(57)【要約】【課題】  高い耐久性及び信頼性を備える動圧軸受装置を低コストに提供する。【解決手段】  軸部２ａを構成する素材２ａ’にカップリング剤からなる被膜２０を形成する。その後、主に光硬化性樹脂からなるインク１２の微小液滴を、着弾または滴下させた後これを硬化させ、微量インクの集合体で動圧発生部を形成する。このとき、カップリング剤の被膜２０に供給されたインク液滴の接触角θは、５°≦θ≦３５°の範囲内である。【選択図】図１
2006194286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受部材と、軸受部材の内周に挿入した軸部材と、軸受隙間と、軸受部材と軸部材との相対回転時に軸受隙間に流体の動圧作用を生じさせるための動圧発生部とを有する動圧軸受装置において、
動圧発生部が、微量インクの集合体を硬化して形成され、かつインクと下地金属との間にカップリング剤の被膜が介在していることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項２】
カップリング剤の被膜に供給されたインク液滴の接触角が、５°以上かつ３５°以下であることを特徴とした請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項３】
カップリング剤が、チタネート系カップリング剤であることを特徴とした請求項１又は２何れか記載の動圧軸受装置。
【請求項４】
動圧発生部が、インクをノズルから着弾あるいは滴下させて形成されていることを特徴とする請求項１〜３何れか記載の動圧軸受装置。
【請求項５】
インクが、光硬化性樹脂であることを特徴とした請求項１〜４何れか記載の動圧軸受装置。
【請求項６】
請求項１〜５何れか記載の動圧軸受装置を備えた情報機器用のモータ。
【請求項７】
金属製の素材表面にカップリング剤からなる被膜を形成する表面処理工程と、被膜に微量インクを供給する印刷工程と、供給したインクを硬化させる硬化工程とを経て、微量インクの集合体で動圧発生部を形成することを特徴とする動圧発生部の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動圧軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動圧軸受装置は、軸受部材と、軸受部材の内周に挿入した軸部材との相対回転により軸受隙間に生じた流体の動圧作用で圧力を発生させ、この圧力で軸部材を非接触支持する軸受装置である。この動圧軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を備えるものであり、情報機器、例えばＨＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置等のスピンドルモータ、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイール、あるいは電気機器、例えば軸流ファンなどの小型モータ用の軸受装置として好適である。
【０００３】
上記動圧軸受装置の一例として、ラジアル軸受隙間に生じた流体の動圧作用で、軸部材をラジアル方向に非接触支持するものを挙げることができる。この種の動圧軸受装置の一例として、軸受面の摺動特性向上を図るため、金属製の軸部材の外周に、動圧発生部（動圧溝）を樹脂組成物で印刷成形したものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−３１０７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された動圧軸受装置は、軸部材を構成する下地金属の表面に、動圧溝を区画する樹脂製の凸状部が接着した形態を有する。この場合、特に動圧軸受装置の起動・停止時や、運転中に外力が付加されたときには、軸部材表面の樹脂製凸状部が相手側部材に接触するため、金属製の軸部材に直接凸状部を形成する場合よりも摺動特性に優れる。しかしながらこの形態は、摺動特性に優れる反面、接着強度等によっては、凸状部の剥離や脱落により軸受性能の低下を招く恐れがあり、動圧軸受装置の耐久性や信頼性に不安が残る。
【０００５】
ところで、上記特許文献１に例示されているスクリーン印刷で動圧発生部を形成する場合、印刷型が軸部材に接触するために硬化前のインクが印刷型と接触して動圧溝形状が崩れやすく、量産時には印刷型の摩耗や変形等による印刷精度の低下が懸念される。さらにインク供給装置から供給されたインクは、印刷型を経て軸部材の外周面に到達し、さらにスキージにより圧迫されて軸部材外周面に到達するから、動圧発生部の成形に関与しない余分なインクが必要であり、インクの使用量が増して不経済である。また、動圧発生部や軸部材の形状等に対応した印刷型を数多く保有する必要があるため、低コスト化が困難であると共に、近年の多種多様な要求に対応しづらい。
【０００６】
そこで本発明では、高い耐久性及び信頼性を備える動圧軸受装置を低コストに提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明における動圧軸受装置は、軸受部材と、軸受部材の内周に挿入した軸部材と、軸受隙間と、軸受部材と軸部材との相対回転時に軸受隙間に流体の動圧作用を生じさせるための動圧発生部とを有するものであって、動圧発生部が、微量インクの集合体を硬化して形成され、かつインクと下地金属との間にカップリング剤の被膜が介在していることを特徴とするものである。
【０００８】
ここで「動圧発生部」は、軸受隙間に流体の動圧作用で圧力を発生させることができるのものであれば特にその形態は問わず、例えば複数の溝（ヘリングボーン溝、スパイラル状溝の何れでもよい。）と、各溝の間にあってこれを区画形成する凸状の区画部とからなるもの、あるいは、軸受隙間を円周方向の一方または双方にくさび状に縮小させる複数の円弧面を有するもの等が含まれる。
【０００９】
動圧発生部は、例えば軸部材の外周面や端面、あるいは軸受部材の内周面や端面等に形成される。例えば、軸部材はステンレス鋼等の金属材料、すなわち無機材料で形成されるのに対し、インクは樹脂組成物、すなわち有機材料で形成される。無機材料である軸部材に有機材料であるインクを直接接着させようとすると、界面の相が異なるために高い接着力を確保することが難しく、界面剥離等を引き起こす可能性がある。そこで、本発明では、インクと下地金属との間にカップリング剤からなる被膜を介在させた。カップリング剤は、共有結合、水素結合等の作用で有機材料との結合をもたらす表面改質剤であることから、これをインクと下地金属との間に介在させることにより、インクの接着性を向上させることができる。
【００１０】
動圧発生部は、被膜表面に微量インクの集合体で形成される。このとき、インクが適度の濡れ性を有していれば、高精度な動圧発生部の形状パターンを形成することができると考えられる。濡れ性が悪い場合、インクの液滴同士が繋がらずピット状の独立液滴からなる描画状態になり、動圧発生部としての機能を果たすことができないばかりでなく、インクと被膜表面間の接着面積が小さいため接着性が悪く、軸部材と軸受部材とが相対回転すると、インクの剥がれや脱落等を生じ、動圧軸受に必要とされる耐久寿命を満足できない恐れがある。一方、濡れ性が良すぎると、接着面積は大きくなり十分な接着強度を得られる反面、インクはベタ塗り状態となり、必要な形状パターンを形成することが難しく、これもまた動圧発生部としての機能を果たすことができない。ところでインクの濡れ性は、被膜表面に供給されたインク液滴の接触角θで評価することができる。本発明者らが検証したところ、５°≦θ≦３５°の範囲内であれば、上記問題を回避することができ、高接着性を有する高精度の動圧発生部を形成できることが判明した。
【００１１】
被膜を形成するためのカップリング剤は、市販されている種々のものが選択可能であるが、工業的安定性等を考慮すると、チタネート系カップリング剤を使用するのが好ましい。
【００１２】
動圧発生部を形成するに際し、微量インクを供給する具体的な方法として、例えば被膜表面にインクを細孔ノズルから着弾または滴下する、いわゆるインクジェット法の他、電気泳動を利用してインクを誘導する方法、ノズルではなく、インク液面からインク液滴を飛ばすノズルレスタイプのインクジェット法（ノズルレスインクジェット法）、マイクロピペットを介してインクを液滴の状態ではなく連続的に吐出する方法、あるいは定着面までの距離を短縮し、インクを吐出と同時に定着面に着弾させる方法等が考えられる。なお、これらを総称したものを「インクジェット法等」と称し、以下説明を進めることとする。
【００１３】
インクジェット法等による動圧発生部の形成方法では、任意の形状や厚みを有するパターンを予めプログラミングし、そのプログラムに沿ってインクの供給部（例えば、ノズル）の位置およびインクの供給・停止を制御することにより、任意かつ高精度の形状パターンを印刷することができる。また、インクの吐出量を精密に制御することにより、形状パターンの各部を任意の厚さに形成することができる。従って、硬化したインク自体で必要な動圧発生部形状を確保することができる。
【００１４】
また、インクジェット法等による印刷は、素材とノズルとが非接触の状態で行われるため、高精度の印刷が可能となる一方、従来方法で問題となる接触部での摩耗による精度低下を回避することができる。また、印刷型にインクを余分に供給してから、スキージにより余分なインクを除去する必要がなく、必要箇所のみにインクが使用されるので、インクは動圧発生部の形成に関与するだけの使用量で足り、インクの使用量を削減することができる。さらに印刷型は不要で、かつ軸部材の回転に応じて印刷型を移動させる機構も不要となるので、成形装置を簡略化できる。このように印刷方法をインクジェット法等にすることで、動圧軸受装置の低コスト化を図ることができる。
【００１５】
なお、本発明で用いる動圧発生部を形成するためのインクは、電子線や光線等の照射で硬化させることができるが、硬化工程でのコスト面や作業環境等を考慮すると、インクとして光硬化性のものを使用し、光線の照射でインクを硬化させるのが望ましい。光硬化性のインクとしては、紫外線硬化タイプや赤外線硬化タイプの他、可視光硬化タイプのインクも使用することができるが、低コストでかつ短時間で硬化させることができる紫外線硬化タイプが特に望ましい。
【００１６】
上記構成を有する動圧軸受装置において、動圧発生部で生じる動圧作用による荷重の支持方向は、ラジアル方向およびスラスト方向の何れでも良い。
【００１７】
また、上記構成の動圧軸受装置は、高い回転精度と耐久性を要求される情報機器用のモータ、例えばＨＤＤ用のスピンドルモータ等に好ましく用いることができる。
【００１８】
以上に述べた動圧発生部は、金属製の素材表面にカップリング剤からなる被膜を形成する表面処理工程と、被膜に微量インクを供給する印刷工程と、供給したインクを硬化させる硬化工程とを経て形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上より、本発明の構成を用いることで、高い耐久性及び信頼性を備える動圧軸受装置を低コストに提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、その一例として軸部材２を構成する軸部２ａの外周面２ａ１（図４参照）に動圧発生部を形成する形態について詳述する。
【００２１】
本発明において、軸部材２の外周面２ａ１に形成される動圧発生部は、素材表面にカップリング剤からなる被膜を形成する表面処理工程と、被膜に微量インクを供給する印刷工程と、供給したインクを硬化させる硬化工程とを経て形成される。
【００２２】
軸部材２を構成する素材２ａ’は、例えばステンレス鋼等の金属材料で円柱状に形成される。表面処理工程では、図１に示すように素材２ａ’の外表面２ａ’１に、カップリング剤からなる被膜２０を形成する。被膜２０は少なくとも素材２ａ’の外表面２ａ’１のうち、後の印刷工程でインクによる印刷が行われる部位に形成されていれば足りる。もちろん印刷が行われる部位だけでなく、その他の部位に被膜２０を形成しても構わない。表面処理は、カップリング剤を例えばアルコール、アルコールと水の混合液、トルエン等の溶剤で０．１〜５ｗｔ％に希釈した後、これをスプレー法やディッピング法等適宜の方法で素材２ａ’の外表面２ａ’１に供給することによって行われる。
【００２３】
カップリング剤としては、工業的な安定性を考慮すると、チタネート系カップリング剤を用いることが好ましい。チタネート系カップリング剤は、主に、チタン原子と、有機材料（本実施形態では、インク１２）と結合する疎水基としての有機官能基と、無機材料（本実施形態では、素材２ａ’）と結合する親水基としての加水分解基とからなるものである。
【００２４】
チタネート系カップリング剤は、モノアルコキシタイプ、モノアルコキシ・ピロフォスフェートタイプ、配位タイプ、キレートタイプおよびコーディネイトタイプの何れかの種類を使用することができる。カップリング剤を構成する親水基としての加水分解基としては、イソプロピル基、２．２ジアリロキシメタ・１・ブテノキシ基、オキシアセテート基を挙げることができ、また疎水基としての有機官能基としては、オクチルピロフォスフェート基、オクチルピロフォスファイト基、オクチルフォスフェート基、ラウリルフォスフェート基、ジジトリデシルフォスフェート基、イソステアロキシ基、ドデシルベンゼンスルフォニル基、メタクリル基、クミルフェニル基、アクリル基、Ｎエチルアミノ・エチルアミノ基等を挙げることができる。
【００２５】
なお、カップリング剤は上記のチタネート系カップリング剤に限定されず、シラン系、アルミニウム系、およびジルコネート系カップリング剤を使用することもできる。
【００２６】
表面処理工程にて被膜２０を形成した素材２ａ’は印刷工程を経た後、硬化工程に移送される。図２は、本発明にかかる動圧発生部の形成方法の一例として、インクジェット法を用いた動圧発生部の印刷装置の概要を示すものであり、この印刷装置は、微量インクを供給する印刷工程と、供給したインクを硬化させる硬化工程とが連続した形態を有すものである。図示のように、この印刷装置は、回転駆動される軸部２ａの素材２ａ’の外周面２ａ１（なお、以下で言う「外周面２ａ１」とは、図１に示すように被膜２０も含めたものを示す。）と対向させた一又は複数のノズルヘッド１０と、ノズルヘッド１０に対してその円周方向位置を異ならせて配置した、好ましくは図示のように素材２ａ’を挟んでノズルヘッド１０と対向させて配置した硬化部１１とを主要な構成要素とする。ノズルヘッド１０には、インク１２の微小液滴を吐出する複数のノズル１４が軸方向に配設されている。インク１２は、例えば光硬化性樹脂、好ましくは紫外線硬化樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物であり、必要に応じて適当な割合で有機溶媒、例えば光重合開始材を配合したものが使用される。硬化部１１は、インク１２を硬化させるための光を照射する光源で、例えば紫外線ランプが使用される。
【００２７】
印刷工程で使用されるインク１２を構成する紫外線硬化樹脂としては、ラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマー、カチオン重合系モノマーの他、イミドアクリレート、あるいは環状ポリエン化合物やポリチオール化合物に代表されるエン・チオール化合物が挙げられるが、この中でもラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマー、カチオン重合系モノマーを好ましく使用することができる。ラジカル重合性モノマーとしては、例えば単官能、２官能あるいは多官能のアクリレート系モノマーや、メタクリレート系モノマーが使用でき、ラジカル重合性モノマーとしては、例えばウレタンアクリレートや、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、あるいは不飽和ポリエステルなどが使用できる。また、カチオン重合系モノマーとしては、例えば脂環式エポキシ樹脂や、フェノールノボラックエポキシ樹脂、ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂の他、３−エチル−３−（２−エチルへキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル｝ベンゼン、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン、ジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル、３−エチル−３−｛［３−（トリエトキシシリル）プロポキシ］メチル｝オキセタン等のオキセタン樹脂が使用できる。これら紫外線硬化樹脂は、単体で使用する他、２種類以上を混合したものをベース樹脂として使用することもできる。
【００２８】
これらベース樹脂には、ラジカル系光重合開始剤や、カチオン系光重合開始剤等の光重合開始剤を使用することができる。ラジカル系光重合開始剤としては、例えばベンゾフェノンや、オルソベンゾイン安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４‘−メチルジフェニルサルファイド、ベンゾフェノンのアンモニウム塩、イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、チオキサントンのアンモニウム塩に代表される水素引抜型の光重合系開始剤が使用でき、あるいはベンゾイン誘導体や、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィンオキサイド、モノアシルホスフィンオキサイド、ビスアシルホスフィンオキサイド、アクリルフェニルグリオキシレート、ジエトキシアセトフェノン、チタノセン化合物に代表される分子内開裂型の光重合開始剤が使用できる。また、カチオン系光重合開始剤としては、例えばトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートや、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロフォスフェート、ＳＰ−１７０やＳＰ−１５０（共に旭電化（株）製）、ＦＣ−５０８やＦＣ−５１２（共に３Ｍカンパニー社製）、ＵＶＥ−１０１４（ゼネラルエレクトリックカンパニー社製）に例示されるポリアリールスルホニウム塩、Ｕｖａｃｕｒｅ１５９０やＵｖａｃｕｒｅ１５９１（共にダイセル・ユーシービー社製）に例示されるトリアリルスルフォニウムヘキサフルオロフォスフェート塩の混合物、Ｉｒｇ−２６１（チバ・ガイギー社製）に例示されるメタロセン化合物、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートやＰ−ノニルフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、４，４‘−ジエトキシフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等のポリアリールヨードニウム塩が使用できる。これら光重合開始剤は、１種類であるいは２種類以上を組み合わせて使用することもできる。
【００２９】
以上の構成において、素材２ａ’を支持部１３で両端支持しつつ回転させながら、ノズル１４からインク１２を吐出することにより、インク１２の微小液滴が素材２ａ’の外周面２ａ１の所定位置に着弾する。素材２ａ’の外周面２ａ１には、この微小液滴の集合体で、動圧発生部としての、例えば凸状の区画部Ａａとインクで被覆されていない領域、すなわち動圧溝Ａｂとがヘリングボーン形状に配列された動圧溝パターンが形成される。この際、各ノズル１４では、予め定められたタイミングでインク１２の供給・停止が適宜切り換えられる。この動圧溝パターンの形成は、素材２ａ’の回転に伴い、素材２ａ’の外周面２ａ１の円周方向に徐々に進行する形で行われる。印刷された部分が円周方向にある程度進行すると（図示例の場合は半周すると）、印刷された部分が硬化部１１の対向領域（硬化工程）に達し、紫外線の照射を受けたインク１２が重合反応を起こして順次硬化する。このインクの硬化も素材２ａ’の回転に伴い、素材２ａ’の円周方向に徐々に進行する。
【００３０】
最初に印刷された部分が１回転してノズルヘッド１０の対向領域に達したところで、ノズルヘッド１０からのインク１２の吐出を止める。その後、さらに素材２ａ’を回転させて、残りの動圧溝パターンを硬化部１１との対向領域を通過させる。このようにしてインク１２を全て硬化させた後、回転を停止させて素材２ａ’を支持部１３から取り外す。
【００３１】
この印刷の際には、ノズルヘッド１０を固定位置に配置する他、軸方向にスライドさせてもよい。また、図示例では、一つのノズルヘッド１０を使用する場合を例示しているが、これを軸方向あるいは円周方向の複数箇所に配置することもできる。さらには素材を１回転させる間に全周の動圧溝パターンを印刷する他、素材２ａ’をこれ以上の回転数、例えば２〜数十回転させて、素材２ａ’の全周に動圧溝パターンを形成することもできる。また、例えば図３に示すように、複数の素材２ａ’を直列に結合し、これらを同時回転させながら一または複数のノズルヘッド１０を軸方向にスライドさせて各素材２ａ’に動圧溝パターンを印刷することもできる。この場合、素材２ａ’同士の同軸度の確保は、例えば一方の軸端に設けた凸部２ａ２を他方に設けた凹部に嵌合させることにより行うことができる。
【００３２】
インクジェット法では、予めプログラミングした形状パターンにならってインク１２の微小液滴を精密に吐出する。従って、高精度に動圧発生部としての動圧溝パターンを印刷することができる。加えて、硬化したインク１２自体で必要な動圧溝深さ（数μｍ〜数十μｍ）を確保することができるので、その後レース加工やエッチング等の溝形成工程を経ることなく、そのまま動圧溝付きの軸部材２として使用することが可能となる。
【００３３】
また、インクジェット法による印刷では、従来のスクリーン印刷機のように印刷型と素材２ａ’との接触部分を持たないから、接触部分での摩耗による印刷精度の低下を回避することができ、量産時にも安定して動圧溝精度を確保することができる。さらに印刷型や印刷型を保持するための印刷用スクリーン等が不要であり、かつ素材２ａ’の回転に応じて印刷型を移動させる機構も不要となるので、成形装置の構造を簡素化することができる。また、インクは動圧溝パターンの形成に関与するだけの使用量で足りるので、スキージを必要とする従来装置に比べ、インクの使用量を削減して低コスト化を図ることもできる。
【００３４】
また、印刷工程と硬化工程とは連続して設けられているため、効率良く動圧発生部が形成できることに加え、最初の印刷部分は硬化部１１からの紫外線照射で硬化された上でノズルヘッド１０の対向位置に戻るので、硬化不十分なインクが重なって動圧溝パターンをくずすような事態も回避することができる。さらにノズルヘッド１０と硬化部１１とを軸部材２を挟む対向位置に配置しているので、硬化部１１から照射される紫外線は素材２ａ’に遮蔽されているため、紫外線の硬化作用がノズル１４におよぶことはなく、従って照射紫外線によるノズル１４の目詰まり等を防止することができる。
【００３５】
以上の説明では素材２ａ’を回転駆動しているが、素材２ａ’を固定し、ノズルヘッド１０および硬化部１１を素材２ａ’周りで回転駆動してもよい。
【００３６】
本発明では、インク１２による動圧発生部の印刷前に、素材２ａ’の外表面２ａ’１にカップリング剤による被膜２０を形成しているので、印刷後のインク１２は高い接着性を備える。従って、インク１２の硬化後も軸受部材との摺動による剥離や脱落が生じにくく、動圧発生部の形状を長期間安定して保持することができる。一方、インク自体の接着性が向上しても、カップリング剤の被膜２０の濡れ性が不適当であると、動圧発生部の機能を十分に発揮させることができないと考えられる。かかる観点から本発明者らが検証したところ、インク１２の単位液滴を被膜２０の表面に滴下した際に、液滴の接触角θとしては、５°≦θ≦３５°の範囲が望ましいことが判明した。
【００３７】
接触角θ≧３５°の場合、すなわち濡れ性が悪い場合には、インク１２の液滴同士が繋がらずピット状の独立液滴からなる描画状態になり、動圧発生部としての機能を果たすことができない。さらに、インク１２と素材２ａ’の外周面２ａ１との接着面積が小さいことから、例えば軸部材２の回転時、特に軸部材２の起動・停止時には、外周面２ａ１が図４に示す軸受スリーブ８の内周面８ａと摺動接触し、インク１２からなる区画部Ａａの剥がれや脱落等を生じ、動圧軸受に必要とされる耐久寿命を満足しない恐れがある。一方、接触角θ≦５°の場合、すなわち濡れ性が良い場合、接着性は良く、軸部材２の回転時でも上述のような区画部Ａａの剥がれや脱落等を生じることはない。しかし、インク１２はベタ塗り状態となってしまい、必要とされる区画部Ａａの厚さ（動圧溝Ａｂの深さ）をインク１２の集合体で確保することが困難である。ただし、インク１２を幾重にも供給することで必要とされる区画部Ａａの厚さを確保することも可能ではあるが、高コスト化を招くだけでなく、区画部Ａａの全領域を規定の厚さおよび形状に管理することが難しくなる。
【００３８】
以上のように、素材２ａ’にカップリング剤からなる被膜２０を形成することに加え、インク１２供給時の接触角θの値を、５°≦θ≦３５°の範囲内に限定すれば、インク１２は強固に固着し、剥がれや脱落等を防止することができ、かつ必要とされる均一な深さを有する動圧溝Ａｂを精度良く形成することが可能になる。この接触角θの範囲を実現するカップリング剤からなる被膜２０とインク１２の組み合わせの具体例として、次に示すものを挙げることができる。
【００３９】
被膜２０は、チタネート系カップリング剤として、例えばプレンアクトＫＲ−５５（味の素ファインテクノ株式会社製）を、溶剤としてのイソプロピルアルコールで０．５ｗｔ％に希釈したものを用い、これに素材２ａ’をディッピング・風乾して形成される。これに対応したインク１２としては、カチオン重合系モノマーである３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタンとしてのアロンオキセタンＯＸＴ−２１２（東亜合成（株）製）をベース樹脂に用い、これにカチオン系光重合開始剤であるトリアリルスルフォニウムヘキサフルオロフォスフェート塩の混合物としてＵｖａｃｕｒｅ１５９０（ダイセル・ユーシービー社製）を、ベース樹脂１００部に対して３部加えたものが使用される。ちなみに、この組み合わせでは、接触角θは１５°程度となる。
【００４０】
なお、以上と同様の方法で、内周面に動圧発生部を有する軸受スリーブ８（以下、各部材は図４参照。）、すなわち動圧発生部がスリーブ状の素材内周面に供給した微量インクの集合体を硬化させて形成された軸受スリーブも製造可能である。この他、同様の方法で、例えば軸部材２のフランジ部２ｂ、ハウジング７（軸受部材）の底部７ｃ等の端面にスラスト方向の動圧を発生させるための動圧発生部を形成することもできる。
【００４１】
図４は、上記工程を経て製作された軸部材２を組込んだ動圧軸受装置の第１構成例を示している。この実施形態において軸受部材は、軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８とは別体のハウジング７とで構成されている。この動圧軸受装置１は、回転中心に軸部２ａを有する軸部材２と、軸部２ａをその内周に挿入可能な軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８を内周に固定したハウジング７と、ハウジング７の一端開口を封口するシール部材９とを備えている。なお、以下説明の便宜上、シール部材９の側を上側、シール部材９の軸方向反対側を下側として説明を行う。
【００４２】
軸部材２は、軸部２ａとその一端に一体または別体に設けられたフランジ部２ｂとで構成される。軸部２ａの外周面２ａ１には、動圧発生部として、例えば、ヘリングボーン形状に配列された動圧溝Ａｂと、動圧溝Ａｂを区画形成する区画部Ａａとを含むラジアル軸受面Ａが軸方向に離隔して形成される。上側のラジアル軸受面Ａでは、動圧溝Ａｂが軸方向中心ｍに対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心ｍより上側領域の軸方向寸法Ｘ１が下側領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。そのため、軸部材２の回転時、動圧溝Ａｂによる潤滑油の引き込み力（ポンピング力）は下側の対称形のラジアル軸受面Ａに比べ上側のラジアル軸受面で相対的に大きくなる。
【００４３】
軸受スリーブ８は、例えば、黄銅やアルミ（アルミ合金）等の軟質金属材料、あるいは、焼結金属材料で円筒状に形成される。軸受スリーブ８の内周面８ａは、平滑な円筒面として形成されている。軸受スリーブ８の下側端面８ｂの一部環状領域には、図示は省略するが、例えばスパイラル形状に配列した複数の動圧溝と、動圧溝を区画形成する区画部とを含む第１スラスト軸受面Ｂが形成されている。なお、動圧溝の形状としては、上記の他ヘリングボーン形状等を採用しても良い。
【００４４】
ハウジング７は、略円筒状の側部７ｂと、側部７ｂの一端開口を封口する略円盤状の底部７ｃとで構成されている。側部７ｂと底部７ｃは、例えば、ステンレス鋼や黄銅等の金属材料、あるいは樹脂材料で一体又は別体に形成される。この実施形態で側部７ｂと底部７ｃとは金属材料で別体として形成され、底部７ｃは側部７ｂの下端部に接着、圧入、レーザ溶接等の適宜の手段で固定されている。底部７ｃの上側端面７ｃ１の一部環状領域には、図示は省略するが、例えばスパイラル形状に配列した複数の動圧溝と、動圧溝を区画形成する区画部とを含む第２スラスト軸受面Ｃが形成されている。なお、側部７ｂと底部７ｃとを金属材料や樹脂材料で一体に型成形することもできる。その際、上側端面７ｃ１に設けられる動圧溝は、側部７ｂおよび底部７ｃからなるハウジング７の成形と同時に型成形することができ、これにより別途底部７ｃに動圧溝を成形する手間を省くことができる。なお、動圧溝の形状としては、上記の他ヘリングボーン形状等を採用しても良い。
【００４５】
ハウジング７の開口部７ａの内周には、金属材料あるいは樹脂材料で形成された環状のシール部材９が圧入、接着等の手段で固定されている。シール部材９の内周面９ａは、軸方向上方に向かって漸次拡径するテーパ状をなし、軸部２ａの外周面と所定容積のシール空間Ｓを介して対向する。また、シール部材９の下側端面９ｂは軸受スリーブ８の上側端面８ｃと当接している。動圧軸受装置の組立後、シール部材９で密封された動圧軸受装置１の内部空間には、流体として例えば潤滑油が充満され、この状態では、潤滑油の油面はシール空間Ｓの範囲内に維持される。なお、部品点数の削減および組立工数の削減のため、シール部材９をハウジング７と一体形成することもできる。あるいは、シール部材９を削除して、軸受スリーブ８の内周面８ａの上端部側領域をラジアル軸受面となる領域よりもわずかに大径に形成し、この大径に形成した領域の内径側に所定容積のシール空間が形成されるようにしても良い。
【００４６】
上記構成の動圧軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸部２ａの外周面２ａ１に離隔形成されたラジアル軸受面Ａは、それぞれ軸受スリーブ８の内周面８ａとラジアル軸受隙間を介して対向する。軸部材２の回転に伴い、各ラジアル軸受隙間に満たされた潤滑油が動圧作用を発生し、その圧力によって軸部材２がラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第１のラジアル軸受部Ｒ１と第２のラジアル軸受部Ｒ２とが形成される。
【００４７】
また、軸受スリーブ８の下側端面８ｂに形成された第１スラスト軸受面Ｂは、第１スラスト軸受隙間を介してフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と対向し、底部７ｃの上側端面７ｃ１に形成された第２スラスト軸受面Ｃは、第２スラスト軸受隙間を介してフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と対向する。軸部材２の回転に伴い、両スラスト軸受隙間に満たされた潤滑油が動圧作用を発生し、その圧力によって軸部材２がスラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をスラスト両方向に回転自在に非接触支持する第１のスラスト軸受部Ｔ１および第２のスラスト軸受部Ｔ２が形成される。
【００４８】
なお、この動圧軸受装置１では、軸部材２の回転中は潤滑油がハウジング７の底側に押し込まれるため、このままではスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２のスラスト隙間隙間での圧力が極端に高まり、これに起因して潤滑油中での気泡の発生や潤滑油の漏れ、あるいは振動の発生が懸念される。この場合、軸受スリーブ８の外周面８ｄ及びシール部材９の下側端面９ｂにスラスト軸受隙間（特に第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間）とシール空間Ｓを連通する循環路１０ａ、１０ｂを設ければ、この循環路１０ａ、１０ｂを通って潤滑油がスラスト軸受隙間とシール空間Ｓとの間で流動するため、かかる圧力差が早期に解消され、上記の弊害を防止することができる。図４では一例として、循環路１０ａを軸受スリーブ８の外周面８ｄに形成する場合、および循環路１０ｂをシール部材９の下側端面９ｂに形成する場合を例示しているが、循環路１０ａをハウジング７の内周面に、循環路１０ｂを軸受部材８の上側端面８ｃに形成することもできる。
【００４９】
ところで、本実施形態においては、第１スラスト軸受面を軸受スリーブ８の下側端面８ｂに、第２スラスト軸受面を、ハウジング７を構成する底部７ｃの上側端面７ｃ１に形成したが、第１スラスト軸受面Ｂをフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１に、第２スラスト軸受面Ｃをフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２に形成することもできる。なお、各スラスト軸受面Ｂ、Ｃは、型成形の他、ラジアル軸受面Ａと同様に、カップリング剤による表面処理及び動圧溝パターンの印刷・硬化工程を経て形成することもできる。
【００５０】
本発明の実施形態は上記のものに限らず、他の形態の動圧軸受装置にも好ましく用いることができる。以下図５〜図７に基づき説明を行うが、図４に示す実施形態と同一の構成部材および要素には、同一記号を付与し、重複説明を省略する。なお、以下説明する何れの実施形態においても、軸部材２の軸部２ａの外周面２ａ１に上記インクジェット法によって動圧発生部を有するラジアル軸受面Ａが形成されている。
【００５１】
図５は、動圧軸受装置１の他の実施形態を示すものである。動圧軸受装置１とは、主に、シール空間Ｓがハウジング７の外径側に形成されている点、および第２のスラスト軸受部Ｔ２がハウジング７の上側端面７ｂ１とディスクハブ３を構成するプレート部３ａの下側端面３ａ１との間に形成されている点が図４に示す実施形態と異なる。
【００５２】
図６は、動圧軸受装置１の他の実施形態を示すものである。この動圧軸受装置１では、主に軸受スリーブ８とハウジング７とを一体化して軸受部材２７を構成した点、および蓋部材２８の外周に上方に突出する円筒部２８ａを設け、この円筒部２８ａを、軸受部材２７のうち、軸受スリーブ８に相当するスリーブ部２７ａの端面２７ａ１に当接させた点で図４に示す動圧軸受装置１と異なる。この実施形態では、部品点数の削減および組立工数の削減を図ることができるため、より一層の低コスト化を図ることができる。
【００５３】
図７は、動圧軸受装置１の他の実施形態を示すものである。この動圧軸受装置１のスラスト軸受部Ｔは、ハウジング７の開口部側に位置し、一方のスラスト方向で軸部材２を軸受スリーブ８に対して非接触支持する。軸部材２の下端よりも上方にフランジ部２ｂが設けられ、このフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と軸受スリーブ８の上側端面８ｃとの間にスラスト軸受部Ｔが形成される。ハウジング７の開口部内周にはシール部材９が装着され、シール部材９の内周面９ａと軸部材２の軸部２ａの外周面２ａ１との間にシール空間Ｓが形成される。シール部材９の下側端面９ｂはフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と軸方向隙間を介して対向しており、軸部材２が上方へ変位した際には、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１がシール部材９の下側端面９ｂと係合し、軸部材２の抜け止めがなされる。
【００５４】
ところで、以上に示したラジアル軸受面Ａに形成される動圧発生部の形状は一例にすぎず、インクジェット法により印刷可能な形状であれば、これ以外の動圧溝形状（例えばスパイラル形）に対応した動圧溝パターンを動圧発生部として形成することもできる。ラジアル軸受面Ａにはこの他にも、軸方向の動圧溝を円周方向の複数箇所に形成したいわゆるステップ状の動圧発生部、さらには、円周方向に複数の円弧面を形成したいわゆる多円弧状の動圧発生部についても、同様の方法により形成することができる。
【００５５】
また、以上の説明では、ラジアル軸受面Ａを軸方向二箇所に離隔して形成する場合を例示しているが、ラジアル軸受面Ａの数は任意であり、軸方向の一箇所あるいは三箇所以上にラジアル軸受面Ａを形成することもできる。
【００５６】
また、スラスト軸受面には、動圧発生部として、上記のスパイラル形状等に配列された動圧溝を有する動圧発生部の他、例えばステップ状の動圧発生部、いわゆる波型状（ステップ型が波型になったもの）の動圧発生部を形成することもできる。
【００５７】
図８は、以上で説明を行った動圧軸受装置１を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。この情報機器用スピンドルモータは、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、動圧軸受装置１と、動圧軸受装置１の軸部材２に取り付けられたディスクハブ３と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル４およびロータマグネット５と、ブラケット６を備えている。ステータコイル４はブラケット６の外周に取り付けられ、ロータマグネット５は、ディスクハブ３の内周に取り付けられている。ディスクハブ３は、その外周に磁気ディスク等のディスクＤを一枚または複数枚保持する。ブラケット６の内周にハウジング７が装着されている。ステータコイル４に通電すると、ステータコイル４とロータマグネット５との間に発生する電磁力でロータマグネット５が回転し、それに伴ってディスクハブ３、軸部材２が回転する。このモータは、高い耐久性と回転精度を兼ね備えるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】素材表面に着弾したインクの拡大断面図である。
【図２】インクジェット方式の印刷装置の一例を示す概要図である。
【図３】インクジェット方式の印刷装置の他形態を示す概要図である。
【図４】本発明の構成を有する動圧軸受装置の断面図である。
【図５】動圧軸受装置の他の形態を示す断面図である。
【図６】動圧軸受装置の他の形態を示す断面図である。
【図７】動圧軸受装置の他の形態を示す断面図である。
【図８】動圧軸受装置を組み込んだモータの一例を示す概要図である。
【符号の説明】
【００５９】
１      動圧軸受装置
２      軸部材
２ａ    軸部
２ａ’  素材
７      ハウジング
８      軸受スリーブ
９      シール部材
１０    ノズルヘッド
１１    硬化部
１２    インク
１４    ノズル
２０    被膜
２７    軸受部材
Ａ      ラジアル軸受面
Ｂ      第１スラスト軸受面
Ｃ      第２スラスト軸受面
Ａａ    区画部
Ａｂ    動圧溝
Ｒ１、Ｒ２    ラジアル軸受部
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２    スラスト軸受部
Ｓ      シール空間
【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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