JPH03265709A - 気体スラスト軸受 - 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、気体スラスト軸受に関し、特に動圧を発生す
るスパイラル溝を形成した気体スラスト軸受に関するも
のである。

従来の技術 近年、流体圧を利用したスラスト軸受の一種として軸受
の対向面にスパイラル溝を形成した動圧型の流体スラス
ト軸受が提案され、高性能でかつ高圧流体源を必要とし
ないため、ポリゴンミラースキャナにおける軸受装置等
、民生機器用のスラスト軸受として注目されている。特
に流体として空気等の気体を用いたものは高速回転に適
するとともに、オイル等を用いた場合のように粘性変化
による特性の変化が小さく、かつ保守が容易である等の
特長を備えている。

発明が解決しようとする課題 ところが、気体スラスト軸受の場合には、対向面間に結
露を生しる恐れがあり、この結露によって対向面が互い
に吸着してしまい、円滑に起動できずに軸受に損傷を与
えたり、起動が不可能となる等の問題を発生する恐れが
あった。

又、停止時には対向面同士が接触しており、この接触状
態から起動するので、これら対向面をセラミックスなど
の硬質の材料で構成する必要があり、かつその対伺面に
スパイラル溝を加工する必要があるため、サンドブラス
ト加工等により長時間をかけて加工する必要があり、コ
スト高になる等の問題があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、結露による起動障害
を発生せず、また安価に構成することができる気体スラ
スト軸受を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明の気体スラスト軸受は、上記目的を達成するため
、回転軸心回りに相対回転可能でかつ軸心方向に互いに
対向する一対の軸受面を設け、この一対の軸受面の少な
くとも一方に相対回転に伴って気体を軸心に向かって圧
送するスパイラル溝を形成した気体スラスト軸受におい
て、一対の軸受面の相対回転時における軸受面間の浮上
量よりも低い突部を一方の軸受面に設けたことを特徴と
する。

好適には、突部は軸受面の内周部に設けられ、スパイラ
ル溝がメッキにて形成される。

作用 本発明の気体スラスト軸受によれば、停止時には一方の
軸受面に設けた突部が他方の軸受面に当接して支持され
ているので、軸受面間の接触面積が小さく、たとえ軸受
面に結露が生じても軸受面同士が吸着するようなことは
なく、円滑に起動することができる。

又、前記突部は軸受面のどの位置に設けてもよいが、内
周部に設けると突部の接触抵抗による回転トルクを小さ
くできる。

さらに、軸受面の突部と接触する部分以外の部分は互い
に接触することはないので、硬い材質で構成する必要は
なく、そのためスパイラル溝をメッキやエツチング等に
て簡単にかつ低コストで形成することができ、特にメッ
キによれば寸法精度の高いスパイラル溝を有しかつ表面
の平面度が高い軸受面を得ることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照しな
がら説明する。

１は円筒容器状の本体ケースで、その軸心位置に軸体２
の下端部が嵌着固定されている。本体ケース１の内底部
に形成された小径孔部３内にセラもツクスから威る薄板
円板状のスラスト軸受板４が嵌着固定され、その上面に
第１スラスト軸受面５が形成されている。この第１スラ
スト軸受面５には、第２図に示すように外周部が開放さ
れたスパイラル溝６（梨地にて表示した部分）が形成さ
れている。尚、スラスト軸受板４の内周部にはスパイラ
ル溝６を形成していない部分が設けられている。

軸体２のスラスト軸受板４から上方に突出した部分の上
部と下部の外周面には互いにねじれ方向が逆のヘリカル
溝７ａ、７ｂが形成されている。

この軸体２の外周にセラごツクスから成る軸受スリーブ
８が数μｍ〜１０μｍの間隙９をあけて回転自在に嵌合
され、軸体２と軸受スリーブ８にて気体ラジアル軸受１
０が構成されている。

− 軸受スリーブ８の外周面の下部にはポリゴンミラー１１
が嵌合固定されている。このポリゴンミラー１１の下部
には、小径孔部３内に嵌入してスラスト軸受板４と対向
するスラスト軸受部１２が設けられ、その下面にて第１
スラスト軸受面５に対向する第２スラスト軸受面１３が
形成され、これら第１、第２スラスト軸受面５．１３に
て気体スラスト軸受１４が構成されている。また、第２
スラスト軸受面１３に対して軸受スリーブ８の下端部が
５〜１０ＩＩｍ程度下方に突出され、この軸受スリーブ
８の突出部にて第１スラスト軸受面５の内周部に当接す
る突部１５が構成されている。

軸受スリーブ８の外周面の上部にはポリゴンミラー１１
を回転駆動するモータ１６のロータ１７が嵌合固定され
ている。このロータ１７は、軸受スリーブ８に嵌合され
た断面形状コ字状の磁気回路形成部材１８と、その下側
フランジ１８ａ上に固着された磁石１９にて構成されて
いる。磁石１９と磁気回路形成部材１８の上側フランジ
１８ｂの間の空間にステータコイル２０が挿入配置され
ている。このステータコイル２０はコイル基板２１に設
けられ、このコイル基板２１が本体ケースｌの上端にポ
リゴンミラー１１の上部を覆うように設けられた蓋体２
２に取付けられている。又、本体ケース１の外周壁には
、ポリゴン多う−１１の外周の反射面に対してレーザ光
を入出射させる窓２３が形成されている。

以上の構成において、モータ１６のステータコイル２０
に通電すると、ロータ１７が回転駆動され、軸受スリー
ブ８を介してポリゴンミラー１１が、例えば１〜２万ｒ
ｐｍの高速で回転する。その際、軸体２の外周のヘリカ
ル溝７ａ、７ｂのポンピング作用によって間隙９内のエ
ア圧力が高められ、軸受スリーブ８が軸体２に対して非
接触で回転自在に支持される。又、ポリゴンミラー１１
の回転に伴ってその下部のスラスト軸受部１２が回転し
、第１のスラスト軸受面５に対して第２のスラスト軸受
面１３が第２図の矢印方向に回転し、スパイラル溝６の
ポンピング作用にてその外周部のエアが軸心に向かって
圧送され、第２スラスト軸受面１３がスラスト荷重に抗
して１０〜１５μｍ程度浮上し、突部１５と第１スラス
ト軸受面５の内周部の間の当接部も離間して、第１、第
２スラスト軸受面５．１３間でも非接触で回転自在に支
持される。この回転状態で、窓２３からポリゴンミラー
１１の反射面に図示しないレーザ光が入射すると、これ
を反射してレーザ光の走査が行われる。

又、停止状態において、第１、第２スラスト軸受面５．
１３間で結露が・生じた場合でも、突部１５と第ニスラ
スト軸受面５の内周部が接触しているだけで、これら軸
受面５．１３の大部分は接触していないため結露による
吸着現象のために起動が不可能になるということはなく
、円滑に起動することができる。特に、突部１５を内周
部に設けたことにより、接触抵抗によるトルクが小さく
なり、−層起動が円滑に行われる。

上記実施例では、突部１５の端面が平面状態のものを例
示したが、第３図に示す第２実施例のように、接触面が
円弧面から威る突部２５を形成し一 て第１スラスト軸受面５に対して線接触するようにして
もよく、さらに複数の突部を突設して複数箇所で点接触
するようにしてもよい。

又、上記実施例では、ポリゴンミラー１１の内周の軸受
スリーブ８を第２スラスト軸受面１３よりも突出させて
突部１５．２５を形成したが、第４図に示す第３実施例
のように、固定側の第１スラスト軸受面５側に突部２６
を形成してもよい。

この第３実施例では、第２スラスト軸受面１３の内周部
に同一面状にセラミックスから成る支承リング２７が装
着され、第１スラスト軸受面５の内周部にセラミックス
から威る支持筒体２８が嵌合固定され、その上端部にて
突部２６が形成されている。又、この突部２６は断面形
状が円弧のリング状に形成されている。

さらに、この実施例では第１、第２スラスト軸受面５．
１３が接触することはないので、第１スラスト軸受面５
を構成するスラスト軸受部材２９をセラミックス等の硬
質の材料ではなく、アルミニウム合金や銅合金にて構成
し、その上面の第１８ スラスト軸受面５にニッケル等のメッキ層３０にてスパ
イラル溝６を形成している。

この場合、第１スラスト軸受面５を機械加工にて１μｍ
以下の平面度に仕上げた後、その上にスパイラル溝６の
形状に対応したマスクを印刷形威し、無電解メッキを施
すことによって、スパイラル溝６を有するスラスト軸受
面５を簡単に高精度に形成することができる。

さらに、突部１５の形状として、第５図に示す第４実施
例のように、対向するスラスト軸受面に対する接触面に
凹溝３１を形成することによって接触面積を小さくする
こともできる。

又、上記実施例では突部１５．２５．２６とこれらが接
触する部材４．２７をセラミックス等の硬質の材料で形
成した例を示したが、各種軸受材料で構成することもで
きる。

発明の効果 本発明の気体スラスト軸受によれば、停止時には一方の
軸受面に設けた突部が他方の軸受面に当接して支持され
ているので、軸受面間の接触面積が小さく、たとえ軸受
面に結露が生じても軸受面同士が吸着するようなことは
なく、円滑に起動することができるという効果を発揮す
る。

又、前記突部を内周部に設けると突部の接触抵抗による
回転トルクを小さくできる。

さらに、軸受面の突部に接触する部分以外の部分は互い
に接触することはないので、硬い材質で構成する必要は
なく、スパイラル溝をメッキにて形成すれば、寸法精度
の高いスパイラル溝を有しかつ表面の平面度の高い軸受
面を簡単にかつ低コストで得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるポリゴンミラースキ
ャナの縦断正面図、第２図は第１図の■■矢視平面図、
第３図は本発明の第２実施例の要部の縦断正面図、第４
図は本発明の第３実施例の要部の縦断正面図、第５図は
本発明の第４実施例における突部を形成する部材の斜視
図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸心回りに相対回転可能でかつ軸心方向に互
   いに対向する一対の軸受面を設け、この一対の軸受面の
   少なくとも一方に相対回転に伴って気体を軸心に向かっ
   て圧送するスパイラル溝を形成した気体スラスト軸受に
   おいて、一対の軸受面の相対回転時における軸受面間の
   浮上量よりも低い突部を一方の軸受面に設けたことを特
   徴とする気体スラスト軸受。
2. （２）突部を軸受面の内周部に設けたことを特徴とする
   請求項１記載の気体スラスト軸受。
3. （３）スパイラル溝をメッキにて形成したことを特徴と
   する請求項１又は２記載の気体スラスト軸受。