JP4686353B2 - 気体動圧軸受けを備えるモータ - Google Patents

Description

本発明は高速回転で耐久性に優れた低騒音の情報機器、画像機器、計測機器に用いられる気体動圧軸受けを備えるカラーホイール用モータ、ファンモータ、ポリゴンスキャナモータ等のモータに関する。

従来、この種の気体動圧軸受けは経済性に優れ、かつ無潤滑状態においても要求される機能寿命を満足させるために、軸およびスリーブのうちの少なくとも一方が無機充填材および繊維状補強材を含有する樹脂組成物で成型されたものが使用されている。

しかしながら、このような樹脂組成物で成型されたものは、表面が樹脂材だけのスキン層が形成されるため、繰り返しの回転停止動作において、初期的に摺動粉が発生し、やがては摺動部に詰まり、軸受けの損傷や回転不能等の不具合が生じるという欠点があった。
特開平９−３２８５１

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、繰り返しの回転停止動作においても摺動粉が発生するのを効率よく阻止して、スムーズに回転させることができる気体動圧軸受けおよび気体動圧軸受けを備えるポリゴンスキャナモータ等のモータを提供することを目的としている。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明は気体動圧軸受けを備えるモータにおいて、該気体動圧軸受けを備えるモータの気体動圧軸受けの軸部材あるいは軸受け部材のいずれか一方の全体あるいは少なくとも軸受面を、摺動性改善補助材を混錬させた樹脂材で被膜成型し、この軸受面となる部分のスキン層を除去して摺動性改善補助材を表面に露出させるとともに、該気体動圧軸受けの回転体をなす側の多面鏡を搭載する部分には、該多面鏡と同系の材質を用いた円環状の部材を配置したことを特徴とする気体動圧軸受けを備えるモータにおいて、前記軸部材あるいは軸受け部材の全体あるいは少なくとも軸受面はポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、超高分子ポリエチレン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、エポキシのいずれかのベース樹脂に摺動性改善補助材としての補強材、潤滑材、熱伝導性能向上のための低融点金属とを混錬させて被膜成型したものを用いて気体動圧軸受けを備えるモータ構成している。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。

（１）気体動圧軸受けを備えるモータにおいて、該気体動圧軸受けを備えるモータの気体動圧軸受けの軸部材あるいは軸受け部材のいずれか一方の全体あるいは少なくとも軸受面を、摺動性改善補助材を混錬させた樹脂材で被膜成型し、この軸受面となる部分のスキン層を除去して摺動性改善補助材を表面に露出させるとともに、該気体動圧軸受けの回転体をなす側の多面鏡を搭載する部分には、該多面鏡と同系の材質を用いた円環状の部材を配置したことを特徴とする気体動圧軸受けを備えるモータにおいて、前記軸部材あるいは軸受け部材の全体あるいは少なくとも軸受面はポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、超高分子ポリエチレン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、エポキシのいずれかのベース樹脂に摺動性改善補助材としての補強材、潤滑材、熱伝導性能向上のための低融点金属とを混錬させて被膜成型したものを用いているので、繰り返しの回転停止動作においても、摺動粉になりやすいスキン層が除去されているため、摺動粉の発生を効率よく阻止することができる。
したがって、軸受けを損傷させたり、回転不能等の不具合を効率よく防止することができる。

（２）前記（１）によって、の軸受面になる部位のスキン層を除去しているため、回転停止時には摺動性改善補助材が表面に露出した部位との接触となり、損傷なくスムーズに回転させることができる。

（３）前記（１）によって、スキン層を除去する加工でよいので、容易に実施することができる。

（４）請求項２、３も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られる。

以下、図面に示す本発明を実施するための最良の形態により、本発明を詳細に説明する。

図１ないし図４に示す本発明を実施するための最良の第１の形態において、１は本発明の気体動圧軸受けを備えるカラーホイール用モータ、ファンモータ、ポリゴンスキャナモータ等のモータ、本実施の形態では、ポリゴンスキャナモータで、このポリゴンスキャナモータ１は基板２に軸固定部材３を介して固定された軸部材４と、この軸部材４の外周部に気体動圧空間５を介して回転可能に嵌合するほぼ中央部より外方へ突出する支持片６を有するＳＵＳ系金属、焼結金属、青銅系焼結金属、黄銅系金属、アルミ材などで形成された軸受け部材７と、この軸受け部材７の支持片６より下部位置の外周部に固定されたバックヨーク８と、このバックヨーク８の外周部に位置するように、前記基板２に取付けられたコイル９と、前記軸受け部材７の支持片６の上部に円環状の部材１０を介して取付けられた、該円環状の部材１０と同系の材質を用いた多面鏡１１と、この多面鏡１１を押し圧固定する前記軸受け部材７の上部外周部に嵌合された多面鏡押え１２と、前記円環状の部材１０の先端下部より下方へ突出するように取付けられたロータケース１３と、このロータケース１３の前記コイル９と対向する内壁面に取付けられた永久磁石１４とで構成され、前記軸部材４は図３および図４に示すようにポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、超高分子ポリエチレン、好ましくは更に耐熱が高いポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、エポキシ等のベース樹脂に使用目的に応じた比率が選択される摺動性改善補助材としてグラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、フッ素、PＴＦＥ、窒化ホウ素、フッ化黒鉛等の潤滑材および錫、銀、銅、ニッケル等の金属あるいはこれらの合金を低融点金属（熱伝導性能向上）、必要に応じてカーボンファイバー、チタン酸カリウム繊維等の補強材を混錬させた樹脂材でＳＵＳ系金属、焼結金属、青銅系焼結金属、黄銅系金属、アルミ材などで形成された軸部材本体４ａの外周部に軸部本体１５を被膜成型し、この摺動軸受面１６になる部位のスキン層１７を切削や研磨等で除去して、摺動性改善補助材が表面に露出させたものである。
なお、前記軸部材４に気体動圧溝を形成する場合にはスキン層１７を除去して残る軸部本体１５の膜厚は４０ミクロン前後になるようにする。また、軸受け部材７の内壁面に気体動圧溝を形成する場合にはスキン層１７を除去して残る軸部本体１５の膜厚は１０ミクロン程度でよい。
また、軸部材本体４ａと軸部本体１５とを軸部本体１５の材質を用いて一体形成したものを用いても良い。

上記構成の気体動圧軸受けを備えるポリゴンスキャナモータ１は、軸部材４の軸受面１６のスキン層１７が除去されているため、繰り返しの回転停止動作においても、軸部材４の摺動性改善補助材が露出したの軸受面１６と軸受け部材７とが接触するため、摺動粉が発生するスキン層が除去されているため、軸受けを損傷させたり、回転不能等の不具合を効率よく防止できる。
[発明を実施するための異なる形態]

次に、図５ないし図１７に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図５ないし図８に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、ＳＵＳ系金属、焼結金属、青銅系焼結金属、黄銅系金属、アルミ材などで形成された軸部材４Ｂと、前記最良の第１の形態の軸部材と同様に軸受け本体７ａの軸受面となる内壁面に被膜成形された軸受け部材本体１８の軸受面１９のスキン層２０を除去した軸受け部材７Ａと、この軸受け部材７Ａに円環状の部材１０Ａを一体形成した点で、このように形成した軸受け部材７Ａを用いて構成した気体動圧軸受けを備えるポリゴンスキャナモータ１Ａにしても、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同様な作用効果が得られる。
なお、ミラーがアルミ材であるため、軸受け部材７Ａの軸受け本体７ａもアルミ材を使用するのが好ましい。この場合、アルミ材にはアルマイト処理を行う。
また、軸受け本体７ａと軸受け部材本体１８とを軸受け部材本体１８の材質を用いて一体形成したものを用いても良い。

図９ないし図１１に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、軸受け部材７Ｂ を基板２に固定し、スキン層１７が除去された軸部材４Ａの上部外周部にハブ２１を固定し、該ハブ２１に多面鏡１１、バックヨーク８、永久磁石１４を取付けたロータケース１３を取付けた点で、このように構成した気体動圧軸受けを備えるポリゴンスキャナモータ１Ｂにしても、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同様な作用効果が得られる。

図１２ないし図１４に示す本発明を実施するための第４の形態において、前記本発明を実施するための第３の形態と主に異なる点は、軸受け部材本体１８Ａの摺動面１９のスキン層２０を除去した軸受け部材７Ｃを用いた点で、このように形成した気体動圧軸受けを備えるポリゴンスキャナモータ１Ｃにしても、前記本発明を実施するための第３の形態と同様な作用効果が得られる。

図１５ないし図１７に示す本発明を実施するための第５の形態において、前記本発明を実施するための第２の形態と主に異なる点は、非磁性のＳＵＳ303、304
を用いた軸部材４Ｃと、青銅系焼結金属で形成された軸受け本体７ａを用いた軸受け部材７Ｄを用いた点で、このように形成した気体動圧軸受けを備えるポリゴンスキャナモータ１Ｄにしても、前記本発明を実施するための第２の形態と同様な作用効果が得られるとともに、マグネットを用いたスラスト軸受に悪影響を与えるのを効率良く防止することができる。。
本発明を実施する形態ではアルマイト処理した軸部材４Ｃと、アルミ材で形成した軸受け本体７ａの軸受面にベース樹脂に摺動性改善補助材や補強材を混錬させた樹脂材で被膜成形した軸受け部材本体１８を形成した軸受け部材７Ｄであっても良い。
また、この軸受け部材７Ｄにハブを一体形成しても良い。
さらに、青銅系焼結金属の代わりに黄銅系金属を用いることもできる。

なお、前記本発明を実施するための各形態ではポリゴンスキャナモータに気体動圧軸受けを設けたものについて説明したが、ポリゴンスキャナモータ以外の気体動圧軸受けを備えるカラーホイール用モータ、ファンモータ等のモータにも同様に使用することができる。

本発明は気体動圧軸受けおよび気体動圧軸受けを備えるカラーホイール用モータ、ファンモータ、ポリゴンスキャナモータ等のモータを製造する産業で利用される。

本発明を実施するための最良の第１の形態の平面図。 図１の２−２線に沿う断面図。 本発明を実施するための最良の第１の形態の軸部材の説明図。 本発明を実施するための最良の第１の形態の軸部材の製造工程の説明図。 本発明を実施するための第２の形態の平面図。 図５の６−６線に沿う断面図。 本発明を実施するための第２の形態の軸受け部材の説明図。 本発明を実施するための第２の形態の軸受け部材の製造工程の説明図。 本発明を実施するための第３の形態の平面図。 図９の１０−１０線に沿う断面図。 本発明を実施するための第３の形態の軸部材の製造工程の説明図。 本発明を実施するための第４の形態の平面図。 図１２の１３−１３線に沿う断面図。 本発明を実施するための第４の形態の軸受け部材の製造工程の説明図。 本発明を実施するための第５の形態の平面図。 図１５の１６−１６線に沿う断面図。 本発明を実施するための第５の形態の軸受け部材の説明図。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ：気体動圧軸受けを備えるポリゴンスキャナモータ、
２：基板、 ３：軸固定部材、
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ：軸部材、 ５：気体動圧空間、
６：支持片、
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ：軸受け部材、
８：バックヨーク、 ９：コイル、
１０、１０Ａ：円環状の部材、 １１：多面鏡、
１２：多面鏡押え、 １３：ロータケース、
１４：永久磁石、 １５：軸部材本体、
１６：摺動面、 １７：スキン層、
１８：軸受け部材本体、 １９：軸受面、
２０：スキン層、 ２１：ハブ。

Claims (3)

1. 気体動圧軸受けを備えるモータにおいて、該気体動圧軸受けを備えるモータの気体動圧軸受けの軸部材あるいは軸受け部材のいずれか一方の全体あるいは少なくとも軸受面を、摺動性改善補助材を混錬させた樹脂材で被膜成型し、この軸受面となる部分のスキン層を除去して摺動性改善補助材を表面に露出させるとともに、該気体動圧軸受けの回転体をなす側の多面鏡を搭載する部分には、該多面鏡と同系の材質を用いた円環状の部材を配置したことを特徴とする気体動圧軸受けを備えるモータにおいて、前記軸部材あるいは軸受け部材の全体あるいは少なくとも軸受面はポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、超高分子ポリエチレン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、エポキシのいずれかのベース樹脂に摺動性改善補助材としての補強材、潤滑材、熱伝導性能向上のための低融点金属とを混錬させて被膜成型したものであることを特徴とする気体動圧軸受けを備えるモータ。
2. 軸部材あるいは軸受け部材の全体あるいは少なくとも軸受面はポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、超高分子ポリエチレン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、エポキシのいずれかのベース樹脂に摺動性改善補助材としてカーボンファイバー、チタン酸カリウム繊維の補強材と、グラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、フッ素、PＴＦＥ、窒化ホウ素、フッ化黒鉛の潤滑材と、錫、銀、銅、ニッケルの金属あるいはこれらの合金の熱伝導性能向上のための低融点金属とを混錬させて被膜成型したものであることを特徴とする請求項１記載の気体動圧軸受けを備えるモータ。
3. 円環状の部材と気体動圧軸受けの回転体をなす側とは接着剤による固定あるいは一体成型したことを特徴とする請求項１記載の気体動圧軸受けを備えるモータ。

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