JPH09329129A - 動圧軸受装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受部の長寿命化を図る。 【解決手段】 回転部材３０及び固定部材３２の少なく
とも一方の軸受面を潤滑性樹脂層３４により構成し、軸
受面の耐摩耗性、耐焼き付き性を向上すると共に、潤滑
性樹脂層３４側の母材を高熱伝導率のアルミ材により構
成し、軸受部での発生熱を良好に放熱するようにし、且
つアルミ材と潤滑性樹脂層３４との結合剤として用いら
れるシランカップリング剤（シランカップリング剤の被
膜３３）によって、該アルミ材と潤滑性樹脂層３４との
密着性を高めて当該潤滑性樹脂層３４の剥離を防止する
と共に該アルミ材を防錆するように構成してなるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧軸受装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ポリゴンミラー駆動用モータやハードデ
ィスク駆動モータ等は、高精度且つ高速回転が要求され
ることから、空気或いはオイル等の流体を利用した動圧
軸受装置が用いられつつある。この動圧軸受装置を用い
た装置例として、例えば図１に示されているようなポリ
ゴンミラー駆動用モータがある。この図１に示されたポ
リゴンミラー駆動用モータは、デジタルコピー、レーザ
プリンタ等におけるレーザスキャナーを構成するもので
あって、１００００〜３００００ＲＰＭ以上の高速回転
をするため、軸受には非接触で回転支持可能な空気動圧
軸受等が用いられている。

【０００３】すなわち、図１において、ベース８にネジ
止め固定された軸受（固定部材）５内に、数μｍ〜十数
μｍの隙間を隔ててロータ（回転部材）２が挿入されて
おり、当該ロータ２の外周面１４に形成されたスパイラ
ル溝１５と軸受５の内周面とで構成される空気動圧軸受
４によって上記ロータ２が高速回転可能に支承される構
成になされている。さらに上記ベース８の中央柱状部の
外周には、駆動コイル９が嵌合固定されており、その駆
動コイル９に周対向するようにして、駆動用の磁気回路
をつくる環状マグネット１０が配置されている。この環
状マグネット１０は、上記ロータ２の内部に鉄製のヨー
ク１９を介して配置されており、上記駆動コイル９と共
にモータ駆動部を構成している。

【０００４】また、上記ロータ２の先端部（図示上端
部）には凸部１３が設けられており、この凸部１３に対
してポリゴンミラー１が嵌合されている。このポリゴン
ミラー１上には、波形ばね１７を介してバランスプレー
ト１６が同軸に載置されており、そのバランスプレート
１６側から差し込まれた固定ネジ１８がロータ２の凸部
１３に螺着されることによってポリゴンミラー１の固定
が行われている。

【０００５】さらに上記ベース８の中央柱状部の上部外
周及びバランスプレート１６の内周には、一対の環状マ
グネット１１，１２が周対向するように取り付けられて
いる。これらの各環状マグネット１１，１２には、軸方
向に極性を逆にして着磁が行われており、これによって
磁気スラスト軸受が構成されている。

【０００６】そして、駆動コイル９に所定の駆動電圧が
印加されると、ロータ２と共にポリゴンミラー１が回転
し、このポリゴンミラー１の回転によって該ポリゴンミ
ラー１に収束されたレーザー光が図示されない画像記録
媒体上を走査するようになっている。この時、ロータ２
は、ロータ２と軸受５との間に発生する圧力によってラ
ジアル方向に支持されると共に、一対の環状マグネット
１１，１２よりなる磁気スラスト軸受によって浮上支持
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記動圧軸受
４にあっては、前述したように数μｍ〜十数μｍの動圧
発生用隙間を隔てて軸受５に対してロータ２が挿入され
ていることから、起動停止時に両部材の軸受面同士が接
触して摩耗が生じたり、大きな外乱により両部材の軸受
面同士が接触して損傷を受け例えば使用時に焼き付き等
が発生する等して、長寿命化が図れないといった問題が
あった。

【０００８】そこで本発明は、軸受の摩耗や焼き付き等
が防止され軸受の長寿命化が図られる動圧軸受装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の動圧軸受装置は、回転部材に形成された
軸受面と固定部材に形成された軸受面とを対向配置し当
該軸受面間に生じる動圧作用によって前記回転部材を回
転自在に支承する動圧軸受装置において、前記回転部材
及び前記固定部材の少なくとも一方の軸受面に潤滑性樹
脂層を設けてこの潤滑性樹脂層により軸受面を構成する
と共に、この潤滑性樹脂層が設けられた側の部材をアル
ミ材により構成し、このアルミ材と前記潤滑性樹脂層と
の結合剤としてシランカップリング剤を用いたことを特
徴としている。

【００１０】このような請求項１における動圧軸受装置
によれば、回転部材及び固定部材の少なくとも一方の軸
受面に設けられた潤滑性樹脂層は、耐摩耗性、耐焼き付
き性に優れている。また、このような潤滑性樹脂層は熱
伝導が悪く軸受部で発生する熱が良好に放熱されない
が、該潤滑性樹脂層が形成される部材を熱伝導率が高い
アルミ材により構成すると、当該アルミ材によって軸受
部で発生する熱が良好に放熱され、周辺の他の部材に悪
影響を及ぼす畏れが低減される。また、アルミ材と潤滑
性樹脂層との結合剤として用いられるシランカップリン
グ剤によって、該アルミ材と潤滑性樹脂層との密着性が
高められると共に該アルミ材の防錆がなされるようにな
る。

【００１１】この時、シランカップリング剤としては、
請求項２に記載のように、例えば潤滑性樹脂層とアルミ
材との間で被膜として形成したものを採用できる。

【００１２】また、このような動圧軸受装置を製造する
にあたっては、請求項３に記載のように、先ず回転部材
及び固定部材の少なくとも一方で且つ潤滑性樹脂層が設
けられることになる部材をアルミ材により構成し、次い
でこのアルミ材の少なくとも軸受面に対応する表面にシ
ランカップリング剤を塗布し、次いでこのシランカップ
リング剤の軸受面に対応する表面に潤滑性樹脂層を形成
し、次いでこの潤滑性樹脂層の表面を加工して軸受面と
するといった製造方法を採用できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。本発明の適用形態としては図
１におけるポリゴンミラー駆動用モータがあるが、当該
モータの全体構造は従来技術の欄で既に説明したので省
略することとし、以下、本発明の要部に関する実施形態
を説明する。

【００１４】図２に示されている動圧軸受装置は軸回転
型の空気動圧軸受装置であって、固定部材としての軸受
（ステータ）３２に対し、回転部材としてのロータ３０
が、空気動圧により回転自在に支承されるように構成さ
れている。すなわち、上記ロータ３０の外周面及び軸受
３２の内周面（正確には後述の潤滑性樹脂層３４の内周
面）によって動圧軸受３５が構成された状態となってい
る。

【００１５】ロータ３０は、アルミニウム、アルミニウ
ム合金等のアルミ材よりなる。このロータ３０の外周面
（軸受面）には、動圧発生用の溝３１が切削加工により
形成されていると共に腐食防止、摩耗防止のために無電
解ニッケルメッキが施されている。

【００１６】軸受３２もロータ３０と同様に、アルミニ
ウム、アルミニウム合金等のアルミ材よりなる。このア
ルミ材は、その熱伝導率が２４０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1であ
り、例えばＳＵＳの熱伝導率（１５Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1）、
セラミックの熱伝導率（２０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1）に比して
高くなっており、従って放熱性に優れている。

【００１７】この軸受３２の表面には、シラン系化合物
でカップリング剤として用いられているシランカップリ
ング剤が被膜として形成されている。このシランカップ
リング剤は、密着性を高め得るという周知能力の他に、
アルミ材に対しての防錆能力がある。

【００１８】そして、上記シランカップリング剤の被膜
３３の軸受面に対応する表面には、耐摩耗性、耐焼き付
き性に優れた潤滑性樹脂層として例えばＰＴＦＥ（ポリ
四弗化エチレン）を分散させたポリアミドイミド３４が
３μｍ以上の厚さでコーティングされている。

【００１９】このようなポリアミドイミド３４、シラン
カップリング剤の被膜３３を有する軸受３２を得るにあ
たっては、先ず当該ポリアミドイミド３４と軸受素材と
してのアルミ材との密着力が高まるように、アルミ材の
軸受面に対応する表面を、例えば湿式エッチング、サン
ドブラスト等によってその表面粗さが３ｓ（ＪＩＳＢ０
０３１に規定の表面粗さ参照）以上となるように粗く
し、次いでこのアルミ材の表面に、例えば塗布等によっ
てシランカップリング剤の被膜３３を形成する。従っ
て、このシランカップリング剤の被膜３３によって、該
アルミ材の防錆が図られると共に該アルミ材と後述のポ
リアミドイミド３４との密着性が高められる。このアル
ミ材とポリアミドイミド３４との密着性は、上記アルミ
材素地の表面粗さを粗すことによって、より高められ
る。

【００２０】次いで、ＰＴＦＥを分散させたポリアミド
イミド３４を、例えばスプレー、刷毛塗り、ディッピン
グ、モールディング等によって、シランカップリング剤
の被膜３３の軸受面に対応する表面に充分な厚さとなる
ように付着させる。次いで、ポリアミドイミド３４の表
面を、当該ポリアミドイミド３４の最小肉厚が３μｍ以
上となるように、例えばレース加工によって仕上げれ
ば、図２に示したＰＴＦＥを分散させたポリアミドイミ
ド３４、シランカップリング剤の被膜３３を有する軸受
３２が得られることになる。

【００２１】ところで、本実施形態においては、上述し
たようにコーティングしたポリアミドイミド３４の厚さ
が３μｍ以上となるようにしている。この理由を図３を
参照しながら説明する。図３は、アルミ材の面粗さを３
ｓとし、これに上記と同様なシランカップリング剤の被
膜を形成し、このシランカップリング剤の被膜上にフッ
素樹脂を分散させたポリアミドイミドをコーティング
し、レース加工によりコーティング厚さを１〜７μｍと
した軸受を７種類それぞれ得、１種当たり１０台のモー
タを用意して、各モータ運転時に１００回強制的にポリ
アミドイミドのコーティング面とロータ３０の対向面と
を接触させ、これによって焼き付きに至ったモータ台数
を表したものである。

【００２２】図３より明らかなように、コーティング厚
さを３μｍより薄くすると運転時の接触により焼き付き
が発生してしまい、３μｍ以上にすると焼き付きは発生
しない。すなわち、本実施形態のように、コーティング
したポリアミドイミドの厚さが３μｍ以上となるように
すれば、焼き付きが防止されることになる。

【００２３】また、本実施形態においては、上述したよ
うに潤滑性樹脂層としてポリアミドイミドを主成分とし
た樹脂を用いている。この理由を図４を参照しながら説
明する。図４は、潤滑性樹脂層３４をポリアミドイミド
としたモータ２種（Ｎｏ．５、Ｎｏ．６）と、エポキシ
樹脂としたモータ４種（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）と、を用
意して、各モータを運転した後の摩耗結果を表したもの
である。なお、実験には、図に示すとおり東洋ドライル
ーブ（株）製のエポキシ樹脂、四国化成工業（株）製の
ポリアミドイミドを使用した。

【００２４】図４より明らかなように、潤滑性樹脂層と
してポリアミドイミドを用いた方がエポキシ樹脂を用い
たより耐摩耗性に優れているのが確認できる。

【００２５】このように、本実施形態においては、軸受
３２の内周面（軸受面）に潤滑性樹脂層３４を設けてこ
の潤滑性樹脂層３４により軸受面を構成しているため、
当該潤滑性樹脂層３４によって軸受面の耐摩耗性、耐焼
き付き性を向上でき、起動停止時に軸受面同士が接触し
て摩耗が生じたり、大きな外乱により軸受面同士が接触
して損傷を受け例えば使用時に焼き付き等が発生するこ
とを防止できるようになっている。

【００２６】また、このような潤滑性樹脂層３４は熱伝
導が悪く軸受部で発生する熱が良好に放熱されずにモー
タ内部にこもってしまうが、当該潤滑性樹脂層３４を熱
伝導率が高いアルミ材にコーティングするようにしてい
る（正確にはシランカップリング剤の被膜３３を介して
コーティングするようにしている）ため、当該アルミ材
によって軸受部で発生する熱を良好に放熱でき、周辺の
他の部材として例えばモータ駆動部に悪影響を及ぼす畏
れを低減できるようになっている。また、アルミ材は加
工性に優れていることから、加工を容易に行い得るとい
った効果もある。

【００２７】因に、上記軸受３２を、アルミ材より熱伝
導率が高い金、銀、銅より構成することも考えられる
が、これらは非常に高価であるので好ましくない。

【００２８】また、本実施形態においては、アルミ材の
表面にシランカップリング剤の被膜３３を形成し、この
シランカップリング剤の被膜３３の軸受面に対応する表
面に潤滑性樹脂層３４を形成する構成を採用しているた
め、該シランカップリング剤の被膜３３によって、アル
ミ材と潤滑性樹脂層３４との密着性を高め得ると共に該
アルミ材３４を防錆でき、潤滑性樹脂層３４の剥離及び
アルミ材の腐食を防止できるようになっている。

【００２９】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変形可能であるというのはいうまでもなく、例
えば、上記実施形態においては、潤滑性樹脂層３４をＰ
ＴＦＥを分散させたポリアミドイミドとしているが、こ
れに限定されるものではなく、エポキシ樹脂等でも良
く、要は潤滑性樹脂であれば良い。

【００３０】また、上記実施形態においては、シランカ
ップリング剤の被膜３３をアルミ素材の表面全体に形成
するようにしているが、アルミ素材の軸受面に対応する
面だけに形成するようにしても良い。

【００３１】また、上記実施形態においては、軸受３
２、ロータ３０の両方をアルミ材により構成し、軸受３
２側にシランカップリング剤の被膜３３、潤滑性樹脂層
３４を形成するようにしているが、ロータ３０側にシラ
ンカップリング剤の被膜３３、潤滑性樹脂層３４を形成
するようにしても良く、要はロータ３０及び軸受３２の
少なくとも一方の軸受面に潤滑性樹脂層３４を設けると
共に、この潤滑性樹脂層３４が設けられた側の部材をア
ルミ材により構成し、該潤滑性樹脂層３４とアルミ材と
の間にシランカップリング剤の被膜３３を設けるように
構成すれば、上記実施形態と同様な効果、すなわち放熱
性を高めてモータ内部にこもる熱を逃がすと共に摩耗や
焼き付きを防止し、その上潤滑性樹脂層３４の剥離及び
アルミ材の腐食を防止し得るという効果を得ることがで
きる。

【００３２】また、上記実施形態においては、シランカ
ップリング剤の被膜３３上に潤滑性樹脂層３４を形成す
るようにしているが、シランカップリング剤を添加した
潤滑性樹脂をアルミ材の表面に形成するようにしても、
上記実施形態と同様な効果を得ることができる。

【００３３】また、上記実施形態の動圧軸受装置を、ポ
リゴンミラー以外の磁気ディスク、光ディスク等の各種
回転板を回転駆動するための装置、空気以外のオイル等
の流体を用いた装置、軸固定型の装置、さらにはモータ
以外の装置に対しても同様に適用することが可能であ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の動圧軸受
装置は、回転部材及び固定部材の少なくとも一方の軸受
面に、潤滑性樹脂層を設けてこの潤滑性樹脂層により軸
受面を構成し、当該潤滑性樹脂層によって軸受面の耐摩
耗性、耐焼き付き性を向上するように構成したものであ
るから、軸受面の摩耗や焼き付き等を防止でき、軸受の
長寿命化を図ることが可能となる。また、このような潤
滑性樹脂層は熱伝導が悪く軸受部で発生する熱が良好に
放熱されずにこもってしまうが、該潤滑性樹脂層が設け
られる側の部材を熱伝導率が高いアルミ材により構成
し、当該アルミ材によって軸受部で発生する熱を良好に
放熱するように構成したものであるから、周辺の他の部
材に悪影響を及ぼす畏れを低減でき、信頼性を向上する
ことが可能となる。また、アルミ材と潤滑性樹脂層との
結合剤として用いられるシランカップリング剤によっ
て、該アルミ材と潤滑性樹脂層との密着性を高めると共
に該アルミ材を防錆するように構成したものであるか
ら、潤滑性樹脂層の剥離及びアルミ材の腐食を防止で
き、信頼性を向上することが可能となる。

【００３５】この時、上記シランカップリング剤として
は、請求項２に記載のように、例えば潤滑性樹脂層とア
ルミ材との間で被膜として形成したものを採用できる。

【００３６】また、このような動圧軸受装置を製造する
にあたっては、請求項３に記載のように、先ず回転部材
及び固定部材の少なくとも一方で且つ潤滑性樹脂層が設
けられることになる部材をアルミ材により構成し、次い
でこのアルミ材の少なくとも軸受面に対応する表面にシ
ランカップリング剤を塗布し、次いでこのシランカップ
リング剤の軸受面に対応する表面に潤滑性樹脂層を形成
し、次いでこの潤滑性樹脂層の表面を加工して軸受面と
するといった製造方法を採用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した空気動圧軸受型のモータを表
した半横断面説明図である。

【図２】図１に示される動圧軸受装置を表した分解説明
図である。

【図３】ポリアミドイミドのコーティング厚さと運転時
の接触による焼き付きとの関係を表した線図である。

【図４】コーティング樹脂の摩耗特性を表した線図であ
る。

【符号の説明】

３０ 回転部材 ３２ 固定部材 ３３ シランカップリング剤 ３４ 潤滑性樹脂層 ３５ 動圧軸受

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転部材に形成された軸受面と固定部材
   に形成された軸受面とを対向配置し当該軸受面間に生じ
   る動圧作用によって前記回転部材を回転自在に支承する
   動圧軸受装置において、 前記回転部材及び前記固定部材の少なくとも一方の軸受
   面に潤滑性樹脂層を設けてこの潤滑性樹脂層により軸受
   面を構成すると共に、 この潤滑性樹脂層が設けられた側の部材をアルミ材によ
   り構成し、 このアルミ材と前記潤滑性樹脂層との結合剤としてシラ
   ンカップリング剤を用いたことを特徴とする動圧軸受装
   置。
2. 【請求項２】 シランカップリング剤は、潤滑性樹脂層
   とアルミ材との間で被膜として形成されていることを特
   徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の動圧軸受装置を製造する
   方法であって、 回転部材及び固定部材の少なくとも一方で且つ潤滑性樹
   脂層が設けられることになる部材をアルミ材により構成
   する工程と、 このアルミ材の少なくとも軸受面に対応する表面にシラ
   ンカップリング剤を塗布する工程と、 このシランカップリング剤の軸受面に対応する表面に潤
   滑性樹脂層を形成する工程と、 この潤滑性樹脂層の表面を加工して軸受面とする工程
   と、 を有する動圧軸受装置の製造方法。