(57)【要約】【課題】静電気の帯電を低コストに防止できる流体動圧軸受装置を提供する。【解決手段】軸部材２のフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２の回転中心Ｏ−Ｏ上に、導電性繊維を植毛してなる植毛部２０を設ける。植毛部２０の導電性繊維は、ハウジング７の開口部を閉塞する蓋部１０に接触させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止側部材と回転側部材とを備え、静止側部材と回転側部材との間に軸受隙間が形成され、前記軸受隙間に満たされた潤滑流体の動圧作用で回転側部材を回転可能に支持する流体動圧軸受装置において、
前記静止側部材および回転側部材のうち何れか一方の部材に導電性繊維を植毛した植毛部を設け、前記植毛部の導電性繊維を前記静止側部材および回転側部材のうち他方の部材に接触させたことを特徴とする流体動圧軸受装置。
【請求項２】
前記植毛部を回転中心上に配置した請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した流体軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを有するモータ。
【請求項４】
静止側部材と回転側部材の間の軸受隙間に満たした潤滑流体の動圧作用で回転側部材を回転可能に支持する流体動圧軸受装置に組み込み可能であり、該組込みにより、前記静止側部材と回転側部材のうちのどちらか一方の部材として機能する流体軸受装置用軸部材において、
導電性繊維を植毛した植毛部が設けられ、前記導電性繊維が前記静止側部材と回転側部材のうち他方の部材と接触可能であることを特徴とする流体動圧軸受装置用軸部材。
【請求項５】
前記植毛部を回転中心上に配置した請求項４に記載の流体動圧軸受装置用軸部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体動圧軸受装置および流体動圧軸受装置用軸部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体動圧軸受装置は、軸受部材の内周面（軸受面）と軸の外周面との間のラジアル軸受隙間に満たされた潤滑流体（例えば潤滑油）の動圧作用で、軸を相対回転自在に非接触支持するものである。流体動圧軸受装置は、回転精度および静粛性に優れ、ＨＤＤ等のディスク駆動装置のスピンドルモータ等に好適に使用される。
【０００３】
その一方、流体動圧軸受装置では、その回転時に、回転側部材（軸部材）と静止側部材（軸受部材やハウジング）との間が潤滑油によって絶縁されるため、磁気ディスク等の回転体と空気との摩擦によって発生した静電気が逃げることができず、回転体が帯電しやすい。この帯電を放置すると、磁気ディスクと磁気ヘッドの間で電位差を生じて読取精度が低下し、あるいは読み書き不良等のトラブルにつながるおそれがある。また、静電気の放電により周辺機器が損傷する等の不具合を招く可能性もある。この対策として、特許文献１には、ハウジングを導電性樹脂で形成し、あるいは潤滑油として導電性潤滑油を使用することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９７８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように導電性樹脂や導電性潤滑油を使用したのでは、これらが導電化剤を添加した特殊材料であるため、コストアップを招く。
【０００６】
そこで、本発明は、静電気の帯電を低コストに防止できる流体動圧軸受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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、静止側部材と回転側部材とを備え、静止側部材と回転側部材との間に軸受隙間が形成され、前記軸受隙間に満たされた潤滑流体の動圧作用で回転側部材を回転可能に支持する流体動圧軸受装置において、前記静止側部材および回転側部材のうち何れか一方の部材に導電性繊維を植毛した植毛部を設け、前記植毛部の導電性繊維を前記静止側部材および回転側部材のうち他方の部材に接触させたことを特徴とする。
【０００８】
この流体動圧軸受装置によれば、植毛部により回転側部材と静止側部材との間での通電が可能となる。そのため、ディスク等の回転体に帯電した静電気を、回転側部材から植毛部を介して静止側部材（接地側）に放電することができる。
【０００９】
トルクロスを最小限にするため、植毛部は回転中心上に配置するのが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、静止側部材と回転側部材の間の軸受隙間に満たした潤滑流体の動圧作用で回転側部材を回転可能に支持する流体動圧軸受装置に組み込み可能であり、該組込みにより、前記静止側部材と回転側部材のうちどちらか一方の部材として機能する流体軸受装置用軸部材において、導電性繊維を植毛した植毛部が設けられ、前記導電性繊維が前記静止側部材と回転側部材のうち他方の部材と接触可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、回転体に帯電する静電気を、植毛部を介して接地側に放電できるため、回転体における静電気の帯電を確実に防止することが可能となる。従って、磁気ディスクと磁気ヘッドとの間での電位差の発生や静電気の放電による周辺機器の損傷等の不具合を回避することができる。また、流体動圧軸受装置を構成する各種部材や潤滑油として通常品あるいは汎用品を使用できるため、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】スピンドルモータの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受装置の断面図である。
【図３】軸受部材の断面図である。
【図４】軸受部材の下面図である。
【図５】第２スラスト軸受部を拡大して示す断面図である。
【図６】植毛部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る流体動圧軸受装置１を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を示している。この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、軸部材２を回転自在に非接触支持する流体動圧軸受装置１と、軸部材２に装着されたディスクハブ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とを備えている。ステータコイル４はケーシング６に取付けられ、ロータマグネット５はディスクハブ３に取付けられる。流体動圧軸受装置１のハウジング７は、ケーシング６の内周に装着される。ディスクハブ３には、磁気ディスク等のディスクＤが所定枚数保持される。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との間の電磁力でロータ５が回転し、それによって、ディスクハブ３および軸部材２が一体となって回転する。
【００１５】
以上に述べた各部材のうち、少なくともディスクハブ３およびケーシング６は導電性を有する材料（例えば黄銅やステンレス鋼等）で形成される。また、ケーシング６は接地された状態にある。
【００１６】
図２に示すように、流体動圧軸受装置１は、軸部材２と、ハウジング７と、ハウジング７の内周に保持された軸受部材８と、ハウジング７の軸方向一端の開口部に設けられたシール部９と、ハウジング７の軸方向他端を閉塞する蓋部１０とを有する。なお、以下の説明では、便宜上、軸方向でハウジング７の閉塞側を下側、ハウジング７の開口側を上側と言うが、これは流体動圧軸受装置１の使用態様を限定する趣旨ではない。
【００１７】
軸部材２は、軸部２ａと、軸部２ａの下端に設けられたフランジ部２ｂとを備える。軸部材２は、導電性を有する材料、例えばステンレス鋼で形成され、本実施形態では、軸部２ａおよびフランジ部２ｂを含む軸部材２全体が一体に形成される。軸部２ａとフランジ部２ｂを別体にすることもできる。
【００１８】
軸部２ａの外周面には、軸方向に離隔した２箇所に形成された円筒面２ａ１と、２箇所の円筒面２ａ１の軸方向間に設けられ、円筒面２ａ１よりも小径な環状凹部２ａ２とが設けられる。円筒面２ａ１は、軸受部材８の内周面８ａの軸受面８ａ１と半径方向で対向する軸受対向面として機能する。環状凹部２ａ２の軸方向両端には、円筒面２ａ１と接続する傾斜面（テーパ面）が設けられる。
【００１９】
ハウジング７は軸受部材８を保持する保持部材であり、樹脂あるいは金属で円筒状に形成される。ハウジング７の内周面７ａには、軸受部材８の外周面８ｄが、接着や圧入等の適宜の手段で固定される。
【００２０】
軸受部材８は、金属あるいは樹脂で円筒状に形成される。本実施形態では、軸受部材８が、焼結金属、特に銅を主成分とする銅系の焼結金属や、鉄を主成分とする鉄系の焼結金属、あるいは銅及び鉄を主成分とする銅鉄系の焼結金属で形成される。この他、銅系金属や鉄系金属等からなる溶製材で軸受部材８を形成してもよい。
【００２１】
軸受部材８の内周面８ａには、図３に示すように、軸方向に離隔した２箇所にラジアル軸受面８ａ１が形成される。各ラジアル軸受面８ａ１には、動圧発生部としてへリングボーン形状に配列された動圧溝Ｇ１，Ｇ２が設けられる。図中クロスハッチングで示す領域は、内径側に盛り上がった丘部を示している（図４においても同様）。上側の動圧溝Ｇ１は軸方向で非対称な形状を成し、下側の動圧溝Ｇ２は軸方向で対称な形状を成している。軸方向非対称形状の上側の動圧溝Ｇ１により、ラジアル軸受隙間の潤滑流体が軸方向に押し込まれ、ハウジング７の内部で潤滑流体が強制的に循環される。ラジアル軸受面８ａ１の軸方向間領域には円筒面８ａ２が設けられる。円筒面８ａ２は、動圧溝Ｇ１、Ｇ２の溝底面と同一円筒面上に連続して設けられる。
【００２２】
尚、上下の動圧溝Ｇ１，Ｇ２の双方を軸方向対称形状としてもよい。また、上下の動圧溝Ｇ１，Ｇ２を軸方向で連続させたり、上下の動圧溝Ｇ１，Ｇ２の一方あるいは双方を省略したりしてもよい。また、軸受部材８の内周面８ａを円筒面として、軸部２ａの外周面（軸受対向面）に動圧発生部を設けてもよい。また、軸受部材８の軸受面８ａ１および軸部２ａの軸受対向面の双方を円筒面とし、いわゆる真円軸受としてもよい。
【００２３】
軸受部材８の下側端面８ｂにはスラスト軸受面が形成される。スラスト軸受面には、動圧発生部として、図４に示すようなポンプインタイプのスパイラル形状の動圧溝８ｂ１が形成される。尚、動圧溝の形状として、ヘリングボーン形状や放射溝形状等を採用しても良い。また、軸受部材８の下側端面８ｂを平坦面として、軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１に動圧溝を形成してもよい。
【００２４】
軸受部材８の上側端面８ｃには、図３に示すように、環状溝８ｃ１と、環状溝８ｃ１の内径側に設けられた複数の半径方向溝８ｃ２とが形成される。軸受部材８の外周面８ｄには、複数の軸方向溝８ｄ１が円周方向等間隔に設けられる。これらの軸方向溝８ｄ１、環状溝８ｃ１、及び半径方向溝８ｃ２等を介して、軸部材２のフランジ部２ｂの外径側の空間がシール空間Ｓと連通することで、この空間における負圧の発生が防止される。
【００２５】
シール部９は、ハウジング７の上端から内径側に突出している。本実施形態では、シール部９がハウジング７と一体に形成されているが、シール部９をハウジング７に対して別体にすることもできる。シール部９の内周面９ａは、下方に向けて漸次縮径したテーパ状を成す。シール部９の内周面９ａと軸部２ａの外周面との間には、下方に向けて半径方向幅を徐々に狭めたシール空間Ｓが形成される。この他、シール部９の内周面を円筒面とする一方で、軸部２ａの外周面に上方に向けて漸次縮径するテーパ面を設け、これらの間にシール空間Ｓを形成してもよい。
【００２６】
蓋部１０は、導電性を有する材料、例えば、金属（黄銅等）や導電性樹脂で形成され、ハウジング７の内周面７ａの下端部に、圧入、接着等の適宜の手段で固定される。蓋部１０をハウジング７と一体に形成することもできる。蓋部１０の端面１０ａにはスラスト軸受面が形成される。このスラスト軸受面には、例えばポンプインタイプのスパイラル形状の動圧溝が形成される（図示省略）。尚、動圧溝の形状として、ヘリングボーン形状や放射溝形状等を採用しても良い。また、蓋部１０の端面１０ａを平坦面として、軸部材２のフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２に動圧溝を形成してもよい。
【００２７】
上記の構成の流体動圧軸受装置１の内部に、潤滑流体として油が注入される。本実施形態では、ハウジング７の内周の空間が、軸受部材８の内部気孔を含めて油で満たされる。油面は、シール空間Ｓ内に形成される。
【００２８】
軸部材２が回転すると、軸受部材８の内周面８ａのラジアル軸受面８ａ１と軸部２ａの円筒面２ａ１（軸受対向面）との間にラジアル軸受隙間が形成される。そして、動圧溝Ｇ１，Ｇ２によりラジアル軸受隙間に形成された油膜の圧力が高められ、これにより軸部材２がラジアル方向に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１及び第２ラジアル軸受部Ｒ２が構成される。これと同時に、軸受部材８の下側端面８ｂ（スラスト軸受面）とフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間、及び、蓋部１０の端面１０ａ（スラスト軸受面）とフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間に、それぞれスラスト軸受隙間が形成される。そして、軸受部材８の下側端面８ｂの動圧溝８ｂ１及び蓋部１０の端面１０ａの動圧溝により、各スラスト軸受隙間に形成された油膜の圧力が高められ、これにより軸部材を両スラスト方向に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１及び第２スラスト軸受部Ｔ２が構成される。
【００２９】
以下、本発明における特徴的構造を説明する。
この実施形態の流体動圧軸受装置１においては、軸部材２が回転側部材となり、ハウジング７、軸受部材８、シール部９、および蓋部１０が静止側部材となる。本発明は、静止側部材７〜１０および回転側部材２のうち何れか一方の部材に導電性繊維を植毛した植毛部２０（図５参照）を設け、植毛部の導電性繊維を静止側部材および回転側部材のうち他方の部材に接触させたものである。
【００３０】
図５に示すように、植毛部２０は、例えば蓋部１０の端面１０ａに設けられる。具体的には、蓋部１０の端面１０ａに設けられた凹部１０ｂのうち、軸部材２の回転中心Ｏ−Ｏを含む一部領域に設けられる。
【００３１】
植毛部２０は、図６に示すように、凹部１０ｂに植毛された多数の導電性の短繊維（以下、導電性繊維と呼ぶ）で構成される。植毛部２０を構成する導電性繊維は、概ね凹部１０ｂの法線方向に延びている。植毛部２０の一端（植毛部２０を構成する導電性繊維３０の先端）は、軸部材２の停止中のみならず回転中にもフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２に接触する。
【００３２】
植毛部２０を形成する植毛方法としては、静電植毛や静電吹き付け植毛を採用できる。静電植毛は、植毛対象部（凹部１０ｂ）の形状を問わず、多数の短繊維を短時間で密に植毛できる。静電植毛方法としては、公知の方法を採用でき、例えば、静電植毛する範囲に接着剤を塗布し、短繊維を帯電させて静電気力により上記接着剤塗布面に略垂直に植毛した後、乾燥工程・仕上げ工程などを行なう方法が挙げられる。一方、静電吹き付け植毛は、静電植毛とほぼ同じ原理であるが、短繊維をエアーで吹き付けることで短繊維が接着剤塗布面に対して傾斜した状態で固定されるという特徴がある。静電吹き付け植毛は、静電植毛と比べて短繊維の密度が低いため、少量の短繊維で植毛をすることができる。
【００３３】
導電性繊維としては、例えば炭素繊維が使用される。この他、ポリアミド、ポリプロピレン等の合成樹脂繊維中に金属微粒子やカーボンナノマテリアル等の導電性材料を分散させたもの、あるいは合成樹脂繊維を導電性材料の被膜でコーティングしたもの等も使用可能である。導電性繊維としては、油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定なものを使用することが望まれる。
【００３４】
導電性繊維３０の長さはスラスト軸受隙間の幅（数十μｍ程度）よりも長くする。また、導電性繊維３０の太さは０．５〜５０デシテックス程度のものが好ましい。植毛部の短繊維の密度としては、例えば、植毛した面積あたりに繊維の占める割合を１０〜３０％とすることが好ましい。導電性繊維３０の形状としてストレートやベンド（先端部が曲がった形状）があり、断面形状は円形や多角形状がある。ベンド形状の導電性繊維３０は、ストレート形状の導電性繊維と比較して、油をより確実に捕捉することができる。多角形状断面の導電性繊維は、円形断面の導電性繊維よりも表面積が大きいため、油の表面張力を大きくすることができる。植毛部２０に要求される特性に合わせて、短繊維の形状を選定することが好ましい。
【００３５】
接着剤としては、導電性接着剤を使用するのが好ましい。導電性繊維３０の他端が接着剤層を貫通して母材となる蓋部１０に接触していれば、導電性接着剤の使用は不要となる。この場合、通常使用される各種接着剤が使用可能となる。
【００３６】
以上の構成であれば、磁気ディスク等の帯電した静電気は、軸部材２、植毛部２０、ハウジング７、およびケーシング６を介して接地側に放電される。これにより磁気ディスクＤの帯電を確実に防止することができ、磁気ディスクＤと磁気ヘッドとの間の電位差の形成や、蓄積した静電気の放電による周辺機器の損傷を防止することができる。
【００３７】
かかる構成では、植毛部２０により回転側と静止側が接触することになるが、植毛部２０を構成する導電性繊維３０は極細であるため、接触によるトルクロスは最小限となり、回転精度等も影響を受けない。上記のように植毛部２０を回転中心Ｏ−Ｏ上に配置すれば、トルクロスをさらに低減することができる。
【００３８】
本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、図５において、植毛部２０を軸部材２側（フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２）に設けることもできる。この場合、導電性繊維３０の先端を蓋部１０に接触させることで、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、植毛部２０は、軸受隙間以外の領域で、回転側部材と静止側部材が微小隙間を介して対峙していれば、任意の場所に配置することができる。例えば、軸受部材８の円筒面８ａ２（図２参照）と軸部２ａの環状凹部２ａ２との間の隙間や、シール部９の内周面９ａ（油面よりも大気側の領域が好ましい）とこれに対向する軸部２ａの円筒面２ａ１との間の隙間に植毛部２０を配置することもできる。何れの場合でも、植毛部２０は回転側部材および静止側部材のどちらに設けてもよい。なお、この場合、ハウジング７、軸受部材８、およびシール部９は導電性の材料で形成する必要がある。
【００４０】
以上の流体動圧軸受装置は、ファンモータに限らず、ＨＤＤ等のディスク駆動装置用のスピンドルモータや、レーザビームプリンタ用のポリゴンスキャナモータなどに組み込んで使用することもできる。
【符号の説明】
【００４１】
１       流体動圧軸受装置
２       軸部材
２ａ１  円筒面
２ａ２  環状凹部
７      ハウジング
８      軸受部材
８ａ１  ラジアル軸受面
９      シール部
１０    蓋部
１０ｂ  凹部
２０    植毛部
３０    導電性繊維
Ｇ１、Ｇ２    動圧溝（動圧発生部）
Ｒ１、Ｒ２    ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２    スラスト軸受部
Ｓ     シール空間
【図１】
2018151049.tif 000003
【図２】
2018151049.tif 000004
【図３】
2018151049.tif 000005
【図４】
2018151049.tif 000006
【図５】
2018151049.tif 000007
【図６】
2018151049.tif 000008