JPH05284713A - 揺動ブラシレスアクチュエ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 別個にエンンコ−ダやポテンショメ−タ等の
回転角検出装置を用いる事無く、揺動ブラシレスアクチ
ュエ−タのマグネット回転子を磁気エンコ−ダとして利
用する。 【構成】 周方向に沿って磁束が弱くまたは強くなるよ
うに磁束の強さに変化を持たせたＮ極，Ｓ極の磁極を持
つマグネット回転子を揺動角検出センサで検出し，リニ
アリティのある出力電気信号波形部分を磁気エンコ−ダ
信号として利用することでマグネット回転子の揺動方
向，揺動角を切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、別個にエンコ−ダやポ
テンショメ−タ等の回転角検出装置を用いる事無く、単
相通電配置の揺動ブラシレスアクチュエ−タの揺動方
向，揺動角，位置決めなどを制御できる揺動ブラシレス
アクチュエ−タに関する。

【０００２】

【従来技術】レ−ザ−ビ−ムプリンタ等に使用されてい
るポリゴンレ−ザ−スキャナモ−タは、回転精度等の点
で非常に精度が要求されるため、非常に高価なものとな
っている。

【０００３】ここに、ス−パ−マ−ケット等のレジ等で
使用されているＰＯＳなどのバ−コ−ド読み取り装置に
使用されているレ−ザ−スキャニング装置は、バ−コ−
ドを読み取るためのレ−ザ−光のスキャニングさえ行え
ば良いため、レ−ザ−ビ−ムプリンタ等のポリゴンレ−
ザ−スキャナモ−タのように高価なレ−ザ−スキャニン
グ装置を用いる必要はない。

【０００４】このため、ス−パ−マ−ケット等のレジ等
で使用されているＰＯＳなどに使用されているレ−ザ−
スキャニング装置は、安価につく機械的なミラ−揺動形
のガルバノメ−タ方式のものを採用していた。

【０００５】

【従来技術の問題点】しかるに、このガルバノメ−タ方
式のレ−ザ−スキャニング装置は、ミラ−をある一定の
揺動角を揺動させるのに機械的な駆動部分が多く、応答
性が悪く、故障及び価格の点でも改良を要するものであ
った。

【０００６】ここに、ポリゴンレ−ザ−スキャナモ−タ
のように精度の良いブラシレスモ−タを用いたのでは価
格的な面で不利を伴うため、パソコン等において採用さ
れている冷却ファンを構成する安価な単相ブラシレスモ
−タ方式を用いることが考えられる。

【０００７】しかしながら、かかる単相ブラシレスモ−
タは、コギングトルクを利用して一方向にのみ自起動回
転できるようにしているために、滑らかな回転を行うこ
とができない。

【０００８】ここに発明者は、安価に形成するために、
及びコギングトルクを利用しないようにして滑らかな揺
動（回動）が可能な単相通電構造の揺動ブラシレスアク
チュエ−タをレ−ザ−スキャニング装置に利用すること
を考えた。

【０００９】しかしながら、単相通電構造の揺動ブラシ
レスアクチュエ−タでは、揺動方向及び揺動角を変える
必要が生ずるので、このために、高価なエンコ−ダやポ
テンショメ−タ等の揺動角検出装置を用いねばならない
欠点がある。

【００１０】

【発明の課題】本発明は、別個に高価なエンコ−ダやポ
テンショメ−タ等の回転角検出装置を用いる事無く、単
相通電配置の揺動ブラシレスアクチュエ−タの揺動方
向，揺動角，位置決めなどを制御できる応答性が良好で
且つ安価に形成できるバ−コ−ド読み取り用に用いて最
適な揺動ブラシレスアクチュエ−タを得ることを課題に
なされたものである。

【００１１】

【本発明の課題を達成するための手段】かかる本発明の
課題を達成するための手段は、隣接する磁極が異極とな
るようにそれぞれ周方向に沿って磁束が弱くまたは強く
なるように磁束の強さに変化を持たせたＮ極，Ｓ極の磁
極を１以上備えたマグネット回転子と、該回転子と相対
的揺動するように固定側に単相通電配置のステ−タ電機
子を備えて相対的揺動するようになし、上記マグネット
回転子の揺動角内において当該マグネット回転子のＮ極
とＳ極の磁極境界部または当該マグネット回転子のＮ極
とＳ極の磁極境界部を検出していると同じように構成さ
れたそれぞれ周方向に沿って磁束が弱くまたは強くなる
ように磁束の強さに変化を持たせたＮ極，Ｓ極の磁極を
１以上備えた揺動角検出センサ用マグネットのＮ極とＳ
極の磁極境界部を検出することができる位置に当該マグ
ネット回転子の上記Ｎ極，Ｓ極または揺動角検出センサ
用マグネットの上記Ｎ極，Ｓ極の磁束の強さに応じた電
気信号を出力する磁気センサを配設し、該磁気センサか
らの出力電気信号を基に上記ステ−タ電機子の通電を切
り換えて上記マグネット回転子の揺動方向，揺動角を切
り換えることを特徴とする揺動ブラシレスアクチュエ−
タを提供することでよって達成できる。

【００１２】

【発明の第１実施例】図１乃至図１２を参照して、本発
明の第１実施例としての単相通電構造のバ−コ−ド用に
適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスアクチュ
エ−タについて説明する。

【００１３】図１は本発明の第一実施例としての単相通
電構造のバ−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング用
揺動ブラシレスアクチュエ−タ１の縦断面図で、図２は
同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスアクチュエ−
タ１のＸ−Ｘ’線縦断面図で、図３は同レ−ザ−スキャ
ニング用揺動ブラシレスアクチュエ−タ１のＹ−Ｙ’線
縦断面図で、図４は同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラ
シレスアクチュエ−タ１の底面図で、図５は同レ−ザ−
スキャニング用揺動ブラシレスアクチュエ−タ１による
レ−ザ−光のスキャニングの説明図で、図６は同レ−ザ
−スキャニング用揺動ブラシレスアクチュエ−タ１の主
要部の分解斜視図で、図７及び図８は上記ネット回転子
１１とステ−タ電機子１７との展開図で、図９（ａ）乃
至（ｃ）は揺動子１６の揺動角の規制方法の説明図、図
１０（ａ）及び（ｂ）は揺動角検出用磁気センサ２０の
配設位置の説明図で、図１１は揺動角検出用磁気センサ
２０から得られる悪い例の出力電気信号３１−１の波形
図で、図１２は揺動角検出用磁気センサ２０から得られ
る望ましい例の出力電気信号３１−２の波形図で、図１
３は揺動角検出用磁気センサ２０から本発明の出力電気
信号３１−３の波形図で、図１４は一例としての制御回
路図である。

【００１４】この単相通電構造のバ−コ−ド用に適する
レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスアクチュエ−タ
１は、図１に示すように磁性体などの適宜な材質で形成
した円筒ハウジング２の上端開口部を、中心部に透孔３
を形成した円板状蓋体４で閉じ、その下端開口部を図４
に示すようなリ−ド線通し孔５を形成した円板状蓋体６
で閉じることでレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレス
アクチュエ−タ本体７を形成する。

【００１５】上記蓋体４の透孔３の内周部及び上記蓋体
６の上面中央部に軸受８，９を装着して、揺動ブラシレ
スアクチュエ−タ本体７の上端から上端部が突出した回
転軸１０を中心部に有するマグネット回転子１１を持つ
揺動子１６を回動自在に装着する。

【００１６】回転軸１０は、図１，図５及び図６に示す
ように、上記揺動ブラシレスアクチュエ−タ本体７の上
端から突出した上端部分に、軸方向に延びたＤカット部
１２を形成し、該Ｄカット部１２の軸方向と直交する面
をメッキや蒸着等の適宜な手段を用いて反射鏡面１３を
形成する。

【００１７】該反射鏡面１３に図５に示すように半径外
側方向からレ−ザ−光源からのレ−ザ−光１４が投射さ
れると、該反射鏡面１３は、後記するように揺動させる
ための当該反射面１３にて反射され上記回転軸１０の外
周方向にレ−ザ−光１４’を反射させてスキャニングす
る。

【００１８】図２及び図６に示すように回転軸１０の外
周には、磁性体リング１５を介して２極のマグネット回
転子１１が固設されて、適宜角揺動する揺動子１６を形
成する。

【００１９】この実施例では、マグネット回転子１１
は、隣接するＮ極とＳ極の磁極がそれぞれ周方向におい
て機械角で１８０度の幅に着磁された２極のものを用い
ている。

【００２０】尚、マグネット回転子１１は、径方向２極
のものを用いるが、単に円筒状のマグネット回転子を形
成した場合には、マグネット回転子のＮ極とＳ極の境目
で磁束分布が急に変化しているため、後記する揺動角検
出用磁気センサ２０で検出すると、該磁気センサ２０の
電気出力波形３１−１が図１１に示すように台形波に近
いものとなって表れるので、エンコ−ダとして検出する
角度が小さくなりマグネット回転子１１の揺動角が非常
に小さくなる欠点がある。

【００２１】そこで、揺動角検出用磁気センサ２０の電
気出力信号波形３１−２が図１２に示すようなＳＩＮ波
に近いものとなって表れるようにするためには、円筒状
のマグエネット回転子としてラジアル異方性のものか、
等方性のマグネットを用いればよい。

【００２２】しかし、図１２に示すようなＳＩＮ波に近
い電気出力信号波形３１−２の場合でも、マグネット回
転子のＮ極とＳ極の磁極を等しい強度で着磁するため、
斜線で示すようなＴ幅の狭い範囲に渡ってしかリニアな
波形部分が得られない。

【００２３】本発明では、図１３に示すように揺動角検
出用磁気センサ２０の電気出力信号波形３１−３が電気
出力信号波形３１−２よりも更にエンコ−ダとして利用
できる斜線で示すようなＴ’幅（Ｔ’＞Ｔ）の広い範囲
に渡ってリニアな波形部分を得ることにより、エンコ−
ダとして利用できる揺動角を広くする必要がある。

【００２４】そのために、マグネット回転子１１は、隣
接する磁極が異極となるようにそれぞれ周方向に沿って
磁束が弱くまたは強くなるように磁束の強さに変化を持
たせたＮ極，Ｓ極の磁極を備えた２極のものに形成して
いる。

【００２５】マグネット回転子１１のＮ極，Ｓ極の磁極
を周方向に沿って磁束が弱くまたは強くなるように磁束
の強さに変化を持たせる方法として、この実施例では、
Ｎ極，Ｓ極の磁極それぞれを一方向の周方向に沿って磁
束が弱くまたは強くなるように徐々に厚みを薄く形成し
ている［図２参照］。逆にいうと、Ｎ極，Ｓ極の磁極そ
れぞれを他方向の周方向に沿って磁束が強くなるように
徐々に厚みを厚く形成している。

【００２６】以上のようにマグネット回転子１１を形成
した結果、上記した揺動角検出用磁気範ンサ２０からの
ＳＩＮ波に近い電気出力信号３１−３の波形が得られる
ので、図１３に示すように比較的リニアリティのある斜
線で示すＴ’（Ｔ’＞Ｔ）幅の広い電気出力信号波形３
１−３が得らため、この電気出力信号波形３１−３を利
用して、本発明の揺動ブラシレスモ−タ１の揺動角，揺
動方向の規制並びに位置制御が容易に行える。

【００２７】もちろん、本発明の場合、マグネット回転
子１１の揺動角が小さな場合、磁極の着磁の強さに変化
を持たせて斜線の部分が狭い図１１，図１２に示すよう
な電気出力信号波形３１−１，３１−２を得るようにし
てもよいことは言うまでもない。

【００２８】尚、マグネット回転子１１は、回転軸１０
として磁性体のものを用いている場合には、上記磁性体
リング１５を省略して接着剤を用いて直接、回転軸１０
に接着することで、安価に揺動子１６を形成できる。

【００２９】また、回転軸１０をプラスチックマグネッ
トにて形成すると共に、一体してマグネット回転子１１
をもプラスチックマグネットで形成すれば、上記磁性体
リング１５が不要になるばかりか、上記マグネット回転
子１１の回転軸１０への接着工程も不要になるので、揺
動子１６を更に容易且つ安価に形成できて望ましい。

【００３０】図１及び図２に示すように、上記マグネッ
ト回転子１１と径方向の空隙を介して単相通電配置のコ
アレスステ−タ電機子１７をハウジング２の内面に後記
する基板１９（図７参照。図１及び図２では図面の都合
上、描いていない）を介して固着している。

【００３１】コアレスステ−タ電機子１７は、単相通電
構造の揺動ブラシレスアクチュエ−タ１を形成するため
に、図１及び図２，図６乃至図８に示すように、２個の
空心形の電機子コイル１８を周方向に隣接して配置して
構成したもので、配線と絶縁のために、例えば０．１ｍ
ｍ厚のフレキシブルプリント基板などの基板１９（図７
参照。図１及び図２では省略）の内面（一方の面）に電
機子コイル１８を配設して形成している。

【００３２】電機子コイル１８は、軸方向の導体部１８
ａがトルク発生に寄与する部分で、周方向の導体部１８
ｂはトルク発生に寄与しない部分となっている。

【００３３】また２つの電機子コイル１８は、単相通電
構造の揺動ブラシレスアクチュエ−タ１を形成するため
に、図６乃至図８に示すように、それぞれ導体部１８ａ
の外側と導体部１８ａの外側間の幅が機械角で１８０度
以下になるように巻回した空心形のものを２個隣接配置
して、通電した際に２つの電機子コイル１８によって所
定方向のトルクが発生するように単相通電構造に上記ス
テ−タ電機子１７を構成している。

【００３４】上記マグネット回転子１１の揺動角内にお
いて当該マグネット回転子１１のＮ極とＳ極の磁極境界
部を検出することができるように、一の電機子コイル１
８の枠内空洞部内の基板１９位置に、図１０の（ａ），
（ｂ）に示すように直接、マグネット回転子１１と径方
向の空隙を介して揺動角検出センサ２０を対向配設し、
マグネット回転子１１のＮ極，Ｓ極の磁束の強さに応じ
た電気信号波形３１−３（または３１−１，３１−２で
もよい）を得、この電気信号波形３１−３を基に上記ス
テ−タ電機子１７の通電を切り換え行い、揺動子１６の
揺動角，及び揺動方向検出，位置決め制御できるように
している。

【００３５】尚、揺動角検出用磁気センサ２０は、上記
マグネット回転子１１の揺動角内において当該マグネッ
ト回転子１１のＮ極とＳ極の磁極境界部を検出すること
ができる適宜な位置に配設すれば良く、上記のように電
機子コイル１８の枠内空洞部位置の基板１９位置に配設
しなければならないものではない。

【００３６】例えば、後記する基板３０の上に揺動各検
出用磁気センサ２０を配設し、マグネット回転子１１の
下端部に発生するＮ極，Ｓ極の漏洩磁束を検出するよう
に構成しても良い。

【００３７】尚、揺動角検出用磁気センサ２０は、マグ
ネット回転子１１のＮ極，Ｓ極の磁束の強さに応じた電
気信号を出力するものであれば良く、ホ−ル素子，ホ−
ルＩＣ，磁気抵抗素子など適宜なものを用いれば良く、
この実施例では安価且つ入手の容易なホ−ル素子を用い
ている。

【００３８】この揺動ブラシレスアクチュエ−タ１を他
の目的のために、回転形の単相ブラシレスモ−タ構造に
形成したい場合には、磁気センサ２０の位置を変えるだ
けで、極めて容易に行えることを説明する。

【００３９】回転形の単相ブラシレスモ−タとする場合
には、磁気センサ２０は電機子コイル１８のトルク発生
に寄与する導体部１８ａと対向する位置または該位置と
同相位置に配設する必要がある。

【００４０】従って、図２及び図７に示すように、単相
ブラシレスモ−タを構成する場合には、上記したような
位置、すなわち、揺動角検出用磁気センサ２０から少し
周方向に位置がずれた図２の符号２１で示す位置、図７
の符号２２で示す点線囲い部の位置に単相ブラシレスモ
−タの位置検知用の磁気センサを配設するのみで単相ブ
ラシレスモ−タを容易に構成できる。

【００４１】なお、自起動可能な単相ブラシレスモ−タ
の場合には、当然、死点位置を無くして自起動できるよ
うにするための適宜な手段、例えば、自起動用のコギン
グトルク発生手段を設ける必要があるが、この実施例の
揺動ブラシレスアクチュエ−タ１の場合、磁石の厚みを
変えているので、マグネット回転子１１が自起動できる
位置に停止できるようにするのが極めて容易である。

【００４２】いずれにしても、単相ブラシレスモ−タを
得る場合、揺動ブラシレスアクチュエ−タ１の構成要素
をほとんど変えることなく、単相ブラシレスモ−タを構
成できるので、部品の共通化を図ることができ、単相ブ
ラシレスモ−タのみならず、揺動ブラシレスアクチュエ
−タ１をも同時に量産する場合には、いずれのものも安
価に量産することが可能になる。

【００４３】尚、図７において、基板１９にはエッチン
グ等の手段により図示しない導電パタ−ンが適宜に形成
されている。

【００４４】また図７において、符号２３は電機子コイ
ル１８の外側端子２５をはんだ付けするためのはんだ付
け部を、符号２４は電機子コイル１８の内側端子２６を
はんだ付けするためのはんだ付け部で、符号２７は電機
子コイル１８に通電するための駆動電源用リ−ド線と電
気的に接続するためのはんだ付け部、揺動角検出用磁気
センサ２０の電源端子、及び出力端子と電気的に接続す
るためのはんだ付け部を示す。

【００４５】これらのはんだ付け部２７に電気的に接続
された図示しないリ−ド線は、図４に示すように蓋体６
に形成した透孔５を介して揺動ブラシレスアクチュエ−
タ本体７の外部に導き出される。

【００４６】尚、図８において符号２８で示すのは、制
御回路で、符号２９−１，２９−２は、それぞれ正側電
源端子，負側電源端子を示す。

【００４７】図１において、揺動アクチュエ−タ本体７
内に上記制御回路２８を内蔵するために、蓋体６の上面
に円環状プリント配線基板３０を適宜な手段によって配
設し、該配線基板３０に制御回路２８を構成する図示し
ない電気部品をはんだ付けなどの手段を用いて塔載設置
しておく。

【００４８】回転軸１０の端部には、上記Ｄカット部１
２同様な形状に軸方向に延びて揺動角規制溝３２を形成
している。蓋体６に形成した螺子孔４８を介して下面方
向から螺子３３を螺着して当該螺子３３を規制溝３２に
臨ますことで、該規制溝３２のＤカット面によって回転
軸１０の揺動角を規制する。

【００４９】上記した構造の揺動ブラシレスアクチュエ
−タ１の場合、揺動角の規制を行わない場合には、２極
のマグネット回転子１１を用いていることから、約１８
０度の揺動角に渡って、揺動子１６が揺動できる。

【００５０】しかし、図１３の出力信号波形３１の斜線
で示すＴ’の範囲の部分のように出力信号波形３１−３
のリニアリティのある部分を揺動子１６の揺動角制御の
ための信号として利用する必要があり、もしもその斜線
で示すＴ’の範囲から逸脱して揺動子１６が揺動してし
まった場合には、出力信号波形３１−３のリニアリティ
のある斜線で示すＴ’の範囲の部分を揺動子１６の揺動
角制御用の信号として利用できなくなり、精度良好な揺
動ブラシレスアクチュエ−タ１を構成しえなくなる。そ
こで、上記したように揺動子１６の揺動角規制手段を設
けている。

【００５１】揺動子１６の揺動角を９０度（±４５度）
に設定する場合の方法を、図９（ａ）乃至（ｃ）を用い
て説明する。

【００５２】図９に示すように、回転軸１０の中心点３
４から同図（ａ）乃至（ｃ）に示すようにＤカット面を
少しずらして上記規制溝３２を形成する。

【００５３】同図（ａ）の場合は、揺動子１６が±０度
の状態に停止している場合を示し、同図（ｂ）の場合
は、同図（ａ）の状態から回転軸１０が−方向に４５度
揺動して、規制溝３２のＤカット面に螺子３３と当接し
て揺動子１６が−４５度の状態に停止規制されている場
合を示し、同図（ｃ）の場合は、同図（ｂ）の状態から
回転軸１０が＋方向に９０度揺動して、規制溝３２のＤ
カット面に螺子３３と当接して揺動子１６が＋４５度の
状態に停止規制されている場合を示す。以上のようにし
て、揺動子１６を±４５度の揺動角内の揺動に規制でき
る。

【００５４】図１４は、制御回路２８の一例を示す。

【００５５】図１４を参照して制御回路２８について説
明すると、ホ−ル素子を用いた磁気センサ２２の両電源
端子は、それぞれＶCC，ア−ス側に接続し、出力端子を
増幅回路３５に接続している。

【００５６】増幅回路３５の出力端子３６には、図１３
で示したような出力信号波形３１−３が得られる。この
出力端子３６は、抵抗３７を介して電流帰還形駆動回路
３８のオペアンプ３９の非反転入力端子に接続してい
る。

【００５７】符号４０は、位相補償用ＣＲで、抵抗４１
と並列接続し、その一方の端子をオペアンプ３９の非反
転入力端子に接続し、他方の端子を電機子コイル１８の
他端と抵抗４２との接続点に接続している。

【００５８】オペアンプ３９の出力端子は、トランジス
タ４３のベ−スとトランジスタ４４のベ−スとの接続点
に接続している。トランジスタ４３のコレクタは、ＶCC
側に接続し、トランジスタ４４のコレクタは、−ＶCC側
に接続し、トランジスタ４３と４４のエミッタ同士を電
機子コイル１８の一端に接続している。

【００５９】符号４５は、分圧回路で、オペアンプ３９
の反転入力端子に指令電圧を与えるようにしている。

【００６０】このように形成した制御回路２８によれ
ば、分圧回路４５のＶCCの最大指令電圧，−ＶCCの最小
指令電圧を決定することにより、出力信号波形３１−３
の上端（図１３において符号４６で示す部分）及び下端
（図１３において符号４７で示す部分）を限定できる。

【００６１】従って、分圧回路４５によって与えた指令
電圧をオペアンプ３９に入力することで、磁気センサ２
２の図１３で示す出力信号波形３１−３の斜線で示す部
分の任意の位置の位置信号をトランジスタ４３または４
４に与えてステ−タ電機子１７（電機子コイル１８）を
通電制御することで、揺動子１６を任意の位置に位置決
めできる。すなわち、揺動子１６の揺動角，揺動方向の
決定，位置決め制御を行える。

【００６２】

【発明の第２実施例】第１実施例の揺動ブラシレスモ−
タ１と共通する箇所の説明は、省略し、共通する部分で
異なる箇所においてはアルファベットの大文字を符して
図１５を用いて説明すると、この第２実施例の揺動ブラ
シレスアクチュエ−タ１Ａは、マグネット回転子１１の
中心の回転軸１０Ａの上端部に傾斜面４９を形成し、該
傾斜面４９を反射鏡面５０に形成し、該反射鏡面５０に
投射されたレ−ザ−光１４を上記反射鏡面５０で反射さ
れたレ−ザ−光１４’を上記回転軸１０Ａの外周方向に
スキャニングするように構成している。

【００６３】尚、回転軸１０Ａとしてアルミニウム，ア
ルミ合金で形成した場合には、上記傾斜面４９を研磨す
ることで、そのまま反射鏡面５０に構成できるが、上記
傾斜面４９にメッキや蒸着等の手段を施して反射鏡面５
０を構成しても良い。

【００６４】

【発明の第３実施例】

【００６５】この第３実施例の揺動ブラシレスアクチュ
エ−タ１Ｂも第１実施例の揺動ブラシレスモ−タ１と共
通する箇所の説明を省略し、共通する部分で異なる箇所
においてはアルファベットの大文字を符して説明する。

【００６６】図１６及び図１７を参照して、この第３実
施例の揺動ブラシレスアクチュエ−タ１Ｂは、マグネッ
ト回転子１１の中心の回転軸１０Ｂの一端部に軸方向に
延びた板状反射ミラ−挿入溝５２を形成し、該ミラ−挿
入溝５２と上記回転軸１０Ｂの外周と連通する透孔５３
を形成し、上記ミラ−挿入溝５２に上記透孔５３面側に
反射面５４を向けて板状反射ミラ−５１を挿入して上記
回転軸１０Ｂの外周方向に反射面５４にて反射されたレ
−ザ−光１４’をスキャニングするように構成してい
る。

【００６７】回転軸１０Ｂの上端部中心には、螺子孔５
５が形成してあり、上記ミラ−挿入溝５２に板状反射ミ
ラ−５１を挿入した後、中心部に透孔５６を有する蓋体
５７を回転軸１０Ｂの上端に装着して透孔５６，螺子孔
５５に螺子５８を螺着して板状反射ミラ−５１の抜け止
めを行っている。

【００６８】

【発明の第４実施例】

【００６９】この第３実施例の揺動ブラシレスアクチュ
エ−タ１Ｃも第１実施例の揺動ブラシレスモ−タ１と共
通する箇所の説明を省略し、共通する部分で異なる箇所
においてはアルファベットの大文字を符して説明する。

【００７０】図１８を参照して、この第４実施例の揺動
ブラシレスアクチュエ−タ１Ｃは、マグネット回転子１
１の中心の回転軸として中空回転軸１０Ｃを用い、該中
空回転軸１０Ｃの上端に該上端面に反射鏡面５９を向け
て板状反射ミラ−６０を傾設し、上記中空回転軸１０Ｃ
の下端からレ−ザ−光１４を入れ、その中空内部６１を
通して上記板状反射ミラ−６０の反射鏡面５９で反射し
たレ−ザ−光１４’を上記回転軸１０Ｃの外周方向にス
キャニングするように構成している。

【００７１】尚、このような中空回転軸１０Ｃを用いた
場合、中空回転軸１０Ｃの下端からレ−ザ−光１４を入
れ、その中空内部６１を通し、上記板状反射ミラ−６０
の反射鏡面５９で反射させる必要があるので、揺動ブラ
シレスアクチュエ−タ１Ｃの中空回転軸１０Ｃの下端を
開放した構造にしておく必要がある為、蓋体６Ｃの中心
部に透孔６２を形成している。

【００７２】尚、この揺動ブラシレスアクチュエ−タ１
Ｃでは、揺動子１６の揺動角規制手段としては、中空回
転軸１０Ｃの下端部外周に揺動子１６の揺動角を規制す
る角度だけ周方向に切り欠いた揺動角規制切欠６３（図
１９参照）を形成し、該切欠６３に周方向から螺子６４
の端部を臨ませるようにしている。

【００７３】螺子６４は、図１９に示すように、螺子６
５にて蓋体６Ｃの上面に固定したＬ字形部材６６の側面
に取り付けている。

【００７４】

【発明の第５実施例】図２０は、この実施例に用いたマ
グネット回転子１１Ａの斜視図を示し、図２１は、同マ
グネット回転子１１Ａの展開図を示す。

【００７５】この実施例のマグネット回転子１１Ａは、
隣接する磁極が異極となるようにそれぞれ周方向に沿っ
て磁束が弱くまたは強くなるように磁束の強さに変化を
持たせて着磁したＮ極，Ｓ極の磁極を備えた２極のもの
に形成している。

【００７６】すなわち、マグネット回転子１１ＡのＮ極
は、磁極境界部６９に至るに従って徐々に着磁の強さが
弱くなるように形成し、反対にＳ極は、磁極境界部７０
に至るに従って徐々に着磁の強さが強くなるように形成
している。

【００７７】上記のようにマグネット回転子１１ＡのＮ
極，Ｓ極の磁極を周方向に沿って磁束が弱くまたは強く
なるように着磁しているので、上記した揺動角検出用磁
気範ンサ２０からのＳＩＮ波に近い電気出力信号３１−
３の波形が得られ、図１３に示すように比較的リニアリ
ティのある斜線で示すＴ’幅の広い電気出力信号波形３
１−３が得られるため、この電気出力信号波形３１−３
を利用して、本発明の揺動ブラシレスモ−タの揺動角，
揺動方向の規制並びに位置制御が容易に行える。

【００７８】もちろん、本発明の場合、マグネット回転
子１１Ａの揺動角が小さな場合、磁極の着磁の強さに変
化を持たせて斜線の部分が狭い図１１，図１２に示すよ
うな電気出力信号波形３１−１，３１−２を得るように
上記マグネット回転子１１ＡのＮ極，Ｓ極の磁極を着磁
しておいてもよいことは言うまでもない。

【００７９】この実施例の揺動ブラシレスアクチュエ−
タの場合、単相ブラシレスモ−タを構成しようとする場
合には、上記第１実施例で示した揺動ブラシレスアクチ
ュエ−タ１同様に、Ｎ極，Ｓ極の磁極が周方向に沿って
徐々に弱くまたは強くなるように着磁しているため、マ
グネット回転子が自起動できる位置に停止できるのが極
めて容易である。

【００８０】

【発明の第６実施例】図２２は、この実施例に用いたマ
グネット回転子１１Ｂの斜視図を示し、図２３は、同マ
グネット回転子１１Ｂの展開図を示す。

【００８１】この実施例のマグネット回転子１１Ｂは、
隣接する磁極が異極となるようにそれぞれ周方向に沿っ
て磁束が弱くまたは強くなるように磁束の強さに変化を
持たせるために、Ｎ極，Ｓ極の磁極の面積，体積に変化
を持たせた２極のものに形成している。

【００８２】マグネット回転子１１Ｂは、このＮ極，Ｓ
極の磁極を周方向に沿って磁束が弱くまたは強くなるよ
うに形成するため、すなわち、上記した揺動角検出用磁
気範ンサ２０からのＳＩＮ波に近い電気出力信号３１−
３の波形が得られるように、図２２，図２３に示すよう
に、上記したマグネット回転子１１のＮ極，Ｓ極の磁極
に切欠６８を形成している。

【００８３】この実施例では、上記切欠６８は、マグネ
ット回転子１１Ｂの一方のＮ極とＳ極の磁極境界部６９
Ａに至るに従って、その面積を多くなるように形成し、
マグネット回転子１１Ｂの他方のＮ極とＳ極の磁極境界
部７０Ａに至るに従って、その面積が多くなるように形
成している。

【００８４】このように形成したマグネット回転子１１
Ｂによると、上記した揺動角検出用磁気範ンサ２０から
のＳＩＮ波に近い電気出力信号３１−３の波形が得られ
るので、図１３に示すように比較的リニアリティのある
斜線で示すＴ’幅の広い電気出力信号波形３１−３が得
られるので、この電気出力信号波形３１−３を利用し
て、本発明の揺動ブラシレスモ−タの揺動角，揺動方向
の規制並びに位置制御が容易に行える。

【００８５】もちろん、本発明の場合、マグネット回転
子１１Ｂの揺動角が小さな場合、磁極の着磁の強さに変
化を持たせて斜線の部分が狭い図１１，図１２に示すよ
うな電気出力信号波形３１−１，３１−２を得るように
上記マグネット回転子１１ＢのＮ極，Ｓ極の磁極を着磁
しておいてもよいことは言うまでもない。

【００８６】この実施例の揺動ブラシレスアクチュエ−
タの場合、単相ブラシレスモ−タを構成しようとする場
合には、上記第１実施例で示した揺動ブラシレスアクチ
ュエ−タ１同様に、Ｎ極，Ｓ極の磁極が周方向に沿って
徐々に弱くまたは強くなるように着磁しているため、マ
グネット回転子が自起動できる位置に停止させるのが極
めて容易になる利点がある。

【００８７】

【発明の第７実施例】図２４は、この実施例に用いたマ
グネット回転子１１Ｂの斜視図を示し、図２５は、同マ
グネット回転子１１Ｂの展開図を示す。

【００８８】この実施例のマグネット回転子１１Ｂは、
マグネット回転子１１Ａ同様に隣接する磁極が異極とな
るようにそれぞれ周方向に沿って磁束が弱くまたは強く
なるように磁束の強さに変化を持たせるために、マグネ
ット回転子１１Ａの切欠６８部を無（０）磁極部７１に
形成している。このマグネット回転子１１Ｂによって
も、マグネット回転子１１Ｂ同様の効果を得ることがで
きる。６９Ｂ，７０Ｂは，上記６９Ａ，７０Ａに対応す
る磁極境界部を示す。

【００８９】

【発明の第８実施例】上記した揺動ブラシレスアクチュ
エ−タ１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ等では、マグネット回転子
１１，１１Ａ，１１Ｂと径方向の空隙を介して対向する
ステ−タ電機子１７に磁気センサ２０を配設してマグネ
ット回転子１１，１１Ａ，１１ＢのＮ極，Ｓ極の磁極を
周面にて検出するようにしているが、かかる位置に磁気
センサ２０を配設するのがやっかいになる。

【００９０】そこで、図２６及び図２７を参照して，こ
の本発明の第８実施例の揺動ブラシレスアクチュエ−タ
１Ｄは、マグネット回転子１１，１１Ａ，１１ＢのＮ
極，Ｓ極の磁極を検出するための、磁気センサ２０を基
板３０に配設して構成を簡略化している。

【００９１】この場合、上記したようにマグネット回転
子１１，１１Ａ，１１Ｂの漏洩磁束を磁気センサ２０で
検出してもよいが、磁気センサ２０からの精度良い出力
信号波形３１−３を得る為には、漏洩磁束を検出する方
式でないほうが良い。

【００９２】そこで、この揺動ブラシレスアクチュエ−
タ１Ｄでは、図２６及び図２７に示すように上記マグネ
ット回転子１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１ＣのようにＮ極
とＳ極同様に隣接する磁極が異極となるようにそれぞれ
周方向に沿って磁束が弱くまたは強くなるように磁束の
強さに変化を持たせて形成するのではなく、Ｎ極とＳ極
の磁極はそれぞれ着磁に変化を持たせない等しい着磁の
強さを持つ通常の２極のマグネット回転子１１Ｄを用い
る。

【００９３】そのマグネット回転子１１Ｄの下部に銅や
アルミニウム等の非磁性体板等を介して、接着などの手
段により上記マグネット回転子１１Ａ同様に、隣接する
磁極が異極となるようにそれぞれ周方向に沿って磁束が
弱くまたは強くなるように厚手（軸）方向の磁束の強さ
に変化を持たせたＮ極，Ｓ極の磁極を備えた２極の円環
状の揺動角検出センサ用マグネット６７を設けている。

【００９４】マグネット回転子１１ＤのＮ極，Ｓ極の磁
極を周方向に沿って磁束が弱くまたは強くなるように磁
束の強さに変化を持たせる方法として、上記マグネット
回転子１１，１１Ｂ同様なＮ極，Ｓ極の磁極それぞれを
一方向の周方向に沿って磁束が弱くまたは強くなるよう
に形成しても良い。

【００９５】以上のようにマグネット回転子１１Ｄは、
いじらずに揺動角検出センサ用マグネット６７を形成し
た結果、該揺動角検出センサ用マグネット６７と対向す
る基板３０位置に磁気センサ２０を配設する。

【００９６】上記揺動角検出センサ用マグネット６７を
揺動角検出用磁気センサ２０で検出することにより、上
記した磁気センサ２０からＳＩＮ波に近い電気出力信号
３１−３の波形が得られるので、図１３に示すように比
較的リニアリティのある斜線で示すＴ’（Ｔ’＞Ｔ）幅
の広い電気出力信号波形３１−３が得られるので、この
電気出力信号波形３１−３を利用して、この出力電気信
号を基に上記ステ−タ電機子１７の通電を切り換えて上
記揺動子１６の揺動方向，揺動角の切り換え，位置制御
を行えるようにしている。

【００９７】

【その他の実施例】上記実施例では、電機子コイル１８
を２個用いた例を示したが、仕様によっては１個でも良
く、また２極のマグネット回転子１１，１１Ａ，１１
Ｂ，１１Ｃ，揺動角検出センサ用マグネット６７を用い
たが、２極のものに限らず、２Ｐ（Ｐは１以上の整数）
極に形成したものであれば良く、電機子コイル１８の数
も単相通電構造に形成できさえすれば、１個以上の適宜
個数個用いても良い。

【００９８】また上記実施例の揺動ブラシレスアクチュ
エ−タは、径方向空隙型構造に構成した例を示したが、
軸方向空隙型構造に構成しても良く、更にはコアレス
（無鉄心）構造の揺動ブラシレスアクチュエ−タに係わ
らず、本発明はコア有り（有鉄心）構造の揺動ブラシレ
スアクチュエ−タとしてもよいことは言うまでもない。

【００９９】

【作用】本発明の揺動ブラシレスモ−タ１，１Ａ，１
Ｂ，１Ｃ，１Ｄなどによると、無通電時に電機子コイル
１８に通電すれば所定方向のトルクが発生するので、揺
動子１６が所定方向に揺動する構造になっている。

【０１００】磁気センサ２０は、マグネット回転子１１
またはセンサ用マグネット６７のＮ極，Ｓ極，Ｎ極とＳ
極の境界部を検出しているので、制御回路２８の出力端
子３６に図１３で示したような出力信号波形３１−３が
得られる。

【０１０１】分圧回路４５で、オペアンプ３９の反転入
力端子に指令電圧を与えることで、出力信号波形３１の
上端（図１３において符号４６で示す部分）及び下端
（図１３において符号４７で示す部分）を限定できる
他、その中間の位置検出が行える。

【０１０２】分圧回路４５によって与えた指令電圧をオ
ペアンプ３９に入力することで、磁気センサ２０の図１
３で示す出力信号波形３１の斜線で示す部分の任意の位
置の位置信号をトランジスタ４３または４４に与えてス
テ−タ電機子１７（電機子コイル１８）を通電制御する
ことで、揺動子１６を任意の位置に位置決めできる。

【０１０３】すなわち、揺動子１６の揺動角，揺動方向
の決定，位置決め制御を行える。揺動子１６の揺動によ
り、反射鏡面１３，５０，５９，反射面５４にて反射さ
れたレ−ザ−光１４’がスキャニングされる。

【０１０４】

【発明の効果】本発明の揺動ブラシレスアクチュエ−タ
は、別個に高価なエンコ−ダやポテンショメ−タ等の回
転角検出装置を用いる事無く、単相通電配置の揺動ブラ
シレスアクチュエ−タの揺動方向，揺動角，位置決めな
どを制御でき、応答性が良好で且つ安価に形成できるバ
−コ−ド読み取り用に最適なレ−ザ−スキャニング用揺
動ブラシレスアクチュエ−タを容易に構成できる。しか
もＮ極，Ｓ極の磁極の着磁極の強さに変化を持たせてい
るので，揺動角の範囲を広く取れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例としての単相通電構造の
バ−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラ
シレスアクチュエ−タの縦断面図である。

【図２】 同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスア
クチュエ−タ１のＸ−Ｘ’線縦断面図である。

【図３】 同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスア
クチュエ−タ１のＹ−Ｙ’線縦断面図である。

【図４】 同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスア
クチュエ−タ１の底面図である。

【図５】 同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスア
クチュエ−タ１によるレ−ザ−光のスキャニングの説明
図である。

【図６】 同レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスア
クチュエ−タ１の主要部の分解斜視図である。

【図７及び図８】 上記マグネット回転子とステ−タ電
機子との展開図である。

【図９】 揺動子の揺動角の規制方法の説明図である。

【図１０】 揺動角検出用磁気センサの配設位置の説明
図である。

【図１１及び図１２】 改良される前の揺動角検出用磁
気センサの出力電気信号波形図である。

【図１３】 本発明の場合の揺動角検出用磁気センサの
出力電気信号波形図である。

【図１４】 制御回路図である。

【図１５】 本発明第２実施例を示す単相通電構造のバ
−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシ
レスアクチュエ−タの縦断面図である。

【図１６】 本発明第３実施例を示す単相通電構造のバ
−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシ
レスアクチュエ−タの縦断面図である。

【図１７】 同揺動ブラシレスアクチュエ−タの部分分
解斜視図である。

【図１８】 本発明第４実施例を示す単相通電構造のバ
−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシ
レスアクチュエ−タの縦断面図である。

【図１９】 同揺動ブラシレスアクチュエ−タの部分説
明図である。

【図２０】 本発明の第５実施例に用いるマグネット回
転子の斜視図である。

【図２１】 同マグネット回転子の展開図である。

【図２２】 本発明の第６実施例に用いるマグネット回
転子の斜視図である。

【図２３】 同マグネット回転子の展開図である。

【図２４】 本発明の第７実施例に用いるマグネット回
転子の斜視図である。

【図２５】 同マグネット回転子の展開図である。

【図２６】 本発明第８実施例を示す単相通電構造のバ
−コ−ド用に適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシ
レスアクチュエ−タの縦断面図である。

【図２７】 同揺動ブラシレスアクチュエ−タの部分分
解斜視図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 単相通電構造のバ−コ−
ド用に適するレ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスア
クチュエ−タ ２ 円筒ハウジング ３ 透孔 ４ 円板状蓋体 ５ リ−ド線通し孔 ６ 円板状蓋体 ７ レ−ザ−スキャニング用揺動ブラシレスアクチュエ
−タ本体 ８，９ 軸受 １０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 回転軸 １１，１１Ａ，１１Ｂ マグネット回転子 １２ Ｄカット部 １３ 反射鏡面 １４，１４’ レ−ザ−光 １５ 磁性体リング １６ 揺動子 １７ 単相通電配置のコアレスステ−タ電機子 １８ 電機子コイル １８ａ トルク発生に寄与する導体部 １８ｂ トルク発生に寄与しない導体部 １９ 基板 ２０ 揺動角検出用磁気センサ ２８ 制御回路 ３０ プリント配線基板 ３１ 電気出力信号波形 ３２ 揺動角規制溝 ３３ 螺子 ３４ 中心点 ３５ 増幅回路 ３６ 出力端子 ３８ 電流帰還形駆動回路 ４０ 位相補償用ＣＲ ４５ 分圧回路 ４８ 螺子孔 ４９ 傾斜面 ５０ 反射鏡面 ５１ 板状反射ミラ− ５２ ミラ−挿入溝 ５３ 透孔 ５４ 反射面 ５５ 螺子孔 ５６ 透孔 ５７ 蓋体 ５８ 螺子 ５９ 反射鏡面 ６０ 板状反射ミラ− ６１ 中空内部 ６２ 透孔 ６３ 揺動角規制切欠 ６４，６５ 螺子 ６６ Ｌ字形部材 ６７ 揺動角検出センサ用マグネット ６８ 切欠 ６９，６９Ａ，６９Ｂ 磁極境界部 ７０，７０Ａ，７０Ｂ 磁極境界部 ７１ 無磁極部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４ Ｚ 7251−5Ｃ (72)発明者 宮尾 修美 神奈川県大和市中央林間４丁目９番４号 株式会社シコ−技研内 (72)発明者 逢坂 政行 神奈川県大和市中央林間４丁目９番４号 株式会社シコ−技研内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隣接する磁極が異極となるようにそれぞ
   れ周方向に沿って磁束が弱くまたは強くなるように磁束
   の強さに変化を持たせたＮ極，Ｓ極の磁極を１以上備え
   たマグネット回転子と、該回転子と相対的揺動するよう
   に固定側に単相通電配置のステ−タ電機子を備えて相対
   的揺動するようになし、上記マグネット回転子の揺動角
   内において当該マグネット回転子のＮ極とＳ極の磁極境
   界部または当該マグネット回転子のＮ極とＳ極の磁極境
   界部を検出していると同じように構成されたそれぞれ周
   方向に沿って磁束が弱くまた強くなるように磁束の強さ
   に変化を持たせたＮ極，Ｓ極の磁極を１以上備えた揺動
   角検出センサ用マグネットのＮ極とＳ極の磁極境界部を
   検出することができる位置に当該マグネット回転子の上
   記Ｎ極，Ｓ極または揺動角検出センサ用マグネットの上
   記Ｎ極，Ｓ極の磁束の強さに応じた電気信号を出力する
   磁気センサを配設し、該磁気センサからの出力電気信号
   を基に上記ステ−タ電機子の通電を切り換えて上記マグ
   ネット回転子の揺動方向，揺動角を切り換えることを特
   徴とする揺動ブラシレスアクチュエ−タ。