JPH0425522B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の産業上の利用分野］ 本発明は、例えばフアクシミリ等の画像走査装
置においてレーザー光を回転多面鏡に照射し、そ
の反射光を画面にて走査するが如きの回転多面鏡
走査装置で、その他、レーザプリンタ、イメージ
スキヤナ、形状測定機等多くの分野に利用できる
ものである。

［技術背景と従来の問題点］ 従来から情報信号によつて変調された情報レー
ザー光を鏡やその他の偏向手段を用いて偏向さ
せ、感光体等を配した被走査面上を走査させて情
報信号の記録を行なつたり、被走査面上の情報信
号の読み出しを行うことは良く知られている。

かかる光偏向器としては、種々の形式のものが
あるが、回転多面鏡走査装置もその一つである。

この回転多面鏡走査装置は、偏向速度が速く、
連続的な光偏光ができるので、高速度で高密度の
情報の記録乃至は読み出しが可能である。

例えば、パソコンやワープロに採用されている
ワイヤ・ドツトプリンタ等による印字方式では、
その印字速度が遅く、ドツト数の制限上からも高
精度印字が不可能という欠点があり、また印字時
に大きな印字音を発生するので、騒音に悩まされ
る欠点を生じていた。

特にOA機器の発展により、一つの部屋に複数
のOA機器を有する場合が多く、これと共に複数
のワイヤ・ドツトプリンタが同時に駆動すると、
その大きな印字音は相乗的な作用を伴つて、一種
の騒音になり、当該OA機器を作動する者のみな
らず、周囲にいる者に対しても、不快感を与える
という迷惑なものになつていた。

このようなことからも、測定器のみならず、レ
ーザプリンタ用として、回転多面鏡走査装置は望
まれているのもである。

然るに、従来の回転多面鏡走査装置は、突極ロ
ータを有する有鉄心形モータの回転軸にそのまま
回転多面鏡を付設して回転多面鏡を回転させるよ
うにしているのみなので、非常に大型のものにな
り、昨今の高密度実装化電子機器に採用するには
今一つ適さない構造となつていた。

特に突極ロータを有する径方向空隙型の有鉄心
形モータは、コアレス構造のものとなつていない
ことから、数〜10万回転といつたような高速回転
には適さないことから、高速回転させる必要のあ
る回転多面鏡走査装置には、適さないものとなつ
ていた。

例えば、これら従来のものとしては、特開昭49
−93027号公報、同57−62751号公報に開示された
ものがある。またこれらに開示されている両端軸
回転型の構造のものは、動的にも極めて変動しな
いように一定回転且つ高速回転させるために動圧
空気軸受を使用することは困難であり、あるいは
空気軸受を用いたとしても、空気軸受を用いるこ
との最大の利点を十分に発揮できないものであつ
た。

また上記のように突極ロータを有する径方向空
隙型の有鉄心形モータを用いた従来の回転多面鏡
走査装置によると、大型で、軸方向に長く厚みが
あり、然も重量の重い有鉄心形モータの回転軸に
単に回転多面鏡を付設しているのみなので、今日
のように軽薄短小化が要求され、特に筐体に取り
付けるのにおいて負担とならないように小型・軽
量化が要求される高密度実装化電子機器に採用し
た場合には、重量が重く、大型でかつ高価で、高
精度のものが得られない欠点があり、また特に厚
みの薄いものを得ることができない欠点があつ
た。

更に従来の有鉄心形モータを用いた回転多面鏡
走査装置では、有鉄心形モータを用いているため
に、必然的にコギングが発生し、滑らかな回転が
行えないために、回転むらが生じ、レーザープリ
ンター等に用いた場合には、走査むらが生じ、精
度の良い画面走査が行えない欠点があつた。

［本発明の課題］ 本発明は軽薄短小化が要求される高密度実装化
電子機器に用いて有用な小型・偏平且つ軽量な回
転多面鏡走査装置であり、しかも軽量にして筐体
に取り付けるに当たつての筐体に加わる負担を軽
減できるようにすることを課題になされたもので
ある。

また別の課題としては、動圧空気軸受（動圧グ
ルーブ軸受）の採用並びに効率の良いコアレス偏
平ブラシレスモータの採用を可能にし、コギング
の発生、著しい回転むらを防ぎ、滑らかな回転、
画面走査を可能にした精度が良く、しかも効率が
良好で、長寿命の回転多面鏡走査装置を安価に量
産できるようにすることを課題になされたもので
ある。

［発明の課題達成手段］ かかる本発明の課題は、下記構成要素〜か
ら構成された回転多面鏡走査装置。

少なくとも外周部が多面鏡となつている回転
多面鏡１２の回転によつて当該回転多面鏡１２
に照射された入射光ビームを偏向させるように
した回転多面鏡走査装置であること。

回動自在に支持された回転多面鏡１２体の一
方の面にＮ極、Ｓ極の磁極を交互に2P（Ｐが１
以上の整数）個有するフラツトな界磁マグネツ
ト１１を設けていること。

当該界磁マグネツト１１と軸方向の空隙を介
して対向する固定側位置に発生トルクに寄与す
る有効導体部の開角が界磁マグネツト１１の一
磁極幅と略等しい開角幅に巻回形成された空心
型のコアレス電機子コイル６−１，……，６−
６群からなるコアレスステータ電機子１５を設
けていること。

上記界磁マグネツト１１のＮ極、Ｓ極の磁極
を無接触で検出して該検出磁極に応じてコアレ
ス電機子コイル６−１，……，６−６の励磁を
切り換えるための駆動回路のための磁電変換素
子８を設けていること。

を提供することによつて達成できる。

［発明の実施例］ 第１図乃至第５図を参照して本発明の第１実施
例を説明する。

第１図は回転多面鏡走査装置１の縦断面図、第
２図は第１図の主要部の組立分解斜視図で、以下
第１図および第２図を主に参照して説明する。

１は回転多面鏡走査装置、２は凹部２ａを有す
る偏平カツプ型ステータヨーク支持体（ただし、
第２図においては図示せず）、３は上記支持体２
の略略中心部に垂直に固設された動圧空気軸受を
形成するスクリユー溝（スパイラル溝。なお、こ
れらに限らず他の形式の動圧グルーブ軸受溝、例
えば、同様な目的を達成できるヘリングボーン溝
等であつてもよい）３ａを形成した固定軸であ
る。

４は上記支持体２の上端開口部に固設されたフ
ラツトな円環状の磁性体からなるステータヨーク
で、例えば鉄粉とプラスチツク紛との混合紛を圧
縮成型したもの、あるいは鉄粉等の磁性紛入り樹
脂で形成したものを用いると望ましいものを得る
ことができる。

５はステータヨーク４と凹部２ａを有する上記
支持体２によつて形成される駆動回路収納用空隙
部で、この駆動回路収納用空隙部５を有効利用す
る一例としては、ステータヨーク４の下面にプリ
ント基板を配設し、このプリント基板に電気部品
を配設し、ステータヨーク４の一部に透孔等の切
欠部を形成し、該切欠部を利用してステータヨー
ク４の下面のプリント基板と後記プリント基板７
との電気的結線を行う方法であるが、この方法に
限らず、上記空隙部５を有効利用できる方法は
多々ある。

このように、駆動回路を内蔵できるようにして
おくと、駆動回路一体型の回転多面鏡走査装置１
をコンパクトに構成でき、高密度実装化電子機器
に使用するのに適したものを得ることができる。

６は空心型のコアレス電機子コイルで、ステー
タヨーク４の上に（なお、この場合、ステータヨ
ーク４に絶縁シールドしておくことが望ましい。）
適宜数、例えば３相のブラシレスモータを構成す
るために６個のコアレス電機子コイル群６−１，
……，６−６を互いに畳重しないように等間隔に
配設して、３相ブラシレスモータ用のコアレスス
テータ電機子１５を形成している。これについて
は、第３図を参照して後記にて詳細に説明する。

７は中心部に透孔を有し且つエツチング等の手
段によつて形成された図示しないプリント配線導
体部（プリント配電パターン）を有するプリント
基板で、電機子コイル６（ステータ電機子１５）
の上に固設している。

８はプリント基板７の下面で、かつ電機子コイ
ル６の枠内空胴部９に臨む位置に配設された位置
検知素子として用いたホール素子やホールIC等
の磁電変換素子である。この磁電変換素子は、３
相ブラシレスモータを構成するために３個の磁電
変換素子８−１，……，８−３を用いており、磁
電変換素子８−１は電機子コイル６−２の枠内空
胴部９位置に配設しており、磁電変換素子８−３
は電機子コイル６−１の枠内空胴部９位置に配設
しており、電磁変換素子８−３は電気コイル６−
３の枠内空胴部９位置に配設している。

この磁電変換素子８の配設位置等の詳細につい
ては、後記する。

１０は固定軸３の外周部に回動自在に装着され
た円筒状軸受部１０ａおよび該軸受部１０ａの外
周に半径外側方向に延びるように一体形成された
界磁マグネツト支持鍔１０ｂを有する回転軸で、
軸受の機能を兼ねている。

なお、この実施例における回転軸１０の場合、
円筒状軸受部１０ａと界磁マグネツト支持鍔１０
ａとを一体形成したものとなつているが、必ずし
もこのように形成する必要はなく、円筒状軸受部
１０ａのみからなる回転軸であつてもよく、この
ような回転軸に別個に適宜な手段によつて界磁マ
グネツト支持鍔１０ａを固定形成してもよい。

しかし、この実施例では、円筒状軸受部１０ｃ
と界磁マグネツト支持鍔１０ｂを一体形成した回
転軸１０を用いたものを採用する。

いま上記回転軸１０は、磁性体によつて形成し
ている。この為、上記界磁マグネツト支持鍔１０
ｂは、後記する界磁マグネツト１１の磁路を閉じ
るためのロータヨークの機能を兼ねている。

また後記から判明するように界磁マグネツト支
持鍔１０ｂは、後記する回転多面鏡１２の支持部
材として機能している。

１１はロータヨークとして機能する界磁マグネ
ツト支持鍔１０ｂの下面に固設されたＮ極、Ｓ極
の磁極を交互に2P（Ｐは１以上の整数）個有する
フラツトな円環状の界磁マグネツト（第４図参
照）で、上記界磁マグネツト支持鍔１０ｂの下面
に固設して上面にプリント基板を有する電機子コ
イル６−１，……，６−６群からなるコアレスス
テータ電機子１５に軸方向の空隙１６を介して面
対向させ、相対的回動をなすようにしている。

上記界磁マグネツト支持鍔１０ｂは、その外周
部に垂直下方に延長形成した折曲部１０ｃを設
け、この折曲部１０ｃで界磁マグネツト１１を保
持すると共に界磁マグネツト１１の外周部から発
生する漏洩磁束の発生を極力防いでいる。またこ
の折曲部１０ｃによつて、界磁マグネツト１１の
位置決めを容易にして、ダイナミツクバランスを
取り易くしている。

１２は少なくとも外周面が多面鏡となつている
回転多面鏡で、いまアルミニウムによつて一体形
成しており、研磨手段によつて外周に反射面１２
ａを有するものとなつており、いま外周に４箇所
の反射面１２ａを有する軸方向に偏平な平面にお
いて四角形板状のものとなつており、界磁マグネ
ツト支持鍔１０ｂの上面に適宜な手段によつて固
定されている。

１３は、上記反射面１２ａに位置する空気層を
回転多面鏡１２の回転と共に回転移送させるもの
で、回転多面鏡１２よりも長い半径の風防用円板
体で、上記回転多面鏡１２の上面に適宜な手段に
よつて固設されている。

この風防用円板体１３の必要な理由について
は、上記の通りであるが、更に説明すると風防用
円板体１３は、回転多面鏡１２の反射面１２ａが
多数形成された多数面体であるときには、特に設
けなくても、さほど問題にならないが、回転多面
鏡１２が三面鏡や四面鏡等のように小数面体の場
合には重要な機能を果たすものである。

すなわち、回転多面鏡１２が多数面体のもので
あるときには、回転多面鏡１２が回転したとして
も反射面１２ａにおける空気層の風圧抵抗が少な
いために反射面１２ａにおける空気層が殆どない
ため、風防用円板体１３を設けたとしてもあまり
意味を持たないものであるが、回転多面鏡体１２
が第２図に示すような四面体等のように小数面体
の場合には、その反射面１２ａにおける空気層が
多く存在していて風圧抵抗が大きくなるため、そ
の状態において回転多面鏡体１２が高速回転する
と大きな回転音を生じる。

したがつて、回転多面鏡１２が小数面体の場合
には、上記のように回転多面鏡１２の上面に風防
用円板体１３を設けることにより、より反射面１
２ａにおいて逃げ道の無くなつた空気層は、回転
多面鏡１２の回転と共に一体して回転するため、
上記風防用円板体１３を設けておかない場合に比
較して風圧抵抗が少なくなり、回転多面鏡１２の
高速回転によつて生ずる回転音が非常に小さくな
り、したがつて、回転多面鏡走査装置１を非常な
小さな回転音（回転に伴う実質的な回転音で、こ
のような回転音は殆ど生じない）で回転する有用
なものに構成できる。

第３図は、コアレスステータ電機子１５を形成
する６個のコアレス電機子コイル６−１，……，
６−６群の条件及び配設方法等の説明をするため
の斜視図である。

この第３図から明らかなように６個のコアレス
電機子コイル６−１，……，６−６群は、扇枠状
に巻回形成された空心型のものとなつており、６
個の電機子コイル６−１，……，６−６は、それ
ぞれ半径方向の発生トルクに寄与する有効導体部
６ａと６ｂとの開角（この場合、一般には有効導
体部６ａ，６ｂの中心線を基準にする）を界磁マ
グネツト１１の一磁極の幅に等しい開角のものに
形成して、効率の良いものを得ることが出来るよ
うにしている。

なお、６個の電機子コイル６−１，……，６−
６は、互いに畳重しないように等間隔に上記した
図示しないステータヨーク４上に配設されてい
る。３個の電機子コイル６−１，６−２，６−３
の枠内空胴部９には、それぞれ、磁電変換素子８
−２，８−１，８−３が配設されている。この磁
電変換素子８−２，８−１，８−３の配設位置の
詳細については、第５図において後記する。

第４図は、界磁マグネツト１１の下面図で、Ｎ
極、Ｓ極の磁極を交互に等しい幅で、等間隔に８
個形成した８極のものを本実施例では用いている
ことを示す。

第５図は界磁マグネツト１１とコアレスステー
タ電機子１５を構成する６個のコアレス電機子コ
イル６−１，……，６−６との展開図で、更に磁
電変換素子８−１，……，８−３の配設位置を示
すものである。

この第５図（第３図も参照）から明らかなよう
に３相ブラシレスモータのコアレスステータ電機
子を構成する）電機子コイル６−１，……，６−
６は、半径方向の発生トルクに寄与する有効導体
部６ａと６ｂとの開角が、界磁マグネツト１１の
一磁極幅の略略2n−１倍、この実施例では、ｎ
＝１を選択しており、界磁マグネツト１１の一磁
極幅と略略等しい開角幅、すなわち45度の開角幅
に形成された空心型のものとなつており、各電機
子コイル６−１，……，６−６群は、第３図及び
第５図に示すように、互いに畳重しないように等
間隔に配設されている。

電機子コイル６−１，……，６−６群は、電気
的に同相位置にある、周方向に180度位相がずれ
た２個の電機子コイル６群を１組としたものを３
組設けて３相ブラシレスモータを構成するための
コアレスステータ電機子１５を形成している。

すなわち、Ｕ相の電機子コイル６−１と６−
４、Ｖ相の電機子コイル６−２と６−４、Ｗ相の
電機子コイル６−３と６−６とが各相の組を形成
している。各相の組の電機子コイル６群それぞれ
に１個の磁電変換素子８を設けている。

該磁電変換素子８−１，……，８−３は、それ
ぞれ電機子コイル６−２，６−１，６−３の枠内
空同部９に収納配設されている。このようにした
理由については、以下に示す。

上記Ｕ相の電機子コイル６−１と６−４、Ｖ相
の電機子コイル６−２と６−４、Ｗ相の電機子コ
イル６−３と６−６は、それぞれ、順次、通電角
で60度ずれるように配設されている。

ここに、３個の磁電変換素子８−１，……，８
−３のみを設けたのは、３相のブラシレスモータ
を構成するために、各電機子コイル６−１，…
…，６−６それぞれに磁電変換素子８を設けたの
では、高価になることから、同相位置にある電機
子コイル６に対しては、共通の磁電変換素子８を
兼用させるようにして安価に構成できるようにし
たためである。

位置検知素子である磁電変換素子８−１，…
…，８−３は、この配設するのに望ましい位置
は、有効導体部６ａまたは６ｂと対向する位置で
ある。

しかし、仮に電機子コイル６−４，６−５，６
−６上の位置Ｕ，Ｖ，Ｗを選択するとすると、こ
のような位置に配設した場合、プリント基板７が
あるため、磁電変換素子８の配設がやつかいにな
ることと、若しもプリント基板７面に磁電変換素
子８を配設した場合には、その素子８の厚み分だ
け、界磁マグネツト１１とステータヨーク４間の
空隙１６長が増加し、大きなトルクが得られなく
なり、効率の良い３相のブラシレスモータが得ら
れなくなる。

このため、電機子コイル６−４の有効導体部６
ｂ、電機子コイル６−５の有効導体部６ａ、電機
子コイル６−６の有効導体部６ａ上の位置Ｕ，
Ｖ，Ｗに配設する磁電変換素子８−１，８−２，
８−３をこれと均等位置にある電機子コイル６−
２，６−１，６−３の枠内空胴部９内の記号U′，
V′，W′位置に配設して空隙１６の長さを増加さ
せないようにし、効率の良い３相ブラシレスモー
タを得るようにしている。

第６図は、本発明の第２実施例を示す回転多面
鏡走査装置１′の縦断面図で、この回転多面鏡走
査装置１′は第１実施例に示したものと殆ど同じ
であるが、駆動回路収納用空隙部５′の軸方向の
厚みを増加してあり、この空隙部５′内に制御回
路、駆動回路等を装備したプリント基板を平行に
複数段配設できるようにすると共に、回転多面鏡
走査装置１′の安定化、高精度化を図つたもので
ある。

第７図は、本発明の第３実施例を示す回転多面
鏡走査装置１″の縦断面図を示すもので、第１図
及び第６図に示す空隙部５、５′を全く無くし、
ステータ電機子１５、界磁マグネツト１１及び回
転多面鏡１２等の構成要素を下部位置に設けるこ
とで、当該回転多面鏡走査装置１″の安定化を図
ると共に、厚みの薄い軸方向に偏平なものを得る
ことを可能にしたものである。

なお、この回転多面鏡走査装置１″では、回転
軸１０及び固定軸３を回転多面鏡１２の上部に突
出形成させてなるが、これは、上記実施例に示し
た回転多面鏡走査装置１，１′との兼ね合いによ
るもので、回転多面鏡走査装置１″を更に偏平な
ものに構成したい場合には、回転軸１０等を軸方
向に長さの短いものを用いて、回転多面鏡１２の
上部に大きく突出させないようにすることで可能
になる。なお、符号１４は、スラストキヤツプを
示す。

［発明の作用］ 本発明に示した回転多面鏡走査装置１，１′，
１″によれば、磁電変換素子８が界磁マグネツト
１１のＮ極、Ｓ極の磁極を検出すると、図示しな
い駆動回路にその信号が伝達され、適宜な方向の
電流を電機子コイル６に流して励磁し、このこと
により、フレミングの左手の法則に従つて界磁マ
グネツト１１は所定方向に回転する。

したがつて、界磁マグネツト支持鍔１０ａに固
設された回転多面鏡１２も回転し、該多面鏡１２
の反射面１２ａに照射された情報レーザー光は、
偏向された反射光となつて画面を走査する。

［発明の効果］ 本発明によれば、軽薄短小化が要求される高密
度実装化電子機器に用いて有用な小型・偏平且つ
軽量な回転多面鏡走査装置を極めて安価に構成で
きる。しかも軽量なため、筐体に取り付けるに当
たつての筐体に加わる負担を軽減できる。

また動圧空気軸受（動圧グルーブ軸受）の採用
並びに効率の良いコアレス偏平ブラシレスモータ
の採用を可能にしているので、コギングの発生、
著しい回転むらを防ぎ、滑らかな高速回転が可能
で、精度の良い高速な画面走査を可能にし、しか
も効率が良好で、長寿命の回転多面鏡走査装置を
安価に量産できる。

なお、上記実施例におけるコアレススレータ電
機子は、空心型のコアレス電機子コイル群によつ
て形成しているが、かかるコアレスステータ電機
子は、エツチング等の手段で形成したシートコイ
ル、プリントコイルで形成しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す回転多面鏡
走査装置の縦断面図、第２図は同主要部の組立分
解斜視図、第３図はコアレス電機子コイル群から
なるコアレスステータ電機子の斜視図、第４図は
界磁マグネツトの下面図、第５図は界磁マグネツ
トとコアレス電機子コイル群からなるコアレスス
テータ電機子との展開図、第６図は本発明の第２
実施例を示す回転多面鏡走査装置の縦断面図、第
７図は本発明の第３実施例を示す回転多面鏡走査
装置の縦断面図である。 符号の説明、１，１′，１″……回転多面鏡走査
装置、２……偏平カツプ型ステータヨーク支持
体、２ａ……凹部、３……固定軸、３ａ……スク
リユー溝（スパイラル溝）、４……ステータヨー
ク、５，５′……駆動回路収納用空隙部、６−１，
……，６−６……コアレス電機子コイル、６ａ，
６ｂ……発生トルクに寄与する有効導体部、７…
…プリント基板、８……磁電変換素子、９……枠
内空胴部、１０……回転軸、１０ａ……円筒状軸
受部、１０ｂ……界磁マグネツト支持鍔、１０ｃ
……折曲部、１１……界磁マグネツト、１２……
回転多面鏡、１２ａ……反射面、１３……風防用
円板体、１４……スラストキヤツプ、１５……コ
アレスステータ電機子、１６……空隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記構成要素〜から構成された点を特徴
   とする回転多面鏡走査装置。 少なくとも外周部が多面鏡となつている回転
   多面鏡１２の回転によつて当該回転多面鏡１２
   に照射された入射光ビームを偏向させるように
   した回転多面鏡走査装置であること。 回動自在に支持された回転多面鏡１２体の一
   方の面にＮ極、Ｓ極の磁極を交互に2P（Ｐは１
   以上の整数）個有するフラツトな界磁マグネツ
   ト１１を設けていること。 当該界磁マグネツト１１と軸方向の空隙を介
   して対向する固定側位置に発生トルクに寄与す
   る有効導体部の開角が界磁マグネツト１１の一
   磁極幅と略等しい開角幅に巻回形成された空心
   型のコアレス電機子コイル６−１，……，６−
   ６群からなるコアレスステータ電機子１５を設
   けていること。 上記界磁マグネツト１１のＮ極、Ｓ極の磁極
   を無接触で検出して該検出磁極に応じてコアレ
   ス電機子コイル６−１，……，６−６の励磁を
   切り換えるための駆動回路のための磁電変換素
   子８を設けていること。 ２ 上記回転多面鏡を回動自在に支持する機構
   は、固定側位置に植立された固定軸と、この固定
   軸の周囲を回動する回転軸からなり、上記固定軸
   または回転軸の互いに対向する面の少なくともい
   ずれか一方に動圧グルーブ軸受形成用溝を形成し
   て動圧グルーブ軸受け形成し、上記回転多面鏡を
   回転軸と一体して回転するようにした点を特徴と
   する、特許請求の範囲第１項記載の回転多面鏡走
   査装置。 ３ 上記コアレス電機子コイルは、互いに重なら
   ないように等間隔配置に設けた点を特徴とする、
   特許請求の範囲第１項記載の回転多面鏡走査装
   置。 ４ 上記磁電変換素子は、電気的に同相位置にあ
   る数個の電機子コイル群につき１個のみを設けた
   ものを複数組形成した点を特徴とする、特許請求
   の範囲第１項記載の回転多面鏡走査装置。 ５ 上記磁電変換素子は、コアレス電機子コイル
   の発生トルクに寄与する有効導体部と同相位置の
   他のコアレス電機子コイルの枠内空胴部位置に配
   設した点を特徴とする、特許請求の範囲第４項記
   載の回転多面鏡走査装置。