JPH10306822A

JPH10306822A - 動圧軸受

Info

Publication number: JPH10306822A
Application number: JP11386297A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Asai; 拡光浅井; Katsuhiko Tanaka; 克彦田中; Ikunori Sakatani; 郁紀坂谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-05-01
Filing date: 1997-05-01
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性に優れた動圧軸受を、低コストで容易
に製造出来るようにする。【解決手段】動圧発生用溝を内面に有する円筒部と、
該円筒部に一体の底部とが樹脂材料により一体に射出成
形され、前記底部の外面のほぼ中心は射出成形時に樹脂
材料が最後に流入された部分であり、前記円筒部の内径
は２〜５ｍｍであり、前記円筒部の肉厚は０．８〜２ｍ
ｍであり、射出成形時に前記動圧発生用溝は動圧発生用
溝を成形したコアピンより無理抜きにより離型された動
圧軸受。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザープリン
タ、光ディスク装置、磁気ディスク装置などの情報機器
に用いられる動圧軸受に関して、耐久性に優れ、しかも
加工が容易で低コストで製造できるようにしたものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、情報機器であるレーザプリンタの
ポリゴンミラー用スキャナモータには概ね図４に示すよ
うな構成の動圧空気軸受が用いられていた。即ち、円筒
形状の部材であるスリーブ１に、外周面に動圧発生用溝
３が形成された軸２が挿入されていて、スリーブ１及び
軸２の相対回転時に動圧発生用溝３によって発生する空
気圧を利用して、スリーブ１を軸２に対してラジアル方
向に支持するラジアル動圧空気軸受を構成していた。ま
た、スリーブ１の軸２挿入側とは逆側の端部をスラスト
板４によって閉塞していて、軸２の端面と、これが対向
するスラスト板４の内面とに、互いに反発力を発生する
ように一対の永久磁石５、６が固定されていて、かかる
永久磁石５、６の反発力によって、スリーブ１を軸２に
対して軸方向に支持するスラスト磁気軸受を構成してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示したような動圧空気軸受にあっては、粘度が低くしか
も潤滑性のない空気を潤滑流体に使用する構造であるた
め、スリーブ１内周面や軸２外周面等の軸受面を極めて
高精度に仕上げる必要があり、しかも軸受面の良好な摺
動性を確保する必要があった。そのため、構造用鋼製の
スリーブ１の内周面を研削又はホーニング加工した後
に、耐食性を上げ且つ摺動性をよくするために、その内
周面に対してニッケルにテフロン（商品名）すなわちポ
リテトラフルオロエチレン等ポリフッ化エチレン系樹脂
を含浸させた複合メッキを施し、さらに寸法精度を確保
するために再び研削又はホーニング加工をしていた。一
方、スリーブと共働きをするステンレス製軸２の外周面
には動圧発生用溝をエッチングにより加工しなければな
らなかった。

【０００４】スリーブ１についてはメッキを厚くするこ
とができないことから研削又はホーニング加工が二度必
要となるため、メッキコストが嵩むということに加えて
加工コストが高いという問題があった。また、軸２につ
いてはエッチング加工の工程が複雑で時間がかかりコス
トも嵩むという問題があった。しかも、スラスト軸受に
は永久磁石５、６による反発力を用いる磁気軸受を採用
していた。このため、構造が複雑となり部品点数も多く
軸受全体の加工コストが高いという問題があった。

【０００５】本発明は、このような従来の軸受装置が有
する種々の課題に着目してなされたものであって、性
能、耐久性に優れ加工が容易で部品点数が少ない低コス
トな動圧軸受を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は動圧発生用溝を内面に有する円筒部と、該
円筒部に一体の底部とが樹脂材料により一体に射出成形
され、前記底部の外面のほぼ中心は射出成形時に樹脂材
料が最後に流入された部分であり、前記円筒部の内径は
２〜５ｍｍであり、前記円筒部の肉厚は０．８〜２ｍｍ
であり、射出成形時に前記動圧発生用溝は動圧発生用溝
を成形したコアピンから無理抜きにより離型されたこと
を特徴とする動圧軸受である。

【０００７】また、前記円筒部の内径は、２ｍｍより小
さい場合には軸受の負荷容量が小さくなり動圧軸受とし
て使用に適さなくなり、５ｍｍより大きい場合には円筒
部内径面の精度の保持が困難になることから、前記円筒
部の内径は２〜５ｍｍであると良い。さらに前記円筒部
の肉厚について、樹脂厚みが０．８ｍｍより薄い場合に
は、樹脂の充填時において軸方向（長さ方向）に圧力勾
配が生じて内径がテーパ状になり、２．０ｍｍより厚い
場合には、ひけや樹脂の配向性の影響が大きくでて真円
度や母線形状が悪くなることから、前記円筒部の肉厚
は、０．８〜２ｍｍであると良い。また、前記樹脂材料
は、ポリフェニレンサルファイド樹脂と、炭素繊維と、
炭素繊維の他の充填剤とを含み、前記炭素繊維を含む充
填剤の合計が２０〜５０重量％であり、前記樹脂材料の
メルトインデックスが温度３００℃、荷重５ｋｇにおい
て４〜９ｇ／ｍｉｎであると良い。さらに、炭素繊維の
他の充填材としては黒鉛、二硫化モリブデン、フッ素樹
脂、球状シリカ、フェノール樹脂などがあげられる。

【０００８】また、射出成形時には、底部の外面のほぼ
中心は型内に樹脂材料が最後に流入された部分であり、
動圧発生用溝は動圧発生用溝を成形したコアピンから無
理抜きにより離型されているため、ウエルドマークが生
じることもなく金型構造も簡単である。よって、動圧軸
受を前記寸法とすることにより加工が容易で部品点数を
少なくし動圧軸受を低コストで製造することが可能とな
る。さらに、摺動性、耐磨耗性に優れた樹脂を用いた動
圧軸受であり、起動時及び停止時に軸に接触したときの
衝撃にも強く耐久性に優れている動圧軸受である。

【０００９】また、動圧軸受は射出成形より製造され、
前記動圧軸受の成形材料としてポリフェニレンサルファ
イド樹脂に炭素繊維の他一種類以上の充填材を充填し、
充填材の合計が２０〜５０重量％としている。２０％よ
り少ないと成形収縮が大きくなり精度が確保できない。
かつ、強度も確保できない。また、５０％より多くなる
と流動性が悪くなり精度が確保できない。さらに、メル
トインデックスが４〜９ｇ／ｍｉｎ（樹脂温度３００
℃、荷重５ｋｇで測定）としている。メルトインデック
スが４ｇ／ｍｉｎより少ないと流れが悪く精度がでな
い。また、メルトインデックスが９ｇ／ｍｉｎより多い
と成形収縮が大きくなり精度がでない。充填材を前記重
量％とすることにより、高精度に動圧軸受を製造するこ
とが可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１に本発明の実施例を示す。図１は本発明による
ラジアル・スラスト一体の動圧軸受１０の縦断面図であ
る。まず、構成を説明すると、動圧軸受１０は円筒部７
とこの円筒部７に一体の底部８とが樹脂材料により一体
に射出成形されている。動圧軸受１０の内側には中心線
が上下方向を向いた円筒形状の軸受孔１０Ａが形成さ
れ、その軸受孔１０Ａ上端側は開放されて外部に通じ、
軸受孔１０Ａの下端側は閉塞されて底面が形成されてい
る。なお、動圧軸受１０の底部８外周面には、この動圧
軸受１０にステータ等を固定する際に利用されるボルト
貫通孔１０ａ等が形成されたフランジ１０Ｂが一体に形
成されている。

【００１１】また、軸受孔１０Ａの内周面には軸方向に
間をへだてた二ヶ所に円筒状のラジアル軸受面１２を設
け、このラジアル軸受面１２に動圧発生用溝１１Ａ，１
１Ｂが形成されており、円筒部７は動圧発生用溝１１
Ａ、１１Ｂを内面に有している。そして、ラジアル軸受
面１２の軸方向（図１上下方向）両端部は潤滑流体とし
ての油をラジアル軸受面１２に補給してその耐久性を向
上させるのに利用される周溝状の油溜まり１４Ａ，１４
Ｂ、１４Ｃに接続している。これら油溜まり１４Ａ、１
４Ｂ、１４Ｃは、周方向に連続し、油溜まり１４Ａ、１
４Ｂは動圧発生用溝１１Ａの上、下端とそれぞれ通じ、
油溜まり１４Ｂ、１４Ｃは動圧発生用溝１１Ｂの上、下
端とそれぞれ通じている。

【００１２】射出成形時に、油溜まり１４Ａ、１４Ｂ、
１４Ｃ及び動圧発生用溝１１Ａ、１１Ｂはこれらを成形
したコアピンから無理抜きによっり離型される。従っ
て、油溜まり１４Ａ、１４Ｂ，１４Ｃの深さＨは、動圧
発生用溝深さｈ０とほぼ等しくしてある。本発明によれ
ば、油溜まりを設けるのも簡単である。例えば円柱のコ
アピンの外周面に動圧発生用溝を形成するための凸部に
加えて、油溜まり用の溝を形成するための凸部を加工す
るだけで、動圧軸受に油溜まりを設けられる。

【００１３】一方、樹脂を射出成形する際、配向性や固
化速度の影響を受けやすい軸受孔１０Ａ開放端近傍及び
フランジ１０Ｂ近傍の円筒部７内面は、他の円筒部７内
面に比べて成形精度が悪くなりやすいという問題があ
る。従って、成形精度が悪くなりやすいところに、加工
精度があまり重要とならない油溜まりを設けることによ
り、加工精度上の問題を解決するとともに、耐久性向上
に必要十分な潤滑剤の確保をはかっている。この実施例
による動圧軸受１０の寸法は精度と強度を考慮して、円
筒部７の内径３ｍｍ、外径５．５ｍｍで肉厚１．２５ｍ
ｍであり、動圧軸受１０の軸方向の長さ１２ｍｍであ
り、軸受孔１０Ａの深さは１０ｍｍである。フランジ厚
さは固定時の強度を考慮して１．５ｍｍとした。

【００１４】図２の（１）は真円度の測定データであ
り、図中Ｅは図１における動圧軸受円筒部の線ＥーＥに
沿った断面の内径面について測定した真円度の、図中Ｆ
は、図１における動圧軸受円筒部の線Ｆ−Ｆに沿った断
面の内径面について測定した真円度の、それぞれ測定結
果を示しており、Ｅ、Ｆ共に真円度は２μｍ以下である
ことが分かる。図２の（２）は動圧軸受円筒部の軸受孔
形状を軸方向に測定した結果を示しており、図中のＩ、
Ｊは、図１におけるＩ、Ｊ点からそれぞれ軸受孔内面に
沿って、開口部から底部まで軸方向に内面形状を測定し
た結果である。動圧発生用溝深さ及び、油溜まりの溝深
さは９〜１１μｍであり溝深さの精度は２μｍ以下であ
る。又、形状精度は内径面全般で２μｍ以下となってい
る。以上の結果から本発明による動圧軸受は、真円度、
形状精度ともに動圧軸受に必要な精度を十分満足してい
る。

【００１５】また、円筒部７の内径が２〜５ｍｍで、円
筒部の肉厚が０．８〜２．０ｍｍの範囲において、ほぼ
同程度の精度が得られた。また、摺動性、耐磨耗性に優
れた動圧軸受であるから、起動時及び停止時に軸に接触
したときの衝撃や損傷を抑えることができる。しかも、
特に磨耗しやすい底部８の耐磨耗性に優れている。

【００１６】ラジアル動圧軸受を構成する円筒部７に設
ける溝パターンとして実施例のように２個のへリングボ
ーン溝を設ける場合、溝はそれぞれ屈曲部より外側の軸
方向幅Ａ，Ｂが屈曲部より内側の軸方向幅ａ，ｂよりも
広いいわゆる非対称溝にして、円筒部内面の寸法精度及
び形状が多少悪くても、ポンプ作用による潤滑流体の流
れが動圧軸受中央部に向かって押し込むように働くよう
にすると、潤滑流体が動圧軸受から外部に漏れるのを防
ぐことが出来るので耐久性確保上好ましい。なお、溝パ
ターンは実施例に限定されることなく、１個のへリング
ボーン溝でもそれ以外の変形溝パターンでもよい。溝パ
ターンは軸受孔１０Ａを成形する型のコアピンに動圧発
生用溝パターンを形成するための凸パターンを加工する
だけでよいので、どんな変形パターンでも容易に製造可
能である。

【００１７】スラスト軸受部を構成する底部８は、軸受
孔１０Ａの底面のスラスト軸受面１３中央部が凸球面状
に形成されている。このため軸受孔１０Ａに嵌合する軸
の端面とは点接触で接触するので回転時の摩擦トルクが
小さくおさえられる。なお、アキシアル荷重が大きい場
合には、スラスト軸受面１３に動圧発生用溝を設けて回
転に伴う動圧効果で浮上力を発生させ、スラスト軸受面
の磨耗を軽減するようにしてもよい。また、スラスト軸
受面１３は、凸球面状の代わりに凸部の頂部を平らにし
た出っ張りでもよい。あるいはスラスト軸受面１３を平
面として相手となる軸の端面を球面としてもよい。要は
回転時摩擦が小さくでき軸との片あたりが防げる形状で
あればよい。スラスト軸受面１３の形状も、動圧発生用
溝あるいは油溜まりの溝パターン製造の場合と同様に軸
受孔を成形する型のコアピンの端面に加工するだけでよ
いので、どんな形状も容易に製造可能である。

【００１８】図３は、本発明の動圧軸受の製造方法の射
出成形の成形型の一例（要部縦断面図）である。金型は
スリープレート金型であり、固定側はスプールブッシュ
２１、ランナーロックピン２２が取り付けられている固
定側取付板２３、ランナーストリッパープレート２４、
固定側キャビテイ２５を有する固定側型板２６等からな
り、固定側キャビテイ２５にはランナー２７、ゲート２
８、動圧軸受の底部を形成するための凹部２５ａが形成
されている。可動側は可動側キャビテイ２９を有する可
動側型板３０等からなり、可動側キャビテイ２９には動
圧軸受のフランジ、円筒部を形成するための凹部２９
ａ，２９ｂが形成されており、さらに、動圧軸受の円筒
部の動圧発生用溝を有するラジアル軸受面と、それに接
続する動圧軸受の底部のスラスト軸受面１３とを形成す
るコアピン３１を有している。

【００１９】なお、可動側のその他の型部品（ガイドピ
ン、サポートピン、スペーサブロック、可動側取付板、
エジェクターピンを取り付けたエジェクタープレート、
リターンピン、バネなど）とスリープレートを作動させ
るための引っ張りリンク、プラボルト、ストップボル
ト、金型温調用ヒータなどは図では省略している。上記
の金型を用いて、動圧軸受を射出成形すると、射出成形
機の射出ノズルから金型内に射出された溶融樹脂は、ス
プール３２、ランナー２７を経て、固定側キャビテイ２
５に設けられている動圧軸受の底部を形成するための凹
部２５ａのほぼ中心に設けられた１点ピンポイントゲー
ト２８から、固定側キャビテイ２５の凹部２５ａに流入
した樹脂は凹部２５ａに充填され、次に可動側キャビテ
イ２９の凹部２９ａの円周方向に均一に充填された後、
凹部２９ｂに順次充填される。

【００２０】凹部２５ａのほぼ中心１点ピンポイントゲ
ート２８から樹脂が充填されるため、円筒部を形成する
ための凹部２９ｂに充填されるときの溶融樹脂先端部
は、円周方向に均一に揃った状態で軸方向に順次充填さ
れ、ウェルドマークが生じることなく、射出圧力も均一
にかかる。動圧軸受の底部の外面のほぼ中心４０は射出
成形時に型内に樹脂材料が最後に流入された部分であ
り、ゲート跡が残っている。さらに、成形材料としてポ
リフェニレンサルファイド樹脂に炭素繊維の他一種類以
上の充填材が充填され、充填材の合計が２０〜５０重量
％からなり、メルトインデックスが４〜９ｇ／ｍｉｎ
（樹脂温度３００℃、荷重５ｋｇで測定）からなる樹脂
を用いているため、高精度（真円度、母線形状、円筒
度、寸法精度）が得られる。

【００２１】そして、保圧、冷却後成形機の型開きによ
り固定側型抜２６とランナーストリッパープレート２４
との間が開き、ゲート２８の部分が切断され動圧軸受
（製品）は可動側キャビテイ２９に残り、スプール３２
及びランナー２７はランナーストリッパープレート２４
に残る。次に、ＰＬ３３（パーティング面）及びランナ
ーストリッパープレイト２４間、ランナーストリッパー
プレイト２４と固定側取付板２３間が開く。可動側キャ
ビテイ２９からの動圧軸受の離型はフランジ面をエジェ
クターピン３４により突き出すことによって行ってい
る。よって、動圧発生用溝は動圧発生用溝を成形したコ
アピン３１から樹脂の弾性変形を利用した無理抜きによ
り離型している。このように、動圧発生用溝を無理抜き
によりコアピンから軸方向に離型するため金型構造が簡
単に出来る。さらに、動圧発生用溝はコアピンに対応す
る形状を加工するだけで良いため、溝パターンの設計が
自由に出来る。突き出し位置は本実施例に限られず動圧
軸受の開口部端面をエジェクターピンやスリーブで突き
出しても良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明によると、摺動性、耐磨耗性に優
れ、かつ、精度に優れた動圧軸受が得られるため、性
能、耐久性に優れ、構造が簡単で部品点数が少なく低コ
ストである動圧軸受が得られるという効果を奏する。さ
らに、射出成形で製造するため、加工が容易で加工コス
トが低く、より低コストな動圧軸受が得られるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における動圧軸受の縦断
面図である。

【図２】（１）は、本発明の一実施の形態における動圧
軸受における真円度の測定データであり、（２）は、形
状に関する加工精度の測定データである。

【図３】本発明の動圧軸受の射出成形の成形型の一例の
要部縦断面図である。

【図４】従来の軸受の一例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

７円筒部８底部１０動圧軸受１１Ａ、１１Ｂ動圧発生用溝３１コアピン４０外面のほぼ中心

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動圧発生用溝を内面に有する円筒部と、
該円筒部に一体の底部とが樹脂材料により一体に射出成
形され、前記底部の外面のほぼ中心は射出成形時に樹脂
材料が最後に流入された部分であり、前記円筒部の内径
は２〜５ｍｍであり、前記円筒部の肉厚は、０．８〜２
ｍｍであり、射出成形時に前記動圧発生用溝は動圧発生
用溝を成形したコアピンから無理抜きにより離型された
ことを特徴とする動圧軸受。