(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結含油軸受及び該焼結含油軸受の外周部に圧入された軸受ホルダを有するステータと、
前記焼結含油軸受に軸支されたスピンドルが固定され前記ステータに対して回転自在なロータと、を備えたスピンドルモータにおいて、
前記軸受ホルダの内周面と前記スピンドルの外周面との間隙内における前記焼結含油軸受の一端面に隣接する位置に重ねて配置されたドーナツ形状の複数の薄板を備え、
該重ねられた複数の薄板の内周部と前記スピンドルの外周面との間に第１のクリアランスを設けると共に、前記重ねられた複数の薄板の外周部と前記軸受ホルダの内周面との間に第２のクリアランスを設け、
前記焼結含油軸受から前記スピンドル側に湧出した潤滑油が、前記第１のクリアランスと、前記重ねられた複数の薄板のそれぞれの隙間と、前記第２のクリアランスと、を経由して、前記焼結含油軸受の前記スピンドルとは反対側に移動可能な構成にしたことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項２】
前記重ねられた複数の薄板の内径は前記焼結含油軸受の内径より大きく、かつ、前記第１のクリアランスは前記第２のクリアランスより大きいことを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
【請求項３】
前記第１のクリアランスをＣとし、前記スピンドルの外径をＤとしたときに、
１／１００  ≦  Ｃ／Ｄ  ≦  １／１０
であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のスピンドルモータ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピンドルモータに係り、特に超高速回転するレーザビームプリンタ（Ｌａｓｅｒ Ｂｅａｍ Ｐｒｉｎｔｅｒ、以下ＬＢＰと表記する）用スピンドルモータや、光ディスク駆動用スピンドルモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
企業内で発生する大量の情報を管理するため紙情報を高速に出力するＬＢＰの市場は近年拡大を続けている。
ＬＢＰの中で使用されるスピンドルモータの占める役割はそのカラー化に伴い安定した超高速回転が強く要求されている。換言すれば、安定高速回転に必須なモータの軸受構造がより重要視されて来ている。
【０００３】
従来のスピンドルモータについて図５及び図６を用いて以下に説明する。
図５は従来のスピンドルモータの半断面図である。図６は図５のスピンドルモータの要部拡大図であり、油圧の発生と潤滑油２６の流出を説明する図である。
【０００４】
従来のスピンドルモータであるＬＢＰ駆動用スピンドルモータは、ロータ３１とステータ３３から構成されている。
図５において、ロータ３１はスピンドル４を圧入したブッシュ１９、ブッシュ１９に固着したロータヨーク３、ミラー１１と、ミラー１１を固定するスプリング１２、及びロータヨーク３の外周部に固着したリング状駆動マグネット１４とから構成されている。
【０００５】
ロータ３１は、ロータヨーク３の外周部の内側にリング状駆動マグネット１４を固着してある。
駆動マグネット１４の内周部は積層コア８の外周部に対向配置されている。
ロータ３１は、ロータヨーク３が鉄系磁性材料で、中心にブッシング１９を介しステンレス系材のスピンドル４を圧入固着してある。
【０００６】
ステータ３３はモータベース５、軸受６、スラストプレート１０、樹脂製スラストカバー９、オイルシール１７、軸受ホルダ７、積層コア８、及び積層コア８に巻回されたコイル２とから構成されている。
軸受６は、銅または鉄系等の焼結含油金属からなる滑り軸受でなり、鍔部２１をモータベース５にネジ１８によりネジ止めしてある。
軸受６の円筒外周部には軸受ホルダ７を装着し、軸受ホルダ７の外周部には積層コア８の内周部が装着されている。
積層コア８は珪素鋼板からなり、突極（図示せず）にはコイル２が巻回されている。
【０００７】
スピンドル４は、焼結含油軸受６により回転保持されている。スピンドル４の下端は、樹脂製スラストカバー９の上側に設けられた樹脂製スラストプレート１０とスラスト軸受を構成している。
樹脂製スラストカバー９の外周部とモータベース５の間にはシリコンまたはゴム系の弾性材料からなるリング状オイルシール１７を設け、潤滑油２６の漏洩を防止している。
ロータヨーク３の外周部の外側にはロータ抜け防止ネジ１３がモータベース５に取り付けてある。
【０００８】
ロータ３１の上面にはミラー１１が載置され、スプリング１２でブッシュ１９に固定されている。
コイル２に所定の電圧が印加されるとロータ３１は回転し、６角形のミラー１１が回転する。
ミラー１１の回転により、実際のＬＢＰにおいては、図１３に示されるようにミラー１１の側面に照射されるレーザ光２８を反射し感光ドラム２９上の走査を行い図示しない用紙への印刷が可能になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年ＬＢＰ駆動用スピンドルモータは印刷速度の向上のため超高速回転と、同時に長寿命高信頼性が要求されている。
しかし、以下に説明するように超高速回転になるほど軸受端部から外の潤滑油（オイル）の漏れが多くなり、軸受の寿命に大きく影響するという問題点がある。
図６に示すように、スピンドル４の回転により軸受６とスピンドル４の間で油圧２７が生じ、潤滑油２６は表面張力によりスピンドル表面やブッシング面にしみ出し、遠心力によって軸受ホルダ７とブッシュ１９のすきま部２０を通り矢印に示される経路（パス）で外部に流出するようになる。
スピンドルモータの高さを低くするために、ブッシング１９の下側端と軸受６の上端部間を更に狭く（低く）すると潤滑油２６の流出は更に多くなってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、特に、軸受６内の潤滑油が軸受６から外部に流出した潤滑油を毛細管現象により吸引し、軸受６に還流させる潤滑油循環部材１５を、軸受ホルダ７の内周面とスピンドル４の外周面との間隙内で、かつスピンドル方向の、軸受６の少なくとも一端部に隣接する箇所に配置することにより、軸受６内の潤滑油が外部へ流出する潤滑油漏れの発生を抑止できるスピンドルモータを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、下記の（１）〜（３）の構成を有するスピンドルモータを提供する。
（１）  焼結含油軸受及び該焼結含油軸受の外周部に圧入された軸受ホルダを有するステータと、
前記焼結含油軸受に軸支されたスピンドルが固定され前記ステータに対して回転自在なロータと、を備えたスピンドルモータにおいて、
前記軸受ホルダの内周面と前記スピンドルの外周面との間隙内における前記焼結含油軸受の一端面に隣接する位置に重ねて配置されたドーナツ形状の複数の薄板を備え、
該重ねられた複数の薄板の内周部と前記スピンドルの外周面との間に第１のクリアランスを設けると共に、前記重ねられた複数の薄板の外周部と前記軸受ホルダの内周面との間に第２のクリアランスを設け、
前記焼結含油軸受から前記スピンドル側に湧出した潤滑油が、前記第１のクリアランスと、前記重ねられた複数の薄板のそれぞれの隙間と、前記第２のクリアランスと、を経由して、前記焼結含油軸受の前記スピンドルとは反対側に移動可能な構成にしたことを特徴とするスピンドルモータである。
（２）  前記重ねられた複数の薄板の内径は前記焼結含油軸受の内径より大きく、かつ、前記第１のクリアランスは前記第２のクリアランスより大きいことを特徴とする１）に記載のスピンドルモータである。
（３）  前記第１のクリアランスをＣとし、前記スピンドルの外径をＤとしたときに、
１／１００  ≦  Ｃ／Ｄ  ≦  １／１０
であることを特徴とする１）または２）に記載のスピンドルモータである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のスピンドルモータの実施の形態につき、好ましい実施例により、以下に図１乃至図４、図７乃至図１２と共に説明する。
図１は本発明のスピンドルモータの一実施例であるＬＢＰ駆動用スピンドルモータの半断面図、図２は図１のＬＢＰ駆動用スピンドルモータの要部拡大図、図３は本発明の他の実施例であるＬＢＰ駆動用スピンドルモータの半断面図、図４は図３のＬＢＰ駆動用スピンドルモータの要部拡大図、図７はＬＢＰ駆動用スピンドルモータに使用するミラーの平面図及び断面図、図８はＬＢＰ駆動用スピンドルモータのバイアスマグネットの磁極配置を示す図、図９はＬＢＰ駆動用スピンドルモータのバイアスマグネットの他の磁極配置を示す図、図１０はＬＢＰ駆動用スピンドルモータのバイアスマグネットの軸中心が偏倚している状態を示す図、図１１はドーナツ形状薄板の内径とスピンドル外径とのクリアランスに対するモータの寿命を示す図、図１２は多孔質の焼結金属製のリング内径とスピンドル外径とのクリアランスに対するモータの寿命を示す図、図１３はＬＢＰ駆動用スピンドルモータを搭載したＬＢＰの主要部を説明するための図である。
【００１３】
図１において、ロータ１は、鉄系磁性材のロータヨーク３の外周部内側にリング状駆動マグネット１４を接着剤で固着し、内周部は真鍮製ブッシュ（ブッシング）１９を介し、スピンドル（シャフト）４を圧入固定している。
ブッシング１９の軸受端部には焼結含油軸受６の潤滑油の漏出を防止するため樹脂製（例えばＰＯＭ）のオイルディフレクタ２２をブッシュ１９端面のスピンドル４に圧入装着してある。
【００１４】
ロータヨーク３の上面のブッシュ１９には図７に示すアルミニウム材を６角形に加工したミラー（ポリゴンミラー）１１が装着され、更にミラー１１はスプリング１２によりブッシュ１９に保持されている。
スピンドル４は、ブッシング１９に圧入固着され、軸受６で回転自在に保持されている。即ちスピンドル４は、モータベース５に固定された軸受６内で回転自在に保持される。
【００１５】
スピンドル４が軸受６から抜けるのを防止するため、モータベース５の外側にストッパ（抜け防止ネジ）１３を設けている。
このストッパ１３は、鍔の大きいネジを使用し、モータベース５にネジの先端部のみを締めてある。
【００１６】
一方、ステータ２３は、軸受６、軸受ホルダ７、樹脂製スラストカバー９、樹脂製スラストプレート１０、モータベース５、及びコイル２を巻回したコア８とからなる。軸受６、軸受ホルダ７はモータベース５上に固定されている。
軸受６は銅または鉄系等の焼結含油軸受で、その外周部には樹脂製軸受ホルダ７が圧入され、更に軸受ホルダ７の外周部には、コイル２を巻回し珪素鋼板からなる積層コア８の内周部が固着されている。
【００１７】
スピンドル４の下端には樹脂製スラストカバー９の上側に設けられた樹脂製スラストプレート１０によりスラスト軸受が構成されている。
樹脂製スラストカバー９の外周部とモータベース５との間にはシリコンまたはゴム系の弾性材料からなるリング状オイルシール１７が設けられている。
【００１８】
軸受ホルダ（コアブッシング）７の外周の積層コア８の上面にはバイアスマグネット１６が接着固定されてある。
バイアスマグネット１６は、図８のバイアスマグネットの磁極を示した図に示されるように円周上の略半分の部分のみに着磁してある。
【００１９】
このためバイアスマグネット１６に対向しているロータヨーク３の内周端部２４はバイアスマグネット１６の着磁側部分の磁力に吸引される。
バイアスマグネット１６はＮとＳの磁極部分と無着磁部分とで構成されているので、ロータ１は片側のみの吸引によりスピンドル４は軸受６に対し一方にガタ寄せされる。
【００２０】
スピンドル４と軸受６とのクリアランスを、このガタ寄せをすることにより小さくしてオイルホアールによる振動発生を防止している。
オイルホアールは高速回転時に発生するスピンドルの不安定運動である。ミラー１１はスピンドル（シャフト）４に固定されているため、オイルホアールが発生するとミラー１１の不安定運動が発生し、面倒れの原因となる。
【００２１】
バイアスマグネット１６の着磁形態は、図９のバイアスマグネットの磁極を示した図のようにしてもよく、この場合も磁極の極数の多い上側面の吸引が強くなる。
更に図１０に示されるように全周をＮとＳ極に着磁したバイアスマグネット１６の中心とスピンドル４の中心をずらし、左右の吸引力の差によりロータ１をガタ寄せする方法もある。
【００２２】
つぎに、図２を用いて潤滑油（オイル）の漏れの防止の手法について説明する。
軸受６の潤滑油２６を保持するために、軸受ホルダ７の内周面とスピンドル４の外周面との間隙内で、かつスピンドル４の軸方向（長手方向）の、軸受６の端部に隣接する箇所に潤滑油循環部材１５を配置している。本実施例では、潤滑油循環部材１５を軸受６の両端部にそれぞれ配置している。また潤滑油循環部材１５を軸受６の一方の端部(図１の上側の端部のみ)配置しても、潤滑油循環部材１５を軸受６の両端部にそれぞれ配置する構造と同等の作用効果を得ることが出来る。
軸受６は焼結含油軸受で、ロータ１の高速な回転により軸受６より潤滑油２６が湧き出て、その潤滑油２６が表面張力により軸受６の上下端部に流出する。
軸受６の内周とスピンドル４の外周とのなすクリアランスＧは０．００３ｍｍである。
【００２３】
ここで、潤滑油２６の流出を防止する潤滑油循環部材１５の内径は軸受６の内径より大きく、潤滑油循環部材１５の内径とスピンドル外径ＤとのなすクリアランスＣは、軸受ホルダ７内径と潤滑油循環部材１５の外周径とのなすクリアランスより大きく設定してある。
【００２４】
このように設定することによって潤滑油２６はスピンドル４と軸受６の滑り面の潤滑を行い、油圧２７と表面張力により潤滑油循環部材１５の内周部とスピンドル４の外周部とのなすクリアランスに沿って流出するが、毛細管現象により潤滑油循環部材１５の重なった隙間に吸収され同部材の外周に移動し、更に軸受６の滑り面に戻り、再びスピンドル４と軸受６の潤滑に寄与するように循環する。
【００２５】
つぎに、潤滑油循環部材１５がドーナツ状薄板の場合について、以下に説明する。
図２の軸受６の潤滑油２６を保持するために、軸受６の上下端部には夫々５〜６枚のドーナツ形状（ドーナツ形状とは外径と内径とは同心円又は略同心円で厚みが略均一であるリング形状をさす。）薄板を重ね配置している。
本実施例においてはＳＵＳ３０１等のステンレス薄板をプレス加工により外径５．９６ｍｍ、内径３．２４ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのものを５枚重ねて使用している。
【００２６】
また、図３及び図４と共に、図１の複数枚重ねた平ワッシャ（薄板）の代わりに潤滑油循環部材１５として多孔質の焼結金属製のリング２５を設けた場合について、以下に説明する。
多孔質の焼結金属製のリング２５の内周は軸受６の内周より大きく、多孔質の焼結金属製のリング２５の外周面は軸受ホルダ７の内周面に保持してある。
なお、多孔質の焼結金属製のリング２５には、潤滑油を含浸させてもさせなくてもよいが、含浸処理を施しておくと、軸受部に保持される潤滑油の量が増加するので、寿命向上効果が発揮され、より好適である。
【００２７】
つぎに、図２及び図１１と共に潤滑油循環部材であるドーナツ形状薄板１５の内径とスピンドル４の外径ＤとのクリアランスＣと、モータの信頼性寿命（時間（Ｈｒ））の関係について説明する。
【００２８】
図１１のデータは潤滑油循環部材としてドーナツ形状薄板を使い、スピンドルの外径Ｄは３ｍｍとし、クリアランスＣはドーナツ形状薄板の内径とスピンドルの外径Ｄとの差（クリアランス）として得たものである。
【００２９】
図１１は、回転数が５０００、２００００、４００００（１／ｍｉｎ）の時のクリアランスと寿命の関係を示している。
この図１１のグラフは、回転数が速くなるほど寿命に対するクリアランスの影響が大きく影響することを示している。
【００３０】
４００００（１／ｍｉｎ）のとき、クリアランスＣが０．０３（＝Ｄ／１００）より小さくなると、潤滑油循環部材の油圧が高くなり、潤滑油はスピンドルに沿って流出してしまうため、循環機能が十分に発揮されず、寿命が急速に低下し、寿命３０００（Ｈｒ）を下回ってしまう。
同様にクリアランスＣが０．３（＝Ｄ／１０ ）より大きくなると毛細管現象による潤滑油吸引力が不足するため、循環機能が十分に発揮されず、寿命が急速に低下し、寿命３０００（Ｈｒ）を下回ってしまう。一般にＬＢＰモータに要求される寿命は３０００時間であり、クリアランスＣを
１／１００≦Ｃ／Ｄ≦１／１０
とすることにより、ＬＢＰモータ等で要求される要求寿命は達成出来ることが分かる。
【００３１】
故にドーナツ形状薄板１５の内径とスピンドルの外径Ｄとの差（クリアランス）Ｃがスピンドルの外径の１／１００以上でかつ１／１０以下の場合は、スピンドル４の外径に沿って流出した潤滑油２６がドーナツ形状薄板１５により、軸受６に還流され、外部に漏出することがなく有効に利用される。
【００３２】
つぎに図４及び図１２と共に、潤滑油循環部材が多孔質の焼結金属製のリングの場合について説明する。
図１２のデータは図１１と同様に回転数に対しクリアランスと寿命を示している。使用の潤滑性循環部材を多孔質の焼結金属製のリングとし、スピンドルの外径Ｄは３ｍｍとして得たものである。
【００３３】
図１２のデータより分かるように、多孔質の焼結金属製のリング２５の内径とスピンドルの外径Ｄとの差（クリアランス）Ｃを、
１／１００  ≦  Ｃ／Ｄ  ≦  １／１０
のように設定することにより、モータの信頼性寿命を大幅に改善することが出来る。
このような関係に設定することにより高速で長時間の信頼性の高い軸受が確保出来る。
【００３４】
以上説明したのは本発明のスピンドルモータを超高速回転するレーザビームプリンタ駆動用スピンドルモータに適用することについて具体的に説明したが、本発明はこの例に限定されることなく、同様の構成を有する光ディスク駆動用スピンドルモータについても、同様に適用できることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、軸受から外部へ流出する潤滑油を毛細管現象によりドーナツ形状薄板を重ねた隙間に吸引し、ドーナツ形状薄板の外周部と軸受ホルダ内周部の隙間を経由し、軸受内に還流させることが出来るから、軸受内の潤滑油が外部へ流出する潤滑油漏れの発生を確実に抑止できるので、潤滑油切れを起こさず、よって軸受とスピンドルとの焼き付きも起さない長寿命で信頼性の高いスピンドルモータを提供することが出来る。
また、本発明によれば、軸受内から軸受外へ流出する潤滑油を滑り軸受と重ねた平ワッシャの隙間に保持するから、スピンドルが高速回転しても潤滑油漏れの発生を確実に抑止できるので、長寿命で信頼性の高いスピンドルモータを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のスピンドルモータの一実施例であるＬＢＰ駆動用スピンドルモータの半断面図
【図２】  図１のＬＢＰ駆動用スピンドルモータの要部拡大図
【図３】  本発明の他の実施例であるＬＢＰ駆動用スピンドルモータの半断面図
【図４】  図３のＬＢＰ駆動用スピンドルモータの要部拡大図
【図５】  従来のスピンドルモータの半断面図
【図６】  図５のスピンドルモータの要部拡大図
【図７】  ＬＢＰ駆動用スピンドルモータに使用するミラーの平面図及び断面図
【図８】  ＬＢＰ駆動用スピンドルモータのバイアスマグネットの磁極配置を示す図
【図９】  ＬＢＰ駆動用スピンドルモータのバイアスマグネットの他の磁極配置を示す図
【図１０】  ＬＢＰ駆動用スピンドルモータのバイアスマグネットの軸中心が偏倚している状態を示す図
【図１１】  ドーナツ形状薄板の内径とスピンドル外径とのクリアランスに対するモータの寿命を示す図
【図１２】  多孔質の焼結金属製のリング内径とスピンドル外径とのクリアランスに対するモータの寿命を示す図
【図１３】  ＬＢＰ駆動用スピンドルモータを搭載したＬＢＰの主要部を説明するための図
【符号の説明】
１，３１  ロータ
２  コイル
３  ロータヨーク
４  スピンドル（シャフト、軸）
５  モータベース
６  軸受
７  軸受ホルダ（コアブッシング）
８  積層コア
９  樹脂製スラストカバー
１０  （樹脂製）スラストプレート
１１  ６角形のミラー（ポリゴンミラー）
１２  スプリング
１３  ストッパ（抜け防止ネジ）
１４  駆動マグネット
１５  潤滑油循環部材（ドーナツ状薄板）
１６  バイアスマグネット
１７  （リング状）オイルシール
１８  ネジ
１９  ブッシュ（ブッシング）
２０  すきま部
２１  軸受６の鍔部
２２  オイルディフレクタ
２３，３３  ステータ
２４  ロータヨーク３の内周端部
２５  多孔質の焼結金属製のリング
２６  潤滑油（オイル）
２７  油圧
２８  レーザ光
２９  感光ドラム
Ｃ  潤滑油循環部材１５の内径とスピンドル外径Ｄとのなすクリアランス
Ｄ  スピンドル（シャフト）の外径
Ｇ  軸受６の内周とスピンドル４の外周とのなすクリアランス
【図１】
0003963140.tif 000002
【図２】
0003963140.tif 000003
【図３】
0003963140.tif 000004
【図４】
0003963140.tif 000005
【図５】
0003963140.tif 000006
【図６】
0003963140.tif 000007
【図７】
0003963140.tif 000008
【図８】
0003963140.tif 000009
【図９】
0003963140.tif 000010
【図１０】
0003963140.tif 000011
【図１１】
0003963140.tif 000012
【図１２】
0003963140.tif 000013
【図１３】
0003963140.tif 000014