(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータフレームと、該モータフレームに固定された固定軸と、該固定軸が挿入された軸孔を備えて前記固定軸に回転可能に支持された回転部材と、前記固定軸の外周面と前記軸孔の内周面との間に構成された動圧軸受け機構と、前記回転部材に一体的に構成されたロータアセンブリと、前記モータフレームに取り付けられて前記ロータアセンブリと対向配置されたステータアセンブリとを有する軸固定型モータにおいて、
前記固定軸は、着脱可能な締結部材によって前記モータフレームに固定され、
前記固定軸の外周面は、潤滑性フィラーが配合された樹脂から構成されているとともに、前記軸孔の内周面との間に前記動圧軸受け機構を構成するための動圧発生溝を備えており、
前記回転部材に形成された前記軸孔の内周面には硬質被膜が形成されているとともに、当該軸孔の内周面の硬度は、前記固定軸の外周面の硬度の５倍以上であることを特徴とする軸固定型モータ。
【請求項２】
請求項１において、前記固定軸と前記モータフレームとは、前記締結部材によって前記固定軸を前記モータフレームに固定したときに相互に当接して前記固定軸の姿勢を前記モータフレームの底面部に対して垂直に規定する基準面を備えていることを特徴とする軸固定型モータ。
【請求項３】
請求項２において、前記固定軸は、外周面に前記動圧発生溝が形成された本体胴部と、該本体胴部の端面部に前記本体胴部よりも小径に形成された凸部とを備え、
前記モータフレームは前記固定軸の前記凸部が嵌まる貫通孔を備え、
前記凸部の外周面と前記貫通孔の内周面が前記基準面であることを特徴とする軸固定型モータ。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかにおいて、前記締結部材は、該締結部材による締め付け応力を吸収可能なスペーサを介して前記モータフレームと前記固定軸とを固定していることを特徴とする軸固定型モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転多面鏡等を備えた偏向走査装置の駆動機構として用いられる軸固定型モータに関するものである。更に詳しくは、この種のモータにおいて、リサイクルするのに適した構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
偏向走査装置等に用いられる軸固定型モータは、例えば、特許第２６８４７４４号公報に開示されているように、モータフレームに固定軸の軸端部が嵌合固定され、この固定軸の外周に回転部材が回転可能に支持されている。この回転部材の外周面にはロータアセンブリが一体的に組み付けられ、このロータアセンブリに対峙する状態にステータアセンブリが配置されている。このステータアセンブリは直接的あるいは間接的にモータフレームに支持されている。また、固定軸の外周面には動圧発生溝が形成されており、固定軸の外周面と、この固定軸が差し込まれるように回転部材に形成された軸孔の内周面との間に動圧軸受け機構が構成されている。モータを駆動すると、回転部材に取り付けられている光偏向用の回転多面鏡が回転し、入射レーザビームが当該回転多面鏡で反射されて所定の方向に偏向される。
【０００３】
この構成の軸固定型モータにおいて、回転部材が固定軸に対して回転している間は回転軸の外周面と軸孔の内周面との間に空気が介在し、両者は離間している。しかし、モータ起動時や停止時には固定軸の外周面と軸孔の内周面とが接触するので、固定軸の外周面と軸孔の内周面との凝着を防止するために、固定軸をセラミクス等の硬い材料から形成する一方、回転部材を軟らかい材料から形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の軸固定型モータでは、硬い方の固定軸の外周面に動圧発生溝が形成されているので、そのエッジによって、軟らかい方の回転部材において軸孔の内周面が削られるので、軸孔の内周面の摩耗が激しいという問題点がある。このため、動圧軸受け機構以外の他の部材はそれほど劣化していなくても、動圧軸受け機構の寿命が短いので、その分、モータの寿命が短くなるという問題がある。
【０００５】
また、この種のモータに対してもリサイクル可能であることが求められている。従来のモータでも、軸孔の内周面が摩耗してモータの寿命が尽きた場合には、回転部材のみを新しいものと交換して、モータフレームや固定軸等の固定側の部材や回転多面鏡等の他の部材をリサイクルすることは可能である。しかし、回転部材の方を交換するには、固定側の部材から回転部材を取り外した後、その回転部材から回転多面鏡やロータアセンブリを取り外し、次に新しい回転部材にその回転多面鏡やロータアセンブリを取り付けた後、新しい回転部材の回転バランスを調整し、しかる後にその回転部材を固定側の部材に組み付けるという非常に煩雑な作業が必要である。従って、リサイクルにかかるコストが大きいという問題がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、寿命を長く保つことができ、しかも、寿命が尽きても低コストでリサイクルすることができる軸固定型モータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、モータフレームと、該モータフレームに固定された固定軸と、該固定軸が挿入された軸孔を備えて前記固定軸に回転可能に支持された回転部材と、前記固定軸の外周面と前記軸孔の内周面との間に構成された動圧軸受け機構と、前記回転部材に一体的に構成されたロータアセンブリと、前記モータフレームに取り付けられて前記ロータアセンブリと対向配置されたステータアセンブリとを有する軸固定型モータにおいて、前記固定軸の外周面は、前記軸孔の内周面との間に前記動圧軸受け機構を構成するための動圧発生溝を備えると共に、前記軸孔の内周面よりも硬度が低く形成され、かつ、前記固定軸は、着脱可能な締結部材によって前記モータフレームに固定されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、前記回転部材に形成された前記軸孔の内周面の硬度は、前記固定軸の外周面の硬度の５倍以上である。
【０００９】
本発明では、回転部材に形成された軸孔の内周面の方が固定軸の外周面よりも硬く、軟らかい方の固定軸の外周面に動圧発生溝が形成されているので、固定軸の外周面に動圧発生溝が形成されているといっても、軸孔の内周面は摩耗しない。また、硬い軸孔の内周面は動圧発生溝のない滑らかな面をしているので、固定軸の外周面も摩耗しにくい。従って、動圧軸受け機構の寿命を長く保つことができる。また、固定軸の外周面は軸孔の内周面よりも軟らかいので、僅かずつではあるが摩耗していずれは寿命が尽きてしまうが、それでも、固定軸のみを交換すれば他の部材をリサイクルすることができる。すなわち、固定軸はモータフレームに対して着脱可能な締結部材で固定されているので、寿命の尽きた固定軸を簡単にモータフレームから取り外すことができ、新しい固定軸をモータフレームに取り付けることも簡単である。従って、回転部材の側は分解する必要がないので、回転部材に搭載された回転多面鏡およびロータアセンブリ等の着脱や回転バランスの調整といった煩雑な作業が不要であるので、リサイクルにかかるコストを低く抑えることができる。
【００１０】
また、本発明では、前記固定軸の外周面は潤滑性フィラーが配合された樹脂から構成され、前記回転部材に形成された前記軸孔の内周面には硬質被膜が形成されている。このように構成すると、固定軸の外周面の潤滑性を高めることができるので、固定軸の摩耗を低減でき、動圧軸受け機構の寿命を延ばすことができる。また、軸孔の内周面の硬度を充分に高めることができるので、軸孔の内周面が殆ど摩耗しない。それ故、回転部材の方は何度でもリサイクルできる。
【００１１】
本発明において、前記固定軸と前記モータフレームとは、前記締結部材によって前記固定軸を前記モータフレームに固定したときに相互に当接して前記固定軸の姿勢を前記モータフレームの底面部に対して垂直に規定する基準面を備えていることが好ましい。例えば、前記固定軸には、外周面に前記動圧発生溝が形成された本体胴部と、該本体胴部の端面部に前記本体胴部よりも小径に形成された凸部とを構成し、前記モータフレームは前記固定軸の前記凸部が嵌まる貫通孔を形成すれば、前記凸部の外周面と前記貫通孔の内周面を前記基準面とすることができる。このように構成すると、固定軸を交換する際に、固定軸およびモータフレームの基準面同士を当接させるだけで、モータフレームの底面に対して固定軸を垂直に立てることができる。従って、固定軸をモータフレームに取り付ける際に煩雑な角度調整を行う必要がないので、固定軸の交換が容易である。
【００１２】
本発明において、前記締結部材は、該締結部材による締め付け応力を吸収可能なスペーサを介して前記モータフレームと前記固定軸とを固定していることが好ましい。このように構成すると、締結部材を締め付ける際にモータフレームに過大な応力がかからない。従って、固定軸を何度交換しても、モータフレームに歪み等が発生しないので、モータフレームを何度でもリサイクルすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明を適用した軸固定型モータを備えた回転多面鏡型偏向走査装置について説明する。
【００１４】
図１は、回転多面鏡型偏向走査装置（回転多面鏡型偏向器）の半断面図である。この図を参照して説明すると、本例の偏向走査装置１は、モータフレーム２として機能するモータ回路基板と、この回路基板２に対して垂直状態で固着した固定軸３と、この固定軸３の外周に回転可能に保持された回転部材４と、この回転部材４に搭載された回転多面鏡５と、回転部材４に一体的に組付けられたロータアセンブリ６Ａと、モータフレーム２の側に組み付けられたステータアセンブリ６Ｂから構成されている。
【００１５】
固定軸３の外周面３１と回転部材４に形成した軸孔４１との間には、第１および第２の動圧発生溝７１、７２を備えた動圧軸受機構７が構成されている。この実施例では、固定軸３の外周面３１に、軸線１ａの方向に所定の間隔をあけて、ヘリングボーン状の第１の動圧発生溝７１および第２の動圧発生溝７２が形成されている。また、固定軸３の外周面３１と回転部材４の軸孔４１の内周面４１０との間には５〜１０ミクロン程度の極僅かな空隙が形成され、この空隙内には空気などの流体が介在している。空気を介在させた動圧軸受機構を採用することにより、回転多面鏡（ポリゴンミラー）５を１分当たり回転数が数万回転といった超高速でかつ安定して回転させることが出来る。
【００１６】
回転部材４は、内側に軸孔４１を備えた円筒部４２と、この円筒部４２の外周面における軸線方向の略中程の位置から半径方向の外側に向けて環状に張り出しているミラー載置部分４３と、このミラー載置部４３の外周縁から軸線１ａの方向に直角に折れ曲がって延びている円筒状のフランジ部４４とを備えている。
【００１７】
ミラー載置部４３の表面はミラー取り付け面であり、ここに回転多面鏡５が載置されている。回転多面鏡５は、ミラー押さえばね８を介して、ミラー押さえキャップ９によってミラー載置部４３の側に押し付けられている。このミラー押さえキャップ９は止めねじ１０によって回転部材４の円筒部４２の上端に固定されており、ミラー押さえキャップ９の円筒部４２よりも外周側に張り出した部分が回転多面鏡５を固定するためのクランプ部９１となっている。
【００１８】
一方、回転部材４の円筒部４２の外周側において、ミラー載置部４３よりも下側には、当該円筒部４２の外周を同心状に取り囲む状態にステータアセンブリ６Ｂが配置されている。ステータアセンブリ６Ｂはコアホルダ６１を備え、このコアホルダ６１の下端がモータフレーム２に固定されている。このコアホルダ６１の上端側の外周部分にはステータコア６２が同心状に取り付けられている。このステータコア６２は、周方向に一定の間隔で形成された複数の突極を備え、これらの突極にはステータコイル６４が巻き付けられている。
【００１９】
これに対して、ロータアセンブリ６Ａは、上記のステータコア６２の外周を同心状に取り囲む状態に配置した環状の駆動マグネット６５を備え、この駆動マグネット６５は、回転部材４に形成したフランジ部４４の内周面に固着したマグネットヨーク６６の内周面に取り付け固定されている。このように、本例では、ステータコア６２と駆動マグネット６５が同心状態に配列された、所謂、周対向型のモータ構造となっている。
【００２０】
また、固定軸３の上端部には円形の凹部３５が形成され、この凹部３５の内周側面には環状のステータマグネット１６が固定されている。一方、回転部材４の円筒部４２の上端部に固定されたミラー押さえキャップ９のうちの内周側９１の下面部には、環状のロータマグネット１４がクリップリング１５によって押しつけ固定されており、このロータマグネット１４はステータマグネット１６と対向配置されている。ここで、ロータマグネット１４のモータ軸線１ａの方向における磁気中心は、ステータマグネット１６のモータ軸線１ａの方向における磁気中心に対して、モータ軸線１ａの方向において固定軸３の側にわずかにずれている。また、ステータマグネット１６とロータマグネット１４とは、同じ極同士が対向しているので、それらの間に発生する磁気的な反発力によってスラスト軸受が構成され、回転部材４のモータ軸線１ａの方向のがたの発生を抑制している。
【００２１】
なお、ステータコア６２、駆動マグネット６５の下方におけるモータフレーム２（モータ回路基板）の上面部２３には、モータ駆動用ＩＣ１７等の電子部品が搭載されている。
【００２２】
また、固定軸３はモータフレーム２の底面部２４に対して垂直に固定されており、回転多面鏡５のミラー面の倒れを防止している。すなわち、モータフレーム２は、偏向走査装置１が取り付けられるレーザビームプリンタ等の光学機器の本体フレーム（図示せず）に固定される。この固定の際の基準面としては、モータフレーム２の底面部２４を用いることができる。固定軸３がモータフレーム２の底面部２４に対して正確に垂直固定されていれば、モータフレーム２の底面部２４を本体フレームに当接させて固定すると、本体フレームの側に対して、固定軸３の取り付け角を高精度で所望の角度に設定できる。その結果、回転多面鏡５のミラー面が傾くことなく良好な光走査が可能となる。
【００２３】
本例の偏向走査装置１においては、固定軸３の外周面３１と軸孔４１の内周面４１０との間に構成された動圧軸受け機構７の寿命を長く保つために、次のように構成されている。
【００２４】
まず、固定軸３はカーボンやポリテトラフルオロエチレン等の潤滑性を有するフィラーが拡散配合された樹脂から形成されている。この第１および第２の動圧発生溝７１、７２が形成された固定軸３の外周面３１のビッカース硬さＨｖは４０以下である。一方、軸孔４１が形成された回転部材４はアルミニウムから形成されている。軸孔４１の内周面４１０には硬質アルマイト処理が施されて硬質被膜が形成されている。この軸孔４１の内周面４１０のビッカース硬さＨｖは２００〜５００である。
【００２５】
このように、本例の偏向走査装置１では、回転部材４に形成された軸孔４１の内周面４１０の方が固定軸３の外周面３１よりも５倍以上も硬いので、固定軸３の外周面３１に第１および第２の動圧発生溝７１、７２が形成されていても、軸孔４１の内周面４１０は殆ど摩耗しない。特に、軸孔４１の内周面４１０の硬さを固定軸３の外周面３１の硬さの１０倍以上にすることにより、さらに摩耗が防止される。また、軸孔４１の内周面４１０は動圧発生溝のない滑らかな面をしているので、固定軸３の外周面３１は軸孔４１の内周面４１０より軟らかいといっても固定軸３の外周面３１は摩耗しにくい。すなわち、硬い部材に動圧発生溝等の凹凸が形成されている場合には、そのエッジ部分によって軟らかい部材を削ってしまうので軟らかい部材の摩耗が大きいが、本例では、逆に、平坦な面（軸孔４１の内周面４１）を硬くして、凹凸（動圧発生溝７１、７２）が形成されている面（固定軸３の外周面３１）を軟らかくしてあるので、軟らかい部材（固定軸３）の摩耗を非常に少なくすることができる。しかも、固定軸３の外周面３１は潤滑性フィラーが拡散された樹脂から構成されており、軸孔４１の内周面４１０との潤滑性が高いので、固定軸３の外周面３１と軸孔４１の内周面４１０とのかじりによる摩耗も発生しない。それ故、固定軸３の外周面３１が摩耗するといっても、その摩耗は少ないので、固定軸３の外周面３１と軸孔４１の内周面４１１との間に構成された動圧軸受け機構７の寿命を長く保つことができる。
【００２６】
また、固定軸３の外周面３１は軸孔４１の内周面４１０よりも軟らかいので、僅かずつではあるが摩耗して、いずれは固定軸３の寿命が尽きてしまうが、軸孔４の内周面４１１には硬質被膜が形成されており、殆ど摩耗しない。それ故、固定軸３が摩耗しても回転部材４はリサイクル可能である。また、モータフレーム２、回転多面鏡５、ロータアセンブリ６Ａおよびステータアセンブリ６Ｂ等の他の部材も消耗することはない。
【００２７】
そこで、本例の偏向走査装置１では、以下に説明するように、摩耗した固定軸３のみを交換して、固定軸３以外の他の部分をリサイクルすることができるように構成されている。
【００２８】
すなわち、固定軸３は、外周面３１に第１および第２の動圧発生溝７１、７２が形成された本体胴部３２と、この本体胴部２４のモータフレーム２側の端面に形成された円柱状の凸部３３を備えている。凸部３３は本体胴部３４よりも小径に形成され、モータ軸線１ａと同軸状に突出している。従って、凸部３３の外周面３３１はモータ軸線１ａに平行に延びている。また、凸部３３よりも外周側で下方を向いて露出した本体胴部３４の環状端面３２１には、内周面に雌ねじが切られたねじ孔３４が形成されている。このねじ孔３４は、モータ軸線１ａの周りに等角度間隔の３箇所に形成されており、環状端面３２１からモータ軸線１ａに平行に開けられている。
【００２９】
これに対して、モータフレーム２には、固定軸３の凸部３３が嵌まる円形状の貫通孔２１が形成されている。貫通孔２１の内周面２１０はモータフレーム２の底面部２４に対して直角に形成されている。ここで、固定軸３の凸部３３の外周面３３１とモータフレーム２の貫通孔２１の内周面２１０は相互に当接して固定軸３のモータフレーム２に対する姿勢を規定する基準面となっている。すなわち、固定軸３の凸部３３がモータフレーム２の貫通孔２１に差し込まれて、凸部３３の外周面３３１が貫通孔２１の内周面２１０に当接すると、固定軸３の姿勢はモータフレーム２の底面部２４に対して垂直に規定される。
【００３０】
また、貫通孔２１の周りにはねじ止め孔２２が貫通している。このねじ止め孔２２は固定軸３に形成されたねじ孔３４と一致する位置に形成されている。これらのねじ止め孔２２を通して固定軸３のねじ孔３４に締結ねじ１１（締結部材）を螺合させることにより、固定軸３がモータフレーム２に締結される。
【００３１】
この締結の際には、締結ねじ１１の頭部１１１とモータフレーム２との間にスペーサ１２が挟まれる。スペーサ１２は所定の厚さをもって全体として環状に形成されたものであり、モータフレーム２の貫通孔２１と一致する位置に形成された中央孔１２２と、モータフレーム２のねじ止め孔２２と一致する位置に形成されて締結ねじ１１が通されるねじ止め孔１２１を備えている。このスペーサ１２は樹脂から形成されており、締結ねじ１１による締め付け力を受けると変形可能である。従って、スペーサ１２は、締結ねじ１１をねじ込んだときには締結ねじ１１の頭部１１１とモータフレーム２の底面部２４との間において変形し、締結ねじ１１による締め付け応力を吸収可能である。
【００３２】
以上説明したように、本例の偏向走査装置１は、第１および第２の動圧発生溝７１、７２が形成された固定軸３の外周面３１よりも軸孔４１の内周面４１０を硬くすることにより双方の摩耗を抑えてあるので、寿命が長い。しかも、交換に手間のかかる回転部材の方を長寿命に構成し、先に寿命の尽きる固定軸３をモータフレーム２に対して締結ねじ１１を用いて固定しているので、締結ねじ１１を着脱するだけで、摩耗して先に寿命の尽きた固定軸３をモータフレーム２から取り外し、新しい固定軸３をモータフレーム２に取り付けることができる。しかも、固定軸３の凸部３３の外周面３３１とモータフレーム２の貫通孔２１の内周面２１０は、締結ねじ１１によって固定軸３をモータフレーム２に固定したときに相互に当接し、固定軸３の姿勢をモータフレーム２の底面部２４に対して垂直に規定する。従って、固定軸３を交換する際には、固定軸３の凸部３３の外周面３３１とモータフレーム２の貫通孔２１の内周面２１０を当接させるだけでよく、煩雑な固定軸３の角度調整を行う必要がない。従って、固定軸３を簡単に交換することができる。また、回転部材４の側は分解する必要がないので、回転部材４に搭載された回転多面鏡５やロータアセンブリ６Ａ等を着脱したり、回転バランスの調整を行うといった煩雑な作業が不要である。従って、偏向走査装置１をリサイクルする際に、固定軸３を交換するだけでよく、その交換も容易なので、リサイクルにかかるコストを低く抑えることができる。
【００３３】
また、締結ねじ１１は、締め付け応力を吸収可能なスペーサ１２を介してモータフレーム２と固定軸３とを固定しているので、締結ねじ１１を締め付ける際にモータフレーム２に過大な応力がかからない。従って、固定軸３を何度交換しても、モータフレーム２に歪み等が発生しないので、モータフレーム２を何度でもリサイクルすることが可能である。
【００３４】
（その他の実施の形態）
なお、上記形態では、固定軸３の全体が潤滑性フィラーの拡散配合された樹脂から形成されているが、固定軸３をアルミニウムから形成して、固定軸３の外周面３１に潤滑性フィラーの配合された樹脂を積層してもよい。
【００３５】
また、上記形態では、軸孔４１の内周面４１０に硬質アルマイト処理を施すことにより硬質被膜を形成しているが、硬質アルマイト処理に限らず、硬質ニッケルメッキ、セラミクスの溶射、或いは粒状ダイヤモンドの塗装等を施して硬質被膜を形成してもよい。
【００３６】
さらに、固定軸３を固定するための締結ねじ１１の本数は３本に限らない。また、着脱可能な締結部材であれば、固定軸３を固定するのは締結ねじ１１に限らない。
【００３７】
さらにまた、上記形態は本発明の軸固定型モータを回転多面鏡の駆動源として用いた場合の例である。光ディスクや磁気ディスク等の回転駆動する装置に対して本発明を同様に適用できることは勿論である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の軸固定型モータにおいては、動圧発生溝が形成された固定軸の外周面よりも、回転部材に形成された軸孔の内周面の方が硬いので、軸孔の内周面は摩耗しない。また、硬い方の軸孔の内周面は動圧発生溝のない滑らかな面をしているので、固定軸の外周面も摩耗しにくい。従って、動圧軸受け機構の寿命を長く保つことができる。また、回転部材よりも先に寿命の尽きる固定軸はモータフレームに対して着脱可能な締結部材で固定されているので、固定軸の寿命が尽きても簡単にモータフレームから取り外すことができると共に、新しい固定軸を簡単にモータフレームに取り付けることができる。しかも、回転部材の側は分解する必要がないので、回転部材に搭載された回転多面鏡やロータアセンブリ等を着脱したり、回転バランスの調整を行うといった煩雑な作業が不要である。従って、リサイクルにかかるコストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した回転多面鏡型偏向走査装置（回転多面鏡型光偏向器）の半断面図である。
【符号の説明】
１      偏向走査装置
１ａ    モータ軸線
２      モータフレーム
３      固定軸
４      回転部材
５      回転多面鏡（ポリゴンミラー）
６Ａ    ロータアセンブリ
６Ｂ    ステータアセンブリ
７      動圧軸受け機構
８      ミラー押さえばね
９      ミラー押さえキャップ
１１    締結ねじ（締結部材）
１２    スペーサ
２１    モータフレームの貫通孔
３１    固定軸の外周面
３２    固定軸の本体胴部
３３    凸部
４１    軸孔
７１    第１の動圧発生溝
７２    第２の動圧発生溝
１１１  締結ねじの頭部
２１０  貫通孔の内周面
３３１  凸部の外周面
４１０  軸孔の内周面
【図１】
0003630995.tif 000002