JPH0337413A - 軸受装置とその製法 - 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〕 本発明は、動圧型流体軸受装置に係り、特に磁気記録再
生装置（以下ＶＴＲと称す）等のシリンダ軸受に好適な
動圧発生溝付きの軸受装置とその製法に関する。

〔従来の技術〕

従来の動圧スラスト軸受として使用される軸受装置にお
いては、日本機械学会誌第８９巻、第８１２号（昭６１
年）第５８頁から第６３頁に記載のように、すべり面に
スパイラル状の動圧発生溝を設けていた。

一方、前記動圧発生溝は、特公昭６２−４．９３５２号
公報に記載のようにフォトエツチング法によって成形し
ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の軸受装置にあっては、スラスト軸受の動圧発生溝
はフォトエツチング法で成形しており、量産が困難であ
り加工時間に長時間を要するなどの理由から、製造コス
トが高価になる問題があった。

本発明の目的は、動圧発生溝を量産が容易で、かつ加工
時間が短い方法で加工することにより、前記した従来技
術の問題点を解決した軸受装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記の目的を達成するため、本発明に係る軸受装置は、
回転部材と静止部材とを流体膜を介して対向しその対向
したすべり面に、すべり面の中心から放射状に外周にめ
ぐる＃１線状の形状でかつ中心に向けて次第に狭くなる
幅とほぼ均一の深さとを有する複数の溝を形成した軸受
装置において、それぞれの溝は、それぞれの溝を転写し
た外形と所定の高さとからなる凸部を有する金型を、い
ずれか一方のすべり面に押圧して塑性加工により形成さ
れてなるように構成されている。

そして回転部材と静止部材とを流体膜を介して対向しそ
の対向したすべり面に、すべり面の中心から放射状に外
周にめぐる曲線状の形状でかつ中心に向けて次第に狭く
なる幅とほぼ均一の深さとを有する複数の溝を形成した
軸受装置の製法においては、それぞれの溝を転写した外
形と所定の高さとからなる凸部を有する金型を、いずれ
か一方−今一 のすべり面に押圧して塑性加工によりそれぞれの溝を形
成するように構成されている。

また金型の凸部の高さは、中央部を高くかつ外周部を低
く形成されてなる構成とし、金型は、縦弾性係数の異な
る材料を選択することにより、中央部と外周部の凸部の
高さの割合が変えられてなる構成でも良い。

さらに円形状の端面の中心から放射状に外周にめぐる曲
線状の形状でかつ中心に向けて次第に狭くなる幅とほぼ
均一の深さとを有する複数の溝を形成する軸受装置のす
べり面の塑性加工法においては、それぞれの溝を転写し
た外形と所定の高さとからなる凸部を有する金型を、端
面に押圧し溝加工する構成である。

そして磁気ヘッドを有する回転部と、回転部を支える固
定部とを備え、回転部に磁気テープを巻き付けて記録再
生する磁気記録再生装置においては、固定部の中心に設
けたシャフトの上端面に対向して配設され、回転部とと
もに回転し流体膜を介して回転部を浮上支持させるスラ
スト軸受は、請求項１記載の軸受装置である構成とする
。

また多面鏡を有する回転部と、回転部を支える固定部と
を備え、回転部の多面鏡によりレーザ光を光射させて感
光ドラム上に記録を行うレーザビムプリンタにおいて、
回転部の中心に設けられて回転部とともに回転するシャ
フトの下端面に対向して配設され、固定部に固定されて
流体膜を介してシャフトを浮上支持するスラスト軸受は
、請求項１記載の軸受装置である構成とする。

〔作用〕

本発明によれば、軸受装置のすべり面に金型を押圧し、
スラスト軸受のすべり面に設けたスパイラム状動圧発生
溝の幅を、軸の回転方向並びに中心方向に向けて連続的
に狭くすることにより、溝の断面積は回転方向に向は減
少する。従って、幅とスラスト軸受の間に配設した油等
の潤滑剤は、軸の回転に伴うポンプ作用が助長され、大
きな圧力を発生して流体膜を形成し、大きな支持荷重容
量が得られる。また、同様にして軸受装置における支持
部材の軸方向浮上量は大きくなる。

一 一方、動圧発生溝を、凸部の周辺部が低く、中心方向に
対して連続的に高くなる形状を有した金型を、スラスト
軸受のすべり面に押し付けて成形することにより、金型
は弾性変形により凸部の全域において均一な高さになる
。これによって、溝の深さは中心部及び周辺部共にほぼ
均一になる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第↓図及び第２図を参照しながら説
明する。

第１図及び第２図に示されるように、軸（回転部材）３
とスラスト軸受（静止部材）１とからなる軸受装置３０
の一方のスラスト軸受１のすべり面１ａに、すべり面１
ａの中心から放射状に外周にめぐる曲線状（スパイラル
状）の動圧発生溝（溝）２を設けている。動圧発生溝２
は、同一形状の多数の溝を規則正しく配置し、それぞれ
の溝の＠ｂはすべり面１ａに対向する軸の回転方向Ａに
向けて連続的に狭くなっている。また、第工図に示され
るように溝の断面は矩形状であり、溝深さｄは全域にわ
たりほぼ均一になっている。

本実施例におけるスラスト軸受１の基体（円板）の厚さ
は１．８ｍｍ、直径は１５ｍｍであり、本実施例はこの
ように極薄のスラスト軸受への適用において特に効を奏
する。それぞれの溝２の最大幅Ｃは↓、　８　ｍ　ｍで
あり、中心のくぼみ部２ａに開口する溝２の部分の＠ｅ
は０．２〜０．３ｍｍである。また、くぼみ部２ａの直
径は０．５ｍｍである。

一方、本実施例の溝２の深さｄは３μｍである。

次に本実施例の作用について説明する。

第３図に示されるようにスパイラル状の動圧発生溝２を
形成したスラスト軸受１のすべり面１ａに、軸３の端面
３ａが対向するように両者を油等の流体膜４を介して配
置する。本実施例では粘性４０スト一クス前後の油を用
いる。このような状態で軸３をＡ方向に回転させること
により、動圧発生溝２に満たされている流体は、溝２が
スパイラル状で、かつ幅が回転方向に向けて、次第に小
さくなっているため、溝のポンプ作用により圧力を発生
する。このため、第３図に併記されるように軸の中央部
近傍で大きな流体圧が発生する。これにより、スラスト
軸受１は大きな支持荷重容量が得られるとともに、軸３
等の軸方向浮上量も大きくなる。

前記したような動圧発生溝は、第４図に示されるような
方法で容易しこ形成することができる。同図において、
金型５は、スラスト軸受に形成する動圧発生溝を転写し
た形状と所定の高さからなる凸部５ａを有している。し
たがって、この金型５の凸部５ａをスラスト軸受ｌのす
べり面１ａに押圧して、このすべり面↓ａに動圧発生溝
２を形成する。なお、第５図に示されるように、金型５
の凸部５ａの高さｈは、内周部が高く、外周部が低く加
工されている。

前記のような状態でスラスト軸受の動圧発生溝を圧印加
工した場合、金型の面圧分布は第６図に示されるように
内周部の凸部５ａの幅が狭く断面積が小さいため、内周
部が外周部より高くなる。

これにともなって、金型の凸部５ａの高さ方向の弾性変
形は、第７図に示されるように内周部が外周部より大き
くなる。そのため、金型の凸部５ａの高さは全域にわた
ってほぼ均一になり、第１図に示されるように溝深さが
ほぼ均一になる動圧発生溝をスラスト軸受に形成できる
。

前記のように凸部の高さが連続的に変化する金型を用い
た場合、金型の高さ方向の弾性変形により溝深さがほぼ
均一の動圧発生溝を容易に形成することができる。

本実施例では、溝深さを全域において均一に形成するよ
うに、金型の凸部の高さを連続的に変えているが、前記
凸部の高さを部分的に変えることにより、任意の溝深さ
の動圧発生溝を形成することもできる。

また、金型の材料として縦弾性係数の異なる種々の材質
を選定することにより、前記金型の弾性変形量が異なり
、外周部と内周部の溝深さの割合が異なる動圧発生溝を
形成することができる。

本実施例によれば、動圧発生溝の幅を軸の回転方向に向
けて狭くなるようにしているため、前記溝のポンプ作用
が助長され、大きな支持荷重容量及び軸方向浮上量を得
ることができる。また、前１− 記したような動圧発生溝は、溝形状を転写した外形と所
定の高さとからなる凸部を有する金型をスラスト軸受の
すべり面又は軸のすへり面のいずれか一方に押圧するこ
とにより容易に形成できるので、フォトエツチングに比
べて加工時間を大幅に短縮できる。さらに本実施例のス
ラスト軸受をＶＴＲのシリンダ部や、レーザビームプリ
ンタのポリゴンミラー軸受部に用いると、大きな支持荷
重容量及び軸方向浮上量を得ることができるため、回転
負荷トルクを小さくすることができる。

以上の実施例では溝を形成したスラスト軸受を静止部材
としたが対応部材とは相対的な関係で同作用を奏するか
ら回転部材に適用しても差し支えない。

第８図は本発明の他の実施例となる磁気記録再生装置７
の斜視図であり、図では部分的に外箱を透明にしてシリ
ンダ８が示される。このシリンダ８を例示したものが第
９図である。

第９図の実施例では溝加工を施こしたスラスト軸受を回
転部材に適用している。この図において、すべり面に動
圧発生溝を形成したスラスト軸受１は、そのすべり面が
軸３に対向するように上シリンダ１０に固定されている
。このような状態でモータ９の駆動力で上シリンダ１０
を回転させることにより、スラスト軸受１も回転するか
ら、これに伴って溝面も回転し、動圧発生溝のポンプ作
用により流体圧を発生し、上シリンダ１０を軸方向に浮
上支持する。

また、第１０図は、本発明の他の実施例となるレーザビ
ームプリンタの構成国であり、感光ドラム１２、補正レ
ンズ１３．シリンドリカルレンズ１４、コリメーターレ
ンズ１５、半導体レーザ１６、レーザスキャナエフがそ
れぞれ図示される。

このレーザスキャナ１７を例示したものが第１１図であ
る。

第１１図の実施例では溝加工を施したスラスト軸受を固
定部材に適用している。この図においてモータ９、ラジ
アル軸受１８、ポリゴンミラー１９、ハウジング２０が
それぞれ図示される。すべり面に動圧発生溝を形成した
スラスト軸受ｌは、そのすべり面が軸３に対向するよう
にハウジングに固定されている。このような状態でモー
タ９の駆動力でポリゴンミラー１９を回転させることに
よりポリゴンミラー１９に嵌合されている軸３も回転す
るから、溝加工したスラスト軸受１との間に相対的なす
べりを生じ、動圧発生溝のポンプ作用により流体圧を発
生し、ポリゴンミラー１９を軸方向に浮上支持する。

前記のように本発明を適用したスラスト軸受は、大きな
浮上量を得ることができるため、回転負荷トルクの小さ
いＶＴＲシリンダユニットや、レーザビームプリンタの
ポリゴンミラーユニットを実現できる。

第１２図に静止部材と回転部材との関係において本発明
における溝の形成をどのようにするかが模式的に示され
る。第１２図はスラスト軸受の場合の回転方向による溝
幅の関係を示したものである。図が示されるように回転
と静止とは相対的な関係である。また本発明において回
転方向に向けて狭い（広い）という関係は第１２図によ
って定義される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、軸受装置のすべり面に金型を押圧して
複数の溝（動圧発生溝）を形成したため、軸受支持荷重
が大きく、安定した支持をすることのできる軸受装置を
実現できる。

更に本発明によれば、動圧発生溝のポンプ作用が助長さ
れ、大きな支持荷重容量及び軸方向浮上量が得られるス
ラスト軸受を提供できる。このため、スラスト軸受のす
べり面での損失トルクが少なく、摩耗量も大幅に減少す
る効果がある。

また、動圧発生溝は、塑性加工法で容易に形成できるた
め、加工時間が短縮され、製造コストも安価になり、量
産性が著しく向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るスラスト軸受の断面図
、第２図は第１図のスラスト軸受の正面図、第３図は第
１図のスラスト軸受面の圧力分布を示す図、第４図は第
１図のスラスト軸受の金型を示す断面図、第５図は金型
の断面図、第６図は金型を押圧時の面圧を示す断面図、
第７図は金型の弾性変形を示す断面図、第８図は本発明
の他の実施例の斜視図、第９図は第８図のＶＴＲシリン
ダユニットの断面図、第１０図は本発明の他の実施例を
示す構成図、第１１図は第１０図のポリゴンミラーユニ
ットの断面図、第１２図は本発明をスラスト軸受に適用
した場合の溝の幅方向を定義する平面図である。 １・・・スラスト軸受（静止部材）、 ２・・・動圧発生溝、　　　　　３・・軸（回転部材）
、４・・・流体膜、　　　　　　４・・金型、３０・・
・軸受装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転部材と静止部材とを流体膜を介して対向しその
   対向したすべり面に、該すべり面の中心から放射状に外
   周にめぐる曲線状の形状でかつ中心に向けて次第に狭く
   なる幅とほぼ均一の深さとを有する複数の溝を形成した
   軸受装置において、それぞれの溝は、それぞれの溝を転
   写した外形と所定の高さとからなる凸部を有する金型を
   、いずれか一方の前記すべり面に押圧して塑性加工によ
   り形成されてなることを特徴とする軸受装置。 ２、回転部材と静止部材とを流体膜を介して対向しその
   対向したすべり面に、該すべり面の中心から放射状に外
   周にめぐる曲線状の形状でかつ中心に向けて次第に狭く
   なる幅とほぼ均一の深さとを有する複数の溝を形成した
   軸受装置の製法において、それぞれの溝を転写した外形
   と所定の高さとからなる凸部を有する金型を、いずれか
   一方の前記すべり面に押圧して塑性加工によりそれぞれ
   の溝を形成することを特徴とする軸受装置の製法。 ３、金型の凸部の高さは、中央部を高くかつ外周部を低
   く形成されてなることを特徴とする請求項２記載の軸受
   装置の製法。 ４、金型は、縦弾性係数の異なる材料が選択されて中央
   部と外周部の凸部の高さの割合が変えられてなることを
   特徴とする請求項２又は３記載の軸受装置の製法。 ５、円形状の端面の中心から放射状に外周にめぐる曲線
   状の形状でかつ中心に向けて次第に狭くなる幅とほぼ均
   一の深さとを有する複数の溝を形成する軸受装置のすべ
   り面の塑性加工法において、それぞれの溝を転写した外
   形と所定の高さとからなる凸部を有する金型を、前記端
   面に押圧し溝加工することを特徴とする軸受装置のすべ
   り面の粗性加工法。 ６、磁気ヘッドを有する回転部と、該回転部を支える固
   定部とを備え、前記回転部に磁気テープを巻き付けて記
   録再生する磁気記録再生装置において、前記固定部の中
   心に設けたシャフトの上端面に対向して配設され、前記
   回転部とともに回転し流体膜を介して該回転部を浮上支
   持させるスラスト軸受は、請求項１記載の軸受装置であ
   ることを特徴とする磁気記録再生装置。 ７、多面鏡を有する回転部と、該回転部を支える固定部
   とを備え、前記回転部の多面鏡によりレーザ光を光射さ
   せて感光ドラム上に記録を行うレーザビームプリンタに
   おいて、前記回転部の中心に設けられて該回転部ととも
   に回転するシャフトの下端面に対向して配設され、前記
   固定部に固定されて流体膜を介して前記シャフトを浮上
   支持するスラスト軸受は、請求項１記載の軸受装置であ
   ることを特徴とするレーザビームプリンタ。