JP4758076B2 - Fluid bearing motor and rotary polygon mirror - Google Patents
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Description
この発明は流体軸受モータおよび回転多面鏡に関する。 The present invention relates to a hydrodynamic bearing motor and a rotary polygon mirror.
デジタル複写機やレーザープリンタ等に用いられる光走査装置において光ビームを高速で偏向させるのに一般的に用いられる回転多面鏡は、ポリゴンミラーの回転数が高回転数であり、また数千時間以上におよぶ耐久性を要求されるため、通常の転がり軸受を用いるモータによる駆動は困難であり、一般に流体軸受モータによる駆動が行われている。 A rotating polygonal mirror generally used to deflect a light beam at high speed in an optical scanning device used in a digital copying machine, a laser printer, etc. has a high rotational speed of the polygon mirror and more than several thousand hours. Therefore, driving by a motor using a normal rolling bearing is difficult, and driving by a fluid bearing motor is generally performed.
流体軸受モータには、従来から知られているようにロータを高速回転させたときに「ロータの浮上」が発生しやすいという問題がある。
即ち、駆動エネルギを出来るだけ小さくしてロータの回転数を高くするにはロータの回転能率を小さくする必要があり、このためにロータは可能な限りに軽量に作製される。
ロータを密閉空間内で高速回転させると、ロータに接する空気もロータと共に回転するため、空気に作用する遠心力により空気がロータの外周部へ流れ、ロータの外周部側の気圧が高くなり、ロータのシャフト上部に負圧を形成する。ロータが軽量であると、この負圧の作用でロータの浮上が発生する。
The hydrodynamic bearing motor has a problem that “rotation of the rotor” is likely to occur when the rotor is rotated at a high speed as conventionally known.
That is, in order to make the drive energy as small as possible and increase the rotational speed of the rotor, it is necessary to reduce the rotational efficiency of the rotor. For this reason, the rotor is made as light as possible.
When the rotor is rotated at high speed in the sealed space, the air in contact with the rotor also rotates with the rotor, so that the air flows to the outer peripheral portion of the rotor due to the centrifugal force acting on the air, and the air pressure on the outer peripheral portion side of the rotor increases. A negative pressure is formed on the upper part of the shaft. When the rotor is light, the rotor floats due to the negative pressure.
回転多面鏡ではロータの外周面が偏向反射面として形成されるが、ロータが浮上すると、高速偏向される光ビームによる光スポットが副走査方向へ変動しやすく、光走査におけるジタ−特性や振動特性の低下等の悪影響を及ぼす。
流体軸受モータにおける「ロータの浮上を抑制する技術」としては、従来から特許文献1、2に記載されたものが知られている。
In the rotary polygon mirror, the outer peripheral surface of the rotor is formed as a deflecting reflecting surface. However, when the rotor floats, the light spot caused by the light beam deflected at high speed tends to fluctuate in the sub-scanning direction. Adverse effects such as lowering.
As the “technology for suppressing the flying of the rotor” in the hydrodynamic bearing motor, those described in
特許文献1に記載された流体軸受モータでは、ハウジングに溝状の流体通路を形成し、この流体通路によりロータ外周部の空気をシャフト近傍の部位へ流入させることにより、ハウジング内の気圧の不均一を軽減させてロータの浮上を抑制している。また、特許文献2に記載された流体軸受モータでは、カバー部材に空気流制御手段を設け、密閉空間内部の空気流を制御してロータの浮上を抑制している。
In the hydrodynamic bearing motor described in Patent Document 1, a groove-like fluid passage is formed in the housing, and air on the outer periphery of the rotor is caused to flow into a portion in the vicinity of the shaft through the fluid passage so that the air pressure in the housing is not uniform. To prevent the rotor from rising. Further, in the fluid dynamic bearing motor described in
しかし昨今では、回転多面鏡の回転数も30000rpmを超える高回転数が要求されておりこのような高速回転を行った場合、上記溝状の流体通路や空気流制御手段の存在は「風切音」を発生し易くすると考えられる。即ち、流体通路や空気流抑制手段の効果によりロータの浮上は抑えられるが、ロータが高速回転して「隣接する偏向反射面間の頂部」が流体通路の溝や空気流制御手段の突起の部分を通過する度に風切音が発生し易くなり、回転周波数(回転周期)より大きい「回転周波数の整数倍で高周波成分」の騒音が発生すると考えられる。このようになると、高周波の騒音と共に「主として10kHz以下のオーバオール騒音」も大きくなり易いと考えられる。 However, recently, the rotational polygon mirror is required to have a high rotational speed exceeding 30000 rpm. When such a high-speed rotation is performed, the presence of the groove-like fluid passage and the air flow control means is “wind noise. ”Is considered to be easily generated. That is, the floating of the rotor is suppressed by the effect of the fluid passage and the air flow suppressing means, but the rotor rotates at a high speed so that the “top portion between adjacent deflecting reflecting surfaces” is the groove of the fluid passage and the protrusion of the air flow control means. Wind noise is likely to be generated each time the signal passes through, and it is considered that noise of “high frequency component at an integral multiple of the rotation frequency” greater than the rotation frequency (rotation period) is generated. In this case, it is considered that “mainly overall noise of 10 kHz or less” is likely to increase together with high-frequency noise.
この発明は、簡単な構成でロータの浮上を有効に抑止でき、風切音による騒音も有効に軽減できる新規な流体軸受モータおよびこれを用いた回転多面鏡の実現を課題とする。 An object of the present invention is to realize a novel hydrodynamic bearing motor capable of effectively suppressing the flying of the rotor with a simple configuration and also effectively reducing noise caused by wind noise, and a rotary polygon mirror using the same.
この発明の流体軸受モータは「密閉空間内でロータを回転させる流体軸受モータ」であって、以下のごとき特徴を有する(請求項1)。
即ち、「ロータ」は、シャフトと、このシャフトに一体的に固定されたフランジとを有する。
また「フランジ上面と略等しい大きさの、円形もしくは円形に近い多角形形状で、中央部に貫通穴を有する平板部材」を有する。「フランジ上面と略等しい大きさ」は、フランジの半径を100として「その±15%程度の半径」の大きさの範囲である。
「平板部材」は、ロータのシャフトを貫通穴に遊嵌させ「密閉空間におけるフランジ上面に対向する面部分」に、間隙を介して近接させた状態で、密閉空間内に固定して設けられる。
The hydrodynamic bearing motor of the present invention is a “hydrodynamic bearing motor that rotates a rotor in a sealed space” and has the following characteristics (claim 1).
That is, the “rotor” has a shaft and a flange integrally fixed to the shaft.
Further, “a flat plate member having a circular shape close to the upper surface of the flange, or a polygonal shape close to a circle, and having a through hole in the center” is provided. The “size substantially equal to the upper surface of the flange” is a range of the size of “about ± 15% of the radius” when the radius of the flange is 100.
The “flat plate member” is fixedly provided in the sealed space in a state where the shaft of the rotor is loosely fitted in the through hole and is close to the “surface portion facing the upper surface of the flange in the sealed space” via a gap.
そして、流体軸受モータは、ロータの回転時に「シャフト上部から平板部材の貫通穴を通り、フランジ上面と平板部材との間をフランジ外周部側へ向かった後、フランジ外周部側から平板部材と上記面部分(密閉空間におけるフランジ上面に対向する面部分)との間(上記間隙)を通ってシャフト上部の空間へ還流する気流」が形成されるように構成される。
なお、ロータを密閉する密閉空間内に「封入される気体」は空気でも良いし、窒素、ヘリウム、アルゴン等「他の気体」でも良い。
When the rotor rotates, the fluid dynamic bearing motor passes through the through hole of the flat plate member from the upper portion of the shaft and goes between the flange upper surface and the flat plate member toward the flange outer peripheral side. An airflow that flows back to the space above the shaft through the surface portion (the surface portion facing the upper surface of the flange in the sealed space) (the gap) is formed.
Note that the “sealed gas” in the sealed space that seals the rotor may be air or “other gas” such as nitrogen, helium, or argon.
上記平板部材の形状は「円形もしくは円形に近い多角形形状」であるが、円形に近い多角形形状は、例えば「N≧7であるような正N角形」である。平板部材の中央部に穿設される貫通穴の形状も「円形状」が最も好適であるが上記「N≧7であるような正N角形」形状も許容される。 The shape of the flat plate member is “circular or a polygonal shape close to a circle”, but the polygonal shape close to a circle is, for example, “a regular N-gonal shape such that N ≧ 7”. The shape of the through hole formed in the central portion of the flat plate member is most preferably a “circular shape”, but a “regular N-square shape such that N ≧ 7” is also acceptable.
また、平板部材と「これに近接対向する密閉空間内壁部」との間隙は0.3mm〜3mm程度が好適である。平板部材と「これに近接対向するフランジ面」との間隙も0.3mm〜3mm程度が好適である。これらの間隙の大きさが上記範囲を超えて大きくなっても小さくなっても、上記「還流する気流」を有効に形成できない。また、上記間隙が上記範囲を超えて大きくなると、ロータを密閉する空間の高さが増大し、流体軸受モータ自体が大型化し易い。 In addition, the gap between the flat plate member and the “inner space inner wall portion close to and facing this member” is preferably about 0.3 mm to 3 mm. The gap between the flat plate member and the “flange surface in close proximity to this” is also preferably about 0.3 mm to 3 mm. Even if the size of these gaps is larger or smaller than the above range, the above-mentioned “refluxing airflow” cannot be formed effectively. Further, when the gap exceeds the above range, the height of the space for sealing the rotor increases, and the hydrodynamic bearing motor itself tends to increase in size.
請求項1記載の流体軸受モータは、ロータが「シャフトとフランジと、シャフトもしくはフランジに一体化されたマグネット」とを有し、ステータとケースとによりロータを封入する密閉空間が形成される構成とすることができる(請求項2)。
「ステータ」は、ロータのマグネットに駆動磁界を作用させる駆動コイルと、シャフトを支持する軸受部材と、シャフトおよび軸受部材を保持するベース基板およびこれらが搭載されるハウジングを有する。
「ケース」は、ステータと協働して「ロータを収納する密閉空間」を形成する。
The hydrodynamic bearing motor according to claim 1, wherein the rotor has a "shaft, a flange, and a magnet integrated with the shaft or the flange", and a sealed space for enclosing the rotor is formed by the stator and the case. (Claim 2).
The “stator” includes a drive coil that applies a drive magnetic field to the magnet of the rotor, a bearing member that supports the shaft, a base substrate that holds the shaft and the bearing member, and a housing on which these are mounted.
The “case” forms a “sealed space for housing the rotor” in cooperation with the stator.
請求項1または2記載の流体軸受モータは「ロータのシャフトが、軸受部材内の焼結含油軸受により軸支されている構成」とすることができる(請求項3)。
請求項1〜3の任意の1に記載の流体軸受モータは「ロータのシャフトがマルテンサイト系ステンレス鋼で、フランジがアルミニウム合金製であり、シャフトがフランジに焼き嵌めもしくは圧入により固定されている」ことが好ましい(請求項4)。
The hydrodynamic bearing motor according to claim 1 or 2 may be “a configuration in which the shaft of the rotor is pivotally supported by a sintered oil-impregnated bearing in the bearing member” (claim 3).
The hydrodynamic bearing motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotor shaft is martensitic stainless steel and the flange is made of an aluminum alloy, and the shaft is fixed to the flange by shrink fitting or press fitting. (Claim 4).
勿論、請求項1記載の流体軸受モータにおける「ロータのシャフトの軸受」は上記焼結含油軸受による軸受に限らず、空気動圧軸受や磁気軸受、流体油軸受等、公知の適宜の流体軸受方式であることができる。 Of course, the “rotor shaft bearing” in the hydrodynamic bearing motor according to claim 1 is not limited to the above-described sintered oil-impregnated bearing, but a known appropriate fluid bearing system such as an air dynamic pressure bearing, a magnetic bearing, or a fluid oil bearing. Can be.
この発明の回転多面鏡は上記請求項1〜4の任意の1に記載の流体軸受モータを用いた回転多面鏡であって、「フランジの外周面が複数面の偏向反射面に形成され、光ビームの出入のための窓が密閉空間に形成され、上記窓がガラス板で塞がれている」ことを特徴とする(請求項5)。請求項5記載の回転多面鏡は、ロータを密閉する空間が請求項2に記載のステータとケースとにより形成されている構成とすることが出来(請求項6)、この場合「光ビームの出入のための窓」はケースに形成することができる(請求項7)。また、請求項6または7記載の回転多面鏡は「ステータとケースとロータとでユニット化」された構成とすることができる(請求項8)。 The rotary polygon mirror of the present invention is a rotary polygon mirror using the fluid dynamic bearing motor according to any one of claims 1 to 4, wherein "the outer peripheral surface of the flange is formed on a plurality of deflecting reflecting surfaces, A window for entering and exiting the beam is formed in a sealed space, and the window is closed with a glass plate ”(Claim 5). According to a fifth aspect of the present invention, the space for sealing the rotor can be formed by the stator and the case according to the second aspect (Claim 6). The "window for" can be formed in the case (claim 7). The rotary polygon mirror according to claim 6 or 7 may be configured as “unitized with a stator, a case, and a rotor” (claim 8).
勿論、この発明の流体軸受モータは「回転多面鏡として使用される」場合のみならず、広く一般に「密閉空間内でロータを回転させる流体軸受モータ」として実施できることは言うまでもない。 Of course, it goes without saying that the hydrodynamic bearing motor of the present invention can be implemented not only as “used as a rotating polygon mirror” but also as a “hydrodynamic bearing motor that rotates a rotor in a sealed space” in general.
上記の如く、この発明の流体軸受モータは平板部材を用いることにより、ロータの回転時に「シャフト上部から平板部材の円形状の貫通穴を通り、フランジ上面と平板部材との間をフランジ外周部側へ向かった後、フランジ外周部側から平板部材と上記面部分(密閉空間におけるフランジ上面に対向する面部分)との間に形成された面同士による間隙を通ってシャフト上部の空間へ還流する気流(密閉空間内に封入された空気等の気体の気流)」が形成されるので、シャフト上部近傍の負圧が有効に解消され、ロータの浮上が有効に抑制される。また、平板部材はロータ側に「風切音の原因となる溝や凸部」がないので、風切音の発生を有効に軽減できる。
従って、この発明の回転多面鏡は、ポリゴンミラーの浮上に伴うジタ−特性や振動特性の劣化がなく、風切音が少ない静かな光ビーム偏向を実現できる。
As described above, the fluid dynamic bearing motor of the present invention uses a flat plate member, so that when the rotor rotates, it passes through the circular through hole of the flat plate member from the top of the shaft, and the flange outer peripheral side is between the flange upper surface and the flat plate member. The airflow flowing back to the space above the shaft through the gap formed by the surfaces formed between the flat plate member and the surface portion (the surface portion facing the flange upper surface in the sealed space) from the flange outer peripheral side (Air flow of gas such as air enclosed in a sealed space) "is formed, so that the negative pressure in the vicinity of the upper part of the shaft is effectively eliminated, and the floating of the rotor is effectively suppressed. Further, since the flat plate member has no “grooves or projections causing wind noise” on the rotor side, generation of wind noise can be effectively reduced.
Therefore, the rotating polygon mirror of the present invention can realize a quiet light beam deflection with little wind noise without deterioration of jitter and vibration characteristics associated with the floating of the polygon mirror.
以下、実施の形態を説明する。
図1は、この発明の流体軸受モータを回転多面鏡として実施した実施の1形態を説明するための図である。図は「回転多面鏡の中心断面図」である。
回転多面鏡21は、ロータ22とステータ23とケース24を有し、流体軸受モータとしては「外気に対して機密状態のアウタロータ型のブラシレスモータ」である。
Hereinafter, embodiments will be described.
FIG. 1 is a view for explaining one embodiment in which the hydrodynamic bearing motor of the present invention is implemented as a rotary polygon mirror. The figure is a “center sectional view of a rotating polygon mirror”.
The
ステータ23は、例えばアルミニウムで形成されたモータハウジング7に、ベース基板であるモータ基板5をモータ基板固定用ネジ6により固定し、モータ基板5に軸受部材8をカシメ固定した構成となっている。軸受部材8の上部は中空円筒状に形成され、その底部にスラスト板8bが配置されてロータ22のシャフト11の下端部を支持している。
The
シャフト11は軸受部材8の中空円筒状部分の内部に設けられた焼結含油軸受8aにより軸支されている。軸受部材8の中空円筒状部分の上端にはシールワッシャ8cが固定されて「潤滑油の飛散を防止」する構成となっている。軸受部材8の中空円筒状部分の外周部には、駆動コイル10を巻装されたステータコア9が接着固定されている。
The
なお、焼結含油軸受8aによる軸支に代えて、空気動圧軸受や磁気軸受、流体油軸受等による軸受方式とすることもできる。
In addition, it can replace with the axial support by the sintered oil-impregnated
ロータ22は、シャフト11にフランジ12を固定し、フランジ12の下部に形成された円筒状の空間の内周部12bに多極着磁されたマグネット13を接着固定した構成となっている。ロータ22の回転軸となるシャフト11は「マルテンサイト系ステンレス鋼」で形成されている。フランジ12は「アルミニウム合金製」でシャフト11の上部に「焼き嵌め」もしくは「圧入」されてシャフト11に固定されている。
The
「マルテンサイト系ステンレス(例:SUS420J2)」は焼入れが可能で表面硬度を高くできるので、耐磨耗性を要求されるシャフト11の材料として好適である。シャフト11は燒結材からなる焼結含油軸受8aの円筒内に嵌合されてラジアル方向を支持されるが「含浸された油の循環を効率良く行う」とともに「好適な軸受剛性」を得るために、軸受隙間を直径で15μm以下(半径にして7.5μm以下)に設定するとともに「図示されない動圧発生溝」を設けている。
“Martensitic stainless steel (for example, SUS420J2)” is suitable as a material for the
「動圧発生溝」としては公知の「適宜の形態のもの」を、シャフト11の外周面または含油軸受8aの円筒内周面に設けることができるが、加工性の良好な含油軸受側に設けるのがより好適である。シャフト11の(図における)下側の端部11aは球面加工され、耐摩耗性樹脂で形成されたスラスト板8bに接触し「ピボット軸受」として機能する。
As the “dynamic pressure generating groove”, a known “appropriate form” can be provided on the outer peripheral surface of the
フランジ12は「ポリゴンミラー」であり、その外周部に「7面」の偏向反射面12aが形成されている。ロータ22はモータと共に、ケース24とステータ23による密閉空間内に密閉され外気と遮断される。
ケース24の、フランジ12の上面に対向する部分(ケース24の天井部分)には「シャフト11の上部とフランジ12の上部を逃げるための凹部40」が円形状に形成されている。
The
A portion of the
平板部材2は「ステンレスやアルミ合金等の金属による平板」で円形状であり、その中央部に「円形状の貫通穴2A」を穿設されている。穿設された円形の貫通穴2Aは、ケース24の天井部分に形成された円形の凹部40の寸法(直径)とほぼ等しい。
The
平板部材2の外径は、フランジ12に形成された「7面の偏向反射面の外接円」の大きさと略同じ大きさであり、厚みは1〜2mm程度である。
The outer diameter of the
平板部材2は、図示の如く、シャフト11(及びフランジ12上部の凸部)を円形の貫通穴2Aに遊嵌させ、ケース24におけるフランジ上面に対向する面部分(上記「ケース24の天井部分」)に、間隙15を介して近接させた状態で、上記天井部分に3箇所で固定ねじで「ねじ止め」され、密閉空間内に固定して設けられている。符号3Aが「上記3本の固定ねじのうちの1本」を示している。符号30で示す部分は「他の固定ねじに螺合するためのねじ貫通穴を形成されて上記天井部分から突出する凸部」である。
As shown in the figure, the
平板部材2は「密閉空間内に(密閉空間内に生じる気流により振動したりしない程度)に強固に固定」されればよく、上記固定ねじによる螺合のほか、接着やカシメ、溶接などによって固定してもよい。
ケース24の側壁部には、偏向される光ビームの出入(光源側からの光ビームを受け入れ、偏向光ビームを射出させる)のための窓25が穿設され、この窓25にガラス板4が接着固定されている。
The
The side wall of the
フランジ12下部の円筒状凹部の内周面12bにマグネット13を固定する方法としては「接着や圧入」等あるが、高速回転時の遠心力や温度変化によるバランス変化を抑止するには「圧入による固定」が好適である。
As a method for fixing the
マグネット13の内側の面13Aは、ステータコア9の外周面と適宜のギャップを隔して対向し、ステータコア9の各磁極に巻かれた駆動コイル10への通電を制御回路(図示されず)により切替えることによりロータ22を回転駆動する。
The
このようにロータ22を駆動して高速回転させると、光源側からの光ビーム(レーザビーム)は窓25から密閉空間内に入射し、フランジ12の外周部の偏向反射面12aにより反射されて偏向しつつ窓25から射出する。
When the
図2は、図1に示す回転多面鏡における平板部材2とロータ22(フランジ12とシャフト11が示されている。)との関係を、ロータ回転軸方向から見た状態を示す。
フランジ12が高速で回転すると、図1に示すように、フランジ12の上面と平板部材2との隙間16(隙間の大きさ:1〜2mm)の気体は遠心力によりフランジ12の外周部へ向かって流れ、偏向反射面12aの近傍が「正圧」になる。また、ロータ22の上部(シャフト11の上部)は負圧になる。この圧力関係により、密閉空間内に気流26が生じる。
FIG. 2 shows the relationship between the
When the
即ち、この気流26は「シャフト11の上部(の凹部40)から平板部材2の中央部の貫通穴2Aを通り、フランジ12の上面と平板部材2との間隙16を通ってフランジ外周部側へ向かった後、フランジ外周部側から平板部材2とケース24の天井部分との間隙15(この部分の隙間の大きさ:1〜2mm)を通ってシャフト11の上部の空間40へ還流」する。この気流の還流が「密閉空間内における圧力の偏り」を解消する作用をする。この作用により実際に「ロータ22の浮上」を防止でき、ロータ22の「安定した回転」を実現できることが確認された。
That is, this
なお、平板部材2は、フランジに形成される偏向反射面の数(上記例では7面)や駆動回転数などにより、固定箇所および固定箇所の数(上の例では3箇所)を適宜調整することが望ましい。
In the
騒音は、10kHz以下の「オーバオール値騒音」も高周波騒音(この実施例の場合においては7面体ミラーなので回転成分の7倍の高調波になる)もともにその大きさが十分に小さいことが確認された。 It is confirmed that both the “overall noise” of 10 kHz or less and the high frequency noise (in the case of this embodiment, a 7-sided mirror is a harmonic of 7 times the rotational component) are sufficiently small. It was done.
以下、図1、図2に示した実施の形態の具体例を挙げる。
ロータ22のフランジ12は、上述の如く7面の偏向反射面を有するアルミニウム合金で形成し、「マルテンサイト系ステンレス鋼」による直径:3mmの円柱状のシャフト11に焼嵌め固定した。ロータ22の重量は19gである。
シャフト11を支持する焼結含油軸受8aの内周面には「動圧発生溝」を形成し、軸受隙間を「直径で10μm」に設定した。
Specific examples of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are given below.
As described above, the
A “dynamic pressure generating groove” was formed on the inner peripheral surface of the sintered oil-impregnated
ポリゴンミラーとしてのフランジ12は、その外周部に形成された7面の偏向反射面12aの内接円半径が43mmである。ケース24はアルミニウム製で、その厚さは3〜5mmである。ケース24とステータ23により形成される密閉空間は円柱形状であって、直径:60mm、高さ:30mmである。ケース24の、フランジ12の上面に対向する天井部分に形成された円形の凹部40は直径:16mm、深さ:3mmである。
The
平板部材2は厚さ:1mmのアルミニウム板により円形状に形成され、その直径は44mm(フランジ12の内接円半径よりも若干大きい)、中央部に穿設された円形の貫通穴2Aは直径:16mm(ケース24の「天井の凹部40の直径」と同じ大きさ)である。
The
平板部材2とケース24の天井部分との間の間隙15は1mm、フランジ12の上面と平板部材2との間の間隙16は2mmである。また、ケース24の側壁部に穿設された窓25に設けられたガラス板4の厚さは2mmである。また、フランジ上部に形成された円柱状凸部(貫通穴2Aに遊嵌する部分)の直径は12mmであり、この部分と貫通穴2A内周との間隙は、半径にして2mmである。
The
このような実施例装置において、ロータ22の回転数を15000rpm〜55000rpmの範囲で変化させ「ロータの浮上量(mm)」を調べたところ、図3の如くになった。図3に示されたように、平板部材2を設けたことにより、回転数:15000rpm〜55000rpmの範囲で、ロータ22の浮上を実質的に防止できた。比較のために、平板部材を設けない場合の浮上量を調べたところ、図3に示すように回転数35000回転を超えると顕著な浮上現象が生じた。
In such an example apparatus, the number of rotations of the
上記実施例装置に対し、ケース24から500mm離れた位置に「音響センサ」を設置して、10kHz以下のオーバオール騒音と7倍波(5362.5Hz)の騒音を調べたところ、「オーバオール騒音」は39.4dB、「7倍波騒音」は25.6dBであった。
When the “acoustic sensor” is installed at a position 500 mm away from the
上記比較例である「平板部材2を除いた回転多面鏡」の場合には「オーバオール騒音」は41.4dB、「7倍波騒音」は26.7dBであった。このことから、平板部材の使用が騒音低減の効果をも有することが分かる。
In the case of the “rotating polygon mirror excluding the
即ち、上に説明した実施の形態・実施例の回転多面鏡は、密閉空間内でロータを回転させる流体軸受モータであって、ロータ22は、シャフト11と、このシャフトに一体的に固定されたフランジ12とを有し、フランジ上面と略等しい大きさの円形で中央部に円形の貫通穴2Aを有する平板部材2を、シャフト11を貫通穴2Aに遊嵌させ、密閉空間におけるフランジ上面に対向する面部分に間隙15を介して近接させた状態で、密閉空間内に固定して設け、ロータ22の回転時に、シャフト上部から貫通穴2Aを通り、フランジ上面と平板部材2との間の間隙16をフランジ外周部側へ向かった後、フランジ外周部側から平板部材2と上記面部分との間隙15を通ってシャフト上部の空間40へ還流する気流が形成されるように構成された流体軸受モータである(請求項1)。
That is, the rotary polygon mirror according to the embodiment and examples described above is a fluid bearing motor that rotates a rotor in a sealed space, and the
また、ロータ22が、シャフト11とフランジ12と、フランジ12に一体化されたマグネット13とを有し、ステータ23とケース24とによりロータ22を封入する密閉空間が形成され、ステータ23は、ロータ22のマグネット13に駆動磁界を作用させる駆動コイル10と、シャフト11を支持する軸受部材8と、シャフトおよび軸受部材を保持するベース基板5およびこれらが搭載されるハウジング7を有し、ケース24は、ステータ23と協働してロータ22を収納する密閉空間を形成するものであり(請求項2)、ロータ22のシャフト11が軸受部材8内の焼結含油軸受8aにより軸支され(請求項3)、ロータ22のシャフト11がマルテンサイト系ステンレス鋼であり、フランジ12がアルミニウム合金製であって、フランジがシャフトの板状部材側に焼嵌めもしくは圧入により固定されている(請求項4)。
The
また、フランジ12の外周面が複数面の偏向反射面12aに形成され、光ビームの出入のための窓25が密閉空間に形成され、窓25がガラス板4で塞がれており(請求項5)、ロータ22を密閉する空間が、請求項2に記載のステータ23とケース24とにより形成され(請求項6)、光ビームの出入のための窓25がケース24に形成されている「回転多面鏡(請求項7)」である。そして、この回転多面鏡はステータ23とケース24とロータ22とでユニット化されている(請求項8)。
Further, the outer peripheral surface of the
なお、図1に示した実施の形態におけるステータ23のモータハウジング7は、光走査装置において、回転多面鏡と光学系とを収納するハウジング自体であることもできる。
In addition, the motor housing 7 of the
若干付言すると、前述の如く、平板部材の大きさは「フランジの半径を100としてその±15%程度の半径の大きさの範囲」であるが、平板部材の大きさがこれより大きくても小さくても、「密閉空間内に形成される圧力の偏差(それによってロータの浮上が生じる。)を解消する効果」を得ることができない。 To add a little, as described above, the size of the flat plate member is “range of radius of about ± 15% of the radius of the flange as 100”, but it is small even if the size of the flat plate member is larger than this. However, “the effect of eliminating the pressure deviation formed in the sealed space (which causes the rotor to float”) cannot be obtained.
平板部材の形状は「円形に近い多角形形状」でもよいが、流体軸受モータを回転多面鏡として用いる場合には、フランジに形成された偏向反射面の隣接部の頂部と、多角形形状の平板部材の頂部がすれ違うときに風切音が発生しやすいので、平板部材を多角形形状とする場合には、騒音低減の観点から、Nの値は偏向反射面数より大きいことが好ましい。 The shape of the flat plate member may be a “polygonal shape close to a circle”. However, when the hydrodynamic bearing motor is used as a rotary polygon mirror, the top of the adjacent portion of the deflection reflecting surface formed on the flange and the polygonal flat plate Since wind noise is likely to occur when the tops of the members pass each other, when the flat plate member has a polygonal shape, the value of N is preferably larger than the number of deflecting reflecting surfaces from the viewpoint of noise reduction.
また「密閉空間におけるフランジ上面に対向する面部分(上述のケース天井部分)」には、例えば特許文献1の流体軸受モータのケース天井部分に形成されたような溝が形成されていてもよい。 Further, in the “surface portion facing the upper surface of the flange in the sealed space (the above-described case ceiling portion)”, for example, a groove formed in the case ceiling portion of the hydrodynamic bearing motor of Patent Document 1 may be formed.
2 平板部材
2A 貫通穴
11 シャフト
12 フランジ
22 ロータ
26 還流する気流
2
Claims (8)
ロータは、シャフトと、このシャフトに一体的に固定されたフランジとを有し、
上記フランジ上面と略等しい大きさの円形もしくは円形に近い多角形形状で、中央部に円形状の貫通穴を有する平板部材を、上記シャフトを上記貫通穴に遊嵌させ、上記密閉空間における上記フランジ上面に対向する面部分に間隙を介して近接させた状態で、上記密閉空間内に固定して設け、
上記ロータの回転時に、上記シャフト上部から上記貫通穴を通り、フランジ上面と平板部材との間をフランジ外周部側へ向かった後、フランジ外周部側から上記平板部材と上記面部分との間の上記間隙を通って上記シャフト上部の空間へ還流する気流が形成されるように構成するとともに前記平板部の大きさを前記フランジの半径の±15%の半径の大きさとしたことを特徴とする流体軸受モータ。 In a hydrodynamic bearing motor that rotates a rotor in a sealed space,
The rotor has a shaft and a flange integrally fixed to the shaft,
A flat plate member having a circular shape close to the upper surface of the flange or a polygonal shape close to a circle and having a circular through hole at the center is loosely fitted into the through hole, and the flange in the sealed space is formed. in a state of being close through the gap on opposite sides portion on the upper surface, provided with fixed to the sealed space,
During rotation of the rotor, after passing through the through-hole from the upper part of the shaft and between the flange upper surface and the flat plate member toward the flange outer peripheral side, between the flat plate member and the surface portion from the flange outer peripheral side. A fluid characterized in that an airflow is formed that flows back to the space above the shaft through the gap, and the size of the flat plate portion is a radius of ± 15% of the radius of the flange. Bearing motor.
ロータが、シャフトとフランジと、上記シャフトもしくはフランジに一体化されたマグネットとを有し、
ステータとケースとにより上記ロータを封入する密閉空間が形成され、
上記ステータは、上記ロータのマグネットに駆動磁界を作用させる駆動コイルと、上記シャフトを支持する軸受部材と、上記シャフトおよび軸受部材を保持するベース基板およびこれらが搭載されるハウジングを有し、
上記ケースは、上記ステータと協働して上記ロータを収納する密閉空間を形成するものであることを特徴とする流体軸受モータ。 The hydrodynamic bearing motor according to claim 1,
The rotor has a shaft, a flange, and a magnet integrated with the shaft or the flange,
A sealed space for enclosing the rotor is formed by the stator and the case,
The stator has a drive coil that applies a drive magnetic field to the magnet of the rotor, a bearing member that supports the shaft, a base substrate that holds the shaft and the bearing member, and a housing on which these are mounted,
The hydrodynamic bearing motor according to claim 1, wherein the case forms a sealed space for housing the rotor in cooperation with the stator.
ロータのシャフトが、軸受部材内の焼結含油軸受により軸支されていることを特徴とする流体軸受モータ。 The hydrodynamic bearing motor according to claim 1 or 2,
A hydrodynamic bearing motor in which a shaft of a rotor is pivotally supported by a sintered oil-impregnated bearing in a bearing member.
ロータのシャフトがマルテンサイト系ステンレス鋼であり、フランジがアルミニウム合金製であって、上記シャフトが上記フランジに焼き嵌めもしくは圧入により固定されていることを特徴とする流体軸受モータ。 The hydrodynamic bearing motor according to any one of claims 1 to 3,
A hydrodynamic bearing motor characterized in that the shaft of the rotor is martensitic stainless steel, the flange is made of an aluminum alloy, and the shaft is fixed to the flange by shrink fitting or press fitting.
フランジの外周面が複数面の偏向反射面に形成され、
光ビームの出入のための窓が密閉空間に形成され、上記窓がガラス板で塞がれていることを特徴とする回転多面鏡。 A rotary polygon mirror using the hydrodynamic bearing motor according to any one of claims 1 to 4,
The outer peripheral surface of the flange is formed on a plurality of deflection reflection surfaces,
A rotating polygon mirror, wherein a window for entering and exiting a light beam is formed in a sealed space, and the window is closed with a glass plate.
ロータを密閉する空間が、請求項2に記載のステータとケースとにより形成されていることを特徴とする回転多面鏡 The rotary polygon mirror according to claim 5,
A rotary polygon mirror characterized in that a space for sealing the rotor is formed by the stator and the case according to claim 2.
光ビームの出入のための窓がケースに形成されていることを特徴とする回転多面鏡。 The rotary polygon mirror according to claim 6.
A rotating polygon mirror characterized in that a window for entering and exiting the light beam is formed in the case.
ステータとケースとロータとでユニット化されていることを特徴とする回転多面鏡。 The rotary polygon mirror according to claim 6 or 7,
A rotating polygon mirror characterized by being unitized by a stator, a case, and a rotor.
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