(57)【要約】【課題】低温下でも使用可能な潤滑剤組成物及びこの潤滑剤組成物を潤滑流体として含む流体軸受装置を提供する。【解決手段】疎水性のイオン液体を基油として含むと共に、親水性イオン液体及び両親媒性物質の少なくとも一方を含むことによって、基油中に含まれる水が氷となって析出することを防止できる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基油としての疎水性のイオン液体と、
親水性イオン液体と、
を含む潤滑剤組成物。
【請求項２】
基油としての疎水性のイオン液体と、
両親媒性物質と、
を含む潤滑剤組成物。
【請求項３】
軸受孔を有するスリーブと、
上記軸受孔内に上記スリーブに対して相対的に回転するよう配置された軸と、
上記スリーブと上記軸との間の隙間に配置された請求項１又は２に記載の潤滑剤組成物と、
を備える流体軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受装置等の装置に使用可能な潤滑剤組成物及び流体軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブの小型化及び高速化に伴い、ハードディスクドライブに搭載されるスピンドルモータには、回転速度の高速化、及びこの高速回転に耐え得る長寿命化が求められている。
【０００３】
スピンドルモータ内の流体軸受装置には潤滑流体が使用されるが、この潤滑流体の特性がスピンドルモータの特性（剛性、電流値、及び寿命等）に影響を与える。例えば、潤滑流体の蒸発は、潤滑流体の減少を招き、スピンドルモータの特性を変化させる。そのため、上述の要求に応えるべく、潤滑流体の基油として汎用されてきたエステル油に代えて、イオン液体を用いることが提案されている（例えば特許文献１及び２）。
【特許文献１】特開２００５−１４７３９４号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者らは、疎水性のイオン液体を０℃以下の低温下に置くことで、氷が析出することを見出した。
このように流体中に氷が析出すると、流体軸受装置の特性が変動し、さらに析出が進むことで回転がロックされるといった不具合が生じる。
【０００５】
本発明の課題は、このような不具合を生じにくい潤滑剤組成物及びこれを含む流体軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、
（１）基油としての疎水性のイオン液体と、親水性イオン液体と、を含む潤滑剤組成物；
（２）基油としての疎水性のイオン液体と、両親媒性物質と、を含む潤滑剤組成物；及び
（３）軸受孔を有するスリーブと、上記軸受孔内に上記スリーブに対して相対的に回転するよう配置された軸と、上記スリーブと上記軸との間の隙間に配置された請求項１又は２に記載の潤滑剤組成物と、を備える流体軸受装置
を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の潤滑剤組成物は、吸湿した状態で０℃以下の低温環境下に置かれても、氷が析出しにくい。そのため、流体軸受装置の潤滑流体として好適に用いられる。また、本発明の流体軸受装置は、この潤滑剤組成物がスリーブと軸との間に配置されているので、潤滑剤組成物が潤滑流体として機能し、安定した特性を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［１］潤滑剤組成物
（1-1）基油
本発明の潤滑剤組成物は、基油として疎水性のイオン液体を含む。
イオン液体とは、室温で液体であって、カチオン及びアニオンから構成されるイオン性の物質である。イオン液体は常温溶融塩とも呼ばれる。
【０００９】
なお、イオン液体と水を室温にて同量混合した場合において、水と相分離するイオン液体は疎水性、水と溶解するイオン液体は親水性と区分する。
【００１０】
「基油」とは、潤滑剤組成物の主成分であり、潤滑剤組成物に潤滑性を付与する物質を意味する。したがって、一般的に、潤滑剤組成物全体における基油の含有量は、５０重量％以上に設定される。特に、潤滑剤組成物全体におけるイオン液体の含有量は、８０重量％以上、９０重量％以上、又は９５重量％以上に設定可能である。
【００１１】
上述したように、イオン液体は室温で液体であるが、より具体的には、融点が０℃以下のものが好ましい。なかでも、融点が０〜−６０℃程度であるイオン液体が、より好ましい。融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定される。
【００１２】
疎水性イオン液体は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
疎水性イオン液体の組成、例えば、含有されるアニオン及びカチオン、並びに各イオンの濃度等は、特に限定されるものではない。
【００１３】
疎水性イオン液体として、具体的には、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド塩、ビスフルオロスルホニルイミド塩、ヘキサフルオロリン酸塩等が挙げられる。
【００１４】
（1-2）親水性イオン液体
本発明の潤滑剤組成物は、親水性イオン液体を含有してもよい。親水性イオン液体により、潤滑剤組成物中での氷の析出が抑制される。
【００１５】
親水性イオン液体は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
親水性イオン液体の組成、例えば、含有されるアニオン及びカチオン、並びに各イオンの濃度等は、特に限定されるものではない。
【００１６】
親水性イオン液体として、具体的には、ブロマイド塩、クロライド塩、テトラフルオロホウ酸塩、トリフルオロアセテート塩、チオシアネート塩、ジメチルフォスフェート塩、ジエチルフォスフェート塩、ジシアナミド塩、トリシアノメタン塩、メチルサルフェート塩、エチルサルフェート塩、プロピルサルフェート塩、ブチルサルフェート塩、ペンチルサルフェート塩、ヘキシルサルフェート塩、トリフルオロメチルスルホネート塩等が挙げられる。
【００１７】
潤滑剤組成物全体における親水性イオン液体の含有量は、基油の種類、親水性イオン液体の種類等に応じて適宜設定されるが、例えば１〜５０重量％であり、好ましくは１０〜５０重量％、より好ましくは２０〜５０重量％、さらに好ましくは３０〜５０重量％とすることが可能である。
【００１８】
（1-3）両親媒性物質
本発明の潤滑剤組成物は、親水性イオン液体に代えて、又は親水性イオン液体と共に、両親媒性物質を含んでいてもよい。両親媒性物質により、潤滑剤組成物中での氷の析出が抑制される。
【００１９】
両親媒性物質は、疎水基と親水基とを含む分子からなる物質である。両親媒性物質は、界面活性剤、又は乳化剤と言い換えてもよい。界面活性剤としては、具体的には、イオン性界面活性剤及び非イオン性界面活性剤が挙げられる。イオン性界面活性剤には、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩等のアニオン性界面活性剤；アミン塩型界面活性剤及び第４級アンモニウム塩型界面活性剤等のカチオン性界面活性剤；及びカルボン酸塩型界面活性剤等の両性界面活性剤が含まれる。非イオン性界面活性剤としては、具体的には、エステル型、エーテル型、エステル‐エーテル型等が挙げられる。その他、天然に存在する両親媒性物質の具体例としては、リン脂質、糖脂質等が挙げられる。
【００２０】
両親媒性物質は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合せて用いてもよい。
潤滑剤組成物全体における両親媒性物質の含有量は、基油の種類、親水性イオン液体の種類等に応じて適宜設定されるが、例えば０．０１〜１０重量％であり、好ましくは０．１〜５．０重量％とすることが可能である。
【００２１】
（1-4）その他の成分
潤滑剤組成物は、さらなる添加剤を含有してもよい。このような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、防錆剤、金属不活性剤、金属腐食防止剤、油性剤、極圧剤、摩擦調整剤、摩耗防止剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、泡消剤、加水分解抑制剤、帯電防止剤、導電性付与剤、および清浄分散剤等が挙げられる。
【００２２】
本発明の潤滑剤組成物において、上記添加剤の添加量は特に限定されるものではないが、例えば、潤滑剤組成物全体に対して、１０重量％以下、好ましくは５重量％以下、より好ましくは２重量％以下とすることができる。
【００２３】
（1-5）潤滑剤組成物全体の特性
潤滑剤組成物は、低温（０℃以下）で液体であることが好ましい。つまり、潤滑剤組成物の融点及び凝固点は、例えば、０℃以下、さらには−２０℃以下であることが好ましい。このように、融点が−２０℃以下であれば、潤滑剤組成物が流体軸受装置に用いられたとき、低温環境下での軸受のトルクの急激な増加を防ぐことができる。
【００２４】
（1-6）潤滑剤組成物の製造
本発明の潤滑剤組成物は、疎水性イオン液体、親水性イオン液体及び／又は両親媒性物質、及びその他の添加剤を、慣用の方法により混合することで、製造することができる。
【００２５】
［２］潤滑剤組成物の使用
上記［１］欄に述べた潤滑剤組成物は、各種装置の潤滑剤として広く用いることができる。特に、この潤滑剤組成物は、吸湿した状態でも０℃以下の低温環境下でもイオン液体中の水分が析出しにくいという特性を有するので、ハードディスクドライブ用スピンドルモータにおける流体軸受装置において、潤滑流体として好適に用いられる。
【００２６】
（2-1）スピンドルモータ１
以下、潤滑剤組成物を使用する装置の一例として、スピンドルモータについて説明する。図１は本実施形態に係るスピンドルモータ１の断面図である。
【００２７】
［スピンドルモータ１の構成］
本実施形態のスピンドルモータ１は、図１に示すように、円盤状の磁気記録ディスク１５１を回転駆動するための装置であって、主として、流体軸受装置１０と、ベース１８と、ステータコア１９と、ロータマグネット２０と、を備えている。
【００２８】
流体軸受装置１０は、ロータハブ１５を含む回転側部材を、軸１２を中心として、スリーブ１１等の固定側部材に対して互いに非接触の状態でスムーズに回転させる。ロータハブ１５には磁気記録ディスク１５１が搭載されているので、磁気記録ディスク１５１は軸１２を中心として回転する。流体軸受装置１０の構成については後述する。
【００２９】
ベース１８は、流体軸受装置１０及びステータコア１９の基台部分を形成している。そして、ベース１８は、非磁性のアルミ系金属材料（例えば、ＡＤＣ１２）または磁性を有する鉄系金属材料（例えば、ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ）で形成されている。ベース１８には、スリーブ１１及びステータコア１９が取り付けられている。
【００３０】
ステータコア１９は、ベース１８に固定されており、その外周部がロータマグネット２０の内周部に所定の隙間を保持して対向する位置に配置されている。ステータコア１９は、外周に向かって複数の突極が形成されており、それらの突極にコイルがそれぞれ巻回されている。
【００３１】
ロータマグネット２０は、円環状の形状を有し、ロータハブ１５の鍔部からの垂下円筒部の内周側の面に固定されており、コイルが巻回されたステータコア１９とともに磁気回路を構成する。
【００３２】
［流体軸受装置１０の構成］
本実施形態に係る流体軸受装置１０は、図２に示すように、スリーブ１１と、軸１２と、フランジ１３と、スラスト板１４と、ロータハブ１５と、スリーブキャップ１６と、潤滑流体１７と、を備えている。
【００３３】
スリーブ１１は、軸受孔１１ａを有すると共に、軸受孔１１ａの開放端側と閉塞端側とを連通させる連通路１１ｂを有している。
軸１２は、スリーブ１１の軸受孔１１ａ内に、軸受孔１１ａの内周面と軸１２の外周面との間に第１の隙間Ｇ１を形成するように、回転可能な状態で挿入されている。軸１２の外周面、または、スリーブ１１の軸受孔１１ａ内周面の少なくとも一方には、動圧発生溝１１ｃ，１１ｄが形成されている。軸１２の下端部には、フランジ１３が略直角に精度良く固定されている。
【００３４】
フランジ１３は、軸１２の下端部に、軸１２とフランジ１３との成す角が略直角になるように、かつフランジ１３の上端面がスリーブ１１に対向するように配置される。また、フランジ１３は、スリーブ１１とフランジ１３との間に隙間を形成するように配置され、この隙間は、上述の第１の隙間Ｇ１から連続している。
【００３５】
さらに、フランジ１３は、その下端面がスラスト板１４に対向するように、かつ、フランジ１３とスラスト板１４との間に隙間を形成するように配置され、この隙間は、上述のスリーブ１１とフランジ１３との間の隙間から連続している。また、フランジ１３とスラスト板１４との間の隙間は、連通路１１ｂまで連続している。
【００３６】
スリーブ１１のフランジ１３との対向面及びフランジ１３のスリーブ１１との対向面の少なくとも一方には、動圧発生溝１１ｅが形成されている。また、フランジ１３のスラスト板１４との対向面及びスラスト板１４のフランジ１３との対向面の少なくとも一方には、動圧発生溝１４ａが形成されている。動圧発生溝１１ｅ及び１４ａは、いずれか一方のみ設けられていてもよい。
【００３７】
ロータハブ１５には、ステータコア１９に対向する位置に後述するロータマグネット２０が固定されるとともに、必要に応じて磁気ディスクまたは光ディスク等の磁気記録ディスク１５１が取り付けられる。ロータハブ１５は、スリーブ１１に向かって突出するボス部１５ａを備えている。
【００３８】
スリーブキャップ１６は、中央孔１６ａを有しており、スリーブ１１の上端面に対して固定されている。スリーブキャップ１６は、スリーブ１１の上面との間に第２の隙間Ｇ２を形成するように配置される。第２の隙間Ｇ２は、第１の隙間Ｇ１から連通路１１ｂまで連続している。上述のボス部１５ａ及び軸１２は、その外周面が中央孔１６ａの内周面と対向し、かつ、これらの外周面と中央孔１６ａの内周面との間に第３の隙間Ｇ３を形成するように配置される。第３の隙間Ｇ３は、第１の隙間Ｇ１及び第２の隙間と通じている。第３の隙間Ｇ３は大気に開放されているが、潤滑流体１７は自身の表面張力によって流体軸受装置１０内に保持される。
【００３９】
潤滑流体１７は、図２に示す第１〜第３の隙間Ｇ１〜Ｇ３を含む軸受隙間内に充填されている。そして、軸１２を含む回転側部材の回転が開始されると、潤滑流体１７は、動圧発生溝１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ等に流入して動圧を発生させるとともに、ラジアル側の動圧発生溝１１ｃ，１１ｄが非対称に形成されていることで循環力が生じて、図中矢印方向に沿って流体軸受装置１０内を循環する。
【００４０】
この潤滑流体１７としては、上記［１］欄の潤滑剤組成物が用いられる。潤滑流体１７は、第３の隙間Ｇ３において、潤滑流体１７、特に基油であるイオン液体が大気中の水分を吸収することがある。しかしながら、潤滑流体１７は、親水性イオン液体及び両親媒性物質の少なくとも一方を含有するので、低温下でも潤滑流体１７中に氷が析出しにくい。よって、流体軸受装置１０では、低温下でも、軸１２の回転トルクが一定に保たれ、回転のロック等も起きにくい。
【００４１】
（2-2）スピンドルモータ１の動作
図１に示すように、ステータコア１９が通電されることで、ロータマグネット２０とステータコア１９との間に回転磁界が発生して、ロータマグネット２０が、軸１２、フランジ１３、及びロータハブ１５と共に回転を開始する。軸１２が回転を始めると、動圧発生溝１１ｃ〜１１ｅ及び１４ａに潤滑流体１７が集まることで、軸１２は潤滑流体１７中に浮上した状態で、スリーブ１１に対して非接触回転する。潤滑流体１７は、連通路１１ｂと隙間Ｇ１及びＧ２との間を循環する。
【００４２】
以上の説明から明らかなように、スリーブ１１は固定側部材であり、軸１２及びフランジ１３は回転側部材である。
【００４３】
（2-3）磁気記録再生装置
上述のスピンドルモータ１は、磁気記録再生装置に適用可能である。図３は、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０の構成を示す断面図である。
【００４４】
図３に示すように、磁気記録再生装置１５０は、スピンドルモータ１と、記録ディスク１５１と、記録ヘッド１５２と、を備える。
磁気記録ディスク１５１は、ロータハブ１５のディスク載置部上に載置され、例えば、図示しない軸方向にバネ性を有する円盤状のクランパ等を図示しないタッピングネジにセットし、軸１２の中央部に設けられたネジタップ部にタッピングネジをねじ込むことにより、軸方向下側に押え付けられて、クランパとロータハブ１５のディスク載置部との間に狭持される。
【００４５】
記録ヘッド１５２は、磁気記録ディスク１５１上の情報を読み出したり、情報を書き込んだりするようになっている。なお、記録ヘッド１５２は、読み出し及び書込みの少なくとも一方が可能となっていればよい。
【００４６】
この他に、磁気記録再生装置１５０は、記録ヘッド１５２を支えるアーム、アームを移動させることによって、記録ヘッド１５２を磁気記録ディスク１５１の所定の位置に配置するアーム駆動部等を備える。
【００４７】
［３］他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４８】
（Ａ）
上記実施形態では、軸１２に対してフランジ１３が取り付けられた、いわゆるフランジタイプの流体軸受装置１０を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図２において、軸１２に対してフランジ１３がなく、軸１２の下端面が軸受面であるいわゆるフランジレスタイプの流体軸受装置に本発明を適用してもよい。
【００４９】
（Ｂ）
上記実施形態では、軸１２やロータハブ１５を含む回転側部材が、スリーブ１１を含む固定側部材に対して回転する軸回転型の流体軸受装置１０を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５０】
例えば、軸を含む固定側部材に対して、スリーブやロータハブ等を含む回転側部材が回転する軸固定型の流体軸受装置に対して、本発明の一実施形態に係る潤滑流体を充填してもよい。
【００５１】
（Ｃ）
上記実施形態では、スリーブ１１に形成された連通路１１ｂを含む循環経路に沿って潤滑流体１７を循環させる流体軸受装置１０の構成を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５２】
例えば、スリーブに連通路を持たない非循環型の流体軸受装置に対して、本発明の一実施形態に係る潤滑流体を充填してもよい。
【００５３】
（Ｄ）
また、流体軸受装置およびスピンドルモータは、記録ヘッド１５２によって記録ディスクに情報を記録する／再生する磁気記録再生装置に適用可能であるが、この他にも、光ディスク等の記録再生装置に対して搭載してもよい。
【００５４】
さらには、情報処理装置として、ＣＰＵに搭載される冷却ファンを回転させるスピンドルモータに含まれる流体軸受装置に本発明を適用してもよい。
【実施例】
【００５５】
以下、潤滑剤組成物について、実施例を挙げてより具体的に説明する。
疎水性イオン液体であるＥＭＩ・ＴＦＳＩ（１‐メチル‐３‐エチル‐イミダゾリウム  ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド）と、親水性イオン液体であるＥＭＩ・ＢＦ４（１‐メチル‐３‐エチル‐イミダゾリウム  テトラフルオロボレート）とを、混合して、試料１〜６を作成した。各試料におけるイオン液体の混合比率（重量％）は、表１に示す通りである。
【００５６】
この試料１〜６をガラス瓶に入れ、蓋を開けた状態で、室温で４８時間放置した。その後、試料１〜６を、蓋を閉めた状態で、−２０℃で５０時間放置し、外観を視認した。白濁した試料については、氷の結晶が析出したものと判断した。結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
2010155886.tif 000002
表１に示すように、親水性のイオン液体を添加しなかった試料１では、白濁が見られ、氷が析出したものと考えられた。
【００５８】
これに対して、親水性のイオン液体を３０重量％以上添加した場合には、氷の析出は見られなかった。
なお、試料１を室温で４８時間放置した後、加熱することで脱水し、これを低温下に置いたところ、−４０℃でも氷の析出は認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の潤滑剤組成物は、吸湿した水分が低温で析出しないので、ハードディスクドライブ用スピンドルモータにおける流体軸受装置等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に係るスピンドルモータの断面図。
【図２】上記スピンドルモータに搭載された流体軸受装置の構成を示す部分拡大断面図。
【図３】上記流体軸受装置を搭載した磁気記録再生装置の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００６１】
１        スピンドルモータ
１０      流体軸受装置
１１      スリーブ
１１ａ    軸受孔
１１ｂ    連通路
１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ  動圧発生溝
１２      軸
１３      フランジ
１４      スラスト板
１４ａ    動圧発生溝
１５      ロータハブ
１６      スリーブキャップ
１６ａ    中央孔
１７      潤滑流体
１８      ベース
１９      ステータコア
２０      ロータマグネット
１５０    磁気記録再生装置
１５１    磁気記録ディスク
１５２    記録ヘッド
Ｇ１〜Ｇ３        隙間
【図１】
2010155886.tif 000003
【図２】
2010155886.tif 000004
【図３】
2010155886.tif 000005