JP3710509B2 - 動圧軸受形モータ及びポリゴンミラー駆動用スキャナモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、動圧気体ラジアル軸受を有する動圧軸受形モータ、及びこの動圧軸受形モータをポリゴンミラー駆動用のスキャナモータに適用したポリゴンミラー駆動用スキャナモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
潤滑流体として空気を用いた動圧空気ラジアル軸受を有する動圧軸受形モータを、レーザービームプリンターのレーザースキャニングに使用されるポリゴンミラー駆動用スキャナモータに適用した従来構成について、図１１を参照して説明する。
【０００３】
ハウジング１は、上面側に複数段の凹部を有すると共に、中央部の底部に筒部２を有していて、その筒部２に円筒状をなすセラミック製の軸受筒３が挿入されて接着固定され、また、筒部２の底部に底蓋４がねじ止めされている。このハウジング１の上面には軸受筒３を覆う状態でカバー５がねじ止めされており、これらハウジング１とカバー５とにより、密閉状態のモータケース６を構成している。このモータケース６内において、ハウジング１の上部には配線基板７がねじ止めされていて、この配線基板７の上面に複数個のステータコイル８が接着固定されている。
【０００４】
そして、モータケース６の内部には、ステンレス製の回転軸９を備えたロータ組立１０が配設されている。回転軸９は、外周面に動圧空気軸受手段の一部を構成するヘリングボーン状の溝部１１を上下に２組形成していて、上記軸受筒３内に回転自在に挿通支持されている。これら回転軸９と軸受筒３とにより動圧空気軸受手段を構成している。
【０００５】
回転軸９の上部にはフランジ１２が取付固定されており、このフランジ１２にロータヨーク１３が接着固定されている。このロータヨーク１３の下面には環状をなすロータマグネット１４が接着固定されていて、このロータマグネット１４が、上記ステータコイル８に対して軸方向に所定の空隙を存する状態で上方から対向配置されている。また、フランジ１２の上部には、ポリゴンミラー１５が装着されている。
【０００６】
フランジ１２の下部には、取付部材１６が回転軸９と一体回転するように取付固定されている。この取付部材１６は軸受筒３を上方から包囲する状態で配線基板７を貫通していて、下部に回転ヨーク１６ａが配線基板７の下方に位置して取り付けられていると共に、環状をなすロータ側磁気浮上用マグネット１７が取り付けられている。
【０００７】
回転ヨーク１６ａは磁気収束用のヨークであり、ロータマグネット１４の磁気吸引力は常にこの回転ヨーク１６ａに作用して引き付けようとするが、ロータマグネット１４及び回転ヨーク１６ａは、共に回転軸９にフランジ１２或いは取付部材１６を介して固定されているので、これらの距離は変ることなく常に一定に維持される。従って、ロータマグネット１４の磁気吸引力をロータ組立１０内で相殺することができ、結果としてスラスト荷重をロータ組立１０の自重のみに低減することができる。
【０００８】
ハウジング１側には、ロータ側磁気浮上用マグネット１７を包囲するように環状のステータ側磁気浮上用マグネット１８が固定されていて、ロータ組立１０のスラスト荷重を、これらロータ側磁気浮上用マグネット１７とステータ側磁気浮上用マグネット１８の磁気反発力を利用して受ける構成となっている。
【０００９】
しかして、上記構成において、ロータ組立１０が回転駆動されると、ヘリングボーン状の溝部１１の作用で、軸受筒３の内周面と回転軸９の外周面との間の数μｍの軸受隙間１９に空気が引き込まれて高圧の動圧を発生し、この動圧空気軸受作用により、回転軸９は軸受筒３に対して非接触状態で回転される。このような動圧空気軸受を用いたモータは、高速回転に適している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような動圧軸受形モータにおいては、次のような問題点がある。
この種のモータは高速回転（例えば３００００r.p.m 以上）で使用されることが多く、その高速回転時において、動圧を発生する空気は、軸受筒３と回転軸９との間の軸受隙間１９に高圧で閉じ込められる状態になって発熱し、軸受部分に温度上昇をもたらす。この場合、軸受筒３と回転軸９とでは使用材料が異なっていることから、熱膨張係数も異なっている。具体的には、軸受筒３はセラミック製であるのに対し、回転軸９はステンレス製であり、熱膨張係数としてはステンレスはセラミックの約２倍となっている。このように軸受筒３と回転軸９との間で熱膨張係数に差があると、軸受部分の温度上昇に伴い、軸受隙間１９が小さくなるように変化するため、動圧空気軸受による正常な回転駆動が疎外され、種々のモータ特性が変化することになる。特に、モータケース６が密閉構造の場合には、軸受部分の温度上昇が激しいものとなる。
【００１１】
そして、軸受筒３を支持するハウジング１は、比較的放熱性のよいアルミニウム製であり、軸受部分の熱はこのハウジング１から放熱されることになる。ところが、上記構成のものの場合、回転軸９の外側にある軸受筒３はハウジング１の筒部２と直接接触しているため、回転軸９に比べて軸受筒３の放熱が容易となる。その結果、熱膨張係数の大きい回転軸９に比べて熱膨張係数の小さい軸受筒３の方が温度が低くなり、回転軸９と軸受筒３との間の温度差が一層大きくなるため、上記した軸受隙間１９がさらに小さくなるように変化することになる。これに伴い、モータの特性が一層悪化することになる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、軸受筒と回転軸との間の軸受隙間が変化することを極力抑えることができて、モータとしての特性を改善できる動圧軸受形モータを提供することと、高精度で高性能なスキャンニングを長期間にわたって行うことが可能なポリゴンミラー駆動用スキャナモータを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ハウジングに固定状態に設けられたセラミック製の軸受筒と、この軸受筒内に挿通されると共に該軸受筒に動圧気体軸受手段を介して回転可能に支持されるように設けられ、軸受筒とは熱膨張係数が異なる材料にて形成された回転軸とを具備した動圧軸受形モータにおいて、
前記軸受筒の外周部と前記ハウジングとの間に断熱材製の筒部材を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
この場合、筒部材の内周部と軸受筒との間、及び筒部材の外周部とハウジングとの間に、気体層を形成する空隙部をそれぞれ設けることが好ましい（請求項２の発明）。
【００１５】
請求項３の発明は、ハウジングとカバーを有して密閉状態に構成されたモータケースと、このモータケースの内部において前記ハウジングに立設された軸受筒と、この軸受筒内に挿通されると共に該軸受筒に動圧気体軸受手段を介して回転可能に支持されるように設けられ、軸受筒とは熱膨張係数が異なる材料にて形成された回転軸と、この回転軸の回転時に回転軸と軸受筒との間の軸受隙間に下側から上側への気体の流れを発生させる気体流発生手段と、前記軸受筒の外周部とハウジングとの間に設けられた断熱材製の筒部材と、この筒部材の内周部と軸受筒との間に気体層を形成するように設けられ、上部が前記軸受隙間の上部と連通する第１の空隙部と、前記筒部材の外周部とハウジングとの間に気体層を形成するように設けられ、連通孔を介して前記第１の空隙部と連通すると共に、下部が前記軸受隙間の下部と連通する第２の空隙部とを具備し、
前記回転軸の回転に基づき、前記モータケース内に、前記軸受隙間、第１の空隙部、及び第２の空隙部を通してモータケース内の気体を循環させる気体循環路を形成することを特徴とする動圧軸受形モータである。
【００１６】
この場合、軸受筒の下部とハウジングとの間に、第２の空隙部の下部と軸受隙間の下部との間を連通させる連通口が形成された断熱材製の底部部材を設けることが好ましい（請求項４の発明）。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１の発明において断熱材製の筒部材を設けることに代えて、軸受筒の外周部と前記ハウジングとの間に、気体層を形成する空隙部を設けたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項６の発明は、ハウジングとカバーを有して密閉状態に構成されたモータケースと、このモータケースの内部において前記ハウジングに立設されたセラミック製の軸受筒と、この軸受筒内に挿通されると共に該軸受筒に動圧気体軸受手段を介して回転可能に支持されるように設けられ、軸受筒とは熱膨張係数が異なる材料にて形成された回転軸と、この回転軸の回転時に回転軸と軸受筒との間の軸受隙間に下側から上側への気体の流れを発生させる気体流発生手段と、前記軸受筒の外周部とハウジングとの間に気体層を形成するように設けられ、上部が前記軸受隙間の上部と連通すると共に下部が軸受隙間の下部と連通する空隙部とを具備し、
前記回転軸の回転に基づき、前記モータケース内に、前記軸受隙間及び空隙部を通してモータケース内の気体を循環させる気体循環路を形成することを特徴とする動圧軸受形モータである。
【００１９】
この場合、空隙部により形成される気体層と軸受筒とが接触する面積が、ハウジングと軸受筒とが接触する面積よりも大きく設定することが好ましい（請求項７の発明）。
【００２０】
請求項８の発明は、ハウジングとカバーを有して構成されたモータケースと、このモータケースの内部において前記ハウジングに固定状態に設けられたセラミック製の軸受筒と、この軸受筒内に挿通されると共に該軸受筒に動圧気体軸受手段を介して回転可能に支持されるように設けられ、軸受筒とは熱膨張係数が異なる材料にて形成された回転軸と、この回転軸の回転時に回転軸と軸受筒との間の軸受隙間に一方側から他方側への気体の流れを発生させる気体流発生手段と、前記軸受筒の外周部とハウジングとの間に設けられた断熱材製の筒部材と、前記モータケースに前記軸受隙間の一方側とモータケースの外部とを連通するように設けられた気体流入口と、前記モータケースに前記軸受隙間の他方側とモータケースの外部とを連通するように設けられた気体流出口とを具備し、
前記回転軸の回転に基づき、前記モータケース内に、前記気体流入口から外部の気体を軸受隙間に流入させると共に、軸受隙間を通した気体を前記気体流出口から外部へ流出させる気体通路を形成することを特徴とする動圧軸受形モータである。
【００２１】
請求項９の発明は、上記した動圧軸受形モータにおいて、回転軸に該回転軸と一体に回転するポリゴンミラーを備えたことを特徴とするポリゴンミラー駆動用スキャナモータである。
【００２２】
【作用】
請求項１の動圧軸受形モータによれば、軸受筒の外周部とハウジングとの間に断熱材製の筒部材を設けたことにより、軸受筒からの放熱が抑えられ、熱膨張係数が異なる回転軸と軸受筒との間の温度差が大きくなることを極力抑えることができるから、軸受筒と回転軸との間の軸受隙間が変化することを極力抑えることができるようなる。
【００２３】
この場合、筒部材の内周部と軸受筒との間、及び筒部材の外周部とハウジングとの間に、気体層を形成する空隙部をそれぞれ設けた場合には、気体層が断熱材として機能するようになるので、回転軸と軸受筒との間の温度差が大きくなることを一層抑えることができ、軸受筒と回転軸との間の軸受隙間が変化することを一層抑えることができるようなる。
【００２４】
請求項３の動圧軸受形モータによれば、モータケースが密閉構造のものでありながら、軸受筒の外周部とハウジングとの間には断熱材製の筒部材が設けられていると共に、筒部材の内周部と軸受筒との間、及び筒部材の外周部とハウジングとの間にそれぞれ気体層を形成する第１及び第２の空隙部が設けられているので、熱膨張係数が異なる回転軸と軸受筒との間の温度差が大きくなることを極力抑えることができる。しかも、回転軸の回転に基づき、モータケース内の気体が軸受隙間、第１の空隙部、及び第２の空隙部を含む気体循環路を通して循環するので、その流動する気体によって回転軸及び軸受筒が良好に冷却されるようになり、軸受筒と回転軸との間の軸受隙間が変化することを一層確実に抑えることができるようなる。
【００２５】
この場合、軸受筒の下部とハウジングとの間に断熱材製の底部部材を設けた場合には、上記作用効果を一層向上できる。
【００２６】
請求項５の動圧軸受形モータによれば、空隙部によって形成される気体層が断熱材として機能するようになるので、請求項１の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【００２７】
請求項６の動圧軸受形モータによれば、モータケースが密閉構造のものでありながら、軸受筒の外周部とハウジングとの間には気体層を形成する空隙部が設けられているので、熱膨張係数が異なる回転軸と軸受筒との間の温度差が大きくなることを極力抑えることができる。しかも、回転軸の回転に基づき、モータケース内の気体が軸受隙間及び空隙部を含む気体循環路を通して循環するので、その流動する気体によって回転軸及び軸受筒が良好に冷却されるようになり、軸受筒と回転軸との間の軸受隙間が変化することを一層確実に抑えることができるようなる。
【００２８】
この場合、空隙部により形成される気体層と軸受筒とが接触する面積が、ハウジングと軸受筒とが接触する面積よりも大きくなるように設定した場合には、気体層による断熱機能が有効に発揮されるようになる。
【００２９】
請求項８の動圧軸受形モータによれば、軸受筒の外周部とハウジングとの間に断熱材製の筒部材が設けられているので、熱膨張係数が異なる回転軸と軸受筒との間の温度差が大きくなることを極力抑えることができる。しかも、回転軸の回転に基づき、モータケースの外部の気体が軸受隙間を含む気体通路に流入し、その気体通路を流通した後、外部へ流出するようになるので、その流通する気体によって回転軸及び軸受筒が良好に冷却されるようになり、軸受筒と回転軸との間の軸受隙間が変化することを一層確実に抑えることができるようなる。
【００３０】
請求項９のポリゴンミラー駆動用スキャナモータによれば、上記したような軸受筒と回転軸との間の軸受隙間が変化することを抑えられる動圧軸受形モータを用いることにより、高精度で高性能なスキャンニングを長期間にわたって行うことが可能となる。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の動圧軸受形モータをレーザービームプリンターのレーザースキャニングに使用されるポリゴンミラー駆動用スキャナモータに適用した第１実施例について図１ないし図５を参照して説明する。
【００３２】
まず全体構成を示す図２において、モータケース２１は、例えばアルミニウム製のハウジング２２と、これの上部にねじ２３により装着されたカバー２４とから密閉状態となるように構成されている。
【００３３】
このうち、ハウジング２２は、上面側に３段の凹部２５ａ〜２５ｃを有すると共に、中央部の底部に筒部２６を有している。その筒部２６の内側に、図１にも示すように、断熱材製、例えばポリイミド樹脂製の筒部材２７を介して円筒状をなすセラミック製の軸受筒２８が立設状態となるように接着固定されている。また、筒部２６の底部にはハウジング２２の一部を構成する底蓋２９がねじ３０により取り付けられており、筒部２６の下面はこの底蓋２９により閉塞されている。軸受筒２８の下面と底蓋２９の上面との間には、筒部材２７と同様な断熱材製、例えばポリイミド樹脂製のカップ状をなす底部部材３１が設けられている。
【００３４】
ハウジング２２の上段の凹部２５ａには、配線基板３２がねじ３３により取付固定されていて、この配線基板３２の上面に複数個のステータコイル３４が接着固定されている。また、ハウジング２２の下段の凹部２５ｃには、環状をなすステータ側磁気浮上用マグネット３５が固定されていて、これの上面に環状をなすヨーク３６が固定されている。
【００３５】
そして、モータケース２１の内部には、例えばステンレス製の回転軸３７を備えたロータ組立３８が回転可能に配設されている。回転軸３７の外周面には、動圧空気軸受手段の一部を構成するヘリングボーン状の溝部３９ａ，３９ｂ、４０ａ，４０ｂを上下に２組形成していて、回転軸３７が上記軸受筒２８内に回転自在に挿通支持されている。これら回転軸３７と軸受筒２８とにより、空気を潤滑流体とする動圧空気軸受手段（動圧気体軸受手段）４１を構成している。軸受筒２８の内周面と回転軸３７の外周面との間には、数μｍの軸受隙間４２（図１参照）が形成されている。
【００３６】
回転軸３７の上部にはフランジ４３が取付固定されており、このフランジ４３にロータヨーク４４が接着固定されている。このロータヨーク４４の下面には環状をなすロータマグネット４５が接着固定されていて、このロータマグネット４５が、上記ステータコイル３４に対して軸方向に所定の空隙を存する状態で上方から対向配置されている。また、フランジ４３の上部には、ポリゴンミラー４６がミラー押え４７及びねじ４８によって装着されており、このポリゴンミラー４６はロータ組立３８と一体回転する構成となっている。
【００３７】
フランジ４３の下部には、取付部材４９が回転軸３７と一体回転するように取付固定されている。この取付部材４９は、軸受筒２８を上方から覆う状態で配線基板３２の孔３２ａを貫通していて、その下部に回転ヨーク５０が配線基板３２の下方に位置して該配線基板３２と平行となるように取り付けられていると共に、環状をなすロータ側磁気浮上用マグネット５１が取り付けられている。
【００３８】
回転ヨーク５０は磁気収束用のヨークであり、ロータマグネット４５の磁気吸引力は常にこの回転ヨーク５０に作用して引き付けようとするが、ロータマグネット４５及び回転ヨーク５０は、共に回転軸３７にフランジ４３或いは取付部材４９を介して固定されているので、これらの距離は変ることなく常に一定に維持される。従って、ロータマグネット４５の磁気吸引力をロータ組立３８内で相殺することができ、結果としてスラスト荷重をロータ組立３８の自重のみに低減することができる。
【００３９】
取付部材４９の内面と軸受筒２８の外面との間には所定の隙間が形成されている。また、ロータ側磁気浮上用マグネット５１は、上記ステータ側磁気浮上用マグネット３５内に挿入された状態となっており、これらロータ側磁気浮上用マグネット５１の外周面とステータ側磁気浮上用マグネット３５の内周面との間にも所定の隙間が形成されている。
【００４０】
ロータ側磁気浮上用マグネット５１とステータ側磁気浮上用マグネット３５は、それぞれ上部がＮ極で、下部がＳ極となるように着磁されており、ロータ組立３８のスラスト荷重を、これらロータ側磁気浮上用マグネット５１とステータ側磁気浮上用マグネット３５の磁気反発力を利用して受ける構成となっている。
【００４１】
ハウジング２２の下方には、駆動回路（図示せず）を備えた基板５２が配置されている。この基板５２は、ハウジング２２にスペーサ５３を介してねじ５４により取付固定されている。この基板５２の回路とモータケース２１内の配線基板３２の回路とはコネクタ５５を介して電気的に接続されている。また、カバー２４において、ポリゴンミラー４６の外周部と対応する部位の１箇所には窓部５６が設けられていて、この窓部５６を通してレーザー光が出入りするようになっている。
【００４２】
ここで、図５において、回転軸３７の外周面に形成された２組の溝部３９ａ，３９ｂ及び４０ａ，４０ｂのうち、上から３個の溝部３９ａ，３９ｂ及び４０ａの軸方向の長さ寸法Ａ１は同一に設定していて、最下部の溝部４０ｂの軸方向の長さ寸法Ａ２を、上記長さ寸法Ａ１よりも大きくなるように設定している（Ａ２＞Ａ１）。このように、最下部の溝部４０ｂの軸方向の長さ寸法Ａ２を、他の溝部３９ａ，３９ｂ，４０ａの長さ寸法Ａ１よりも大きく設定することによって、ロータ組立３８の回転時に回転軸３７の外周面と軸受筒２８の内周面との間の軸受隙間４２に下側から上側への空気（気体）の流れを発生させる空気流発生手段（気体流発生手段）を構成している。
【００４３】
一方、筒部材２７の内周部には、図３及び図４に示すように、断面が半円形状をなして上下方向に延びる凹部５７が複数本形成されていると共に、これら凹部５７の下部と連通するように内側リング溝５８が形成されている。凹部５７の上面は開放されており、モータケース２１の内部を通して軸受隙間４２の上部と連通している。これら凹部５７及び内側リング溝５８は、筒部材２７の内周部と軸受筒２８の外周部との間に空気層（気体層）を形成するための第１の空隙部５９を構成している。
【００４４】
また、筒部材２７の外周部には、上部に外側リング溝６０が形成されていると共に、上部がこの外側リング溝６０と連通して下方に延び、かつ長さが異なる凹部６１，６２が複数本交互に形成されている。これら外側リング溝６０及び凹部６１，６２は、筒部材２７の外周部とハウジグ２２の筒部２６の内周部との間に空気層を形成するための第２の空隙部６３を構成している。この第２の空隙部６３と第１の空隙部５９とは、長さの短い方の凹部６１の下部に形成された連通孔６４を介して連通されている。長さの長い方の凹部６２の下部には筒部材２７の内周側と連通する孔部６５が形成されている。
【００４５】
そして、底部部材３１には、孔部６５と軸受隙間４２の下部とを連通させる連通口６６が形成されており、この連通口６６と孔部６５を介して第２の空隙部６３と軸受隙間４２の下部とを連通している。
【００４６】
さて、上記構成において、ロータ組立３８が回転駆動されると、ヘリングボーン状の溝部３９ａ，３９ｂ及び４０ａ，４０ｂの作用で、軸受筒２８と回転軸３７との間の軸受隙間４２に空気が引き込まれて高圧の動圧を発生し、この動圧空気軸受作用により、回転軸３７は軸受筒２８に対して非接触状態で回転されるようになる。
【００４７】
ここで、溝部３９ａ，３９ｂ及び４０ａ，４０ｂのうち、最下部の溝部４０ｂの軸方向の長さ寸法Ａ２を、他の溝部３９ａ，３９ｂ，４０ａの長さ寸法Ａ１よりも大きく設定しているので、ロータ組立３８の回転に基づき軸受隙間４２に発生する動圧の圧力は下側が上側よりも大きくなる。このため、軸受隙間４２には、下側の空気を上方へ押し上げる流れが発生し、図１に矢印ａで示すように、下から上へ向く空気の流れが発生する。
【００４８】
軸受隙間４２を上向きに流れた空気は、軸受筒２８の上端に出た後、軸受筒２８と取付部材４９との間の隙間を通り軸受筒２８の外面に沿って下降する（矢印ｂ参照）。そして、その空気は、第１の空隙部５９に入って下側に向かって流れ（矢印ｃ参照）、連通孔６４から第２の空隙部６３の凹部６１側に押し出される。凹部６１側に出た空気は、上側へ向けて流れた後（矢印ｄ参照）、凹部６２を下側へ向けて流れ（矢印ｅ参照）、下部の孔部６５及び底部部材３１の連通口６６を通って、再び軸受隙間４２に戻される（矢印ｆ参照）というように循環するようになる。
【００４９】
従って、この場合、ロータ組立３８の回転に基づき、モータケース２１内に、軸受隙間４２と、第１の空隙部５９と、第２の空隙部６３と、連通口６６とによって、モータケース２１内の空気を循環させる空気循環路（気体循環路）６７が形成されるようになる。
【００５０】
このような第１実施例によれば、次のような作用効果を得ることができる。すなわち、モータケース２１が密閉構造のものでありながら、軸受筒２８の外周部とハウジング２２の筒部２６との間に断熱材製の筒部材２７を設けていると共に、この筒部材２８の内周部と軸受筒２８との間に空気層を形成する第１の空隙部５９を設けているので、これら筒部材２７と第１の空隙部５９によって形成される空気層とにより軸受筒２８の放熱を抑えることができる。これにより、熱膨張係数が異なるステンレス製の回転軸３７とセラミック製の軸受筒２８との間の温度差が大きくなることを極力抑えることができるから、それら軸受筒２８と回転軸３７との間の軸受隙間４２が小さくなるように変化することを極力抑えることができるようなる。この場合、軸受筒２８の下部と底蓋２９との間にも断熱材製の底部部材３１を設けているので、上記作用効果を一層向上できる。
【００５１】
しかも、筒部材２８の外周部とハウジング２２の筒部２６との間に第２の空隙部６３を設けていて、ロータ組立３８の回転に基づき、モータケース２１内の空気が軸受隙間４２、第１の空隙部５９、及び第２の空隙部６３を含む空気循環路６７を通して循環するようにしているので、その空気は特に第２の空隙部６３を通る際に筒部２６を介して冷却されるようになり、その空気循環路６７を流動する空気によって回転軸３７及び軸受筒２８が良好に冷却されるようになる。これにより、軸受筒２８と回転軸３７との間の軸受隙間４２が小さくなるように変化することを一層確実に抑えることができるようなる。
【００５２】
また、ロータ組立３８の回転に基づき軸受隙間４２の空気は、その軸受隙間４２に止まらず、空気循環路６７を通して常に流動することになるので、軸受隙間４２において結露が生ずることも防止でき、しかも、モータケース２１内に塵埃が発生したとしても、その塵埃が軸受筒２８の内周面や回転軸３７の外周面に付着堆積することも極力防止することができる。
【００５３】
なお、この第１実施例において、軸受隙間４２に下側から上側への空気の流れを発生させるための空気流発生手段としては、溝部４０ｂと他の溝部３９ａ，３９ｂ，４０ａとで軸方向の長さを変えることに代えて、溝部４０ｂの流入角度θ（図５参照）を、他の溝部３９ａ，３９ｂ，４０ａの流入角度よりも小さくすることによって構成してもよい。
【００５４】
図６及び図７は本発明の第２実施例を示したものであり、この第２実施例は上記した第１実施例とは次の点が異なっている。すなわち、軸受筒２８の外周部とハウジング２２の筒部２６との間に筒部材２７が設けられておらず、また、軸受筒２８と底蓋２９との間に底部部材３１も設けられていない。
【００５５】
そして、筒部材２７に代えて、筒部２６の内周部に、上下方向に延びる凹部６８が仕切り部６９によって周方向に複数個形成されている。これら各凹部６８は、軸受筒２８の外周部とハウジング２２の筒部２６との間に空気層を形成するための空隙部７０を構成している。この空隙部７０の上部はモータケース２１の内部において開放しており、軸受隙間４２の上部と連通しており、また、下部は軸受筒２８の下面と底蓋２９の上面との間の隙間を通して軸受隙間４２と連通している。
【００５６】
この場合、空隙部７０により形成される空気層と軸受筒２８とが接触する面積、すなわち凹部６８の開口部６８ａの面積は、仕切り部６９の先端部６９ａが軸受筒２８と接触する面積よりも大きく設定されている。なお、底蓋２９の上面部にはスラスト受け部材７１が設けられ、また、モータケース２１の外部には、モータを外部から強制的に冷却するための冷却ファン７２が設けられている。
【００５７】
さて、上記構成において、ロータ組立３８が回転駆動された場合、第１実施例と同様に、動圧空気軸受作用により回転軸３７は軸受筒２８に対して非接触状態で回転されるようになる。また、このとき、空気流発生手段により、軸受隙間４２には、下側の空気を上方へ押し上げる流れが発生し、図６に矢印ｇで示すように、下から上へ向く空気の流れが発生する。
【００５８】
軸受隙間４２を上向きに流れた空気は、軸受筒２８の上端に出た後、軸受筒２８と取付部材４９との間の隙間を通り軸受筒２８の外面に沿って下降する（矢印ｈ参照）。そして、その空気は、空隙部７０に入って下側に向かって流れ（矢印ｉ参照）、軸受筒２８の下面と底蓋２９との間の隙間を通して、再び軸受隙間４２に戻される（矢印ｊ参照）というように循環するようになる。
【００５９】
従って、この場合、ロータ組立３８の回転に基づき、モータケース２１内に、軸受隙間４２と空隙部７０とによって、モータケース２１内の空気を循環させる空気循環路（気体循環路）７３が形成されるようになる。また、このとき、ハウジング２２の筒部２６部分は、冷却ファン７２により外部から冷却されるようになる。
【００６０】
このような第２実施例によれば、次のような作用効果を得ることができる。すなわち、モータケース２１が密閉構造のものでありながら、軸受筒２８の外周部とハウジング２２の筒部２６との間に空気層を形成する空隙部７０を設けているので、この空隙部７０によって形成される空気層により軸受筒２８の放熱を抑えることができる。これにより、第１実施例よりも簡単な構成で、熱膨張係数が異なるステンレス製の回転軸３７とセラミック製の軸受筒２８との間の温度差が大きくなることを極力抑えることができ、それら軸受筒２８と回転軸３７との間の軸受隙間４２が小さくなるように変化することを極力抑えることができるようなる。
【００６１】
しかも、ロータ組立３８の回転に基づき、モータケース２１内の空気が軸受隙間４２及び空隙部７０を含む空気循環路７３を通して循環するようにしているので、その空気は特に空隙部７０を通る際に筒部２６を介して冷却されるようになり、その空気循環路７０を流動する空気によって回転軸３７及び軸受筒２８が良好に冷却されるようになる。これにより、軸受筒２８と回転軸３７との間の軸受隙間４２が小さくなるように変化することを一層確実に抑えることができるようなる。
【００６２】
また、この第２実施例においても、ロータ組立３８の回転に基づき軸受隙間４２の空気は、空気循環路７３を通して常に流動することになるので、軸受隙間４２において結露が生ずることも防止でき、しかも、塵埃が軸受筒２８の内周面や回転軸３７の外周面に付着堆積することも極力防止することができる。
【００６３】
さらに、空隙部７０により形成される空気層と軸受筒２８とが接触する面積は、仕切り部６９の先端部６９ａが軸受筒２８と接触する面積よりも大きく設定しているので、空気層による断熱機能が一層有効に発揮されるようになる。
【００６４】
図８及び図９は本発明の第３実施例を示したものであり、この第３実施例は上記した第２実施例とは次の点が異なっている。すなわち、軸受筒２８の外周部とハウジング２２の筒部２６の内周部との間に、断熱材製、例えばエボナイト製の筒部材７４を設けている。
【００６５】
この第３実施例によれば、軸受筒２８からの放熱を、第２実施例の場合よりも一層確実に抑えることができるようになる。
【００６６】
図１０は本発明の第４実施例を示したものであり、この第４実施例は上記した第３実施例とは次の点が異なっている。すなわち、ハウジング２２における底蓋２９に、軸受隙間４２の下部とモータケース２１の外部とを連通させる空気流入口（気体流入口）７５を形成し、この空気流入口７５に通気性を有するエアーフィルタ７６を設けている。また、ハウジグ２２の外周部に、モータケース２１の内部と外部とを連通させる空気流出口（気体流出口）７７を形成し、この空気流出口７７に通気性を有するエアーフィルタ７８を設けている。従って、この場合、モータケース２１は密閉された構成とはなっていない。そして、軸受筒２８の外周部にエボナイト製の筒部材７４は設けられているが、軸受筒２８と筒部２６との間に空隙部７０は設けられていない。
【００６７】
さて、上記構成において、ロータ組立３８が回転駆動された場合、第１実施例と同様に、動圧空気軸受作用により回転軸３７は軸受筒２８に対して非接触状態で回転されるようになる。また、このとき、空気流発生手段により、軸受隙間４２には下側の空気を上方へ押し上げる流れが発生する。これに伴い、モータケース２１の外部の空気が、空気流入口７５からエアーフィルタ７６を介して軸受隙間４２に流入するようになる（矢印ｋ参照）。
【００６８】
軸受隙間４２に流入した空気は、軸受隙間４２を上に向かって流れ（矢印ｌ参照）、軸受筒２８の上端に出た後、軸受筒２８と取付部材４９との間の隙間を通り軸受筒２８の外面に沿って下降する（矢印ｍ参照）。そして、その空気は、ロータ側磁気浮上用マグネット５１とステータ側磁気浮上用マグネット３５との間の隙間を上に向かってに流れ（矢印ｎ参照）、回転ヨーク５０の下面とハウジング２２の中段の凹部２５ｂとの間（矢印ｏ参照）、回転ヨーク５０の上面と配線基板３２の下面との間を通った後（矢印ｐ参照）、配線基板３２の孔３２ａと取付部材４９との間（矢印ｑ参照）、ロータマグネット４５の下面とステータコイル３４の上面との間を通って（矢印ｒ参照）、空気流出口７７へ至り（矢印ｓ参照）、エアーフィルタ７８を通してモータケース２１の外部へ流出されるようになる（矢印ｔ参照）。
【００６９】
従って、この場合、ロータ組立３８の回転に基づき、モータケース２１内に、空気流入口７５から外部の空気を軸受隙間４２に流入させると共に、その空気をモータケース２１内を通して空気流出口７７から外部へ流出させる空気通路（気体通路）７９が形成されるようになる。このとき、空気通路７９を流れる空気によって、軸受筒２８や回転軸３７が冷却されるようになる。
【００７０】
この第４実施例によれば、次のような作用効果を得ることができる。すなわち、軸受筒２８の外周部とハウジング２２の筒部２６との間に断熱材製の筒部材７４を設けているので、熱膨張係数が異なる回転軸３７と軸受筒２８との間の温度差が大きくなることを極力抑えることができる。
【００７１】
しかも、ロータ組立３８の回転に基づき、モータケース２１の外部の空気が軸受隙間４２を含む空気通路７９に流入し、その空気通路７９を流通した後、外部へ流出するようになるので、その流通する空気によって回転軸３７及び軸受筒２８が良好に冷却されるようになり、軸受筒２８と回転軸３７との間の温度差を小さくでき、ひいては軸受隙間４２が小さくなるように変化することを一層確実に抑えることができるようなる。
【００７２】
また、この第４実施例においても、ロータ組立３８の回転に基づき軸受隙間４２の空気は、空気通路７９を通して常に流動することになるので、軸受隙間４２において結露が生ずることも防止でき、しかも、塵埃が軸受筒２８の内周面や回転軸３７の外周面に付着堆積することも極力防止することができる。
【００７３】
本発明は、上記した各実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
空気流発生手段としては、ヘリングボーン状の溝部３９ａ，３９ｂ，４０ａ，４０ｂの溝の深さを、流入側と流出側で変えることによっても達成できる。具体的には、溝部の深さを、軸受隙間４２と同等としたときに最も大きな圧力が得られるので、軸受隙間４２において上向きの空気の流れを発生させるためには、最下部の溝部４０ｂの深さを軸受隙間４０と同等となるように設定し、他の溝部３９ａ，３９ｂ，４０ａの深さはそれよりも浅く設定してもよいし、深く設定しても良い。
【００７４】
また、空気流発生手段としては、上記した手段に代えて、軸受隙間４２の寸法を流入側と流出側で変えることによっても達成できる。具体的には、軸受隙間４２の寸法が小さい程大きな圧力が得られるので、軸受隙間４２において上向きの空気の流れを発生させるためには、軸受隙間４２の寸法を下側が上側よりも小さくなるように設定する。
【００７５】
さらに、空気流発生手段は、上記した手段を２つ、或いはそれ以上組み合わせることもできる。また、溝部は、２組に限られず、１組でも良い。
【００７６】
【発明の効果】
請求項１の動圧軸受形モータによれば、軸受筒の外周部とハウジングとの間に断熱材製の筒部材を設けたことにより、軸受筒からの放熱が抑えられ、熱膨張係数が異なる回転軸と軸受筒との間の温度差が大きくなることを極力抑えることができるから、軸受筒と回転軸との間の軸受隙間が変化することを極力抑えることができ、モータとしての特性を改善できるようなる。
【００７７】
請求項２の動圧軸受形モータによれば、筒部材の内周部と軸受筒との間、及び筒部材の外周部とハウジングとの間に、気体層を形成する空隙部をそれぞれ設けたことにより、気体層が断熱材として機能するようになるので、回転軸と軸受筒との間の温度差が大きくなることを一層抑えることができ、軸受筒と回転軸との間の軸受隙間が変化することを一層抑えることができるようなる。
【００７８】
請求項３の動圧軸受形モータによれば、モータケースが密閉構造のものでありながら、軸受筒の外周部とハウジングとの間には断熱材製の筒部材が設けられていると共に、筒部材の内周部と軸受筒との間、及び筒部材の外周部とハウジングとの間にそれぞれ気体層を形成する第１及び第２の空隙部が設けられているので、熱膨張係数が異なる回転軸と軸受筒との間の温度差が大きくなることを極力抑えることができる。しかも、回転軸の回転に基づき、モータケース内の気体が軸受隙間、第１の空隙部、及び第２の空隙部を含む気体循環路を通して循環するので、その流動する気体によって回転軸及び軸受筒が良好に冷却されるようになり、軸受筒と回転軸との間の軸受隙間が変化することを一層確実に抑えることができるようなる。
【００７９】
請求項４の動圧軸受形モータによれば、軸受筒の下部とハウジングとの間に断熱材製の底部部材を設けたことにより、上記作用効果を一層向上できる。
【００８０】
請求項５の動圧軸受形モータによれば、空隙部によって形成される気体層が断熱材として機能するようになるので、請求項１の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【００８１】
請求項６の動圧軸受形モータによれば、モータケースが密閉構造のものでありながら、軸受筒の外周部とハウジングとの間には気体層を形成する空隙部が設けられているので、熱膨張係数が異なる回転軸と軸受筒との間の温度差が大きくなることを極力抑えることができる。しかも、回転軸の回転に基づき、モータケース内の気体が軸受隙間及び空隙部を含む気体循環路を通して循環するので、その流動する気体によって回転軸及び軸受筒が良好に冷却されるようになり、軸受筒と回転軸との間の軸受隙間が変化することを一層確実に抑えることができるようなる。
【００８２】
請求項７の動圧軸受形モータによれば、空隙部により形成される気体層と軸受筒とが接触する面積が、ハウジングと軸受筒とが接触する面積よりも大きくなるように設定したことにより、気体層による断熱機能が一層有効に発揮されるようになる。
【００８３】
請求項８の動圧軸受形モータによれば、軸受筒の外周部とハウジングとの間に断熱材製の筒部材が設けられているので、熱膨張係数が異なる回転軸と軸受筒との間の温度差が大きくなることを極力抑えることができる。しかも、回転軸の回転に基づき、モータケースの外部の気体が軸受隙間を含む気体通路に流入し、その気体通路を流通した後、外部へ流出するようになるので、その流通する気体によって回転軸及び軸受筒が良好に冷却されるようになり、軸受筒と回転軸との間の軸受隙間が変化することを一層確実に抑えることができるようなる。
【００８４】
請求項９のポリゴンミラー駆動用スキャナモータによれば、上記したような軸受筒と回転軸との間の軸受隙間が変化することを抑えられる動圧軸受形モータを用いることにより、高精度で高性能なスキャンニングを長期間にわたって行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す要部の縦断正面図
【図２】全体の縦断正面図
【図３】筒部材部分の斜視図
【図４】筒部材及び底部部材の破断斜視図
【図５】回転軸の部分拡大正面図
【図６】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図７】図６中Ｘ−Ｘ線に沿う横断平面図
【図８】本発明の第３実施例を示す図１相当図
【図９】図７相当図
【図１０】本発明の第４実施例を示す図１相当図
【図１１】従来構成を示す図２相当図
【符号の説明】
２１はモータケース、２２はハウジング、２４はカバー、２６は筒部、２７は筒部材、２８は軸受筒、３１は底部部材、３７は回転軸、３８はロータ組立、３９ａ，３９ｂ及び４０ａ，４０ｂは溝部（気体流発生手段）、４１は動圧空気軸受手段（動圧気体軸受手段）、４２は軸受隙間、４６はポリゴンミラー、５９は第１の空隙部、６３は第２の空隙部、６４は連通孔、６６は連通口、６７は空気循環路（気体循環路）、６９は仕切り部、７０は空隙部、７３は空気循環路（気体循環路）、７４は筒部材、７５は空気流入口（気体流入口）、７７は空気流出口（気体流出口）、７９は空気通路（気体通路）である。

Claims (9)

1. ハウジングに固定状態に設けられたセラミック製の軸受筒と、
   この軸受筒内に挿通されると共に該軸受筒に動圧気体軸受手段を介して回転可能に支持されるように設けられ、軸受筒とは熱膨張係数が異なる材料にて形成された回転軸とを具備した動圧軸受形モータにおいて、
   前記軸受筒の外周部と前記ハウジングとの間に断熱材製の筒部材を設けたことを特徴とする動圧軸受形モータ。
2. 筒部材の内周部と軸受筒との間、及び筒部材の外周部とハウジングとの間に、気体層を形成する空隙部をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１記載の動圧軸受形モータ。
3. ハウジングとカバーを有して密閉状態に構成されたモータケースと、
   このモータケースの内部において前記ハウジングに立設された軸受筒と、
   この軸受筒内に挿通されると共に該軸受筒に動圧気体軸受手段を介して回転可能に支持されるように設けられ、軸受筒とは熱膨張係数が異なる材料にて形成された回転軸と、
   この回転軸の回転時に回転軸と軸受筒との間の軸受隙間に下側から上側への気体の流れを発生させる気体流発生手段と、
   前記軸受筒の外周部とハウジングとの間に設けられた断熱材製の筒部材と、
   この筒部材の内周部と軸受筒との間に気体層を形成するように設けられ、上部が前記軸受隙間の上部と連通する第１の空隙部と、
   前記筒部材の外周部とハウジングとの間に気体層を形成するように設けられ、連通孔を介して前記第１の空隙部と連通すると共に、下部が前記軸受隙間の下部と連通する第２の空隙部とを具備し、
   前記回転軸の回転に基づき、前記モータケース内に、前記軸受隙間、第１の空隙部、及び第２の空隙部を通してモータケース内の気体を循環させる気体循環路を形成することを特徴とする動圧軸受形モータ。
4. 軸受筒の下部とハウジングとの間に、第２の空隙部の下部と軸受隙間の下部との間を連通させる連通口が形成された断熱材製の底部部材を設けたことを特徴とする請求項３記載の動圧軸受形モータ。
5. ハウジングに固定状態に設けられたセラミック製の軸受筒と、
   この軸受筒内に挿通されると共に該軸受筒に動圧気体軸受手段を介して回転可能に支持されるように設けられ、前記軸受筒とは熱膨張係数が異なる材料にて形成された回転軸とを具備した動圧軸受形モータにおいて、
   前記軸受筒の外周部と前記ハウジングとの間に、気体層を形成する空隙部を設けたことを特徴とする動圧軸受形モータ。
6. ハウジングとカバーを有して密閉状態に構成されたモータケースと、
   このモータケースの内部において前記ハウジングに立設されたセラミック製の軸受筒と、
   この軸受筒内に挿通されると共に該軸受筒に動圧気体軸受手段を介して回転可能に支持されるように設けられ、軸受筒とは熱膨張係数が異なる材料にて形成された回転軸と、
   この回転軸の回転時に回転軸と軸受筒との間の軸受隙間に下側から上側への気体の流れを発生させる気体流発生手段と、
   前記軸受筒の外周部とハウジングとの間に気体層を形成するように設けられ、上部が前記軸受隙間の上部と連通すると共に下部が軸受隙間の下部と連通する空隙部とを具備し、
   前記回転軸の回転に基づき、前記モータケース内に、前記軸受隙間及び空隙部を通してモータケース内の気体を循環させる気体循環路を形成することを特徴とする動圧軸受形モータ。
7. 空隙部により形成される気体層と軸受筒とが接触する面積が、ハウジングと軸受筒とが接触する面積よりも大きいことを特徴とする請求項５または６記載の動圧軸受形モータ。
8. ハウジングとカバーを有して構成されたモータケースと、
   このモータケースの内部において前記ハウジングに固定状態に設けられたセラミック製の軸受筒と、
   この軸受筒内に挿通されると共に該軸受筒に動圧気体軸受手段を介して回転可能に支持されるように設けられ、軸受筒とは熱膨張係数が異なる材料にて形成された回転軸と、
   この回転軸の回転時に回転軸と軸受筒との間の軸受隙間に一方側から他方側への気体の流れを発生させる気体流発生手段と、
   前記軸受筒の外周部とハウジングとの間に設けられた断熱材製の筒部材と、
   前記モータケースに前記軸受隙間の一方側とモータケースの外部とを連通するように設けられた気体流入口と、
   前記モータケースに前記軸受隙間の他方側とモータケースの外部とを連通するように設けられた気体流出口とを具備し、
   前記回転軸の回転に基づき、前記モータケース内に、前記気体流入口から外部の気体を軸受隙間に流入させると共に、軸受隙間を通した気体を前記気体流出口から外部へ流出させる気体通路を形成することを特徴とする動圧軸受形モータ。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の動圧軸受形モータにおいて、回転軸に該回転軸と一体に回転するポリゴンミラーを備えたことを特徴とするポリゴンミラー駆動用スキャナモータ。

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