JPS6231718A - 動圧流体軸受 - 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〕 本発明は動圧流体軸受に関するもので％特に動圧流体軸
受の軸と軸受の微少な隙間を有効に管理保証する為の動
圧流体軸受に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、レーザ・ビームプリンター等に用いられる例えば
多面＊（ポリゴン）駆動用モータ。

ＶＴＲ用モータ、磁気ディスク用モータ等、高速。

高寿命、低回転ムラを要求される高精度モータにおいて
は、高速回転時のすぐれた軸受性能及び低トルク、低回
転ムラ等の理由で空気等の気体、又はオイル等の液体を
媒体にした動圧流体軸受が用いられて来ている。このよ
うな動圧流体軸受け定常時固定仙と回転側の間に微少な
隙間（２〜１０μ程度）を保持しながら非接触で回転す
ることに特徴があシ、その軸受性能（回転精度、ムラ、
トルク等）もそれに由来している。

この隙間の保証は固定側と回転側の焼付きとか摩耗粉に
よるグリスオイル等の労化という軸受にとっては致命的
なトラプルを防止する上で非常Ｋｌｉ要である。

その為組立に際してもその隙間に微粉が入らない様に、
また軸受面に傷等がない様に、またつかない様に、細心
の注意がはられれており、またモータ自身もクリーンエ
アーを密封するなど一度きちんと組立てられれば問題を
起こさない様に考慮されている。

しかし、この組立直後の状態を確認する有効な手段がな
いため、従来はスラスト方向に回転部分を少し浮かせて
（例えばｊｌＩ図のモータではスリーブ５を少し浮かせ
てスラスト受け６の絞シ孔７を閉じる）手で回して接触
音を耳で確認める方法とかモータとして徐々に回転数を
上げていき異音の発生、振動を観察するという方法がと
られてい九が、ともに作業者の勘に左右され１作業性が
悪く量産などにはとても向かないものであった。

〔発明の目的〕

そこで１本発明はこれらの欠点に＠みて改良された新規
な動圧流体軸受を提供することを目的とするものでちる
。

本発明の他の目的は動圧軸受部に用りられている１封脂
材料に導電性を持たせ、固定側と回転側の導通性をチェ
ックすることができる動圧流体軸受金提供することであ
る。

即ち、上記目的を達成できる本発明の主要な構成は、 支持部材と。

該支持部材との間に流体を介在させて回転し。

該支持部材に対してスラスト方向及びラジアル方向に浮
上して支持される回転部材と。

該回転部材の停止時に該回転部材のスラスト方向の荷重
を受けるスラスト受け部材と、を備える動圧流体軸受に
おいて。

スラスト方向の接触時の抵抗値とラジアル方向の接触時
の抵抗値が異なるよ５Ｋして、該支持部材と該回転部材
と該スラスト受け部材に導電性をもたせ。

導通チェックにより、該支持部材に対する該回転部材の
ラジアル方向の接触状態及びスラスト方向の接触状態を
電気的にチェックすることを特徴とする。

そして１本発明の特徴によれば、ラジアル方向、スラス
ト方向両方に対してオシロによる導通チェックが可能と
なＬｌ！ｉ間の大きさに対し有害な金属性の微粉存在、
傷によるカエリの接触等が耳で観察するのに比べ早く確
実に行える様になる。

また、定常回転時の固定側と回転側が接触する様な有害
な振動（ホワール、エアーハンマー等）の確認も可能に
なる。

また浮上シめ確認は特に第１図の様な回転スリーブタイ
プの場合には、軸とスリーブ内面の関係がうまくいって
いない場合は当然ある所定の回転数での浮上シがないた
め、軸受全体の総合性能のチェックにもなシ、また所定
回転数での浮上シは起動停止の回数を保証することにつ
ながる。

そして、カーボンファイバーの混入は樹脂の耐耗性を向
上させ、実験によれば、力〜ボンを入れない場合の起動
停止回数に対し２倍以上の回数に耐える。

〔実施例〕

以下本発明の具体的実施例について詳細に説明する。第
１因は空気を媒体とした動圧軸受を用いたスリーブ回転
タイプのポリゴン駆動用周対向星モータ構成で、外筒１
に固定された軸２にはへリーングボーン状の溝３、スバ
イテル状の溝４が刻まれておシ％またこの軸２は半径隙
間が５〜１０／Ｊ程度になる様に回転するスリーブ５で
おおわれている。

そして、このスリーブ上端には停止時に軸端と接触する
スラスト受け６が圧入され、そのスラスト受け６の中央
には絞シ効果にょ夛スラスト方向に圧力を発生させ回転
部分を所定の高さに浮上させる絞り孔７がおいている。

また、このスリーブ５にはポリゴン８．ロータとしての
マグネット９、回転体のバランスを取るバランスリング
１０が取シつけられ、マグネット９に対向して外筒には
ステータコイル１１、ホール素子１２〆（ランスリング
の白黒のパターンを読みとｆｉＰＬＬ（制御（位相同期
制御）の為のタック信号を得る反射型セン？１３が取り
つけられ全体としてＰＬＬ制御のＤＣ（直流）ホールモ
ータを構成している。

ここで、ステータコイルに電流が流れるとスリーブ５が
回転し空気が前記の溝により矢印１４の様に流入し、ス
パイラル及びヘリボーン溝３・４、上部絞シ孔７によシ
ラシアル、スラスト方向に空気膜による圧力が発生し、
軸２とスリーブ５は接触することなしく回転し、　ＰＬ
Ｌ制御で一定回転数に制御されて回転しつづけることに
なる。

ここで、この様なタテ型の構成で勤王軸受として亘貴な
要素はスラスト受け６である。

このスラスト受け６は、軸外周の溝とスリーブ内面がラ
ジアル方向の剛性を持つラジアル軸受部であるのに対し
、絞）孔７とスパイラル溝４による気体のボンピング作
用によシスシスト剛性を持つスラスト軸受部として働く
。

そして、低速時は圧力が低いため軸端部との間で接触回
転するためこの軸受の寿命を決定する！！要な部品であ
る。その為ここではその接触抵抗を少なくする様にスラ
スト受けの断面は曲率の大きな球状をしておシ、またそ
の材質も金属同志の接触では、かじり、焼付き、トルク
の増加がある為ポリアセタール、ポリエチレン、ナイロ
ン、テトロン等の自己潤滑性のある樹脂で作られている
。その結果スジスト負荷が５００ｇ程度であれば数万回
の起動停止によってもそのトルク変化摩耗量は実用的に
問題ないレベルに収まっている。

なお、スラスト受け６はポリアセタール、ナイロン、テ
トロン、ボリフエニレンサ／Ｌ／７アイド樹脂等の自己
潤滑性樹脂にカーボン７アイパーを重量比で２５％以上
含ませてちゃ、この結果、体積固有抵抗は１０７以下と
なシ、導電性を持つ。また、一般に軸２及びスリーブ５
はＳＵｓ又はＳ材で作られておシ、また摺動接を考えて
Ｏｒメッキ又は化学ニッケルメッキに樹脂を含浸させた
もの等がほどこされている。その為、ラジアル方向、ス
ラスト方向両方に対してオシロによる導通チェックが可
能となシ、隙間の大きさに対し有害な金属性の微粉存在
、傷によるカエリ等が耳で観察するのに比べ早く確実に
行なえる。

以上、ここでは導電性を持たせる為にカーボンファイバ
ーについてのみ述べたが、本発明の主旨からいえば傭脂
に導電性を持たせることにちゃ、金属粉、導電性の有機
顔料等を混入させることも考えられる。

またモータ構成も第１図に限られるわけではなぐ、＃４
を持つ動圧軸受ではなく、テイルテイングパッド、フォ
イルタイプの動圧軸受でも。

また磁気軸受とのハイブリッドタイプの構成であっても
良く、その動圧軸受部に用いられている樹脂部を４電性
にし非接触の確認が出来る。

次に、第２図において、他の実施例を説明する。第２図
は第１図と同様なりＣホールモータで。

面対向モータ（いわゆるフラットモータ）であること及
び軸受がグリースまたはオイルを媒体にした軸回転型の
動圧軸受である。なお、第１図のものと同じ機能をもつ
ものは同一番号を付してその説明を省略する。

ここで、軸１４にはポリゴン８．マグネット９を支持す
るホルダー１８が固定され、マグネット９に対向して、
ステータコイル１１，２ケのホール索子１２及びマグネ
ットの磁極の−７化よシ回転数をカウントする為のホー
ルエ０１？がステータコイル１１を固定しているプリン
ト板２０に設けられている。

そして軸受には、粘性の大きいグリス又はオイル等の液
体が介在する為、隙間の許容値が大きいこと（半径隙間
１０μ程度）、低速時にもグリス等が１１２１臂剤とな
ることから、その円面にヘリーングボーン溝を一体成形
した樹脂の軸受スリーブ１５が軸受ホルダー１７に圧入
されて用いられる。また軸端に対向して、中心に球状の
微少突起を持ち、周囲にスパイラル溝を持つ樹脂成形の
スラスト板１６が固定されている。

この結果、グリスオイルを使用している為高速には向か
ないが１１００００ｒｐ　までの中速域に対し非常に安
価な動圧軸受が得られる。

なお、軸受スリーブ１５．ス２ス）板１６ハポリアセタ
ール、ナイロ／、テトロン、ポリフェニレンサルファイ
ド樹脂等の自己潤滑性樹脂にカーボンファイバーを重量
比で２５％以上含ませてちゃ、この結果１体積固有抵抗
は１０７以下となシ、導電性を持つ。勿論、スリーブ１
５とスラスト板１６の抵抗値は異ならせるとよい。

また一般に軸１４はＳＵＢ又はＳ材で作られてお）、ま
た摺動性を考えてｃｒメッキ又は化学ニッケルメッキに
樹脂を含浸させたもの等がほどこされているため、ラジ
アル方向、スラスト方向、両方に対してオシロによる導
通チェックが可能となる。

以上説明したように不発明の構成によれば。

電気的導通性によ）＠受性能を藺単にチェックできるも
のである。

第３図は組立状態を確認している様子を示す断面図で、
接触子６０をスリーブ５の外周に接触させ、端子６１を
軸２にとシつけて、スリーブ５ｔ−回転させる。

第４図はスリーブ５を回転させたときの抵抗只の両端の
電圧変化を示す。最初は軸４とスリーブ５％軸４とスラ
スト受け６が接触しているのが、その円軸、スリーブは
金属で出来てお）抵抗値が小さい為そちらにｔ流が流れ
、電圧はａのレベルにある。その後、スリーブ５０回転
速度が向上すると、軸４とスリーブ５が離れてラジアル
方向に浮上する。従って、軸２とスラスト受け６のみが
接触するが今度はスラスト板― の抵抗値が他の金属部分に比べ大きい為に、抵抗Ｒの両
端の電圧はｂのレベルまで降下する。

更に、スリーブ５が高速回転になると、１ｔｈ４とスラ
スト受け６が離れてスラスト方向に浮上する。従って、
軸２とスラスト受け６．スリーブ５は接触しない状態に
なるので抵抗が更に大きくなシ（はぼψ大）電圧はＣの
レベル＜１１ぼ零）まで降下する。

従って、この状態をオクログラフで観察すれば、ラジア
ル方向の浮上時、スラスト方向の浮上時を個々に知るこ
とができる。また、軸２とスリーブ５０間に金属粉等が
介在している場合とか小さな突起がある場合には、Ｃレ
ベルからｂレベルへの電圧降下が明瞭には表われないこ
とや、Ｃレベルにあるはずの時に、ある大きさの電圧の
ピークが現われるので、異常が発見される。そのほかの
異常（前述）も同様に発見できる。

尚、可変抵抗Ｒの抵抗を変えれば、スラスト受け６の抵
抗値に応じて、Ｃレベルとｂレベルの電圧レベルの差を
任意に設定出来る。

〔発明の効果〕

本発明に係る動圧流体軸受け上述の通ルの構成であるの
で軸受の状態が簡単にチェックできるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示した断面図、第２図は本発
明の他の実施例を示した断面図、第３図は組立状態を確
認している様子を示す断面図、第４図は第３図のオシロ
グラフの状態を示す電圧一時間線図である。 ２・・・支持部材としての軸 ５・・・回転部材としてのスリーブ ６・・・スラスト受け １４・・・回転部材としての軸 １５・・・支持部材としての軸受スリーブ１６・・・ス
ラスト板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持部材と、 該支持部材との間に流体を介在させて回転 し、該支持部材に対してスラスト方向及びラジアル方向
   に浮上して支持される回転部材と、該回転部材の停止時
   に該回転部材のスラス ト方向の荷重を受けるスラスト受け部材と、を備える動
   圧流体軸受において、 スラスト方向の接触時の抵抗値とラジアル 方向の接触時の抵抗値が異なるようにして、該支持部材
   と該回転部材と該スラスト受け部材に導電性をもたせ、 導通チェックにより、該支持部材に対する 該回転部材のラジアル方向の接触状態及びスラスト方向
   の接触状態を電気的にチェックすることを特徴とする動
   圧流体軸受。
2. （２）スラスト受け部材は導電性を有する樹脂で構成さ
   れていることを特徴とする前記特許請求の範囲第（１）
   項に記載の動圧流体軸受。