JP3633992B2 - 動圧軸受装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機やレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）等の光走査用として使用されるポリゴンモータや、ハードディスク用スピンドルモータ等に使用される動圧軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多角形のミラー、すなわちポリゴンミラーをモータにより回転させ、その多角形の反射面にレーザビームを照射してその反射光を走査させるポリゴンモータが複写機やレーザビームプリンタ等の光走査部に使用される。このポリゴンモータとしては各種のものが従来より採用されているが、ポリゴンモータの小型化と高速化の要請に対応するために、従来より動圧軸受が採用されている。
【０００３】
この場合、基板に固定した筒状スリーブの内側にシャフトを挿入し、スリーブの下端開口部を閉塞したスラスト受上にシャフトの端部を支持すると共に、シャフトの上部にロータを固着し、このロータにポリゴンミラーを固定し、シャフトと共にロータを回転させることによりポリゴンミラーを高速で回転させるようになっている。スリーブの内周面とシャフトの外周面との一方もしくは両方に動圧発生用のヘリングボーン状溝が刻設され、スリーブとシャフトとの間に潤滑剤が充填されている。
【０００４】
例えば、図７は、前述したポリゴンモータの動圧軸受部の一部を示したものである。
ポリゴンモータの回路基板に固定された上下方向のスリーブＡは、円筒状内周面Ｂを有し、その下端開口にこれを閉塞するようにスラスト受Ｃが嵌合されている。上端部にロータが固定されるシャフトＤには、その外周面Ｅの上下部にヘリングボーン状の動圧発生用溝Ｆ、Ｇが刻設されており、このシャフトＤがスリーブＡの円筒状内周面Ｂに挿通され、両溝Ｆ、Ｇが円筒状内周面Ｂに対向すると共に、曲面に形成されたシャフトＤの下端面Ｈがスラスト受Ｃの中央部に形成されたスパイラル溝に対向している。スリーブＡの円筒状内周面ＢとシャフトＤの外周面Ｅとの間には、オイル等の潤滑剤が充填されている。
【０００５】
スリーブＡの内周面Ｂの上端部及び下端部には、シャフトＤの外周面Ｅとの間の隙間が軸方向外方に向かって拡開する潤滑剤シール用の環状上側テーパ面Ｉ及び下側テーパ面Ｊが形成され、スリーブＡの円筒状内周面ＢとシャフトＤの外周面Ｅとの間に充填された潤滑剤の流出が両テーパ面Ｉ、Ｊにおいて防止され、この間に保持されている。両テーパ面Ｉ、Ｊは、ほぼ対称状に形成され、テーパ面Ｉ、Ｊにおいて潤滑剤の溜を形成しており、その保持容積はほぼ等しくなっている。なお、スラスト受ＣとシャフトＤの下端面Ｈとの間にも潤滑剤が充填されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した動圧軸受装置では、スリーブＡの円筒状内周面ＢとシャフトＤの外周面Ｅとの間に潤滑剤を充填する場合、スリーブＡの内周面Ｂ内に上方よりシャフトＤの下端部のみを挿入した状態において、スリーブＡの上端開口面とシャフトＤの外周面Ｅとに跨って環状に潤滑剤を塗布し、この状態からシャフトＤを下降つまりスリーブＡ内に挿入し、潤滑剤をスリーブＡとシャフトＤとの隙間に徐々に引き込んで、最終的に両テーパ面Ｉ、Ｊ間に充填している。
【０００７】
しかしながら、前述した潤滑剤の充填方法を採用すると、シャフトＤの下端部周面が潤滑剤で濡れるため、下側テーパ面Ｊで潤滑剤をシールしても、潤滑剤はシャフトＤの下端部の濡れ性によりこの周面に沿って流出しやすくなり、重力の作用も手伝って潤滑剤はテーパ面Ｊに留まらず流出し、上側テーパ面Ｉにおける潤滑剤の枯渇が生じるといった問題点があり、安定した回転性能が得られなくなる。その上、モータ回転時、シャフトＤが高速回転するため、シャフトＤ周面の潤滑剤が飛散しやすく、前述した潤滑剤の枯渇をさらに進行させる結果となる。
【０００８】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留意してなされたものであり、その目的とするところは、潤滑剤の枯渇を生じることがなく、潤滑剤の保持機能を高めることができ、安定した回転性能を確保することができる動圧軸受装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の動圧軸受装置にあっては、円筒状内周面を有する上下方向のスリーブと、このスリーブの内周面に挿通され該内周面に対向する円筒状外周面を有する上下方向のシャフトと、スリーブの下端開口部に装着されシャフトの下端部を支持するスラスト受とを備え、スリーブの内周面とシャフトの外周面との一方もしくは両方に動圧発生用溝を刻設し、スリーブの内周面とシャフトの外周面との間に潤滑剤を充填し、シャフトをスリーブに対して回転支持するようにした動圧軸受装置において、
スリーブの内周面の上端部及び下端部に、シャフトの外周面との間の隙間が軸方向外方に向かって拡開する潤滑剤シール用の環状上側テーパ面及び下側テーパ面を形成し、スリーブの下端部の下側テーパ面の外周部に、スラスト受との間の隙間が半径方向外方に向かって拡開する潤滑剤シール用の環状第２テーパ面を形成し、下側テーパ面と第２テーパ面とをスリーブとスラスト受との間の環状の狭隘部を介して連通させたことを特徴とするものである。
【００１０】
この場合、前記上側テーパ面によるシャフトとの間の容積は、下側テーパ面によるシャフトとの間の容積より大きく形成するのが望ましい。また、スラスト受の上面のシャフトに対向する部分に動圧発生用の溝を刻設し、スラスト受の上面における前記溝より外周部に撥油剤を塗布するのがよい。さらに、前記狭隘部の表面及び第２テーパ面の表面に、撥油剤を塗布してもよい。
【００１１】
【作用】
前述のように構成された動圧軸受装置にあっては、スリーブの下端部の下側テーパ面の外周部に、スリーブとスラスト受との間の環状の狭隘部を介してスラスト受との間の隙間が半径方向外方に向かって拡開する潤滑剤シール用の環状第２テーパ面を連通形成したので、潤滑剤自身の重量や他の何らかの原因で下側テーパ面で保持していた潤滑剤がこのシール部から流出しようとしても、この潤滑剤は、まず狭隘部がその流出の抵抗となるため、下側テーパ面から容易に流出することはできず、仮に、潤滑剤が狭隘部を抜けて流出しても、この外周側に位置する第２テーパ面で潤滑剤がテーパシールされ、潤滑剤の外部への流出が大幅に抑制される。
【００１２】
ここで、上側テーパ面によるシャフトとの間の容積を、下側テーパ面によるシャフトとの間の容積より大きく形成すれば、予め上側テーパ面に余分の潤滑剤を保持するように潤滑剤を多めに充填しておくことができ、仮に潤滑剤が下側テーパ面から狭隘部を経て第２テーパ面に流出しても、潤滑剤の枯渇を生じることはなく、長期にわたって軸受性能を維持できる。また、スラスト受の上面のシャフトに対向する部分に動圧発生用の溝を刻設し、スラスト受の上面における前記溝より外周部に撥油剤を塗布すれば、スラスト受上の潤滑剤が溝部分から容易に外周方向に流出することを防止でき、さらに、前記狭隘部の表面及び第２テーパ面の表面に撥油剤を塗布すれば、下側テーパ面からの潤滑剤の流出をより効果的に抑制できる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。図１は本発明の第１の実施例の要部断面図、図２は全体構造を示す断面図、図３は図１の一部拡大図、図４はスラスト受の斜視図、図５はスラスト受の表面処理の工程説明図、図６は本発明の第２の実施例の全体構成を示す断面図である。
【００１４】
まず、図２により本発明が適用するポリゴンモータＭの全体構造を説明する。鉄板等からなる回路基板２には、銅合金等からなり円筒状内周面４を有する上下方向の筒状スリーブ６がかしめ等により固定される。このスリーブ６の下端開口には、ほぼ円盤状のスラスト受８が嵌着され、スリーブ６の上端開口からシャフト１０が挿通され、シャフト１０の下端のスラスト受面１２がスラスト受８上に支持されている。
【００１５】
シャフト１０の上端部には、ロータハブ１４が圧入等により固着されており、このロータハブ１４の下面にほぼ有蓋円筒状のロータヨーク１６が固定され、ロータヨーク１６の円筒部内周面に環状マグネット１８が装着されると共に、スリーブ６の外周面中央部にかしめ等により固定されたステータ２０がロータマグネット１８にラジアル方向のギャップを介して対向するようになっている。ロータヨーク１６の最外周部には、折り曲げによる環状凹部２が形設されており、この環状凹部２２の適所にパテ等の重りを適量充填することにより動バランスを取る仕組みになっている。
【００１６】
前記ロータハブ１４の外周部には、例えば正６角形のポリゴンミラー２４が嵌挿され、これがシャフト１０の上端にねじ２６で取り付けられたクランプばね２８によりロータハブ１４との間で挟持されている。
【００１７】
スリーブ６内に挿入されたシャフト１０は、スリーブ６の内周面４に対向する円筒状外周面３０を有し、この外周面３０の上下部にヘリングボーン状の動圧発生用溝３２、３４が刻設されている。スリーブ６の内周面４とシャフト１０の外周面３０との間には、図３に見られるように、オイル等の潤滑剤３６が充填されており、スリーブ６とシャフト１０との相対回転により溝３２、３４の中央部分の潤滑剤圧力が高くなり、それぞれラジアル動圧軸受部を構成することになる。
【００１８】
スリーブ６の内周面４の上端部及び下端部には、シャフト１０の外周面３０との間の隙間が軸方向外方に向かって拡開する潤滑剤シール用の環状上側テーパ面３６及び下側テーパ面３８が形成され、上側テーパ面３６が下側テーパ面３８に比べ大容積に形成されている。この上側テーパ面３６及び下側テーパ面３８により、前記潤滑剤３６のスリーブ６内周面４からの流出が防止され、この間の内外周面４、３０間に潤滑剤３６が充填されることになる。下側テーパ面４０は、従来の場合に比べシャフト１０の下端側に寄り、スラスト軸受部に隣接している。
【００１９】
スリーブ６の下端部の前記下側テーパ面４０の外周部には、スラスト受８との間の隙間が半径方向外方に向かって拡開する潤滑剤シール用の環状第２テーパ面４２が形成されており、下側テーパ面４０と第２テーパ面４２とが、スリーブ６とスラスト受８との間の環状の狭隘部４４を介して連通している。
【００２０】
前記スラスト受８は、耐摩耗性に優れたアルミナ等のサーメットにより構成され、このスラスト受８の上面のシャフト１０に対向する部分には、図４に示すように、スパイラル状の動圧発生用溝４６が刻設されている。スラスト受８の上面における溝４６より外周部つまり前記下側テーパ面４０の開口端に対向する部分には撥油剤が塗布されている。この場合、撥油剤の塗布は、溝４６の外周部に精度よくまた適量に塗布する必要があり、少なければスラスト受８とシャフト１０との間に充填された潤滑剤が流出しやすくなり、多ければ撥油剤自身の流出を生じる問題がある。
【００２１】
そこで、本実施例では、次のような潤滑剤の塗布方法を採用している。すなわち、まず、図５の（ａ）のように、溝４６の加工を終えたスラスト受８の上面のスラスト軸受部つまり溝４６の部分に潤滑剤３６ａを薄く塗布する。次に、同図（ｂ）のように、溝４６の外周部に撥油剤４８を所定量塗布し、ベーキングする。このとき撥油剤４８は潤滑剤３６ａにより溝４６部分に流入することはない。その後、同図（ｃ）のように、潤滑剤３６ａの上面つまり撥油剤４８の内側に規定量の潤滑剤３６ｂを塗布する。これにより、撥油剤４８を溝４６部分に侵入することなく塗布することができ、塗布量の管理も容易になる。
【００２２】
スラスト受８の外周部には、図４に示すように、エアー抜き用の３個の切り欠き５０が等間隔に形成されている。この各切り欠き５０は、図１及び図３に示すように、スリーブ６の第２テーパ面４２に対向しており、潤滑剤３６の充填時における空気抜きと温度変化に伴う潤滑剤等の膨張収縮時の呼吸口を兼ねている。
【００２３】
このような構成の動圧軸受装置にあっては、潤滑剤３６の注入時、スラスト軸受部に対しては、前述した要領でスラスト受８上に適量の潤滑剤３６が充填され、また、ラジアル軸受部に対しては、従来技術で説明した要領で潤滑剤３６が充填される。本実施例にあっては、スリーブ６の下側テーパ面４０がシャフト１０の下端部に対向配置されているので、潤滑剤の充填時にシャフト１０の下端部が潤滑剤で濡れていても、図３に示すように、この部分を含むテーパシール構造で潤滑剤３６のシールが行われ、潤滑剤３６の流出が防止される。また、潤滑剤３６は、必要量以上が充填され、余分の潤滑剤は、上側テーパ面３８において保持されている。
【００２４】
モータＭを駆動すると、シャフト１０が高速回転し、この回転に伴って、下側テーパ面４０の潤滑剤３６は、遠心力により、一部は軸周面に沿って下端方向に流れ出ようとし、他の潤滑剤３６はテーパ面４０に沿って外周方向に流れ出ようとする。シャフト下端側に流れ出ようとする潤滑剤３６は、スラスト受８上の撥油剤の作用によりそれ以上の潤滑剤の広がりは抑制され、また、外周方向に流れ出ようとする潤滑剤３６は、スリーブ６とスラスト受８との間の狭隘部４４が潤滑剤３６流出の抵抗となり、潤滑剤３６の流出が狭隘部４４で食い止められる。
【００２５】
仮に、狭隘部４４より潤滑剤３６が流出してしまっても、この狭隘部４４の外周側に第２のテーパ面４２による第２のテーパシール構造が存在するため、流出した潤滑剤３６は、図３に２点鎖線で示すようにテーパシールされ、外部への流出が確実に防止される。ここで、上側テーパ面３８に保持されている余分の潤滑剤３６は、潤滑剤３６が第２のテーパ面４２まで流出してもスリーブ６、シャフト１０間の潤滑剤に枯渇が生じない量に設定されている。
【００２６】
なお、前記実施例において、スラスト受８の上面外周部だけでなく、狭隘部４２を構成するスリーブ６の表面及び第２テーパ面４２も撥油処理しておけば、前述したシール効果がより確実となる。
【００２７】
次に、図６は、本発明をインナーロータタイプのポリゴンモータＭ’に適用した場合の第２の実施例を示したものである。同図において、前記と同一符号は同一もしくは相当するものを示すものとする。
【００２８】
回路基板２に固定されたスリーブ６には、第１の実施例の場合と同様に、シャフト１０がラジアル方向及びスラスト方向に動圧軸受支持され、シャフト１０の上端部に固着されたロータハブ１４にスリーブ６の外周に近接して円筒部１４’が設けられている。この円筒部１４’の外周面には、円筒状のヨーク１６を介してロータマグネット１８が装着されている。
【００２９】
回路基板２上には、ロータマグネット１８の外周面に対向するように環状のステータ２０が配置され、これが樹脂製の環状ホルダ５２により回路基板２に固定されている。
【００３０】
以上、本発明の動圧軸受装置の実施例について説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているため、次に記載するような効果を奏する。
スリーブの下端部の下側テーパ面の外周部に、スリーブとスラスト受との間の環状の狭隘部を介して潤滑剤シール用の環状第２テーパ面を連通形成したので、下側テーパ面で保持していた潤滑剤が何らかの原因でこのシール部から流出しようとしても、潤滑剤をまず狭隘部で食い止めることができ、仮に、潤滑剤が狭隘部を抜けて流出しても、この外周側に位置する第２テーパ面で潤滑剤をテーパシールでき、潤滑剤の外部への流出を確実に抑制できるものであり、安定した動圧軸受の軸受性能を確保できるものである。
【００３２】
また、上側テーパ面によるシャフトとの間の容積を、下側テーパ面によるシャフトとの間の容積より大きく形成すれば、予め上側テーパ面に余分の潤滑剤を保持するように潤滑剤を多めに充填しておくことができ、仮に潤滑剤が下側テーパ面から狭隘部を経て第２テーパ面に流出しても、潤滑剤の枯渇を生じることはなく、長期にわたって軸受性能を維持できるものである。さらに、スラスト受の上面のシャフトに対向する部分に動圧発生用の溝を刻設し、スラスト受の上面における前記溝より外周部に撥油剤を塗布すれば、スラスト受上の潤滑剤が溝部分から容易に外周方向に流出することを防止でき、前記狭隘部の表面及び第２テーパ面の表面に撥油剤を塗布すれば、下側テーパ面からの潤滑剤の流出をより効果的に抑制できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動圧軸受装置をポリゴンモータに適用した場合の第１の実施例を示す要部の断面図である。
【図２】第１の実施例のポリゴンモータの全体構成を示す断面図である。
【図３】図１の下側テーパ面部分の拡大断面図である。
【図４】図１のスラスト受の斜視図である。
【図５】図１のスラスト受の撥油処理を説明する各工程の正面図である。
【図６】本発明の動圧軸受装置をポリゴンモータに適用した場合の第２の実施例を示す全体断面図である。
【図７】従来の動圧軸受装置を示す一部の断面図である。
【符号の説明】
４ 円筒状内周面
６ スリーブ
８ スラスト受
１０ シャフト
３０ 円筒状外周面
３２、３４、４６ 溝
３６ 潤滑剤
３８ 上側テーパ面
４０ 下側テーパ面
４２ 第２テーパ面
４４ 狭隘部

Claims (4)

1. 円筒状内周面を有する上下方向のスリーブと、該スリーブの内周面に挿通され該内周面に対向する円筒状外周面を有する上下方向のシャフトと、前記スリーブの下端開口部に装着され前記シャフトの下端部を支持するスラスト受とからなり、前記スリーブの内周面と前記シャフトの外周面との一方もしくは両方に動圧発生用溝が刻設され、前記スリーブの内周面と前記シャフトの外周面との間に潤滑剤が充填され、前記シャフトが前記スリーブに対して回転支持される動圧軸受装置において、
   前記スリーブの内周面の上端部及び下端部には、前記シャフトの外周面との間の隙間が軸方向外方に向かって拡開する潤滑剤シール用の環状上側テーパ面及び下側テーパ面が形成され、前記スリーブの下端部の前記下側テーパ面の外周部には、前記スラスト受との間の隙間が半径方向外方に向かって拡開する潤滑剤シール用の環状第２テーパ面が形成され、前記下側テーパ面と前記第２テーパ面とが前記スリーブと前記スラスト受との間の環状の狭隘部を介して連通していることを特徴とする動圧軸受装置。
2. 前記上側テーパ面による前記シャフトとの間の容積は、前記下側テーパ面による前記シャフトとの間の容積より大きく形成されている請求項１の記載の動圧軸受装置。
3. 前記スラスト受の上面の前記シャフトに対向する部分には、動圧発生用の溝が刻設されており、前記スラスト受の上面における前記溝より外周部には撥油剤が塗布されている請求項１記載の動圧軸受装置。
4. 前記狭隘部の表面及び前記第２テーパ面の表面には、撥油剤が塗布されている請求項１記載の動圧軸受装置。

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