JPH02217610A - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高速回転部品を支持する動圧軸受袋１に関
するものである。

〔従来の技術〕

第３図に示すように、回転部材２０とこれを支持する固
定部材２１の対向面一方に、ヘリングボーン溝やスパイ
ラル溝等の動圧発生溝２２を形成した動圧軸受装置は、
回転部材２０の高速回転時に、動圧発生溝２２のポンプ
作用により、回転部材２０と固定部材２１との間に流体
が送り込まれ、その流体膜によって回転部材２０が支持
されるため、回転精度が高（、また、騒音や振動の発生
もきわめて少ないという利点がある。

このため、上記動圧軸受装置は、音響映像機器や情報事
務機器の回転部品の軸受装置として広く用いられている
。

レーザビームプリンタでは、ポリゴンミラーの軸受装置
として、上記動圧軸受装置を用い、その動圧軸受装置の
回転部材２０にポリゴンミラーを取付けて高速回転させ
るようにしている。このとき、ポリゴンミラーの回転数
が低い場合には、記録密度が低くなり、画質も悪くなる
ため、普通、ポリゴンミラーを毎分１万回転以上の高速
で回転させるようにしており、近年では、より高画質の
ものを得ようとして、上記ミラーをより高速回転させよ
うとしている。

一般に、動圧軸受装置においては、回転部材２０と固定
部材２１の線膨張係数が異なると、モータの発熱等によ
る温度変化によって、回転部材２０と固定部材２１間に
設けられたラジアル軸受すきま２３が変化し、それに伴
って軸受性能が低下するため、回転部材２０と固定部材
２１は同じ材質のものから形成されている。

従来の軸受装置においては、回転部材２０および固定部
材２１を鋼やステンレス鋼で形成しており、また、起動
時や停止時の接触摩耗を少なくするため、回転部材２０
と固定部材２１の対向面を熱処理して硬度を高め、ある
いは、耐摩耗性の金属被膜を設けるようにしている。

〔発明が解決しようとする！題〕

−１９に、回転部材２０の回転速度を次第に高めていく
と、回転部材２０の不つり合いによる同期振動により、
回転部材２０の振れが増大し、回転精度の低下や軸受面
に焼付きが生しる。このように、回転部材が動的に不安
定になり、横方向に大きく振れるときの速度、所謂危険
速度は、回転部材の質量が大きい程低い、このため、回
転部材は、危険速度に達する範囲内において回転させる
ようにしている。

ところで、従来の動圧軸受装置においては、回転部材２
０が鋼やステンレス鋼によって形成されているため、質
量が重く、レーザビームプリンタ内に組込んで使用した
場合の回転部材２０の最高使用回転数は、２５．０００
〜３０．００Ｏｒｐｍが限度であった。

この発明は上記の点に鑑み、動圧軸受装置を構成する回
転部材の危険速度の向上を図り、上記回転部材をきわめ
て高速で回転させることを技術的課題としている。

〔課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するために、この発明においては、回
転部材とこれを支持する固定部材のそれぞれをアルミ合
金より形成した構成を採用したのである。

そして、耐摩耗性の向上を図る目的から、回転部材と固
定部材の対向面それぞれに、耐摩耗性を有する異なった
金属被膜を形成した構成を採用したのである。

〔作用〕

上記のように、回転部材をアルミ合金で形成したことに
より、その回転部材の軽量化を図ることができるため、
回転部分の同期振動による危険速度を使用回転数よりも
十分に高くすることができる。

〔実施例］ 以下、この発明の実施例を第１図に基づいて説明する。

第１回は、この発明に係る動圧軸受装置をレーザビーム
プリンタのポリゴンミラーの軸受装置として使用した例
を示す。

上記動圧軸受装置において、回転部材としてのスリーブ
１は、支持板２に下部が支持された固定部材としての軸
３の外側に挿入されており、その軸３とスリーブ１との
間に軸受すきま４が設けられている。

軸３の外周面には動圧発生溝５が形成され、上記スリー
ブ１が高速回転すると、その動圧発生溝５のポンプ作用
によって軸受すきま４に流体が送り込まれる。このよう
な動圧発生溝５は、スリーブ１の内周面にも形成しても
よく、あるいは、軸３の外周面に代えて、スリーブ１の
内周面にのみ形成してもよい。

上記スリーブ１の外周上部にはポリゴンミラー６が取付
けられている。また、スリーブ１の外周下部には、モー
タロータ７が固定され、そのモータロータ７とでモータ
を形成するモータステータ８が、支持板２に下部がねじ
止めされたケースＳの内側下部に支持されている。

ケース９の外周一部には、上記ポリゴンミラー６と同一
の高さに窓１０が設けられ、その窓１０からポリゴンミ
ラー６の外周にレーザが照射される。

前記ケース９の上板下面、スリーブ１の上端および軸３
の上端には、それぞれ同極の永久磁石Ｍ１、Ｍｔ、Ｍｓ
が同軸上に取付けられ、その永久磁石Ｍ、、Ｍ、　、Ｍ
、の相互間の反発する磁力によってスリーブ１は軸方向
に非接触の状態で保持され上記スリーブ１は、アルミ合
金から形成され、その内周面には耐摩耗性を有する金属
被膜１１が設けられている。一方、軸３もアルミ合金か
ら形成され、その外周面に耐摩耗性を有する金属被膜１
２が形成されている。ここで、スリーブ１に形成した金
属被膜１１と軸３に形成した金属被膜１２が同質のもの
であると、かじりや焼付きを起こし易いという問題があ
るため、異質の金属被膜１１．１２を設けるようにして
いる。

実施例の場合は、スリーブ１の内周面にニッケルメッキ
から成る金属被膜１１を形成し、軸３の外周面にクロム
メツキから成る金属破膜１２を設けているが、スリーブ
１にクロムメツキを施し、軸３にニッケルメッキを施し
てもよい。

上記のように、スリーブ１をアルミ合金で形成したこと
により、そのスリーブ１やポリゴンミラー６を含む回転
体の重量の軽量化を図ることができる。このため、回転
体の同期振動による危険速度を使用回転数よりも十分高
くすることができる。

一般に、回転体の危険速度は、軸受剛性値を用いること
によって計算することができる。そこで、鋼とアルミ合
金を素材として第２図に示すような回転体の２つのモデ
ルを作り、３０．００Ｏｒｐｍにおける軸受剛性値を用
いて各モデルの危険速度を計算すると、表１で示す結果
を得ることができた。

表　　１ 上記の表１から明らかなように、アルミ合金から成る回
転体の危険速度は、鋼から成る回転体の危険速度より略
３０％アップする。

なお、第３図に示すモデルのＤ１＝２０ｍｍＳＤｚ＝２
２間、ｄ　＝１４ｍｍ、　Ｌ　＝５０ｍｎ＋、ｔ、１＝
５ｍｍ、Ｌ２＝１５ｍである。

また、スリーブ１および軸３のそれぞれを同材質のもの
で形成したので、モータの発熱等によって温度変化が生
じた場合でも、スリーブ１および軸３は同様に熱膨張す
るため、軸受すきま４を一定に保つことができ、軸受性
能が低下するのを防止することができる。

動圧軸受装置においては、スリーブ１の回転初期および
停止時に、スリーブ１と軸３とが接触し、その接触によ
って摩耗が生じるが、スリーブ１と軸３の対向面に耐摩
耗性を有する表面被膜を形成しであるため、両部品の摩
耗を防止することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明においては、回転部材をアルミ
合金で形成して軽量化を図るようにしたので、回転体の
同期振動による危険速度を使用回転数よりも十分高くす
ることができ、上記回転部材をきわめて高速度で回転さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る動圧軸受装置の使用例を示す
断面図、第２図は同上の回転部材の危険速度を計算する
ために作ったモデルの断面図、第３図は従来の動圧軸受
装置の断面図である。 １・・・・・・スリーブ、 ３・・・・・・軸、 ５・・・・・・動圧発生溝。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転部材とこれを支持する固定部材の対向面にお
   ける少なくとも一方に動圧発生溝を形成した動圧軸受装
   置において、前記回転部材と固定部材のそれぞれをアル
   ミ合金で形成したことを特徴とする動圧軸受装置。
2. （２）回転部材と固定部材の対向面それぞれに、耐摩耗
   性を有する異なった金属被膜を形成した請求項（１）記
   載の動圧軸受装置。