JP4103355B2

JP4103355B2 - Spindle motor

Info

Publication number: JP4103355B2
Application number: JP2001221117A
Authority: JP
Inventors: 克則桜木; 才明松本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2021-07-23
Also published as: JP2003035879A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は動圧流体軸受機構を有するスピンドルモータ（以降モータと称す）に係り、詳しくはポリゴンミラー回転駆動装置用モータ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速回転・高精度で回転するスピンドルモータ（以降モータと呼ぶ）の要求が高まってきている。その中で、ハードディスク装置、レーザビームプリンタ装置やデジタル複合機装置のモータには、非接触で回転する動圧流体軸受が採用されている。中でもレーザビームプリンタのような高速回転の機器では、流体として空気を利用するのが一般的になってきている。
【０００３】
また、ポリゴンミラーを塵埃から保護し、防音を目的としてカバー部材を設ける構造が増えている。このカバー部材を設けると、ポリゴンミラー近辺の圧力、および空気の流れが変化してポリゴンミラー上部と下部に圧力差が発生する。このためモータのロータ部が軸方向上部に移動して抜け止めに接触したり、動圧流体軸受内部の圧力が不安定になってシャフトとスリーブが接触して焼け付きが生じたりする。
【０００４】
このような課題の解決策の１例として、実開平５−８１８１８号公報に開示されたものが知られている。図７にその構造を示す。
【０００５】
このモータは図のようにポリゴンミラー２５１とポリゴンミラー２５１を回転支持するシャフト２１１とポリゴンミラー２５１を回転する回転駆動源２１６とポリゴンミラー２５１を覆うカバー部材２５５とを備えている。前記回転駆動源２１６はロータ２２１と軸受部材２６３とを有し、前記ロータ２２１の外周部には動圧発生用のグルーブが形成され、前記軸受部材２６３との間に動圧軸受２６４を形成している。前記カバー部材２５５はポリゴンミラー２５１を覆って塵埃から保護しており、このカバー部材２５５の内面にはポリゴンミラー２５１の軸方向上側と下側とに発生する負圧の均衡をとる空気流抑制手段２７０が設けられている。
【０００６】
この空気流抑制手段２７０は、具体的例としてポリゴンミラー２５１に溝あるいは突起を設けることによって形成されている。ポリゴンミラー２５１の下面に対向する位置の本体に放射方向に突起が等間隔で配置される一方、ポリゴンミラー２５１の上面に対向する位置にも放射状に突起が等間隔で配置されることによって、ポリゴンミラー２５１の軸方向上側と下側とに発生する負圧の均衡をとる。
【０００７】
カバー部材２５５内の構造がポリゴンミラー２５１の上と下で異なっていても、ポリゴンミラー２５１の回転に伴なって発生する周辺の空気の流れが空気流抑制手段２７０によって妨げられ負圧の発生を抑えるため、ポリゴンミラー２５１の軸方向の上方と下方の圧力がバランスしてポリゴンミラー２５１の軸方向への移動を阻止するものである。
【０００８】
しかしながら、空気流抑制手段２７０はポリゴンミラーの下面に対する突起とポリゴンミラーの上面に対する突起の位置合わせが困難であり、また、取り付けの作業性も非常に悪く、コストが高くなる。
【０００９】
ここで、空気流抑制手段を持たない一般的な従来構成での空気の流れを説明する。図６は従来のポリゴンミラー近辺の風の流れを示した図である。回転方向をａとするとポリゴンミラー５１近辺の空気の流れは、先ずミラー面６３に空気がたたかれることから始まり、剥離流ｊが発生し、ミラー面６３の長手方向ｋと上方向ｆ、下方向ｇの流れが発生する。それと同時にポリゴンミラー５１の上部にｌ、下部にｍの流れが発生する。空気の流れｆ、ｇはそれぞれｈ、ｉの流れになり、一方でｑ、ｒの流れ、別方向にｏ、ｐのようにうず状の流れが発生する。
【００１０】
また、円板を２枚取り付けることによって風圧の損失を低下させたり、騒音を低下させる構造が特開平０３−１６８６１１号、特開平０１−２０１６２０号、特開平０９−１２７４５２号公報に開示されている。図８は特開平０１−２０１６２０号公報に開示された構成を示す図である。この図において、ポリゴンミラー３１４はその両端面３１４Ａ、３１４Ｂにそれぞれフランジ３４０、３４２が取り付けられている。フランジ３４０、３４２は円板状でその外径寸法Ｌはポリゴンミラー３１４の最大径Ｍよりも若干大きい。フランジ３４０、３４２の外周には、先端部が互いに対向されるリブ３４４、３４６が設けられ、フランジ３４０、３４２はその断面形状が略コ字型となっている。レーザビームは対向するリブ３４４、３４６の先端部間の隙間を通過して、反射鏡面３１２へ入射および反射されるようになっている。すなわちポリゴンミラー３１４の回転時に、剥離されようとする空気の流れの方向に、反射鏡面３１２の巾方向中間部を除く両端部に対応してリブ３４４、３４６があるので剥離流を抑止するものである。さらに、ポリゴンミラー３１４の上下にフランジ３４０、３４２を配置することによって、空気抵抗が減少するので風損が低下し、合わせて騒音を低下させることができるものである。しかし、この構造では、ポリゴンミラー３１４の下部にフランジ３４２を取り付けるため、構造が複雑になる。また、ポリゴンミラーを取り付ける場合、ミラーを受ける面にはかなりの高精度が要求されるが、圧入等によって取り付けたフランジ３４２で、その要求精度を満足することは極めて困難であり、ポリゴンモータとして要求されるミラー面倒れが悪化する。加えて、高速で回転するポリゴンミラーは、高いバランス精度が要求されるが、外周部にリブを備える構成のフランジを上下に配置する構成では、その要求精度を満足することは極めて困難であり、アンバランスによる振動の増大を来たす虞がある。さらに製造上、コストのかかる構造になっている。
【００１１】
図９は、特開平０１−２０１６２０号公報の空気を流れ示したものである。ミラー面を叩く剥離流は、無くなり、ミラー面にそった流れＳおよびミラー上部方向に流れるｔと下部方向に流れるｖに別れ、ｕ、ｗの流れが発生する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題を解決するものであり、簡単な構造で低コストを確保しながら精度良く、良好なバランスを維持しつつ、ポリゴンミラーの上部と下部の圧力差を解消して、低振動、低騒音かつ信頼性の高いモータを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のモータは、ポリゴンミラーの上部のみに円板を設け、この円板と前記ポリゴンミラーとを、弾性体からなるミラー押え部材によりロータフレームに押圧固定するようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、レーザビーム走査用のポリゴンミラーと、このポリゴンミラーを装着する装着部を有するロータフレームと、巻線を巻装したステータコアと、このステータコアに対向配置して前記ロータフレームに取り付けられ、多極着磁されたロータマグネットと、互いに嵌合して動圧流体軸受機構を構成し前記ロータフレームを軸支するシャフトとスリーブと、前記ポリゴンミラーを覆うカバー部材とを備え、前記ポリゴンミラーの上部のみに直径が、ミラー外接円の直径と少なくとも同一である円板を配置し、前記ポリゴンミラーの装着部が二つの外径を有する段部を備え、第一の外径部にポリゴンミラー内径を装着し、前記第一の外径部より小さな直径を有する第二の外径部に前記円板の内径を装着し、この円板と前記ポリゴンミラーとを、弾性体からなるミラー押え部材により前記ロータフレームの装着部に押圧固定したことを特徴とするスピンドルモータである。これにより、ロータ部はカバー部材によって密閉されるが、ロータ部の揚力を低下させ、ミラーの上部と下部の圧力差をなくすことができる。
また、これにより、円板の内径バリとポリゴンミラー端面との接触、あるいは、円板の内径バリによる円板浮きを防ぎ、円板の取り付け精度を維持することができる。このため、モータのバランスを安定化できるので、振動、騒音の優れたモータが得られる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、レーザビーム走査用のポリゴンミラーと、このポリゴンミラーを装着する装着部を有するロータフレームと、巻線を巻装したステータコアと、このステータコアに対向配置して前記ロータフレームに取り付けられ、多極着磁されたロータマグネットと、互いに嵌合して動圧流体軸受機構を構成し前記ロータフレームを軸支するシャフトとスリーブとを備え、前記ポリゴンミラーの上部のみに直径が、ミラー外接円の直径と少なくとも同一である円板を配置し、前記ポリゴンミラーの装着部が二つの外径を有する段部を備え、第一の外径部にポリゴンミラー内径を装着し、前記第一の外径部より小さな直径を有する第二の外径部に前記円板の内径を装着し、この円板と前記ポリゴンミラーとを、弾性体からなるミラー押え部材により前記ロータフレームの装着部に押圧固定したことを特徴とするスピンドルモータである。これにより、開放状態のモータでは、ポリゴンミラー近辺の空気の流れを変えることができ、風の流れがポリゴンミラー上部から流れミラー面で風を切る音がなくなり、騒音レベルが減少し、柔らかい音になる。また、これにより、円板の内径バリとポリゴンミラー端面との接触、あるいは、円板の内径バリによる円板浮きを防ぎ、円板の取り付け精度を維持することができる。このため、モータのバランスを安定化できるので、振動、騒音の優れたモータが得られる。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。本実施例のモータはレーザビームプリンタまたはデジタルＰＰＣに使われるスピンドルモータである。
【００１７】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例に係るスピンドルモータの構造断面図である。
【００１８】
スピンドルモータはポリゴンミラー５１を高速で回転駆動する駆動源として作られている。その軸受は動圧流体軸受として構成され、ラジアル軸受部は、ブラケット１３に固定された円筒状のシャフト１１と、その周囲を囲み回転するスリーブ２２とで構成される。そしてそのいずれかに動圧発生溝が形成されている。スラスト軸受部は、シャフト１１の端面に埋め込まれた硬質平面板１２と、それに対向する樹脂球面板２３とで構成される。
【００１９】
モータはステータ部（固定部材のすべて）とロータ部（回転部材のすべて）に分けられるが、ステータ部は、シャフト１１を中心に、それを保持するブラケット１３、その結合のためのシャフト取り付けネジ１４、ブラケット１３を機器へ取り付け固定するための金属基板１５、ブラケット１３に固定されロータ部を回転駆動するステータ組立などで構成されている。ステータ組立はステータコア１６に巻線１７を施したものであって、ステータコア１６の内周はブラケット１３に固定されている。
【００２０】
一方、ロータ部はロータフレーム２１を中心に構成される。ロータフレーム２１の一部に形成され、シャフト１１を取り囲んで軸受を構成する円筒部がスリーブ２２である。（スリーブ２２は、ロータフレーム２１と別部材で構成されてもよい）ロータフレーム２１の端部には、樹脂球面板２３を保持するスラストカバー２４が固定されている。また、ロータフレーム２１の内側でステータ組立に対向するように円筒状の多極着磁されたマグネット２５が固定されている。４０は、ロータ部の抜け止めであり、樹脂の弾性を利用して鍵状の係止部を撓ませてロータ部を挿入し、弾性力で復帰した係止部でロータ部の抜け止めを果たしている。ロータ部はカバー部材５５に覆われ、金属基板１５にカバー取り付けネジ５７で固定される。この時、ロータ部の空間５９を完全に外気と遮断するため、パッキン５６を挟み込み固定する。カバー部材５５には、レーザビームの入射光と反射光が通る窓６０が配置され、ガラス板５８が外気との遮断のため、および、ポリゴンミラー５１を塵埃から守るため配置されている。
【００２１】
以下本発明の主要部であるロータ部について説明する。
【００２２】
レーザビームを走査するためのポリゴンミラー５１が、ロータフレーム２１に階段状に形成されたポリゴンミラー装着部６５の第一の外径部６１に装着され、円板５３が装着部６５の第二の外径部６２に装着される。本実施例では、ポリゴンミラー装着部６５は、ロータフレーム２１と一体に形成されているが、別部品で構成してもよい。そして、素材の弾性変位を利用したミラー押え５２を介して軸受部から排出される空気の流通穴を持ったミラー取り付けネジ２６によって固定される。
【００２３】
このような構成において空気の流れを説明する。図２はポリゴンミラー近辺の空気の流れを表した図である。モータの巻線１７に外部から給電することによってロータ部が回転する。ポリゴンミラー５１近辺の空気の流れは、ポリゴンミラー５１のミラー面６３の長手方向ｅと垂直方向ｂの流れが発生する。それと同時に円板５３上部に放射状の流れｌとポリゴンミラー５１の下部に放射状の流れｍが発生する。この流れに引っ張られるように放射状の流れｃ、およびｎが発生する。このように空気と空気がぶつかりあうこともなく、ミラー面６３で空気がたたかれ剥離流が発生することもなく、スムーズな空気の流れが形成されるので、密閉型のモータにおいて、スラスト方向の異常浮上がなくなり、起動およびブレーキ機能を用いた停止時の異常浮上も解消できる。また、動圧流体軸受内部の圧力が不安定になってシャフトとスリーブが接触することによる信頼性の低下或いは、スラスト変動によるジッタ、面倒れの悪化をなくすことができる。
【００２４】
また、本実施例のモータは、ポリゴンミラー５１の上部のみに円板５３を配置するので、ポリゴンミラー５１はロータフレーム２１に形成された装着部６５を直接受面として装着されるため、ポリゴンモータとして要求されるミラー面倒れが悪化することはない。一般的にポリゴンミラーの装着部６５は、切削加工により高精度に仕上げられるためである。さらに、ミラー押え５２の弾性力により円板５３およびポリゴンミラー５１をロータフレーム２１に形成された装着部６５に押圧して固定するので、例えば圧入或いはネジ止め等で固定する場合のような機械的な歪みが生じないため、バランス精度を良好に固定することができる。これにより振動、騒音レベルを低減することができる。加えて、円板５３の取り付けも容易にできるので、安価に上記の特徴を備えたモータを実現できるものである。
【００２５】
また本実施例のモータは、円板５３を設けることによって円板５３の半月状部６４が、ポリゴンミラー５１近辺の空気の流れを変え、ポリゴンミラー５１に直接あたる空気を少なくすることができ、空気中の塵埃に含まれる埃、または粒子によるミラー面の曇りや傷の発生を防ぐことができる。
【００２６】
さらに、円板５３の半月状部６４によって、ポリゴンミラー５１の上面エッジ部と円周方向のミラー面とミラー面のエッジ部が隠れ、手で取り扱ってもミラー面に触れることなく、指紋等が付着しにくくなる。万が一、組立工程内の取り扱いでモータをぶつけることがあっても、円板５３がポリゴンミラー５１を保護し、ミラー面や上面エッジ部、ミラー面とミラー面のエッジ部に傷や打痕傷をつけることがなくなる。円板５３の外径をポリゴンミラー５１の外接円と同等もしくは、それより大きくすることにより、さらに、ポリゴンミラーの保護として確実・強固なものになる。
【００２７】
ポリゴンミラー５１を回転させるモータは通常、２００００ｍｉｎ^-1〜５００００ｍｉｎ^-1で回転する場合が多い、その中でも、ポリゴンミラー５１の上部と下部の圧力差は、回転数に依存する。特に３００００ｍｉｎ^-1ともなれば、ロータを持ち上げる揚力が働く、このように高回転域での異常浮上を解消することができる。
【００２８】
円板５３の板厚を０．５ｍｍ〜２ｍｍとすることで、プレス工程によって簡単に製造できる板厚となる。さらに、一般に板厚に比例して風損が増加するが、上記の範囲であれば、電流値に現れない程度の風損ですむ。また、上記の範囲であればプレス加工におけるソリが小さいので、ソリによる風損を極力小さく、かつ、バランス精度を良好にすることができる。つまり、低コストで消費電流が小さく、低振動のモータが得られる。
【００２９】
また、ポリゴンミラー５１を、ロータフレーム２１に階段状に形成されたポリゴンミラー装着部６５の第一の外径部６１に装着し、円板５３を装着部６５の第二の外径部６２に装着することによって、円板５３の内径バリがポリゴンミラー５１の端面と接触することを防止することができる。そして、円板５３の内径バリによる円板５３の浮きを防止し、円板５３の取り付け精度を維持する。したがって、ミラーを押え付ける圧力をポリゴンミラー５１の端面円周上に均等な分布荷重を与えることができる。また、モータのバランスを安定にし、低振動や低騒音のモータが得られる。
【００３０】
（実施例２）
図３は本発明の第２の実施例に係るスピンドルモータの構造図であり、図４は本発明の第２の実施例に係るスピンドルモータの上面図である。重複している内容については、説明を省略する。
【００３１】
図５は、カバー部材がない状態での本発明のモータと従来のモータの騒音である。これからしても、カバーがない状態でも騒音の効果は大きく、約５ｄＢＡの低減が図れる。聴感レベルも非常にやわらかく耳ざわりな音（５００Ｈｚ〜４０００Ｈｚ）、また、周波数分析を図には記していないがピュアトーンに関しても低減される。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、請求項１に記載の発明によれば、ポリゴンミラーの上部のみに円板を設け、この円板と前記ポリゴンミラーとを、弾性体からなるミラー押え部材によりロータフレームに押圧固定する構成により、スムーズな空気の流れが形成されるので、密閉型のモータにおいて、スラスト方向の異常浮上がなくなり、起動およびブレーキ機能を用いた停止時の異常浮上も解消できる。また、動圧流体軸受内部の圧力が不安定になってシャフトとスリーブが接触することによる信頼性の低下或いは、スラスト変動によるジッタ、面倒れの悪化をなくすことができる。
【００３３】
また、ポリゴンミラーの上部のみに円板を配置するので、ポリゴンモータとして要求されるミラー面倒れが悪化することはない。さらに、ミラー押えの弾性力により円板およびポリゴンミラーをロータフレームに形成された装着部に押圧して固定するので、機械的な歪みが生じないため、バランス精度を良好に固定することができる。これにより振動、騒音レベルを低減することができる。加えて、円板の取り付けも容易にできるので、安価に上記の特徴を備えたモータを実現できるものである。
【００３４】
また、請求項２に記載の発明によれば、開放状態のモータにおいても騒音レベルを低下することができ、約３〜５ｄＢＡの効果がある。特に騒音の音質、耳ざわりな音域レベルが良化し、柔らかな音質となる。
【００３５】
以上のように本発明によれば、上記の優れた効果を備えるモータを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るモータの構造を示す断面図
【図２】本発明のモータのポリゴンミラー近辺の風の流れを示した図
（ａ）ミラー近辺の斜視図
（ｂ）ミラー近辺の断面図
【図３】本発明の第２の実施例に係るモータの構造を示す断面図
【図４】本発明の第２の実施例に係るモータの上面図
【図５】本発明の第２の実施例に係る騒音を示す図
【図６】従来のモータのポリゴンミラー近辺の風の流れを示した図
（ａ）ミラー近辺の斜視図
（ｂ）ミラー近辺の断面図
【図７】従来の実施例を示す図
（ａ）従来の軸受部材とカバー部材およびロータの一部断面図
（ｂ）（ａ）のII−II断面図
【図８】他の従来の実施例を示す図
【図９】他の従来モータのポリゴンミラー近辺の風の流れを示した図
（ａ）ミラー近辺の斜視図
（ｂ）ミラー近辺の断面図
【符号の説明】
１１、１１１シャフト
１２硬質平面板
１３ブラケット
１５金属基板
１６ステータコア
１７巻線
２１ロータフレーム
２２スリーブ
２３樹脂球面板
２４スラストカバー
２５マグネット
４０抜け止め
５１ポリゴンミラー
５３円板
５５カバー部材
５６パッキン
５８ガラス板
５９ロータ部の空間
６０入射光と反射光が通る窓
６１第一の外径部
６２第二の外径部
６３ミラー面
６４半月状部
６５装着部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spindle motor (hereinafter referred to as a motor) having a hydrodynamic bearing mechanism, and more particularly to a motor structure for a polygon mirror rotation driving device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been an increasing demand for a spindle motor (hereinafter referred to as a motor) that rotates at high speed and with high accuracy. Among them, a hydrodynamic bearing that rotates in a non-contact manner is employed for a motor of a hard disk device, a laser beam printer device, or a digital multifunction peripheral device. In particular, in a high-speed rotating device such as a laser beam printer, it has become common to use air as a fluid.
[0003]
In addition, a structure in which a polygon mirror is protected from dust and a cover member is provided for the purpose of soundproofing is increasing. When this cover member is provided, the pressure in the vicinity of the polygon mirror and the air flow change, and a pressure difference is generated between the upper and lower portions of the polygon mirror. For this reason, the rotor portion of the motor moves to the upper part in the axial direction and comes into contact with the stopper, or the pressure inside the hydrodynamic fluid bearing becomes unstable, and the shaft and the sleeve come into contact with each other to cause seizure.
[0004]
As an example of a solution to such a problem, one disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-81818 is known. FIG. 7 shows the structure.
[0005]
The motor includes a polygon mirror 251, a shaft 211 that rotates and supports the polygon mirror 251, a rotation drive source 216 that rotates the polygon mirror 251, and a cover member 255 that covers the polygon mirror 251. The rotational drive source 216 includes a rotor 221 and a bearing member 263. A groove for generating dynamic pressure is formed on the outer periphery of the rotor 221, and a dynamic pressure bearing 264 is formed between the rotor 221 and the bearing member 263. ing. The cover member 255 covers and protects the polygon mirror 251 from dust, and an air flow suppressing means for balancing the negative pressure generated on the upper and lower sides of the polygon mirror 251 in the axial direction on the inner surface of the cover member 255. 270 is provided.
[0006]
As a specific example, the air flow suppressing means 270 is formed by providing grooves or protrusions in the polygon mirror 251. Protrusions are arranged at equal intervals in the radial direction on the main body at a position facing the lower surface of the polygon mirror 251, while polygons are arranged at equal intervals in a radial direction at positions facing the upper surface of the polygon mirror 251. The negative pressure generated on the upper side and the lower side of the mirror 251 in the axial direction is balanced.
[0007]
Even if the structure in the cover member 255 is different between the upper and lower sides of the polygon mirror 251, the air flow suppression means 270 prevents the peripheral air flow generated by the rotation of the polygon mirror 251 and suppresses the generation of negative pressure. The upper and lower pressures in the axial direction of the polygon mirror 251 are balanced to prevent the polygon mirror 251 from moving in the axial direction.
[0008]
However, it is difficult for the air flow suppressing means 270 to align the protrusions on the lower surface of the polygon mirror and the protrusions on the upper surface of the polygon mirror, and the workability of the attachment is very poor and the cost is high.
[0009]
Here, the flow of air in a general conventional configuration that does not have an air flow suppression means will be described. FIG. 6 is a diagram showing the wind flow in the vicinity of a conventional polygon mirror. Assuming that the rotation direction is a, the air flow in the vicinity of the polygon mirror 51 starts from the air hitting the mirror surface 63 to generate a separation flow j, and the mirror surface 63 has a longitudinal direction k, an upward direction f, and a downward direction. A flow in the direction g occurs. At the same time, a flow of l occurs at the upper part of the polygon mirror 51 and m flows at the lower part. Air flows f and g become h and i, respectively, while q and r flow, and vortex flows such as o and p occur in different directions.
[0010]
Japanese Patent Laid-Open No. 03-168611, Japanese Patent Laid-Open No. 01-201620, and Japanese Patent Laid-Open No. 09-127452 disclose a structure in which two disks are attached to reduce wind pressure loss and noise. . FIG. 8 is a diagram showing a configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 01-201620. In this figure, the polygon mirror 314 has flanges 340 and 342 attached to both end faces 314A and 314B, respectively. The flanges 340 and 342 are disk-shaped, and the outer diameter L thereof is slightly larger than the maximum diameter M of the polygon mirror 314. On the outer periphery of the flanges 340 and 342, ribs 344 and 346 whose tip portions are opposed to each other are provided, and the flanges 340 and 342 have a substantially U-shaped cross section. The laser beam passes through the gap between the tip portions of the opposing ribs 344 and 346 and is incident on and reflected by the reflecting mirror surface 312. That is, when the polygon mirror 314 is rotated, the ribs 344 and 346 are provided in the direction of the air flow to be peeled off in correspondence with both end portions except for the intermediate portion in the width direction of the reflecting mirror surface 312. is there. Furthermore, by disposing flanges 340 and 342 above and below the polygon mirror 314, air resistance is reduced, so that windage loss is reduced and noise can be reduced. However, in this structure, since the flange 342 is attached to the lower part of the polygon mirror 314, the structure becomes complicated. When a polygon mirror is mounted, the mirror receiving surface is required to have a very high accuracy. However, it is extremely difficult to satisfy the required accuracy with the flange 342 mounted by press fitting or the like, and is required as a polygon motor. Mirror face fall that gets worse. In addition, the polygon mirror that rotates at a high speed is required to have a high balance accuracy, but it is extremely difficult to satisfy the required accuracy in the configuration in which the flanges having the ribs on the outer peripheral portion are arranged vertically. There is a risk of increased vibration due to unbalance. Further, the structure is expensive in manufacturing.
[0011]
FIG. 9 shows the air flow disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 01-201620. The separation flow hitting the mirror surface is eliminated, and the flow of u and w is generated by separating the flow S along the mirror surface, t flowing in the upper direction of the mirror, and v flowing in the lower direction.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-mentioned problem, and while maintaining a good balance with a simple structure and low cost, while maintaining a good balance, eliminates the pressure difference between the upper and lower parts of the polygon mirror, An object is to provide a motor with low noise and high reliability.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the motor of the present invention is provided such that a disk is provided only on the upper part of the polygon mirror, and this disk and the polygon mirror are pressed and fixed to the rotor frame by a mirror pressing member made of an elastic body. It is what.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to a first aspect of the present invention, a polygon mirror for scanning a laser beam, a rotor frame having a mounting portion on which the polygon mirror is mounted, a stator core wound with windings, and a stator core disposed opposite to the stator core. A rotor magnet attached to the rotor frame and magnetized in multiple poles, a shaft and a sleeve that are fitted together to form a hydrodynamic bearing mechanism and pivotally support the rotor frame, and a cover member that covers the polygon mirror A disk whose diameter is at least the same as the diameter of the circumscribed circle of the mirror is disposed only on the upper part of the polygon mirror, and the mounting portion of the polygon mirror includes a step portion having two outer diameters, of the polygon mirror inside diameter fitted to the outer diameter, the inner diameter of the circular plate is attached to a second outer diameter portion having a smaller diameter than said first outer diameter, the disc And said polygon mirror, a spindle motor, characterized in that the pressed and fixed to the mounting portion of the rotor frame by a mirror pressing member made of an elastic body. Thereby, although a rotor part is sealed with a cover member, the lift of a rotor part can be reduced and the pressure difference of the upper part and lower part of a mirror can be eliminated.
This also prevents contact between the inner diameter burr of the disk and the end face of the polygon mirror, or prevents the disk from floating due to the inner diameter burr of the disk, and maintains the mounting accuracy of the disk. For this reason, since the balance of the motor can be stabilized, a motor excellent in vibration and noise can be obtained.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a polygon mirror for scanning a laser beam, a rotor frame having a mounting portion for mounting the polygon mirror, a stator core wound with windings, and the rotor arranged so as to face the stator core. A rotor magnet mounted on a frame and magnetized with multiple poles, and a shaft and a sleeve that fit together to form a hydrodynamic bearing mechanism and support the rotor frame, with a diameter only above the polygon mirror However, a disk that is at least the same as the diameter of the circumscribed circle of the mirror is disposed, the mounting portion of the polygon mirror includes a step portion having two outer diameters, and the inner diameter of the polygon mirror is mounted on the first outer diameter portion, mirrors the inner diameter of the disc to a second outer diameter portion is mounted, and the polygon mirror and the disc, made of an elastic body having a smaller diameter than said first outer diameter portion A spindle motor, characterized in that the pressing member is pressed fixed to the mounting portion of the rotor frame. As a result, the motor in the open state can change the air flow in the vicinity of the polygon mirror, there is no wind flow from the upper part of the polygon mirror, and there is no sound that cuts the wind at the mirror surface. Become. This also prevents contact between the inner diameter burr of the disk and the end face of the polygon mirror, or prevents the disk from floating due to the inner diameter burr of the disk, and maintains the mounting accuracy of the disk. For this reason, since the balance of the motor can be stabilized, a motor excellent in vibration and noise can be obtained.
[0016]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The motor of this embodiment is a spindle motor used in a laser beam printer or a digital PPC.
[0017]
(Example 1)
FIG. 1 is a structural sectional view of a spindle motor according to a first embodiment of the present invention.
[0018]
The spindle motor is made as a drive source for rotating the polygon mirror 51 at high speed. The bearing is constituted as a hydrodynamic bearing, and the radial bearing portion is constituted by a cylindrical shaft 11 fixed to the bracket 13 and a sleeve 22 which surrounds and rotates around the cylindrical shaft 11. A dynamic pressure generating groove is formed in either of them. The thrust bearing portion is composed of a hard flat plate 12 embedded in the end surface of the shaft 11 and a resin spherical plate 23 facing it.
[0019]
The motor is divided into a stator portion (all of the fixing members) and a rotor portion (all of the rotating members). The stator portion is centered on the shaft 11, a bracket 13 that holds the shaft 11, and a shaft mounting screw 14 for the connection. A metal substrate 15 for mounting and fixing the bracket 13 to the device, a stator assembly that is fixed to the bracket 13 and rotationally drives the rotor portion, and the like. In the stator assembly, the stator core 16 is provided with a winding 17, and the inner periphery of the stator core 16 is fixed to the bracket 13.
[0020]
On the other hand, the rotor portion is configured around the rotor frame 21. A cylindrical portion that is formed in a part of the rotor frame 21 and surrounds the shaft 11 and constitutes a bearing is a sleeve 22. (The sleeve 22 may be formed of a member separate from the rotor frame 21) A thrust cover 24 that holds the resin spherical plate 23 is fixed to the end of the rotor frame 21. A cylindrical multipolar magnet 25 is fixed inside the rotor frame 21 so as to face the stator assembly. 40 is a retaining part of the rotor part, which uses the elasticity of the resin to bend the key-shaped latching part to insert the rotor part, and the latching part restored by the elastic force serves to prevent the rotor part from slipping off. Yes. The rotor portion is covered with a cover member 55 and fixed to the metal substrate 15 with a cover mounting screw 57. At this time, the packing 56 is sandwiched and fixed in order to completely block the space 59 of the rotor portion from the outside air. The cover member 55 is provided with a window 60 through which incident light and reflected light of the laser beam pass, and a glass plate 58 is provided for shielding from the outside air and for protecting the polygon mirror 51 from dust.
[0021]
The rotor part, which is the main part of the present invention, will be described below.
[0022]
A polygon mirror 51 for scanning a laser beam is mounted on a first outer diameter portion 61 of a polygon mirror mounting portion 65 formed in a step shape on the rotor frame 21, and a disk 53 is mounted on a second portion of the mounting portion 65. The outer diameter portion 62 is attached. In the present embodiment, the polygon mirror mounting portion 65 is formed integrally with the rotor frame 21, but may be formed of a separate part. And it fixes with the mirror attachment screw 26 which has the distribution | circulation hole of the air discharged | emitted from a bearing part via the mirror presser 52 using the elastic displacement of a raw material.
[0023]
The air flow in such a configuration will be described. FIG. 2 is a diagram showing the air flow in the vicinity of the polygon mirror. The rotor is rotated by supplying power to the motor winding 17 from the outside. The air flow in the vicinity of the polygon mirror 51 is generated in the longitudinal direction e and the vertical direction b of the mirror surface 63 of the polygon mirror 51. At the same time, a radial flow l is generated above the disk 53 and a radial flow m is generated below the polygon mirror 51. Radial flows c and n are generated so as to be pulled by this flow. As described above, air does not collide with each other, and air is not struck by the mirror surface 63 to generate a separation flow, so that a smooth air flow is formed. The abnormal levitation at the start and the stop using the brake function can be eliminated. Further, it is possible to eliminate deterioration in reliability due to instability of the pressure inside the hydrodynamic bearing and contact between the shaft and the sleeve, or deterioration of jitter and surface tilt due to thrust fluctuation.
[0024]
In the motor of this embodiment, the disk 53 is disposed only on the upper part of the polygon mirror 51. Therefore, the polygon mirror 51 is mounted using the mounting portion 65 formed on the rotor frame 21 as a direct receiving surface. The mirror surface fall required as will not get worse. This is because the polygon mirror mounting portion 65 is generally finished with high accuracy by cutting. Further, since the disk 53 and the polygon mirror 51 are pressed and fixed to the mounting portion 65 formed on the rotor frame 21 by the elastic force of the mirror presser 52, for example, when mechanically fixed by press-fitting or screwing or the like. Therefore, the balance accuracy can be fixed satisfactorily. As a result, vibration and noise levels can be reduced. In addition, since the disk 53 can be easily attached, a motor having the above features can be realized at low cost.
[0025]
Further, in the motor of this embodiment, by providing the disk 53, the half-moon-like portion 64 of the disk 53 can change the air flow in the vicinity of the polygon mirror 51, and the air directly hitting the polygon mirror 51 can be reduced. It is possible to prevent the mirror surface from being clouded or scratched by dust or particles contained in the dust in the air.
[0026]
Furthermore, the upper half edge portion of the polygon mirror 51, the circumferential mirror surface, and the edge portion of the mirror surface are hidden by the half-moon-shaped portion 64 of the disk 53, and fingerprints and the like can be obtained without touching the mirror surface even when handled by hand. It becomes difficult to adhere. In the unlikely event that the motor is hit by handling in the assembly process, the disk 53 protects the polygon mirror 51, and scratches or dents are made on the mirror surface, the upper surface edge portion, or the mirror surface and the edge surface of the mirror surface. It wo n’t wear. By making the outer diameter of the disk 53 equal to or larger than the circumscribed circle of the polygon mirror 51, the polygon mirror can be protected more reliably and strongly.
[0027]
The motor that rotates the polygon mirror 51 usually rotates at 20000 min ^{−1 to} 50000 min ⁻¹ , and among them, the pressure difference between the upper part and the lower part of the polygon mirror 51 depends on the number of rotations. In particular, when it becomes 30000 min ⁻¹ , lift force that lifts the rotor works, and thus abnormal levitation in the high rotation range can be solved.
[0028]
By setting the thickness of the circular plate 53 to 0.5 mm to 2 mm, the thickness can be easily manufactured by a pressing process. Further, the windage loss generally increases in proportion to the plate thickness, but if it is in the above range, the windage loss is not enough to appear in the current value. Moreover, since the warp in press work is small within the above range, the windage loss due to warp can be minimized, and the balance accuracy can be improved. That is, a low vibration motor with low current consumption and low vibration can be obtained.
[0029]
Further, the polygon mirror 51 is mounted on the first outer diameter portion 61 of the polygon mirror mounting portion 65 formed stepwise on the rotor frame 21, and the disk 53 is mounted on the second outer diameter portion 62 of the mounting portion 65. By mounting, it is possible to prevent the inner diameter burr of the disk 53 from coming into contact with the end face of the polygon mirror 51. And the floating of the disk 53 by the internal-diameter burr | flash of the disk 53 is prevented, and the attachment precision of the disk 53 is maintained. Accordingly, the pressure for pressing the mirror can be given a uniform distributed load on the end surface circumference of the polygon mirror 51. Further, the motor balance is stabilized, and a motor with low vibration and low noise can be obtained.
[0030]
(Example 2)
FIG. 3 is a structural view of a spindle motor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a top view of the spindle motor according to the second embodiment of the present invention. The description of the overlapping contents is omitted.
[0031]
FIG. 5 shows the noise of the motor of the present invention and the conventional motor in the absence of the cover member. Even from now on, the effect of noise is great even without a cover, and a reduction of about 5 dBA can be achieved. The audibility level is also very soft and audible (500 Hz to 4000 Hz), and is also reduced for pure tones although frequency analysis is not shown in the figure.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the disk is provided only on the upper portion of the polygon mirror, and the disk and the polygon mirror are connected to the rotor by the mirror pressing member made of an elastic body. The structure of pressing and fixing to the frame forms a smooth air flow, so that in the sealed motor, there is no abnormal lift in the thrust direction, and it is possible to eliminate abnormal lift when stopping using the start and brake functions. Further, it is possible to eliminate deterioration in reliability due to instability of the pressure inside the hydrodynamic bearing and contact between the shaft and the sleeve, or deterioration of jitter and surface tilt due to thrust fluctuation.
[0033]
Further, since the disk is disposed only on the upper part of the polygon mirror, the mirror surface tilt required for the polygon motor does not deteriorate. Furthermore, since the disk and the polygon mirror are pressed and fixed to the mounting portion formed on the rotor frame by the elastic force of the mirror presser, mechanical distortion does not occur, so that the balance accuracy can be fixed well. As a result, vibration and noise levels can be reduced. In addition, since the disk can be easily attached, a motor having the above features can be realized at low cost.
[0034]
According to the second aspect of the present invention, the noise level can be reduced even in an open motor, and there is an effect of about 3 to 5 dBA. In particular, the sound quality of the noise and the unclear sound range level are improved, resulting in a soft sound quality.
[0035]
As described above, according to the present invention, a motor having the above-described excellent effects can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a motor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing the flow of wind in the vicinity of a polygon mirror of the motor of the present invention. b) Cross-sectional view of the vicinity of the mirror [FIG. 3] Cross-sectional view showing the structure of the motor according to the second embodiment of the present invention [FIG. 4] Top view of the motor according to the second embodiment of the present invention [FIG. FIG. 6 is a diagram showing noise according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing a wind flow near a polygon mirror of a conventional motor. (A) A perspective view near the mirror. (B) A sectional view near the mirror. FIG. 7 is a diagram showing a conventional embodiment. (A) A partial sectional view of a conventional bearing member, a cover member, and a rotor. (B) A sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 9 is a diagram showing the flow of wind in the vicinity of the polygon mirror of another conventional motor. (A) Perspective view of the vicinity of the mirror b) cross-sectional view of the vicinity of the mirror EXPLANATION OF REFERENCE NUMERALS
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 111 Shaft 12 Hard plane board 13 Bracket 15 Metal substrate 16 Stator core 17 Winding 21 Rotor frame 22 Sleeve 23 Resin spherical board 24 Thrust cover 25 Magnet 40 Retaining 51 Polygon mirror 53 Disc 55 Cover member 56 Packing 58 Glass board 59 Space of rotor part 60 Window through which incident light and reflected light pass 61 First outer diameter part 62 Second outer diameter part 63 Mirror surface 64 Half moon part 65 Mounting part

Claims

レーザビーム走査用のポリゴンミラーと、このポリゴンミラーを装着する装着部を有するロータフレームと、巻線を巻装したステータコアと、このステータコアに対向配置して前記ロータフレームに取り付けられ、多極着磁されたロータマグネットと、互いに嵌合して動圧流体軸受機構を構成し前記ロータフレームを軸支するシャフトとスリーブと、前記ポリゴンミラーを覆うカバー部材とを備え、前記ポリゴンミラーの上部のみに直径が、ミラー外接円の直径と少なくとも同一である円板を配置し、前記ポリゴンミラーの装着部が二つの外径を有する段部を備え、第一の外径部にポリゴンミラー内径を装着し、前記第一の外径部より小さな直径を有する第二の外径部に前記円板の内径を装着し、この円板と前記ポリゴンミラーとを、弾性体からなるミラー押え部材により前記ロータフレームの装着部に押圧固定したことを特徴とするスピンドルモータ。A polygon mirror for laser beam scanning, a rotor frame having a mounting portion on which the polygon mirror is mounted, a stator core wound with windings, and a multi-pole magnetized magnet mounted on the rotor frame so as to face the stator core A rotor magnet, a shaft and a sleeve that pivotally support the rotor frame, and a cover member that covers the polygon mirror, and has a diameter only at the top of the polygon mirror. However, a disk that is at least the same as the diameter of the circumscribed circle of the mirror is disposed, the mounting portion of the polygon mirror includes a step portion having two outer diameters, and the inner diameter of the polygon mirror is mounted on the first outer diameter portion, the inner diameter of the circular plate is attached to a second outer diameter portion having a smaller diameter than said first outer diameter portion, and said polygon mirror and the circular plate, the elastic member Spindle motor, characterized in that the pressed and fixed to the mounting portion of the rotor frame by Ranaru mirror retainer member.

レーザビーム走査用のポリゴンミラーと、このポリゴンミラーを装着する装着部を有するロータフレームと、巻線を巻装したステータコアと、このステータコアに対向配置して前記ロータフレームに取り付けられ、多極着磁されたロータマグネットと、互いに嵌合して動圧流体軸受機構を構成し前記ロータフレームを軸支するシャフトとスリーブとを備え、前記ポリゴンミラーの上部のみに直径が、ミラー外接円の直径と少なくとも同一である円板を配置し、前記ポリゴンミラーの装着部が二つの外径を有する段部を備え、第一の外径部にポリゴンミラー内径を装着し、前記第一の外径部より小さな直径を有する第二の外径部に前記円板の内径を装着し、この円板と前記ポリゴンミラーとを、弾性体からなるミラー押え部材により前記ロータフレームの装着部に押圧固定したことを特徴とするスピンドルモータ。A polygon mirror for laser beam scanning, a rotor frame having a mounting portion on which the polygon mirror is mounted, a stator core wound with windings, and a multi-pole magnetized magnet mounted on the rotor frame so as to face the stator core A rotor magnet, and a shaft and a sleeve that are fitted to each other to form a hydrodynamic bearing mechanism and pivotally support the rotor frame, the diameter of only the upper portion of the polygon mirror being at least the diameter of the circumscribed circle of the mirror The same disk is disposed, the mounting portion of the polygon mirror includes a step portion having two outer diameters, the inner diameter of the polygon mirror is mounted on the first outer diameter portion, and is smaller than the first outer diameter portion. said rotor by a second inner diameter of the circular plate attached to the outer diameter, and said polygon mirror and the disc, mirror retainer member made of an elastic body having a diameter Spindle motor, characterized in that the pressed and fixed to the mounting portion of the frame.