JPH08320015A - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速回転域での優れた信頼性を備えオイル飛
散を防止できる動圧軸受装置を提供する。 【構成】 軸受孔２０と回転軸１の間の軸方向適所にヘ
リングボーン溝７を形成し、このヘリングボーン溝７の
上方に位置し上端が開放された上端径大部５ａを前記軸
受孔２０に形成し、この上端径大部５ａをヘリングボー
ン溝７を形成した部位２ａでの軸受孔２０と回転軸１と
の間の間隙△ｒ１の５倍以上であって、０．２mm以下の
間隔△ｒ３を有するようにし、かつ前記上端径大部５ａ
にこの上端径大部５ａより大径の円周溝８を設けてなる
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームプリンタ
などにおけるレーザ光のスキャンに利用される高速回転
するモータの動圧軸受装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、動圧軸受装置を使用した高速のモ
ータはレーザビームプリンタなどで使用されていた。レ
ーザビームプリンタは高速印字が可能であり、静音化に
適しているため、近年その市場は広まりつつある。

【０００３】このようなレーザビームを利用したプリン
タのモータは回転数が高いため、動圧軸受けとしてはい
わゆる空気軸受けが主に使用されていた。

【０００４】しかしながら、小型薄型化、低コストが要
求されている今日においては、空気軸受けの設計は汎用
性が乏しく高価であるため、空気軸受けに代わってオイ
ル式の動圧軸受けを採用するメーカが増えつつある。

【０００５】以下に従来の動圧軸受装置について図６を
参照しながら説明する。

【０００６】図６に示す動圧軸受装置は、回転軸１、こ
の回転軸１を軸受孔２０内に回転自在に支持するスリー
ブ２、スリーブ２の下面に固定されて前記軸受孔２０を
封鎖するスラスト板４、軸受孔２０の内側面と回転軸１
の外側面との間及びスラスト板４と回転軸１の端面との
間に充填されたオイル６によって構成されている。また
前記軸受孔２０の上端部、中央部及び下端部は夫々径大
部となっている。上端径大部５ａと中央径大部５ｃとの
間の上側径小部２ａ、及び中央径大部５ｃと下端径大部
５ｂとの間の下側径小部２ｂの夫々の内周面にはヘリン
グボーン溝７が形成されている。またスラスト板４の上
面にはスパイラル溝が形成されている。

【０００７】回転軸１の上端部は前記軸受孔２０より上
方に突出し、その上部にボス部３が固定されている。

【０００８】以上のように構成された動圧軸受装置は、
回転軸１が回転するとスリーブ２の軸受孔２０に設けら
れたヘリングボーン溝７の作用で、オイル６に動圧を発
生させ、回転軸１は軸受孔２０に非接触で回転する。ま
た、スラスト方向についてもスラスト板４に設けられた
スパイラル溝の作用で動圧を発生し回転軸１が浮上した
状態で支承されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
ては、オイルを使用するためオイルの発散や流失による
信頼性の低下をどう防止するかが課題となっている。

【００１０】すなわち、回転軸１に固定されたボス部３
が負荷変動を受けて、例えばボス部３にポリゴンミラー
が固定された場合などに発生する変動負圧の影響でアン
バランスな状態が発生した場合、図７（ａ）に示すよう
にオイル６はスクイーズアクションによって、軸受孔２
０の上端径大部５ａと上側径小部２ａとの間を行き来す
る様な動きをする。

【００１１】ここで回転数がより高速化すると、オイル
６はスリーブ２の上面２ｃに溢れることになる。そして
図７（ｂ）に示すようにオイル６がボス部３に接触した
り、上面２ｃ上へ洩れ出すと、オイル６はボス部３の下
面３ｃやスリーブ２の上面２ｃを伝って飛散し、軸受け
内のオイル６の減少をきたす。この飛散したオイル６は
動圧軸受装置が使用される機器を汚染すると共に、回転
軸１の信頼性を著しく損なうという問題を有していた。

【００１２】その対策として、例えば磁性流体シールを
設けるなどの処理が施されているが、コスト高を招き、
装置の小型化にも影響を及ぼすものであった。

【００１３】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、動圧軸受内のオイルを安定的に保持すると共に、高
速回転域での優れた信頼性と薄型化を低コストで実現す
る動圧軸受装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明は上記従
来例の問題点を解決するため、回転軸と、回転軸を軸受
孔内に回転自在に支持するスリーブと、スリーブの下面
に固定されて前記軸受孔を封鎖するスラスト板と、軸受
孔の内側面と回転軸の外側面との間及びスラスト板と回
転軸の端面との間に充填されたオイルとを備えた動圧軸
受装置において、前記軸受孔と前記回転軸の間の軸方向
適所にヘリングボーン溝を形成し、このヘリングボーン
溝の上方に位置し上端が開放された上端径大部を前記軸
受孔に形成し、この上端径大部をヘリングボーン溝を形
成した部位での軸受孔と回転軸との間の間隔の５倍以上
であって、０．２mm以下の間隔を有するようにし、かつ
前記上端径大部軸にこの上端径大部より大径の円周溝を
設けてなることを特徴とする。

【００１５】また回転軸の軸受孔より上方に突出する部
分にボス部が固定され、回転軸と上端径大部との間隙を
Δｒ３、スリーブの上面と前記ボス部の下面との距離を
Ｌとしたとき、 Ｌ＞Δｒ３×２ の関係が成立することが好適である。

【００１６】さらに、ボス部がスリーブの外周と間隙Δ
ｒ４で隔てられる内径面を有するカバー部を備え、この
間隙△ｒ４と、回転軸と上端径大部との間隙Δｒ３と、
スリーブの上面と前記ボス部の下面との距離Ｌとの間
に、 Δｒ３＜Δｒ４＜Ｌ の関係が成立することが好適である。

【００１７】

【作用】本発明は上記構成によって、次のような作用を
営むことができる。すなわち、上端径大部に設けられた
円周溝は、スクイーズアクション等による負荷変動があ
っても、その溝径が大きくオイルを受け入れることがで
き、動圧の発生を抑制することができるため、オイルの
変動を円周溝で吸収してスリーブの上面へのオイル溢れ
を防止して動圧軸受内のオイルを安定的に保持すること
ができる。また、回転軸と前記上端径大部の間隙Δｒ３
を、０．２ｍｍ以下とし、かつヘリングボーン溝を形成
した部位での軸受孔と回転軸との間の間隙の５倍以上と
していることにより、オイルが円周溝を超えてスリーブ
上面側に移動する場合も、スリーブ上面へのオイルのは
み出しを最小に押さえることができると共に高速回転域
での安定性を高めることができる。そして前記間隙Δｒ
３をヘリングボーン溝を形成した部位での軸受孔と回転
軸との間隙の５倍未満にすると軸受けの損失が増加し、
性能を低下させる。一方、前記間隙Δｒ３が０．２ｍｍ
より大きいとオイル吐き出し防止効果が低下してしま
う。

【００１８】また上記構成に加え、前記間隔△ｒ３とス
リーブの上面と前記ボス部の下面との距離Ｌとの関係を
Ｌ＞Δｒ３×２とすれば、ボス部の下面へのオイルの付
着を防止してオイルの飛散を防止することができ、上記
関係に保つことにより、高速回転域での優れた信頼性を
実現することができた。

【００１９】また、ボス部がスリーブの外周と間隙Δｒ
４で隔てられる内径面を有するカバー部を備え、この間
隙△ｒ４と、回転軸と上端径大部との間隙Δｒ３と、ス
リーブの上面とボス部の下面との距離Ｌとの間に、Δｒ
３＜Δｒ４＜Ｌの関係が成立するように構成すれば、ボ
ス部下面とカバー部の内径面で囲まれた空間の圧力でオ
イルの上昇を防止すると共に、たとえスリーブ上面にオ
イルが洩れた際にも、上記カバー部を備えることにより
洩れたオイルが一気に外側へ飛散することを防止するこ
とができる。なおこの効果は、間隙Δｒ４が小さければ
小さいほど高めることができるが、Δｒ３より小になる
と軸受けからオイルを逆に吸い出してしまうという不都
合が生じ、逆にＬより大きいとその効果はほとんど得ら
れない。

【００２０】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１〜図３は本発明の第１実施
例を示すもので、本発明をレーザビームプリンタに適用
したものである。図１に示す動圧軸受装置は、回転軸
１、この回転軸１を軸受孔２０内に回転自在に支持する
スリーブ２、スリーブ２の下面に固定されて前記軸受孔
２０を封鎖するスラスト板４、軸受孔２０の内側面と回
転軸１の外側面との間及びスラスト板４と回転軸１の端
面との間に充填されたオイル６によって構成されてい
る。また前記軸受孔２０の上端部、中央部及び下端部は
夫々０．２ｍｍ以下の間隔△ｒ３となっている。上端径
大部５ａと中央径大部５ｃとの間の上側径小部２ａ、及
び中央径大部５ｃと下端径大部５ｂとの間の下側径小部
２ｂの夫々の内周面にはヘリングボーン溝７が形成され
ている。またスラスト板４の上面にはスパイラル溝（図
示省略）が形成されている。回転軸１の上端部は前記軸
受孔２０より上方に突出し、その上部にボス部３が固定
されている。

【００２１】前記上端径大部５ａの上下方向中央位置に
は上端径大部５ａより径の大きな円周溝８が設けられて
いる。

【００２２】以上のように構成された動圧軸受装置１０
は、図３に示すレーザビームプリンタの軸受けとして使
用されている。

【００２３】図３に示すように動圧軸受装置１０のボス
部３上には、多角形に形成されたポリゴンミラー１１が
配されていて、回転軸１の回転に伴い図のＲ方向に回転
する。レーザ１２から出力されるレーザビーム１２ａ
は、シリンドリカルレンズ１３ａを通して前記ポリゴン
ミラー１１に入射し、ここで反射された反射ビームはシ
リンドリカルレンズ１３ｂを介して、図のＸで示す方向
へライン状に出力される。

【００２４】次に図１、図２（ａ），（ｂ）を参照しな
がら、本発明に係る動圧軸受装置を更に詳しく説明す
る。

【００２５】回転軸１が回転するとスリーブ２の軸受孔
２０に設けられた上下１対のヘリングボーン溝７の作用
で、オイル６に動圧を発生させ回転軸１は軸受孔２０の
内面に非接触で回転する。また、スラスト方向について
もスラスト板４に設けられたスパイラル溝の作用でオイ
ル６に動圧を発生させ回転軸１を浮上させ、スラスト板
４に非接触で回転させている。

【００２６】ここで、ボス部３にポリゴンミラー１１が
固定されているため、回転速度を上げていくと、回転軸
１に負荷変動が発生してしまう。このためスクイーズア
クションが発生し、図２（ａ）のＺで示すように、オイ
ル６は軸受孔２０の上側径小部２ａと上端径大部５ａと
の間や、下側径小部２ｂと下端径大部５ｂとの間を行き
来する。この時、上端径大部５ａに設けられた円周溝８
は、オイル６が溜まったり出たりするオイル６の変動を
吸収する役割を果たし、オイル６がスリーブ２の上面２
ｃに溢れることを防止している。

【００２７】そこで回転数がより高速になり、仮にオイ
ル６が円周溝８を超えて上方に達したとしても、上端径
大部５ａと回転軸１との間隙Δｒ３を、０．２mm以下
で、かつ上側径小部２ａ及び下側径小部２ｂと回転軸１
との間隙△ｒ１の５倍以上に設定することにより、スリ
ーブ上面２ｃへのオイル６のはみ出しを最小限に押さえ
ることができる。

【００２８】さらに、図１のＬで示すスリーブ２の上面
２ｃとボス部３の下面３ｃとの距離Ｌと、前記△ｒ３と
の間に、Ｌ＞Δｒ３×２の関係をもたせることによっ
て、ボス３の下面３ｃへのオイル６の付着を防止して、
オイルの飛散を防止することができた。

【００２９】上記実施例によれば、動圧流体軸受の潤滑
剤として使用するオイル６の保持性を高めることができ
て、高速で大きくなるスクイーズアクション等の力に対
してもオイル６の飛散が低減し、軸受けの信頼性を高め
ることができる。

【００３０】また、磁性流体シールなどの高価な部品を
使うこと無く上記効果が得られるため、コストダウンや
薄型化を容易に図ることができる。

【００３１】次に、本発明の第２実施例を図４を参照し
て説明する。

【００３２】第２実施例は第１実施例のボス部３が、ス
リーブ２の外周との間に微小間隙Δｒ４で隔てられるカ
バー部３ａを備えた点に特徴がある。すなわち図４は、
図１のボス部３を、カバー部３ａを備えるボス部３に変
更したものである。

【００３３】したがって、第２実施例のその他の構成は
第１実施例のそれと共通しているので、図４において共
通部分に同一符号を付し詳細な説明を省略する。

【００３４】第２実施例における動圧軸受装置は、スリ
ーブ２の外周との間に微小間隙Δｒ４で隔てられるカバ
ー部３ａを、Δｒ３＜Δｒ４＜Ｌなる関係で構成するも
ので、たとえボス部３に何らかの強力な作用が加えられ
て、オイル６がスリーブ２の上面２ｃに洩れた際にも、
上記カバー部３ａで洩れたオイル６が一気に外側へ飛散
することを防止する点に特徴がある。

【００３５】すなわち、ボス部３とスリーブ２との間の
空間９内の圧力で、オイル６の液面の上昇を防止するこ
とができる。さらに、たとえスリーブ２の上面２ｃにオ
イル６が洩れても、カバー部３ａは一気に外側へオイル
６が飛散することを防止している。

【００３６】この効果は、間隙Δｒ４が小さければ小さ
いほど高めることができるが、Δｒ３より小さいと軸受
けからオイル６を逆に吸い出してしまう。従って本実施
例においては、Δｒ３＜Δｒ４＜Ｌなる関係をもたせて
いる。

【００３７】上記第２実施例によれば、オイル６の軸受
け内への保持力が高められて信頼性を向上させると共に
オイル６の飛散による他の機器への汚染を最小限に押さ
えることのできる優れた動圧軸受装置を実現できる。

【００３８】なお上記第１、第２実施例においては、ヘ
リングボーン溝７を前記軸受孔２０に形成しているが、
ヘリングボーン溝７を図５に示すように回転軸１の外周
面側に設けた構成であってもかまわない。すなわち本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣
旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の
範囲から排除するものではない。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、高速回転域での優れた
信頼性を備えオイル飛散を防止できる動圧軸受装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す断面図。

【図２】その原理を示すものであって、（ａ）、（ｂ）
は断面図を示す。

【図３】レーザプリンタを示す構成図。

【図４】本発明の第２実施例を示す断面図。

【図５】回転軸に設けられたヘリングボーン溝を示す側
面図。

【図６】従来例を示す動圧軸受装置の断面図。

【図７】その動作を示すものであって、（ａ）、（ｂ）
は断面図を示す。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ スリーブ ２ａ 上側径小部 ２ｂ 下側径小部 ３ ボス部 ３ａ カバー部 ４ スラスト板 ５ａ 上端径大部 ５ｂ 下端径大部 ５ｃ 中央径大部 ６ オイル ７ ヘリングボーン溝 ８ 円周溝 ９ 空間 １０ 動圧軸受装置 ２０ 軸受孔

フロントページの続き (72)発明者 松本 才明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、回転軸を軸受孔内に回転自在
   に支持するスリーブと、スリーブの下面に固定されて前
   記軸受孔を封鎖するスラスト板と、軸受孔の内側面と回
   転軸の外側面との間及びスラスト板と回転軸の端面との
   間に充填されたオイルとを備えた動圧軸受装置におい
   て、 前記軸受孔と前記回転軸の間の軸方向適所にヘリングボ
   ーン溝を形成し、このヘリングボーン溝の上方に位置し
   上端が開放された上端径大部を前記軸受孔に形成し、こ
   の上端径大部をヘリングボーン溝を形成した部位での軸
   受孔と回転軸との間の間隔の５倍以上であって、０．２
   mm以下の間隔を有するようにし、かつ前記上端径大部に
   この上端径大部より大径の円周溝を設けてなることを特
   徴とする動圧軸受装置。
2. 【請求項２】 回転軸の軸受孔より上方に突出する部分
   にボス部が固定され、回転軸と上端径大部との間隙をΔ
   ｒ３、スリーブの上面と前記ボス部の下面との距離をＬ
   としたとき、 Ｌ＞Δｒ３×２ の関係が成立する請求項１記載の動圧軸受装置。
3. 【請求項３】 回転軸の軸受孔より上方に突出する部分
   にボス部が固定され、このボス部がスリーブの外周と間
   隙Δｒ４で隔てられる内径面を有するカバー部を備え、
   この間隙△ｒ４と、回転軸と上端径大部との間隙Δｒ３
   と、スリーブの上面とボス部の下面との距離Ｌとの間
   に、 Δｒ３＜Δｒ４＜Ｌ の関係が成立する請求項１または２記載の動圧軸受装
   置。