JP3469437B2 - 動圧軸受モータおよび光偏向器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定軸と該固定軸
に嵌合し当該固定軸を中心に無接触で回転する回転軸と
からなる動圧スピンドル軸受を有するモータを備えた動
圧軸受モータにおいて、前記動圧スピンドル軸受を構成
する前記回転軸が、磁性体材料により構成されている動
圧軸受モータに関するものであって、感光体等の像担持
体へ情報を含む光ビームを結像させ、光ビームが含まれ
た画情報を記録するようにした、レーザプリンタ、デジ
タル複写機等の画形成装置に用いられる光偏向器に関
し、特に多面鏡（ポリゴンミラー）、ホログラム・ディ
スク等を回転して入射光ビームを走査する光偏向器に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の動圧軸受モータおよび光偏向器１
は、図４に示されるように外側壁に複数の反射面２ａが
形成された多角形の多面鏡２を一定の回転速度で高速回
転させるモータ３と、これらの構成部品を防塵のため密
封収容する筺体４とから構成されている。なお、この筺
体４は前記多面鏡２の部分を覆う上部筺体４ａと、前記
モータ３の部分を覆う下部筺体４ｂとから構成されてお
り、前記上部筺体４ａには光ビーム６を案内する窓４ｃ
が形成され、この窓４ｃは防塵ガラス５により覆われて
いる。

【０００３】前記モータ３は、後述する動圧スピンドル
軸受を有するモータで、このモータ３の回転軸７は金属
製の中空な円筒形に形成され、その上端には一体にフラ
ンジ部７ａが形成され、前記多面鏡２は、前記フランジ
部７ａとモータ３のロータマグネット８を支承する円盤
形状の支持部材９との間に押圧挟持されている。

【０００４】なお、符号１０は、前記支持部材９を回転
軸７に位置決め固定する止め輪、符号１１は、前記支持
部材９の上面に嵌着され前記多面鏡２に均一な押圧力を
加えるＯリング、符号１２は、前記ロータマグネット８
に対向する位置の下部筺体４ｂに固定されたステータコ
イルであり、制御回路１３より制御電流が流れると図中
の上下方向に磁界を発生する。

【０００５】また、前記回転軸７のフランジ部７ａ上面
には、円周方向に沿って溝７ｂが形成されており、この
溝７ｂ内には、回転軸７の動バランス調整用のバランス
ウエイト１４が適切な位置に適量だけ付着されている。

【０００６】一方、動圧スピンドル軸受を有する前記モ
ータ３の金属製の固定軸１５は前記筺体４の下部筺体４
ｂに固定されており、その外周面にはエッチング等によ
りスパイラル溝１５ａが形成されている。またこの動圧
スピンドル軸受の他方を構成する前記回転軸７は前記固
定軸１５に嵌合し、静止中は回転軸７の上端に圧入され
たピポット１６によって前記固定軸１５と接触し、そこ
に支持されている。なお、この回転軸７の内周面７ｃは
鏡面仕上げに加工されている。

【０００７】このような動圧スピンドル軸受では、電源
から電流が供給されて前記モータ３の回転軸７が回転す
ると、前記固定軸１５に形成された前記スパイラル溝１
５ａと回転軸７の内周面７ｃとの間で空気の動圧が発生
し、この動圧により回転軸７のラジアル方向が固定軸１
５に対し非接触で支持される。また、この動圧により回
転軸７が固定軸１５に対し上方へ浮上し、回転軸７のス
ラスト方向も同様に固定軸１５に対し非接触で支持され
る。

【０００８】また従来の動圧軸受装置（特開平７−２７
９９６０）は、固定軸または回転軸に磁石を配設して、
該固定軸と回転軸との間に磁性流体を封入し、多面鏡が
配設された前記回転軸を軸支して回転させるものであっ
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の動圧スピン
ドル軸受および光偏向器は、特に回転子を構成している
部品点数が多く、組立工程も高精度が要求されるため組
立に工数がかかってしまうという問題があった。

【００１０】また、高解像度が求められるに従って光偏
向器の回転数も高回転数となり、回転子を構成している
部品点数が多いため、高トルクが必要となり光偏向器を
回転させるための消費電力が多くなるという問題があっ
た。

【００１１】また従来の動圧軸受装置は、前記固定軸と
回転軸との間に磁性流体が封入されているので、磁性流
体の漏れを防止する必要があるため、保守その他におい
て磁性流体の管理が大変であるという問題があった。

【００１２】そこで本発明者は、固定軸と該固定軸に嵌
合し当該固定軸を中心に無接触で回転する回転軸とから
なる動圧スピンドル軸受を有するモータを備えた動圧軸
受モータにおいて、前記動圧スピンドル軸受を構成する
前記回転軸を、磁性体材料により構成するという本発明
の第１の技術的思想に着眼した。

【００１３】また本発明者は、固定軸と該固定軸に嵌合
し当該固定軸を中心に無接触で回転する回転軸とからな
る動圧スピンドル軸受を有するモータを備えた動圧軸受
モータにおいて、前記動圧スピンドル軸受を構成する磁
性体材料よりなる前記回転軸に多面鏡（ポリゴンミラ
ー）またはホログラム・ディスク等を配設して、回転に
より入射光ビームを走査するという本発明の第２の技術
的思想に着眼した。

【００１４】本発明者は、上述した着眼に基づき、さら
に研究開発を重ねた結果、動圧スピンドル軸受を有する
動圧軸受モータの該動圧スピンドル軸受を磁性体材料よ
り構成して回転子を構成する部品点数を減らすことによ
って、組立工程を簡素化するとともに、回転子の軽量化
をはかることにより回転するための消費電力を低減し、
かつ保守を容易にするという目的を達成する本発明に到
達した。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）の動圧軸受モータは、固定軸と該固定軸に
嵌合し当該固定軸を中心に空気の動圧により無接触で回
転する回転軸とからなる動圧スピンドル軸受を有するモ
ータを備えた動圧軸受モータにおいて、前記動圧スピン
ドル軸受を構成する前記回転軸が、磁性体のマグネット
材料により構成され、円周方向に沿って着磁され、外側
にコイルが配設されているとともに、前記固定軸が、磁
力が作用しない材料によって構成されているものであ
る。

【００１６】本発明（請求項２に記載の第２発明）の動
圧軸受モータは、前記第１発明において、前記回転軸
が、磁石としての機能を達成するように構成されている
ものである。

【００１７】本発明（請求項３に記載の第３発明）の動
圧軸受モータは、前記第２発明において、前記モータの
ベースに配設さたステータコイルに対し、その内側に動
圧スピンドル軸受を構成する回転軸が形成され、該回転
軸が、前記ステータコイルから発生される磁界が作用す
るよう磁化され、駆動用のマグネットとしての機能を兼
ね備えているものである。

【００１８】本発明（請求項４に記載の第４発明）の動
圧軸受モータは、前記第３発明において、前記回転軸
が、その側壁にＮ極とＳ極とが円周方向に交互に着磁さ
れた永久磁石が形成されているものである。

【００１９】本発明（請求項５に記載の第５発明）の動
圧軸受モータは、前記第３発明において、前記動圧スピ
ンドル軸受を構成する前記回転軸および前記固定軸の内
外側壁に滑らかな周面を形成して、真円軸受を構成する
ようにしたものである。

【００２０】本発明（請求項６に記載の第６発明）の動
圧軸受モータは、前記第３発明において、前記動圧スピ
ンドル軸受を構成する前記固定軸に動圧発生用の動圧溝
が形成されているものである。

【００２１】本発明（請求項７に記載の第７発明）の動
圧軸受モータは、前記第３発明において、前記動圧スピ
ンドル軸受を構成する前記回転軸に動圧発生用の動圧溝
が形成されているものである。

【００２２】本発明（請求項８に記載の第８発明）の光
偏向器は、前記第１発明において、前記回転軸に多面鏡
を配設して、該回転軸の回転により入射光ビームを走査
するように構成されているものである。

【００２３】本発明（請求項９に記載の第９発明）の光
偏向器は、前記第１発明において、前記回転軸にホログ
ラム・ディスク等を配設して、該回転軸の回転により入
射光ビームを走査するように構成されているものであ
る。

【００２４】

【発明の作用および効果】上記構成より成る第１発明の
動圧軸受モータは、固定軸と該固定軸に嵌合し当該固定
軸を中心に空気の動圧により無接触で回転する回転軸と
からなる動圧スピンドル軸受を有するモータを備えた動
圧軸受モータにおいて、前記動圧スピンドル軸受を構成
する前記回転軸が、磁性体のマグネット材料により構成
され、円周方向に沿って着磁され、外側にコイルが配設
されているので、動圧スピンドル軸受としての機能と磁
気的支持および磁気的回転を可能にするとともに、磁性
流体を用いないので保守を容易にし、回転子を構成する
部品点数を減らすことによって、組立工程を簡素化する
という効果を奏する。

【００２５】上記構成より成る第２発明の動圧軸受モー
タは、前記第１発明において、前記回転軸が、磁石とし
ての機能を達成するように構成されているので、磁気的
支持および磁気的回転を実現するとともに、回転子を構
成する部品点数を減らすことによって、組立工程を簡素
化するという効果を奏する。

【００２６】上記構成より成る第３発明の動圧軸受モー
タは、前記第２発明において、前記モータのベースに配
設されたステータコイルに対し、その内側に動圧スピン
ドル軸受を構成する回転軸が形成され、該回転軸が、前
記ステータコイルから発生される磁界が作用するよう磁
化され、駆動用のマグネットとしての機能を兼ね備えて
いるので、ステータコイルから発生される磁界と作用し
回転力が発生するように磁化されているため、磁気的支
持および磁気的回転を実現するとともに、回転子の軽量
化をはかることにより回転するための消費電力を低減
し、かつ磁性流体を用いないので保守を容易にするとい
う効果を奏する。

【００２７】上記構成より成る第４発明の動圧軸受モー
タは、前記第３発明において、前記回転軸が、その側壁
にＮ極とＳ極とが円周方向に交互に着磁された永久磁石
が形成されているので、回転子を構成する部品点数を減
らすことによって、組立工程を簡素化するという効果を
奏する。

【００２８】上記構成より成る第５発明の動圧軸受モー
タは、前記第３発明において、前記動圧スピンドル軸受
を構成する前記回転軸および前記固定軸の内外側壁に滑
らかな周面を形成して、真円軸受を構成するようにした
ので、加工を容易にして、安価にするという効果を奏す
る。

【００２９】上記構成より成る第６発明の動圧軸受モー
タは、前記第３発明において、前記動圧スピンドル軸受
を構成する前記固定軸に動圧発生用の動圧溝が形成され
ているので、動圧軸受を構成して、前記回転軸の磁気的
支持に加え動圧支持を加えるので、前記回転軸の一層安
定した支持および回転を可能にするという効果を奏す
る。

【００３０】上記構成より成る第７発明の動圧軸受モー
タは、前記第３発明において、前記動圧スピンドル軸受
を構成する前記回転軸に動圧発生用の動圧溝が形成され
ているので、動圧軸受を構成して、前記回転軸の磁気的
支持に加え動圧支持を加えるので、前記回転軸の一層安
定した支持および回転を可能にするという効果を奏す
る。

【００３１】上記構成より成る第８発明の光偏向器は、
前記第１発明において、前記回転軸に前記多面鏡が配設
されているので、該回転軸の回転に伴う多面鏡による反
射により、入射光ビームの走査を可能にするという効果
を奏する。

【００３２】上記構成より成る第９発明の光偏向器は、
前記第１発明において、前記回転軸にホログラム・ディ
スクが配設されているので、該回転軸の回転に伴う前記
ホログラム・ディスクにより、入射光ビームの走査を可
能にするという効果を奏する。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。

【００３４】（第１実施形態）本第１実施形態の動圧軸
受モータおよび光偏向器は、図１および図２に示される
ように固定軸３２と該固定軸３２に嵌合し該固定軸を中
心に無接触で回転する回転軸２７とからなる動圧スピン
ドル軸受を有するモータ２３を備えた動圧軸受モータに
おいて、前記動圧スピンドル軸受を構成する前記回転軸
２７が、磁性体材料により構成され磁石としての機能を
達成するものである。

【００３５】本第１実施形態の動圧軸受モータは、図１
に示されるように外周面に複数の反射面２２ａが形成さ
れた多角形の多面鏡２２を一定の回転速度で高速回転さ
せるモータ２３と、これらの構成部品を防塵のため密閉
収容する筺体２４とから構成されている。この筺体２４
には、光ビーム２６を案内する窓２４ａが形成され、こ
の窓２４ａは防塵ガラス２５により覆われている。

【００３６】前記モータ２３は、後述する動圧スピンド
ル軸受を備えたモータで、このモータ２３の回転軸２７
が中空の円筒形に形成され、磁性体のマグネット材料に
よって構成されている。

【００３７】前記回転軸２７は、その上部に構成される
フランジ２８に対して中心軸を基準に位置決めされ、接
着固定されている。前記フランジ２８の上面には、円周
方向に沿って溝２８ｂが形成されており、この溝２８ｂ
内には動バランス調整用のバランスウエイト３１が適切
な位置に適量だけ付着されている。

【００３８】多面鏡２２は、前記フランジ２８の台座部
２８ａに突き当てられ接着固定されている。本第１実施
形態では、前記回転軸２７と前記フランジ２８が別体で
構成されている場合を説明しているが、回転軸２７とフ
ランジ２８とは必ずしも別体で構成される必要はなく回
転軸２７と同材料であるマグネットにて一体として構成
されていても構わない。

【００３９】一方、動圧スピンドル軸受を有する前記モ
ータ２３の前記固定軸３２は、前記回転軸２７からの磁
力が作用しない非鉄金属等の材料によって構成され、前
記筺体２４の下部筺体２４ｂに固定され、その外周面に
は動圧発生用の動圧溝としてスパイラル溝３２ａが形成
されている。

【００４０】またこの動圧スピンドル軸受の他方を構成
する前記回転軸２７は、前記固定軸３２に嵌合し、静止
中は下部筺体２４ｂに配設されたステータコイル２９の
コアと磁気的に作用し釣り合った位置で浮上している。
モータの高さ方向の浮上位置は、このステータコイル２
９のコアの配設する位置により調整が可能となってい
る。

【００４１】電源から電流が供給される制御回路３０か
ら前記ステータコイル２９に制御電流が流れると、図中
の左右方向に磁界を発生し、後述するように円周方向に
沿って着磁された前記回転軸２７と磁気的に作用し前記
モータ２３が回転するように構成されている。

【００４２】この回転によって、固定軸３２の外周面に
形成されたスパイラル溝３２ａと回転軸２７の内周面２
７ａとの間で動圧が発生し、この動圧により回転軸２７
のラジアル方向が固定軸３２に対し非接触で支持され
る。

【００４３】前記回転軸２７は、前述したようにマグネ
ット材料でできており、動圧スピンドル軸受として機能
するだけでなく、モータを回転させるための駆動マグネ
ットの機能も兼ね備えるように構成されている。

【００４４】前記回転軸２７の側壁にＮ極とＳ極とが円
周方向に交互に着磁された永久磁石が形成され、円筒形
状の前記回転軸２７の円周方向を直線的に展開した着磁
パターンの一例を図２に示した。

【００４５】図２に示される着磁パターン例は８極で、
かつ回転軸２７の中心軸に対し平行に着磁した場合が示
してあるが、ステータコイル２９との整合や回転精度に
よりさまざまな着磁パターンが可能である。前述したよ
うにこのステータコイル２９に制御電流が流れると図中
の左右方向に磁界を発生し、回転軸２７との間で磁気的
に作用して回転力が発生するように構成されている。

【００４６】上記構成より成る第１実施形態の動圧軸受
モータは、電源からの電流が供給される前記制御回路３
０から前記ステータコイル２９に制御電流が流れると、
図１中の左右方向に磁界を発生し、前述した円周方向に
沿って着磁された前記回転軸２７と磁気的に作用して、
前記モータ２３が回転する。

【００４７】前記モータ２３の回転により前記回転軸２
７が回転すると、外周面に複数の反射面２２ａが形成さ
れた前記多角形の多面鏡２２が一定の回転速度で高速回
転し、前記多面鏡２２の前記反射面２２ａに入射した光
を反射させ、前記防塵ガラス２５により覆われた前記窓
２４ａを介して光ビーム２６を案内して走査するもので
ある。

【００４８】上記作用を奏する第１実施形態の動圧軸受
モータおよび光偏向器は、前記動圧スピンドル軸受を有
する前記モータ２３が、前記固定軸３２に嵌合し該固定
軸を中心に無接触で回転する前記動圧スピンドル軸受を
構成する前記回転軸２７が、磁性体材料により構成さ
れ、磁石としての機能を達成するので、動圧スピンドル
軸受としての機能と磁気的支持および磁気的回転を可能
にするとともに、回転子を構成する部品点数を減らすこ
とによって、組立工程を簡素化するという効果を奏す
る。

【００４９】また第１実施形態の動圧軸受モータは、前
記モータ２３のベースに配設された前記ステータコイル
２９に対し、その内側に動圧スピンドル軸受を構成する
前記回転軸２７が形成され、該回転軸２７が、前記ステ
ータコイル２９から発生される磁界が作用するよう磁化
され、駆動用のマグネットとしての機能を兼ね備えてい
るので、ステータコイルから発生される磁界と作用し回
転力が発生するように磁化されているため、磁気的支持
および磁気的回転を実現するとともに、回転子の軽量化
をはかることにより回転するための電源の消費電力を低
減し、かつ従来のような磁性流体を用いないので保守を
容易にするという効果を奏する。

【００５０】さらに第１実施形態の動圧軸受モータは、
前記回転軸２７が、その側壁にＮ極とＳ極とが円周方向
に交互に着磁された永久磁石が形成されているので、回
転子を構成する部品点数を減らすことによって、組立工
程を簡素化するという効果を奏する。

【００５１】すなわち、第１実施形態の動圧軸受モータ
は、動圧スピンドル軸受を構成している前記回転軸２７
に対し、モータベースに配設された前記ステータコイル
２９との間で磁気的に作用するように磁化を施したこと
によって、以下の効果が得られる。

【００５２】前記回転軸２７が、動圧スピンドル軸受と
しての機能と、モータ駆動マグネットとしての機能を兼
ねていることから部品点数を減らすことが出来、組立工
程の簡素化が可能となる。

【００５３】さらに前記回転軸２７が、動圧スピンドル
軸受としての機能と、モータ駆動マグネットとしての機
能を兼ねていることから、部品点数を減らすことが出来
るため、モータの重量を軽量化できる。

【００５４】また第１実施形態の動圧軸受モータは、前
記動圧スピンドル軸受を構成する前記固定軸３２に動圧
発生用の動圧溝３２ａが形成されているので、動圧軸受
を構成して、前記回転軸２７の磁気的支持に加え動圧支
持を加えるので、前記回転軸の一層安定した支持および
回転を可能にするという効果を奏する。

【００５５】さらに第１実施形態の光偏向器は、前記回
転軸２７に前記多面鏡２２が配設されているので、該回
転軸２７の回転に伴う前記多面鏡２２による反射によ
り、入射光ビームの走査を可能にするという効果を奏す
る。

【００５６】（第２実施形態）本第２実施形態の動圧軸
受モータおよび光偏向器は、前記第１実施形態において
は前記動圧スピンドル軸受を構成する前記固定軸に動圧
発生用の動圧溝が形成されているのに対して、図３に示
されるように動圧発生用の動圧溝としてのスパイラル溝
２７ｂを前記動圧スピンドル軸受を構成する回転軸２７
の内周壁２７ａの内方に突出形成する点が相違点であ
る。

【００５７】上記構成より成る第２実施形態の動圧軸受
モータおよび光偏向器は、前記動圧スピンドル軸受を構
成する前記回転軸２７の前記内周壁２７ａに動圧発生用
の前記動圧溝２７ｂが形成されているので、動圧軸受を
構成して、前記回転軸２７の磁気的支持に加え動圧支持
を加えるので、前記回転軸の一層安定した支持および回
転を可能にするという効果を奏する。

【００５８】また第２実施形態の動圧軸受モータおよび
光偏向器は、前記動圧スピンドル軸受を構成する高速回
転している前記回転軸２７の中で最も遠心力が作用する
内周壁に動圧発生用の前記動圧溝２７ｂが形成されてい
るので、最も有効に動圧を発生し、強力で安定した動圧
軸受を実現するという効果を奏する。

【００５９】上述の実施形態は、説明のために例示した
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における動圧軸受モータ
および光偏向器を示す断面図である。

【図２】本第１実施形態における回転軸の着磁パターン
を示す展開図である。

【図３】本発明の第２実施形態における動圧軸受モータ
および光偏向器を示す断面図である。

【図４】従来の動圧軸受モータおよび光偏向器を示す断
面図である。

【符号の説明】 ２３ モータ ２７ 回転軸 ３２ 固定軸

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 5/167 F16C 17/10

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定軸と該固定軸に嵌合し当該固定軸を
   中心に空気の動圧により無接触で回転する回転軸とから
   なる動圧スピンドル軸受を有するモータを備えた動圧軸
   受モータにおいて、 前記動圧スピンドル軸受を構成する前記回転軸が、磁性
   体のマグネット材料により構成され、円周方向に沿って
   着磁され、外側にコイルが配設されているとともに、 前記固定軸が、磁力が作用しない材料によって構成され
   ていることを特徴とする動圧軸受モータ。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記回転軸が、磁石としての機能を達成するように構成
   されていることを特徴とする動圧軸受モータ。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記モータのベースに配設されたステータコイルに対
   し、その内側に動圧スピンドル軸受を構成する回転軸が
   形成され、該回転軸が、前記ステータコイルから発生さ
   れる磁界が作用するよう磁化され、駆動用のマグネット
   としての機能を兼ね備えていることを特徴とする動圧軸
   受モータ。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記回転軸が、その側壁にＮ極とＳ極とが円周方向に交
   互に着磁された永久磁石が形成されていることを特徴と
   する動圧軸受モータ。
5. 【請求項５】 請求項３において、 前記動圧スピンドル軸受を構成する前記回転軸および前
   記固定軸の内外側壁に滑らかな周面を形成して、真円軸
   受を構成するようにしたことを特徴とする動圧軸受モー
   タ。
6. 【請求項６】 請求項３において、 前記動圧スピンドル軸受を構成する前記固定軸に動圧発
   生用の動圧溝が形成されていることを特徴とする動圧軸
   受モータ。
7. 【請求項７】 請求項３において、 前記動圧スピンドル軸受を構成する前記回転軸に動圧発
   生用の動圧溝が形成されていることを特徴とする動圧軸
   受モータ。
8. 【請求項８】 請求項１において、 前記回転軸に多面鏡を配設して、該回転軸の回転により
   入射光ビームを走査するように構成されていることを特
   徴とする光偏向器。
9. 【請求項９】 請求項１において、 前記回転軸にホログラム・ディスク等を配設して、該回
   転軸の回転により入射光ビームを走査するように構成さ
   れていることを特徴とする光偏向器。