JPH09127452A - ポリゴンミラー駆動用スキャナモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリゴンミラーが回転することによって生ず
る風損を極力低減する。 【解決手段】 ポリゴンミラー３９の軸方向の両端面部
に、それぞれポリゴンミラー３９の回転中心を中心と
し、且つポリゴンミラー３９の外接円の直径以上の直径
を有する第１及び第２の円盤４１，４４をポリゴンミラ
ー３９と一体回転するように設ける。第１及び第２の円
盤４１，４４の回転に伴い、その遠心力により周辺の空
気が外周方向へ飛ばされ、その結果、ポリゴンミラー３
９周囲の空気圧が低下し、ポリゴンミラー３９の外周部
が周囲の空気と衝突して引き起こす乱流による空気抵抗
が低下する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリゴンミラーを
駆動するためのポリゴンミラー駆動用スキャナモータに
関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】光ビームとしてレーザ
ー光を用いたレーザービームプリンターのレーザースキ
ャニングに使用されるポリゴンミラー駆動用スキャナモ
ータの従来構成について、図２２及び図２３を参照して
説明する。

【０００３】ハウジング１は、上面側に複数段の凹部を
有すると共に、中央部の底部に筒部２を有していて、そ
の筒部２に円筒状をなすセラミック製の軸受筒３が挿入
されて接着固定され、また、筒部２の底部に底蓋４がね
じ止めされている。このハウジング１の上面には軸受筒
３を覆う状態でカバー５がねじ止めされており、これら
ハウジング１とカバー５とにより、密閉状態のモータケ
ース６を構成している。このモータケース６内におい
て、ハウジング１の上部には配線基板７がねじ止めされ
ていて、この配線基板７の上面に複数個のステータコイ
ル８が接着固定されている。

【０００４】そして、モータケース６の内部には、ステ
ンレス製の回転軸９を備えたロータ１０が配設されてい
る。回転軸９は、外周面に動圧空気軸受手段の一部を構
成するヘリングボーン状の溝部１１を上下に２組形成し
ていて、上記軸受筒３内に回転自在に挿通支持されてい
る。これら回転軸９と軸受筒３とにより、気体として空
気を用いた動圧空気軸受手段を構成している。

【０００５】回転軸９の上部にはミラー取付部材１２が
取付固定されており、このミラー取付部材１２の下面に
ロータヨーク１３が接着固定されている。このロータヨ
ーク１３の下面には環状をなすロータマグネット１４が
接着固定されていて、このロータマグネット１４が、上
記ステータコイル８に対して軸方向に所定の空隙を存す
る状態で上方から対向配置されている。

【０００６】また、ミラー取付部材１２には円筒状の嵌
合突部１２ａが形成されており、この嵌合突部１２ａの
外周部に六角形状のポリゴンミラー１５（図２３参照）
が装着されている。このポリゴンミラー１５は、嵌合孔
１５ａを嵌合突部１２ａの外周部に嵌合させると共に、
ミラー押え１６を嵌合突部１２ａの上面に複数本のねじ
１６ａにより取り付けることにより、ミラー押え１６と
ミラー取付部材１２のミラー受け部１２ｂとの間に挟み
込んで固定されている。カバー５において、ポリゴンミ
ラー１５の外周部と対応する１箇所には、レーザー光が
出入りするための開口部５ａが形成されていて、この開
口部５ａに、レーザー光が出入り可能なガラス製の平板
状の透光部材５ｂが装着されている。

【０００７】ミラー取付部材１２の下部には、取付部材
１７が回転軸９と一体回転するように取付固定されてい
る。この取付部材１７は軸受筒３を上方から包囲する状
態で配線基板７を貫通していて、下部に回転ヨーク１７
ａが配線基板７の下方に位置して取り付けられていると
共に、環状をなすロータ側磁気浮上用マグネット１８ａ
が取り付けられている。

【０００８】回転ヨーク１７ａは磁気収束用のヨークで
あり、ロータマグネット１４の磁気吸引力は常にこの回
転ヨーク１７ａに作用して引き付けようとするが、ロー
タマグネット１４及び回転ヨーク１７ａは、共に回転軸
９にミラー取付部材１２或いは取付部材１７を介して固
定されているので、これらの距離は変ることなく常に一
定に維持される。従って、ロータマグネット１４の磁気
吸引力をロータ１０内で相殺することができ、結果とし
てスラスト荷重をロータ１０の自重のみに低減すること
ができる。

【０００９】また、ハウジング１側には、ロータ側磁気
浮上用マグネット１８ａを包囲するように、環状のステ
ータ側磁気浮上用マグネット１８ｂが固定されていて、
ロータ１０のスラスト荷重を、これらロータ側磁気浮上
用マグネット１８ａとステータ側磁気浮上用マグネット
１８ｂの磁気反発力を利用して受ける構成となってい
る。

【００１０】しかして、上記構成において、ロータ１０
が回転駆動されると、ヘリングボーン状の溝部１１の作
用で、軸受筒３の内周面と回転軸９の外周面との間の数
μｍの軸受隙間１９に空気が引き込まれて高圧の動圧を
発生し、この動圧空気軸受作用により、回転軸９は軸受
筒３に対して非接触状態で回転され、回転軸９と一体に
ポリゴンミラー１５も回転される。このような動圧空気
軸受を用いたモータは、高速回転に適している。

【００１１】ところで、上記したような従来構成のポリ
ゴンミラー駆動用スキャナモータでは、次のような問題
点が発生してくる。ポリゴンミラー１５を高速で回転さ
せると、多角形（この場合六角形）をなすこのポリゴン
ミラー１５の外周部が周囲の空気（気体）と衝突し、空
気の乱流を引き起こす。このことに消費するエネルギー
損失を一般に「風損」と称していて、ポリゴンミラー駆
動用スキャナモータにおける消費電力のほとんどが、こ
の風損によるものである。しかも、この風損は、モータ
が高速化すればするほどその割合以上に増大するもので
あり、その結果、モータの消費電力を増大させ、モータ
の温度上昇、振動、騒音など、モータ特性を著しく悪化
させることになる。このことがモータの高速化・高精度
化の障害となっている。

【００１２】そこで、本発明の目的は、ポリゴンミラー
が回転することによって生ずる風損を極力低減すること
ができ、これに伴い、消費電力を低減できると共に特性
を向上できるポリゴンミラー駆動用スキャナモータを提
供するにある。

【００１３】

【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の発明は、ポリゴンミラーの軸方向の両
端面部に、それぞれポリゴンミラーの回転中心を中心と
し、且つポリゴンミラーの外接円の直径以上の直径を有
する第１及び第２の円盤をポリゴンミラーと一体回転す
るように設けたことを特徴とするものである。

【００１４】この構成において、ポリゴンミラーと共に
第１及び第２の円盤が回転されると、これら第１及び第
２の円盤周辺の気体は、その遠心力により第１及び第２
の円盤の外周方向へ飛ばされる。その結果、ポリゴンミ
ラー周囲の気体圧力が低下し、ポリゴンミラーの外周部
が周囲の気体と衝突して引き起こす乱流による気体抵抗
が低下する。すなわち、そのことに消費するエネルギー
損失、風損を低下させることができる。このときの風損
は、従来のポリゴンミラーの外周部が周囲の気体（空
気）と衝突して引き起こす気体抵抗に比べれば、はるか
に小さい。

【００１５】この場合、第１の円盤を、ポリゴンミラー
をロータに装着する際に該ポリゴンミラーを押えるミラ
ー押えに一体化したり、第２の円盤をロータヨークに一
体化したりすることが好ましい。

【００１６】また、第１及び第２の円盤を囲繞し、それ
ら第１及び第２の円盤の外周面との間に微小な隙間を形
成する環状の包囲部材を固定状態に設けたり、第１の円
盤のポリゴンミラー側とは反対側の面と対向し、その第
１の円盤との間に微小な隙間を形成する固定円盤を固定
状態に設けたり、さらに、ロータ及びポリゴンミラー、
並びに前記包囲部材及び固定円盤を覆い、内部に気体溜
め部及びこの気体溜め部と連通する気体流通路を有する
カバーを設けたりすることが好ましい。

【００１７】一方、請求項１の発明と同様な目的を達成
するために、請求項１５の発明は、ポリゴンミラーの軸
方向の両端面部のうちの少なくともどちらか一方に、ポ
リゴンミラーの回転中心を中心とし、且つポリゴンミラ
ーの外接円と内接円の中間の円の直径とほぼ同じ寸法の
直径を有する円盤をポリゴンミラーと一体回転するよう
に設けたことを特徴とするものである。

【００１８】この手段は、平面的に見て、ポリゴンミラ
ーの各反射面の周方向の中央部に対応する部分に円盤の
一部を突出させ、疑似的に反射面（ミラー面）の面数を
多くした状態を作り出し、円に近付けることにより、風
損を低減させるようにしたものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、光ビームとして
レーザー光を用いたレーザービームプリンターのレーザ
ースキャニングに使用されるポリゴンミラー駆動用スキ
ャナモータに適用した第１実施例について、図１及び図
２を参照して説明する。

【００２０】まず全体構成を示す図１において、ハウジ
ング２１は、例えばアルミニウムにより形成されてい
て、上面側に３段の凹部２１ａ〜２１ｃを有すると共
に、中央部の底部に筒部２２を有している。その筒部２
２の内側には、円筒状をなすセラミック製の軸受筒２３
が立設状態となるように接着固定されている。また、筒
部２２の底部には底蓋２４がねじ２５により取り付けら
れている。

【００２１】ハウジング２１の上段の凹部２１ａには基
板たる配線基板２６がねじ２７により取付固定されてい
て、この配線基板２６の上面に複数個のステータコイル
２８が環状配置にて接着固定されている。また、ハウジ
ング２１の下段の凹部２１ｃには、環状をなすステータ
側磁気浮上用マグネット２９が固定されていて、これの
上面に環状をなすヨーク３０が固定されている。

【００２２】そして、上記軸受筒２３には、ロータ３１
の回転軸３２が回転可能に挿入されている。回転軸３２
は例えばステンレスにより形成されていて、外周面に
は、動圧空気軸受手段の一部を構成するヘリングボーン
状の溝部３３、３４が上下に２組形成されている。軸受
筒２３の内周面と回転軸３２の外周面との間には数μｍ
の軸受隙間が形成されており、これら軸受筒２３と回転
軸３２により、空気を気体とする動圧空気軸受手段３５
を構成している。

【００２３】回転軸３２の上部にはミラー取付部材３６
が取付固定されており、このミラー取付部材３６の下面
にはロータヨーク３７が接着固定されている。このロー
タヨーク３７の下面には環状をなすロータマグネット３
８が接着固定されていて、このロータマグネット３８
が、上記ステータコイル２８に対して軸方向に所定の空
隙を存する状態で上方から対向している。

【００２４】ミラー取付部材３６には、円筒状の嵌合突
部３６ａ及びこれの外周部下部にミラー受け部３６ｂが
形成されており、嵌合突部３６ａの外周部に平面形状が
六角形状をなすポリゴンミラー３９（図２参照）が装着
されている。このポリゴンミラー３９は、嵌合孔４０を
嵌合突部３６ａに嵌合させると共に、図１中上面側に第
１の円盤４１を介してミラー押え４２を嵌合突部３６ａ
に複数本のねじ４３により取り付けることにより、ミラ
ー受け部３６ｂとミラー押え４２との間に挟み込んで固
定されている。

【００２５】また、ポリゴンミラー３９とロータヨーク
３７との間には、ミラー受け部３６ｂの周囲部に位置さ
せて第２の円盤４４が設けられている。この第２の円盤
４４は、ロータヨーク３７に固定されている。しかし
て、ポリゴンミラー３９の軸方向（図１中上下方向）の
両端面部に、第１の円盤４１及び第２の円盤４４が、ポ
リゴンミラー３９の回転中心を中心として該ポリゴンミ
ラー３９と一体回転するように設けられている。

【００２６】なお、ポリゴンミラー３９の上面及び下面
には内周部側と外周部側との間で段差が形成されてい
て、このポリゴンミラー３９を固定するのに必要な部分
を除いて、ポリゴンミラー３９の上面と第１の円盤４１
との間、及びポリゴンミラー３９の下面と第２の円盤４
４との間には、約０．３ｍｍ程度の隙間が形成されてい
る。これは、ポリゴンミラー３９の変形を防止するため
である。

【００２７】ここで、上記第１及び第２の円盤４１及び
４４の直径Ｒ１は、同一であり、図２に示すように、共
にポリゴンミラー３９の外接円４５の直径Ａよりも大き
くなるように設定されており、詳細には、ポリゴンミラ
ー３９の外接円４５の直径Ａに、ポリゴンミラー３９の
外接円４５の直径Ａとポリゴンミラー３９の内接円４６
の直径Ｂとの差を加えた寸法よりは小さく、且つ、ポリ
ゴンミラー３９の外接円４５の直径Ａに、ポリゴンミラ
ー３９の外接円４５の直径Ａとポリゴンミラー３９の内
接円４６の直径Ｂとの差の１／２を加えた寸法よりは大
きくなるように設定されている（次の（１）式参照）。 Ａ＋（Ａ−Ｂ）＞Ｒ１＞Ａ＋（Ａ−Ｂ）／２ ……（１）

【００２８】ロータヨーク３７の下部には、取付部材４
７が回転軸３２と一体回転するように取付固定されてい
る。この取付部材４７は、軸受筒２３を上方から覆う状
態で配線基板２６の孔を貫通していて、その下部に回転
ヨーク４８が配線基板２６の下方に位置して該配線基板
２６と平行となるように取り付けられていると共に、環
状をなすロータ側磁気浮上用マグネット４９が取り付け
られている。

【００２９】回転ヨーク４８は磁気収束用のヨークであ
り、ロータマグネット３８の磁気吸引力は常にこの回転
ヨーク４８に作用して引き付けようとするが、ロータマ
グネット３８及び回転ヨーク４８は、共に回転軸３２に
ミラー取付部材３６或いは取付部材４７を介して固定さ
れているので、これらの距離は変ることなく常に一定に
維持される。従って、ロータマグネット３８の磁気吸引
力をロータ３１内で相殺することができ、結果としてス
ラスト荷重をロータ３１の自重のみに低減することがで
きる。

【００３０】取付部材４７の内面と軸受筒２３の外面と
の間には所定の隙間が形成されている。また、ロータ側
磁気浮上用マグネット４９は、上記ステータ側磁気浮上
用マグネット２９内に挿入された状態となっており、こ
れらロータ側磁気浮上用マグネット４９の外周面とステ
ータ側磁気浮上用マグネット２９の内周面との間にも所
定の隙間が形成されている。

【００３１】ロータ側磁気浮上用マグネット４９とステ
ータ側磁気浮上用マグネット２９は、それぞれ上部がＮ
極で、下部がＳ極となるように着磁されており、ロータ
３１のスラスト荷重を、これらロータ側磁気浮上用マグ
ネット４９とステータ側磁気浮上用マグネット２９の磁
気反発力を利用して受ける構成となっている。なお、ロ
ータ側磁気浮上用マグネット４９とステータ側磁気浮上
用マグネット２９のそれぞれを、上部をＳ極、下部をＮ
極となるように着磁することも可能である。

【００３２】ハウジング２１の下方には、駆動回路（図
示せず）を備えた回路基板５０が配置されている。この
回路基板５０は、ハウジング２１にスペーサ５１を介し
てねじ５２により取付固定されている。この回路基板５
０の回路と配線基板２６の回路とはコネクタ５３を介し
て電気的に接続されている。

【００３３】さて、上記構成において、ロータ３１が回
転駆動されると、ヘリングボーン状の溝部３３，３４の
作用で、軸受筒２３と回転軸３２との間の軸受隙間に空
気が引き込まれて高圧の動圧を発生し、この動圧空気軸
受作用により、回転軸３２は軸受筒２３に対して非接触
状態で回転される。この回転軸３２と一体にポリゴンミ
ラー３９並びに第１及び第２の円盤４１，４４も回転さ
れる。

【００３４】ここで、第１及び第２の円盤４１，４４の
回転に伴い、これら第１及び第２の円盤４１，４４周辺
の空気（気体）は、その遠心力により第１及び第２の円
盤４１，４４の外周方向へ飛ばされる。その結果、ポリ
ゴンミラー３９周囲の空気圧が低下し、ポリゴンミラー
３９の外周部が周囲の空気と衝突して引き起こす乱流に
よる空気抵抗が低下する。すなわち、そのことに消費す
るエネルギー損失、風損を低減することができ、これに
伴い、消費電力を低減できると共に、振動や騒音なども
低減でき、モータ特性を向上させることができる。

【００３５】そして、第１及び第２の円盤４１，４４の
直径Ｒ１を、上記（１）式を満たすように設定すること
により、上記効果を一層有効に得ることができる。

【００３６】なお、上記した実施例では、ロータ３１及
びポリゴンミラー３９などを上方から覆うカバーは設け
られていないが、ハウジング２１の上面側に、従来構成
と同様なカバーを設けるようにしても良い。

【００３７】図３は本発明の第２実施例を示したもので
あり、この第２実施例は上記した第１実施例とは次の点
が異なっている。すなわち、ポリゴンミラー３９を上方
から押えるミラー押え５４に、ポリゴンミラー３９の上
面側の第１の円盤５５を一体に設けており、ミラー押え
５４と第１の円盤５５とを一体化している。

【００３８】このような第２実施例によれば、ミラー押
え５４と第１の円盤５５とを一体化していることによ
り、それらが別部材の場合に比べて、部品点数を少なく
できると共に、部品の加工及び組付け工数を低減できる
利点がある。

【００３９】図４は本発明の第３実施例を示したもので
あり、この第３実施例は上記した第２実施例とは次の点
が異なっている。すなわち、ポリゴンミラー３９の下方
に存するロータヨーク５６に第２の円盤５７を一体に設
けており、ロータヨーク５６と第２の円盤５７とを一体
化している。この場合、第２の円盤５７の外周部の下面
と、ロータマグネット３８の下面とを面一に設定してい
る。

【００４０】このような第３実施例によれば、ロータヨ
ーク５６と第２の円盤５７とを一体化していることによ
り、第２実施例の場合よりもさらに部品点数を少なくで
きると共に、部品の加工及び組付け工数を低減できる利
点がある。

【００４１】図５及び図６は本発明の第４実施例を示し
たものであり、この第４実施例は上記した第３実施例と
は次の点が異なっている。すなわち、第１の円盤５８
は、第２及び第３実施例の場合よりも厚く設定されてい
る。そして、ポリゴンミラー３９の上下両側に存する第
１及び第２の円盤５８，５７の互いに対向する面のうち
の外周部部分に、外周部に向かうに従ってポリゴンミラ
ー３９から遠ざかる側へ広がる曲面５９，６０を形成し
ている。曲面５９，６０を形成している領域は、第１及
び第２の円盤５８，５７の内接円４６から外周縁部にか
けてであり、図６において便宜上、斜線で示している。

【００４２】ここで、第１及び第２の円盤５８，５７
と、ポリゴンミラー３９とにより形成される断面形状
が、ポリゴンミラー３９の外周面を底部とするような、
ほぼＶ字形の溝形状となっている。

【００４３】このような第４実施例において、第１及び
第２の円盤５８，５７の回転に伴い、第１及び第２の円
盤５８，５７周辺の空気がこれの外周方向へ飛ばされ
る。このとき、上記曲面５９，６０部分を流れる空気の
流れ速さが、反対側面５８ａ，５７ａ側のそれより速く
なる。この結果、曲面５９，６０側の部分、すなわちポ
リゴンミラー３９の周囲部分の空気圧が一層低くなり、
ポリゴンミラー３９の外周部が周囲の空気と衝突して引
き起こす乱流による空気抵抗が低下する。従って、風損
を一層低減することができるようになる。

【００４４】なお、上記した第４実施例では、第１及び
第２の円盤５８，５７の互いに対向する面のうちの外周
部部分に曲面５９，６０を形成したが、この曲面５９，
６０に代えて、外周部に向かうに従ってポリゴンミラー
３９から遠ざかる側へ傾斜するように広がる斜面を形成
するようにしても良い。また、曲面５９，６０或いは斜
面は、第１及び第２の円盤５８，５７のどちらか一方の
みに設ける構成としても良く、このようにしても従来の
技術と比べて風損を低減することができる。

【００４５】図７は本発明の第５実施例を示したもので
あり、この第５実施例は上記した第４実施例とは次の点
が異なっている。すなわち、第１及び第２の円盤５８，
５７の互いに対向する面のうちの外周部部分に、ポリゴ
ンミラー３９に対して光ビームであるレーザー光が出入
りするのに必要な上下方向の幅の領域６１を残して、ポ
リゴンミラー３９の外周部を覆う覆い用凸部６２，６３
を設けている。

【００４６】この場合、ポリゴンミラー３９の厚さを４
ｍｍ、レーザー光が出入りするのに必要な領域６１の上
下方向の幅を２ｍｍとしたとき、覆い用凸部６２，６３
によりポリゴンミラー３９の外周部を１ｍｍずつ上下か
ら覆っている。

【００４７】このように、ポリゴンミラー３９の外周部
を覆い用凸部６２，６３により覆うことにより、モータ
全体の風損のうちの大半を占める、ポリゴンミラー３９
の外周部が周囲の空気と衝突して引き起こす空気の乱流
による空気抵抗が、ほぼ１／２に低減できることにな
る。すなわち、モータ全体の風損のうちの大半を占める
部分の風損をほぼ１／２低減できることは、モータ全体
の風損を大幅に低減できることになる。

【００４８】ちなみに、ポリゴンミラー３９の厚さを薄
くすれば、同様の効果を期待することができるのである
が、ポリゴンミラーの強度（反りや曲げ）及び精度（面
平坦度や周囲のたれ）などを考慮すると、薄くすること
ができないという事情がある。この点、本実施例は、ポ
リゴンミラー３９の厚さを薄くすることなく、ポリゴン
ミラー３９の外周部のうち、レーザー光が出入りするの
に必要な領域６１以外の部分を覆い用凸部６２，６３に
より覆うことにより、風損を大幅に低減するようにして
いる。

【００４９】なお、この場合も、覆い用凸部６２，６３
は、第１及び第２の円盤５８，５７のどちらか一方のみ
に設ける構成としても良い。

【００５０】図８ないし図１０は本発明の第６実施例を
示したものであり、この第６実施例は上記した第５実施
例とは次の点が異なっている。すなわち、ハウジング２
１の上面側には、ロータ３１、ポリゴンミラー３９、第
１及び第２の円盤５８，５７などを上方から覆うカバー
６４をねじ６４ａにより取り付けていて、ハウジング２
１とカバー６４により密閉状態のモータケース６５を構
成している。カバー６４には、ポリゴンミラー３９の外
周部と対応する１箇所には、レーザー光が出入りするた
めの開口部６４ｂが形成されていると共に、この開口部
６４ｂにレーザー光が出入り可能なガラス製の平板状の
透光部材６６が装着されており、これらにより窓部６７
が構成されている。

【００５１】そして、第１及び第２の円盤５８，５７に
おける両覆い用凸部６２，６３の互いに対向する面は、
両覆い用凸部６２，６３間の幅が、ポリゴンミラー３９
において２つの反射面３９ａが隣り合う各境界部３９ｂ
に対応する部分で最大（この場合、４ｍｍ）となり、か
つポリゴンミラー３９の各反射面３９ａの周方向の中央
部に対応する部分で最小（この場合、２ｍｍ）となるよ
うな、ほぼサインカーブからなる波形に形成している。
この面を波形面６８，６９としている。波形面６８，６
９としている部分を、図１０において便宜上、斜線で示
している。

【００５２】上記構成において、ポリゴンミラー３９と
一体に第１及び第２の円盤５８，５７が回転すると（回
転方向を図１０に矢印Ｓにて示す）、これら第１及び第
２の円盤５８，５７並びにポリゴンミラー３９の周辺の
空気は、その遠心力で外周方向へ飛ばされ、カバー６４
の内面に押し付けられる。

【００５３】一方、上記したようなカバー６４を備えた
ものにおいては、カバー６４の内面の一部に窓部６７が
あり、この窓部６７部分が円形から外れた異形部となっ
ている。この窓部６７部分をポリゴンミラー３９の反射
面３９ａの周方向中央部が通過するときには、この反射
面３９ａと透光部材６７との間に広い空間領域があり、
次にポリゴンミラー３９の境界部３９ｂが通過するとき
には、広い空間領域にあった空気を窓部６７部分から押
し出しながら通過することになる。このようにして、窓
部６７部分の空気流は波状的となり、大きな空気抵抗と
なる。

【００５４】そこで、本実施例においては、第１及び第
２の円盤５８，５７における両覆い用凸部６２，６３の
互いに対向する面を波形面６８，６９とし、両覆い用凸
部６２，６３間の幅を、ポリゴンミラー３９の各反射面
３９ａの周方向の中央部に対応する部分（上記広い空間
領域となる部分）では狭くし、ポリゴンミラー３９の各
境界部３９ｂに対応する部分では広くなるようにしたこ
とにより、窓部６７部分を通過するときの空気流量が平
均化されるようになる。これにより、波状的な空気流を
緩和でき、空気抵抗を小さくして風損を低減できるよう
になる。

【００５５】なお、この場合も、波形面６８，６９は、
第１及び第２の円盤５８，５７のどちらか一方のみに設
ける構成としても良い。

【００５６】図１１及び図１２は本発明の第７実施例を
示したものであり、この第７実施例は上記した第５実施
例（図７）とは次の点が異なっている。すなわち、ミラ
ー押え５４に一体化された第１の円盤７０の直径Ｒ２
は、第２の円盤５７の直径Ｒ１より小さく、かつ、ポリ
ゴンミラー３９の外接円４５の直径Ａに、ポリゴンミラ
ー３９の外接円４５の直径Ａとポリゴンミラー３９の内
接円４６の直径Ｂとの差の１／２を加えた寸法よりは大
きくなるように設定されている（次の（２）式参照）。 Ｒ１＞Ｒ２＞Ａ＋（Ａ−Ｂ）／２ ……（２）

【００５７】この第７実施例においては、上側の第１の
円盤７０の直径Ｒ２を、下側の第２の円盤５７の直径Ｒ
１より小さく設定しているので、第１の円盤７０の周辺
の空気は、これより大きな遠心力が作用する第２の円盤
５７側へ吸引され、これに伴い上下方向の空気流が発生
するようになる。これにより、放熱効果が期待できるよ
うになる。

【００５８】図１３は本発明の第８実施例を示したもの
であり、この第８実施例は上記した第７実施例とは次の
点が異なっている。すなわち、ハウジング２１に、第１
及び第２の円盤７０，５７を囲繞するようにして、環状
の包囲部材７１を枠部材７２を介して固定状態に設けて
いる。この包囲部材７１は、第１の円盤７０の上面から
第２の円盤５７の下面にわたる厚さを有していて、これ
の内周面とそれら第１及び第２の円盤７０，５７の外周
面との間に、例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の微小
な隙間７３を形成している。

【００５９】この構成において、ポリゴンミラー３９と
共に第１及び第２の円盤７０，５７が回転すると、これ
らの周辺の空気が包囲部材７１の内周面側に飛ばされて
押し付けられる。このため、包囲部材７１の内周面に押
し付けられた空気は、上記隙間７３から外側（上方及び
下方）へ飛び出そうとする。

【００６０】また、包囲部材７１の上下両端面部部分に
おいて、第１及び第２の円盤７０，５７の遠心力により
外周方向へ飛ばされる空気が包囲部材７１の上下両端面
部に沿って高速で流れる（図１３の矢印Ｔ参照）ことに
より、上記隙間７３の外側の開口部分の空気圧が低下
し、包囲部材７１の内周面と、第１及び第２の円盤７
０，５７と、ポリゴンミラー３９の外周部とで形成され
る空間部７４内の空気が隙間７３を介して外側へ吸引さ
れる、いわゆる霧吹き現象が発生し、ポリゴンミラー３
９周辺の空気圧が一層低下するようになり、ポリゴンミ
ラー３９の外周部が周囲の空気と衝突して引き起こす空
気の乱流による空気抵抗が一層小さくなる。これによっ
て、風損を一層低減できるようになる。

【００６１】なお、この場合、ポリゴンミラー３９の周
囲に包囲部材７１及び枠部材７２を設けた構成としてい
るが、これらには、図示はされていないが、もちろん、
レーザー光が出入りする部分が設けられている。具体的
には、それら包囲部材７１及び枠部材７２に径方向に貫
通する孔部が形成され、この孔部に透光部材が設けられ
ている。これ以外にも、包囲部材７１及び枠部材７２
を、ポリゴンミラー３９に対してレーザー光が出入りす
るのに必要な領域について設けないようにし、この部分
に透光部材を設けるようにすることもできる。

【００６２】図１４は本発明の第９実施例を示したもの
であり、この第９実施例は上記した第８実施例とは次の
点が異なっている。すなわち、包囲部材７１を保持した
枠部材７５に、第１の円盤７０の上面（ポリゴンミラー
３９側とは反対側の面）と対向するように固定円盤７６
を固定状態に設けている。この固定円盤７６の下面と第
１の円盤７０の上面との間に、例えば０．１ｍｍ〜０．
３ｍｍ程度の微小な隙間７７を形成している。

【００６３】この構成の場合、第１の円盤７０の上面を
流れる空気流（乱流）を層流にすることにより、風損を
低減できると共に、上記第８実施例の霧吹き現象をさら
に効果的にできて、一層風損を低減できるようになる。

【００６４】なお、この場合も、図示はされていない
が、包囲部材７１及び枠部材７５に、レーザー光が出入
りするための径方向に貫通する孔部が形成され、この孔
部に透光部材が設けられている。これ以外にも、包囲部
材７１及び枠部材７５を、ポリゴンミラー３９に対して
レーザー光が出入りするのに必要な領域について設けな
いようにし、この部分に透光部材を設けるようにするこ
ともできる。

【００６５】図１５及び図１６は本発明の第１０実施例
を示したものであり、この第１０実施例は上記した第９
実施例とは次の点が異なっている。すなわち、ロータマ
グネット３８の下方に存する複数個のステータコイル２
８の上面に、非磁性材料からなる固定円盤７８を接着固
定している。固定円盤７８は、ステータコイル２８の配
置直径とほぼ等しい直径を有している。ここで、この固
定円盤７８と配線基板２６と隣り合う２つのステータコ
イル２８とにより、径方向の内方側と外方側とが開放し
た循環路７９が放射状に複数本形成されている。これら
循環路７９は、ロータ３１の回転による空気流の影響を
直接受けない部位となっている。

【００６６】ところで、ロータマグネット３８とステー
タコイル２８とが軸方向に所定の空隙を有するアキシャ
ルギャップ形のモータにおいては、ロータ３１が回転す
ると、ロータマグネット３８のステータコイル２８と対
向する面の遠心力により、このこれの周辺の空気が外周
方向へ飛ばされ、ロータマグネット３８とステータコイ
ル２８との間のエアーギャップ部において周囲の空気圧
を低下（真空状態に近付けようとする領域を形成）させ
ようとする作用が発生し、これに費やすエネルギー損失
が風損となり、消費電力のロスとなる。

【００６７】本来、本発明が目的とするものは、ロータ
３１の回転に伴いポリゴンミラー３９と共に第１及び第
２の円盤７０，５７が回転し、この第１及び第２の円盤
７０，５７の回転に伴い、これの周辺の空気はその遠心
力により外周方向へ飛ばされ、ポリゴンミラー３９周囲
の空気圧が低下（真空状態に近付けようとする領域を形
成）し、ポリゴンミラー３９の外周部が周囲の空気と衝
突して引き起こす空気の乱流による空気抵抗が低下す
る。すなわち、この風損に消費するエネルギー（消費電
力）損失を低下させようとするもので、周囲の空気圧を
低下（真空状態に近付けようとする領域を形成）させる
ために費やすエネルギー損失より、ポリゴンミラー３９
の外周部周囲の空気圧低下の結果得られる風損の低下に
よる「費やすエネルギー（消費電力）損失低減」の方が
はるかに大きいので、その目的を果たすことができる
が、上記エアーギャップ部における風損はもともと極め
て小さく（面摩擦・層流状態）、ロータ３１の回転に伴
い発生した空気圧を低下（真空状態に近付けようとする
領域を形成）させようとする作用に費やされるエネルギ
ー（消費電力）損失を補う程度の風損低減は到底期待す
ることができない。

【００６８】そこで、この実施例では、ロータ３１の回
転に伴い発生する、空気圧を低下（真空状態に近付けよ
うとする領域を形成）させようとする作用に費やされる
エネルギー（消費電力）損失をなくするためになされた
もので、上記循環路７９を設けることにより、このエア
ーギャップ部に自然な空気の循環流（図１５の矢印Ｕ参
照）を形成し、一層空気抵抗（風損）の少ない回転を得
ることができる。このことにより、消費電力損失も低減
できる。

【００６９】この実施例では、ステータコイル２８の上
面に固定円盤７８を接着固定するだけで循環路７９を形
成することができるから、低コストで簡単に設けること
ができる利点もある。

【００７０】図１７は本発明の第１１実施例を示したも
のであり、この第１１実施例は上記した第１０実施例と
は次の点が異なっている。すなわち、配線基板２６上に
配置される複数個のステータコイル２８を、モールド樹
脂からなるモールド部８０によりモールドしていて、こ
のモールド部８０に、複数本の循環路８１を放射状に形
成している。

【００７１】この場合、循環路８１は次のように形成し
ている。すなわち、ステータコイル２８をモールド部８
０によりモールドする際に、循環路８１を形成する部分
に予め「中子」（図示せず）を配置しておき、モールド
成形後、その「中子」を除去することにより循環路８１
を形成する。このような方法によれば、循環路８１を低
コストで簡単に形成することができる。

【００７２】図１８は本発明の第１２実施例を示したも
のであり、この第１２実施例は上記した第１０実施例
（図１５及び図１６）とは次の点が異なっている。すな
わち、ハウジング２１に、ロータ３１及びポリゴンミラ
ー３９などを覆うカバー８２を設けていて、このカバー
８２の内部に、第８実施例の包囲部材７１と、第９実施
例の固定円盤７６を取り付けている。また、このカバー
８２の内部には、外周部側の上下方向３箇所に気体溜め
部としての空気溜め部８３を形成していると共に、これ
ら各空気溜め部８３間を連通する気体流通路としての空
気流通路８４を形成している。

【００７３】上記構成において、ロータ３１の回転時に
第１及び第２の円盤７０，５７などの回転に伴い外周方
向へ飛ばされた高圧の空気が外周側の空気溜め部８３に
溜められるようになる。また、各空気溜め部８３間は空
気流通路８４を介して連通しているので、カバー８２内
の上下の圧力差は極力緩和されるようになる。

【００７４】このような構成とした場合には、ポリゴン
ミラー３９の回転時の風損を一層低減できるようにな
る。なお、この場合も、図示はしないが、包囲部材７
１、枠部材７５、及びカバー８２に、レーザー光が出入
りする部分が設けられている。具体的には、それら包囲
部材７１、枠部材７５、及びカバー８２に径方向に貫通
する孔部が形成され、この孔部に透光部材が設けられて
いる。これ以外にも、包囲部材７１、枠部材７５、及び
カバー８２を、ポリゴンミラー３９に対してレーザー光
が出入りするのに必要な領域について設けないように
し、この部分に透光部材を設けるようにすることもでき
る。

【００７５】一方、図１９及び図２０は本発明の第１３
実施例を示したものであり、この第１３実施例は第１実
施例とは次の点が異なっている。すなわち、ポリゴンミ
ラー３９の上下両端面部のうちの下側の端面部に、ポリ
ゴンミラー３９の回転中心を中心とする円盤８５を設け
ている。この円盤８５の直径Ｒ３は、図２０に示すよう
に、ポリゴンミラー３９の外接円４５と内接円４６の中
間の円の直径、この場合、外接円４５の直径Ａと内接円
４６の直径Ｂとの和の１／２を直径とするように設定し
ている（次の（３）式参照）。 Ｒ３＝（Ａ＋Ｂ）／２ ……（３）

【００７６】このような構成とした場合、ポリゴンミラ
ー３９の各反射面３９ａに対応する部分において、円盤
８５の一部８５ａが突出した形態となっている。

【００７７】本実施例では、ポリゴンミラー３９の回転
に伴う風損は、ミラー面数（反射面３９ａの数）をＮと
したとき、１／Ｎ^１．６に比例することに着目し、上記
構成により疑似的にミラー面数を多くした状態を作り出
し、風損を低減させようとしたものである。

【００７８】ちなみに、この実施例のポリゴンミラー３
９のミラー面数は６面であり、上記１／Ｎ^１．６のＮを
６として計算すると、約１／１８であり、これに対し
て、円盤８５を設けた場合の疑似的なミラー面数は１２
面であり、上記１／Ｎ^１．６のＮを１２として計算する
と、約１／５４となり、ミラー面による風損は約１／３
になるはずである。

【００７９】実施の結果は、モータ全体の風損で約１／
２になったことを勘案すると、ほぼ予想通りであったと
言える。

【００８０】また、上記円盤８５の直径Ｒ３を、ポリゴ
ンミラー３９の内接円４６の直径Ｂより小さくした場
合、本来この円筒部分の風損が減少するのにもかかわら
ず、モータ全体の風損が大きくなった事実から推測して
も、本実施例の疑似的なミラー面数を増大させることに
よる効果は予想通りであったと言える。

【００８１】なお、本実施例では、円盤８５をポリゴン
ミラー３９の下面側のみに設けたが、円盤８５をポリゴ
ンミラー３９の上面側のみ、或いは上下両面に設けるよ
うにしても良い。

【００８２】図２１は本発明の第１４実施例を示したも
のであり、この第１４実施例は第１３実施例とは次の点
が異なっている。すなわち、ポリゴンミラー３９の下面
側に設けられた円盤８６は第１３実施例の円盤８５と同
じ直径のものであるが、この円盤８６を、ポリゴンミラ
ー３９に対してレーザー光が出入りするための領域を確
保した状態で、ポリゴンミラー３９に対して軸方向（上
下方向）に一部ラップさせている。ラップ寸法Ｃは、こ
の場合１ｍｍである。

【００８３】この構成によれば、ポリゴンミラー３９と
円盤８６との軸方向長さＤが、第１３実施例におけるポ
リゴンミラー３９と円盤８６との軸方向長さＥ（図１９
参照）よりも短くなり、この短くなった分風損を低減す
ることができる。

【００８４】本発明は、上記しかつ図面に示した各実施
例にのみ限定されるものではなく、実施例で説明した各
部を適宜組み合わせても良いなど、要旨を逸脱しない範
囲で適宜変形して実施することができる。

【００８５】

【発明の効果】請求項１及び２の発明によれば、第１及
び第２の円盤の回転に伴い、ポリゴンミラー周囲の気体
圧力が低下し、ポリゴンミラーの外周部が周囲の気体と
衝突して引き起こす乱流による気体抵抗が低下するよう
になり、これにより風損を極力低減することができる。
これに伴い、消費電力を低減できると共にモータ特性を
向上でき、モータの高速化・高精度化に対応できるよう
になる。

【００８６】請求項３及び４の発明によれば、部品点数
を少なくできると共に、部品の加工及び組付け工数を低
減できる利点がある。請求項５の発明によれば、ポリゴ
ンミラーの周囲部分の気体圧力が一層低くなり、風損を
一層低減できるようになる。請求項６の発明によれば、
ポリゴンミラーの外周部を覆い用凸部により覆うことに
より、ポリゴンミラーが周囲の空気と衝突して引き起こ
す風損を大幅に低減できる。

【００８７】請求項７の発明によれば、カバーを備えた
ものにおいて、ポリゴンミラーが回転する際にこれの周
囲の気体流量が平均化され、気体抵抗を小さくして風損
を低減できるようになる。

【００８８】請求項８の発明によれば、第１の円盤側と
第２の円盤側との間に気体流が発生するようになり、放
熱効果が期待できるようになる。請求項９の発明によれ
ば、包囲部材の内周面と第１及び第２の円盤の外周面と
の間の微小な隙間を介して霧吹き現象が発生し、ポリゴ
ンミラー周辺の気体圧力が一層低下するようになり、風
損を一層低減できるようになる。請求項１０の発明によ
れば、固定円盤と第１の円盤の外面との間を流れる気体
流を層流にすることにより、風損を低減できるようにな
る。

【００８９】請求項１１の発明によれば、アキシャルギ
ャップ形のモータにおいて、ステータコイルの近傍部分
に設けられた循環路を通して気体の循環流を形成するこ
とにより、気体抵抗を低減でき、消費電力を低減できる
ようになる。請求項１２及び１３の発明によれば、循環
路を低コストで簡単に形成することができる。

【００９０】請求項１４の発明によれば、風損を一層低
減できるようになる。請求項１５の発明によれば、疑似
的にミラー面数を多くした状態を作り出し、これにより
風損を低減させることができる。請求項１６の発明によ
れば、風損を一層低減できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す縦断正面図

【図２】要部の平面図

【図３】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図４】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図５】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図６】要部の平面図

【図７】本発明の第５実施例を示す図１相当図

【図８】本発明の第６実施例を示す図１相当図

【図９】要部の斜視図

【図１０】要部の横断平面図

【図１１】本発明の第７実施例を示す図１相当図

【図１２】要部の平面図

【図１３】本発明の第８実施例を示す図１相当図

【図１４】本発明の第９実施例を示す図１相当図

【図１５】本発明の第１０実施例を示す図１相当図

【図１６】ステータコイル部分の斜視図

【図１７】本発明の第１１実施例を示す図１６相当図

【図１８】本発明の第１２実施例を示す図１相当図

【図１９】本発明の第１３実施例を示す要部の斜視図

【図２０】要部の平面図

【図２１】本発明の第１４実施例を示す図１９相当図

【図２２】従来構成を示す図１相当図

【図２３】横断平面図

【符号の説明】

２８はステータコイル、３１はロータ、３２は回転軸、
３８はロータマグネット、３９はポリゴンミラー、３９
ａは反射面、３９ｂは境界部、４１は第１の円盤、４４
は第２の円盤、４５は外接円、４６は内接円、５４はミ
ラー押え、５５は第１の円盤、５６はロータヨーク、５
７は第２の円盤、５８は第１の円盤、５９，６０は曲
面、６２，６３は覆い用凸部、６４はカバー、６７は窓
部、６８，６９は波形面、７０は第１の円盤、７１は包
囲部材、７３は隙間、７６は固定円盤、７７は隙間、７
８は固定円盤、７９は循環路、８０はモールド部、８１
は循環路、８２はカバー、８３は空気溜め部（気体溜め
部）、８４は空気流通路（気体流通路）、８５，８６は
円盤である。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータにこれと一体回転するように装着
   されたポリゴンミラーを備えたポリゴンミラー駆動用ス
   キャナモータにおいて、 前記ポリゴンミラーの軸方向の両端面部に、それぞれポ
   リゴンミラーの回転中心を中心とし、且つポリゴンミラ
   ーの外接円の直径以上の直径を有する第１及び第２の円
   盤をポリゴンミラーと一体回転するように設けたことを
   特徴とするポリゴンミラー駆動用スキャナモータ。
2. 【請求項２】 第１及び第２の円盤の直径は、 ポリゴンミラーの外接円の直径に、ポリゴンミラーの外
   接円の直径とポリゴンミラーの内接円の直径との差を加
   えた寸法よりは小さく、且つ、ポリゴンミラーの外接円
   の直径に、ポリゴンミラーの外接円の直径とポリゴンミ
   ラーの内接円の直径との差の１／２を加えた寸法よりは
   大きくなるように設定したことを特徴とする請求項１記
   載のポリゴンミラー駆動用スキャナモータ。
3. 【請求項３】 ポリゴンミラーをロータに装着する際に
   該ポリゴンミラーを押えるミラー押えを備え、このミラ
   ー押えに第１の円盤を一体化したことを特徴とする請求
   項１または２記載のポリゴンミラー駆動用スキャナモー
   タ。
4. 【請求項４】 ポリゴンミラーと一体回転するロータヨ
   ークを備え、このロータヨークに第２の円盤を一体化し
   たことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
   のポリゴンミラー駆動用スキャナモータ。
5. 【請求項５】 第１及び第２の円盤の互いに対向する面
   のうちの少なくともどちらか一方の外周部部分に、外周
   部に向かうに従ってポリゴンミラーから遠ざかる側へ広
   がる曲面もしくは斜面を形成したことを特徴とする請求
   項１ないし４のいずれかに記載のポリゴンミラー駆動用
   スキャナモータ。
6. 【請求項６】 第１及び第２の円盤の互いに対向する面
   のうちの少なくともどちらか一方の外周部部分に、ポリ
   ゴンミラーに対して光ビームが出入りするのに必要な領
   域を残して、ポリゴンミラーの外周部を覆う覆い用凸部
   を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
   に記載のポリゴンミラー駆動用スキャナモータ。
7. 【請求項７】 ロータ及びポリゴンミラーを覆うカバー
   を備え、 第１及び第２の円盤における両覆い用凸部の互いに対向
   する面のうちの少なくともどちらか一方を、 両覆い用凸部間の幅が、ポリゴンミラーにおいて２つの
   反射面が隣り合う各境界部に対応する部分で最大とな
   り、且つポリゴンミラーの各反射面の周方向の中央部に
   対応する部分で最小となるような、ほぼサインカーブか
   らなる波形に形成したことを特徴とする請求項６に記載
   のポリゴンミラー駆動用スキャナモータ。
8. 【請求項８】 第１の円盤の直径と第２の円盤の直径と
   を異ならせたことを特徴とする請求項１ないし７のいず
   れかに記載のポリゴンミラー駆動用スキャナモータ。
9. 【請求項９】 第１及び第２の円盤を囲繞し、それら第
   １及び第２の円盤の外周面との間に微小な隙間を形成す
   る環状の包囲部材を固定状態に設けたことを特徴とする
   請求項１ないし８のいずれかに記載のポリゴンミラー駆
   動用スキャナモータ。
10. 【請求項１０】 第１の円盤のポリゴンミラー側とは反
    対側の面と対向し、その第１の円盤との間に微小な隙間
    を形成する固定円盤を固定状態に設けたことを特徴とす
    る請求項１ないし９のいずれかに記載のポリゴンミラー
    駆動用スキャナモータ。
11. 【請求項１１】 第２の円盤の近傍にこれと一体回転す
    るロータマグネットを備えると共に、このロータマグネ
    ットと軸方向に所定の空隙を存する状態で基板上に設け
    られたステータコイルを備え、このステータコイルの近
    傍部分に、径方向の内方側と外方側とが開放した循環路
    をロータの回転による気体流の影響を直接受けないよう
    に設けたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれ
    かに記載のポリゴンミラー駆動用スキャナモータ。
12. 【請求項１２】 ステータコイルのロータマグネットと
    対向する側の面に設けられた非磁性材料からなる固定円
    盤を備え、循環路は、ステータコイルの基板と前記固定
    円盤との間に形成されていることを特徴とする請求項１
    １記載のポリゴンミラー駆動用スキャナモータ。
13. 【請求項１３】 ステータコイルをモールドするモール
    ド部を備え、循環路は、このモールド部に形成されてい
    ることを特徴とする請求項１１記載のポリゴンミラー駆
    動用スキャナモータ。
14. 【請求項１４】 第１及び第２の円盤を囲繞し、それら
    第１及び第２の円盤の外周面との間に微小な隙間を形成
    するように固定状態に設けられた環状の包囲部材と、第
    １の円盤のポリゴンミラー側とは反対側の面と対向し、
    その第１の円盤との間に微小な隙間を形成するように固
    定状態に設けられた固定円盤と、ロータ及びポリゴンミ
    ラー、並びに前記包囲部材及び固定円盤を覆うように設
    けられ内部に気体溜め部及びこの気体溜め部と連通する
    気体流通路を有するカバーとを具備したことを特徴とす
    る請求項１ないし８及び１１ないし１３のうちのいずれ
    かに記載のポリゴンミラー駆動用スキャナモータ。
15. 【請求項１５】 ロータにこれと一体回転するように装
    着されたポリゴンミラーを備えたポリゴンミラー駆動用
    スキャナモータにおいて、 前記ポリゴンミラーの軸方向の両端面部のうちの少なく
    ともどちらか一方に、ポリゴンミラーの回転中心を中心
    とし、且つポリゴンミラーの外接円と内接円の中間の円
    の直径とほぼ同じ寸法の直径を有する円盤をポリゴンミ
    ラーと一体回転するように設けたことを特徴とするポリ
    ゴンミラー駆動用スキャナモータ。
16. 【請求項１６】 円盤をポリゴンミラーに対して軸方向
    に一部ラップさせたことを特徴とする請求項１５記載の
    ポリゴンミラー駆動用スキャナモータ。