(57)【要約】【課題】  本発明は、低トルク即ち低消費電力で、信頼性が高く、小型化に適した長寿命な流体軸受装置、ならびにそれを用いたスピンドルモータ及び磁気ディスク装置を提供する。 【解決手段】本発明の流体軸受装置は、軸及びスリーブの少なくとも一方に動圧発生溝を有し、前記軸と前記スリーブとが対向する隙間に潤滑剤が存在する流体軸受装置において、前記潤滑剤は、一般式Ｒ１−Ｏ−Ｒ２（式中、Ｒ１は炭素数１６以上で少なくとも１つの側鎖を有するアルキル基、Ｒ２は炭素数４以上のアルキル基を表わし、Ｒ１の炭素数＞Ｒ２の炭素数である。）で表される総炭素数２４〜３２の脂肪族モノエーテルを含有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸及びスリーブの少なくとも一方に動圧発生溝を有し、前記軸と前記スリーブとが対向する隙間に潤滑剤が存在する流体軸受装置において、前記潤滑剤は、一般式Ｒ１−Ｏ−Ｒ２（式中、Ｒ１は炭素数１６以上で少なくとも１つの側鎖を有するアルキル基、Ｒ２は炭素数４以上のアルキル基を表わし、Ｒ１の炭素数＞Ｒ２の炭素数である。）で表される総炭素数２４〜３２の脂肪族モノエーテルを含有することを特徴とする流体軸受装置。
【請求項２】
前記Ｒ１は炭素数１６〜２０でβ位に１つの側鎖を有し、前記Ｒ２は炭素数６〜１４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】
軸及びスリーブの少なくとも一方に動圧発生溝を有し、前記軸と前記スリーブとが対向する隙間に潤滑剤が存在する流体軸受装置において、前記潤滑剤は、一般式Ｒ３−Ｏ−Ａ−Ｏ−Ｒ４（式中、Ｒ３及びＲ４は炭素数８以上のアルキル基、Ａは炭素数５以上のＣｎＨ２ｎ基を表わし、Ｒ３、Ｒ４及びＡの少なくとも１つは分岐型構造である。）で表される総炭素数２４〜３２の脂肪族ジエーテルを含有することを特徴とする流体軸受装置。
【請求項４】
前記Ｒ３及び前記Ｒ４は炭素数８〜１２で、前記Ａは炭素数６〜９であることを特徴とする請求項３に記載の流体軸受装置。
【請求項５】
前記Ａは、Ｃ９Ｈ１８の３，３−ジエチルペンチレン基であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の流体軸受装置。
【請求項６】
前記Ｒ３及び前記Ｒ４は、炭素数が互いに異なるアルキル基であることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかの請求項に記載の流体軸受装置。  
【請求項７】
前記潤滑剤は、８０℃における粘度が２〜５ｍＰａ・ｓで、低温固化温度が−２０℃以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかの請求項に記載の流体軸受装置。  
【請求項８】
前記流体軸受装置の前記潤滑剤と接する一部又は全部に樹脂部が存在することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかの請求項に記載の流体軸受装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかの請求項に記載の流体軸受装置を搭載したスピンドルモータ。 
【請求項１０】
請求項９に記載のスピンドルモータを搭載した磁気ディスク装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動圧型の流体軸受装置、ならびにそれを用いたスピンドルモータ及び磁気ディスク装置に関する。 
【背景技術】
【０００２】
流体軸受装置は、軸と、軸を受けるスリーブとからなり、両者の対向する隙間に潤滑剤が介在する。軸の回転に伴い、軸又はスリーブに形成された動圧発生溝によって潤滑剤がかき集められ、圧力を発生し、軸がスリーブに対して非接触で支持される。これにより、高速回転を実現し、また回転時の騒音を軽減することを可能とするものである。 
【０００３】
これら流体軸受装置を搭載したスピンドルモータは、媒体の記録密度の向上に不可欠な回転精度、さらに耐衝撃性や静粛性に優れているため、磁気ディスク装置に代表される情報機器用や音響・映像機器用に用いられるモータの主流となってきている。
【０００４】
近年、磁気ディスク装置の小型化、省エネルギー化が進み、その主要部品であるスピンドルモータも、モータ消費電流の低減、とりわけモータ消費電流に大きく影響する流体軸受装置のトルクの低減が強く求められている。流体軸受装置のトルクは充填される潤滑剤の粘度にほぼ比例するため、より低粘度な潤滑剤を用いることがトルク低減に有効である。
【０００５】
従来は、セバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ）、アゼライン酸ジオクチル（ＤＯＺ）、アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）等のエステルを潤滑剤として用いた流体軸受装置に加えて、ネオペンチルグリコールと炭素数６〜１２の一価脂肪酸及び／又はその誘導体とから得られるエステルを潤滑剤として用いた流体軸受装置（例えば、特許文献１参照）、一般式Ｒ１−ＣＯＯ−（ＡＯ）ｎ−Ｒ２ で表されるエステルを潤滑剤として用いた軸受（例えば、特許文献２参照）、粘度指数向上剤及び耐摩耗剤を含有したエーテルを潤滑剤として用いた軸受（例えば、特許文献３参照）等が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１６６８７号公報
【特許文献２】特開２００２−２０６０９４号公報
【特許文献３】特開２００２−３４８５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、これら従来例の流体軸受装置は、トルク低減が可能な一方で、潤滑剤の耐熱性が低い（蒸気圧が高い）ため蒸発量が大きく、長期の使用にあたっては軸受装置の安定した回転に必要な潤滑剤量を維持できない。したがって、装置の信頼性が十分でなく、寿命が短くなるという課題がある。その対策として、潤滑剤の蒸発量を考慮して必要以上の余分な潤滑剤を充填する方法が考えられるが、その分のトルクの増加やコスト増を招き、加えてスペース確保のために小型化が困難になるという課題を有する。
【０００８】
また、エステル系の潤滑剤は、接触する樹脂に影響を与え、樹脂の溶解や膨潤を引き起こす可能性があり、軸受構成部材やシール材として使用する樹脂の劣化・性能低下につながる。そのため、使用できる樹脂の選択肢が制限される。
【０００９】
また、特許文献３に記載されているように、潤滑剤にポリマーである粘度指数向上剤を添加した場合、長期の使用や高速回転によるせん断力等によってポリマーの分子結合が切断されて急激な粘度変化が起こり、流体軸受の信頼性を損なう恐れがある。
【００１０】
本発明は、上記課題を鑑み、低粘度でかつ耐熱性に優れた潤滑剤を用いることで、低トルク即ち低消費電力で、信頼性が高く、小型化に適した長寿命な流体軸受装置、ならびにそれを用いたスピンドルモータ及び磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
請求項１に記載の流体軸受装置は、軸及びスリーブの少なくとも一方に動圧発生溝を有し、前記軸と前記スリーブとが対向する隙間に潤滑剤が存在する流体軸受装置において、前記潤滑剤は、一般式Ｒ１−Ｏ−Ｒ２（式中、Ｒ１は炭素数１６以上で少なくとも１つの側鎖を有するアルキル基、Ｒ２は炭素数４以上のアルキル基を表わし、Ｒ１の炭素数＞Ｒ２の炭素数である。）で表される総炭素数２４〜３２の脂肪族モノエーテルを含有する。
本発明の構成によると、従来と比べ低粘度でかつ耐熱性の高い潤滑剤を用いることにより、流体軸受装置の低トルク化と潤滑剤の蒸発量の低減とを両立することができる。本発明は、低消費電力で、信頼性が高い、長寿命な流体軸受装置を実現できる。また、流体軸受装置１台当りに充填する潤滑剤の量を低減できるため、コスト低減及び装置の小型化が可能である。また、従来に比べ温度による粘度変化が小さい傾向があるため、粘度指数向上剤を含有しなくても良く、長期の使用や高速回転によって急激な粘度変化を引き起こす恐れがない。
【００１２】
請求項２に記載の流体軸受装置は、請求項１において、前記Ｒ１は炭素数１６〜２０でβ位に１つの側鎖を有し、前記Ｒ２は炭素数６〜１４である。
上記のＲ１及びＲ２は、粘度と耐熱性との性能バランスに優れるため、流体軸受装置の低トルク化と潤滑剤の蒸発量の低減とを両立することができる。本発明は、低消費電力で、信頼性が高く、小型化に適した長寿命な流体軸受装置を実現できる。
【００１３】
請求項３に記載の流体軸受装置は、軸及びスリーブの少なくとも一方に動圧発生溝を有し、前記軸と前記スリーブとが対向する隙間に潤滑剤が存在する流体軸受装置において、前記潤滑剤は、一般式Ｒ３−Ｏ−Ａ−Ｏ−Ｒ４（式中、Ｒ３及びＲ４は炭素数８以上のアルキル基、Ａは炭素数５以上のＣｎＨ２ｎ基を表わし、Ｒ３、Ｒ４及びＡの少なくとも１つは分岐型構造である。）で表される総炭素数２４〜３２の脂肪族ジエーテルを含有する。
本発明の構成によると、従来と比べ低粘度でかつ耐熱性の高い潤滑剤を用いることにより、流体軸受装置の低トルク化と潤滑剤の蒸発量の低減とを両立することができる。本発明は、低消費電力で、信頼性が高い、長寿命な流体軸受装置を実現できる。また、流体軸受装置１台当りに充填する潤滑剤の量を低減できるため、コスト低減及び装置の小型化が可能である。また、従来に比べ温度による粘度変化が小さい傾向があるため、粘度指数向上剤を含有しなくても良く、長期の使用や高速回転によって急激な粘度変化を引き起こす恐れがない。
【００１４】
請求項４に記載の流体軸受装置は、請求項３に記載の流体軸受装置において、前記Ｒ３及び前記Ｒ４は炭素数８〜１２で、前記Ａは炭素数６〜９である。
上記炭素数のＲ３、Ｒ４及びＡは、粘度と耐熱性との性能バランスに優れるため、流体軸受装置の低トルク化と潤滑剤の蒸発量の低減とを両立することができる。本発明は、低消費電力で、信頼性が高く、小型化に適した長寿命な流体軸受装置を実現できる。
【００１５】
請求項５に記載の流体軸受装置は、請求項３又は請求項４に記載の流体軸受装置において、前記Ａは、Ｃ９Ｈ１８の３，３−ジエチルペンチレン基である。
Ｃ９Ｈ１８の３，３−ジエチルペンチレン基は、低温流動性と耐熱性との性能バランスに優れるため、流体軸受装置の低温環境における低トルク化と潤滑剤の蒸発量の低減とを両立することができる。本発明は、低温環境（例えば、０℃以下）においても流体軸受装置へ負担を掛けることなく回転起動可能な流体軸受装置を実現できる。
【００１６】
請求項６に記載の流体軸受装置は、請求項３乃至請求項５のいずれかの請求項に記載の流体軸受装置において、前記Ｒ３及び前記Ｒ４は炭素数が異なるアルキル基である。
Ｒ３及びＲ４の炭素数が異なる場合、Ｒ３及びＲ４の炭素数が同一である場合よりも低温流動性が向上し、流体軸受装置の低温環境における低トルク化が可能となる。本発明は、低温環境（例えば、０℃以下）においても流体軸受装置へ負担を掛けることなく回転起動可能な信頼性の高い流体軸受装置を実現できる。
【００１７】
請求項７に記載の流体軸受装置は、請求項１乃至請求項６のいずれかの請求項に記載の流体軸受装置において、前記潤滑剤は、８０℃における粘度が２〜５ｍＰａ・ｓで、低温固化温度が−２０℃以下である。
本発明の構成によると、流体軸受装置は、高温環境において十分な剛性を確保すると共に、低温環境における低トルク化をも可能とする。本発明は、低温環境（例えば、−２０℃以下以下）においても流体軸受装置へ負担を掛けることなく回転起動可能であり、より広い範囲の温度環境において使用可能な信頼性の高い流体軸受装置を実現できる。本発明は、例えば移動体に用いられる流体軸受装置としても有効に利用可能である。
【００１８】
請求項８に記載の流体軸受装置は、請求項１乃至請求項７のいずれかの請求項に記載の流体軸受装置において、前記流体軸受装置の前記潤滑剤と接する一部又は全部に樹脂部が存在する。
潤滑剤と接する軸、スリーブ、スラストプレート、スラストフランジ、及びその他の軸受構成部材の一部又は全部を樹脂で形成することにより、摩耗、摩擦特性を改善する。これにより、長寿命化やコスト削減を可能とする。また、脂肪族エーテルは極性が小さく接触する樹脂部への影響が小さいため、潤滑剤として脂肪族エーテルを用いることによって樹脂部の劣化や性能低下が起こらない、信頼性の高い流体軸受装置が実現できる。
【００１９】
請求項９に記載のスピンドルモータは、請求項１乃至請求項８のいずれかの請求項に記載の流体軸受装置を備える。
本発明の構成によると、低消費電流で、信頼性が高く、小型化に適した長寿命なスピンドルモータを実現できる。
【００２０】
請求項１０に記載の磁気ディスク装置は、請求項９に記載のスピンドルモータを備える。
本発明の構成によると、低消費電流で、信頼性が高く、小型化に適した長寿命な磁気ディスク装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、低粘度で耐熱性に優れた潤滑剤を用いることにより、低トルク化及び潤滑剤の蒸発量を低減を両立することができ、低消費電力で、信頼性が高く、小型化に適した長寿命な流体軸受装置、ならびにそれを用いたスピンドルモータ及び磁気ディスク装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。
【００２３】
《実施の形態１》
本発明の実施の形態１について、図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１における軸固定式の流体軸受装置の主要部分の断面図である。
【００２４】
図２において、軸２は、外周面にヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝２ａ、２ｂを形成する。軸２は、一端をスラストフランジ３に固定し、他端をベース１ａに圧入固定する。軸２及びスラストフランジ３は、軸部を構成する。軸部及びベース１ａは、固定部を構成する。
【００２５】
一方、スリーブ４は、軸部を受ける軸受孔を有する。スリーブ４の一端にはスラストプレート９が取り付けられている。スリーブ４の軸受孔には、スラストプレート９とスラストフランジ３とが対向するように軸部が挿入される。スリーブ４及びスラストプレート９は回転部を構成する。また、スラストフランジ３のスラストプレート９との対向面には、スパイラル形状のスラスト動圧発生溝３ａが形成されている。軸受孔と軸部の隙間には潤滑剤８が介在する。回転部及び固定部によってモータ駆動部が形成される。
【００２６】
回転部の回転に伴い、動圧発生溝２ａ、２ｂは潤滑剤８をかき集め、軸２とスリーブ４との間のラジアル半径隙間１０においてラジアル方向にポンピング圧力を発生する。同様に、回転により、動圧発生溝３ａは潤滑剤８をかき集め、スラストフランジ３とスラストプレート９との間でスラスト方向にポンピング圧力を発生する。これにより回転部は固定部に対して上方に浮上して非接触で回転支持される。
【００２７】
潤滑剤８としては、下記の一般式（１）で表される総炭素数２４〜３２の脂肪族モノエーテルを用いる。
Ｒ１−Ｏ−Ｒ２  ・・・・・・（１）
（式中、Ｒ１は炭素数１６以上で少なくとも１つの側鎖を有するアルキル基、Ｒ２は炭素数４以上のアルキル基を表わし、Ｒ１の炭素数＞Ｒ２の炭素数である。）
【００２８】
この脂肪族モノエーテルは、公知のエーテル化反応、例えば、脂肪族アルコール（Ｒ１−ＯＨ）とハロゲン化アルキル（Ｒ２−Ｘ）とを反応させて合成される。この場合、モノエーテルは、脂肪族系が好ましい。（芳香族系他は粘度が高くなる傾向がある。）また、脂肪族系の中でも、より酸化安定性が高い、飽和の脂肪族系が好ましい。
【００２９】
上記一般式（１）において、Ｒ１は、脂肪族アルコールの残基である、炭素数１６以上で少なくとも１つの側鎖を有するアルキル基を表す。具体的には、イソヘキサデシル基、イソヘプタデシル基、イソオクタデシル基、イソノナデシル基、イソエイコシル基、イソヘンエイコシル基、イソドコシル基、イソトリコシル基、イソテトラコシル基、イソペンタコシル基、イソヘキサコシル基、イソヘプタコシル基、イソオクタコシル基等が挙げられる。中でも流動性が高い、２−アルキルアルカノールの残基であるアルキル基が好ましく、２−ヘキシルデシル基、２−ヘプチルウンデシル基、２−オクチルドデシル基、２−ノニルトリデシル基、２−デシルテトラデシル基、２−ウンデシルペンタデシル基、２−ドデシルヘキサデシル基等が挙げられる。特に、低温流動性に優れる、炭素数１６〜２０でβ位に１つの側鎖を有するものが好ましく、中でも、安価であるため汎用性が高い、２−ヘキシルデシル基、２−ヘプチルウンデシル基、２−オクチルドデシル基等が好ましい。
【００３０】
上記一般式（１）において、Ｒ２は、ハロゲン化アルキルの残基である、炭素数４以上のアルキル基を表わし、中でも耐熱性が高い炭素数６〜１４のものが好ましい。具体的には、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基等が挙げられる。これらは直鎖型または分岐型のいずれでもよいが、より耐熱性の高い直鎖型が好ましい。
【００３１】
上記一般式（１）で表される脂肪族モノエーテルは、Ｒ１及びＲ２がいずれの場合においても、Ｒ１の炭素数がＲ２の炭素数より大きく、Ｒ１及びＲ２の炭素数を合計した総炭素数が２４〜３２である。中でも、粘度と蒸発量のバランスに優れた、上記一般式（１）の総炭素数が２６〜３０である場合が好ましい。総炭素数が２３以下の場合、潤滑剤はより低粘度となるが、耐熱性が低くなり蒸発量が増大する。そのため、軸受はより低トルクとなる反面、装置に必要な長期信頼性が得られず、潤滑剤の充填量を増加させる等の必要があり、コスト面や小型化に不利である。一方、総炭素数が３３以上の場合、潤滑剤の低温流動性が低下し、軸受装置は−２０℃以下では回転起動できない。また、潤滑剤の粘度も高くなるため、軸受装置のトルク低減効果も期待できない。
【００３２】
また、潤滑剤８として、下記の一般式（２）で表される総炭素数２４〜３２の脂肪族ジエーテルを用いてもよい。
Ｒ３−Ｏ−Ａ−Ｏ−Ｒ４  ・・・・・・（２）
（式中、Ｒ３及びＲ４は炭素数８以上のアルキル基、Ａは炭素数５以上のＣｎＨ２ｎ基を表わし、Ｒ３及びＲ４及びＡの少なくとも１つは側鎖を有する。）
【００３３】
この脂肪族ジエーテルは、モノエーテルと同様に公知のエーテル化反応、例えば、Ｒ３がＲ５と同一の場合は、１種の脂肪族アルコール（Ｒ３−ＯＨ）とジハロゲン化アルキル（Ｘ−Ａ−Ｘ）とを反応させて合成される。この場合、ジエーテルも前記モノエーテルと同様に、脂肪族系が好ましい。（芳香族系他は粘度が高くなる傾向がある。）また、脂肪族系の中でも、より酸化安定性が高い、飽和の脂肪族系が好ましい。
【００３４】
上記一般式（２）において、Ｒ３及びＲ４は、脂肪族アルコールの残基である炭素数８以上のアルキル基を表し、中でも耐熱性及び低温流動性のバランスが良い、炭素数８〜１２が好ましい。具体的には、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等の直鎖型、２−エチルヘキシル基、３，５，５−トリメチルヘキシル基、２−プロピルヘプチル基、２−ブチルオクチル基等の分岐型のアルキル基が挙げられるが、いずれのタイプでもよく、これらに限定されるものではない。
【００３５】
Ａはジハロゲン化アルキルの残基である、炭素数５以上のＣｎＨ２ｎ基を表わし、中でも耐熱性が高い炭素数６〜９が好ましい。具体的には、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基等の直鎖型、３−メチルペンチレン基、３，３−ジエチルペンチレン基等の分岐型が挙げられるが、いずれのタイプでもよく、これらに限定されるものではないが、中でも、Ｃ9Ｈ18基の３，３−ジエチルペンチレン基は、０℃以下の低温環境においても低い粘度を維持でき、低温流動性と耐熱性の性能バランスに優れるため、好ましい。
【００３６】
さらに、上記一般式（２）で表される脂肪族ジエーテルは、Ｒ３、Ｒ４及びＡが前記いずれの場合であっても、Ｒ３、Ｒ４及びＡの少なくとも１つは分岐型構造であり、かつ、Ｒ３、Ｒ４及びＡの炭素数を合計した総炭素数が２４〜３２である。中でも、粘度と耐熱性の性能バランスに優れた、上記一般式（２）の総炭素数２６〜３０の範囲がより好ましい。総炭素数が２３以下の場合、潤滑剤はより低粘度となるが、耐熱性が低くなり蒸発量が増大する。そのため、軸受はより低トルクとなる反面、装置に必要な長期信頼性が得られず、潤滑剤の充填量を増加させる等の必要があり、コスト面や小型化に不利である。一方、総炭素数が３３以上の場合、潤滑剤は低温流動性が低下し粘度も高くなるため、軸受は−２０℃以下で回転起動できない上、トルク低減効果も期待できない。
【００３７】
また、Ｒ３、Ｒ４及びＡの少なくとも１つが分岐型構造であることは、優れた性能バランスを発揮するために不可欠であり、より好ましくは、Ｒ３、Ｒ４及びＡのうちの１つもしくは２つが分岐型構造であることである。より詳しくは、Ａが直鎖型の場合、Ｒ３及びＲ４の少なくとも１つが分岐型、Ａが分岐型の場合、Ｒ３及びＲ４の少なくとも１つが直鎖型である。
【００３８】
さらに、Ｒ３及びＲ４は、炭素数が同一でも異なっていてもよいが、上記一般式（２）の脂肪族ジエーテルが２種類の炭素数の場合の特徴を併せ持つことができるという観点から、炭素数が異なるアルキル基が好ましい。
【００３９】
本発明の潤滑剤８は、一般式（１）で表わされる脂肪族モノエーテル同士、一般式（２）で表わされる脂肪族ジエーテル同士、または、一般式（１）で表わされる脂肪族モノエーテルと一般式（２）で表わされる脂肪族ジエーテルを任意の割合で混合させても良い。
【００４０】
また、それらの単独物もしくは混合物に、さらに、添加油として他の種類の油を混合させることができる。添加油は、粘度の低減や調整、さらなる耐熱性の向上、別の性能を付加または補完する等の目的に応じて、適宜選択できる。具体的には、鉱物油、ポリαオレフィン、アルキル芳香族、ポリグリコール、フェニルエーテル、ポリオールエステル、二塩基酸ジエステル、リン酸エステル等既知の化合物が挙げられる。これら添加油は、１種もしくは２種以上を混合することができる。中でも、ポリオールエステル及び二塩基酸ジエステルは、耐熱性が高く、低温での流動性も優れているため、軸受装置の信頼性向上や低温度域での回転起動確保に有効である。ポリオールエステルとしては、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールと脂肪酸とのエステルが挙げられ、二塩基酸ジエステルの中では、セバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ）、アゼライン酸ジオクチル（ＤＯＺ）、アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）、アジピン酸ジイソノニル、アジピン酸ジイソデシル等が挙げられる。 
【００４１】
また、潤滑剤８には、これらに加え、添加剤を配合できる。添加剤は、基油の性能を向上、補完する目的で、公知の化合物を選択することができる。具体的には、酸化防止剤、防錆剤、金属不活性剤、油性剤、極圧剤、摩擦調整剤、摩耗防止剤、流動点降下剤、消泡剤、導電性付与剤、清浄分散剤等の１種もしくは２種以上を配合することができる。添加剤は、劣化に伴いガス発生や変質を引き起こし、軸受及び装置の性能を低下させるため、配合総量を必要最小限にとどめるべきである。 
【００４２】
特に、酸化防止剤は、流体軸受装置の長期信頼性を向上させるためには必要不可欠である。具体的には、硫黄及び塩素を分子中に含まないフェノール系または同様のアミン系酸化防止剤が流体軸受装置用として最適である。硫黄及び塩素を分子中に含む添加剤は、分解した場合に、腐食性のガスを発生し、装置の性能に大きな影響を与える恐れがある。これらの酸化防止剤は、単独で、もしくは併用して使用する。中でも、８０〜１００℃以上の高温環境において装置に使用された場合でも十分な効果を発揮、維持できる、耐熱性の高い、フェノール基を２個以上含有するフェノール系酸化防止剤が好ましい。この場合、併せてアミン系酸化防止剤をも添加すると、相乗効果が得られる場合があり好ましい。
【００４３】
さらに、低粘度で表面保護吸着膜の薄い本発明の潤滑剤８の場合においては、従来と比較して流体軸受装置の起動及び停止時に生じる、軸とスリーブの接触に伴う摩擦、摩耗が増大する。そのため、前記酸化防止剤に加えて、軸及びスリーブの金属表面に皮膜を形成しやすい、硫黄及び塩素を分子中に含まない金属不活性剤及び油性剤の少なくとも一方を添加剤として添加することが最も好ましい。具体的には、硫黄及び塩素を分子中に含まない金属不活性剤としてはベンゾトリアゾール系化合物、油性剤としては脂肪酸やリン酸エステル等が推奨される。 
【００４４】
また、軸受構成が同じ場合、モータ消費電流は潤滑剤の粘度が高いほど大きくなるため、また、モータ消費電流はモータの回転数が高いほど大きくなるため、潤滑剤８の粘度は、低い方が良い。しかし、潤滑剤８の粘度が低い場合は、軸の剛性を保つためにラジアル半径隙間１０を小さくする必要がある。ラジアル半径隙間１０を小さくしすぎると、混入異物等による軸受の回転ロックが起こる可能性が高くなり、装置の信頼性が低下する。したがって、潤滑剤８の粘度は、２０℃において、５〜３５ｍＰａ・ｓ、より好ましくは５〜３０ｍＰａ・ｓ、特に１０〜２５ｍＰａ・ｓの場合に本発明の潤滑剤の効果を発揮できる。また、通常の装置使用温度上限である８０℃において、２〜５ｍＰａ・ｓ、より好ましくは２．５〜４．５ｍＰａ・ｓ、特に２．５〜４ｍＰａ・ｓの場合に本発明の潤滑剤の効果を発揮できる。また、従来に比べ温度による粘度変化が小さい傾向があるため、粘度指数向上剤を含有しなくても良く、長期の使用や高速回転によって急激な粘度変化を引き起こす恐れがない。
【００４５】
また、潤滑剤８の蒸発量は、ＪＩＳ  Ｃ２１０１に準拠し、１５０℃で２４時間加熱させた場合に、４ｗｔ％程度以下である場合が好ましい。
【００４６】
また、潤滑剤８の低温固化温度は、−２０℃以下、より好ましくは−４０℃以下がよい。そうすれば、通常の装置使用温度下限である−２０℃の低温環境においても、流体軸受装置やスピンドルモータに負担を掛けることなく回転起動可能である。ただし、この場合の低温固化温度は、潤滑剤において一般にＪＩＳ−Ｋ２２６９で測定される流動点とは異なる温度である。低温固化温度とは、サンプル瓶に潤滑剤を採取後、温度槽に２日間静置した場合に一部または全部が固形化する温度であり、流動点よりも数℃〜十数℃高い温度である。
【００４７】
また、モータの回転数としては、一般に、４２００ｒｐｍ、５４００ｒｐｍ、７２００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍ等が用いられる。 
【００４８】
また、本発明の流体軸受装置において、軸２とスリーブ４のラジアル半径隙間１０は１〜５μｍの場合、より好ましくは１．５μｍ〜４μｍの場合、さらに好ましくは１．５μｍ〜３μｍの場合に、潤滑剤８の低粘度化の効果を十分に発揮できる。トルクは、一般に隙間の逆数に比例し、剛性は隙間の３乗の逆数に比例するため、潤滑剤８の粘度に応じた隙間が必要である。上記の範囲であれば、本発明の流体軸受装置における潤滑剤を用いた場合に、低トルク化と、軸受に必要な剛性とを両立できる。本発明の流体軸受装置における潤滑剤は低粘度である故に、高温環境において従来の潤滑剤と同等の軸剛性を確保するためには、ラジアル半径隙間を従来より小さくする必要がある。しかしながら、上記したように、ラジアル半径隙間が１μｍ未満の場合、隙間の影響が大きく、本発明の流体軸受装置における潤滑剤を用いても、トルク低減の効果が小さい。また、混入異物や起動停止時に発生する摩耗粉によって、軸受ロックが発生する可能性が高くなるため、装置の信頼性が低下する。さらに、軸やスリーブの高い加工精度と組立精度が必要となり、コストアップの要因となる。ラジアル半径隙間が５μｍより大きい場合、本発明の流体軸受装置における潤滑剤の低粘度化の効果が生かされる反面、隙間の影響により、軸受の剛性は低下し、実用上の使用に耐えない。また、軸の偏心率が増大するため、スピンドルモータに取り付けられる磁気ディスク等の記録媒体の回転面振れが大きくなる。このことは記録再生位置の精度の低下や信号強度のばらつきの要因となり、磁気ディスク装置の性能基準を満たせない。さらに、潤滑剤と空気との接触面積が大きくなるため、潤滑剤の酸化劣化が促進され、軸受装置の寿命が短くなる。
【００４９】
また、軸２は、直径１〜４ｍｍが好ましい。軸直径が１ｍｍ未満の場合、軸受の剛性を確保するため、隙間を大幅に小さくし、軸を長くしなければならない。隙間を小さくすれば前述の課題があり、軸の長さは小型化のため制限が大きく、必要な性能基準を満たせない。また、軸直径が４ｍｍより大きい場合、剛性は上がるが、トルクロスが大きくなり、潤滑剤８の効果が発揮できない。ラジアル半径隙間１０との組み合わせから、軸２は、より好ましくは直径１．５〜３．５ｍｍ、さらに好ましくは直径１．５〜３ｍｍの場合に、本発明の流体軸受装置における潤滑剤の効果を最大限に利用できる。 
【００５０】
なお、流体軸受装置に充填される潤滑剤８は、あらかじめ最小ラジアル半径隙間の寸法以下の孔径のフィルターで加圧もしくは減圧濾過を行い、異物除去を行うことが望ましい。異物が混入すると、上記のように軸受ロックが発生する可能性が高くなるからである。
【００５１】
軸２の材質としては、ステンレス鋼が最適である。ステンレス鋼は、他の金属と比べ、高硬度で、摩耗発生量も抑制できるため、低粘度で表面保護吸着膜の薄い、本発明の流体軸受装置における潤滑剤を用いる場合に有効である。より好ましくは、マルテンサイト系ステンレス鋼である。
【００５２】
なお、スリーブ４には、銅合金、鉄合金、ステンレス鋼、セラミックス、樹脂等の材料を使用することが好ましい。さらに、より耐摩耗性及び加工性が高く、かつ、低コストである、銅合金、鉄合金、ステンレス鋼がより好ましい。また、コスト面から焼結材料でもよく、潤滑剤を焼結材料に含浸させる場合でも同様の効果が得られる。なお、軸材料及び／またはスリーブ材料の一部表面または全表面に、メッキ法、物理蒸着法、化学蒸着法、拡散被膜法等によって表面改質を行ってもよい。
【００５３】
また、流体軸受装置の構成部材の、潤滑剤８と接する一部または全部を樹脂で形成することによって、摩耗、摩擦特性を改善することができる。具体的には、軸、スリーブ、スラストプレート、スラストフランジ、及びその他の部材が挙げられる。これらに樹脂部が存在する場合において、潤滑剤８は極性の小さいエーテル系を含有しているため、接触する樹脂部の溶解や膨潤を低減し、劣化及び性能低下を抑えることができる。本発明の流体軸受装置は、長期にわたって安定した性能を発揮できる。樹脂部は、成型その他の方法によって、その一部または全部の表面あるいは内部に形成されても良く、形成範囲、位置は限定されない。樹脂の種類は、例えば、ポリエチレン系、ポリイミド系、フッ素系、ポリプロピレン系、ポリアミド系、ポリアミドイミド系、液晶ポリマー系、及びポリアセタール系等の樹脂が使用できるが、これらに限定するものではない。フッ素系樹脂の場合、潤滑剤の種類に関わらずほとんど影響を受けないが、その他の樹脂の場合は、エーテル系潤滑剤による効果が特に大きい。
【００５４】
なお、ラジアル動圧発生溝は軸２の外周面に形成したが、スリーブ４の軸受孔面（内周面）、あるいは軸２の外周面及びスリーブ４の軸受孔面の両方に形成しても良い。また、スラスト動圧発生溝は、スラストフランジ３のスラストプレート９との対向面のみ、あるいはスラストプレート９のスラストフランジ３との対向面のみ、スラストフランジ３のスラストプレート９との対向面の裏面のみ、もしくは前記３箇所のうちの２箇所以上に形成しても良い。また、ラジアル及びスラスト動圧発生溝は、ヘリングボーン形状及びスパイラル形状のいずれの形状でも同様の効果が得られる。
【００５５】
なお、本実施の形態において軸部を片端固定としたが、これに限らず、両端固定の場合、又はスリーブの軸受孔を両端開放した場合でも同様の効果が得られる。
【００５６】
《実施の形態２》
本発明の実施の形態２について、図１を用いて説明する。 図１は、実施の形態２における軸回転式の流体軸受装置を有するスピンドルモータを搭載した磁気ディスク装置の主要部分の断面図である。本実施の形態においては、流体軸受装置を軸固定から軸回転方式にした点において、図２における実施の形態１の流体軸受装置とは異なる。それ以外の点においては、実施の形態１と同様の構成をなし、同一符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。
【００５７】
図１において、軸２は、外周面にヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝２ａ、２ｂを形成し、一端をスラストフランジ３に固定し、他端をハブ５に圧入する。軸２及びスラストフランジ３は軸部を形成する。ハブ５には、さらに２枚のガラス製磁気ディスク１１がスペーサ１２を挟み込んだ状態で積層され、クランプ１３を介して止ビス１４で固定されている。また、ハブ５の内周面にはロータマグネット６が固定される。軸部（軸２及びスラストフランジ３）、ハブ５、ロータマグネット６、磁気ディスク１１、スペーサ１２、クランプ１３、及び止ビス１４は、回転部を構成する。
【００５８】
一方、スリーブ４は、ベース１に圧入され、軸部を受ける軸受孔を有する。スリーブ４の一端にはスラストプレート９が取り付けられている。スリーブ４の軸受孔には、スラストプレート９とスラストフランジ３とが対向するように軸部が挿入される。ベース１に形成された壁にはステータコイル７が取り付けられる。スリーブ４、スラストプレート９、及びステータコイル７は、固定部を形成する。スラストフランジ３のスラストプレート９との対向面には、へリングボーン形状のスラスト動圧発生溝３ａが形成されている。軸受孔と軸部の隙間には潤滑剤８が充填され軸受装置が構成される。回転部及び固定部は、モータ駆動部を構成する。
【００５９】
このモータ駆動部により、回転部が回転駆動する動作について説明する。
まず、モータステータ７に通電されると回転磁界が発生し、ステータコイル７と対向して取り付けられたロータマグネット６が回転力を受け、ハブ５、軸２、磁気ディスク１１、クランプ１３、スペーサ１２とともに回転を始める。回転により、ヘリングボーン形状の動圧発生溝２ａ、２ｂ及び３ａは潤滑剤８をかき集め、ラジアル方向、スラスト方向ともに（軸２とスリーブ４との間、及びスラストフランジ３とスラストプレート９との間に）ポンピング圧力を発生する。これにより回転部は固定部に対して上方に浮上して非接触で回転支持され、磁気ディスク１１上のデータの記録再生を可能とする。
【００６０】
なお、ハブ５に取り付けられる磁気ディスク１１は、材質がガラス製もしくはアルミニウム製で、小型機種の場合には通常１〜２枚が装着される（材質及び装着枚数は限定しない。）中でも、本発明は、２．５インチサイズ以下の小型の磁気ディスクを搭載するスピンドルモータ及び磁気ディスク装置において有効である。      
【実施例】
【００６１】
以下、本発明のスピンドルモータ及び磁気ディスク装置について、さらに詳細に説明する。請求項１〜７に記載の本発明の流体軸受装置の潤滑剤については、実施例１〜７、比較例１〜３を用いて詳細に説明する。 
【００６２】
実施例１〜７、比較例１〜３のいずれの場合においても、酸化防止剤として、ｎ−オクタデシル−３−（３，５−ジーｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート０．５重量％を配合した。なお、本発明に示す添加剤の配合量すなわち重量％は、基油及び添加剤を含めた潤滑剤の総重量に対する割合である。 
【００６３】
（実施例１）
脂肪族モノエーテルであるブチルイソエイコシルエーテル（Ｒ１はイソエイコシル基、Ｒ２はブチル基）を潤滑剤とした。
【００６４】
（実施例２）
脂肪族モノエーテルであるヘキシル−２―オクチルドデシルエーテル（Ｒ１は２−オクチルドデシル基、Ｒ２はヘキシル基）を潤滑剤とした。
【００６５】
（実施例３）
脂肪族ジエーテルである１，３−ビス（デシロキシ）−２，２−ジメチルプロパン（Ｒ３及びＲ４はデシル基、Ａは２，２−ジメチルプロピレン基）を潤滑剤とした。
【００６６】
（実施例４）
脂肪族ジエーテルである１，５−ビス（オクトキシ）−３，３−ジエチルペンタン（Ｒ３及びＲ４はオクチル基、Ａは３，３−ジエチルペンチレン基）を潤滑剤とした。
【００６７】
（実施例５）
脂肪族ジエーテルである１，６−ビス（３，７−ジメチルオクトキシ）ヘキサン（Ｒ３及びＲ４は３，７-ジメチルオクチル基、Ａはヘキシレン基）を潤滑剤とした。
【００６８】
（実施例６）
脂肪族ジエーテルである１，５−ビス（オクトキシ／ノニロキシ）−３，３−ジエチルペンタン（Ｒ３及びＲ４はオクチル基またはノニル基、Ａは３，３−ジエチルペンチレン基）の３種混合物を潤滑剤とした。
【００６９】
（実施例７）
脂肪族ジエーテルである１−ノニロキシ−５−オクトキシ−３，３−ジエチルペンタン（Ｒ３及びＲ４はオクチル基またはノニル基、Ａは３，３−ジエチルペンチレン基）の１種を潤滑剤とした。
【００７０】
（比較例１）
ジエステルであるセバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ）を潤滑剤とした。
【００７１】
（比較例２）
ネオペンチルグリコールとｎ−オクタン酸とから得られるポリオールエステルを潤滑剤とした。   
【００７２】
（比較例３）
脂肪酸ジエーテルである１，４−ビス（３，５，５−トリメチルヘキソキシ）ブタン（Ｒ３及びＲ４は３，５，５−トリメチルヘキシル基、Ａはブチレン基）を潤滑剤とした。
【００７３】
上記の実施例１〜７、及び比較例１〜３の潤滑剤が規定の同一量充填され、軸とスリーブのラジアル半径隙間を２．５μｍ、軸を直径３ｍｍのマルテンサイト系ステンレス鋼、スリーブをニッケルメッキした銅合金とした流体軸受装置を備えたスピンドルモータを構成し、０℃及び２０℃の環境下にて、回転数５４００ｒｐｍの場合のモータ消費電流を測定した。なお、モータ消費電流値は、比較例１における２０℃でのモータ消費電流値を１００とした場合の値で示した。実施例１〜７の測定結果を表１に、比較例１〜３の測定結果を表２に示す。
【００７４】
また、前記スピンドルモータを−４０℃の環境下に５時間放置後、各スピンドルモータにおいて−４０℃での回転起動の可否を評価した。
【００７５】
さらに、１００℃で５００時間連続回転後に、ハブ５及び磁気ディスク１１等を取り外し、スリーブ４の開放端（図１において上側）と軸２の隙間すなわち潤滑剤８が充填された液面を上面から顕微鏡を用いて確認し、液面の有無を評価した。潤滑剤８の液面が確認できない時、蒸発によって潤滑剤８の量が減少し、液面が軸受内部に入り込んでいるため、性能維持に必要な潤滑剤量が不十分であり信頼性不足と判断した。  
【００７６】
【表１】
2006064151.tif 000003
【００７７】
【表２】
2006064151.tif 000004
【００７８】
表１及び表２から明らかなように、実施例１〜実施例７は、いずれの場合においても、比較例１に比べて０℃及び２０℃においてモータ消費電流が低減されている。さらに、実施例１〜実施例７は、いずれの場合においても液面が確認され、かつ、−４０℃の極低温環境においても回転起動可能であった。
【００７９】
一方、比較例２及び比較例３は、モータ消費電流こそ、実施例１〜実施例７よりも低い場合があるものの、液面が確認されず、蒸発量が大きいため信頼性が不十分である。
【００８０】
以上のことから、本発明の流体軸受装置及びスピンドルモータでは、低消費電力で、信頼性が高く、小型化に適し、長寿命である。 
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係る流体軸受装置及びそれを用いたスピンドルモータは、磁気ディスク装置や光ディスク装置のモータとしても利用することができる。 
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態２における軸回転式の流体軸受装置を有するスピンドルモータ及び磁気ディスク装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における軸固定式の流体軸受装置の断面図
【符号の説明】
【００８３】
１、１ａ  ベース 
２  軸 
２ａ、２ｂ  ラジアル動圧発生溝 
３  スラストフランジ 
３ａ  スラスト動圧発生溝 
４  スリーブ 
５  ハブ 
６  ロータマグネット 
７  ステータコイル 
８  潤滑剤 
９  スラストプレート 
１０  ラジアル半径隙間 
１１  磁気ディスク
１２  スペーサ
１３  クランプ
１４  止ビス
【図１】
2006064151.tif 000005
【図２】
2006064151.tif 000006