JPH06106013B2 - スピンドル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、例えばレーザビームプリンタ等の情報記録
機器に用いるポリゴンミラーの回転駆動手段として使用
するに適したスピンドル装置に関するものである。

従来の技術 レーザビームプリンタ等に用いるポリゴンミラーの回転
駆動手段として使用されるスピンドル装置に於いては、
高速で高回転精度が要求され、これに対応する為に動圧
軸受を利用したものが使用されている。

第４図は従来の上記スピンドル装置を例示する縦断面図
で、ハウジング（１）に、外周面に動圧発生用溝（2a）
（2b）を設けた固定軸（２）を固定し、この固定軸
（２）に、これと数ミクロン程度の隙間を設けて下端面
に動圧発生用溝（3a）を設けたスリーブ（３）を被嵌
し、このスリーブ（３）の下端部をハウジング（１）の
底部に取付けたスラスト受け部材（４）で支承し、か
つ、スリーブ（３）の外周面に永久磁石よりなるロータ
（５）を嵌着すると共に、ハウジング（１）の内面にロ
ータ（５）の外周に配置される電機子コイルよりなるス
テータ（６）を取付けて駆動用モータ（７）を形成して
あり、駆動用モータ（７）のステータ（６）に電流を印
加してロータ（５）とともにスリーブ（３）を回転駆動
させると、スリーブ（３）の内周面と固定軸（２）の外
周面との間に動圧発生用溝（2a）（2b）による動圧が発
生すると共に、スリーブ（３）の下端面とスラスト受け
部材（４）との間にも動圧発生用溝（3a）による動圧が
発生し、これによって、スリーブ（３）をラジアル及び
スラスト方向に非接触状態で回転支持する。

発明が解決しようとする課題 ところで、上記スピンドル装置は、回転部分がスリーブ
（３）上にロータ（５）を嵌着させた２重構造であって
薄くしかも軽量に形成することができない為、装置を大
型化して固定軸（２）の径を大きくしない限り、ラジア
ル軸受の径が小さくて充分な軸受剛性を得ることができ
ず、回転の上昇に伴って振れ廻り現象が生じて回転精度
の低下をきたすと共に、回転部分の重量も大きくなり、
大きな駆動トルクが必要である。従って、前述のような
問題が原因で使用機器の性能が安定せず、また、省エネ
ルギーの点からも充分ではないと共に、装置の小型化の
妨げとなっている。

この発明は上記の如き問題点に鑑みてなされたもので、
回転精度を維持することができ、しかも、装置をコンパ
クトにできると共に、省エネルギーにも有利なスピンド
ル装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 この発明は上記目的を達成するため、ハウジング（11）
と、固定軸（12）と、ロータ（17）と、ステータ（18）
と、動圧ラジアル軸受（14,19）と、動圧スラスト軸受
（20）とを有するスピンドル装置であって、固定軸（1
2）は、ハウジング（11）に固定され、ロータ（17）
は、半硬磁鋼からなり、固定軸（12）に被嵌され、下端
がハウジング（11）上に直接、またはスラスト受け部材
（16）を介して支承され、ステータ（18）は、ハウジン
グ（11）の内側に固定され、ロータ（17）と共にヒステ
リシスモータを構成し、動圧ラジアル軸受（14,19）
は、ロータ（17）をラジアル方向に非接触状態で回転支
持させるものであって、ロータ（17）の内周面と固定軸
（12）の外周面とのどちらか一方に形成された動圧発生
用溝（12a,12b）により構成され、動圧スラスト軸受（2
0）は、ロータ（17）をスラスト方向に非接触状態で回
転支持させるものであって、ロータ（17）のスラスト端
面とこれに対向するハウジング（11）の面またはスラス
ト受け部材（16）の面とのどちらか一方に形成された動
圧発生用溝（17a）により構成されたスピンドル装置を
提供する。

作用 駆動用モータ（15）のロータ（17）を機械加工が可能な
半硬磁鋼としたことにより、当該ロータ（17）に機械加
工により動圧軸受の一方の受面を形成することができる
から、ロータ（17）が動圧ラジアル軸受（14,19）及び
動圧スラスト軸受（20）に共用でき、回転部分を一重構
造で薄く軽量に形成することができる。

実施例 第１図はこの発明のスピンドル装置の一実施例を示す縦
断面図である。同図に於いて、（11）はハウジング、
（12）はハウジング（11）に固定した固定軸で、外周面
の所定位置に、例えばヘリングボーン状の動圧発生用溝
（12a,12b）を設けている。（13）は固定軸（12）に、
これと数ミクロン程度の隙間を設けて被嵌したスリーブ
で、その内面に研磨加工により動圧軸受の一方の受面を
形成して固定軸（12）の動圧発生用溝（12a）との間に
動圧ラジアル軸受（14）を形成している。（15）はスリ
ーブ（13）を回転駆動する為の駆動用モータで、上端部
をスリーブ（13）に取付け、下端部をハウジング（11）
の底部に取付けたスラスト受け部材（16）に支承し、か
つ、固定軸（12）に、これと数ミクロン程度の隙間を設
けて被嵌したロータ（17）と、ハウジング（11）の内面
にロータ（17）の外周に配置させて取付けたステータ
（18）とで構成されている。この駆動用モータ（15）は
ヒステリシスモータであり、電源周波数を制御すること
により、容易に回転速度を変更することができると共
に、その回転速度も安定している。前記ロータ（17）
は、一般的に半硬磁鋼と称する通常の剛材に近い加工性
と磁性を有する特性の素材で形成され、機械加工や表面
メッキ、蒸着等を容易に行なうことが可能である。従っ
て、駆動用モータ（15）のロータ（17）の内面に研磨加
工により動圧軸受の一方の受面を形成することができ
る。このロータ（17）を固定軸（12）の動圧発生用溝
（12b）と対向させて動圧ラジアル軸受（19）を形成す
ると共に、ロータ（17）の下端面に例えばスパイラル状
の動圧発生用溝（17a）を設けてスラスト受け部材（1
6）との間に動圧スラスト軸受（20）を形成する。ま
た、前記ステータ（18）は内径面が連続したものを使用
する。これは第２図に示すように、ドーナツ盤状で、そ
の内径面近傍に扇形のコイル孔（18a′）を円周等配置
に複数個形成したステータコア（18a）を多数枚積重
ね、コイル孔（18a′）にコイルを装着して製作する。

上記構造において、駆動用モータ（15）のステータ（1
8）に電流を印加してロータ（17）及びスリーブ（13）
を回転させると、スリーブ（13）及びロータ（17）の内
面と固定軸（12）との間に動圧発生用溝（12a,12b）に
よる動圧が発生すると共に、ロータ（17）の下端面とス
ラスト受け部材（16）との間に動圧発生用溝（17a）に
よる動圧が発生してロータ（17）及びスリーブ（13）を
ラジアル及びスラスト方向に非接触状態で回転支持す
る。

この発明のスピンドル装置によれば、駆動用モータ（1
5）のロータ（17）を機械加工が可能な半硬磁鋼とした
ことにより、ロータ（17）を均一な円筒形状に形成でき
ることを利用して動圧軸受にも共用できるから、回転部
分を一重構造で薄く軽量に形成することができる。これ
によって、回転部分を一重構造で薄く形成できる分、固
定軸（12）の径を大きくすることができ、ラジアル軸受
の径が大きくなり、軸受剛性の向上が図れると共に、回
転部分の重量が減少して駆動トルクを小さく抑えること
ができる。

また、駆動用モータ（15）をヒステリシスモータとした
ことにより、容易に回転速度を変更することができると
共に、その回転速度も安定して回転精度を維持すること
ができる。

更に、駆動用モータ（15）のステータ（18）を内径面が
連続したものを使用したことにより、磁束の分布が滑ら
かになり、回転トルクの変動が小さくなって回転精度の
向上が図れる。

第３図は、この発明のスピンドル装置の他の実施例を示
す縦断面図で、この実施例においては、駆動用モータ
（15）のロータ（17）の上端部にスリーブ（13）を取付
ける代わりに、ロータ（17）の上端を延長してその内面
に研磨加工により動圧軸受の一方の受面を形成し、これ
と固定軸（12）の動圧発生用溝（12a,12b）との間に動
圧ラジアル軸受（14,19）を形成している以外は、第１
図及び第２図に示す実施例と構造が同じであるととも
に、その作用も同じである。尚、第３図に於いて、第１
図及び第２図と同一符号は同一或いは類似構成物を示し
ている。

尚、第１図と第３図の実施例では、動圧ラジアル軸受
（14,19）は固定軸（12）の外周面に動圧発生用溝（12
a,12b）を設け、また、動圧スラスト軸受（20）はロー
タ（17）の下端面に動圧発生用溝（17a）を設けるよう
にしたが、これに限らず、動圧ラジアル軸受（14,19）
の動圧発生用溝をロータ（17）及びスリーブ（13）の内
面に設け、また、動圧スラスト軸受（20）の動圧発生用
溝をスラスト受け部材（16）の上端面に設けることも可
能で、要するにどちらか一方の部材に動圧発生用溝を設
ければ良い。

発明の効果 以上説明したように、この発明は駆動用モータのロータ
を機械加工が可能な半硬磁鋼として当該ロータが均一な
円筒形状に形成できることを利用して動圧軸受にも共用
できるから、回転部分を一重構造で薄く軽量に形成する
ことができる。これによって、装置を大型化しなくても
固定軸の径を大きくすることができ、ラジアル軸受の径
が大きくなり、軸受剛性の向上が図れると共に、回転部
分の重量が減少して駆動トルクを小さく抑えることがで
きる。この結果、高速で回転しても振れまわり現象がな
くなり、高回転精度を維持することができ、しかも、装
置をコンパクトにできると共に、大きな駆動トルクが必
要でなくなって省エネルギーに有利になっている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のスピンドル装置の一実施例を示す縦
断面図、第２図はステータを形成するステータコアの平
面図、第３図はこの発明の他の実施例を示す縦断面図、
第４図は従来のスピンドル装置を示す縦断面図である。 （11）…ハウジング （12）…固定軸 （12a,12b,17a）…動圧発生用溝 （13）…スリーブ （14,19）…動圧ラジアル軸受 （15）…駆動用モータ （16）…スラスト受け部材 （17）…ロータ （18）…ステータ （18a）…ステータコア （20）…動圧スラスト軸受

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング（11）と、固定軸（12）と、ロ
   ータ（17）と、ステータ（18）と、動圧ラジアル軸受
   （14,19）と、動圧スラスト軸受（20）とを有するスピ
   ンドル装置であって、 固定軸（12）は、ハウジング（11）に固定され、 ロータ（17）は、半硬磁鋼からなり、固定軸（12）に被
   嵌され、下端がハウジング（11）上に直接、またはスラ
   スト受け部材（16）を介して支承され、 ステータ（18）は、ハウジング（11）の内側に固定さ
   れ、ロータ（17）と共にヒステリシスモータを構成し、 動圧ラジアル軸受（14,19）は、ロータ（17）をラジア
   ル方向に非接触状態で回転支持させるものであって、ロ
   ータ（17）の内周面と固定軸（12）の外周面とのどちら
   か一方に形成された動圧発生用溝（12a,12b）により構
   成され、 動圧スラスト軸受（20）は、ロータ（17）をスラスト方
   向に非接触状態で回転支持させるものであって、ロータ
   （17）のスラスト端面とこれに対向するハウジング（1
   1）の面またはスラスト受け部材（16）の面とのどちら
   か一方に形成された動圧発生用溝（17a）により構成さ
   れた スピンドル装置。