JPH01194832A - 動圧スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば、レーザビームプリンタに使用され
る回転多面鏡駆動装置に関する。

従来の技術 近年、上記レーザビームプリンタを始め、ビデオディス
クなどの駆動部に用いる高速回転のスピンドルモータに
おいてさらに高速安定性、長寿命、高精度回転をもとめ
て動圧軸受を用いるモータが利用されるようになってき
ている。

しかしながら、この様な動圧軸受は、停止時、例えば輸
送時、あるいは外部振動・衝撃が加わった際、軸受部分
において回転体と固定体との間に隙間がある為、何らか
の対策を施さなければ、軸受内に損傷が加わり著しく寿
命を低下させることがわかっており、種々の対策がこう
じられている。

また回転時は、動圧軸受の不動部分と回転部分とが機械
的に接触することが無いので摩耗のおそれも無（好都合
であるが、ある回転数以下（停止時も含め）の場合、前
記不動部分と回転部分とが、直接接触してしまうので、
この時に損耗を生じる。

特に軸受部分が、機器に装着された時に垂直あるいは、
これに近い状態となる場合には、スラスト軸受に相当す
る箇所が最も損耗の機会が多（なる。従って、特にスラ
スト方向の浮上が保証できない回転数で回転する時間は
、起動時はモータの駆動回路の工夫で例は、大量に電流
を供給する等の手段で短縮するなり、停止時は発電ブレ
ーキ等を併用するなどしてスラスト受は部材の接触回転
時間を短縮するなどの手段が提案されている。

以下、第１５図及び第１６図を用いて説明する。

第１５図において、１は固定軸で、ヘリングボーン溝１
ａを設けている。この固定軸ｌと駆動コイル４８〜４Ｃ
が巻装されたステータ４とがブラケット５に固着されて
おり、更にモータケース６がブラケット５の上面に固定
されている。１９は回転体で、固定軸１に回転可能に嵌
装され、回転スリーブ２と回転スリーブ２に固着されて
いる駆動マグネット３と押え板１０を介し回転スリーブ
に固定されている回転多面鏡９とを有している。

また８はスラスト板で、固定軸１の上端面と接離するよ
うになっている。この様な構成のモータにおいて、駆動
コイル４ａ〜４ｃに駆動電流を流すとステータ４と駆動
マグネット３との間に駆動トルクが発生し、回転体１９
が起動する。すると回転体１つは、固定軸］に設けられ
たヘリングボーン溝１ａの作用により動圧を発生し、支
持されると共にスラスト板８にも動圧が発生し、回転体
１９が浮上する。しかしながら静止時には、固定軸１は
、回転スリーブ２．スラスト板８と接触している。従っ
てこのモータを輸送する際、何らかの対策を講じないと
回転体１９は振動し、固定軸１とスラスト板８２回転ス
リーブ２とが衝突を繰り返し、損耗を与える為、動圧軸
受の性能を著しく低下させる。

同様に起動時や停止時にも損耗が発生する。

従来、これらの対策として第１５図に示すようにモータ
ケース６に設けたプラスチックねじ２７あるいは第１６
図に示すようにブラケット５に設けたプラスチックねじ
２８等を使用し、回転体を第１５図、第１６図に示す様
に軸方向、あるいはラジアル方向に押し付けて、回転体
１９の固定を行っていたがプラスチックねじ２７．２８
の締め付けが強すぎたり、斜めに締め付けたりすると固
定軸１とスラスト板８２回転スリーブ２の内面を傷付け
、モータの動作時に、適正な浮上刃が発生せず、かじり
等のトラブルや、所定の性能が発揮できないなど信頼性
を著しく低下させる。

発明が解決しようとする課題 上記したように従来の技術は次のような問題点を有して
いた。

（１）動圧軸受は定常回転時にはラジアル方向及びスラ
スト方向の荷重に対して充分な負荷容量を有しているが
低速回転時、（停止時を含む）動圧が不十分であり、特
にスラスト方向の負荷容量が極めて小さい為、スラスト
方向荷重によりスラスト板８の下面と固定軸１の上端面
とは接触状態のまま回転する。そこで起動停止の時間を
短縮する杵な方法が提案されているが、接触損耗を無（
ずことはできず、起動・停止を繰り返ず内にスラスト板
８の下面の摩耗が進行し、遂には回転不能におちいる。

（２）輸送時の動圧軸受の損傷を防止する為、プラスチ
ックねじ２７．２８を使用した回転体の固定構造では、
前記プラスチックねじ２７．２８の締め付けにより、固
定軸１とスラスト板８の下面や回転スリーブ２の内面を
初期的に傷つける恐れがある。

（３）輸送後プラスチックねじ２７．２８を解除したの
ちは、外部からの振動や衝撃により動圧軸受の損傷を防
ぐことができない。

等々の問題点を有していた。

本発明は上記従来の問題点を解決することを課題とし、
すぐれた動圧スピンドルモータを提供するものである。

課題を解決するための手段 上述の課題を解決する為に本発明は、動圧スピンドルモ
ータの回転体を軸方向に移動させる電磁コイル体を設け
、予め駆動マグネットとステータ間の磁気吸引力を利用
して、前記回転体が固定体と当接する様構成されたスピ
ンドルモータにおいて、回転開始時、前記電磁コイル体
に制御装置の働きにより電流を供給し１．前記回転体と
前記固定体を離接し前記回転体を回転可能にならしめる
と共に回転停止時は、前記制御装置の働きにより前記電
磁コイル体への電流をしゃ断し、前記固定体と前記回転
体を機械的に接触させ、前記回転体に制動をかける事を
も可能にしたことを特徴とする。

また、回転体のスラスト方向の浮上量を一定とする電流
制御手段を前記制御装置に設けるものである。

作用 前記構成により、輸送時や回転停止時、回転体のラジア
ル方向及びこれに垂適な軸方向（スラスト方向）の損耗
を防止し、回転体を軸支する動圧軸受部の損傷を防止す
ることができると共に、必要により、回転体の停止時に
おける空転時間が短縮され、その結果として、摩擦によ
る動圧軸受部の損耗の発生が低減される。

実施例 以下、第１図〜第１４図を用い、本発明の実施例につい
て説明する。

なお、従来と同じ構成の部分については従来例と同じ符
号を付し、その説明を省略する。

第１図は本発明の一実施例の断面図である。図において
、２９は電磁コイル体で、絶縁体又は磁性体からなるボ
ビンに補助コイル１４が巻装されており更に磁性体から
なる板状リング１１．１２ではさまれている。

静止時には、回転体１９は、駆動マグネット３とステー
タ４の間の磁気スラストで、矢印に図示するように軸上
方向に引張られ、モータケース６に設けられた軸固定体
７に圧接されており、回転不可となっている。この時、
スラスト板８と固定軸１の上端面はギャップｄを持って
離接されている。

動作時は、第２図に示すように、電磁コイル体２９の補
助コイル１４に電流■を流すことにより、図に示す様な
磁界を発生し、磁性体く例えばステンレス鋼等）からな
る回転スリーブ２を吸引し、回転体１９と軸固定体７と
を離接し、回転体１９は回転可能となる。

第３図〜第５図は第２の実施例で、回転スリーブ２の下
端外周に電磁コイル体２９に対向して各々が極性の違う
補助マグネット１５．１６が固定されている。

静止時には第５図に示す様に補助マグネット１５と１６
及び板状リング１１との間で安定した吸引力を発生し、
前記第１の実施例と比べて、更に回転体１９を安定化す
ると共にラジアル方向の撮動も防止する様になっている
′。

動作時には第４図に示す様に電磁コイル体２９の補助コ
イル１４に電流■を供給することにより、図示の磁界を
発生し回転体１９を吸引し、回転体１９と軸固定体７と
を離接し回転体１９は回転可能となる。本実施例では補
助マグネット１５．１６を使用することにより、第１の
実施例よりも少ない電流で電磁コイル体を作動させるこ
とができる。

更に固定体７と当接されるスラスト板８の上端面を樹脂
等の摺動材を使用し、例えば第６図及び第７図に示す様
な固定体？ａ、７ｂ及びスラスト板８ａ、８ｂを使用す
ることにより、停止時に電磁コイル体２９への電流を遮
断し、前記固定体７ａ、７ｂとスラスト板８ａ、８ｂの
上端面をスムーズに摺動させることが可能となり、極め
て短時間に回転体１９を停止させることができる。

次に第８図〜第１４図を用いて電磁コイル体２９の制御
装置について説明する。

第８図において、１７はモータ駆動回路で、ブレーキ回
路を有しており、モータ回転制御部１８によりモータ巻
線４ａ〜４Ｃに定速で回転体１９が回転すべ（構成され
ている。

Ｑｌはトランシタ２１．Ｒ１は制動抵抗２０で、外部か
らの起動・停止信号２６により制御され、起動時には電
磁コイル体２９の補助コイル１４に電流■を供給し、前
述した様に回転体１９は回転可能となり、同時にモータ
回転制御部１８にも起動停止信号２６が加えられ、モー
タが起動する。

停止時は逆の動作を行う。

第９図は制御装置についての第２の実施例で、モータの
制御部に電源が接続されると電磁コイル体２９の補助コ
イル１４に電流■を供給する様に構成されている。

・　第１０図及び第１１図は制御装置についての第３の
実施例で、電磁コイル体２９への電流の供給を制御する
電磁コイル制御部２３が設けられており、起動待起動信
号２６が加わった時にトランジスタ２１を動作させ電磁
コイル体２９の補助コイル１４に電流を供給し、これに
より回転体１９を軸固定体７より離接したのち、即ちΔ
ｔ１の時間が経過したのち、モータ回転制御部１８を動
作させてモータを回転させ、停止信号が加わった際には
、まずモータ回転制御部１８を動作させ、モータ駆動回
路１７の働きにより制動を加え、ある回転数になる時、
即ちΔｔ２後に電磁コイル体２９への電流を遮断し、回
転体１９のスラスト板８の上端面と固定体７とを接触さ
せ急速にモータを停止させる。

第１２図〜第１４図は制御装置についての第４の実施例
である。一般に動圧軸受のスラスト負荷能力は、第１３
図に示す様にある一定回転数のもとでは、浮上量が低く
なる程高くなる。また第１４図に示す様に浮上量は、回
転数に比例して増加する。従って回転数を上昇させると
共に浮上量が−定となる様に制御してやれば、スラスト
負荷能力は著しく増大し、外部からの振動や衝撃に対し
ても回転体がより安定化され、回転性能を向上させるこ
とが可能となる。

このような制御装置としては第１２図に示すように、２
５は速度検出部で、検出信号を電磁コイル制御部２３に
フィードバラフレ、電磁コイル体２９の補助コイル１４
へ加える電流ｉを制御することにより、回転体１９を軸
方向に移動させる吸引力を変化させ浮上量をほぼ一定に
制御することが可能となる。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば次の様な効果を奏する
ことができる。

（１）動圧スピンドルモータの輸送中、該モータの回転
体はモータケースに圧接固定されるのでラジアル方向及
びスラスト方向の振動が防止され、動圧軸受の損傷を防
ぐことができる。

（２）　　従来のようにねじ等を使わない為、回転体の
固定がモータケースを取付けるだけで行えると共に、輸
送後もねじを解除する等の作業が不要となり、使用しや
すくできる。

（３）起動・停止時にスラスト板の摩耗をほぼ完全にな
くすことができ、かつ瞬時に停止させることができるの
でラジアルについても損耗の発生を低減でき、寿命が長
くなる。

（４）　　回転中に、スラスト浮上量を電磁コイル体に
より制御できる為、スラスト剛性を高めることができ、
回転性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例で動圧スピンドルモータ
の断面図、第２図は第１図の主要部動作説明拡大図、第
３図は本発明の第２の実施例の断面図、第４図、第５図
はその主要部動作説明拡大図、第６図、第７図は部分断
面図、第８図、第９図、第１０図、第１２図は本発明に
係る電磁コイル体の制御回路図、第１１図は電磁コイル
制御回路のタイミング図、第１３図及び第１４図は各々
浮上量とスラスト負荷能力、回転数との関係を示す説明
図、第１５図、第１６図は従来の動圧スピンドルモータ
の断面図である。 １・・・・・・固定軸、１ａ・・・・・・ヘリングボー
ン溝、２・・・・・・回転スリーブ、３・・・・・・駆
動マグネット、４・・・・・・ステータ、４ａ、４ｂ、
４ｃ・・・・・・駆動コイル、５・・・・・・ブラケッ
ト、６・・・・・・モータケース、７　Ｔ　７　ａ　。 ７ｂ・・・・・・軸固定体、８，８ａ、８ｂ・・・・・
・スラスト板、９・・・・・・回転多面鏡、１１．１２
・・・・・・板状リング、１３・・・・・・ボビン、１
４・・・・・・補助コイル、１５゜１６・・・・・・補
助マグネット、１９・・・・・・回転体、２９・・・・
・・電磁コイル体。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図 ２９−一一電港内ｊ子コイ１１イ未 第３図 第４図 第。。　　　　　　　　　７ａ−４ｍ　Ｉｌｉ碇休８体
−−−スラスト販 ａ １″”　　　　　　　　　７ｂ−干、６．ａ第８図 １７１Φ 第【（）Ｉη 第１１図 （ＱＩＯＮ） 第１９図 第１３図 回私玖

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）回転体の回転と軸受部分の溝によって発生する動
   圧によって軸支され、駆動マグネットが一体に固定され
   た回転体と、前記駆動マグネットに対向するように配設
   した駆動コイルと、前記駆動コイルの通電制御を行う制
   御部と、前記回転体と回転停止時当接する固定体とを備
   え、前記回転体を軸方向に移動させる吸引型の電磁コイ
   ル体と、前記電磁コイル体の通電を制御し、前記回転体
   を付勢して前記固定体と回転体との接触・離反を制御す
   る制御装置とを有する動圧スピンドルモータ。 （２）制御装置は、電源供給時に電磁コイル体に通電す
   る特許請求の範囲第１項記載の動圧スピンドルモータ。 （３）制御装置は、外部からのモータ起動信号により、
   電磁コイル体に通電させる手段を備えた特許請求の範囲
   第１項記載の動圧スピンドルモータ。 （４）制御装置は、モータ起動信号より遅延した信号を
   発生させる遅延回路を備え、この遅延回路からの信号に
   よりモータの制御部を動作させる特許請求の範囲第３項
   記載のスピンドルモータ。 （５）固定体と、この固定体と回転停止時当接する回転
   体の一部が摺動部材から構成された特許請求の範囲第１
   項から第４項のいずれか記載の動圧スピンドルモータ。 （６）前記固定体と、この固定体と回転停止時当接する
   回転体の一部が摺動部材から構成されていて、前記制御
   装置への電源供給を停止すると、前記電磁コイル体への
   通電が停止され、前記固定体と前記回転体が当接して摺
   動する制動手段を備えた特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の動圧スピンドルモータ。 （７）制御装置は外部からのモータ停止信号により、電
   磁コイル体への通電を停止させる手段を備えた特許請求
   の範囲第１項から第４項のいずれか記載の動圧スピンド
   ルモータ。（８）モータの制御部はモータ停止信号によ
   り回転体の回転を制動する手段を備えた特許請求の範囲
   第１項から第７項のいずれか記載の動圧スピンドルモー
   タ。 （９）モータの制御部はモータ停止信号より遅延した信
   号を発生させる遅延回路を備え、その遅延した信号によ
   り、制御装置は電磁コイル体への通電を停止させる手段
   を備えた特許請求の範囲第８項記載の動圧スピンドルモ
   ータ。 （１０）回転体は、駆動コイルが巻装されるステータと
   、前記回転体に固定された駆動マグネットとの主磁気吸
   引力により、固定体に当接する第１項から第９項のいず
   れか記載の動圧スピンドルモータ。 （１１）回転体には電磁コイル体と近接する補助マグネ
   ットが配設された特許請求の範囲第１項から第１０項の
   いずれか記載の動圧スピンドルモータ。 （１２）回転体の回転と軸受部分の溝によって発生する
   動圧によって軸支され、駆動マグネットが一体に固定さ
   れた回転体と、前記駆動マグネットに対向するように配
   設した駆動コイルと、前記駆動コイルの通電制御を行う
   制御部と、回転体を軸方向に移動させる吸引型の電磁コ
   イル体と、この電磁コイル体の通電を制御し、前記回転
   体の回転数に無関係に、スラスト方向の浮上量を一定と
   する電流制御手段を有する制御装置を備えた動圧スピン
   ドルモータ。 （１３）モータの制御部はモータ停止信号により制動す
   る手段を備えた特許請求の範囲第１２項記載の動圧スピ
   ンドルモータ。 （１４）モータの制御部はモータ停止信号より遅延した
   信号を発生させる遅延回路を備え、その信号により、制
   御装置は電磁コイル体への通電を停止させる手段を備え
   た特許請求の範囲第１３項記載の動圧スピンドルモータ
   。 （１５）回転体には電磁コイル体と近接する補助マグネ
   ットが配設された特許請求の範囲第１２項から第１４項
   のいずれか記載の動圧スピンドルモータ。