JPH06148552A - 動圧軸受モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動圧軸受を構成する部位の軸径並びにポリゴ
ンミラーを取り付るボス部の径を小さくし、かつ軸受面
とミラー取付面の同時加工も容易な構造とする。 【構成】 モータ６を構成するステータコイル７を軸受
部材２の外部に設置すると共に更にその外側にロータマ
グネット８を配置して回転軸１に固着する一方、回転軸
１の少なくとも一部を内側端面２３を有する円筒形状と
してその内側にスラスト磁気軸受５を構成する一対のマ
グネット１０，１１のみを設置して回転軸１をスラスト
方向に非接触に支承するようにし、回転軸１の内部空間
２２として一対のマグネット１０，１１を収容できる最
低の空間を確保しかつ内側からの真空チャックによる吸
着支持を可能とする最少限の大きさまで回転軸１の小径
化を可能としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は動圧軸受でロータを支持
するモータに関する。更に詳述すると、本発明は、例え
ばレーザ走査用モータや高速スピンドルモータ等のよう
な、動圧軸受を組込んで高速で回転するモータのロータ
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ走査用モータ、磁気ドラム用モー
タ、ジャイロモータあるいは高速スピンドルモータのよ
うな高速で回転するモータ等には、高速回転を可能とす
るため、回転に伴って発生する動圧空気でロータ・回転
軸を支持する動圧軸受が採用されている。例えば、レー
ザビームプリンタやファクシミリ等の光学走査装置とし
て利用されているポリゴンミラーは、動圧軸受によって
支持されている回転軸に取付けられて高速回転可能に設
けられている。

【０００３】このような動圧軸受を使用した光学走査装
置の利点は、高速回転が可能である、回転むらが少
ない、回転軸の振れが小さいことである。特にの軸
振れと関連してポリゴンミラーの面振れ（通称面倒れと
いう）が少ないことは光学走査装置の重要な項目であ
る。これは回転軸の振れが小さいことの外にミラー取付
面と回転軸の軸心との直角度が重要な要因となってい
る。そこで、高精度を要求される光学走査装置において
は、直角度の誤差は３秒以下に抑えることが望まれる。

【０００４】ところで、このミラー取付面の直角度の精
度を悪くする原因としては、回転軸の外周面（軸受面及
びポリゴンミラーを嵌合するボス部の外周面）の加工を
行った後に一旦被加工物（回転軸）を工作機械から取り
外してミラー取付面の加工に適した工作機械へ再度セッ
ティングし直し、ミラー取付面の加工へ移行することに
ある。通常の工作機械の丸軸形状の被加工物のチャック
機構においてはチャキング精度がばらつき、３秒程度の
軸心の傾きはそのばらつきの範囲である。したがって、
このばらつきを抑えるには、被加工物たる回転軸を加工
機械へセットした後は、セットし直すことなく軸受面と
それと直交するミラー取付面及びボス部の外周面を同時
に加工するのが良い。

【０００５】従来、このような同時加工を容易に行うこ
とができる回転軸を採用した動圧軸受モータとしては、
図３のようなものがある。この動圧軸受モータにおい
て、回転軸１０１は円筒状を成し、その内部にモータを
構成している。モータは円筒状の回転軸１０１の内周面
１２４に固着されたマグネット１０３と、その内側に配
置されたセンターポール１０６に支持されているステー
タコイル１０４とで構成されている。ステータコイル１
０４は、通常コア１０５に巻回されてセンターポール１
０６に取付けられ、軸受部材１０２側のベース部材１０
７などに固定されている。一方、回転軸１０１の外周面
１０８には、図４に示すような動圧発生用の溝１０９が
形成され、円筒状の軸受部材１０２の内周面１１０との
間で動圧軸受が構成されてラジアル（径）方向の支持が
図られている。また、回転軸１０１の上端面にはボス部
１１１に嵌め込まれたポリゴンミラー１１３を固定する
ための押え板１１４が取付けられる。更に、回転軸１０
１のポリゴンミラー１１３を固定するボス部１１１の内
側の空間１１５にはリング状のマグネット１１６が取付
けられ、センターポール１０６の上端へ取付けられたマ
グネット１１７との間の吸引力により回転軸１０１をス
ラスト方向に非接触で支承するスラスト磁気軸受が構成
されている。

【０００６】このような構造の回転軸１０１は、図５に
示すように、回転軸１０１の内側の空間１１９へ挿入さ
れた真空チャック１２０による内側からの吸着によって
支持される。真空チャック１２０は、その先端面１２１
が回転軸１０１の内側の端面１１８に押し当られ、その
部分に開口する吸気孔１２２により真空吸着が行なわれ
る。回転軸１０１は真空チャックで１２０で支持された
状態で軸受面１０８、ミラー取付面１１２、ボス部１１
１の外周面（ミラーの内周ガイド面）を例えば矢印ａ，
ｂ，ｃのような経路でバイト１２３により同時に仕上加
工が行なわれる。これにより、回転軸１０１の軸受面１
０８とミラー取付面１１２の直角度の極めて良好な状態
が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造では、モータを回転軸１０１の内部空間１１９
へ構成しているため必然的に軸径が大きくなり、あまり
高速回転を行うことができない。即ち、回転時の軸受隙
間に介在する空気の粘性抵抗による軸受損失及び発熱量
は回転軸１０１の直径の３乗に比例するため、高速回転
において大きな駆動力を必要としかつ発熱が大きくなる
からである。

【０００８】また、従来構造では、ポリゴンミラー１１
３を取付けるボス部１１１の内側空間１１５にスラスト
磁気軸受を構成するマグネット１１６，１１７を収容す
るため、ポリゴンミラー１１３を嵌合するボス部１１１
の径も大きくせざるを得ず、小型のポリゴンミラー１１
３の駆動用としては限界がある。即ち、小さなポリゴン
ミラー１１３では回転軸１０１のボス部１１１に嵌め込
んで取り付けることができないからである。

【０００９】本発明は、動圧軸受を構成する部位の軸径
並びにポリゴンミラーを取り付るボス部の径を小さく
し、かつ軸受面とミラー取付面の同時加工も容易な構造
の動圧軸受モータを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、ステータの一部を成す円筒状の軸受部材
と、この軸受部材に嵌入されて回転するロータの一部を
成す回転軸との間に動圧軸受を構成し、回転軸をラジア
ル方向に動圧軸受で支持する動圧軸受モータにおいて、
モータを構成するステータコイルを軸受部材の外部に設
置すると共に更にその外側にロータマグネットを配置し
て回転軸に固着する一方、回転軸の少なくとも一部を内
側端面を有する円筒形状としてその内側にマグネットを
固着すると共に該マグネットと対向させて軸受部材側に
マグネットを設置し、回転軸の内側に固着されたマグネ
ットと軸受部材側のマグネットとの吸引力又は反発力に
よって回転軸をスラスト方向に非接触に支承するように
している。

【００１１】

【作用】したがって、回転軸の内部空間はスラスト磁気
軸受を構成する一対のマグネットを収容できる最低の空
間さえ確保できれば足り、回転軸の小径化を可能とす
る。しかも、回転軸の内部空間は内部端面を有するた
め、この内部空間の周壁面と端面とを利用することによ
って、内側からの真空チャックによる吸着支持を可能と
する。そこで、回転軸が小径であっても、内部空間を利
用してチャックに支持させて軸受部の外周面とミラー取
付面とを同時に加工する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００１３】図１に本発明の動圧軸受モータの一例とし
てポリゴンミラー用動圧軸受モータを示す。このポリゴ
ンミラー用動圧軸受モータは、ポリゴンミラー３を取り
付けて回転する回転軸１と、この回転軸１を収容して該
回転軸１との間に動圧軸受４を構成する円筒状の軸受部
材２と、この軸受部材２の底部を塞ぎかつ支柱２０を支
持するベース部材９と、スラスト磁気軸受５を構成する
一対のマグネット１０，１１と、回転軸１に固定され駆
動装置・モータ６を構成するロータマグネット８及びス
テータコイル７とから主に構成されている。

【００１４】回転軸１は、ポリゴンミラー３を嵌合させ
るボス部１５と、該ボス部１５よりも大径の軸受面とな
る軸受部１２及びこれらの境界でポリゴンミラー３を受
け止めるミラー取付面１４を有し、上端に押え板１６が
締付けねじ１７によって取付けられるように設けられて
いる。したがって、ポリゴンミラー３をボス部１５に嵌
合させて押え板１６を取付けることによって、ポリゴン
ミラー３の径方向の位置決めが行なわれた状態でミラー
取付面１４に押し付けられて固定される。また、この回
転軸１の軸受部１２の外周面（いわゆる軸受面）には、
例えばエッチング等により動圧発生用の溝が約５μｍ〜
２０μｍの深さで形成され、その上から耐摩耗性を向上
させるための表面処理例えば特開昭63-235719 号公報に
開示された表面処理が施されている。更に、この回転軸
１は少なくとも一部に内側端面２３を有する円筒部を有
している。例えば、本実施例の場合、軸受部１２の内部
に空間２２が設けられて内側端面２３が形成されてい
る。また、ボス部１５の内側にも押え板１６の凸起１６
ａを収容するための凹部２５が形成されている。そし
て、内部空間２２と凹部２４とを区画する仕切壁２６部
分に締付けねじ１７を螺合させるねじ穴２７が設けられ
ている。ポリゴンミラー３は、ボス部１５に嵌められ、
その上に押え板１６を載せて締付けねじ１７によって回
転軸１に固定されている。

【００１５】回転軸１の内部空間２２の周壁面２４には
リング状のマグネット１０が固着されている。また、更
にその内側にマグネット１０と対向してマグネット１１
が配置されている。このマグネット１１は、ベース部材
９の中心に立設させられた支柱２０に固定されている。
マグネット１０とマグネット１１とは、互いに吸引する
ように配置されてその吸引力により回転軸１を軸方向に
非接触に支承するスラスト磁気軸受５を構成している。

【００１６】また、回転軸１の軸受部１２の上端の段付
部にはハブ１８が例えば圧入によって止め付けられてい
る。このハブ１８は、軸受部材２のステータコイル７及
びコア１９を囲繞するようなカップ状を成し、その周縁
部の内周壁面にロータマグネット８が取付けられてい
る。ロータマグネット８は回転軸１の径方向においてス
テータコイル７およびコア１９と対向するように配置さ
れている。

【００１７】軸受部材２は、アルミニウム合金などで形
成され、耐摩耗性を向上させるための表面処理、例えば
特開昭63-235719 号に開示されているような耐摩耗性被
膜あるいは潤滑性被膜が軸受面を構成する内周面に施さ
れている。また、軸受部材２の外周には積層板から成る
コア１９が取り付けられ、ステータコイル７が巻き掛け
られている。

【００１８】ベース部材９には、小さな通気孔２１が開
口され、軸受部材２と回転軸１及び当該ベース部材９と
の間で実質的に密閉される回転軸１内の内部空間２２を
エアダンパとして機能させる。この通気孔２１の径及び
長さ（深さ）によって空気の出入りに対する抵抗が変化
する。

【００１９】このように構成された光学走査装置の回転
軸１は、軸受部材２と回転軸１の外にモータ６を配置
し、スラスト磁気軸受５を構成するマグネット１０，１
１のみを回転軸１の内部に配置することから、そのサイ
ズをマグネット１０，１１を収容できる程度にまで必要
に応じて小型化しているが、その形状が図３に示す従来
の回転軸とほとんど変えられていない。そこで、例えば
図３に示す従来の回転軸と同様に、回転軸１の内周面２
４と内側端面２３を利用して図５で示すような真空チャ
ック１２０で保持してから軸受部１２の外周面とミラー
取付面１４とが同時加工され、面倒れの良好な回転軸１
が得られる。

【００２０】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、図２に示すように、スラスト磁気軸受５を
構成する一対のマグネット１０，１１は回転軸のスラス
ト方向において対向するように設置され、これらマグネ
ット１０，１１の対向する面が互いに反発し合う極とな
るように着磁され、反発力によってスラスト方向に支持
されるように構成されている。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の動圧軸受モータは、モータを構成するステータコイル
を軸受部材の外部に設置すると共に更にその外側にロー
タマグネットを配置して回転軸に固着する一方、回転軸
の少なくとも一部を内側端面を有する円筒形状としてそ
の内側にスラスト磁気軸受を構成する一対のマグネット
を設置して回転軸をスラスト方向に非接触に支承してい
るので、回転軸の内部空間としてスラスト磁気軸受を構
成する一対のマグネットを収容できる最低の空間さえ確
保できれば足り、必要最少限まで回転軸の小径化を可能
とすることができる。したがって、本発明の動圧軸受モ
ータは、軸受損失および発熱を抑えて高速回転を可能と
する。加えて、回転軸の内側にスラスト磁気軸受を外側
に駆動用モータを構成するようにしているので、回転軸
の長さを短くすることが可能となり、モータの偏平化も
可能となる。

【００２２】しかも、回転軸の内部空間は内部端面を有
するため、この内部空間の周壁面と端面とを利用するこ
とによって、回転軸が小径であっても内側からの真空チ
ャックによる吸着支持を可能とし、軸受部の外周面とミ
ラー取付面とを同時に加工することができる。依って、
直角度の極めて良好なミラー取付面が得られる。

【００２３】更に、本発明は、ポリゴンミラーを取り付
けるボス部の内部にスラスト磁気軸受を構成するための
一対のマグネットを収容する必要がないため、ボス部の
軸径を小さくすることができ、小型のポリゴンミラーで
も取り付けることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動圧軸受モータの一例を示す中央縦断
面図である。

【図２】本発明の動圧軸受モータの他の実施例を示す中
央縦断面図である。

【図３】従来の動圧軸受モータを示す中央縦断面図であ
る。

【図４】図３のモータのロータの外観を示す正面図であ
る。

【図５】図３のロータの外周面及びミラー取付面の仕上
げ加工作業を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ 軸受部材 ４ 動圧軸受 ５ スラスト磁気軸受 ６ モータ ７ ステータコイル ８ ロータマグネット １０ スラスト磁気軸受を構成するマグネット １１ スラスト磁気軸受を構成するマグネット ２２ 内部空間 ２３ 内部端面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータの一部を成す円筒状の軸受部材
   と、この軸受部材に嵌入されて回転するロータの一部を
   成す回転軸との間に動圧軸受を構成し、前記回転軸をラ
   ジアル方向に前記動圧軸受で支持する動圧軸受モータに
   おいて、モータを構成するステータコイルを前記軸受部
   材の外部に設置すると共に更にその外側にロータマグネ
   ットを配置して前記回転軸に固着する一方、上記回転軸
   の少なくとも一部を内側端面を有する円筒形状としてそ
   の内側にマグネットを固着すると共に該マグネットと対
   向させて前記軸受部材側にマグネットを設置し、上記回
   転軸の内側に固着されたマグネットと上記軸受部材側の
   マグネットとの吸引力又は反発力によって上記回転軸を
   スラスト方向に非接触に支承したことを特徴とする動圧
   軸受モータ。