JPH085948A - 動圧スピンドル・モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動圧スピンドル・モータの駆動回路素子の冷
却効果を高める。 【構成】 動圧スピンドル・モータの機体１２には、駆
動コイル１６および駆動回路素子２８を有する制御基板
２０が設けられる。一方、機体１２には、前記制御基板
を介してアルミニューム製のホルダ２４が取付けられて
いる。このホルダ２４はモータの回転部をスラスト方向
に指示するマグネット１９を保持するという主目的があ
る。それと同時に、その一部が伝熱性シート２９を介し
て前記駆動回路素子２８と接している。この構成によ
り、駆動回路素子２８で生じた熱はホルダ２４を通して
放散され、高い冷却効果を奏することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は動圧スピンドル・モータ
に関するものであり、特に、レーザプリンタ、デジタル
複写機、レーザ・ファックス、およびバーコード読取装
置等、光学記録装置や読取装置の光偏向器に使用される
動圧スピンドル・モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】光偏向器を具備した光学走査駆動装置の
一般的な構成を説明する。図６において、光学走査駆動
装置１は、回転多面鏡２を有する光偏向器３、結像レン
ズ群４、防塵ガラス５、ならびにこれらの構成要素を収
容する光学箱６から構成される。光学箱６には防塵のた
めの蓋７が設けられている。前記回転多面鏡２の駆動源
としては、通常、直流のブラシレス・モータが使用さ
れ、該モータつまり光偏向器３の本体は光学箱６にボル
ト等適宜の固定手段で固定されている。

【０００３】上記の構成により、例えば図示しない半導
体レーザ装置から入射されたビーム８は、前記回転多面
鏡２に到達する。そして、前記ブラシレス・モータで駆
動される回転多面鏡２で走査されたビーム８は、結像レ
ンズ群４を透過し、さらに防塵のためのガラス５を透過
して被走査体９に到達する。被走査体９は、感光体ドラ
ムやフィルムであり、前記光ビーム８によって静電潜像
が形成されたり、化学変化を生じたりする。

【０００４】ところで、前記回転多面鏡２を含む回転体
全体が良好な立上がり特性を発揮できるようにするため
には、起動時には図示しない駆動回路素子に定常回転時
の３倍ないし４倍の電流が供給される。その結果、駆動
回路素子の温度が許容温度以上になり、「脱調」や「回
転発振」等の誤動作を生じることがあった。このような
誤動作を回避するため、大型の放熱板を駆動回路素子上
に設けて自己放熱により冷却効果を得るようにしたもの
や、比較的小型の放熱板と、この放熱板を冷却するファ
ンを設けて強制的な冷却効果を得るようにしたもの等が
ある。放熱板を用いたものとして特開平３−２７９９１
０号公報に記載された光偏向器がある。

【０００５】図５（ａ）は上記従来の光偏向器を示す正
面図、図５（ｂ）は要部拡大斜視図である。同図におい
て、光偏向器３のモータ機体（以下、単に「機体」とい
う）１２に設けられた固定軸１１には回転自在に回転多
面鏡２が設けられている。該回転多面鏡２の下部には、
該回転多面鏡２を駆動するためのロータマグネット１３
が設けられる一方、機体１２には、前記ロータマグネッ
ト１３に対向して配置され、該ロータマグネット１３と
磁気的に協動して回転多面鏡２に回転力を与えるための
駆動コイル１６が設けられている。前記駆動コイル１６
は、駆動回路素子２８とともに制御基板２０上に固定さ
れている。駆動回路素子２８は発熱を伴う大型のＩＣパ
ッケージであり、この熱を放散させるため該駆動回路素
子２８に放熱板２７が接着あるいはねじ止めによって固
定されている。

【０００６】回転多面鏡２の近傍には放熱板２７が配置
され、該放熱板２７は回転多面鏡２の回転に伴う風で冷
却される。特に、放熱板２７は、回転多面鏡２の上部に
まで覆い被さる形状にしているので、上方への空気の対
流による冷却作用を受けることもできる。また、図５
（ｂ）に示すように、放熱板２７の側面には孔２７ａを
設け、回転多面鏡２によって発生した風が放熱板２７を
通り抜けられるようにしている。このような風の通路を
確保することにより、放熱板２７で反射した風で回転多
面鏡２が共振するのを防止する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の光偏向器に
は次のような問題点があった。回転多面鏡２による風で
放熱板２７を効果的に冷却するには、放熱板２７を回転
多面鏡２に接近させる必要がある。ところが、両者を接
近させると耳障りな風切音が発生し、特に、回転多面鏡
２の共振防止のための孔２７ａによって風切音は一層激
しくなるという問題点がある。ボールベアリング軸受を
使用した光偏向器では、回転多面鏡２の回転数も毎分１
００００回以下であり、風切音は多少緩和されるが、動
圧ベアリングを用いた方式では回転数が毎分１００００
回以上で使用されるため、前記風切音による問題点は大
きい。さらに、回転多面鏡２の風を期待した冷却方法で
は、回転多面鏡２の回転を停止したとたんに冷却効果が
急激に低下するため、熱が放散するのに時間がかかると
いう問題点もあった。

【０００８】また、駆動回路素子２８だけでなく、駆動
コイル１６からも熱が発せられる。したがって、駆動コ
イル１６と駆動回路素子２８とを接近して設けている
と、両者からの発熱により、光偏向器全体が温度上昇す
るという問題点があった。

【０００９】本発明は、上記問題点を解消し、駆動回路
素子を効果的に冷却することができる動圧スピンドル・
モータを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、目
的を達成するための本発明は、機体に設けられた固定軸
と、該固定軸に対してラジアル方向にすきまを有して係
合される回転軸と、前記回転軸に固定された回転多面鏡
のスラスト方向支持力を発生するため、前記モータ機体
に固定されたホルダおよび前記回転軸に同心で配置され
た一対の環状マグネットからなる磁気軸受と、前記機体
および前記ホルダに隣接する制御基板とを具備し、前記
ホルダが、張出部を有し、その張出部が前記制御基板上
に配置された発熱性の駆動回路素子と接触して配置され
ている点に特徴がある。

【００１１】

【作用】上記の特徴を有する本発明では、発熱性部品で
ある駆動回路素子から生じた熱は、ホルダに伝わって放
散されるため、高い冷却効果が得られる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る光偏向器の平面図、
図２は同断面図である。図１および図２において、機体
１２には固定軸１１を受入れる凹部２１が形成されてい
る。そして、固定軸１１の端部が該凹部２１内に着座す
ることによって固定軸１１の取付精度が確保されてい
る。さらに、固定軸１１は軸方向に貫通するねじ２２に
よって機体１２に固定されている。該固定軸１１の外周
面にはエッチング、精密転造、サンドブラスト等の方法
により、動圧発生のためのヘリンボーン溝１１ａが形成
されている。該ヘリンボーン溝１１ａは、深さ５μｍな
いし１０μｍが適当である。

【００１３】一方、前記固定軸１１に対して予定のギャ
ップを有して回転自在に設けられた中空の回転軸１０の
内周面は、精密ホーニングや精密研磨等の方法により鏡
面仕上げされている。回転軸１０と固定軸１１との間に
は８μｍないし１０μｍ程度のギャップが設けられてお
り、回転軸１０が回転することによってヘリンボーン溝
１１ａに空気が巻き込まれ、回転軸１０をラジアル方向
に支持する動圧が発生する。なお、前記回転軸１０には
ステンレス鋼またはセラミック等を使用することができ
る。

【００１４】回転多面鏡２を支持する台座１５は、例え
ばアルミニュームが素材として用いられ、回転軸１０に
対して熱嵌めによって固定される。該台座１５は下方に
折り曲げられたフランジを有し、そのフランジ内側に配
置された環状のロータヨーク１４と、同じく環状にプラ
スチックで成型されたロータマグネット１３とは接着剤
にて所定位置に固定されている。前記ロータマグネット
１３は、回転軸１０の回転方向にＮ極とＳ極とが交互に
配置された着磁パターンを有するものである。また、ロ
ータヨーク１４は前記ロータマグネット１３による上向
き磁界を下向きに偏向させて磁気効率を向上するもので
あり、例えば厚さ０．８ｍｍ程度の一般構造用鋼板やケ
イ素鋼板を使用できる。

【００１５】前記台座１５に載置された回転多面鏡２
は、回転軸１０の外周に嵌め込まれたバランスリング２
３によって保持される。このバランスリング２３には、
必要に応じてバランスウェイトが付加される。バランス
リング２３、回転多面鏡２ならびに回転軸１０の、それ
ぞれのすきまには溶液が注入され、熱乾燥させることで
互いが固定されている。これは、回転多面鏡２の変形を
回避するための、ねじや接着剤等を使用しない固定方法
であり、この方法に関しては本出願人による特許出願の
明細書に詳述されている（特開平５−１００１７８）。

【００１６】ステータヨーク１７および駆動コイル１６
は接着剤またはねじ止めによって機体１２側に設けられ
ている。ステータヨーク１７は、前記ロータヨーク１４
と同様、駆動コイル１６で発生した下向きの磁界を上向
きに偏向するためのものであり、鉄もしくはフェライ
ト、例えば厚さ０．５ｍｍ程度のケイ素鋼板を使用でき
る。

【００１７】台座１５の上部外周面には、プラスチック
成型された環状の内側マグネット１８が接着されてい
る。一方、機体１２には、前記台座１５の外周を取り囲
んで配置されたアルミニューム製の枠体つまりホルダ２
４が制御基板２０を挟んで設けられている。前記台座１
５とホルダ２４との位置合わせ精度は、機体１２に固定
されたピン３とホルダ２４側に設けられた孔との符合に
よって得られる。

【００１８】枠状のホルダ２４の内周にはプラスチック
成型された環状の外側マグネット１９が接着されてい
る。前記内側マグネット１８は、その内周側にＮ極、外
周側にＳ極が配置されるように着磁される。一方、前記
外側マグネット１９は、その内周側つまり前記内側マグ
ネット１８のＳ極と対向する側にＮ極が着磁され、外周
側にはＳ極が着磁される。このように、内側マグネット
１８と外側マグネット１９とは互いに吸引するように着
磁されており、この吸引力によって回転軸１０等をスラ
スト方向に支持する力が得られ、磁気軸受が構成され
る。前記制御基板２０とロータマグネット１３との間隙
は、電気的効率を考えると０．５ないし０．８ｍｍ程度
がよく、本実施例では、該間隙が０．８ｍｍになるよう
に、前記内側マグネット１８と外側マグネット１９の磁
力の中心を設定した。

【００１９】前記回転軸１０の下端面と機体１２との間
には環状シート２５を介在させている。この環状シート
２５は回転軸１０が衝撃によって下方に偏倚したとき、
その下端部と機体１２とが直接接触して「かじり」を生
じることがないようにするためのものである。したがっ
て、環状シート２５の素材としては摩擦抵抗が小さい材
質のものが良く、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥ
Ｔ）やポリフッ化エチレン系繊維等の高分子材料を使用
できる。この環状シート２５は、回転体１０の下端面お
よび該下端面と対向する機体１２の部分に接着してもよ
いが、回転体１０が接触した場合に、該回転軸１０の回
転に伴って回転軸１０の下端面と機体１２との間で自由
に動くことができるように接着等の固定手段によらず単
に置いておくだけでもよい。

【００２０】図１および図２おいて、前記ホルダ２４に
は前記制御基板２０の上に配置された駆動回路素子つま
りＩＣパッケージ２８の上に覆い被さる張出部が形成さ
れており、該ＩＣパッケージ２８に対して伝熱性のある
シリコーンゴムシート２９を介して接触している。ＩＣ
パッケージ２８の熱をホルダ２４側に逃がすためであ
る。前記シリコーンゴムシート２９は、ＩＣパッケージ
２８で発生した熱をホルダ２４に伝導しやすいものであ
ればよく、シリコーンゴムシートに代えてシリコーング
リスをＩＣパッケージ２８に塗布してもよい。なお、シ
リコーンゴムシート２９およびその代わりとなるシリコ
ーングリス等を介在させることによってＩＣパッケージ
２８とホルダ２４との密着性が向上するが、前記張出部
とＩＣパッケージ２８との接触が確実に得られるならば
前記シリコーンゴムシート２９はなくてもよい。

【００２１】また、前記ホルダ２４はＩＣパッケージ２
８からの放熱を促進する目的を有するものであるから、
できるだけ表面積が大きい方が望ましい。例えば、ホル
ダ２４の上面のうち、少なくともＩＣパッケージ２８の
真上付近は平面でなく波形に形成すれば放熱効果は向上
する。

【００２２】以上の説明では、内側マグネット１８と外
側マグネット１９との吸引力によってスラスト方向の重
力を支持する構造を示したが、該スラスト方向の支持
は、以下に示す構造によっても得られる。すなわち、前
記回転軸１０を機体１２に設けられたホルダ２４に対し
て支持するのではなく、固定軸１１に対して回転軸１０
を支持する。この構造を図面を参照して説明する。図３
および図４はスラスト方向の支持構造の例を示す要部断
面図である。図３において、回転軸１０の頂部は密閉さ
れ、カップ状を呈する。そして、該密閉された回転軸１
０のカップ状の内部底面１０ａおよび固定軸１１の上端
部面１１ｂの少なくとも一方に、図３（ｂ）に示すスパ
イラル状溝１０ｂを形成する。この構成により、回転軸
１０が回転したとき、回転軸１０と固定軸１１との間に
動圧が発生して回転軸１０はスラスト方向に支持され
る。

【００２３】一方、図４において、密閉された回転軸１
０のカップ状の内部底面１０ａおよび固定軸１１の上端
部面１１ｂのそれぞれに、反発マグネット２６，２７を
設ける。該反発マグネット２６，２７は互いに同一極性
に着磁されていて、回転軸１０は、該反発マグネット２
６および２７間に作用する反発力により、固定軸１１は
スラスト方向に支持される。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１および２の発明によれば、次のような効果が得られ
る。 （１）回転多面鏡の風による冷却作用を利用するものと
異なり、高速回転の下でも風切音は発生しないため、低
騒音の光偏向器を実現できる。 （２）回転多面鏡の風による冷却作用を利用するものと
異なり、駆動回路素子つまりＩＣパッケージと駆動コイ
ルの配置の自由度が大きくなり、発熱体である両者を遠
ざけて基板上に配置できる。 （３）回転多面鏡の風による冷却作用を利用するものと
異なり、装置の運転停止中にも放熱作用が続き、畜熱す
ることがない。 （４）動圧発生用のマグネットを保持するホルダを、放
熱板として機能させることができるため、構造が簡単に
なる。 また、請求項２の発明では、特に、ホルダと駆動回路素
子との密着が良くなり、放熱効果が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る動圧スピンドル・モータを示す
平面図である。

【図２】 本発明に係る動圧スピンドル・モータを示す
断面図である。

【図３】 動圧スピンドル・モータのスラスト方向の支
持構造の変形例を示す要部断面図である。

【図４】 動圧スピンドル・モータのスラスト方向の支
持構造の変形例を示す要部断面図である。

【図５】 従来の光偏向器における駆動回路素子の冷却
手段を示す正面図および斜視図である。

【図６】 一般的なレーザ光走査装置の構成を示す断面
図である。

【符号の説明】

２…回転多面鏡、 １０…回転軸、 １１…固定軸、
１２…機体、 １３…ロータマグネット、 １６…駆動
コイル、 １８…内側マグネット、 １９…外側マグネ
ット、 ２０…制御基板、 ２３…バランスリング、
２４…ホルダ、２８…駆動回路素子、 ２９…シリコー
ンゴムシート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ機体に設けられた固定軸と、 該固定軸に対してラジアル方向にすきまを有して係合さ
   れる回転軸と、 前記回転軸に固定された回転多面鏡のスラスト方向支持
   力を発生するため、前記モータ機体に固定されたホルダ
   および前記回転軸に同心で配置された一対の環状マグネ
   ットからなる磁気軸受と、 前記機体および前記ホルダに隣接する制御基板とを具備
   し、 前記ホルダが、張出部を有し、その張出部が前記制御基
   板上に配置された発熱性の駆動回路素子と接触して配置
   されていることを特徴とする動圧スピンドル・モータ。
2. 【請求項２】 前記ホルダの張出部と前記発熱性部品と
   の間に伝熱性部材が配設されていることを特徴とする請
   求項１記載の動圧スピンドル・モータ。