JPH03181612A - 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〕 本発明は、レーザビームプリンタ用スキャナユニットや
ＨＤＤ　（磁気ディスク駆動装置）などに用いられる軸
受装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の軸受装置としては、例えば第４図に示す
ようにレーザビームプリンタ用スキャナユニットに組み
込んだものがある。この従来例の軸１０は、一方の端部
がハウジングＨの基台Ｈａに圧入等により固定され、そ
の外周面にはへリングボーン状の動圧発生用の溝１２を
形成した円筒状のラジアル受面Ｉ３が設けられている。

軸１０の他方の端部は自由端であり、その端面に凸球面
状のスラスト受面１４が設けられている。

この軸ｌＯの周りに回転可能に嵌合されたスリーブ２０
は、その内周面に円筒状のラジアル軸受面２１が設けら
れ、前記軸ｌＯのラジアル受面１３とラジアル軸受すき
まを介して対向して動圧形のラジアル軸受を構成してい
る。

スリーブ２０の一方の端部には平板状のスラスト受部材
３０が取付けられている。そのスラスト受部材３０の一
方の側面に、一定の深さを有するスパイラル状の動圧発
生用の溝３１を形成した平面状のスラスト軸受面３２が
設けられ、軸ＩＯの上端の凸球面状のスラスト受面１４
と対向して動圧形のスラスト軸受Ｓを構成している。

なお、スリーブ２０にはフランジ２２が設けてあり、ス
リーブ２０に嵌合された多面鏡３５がこのフランジ２２
にボルトで固定されている。

また、スリーブ２０のフランジ２２の下面側には、スリ
ーブ２０の外周面に嵌合したロータマグネット３６を固
定し、このロータマグネット３６と半径方向に対向する
ステータコイル３７をハウジングＨの側壁Ｈｂに取り付
け、ロータマグネット３６とステータコイル３７とによ
り周面対向形の駆動モータ３８を構成している。

上記のスキャナユニットは、駆動モータ３８の作動によ
り起動し、多面鏡３５がスリーブ２０と共に回転し始め
る。スリーブ２０が一定の回転数に達するまでは、スラ
スト受部材３０の平面状のスラスト軸受面３２がこれに
対向する軸１０の凸球面状のスラスト受面１４と接触し
ながら回転する。やがてスリーブ２０の回転が一定の回
転数以上になると、スパイラル状の動圧発生用の満３１
のボンピング作用によって、スラスト軸受の潤滑剤の圧
力が高くなり、スリーブ２０が浮上する。

こうしてスリーブ２０は一定の浮上量を保持しながら軸
１０の回りを非接触で回転する。

また、スリーブ２０が回転すると、動圧発生用の溝１２
のボンピング作用によってラジアル軸受すきま内の潤滑
剤の圧力が高くなり、ラジアル軸受面２１はラジアル受
面１３と非接触で回転する。

また停止時は、駆動モータ３８への通電を切ると、定常
回転していたスリーブ２０の回転速度が次第に低下し一
定の回転数以下になると、スラスト軸受Ｓの動圧発生用
の溝３１のボンピング作用が弱まり、スリーブ２０が下
降してスラスト軸受面３２とスラスト受面１４とが接触
する。この接触回転を経てスリーブ２０が停止する。

（発明が解決しようとする課題） スリーブ２０が静止中は、スラスト軸受Ｓにおけるスラ
スト軸受面３２がスラスト受面１４に接触している。起
動時及び停止時には、スリーブ２０の浮上に必要な回転
速度以下であるため、スラスト軸受面３２とスラスト受
面１４とが上述したように接触状態のままで回転して摩
耗する。その摩耗量は、接触面積が大きい方が多くなる
。したがってスラスト軸受面とスラスト受面とを共に平
面で構成した場合は特に摩耗が大きくなる。また、平面
同士のものは軸１０とスリーブ２０との間の調心性も悪
い、これに対して上記従来例のものは、スラスト軸受面
３２が平面状でスラスト受面１４が凸球面であるから、
耐摩耗性および調心性が改善されている。

しかしながら、平面からなるスラスト軸受面３２と凸球
面からなるスラスト受面１４との間には、軸受すきまが
中心部から周縁に向かって半径方向に次第に拡大されつ
つ形成される。そのためスラスト軸受Ｓのスパイラル状
の動圧発生用の溝３１のボンピング作用が周縁部に到る
ほど弱くなり、その結果スラスト負荷容量が低減される
という問硬点があった。

特に、軸受の潤滑を潤滑油やグリースではなく、粘度の
低い空気等の気体で行う場合には、スラスト負荷容量が
低すぎて実用が困難であった。

この場合、スラスト受面１４の凸球面の曲率半径ｒを大
きくするほど軸受すきまは小さくなり、したがってスラ
スト負荷容量は増加する：しかし、調心性は逆に低下し
てしまうという二律背反が生じる。

そこで本発明は、上記従来の問題点に着目してなされた
ものであり、その目的とするところは、良好な耐摩耗性
および調心性を有するとともに、大きなスラスト負荷容
量が確保できるスラスト軸受を備えた軸受装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、スリーブの一方の端部にスラスト受部材を取
付け、前記スリーブの内径面に軸を嵌合し、該軸の外径
面に設けた円筒状のラジアル受面がスリーブの内径面に
設けたラジアル軸受面と対向してラジアル軸受を構成し
、前記軸の端面に設けたスラスト受面がスラスト受部材
に設けたスラスト軸受面と対向し、前記スラスト受面と
スラスト軸受面との少なくとも一方に動圧発生用の溝を
設けた軸受装置において、前記スラスト受面は凸球面で
あってスラスト軸受面は凹球面であり、前記スラスト受
面はスラスト軸受面より曲率半径が小さぐ、前記動圧発
生用の溝は軸受外側部が軸受内側部より深いことを特徴
とする。

前記スラスト受面の曲率半径はラジアル受面の直径の２
０倍以上であってｌｏｏｏｍより小さくすることができ
る。

また本出願の他の発明は、スリーブの一方の端部にスラ
スト受部材を取付け、前記スリーブの内径面に軸を嵌合
し、該軸の外径面に設けた円筒状のラジアル受面がスリ
ーブの内径面に設けたラジアル軸受面と対向してラジア
ル軸受を構成し、前記軸の端面に設けたスラスト受面が
スラスト受部材に設けたスラスト軸受面と対向し、前記
スラスト受面とスラスト軸受面との少なくとも一方に動
圧発生用の溝を設けた軸受装置において、前記スラスト
受面は凹球面であってスラスト軸受面は凸球面であり、
前記スラスト受面はスラスト軸受面より曲率半径が大き
く、前記動圧発生用の溝は軸受外側部が軸受内側部より
深いことを特徴とする。

前記スラスト軸受面の曲率半径はラジアル受面の直径の
２０倍以上であって１１０００ａｎより小さくすること
ができる。

〔作用〕 スラスト受面とスラスト軸受面とのいずれか一方を、ラ
ジアル受面の直径の２０倍以上大きな曲率半径の凸球面
とし、他方をそれより更に曲率半径の大きい凹球面とし
たため、スラスト受面とスラスト軸受面との間の軸受す
きまが小さくなり、スラスト負荷容量の低減を防止して
調心性および耐摩耗性を向上させることができる。

なお、スラスト受面またはスラスト軸受面の凸球面の曲
率半径がラジアル受面の直径とほぼ等しい場合は、スラ
スト荷重とラジアル荷重との両荷重を支持する球面形動
圧みぞ付軸受となる。このような球面形動圧みぞ付軸受
は加工が困難であると共に高精度が要求される。

また、スラスト受面またはスラスト軸受面の凸球面の曲
率半径がラジアル受面の直径の２０倍より小さい場合は
、球面形動圧みぞ付軸受となり、または球面形動圧みぞ
付軸受のようになり、加工が困難であると共に高精度が
要求される。

一方、スラスト受面またはスラスト軸受面の凸球面の曲
率半径が１０００−を超えると、実質的に殆ど平面形動
圧みぞ付スラスト軸受となり、十分な調心性を有しない
。

本発明のスラスト受面またはスラスト軸受面の凸球面は
、その曲率半径をラジアル受面の直径の２０倍以上であ
って１０００＋ｍｍより小さい範囲に規制したことによ
り平面に近くなるので加工が容易であり、高精度が要求
されることもないうえに、十分な調心性を有するものと
なる。

また、スラスト軸受における動圧発生用の溝は、軸受外
側部が軸受内側部より深いものとすると、軸受外側部に
向かうほど溝のボンピング作用が大きくなる。その結果
、軸受外側部に向かって軸受すきまが拡大されると負荷
容量が減少するという負の効果が相殺されて、本来負荷
容量の大きな平面形動圧みぞ付スラスト軸受と同様に大
きなスラスト負荷容量が得られる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図とともに説明する。

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示すもので
ある。なお、従来と同−又は相当部分には同一符号を付
しである。

軸１０のラジアル受面１３の直径はｄで、その上端面で
あるスラスト受面１４は曲率半径Ｒ２の凸球面になって
いる。この曲率半径Ｒ２は直径ｄの２０倍以上である。

これに対して、スラスト受部材３０のスラスト軸受面３
２は、曲率半径Ｒ１の門球面になっている。この曲率半
径Ｒ１は前記スラスト受面１４の曲率半径Ｒ２より大き
い。すなわち、　スラスト軸受面３２の曲率半径Ｒ１＞
スラスト受面１４の曲率半径Ｒ２＞ラジアル受面の直径
ｄ　の関係になっている。

この実施例ではラジアル受面の直径ｄ−１４ｎｍ、その
軸のスラスト受面１４の曲率半径Ｒ２＝７５０ｍ、スラ
スト軸受面３２の曲率半径Ｒ１＝８００１１Ｉ１１とし
た。この場合、スリーブ２０が静止の状態における最大
軸受すきま（中心部が接触状態にあるスラスト受面１４
とスラスト軸受面３２との最外側部のすきま）寸法は約
３μｍになった。この値は、スラスト軸受面３２が平面
の場合に比し、はるかに小さい。ちなみに、第４図に示
した従来のスラスト受面１４が凸球面、スラスト軸受面
３２が平面の軸受は、スラスト受面１４の曲率半径ｒ＝
７５０ｍとした場合の最大軸受すきま寸法が約３３μｍ
であった。

良好な耐摩耗性および調心性を有しながら同時に大きな
スラスト負荷容量をも確保するためには、静止時におけ
るスラスト軸受の最大すきまを、数μｍ以下にすること
が好ましい。そのため、スラスト受面１４の凸球面の曲
率半径Ｒ１は、ラジアル受面１３の直径の２０倍以上で
あって１０００飾より小さい範囲にするのがよい。

スラスト受部材３０のスラスト軸受面３２には、第２図
に示すようにスパイラル状の動圧発生用の；薄３１Ａが
形成されている。この動圧発生用の溝３１Ａの溝深さは
、従来のように均一ではなく、第３図に示すように中心
部の深さＨｇ２が最も浅く、軸受外側部に移るにつれて
次第に深くなり、軸受外周縁の深さＨｇｌが最も深い。

次に作用を説明する。

凸球面であるスラスト受面１４の曲率半径Ｒ２をラジア
ル受面の直径ｄの２０倍以上とし、かつこの曲率半径Ｒ
２より大きい曲率半径Ｒ１を有する凹球面からなるスラ
スト軸受面３２との球面同士の組み合わせでスラスト軸
受をｆｊｌｅ、した。これにより、スラスト受面１４と
スラスト軸受面３２との間の最大軸受すきまが数μｍ程
度の小さいものとなり、スラスト負荷容量の低減を防止
して調心性および耐摩耗性を向上させることができる。

その場合、スラスト受面１４の曲率半径Ｒ２がラジアル
受面１３の直径の２０倍未満であると、スラスト荷重と
ラジアル荷重との側荷重を支持する球面形動圧みぞ付軸
受となり、または球面形動圧みぞ付軸受のようになり、
加工が困難であると共に高精度が要求される。

一方、スラスト受面１４の曲率半径Ｒ２が１０００ｍｍ
を超えると、実質的に殆ど平面形動圧みぞ付スラスト軸
受となり、加工は容易であるが十分な調心性を有しない
。

これに対してスラスト受面１４の曲率半径Ｒ２がラジア
ル受面１３の直径の２０倍以上であって１１０００ｏよ
り小さい場合は平面に近づくので加工が容易になる。ま
た、高精度が要求されない。

しかも十分な調心性を有している。

また、スラスト軸受面３２の動圧発生用の溝３１Ａは、
軸受外側部が軸受内側部より深く形成したため、軸受外
側部に向かうほど溝のボンピング作用が大きくなる。そ
の結果、軸受外側部に向かって軸受すきまが拡大するに
つれて負荷容量が減少するという負の効果が相殺されて
、本来負荷容量の大きな平面形動圧みぞ付スラスト軸受
と同様に大きなスラスト負荷容量が得られる。

なお、上記の実施例では、スラスト受面１４は曲率半径
Ｒ２の凸球面であり、スラスト軸受面３２は、曲率半径
Ｒ１の凹球面であるものについて述べたが、反対にスラ
スト受面１４が凹球面であってスラスト軸受面３２は凸
球面であり、かつスラスト受面１４はスラスト軸受面３
２より曲率半径が大きいものとし、動圧発生用の溝３１
Ａは軸受外側部が軸受内側部より深いものとすることが
できる。その場合は、スラスト軸受面３２の曲率半径を
ラジアル受面１３の直径の２０倍以上であって１１００
Ｏｎｙより小さくできる。これらの場合にも上記実施例
のものと同様の作用・効果が得られる。

なお、スラスト受面１４の凸球面の１ＩＩｌ率半径及び
スラスト軸受面３２の凸球面の曲率半径は、ラジアル受
面１３の直径の２０倍未満でも良く、また１０００ＩＩ
ＩＩ１１より大きくても良い。

また、スラスト受面１４とスラスト軸受面３２との少な
くとも一方に動圧発生用の溝３１Ａを設けても良く、ま
た動圧発生用の溝３１Ａはへリングボーン状の溝でも良
い。

また、ラジアル受面１３とラジアル軸受面２１との少な
くとも一方に動圧発生用の溝１２を設けても良い。

また、球面状のスラスト軸受面３２および半径方向に溝
深さが異なる動圧発生用の満３１Ａを有するスラスト受
部材３０は、耐摩耗性を有するプラスチックを射出成形
するか、或いはアル旦ニウム合金を金型成形することに
よって形成することが可能である。このように軟質材で
成形すると、精度の良いものが低コストで提供できる利
点がある。

また、上記実施例のスラスト軸受は、上下を逆に倒置し
て軸ＩＯの方を回転させる使用態様で用いることも可能
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、その構成を、ス
ラスト受面は凸球面（または凹球面）であってスラスト
軸受面は凹球面（または凸球面）であり、スラスト受面
はスラスト軸受面より曲率半径が小さく　（または大き
く）、動圧発生用の溝は軸受外側部が軸受内側部より深
いものとしたため、良好な耐摩耗性および調心性を有す
るとともに、大きなスラスト負荷容量が確保できるスラ
スト軸受を提供することができるという効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部縦断面図、第２図はそ
のスラスト受部材のスラスト軸受面の平面図、第３図は
スラスト受部材の側面図、第４図は従来の軸受装置をレ
ーザビームプリンタ用スキャナモータに適用した縦断面
図である。 図中、１０は軸、１３はラジアル受面、１４はスラスト
受面、２０はスリーブ、２１はラジアル軸受面、３０は
スラスト受部材、３１．３１Ａは動圧発生用の溝、３２
はスラスト軸受面、Ｓはスラスト軸受。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）スリーブの一方の端部にスラスト受部材を取付け
   、前記スリーブの内径面に軸を嵌合し、該軸の外径面に
   設けた円筒状のラジアル受面がスリーブの内径面に設け
   たラジアル軸受面と対向してラジアル軸受を構成し、前
   記軸の端面に設けたスラスト受面がスラスト受部材に設
   けたスラスト軸受面と対向し、前記スラスト受面とスラ
   スト軸受面との少なくとも一方に動圧発生用の溝を設け
   た軸受装置において、 前記スラスト受面は凸球面であってスラスト軸受面は凹
   球面であり、前記スラスト受面はスラスト軸受面より曲
   率半径が小さく、前記動圧発生用の溝は軸受外側部が軸
   受内側部より深いことを特徴とする軸受装置。
2. （２）スラスト受面の曲率半径はラジアル受面の直径の
   ２０倍以上であって１０００ｍｍより小さい請求項（１
   ）記載の軸受装置。
3. （３）スリーブの一方の端部にスラスト受部材を取付け
   、前記スリーブの内径面に軸を嵌合し、該軸の外径面に
   設けた円筒状のラジアル受面がスリーブの内径面に設け
   たラジアル軸受面と対向してラジアル軸受を構成し、前
   記軸の端面に設けたスラスト受面がスラスト受部材に設
   けたスラスト軸受面と対向し、前記スラスト受面とスラ
   スト軸受面との少なくとも一方に動圧発生用の溝を設け
   た軸受装置において、 前記スラスト受面は凹球面であってスラスト軸受面は凸
   球面であり、前記スラスト受面はスラスト軸受面より曲
   率半径が大きく、前記動圧発生用の溝は軸受外側部が軸
   受内側部より深いことを特徴とする軸受装置。
4. （４）スラスト軸受面の曲率半径はラジアル受面の直径
   の２０倍以上であって１０００ｍｍより小さい請求項（
   ３）記載の軸受装置。