JP2008131828A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ポリゴンミラーをはじめとする回転体をバランスよく安定的に保持し、回転アンバランスを生ずることなく高速回転させ得るモータの提供。
【解決手段】中心部に取付孔２６ａを有する回転体２６と、取付孔２６ａに挿入されるボス部２２１および回転体２６を支持するフランジ部２２２を有するロータハブ２２と、そのロータハブ２２と同軸上に装着されて回転体２６をフランジ部２２２に押し付ける弾性板２７とを備える。取付孔２６ａの内壁面とボス部２２１との間に凹部２８が形成され、弾性板２７の外周部には凹部２８内に押し込められる加圧部２７ｄが形成される。加圧部２７ｄは、凹部２８の内周側でボス部２２１の一端外周縁に接する第１斜面部２７１と、凹部２８の外周側で取付孔２６ａの開口縁に接する第２斜面部２７２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポリゴンミラー（多面鏡）やハードディスクをはじめとするディスク状記録媒体などを回転させるためのモータに係わり、特にポリゴンミラーなどの回転体をバランスよく適切に保持することのできるモータに関する。

一般に、精密機器類の駆動源として用いられるモータは、回転アンバランスのない高精度な回転性能が要求される。例えば、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）に用いられるポリゴンミラーモータでは、回転体としてのポリゴンミラーをロータ軸と同心状に保持し、回転アンバランスを生ずることなく高速で回転させることが要求される。

そこで、係るポリゴンミラーモータ（スキャナモータ）として、図９のように２枚重ねの皿バネＳ１，Ｓ２で構成されるミラー押さえバネを備え、一方の皿バネＳ１の内径部近辺がポリゴンミラーＰｍの取付孔ｈの角部（開口縁）に当接されると共に、他方の皿バネＳ２の内径部近辺がロータ軸Ｒｓに形成された係止部ｅに係止され、これによりポリゴンミラーＰｍがロータ軸Ｒｓに固定されたボスフランジ部ｆの受け面に押圧固定されるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１）。

又、図１０のように、円錐状の突起ｐを形成した平面リング状の係止部材Ｋを備え、ミラー受座面に載置されたポリゴンミラーＰｍの環状溝ｇに上記係止部材の各突起ｐを係合させてポリゴンミラーＰｍの位置固定を行うようにしたものが知られる（例えば、特許文献２）。

特開２００６−１８７９７０号公報

特開平８−２６２３６１号公報

しかしながら、図９に示されるような特許文献１のモータでは、ミラー押さえバネが２枚の皿バネＳ１，Ｓ２を重ね合わせて構成されるために、その重ね合わせの際に生ずる位置ずれによりポリゴンミラーＰｍを押さえるバネ部分の長さが生産ロット毎に変わり、特にラジアル方向の加圧力に変化が生じて所定の同軸精度が得られなくなるという問題がある。

要するに、特許文献１によれば、ミラー押さえバネを高精度に加工、製作することが難しく、その精度不良によりポリゴンミラーのラジアル方向に対する加圧力にバラツキを生ずるので、ポリゴンミラーモータのようにポリゴンミラーを回転アンバランスなく高速回転させるものには適さない。

一方、特許文献２では、図１０に示されるような環状溝ｇをポリゴンミラーに形成しなければならないし、係止部材Ｋはミラー受座面を形成するスリーブＳに複数のネジｎにて固定されるので、ネジｎの締付トルクによりポリゴンミラーＰｍに作用する加圧力が位置によって変化してしまう。特に、係止部材Ｋに形成される突起ｐは円錐状の形態とされるので、その突起自体の弾性は非常に小さく、衝撃や振動により係止部材Ｋが浮き上がるなどの現象が起き、これに起因してポリゴンミラーＰｍの回転が不安定になるという問題がある。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的はポリゴンミラーをはじめとする回転体をバランスよく安定的に保持し、回転アンバランスを生ずることなく高速回転させ得るようにすることにある。

本発明は上記の目的を達成するため、
中心部に取付孔２６ａを有する回転体２６と、前記取付孔２６ａに挿入されるボス部２２１および前記回転体２６を支持するフランジ部２２２を有するロータハブ２２と、そのロータハブ２２と同軸上に装着されて前記回転体２６を前記フランジ部２２２に押し付ける弾性板２７とを備え、
前記取付孔２６ａの内壁面と前記ボス部２２１との間に凹部２８が形成されると共に、
前記弾性板２７の外周部には前記凹部２８内に押し込められる加圧部２７ｄが形成され、
その加圧部２７ｄは、前記凹部２８の内周側で前記ボス部２２１の一端外周縁に接する第１斜面部２７１と、前記凹部２８の外周側で前記取付孔２６ａの開口縁に接する第２斜面部２７２と、を有することを特徴とするモータを提供する。

又、上記のようなモータにおいて、
前記弾性板２７は、その加圧部２７ｄを形成する第１斜面部２７１が前記ボス部２２１の一端外周縁に接して凹部２８の外周側に広がるよう弾性変形し、その弾性変形によって第２斜面部２７２が前記取付孔２６ａの開口縁に二次的に接していることを特徴とする。

本発明に係るモータによれば、ポリゴンミラーを主とする回転体の中心部に穿設される取付孔の内壁面とロータハブのボス部との間に凹部が形成されると共に、弾性板の外周部には上記凹部内に押し込められる加圧部が形成され、その加圧部が、凹部の内周側でボス部の一端外周縁に接する第１斜面部と、凹部の外周側で取付孔の開口縁に接する第２斜面部とを有することから、ロータ軸と同心のロータハブを基準にして弾性板の心出しをしながら、回転体をロータ軸と同心となる位置に適切に保持することができる。

このため、回転体をバランスよく回転させることができ、高速回転時にも回転アンバランスを生じず、高精度な回転バランスを維持できる。

又、第１斜面部と第２斜面部とを有する弾性板は、単一の金型から一回のプレス加工で高精度に一体成型することができるので、生産ロット毎に第１斜面部と第２斜面部の相対位置や角度が変わらず、全ての弾性板をロータ軸と同心位置に誤差なく配置することができる。

加えて、弾性板は、ボス部の一端外周縁に接した第１斜面部の弾性変形により、これに連続する第２斜面部が回転体の取付孔の開口縁に二次的に接する態様とされることから、弾性板の心出しを行ってから、第２斜面部により回転体をラジアル方向に均一に加圧して該回転体をロータ軸と同心位置に確実に保持することができる。

以下、図面に基づいて本発明を詳しく説明する。尚、以下ではポリゴンミラーモータを代表例として説明するが、本発明は回転体としてハードディスクを用いるＨＤＤモータやその他のディスク駆動モータとしても適用可能である。

図１は本発明に係るポリゴンミラーモータ（走査用ブラシレスモータ）の構成例を示す縦断面図である。同モータはレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）などで使用される走査装置を構成するものであり、その形態はステータ１（固定子）の外側にロータ２（回転子）が設けられるアウタロータ型とされる。

本例において、ステータ１は、ＬＢＰなどの装置内に固定される板状のモータベース１１、このモータベース１１に貫通状態で固定される筒状の軸受ケーシング１２、及び軸受ケーシング１２内に嵌め込まれる円筒状の軸受１３などから構成される。このうち、軸受ケーシング１２の外周部には珪素鋼板の積層物などから成るステータコア１４が嵌着固定され、そのステータコア１４には駆動電流（電機子電流）が流されるステータコイル１５が巻回される。

又、軸受１３は含油メタルから成る流体軸受（ラジアル軸受）であり、その内部にはロータ軸２１が通され、該軸受１３の内周面とロータ軸２１の外周面との間には動圧を発生する潤滑油が充填される。

更に、軸受ケーシング１２の上端開口部には、軸受キャップ１６が嵌着される。軸受キャップ１６は、軸受１３が軸受ケーシング１２から抜けるのを防ぐ役割を果すほか、軸受１３に含浸された潤滑油の外部漏出を防止する役割を果たすもので、その中心部にはロータ軸２１を通すテーパ孔１６ａが形成されている。

そして、ロータ軸２１に作用するラジアル荷重を軸受１３が受け、スラスト荷重が軸受ケーシング１２の底面上に配置される受座１７により支持されるようにしてある。尚、軸受１３はその他のすべり軸受や転がり軸受に代えることもできる。

一方、ロータ２は、軸受１３により回転自在に支持されるロータ軸２１、該ロータ軸２１の先端部に固着されるロータハブ２２、及びロータハブ２２に一体的に固定されるロータヨーク２３などから構成される。このうち、ロータ軸２１の外周部には、軸受キャップ１６の上端に形成される円形凹部１６ｂ内に位置する鍔状のオイルデフレクタ２４が固着され、ロータヨーク２３の内周面には、ステータコア１４に対向する位置で、回転力を発生するのに必要な磁束（界磁束）を発生する界磁マグネット２５が固着される。

又、ロータハブ２２は、ポリゴンミラー２６（回転体）の中心部に形成される取付孔２６ａに挿入されるボス部２２１と、ポリゴンミラー２６を載置支持するフランジ部２２２とを有する。

ボス部２２１は、外周に上記のフランジ部２２２を形成する円筒部２２３と、該円筒部２２３の一端に連続して形成される平面部２２４とを有し、特に円筒部２２３は段差を介して小径部２２３ａと大径部２２３ｂが連なる二段構成とされる。

そして、ロータハブ２２には上記ポリゴンミラー２６が装着され、そのポリゴンミラー２６がロータ軸２１に嵌められる弾性板２７（板バネ）によりロータハブ２２のフランジ部２２２に押し付けられるようになっている。

尚、ポリゴンミラー２６がロータハブ２２のフランジ部２２２に載置されたとき、円筒部２２３に形成した段差により、ポリゴンミラーの取付孔２６ａの内壁面とボス部２２１の一端外周面（円筒部２２３を形成する小径部２２３ａ）との間には、環状の凹部２８が形成され、その凹部２８に弾性板２７の部位が押し込められる。又、ポリゴンミラーの取付孔２６ａの内壁面と、円筒部２２３を形成する大径部２２３ｂとの間には、ポリゴンミラー２６の着脱を抵抗なく容易に行えるよう微小な間隙Ｇが形成される。

図１において、２９は弾性板２７をポリゴンミラー２６側に押し込むリング状のリテーナプレートで、このリテーナプレート２９は図示せぬネジにてロータ軸２１の外周部に締結される。尚、リテーナプレート２９としてラジアル方向に伸縮するスナップリングを用いる一方、ロータ軸２１の外周部に上記スナップリングを嵌める環状溝を形成するようにしてもよい。

ここに、ポリゴンミラー２６は、高速回転されつつ図示せぬ半導体レーザなどの光源から照射されるレーザ光を偏向反射させ、これを図示せぬ回転ドラム上の感光体に結像させて静電潜像を形成するためのもので、その形態は本例において図２のように正六角形であり、当該ポリゴンミラー２６の端面２６ｂは、レーザ光を上記回転ドラムに向けて偏向反射させるための反射面とされる。

次に、弾性板２７について説明する。図３は弾性板２７の拡大平面図であり、図４には図３におけるＸ−Ｘ断面を示す。図３から明らかなように、係る弾性板２７は中心部から等間隔（９０度間隔）で放射状に広がる４つのアーム部２７ａを有する平面視十字形の金属板バネであり、その中心部には上記ロータ軸２１の直径より若干大きい孔２７ｂが穿設されている。尚、本例において、弾性板２７の厚さｔは０．３ｍｍ、各アーム部２７ａの幅Ｗは３ｍｍとされる。

特に、各アーム部２７ａは、孔２７ｂを穿設した平面部２７ｃに対して傾斜状に折り曲げられると共に、各アーム部２７ａにはその先端部を該アーム部２７ａの傾斜方向とは逆向きに折り返したＶ字形の加圧部２７ｄが一体に形成される。その加圧部２７ｄは、アーム部２７ａと同一傾斜の第１斜面部２７１と、アーム部２７ａの先端折り返し部分を成す第２斜面部２７２とで成る稜角で、その内角θは本例において９０度に設定されている。

尚、このような弾性板２７は、複数の第１斜面部２７１および第２斜面部２７２がそれぞれ同一円周上に位置するようプレス加工により高精度に成型することができる。

図５は、弾性板２７の装着時の状態を示す。ここに、凹部２８の内径（小径部２２３ａの直径）をＤ１、凹部２８の外径（ポリコンミラーの取付孔２６ａの直径）をＤ２として、無負荷状態の弾性板２７は、各アーム部２７ａの基部がＤ１よりも小さい直径Ｄ３の位置で４５度に折れ曲がって第１斜面部２７１を形成する一方、Ｄ１よりも大きく且つ（Ｄ１+Ｄ２）／２よりも小さい直径Ｄ４の位置で各アーム部２７ａの先端が逆向きに９０度折り返されて第２斜面部２７２を形成しており、その第２斜面部２７２がＤ２より大きい直径Ｄ５の位置まで伸びている。

尚、本例では、Ｄ１＝２０．４ｍｍ、Ｄ２＝２５．３ｍｍ、Ｄ３＝１４．９ｍｍ、Ｄ４＝２２．８ｍｍ、Ｄ５＝２６．８ｍｍとされる。

このような弾性板２７によれば、その組み付けに際し、最初に第１斜面部２７１が凹部２８の内周側でボス部２２１の一端外周縁（円筒部２２３と平面部２２４の交差部分）に接し、当該弾性板２７の心出しが行われる。

つまり、ボス部２２１の一端外周縁はロータ軸２１と同心の円形で、しかも弾性板２７はロータ軸２１より大きな直径の孔２７ｂを有してロータ軸２１のラジアル方向への移動が許容されるので、弾性板２７の第１斜面部２７１がボス部２２１の一端外周縁の数箇所（本例において４箇所）に接することにより、弾性板２７がロータ軸２１およびロータハブ２２と同心となる位置で位置決めされる。

そして、その状態で弾性板２７をポリゴンミラー２６側に押し込むと、第１斜面部２７１が凹部２８の外周側に広がるよう弾性変形し、その弾性変形を受け第２斜面部２７２が凹部２８の外周側でポリコンミラーの取付孔２６ａの開口縁（ポリゴンミラー２６の表面と取付孔２６ａの交差部分）に二次的に接するようになっており、この段階でロータ軸２１にリテーナプレート２９を固定して弾性板２７の固定保持が行われる。尚、第２斜面部２７２がポリコンミラーの取付孔２６ａの開口縁に二次的に接するとは、ボス部２２１の一端外周縁に対する第１斜面部２７１の接触が先行し、その接触に起因してポリコンミラーの取付孔２６ａの開口縁に対する第２斜面部２７２の接触が行われることを意味する。

図６は、第１斜面部２７１がボス部２２１の一端外周縁に接した（一次的接触した状態の）まま、第２斜面部２７２がポリゴンミラーの取付孔２６ａの開口縁に二次的接触した状態であり、このときポリゴンミラー２６は、第２斜面部２７２による加圧力Ｆのラジアル方向分力Ｆ１を受け、取付孔２６ａと大径部２２３ｂとの間に形成される微小間隙Ｇを微動範囲として心出しされる。

つまり、弾性板２７が第１斜面部２７１の働きによりロータ軸２１と同心状に配置されたまま、第１斜面部２７１に連続してそれぞれ同一円周上に配列する第２斜面部２７２がポリゴンミラーの取付孔２６ａの開口縁に二次的に接することにより、ポリゴンミラー２６もロータ軸２１やロータハブ２２に対して同心状態で固定されることとなる。又、ポリゴンミラー２６は、第２斜面部２７２による加圧力Ｆのスラスト方向分力Ｆ２により、ロータハブ２２のフランジ部２２２に強固に押し付けられてスラスト方向の動きも抑止される。

従って、ポリゴンミラー２６はロータ軸２１に同調してバランスよく回転し、高速回転時にも回転アンバランスを生ずることなく、ロータ軸２１との同心状態が維持される。

尚、第１斜面部２７１の接触が先行して行われる態様とする理由は、第２斜面部２７２が先にポリゴンミラー２６に接すると、ポリゴンミラー２６がその位置で押圧固定されてしまい、弾性板２７をそれ以上押し込んでも第１斜面部２７１がボス部２２１に容易に接触せず、仮に接触したとしても既にポリゴンミラー２６がフランジ部２２２に押し付けられていてその同軸度を補正するような作用が発揮され難くなるためである。

ここに、本例では、ボス部２２１の平面部２２４とポリゴンミラー２６の表面との高さが同一とされるが、その高さが相違し、ポリゴンミラー２６の表面に対してボス部の平面部２２４が高い場合、両者の高低差の２倍だけ上記Ｄ４を大きく設定し、ポリゴンミラー２６の表面に対してボス部の平面部２２４が低い場合には、両者の高低差の２倍だけ上記Ｄ４を小さく設定するのであり、これにより第１斜面部２７１を第２斜面部２７２より先にボス部２２１の一端外周縁に接触せしめてポリゴンミラー２６の心出しを行うことができる。尚、加圧部２７ａの内角θ（第１斜面部２７１に対する第２斜面部２７２の角度）を変更するようにしてもよい。

以上、本発明に係るモータの好適な一例を説明したが、弾性板２７は４つのアーム部２７ａを有することに限らず、例えば図７のようにアーム部２７ａを５つ等間隔に形成し、その各先端部にそれぞれ第１斜面部２７１および第２斜面部２７２を形成するようにしてもよい。尚、アーム部２７ａの幅を広くすれば、それだけバネ定数が大きくなり、ポリゴンミラー２６の保持強度を上げることができる。その他、アーム部２７ａの幅を一定にしてその数を増したり、弾性板２７の厚さを大きくしたりしてもポリゴンミラー２６の保持強度を上げ得ること勿論である。

又、加圧部２７ｄの内角θを変更することにより、ポリゴンミラー２６のラジアル方向とスラスト方向とに作用する加圧力のバランス調整を行うことができる。

更に、図８のように、本発明に係る弾性板２７は、第１斜面部２７１および第２斜面部２７２が周方向に切れ目なく連なる構成としてもよい。

尚、繰り返しになるが、本発明に係るモータは、ポリゴンミラーを備えない他のモータ（例えばハードディスクを駆動するＨＤＤモータ）に適用することもできる。

本発明に係るモータの構成例を示す縦断面図 ポリゴンミラーの保持状態を示す平面図 弾性板の拡大平面図 図３のＸ−Ｘ断面図 弾性板を装着するときの状態を示す説明図 弾性板によりポリゴンミラーが保持された状態を示す部分拡大断面図 弾性板の変形例を示す平面図 弾性板の変形例を示す斜視図 従来例を示す要部拡大図 他の従来例を示す要部拡大図

符号の説明

１ 固定子（ステータ）
２ 回転子（ロータ）
２１ ロータ軸
２２ ロータハブ
２２１ ボス部
２２２ フランジ部
２２３ 円筒部
２２３ａ 小径部
２２３ｂ 大径部
２２４ 平面部
２６ ポリゴンミラー（回転体）
２６ａ 取付孔
２７ 弾性板
２７ａ アーム部
２７ｄ 加圧部
２７１ 第１斜面部
２７２ 第２斜面部
２８ 凹部

Claims (2)

1. 中心部に取付孔を有する回転体と、前記取付孔に挿入されるボス部および前記回転体を支持するフランジ部を有するロータハブと、そのロータハブと同軸上に装着されて前記回転体を前記フランジ部に押し付ける弾性板とを備え、
   前記取付孔の内壁面と前記ボス部との間に凹部が形成されると共に、
   前記弾性板の外周部には前記凹部内に押し込められる加圧部が形成され、
   その加圧部は、前記凹部の内周側で前記ボス部の一端外周縁に接する第１斜面部と、前記凹部の外周側で前記取付孔の開口縁に接する第２斜面部と、を有することを特徴とするモータ。
2. 前記弾性板は、その加圧部を形成する第１斜面部が前記ボス部の一端外周縁に接して前記凹部の外周側に広がるよう弾性変形し、その弾性変形によって第２斜面部が前記取付孔の開口縁に二次的に接していることを特徴とする請求項１記載のモータ。

Images