JP2645773B2 - 動圧空気軸受型光偏向器 - Google Patents

動圧空気軸受型光偏向器

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JP2645773B2
JP2645773B2 JP32695591A JP32695591A JP2645773B2 JP 2645773 B2 JP2645773 B2 JP 2645773B2 JP 32695591 A JP32695591 A JP 32695591A JP 32695591 A JP32695591 A JP 32695591A JP 2645773 B2 JP2645773 B2 JP 2645773B2
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成香 吉本
明義 高橋
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報機器、画像機器、
計測機器に用いられる動圧空気軸受型光偏向器に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来例の動圧空気軸受型光偏向器の一例
の構造と作用とを図8から図12を参照して説明する。
図8は従来例の動圧空気軸受型光偏向器の断面図であ
る。動圧軸1aはモータケース3に焼きばめ等で隙間な
く固着されている。また、動圧軸1aとカバー部材4は
Oリング20を介して、又カバー部材4とモータケース
3はOリング21を介して、隙間なく固着されている。
モータケース3の開口部に架設した支持板17にホール
素子18を設ける。動圧軸1aの外周には円筒状スリー
ブ2が嵌挿してあり、更にスリーブ2の外周にはマグネ
ット22が嵌挿固着され、このスリーブ2と対面するよ
うにモータケース3の垂直側壁内に設けたヨーク16に
はコイル15を巻回する。モータケース3の内側壁上に
は、動圧軸1aの外周に渉ってスラスト動圧軸受12を
設け、スラスト動圧軸受12上にワッシャ13を配設す
る。また符号14はマグネット22の下端に設けられ、
ワッシャ13に固着したスペーサである。カバー部材4
内には、スリーブ2の外周に固定したハブ6とこのハブ
6に水平にネジ9で固着した回転多面鏡5とを、スリー
ブ2と共に動圧軸1aの外周を回転自在に、収納する。
又スリーブ2の上端とこれに対面するカバー部材4の内
側面にそれぞれ極性の異なる一対のスラスト抑え用磁石
10,11を配設する。モータ回転部内の空間と外部と
は、動圧軸1aとスリーブ2の間の隙間を通して、後述
する動圧軸1aに設けた入口Kを具えた長手方向の中心
孔Hgと、これに連通している孔Hb,Hcの開口部に
より流通している。コイル15に通電すると、ヨーク1
6、ホール素子18、マグネット22よりなるモータ駆
動部が作動して、その外周に、マグネット22を嵌挿固
着した円筒状スリーブ2がスラスト動圧軸受12に支持
され、動圧軸1aを芯として回転する。それと同時に前
記スリーブ2の外周に設けたハブ6と共に回転多面鏡5
が回転する。この際、動圧軸1aとスリーブ2の間に動
圧が発生し、この動圧により軸受剛性が生ずる。又磁石
10、11との間には磁石の反発力により適宜な隙間が
保持されている。動圧軸1aとスリーブ2との間の隙間
内の空気の圧力分布を、図9から図12で説明する。図
9は動圧軸1aの平面図で、動圧軸受部を示す。動圧軸
1aには互いに反対向きの吸入角βを持ったヘリングボ
ーン溝HdとHeと溝非加工部Hfより構成される一対
の動圧軸受部Maが設けてある。図10は動圧軸1aの
上半分の断面図であり、動圧軸1aの中心部の長手方向
に、大気と連通する入口Kを具えた中央孔Hgと、この
中央孔Hgに連通してスリーブ2の方向へ開口する孔H
b,Hcが穿設してある。又入口K付近にはフィルタ2
3が設けてある(図8)。孔Hb,Hcの開口部はヘリ
ングボーン溝Hd,Heの中心に位置しており、図9で
図示の従来例の動圧空気軸受型光偏向器の動圧軸受部M
aの境界条件は孔Hb,Hcの開口部分での空気の圧力
が大気圧に等しいということになる。又回転安定状態で
は、図11に図示のように、空気吸い込み口では軸方向
の質量流量は0になるので、この動圧軸受部Ma内の圧
力分布は図12に図示の状態となる。図12において縦
軸は代表値を大気圧にとった無次元圧力Pであり、P=
1のとき空気圧は大気圧に等しいことを示す。この従来
例では図12に示すように、動圧軸受部Maの両端の空
気吸い込み口では大気圧よりも圧力が低くなるから、図
8で示す動圧空気軸受型光偏向器内の空気圧は大気圧よ
りも低くなり、風損を小さくしているが、しかし、動圧
軸受部Maの内部の最大空気圧は前記の通り大気圧とな
っていた。
【0003】
【発明の解決すべき課題】前記従来例の動圧空気軸受型
光偏向器では、モータ回転部の回転により回転多面鏡、
回転単面鏡を含むモータ回転部の外周における気圧を低
下させて回転多面鏡又は回転単面鏡の風損を少なくする
ために動圧軸とスリーブとの隙間の気圧を大気圧として
いるので、軸受剛性が低くなるという問題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】 本発明は前記問題を解
決するためになされたもので、モータケース3に立設し
た動圧軸1と外周の回転多面鏡5又は回転単面鏡と共に
回転自在のモータ回転部22とをモータケース3とカバ
ー部材4内に収納した光偏向器において、前記モータケ
ース3とカバー部材4を隙間なく固着し、内設した動圧
軸1の中心部の長手方向に、大気と連通している中央孔
gを穿設し、同動圧軸1の外周にヘリングボーン溝d,
e,d,eによる二つの動圧軸受M,Mを構成し、その
最外側のヘリングボーン溝d,eの外側に動圧軸受Mの
方向に空気を送る減圧用ヘリングボーン溝q,rを穿設
し、これら減圧用ヘリングボーン溝q,rと上記動圧軸
受M,Mとの間の中心位置に、上記中央孔gと連通して
おり、動圧軸1とスリーブ2との隙間方向へ開口した孔
b,cを穿設し、モータ回転部22の回転により回転多
面鏡5、回転単面鏡を含むモータ回転部22の外周にお
ける気圧を低下せしめながら動圧軸受M,Mの気圧を大
気圧よりも高く保ち、回転多面鏡5又は回転単面鏡の風
損を少なくしつつ軸受剛性を高めることものである。
【0005】
【作用】本発明の動圧空気軸受型光偏向器においては、
モータ回転部が回転すると動圧軸受部を構成する孔がモ
ータ回転部外周における空気を吸い込むことにより、光
偏向器内部の気圧を下げると同時に動圧軸とスリーブと
の隙間の気圧を大気圧よりも高めることによって、回転
多面鏡又は回転単面鏡による風損を少なくしたままで剛
性を高めることができる。
【0006】
【実施例】以下添付図面を参照して、本発明に係る動圧
空気軸受型光偏向器の実施例について説明する。尚、本
実施例においては回転多面鏡を装着した動圧空気軸受型
光偏向器について述べているが、回転単面鏡を装着して
もよいことは勿論である。尚従来例の動圧空気軸受型光
偏向器の説明において採用した符号のうち、本実施例と
同一のものは同一部材を示す。図1は本発明による動圧
空気軸受型光偏向器の断面図である。動圧軸1はモータ
ケース3に焼きばめ等で隙間なく固着されている。又、
動圧軸1とカバー部材4はOリング20を介して、又カ
バー部材4とモータケース3とはOリング21を介して
隙間なく固着されている。モータ回転部内の空間と外部
とは、動圧軸1とスリーブ2の間の隙間を通して、後述
する動圧軸1に設けた長手方向の中心孔gと、これに連
通している孔b,cの開口部により流通している。ヨー
ク16、コイル15…、ホール素子18、マグネット2
2から構成されるモータ部を駆動すると、マグネット2
2が固着された中空円筒形のスリーブ2が回転し、更
に、スリーブ2に固着されたハブ6にネジ9で固着され
た回転多面鏡5が回転する。この際、動圧軸1とスリー
ブ2の間に動圧が発生し、この動圧により軸受剛性が生
ずる。
【0007】動圧軸1とスリーブ2との間の隙間内の空
気の圧力分布を、図2から図7で説明する。図2は動圧
軸1の断面図で、動圧軸受Mを示す。動圧軸1には、互
いに反対向きの吸入角βを持ったヘリングボーン溝dと
eと溝非加工部fより構成される2つの動圧軸受M,M
と、この2つの動圧軸受M,Mの両側端に位置し、とな
りあうヘリングボーン溝d,eと同じ向きの吸入角βを
持って動圧軸受Mの方向に空気を送る減圧用ヘリングボ
ーン溝qとrが設けてある。又動圧軸受Mは、図4に示
すように溝非加工部をなくして、全面加工を施したヘリ
ングボーン溝d,eのみであってもよい。図3は動圧溝
1の上半分の断面図であり、動圧軸1の中心部の長手方
向に、大気と連通する入口Kを具えた中央孔gと、この
中央孔gに連通してスリーブ2の方向へ開口する孔b,
cが穿設してある。入口K付近にはフィルタ23が設け
てある。孔b,cの開口部は、動圧軸受M,Mとその外
側に設けた減圧用ヘリングボーン溝q及びrとの、それ
ぞれの中心に位置しており、図1で図示の本発明に係る
動圧空気軸受型光偏向器の動圧軸1の境界条件は孔b,
cの開口部分での空気の圧力が大気圧に等しいというこ
とになる。又回転安定状態では、図6に図示のように、
空気吸い込み口では軸方向の質量流量は0になるので、
この動圧軸1内の圧力分布は図7に図示の状態となる。
図7において縦軸は代表値を大気圧にとった無次元圧力
Pであり、P=1のとき空気圧は大気圧に等しいことを
示す。本発明では、前記の通り動圧軸受Mとヘリングボ
ーン溝q,rとの中心に位置する孔b,cの開口部分で
の空気の圧力が大気圧に等しくなるため、図7に示すよ
うに空気吸い込み口における気圧は大気圧よりも低くな
って、図1で示す動圧空気軸受型光偏向器内の気圧も大
気圧より低くなるが、動圧軸1とスリーブ2との間の隙
間内の最大空気圧は大気圧よりも高くなり、風損を低下
させたまま軸受剛性を高めることができる。
【0008】
【効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、
回転多面鏡の周囲圧力を下げたまま動圧軸受内部すなわ
ち動圧軸とスリーブの隙間の気圧を高めることができる
ので、風損を小さくしてモータの省力化を行う際にも軸
受剛性を低下させることがなく、モータの性能を維持で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る動圧空気軸受型光偏向器の一実施
例の断面図。
【図2】本発明に係る動圧空気軸受型光偏向器の動圧軸
受部の一実施例の平面図。
【図3】図2の動圧軸受部の上半分断面図。
【図4】本発明に係る動圧空気軸受型光偏向器の動圧軸
受部の別の実施例の平面図。
【図5】図4の動圧軸受部の上半分断面図。
【図6】図2に図示するヘリングボーン溝を具えたスリ
ーブを含む動圧軸受部の断面図。
【図7】図6に示す動圧空気軸受型光偏向器の動圧軸受
部周辺の圧力分布の図。
【図8】従来例の動圧空気軸受型光偏向器の断面図。
【図9】従来例の動圧空気軸受型光偏向器の動圧軸受部
の平面図。
【図10】図9の動圧軸受部の上半分断面図。
【図11】図9に図示するヘリングボーン溝を具えたス
リーブを含む動圧軸受部の断面図。
【図12】図11に示す動圧空気軸受型光偏向器の動圧
軸受部周辺の圧力分布の図。
【符号の説明】
1 動圧軸 2 スリーブ 3 モータケース 4 カバー部材 5 回転多面鏡 10 スラスト抑え用磁石 11 スラスト抑え用磁石 12 スラスト動圧軸受 13 ワッシャ 15 コイル 16 ヨーク 20 Oリング 21 Oリング 22 マグネット 23 フィルタ b 孔 c 孔 d ヘリングボーン溝 e ヘリングボーン溝 q 減圧用ヘリングボーン溝 r 減圧用ヘリングボーン溝 f 溝非加工部 g 中央孔 K 入口 M 動圧軸受
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−27194(JP,A) 実開 昭62−161213(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータケースに立設した動圧軸と外周の
    回転多面鏡又は回転単面鏡と共に回転自在のモータ回転
    部とをモータケースとカバー部材内に収納した光偏向器
    において、前記モータケースとカバー部材を隙間なく固
    着し、内設した動圧軸の中心部の長手方向に、大気と連
    通している中央孔を穿設し、同動圧軸の外周にヘリング
    ボーン溝による二つの動圧軸受を構成し、その最外側の
    ヘリングボーン溝の外側に動圧軸受の方向に空気を送る
    減圧用ヘリングボーン溝を穿設し、これら減圧用ヘリン
    グボーン溝と上記動圧軸受との間の中心位置に、上記中
    央孔と連通しており、動圧軸とスリーブとの隙間方向へ
    開口した孔を穿設し、モータ回転部の回転により回転多
    面鏡、回転単面鏡を含むモータ回転部の外周における気
    圧を低下せしめながら動圧軸受の気圧を大気圧よりも高
    く保ち、回転多面鏡又は回転単面鏡の風損を少なくしつ
    つ軸受剛性を高めることを特徴とする動圧空気軸受型光
    偏向器。
JP32695591A 1991-11-15 1991-11-15 動圧空気軸受型光偏向器 Expired - Lifetime JP2645773B2 (ja)

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KR20020042786A (ko) * 2002-05-11 2002-06-07 황철홍 자기부상을 이용한 원심식 공기 동압 베어링
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