JP2011141022A - スキャナモーター - Google Patents
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Abstract
【課題】超高速回転でも長寿命と安全性を確保することができるスキャナモーターを提供する。
【解決手段】回転可能な軸支用回転軸１４０、及び回転軸１４０を回転可能に支持するために、上部に流体動圧軸系１３１が備えられ、下部に含油焼結軸系１３２が備えられた中空の円筒状ベアリング１３０を含む。また含油焼結軸系１３２と回転軸１４０の間の接触面が曲面であり、流体動圧軸系１３１の長さは含油焼結軸系１３２の長さより長いスキャナモーター。
【選択図】図１
【解決手段】回転可能な軸支用回転軸１４０、及び回転軸１４０を回転可能に支持するために、上部に流体動圧軸系１３１が備えられ、下部に含油焼結軸系１３２が備えられた中空の円筒状ベアリング１３０を含む。また含油焼結軸系１３２と回転軸１４０の間の接触面が曲面であり、流体動圧軸系１３１の長さは含油焼結軸系１３２の長さより長いスキャナモーター。
【選択図】図１
Description
本発明はスキャナモーターに関する。
近年、電子機器の発展につれて、ＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｋ）、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｋ）、ＢＤ（ｂｌｕｅ−ｒａｙ ｄｉｓｋ）、ＨＤ ＤＶＤ（ｈｉｇｈ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｄｉｓｋ）などの高容量の情報格納装置が使われている。これにより、これらを駆動するディスクドライブも高速回転が要求されている。
多面鏡スキャニングモーター（以下、スキャナモーター）はレーザービームプリンターのレーザースキャニングユニットに装着され、レーザービームを偏向させる。
このモーターは多面鏡を装着しており、高速で回転し、印刷情報を持っているレーザービームを多面鏡の鏡面で反射させてＯＰＣ ＤＲＵＭに走査して印刷を行う。
多面鏡スキャニングモーター（以下、スキャナモーター）はレーザービームプリンターのレーザースキャニングユニットに装着され、レーザービームを偏向させる。
このモーターは多面鏡を装着しており、高速で回転し、印刷情報を持っているレーザービームを多面鏡の鏡面で反射させてＯＰＣ ＤＲＵＭに走査して印刷を行う。
レーザープリンターの最大の利点でありながらも特徴の一つである印刷速度の高速化のためには、スキャナモーターの回転速度も加速化しなければならない。この際、必ず問題となることが高速回転による騷音であり、回転速度によって不可避に発生する空気との摩擦騷音の外に、スキャナモーターが持っている質量不平衡で発生する振動によってＬＳＵまたはプリンターセットが共振するか加振されて騷音を誘発することになるので、スキャナモーターの製作過程においてはこのような質量不平衡を抑制することにより、ＬＳＵやプリンターセットにおける所望の騷音レベル以下を達成している。
このように超高速回転でも長寿命と安全性を確保することができるだけでなく製造コストが低いスキャナモーターに対する研究が切実な実情である。
このように超高速回転でも長寿命と安全性を確保することができるだけでなく製造コストが低いスキャナモーターに対する研究が切実な実情である。
したがって、本発明は前述したような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、超高速回転でも長寿命と安全性を確保することができるスキャナモーターを提供することである。
前記課題を達成するために、本発明のある観点によれば、回転可能な軸支用回転軸；及び前記回転軸を回転可能に支持するために、上部に流体動圧軸系が備えられ、下部に含油焼結軸系が備えられた中空の円筒状ベアリング；を含む、スキャナモーターを提供する。
前記含油焼結軸系と前記回転軸の間の接触面が曲面であってもよい。
前記流体動圧軸系の長さは前記含油焼結軸系の長さより長いことができる。
前記含油焼結軸系と回転軸の間のギャップは０．２ｍｍ〜０．４ｍｍであってもよい。
前記流体動圧軸系の縦長は２ｍｍ〜６ｍｍであってもよい。
前記曲面の曲率半径は２ｍｍ〜１８ｍｍであってもよい。
前記含油焼結軸系と前記回転軸の間の接触面が曲面であってもよい。
前記流体動圧軸系の長さは前記含油焼結軸系の長さより長いことができる。
前記含油焼結軸系と回転軸の間のギャップは０．２ｍｍ〜０．４ｍｍであってもよい。
前記流体動圧軸系の縦長は２ｍｍ〜６ｍｍであってもよい。
前記曲面の曲率半径は２ｍｍ〜１８ｍｍであってもよい。
本発明によるスキャナモーターは、流体動圧軸系と含油焼結軸系を同時に備えることができるハイブリッド型ベアリングを含むことにより、超高速回転でも長寿命と回転安全性を確保するとともに安価で製造することができる。
ここで、流体動圧軸系は軸の回転によって発生する流体の圧力を利用して軸を支持する形式のスライドベアリングで、適当な形態の溝を形成して流体の圧力発生を高める原理である。このような流体動圧軸系は超高速回転にも優れた寿命と回転安全性を確保することができる利点があり、現行の多面鏡スキャナモーターにおいて最も優秀なベアリングとして認められている。
ここで、流体動圧軸系は軸の回転によって発生する流体の圧力を利用して軸を支持する形式のスライドベアリングで、適当な形態の溝を形成して流体の圧力発生を高める原理である。このような流体動圧軸系は超高速回転にも優れた寿命と回転安全性を確保することができる利点があり、現行の多面鏡スキャナモーターにおいて最も優秀なベアリングとして認められている。
また、流体動圧軸系の下部に備えられた含油焼結軸系は、焼結ベアリングに含浸されてあるオイルが軸の回転によってベアリングの外に出て油膜を形成してシャフトを支持する原理である。すなわち、内部金属粉末の間に空気層が形成されているので、オイルがベアリングの内外部を循環する。
このような含油焼結軸系は低い製作コストで比較的安定した寿命と安全性を確保することができるという利点がある。すなわち、ベアリング自体がオイルを含んでいるので、高温、長期間の条件でも安定的にオイルを受けることができ、オイルの蒸発に対して比較的自由である。
このような含油焼結軸系は低い製作コストで比較的安定した寿命と安全性を確保することができるという利点がある。すなわち、ベアリング自体がオイルを含んでいるので、高温、長期間の条件でも安定的にオイルを受けることができ、オイルの蒸発に対して比較的自由である。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例によるスキャナモーターについて詳細に説明する。
本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以降の詳細な説明からより明らかになるであろう。
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は通常的で辞書的な意味に解釈されてはいけなく、発明者がその自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されなければならない。
本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以降の詳細な説明からより明らかになるであろう。
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は通常的で辞書的な意味に解釈されてはいけなく、発明者がその自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されなければならない。
図１及び図２は説明の便宜上スキャナモーターの半分だけを示しているが、左右対称の形状に形成される。
図１は好適な実施例によるスキャナモーターの断面図、図２はスキャナモーターのベアリングの一部拡大図である。以下、これら図を参照して本実施例によるスキャナモーター１００について説明する。
図１に示すように、本発明の好適な実施例によるスキャナモーター１００は、ベースプレート１１０、ベアリングホルダー１２０、ベアリング１３０、回転軸１４０、ハウジングシャフト１５０、多面鏡１６０、ローターケース１７０、ステータ１８０、及び支持部材１９０を含む。
ベースプレート１１０はスキャナモーター１００を全体的に固定支持するためのもので、スキャナモーター１００が設置されるハードディスクドライブなどの装置に固定設置される。ここで、ベースプレート１１０はアルミニウム板またはアルミニウム合金板などの軽量材で製作できるが、これとは異なり鋼鉄板で製作されることもできる。
図１は好適な実施例によるスキャナモーターの断面図、図２はスキャナモーターのベアリングの一部拡大図である。以下、これら図を参照して本実施例によるスキャナモーター１００について説明する。
図１に示すように、本発明の好適な実施例によるスキャナモーター１００は、ベースプレート１１０、ベアリングホルダー１２０、ベアリング１３０、回転軸１４０、ハウジングシャフト１５０、多面鏡１６０、ローターケース１７０、ステータ１８０、及び支持部材１９０を含む。
ベースプレート１１０はスキャナモーター１００を全体的に固定支持するためのもので、スキャナモーター１００が設置されるハードディスクドライブなどの装置に固定設置される。ここで、ベースプレート１１０はアルミニウム板またはアルミニウム合金板などの軽量材で製作できるが、これとは異なり鋼鉄板で製作されることもできる。
ベアリングホルダー１２０はその内部に収容されるベアリング１３０を固定支持するためのもので、全体的に中空円筒状に形成されてベースプレート１１０に固定結合され、外周面にはステータ１８０が設置される。ステータ１８０については後に補充して説明する。
ベアリング１３０は回転軸１４０を回転可能に支持するためのもので、全体的に中空円筒状を持ち、回転軸１４０と向かい合う内径部に流体動圧ベアリングが形成される。ここで、ベアリング１３０の外周面には、ベースプレート１１０を支持するとともにベアリング１３０と回転軸１４０の回転をなだらかにするベアリングホルダー１２０が一般的に装着される。
回転軸１４０はローターケース１７０を軸支するためのもので、ベアリング１３０の内径部に挿入され、ベアリング１３０によって回転可能に支持される。
ベアリング１３０は回転軸１４０を回転可能に支持するためのもので、全体的に中空円筒状を持ち、回転軸１４０と向かい合う内径部に流体動圧ベアリングが形成される。ここで、ベアリング１３０の外周面には、ベースプレート１１０を支持するとともにベアリング１３０と回転軸１４０の回転をなだらかにするベアリングホルダー１２０が一般的に装着される。
回転軸１４０はローターケース１７０を軸支するためのもので、ベアリング１３０の内径部に挿入され、ベアリング１３０によって回転可能に支持される。
ハウジングシャフト１５０は多面鏡１６０に支持部材１９０を介して固定されて回転駆動されるもので、回転軸１４０の外径部に嵌合されてローターケース１７０の上部に装着される。
多面鏡１６０は光源（図示せず）から入射する光ビームを偏向させて走査するためのもので、中心ホールがハウジングシャフト１５０の外周面に嵌合される。多面鏡１６０の上部には、回転の際、多面鏡１６０の離脱及び上昇を防止するために、支持部材１９０が備えられる。支持部材１９０は弾性材のものが好ましく、多様な形状のスプリングが使用可能である。
ローターケース１７０は多面鏡１６０及びハウジングシャフト１５０を支持するためのもので、回転軸１４０の外周面に中心開口部が嵌合されて回転し、多面鏡１６０を支持する上部と、内部に環状のローターマグネット１７１が設置される側部とからなる。
多面鏡１６０は光源（図示せず）から入射する光ビームを偏向させて走査するためのもので、中心ホールがハウジングシャフト１５０の外周面に嵌合される。多面鏡１６０の上部には、回転の際、多面鏡１６０の離脱及び上昇を防止するために、支持部材１９０が備えられる。支持部材１９０は弾性材のものが好ましく、多様な形状のスプリングが使用可能である。
ローターケース１７０は多面鏡１６０及びハウジングシャフト１５０を支持するためのもので、回転軸１４０の外周面に中心開口部が嵌合されて回転し、多面鏡１６０を支持する上部と、内部に環状のローターマグネット１７１が設置される側部とからなる。
ここで、ローターケース１７０は好ましくは磁性体で、プレス加工によって形成される。また、ローターケース１７０の内部に装着されたローターマグネット１７１はステータ１８０と向かい合うように備えられ、ステータ１８０との間で発生する力でモーターを回転させる。
ステータ１８０は光ディスクまたは磁気ディスクが搭載されるローターケース１７０を回転させるために外部電源を受けて電場を形成するためのもので、多数枚の薄型金属板を積層させたコア１８１と、このコア１８１に多数回巻線されるコイル１８２とからなる。
コア１８１はベアリングホルダー１２０の外周面に固定されるように設置され、コイル１８２はコア１８１に巻線される。ここで、コイル１８２は外部から印加される電流で電場を形成することにより、ローターケース１７０のローターマグネット１７１との間で形成される電磁気力でローターケース１７０を回転させる。
ストッパ１７２はローターケース１７０の端部を上部で支持して、モーターの回転の際、ローターケースの過度な上昇を防ぐためのもので、ローターケース１７０の端部を支持するように多様な形状に形成できる。
ステータ１８０は光ディスクまたは磁気ディスクが搭載されるローターケース１７０を回転させるために外部電源を受けて電場を形成するためのもので、多数枚の薄型金属板を積層させたコア１８１と、このコア１８１に多数回巻線されるコイル１８２とからなる。
コア１８１はベアリングホルダー１２０の外周面に固定されるように設置され、コイル１８２はコア１８１に巻線される。ここで、コイル１８２は外部から印加される電流で電場を形成することにより、ローターケース１７０のローターマグネット１７１との間で形成される電磁気力でローターケース１７０を回転させる。
ストッパ１７２はローターケース１７０の端部を上部で支持して、モーターの回転の際、ローターケースの過度な上昇を防ぐためのもので、ローターケース１７０の端部を支持するように多様な形状に形成できる。
前記のように、本発明によるスキャナモーター１００のベアリング１３０は、図１に示すように、軸の回転による流体の圧力を用いる流体動圧軸系１３１と、焼結ベアリングに含浸されているオイルが軸の回転によって油膜を形成して軸を支持する含油焼結軸系１３２とからなる。
流体動圧軸系１３１は軸の回転によって生ずる流体の圧力を利用して軸を支持する方式のスライドベアリングで、適当な形状の溝１３１ａを形成して流体の圧力発生を高める原理である。このような流体動圧軸系１３１は超高速回転でも優れた寿命と回転安全性を確保することができる利点があり、現行の多面鏡スキャナモーターにおいて最も優秀なベアリングとして認められている。
しかし、このような流体動圧軸系１３１は資材を機械加工で製作するため、設備の購入と運営に高費用が発生する。また、ベアリングそのものがオイルを含有していないため、もっぱら初期に注入されたオイルによって性能が決まり、オイルの蒸発に対する厳格な管理が必要であるという欠点がある。
流体動圧軸系１３１は軸の回転によって生ずる流体の圧力を利用して軸を支持する方式のスライドベアリングで、適当な形状の溝１３１ａを形成して流体の圧力発生を高める原理である。このような流体動圧軸系１３１は超高速回転でも優れた寿命と回転安全性を確保することができる利点があり、現行の多面鏡スキャナモーターにおいて最も優秀なベアリングとして認められている。
しかし、このような流体動圧軸系１３１は資材を機械加工で製作するため、設備の購入と運営に高費用が発生する。また、ベアリングそのものがオイルを含有していないため、もっぱら初期に注入されたオイルによって性能が決まり、オイルの蒸発に対する厳格な管理が必要であるという欠点がある。
このような流体動圧軸系１３１の欠点を解決するために、流体動圧軸系１３１の下部に備えられた含油焼結軸系１３２は、焼結ベアリングに含浸されているオイルが軸の回転によってベアリングの外に出て油膜を形成してシャフトを支持する原理である。すなわち、内部金属粉末の間に空気層が形成されているので、オイルがベアリングの内外部を循環する。
このような含油焼結軸系１３２は低い製作コストで比較的安定した寿命と安全性を確保することができるという利点がある。すなわち、ベアリング自体がオイルを含有しているので、高温及び長期間の条件でも安定的にオイルを受けることができ、オイルの蒸発に対して比較的自由である。
このような含油焼結軸系１３２は超高速回転では寿命と回転安全性の確保が難しいという欠点があるが、このような欠点は上部に備えられた流体動圧軸系１３１によって補完される。
このような含油焼結軸系１３２は低い製作コストで比較的安定した寿命と安全性を確保することができるという利点がある。すなわち、ベアリング自体がオイルを含有しているので、高温及び長期間の条件でも安定的にオイルを受けることができ、オイルの蒸発に対して比較的自由である。
このような含油焼結軸系１３２は超高速回転では寿命と回転安全性の確保が難しいという欠点があるが、このような欠点は上部に備えられた流体動圧軸系１３１によって補完される。
したがって、本発明は前記のように互いに異なる利点と欠点を持つ流体動圧軸系１３１と含油焼結軸系１３２を同時に備えることができるハイブリッド型ベアリング１３０を含むスキャナモーター１００を提供することにより、超高速回転でも長寿命と回転安全性が確保されるとともに安価で製造することができる。
ここで、流体動圧軸系１３１は従来より短く製作され、これによって発生する軸系の安全性低下を解決するために、短くなった長さに相当する含油焼結軸系１３２を備える。これで、超高速回転でも長寿命と回転安全性が確保されるとともに製作コストの低いベアリング１３０を提供することができる。
ここで、流体動圧軸系１３１は従来より短く製作され、これによって発生する軸系の安全性低下を解決するために、短くなった長さに相当する含油焼結軸系１３２を備える。これで、超高速回転でも長寿命と回転安全性が確保されるとともに製作コストの低いベアリング１３０を提供することができる。
また、流体動圧軸系１３１と含油焼結軸系１３２の縦長の割合を調節することにより、流体動圧軸系１３１と含油焼結軸系１３２のそれぞれの長所を最大限に生かすことができるスキャナモーター１００を提供する。
流体動圧軸系１３１の長さと含油焼結軸系１３２の長さに対する限定はないが、流体動圧軸系１３１の適用を基本にしているので、一般的に流体動圧軸系１３１の縦長が含油焼結軸系１３２の縦長より長く備えられることが好ましい。好適な実施例として、含油焼結軸系１３２の縦長は２ｍｍ〜６ｍｍであることが好ましい。
含油焼結軸系１３２は流体動圧軸系１３１の下部に備えられるので、初期に注入されたオイルが異常な現象（蒸発、飛散、漏油など）が発生しても、含油焼結軸系１３２からオイルを持続的に受けることができ、オイルの蒸発に対する厳格な管理が不要である。
流体動圧軸系１３１の長さと含油焼結軸系１３２の長さに対する限定はないが、流体動圧軸系１３１の適用を基本にしているので、一般的に流体動圧軸系１３１の縦長が含油焼結軸系１３２の縦長より長く備えられることが好ましい。好適な実施例として、含油焼結軸系１３２の縦長は２ｍｍ〜６ｍｍであることが好ましい。
含油焼結軸系１３２は流体動圧軸系１３１の下部に備えられるので、初期に注入されたオイルが異常な現象（蒸発、飛散、漏油など）が発生しても、含油焼結軸系１３２からオイルを持続的に受けることができ、オイルの蒸発に対する厳格な管理が不要である。
図２は本発明によるベアリング１３０の含油焼結軸系１３２と回転軸１４０が接することを拡大した図で、回転軸１４０と接する含油焼結軸系１３２の接触面をＳＲ（曲面）に構成して駆動損失力を最小化するとともに軸支を実現して回転安全性を確保するようにする。
ここで、回転軸１４０と含油焼結軸系１３２の間の最大ギャップ（Ａ）はオイルの表面張力が低下する時点である０．２ｍｍ〜０．４ｍｍに設定して、表面張力による損失が最小化するようにする。通常的に使用するオイルの場合、最大ギャップ（Ａ）が０．３ｍｍ以上になれば表面張力がそれ以下より相当に低下する。
ここで、回転軸１４０と含油焼結軸系１３２の間の最大ギャップ（Ａ）はオイルの表面張力が低下する時点である０．２ｍｍ〜０．４ｍｍに設定して、表面張力による損失が最小化するようにする。通常的に使用するオイルの場合、最大ギャップ（Ａ）が０．３ｍｍ以上になれば表面張力がそれ以下より相当に低下する。
したがって、表面張力を考慮する場合は０．３ｍｍ以上に設計するが、本発明の場合、０．３ｍｍよりあまり大きくする場合、流体ベアリングの動圧がギャップ部分を通じて出ることができるので、最大ギャップＡは０．３ｍｍに構成することが最も好ましい。
また、含油焼結軸系１３２の縦長が２ｍｍ〜６ｍｍであることに鑑みて、ＳＲ（曲面）の曲率半径は２ｍｍ〜１８ｍｍ程度であることが好ましい。
また、含油焼結軸系１３２の縦長が２ｍｍ〜６ｍｍであることに鑑みて、ＳＲ（曲面）の曲率半径は２ｍｍ〜１８ｍｍ程度であることが好ましい。
図３は含油焼結軸系１３２の縦長が２ｍｍ（Ｐ１）の場合を示す図で、この際、曲率半径（Ｒ１）は２ｍｍ程度であることが好ましい。含油焼結軸系１３２の最大ギャップ（Ａ）はやっぱり０．３ｍｍに構成することが最も好ましく、この際、表面張力が最小化する。
図４は含油焼結軸系１３２の縦長が６ｍｍ（Ｐ２）の場合を示す図で、この際、曲率半径（Ｒ２）は１８ｍｍ程度であることが好ましい。含油焼結軸系１３２の最大ギャップ（Ａ）はやっぱり０．３ｍｍに構成することが最も好ましく、この際、表面張力が最小化する。
本発明は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ、ＨＤ ＤＶＤなどの高容量の情報格納装置を駆動するディスクドライブの多面鏡スキャニングモーターに適用可能である。
１００ スキャナモーター
１１０ ベースプレート
１２０ ベアリングホルダー
１３０ ベアリング
１３１ 流体動圧軸系
１３２ 含油焼結軸系
１４０ 回転軸
１５０ ハウジングシャフト
１６０ 多面鏡
１７０ ローターケース
１８０ ステータ
１９０ 支持部材
１１０ ベースプレート
１２０ ベアリングホルダー
１３０ ベアリング
１３１ 流体動圧軸系
１３２ 含油焼結軸系
１４０ 回転軸
１５０ ハウジングシャフト
１６０ 多面鏡
１７０ ローターケース
１８０ ステータ
１９０ 支持部材
Claims (6)
- 回転可能な軸支用回転軸；及び
前記回転軸を回転可能に支持するために、上部に流体動圧軸系が備えられ、下部に含油焼結軸系が備えられた中空の円筒状ベアリング；を含むことを特徴とする、スキャナモーター。 - 前記含油焼結軸系と前記回転軸の間の接触面が曲面であることを特徴とする、請求項１に記載のスキャナモーター。
- 前記流体動圧軸系の長さは前記含油焼結軸系の長さより長いことを特徴とする、請求項１に記載のスキャナモーター。
- 前記含油焼結軸系と回転軸の間のギャップは０．２ｍｍ〜０．４ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のスキャナモーター。
- 前記流体動圧軸系の縦長は２ｍｍ〜６ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のスキャナモーター。
- 前記曲面の曲率半径は２ｍｍ〜１８ｍｍであることを特徴とする、請求項２に記載のスキャナモーター。
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