(57)【要約】【課題】コストアップを招くことなく、多孔質含油軸受の内部に充填される油量を減じる。【解決手段】流体動圧軸受装置１は、軸部材２と、多孔質含油軸受（軸受スリーブ８）と、有底筒状のハウジング７と、シール部９とを備える。シール部９の内周面９ａと軸部材２の外周面２ａ１との間に、油面を保持するシール空間Ｓが形成される。多孔質含油軸受は、鉄粒子１１の表面に形成された酸化物被膜１２を介して鉄粒子１１同士が結合された圧粉体からなる。多孔質含油軸受の含油率を４ｖｏｌ％以下とする。【選択図】図５
2018096420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材と、内周に前記軸部材が挿入された多孔質含油軸受と、前記多孔質含油軸受を内周に保持する有底筒状のハウジングと、前記ハウジングの開口部に設けられたシール部と、前記多孔質含油軸受の内周面と前記軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間に生じる油膜の動圧作用で前記軸部材を相対回転自在に支持するラジアル軸受部と、前記シール部の内周面と前記軸部材の外周面との間に形成され、前記ハウジングの内部に満たされた油と大気との界面を保持するシール空間とを備えた流体動圧軸受装置において、
前記多孔質含油軸受が、金属粉末の粒子の表面に形成された酸化物被膜を介して前記粒子同士が結合された圧粉体を有し、
前記多孔質含油軸受の含油率が４ｖｏｌ％以下であることを特徴とする流体動圧軸受装置。
【請求項２】
前記多孔質含油軸受の内径がφ３〜５ｍｍであり、前記シール空間の軸方向寸法が前記多孔質含油軸受の軸方向寸法の２０％以下である請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項３】
前記圧粉体に含まれる金属粉末の９９ｗｔ％以上が鉄粉である請求項１又は２に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項４】
前記酸化物被膜が、Ｆｅ３Ｏ４又はＦｅ２Ｏ３、あるいはこれらの混合体である請求項３に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の流体動圧軸受装置と、前記ハウジングおよび前記軸部材のうち、回転側に設けられたロータマグネットと、前記ハウジングおよび前記軸部材のうち、固定側に設けられたステータコイルとを備えたモータ。
【請求項６】
金属粉末の粒子の表面に形成された酸化物被膜を介して前記粒子同士が結合された圧粉体を有し、内部気孔に油が含浸された多孔質含油軸受であって、
含油率が４ｖｏｌ％以下であることを特徴とする多孔質含油軸受。
【請求項７】
金属粉末を圧縮して圧粉体を成形する工程と、前記圧粉体を加熱して、前記圧粉体を構成する金属粉末の粒子の表面に酸化物被膜を形成し、この酸化物被膜を介して前記粒子同士を結合する工程と、前記圧粉体の内部気孔に油を含浸させ、含油率が４ｖｏｌ％以下の多孔質含油軸受を得る工程とを有する多孔質含油軸受の製造方法。
【請求項８】
前記圧粉体を空気雰囲気中で加熱することにより、前記酸化物被膜を形成する請求項７に記載の多孔質含油軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体動圧軸受装置に関し、特に、多孔質含油軸受を有する流体動圧軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体動圧軸受装置は、軸と軸受部材との相対回転に伴って、これらの間の軸受隙間に形成される油膜の圧力により、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、ＨＤＤ、ポリゴンミラーモータ、小型クーリングファンモータなど、小型で高速、高精度回転用の軸受装置として広く用いられている。
【０００３】
流体動圧軸受装置は、内部に油（又はグリース、以下同様）が完全に充填されたフルフィル構造と、内部に空気層が存在するパーシャルフィル構造とに大別される。
【０００４】
フルフィルタイプの流体動圧軸受装置は、パーシャルフィルの流体動圧軸受装置と比べて油面の位置が変動しにくいため、油漏れは比較的生じにくいが、油漏れを確実に防止するためにシール構造を設けることが一般的である。例えば、特許文献１では、ハウジングの開口部に設けたシール部材の内周面と、軸部材の外周面に設けたテーパ面との間に、断面楔状のシール空間（いわゆる、テーパシール）を形成している。テーパシールでは、毛細管作用により油面をシール空間内に維持すると共に、温度上昇に伴う油の体積増加をシール空間で緩衝することにより、油の流出を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０６５３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなシール空間は、温度変化に伴う油の体積変化を吸収可能な容積が必要となるため、流体動圧軸受装置の内部に充填される油の量が多いほど、シール空間の容積を大きくする必要が生じる。特に、軸受部材として、焼結金属等の多孔質材からなる多孔質含油軸受を使用した場合、軸受部材の内部気孔にも油が含浸されるため、その分、油量が増えてしまい、シール空間の容積のさらなる拡大を招く。
【０００７】
一方、流体動圧軸受装置が組み込まれる機器の小型化、薄型化に伴い、流体動圧軸受装置の全長（軸方向長さ）はおのずと制限される。上記の特許文献１に示されている流体動圧軸受装置のように、シール空間とラジアル軸受隙間とが軸方向に並べて設けられている場合、シール空間の容積を確保するためにシール空間の軸方向寸法を大きくすると、ラジアル軸受隙間の軸方向長さ（軸受スパン）を十分に確保することができなくなり、軸受の負荷容量や剛性の低下を招くおそれがある。
【０００８】
例えば、焼結金属からなる軸受部材の内部気孔を少なくすれば、軸受部材の内部に含浸される油量、ひいては、流体動圧軸受装置の内部に充填される総油量が減じられるため、シール空間の容積を縮小し、シール空間の軸方向長さを短くすることができる。軸受部材の内部気孔を少なくする方法としては、例えば圧粉体の密度を上げることが考えられるが、この場合、圧粉体を成形する際に大きな成形圧力が必要となるため、成形プレス機の大型化等によるコストアップを招く。
【０００９】
以上のような事情から、本発明は、多孔質含油軸受を有する流体動圧軸受装置において、コストアップを招くことなく、内部に充填される油量を減じることによりシール空間の軸方向寸法を縮小し、もって流体動圧軸受装置の軸方向寸法の縮小、あるいは軸受スパンの拡大による負荷容量及び軸受剛性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は、軸部材と、内周に前記軸部材が挿入された多孔質含油軸受と、前記多孔質含油軸受を内周に保持する有底筒状のハウジングと、前記ハウジングの開口部に設けられたシール部と、前記多孔質含油軸受の内周面と前記軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間に生じる油膜の動圧作用で前記軸部材を相対回転自在に支持するラジアル軸受部と、前記シール部の内周面と前記軸部材の外周面との間に形成され、前記ハウジングの内部に満たされた油と大気との界面を保持するシール空間とを備えた流体動圧軸受装置において、前記多孔質含油軸受が、金属粉末の粒子の表面に形成された酸化物被膜を介して前記粒子同士が結合された圧粉体を有し、前記多孔質含油軸受の含油率が４ｖｏｌ％以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る流体動圧軸受装置の多孔質含油軸受は、一般的な焼結軸受のように圧粉体を高温（例えば８５０℃）で焼結するのではなく、圧粉体に比較的低温（例えば５００℃）での加熱処理を施すことにより、圧粉体を構成する金属粉末の粒子の表面に酸化物被膜を生成させ、この酸化物被膜により粒子同士を結合したものである。この場合、酸化物被膜により圧粉体の内部気孔の少なくとも一部が埋められて、圧粉体の内部気孔が減じられるため、多孔質含油軸受の含油率を４ｖｏｌ％以下とすることができる。このように、多孔質含油軸受の内部に含浸される油量が減じられることで、流体動圧軸受装置の内部に充填される総油量が減じられる。これにより、油の体積変化を緩衝するシール空間の容積、特に、シール空間の軸方向寸法を縮小することができるため、流体動圧軸受装置の軸方向寸法の縮小、あるいは軸受スパンの拡大による負荷容量及び軸受剛性の向上を図ることができる。
【００１２】
例えば、複数種の金属粉末を含む圧粉体に酸化処理を施すと、金属の種類によって酸化物被膜の形成状態に差異が生じ、酸化物被膜の厚さや、酸化物被膜と粒子との密着性が不均一となるおそれがある。従って、上記の多孔質含油軸受に含まれる金属粉末は、実質的に単一種の金属粉末のみで構成することが好ましい。具体的には、多孔質含油軸受を構成する圧粉体に含まれる金属粉末の９９ｗｔ％以上を、単一種の金属粉末で構成することが好ましい。特に、多孔質含油軸受の耐久性（耐摩耗性）や強度、酸化物被膜の形成のしやすさ等を考慮すると、上記の単一種の金属粉末として鉄粉を用いることが好ましい。
【００１３】
上記の流体動圧軸受装置と、前記ハウジングおよび前記軸部材のうち、回転側に設けられたロータマグネットと、前記ハウジングおよび前記軸部材のうち、固定側に設けられたステータコイルとを備えたモータは、軸方向寸法の小型化、あるいは、回転精度の向上を図ることができる。
【００１４】
上記の多孔質含油軸受は、金属粉末を圧縮して圧粉体を成形する工程と、前記圧粉体を加熱して、前記圧粉体を構成する金属粉末の粒子の表面に酸化物被膜を形成し、この酸化物被膜を介して前記粒子同士を結合する工程と、前記圧粉体の内部気孔に油を含浸させ、含油率が４ｖｏｌ％以下の多孔質含油軸受を得る工程とを経て製造することができる。
【００１５】
前記圧粉体を空気雰囲気中で加熱することにより、水蒸気雰囲気中で加熱する場合と比べて、圧粉体の表面に酸化物被膜がマイルドに形成されるため、圧粉体の表面の粗さやうねりが抑えられる。例えば、実質的に鉄粉のみからなる圧粉体を空気雰囲気中で加熱した場合、前記酸化物被膜は、例えばＦｅ３Ｏ４又はＦｅ２Ｏ３、あるいはこれらの混合体で形成される。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明では、酸化物被膜により圧粉体の内部気孔を減じて、多孔質含油軸受の含油率を抑えることで、流体動圧軸受装置の内部に充填される総油量を減じることができるため、シール空間の軸方向寸法を縮小することができる。これにより、流体動圧軸受装置の軸方向寸法の縮小、あるいは軸受スパンの拡大による負荷容量及び軸受剛性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】スピンドルモータの断面図である。
【図２】流体動圧軸受装置の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る多孔質含油軸受（軸受スリーブ）の断面図である。
【図４】上記多孔質含油軸受の下面図である。
【図５】上記多孔質含油軸受の軸受面付近における断面図である。
【図６】圧粉工程を行うフォーミング金型の断面図である（成形前）。
【図７】圧粉工程を行うフォーミング金型の断面図である（成形完了時）。
【図８】圧粉工程を行うフォーミング金型の断面図である（離型時）。
【図９】左図は加熱処理前の圧粉体の断面組織図、中央図は脱脂後の圧粉体の断面組織図、右図は酸化処理後の圧粉体の断面組織図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示す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あり、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マグネット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。
【００２０】
図２に示すように、流体動圧軸受装置１は、本発明の一実施形態に係る多孔質含油軸受としての軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８の内周に挿入された軸部材２と、軸受スリーブ８を内周に保持する有底筒状のハウジング７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とを有する。図示例では、ハウジング７の側部７ａと底部７ｂとが別体に形成され、ハウジング７の側部７ａとシール部９とが一体に形成されている。尚、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。
【００２１】
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、例えば金属で形成され、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全体がステンレス鋼で一体に形成される。
【００２２】
軸受スリーブ８は円筒状をなし、内周面８ａに、軸部材２の外周面２ａ１と対向するラジアル軸受面が設けられる。図示例では、軸受スリーブ８の内周面８ａの軸方向に離隔した２箇所にラジアル軸受面Ａが形成される。本実施形態では、ラジアル軸受面Ａの内径が、φ３〜５ｍｍとされる。各ラジアル軸受面Ａには動圧溝が形成され、本実施形態では、図３に示すように、各ラジアル軸受面Ａに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油が軸方向に押し込まれ、ハウジング７の内部で油が強制的に循環される。
【００２３】
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、ラジアル軸受面に、スパイラル形状の動圧溝や軸方向に延びる動圧溝を形成してもよい。また、軸受スリーブ８の内周面８ａ（ラジアル軸受面Ａ）を円筒面として、軸部材２の外周面２ａ１に動圧溝を形成してもよい。あるいは、軸受スリーブ８の内周面８ａおよび軸部材２の外周面２ａ１の双方を円筒面として、真円軸受を構成してもよい。この場合、軸部材２の振れ回りにより、軸受スリーブ８と軸部材２との間の軸受隙間の油膜に動圧が生じ、この動圧により軸を浮上支持する流体動圧軸受が構成される。
【００２４】
軸受スリーブ８の下側端面８ｂには、軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と対向するスラスト軸受面Ｂが設けられる。スラスト軸受面Ｂには、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Ｇ３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、軸受スリーブ８の下側端面８ｂ（スラスト軸受面Ｂ）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。
【００２５】
軸受スリーブ８の上側端面８ｃには、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（図３参照）。軸受スリーブ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。尚、軸受スリーブ８の上側端面８ｃを平坦面とし、この面と当接するシール部９の下面に半径方向溝を設けてもよい。
【００２６】
軸受スリーブ８は、酸化処理が施された圧粉体、すなわち、金属粉末の粒子同士が酸化物被膜を介して結合された圧粉体の内部気孔に油を含浸させた多孔質含油軸受である。本実施形態の圧粉体は、実質的に単一種の金属粉末からなる圧粉体で構成され、具体的には、圧粉体を構成する金属粉末の９９ｗｔ％以上が、単一種の金属粉末（粒子表面の酸化物被膜を含む）で構成される。本実施形態では、軸受スリーブ８が、金属粉末として鉄粉（特に還元鉄粉）のみからなる圧粉体で構成される。具体的に、軸受スリーブ８は、図５に示すように、鉄粒子１１と、鉄粒子１１の表面に形成された酸化物被膜１２とからなる圧粉体で構成される。鉄粒子１１は、酸化物被膜１２により互いに結合されている。詳しくは、各鉄粒子１１の表面に形成された酸化物被膜１２が、鉄粒子１１間に行き渡ってネットワークを形成することにより、軸受スリーブ８の強度が確保されている。
【００２７】
軸受スリーブ８は、酸化物被膜１２により鉄粒子１１間の隙間（内部気孔）が減じられることで、含油率が４ｖｏｌ％以下、好ましくは２ｖｏｌ％以下とされる。軸受スリーブ８の表面、特にラジアル軸受面Ａおよびスラスト軸受面Ｂには、内部気孔１３ｂと連通していない多数の微小凹部１３ａや、内部気孔１３ｂと連通した開口部１３ｃが形成される。尚、軸受スリーブ８の含油率は、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１：２０００に記載された開放気孔率の測定方法により測定される。
【００２８】
軸受スリーブ８の表面は、動圧溝Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の溝底面や、丘部の頂面および側面を含め、全域が型成形された面となっている。軸受スリーブ８には、酸化処理後のサイジングは施されておらず、表面に摺動痕は形成されていない。
【００２９】
ハウジング７は、円筒状の側部７ａと、側部７ａの下端の開口部を閉塞する底部７ｂとを備える（図２参照）。本実施形態では、側部７ａと底部７ｂとが別体に形成されている。側部７ａは、樹脂あるいは金属で円筒状に形成される。側部７ａの内周面７ａ１には、軸受スリーブ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。底部７ｂは、例えば、樹脂あるいは金属で円盤状に形成され、側部７ａの下端部に、圧入、接着等の適宜の手段で固定される。底部７ｂの上側端面７ｂ１にはスラスト軸受面Ｃが形成される。スラスト軸受面Ｃ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、底部７ｂの上側端面７ｂ１（スラスト軸受面Ｃ）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。また、ハウジング７の側部７ａと底部７ｂとを一体に形成してもよい。
【００３０】
シール部９は、ハウジング７の側部７ａ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の側部７ａと一体に形成される。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２ａ１との間には、下方に向けて半径方向幅を徐々に狭めた断面楔状のシール空間Ｓが形成される。シール空間Ｓの軸方向寸法は、例えば、軸受スリーブ８の軸方向寸法の２０％以下とされる。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たり、シール部９の内周面及び軸部２ａの外周面の双方にテーパ面を設けたりしてもよい。また、シール部９を、ハウジング７の側部７ａと別体に形成し、側部７ａの上端開口部に固定してもよい。
【００３１】
上記の構成の流体動圧軸受装置１の内部に、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、軸受スリーブ８の内部気孔を含めて油で満たされ、シール空間Ｓ内に油面が保持される。
【００３２】
シール空間Ｓは、流体動圧軸受装置１の内部に満たされた油の体積変化を吸収し得る容積を有している。すなわち、シール空間Ｓの容積は、流体動圧軸受装置１の想定使用温度範囲における油の体積変化量よりも大きくなるように設定される。本実施形態では、軸受スリーブ８の内部気孔の一部が酸化物被膜で埋められ、含油率が４％以下となっているため、軸受スリーブ８の内部に含浸される油量、ひいては流体動圧軸受装置１の内部の総油量が減じられ、シール空間Ｓの容積（特に軸方向寸法）を縮小することができる。
【００３３】
例えば、内径φ４ｍｍ、軸方向寸法１２．４ｍｍの軸受スリーブ８を、従来の焼結含油軸受で構成した場合、シール空間Ｓの軸方向寸法は、少なくとも軸受スリーブ８の軸方向寸法の２０％より大きくする必要があった。これに対し、上記サイズの軸受スリーブ８を、酸化処理を施した上記の圧粉体で構成した場合は、シール空間Ｓの軸方向寸法を軸受スリーブ８の軸方向寸法の２０％以下とすることが可能となった。このように、シール空間Ｓの軸方向寸法を縮小することで、流体動圧軸受装置１の軸方向寸法を縮小することができる。あるいは、流体動圧軸受装置１の軸方向寸法を維持したまま、シール空間Ｓの軸方向寸法を縮小した分だけラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の軸方向間隔（軸受スパン）を拡大して、負荷容量や軸受剛性の増大を図ることができる。
【００３４】
軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面Ａと軸部２ａの外周面２ａ１との間にラジアル軸受隙間が形成され、ラジアル軸受面Ａに設けられた動圧溝Ｇ１，Ｇ２によりラジアル軸受隙間の油膜の圧力が高められることで、軸部材２を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、軸受スリーブ８の下側端面８ｂ（スラスト軸受面Ｂ）とフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間、及び、ハウジング７の底部７ｂの上側端面７ｂ１（スラスト軸受面Ｃ）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、各スラスト軸受面Ｂ、Ｃに設けられた動圧溝により各スラスト軸受隙間の油膜の圧力が高められることで、軸部材２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。
【００３５】
本実施形態では、軸受スリーブ８の軸受面Ａ、Ｂに、多数の微小凹部１３ａが設けられている（図５参照）。この微小凹部１３ａは、酸化物被膜１２により内部気孔１３ｂとの連通が遮断されており、油を保持する油溜まりとなる。軸部材２の回転時には、微小凹部１３ａに保持された油が軸受隙間に供給されることで、軸受隙間における油膜切れを防止して、軸受スリーブ８と軸部材２との摺動性を確保することができる。
【００３６】
ここで、上記の軸受スリーブ８の製造方法を説明する。軸受スリーブ８は、圧粉工程、脱脂工程、酸化工程、及び含油工程を経て製造される。以下、各工程を詳しく説明する。
【００３７】
（１）圧粉工程
圧粉工程は、原料粉末を金型に供給し、圧縮成形することで、円筒状の圧粉体を得る工程である。原料粉末は、粒子表面に酸化物被膜の形成が可能な金属粉末（イオン化傾向の大きな金属）を含み、例えば鉄粉や銅粉等を含む。鉄粉は、製法を問わず使用可能であり、例えば、アトマイズ粉や還元粉を使用できる。銅粉も、製法を問わず使用可能であり、例えば電解粉、アトマイズ粉、還元粉を使用できる。この他、主成分が鉄または銅である合金粉（例えば、予合金化したプレアロイ粉、部分的に拡散合金化させた部分拡散合金粉）を使用することも可能である。また、高強度化や潤滑性向上などのため、Ｓｎ、Ｚｎなどの低融点金属粉末、黒鉛やカーボンブラックなどの炭素系粉末を原料粉末に添加してもよい。
【００３８】
本実施形態では、原料粉末に含まれる金属粉末が、実質的に単一種の金属粉末からなる。具体的には、原料粉末に含まれる金属粉末の９９ｗｔ％以上（あるいは、原料粉末全体の９５ｗｔ％以上）が、単一種の金属粉末からなる。複数種の金属粉末を含む原料粉末を使用すると、金属粉末の種類によって、粒子の表面に形成される酸化物被膜の厚さや、酸化物被膜と粒子との密着性などが異なるため、寸法精度や軸受特性が満足できないおそれがあるからである。尚、寸法精度や軸受特性が満たされるのであれば、複数種の金属粉末を混合してもよい。
【００３９】
原料粉末には、後の圧粉工程における原料粉末と金型との潤滑、あるいは原料粉末同士の潤滑を担保するべく、成形用潤滑剤が添加される。成形用潤滑剤としては、金属セッケンやアミドワックスなどが使用できる。成形用潤滑剤は、粉末として原料粉末に混合する他、上記に挙げた成形用潤滑剤を溶剤に分散させた溶液を、金属粉末に噴霧又は浸漬させ、溶剤成分を揮発・除去することで、成形用潤滑剤を金属粉末の表面に被覆させてもよい。
【００４０】
本実施形態では、原料粉末が、純鉄粉（還元鉄粉）および成形用潤滑剤のみからなる。原料粉末中の成形用潤滑剤は、例えば０．１〜１ｗｔ％、好ましくは０．３〜０．６ｗｔ％とされる。
【００４１】
圧粉工程は、図６に示すフォーミング金型を用いて行われる。フォーミング金型は、ダイ２１、コアロッド２２、上パンチ２３および下パンチ２４を備える。コアロッド２２の外周面には、動圧溝Ｇ１、Ｇ２に対応した形状の成形型２２ａ、２２ｂが設けられる。下パンチ２４の上面には、動圧溝Ｇ３に対応した形状の成形型２４ａが設けられる。この他、図示は省略するが、ダイ２１の内周面には、軸方向溝８ｄ１に対応した形状の成形型が設けられ、上パンチ２３の下面には、環状溝８ｃ１および半径方向溝８ｃ２に対応した形状の成形型が設けられる。
【００４２】
まず、図６に示すように、ダイ２１、コアロッド２２、および下パンチ２４で区画されたキャビティに、原料粉末Ｍを充填する。次に、図７に示すように、上パンチ２３を降下させて原料粉末Ｍを圧縮し、圧粉体８’を成形する。これと同時に、コアロッド２２の成形型２２ａ、２２ｂにより、圧粉体８’の内周面に動圧溝Ｇ１、Ｇ２が成形されると共に、下パンチ２４の成形型２４ａにより、圧粉体８’の下側端面に動圧溝Ｇ３が成形される。尚、圧粉体８’の下側端面の動圧溝Ｇ３は、別工程で形成してもよい。
【００４３】
その後、図８に示すように、圧粉体８’をダイ２１の内周から排出することにより、圧粉体８’に加わっていた内径向きの力が解放され、圧粉体８’にスプリングバックが生じる。これにより、圧粉体８’の内周面が拡径し、圧粉体８’がコアロッド２２の成形型２２ａ、２２ｂから離型される。
【００４４】
通常、焼結部品においては密度が高い方が強度は向上する。しかし、本実施形態のように、圧粉体に酸化処理を施すことで高強度化を図る場合は、圧粉密度が高すぎると、圧粉体内部まで空気等の酸化性ガスが侵入できず、酸化物被膜の形成が圧粉体のごく表層に限られるため、強度が向上しにくくなる。この点に鑑み、圧粉密度は、７．２ｇ／ｃｍ３以下（真密度比９１％以下）、好ましくは７．０ｇ／ｃｍ３以下（真密度比８９％以下）とするのがよい。
【００４５】
一方、圧粉密度が低すぎると、取扱い時に欠けや割れが発生してしまう（ラトラ値が大きい）、粒子間距離が長過ぎて酸化物被膜が粒子間にわたって形成されない、といった懸念がある。この点に鑑み、圧粉密度は、５．８ｇ／ｃｍ3以上（真密度比７４％以上）、好ましくは６．０ｇ／ｃｍ3以上（真密度比７６％以上）とするのがよい。特に、軸受スリーブ８の含油率を４ｖｏｌ％以下とするためには、圧粉密度を高めに設定することが好ましく、具体的には、圧粉密度を６．３ｇ／ｃｍ3以上（真密度比８０％以上）、好ましくは６．７ｇ／ｃｍ3以上（真密度比８５％以上）とするのがよい。尚、圧粉密度の測定は、寸法測定法による。また、圧粉体の密度は、後の脱脂工程および酸化工程を経てもほとんど変わらない。
【００４６】
（２）脱脂工程
脱脂工程は、圧粉体を加熱して、圧粉体に含まれる成形用潤滑剤を除去（脱ろう）する工程である。脱脂工程は、成形用潤滑剤の分解温度より高く、後述の酸化工程よりも低い温度で行われ、例えば３００〜４００℃で６０〜１２０分間加熱される。脱脂前の圧粉体８’は、図９の左図に示すように、鉄粒子１１の間の隙間に成形用潤滑剤１４が配されているが、脱脂工程を施すことにより、図９の中央図に示すように、成形用潤滑剤１４が消失し、鉄粒子１１のみからなる圧粉体８’が得られる。
【００４７】
従来の焼結軸受の製造工程では、焼結工程において圧粉体が高温で保持されるため、圧粉体に含まれる潤滑剤成分は分解し、焼結後の製品中には含まれない。しかし、本発明を適用した場合、圧粉体の密度や酸化処理温度、保持時間によっては潤滑剤成分が残存し得る。そのため、酸化処理に先立ち、あらかじめ潤滑剤成分を分解・除去するための脱脂工程を設け、脱脂工程後に連続して同じ雰囲気で酸化処理をする、といった手法を取ることが望ましい。ただし、脱脂工程を設けずに、成形用潤滑剤を含有したまま酸化処理をしても、高強度化が図られることは確認済みである。また、脱脂工程を、別途の加熱装置を用いて、酸化工程とは異なる雰囲気（例えば、不活性ガスや還元性ガス、真空中など）で実施してもよい。
【００４８】
（３）酸化工程
酸化工程では、圧粉体を酸化性雰囲気中で加熱する。これにより、図９の右図に示すように金属粉末（鉄粉）の各粒子１１の表面に酸化物被膜１２を生成させ、この酸化物被膜１２を介して粒子１１同士を結合することで、圧粉体８’の強度が高められる。具体的には、酸化工程により、金属粉末の各粒子の表面に生成される酸化物被膜が、鉄粒子１１間に行き渡ってネットワークを形成することで、従来のような高温での焼結による結合力を代替し、圧粉体８’が高強度化される。また、本実施形態では、主成分となる鉄粉の全粒子が酸化物被膜を介して接合されているわけではなく、一部の粒子同士が酸化物被膜を介することなく直接接触して融着している。
【００４９】
酸化物被膜１２の生成により、圧粉体８’の内部気孔が減じられる（図５参照）。具体的には、圧粉体８’の内部気孔の一部が酸化物被膜１２で埋められたり、表面に開口した連通気孔が酸化物被膜１２で塞がれて独立気孔となったりする。これにより、油が浸入可能な気孔が減じられ、含油率が低減される。本実施形態では、酸化物被膜１２を生成することで、圧粉体８’の含油率が４ｖｏｌ％以下となる。
【００５０】
上記の酸化処理の処理条件（加熱温度、加熱時間、加熱雰囲気）は、圧粉体８’に、動圧軸受として要求される強度が付与され、且つ、酸化物被膜１２により、圧粉体８’の含油率が４ｖｏｌ％以下となるように設定される。具体的に、本実施形態の酸化工程における加熱温度は、３５０℃以上、好ましくは４００℃以上に設定される。また、加熱温度が高すぎると、圧粉体の寸法変化が大きくなるため、加熱温度は６００℃以下、好ましくは５５０℃以下に設定される。加熱時間は、５分〜２時間の範囲で、適宜設定され、例えば１０〜２０分とされる。酸化工程を経た圧粉体は、軸受スリーブ８に必要とされる強度、具体的には圧環強さ１２０ＭＰａ以上、好ましくは１５０ＭＰａ以上を有する。
【００５１】
加熱雰囲気は、積極的な酸化を促すために酸化性雰囲気とされる。ただし、水蒸気雰囲気は、酸化物被膜の生成速度が速すぎるため、水蒸気雰囲気よりも酸化物被膜の生成速度が遅い酸化性雰囲気とすることが好ましい。具体的には、空気又は酸素、あるいはこれらに窒素やアルゴンなどの不活性ガスを混合した酸化性ガスの何れかの雰囲気中で加熱することが好ましく、空気雰囲気中で加熱することが最も好ましい。空気雰囲気で酸化処理を行うことで、圧粉体の表面に形成される酸化物被膜が抑えられるため、圧粉体の表面粗さの低下を抑えることができる。また、軸受スリーブ８として使用に耐える強度（例えば圧環強さ１２０ＭＰａ以上）を得るためには、加熱雰囲気中の酸素分率を２ｖｏｌ％以上とすることが好ましい。
【００５２】
鉄粉の表面に形成される鉄酸化物被膜は、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯ等からなる。これらの酸化物被膜の比率は、材料および処理条件によって異なる。
【００５３】
上記の酸化工程は、従来の高温での焼結工程と比べて処理温度が低いため、酸化処理による圧粉体の寸法変化が抑えられる。また、上記のように、圧粉体を構成する金属粉末を、実質的に単一種の金属粉末（鉄粉）で構成することにより、金属粉末の粒子表面に酸化物被膜を均一に形成することができるため、酸化処理による圧粉体の寸法変化がさらに抑えられる。また、本実施形態では、圧粉体の酸化処理を空気雰囲気で行うことで、圧粉体の表面に酸化物被膜がマイルドに形成されるため、圧粉体の表面性状が粗くなることを防止できる。
【００５４】
以上のように、酸化処理による圧粉体の寸法精度や表面精度の悪化が抑えられることで、金型で高精度に成形された圧粉体の寸法精度が維持される。特に、本実施形態のように、圧粉工程において圧粉体の成形と同時に動圧溝を成形した場合、その後の酸化工程による圧粉体の寸法変化が抑えられることで、圧粉体の内周面及び動圧溝の寸法精度（溝深さ等）が維持される。これにより、酸化工程後のサイジング工程を省略することができるため、軸受の製造工程が短縮され、コストが低減できると共に、軸受及びフォーミング金型の設計が容易になる。
【００５５】
上記の酸化工程は、圧粉体の形状や寸法によらず適用可能である。また、酸化工程を施した圧粉体の表面は酸化物被膜で覆われるため、防錆効果が高く、場合によっては防錆処理が不要となる。また、酸化工程の処理温度が比較的低いため、この処理温度を超える温度で変性、分解するような添加剤（例えば摺動性や潤滑性を有する材料）を添加して、製品の高機能化を図ることも可能である。
【００５６】
（４）含油工程
含油工程では、酸化処理を施した圧粉体の内部気孔に、油が含浸される。具体的には、減圧環境下で圧粉体を油中に浸漬した後、大気圧に戻すことにより、圧粉体の表面の開口部から内部気孔に油が入り込む。以上により、多孔質含油軸受としての軸受スリーブ８が完成する。尚、含油工程を省略し、内部に油が含浸されていない圧粉体を用いて、流体動圧軸受装置１を組み立ててもよい。この場合、流体動圧軸受装置１の内部に真空含浸等により油を充填する際に、ドライ状態の圧粉体の内部気孔に油が含浸されることで、多孔質含油軸受としての軸受スリーブ８が得られる。
【００５７】
本発明の実施形態は上記に限られない。例えば、上記の実施形態では、軸受スリーブ８を固定し、軸部材２を回転させる、軸回転タイプの流体動圧軸受装置１を示したが、これとは逆に、軸部材２を固定し、軸受スリーブ８を回転させる、軸固定タイプの流体動圧軸受装置に本発明を適用してもよい。また、本発明に係る流体動圧軸受装置は、ＨＤＤ等のディスク駆動装置用のスピンドルモータのみならず、冷却ファン用のファン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】
【００５８】
１     流体動圧軸受装置
２     軸部材
７     ハウジング
８     軸受スリーブ（多孔質含油軸受）
８’   圧粉体
９     シール部
１１   鉄粒子
１２   酸化物被膜
１４   成形用潤滑剤
Ａ     ラジアル軸受面
Ｂ，Ｃ スラスト軸受面
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３     動圧溝
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】
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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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【図９】
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