JPH0542743U - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的組立作業が容易であり、かつ組立時に
疵や打痕がつき難い動圧軸受を提供すること 【構成】 軸受部材４の軸受面４ｆの端部のうち、少な
くとも回転軸１を挿入する開口側端部に他の軸受面部分
よりも内径の大きな段部７を形成し、軸受組立時に回転
軸１の先端と軸受部材４とが衝突して軸受部材４の入口
側の縁に疵や打痕がついても、その部分・段部７は軸受
面４ｆから退いており、相手側部材と接触して回転中に
焼付けを起こすことはない。しかも、この段部７は回転
軸１を軸受部材４内に挿入する際のガイドの働きをする
ため、回転軸１の軸受部材４内への組立てを容易にす
る。段部７は軸受部材４の軸受面４ｆの両端あるいはそ
れに対応する回転軸１の部位のいずれかに設ければ足り
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は動圧軸受装置に関する。更に詳述すると、本考案は、例えばレーザ走 査用モータや高速スピンドルモータ等のような高速で回転するモータのロータな どの回転軸を支持するのに用いて好適な動圧軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】

レーザ走査用モータ、磁気ドラム用モータ、ジャイロモータあるいは高速スピ ンドルモータのような高速で回転するモータ等には、高速回転を可能とするため 、回転に伴って発生する動圧空気でロータ部（回転体）を支持する動圧空気軸受 が採用されている。この動圧空気軸受は、例えば図４に示すように、回転体１０ １の外周面１０１ｆとこれを支承する円筒状の軸受部材１０４の内周面１０４ｆ のいずれかの周面にスパイラル状の動圧発生用溝１０３を形成し、回転体１０１ と軸受部材１０４との間で動圧空気軸受を構成するようにしている。この動圧空 気軸受は、回転時に動圧を発生させて回転体を浮揚させて支持するため、回転体 １０１と軸受部材１０４との間には極めて狭い一定の軸受隙間（図では誇張して 示しているが通常、数μｍ〜十数μｍ）１０６が形成されている。このため、回 転軸の外周面と軸受部材の内周面（軸受面）とに不要な凸起が生じないように精 密に仕上げなければ回転中に回転体と軸受部材とが接触して摩擦熱を発生し、接 触部分の溶融により軸と軸受が凝着するいわゆる焼付現象を惹き起こす危険があ る。例えば外力を受けた際の振動等によって高速回転時に接触する場合にも起こ る。

【０００３】 そこで、従来は、高硬度で摩耗の少い材料が焼付きに有利であるとの観点から 、回転軸に焼入れ鋼を使用したり、更にその上に硬質クロムメッキを施したり、 または焼入硬化型のステンレス鋼を使用する場合が多いが、これら焼入れ鋼など の硬質金属材料の使用が完全な焼付対策となっていないことは、衆目の一致する ところであり、かかる動圧軸受の泣き処ともなっている。しかも、このような材 料を用いる場合には、加工方法や軸受構造に制約を受ける問題がある。

【０００４】 一方、動圧空気軸受が多用されているレーザー走査用モータなどの高速回転モ ータにおいては、動圧空気軸受を構成する回転軸の内側に駆動用マグネットとコ イルび鉄心を配置してモータのコンパクト化と回転軸の振れや傾きを極力小さく することが考えられている。このような構造の動圧空気軸受の場合、回転軸の形 状・構造が複雑になるため焼入鋼等を研削するよりは、アルミ合金を旋削加工し て作成する方が加工コストの点で遥かに有利である。そこで、回転軸及び軸受部 材の双方をアルミニウムまたはアルミニウム合金で作成することが望まれている 。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、回転軸と軸受部材をアルミニウムないしアルミニウム合金で形 成する場合、比較的軟いため、軸受の加工、運搬、組立て時等に軸受部材の入口 側の縁に回転軸の先端側の縁等が当ってその部分に疵、打痕が付き易いという欠 点がある。通常、疵や打痕は、軸受部材及び回転軸の平滑に仕上げられた軸受面 表面へ数μｍ程度の凸起を局所的に形成することが避けられない。これらの凸起 は、通常アルミ合金に対して実施されるメッキやアルマイト等の表面処理によっ ても改善されず、この部分の接触により容易に焼付の原因となることがわかった 。したがって、加工工程や組立工程時に疵等を付けないように取扱いに細心の注 意が必要であるし、良品と不良品との検査選別を必要とし、それに手間がかかる 上に不良品の廃却ロス等が大きいなどの問題となっている。

【０００６】 本考案は、比較的組立作業が容易であり、かつ組立時に疵や打痕がつき難い動 圧軸受を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するため、本考案は、回転軸とそれを回転自在に支持する軸 受部材との相対向する軸受面のいずれかにスパイラル状の溝を設け、回転時に前 記スパイラル状溝の作用で軸受隙間の流体圧を高めて軸受荷重を支承する動圧軸 受において、前記軸受部材の少なくとも前記回転軸を挿入する開口側端部の軸受 面に他の軸受面部分よりも大きな内径の段部を形成している。また、本発明の動 圧軸受は、回転軸の前記軸受部材に先に挿入される側の端部の軸受層に他の軸受 面よりも小径の段部を形成している。

【０００８】

【作用】

したがって、軸受組立時に回転軸と軸受部材の段部とが衝突して軸受部材の縁 や回転軸の縁に疵や打痕がついても、それが軸受部材への回転軸の挿入を妨げる 程の凸起を伴わない限り、その部分は軸受面から退いており相手側部材と接触す ることがない。しかも、この段部は回転軸を軸受部材内に挿入する際にガイドと しても機能する。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。

【００１０】 図１に本考案の動圧軸受の概略構造を示す。この動圧軸受は、回転軸１とこの 回転軸１を収容して支持する円筒状の軸受部材４とから成り、互いに相対向する 軸受面１ｆ，４ｆのいずれか一方にスパイラル状の動圧発生用溝３を形成し、回 転軸１の回転に伴ってスパイラル状の溝で軸受隙間６の流体例えば空気やその他 の気体あるいは油やその他の液体などの圧力を高めて軸受荷重を支承するように 設けられている。軸受部材４の軸受面４ｆの両端部には軸受面４ｆよりも大きな 内径の段部７，７が形成されている。このように、回転軸１を挿入する開口側の 端部（図上、上方）に段部７を設けた場合は、軸受部材４の上端エッジの疵に対 して効果がある。

【００１１】 また、図示していないが、軸受部材４の開口側と反対側の軸受面４ｆの端部に 設けた場合は、回転軸（ロータ）下端エッジの疵に対して効果がある。

【００１２】 尚、軸受部材４と回転軸１の双方に段部７を設ければ双方の効果を奏すること になる。

【００１３】 また、図３の如く、段部７を回転軸１側に設けてもよい。この場合の段部７は 回転軸１の軸受部材４に先に挿入される側の端部Ａに設けたり、上方Ｂに設けた りする。

【００１４】 尚、本実施例の場合、段部７，７は、軸平面に沿った断面形状が矩形状となる ような凹部とされているが、特にこれに限定されるものではなく、相手側部材の 軸受面（例えば軸受部材４の段部の場合には回転軸１の軸受面１ｆ）との間に軸 受隙間６以上の空間を形成する凹部であればどのような凹部形状であっても良い 。例えば、図２の（Ａ）〜（Ｃ）に示すような形状や図示しないその他の形状で あっても良い。

【００１５】 以上の構成の動圧軸受の場合、軸受部材４に回転軸１を挿入して組立てる際、 符号６で示される軸受隙間以上の隙間でまず回転軸１と軸受部材４を嵌め合せる ため、段部７がガイドとして回転軸１の位置を手軽に決めてから容易に回転軸１ を挿入できる。また、組立ての際に誤って回転軸１の先端を軸受部材４の開口部 の縁に衝突させて疵を与えたとしても、それによって生ずる凸起は段部７内で生 じ、軸受面１ｆ，４ｆには生じない。したがって、回転中に回転軸１と軸受部材 ４とが接触して焼付きを起すことがない。

【００１６】 更に、具体的実施例として、図４に本考案の動圧軸受を利用したポリゴンミラ ー回転駆動装置の一例を示す。このポリゴンミラー回転駆動装置は、ポリゴンミ ラー１４を支持して回転する円筒状の回転軸（ロータ）１と、この回転軸１を収 容して該回転軸１との間に動圧空気軸受を構成する円筒状の軸受部材４と、この 軸受部材４の中央に配置されてコイル５を支持するセンターポール１５と、該セ ンターポール１５を支持し軸受部材４の底部を塞ぐベース部材１６と、軸受部材 ４側に固定された駆動コイル５と回転体１側にマグネットヨーク３５を介して固 定された駆動マグネット２とで構成される制御用小形モータ１７とから主に成る 。

【００１７】 回転軸１には、回転体１の加工誤差やポリゴンミラー１４を回転軸１に取付け る際の取付誤差等によってポリゴンミラー１４を含む回転系全体の重心位置が回 転軸上からずれるのを防ぐため、バランス調整用のバランスプレート１８が取付 けられている。バランスプレート１８は、例えばアルミニウム又は合成樹脂等に よって円板状に形成されており、その周縁に必要に応じてバランス調整用の穴２ ６を穿孔して回転バランスを調整するように設けられている。このバランスプレ ート１８には、回転中心寄りの位置に空気孔１３が形成され、動圧軸受部分で実 質的に密閉される回転軸内空間１１と外部空間１２とを連通させエアダンパとし て機能するものである。この空気孔１３の径及び長さ（深さ）によって空気の出 入りに対する抵抗が変化する。また、回転体１の大円筒部１ｂの下端側にも必要 に応じてバランス調整用の穴２７を穿孔してバランスを調整するように設けられ ている。

【００１８】 軸受部材４は、アルミニウムないしアルミニウム合金で形成され、軸受面４ｆ の両端に段部７，７を設けている。軸受面４ｆには耐摩耗性を向上させるための 表面処理、例えば特開昭63-235719 号に開示されているような耐摩耗性被膜ある いは潤滑性被膜が施されている。また、この軸受部材４の内周面４ｆの中央部分 には回転体１との間で構成する動圧空気軸受に空気を供給するための環状の周溝 ３３が設けられ、例えば軸受部材４の上端面に開口した空気孔３４から空気を軸 受面に導入するように設けられている。尚、軸受部材４の上端寄りの位置には当 該モータをレーザープリンタ等の光走査装置のハウジング３１等に取付けるため のフランジ３２が形成されている。

【００１９】 回転体１は軸受部材４の外に突出する小円筒部１ａにポリゴンミラー１４を取 付け、肩部分１ｂでポリゴンミラー１４を支持するように設けられている。軸受 部材４内に収容される大円筒の軸受面１ｆには動圧発生用のグルーブ（図示省略 ）が例えばエッチング等により約５μｍ〜２０μｍの深さで形成されている。こ の回転軸１の軸受面１ｆにも耐摩耗性を向上させるための表面処理がなされてい る（特開昭63-235719 号）。回転体１の大円筒部の内周面側には円筒状のヨーク ３５が固定され、このヨーク３５の更に内側には円筒状の駆動マグネット２が固 定されている。

【００２０】 ポリゴンミラー１４は、回転体１の小円筒部１ａに嵌められ、その上に皿状の ミラー押え３０と皿ばね２９とを載せてバランスプレート１８、皿ばね２９、ミ ラー押え３０を貫通する取付ねじ３６によって回転体１の小円筒部１ａに固定さ れている。

【００２１】 センターポール１５の外周面にはステータコア２１が嵌められ、更にこのステ ータコア２１に嵌め込まれた非磁性のコイル板１９の間にコイル５が巻回されて いる。コイル板１９にはコイル５が外れるのを防ぐ爪部２０がコア２１の外側で かつほぼ軸方向に向けて突出するように設けられており、該爪部２０を利用して コイル５を巻回した上で合成樹脂によって固定されている。また、必要に応じて センターポール１５の上端寄りの位置には周波数発電機用の回路基板２４が設置 されると共にこれと対向するように回転体１側に周波数発電用のマグネット２３ が固着されている。回路基板２４にはコイルパターンが形成されていて、回転体 １と共にマグネット２３が回転することにより回転速度信号を発生する。更に、 ベース部材１６の下には駆動用の回路基板２２がねじ止めされており、ベース部 材１６と相俟ってモータの内部１１と軸受部材４の外部１２との間での空気の流 通が遮断されている。回路基板２２にはコイル５に通電して回転体１を回転駆動 するための回路パターンが形成されている。尚、ベース部材１６には駆動コイル ５や回路基板２２に接続するリード線を外部に引き出するための引き出し孔が必 要に応じて適宜形成されている。更に必要に応じて保護カバー２５が止めつけら れている。

【００２２】 ステータ側のセンターポール１５と回転軸１側にはスラスト磁気軸受１０を構 成する一対のリング状のマグネット８，９が互いに対向するように固着されてい る。これらのマグネット８，９は対向する面が互いに吸引し合う極となるように 、軸方向に着磁されている。そして、各マグネット８，９は軸方向の中心位置が 互いにずれるように配置されることによって、軸方向の吸引力を発生させてポリ ゴンミラー１４等を有する回転軸１全体を浮上させるように設けられている。

【００２３】

【考案の効果】

以上の説明より明らかなように、本考案の動圧軸受は、軸受部材の少なくとも 回転軸を挿入する開口側端部の軸受面に他の軸受面部分よりも内径の大きな段部 を形成しているので、軸受組立時に回転軸と軸受部材の段部とが衝突して軸受部 材の縁に疵や打痕がついても、その部分は軸受面から退いており相手側部材と接 触することがないので、回転中に焼付けを起こすことはない。しかも、この段部 は回転軸を軸受部材内に挿入する際のガイドの働きをするため回転軸の軸受部材 内への挿入即ち動圧軸受の組立てを容易にする。したがって、回転軸と軸受部材 とを嵌め合せる際に疵や打痕が生ずることを極端に注意する必要がないので、動 圧軸受の組立てが容易に行な得ると共に仮に疵や打痕が軸受部材の縁に生じたと しても、それが原因で焼付けを起こすことが少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の動圧軸受の概略構造を示す原理図であ
る。

【図２】（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）は本考案の要部たる
段部の形状の一例を示す説明図である。

【図３】本考案の他の実施例を示す原理図である。

【図４】本考案の動圧軸受を適用したポリゴンミラー回
転駆動装置を示す中央縦断面図である。

【図５】従来の動圧軸受の原理図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 １ｆ 軸受面 ３ 動圧発生用溝 ４ 動圧部材 ４ｆ 軸受面 ６ 軸受隙間 ７ 段部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸とそれを回転自在に支持する軸受
   部材との相対向する軸受面のいずれかにスパイラル状の
   溝を設け、回転時に前記スパイラル状溝の作用で軸受隙
   間の流体圧を高めて軸受荷重を支承する動圧軸受におい
   て、前記軸受部材の少なくとも前記回転軸を挿入する開
   口側端部の軸受面に他の軸受面部分よりも大きな内径の
   段部を形成したことを特徴とする動圧軸受装置。
2. 【請求項２】 回転軸とそれを回転自在に支持する軸受
   部材との相対向する軸受面のいずれかにスパイラル状の
   溝を設け、回転時に前記スパイラル状溝の作用で軸受隙
   間の流体圧を高めて軸受荷重を支承する動圧軸受におい
   て、前記回転軸の前記軸受部材に先に挿入される側の端
   部の軸受面に他の軸受面よりも小径の段部を形成したこ
   とを特徴とする動圧軸受装置。