JPH0972340A - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受の長寿命化を図りつつ、製造工程数を低
減して低コスト化を図る。 【解決手段】 回転部材３０及び固定部材３２の少なく
とも一方を、成形による寸法精度が高精度となる樹脂成
形品で構成し、ブランク加工を不要にすると共に該樹脂
成形品の軸受摺動面３３に潤滑性樹脂層３４を形成して
仕上げ切削加工を行っても潤滑性樹脂層３４が片削りさ
れないように構成し、しかも防錆処理が必要ない樹脂成
形品を用いることによってアロジン処理を不要にするよ
うに構成してなるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧軸受装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ポリゴンミラー駆動用モータやハードデ
ィスク駆動モータ等は、高精度且つ高速回転が要求され
ることから、空気或いはオイル等の流体を利用した動圧
軸受装置が用いられつつある。この動圧軸受装置を用い
た装置例として、例えば図１に示されているようなポリ
ゴンミラー駆動用モータがある。この図１に示されたポ
リゴンミラー駆動用モータは、デジタルコピー、レーザ
プリンタ等におけるレーザスキャナーを構成するもので
あって、１００００〜３００００ＲＰＭ程度の高速回転
をするため、軸受には非接触で回転支持可能な空気動圧
軸受等が用いられている。

【０００３】すなわち、図１において、ベース８にネジ
止め固定された軸受（固定部材）５内に、数μｍ〜十数
μｍの隙間を隔ててロータ（回転部材）２が挿入されて
おり、当該ロータ２の外周面１４に形成されたスパイラ
ル溝１５と軸受５の内周面とで構成される空気動圧軸受
４によって上記ロータ２が高速回転可能に支承される構
成になされている。さらに上記ベース８の中央柱状部の
外周には、駆動コイル９が嵌合固定されており、その駆
動コイル９に周対向するようにして、駆動用の磁気回路
をつくる環状マグネット１０が配置されている。この環
状マグネット１０は、上記ロータ２の内部に鉄製のヨー
ク１９を介して配置されており、上記駆動コイル９と共
にモータ駆動部を構成している。

【０００４】また上記ロータ２の先端部（図示上端部）
には凸部１３が設けられており、この凸部１３に対して
ポリゴンミラー１が嵌合されている。このポリゴンミラ
ー１上には、波形ばね１７を介してバランスプレート１
６が同軸に載置されており、そのバランスプレート１６
側から差し込まれた固定ネジ１８がロータ２の凸部１３
に螺着されることによってポリゴンミラー１の固定が行
われている。

【０００５】さらに上記ベース８の中央柱状部の上部外
周及びバランスプレート１６の内周には、一対の環状マ
グネット１１，１２が周対向するように取り付けられて
いる。これらの各環状マグネット１１，１２には、軸方
向に極性を逆にして着磁が行われており、これによって
磁気スラスト軸受が構成されている。

【０００６】そして、上記軸受（固定部材）５、ロータ
（回転部材）２はアルミニウム材等の金属より形成さ
れ、軸受表面（金属動圧面）には樹脂層が塗装（コーテ
ィング）されており、起動停止時の摩耗を防止すると共
に大きな外乱による接触事故においても軸受の機能を損
ねることなく長寿命化を可能にするようになされてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記軸受５
は、鍛造（アルミ鍛造）によって成形がなされているこ
とから、この鍛造成形によって所定の寸法精度をだすこ
とは困難である。すなわち、この鍛造成形品の軸受表面
に樹脂層を塗装した後に所定の寸法精度となるように仕
上げ切削加工を行うと、樹脂層に片削りが生じ場合によ
っては樹脂層がなくなる箇所が発生し、上述したよう
に、起動停止時に摩耗が生じると共に大きな外乱による
接触事故において軸受の機能が損ねられて長寿命化が図
れない畏れがある。

【０００８】従って、上記動圧軸受装置の製造にあって
は、鍛造によって大枠の形のブロックを成形し、このブ
ロックを所定の寸法精度となるように所謂ブランク加工
を施し、このブランク加工が施された軸受表面に上記樹
脂層を塗装した後に、所定の寸法精度となるように仕上
げ切削加工を行うようにしている。

【０００９】また、上記軸受５にあっては、ブランク加
工を施した後に軸受表面に所謂梨地処理（化学処理）を
施して軸受表面を粗くすることによって、当該軸受表面
に対する樹脂層の密着力の向上を図るようにしている。

【００１０】さらにまた、上記軸受５にあっては、梨地
処理を施した後に所謂アロジン処理を施してアルミ材の
防錆を図るようにしている。

【００１１】このように、上記動圧軸受装置において
は、製造工程数が多く、低コスト化が図れないといった
問題があった。

【００１２】そこで本発明は、軸受の長寿命化を図りつ
つ、製造工程数が低減され低コスト化が図られる動圧軸
受装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の動圧軸受装置は、回転部材と固定部材と
の間の動圧作用によって前記回転部材を回転自在に支承
する動圧軸受装置において、前記回転部材及び前記固定
部材の少なくとも一方を樹脂成形品で構成すると共に、
この樹脂成形品の軸受摺動面に潤滑性樹脂層を形成した
ことを特徴としている。

【００１４】このような請求項１における動圧軸受装置
によれば、樹脂成形品は、成形による寸法精度が高精度
となるから、ブランク加工が不要にされると共に該樹脂
成形品の軸受摺動面に潤滑性樹脂層を形成して仕上げ切
削加工を行っても潤滑性樹脂層が片削りされることはな
い。また、樹脂成形品には防錆処理が必要ないことか
ら、アロジン処理が不要にされる。さらにまた、樹脂成
形品は金属材に比して軽量であることから、この樹脂成
形品を回転部材にすれば、さらなる高速回転に対応され
得る。

【００１５】この時、潤滑性樹脂層としては種々のもの
を採用できるが、請求項５に記載のように、例えばポリ
アミドイミドとポリ四弗化エチレンを主成分とする塗装
膜を採用できる。

【００１６】上記目的を達成するために、請求項２の動
圧軸受装置は、請求項１に加えて、樹脂成形品を、無機
フィラーを充填した樹脂成形品とし、この無機フィラー
を、該無機フィラーを充填した樹脂成形品の熱膨張係数
が軸受摺動面を構成する相手側の熱膨張係数とほぼ同等
となるように充填したことを特徴としている。

【００１７】このような請求項２における動圧軸受装置
によれば、樹脂成形品に充填される無機フィラーによっ
て、固定部材と回転部材の熱膨張係数がほぼ同等にされ
る。従って、発熱時における軸受隙間の変動はなく、例
えば軸受隙間が設定値より小さくなって軸受ロスが増大
したり焼き付いたり、設定値より大きくなって動圧力が
低下するといった問題が生じることはない。

【００１８】この時、樹脂成形品としては種々のものを
採用できるが、請求項４に記載のように、例えば熱可塑
性樹脂または熱硬化性樹脂の何れかを採用できる。ま
た、無機フィラーとしても種々のものを採用できるが、
請求項４に記載のように、カーボン材またはガラス材を
採用できる。

【００１９】上記目的を達成するために、請求項３の動
圧軸受装置は、請求項１に加えて、樹脂成形品を成形す
る金型に、梨地処理を施したことを特徴としている。

【００２０】このような請求項３における動圧軸受装置
によれば、樹脂成形品を成形する金型に梨地処理が施さ
れていると、この金型によって成形される個々の軸受に
一々梨地処理を施す必要がなくなる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。本発明の適用形態としては図
１におけるポリゴンミラー駆動用モータがあるが、当該
モータの全体構造は従来技術の欄で既に説明したので省
略することとし、以下、本発明の要部に関する実施形態
を説明する。

【００２２】図２に示されている動圧軸受装置は軸回転
型の空気動圧軸受装置であって、固定部材としての軸受
（ステータ）３２に対し、回転部材としてのロータ３０
が、空気動圧により回転自在に支承されるように構成さ
れている。すなわち、上記ロータ３０の外周面及び軸受
３２の内周面によって動圧軸受３５が構成された状態と
なっている。

【００２３】ロータ３０は、例えばアルミニウムまたは
アルミニウム合金より形成されており、当該ロータ３０
の外周面（軸受摺動面）にはＳｉＣメッキが施されてい
ると共に動圧発生用の溝３１が切削加工により形成され
ている。

【００２４】軸受３２は、例えばポリカーボネート等の
熱可塑性樹脂よりなる樹脂成形品であり、当該軸受３２
の内周面（軸受摺動面）３３には、潤滑性樹脂層として
例えばポリアミドイミドとポリ四弗化エチレン（ＰＴＦ
Ｅ）を主成分とする塗装膜３４が形成されている。

【００２５】上記樹脂成形品としての軸受３２には、無
機フィラーとしての例えばガラスファイバーが所定量充
填されている。この充填量は、ガラスファイバーを充填
した樹脂成形品の熱膨張係数が動圧軸受３５を構成する
相手部材、すなわちアルミニウムまたはアルミニウム合
金の熱膨張係数とほぼ同等となるような充填量となって
いる。

【００２６】すなわち、この軸受３２を得るにあたって
は、先ずポリカーボネートにガラスファイバーを例えば
３０％充填して（この３０％の充填によって樹脂成形品
の熱膨張係数がアルミニウムまたはアルミニウム合金の
熱膨張係数とほぼ同等となる）軸受ブランクを樹脂成形
の一実施形態としての例えばインジェクション成形す
る。このインジェクション成形による成形品の寸法精度
が高精度となるのは周知の通りである。

【００２７】この時、インジェクション成形する金型に
は、軸受摺動面３３に対応する部位に梨地処理が施され
ており、従って個々のインジェクション成形品には梨地
処理がそれぞれ施されることになる。

【００２８】次いで、このインジェクション成形され軸
受摺動面３３に梨地処理が施された軸受ブランクの当該
軸受摺動面３３に、ポリアミドイミドとポリ四弗化エチ
レンを主成分とする潤滑塗装膜３４を形成し、該潤滑塗
装膜３４の硬化後に所定の寸法精度となるように当該潤
滑塗装膜３４の仕上げ切削加工を行う。斯くの如くし
て、高精度な軸受寸法の軸受３２が得られることにな
る。

【００２９】このように、本実施形態においては、軸受
３２を、成形による寸法精度が高精度となるインジェク
ション成形品で構成し、ブランク加工を不要にすると共
に該インジェクション成形品の軸受摺動面３３に潤滑性
樹脂層３４を形成して仕上げ切削加工を行っても潤滑性
樹脂層３４が片削りされないように構成しているので、
動圧軸受３５の長寿命化を図りつつ、製造工程数を低減
できるようになっており低コスト化を図ることが可能と
なっている。

【００３０】また、防錆処理が必要ないインジェクショ
ン成形品を用い、アロジン処理を不要にするように構成
しているので、製造工程数をさらに低減できるようにな
っており低コスト化をさらに図ることが可能となってい
る。

【００３１】また、インジェクション成形品に充填する
ガラスファイバーによって、このガラスファイバーが充
填されたインジェクション成形品とロータ３０を構成す
るアルミニウムまたはアルミニウム合金の熱膨張係数を
ほぼ同等にし、発熱時（モータ駆動時）における軸受隙
間の変動をなくして、例えば軸受隙間が設定値より小さ
くなって軸受ロスが増大したり焼き付いたり、設定値よ
り大きくなって動圧力が低下するといった問題が生じな
いように構成しているので、信頼性を高めることが可能
となっている。

【００３２】また、インジェクション成形品を成形する
金型に梨地処理を施し、この金型によって成形される個
々の軸受３２に一々梨地処理を施す必要がないように構
成しているので、製造工程数をさらに低減できるように
なっており低コスト化をさらに図ることが可能となって
いる。

【００３３】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変形可能であるというのはいうまでもなく、例
えば、上記実施形態においては、成形品の寸法精度を高
精度とするのにインジェクション成形を採用している
が、インジェクション成形に限定されるものではなく、
他の樹脂成形によっても高精度が得られるというのはい
うまでもない。

【００３４】また、上記実施形態においては、軸受３２
を、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂としているが、
エポキシ等の熱硬化性樹脂としても良く、要は８０°Ｃ
〜１２０°Ｃ程度の高温であっても熱変形を起こさない
樹脂であれば何でも良い。

【００３５】また、上記実施形態においては、無機フィ
ラーをガラスファイバーとしているが、カーボンファイ
バーとしても良く、さらにまた球状またはテトラポット
状のフィラーとしても良い。

【００３６】また、上記実施形態においては、ロータ３
０をアルミ材等の金属材とし、軸受３２を樹脂成形品と
しているが、ロータ３０を樹脂成形品とし、軸受３２を
アルミ材等の金属材としても良く、また両方共樹脂成形
品としても良い。なお、ロータ３０を樹脂成形品とした
場合には、当該樹脂成形品はアルミ材等の金属材に比し
て軽量であることから、さらなる高速回転が期待できる
ようになり、性能をさらに向上することが可能となる。

【００３７】また、上記実施形態においては、無機フィ
ラーとしてのガラスファイバーを３０％充填するように
しているが、この充填量に限定されるものではなく、要
は樹脂成形品に充填する無機フィラーの充填量によっ
て、ロータ３０と軸受３２の熱膨張係数をほぼ同等にで
きれば良い。因に、無機フィラーの充填量が多すぎると
樹脂成形がし難くなる。

【００３８】また、上記実施形態の動圧軸受装置を、ポ
リゴンミラー以外の磁気ディスク、光ディスク等の各種
回転板を回転駆動するための装置、空気以外のオイル等
の流体を用いた装置、軸固定型の装置、さらにはモータ
以外の装置に対しても同様に適用することが可能であ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の動圧軸受
装置によれば、回転部材及び固定部材の少なくとも一方
を、成形による寸法精度が高精度となる樹脂成形品で構
成し、ブランク加工を不要にすると共に該樹脂成形品の
軸受摺動面に潤滑性樹脂層を形成して仕上げ切削加工を
行っても潤滑性樹脂層が片削りされないように構成した
ものであるから、軸受の長寿命化を図りつつ、製造工程
数を低減でき低コスト化を図ることが可能となる。ま
た、防錆処理が必要ない樹脂成形品を用い、アロジン処
理を不要にするように構成したものであるから、製造工
程数をさらに低減でき低コスト化をさらに図ることが可
能となる。また、該樹脂成形品を回転部材にすれば、当
該樹脂成形品は金属材に比して軽量であるから、さらな
る高速回転に対応でき、性能を向上することも可能とな
る。

【００４０】この時、潤滑性樹脂層としては種々のもの
を採用できるが、請求項５に記載のように、例えばポリ
アミドイミドとポリ四弗化エチレンを主成分とする塗装
膜を採用できる。

【００４１】また、請求項２の動圧軸受装置によれば、
請求項１に加えて、樹脂成形品に充填する無機フィラー
によって、固定部材と回転部材の熱膨張係数をほぼ同等
にし、発熱時における軸受隙間の変動をなくして、例え
ば軸受隙間が設定値より小さくなって軸受ロスが増大し
たり焼き付いたり、設定値より大きくなって動圧力が低
下するといった問題が生じないように構成したものであ
るから、請求項１の効果に加えて信頼性を高めることが
可能となる。

【００４２】この時、樹脂成形品としては種々のものを
採用できるが、請求項４に記載のように、例えば熱可塑
性樹脂または熱硬化性樹脂の何れかを採用できる。ま
た、無機フィラーとしても種々のものを採用できるが、
請求項４に記載のように、カーボン材またはガラス材を
採用できる。

【００４３】また、請求項３の動圧軸受装置によれば、
請求項１に加えて、樹脂成形品を成形する金型に梨地処
理を施し、この金型によって成形される個々の軸受に一
々梨地処理を施す必要がないように構成したものである
から、請求項１の効果に加えて製造工程数をさらに低減
でき低コスト化をさらに図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した空気動圧軸受型のモータを表
した半横断面説明図である。

【図２】本発明の一実施形態における要部を抽出して表
した分解説明図である。

【符号の説明】

３０ 回転部材 ３２ 固定部材 ３３ 樹脂成形品の軸受摺動面 ３４ 潤滑性樹脂層 ３５ 動圧軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒沢 博徳 長野県諏訪郡下諏訪町5329番地 株式会社 三協精機製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転部材と固定部材との間の動圧作用に
   よって前記回転部材を回転自在に支承する動圧軸受装置
   において、 前記回転部材及び前記固定部材の少なくとも一方を樹脂
   成形品で構成すると共に、 この樹脂成形品の軸受摺動面に潤滑性樹脂層を形成した
   ことを特徴とする動圧軸受装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の動圧軸受装置において、 樹脂成形品は、無機フィラーを充填した樹脂成形品であ
   り、 この無機フィラーは、該無機フィラーを充填した樹脂成
   形品の熱膨張係数が軸受摺動面を構成する相手側の熱膨
   張係数とほぼ同等となるように充填されていることを特
   徴とする動圧軸受装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の動圧軸受装置において、 樹脂成形品を成形する金型に、梨地処理が施されている
   ことを特徴とする動圧軸受装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の動圧軸受装置において、 樹脂成形品を構成する樹脂は、熱可塑性樹脂または熱硬
   化性樹脂の何れかであり、 無機フィラーは、カーボン材またはガラス材であること
   を特徴とする動圧軸受装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の動圧軸受装置において、 潤滑性樹脂層は、ポリアミドイミドとポリ四弗化エチレ
   ンを主成分とする塗装膜であることを特徴とする動圧軸
   受装置。