JPH02217611A

JPH02217611A - 動圧軸受装置

Info

Publication number: JPH02217611A
Application number: JP3556489A
Authority: JP
Inventors: Mikio Nakasugi; 幹夫中杉; Yoshiaki Watanabe; 吉章渡辺
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-02-15
Filing date: 1989-02-15
Publication date: 1990-08-30
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JP2764298B2

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）本発明は、動圧軸受装置に係り、特にレーザービームプ
リンタ等に使用される回転多面体偏向器（以下、ポリゴ
ンスキャナミラーという）等の回転ユニット用軸受に好
適なものに関する。

（従来の技術）従来、動圧軸受装置としては第７図（ａ）に示すような
ものがある。これは、回転ユニ・ソトを支持しつつ回転
する軸１０１が潤滑油等の流体１０２を介してスリーブ
１０３に回動自在に取り付けられたものであり、この軸
１０１の円筒状の表面（以下、ラジアル面という）には
へリングポーン状の第１の浅溝１０４，１０５が形成さ
れ、この軸１０１の回転に伴って軸半径外方向（以下、
ラジアル方向という）の動圧が発生し、ラジアル方向に
おいて軸ｌＯ１とスリーブ１０３との非接触状態を保つ
ものである。そして、軸１０１の端面１０６と対向する
スリーブ１０３の内部底面はスラスト板１０７の凹部内
に嵌挿されたインサート部材１０８となっており、この
インサート部材１０８の表面にはスパイラル状の第２の
浅溝１０９が形成され、この軸１０１の回転に伴ってス
ラスト方向の動圧が発生し、スラス］・方向において軸
１０１とスリーブ１０３との非接触状態を保つものであ
る。

また、上記スリーブ１０３の開口端部近傍の内側部には
内溝１１０が形成され、この内溝１１０よりさらに開口
端部寄りに位置する軸１０１のラジアル面にはスパイラ
ル状の第３の浅溝１１１が形成されている。すなわち、
上記第３の浅溝１１１は軸１０１の回転によって流体１
０２をスリーブ１０３の開口端部から内溝１１０へ圧送
するので、流体１０２がスリーブ１０３の開口端から飛
散することが防止されている。

なお、上記インサート部材１０８には、その中央部に中
央孔１１２が形成されるとともに、周外側部には縦溝１
１３が形成され、さらにインサート部祠’　１０８の底
部においては上記中央孔１１２と縦溝１１３とを結ぶ放
射状の底溝１．１４が形成されている。そして、これら
の孔や溝を図中矢印に示す方向へ流体１０２が循環し、
上記軸１０１の回転による負圧の発生を防止するととも
に、発生した熱の拡散を行なうものである。

（発明が解決しようとする課題）ところで、第１．第３の浅溝１０４，１０５゜１１１に
よってラジアル方向に発生する動圧は第７図（ｂ）に示
すような曲線となり、第２の浅溝１０９によってスラス
ト方向に発生する動圧は同図（Ｃ）に示すような曲線と
なる。ところが、上記従来例においては軸１０１が高速
回転を行なうと上記第３の浅溝１１１により圧送される
流体１０２によって軸１０１に揚力が働き、スラスト方
向の浮上量が著しく大きくなることで、上記スラスト方
向に発生する動圧は不安定になり、スラスト剛性が充分
に得られない。したがって、動圧軸受装置としての特性
を十分に発揮できないという欠点があった。

なお、以上の説明は上記従来例における、軸１０１が回
転してスリーブ１０３が静止しているタイプの動圧軸受
装置として説明したが、軸１０１が静止してスリーブ１
０３が回転するタイプの動圧軸受装置においても同様の
欠点が存在していた。

本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、高速回転動作時
においてもスラスト方向に発生する勤王を安定化するこ
とにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明にあっては、軸が流体
を介してこの軸と相対的に回転するスリーブに取り付け
られ、この軸とスリーブとの少なくとも一方のラジアル
面に第１の浅溝が形成されてラジアル方向の動圧を発生
するとともに、この軸の端面とスリーブの内部底面との
少なくとも一方のスラスト面に第２の浅溝が形成されて
スラスト方向の動圧を発生し、スリーブの開口端部近傍
の内側部に内溝が形成され、この内溝よりもさらに開口
端部寄りに軸とスリーブとの少なくとも一方に第３の浅
溝が形成されて上記流体を開口端部から内溝△、圧送す
る動圧軸受装置において、上記第１の浅溝と第３の浅溝
との間に、軸とスリーブとの少なくとも一方に大気開放
の通孔を設けたものとした。

（作　用）上記構成を有する本発明にあっては、第１の浅溝と第３
の浅溝との間に大気開放用の通孔を設けることで、この
通孔部分の圧力を大気圧によって調整でき、高速回転動
作時においてもスラスト方向に発生する動圧に影響を及
ぼさない。

（実施例）本発明の第一実施例を第１図ないし第３図に示し、その
構成を説明する。

１はポリゴンスキャナミラー等の回転ユニットを支持し
つつ回転する軸であり、この軸は潤滑油等の流体２を介
してスリーブ３に回動自在に取り付けられている。４．
５は軸１のラジアル面に形成されたベリングボーン状の
第１の浅溝であり、その溝深さは２〜２０μｍ程度とな
っている。６は軸１の端面であり、この端面６と対向す
るスリーブ３の内部底面はスラスト板７の凹部内に嵌挿
されたインサート部材８となっている。そして、このイ
ンサート部材８は第３図（ａ）ないし同図（Ｃ）に示す
ように、その表面には溝深さ２〜２０μｍ程度のスパイ
ラル状の第２の浅溝９が形成されるとともに、その中央
部には中央孔１２が形成され、さらに周外側部には縦溝
１３が形成されるとともに、その底部には上記中央孔１
２と縦溝１３とを結ぶ放射状の底溝１４が形成されてい
る。また、上記スリーブ３の開口端部近傍の内側部には
溝深さ０．０１〜２ｍｍ程度で環状の内溝が形成され、
この内溝１０よりさらに開口端部寄りに位置する軸１の
ラジアル面には溝深さ２〜２０μｍ程度のスパイラル状
の第３の浅溝１０が形成されている。そして、上記内溝
１０の溝内には内部圧力を大気に開放するためφ０．１
〜φ１．○程度で放射状の通孔としての小径孔１５が設
けられている。

次に本実施例の動作例を説明する。

軸ｌの回転に伴って、第１の浅溝４．５の働きにより、
ラジアル方向の動圧が発生しく第７図（ｂ）参照）、こ
のラジアル方向で軸１とスリーブ３どの非接触状態を保
つとともに、第２の浅溝９の働きにより、スラスト方向
の動圧が発生しく第７図（Ｃ）参照）、このスラスト方
向で軸１とスリーブ３との非接触状態を保つものである
。

そして、第３の浅溝１１の働きにより上記内溝ｌｏ中は
流体２の圧力が上昇するが、余分な上昇圧力に対応した
流体２は上記内溝ｌｏ内に設けられた小径孔１５に入り
、外気との空気バネ作用により、第３の浅溝１１の働き
によって上昇した圧力は緩和される。

なお、上記流体２は小径孔１５の管路抵抗や流体２の表
面張力により外部への洩れ出しは防止される。

次に本発明の第二実施例を第４図に示し、上記第一実施
例と同一の部分には同一の符号を付して説明する。

本実施例における小径孔１５はスリーブ３の内溝１０内
に形成され、軸１の回転によって流体２に働く遠心力Ｆ
と反対方向である概略接線方向に設けたものである。

したがって、流体２に働く遠心力Ｆと反対方向に小径孔
１５を設けたことで、軸１が高速回転をする際に生じる
遠心力Ｆによって小径孔１５から流体２を洩れ出す可能
性が第一実施例に比較して低くなっている。

また、小径孔１５を設ける方向を概略接線方向としたこ
とで、小径孔１５を放射状に設けた第一実施例よりも管
路長を長くすることができる。

すなわち、小径孔１５の管路抵抗も大きくなるので、流
体２の外部への洩れ出しはさらに防止される。

次に本発明の第三実施例を第５図に示し、上記第一実施
例と同一の部分には同一の符号を付して説明する。

本実施例における小径孔１５はスリーブ３の内溝１０内
に形成され、このスリーブ３の軸方向に対して一定の傾
きをもって下方向に設けたものである。

したがって、軸１に対して直角方向に設けた場合より管
路長を長くすることができるので、小径孔１５の管路抵
抗は大きくなり流体２の外部への洩れ出しはより防止さ
れる。

次に、本発明の第四実施例を第６図に示し、上記第一実
施例と同一部分には同一の符号を付して説明する。

本実施例における小径孔１５はスリーブ３ではなく軸１
に形成され、この小径孔１５はスリーブ３の内溝１０に
対応する軸ｌの外周位置において半径方向外方に設けら
れた横孔１５ａと上記軸１の中心軸方向に設けられた縦
穴１．５　ｂとからなっている。そして、この横孔１５
ａは軸１の中心において縦穴１５ｂと連通している。

したがって、流体２に働く遠心力によって流体２は軸１
の半径方向外方へ力が作用するが、小径孔１５を力の作
用方向と反対の軸１内部に設けたことで、流体２の外部
への洩れ出しは確実に防止される。

なお、上記した第一ないし第四実施例においては、軸１
が回転してスリーブ３が静止しているタイプの動圧軸受
装置について説明したが、逆に、軸１が静止してスリー
ブ３が回転するタイプの動圧軸受装置においても本発明
を応用可能である。

また、本発明における実施例を複合させたもの、たとえ
ば、第二実施例と第三実施例とを複合して管路長をさら
に長く設けたもの等も有効である。

（発明の効果〕以上説明したように本発明にあっては、軸の高速回転動
作時においても軸に対する余分な揚力の発生を押さえ、
スラスト方向に発生する動圧に影響を及ぼさないことに
よって、スラスト方向に発生する動圧が安定し、充分な
スラスト剛性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示す縦断面図、第２図は
第１図におけるＡ−Ａ線断面図、第３図（ａ）はインサ
ート部材の平面図、第３図（ｂ）は同図（ａ）の側面図
、第３図（Ｃ）は同図（ａ）の底面図、第４図は本発明
の第二実施例における要部を示す断面図、第５図は本発
明の第三実施例を示す縦断面図、第６図は本発明の第四
実施例を示す縦断面図、第７図（ａ）は従来例を示す縦
断面図、第７図（ｂ）は同図（ａ）におけるラジアル方
向に発生する動圧を示す図、第７図（Ｃ）は同図（ａ）
におけるスラスト方向に発生する動圧を示す図である。符号の１・・・軸３・・・スリーブ６・・・端面８・・・インサート部材１０・・・内溝１２・・・中央孔１４・・・底溝説明２・・・流体４．５・・・第１の浅溝７・・・スラスト板９・・・第２の浅溝１１・・・第３の浅溝１３・・・縦溝１５・・・小径孔（通孔）第を図第２図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

軸が流体を介して、この軸と相対的に回転するスリーブ
に取り付けられ、この軸とスリーブとの少なくとも一方
のラジアル面に第１の浅溝が形成されてラジアル方向の
動圧を発生するとともに、この軸の端面とスリーブの内
部底面の少なくとも一方のスラスト面に第２の浅溝が形
成されてスラスト方向の動圧を発生し、スリーブの開口
端部近傍の内側部に内溝が形成され、この内溝よりもさ
らに開口端部寄りに軸とスリーブとの少なくとも一方に
第３の浅溝が形成されて上記流体を開口端部から内溝へ
圧送する動圧軸受装置において、上記第１の浅溝と第３
の浅溝との間に、軸とスリーブとの少なくとも一方に大
気開放の通孔を設けたことを特徴とする動圧軸受装置。