(57)【要約】【課題】回転機器の剛性を高めるため、スラスト動圧発生部の動圧を高くする。このためには、スリーブとスラスト部材の隙間を狭くする方法と、スラスト動圧パターンをより効率的に潤滑剤を掻き集める得る断面形状にする方法がある。しかし、プレス加工などの塑性加工で形成するスラスト動圧パターンは凸部の形状の崩れや凸部の高さのバラツキがある。【解決手段】置き台にセットされた回転部材もしくは固定部材にスラスト動圧パターンを刻印する。被刻印体には刻印のための圧力が加圧、開放のサイクルで印加され、また、それとは別に被刻印体を制止させるための補助力が印加される。この態様によると、回転機器を生産する方法においてスラスト動圧パターンを形成する際にスラスト動圧パターンの凸部の形状の崩れや凸部の高さのバラツキを低減でき、軸受隙間を狭くすると共に潤滑剤のかき集めの効率を向上して動圧を高め得る回転機器を生産できる。【選択図】図５
2011153705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定体と、
回転軸を中心に回転可能に支持された回転体と、
前記固定体に固定された固定部材と、
前記固定部材と軸方向に対向して回転軸を環囲するように前記回転体に固定された回転部材と、
前記回転部材の端面と前記固定部材の端面の軸方向に対向する部分の少なくとも何れかにスラスト動圧パターンを形成したスラスト動圧発生部を有する回転機器の生産方法であって、
置き台と、
前記置き台に対して相対的に上下に移動可能に支持されている可動台と、
前記可動台の前記置き台側に配設されて、加圧力を発生させる駆動装置と、
前記駆動装置に出力信号を出力する駆動回路と、
前記可動台の前記置き台とは反対側に配設され、前記加圧力とは別に前記可動台に補助力を加える補助力付与手段と、
前記駆動装置と前記置き台の間に配設される第１の金型と、
を備える製造装置を用いて、
前記回転部材と前記固定部材の何れかを被刻印体として前記製造装置にセットする工程と、
前記被刻印体と前記第１の金型とを接触させる工程と、
前記第１の金型と前記被刻印体に前記加圧力を加えて前記被刻印体に段差を刻印する加圧動作とその後に前記加圧力を開放する開放動作とを含むサイクルを連続して複数回くり返して前記スラスト動圧パターンを漸次形成するパターン形成工程と、
前記被刻印体を前記回転機器に組み込む工程と、を含み、
前記パターン形成工程は、前記加圧力とは別に、前記被刻印体の形状変化を回避する大きさで、かつ、前記第１の金型と前記被刻印体との接触状態を維持する大きさの前記補助力を、前記第１の金型と前記被刻印体に加えながら実行することを特徴とする回転機器の生産方法。
【請求項２】
前記補助力は、５０Ｎ以上で５００Ｎ以下としていることを特徴とする請求項１に記載の回転機器の生産方法。
【請求項３】
前記パターン形成工程は、前記加圧力を０．１ｋＮ〜１０ｋＮとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転機器の生産方法。
【請求項４】
前記パターン形成工程は、前記被刻印体に前記第１の金型を接触させる時間は３〜２０秒で前記サイクルの１回当たりの加圧時間は０．００１〜０．１秒の範囲で実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転機器の生産方法。
【請求項５】
前記パターン形成工程の後に、段差を刻印した前記被刻印体の表面に弱くつながっている部分を剥がして除く工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回転機器の生産方法。
【請求項６】
前記パターン形成工程の後に、前記被刻印体の前記スラスト動圧パターンの段差の凹部の表面粗さと、スラスト動圧パターンの段差の凸部の表面粗さの少なくとも何れかを計測する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の回転機器の生産方法。
【請求項７】
前記回転機器を時効処理する工程と、
時効処理された前記回転機器について、非回転時の回転軸方向における前記回転体の前記固定体に対する第１高さを計測する工程と、
時効処理された前記回転機器について、回転時の回転軸方向における前記回転体の前記固定体に対する第２高さを計測する工程と、
時効処理された前記回転機器について、計測された第１高さと計測された第２高さとを基に検査をする工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の回転機器の生産方法。
【請求項８】
前記パターン形成工程は、前記被刻印体の前記第１の金型とは反対側に第２の金型をさらに配設して実行されるようにしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の回転機器の生産方法。
【請求項９】
前記スラスト動圧パターンは、段差の凹部の表面粗さを段差の凸部の表面粗さより小さくしていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の回転機器の生産方法により生産された回転機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機器の生産方法、特にスラスト動圧パターンの加工精度を向上して軸受剛性の高い回転機器を提供しうる回転機器の生産方法及びその方法で生産された回転機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
安定した高速回転が可能な流体動圧軸受ユニットを搭載するハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの回転機器がある。流体動圧軸受ユニットの構造の一例として、固定体の一部を構成するスリーブと回転体の一部を構成するスラスト部材の間の空間に潤滑剤を充填したスラスト動圧発生部を備えるものがある。スラスト動圧発生部は、スリーブとスラスト部材の何れかの表面に所定の形状の凹部を形成したスラスト動圧パターンを備えている。このスラスト動圧パターンの周方向に沿った断面形状は、例えば凹部とその間の凸部とを含む連続した折り返し形状をしている。この流体動圧軸受は、この凸部のエッジにより潤滑剤を掻き集めて潤滑剤の一部に発生させた動圧により回転体を非接触状態で軸方向に支持してスムーズな高速回転を実現している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７５０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような回転機器を振動の大きな環境で使用するいわゆるモバイル機器に使用可能とするため、さらに流体動圧軸受の剛性を高くすることが求められている。この剛性を高くするためにはスラスト動圧発生部の動圧を高くすることが有効である。またこのためには、スリーブとスラスト部材の隙間を狭くする方法と、スラスト動圧パターンをより効率的に潤滑剤を掻き集める得る断面形状にする方法が考えられる。しかし、プレス加工などの塑性加工で形成するスラスト動圧パターンは凸部の形状の崩れや凸部の高さのバラツキがある。
スラスト動圧パターンの凸部の高さのバラツキが大きいと、その対向する面との隙間を狭くした場合に最も高い部分が、対向する面に接触することでその部分が削れて剥がれ落ちて異物となる。軸受の中に異物が存在すると回転精度の低下を招く。また最悪の場合は軸受の焼き付きなどの機能不全に至ることがある。したがってあまりその対向する面との隙間を狭くできない。
またスラスト動圧パターンの凸部の形状の崩れが大きいと、急峻なエッジが得られず効率的に潤滑剤を掻き集められない。したがって動圧発生の効率が低く軸受の剛性を高くできない。つまり、スラスト動圧パターンの凸部の形状の崩れや凸部の高さのバラツキが大きい事が軸受の剛性の向上を阻害している。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は回転機器を生産する方法において塑性加工でスラスト動圧パターンを形成する際にスラスト動圧パターンの凸部の形状の崩れや凸部の高さのバラツキを低減することで、軸受隙間を狭くすると共に潤滑剤のかき集めの効率を向上してスラスト動圧を高め得る回転機器の生産方法および回転機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の回転機器の生産方法は、固定体と、回転軸を中心に回転可能に支持された回転体と、前記固定体に固定された固定部材と、前記固定部材と軸方向に対向して回転軸を環囲するように前記回転体に固定された回転部材と、前記回転部材の端面と前記固定部材の端面の軸方向に対向する部分の少なくとも何れかにスラスト動圧パターンを形成したスラスト動圧発生部を有する回転機器の生産方法であって、置き台と、前記置き台に対して相対的に上下に移動可能に支持されている可動台と、前記可動台の前記置き台側に配設されて、加圧力を発生させる駆動装置と、前記駆動装置に出力信号を出力する駆動回路と、前記可動台の前記置き台とは反対側に配設され、前記加圧力とは別に前記可動台に補助力を加える補助力付与手段と、前記駆動装置と前記置き台の間に配設される第１の金型と、を備える製造装置を用いる。そして、前記回転部材と前記固定部材の何れかを被刻印体として前記製造装置にセットする工程と、前記被刻印体と前記第１の金型とを接触させる工程と、前記第１の金型と前記被刻印体に前記加圧力を加えて前記被刻印体に段差を刻印する加圧動作とその後に前記加圧力を開放する開放動作とを含むサイクルを連続して複数回くり返して前記スラスト動圧パターンを漸次形成するパターン形成工程と、前記被刻印体を前記回転機器に組み込む工程と、を含んでいる。そして、前記パターン形成工程は、前記加圧力とは別に、前記被刻印体の形状変化を回避する大きさで、かつ、前記第１の金型と前記被刻印体との接触状態を維持する大きさの前記補助力を、前記第１の金型と前記被刻印体に加えながら実行することを特徴としている。
【０００７】
この態様によると、回転機器を生産する方法においてスラスト動圧パターンを形成する際にスラスト動圧パターンの凸部の形状の崩れや凸部の高さのバラツキを低減することで、軸受隙間を狭くすると共に潤滑剤のかき集めの効率を向上して動圧を高め得る回転機器の生産方法および回転機器を提供することができる。
【０００８】
「回転機器」は、記録ディスクを駆動するための装置であってもよく、例えばブラシレスモータであってもよい。また、記録ディスクを搭載し回転駆動する装置であってもよく、例えばハードディスクドライブであってもよい。
【０００９】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転機器を生産する方法においてスラスト動圧パターンを形成する際にスラスト動圧パターンの凸部の形状の崩れや凸部の高さのバラツキを低減することで、軸受隙間を狭くすると共に潤滑剤のかき集めの効率を向上して動圧を高め得る回転機器の生産方法および回転機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の生産方法で生産した回転機器の一例であるＨＤＤの内部構成を説明する説明図である。
【図２】図１の回転機器のシャフトの軸方向に沿う要部断面図である。
【図３】本実施形態の生産方法を説明する説明図である。
【図４】図２のスラスト部材の説明図である。
【図５】本実施形態の生産方法に用いられる動圧パターン製造装置の説明図である。
【図６】本実施形態の生産方法によるスラスト動圧パターンの形成過程の模式図である。
【図７】本実施形態の生産方法で形成したスラスト動圧パターンの周方向に沿った断面形状を示す図である。
【図８】比較例の生産方法によるスラスト動圧パターンの形成過程の模式図である。
【図９】比較例の生産方法で形成したスラスト動圧パターンの周方向に沿った断面形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を好適な実施の形態（以下実施形態という）をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１３】
実施の形態の生産方法で生産した回転機器は、記録ディスクを搭載するハードディスクドライブ（単にＨＤＤ、回転機器という場合もある）として好適に用いられる。
【００１４】
図１は、本実施形態の生産方法で生産した回転機器の一例であるＨＤＤ１００（以下、回転機器１００という）の内部構成を説明する説明図である。なお、図１は、内部構成を露出させるためにカバーを取り外した状態を示している。
【００１５】
ベース部材１０の上面には、ブラシレスモータ１１４、アーム軸受部１１６、ボイスコイルモータ１１８等が載置される。ブラシレスモータ１１４は、記録ディスク１２０を載置するためのハブ２０を回転軸上に支持し、例えば磁気的にデータを記録可能な記録ディスク１２０を回転駆動する。ブラシレスモータ１１４は、例えばスピンドルモータとすることができる。ブラシレスモータ１１４はＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相の駆動電流により駆動される。アーム軸受部１１６は、スイングアーム１２２を可動範囲ＡＢ内でスイング自在に支持する。ボイスコイルモータ１１８は外部からの制御データにしたがってスイングアーム１２２をスイングさせる。スイングアーム１２２の先端には磁気ヘッド１２４が取り付けられている。回転機器１００が稼働状態にある場合、磁気ヘッド１２４はスイングアーム１２２のスイングに伴って記録ディスク１２０の表面を僅かな隙間を介して可動範囲ＡＢ内を移動し、データをリード／ライトする。なお、図１において、点Ａは記録ディスク１２０の最外周の記録トラックの位置に対応する点であり、点Ｂは記録ディスク１２０の最内周の記録トラックの位置に対応する点である。スイングアーム１２２は、回転機器１００が停止状態にある場合には記録ディスク１２０の脇に設けられる待避位置に移動してもよい。
【００１６】
なお、本実施形態において、記録ディスク１２０、スイングアーム１２２、磁気ヘッド１２４、ボイスコイルモータ１１８等のデータをリード／ライトする構造を全て含むものを回転機器と表現する場合もあるし、ＨＤＤと表現する場合もある。また、記録ディスク１２０を回転駆動する部分のみを回転機器と表現する場合もある。
【００１７】
図２は、回転機器１００のシャフト２２の軸方向に沿う要部断面図である。回転機器１００は、固定体Ｓ、回転体Ｒを含む。固定体Ｓは、ベース部材１０、ステータコア１２、ハウジング１４、スリーブ１６を含む。回転体Ｒは、ハブ２０、シャフト２２、スラスト部材２６を含む。また、ベース部材１０は、円筒部１０ａを含み、ハウジング１４は、溝１４ａ、底部１４ｂ、円筒部１４ｃ、ハウジング平坦部１４ｄを含む。スリーブ１６は、円筒部内周面１６ａ、周状張出部１６ｂ、円筒部１６ｃを含み、ステータコア１２には、コイル１８が巻きつけられている。また、ハブ２０は、中心孔２０ａ、円筒下垂部２０ｂ、外周壁部２０ｃ、ハブ２０外延部２０ｄ、台座部２０ｆを含む。シャフト２２は、段部２２ａ、先端部２２ｂ、外周面２２ｃを含み、スラスト部材２６は、下垂部２６ｃ、フランジ部２６ｅを含む。
なお、以下の説明では、全体として、便宜上説明図に示された下方を下と、上方を上と表現する。
【００１８】
ベース部材１０は、中心部分の孔と、当該中心部分の孔を囲むように設けられた円筒部１０ａとを有する。また、ベース部材１０は、中心部分の孔によってハウジング１４を保持するとともに、ハウジング１４を環囲する円筒部１０ａの外周側にステータコア１２を固着する。なお、ハウジング１４の外周側と、円筒部１０ａの内周側との間に環状の第２領域部４２が形成されている。第２領域部４２は、ベース部材１０の中心部分の孔を囲むような形状を有する。ベース部材１０は、アルミダイキャストを切削加工するか、アルミ板またはニッケルメッキを施した鉄板をプレス加工して形成される。
【００１９】
ステータコア１２は、例えばケイ素鋼板等の磁性材を積層した後に、表面に電着塗装や粉体塗装等による絶縁コーティングを施して形成される。ステータコア１２はまた別の以下の方法によっても形成しうる。まずステータコア１２の原料には飽和磁束密度の高い材料、たとえば純度が９９％〜９９．９９％の純鉄を粉末状の鉄粉に加工する。鉄粉の製造方法としては、例えばアトマイズ法、粉砕法、粉電解法、熱処理法、化学還元法、プラズマ回転電極法、均一液滴噴霧法等のプロセスを応用して鉄粉を製造することができる。鉄粉の平均粒径は、０．０２〜０．５ｍｍとなるようにする。鉄粉の表面に絶縁皮膜を付すために例えばエポキシ系バインダーを混練する。バインダーを混練した鉄粉を金型にて圧縮成形し、４００℃〜７００℃で１〜３時間焼成する。その後回転バレル、振動バレルなどにてエッジ部のバリを除去する。その後純水で洗浄して乾燥する。その後例えばステータコア１２のそれぞれの面にスプレー塗装等でエポキシ樹脂のコーティングを行う。その後例えば１５０〜３００℃で２０〜６０分加熱する。その後寸法や外観など必要な検査を行う。絶縁被膜を形成する方法としては、上記方法の他、有機溶媒に溶かしたシリコーン樹脂を混合あるいは噴霧し、その後シリコーン樹脂を乾燥させて有機溶媒を除去するといった方法を用いることができる。
【００２０】
また、ステータコア１２は、円環部とそこから外方向に突出する複数の突極（図示せず）を有するリング状であり、各突極にはコイル１８が巻回されている。突極数は、回転機器１００が３相駆動であれば例えば９極とされる。コイル１８の巻き線端末は、ベース部材１０の底面に配設されたＦＰＣ（フレキシブル基板）上に半田付けされている。予め定めた駆動回路によりＦＰＣを通じて３相の略正弦波状の電流がコイル１８に通電されると、コイル１８はステータコア１２の突極に回転磁界を発生する。そして、マグネット２４の駆動用磁極と、当該回転磁界との相互作用により回転駆動力が生じて、回転体Ｒが回転する。
【００２１】
なお、リング状のマグネット２４の軸方向下端面と隙間を介して対向するベース部材１０上の位置に吸引プレート４４が固定されている。吸引プレート４４はマグネット２４と軸方向に対向する領域に第１の狭隙部５１を形成している。吸引プレート４４は、リング状の部材であり、軟磁性材料で例えば冷間圧延鋼板や珪素鋼板をプレスすることで形成される。吸引プレート４４の表面には防錆のためにたとえばニッケルメッキが施される。
吸引プレート４４はマグネット２４と間に軸方向の磁気的吸引力を生じる。つまり、吸引プレート４４は回転体Ｒがベース部材１０に引き寄せられる方向のハブ吸引力を生じさせる。そして、回転体Ｒの回転時に後述するラジアル動圧発生部ＲＢおよびスラスト動圧発生部ＳＢを含む軸受構造による浮上力とハブ吸引力と回転体Ｒ全体に働く重力との三者がバランスして周囲の部材と非接触で当該回転体Ｒが回転するようにしている。
【００２２】
ハウジング１４は、円筒部１０ａの内周面に接着または圧入により固着される。また、ハウジング１４は、スリーブ１６を環囲する円筒部１４ｃと、ハブ２０側端部に設けられアキシャル方向の面を有するハウジング平坦部１４ｄと、円筒部１４ｃのうちのハウジング平坦部１４ｄとは反対側の端部を密閉する底部１４ｂとを結合した略カップ状をなす。このような形状のハウジング１４は、スリーブ１６の下端を塞ぎ、かつスリーブ１６の上端を突出させるように配置される。なお、底部１４ｂと円筒部１４ｃとは一体に形成されてもよいし、底部１４ｂと円筒部１４ｃとを別々の部材で形成して両者を固着してもよい。ハウジング１４は、銅系の合金、粉末冶金による焼結合金、ステンレスのほか、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドなどの樹脂材料によって形成されてもよい。ハウジング１４を樹脂材料で形成する場合は、回転機器１００の静電気除去性能を確保するため、ハウジング１４の固有抵抗が１０の６乗（Ω・ｍ）以下となるよう、樹脂材料に例えばカーボン繊維等を含ませて構成することが望ましい。
【００２３】
ハウジング１４の内周面には、アキシャル方向に延在する溝１４ａが形成されている。この溝１４ａは、円筒部１４ｃ内にスリーブ１６を嵌合させた際、ハウジング１４の両端面側を連結する連通孔となる。この連通孔は、潤滑剤２８が充填されることによって連通路Ｉとなる。この連通路Ｉについては後述する。溝１４ａの断面形状は、凹んだ円弧状や矩形状とすることができる。
【００２４】
スリーブ１６は、ハウジング１４の内周面に接着または圧入により固着され、ベース部材１０の中心部分の孔と同軸に固定されている。また、スリーブ１６は、シャフト２２を収納することによってシャフト２２を支承する環状の円筒部１６ｃと、円筒部１６ｃのハブ２０側端部において外径方向に延在された周状張出部１６ｂとを結合した形状である。また、円筒部１６ｃの内部に、円筒部内周面１６ａが形成されており、円筒部内周面１６ａがシャフト２２を囲む。スリーブ１６の円筒部内周面１６ａとシャフト２２の外周面２２ｃとの間にはラジアル空間部が形成され、このラジアル空間部においてラジアル動圧を発生させる第１ラジアル動圧発生部ＲＢ１と第２ラジアル動圧発生部ＲＢ２が配置される。周状張出部１６ｂと円筒部１６ｃとは一体に形成されてもよいし、周状張出部１６ｂと円筒部１６ｃとを別々の部材で形成して両者を固着してもよい。なお、周状張出部１６ｂと円筒部１４ｃとの間に環状の第１領域部４０が形成されている。スリーブ１６は、銅系の合金、粉末冶金による焼結合金、ステンレス等で形成できる。この他、スリーブ１６は、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドなどの樹脂材料によって形成してもよい。スリーブ１６を樹脂材料で形成する場合は、回転機器１００の静電気除去性能を確保するため、スリーブ１６の固有抵抗が１０の６乗（Ω・ｍ）以下となるよう、樹脂材料に例えばカーボン繊維等を含ませて構成することが望ましい。
【００２５】
ハブ２０は、中心部分に設けられた中心孔２０ａと、中心孔２０ａを囲むように設けられた円筒下垂部２０ｂと、円筒下垂部２０ｂの外側に配設される外周壁部２０ｃと、外周壁部２０ｃの下側にハブ２０の半径方向に外延されたハブ２０外延部２０ｄとを含んで構成される。そして、外周壁部２０ｃの下端にはベース部材１０と軸方向に対向して第２の狭隙部５２を形成する壁部端面２０ｇが設けられている。また、ハブ２０は、略カップ状の形状を有する。ハブ２０は、軟磁性を有する。例えばＳＵＳ４３０Ｆ等の鉄鋼材料が用いられる。ハブ２０は、鉄鋼板をプレス加工や切削加工などにより加工されて、略カップ状の予め定めた形状に形成される。例えば、大同特殊鋼株式会社が供給する商品名ＤＨＳ１のステンレスはアウトガスが少なく、加工容易である点でハブ２０の材料として好ましい。また、同様に商品名ＤＨＳ２のステンレスはさらに耐食性が良好な点でハブ２０の材料としてより好ましい。
【００２６】
ハブ２０の円筒下垂部２０ｂの内周面にスラスト部材２６が固着され、外周壁部２０ｃの内周面にマグネット２４が固着される。ここで、マグネット２４は、ベース部材１０に固着されたステータコア１２の突極と半径方向に対向し、シャフト２２と同心の環状部に固着される。このような構成によって、ハブ２０は、シャフト２２と一体的に回転して、図示しない記録ディスク１２０を駆動させる。記録ディスク１２０は、その中心孔が外周壁部２０ｃの外周面に係合してハブ２０外延部２０ｄに載置される。
【００２７】
シャフト２２は、ハブ２０の中心孔２０ａに固着される。ここで、シャフト２２の上端部には段部２２ａが設けてあり、組み立ての際、中心孔２０ａにシャフト２２が圧入される。その結果、ハブ２０は段部２２ａによりアキシャル方向の移動を規制されるとともに、予め定めた直角度でシャフト２２と一体化される。そして、シャフト２２の先端部２２ｂ側は、円筒部１６ｃの内周に収納される。なお、シャフト２２はステンレス材により形成することができる。
【００２８】
スラスト部材２６は、スリーブ１６を環囲するフランジ部２６ｅと、ハウジング１４を環囲する下垂部２６ｃとを有する。ここで、フランジ部２６ｅは、円筒下垂部２０ｂの内壁に接着剤で固着され、下垂部２６ｃは、フランジ部２６ｅの外縁部分に結合されるとともに円筒下垂部２０ｂの内壁に接着剤で固着される。つまり、下垂部２６ｃの外周面は円筒下垂部２０ｂの内周面に接着により固着されている。このようにして、フランジ部２６ｅは、円筒部１６ｃの外周を、隙間を介して囲み、かつ周状張出部１６ｂの下面に狭い隙間を介して配置される。さらに、スラスト部材２６は、ハブ２０と一体的に回転するが、その際、フランジ部２６ｅは、第１領域部４０内で回転し、下垂部２６ｃは、第２領域部４２内で回転する。
【００２９】
フランジ部２６ｅは、図２に示すように、スラスト上面２６ａとスラスト下面２６ｂとを有するアキシャル方向に薄い形状を有する。また、下垂部２６ｃは、フランジ部２６ｅの外周側下面にアキシャル方向に延びる。フランジ部２６ｅのスラスト下面２６ｂとハウジング１４の上端部であるハウジング平坦部１４ｄとで第１スラスト動圧発生部ＳＢ１を構成し、フランジ部２６ｅのスラスト上面２６ａと周状張出部１６ｂの下面とで第２スラスト動圧発生部ＳＢ２を構成する。スラスト部材２６は、フランジ部２６ｅと下垂部２６ｃとを結合しており、図２に示すように、アルファベットのＬの大文字を上下逆にしたいわば逆Ｌ字形状の断面を有する。ここで、下垂部２６ｃの内周面２６ｄは、フランジ部２６ｅが形成されている側とは逆側に向かって半径が小さくなるテーパー状を有しており、後述するキャピラリーシール部ＴＳを構成する。このようなスラスト部材２６は、例えば、板状の全属材料にプレス加工等を施すことにより容易かつ安価に形成できる。また、プレス加工等では、スラスト部材２６が小型で薄くなっても良好な寸法精度で作成できる。その結果、回転機器１００の小型化や軽量化に寄与できる。
【００３０】
下垂部２６ｃの外周面は円筒下垂部２０ｂの内周面に接着により固着している。スラスト部材２６は、スラスト動圧発生部を構成する他に、回転体Ｒが固定体Ｓから抜けることを防止する機能を有する。スラスト部材２６は、スリーブ１６の周状張出部１６ｂと半径方向に重複した部分を有し、シャフトの軸方向の可動範囲を制限する。衝撃によって、回転体Ｒと固定体Ｓとが相対的に移動すると、フランジ部２６ｅは周状張出部１６ｂの下面と接触する。その結果、スラスト部材２６は、円筒下垂部２０ｂから外れる方向に応力を受ける。下垂部２６ｃと円筒下垂部２０ｂの接合距離が短いと、接合強度が弱くなるので、小さな衝撃でも、接合が破壊される可能性が高くなる。つまり、下垂部２６ｃと円筒下垂部２０ｂとの接合距離を長くするほど、衝撃に強くなる。
【００３１】
マグネット２４は、外周壁部２０ｃの内周に固着されて、ステータコア１２の外周に狭い隙間を介して対向するように設けられる。また、マグネット２４は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ（ネオジウム−鉄−ボロン）系の材料で形成され、表面には電着塗装やスプレー塗装が施され、内周側は周方向に１２極の駆動用着磁が施されている。
【００３２】
次に、回転機器１００の構成における動圧軸受について説明する。ラジアル方向の動圧軸受は、シャフト２２の外周面２２ｃと、スリーブ１６の円筒部内周面１６ａと、両者の間隙に充填されたオイル等の潤滑剤２８とを含んで構成されるラジアル動圧発生部を含む。ラジアル動圧発生部は、複数の個別ラジアル動圧発生部で構成されている。
第１ラジアル動圧発生部ＲＢ１と第２ラジアル動圧発生部ＲＢ２は、円筒部内周面１６ａと外周面２２ｃとの隙間に設けられて、ラジアル方向の動圧を発生して回転体Ｒを支持する。第１ラジアル動圧発生部ＲＢ１と第２ラジアル動圧発生部ＲＢ２は、対向する外周面２２ｃと円筒部内周面１６ａとの少なくとも一方に動圧を発生させるための第１ラジアル動圧溝、第２ラジアル動圧溝を有する。
【００３３】
一方、スラスト方向の動圧軸受は、図２に示すように、第１スラスト動圧発生部ＳＢ１、第２スラスト動圧発生部ＳＢ２を含む。第１スラスト動圧発生部ＳＢ１は、フランジ部２６ｅのスラスト下面２６ｂとハウジング平坦部１４ｄと、それらのアキシャル方向の間隙に充填された潤滑剤２８とによって形成される。また、第２スラスト動圧発生部ＳＢ２は、フランジ部２６ｅのスラスト上面２６ａと周状張出部１６ｂの下面と、それらのアキシャル方向の間隙に充填された潤滑剤２８によって形成される。
【００３４】
図４は図２のスラスト部材２６の説明図である。図４（Ｂ）は軸方向に沿う断面図、図４（Ａ）は上面図、図４（Ｃ）は下面図である。第１スラスト動圧発生部ＳＢ１、第２スラスト動圧発生部ＳＢ２において、スラスト下面２６ｂには動圧を発生させるためのスパイラル形状のスラスト動圧パターン２６ｈを、スラスト上面２６ａにはヘリングボーン形状のスラスト動圧パターン２６ｇを備えている。スラスト動圧パターン２６ｈの円周５０の周方向に沿った断面形状は、凹部とその間の凸部とを含む連続した折り返し形状をしている。スラスト動圧発生部ＳＢは、回転体Ｒの回転にともなって、この凸部のエッジにより潤滑剤を掻き集めてスラスト動圧を発生させる。このスラスト動圧は全体としては潤滑剤２８をキャピラリーシール部ＴＳから軸受内部に送り込む方向であるポンプイン方向の圧力となる。この圧力は回転体Ｒにアキシャル方向の力、つまり浮上力を作用させる。第１ラジアル動圧発生部ＲＢ１、第２ラジアル動圧発生部ＲＢ２、第１スラスト動圧発生部ＳＢ１，第２スラスト動圧発生部ＳＢ２における間隙に充填された潤滑剤２８は、互いに共用されるとともに、キャピラリーシール部ＴＳによりシールされて外部への漏出が防止されている。
【００３５】
キャピラリーシール部ＴＳは、ハウジング１４の外周面１４ｅとスラスト部材２６の内周面２６ｄとによって構成されている。外周面１４ｅは、上面側から下面側へ向かうにしたがって小径となるような傾斜面を有する。一方、これに対向する内周面２６ｄも、上面側から下面側に向かうにしたがって小径となるような傾斜面を有する。このような構成によって、外周面１４ｅおよび内周面２６ｄは、それらの隙間が上面側から下面側に向かうにしたがって拡がるような、キャピラリーシール部ＴＳを形成する。ここで、キャピラリーシール部ＴＳの途中に、潤滑剤２８と外気との境界面（気液界面）が位置するように、潤滑剤２８の充填量が設定されているので、毛細管現象により潤滑剤２８は、このキャピラリーシール部ＴＳによりシールされる。その結果、潤滑剤２８の外部への漏出が防止されている。つまり、潤滑剤２８は、第１ラジアル動圧発生部ＲＢ１、第２ラジアル動圧発生部ＲＢ２、第１スラスト動圧発生部ＳＢ１、第２スラスト動圧発生部ＳＢ２を形成する空間、ハウジング１４とスラスト部材２６との間の空間、周状張出部１６ｂとハブ２０との間の空間等を含む潤滑剤保持部に充填されることになる。
つまり、ベース部材１０とハブ２０との間に形成される領域に流体動圧軸受の潤滑剤保持部の気液界面が設けられている。
【００３６】
また、前述のごとく、キャピラリーシール部ＴＳは、外側の傾斜面である内周面２６ｄが上面側から下面側に向かうにしたがって小径となるように設定されている。そのため、回転体Ｒの回転にともない、潤滑剤２８には、それが充填された部分の内部方向に移動させる方向の遠心力が作用するので外部への漏出がより確実に防止される。また、連通路Ｉは、ハウジング１４の内周面にアキシャル方向に沿って形成された溝１４ａにより確保される。連通路Ｉにより、第１ラジアル動圧発生部ＲＢ１および第２ラジアル動圧発生部ＲＢ２の両側が連通されているので、ラジアル動圧軸受の圧力バランスが崩れても、すぐに復帰可能であり、全体の圧力バランスが良好に維持される。また、シャフト２２や回転体Ｒに外部から力が加わるなどの外乱によって、第１ラジアル動圧発生部ＲＢ１、第２ラジアル動圧発生部ＲＢ２、スラスト動圧発生部ＳＢにおける動圧のバランスが崩れても、即座に圧力が平均化してバランスが維持される。その結果、固定体Ｓに対する回転体Ｒの浮上量が安定し、信頼性の高い回転機器１００が得られる。
【００３７】
次に、本発明者が比較例の方法の検討により認識した課題について説明する。図８は比較例の生産方法によるスラスト動圧パターン２６ｈの形成過程の模式図である。比較例の方法では、まずスラスト動圧パターン２６ｈの逆形状を形成した金型８０１と置き台（図示せず）を用意する。次に図８Ａに示すようにスラスト部材２６を置き台に狙いを定めて静置する。次に図８Ｂに示すようにスラスト部材２６に上から金型８０１に加圧力を加えて加圧する。次に図８Ｃに示すように金型８０１を開放する。次にスラスト部材２６を置き台から取り出す。この結果、スラスト部材２６は塑性変形して金型８０１の凸部に対応する凹部と、金型８０１の凹部に対応する凸部とを有するスラスト動圧パターン２６ｈが形成される。このときの加圧力は３０ｋＮ〜１００ｋＮとすることで、スラスト動圧パターン２６ｈの形状を１回の加圧で形成している。
【００３８】
図９は上記の比較例の生産方法で形成したスラスト動圧パターン２６ｈの円周５０の周方向に沿った断面形状を示す図である。図９において上側がスラスト動圧パターン２６ｈの段差の凸部である表面側の、下側が凹部である段差の奥側の形状を示している。このスラスト動圧パターン２６ｈは、スラスト部材２６の素材はＳＵＳ３０４で、金型８０１の加圧力は５０ｋＮにて、凸部と凹部の段差は約１２μｍとなるように形成したものである。図９においては、スラスト動圧パターン２６ｈの凸部の形状が崩れ、また凸部の高さにバラツキを生じていることが示されている。また、塑性加工に伴うバリやカエリもみられた。これらを改善するために、金型の加圧力を小さくすると、スラスト動圧パターン２６ｈの凸部の形状の崩れと凸部の高さのバラツキは増大した。また、加圧力を大きくすると、スラスト部材の全体が加圧方向に薄く変形を生じるようになった。これらから、加圧力の調整によっては凸部の形状の崩れや凸部の高さのバラツキを生じる課題は解決されなかった。
【００３９】
次に、本発明者はスラスト動圧パターン２６ｈの凸部の形状の崩れや凸部の高さのバラツキを生じる原因について考察して、以下のような知見を得た。上記のように塑性変形によりスラスト部材にスラスト動圧パターン２６ｈを形成すると、その変形量の数％〜十数％のスプリングバックを生じている。例えば塑性加工で１２μｍの段差の凹凸形状を１回の加圧で形成すると、１μｍから５μｍ程度のスプリングバックが観察される。素材を加圧して応力を加えると塑性変形と弾性変形とが複合して変形する。その後に加圧を開放したときに塑性変形分はそのまま残るが弾性変形分が元に戻ることでスプリングバックを生じている。つまり、スプリングバックによりスラスト動圧パターンの凸部の形状の崩れが生じている。
また、スラスト部材の面には部分ごとに硬度の差や平面度の差などがあり、これらの差によりスプリングバック大きさが小さい部分と大きい部分とを生じる。つまり、１回の加圧による塑性変形でスラスト動圧パターンを形成すると、スラスト部材の部分ごとに段差の凸部の高さにバラツキを生じる。つまり、スラスト動圧パターン２６ｈの凸部の形状の崩れや凸部の高さのバラツキを軽減するためには、塑性加工の際のスプリングバックの影響を抑制することが課題となる。
【００４０】
次に、本実施形態の回転機器の生産方法に係りスラスト部材２６にスラスト動圧パターン２６ｈを形成するパターン形成工程３０１について説明する。図５は本実施形態の生産方法に用いられる動圧パターン製造装置５００の説明図である。動圧パターン製造装置５００は、置き台５０１と、第１の金型５０３と、駆動装置５０６と、可動台５０４と、補助力付与手段５０５と、駆動回路５０７と、ケーブル５０８とを含んで構成される。置き台５０１の上にはスラスト部材２６を静置するように構成されている。第２の金型５０２は置き台５０１とスラスト部材２６の間に配設している。可動台５０４は置き台５０１に対して相対的に上下に移動可能に支持されている。例えば、置き台５０１に固定した支持柱を案内として可動台５０４が上下に移動可能に構成されてもよい。置き台５０１に対して平面的な位置関係の変化が少なく可動台５０４が正確に上下に移動しうる点で好ましい。第１の金型５０３は駆動装置５０６に固定され、駆動装置５０６は可動台５０４に固定されている。第１の金型５０３と駆動装置５０６は可動台５０４の移動に伴い置き台５０１に対して相対的に上下に移動する。補助力付与手段５０５は可動台５０４の置き台５０１とは反対側に配設される。第１の金型５０３を上下方向に移動させると共に、駆動装置５０６の加圧力とは別に補助的な力である補助力を加える。補助力付与手段５０５は可動台５０４を介して第１の金型５０３をスラスト部材２６に接触するように移動させることができる（図５Ｂ参照）。また、補助力付与手段５０５は可動台５０４を介して第１の金型５０３をスラスト部材２６に対して補助力を加える。駆動装置５０６は駆動回路５０７の出力信号により第１の金型５０３に下向きの加圧力を発生する。
【００４１】
ここで、補助力付与手段５０５の作用について説明する。駆動装置５０６は第１の金型５０３に下向きの加圧力を加える際に、反作用により可動台５０４にも反対方向の力を加える。補助力付与手段５０５がない場合には、可動台５０４は、その質量だけではこの反作用によりが浮き上がり、第１の金型５０３を十分に押さえることができない。この結果、段差の刻印にバラツキを生じることがある。補助力付与手段５０５を可動台５０４の置き台５０１とは反対側に配設することにより、補助力付与手段５０５の質量によっても第１の金型５０３を押さえるようになる。このため、反作用による浮き上がりの量は減少し、第１の金型５０３を十分に押さえることができる。この結果、段差の刻印のバラツキを軽減しうる。補助力付与手段５０５としては種々の圧力発生装置を用いることができる。例えば、オイルを油圧シリンダーに導入して油圧により補助力を生じさせる油圧装置を用いてもよい。補助力の制御が容易である点で好ましい。
【００４２】
駆動装置５０６としては油圧、空気圧、電磁力などによる圧力発生手段を採用することができる。しかし、これらの駆動装置は加圧の振幅の精度が低い課題がある。これに対応して、駆動装置５０６は圧電素子を備えるようにしてもよい。この構成によれば、この圧電素子に駆動電圧を印加して加圧力を発生させることができる。また、容易に加圧の振幅を制御でき、小型で簡便に大きな加圧力を確保しうる点で好ましい。
【００４３】
図６は本実施形態スラスト部材２６にスラスト動圧パターン２６ｈの形成過程の模式図である。パターン形成工程３０１では、まず動圧パターン製造装置５００を用意する。スラスト部材２６を被刻印体として置き台５０１に狙いを定めて静置する（図６Ａ）。次にスラスト部材２６に上から第１の金型５０３を接触させる（図６Ｂ）。この状態で駆動装置５０６によって第１の金型５０３をスラスト部材２６に押しつけるように加圧力を加えて加圧し（図６Ｃ）、所定の時間経過後に加圧力を開放する（図６Ｄ）。なお、図６Ｄ、図６Ｆ、図６Ｈ、図６Ｊ、図６Ｌ、図６Ｎにおいては、加圧力の開放状態の理解を容易にするために、スラスト部材２６から第１の金型５０３が離れているように描いているが、現実には接触を維持し続けている場合もある。このときの加圧による塑性変形の量は最終的に所望する段差の例えば１％〜１０％程度になるように加圧力と加圧時間とにより力積を調整する。また併せて金型のストロ−クを調整するようにしてもよい。
【００４４】
パターン形成工程３０１では、サイクルの１回の加圧動作で刻印される段差は、スラスト動圧パターン２６ｈの段差のより小さくなるように加圧力と前記加圧力を加える時間とを調整して設定する。つまり金型が被刻印体に加える力積を調整して塑性変形の量を制御する。塑性変形の量を最終的に所望する段差の１％〜１０％程度に小さくすることで、このときのスプリングバック量は比較例の場合の１／１０〜１／１００程度に小さくできる。このように加圧力を加えて加圧し所定の時間経過後に加圧力を開放する動作を一つのサイクルとして繰り返すことで、スラスト部材は少しずつ力積を受けて徐々に塑性変形を重ねていく（図６Ｅ〜Ｎ）。しかし、サイクルの中に加圧力を開放する時間を設けて、その間にスプリングバックを生じさせて次のサイクルの加圧を受けるから、スプリングバック量は殆ど累積しない。この結果、最終的にスプリングバックの影響を抑制して所望のスラスト動圧パターンが形成される。
【００４５】
図７は本実施形態の方法により形成したスラスト動圧パターン２６ｈの円周５０の周方向に沿って断面形状を測定した図である。図７において上側がスラスト動圧パターン２６ｈの段差の凸部である表面側の、下側が凹部である段差の奥側の形状を示している。このスラスト動圧パターン２６ｈは、スラスト部材２６の素材はＳＵＳ３０４で、駆動装置５０６の加圧力は１ｋＮ、繰り返しのサイクル数は５０、加圧時間と開放時間は共に０．０１秒として、凸部と凹部の段差は約１２μｍとなるように形成したものである。図７の本実施形態では段差の奥側の凹部の形状は表面側の凸部の形状より崩れが小さい。図９の断面形状と比較して、スラスト動圧パターン２６ｈの表面側の凸部の形状の崩れと奥側の凹部の形状の崩れは小さく、急峻なエッジが得られ、凸部の高さのバラツキも小さいことが示されている。必要なスラスト動圧パターン２６ｈの段差の形状を得る加工条件は、上記の加圧力と、加圧時間と、開放時間と、繰り返しのサイクル数とをパラメータとして実験により求めることができる。比較例の場合よりバリやカエリが小さく、これらが回転中に剥がれて軸受隙間に挟まることに起因する障害の可能性が軽減される。また加圧力が小さいから残留ストレスに起因する形状の経時変化が軽減され回転機器の信頼性が高まる。
【００４６】
段差の凹部の表面粗さが大きいと、パターン形成した後の工程でスラスト動圧パターン２６ｈに異物が付着することがある。この場合に、凹部側の表面粗さが大きいと異物が付着し易く除去し難い。また、凹部側に付着した異物は凸部に付着した異物に比べて除去が難しく残留する可能性も高い。凹部側に残留した異物は回転機器１００の性能や寿命に悪影響を及ぼすことがある。これに対応して、スラスト動圧パターン２６ｈは、段差の凹部の表面粗さが段差の凸部の表面粗さより小さくなるように構成してもよい。回転機器１００の性能や寿命への影響が軽減される点で有利である。例えば凹部側の表面粗さはＲｙ０．８μｍ以下にしてもよい。実使用上で回転機器１００の性能や寿命への影響が殆ど無いことが確認されている。また凹部側の表面粗さはＲｙ０．４μｍ以下にしてもよい。回転機器１００の信頼性が一層高まる点で好ましい。
【００４７】
段差の凹部の表面粗さを小さくするには、まず第１の金型５０３の凸部の表面粗さを小さくすることが有効である。例えば、第１の金型５０３の凸部の表面を磨くことで表面粗さをＲｙ０．２μｍ以下にできる。また、スラスト動圧パターン２６ｈを所定の表面粗さとする加工条件は、上記の第１の金型５０３の凸部の表面粗さと、加圧力と、加圧時間と、開放時間と、繰り返しのサイクル数とをパラメータとして実験により求めることができる。
【００４８】
上述のパターン形成工程の中でスラスト部材２６と第１の金型５０３の接触が不安定となることがある。このため、パターン形成工程の間中、補助力付与手段５０５から第１の金型５０３にスラスト部材２６の方向に加圧力とは別に、加圧力より小さな一定の補助力をさらに加えることができる。
【００４９】
この補助力が小さすぎるとパターン形成工程の中でスラスト部材２６と第１の金型５０３の接触状態が不安定となる課題がある。これに対応して、第１の金型５０３が被刻印体であるスラスト部材２６との接触状態を維持することができる大きさの補助力を加えてよい。例えば、この補助力は、５０Ｎ以上にしてもよい。パターン形成工程の中でスラスト部材２６と第１の金型５０３との接触が不安定となる課題が軽減される。この補助力が大きすぎると、補助力によりスラスト部材２６であるスラスト部材２６がつぶれるような変形を生じる課題がある。これに対応して、この補助力は上述の加圧力より十分に小さく設定してよい。スラスト部材２６の変形を抑えうる点で有利である。この補助力はスラスト部材２６に変形を生じさせる力より小さくスラスト部材２６の形状を維持する範囲の大きさに設定してよい。つまり、補助力はスラスト部材２６を変形させないようスラスト部材２６の形状変化を回避する範囲の大きさに設定してパターン形成工程を実行することができる。例えば、補助力は５００Ｎ以下にしてもよい。スラスト部材２６の変形を抑えうる点で一層好ましい。
【００５０】
駆動装置５０６の加圧の振幅を大きくした場合または、駆動装置５０６の加圧力を大きくした場合には、スラスト部材２６の全体が加圧方向につぶれるような変形を生じることがある。スラスト部材２６の全体が加圧方向につぶれるような変形を抑えうる加工条件は、駆動装置５０６の加圧力の大きさと振幅をパラメータとして実験により求めることができる。駆動装置５０６の加圧の振幅がスラスト動圧パターン２６ｈの段差の５倍以下で、駆動装置５０６の加圧力を１０ｋＮ以下にした場合に、上記の変形は実使用上問題とならないレベルに抑えうることが確認されている。駆動装置５０６の加圧の振幅が小さいかまたは加圧力が小さいと、１サイクルの塑性変形量が小さくなり、所望の形状を得るための繰り返しサイクル数が多くなる。繰り返しサイクル数が多くなると加工時間も長くなり作業性が悪化する。駆動装置５０６の加圧の振幅がスラスト動圧パターン２６ｈの段差の０．５倍以上で、駆動装置５０６の加圧力を０．１ｋＮ以上にした場合に、作業性の悪化は実用上問題とならないレベルに抑えうる。また、駆動装置５０６の加圧の振幅がスラスト動圧パターン２６ｈの段差の１〜２倍の範囲で、駆動装置５０６の加圧力を０．５ｋＮ〜５ｋＮにすると、上記の変形を抑えながら良好な作業性を確保しうる点で有利である。
【００５１】
スラスト動圧パターン２６ｈの回転時の損失抵抗を軽減したい課題がある。このためにはスラスト動圧パターン２６ｈの段差を所望する所定の形状に形成することが有効である。このためにはスラスト部材２６の刻印された段差の形状のバラツキを軽減すると共に段差の凹部の表面粗さを小さくすることが重要である。一方、パターン形成工程において１サイクル当たりの加圧時間を短くするとスラスト部材に与える力積が小さくなりスプリングバックの影響により変形不足を生じ段差の形状のバラツキが大きくなる。また、スラスト部材２６に第１の金型を接触させている時間が短いと刻印した段差の凹部の表面粗さが大きくなる傾向を確認している。これらに対応して、スラスト動圧パターン２６ｈの段差を所望する所定の形状に形成するためのパターン形成工程の条件は、スラスト部材２６に第１の金型を接触させる時間と１サイクル当たりの加圧時間とをパラメータとして実験により求めることができる。例えば、パターン形成工程は、スラスト部材２６に第１の金型を接触させる時間は３秒以上でサイクルの１回当たりの加圧時間は０．００１秒以上の範囲にして実行することができる。段差の形状のバラツキが軽減され段差の凹部の表面粗さも小さくしうる点で有利である。なお、スラスト部材２６に第１の金型を接触させる時間を５秒以上にすることで段差の凹部の表面粗さのバラツキを抑えうる点で好ましい。スラスト部材２６に第１の金型を接触させる時間や１サイクル当たりの加圧時間を長くすると、所望の形状を得るための加工時間が長くなり作業性が悪化する。このため、スラスト部材２６に第１の金型を接触させる時間は２０秒以下で１サイクル当たりの加圧時間は０．１秒以下の範囲にして実行することができる。作業性の悪化を抑えうる点で好ましい。
【００５２】
加圧力を開放する時間が短いと、金型の慣性により１回ごとのスプリングバックが不十分となり、スプリングバックが累積してスラスト動圧パターンの凸部の形状の崩れや凸部の高さのバラツキを生じる。１サイクル当たりの開放時間を０．００１秒以上とすることで上記の崩れやバラツキを抑えうる点で有利である。開放時間が長くなると所望の形状を得るための加工時間が長くなり作業性が悪化する。１サイクル当たりの開放時間を０．１秒以下とすることで作業性の悪化を抑えうる点で有利である。
【００５３】
繰り返しのサイクル数が少ないと、１サイクル当たりのスプリングバックが大きくなり、スプリングバックによるスラスト動圧パターンの凸部の形状の崩れや凸部の高さのバラツキを生じる。繰り返しのサイクル数を１０以上とすることでこのような形状の崩れや凸部の高さのバラツキを抑えうる点で有利である。繰り返しのサイクル数が多くなると加工時間が長くなり作業性が悪化する。繰り返しのサイクル数を１０００以下とすることで作業性の悪化を抑えうる点で有利である。また、繰り返しのサイクル数は２０〜２００とすることで形状の崩れや凸部の高さのバラツキを抑えながら良好な作業性を確保できる点で一層有利である。
【００５４】
次にスラスト部材２６を置き台から取り出して、バリ様物除去工程３０２に移動する。スラスト部材２６のスラスト動圧パターン２６ｈの凸部や凹部の表面には、完全には剥離せず、弱くつながっている部分であるバリ様物が残ることがある。このようなスラスト部材２６を回転機器１００に組み込むと、このバリ様物に潤滑剤の動圧が加わり、繰り返しストレスを受けることで金属疲労によりやがて折れて分離する。この分離した部分が軸受隙間に挟まると軸受を傷付けたりして、最悪の場合は回転障害の原因となる。つまり、このバリ様物に起因して回転機器１００の寿命が制限される課題がある。これに対応して、パターン形成工程の後に、段差を刻印したスラスト部材２６の表面に弱くつながっているバリ様物を剥がして除く工程をさらに含むようにしてもよい。つまり、スラスト動圧パターン２６ｈの表面のバリ等の弱くつながっている部分を予め剥がして除くことによりストレスに耐え得る性質を確保することができる。
【００５５】
バリ様物を剥がして除く工程としては、例えば段差を刻印した後にこのバリ様物に衝撃又は交番振動を加え、金属疲労により折って分離する方法を用いることができる。この方法は、バリ様物のうち寿命に影響するものを効果的に除去しうる点で有利である。バリ様物のうち、衝撃又は交番振動を受けても分離せずに残ったものは、将来潤滑剤の動圧を受けても分離する可能性は低いからである。バリ様物のうち寿命に影響するものを除去するための条件は、予め定めた回転機器１００の寿命に対応するストレスに耐え得る性質を確保するよう、バリ様物に印加する交番振動の周波数と振幅と印加する時間とをパラメータにして実験により定めることができる。例えば粉体や液体や気体を媒体として直接的にバリ様物に衝撃又は交番振動を加える方法は、効率的にバリ様物を除去しうる点で有利である。また、段差を刻印したスラスト部材２６に衝撃又は交番振動を加えることで、間接的にバリ様物に衝撃又は交番振動を加える方法を用いることができる。媒体を用いないので作業の手間がかからない点で有利である。
【００５６】
また、スラスト部材２６にプレス油や分離したバリ様物などの異物が付着している場合はこれ除去する。例えばスラスト部材２６を洗浄液に漬して洗浄してもよい。この結果、異物の付着に起因して回転機器の寿命が制限される課題が軽減される。
【００５７】
次にスラスト部材は第１検査工程３０３に移動する。第１検査工程３０３ではスラスト部材２６に刻印されたスラスト動圧パターン２６ｈの段差を検査する。つまりスラスト動圧パターン２６ｈの凸部の形状の崩れや凸部の高さを予め定めた基準と比較する。上述の工程でスラスト動圧パターン２６ｈの不良品が発生した場合もこれを除去できる点で有利である。この検査には例えば工具顕微鏡や形状測定器などを用いることができる。
【００５８】
段差を刻印したスラスト部材２６のスラスト動圧パターン２６ｈの凹部である段差の奥側の面の表面粗さ及び段差の凸部である表面側の面の表面粗さが大きいと、スラスト動圧パターン２６ｈの回転時の抵抗による損失が増大することがある。また、起動／停止時の低速回転中にスラスト部材２６が固定体の対向部分に接触する際に、表面粗さが大きいと、固定体の対向部分の表面を傷付けて、いわゆる起動／停止寿命が短くなることがある。これに対応して、パターン形成工程の後に、スラスト部材２６のスラスト動圧パターン２６ｈの段差の凹部の表面粗さと、スラスト動圧パターン２６ｈの段差の凸部の表面粗さの少なくとも何れかを計測する工程をさらに含むようにしてもよい。このような表面粗さは周方向に沿って計測することができる。より具体的には、計測した表面粗さが所定の基準値よりも大きい場合、そのスラスト部材２６は基準を満たさないスラスト部材２６とする。基準を満たさないと判断されたスラスト部材２６は除去される。例えば、所定の基準値はＲｙ１．６μｍとしてもよい。この基準値で検査したスラスト部材２６のスラスト動圧パターン２６ｈの回転時の抵抗による損失は実使用上問題とならないことを確認している。また、所定の基準値はＲｙ０．８μｍとしてもよい。この基準値で検査したスラスト部材２６の起動／停止寿命は実使用上問題とならないことを確認している。
【００５９】
スラスト動圧パターン２６ｈの段差の表面粗さを計測する方法としては、例えば針状の接触子をスラスト動圧パターン２６ｈの段差上で摺動させて計測する方法を用いることができる。しかし、接触子が摺動することでスラスト動圧パターン２６ｈの段差にバリ様物を生じることがある。スラスト部材２６を回転機器１００に組み込んだ後にバリ様物が分離して軸受隙間に挟まると回転機器１００の寿命が制限されることがある。これに対応して、表面粗さは、スラスト動圧パターン２６ｈの段差にレーザー光線を照射し、その反射光をセンサーで検出してその出力信号に応じて計測する方法を用いることができる。回転機器１００の寿命が制限される課題が軽減される。この際、スラスト部材２６を回転させながら計測するようにしてもよい。周方向に沿ってスラスト部材２６全体の表面粗さを計測しうる点で好ましい。
【００６０】
次にスラスト部材２６は軸受ユニット組立工程３０４に移動する。軸受ユニット組立工程３０４では、スラスト部材２６を軸受ユニットに組み込む。さらに軸受ユニットには潤滑剤が注入される。
【００６１】
次に軸受ユニットは回転機器組立工程３０５に移動する。回転機器組立工程３０５では、軸受ユニットを回転機器に組み込む。
【００６２】
次に回転機器は時効処理工程３０６に移動する。スラスト動圧パターン２６ｈを形成したスラスト部材２６はその加工部分に応力歪みが残ることがある。このようなスラスト部材を組み込んだ回転機器は長期間使用していると、この歪みが開放されてスラスト動圧パターン２６ｈが僅かながら変形する経時変化を生じることがある。スラスト動圧パターン２６ｈが変形すると、所望のスラスト動圧を発生せず、最悪回転機器の回転が乱れてその寿命を短くする可能性がある。このためスラスト部材を組み込んだ回転機器を時効処理するようにする。例えば、回転機器を８０℃〜９０℃の清浄空気を満たした高温槽に６０分〜１２０分の時間静置することができる。時効処理で加速して応力歪みを開放させる。
【００６３】
次に回転機器１００は第２検査工程３０７に移動する。第２検査工程３０７では、時効処理した回転機器１００について、回転体の固定体に対する高さを確認して異常品を除去する。スラスト動圧パターン２６ｈの応力歪みに起因して回転機器１００の寿命が短くなる課題が軽減される。第２検査工程３０７は第１計測工程と、第２計測工程と、除去工程と、を含む。第１計測工程では、回転機器１００の非回転時の回転軸方向における回転体の固定体に対する第１高さｈ１を計測する。第２計測工程では、所定の速度における回転時の回転軸方向における回転体の固定体に対する第２高さｈ２を計測する。所定の速度は例えば５４００（ｒ／ｍ）としてもよい。回転体が回転することによりスラスト動圧パターン２６ｈが潤滑剤２８にスラスト方向の動圧を生じさせるから、回転体は浮上して第２高さｈ２は大きくなる。
【００６４】
除去工程では、時効処理された回転機器１００について、計測された第１高さｈ１と計測された第２高さｈ２とを基に検査をする。より具体的には、第１高さｈ１と第２高さｈ２との差が所定の基準範囲にない場合、その回転機器１００は基準を満たさない回転機器１００とする。基準を満たさないと判断された回転機器１００は除去される。第１高さｈ１と第２高さｈ２の差（ｈ２−ｈ１）が小さすぎる回転機器１００は、高温環境で潤滑剤２８の粘度が低くなった場合に浮上不足で回転体と固定体の一部が接触する可能性が高くなる。このため例えば、第１高さｈ１と第２高さｈ２の差（ｈ２−ｈ１）が５μｍに満たない回転機器１００を不良品として除去してもよい。また、第１高さｈ１と第２高さｈ２の差（ｈ２−ｈ１）が大きすぎる回転機器１００は、低温環境で潤滑剤２８の粘度が高くなった場合に過浮上で回転体と固定体の一部が接触する可能性が高くなる。これに対応して、例えば、第１高さｈ１と第２高さｈ２の差（ｈ２−ｈ１）が１５μｍを超える回転機器１００を不良品として除去してもよい。この結果、回転機器１００の使用可能な温度範囲が広くなる点で有利である。
【００６５】
スラスト部材２６を形成する金属材料は、その母材の製造ロットごとに硬度が異なることがある。母材の硬度が異なると所望の精度で加工するための加工条件も異なる。このため、母材ごとに最適の加工条件を求めるために試し打ち工程を追加することがあり、その分生産効率が悪くなる。またスラスト動圧パターン２６ｈの凸部の形状のバラツキが増大して動圧のバラツキも大きくなる。これに対応して、スラスト部材２６の硬度を安定させるように、刻印する工程の前にスラスト部材２６の母材を熱処理する工程をさらに含むようにしてもよい。例えば、スラスト部材２６の母材を８００℃〜１１００℃の雰囲気中で６０分〜１８０分静置して加熱した後急冷する熱処理を施すことにより、その硬度が安定する。この結果、母材ごとに最適の加工条件を求めるための試し打ち工程が殆ど必要なくなる。また母材の硬度が異なることに起因して動圧のバラツキが増える課題が軽減される。
【００６６】
加圧時間と加圧力を開放する時間とは別々に設定することもできる。しかし加圧時間と加圧力を開放する時間とが異なると、駆動装置５０６を駆動する信号が複雑となる。このような複雑な信号を発生するために駆動回路５０７が大型化する課題がある。これに対応して、加圧力を開放する時間は加圧時間とほぼ同じになるように構成してもよい。この結果、単純な交流信号により駆動装置５０６を駆動できるから、前述の課題が軽減される。なお、ほぼ同じとしているのは、駆動回路の電気的特性や装置の機械的特性の差異等によって僅かに時間差が生じる場合も含む意味である。
【００６７】
スラスト部材の両面にスラスト動圧パターン２６ｇ、２６ｈを形成する場合に、別々の工程で形成する方法がある。しかしこの方法では先に形成したパターンが後のパターン形成時に変形する課題がある。これに対応して、パターン形成工程は、置き台５０１とスラスト部材２６との間に第２の金型５０２をさらに配設して行われるようにしてもよい。この結果、スラスト部材２６の両面に同時にスラスト動圧パターン２６ｇ、２６ｈを形成できるため、前述の変形が軽減される。
この場合に、第２の金型５０２のスラスト動圧パターン２６ｇに対応する凹部と凸部の段差は、第１の型のスラスト動圧パターン２６ｈに対応する凹部と凸部の段差は、第１の型のスラスト動圧パターン２６ｈに対応する凹部と凸部の段差と異なるものとすることができる。スラスト動圧パターン２６ｇ、２６ｈのそれぞれについて所望の動圧に対応する最適の段差を形成し得る点で好ましい。
【００６８】
さらにスラスト部材の平面度を向上する場合には、パターン形成工程の後にスラスト部材２６のスラスト動圧パターン２６ｈの表面を均して平坦にする工程をさらに含むようにしてもよい。例えば、平面形状の金型でプレス加工することができる。
【００６９】
本実施形態の回転機器をディスク駆動装置とする場合には、回転機器は記録ディスクが載置されるべきハブをさらに備え、スラスト部材はハブと一体に形成されたものであってもよい。この場合ハブと一体に形成されたスラスト部材を被刻印体としてスラスト動圧パターンを形成する。スラスト部材とハブとを別個に構成する場合より、組立の手間が減り、またディスク駆動装置の薄型化に有利である。
【００７０】
本実施形態の上述の説明では回転部材であるスラスト部材２６を被刻印体として説明してきたが、固定部材であるスリーブ１６を被刻印体としてスラスト動圧パターンを形成する場合も同様である。
【００７１】
実施の形態では、回転機器はハードディスクドライブ装置に搭載されて記録ディスクを駆動するブラシレスモータについて説明したが、これに限られない。例えば、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）装置、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）装置等の光学ディスク記録再生装置に搭載されるディスク駆動モータ等であってもよい。
【００７２】
本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得られる。
【符号の説明】
【００７３】
１０ａ  円筒部、  １４  ハウジング、  １４ｃ  円筒部、  １４ｅ  外周面、  １６  スリーブ、  １６ｃ  円筒部、  ２０  ハブ、  ２０ｂ  円筒下垂部、  ２０ｃ  外周壁部、  ２２  シャフト、  ２２ｃ  外周面、  ２６  スラスト部材、  ２６ｃ  下垂部、  ２６ｄ  内周面、  ２８  潤滑剤、  １００  回転機器、  １２０  記録ディスク、  ＲＢ  ラジアル動圧発生部、  ３０１  パターン形成工程、  ３０２  バリ様物除去工程、  ３０３  第１検査工程、  ３０４  軸受ユニット組立工程、  ３０５  回転機器組立工程、  ３０６  時効処理工程、  ３０７  第２検査工程、  ５００  動圧パターン製造装置、  ５０１  置き台、  ５０２  第２の金型、  ５０３  第１の金型、  ５０４  可動台、  ５０５  補助力付与手段、  ５０６  駆動装置、  ５０７  駆動回路、  ５０８  ケーブル
【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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