JP2003035879A - スピンドルモータ - Google Patents
スピンドルモータInfo
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Abstract
し、低振動、低騒音および信頼性の高いモータを得るこ
とを目的とする。 【解決手段】 ポリゴンミラー51の上部に円板53を
設け、円板53は、ポリゴンミラー外接円と同等または
それ以上にし、円板の厚みは、0.5mm〜2mmに設
定した。また、モータ回転数は、35000min-1以
上とする。
Description
有するスピンドルモータ(以降モータと称す)に係り、
詳しくはポリゴンミラー回転駆動装置用モータ構造に関
する。
ンドルモータ(以降モータと呼ぶ)の要求が高まってき
ている。その中で、ハードディスク装置、レーザビーム
プリンタ装置やデジタル複合機装置のモータには、非接
触で回転する動圧流体軸受が採用されている。中でもレ
ーザビームプリンタのような高速回転の機器では、流体
として空気を利用するのが一般的になってきている。
防音を目的としてカバー部材を設ける構造が増えてい
る。このカバー部材を設けると、ポリゴンミラー近辺の
圧力、および空気の流れが変化してポリゴンミラー上部
と下部に圧力差が発生する。このためモータのロータ部
が軸方向上部に移動して抜け止めに接触したり、動圧流
体軸受内部の圧力が不安定になってシャフトとスリーブ
が接触して焼け付きが生じたりする。
開平5−81818号公報に開示されたものが知られて
いる。図7にその構造を示す。
51とポリゴンミラー251を回転支持するシャフト2
11とポリゴンミラー251を回転する回転駆動源21
6とポリゴンミラー251を覆うカバー部材255とを
備えている。前記回転駆動源216はロータ221と軸
受部材263とを有し、前記ロータ221の外周部には
動圧発生用のグルーブが形成され、前記軸受部材263
との間に動圧軸受264を形成している。前記カバー部
材255はポリゴンミラー251を覆って塵埃から保護
しており、このカバー部材255の内面にはポリゴンミ
ラー251の軸方向上側と下側とに発生する負圧の均衡
をとる空気流抑制手段270が設けられている。
してポリゴンミラー251に溝あるいは突起を設けるこ
とによって形成されている。ポリゴンミラー251の下
面に対向する位置の本体に放射方向に突起が等間隔で配
置される一方、ポリゴンミラー251の上面に対向する
位置にも放射状に突起が等間隔で配置されることによっ
て、ポリゴンミラー251の軸方向上側と下側とに発生
する負圧の均衡をとる。
ー251の上と下で異なっていても、ポリゴンミラー2
51の回転に伴なって発生する周辺の空気の流れが空気
流抑制手段270によって妨げられ負圧の発生を抑える
ため、ポリゴンミラー251の軸方向の上方と下方の圧
力がバランスしてポリゴンミラー251の軸方向への移
動を阻止するものである。
リゴンミラーの下面に対する突起とポリゴンミラーの上
面に対する突起の位置合わせが困難であり、また、取り
付けの作業性も非常に悪く、コストが高くなる。
な従来構成での空気の流れを説明する。図6は従来のポ
リゴンミラー近辺の風の流れを示した図である。回転方
向をaとするとポリゴンミラー51近辺の空気の流れ
は、先ずミラー面63に空気がたたかれることから始ま
り、剥離流jが発生し、ミラー面63の長手方向kと上
方向f、下方向gの流れが発生する。それと同時にポリ
ゴンミラー51の上部にl、下部にmの流れが発生す
る。空気の流れf、gはそれぞれh、iの流れになり、
一方でq、rの流れ、別方向にo、pのようにうず状の
流れが発生する。
風圧の損失を低下させたり、騒音を低下させる構造が特
開平03−168611号、特開平01−201620
号、特開平09−127452号公報に開示されてい
る。図8は特開平01−201620号公報に開示され
た構成を示す図である。この図において、ポリゴンミラ
ー314はその両端面314A、314Bにそれぞれフ
ランジ340、342が取り付けられている。フランジ
340、342は円板状でその外径寸法Lはポリゴンミ
ラー314の最大径Mよりも若干大きい。フランジ34
0、342の外周には、先端部が互いに対向されるリブ
344、346が設けられ、フランジ340、342は
その断面形状が略コ字型となっている。レーザビームは
対向するリブ344、346の先端部間の隙間を通過し
て、反射鏡面312へ入射および反射されるようになっ
ている。すなわちポリゴンミラー314の回転時に、剥
離されようとする空気の流れの方向に、反射鏡面312
の巾方向中間部を除く両端部に対応してリブ344、3
46があるので剥離流を抑止するものである。さらに、
ポリゴンミラー314の上下にフランジ340、342
を配置することによって、空気抵抗が減少するので風損
が低下し、合わせて騒音を低下させることができるもの
である。しかし、この構造では、ポリゴンミラー314
の下部にフランジ342を取り付けるため、構造が複雑
になる。また、ポリゴンミラーを取り付ける場合、ミラ
ーを受ける面にはかなりの高精度が要求されるが、圧入
等によって取り付けたフランジ342で、その要求精度
を満足することは極めて困難であり、ポリゴンモータと
して要求されるミラー面倒れが悪化する。加えて、高速
で回転するポリゴンミラーは、高いバランス精度が要求
されるが、外周部にリブを備える構成のフランジを上下
に配置する構成では、その要求精度を満足することは極
めて困難であり、アンバランスによる振動の増大を来た
す虞がある。さらに製造上、コストのかかる構造になっ
ている。
の空気を流れ示したものである。ミラー面を叩く剥離流
は、無くなり、ミラー面にそった流れSおよびミラー上
部方向に流れるtと下部方向に流れるvに別れ、u、w
の流れが発生する。
決するものであり、簡単な構造で低コストを確保しなが
ら精度良く、良好なバランスを維持しつつ、ポリゴンミ
ラーの上部と下部の圧力差を解消して、低振動、低騒音
かつ信頼性の高いモータを提供することを目的とする。
に本発明のモータは、ポリゴンミラーの上部のみに円板
を設け、この円板と前記ポリゴンミラーとを、弾性体か
らなるミラー押え部材によりロータフレームに押圧固定
するようにしたものである。
は、レーザビーム走査用のポリゴンミラーと、このポリ
ゴンミラーを装着する装着部を有するロータフレーム
と、巻線を巻装したステータコアと、このステータコア
に対向配置して前記ロータフレームに取り付けられ、多
極着磁されたロータマグネットと、互いに嵌合して動圧
流体軸受機構を構成し前記ロータフレームを軸支するシ
ャフトとスリーブと、前記ポリゴンミラーを覆うカバー
部材とを備え、前記ポリゴンミラーの上部のみに円板を
配置し、この円板と前記ポリゴンミラーとを、弾性体か
らなるミラー押え部材により前記ロータフレームの装着
部に押圧固定したことを特徴とするスピンドルモータで
ある。これにより、ロータ部はカバー部材によって密閉
されるが、ロータ部の揚力を低下させ、ミラーの上部と
下部の圧力差をなくすことができる。
査用のポリゴンミラーと、このポリゴンミラーを装着す
る装着部を有するロータフレームと、巻線を巻装したス
テータコアと、このステータコアに対向配置して前記ロ
ータフレームに取り付けられ、多極着磁されたロータマ
グネットと、互いに嵌合して動圧流体軸受機構を構成し
前記ロータフレームを軸支するシャフトとスリーブとを
備え、前記ポリゴンミラーの上部のみに円板を配置し、
この円板と前記ポリゴンミラーとを、弾性体からなるミ
ラー押え部材により前記ロータフレームの装着部に押圧
固定したことを特徴とするスピンドルモータである。こ
れにより、開放状態のモータでは、ポリゴンミラー近辺
の空気の流れを変えることができ、風の流れがポリゴン
ミラー上部から流れミラー面で風を切る音がなくなり、
騒音レベルが減少し、柔らかい音になる。
ミラーの曇り止め手段を兼ねることを特徴とする請求項
1から2のいずれか1項に記載のスピンドルモータであ
る。これにより、ポリゴンミラー近辺の空気の流れを変
えることで、ポリゴンミラーに直接あたる空気を少なく
することができるため、曇りの発生を抑制できる。
ミラーの保護手段を兼ねることを特徴とする請求項1か
ら3のいずれか1項に記載のスピンドルモータである。
これにより、ポリゴンミラー上部を覆うことができ、ポ
リゴンミラー面に直接触れることができなくなり、ま
た、工程内の取り扱いでモータをぶつけることがあって
も、円板がポリゴンミラーを保護し、ミラーを傷つける
ことがなくなる。
ミラー外接円の直径と少なくとも同一である請求項1か
ら4のいずれか1項に記載のスピンドルモータである。
これにより、上記の効果をより確実に発揮することがで
きる。
が30000min-1以上である請求項1から4のいず
れか1項に記載のスピンドルモータである。揚力および
圧力差は、回転数に依存し、回転数が増加するほど大き
くなるので、特にこの高回転域での圧力差およびスラス
ト方向の異常浮上を解消し、騒音を低減することができ
る。
0.5mm〜2mmである請求項1から4のいずれか1
項に記載のスピンドルモータである。プレス加工によっ
て簡単に作成できる板厚であって、かつ、プレス加工に
おけるソリが小さいレンジであるので、板厚増による風
損の増加を抑制し、ソリによる風損を極力小さく、か
つ、バランス精度を良好にすることができる。つまり、
低コストで消費電流が小さく、低振動のモータが得られ
る。
の装着部が二つの外径を有する段部を備え、第一の外径
部にポリゴンミラー内径を装着し、第二の外径部に前記
円板の内径を装着した請求項1から4のいずれか1項に
記載のスピンドルモータである。これにより、円板の内
径バリとポリゴンミラー端面との接触、あるいは、円板
の内径バリによる円板浮きを防ぎ、円板の取り付け精度
を維持することができる。このため、モータのバランス
を安定化できるので、振動、騒音の優れたモータが得ら
れる。
説明する。本実施例のモータはレーザビームプリンタま
たはデジタルPPCに使われるスピンドルモータであ
る。
に係るスピンドルモータの構造断面図である。
高速で回転駆動する駆動源として作られている。その軸
受は動圧流体軸受として構成され、ラジアル軸受部は、
ブラケット13に固定された円筒状のシャフト11と、
その周囲を囲み回転するスリーブ22とで構成される。
そしてそのいずれかに動圧発生溝が形成されている。ス
ラスト軸受部は、シャフト11の端面に埋め込まれた硬
質平面板12と、それに対向する樹脂球面板23とで構
成される。
とロータ部(回転部材のすべて)に分けられるが、ステ
ータ部は、シャフト11を中心に、それを保持するブラ
ケット13、その結合のためのシャフト取り付けネジ1
4、ブラケット13を機器へ取り付け固定するための金
属基板15、ブラケット13に固定されロータ部を回転
駆動するステータ組立などで構成されている。ステータ
組立はステータコア16に巻線17を施したものであっ
て、ステータコア16の内周はブラケット13に固定さ
れている。
心に構成される。ロータフレーム21の一部に形成さ
れ、シャフト11を取り囲んで軸受を構成する円筒部が
スリーブ22である。(スリーブ22は、ロータフレー
ム21と別部材で構成されてもよい)ロータフレーム2
1の端部には、樹脂球面板23を保持するスラストカバ
ー24が固定されている。また、ロータフレーム21の
内側でステータ組立に対向するように円筒状の多極着磁
されたマグネット25が固定されている。40は、ロー
タ部の抜け止めであり、樹脂の弾性を利用して鍵状の係
止部を撓ませてロータ部を挿入し、弾性力で復帰した係
止部でロータ部の抜け止めを果たしている。ロータ部は
カバー部材55に覆われ、金属基板15にカバー取り付
けネジ57で固定される。この時、ロータ部の空間59
を完全に外気と遮断するため、パッキン56を挟み込み
固定する。カバー部材55には、レーザビームの入射光
と反射光が通る窓60が配置され、ガラス板58が外気
との遮断のため、および、ポリゴンミラー51を塵埃か
ら守るため配置されている。
て説明する。
ラー51が、ロータフレーム21に階段状に形成された
ポリゴンミラー装着部65の第一の外径部61に装着さ
れ、円板53が装着部65の第二の外径部62に装着さ
れる。本実施例では、ポリゴンミラー装着部65は、ロ
ータフレーム21と一体に形成されているが、別部品で
構成してもよい。そして、素材の弾性変位を利用したミ
ラー押え52を介して軸受部から排出される空気の流通
穴を持ったミラー取り付けネジ26によって固定され
る。
する。図2はポリゴンミラー近辺の空気の流れを表した
図である。モータの巻線17に外部から給電することに
よってロータ部が回転する。ポリゴンミラー51近辺の
空気の流れは、ポリゴンミラー51のミラー面63の長
手方向eと垂直方向bの流れが発生する。それと同時に
円板53上部に放射状の流れlとポリゴンミラー51の
下部に放射状の流れmが発生する。この流れに引っ張ら
れるように放射状の流れc、およびnが発生する。この
ように空気と空気がぶつかりあうこともなく、ミラー面
63で空気がたたかれ剥離流が発生することもなく、ス
ムーズな空気の流れが形成されるので、密閉型のモータ
において、スラスト方向の異常浮上がなくなり、起動お
よびブレーキ機能を用いた停止時の異常浮上も解消でき
る。また、動圧流体軸受内部の圧力が不安定になってシ
ャフトとスリーブが接触することによる信頼性の低下或
いは、スラスト変動によるジッタ、面倒れの悪化をなく
すことができる。
ー51の上部のみに円板53を配置するので、ポリゴン
ミラー51はロータフレーム21に形成された装着部6
5を直接受面として装着されるため、ポリゴンモータと
して要求されるミラー面倒れが悪化することはない。一
般的にポリゴンミラーの装着部65は、切削加工により
高精度に仕上げられるためである。さらに、ミラー押え
52の弾性力により円板53およびポリゴンミラー51
をロータフレーム21に形成された装着部65に押圧し
て固定するので、例えば圧入或いはネジ止め等で固定す
る場合のような機械的な歪みが生じないため、バランス
精度を良好に固定することができる。これにより振動、
騒音レベルを低減することができる。加えて、円板53
の取り付けも容易にできるので、安価に上記の特徴を備
えたモータを実現できるものである。
ることによって円板53の半月状部64が、ポリゴンミ
ラー51近辺の空気の流れを変え、ポリゴンミラー51
に直接あたる空気を少なくすることができ、空気中の塵
埃に含まれる埃、または粒子によるミラー面の曇りや傷
の発生を防ぐことができる。
て、ポリゴンミラー51の上面エッジ部と円周方向のミ
ラー面とミラー面のエッジ部が隠れ、手で取り扱っても
ミラー面に触れることなく、指紋等が付着しにくくな
る。万が一、組立工程内の取り扱いでモータをぶつける
ことがあっても、円板53がポリゴンミラー51を保護
し、ミラー面や上面エッジ部、ミラー面とミラー面のエ
ッジ部に傷や打痕傷をつけることがなくなる。円板53
の外径をポリゴンミラー51の外接円と同等もしくは、
それより大きくすることにより、さらに、ポリゴンミラ
ーの保護として確実・強固なものになる。
通常、20000min-1〜50000min-1で回転
する場合が多い、その中でも、ポリゴンミラー51の上
部と下部の圧力差は、回転数に依存する。特に3000
0min-1ともなれば、ロータを持ち上げる揚力が働
く、このように高回転域での異常浮上を解消することが
できる。
ることで、プレス工程によって簡単に製造できる板厚と
なる。さらに、一般に板厚に比例して風損が増加する
が、上記の範囲であれば、電流値に現れない程度の風損
ですむ。また、上記の範囲であればプレス加工における
ソリが小さいので、ソリによる風損を極力小さく、か
つ、バランス精度を良好にすることができる。つまり、
低コストで消費電流が小さく、低振動のモータが得られ
る。
ーム21に階段状に形成されたポリゴンミラー装着部6
5の第一の外径部61に装着し、円板53を装着部65
の第二の外径部62に装着することによって、円板53
の内径バリがポリゴンミラー51の端面と接触すること
を防止することができる。そして、円板53の内径バリ
による円板53の浮きを防止し、円板53の取り付け精
度を維持する。したがって、ミラーを押え付ける圧力を
ポリゴンミラー51の端面円周上に均等な分布荷重を与
えることができる。また、モータのバランスを安定に
し、低振動や低騒音のモータが得られる。
に係るスピンドルモータの構造図であり、図4は本発明
の第2の実施例に係るスピンドルモータの上面図であ
る。重複している内容については、説明を省略する。
のモータと従来のモータの騒音である。これからして
も、カバーがない状態でも騒音の効果は大きく、約5d
BAの低減が図れる。聴感レベルも非常にやわらかく耳
ざわりな音(500Hz〜4000Hz)、また、周波
数分析を図には記していないがピュアトーンに関しても
低減される。
に記載の発明によれば、ポリゴンミラーの上部のみに円
板を設け、この円板と前記ポリゴンミラーとを、弾性体
からなるミラー押え部材によりロータフレームに押圧固
定する構成により、スムーズな空気の流れが形成される
ので、密閉型のモータにおいて、スラスト方向の異常浮
上がなくなり、起動およびブレーキ機能を用いた停止時
の異常浮上も解消できる。また、動圧流体軸受内部の圧
力が不安定になってシャフトとスリーブが接触すること
による信頼性の低下或いは、スラスト変動によるジッ
タ、面倒れの悪化をなくすことができる。
配置するので、ポリゴンモータとして要求されるミラー
面倒れが悪化することはない。さらに、ミラー押えの弾
性力により円板およびポリゴンミラーをロータフレーム
に形成された装着部に押圧して固定するので、機械的な
歪みが生じないため、バランス精度を良好に固定するこ
とができる。これにより振動、騒音レベルを低減するこ
とができる。加えて、円板の取り付けも容易にできるの
で、安価に上記の特徴を備えたモータを実現できるもの
である。
放状態のモータにおいても騒音レベルを低下することが
でき、約3〜5dBAの効果がある。特に騒音の音質、
耳ざわりな音域レベルが良化し、柔らかな音質となる。
明によれば、連続して回転させるとミラーに傷または環
境の汚れによってミラーに曇りが発生するがこれが解消
され、組立工程内の取り扱いでモータをぶつけることが
あっても、円板がミラーを保護し、ミラーを傷つけるこ
とがなくなる。
明によれば、円板自体の風損の増大を抑制し、消費電流
を低減することができ、モータバランス精度の安定性に
おいても非常に大きな効果をもたらす。
組立も容易に行うことができる。
た効果を備えるモータを提供できるものである。
す断面図
れを示した図 (a)ミラー近辺の斜視図 (b)ミラー近辺の断面図
す断面図
を示した図 (a)ミラー近辺の斜視図 (b)ミラー近辺の断面図
断面図 (b)(a)のII−II断面図
れを示した図 (a)ミラー近辺の斜視図 (b)ミラー近辺の断面図
Claims (8)
- 【請求項1】 レーザビーム走査用のポリゴンミラー
と、このポリゴンミラーを装着する装着部を有するロー
タフレームと、巻線を巻装したステータコアと、このス
テータコアに対向配置して前記ロータフレームに取り付
けられ、多極着磁されたロータマグネットと、互いに嵌
合して動圧流体軸受機構を構成し前記ロータフレームを
軸支するシャフトとスリーブと、前記ポリゴンミラーを
覆うカバー部材とを備え、前記ポリゴンミラーの上部の
みに円板を配置し、この円板と前記ポリゴンミラーと
を、弾性体からなるミラー押え部材により前記ロータフ
レームの装着部に押圧固定したことを特徴とするスピン
ドルモータ。 - 【請求項2】 レーザビーム走査用のポリゴンミラー
と、このポリゴンミラーを装着する装着部を有するロー
タフレームと、巻線を巻装したステータコアと、このス
テータコアに対向配置して前記ロータフレームに取り付
けられ、多極着磁されたロータマグネットと、互いに嵌
合して動圧流体軸受機構を構成し前記ロータフレームを
軸支するシャフトとスリーブとを備え、前記ポリゴンミ
ラーの上部のみに円板を配置し、この円板と前記ポリゴ
ンミラーとを、弾性体からなるミラー押え部材により前
記ロータフレームの装着部に押圧固定したことを特徴と
するスピンドルモータ。 - 【請求項3】 円板がポリゴンミラーの曇り止め手段を
兼ねることを特徴とする請求項1から2のいずれか1項
に記載のスピンドルモータ。 - 【請求項4】 円板がポリゴンミラーの保護手段を兼ね
ることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記
載のスピンドルモータ。 - 【請求項5】 円板の直径が、ミラー外接円の直径と少
なくとも同一である請求項1から4のいずれか1項に記
載のスピンドルモータ。 - 【請求項6】 モータの回転数が30000min-1以
上である請求項1から4のいずれか1項に記載のスピン
ドルモータ。 - 【請求項7】 円板の板厚が0.5mm〜2mmである
請求項1から4のいずれか1項に記載のスピンドルモー
タ。 - 【請求項8】 ポリゴンミラーの装着部が二つの外径を
有する段部を備え、第一の外径部にポリゴンミラー内径
を装着し、第二の外径部に前記円板の内径を装着した請
求項1から4のいずれか1項に記載のスピンドルモー
タ。
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Cited By (3)
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