JP3266161B2 - 複合軸受体 - Google Patents
複合軸受体Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般的には軸受体お
よびそれを用いた回転多面鏡等の装置に関し、より特定
的には高速回転に耐え得る軸受体の構造およびそれを用
いた装置に関するものである。
よびそれを用いた回転多面鏡等の装置に関し、より特定
的には高速回転に耐え得る軸受体の構造およびそれを用
いた装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
にレーザプリンタ、ファクシミリ、バーコード読取装置
等に設けられる回転駆動部を構成する部材には高速回転
に耐え得るものが要求される。たとえば、印字速度の高
速化に伴い、レーザプリンタにおけるポリゴンミラー
（多面鏡）の回転装置には２００００ｒ．ｐ．ｍ．以上
の回転速度が要求されるようになってきた。従来、この
回転装置における摺動部には、たとえば軸受部にはボー
ルベアリングが用いられてきた。しかしながら、焼付
き、摩耗等の問題により、従来のボールベアリングを使
用する限りにおいては、１６０００ｒ．ｐ．ｍ．程度が
耐え得る上限の回転速度であった。
にレーザプリンタ、ファクシミリ、バーコード読取装置
等に設けられる回転駆動部を構成する部材には高速回転
に耐え得るものが要求される。たとえば、印字速度の高
速化に伴い、レーザプリンタにおけるポリゴンミラー
（多面鏡）の回転装置には２００００ｒ．ｐ．ｍ．以上
の回転速度が要求されるようになってきた。従来、この
回転装置における摺動部には、たとえば軸受部にはボー
ルベアリングが用いられてきた。しかしながら、焼付
き、摩耗等の問題により、従来のボールベアリングを使
用する限りにおいては、１６０００ｒ．ｐ．ｍ．程度が
耐え得る上限の回転速度であった。
【０００３】レーザプリンタにおけるポリゴンミラーを
さらに高速度で回転させるために、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4
等のセラミックスからなる空気軸受（動圧気体軸受）を
回転摺動部に用いることが特開平２−１７３６１０号公
報において提案されている。この空気軸受を用いる回転
装置においては、回転体が回転されると、少なくともラ
ジアル軸受体と回転体との間のクリアランスへ溝を介し
て空気が強制的に導入される。これにより、そのクリア
ランス内の空気圧が高められ、各部材間に設けられた空
気軸受を介して回転体が高速度で回転され得る。このよ
うに、高速回転を実現するために、軸受体と回転体との
間のクリアランスへ空気を強制的に導入するための溝を
軸受体に設ける必要がある。このことは、セラミックス
からなる軸受体に高い加工・組立精度を要求し、製造コ
ストの上昇を招く。
さらに高速度で回転させるために、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4
等のセラミックスからなる空気軸受（動圧気体軸受）を
回転摺動部に用いることが特開平２−１７３６１０号公
報において提案されている。この空気軸受を用いる回転
装置においては、回転体が回転されると、少なくともラ
ジアル軸受体と回転体との間のクリアランスへ溝を介し
て空気が強制的に導入される。これにより、そのクリア
ランス内の空気圧が高められ、各部材間に設けられた空
気軸受を介して回転体が高速度で回転され得る。このよ
うに、高速回転を実現するために、軸受体と回転体との
間のクリアランスへ空気を強制的に導入するための溝を
軸受体に設ける必要がある。このことは、セラミックス
からなる軸受体に高い加工・組立精度を要求し、製造コ
ストの上昇を招く。
【０００４】また、空気軸受は埃の侵入を嫌うため、清
浄な環境下で使用される必要がある。このことから、空
気軸受は密閉容器に収納された形態で用いられるなど、
空気軸受に伴う構造が複雑になり、収納空間が大きくな
る等の欠点があった。
浄な環境下で使用される必要がある。このことから、空
気軸受は密閉容器に収納された形態で用いられるなど、
空気軸受に伴う構造が複雑になり、収納空間が大きくな
る等の欠点があった。
【０００５】図５は、従来のセラミックスによって形成
されたブッシュタイプの滑り軸受体の概略構造を示す縦
断面図である。このブッシュタイプの滑り軸受体は、２
つのスラスト滑り軸受体８１，８２と、一対のラジアル
滑り軸受体および回転体８３，８４とから構成される。
このように構成されるブッシュタイプの滑り軸受体は、
起動停止時における低速域での各部材間の摺動には耐え
得る。しかしながら、５０００ｒ．ｐ．ｍ．を越える高
速回転に伴う摺動においては、軸受部材同士の接触によ
る衝撃を伴ったたたき摩耗現象が発生する。そのため、
従来のブッシュタイプの滑り軸受体はその摺動に耐える
ことが困難であり、摺動面が荒れることにより摩擦抵抗
が増加するという欠点があった。特に、スラスト方向の
荷重に対しては、この傾向が顕著である。同一の負荷荷
重で比較すると、スラスト方向の摩擦抵抗はラジアル方
向の摩擦抵抗に比べて５〜１０倍大きい。
されたブッシュタイプの滑り軸受体の概略構造を示す縦
断面図である。このブッシュタイプの滑り軸受体は、２
つのスラスト滑り軸受体８１，８２と、一対のラジアル
滑り軸受体および回転体８３，８４とから構成される。
このように構成されるブッシュタイプの滑り軸受体は、
起動停止時における低速域での各部材間の摺動には耐え
得る。しかしながら、５０００ｒ．ｐ．ｍ．を越える高
速回転に伴う摺動においては、軸受部材同士の接触によ
る衝撃を伴ったたたき摩耗現象が発生する。そのため、
従来のブッシュタイプの滑り軸受体はその摺動に耐える
ことが困難であり、摺動面が荒れることにより摩擦抵抗
が増加するという欠点があった。特に、スラスト方向の
荷重に対しては、この傾向が顕著である。同一の負荷荷
重で比較すると、スラスト方向の摩擦抵抗はラジアル方
向の摩擦抵抗に比べて５〜１０倍大きい。
【０００６】そこで、この発明は上記の問題点を解決す
るためになされたもので、高速回転に耐え得る軸受体の
構造を提供することを目的とする。
るためになされたもので、高速回転に耐え得る軸受体の
構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に従った複合軸
受体は、磁気軸受体と、滑り軸受体とを備える。磁気軸
受体は少なくともスラスト荷重を支持するためのもので
ある。滑り軸受体はセラミックス焼結体からなり、少な
くともラジアル荷重を支持するためのものである。滑り
軸受体の内外輪のクリアランスと長さの比は１／１００
０以下である。滑り軸受体の角部はｒ面を含み、そのｒ
面の表面粗度は１．０μｍＲａ以下である。
受体は、磁気軸受体と、滑り軸受体とを備える。磁気軸
受体は少なくともスラスト荷重を支持するためのもので
ある。滑り軸受体はセラミックス焼結体からなり、少な
くともラジアル荷重を支持するためのものである。滑り
軸受体の内外輪のクリアランスと長さの比は１／１００
０以下である。滑り軸受体の角部はｒ面を含み、そのｒ
面の表面粗度は１．０μｍＲａ以下である。
【０００８】ここで、磁気軸受体は磁石の反発力あるい
は引力を用いてスラスト荷重を支持または軽減するため
のものである。滑り軸受体はラジアル荷重と、残りのス
ラスト荷重（ゼロである場合を含む）とを支持するため
のものである。
は引力を用いてスラスト荷重を支持または軽減するため
のものである。滑り軸受体はラジアル荷重と、残りのス
ラスト荷重（ゼロである場合を含む）とを支持するため
のものである。
【０００９】好ましくは、この発明の滑り軸受体は窒化
ケイ素系焼結体からなる。その窒化ケイ素系焼結体は、
少なくともＪＩＳ３点曲げ強度として８０ｋｇ／ｍｍ2
以上、好ましくは１００ｋｇ／ｍｍ2 以上、破壊靭性値
として５ＭＰａ・ｍ1/2 以上の機械的特性を有してい
る。
ケイ素系焼結体からなる。その窒化ケイ素系焼結体は、
少なくともＪＩＳ３点曲げ強度として８０ｋｇ／ｍｍ2
以上、好ましくは１００ｋｇ／ｍｍ2 以上、破壊靭性値
として５ＭＰａ・ｍ1/2 以上の機械的特性を有してい
る。
【００１０】また、好ましくは、この発明の滑り軸受体
は無潤滑軸受体である。
は無潤滑軸受体である。
【００１１】
【００１２】この発明の複合軸受体は、無潤滑で高速回
転が可能なため、クリーンな雰囲気が要求される回転多
面鏡、ハードディスク、光磁気ディスク等に適する。
転が可能なため、クリーンな雰囲気が要求される回転多
面鏡、ハードディスク、光磁気ディスク等に適する。
【００１３】この発明の複合軸受体を用いて回転多面鏡
を構成する場合、回転部分を覆うように蓋を配置するの
が好ましい。
を構成する場合、回転部分を覆うように蓋を配置するの
が好ましい。
【００１４】
【作用】この発明においては、軸受体の摩擦抵抗の増大
に最も大きく寄与するスラスト方向の荷重が、磁気軸受
体によって、磁石の反発力または引力を用いて支持また
は軽減され得る。これにより、回転速度の増加に対して
駆動トルクの上昇が極めて小さく抑えられ得る。したが
って、この発明の複合軸受体は高速回転の軸受に適す
る。
に最も大きく寄与するスラスト方向の荷重が、磁気軸受
体によって、磁石の反発力または引力を用いて支持また
は軽減され得る。これにより、回転速度の増加に対して
駆動トルクの上昇が極めて小さく抑えられ得る。したが
って、この発明の複合軸受体は高速回転の軸受に適す
る。
【００１５】また、この発明の滑り軸受体が一定値以上
の強度、破壊靭性値を備えた窒化ケイ素系の焼結体から
構成されると、結晶粒子の脱落等によって、軸受体を構
成する窒化ケイ素系焼結体の表面が欠損することなく、
耐チッピング性にも優れる。窒化ケイ素系焼結体からな
る滑り軸受体は、たたき摩耗現象を伴った高速摺動に対
しても優れた耐摩耗性を備えている。したがって、上記
の磁気軸受体と組合せることができ、回転速度の増加に
対して駆動トルクの上昇を極めて小さく抑えることが可
能な滑り軸受体の材料の一例として、上述の窒化ケイ素
系焼結体を挙げることができる。
の強度、破壊靭性値を備えた窒化ケイ素系の焼結体から
構成されると、結晶粒子の脱落等によって、軸受体を構
成する窒化ケイ素系焼結体の表面が欠損することなく、
耐チッピング性にも優れる。窒化ケイ素系焼結体からな
る滑り軸受体は、たたき摩耗現象を伴った高速摺動に対
しても優れた耐摩耗性を備えている。したがって、上記
の磁気軸受体と組合せることができ、回転速度の増加に
対して駆動トルクの上昇を極めて小さく抑えることが可
能な滑り軸受体の材料の一例として、上述の窒化ケイ素
系焼結体を挙げることができる。
【００１６】また、回転多面鏡、ハードディスク、光磁
気ディスクにおいては、軸受に高い回転精度が要求され
る。これに対して、滑り軸受体の内外輪のクリアランス
と長さの比を１／１０００以下に抑え、機械的に軸受の
倒れを抑制することにより、回転多面鏡、ハードディス
ク、光磁気ディスク用軸受としての使用に耐える高い回
転精度を達成することができる。
気ディスクにおいては、軸受に高い回転精度が要求され
る。これに対して、滑り軸受体の内外輪のクリアランス
と長さの比を１／１０００以下に抑え、機械的に軸受の
倒れを抑制することにより、回転多面鏡、ハードディス
ク、光磁気ディスク用軸受としての使用に耐える高い回
転精度を達成することができる。
【００１７】さらに、滑り軸受体の内外輪が高速回転中
に接触する場合、軸受部材の角部が接触する確率が高く
なり、角部がとがっていると接触した相手材を損傷する
ことがある。このため、角部はｒ面とすることが好まし
く、さらには、ｒ面の表面粗度を１．０μｍＲａ以下に
抑えることにより、耐負荷荷重が著しく向上することが
本願発明者らによって判明した。
に接触する場合、軸受部材の角部が接触する確率が高く
なり、角部がとがっていると接触した相手材を損傷する
ことがある。このため、角部はｒ面とすることが好まし
く、さらには、ｒ面の表面粗度を１．０μｍＲａ以下に
抑えることにより、耐負荷荷重が著しく向上することが
本願発明者らによって判明した。
【００１８】この発明の複合軸受体を用いて回転多面鏡
を作製し、面倒れ、ジッタ（回転むら）を測定した結
果、レーザ光の入射および反射のためのスリットを設け
た蓋を、回転部分を覆うように配置すると、回転が安定
し、面倒れ、ジッタが向上することが判明した。これ
は、磁石の反発力または引力を用いて浮上している回転
部分が風の影響を受け易く、気流の乱れによって面倒
れ、ジッタが悪影響を受けるが、回転部分に蓋をするこ
とにより、気流の乱れが緩和され、面倒れ、ジッタが向
上するためと考えられる。
を作製し、面倒れ、ジッタ（回転むら）を測定した結
果、レーザ光の入射および反射のためのスリットを設け
た蓋を、回転部分を覆うように配置すると、回転が安定
し、面倒れ、ジッタが向上することが判明した。これ
は、磁石の反発力または引力を用いて浮上している回転
部分が風の影響を受け易く、気流の乱れによって面倒
れ、ジッタが悪影響を受けるが、回転部分に蓋をするこ
とにより、気流の乱れが緩和され、面倒れ、ジッタが向
上するためと考えられる。
【００１９】
【実施例】まず、この発明の一実施例の滑り軸受体の材
料として窒化ケイ素系の焼結体の製造方法について説明
する。
料として窒化ケイ素系の焼結体の製造方法について説明
する。
【００２０】平均粒径が０．３μｍ、粒度分布が３σ＝
０．２０μｍ、α結晶化率が９６．５％、酸素量が１．
４重量％であるＳｉ3 Ｎ4 の原料粉末を準備した。この
Ｓｉ 3 Ｎ4 の原料粉末を９２重量％、平均粒径が０．８
μｍのＹ2 Ｏ3 粉末を４重量％、平均粒径が０．５μｍ
のＡｌ2 Ｏ3 粉末を３重量％、平均粒径が１．０μｍの
ＡｌＮ粉末を１重量％の割合で、エタノール中で１００
時間ボールミルを用いて湿式混合した。その後、乾燥し
て得られた混合粉末を５０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でＣ
ＩＰ（冷間静水圧）成形した。得られた成形体を１気圧
の窒素ガス雰囲気下で温度１６００℃において４時間保
持した。さらに、温度１７５０℃において６時間、焼結
処理を施すことにより焼結体を得た。その後、この焼結
体に温度１７００℃において１０００気圧の窒素ガス雰
囲気中で３時間のＨＩＰ（熱間静水圧）処理を施した。
０．２０μｍ、α結晶化率が９６．５％、酸素量が１．
４重量％であるＳｉ3 Ｎ4 の原料粉末を準備した。この
Ｓｉ 3 Ｎ4 の原料粉末を９２重量％、平均粒径が０．８
μｍのＹ2 Ｏ3 粉末を４重量％、平均粒径が０．５μｍ
のＡｌ2 Ｏ3 粉末を３重量％、平均粒径が１．０μｍの
ＡｌＮ粉末を１重量％の割合で、エタノール中で１００
時間ボールミルを用いて湿式混合した。その後、乾燥し
て得られた混合粉末を５０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でＣ
ＩＰ（冷間静水圧）成形した。得られた成形体を１気圧
の窒素ガス雰囲気下で温度１６００℃において４時間保
持した。さらに、温度１７５０℃において６時間、焼結
処理を施すことにより焼結体を得た。その後、この焼結
体に温度１７００℃において１０００気圧の窒素ガス雰
囲気中で３時間のＨＩＰ（熱間静水圧）処理を施した。
【００２１】このようにして得られた窒化ケイ素系の焼
結体は、長さ３０μｍ当りの線密度が３５個以上である
結晶粒子を含み、その粒界相の体積率が１５体積％以下
であり、最大径が２０μｍ以下の気孔を含み、その気孔
の含有率が３％以下であった。また、この焼結体はＪＩ
Ｓ３点曲げ強度として８０ｋｇ／ｍｍ2 以上、破壊靭性
値として５ＭＰａ・ｍ1/2 以上の機械的特性を有してい
た。得られた焼結体から滑り軸受体を作製し、所定の試
験機を用いてその軸受性能を評価した。
結体は、長さ３０μｍ当りの線密度が３５個以上である
結晶粒子を含み、その粒界相の体積率が１５体積％以下
であり、最大径が２０μｍ以下の気孔を含み、その気孔
の含有率が３％以下であった。また、この焼結体はＪＩ
Ｓ３点曲げ強度として８０ｋｇ／ｍｍ2 以上、破壊靭性
値として５ＭＰａ・ｍ1/2 以上の機械的特性を有してい
た。得られた焼結体から滑り軸受体を作製し、所定の試
験機を用いてその軸受性能を評価した。
【００２２】図１は、用いられた軸受性能評価試験機の
構成を示す概略図である。１０ｍｍの内径を有するよう
に滑り軸受体１００を作製する。この滑り軸受体１００
は、回転体２００の軸を受けるように設けられる。ま
た、回転体２００の上部には、回転体２００を浮上させ
るためにフェライト磁石の反発力を利用して構成される
磁気軸受体５００が装着される。モータ３００によって
回転体２００の回転数を設定値まで到達させた後、その
設定回転数で１０分間保持した。その後、トルク計４０
０を用いて駆動トルクを測定した。
構成を示す概略図である。１０ｍｍの内径を有するよう
に滑り軸受体１００を作製する。この滑り軸受体１００
は、回転体２００の軸を受けるように設けられる。ま
た、回転体２００の上部には、回転体２００を浮上させ
るためにフェライト磁石の反発力を利用して構成される
磁気軸受体５００が装着される。モータ３００によって
回転体２００の回転数を設定値まで到達させた後、その
設定回転数で１０分間保持した。その後、トルク計４０
０を用いて駆動トルクを測定した。
【００２３】図２は、軸受によって支持される回転軸の
回転数［ｒ．ｐ．ｍ．］（または滑り軸受体の内周面に
おける周速［ｍ／ｓｅｃ］）と駆動トルク［ｇ・ｃｍ］
との関係を上記の測定結果に基づいて示すグラフであ
る。上述の滑り軸受体１００と磁気軸受体５００とから
なる複合軸受体を用いた測定結果は●で示されている。
磁気軸受体５００を装着せずに、滑り軸受体１００のみ
を用いて回転体２００を回転させた場合の測定結果は○
で示されている。図２から明らかなように、滑り軸受体
と磁気軸受体とを併用した場合には、滑り軸受体のみを
用いた場合に比べて、回転数（周速）の増加率に対する
駆動トルクの増加率の比が小さい。
回転数［ｒ．ｐ．ｍ．］（または滑り軸受体の内周面に
おける周速［ｍ／ｓｅｃ］）と駆動トルク［ｇ・ｃｍ］
との関係を上記の測定結果に基づいて示すグラフであ
る。上述の滑り軸受体１００と磁気軸受体５００とから
なる複合軸受体を用いた測定結果は●で示されている。
磁気軸受体５００を装着せずに、滑り軸受体１００のみ
を用いて回転体２００を回転させた場合の測定結果は○
で示されている。図２から明らかなように、滑り軸受体
と磁気軸受体とを併用した場合には、滑り軸受体のみを
用いた場合に比べて、回転数（周速）の増加率に対する
駆動トルクの増加率の比が小さい。
【００２４】以上のようにして作製された窒化ケイ素系
の焼結体からなる滑り軸受体と、磁気軸受体とを組合せ
た複合軸受体の用途の一例として、レーザプリンタ用の
回転多面鏡の軸受を挙げることができる。以下、レーザ
プリンタに使用される回転多面鏡について説明する。
の焼結体からなる滑り軸受体と、磁気軸受体とを組合せ
た複合軸受体の用途の一例として、レーザプリンタ用の
回転多面鏡の軸受を挙げることができる。以下、レーザ
プリンタに使用される回転多面鏡について説明する。
【００２５】図３はレーザプリンタに用いられる回転多
面鏡の一実施例を概略的に示す図である。図３に示すよ
うに、モータ１のフレーム１０には支軸１１が設けられ
ている。その支軸１１の外周には、上述の窒化ケイ素系
の焼結体からなる筒状のラジアル滑り軸受体１２が取り
付けられている。回転多面鏡２の軸支部分を構成する回
転体１５は、上記の窒化ケイ素系の焼結体によってリン
グ状に形成されている。回転体１５の外周にはアルミニ
ウム製の反射枠１７が取り付けられている。反射枠１７
の上方に延長された部分の内周にはフェライト磁石２０
が配置されている。支軸１１の上端部の外周にはフェラ
イト磁石２１が配置されている。フェライト磁石２０と
２１によって磁気軸受体が構成される。これにより、回
転多面鏡２がモータ１から浮上するように構成される。
ラジアル滑り軸受体１２と回転体１５との間には摺動面
が形成される。
面鏡の一実施例を概略的に示す図である。図３に示すよ
うに、モータ１のフレーム１０には支軸１１が設けられ
ている。その支軸１１の外周には、上述の窒化ケイ素系
の焼結体からなる筒状のラジアル滑り軸受体１２が取り
付けられている。回転多面鏡２の軸支部分を構成する回
転体１５は、上記の窒化ケイ素系の焼結体によってリン
グ状に形成されている。回転体１５の外周にはアルミニ
ウム製の反射枠１７が取り付けられている。反射枠１７
の上方に延長された部分の内周にはフェライト磁石２０
が配置されている。支軸１１の上端部の外周にはフェラ
イト磁石２１が配置されている。フェライト磁石２０と
２１によって磁気軸受体が構成される。これにより、回
転多面鏡２がモータ１から浮上するように構成される。
ラジアル滑り軸受体１２と回転体１５との間には摺動面
が形成される。
【００２６】また、反射枠１７の外周には、ラジアル滑
り軸受体１２を中心とした多面体（たとえば８面体）を
構成する複数のミラー面１７ａが形成されている。フレ
ーム１０の底壁面の上においては、支軸１１を中心とす
る円周上に複数個のコイル１８が配列されている。これ
らのコイル１８に対向するように、反射枠１７の内側面
に複数個の永久磁石１９が配列されている。回転体１５
と反射枠１７とにより、駆動モータ１のロータが構成さ
れている。
り軸受体１２を中心とした多面体（たとえば８面体）を
構成する複数のミラー面１７ａが形成されている。フレ
ーム１０の底壁面の上においては、支軸１１を中心とす
る円周上に複数個のコイル１８が配列されている。これ
らのコイル１８に対向するように、反射枠１７の内側面
に複数個の永久磁石１９が配列されている。回転体１５
と反射枠１７とにより、駆動モータ１のロータが構成さ
れている。
【００２７】図３に示された回転多面鏡に本発明の複合
軸受体を用いた場合の性能評価結果は表１に示される。
軸受体を用いた場合の性能評価結果は表１に示される。
【００２８】この場合、滑り軸受体の内輪１２と外輪１
５のクリアランスを５μｍ、軸受長さを３０ｍｍに設定
した。
５のクリアランスを５μｍ、軸受長さを３０ｍｍに設定
した。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１において、定常時電流は多面鏡（ポリ
ゴンミラー）が定常回転に至ったときの駆動モータの電
流の測定値を示し、駆動トルクに相当する値である。
ゴンミラー）が定常回転に至ったときの駆動モータの電
流の測定値を示し、駆動トルクに相当する値である。
【００３１】回転中のポリゴンミラーの振れ具合を評価
するために、ミラー面の倒れ角度を測定した。表１に示
される面倒れ角度は、すべてのミラー面を対象にしてそ
の最大振れ幅を測定した値である。運転初期の面倒れ角
度と１００００時間運転後の面倒れ角度とを比較する
と、３００００ｒ．ｐ．ｍ．までの回転数の範囲内で
は、面倒れ角度の劣化は１０％以内に抑えられている。
１０００００ｒ．ｐ．ｍ．の超高速回転においても、面
倒れ角度の劣化は２６％程度にとどまっている。
するために、ミラー面の倒れ角度を測定した。表１に示
される面倒れ角度は、すべてのミラー面を対象にしてそ
の最大振れ幅を測定した値である。運転初期の面倒れ角
度と１００００時間運転後の面倒れ角度とを比較する
と、３００００ｒ．ｐ．ｍ．までの回転数の範囲内で
は、面倒れ角度の劣化は１０％以内に抑えられている。
１０００００ｒ．ｐ．ｍ．の超高速回転においても、面
倒れ角度の劣化は２６％程度にとどまっている。
【００３２】以上の結果から、本発明の窒化ケイ素系焼
結体からなる無潤滑の滑り軸受体と磁気軸受体とを組合
せた複合軸受体を用いたポリゴンミラー回転装置は、耐
久性においても非常に優れた性能を有する。
結体からなる無潤滑の滑り軸受体と磁気軸受体とを組合
せた複合軸受体を用いたポリゴンミラー回転装置は、耐
久性においても非常に優れた性能を有する。
【００３３】図３に示された回転多面鏡に、滑り軸受体
の内輪１２と外輪１５のクリアランスを種々に変化させ
た複合軸受体（軸受長さは３０ｍｍと一定）を装着し、
３００００ｒ．ｐ．ｍ．の回転数で回転させた場合の面
倒れ角度の測定結果を表２に示す。
の内輪１２と外輪１５のクリアランスを種々に変化させ
た複合軸受体（軸受長さは３０ｍｍと一定）を装着し、
３００００ｒ．ｐ．ｍ．の回転数で回転させた場合の面
倒れ角度の測定結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】軸受のクリアランスが３０μｍを超えると
面倒れ角度が急激に増加し、ポリゴンミラーに要求され
る面倒れ角度９０秒をオーバーしてしまうため、軸受ク
リアランスと長さの比は１／１０００以下に抑えること
が好ましい。
面倒れ角度が急激に増加し、ポリゴンミラーに要求され
る面倒れ角度９０秒をオーバーしてしまうため、軸受ク
リアランスと長さの比は１／１０００以下に抑えること
が好ましい。
【００３６】図３に示された回転多面鏡に、滑り軸受体
の内輪１２と外輪１５の角部に種々のｒ面加工を施した
複合軸受体（軸受クリアランスを１５μｍ、軸受長さを
３０ｍｍと一定）を装着し、２００００ｒ．ｐ．ｍ．の
回転数でアンバランス錘を負荷していった場合の耐負荷
荷重測定結果を表３に示す。
の内輪１２と外輪１５の角部に種々のｒ面加工を施した
複合軸受体（軸受クリアランスを１５μｍ、軸受長さを
３０ｍｍと一定）を装着し、２００００ｒ．ｐ．ｍ．の
回転数でアンバランス錘を負荷していった場合の耐負荷
荷重測定結果を表３に示す。
【００３７】
【表３】
【００３８】表３においては、負荷した錘のアンバラン
スによって発生する遠心力の値を用い、軸受摺動面に傷
が入った時点をもって耐負荷荷重とした。
スによって発生する遠心力の値を用い、軸受摺動面に傷
が入った時点をもって耐負荷荷重とした。
【００３９】軸受の角部にｒ面加工を施さない場合と比
較して、ｒ面加工を施すことにより耐負荷荷重が著しく
向上することがわかる。また、耐負荷荷重はｒ面の表面
粗度にも依存しており、高い耐負荷荷重を達成するため
には、ｒ面の表面粗度を１．０μｍＲａ以下とすること
が好ましい。
較して、ｒ面加工を施すことにより耐負荷荷重が著しく
向上することがわかる。また、耐負荷荷重はｒ面の表面
粗度にも依存しており、高い耐負荷荷重を達成するため
には、ｒ面の表面粗度を１．０μｍＲａ以下とすること
が好ましい。
【００４０】図４はこの発明の複合軸受体が用いられる
ポリゴンミラー回転装置のもう１つの例を概略的に示す
図である。ケース５１の軸心には回転軸５２が設けられ
ている。この回転軸５２の下端部と中間部とが、上記の
窒化ケイ素系の焼結体からなる滑り軸受体５３ａ，５３
ｂによって回転自在に支持されている。また、蓋５８に
はフェライト磁石５９が取り付けられている。回転軸５
２の上端部にはフェライト磁石６０が取り付けられてい
る。フェライト磁石５９と６０とによって磁気軸受体が
構成される。これにより、回転軸５２とロータ５４と多
面鏡５６がケース５１と蓋５８から浮上するように構成
されている。
ポリゴンミラー回転装置のもう１つの例を概略的に示す
図である。ケース５１の軸心には回転軸５２が設けられ
ている。この回転軸５２の下端部と中間部とが、上記の
窒化ケイ素系の焼結体からなる滑り軸受体５３ａ，５３
ｂによって回転自在に支持されている。また、蓋５８に
はフェライト磁石５９が取り付けられている。回転軸５
２の上端部にはフェライト磁石６０が取り付けられてい
る。フェライト磁石５９と６０とによって磁気軸受体が
構成される。これにより、回転軸５２とロータ５４と多
面鏡５６がケース５１と蓋５８から浮上するように構成
されている。
【００４１】滑り軸受体５３ａと５３ｂの間で回転軸５
２にロータ５４が取り付けられている。ケース５１には
ステータ５５が取り付けられている。ケース５１には窓
５７が設けられている。この窓５７に対向するように多
面鏡５６が取り付けられている。多面鏡５６は回転軸５
２の上部に取り付けられている。
２にロータ５４が取り付けられている。ケース５１には
ステータ５５が取り付けられている。ケース５１には窓
５７が設けられている。この窓５７に対向するように多
面鏡５６が取り付けられている。多面鏡５６は回転軸５
２の上部に取り付けられている。
【００４２】図６は、図４と基本構造が同一で蓋５８を
持たないポリゴンミラー回転装置を概略的に示す図であ
る。アーム６１を介してスラスト浮上用フェライト磁石
５９が取り付けられている。
持たないポリゴンミラー回転装置を概略的に示す図であ
る。アーム６１を介してスラスト浮上用フェライト磁石
５９が取り付けられている。
【００４３】図４と図６のポリゴンミラー回転装置にお
いて、３００００ｒ．ｐ．ｍ．の回転数の下での回転精
度の比較を表４に示す。
いて、３００００ｒ．ｐ．ｍ．の回転数の下での回転精
度の比較を表４に示す。
【００４４】
【表４】
【００４５】蓋を設けて回転部分を覆うことにより、面
倒れ、ジッタ（回転ムラ）ともに著しく精度が向上する
ことがわかる。
倒れ、ジッタ（回転ムラ）ともに著しく精度が向上する
ことがわかる。
【００４６】なお、本発明の軸受体の実施例として回転
多面鏡の軸受を示したが、これに限定されることはな
い。たとえば、８００００〜１５００００ｒ．ｐ．ｍ．
の高速度で回転する過給機用タービン軸受、２００００
〜３００００ｒ．ｐ．ｍ．の高速度で回転するタービ
ン、コンプレッサ用の軸受、ロケットエンジン用ターボ
ポンプに用いられる高速回転用軸受、ＣＮＣ超精密旋
盤、円筒加工用超精密旋盤、超精密平面研削盤等の工作
機械に用いられる軸受等にも本発明の複合軸受体が適用
され得る。
多面鏡の軸受を示したが、これに限定されることはな
い。たとえば、８００００〜１５００００ｒ．ｐ．ｍ．
の高速度で回転する過給機用タービン軸受、２００００
〜３００００ｒ．ｐ．ｍ．の高速度で回転するタービ
ン、コンプレッサ用の軸受、ロケットエンジン用ターボ
ポンプに用いられる高速回転用軸受、ＣＮＣ超精密旋
盤、円筒加工用超精密旋盤、超精密平面研削盤等の工作
機械に用いられる軸受等にも本発明の複合軸受体が適用
され得る。
【００４７】特に好ましくは、回転多面鏡と同様に無潤
滑のクリーンな雰囲気下で高速回転し、高い回転精度が
要求されるハードディスク、光磁気ディスク等に用いら
れる軸受に本発明の複合軸受体は適している。
滑のクリーンな雰囲気下で高速回転し、高い回転精度が
要求されるハードディスク、光磁気ディスク等に用いら
れる軸受に本発明の複合軸受体は適している。
【００４８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、高速
度で回転する軸を支持するのに適した複合軸受体、およ
びそれを用いた回転多面鏡を提供することができ、軸受
の耐負荷荷重と回転精度を著しく向上させることができ
る。
度で回転する軸を支持するのに適した複合軸受体、およ
びそれを用いた回転多面鏡を提供することができ、軸受
の耐負荷荷重と回転精度を著しく向上させることができ
る。
【図１】この発明の複合軸受体の軸受性能を評価するた
めに用いられる試験機の構成を示す概略図である。
めに用いられる試験機の構成を示す概略図である。
【図２】この発明の複合軸受体の性能の１実施例とし
て、回転数と駆動トルクとの関係を示すグラフである。
て、回転数と駆動トルクとの関係を示すグラフである。
【図３】この発明の複合軸受体が用いられるポリゴンミ
ラーの回転装置の１実施例を概略的に示す構成図であ
る。
ラーの回転装置の１実施例を概略的に示す構成図であ
る。
【図４】この発明の複合軸受体が用いられるポリゴンミ
ラーの回転装置のもう１つの実施例を概略的に示す構成
図である。
ラーの回転装置のもう１つの実施例を概略的に示す構成
図である。
【図５】従来のブッシュタイプの滑り軸受体の構成を概
略的に示す縦断面図である。
略的に示す縦断面図である。
【図６】この発明の複合軸受体が用いられるポリゴンミ
ラーの回転装置のさらにもう１つの実施例を概略的に示
す構成図である。
ラーの回転装置のさらにもう１つの実施例を概略的に示
す構成図である。
図において、１２はラジアル滑り軸受体（内輪）、１５
は回転体（外輪）、２０，２１，５９，６０はフェライ
ト磁石、５３ａ，５３ｂは滑り軸受体、５８は蓋を示
す。
は回転体（外輪）、２０，２１，５９，６０はフェライ
ト磁石、５３ａ，５３ｂは滑り軸受体、５８は蓋を示
す。
フロントページの続き (72)発明者 山川 晃 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住 友電気工業株式会社 伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−17019（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−53316（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくともスラスト荷重を支持するため
の磁気軸受体と、少なくともラジアル荷重を支持するた
めのセラミックス焼結体からなる滑り軸受体とを備え、 前記滑り軸受体の内外輪のクリアランスと長さの比が１
／１０００以下であり、 前記滑り軸受体の角部はｒ面を含み、そのｒ面の表面粗
度は１．０μｍＲａ以下である、 複合軸受体。 - 【請求項２】 前記セラミックス焼結体は窒化ケイ素系
セラミックス焼結体を含む、請求項１に記載の複合軸受
体。 - 【請求項３】 前記滑り軸受体は無潤滑軸受体を含む、
請求項１に記載の複合軸受体。 - 【請求項４】 前記複合軸受体は回転多面鏡に用いられ
る複合軸受体を含む、請求項１に記載の複合軸受体。 - 【請求項５】 前記複合軸受体はハードディスクに用い
られる複合軸受体を含む、請求項１に記載の複合軸受
体。 - 【請求項６】 前記複合軸受体は光磁気ディスクに用い
られる複合軸受体を含む、請求項１に記載の複合軸受
体。 - 【請求項７】 回転部分を覆うように配置した蓋を含
む、請求項１に記載の複合軸受体を用いた回転多面鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22026992A JP3266161B2 (ja) | 1991-08-19 | 1992-08-19 | 複合軸受体 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-206771 | 1991-04-17 | ||
| JP20677191 | 1991-08-19 | ||
| JP22026992A JP3266161B2 (ja) | 1991-08-19 | 1992-08-19 | 複合軸受体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05202933A JPH05202933A (ja) | 1993-08-10 |
| JP3266161B2 true JP3266161B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=26515858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22026992A Expired - Lifetime JP3266161B2 (ja) | 1991-08-19 | 1992-08-19 | 複合軸受体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3266161B2 (ja) |
-
1992
- 1992-08-19 JP JP22026992A patent/JP3266161B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05202933A (ja) | 1993-08-10 |
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