JPH07310733A - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製作工法を比較的容易とし、かつ焼付を生じ
ないようにする。 【構成】 動圧軸受装置の軸受部材または回転体２の周
面に形成される動圧発生用溝１５を、印刷好ましくはポ
リアミドイミド樹脂にＰＴＦＥ微粒子を分散したペース
ト材料７を用いた印刷によって形成するようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸受隙間に占位する流
体例えば空気や油、磁性流体などの動圧で軸受荷重を支
承する動圧軸受装置に関する。更に詳述すると、本発明
は、例えばレーザ走査用モータや高速スピンドルモータ
等のような高速で回転するモータのロータなどの軸を支
持するのに用いて好適な動圧軸受装置の動圧発生用溝の
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ走査用モータ、磁気ドラム用モー
タ、ジャイロモータあるいは高速スピンドルモータのよ
うな高速で回転するモータ等には、高速回転を可能とす
るため、回転に伴って発生する動圧流体でロータ（回転
軸）部を支持する動圧流体軸受が採用されている。この
動圧流体軸受は、回転時に動圧を発生させて回転軸を浮
揚させて支持するため、回転軸と軸受部材との間には極
めて狭い一定の軸受隙間（図では誇張して示しているが
通常、数μｍ〜十数μｍ）が形成されている。このた
め、回転軸の外周面（軸受面）と軸受部材の内周面（軸
受面）とに不要な凸起が生じないように精密に仕上げな
ければ回転中に回転軸と軸受部材とが接触して摩擦熱を
発生し、接触部分の溶融により軸と軸受が凝着するいわ
ゆる焼付現象を惹き起こす危険がある。この焼き付き現
象は、一般には起動停止時の軸受負荷能力の低い状態で
の接触による摩耗が焼付の引き金となるが、また外力を
受けた際の振動等によって高速回転時に接触する場合に
も起こる。

【０００３】一方、動圧軸受が多用されているレーザー
走査用モータなどの高速回転モータにおいては、軽量化
を図って立ち上がり時間を短くすると共に、動圧軸受を
構成する回転軸の内側に駆動用マグネットとコイル及び
鉄心を配置してモータのコンパクト化と回転軸の振れや
傾きを極力小さくすることが求められる。このような構
造の動圧軸受の場合、回転軸の形状・構造が複雑になる
ためアルミ合金を旋削加工する方が加工コストの点で遥
かに有利であることから、回転軸及び軸受部材の双方を
アルミニウムなどで作成することが望まれている。そし
て、アルミニウムの耐摩耗性等を向上させるため、軸受
部材には硬質アルマイト処理、ロータにはＳｉＣ微粒子
を含むＮｉ−Ｐ無電解メッキが従来施されている。

【０００４】また、動圧軸受にはグルーブと呼ばれる動
圧発生用の深さ数μｍの溝が設けられている。例えばロ
ータ側に動圧発生用溝を設ける場合には、従来、レース
加工によってアルミ製ロータの外径寸法を所定値に仕上
げた後、動圧発生用溝の形状に対応させてエッチングレ
ジストを形成し、エッチングを施して動圧発生用溝を形
成する。そして、Ｎｉ−Ｐ−ＳｉＣメッキ皮膜をロータ
の表面に形成するようにしている。

【０００５】他方、特開平４−７８３１３号には、モー
タの立ち上がり時間を短縮するため、回転部材のスラス
ト軸受面とラジアル軸受面とを摺動性が良好でかつ耐摩
耗性の良い合成樹脂で形成した動圧軸受装置が提案され
ている。そして、この動圧軸受装置では、射出成形金型
やボール転造技術を利用してロータあるいは軸受部材の
周面の全面を被覆する樹脂層の一部を凹ませて合成樹脂
からなる軸受面に動圧発生用溝を一体的に成形すること
が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、硬質ア
ルマイト処理とＳｉＣ微粒子を含むＮｉ−Ｐ無電解メッ
キを施す場合、両材料とも非常に硬度が高く耐摩耗性に
は優れるものの、めっき反応においては不純物ともいえ
るＳｉＣを多量に分散させたメッキ液であるため反応む
らを起こし易く皮膜に突起が発生することから、ロータ
の高回転中における衝撃や姿勢変化によるロータと軸受
の接触が焼き付けを起こす問題を有している。また、動
圧発生用溝を形成するための工程数も非常に多く、かつ
高精度でレース仕上げされたロータあるいは軸受部材に
エッチングとメッキが施されるため、その精度および工
程管理が難しく不良となり易い。

【０００７】また、特開平４−７８３１３号の場合、射
出成形金型やボール転造を利用した成形加工によるため
動圧発生用溝の寸法精度を出し難い欠点を有している。

【０００８】本発明は、比較的製作工法が容易であり、
かつ焼付を生じることのない動圧軸受を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、回転体とそれを回転自在に支持する軸受
部材との相対向する軸受面のいずれか若しくは双方にス
パイラル状の動圧発生用溝を設け、回転時に動圧発生用
溝の作用で軸受隙間の流体圧を高めて軸受荷重を支承す
る動圧軸受装置において、軸受部材または回転体の周面
に動圧発生用溝を印刷によって形成するようにしてい
る。

【００１０】また、本発明の動圧軸受装置は、ポリアミ
ドイミド樹脂にＰＴＦＥ微粒子を分散したペースト材料
を用いて動圧発生用溝を印刷形成するようにしている。

【００１１】更に、本発明の動圧軸受装置の加工方法
は、軸受部材または回転体の周面に樹脂材料を印刷して
樹脂層で被覆すると共に該樹脂層の間で動圧発生用溝を
形成し、この樹脂層を硬化させた後に旋削加工して所定
の外径寸法を得るようにしている。

【００１２】

【作用】したがって、ロータあるいは軸受部材の周面に
印刷された樹脂層で動圧発生用溝が形成される。例え
ば、動圧発生用溝に対応する部分を除く箇所に樹脂層を
印刷し、樹脂層と樹脂層との間の樹脂層が存在しない部
分を動圧発生用溝として形成する。樹脂層は硬化した後
に旋削加工によって加工代分が除かれて所定の外径寸法
とされる。そして、同時に所定の深さの動圧発生用溝が
得られる。

【００１３】また、ロータあるいは軸受部材は相手側と
接触する部分が樹脂層によって被覆されているため、摺
動性が良くなり焼き付けがなくなる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。尚、本実施例はレーザプリンタ
やファクシミリ等の光学走査装置に使用されているポリ
ゴンミラーを高速回転させるモータに適用したものであ
る。

【００１５】図２に本発明の動圧軸受を組込んだポリゴ
ンミラー駆動用モータの一実施例を示す。このポリゴン
ミラー駆動用モータは、ポリゴンミラー１を支持する円
筒状の回転体（ロータ）２と、この回転体２を嵌合させ
て該回転体２との間に動圧流体軸受を構成する円筒状の
軸受部材５と、この軸受部材５の中央に設置されステー
タ組を構成する駆動用巻心（コイル）９及び回転体２の
内周面に固着されロータ組を構成する駆動用マグネット
１０とから主に構成される。コイル９とマグネット１０
とによってモータ３が構成されている。ロータ組とステ
ータ組との間、例えば鉄心８の上端と回転体２とに夫々
回転体２を軸方向に浮上させる磁気クラスト軸受を構成
するマグネット１１，１２が設けられている。マグネッ
ト１１，１２はその吸着力により回転体２を浮上させ、
スラスト方向においてロータ組とステータ組とが非接触
となるように支承している。また、回転体２にはポリゴ
ンミラー１等の被回転物が取付けられる。回転体２の上
部に取り付けられたポリゴンミラー１は皿ばね１４を介
してバランサ１３によって押圧され、回転体２に固定さ
れている。また、ポリゴンミラー１は軸受部材５のフラ
ンジ６ａとこれに固定される上蓋６ｂとによって構成さ
れるカバー６で覆われている。

【００１６】回転体２の外周面には、図４に示すよう
に、動圧発生のためのスパイラル状の動圧発生用溝１５
が印刷とその後のレース加工によって５μｍ〜２０μｍ
の深さで形成されている。この動圧発生用溝１５は樹脂
層、例えばＰＴＦＥ微粒子を分散したポリアミドイミド
樹脂層７によって形成されている。

【００１７】ここで、回転体２と円筒状の軸受部材１と
はアルミニウム（アルミニウム合金を含む）で構成され
ている。そして、軸受部材１の内周面即ち軸受面１ａに
はアルマイト層が形成されている。また、回転体２の外
周面には樹脂層７が被覆されて動圧発生用溝１５が形成
されている。この動圧発生用溝１５の形成は次のように
して行われる。

【００１８】まず、回転体２の外周面をレース加工（旋
削）によって大体の外径寸法に加工する粗仕上げを行
う。次いで、材料の密着強度を向上させるため回転体２
の外周面に化学的になし地処理を施す。その後、ポリア
ミドイミド樹脂をベースとし、ＰＴＦＥ微粒子を分散し
たペースト材料をスクリーン印刷機を用いて回転体２の
外周面に印刷する。このとき、スクリーン板に任意の溝
パターンを形成しておくことによってペースト材料によ
って所望のパターン形状の動圧発生用溝１５が回転体２
の外周面に形成される。動圧発生用溝１５は図１の
（Ａ）に示すように回転体２の表面のペースト材料の層
の間で形成される。印刷完了後、図１の（Ｂ）に示すよ
うにペースト材料を硬化させてからそれらの表面をレー
ス加工により仕上げ、所定の深さの動圧発生用溝１５と
所定の外径寸法の回転体２を形成する。

【００１９】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例では樹脂層７を回転体２の表面に
スクリーン印刷によって塗布するようにしているがこれ
に特に限定されず、オフセット印刷などの他の印刷手法
によって印刷するようにしても良いし、また軸受部材５
の内周面側に印刷するようにしても良い。更に、印刷す
る樹脂も上述のポリアミドイミド樹脂に特に限定されず
その他の低摩擦係数の摺動性の良い樹脂を採用しても良
い。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の動圧軸受装置は、動圧発生用溝を軸受部材または回転
体の周面に印刷によって形成しているので、動圧発生用
溝の加工が容易に行える。しかも、ロータあるいは軸受
部材の表面が潤滑材として機能する樹脂層によって被覆
されるので、摺動性が良好となり、回転中に衝撃を受け
たり姿勢変化が起きても焼き付けがなくなる。

【００２１】また、請求項２の発明の場合、ポリアミド
イミド樹脂に分散されたＰＴＦＥ微粒子によって、より
良好な摺動性が得られる。

【００２２】また、請求項３の発明の場合、印刷によっ
て樹脂層を形成した後に最終的な仕上げ加工を行うた
め、前工程即ち回転体ないし軸受部材の旋削工程での寸
法精度の許容範囲が広がり、安定した品質を得ることが
できる。したがって、本発明によると、軸受隙間のコン
トロールが比較的容易な範囲で焼付き荷重の向上を図る
ことができ、焼付き難くなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動圧軸受装置の要部たる動圧発生用溝
の構造とその製法の一例を示す説明図で、（Ａ）は樹脂
層を印刷によって形成した状態を、（Ｂ）は樹脂層の旋
削によって動圧発生用溝を仕上げた状態を示す。

【図２】本発明の動圧軸受装置を適用したポリゴンミラ
ー用モータの一実施例を示す中央縦断面図で回転体の右
半分を断面して示す。

【符号の説明】

１ 軸受部材 １ａ 軸受部材の軸受面 ２ 回転軸 ２ａ 回転軸の軸受面 ７ 樹脂層 １５ 動圧発生用溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体とそれを回転自在に支持する軸受
   部材との相対向する軸受面のいずれか一方若しくは双方
   にスパイラル状の動圧発生用溝を設け、回転時に前記動
   圧発生用溝の作用で軸受隙間の流体圧を高めて軸受荷重
   を支承する動圧軸受装置において、前記軸受部材または
   回転体の周面に前記動圧発生用溝を印刷によって形成し
   て成ることを特徴とする動圧軸受装置。
2. 【請求項２】 ポリアミドイミド樹脂にＰＴＦＥ微粒子
   を分散したペースト材料を用いて前記動圧発生用溝を印
   刷形成して成ることを特徴とする請求項１記載の動圧軸
   受装置。
3. 【請求項３】 軸受部材または回転体の周面に樹脂材料
   を印刷して樹脂層で被覆すると共に該樹脂層の間で動圧
   発生用溝を形成し、この樹脂層を硬化させた後に旋削加
   工して所定の外径寸法を得ることを特徴とする動圧軸受
   装置の加工方法。