JP3875822B2 - Motor and rotating polygon mirror driving apparatus using the motor - Google Patents

Motor and rotating polygon mirror driving apparatus using the motor Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータおよびこのモータを用いた回転多面鏡駆動装置に関するものである。さらに詳しくは、このモータにおけるフレームに対する固定軸の支持構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
各種のモータのうち、例えば特開昭10−31188号公報に開示されているモータでは、固定軸の外周面あるいは固定軸が挿入された回転体(スリーブ)の内周面に螺旋の動圧発生溝を形成し、この動圧発生溝によって下方に向けて空気を流出させる動圧軸受をラジアル軸受として用いたモータが開示されている。これに開示の動圧軸受では、固定軸の外周面あるいは回転体の内周面に対してモータ軸線方向における全域に動圧発生溝が形成されている。また、動圧軸受としては、その他にも、固定軸と回転体との間のうち、モータ軸線方向における両側から中央に向かう空気流を発生させる構成のもの、あるいはモータ軸線方向における中央から両端に向かう空気流を発生させる構成のものがある。さらに、固定軸の外周面と回転体の内周面との間に発生する空気圧に対して圧力勾配をつけるためにモータ軸線方向に貫通した溝を形成する場合もある。これらいずれの動圧軸受を用いた場合も、回転体は固定軸と非接触の状態で回転する。
【0003】
また、固定軸をモータフレームなどに対して直立姿勢で固定する方法として、従来は、フレームに固定軸を差し込む孔を形成し、この孔に固定軸の軸端部を圧入する方法、あるいは孔に固定軸の軸端部を差し込んだ後、加締加工を行う方法などがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、固定軸をモータフレームに固定するにあたって、従来のように、圧入や加締を用いた構成では、モータをポリゴンミラーの高速回転駆動用に用いたときに,ロータの回転によって発生する微振動が固定軸とフレームとの結合部分に作用して緩みやがたつきが発生しやすい。その結果、固定軸の垂直度が低下し、ポリゴンミラーに面倒れなどを発生させてしまう。
【0005】
また、フレームに形成した孔に固定軸を圧入固定する場合、あるいは固定軸をフレームに対して加締する場合には、圧入工程時あるいは加締時の応力によってフレームに歪みが生じ、固定軸の垂直度が初期から損なわれるという問題点もある。
【0006】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、回転体が高速回転しても固定軸とフレームとの結合部分に緩みなどが発生せず、かつ、固定軸を保持するフレームに歪みが生じることを防止して、固定軸の垂直度を維持することのできるモータを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るモータでは、下端側がフレームに保持された固定軸と、該固定軸周りに回転可能に該固定軸に対して支持されたロータとを有するモータにおいて、前記フレームは、前記固定軸の下端側が挿通する固定軸挿通孔を備えるとともに、前記固定軸は、前記フレームの上面側に当接する段差部分と、前記固定軸挿通孔を貫通して前記フレームから下方に突出する軸端部とを備え、該軸端部には、前記フレームの下面側との間にばねを圧縮した状態で挟むようにして当該軸端部に固定されることにより前記固定軸を前記フレームに対して直立した状態で固定する留め具が取りつけられていることを特徴とする。
【0008】
このように構成すると、ロータが高速回転し、その回転に起因する微振動が固定軸とフレームとの結合部分に伝わっても、この結合部分にはばねによって所定の付勢力が加わっているので、固定軸の垂直度が低下することはない。また、ばねの付勢力によって固定軸をフレームに固定するので、固定軸をフレームに形成した孔に圧入固定する場合、あるいは固定軸をフレームに対して加締する場合と違って、圧入工程時あるいは加締時の応力によってフレームに歪みが生じるという問題を回避できる。それ故、固定軸の垂直度を初期的にも経時的も良好に維持できる。
【0009】
本発明において、前記ばねは、前記軸端部が中心を貫通するように配置された皿ばねであり、当該皿ばねの内周側が前記フレームの下面側と当接している。
【0010】
本発明において、前記留め具としては、たとえば、前記ばねを前記フレームとの間に挟むようにして前記固定軸の前記軸端部に取りつけられたプッシュナットを用いることができる。
【0011】
また、本発明において、前記留め具としては、前記ばねを前記フレームとの間に挟むようにして前記固定軸の前記軸端部に取りつけられたグリップリングを用いることもできる。
【0012】
本発明において、前記固定軸の前記軸端部には、前記グリップリングと係止する係止溝が形成されていることが好ましい。このように構成すると、グリップリングの位置ずれを防止することができる。
【0013】
本発明において、前記フレームと前記留め具との間には前記ばねおよび座金がこの順に配置される場合があり、この場合には、前記座金の外径寸法については、前記留め具の外径寸法および前記ばねの外径寸法よりも大きい寸法とする。
【0014】
本発明において、前記固定軸の外周面、および該固定軸が差し込まれた前記回転体の中心穴の内周面のうちの少なくとも一方の側に動圧発生溝が形成され、前記回転体は、当該動圧発生溝によって発生する動圧力によって前記固定軸周りに回転可能に支持されている構成を採用することができる。
【0015】
本発明に係るモータは、固定軸の垂直度が安定しているので、回転多面鏡が形成されたロータが高速回転する回転多面鏡駆動装置用のモータに適している。
【0016】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【0017】
[実施の形態1]
図1および図2はそれぞれ、本発明を適用したモータを用いたポリゴンミラー駆動装置の平面図および断面図である。図3は、このポリゴンミラー駆動装置に用いた軸受装置およびモータを拡大して示す半断面図である。
【0018】
(全体構成)
図1および図2において、本形態のポリゴンミラー駆動装置1は、概略、鉄製の基板10、すなわちプレート状のフレーム上に構成されたモータ5と、このモータ5のロータ20上に搭載されたポリゴンミラー30と、モータ5およびポリゴンミラー30全体を覆うケース2とから構成され、このケース2は防塵用および防音用のカバーである。基板10上には、駆動コイル41に対して駆動信号を出力するためのコネクタ14がはんだなどにより実装されているとともに、このポリゴンミラー駆動装置1を駆動するための制御回路が構成されている。
【0019】
図3において、モータ5には、駆動コイル41が巻回されたステータコア42および固定軸44を備えるステータ40と、固定軸44が差し込まれる中心穴21およびステータコア42に対向するロータマグネット22を備えるロータ20(回転体)とが構成されている。
【0020】
(ステータの構成)
本形態において、ステータ40では、鉄製の基板10に形成された固定軸挿通孔11に固定軸44の基端側が嵌め込まれており、この固定軸挿通孔11を貫通して基板10の下面側の突出している軸端部443に対して、基板10の下面との間で皿ばね13を圧縮するように留め具としてのプッシュナット12が取りつけられている。このプッシュナット12は、固定軸44の軸端部443に押し込まれることによって下側先端12aが軸端部443に係合し、戻りが規制されるようになっている。この状態で、固定軸44は、プッシュナット12および皿ばね13によって基板10に対して垂直に固定された状態にある。
【0021】
また、ステータ40において、基板10の上にはコアホルダー43が固定されているとともに、このコアホルダー43の外周面に薄いステータコア42が積層状態で固定され、かつ、ステータコア42の各突極に対して駆動コイル41が巻回されている。ここで、コアホルダー43は、外周面がステータコア42の取りつけ部となる円筒部431と、この円筒部431の下端面を基板10上への接置面としてコアホルダー43を基板10上に設置したときに固定軸44の固定用段差部分442と基板10との間に挟まれる環状固定部432とを有している。従って、固定軸44の固定用段差部分442をコアホルダー43の環状固定部432を介して基板10の上面に押しつけて固定軸44の固定軸挿通孔11に対する差し込む深さを決めた後、固定軸44を基板10に対してプッシュナット12、およびこのプッシュナット12に押圧されて圧縮状態にある皿ばね13を介して固定したときに、コアホルダー43の環状固定部432が固定軸44の固定用段差部分442と基板10との間に挟まれることにより、コアホルダー43が基板10上に固定される。
【0022】
(ロータの構成)
本形態において、ロータ20は、中心穴21を備えるロータ本体25と、このロータ本体25から外周側に張り出すようにロータ本体25の下面側に固着されたヨーク27と、このヨーク27の内周面に固着されたロータマグネット22とを備えている。このロータマグネット22は、ヨーク6に接着固定された後、ロータ本体25の下端面に形成されている環状突起251とカシメ固定される。ここで、ロータ本体25は、その耐磨耗性、耐食性を向上させる目的で、アルマイト処理やメッキ処理などの表面処理が施されていることがある。また、本形態では、ロータ20を形成した時点でアンバランス量が大きすぎるときには、環状突起251に錘などを付与することによりロータ20のバランス性能を向上させることもある。
【0023】
また、ロータ本体25の外周側には、ポリゴンミラー30を搭載する台座部26が形成され、この台座部26上に載置されたポリゴンミラー30はリング状のミラー押しつけ部材50によって台座部26に押しつけ固定されている。このミラー押しつけ部材50は、中央穴501にロータ本体25の円筒部250が通され、この状態で、中央穴501の内側で張り出す複数の爪部分502が弾性変形しながら円筒部250の外周面に形成された係合溝255に係合することにより、ミラー押しつけ部材50はロータ本体25に対して固定されている。ここで、ポリゴンミラー30は、その中心穴300にロータ本体25の円筒部256が通された状態にあり、ポリゴンミラー30の中心穴300にロータ本体25の円筒部256を通すときに過大な力がポリゴンミラー30にかかってポリゴンミラー30が変形しないように、この中心穴300とロータ本体25の円筒部256との間には所定のクリアランスが確保されている。従って、ミラー押しつけ部材50は、それ自身に形成されたばね505(あるいは別体でポリゴンミラー30との間に装着されたばね505)によって、弾性をもってポリゴンミラー30を台座部26に向けて押し付け固定している。それ故、ポリゴンミラー30は、台座部26の上面との摩擦力によって位置決め固定されている状態にある。
【0024】
このため、ロータ20が回転したときには、ロータ20の外径寸法とポリゴンミラー30の外径寸法との差に起因してロータ20が受ける遠心力とポリゴンミラー30が受ける遠心力との間に大小の差があるので、これらの部材が遠心力でそれぞれ独立して膨らむとともに、その程度が相違する。その結果、モータ5が起動と停止とを繰り返すうちに、ポリゴンミラー30がロータ20の台座部26上で位置ずれを起こすおそれがある。これに対して、ミラー押しつけ部材50は、固定軸44に完全に固定され、かつ、遠心力で変形することもない。そこで、本形態では、ミラー押しつけ部材50とポリゴンミラー30との間に発生する摩擦力を、ポリゴンミラー30とロータ20の台座部26との間に発生する摩擦力よりも大きくなるようにしてある。たとえば、ロータ20の表面のうち、少なくともロータ20の台座部26に対してアルマイト処理、メッキ処理、窒化処理、コーティング処理を施して、ポリゴンミラー30とロータ20の台座部26との間に発生する摩擦力を小さくしてある。これに対して、ミラー押しつけ部材50については、ポリゴンミラー30と同様、アルミニウム製にして、ミラー押しつけ部材50とポリゴンミラー30との間に発生する摩擦力を大きくしてある。従って、モータ5が起動と停止とを繰り返しても、ポリゴンミラー30は常にミラー押しつけ部材50によって位置決めされるので、ロータ20の台座部26上でポリゴンミラー30が位置ずれを起こしてポリゴンミラー30が振動するという不具合が発生しない。なお、ミラー押しつけ部材50とポリゴンミラー30とを接着剤によって固定しておいても、ロータ20の台座部26上でのポリゴンミラー30の位置ずれを防止できる。
【0025】
本形態において、ミラー押しつけ部材50は、図1に示すように、所定の幅寸法を有するリング状を有している。また、ミラー押しつけ部材50は全体としては円環状であるが、円筒部250を通す中心穴501を挟む点対称の2箇所は、外周側が直線的に切断された形状を有し、この部分は、他の部分よりも幅寸法が約1/2程度と狭い切断予定部506になっている。すなわち、ミラー押しつけ部材50によってポリゴンミラー30をロータ20上に押しつけ固定した後、ポリゴンミラー30を外したい場合があっても、ミラー押しつけ部材50はロータ本体25の係合溝255に嵌まっているので、容易には外せないが、本形態では、ミラー押しつけ部材50に幅の狭い切断予定部506が予め形成され、かつ、このミラー押しつけ部材50は、ポリゴンミラー30との間にばね505を有している分、ポリゴンミラー30の上端面から浮いているので、切断予定部506に対してニッパー(図示せず。)を差し込めば、ミラー押しつけ部材50を容易に切断することができる。従って、ミラー押しつけ部材50をロータ本体25から容易に外せるので、ポリゴンミラー30を傷つけることなく外すことができる。
【0026】
(軸受装置のスラスト軸受の構成)
このように構成したモータ5において、以下に説明するスラスト軸受8、ラジアル軸受7およびエアーダンパー9を備える軸受装置によって、ロータ20が固定軸44に支持されている。
【0027】
まず、ロータ20とステータ40との間には、固定軸44の上端部分に配置された磁石81とロータ20の上端部分に配置された磁石82との間に作用する磁力、およびステータコア42とロータマグネット22との間に作用する磁力を利用して、ステータ40がロータ20をスラスト方向で支持するスラスト軸受8が構成されている。すなわち、ロータマグネット22はステータコア42を磁気的に吸引するとともに、ロータ20とステータ40の側に固定されている一対の磁石81、82は互いに異なる極を向けて対向し、固定軸44は、モータ軸線L方向における所定の位置にロータ20を保持しようとする。このように、これら2箇所で作用する磁力を利用して、スラスト軸受8を構成しているので、モータ軸線L方向における位置決め精度が高い。また、モータ軸線L方向における共振点が高いので、より安定した高速回転が可能である。
【0028】
(軸受装置の動圧軸受/ラジアル軸受の構成)
また、ロータ20とステータ40との間では、固定軸44の外周面440とロータ20の内周面との間に形成される隙間内に発生する動圧を利用してステータ40がロータ20をラジアル方向で支持するラジアル軸受7が構成されている。ここで、固定軸44の外周面には、耐磨耗性、耐焼き付き性を向上させるため表面処理が施され、このような表面処理は、たとえば特開平7−279966に開示されているポリアミドイミドの樹脂コーティング等である。
【0029】
この固定軸44において、ポリアミドイミドの樹脂コーティング層の表面には、軸先端からみたときに反時計周りの方向(図1に矢印CCWで示す方向)に、ヘリングボーンまたはスパイラルグルーブなどといった動圧発生溝441が切削加工などの方法により形成されている。従って、上からみてロータ20が反時計周りに回転すると、動圧発生溝441が形成されている動圧発生部71は、固定軸44の外周面440とロータ本体25の中心穴21の内周面との間のにおいて下方に向かう空気流のみを発生させる。それ故、モータ5の停止中は、スラスト軸受8によってやや浮き気味にあったロータ20は、回転を開始すると、やや沈み気味になって、スラスト軸受8における磁気的なバランスがとれた位置で保持される。この状態で、ステータ40とロータ20とは非接触状態にあるので、ロータ20の高速回転が可能となる。
【0030】
また、本形態では、ロータ20の中心穴21内に位置する固定軸44の外周面440のうち、空気流の下流に相当する下端側は、固定軸44の全長の約1/4に相当する部分が、図2に示すように、動圧発生部71から供給されてくる空気流の空気圧を高めるための昇圧部450として、動圧発生溝441が形成されていない。このため、動圧軸受としてのラジアル軸受7において、動圧剛性(動圧力)が高い。
【0031】
(軸受装置のエアーダンパーの構成)
このように構成したモータ5において、固定軸44には、その軸線方向における中央部分に大径部446が形成され、この大径部446よりも上端側には小径部447が形成されている。このため、固定軸44の外周面440において、大径部446と小径部447との間には段差部分448が形成されている。ここで、大径部446と小径部447との境界部分449は、さらに奥まで削られて凹んでいる。従って、ロータ20が下方にずれてきても、大径部446と小径部447との境界部分449にロータ20が当たることはない。このような形状は、固定軸44の外周面440に対して、同一の加工機において加工を施すことにより形成できるので、固定軸44のいずれの部分においても同軸度が高い。
【0032】
これに対して、ロータ20の中心穴21の内周面にも、その軸線方向における中央部分に大径部216が形成され、この大径部216よりも上端側には小径部217が形成されている。このため、ロータ20の中心穴21の内周面において、大径部216と小径部217との間には段差部分218が形成されている。ここで、大径部216と小径部217との境界部分219は、さらに奥まで削られて凹んでいる。また、固定軸44において大径部216の角444は面取りされている。従って、ロータ20が下方にずれてきても、大径部216と小径部217との境界部分219に固定軸44の角444が当たることはない。このような形状も、中心穴21の内周面に対して、同一の加工機において加工を施すことにより形成できるので、中心穴21のいずれの部分においても同軸度が高い。
【0033】
ここで、ロータ20の中心穴21の内周面に形成されている大径部216および小径部217は、固定軸44の外周面に形成されている大径部446および小径部447よりもわずか20μm程度大きめに形成されている。このため、固定軸44をロータ20の中心穴21に差し込んだ状態において、固定軸44の外周面とロータ20の中心穴21の内周面との間で大径部446、216同士がラジアル方向で重なる領域には、隙間寸法が10μmよりわずか広めの動圧発生用の環状隙間70が形成される。また、固定軸44の外周面440とロータ20の中心穴21の内周面との間で小径部447、217同士がラジアル方向で重ねる領域には、後述するエアーダンパー9を構成する隙間寸法が約10μmのエアーダンパー用環状隙間91(連通部)が形成される。さらに、本形態では、固定軸44の外周面440の小径部分447とロータ20の中心穴21の内周面の大径部447がラジアル方向で部分的に重なっており、ここでは、固定軸44の段差部分448およびロータ20の中心穴21の段差部分218とが区画するやや大きめの環状の空間によって、エアーダンパー用環状空気室92(連通部)が形成される。
【0034】
従って、本形態では、固定軸44の外周面440と中心穴21の内周面との間には、モータ軸線L方向に沿って、固定軸44の外周面440と中心穴21の内周面の間で動圧を発生させる動圧発生用の環状隙間70(動圧発生部71)、この環状隙間70に連通するエアーダンパー用環状空気室92、およびこのエアーダンパー用環状空気室92と外部とを連通させるエアーダンパー用環状隙間91がこの順に形成され、エアーダンパー用環状空気室92およびエアーダンパー用環状隙間91によって、ロータ20に対するエアーダンパー9が構成されている。
【0035】
(本形態の作用・効果)
このように構成したモータ5において、上からみてロータ20が反時計周りに回転すると、固定軸44の外周面440とロータ20の内周面との間の動圧発生用の環状隙間70では、動圧発生溝441の形成された動圧発生部71がエアーダンパー用環状隙間91およびエアーダンパー用環状空気室92を外部との連通部として、外部から空気を引き込みながら、下方に向かう空気流を発生させる。この空気流によって発生する動圧は、ステータ40とロータ20とをラジアル方向で非接触状態にする。この際に、固定軸44の外周面440の下端側には、動圧発生溝441が形成されていない昇圧部450が構成されているため、動圧発生部から供給されてくる空気流は、この昇圧部450で空気圧が高められる。従って、本形態のモータでは、ラジアル軸受7として動圧軸受を用いたわりには動圧剛性(動圧力)が高い。それ故、ロータ2の回転安定性が高い。
【0036】
さらに、モータ5の停止中、上方にやや浮き気味にあったロータ20は、回転を開始すると、やや下方に沈んでスラスト軸受8における磁気的なバランスがとれた位置で保持される。この状態で、ステータ40とロータ20とは完全に非接触状態にあるので、ロータ20の高速回転が可能となる。また、ステータ40とロータ20とは完全に非接触状態にあるので、磨耗などがなく、モータ5の長寿命化を図ることができる。
【0037】
但し、磁力を利用したスラスト軸受8は、剛性が比較的小さいため、外力等によりロータ20が上下方向に振動してしまう。しかるに本形態のモータ5では、エアーダンパー用環状空気室92およびエアーダンパー用環状隙間91からなるエアーダンパー9において、モータ5がモータ軸線L方向の外乱を受けて上下に振動したときでも、エアーダンパー用環状空気室92内の空気は狭いエアーダンパー用環状隙間91を通って外部に排出され、あるいはエアーダンパー用環状隙間91を通って外部から空気がエアーダンパー用環状気室92内に入りこむ。このような排気および吸気が発生する際に、エアーダンパー用環状隙間91は空気との摩擦を発生させる。その結果、ロータ20の上下方向の振動エネルギーが吸収されるので、振動が抑制される。
【0038】
また、本形態のモータ5に構成したエアーダンパー9であれば、固定軸44の外周面440およびロータ20の中心穴21の内周面をどのような形状に加工するかによって、エアーダンパー用環状隙間91の隙間寸法やモータ5軸線方向における長さ寸法を任意に設計できる。それ故、複雑で手間のかかる加工を行うことなく、かつ、少ない部品点数で、ロータ20の上下振動における減衰率を自由に設定することのできるエアーダンパー8内蔵のモータ5を構成できる。
【0039】
また、ラジアル軸受7として動圧軸受を用いた場合に、起動時あるいは停止時に摩耗粉が発生しやすい傾向にあるが、本形態では、摩耗粉が重力によって落下していくのを促進するように、動圧発生部71で発生する空気流が下方に供給されるように設定してあるので、このような摩耗粉は、固定軸44とロータ本体25の中心穴21との間から下方に向け強制的に圧送され、外部に放出される。従って、固定軸44とロータ本体25の中心穴21との間に摩耗粉が滞留して焼き付きを発生させるという問題を回避できる。
【0040】
さらにまた、固定軸44は、基板10の固定軸挿通孔に差し込まれた状態でプッシュナット12および皿ばね13を介して基板10に垂直に固定されている。このため、ロータ2が高速回転したとき、この回転に起因する微振動が固定軸44と基板10との結合部分に伝わっても、この結合部分には皿ばね13によって所定の付勢力が加わっているので、固定軸44の垂直度を常に保つことができる。また、皿ばね13の付勢力によって固定軸44を基板10に固定するので、固定軸44を基板10に形成した孔に圧入固定する場合、あるいは固定軸44を基板10に対して加締する場合と違って、圧入工程時あるいは加締時の応力によって基板10に歪みが発生するという問題を回避できる。それ故、固定軸44の垂直度を初期的にも経時的も良好に維持できる。
【0041】
[実施の形態2]
図4は、本発明の実施の形態2に係るポリゴンミラー駆動装置用のモータにおける固定軸のフレームへの固定部分を拡大して示す断面図である。図5(A)、(B)、(C)はそれぞれ、本形態のモータにおいて固定軸の基板(フレーム)への固定に用いた皿ばねの平面図、座金の平面図、および留め具の平面図である。なお、本形態のモータは、基本的な構成が実施の形態1に係るモータと同様であり、固定軸の基板への固定部分の構成のみが相違するので、共通する部分については同一の符号を付して説明するとともに、説明を省略する。
【0042】
図4に示すように、本形態のポリゴンミラー駆動装置も、実施の形態1と同様、ステータ40では、鉄製の基板10(プレート状のフレーム)に形成された固定軸挿通孔11に固定軸44の基端側が嵌め込まれており、この固定軸挿通孔11を貫通して基板10の下面側に突出している軸端部443に対して、基板10の下面との間で皿ばね134を圧縮する留め具としてのグリップリング19が取りつけられている。皿ばね134とグリップリング19との間には、座金18が配置され、この座金18は、図5(A)、(B)に示すように、皿ばね134よりも外径寸法が大きい。その他の構成は、実施の形態1と同様であるため、それらの説明を省略する。
【0043】
図5(C)に示すように、グリップリング19には、概ねC字状の平面形状をするリング部190と、このリング部190の一部を切欠いた形状の軸通し用の切欠き197と、このリング部190の両端から外側に湾曲しながら延びた一対の係合爪192、193とが形成されている。
【0044】
このため、グリップリング19には、固定軸の軸端部443に形成された係止溝445(図4参照)よりも径の小さな円形の軸孔191と、この軸孔191に通じる切欠き197を広げるときに鍵状の治具(図示せず)を引っかける略半円形の2つの凹部195、196とが形成されている。
【0045】
ここで、図5(B)、(C)からわかるように、座金18は、皿ばね134より外径寸法が大きいだけでなく、グリップリング19よりも外径寸法が大きい。
【0046】
このように構成したグリップリング19を固定軸44の軸端部441に留めるには、まず、治具(図示せず)を係合爪192、193の内側(凹部195、196)に引っかけて切欠き197を広げ、この状態で固定軸44の軸端部443に対して軸端から係止溝445の位置までグリップリング19を押し込む。この間にグリップリング19は、座金18を介して皿ばね134を変形させながら基板10に向けて押し込まれる。そして、グリップリング19が係止溝445に入った時点で係合爪192、1から治具を外すと、グリップリング18は、リング部191のばね性によって、固定軸44の軸端部443の係止溝445で留められ、位置ずれすることはない。
【0047】
このように、本形態では、固定軸44は、基板10の固定軸挿通孔11に差し込まれた状態でグリップリング18および皿ばね13を介して基板10に垂直に固定されている。従って、ロータ2が高速回転したとき、この回転に起因する微振動が固定軸44と基板10との結合部分に伝わっても、この結合部分には皿ばね13の付勢力が加わっているので、固定軸44の垂直度を常に保つことができる。また、グリップリング19によって固定軸44を基板10に固定するので、固定軸44を基板10に形成した孔に圧入固定する場合、あるいは固定軸44を基板10に対して加締する場合と違って、圧入工程時あるいは加締時の応力によって基板10に歪みが発生するという問題を回避できる。それ故、固定軸44の垂直度を初期的にも経時的も良好に維持できる。
【0048】
[その他の形態]
なお、上記形態では、固定軸44の外周面440および中心穴21の内周面には、動圧発生部71を形成するための大径部446、216と、エアーダンパー用環状隙間91を形成するための小径部447、217がそれぞれ形成されている構成であったが、このような構成とは逆に、固定軸44の外周面440および中心穴21の内周面には、動圧発生部を形成するための小径部と、エアーダンパー用環状隙間を形成するための大径部がそれぞれ形成されている構成であってもよい。このような構成においても、固定軸44の外周面440に形成されている小径部と大径部との段差部分と、前記中心穴の内周面に形成されている小径部と大径部との段差部分とが対向することにより、この部分にエアーダンパー用環状空気室を形成することができる。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ロータが高速回転したとき、回転に起因する微振動が固定軸とフレームとの結合部分に伝わっても、この結合部分にはばねの付勢力が加わっているので、固定軸の垂直度が低下することはない。また、留め具によって固定軸をフレームに固定するので、固定軸をフレームに形成した孔に圧入固定する場合、あるいは固定軸をフレームに対して加締する場合と違って、圧入工程時あるいは加締時の応力によってフレームに歪みが発生するという問題を回避できる。それ故、固定軸の垂直度を初期的にも経時的も良好に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したモータを用いたポリゴンミラー駆動装置の平面図である。
【図2】図1に示すポリゴンミラー駆動装置の断面図である。
【図3】図1に示すポリゴンミラー駆動装置における固定軸およびロータの構造を拡大して示す半断面図である。
【図4】本発明の実施の形態2に係るポリゴンミラー駆動装置用のモータにおける固定軸のフレームへの固定部分を拡大して示す断面図である。
【図5】(A)、(B)、(C)はそれぞれ、図4に示すモータにおいて固定軸の基板(フレーム)への固定に用いた皿ばねの平面図、座金の平面図、および留め具の平面図である
【符号の説明】
1 ポリゴンミラー駆動装置
2 ケース
5 モータ
8 スラスト軸受
9 エアーダンパー
10 基板
11 固定軸挿通孔
12 プッシュナット(留め具)
13 皿ばね
14 コネクタ
18 座金
19 グリップリング(留め具)
20 ロータ(回転体)
21 ロータの中心穴
22 ロータマグネット
25 ロータ本体
26 台座部
30 ポリゴンミラー
40 ステータ
41 駆動コイル
42 ステータコア
44 固定軸
43 コアホルダー
50 ミラー押しつけ部材
70 動圧発生用の環状隙間
71 動圧発生部
81、82 磁石
91 エアーダンパー用環状隙間
92 エアーダンパー用環状空気室
216 ロータの中心穴の大径部
217 ロータの中心穴の小径部
218 ロータの中心穴の段差部分
440 固定軸の外周面
441 動圧発生溝
442 固定用段差部分
443 固定軸の軸端部
445 係止溝
446 固定軸の大径部
447 固定軸の小径部
448 固定軸の段差部分
450 昇圧部
505 ポリゴンミラー固定用のばね
506 ミラー押しつけ部材の切断予定部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor and a rotary polygon mirror driving apparatus using the motor. More specifically, the present invention relates to a structure for supporting a fixed shaft for a frame in this motor.
[0002]
[Prior art]
Among various motors, for example, in the motor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-31188, the dynamic pressure of the spiral is generated on the outer peripheral surface of the fixed shaft or the inner peripheral surface of the rotating body (sleeve) into which the fixed shaft is inserted. There has been disclosed a motor using a dynamic pressure bearing as a radial bearing in which a groove is formed and air is caused to flow out downward by the dynamic pressure generating groove. In the hydrodynamic bearing disclosed therein, dynamic pressure generating grooves are formed in the entire region in the motor axial direction with respect to the outer peripheral surface of the fixed shaft or the inner peripheral surface of the rotating body. In addition, as a hydrodynamic bearing, other than the fixed shaft and the rotating body, a configuration that generates an air flow from both sides in the motor axial direction to the center, or from the center to both ends in the motor axial direction. There is a configuration that generates an air flow to the front. Furthermore, a groove penetrating in the motor axial direction may be formed in order to apply a pressure gradient to the air pressure generated between the outer peripheral surface of the fixed shaft and the inner peripheral surface of the rotating body. When any of these dynamic pressure bearings is used, the rotating body rotates in a non-contact state with the fixed shaft.
[0003]
In addition, as a method of fixing the fixed shaft to the motor frame or the like in an upright posture, conventionally, a hole for inserting the fixed shaft into the frame is formed, and a shaft end portion of the fixed shaft is press-fitted into the hole, or a hole is inserted into the hole. There is a method of performing caulking after inserting the shaft end of the fixed shaft.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the fixed shaft is fixed to the motor frame, in the conventional configuration using press-fitting or caulking, when the motor is used for high-speed rotation driving of the polygon mirror, the slight vibration generated by the rotation of the rotor. Acts on the joint between the fixed shaft and the frame, and looseness and rattling are likely to occur. As a result, the perpendicularity of the fixed axis is lowered, and the polygon mirror is tilted.
[0005]
Also, when the fixed shaft is press-fitted and fixed in the hole formed in the frame, or when the fixed shaft is crimped to the frame, the frame is distorted by stress during the press-fitting process or crimping, and the fixed shaft There is also a problem that the verticality is lost from the beginning.
[0006]
In view of the above problems, the problem of the present invention is that even if the rotating body rotates at a high speed, the coupling portion between the fixed shaft and the frame does not loosen and the frame that holds the fixed shaft is distorted. It is an object of the present invention to provide a motor capable of preventing this and maintaining the perpendicularity of the fixed shaft.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, in the motor according to the present invention, in a motor having a fixed shaft whose lower end is held by a frame and a rotor that is rotatably supported around the fixed shaft. The frame includes a fixed shaft insertion hole through which a lower end side of the fixed shaft is inserted, and the fixed shaft passes through the fixed shaft insertion hole and a stepped portion that contacts the upper surface side of the frame and extends downward from the frame. A shaft end projecting, and the shaft is fixed to the shaft end so that the spring is compressed between the shaft end and the lower surface side of the frame. It is characterized in that a fastener for fixing in an upright state is attached.
[0008]
With this configuration, even if the rotor rotates at a high speed and the slight vibration caused by the rotation is transmitted to the coupling portion between the fixed shaft and the frame, a predetermined urging force is applied to the coupling portion by a spring. The perpendicularity of the fixed axis does not decrease. Also, because the fixed shaft is fixed to the frame by the biasing force of the spring, unlike the case where the fixed shaft is press-fitted and fixed in a hole formed in the frame, or when the fixed shaft is crimped to the frame, The problem that the frame is distorted by stress during caulking can be avoided. Therefore, the perpendicularity of the fixed axis can be maintained well both initially and over time.
[0009]
  In the present invention, the spring isThe disc spring is arranged so that the shaft end portion passes through the center, and the inner peripheral side of the disc spring is in contact with the lower surface side of the frame.
[0010]
In the present invention, as the fastener, for example, a push nut attached to the shaft end portion of the fixed shaft so as to sandwich the spring between the frame and the frame can be used.
[0011]
In the present invention, as the fastener, a grip ring attached to the shaft end portion of the fixed shaft so as to sandwich the spring between the frame and the frame can be used.
[0012]
In the present invention, it is preferable that a locking groove for locking with the grip ring is formed at the shaft end portion of the fixed shaft. If comprised in this way, position shift of a grip ring can be prevented.
[0013]
In the present invention, the spring and the washer may be arranged in this order between the frame and the fastener. In this case, the outer diameter of the fastener is the outer diameter of the fastener. The outer diameter of the spring is larger than the outer diameter.
[0014]
In the present invention, a dynamic pressure generating groove is formed on at least one side of the outer peripheral surface of the fixed shaft and the inner peripheral surface of the central hole of the rotating body into which the fixed shaft is inserted, A configuration in which the dynamic pressure generated by the dynamic pressure generating groove is rotatably supported around the fixed shaft can be employed.
[0015]
The motor according to the present invention is suitable for a motor for a rotary polygon mirror drive device in which a rotor on which a rotary polygon mirror is formed rotates at high speed because the perpendicularity of the fixed shaft is stable.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
[Embodiment 1]
1 and 2 are a plan view and a cross-sectional view of a polygon mirror driving device using a motor to which the present invention is applied, respectively. FIG. 3 is an enlarged half-sectional view of a bearing device and a motor used in the polygon mirror driving device.
[0018]
(overall structure)
1 and 2, the polygon mirror driving device 1 of this embodiment generally includes a motor 5 configured on an iron substrate 10, that is, a plate-shaped frame, and a polygon mounted on a rotor 20 of the motor 5. It is comprised from the mirror 30, and the case 2 which covers the motor 5 and the polygon mirror 30 whole, This case 2 is a cover for dustproof and soundproofing. A connector 14 for outputting a drive signal to the drive coil 41 is mounted on the substrate 10 by solder or the like, and a control circuit for driving the polygon mirror drive device 1 is configured.
[0019]
In FIG. 3, the motor 5 includes a stator 40 including a stator core 42 and a fixed shaft 44 around which a drive coil 41 is wound, and a rotor including a center hole 21 into which the fixed shaft 44 is inserted and a rotor magnet 22 facing the stator core 42. 20 (rotary body).
[0020]
(Structure of stator)
  In the present embodiment, in the stator 40, the base end side of the fixed shaft 44 is fitted into the fixed shaft insertion hole 11 formed in the iron substrate 10, and penetrates through the fixed shaft insertion hole 11 on the lower surface side of the substrate 10. Between the protruding shaft end 443 and the lower surface of the substrate 10Belleville spring 13A push nut 12 as a fastener is attached so as to compress the. When the push nut 12 is pushed into the shaft end portion 443 of the fixed shaft 44, the lower tip 12a is engaged with the shaft end portion 443, and the return is restricted. In this state, the fixed shaft 44 is fixed vertically to the substrate 10 by the push nut 12 and the disc spring 13.
[0021]
Further, in the stator 40, a core holder 43 is fixed on the substrate 10, and a thin stator core 42 is fixed in a laminated state on the outer peripheral surface of the core holder 43, and for each salient pole of the stator core 42. The drive coil 41 is wound around. Here, in the core holder 43, the core holder 43 is installed on the substrate 10 with an outer peripheral surface serving as a mounting portion of the stator core 42 and a lower end surface of the cylindrical portion 431 as a contact surface on the substrate 10. An annular fixing portion 432 is sometimes sandwiched between the fixing step portion 442 of the fixing shaft 44 and the substrate 10. Therefore, after the fixing step portion 442 of the fixing shaft 44 is pressed against the upper surface of the substrate 10 via the annular fixing portion 432 of the core holder 43 and the insertion depth of the fixing shaft 44 into the fixing shaft insertion hole 11 is determined, When the 44 is fixed to the substrate 10 via the push nut 12 and the disc spring 13 which is pressed and compressed by the push nut 12, the annular fixing portion 432 of the core holder 43 is used for fixing the fixing shaft 44. The core holder 43 is fixed on the substrate 10 by being sandwiched between the stepped portion 442 and the substrate 10.
[0022]
(Configuration of rotor)
In this embodiment, the rotor 20 includes a rotor body 25 having a center hole 21, a yoke 27 fixed to the lower surface side of the rotor body 25 so as to protrude from the rotor body 25 to the outer periphery side, and an inner periphery of the yoke 27. And a rotor magnet 22 fixed to the surface. After the rotor magnet 22 is bonded and fixed to the yoke 6, the rotor magnet 22 is fixed to the annular protrusion 251 formed on the lower end surface of the rotor body 25 by caulking. Here, the rotor body 25 may be subjected to a surface treatment such as alumite treatment or plating treatment for the purpose of improving its wear resistance and corrosion resistance. In this embodiment, when the amount of unbalance is too large when the rotor 20 is formed, the balance performance of the rotor 20 may be improved by providing a weight or the like to the annular protrusion 251.
[0023]
A pedestal 26 for mounting the polygon mirror 30 is formed on the outer peripheral side of the rotor body 25, and the polygon mirror 30 placed on the pedestal 26 is attached to the pedestal 26 by a ring-shaped mirror pressing member 50. It is pressed and fixed. In this mirror pressing member 50, the cylindrical portion 250 of the rotor main body 25 is passed through the central hole 501, and in this state, the outer peripheral surface of the cylindrical portion 250 while the plurality of claw portions 502 protruding inside the central hole 501 are elastically deformed. The mirror pressing member 50 is fixed with respect to the rotor body 25 by engaging with the engaging groove 255 formed on the rotor body 25. Here, the polygon mirror 30 is in a state where the cylindrical portion 256 of the rotor body 25 is passed through the center hole 300, and excessive force is applied when the cylindrical portion 256 of the rotor body 25 is passed through the center hole 300 of the polygon mirror 30. A predetermined clearance is secured between the center hole 300 and the cylindrical portion 256 of the rotor body 25 so that the polygon mirror 30 is not deformed by being applied to the polygon mirror 30. Accordingly, the mirror pressing member 50 elastically presses and fixes the polygon mirror 30 toward the pedestal portion 26 by a spring 505 formed on itself (or a spring 505 mounted separately from the polygon mirror 30). Yes. Therefore, the polygon mirror 30 is positioned and fixed by the frictional force with the upper surface of the pedestal portion 26.
[0024]
For this reason, when the rotor 20 rotates, the magnitude between the centrifugal force received by the rotor 20 and the centrifugal force received by the polygon mirror 30 due to the difference between the outer diameter size of the rotor 20 and the outer diameter size of the polygon mirror 30 is small. Therefore, these members swell independently by centrifugal force, and the degree thereof is different. As a result, the polygon mirror 30 may be displaced on the pedestal portion 26 of the rotor 20 while the motor 5 is repeatedly started and stopped. On the other hand, the mirror pressing member 50 is completely fixed to the fixed shaft 44 and is not deformed by centrifugal force. Therefore, in this embodiment, the frictional force generated between the mirror pressing member 50 and the polygon mirror 30 is made larger than the frictional force generated between the polygon mirror 30 and the pedestal portion 26 of the rotor 20. . For example, the alumite treatment, plating treatment, nitriding treatment, and coating treatment are applied to at least the pedestal portion 26 of the rotor 20 on the surface of the rotor 20, and the gap is generated between the polygon mirror 30 and the pedestal portion 26 of the rotor 20. The frictional force is reduced. On the other hand, the mirror pressing member 50 is made of aluminum like the polygon mirror 30, and the frictional force generated between the mirror pressing member 50 and the polygon mirror 30 is increased. Therefore, even if the motor 5 is repeatedly started and stopped, the polygon mirror 30 is always positioned by the mirror pressing member 50. Therefore, the polygon mirror 30 is displaced on the pedestal portion 26 of the rotor 20, and the polygon mirror 30 is moved. The problem of vibration does not occur. Even if the mirror pressing member 50 and the polygon mirror 30 are fixed with an adhesive, the position of the polygon mirror 30 on the pedestal portion 26 of the rotor 20 can be prevented from being displaced.
[0025]
In this embodiment, the mirror pressing member 50 has a ring shape having a predetermined width as shown in FIG. The mirror pressing member 50 has an annular shape as a whole, but two point-symmetrical positions sandwiching the center hole 501 through which the cylindrical portion 250 passes have a shape in which the outer peripheral side is linearly cut. The planned cutting portion 506 has a width dimension that is about ½ that of other portions. That is, after the polygon mirror 30 is pressed and fixed on the rotor 20 by the mirror pressing member 50, the mirror pressing member 50 is fitted in the engaging groove 255 of the rotor body 25 even if the polygon mirror 30 may be removed. Therefore, in this embodiment, a narrow cutting scheduled portion 506 is formed in advance in the mirror pressing member 50, and the mirror pressing member 50 has a spring 505 between the polygon mirror 30 and the mirror pressing member 50. Since it floats from the upper end surface of the polygon mirror 30, the mirror pressing member 50 can be easily cut by inserting a nipper (not shown) into the scheduled cutting portion 506. Therefore, since the mirror pressing member 50 can be easily removed from the rotor body 25, the polygon mirror 30 can be removed without being damaged.
[0026]
(Configuration of thrust bearing of bearing device)
In the motor 5 configured as described above, the rotor 20 is supported on the fixed shaft 44 by a bearing device including a thrust bearing 8, a radial bearing 7, and an air damper 9 described below.
[0027]
First, between the rotor 20 and the stator 40, the magnetic force acting between the magnet 81 disposed at the upper end portion of the fixed shaft 44 and the magnet 82 disposed at the upper end portion of the rotor 20, and the stator core 42 and the rotor. A thrust bearing 8 in which the stator 40 supports the rotor 20 in the thrust direction is configured by using a magnetic force acting between the magnet 22 and the magnet 22. That is, the rotor magnet 22 magnetically attracts the stator core 42, and a pair of magnets 81 and 82 fixed to the rotor 20 and the stator 40 face each other with different poles, and the fixed shaft 44 is a motor. An attempt is made to hold the rotor 20 at a predetermined position in the direction of the axis L. Thus, since the thrust bearing 8 is configured using the magnetic force acting at these two locations, the positioning accuracy in the motor axis L direction is high. Further, since the resonance point in the motor axis L direction is high, more stable high-speed rotation is possible.
[0028]
(Configuration of bearing device dynamic pressure bearing / radial bearing)
In addition, between the rotor 20 and the stator 40, the stator 40 uses the dynamic pressure generated in the gap formed between the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44 and the inner peripheral surface of the rotor 20 to cause the stator 40 to move the rotor 20. A radial bearing 7 is configured to be supported in the radial direction. Here, the outer peripheral surface of the fixed shaft 44 is subjected to a surface treatment in order to improve the wear resistance and seizure resistance. Such a surface treatment is performed by, for example, a polyamideimide disclosed in JP-A-7-279966. Resin coating.
[0029]
In the fixed shaft 44, a dynamic pressure such as a herringbone or a spiral groove is generated on the surface of the polyamideimide resin coating layer in a counterclockwise direction when viewed from the shaft tip (direction indicated by an arrow CCW in FIG. 1). The groove 441 is formed by a method such as cutting. Therefore, when the rotor 20 rotates counterclockwise as viewed from above, the dynamic pressure generating portion 71 in which the dynamic pressure generating groove 441 is formed is connected to the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44 and the inner periphery of the center hole 21 of the rotor body 25. Only a downward air flow is generated between the surfaces. Therefore, while the motor 5 is stopped, the rotor 20 that is slightly lifted by the thrust bearing 8 becomes slightly depressed when the rotation starts, and is held at a magnetically balanced position in the thrust bearing 8. Is done. In this state, since the stator 40 and the rotor 20 are not in contact with each other, the rotor 20 can be rotated at a high speed.
[0030]
Further, in this embodiment, the lower end side corresponding to the downstream side of the air flow in the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44 located in the center hole 21 of the rotor 20 corresponds to about ¼ of the total length of the fixed shaft 44. As shown in FIG. 2, the dynamic pressure generating groove 441 is not formed as the pressure increasing portion 450 for increasing the air pressure of the air flow supplied from the dynamic pressure generating portion 71. For this reason, in the radial bearing 7 as a dynamic pressure bearing, dynamic pressure rigidity (dynamic pressure) is high.
[0031]
(Configuration of bearing device air damper)
In the motor 5 configured as described above, the fixed shaft 44 has a large-diameter portion 446 formed at the center in the axial direction, and a small-diameter portion 447 formed on the upper end side of the large-diameter portion 446. Therefore, a stepped portion 448 is formed between the large diameter portion 446 and the small diameter portion 447 on the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44. Here, the boundary portion 449 between the large-diameter portion 446 and the small-diameter portion 447 is further etched and recessed. Therefore, even if the rotor 20 is displaced downward, the rotor 20 does not hit the boundary portion 449 between the large diameter portion 446 and the small diameter portion 447. Since such a shape can be formed by processing the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44 with the same processing machine, the coaxiality is high in any part of the fixed shaft 44.
[0032]
On the other hand, a large-diameter portion 216 is formed at the central portion in the axial direction on the inner peripheral surface of the center hole 21 of the rotor 20, and a small-diameter portion 217 is formed at the upper end side of the large-diameter portion 216. ing. For this reason, a stepped portion 218 is formed between the large diameter portion 216 and the small diameter portion 217 on the inner peripheral surface of the center hole 21 of the rotor 20. Here, the boundary portion 219 between the large-diameter portion 216 and the small-diameter portion 217 is further etched and recessed. Further, the corner 444 of the large diameter portion 216 is chamfered on the fixed shaft 44. Therefore, even if the rotor 20 is displaced downward, the corner 444 of the fixed shaft 44 does not hit the boundary portion 219 between the large diameter portion 216 and the small diameter portion 217. Such a shape can also be formed by processing the inner peripheral surface of the center hole 21 with the same processing machine, so that the coaxiality is high in any part of the center hole 21.
[0033]
Here, the large diameter portion 216 and the small diameter portion 217 formed on the inner peripheral surface of the center hole 21 of the rotor 20 are slightly smaller than the large diameter portion 446 and the small diameter portion 447 formed on the outer peripheral surface of the fixed shaft 44. It is formed larger by about 20 μm. Therefore, in a state where the fixed shaft 44 is inserted into the center hole 21 of the rotor 20, the large diameter portions 446 and 216 are in the radial direction between the outer peripheral surface of the fixed shaft 44 and the inner peripheral surface of the center hole 21 of the rotor 20. In the overlapping region, an annular gap 70 for generating dynamic pressure having a gap dimension slightly wider than 10 μm is formed. Further, in the region where the small diameter portions 447 and 217 overlap in the radial direction between the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44 and the inner peripheral surface of the center hole 21 of the rotor 20, there is a gap dimension constituting the air damper 9 described later. An air damper annular gap 91 (communication portion) of about 10 μm is formed. Further, in this embodiment, the small diameter portion 447 of the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44 and the large diameter portion 447 of the inner peripheral surface of the center hole 21 of the rotor 20 partially overlap in the radial direction. An air damper annular air chamber 92 (communication portion) is formed by a slightly larger annular space defined by the step portion 448 and the step portion 218 of the center hole 21 of the rotor 20.
[0034]
Therefore, in this embodiment, the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44 and the inner peripheral surface of the center hole 21 are arranged between the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44 and the inner peripheral surface of the center hole 21 along the motor axis L direction. An annular gap 70 for generating dynamic pressure (dynamic pressure generating portion 71), an air damper annular air chamber 92 communicating with the annular gap 70, and the air damper annular air chamber 92 and the outside Are formed in this order, and the air damper 9 for the rotor 20 is configured by the air damper annular air chamber 92 and the air damper annular gap 91.
[0035]
(Operation and effect of this form)
In the motor 5 configured as described above, when the rotor 20 rotates counterclockwise as viewed from above, an annular gap 70 for generating dynamic pressure between the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44 and the inner peripheral surface of the rotor 20 The dynamic pressure generating portion 71 in which the dynamic pressure generating groove 441 is formed uses the air damper annular gap 91 and the air damper annular air chamber 92 as a communication portion with the outside, and draws air from the outside, generate. The dynamic pressure generated by the air flow brings the stator 40 and the rotor 20 into a non-contact state in the radial direction. At this time, since the pressure increasing portion 450 in which the dynamic pressure generating groove 441 is not formed is formed on the lower end side of the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44, the air flow supplied from the dynamic pressure generating portion is The air pressure is increased by the booster 450. Therefore, in the motor of the present embodiment, the dynamic pressure rigidity (dynamic pressure) is high in place of using the dynamic pressure bearing as the radial bearing 7. Therefore, the rotational stability of the rotor 2 is high.
[0036]
Further, while the motor 5 is stopped, the rotor 20 that is slightly floating upward is held down at a position where the thrust bearing 8 is magnetically balanced by sinking slightly downward when rotation starts. In this state, since the stator 40 and the rotor 20 are completely in a non-contact state, the rotor 20 can be rotated at a high speed. Further, since the stator 40 and the rotor 20 are completely in a non-contact state, there is no wear and the life of the motor 5 can be extended.
[0037]
However, since the thrust bearing 8 using magnetic force has a relatively small rigidity, the rotor 20 vibrates in the vertical direction due to an external force or the like. However, in the motor 5 of the present embodiment, even when the motor 5 is subjected to disturbance in the motor axis L direction in the air damper 9 including the air damper annular air chamber 92 and the air damper annular gap 91, the air damper The air in the annular air chamber 92 is discharged to the outside through the narrow annular gap 91 for the air damper, or the air enters the annular air chamber 92 for the air damper from the outside through the annular gap 91 for the air damper. When such exhaust and intake air are generated, the air damper annular gap 91 generates friction with air. As a result, vibration energy in the vertical direction of the rotor 20 is absorbed, so that vibration is suppressed.
[0038]
Further, in the case of the air damper 9 configured in the motor 5 of the present embodiment, an air damper ring is formed depending on the shape of the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44 and the inner peripheral surface of the center hole 21 of the rotor 20. The gap dimension of the gap 91 and the length dimension in the motor 5 axis direction can be arbitrarily designed. Therefore, it is possible to configure the motor 5 with the built-in air damper 8 that can freely set the attenuation factor in the vertical vibration of the rotor 20 without performing complicated and laborious processing and with a small number of parts.
[0039]
Further, when a dynamic pressure bearing is used as the radial bearing 7, wear powder tends to be generated at the time of starting or stopping, but in this embodiment, the wear powder is promoted to drop due to gravity. Since the air flow generated in the dynamic pressure generating portion 71 is set to be supplied downward, such wear powder is directed downward from between the fixed shaft 44 and the central hole 21 of the rotor body 25. It is forcibly pumped and released to the outside. Accordingly, it is possible to avoid the problem that the abrasion powder stays between the fixed shaft 44 and the central hole 21 of the rotor body 25 and causes seizure.
[0040]
Furthermore, the fixed shaft 44 is vertically fixed to the substrate 10 via the push nut 12 and the disc spring 13 while being inserted into the fixed shaft insertion hole of the substrate 10. For this reason, when the rotor 2 rotates at a high speed, even if a slight vibration due to this rotation is transmitted to the coupling portion between the fixed shaft 44 and the substrate 10, a predetermined urging force is applied to the coupling portion by the disc spring 13. Therefore, the perpendicularity of the fixed shaft 44 can always be maintained. Further, since the fixed shaft 44 is fixed to the substrate 10 by the biasing force of the disc spring 13, when the fixed shaft 44 is press-fitted and fixed in a hole formed in the substrate 10, or when the fixed shaft 44 is crimped to the substrate 10. Unlike the above, the problem that the substrate 10 is distorted by the stress during the press-fitting process or the caulking can be avoided. Therefore, the perpendicularity of the fixed shaft 44 can be maintained well both initially and over time.
[0041]
[Embodiment 2]
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a fixed portion of the fixed shaft to the frame in the motor for the polygon mirror driving device according to the second embodiment of the present invention. 5A, 5B, and 5C are a plan view of a disc spring, a plan view of a washer, and a plan view of a fastener, respectively, used for fixing the fixed shaft to the substrate (frame) in the motor of this embodiment. FIG. The basic configuration of the motor of this embodiment is the same as that of the motor according to Embodiment 1, and only the configuration of the fixed portion of the fixed shaft to the substrate is different. The description will be omitted and the description will be omitted.
[0042]
As shown in FIG. 4, the polygon mirror driving device of the present embodiment is also fixed to the fixed shaft 44 in the fixed shaft insertion hole 11 formed in the iron substrate 10 (plate-shaped frame) in the stator 40 as in the first embodiment. The disc spring 134 is compressed between the bottom surface of the substrate 10 and the shaft end portion 443 that passes through the fixed shaft insertion hole 11 and protrudes to the bottom surface side of the substrate 10. A grip ring 19 as a fastener is attached. A washer 18 is disposed between the disc spring 134 and the grip ring 19, and the washer 18 has a larger outer diameter than the disc spring 134, as shown in FIGS. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0043]
As shown in FIG. 5C, the grip ring 19 includes a ring portion 190 having a substantially C-shaped planar shape, and a notch 197 for passing through a shaft having a shape in which a part of the ring portion 190 is notched. A pair of engaging claws 192 and 193 extending outwardly from both ends of the ring portion 190 are formed.
[0044]
Therefore, the grip ring 19 includes a circular shaft hole 191 having a smaller diameter than a locking groove 445 (see FIG. 4) formed in the shaft end portion 443 of the fixed shaft, and a notch 197 communicating with the shaft hole 191. There are formed two substantially semicircular recesses 195 and 196 for hooking a key-shaped jig (not shown) when unfolding.
[0045]
Here, as can be seen from FIGS. 5B and 5C, the washer 18 not only has a larger outer diameter than the disc spring 134 but also has a larger outer diameter than the grip ring 19.
[0046]
In order to fasten the grip ring 19 configured in this way to the shaft end 441 of the fixed shaft 44, first, a jig (not shown) is hooked on the inside of the engaging claws 192 and 193 (recesses 195 and 196). The notch 197 is widened, and the grip ring 19 is pushed from the shaft end to the position of the locking groove 445 with respect to the shaft end portion 443 of the fixed shaft 44 in this state. During this time, the grip ring 19 is pushed toward the substrate 10 while deforming the disc spring 134 via the washer 18. Then, when the jig is removed from the engaging claws 192 and 1 when the grip ring 19 enters the locking groove 445, the grip ring 18 has the spring end of the ring portion 191 so that the shaft end portion 443 of the fixed shaft 44 is fixed. It is fastened by the locking groove 445 and is not displaced.
[0047]
Thus, in this embodiment, the fixed shaft 44 is vertically fixed to the substrate 10 via the grip ring 18 and the disc spring 13 while being inserted into the fixed shaft insertion hole 11 of the substrate 10. Therefore, when the rotor 2 rotates at a high speed, even if the slight vibration caused by this rotation is transmitted to the coupling portion between the fixed shaft 44 and the substrate 10, the biasing force of the disc spring 13 is applied to this coupling portion. The perpendicularity of the fixed shaft 44 can always be maintained. Further, since the fixed shaft 44 is fixed to the substrate 10 by the grip ring 19, unlike the case where the fixed shaft 44 is press-fitted and fixed in a hole formed in the substrate 10 or when the fixed shaft 44 is crimped to the substrate 10. The problem that the substrate 10 is distorted due to the stress during the press-fitting process or caulking can be avoided. Therefore, the perpendicularity of the fixed shaft 44 can be maintained well both initially and over time.
[0048]
[Other forms]
In the above embodiment, large diameter portions 446 and 216 for forming the dynamic pressure generating portion 71 and an air damper annular gap 91 are formed on the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44 and the inner peripheral surface of the center hole 21. However, contrary to such a configuration, dynamic pressure is generated on the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44 and the inner peripheral surface of the center hole 21. The structure in which the small diameter part for forming a part and the large diameter part for forming the annular gap for air dampers may be formed, respectively. Even in such a configuration, the step portion between the small diameter portion and the large diameter portion formed on the outer peripheral surface 440 of the fixed shaft 44, and the small diameter portion and the large diameter portion formed on the inner peripheral surface of the center hole, By facing the step portion, an annular air chamber for an air damper can be formed in this portion.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, when the rotor rotates at a high speed, even if a slight vibration due to the rotation is transmitted to the coupling portion between the fixed shaft and the frame, the urging force of the spring is applied to the coupling portion. Therefore, the perpendicularity of the fixed axis does not decrease. Also, since the fixed shaft is fixed to the frame by a fastener, it is different from the case where the fixed shaft is press-fitted and fixed in a hole formed in the frame or when the fixed shaft is crimped to the frame. The problem that the frame is distorted by the stress of time can be avoided. Therefore, the perpendicularity of the fixed axis can be maintained well both initially and over time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a polygon mirror driving apparatus using a motor to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the polygon mirror driving device shown in FIG.
3 is a half cross-sectional view showing an enlarged structure of a fixed shaft and a rotor in the polygon mirror driving device shown in FIG. 1;
4 is an enlarged cross-sectional view showing a fixed portion of a fixed shaft to a frame in a motor for a polygon mirror driving apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. FIG.
5 (A), (B), and (C) are a plan view of a disc spring, a plan view of a washer, and a clasp used to fix a fixed shaft to a substrate (frame) in the motor shown in FIG. 4, respectively. It is a top view of a tool
[Explanation of symbols]
1 Polygon mirror drive device
2 cases
5 Motor
8 Thrust bearing
9 Air damper
10 Substrate
11 Fixed shaft insertion hole
12 Push nut (fastener)
13 Disc spring
14 Connector
18 Washer
19 Grip ring (fastener)
20 Rotor (Rotating body)
21 Center hole of rotor
22 Rotor magnet
25 Rotor body
26 pedestal
30 Polygon mirror
40 stator
41 Drive coil
42 Stator core
44 Fixed shaft
43 Core holder
50 Mirror pressing member
70 Annular gap for dynamic pressure generation
71 Dynamic pressure generator
81, 82 magnet
91 Annular gap for air damper
92 Annular air chamber for air damper
216 Large diameter part of the center hole of the rotor
217 Small diameter part of the center hole of the rotor
218 Stepped part of the center hole of the rotor
440 Outer peripheral surface of fixed shaft
441 Dynamic pressure generating groove
442 Step for fixing
443 Shaft end of fixed shaft
445 Locking groove
446 Large diameter part of fixed shaft
447 Small diameter part of fixed shaft
448 Stepped part of fixed shaft
450 Booster
505 Spring for fixing polygon mirror
506 Cut scheduled part of mirror pressing member

Claims (7)

下端側がフレームに保持された固定軸と、該固定軸周りに回転可能に該固定軸に対して支持されたロータとを有するモータにおいて、
前記フレームは、前記固定軸の下端側が挿通する固定軸挿通孔を備えるとともに、
前記固定軸は、前記フレームの上面側に当接する段差部分と、前記固定軸挿通孔を貫通して前記フレームから下方に突出する軸端部とを備え、
該軸端部には、前記フレームの下面側との間にばねを圧縮した状態で挟むようにして当該軸端部に固定されることにより前記固定軸を前記フレームに対して直立した状態で固定する留め具が取りつけられており、
前記ばねは、前記軸端部が中心を貫通するように配置された皿ばねであり、当該皿ばねの内周側が前記フレームの下面側と当接していることを特徴とするモータ。
In a motor having a fixed shaft whose lower end is held by a frame, and a rotor supported by the fixed shaft so as to be rotatable around the fixed shaft,
The frame includes a fixed shaft insertion hole through which a lower end side of the fixed shaft is inserted,
The fixed shaft includes a stepped portion that contacts the upper surface side of the frame, and a shaft end portion that protrudes downward from the frame through the fixed shaft insertion hole,
The shaft end portion is fixed to the shaft end portion so that the spring is compressed between the lower surface side of the frame and fixed to the shaft end portion so that the fixed shaft is fixed upright with respect to the frame. The tool is attached ,
The said spring is a disc spring arrange | positioned so that the said shaft edge part may penetrate the center, The inner peripheral side of the said disc spring is contact | abutting with the lower surface side of the said frame, The motor characterized by the above-mentioned.
請求項1において、前記留め具は、前記皿ばねを前記フレームとの間に挟むようにして前記固定軸の前記軸端部に取りつけられたプッシュナットであることを特徴とするモータ。The motor according to claim 1, wherein the fastener is a push nut attached to the shaft end portion of the fixed shaft so as to sandwich the disc spring between the frame and the frame. 請求項1において、前記留め具は、前記皿ばねを前記フレームとの間に挟むようにして前記固定軸の前記軸端部に取りつけられたグリップリングであることを特徴とするモータ。2. The motor according to claim 1, wherein the fastener is a grip ring attached to the shaft end portion of the fixed shaft so as to sandwich the disc spring between the frame and the frame. 請求項3において、前記固定軸の前記軸端部には、前記グリップリングと係止する係止溝が形成されていることを特徴とするモータ。4. The motor according to claim 3, wherein a locking groove for locking with the grip ring is formed at the shaft end portion of the fixed shaft. 請求項1ないし4のいずれかにおいて、前記フレームと前記留め具との間には前記皿ばねおよび座金がこの順に配置され、In any one of Claims 1 thru | or 4, the said disc spring and a washer are arrange | positioned in this order between the said flame | frame and the said fastener,
前記座金の外径寸法は、前記留め具の外径寸法および前記皿ばねの外径寸法よりも大きいことを特徴とするモータ。The outer diameter of the washer is larger than the outer diameter of the fastener and the outer diameter of the disc spring.
請求項1ないし5のいずれかにおいて、前記固定軸の外周面、および該固定軸が差し込まれた前記回転体の中心穴の内周面のうちの少なくとも一方の側に動圧発生溝が形成され、6. The dynamic pressure generating groove according to claim 1, wherein a dynamic pressure generating groove is formed on at least one side of an outer peripheral surface of the fixed shaft and an inner peripheral surface of a center hole of the rotating body into which the fixed shaft is inserted. ,
前記回転体は、当該動圧発生溝によって発生する動圧力によって前記固定軸周りに回転可能に支持されていることを特徴とするモータ。The motor is characterized in that the rotating body is rotatably supported around the fixed shaft by a dynamic pressure generated by the dynamic pressure generating groove.
請求項1ないし6のいずれかに規定するモータを用いた回転多面鏡駆動装置であって、前記ロータの側に回転多面鏡が形成されていることを特徴とする回転多面鏡駆動装置。7. A rotary polygon mirror drive apparatus using a motor as defined in claim 1, wherein a rotary polygon mirror is formed on the rotor side.
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