JP2004032900A - 電磁回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を損なうことなく、薄型化にする。
【解決手段】回転軸が下面側に延びるように一体的に構成される回転体１０１と、回転軸の周囲に固着され、回転体と一体に回転するリング状のロータマグネット６１と、回転軸方向に延在しており、その先端部がロータマグネットの内周側と外周面側に所定の空隙をもって位置するように半径方向に対向する内ヨーク１１と外ヨーク１２を一体的に有すると共に、回転軸の軸受け手段４３１，４３２を前記内ヨークの内周側の空間に有する固定ヨーク１４と、回転軸方向に延在した前記内ヨークと外ヨークが挿入される複数の貫通穴を有し、該複数の貫通穴のうち、櫛歯形状をした内ヨークと外ヨークもしくはいずれか一方が挿入される複数の貫通穴の周囲に、捲き方向が同一で捲き数も略等しい、電機子コイルとして機能する銅パターンコイル３７が一体的に形成される回路基板３１とを有する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザービームプリンターに使用されるポリゴンミラースキャナモータやＤＶＤドライブ装置のスピンドルモータに好適な電磁回転機の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のＬＢＰ（レーザービームプリンタ）は高速化と高精度化が要求される一方で、ＳＯＨＯ（Ｓｍａｌｌ　Ｏｆｆｉｃｅ　ａｎｄ　Ｈｏｍｅ　Ｏｆｆｉｃｅ）向けとして、小型化や低価格化の要求も高まっている。レーザースキャナユニットの主要構成部品であるポリンゴンミラースキャナモータ（以下、単にスキャナモータとも記す）にも小型化が要求されているが、これは、発生トルクを落とさずに小型化する、さらに低振動化という、相反する特性を達成しなければならない。これらの要求を達成するために、軸方向にステータヨークが延びる形状のスピンドルモータ（ＰＬＡＭ：Ｐａｒａｌｌｅｌ−Ｌｉｎｅｄ−Ａｉｒ−ｇａｐ−Ｍｏｔｏｒ）が考案されている。例えば、特開２００１−７８４１６号公報に開示される電磁回転機がその好適例である。
【０００３】
図１０は、上記特開２００１−７８４１６号公報に開示されているスピンドルモータの構成例である。
【０００４】
図１０（ａ）は回転軸上から見たスピンドルモータの図であり、右半分はロータマグネット６０、フランジ７０、回転軸８０、ポリゴンミラー１００を含む回転体を除去している。
【０００５】
図１０（ｂ）は回転軸に対して垂直な方向から見た平面図であり、左半分は回転軸を含む平面で切断した断面図、右半分は外ヨーク押え５０を除去したときの平面図である。
【０００６】
従来のアキシャルギャップモータと異なるところは磁気回路の構成であり、半径方向に延在した積層ステータコアの固定ヨークと該固定ヨークに倦回する捲き線コイルに代えて、軸方向に延在した固定ヨーク１０と駆動コイル２０を用いていることが特徴である。図示するように、一対の内ヨーク１１と外ヨーク１２は回転軸方向に延びて空隙を形成している。そのエアーギャップ中に図示するように円筒形状のロータマグネット６０を配置して、該ロータマグネット６０の内周側と外周側にそれぞれ２箇所を一対としたエアーギャップを形成しており、複数のエアーギャップ（対）が回転軸を中心に複数配設される。
【０００７】
図１０を用いて特開２００１−７８４１６号公報に開示されるスピンドルモータの基本構成を説明する。
【０００８】
固定ヨーク１０は、回転軸８０を対称軸とした円筒部である内ヨーク１１と該回転軸８０に垂直なリング状底板部１３、内ヨーク１１の円筒面と平行で回転軸方向に伸びる複数の独立した対向面を持つ外ヨーク１２から構成される。なお、特開２００１−７８４１６号公報においては、外ヨーク１２に対応して独立した対向面を持つタイプの内ヨークも記述されている。図１０においては、独立した対向面の数は６個である。すなわち、駆動コイル２０の数も６個となり、同図においては外ヨーク１４に倦回されている。固定ヨーク１０は、絞り加工やＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ　ｉｎ　Ｍｏｌｄ　）等により一体加工が可能である。
【０００９】
固定ヨーク１０は回路基板３０とともに軸受けスリーブ４０に固定される。図においては、固定ヨーク１０は軸受けスリーブ円筒部の外形に案内され挿入後、軸受けスリーブ円盤部４１に接着され、回路基板３０は軸受けスリーブ円盤部外周部４２に形成された複数のカシメ部（不図示）により、軸受けスリーブ４０にカシメ固定される。
【００１０】
５０は樹脂製の外ヨーク押えである。該外ヨーク押え５０の内周側には外ヨーク１２の形状に対応した溝（不図示）を形成して、外ヨーク１２を挿入嵌合して押圧固定する。駆動コイル２０も外ヨーク１２に挿入されているため、外ヨーク押え５０は同時に駆動コイル２０も押圧固定する。図１０においては、外ヨーク押え５０の外ヨーク１２への固定方法は圧入後接着である。外ヨーク押え５０は、図示する電磁回転機の外装になると共に、ロータマグネット６０との電磁相互作用による外ヨーク１２の振動を抑制する。
【００１１】
６個の駆動コイル２０は、それぞれ順番にＵ，Ｖ，Ｗ相の電機子として通電される。ロータマグネット６０の回転磁界は、通電されていない電機子からの起電力を検出することによりその回転位置が検出され、電機子への電流駆動回路（不図示）は、適切なタイミングにて各相のコイルの駆動電流を切り換える。かくして、ロータマグネット６０を含む回転体はスムーズに回転する。
【００１２】
次に、回転体の構成を説明する。
【００１３】
フランジ７０にアウトサート成形されたロータマグネット６０は半径方向に交互に複数着磁される。図１０（ａ）において、駆動コイル２０および外ヨーク１２の極数は６個であるため、ロータマグネット６０の着磁極数は８極である。ロータマグネット６０が図１０（ｂ）に示すエアーギャップ、すなわち内ヨーク１１と外ヨーク１２が作る空間に配設され、適切な駆動コイル２０に通電されると、ロータマグネット６０の内周側と外周側の両側面でトルクが発生する。ここが、ラジアルギャップモータと比較してスピンドルモータの発生トルクが大きくなる理由である。すなわち、ラジアルギャップモータでは、トルク発生場所はロータマグネットの内側かまたは外側の片周側１箇所であったが、図１０に示すモータではトルク発生個所はロータマグネット６０の内周側と外周側の２箇所になる。
【００１４】
回転軸８０は、スラスト方向はスラスト軸受け９０で、ラジアル方向は流体軸受け（軸受けスリーブ４０の内径部）で回動自在に支持される。スラスト軸受け９０は平板であり、回転軸８０のＲ形状端面部の一点を受ける。軸受けスリーブの内径には上下２箇所にラジアル動圧を発生させるための溝パターンが切ってある。１箇所のスラスト受けと２箇所のラジアル動圧で軸受けを支持することにより、軸触れを最小限に抑えている。ポリゴンミラー１００はスキャナモータが完成した後、図１０（ｂ）に示すようにフランジ７０の上に接着固定されている。
【００１５】
駆動コイル２０は、絶縁性の樹脂で成形されたボビン２１に１軸の捲き線機を用いて捲き線可能である。線材２２は端子ピン２３に始端を絡げた後、ボビン２１に倦回し終端は残りの端子ピン２３に絡げて駆動コイル２０が完成する。駆動コイル２０は、図示するように外ヨーク１２に挿入配設される。端子ピン２３は回路基板３０に形成された回路パターンに半田付けされて不図示の駆動回路から駆動電流を供給可能となる。各コイルはそれぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相として、適切な駆動電流制御が行われる。図１０（ｂ）左側の断面図に示すように、固定ヨーク１０の内ヨーク１１と外ヨーク１２が作るエアーギャップはロータマグネット６０と駆動コイル２０で占められるから、駆動コイル２０の一層あたりの捲き数とロータマグネット６０のエアーギャップ部の有効長を調整することにより、さまざまな起動トルクと駆動電流の関係を持つモータ設計が可能となる。また、ラジアルギャップモータと比較して、捲き線スペースを広く取れるので、捲き数を多くでき、省電力設計が可能である。
【００１６】
以上をまとめると、特開２００１−７８４１６号公報に示すスピンドルモータは、すなわち、軸方向にステータヨークが延びる形状であるため、軸受けの周りの空間を有効に利用でき、特にモータの半径方向の小型化が可能である。内ヨークと外ヨークが作る軸方向の細長いギャップ中にロータマグネットと駆動コイルを配設するため、前述したように、小型化をしても、一定の捲き線スペースを確保できるため、駆動電流を増やすことなく必要な発生トルクを得ることができる。さらに、ボビンに捲いたコイルを固定ヨークに配設する構成にしたので、１軸の安価な捲き線機にて組立できる。また、コイルの固定ヨークへの配設も簡単なので組立工数も削減できる。さらに、固定ヨークは鍛造やプレス加工で作れるため、大幅なコストダウンも可能となる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来例では、捲き線コイルの軸とロータマグネットの回転軸、さらにステータコアの延在方向と対称軸を平行に配置した構成（Ｐａｒａｌｌｅｌ−Ｌｉｎｅｄ−Ａｉｒ−ｇａｐ−Ｍｏｔｏｒ：ＰＬＡＭ）により、スキャナモータの小径化とトルクアップが可能である。
【００１８】
一方、近年のレーザービームプリンタは小型化と低価格化が進み、スキャナモータにも小型薄型化と低価格が要求されている。図１０に説明した従来例では、その構成から小径化は可能であるが、薄型化は困難であった。すなわち、回転軸に沿って、回路基板、固定ヨーク、駆動コイル、ロータマグネット、ポリゴンミラーが配置されるため、回転軸方向に一定の厚さが必要になるからである。本願出願人はこの点に鑑み、薄型化も達成できる装置を考えている。
【００１９】
また、このように薄型化を達成した場合、軸方向の長さが短くなるため、従来のように回転軸方向の離れた２箇所に動圧発生場所を設けることで軸振れを抑制する構造にすることが困難になるため、新たな工夫も必要となってきていた。
【００２０】
（発明の目的）
本発明の第１の目的は、小型化を損なうことなく、薄型化も達成することのできる電磁回転機を提供しようとするものである。
【００２１】
本発明の第２の目的は、薄型化も達成しつつ、回転体の回転時の軸振れを抑えることのできる電磁回転機を提供しようとするものである。
【００２２】
【問題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１、３〜８に記載の発明は、所定の長さに抑えられた回転軸が下面側に延びるように一体的に構成される回転体と、前記回転軸の周囲に配置され、前記回転体と一体に回転するリング状のロータマグネットと、それぞれが前記回転軸方向に延在しており、その先端部が前記ロータマグネットの内周側と外周面側に所定の空隙をもって位置するように半径方向に対向する、内ヨークと外ヨークを一体的に有すると共に、前記回転軸の軸受け手段を前記内ヨークの内周側の空間に有する固定ヨークと、前記回転軸方向に延在した前記内ヨークと外ヨークが挿入される複数の貫通穴を有し、該複数の貫通穴のうち、櫛歯形状をした前記内ヨークと外ヨークもしくはいずれか一方が挿入される複数の貫通穴の周囲に、捲き方向が同一で捲き数も略等しい、電機子コイルとして機能する銅パターンコイルが一体的に形成される回路基板とを有する電磁回転機であって、前記銅パターンコイルが一体的に形成された前記回路基板は、該回路基板の前記貫通穴を介して前記内ヨークと外ヨークに挿入されて前記固定ヨークの底面上側に位置し、前記ロータマグネットを一体に有する前記回転体は、その回転軸が前記固定ヨークの軸受け手段に対して回転可能に嵌合され、この状態において、前記内ヨークと外ヨークの先端部が前記ロータマグネットの内周側と外周面側に所定の空隙をもって位置する電磁回転機とするものである。
【００２３】
同じく上記第１の目的を達成するために、請求項２〜８に記載の発明は、下面側に、所定の長さに抑えられた固定軸が挿入される回転スリーブが一体的に構成される回転体と、前記回転スリーブの周囲に配置され、前記回転体と一体に回転するリング状のロータマグネットと、それぞれが固定軸方向に延在しており、その先端部が前記ロータマグネットの内周側と外周面側に所定の空隙をもって位置するように半径方向に対向する、内ヨークと外ヨークを一体的に有すると共に、前記回転スリーブに挿入される前記固定軸を保持する軸受部を有する固定ヨークと、前記固定軸方向に延在した前記内ヨークと外ヨークが挿入される複数の貫通穴を有し、該複数の貫通穴のうち、櫛歯形状をした前記内ヨークと外ヨークもしくはいずれか一方が挿入される複数の貫通穴の周囲に、捲き方向が同一で捲き数も略等しい、電機子コイルとして機能する銅パターンコイルが一体的に形成される回路基板とを有する電磁回転機であって、前記銅パターンコイルが一体的に形成された前記回路基板は、該回路基板の前記貫通穴を介して前記内ヨークと外ヨークに挿入されて前記固定ヨークの底面上側に位置し、前記ロータマグネットを一体に有する前記回転体は、その回転スリーブが前記固定ヨークの軸受部に保持された前記固定軸に対して回転可能に嵌合され、この状態において、前記内ヨークと外ヨークの先端部が前記ロータマグネットの内周側と外周面側に所定の空隙をもって位置する電磁回転機とするものである。
【００２４】
また、上記第２の目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、前記内ヨークの内周側の空間に配置される前記軸受け手段の、前記回転軸と直交し前記回転体の底面と接触する面に、スラスト軸受け機能を有する動圧発生部を１箇所設け、前記回転軸が挿入される穴部の側面に、ラジアル軸受け機能を有する動圧発生部を１箇所設けており、前記動圧発生部は、前記回転体の回転時に動圧発生を担う流体が流入する所定の角度方向に切られた複数の溝パターンによって構成される請求項１に記載の電磁回転機とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施の第１の形態に係る電磁回転機の一例であるスキャナモータの構成例を示す図であり、従来例と同じ部品や構成についての説明は省略する。図１（ａ）は、回転体であるポリゴンミラー１００とロータマグネット６１を外したときの軸方向から見た平面図であり、図１（ｂ）は、回転軸に対して垂直な方向から、回転軸を含む平面で切断した断面図である。
【００２７】
図１０に示した従来例と異なるところは、第１に、回転体の構成であり、従来例におけるフランジ７０を廃止して、ポリゴンミラー１００に回転軸１０１を一体的に構成し、薄型化されたリング状のロータマグネット６１をポリゴンミラー１００の下面の前記回転軸１０１の周りに固着している。
【００２８】
第２に、電機子の構成であり、一体的に構成された固定ヨーク１４の内ヨーク１１と外ヨーク１２を回路基板３１の穴部に挿入し、該回路基板３１を固定ヨーク底部１３に固着する構成としている。さらに、従来例における駆動コイル２０を廃止して、外ヨーク１２の周囲の回路基板３１上に銅パターンコイル３７を形成している。この銅パターンコイル３７は、それぞれ、層間結線穴３２と銅パターン３８等を用いて結線され、駆動用ＩＣから電流が供給されると電機子コイルとして機能する。図１においては、３相１２スロット１６磁極Ｙ字結線のブラシレスモータである。銅パターンコイル３７の捲き数は、該銅パターンコイル３７が回路基板３１の両面に形成されているため、３２ターン／相である（４ターン×２面×４スロット）。また、ロータマグネット６１の回転位置検出方法は、電機子の逆起電力を検出する方法を取っている。
【００２９】
第３に、軸受け手段の構成であり、従来の、ラジアル軸受け２箇所（軸受けスリーブ４０の内径部（上下２箇所に切られたラジアル動圧を発生させる為の溝パターン））とスラスト受け１箇所（スラスト軸受け９０）で受ける構成であったのに対して、ラジアル軸受け１箇所（後述する図４のラジアル軸受け溝パターン４７）とスラスト軸受け１箇所（後述する図４のスラスト軸受け溝パターン４５）で受ける構成に代えている。
【００３０】
上述した第１及び第２の構成にすることにより、スキャナモータの薄型化が実現する。さらに、薄型化を実現する際の工夫として、駆動用ＩＣ３４やコネクタやＡｌ（アルミニウム）電解コンデンサ等の厚みのある面実装部品３５は、ポリゴンミラー１００が配置される面に、その他、チップ抵抗やチップコンデンサ等の面実装部品３６はその反対側の面に実装されている。
【００３１】
そして、第３の構成にすることにより、上記薄型化を達成しつつ、軸振れを抑制することが可能となる（詳細は後述する）。
【００３２】
図２（ａ）を用いて、実施の第１の形態における銅パターンコイル３７の結線の仕方の一例について説明する。
【００３３】
同図において、表面銅パターンコイル３７１はＣＣＷ（反時計回り）で、外側から内側に捲かれる。捲き始めは駆動用ＩＣの駆動電流出力端子（不図示）に結線される。表面が捲き終わると、層間結線穴３２（同図では、破線で表示）を介して裏面銅パターンコイル３７２の捲き始めに結線され、ＣＣＷ方向で、内側から外側に向かって捲かれることで、裏面銅パターンコイル３７２は完成する。裏面銅パターンコイル３７２の捲き終わりは、層間結線穴３２（図中、破線で表示）を介して表面へ移り、次の同相スロットの表面銅パターンコイル捲き始めに結線される。上記手順を繰り返して電機子捲き線は完成する。
【００３４】
図３は、固定ヨーク１４を回転軸方向、ポリゴンミラー取付け側から見た平面図である。
【００３５】
図示する形状は、平板板金から絞り／プレス加工にて安価に製作できる。従来例と異なるところは、外ヨーク１２より外側に固定ヨーク底板部が延在して固定ヨーク底板延在部１５を成し、スキャナモータをスキャナユニット光学箱等の基台に位置決め固定する機能を果たすことである。
【００３６】
固定用穴１６は図１（ａ）に示す取付け穴３９のうち、回転軸に対して点対称に配置された２個の位置に対応しており、回路基板３１とともに固体ヨーク１４は、基台に位置決め固定される。回路基板３１は、接着剤や両面テープを用いて固定ヨーク１４に予め固着されていても良い。図１に示す残りの取り付け穴３９は回路基板３１のみを基台に固定する。これは、回路基板３１の反りや共振防止のためであり、スキャナモータの特性に影響のない程度であれば廃止してもよい。
【００３７】
図３において、基台への取付けに使用する固定用穴は２箇所だけであるが、必要であれば取付け箇所を増やしてもよい。また、使用しない固定ヨーク延在部１５は廃止しても良い。
【００３８】
内ヨーク内周側空洞部１７には軸受けが配設される。図１に示される固定スリーブ４３１，４３２は樹脂から成り、固定ヨーク１４に一体的にアウトサートモールドされる。樹脂には熱伝導性の高い材料が最適であり、さらに、内ヨーク１１が放熱板として機能するため、回転軸（または回転スリーブ）と固定スリーブ（または固定軸）との摺動摩擦により発生する熱は効果的に発散される。摺動性を良好にするため、固定スリーブや固定軸の材料として、含油樹脂や含油金属を用いても良い。
【００３９】
本実施の形態の特徴の一つは、軸振れを抑える軸受け手段として、従来例ではラジアル軸受けを軸方向に２箇所配置していたが、本実施の形態では薄型化を実現する為に回転軸方向の長さが短く、動圧発生部としてのラジアル軸受けを２箇所設けることは困難であることから、前述したようにラジアル軸受け１箇所とスラスト軸受け１箇所の構成にしたことである。そしてこの実施の形態では、軸受けは流体軸受けとし、摺動面には潤滑油が保持される。
【００４０】
図４（ｂ）は、固定スリーブ４３１と４３２の断面図である。
【００４１】
図示するように、ポリゴンミラー１００の回転軸１０１（図１参照）との摺動面にラジアル軸受け１箇所として、ラジアル軸受け溝パターン４７が形成され、スラスト軸受け１箇所としてのスラスト軸受け溝パターン４５は、固定スリーブ４３１のつば部上面（図中、Ａ部破線）、または、固定スリーブ４３２の穴部底面上部（図中、破線）に形成される。かくして、図１のような薄型化された構成でありながら、その中央部に生まれる空間（内ヨークの内周側の空間）を生かした、軸振れを抑えるための軸受け手段が実現する。
【００４２】
流体軸受けにおいては油の保持と流出防止対策が必要であり、回転体が停止している時は、潤滑油はそれぞれ、溝パターンの両側に配置した油溜り４６に保持される。回転時は溝パターンが圧力を発生するため、潤滑油はラジアル軸受け溝パターン部４７とスラスト軸受け溝パターン４５部の２箇所にリング状に集中して動圧を発生して回転体の軸振れを最小に保持する。また、軸挿入時の摺動部への気泡混入防止手段として、空気抜き穴４９が構成される。空気抜き穴４９は、潤滑油不足時の補給用穴としても利用できる。
【００４３】
図４（ａ）は、固定スリーブ４３１のスラスト軸受け溝パターン４５の詳細を示した平面図である。
【００４４】
回転体の遠心力を考慮した溝パターン設計が成されており、潤滑油の飛散を防止するものである。図示するように、スラスト軸受け外側溝パターン４５１の中心線４５３に対する角度は、スラスト軸受け内側パターン４５２よりも大きく本数も多い。すなわち、各溝パターンが発生する圧力は以下の関係（図４（ｃ）も参照）を満たすため、潤滑油は飛散することなく効果的に溝パターン部に集中し動圧を発生する。
【００４５】
（起動時）
外側溝パターン４５１から発生する内周へ向かう圧力　＞　内側溝パターン４５２から発生する外周へ向かう圧力　＋　動圧発生を担う流体が受ける遠心力
…………　式（１）
（定格回転時）
外側溝パターン４５１から発生する内周へ向かう圧力　≒　内側溝パターン４５２から発生する外周へ向かう圧力　＋　動圧発生を担う流体が受ける遠心力
…………　式（２）
図５は、回転体であるポリゴンミラー１００の部分断面図（図５（ａ））と平面図（図５（ｂ））である。
【００４６】
ポリゴンミラーの面数と寸法はレーザービームプリンタが要求する仕様やモータ回転数により異なるが、図示するポリゴンミラー１００は４面、対角長２０ｍｍ、厚さは２ｍｍ程度であり、一般的な寸法である。図示するポリゴンミラーは、厚板Ａｌ（アルミニウム）板より抜き打ち成型加工後（ニアネットシェイプ加工）、ミラー面と回転軸１０１の摺動面が高精度に切削加工される。
【００４７】
特徴は、回転軸１０１が一体的に加工されることであり、これは、回転軸長を短くすることにより可能となる。軸長は、母材板厚の１．５倍程度まで可能であり、本実施の形態においては１．５〜２ｍｍ程度であるが、必要であれば３ｍｍ程度まで成型可能である。
【００４８】
図５（ａ）の破線で図示する位置１０４にロータマグネット６１が固着される。１０３は接着剤塗布用の溝である。また、回転体の質量バランスを補正するために、バランス調整樹脂塗布用溝１０２もロータマグネット６１固着面と反対側の面に形成される。
【００４９】
（実施の第２の形態）
発生トルクを増やしたいときは、内ヨークをリング形状からスロット形状（櫛歯形状）に変えることもできる。
【００５０】
図６はスロット形状の内ヨーク１８を利用したものであるが、１スロットあたりの発生トルクが大きくなった分、総スロット数を６スロットにしたため、モータとしての総発生トルクは図１に示す実施の第１の形態と同程度である。また、ホール素子３５１を配置して、ロータマグネット６１の回転位置検出をしている。なお、図１等と同じ構成部分についてはその説明は省略する。
【００５１】
本発明の実施の第２の形態においては、銅パターンコイルを内ヨーク１８の周囲に構成することも可能である。銅パターンコイルの結線方法の一例を、図２（ｂ）に示す。表面銅パターン外コイル（ＣＣＷ）３７３から層間結線穴を介して裏面銅パターン外コイル（ＣＣＷ）３７４、裏面銅パターン内コイル（ＣＷ）、層間結線穴を介して表面銅パターン内コイル（ＣＷ）へと結線される。以下同様にして、３相Ｙ字結線が完成する。
【００５２】
図６においては６スロット構成で、１相あたりの捲き数は３２ターン（（４ターン＋４ターン）×２面×２スロット）であるが、スロット数を増やせば捲き数を増やすことができる。すなわち、トルク定数を大きくできるため、発生トルクを落とさずに駆動電流を減らせるため、省電力化に効果がある。具体的には、１２スロットにした場合、１相あたり６２ターン（（４ターン＋４ターン）×２面×４スロット）となり、駆動電流は半減する。
【００５３】
（実施の第３の形態）
さらに、１相あたりの銅パターンコイルの捲き数を増やしたい場合は、図７に示すハイブリッド多層基板３１１を利用する。ハイブリッド多層基板により、内層同士の銅パターンを結線するための内層間結線穴３２１の形成が可能となる。なお、図１等と同じ構成部分についてはその説明は省略する。
図７においては、４層のハイブリッド多層基板が使われている。モータが１２スロットであれば、１相あたりの捲き数は６２ターン（４ターン×４層×４スロット）になる。図６に示したスロット形状の内ヨーク１８にして該内ヨーク１８にも銅パターンコイルを倦回すれば１２４ターン／　相となり、大幅に駆動電流を減らすことができる。
【００５４】
そして、ハイブリッド多層基板３１１を利用すると、抵抗やコンデンサ等の受動部品は内層に形成することが可能となる（層内実装部品３６１）。また、ハイブリッド多層基板３１１の最外層の一部を削り取り、駆動用ＩＣチップ３４１を直接実装、ランドパターンと結線後、封入用樹脂で埋め込み、さらに、コネクタやＡｌ電解コンデンサ等の厚い面実装部品をポリゴンミラー１００の取付け面とは反対側の回路基板面に実装することにより、ポリゴンミラー１００の取付け側の回路基板面の実装部品を廃止することができる。
【００５５】
以上の構成により、任意の方向からポリゴンミラー１００へ向けてレーザー光束の入射が可能になり、スキャナモータの基台への装着の自由度が増す。
【００５６】
（実施の第４の形態）
図８は、軸受け手段として、回転スリーブと固定軸を使用した、本発明の実施の第４の形態に係る主要部分の構成を示す断面図と部分断面図である。なお、図１等と同じ構成部分についてはその説明は省略する。
【００５７】
ポリゴンミラー１００には回転スリーブ１０５が一体的に形成される。回転スリーブ付のポリゴンミラー１００は、Ａｌ板より抜き打ち成型加工後（ニアネットシェイプ加工）、ミラー面と回転スリーブ１０５の摺動面が高精度の切削加工される。
【００５８】
固定軸４４は内ヨーク内周側空洞部１７（図３参照）に配設される。図示の固定軸４４は樹脂製であり、固定ヨーク１４に一体的にアウトサートモールドされる。樹脂には熱伝導性の高い材料が最適であり、さらに、内ヨーク１１が放熱板として機能するため、回転スリーブ１０５と固定軸４４との摺動摩擦により発生する熱は効果的に発散される。摺動性を良好にするため、固定スリーブや固定軸の材料として、含油樹脂や含油金属を用いても良い。
【００５９】
図８に示す本発明の実施の第４の形態における特徴の一つは、起動時の摺動トルクを低減するために、固定軸４４のポリゴンミラー受け面中央部に、ポリゴンミラー１００を１点で受けるための小突起、回転体受け部４４３を形成したことである。
【００６０】
ポリゴンミラー１００が停止している間は、ポリゴンミラー１００は回転体受け部４４３の１点で支持される。回転体受け部４４３の突起部の高さはごく僅かであり、ポリゴンミラー１００が回転を開始してスラスト動圧発生場所４４２（図８（ｂ）に破線で囲んで示す）に動圧が発生すると、ポリゴンミラー１００は回転体受け部４４３を離れ、スラスト動圧とラジアル動圧で回動自在に支持される。
【００６１】
このような構成にすることにより、モータの起動電流を低く抑えることが可能になり、駆動回路や銅パターンコイルの熱設計が容易になる。つまり、回路パターンを細く設計できるため、ＩＣチップの小型化や、電機子コイルの捲き数を増やせる。
【００６２】
図８（ｂ）において、油溜り４４４は３箇所、油飛散防止壁４４５は１箇所示される。ポリゴンミラー１００の停止中は、潤滑油は油溜り４４４に保持されるが、回転し始めて一旦動圧が発生すると、潤滑油は速やかにラジアル動圧発生溝パターン４４１の中央部とスラスト動圧発生場所４４２に集中して、軸振れを最小に抑えた動圧軸受けを構成する。
【００６３】
（実施の第５の形態）
図９は本発明の実施の第５の形態に係るスキャナモータの、スキャナユニット光学箱等の基台への位置決め固定のし方を示す断面図である。なお、図１等と同じ構成部分についてはその説明は省略する。
【００６４】
内ヨーク内周側空洞部１７（図３参照）の固定スリーブまたは固定軸が占めない空間に、基台円筒状突起部１１０を嵌合することにより、スキャナモータが位置決めされる。さらに、固定ヨーク底板延在部に図示するように段差を設けて（固定ヨーク底板延在部段差１５１）、基台に設けられた係止機構１２０に回転挿入してスキャナモータを固定している。
【００６５】
本実施の第５の形態においては止めねじを必要としないため、回路基板３１は接着剤や粘着テープ等で固定ヨーク１４のリング状底板部１３に固着される。
【００６６】
最後に、本発明の実施の各形態における特徴的な構成についてまとめて説明する。
【００６７】
１）フランジと回転軸を廃止して、回転体（ポリゴンミラー１００）を回転軸１０１または回転スリーブ１０５と一体的に構成し、さらに、該回転体に円筒状のロータマグネット６１を固着する。前記回転軸１０１は回転体と一体的に加工されるが、これは回転軸長を所定の長さに抑えていることにより可能である。又前記回転スリーブ１０５に挿入される固定軸も軸方向の長さを短くする為にその軸長を所定の長さに抑えている。
【００６８】
２）内ヨーク１１（１８）と外ヨーク１２を具備する固定ヨーク１０４（図３参照）に対して、内外ヨークの位置に形成された複数の貫通穴を持つ回路基板３１に挿入し（図１参照）、該固定ヨーク１０４の底面上側に前記回路基板３１を固着すると共に、内ヨーク１１と外ヨーク１２、前記回路基板３１で囲まれる円筒状空間に、前記内ヨーク１１と外ヨーク１２に対して半径方向に一定の空隙を持って対向するようにリング状のロータマグネット６１を固着する。
【００６９】
３）ボビンと線材、端子ピンから成る駆動コイルを廃止して、代わりに、回路基板３１上の貫通穴の周囲の片面または両面（例えば図１参照）に、さらには内層パターン面（図７参照）に、捲き方向を同一にして捲き数も概略等しい銅パターンコイル３７１〜３７６を形成し、該銅パターンコイルをそれぞれ、スルーホールや銅パターンを用いて結線する（図２参照）ことにより、電機子コイルとして機能させる。
【００７０】
上記１）〜３）の構成により、駆動コイル２０を廃止し、ロータマグネット６１の軸方向の寸法を短くして、固定ヨークの軸方向の寸法を短くできる。固定ヨーク１０４の構成は、従来例とほぼ同形状であり、回転軸方向に延在する形状をし、半径方向に対向した内ヨークと外ヨークを有する。つまり、小形で高トルクを有する従来のスピンドルモータの構成（内ヨークと外ヨークでロータマグネットを挟む構成）はそのまま継承している。
【００７１】
なお、回転体（ポリゴンミラー１００）と一体的に形成された回転軸１０１または回転スリーブ１０５を受ける、固定スリーブ４３１，４３２または固定軸４４を、内ヨーク１１，１８の内周側の空間に配設することによっても、軸方向の寸法を抑えることができる。
【００７２】
４）また、軸受け手段に、図４にて説明したように、ラジアル動圧１箇所とスラスト動圧１箇所の組合せで軸振れを抑える構成にしている。よって、スキャナモータ等の電磁回転機の薄型化を損なうことなく、回転体の軸振れを抑えることができる。
【００７３】
その他の詳細な構成として
５）回転体と一体的に形成された回転軸を受ける固定スリーブ、または、回転体と一体的に形成された回転スリーブを受ける固定軸は、内ヨークの内周面に嵌合されるか、または、前記内ヨークの内周側に、前記固定ヨークと一体的に形成される。
【００７４】
６）回転軸と固定スリーブまたは回転スリーブと固定軸とで構成される軸受け手段もしくは軸受け部は、すべり軸受けかまたは動圧軸受けであり、それぞれ、ラジアル軸受け部とスラスト軸受け部、油溜り部、油飛散防止部から構成され、前記スラスト軸受け部の動圧発生を担う流体が流入する溝パターンは、外側溝パターンが発生する外周から内周への圧力が、内側溝パターンが発生する内周から外周への圧力より大きくなるように設計されており、その差は、電磁回転機の定格回転時に発生する動圧発生用流体の受ける遠心力に概略等しくしている。
【００７５】
７）固定スリーブまたは固定軸は、固定ヨークの内ヨークの内周側に樹脂材料を一体的にモールド成型して成る。
【００７６】
８）内ヨークより内周側に形成される回転スリーブを受ける固定軸の端面には、図８に示すように、同心円状にスラスト受け部が形成され、該スラスト受け部の内周と外周には油溜り４４４が形成され、中心部には前記スラスト受け部よりも僅かに突出した回転体受け部４４３が形成されている。よって、軸振れを抑制することができる。
【００７７】
９）内ヨーク（もしくは外ヨークでも良い）は、回転体の軸中心と一致した対称軸をもつ円筒形状をし、外ヨーク（もしくは内ヨーク）は、回転体の軸中心の周りに点対称で複数配列される櫛歯形状をしている。
【００７８】
１０）図６に示すように、内ヨークと外ヨークは対を成してそれぞれ、回転体の軸中心の周りに点対称で複数配列される櫛歯形状をしている。
【００７９】
１１）銅パターンコイルは、図１に示すように、回路基板の上下の面上の複数の貫通穴の周囲に形成されている。なお、回路基板の上下の面うちの少なくとも一方の面に形成されていても良い。
【００８０】
１２）図７に示すように、回転基板は複数の層より成る多層基板であり、銅パターンコイルは各層の前記複数の貫通穴の周囲に形成され、それぞれの銅パターンコイルは層間結線穴を介する導体パターンで結線される。
【００８１】
１３）図９に示すように、固定ヨークの底面の、内ヨークの内周側に円筒状空間が形成されており、基台に設けられた円筒状突起部（１１０）が前記円筒状空間に嵌合することにより、電磁回転機の位置決めがなされる。
【００８２】
１４）同じく図９に示すように、固定ヨークは底面から外周側に延在する複数の延在部を有し、該複数の延在部の一部または全部の先端に、回路基板が固着される側とは反対側に段差（１５１）が形成され、該段差に基台に設けられた鉤状固定部（１２０）に回転挿入され、電磁回転機の前記基台に対しての固定がなされる。
【００８３】
以上のように、本実施の各形態のスキャナモータにおいては、例えば回転体に回転軸を一体化し、電機子機能を回路パターンに統合してコイル部品を廃止し、軸受けを内ヨークの空きスペースに配設している。その一方で、スピンドルモータの磁気回路の特徴である内ヨークと外ヨークで駆動マグネットを挟む構成にしているので、駆動トルクを確保しながら大幅な軸方向寸法の短縮、薄型化を実現できる。よって、近年の小型レーザービームプリンタに最適な薄型キャナモータを提供できることとなる。
【００８４】
また、ラジアル動圧１箇所とスラスト動圧１箇所の組合せで軸振れを抑える構成にしているので、薄型化を損なうことなく、回転体の軸振れも抑えることができる。
【００８５】
なお、上記実施の各形態では、ポリゴンミラースキャナモータを例にしているが、これに限定されるものではなく、ポリゴンミラー以外の回転体、例えば光ディスクや磁気ディスク等を駆動する電磁回転機であれば同様に適用できるものである。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、小型化を損なうことなく、薄型化も達成したり、さらには、回転体の回転時の軸振れを抑えることができる電磁回転機を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係るスキャナモータの平面及び断面を示す図である。
【図２】本発明の実施の第１及び第２の形態に係る銅パターンコイルを結線する方法を説明する為の斜視図である。
【図３】本発明の実施の第１の形態に係る固定ヨークを示す平面図である。
【図４】本発明の実施の第１の形態に係る固定スリーブの断面とスラスト軸受け溝パターンの平面を示す図である。
【図５】本発明の実施の第１の形態に係る回転体であるポリゴンミラーの断面と平面を示す図である。
【図６】本発明の実施の第２の形態に係るスキャナモータの平面と断面を示す図である。
【図７】本発明の実施の第３の形態に係るスキャナモータを示す断面図である。
【図８】本発明の実施の第４の形態に係るスキャナモータを示す断面図である。
【図９】本発明の実施の第５の形態に係るスキャナモータの基台への位置決めと取付け方法を説明する為の断面図である。
【図１０】従来のスピンドルモータの平面及び断面を示す図である。
【符号の説明】
１１　　　　　　内ヨーク
１２　　　　　　外ヨーク
１４　　　　　　固定ヨーク
３１　　　　　　回路基板
３７　　　　　　銅パターンコイル
４４　　　　　　固定軸
６１　　　　　　ロータマグネット
１００　　　　　ポリゴンミラー
１０１　　　　　回転軸
１０５　　　　　回転スリーブ
４３１，４３２　固定スリーブ

Claims (9)

1. 所定の長さに抑えられた回転軸が下面側に延びるように一体的に構成される回転体と、
   前記回転軸の周囲に配置され、前記回転体と一体に回転するリング状のロータマグネットと、
   それぞれが前記回転軸方向に延在しており、その先端部が前記ロータマグネットの内周側と外周面側に所定の空隙をもって位置するように半径方向に対向する、内ヨークと外ヨークを一体的に有すると共に、前記回転軸の軸受け手段を前記内ヨークの内周側の空間に有する固定ヨークと、
   前記回転軸方向に延在した前記内ヨークと外ヨークが挿入される複数の貫通穴を有し、該複数の貫通穴のうち、櫛歯形状をした前記内ヨークと外ヨークもしくはいずれか一方が挿入される複数の貫通穴の周囲に、捲き方向が同一で捲き数も略等しい、電機子コイルとして機能する銅パターンコイルが一体的に形成される回路基板とを有する電磁回転機であって、
   前記銅パターンコイルが一体的に形成された前記回路基板は、該回路基板の前記貫通穴を介して前記内ヨークと外ヨークに挿入されて前記固定ヨークの底面上側に位置し、
   前記ロータマグネットを一体に有する前記回転体は、その回転軸が前記固定ヨークの軸受け手段に対して回転可能に嵌合され、この状態において、前記内ヨークと外ヨークの先端部が前記ロータマグネットの内周側と外周面側に所定の空隙をもって位置することを特徴とする電磁回転機。
2. 下面側に、所定の長さに抑えられた固定軸が挿入される回転スリーブが一体的に構成される回転体と、
   前記回転スリーブの周囲に配置され、前記回転体と一体に回転するリング状のロータマグネットと、
   それぞれが固定軸方向に延在しており、その先端部が前記ロータマグネットの内周側と外周面側に所定の空隙をもって位置するように半径方向に対向する、内ヨークと外ヨークを一体的に有すると共に、前記回転スリーブに挿入される前記固定軸を保持する軸受部を有する固定ヨークと、
   前記固定軸方向に延在した前記内ヨークと外ヨークが挿入される複数の貫通穴を有し、該複数の貫通穴のうち、櫛歯形状をした前記内ヨークと外ヨークもしくはいずれか一方が挿入される複数の貫通穴の周囲に、捲き方向が同一で捲き数も略等しい、電機子コイルとして機能する銅パターンコイルが一体的に形成される回路基板とを有する電磁回転機であって、
   前記銅パターンコイルが一体的に形成された前記回路基板は、該回路基板の前記貫通穴を介して前記内ヨークと外ヨークに挿入されて前記固定ヨークの底面上側に位置し、
   前記ロータマグネットを一体に有する前記回転体は、その回転スリーブが前記固定ヨークの軸受部に保持された前記固定軸に対して回転可能に嵌合され、この状態において、前記内ヨークと外ヨークの先端部が前記ロータマグネットの内周側と外周面側に所定の空隙をもって位置することを特徴とする電磁回転機。
3. 前記内ヨークと前記外ヨークの一方は、前記回転体の軸中心と一致した対称軸をもつ円筒形状をし、他方は、前記回転体の軸中心の周りに点対称で複数配列される櫛歯形状をしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁回転機。
4. 前記内ヨークと前記外ヨークは対を成してそれぞれ、前記回転体の軸中心の周りに点対称で複数配列される櫛歯形状をしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁回転機。
5. 前記銅パターンコイルは、前記回路基板の上下面のうちの少なくとも一方の面上の前記複数の貫通穴の周囲に形成されることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電磁回転機。
6. 前記回転基板は複数の層より成る多層基板であり、
   前記銅パターンコイルは各層の前記複数の貫通穴の周囲に形成され、それぞれの銅パターンコイルは層間結線穴を介する導体パターンで結線されることを特徴とする特許請求項１〜４に何れかに記載の電磁回転機。
7. 前記固定ヨークの底面の、前記内ヨークの内周側に円筒状空間が形成されており、基台に設けられた円筒状突起部が前記円筒状空間に嵌合することにより、電磁回転機の位置決めがなされることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の電磁回転機。
8. 前記固定ヨークは底面から外周側に延在する複数の延在部を有し、該複数の延在部の一部または全部の先端に、前記回路基板が固着される側とは反対側に段差部が形成され、該段差部が前記基台に設けられた鉤状固定部に回転挿入され、電磁回転機が前記基台に固定されることを特徴とする請求項７に記載の電磁回転機。
9. 前記内ヨークの内周側の空間に配置される前記軸受け手段の、前記回転軸と直交し前記回転体の底面と接触する面に、スラスト軸受け機能を有する動圧発生部を１箇所設け、前記回転軸が挿入される穴部の側面に、ラジアル軸受け機能を有する動圧発生部を１箇所設けており、
   前記動圧発生部は、前記回転体の回転時に動圧発生を担う流体が流入する所定の角度方向に切られた複数の溝パターンによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の電磁回転機。

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