JPH11281908A - ポリゴンミラースキャナ用モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レ―ザービームプリンターのレーザースキャ
ニング等に使用されるポリゴンミラー駆動用スキャナの
高速回転用のアキシャル磁気ギャップタイプのモータ
で、モータの振動を大幅に減少させると共に、消費電力
をとモータ温度の上昇を大幅に低減させる。 【解決手段】 高速回転ポリゴンスキヤナ用モータにお
いて、ポリゴンミラーｌｌを押さえるミラー押さえｌ４
の中心部ｌ８を突起させ、外周部１９と段差を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームプ
リンターのレーザースキヤニング等に使用される高速回
転用のアキシャル磁気ギャップタイプのポリゴンミラー
駆動用スキャナのモータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来のポリゴンミラースキャナ用
モー夕に用いられている、アキシャル磁気ギャップタイ
プの高速回転用動圧空気軸受モータの場合について、図
２を参照して説明する。

【０００３】図２は高速回転用動圧空気軸受モータの断
面側面図で、ハウジング１の内側には、軸受ブッシュ２
が嵌挿され接着固定されている。ハウジング１の上部に
は基板３がねじ止め固定されている。この基板３の下側
には回転ヨーク８がスぺーサＩ５を介して設けられてい
る。基板３の上面にはステータコイル５が複数個接着固
定されている。また、ハウジング１の軸受ブッシュ２の
底部側には底蓋６が固定されている。

【０００４】さらに、軸受ブッシュ２の内部には、外周
面にへリングボーン溝よりなる２組の動圧ラジアル軸受
が形成された回転軸７が挿入され、回転可能に支持され
ている。回転軸７の一端側には、フランジ兼ロータヨー
クの下側円板９が焼き嵌め固定されることにより、回転
軸７と一体的に回転駆動するように構成されている。上
側円板９の下面には、リング状のロータマグネット１０
が固定されており、上記ステータコイル５と若干の空隙
を介して対向して配置されている。

【０００５】また、下側円板９の上側には、ポリゴンミ
ラー１１がマウントされて下側円板９にミラー押さえ１
４によりミラー固定用締め付けねじ４を用いてねじ止め
固定されている。

【０００６】また、スラス卜負荷荷重は、磁気浮上用マ
グネットＩ２ａ、１２ｂの磁気反発カを利用して受ける
スラスト磁気軸受とポリイミド系樹脂を用いたスラスト
滑り軸受２７とを併用したタイプのアキシャル磁気ギヤ
ップモータである。

【０００７】さらに、ポリゴンミラー１ｌを密閉（外気
と遮断）するためのモータ密閉カバーｌ３がハウジング
ｌにねじ止め固定されておリ、これにはレーザー光出入
り窓開口部が設けてあり、そこに密閉（大気中の浮遊塵
挨から保護）するための平坦ガラス１６が取りつけられ
ている。

【０００８】上述のような構成の従来のポリゴンミラー
スキャナモータに用いられるアキシャル磁気ギャップタ
イプの高速回転用モータの回転体のバランス修正方法は
概略すると、まず、ロータ単体で―次（粗）修正と二次
（ロータ単体精密）修正をした後、この回転体をモ一タ
に組み込み、ほぼ、モータの定格回転数（使用状態）
で、三次（組み込みバランス）精密修正を行っている。

【０００９】これらの方法について更に詳述すると、ま
ず、ロータ単体での一次（粗）修正および二次（ロータ
単体精密）修正は共に、ミラー押さえ１４の外周部の組
み込みバランス修正面（スぺ―ス）１７とマグネット保
護リング２４の下面のロータ単体下側修正面（スぺー
ス）２６とにより、２面（偶不つりあい）修正を実施し
た後、この回転体をモータに組み込み、ほぼ、モータの
定格回転数（使用状態）で、三次（組み込みバランス）
精密修正を実施する。

【００１０】このときの修正面はミラー押さえ１４の外
周部の組み込みバランス修正面（スぺース）ｌ７で、ロ
ータ単体での―次（粗）修正および二次（ロータ単体精
密）修正のときと同一場所であり、しかもｌ箇所である
ため、１面（静不つリあい）修正となり、２面（偶不つ
リあい）修正は不可能となり、その分最終の残留アンバ
ランス量が多くなる。

【００１１】また、ミラー押さえｌ４の外周部は、―次
（粗）修正・二次（ロータ単体精密）修と三次（組み込
みバランス）精密修正による多量の凹凸により、高速回
転体の流体（空気）動粘性摩擦トルクの増大による消費
電力増大と、それに伴うモータの温度上昇が発生する。
また、同様に多量の凹凸の影響による流体（空気）層流
境界層剥難点の不規則な動きが、高速回転体の振動を誘
起する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述のような構成の従
来のポリゴンミラスキャナモータに用いられるアキシャ
ル磁気ギャップタイプの高速回転用モータでは、従っ
て、下記に述べるような問題点が発生する。

【００１３】まず、このようなモータに求められる代表
的な性能に、（１）振動低減、（２）騒音低減、（３）
温度上昇抑制があるが、（１）振動低減と（２）騒音低
減にはその要因に共通する部分が多く、（３）温度上昇
抑止については消費電力と密接な関係がある。

【００１４】そこで図２を用いて説明した従来のポリゴ
ンミラースキャナモータに用いられる、アキシャル磁気
ギヤップタイプの高速回転用動圧空気軸受モータでは、
前述した通リ、偶不つりあいも含めた、最終残留アンバ
ランス量の滅少が困難なうえ、不規則な流体（空気）層
流境界層剥離点の動きが、高速回転体の振動を誘起する
こともあり、振動や騒音についてのモータ特性を著しく
悪化させている。

【００１５】また、ミラー押さえの外周部の、一次
（粗）修正・ニ次（モータ単体精密）修正と三次（組み
込みバランス）精密修正による、多量の凹凸ににり、高
速回転体の流体（空気）動粘性摩擦トルクが増大し、消
費電力増大とそれに伴うモータの温度上昇が大きくなる
という不具合が生じている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、回転軸の一端側に固着したロータマグネットを有す
るロータヨークと、このロータヨーク上に設けられたポ
リゴンミラーと、このポリゴンミラーを前記ロータヨー
クに固定するミラー押さえとを備えた回転体とを有する
ポリゴンスミラーキャナ用モータにおいて、上記ミラー
押さえは前記ポリゴンミラーを固定すると共にバランス
修正部を有するミラー押さえ外周部と、該外周部の中心
部に突起させて設けられると共にバランス修正部を有す
るミラー押さえ中心部とを備えていることを特徴とする
ポリゴンミラーキャナ用モータにある。

【００１７】請求項２の発明によれば、上記ミラー押さ
え中心部と上記ミラー押さえ外周部とは分割構造である
ことを特徴とする請求項１記載のポリゴンミラースキャ
ナ用モータにある。

【００１８】請求項３の発明によれば、上記ミラー押さ
え中心部は上記ミラー押さえ外周部よりも比重の大きい
材質で形成したことを特徴とする請求項２記載のポリゴ
ンミラースキャナ用モータにある。

【００１９】請求項４の発明によれば、上記ミラー押さ
え中心部と上記ミラー押さえ外周部との直径の比は、形
成している材質の比重に略反比例していることを特徴と
する請求項２記載のポリゴンミラースキャナ用モータに
ある。

【００２０】請求項５の発明によれば、上記ミラー押さ
え中心部の下面は凹状の端面部が形成され、この凹状端
面部にはバランス修正部が設けられていることを特徴と
する請求項２記載のポリゴンミラースキャナ用モータに
ある。

【００２１】請求項６の発明によれば、上記回転体はモ
ータ密閉カバーにより覆われていると共に、該モータ密
閉カバーにはバランス測定用の窓が設けられていること
を特徴とする請求項１記載のポリゴンミラースキャナ用
モータにある。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は、上述したような２つの
技術的課題［（１）高速回転体の振動低減、（２）高速
回転体の流体（空気）動粘性摩擦トルクの減少］を解決
するためになされたもので、まず、、ミラー押さえの中
心部を突起させて外周部と段差を設け、それぞれの端面
（上面）部に、それぞれ上側修正面と下側修正面に面分
離ができるように、バランス修正用スぺースを備えた。
そして、回転体をモータに組み込み、ほぼ、モータの定
格回転数（使用状態）で、最終（組み込みバランス）精
密修正を実施する。

【００２３】従って、偶不つりあいの修正も可能とな
リ、最終の残留アンバランス量も減少し、さらに−次
（粗）修正・ニ次（ロー夕単体積が密）修正のスぺース
を別に設けて、このときに生じた修正による大きな凹凸
は、最終工程で覆い、これによる不規則な流体（空気）
層流境界層剥離点の動きを極力押さえ、高速回転体の振
動を誘起を低減して、振動、騒音の悪化を防止できるさ
らに、一次（粗）修正・二次（ロータ単体精が密）修正
時に生じた凹凸を、最終工程で覆うことにより高速回転
体の流体（空気）動粘惟摩擦トルクの増大（従来は当然
の成り行きとされていた）を防止した結果、振動や騒音
を従来より減少することができる。

【００２４】また、従来は組み込みバランス測定用（ダ
ミー）カバーを用いて、バランス修正を実施していた
が、カバーを取り替えたときの、僅かなカバーの形状の
差によって生じる空気流（速度や圧カ）の変動が、回転
体の振動を誘起する原因でもあるため、モータ密閉カバ
ーに組み込みバランス測定窓を設け、前述した振動の発
生を防止した。

【００２５】本発明のミラー押さえの中心部を突起させ
て、外周部と段差を設け、それぞれの端面（上面）部に
バランス修正スぺースを備えたことにより、最終工程の
組み込みバランス修正時に修正面の分離が可能になり、
２面修正による偶アンバランスの精密修正ができる。

【００２６】また、上側修正面も下側修正面も同一
（上）方向から修正作業を行うため、作業個所が重なら
ないためにも、中心部を突起させた段差方式が必要であ
る。そのため、当然のことながら、上側修正面と下側修
正而の修正半径を異ならせた。（上側修正半径が小さく
下側修正半径が大きくなる） すなわち、バランス修正量＝修正半径×修正重量となる
ため、上側修正面と下側修正面とで偶アンバランス修正
を行う場合、上側修正面では、修正半径の小さい分、多
少のの修正重量を必要とする。このとき、修正重量を加
えて修正する方法と、修正重量を削り取って、すなわち
滅じて修正する方法があるが、高速回転の場合は加えた
ものは、使用中に外れる恐れがあり、削り取る（マイナ
ス）修正方法の方が適当である。

【００２７】そこで、ミラー押さえの突起した中心部
と、外周部とに２分割し、中心部には比重の大きい材質
を用い、外周部には比重の小さい材質を用いることによ
り、修正体積の均一（小）化ができる。

【００２８】また、一次（粗）修正・二次（ロータ単体
精密）修正時の修正面を別に設けて最終工程でこれを覆
うことにより、―次（粗）修正・二次（ロータ単体精
密）修正時に生じた凹凸が高速回転体の流体（空気）動
粘性摩擦トルクの増大を防止することができる。

【００２９】また、モータ密閉カバーに組み込みバラン
ス測定窓を設けることで、カバーを取り替えたときの、
僅かなカバーの形状の差によって生じる空気流（速度や
圧力）の変動が、回転体の振動を誘起することもなくな
る。

【００３０】その結果「風損」と「振動」を大幅に低下
させ、モータの消費電力を低減させることができる。

【００３１】このことによリモーダの温度上昇を抑制
し、低振動、低騒音で、モータの特性を向上させ、さら
にモータの超高速回転化と長寿命化を低消費電力で実現
できる。

【００３２】［実施例］以下、本発明のアキシャル磁気
ギャップタイプの高速回転用動圧空気軸受モータをポリ
ゴンミラー駆動用スキャナモータに適用した実施例につ
いて図ｌを参照して説明をする。

【００３３】すなわち、ハウジング１の内側には、軸受
ブッシュ２が嵌挿され接着固定されている。ハウジング
ｌの上部には、基板３がねじ止め固定されている。この
基板３の下側には、回転ヨーク８がスぺーサ１５を介し
て回転軸７と―体的に回転駆動するように設けられてい
る。基板３の上面には、ステータコイル５が複数個接着
固定されている。

【００３４】ハウジング１の軸受ブッシュ２の底部側に
は底蓋６が固定され、軸受ブッシュ２の内部には、外周
面にへリングボーン溝よりなる２組の動圧ラジアル軸受
が形成された回転軸７が挿入され回転可能に支持されて
いる。回転軸７上端には、フランジ兼ロータヨークの下
側円板９が焼き嵌める固定されており、回転軸７と一体
に回転駆動するように構成されている。下側円板９の下
面には、リング状のロータマグネント１０が接着固定さ
れており、ステータコイル５と若干の空隙を介して対向
して配置されている。

【００３５】また、下側円板９の上側には、ボリゴンミ
ラー１１がマウントされて下側円板９にミラー押さえ外
周部１９によりねじ止め固定されている。

【００３６】さらに、この上に同じくミラー押さえ中心
部ｌ８が締め付けねじ２２により固定されている。（ミ
ラー押さえ中心部１８の高さは５ｍｍ以上とすることが
望ましい） すなわち、突起させたミラー押さえ中心部１８の上面
（上側修正面２０）と、ミラー押さえ外周部Ｉ９の上面
（下側修正面２１）との段差を設け、それぞれの端面
（上面）部にバランス修定スぺース（上側修正面２０及
び下側修正面２１）を備えたことにより、最終工程の組
み込みバランス修正時に２面修正による偶アンバランス
の精密修正ができる。

【００３７】一般に、動釣り合い試験機（バランサー）
の修正面分離が可能な最小２面間距離は５ｍｍと言われ
ており、それ以下になると、動釣り合い試験機（バラン
サー）の面分離精度が低下して、結局、偶アンバランス
の精密修正ができにくくなる。

【００３８】また、上側修正面２０も下側修正面２１も
同一（上）方向から修正作業をするため、作業個所が重
ならないためにも、中心部を突起させた段差方式が必要
である。そのため、当然のことながら、上側修正面２０
と下側修正面２１の修正半径が異なる。（上側修正半径
が小さく下側修正半径が大きくなる） バランス修正量は、［バランス修正量＝修正半径×修正
重量］であるから、上側修正面２０と下側修正面２１と
で偶アンバランス修正をする場合、上側修正面２０にお
いては、修正半径の小さい分、多量の修正重量を必要と
する。このとき、修正重量に相当するウェイト部材を接
着して修正する（プラスバランス）方法と、修正重量相
当分の部品材料を削り取って修正する（マイナスバラン
ス）方法があるが、高速回転の場合は接着したウェイト
部材が使用中に飛散する恐れがあり、削り取る（マイナ
スバランス）修正方法の方が適当である。

【００３９】そこで、ミラー押さえの突起した中心部
と、外周部とに分割し、ミラ―押さえ中心部ｌ８には比
重の大きい材質（黄銅・比重８．５）を用い、ミラー押
さえ外周部ｌ９には比重の小さい材質（アルミ・比重
２．７）を用いることにより、修正半径の小さいミラー
押さえ中心部１８の上面の上側修正面２０における、修
正重量相当分の部品材料を削り取って修正する。

【００４０】また、このミラー押さえ中心部ｌ８の、ミ
ラー押さえ外周部Ｉ９との接合面（下側）には、座グリ
が施してあり、この面にロータ単体上側修正面２５を設
けてある。

【００４１】さらに、スラス卜負荷荷重は、磁気浮上用
マグネットＩ２ａ、１２ｂの磁気反発力を利用して受け
るスラスト磁気軸受とポリイミド系樹脂からなるスラス
ト滑り軸受２７による滑り軸受との併用で受ける構造で
ある。

【００４２】磁気浮上用マグネット１２ａの外周には黄
銅からなるマグネット保議リング２４が設けられ、その
下端面にロータ単体下側修正面２６が設けられている。

【００４３】バランスの一次（租）修正・ニ次（ロータ
単体精密）修正時はロータ単体上側修定面２５とロータ
単体下側修正面２６を用いて行い（このとき、ミラー押
さえ中心部ｌ８は締付けねじ２２を外して、回転軸から
抜き、修正後再び組み立てる）、従って、最終工程では
これを覆うことになり、一次（粗）修正・二次（ロータ
単体精密）修正時に生じた修正による大きな凹凸が回転
体表面に出なくなり、高速回転体の流体（空気）動粘性
摩擦トルクの増大（従来は当然の成り行き）を防止する
ことができ、結果としては、従来より滅少させるとがで
きる。

【００４４】また、このとき、それと同時に突起したミ
ラー固定用締付けねじ４のねじ頭も覆うことになり、こ
の分の動粘性摩擦トルクの増大（従来は当然の成り行
き）をも防止することができる。

【００４５】その後、最終工程の組み込みバランス修正
をほぼモーターの定格（使用）回転数で実施する。この
修正は２面の修正面距離を５ｍｍ以上としたことで２面
修正による偶アンバランスの精密修正ができるほか、ロ
ータ単体バランスの一次（粗）修正、二次（ロータ単体
精密）修正の後でもあり、修正量も少なく、修正による
大きな凹凸が小さく、動粘性摩擦トルクの増大も最小限
に止めることができる。

【００４６】また、従来は最終工程の組み込みバランス
修正をバランス測定専用のダミーカバーで行っていた
が、モータ密閉カバー１３に組み込みバランス測定窓２
３を設けたことで、カバーを取り替えたときの、僅かな
カバーの形状の差によって生じる空気流（速度や圧力）
の変動が、回転体の振動を誘起することもなくなった。

【００４７】その結果「風損」と「振動」を大幅に低下
させ、モータの消費電力を低減させることができる。

【００４８】このことにより、モータの温度上昇を抑制
して低振動、低騒音で、モータの特性を向上させ、さら
にモータの超高速回転化と長寿命化を低消費電力で実現
できる。

【００４９】また、スラスト負荷荷重は、磁気浮上用マ
グネット１２ａ、１２ｂの磁気反発カを利用して受ける
スラス卜磁気軸受とポリイミド系樹樹脂からなるスラス
ト滑り軸受２７による滑り軸受との併用で受ける構造と
したことで、軸の一端を滑り軸受に軽く接触させること
によリ、軸の上下動を規制し、低振動、高精度を確保し
ながら、スラスト軸受の長寿命化も実現できる。

【００５０】本発明は上記実施例に限られたものではな
く、上記実施例中において説明した各部を種々組み合わ
せて構成することでも、同様の作用を得ることは可能で
あることは言うまでもない。

【００５１】

【発明の効果】本発明は以上に述べたように、高速回転
ポリゴンスミラーキヤナ用モータにおいて、ポリゴンミ
ラーを押さえるミラー押さえの中心部を突起させて外周
部と段差を設けたので、最終工程の組み込みバランス修
正をほぼモーターの定格（使用）回転数で実施した際、
２面の修正面距離を５ｍｍ以上としたことで２面修正に
よる偶アンバランスの精密修正ができるようになり、そ
れによリ、モータの振動を大幅に低減できた。

【００５２】また、バランスの一次（粗）修正、二次
（ロータ単体精密）修正時に生じた修正による大きな凹
凸が最終工程で、これを覆うことになり回転体表面に出
なくなり、高速回転体の流体（空気）動粘性摩擦トルク
の増大（従来は当然の成り行き）を防止することがで
き、結果として高速回転体の流体（空気）動粘性摩擦ト
ルクを従来よリ減少することができた。

【００５３】また、そのとき同時に、突起したミラー固
定用締め付けれじのねじ頭も覆うことになり、その分の
動粘性摩擦トルクの増大（従来は当然の成り行き）をも
防止させることができ、これによリ風損が低減でき、消
費電力とモータ温度上昇を低減した。

【００５４】このように「振動」と「風損」を大幅に低
滅することができたため、モ一タの消費電力を大幅に低
減させ、モータの温度上昇を抑制し、低振動・低騒音で
モータの特性を向上した。さらに、モータの超高速回転
も可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すポリゴンミラー駆動用ス
キャナモータを一部縦断面にした側面図。

【図２】従来のポリゴンミラー駆動用スキヤナモータを
一部縦断面にした側面図。

【符号の説明】

１…ハウジング、２…軸受ブッシュ、３…基板、４…ミ
ラー固定用締付けねじ、５…ステータコイル、６…底
蓋、７…回転軸、８…回転ヨーク、９…下側円板、ｌ０
…ロータマグネッ卜、１ｌ…ポリゴンミラー、１２…磁
気浮上用マグネット、ｌ３…モータ密閉カバー、１４…
ミラー押さえ、Ｉ５…スぺーサ、ｌ６…平坦ガラス、ｌ
７…組み込みバランス修正面、１８…ミラー押さえ中心
部、１９…ミラー押さえ外周部、２０…組み込みバラン
ス上側修正面、２１…組み込みバランス下側修正面、２
２…締付けねじ、２３…組み込みバランス測定窓、２４
…マグネット保護リング、２５…ロータ単体上側修正
面、２６…ロータ単体下側修正面、２７…スラスト滑り
軸受け

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 7/182 Ｈ０２Ｋ 5/24 Ｚ 7/198 7/08 Ａ Ｈ０２Ｋ 5/24 7/09 7/08 15/16 Ａ 7/09 21/24 Ｍ 15/16 Ｇ０２Ｂ 7/18 Ｚ 21/24 Ｂ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の一端側に固着したロータマグネ
   ットを有するロータヨークと、このロータヨーク上に設
   けられたポリゴンミラーと、このポリゴンミラーを前記
   ロータヨークに固定するミラー押さえとを備えた回転体
   とを有するポリゴンスミラーキャナ用モータにおいて、 上記ミラー押さえは前記ポリゴンミラーを固定すると共
   にバランス修正部を有するミラー押さえ外周部と、 該外周部の中心部に突起させて設けられると共にバラン
   ス修正部を有するミラー押さえ中心部とを備えているこ
   とを特徴とするポリゴンミラーキャナ用モータ。
2. 【請求項２】 上記ミラー押さえ中心部と上記ミラー押
   さえ外周部とは分割構造であることを特徴とする請求項
   １記載のポリゴンミラースキャナ用モータ。
3. 【請求項３】 上記ミラー押さえ中心部は上記ミラー押
   さえ外周部よりも比重の大きい材質で形成したことを特
   徴とする請求項２記載のポリゴンミラースキャナ用モー
   タ。
4. 【請求項４】 上記ミラー押さえ中心部と上記ミラー押
   さえ外周部との直径の比は、形成している材質の比重に
   略反比例していることを特徴とする請求項２記載のポリ
   ゴンミラースキャナ用モータ。
5. 【請求項５】 上記ミラー押さえ中心部の下面は凹状の
   端面部が形成され、この凹状端面部にはバランス修正部
   が設けられていることを特徴とする請求項２記載のポリ
   ゴンミラースキャナ用モータ。
6. 【請求項６】 上記回転体はモータ密閉カバーにより覆
   われていると共に、該モータ密閉カバーにはバランス測
   定用の窓が設けられていることを特徴とする請求項１記
   載のポリゴンミラースキャナ用モータ。