(57)【要約】【課題】焼結材料からなるスリーブを用いた流体軸受装置において、焼結材料の内部密度を均一にして表面から潤滑流体が漏れ内容にすると共に、所定の形状精度を容易に得ることができること。【解決手段】内部に圧縮吸収空間を有する焼結材料からなり、スリーブ１の軸受穴１Ｃの内周面には動圧発生溝１Ａを有し、スリーブ１の軸方向一端側には１段以上の凹部３１Ｄを有し、スリーブ１の軸方向他端側には凹部１Ｄと類似の形状である凸部１Ｇを有する形状とする事で、スリーブ１の各部の密度がほぼ均一になり、焼結材全体が高密度／高精度に加工できるようになり、また表面残留気孔をなくす事ができる。これにより動圧発生溝１Ａにより発生した圧力がスリーブ１の表面から漏れず、長期に使用してもオイルが残留気孔から流出する危険性が低減され、また高い形状精度を容易に得られるので軸受性能を高くし得る。【選択図】図８
2010053914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に圧縮吸収空間を有する焼結材料からなり、その中心に軸受穴を有するスリーブと、
前記軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入されるシャフトと、
前記軸受孔と前記シャフトの間に構成された軸受部と、
前記軸受部において前記軸受穴の内周面または前記シャフトの外周面の少なくとも一方に設けた動圧発生溝と、
前記スリーブの軸方向一端側に設けた１段以上の凹部と、
前記スリーブの軸方向他端側に設けられ、前記凹部に類似の形状を有する凸部と、
前記軸受部の隙間に保持される潤滑流体と
を有する流体軸受装置。
【請求項２】
前記凹部と前記凸部はほぼ同一の体積であることを特徴とする請求項１に記載の流体軸受装置。
【請求項３】
内部に圧縮吸収空間を有する焼結材料からなり、その中心に軸受穴を有すると共に、半径方向に複数の段領域を有し、半径方向幅が所定の臨界半径幅Ｗｒ以上であるすべての前記段領域の軸方向長さの最小値Ｌｍｉｎは、その最大値Ｌｍａｘとの差の割合（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／Ｌｍａｘが所定の臨界最大段差比Ｐ１以下であるスリーブと、
前記軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入されるシャフトと、
前記軸受孔と前記シャフトの間に構成された軸受部と、
前記軸受部において前記軸受穴の内周面または前記シャフトの外周面の少なくとも一方に設けた動圧発生溝と、
前記軸受部の隙間に保持される潤滑流体と
を有する流体軸受装置。
【請求項４】
前記臨界半径幅Ｗｒは前記スリーブの最内周から最外周までの全半径方向幅Ｗに対して１０％または０．２ｍｍの内の大きい方であり、前記臨界最大段差比Ｐ１は２５％である請求項３に記載の流体軸受装置。
【請求項５】
内部に圧縮吸収空間を有する焼結材料からなり、その中心に軸受穴を有すると共に、半径方向に複数の段領域を有し、半径方向幅が所定の臨界半径幅Ｗｒ以上であるすべての段領域の軸方向長さの最小値Ｌｍｉｎは、その最大値Ｌｍａｘとの差の割合（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／Ｌｍａｘが所定の臨界最大段差比Ｐ１以下であると共に、半径方向幅が前記臨界半径幅Ｗｒ以上である段領域同士において互いに半径方向で近接する二つの前記段領域の軸方向長さＬｉとＬｊの差の割合の絶対値｜Ｌｉ−Ｌｊ｜／ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）が所定の臨界近接段差比Ｐ２以下であるスリーブと、
前記軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入されるシャフトと、
前記軸受孔と前記シャフトの間に構成された軸受部と、
前記軸受部において前記軸受穴の内周面または前記シャフトの外周面の少なくとも一方に設けた動圧発生溝と、
前記軸受部の隙間に保持される潤滑流体と
を有する流体軸受装置。
【請求項６】
前記臨界半径幅Ｗｒは前記スリーブの最内周から最外周までの全半径方向幅Ｗに対して１０％または０．２ｍｍの内の大きい方であり、前記臨界最大段差比Ｐ１は３５％であり、前記臨界近接段差比Ｐ２は１５％である請求項５に記載の流体軸受装置。
【請求項７】
内部に圧縮吸収空間を有する焼結材料からなり、その中心に軸受穴を有すると共に、半径方向に複数の段領域を有し、半径方向幅が所定の臨界半径幅Ｗｒ未満である前記段領域の軸方向長さＬｉは、半径方向で互いに近接し合う前記段領域の軸方向長さＬｊとの差の割合の絶対値｜Ｌｉ−Ｌｊ｜／ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）が所定の臨界近接段差比Ｐ２以下であるスリーブと、
前記軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入されるシャフトと、
前記軸受孔と前記シャフトの間に構成された軸受部と、
前記軸受部において前記軸受穴の内周面または前記シャフトの外周面の少なくとも一方に設けた動圧発生溝と、
前記軸受部の隙間に保持される潤滑流体と
を有する流体軸受装置。
【請求項８】
前記臨界半径幅Ｗｒは前記スリーブの最内周から最外周までの全半径方向幅Ｗに対して１０％または０．２ｍｍの内の大きい方であり、前記臨界近接段差比Ｐ２は５０％である請求項７に記載の流体軸受装置。
【請求項９】
内部に圧縮吸収空間を有する焼結材料からなり、その中心に軸受穴を有すると共に、半径方向に複数の段領域を有し、半径方向幅が所定の臨界半径幅Ｗｒ以上である前記段領域同士において互いに半径方向に近接し合う二つの前記段領域の軸方向長さＬｉとＬｊの差の割合の絶対値｜Ｌｉ−Ｌｊ｜／ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）が所定の臨界近接段差比Ｐ２以下であるスリーブと、
前記軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入されるシャフトと、
前記軸受孔と前記シャフトの間に構成された軸受部と、
前記軸受部において前記軸受穴の内周面または前記シャフトの外周面の少なくとも一方に設けた動圧発生溝と、
前記軸受部の隙間に保持される潤滑流体と
を有する流体軸受装置。
【請求項１０】
前記臨界半径幅Ｗｒは前記スリーブの最内周から最外周までの全半径方向幅Ｗに対して１０％または０．２ｍｍの内の大きい方であり、前記臨界近接段差比Ｐ２は１０％である請求項９に記載の流体軸受装置。
【請求項１１】
内部に圧縮吸収空間を有する焼結材料からなり、その中心に軸受穴を有すると共に、半径方向に複数の段領域を有し、前記段領域の中で半径方向幅が所定の臨界半径幅Ｗｒ以上である第１の段領域の軸方向長さＬｉと、前記段領域の中で半径方向幅が前記臨界半径幅Ｗｒ以上であり前記第１の段領域に対して半径方向に近接し合う第２の段領域の軸方向長さＬｊとの差の割合の絶対値｜Ｌｉ−Ｌｊ｜／ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）と、半径方向幅が前記臨界半径幅Ｗｒ以上であるすべての段領域における軸方向長さの最小値Ｌｍｉｎとその最大値Ｌｍａｘとの差（Ｌｍａｘ−Ｌｉ）／Ｌｍａｘとの積｜Ｌｉ−Ｌｊ｜／ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）＊（Ｌｍａｘ−Ｌｉ）／Ｌｍａｘが所定の臨界段差パラメータＰ３以下であるスリーブと、
前記軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入されるシャフトと、
前記軸受孔と前記シャフトの間に構成された軸受部と、
前記軸受部において前記軸受穴の内周面または前記シャフトの外周面の少なくとも一方に設けた動圧発生溝と、
前記軸受部の隙間に保持される潤滑流体と
を有する流体軸受装置。
【請求項１２】
前記臨界半径幅Ｗｒは前記スリーブの最内周から最外周までの全半径方向幅Ｗに対して１０％または０．２ｍｍの内の大きい方であり、前記臨界段差パラメータＰ３は０．０５２５である請求項１１に記載の流体軸受装置。
【請求項１３】
請求項１，３，５，７，９，１１のいずれかに記載の流体軸受装置を備えたスピンドルモータ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のスピンドルモータを備えた情報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤと示す。）などの情報装置に搭載されている流体軸受装置およびそれを備えた情報装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転する記録再生用磁気ディスク等を用いたディスク回転装置等は、そのメモリ容量が増大し、またデータの転送速度が高速化しているため、これらの回転装置には常にディスクを高精度に回転させるための高い性能と信頼性とが要求される。そこでこれら回転装置用の軸受として、高速回転に適した流体軸受装置が一般的に用いられている。
【０００３】
ここで特許文献１に記載された従来の流体軸受装置は、図１７に示すように素材として安価な焼結材料からなるスリーブ１１１を用いている。スリーブ１１１の軸受孔１１１Ｃには、フランジ１１３が一体に設けられたシャフト１１２が回転自在に挿入されている。またスリーブ下端側には、スラストフランジ１１３を収容するための凹部１１１Ｄと、スラスト板１１４を固定するための平面１１１Ｆを設けている。
【０００４】
また、スリーブ１１１、シャフト１１２、フランジ１１３およびスラスト板１１４によって形成される隙間には潤滑流体１１６が保持されている。
【０００５】
ここでシャフト１１２の外周円筒面または軸受孔１１１Ｃの内周面にはラジアル動圧発生溝１１１Ａが転造工法などで形成され、ラジアル軸受を構成している。またスラスト板１１４にはスラスト動圧発生溝１１４Ａが設けられ、スラスト板１１４はフランジ１１３に対面してスラスト軸受を形成している。
【特許文献１】米国特許第７１８６０２８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記特許文献１に記載された構成のスリーブ１１１は複数の段部を有しているため以下の課題がある。すなわち、このような複雑な形状のスリーブ１１１を焼結材料で作成するには、スリーブ１１１の形状に対応した金型を用意して、この金型内に金属粉体を充填し、しかる後に上下から加圧して金属粉体間の隙間が小さくなるように圧縮して所定の形状を得る必要がある。しかしながらスリーブ１１１は複雑な形状をしており、また加圧も軸方向にかけるだけであるので、製品の内部密度は決して均一にはならない。図１７に示すスリーブ１１１の場合では、軸方向長さが小さいスリーブ内周のラジアル軸受周辺は高密度になりやすく、軸方向長さが大きい外周近傍部分は低密度になりやすい。ところが低密度部分のスリーブ１１１の表面には、図１８にその表面写真を示すように表面残留気孔１１１ｒが多く（面積比で約２％以上）残り、スリーブ１１１の表面から圧力が低下／拡散してしまい、軸受性能が劣化し、高温環境などでは軸受が擦れることがあった。また高温環境における長時間運転の後には潤滑流体１１６が表面残留気孔１１１ｒを通過して低密度部分の表面から軸受の外部へ漏れ出ることもあった。
【０００７】
また上記圧力の低下／拡散や潤滑流体漏れを防止するために、製造工程においてプレス圧力を上げることで、スリーブ１１１全体の密度を上げて表面残留気孔を減少させることが考えられる。しかしながら、軸方向長さが小さいスリーブ内周近傍で、内部密度が金属粉体そのものの密度にほぼ等しくなるまで上昇すると、それ以上金型に圧力を加えてもほとんど圧縮できなくなる。したがって無理にプレス圧力を高めようとしてもスリーブ内の内部密度が高まらないばかりか、最も内部密度が高くなるスリーブ内周部近傍で金型が破損してしまうことがあった。
【０００８】
さらに通常の焼結材料製のスリーブの加工においては、スリーブのブランクを成形し、その後で孔径や段差が所定の寸法精度に達するようにするためにサイジング工程によってさらに部分的に圧縮を加え塑性変形させることが行われるが、加工すべき部分の体積密度が１００％近い高密度になってしまっていると、その部分に塑性加工を施すには、極めて大きなプレス圧力が必要になる。その結果、加工精度も劣化し、表面粗さも悪くなり、さらに鉄系材料の場合には、動圧発生溝を転造工法などで形成する事が困難になる。
【０００９】
本発明の課題は、複数の段部を有するスリーブの圧縮成型工程において、平均密度がスリーブ全体にわたってほぼ一定になり、焼結材料の表面に軸受性能上問題となる大きさの残留気孔ができないようにして、なおかつ大きなプレス圧力を掛ける必要が無く、所定の形状精度を得ることを容易にする事である。その結果としてオイルの滲み出しや圧力の低下／拡散を防止して、必要な軸受精度と要求性能を満足する流体軸受装置及びこれを備えたスピンドルモータ、情報装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る流体軸受装置は、内部に圧縮吸収空間を有する焼結材料からなり、その中心に軸受穴を有するスリーブと、軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入されるシャフトと、軸受孔とシャフトの間に構成された軸受部と、軸受部において軸受穴の内周面またはシャフトの外周面の少なくとも一方に設けた動圧発生溝と、スリーブの軸方向一端側に設けた１段以上の凹部と、スリーブの軸方向他端側に設けられ、凹部に類似の形状を有する凸部と、軸受部の隙間に保持される潤滑流体とを有する。そして凹部と凸部はほぼ同一の体積である。
【００１１】
また本発明に係る流体軸受装置は、内部に圧縮吸収空間を有する焼結材料からなり、その中心に軸受穴を有すると共に、半径方向に複数の段領域を有し、半径方向幅が所定の臨界半径幅Ｗｒ以上であるすべての段領域の軸方向長さの最小値Ｌｍｉｎは、その最大値Ｌｍａｘとの差の割合（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／Ｌｍａｘが所定の臨界最大段差比Ｐ１以下であるスリーブと、軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入されるシャフトと、軸受孔とシャフトの間に構成された軸受部と、軸受部において軸受穴の内周面またはシャフトの外周面の少なくとも一方に設けた動圧発生溝と、軸受部の隙間に保持される潤滑流体とを有する。ここで臨界半径幅Ｗｒはスリーブの最内周から最外周までの全半径方向幅Ｗに対して１０％または０．２ｍｍの内の大きい方であり、臨界最大段差比Ｐ１は２５％である。
【００１２】
また本発明に係る流体軸受装置は、内部に圧縮吸収空間を有する焼結材料からなり、その中心に軸受穴を有すると共に、半径方向に複数の段領域を有し、半径方向幅が所定の臨界半径幅Ｗｒ以上であるすべての段領域の軸方向長さの最小値Ｌｍｉｎは、その最大値Ｌｍａｘとの差の割合（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／Ｌｍａｘが所定の臨界最大段差比Ｐ１以下であると共に、半径方向幅が臨界半径幅Ｗｒ以上である段領域同士において互いに半径方向に近接し合う二つの段領域の軸方向長さＬｉとＬｊの差の割合の絶対値｜Ｌｉ−Ｌｊ｜／ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）が所定の臨界近接段差比Ｐ２以下であるスリーブと、軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入されるシャフトと、軸受孔とシャフトの間に構成された軸受部と、軸受部において軸受穴の内周面またはシャフトの外周面の少なくとも一方に設けた動圧発生溝と、軸受部の隙間に保持される潤滑流体とを有する。ここで臨界半径幅Ｗｒはスリーブの最内周から最外周までの全半径方向幅Ｗに対して１０％または０．２ｍｍの内の大きい方であり、臨界最大段差比Ｐ１は３５％であり、臨界近接段差比Ｐ２は１５％である。
【００１３】
また本発明に係る流体軸受装置は、内部に圧縮吸収空間を有する焼結材料からなり、その中心に軸受穴を有すると共に、半径方向に複数の段領域を有し、半径方向幅が所定の臨界半径幅Ｗｒ未満である段領域の軸方向長さＬｉは、半径方向に近接し合う段領域の軸方向長さＬｊとの差の割合の絶対値｜Ｌｉ−Ｌｊ｜／ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）が所定の臨界近接段差比Ｐ２以下であるスリーブと、軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入されるシャフトと、軸受孔とシャフトの間に構成された軸受部と、軸受部において軸受穴の内周面またはシャフトの外周面の少なくとも一方に設けた動圧発生溝と、軸受部の隙間に保持される潤滑流体とを有する。ここで臨界半径幅Ｗｒはスリーブの最内周から最外周までの全半径方向幅Ｗに対して１０％または０．２ｍｍの内の大きい方であり、臨界近接段差比Ｐ２は５０％である。
【００１４】
また本発明に係る流体軸受装置は、内部に圧縮吸収空間を有する焼結材料からなり、その中心に軸受穴を有すると共に、半径方向に複数の段領域を有し、半径方向幅が所定の臨界半径幅Ｗｒ以上である段領域同士において互いに半径方向に近接し合う二つの段領域の軸方向長さＬｉとＬｊの差の割合の絶対値｜Ｌｉ−Ｌｊ｜／ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）が所定の臨界近接段差比Ｐ２以下であるスリーブと、軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入されるシャフトと、軸受孔とシャフトの間に構成された軸受部と、軸受部において軸受穴の内周面またはシャフトの外周面の少なくとも一方に設けた動圧発生溝と、軸受部の隙間に保持される潤滑流体とを有する。ここで臨界半径幅Ｗｒはスリーブの最内周から最外周までの全半径方向幅Ｗに対して１０％または０．２ｍｍの内の大きい方であり、臨界近接段差比Ｐ２は１０％である。
【００１５】
また本発明に係る流体軸受装置は、内部に圧縮吸収空間を有する焼結材料からなり、その中心に軸受穴を有すると共に、半径方向に複数の段領域を有し、段領域の中で半径方向幅が所定の臨界半径幅Ｗｒ以上である第１の段領域の軸方向長さＬｉと、段領域の中で半径方向幅が臨界半径幅Ｗｒ以上であり第１の段領域に対して半径方向に近接し合う第２の段領域の軸方向長さＬｊとの差の割合の絶対値｜Ｌｉ−Ｌｊ｜／ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）と、半径方向幅が臨界半径幅Ｗｒ以上であるすべての段領域における軸方向長さの最小値Ｌｍｉｎとその最大値Ｌｍａｘとの差（Ｌｍａｘ−Ｌｉ）／Ｌｍａｘとの積｜Ｌｉ−Ｌｊ｜／ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）＊（Ｌｍａｘ−Ｌｉ）／Ｌｍａｘが所定の臨界段差パラメータＰ３以下であるスリーブと、軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入されるシャフトと、軸受孔とシャフトの間に構成された軸受部と、軸受部において軸受穴の内周面またはシャフトの外周面の少なくとも一方に設けた動圧発生溝と、軸受部の隙間に保持される潤滑流体とを有する。ここで臨界半径幅Ｗｒはスリーブの最内周から最外周までの全半径方向幅Ｗに対して１０％または０．２ｍｍの内の大きい方であり、臨界段差パラメータＰ３は０．０５２５である。
【発明の効果】
【００１６】
このように焼結材からなるスリーブの形状を規定する事により、スリーブ内で軸方向長さが急激に変化する事が無くなるので、スリーブの圧縮成型時における各部の密度がほぼ均一になり、焼結体全体が高密度に加工できるようになる。また焼結体に密度の著しく低い部分が存在しないので、段差部を有する焼結体における有害な表面残留気孔を抑制する事ができる。また密度が著しく高い部分も存在しないので、所定の形状精度や表面粗さを容易に得ることができる。これによって動圧発生溝による発生圧力の低下／拡散を防ぎ、長期に使用しても潤滑流体が表面残留気孔から流出する危険性がなく、高性能でかつ低コストを実現する流体軸受装置を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施形態に係る流体軸受装置およびそれを備えた情報装置について、図を用いて以下詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
（装置の全体構成）
図１（ａ）に本実施形態における流体軸受装置を備えたスピンドルモータの断面図を示す。
【００１９】
流体軸受装置１５は略中空円筒状のスリーブ１を備えている。このスリーブ１の軸受穴１Ｃには略円柱状のシャフト２が数μｍ程度の微小な隙間を介して挿入されて互いに回転自在に支承されている。軸受穴１Ｃ内には通常１〜２ケ所のラジアル軸受面を有しており、軸受穴の長さは３ｍｍから２０ｍｍの範囲である。またスリーブ１の外径は６ｍｍから１２ｍｍの範囲である。スリーブ１の材質としては、鉄、ステンレス鋼、銅合金のいずれかからなる粉末材料を後述するように圧縮成型し、さらに高温で焼結加工したものを使用している。
【００２０】
シャフト２の材質としてステンレス鋼、高マンガンクロム鋼、または炭素鋼を使用している。シャフト２の一端側にはフランジ３が固定され、スリーブ１の凹部１Ｄ内に収納されている。なおフランジ３はシャフト２と一体に加工されていてもよい。そしてこの凹部１Ｄを塞ぐように、略円板状のスラスト板４がスリーブ１の下端にカシメや接着またはカシメ接着、さらには溶接等により固定されている。
【００２１】
ここでスリーブ１の軸受穴１Ｃの内周面には、ヘリングボーン形状などのラジアル動圧発生溝１Ａが形成され、ラジアル軸受部が構成されている。またフランジ３のスリーブ１との軸線方向の対向面およびフランジ３とスラスト板４との軸線方向の対向面には、スラスト動圧発生溝３Ａ，３Ｂが形成され、スラスト軸受部が構成されている。なおスラスト動圧発生溝３Ａは必ずしも形成されていなくとも良い。また少なくとも各動圧発生溝１Ａ，３Ａ，３Ｂの付近の軸受隙間は、オイル、高流動性グリスまたはイオン性液体等の潤滑流体５が封入されている。シャフト２は直径が２．０ｍｍから６．０ｍｍであり、回転数は３６０ｒｐｍから１５０００ｒｐｍまでの範囲で設計されている。ここで必要な軸受性能を得るために、例えば軸受穴１Ｃの直径精度や、凹部１Ｄの直角度は１μｍオーダが必要とされる。
【００２２】
そして、スリーブ１の凹部１Ｄと反対側(図の上方)の開口部には、スリーブ１またはシャフト２に対して円周状の溝を加工して設けた周溝状の潤滑流体（オイル）溜まり１Ｅが形成されている。この潤滑流体溜り１Ｅは、軸受穴１Ｃから開口部に向かって拡径するテーパ状であってもよい。
【００２３】
ここで、フランジ３とスリーブ１とのいずれかの軸線方向の対向面に形成されるスラスト動圧発生溝３Ａは例えばヘリングボーンパターン（魚骨状パターン）の溝、またはスパイラルパターン（渦状パターン）の溝である。また、フランジ３とスラスト板４とのいずれかの軸線方向の対向面に形成されるスラスト動圧発生溝３Ｂは主にスパイラルパターンの溝が使われるが、ヘリングボーンパターンの溝であってもよい。
【００２４】
ベース６には流体軸受装置１５が圧入、接着、カシメ、溶接等の手段を単独でまたは適宜組み合わせることで固着される。また流体軸受装置１５のシャフト２の他端側には有天円筒形状のハブロータ７が圧入、接着、溶接等の手段を単独でまたは適宜組み合わせることで固定される。さらにハブロータ７には中空円筒状のロータ磁石９が固定されている。このロータ磁石９に対向して、コイルが巻回され複数の突極を外周側に有するステータ８が配設されている。そしてシャフト２、フランジ３、ハブロータ７等で構成される回転部がロータ磁石９とステータ８の間の磁力などによってベース６に向かって吸引されるように構成されている。こうして流体軸受装置１５を備えたスピンドルモータ１６が構成される。
【００２５】
図１（ｂ）は上記スピンドルモータ１６を備えた情報装置１７の断面図である。情報装置１７として代表的なものとしては、ハードディスク装置や光ディスク装置、ポリゴンミラースキャナ装置等がある。以下ハードディスク装置を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。同図においてディスク１０はロータハブ７にクランパ部材１１やスペーサ１２等を介して固定されている。そして磁気ヘッド等を搭載したヘッドアクチェータユニット１４がベース６上にネジなどを介して固定され、さらに上蓋１３で密閉される。
（装置の動作）
上記のように構成された流体軸受装置１５の動作について説明する。ステータ８に巻回されたコイルに通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石９に回転力が付与される。そして、ロータ磁石９は、ハブロータ７、シャフト２、フランジ３、ディスク１０等とともに回転を開始する。（以下、これらを回転部と称する。）
この回転により各動圧発生溝１Ａ，３Ａ，３Ｂでは潤滑流体５をかき集め、シャフト２とスリーブ１の間、およびフランジ３とスリーブ１およびスラスト板４の間でポンピング圧力を発生させる。これにより回転部が浮上し、シャフト２をスリーブ１とスラスト板４に対して非接触の状態で回転させ、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドによって、ディスク１０に対してデータや情報などの記録再生を行う。
（スリーブの加工プロセス）
図２は焼結材料製の流体軸受用スリーブにおける加工フローチャートの一事例である。ここに示すように、鉄や銅を含む金属粉体を混合して、金型内に流入（粉詰め）し、圧力を加えて所定のスリーブ形状にする。その後金型から取り出して所定の温度に加熱して焼結して焼結体を得る。
【００２６】
その後ラジアル軸受部を構成する軸受穴１Ｃの内径精度、円筒度、真円度、表面粗さ等や、スラスト板４が固定される凹部１Ｄの直角度，平面度などの形状寸法精度を確保するために、複数回のサイジング工程と動圧溝加工を行う。その結果、図３に示すように、当初の形状１Ｓに対して、ハッチング領域の部分が圧縮されて、最終形状１Ｚを得る。ここで動圧溝加工は主にボール転造加工法や金型転写と呼ばれる一般的な機械加工方法で行われる。
【００２７】
さらに必要に応じて表面封孔加工を行う。表面封孔加工は、焼結材料の表面に残留する微細な貫通気孔を無くすための加工工程である（気孔に関しては後述する）。その第１の方法としては表面残留気孔の中に樹脂や金属を埋め込むか、または表面にスチーム処理などで酸化硬質皮膜を形成するかメッキを施して表面残留気孔を埋める方法等である。スリーブの材質として鉄を９０％以上含む焼結合金として、その表面にスチーム処理などで三酸化四鉄または二酸化三鉄の皮膜を形成した材料を用いたものでも良く、これによれば、所定の耐摩耗性能が得られる。また第２の方法としては、焼結材の内周面にサイジング加工用ピンを強く押し込んで表面に塑性流動を起こして表面の気孔を埋める方法等がある。これらのいずれか、または複数の方法を組み合わせて表面封孔加工が行われる。
【００２８】
その後洗浄を行いスリーブが完成する。
【００２９】
なおスリーブのラジアル軸受面の表面粗さは０．０１〜１．６０μｍの範囲内になるように加工する事が望ましい。またシャフト２の表面粗さについては０．０１〜０．２μｍの範囲内に加工することで所定の耐摩耗性が得られる。なおこれら表面粗さの測定は、表面粗さ計を用いて算術平均粗さＲａ（カットオフ値の設定は０．２５ｍｍ）、または１０点平均粗さＲZJISを用いる（ＪＩＳ−Ｂ０６０１：１９９４）。
（焼結体の残留気孔）
一般に、焼結金属の表面および内部は多孔質であり、これらの微細孔（気孔）は図４に示すように、貫通気孔Ｈｐ、内部気孔Ｈｉ、表面気孔Ｈｓの３種類からなる。貫通気孔Ｈｐは高圧が発生するリッジ部と低圧になる溝部を連通してしまっているものや、スリーブ内周から外周に掛けて微細な孔が連通しているもの等である。表面気孔Ｈｓは表面に残留する深さ数μｍ程度の略丸状の凹みやスジ状の凹みである。また内部気孔Ｈｉは焼結体の内部に閉じ込められた気孔である。この内部気孔Ｈｉは表面には繋がっていないので、動圧発生溝による発生圧力を低下させる危険性もなく、潤滑流体が漏れ出す原因にもならない。この内部気孔Ｈｉは、流体軸受式回転装置の性能には全く影響しない。しかし焼結体を成型後に、サイジング加工で所定の形状精度を得たり、動圧発生溝を転造工法などで形成したりするには、この内部気孔Ｈｉを残留させることが重要である。この内部気孔が所定量以上残留することによって、サイジングなどにおいて、圧縮吸収空間として作用し、加工を容易にすると共に、形状精度を高め、軸受面などの表面粗さを高める。後述するようにスリーブ完成時点において内部気孔率が２％程度から８％程度になるように金型条件を定めることが理想的である。
【００３０】
動圧流体軸受装置においては、貫通気孔Ｈｐと表面気孔Ｈｓの２種類が、オイル漏れや圧力低下／拡散防止の点で問題となる。すなわち貫通気孔Ｈｐが残留していると潤滑流体の漏れが生ずる。また貫通気孔Ｈｐや表面気孔Ｈｓといった表面残留気孔があると軸受部における見かけ上の平均軸受隙間が増大した場合と同様の影響が生じて、動圧型流体軸受の動圧溝が発生する圧力を減少させたり拡散させたりする恐れがある。したがって動圧型流体軸受に焼結スリーブを適用するにはこの貫通気孔Ｈｐと表面気孔Ｈｓとを合計した開放気孔（Ｈｐ＋Ｈｓ）を低減する必要性がある。
【００３１】
なお開放気孔率は、スリーブ全体積に対する開放気孔（Ｈｐ＋Ｈｓ）の割合（体積百分率）として算出される。ただし表面気孔Ｈｓの深さは数μｍ程度であるのでその体積は貫通気孔Ｈｐの体積と比較して２桁以上小さくなる。したがって開放気孔率は貫通気孔率とほぼ同じと見て良い。
【００３２】
開放気孔率（Ｈｐ＋Ｈｓ）は「ＪＩＳ―Ｚ―２５０１：２０００焼結金属材料  ―  密度，含油率及び開放気孔率試験方法」を用いて次のように求められる。
【００３３】
完全に脱脂した清浄な焼結体の質量を測定した後に真空含浸装置で完全含浸してそこで含浸後の焼結体の質量を求める。そして含浸前後の質量差を含浸油の密度で除すことにより、開放気孔（Ｈｐ＋Ｈｓ）の体積を求めることが出来る。この開放気孔（Ｈｐ＋Ｈｓ）の体積を焼結スリーブの見かけ体積で除すことで開放気孔率を求めることが出来る。この開放気孔率をもって貫通気孔率として見なしても実用上は支障ない。
【００３４】
なお表面気孔率は次のように測定される。完全に脱脂した清浄な焼結体の貫通気孔Ｈｐと表面気孔Ｈｓに樹脂を含浸する。その後で表面気孔Ｈｓの樹脂のみを適切な溶媒で洗い流して貫通気孔Ｈｐのみに樹脂を残してこれを固化して質量ｍ１を測定する。この状態で潤滑流体を真空注油した後の質量ｍ２との差（ｍ２−ｍ１）を求め、これを潤滑流体の比重ρで除すると表面気孔Ｈｓに相当する体積ΔＶｓが得られるので、表面気孔率は、ΔＶｓをスリーブの見かけ上の体積Ｖ１に対する割合として求められる。
【００３５】
ただし上記のように表面気孔率単独を測定することは手順が煩雑であり、精度良く測定することは困難である。したがって通常は表面気孔そのものの体積を求めるよりも、焼結体表面における表面残留気孔の面積比率を求めて、残留表面気孔の大きさを評価する代用する事が行われる。表面残留気孔率（面積百分率）は、顕微鏡観察または写真やビデオカメラ等の撮影により単位面積当たりの気孔が占める面積比率が測定される。
【００３６】
３種類の気孔（貫通気孔Ｈｐ、内部気孔Ｈｉ、表面気孔Ｈｓ）の総計体積がスリーブの見かけ上の体積に占める割合である全気孔率は、スリーブの見かけ上の体積密度と焼結金属粉体の平均密度から比重法を用いて一義的に求めることが出来る。焼結スリーブの見かけ上の体積密度とは、脱脂状態のスリーブ質量を、スリーブ外形形状から計算される見かけ上の体積Ｖ１で除したものである。たとえば真の密度が７．８４ｇ／ｃｍ3である鉄系金属焼結体の場合で、見かけ上の体積密度が７．８４ｇ／ｃｍ3であれば、内部気孔Ｈｉも含めた全気孔率は０％であることを意味する。
【００３７】
図５は鉄系材料からなるスリーブ１の体積密度と気孔率の関係を示している。同図において曲線Ｇ１は貫通気孔率（Ｈｐ）であり体積比率である。曲線Ｇ２は、表面残留気孔率（貫通気孔Ｈｐ＋表面気孔Ｈｓ）である。ただし曲線Ｇ２は面積比率である。曲線Ｇ３は全気孔率（貫通気孔Ｈｐ＋表面気孔Ｈｓ＋内部気孔Ｈｉ）を示している。
【００３８】
図５に示すように体積密度が９０％以上では、Ｇ２（表面残留気孔率：面積％）は５％以下になる。また体積密度が９２％以上ではＧ２（表面残留気孔率：面積％）は１．５％以下、さらに体積密度が９３％以上ではＧ２（表面残留気孔率：面積％）は１％以下になる。また貫通気孔率（Ｇ１）は９０％以上ではほぼ０になる。すなわち体積密度が９０％以上では、内部気孔率（Ｈｉ）はほぼ全気孔率（Ｈｐ＋Ｈｓ＋Ｈｉ）に等しくなる。このように体積密度を９２％以上または９３％以上（すなわち内部気孔率が８％以下、より好ましくは７％以下）にすることにより、図２に示す製造工程のフローチャートにおいて、サイジング後（表面封孔加工前）の貫通気孔率を０、表面残留気孔率を１．５％以下または１％以下とすることが可能となる。これによりスリーブからの潤滑流体漏れや、動圧力の低下／拡散を防止することが可能となる。なお内部気孔率はサイジング時の精度、粗さなどを考慮すると１％以上にする事が好ましいことがわかった。このように内部気孔率を１％から８％残留させることによって、特に軸受穴１Ｃの内周面を効率的に加工することが出来、また鏡面であるかのごとく平滑な表面を得ることができ、さらに潤滑流体の漏れも生じない、軸受用スリーブとして最適である。また加工が容易であるので金型の損傷磨耗も問題にならない。
【００３９】
なお、表面残留気孔は、図２に示す表面封孔処理工程後には、ほぼゼロに近い数値まで改善され、動圧力の低下／拡散をより確実に皆無にできる。
【００４０】
図６は、焼結材料の成型加工工程において、プレス加工圧力比率（％）と焼結材の体積密度の関係を示している。ここでプレス圧力比率の数値（％）はあくまで大小関係を示し、目盛りの０％は０トン／ｃｍ2を示すが、目盛りの１００％は体積密度がこれ以上は上がらない上限値（９９％〜１００％）に達するプレス圧力を定義しており、その一般値は、約５〜２０トン／ｃｍ2の範囲の値である。
【００４１】
図５において焼結材の体積密度を９３％以上に仕上げることで表面残留気孔率を１％以下に出来ることを示したが、そのためには図６に示すようにプレス圧力比率を８０％以上に上げれば良いことを示している。すなわちプレス圧を８０％以上１００％未満にする事が、焼結材の密度を９３％以上にして表面残留気孔率をゼロまたは極少にして、同時にプレス圧を上げ過ぎて金型を損傷させる心配がなく、またサイジング後の形状精度が高く表面粗さも良好になる、最適な加工条件を意味する。
（スリーブの圧縮成型工程）
図７は複数個の段部を有するスリーブ１を金型で圧縮成型する工程の概念図である。
【００４２】
図の左半分において、金型ピン６６と外周型６７の間の空所には下型６８が摺動自在に取り付けられその上部には上型６９が同軸上に待機している。ここで深さが内周側から順にＤ１、Ｄ２、・・・Ｄｋ（最外周部）である段部を有する空所に、混合された粉体７０を図中Iに示すように外周型上面と同じ高さになるまで注ぎ込む。
【００４３】
次に図の右半分に示すように上型６９が図中矢印ｂに示すように外周型６７の中に挿入
され、粉体７０は軸方向長さが内周側から順にＬ１、Ｌ２、・・・、Ｌｋまで圧縮される。ここで圧縮の初期段階においては粉体７０の粒子間の隙間は比較的大きいので、粉体７０の粒子は上型６９の下端面形状に沿うように若干流動する。圧縮が進み粉体７０間の隙間が狭くなると粒子はほとんど流動しなくなり、粒子間の隙間が小さくなる。こうして粒子同士が凝着して成形される。
【００４４】
ここで圧縮成型工程における金型内圧縮長さ比Ｕを、段部毎に次のように定義する。
【００４５】
Ｕ１＝Ｄ１／Ｌ１、Ｕ２＝Ｄ２／Ｌ２、・・・、Ｕｋ＝Ｄｋ／Ｌｋ
この金型内圧縮長さ比Ｕが場所によって著しく異なると、体積密度にバラツキが生じてしまい、密度が低い所では残留気孔が生じてしまい、動圧力の拡散や潤滑流体の漏れが生じてしまう。
【００４６】
ここで成形後において最も体積密度が低い所でも軸受性能に影響を及ぼさない程度に全体にわたってほぼ均一な密度にするには、圧縮開始初期段階における流動終了以降の圧縮比が全体に渡って所定の値以上であればよい。
（スリーブの形状）
以下、スリーブの形状に関して図８（ａ）を用いて詳細に説明する。図８（ａ）は本実施形態におけるスリーブの断面図を示す。スリーブ１は内部に気孔を有する焼結材料からなる。
【００４７】
ここで同図に示すようにスリーブ１を半径方向に軸方向長さがほぼ同一の段領域ごとにｋ個に分割し、各段領域をそれぞれＶ１，Ｖ２・・・Ｖｉ・・・Ｖｋとする。そしてそれぞれの軸方向長さをそれぞれＬ１，Ｌ２・・・Ｌｉ・・・Ｌｋとする。さらに各段領域の半径方向幅をそれぞれＷ１，Ｗ２・・・Ｗｉ・・・Ｗｋとする。またスリーブ１の最外周部から最内周部までの全半径方向幅をＷとする。以下スリーブの最適形状に関して、場合分けして説明する。
（スリーブ形状：ケース１）
ここでスリーブ１はその軸方向一端側に１段以上の凹部１Ｄを有し、軸方向他端側にはこの凹部１Ｄと類似の形状をなし、ほぼ同一の体積である凸部１Ｇを有している。より具体的には凹部１Ｄは段差部１Ｌ１，１Ｌ２，１Ｌ３からなり、凸部１Ｇは段差部１Ｕ１，１Ｕ２，１Ｕ３とからなる。段差部１Ｌ１，１Ｌ２，１Ｌ３，１Ｕ１，１Ｕ２，１Ｕ３の各段差の軸方向長さは、スリーブの全長に対して３０％以下である。そして凹部１Ｄの体積ＶDと凸部１Ｇの体積ＶGは関係式（１）が成立するように定めている。
【００４８】
【数１】
2010053914.tif 000003
【００４９】
ここでＰｖは１．５である。すなわち凹部１Ｄの体積ＶDと凸部１Ｇの体積ＶDとは互いに±５０％以内となるようにその体積を限定している。このようにスリーブ１の一端側に軸受を構成するための凹部１Ｄを設けると共に、他端側に類似の形状の凸部１Ｇを設けることで、スリーブ１の任意の段領域Ｖｉにおける軸方向長さＬｉが場所によらずほぼ同じ値に近づけることができ、その結果としてスリーブ１内で極端に体積密度が不均一になる部分の発生を抑制しうる。またなおＰｖを１．３とすると体積差が小さくなるのでより好ましい結果が得られる。
（スリーブ形状：ケース２）
またスリーブ１の形状は以下の関係式（２）が成立するように設定しても良い。
【００５０】
【数２】
2010053914.tif 000004
【００５１】
関係式（２）の左辺は最大段差比であり、所定幅以上の半径方向幅を有する段領域同士の軸方向長さの最大差に相当する。
【００５２】
ただし、ＬｍａｘおよびＬｍａｘは次のように定める。上記ｋ個の段領域の内で、半径方向幅Ｗｉが所定の臨界半径幅Ｗｒ以上である段領域Ｖｉをすべて抽出し、軸方向長さＬｉの最大値と最大値をそれぞれＬｍａｘ，Ｌｍｉｎとする。
【００５３】
なお臨界半径幅Ｗｒは０．２ｍｍ、または全半径方向幅Ｗの１０％のいずれかの内の大きい方である。臨界半径幅Ｗｒはさらに０．１ｍｍ、または全半径方向幅Ｗの５％のいずれかの内の大きい方とするとより好ましい。
【００５４】
また上記Ｐ１は臨界最大段差比であり、２５％とするとより好ましい。さらに臨界最大段差比Ｐ１は２０％とするとより好ましい。
【００５５】
図９は、（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／Ｌｍａｘと表面残留気孔率の実測値との関係を示す。プレス加工における圧力比率を図６に示すように８０％に一定にして加工を行った結果、（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／Ｌｍａｘが０．２５以下であれば、図２の加工フローチャートにおける表面封孔加工前の焼結材表面の表面残留気孔率を１．５％以下にできることがわかっている。また最も体積密度が高いところでも内部気孔率が１％以上確保できる。さらに（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／Ｌｍａｘが０．２以下であれば、表面残留気孔率を１％以下にできる。また最も体積密度が高いところでも内部気孔率が２％以上確保できる。なお焼結材料は、鉄系材料で粒子径が大きい粉体を使用する場合は成型加工後の表面粗さが悪く、表面封孔加工前の表面残留気孔率は大きめになってしまう。一方銅系材料はプレス加工での被成型性が良好であり、粒子径が小さい粉体を使用すれば表面気孔率は非常に小さくなる。純鉄または鉄系で粒子径が小さい粉体を使用した場合は上記２種の中間の成形性と表面残留気孔率を示す。
【００５６】
なお表面残留気孔率は、図２に示す先に述べた各種方法による表面封孔処理工程後には、ほぼゼロ％に近い数値まで改善され動圧力の低下／拡散をより確実に皆無にできる。
【００５７】
このように最大値Ｌｍａｘと最小値Ｌｍｉｎの差を所定の臨界最大段差比Ｐ１よりも小さく設定することで、スリーブ１の任意の段領域Ｖｉにおける軸方向長さＬｉが場所によらずほぼ同じ値に近づけることができ、その結果としてスリーブ１内で極端に体積密度が低くなる部分の発生を抑制しうる。
（スリーブ形状：ケース３）
またスリーブ１の形状は以下の前記関係式（２）と以下の関係式（３）とが同時に成立するように設定しても良い。
【００５８】
【数３】
2010053914.tif 000005
【００５９】
ただし、ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）はＬｉとＬｊの大きい方を意味する。
【００６０】
前記関係式（２）の左辺は最大段差比であり、所定幅以上の半径方向幅を有する段領域同士の軸方向長さの最大差に相当する。
【００６１】
ただし、ＬｍａｘおよびＬｍａｘは次のように定める。上記ｋ個の段領域の内で、半径方向幅Ｗｉが所定の臨界半径幅Ｗｒ以上である段領域Ｖｉをすべて抽出し、軸方向長さＬｉの最大値と最大値をそれぞれＬｍａｘ，Ｌｍｉｎとする。
【００６２】
また関係式３においてｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）はＬｉとＬｊの大きい方を意味する。
【００６３】
また上記Ｐ１は臨界最大段差比であり、３５％である。
【００６４】
また関係式３の左辺は近接段差比であり、所定幅以上の半径方向幅を有し互いに近接する段領域同士の軸方向長さの差に相当する。
【００６５】
Ｐ２は臨界近接段差比であり、１５％である。
【００６６】
またＬｉ，Ｌｊは次のように定める。まず上記ｋ個の段領域の内で、半径方向幅Ｗｉが所定の臨界半径幅Ｗｒ以上である段領域Ｖｉをすべて抽出する。次に段領域Ｖｉに対して半径方向内周側もしくは外周側に近接する段領域Ｖｊを、抽出した段領域群から選択する。すなわち段領域Ｖｊの半径方向幅Ｗｊも所定の臨界半径幅Ｗｒ以上である。そのような段領域Ｖｉ，Ｖｊの軸方向長さをそれぞれＬｉ，Ｌｊとする。
【００６７】
なお臨界半径幅Ｗｒは０．２ｍｍ、または全半径方向幅Ｗの１０％のいずれかの内の大きい方である。臨界半径幅Ｗｒはさらに０．１ｍｍ、または全半径方向幅Ｗの５％のいずれかの内の大きい方とするとより好ましい。
【００６８】
図１０は近接段差比と表面残留気孔率（面積％）との関係を示す図である。ここに示すように金属粉体の粒径が小さい場合は近接段差比が大きくても表面残留気孔率を小さな値に抑制できる。具体的には金属粉体が銅または鉄系であり粒径が５０μｍ以下であれば、近接段差比が０．１以下であれば、表面残留気孔率は１．５％にできる。さらに近接段差比が０．０５以下であれば、表面残留気孔率は１％以下にできる
ここで図８（ｂ）に示すように、段領域Ｖ２と段領域Ｖ４の間に半径方向幅が小さい段領域Ｖ３が存在した場合で、段領域Ｖ２を段領域Ｖｉとした場合を考える。この場合は、段領域Ｖ３は段領域Ｖｉ（この場合は段領域Ｖ２）の近接領域Ｖｊと見なされず、段領域Ｖ４が段領域Ｖ２の近接領域Ｖｊと見なされる。これは段領域Ｖ３の軸方向長さＬ３が、隣接する段領域Ｖ２，Ｖ４の軸方向長さＬ２，Ｌ４に対して大きく変化したとしても、段領域Ｖ３は非常に狭いので、焼結用の金属粉体の密度が極端変化することはなく影響は小さいためである。このような狭い段領域に関する形状条件は後述する。
【００６９】
このように互いに近接する段領域Ｖｉ，Ｖｊの軸方向長さＬｉ，Ｌｊの差を所定の臨界近接段差比Ｐ２よりも小さく設定すると共に、ＬｍａｘとＬｍｉｎの差を臨界最大段差比Ｐ１よりも小さく設定することで、スリーブ１内で軸方向長さの急激な変化を抑制し、その結果としてスリーブ１内で極端に体積密度が不均一になる部分の発生を抑制しうる。
（スリーブ形状：ケース４）
またスリーブ１の形状は前記関係式（３）が成立するように設定しても良い。
【００７０】
ただし、ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）はＬｉとＬｊの大きい方を意味する。
【００７１】
また上記Ｐ２は臨界近接段差比であり、５０％である。
【００７２】
またＬｉ，Ｌｊは次のように定める。まず上記ｋ個の段領域の内で、半径方向幅Ｗｉが所定の臨界半径幅Ｗｒ未満である段領域Ｖｉを抽出する。次に段領域Ｖｉに対して半径方向内周側もしくは外周側に隣接する段領域Ｖｊを選択する。ここで段領域Ｖｊの半径方向幅Ｗｊの大きさは問わない。そのような段領域Ｖｉ，Ｖｊの軸方向長さをそれぞれＬｉ，Ｌｊとする。
【００７３】
なお臨界半径幅Ｗｒは０．２ｍｍ、または全半径方向幅Ｗの１０％のいずれかの内の大きい方である。臨界半径幅Ｗｒはさらに０．１ｍｍ、または全半径方向幅Ｗの５％のいずれかの内の大きい方とするとより好ましい。
【００７４】
ここで図８（ｂ）に示すように、段領域Ｖ２と段領域Ｖ４の間に半径方向幅が小さい段領域Ｖ３が存在した場合を考える。ここでは半径方向幅が小さい段領域Ｖ３を段領域Ｖｉと見なし、段領域Ｖ２と段領域Ｖ４を段領域Ｖｉ（ここでは段領域Ｖ３）の隣接領域Ｖｊと見なして考えればよい。
【００７５】
ケース３と異なり、段領域Ｖｉは半径方向幅が狭いので、段領域Ｖｉの軸方向長さＬｉが、近接領域Ｖｊの軸方向長さＬｊに対して大きく変化したとしても、焼結用の金属粉体の密度が極端に変化することはなく影響は小さいためである。そのためケース３の場合よりも臨界近接段差比Ｐ２の値を大きく設定することが出来る。
【００７６】
このように互いに近接する段領域Ｖｉ，Ｖｊの軸方向長さＬｉ，Ｌｊの差を所定の臨界近接段差比Ｐ２よりも小さく設定することで、スリーブ１内で軸方向長さの急激な変化を抑制し、その結果としてスリーブ１内で極端に体積密度が不均一になる部分の発生を抑制しうる。
（スリーブ形状：ケース５）
またスリーブ１の形状は前記関係式（３）が成立するように設定しても良い。
【００７７】
ただし、ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）はＬｉとＬｊの大きい方を意味する。
【００７８】
また関係式３の左辺は近接段差比であり、所定幅以上の半径方向幅を有し互いに近接する段領域同士の軸方向長さの差に相当する。
【００７９】
Ｐ２は臨界近接段差比であり、１０％である。
【００８０】
またＬｉ，Ｌｊは次のように定める。まず上記ｋ個の段領域の内で、半径方向幅Ｗｉが所定の臨界半径幅Ｗｒ以上である段領域Ｖｉをすべて抽出する。次に段領域Ｖｉに対して半径方向内周側もしくは外周側に近接する段領域Ｖｊを、抽出した段領域群から選択する。すなわち段領域Ｖｊの半径方向幅Ｗｊも所定の臨界半径幅Ｗｒ以上である。そのような段領域Ｖｉ，Ｖｊの軸方向長さをそれぞれＬｉ，Ｌｊとする。
【００８１】
なお臨界半径幅Ｗｒは０．２ｍｍ、または全半径方向幅Ｗの１０％のいずれかの内の大きい方である。臨界半径幅Ｗｒはさらに０．１ｍｍ、または全半径方向幅Ｗの５％のいずれかの内の大きい方とするとより好ましい。
【００８２】
ここで図８（ｂ）に示すように、段領域Ｖ２と段領域Ｖ４の間に半径方向幅が小さい段領域Ｖ３が存在した場合で、段領域Ｖ２を段領域Ｖｉとした場合を考える。この場合は、段領域Ｖ３は段領域Ｖｉ（この場合段領域Ｖ２）の近接領域と見なされず、段領域Ｖ４が段領域Ｖ２の近接領域Ｖｊと見なされる。これは段領域Ｖ３の軸方向長さＬ３が、隣接する段領域Ｖ２，Ｖ４の軸方向長さＬ２，Ｌ４に対して大きく変化したとしても、段領域Ｖ３は非常に狭いので、焼結用の金属粉体の密度が極端に変化することはなく影響は小さいためである。
【００８３】
このように互いに近接する段領域Ｖｉ，Ｖｊの軸方向長さＬｉ，Ｌｊの差を所定の臨界近接段差比Ｐ２よりも小さく設定することで、スリーブ１内で軸方向長さの急激な変化を抑制し、その結果としてスリーブ１内で極端に体積密度が不均一になる部分の発生を抑制しうる。
（スリーブ形状：ケース６）
またスリーブ１の形状は以下の関係式（４）が成立するように設定しても良い。
【００８４】
【数４】
2010053914.tif 000006
【００８５】
関係式４の左辺前半は近接段差比であり、所定幅以上の半径方向幅を有し互いに近接する段領域同士の軸方向長さの差に相当する。ここでｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）はＬｉとＬｊの大きい方を意味する。
【００８６】
またＬｉ，Ｌｊは次のように定める。まず上記ｋ個の段領域の内で、半径方向幅Ｗｉが所定の臨界半径幅Ｗｒ以上である段領域Ｖｉをすべて抽出する。次に段領域Ｖｉに対して半径方向内周側もしくは外周側に近接する段領域Ｖｊを、抽出した段領域群から選択する。すなわち段領域Ｖｊの半径方向幅Ｗｊも所定の臨界半径幅Ｗｒ以上である。そのような段領域Ｖｉ，Ｖｊの軸方向長さをそれぞれＬｉ，Ｌｊとする。
【００８７】
なお臨界半径幅Ｗｒは０．２ｍｍ、または全半径方向幅Ｗの１０％のいずれかの内の大きい方である。臨界半径幅Ｗｒはさらに０．１ｍｍ、または全半径方向幅Ｗの５％のいずれかの内の大きい方とするとより好ましい。
【００８８】
ここで図８（ｂ）に示すように、段領域Ｖ２と段領域Ｖ４の間に半径方向幅が小さい段領域Ｖ３が存在した場合で、段領域Ｖ２を段領域Ｖｉとした場合を考える。この場合は、段領域Ｖ３は段領域Ｖｉ（この場合段領域Ｖ２）の近接領域と見なされず、段領域Ｖ４が段領域Ｖ２の近接領域Ｖｊと見なされる。これは段領域Ｖ３の軸方向長さＬ３が、隣接する段領域Ｖ２，Ｖ４の軸方向長さＬ２，Ｌ４に対して大きく変化したとしても、段領域Ｖ３は非常に狭いので、焼結用の金属粉体の密度が極端変化することはなく影響は小さいためである。
【００８９】
関係式４の左辺後半は最大段差比であり、所定幅以上の半径方向幅を有する段領域同士の軸方向長さの最大差に相当する。ただし、ＬｍａｘおよびＬｍａｘは次のように定める。上記ｋ個の段領域の内で、半径方向幅Ｗｉが所定の臨界半径幅Ｗｒ以上である段領域Ｖｉをすべて抽出し、軸方向長さＬｉの最大値と最大値をそれぞれＬｍａｘ，Ｌｍｉｎとする。
【００９０】
また上記Ｐ３は臨界段差パラメータであり、０．０５２５である。より好ましくは０．０４である。
【００９１】
このように互いに近接する段領域Ｖｉ，Ｖｊの軸方向長さＬｉ，Ｌｊの差と、軸方向長さの最大段差の積を所定の臨界段差パラメータＰ３よりも小さく設定することで、スリーブ１内で軸方向長さの急激な変化を抑制し、その結果としてスリーブ１内で極端に体積密度が不均一になる部分の発生を抑制しうる。
【００９２】
このように焼結材料製のスリーブ１の形状を規定する事により、スリーブ１の各部の密度が均一になり、焼結材全体が高密度に加工できるようになり開放気孔率や残留表面気孔率を極めて小さくすることが出来る。これにより動圧発生溝により発生した圧力がスリーブ表面で低下／拡散せず、また長期に使用しても潤滑流体５が残留気孔から流出する危険性が防止される。また軸受の加工精度も高く表面粗さも小さくできる。その結果、軸受剛性が高く、金属接触も確実に防止できる。
（スリーブ形状最適範囲）
最大段差比（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／Ｌｍａｘと近接段差比｜Ｌｉ−ＬＪ｜／ｍａｘ（Ｌｉ，Ｌｊ）とを変化させたときに、表面残留気孔率Ｒｈに及ぼす影響を実験によって確認した結果を図１１に示す。同図において横軸は最大段差比、縦軸は近接段差比である。ただし横軸、縦軸ともに半径方向幅が臨界半径幅Ｗｒよりも大きい段領域だけを抽出してプロットしている。また実験においては０．２ｍｍ以上の段差を少なくとも一つ以上有する物に限って行った。
【００９３】
図中、直線Ｆ０として描画しているのは最大段差比と近接段差比が等しくなる直線であり、このＦ０よりも右下側だけを考慮すれば良い。
【００９４】
また曲線Ｆ１，Ｆ２は最大段差比と近接段差比の積が一定値である曲線であり、それぞれ０．０５２５，０．０４である。
【００９５】
図において右上側になるほど表面残留気孔率Ｒｈは大きくなっていき、反対に左下側では表面残留気孔率Ｒｈは小さくなる。
【００９６】
上記ケース２で記載したように、最大段差比が２５％以下（網掛けした領域ａ，ｄ，ｆ
）では表面残留気孔率Ｒｈは１．５％以下であり、表面残留気孔が小さくできる。さらに最大段差比を２０％以下にすると表面残留気孔率Ｒｈを１％以下にする事ができる。
【００９７】
また上記ケース３で記載したように、最大段差比が３５％以下で、かつ近接段差比が１５％以下（網掛けした領域ａ，ｂ，ｄ，ｅ）であれば表面残留気孔率Ｒｈは１．５％以下
であり、表面残留気孔が小さくできる。
【００９８】
また上記ケース５で記載したように、近接段差比が１０％以下（網掛けした領域ａ，ｂ
，ｃ）であれば表面残留気孔率Ｒｈは１．５％以下であり、表面残留気孔が小さくできる
。
【００９９】
そして上記ケース６で記載したように、近接段差比と最大段差比の積が０．０５２５以下（曲線Ｆ１より左下側）であれば表面残留気孔率Ｒｈは１．５％以下であり、表面残留気孔が小さくできる。さらに近接段差比と最大段差比の積が０．０４以下（曲線Ｆ２より左下側）であれば表面残留気孔率Ｒｈは１％以下にする事ができる。
【０１００】
このように内部に気孔を有する焼結材からなるスリーブ１の形状を規定する事により、スリーブの各部の密度が均一になり、焼結材全体が高密度に加工できるようになり低圧部分がなくなるので、全体の密度が高くなり、表面残留気孔をなくす事ができる。これにより動圧発生溝により発生した圧力がスリーブの表面で低下／拡散せず、また長期に使用しても潤滑流体が表面残留気孔から流出するリスクが低減される。
【０１０１】
また極端に体積密度が高すぎる部分も無いので、加工精度を高めることが可能になる。
【０１０２】
その結果、流体軸受装置に焼結材料製スリーブを採用する場合でも、圧力が低下／拡散しないために高い性能が得られると共に、軸受部精度が高いので浮上不能に陥ることもないので、軸受の磨耗が確実に抑制できる。
（スリーブ形状の変形例）
（変形例Ａ）
上記実施形態において、スリーブは図８（ａ）に示すように各断面形状が長方形をなし、スリーブの上下に互いに類似形状をなす凹部と凸部が設けられた場合を説明したが本願はこれに限定される物ではない。
【０１０３】
図１２はスリーブ２１には凹部２１Ｄのみが形成され、これに類似の形状をなす凸部を特に設けない事例を示している。このように凹部２１Ｄのみであっても各段領域の軸方向長さが上記ケース２〜６のいずれかの条件を満足すればよい。
【０１０４】
また同図では軸受孔２１Ｃの端部等にテーパ部が形成されているが、この場合は図中、破線で分割したように、テーパ部にかかる段領域が台形形状になるように分割すればよい。段領域が台形である場合の軸方向長さは平均値を取ればよい。具体的には最内周部の段領域Ｖ１では断面積が同一になるように定めた長方形（破線で描画）を想定し、その長方形の高さＬ１を軸方向長さとして扱えばよい。最外周部の段領域Ｖ５の場合も同様である。
（変形例Ｂ）
図１３はスリーブ３１の一端側には２段の凹部３１Ｄが形成され、他端側には１段のみの凸部３１Ｇを設けた事例を示している。ここでは凹部３１Ｄと凸部３１Ｇは、類似形状ではないが、図中ハッチング部で示すように、その体積はほぼ同一である。このようにスリーブ１の一端側に軸受を構成するための凹部３１Ｄを設けると共に、他端側にほぼ同じ体積の凸部３１Ｇを設けることで、スリーブ３１の任意の段領域Ｖｉにおける軸方向長さＬｉが場所によらずほぼ同じ値に近づけることができ、その結果としてスリーブ３１内で極端に体積密度が低くなる部分の発生を抑制しうる。なおＰｖを１．３とすると体積差が小さくなるのでより好ましい結果が得られる。
（変形例Ｃ）
図１４はスリーブ４１の最外周部に、他の部分に比べて軸方向長さが著しく小さい段領域Ｖ７が形成された事例を示している。同図はスリーブ４１の半断面図である。
【０１０５】
図１４において、スリーブ４１には前述のフランジ３を収納するための下側凹部４１Ｄ、と、スラスト板４を固定するための平面４１Ｆを有している。下側凹部４１Ｄは十分に浅く設計されている。上部の凸部４１Ｇの内周には、円環状の潤滑流体溜まり４１Ｅが形成されている。この潤滑流体溜り４１Ｅの内径は軸受穴内径よりわずかに大きいがその半径方向段差Ｗ１はスリーブ４１の全半径方向幅Ｗの１０パーセント以下で十分小さい。また軸受穴４１Ｃから開口部に向かって拡径するテーパ状であってもよい。また格段差はスリーブの全長に対して３０％以下である。
【０１０６】
ここで段領域Ｖ７の軸方向長さＬ７と隣接する段領域Ｖ６の軸方向長さＬ６との差はＬ６に対する比（Ｌ７−Ｌ６）／Ｌ６は５０％以下である。しかし段領域Ｖ７の半径方向幅Ｗ７はスリーブ４１の全半径方向幅Ｗの１０％以下にしている。そのため隣接する段領域Ｖ６との軸方向長さが大きく異なるにもかかわらず、段領域Ｖ７の成形性にほとんど影響は生じない。なお半径方向幅Ｗ７が全半径方向幅Ｗの５％以下にすることでさらに加工性に対する影響はなくなり、焼結後の体積密度はほぼ均一になり、表面残留気孔率Ｒｈは１％以下にすることが可能になる。
（変形例Ｄ）
ここまでの説明は軸回転型で、かつスリーブは一端が閉塞され他端が開放されたいわゆるＵｎｔｉｅｄ型でかつラジアル軸受とスラスト軸受とを有する構成の軸受に関して行ってきたが、本願発明はこれに限定される物ではなく、その組合せに制約はない。
【０１０７】
例えば図１５に示すように、スリーブ５１は両端に円錐状軸受面５１Ａを有しており、ハブロータ５７と共に固定シャフト５２の周囲を微小な隙間を介して非接触で回転するように保持されている構成でも良い。ここで固定シャフト５２には円錐状軸受面５１Ａに対向するように、円錐状軸受リング５３が固定されている。円錐状軸受リング５３の外周面または、円錐状軸受面５１Ａの内周面には図示しない動圧発生溝が設けられ、潤滑流体５によって動圧力を発生する。この場合、変形例ａと同様に複数の段差に分けて考えればよい。そこで各段部が前記関係式のいずれかを満足するように形状を定めればよい。
（圧力低下／拡散防止効果）
図１６は、軸受穴内周面における開口面積率と軸受寿命時間との関係に関する我々が行った試験結果の一例を示す図である。軸受寿命評価は流体軸受装置を高温（７０℃）環境下で連続回転試験をしてモータ電流が所定量以上増加した時点を寿命と判断した。
【０１０８】
試験結果によれば、表面残留気孔面積率が２％を超えるスリーブを使用した流体軸受装置では、圧力が十分に上がらず、シャフトとスリーブが回転中に摺動して軸受面に摩耗粒子が発生し、寿命が著しく短くなっている。
【０１０９】
一方、表面残留気孔率が１．５％以下または１％以下であれば、貫通気孔Ｈｐは存在せず潤滑流体漏れが皆無にできる。また表面気孔Ｈｓも軸受部の面積の１．５％以下または１％以下であり、その表面気孔の開口面積と深さは十分小さいために、動圧流体軸受の動圧溝で発生した圧力が減少することなく、高い発生圧力が得られ、軸受装置の寿命試験を行っても高い信頼性が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明にかかる流体軸受装置は、焼結製のスリーブの各部の密度がほぼ均一になり、焼結材全体が高密度／高精度に加工できるようになり軸受性能上有害な残留気孔をなくす事ができる。これにより動圧発生溝で発生した圧力がスリーブ表面から漏れず、また長期使用しても潤滑流体が残留気孔から流出する危険性が防止され、また最適な軸受形状を高精度に加工できる、高性能で安価なスリーブを用いた流体軸受装置が得られるという効果を有し、特に情報装置用のスピンドルモータの軸受装置などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】（ａ）実施形態１の流体軸受装置を搭載したスピンドルモータの断面図,（ｂ）実施形態１の情報装置の断面図
【図２】実施形態１のスリーブの製造工程を示すフローチャート
【図３】サイジング状態を示す図
【図４】焼結材料の気孔の説明図
【図５】体積密度と各種気孔率の関係を示す図
【図６】プレス圧力比と体積密度の関係を示す図
【図７】実施形態１のスリーブの製造方法を示す概念図
【図８】（ａ）実施形態１のスリーブの断面図，（ｂ）各領域同士の関係を示す説明図
【図９】最大段差比と表面残留気孔率の関係を示す図
【図１０】近接段差比と表面残留気孔率の関係を示す図
【図１１】最大段差比と近接段差比の関係を示す図
【図１２】変形例Ａのスリーブの半断面図
【図１３】変形例Ｂのスリーブの断面図
【図１４】変形例Ｃのスリーブの半断面図
【図１５】変形例Ｄの流体軸受装置を搭載したスピンドルモータの断面図
【図１６】表面残留気孔率と軸受寿命比率の関係を示す図
【図１７】従来の流体軸装置の主要構成部分の断面図
【図１８】従来の流体軸受装置の焼結材料表面の拡大図
【符号の説明】
【０１１２】
１，２１、３１、４１、５１  スリーブ
１Ａ、２１Ａ、３１Ａ、４１Ａ、５１Ａ  ラジアル動圧発生溝
１Ｃ、２１Ｃ、３１Ｃ、４１Ｃ、５１Ｃ  軸受穴
１Ｄ，２１Ｄ，３１Ｄ，４１Ｄ  凹部
１Ｇ，３１Ｇ，４１Ｇ  凸部
１Ｅ、２１Ｅ，４１Ｅ  潤滑流体溜まり
２  シャフト
３  フランジ
３Ａ，３Ｂ  スラスト動圧発生溝
４  スラスト板
５  潤滑流体
６  ベース
７、５７  ハブロータ
８  ステータ
９  ロータ磁石
１０  ディスク
１１  クランパ部材
１２  スペーサ
１３  上蓋
１４  ヘッド
１５  流体軸受装置
１６  スピンドルモータ
１７  情報装置
６６  金型ピン
６７  外周型
６８  下型
６９  上型
７０  粉体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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