JPH04210120A - 動圧空気軸受型回転装置 - Google Patents

動圧空気軸受型回転装置

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JPH04210120A
JPH04210120A JP40198290A JP40198290A JPH04210120A JP H04210120 A JPH04210120 A JP H04210120A JP 40198290 A JP40198290 A JP 40198290A JP 40198290 A JP40198290 A JP 40198290A JP H04210120 A JPH04210120 A JP H04210120A
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橋本 芳男
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幸男 伊丹
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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】
[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、動圧空気軸受型回転装
置に関し、例えば、ポリゴンミラーを高速に回転させる
動圧空気軸受型回転装置に関する。 [0002]
【従来の技術】従来、動圧空気軸受型回転装置はポリゴ
ンミラーを1500Orpm以上の高速に回転させて走
査するようなポリゴンスキャナ等に利用されている。こ
のような動圧空気軸受型回転装置として、例えば、実開
平1−69909号公報記載のものが知られており、図
4のように示される。 [00031図4において、ポリゴンミラー1は回転軸
2に支持されており、回転軸2は固定軸3に回転自在に
支持されている。固定軸3は基台4に固定され、回転軸
2は固定軸3に形成された動圧発生用溝3aにより生じ
る空気動圧によってラジアル方向に支えられている。回
転軸2および固定軸3は5US420等のステンレス鋼
からなり、基台4はアルミ合金あるいはステンレス鋼か
らなる。 [0004]一方、その他の動圧空気軸受型回転装置と
して、例えば図5に示すようなものもある。図5におい
て、固定軸11は固定軸台座12に焼き嵌め固定されて
おり、固定軸11の外周にはヘリングボーン溝11aが
形成されている。中空の回転軸13は固定軸11に回転
自在に支持され、回転軸13のスラスト方向はマグネッ
ト14.15.16からなるスラスト軸受により支えら
れ、ラジアル方向はへリングボーン溝11aにより生じ
る空気動圧により支えられる。 [00051回転軸13にはポリゴンミラー17が固定
されるとともにロータマグネット18が固定され、固定
軸台座12にはステータ19が固定されている。ロータ
マグネット18およびステータ19により回転軸13を
回転させるモータが構成され、モータは図示しないドラ
イバ一部により駆動される。固定軸11および回転軸1
3の材料としては、耐食性や耐摩耗性等を考慮して5U
S420J2等のステンレス鋼が用いられ、固定軸台座
12の材料としては、温度上昇に伴う熱膨張の差を小さ
くして固定軸11との焼き嵌めの締結の弛みを微小に抑
えるためにSUS 303等のステンレス鋼が用いられ
ている。これらのステンレス材料の熱伝導率は何れも金
属としては低い。 [0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来の動圧空気軸受型回転装置にあっては、下達のよ
うな理由により、装置の信頼性が低下するといった問題
点があった。すなわち、ポリゴンミラー1.17を致方
rpmの高速で回転させるような場合、発熱は、モータ
部だけでなく、動圧ラジアル軸受損、ポリゴンミラー風
損、回転軸やロータマグネット等から構成される回転体
の風損により発生する。これらの損失の数十%が熱に変
換され、回転体および固定軸も発熱源となる。したがっ
て、装置の温度上昇を低く抑えるには、回転体および固
定軸の熱を固定軸を介して如何に速く外部表面に逃すか
が重要になる。このため、固定軸を熱伝導率の高い材料
により構成して熱を逃すようにする必要があり、このこ
とはポリゴンミラー1.17の回転数が高ければ高い程
各種の損失が増大するので重要になる。 [0007]前述の図4.5に示すような装置において
は、ラジアル軸受特性を維持するように固定軸3.11
を金属としては低熱伝導率のステンレス材料により構成
していたため、発生した熱を逃すのが困難であり、ポリ
ゴンミラー1.17の温度が上昇し易く、熱による各部
の劣化や熱膨張による精度低下等の各種不具合が発生し
、装置の信頼性が低下するといった課題があった。 [0008]そこで、本発明は、固定軸をセラミックス
材料により構成し、回転軸を金属材料により構成するこ
とにより、装置の温度上昇を抑制しながら回転軸の腐食
を防止して、装置の信頼性を向上することを目的として
いる。 [0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、ハウジングと、ハウジングに固定され、外
周に溝を有する固定軸と、固定軸を包囲するように配設
され、固定軸の軸線に一致する軸線を有し、固定軸に回
転自在に支持された筒状の回転軸と、回転軸をスラスト
方向に支えるスラスト軸受と、回転軸を駆動するモータ
と、回転軸に支持された回転体と、を備え、前記固定軸
の溝により生じる空気動圧によって回転軸がラジアル方
向に支えられる動圧空気軸受型回転装置において、前記
固定軸がセラミックス材料により構成され、回転軸が金
属材料により構成されることを特徴とするものであり、
また、前記回転軸を構成する金属材料がステンレスであ
ってもよい。 [00101
【作用]本発明では、モータによる回転軸の回転により
熱が発生すると、回転軸および固定軸等で発生する熱が
固定軸を介して外部に放出される。このとき、固定軸が
熱伝導率の高いセラミックス材料からなることにより、
熱が容易に外部に放出される。 [0011]また、回転軸および固定軸が発熱したとき
、セラミックス材料より金属材料の方が線膨張率が大き
いため、固定軸および回転軸の隙間が多少大きくなる傾
向になる。したがって、固定軸および回転軸間の軸受摩
擦トルクが小さくなり、ラジアル軸受損およびモータの
負荷が低減される。さらに、セラミックス材料が非常に
非常に優れた耐食性を有することにより、セラミックス
材料からなる固定軸に溝が形成されても、溝形成による
固定軸の腐食が防止される。 [0012] 【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1〜図3は本発明に係る動圧空気軸受型回転装置の一実
施例を示す図であり、ポリゴンミラースキャナに適用し
た例である。図1.2において、21はハウジングであ
り、ハウジング21には固定軸台座22が固定されてい
る。 固定軸台座22には固定軸23が焼き嵌め固定されてお
り、固定軸23は外周にヘリングボーン溝23aを有し
ている。 24は筒状の回転軸であり、回転軸24は固定軸23を
包囲するように配設されている。回転軸24は固定軸2
3の軸線に一致する軸線を有し、固定軸23に回転自在
に支持されている。 [00131回転軸24のスラスト方向はスラスト磁気
軸受25により支えられ、スラスト磁気軸受25はマグ
ネット25a、25b、25cから構成される。回転軸
24はモータ26により駆動され、モータ26は回転軸
24に固定されたロータマグネット27およびハウジン
グ21に固定されたステータ28により構成され、モー
タ26は図示しないドライバー部により定速回転駆動さ
れる。 [00141回転軸24は回転体としてのポリゴンミラ
ー29を支持しており、詳しくは、ポリゴンミラー29
は、ミラー押え30に係合して回転軸24のミラー受け
24aに螺合する取付ねじ31により回転軸24に支持
されている。ミラー押え30に上述のマグネット25b
が固定されている。ヘリングボーン溝23aにより生じ
る空気動圧によって回転軸24がラジアル方向に支えら
れるようになっており、固定軸23の外周部および回転
軸24の内周部によりラジアル軸受が構成される。 [0015]ここで、固定軸23はSiCやアルミナ等
のセラミックス材料により構成され、回転軸24はマル
テンサイト系ステンレス5US420J2等の金属材料
により構成される。金属材料としては5US420J2
の線膨張率はセラミックス材料の線膨張率に比較的近い
。なお、32はポリゴンミラー29を覆うための光学ハ
ウジング、33はマグネットの25cを支持する上蓋、
34は偏向用窓、35は回転軸24等の回転部材の釣合
いをとるためのバランススプリング、36はアキシャル
方向に高いダンピング性能を持たせるためのオリフィス
、37はモータ26のロータマグネット27の位置検出
用ホール素子、38はモータ26の配線用基板である。 また、固定軸台座22および固定軸23を図2に示すよ
うに別個に成形した後に上述のように焼き嵌め固定する
代わりに、図3に示すように初めから一体成形して台座
一体型固定軸40から構成してもよい。 [0016]上述のような構成によれば、固定軸23が
セラミックス材料により構成されるので、モータ26の
駆動により熱が発生したとき、回転軸24、ミラー押え
30およびロータマグネット27等の回転部材や固定軸
23等で発生する熱を固定軸23を介して外部に容易に
放出することができる。したがって、装置の温度上昇を
抑制することができる。 [0017]また、金属材料の線膨張率はセラミックス
材料の線膨張率より大きく、金属材料から回転軸24が
構成され、セラミックス材料から回転軸24が構成され
る。 このため、回転軸24および固定軸23が発熱したとき
、固定軸23および回転軸24の隙間を大きくすること
ができ、固定軸および回転軸間の軸受摩擦トルクを小さ
くすることができる。したがって、ラジアル軸受損およ
びモータ26の負荷が低減され、より一層装置温度の上
昇を抑制することができる。 [0018]さらに、セラミックス材料が非常に非常に
優れた耐食性を有し、固定軸23の外周にヘリングボー
ン溝23aが形成されているので、金属材料からなる固
定軸23に溝を形成する場合に生じる腐食を防止するこ
とができる。以上の効果を得ることができるので、装置
の温度上昇を抑制しながら固定軸の腐食を防止すること
ができ、装置の信頼性を向上することができる。 [0019]一方、セラミックスは耐摩耗性および自己
潤滑性に優れた材料であり、固定軸23がこのセラミッ
クス材料により構成されるので、焼き付等を防止するこ
とができ、軸受特性の向上を図ることができる。また、
回転軸24を構成する金属材料をステンレスから構成し
た場合、回転軸24の変質等を防止することができ、長
期に性能を維持することができる。 [00201さらに、固定軸24の材料として、セラミ
ックス材料に近い線膨張率を有する5US420J2を
用いているので、固定軸23および回転軸24の隙間が
極端に大きくなるのを防止することができ、ラジアル軸
受の性能の低下を防止することができる。またさらに、
固定軸台座22および固定軸23を図3に示すように一
体成形した台座一体型固定軸20から構成した場合、構
造の簡素化、軽量化および低コスト化を図ることができ
る。 [00213なお、本実施例との比較のために、固定軸
および回転軸を次の2例のような材料から構成した場合
の不具合について説明する。第1比較例として、固定軸
および回転軸の両方をセラミックス材料により構成した
場合、セラミックスの硬度は非常に高いため、中空の回
転軸の内径の精密加工が非常に困難になり、コストが増
大する。また、ポリゴンミラーをセラミックス材料から
なる回転軸に固定するのが困難になり、ポリゴンミラー
の材料の線膨張率とセラミックス材料の線膨張率との差
は非常に大きいため、両者を接着固定するのも困難であ
る。 [0022]第2比較例として、固定軸をステンレス等
の金属材料、回転軸をセラミックス材料により構成した
場合、第1比較例の不具合に加え、前述の従来技術と同
様に固定軸から熱が逃げ難くなり、装置温度が上昇し、
溝形成による腐食が発生する。また、ステンレスの線膨
張率はセラミックスの線膨張率より大きいため、両者の
温度上昇により、両者間の隙間(数μm程度)が小さく
なる。したがって、さらにラジアル軸受損が増加するこ
とになり、ますます隙間が小さくなり、接触や焼付きが
発生することになる。 [0023]
【発明の効果】本発明によれば、固定軸がセラミックス
材料により構成されるので、モータの駆動により熱が発
生したとき、回転軸および固定軸等で発生する熱を固定
軸を介して外部に容易に放出することができ、装置の温
度上昇を抑制することができる。 [0024]また、金属材料の線膨張率はセラミックス
材料の線膨張率より大きく、金属材料から回転軸が構成
され、セラミックス材料から回転軸が構成されるので、
回転軸および固定軸が発熱したとき、固定軸および回転
軸の隙間が多少大きくなる傾向にすることができ、固定
軸および回転軸間の軸受摩擦トルクを小さくすることが
できる。この結果、ラジアル軸受損およびモータの負荷
を低減することができ、装置の温度上昇の抑制効果を高
めることができる。 [0025]さらに、セラミックス材料が非常に優れた
耐食性を有し、固定軸の外周に溝が形成されているので
、固定軸に溝を形成する場合に生じる腐食を防止するこ
とができる。したがって、装置の温度上昇を抑制しなが
ら固定軸の腐食を防止して、装置の信頼性を向上するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る動圧空気軸受型回転装置の一実施
例を示すその断面図である。
【図2】図1における固定軸および固定軸台座を示す分
解斜視図である。
【図3】図1における固定軸および固定軸台座の他の実
施態様を示す斜視図である。
【図4】従来の動圧空気軸受型回転装置の断面図である
【図5】従来の他の動圧空気軸受型回転装置の断面図で
ある。
【符号の説明】
21   ハウジング 23   固定軸 23a  ヘリングボーン溝(溝) 24   回転軸 25   スラスト磁気軸受(スラスト軸受)26  
 モータ 29   ポリゴンミラー(回転体)
【図4】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハウジングと、ハウジングに固定され、外
    周に溝を有する固定軸と、固定軸を包囲するように配設
    され、固定軸の軸線に一致する軸線を有し、固定軸に回
    転自在に支持された筒状の回転軸と、回転軸をスラスト
    方向に支えるスラスト軸受と、回転軸を駆動するモータ
    と、回転軸に支持された回転体と、を備え、前記固定軸
    の溝により生じる空気動圧によって回転軸がラジアル方
    向に支えられる動圧空気軸受型回転装置において、前記
    固定軸がセラミックス材料により構成され、回転軸が金
    属材料により構成されることを特徴とする動圧空気軸受
    型回転装置。
  2. 【請求項2】前記回転軸を構成する金属材料がステンレ
    スであることを特徴とする請求項1記載の動圧空気軸受
    型回転装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008048590A (ja) * 2006-08-14 2008-02-28 Taida Electronic Ind Co Ltd モーター

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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