JP3410080B2 - モータコアの位置決め方法およびポリゴンスキャナモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタ、デジタル複写機などレーザビームの走査を行なう
レーザ走査装置およびモータコアを有するモータに用い
られ、より詳細には、ステータの位置決めを軸受で行な
い、軸受と磁気回路中心を高精度で確保するモータコア
の位置決め方法およびポリゴンスキャナモータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】モノクロあるいはフルカラーの、レーザ
プリンタやデジタル複写機、レーザファクシミリ装置な
どレーザ走査系を搭載した電子写真方式の画像形成装置
は、高画像品質、高速プリント性、静粛性など優れた特
長と低コスト化により、急速に普及している。このレー
ザ走査系に搭載されるポリゴンスキャナモータには、プ
リント速度、画素密度に応じた回転速度が要求される。
近年、プリント速度の高速化および画質の高解像化に伴
い、ポリゴンスキャナモータにはたとえば３００００〜
５００００ｒｐｍの高速回転数の実現とその信頼性向上
が要求されている。そこで、従来のボールベアリングタ
イプの軸受では、軸受寿命、軸受騒音などの面から要求
品質を満たすことができないため、高速回転用のポリゴ
ンスキャナモータとして、空気動圧軸受を用いたものが
実用化されている。

【０００３】このようなレーザ走査系に用いられる動圧
軸受け構造のポリゴンスキャナモータとして、たとえ
ば、ラジアル構造のものが特開平８−１９６０５６号公
報、特開平９−１８２３５７号公報が開示されている。
さて、ポリゴンスキャナモータを構成するモータコアの
取り付け方法として、プリント基板に直接セットし、半
田付けする第１の方法、熱溶性の合成樹脂の突起部をプ
リント基板の孔にセットし、熱カシメによって固定する
第２の方法、プリント基板にホルダーをはめ込み、その
ホルダーにコアを固定する第３の方法が、一般に採用さ
れている。

【０００４】この従来における第３の方法による固定例
を図４および図５に示す。図において、符号１００はモ
ータ駆動用ＩＣなどが搭載されるようにプリント配線さ
れたプリント基板、符号１０１は軸受１０１ａが形成さ
れた固定子、符号１０２は磁性コアにコイルを巻回して
なるモータコア、符号１０３はプリント基板１００にモ
ータコア１０２を固定するための合成樹脂製のホルダー
である。

【０００５】このような構成において、まず、図４に示
すように、固定子１０１をプリント基板１００に適宜の
手段で固定し、ホルダー１０３をプリント基板１００に
差し込み、さらにホルダー１０３の突起部分にモータコ
ア１０２を差し込むことにより、図５に示すようにモー
タコア１０２と固定子１０１とを固定する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記に示されるような
従来におけるモータコアの取り付けでは、いずれもモー
タコアをプリント基板に直接固定するかあるいはホルダ
ーを介した間接的な固定を行なっている。しかしなが
ら、プリント基板とモータコアとの位置精度を寸法管理
してもその部品公差の積み上げによりモータコアの中心
と固定子の中心とがずれるため、磁気的なバランスが得
られないという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、固定子とモータコアとの中心を精度よく位置決め
することにより、磁気的なバランスを向上させるモータ
コアの位置決め方法を提供することを第１の目的とす
る。

【０００８】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、固定子とモータコアとの中心を精度よく位置決め
することにより、磁気的なアンバランスを回避させ、回
転性を向上させるポリゴンスキャナモータを提供するこ
とを第２の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１にかかるモータコアの位置決め方法にあ
っては、リング状の磁性コアにコイルを巻回してなるモ
ータコアの位置決め方法であって、一端に軸受を有する
固定子にコア装着用の外径部を設け、前記モータコア側
に前記外径部に対応する取付孔を設け、前記外径部に前
記取付孔を嵌合するものである。

【００１０】この発明によれば、ブラシレスモータなど
においてロータ部分が緩挿される軸受部分を有するモー
タコアを固定子に対してセットし、プリント基板に配線
する場合、モータコアの中空孔（取付孔）を固定子の外
径部分に適度なはめあい公差で嵌合させることにより、
軸受中心と磁気回路を構成するモータコアとの中心とを
一致させたステータ構造が実現する。

【００１１】また、請求項２にかかるポリゴンスキャナ
モータにあっては、ブラシレスモータの構造をなし、側
面に反射面が形成されたポリゴンミラーを回転させて光
偏向走査を行なうポリゴンスキャナモータにおいて、リ
ング状の磁性薄板を積層した磁性コアにコイルが巻回さ
れ、前記リングと同軸の取付孔を有するモータコアと、
前記モータコアの取付孔に対応する外径部を有する固定
子と、を備え、前記固定子の外径部に前記モータコアの
取付孔を嵌合させるものである。

【００１２】この発明によれば、ブラシレスモータの構
造のポリゴンスキャナモータにおいて、モータコアの内
径部分と、モータコアがセットされる軸受部分を有する
固定子の外径部分との寸法を合わせて嵌合させることに
より、軸受中心と磁気回路を構成するモータコアとの中
心とがサブミクロンオーダで合致させたステータ構造の
ポリゴンスキャナモータが実現する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるモータコア
の位置決め方法およびポリゴンスキャナモータの好適な
実施の形態について添付図面を参照し、詳細に説明す
る。なお、本発明はこの実施の形態に限定されるもので
はない。また、この実施の形態ではレーザプリンタなど
の画像形成装置に搭載される例について記述するが、こ
の他にポリゴンミラーの代わりにディスク状の薄片体を
高速回転する装置に同様に展開することが可能である。
また、このポリゴンスキャナモータ以外にもモータコア
が固定子の外径部分に後述するような主旨で固定される
ブラシレスモータなどにも同様に適用することが可能で
ある。

【００１４】本発明のポリゴンスキャナモータはレーザ
プリンタやデジタル複写機などのレーザ走査系（レーザ
書き込みユニット）に搭載され、ポリゴンミラーを所定
の速度で回転し、その側面の反射面により偏向走査し、
さらに各レンズおよびミラーを介してレーザビームを感
光体表面に光学走査する装置に用いられるものである。
したがって、このポリゴンスキャナモータの品質（ジッ
ター特性、面倒れなど）の善し悪しが画像品質に影響す
るため、重要なユニットとして位置付けられている。

【００１５】図１は、本発明の実施の形態にかかるポリ
ゴンスキャナモータの構成を示す断面図である。図にお
いて、符号１はポリゴンスキャナモータ、符号２はブラ
シレスモータ（ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ｍｏｔｏｒ）構造
の直流モータ、符号３は回転多面鏡となるポリゴンミラ
ー（ｐｏｌｙｇｏｎ ｍｉｒｒｏｒ）である。

【００１６】また、符号４は鉄板上に、ドライバなどの
各回路およびＩＣ部品を配線し搭載するためのプリント
配線基板、符号５はラジアルおよびスラスト方向でなる
空気動圧軸受、符号６は突部、符号２１は固定子、符号
２２はモータコア、符号２３はステータ（ｓｔａｔｏ
ｒ：固定子）部、符号２４は軸部、符号２５はロータ
（ｒｏｔｏｒ：回転子）部、符号２６は回転子、符号２
７は円環状の鉄性（磁性体であること）でなるヨーク
（ｙｏｋｅ：継鉄）、符号２８はヨーク２７の内側に設
けられた円環状のマグネットである。

【００１７】また、符号２９はスラスト方向のストッパ
の機能およびスラスト動圧グルーブが形成されているス
ラスト板、符号３１はポリゴンミラー３の中心軸に設け
られた取付孔、符号３２は反射面、符号４０はホール効
果デバイス（Ｈａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ ｄｅｖｉｃｅ、
以下、ホールセンサという）である。また、符号４５は
ラジアルおよびスラスト方向よりなる動圧軸受面であ
る。以下、これらの部品の構成関係などについて述べ
る。

【００１８】このポリゴンスキャナモータ１は、軸部２
４に軸支されたポリゴンミラー３をブラシレス型の直流
モータ２によって高速回転するように構成されている。
また、その下部は１ｍｍ厚程度の鉄板上に絶縁処理さ
れ、その上にプリント配線がなされたプリント配線基板
４が設けられ、その孔部分に回転子２１の下部が位置決
めされ嵌合されている。

【００１９】直流モータ（ＤＣブラシスモータ）２は、
プリント配線基板４にカシメなどの適宜の手段で固定さ
れている固定子２１にモータコア２２を所定位置に軽圧
入にて固定してなるステータ部２３を備えており、固定
子２１には空気動圧軸受５を介してロータ部２５が回転
自在に支承されている。

【００２０】ロータ部２５は、回転子２６の外周に固定
されている磁性材料からなるヨーク２７の内側に、たと
えば、希土類磁石であるネオジボンド・マグネット（ネ
オジウム（Ｎｄ）系）、サマリウムコバルト系（サマリ
ウム（Ｓｍ）系）などでなるリング状のマグネット２８
を固定し、モータコア２２に流れる駆動電流による磁界
とマグネット２８による磁界との間に働く力により回転
子２６が回転する構成となっている。

【００２１】ポリゴンミラー３は、アルミニウム材料か
らなり、レーザビームを等角走査するために正六角形の
薄板状をなし、その中心部には円形の取付孔３１が形成
されている。ポリゴンミラー３の側面にはレーザビーム
を反射させるためにサブミクロンオーダの鏡面仕上げの
反射面３２が形成されている。なお、ポリゴンミラー３
は正六角形に限らず、正多面形であれば何角形であって
もよい。

【００２２】ポリゴンミラー３をその取付孔３１を用い
て回転子２６に固定するために、回転子２６には取付孔
３１に嵌合する円環状の突部６が回転子２６と同心で形
成されている。すなわち、ポリゴンミラー３の取付孔３
１を突部６に挿入し、突部６の上縁部分を所定圧（ポリ
ゴンミラー３の表面鏡面部を変形させない程度の圧力）
で押圧し突部６をポリゴンミラー３側に塑性変形させる
ことにより、取付孔３１側に放射状につっぱり力を持た
せて抜け止め固定を行なう。

【００２３】ロータ部２５をステータ部２３に回転自在
に設けるために、固定子２１の先端部には、細径部２１
ａが同軸心で形成されており、回転子２６が細径部２１
ａに緩挿されることにより、回転子２６が固定子２１に
回転自在に支承される構成になっている。さらに、細径
部２１ａの先端の軸部２４には動圧発生用部材としての
スラスト板２９がカシメ加工により固定されている。こ
れにより、回転子２６のスラスト方向の動きが制限され
る。

【００２４】また、図示の符号４５は動圧軸受面であ
り、それぞれの部品面（ステータ部２３、回転子２６、
スラスト板２９の接触面）に５ミクロン程度の動圧溝
（グルーブ）がたとえば旋削加工によって形成され、さ
らにその上に、結露発生時における水滴の付着による不
起動発生などを防止するために、低摩擦係数で撥水性の
あるＰＴＦＥなどのフッ素化合物の微粒子を分散させた
金属で表面処理されている。これにより、回転子２６の
動圧作用によって細径部２１ａを中心に円滑にかつ安定
して高速回転できるように微量の間隙が形成されるよう
に構成されている。

【００２５】ロータ部２５の外周には磁性材料（鉄な
ど）で作製された円筒状のヨーク２７が嵌合され、その
内側に厚さ１ｍｍほどのリング状をなしたマグネット２
８が固定されている。すなわち、この実施の形態におけ
るポリゴンスキャナモータ１は、外に対するマグネット
２８からの磁力のもれを考慮して磁気的なアンバランス
を回避するために、アルミニウム製のロータ部２５の外
側に鉄製のヨーク２７を圧入する。つまり、マグネット
２８だけでは磁力が弱いのでマグネット２８の外側に磁
性体（ヨーク２７）を設けている。この場合、磁気的に
飽和させる量だけ鉄を設ける。

【００２６】そして、このマグネット２８の磁力分布に
おける最適位置を考慮し、マグネット２８に対向する位
置に、ホール効果（Ｈａｌｌ Ｅｆｆｅｃｔ）と呼ばれ
る一種の電流磁気効果作用（電磁変換型）を応用した磁
極位置を検出するホールセンサ４０が所定の位置（モー
タコア２２との関係）に所定の間隔（角度）をもって複
数個プリント配線基板４上に設けられている。

【００２７】つぎに、本発明の特徴であるステータ部２
３を形成する固定子２１（軸受）とモータコア２２（磁
気回路）との位置決め構造などについて図２および図３
を参照しながら詳述する。モータコア２２は、リング状
の薄い磁性板を積層した磁性コア２２ａに絶縁性の高分
子材料の成形絶縁体を介してコイル２２ｂを巻回して構
成されるが、その成形絶縁体はさらに、磁性コア２２ａ
の内径側に磁性コア２２ａと同心の内径Ｄｃを備え、下
面側にプリント配線基板４に形成した小穴と嵌合させる
ための凸部とを備えたコアリング２２ｃを形成してい
る。

【００２８】また、固定子２１には、コアリング２２ｃ
の内径Ｄｃと同径の外径Ｄｓを有するコア固定部２１ｂ
を設ける。たとえば、Ｄｓをφ１８としてその公差をｒ
７（＋０．０２３〜＋０．０４１）とし、Ｄｃをφ１８
としてその公差をＨ７（０〜＋０．０２１）とする。こ
のようにＤｃとＤｓを軽圧入可能な寸法公差で設定す
る。なお、この寸法公差は、たとえば必要精度に応じて
ＪＩＳで規定されるはめあい等級を選択することで設定
すればよい。

【００２９】図２に示すような状態から、モータコア２
２のコアリング２２ｃを固定子２１のコア固定部２１ｂ
に直接嵌合させた後、コイルの各端部に対応する端子
（図示せず）を、プリント配線基板４の配線パターンに
対応する位置に合わせて半田付けする。よって、コアリ
ング２２ｃとコア固定部２１ｂの軽圧入による嵌合によ
り、軸受である固定子２１の中心とモータコア２２との
中心が一致されることになる。

【００３０】このように、プリント配線基板４に直接カ
シメなどで固定された軸受部分を有する固定子２１のコ
ア固定部２１ｂに、コアリング２２ｃで一体化されたモ
ータコア２２を直接嵌合させることにより、軸受の回転
中心とモータコア２２の中心とを高精度で一致させるこ
とが実現するので、磁気的なアンバランスが排除され
る。

【００３１】すなわち、ポリゴンスキャナモータ１にお
いて、軸受（固定子２１）とモータコア２２との軸心が
一致したステータ部２３が実現し、さらにロータ部２２
のヨーク２７部分との軸心が精度よく合わせられるの
で、磁気的アンバランスに起因する回転ムラなどの発生
を抑制することができる。また、部品の嵌合により位置
精度が決まるので、簡単な構成で両者の軸合わせが実現
し、かつ位置出しのための調整治具や調整作業が不要と
なる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるモ
ータコアの位置決め方法（請求項１）によれば、ブラシ
レスモータなどにおいてロータ部分が緩挿される軸受部
分を有するモータコアを固定子に対してセットし、プリ
ント基板に配線する場合、モータコアの中空孔（取付
孔）を固定子の外径部分に適度なはめあい公差で嵌合さ
せることにより、軸受中心と磁気回路を構成するモータ
コアとの中心とを一致させたステータ構造が実現するた
め、固定子およびモータコアでなるステータ部およびバ
ックヨークを有するロータ部における磁気的なバランス
を向上させることができる。

【００３３】また、本発明にかかるポリゴンスキャナモ
ータ（請求項２）によれば、ブラシレスモータの構造の
ポリゴンスキャナモータにおいて、モータコアの内径部
分と、モータコアがセットされる軸受部分を有する固定
子の外径部分との寸法を合わせて嵌合させることによ
り、軸受中心と磁気回路を構成するモータコアとの中心
とがサブミクロンオーダで合致させたステータ構造が実
現するので、磁気的なアンバランスを回避させ、ポリゴ
ンスキャナモータの回転品質を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかるポリゴンスキャナ
モータの構成を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態にかかるモータコアと固定
子の要部構成を示す説明図である。

【図３】本発明の実施の形態にかかるモータコアと固定
子の装着状態を示す説明図である。

【図４】従来におけるモータコアと固定子の要部構成を
示す説明図である。

【図５】従来におけるモータコアと固定子の装着状態を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ ポリゴンスキャナモータ ２ 直流モータ ３ ポリゴンミラー ４ プリント配線基板 ２１ 固定子 ２１ｂ コア固定部 ２２ モータコア ２２ａ 磁性コア ２２ｂ コイル ２２ｃ コアリング ２３ ステータ部 ２５ ロータ部 ２７ ヨーク ２８ マグネット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−277453（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−149586（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−163817（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−335196（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−51009（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−86048（ＪＰ，Ａ) 特開2000−83345（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 21/14 B41J 2/44 G02B 26/10 102 H02K 29/00 H02K 15/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング状の磁性コアにコイルを巻回して
   なる、ラジアル及びスラスト動圧軸受構造のポリゴンス
   キャナーモータ用のモータコアの位置決め方法であっ
   て、 一端に軸受を有する固定子にコア装着用の外径部を設
   け、コアリングで一体化された 前記モータコア側に前記外径
   部に全内周面で対応する取付孔を設け、 前記外径部に前記取付孔を嵌合することを特徴とするモ
   ータコアの位置決め方法。
2. 【請求項２】 ブラシレスモータの構造をなし、側面に
   反射面が形成されたポリゴンミラーを回転させて光偏向
   走査を行なう、ラジアル及びスラスト動圧軸受構造のポ
   リゴンスキャナモータにおいて、 リング状の磁性薄板を積層した磁性コアにコイルが巻回
   され、前記リングと同軸の取付孔を有する、コアリング
   で一体化されたモータコアと、 前記モータコアの取付孔にその取付孔の全内周面と対応
   する外径部を有する固定子と、を備え、 前記固定子の外径部に前記モータコアの取付孔を嵌合さ
   せることを特徴とするポリゴンスキャナモータ。