(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の隙間を介して対向する回転部材及び固定部材の少なくとも一方の対向する面に動圧溝を有し、且つ前記隙間に潤滑油が充填された流体動圧軸受であって、
前記潤滑油が、下記式（１）で表されるジメチルグルタル酸ジエステルを含有することを特徴とする、流体動圧軸受。
【化１】
0006034763.tif 000005
（式中、Ｒ１及びＲ２のうち一方は炭素原子数１１の直鎖アルキル基を表し、他方は炭素原子数１０の直鎖アルキル基を表す。）
【請求項２】
前記ジメチルグルタル酸ジエステルが、２，４−ジメチルグルタル酸と、アルコールとしてｎ−ウンデカノール及びｎ−デカノールをエステル化反応させて得られる、請求項１に記載の流体動圧軸受。
【請求項３】
前記ｎ−ウンデカノールとｎ−デカノールのモル比が５０：５０である、請求項２に記載の流体動圧軸受。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち何れか一項に記載の流体動圧軸受を備えたことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項５】
下記式（１）で表されるジメチルグルタル酸ジエステルを含有することを特徴とする、流体動圧軸受用潤滑油。
【化２】
0006034763.tif 000006
（式中、Ｒ１及びＲ２のうち一方は炭素原子数１１の直鎖アルキル基を表し、他方は炭素原子数１０の直鎖アルキル基を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温環境下においても低蒸発性であり、また低温環境下においても凝固せず流動性に優れる流体動圧軸受潤滑油、該潤滑油を用いた低トルクで幅広い温度領域で回転起動可能な流体動圧軸受並びにそれを用いたスピンドルモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の発達により、膨大なデータを保管するサーバー用ハードディスクの需要が急速に伸びている。世界のデータ量がわずか数年で倍増するともいわれる中、巨大化するサーバー設備を確保するために、より郊外な場所へ、ついにアラスカのような極寒地域やアマゾンなどの熱帯地域といった過酷な環境地域へのサーバー設備の設置も検討する状況にあるといわれている。
通常、サーバー設備を設置する部屋は空調設備が整った環境が望ましいが、先に述べたような環境下で一定温度を保つためには、莫大なランニングコストを必要とする為、低温環境下或いは高温環境下においても使用可能なハードディスク用スピンドルモータが求められている。
このため、スピンドルモータに使用する軸受に適用する潤滑油において、低蒸発、且つ低温流動性に優れていることが求められている。
【０００３】
これまで特許文献１及び特許文献２には、実施例において炭素原子数９以下の脂肪族アルコールを使用した特定の二塩基酸ジエステルを基油とする、低温流動性や耐熱性を図った軸受用の潤滑油が提案されている。また特許文献３には、潤滑油基油等の用途に有用である特定の二塩基酸ジエステルが提案されている。
【０００４】
また、ハードディスクの小型化に伴い、使用されるスピンドルモータ内に十分な潤滑油貯めを設ける事が難しくなっている。このため、温度が高い環境下においても蒸発量がさらに少ない潤滑油が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／０５９６８７号パンフレット
【特許文献２】特開２００８−２９７５０１号公報
【特許文献３】国際公開０３／０３３４５１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これまで、ハードディスク用流体動圧軸受に使用する潤滑油は、基油として低粘度でかつ低蒸発性であるエステル系化合物、例えば二塩基酸ジエステルタイプのエステル油や、二価アルコールを用いたジオールエステルなどが多く用いられてきた。しかしながら一般に蒸発特性を改善させた潤滑油は、低温環境下における流動性が著しく悪化するという問題があり、こうした潤滑油を充填した流体動圧軸受を用いたスピンドルモータは、０℃付近であっても回転不能となる虞があるとされる。
また反対に、低温流動性の良い潤滑油は、蒸発量が多くなるという問題があるため、低温環境下において良好な起動特性を確保できるスピンドルモータであっても、高温環境下においては使用する潤滑油の蒸発量が多く、十分な製品寿命を得ることが難しいことが多い。
このように、低温環境下（例えば０℃）と高温環境下（例えば１２０℃）のいずれの環
境下においても、スピンドルモータの良好な回転起動を実現でき、十分な製品寿命を得ることは難しい。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低温環境下における良好な流動性と高温環境下での低蒸発性を両立させる流体動圧軸受用潤滑油を提供すること、そして０℃といった低温環境下における起動性に優れ、且つ、高温環境下においても潤滑油の蒸発や潤滑油の劣化などによる起動不能の虞を回避できる流体動圧軸受、並びに製品の長寿命化の実現を図ったスピンドルモータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、低温流動性と耐蒸発性が良好となる潤滑油基油を見出した。
詳細には、二塩基酸ジエステルタイプのエステル油において、二塩基酸として２，４−ジメチルグルタル酸と、アルコールとしてｎ−ウンデカノール（ｎＣ１１アルコール）或いはｎ−ウンデカノールとｎ−デカノール（ｎＣ１０アルコール）を特定の比率で混合した混合アルコールとを用いて合成したジエステル油が、低温下（０℃）でも凝固せず、しかも該ジエステル油の蒸発特性が改善し、高温下でも蒸発し難いものとなることを見出した。
そしてこうした潤滑油基油を流体動圧軸受用潤滑油に用い、該流体動圧軸受用潤滑油を流体動圧軸受に充填することで、低トルクで、低温・高温の双方の環境下における起動性に優れる流体動圧軸受となること、それにより、低温起動性に優れるだけでなく、高温環境下においても長寿命なスピンドルモータを提供することができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち本発明は、所定の隙間を介して対向する回転部材及び固定部材の少なくとも一方の対向する面に動圧溝を有し、且つ前記隙間に潤滑油が充填された流体動圧軸受であって、前記潤滑油が、下記式（１）で表されるジメチルグルタル酸ジエステルを含有することを特徴とする、流体動圧軸受に関する。
【化１】
0006034763.tif 000002
（式中、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一方は炭素原子数１１の直鎖アルキル基を表し、他方は炭素原子数１０又は１１の直鎖アルキル基を表す。）
【００１０】
本発明において、前記ジメチルグルタル酸ジエステルは、２，４−ジメチルグルタル酸と、アルコールとしてｎ−ウンデカノール又はｎ−ウンデカノール及びｎ−デカノールをエステル化反応させて得られるジエステルであることが好ましい。
また、前記ｎ−ウンデカノールとｎ−デカノールのモル比は、５０：５０乃至１００：０の範囲であることが好ましい。
【００１１】
また本発明は上記流体動圧軸受を備えたことを特徴とするスピンドルモータにも関する。
さらに本発明は、上記式（１）で表されるジメチルグルタル酸ジエステルを含有することを特徴とする、流体動圧軸受用潤滑油も対象とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明において、使用する潤滑油基油の組成を、脂肪族分岐鎖状二塩基酸として２，４
−ジメチルグルタル酸と、アルコール成分としてｎ−ウンデカノール又はｎ−ウンデカノールとｎ−デカノールの混合アルコールとをエステル化反応させて得られるジメチルグルタル酸ジエステルとすることにより、低温流動性に優れるだけでなく、高温における基油の蒸発と劣化を防止でき、高温環境下でも起動可能となる潤滑油とすることができる。
従って上記潤滑油を使用することにより、本発明の流体動圧軸受は、低トルクで、低温・高温の双方の環境下における起動性に優れる流体動圧軸受とすることができる。
そして本発明の流体動圧軸受を備えるスピンドルモータは、低温（０℃以下）環境下における起動性に優れ、且つ、高温環境下においても潤滑油の蒸発や劣化による装置の停止を抑制でき、長寿命なスピンドルモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明のスピンドルモータの要部構造を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）について詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施形態である流体動圧軸受および該流体動圧軸受を備えたスピンドルモータを説明するための模式図である。なお下記に示す実施形態は本発明の好適な実施形態であって、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１６】
図１に示すように、スピンドルモータ１は、コンピュータに使用される磁気ディスクや光ディスク等を備えたデータ記憶装置を駆動するためのモータとして使用される。全体的には、ステータアッシー２とロータアッシー３とから構成されている。なお、図１のスピンドルモータ１は軸回転型のモータであるが、本発明は軸固定型のモータにも適用可能である。
【００１７】
ステータアッシー２は、データ記憶装置の筐体を構成するハウジング４（べースプレート）に上方に向けて突出するように設けられた円筒部５に固定されている。円筒部５の外周部には、ステータコイル９が捲回されたステータコア８が嵌着されて取り付けられている。
【００１８】
ロータアッシー３は、ロータハブ１０を有し、このロータハブ１０は、軸部１１の上端部に固定されており、軸部１１と共に回転する。軸部１１は、軸受部材であるスリーブ７内に挿入され、このスリーブ７により回転可能に支承されている。スリーブ７は、円筒部５の内部に嵌入されて固定されている。ロータハブ１０の下方円筒部１０ａは、ハウジング４の内側で回転するが、この下方円筒部１０ａの内周面には、バックヨーク１３が装着されており、さらにこのバックヨーク１３の内側にはロータマグネット１４が嵌入固定されていて、Ｎ極及びＳ極の複数極に着磁されている。
【００１９】
ステータコイル９に通電すると、ステータコア８により磁場が形成され、この磁場が、該磁場内に配置されたロータマグネット１４に作用して、ロータアッシー３が回転することとなる。ロータアッシー３のロータハブ１０の中間円筒部１５の外周面には、データ記憶装置の記憶部をなす記録ディスク、例えば磁気ディスク（図示されず）が装着され、スピンドルモータ１の作動により回転、あるいは停止して、（図示されない）記録用ヘッドにより情報の書き込み・データ処理が行われる。
【００２０】
このような実施態様のスピンドルモータ１において、スリーブ７が軸部１１を回転可能に支承する部分には、流体動圧軸受６が提供されている。
スリーブ７の下端部には、下方に向けて開口する大径の第１の凹部１６が形成されてお
り、さらにこの第１の凹部１６の頂面には、小径の第２の凹部１７が形成されている。大径の第１の凹部１６には、カウンタープレート（スラスト受板）１８が嵌合され、溶着・接着等の手段によりそこに固着されており、スリーブ７の下端部が密閉状態となるようにされている。
【００２１】
軸部１１の下端部には、スラストワッシャ１９が嵌合、圧入されて固定されており、このスラストワッシャ１９は、スリーブ７の第２の凹部１７内で、カウンタープレート１８及び第２の凹部１７の頂面と対向して、軸部１１とともに回転するように配置されている。
【００２２】
スリーブ７と軸部１１との間の隙間、スラストワッシャ１９と第２の凹部１７との間の隙間、スラストワッシャ１９及び軸部１１とカウンタープレート１８との隙間は互いに連通しており、この連通隙間には、後述する潤滑油１２が封入されている。潤滑油１２はスリーブ７と軸部１１との間から注入される。
すなわち、図１に示す流体動圧軸受６において、軸部１１及びスラストワッシャ１９が回転部材に相当し、スリーブ７（及び第２の凹部）並びにカウンタープレート１８が固定部材に相当する。
【００２３】
軸部１１に対向するスリーブ７の内周面には、動圧を発生させる第１のラジアル動圧溝２０および第２のラジアル動圧溝２１が軸方向に離間して形成されている。このラジアル動圧溝２０および２１は、軸部１１の回転により、軸部１１とスリーブ７がラジアル方向に非接触状態となる動圧を発生させる。また、スラストワッシャ１９の上端面と対向する第２の凹部１７の頂面およびスラストワッシャ１９の下端面と対向するカウンタープレート１８の上端面にはそれぞれ第１のスラスト動圧溝２２および第２のスラスト動圧溝２３が形成されている。このスラスト動圧溝２２および２３は、軸部１１の回転により、スラスト方向に軸部１１を安定的に浮上させるための動圧を発生させる。すなわち図１に示す流体動圧軸受６において、動圧溝は回転部材に対向する固定部材に形成されている。これらの動圧溝は固定部材に対向する回転部材側に形成されてもよい。
これら動圧溝の作用により、軸部１１はスリーブ７に対して非接触状態で安定的に高速回転することができる。動圧溝としてはへリングボーン溝、スパイラル溝などの公知のパターンを用いることができる。
【００２４】
本発明のスピンドルモータに使用される流体動圧軸受用潤滑油は、下記式（１）で表されるジメチルグルタル酸ジエステルを基油として含有する。
【化２】
0006034763.tif 000003
式中、Ｒ１及びＲ２のうち少なくとも一方は炭素原子数１１の直鎖アルキル基を表し、他方は炭素原子数１０又は１１の直鎖アルキル基を表す。
【００２５】
上記基油は、脂肪族分岐鎖状二塩基酸として２，４−ジメチルグルタル酸と、アルコール成分としてｎ−ウンデカノール又はｎ−ウンデカノールとｎ−デカノールの混合アルコールとをエステル化反応して得られる。
【００２６】
上記エステル化反応に用いられるアルコールは、ｎ−ウンデカノールとｎ−デカノールのモル比を５０：５０乃至１００：０とすることが好ましい。こうした比率でアルコール成分を使用することにより、得られたジエステル油（基油）において、低温下における流
動性と高温下における低蒸発性とを両立させることができる。
【００２７】
上記ジエステル油の製造方法としては特に限定されず、従来公知の製造方法を用いることができる。
例えば、エステル化触媒存在下で２，４−ジメチルグルタル酸と、ｎ−ウンデカノール又はｎ−ウンデカノールとｎ−デカノールの混合アルコールとをエステル化反応させた後、精製処理等を経て得ることができる。エステル化反応は、２，４−ジメチルグルタル酸
１モルに対し、通常上記アルコールを合計量で２．０〜３．０モルの割合で使用する。
【００２８】
この時使用されるエステル化触媒としては、例えばアルミニウム誘導体、スズ誘導体、チタン誘導体等のルイス酸；パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、硫酸等のスルホン酸誘導体が挙げられる。上記エステル化触媒の使用量は、２，４−ジメチルグルタル酸と上記アルコールの合計質量に対し、通常、０．０１〜５．０質量％程度である。
【００２９】
エステル化反応は、通常１２０〜２５０℃、好ましくは１４０〜２３０℃の反応温度で、通常３〜３０時間程度の反応時間にて、不活性ガスの存在下で行うことが好ましい。必要に応じて、生成される水をベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等の水同伴剤を用いて系外に共沸留去させてもよい。
エステル化反応終了後、過剰の原料を減圧下又は常圧下にて留去し、従来慣用の精製方法（中和、水洗、抽出、減圧蒸留、吸着精製等）により精製し、目的物である２，４−ジメチルグルタル酸ジエステルを得る。
【００３０】
本発明の流体動圧軸受およびスピンドルモータに使用する潤滑油には上記基油の他に、本発明の効果を損なわない限りにおいて、鉱物油、ポリ−α−オレフィン等の併用基油や、酸化防止剤、金属清浄剤、油性剤、摩耗防止剤、極圧添加剤、金属不活性剤、腐食防止剤、防錆剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、導電性付与剤、分散剤、消泡剤、加水分解抑制剤等の潤滑油（組成物）に通常使用される各種添加剤を適宜組み合わせて使用することができる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、ジフェニルアミン類、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン、リン系酸化防止剤、フェノチアジン等の硫黄系化合物等があげられる。これらの酸化防止剤は、単独又は複数組み合わせて用いてもよい。
摩耗防止剤としては、ホスフェート、ホスファイト、アシッドホスフェート、アシッドホスフェートのアミン塩等が挙げられる。
防錆剤としては、ドデセニルコハク酸ハーフエステル等が例示される。
金属不活性剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物等が例示される。
粘度指数向上剤としては、ポリアルキルメタクリレート、ポリアルキルスチレン、ポリブテン等が例示される。
流動点降下剤として、既述の粘度指数向上剤であるポリアルキルメタクリレート、ポリアルキルスチレン、ポリブテン等が例示される。
導電性付与剤として、非イオン性界面活性剤、イオン性液体、フェニルスルホン酸等が例示される。
分散剤としては、ポリアルケニルコハク酸イミド、ポリアルケニルコハク酸アミド、ポリアルケニルベンジルアミン、ポリアルケニルコハク酸エステル等が例示される。
加水分解抑制剤としては、アルキルグリシジルエーテル型エポキシ化合物、グリシジルエステル型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物又はカルボジイミド等が例示される。
【００３１】
上述したように、本発明は特定のジメチルグルタル酸ジエステルを基油として含む潤滑油を流体動圧軸受およびスピンドルモータに適用することにより、０℃環境下でも起動可能なモータとなり、且つ、高温環境下でも潤滑油の劣化が抑制されるとともに蒸発量が少
ない長寿命なモータとすることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明を実施例により、さらに詳しく説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】
［潤滑油基油］
〔実施例１〕
脂肪族分岐鎖状二塩基酸として２，４−ジメチルグルタル酸と、アルコール成分としてｎ−ウンデカノールをエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。
〔実施例２〕
脂肪族分岐鎖状二塩基酸として２，４−ジメチルグルタル酸と、アルコール成分としてｎ−ウンデカノールとｎ−デカノールとをモル比５０：５０で混合したものとをエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。
【００３４】
〔比較例１〕
脂肪族分岐鎖状二塩基酸として２，４−ジメチルグルタル酸と、アルコール成分としてｎ−デカノールとをエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。〔比較例２〕
ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）を潤滑油基油とした。
〔比較例３〕
脂肪族分岐鎖状二塩基酸として２，４−ジエチルグルタル酸と、アルコール成分としてｎ−ノナノールとをエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。〔比較例４〕
３−メチル−１，５−ペンタンジオールとｎ−ウンデカン酸とをエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。
【００３５】
［潤滑油の評価］
上記実施例１〜２及び比較例１〜４で製造した潤滑油基油に対して、アミン系酸化防止剤を１質量％、および極圧添加剤、防錆剤（ドデセニルコハク酸ハーフエステル）ならびにベンゾトリアゾール系金属不活性剤を併せて１質量％以下の量で、合計２質量％以下の量の添加剤を配合し、実施例３〜４および比較例５〜８の潤滑油を製造した。
これら潤滑油について、以下の手順にてそれぞれ蒸発量、流動点、動粘度（０℃、４０℃及び１００℃）を測定した。また動粘度の測定結果より粘度指数を算出した。
なお潤滑油に配合する添加剤の種類並びに添加量をすべて等しくしたのは、使用した潤滑油基油の違いによる効果の相違を明確にするためである。
また流体動圧軸受を備えたスピンドルモータ（図１に示す要部構造を有する構成）に、上記添加剤を配合した潤滑油を充填し、下記に示す流体動圧軸受用潤滑油としての性能評価を行った。
得られた結果を下記表１に示す。
【００３６】
〔蒸発量〕
実施例３及び実施例４、並びに比較例５〜８の潤滑油をそれぞれ５ｍｇ秤量し、ＴＧ−ＤＴＡ（示差熱−熱重量測定）にて、通常空気を２００ｍＬ／ｍｉｎ流しながら１２０℃で１５時間加熱し、加熱前後の重量変化から蒸発量（％）を〔（加熱前の質量−加熱後の質量）／加熱前の質量〕×１００より算出し、比較例６の蒸発量（％）を１としてそれぞれの蒸発量を〔各油の蒸発量（％）／比較例６の蒸発量（％）〕より算出した。
【００３７】
〔流動点〕
ＪＩＳ  Ｋ２２６９の流動点測定方法に従い、潤滑油の流動点を測定した。
【００３８】
〔動粘度及び粘度指数〕
ＪＩＳ  Ｋ２２８３の動粘度測定方法に従い、潤滑油の動粘度（０℃、４０℃及び１００℃）を測定した。なお測定にはキャノン−フェンスケ粘度計を使用した。
また得られた動粘度の結果より、ＪＩＳ  Ｋ２２８３に従い粘度指数を算出した。
【００３９】
〔回転起動試験（低温起動）〕
前記潤滑油を充填したスピンドルモータを−４０℃環境下に８時間放置後、０℃まで昇温させた後、モータに電圧を印加して、起動の可否を判定した。
判定基準は、５秒以内に定常回転したものを低温起動可能として○、しなかったものを低温起動不可として×と評価した。
【００４０】
〔高温回転起動試験〕
前記潤滑油を充填したスピンドルモータを１２０℃環境下で５０００時間連続回転させた後、常温（２３℃）環境下で起動の可否を判定した。
判定基準は、５秒以内に定常回転したものを高温起動可能として○、しなかったものを高温起動不可として×と評価した。
【００４１】
【表１】
0006034763.tif 000004
【００４２】
表１に示すように、実施例３及び実施例４の潤滑油は、比較例５、比較例６及び比較例７の潤滑油と比べて蒸発量が少ないとする結果を得た。
また０℃の低温環境下において回転起動が可能であり、且つ１２０℃環境下で５０００時間経た後においても回転起動が可能であり、良好な寿命を示した。
【００４３】
一方、比較例５、比較例６及び比較例７の潤滑油は０℃環境下では回転起動可能であっ
たが、１２０℃環境下での連続回転中に５０００時間未満で枯渇し、スピンドルモータが停止した。
さらに、比較例８の潤滑油は１２０℃環境下で５０００時間経た後でも回転起動が可能であったが、０℃の低温環境下においては、起動できなかった。
【００４４】
以上の通り、本発明は、２，４−ジメチルグルタル酸と、ｎ−ウンデカノール又はｎ−ウンデカノールとｎ−デカノールからなるアルコールとよりなるジメチルグルタル酸ジエステルを基油とした潤滑油を流体動圧軸受およびスピンドルモータに用いることにより、低温環境下（０℃）においても回転起動可能で、且つ高温環境下（１２０℃）を経た後においても蒸発量が少なく、回転起動が可能であり、ハードディスクの長寿命化を図ることが可能であるスピンドルモータを実現できる。
【符号の説明】
【００４５】
１      スピンドルモータ
２      ステータアッシー
３      ロータアッシー
４      ハウジング
５      円筒部
６      流体動圧軸受
７      スリーブ
８      ステータコア
９      ステータコイル
１０    ロータハブ
１０ａ    ロータハブの下方円筒部１０ａ
１１    軸部
１２    潤滑油基油
１３    バックヨーク
１４    ロータマグネット
１５    ロータハブの中間円筒部１５
１６    第１の凹部
１７    第２の凹部
１８    カウンタープレート
１９    スラストワッシャ
２０    第１のラジアル動圧溝
２１    第２のラジアル動圧溝
２２    第１のスラスト動圧溝
２３    第２のスラスト動圧溝
【図１】
0006034763.tif 000007