JPH0337411A - 動圧軸受回転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、動圧軸受回転装置に関し、例えばレーザービ
ームプリンタ等に使用される偏向走査装置に適用して好
適な回転装置に関するものである。

［従来の技術］ 近年、高速あるいは高精度の回転を行なう回転装置に関
する要求は高まって来ており、特にレーザービームプリ
ンタ等では高精度な回転装置を得るために非接触で回転
する動圧軸受が用いられている（例えば、特願平１−３
５５６４号等）。

第５図は、動圧軸受を用いたレーザービームプリンタの
偏向走査回転装置を示す断面図である。

同図において、回転軸１とスリーブ２は回転可能に嵌合
されており、スリーブ２の下端部にはスラスト板３が固
定板４とともに配置され外筒５に固定されている。回転
軸１にはフランジ６が固定され、フランジ６の上部には
回転う面鏡７が固定され、下部には駆動用マグネット８
が固定されたヨーク９が固定されている。また、駆動用
マグネット８と対向する位置には外筒５に固定されたス
テータ（固定子）１０が設置されている。

ここで、スラスト板３には、回転軸１の端部と対向する
面に浅溝１１が刻設されて動圧スラスト軸受が形成され
ているとともに、潤滑流体の循環用の孔１２および溝１
３が設けられている。また、回転軸１の外周面には、ス
リーブ２の内周面と対向する位置に２個のヘリングボー
ン状の浅溝１４か刻設され動圧ラジアル軸受が形成され
ている。さらに、スリーブ開口部近傍には前記動圧スラ
スト軸受側に潤滑流体か流れる様なスパイラル状の浅溝
１５が刻設されている。また、スリーブ２には、前記ヘ
リングボーン状の浅溝１４と前記スパイラル状の浅溝１
５の間の位置に凹部１６が設けられ、さらに小径孔１７
が設けられている。これにより、前記動圧スラスト軸受
部の安定性が確保される（例えば特願平１−３５５６４
号）。

［発明か解決しようとする課題］ しかしなから、上記従来例では、高精度に安定した特性
を得るという点からみて、次の様な欠点があった。

（１）回転多面鏡がラジアル軸受で支持されている位置
に対して外側に配置されているために、回転多面鏡等の
アンバランスや外部振動によりみそすり運動を引き起こ
した場合には、回転多面鏡部に振れが大きくなり、レー
ザビームプリンタ等の画像特性等が劣化する。

（２）高速回転時において、軸外周面のスパイラル溝部
の隙間が狭いため損失トルクが大きくなる。また、流量
あるいは発生圧力が大きくなり、動圧スラスト軸受の安
定性を損なう恐れがある。

本発明は、上述の従来形における問題点に鑑み、回転多
面鏡部に振れを小さく抑えて安定した画像特性を得ると
ともに、損失トルクの増加を抑え、ざらに動圧スラスト
軸受の安定性を損なう恐れのない動圧軸受回転装置を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段および作用コ上記の目的を
達成するため、本発明に係る動圧軸受回転装置は、複数
個のヘリングボーン状の動圧ラジアル軸受部のうち、回
転多面鏡に近い方の軸受部の隙間を他の動圧ラジアル軸
受部の隙間より狭くするとともに、スリーブ開口部近傍
に設けられたスパイラル状の動圧溝部の隙間は、いずれ
のヘリングボーン状の動圧ラジアル軸受部の隙間よりも
広くするようにしている。

これにより、回転体がみそすり運動を起こした場合にお
いても回転多面鏡部の振れを小さくするとともに、高速
回転時においても損失トルクの増加や動圧スラスト軸受
部の安定性を損なうことを防ぐようにしたものである。

［実施例コ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第１図は、本発明の一実施例に係る動圧軸受回転装置の
断面を示す。なお、これ以降第５図と同一部材で機能が
同じであるものについては、同一番号を付すものとし説
明を省略する。

第１図において、回転軸１０１　とスリーブ１０２は回
転可能に嵌合されている。回転軸１０１には図中上方に
フランジ６が固定され、フランジ６の上部には回転多面
鏡７が固定されている。また、回転軸１０１の外周面と
スリーブ１０２の内周面が対向する部分には、同一形状
のヘリングボーン状の浅溝１１４ａ、　１１４ｂが刻設
され、動圧ラジアル軸受が形成されている。さらに、ス
リーブ開口部近傍には、高速回転時にスリーブ開口部か
らの潤滑油の飛散を防ぐために、動圧スラスト軸受側に
潤滑流体が流れる様なスパイラル状の浅溝１１５が刻設
されている。

ここで、回転多面鏡７に近い方のヘリングボーン状の浅
溝１１４ａが刻設された動圧ラジアル軸受部の回転軸１
０１とスリーブ１０２との隙間は、他方のヘリングボー
ン状の浅溝１１４ｂが刻設された部分の隙間より狭く設
定しである。一方、スパイラル状の浅溝１１５が刻設さ
れた部分の隙間は、前記ヘリングポーン状の浅溝１１４
ａおよび１１４ｂが刻設された部分の隙間より広く設定
されている。

例えは、ヘリングボーン状の浅溝１１４ａか刻設された
部分の隙間を５μｍとし、他方の浅溝１１４ｂが刻設さ
れた部分の隙間を１０μｍとし、スパイラル溝の浅溝１
１５が刻設された部分の隙間を２０μｍとしたと仮定す
る。動圧ラジアル軸受の剛性は隙間の２乗に反比例する
から、隙間１００ｍの時の剛性をＡ（Ｋｇ／μｍ）とす
ると、隙間５μｍ時の剛性は約４Ａ（Ｋｇ／μｍ）と推
定できる。

ここで、第２図の様な軸受回転装置のモデルについて説
明する。第２図において、部品構成要素はすべて剛体と
し、ラジアル軸受１１４ａの剛性をＡ１ラジアル軸受１
１４ｂの剛性をＢとする。また、軸受間距離をし、上部
ラジアル軸受１１４ａと回転多面鏡との距離を℃とじ、
スラスト軸受のモーメント剛性はないものとし、回転多
面鏡部に外力Ｆか働くものとする。これらより、回転多
面鏡部の変位量ΔＸは となる。ここで説明を簡単にするためにｕ＝Ｌとすると
、 となる。ここで、ヘリングボーン状の浅溝１１４ａ、　
１１４ｂの部分の隙間を ■本発明に沿って、浅溝１１４ａ部の隙間を浅溝１１４
ｂ部の隙間の倍にした場合、 ■従来通り、浅溝１１４ａ部の隙間と浅溝１１４ｂ部の
隙間とを等しくした場合、 ■本発明の逆に、浅溝１１４ａ部の隙間を浅溝１１４ｂ
部の隙間の半分にした場合、 のそれぞれについて回転多面鏡部の変位量の概略値を計
算すれば次の第１表の様になる。

第１表 この第１表から、本発明によれば、回転多面鏡等のアン
バランスや外部振動等の外力によるみそすり運動を引き
起こした場合に、回転多面鏡部の振れが効果的に小さく
なることが判る。

また、スリーブ開口部近傍のスパイラル状の浅溝１１５
か刻設された部分の隙間を大きくとっているために、回
転時の損失トルクを減少することができる。損失トルク
は隙間に対して反比例するため、隙間が２倍になればこ
の部分での損失は１／２になる。したがって、前記浅溝
部１１４ａの部分で増加した分について損失トルクを減
少させることが可能となる。なお、浅溝１１５部は潤滑
油の飛散防止を目的としているため、ある程度の動圧が
作用すればその目的を果たすことができる。そのため、
相当量（例えば１０〜２００μｍ程度）広げることが可
能であり、これを広げることにより動圧スラスト軸受の
安定性を損なうことなく高速回転までイ史用することが
できることとなる。

したがって、浅溝１１４８部の隙間を狭くしたことによ
り、外力に対する回転多面鏡部の変位量を少なくするこ
とができ、これに伴って増加した損失トルクな浅溝１１
５部の隙間を広くすることによって減少させることがで
きる。また、高速回転時においても回転多面鏡部の振れ
が小さく、損失トルクを小さくすることができ、レーザ
プリンタ等の安定した画像特性を得ることが可能となる
。

東凰里ユ 第３図は、本発明に係る他の実施例を示す断面図である
。同図において、固定軸２Ｑ１は固定板２０４の中央に
固定され、固定板２０４は外筒２０５に固定されている
。固定軸２０１に対し回転可能に回転スリーブ２０２が
嵌合されている。固定！１ｉＩＩ１２０１には、スリー
ブ２０２の対向する面にヘリングボーン状の浅溝２１４
ａおよび２１４ｂが刻設されており、動圧ラジアル軸受
を形成している。さらに、ヘリングボーン状の浅溝２１
４ａと浅溝２１４ｂとの間にはスパイラル状の浅溝２１
５が刻設されており、回転スリーブ２０２の上端面に近
接する位置にはその中心部に絞り孔２１８を有するスラ
スト板２０３が固定されている。そこで、スパイラル状
の浅溝２１５で圧送された潤滑流体は、固定軸２０１と
スラスト板２０３との対向するところにスラスト圧力を
発生し、これにより固定軸２０１　とスラスト板２０３
とが非接触支持されている。

前記回転スリーブの上部フランジ部２１９には回転多面
鏡７か固定されている。したがって、ヘリングボーン状
の浅溝２１４ａの方が回転多面鏡７に近いので、浅溝２
１４ａの部分の隙間を狭くしスパイラル状の浅溝２１５
を広くすることにより、回転う面鏡７の振れを小さくす
ることが可能となるとともに損失トルクの増加も防ぐこ
とが可能となる。また、スパイラル状の浅溝２１５は、
潤滑流体を固定軸２０１　とスラスト板２０３　との対
向する部分に圧送してスラスト圧力を発生させスラスト
支持するために設けられている。そのため、スパイラル
状の浅溝２１５の隙間の量としては、１０〜１００μｍ
程度（ただし空気潤滑の場合は５〜５０μｍ程度）が望
ましい。ただし、スパイラル状の浅溝２１５部の長さを
長くすればさらに隙間を広げることは可能である。

実施例３ 第４図は、本発明に係る他の実施例を示す断面図である
。同図の回転装置ては、回転軸１０１とスリーブ１０２
の対向する面において、回転軸１０１に刻設されたヘリ
ングボーン状の浅溝１１４ａ　、１１４ｂに対向するス
リーブ内面は浅溝１１４ｂ側から浅溝１１４ａに向けて
狭くなる様にテーバが付されている。このため軸受間に
段差がなくなるので、回転によるうすの発生を防止でき
、気泡等か生じる恐れがな１ くなる。また、スリーブの内径加工も容易となりコスト
ダウンも可能となる。

なお、ヘリングボーン状の浅溝部に対向するスリーブ内
面に上述のようにテーバが付されているので、図中上部
より下部に流体が流れやすくなる。したがって、動圧ス
ラスト軸受に発生する圧力が若干高くなるが、浮上量が
わずかに多くなるだけで特性上の問題を生じることはな
く、ラジアル軸受としても支障はない。

また、スパイラル状の浅溝１）５部については、テーバ
であっても、平行であってもかまわない。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれは、複数個のヘリン
グボーン状の動圧ラジアル軸受部のうち、回転多面鏡に
近い方の軸受部の隙間を他のへリングポーン状の動圧ラ
ジアル軸受部の隙間より狭くするとともに、スリーブ開
口部近傍に設けられたスパイラル状の動圧溝部の隙間を
ヘリングホーン状の動圧ラジアル軸受部の隙間より広く
しているので、回転多面鏡部の振れを小さくおさえる２ ことが可能となり、安定したレーザプリンタ等の画像特
性を得ることが可能となる。また、損失トルクの増加を
抑えることかでき、ざらに動圧スラスト軸受の安定性を
損なう恐れがなくなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例に係る動圧軸受回転装
置を示す断面図、 第２図は、回転多面鏡部の変位量を概略計算するための
モデル断面図、 第３図は、本発明の第２の実施例に係る動圧軸受回転装
置を示す断面図、 第４図は、本発明の第３の実施例に係る動圧軸受回転装
置を示す断面図、 第５図は、従来の動圧軸受回転装置を示す断面図である
。 １．１０１，２０１　；軸、 ２．１０２，２０２；スリーブ、 ３．２０３；スラスト板、 ７；回転多面鏡、 １４，１１４ａ、１１４ｂ、２１４ａ ２１４ｂ、ヘリングボーン状の浅溝、 １５．１１５，２１５；スパイラル状の浅溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸と回転可能に嵌合するスリーブと、該スリーブ
   の一端部近傍に配置したスラスト板とを有し、前記軸の
   一端面と対向する面で動圧スラスト軸受を形成し、前記
   軸の外周面または前記スリーブの内周面の少なくとも一
   方に複数個のヘリングボーン状の動圧ラジアル軸受を形
   成し、さらに前記スリーブの開口端近傍には前記動圧ス
   ラスト軸受側に流体が流れる様なスパイラル状の動圧溝
   部を形成し、前記軸またはスリーブの回転体には回転多
   面鏡が配置された動圧軸受回転装置において、 前記回転多面鏡に近い方のヘリングボーン状の動圧ラジ
   アル軸受部における前記スリーブと軸との隙間を他の動
   圧ラジアル軸受部のそれより狭くするとともに、前記ス
   パイラル状の動圧溝部における前記スリーブと軸との隙
   間は、いずれのヘリングボーン状の動圧ラジアル軸受部
   のそれよりも広くすることを特徴とする動圧軸受回転装
   置。