JP3740821B2 - Hydrodynamic bearing motor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動圧軸受モータに関し、特に、デジタルレーザービームプリンタや電子写真複写機などに組み込まれる光偏向器に利用される動圧軸受モータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、レーザービームプリンタや電子写真複写機などのデジタル画像形成装置には、読取対象の画像を光ビームにより走査して画像を読み取る画像読取装置や、変調された光ビームにより記録媒体を走査して記録媒体上に画像を形成させる画像記録装置を備えており、これら画像読取装置や画像記録装置には光ビームを走査するための光偏向器が設けられている。
【0003】
図5に示したように、画像記録装置70では、半導体レーザあるいはガスレーザ等のレーザ光源85からのレーザ光Lは、レーザ光を平行光束とするコリメータレンズ86を介して光偏向器80に入射する。光偏向器80は、複数の反射面48A、48B、48C…が側面に形成された回転多面鏡48と、この回転多面鏡48を固定軸14の回りに矢印X方向に等角速度で回転させる駆動モータ81とから構成されている。回転多面鏡48の反射面の1つに入射した光ビームLは、駆動モータ81による回転多面鏡48の回転によって反射面の偏向と共に等角速度で偏向される。そのため、反射面に入射したレーザ光Lは、徐々に偏向角が変えられてfθレンズ87に入射し、記録媒体88上を矢印Y方向に等速度で走査される。
【0004】
すなわち、レーザ光Lは、回転多面鏡48の回転に伴なって矢印Y方向に記録媒体88上を走査する(主走査)。なお、記録媒体88は、レーザ光Lが矢印Y方向に記録媒体88を走査するのに伴なって矢印Z方向に回転してレーザ光Lの照射位置を記録媒体88の回転方向にずらして走査が行われるようにしている(副走査)。これらの動きにより記録媒体88に対して二次元の書き込みが行われる。
【0005】
このような画像記録装置70に用いられる光偏向器の駆動モータとして、回転多面鏡に固着した回転スリーブと、回転スリーブに固定されたリング状の回転駆動用マグネット(以後、駆動マグネットと称す。)と、回転スリーブに挿通された固定軸と、固定軸を保持するハウジングと、ハウジングに固定され、駆動マグネットに対して回転トルクを付与するコアレスコイルと、回転スリーブに固定され、駆動マグネットの内周側に駆動マグネットと同心に配置されたリング状の周波数発電マグネット(以下、FGマグネットと記す)と、ハウジングに固定されFGマグネットと対向する位置に配置された回転周波数検出用の櫛歯形状の周波数発電コイル(以後、FG(Frequency generation)コイルと称す。)とを、備えた動圧軸受モータが知られている。
【0006】
図6は、上記の動圧軸受モータにおけるコアレスコイル20、駆動マグネット22、FGコイル61等の配置を示している。回転に必要な磁気回路は、回転スリーブ40側に設けられた駆動マグネット22と、固定軸14側に設けられた駆動コイル20とにより形成される。回転トルクは、駆動マグネット22の複数の磁極をホール検出素子等の磁極検出素子21により検出し、所定のタイミングロジックによって駆動コイル20に通電することで得られる。
【0007】
この時、回転数は、回転スリーブ40側に設けられたFGマグネット60によってFGコイル61に誘起された電圧の周波数の変動成分を検出信号とすることで一定に制御される。なお、このようなFGマグネット60と、FGコイル61によって検出信号を得る回転検出機構は、例えば、特開平1−204211号公報などに開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の動圧軸受モータは、必要不可欠な部品点数が多く、部品数の削減による動圧軸受モータの小型化を行うのが難しい。また、駆動コイルなどの部品の厚みや、磁気回路を形成させるための部品の配置関係を維持する必要性からも小型化には限界がある。そこで本発明は、そのような問題を解消し、従来の構成の動圧軸受モータよりも小型化が可能な動圧軸受モータを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、回転中心の周囲にN極とS極とが交互に配置されて回転駆動用の磁界を発生する駆動磁石が設けられた第1の部材と、回転トルクに寄与するコイルの径方向部分が駆動磁石に対向する表面側のみに配置され、回転トルクに寄与せずに表面に露出するコイルの周方向部分が奇数巻き目と偶数巻き目とで前記表面側と駆動磁石に対向しない裏面側とに交互に配置された回転駆動用の駆動コイルが前記駆動磁石に対向して配置された第2の部材と、を備え、前記駆動コイルに通電して前記駆動磁石と前記駆動コイルとにより形成される磁気回路により発生される回転トルクによって前記第1の部材及び前記第2の部材の一方を他方に対して相対的に回転させる動圧軸受モータとしている。
【0010】
請求項1の発明では、駆動コイルの回転トルクに寄与するコイルの径方向部分を駆動磁石に対向する表面側のみに配置し回転トルクに寄与せずに表面に露出するコイルの周方向部分を奇数巻き目と偶数巻き目とで前記表面側と駆動磁石に対向しない裏面側とに交互に配置している。回転トルクに寄与せずに表面に露出する部分は、回転方向に配置されて第2の部材の表面側と裏面側に分配されているため、駆動コイルの回転の径方向に占める領域を従来よりも小さくしている。これにより、第2の部材を従来よりも小さくできるので、径方向に小型な動圧軸受モータとすることができる。
請求項2の発明は、請求項1に記載の動圧軸受モータにおいて、前記駆動コイルは、奇数巻き目は径方向部分及び周方向部分が前記表面側に略矩形状に巻き回して形成され、偶数巻き目は径方向部分が前記表面側の1巻き前の奇数巻き目の径方向部分の位置から外周側に予め定めた一定距離離れて平行に形成され、かつ周方向部分は前記裏面側において1巻き前の奇数巻き目に形成された前記表面側の周方向部分と前記回転中心に固定された固定軸からの径方向の距離が同じ距離となる位置に形成されるよう配置されたことを特徴としている。
請求項2の発明では、駆動コイルを表面側と裏面側とで交互に半分ずつ配置するだけでなく、周方向の表面側と裏面側のコイルの位置が回転中心からの距離が同じとなる位置で重なるように配置することにより周方向に巻きつけるのに要する幅を約半分に抑えることができる。
【0011】
また、上記目的を達成するために、請求項3にかかる発明は、請求項1又は請求項2に記載の動圧軸受モータにおいて、前記駆動コイルの回転トルクに寄与せずに前記第2の部材の裏面側に露出する部分の間に、回転周波数検出用の周波数発電コイルを配置したことを特徴としている。
【0012】
請求項3の発明では、回転周波数検出用の周波数発電コイルを第2の部材の裏面側の駆動コイルの回転トルクに寄与せずに第2の部材の裏面側に露出する部分の間に配置しているので、回転周波数検出用の周波数発電コイルを配置する領域を駆動コイルの配置領域以外に設ける必要がなく、回転の径方向に小型な動圧軸受モータとすることができる。
【0013】
また、上記のように構成することによって、回転周波数検出用の周波数発電コイルは駆動磁石の磁界内に配置されるため、駆動磁石の影響を受けて発電することとなる。この発電により回転周波数が検出できるので、従来回転周波数を検出するためだけに設けられていた周波数発電コイル用の磁石が不要となり、部品を減らすことができる。従って、その分径方向に小型な動圧軸受モータとすることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以後、本発明を光偏向器の回転多面鏡を回転するための駆動機構に適用した場合の本発明の実施の形態を、図1〜図4を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、第1の部材をロータとし、第2の部材をステータとしている。
【0015】
(第1の実施形態)
図1に示すように、この光偏向器80には、第2の部材であるステータ10側のハウジング12の中央部に圧入等でセラミックス製の固定軸14が固定されており、この固定軸14の外周面には動圧軸受を構成するための深さ数μmのヘリングボーン溝24が多数形成されている。
【0016】
ハウジング12の上面には、円板部分を備えた板状の回路基板18が配置されている。この回路基板18には、図2及び図3に示すように、エッチングパターンにより形成された6個の駆動コイル23が固定軸14を中心に全体として円環を描くように等間隔で配置されており、駆動コイル23には、これら駆動コイル23の励磁切り替え制御を行う図示しない制御回路が接続されている。
【0017】
個々の駆動コイル23において、回転トルクに寄与する径方向部分23a、23cは全て回路基板18の表面側の駆動磁石に対向する位置に配置され、回転トルクに寄与しない周方向部分23b、23dは前記表面側と駆動磁石に対向しない裏面側とに交互に配置され、回路基板18を貫通するコイルの貫通部が表面側の周方向部分23b、23d又は裏面側の周方向部分23b、23dと表面側の径方向部分23a、23cとを接続する。そのため、表面に露出する駆動コイル23の周方向部分23b、23dは、図2(a)に示すように、駆動コイル23の周方向部分23a、23cの幅の半分程度となっている。また、回路基板18の裏面には、図2(b)に示すように、駆動コイル23の周方向部分23b、23dのみが露出している。なお、駆動コイル23の詳細については後述する。
【0018】
また、図1及び図2に示すように、回路基板18には、ロータ16の位置を検出する位置検出素子としてのホール素子21が各駆動コイル23の中心に固定されている(図2参照)。これらホール素子21により後述する駆動マグネット22の複数の磁極が検出され、該検出結果に基づいてロータ16の回転中の位置が検出される。
【0019】
また、回路基板18の裏面側には、ハウジング12上に穿設した浅溝30に設置された珪素鋼板から成るステータヨーク28が配置されている。
【0020】
また、ハウジング12の上面には、ハウジング12と一体的に形成されたスラストマグネットホルダ32が立設されており、このスラストマグネットホルダ32の上部には、垂直断面が矩形でリング状に形成されたステータ側スラストマグネット38が、接着等の方法によって取り付けられている。
【0021】
一方、ロータ16側には、第1の部材であるセラミックス製の回転スリーブ40が、3〜8μm程度の隙間をおいて固定軸14に挿通されている。このため、回転スリーブ40が固定軸14の回りを高速回転すると、固定軸14と回転スリーブ40との間に動圧が発生し、この動圧により固定軸14の径方向に沿って対向した動圧軸受が構成される。
【0022】
回転スリーブ40の外周部の所定位置には、アルミニウム製のリング状のフランジ42が焼き嵌めや圧入等の方法により固定されている。このフランジ42の上面には、取り付け面46が形成されており、この取り付け面46上にアルミニウム製の回転多面鏡48が固定用のバネ50によって固定されている。この回転多面鏡48は多角形柱状に形成されており、各側面48Aは鏡面に加工されている。なお、取り付け面46は回転スリーブ40の軸芯に対して垂直となるよう高精度に加工されている。
【0023】
フランジ42における駆動コイル23に対応する部位には切欠き部42Aが形成されており、この切欠き部42Aには回転駆動用の駆動マグネット22が接着等によって取り付けられている。駆動マグネット22は全体がリング状に成形されており、その中央の穴部におけるステータ10側には、内径を一段広げた開口とした開口段部52が形成されている。また、駆動マグネット22は、中心角45度ずつに8等分した各区分に、隣接する区分が異極となるようN極とS極とが着磁されている。
【0024】
フランジ42の切欠き部56には、回転数に応じた周波数信号を発電するためのFGマグネット60が接着によって取り付けられている。このFGマグネット60は全体がリング状に成形されており、中心角を16等分した各区分に、隣接する区分が異極となるようN極とS極とが着磁されている。
【0025】
回路基板18におけるFGマグネット60に対向する位置には、櫛歯状のFGコイル61(図3も参照)がエッチング等によって形成されており、このFGコイル61に発生する交流電流に基づいて、ロータ16の回転数が検出される。
【0026】
フランジ42の上面には、垂直断面が矩形で環状に切欠いて形成された溝部54が設けられており、この溝部54にはバランス調整用の釣合い重り57Aが取り付けられている。また、フランジ42とFGマグネット60とで形成される段部59には、バランス調整用の釣合い重り57Bが取り付けられている。これらの釣合い重り57A、57Bは、ロータ16の回転中のバランスを調整する。
【0027】
フランジ42の外周面には、リング状に形成されたロータ側スラストマグネット58が接着によって取り付けられている。このロータ側スラストマグネット58は、ステータ側スラストマグネット38に対向するよう所定間隔を置いて配置されており、ロータ側スラストマグネット58の外周面部とステータ側スラストマグネット38の内周面部とで吸引力が働くよう相互に異極に着磁されている。このため、これらロータ側スラストマグネット58とステータ側スラストマグネット38とでスラスト磁気軸受が構成される。
【0028】
このスラスト磁気軸受では、ロータ側スラストマグネット58とステータ側スラストマグネット38とで働く吸引力がロータ16の回転スリーブ40におけるスラスト方向(軸方向)の荷重よりも大きく設定されており、このため、上記吸引力によりロータ16全体が浮上する。なお、回転スリーブ40を軸方向に支持するための方法としては、このほかに永久磁石と磁性体とを用いる方法や、空気の動圧作用で浮上させる方法などを利用することもできる。
【0029】
上記のようにロータ16は、スラスト磁気軸受によりスラスト方向に支持されると共に、動圧軸受によりラジアル方向に支持されている。これにより、回路基板18上の駆動制御回路が各駆動コイル23に交流電圧を印加するよう制御することで、各駆動コイル23に電流が流れ、各駆動コイル23に対向する駆動マグネット22の磁界と上記電流とで電磁誘導作用が働き、駆動マグネット22に対し回転駆動力が発生する。この回転駆動力によって、ロータ16が宙に浮いた状態で高速回転することとなる。
【0030】
本実施形態における駆動コイル23について詳細に説明すると、駆動コイル23は径方向部分23a、23cが回路基板18の表面側のみに配置され、周方向部分23b、23dが回路基板の表面側と裏面側とに交互に配置され、かつ、表面側の周方向部分23b、23d又は裏面側の周方向部分23b、23dと表面側の径方向部分23a、23cとが回路基板を貫通するスルーホール内のコイルにより接続された構成のエッチングパターンよりなる渦巻状のコイルである。
【0031】
図3に模式的に示したように、駆動コイル23の内側の1巻き目は、回路基板の表面のみにA1位置→B1位置→C1位置→D1位置→A2位置の順で右回りに略矩形状に巻回した構成となっている。なお、A2位置は、A1位置からD位置からA位置方向に予め定めた一定距離離れた位置である。
【0032】
2巻き目は、A2位置からB2位置にわたる径方向部分が、1巻き目のA1位置からB1位置にわたる径方向部分の外周側に予め定めた一定距離離れて平行に形成されている。また、C2位置もC1位置からBC方向に予め定めた一定距離離れた位置であり、従ってC2位置からD2位置にわたる径方向部分もA2位置からB2位置にわたる径方向部分と同様に、1巻き目のC1位置からD1位置にわたる径方向部分の外周側に予め定めた一定距離離れて平行に形成されている。
【0033】
2巻き目のB2位置からC2位置にわたるコイルの周方向部分は、回路基板の裏面側において1巻き目のコイル部分により形成されたB1位置からC1位置にわたるコイルの周方向部分と固定軸14からのコイルの径方向の距離が同じ距離となる位置に形成されている。また、D2位置からA3位置にわたるコイルの周方向部分も同様に、回路基板の裏面側において1巻き目のコイル部分により形成されたD1位置からA2位置にわたるコイルの周方向部分と固定軸14からのコイルの径方向の距離が同じ距離となる位置に形成されている。
【0034】
この場合の表面に形成したコイルの径方向部分と裏面に形成したコイルの周方向部分との接続は、表面と裏面のコイル部分を繋ぐ位置の回路基板18にスルーホールを設け、このスルーホール内にコイルを埋め込んで接続用の貫通部とし、貫通部の表面側端部を回路基板18表面のコイルの径方向部分の端部と接合すると共に、貫通部の裏面側端部を回路基板18裏面のコイルの周方向部分の端部と接合することにより行われる。
【0035】
3巻き目は、A3位置からB3位置にわたるコイルの径方向部分が、2巻き目のA2位置からB2位置にわたるコイルの径方向部分の外周側に予め定めた一定距離離れた位置に平行に形成されている。また、C3位置からD3位置にわたるコイルの径方向部分も同様に、2巻き目のC2位置からD2位置にわたるコイルの径方向部分の外周側に予め定めた一定距離離れた位置に平行に形成されている。
【0036】
3巻き目のB3位置からC3位置にわたるコイルの周方向部分は、回路基板18の表面側において1巻き目のコイル部分により形成されたB1位置からC1位置にわたるコイルの周方向部分の外周側に予め定めた一定距離離れて形成されている。また、D3位置からA4位置にわたるコイルの周方向部分も同様に、回路基板18の表面側において1巻き目のD1位置からA2位置にわたるコイルの周方向部分の外周側に予め定めた一定距離離れて形成されている。
【0037】
4巻き目のコイルの径方向部分は、1〜3巻き目と同様に、表面側に形成された3巻き目のコイルの径方向部分の外周側に予め定めた一定距離離れた位置に平行に形成されている。コイルの周方向部分は、2巻き目と同様に裏面側に配置され、3巻き目のコイル部分の固定軸14からの径方向の距離と同じ距離となるように配置されている。
【0038】
図3の模式図を用いて4巻き目まで説明したが、このようにコイルの奇数巻き目は全てのコイル部分を表面側に形成し、コイルの偶数巻き目は回転トルクに寄与する径方向部分23a、23c(図2も参照)は表面側に形成すると共に、回転トルクに寄与しない周方向部分23b、23dは裏側に形成する構成とすることで駆動コイル23の固定軸14から径方向に占める領域を従来よりも縮小できる。従って、駆動コイル23を形成する回路基板18を従来よりも小さく形成できるので、光偏向器80全体として小型化できる。
【0039】
上記のように構成したコイルでは、回路基板18の厚み方向に磁束が通過するので、径方向に配置された部分には周方向の力(回転の接線方向)が発生し、周方向に配置された部分には径方向の力が発生し、貫通部には力が発生しない。従って、径方向に配置されたコイル部分は回転トルクに寄与する部分となり、周方向に配置されたコイル部分及び貫通部は回転トルクに寄与しない部分となる。
【0040】
なお、第1の実施形態では、回転トルクに寄与しないコイルの周方向部分を回路基板の表側と裏側とに順に交互に分けて配置したものとしているが、このような構造に限らず、例えば、コイルの周方向部分の前半の半巻き分は表面側に続けて配置し、後半の半巻き分は裏側に続けて配置するなどのように、コイルの周方向部分の回路基板の表側と裏側とに対する配置を変えることもできる。
【0041】
なお、上記第1の実施形態の光偏向器では、ロータ16側に駆動マグネット22とFGマグネット60とを設け、ステータ10側に駆動コイル23とFGコイル61とを設けた例を説明したが、これらの配置については、駆動マグネット22と駆動コイル61とが対向し且つFGマグネット60とFGコイル61とが対向していれば良く、ステータ10側に駆動マグネット22とFGマグネット60とを設けロータ16側に駆動コイル23とFGコイル61とを設けた光偏向器についても、本発明は適用可能であり、上記同様の効果を得ることができる。
【0042】
(第2の実施形態)
本第2の実施形態は、第1の実施形態で説明した光偏向器において、図4(a)に示すように、固定軸14と駆動コイル23との間に回転数検出用のFG(Frequency generation)コイル61を設けず、図4(b)に示すように、回路基板18の裏面に露出する2つの略平行なコイルの周方向部分23b、23dに挟まれた領域内にFGコイル61を設けた構成である。
【0043】
すなわち、図4(b)に示すように、回路基板18の裏面には、駆動コイル23の2つの周方向部分23b、23dが形成されている。これら2つのコイルの周方向部分23b、23dは、互いに回路基板18の表面に形成されたコイルの径方向部分の長さ分だけ離れて略平行に配置されている。
【0044】
半導体基板18の裏面側には、コイルの径方向部分23a、23cは形成されていないので、本第2の実施形態では、全ての駆動コイル23の2つの周方向部分23b、23dに挟まれた領域に、周方向に繋がる構成のFGコイル61を形成している。これにより、固定軸14と駆動コイル23との間のFGコイル61を形成させるための領域が不要となるため、回路基板18の固定軸14からの径方向の距離を小さくでき、その分モータを小型化できる。
【0045】
さらに、FGコイル61を駆動コイル23の裏面側に配置することによって、FGコイル61も駆動マグネット22の磁界の影響を受けるので、回転する駆動マグネット22によりFGコイル61に交流電流が発生し、この交流電流によって周波数が検出できる。そのため、周波数発電のためだけに設けられていたFGマグネット60は不要となり、その分部品点数を減らして装置全体として小型化することが可能である。なお、周波数発電のためだけに設けられていたFGマグネット60よりも大きい駆動マグネットを周波数検出用に用いているため、FGコイル61の出力電圧が高くなるという利点もある。なお、本第2の実施形態の光偏向器のその他の部分は、前述した第1の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【0046】
また、上記第2の実施形態の光偏向器では、ロータ16側に駆動マグネット22を設け、ステータ10側に駆動コイル23とFGコイル61とを設けた例を説明したが、これらの配置については、駆動コイル23とFGコイル61とが駆動マグネット22に対向していれば良く、ステータ10側に駆動マグネット22を設けロータ16側に駆動コイル23とFGコイル61とを設けた光偏向器についても、本発明は適用可能であり、上記同様の効果を得ることができる。
【0047】
以上説明した第1と第2の実施形態では、動圧軸受モータの一例として、多面鏡を回転させるための光偏向器の駆動機構に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、その他回転が必要な部材を回転させるための駆動機構として本発明を適用できる。
【0048】
また、上記第1と第2の実施形態では、固定軸14の外側で動圧空気軸受により軸支された円筒型の回転スリーブ40が回転する構造のスリーブ回転型の光偏向器80に本発明を適用した例を説明したが、円筒型の固定軸14の内側で軸が回転する構造のシャフト回転型の光偏向器にも本発明は適用可能である。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1及び2の発明によれば、動圧軸受モータを小型化することができる、という効果を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の光偏向器の縦断面図である。
【図2】(a)は図1の光偏向器の回路基板の上面側の構成を示す説明図であり、(b)は図1の光偏向器の回路基板の下面側の構成を示す説明図である。
【図3】本発明の第1の実施形態の駆動コイルの模式図である。
【図4】(a)は本発明の第2の実施形態の光偏向器の回路基板の上面側の構成を示す説明図であり、(b)は本発明の第2の実施形態の光偏向器の回路基板の下面側の構成を示す説明図である。
【図5】光偏向器を含んで構成された画像記録装置の概略構成図である。
【図6】従来の光偏向器の回路基板の上面側の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
12 ハウジング
14 固定軸
18 回路基板
22 駆動マグネット
23 駆動コイル
48 回転多面鏡
60 FGマグネット
61 FGコイル
80 光偏向器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dynamic pressure bearing motor, and more particularly to a dynamic pressure bearing motor used for an optical deflector incorporated in a digital laser beam printer, an electrophotographic copying machine, or the like.
[0002]
[Prior art]
In general, a digital image forming apparatus such as a laser beam printer or an electrophotographic copying machine scans an image to be read with a light beam and scans a recording medium with a modulated light beam. An image recording apparatus for forming an image on a recording medium is provided. The image reading apparatus and the image recording apparatus are provided with an optical deflector for scanning a light beam.
[0003]
As shown in FIG. 5, in the
[0004]
That is, the laser beam L scans the
[0005]
As a drive motor for the optical deflector used in such an
[0006]
FIG. 6 shows the arrangement of the
[0007]
At this time, the rotation speed is controlled to be constant by using a fluctuation component of the frequency of the voltage induced in the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the fluid dynamic bearing motor having such a configuration has many indispensable parts, and it is difficult to reduce the size of the fluid dynamic bearing motor by reducing the number of parts. Further, there is a limit to downsizing from the necessity of maintaining the thickness of components such as a drive coil and the arrangement relationship of components for forming a magnetic circuit. Therefore, an object of the present invention is to provide a dynamic pressure bearing motor that can solve such problems and can be made smaller than a conventional dynamic pressure bearing motor.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a first magnet provided with a driving magnet for generating a magnetic field for rotational driving by alternately arranging N and S poles around a rotation center. The member and the radial portion of the coil that contributes to the rotational torque are arranged only on the surface side facing the drive magnet, and the circumferential portion of the coil that is exposed to the surface without contributing to the rotational torque is the odd and even turns And a second member in which a driving coil for rotational driving arranged alternately on the front surface side and the back surface side not facing the driving magnet is arranged facing the driving magnet, and the driving coil A hydrodynamic bearing that is energized to rotate one of the first member and the second member relative to the other by rotational torque generated by a magnetic circuit formed by the drive magnet and the drive coil. It is a motor.
[0010]
In the first aspect of the invention, the radial portion of the coil that contributes to the rotational torque of the drive coil is disposed only on the surface side facing the drive magnet, and the circumferential portion of the coil that is exposed to the surface without contributing to the rotational torque is an odd number. The windings and even windings are alternately arranged on the front side and the back side not facing the drive magnet. The portion exposed to the surface without contributing to the rotational torque is arranged in the rotational direction and distributed to the front surface side and the back surface side of the second member. Is also small. Thereby, since the 2nd member can be made smaller than before, it can be set as a hydrodynamic bearing motor small in the diameter direction.
According to a second aspect of the present invention, in the hydrodynamic bearing motor according to the first aspect, the drive coil is formed by winding the odd-numbered winding portion in the radial direction and the circumferential direction portion in a substantially rectangular shape on the surface side, The even-numbered windings are formed in parallel at a predetermined distance away from the position of the radial-direction portion of the odd-numbered winding before the first winding on the front surface side, and the circumferential-direction portion is formed on the back surface side. The circumferential portion on the surface side formed in the odd number winding before the first winding and the radial distance from the fixed shaft fixed to the rotation center are arranged so as to be formed at the same distance. It is a feature.
In the invention of claim 2, not only the drive coils are alternately arranged in half on the front and back sides, but also the positions of the coils on the front and back sides in the circumferential direction are the same distance from the rotation center. By arranging so as to overlap with each other, the width required for winding in the circumferential direction can be reduced to about half.
[0011]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 3 is the dynamic pressure bearing motor according to claim 1 or 2 , wherein the second member does not contribute to the rotational torque of the drive coil. The frequency generating coil for detecting the rotational frequency is arranged between the portions exposed on the back side of the.
[0012]
In the invention of claim 3 , the frequency generating coil for detecting the rotational frequency is arranged between the portions exposed on the back surface side of the second member without contributing to the rotational torque of the drive coil on the back surface side of the second member. Therefore, it is not necessary to provide a region where the frequency power generation coil for detecting the rotational frequency is provided other than the region where the drive coil is disposed, and the dynamic pressure bearing motor can be made small in the radial direction of rotation.
[0013]
Further, by configuring as described above, the frequency power generation coil for detecting the rotational frequency is disposed in the magnetic field of the drive magnet, and therefore generates power under the influence of the drive magnet. Since the rotational frequency can be detected by this power generation, the magnet for the frequency power generation coil that has been provided only for detecting the rotational frequency in the prior art becomes unnecessary, and the number of components can be reduced. Therefore, a small hydrodynamic bearing motor can be provided in the radial direction.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention when the present invention is applied to a drive mechanism for rotating a rotary polygon mirror of an optical deflector will be described with reference to FIGS. In the following embodiments, the first member is a rotor and the second member is a stator.
[0015]
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, in this
[0016]
On the upper surface of the housing 12, a plate-
[0017]
In each
[0018]
As shown in FIGS. 1 and 2, a
[0019]
A
[0020]
In addition, a
[0021]
On the other hand, on the
[0022]
An aluminum ring-shaped
[0023]
A
[0024]
An
[0025]
A comb-like FG coil 61 (see also FIG. 3) is formed by etching or the like at a position facing the
[0026]
On the upper surface of the
[0027]
A rotor-side thrust magnet 58 formed in a ring shape is attached to the outer peripheral surface of the
[0028]
In this thrust magnetic bearing, the attractive force acting on the rotor-side thrust magnet 58 and the stator-
[0029]
As described above, the
[0030]
The
[0031]
As schematically shown in FIG. 3, the first turn inside the
[0032]
In the second roll, the radial portion extending from the A2 position to the B2 position is formed in parallel at a predetermined distance away from the outer peripheral side of the radial portion extending from the A1 position of the first roll to the B1 position. The C2 position is also a position that is a predetermined distance away from the C1 position in the BC direction. Therefore, the radial portion extending from the C2 position to the D2 position is the same as the radial portion extending from the A2 position to the B2 position. They are formed in parallel at a predetermined distance apart on the outer peripheral side of the radial portion extending from the C1 position to the D1 position.
[0033]
The circumferential portion of the coil extending from the B2 position of the second winding to the C2 position is from the fixed
[0034]
In this case, the connection between the radial portion of the coil formed on the front surface and the circumferential portion of the coil formed on the back surface is performed by providing a through hole in the
[0035]
In the third roll, the radial portion of the coil extending from the A3 position to the B3 position is formed in parallel with a predetermined distance away from the outer peripheral side of the radial portion of the coil extending from the A2 position to the B2 position of the second roll. ing. Similarly, the radial portion of the coil extending from the C3 position to the D3 position is formed in parallel to a predetermined distance away from the outer peripheral side of the radial portion of the coil extending from the second winding C2 position to the D2 position. Yes.
[0036]
The circumferential portion of the coil extending from the B3 position of the third winding to the C3 position is previously placed on the outer peripheral side of the circumferential portion of the coil extending from the B1 position to the C1 position formed by the first winding coil portion on the surface side of the
[0037]
As in the first to third turns, the radial part of the fourth coil is parallel to a predetermined distance away from the outer peripheral side of the radial part of the third coil formed on the surface side. Is formed. The circumferential direction portion of the coil is arranged on the back surface side like the second winding, and is arranged so as to be the same distance as the radial direction distance from the fixed
[0038]
Although the description has been made up to the fourth winding using the schematic diagram of FIG. 3, the odd number winding of the coil forms all the coil portions on the surface side in this way, and the even number winding of the coil is the radial portion that contributes to the rotational torque. 23a and 23c (see also FIG. 2) are formed on the surface side, and the
[0039]
In the coil configured as described above, since magnetic flux passes in the thickness direction of the
[0040]
In the first embodiment, the circumferential portion of the coil that does not contribute to the rotational torque is arranged alternately and sequentially on the front side and the back side of the circuit board. The front half and the back side of the circuit board of the circumferential part of the coil are arranged such that the first half of the winding in the circumferential part of the coil is continuously arranged on the front side and the second half of the winding is arranged on the back side. The arrangement with respect to can also be changed.
[0041]
In the optical deflector according to the first embodiment, the
[0042]
(Second Embodiment)
In the second embodiment, in the optical deflector described in the first embodiment, as shown in FIG. 4A, an FG (Frequency) for detecting the number of rotations between the fixed
[0043]
That is, as shown in FIG. 4B, two
[0044]
Since the
[0045]
Further, by arranging the
[0046]
In the optical deflector of the second embodiment, the example in which the
[0047]
In the first and second embodiments described above, the case where the present invention is applied to the drive mechanism of the optical deflector for rotating the polygonal mirror has been described as an example of the dynamic pressure bearing motor. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied as a drive mechanism for rotating other members that require rotation.
[0048]
In the first and second embodiments, the present invention is applied to the sleeve rotation type
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the first and second aspects of the invention, the effect that the hydrodynamic bearing motor can be reduced in size is achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an optical deflector according to a first embodiment of the present invention.
2A is an explanatory diagram showing a configuration of the upper surface side of the circuit board of the optical deflector of FIG. 1, and FIG. 2B is an explanatory diagram showing a configuration of the lower surface side of the circuit board of the optical deflector of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram of a drive coil according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4A is an explanatory view showing a configuration of an upper surface side of a circuit board of an optical deflector according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is an optical deflection according to the second embodiment of the present invention. It is explanatory drawing which shows the structure of the lower surface side of the circuit board of a container.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an image recording apparatus including an optical deflector.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of an upper surface side of a circuit board of a conventional optical deflector.
[Explanation of symbols]
12
Claims (3)
回転トルクに寄与するコイルの径方向部分が駆動磁石に対向する表面側のみに配置され、回転トルクに寄与せずに表面に露出するコイルの周方向部分が奇数巻き目と偶数巻き目とで前記表面側と駆動磁石に対向しない裏面側とに交互に配置された回転駆動用の駆動コイルが前記駆動磁石に対向して配置された第2の部材と、
を備え、
前記駆動コイルに通電して前記駆動磁石と前記駆動コイルとにより形成される磁気回路により発生される回転トルクによって前記第1の部材及び前記第2の部材の一方を他方に対して相対的に回転させる動圧軸受モータ。A first member provided with a drive magnet for alternately generating N and S poles around a rotation center to generate a magnetic field for rotational drive;
The radial portion of the coil that contributes to the rotational torque is disposed only on the surface side facing the drive magnet, and the circumferential portion of the coil that is exposed to the surface without contributing to the rotational torque is an odd number winding and an even number winding. A second member in which a driving coil for rotational driving arranged alternately on the front surface side and the back surface side not facing the driving magnet is arranged facing the driving magnet;
With
One of the first member and the second member is rotated relative to the other by rotational torque generated by a magnetic circuit formed by the drive magnet and the drive coil by energizing the drive coil. Dynamic pressure bearing motor.
奇数巻き目は径方向部分及び周方向部分が前記表面側に略矩形状に巻き回して形成され、偶数巻き目は径方向部分が前記表面側の1巻き前の奇数巻き目の径方向部分の位置から外周側に予め定めた一定距離離れて平行に形成され、かつ周方向部分は前記裏面側において1巻き前の奇数巻き目に形成された前記表面側の周方向部分と前記回転中心に固定された固定軸からの径方向の距離が同じ距離となる位置に形成されるよう配置された、 The odd-numbered winding is formed by winding the radial portion and the circumferential portion in a substantially rectangular shape on the surface side, and the even-numbered winding is a radial portion of the odd-numbered winding of the odd-numbered winding one turn before the surface side. It is formed in parallel at a predetermined distance from the position to the outer peripheral side, and the circumferential portion is fixed to the rotational portion and the circumferential portion on the front surface formed in the odd-numbered winding before the first winding on the back surface side. Arranged so that the radial distance from the fixed shaft formed is the same distance,
請求項1に記載の動圧軸受モータ。 The hydrodynamic bearing motor according to claim 1.
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