JPH085949A - 動圧スピンドル・モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータに衝撃が加わったときに回転側と固定
側との接触抵抗を低減して、固定側のかじりを防止す
る。 【構成】 モータ機体に設けられた固定軸１１に対して
ラジアル方向にすきまを有して回転軸１０が係合され、
該回転軸１０に取付けられた台座１５によって回転多面
鏡２が支持される。さらに、台座１５には回転力および
スラスト方向支持力を発生する手段の一部であるロータ
マグネット１３および内側マグネット１８等が固定され
る。前記回転軸１０の下端面および機体１２の間には摩
擦力低減部材としてのＰＦＴからなる環状シート２５が
設けられる。衝撃が加わって回転軸１０が下方に偏倚し
たときにも、回転軸１０と機体１２とは直接接触しな
い。

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７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】前記光偏向器３の一例を詳細に説明する。
図８は光偏向器の断面図である。同図において、モータ
機体（以下、単に「機体」という）１２には、その先端
３１が圧入固着された固定軸１１が設けられている。中
空回転軸（以下、単に「回転軸」という）１０は前記固
定軸１１によって機体１２の中央部に回転自在に支持さ
れている。前記回転軸１０の中間位置には回転多面鏡２
が装着され、下部にはフランジ付き台座１５（以下、単
に「台座」という）が嵌挿されている。該台座１５のフ
ランジ内にはロータマグネット１３およびロータヨーク
１４、ならびに前記回転軸１０をスラスト方向で支持す
る磁気吸引力を得るための内側マグネット１８が収容さ
れている。すなわち、回転軸１０および該回転軸１０と
一体になって回転する各構成要素２，１３，１４，１
５，１８によってロータマグネット組立体が構成され
る。

【０００５】前記内側マグネット１８はラジアル方向つ
まり回転軸１０の半径方向に着磁されており、機体１２
側には、該内側マグネット１８と同芯に外側マグネット
１９が配置されている。該外側マグネット１９の着磁方
向もラジアル方向であるが、前記内側マグネット１８と
は極性が逆であり、その結果、両マグネット１８および
１９の間で吸引力が発生し、ロータマグネット組立体の
スラスト方向の支持力が得られる。さらに、機体１２側
には前記ロータマグネット１３と対面するように配置さ
れた駆動コイル１６およびその背後のステータヨーク１
７が設けられている。

【０００６】前記固定軸１１の表面には動圧を発生させ
るためのパターンつまりヘリンボーン溝１１ａが形成さ
れている。そして、前記内側マグネット１８および外側
マグネット１９の吸引力と、ロータマグネット組立体の
重量および前記動圧とが釣り合い、前記回転軸１０と固
定軸１１とはいわゆる動圧軸受を構成する。なお、前記
駆動コイル１６とロータマグネット１３との間には回路
パターンが形成された制御基板２０が設けられる。この
ような、動圧軸受により回転多面鏡２を保持した光偏向
器３は、例えば、実開昭６２−１９９７１７号公報に記
載されている。

【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。前記光偏向器３が組込ま
れた光学駆動走査装置１は、さらにレーザプリンタやデ
ジタル複写装置等に組込まれて使用される。これらレー
ザプリンタやデジタル複写装置等では、用紙の交換、詰
まった記録用紙の除去、ならびに現像剤の交換等の作業
が日常的に発生し、これらの作業のために該複写機等に
衝撃が加わることがある。

【０００８】前記衝撃はたとえわずかなものであって
も、光偏向器のような精密機械にとっては重大な影響を
及ぼしかねない。例えば前記内側マグネット１８と外側
マグネット１９とによる釣り合い位置は、前記衝撃によ
ってスラスト方向つまり回転軸１０の軸方向に容易に変
動し、回転軸１０は固定軸１１に対して±１ないし２ｍ
ｍずれることがある。この変動によって前記回転軸１０
の下端部が機体１２に衝突したり、ロータマグネット１
３または台座１５のフランジ部が制御基板２０に衝突し
たりすることがある。

【０００９】上述の作業は、電源を投入したまま、つま
りロータマグネット組立体が回転中に行われることもあ
り、また電源を切った場合にも、光偏向器３の回転部分
は惰性で回転していることがある。したがって、前記衝
突によって、回転軸１０と機体１２との間で互いが回転
しながら接触し、機体１２の磨滅により粉塵が発生す
る。その結果、主として機体１２の素材であるアルミニ
ュームの粉塵が回転軸１０と固定軸１１とのすきまに侵
入して「かじり」が発生し、回転軸１０の回転に支障を
来すおそれがあった。また、ロータマグネット１３また
は台座１５と制御基板２０との回転接触によりパターン
が損傷し、コアレス・モータの制御が不能になるという
おそれもあった。

【００１０】前記回転しながらの接触は、メンテナンス
作業中以外にも、人や運搬台車がレ―ザプリンタや複写
機へ衝突することによっても起こることがあり、この場
合には光偏向器３は高速回転中であり、前記粉塵の発生
やパターンの損傷の危険性はより高い。ところが、上記
不具合があるにもかかわらず、従来は、前記衝撃に起因
する回転軸１０つまりロータマグネット組立体のスラス
ト方向のずれに対する対策が施されていないという問題
点があった。

【００１１】本発明は、上記問題点を解消し、衝突によ
る回転部と固定部との接触によって発生する回転異常等
の各種トラブルを防止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。

【００１２】

【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、回転多面鏡の回転力およびスラスト
方向の支持力を発生する磁石装置の一部を支持するた
め、前記回転軸に取付けられた台座と、前記回転軸およ
び台座の下端面のうち、前記機体と対面する最下端面お
よび該機体の間に介在させた摩擦力低減部材とを具備
し、前記摩擦低減部材が前記最下端面および機体に密着
したときに、該動圧スピンドル・モータの他の回転部分
の下端面が該動圧スピンドル・モータの固定側と接触し
ないように前記回転部分および固定側各部の寸法が決定
されている点に特徴がある。

【００１３】

【作用】上記の特徴を有する本発明では、当該動圧スピ
ンドル・モータに衝撃が加わったときに、スラスト発生
手段の作用で浮上している回転軸が下方に偏倚するが、
回転軸もしくは台座の下端面と機体側との間に摩擦低減
部材が介在しているため、回転軸もしくは台座と機体側
とは直接接触しない。そして、回転軸もしくは台座と機
体側とが直接接触しない代わりに、前記回転軸もしくは
台座は摩擦低減部材と接触する。したがって、軽量化等
の観点からアルミニューム等の軟質材料を素材とする機
体が、回転軸もしくは台座の下端面でかじられるのを防
止できる。

【００１４】

【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は同断面図であり、図８と同符号は同一または同等
部分を示す。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１０
μｍが適当である。

【００１５】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８μ
ｍ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。

【００１６】回転多面鏡２の台座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
ケイ素鋼板などを使用できる。

【００１７】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）。

【００１８】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。

【００１９】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。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１
８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。

【００２０】また、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の材料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（ＰＥＴ）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。

【００２１】なお、図１および図２おいて、ホルダ２４
は前記制御基板２０の上に配置されたＩＣパッケージ２
８の上に覆い被さる位置まで張り出しており、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。また、ピン３０は
ホルダ２４と台座１５との位置合わせのためのもので、
機体１２に固定され、ホルダ２４側の孔と符合するよう
に配設されていいる。

【００２２】環状シート２５、回転軸１０、ロータマグ
ネット１３、ならびに制御基板２０の位置関係を拡大図
３によってさらに詳述する。図３において、ロータマグ
ネット１３および制御基板２０の間隙Ｇ１と、回転軸１
０の下端面および機体１２の間隙Ｇ２とは、Ｇ１＞Ｇ２
の関係となるように設定する。本実施例では、間隙Ｇ１
を０．８ｍｍ、間隙Ｇ２を０．６ｍｍに設定し、環状シ
ート２５としては厚さ０．２ｍｍのフィルムを使用し
た。

【００２３】このような位置関係に設定したので、当該
光偏向器３に衝撃が加わって回転軸１０、回転多面鏡２
等を含むロ―タマグネット回転体が下方に偏倚した場合
には、回転軸１０の下端面が前記環状シート２５に接触
することがあっても、ロータマグネット１３が制御基板
２０に接触することはない。また、回転軸１０の下端面
が前記環状シート２５に回転を伴って接触した場合、環
状シート２５としては摩擦抵抗の小さい材質が使用され
ているため、摩擦による粉塵の発生は極端に低く抑える
ことができる。

【００２４】本発明者の実験によれば、ポリエチレン・
テレフタレートのフィルムを使用した環状リング２５に
対する５０００回の衝撃によって最大で厚さ２μｍの磨
耗が確認されたが、この磨耗による粉塵は実用上支障の
ない程度である。同様に、ポリフッ化エチレン系繊維の
フィルムを使用した環状リング２５に対する５０００回
の衝撃テストでは最大で厚さ１μｍの磨耗が確認され
た。なお、前記環状シート２５に代えて、前記回転軸１
０の端部面および機体１２の該端部面と対面する部分の
少なくとも一方に高分子材料のコーティングをしてもよ
い。このコーティングによっても磨耗に関して前記環状
シート２５とほぼ同等の性能が得られた。

【００２５】また、前記環状シート２５として、前記高
分子材料のものに代えて、ステンレス鋼を用いたが、こ
の場合にも実用上問題となるような粉塵の発生はみられ
なかった。これはステンレス鋼の硬度が、機体１２に使
用されるアルミニューム等の軟質材料と比較して高いた
め、該ステンレス鋼の磨耗が生じにくいためである。こ
のように、環状シート２５として硬質の金属板を使用で
きる。なお、環状シート２５としてステンレス鋼等を使
用した場合には、該環状シート２５は機体１２と接触し
ながら回動しないように、機体１２側に固定するのが、
より望ましい。

【００２６】さらに、前記環状シート２５に代えて、金
属球を介在させてもよい。該金属球は均等に回転軸１０
の端面部を受けるため、複数個設けるのがよい。また、
光偏向器３全体の寸法を大きくしないために、前記間隙
Ｇ１より該金属球と回転軸１０との距離が小さくならな
い限度で、該金属球の直径は小さくするのがよい。但
し、この場合、該金属球が外部に脱落しないように、金
属球の直径は回転軸１０の外周面と機体１２とのすきま
（図３に符号ｇで示す）よりも大きく設定するのがよ
い。

【００２７】なお、上述の実施例では、内側マグネット
１８と外側マグネット１９との吸引力により、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、以下に示す構造にしてもよい。

【００２８】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を支持する構造にしてもよ
い。この構造を図４および図５を参照して説明する。図
４および図５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４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
１０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４（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。

【００２９】一方、図５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。

【００３０】以上の説明では、固定軸１１が中実で、回
転軸１０が中空の例を示したが、これとは逆に中空の固
定軸１１と中実の回転軸１０との組合わせにおいても本
発明を適用できる。図６は、固定軸１１が中空で回転軸
１０が中実である例を示す光偏向器の断面図であり、図
２と同符号は同一または同等部分を示す。同図におい
て、機体１２には内面が鏡面仕上げされた中空の固定軸
１１つまり筒状体が嵌挿されている。また、機体１２に
固定されたコア１６ａには駆動コイル１６が巻かれてお
り、コア１６ａの外周には内側マグネット１８が配置さ
れている。

【００３１】一方、前記固定軸１１の内部に所定の間隙
を有して挿入された中実の回転軸１０はその上部が台座
１５に圧入されていて、該台座１５には回転多面鏡２が
配置されている。回転多面鏡２の上面に載置されたバラ
ンスリング２３にはバランスウェイト２３ａが付着され
ている。台座１５の張出部つまりフランジ１５ａの内部
には、前記コア１６ａと対向配置されたロータマグネッ
ト１３および前記内側マグネット１８と対向配置された
外側マグネット１９が設けられている。但し、この例で
は、図１および図２に関して説明したのとは逆に、外側
マグネット１９が回転側に固定され、内側マグネット１
８が固定側に保持されている。

【００３２】前記台座１５の下端面と固定軸１１の上端
面との間には環状リング２５が配設されている。該環状
リング２５は、図２に関して説明したものと同様の材質
であり、かつ同様の作用をするものである。また、台座
１５の下端面および環状シート２５ならびに固定軸１１
の上端面が密着したときに、ロータマグネット１３と制
御基板２０との間、ならびにフランジ１５ａと駆動コイ
ル１６との間には、それぞれ間隙が確保されるように、
寸法や組立位置関係が設定される。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、スラスト発生手段の作用で浮上している回転
軸もしくは台座が衝撃によって下方に偏倚したとき、回
転軸もしくは台座の下端面と機体側との間に摩擦低減部
材が介在しているため、回転軸もしくは台座と機体側と
は直接接触しない。そして、回転軸もしくは台座と機体
側とが直接接触しない代わりに、前記回転軸もしくは台
座は摩擦低減部材と接触する。したがって、軽量化等の
観点からアルミニューム等の軟質材料が素材として使用
されている機体が、回転軸もしくは台座の下端面でかじ
られるのを防止できる。

【００３４】また、前記衝撃によって、回転軸もしくは
台座が下方に偏倚したときには、回転軸もしくは台座を
含む回転体の他の部分は機体つまり固定側の他の部分と
接触することがない。したがって、前記回転体が機体上
面に配置されることがある制御基板のパターンと接触
し、該パターンを損傷させるということも回避できる。

【００３５】特に、請求項２，３の発明では、摩擦低減
部材を極めて薄くすることができるので、装置の小形化
が図れる。また、請求項４の発明では、接触状態が転が
り接触となるので、接触抵抗をより小さくすることがで
きる。

【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】 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６】 本発明に係る動圧スピンドル・モータの第２
実施例を示す断面図である。

【図７】 一般的なレーザ光走査装置の構成を示す断面
図である。

【図８】 従来の動圧スピンドル・モータを示す断面図
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

Claims (4)

【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、 回転多面鏡の回転力およびスラスト方向の支持力を発生
   する磁石装置の一部を支持するため、前記回転軸に取付
   けられた台座と、 前記回転軸および台座の下端面のうち、前記機体と対面
   する最下端面および該機体の間に介在させた摩擦力低減
   部材とを具備し、 前記摩擦低減部材が前記最下端面および機体に密着した
   ときに、該動圧スピンドル・モータの他の回転部分の下
   端面が該動圧スピンドル・モータの固定側と接触しない
   ように前記回転部分および固定側各部の寸法が決定され
   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】 前記摩擦力低減部材が、高分子材料を使
   用した環状シートであ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。
3. 【請求項３】 前記摩擦低減部材が、硬質の金属を使用
   した環状シートであり、かつ前記モータ機体側に固定さ
   れた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。
4. 【請求項４】 前記摩擦低減部材が、複数の金属球であ
   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。