JP4488437B2 - Sealed polygon scanner - Google Patents
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本発明は、ブラシレスモータおよび密閉型ポリゴンスキャナに関するものである。 The present invention relates to a brushless motor and a sealed polygon scanner.
デジタル複写機やレーザプリンタなどの高速プリント化や高画質化に伴って、ポリゴンスキャナには30000rpmを超える高速回転が要求されているが、回転体のアンバランスに起因するモータ振動とモータ発熱による温度上昇が問題となっている。 Polygon scanners are required to rotate at speeds exceeding 30000 rpm with high-speed printing and high image quality in digital copiers and laser printers, etc., but the temperature caused by motor vibration and motor heat generation due to unbalanced rotating bodies The rise is a problem.
回転体のアンバランスは、修正することによりある程度小さく抑えることができるが、モータ発熱により回転体のアンバランスが変化し、せっかく修正したものが大きく悪化してしまう。また、モータの温度上昇は、上述の振動の問題以外にも、軸受の寿命を短縮させたり、モータの近傍に配置される光学部品の劣化を引き起こしたりするため、モータの発熱を抑えることが非常に重要になってきている。 The unbalance of the rotating body can be suppressed to a certain extent by correcting, but the unbalance of the rotating body changes due to the heat generated by the motor, and the corrected one greatly deteriorates. In addition to the above-mentioned vibration problem, the motor temperature rise shortens the life of the bearings and causes deterioration of optical components arranged in the vicinity of the motor. Has become important.
従来は、発熱面においては、回転体外周を略球状にして風損低減をしたり、放熱フィンを設けたりして、温度上昇を小さくしていた。しかしながら、より高速回転をする際には、ロータ磁石からの漏れ磁束による渦電流損失が多大になり、このような方法では解決できないといった問題が生じてきている。 Conventionally, on the heat generating surface, the outer periphery of the rotating body has a substantially spherical shape to reduce windage loss, or heat radiating fins are provided to reduce the temperature rise. However, when rotating at a higher speed, eddy current loss due to leakage magnetic flux from the rotor magnet becomes large, and there is a problem that such a method cannot be solved.
例えば、特許文献1に開示されている技術では、アウターロータ型のポリゴンスキャナモータにおいて、ロータを構成する外径形状を略球状とすることにより、損失(風損)を低減しモータの温度上昇を抑えようとしている。しかし、この技術では、モータの損失のうち、風損を低減する効果はあっても、アルミハウジングの場合には、ロータ磁石から漏れる磁束による渦電流損が大きく、この渦電流損によるモータの温度上昇が問題となる。 For example, in the technique disclosed in Patent Document 1, in an outer rotor type polygon scanner motor, the outer diameter of the rotor is made substantially spherical, thereby reducing loss (windage loss) and increasing the temperature of the motor. I'm trying to suppress it. However, with this technology, although there is an effect of reducing the windage loss of the motor loss, in the case of the aluminum housing, the eddy current loss due to the magnetic flux leaking from the rotor magnet is large, and the temperature of the motor due to this eddy current loss is large. The rise is a problem.
また、特許文献2に開示されている技術では、アウターロータ型のポリゴンスキャナにおいて、バランス修正溝を重心中心に配置し、1個所においてバランス修正を行い、モータの振動を抑えようとしている。この技術では、損失の点については開示はないが、図面から判断される限りでは、ロータの外周およびハウジング側(下方)は、ロータ磁石の磁路は開放されており、ハウジングまたはカバーに磁束が漏洩し、ハウジング等の材質がアルミなどの場合、渦電流損が大きく、モータの温度上昇が問題となる。
In the technique disclosed in
上述のような問題は、ブラシレスモータを用いた密閉型ポリゴンスキャナにおいても、同様の状況にある。
すなわち、デジタル複写機やレーザプリンタなどの高速プリント化や高画質化に伴って、ポリゴンスキャナは30000rpmを超える高速回転が必要とされている。このような高速回転を達成するために、従来から動圧空気軸受を用いたポリゴンスキャナが用いられている。
The problem as described above is also in the same situation in a sealed polygon scanner using a brushless motor.
That is, with high-speed printing and high image quality of digital copying machines and laser printers, the polygon scanner is required to rotate at a high speed exceeding 30000 rpm. In order to achieve such high-speed rotation, a polygon scanner using a dynamic pressure air bearing has been conventionally used.
この動圧空気軸受を用いたポリゴンスキャナでは、高速回転時のポリゴンミラーの風切りによる騒音増大と、風損による負荷(発熱)増大という問題、さらには、空気軸受部へのゴミの侵入による軸受部の損傷などを回避するために、モータハウジングによる密閉構造が採用されている。 In the polygon scanner using this dynamic pressure air bearing, there is a problem of increased noise due to wind cutting of the polygon mirror during high-speed rotation, an increase in load (heat generation) due to windage loss, and a bearing portion due to intrusion of dust into the air bearing portion. In order to avoid such damage, a sealed structure with a motor housing is employed.
しかしながら、上述のようなモータハウジングは、ポリゴンミラーを含む回転体や軸受部,モータ部を収納するため、全体として大型化し、光学レンズ等が設置される光学ハウジングへのレイアウトに支障をきたしている。
特に、制御回路基板をモータハウジング内に収納すると、温度上昇に伴ってポリゴンスキャナ全体の温度が高くなり、温度上昇に伴う不具合(ポリゴンスキャナとしては、振動の増大,回路素子の信頼性の低下、また光学ハウジング全体で考えるとレンズやレーザ等の光学素子への温度劣化)を引き起こす。
However, since the motor housing as described above accommodates the rotating body including the polygon mirror, the bearing portion, and the motor portion, the size of the motor housing increases as a whole, which hinders the layout of the optical housing in which the optical lens and the like are installed. .
In particular, when the control circuit board is housed in the motor housing, the temperature of the entire polygon scanner increases as the temperature rises, and the problems associated with the temperature rise (for polygon scanners, increased vibration, reduced circuit element reliability, In addition, when the entire optical housing is considered, temperature deterioration of optical elements such as lenses and lasers is caused.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その第1の目的は、モータ磁石による渦電流を低減し、モータ温度上昇を低コストで抑えることが可能なブラシレスモータを提供することにある。また、第2の目的は、軸受の信頼性を確保しつつ、モータおよびモータハウジングの小型化,低コスト化を達成すること、および、制御回路基板の温度上昇低減や信頼性の向上が可能な密閉型ポリゴンスキャナを提供することにある。なお、本発明の他の目的は、以下の説明により、明らかにされる。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object of the present invention is to provide a brushless motor capable of reducing eddy current caused by a motor magnet and suppressing a rise in motor temperature at low cost. is there. The second object is to achieve miniaturization and cost reduction of the motor and motor housing while ensuring the reliability of the bearing, and to reduce the temperature rise and improve the reliability of the control circuit board. It is to provide a sealed polygon scanner. The other objects of the present invention will be clarified by the following description.
上記目的を達成するため、本発明に係るブラシレスモータは、径方向に磁気ギャップを有するブラシレスモータにおいて、回転体の状態でロータ磁石を開放磁路とし、この開放磁路の軸方向と径方向の漏れ磁束が鎖交するように、単一の磁性部材を配置したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a brushless motor according to the present invention is a brushless motor having a magnetic gap in the radial direction. The rotor magnet is an open magnetic path in the state of a rotating body, and the axial direction and the radial direction of the open magnetic path. A single magnetic member is arranged so that the leakage magnetic flux is interlinked.
また、本発明に係るブラシレスモータにおいては、前記磁性部材にモータコアを固着したことを特徴とする。なお、本発明に係るブラシレスモータにおいては、前記磁性部材にモータコアを固着し、巻線コイルと回路パターンとを半田付けしたモータコア組立体を、モータハウジングに固定することが好ましい。 In the brushless motor according to the present invention, a motor core is fixed to the magnetic member. In the brushless motor according to the present invention, it is preferable that a motor core assembly in which a motor core is fixed to the magnetic member and a winding coil and a circuit pattern are soldered is fixed to the motor housing.
また、本発明に係るブラシレスモータにおいては、前記磁性部材にモータ回転位置検出用素子を実装したことを特徴とする。なお、本発明に係るブラシレスモータにおいては、前記モータハウジングは、アルミ合金,マグネシウム合金,亜鉛合金のいずれかからなり、前記磁性部材はプレス加工された鋼板からなることが好ましい。 In the brushless motor according to the present invention, a motor rotational position detecting element is mounted on the magnetic member. In the brushless motor according to the present invention, it is preferable that the motor housing is made of an aluminum alloy, a magnesium alloy, or a zinc alloy, and the magnetic member is made of a pressed steel plate.
一方、本発明に係る密閉型ポリゴンスキャナは、モータハウジング内に、ポリゴンミラー,回転体を回転自在に支持される動圧空気軸受と、軸方向に浮上支持する磁気軸受と、前記ポリゴンミラー,回転体を駆動するモータ部とを備えた密閉型ポリゴンスキャナにおいて、モータハウジングは、単一の金属部材からなり、中央部分に突出部を有し、この突出部の外周面とモータハウジングの内側を磁性体で覆い、突出部の内周部に動圧空気軸受の固定軸を焼きバメ固定し、突出部の外周面を覆っている磁性体上にモータ巻線を施したコアを固定し、このコアの下端面は固定軸がモータハウジングに焼きバメ固定される軸方向長さの間に位置させたことを特徴とするものである。 On the other hand, a sealed polygon scanner according to the present invention includes a polygon mirror in a motor housing, a hydrodynamic air bearing that rotatably supports a rotating body, a magnetic bearing that floats and supports in the axial direction, the polygon mirror, In a hermetic polygon scanner having a motor unit for driving the body, the motor housing is made of a single metal member , and has a projecting portion at the central portion, and the outer peripheral surface of the projecting portion and the inner side of the motor housing are magnetized. covered with the body, the fixed shaft of the dynamic pressure air bearing and constant bus main solid baked on the inner peripheral portion of the protruding portion, the core subjected to motor windings fixed on the magnetic material covering the outer peripheral surface of the projecting portion, the lower end face of the core are those fixed axis and wherein the kite is located between the axial length to be fit secured baked to the motor housing.
また、本発明に係る密閉型ポリゴンスキャナは、モータハウジングに、モータ基板と制御回路基板とを電気的に接続するためのハーネスを連通させる開口部を設け、モータハウジング下部に制御回路基板を固定するための支柱を一体的に構成したことを特徴とする。さらに、本発明に係る密閉型ポリゴンスキャナは、モータハウジングに、モータ基板と制御回路基板とを電気的に接続するためのハーネスを連通させる開口部を、光学ハウジング取付面に対してレーザ入出射側に設けることが好ましい。 Also, closed type polygon scanner according to the present invention, the motor housing, an opening for communicating the harness for electrically connecting the motor substrate and the control circuit board is provided to fix the control circuit board to the lower motor housing It is characterized in that the support post is integrally formed. Furthermore, the hermetic polygon scanner according to the present invention has an opening for communicating a harness for electrically connecting the motor board and the control circuit board to the motor housing , and a laser incident / exit side with respect to the optical housing mounting surface. It is preferable to provide in.
また、本発明に係る密閉型ポリゴンスキャナにおいては、モータハウジング中央部の突出部に、応力除去用の円周溝を設けたことを特徴とする。さらに、本発明に係る密閉型ポリゴンスキャナにおいては、モータ基板と制御回路基板とがハーネスを介して電気的に接続され、モータ基板をモータハウジング内に収納し、金属基板からなる制御回路基板をモータハウジング下部に固定されていることが好ましい。 The sealed polygon scanner according to the present invention is characterized in that a circumferential groove for removing stress is provided in the projecting portion at the center of the motor housing. Further, in the sealed polygon scanner according to the present invention, the motor board and the control circuit board are electrically connected via a harness, the motor board is housed in the motor housing, and the control circuit board made of a metal board is used as the motor. It is preferably fixed to the lower part of the housing.
本発明によれば、以下のような効果が得られるものである。
(1)本発明に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナにおいては、モータハウジングは、単一の金属部材からなり、中央部分に突出部を有し、この突出部の外周面とモータハウジングの内側を磁性体で覆い、突出部の内周部に動圧空気軸受の固定軸を焼きバメ固定し、突出部の外周面を覆っている磁性体上にモータ巻線を施したコアを固定し、このコアの下端面は固定軸がモータハウジングに焼きバメ固定される軸方向長さの間に位置させたことにより、モータハウジングに発生する渦電流損(モータ温度上昇)の低減を安価で実現できる。
(2)さらに、モータハウジングにはモータ基板と制御回路基板を電気的に接続するためのハーネスを連通させる開口部を設け、ハウジング下部に制御回路基板を固定するための支柱を一体的に構成したことにより、制御回路基板の発熱を効率よく放熱し、ポリゴンスキャナ全体の温度上昇を低減できる。
(3)また、モータハウジングにモータ基板と制御回路基板を電気的に接続するためのハーネスを連通させる開口部を設けたことにより、モータハウジングの薄型化が可能となる。
(4)モータハウジング中央部の突出部に応力除去用の円周溝を設けたことにより、モータコアのカシメ固定の際における、固定軸焼きバメ部に応力が伝達されないようにすることができ、高精度な固定が可能となる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) In the dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to the present invention, the motor housing is made of a single metal member and has a protruding portion at the central portion, and the outer peripheral surface of the protruding portion and the inner side of the motor housing Cover with magnetic material, fix the fixed shaft of the hydrodynamic air bearing to the inner peripheral part of the protruding part, and fix the core with the motor winding on the magnetic body covering the outer peripheral surface of the protruding part. Since the lower end surface of the core is positioned between the axial lengths in which the fixed shaft is fixed to the motor housing by shrinkage, it is possible to reduce eddy current loss (motor temperature rise) generated in the motor housing at low cost.
( 2 ) Further, the motor housing is provided with an opening for communicating a harness for electrically connecting the motor board and the control circuit board, and a column for fixing the control circuit board is integrally formed at the lower part of the housing. As a result, the heat generated by the control circuit board can be efficiently radiated, and the temperature rise of the entire polygon scanner can be reduced.
( 3 ) Further, the motor housing can be thinned by providing the motor housing with an opening for communicating a harness for electrically connecting the motor board and the control circuit board.
( 4 ) By providing a circumferential groove for stress relief at the projecting portion at the center of the motor housing, it is possible to prevent stress from being transmitted to the fixed shaft shrinkage portion when the caulking of the motor core is fixed. Accurate fixation is possible.
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて、詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの、一部側面断面図である。図に示すように、本実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナにおいては、円筒形状をしたセラミック製の回転スリーブ1の外周にポリゴンミラー部2aを有する、アルミ合金からなるフランジ2が焼きバメまたは圧入固定されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial side sectional view of a dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the hydrodynamic air bearing type polygon scanner according to the present embodiment, the
回転体Aの上方には、磁気軸受を構成する回転ヨーク3(磁性体からなる)が、アルミ合金からなる部材4の中心部に固定されている。この部材4は、フランジ2の上部に圧入または焼きバメまたは接着によって固定されており、回転スリーブ1の上端開放部を閉止する機能をも有している。フランジ2の下部にはロータ磁石5が配置され、ステータコア11とともにアウターロータ型のブラシレスモータを構成している。
Above the rotating body A, a rotating yoke 3 (made of a magnetic body) constituting a magnetic bearing is fixed to the center of a member 4 made of an aluminum alloy. The member 4 is fixed to the upper portion of the
ラジアル方向の動圧軸受を構成する固定軸16は、回転スリーブ1と同様に円筒形状のセラミック材料からなり、その外径表面には、ヘリングボーン状の動圧発生溝16aが形成されている。なお、固定軸16の外周面と回転スリーブ1の内周面とで構成される動圧軸受隙間は、数μmで嵌合されている。固定軸16の内周部には、アキシャル軸受を構成する磁気軸受用永久磁石組立体(磁石32と上下の磁性板30,31とからなる)が配置されている。
The fixed
上述の磁気軸受用永久磁石組立体は、磁性体3の突起部3aとの間に径方向に磁気ギャップをもち、このギャップ間に作用する吸引力を利用して、回転体Aをアキシャル方向へ非接触支持している。また、固定軸16と回転体Aとで形成される上部の空気溜り34と回転体A外部とを連通させる微細穴が、磁性体3,下部閉止部材35または部材4など、空気溜り34を形成している部材に形成(図示されていない)されており、磁気軸受にダンピング特性をもたせている。
The above-described permanent magnet assembly for a magnetic bearing has a magnetic gap in the radial direction between the
回転体Aの上下にはアンバランスの修正部があり、上側はフランジ2の凹部2bに接着剤を塗布するかまたは一部分を切除し、下側はフランジ2またはロータ磁石5の内周面に接着剤を塗布、またはフランジ2の外周または下端面部分の一部分を切除している。高速回転時の振動を低減するため、各箇所のアンバランス量は1mg以下に保たれている。回転体Aは、回転体を覆うようにモータハウジング15と上カバー17とで略密閉されている。
There are unbalance correction parts at the top and bottom of the rotating body A, the upper side is coated with an adhesive or a part thereof is cut off in the
モータの駆動は、ロータ磁石5の磁界により、モータ基板13に実装されているホール素子12から出力される信号を位置信号として参照し、駆動回路によりステータ巻線の励磁切り替えを行うことにより回転させる。ここで、ロータ磁石5は径方向に着磁されており、これとステータコア11の外周とで回転トルクを発生し、回転する。ロータ磁石5はプラスチック磁石であり、その外径部には、高速回転時の遠心力による破壊が発生しないように、フランジ2により保持されている構造である。
The motor is rotated by referring to the signal output from the
なお、ロータ磁石5は、遠心耐力のある金属磁石でも構わないが、薄肉化が容易であり、上述のような外径保持機構を有すれば、プラスチック磁石の方が望ましい。さらに、ロータ磁石5は、内径以外の外径および高さ方向は磁路を開放しており、モータの励磁切り換えのためのホール素子12を、開放磁路内に配置している。
The
磁性体14は、ロータ磁石5からの漏れ磁束をシールドする機能を有し、モータハウジング15に渦電流が流れることを防止している。なお、ここで、ロータ磁石5を開放磁路にする理由は、これを閉磁路にするためにはロータ磁石5の外径側に磁性体を設けなくてはならず、これにより部品点数が増え、アンバランス変化が増大するのを防止するためである。
The
なお、ロータ磁石5の外径に磁性体を配置することも考えられるが、このためには、外径方向へロータ磁石5の磁束が漏れないため、ホール素子12は、ロータ磁石5の内周(ステータコア11とロータ磁石5の間)に配置しなくてはならない。前述のように、30000rpm以上の高速ポリゴンスキャナには、起動時間の短縮も課題であり、起動時に大電流を流すことから、ステータコア11の磁界がホール素子12を誤作動させ起動不良を発生させるといった不具合があり、開放磁路にするのが好適である。
Although it is conceivable to arrange a magnetic body on the outer diameter of the
以下、本発明の磁性体部分について詳述する。開放磁路内には、モータハウジング15への渦電流を低減するための磁性体14が配置されている。この磁性体14は、ロータ磁石5の漏れ磁束のうち、下方と径方向の両方向の漏れ磁束による渦電流を低減するために、断面L字型の形状をしている。従来は、下方の漏れ磁束を薄板円状磁性体で、径方向の漏れ磁束を薄肉リング状磁性体で、各々の方向に別体で配置していたが、部品かつ組立コストが高価になってしまう。
Hereinafter, the magnetic part of the present invention will be described in detail. A
例えば、図7に示す従来例の薄肉リング状磁性体22は、モータハウジング15の内周面へ固定されているが、固定は短冊状の磁性体を曲面変形させたときの復元力を利用して固着したり、または接着剤などを使用して行なっていたので、これを本発明のように磁性体を一体化することにより、組立性が向上する。
For example, the thin ring-shaped
なお、組立は、磁性体14の内周部をモータハウジング凸部の外径部15eにカシメや圧入するなどの方法で、簡単に固定することができる。磁性体14の径方向上端高さは、ロータ磁石5の上端と同等もしくはそれ以上あれば良い。また、ハーネス部23に相当する部分を切欠くことにより、回路基板24とのハーネス接続が容易になる。
The assembly can be easily fixed by a method such as caulking or press-fitting the inner peripheral portion of the
図2は、本発明の他の実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの、一部側面断面図である。本実施形態に係る磁性体214には、前記磁性体14と比較して、内周部にも断面L字状の突起を設け、その部分にモータコアを固定している。組立はあらかじめ、磁性体214にモータ基板を固定し、その後、モータコアを磁性体214に固定する方法で行う。各々の固定は、カシメ,圧入,ねじ固定,接着など適宜選択され、実施される。
FIG. 2 is a partial side sectional view of a dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to another embodiment of the present invention. In the
モータコアの固定とともに、コイル巻線(図示されていない)の半田付けを行う。その後、モータ組立体を、固定軸の固定されたハウジングへ挿入固定するだけで良いため、組立性がより簡略化する。これは、図1の実施形態では、コイル巻線の半田付けを、ハウジング底部へ半田コテを挿入して行っている作業と比較すると、作業が簡略化される。 Along with fixing the motor core, a coil winding (not shown) is soldered. Thereafter, since the motor assembly only needs to be inserted and fixed to the housing on which the fixed shaft is fixed, the assemblability is further simplified. In the embodiment of FIG. 1, the work is simplified when compared with the work in which the coil winding is soldered by inserting a soldering iron into the bottom of the housing.
図3は、本発明のさらに他の実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの、一部側面断面図である。本実施形態に係る磁性体314には、前記磁性体214に、ホール素子やハーネス等を実装できるよう、回路パターンを施した例であり、モータ基板と磁性体を一体化したものである。部品点数の削減,組立性の一層の簡略化が図られる。図1に示す駆動回路素子までをこの磁性体314に実装することにより、ハーネスも削除でき、さらなる部品点数の削減,組立の簡略化が可能となる。
FIG. 3 is a partial cross-sectional side view of a hydrodynamic air bearing type polygon scanner according to still another embodiment of the present invention. The
さらに、本実施形態においては、モータ基板と磁性体とを一体化したことにより、モータ基板の振動によるビビリ騒音の発生が無くなる。従来は、モータ基板と磁性体との対向面に多少の隙間等があると、回転周波数成分およびその高調波成分の騒音が発生してしまうため、接着剤等で密着させる必要があった。 Further, in the present embodiment, chatter noise due to vibration of the motor board is eliminated by integrating the motor board and the magnetic body. Conventionally, if there is a slight gap or the like on the facing surface between the motor substrate and the magnetic body, noise of the rotational frequency component and its harmonic component is generated, and thus it has been necessary to make contact with an adhesive or the like.
一方、回転体Aの外径方向には、回転体,モータ部,軸受部を覆うようにモータハウジング15が配置されている。このモータハウジング15には、レーザを入出射するための開口部15aが設けられており、その開口部15aにはガラス等の材料によるレーザ光透過部材18によってポリゴンミラーの風切り音を遮音させている。また、モータハウジング15の中央部には、突出部分15bの内周部に固定軸16を設置固定(焼きバメが好適)し、突出部15bの外周部にはモータコア11が設置固定(焼きバメ,カシメが好適)されている。
On the other hand, in the outer diameter direction of the rotating body A, a
また、モータハウジング15の下方には、モータを回転速度制御するための回路素子25〜28が制御回路基板24上に実装されている。制御回路基板24の素材は金属製であり、従って、回路素子実装面側にのみ回路パターンが施されている。
Further,
本実施形態においては、制御回路基板24を、いわゆる片面パターンによる金属基板で構成しているので、発熱素子を効率よく冷却することが可能となり、かつ、ポリゴンスキャナとしての下面部24aに回路素子および回路パターンが存在しないため、ポリゴンスキャナを光学ハウジング50に搭載する際に、光学ハウジング50に下面部24aが誤って接触しても、電気的に損傷することが無く安全性が向上する。
In the present embodiment, since the
一方、制御回路基板24および回路素子25〜28は、モータ基板13とハーネス23を介して電気的に接続されている。また、モータハウジング15から下方へ、支柱部15cを突出させ、制御回路基板24を固定している。ハーネス23を接続可能とするために、モータハウジング15には開口部15dを設け、モータハウジング15内の密閉度合いにより、接着剤や硬化樹脂等により適宜封止される。
On the other hand, the
なお、磁性体14は固有抵抗の高い磁性材料(例えば、炭素鋼,ケイ素鋼,フェライト等の軟磁性材料)で構成されている。モータハウジング15として好適な材質および固有抵抗の例を、以下の表1に示す。
The
上記材質はダイキャスト製法が可能で複雑形状が簡単に形成できる。
一方、磁性体14の材料として好適な材質および固有抵抗の例を、以下に、表2として示す。
The above materials can be die-cast and can easily form complex shapes.
On the other hand, examples of suitable materials and specific resistance as the material of the
図4は、本発明のさらに他の実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの、一部側面断面図である。本実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの基本的な構成(特徴)は、先の実施形態に示したものと同様であるので、新たな特徴部分についてのみ、以下に説明する。 FIG. 4 is a partial cross-sectional side view of a dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to still another embodiment of the present invention. Since the basic configuration (feature) of the dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to the present embodiment is the same as that shown in the previous embodiment, only new features will be described below.
ただし、本実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナにおいては、断面L字型の磁性体14の代わりに、モータハウジング15の底面に配設される円形平板上の磁性体と、モータハウジング15の内周面に貼り付けされる短冊状の薄肉リング状の磁性体とを用いているが、本実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナはこのような構成でも有効に機能するものである。
However, in the hydrodynamic air bearing type polygon scanner according to the present embodiment, instead of the L-shaped
本実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナにおいては、前述のように、突出部15bの内外周に固定軸16およびステータコア11を設置しているため、径方向には小径となり、かつステータコア11の下端面H1が、固定軸16が固定されている軸方向長さLの軸方向内部に位置しているため、軸方向にも短縮されており、小型化の実を挙げているものである。
In the dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to the present embodiment, as described above, the fixed
また、本実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナにおいては、制御回路基板24をハウジング下方へ設置したことにより、光学ハウジング50の下方の制御回路基板24に冷却風を流すことにより、回路素子の一層の冷却が可能となるという実用的効果が得られる。
Further, in the dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to the present embodiment, the
さらに、モータハウジング15の内周側面(ロータ磁石5の外周面側)には、磁性体14がL字型に形成された磁気シールド機能として配置され、ロータ磁石5の外径部の開放磁路により、モータハウジング15に発生する渦電流損を防止するものである。なお、磁性体14は、固有抵抗の高い磁性材料(例えば、炭素鋼,ケイ素鋼,フェライト等の軟磁性材料)で構成されている。磁性体14の高さは、ロータ磁石5と同等以上であれば渦電流損を低減できるため、モータハウジング15全体を磁性材料で構成しても良い。
Further, a
図5は、本発明のさらに他の実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの、一部側面断面図である。本実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの基本的な構成(特徴)も、先の実施形態に示したものと同様であるので、新たな特徴部分についてのみ、以下に説明する。 FIG. 5 is a partial side cross-sectional view of a dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to still another embodiment of the present invention. Since the basic configuration (feature) of the dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to this embodiment is the same as that shown in the previous embodiment, only new features will be described below.
本実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナは、モータハウジングおよびモータ基板の変形実施例であり、モータハウジング115の突出部115aの外周部に、モータコアが内周部に固定軸が各々固定されるが、固定軸116は焼キバメによりモータハウジング115に固定されており、固定軸の倒れ(光学ハウジング50への取り付け部に対する直角度)は、ポリゴンミラーによるレーザ走査位置に影響するため高精度に固定され、かつ、変化が無いように焼きバメ固定が行われている。
The dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to the present embodiment is a modified example of a motor housing and a motor substrate, and a motor core is fixed to an outer peripheral portion of a protruding
しかしながら、その外径部にモータコアをカシメ固定する際の応力が固定軸焼きバメ部にも伝達し、せっかく高精度に焼キバメ固定した固定軸が倒れてしまう恐れがある。そこで、本実施形態においては、モータコアのカシメ固定時に応力が伝達しないように、円周状溝115bを設けている。
However, the stress at the time of caulking and fixing the motor core to the outer diameter portion is also transmitted to the fixed shaft shrinkage part, and there is a possibility that the fixed shaft fixed with high precision shrinkage will fall down. Therefore, in the present embodiment, the
本実施形態によれば、小型化の実を挙げられるとともに、モータコアのカシメ固定時に固定軸焼きバメ部に応力が伝達されるのを防止し、高精度なモータコアの固定が可能になるという効果も得られる。 According to the present embodiment, the effect of miniaturization can be given, and also the effect of preventing the stress from being transmitted to the fixed shaft shrinking portion when the motor core is caulked and fixing the motor core with high accuracy becomes possible. can get.
なお、上記実施形態によれば、モータ基板113は制御回路基板24と同様に金属材料(例えば鋼板)で構成され、磁性を有している。磁性を有する金属基板とすることにより、図5で説明した磁性体14を設ける必要がなくなる。ただし、ロータ磁石からの渦電流を防止するためであるので、ロータ磁石の漏れ磁束方向すなわち全周分(円形)必要となる。また、図5のモータ基板13は、ホール素子12およびコイル巻線の端子をモータ基板13に接続できればよいので、必ずしもモータ基板として全周分ある必要はなく、半円や扇形とすることにより安価にすることが可能である。
According to the above embodiment, the
図6は、本発明のさらに他の実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの、一部側面断面図である。本実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの基本的な構成(特徴)も、先の実施形態に示したものと同様であるので、新たな特徴部分についてのみ、以下に説明する。 FIG. 6 is a partial cross-sectional side view of a dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to still another embodiment of the present invention. Since the basic configuration (feature) of the dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to this embodiment is the same as that shown in the previous embodiment, only new features will be described below.
本実施形態に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナにおいては、モータ基板と制御回路基板とを接続するハーネス423は、モータハウジング415の側壁の開口部415aを通して接続されている。開口部415aは、光学ハウジング50内部へ連通させ、モータハウジング取付部とレーザ入出射の開口部との間に位置している。
In the dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to the present embodiment, the
本実施形態によれば、前述の各効果に加えて、モータハウジング215の薄型化が可能になるという効果が得られる。
According to this embodiment, in addition to the above-described effects, an effect that the
なお、上記各実施形態はいずれも本発明の一例を示すものであり、本発明はこれらに限定されるべきものではなく、本発明の範囲内で適宜の変更,改良を行ってもよいことはいうまでもない。 Each of the above-described embodiments shows an example of the present invention, and the present invention should not be limited to these, and appropriate changes and improvements may be made within the scope of the present invention. Needless to say.
以上、図を用いて説明したように、本例によれば、以下のような効果が得られるものである。
(1)径方向に磁気ギャップを有するブラシレスモータにおいて、回転体の状態でロータ磁石を開放磁路とし、該開放磁路の軸方向と径方向の漏れ磁束が鎖交するように単一の磁性部材を配置したことにより、モータハウジングに発生する渦電流損(モータ温度上昇)の低減を安価で実現できる。
(2)また、磁性部材にモータコアを固着し、巻線コイルと回路パターンを半田付けしたモータコア組立体をモータハウジングに固定したことにより、コイル巻線の半田作業性が向上し、モータの品質向上とコストダウンが図れる。
(3)さらに、磁性部材にモータ回転位置検出用素子を実装したことにより、部品点数削減(すなわち、モータ基板と磁性部材一体化)とモータ基板に起因する騒音を低減できる。
As described above with reference to the drawings, according to this example, the following effects can be obtained.
(1) In a brushless motor having a magnetic gap in the radial direction, a single magnet is used so that the rotor magnet is an open magnetic path in the state of a rotating body, and the leakage flux in the axial direction and the radial direction of the open magnetic path are linked. By arranging the members, it is possible to reduce eddy current loss (motor temperature rise) generated in the motor housing at low cost.
(2) The motor core assembly is fixed to the motor housing by fixing the motor core to the magnetic member and soldering the winding coil and circuit pattern to the motor housing, improving the soldering workability of the coil winding and improving the quality of the motor. And cost reduction.
(3) Further, by mounting the motor rotational position detecting element on the magnetic member, it is possible to reduce the number of parts (that is, the motor substrate and the magnetic member are integrated) and noise caused by the motor substrate.
(4)また、本発明に係る動圧空気軸受型ポリゴンスキャナにおいては、モータハウジングにレーザ入出射用の開口部を設け、中央突出部の内外周に固定軸、モータコアを設置したことにより、モータハウジングの小型化、部品点数の削減による低コスト化が可能となる。
(5)さらに、モータハウジングにはモータ基板と制御回路基板を電気的に接続するためのハーネスを連通させる開口部を設け、ハウジング下部に制御回路基板を固定するための支柱を一体的に構成したことにより、制御回路基板の発熱を効率よく放熱し、ポリゴンスキャナ全体の温度上昇を低減できる。
(6)また、モータハウジングにモータ基板と制御回路基板を電気的に接続するためのハーネスを連通させる開口部を設けたことにより、モータハウジングの薄型化が可能となる。
(7)モータハウジング中央部の突出部に応力除去用の円周溝を設けたことにより、モータコアのカシメ固定の際における、固定軸焼きバメ部に応力が伝達されないようにすることができ、高精度な固定が可能となる。
(4) In the dynamic pressure air bearing type polygon scanner according to the present invention, the motor housing is provided with an opening for laser input / output, and a fixed shaft and a motor core are installed on the inner and outer peripheries of the central protrusion. The cost can be reduced by downsizing the housing and reducing the number of parts.
(5) Further, the motor housing is provided with an opening for communicating a harness for electrically connecting the motor board and the control circuit board, and a column for fixing the control circuit board is integrally formed at the lower part of the housing. As a result, the heat generated by the control circuit board can be efficiently radiated, and the temperature rise of the entire polygon scanner can be reduced.
(6) Further, the motor housing can be thinned by providing the motor housing with an opening for communicating a harness for electrically connecting the motor board and the control circuit board.
(7) By providing a circumferential groove for stress relief in the protrusion at the center of the motor housing, it is possible to prevent stress from being transmitted to the fixed shaft shrinkage portion when the motor core is caulked. Accurate fixation is possible.
A:回転体、1:回転スリーブ、2:フランジ、2a:ポリゴンミラー部、2b:フランジの凹部、3:磁性体、5:ロータ磁石、11:ステータスコア、13:モータ基板、14,214,314:磁性体、15,115,215:モータハウジング、15a:開口部、15b:突出部分、115b:円周状溝、16:固定軸、16a:動圧発生溝、22:薄肉リング状磁石体、24:制御回路基板、32:磁石組立体、34:空気溜り。 A: Rotating body, 1: Rotating sleeve, 2: Flange, 2a: Polygon mirror part, 2b: Flange recess, 3: Magnetic body, 5: Rotor magnet, 11: Status core, 13: Motor substrate, 14, 214, 314: Magnetic body, 15, 115, 215: Motor housing, 15a: Opening, 15b: Protruding portion, 115b: Circumferential groove, 16: Fixed shaft, 16a: Dynamic pressure generating groove, 22: Thin ring magnet body 24: control circuit board, 32: magnet assembly, 34: air reservoir.
Claims (5)
前記モータハウジングは、単一の金属部材からなり、中央部分に突出部を有し、
該突出部の外周面から前記モータハウジングの内側を一体の磁性体で覆い、
該磁性体の、前記モータハウジングの内側を覆う断面L字状の突起部の径方向上端高さは、前記回転体に配置されたロータ磁石の上端と同等以上の高さを有し、
前記磁性体の、前記突出部の外周面と前記モータハウジングの内側との間の面上には、モータの励磁切り換えのためのホール素子が実装されたモータ基板を固定し、
前記突出部の内周部に前記動圧空気軸受の固定軸を焼きバメ固定し、
前記突出部の外周面を覆っている前記磁性体の断面L字状の突起部の外周面上には、モータ巻線を施したコアを固定し、
該コアの下端面は前記固定軸がモータハウジングに焼きバメ固定される軸方向長さの範囲内に位置させたこと
を特徴とする密閉型ポリゴンスキャナ。 A sealed type comprising a dynamic pressure air bearing that rotatably supports a polygon mirror and a rotating body in a motor housing, a magnetic bearing that floats and supports in the axial direction, and a motor unit that drives the polygon mirror and the rotating body. In the polygon scanner,
The motor housing is made of a single metal member, and has a protruding portion at the center portion.
Cover the inner side of the motor housing from the outer peripheral surface of the protrusion with an integral magnetic body,
The upper end height in the radial direction of the projecting portion having an L-shaped cross section that covers the inside of the motor housing of the magnetic body has a height equal to or higher than the upper end of the rotor magnet disposed on the rotating body,
On the surface of the magnetic body between the outer peripheral surface of the protrusion and the inner side of the motor housing, a motor board on which a Hall element for switching excitation of the motor is mounted is fixed.
A fixed shaft of the hydrodynamic air bearing is fixed to the inner peripheral portion of the protruding portion.
Wherein on the outer peripheral surface of the L-shaped cross section projecting portions of the magnetic body covering the outer peripheral surface of the projecting portion is to secure the core subjected to the motor windings,
A sealed polygon scanner characterized in that the lower end surface of the core is positioned within a range of an axial length in which the fixed shaft is fixed to the motor housing by shrinkage.
を特徴とする請求項1に記載の密閉型ポリゴンスキャナ。 The motor housing is provided with an opening for communicating a harness for electrically connecting the motor board and the control circuit board, and a support column for fixing the control circuit board is integrally formed at the lower part of the motor housing. The hermetic polygon scanner according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の密閉型ポリゴンスキャナ。 2. The motor housing according to claim 1, wherein an opening for communicating a harness for electrically connecting the motor board and the control circuit board is provided on the laser incident / exit side with respect to the optical housing mounting surface. The sealed polygon scanner described in 1.
を特徴とする請求項1に記載の密閉型ポリゴンスキャナ。 2. The hermetic polygon scanner according to claim 1, wherein a circumferential groove for removing stress is provided in a protruding portion at a central portion of the motor housing.
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