JPH0752418Y2

JPH0752418Y2 - 動圧軸受構造

Info

Publication number: JPH0752418Y2
Application number: JP1989145270U
Authority: JP
Inventors: 洋和八代; 幸二島戸
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1989-12-16
Filing date: 1989-12-16
Publication date: 1995-11-29
Anticipated expiration: 2004-12-16
Also published as: JPH0385715U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案はポリゴンスキャナーモータ等に使用される動圧
軸受構造に関する。

［従来の技術］従来の動圧軸受構造としては、例えば、支持体と、その
支持体の周りに回転可能に支持された回転体とを備え、
両者のスラスト軸受面及びラジアル軸受面の支持体側も
しくは回転体側の少なくともいずれか一方に動圧発生用
の溝をそれぞれ有すると共に、前記スラスト軸受面が前
記回転体の下側部に位置するものが知られている。

ところが、上記構造の動圧軸受では、動圧の発生が不十
分な起動停止時に回転体が振動し易く、支持軸と回転体
とが直接接触して軸受面が磨耗し易いという問題があ
る。そのため、軸受面に耐磨耗性に優れたセラミックス
を使用した動圧軸受構造が提案されており、例えば、支
持軸をセラミックスで構成し、金属材料によって形成し
た回転体のラジアル軸受孔にセラミックスからなる筒を
嵌合固定したものが提案されている。

［考案が解決しようとする課題］しかしながら、上記の動圧軸受では、筒の端部が回転体
のスラスト軸受面と同一面上に配置されているため、動
圧の発生が不十分な回転体の起動停止時に、回転体のス
ラスト軸受面及び筒の端面が支持体のスラスト軸受面に
密接してリンギングが生じるという問題があった。

［課題を解決するための手段及び作用］そこで、本考案者等は上記の問題を解決するために種々
研究した結果、停止状態の回転体及び支持体のスラスト
軸受面間に間隙を形成することにより、動圧の発生が不
十分な起動停止時においても、支持体と回転体のスラス
ト軸受面が直接接触することがない軸受構造とすること
ができることを新たに知見し、本考案を完成するに到っ
た。

本考案は、回転体が、ラジアル軸受体及びスラスト軸受
体によって回転可能に支持され、かつ、前記スラスト軸
受体あるいは回転体のいずれか一方に動圧発生用の溝を
有する軸受構造において、前記回転体のラジアル軸受体
に相対する孔に、スラスト軸受面側の先端部の少なくと
も一部を断面ほぼ円弧状に形成したセラミックスからな
る筒を回転体のスラスト軸受面よりも突出させて装着
し、その筒のスラスト軸受体との接触面の平均面粗さを
0.01〜１μｍとしたことを特徴とする動圧軸受構造であ
る。

本考案の動圧軸受構造では、回転体のラジアル軸受体に
相対する孔に筒を装着し、その筒の先端部を回転体のス
ラスト軸受面よりも突出させることが必要である。その
理由は、停止状態の回転体及びスラスト軸受体の間に間
隙を形成して、両者の接触を抑制し、リンギングを防止
できるからである。

更に、前記筒の先端部の少なくとも一部は断面ほぼ円弧
状をなすことが必要である。その理由は、筒とスラスト
軸受面との接触部分においてもリンギングが生じ、その
両者間のリンギングを想定した起動トルクは接触面積Ｓ
（cm²）に比例することが実験により確認できているた
めである。

即ち、リンギングトルクＴ（g cm）は、Ｔ＝Ｋ・Ｓで表される。ここで、スラスト荷重を200g,筒及びスラ
スト軸受体の接触面の平均面粗さをいずれも0.1μｍと
すると、定数Ｋ（g/cm）は2.5×10³となる。

回転体の起動トルクを400g cmとすると、接触面積Ｓが
0.15cm²以下ではリンギングが生じる。従って、筒の接
触部分を断面ほぼ円弧状にすることで、Ｓ≪0.15cm²に
なるため、リンギングは生じない。

又、前記筒はセラミックスからなることが必要であり、
スラスト軸受体も同様にセラミックスであることが望ま
しい。その理由は、セラミックスは耐磨耗性に優れてい
るため、回転体の起動停止時に両者が磨耗することを防
止できるためである。セラミックスとしては、炭化珪
素，炭化ホウ素，炭化チタン，サイアロン，窒化珪素，
窒化アルミニウム，窒化ホウ素，アルミナ，ジルコニ
ア，ムライト，シリカ及びこれらの複合体を使用するこ
とができる。

前記筒が回転体のスラスト軸受面よりも突出する量は１
〜20μｍであることが望ましい。その理由は、１μｍ未
満であると、回転体のスラスト軸受面がスラスト軸受体
に接触するおそれが生じ、20μｍを超過すると、動圧の
発生が困難になるからである。

前記筒及びスラスト軸受体の接触部分においてそのいず
れか一方の接触面が粗い程、両者間に発生する固着力を
小さくでき、リンギングを防止できることが知られてい
る。この点を考慮すれば、筒がスラスト軸受体に接触す
る部分の平均面粗さは0.01〜１μｍの範囲であることが
必要である。即ち、平均面粗さが0.01μｍ未満である
と、筒とスラスト軸受体の接触部分における固着力が大
きくなり、両者のリンギングが生じる。一方、平均面粗
さが１μｍを超過すると、スラスト軸受体を磨耗させ、
筒自体も短時間で磨耗して、ゴミの発生や寸法変化を生
じ、軸受性能に支障を来すためである。

又、前記セラミックスは多孔質体であることが望まし
い。その理由は、緻密質体どうしが摺動する場合より
も、緻密質体と多孔質体とが摺動する場合の方が、磨耗
量が2/3まで減少し、更に、多孔質セラミックス製にし
てオイルを含浸すれば、潤滑性が向上し、前記磨耗量は
1/4以下に低減されることが実験により確認されている
からである。ここで、使用するオイルとしてはフッ素オ
イル，シリコンオイル等が適している。更に、セラミッ
クス多孔質体の気孔率は10〜35％であることが望まし
い。その理由は、10％未満であると、オイルの含浸が困
難又は含浸量が少なくなり、所定の潤滑性能が得られ難
いことがあるからである。又、35％を超過すると、セラ
ミックス多孔質体の強度が低下するからである。

更に、上記動圧軸受構造としては、回転体が金属材料に
よって形成され、そのスラスト軸受面に動圧発生用の溝
が形成されていることが好適である。この場合、回転体
がセラミックス材料製である場合に比較して、溝加工を
容易に行うことができる。

実施例１以下、この考案をポリゴンスキャナーモータに具体化し
た実施例を図面に従って詳細に説明する。第１図及び第
２図に示すように、略水平な面上に配置されるベース１
の中央にはラジアル軸受体としての支軸２が突設され、
ベース１の上方に位置するように、この支軸２には上下
一対のスラスト軸受体3,4が所定の間隔を隔てて挿通固
定されている。

両スラスト軸受体3,4の間に位置する回転体５はアルミ
ニウム等の金属材料によってリング状に形成され、その
回転体５のラジアル軸受孔６内周には炭化珪素等のセラ
ミックスからなる円筒状の筒７が装着されている。この
筒７の外径が16mm,内径が12mmで、密度が3.10g/cm³であ
る。

前記筒７の下側部には断面略円弧状の接触部7aが形成さ
れ、その接触部7aが回転体５のスラスト軸受面よりも下
方へ所定量（７μｍ）だけ突出されている。更に、前記
接触部7aの平均面粗さは0.05μｍであり、その接触部7a
に対向するスラスト軸受体３の平均面粗さは0.02μｍに
設定されている。そして、前記接触部7aが下方のスラス
ト軸受体３上面に接触されて、回転体５とスラスト軸受
体３との間に間隙Ｓが形成され、かつ筒７全体が前記支
軸２に挿通された状態で、回転体５が支軸２に回転可能
に支持されている。

回転体５の外周にはポリゴンミラー８及びマグネット支
持体９が一体回転可能に装着され、ポリゴンミラー８の
外周には複数の光反射面が形成されると共に、マグネッ
ト支持体９には所定間隔を隔てて複数に着磁されたリン
グ状のマグネット10が装着されている。マグネット10に
対向するように、前記ベース１には複数のコイル11が同
心円上に配列されている。

更に、前記支軸２のラジアル軸受面及び回転体５のスラ
スト軸受面にはそれぞれ支軸２と筒７の間、及び回転体
５とスラスト軸受体３の間に空気を導入して動圧を発生
する空気導入溝12,13が形成されている。

そして、本実施例では、各コイル11の通電制御に基づ
き、コイル11に発生する磁界とマグネット10との相互作
用によって、回転体5,筒7,ポリゴンミラー８及びマグネ
ット支持体９が一体に回転される。この回転体５の起動
時においては、筒７の接触部7aがスラスト軸受体３の上
面に接触することによって、回転体５とスラスト軸受体
３との間に間隙Ｓが形成されているため、リンギングの
発生を未然に防止できる。本実施例の筒７とスラスト軸
受体３の間に発生した起動トルクは、平均100g・cmであ
った。

回転体５の回転に伴い、各空気導入溝12,13を介して筒
７と支軸２の間及びスラスト軸受体３と回転体５の間に
空気が強制的に導入されて空気軸受が形成されると、回
転体５上のポリゴンミラー８の回転速度が20,000rpm以
上に上昇し、所定の回転数に維持される。

各コイル11への通電が遮断されると、回転体５上のポリ
ゴンミラー８の回転が停止される。この回転体５の停止
時においても、前記間隙Ｓが形成されるため、リンギン
グが生じることはない。更に、前記筒７の接触部7aは断
面略円弧状に形成されているため、スラスト軸受体３と
の接触面積が極めて少なくなり、リンギングは生じな
い。又、回転体５の起動停止時に接触部7aがスラスト軸
受体３上に摺接しても、両者の磨耗を少なくすることが
できる。

実施例２次に、実施例２について説明するにあたり、前記実施例
１との相違点を中心に説明する。実施例２では、筒７が
10〜35％の気孔率を有する炭化珪素多孔質セラミックス
によって形成され、フッ素オイルが含浸されている。筒
７が接触部7aが回転体５のスラスト軸受面よりも下方へ
突出する量は５μｍである。更に、その接触部7aの平均
粗さは0.08μｍであり、その接触部7aに対向するスラス
ト軸受体３の平均面粗さは0.05μｍである。

本実施例において、筒７とスラスト軸受体３との間に発
生した起動トルクは100g・cm以下であった。

実施例3,4 本実施例3,4では、第３図に示すように、筒７の下端部
に形成された接触部7aの形状が前記各実施例1,2と異な
っており、接触部7aの内外側周縁のみが断面ほぼ円弧状
に形成されている。そして、実施例３では筒７の材質，
平面粗さ及び突出量、並びにスラスト軸受体３の平面粗
さ等が前記実施例１と同様に設定され、実施例４では実
施例２と同様であるが、筒７の接触部7aのみが平均表面
粗さが0.5μｍに設定されている。

実施例３において、筒７とスラスト軸受体３との間に発
生した起動トルクは700g・cmであり、実施例４のそれは
100g・cm以下であった。

［考案の効果］以上詳述したように、本考案は回転体の起動停止時に、
回転体のスラスト軸受面が支持体のスラスト軸受面に密
接してリンギングが生じるおそれを未然に防止すること
ができて、回転体の起動停止を円滑に行うことができ、
しかも筒の接触部及びその接触部と接触するスラスト軸
受面における磨耗を極めて少なくすることができるので
長寿命化を図ることができるとともに、筒からのゴミの
発生や寸法変化を最小限に抑えて軸受性能を長期に亘り
高水準に保持することができるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案を具体化した実施例1,2におけるポリ
ゴンスキャナーモータを示す断面図、第２図は同じく部
分拡大断面図である。第３図は実施例3,4における前記
モータの部分拡大断面図である。２…ラジアル軸受体としての支軸、3,4…スラスト軸受
体、５…回転体、６…ラジアル軸受孔、７…筒、13…空
気導入溝。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】回転体（５）が、ラジアル軸受体（２）及
びスラスト軸受体（3,4）によって回転可能に支持さ
れ、かつ、前記スラスト軸受体（3,4）あるいは回転体
（５）のいずれか一方に動圧発生用の溝（13）を有する
軸受構造において、前記回転体（５）のラジアル軸受体（２）に相対する孔
（６）に、スラスト軸受面側の先端部の少なくとも一部
を断面ほぼ円弧状に形成したセラミックスからなる筒
（７）を回転体（５）のスラスト軸受面よりも突出させ
て装着し、その筒（７）のスラスト軸受体（3,4）との
接触面の平均面粗さを0.01〜１μｍとしたことを特徴と
する動圧軸受構造。
【請求項２】前記セラミックスからなる筒（７）は、回
転体（５）のスラスト軸受面よりも１〜20μｍ突出させ
て装着されてなるものであることを特徴とする請求項１
記載の動圧軸受構造。
【請求項３】前記セラミックスからなる筒（７）が、気
孔率が10〜35％の多孔質体であることを特徴とする請求
項１記載の動圧軸受構造。