JPH10243605A - 軸固定型モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定軸をフレームに対して確実に固定でき、
しかも高精度に取り付けることが可能な軸固定型モータ
を提案すること。また、削り屑を要因とするノイズや回
転不良の発生を防止し得る軸固定型モータを提案するこ
と。 【解決手段】 軸固定型モータ１において、モータフレ
ーム２と固定軸３との固定は、固定軸３の軸貫通孔３２
およびモータフレーム２のフレーム貫通孔２６に差し込
んだリベット１１の軸端１１ｃを塑性変形させることに
より行なう。軸貫通孔３２およびフレーム貫通孔２６は
ストレート孔であるため、ねじ溝を形成する必要がない
ので、切削屑などが紛れ込まない。モータフレーム２、
固定軸３、およびリベット１１は、同一材料で構成さ
れ、線膨張係数が実質的に同等である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリゴンミラー等
を備えた偏向走査装置の駆動機構として用いられる軸固
定型モータに関するものである。更に詳しくは、この種
のモータにおいて、固定軸をモータフレームの側に固定
する構造の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】偏向走査装置等に用いられる軸固定型モ
ータは、例えば、特公平６−１７６８７号公報に開示さ
れているように、モータフレームに固定された固定軸の
外周に回転部材が回転可能に支持され、この回転部材の
外周面にロータアッセンブリが一体的に組み付けられ、
このロータアッセンブリに対峙する状態にステータアッ
センブリが配置され、このステータアッセンブリは直接
的あるいは間接的にモータフレームに支持されている。
固定軸と回転部材の間には、例えば、固定軸外周面に動
圧発生溝が形成された動圧軸受機構が構成されている。
モータを駆動すると、回転部材に取り付けられている光
偏向用のポリゴンミラーが回転し、入射レーザビームが
当該ポリゴンミラーで反射されて所定の方向に偏向され
る。

【０００３】この構成の軸固定型モータでは、固定軸の
軸端をモータフレームに形成した孔に対して焼き嵌め、
あるいは圧入することにより、固定軸がモータフレーム
に固定されている。

【０００４】また、ＵＳＰ５，５５５，２１１に示され
ているように、モータフレームに対して固定軸をネジに
より固定した磁気ディスク駆動用モータが知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固定軸
をモータフレームに対して先行技術に示されるような方
法で固定すると、次のような解決すべき課題がある。

【０００６】まず、焼き嵌めや圧入による固定方法で
は、固定軸をモータフレームに対して目標とする取り付
け角度で取り付けることが困難である。つまり、モータ
フレームに対して垂直となるように固定軸を取り付ける
ことが望ましいが、実際には垂直方向に対して僅かに傾
いた状態で固定軸が固定される可能性が高い。例えば、
固定軸をモータフレームに押し込む際の応力が固定軸及
びモータフレームに加わり、これにより全体的に歪みが
生じたり、固定軸が傾斜してしまう。固定軸が傾斜して
いると、そこに回転自在に支持されている回転部材に取
り付けたポリゴンミラーは回転に伴って面振れを起こす
ので、ここで反射されたレーザビームを目標とする方向
に走査させることができなくなってしまう。

【０００７】また、これらの固定方法では、一般的に双
方の部材、すなわち固定軸の軸端とモータフレーム側の
孔の寸法管理が困難であり、例えば、孔径が大きすぎる
と、固定軸の締結力が低くなるので、駆動中に固定軸が
モータフレームから抜けてしまうおそれもある。

【０００８】さらに、固定軸をモータフレームに焼き嵌
め、圧入する作業が適切に行われず、不良品として排除
される場合には、高価な固定軸もモータフレームと共に
廃棄しなければならないので、経済的でない。

【０００９】また、固定軸をモータフレームに対してネ
ジ止めにより固定する方法では、固定軸にネジ孔を形成
しなければならないが、このネジ孔を形成する際に削り
くずが生ずる。そして、この削りくずが完全に除去され
ないと、その削りくずが軸受内部に侵入してノイズや回
転不良の原因となる。

【００１０】そこで、本発明の課題は、このような従来
の弊害を解消し、固定軸をモータフレームに対して確実
に固定でき、しかも高精度に取り付けることが可能な構
造を備えた軸固定型モータを提案することにある。

【００１１】また、本発明の課題は、削りくずを要因と
するノイズや回転不良の発生を防止し得る軸固定型モー
タを提案することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る軸固定型モータは、フレーム貫通孔が
形成されたモータフレームと、中央部に軸貫通孔を有し
て前記モータフレームに固定された固定軸と、前記固定
軸が挿入される軸孔を有して、前記固定軸に対して回転
可能に支持された回転部材と、前記固定軸の外周面と前
記軸孔の内周面との間に構成された動圧軸受機構と、前
記回転部材に一体的に構成されたロータアッセンブリ
と、前記モータフレームに取り付けられ、前記ロータア
ッセンブリに対向配置されたステータアセンブリと、頭
部と軸部を有し、当該軸部が前記固定軸の軸貫通孔およ
び前記モータフレームのフレーム貫通孔に差し込まれ、
前記頭部の反対側の端部が塑性変形されて、前記固定軸
と前記モータフレームとを締結固定している締結部材と
を有することを特徴とする。

【００１３】本発明では、軸貫通孔とフレーム貫通孔に
リベット等の締結部材を差し込み、その締結部材の一端
に対してかしめ等の塑性変形を施すことにより、固定軸
をモータフレームに締結固定しているので、従来のよう
な焼き嵌め、圧入により固定軸を固定する場合に比べ
て、作業が簡単である。また、固定軸を確実にモータフ
レームに固定できる。さらに、これらの固定が不良の場
合には、締結部材のみを交換すればよいので、経済的で
ある。

【００１４】本発明において、前記固定軸は、本体胴部
と、この本体胴部の一端側に当該本体胴部よりも小径に
形成された凸部とを有し、前記モータフレームは、前記
凸部を受け入れ可能な凹部を有しており、前記凸部の端
面と前記凹部の底面とが当接することにより、前記モー
タフレームに対する前記固定軸の取り付け位置が規定さ
れていることが好ましい。

【００１５】本発明において、前記凸部の端面および前
記凹部の端面は、前記固定軸を前記モータフレームに固
定する際の基準面になるとともに、前記固定軸の外周面
に対して直交する方向に形成されていることが好まし
い。このように構成すると、固定軸外周面と同時加工可
能な凸部の端面を基準面として用いて、モータフレーム
に対する固定軸の軸線方向の位置、取付け角度を規定で
きるので、従来に比べて、高精度に固定軸を取付けるこ
とができる。

【００１６】本発明において、前記固定軸の軸貫通孔お
よび前記モータフレームのフレーム貫通孔は、内径寸法
がほぼ一定な貫通孔であることが好ましい。すなわち、
前記固定軸の軸貫通孔および前記モータフレームのフレ
ーム貫通孔をねじ孔ではなく、ストレート孔として形成
する。従って、前記固定軸の軸貫通孔および前記モータ
フレームのフレーム貫通孔にリベット等の締結部材を差
し込んだ後、それを塑性変形させて固定軸とモータフレ
ームとを固定する。従って、固定軸の軸貫通孔およびモ
ータフレームのフレーム貫通孔をねじ孔とした構成で
は、ねじ溝を形成する際に切削屑が発生し、その除去が
不完全な場合には切削屑が動圧軸受機構内に紛れ込んで
ノイズや回転不良が発生するおそれがあるが、本発明で
は、前記固定軸の軸貫通孔および前記モータフレームの
フレーム貫通孔をストレート孔にしてあるので、切削屑
に起因するノイズや回転不良が発生しない。

【００１７】本発明において、前記固定軸、前記モータ
フレームおよび前記締結部材は、線膨張係数が実質的に
同一の材料から形成されていることが好ましい。このよ
うに構成すると、熱変形によって固定軸の固定状態が低
下することを回避できる。

【００１８】本発明において、前記回転部材は、回転多
面鏡を載置するミラー載置部を有していることが好まし
い。

【００１９】本発明において、前記固定軸の外径寸法
は、当該固定軸に形成した前記軸貫通孔の内径寸法の少
なくとも３倍の寸法であることが好ましい。このように
動圧軸受機構を採用すると共に、固定軸の外径寸法を、
その中心に形成した貫通孔の内径寸法の少なくとも３倍
とすると、固定軸をモータフレームに締結固定する際に
固定軸外周面が変形して軸受性能が低下してしまう弊害
を回避できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を
適用した軸固定型モータを備えた回転多面鏡型偏向走査
装置について説明する。

【００２１】図１は回転多面鏡型偏向走査装置（回転多
面鏡型偏向器）の半断面図である。この図を参照して説
明すると、本例の偏向走査装置１は、モータフレーム２
と、この表面に垂直状態で固着した固定軸３と、この固
定軸３の外周に回転可能に保持された回転部材４と、こ
の回転部材４に搭載された回転多面鏡５と、回転部材４
に一体的に組付けられたロータアセンブリ６Ａと、モー
タフレーム２の側に組み付けられたステータアセンブリ
６Ｂから構成されている。

【００２２】固定軸３の外周面３１と回転部材４に形成
した軸孔４１との間には、第１および第２の動圧発生溝
７１、７２を備えた動圧軸受機構７が構成されている。
この実施例では、固定軸３の外周面３１に、軸線１ａの
方向に所定の間隔をあけて、ヘリングボーン状の第１の
動圧発生溝７１および第２の動圧発生溝７２が形成され
ている。また、固定軸３の外周面３１と回転部材４の軸
孔４１の内周面との間には５〜１０ミクロン程度の極僅
かな空隙が形成され、この空隙内には空気などの流体が
介在している。空気を介在させた動圧軸受機構を採用す
ることにより、回転多面鏡（ポリゴンミラー）５を１分
当たり回転数が数万回転といった超高速でかつ安定して
回転させることが出来る。

【００２３】回転部材４は、内側に軸孔４１を備えた円
筒部４２と、この円筒部４２の外周面における軸線方向
の略中程の位置から半径方向の外側に向けて環状に張り
出しているミラー載置部分４３と、このミラー載置部４
３の外周縁から軸線１ａの方向に直角に折れ曲がって延
びている円筒状のフランジ部４４とを備えている。

【００２４】ミラー載置部４３の表面はミラー取り付け
面であり、ここに回転多面鏡５が載置されている。回転
多面鏡５は、押さえばね８を介して、クランプ部材９に
よってミラー載置部４３の側に押し付けられている。こ
のクランプ部材９は、締結ボルト１０によって、回転部
材４の円筒部４２の上端に締結固定されている。

【００２５】一方、回転部材４の円筒部４２の外周側に
おいて、ミラー載置部４３よりも下側には、当該円筒部
４２の外周を同心状に取り囲む状態にステータアセンブ
リ６Ｂが配置されている。ステータアセンブリ６Ｂは、
コアホルダ６１を備え、このコアホルダ６１の下端がモ
ータフレーム２に固定されている。このコアホルダ６１
の上端側の外周部分にはステータコア６２が同心状に取
り付けられている。このステータコア６２は、周方向に
一定の間隔で形成された複数の突極を備え、これらの突
極にはステータコイル６４が巻き付けられている。

【００２６】これに対して、ロータアセンブリ６Ａは、
上記のステータコア６２の外周を同心状に取り囲む状態
に配置した環状の駆動マグネット６５を備え、この駆動
マグネット６５は、回転部材４に形成したフランジ部４
４の内周面に固着したマグネットヨーク６６の内周面に
取り付け固定されている。このように、本例では、ステ
ータコア６２と駆動マグネット６５が同心状態に配列さ
れた、所謂、周対向型のモータ構造となっている。

【００２７】なお、ステータコア６２、駆動マグネット
６５の下方におけるモータフレーム２には、モータ回路
基板６７が配置され、当該モータ回路基板６７の表面お
よび裏面にはコネクタ６８等の電子部品が搭載されてい
る。

【００２８】ここで、本例の偏向走査装置１において
は、固定軸３が次のような構成でモータフレーム２の側
に固定されている。すなわち、固定軸３は、本体胴部３
４と、この本体胴部３４のモータフレーム２側の一端に
形成された凸部３３と、その中心において軸線１ａの方
向に延びる軸貫通孔３２（リベット孔）とを有してい
る。凸部３３は、軸貫通孔３２と同心状態で、しかも本
体胴部３４よりも小径に形成され、軸線方向に突出して
いる。貫通孔３２の内周面にはネジ山などの凹凸が無
く、縦断したときの内縁部がほぼフラットな貫通孔（ス
トレート孔）となっていて、その内径寸法はほぼ一定と
なっている。

【００２９】これに対して、モータフレーム２の側に
は、凸部３３を受け入れ可能な所定の深さをもった円形
の凹部２５が形成されている。そして、当該凹部２５の
中心にはフレーム貫通孔２６（リベット孔）が形成され
ている。この凹部２５の深さは、凸部３３の突出量より
も僅かに短くなるように設定されている。また、フレー
ム貫通孔２６は軸貫通孔３２と同様に内径寸法がほぼ一
定のストレートな貫通孔（ストレート孔）となってい
る。

【００３０】これらの軸貫通孔３２、フレーム貫通孔２
６には、締結部材すなわちリベット１１が差し込まれて
いる。リベット１１は、軸部１１ａと、その一方の軸端
に形成した大径の頭部１１ｂを備えている。軸貫通孔３
２の一方の開口端にはリベット頭部１１ｂの座面が形成
されている。リベット１１の軸部１１ａは、軸貫通孔３
２及びフレーム貫通孔２６を貫通して、モータフレーム
２の裏面側に突出するに足る長さとなっている。モータ
フレーム２の裏面側から突出している軸端１１ｃが塑性
変形され、これによって、固定軸３はモータフレーム２
の側に締結固定された状態となっている。なお、上記リ
ベット１１の軸端１１ｃをかしめにより塑性変形する
と、固定軸３とモータフレーム２とを確実に固定するこ
とができる。また、固定軸３とモータフレーム２とを取
り外す必要が生じた場合、塑性変形部分を切除したり、
元の状態に復元することにより、容易に分解が可能とな
る。また、このようにリベット１１を用いてその先端を
塑性変形させることにより固定軸３とモータフレーム２
とを固定する際、応力はリベット１１のみに加わり、固
形軸３やモータフレーム２が歪むことがない。

【００３１】締結固定状態を更に説明すると、固定軸３
の凸部３３が、フレーム２の側の凹部２５に嵌まり込
み、凸部３３の端面３３ａが凹部２５の底面２５ａに当
接している。また、凸部３３の外周側面が凹部２５の内
周側面に当接している。

【００３２】ここで、凸部３３の端面３３ａと凹部２５
の底面２５ａとが位置決め用の基準面となっており、固
定軸３のフレーム２に対する軸線方向の位置および取り
付け角度が規定されている。すなわち、固定軸３におい
て、その凸部３３の端面３３ａは、動圧発生溝７１、７
２が形成されている固定軸３の外周面３１と同時加工が
可能であり、同時加工することにより、凸部３３の端面
３３ａに対する固定軸３の外周面３１の直角度を高精度
で実現できる。従って、端面３３ａをモータフレーム２
の側の底面２５ａに当接すれば、当該底面２５ａに対し
て固定軸３を垂直となるように設定できる。

【００３３】なお、固定軸３の凸部３３を取り囲む端面
３５は、モータフレーム表面２ａに対して接触しておら
ず、これらの間には僅かに隙間が出来た状態となってい
る。これにより、凸部３３の端面３３ａと凹部２５の底
面２５ａとが確実に当接する。

【００３４】一方、モータフレーム２は、偏向走査装置
１が取り付けられるレーザビームプリンタ等の光学機器
の本体フレーム（図示せず）に固定される。この固定の
ための基準面としては、図１において、モータフレーム
裏面の外周面２ｂ、および端面２ｃを用いることができ
る。これらの面２ｂ、２ｃは、固定軸側の基準面である
端面３３ａに当接している底面２５ａと同時加工が可能
な面である。従って、これらの面を同時加工すれば、底
面２５ａと外周面２ｂとの直角度を高精度で実現でき、
従って、本体フレームの側に対して、固定軸３の取り付
け角を高精度で所望の角度に設定できる。その結果、回
転多面鏡５のミラー面が傾くことなく良好な光走査が可
能となる。

【００３５】次に、温度変化による各部材の熱変形によ
って、固定軸３とモータフレーム２の間の締結状態が変
動しないように、リベット１１、固定軸３、フレーム２
は線膨張係数が実質的に同一の材料から形成することが
望ましい。ここで、線膨張係数が実質的に同一とは、想
定される温度変化に起因して発生した熱変形によって、
固定軸３とフレーム２の間の良好な締結固定状態が阻害
されない範囲内に属する線膨張係数を備えているという
意味である。理想的には、これらの三部材をアルミニウ
ム等の同一材料から形成することが望ましい。

【００３６】また、本例の偏向走査装置１では、動圧軸
受機構７を介して回転部材４が固定軸３の側に回転可能
な状態で支持されており、固定軸３の外周面には動圧発
生溝７１、７２が形成されている。動圧軸受機構７にお
いては、その軸受性能を良好な状態に保持するために
は、固定軸３と回転部材４の間の動圧発生溝形成部分の
隙間を一定にすることが必要である。リベット１１のか
しめ作業により、固定軸３の外周面に変形が起きると、
動圧発生溝形成部分の隙間が変動して、その軸受性能が
低下してしまう。このような弊害を回避するためには、
固定軸３の強度を高める必要がある。そこで、固定軸３
の外径寸法を、その中心に形成したリベット孔３２の内
径寸法の少なくとも３倍にすれば、このようなリベット
１１のかしめに起因した固定軸外径の変形を抑制でき
る。

【００３７】しかも、固定軸３及びモータフレーム２に
形成した貫通孔（軸貫通孔３２及びフレーム貫通孔２
６）はいずれもストレートな貫通孔であって、削り屑の
発生原因となるネジ山がないので、削り屑が動圧軸受機
構の内部に侵入する虞れが無く、ノイズや回転不良の発
生を防止することができる。

【００３８】（その他の実施の形態）図２には、図１の
実施例の変形例を示してある。この図に示す回転多面鏡
型偏向走査装置１００において図１の偏向走査装置１と
異なっている点は、リベット１１を逆向きに取り付けた
ことであり、それ以外の構成は図１の偏向走査装置１と
同一である。従って、図２においては図１の各部分に対
応する部位には同一の符号を付して、それらの説明は省
略する。

【００３９】このように、リベット１１を逆向きに取り
付けた場合においても、上記の実施例における場合と同
様な作用効果を得ることができる。

【００４０】なお、上記の各例は本発明の軸固定型モー
タを回転多面鏡の駆動源として用いた場合の例である。
光ディスクや磁気ディスク等の回転駆動する装置に対し
て本発明を同様に適用できることは勿論である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の軸固定型
モータにおいては、軸貫通孔とフレーム貫通孔にリベッ
ト等の締結部材を差し込み、その締結部材の一端に対し
てかしめ等の塑性変形を施すことにより、固定軸をモー
タフレームに締結固定している。従って、従来のような
焼き嵌め、圧入により固定軸を固定する場合に比べて、
作業が簡単になり、また、固定軸を確実にモータフレー
ムに固定できる。さらに、これらの固定が不良の場合に
は、締結部材のみを交換すればよいので、経済的であ
る。

【００４２】また、本発明では、固定軸外周面と同時加
工可能な凸部の端面を基準面として用いて、モータフレ
ームに対する固定軸の軸線方向の位置、取付け角度を規
定しているので、従来に比べて、高精度に固定軸を取付
けることができる。

【００４３】さらには、本発明では、固定軸、モータフ
レームおよび締結部材を実質的に線膨張係数が同一な材
料から形成してあるので、熱変形によって固定軸の固定
状態が低下することを回避できる。

【００４４】これに加えて、本発明では、動圧軸受機構
を採用すると共に、固定軸の外径寸法を、その中心に形
成した貫通孔の内径寸法の少なくとも３倍としてあるの
で、固定軸をモータフレームに締結固定する際に固定軸
外周面が変形して軸受性能が低下してしまう弊害を回避
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した回転多面鏡型偏向走査装置
（回転多面鏡型光偏向器）の半断面図である。

【図２】図１の偏向走査装置（光偏向器）の変形例を示
す半断面図である。

【符号の説明】

１ 偏向走査装置 １ａ 軸線 ２ モータフレーム ３ 固定軸 ４ 回転部材 ５ 回転多面鏡（ポリゴンミラー） ６Ａ ロータアセンブリ ６Ｂ ステータアセンブリ ７ 動圧軸受機構 ８ 押さえばね ９ クランプ部材 １０ 締結ボルト １１ リベット（締結部材） １１ａ リベットの軸部 １１ｂ リベットの頭部 １１ｃ リベットの軸端 ２５ モータフレームの凹部 ２５ａ 凹部の底面 ２６ フレーム貫通孔 ３１ 固定軸の外周面 ３２ 軸貫通孔 ３３ 固定軸の凸部 ３３ａ 凸部の端面 ３４ 固定軸の本体胴部 ３５ 固定軸の凸部を囲む端面 ４１ 回転部材の軸孔 ４２ 回転部材４の円筒部 ４３ ミラー載置部分 ４４ フランジ部 ６１ コアホルダ ６２ ステータコア ６４ ステータコイル ６５ 駆動マグネット ６６ マグネットヨーク ６７ モータ回路基板 ６８ コネクタ ７１ 第１の動圧発生溝 ７２ 第２の動圧発生溝

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレーム貫通孔が形成されたモータフレ
   ームと、 中央部に軸貫通孔を有して前記モータフレームに固定さ
   れた固定軸と、 前記固定軸が挿入される軸孔を有して、前記固定軸に対
   して回転可能に支持された回転部材と、 前記固定軸の外周面と前記軸孔の内周面との間に構成さ
   れた動圧軸受機構と、 前記回転部材に一体的に構成されたロータアッセンブリ
   と、 前記モータフレームに取り付けられ、前記ロータアッセ
   ンブリに対向配置されたステータアセンブリと、 頭部と軸部を有し、当該軸部が前記固定軸の軸貫通孔お
   よび前記モータフレームのフレーム貫通孔に差し込ま
   れ、前記頭部の反対側の端部が塑性変形されて、前記固
   定軸と前記モータフレームとを締結固定している締結部
   材と、を有することを特徴とする軸固定型モータ。
2. 【請求項２】 前記固定軸は、本体胴部と、この本体胴
   部の一端側に当該本体胴部よりも小径に形成された凸部
   とを有し、 前記モータフレームは、前記凸部を受け入れ可能な凹部
   を有しており、 前記凸部の端面と前記凹部の底面とが当接することによ
   り、前記モータフレームに対する前記固定軸の取り付け
   位置が規定されていることを特徴とする請求項１記載の
   軸固定型モータ。
3. 【請求項３】 前記凸部の端面および前記凹部の端面
   は、前記固定軸を前記モータフレームに固定する際の基
   準面になるとともに、前記固定軸の外周面に対して直交
   する方向に形成されていることを特徴とする請求項２記
   載の軸固定型モータ。
4. 【請求項４】 前記固定軸の軸貫通孔および前記モータ
   フレームのフレーム貫通孔は、内径寸法がほぼ一定な貫
   通孔であることを特徴とする請求項１ないし３のうち何
   れかの項に記載の軸固定型モータ。
5. 【請求項５】 前記固定軸、前記モータフレームおよび
   前記締結部材は、線膨張係数が実質的に同一の材料から
   形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のう
   ち何れかの項に記載の軸固定型モータ。
6. 【請求項６】 前記回転部材は、回転多面鏡を載置する
   ミラー載置部を有していることを特徴とする請求項１な
   いし５のうち何れかの項に記載の軸固定型モータ。
7. 【請求項７】 前記固定軸の外径寸法は、当該固定軸に
   形成した前記軸貫通孔の内径寸法の少なくとも３倍の寸
   法であることを特徴とする請求項１記載の軸固定型モー
   タ。