JP2980854B2 - 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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JP2980854B2
JP2980854B2 JP33264696A JP33264696A JP2980854B2 JP 2980854 B2 JP2980854 B2 JP 2980854B2 JP 33264696 A JP33264696 A JP 33264696A JP 33264696 A JP33264696 A JP 33264696A JP 2980854 B2 JP2980854 B2 JP 2980854B2
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成香 吉本
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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、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より構成される一つの動
圧軸受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Hb,H
cが穿設してある。又入口K付近にはフィルタ23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Ma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1
1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1
2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ま
たは回転単面鏡(以下単に「回転鏡」という。)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、ラジアル支持用の動圧軸受
を形成するための動圧軸と、この動圧軸との間に動圧軸
受を形成した回転自在なスリーブと、このスリーブを介
して保持される回転鏡およびそのモータ回転部とを密閉
のモータケース内に収容した動圧空気軸受型光偏向器に
おいて、上記動圧軸は、その動圧軸受の両側方に同動圧
軸受の方向に空気を送る送り用ヘリングボーン溝を穿設
し、これら送り用ヘリングボーン溝と上記動圧空気軸受
との間に開口する孔を形成し、この孔の他端を大気に連
通する。また、前記送り用ヘリングボーン溝と動圧軸受
との間に開口する孔は、この孔を挟む両者の間の中心位
置に配置し、かつ、動圧軸の中心部の長手方向に穿設し
た中央孔を介して大気に連通する。
【0005】
【作用】上記構成の動圧空気軸受型光偏向器は、動圧軸
に対するスリーブの回転動作により、送り用ヘリングボ
ーン溝が大気と連通する孔を介してケース内の空気を大
気側に送り出してその排出圧とバランスする圧力差を発
生する一方、この孔を介して動圧軸受の両端に大気圧が
導かれることから、ケース内が減圧されるとともに、そ
の影響を受けることなく動圧軸受が大気圧を基礎とする
本来の軸受支持力を発生する。また、開口位置とその連
通孔の位置を所定の構成に限定することにより、加工性
と軸受特性の確保が容易となる。
【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、動圧空気軸受型光偏向器の軸受部を示
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、隣り合うヘリングボーン溝d,eと同
U向きの吸入角βを持った送り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は動圧軸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
送り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と送り用ヘリングボーン
溝q及び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、本発明の光偏向器
は、ラジアル支持のために一般に使用される各種の空気
動圧軸受について、軸受の本来的構成による標準気圧下
における基本的支持特性に基づき、その本来の支持剛性
が確保されるとともに、ケース内の減圧により回転鏡そ
の他の回転部の風損が低減されることから、大気連通孔
とヘリングボーン溝とからなる簡易な構成の圧力調整手
段により、動圧軸受の基本特性を確保しつつ回転駆動の
ための電力消費と回転鏡による回転音を低減することが
できるという特有の作用効果を奏するものである。
【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軸受部
の一実施例の平面図。
【図3】図2の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軸受部
の別の実施例の平面図。
【図5】図4の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軸受部の平
面図。
【図10】図9の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 回転鏡(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 送り用ヘリングボーン溝 r 送り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 昭60−254110(JP,A) 特開 平4−39410(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 26/10 102 F16C 17/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラジアル支持用の動圧軸受を形成するた
    めの動圧軸と、この動圧軸との間に動圧軸受を形成した
    回転自在なスリーブと、このスリーブを介して保持され
    回転鏡およびそのモータ回転部とを密閉のモータケー
    ス内に収容した動圧空気軸受型光偏向器において、上記
    動圧軸は、その動圧軸受の両側方に同動圧軸受の方向に
    空気を送る送り用ヘリングボーン溝を穿設し、これら送
    り用ヘリングボーン溝と上記動圧空気軸受との間に開口
    する孔を形成し、この孔の他端を大気に連通してなるこ
    とを特徴とする動圧空気軸受型光偏向器。
  2. 【請求項2】 前記送り用ヘリングボーン溝と動圧軸受
    との間に開口する孔は、この孔を挟む両者の間の中心位
    置に配置し、かつ、動圧軸の中心部の長手方向に穿設し
    た中央孔を介して大気に連通してなることを特徴とする
    請求項1記載の動圧空気軸受型光偏向器
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