JPH094641A

JPH094641A - 動圧軸受装置

Info

Publication number: JPH094641A
Application number: JP15350295A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Marumo; 浩昌丸茂; Norihisa Tsutsui; 徳久筒井
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】【目的】生産性を悪化させることなく軸受面の焼き付
きを防止し、且つ、摺動性樹脂層の剥離防止を図る。【構成】回転体２と、それを回転自在に支持する軸受
部材５との相対向する軸受面間に動圧作用を発生させ、
回転時に前記動圧作用により発生する流体圧を用いて軸
受荷重を支承する動圧軸受装置において、各軸受面のう
ち少なくとも何れか一方に弾性接着剤層７介して摺動性
樹脂層を構成するライナ４を接着固定し、この樹脂製ラ
イナ４の表面を軸受面とする。

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に関するものであ
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）部を支持する動圧軸受が採用されている。この動圧
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
部分の溶融により回転軸と軸受部材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、動圧軸受装置の焼き付き対策とし
て、前記各軸受面のうち少なくとも何れか一方に樹脂層
を形成することが考えられる。具体的には、回転軸及び
軸受部材の何れか一方に、樹脂成形したライナを接着し
て固定することが考えられる。このような場合、ライナ
を成形する樹脂としては、摺動性の高いポリアミドイミ
ド，ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド），ＰＥＥＫ
（ポリエーテルエーテルケトン）等の使用が好ましい。
また、接着剤としては、エポキシ系接着剤が接着力の高
いものとして知られている。

【０００４】また、軸受面に樹脂製ライナを装着する方
法に代えて、軸受面に塗装を行う方法や、回転軸又は軸
受部材自体を樹脂成形することも、動圧軸受装置の焼き
付き対策として有効である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、摺動性
の高いポリアミドイミド等の潤滑性の高い樹脂は一般的
に接着し難い。したがって、回転軸又は軸受部材に樹脂
製ライナを装着して接着固定する場合、接着性に優れた
エポキシ系接着剤等を使用してライナを接着固定して
も、その信頼性に不安が残る。

【０００６】また、回転軸及び軸受部材等は加工の容易
性を考慮すると、アルミニウム材で成形することが望ま
しい。特に、ポリゴンミラー用モータとして構成する場
合、回転軸については、アルミニウム成形品から成るポ
リゴンミラーと線膨張係数を一致させるため、アルミニ
ウム材で成形することが望まれる。ポリゴンミラー用モ
ータとして構成する場合、回転中の発熱等によって、通
常、−３０℃〜８０℃程度の温度変化を伴うことから線
膨張係数の違いは無視できないものである。したがっ
て、アルミニウム成形品に樹脂性のライナを接着した場
合、アルミニウムと樹脂との線膨張係数が異なることに
起因して樹脂性ライナの接着部分に温度変化に伴う応力
が発生し、樹脂製ライナが剥離する虞がある。

【０００７】一方、軸受面に潤滑性樹脂を塗装する場合
には、軸受面の下地処理や塗装作業が必要になって作業
工程が煩雑になり、動圧軸受装置の生産性が悪化する。
また、回転軸又は軸受部材自体を樹脂成形する場合に
は、二色成形を行って軸受面を摺動性樹脂で構成する必
要があり、軸受面の寸法精度の確保、成形工法の複雑
さ、モータ全体の放熱効率の低下等の問題が生じると共
に、ポリゴンミラー等のアルミニウム成形品とこれを支
持する回転軸の線膨張係数が相違し、これらの間に応力
が発生してポリゴンミラーの歪みを招く虞がある。これ
らのため、軸受面に潤滑塗装を行う方法や回転軸を樹脂
成形する方法は、実用的でない。

【０００８】本発明は、生産性を悪化させることなく軸
受面の焼き付きを防止することができ、且つ、摺動性樹
脂層の剥離防止が図れた動圧軸受装置を提供することを
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
め請求項１記載の発明は、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間に動圧作用を
発生させ、回転時に動圧作用により発生する流体圧を用
いて軸受荷重を支承する動圧軸受装置において、各軸受
面のうち少なくとも何れか一方に弾性接着剤層を介して
摺動性樹脂層を形成し、この摺動性樹脂層の表面を軸受
面とするものである。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、摺動性樹脂
層を樹脂成形品で構成し、当該樹脂成形品を各軸受面の
うち少なくとも何れか一方に弾性接着剤で接着してなる
動圧軸受装置である。

【００１１】さらに、請求項３記載の発明は、回転体及
び軸受部材のうち少なくとも摺動性樹脂層が形成される
方の部材は、アルミニウム材により構成される動圧軸受
装置である。

【００１２】

【作用】したがって、請求項１記載の発明では、回転体
と軸受部材の軸受面の何れか一方が摺動性樹脂層で形成
されているので、回転体と軸受部材の各軸受面同士が接
触した場合の摩擦抵抗が減少し、また、焼き付きが防止
される。一方、回転体及び軸受部材と摺動性樹脂層との
線膨張係数の違いに起因して摺動性樹脂層の接着部分に
温度変化に伴って発生する応力は、弾性接着剤層が弾性
変形して吸収する。

【００１３】また、請求項２記載の発明では、樹脂成形
品を弾性接着剤で固着すると、軸受面に摺動性樹脂層が
形成され、また、軸受面の寸法精度が確保される。

【００１４】さらに、請求項３記載の発明では、回転体
及び軸受部材のうち少なくとも摺動性樹脂層が形成され
る方の部材はアルミニウム材で構成されるので、当該部
材の成形が容易になる。また、当該動圧軸受装置を、例
えばレーザプリンタやファクシミリ等のポリゴンミラー
用モータに組み込んだ場合、アルミニウム製ポリゴンミ
ラーとこれを支持する回転体とを同じ材料で成形するこ
とができる。

【００１５】

【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。

【００１６】図１に本発明の動圧軸受装置を組込んだポ
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スラスト軸受を構成
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に固定
されたフランジ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。

【００１７】回転体２と円筒状の軸受部材５とは、アル
ミニウム（アルミニウム合金を含む）により構成されて
いる。回転体２の外周面には、動圧発生のためのスパイ
ラル状の動圧発生用溝１５が、例えば５μｍ〜２０μｍ
の深さで形成されている。

【００１８】また、回転体２と軸受部材５との間には、
図２及び図３に詳しく示すように、摺動性樹脂層である
樹脂製ライナ４が配置されている。樹脂製ライナ４は摺
動性樹脂、例えばポリアミドイミド、ＰＴＦＥ（ポリテ
トラフルオロエチレン）、フェノール樹脂、エポキシ樹
脂、ＰＰＳ又はこれらの複合材料等で成形されている。
樹脂製ライナ４は、軸受部材５の内周面に装着され弾性
接着剤層７を介して固着されている。樹脂製ライナ４の
内周面は、機械加工されて高精度に寸法出しされてい
る。樹脂製ライナ４の内周面は、回転体２の外周面（軸
受面）と相対向する軸受面である。

【００１９】弾性接着剤層７を構成する弾性接着剤とし
ては、例えばせん断弾性率Ｇが１０ ⁸〜１０¹⁰（−３０
〜１００℃）のものの使用が適し、より好ましくは、５
×１０⁸〜５×１０⁹のものが適している。せん断弾性
率Ｇが１０⁸以下の場合接着剤自身の強度が低下し、ラ
イナを固定（位置決め）することが困難となり、また１
０¹⁰以上では接着剤の硬度が高くなり剥離、応力による
ライナの変形を発生させる。具体的には弾性接着剤とし
ては、例えばセメダイン株式会社製商品名ＰＭ１００，
ＰＭ２００，ＰＭ３００，ＥＰ−００１，スパー−Ｘが
挙げられる。

【００２０】本実施例のポリゴンミラー駆動用モータが
始動し回転体２が高速回転した場合において、このモー
タに外力が作用すると、回転体２がぶれて樹脂製ライナ
４に接触することがある。しかし、樹脂製ライナ４は摺
動性樹脂により成形されているので、回転体２と樹脂製
ライナ４の各軸受面間に発生する摩擦抵抗は極めて小さ
い。

【００２１】また、回転体２と樹脂製ライナ４との接触
等によりこれらの部材の温度が上昇した場合、これらの
部材は膨張する。アルミニウム製の回転体２と樹脂製ラ
イナ４との線膨張率は異なり、これらの部材間に体積膨
張の差が生じるが、弾性接着剤層７が弾性変形して体積
膨張の差を吸収し、樹脂製ライナ４の剥離を防止する。

【００２２】なお、上述の弾性接着剤とアクリル系およ
びエポキシ系の接着剤にサーマルショックを与える場合
の接着強度の変化を比較した。このサーマルショック試
験は−４０℃と８０℃に各々１時間放置することを繰り
返し行う。この時のＰＰＳ−アルミニウムの接着強度
（ｋｇｆ／ｃｍ²）の変化は表１に示される。表１から
も明かなように、アクリル系接着剤及びエポキシ系接着
剤では試験を繰り返すことで接着強度が著しく低下する
のに対し、弾性接着剤を使用した場合には試験を繰り返
しても初期の接着強度が保たれている。

【００２３】

【表１】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、樹脂製ライナ４を軸受部材５に接着固定し
ているが、軸受部材５に接着固定する代わりに回転体２
に接着固定しても良く、また、軸受部材５と回転体２と
の双方に樹脂製ライナ４を接着固定しても良い。

【００２４】また、本実施例では、回転体２の外周面に
動圧発生用溝１５を設けているが、樹脂製ライナ４を回
転体２に接着固定する場合には軸受部材５の内周面に動
圧発生用溝１５を設けても良く、さらには、樹脂製ライ
ナ４の軸受面に動圧発生用溝１５を設けても良い。

【００２５】また、回転体２と樹脂製ライナ４との間に
動圧を発生させる手段としては動圧発生溝１５に限るも
のではない。即ち、動圧発生溝１５に代えて、軸受面の
一部に平坦面又は軸受面より半径の大きな円弧面を周方
向に部分的に形成することで回転体２と樹脂製ライナ４
との間に動圧を発生させる楔状の隙間を形成しても良
く、例えば特開昭５９−５８２１９号公報、特開昭６２
−１６７９２１号公報又は特開平３−１０７６１２号公
報の図面に表されている形状の隙間等を形成しても良
い。

【００２６】さらに、本実施例では、回転体２及び軸受
部材５をアルミニウム（アルミニウム合金を含む）によ
り構成しているが、これらの材料としてはアルミニウム
（アルミニウム合金を含む）に限るものではなく、例え
ばＳＵＳ材、セラミック等の材料を使用しても良い。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１記載の動圧軸受装置は、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うち少なくとも
何れか一方に弾性接着剤層を介して摺動性樹脂層を形成
し、この摺動性樹脂層の表面を軸受面としているので、
使用時の温度変化及び線膨張係数の差に起因して摺動性
樹脂層の接着部分に発生する応力を弾性接着剤層で吸収
することができ、摺動性樹脂層の剥離を防止できる。こ
のため、摺動性樹脂層の接着固定の信頼性が向上する。
また、前記応力を弾性接着剤層が吸収するので、回転
体、軸受部材及び摺動性樹脂層等の変形を防止すること
ができ、軸受面の寸法精度を維持できる。さらに、摺動
性樹脂が硬化収縮することで前記発生応力を緩和し、結
果として摺動性樹脂に対する接着力を確保することがで
きる。

【００２８】また、請求項２記載の動圧軸受装置は、摺
動性樹脂層を樹脂成形品で構成し、当該樹脂成形品を弾
性接着剤で接着固定しているので、予め寸法的に仕上げ
られた樹脂成形品を弾性接着剤で固着するだけで軸受面
の寸法精度を確保することができ、動圧軸受装置の製造
が容易になってコスト上昇の抑制を図ることができる。

【００２９】さらに、請求項３記載の動圧軸受装置は、
回転体及び軸受部材のうち少なくとも摺動性樹脂層が形
成される方の部材をアルミニウム材により構成したの
で、動圧軸受装置の製造が容易になる。また、当該動圧
軸受装置を、例えばレーザプリンタやファクシミリ等の
ポリゴンミラー用モータに組み込んだ場合、アルミニウ
ム製のポリゴンミラーとこれを支持する回転体との材質
を一致させてこれらの線膨張係数を揃えることができ
る。このため、ポリゴンミラーとこれを支持する回転体
との間の応力発生の防止を図ることができ、ポリゴンミ
ラー用モータに適した動圧軸受装置を提供することが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】図１の動圧軸受装置の要部を拡大して示す断面
図である。

【図３】図１の動圧軸受装置の軸受部材と樹脂製ライナ
との装着の様子を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

２回転体４樹脂製ライナ（摺動性樹脂層）５軸受部材７弾性接着剤層１５動圧発生用溝

Claims

【特許請求の範囲】

【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間に動圧作用を発生させ、
回転時に前記動圧作用により発生する流体圧を用いて軸
受荷重を支承する動圧軸受装置において、前記各軸受面
のうち少なくとも何れか一方に弾性接着剤層を介して摺
動性樹脂層を形成し、この摺動性樹脂層の表面を軸受面
とすることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項２】前記摺動性樹脂層を樹脂成形品で構成
し、当該樹脂成形品を前記各軸受面のうち少なくとも何
れか一方に弾性接着剤で接着してなることを特徴とする
請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項３】前記回転体及び軸受部材のうち少なくと
も前記摺動性樹脂層が形成される方の部材は、アルミニ
ウム材により構成されることを特徴とする請求項１又は
２記載の動圧軸受装置。