JP3407960B2 - 高速回転体 - Google Patents
高速回転体Info
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- radial
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/121—Mechanical drive devices for polygonal mirrors
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
- H02K5/167—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings
- H02K5/1677—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
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- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばポリゴンミラー
の回転支持装置のように高精度で安定回転の要請の強い
高速回転体に関するものである。
の回転支持装置のように高精度で安定回転の要請の強い
高速回転体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えばレーザープリンタやバーコードリ
ーダ、ファクシミリやレーザ複写機などにはポリゴンミ
ラーが用いられている。こうしたポリゴンミラーは回転
数が早いほど能率が向上するので、２００００ｒｐｍ以
上の回転数が要求されるようになってきた。従来、この
ような高速回転体の軸受には、例えば精密ボールベアリ
ングが用いられてきた。しかしながら、焼き付き、摩耗
等の問題で長期の安定した回転精度を維持することが困
難で、１６０００ｒｐｍ程度が使用の限界であった。
ーダ、ファクシミリやレーザ複写機などにはポリゴンミ
ラーが用いられている。こうしたポリゴンミラーは回転
数が早いほど能率が向上するので、２００００ｒｐｍ以
上の回転数が要求されるようになってきた。従来、この
ような高速回転体の軸受には、例えば精密ボールベアリ
ングが用いられてきた。しかしながら、焼き付き、摩耗
等の問題で長期の安定した回転精度を維持することが困
難で、１６０００ｒｐｍ程度が使用の限界であった。
【０００３】そこで、かかる高速回転を行う回転体を支
持するために溝付き気体動圧軸受が用いられる。前記溝
付き気体動圧軸受は回転体を空気膜を介して非接触で支
持するという軸受機構であることから、低騒音で低摩擦
損失といった特徴を有している反面、軸受の負荷能力が
低いため外的な振動に弱く回転体の振れが生じ易く、安
定した回転精度を得ることが困難であった。
持するために溝付き気体動圧軸受が用いられる。前記溝
付き気体動圧軸受は回転体を空気膜を介して非接触で支
持するという軸受機構であることから、低騒音で低摩擦
損失といった特徴を有している反面、軸受の負荷能力が
低いため外的な振動に弱く回転体の振れが生じ易く、安
定した回転精度を得ることが困難であった。
【０００４】前記問題に対しては、これまでに例えば特
開昭６０−９８２１３号公報に開示され、図５の断面図
に示すように、軸受長５１を大きくすることで軸受剛性
を高め、該回転体５２の振れを抑制するという気体動圧
軸受を用いた高速回転体５３や、特開昭６３−２６６４
２０号公報に開示れさ、図６の断面図に示すように、ラ
ジアル気体動圧軸受６１の両端にスラスト気体動圧軸受
６２ａ、６２ｂを設け、スラスト方向に発生する気体動
圧により該回転体６３の振れを抑制し、かつ、回転軸６
１を小型化した高速回転体が提案されている。
開昭６０−９８２１３号公報に開示され、図５の断面図
に示すように、軸受長５１を大きくすることで軸受剛性
を高め、該回転体５２の振れを抑制するという気体動圧
軸受を用いた高速回転体５３や、特開昭６３−２６６４
２０号公報に開示れさ、図６の断面図に示すように、ラ
ジアル気体動圧軸受６１の両端にスラスト気体動圧軸受
６２ａ、６２ｂを設け、スラスト方向に発生する気体動
圧により該回転体６３の振れを抑制し、かつ、回転軸６
１を小型化した高速回転体が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来技
術に開示され回転体の支持に前記ラジアル剛性を高めた
長軸の気体動圧軸受を用いた高速回転体は、従来のボー
ルベアリングを用いた高速回転体に比べ該回転体が大き
くなり、装置を大型化している。また、気体動圧軸受
は、良好な回転精度をえるために円筒度、真円度、面粗
度などの形状精度を１μｍ程度まで求める精密な加工を
必要とするのが一般的である。このため、回転軸が長軸
であることは、加工が困難となる。また加工可能であっ
ても製造コストが高く実用的でない。
術に開示され回転体の支持に前記ラジアル剛性を高めた
長軸の気体動圧軸受を用いた高速回転体は、従来のボー
ルベアリングを用いた高速回転体に比べ該回転体が大き
くなり、装置を大型化している。また、気体動圧軸受
は、良好な回転精度をえるために円筒度、真円度、面粗
度などの形状精度を１μｍ程度まで求める精密な加工を
必要とするのが一般的である。このため、回転軸が長軸
であることは、加工が困難となる。また加工可能であっ
ても製造コストが高く実用的でない。
【０００６】また、回転体のラジアル気体動圧軸受の両
端に、スラスト動圧軸受を設けた高速回転体では、前記
回転体が起動する際にスラスト軸受面の接触面積が大き
くなり、回転初期に大きな起動トルクを必要とする。さ
らに、該スラスト軸受面では、リンギング現象（平滑な
平面の間での吸着現象）が起き易く回転体の起動ができ
ないことがある。
端に、スラスト動圧軸受を設けた高速回転体では、前記
回転体が起動する際にスラスト軸受面の接触面積が大き
くなり、回転初期に大きな起動トルクを必要とする。さ
らに、該スラスト軸受面では、リンギング現象（平滑な
平面の間での吸着現象）が起き易く回転体の起動ができ
ないことがある。
【０００７】また一般に、円筒状の内径を研削加工した
場合、その両端が円筒中心部に比べ内径が大きくあるい
は小さくなり易い。つまり、図２（ａ）、（ｂ）に示し
たように回転軸端部の内径が円弧状に加工される。この
ため、前記ラジアル軸受の軸受両端部では、軸受すきま
が変化し回転数の上昇により不安定な動圧分布が生じ易
くなり、前記回転体に予測不可能な振動の発生、同期振
動固有振動数での回転体の振れの増幅やスラスト方向の
磁力バランスとの共振によるコニカルモードの振動が発
生する。この結果、回転体の軸受部と固定軸が接触した
り、衝撃による振動が減衰しないことが起きる。
場合、その両端が円筒中心部に比べ内径が大きくあるい
は小さくなり易い。つまり、図２（ａ）、（ｂ）に示し
たように回転軸端部の内径が円弧状に加工される。この
ため、前記ラジアル軸受の軸受両端部では、軸受すきま
が変化し回転数の上昇により不安定な動圧分布が生じ易
くなり、前記回転体に予測不可能な振動の発生、同期振
動固有振動数での回転体の振れの増幅やスラスト方向の
磁力バランスとの共振によるコニカルモードの振動が発
生する。この結果、回転体の軸受部と固定軸が接触した
り、衝撃による振動が減衰しないことが起きる。
【０００８】そこで、本発明は上記問題に対処するため
になされたもので、その目的は、回転体が小型で、起動
トルクが小さく回転初期から高速回転まで安定した良好
な回転精度と、強い耐震性を達成する高速回転体を提供
することにある。
になされたもので、その目的は、回転体が小型で、起動
トルクが小さく回転初期から高速回転まで安定した良好
な回転精度と、強い耐震性を達成する高速回転体を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の高速回転体の特徴は、ハウジングと、前記
ハウジングに固定軸を立設し、該固定軸の外側に回転自
在に支持された回転軸からなるラジアル気体動圧軸受部
と、外周にリング状マグネットを固着した回転体を前記
回転軸の外周に固定し、前記リング状マグネットと同一
平面上にあり、ラジアル方向に一定のすきまを保持する
前記ハウジングに固着されたリング状マグネットからな
るラジアル方向とスラスト方向を支持する磁気軸受部
と、を備えた高速回転体であって、前記固定軸に動圧発
生溝を形成するとともに、前記動圧発生溝により発生す
る最高圧力部と前記磁気軸受部とが略同一平面になるよ
うに前記動圧発生溝と前記磁気軸受部とを配置し、か
つ、前記ラジアル気体動圧軸受による負荷能力と前記磁
気軸受によるラジアル方向の負荷能力とを合成し、偏芯
率（偏芯率＝ラジアル軸受中心からの回転体中心のずれ
量／ラジアル軸受すきま）０．３〜０．７としたこと。
また、前記ラジアル気体動圧の負荷能力が、使用回転域
で前記磁気軸受のラジアル負荷能力より大きくなるこ
と。そして前記固定軸の軸受面には、ヘリングボーン気
体動圧発生溝と、前記ヘリングボーン気体動圧発生溝の
両端にあり前記ヘリングボーン気体動圧発生溝と連続す
る円周状の溝形成したこと。さらに、前記円周状の溝
を、その溝幅の１／３〜２／３が前記回転軸のラジアル
軸受面に対して外に突出するように位置させたことにあ
る。
に、本発明の高速回転体の特徴は、ハウジングと、前記
ハウジングに固定軸を立設し、該固定軸の外側に回転自
在に支持された回転軸からなるラジアル気体動圧軸受部
と、外周にリング状マグネットを固着した回転体を前記
回転軸の外周に固定し、前記リング状マグネットと同一
平面上にあり、ラジアル方向に一定のすきまを保持する
前記ハウジングに固着されたリング状マグネットからな
るラジアル方向とスラスト方向を支持する磁気軸受部
と、を備えた高速回転体であって、前記固定軸に動圧発
生溝を形成するとともに、前記動圧発生溝により発生す
る最高圧力部と前記磁気軸受部とが略同一平面になるよ
うに前記動圧発生溝と前記磁気軸受部とを配置し、か
つ、前記ラジアル気体動圧軸受による負荷能力と前記磁
気軸受によるラジアル方向の負荷能力とを合成し、偏芯
率（偏芯率＝ラジアル軸受中心からの回転体中心のずれ
量／ラジアル軸受すきま）０．３〜０．７としたこと。
また、前記ラジアル気体動圧の負荷能力が、使用回転域
で前記磁気軸受のラジアル負荷能力より大きくなるこ
と。そして前記固定軸の軸受面には、ヘリングボーン気
体動圧発生溝と、前記ヘリングボーン気体動圧発生溝の
両端にあり前記ヘリングボーン気体動圧発生溝と連続す
る円周状の溝形成したこと。さらに、前記円周状の溝
を、その溝幅の１／３〜２／３が前記回転軸のラジアル
軸受面に対して外に突出するように位置させたことにあ
る。
【００１０】
【作用】回転体は磁気軸受により回転停止状態でも固定
軸と非接触状態に保持される。また前記回転体は、回転
数の上昇とともに固定軸と回転軸のすきまにヘリングボ
ーン溝による気体動圧が発生し、前記磁気軸受による磁
力と合成され、回転初期から高速回転までの広い範囲で
外的な衝撃に対しラジアル、スラスト両方向に高い軸受
剛性と減衰性能を有することになる。また、前記回転体
の高速化にともないヘリングボーン溝による気体動圧の
負荷能力が磁気軸受の負荷能力より大きくなり、回転体
に発生するホワール運動（回転体の公転運動）を抑制し
高速回転下でより高い回転精度を可能にする。
軸と非接触状態に保持される。また前記回転体は、回転
数の上昇とともに固定軸と回転軸のすきまにヘリングボ
ーン溝による気体動圧が発生し、前記磁気軸受による磁
力と合成され、回転初期から高速回転までの広い範囲で
外的な衝撃に対しラジアル、スラスト両方向に高い軸受
剛性と減衰性能を有することになる。また、前記回転体
の高速化にともないヘリングボーン溝による気体動圧の
負荷能力が磁気軸受の負荷能力より大きくなり、回転体
に発生するホワール運動（回転体の公転運動）を抑制し
高速回転下でより高い回転精度を可能にする。
【００１１】また、前記固定軸の軸受面に設けたヘリン
グボーン溝の両端にあり、前記ヘリングボーン溝と連続
し深さの大きい円周状の溝は、回転体の両端で発生する
不安定な動圧分布を抑制する。
グボーン溝の両端にあり、前記ヘリングボーン溝と連続
し深さの大きい円周状の溝は、回転体の両端で発生する
不安定な動圧分布を抑制する。
【００１２】
【発明の効果】上記作用説明のように本発明によれば、
高速回転体の軸受剛性を高めると同時に、高速回転にと
もなう不安定振動の発生とホワール運動を抑制するよう
にしたので、前記回転体が、小型で、かつ外的な衝撃に
強い耐震性を有するとともに、従来の気体軸受では困難
であった低速回転域から高速回転域までの広い範囲で高
い回転精度が維持できるようになる。
高速回転体の軸受剛性を高めると同時に、高速回転にと
もなう不安定振動の発生とホワール運動を抑制するよう
にしたので、前記回転体が、小型で、かつ外的な衝撃に
強い耐震性を有するとともに、従来の気体軸受では困難
であった低速回転域から高速回転域までの広い範囲で高
い回転精度が維持できるようになる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、その前
に、気体動圧軸受とホワール運動の原理について説明す
る。 〈気体動圧軸受の原理〉気体動圧軸受の基本原理は、気
体の粘性流体としての性質を利用するもので、図３の概
念図で示す２つの効果によって負荷能力を発生させる。
図３（ａ）に示す第一の効果は、相対する２つの面３
１、３２のすべり運動によって末狭まりのすきま３３へ
気体が引きずり込まれる際、圧力を発生し、これが面の
押しつけ力、すなわち負荷を支え、滑り面の間に気体膜
がつくられる動圧効果である。図３（ｂ）に示す第二の
効果は、２つの面３４、３５が押しつけられ、速度をも
って接近する際、２つの面３４、３５間の気体３６をそ
の接近速度に比例する割合で排除しなければならず、こ
の排除により圧力発生が起こって、これが２つの面の押
しつけ力に対抗する。いわば非定常な気体膜生成の動圧
効果で特にスクイーズ効果という。
に、気体動圧軸受とホワール運動の原理について説明す
る。 〈気体動圧軸受の原理〉気体動圧軸受の基本原理は、気
体の粘性流体としての性質を利用するもので、図３の概
念図で示す２つの効果によって負荷能力を発生させる。
図３（ａ）に示す第一の効果は、相対する２つの面３
１、３２のすべり運動によって末狭まりのすきま３３へ
気体が引きずり込まれる際、圧力を発生し、これが面の
押しつけ力、すなわち負荷を支え、滑り面の間に気体膜
がつくられる動圧効果である。図３（ｂ）に示す第二の
効果は、２つの面３４、３５が押しつけられ、速度をも
って接近する際、２つの面３４、３５間の気体３６をそ
の接近速度に比例する割合で排除しなければならず、こ
の排除により圧力発生が起こって、これが２つの面の押
しつけ力に対抗する。いわば非定常な気体膜生成の動圧
効果で特にスクイーズ効果という。
【００１４】〈ホワール運動発生の原理〉図４はラジア
ル軸受のホワール運動を説明するための模式図である。
簡単のため、垂直軸を想定して、重力の影響は考えない
ものとする。今、仮に、角速度ωで回転している回転軸
４１がｅだけ偏心したとすると、固定軸受４２と回転軸
４１の間の気体潤滑膜には動圧効果によって圧力が発生
し、回転軸４１を元の軸受中心４３へ戻そうとする力Ｆ
ｅのほかに、これを振り回そうとする力Ｆωが発生す
る。そして、回転軸４１が角速度Ωで振れまわり始める
と、今度は、スクイーズ効果による圧力が発生して、そ
の振れ回りを抑えようとする力ＦΩが生まれる。
ル軸受のホワール運動を説明するための模式図である。
簡単のため、垂直軸を想定して、重力の影響は考えない
ものとする。今、仮に、角速度ωで回転している回転軸
４１がｅだけ偏心したとすると、固定軸受４２と回転軸
４１の間の気体潤滑膜には動圧効果によって圧力が発生
し、回転軸４１を元の軸受中心４３へ戻そうとする力Ｆ
ｅのほかに、これを振り回そうとする力Ｆωが発生す
る。そして、回転軸４１が角速度Ωで振れまわり始める
と、今度は、スクイーズ効果による圧力が発生して、そ
の振れ回りを抑えようとする力ＦΩが生まれる。
【００１５】軸受で支持する回転体４１の質量をｍとす
ると、回転体４１に作用する遠心力はｍｅΩ2 となるの
で、ｍｅΩ2 ＝Ｆｅになる角速度Ωで振れ回ろうとす
る。そのとき、もしＦω＝ＦΩならば、振れ回りを減速
する力も加速する力もなく、定常的な一定半径４４の振
れ回りが持続する。Ｆω＜ＦΩならば、振れ回りは減速
され、遠心力が小さくなって次第に治まる。逆に、Ｆω
＞ＦΩならば、振れ回りは加速され、遠心力が勝って、
ますます激しくなる。したがい、ホワール運動の発生を
抑制するには、気体膜反力の求心成分Ｆｅを大きくす
る。気体膜反力の変動成分におよぼす動圧効果の影響
を、スクイーズ効果を減じることなく、弱めるというこ
とが必要になる。本発明は、前記気体膜反力の求心成分
Ｆｅをヘリングボーン形状の溝による動圧と磁気軸受に
よる磁力によって、大きくしたことでホワール運動を抑
制している。
ると、回転体４１に作用する遠心力はｍｅΩ2 となるの
で、ｍｅΩ2 ＝Ｆｅになる角速度Ωで振れ回ろうとす
る。そのとき、もしＦω＝ＦΩならば、振れ回りを減速
する力も加速する力もなく、定常的な一定半径４４の振
れ回りが持続する。Ｆω＜ＦΩならば、振れ回りは減速
され、遠心力が小さくなって次第に治まる。逆に、Ｆω
＞ＦΩならば、振れ回りは加速され、遠心力が勝って、
ますます激しくなる。したがい、ホワール運動の発生を
抑制するには、気体膜反力の求心成分Ｆｅを大きくす
る。気体膜反力の変動成分におよぼす動圧効果の影響
を、スクイーズ効果を減じることなく、弱めるというこ
とが必要になる。本発明は、前記気体膜反力の求心成分
Ｆｅをヘリングボーン形状の溝による動圧と磁気軸受に
よる磁力によって、大きくしたことでホワール運動を抑
制している。
【００１６】次に、本発明の一実施例を図面を用いて説
明すると、図１は同実施例に係わる高速回転ポリゴンミ
ラーの概略の断面構造を示している。アルミ製ハウジン
グ１１の中央にセラミック製固定軸１２を立設する。こ
のセラミック製固定軸１２は、セラミック製回転軸１３
の軸受面の中心部１４に最高圧力部が発生するよう、軸
方向に対して互いに反対方向に角度のついた深さ６〜８
ミクロンの動圧発生溝すなわち、ヘリングボーン動圧発
生溝１５ａ，１５ｂを形成した。さらに、このヘリング
ボーン気体動圧発生溝１５ａ、１５ｂの両端に深さ１０
ミクロンの円周状の溝１６ａ、１６ｂを形成した。ま
た、この円周溝１６ａ、１６ｂは、幅が２．０ｍｍでそ
の溝幅の１／３が回転軸１３の軸受面より外側に位置す
るようにした。
明すると、図１は同実施例に係わる高速回転ポリゴンミ
ラーの概略の断面構造を示している。アルミ製ハウジン
グ１１の中央にセラミック製固定軸１２を立設する。こ
のセラミック製固定軸１２は、セラミック製回転軸１３
の軸受面の中心部１４に最高圧力部が発生するよう、軸
方向に対して互いに反対方向に角度のついた深さ６〜８
ミクロンの動圧発生溝すなわち、ヘリングボーン動圧発
生溝１５ａ，１５ｂを形成した。さらに、このヘリング
ボーン気体動圧発生溝１５ａ、１５ｂの両端に深さ１０
ミクロンの円周状の溝１６ａ、１６ｂを形成した。ま
た、この円周溝１６ａ、１６ｂは、幅が２．０ｍｍでそ
の溝幅の１／３が回転軸１３の軸受面より外側に位置す
るようにした。
【００１７】ハウジング１１の内周には、前記セラミッ
ク製固定軸１２と同軸状の位置にリング状マグネット２
３を接着固定した。また、セラミック製回転軸１３の外
周には、焼きばめによりアルミ製フランジ１７を固定し
た。このアルミ製フランジ１７は、下面とその外周に凹
部を有しリング状マグネット１８、１９が接着固定され
ている。次に、アルミ製ポリゴンミラー２０をこのアル
ミ製フランジ１８の上に接着剤あるいはボルトで固定
し、回転体２１を構成した。
ク製固定軸１２と同軸状の位置にリング状マグネット２
３を接着固定した。また、セラミック製回転軸１３の外
周には、焼きばめによりアルミ製フランジ１７を固定し
た。このアルミ製フランジ１７は、下面とその外周に凹
部を有しリング状マグネット１８、１９が接着固定され
ている。次に、アルミ製ポリゴンミラー２０をこのアル
ミ製フランジ１８の上に接着剤あるいはボルトで固定
し、回転体２１を構成した。
【００１８】回転体２１は、セラミック製固定軸１２に
挿入される。このとき、回転体２１の内径とセラミック
製固定軸１２のすきま２２は５ミクロン程度に設定し
た。また回転体外周のリング状マグネット１９とハウジ
ング１１のリング状マグネット２３のすきま２４は１．
５ｍｍにした。この２つのリング状マグネット１９、２
３の磁気吸引力により回転体２１は、軸線方向の移動を
固定されるとともに、ラジアル方向を回転停止状態でも
回転可能にする。また、２つのリング状マグネット１
９、２３は、軸受中心に対し同心位置に固定されている
が、磁気バランスが微妙な差を持ち、回転体２１は軸受
中心より２．５μｍ（偏芯率＝０．５）偏心した状態に
位置した。このため１００００ｒｐｍ以下でも大きな動
圧が発生させることができ、また耐振性を向上させるこ
とができた。
挿入される。このとき、回転体２１の内径とセラミック
製固定軸１２のすきま２２は５ミクロン程度に設定し
た。また回転体外周のリング状マグネット１９とハウジ
ング１１のリング状マグネット２３のすきま２４は１．
５ｍｍにした。この２つのリング状マグネット１９、２
３の磁気吸引力により回転体２１は、軸線方向の移動を
固定されるとともに、ラジアル方向を回転停止状態でも
回転可能にする。また、２つのリング状マグネット１
９、２３は、軸受中心に対し同心位置に固定されている
が、磁気バランスが微妙な差を持ち、回転体２１は軸受
中心より２．５μｍ（偏芯率＝０．５）偏心した状態に
位置した。このため１００００ｒｐｍ以下でも大きな動
圧が発生させることができ、また耐振性を向上させるこ
とができた。
【００１９】次に回転体２１の起動は、ハウジング１１
に固定したコイル２５とアルミ製フランジ１７に接着固
定したマグネット１８で構成するモータと図示しない回
転制御装置により行われる。回転体２１が、モータによ
り起動し回転数の上昇とともに軸受すきま２２にヘリン
グボーン気体動圧発生溝１５ａ、１５ｂによる圧力が発
生し、ラジアル方向の負荷能力を発生する。このラジア
ル方向の負荷能力の増大により軸受の耐振性が向上する
とともに、回転体のホワールが抑制されホワール半径が
小さくなり回転精度が向上した。
に固定したコイル２５とアルミ製フランジ１７に接着固
定したマグネット１８で構成するモータと図示しない回
転制御装置により行われる。回転体２１が、モータによ
り起動し回転数の上昇とともに軸受すきま２２にヘリン
グボーン気体動圧発生溝１５ａ、１５ｂによる圧力が発
生し、ラジアル方向の負荷能力を発生する。このラジア
ル方向の負荷能力の増大により軸受の耐振性が向上する
とともに、回転体のホワールが抑制されホワール半径が
小さくなり回転精度が向上した。
【００２０】上記のように構成した高速ポリゴンミラー
を３００００ｒｐｍで回転させ、その回転精度を測定し
た結果を従来技術によるものと比較して表１に示す。表
１に示した結果より、本発明の高速回転体は、極めて優
れた回転性能であることが認められた。
を３００００ｒｐｍで回転させ、その回転精度を測定し
た結果を従来技術によるものと比較して表１に示す。表
１に示した結果より、本発明の高速回転体は、極めて優
れた回転性能であることが認められた。
【００２１】
【表１】
【図１】本発明の一実施例を示す高速回転ポリゴンミラ
ーの断面図である。
ーの断面図である。
【図２】本発明の回転軸の形状を説明するための模式図
である。
である。
【図３】気体動圧軸受の原理を説明するための模式図で
ある。
ある。
【図４】気体動圧軸受を用いた回転体に発生するホワー
ル運動を説明するための模式図である。
ル運動を説明するための模式図である。
【図５】従来技術を説明するためのポリゴンミラーの断
面図である。
面図である。
【図６】従来技術を説明するための小型化したポリゴン
ミラーの断面図である。
ミラーの断面図である。
１１ アルミ製ハウジング
１２ セラミック製固定軸
１３ セラミック製回転軸
１４ ラジアル軸受の中心部
１５ａ，１５ｂ ヘリングボーン動圧発生溝
１６ａ，１６ｂ 円周状の溝
１７ アルミ製フランジ
１８ リンク状マグネット
１９ リング状マグネット
２０ アルミ製ポリゴンミラー
２１ 高速回転体
２２ セラミック製回転軸とセラミック固定
軸との間のすきま ２３ リング状マグネット ２４ 磁気軸受すきま ２５ コイル ３１，３２ 相対する２つの面 ３３ 末狭りのすきま ３４，３５ 押しつけられる２つの面 ３６ 気体 ４１ 回転軸 ４２ 固定軸受 ４３ 軸受中心 ４４ ホワール運動の軌跡 ５１ 軸受 ５２ 回転体 ５３ 高速回転体 ６１ ラジアル気体動圧軸 ６２ａ，６２ｂ スラスト気体動圧軸受 ６３ 回転体 ６４ 高速回転体
軸との間のすきま ２３ リング状マグネット ２４ 磁気軸受すきま ２５ コイル ３１，３２ 相対する２つの面 ３３ 末狭りのすきま ３４，３５ 押しつけられる２つの面 ３６ 気体 ４１ 回転軸 ４２ 固定軸受 ４３ 軸受中心 ４４ ホワール運動の軌跡 ５１ 軸受 ５２ 回転体 ５３ 高速回転体 ６１ ラジアル気体動圧軸 ６２ａ，６２ｂ スラスト気体動圧軸受 ６３ 回転体 ６４ 高速回転体
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(72)発明者 神保 直幸
岐阜県揖斐郡揖斐川町北方１丁目１番地
イビデン株式会社 大垣北工場内
(72)発明者 大野 一茂
岐阜県揖斐郡揖斐川町北方１丁目１番地
イビデン株式会社 大垣北工場内
(56)参考文献 特開 平４−31694（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−121315（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−90433（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−115146（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−133494（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−28518（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−141420（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−106635（ＪＰ，Ａ)
実開 平５−67819（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭57−42554（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭61−112115（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16C 17/00 - 17/26
F16C 33/00 - 33/28
Claims (5)
- 【請求項１】 ハウジングと、前記ハウジングに固定軸
を立設し、該固定軸の外側に回転自在に支持された回転
軸からなるラジアル気体動圧軸受部と、外周にリング状
マグネットを固着した回転体を前記回転軸の外周に固定
し、前記リング状マグネットと同一平面上にあり、ラジ
アル方向に一定のすきまを保持する前記ハウジングに固
着されたリング状マグネットからなるラジアル方向とス
ラスト方向を支持する磁気軸受部と、を備えた高速回転
体であって、前記固定軸に気体動圧発生溝を形成すると
ともに、前記気体動圧発生溝により発生する最高圧力部
と前記磁気軸受部とが略同一平面になるように前記気体
動圧発生溝と前記磁気軸受部とを配置し、かつ、前記ラ
ジアル気体動圧軸受による負荷能力と前記磁気軸受によ
るラジアル方向の負荷能力とを合成し、偏芯率（偏芯率
＝ラジアル軸受中心からの回転体中心のずれ量／ラジア
ル軸受すきま）０．３〜０．７としたことを特徴とする
高速回転体。 - 【請求項２】 前記回転体を支持するヘリングボーン気
体動圧軸受の負荷能力が、前記回転体の使用回転数域
で、前記磁気軸受のラジアル負荷能力より大きくなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の高速回転体。 - 【請求項３】 前記ラジアル気体軸受において、前記固
定軸の軸受面にヘリングボーン気体動圧発生溝と、該ヘ
リングボーン気体動圧発生溝の両端に連続する円周状の
溝を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２
に記載の高速回転体。 - 【請求項４】 前記固定軸の軸受面に形成した、前記円
周状の溝が前記ヘリングボーン気体動圧発生溝より深い
ことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の高速
回転体。 - 【請求項５】前記円周状の溝を、その溝幅の１／３〜２
／３が前記回転軸のラジアル軸受面に対して外に突出す
るように位置させたことを特徴とする請求項３又は請求
項４に記載の高速回転体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33938993A JP3407960B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 高速回転体 |
| PCT/JP1995/001078 WO1996038679A1 (fr) | 1993-12-03 | 1995-06-02 | Corps rotatif a grande vitesse |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33938993A JP3407960B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 高速回転体 |
| PCT/JP1995/001078 WO1996038679A1 (fr) | 1993-12-03 | 1995-06-02 | Corps rotatif a grande vitesse |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002377915A Division JP2003214428A (ja) | 2002-12-26 | 2002-12-26 | 高速回転体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07158633A JPH07158633A (ja) | 1995-06-20 |
| JP3407960B2 true JP3407960B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=26436268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33938993A Expired - Lifetime JP3407960B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 高速回転体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3407960B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111674168B (zh) * | 2020-07-27 | 2021-12-14 | 恒科科技产业有限公司 | 一种打印机安装用辅助支撑装置 |
-
1993
- 1993-12-03 JP JP33938993A patent/JP3407960B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07158633A (ja) | 1995-06-20 |
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