JP2004084864A - 流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐衝撃性及び起動停止耐久性に優れ、加工コストの低い流体軸受装置を提供する。
【解決手段】一端にスラストプレート１５を有する軸１３と、該軸１３に流体軸受すきまを介して対向するスリーブ１２と、を備えたスピンドルモータにおいて、スラストプレート１５を焼結金属又は含油焼結金属で構成するとともに、軸１３にねじ止めによって固着した。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報機器，音響・映像機器，事務機等に使用される流体軸受装置に係り、特に、磁気ディスク装置（以降はＨＤＤと記す），光ディスク装置等に最適な流体軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような用途に使用される流体軸受装置としては、例えば、図２に示すようなＨＤＤ用スピンドルモータがある。
ベース１に立設した円筒部１ａの内側に、円筒体状のスリーブ２が内挿されていて、これらは一体的に固着されている。このスリーブ２には軸３が回転自在に挿通されていて、軸３とスリーブ２との間には動圧流体軸受部が介在している。そして、軸３の上端には、逆カップ状のハブ４が一体的に取り付けられており、軸３の下端には、円板状のスラストプレート５が圧入により固着されている。
【０００３】
このスラストプレート５の両平面は、スラスト流体軸受Ｓのスラスト受面５ｓ，５ｓとされている。そして、上側のスラスト受面５ｓには一方の相手部材であるスリーブ２の下端面がスラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまを介して対向し、このスリーブ２の下端面がスラスト流体軸受Ｓのスラスト軸受面２ｓとされている。
【０００４】
また、スラストプレート５の下方には、他方の相手部材であるカウンタープレート６が配置され、ベース１に固定されている。このカウンタープレート６の上面が、スラストプレート５の下側のスラスト受面５ｓにスラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまを介して対向して、スラスト流体軸受Ｓのスラスト軸受面６ｓとされている。そして、上記スラスト受面５ｓ，５ｓにヘリングボーン状又はスパイラル状の動圧発生用溝（図示せず）を備えて、スラスト流体軸受Ｓが構成されている。
【０００５】
一方、軸３の外周面には、上下に間隔をおいて一対のラジアル受面３ｒ，３ｒが形成されている。また、スリーブ２の内周面には、ラジアル受面３ｒ，３ｒにラジアル流体軸受Ｒの流体軸受すきまを介して対向してラジアル軸受面２ｒ，２ｒが形成されている。そして、ラジアル受面３ｒ，３ｒとラジアル軸受面２ｒ，２ｒとの少なくとも一方に、ヘリングボーン状又はスパイラル状の動圧発生用溝７，７を備えて、ラジアル流体軸受Ｒ，Ｒが構成されている。
【０００６】
そして、円筒部１ａの外周面にはステータ８が固定され、ハブ４の内周面下側に固定されているロータ磁石９とギャップを介して周面対向して駆動モータＭを形成しており、この駆動モータＭにより軸３とハブ４とが一体的に回転駆動されるようになっている。
軸３が回転すると、スラスト流体軸受Ｓ及びラジアル流体軸受Ｒの各動圧発生用溝のポンピング作用により、各流体軸受Ｓ，Ｒの流体軸受すきまに充填された微量の潤滑剤に動圧が発生して、軸３はスリーブ２の内周面及びカウンタープレート６の上面と非接触となり支承される。
【０００７】
このような従来のスピンドルモータにおいては、スラストプレート５はステンレス鋼で構成されており、また、前述のように軸３に圧入によって固着されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ＨＤＤは記録密度の向上が求められていて、情報を記録するためのトラックの幅が狭くなっているため、回転精度の高い流体軸受の採用が検討されている。さらに、ノート型パソコンのような携帯機器に搭載されるＨＤＤにおいては、薄型化が求められているとともに、可搬性能に優れ（８００Ｇ以上の耐衝撃性）且つ高信頼性（使用環境が変化しても不安定振動が発生しにくい）の流体軸受装置が求められている。
【０００９】
しかしながら、上記のような従来のスピンドルモータにおいてはスラストプレート５は圧入によって軸３に固着されていたので、スラストプレート５の材質としては、耐衝撃性に必要な締結強度を確保するためにヤング率が高いステンレス鋼が採用され、しかも起動停止耐久性を満たすために熱処理して表面硬さを硬くしたものが使用されていた。
【００１０】
このため、スラストプレート５に動圧発生用溝を加工する場合は、化学エッチングや電解エッチング等の方法を用いていたので、加工コストが高く実用化への障害となっていた。
そこで、本発明は、上記のような従来の流体軸受装置が有する問題点を解決し、耐衝撃性及び起動停止耐久性に優れ、加工コストの低い流体軸受装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明の流体軸受装置は、一端にフランジ部を有する軸と、該軸に流体軸受すきまを介して対向する相手部材と、を備えた流体軸受装置において、前記フランジ部を焼結金属又は含油焼結金属で構成するとともに、前記軸にねじ止めによって固着したことを特徴とする。
【００１２】
このような構成の流体軸受装置は、焼結金属又は含油焼結金属で前記フランジ部を構成したので、起動停止耐久性が優れている。特に、焼結金属，含油焼結金属が、境界潤滑性に優れた金属や固体潤滑剤等の潤滑性を有する成分を金属粉に混合して焼結したものである場合は、起動停止耐久性がさらに優れている。なお、含油焼結金属とは、前記焼結金属に潤滑性を有する油等を含浸させたものである。
【００１３】
また、焼結金属又は含油焼結金属を用いたので、前記フランジ部を製造するに際して切削加工や熱処理による硬化処理等を省略することが可能であり、さらに、前記フランジ部の両平面に動圧発生用溝を加工する場合は、焼結前又は焼結後にプレスによる押圧成形によって動圧発生用溝を加工することができるので、前記フランジ部の加工コストが低い。
【００１４】
さらに、前記フランジ部をねじ止めによって前記軸に固着したので、十分な締結強度が確保されて耐衝撃性が優れている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る流体軸受装置の実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の流体軸受装置の一実施形態であるＨＤＤ用スピンドルモータの縦断面図である。
まず、スピンドルモータの構造を説明する。なお、以下の説明における上，下等の方向を示す用語は、特に断りがない限り、説明の便宜上、図１におけるそれぞれの方向を意味するものである。
【００１６】
このスピンドルモータは、ハブ１４が固着された軸１３と、ベース１１の円筒部１１ａに取り付けられたスリーブ１２とから構成されている。
軸１３はスリーブ１２に回転自在に挿通されていて、軸１３とスリーブ１２との間にはラジアル流体軸受Ｒが介装されている。また、軸１３の一端にはスラストプレート１５が備えられていて、スラストプレート１５の両平面と、これに対向するスリーブ１２及びカウンタープレート１６との間に、スラスト流体軸受Ｓが設けられている。なお、スラストプレート１５が本発明の構成要件たるフランジ部に相当し、スリーブ１２及びカウンタープレート１６が本発明の構成要件たる相手部材に相当する。
【００１７】
ベース１１の円筒部１１ａの外周面にはステータ１８が固定されていて、ハブ１４の内周面に固定されたロータ磁石１９とギャップを介して周面対向して駆動モータＭを形成している。
そして、駆動モータＭによりハブ１４と軸１３とを一体的に回転駆動させると、スラスト流体軸受Ｓ及びラジアル流体軸受Ｒにより、軸１３がスリーブ１２及びカウンタープレート１６に対して回転自在に支承されるようになっている。
【００１８】
次に、上記のようなスピンドルモータの構造を、さらに詳細に説明する。
ベース１１の中央部に立設されている円筒部１１ａの内側には円筒体状のスリーブ１２が内挿されていて、これらは一体的に固着されている。そして、このことによりスリーブ１２の外周面と円筒部１１ａの内周面との間に、環状すきまである潤滑剤溜まり２２が形成されている。この潤滑剤溜まり２２の構造については、後にさらに詳述する。
【００１９】
スリーブ１２には中空状の軸１３が回転自在に挿通されていて、軸１３の内周面には雌ねじ１３ｆが形成されている。なお、軸１３は中実軸でもよい。また、軸１３の材質は、硬さが高くて耐食性に優れた材料であれば特に限定されるものではないが、例えばマルテンサイト系のステンレス鋼やオーステナイト系ステンレス鋼に、熱処理を施して表面を硬化させたものあるいはメッキやダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜による表面処理を行って表面を硬化させたものがあげられる。
【００２０】
この軸１３の上端部１３ａは他部より小径となっていて、この小径な上端部１３ａを浅い逆カップ状のハブ１４の中央部に設けられた穴に圧入することにより、軸１３とハブ１４とが一体に固着されている。そして、小径な上端部１３ａと大径な他部との境目に形成される前記大径な他部の上端面１３ｂにハブ１４の下面が当接されるから、軸１３とハブ１４とは十分な耐衝撃性を確保するに足る強度で固着される。
【００２１】
また、スリーブ１２の下端より突出した軸１３の下端には、円板状のスラストプレート１５が固定されている。このスラストプレート１５は焼結金属又は含油焼結金属で構成されている。この焼結金属や含油焼結金属は境界潤滑性に優れた金属，固体潤滑剤等の潤滑性を有する成分を含有しており、さらに含油焼結金属はそれに加えて油が含浸されているので、このような材質でスラストプレート１５を構成すればスピンドルモータの起動停止耐久性を優れたものとすることができる。
【００２２】
また、スラストプレート１５を製造するに際して切削加工や熱処理による硬化処理等を省略できるので、スピンドルモータの加工コストが低い。さらに、スラストプレート１５の両平面に動圧発生用溝を加工する場合は、焼結前又は焼結後にプレスによる押圧成形によって加工することができるので、スラストプレート１５の加工コストが低い。
【００２３】
なお、スラストプレート１５の両平面に動圧発生用溝を設けた方が起動停止耐久性に優れるが、スピンドルモータの使用姿勢や荷重条件等によっては、片方の平面（負荷の少ない側）　あるいは両平面の動圧発生用溝を省略することも可能である。
焼結金属としては、鉄，錫，亜鉛，炭素等のうちの少なくとも１種を含んだ銅合金系の金属粉末を焼き固めたもの（焼結したもの）が好ましく、含油焼結金属としては、前記焼結金属に潤滑剤である油を含浸させたものが、摺動性と加工性を兼ね備えているため好ましい。
【００２４】
このスラストプレート１５は、軸１３の内周面に設けられた雌ねじ１３ｆに螺合した止めねじ２０により固着されていて、軸１３とスラストプレート１５とは十分な耐衝撃性を確保するに足る締結強度（抜け荷重）で固着されている。止めねじ２０は、スピンドルモータの使用中のゆるみ防止のために、軸１３の回転方向に応じて右ねじ又は左ねじを使い分けることが好ましい。このようにスラストプレート１５の固着をねじ止めによって行うと、圧入の場合のようにスラストプレート１５に用いる素材のヤング率が制限されることがなく、耐衝撃性に必要な締結強度の確保が容易である。
【００２５】
このとき、中空状の軸１３はその内径より大径な凹状部である接合部３０を下端面に有し、また、止めねじ２０は頭部２０ａと雄ねじを有する先端部２０ｃとの間に円柱状の円柱部２０ｂを有していて、これら接合部３０及び円柱部２０ｂは、スラストプレート１５の中央部に設けられた止めねじ２０を挿入するための穴１５ｂとほぼ同径となっている。
【００２６】
円柱部２０ｂが穴１５ｂと凹状の接合部３０とに嵌合されることによりスラストプレート１５が軸１３に取り付けられているので、接合部３０の内周面が止めねじ２０の円柱部２０ｂを介してスラストプレート１５を軸１３に対して同軸に案内する案内面として作用して、スラストプレート１５は軸１３に５０μｍ以下の同軸度で取り付けられる。
【００２７】
また、軸１３の下端面にスラストプレート１５の上面が当接された形態で、スラストプレート１５が軸１３に取り付けられているので、スラストプレート１５の厚さが薄くてもスラストプレート１５の端面の振れが小さい。
なお、止めねじ２０の頭部２０ａの形状としては、図示の平頭形に限定されることはなく、丸小ねじのような丸頭形や皿小ねじのような皿頭形など適宜変更してもよい。
【００２８】
そして、スラストプレート１５の下側の平面は、ベース１１の中央部に取り付けたカウンタープレート１６の上面と対向している。また、スラストプレート１５の上側の平面は、スリーブ１２の下端面と対向している。なお、カウンタープレート１６は、ベース１１と一体に形成されていてもよい。
カウンタープレート１６の上面の中央部（軸１３の真下の位置）には、止めねじ２０の頭部２０ａを収納する凹部１６ａが設けられている。そうすれば、止めねじ２０をスラストプレート１５に没入した形態で取り付ける必要がなく、スラストプレート１５の加工が容易となる。
【００２９】
なお、スラストプレート１５を固定する止めねじ２０を頭部２０ａが没入した形態で取り付けた場合は、凹部１６ａは設ける必要はない。
スラストプレート１５の上下の両平面はスラスト受面１５ｓ，１５ｓとされる。そして、上側のスラスト受面１５ｓにスラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまを介して対向するスリーブ１２の下端面と、下側のスラスト受面１５ｓにスラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまを介して対向するカウンタープレート１６の上面とが、それぞれスラスト軸受面１２ｓ，１６ｓとされて、相対するスラスト受面１５ｓ，１５ｓ及びスラスト軸受面１２ｓ，１６ｓのうち少なくとも一方に、例えばヘリングボーン状の動圧発生用溝（図示せず）を備えてスラスト流体軸受Ｓを構成している。
【００３０】
なお、この動圧発生用溝をスラストプレート１５の両平面（スラスト受面１５ｓ，１５ｓ）に設ける加工方法は特に限定されるものではなく、塑性加工，切削加工，化学エッチング，電解エッチング等があげられる。塑性加工であるコイニング加工は、プレス等を用いて金型をスラストプレート１５に押圧することにより前記動圧発生用溝を刻印する方法であるので、エッチングと比較すると量産性に優れていて低コストである。
【００３１】
ここで、カウンタープレート１６のベース１１への固着方法について説明する。カウンタープレート１６は、ベース１１の中央部に設けた穴にすきまばめ又は軽圧入されていて、カウンタープレート１６の外周部がベース１１の円筒部１１ａの下部に、複数の止めねじ３１によってねじ止めされている。
このカウンタープレート１６は外周部に段差を有していて、外周部は他部より厚さが薄くなっている。すなわち、図１から分かるように、カウンタープレート１６は、上面側の外径寸法が大きく下面側の外径寸法が小さい２段構造の板状部材であって、カウンタープレート１６の縦断面形状は略凸字状となっている。
【００３２】
カウンタープレート１６が上記のような構造を有していることから、カウンタープレート１６をベース１１に取り付けた際には、ベース１１の中央部に設けた前記穴の内周面とカウンタープレート１６の下面側の外径寸法が小さい部分の外周面とから環状溝２８が形成される。止めねじ３１はこの環状溝２８の部分に取り付けられていて、止めねじ３１の頭部は環状溝２８内に収納されている。なお、このような環状溝２８は、カウンタープレート１６の全周にわたって設けてもよいが、一部分に設けてもよい。
【００３３】
このように、ベース１１とカウンタープレート１６とをねじ止め３１により固着したので、加締めによる固着のようにベース１１及びカウンタープレート１６に荷重が加えられることがなく、ベース１１及びカウンタープレート１６に変形が生じることがない。したがって、カウンタープレート１６の上面に形成されるスラスト軸受面１６ｓが変形して、スラスト軸受面１６ｓの平面度が低下するという問題が生じることがない。
【００３４】
また、カウンタープレート１６の上面の一部が、ベース１１の中央部に設けた前記穴の底面と当接していることから、カウンタープレート１６は該穴において水平且つ安定した姿勢で配置される。
なお、止めねじ３１の代わりにピンを使用してもよい。また、止めねじ３１を使用する代わりに環状溝２８に接着剤を充填することにより、ベース１１とカウンタープレート１６とを固着してもよい。あるいは、止めねじ３１でベース１１とカウンタープレート１６とを固着した上、環状溝２８に接着剤を充填して固着を強化してもよい。止めねじ３１と接着剤とを併用すれば、止めねじ３１の周囲が接着剤により覆われるので、外部からの振動や衝撃等によって止めねじ３１が緩むことが防止される。
【００３５】
また、環状溝２８に接着剤を充填すると、ベース１１とカウンタープレート１６との接合部分のすきまに接着剤が浸透していき、ベース１１とカウンタープレート１６との固着が強化されるとともに、前記接合部分が封止される。前記接合部分のすきまが接着剤により密封されると、スピンドルモータの回転中に前記接合部分から、スピンドルモータの内部に充填された潤滑剤が流出するおそれが小さくなる。なお、接着剤を充填した後に７０〜１００℃に加熱して接着剤を完全に硬化させることにより、固着強度の確保を図ることが好ましい。
【００３６】
接着剤の種類は特に限定されるものではなく、エポキシ系の接着剤、嫌気性の接着剤、紫外線硬化型の接着剤、あるいはこれらのうちの複数を併用したタイプの接着剤であってもよい。また、十分な固着強度を得ることができ、前記接合部分を封止してスピンドルモータの内部に充填された潤滑剤が流出することを防止できれば、接着剤の代わりに封止材を用いてもよい。
【００３７】
一方、軸１３の外周面には、軸方向に間隔をおいて上下に一対のラジアル受面１３ｒ，１３ｒが形成されるとともに、このラジアル受面１３ｒ，１３ｒにラジアル流体軸受Ｒの流体軸受すきまを介して対向するラジアル軸受面１２ｒ，１２ｒが、スリーブ１２の内周面に形成されている。そして、相対するラジアル受面１３ｒ，１３ｒ及びラジアル軸受面１２ｒ，１２ｒのうち少なくとも一方に、例えば略くの字状のヘリングボーン状の動圧発生用溝１７，１７を備えて、ラジアル流体軸受Ｒ，Ｒが構成されている。
【００３８】
なお、動圧発生用溝１７，１７を設ければ、軸１３とスリーブ１２との間が流体潤滑状態となって回転中の振れ精度を小さくできるが、スピンドルモータの使用条件によっては、スリーブ１２を含油焼結金属で構成して動圧発生用溝１７，１７を省略することにより、軸１３とスリーブ１２との間を境界潤滑状態とすることもできる。
【００３９】
動圧発生用溝１７を設ける加工方法は特に限定されるものではなく、スラストプレート１５の両平面に設けた動圧発生用溝の場合と同様の慣用の方法が採用される。
ラジアル軸受面１２ｒ、すなわちスリーブ１２の内周面に動圧発生用溝１７を加工すると、量産性に優れたボール転造等の塑性加工あるいはバイトによる切削加工により動圧発生用溝１７を加工できるので、好ましい。ボール転造は、軸の外周にはめ合わせた中空状の外筒に複数個の鋼球を保持させた転造治具を、スリーブに押し込むことによって加工する方法である。
【００４０】
すなわち、スリーブ１２を旋盤上で切削加工した後、旋盤の主軸をゆっくり正逆回転させながら転造治具をスリーブ１２に押し込んで相対移動させることにより内周面にヘリングボーン状（略くの字状）の溝加工を行い、その後に溝周辺の盛り上がり部分を除去する仕上げ切削やボール通しなどの仕上げ加工を必要に応じて行う。もちろん旋盤上でなく、転造装置を用いて転造治具を左右に正逆回転させながら固定されたスリーブ１２に押し込み、ヘリングボーン状の溝を転造加工してもよい。
【００４１】
２つの動圧発生用溝１７，１７のうち外気側に位置する方は、溝長さが外気側より内側の方が僅かに短い内向き非対称溝パターン（非対称ヘリングボーン状の動圧発生用溝）となっていて、このことは以下の理由により好ましい。すなわち、軸１３の回転に伴って外気側から内側へ向かって潤滑剤を押し込む圧力が働くので（ポンプイン）、ラジアル流体軸受Ｒの流体軸受すきま内の潤滑剤が、軸１３の回転に伴う遠心力によって外部に飛散することが防止される。
【００４２】
このことをさらに詳細に説明する。動圧発生用溝１７は、軸１３の円周方向に沿って所定の間隔で並べられた複数の略くの字状の溝で構成されている。２カ所に設けられた動圧発生用溝１７，１７のうち、外気側に位置する動圧発生用溝１７（図１においては上側の動圧発生用溝１７）を、そのパターンが軸方向に非対称な形状とする。そして、他方の動圧発生用溝１７（図１においては下側の動圧発生用溝１７）のパターンを、軸方向に対称な形状とする。
【００４３】
すなわち、外気側に位置する動圧発生用溝１７においては、略くの字状の溝の軸方向の幅のうち屈曲部から外気側の端部までの幅を、屈曲部から内側の端部までの幅より大とする。
なお、本実施形態においては、外気側とは、軸１３において、スピンドルモータの外気に向いている側（図１においては上方）、すなわち、スラスト流体軸受Ｓが設けられている側とは反対側を意味するものである。また、内側とは、外気側とは反対側、すなわち、スラスト流体軸受Ｓが設けられている側を意味するものである。
【００４４】
また、回転中にスラスト流体軸受Ｓ及びラジアル流体軸受Ｒの流体軸受すきま内の潤滑剤へ気泡が巻き込まれることを少なくするためには、スラスト流体軸受Ｓ及びラジアル流体軸受Ｒに設ける動圧発生用溝は、溝角度（回転方向に対してなす角度）を３０°以下、好ましくは２５°以下とし、溝の本数を１０本以上、好ましくは１２本以上とすることが望ましい。
【００４５】
特に、ラジアル流体軸受Ｒに設けるヘリングボーン状の動圧発生用溝１７の軸受幅（動圧発生用溝１７の軸方向の幅）が軸径よりも小さい場合には、溝角度を２５°以下とし、溝の本数を１２本以上、好ましくは１６本以上とすることが望ましい。潤滑剤に気泡が巻き込まれると、回転中の不安定振動の原因となり回転精度が劣化しやすい。
【００４６】
また、上下２つのラジアル流体軸受Ｒ，Ｒに挟まれたスリーブ１２の内周面（軸１３の外周面でもよいし、あるいはスリーブ１２の内周面と軸１３の外周面との双方でもよい）には、ラジアル流体軸受Ｒの軸受すきまに向かってすきまが狭くなるテーパ状の周溝からなる逃げ溝２１を設けている。このことにより、スピンドルモータを薄型化した場合でも、ラジアル流体軸受Ｒ，Ｒの作用点間距離である軸受スパンを大きく取ることができるので、該スピンドルモータはモーメント耐力に優れる。また、逃げ溝２１は、ラジアル流体軸受Ｒの軸受すきまよりもすきまが大きいので、潤滑剤の流体摩擦が小さくなる。よって、該スピンドルモータは、軸受トルクが小さく低消費電力である。
【００４７】
なお、駆動モータＭを構成するロータ磁石１９及びステータ１８の軸方向位置を若干ずらし、軸方向の吸引力が作用するようにして、スリーブ１２の下端面側で負荷を主に分担するようにし、さらに、スラストプレート１５の下側のスラスト受面１５ｓの有効面積を、上側のスラスト受面１５ｓの有効面積よりも小さく設計することにより（軸受有効径を小さく設計する）、反負荷側の軸受トルクを削減するようにしてもよい。そうすれば、スピンドルモータの消費電力を少なくすることができる。
【００４８】
次に、前述の潤滑剤溜まり２２の構造について説明する。
スリーブ１２の外周面と円筒部１１ａの内周面との間には環状すきまが介在していて、該環状すきまが潤滑剤溜まり２２を形成している。潤滑剤溜まり２２の内面を形成する円筒部１１ａの内周面はテーパ面２４とされていて、これにより潤滑剤溜まり２２は下方のスラスト流体軸受Ｓに向かってすきまが徐々に狭くなっている。
【００４９】
もっとも、テーパ面２４は必ずしも円筒部１１ａの内周面に形成するとは限らず、スリーブ１２の外周面に形成してもよく、あるいはスリーブ１２の外周面と円筒部１１ａの内周面との双方に形成してもよい。
また、潤滑剤溜まり２２の下端には、スラストプレート１５の外周面１５ａとそれに対向する部材である円筒部１１ａの内周面との間に形成される円環状のすきまに向かって開口している潤滑剤供給路２５が設けられている。
【００５０】
そして、スラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまに近接して連通する潤滑剤供給路２５の開口部は、スラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまとほぼ等しいか、又は僅かに大きくなっていて、表面張力に基づく毛管現象により潤滑剤が潤滑剤供給路２５からスラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまに導入されやすいようになっている。
【００５１】
本実施形態においては、環状すきまからなる潤滑剤溜まり２２の下部の全体が潤滑剤供給路２５を形成している（すなわち、潤滑剤供給路２５が環状すきま状である）が、潤滑剤溜まり２２の下部のうち一カ所にスリット状の潤滑剤供給路２５を設けてもよいし（つまり、その他の部分は、スリーブ１２の外周面と円筒部１１ａの内周面とが接触していて閉口している）、複数箇所にスリット状の潤滑剤供給路２５を設けてもよい。
【００５２】
また、本実施形態においては、円筒部１１ａの内周面の全てをテーパ面２４として、潤滑剤溜り２２のテーパ面２４の一部を潤滑剤供給路２５とし、スラストプレート１５の外周面１５ａと円筒部１１ａの内周面との間に形成される円環状のすきまに、テーパ面２４を直接連通させている。しかし、円筒部１１ａの内周面のうち上部をテーパ面２４とし、下部はスリーブ１２の外周面と平行な面として、この平行面により形成される環状のすきまが潤滑剤供給路２５を構成するような構造としてもよい。
【００５３】
このような潤滑剤溜まり２２の上部には、外気と連通する空気抜き孔２３が開口している。空気抜き孔２３は、潤滑剤溜まり２２の最上部から垂直に伸び、スリーブ１２の上端面に開口している。すなわち、円筒部１１ａのスリーブ１２とのはめあい面に軸方向のスリットを形成するように設けられている。もちろん、潤滑剤溜まり２２の上部から水平に伸び、途中で上方に屈曲してスリーブ１２の上端面に開口するように設けてもよい。
【００５４】
次に、当該スピンドルモータへの潤滑剤の充填方法について説明する。
スピンドルモータへの潤滑剤の注入は、スピンドルモータの組み立て途中に、例えば、スピンドルモータのうち流体軸受部分（軸１３，スリーブ１２，カウンタープレート１６，ベース１１からなる部分）のみを組み立てた段階で、大気下において空気抜き孔２３からディスペンサ等を使用して行う。そして、潤滑剤を注入した後に軸１３の上端にハブ１４を取り付けて、スピンドルモータを完成させる。
【００５５】
なお、中空状の軸１３が有する穴（軸１３を軸方向に貫通する穴）から注入してもよく、また、カウンタープレート１６の中心に厚み方向の通し穴からなる貫通穴を備えている場合は、該貫通穴から注入してもよい。ただし、中空状の軸１３が有する穴から注入する場合は、止めねじ２０にも、該止めねじ２０を軸方向に貫通する穴を設けておく必要がある。
【００５６】
なお、軸１３が有する穴やカウンタープレート１６の貫通穴から潤滑剤を注入する場合は、スピンドルモータ全体を組み立てた後に潤滑剤の注入を行うこともできる。
前記貫通穴から潤滑剤を注入した後は、貫通穴にボールや円筒部材等（図示せず）を圧入することにより、該貫通穴を密封してもよい。そうすれば、異物等がスピンドルモータ内に侵入することが防止される。そして、圧入したボールの外部衝撃による脱落やボール圧入部のすきまからの油もれを防止するために、ボールの圧入後にカウンタープレート１６の下面にシート部材や粘着シール部材等を接着してもよい。ただし、この貫通穴は、流体軸受の性能上は必ずしも密封する必要はないので、潤滑剤の注入口として使用した後は空気抜きのために使用してもよい。
【００５７】
次に、潤滑剤を注入したスピンドルモータを、真空槽内に移す等の手段により真空下に保持し、脱気を行う。注入された潤滑剤のうち、スラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまの一部の空間に位置する潤滑剤や、スラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきまの近傍に位置する潤滑剤は、表面張力の作用によってすきまの狭い方に引き込まれて、スラスト流体軸受Ｓの流体軸受すきま内を満たし、続いて、ラジアル流体軸受Ｒの流体軸受すきまや逃げ溝２１内に広がってゆく。
【００５８】
本実施形態においては、注入された潤滑剤が各流体軸受すきま全体に充填されるまでの期間は、スピンドルモータが真空下に保持されているので、潤滑剤が各流体軸受すきまに充填される際に、各流体軸受すきまや逃げ溝２１内に気泡が巻き込まれて残留することがほとんどない。よって、このような方法により潤滑剤を充填したスピンドルモータは、回転中に不安定振動が生じにくい。
【００５９】
通常の場合は、潤滑剤が注入されてから各流体軸受すきま全体に充填されるまでに、数分から数十分の時間を要するので、この間にスピンドルモータを真空下に保持すれば、真空下で潤滑剤を注入した場合と同様の脱気効果が得られる。
このとき、スピンドルモータを高温に保ちながら真空下に保持すると、潤滑剤の粘度が低下して、潤滑剤が各流体軸受すきま内を広がってゆく速度を高めることができるので、潤滑剤が注入されてから各流体軸受すきま全体に充填されるまでの期間を短縮することができる。
【００６０】
また、潤滑剤の注入は大気下で行うので、真空下で潤滑剤の注入を行う場合のような複雑な設備を必要とせず低コストである。さらにまた、真空下における工程は、単にスピンドルモータを真空下に保持するだけでよいので、作業性，量産性も優れている。
スピンドルモータを保持する圧力は、大気圧より低い圧力であればよいが、気泡の残留をより確実に防止するためには、０．０３ＭＰａ以下がより好ましく、０．０２ＭＰａ以下がさらに好ましい。
【００６１】
また、スピンドルモータを真空下に保持する期間は、潤滑剤の注入直後から潤滑剤が各流体軸受すきま全体に充填されるまでの期間のうち少なくとも一部の期間であればよいが、気泡の残留をより確実に防止するためには、本実施形態のように潤滑剤の注入直後から潤滑剤が各流体軸受すきま全体に充填されるまでの期間全体であることがより好ましい。
【００６２】
本実施形態においては、スピンドルモータ全体を組み立てた後に真空下で保持したが、スピンドルモータのうち一部を組み立てた段階（例えば、スピンドルモータのうち前記流体軸受部分のみを組み立てた段階）で潤滑剤を注入し、この状態で真空下で保持し、その後に、軸１３の上端にハブ１４を取り付けてスピンドルモータを完成させてもよい。
【００６３】
また、スピンドルモータの完成後や使用前に、所定の回転数で短時間（少なくとも１分間以上）回転させるエージングを行うと、動圧発生用溝の自己排出機能により、残留する気泡の除去がより確実となり好ましい。
このように注入された潤滑剤は、表面張力の作用によりスラスト流体軸受Ｓ及びラジアル流体軸受Ｒの各流体軸受すきまを満たすとともに、余分な潤滑剤は潤滑剤供給路２５を経て潤滑剤溜まり２２に溜まって、表面張力に基づく毛管現象によりテーパ面２４に保持される。したがって、潤滑剤の注入量が過剰であっても、余分な潤滑剤が潤滑剤溜まり２２に貯蔵されるので問題ない。また、運搬時や取り扱い時にスピンドルモータが倒置されたとしても、潤滑剤溜まり２２内の潤滑剤が外部に流出することはない。
【００６４】
また、潤滑剤溜まり２２のすきまの大きさが、テーパ面２４により下方の潤滑剤供給路２５に向かって狭くなっているため、外部衝撃で飛散した潤滑剤も、外部に流出しない限りは潤滑剤溜まり２２のすきまの狭い潤滑剤供給路２５の方に自然に集められる。そして、潤滑剤溜まり２２の上部（すきまの広い方）に集まった気泡は、空気抜き孔２３を通って外部に排出される。
【００６５】
駆動モータＭにより、被回転体である図示しない磁気ディスクを外周部に搭載するハブ１４と軸１３とを一体的に回転駆動させると、スラスト流体軸受Ｓ及びラジアル流体軸受Ｒの各動圧発生用溝のポンピング作用により、各流体軸受Ｓ，Ｒの流体軸受すきまに充填されている潤滑剤に動圧が発生して、軸１３はスリーブ１２及びカウンタープレート１６と非接触となり支承される。なお、前記磁気ディスクはクランプ部材でねじ止めされているので、十分な耐衝撃性を確保するに足る強度で固着されている。
【００６６】
運転が長期に及んで、流体軸受すきまに保持されている潤滑剤が次第に蒸発したり飛散したりして不足してくると、潤滑剤溜まり２２内に表面張力に基づく毛管現象で保持されている潤滑剤が、その不足分に応じてテーパ面２４に案内されつつすきまの狭い方に吸引され、各流体軸受すきま内に潤滑剤が満たされるまで補給される。すなわち、各流体軸受すきま内の潤滑剤の減少に伴い、潤滑剤供給路２５を経由してすきまの狭い流体軸受すきまに毛管現象で吸引され、潤滑剤溜まり２２のテーパ面２４の表面張力が釣り合う位置で安定する。こうして、潤滑剤の減少分だけ自動的に潤滑剤が補給される。
【００６７】
このように本実施形態のスピンドルモータは、潤滑剤溜まり２２の環状すきまがテーパ状であるから、潤滑剤は表面張力によりすきまの狭い方に吸引され、一方、組み立て時に巻き込んだ残留気泡は、すきまの広い方に分離され排出される。したがって、各流体軸受すきまには気泡のない潤滑剤が自動的に確実に補給されて、常時潤滑剤で満たされた状態となり、長期にわたり使用しても信頼性が高く耐久性に優れている。
【００６８】
また、潤滑剤の注入量に過不足があったとしても、潤滑剤が外部に飛散したり、長期間の使用において各流体軸受すきま内の潤滑剤が枯渇したりするおそれが小さい。
特に、含油焼結金属を用いた場合には、長期にわたる運転の間に潤滑剤が飛散し枯渇することによって潤滑不良となるという問題が生じるおそれがあるが、本実施形態のようなスピンドルモータであれば、そのような問題が生じることを効果的に防止できる。
【００６９】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、スピンドルモータは、本実施形態のようなスリーブ固定−軸回転タイプでもよいが、軸固定−スリーブ回転タイプでもよい。
また、流体軸受の構造，空気抜き孔２３，潤滑剤溜まり２２，潤滑剤供給路２５の構造、動圧発生用溝のパターン、スピンドルモータの細部の構造等に関しては、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できるならば、必要に応じて適宜変更することが可能である。
【００７０】
例えば、潤滑剤溜まり２２を構成するテーパ面２４は、潤滑剤溜まり２２が流体軸受すきまに向かって徐々にすきまが狭くなる形状となるならば、種々の曲面であってもよい。
また、動圧発生用溝はヘリングボーン状やスパイラル状に限定されるものではなく、動圧流体軸受として機能すれば、どのような溝パターンでもよい。また、該溝の加工方法は、材質や必要精度に応じて、化学エッチング，電解エッチング，塑性加工，切削加工，レーザ加工，イオンビーム加工，ショットブラスト等を適用することができる。
【００７１】
さらに、軸１３，スリーブ１２等のスピンドルモータを構成する部材の材質は、特に限定されるものではなく、スピンドルモータを構成する部材に通常使用される金属（ステンレス鋼，銅合金，アルミ合金等），焼結金属，含油焼結金属，プラスチック，セラミック等の材料であれば問題なく使用できる。すなわち、ステンレス鋼同士や銅合金同士の組み合わせでもよく、鉄と銅合金，鉄とアルミ合金といった異種金属の組み合わせでもよく、さらに、金属とプラスチック等の組み合わせでもよい。もちろん、メッキやＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボンコーティング）のような表面処理を必要に応じて流体軸受面に施して、起動停止時の摺動性を向上させてもよい。
【００７２】
さらに、本実施形態においては、流体軸受装置としてスピンドルモータを例示して説明したが、本発明は他の種々の流体軸受装置に対して適用することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の流体軸受装置は、耐衝撃性及び起動停止耐久性に優れ、加工コストが低い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体軸受装置の一実施形態であるスピンドルモータの縦断面図である。
【図２】従来のスピンドルモータの縦断面図である。
【符号の説明】
１２　　スリーブ
１３　　軸
１５　　スラストプレート
１６　　カウンタープレート
２０　　止めねじ
Ｒ　　ラジアル流体軸受
Ｓ　　スラスト流体軸受

Claims (1)

1. 一端にフランジ部を有する軸と、該軸に流体軸受すきまを介して対向する相手部材と、を備えた流体軸受装置において、前記フランジ部を焼結金属又は含油焼結金属で構成するとともに、前記軸にねじ止めによって固着したことを特徴とする流体軸受装置。

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