JP2004036899A

JP2004036899A - 流体軸受装置及びこれを有する回転装置

Info

Publication number: JP2004036899A
Application number: JP2003353469A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Saito; 斎藤　浩昭; Takafumi Asada; 浅田　隆文; Tsutomu Hamada; 浜田　力
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】高速回転で、潤滑材が飛散したり、高温で粘度が著しく低下して潤滑材自身の自重で下方に垂れ下がり、油膜切れ、コスレ、焼き付きを生じる事を防止する。
【解決手段】軸３は、軸受穴の内面または軸３の外周面の少なくともいずれか一方に設けられた少なくとも２以上の動圧発生溝２Ｂ、２Ｃの間に、軸方向に沿って上側に下から上方に向けて径が太くなる方向の第１のテーパ部３Ａと、下側に上から下方に向けて径が太くなる方向の第２のテーパ部３Ｂとを有し、スリーブ２と軸３の有するテーパ部３Ａ、３Ｂとのなす角度を０〜１０°の範囲とすることにより、テーパ部にたまった潤滑剤が回転力により下方から上方あるいは上方から下方へ供給され、動圧発生溝２Ｂ、２Ｃには油膜切れが生じない。
【選択図】図１

Description

　本発明は、３〜５万回転／分程度の高速回転をする、レーザビームプリンタ等に用いられるポリゴンスキャナモータ等に用いられる、流体軸受装置及びこれを有する回転装置に関するものである。

　以下図面を参照しながら、従来の流体軸受装置の一例について説明する。図３〜４は従来の流体軸受装置の断面図である。図３〜４において１１はベース板、１２はスリーブで内周面に動圧発生溝１２Ｂを有する軸受穴１２Ａを有している。１３は軸受穴１２Ａに回転自在に挿入された回転軸、１４はスリーブ１２に固定されたスラスト板であり、回転軸１３と、軸受穴１２Ａと、スラスト板１４の間には潤滑剤１５が注入されている。１６は回転軸１３に固定されたディスクで、ロータヨーク１７、ロータ磁石１８が固定されている。１９はモータステータ、２０Ａはディスク１６に取り付けられたミラー、２０Ｂは押さえバネである。

　以上のように構成された従来の流体軸受装置について、以下その動作について説明する。まず、モータステータ１９に通電がされるとロータ磁石１８がロータヨーク１７、ディスク１６、回転軸１３、ミラー２０Ａ、おさえバネ２０Ｂと共に回転駆動される。動圧発生溝１２Ｂは潤滑剤１５にポンピング圧力を与え、回転軸１３は軸受穴１２Ａに対して非接触で回転する。ミラー２０Ａは図示しないレーザ光を反射して図示しない感光ドラムに信号の記録を行なう。

　しかしながら上記のような構成では、次のような問題点がある。図４において３万回転／分以上の高速回転では、潤滑剤１５はモータステータの発熱や軸受自身の発熱等により、１２０℃以上の高温に加熱されるが、この様な状態では、潤滑剤１５は、回転軸１３の回転力で飛散したり、高温で粘度が著しく低下して潤滑剤自身の重力で下方に垂れ下がり、ヘリングボーン形状の動圧発生溝１２Ｂは、特にその上部（図中矢印Ａ）において油膜切れが生じ、時にはコスレや、焼け付きを生じる事もあった。

　上記問題を解決するために本発明の流体軸受装置は、軸受穴を有するスリーブと、前記軸受穴に挿入される軸と、前記軸受穴の内面または前記軸の外周面の少なくともいずれか一方には少なくとも２以上の動圧発生溝が構成され、前記軸は前記２以上の動圧発生溝の間に、前記軸の軸方向に沿って上側に下から上方に向けて径が太くなる方向の第１のテーパ部と、前記軸の軸方向に沿って下側に上から下方に向けて径が太くなる方向の第２のテーパ部とを有し、前記スリーブと前記軸の有するテーパ部とのなす角度が０〜１０°の範囲である構成を有するものである。

　また、上記構成おいて、前記スリーブは前記軸の有する少なくとも２以上のテーパ部に対向する位置の内周面に円周溝を有するものである。

　さらに、上記各構成において、前記スリーブの円周溝は、前記軸の有するテーパ部に対向する位置の内周面に、前記軸の有するテーパ部と同一方向に内径が変化するテーパ部を少なくとも一つ有するものである。

　また、本発明の回転装置は、上記各構成を有する流体軸受装置と、前記軸に取り付けられたディスクと、前記軸に回転力を与えるロータ磁石及びロータヨークとを有するものである。

　本発明は、上記した構成によってテーパ部が潤滑剤のたまりになると共に、テーパ部に付着した潤滑剤が回転力により軸の軸方向に沿って下方から上方あるいは上方から下方へ供給され、このテーパ部の上下に位置する動圧発生溝には共に油膜切れが生じない。

　以上のように本発明は、軸の軸方向に沿って下から上に向かって径が大きくなる軸第１テーパ部又は上から下に向かって径が大きくなる軸第２テーパ部を有する軸がこの軸第１テーパ部又は軸第２テーパ部により潤滑剤を上方又は下方へ運搬供給する事により、潤滑剤が動圧発生溝に確実に保持され長期に亘り安定した回転が得られる。

　以下本発明の実施の形態について、図１〜図２を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態における流体軸受の断面図である。図１において、１はハウジングで、スリーブ２が固定され、このスリーブ２に垂設された軸受穴２Ａには軸３が回転自在に挿入され、軸受穴２Ａの内周、または、軸３の外周面のすくなくともいずれか一方には動圧発生溝２Ｂ、２Ｃが設けられている。

　また、軸受穴２Ａの内周には軸３の軸方向に沿った上側動圧発生溝２Ｂに隣接する位置にスリーブ第１テーパ部２Ｄを、下側動圧発生溝２Ｃに隣接する位置にスリーブ第２テーパ部２Ｅを有している。

　軸３の下端は、ハウジング１の底部に取り付けられたスラスト板４に当接し、上端にはディスク６が固定され、ミラー１０Ａ、押さえバネ１０Ｂが取り付けられている。

　軸３には上側の動圧発生溝２Ｂに向けて径が大きくなる方向のテーパを有する軸第１テーパ部３Ａを動圧発生溝２Ｂに隣接して有し、また、下側の動圧発生溝２Ｃに向けて径が大きくなる方向のテーパを有する軸第２テーパ部３Ｂを動圧発生溝２Ｃに隣接して有している。スリーブ第１テーパ部２Ｄと軸第１テーハ部３Ａ、スリーブ第２テーパ部２Ｅと軸第２テーパ部３Ｂの間の角度θはそれぞれ０〜１０°の範囲である。

　動圧発生溝部２Ｂ、２Ｃおよび軸第１テーパ部３Ａ、軸第２テーパ部３Ｂにはそれぞれ潤滑剤５が注入されている。ディスク６にはロータヨーク７、ロータ磁石８および、ミラー１０Ａ、押さえバネ１０Ｂが取り付けられ、またハウジング１にはモータステータ９が取り付けられている。

　以上のように構成された流体軸受装置についてその動作を説明する。図１において、モータステータ９に通電されると、ロータ磁石８に回転力が与えられ、ロータヨーク７、ディスク６、軸３、ミラー１０Ａ、押さえバネ１０Ｂと共に回転駆動される。この回転により動圧発生溝２Ｂ、２Ｃは潤滑剤５にポンピング力を与え、軸３は軸受穴２Ａに対して非接触回転を行なう。この時、図２に示すように軸第１テーパ部３Ａおよび軸第２テーパ部３Ｂ周辺には潤滑剤５が充分付着する。しかし高速回転では、潤滑剤は、５Ｃに示すように軸受穴２Ａの内周面等を伝わり図中の矢印Ｂ方向に自重で垂れ下がろうとする。そこで軸第１テーパ部３Ａの径が小さい方から、径が大きい方に沿って即ち軸３の軸方向にそって下から上へ、遠心力により潤滑剤５Ｂが運搬され、上側動圧発生溝２Ｂに供給される。同様に潤滑剤５Ａが下側軸受動圧発生溝２Ｃに供給される。そして回転するミラー１０Ａは図示しない発光素子から出されたレーザ光を反射し、図示しない感光ドラムに照射し信号の記録を行なう。

　以上のように本実施の形態によれば、３〜５万回転／分の高速回転においても流体軸受の潤滑剤が動圧発生溝に確実に保持され、長期に亘り安定した回転が得られる。

　なお、本実施形態においてはスリーブ２とハウジング１は別部材である場合について説明したが、プレス構成品、ダイキャスト構成品等からなる完全な一体物であっても同じである。

　なお、本実施形態では、軸、スリーブのテーパ部がある場合について説明したが、スリーブのテーパ部はなくとも、軸テーパ部だけを有していてもほぼ同様の効果が得られる。

　なお、本実施形態においてスリーブ２が回転し、軸３が固定されていても同じである。

本発明の一実施形態の流体軸受装置の断面図図１に示す流体軸受装置の要部断面図従来の流体軸受装置の断面図図３に示す従来の流体軸受装置の要部断面図

符号の説明

　１ハウジング
　２スリーブ
　２Ａ軸受穴
　２Ｂ、２Ｃ動圧発生溝
　２Ｄ第１テーパ部
　２Ｅ第２テーパ部
　３軸
　３Ａ第１テーパ部
　３Ｂ第２テーパ部
　４スラスト板
　５潤滑剤
　６ディスク
　７ロータヨーク
　８ロータ磁石
　９モータステータ
　１０Ａミラー
　１０Ｂ押さえバネ

Claims

軸受穴を有するスリーブと、前記軸受穴に挿入される軸と、前記軸受穴の内面または前記軸の外周面の少なくともいずれか一方には少なくとも２以上の動圧発生溝が構成され、前記軸は前記２以上の動圧発生溝の間に、前記軸の軸方向に沿って上側に下から上方に向けて径が太くなる方向の第１のテーパ部と、前記軸の軸方向に沿って下側に上から下方に向けて径が太くなる方向の第２のテーパ部とを有し、前記スリーブと前記軸の有するテーパ部とのなす角度が０〜１０°の範囲である流体軸受装置。
前記スリーブは前記軸の有する少なくとも２以上のテーパ部に対向する位置の内周面に円周溝を有する請求項１記載の流体軸受装置。
前記スリーブの円周溝は、前記軸の有するテーパ部に対向する位置の内周面に、前記軸の有するテーパ部と同一方向に内径が変化するテーパ部を少なくとも一つ有する請求項１又は請求項２記載の流体軸受装置。
請求項１〜請求項３記載の流体軸受装置と、前記軸に取り付けられたディスクと、前記軸に回転力を与えるロータ磁石及びロータヨークとを有する回転装置。