JPH04285311A - 動圧流体軸受 - Google Patents
動圧流体軸受Info
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- JPH04285311A JPH04285311A JP7423291A JP7423291A JPH04285311A JP H04285311 A JPH04285311 A JP H04285311A JP 7423291 A JP7423291 A JP 7423291A JP 7423291 A JP7423291 A JP 7423291A JP H04285311 A JPH04285311 A JP H04285311A
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- Japan
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Links
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はポリゴンスキャナのミラ
ー、ビデオテープレコーダの回転ヘッドなどのように高
速に回転する物体を回転駆動するために用いられる動圧
流体軸受に関するものである。
ー、ビデオテープレコーダの回転ヘッドなどのように高
速に回転する物体を回転駆動するために用いられる動圧
流体軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、電子写真方式のデジタル複写機
にあっては、原稿画像を一旦メモリに格納し、この画像
情報を読み出して半導体レーザを駆動し、そのレーザ光
を高速で回転しているポリゴンスキャナ（回転多面鏡）
に入射させ、その出射光を偏向させることにより、感光
体に露光のための走査が行えるようにしている。このよ
うなポリゴンスキャナを安定かつ高速に回転させるため
には、軸受の構造に特別の配慮が必要で、その１つの対
策として動圧流体軸受が用いられる。この種の軸受は、
固定軸の外周に動圧発生溝を設けて回転軸と固定軸との
間の流体（空気など）の圧力を高め、非接触で回転体を
回転自在に支持するようになっている。
にあっては、原稿画像を一旦メモリに格納し、この画像
情報を読み出して半導体レーザを駆動し、そのレーザ光
を高速で回転しているポリゴンスキャナ（回転多面鏡）
に入射させ、その出射光を偏向させることにより、感光
体に露光のための走査が行えるようにしている。このよ
うなポリゴンスキャナを安定かつ高速に回転させるため
には、軸受の構造に特別の配慮が必要で、その１つの対
策として動圧流体軸受が用いられる。この種の軸受は、
固定軸の外周に動圧発生溝を設けて回転軸と固定軸との
間の流体（空気など）の圧力を高め、非接触で回転体を
回転自在に支持するようになっている。
【０００３】しかし、軸受部分のポンプ送り作用によっ
て軸受部分以外に負圧が発生し、この負圧による制動作
用を防止するために、軸受部分以外の部分を切削などの
２次加工によって動圧発生溝の約１００倍以上の深さの
溝部を設け、これを流体溜まりとして用いている。なお
、この種の技術に関しては、例えば、実開平２−３３０
１９に記載がある。この動圧発生溝及び流体溜まりの加
工法としては、つぎに挙げるものが知られている。 （１） ショットブラスト：レジスト材によってパタ
ーニングされた軸に細かい砥粒を吹きつけて所望の溝を
形成するもの。 （２） 膜付け（鍍金）：所望の形状に絶縁材を付け
、マスキングされていない部分に鍍金を施し、或いは所
望の形状をした薄膜などを貼り付ける。 （３） 転造：金型ダイスをワークに押圧し、その形
状を転写させるもの。
て軸受部分以外に負圧が発生し、この負圧による制動作
用を防止するために、軸受部分以外の部分を切削などの
２次加工によって動圧発生溝の約１００倍以上の深さの
溝部を設け、これを流体溜まりとして用いている。なお
、この種の技術に関しては、例えば、実開平２−３３０
１９に記載がある。この動圧発生溝及び流体溜まりの加
工法としては、つぎに挙げるものが知られている。 （１） ショットブラスト：レジスト材によってパタ
ーニングされた軸に細かい砥粒を吹きつけて所望の溝を
形成するもの。 （２） 膜付け（鍍金）：所望の形状に絶縁材を付け
、マスキングされていない部分に鍍金を施し、或いは所
望の形状をした薄膜などを貼り付ける。 （３） 転造：金型ダイスをワークに押圧し、その形
状を転写させるもの。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術にあっては、ショットブラストの場合、レジスト材
を砥粒に耐えるものにする必要があると共に、加工時間
が長くなるために高コストになる。また、鍍金の場合は
付着量のばらつきなどの為に真円度を得にくく（この問
題は、動圧流体軸受において真円度や円筒度がサブミク
ロンオーダーで管理されるために致命的である）、薄貼
着では鍍金と同様の問題が生じる。さらに、転造による
方法は、量産性に富みローコスト化が図れる利点を有す
るが、溝周囲に盛り上がりが出来るため、後工程で研削
を行う必要がある。しかし、この盛り上がりは、完全に
は除去できない場合が多く、バリとなって溝部側へ突出
し、これを除去するためにショットブラストやバレルな
どの工程を追加せねばならず、前記した利点が失われる
。また、所望の溝形状を得てからの工程が多いため、深
さのばらつきが大きくなり、真円度や円筒度が悪くなる
。しかし、上記のように、加工に問題があるからと言っ
て流体溜まりを設けないと、回転軸と固定軸の接触する
面が増えるために、起動、停止時などの際に軸受のポン
プ送り作用が不十分な領域では、固定軸と回転軸が接触
し易くなり、軸受寿命を短くする可能性がある。本発明
の目的は、加工工数の低減によってローコスト化を図り
ながら固有振動数の低下を防止することが可能な動圧流
体軸受を提供することにある。
技術にあっては、ショットブラストの場合、レジスト材
を砥粒に耐えるものにする必要があると共に、加工時間
が長くなるために高コストになる。また、鍍金の場合は
付着量のばらつきなどの為に真円度を得にくく（この問
題は、動圧流体軸受において真円度や円筒度がサブミク
ロンオーダーで管理されるために致命的である）、薄貼
着では鍍金と同様の問題が生じる。さらに、転造による
方法は、量産性に富みローコスト化が図れる利点を有す
るが、溝周囲に盛り上がりが出来るため、後工程で研削
を行う必要がある。しかし、この盛り上がりは、完全に
は除去できない場合が多く、バリとなって溝部側へ突出
し、これを除去するためにショットブラストやバレルな
どの工程を追加せねばならず、前記した利点が失われる
。また、所望の溝形状を得てからの工程が多いため、深
さのばらつきが大きくなり、真円度や円筒度が悪くなる
。しかし、上記のように、加工に問題があるからと言っ
て流体溜まりを設けないと、回転軸と固定軸の接触する
面が増えるために、起動、停止時などの際に軸受のポン
プ送り作用が不十分な領域では、固定軸と回転軸が接触
し易くなり、軸受寿命を短くする可能性がある。本発明
の目的は、加工工数の低減によってローコスト化を図り
ながら固有振動数の低下を防止することが可能な動圧流
体軸受を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、回転可能に回転軸を外嵌した固定軸の外
周面の軸受部に動圧発生溝を設け、回転時に流体のポン
プ送り作用を生じさせる動圧流体軸受において、前記動
圧発生溝と同一深さの流体溜まりを前記軸受部以外の部
分に設けている。
に、本発明は、回転可能に回転軸を外嵌した固定軸の外
周面の軸受部に動圧発生溝を設け、回転時に流体のポン
プ送り作用を生じさせる動圧流体軸受において、前記動
圧発生溝と同一深さの流体溜まりを前記軸受部以外の部
分に設けている。
【０００６】
【作用】上記した手段によれば、軸受部分以外の流体溜
まり及び動圧発生溝が凹部に形成されているので、負圧
の発生によるブレーキ作用を受けることがない。したが
って、低回転数域から非接触にすることが可能になる。 なお、液体溜まりを動圧発生溝の加工と同一の工程にお
いて同時に形成すると、工程が１つで済み、流体溜まり
を加工するための２次加工が不要になり、歩留り向上及
び工程数を減らせることによりコストダウンが可能にな
る。また、エッチングによって動圧発生溝及び流体溜ま
りを形成することにより、バリ取りや表面仕上げの作業
が不要になる。したがって、ローコスト化が可能になる
。
まり及び動圧発生溝が凹部に形成されているので、負圧
の発生によるブレーキ作用を受けることがない。したが
って、低回転数域から非接触にすることが可能になる。 なお、液体溜まりを動圧発生溝の加工と同一の工程にお
いて同時に形成すると、工程が１つで済み、流体溜まり
を加工するための２次加工が不要になり、歩留り向上及
び工程数を減らせることによりコストダウンが可能にな
る。また、エッチングによって動圧発生溝及び流体溜ま
りを形成することにより、バリ取りや表面仕上げの作業
が不要になる。したがって、ローコスト化が可能になる
。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明による動圧流体軸受の一
実施例を示す正面図である。円柱状の固定軸１は、台座
２上に立設されている。固定軸１は、例えば、直径１４
ｍｍにされ、その材料にステンレス（ＳＵＳ４２０Ｊ２
）が用いられる。さらに、固定軸１の上部と下部及び中
央部の３ヶ所の外周面には流体溜まり３ａ，３ｂ，３ｃ
が設けられ、この流体溜まり３ａ，３ｂ，３ｃの間に軸
受部４ａ，４ｂが確保されている。軸受部４ａ，４ｂの
各領域の外表面には、動圧発生溝部５が形成されている
。この動圧発生溝部５は、軸心に対し角度を付け、円周
方向に一定間隔にし、且つ傾けて形成され、その形成手
段にはエッチングが用いられる。同様に、流体溜まり３
ａ，３ｂ，３ｃもエッチングにより動圧発生溝５と同時
に形成されるが、この流体溜まり３ａ，３ｂ，３ｃは帯
状に設けられる。エッチング加工は、塑性加工に比較し
た場合、次のような利点があり、コストダウンが容易に
なる。 （ａ）専用金型を必要としないのでイニシャルコストが
非常に低い。 （ｂ）物理的な応力加工ではないので、焼き入れ、研磨
後の軸に直接パターニングしてエッチングが可能である
。 因みに、塑性加工では、加工が容易なように硬度調整し
た素材を使い、転造後に硬化、バリ取り、表面仕上げの
順で加工を行っている。上記構成による固定軸１を用い
て動圧流体軸受を作成して回転させたところ、図２に示
す固有振動特性が得られた。図２から明らかなように、
この場合の固有振動数は９７０Ｈｚであり、軸受の凸部
と凹部の段差が１０μｍ程度であることから固有振動数
は低下せず、高速回転が可能になった。なお、この測定
は加速度ピックアップを取り付け、ＦＦＴ（高速フーリ
ェ変換）により解析したものである。
ながら説明する。図１は本発明による動圧流体軸受の一
実施例を示す正面図である。円柱状の固定軸１は、台座
２上に立設されている。固定軸１は、例えば、直径１４
ｍｍにされ、その材料にステンレス（ＳＵＳ４２０Ｊ２
）が用いられる。さらに、固定軸１の上部と下部及び中
央部の３ヶ所の外周面には流体溜まり３ａ，３ｂ，３ｃ
が設けられ、この流体溜まり３ａ，３ｂ，３ｃの間に軸
受部４ａ，４ｂが確保されている。軸受部４ａ，４ｂの
各領域の外表面には、動圧発生溝部５が形成されている
。この動圧発生溝部５は、軸心に対し角度を付け、円周
方向に一定間隔にし、且つ傾けて形成され、その形成手
段にはエッチングが用いられる。同様に、流体溜まり３
ａ，３ｂ，３ｃもエッチングにより動圧発生溝５と同時
に形成されるが、この流体溜まり３ａ，３ｂ，３ｃは帯
状に設けられる。エッチング加工は、塑性加工に比較し
た場合、次のような利点があり、コストダウンが容易に
なる。 （ａ）専用金型を必要としないのでイニシャルコストが
非常に低い。 （ｂ）物理的な応力加工ではないので、焼き入れ、研磨
後の軸に直接パターニングしてエッチングが可能である
。 因みに、塑性加工では、加工が容易なように硬度調整し
た素材を使い、転造後に硬化、バリ取り、表面仕上げの
順で加工を行っている。上記構成による固定軸１を用い
て動圧流体軸受を作成して回転させたところ、図２に示
す固有振動特性が得られた。図２から明らかなように、
この場合の固有振動数は９７０Ｈｚであり、軸受の凸部
と凹部の段差が１０μｍ程度であることから固有振動数
は低下せず、高速回転が可能になった。なお、この測定
は加速度ピックアップを取り付け、ＦＦＴ（高速フーリ
ェ変換）により解析したものである。
【０００８】図３は本発明の第２実施例を示す正面図で
ある。本実施例は、上記実施例の構成にあって、流体溜
まり３ｂ部分に２次加工を施し、軸受部４ａ，４ｂの各
面に対して段差６（深溝）が生じるようにしたものであ
る。この実施例では、段差６の深さが０．５ｍｍになる
ようにしている。この実施例による固有振動特性は図４
の如くであり、固有振動数は８９０Ｈｚであった。図１
の実施例に対し、本実施例では固有振動数を８０Ｈｚ低
くなっているが、この８０Ｈｚの差は回転数に換算する
と４８００ｒ．ｐ．ｍ になる。固有振動数が低くなる
ということは、軸受としての危険速度が低くなり、回転
数を上げることができなくなることを意味する。
ある。本実施例は、上記実施例の構成にあって、流体溜
まり３ｂ部分に２次加工を施し、軸受部４ａ，４ｂの各
面に対して段差６（深溝）が生じるようにしたものであ
る。この実施例では、段差６の深さが０．５ｍｍになる
ようにしている。この実施例による固有振動特性は図４
の如くであり、固有振動数は８９０Ｈｚであった。図１
の実施例に対し、本実施例では固有振動数を８０Ｈｚ低
くなっているが、この８０Ｈｚの差は回転数に換算する
と４８００ｒ．ｐ．ｍ になる。固有振動数が低くなる
ということは、軸受としての危険速度が低くなり、回転
数を上げることができなくなることを意味する。
【０００９】図５は流体溜まりを設けなかった場合の動
圧流体軸受の主要部を示す正面図である。この構成は、
図１の実施例の構成にあって、固定軸１に動圧発生溝部
５のみを設け、流体溜まり３ａ，３ｂ，３ｃを設けない
ようにした例である。動圧発生溝部５は図１の実施例と
同様にエッチングにより形成する。この場合の固有振動
数は図７に示すように９７５Ｈｚであった。この構成は
本発明の効果を明瞭にするために示したもので、流体溜
まりの必要性が理解できる。すなわち、軸受部４ａと軸
受部４ｂの間の領域７に負圧が発生するため、図６の特
性Ｃに示す如く、起動時に固定軸と回転軸が非接触にな
るまでの回転数が高くなる。これは、流体溜まり３ａ，
３ｂ，３ｃが無いところに原因がある。同時に、相対し
て回転する回転体との接触可能面積が広くなり、磨耗の
面で問題がある。なお、図６において、特性Ａは図１の
実施例によるものであり、特性Ｂは図２の実施例による
ものである。これに対し、本発明では、軸受部以外はエ
ッチング加工によって径が細くなっているため、磨耗の
点で優れている。また、負圧の発生する領域７の相対す
る回転体とによって成す容積が図３の構成よりも大きく
なるため、負圧の影響を小さくすることができる。なお
、上記実施例によれば、液体溜まり３ａ，３ｂ，３ｃを
動圧発生溝５の加工と同一の工程で、同時に形成するの
で、液体溜まりを加工するための２次加工が不要になり
、歩留まりの向上と工程数の削減を同時に行えるので、
コストダウンが可能になる。また、液体溜まり３ａ，３
ｂ，３ｃと動圧発生溝５の加工をエッチングにより行っ
ているので、バリ取りは表面仕上げの作業が不要になり
、ローコスト化が可能になる。
圧流体軸受の主要部を示す正面図である。この構成は、
図１の実施例の構成にあって、固定軸１に動圧発生溝部
５のみを設け、流体溜まり３ａ，３ｂ，３ｃを設けない
ようにした例である。動圧発生溝部５は図１の実施例と
同様にエッチングにより形成する。この場合の固有振動
数は図７に示すように９７５Ｈｚであった。この構成は
本発明の効果を明瞭にするために示したもので、流体溜
まりの必要性が理解できる。すなわち、軸受部４ａと軸
受部４ｂの間の領域７に負圧が発生するため、図６の特
性Ｃに示す如く、起動時に固定軸と回転軸が非接触にな
るまでの回転数が高くなる。これは、流体溜まり３ａ，
３ｂ，３ｃが無いところに原因がある。同時に、相対し
て回転する回転体との接触可能面積が広くなり、磨耗の
面で問題がある。なお、図６において、特性Ａは図１の
実施例によるものであり、特性Ｂは図２の実施例による
ものである。これに対し、本発明では、軸受部以外はエ
ッチング加工によって径が細くなっているため、磨耗の
点で優れている。また、負圧の発生する領域７の相対す
る回転体とによって成す容積が図３の構成よりも大きく
なるため、負圧の影響を小さくすることができる。なお
、上記実施例によれば、液体溜まり３ａ，３ｂ，３ｃを
動圧発生溝５の加工と同一の工程で、同時に形成するの
で、液体溜まりを加工するための２次加工が不要になり
、歩留まりの向上と工程数の削減を同時に行えるので、
コストダウンが可能になる。また、液体溜まり３ａ，３
ｂ，３ｃと動圧発生溝５の加工をエッチングにより行っ
ているので、バリ取りは表面仕上げの作業が不要になり
、ローコスト化が可能になる。
【００１０】
【発明の効果】本発明は上記の通り構成されているので
、回転可能に回転軸を外嵌した固定軸の外周面の軸受部
に動圧発生溝を設け、回転時に流体のポンプ送り作用を
生じさせる動圧流体軸受において、前記動圧発生溝と同
一深さの流体溜まりを前記軸受部以外の部分に設けたの
で、軸受部分以外の流体溜まり及び動圧発生溝が凹部に
形成され、負圧の発生によるブレーキ作用を受けること
がなく、低回転数域から非接触にすることが可能になる
。また、液体溜まりを同一工程で同時に形成できるので
、ローコスト化も同時に図ることが可能になる。
、回転可能に回転軸を外嵌した固定軸の外周面の軸受部
に動圧発生溝を設け、回転時に流体のポンプ送り作用を
生じさせる動圧流体軸受において、前記動圧発生溝と同
一深さの流体溜まりを前記軸受部以外の部分に設けたの
で、軸受部分以外の流体溜まり及び動圧発生溝が凹部に
形成され、負圧の発生によるブレーキ作用を受けること
がなく、低回転数域から非接触にすることが可能になる
。また、液体溜まりを同一工程で同時に形成できるので
、ローコスト化も同時に図ることが可能になる。
【図１】本発明による動圧流体軸受の一実施例を示す正
面図である。
面図である。
【図２】図１の実施例によって得られる固有振動特性図
である。
である。
【図３】本発明の他の実施例を示す正面図である。
【図４】図３の実施例によって得られる固有振動特性図
である。
である。
【図５】流体溜まりを設けない場合の動圧流体軸受の主
要部を示す正面図である。
要部を示す正面図である。
【図６】流体溜まりの有無による回転数と接触可能面積
の関係を示す特性図である。
の関係を示す特性図である。
【図７】図５の構成によって得られる固有振動特性図で
ある。
ある。
１ 固定軸
２ 台座
３ａ，３ｂ，３ｃ 流体溜まり
４ａ，４ｂ 軸受部
５ 動圧発生溝部
６ 段差
７ 領域
Claims (1)
- 【請求項１】 回転可能に回転軸を外嵌した固定軸の
外周面の軸受部に動圧発生溝を設け、回転によって軸受
部に動圧を発生させて回転軸を回転自在に支持する動圧
流体軸受において、前記動圧発生溝と同一深さの流体溜
まりを前記軸受部以外の部分に設けたことを特徴とする
動圧流体軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7423291A JPH04285311A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 動圧流体軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7423291A JPH04285311A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 動圧流体軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04285311A true JPH04285311A (ja) | 1992-10-09 |
Family
ID=13541221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7423291A Pending JPH04285311A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 動圧流体軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04285311A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009222167A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Minebea Co Ltd | 流体動圧軸受装置、スピンドルモータおよび流体動圧軸受装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP7423291A patent/JPH04285311A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009222167A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Minebea Co Ltd | 流体動圧軸受装置、スピンドルモータおよび流体動圧軸受装置の製造方法 |
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