JP4067686B2 - 動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナ - Google Patents
動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4067686B2 JP4067686B2 JP8530199A JP8530199A JP4067686B2 JP 4067686 B2 JP4067686 B2 JP 4067686B2 JP 8530199 A JP8530199 A JP 8530199A JP 8530199 A JP8530199 A JP 8530199A JP 4067686 B2 JP4067686 B2 JP 4067686B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air bearing
- dynamic pressure
- pressure air
- rotating body
- fixed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジアル動圧空気軸受を用いた動圧空気軸受モータ及びこの動圧空気軸受モータを用いたポリゴンスキャナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザー書込装置で使用されるポリゴンミラーを高速回転させるモータ、ハードディスクドライブ用モータ、光ディスクドライブ用モータ等においては、ラジアル動圧空気軸受を用いた動圧空気軸受モータが使用されている。ラジアル動圧空気軸受は、回転体の外周面又は内周面に形成されたラジアル動圧空気軸受面と、この回転体を回転自在に保持する保持部の内周面又は外周面に形成されたラジアル動圧空気軸受面とを対向させて形成されたリング状の微小隙間であり、回転体の回転駆動時には、この微少隙間内で発生する動圧空気により回転体と保持部とが非接触状態に維持される。
【０００３】
回転体の回転駆動時の運動は、回転体がその重心位置を中心として一種のスリコギ動作する運動（不釣り合いによる回転体の角変位モードの振動）と、回転体がその中心線と平行方向に移動する運動（不釣り合いによる回転体の並進モードの振動）とが複合された運動である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
不釣り合いによる回転体の角変位モードの振動に関して、回転体の重心がラジアル動圧空気軸受面と回転体の軸方向で重なる範囲から外れて位置すると、回転体からラジアル動圧空気軸受の固定部に作用する加振力が大きくなり、固定部及びこの固定部が固定されているハウジングが大きく振動する。
【０００５】
また、不釣り合いによる回転体の並進モードの振動に関して、この振動は回転体の不釣り合いによる遠心力が原因となって発生するものであり、この振動が大きくなると回転体とラジアル動圧空気軸受の固定部とが接触し、ラジアル動圧空気軸受が焼付きを起こす。
【０００６】
そこで本発明は、不釣り合いによる回転体の角変位モードの振動によって回転体からラジアル動圧空気軸受の固定部に作用する加振力を小さくし、固定部及びこの固定部が固定されているハウジングの振動を小さくすることができ、かつ、不釣り合いによる回転体の並進モードの振動を低下させ、この振動が大きくなった場合に発生する回転体と固定部との接触を防止することができる動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナを提供することを目的とする。
【０００７】
また本発明は、ラジアル動圧空気軸受を形成する部品の共通化を図り、コストダウンを図ることができる動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナを提供することを目的とする。
【０００８】
また本発明は、耐焼付き性に優れた動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナを提供することを目的とする。
【０００９】
また本発明は、中空回転軸に焼きばめ又は圧入固定されるフランジの加工を容易に、かつ、精度良く行える動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナを提供することを目的とする。
【００１０】
また本発明は、ラジアル動圧空気軸受の固定部として円筒状の固定スリーブを用いた場合、固定スリーブの加工コストを下げることができる動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、回転体がラジアル動圧空気軸受と磁気軸受のアキシャル軸受とによりそれぞれ半径方向と軸方向とに支持され、前記回転体がステータコアとロータマグネットとがラジアル方向で対向するモータ部により回転駆動され、前記ラジアル動圧空気軸受と前記アキシャル軸受とのそれぞれの固定部がハウジングに固定された動圧空気軸受モータであって、前記回転体は、外側にラジアル動圧空気軸受を設け、内側にアキシャル軸受の磁気軸受を設けた、軸径に対して軸長の短い円筒状の中空回転軸を備え、重心位置調整部としてロータマグネット部をラジアル動圧空気軸受より下方に位置させることにより前記回転体の重心の位置を調整し、前記回転体の重心を前記ラジアル動圧空気軸受のラジアル動圧空気軸受面と前記回転体の軸方向で重なる範囲内に位置させ、前記回転体の釣り合い良さがＣｒ×ω（但し、Ｃｒは片側軸受隙間［ｍｍ］、ωは回転角速度［ｒａｄ／ｓ］）以下である。
【００１２】
従って、回転体の重心がラジアル動圧空気軸受のラジアル動圧空気軸受面と軸方向で重なる範囲内に位置することにより、不釣り合いによる回転体の角変位モードの振動によって回転体からラジアル動圧空気軸受の固定部に作用する加振力がその固定部の両端側で逆方向となり、２つの加振力の合力が小さくなり、固定部及びこの固定部が固定されているハウジングの振動が小さくなる。また、回転体の釣り合い良さがＣｒ×ω以下であることにより、不釣り合いによる回転体の並進モードの振動が低下し、回転体とラジアル動圧空気軸受の固定部との接触が防止される。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の動圧空気軸受モータにおいて、前記回転体は、前記中空回転軸の一端側外周面であってラジアル動圧空気軸受面以外の部分に焼きばめ又は圧入固定されたフランジと、このフランジに固定されて前記モータ部の一部を構成するロータヨーク部とを有し、前記ロータヨーク部に前記ロータマグネットが固定される。
【００１４】
従って、中空回転軸は外形寸法が均一である単純な形状となり、この中空回転軸を各種の動圧空気軸受モータで共通化することができる。中空回転軸にフランジを焼きばめ又は圧入固定したとき、ラジアル動圧空気軸受面が変形することがなく、中空回転軸にフランジを焼きばめ等した後にラジアル動圧空気軸受面を修正加工する手間がかからない。また、ラジアル動圧空気軸受の直径と中空回転軸の外形寸法が同じになり、或る直径のラジアル動圧空気軸受を得ようとする場合において、ラジアル動圧空気軸受面が内周面に形成された中空回転軸に比べてこの中空回転軸は外形寸法が小さくなり、この中空回転軸の外周に焼きばめ等されるフランジの内径寸法が小さくなり、内径寸法が小さいフランジは温度変化に伴う膨張が発生してもその膨張量は僅かとなるために中空回転軸に対するフランジの緩みや脱落が防止される。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の動圧空気軸受モータにおいて、前記中空回転軸は、セラミックスにより形成されている。
【００１６】
従って、中空回転軸の耐焼付き性が高くなる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の動圧空気軸受モータにおいて、前記フランジと前記ロータヨーク部とは別個に形成され、これらのフランジとロータヨーク部とが前記中空回転軸の外周位置で固定されている。
【００１８】
従って、フランジに対してポリゴンミラー等の被回転部材を取り付ける取付面を研削加工するとき、中空回転軸に焼きばめ又は圧入固定されるフランジの内周面をチャックすることが容易になり、取付面の面振れを小さく抑えることができる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一記載の動圧空気軸受モータにおいて、前記ラジアル動圧空気軸受の固定部は、内周面にラジアル動圧空気軸受面が形成された円筒状の固定スリーブであり、この固定スリーブ内に前記中空回転軸が嵌合され、前記固定スリーブは前記中空回転軸との嵌合範囲を超えて延長され、この延長部分における前記固定スリーブの内周面が前記ハウジングに嵌合されてこの固定スリーブが位置固定されている。
【００２０】
従って、固定スリーブの外周面はラジアル動圧空気軸受として用いられず、また、固定スリーブをハウジングに固定するときの位置決め基準面としても用いられないため、固定スリーブの外周面の加工精度を高める必要がなく、固定スリーブの製造コストが低くなる。
【００２１】
請求項６記載の発明のポリゴンスキャナは、請求項１ないし５のいずれか一記載の動圧空気軸受モータと、この動圧空気軸受モータの前記回転体に固定されたポリゴンミラーとを備える。
【００２２】
従って、このポリゴンスキャナは、請求項１ないし５のいずれか一記載の動圧空気軸受モータを使用した場合のそれぞれの作用が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。本実施の形態のポリゴンスキャナ１は、ハウジング２と、ハウジング２内に収納された動圧空気軸受モータ３と、動圧空気軸受モータ３により回転駆動されるポリゴンミラー４とにより形成されている。ハウジング２は、ケース５にカバー６を固定することにより形成され、ケース５の外周部にはポリゴンスキャナ１を光学ハウジングの所定位置へ取り付けるための取付基準部５ａが鍔状に形成されている。
【００２４】
動圧空気軸受モータ３は、ケース５の略中央部に固定された固定部である固定スリーブ７、固定スリーブ７の中心線周りに回転自在な回転体８、回転体８を回転駆動させるモータ部９等により形成されている。
【００２５】
回転体８は、固定スリーブ７内に嵌合されてこの固定スリーブ７との間にラジアル動圧空気軸受１０を形成する円筒状の中空回転軸１１、中空回転軸１１の外周面に焼きばめ又は圧入固定された円筒状のフランジ１２、モータ部９の一部を構成するモータ部構成部品であって中空回転軸１１の外周位置でフランジ１２に焼きばめ又は圧入固定された円筒状のロータヨーク１３、モータ部構成部品であってロータヨーク１３に圧入固定されたロータマグネット１４、中空回転軸１１の上端部に圧入固定されてフランジ１２上に載置されたポリゴンミラー４を押圧固定するミラー押え１５等により形成されている。中空回転軸１１は非磁性材料であるセラミックスにより形成され、フランジ１２は中空回転軸１１を形成するセラミックスより熱膨張率が大きいアルミニウム合金や鉄鋼などにより形成されている。また、中空回転軸１１が嵌合される固定スリーブ７もセラミックスにより形成されている。
【００２６】
中空回転軸１１はその外径寸法が均一に形成され、中空回転軸１１の外周面であって固定スリーブ７の内周面（ラジアル動圧空気軸受面）１６に対向する部分がラジアル動圧空気軸受面１７とされ、これらのラジアル動圧空気軸受面１６，１７を微小隙間をもって対向させることによりラジアル動圧空気軸受１０が形成されている。中空回転軸１１の外周面の上部側であってラジアル動圧空気軸受面１７以外の部分にフランジ１２が焼きばめ又は圧入固定されている。ラジアル動圧空気軸受面１７には動圧効果を高めるための溝１８が形成されている。
【００２７】
中空回転軸１１の内側には、ケース５に固定された柱状の固定部１９と、中空回転軸１１の内周部に固定されてこの中空回転軸１１と一体に回転する回転部２０とからなるアキシャル軸受である吸引型磁気軸受２１が設けられている。この吸引型磁気軸受２１は、固定部１９と回転部２０との間にラジアル方向の磁気ギャップが形成されている。
【００２８】
回転部２０は、吸引型磁気軸受２１の軸方向に２極に着磁されたリング状永久磁石２２と、このリング状永久磁石２２を軸方向の両端で挟む一対のリング状のヨーク板２３，２４とから形成されている。ヨーク板２３，２４は強磁性材料により形成され、その中心円の直径はリング状永久磁石２２の内径よりも小さく形成され、かつ、ヨーク板２３，２４はその中心円が同心上に位置するように配置されている。
【００２９】
固定部１９は鉄鋼系の強磁性材料により形成され、この固定部１９には、ヨーク板２３，２４の中心円の内周面に対向配置されてこれらのヨーク板２３，２４との間に磁気ギャップを形成する外筒面が形成されている。この磁気ギャップの寸法としては、０．１〜０．５ｍｍが好ましい。
【００３０】
さらに、中空回転軸１１の内側には、空気が通過するときの粘性抵抗を利用して回転体８の上下振動を減衰させる微細穴（図示せず）が形成されたキャップ部材２５と、回転部２０の脱落を防止するストッパ２６とが圧入固定されている。
【００３１】
ケース５内には、ネジ止めされたプリント基板２７とステータコア２８とが固定され、ステータコア２８に巻かれた巻線コイル２９がプリント基板２７に接続されている。また、プリント基板２７にはホール素子３０が実装され、パターン配線されている。巻線コイル２９が巻かれたステータコア２８とロータマグネット１４とがラジアル方向で対向しており、これらのプリント基板２７、ステータコア２８、巻線コイル２９、ホール素子３０、ロータヨーク１３、ロータマグネット１４等により、回転体８を回転駆動させるモータ部９が形成されている。モータ部９は、ホール素子３０の位置検出信号に従って順次巻線コイル２９への通電を切り替えることにより回転体８を定速回転制御する。
【００３２】
また、この回転体８は、回転体８の重心“Ｍ”が、ラジアル動圧空気軸受１０のラジアル動圧空気軸受面１６，１７と軸方向で重なる範囲内に位置するように構成されている。具体的には、フランジ１２に圧入固定されているロータヨーク１３及びロータヨーク１３に圧入固定されたロータマグネット１４を、中空回転軸１１の下端部より下方に位置させることにより、回転体８の重心“Ｍ”の位置を下げている。ここで、ロータヨーク１３とロータマグネット１４を重心位置調整部と称す。ロータヨーク１３の材料として鉄鋼やステンレス鋼などの比重の大きな強磁性体を用いることにより、回転体８の重心“Ｍ”の位置を下げる効果が高くなる。さらに、強磁性体を用いることにより、ロータマグネット１４の磁力を有効に利用することができる。
【００３３】
また、この回転体８は、不釣り合いによる回転体８の並進モードの振動が小さくなるようにするため、回転体８の釣り合い良さ［ｍｍ / ｓ］（ＪＩＳ Ｂ０９０５：回転機械−ロータの釣り合い良さ）が少なくともＣｒ×ω（Ｃｒ：片側軸受隙間［ｍｍ］、ω：回転角速度［ｒａｄ／ｓ］）以下となるようにバランス修正が行われている。このバランス修正は、回転体８の上下２ヶ所の修正面（ミラー押え１５の上端面、ロータマグネット１４の内周面）１５ａ，１４ａに樹脂などを接着することにより行われている。
【００３４】
このような構成において、ポリゴンスキャナ１の駆動時には、回転体８とポリゴンミラー４とは、半径方向にはラジアル動圧空気軸受１０により支持され、軸方向には吸引型磁気軸受２１により支持されて高速回転する。
【００３５】
ここで、このポリゴンスキャナ１における回転体８の回転駆動時の運動は、回転体８がその重心位置を中心として一種のスリコギ動作する運動（不釣り合いによる回転体８の角変位モードの振動）と、回転体８がその中心線と平行方向に移動する運動（不釣り合いによる回転体８の並進モードの振動）とが複合された運動であるので、この運動を、不釣り合いによる回転体８の角変位モードの振動と、不釣り合いによる回転体８の並進モードの振動とに分けて説明する。
【００３６】
まず、不釣り合いによる回転体８の角変位モードの振動について図２に基づいて説明する。図２（ａ）は、中空回転軸１１を含む回転体８の重心“Ｍ”の位置が、ラジアル動圧空気軸受１０のラジアル動圧空気軸受面１６，１７と回転体８の軸方向で重なる範囲内に位置している場合である。図２（ｂ）は、中空回転軸１１を含む回転体８の重心“Ｍ”の位置が、ラジアル動圧空気軸受１０のラジアル動圧空気軸受面１６，１７と回転体８の軸方向で重なる範囲から上方へ外れている場合である。
【００３７】
回転体８に角変位モードの振動が発生すると、ラジアル動圧空気軸受１０の上端と下端とにできる隙間はそれぞれ偏りが生じ、その隙間が小さくなった側では空気の圧力が高くなり、その空気の圧力が空気ばねとして働き、回転体８から固定スリーブ７に加振力が作用する。ここで、図２（ａ）に示すように、回転体８の重心“Ｍ”がラジアル動圧空気軸受面１６，１７と軸方向で重なる範囲内に位置している場合には、回転体８から固定スリーブ７に作用する加振力が回転体８の上下両端で逆向きになり、２つの加振力の合力が小さくなり、固定スリーブ７及び固定スリーブ７が固定されているハウジング２の振動が小さくなる。固定スリーブ７及びハウジング２の振動が最小となるのは、重心“Ｍ”がラジアル動圧空気軸受面１６，１７の軸方向に沿った中心位置に位置する場合である。
【００３８】
一方、図２（ｂ）に示すように、回転体８の重心“Ｍ”がラジアル動圧空気軸受面１６，１７と軸方向で重なる範囲から上方へ外れていると、回転体８から固定スリーブ７に作用する加振力が回転体８の上下両端で同じ向きになり、２つの加振力の合力が大きくなり、固定スリーブ７及び固定スリーブ７が固定されているハウジング２の振動が大きくなる。
【００３９】
つぎに、不釣り合いによる回転体８の並進モードの振動について図３に基づいて説明する。この並進モードの振動は、中空回転軸１１を含む回転体８の重心“Ｍ”がラジアル方向に平行移動する運動であり、その原動力は、残留不釣り合いによる遠心力である。そこで、修正面１５ａ，１４ａに樹脂などを接着することにより回転体８のバランス修正を行い、回転体８の釣り合い良さ（ＪＩＳ Ｂ０９０５：回転機械−ロータの釣り合い良さ）を少なくともＣｒ×ω以下にする。これにより、中空回転軸１１のラジアル動圧空気軸受面１７と固定スリーブ７のラジアル動圧空気軸受面１６との接触が防止され、接触によるラジアル動圧空気軸受の焼きつきが防止される。
【００４０】
このラジアル動圧空気軸受１０では、ラジアル動圧空気軸受１０を形成する部品である中空回転軸１１が外形寸法を均一にした単純な円筒形状に形成されており、寸法が異なるポリゴンミラー４を取り付ける場合には必要に応じて異なる寸法のフランジ１２を焼きばめ又は圧入固定する。従って、中空回転軸１１及びこの中空回転軸１１が嵌合される固定スリーブ７を各形式の動圧空気軸受モータ３において共通化することができ、動圧空気軸受モータ３のコストダウンを図ることができる。
【００４１】
中空回転軸１１に対するフランジ１２の固定は、中空回転軸１１の一端側外周面であってラジアル動圧空気軸受面１７以外の部分に焼きばめ又は圧入固定により行われているため、フランジ１２を固定することにより中空回転軸１１の内周面がつづみ状に変形してもラジアル動圧空気軸受面１７が変形することがなく、フランジ１２を固定した後に中空回転軸１１の変形を修正する後加工が不要となる。
【００４２】
また、中空回転軸１１がセラミックスにより形成され、フランジ１２が中空回転軸１１を形成するセラミックスより熱膨張率が大きい材料で形成されているので、焼きばめによる中空回転軸１１へのフランジ１２の固定を確実に行える。かつ、中空回転軸１１及び固定スリーブ７がセラミックスで形成されていることにより、ラジアル動圧空気軸受１０の耐摩耗性及び耐焼付性が向上する。
【００４３】
また、中空回転軸１１の外周面にラジアル動圧空気軸受面１７が形成されているため、ラジアル動圧空気軸受１０の直径と中空回転軸１１の外径寸法とが同じになり、或る直径のラジアル動圧空気軸受を得ようとする場合において、ラジアル動圧空気軸受面１７が外周面に形成された中空回転軸１１と内周面に形成された中空回転軸とを比較すると、ラジアル動圧空気軸受面１７が外周面に形成された中空回転軸１１のほうが外径寸法が小さくなり、この中空回転軸１１の外周に固定されるフランジ１２の内径寸法を小型化することができる。そして、フランジ１２の内径寸法が小型化されることにより、温度上昇に伴うフランジ１２の膨張が発生してもその膨張量は僅かとなり、中空回転軸１１に対するフランジ１２の緩みや脱落が防止される。
【００４４】
また、中空回転軸１１の外周面にラジアル動圧空気軸受面１７が形成され、この中空回転軸１１の内側に吸引型磁気軸受２１が形成されているので、吸引型磁気軸受２１の組立時や組立後に吸引型磁気軸受２１から発生したゴミがラジアル動圧空気軸受１０内に入り込むことがなく、吸引型磁気軸受２１から発生したゴミの入り込みによる動圧空気軸受モータ３の回転異常の発生が防止される。
【００４５】
つぎに、本発明の第二の実施の形態を図４に基づいて説明する。なお、図１ないし図３において説明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、説明も省略する。本実施の形態の動圧空気軸受モータ３１は、ケース５の略中央部に固定された固定部である固定スリーブ３２、固定スリーブ３２の中心線周りに回転自在な回転体３３、回転体３３を回転駆動させるモータ部３４等により形成されている。
【００４６】
回転体３３は、固定スリーブ３２内に嵌合されてこの固定スリーブ３２との間にラジアル動圧空気軸受１０を形成する円筒状の中空回転軸１１、中空回転軸１１の上部外周面に焼きばめ又は圧入固定されたフランジ１２、モータ部３４の一部を構成するモータ部構成部品であって中空回転軸１１の外周位置でフランジ１２に焼きばめ又は圧入固定された円筒状のロータヨーク３５、モータ部構成部品であってロータヨーク３５に圧入固定されたロータマグネット１４、中空回転軸１１の上端部に圧入固定されてフランジ１２上に載置されたポリゴンミラー４を押圧固定するミラー押え１５等により形成されている。
【００４７】
固定スリーブ３２の内周面はラジアル動圧空気軸受面１６が形成され、この固定スリーブ３２内には中空回転軸１１が嵌合されている。固定スリーブ３２はラジアル動圧空気軸受面１６と同じ内径寸法で中空回転軸１１との嵌合範囲を超えて延長され、その延長部分における固定スリーブ３２の内周面がハウジング２に嵌合されることにより固定スリーブ３２が位置固定されている。
【００４８】
ロータヨーク３５及びロータマグネット１４の外周側には、ハウジング２内に固定されたステータコア３６が配置されている。ステータコア３６には巻線コイル３７が巻かれている。そして、これらのステータコア３６、巻線コイル３７、ロータヨーク３５、ロータマグネット１４、プリント基板２７、ホール素子３０等により、回転体３３を回転駆動させるモータ部３４が形成されている。
【００４９】
このような構成において、本実施の形態では、固定スリーブ３２の内周面にラジアル動圧空気軸受面１６が形成され、ハウジング２への固定スリーブ３２の固定が固定スリーブ３２の内周面を利用して行われている。このため、固定スリーブ３２の外周面はラジアル動圧空気軸受として用いられず、また、固定スリーブ３２をハウジング２に固定するときの位置決め基準面としても用いられないため、固定スリーブ３２の外周面の加工精度を高める必要がなく、固定スリーブ３２の製造コストが低くなる。
【００５０】
また、ロータヨーク３５及びロータマグネット１４がステータコア３６の内側に配置されているため、ロータヨーク３５及びロータマグネット１４の直径を小型化することができる。これにより、回転体３３に作用する遠心力を小さくでき、また、ロータマグネット１４の周囲の風損を小さくでき、高速回転に適した動圧空気軸受モータ３１を得ることができる。
【００５１】
なお、上述した各実施の形態においては、アキシャル軸受として吸引型軸受２１を例に挙げて説明したが、アキシャル軸受としては他の構造のものであってもよく、例えば、本出願人が特開平８−２６６０３０公報で開示しているように磁気ギャップを軸方向に設けたものであってもよい。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の動圧空気軸受モータによれば、回転体の重心がラジアル動圧空気軸受のラジアル動圧空気軸受面と回転体の軸方向で重なる範囲内に位置することにより、不釣り合いによる回転体の角変位モードの振動によって回転体からラジアル動圧空気軸受の固定部に作用する加振力がその固定部の両端側で逆方向となり、２つの加振力の合力が小さくなり、固定部及びこの固定部が固定されているハウジングの振動を小さくすることができる。また、回転体の釣り合い良さがＣｒ×ω以下であることにより、不釣り合いによる回転体の並進モードの振動を低下させることができ、回転体とラジアル動圧空気軸受の固定部との接触を防止することができる。
【００５３】
請求項２記載の発明の動圧空気軸受モータによれば、中空回転軸は外形寸法が均一である単純な形状となるので、この中空回転軸を各種の動圧空気軸受モータで共通化することができ、動圧空気軸受モータの製造コストを下げることができる。また、中空回転軸にフランジを焼きばめ又は圧入固定したとき、ラジアル動圧空気軸受面が変形することがないので、中空回転軸にフランジを焼きばめ等した後にラジアル動圧空気軸受面を修正加工する手間が不要となり、動圧空気軸受モータの製造コストが安くなる。また、ラジアル動圧空気軸受の直径と中空回転軸の外形寸法が同じになるので、或る直径のラジアル動圧空気軸受を得ようとする場合において、ラジアル動圧空気軸受面が内周面に形成された中空回転軸に比べてこの中空回転軸は外形寸法が小さくなり、この中空回転軸の外周に焼きばめ等されるフランジの内径寸法を小さくすることができ、内径寸法が小さいフランジは温度変化に伴う膨張が発生してもその膨張量は僅かとなるために中空回転軸に対するフランジの緩みや脱落を防止することができる。
【００５４】
請求項３記載の発明の動圧空気軸受モータによれば、中空回転軸はセラミックスにより形成されているので、耐焼付き性に優れた動圧空気軸受モータを得ることができる。
【００５５】
請求項４記載の発明の動圧空気軸受モータによれば、フランジに対してポリゴンミラー等の被回転部材を取り付ける取付面を研削加工するとき、中空回転軸に焼きばめ又は圧入固定されるフランジの内周面をチャックして研削加工することが容易になり、フランジの形成される取付面の面振れを小さく抑えることができる。
【００５６】
請求項５記載の発明の動圧空気軸受モータによれば、固定スリーブの外周面はラジアル動圧空気軸受として用いられず、また、固定スリーブをハウジングに固定するときの位置決め基準面としても用いられないため、固定スリーブの外周面の加工精度を高める必要がなく、固定スリーブの製造コストを低くすることができる。
【００５７】
請求項６記載の発明のポリゴンスキャナによれば、請求項１ないし５のいずれか一記載の動圧空気軸受モータを使用した場合に得られる効果と同じ効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態のポリゴンスキャナを示す縦断正面図である。
【図２】不釣り合いによる回転体の角変位モードの振動について説明する説明図である。
【図３】不釣り合いによる回転体の並進モードの振動について説明する説明図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態のポリゴンスキャナを示す縦断正面図である。
【符号の説明】
３，３１ 動圧空気軸受モータ
４ ポリゴンミラー
７，３２ ラジアル動圧空気軸受の固定部、固定スリーブ
８，３３ 回転体
９，３４ モータ部
１０ ラジアル動圧空気軸受
１１ 中空回転軸
１２ フランジ
１３，１４，３５ モータ部構成部品
１６，１７ ラジアル動圧空気軸受面
１９ アキシャル軸受の固定部
２１ アキシャル軸受
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジアル動圧空気軸受を用いた動圧空気軸受モータ及びこの動圧空気軸受モータを用いたポリゴンスキャナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザー書込装置で使用されるポリゴンミラーを高速回転させるモータ、ハードディスクドライブ用モータ、光ディスクドライブ用モータ等においては、ラジアル動圧空気軸受を用いた動圧空気軸受モータが使用されている。ラジアル動圧空気軸受は、回転体の外周面又は内周面に形成されたラジアル動圧空気軸受面と、この回転体を回転自在に保持する保持部の内周面又は外周面に形成されたラジアル動圧空気軸受面とを対向させて形成されたリング状の微小隙間であり、回転体の回転駆動時には、この微少隙間内で発生する動圧空気により回転体と保持部とが非接触状態に維持される。
【０００３】
回転体の回転駆動時の運動は、回転体がその重心位置を中心として一種のスリコギ動作する運動（不釣り合いによる回転体の角変位モードの振動）と、回転体がその中心線と平行方向に移動する運動（不釣り合いによる回転体の並進モードの振動）とが複合された運動である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
不釣り合いによる回転体の角変位モードの振動に関して、回転体の重心がラジアル動圧空気軸受面と回転体の軸方向で重なる範囲から外れて位置すると、回転体からラジアル動圧空気軸受の固定部に作用する加振力が大きくなり、固定部及びこの固定部が固定されているハウジングが大きく振動する。
【０００５】
また、不釣り合いによる回転体の並進モードの振動に関して、この振動は回転体の不釣り合いによる遠心力が原因となって発生するものであり、この振動が大きくなると回転体とラジアル動圧空気軸受の固定部とが接触し、ラジアル動圧空気軸受が焼付きを起こす。
【０００６】
そこで本発明は、不釣り合いによる回転体の角変位モードの振動によって回転体からラジアル動圧空気軸受の固定部に作用する加振力を小さくし、固定部及びこの固定部が固定されているハウジングの振動を小さくすることができ、かつ、不釣り合いによる回転体の並進モードの振動を低下させ、この振動が大きくなった場合に発生する回転体と固定部との接触を防止することができる動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナを提供することを目的とする。
【０００７】
また本発明は、ラジアル動圧空気軸受を形成する部品の共通化を図り、コストダウンを図ることができる動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナを提供することを目的とする。
【０００８】
また本発明は、耐焼付き性に優れた動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナを提供することを目的とする。
【０００９】
また本発明は、中空回転軸に焼きばめ又は圧入固定されるフランジの加工を容易に、かつ、精度良く行える動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナを提供することを目的とする。
【００１０】
また本発明は、ラジアル動圧空気軸受の固定部として円筒状の固定スリーブを用いた場合、固定スリーブの加工コストを下げることができる動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、回転体がラジアル動圧空気軸受と磁気軸受のアキシャル軸受とによりそれぞれ半径方向と軸方向とに支持され、前記回転体がステータコアとロータマグネットとがラジアル方向で対向するモータ部により回転駆動され、前記ラジアル動圧空気軸受と前記アキシャル軸受とのそれぞれの固定部がハウジングに固定された動圧空気軸受モータであって、前記回転体は、外側にラジアル動圧空気軸受を設け、内側にアキシャル軸受の磁気軸受を設けた、軸径に対して軸長の短い円筒状の中空回転軸を備え、重心位置調整部としてロータマグネット部をラジアル動圧空気軸受より下方に位置させることにより前記回転体の重心の位置を調整し、前記回転体の重心を前記ラジアル動圧空気軸受のラジアル動圧空気軸受面と前記回転体の軸方向で重なる範囲内に位置させ、前記回転体の釣り合い良さがＣｒ×ω（但し、Ｃｒは片側軸受隙間［ｍｍ］、ωは回転角速度［ｒａｄ／ｓ］）以下である。
【００１２】
従って、回転体の重心がラジアル動圧空気軸受のラジアル動圧空気軸受面と軸方向で重なる範囲内に位置することにより、不釣り合いによる回転体の角変位モードの振動によって回転体からラジアル動圧空気軸受の固定部に作用する加振力がその固定部の両端側で逆方向となり、２つの加振力の合力が小さくなり、固定部及びこの固定部が固定されているハウジングの振動が小さくなる。また、回転体の釣り合い良さがＣｒ×ω以下であることにより、不釣り合いによる回転体の並進モードの振動が低下し、回転体とラジアル動圧空気軸受の固定部との接触が防止される。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の動圧空気軸受モータにおいて、前記回転体は、前記中空回転軸の一端側外周面であってラジアル動圧空気軸受面以外の部分に焼きばめ又は圧入固定されたフランジと、このフランジに固定されて前記モータ部の一部を構成するロータヨーク部とを有し、前記ロータヨーク部に前記ロータマグネットが固定される。
【００１４】
従って、中空回転軸は外形寸法が均一である単純な形状となり、この中空回転軸を各種の動圧空気軸受モータで共通化することができる。中空回転軸にフランジを焼きばめ又は圧入固定したとき、ラジアル動圧空気軸受面が変形することがなく、中空回転軸にフランジを焼きばめ等した後にラジアル動圧空気軸受面を修正加工する手間がかからない。また、ラジアル動圧空気軸受の直径と中空回転軸の外形寸法が同じになり、或る直径のラジアル動圧空気軸受を得ようとする場合において、ラジアル動圧空気軸受面が内周面に形成された中空回転軸に比べてこの中空回転軸は外形寸法が小さくなり、この中空回転軸の外周に焼きばめ等されるフランジの内径寸法が小さくなり、内径寸法が小さいフランジは温度変化に伴う膨張が発生してもその膨張量は僅かとなるために中空回転軸に対するフランジの緩みや脱落が防止される。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の動圧空気軸受モータにおいて、前記中空回転軸は、セラミックスにより形成されている。
【００１６】
従って、中空回転軸の耐焼付き性が高くなる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の動圧空気軸受モータにおいて、前記フランジと前記ロータヨーク部とは別個に形成され、これらのフランジとロータヨーク部とが前記中空回転軸の外周位置で固定されている。
【００１８】
従って、フランジに対してポリゴンミラー等の被回転部材を取り付ける取付面を研削加工するとき、中空回転軸に焼きばめ又は圧入固定されるフランジの内周面をチャックすることが容易になり、取付面の面振れを小さく抑えることができる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一記載の動圧空気軸受モータにおいて、前記ラジアル動圧空気軸受の固定部は、内周面にラジアル動圧空気軸受面が形成された円筒状の固定スリーブであり、この固定スリーブ内に前記中空回転軸が嵌合され、前記固定スリーブは前記中空回転軸との嵌合範囲を超えて延長され、この延長部分における前記固定スリーブの内周面が前記ハウジングに嵌合されてこの固定スリーブが位置固定されている。
【００２０】
従って、固定スリーブの外周面はラジアル動圧空気軸受として用いられず、また、固定スリーブをハウジングに固定するときの位置決め基準面としても用いられないため、固定スリーブの外周面の加工精度を高める必要がなく、固定スリーブの製造コストが低くなる。
【００２１】
請求項６記載の発明のポリゴンスキャナは、請求項１ないし５のいずれか一記載の動圧空気軸受モータと、この動圧空気軸受モータの前記回転体に固定されたポリゴンミラーとを備える。
【００２２】
従って、このポリゴンスキャナは、請求項１ないし５のいずれか一記載の動圧空気軸受モータを使用した場合のそれぞれの作用が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。本実施の形態のポリゴンスキャナ１は、ハウジング２と、ハウジング２内に収納された動圧空気軸受モータ３と、動圧空気軸受モータ３により回転駆動されるポリゴンミラー４とにより形成されている。ハウジング２は、ケース５にカバー６を固定することにより形成され、ケース５の外周部にはポリゴンスキャナ１を光学ハウジングの所定位置へ取り付けるための取付基準部５ａが鍔状に形成されている。
【００２４】
動圧空気軸受モータ３は、ケース５の略中央部に固定された固定部である固定スリーブ７、固定スリーブ７の中心線周りに回転自在な回転体８、回転体８を回転駆動させるモータ部９等により形成されている。
【００２５】
回転体８は、固定スリーブ７内に嵌合されてこの固定スリーブ７との間にラジアル動圧空気軸受１０を形成する円筒状の中空回転軸１１、中空回転軸１１の外周面に焼きばめ又は圧入固定された円筒状のフランジ１２、モータ部９の一部を構成するモータ部構成部品であって中空回転軸１１の外周位置でフランジ１２に焼きばめ又は圧入固定された円筒状のロータヨーク１３、モータ部構成部品であってロータヨーク１３に圧入固定されたロータマグネット１４、中空回転軸１１の上端部に圧入固定されてフランジ１２上に載置されたポリゴンミラー４を押圧固定するミラー押え１５等により形成されている。中空回転軸１１は非磁性材料であるセラミックスにより形成され、フランジ１２は中空回転軸１１を形成するセラミックスより熱膨張率が大きいアルミニウム合金や鉄鋼などにより形成されている。また、中空回転軸１１が嵌合される固定スリーブ７もセラミックスにより形成されている。
【００２６】
中空回転軸１１はその外径寸法が均一に形成され、中空回転軸１１の外周面であって固定スリーブ７の内周面（ラジアル動圧空気軸受面）１６に対向する部分がラジアル動圧空気軸受面１７とされ、これらのラジアル動圧空気軸受面１６，１７を微小隙間をもって対向させることによりラジアル動圧空気軸受１０が形成されている。中空回転軸１１の外周面の上部側であってラジアル動圧空気軸受面１７以外の部分にフランジ１２が焼きばめ又は圧入固定されている。ラジアル動圧空気軸受面１７には動圧効果を高めるための溝１８が形成されている。
【００２７】
中空回転軸１１の内側には、ケース５に固定された柱状の固定部１９と、中空回転軸１１の内周部に固定されてこの中空回転軸１１と一体に回転する回転部２０とからなるアキシャル軸受である吸引型磁気軸受２１が設けられている。この吸引型磁気軸受２１は、固定部１９と回転部２０との間にラジアル方向の磁気ギャップが形成されている。
【００２８】
回転部２０は、吸引型磁気軸受２１の軸方向に２極に着磁されたリング状永久磁石２２と、このリング状永久磁石２２を軸方向の両端で挟む一対のリング状のヨーク板２３，２４とから形成されている。ヨーク板２３，２４は強磁性材料により形成され、その中心円の直径はリング状永久磁石２２の内径よりも小さく形成され、かつ、ヨーク板２３，２４はその中心円が同心上に位置するように配置されている。
【００２９】
固定部１９は鉄鋼系の強磁性材料により形成され、この固定部１９には、ヨーク板２３，２４の中心円の内周面に対向配置されてこれらのヨーク板２３，２４との間に磁気ギャップを形成する外筒面が形成されている。この磁気ギャップの寸法としては、０．１〜０．５ｍｍが好ましい。
【００３０】
さらに、中空回転軸１１の内側には、空気が通過するときの粘性抵抗を利用して回転体８の上下振動を減衰させる微細穴（図示せず）が形成されたキャップ部材２５と、回転部２０の脱落を防止するストッパ２６とが圧入固定されている。
【００３１】
ケース５内には、ネジ止めされたプリント基板２７とステータコア２８とが固定され、ステータコア２８に巻かれた巻線コイル２９がプリント基板２７に接続されている。また、プリント基板２７にはホール素子３０が実装され、パターン配線されている。巻線コイル２９が巻かれたステータコア２８とロータマグネット１４とがラジアル方向で対向しており、これらのプリント基板２７、ステータコア２８、巻線コイル２９、ホール素子３０、ロータヨーク１３、ロータマグネット１４等により、回転体８を回転駆動させるモータ部９が形成されている。モータ部９は、ホール素子３０の位置検出信号に従って順次巻線コイル２９への通電を切り替えることにより回転体８を定速回転制御する。
【００３２】
また、この回転体８は、回転体８の重心“Ｍ”が、ラジアル動圧空気軸受１０のラジアル動圧空気軸受面１６，１７と軸方向で重なる範囲内に位置するように構成されている。具体的には、フランジ１２に圧入固定されているロータヨーク１３及びロータヨーク１３に圧入固定されたロータマグネット１４を、中空回転軸１１の下端部より下方に位置させることにより、回転体８の重心“Ｍ”の位置を下げている。ここで、ロータヨーク１３とロータマグネット１４を重心位置調整部と称す。ロータヨーク１３の材料として鉄鋼やステンレス鋼などの比重の大きな強磁性体を用いることにより、回転体８の重心“Ｍ”の位置を下げる効果が高くなる。さらに、強磁性体を用いることにより、ロータマグネット１４の磁力を有効に利用することができる。
【００３３】
また、この回転体８は、不釣り合いによる回転体８の並進モードの振動が小さくなるようにするため、回転体８の釣り合い良さ［ｍｍ / ｓ］（ＪＩＳ Ｂ０９０５：回転機械−ロータの釣り合い良さ）が少なくともＣｒ×ω（Ｃｒ：片側軸受隙間［ｍｍ］、ω：回転角速度［ｒａｄ／ｓ］）以下となるようにバランス修正が行われている。このバランス修正は、回転体８の上下２ヶ所の修正面（ミラー押え１５の上端面、ロータマグネット１４の内周面）１５ａ，１４ａに樹脂などを接着することにより行われている。
【００３４】
このような構成において、ポリゴンスキャナ１の駆動時には、回転体８とポリゴンミラー４とは、半径方向にはラジアル動圧空気軸受１０により支持され、軸方向には吸引型磁気軸受２１により支持されて高速回転する。
【００３５】
ここで、このポリゴンスキャナ１における回転体８の回転駆動時の運動は、回転体８がその重心位置を中心として一種のスリコギ動作する運動（不釣り合いによる回転体８の角変位モードの振動）と、回転体８がその中心線と平行方向に移動する運動（不釣り合いによる回転体８の並進モードの振動）とが複合された運動であるので、この運動を、不釣り合いによる回転体８の角変位モードの振動と、不釣り合いによる回転体８の並進モードの振動とに分けて説明する。
【００３６】
まず、不釣り合いによる回転体８の角変位モードの振動について図２に基づいて説明する。図２（ａ）は、中空回転軸１１を含む回転体８の重心“Ｍ”の位置が、ラジアル動圧空気軸受１０のラジアル動圧空気軸受面１６，１７と回転体８の軸方向で重なる範囲内に位置している場合である。図２（ｂ）は、中空回転軸１１を含む回転体８の重心“Ｍ”の位置が、ラジアル動圧空気軸受１０のラジアル動圧空気軸受面１６，１７と回転体８の軸方向で重なる範囲から上方へ外れている場合である。
【００３７】
回転体８に角変位モードの振動が発生すると、ラジアル動圧空気軸受１０の上端と下端とにできる隙間はそれぞれ偏りが生じ、その隙間が小さくなった側では空気の圧力が高くなり、その空気の圧力が空気ばねとして働き、回転体８から固定スリーブ７に加振力が作用する。ここで、図２（ａ）に示すように、回転体８の重心“Ｍ”がラジアル動圧空気軸受面１６，１７と軸方向で重なる範囲内に位置している場合には、回転体８から固定スリーブ７に作用する加振力が回転体８の上下両端で逆向きになり、２つの加振力の合力が小さくなり、固定スリーブ７及び固定スリーブ７が固定されているハウジング２の振動が小さくなる。固定スリーブ７及びハウジング２の振動が最小となるのは、重心“Ｍ”がラジアル動圧空気軸受面１６，１７の軸方向に沿った中心位置に位置する場合である。
【００３８】
一方、図２（ｂ）に示すように、回転体８の重心“Ｍ”がラジアル動圧空気軸受面１６，１７と軸方向で重なる範囲から上方へ外れていると、回転体８から固定スリーブ７に作用する加振力が回転体８の上下両端で同じ向きになり、２つの加振力の合力が大きくなり、固定スリーブ７及び固定スリーブ７が固定されているハウジング２の振動が大きくなる。
【００３９】
つぎに、不釣り合いによる回転体８の並進モードの振動について図３に基づいて説明する。この並進モードの振動は、中空回転軸１１を含む回転体８の重心“Ｍ”がラジアル方向に平行移動する運動であり、その原動力は、残留不釣り合いによる遠心力である。そこで、修正面１５ａ，１４ａに樹脂などを接着することにより回転体８のバランス修正を行い、回転体８の釣り合い良さ（ＪＩＳ Ｂ０９０５：回転機械−ロータの釣り合い良さ）を少なくともＣｒ×ω以下にする。これにより、中空回転軸１１のラジアル動圧空気軸受面１７と固定スリーブ７のラジアル動圧空気軸受面１６との接触が防止され、接触によるラジアル動圧空気軸受の焼きつきが防止される。
【００４０】
このラジアル動圧空気軸受１０では、ラジアル動圧空気軸受１０を形成する部品である中空回転軸１１が外形寸法を均一にした単純な円筒形状に形成されており、寸法が異なるポリゴンミラー４を取り付ける場合には必要に応じて異なる寸法のフランジ１２を焼きばめ又は圧入固定する。従って、中空回転軸１１及びこの中空回転軸１１が嵌合される固定スリーブ７を各形式の動圧空気軸受モータ３において共通化することができ、動圧空気軸受モータ３のコストダウンを図ることができる。
【００４１】
中空回転軸１１に対するフランジ１２の固定は、中空回転軸１１の一端側外周面であってラジアル動圧空気軸受面１７以外の部分に焼きばめ又は圧入固定により行われているため、フランジ１２を固定することにより中空回転軸１１の内周面がつづみ状に変形してもラジアル動圧空気軸受面１７が変形することがなく、フランジ１２を固定した後に中空回転軸１１の変形を修正する後加工が不要となる。
【００４２】
また、中空回転軸１１がセラミックスにより形成され、フランジ１２が中空回転軸１１を形成するセラミックスより熱膨張率が大きい材料で形成されているので、焼きばめによる中空回転軸１１へのフランジ１２の固定を確実に行える。かつ、中空回転軸１１及び固定スリーブ７がセラミックスで形成されていることにより、ラジアル動圧空気軸受１０の耐摩耗性及び耐焼付性が向上する。
【００４３】
また、中空回転軸１１の外周面にラジアル動圧空気軸受面１７が形成されているため、ラジアル動圧空気軸受１０の直径と中空回転軸１１の外径寸法とが同じになり、或る直径のラジアル動圧空気軸受を得ようとする場合において、ラジアル動圧空気軸受面１７が外周面に形成された中空回転軸１１と内周面に形成された中空回転軸とを比較すると、ラジアル動圧空気軸受面１７が外周面に形成された中空回転軸１１のほうが外径寸法が小さくなり、この中空回転軸１１の外周に固定されるフランジ１２の内径寸法を小型化することができる。そして、フランジ１２の内径寸法が小型化されることにより、温度上昇に伴うフランジ１２の膨張が発生してもその膨張量は僅かとなり、中空回転軸１１に対するフランジ１２の緩みや脱落が防止される。
【００４４】
また、中空回転軸１１の外周面にラジアル動圧空気軸受面１７が形成され、この中空回転軸１１の内側に吸引型磁気軸受２１が形成されているので、吸引型磁気軸受２１の組立時や組立後に吸引型磁気軸受２１から発生したゴミがラジアル動圧空気軸受１０内に入り込むことがなく、吸引型磁気軸受２１から発生したゴミの入り込みによる動圧空気軸受モータ３の回転異常の発生が防止される。
【００４５】
つぎに、本発明の第二の実施の形態を図４に基づいて説明する。なお、図１ないし図３において説明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、説明も省略する。本実施の形態の動圧空気軸受モータ３１は、ケース５の略中央部に固定された固定部である固定スリーブ３２、固定スリーブ３２の中心線周りに回転自在な回転体３３、回転体３３を回転駆動させるモータ部３４等により形成されている。
【００４６】
回転体３３は、固定スリーブ３２内に嵌合されてこの固定スリーブ３２との間にラジアル動圧空気軸受１０を形成する円筒状の中空回転軸１１、中空回転軸１１の上部外周面に焼きばめ又は圧入固定されたフランジ１２、モータ部３４の一部を構成するモータ部構成部品であって中空回転軸１１の外周位置でフランジ１２に焼きばめ又は圧入固定された円筒状のロータヨーク３５、モータ部構成部品であってロータヨーク３５に圧入固定されたロータマグネット１４、中空回転軸１１の上端部に圧入固定されてフランジ１２上に載置されたポリゴンミラー４を押圧固定するミラー押え１５等により形成されている。
【００４７】
固定スリーブ３２の内周面はラジアル動圧空気軸受面１６が形成され、この固定スリーブ３２内には中空回転軸１１が嵌合されている。固定スリーブ３２はラジアル動圧空気軸受面１６と同じ内径寸法で中空回転軸１１との嵌合範囲を超えて延長され、その延長部分における固定スリーブ３２の内周面がハウジング２に嵌合されることにより固定スリーブ３２が位置固定されている。
【００４８】
ロータヨーク３５及びロータマグネット１４の外周側には、ハウジング２内に固定されたステータコア３６が配置されている。ステータコア３６には巻線コイル３７が巻かれている。そして、これらのステータコア３６、巻線コイル３７、ロータヨーク３５、ロータマグネット１４、プリント基板２７、ホール素子３０等により、回転体３３を回転駆動させるモータ部３４が形成されている。
【００４９】
このような構成において、本実施の形態では、固定スリーブ３２の内周面にラジアル動圧空気軸受面１６が形成され、ハウジング２への固定スリーブ３２の固定が固定スリーブ３２の内周面を利用して行われている。このため、固定スリーブ３２の外周面はラジアル動圧空気軸受として用いられず、また、固定スリーブ３２をハウジング２に固定するときの位置決め基準面としても用いられないため、固定スリーブ３２の外周面の加工精度を高める必要がなく、固定スリーブ３２の製造コストが低くなる。
【００５０】
また、ロータヨーク３５及びロータマグネット１４がステータコア３６の内側に配置されているため、ロータヨーク３５及びロータマグネット１４の直径を小型化することができる。これにより、回転体３３に作用する遠心力を小さくでき、また、ロータマグネット１４の周囲の風損を小さくでき、高速回転に適した動圧空気軸受モータ３１を得ることができる。
【００５１】
なお、上述した各実施の形態においては、アキシャル軸受として吸引型軸受２１を例に挙げて説明したが、アキシャル軸受としては他の構造のものであってもよく、例えば、本出願人が特開平８−２６６０３０公報で開示しているように磁気ギャップを軸方向に設けたものであってもよい。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の動圧空気軸受モータによれば、回転体の重心がラジアル動圧空気軸受のラジアル動圧空気軸受面と回転体の軸方向で重なる範囲内に位置することにより、不釣り合いによる回転体の角変位モードの振動によって回転体からラジアル動圧空気軸受の固定部に作用する加振力がその固定部の両端側で逆方向となり、２つの加振力の合力が小さくなり、固定部及びこの固定部が固定されているハウジングの振動を小さくすることができる。また、回転体の釣り合い良さがＣｒ×ω以下であることにより、不釣り合いによる回転体の並進モードの振動を低下させることができ、回転体とラジアル動圧空気軸受の固定部との接触を防止することができる。
【００５３】
請求項２記載の発明の動圧空気軸受モータによれば、中空回転軸は外形寸法が均一である単純な形状となるので、この中空回転軸を各種の動圧空気軸受モータで共通化することができ、動圧空気軸受モータの製造コストを下げることができる。また、中空回転軸にフランジを焼きばめ又は圧入固定したとき、ラジアル動圧空気軸受面が変形することがないので、中空回転軸にフランジを焼きばめ等した後にラジアル動圧空気軸受面を修正加工する手間が不要となり、動圧空気軸受モータの製造コストが安くなる。また、ラジアル動圧空気軸受の直径と中空回転軸の外形寸法が同じになるので、或る直径のラジアル動圧空気軸受を得ようとする場合において、ラジアル動圧空気軸受面が内周面に形成された中空回転軸に比べてこの中空回転軸は外形寸法が小さくなり、この中空回転軸の外周に焼きばめ等されるフランジの内径寸法を小さくすることができ、内径寸法が小さいフランジは温度変化に伴う膨張が発生してもその膨張量は僅かとなるために中空回転軸に対するフランジの緩みや脱落を防止することができる。
【００５４】
請求項３記載の発明の動圧空気軸受モータによれば、中空回転軸はセラミックスにより形成されているので、耐焼付き性に優れた動圧空気軸受モータを得ることができる。
【００５５】
請求項４記載の発明の動圧空気軸受モータによれば、フランジに対してポリゴンミラー等の被回転部材を取り付ける取付面を研削加工するとき、中空回転軸に焼きばめ又は圧入固定されるフランジの内周面をチャックして研削加工することが容易になり、フランジの形成される取付面の面振れを小さく抑えることができる。
【００５６】
請求項５記載の発明の動圧空気軸受モータによれば、固定スリーブの外周面はラジアル動圧空気軸受として用いられず、また、固定スリーブをハウジングに固定するときの位置決め基準面としても用いられないため、固定スリーブの外周面の加工精度を高める必要がなく、固定スリーブの製造コストを低くすることができる。
【００５７】
請求項６記載の発明のポリゴンスキャナによれば、請求項１ないし５のいずれか一記載の動圧空気軸受モータを使用した場合に得られる効果と同じ効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態のポリゴンスキャナを示す縦断正面図である。
【図２】不釣り合いによる回転体の角変位モードの振動について説明する説明図である。
【図３】不釣り合いによる回転体の並進モードの振動について説明する説明図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態のポリゴンスキャナを示す縦断正面図である。
【符号の説明】
３，３１ 動圧空気軸受モータ
４ ポリゴンミラー
７，３２ ラジアル動圧空気軸受の固定部、固定スリーブ
８，３３ 回転体
９，３４ モータ部
１０ ラジアル動圧空気軸受
１１ 中空回転軸
１２ フランジ
１３，１４，３５ モータ部構成部品
１６，１７ ラジアル動圧空気軸受面
１９ アキシャル軸受の固定部
２１ アキシャル軸受
Claims (6)
- 回転体がラジアル動圧空気軸受と磁気軸受のアキシャル軸受とによりそれぞれ半径方向と軸方向とに支持され、前記回転体がステータコアとロータマグネットとがラジアル方向で対向するモータ部により回転駆動され、前記ラジアル動圧空気軸受と前記アキシャル軸受とのそれぞれの固定部がハウジングに固定された動圧空気軸受モータであって、
前記回転体は、外側にラジアル動圧空気軸受を設け、内側にアキシャル軸受の磁気軸受を設けた、軸径に対して軸長の短い円筒状の中空回転軸を備え、
重心位置調整部としてロータマグネット部をラジアル動圧空気軸受より下方に位置させることにより前記回転体の重心の位置を調整し、前記回転体の重心を前記ラジアル動圧空気軸受のラジアル動圧空気軸受面と前記回転体の軸方向で重なる範囲内に位置させ、
前記回転体の釣り合い良さがＣｒ×ω（但し、Ｃｒは片側軸受隙間［ｍｍ］、ωは回転角速度［ｒａｄ／ｓ］）以下であることを特徴とする動圧空気軸受モータ。 - 前記回転体は、前記中空回転軸の一端側外周面であってラジアル動圧空気軸受面以外の部分に焼きばめ又は圧入固定されたフランジと、このフランジに固定されて前記モータ部の一部を構成するロータヨーク部とを有し、前記ロータヨーク部に前記ロータマグネットが固定されることを特徴とする請求項１記載の動圧空気軸受モータ。
- 前記中空回転軸は、セラミックスにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の動圧空気軸受モータ。
- 前記フランジと前記ロータヨーク部とは別個に形成され、これらのフランジとロータヨーク部とが前記中空回転軸の外周位置で固定されていることを特徴とする請求項２又は３記載の動圧空気軸受モータ。
- 前記ラジアル動圧空気軸受の固定部は、内周面にラジアル動圧空気軸受面が形成された円筒状の固定スリーブであり、この固定スリーブ内に前記中空回転軸が嵌合され、前記固定スリーブは前記中空回転軸との嵌合範囲を超えて延長され、この延長部分における前記固定スリーブの内周面が前記ハウジングに嵌合されてこの固定スリーブが位置固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一記載の動圧空気軸受モータ。
- 請求項１乃至５のいずれか一記載の動圧空気軸受モータと、この動圧空気軸受モータの前記回転体に固定されたポリゴンミラーとを備えることを特徴とするポリゴンスキャナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8530199A JP4067686B2 (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8530199A JP4067686B2 (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000275562A JP2000275562A (ja) | 2000-10-06 |
| JP4067686B2 true JP4067686B2 (ja) | 2008-03-26 |
Family
ID=13854780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8530199A Expired - Fee Related JP4067686B2 (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4067686B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021011835A (ja) * | 2019-07-04 | 2021-02-04 | 日本精工株式会社 | スピンドル装置 |
-
1999
- 1999-03-29 JP JP8530199A patent/JP4067686B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000275562A (ja) | 2000-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3602732B2 (ja) | モータ | |
| JP4462525B2 (ja) | 動圧空気軸受型ポリゴンスキャナおよびその加工方法 | |
| JPH10104544A (ja) | 回転多面鏡モータ | |
| JP4067686B2 (ja) | 動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナ | |
| JPH02223361A (ja) | ポリゴンスキヤナモータ及びその製造方法 | |
| JP3642928B2 (ja) | 動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ | |
| JPH04244768A (ja) | 光走査装置 | |
| JPH11305161A (ja) | 動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ | |
| JP2000275563A (ja) | 動圧空気軸受モータ及びポリゴンスキャナ | |
| JP3571518B2 (ja) | 動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ | |
| JP3877435B2 (ja) | 軸受装置 | |
| JP4033283B2 (ja) | 動圧空気軸受型光偏向器、その回転体の加工方法および動圧空気軸受型光偏向器用部品のリサイクル方法 | |
| JP2002341282A (ja) | 回転多面鏡駆動装置 | |
| JP2005192385A (ja) | スピンドルモータ | |
| JP2002027706A (ja) | 動圧空気軸受型モータおよび動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ | |
| JP3858557B2 (ja) | 光偏向器 | |
| JPH01269719A (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JP2001061266A (ja) | 直流ブラシレスモータ | |
| JPH11271654A (ja) | ポリゴンスキャナ | |
| JPH06165427A (ja) | ディスク用スピンドルモータ | |
| JPS63129827A (ja) | トロイダルモ−タ | |
| JP2002303815A (ja) | 動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ及び動圧空気軸受型ポリゴンスキャナの加工方法 | |
| JPH09318900A (ja) | 動圧空気軸受型ポリゴンスキャナ | |
| JP2003130040A (ja) | 高速回転装置 | |
| JP2001268839A (ja) | スピンドルモータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050104 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050119 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050322 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050322 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050419 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050617 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050622 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20051020 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20060203 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071204 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080109 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110118 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110118 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120118 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130118 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140118 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |