JPH04181015A - 動圧型気体軸受装置 - 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、ポリゴンミラースキャナ等の主軸部に用いら
れ、ラジアル軸受に動圧発生溝を有し、この発生圧力に
よりラジアルおよびスラスト軸受を浮上させる動圧型気
体軸受装置に関し、ホワールの発生や自動振動の発生が
無く、安定した回転が得られる動圧型気体軸受装置に関
するものである。

従来の技術 従来から、動圧型気体軸受装置としては、種々の構成が
提案されており、例えばポリゴンミラースキャナに適用
したものとしては、第３〜４図に示すものが知られてい
る。

以下図面を参照しながら、上述した従来の動圧型気体軸
受装置の一例について説明する。第３図は従来の動圧型
気体軸受装置の断面図である。１１は本体で、その中央
部に軸体１２の下端部が固定されている。軸体１２の外
周は、１２ａに示す一対のヘリングボーン状の動圧発生
溝を有し、その圧力の高い中央部分には１２ｂに示す周
溝を有し、またこの周溝から軸体１２の上端面へ、加圧
された気体を圧送するための連通穴１２ｃと圧力絞り穴
１２Ｄを有する。１３は回転自在に設けられたスリーブ
であり軸固定端債に蓋１７を有する。スリーブ１３の上
端近傍には、ポリゴンミラーを取り付けるためのフラン
ジ部１３ｂを有している。蓋１７はネジ等によりポリゴ
ンミラーを固定する役割もはたしている。スリーブ１３
には、ロータ磁石１５が取り付けられ、本体１１には、
ステータ１４が取り付けられ、１４と１５で、モータ１
６を構成する。本体１１にはガラス２０ａを有する、防
塵カバー２０が取り付けられている。

以上のように構成された動圧型気体軸受装置について、
第３図〜第４図を用いてその動作を説明する。第３図に
おいて、モータ１６のステータ１４に通電がされると、
ロータ１５が回転駆動され、スリーブ１３と共に、蓋１
７．ポリゴンミラー１９が例えば、３万ｒ、ｐ、ｍ、の
高速で回転し、図中りの様にレーザー光が入射し、ポリ
ゴンミラー１９が反射する。その回転状態において、ヘ
リングボーン溝１２ａのポリピング作用によりスリーブ
１３との間で気体の圧力が高められ、スリーブ１３は無
接触で高速回転する。ヘリングボーン溝２ａにより高め
られた気体の一部は、周溝２ｂから連通穴２ｃを通って
軸体の自ＦＩ３端に導かれ、細穴を有する絞り穴部材８
を通り、蓋７に向がって吹き出される。これにより第３
図中、矢印Ａ方向に浮上刃を発生する。一方、回転体の
重量と、ロータ磁石１５がステータ１４を吸引する力は
、図中矢印Ｂ方向にはたらきＡ方向とＢ方向の力がバラ
ンスすることにより、図中Ｃに示す浮上量が得られる。

この時ヘリングボーン溝１２ａによるラジアル方向の圧
力分布と、連通穴１２Ｃから吹き出される、スラスト方
向圧力分布は、第４図に示すとおりである。防塵カバー
２０とカラス２０ａは外部からのゴミの侵入と、ミラー
１９の結露を防止するものである。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、次の様な問題点が
ある。即ち第３図の従来例では、回転中に気体の圧力が
充分に上がらずホワールや自励振動が発生し安定した回
転が得られないことがあった。特にヘリングボーン溝１
２Ａの溝が周溝１２Ｂまたは、連通穴１２Ｃにつながっ
ていると、圧力の低下が激しくホワールの発生が多かっ
た。

本発明は上記問題点に鑑み、ホワールや自励振動の無い
動圧型気体軸受装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の動圧型気体軸受装置
は、片持ち支持された軸体を有し、その外周にヘリング
ボーン溝と、軸体の固定端へ気体を圧送するヘリカル溝
と、２組の動圧発生溝の中央から軸自由端の端面に連通
する穴を有し、軸体に回転自在で、端部に蓋を有するス
リーブを有するものである。

作　　　用 本発明は、上記した構成によって、充分な圧力を発生さ
せるめで、ホワールや自励振動のような振れや振動の発
生が無く回転安定性がよい。

実施例 以下本発明の動圧型気体軸受装置をポリゴンスキャナに
適用した一実施例について、第１図〜第２図を参照しな
がら説明する。第１図において、１は本体で、その中央
部に軸体２の下端部が固定されている。軸体２の外周は
、その自由端側に２ａに示す気体を軸体の固定端側に圧
送する、ヘリカル状の動圧発生溝と、またその固定端側
には、２Ｄに示すほぼ対称形状のヘリングボーン溝を有
し、それら２組の動圧発生溝の間には２ｂに示す周溝を
有し、またこの周溝から軸体２の上端面へ、加圧された
気体を圧送するための連通穴２Ｃを有する。連通穴２ｃ
の上部には、７Ａの圧力絞り穴を有している。３は回転
自在に設けられたスリーブであり軸固定端側に蓋７を有
する。スリーブ３にはポリゴンミラーを取り付けるため
のフランジ部３ｂを有している。蓋７はネジ等によりポ
リゴンミラーを固定する役割もはたしている。スリーブ
３には、ロータ磁石５が取り付けられ、本体ｌには、ス
テータ４が取り付けられ、４と５で、モータ６を構成す
る。本体１には、ガラス１０ａを有する、防塵カバー１
０が取り付けられている。

以上のように構成された動圧型気体軸受装置について、
第１図〜第２図を用いてその動作を説明する。第１図に
おいて、モータ６のステータ４に通電がされると、ロー
タ５が回転駆動され、スリーブ３と共に、蓋７．ポリゴ
ンミラー９が例えば、３万ｒ、ｐ、ｍ、の高速で回転し
、図中りの様にレーザー光が入射し、ポリゴンミラー９
が反射する。

その回転状態において、ヘリカル溝２Ａ、ヘリングボー
ン溝２Ｄのボンピング作用によりスリーブ３との間で気
体の圧力が高められ、スリーブ３は無接触で高速回転す
る。ヘリカル溝２ａにより軸体の固定端側に圧送された
気体は、周溝２ｂから連通穴２ｃを通って軸体の自由端
に導かれ、圧力絞り穴２Ｅを通り、蓋７に向かって吹き
出される。これにより第１図中、矢印Ａ方向に浮上刃を
発生する。一方、回転体の重量と、ロータ磁石５がステ
ータ４を吸引する力は図中、矢印Ｂ方向にはたらきへ方
向とＢ方向の力がバランスすることにより、図中Ｃに示
す浮上量が得られる。この時ヘリングボーン溝２ａ、２
Ｄによるラジアル方向の圧力分布と、圧力絞り穴２Ｅか
ら吹き出されるスラスト方向圧力分布は、第２図に示す
とおりであり充分高い圧力が得られる。防腰カバー１０
とガラス１０ａは外部からのゴミの侵入と、ミラー９の
結露を防止するものである。

以上のように本実施例によれば、ヘリカルおよび対称な
ヘリングボーン溝の２個の動圧発生溝の働きにより気体
の圧力が充分に高められるので軸受装置の回転中にホワ
ールや自励振動の発生がなく安定した回転が得られる。

とくにそれぞれの最高圧力部分での発生圧力が充分に高
いことにより、軸受の安定性が高い。

尚、ヘリカル溝２ａ、ヘリングボーン溝２Ｄは、スリー
ブ３の内周に設けても同じである。

発明の効果 以上のように本発明は、ヘリカル溝と、ヘリングボーン
溝の２個の動圧発生溝のポンピング効果により気体の圧
力が充分に高められるのでホワールや自励振動の発生が
なく安定した回転が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明動圧型気体軸受装置の一実施例の断面図
、第２図は第１図の圧力発生の説明図、第３図は従来の
動圧型気体軸受装置の断面図、第４図は第３図の圧力発
生の説明図である。 １・・・・・・本体、２・・・・・・軸体、２ａ・・・
・・・ヘリカル溝、２ｂ・・・・・・周溝、２ｃ・・・
・・・連通穴、２Ｄ・・・・・・ヘリングボーン溝、２
Ｅ・・・・・・圧力絞り穴、３・・・・・・スリーブ、
３ｂ・・・・・・フランジ部、４・・・・・・ステータ
、５・・・・・・ロータ磁石、６・・・・・・モータ、
７・・・・・・蓋、７Ａ・・・・・・圧力絞り穴、９・
・・・・・ポリゴンミラー、１０・・・・・・防塵カバ
ー、１０ａ・・・・・・ガラス。 代理人の氏名　弁理士小蝦治　明ほか２名τ−−−不住 クーーー軸体 ２Ａ−−−へ゛）カル慣 部−−−槍５Ｌ ２ｃｍ１！ｌヤ ２０−−−　Ｖ＋　７’ｌ’ｊｉ−ＩＬＳＬ２Ｅ、７＾
−−−人力１赴りを ◆−ステータ ５−１３−９七哀不 ６−−一千−９ −ｇ ’ｌ−ｒ、’リコ゛ソξラー １ｏ−−％大塵カッぐ− １０＾−一力１う入 第２図 １ト一本）不 ｎ−−１Ｉａ拝 Ｃ２＾−−−ヘリソゲボ゛−ソ５Ｌ １２Ｂ−−−蔚↓ １２ｃｍ−一逢通中 １？ｏ−−７ｉ力泉央り定 １３−−−スリーブ ＋Ｉ−ｐ−９項寡石 ＋Ｃ−ｔ−ダ ＋７−、　Ｋ ず７＾−一一ノコーフフ調１−１＝ ＋ｑ−−ｘ：リコ′ソミラ− ｔｏ−−ｐ角し１［ウノぐ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 片持ち支持された軸体と、この軸体の外周に回転自在に
   支持されたスリーブと、このスリーブの一端に固定され
   た蓋を有し、前記軸体の外周または、前記スリーブの内
   周の少なくともいずれか一方の前記軸体の固定端側にほ
   ぼ対称形状のヘリングボーン溝を有し、前記軸体の自由
   端には軸体の固定端側へ気体を圧送するヘリカル溝を有
   し、前記２個溝の間から、前記軸体の自由端側の端面に
   通じる、連通穴を有する動圧型気体軸受装置。