JPH07255152A - 高速回転用モータのロータおよび該ロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 高速回転に適するように、プラスチックマグ
ネットの補強を十分行い、かつ磁気効率のある程度のア
ップが行えるような総合的に優れた高速回転用モータの
ロータおよび製造方法を提供する。 【構成】 ロータ５０の構成として、モータの軸１６に
取付けられる金具をプラスチックマグネット１４でイン
サートモールドして一体成形した成形品と、成形時に形
成されたプラスチックマグネット１４の内側の円形水平
プレート部分の外端から下方の延びる垂直リング部分の
外壁に圧入された補強用リング５２を設ける。また、製
造する工程として、モータの軸１６に取付けられる金具
をプラスチックマグネット１４でインサートモールドし
て一体成形し、該成形時にプラスチックマグネット１４
の内側の円形水平プレート部分と、該円形水平プレート
部分の外端から下方の延びる垂直リング部分を形成し、
前記垂直リング部分の外壁に補強用リング５２を圧入す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速回転用モータのロ
ータおよび該ロータの製造方法に関し、特に、レーザビ
ームプリンタ（ＬＢＰ）でレーザビームを高速で走査す
るためにポリゴンミラーを高速で回転するのに適した高
速回転用モータのロータおよび該ロータの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】それ程の高速回転が要求されていない従
来では、ポリゴンミラー回転用のモータのロータは、一
般に、断面Ｕ字状の金属部材の内側にフェライト磁石を
並べて形成されていた。レーザビームプリンタにおける
高速印字のために、ロータの高速回転と高速安定化（立
上がり時間の短縮）が要求されるようになると、回転時
の回転変動との兼ね合いによるが、イナーシャが小さい
ことが要求され、ロータの高速回転の際のイナーシャを
小さくするために、ロータの軽量化が要請され、その結
果、ロータの磁石部分として軽量のプラスチックマグネ
ットを用いるようになってきた。

【０００３】なお、プラスチックマグネットでは、一般
に、プラスチックマグネットの成形条件がプラスチック
マグネットの強度に重要な影響を与えることである。即
ち、成形条件によっては、表面の仕上がり状態が悪くな
り、また成形プラスチックマグネット内にボイド（空
洞）が発生し、または組成の粗密が生じる。これらのこ
とによって、プラスチックマグネットの強度が低下し、
遠心力等の応力に対してプラスチックマグネット部分が
破壊することがある。このため、金属部材による補強が
通常なされるが（なお、金属部材の補強により磁気効率
のアップの同時に図られる）、金属部材の重量を多くす
ると、イナーシャの点から好ましくなく、高速回転に適
さなくなる。以下に従来例のプラスチックマグネットを
用いたモータのロータを説明する。

【０００４】図７、図８、図９は、それぞれ、従来例の
プラスチックマグネットを用いたロータの断面図であ
る。図７において、ロータ１０は、中央に孔を持つ金具
１２と、プラスチックマグネット１４と、軸１６を有す
る。金具１２とプラスチックマグネット１４は、金具１
２をプラスチックマグネット１４でインサートモールド
することによって一体に成形されている。軸１６は金具
１２の中心孔に圧入されることによって固定される。金
具１２の上面にはポリゴンミラー１８が載せられ、軸１
６に対してワッシャとＥリングによって金具１２と軸１
６に対して固定される。

【０００５】プラスチックマグネット１４は、内側の円
形の水平プレート部分１４ａと、その外端から軸１６に
平行に下方に延びる垂直リング部分１４ｂと、垂直リン
グ部分１４ｂから前述の水平プレート部分１４ａに平行
に外方に延びる水平リング部分１４ｃと、水平リング部
分１４ｃの外端から軸１６に平行に上方に延びるつば部
分１４ｄと、水平リング部分１４ｃの外端から少し内側
の下面から下方に延びるリング状の垂直突起部分１４ｅ
を有する。垂直リング部分１４ｂ、水平リング部分１４
ｃおよびつば部分１４ｄによって上部が開口した凹部１
４ｆが形成されている。この凹部１４ｆは、ポリゴンミ
ラー１８が軸１６に取付けられた状態で、回転中心線上
に重心がくるように、その内部に例えば接着剤を塗布す
ることにより重り形成して重量のバランスを取るために
用いられる。高速回転において重量のバランスを取るこ
とは、軸１６を軸支している軸受（図示せず）に高速回
転の際不当な力を及ぼさないようにして軸受の寿命をで
きるだけ延ばすために重要なことである。なお、つば部
分１４ｄが凹部１４ｆの外方にあるので、ロータが高速
で回転したときの遠心力で接着剤が外方に向かって剥が
れるのが防止される。また、ホール素子２０が垂直突起
部分１４ｅに着磁した磁極を感知してロータの回転位置
や回転速度を検出するために垂直突起部分１４ｅの外方
に近接して配置されている。なお、垂直リング部分１４
ｂの外壁は、下方にわずかに広がるテーパ形状である。
また、図示してないが、プラスチックマグネット１４の
内側のスペース２２には、ロータを駆動する電磁力を発
生するためのコイルが配置されており、また軸１６を回
転可能に支持するための軸受が設けられている。

【０００６】図８において、ロータ３０は、中央に孔を
持つ金具１２と、鉄板３２と、プラスチックマグネット
１４と、軸１６を有する。金具１２、鉄板３２およびプ
ラスチックマグネット１４は、金具１２と鉄板３２をプ
ラスチックマグネット１４でインサートモールドするこ
とによって一体に成形されている。鉄板３２は、図から
明らかなように、プラスチックマグネット１４の円形の
水平プレート部分１４ａの上面の一部と一体となってい
る。この従来例で用いられている鉄板３２は、プラスチ
ックマグネット１４の補強のためと、磁気効率をアップ
するために用いられている。なお、その他の構成は、図
７の従来例と同様であるので、その詳細な説明は省略す
る。

【０００７】図９において、ロータ４０は、中央に孔を
持つ金具１２と、鉄板４２と、プラスチックマグネット
１４と、軸１６を有する。金具１２、鉄板４２およびプ
ラスチックマグネット１４は、金具１２と鉄板４２をプ
ラスチックマグネット１４でインサートモールドするこ
とによって一体に成形されている。鉄板４２は、図から
明らかなように、プラスチックマグネット１４の円形の
水平プレート部分１４ａの上面全体とその外周壁部分と
一体となっている。この従来例で用いられている鉄板３
２は、プラスチックマグネット１４の補強のためと、磁
気効率をアップするために用いられている。なお、その
他の構成は、図７の従来例と同様であるので、その詳細
な説明は省略する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図７のロータの場合、
イナーシャが小さいという利点はあるが、プラスチック
マグネットに補強がなされていないため、高速回転時の
遠心力に対抗するには不十分であり、ロータの破損の恐
れがある。また、補強のための鉄板がないので、磁気効
率のアップは望めない。

【０００９】図８のロータの場合、磁気効率のアップは
解決でき、補強の点ではある程度の解決がなされている
が、十分とはいえない。即ち、金具と鉄板をプラスチッ
クマグネットでインサートモールドすると、鉄板および
金具のような金属とプラスチックマグネットの熱収縮率
が異なるので、成形後、温度に起因する経時変化が生
じ、クラック、ヒケが発生し、プラスチックマグネット
の強度を弱める。また、当然であるが、鉄板を用いてい
るので重量が大きくなり、イナーシャを小さくできな
い。

【００１０】図９のロータの場合、補強および磁気効率
のアップの点では、図７や図８のロータの場合よりも優
れているが、鉄板の重量が最も重くなるので、イナーシ
ャは大きくなる。このため、ＬＢＰで用いるような高速
回転の達成は不可能である。また、金属とプラスチック
マグネットの熱収縮率が異なるので、成形後、温度に起
因する経時変化が生じ、クラック、ヒケが発生し、プラ
スチックマグネットの強度を弱める欠点もある。

【００１１】したがって、本発明の第１の目的は、高速
回転に適するように、イナーシャを小さく維持でき、経
時変化を生じさせないで、プラスチックマグネットの補
強を十分行い、かつ磁気効率のある程度のアップが行え
るような総合的に優れた高速回転用モータのロータを提
供することにある。

【００１２】また、本発明の第２の目的は、前述のよう
な総合的に優れた高速回転用モータのロータを製造する
製造方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前述の第１の目的を達成
するために、本発明は、モータの軸に取付けられる金具
をプラスチックマグネットでインサートモールドして一
体成形した成形品と、成形時に形成されたプラスチック
マグネットの内側の円形水平プレート部分の外端から下
方の延びる垂直リング部分の外壁に圧入された補強用リ
ングとを有することを特徴とする高速回転用モータのロ
ータを採用するものである。なお、補強用リングは、圧
入前にはテーパ状であり、圧入によってテーパ状から水
平方向に平らに変形されることが好ましい。

【００１４】また、第２の目的を達成するために、本発
明は、モータの軸に取付けられる金具をプラスチックマ
グネットでインサートモールドして一体成形し、該成形
時にプラスチックマグネットの内側の円形水平プレート
部分と、該円形水平プレート部分の外端から下方の延び
る垂直リング部分を形成し、前記垂直リング部分の外壁
に補強用リングを圧入することを特徴とする高速回転用
モータのロータの製造方法を採用するものである。な
お、補強用リングは、圧入前にはテーパ状であり、圧入
によってテーパ状から水平方向に平らに変形されること
が好ましい。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の高速回転用モータのロータの
実施例を説明する。

【００１６】（実施例１）図１は、本発明の実施例１の
ロータの概略断面図であり、図２は、実施例１のロータ
の部分拡大概略断面図である。図１、図２において、ロ
ータ５０は、中央に孔を持つ金具１２と、プラスチック
マグネット１４と、軸１６を有する。金具１２とプラス
チックマグネット１４は、金具１２をプラスチックマグ
ネット１４でインサートモールドすることによって一体
に成形されている。軸１６は金具１２の中心孔に圧入さ
れることによって固定される。金具１２の上面にはポリ
ゴンミラー１８が載せられ、軸１６に対してワッシャと
Ｅリングによって金具１２と軸１６に対して固定され
る。

【００１７】プラスチックマグネット１４は、内側の円
形の水平プレート部分１４ａと、その外端から軸１６に
平行に下方に延びる垂直リング部分１４ｂと、垂直リン
グ部分１４ｂから前述の水平プレート部分１４ａに平行
に外方に延びる水平リング部分１４ｃと、水平リング部
分１４ｃの外端から軸１６に平行に上方に延びるつば部
分１４ｄと、水平リング部分１４ｃの外端から少し内側
の下面から下方に延びるリング状の垂直突起部分１４ｅ
を有する。垂直リング部分１４ｂ、水平リング部分１４
ｃおよびつば部分１４ｄによって上部が開口した凹部１
４ｆが形成されている。

【００１８】補強用リング５２が凹部１４ｆ内に載置さ
れ、垂直リング部分１４ｂの外壁の下端に圧入された状
態でプラスチックマグネット１４に取付けられている。
補強用リング５２が圧入によって垂直リング部分１４ｂ
の外壁の下端に食い込むように取付けられるので、補強
用リング５２の抜けが防止される。なお、補強用リング
５２の形状、製造方法、プラスチックマグネットへの取
付け方法等については詳細には後述するが、この補強用
リング５２は、テーパ状に形成されたものを凹部１４ｆ
内にプレスを用いて圧入することによって取付けられ
る。補強用リング５２が取付けられた状態では、補強用
リング５２の幅方向が水平方向になり、遠心力に対して
十分な長さを持つので、十分にプラスチックマグネット
を補強できる。補強用リング５２の材質としては、任意
の適当な金属材料、例えば、ＳＵＳ、アルミ、真鍮等が
選ばれる。いずれの材質を選ぶかは、場合に応じて、主
に強度や透磁率によって決定される。また、補強用リン
グ５２が透磁率を持つ金属材料であるので、磁気効率の
アップの機能も持つ。

【００１９】前述の凹部１４ｆは、ポリゴンミラー１８
が軸１６に取付けられ、またリング５２がプラスチック
マグネット１４に取付けられた状態で、回転中心線上に
重心がくるように、その内部に例えば接着剤を塗布する
ことにより重り形成して重量のバランスを取るために用
いられる。高速回転において重量のバランスを取ること
は、軸１６を軸支している軸受（図示せず）に高速回転
の際不当な力を及ぼさないようにして軸受の寿命をでき
るだけ延ばすために重要なことである。なお、つば部分
が凹部の外側にあるので、ロータが高速で回転したとき
の遠心力で接着剤が外方に向かって剥がれるのが防止さ
れる。また、ホール素子２０が垂直突起部分１４ｅに着
磁した磁極を感知してロータの回転位置や回転速度を検
出するために垂直突起部分１４ｅの外方に近接して配置
されている。なお、垂直リング部分１４ｂの外壁は、下
方にわずかに広がるテーパ形状である。

【００２０】次に、図３を参照して、本発明のロータの
製造方法を説明する。最初に、図３（ａ）に示すような
形状の上部ダイ６０および下部ダイ６２を持つプレスを
用いて、プレートから平らなリングを打ち抜いて形成す
る（図３（ａ）で示すリング５２は形成後のものであ
る）。次に、図３（ｂ）に示すような形状の上部ダイ６
４および下部ダイ６６を持つプレスを用いて、平らなリ
ングをテーパ状に変形して補強用リングを形成する。次
いで、図３（ｃ）に示すように、手によって、テーパ状
の補強用リング５２を、別途成形により形成した図１で
示す形状の金具とプラスチックマグネットの一体成形品
の凹部に載置する。次いで、図３（ｄ）に示すような形
状の上部ダイ６８、下部ダイ７０を持つプレスを用いて
テーパ状の補強用リング５２を平らに変形させると共
に、プラスチックマグネットの垂直リング部分の外壁の
下端に圧入する。その後は、従来例と同様に、ポリゴン
ミラーを取付け、接着剤の重りを塗布して重量のバラン
スを取る。

【００２１】次に、本発明の実施例１と従来例を比較す
るために行った破壊実験の結果を説明する。図４は、破
壊回転数（横軸）に対する破壊率（縦軸）を示すグラフ
である。図４から明らかなように、図７で示すような補
強用リング付きでない従来例のロータでは、回転数が約
２万を越えると、破壊するものが現れ、４万回転数付近
で破壊するロータの数が急に上昇する。これに対して、
本発明のロータは、約４万回転数付近まで、破壊するも
のは現れない。したがって、本発明の高速回転用モータ
のロータは約４万回転数まで、安全に使用できる。

【００２２】（実施例２）図５は、本発明のロータの実
施例２を示す概略断面図である。この実施例２では、実
施例１で用いたテーパ状補強用リングをプラスチックマ
グネットに取付けることに代えて、モータの軸方向に長
さのある補強用リング５４を用いている。この補強用リ
ング５４は、垂直リング部分１４ｂが下方に向かってわ
ずかに広がるテーパ状であるので、ロータの垂直リング
部分１４ｂに圧入されることによって取付けられる。こ
の実施例２の補強用リング５４は、実施例１の補強用リ
ング５２よりも、強度上は劣るが、磁化効率アップの点
では優れている。

【００２３】必要に応じて、実施例１または実施例２の
いずれかの補強用リングを選択的に用いることができ
る。

【００２４】最後に、本発明のモータ全体とモータを取
付けているプリント基板の詳細な断面を図６に示す。符
号１００は、モータ全体を示し、１０２は、それを取付
けているプリント基板を示す。実施例１のリング５２
（図示せず）または実施例２の５４（図示せず）は、凹
部１４ｆ内に載置された状態で前述のようにプラスチッ
クマグネット１４に取付けられる。また、符号１０４は
コイルを示す。

【００２５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ると、イナーシャを小さく維持でき、経時変化を生じさ
せないで、プラスチックマグネットの補強を十分行い、
かつ磁気効率のある程度のアップが行えるような総合的
に優れた高速回転用モータのロータが得られる。また、
そのような総合的に優れた高速回転用モータのロータの
製造方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例１のロータの概略断面
図である。

【図２】図２は、実施例１のロータの部分拡大概略断面
図である。

【図３】図３は、ロータの製造工程を説明するための図
である。

【図４】図４は、実験における破壊回転数（横軸）に対
する破壊率（縦軸）を示すグラフである。

【図５】図５は、本発明の実施例２のロータの概略断面
図である。

【図６】図６は、本発明の高速回転用モータの全体を示
す詳細断面図である。

【図７】図７は、従来例のモータのロータを示す概略断
面図である。

【図８】図８は、他の従来例のモータのロータを示す概
略断面図である。

【図９】図９は、さらに他の従来例のモータのロータを
示す概略断面図である。

【符号の説明】

５０ 高速回転用モータのロータ １２ 金具 １４ プラスチックマグネット １６ 軸 １８ ポリゴンミラー ２０ ホール素子 ２２ 内部スペース ５２ リング（実施例１） ５４ リング（実施例２） １００ モータ １０２ プリント基板 １０４ コイル

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの軸に取付けられる金具をプラス
   チックマグネットでインサートモールドして一体成形し
   た成形品と、成形時に形成されたプラスチックマグネッ
   トの内側の円形水平プレート部分の外端から下方の延び
   る垂直リング部分の外壁に圧入された補強用リングとを
   有することを特徴とする高速回転用モータのロータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の高速回転用モータのロー
   タにおいて、前記補強用リングは、圧入前にはテーパ状
   であり、圧入によってテーパ状から水平方向に平らに変
   形されることを特徴とする高速回転用モータのロータ。
3. 【請求項３】 請求項２記載の高速回転用モータのロー
   タにおいて、前記プラスチックマグネットは前記垂直リ
   ング部分から外方に水平に延びる水平リング部分と該水
   平リング部分から上方に延びるつば部分から形成された
   凹部をさらに有し、該凹部の底部に前記補強用リングが
   載置されることを特徴とする高速回転用モータのロー
   タ。
4. 【請求項４】 請求項１記載の高速回転用モータのロー
   タにおいて、前記補強用リングは、モータの軸方向に幅
   を持ち、その内側が前記垂直リング部分に当接するよう
   に圧入されることを特徴とする高速回転用モータのロー
   タ。
5. 【請求項５】 モータの軸に取付けられる金具をプラス
   チックマグネットでインサートモールドして一体成形
   し、該成形時にプラスチックマグネットの内側の円形水
   平プレート部分と、該円形水平プレート部分の外端から
   下方の延びる垂直リング部分を形成し、前記垂直リング
   部分の外壁に補強用リングを圧入することを特徴とする
   高速回転用モータのロータの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の高速回転用モータのロー
   タの製造方法において、前記補強用リングを、プレート
   からプレス加工によってリングを打抜き、該打ち抜いた
   リングをプレス加工によってテーパ状に形成することに
   よって作成することを特徴とする高速回転用モータのロ
   ータの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項５記載の高速回転用モータのロー
   タの製造方法において、前記垂直リング部分の外壁に補
   強用リングを圧入する際、補強用リングをテーパ状から
   水平方向に平らに変形させることを特徴とする高速回転
   用モータのロータの製造方法。