(57)【要約】【課題】ポリゴンモータに使われる高速モータ用動圧空気軸受では、起動・停止時のスラスト支持はその摺動に耐えうるため、超鋼のスラスト板をラジアル軸受用固定軸に高精度に取り付けて、それと摺動性樹脂で作られたスラスト絞りで構成されていたため、安価に構成することが難しかった。【解決手段】ラジアル軸受の固定軸端面を表面処理によりスラスト板の代用としてかつスラスト絞りに安価なポリイミドフィルムあるいはコーティングすることで従来のスラスト絞りの代用をして安価なスラスト軸受を構成する。【選択図】図１
2006207646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定軸と前記固定軸の周囲に動圧空気軸受けを介して回転自在に支持されたスリーブを備え、前記固定軸の端面と前記端面と対向するスリーブ面の一部に調圧孔を設け、前記動圧空気軸受けにより発生した圧力と前記調圧孔との相乗作用により前記端面より前記スリーブを微少量浮上させるスラスト軸受けを構成しており、すくなくとも前記固定軸の端面の一部あるいは端面全体に摺動膜を成膜していることを特徴とする軸受け装置。
【請求項２】
前記固定軸の端面全体の一部あるいは全体が球面で構成されていることを特徴とする請求項１記載の軸受け装置。
【請求項３】
前記摺動膜がダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項１、請求項２記載の軸受け装置。
【請求項４】
前記スリーブの前記固定軸の端面と対向する部分に摺動膜が成膜されていることを特徴とする請求項１、請求項２および請求項３記載の軸受け装置。
【請求項５】
前記スリーブの前記固定軸の端面と対向する部分が樹脂の板あるいは樹脂フィルムで構成されていることを特徴とする請求項１、請求項２および請求項３記載の軸受け装置。
【請求項６】
前記樹脂の板あるいは樹脂フィルムの前記固定軸に対向している面が摺動膜でコーティングされていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項５の軸受け装置。
【請求項７】
前記樹脂の板あるいは樹脂フイルムにコーティングされている摺動膜がダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項５記載の軸受装置。
【請求項８】
前記スリーブの前記固定軸の端面と対向する部分が摺動膜でコーティングされている金属で構成されていることを特徴とする請求項１、請求項２および請求項３記載の軸受け装置。
【請求項９】
前記金属をコーティングしている摺動膜がダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項７記載の軸受け装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の軸受を搭載したことを特徴とする回転駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は情報機器、映像機器に用いられるポリゴンモータなどに搭載される動圧空気軸受の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザプリンタやデジタルコピアの高速化が著しく、卓上の小型のものでも３０枚機というのは普通であり、コピアでは７０―８０枚機というのが一般化してきている。それに伴い、レーザプリンタに使われるポリゴンモータの回転速度も年々増してきている。低価格のレーザプリンタでも３００００ｒｐｍのポリゴンモータが一般的に使われてきており、デジタルコピアでも４００００−５００００ｒｐｍの高速のモータをもちいたポリゴンモータが普通に使われている。そのため最近では高速というだけでなく低コストでかつ高性能のポリゴンモータが求められている。
【０００３】
このポリゴンモータを高速回転させるために重要となるのは軸受であり、３５０００ｒｐｍ程度までの回転数ではオイルを作動流体としたオイル動圧軸受けが一般的によく使われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながらそれ以上の回転数となるとオイル動圧軸受けでは、オイル飛散、劣化等の問題がおこるため、高速で使うのは難しいと同時に軸損失が無視できない程度大きくなる。
オイルの代わりに空気を作動流体とする動圧空気軸受けをもちいれば４００００ｒｐｍ以上の回転数でもオイル飛散や劣化の問題もなく、またその粘土も非常に低いことから、軸損失もオイルに比べ格段に低くおさえることができる（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
以下従来の構成のポリゴンモータの一例について説明する。図３において、マグネット１１３、コア１１４、コイル１１５で構成されるブラシレスモータによりスリーブ１１２が、ハウジング１１６に固定された固定軸１１１に対して回転する。スリーブ１１２が回転を始めるとそれにより空気とスリーブ内壁に形成された溝により動圧が発生しスリーブ１１２が固定軸１１１に対してラジアル方向に浮上する。
【０００６】
またスラスト方向にはスリーブ１１２に形成された螺旋溝により空気はラジアル方向を支えると同時に固定軸１１１の上方に巻き上げられ、スリーブ１１２に一体的に固定されたスラストカバー１１７と固定軸１１１により構成される空間の圧力を上昇させて、スリーブ１１２は固定軸に対して浮上する。上昇した圧力はスラスト絞り１１８に形成された調圧孔によりスリーブ自重との釣り合ったところに安定的浮上する
尚、スリーブ１１２停止時にはスラストカバー１１７と固定軸１１１は固定軸１１１に固定されたスラスト板１１９とスラストカバー１１７に固定されたスラスト絞り１１８を介して接触している。尚このスラスト絞り１１８はスラスト板１１９との接触面積を減らすために、スラスト板１１９との接触面は球面になっている。スラスト絞り１１８はポリイミド等の摺動性樹脂で作られ、スラスト板１１９は超鋼材料等で構成され起動停止時の接触摺動に耐えうることができるようになっている。
【０００７】
このように支持されたスリーブ１１２にポリゴンミラー１２０がミラー押さえ１２１および締結部材のビス１２２により固定されて、スリーブと一体に高速回転をして光を偏向することができる。
【０００８】
尚、前記固定軸１１１および前記スリーブ１１２の内壁には一般的に起動停止の摩耗に
耐えるため、例えば無電解ニッケルをベースにした摺動用のコーティングが施されている。
【特許文献１】特開平４−２７７３１４号公報
【特許文献２】特開２０００−００９１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記の従来構成では、前記スラスト絞り１１８およびスラスト板１１９は、起動停止時接触するため、耐摩耗性が必要とされる。そのため前述したようにスラスト絞り１１８はポリイミド等の耐摩耗性の樹脂を使い、スラスト板１１９は硬度の高い金属をもちいる。また前記固定軸１１１と前記スラスト板１１９は別部材のため、精度良く固定軸に固定する必要がある。そのためこのような構成では部品点数も多くコストを下げることは難しい。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、低コストの動圧空気軸受およびそれを使用した低コストモータを構成する技術を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために固定軸と前記固定軸の周囲に動圧空気軸受けを介して回転自在に支持されたスリーブを備え、前記固定軸の端面と前記端面と対向するスリーブ面の一部に調圧孔を設け、前記動圧空気軸受けにより発生した圧力と前記調圧孔との相乗作用により前記端面より前記スリーブを微少量浮上させるスラスト軸受けを構成しており、すくなくとも前記固定軸の端面全体の一部あるいは全体が球面で構成されており、摺動膜でコーティングして前記スリーブの面の前記固定軸の端面と対向する部分が樹脂の板あるいは樹脂フィルムで構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のような構成をとることで従来例で示しているようにスラスト方向の起動停止時に摺動する部品、スラスト板を別構成で固定軸に固定していた。例えばその部品は超鋼材などで構成されており起動停止の激しい摺動に耐えることができるようになっている。またスラスト絞りは球面状に成形された摺動樹脂のブロックが使われていて、その球面と前記スラスト板が起動停止時接触し摺動していた。しかしながら本発明のような構成をとることで前記スラスト板を、固定軸の端面で代用することが可能となり、また前記球面上のスラスト絞りをポリイミドフィルムなどの安価な部材あるいは表面処理のみで構成することが可能となり、スラスト軸受けを安価に提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の第１の実施の形態の軸受け装置を図面に基づいて説明する。
【００１４】
本発明の実施の形態１のポリゴンモータの概略構成図を図１に示す。このポリゴンモータにおいて、マグネット３、コア４、コイル５で構成される電磁モータによりマグネットが回転力を得る。マグネットが固定されているスリーブ２がその回転力によりハウジング６に固定された固定軸１の周りに回転する。スリーブ２の内壁には動圧発生溝が形成されておりスリーブ２の回転に伴い空気による動圧が発生する。
【００１５】
この発生した動圧はスリーブ２をラジアル方向に浮上させると同時に固定軸１の上方の圧力を高めるように働き、固定軸１の上側の端面とスラストカバー７で囲まれた空間の圧力が上昇する。この圧力はスリーブ２の回転に伴い上昇していくが、スラスト絞り８に形成された調圧孔により回転部の自重が釣り合ったところで釣り合い、スリーブ２はスラスト方向に所望の浮上高さで安定する。こうしてスリーブ２は固定軸１に対してある回転数
以上になると完全に浮上して回転する。このスリーブ２にミラー押さえ２１および締結部材のビス２２によりスリーブ２に固定されたポリゴンミラー２０が回転し、レーザ等を偏向する。しかしながらスリーブ２はある回転数までは固定軸１と接触しながら回転するため、スリーブ２の内壁および固定軸１の側面はラジアル方向の接触を緩和するため摺動膜が成膜されている。例えばスリーブの内壁には無電解ニッケルをベースとした摺動メッキ、固定軸にはダイヤモンドライクカーボンを成膜することで、起動時あるいは停止時の接触に十分耐えうることができる。
【００１６】
スラスト方向に関しては固定軸１の上端部を球形に加工してあり、前記ダイアモンドライクカーボン成膜時に同時に成膜する。またスラスト絞り８には厚手のポリイミト゛フィルム９を接着等で貼り付けてある。もちろんこのポリイミドフィルム９が、その求められる寿命により成形等で形成された板であってもかまわない。さらに前記スラスト板上のフィルムが摺動膜でコーティングされていてもかまわない。起動停止時は固定軸側のダイヤモンドライクカーボンで成膜された球面部と前記フィルム部とが摺動することで必要とする寿命を維持することができる。
【００１７】
以下本発明の第２の実施の形態の軸受け装置を図面に基づいて説明する。
【００１８】
本発明の実施の形態２のポリゴンモータの概略構成図を図２に示す。実施の形態１と同様にこのポリゴンモータにおいてマグネット３、コア４、コイル５で構成される電磁モータによりマグネット３が回転力を得る。マグネット３が固定されているスリーブ２がその回転力によりハウジング６に固定された固定軸１の周りに回転する。スリーブ２の内壁には動圧発生溝が形成されておりスリーブ２の回転に伴い空気による動圧が発生する。
【００１９】
この発生した動圧はスリーブ２をラジアル方向に浮上させると同時に固定軸１の上方の圧力を高めるように働き、固定軸１の上側の端面とスラスト受け２３で囲まれた空間の圧力が上昇する。この圧力はスリーブ２の回転に伴い上昇していくが、スラスト受け２３に形成された調圧孔により回転部の自重が釣り合ったところで釣り合い、スリーブ２はスラスト方向に所望の浮上高さで安定する。こうしてスリーブ２は固定軸１に対してある回転数以上になると完全に浮上して回転する。このスリーブ２にミラー押さえ２１および締結部材のビス２２によりスリーブ２に固定されたポリゴンミラー２０が回転し、レーザ等を偏向する。ここまでの構造はほぼ実施の形態１と同じである。実施の形態２においては、前期スラスト受け２３の端部および固定軸１がダイヤモンドライクカーボンでコーティングされており、スラスト方向に関しては起動停止時スラスト受け２３と、固定軸端部とが接触摺動する。しかしこのように構成されることで所望の軸受け寿命を維持することができる。
【００２０】
もちろん前記スラスト受けが摺動性樹脂構成されており、ダイヤモンドライクカーボンをコーティングされてなくても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の動圧空気軸受は耐磨耗性の高いスラスト軸受けを安価に提供することが可能になり、それを使用したモータは磁気ディスクドライブ、光ディスクドライブ等に使用される回転駆動装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるポリゴンモータの概略構成図
【図２】本発明の実施の形態２におけるポリゴンモータの概略構成図
【図３】従来のポリゴンモータの概略構成図
【符号の説明】
【００２３】
１、１１１  固定軸
２、１１２  スリーブ
３、１１３  マグネット
４、１１４  コア
５、１１５  コイル
６、１１６  ハウジング
７、１１７  スラストカバー
８、１１８  スラスト絞り
９  ポリイミドフィルム
２０、１２０  ポリゴンミラー
２１、１２１  ミラー押さえ
２２、１２２  ビス
２３  スラスト受け
１１９  スラスト板
【図１】
2006207646.tif 000003
【図２】
2006207646.tif 000004
【図３】
2006207646.tif 000005