(57)【要約】【課題】工数をかけずに製造されて低コスト化を図ることができると共に、回転時の安定性が向上して高品質化及び信頼性の向上化を図ること。【解決手段】軸受スリーブ１１が、金属材料により軸体を内部に挿入させるように円筒状に形成され、半径方向外方に張り出したフランジ部１５ｂを一端側に有するスリーブ本体１５と、フランジ部の端面１５ｃに形成された凹部１７と、成型材料により凹部を埋めるように成型され、表面が端面に対して面一とされた成型部１６と、該成型部と同一のタイミングで成型部の表面に成型加工され、軸体の回転時に軸体との間で流体動圧を発生させる動圧溝１８と、を有している動圧軸受装置を提供する。【選択図】図４
2008208944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転する軸体と、
流体を間に介在させて前記軸体を流体の動圧作用を利用して回転可能に支持する軸受スリーブと、を備える動圧軸受装置であって、
前記軸受スリーブは、
金属材料により前記軸体を内部に挿入させるように円筒状に形成され、半径方向外方に張り出したフランジ部を一端側に有するスリーブ本体と、  
前記フランジ部の端面に形成された凹部と、
成型材料により前記凹部を埋めるように成型され、表面が前記端面に対して面一とされた成型部と、
該成型部と同一のタイミングで成型部の表面に成型加工され、前記軸体の回転時に軸体との間で流体動圧を発生させる動圧溝と、を有していることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動圧軸受装置において、
前記端面に対向する前記フランジ部の背面側にも、前記凹部、前記成型部及び前記動圧溝がそれぞれ設けられていることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の動圧軸受装置において、
前記凹部の底面には、複数の溝部が形成され、
前記成型部は、前記複数の溝部内に入り込んだ状態で成型されていることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項４】
請求項３に記載の動圧軸受装置において、
前記溝部は、深くなるにつれて開口幅が漸次大きくなるように形成されていることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の動圧軸受装置において、
前記成型材料は、金属ガラスであることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の動圧軸受装置と、
前記軸体に保持された環状の永久磁石と、
該永久磁石の周囲を囲むように配され、永久磁石の外周面に対向する歯極部を周方向に複数有するステータコアと、複数の歯極部の周囲に巻回されたコイルとを有するステータと、を備えていることを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項６に記載のモータと、
前記軸体に設けられ、各種情報を記録可能な記録媒体を保持する保持部と、を備えていることを特徴とする記録媒体駆動装置。
【請求項８】
流体を間に介在させて、軸線回りに回転する軸体を流体の動圧作用を利用して回転可能に支持する軸受スリーブを製造する方法であって、
金属材料により前記軸体を内部に挿入させるように円筒状に形成され、半径方向外方に張り出したフランジ部を一端側に有するスリーブ本体を用意した後、前記フランジ部の端面に凹部を形成する凹部形成工程と、
平坦面を有する第１の金型と、該第１の金型に対して接近離間可能に配された第２の金型とを用意した後、平坦面に動圧溝の形状に沿ってパターニングした凸部を形成する凸部形成工程と、
成型材料を間に介在させた状態で、前記端面を前記平坦面側に向けて前記スリーブ本体を前記第１の金型上に載置するセット工程と、
セットされた前記スリーブ本体を前記第２の金型で前記第１の金型に押し付けながら前記成型材料を成型加工すると共に前記凸部を成型材料に転写させて、前記凹部を埋めた状態で表面が前記端面に対して面一とされた成型部と、該成型部の表面に形成されて前記軸体の回転時に軸体との間で流体動圧を発生させる動圧溝とを、それぞれ同一タイミングで成型する成型工程と、を行うことを特徴とする軸受スリーブの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の軸受スリーブの製造方法において、
前記凹部形成工程の際に、前記端面に対向する前記フランジ部の背面側にも前記凹部を形成し、
前記凸部形成工程の際に、前記第２の金型の表面に前記凸部を形成し、
前記セット工程の際に、前記スリーブ本体と前記第２の金型との間に前記成型材料を介在させることで、前記フランジ部の背面側に形成された凹部内に前記動圧溝が形成された前記成型部を、前記成型工程時に同一タイミングで成型することを特徴とする軸受スリーブの製造方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の軸受スリーブの製造方法において、
前記凹部形成工程の際に、前記凹部の底面に前記成型材料が入り込む複数の溝を形成する溝部形成工程を行うことを特徴とする軸受スリーブの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の軸受スリーブの製造方法において、
前記溝部形成工程の際に、深くなるにつれて開口幅が漸次大きくなるように前記溝部を形成することを特徴とする軸受スリーブの製造方法。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか１項に記載の軸受スリーブの製造方法において、
前記成型材料として、金属ガラスを用いることを特徴とする軸受スリーブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の動圧作用を利用する動圧軸受装置、該動圧軸受装置を有するモータ及び該モータを有する記録媒体駆動装置、並びに、動圧軸受装置を構成する軸受スリーブの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク等の記録媒体を駆動するモータは、様々なものが知られているが、これらモータには回転時の安定性の向上化、高速化、低コスト化、低騒音化等が要求されている。これら各種の要求を満たすために、様々な対策が考えられているが、その１つとして
オイル等の流体を利用した動圧軸受装置（ＦＤＢ：Fluid Dynamic Bearing）を利用する方法が知られている。
【０００３】
この動圧軸受装置は、軸線回りに回転する軸体と、流体の動圧作用を利用して軸体を回転可能に支持する軸受スリーブとを備えたものである。一般的に軸体の外周面或いは軸受スリーブの内周面には、ラジアル用の動圧溝が形成されている。これにより、軸体が回転した際に動圧溝に沿って流体が流れて圧力が高まり、ラジアル方向の力が支持されるようになっている。また、軸受スリーブの端面或いは軸体の端面には、スラスト用の動圧溝が形成されている。これにより、軸体が回転した際に動圧溝に沿って流体が流れて圧力が高まり、スラスト方向の力が支持されるようになっている。その結果、流体を介して軸体を支持することができ、該軸体を滑らかに回転させることができるようになっている。
【０００４】
ところで、上述した軸体及び軸受スリーブは、通常ステンレス等の金属材料によって高精度に加工されている。これは、回転ムラや振動、異音等を極力なくして滑らかな回転を実現するためである。特に近年のモータの小型化に応じて動圧軸受装置自体も非常に小型化が進んでいる。そのため、上述した不具合を防止するため、動圧軸受装置を高精度に製造することが求められている。従って、外形精度だけでなく、動圧溝に関してもやはり高精度に形成することが重要である。
【０００５】
ここで、動圧溝を形成する場合には、通常、転造による塑性加工を行っている。ところが、この転造を利用した加工では、微小なサイズの動圧溝を形成することが困難であり、小型になるにつれて精度が悪くなってしまっていた。また、塑性加工であるので動圧溝を形成した後、動圧溝の周囲にどうしても盛り上がりが発生してしまうものであった。そのため、その部分を平坦化加工する手間が必要であった。よって、製造工数が増えてしまい、高コスト化に繋がってしまうものであった。
【０００６】
また、転造ではなく、エッチング加工を利用して動圧溝を形成する方法も知られている。ところが、このエッチング加工は、手間のかかる作業であり、やはり同様に製造工数がかかってしまい、高コスト化に繋がってしまうものであった。また、動圧溝の深さのばらつきが大きいものであった。
【０００７】
そこで、図１２に示すように、円筒状に形成された金属材３１に樹脂材３２をインサート成型することで軸体３０を構成し、樹脂材３２の部分にスラスト用の図示しない動圧溝を形成する方法が知られている（特許文献１参照）。具体的にこの動圧溝は、樹脂材３２を射出成型したフランジ部３２ａの両端面３２ｂにそれぞれ形成されている。この方法によれば、樹脂材３２を射出成型するだけで動圧溝を形成できるので、上述した平坦化加工等が不要である。よって、手間がかからず余計な製造工数を削減でき、低コスト化を図ることができる。
【特許文献１】特開２００５−９８３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、金属材３１に樹脂材３２をインサート成型する従来の方法では、まだ以下の課題が残されている。
即ち、樹脂材３２は、金属材３１にインサート成型されているが、フランジ部３２ａとなる部分が金属材３１の一端側から外側に完全に露出した状態となっている。つまり軸体３０は、フランジ部３２ａとなっている一端側が全て樹脂材３２でのみ形成されている。そのため、このフランジ部３２ａは、樹脂材３２を成型する際の金型の成型精度に依存してしまうものであった。ところが、金型の成型精度は、もともとばらつき大きく、使用頻度にも影響されるので高い精度を要求できない。上述したように、動圧軸受装置を構成する軸体３０及び軸受スリーブはそれぞれ高い寸法精度が要求されるが、金型の成型精度に影響されてしまうフランジ部３２ａにその高い精度を求めることは困難である。そのため、フランジ部３２ａの端面３２ｂと金属材３１の外周面とが直角になり難く、高い直角度を得ることができなかった。また、フランジ部３２ａの厚み精度や平行度に関しても同様に高い精度を期待することができなかった。その結果、軸体３０が回転した際に、回転ムラ、振動や異音等が発生する恐れがあった。
【０００９】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、工数をかけずに製造されて低コスト化を図ることができると共に、回転時の安定性が向上して高品質化及び信頼性の向上化を図ることができる動圧軸受装置、該動圧軸受装置を有するモータ、該モータを有する記録媒体駆動装置、並びに、動圧軸受装置を構成する軸受スリーブの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る動圧軸受装置は、軸線回りに回転する軸体と、流体を間に介在させて前記軸体を流体の動圧作用を利用して回転可能に支持する軸受スリーブと、を備える動圧軸受装置であって、前記軸受スリーブが、金属材料により前記軸体を内部に挿入させるように円筒状に形成され、半径方向外方に張り出したフランジ部を一端側に有するスリーブ本体と、前記フランジ部の端面に形成された凹部と、成型材料により前記凹部を埋めるように成型され、表面が前記端面に対して面一とされた成型部と、該成型部と同一のタイミングで成型部の表面に成型加工され、前記軸体の回転時に軸体との間で流体動圧を発生させる動圧溝と、を有していることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明に係る動圧軸受装置においては、軸体が回転すると、軸体と軸受スリーブとの間に介在されている流体が動圧溝に沿って流れ、動圧作用により圧力が高まる。即ち、流体動圧が発生する。これにより、回転時に生じるスラスト方向の力を支持することができ、軸受スリーブによって軸体を非接触状態で軸支することができる。
【００１２】
ところで軸受スリーブは、ステンレス等の金属材料により形成されたスリーブ本体と、各種の成型材料（例えば、樹脂や焼結金属）により、成型材料の種類に適した成型加工によって成型された成型部とで構成されている。特に、従来の転造加工やエッチング加工とは異なり、成型加工するだけで動圧溝が形成された成型部を容易に得ることができる。よって、転造加工で必要であった平坦化加工が不要であり、また、エッチング加工のように手間がかかることがない。従って、工数をかけずに製造することができ、低コスト化を図ることができる。
【００１３】
しかも、成型部はフランジ部の端面に形成された凹部内だけに成型されている。つまり、フランジ部自体が樹脂材で成型されていた従来のものとは異なり、フランジ部を含むスリーブ本体は、金属材料によって一体的に形成されている。よって、スリーブ本体の内周面とフランジ部の端面との直角度は、成型精度等に何ら影響されず、金属部品であるスリーブ本体の加工精度に依存する。従って、フランジ部を樹脂材で成型する場合に比べて、高い直角度を確保することができる。また、フランジ部の端面と該端面に対向する背面との平行度に関しても、フランジ部を樹脂材で成型する場合に比べて高い平行度を確保することができる。更に、成型部の表面は、フランジ部の端面に対して面一に成型されているので、この成型部の表面とスリーブ本体の内周面との直角度に関しても高い直角度を確保することができる。
【００１４】
これらのことから、軸体が回転した際に、回転ムラ、振動や異音等が発生することを極力防止することができる。よって、回転特性が向上し、安定性を高めることができる。従って、品質及び信頼性を向上することができる。
【００１５】
また、本発明に係る動圧軸受装置は、上記本発明の動圧軸受装置において、前記端面に対向する前記フランジ部の背面側にも、前記凹部、前記成型部及び前記動圧溝がそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明に係る動圧軸受装置においては、フランジ部の端面だけでなく端面に対向する背面側にも動圧溝が設けられているので、フランジ部の両面に流体動圧を発生させて、フランジ部を間に挟んだ２箇所でスラスト方向の力を支持することができる。従って、軸体をより安定した状態で軸支することができる。
【００１７】
また、本発明に係る動圧軸受装置は、上記本発明の動圧軸受装置において、前記凹部の底面には、複数の溝部が形成され、前記成型部が、前記複数の溝部内に入り込んだ状態で成型されていることを特徴とするものである。
【００１８】
この発明に係る動圧軸受装置においては、成形時に、成型材料が複数の溝部内に入り込むので、スリーブ本体と成型材料との接触面積を増大させて密着度を高めることができる。しかも、これら複数の溝部に入り込んだ状態で成型材料が成型されるので、成型部をより強固に保持することができる。従って、軸体の回転動作による影響や、衝撃等の影響や、温度変化等の影響を受けたとしても、成型部の剥離やずれ等が生じ難い。その結果、耐衝撃性や温度特性等を向上することができ、信頼性をより向上することができる。
【００１９】
また、本発明に係る動圧軸受装置は、上記本発明の動圧軸受装置において、前記溝部が、深くなるにつれて開口幅が漸次大きくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
この発明に係る動圧軸受装置においては、深くなるにつれて漸次開口幅が大きくなるように複数の溝部が形成されているので、成型部はアンカー効果によりこれら溝部から抜け難くなる。従って、成型部をさらに強固に保持することができる。
【００２１】
また、本発明に係る動圧軸受装置は、上記本発明のいずれかの動圧軸受装置において、前記成型材料が、金属ガラスであることを特徴とするものである。
【００２２】
この発明に係る動圧軸受装置においては、成型部が非晶質（アモルファス）な金属ガラスにより成型されているので、成型部の機械的強度をより向上させることができる。即ち、金属ガラスは、液体状態のように結晶構造を持たずに原子配列がランダムに詰まった形で固体化する特性を有しているので、結晶合金等に存在する特定の滑り面が無い。従って、機械的強度をより向上することができる。また、金属ガラスは、構造、組成が均質であり粒界も無いため、耐食性に優れている。これらのことから、成型部の耐久性をより向上することができる。
更に、金属ガラスは、転写性に優れているうえ、過冷却液体領域があるため成形時の収縮を考慮する必要がない。そのため、動圧溝をより高精度に成型することができる。従って、軸体をさらに安定に回転させることができ、さらなる高品質化及び信頼性の向上化を図ることができる。
【００２３】
また、本発明に係るモータは、上記本発明のいずれかの動圧軸受装置と、前記軸体に保持された環状の永久磁石と、該永久磁石の周囲を囲むように配され、永久磁石の外周面に対向する歯極部を周方向に複数有するステータコアと、複数の歯極部の周囲に巻回されたコイルとを有するステータと、を備えていることを特徴とするものである。
【００２４】
この発明に係るモータにおいては、コイルに電流を流すと歯極部（ティース）が励磁されて磁界が発生する。この磁界により、永久磁石は軸体と共に軸線回りに回転する。特に、回転時の安定性及び回転特性に優れ、品質及び信頼性が向上した動圧軸受装置を備えているので、モータ自体の品質及び信頼性を向上することができる。また、低コスト化された動圧軸受装置でもあるので、モータ自体の低コスト化を図ることができる。
【００２５】
また、本発明に係る記録媒体駆動装置は、上記本発明のモータと、前記軸体に設けられ、各種情報を記録可能な記録媒体を保持する保持部と、を備えていることを特徴とするものである。
【００２６】
この発明に係る記録媒体駆動装置においては、品質及び信頼性が向上したモータを備えているので、記録媒体を安定且つ滑らかに回転させることができ、同様に装置全体の品質及び信頼性を向上することができる。また、低コスト化も図ることができる。
【００２７】
また、本発明に係る軸受スリーブの製造方法は、流体を間に介在させて、軸線回りに回転する軸体を流体の動圧作用を利用して回転可能に支持する軸受スリーブを製造する方法であって、金属材料により前記軸体を内部に挿入させるように円筒状に形成され、半径方向外方に張り出したフランジ部を一端側に有するスリーブ本体を用意した後、前記フランジ部の端面に凹部を形成する凹部形成工程と、平坦面を有する第１の金型と、該第１の金型に対して接近離間可能に配された第２の金型とを用意した後、平坦面に動圧溝の形状に沿ってパターニングした凸部を形成する凸部形成工程と、成型材料を間に介在させた状態で、前記端面を前記平坦面側に向けて前記スリーブ本体を前記第１の金型上に載置するセット工程と、セットされた前記スリーブ本体を前記第２の金型で前記第１の金型に押し付けながら前記成型材料を成型加工すると共に前記凸部を成型材料に転写させて、前記凹部を埋めた状態で表面が前記端面に対して面一とされた成型部と、該成型部の表面に形成されて前記軸体の回転時に軸体との間で流体動圧を発生させる動圧溝とを、それぞれ同一タイミングで成型する成型工程と、を行うことを特徴とするものである。
【００２８】
この発明に係る軸受スリーブの製造方法においては、凹部形成工程、凸部形成工程、セット工程、成型工程を行うことで、動圧軸受装置を構成する軸受スリーブを製造することができる。
まず、ステンレス等の金属材料により形成されたスリーブ本体を用意する。この際、フランジ部自体が樹脂材で成型されていた従来のものとは異なり、フランジ部を含むスリーブ本体自体が金属材料によって一体的に形成されているものを用意する。そして、フランジ部の端面に凹部を形成する。
【００２９】
この凹部形成工程と同時或いは前後のタイミングで、研磨された平坦面を有する第１の金型と、該第１の金型に対して接近離間可能な第２の金型とを用意する。そして、第１の金型の平坦面に、動圧溝の形状に沿ってパターニングした凸部を形成する。
この凸部形成工程と上述した凹部形成工程とが終了した後、スリーブ本体を第１の金型と第２の金型との間にセットするセット工程を行う。即ち、フランジ部の端面を凸部が形成された平坦面に向けた状態で、スリーブ本体を第１の金型上に載置する。この際、スリーブ本体と第１の金型との間に成型材料を介在させておく。これにより、凹部と凸部との間に成型材料が介在された状態となる。
【００３０】
このセット工程後、セットされたスリーブ本体を第２の金型で第１の金型に押し付けながら成型材料を成型加工すると共に、凸部を成型材料に転写させる成型工程を行う。この成型工程を行うことで、凹部を埋めた状態で成型材料を成型することができ、成型部を得ることができる。しかも、スリーブ本体を押し付けているので、フランジ部の端面は研磨された平坦面に接触している。そのため、成型部の表面をフランジ部の端面に対して確実に面一にすることができると共に、表面粗さを良好にすることができる。更には、成形時に凸部が転写されるので、成型部の表面に動圧溝を高精度に成型することができる。
そして最後に、第１の金型と第２の金型とを離間させることで、スリーブ本体の凹部内に動圧溝を有する成型部が成型された軸受スリーブを製造することができる。
【００３１】
特に、従来の転造加工やエッチング加工とは異なり、成型材料を成型加工するだけで動圧溝が形成された成型部を得ることができる。よって、転造加工で必要であった平坦化加工が不要であり、また、エッチング加工のように手間がかかることがない。従って、工数をかけずに製造することができ、低コスト化を図ることができる。
しかも、成型部はフランジ部の端面に形成された凹部内だけに成型されている。つまり、フランジ部自体が樹脂材で成型されていた従来のものとは異なり、フランジ部を含むスリーブ本体は、金属材料によって一体的に形成されている。よって、スリーブ本体の内周面とフランジ部の端面との直角度は、成型精度等に何ら影響されず、金属部品であるスリーブ本体の加工精度に依存する。従って、フランジ部を樹脂材で成型する場合に比べて、高い直角度を確保することができる。
【００３２】
また、フランジ部の端面と該端面に対向する背面との平行度に関しても、フランジ部を樹脂材で成型する場合に比べて高い平行度を確保することができる。更に、成型部の表面は、フランジ部の端面と面一に成型されているので、この成型部の表面とスリーブ本体の内周面との直角度に関しても高い直角度を確保することができる。
これらのことから、上述した製造方法で製造された軸受スリーブを利用することで、軸体が回転した際に、回転ムラ、振動や異音等が発生することを極力防止することができる。よって、軸体の回転特性を向上することができると共に安定性を高めることができる。
【００３３】
また、本発明に係る軸受スリーブの製造方法は、上記本発明の軸受スリーブの製造方法において、前記凹部形成工程の際に、前記端面に対向する前記フランジ部の背面側にも前記凹部を形成し、前記凸部形成工程の際に、前記第２の金型の表面に前記凸部を形成し、前記セット工程の際に、前記スリーブ本体と前記第２の金型との間に前記成型材料を介在させることで、前記フランジ部の背面側に形成された凹部内に前記動圧溝が形成された前記成型部を、前記成型工程時に同一タイミングで成型することを特徴とするものである。
【００３４】
この発明に係る軸受スリーブの製造方法においては、凹部形成工程の際に、フランジ部の端面だけでなく、端面に対向するフランジ部の背面側にも凹部を形成しておく。また、凸部形成工程の際に、第１の金型の平坦面だけでなく、フランジ部の背面に接触する第２の金型にも、動圧溝の形状に沿ってパターニングした凸部を形成しておく。そして、セット工程の際に、スリーブ本体と第２の金型との間にも成型材料を介在させておく。
そして、第２の金型でスリーブ本体を押し付ける成型工程を行うことで、背面側に形成された凹部内に、動圧溝を有する成型部を成型することができる。
【００３５】
このように製造された軸受スリーブによれば、フランジ部の端面だけでなく端面に対向する背面側にも動圧溝が設けられているので、フランジ部の両面に流体動圧を発生させて、フランジ部を間に挟んだ２箇所でスラスト方向の力を支持することができる。従って、軸体をより安定させた状態で軸支することができる。
【００３６】
また、本発明に係る軸受スリーブの製造方法は、上記本発明の軸受スリーブの製造方法において、前記凹部形成工程の際に、前記凹部の底面に前記成型材料が入り込む複数の溝を形成する溝部形成工程を行うことを特徴とするものである。
【００３７】
この発明に係る軸受スリーブの製造方法においては、凹部を形成する際に、溝部形成工程を行って凹部の底面に複数の溝部を形成しておく。こうすることで、成型工程時に、成型材料が複数の溝部内に入り込むので、スリーブ本体と成型材料との接触面積を増大させて密着度を高めることができる。しかも、これら複数の溝部に入り込んだ状態で成型材料が成型されるので、成型部をより強固に保持することができる。従って、軸体の回転動作による影響や、衝撃等の影響や、温度変化等の影響を受けたとしても、成型部の剥離やずれ等が生じ難い。その結果、耐衝撃性や温度特性等を向上することができ、信頼性をより向上することができる。
【００３８】
また、本発明に係る軸受スリーブの製造方法は、上記本発明の軸受スリーブの製造方法において、前記溝部形成工程の際に、深くなるにつれて開口幅が漸次大きくなるように前記溝部を形成することを特徴とするものである。
【００３９】
この発明に係る軸受スリーブの製造方法においては、深くなるにつれて漸次開口幅が大きくなるように複数の溝部を形成するので、成型部はアンカー効果によりこれら溝部から抜け難くなる。従って、成型部をさらに強固に保持することができる。
【００４０】
また、本発明に係る軸受スリーブの製造方法は、上記本発明のいずれかの軸受スリーブの製造方法において、前記成型材料として、金属ガラスを用いることを特徴とするものである。
【００４１】
この発明に係る軸受スリーブの製造方法においては、成型部が非晶質（アモルファス）な金属ガラスにより成型されているので、成型部の機械的強度をより向上させることができる。即ち、金属ガラスは、液体状態のように結晶構造を持たずに原子配列がランダムに詰まった形で固体化する特性を有しているので、結晶合金等に存在する特定の滑り面が無い。従って、機械的強度をより向上することができる。また、金属ガラスは、構造、組成が均質であり粒界も無いため、耐食性に優れている。これらのことから、成型部の耐久性をより向上することができる。
更に、金属ガラスは、転写性に優れているうえ、過冷却液体領域があるため成形時の収縮を考慮する必要がない。そのため、動圧溝をより高精度に成型することができる。従って、軸体をさらに安定に回転させることができ、さらなる高品質化及び信頼性の向上化を図ることができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明に係る動圧軸受装置によれば、製造工数をかけずに製造されて低コスト化を図ることができる。また、回転時の振動や異音等の発生をなくすことができると共に、回転の安定性を向上して高品質化及び信頼性の向上化を図ることができる。
【００４３】
また、本発明に係るモータ及び記録媒体駆動装置によれば、上述した動圧軸受装置を備えているので、品質及び信頼性を向上することができると共に、低コスト化を図ることができる。
【００４４】
また、本発明に係る軸受スリーブの製造方法によれば、製造工数をかけずに低コストで製造することができる。よって、動圧軸受装置の低コスト化を図ることができる。しかも、軸体が回転した際に、回転ムラ、振動や異音等が発生することを極力防止することができる。よって、軸体の回転特性を向上させて、安定性を高めることができ、動圧軸受装置の品質及び信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明に係る動圧軸受装置、モータ及び記録媒体駆動装置、軸受スリーブの一実施形態を、図１から図１１を参照して説明する。
本実施形態の記録媒体駆動装置１は、図１に示すように、動圧軸受装置２を有し、各種情報を記録可能なハードディスク（記録媒体）Ｄを軸線Ｌ回りに回転駆動するスピンドルモータ（モータ）３と、後述するハブ（軸体）１０に設けられ、ハードディスクＤを嵌合保持する嵌合部（保持部）１０ｃと備えている。なお、図１は、記録媒体駆動装置１の断面図である。また、図１においては、図を見易くするため、後述する凹部１７や動圧溝１８の図示を省略している。
【００４６】
上記スピンドルモータ３は、動圧軸受装置２のハブ１０に保持された環状の永久磁石５と、固定子となるステータ６とを備えている。なお、ハブ１０及び永久磁石５が回転子となる。永久磁石５は、後述するハブ１０のフランジ部１０ｂによって保持されている。また、本実施形態の永久磁石５は、半径方向に沿った断面が矩形状になるように形成されており、その外周面が軸線Ｌに平行な面となっている。
【００４７】
上記ステータ６は、永久磁石５の周囲を囲むように配されており、ステータコア７とコイル８とから構成されている。  
ステータコア７は、プレス等により打ち抜かれた磁性体（珪素鋼板等）が積層（例えば、２層に積層）されて表面が図示しない絶縁膜でコーティングされたものであり、図２及び図３に示すように、環状に形成されたコアバック７ａと、ティース（歯極部）７ｂとを有している。なお、図２はステータコア７及びコイル８の上面図であり、図３は図２に示す断面矢視Ａ−Ａ図である。ティース７ｂは、コアバック７ａに基端側が固定されると共に、永久磁石５側に向かう半径方向に延出するように形成され、軸線Ｌを中心として所定角度毎に複数設けられている。また、これら複数のティース７ｂは、先端が永久磁石５の外周面に対向する対向部７ｃとなっている。
このように構成されたステータコア７は、図１に示すように、コアバック７ａの下面がベース９の段部９ａ上に載置された状態で固定されている。
【００４８】
なお、本実施形態では、ティース７ｂが３の倍数である９個（軸線Ｌ回りに４０度毎に形成）形成されているステータコア７を例に挙げて説明する。即ち、スロット数が９スロットの場合を例に挙げて説明する。
上記コイル８は、図２及び図３に示すように、複数のティース７ｂの周囲にそれぞれ巻回されている。この際、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）となるように、３つおきに（間を２つ空けて）巻回されている。
【００４９】
上記動圧軸受装置２は、図１に示すように、軸線Ｌ回りに回転するハブ１０と、オイル（流体）Ｗを間に介在させてハブ１０をオイルＷの動圧作用を利用して回転可能に支持する軸受スリーブ１１とを備えている。
ハブ１０は、軸線Ｌを中心として略円柱状に形成されたシャフト部１０ａと、該シャフト部１０ａの外周面から半径方向外方に延びて形成され、後述する軸受スリーブ１１のフランジ部１５ｂを上下から挟み込むように形成されたフランジ部１０ｂとを備えている。また、ハブ１０の上端は、ハードディスクＤの中心孔に挿通されて、該ハードディスクＤを嵌合保持する上記嵌合部１０ｃとなっている。なお、このハブ１０は、ステンレス等の金属材料により形成されている。
【００５０】
上記軸受スリーブ１１は、後述するフランジ部１５をハブ１０のフランジ部１０ｂ側に向けた状態でベース９上に固定されている。この軸受スリーブ１１とハブ１０との間には、微小な隙間が空くように設計されており、その微小な隙間にオイルＷが供給されている。なお、このオイルＷは、図示しないシールによって、永久磁石５側に漏れないようになっている。
【００５１】
この軸受スリーブ１１は、図４及び図５に示すように、金属材料により形成されたスリーブ本体１５と、成型材料Ｓで成型加工された成型部１６とで構成されている。なお、図４は軸受スリーブ１１の断面図であり、図５は軸受スリーブ１１をフランジ部１５ｂの端面１５ｃ側から見た図である。
スリーブ本体１５は、ハブ１０のシャフト部１０ａを内部に挿入させるように円筒状に形成された円筒部１５ａと、円筒部１５ａの一端側で半径方向外方に張り出したフランジ部１５ｂとで一体的に構成されている。また、フランジ部１５ｂの端面１５ｃには、環状の凹部１７が形成されている。
【００５２】
この際、凹部１７は、図６及び図７に示すように、フランジ部１５ｂの外縁から一定距離Ｘの領域を残すように形成されている。なお、図６はスリーブ本体１５の断面図であり、図７はスリーブ本体１５をフランジ部１５ｂの端面１５ｃ側から見た図である。また、凹部１７の底面には、複数の溝部１７ａがさらに形成されている。本実施形態では、環状に形成された溝部１７ａが所定距離を空けて半径方向に３つ並んでいる場合を例にしている。但し、この場合に限られず、自由に溝部１７ａを形成して構わない。
【００５３】
また、これら複数の溝部１７ａは、図６に示すように、深くなるにつれて開口幅Ｈが漸次大きくなるように形成されている。具体的には、一方の側面がフランジ部１５ｂの端面１５ｃに直交する線Ｌ１に対して角度θだけ傾いた斜面となっており、断面テーパ状の溝部１７ａとなっている。
【００５４】
上記成型部１６は、図４及び図５に示すように、上述した複数の溝部１７ａ内に入り込んだ状態で凹部１７を埋めるように成型されており、表面がフランジ部１５ｂの端面１５ｃに対して面一になっている。また、成型部１６の表面の一部には、ハブ１０が回転した際にハブ１０との間で流体動圧を発生させるスラスト用の動圧溝１８が形成されている。これにより、スラスト方向に働く力を支持することができるようになっている。なお、この動圧溝１８は、成型材料Ｓを成型加工して成型部１６とするときと同一のタイミングで表面に成型加工されたものである。これについては、後に詳細に説明する。
【００５５】
また、本実施形態のハブ１０には、円筒部１５ａの内周面に対向するシャフト部１０ａの外周面に、上述した動圧溝１８と同じ図示しないラジアル用の動圧溝が形成されている。これにより、ラジアル方向に働く力を支持することができるようになっている。
【００５６】
次に、上述した動圧軸受装置２を構成する軸受スリーブ１１の製造方法について、図８を参照しながら以下に説明する。なお、図８は、成型加工を行う直前の状態を示す図である。
本実施形態の製造方法は、一対の金型、即ち、下金型（第１の金型）２０及び上金型（第２の金型）２１を利用しながら、凹部形成工程、凸部形成工程、セット工程、成型工程を行って製造する方法である。なお、本実施形態では、成型材料Ｓとして予め環状に焼結された焼結金属を用いた場合を例に挙げて説明する。
【００５７】
まず、ステンレス等の金属材料を機械的に加工して、円筒部１５ａ及びフランジ部１５ｂが一体的に形成されたスリーブ本体１５を用意する。そして、フランジ部１５ｂの端面１５ｃに旋盤加工等により凹部１７を形成する。また、この凹部形成工程の際に、凹部１７の底面に成型材料Ｓが入り込む複数の溝部１７ａを形成する溝部形成工程を行う。この際、上述したように一方の側面がフランジ部１５ｂの端面１５ｃに直交する線Ｌ１に対して角度θだけ傾くように溝部１７ａを形成する。これにより溝部１７ａは、深くなるにつれて開口幅Ｈが漸次大きくなって、断面テーパ状となる。
【００５８】
次いで、上記凹部形成工程と同時或いは前後のタイミングで、研磨された平坦面２０ａを有する下金型２０と、この下金型２０に対して接近離間可能な上金型２１とを用意する。下金型２０には、平坦面２０ａの略中心に円柱部２０ｂが取り付けられている。この円柱部２０ｂは、平坦面２０ａに直交する方向に延びており、成型材料Ｓ、スリーブ本体１５及び上金型２１のガイド孔２１ａにそれぞれ挿通されて、これらをガイドするガイド軸である。この円柱部２０ｂによって、下金型２０、成型材料Ｓ、スリーブ本体１５及び上金型２１を、互いに高精度に重ね合わせることができるようになっている。
なお、この円柱部２０ｂは、一体的に形成されていても構わないが、取り外し可能に構成して必要時に平坦面２０ａに取り付けるようにすることが好ましい。このようにすることで、平坦面２０ａの研磨加工と、次に行う凸部２２の形成工程とを容易に行うことができる。
【００５９】
そして、下金型２０と上金型２１とを用意した後、下金型２０の平坦面２０ａに、動圧溝１８の形状に沿ってパターニングした凸部２２を形成する。この凸部２２の形成方法としては、例えば、フォトリソグラフィ技術により平坦面２０ａに保護膜をパターニングした後、該保護膜をマスクとして電鋳法等によりメッキを成長させることで形成すれば良い。但し、この方法に限定されるものではない。
【００６０】
この凸部形成工程と、上述した凹部形成工程とが終了した後、スリーブ本体１５を下金型２０と上金型２１との間にセットするセット工程を行う。即ち、フランジ部１５ｂの端面１５ｃを凸部２２が形成された平坦面２０ａに向けた状態で、スリーブ本体１５を下金型２０に載置する。またこの際、スリーブ本体１５と下金型２０との間に成型材料Ｓ、即ち、環状に焼結された焼結金属を介在させておく。これにより、凹部１７と凸部２２との間に成型材料Ｓが介在された状態となる。
【００６１】
このセット工程後、セットされたスリーブ本体１５を上金型２１で下金型２０に押し付けながら成型材料Ｓを成型加工すると共に、凸部２２を成型材料Ｓに転写させる成型工程を行う。本実施形態では、成型材料Ｓとして焼結金属を用いているので、成型材料Ｓを加熱しながら所定の力でスリーブ本体１５を押し付けて、加熱、加圧成型する。
【００６２】
この成型工程を行うことで、複数の溝部１７ａに入り込みながら凹部１７を埋めた状態で成型材料Ｓを成型することができ、成型部１６を得ることができる。しかも、スリーブ本体１５を押し付けているので、フランジ部１５ｂの端面１５ｃは研磨された平坦面２０ａに接触している。そのため、成型部１６の表面をフランジ部１５ｂの端面１５ｃに対して確実に面一にすることができると共に、表面粗さも良好になる。更には、成形時に凸部２２が転写されるので、成型部１６の表面にスラスト用の動圧溝１８を高精度に成型することができる。
そして最後に、下金型２０と上金型２１とを離間させることで、スリーブ本体１５の凹部１７内に動圧溝１８を有する成型部１６が成型された軸受スリーブ１１を製造することができる。
【００６３】
特に、本実施形態の製造方法によれば、従来の転造加工やエッチング加工とは異なり、成型材料Ｓを成型加工するだけで動圧溝１８が形成された成型部１６を得ることができる。よって、転造加工で必要であった平坦化加工が不要であり、また、エッチング加工のように手間がかかることがない。従って、工数をかけずに製造することができ、低コスト化を図ることができる。よって、動圧軸受装置２自体の低コスト化を図ることができる。
【００６４】
また、成型部１６は、フランジ部１５ｂの端面１５ｃに形成された凹部１７内だけに成型されている。つまり、フランジ部１５ｂ自体が樹脂材で成型されていた従来のものとは異なり、フランジ部１５ｂを含むスリーブ本体１５は、金属材料によって一体的に形成されている。よって、円筒部１５ａの内周面とフランジ部１５ｂの端面１５ｃとの直角度は、成型精度等に何ら影響されず、金属部品であるスリーブ本体１５の加工精度に依存する。従って、フランジ部１５ｂを樹脂材で成型する場合に比べて、高い直角度を確保することができる。
また、フランジ部１５ｂの端面１５ｃと該端面１５ｃに対向する背面１５ｄとの平行度に関しても、フランジ部１５ｂを樹脂材で成型する場合と比べて高い平行度を確保することができる。更に、成型部１６の表面は、フランジ部１５ｂの端面１５ｃと面一に成型されているので、この成型部１６の表面とスリーブ本体１５の内周面との直角度に関しても高い直角度を確保することができる。
【００６５】
次に、上述した記録媒体駆動装置１によりハードディスクＤを回転させる場合について、以下に説明する。
まず、コイル８に三相交流電流を供給する。すると、ティース７ｂが励磁されて磁界が発生する。この磁界により、永久磁石５はハブ１０と共に軸線Ｌ回りに回転する。この際、ステータコア７は、永久磁石５の外周面に対向する対向部７ｃをティース７ｂの先端に有しているので、ステータコア７と永久磁石５との間の磁束の受け渡しが密になる。従って、ハブ１０を効率良く回転させることができる。その結果、嵌合部１０ｃによってハブ１０に固定されているハードディスクＤを軸線Ｌ回りに回転させることができる。
【００６６】
また、ハブ１０の回転に伴って、ハブ１０と軸受スリーブ１１との間に供給されているオイルＷがスラスト用の動圧溝１８及びラジアル用の動圧溝に沿って流れ、動圧作用により圧力が高まる。即ち、流体動圧が発生する。これにより、回転時に生じるスラスト方向及びラジアル方向の力が支持されるので、ハブ１０が滑らかに回転すると共に軸受スリーブ１１によってハブ１０を非接触状態で軸支することができる。
【００６７】
特に、動圧軸受装置２は、上述した各種の利点を有する軸受スリーブ１１を備えているので、ハブ１０が回転した際に、回転ムラ、振動や異音等が発生することを極力防止することができる。よって、ハブ１０の回転特性を向上することができ、回転時の安定性を高めることができる。従って、品質及び信頼性を向上することができる。
【００６８】
また、軸受スリーブ１１を製造する際に、凹部１７の底面に複数の溝部１７ａを形成している。そのため、成型材料Ｓとスリーブ本体１５との接触面積を増大させて密着度を高めることができる。また、これら複数の溝部１７ａ内に入り込んだ状態で成型材料Ｓが成型されるので、成型部１６を強固に保持することができる。しかも、複数の溝部１７ａは、深くなるにつれて漸次開口が大きくなるように形成されているので、成型部１６はアンカー効果により溝部１７ａから容易に抜けない状態となっている。この点においても、成型部１６を強固に固定することができる。
従って、ハブ１０の回転動作による影響や、衝撃等の影響や、温度変化等の影響を受けたとしても、成型部１６の剥離やずれ等が生じ難い。その結果、動圧軸受装置２の耐衝撃性や温度特性等を向上することができ、信頼性をより向上することができる。
【００６９】
また、本実施形態のスピンドルモータ３によれば、回転時の安定性及び回転特性に優れ、品質及び信頼性が向上した動圧軸受装置２を備えているので、スピンドルモータ３自体の品質及び信頼性を向上することができる。また、低コストで製造できる動圧軸受装置２を有しているので、スピンドルモータ３自体の低コスト化を図ることができる。
また、本実施形態の記録媒体駆動装置１によれば、上述した利点を有するスピンドルモータ３を備えているので、ハードディスクＤを安定且つ滑らかに回転させることができ、同様に装置全体の品質及び信頼性を向上することができる。また、低コスト化も図ることができる。
【００７０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００７１】
例えば、上記実施形態では、成型材料Ｓとして予め環状に形成された焼結金属を用いたが、この場合に限られるものではなく、各種の成型材料Ｓを用いることが可能である。また、使用した成型材料Ｓに応じて、成型加工をすれば構わない。他の成型材料Ｓの一例としては、樹脂、金属ガラス、低融点ガラス等が考えられる。また、樹脂を用いた場合には、成型加工の際、射出成型すれば良い。また、金属ガラスや低融点ガラスを用いた場合には、焼結金属と同様に、加熱、加圧成型すれば良い。
【００７２】
特に、成型材料Ｓとして金属ガラスを用いた場合には、以下の利点を得ることができるので、より好ましい。
即ち、金属ガラスは、非晶質（アモルファス）なので、液体状態のように結晶構造を持たずに原子配列がランダムに詰まった形で固体化する特性を有している。そのため、結晶合金等に存在する特定の滑り面が無い。従って、機械的強度をより向上することができる。また、金属ガラスは、構造、組成が均質であり粒界も無いため、耐食性に優れている。これらのことから、成型部１６の耐食性をより向上することができる。また、酸化処理を行うことで、耐摩耗性を向上させることも可能である。
【００７３】
更に、金属ガラスは、転写性に優れているうえ、過冷却液体領域があるため成形時の収縮を考慮する必要がない。そのため、動圧溝１８をより高精度に成型することができる。従って、ハブ１０をさらに安定に回転させることができ、動圧軸受装置２のさらなる高品質化及び信頼性の向上化を図ることができる。
ここで、金属ガラスを用いた際の成型条件の一例を述べる。例えば、Ｐｔ基金属ガラスを用いる場合には、ガラス転移点の温度が約２３０℃、結晶化温度が約３１０℃であり、その間の温度が過冷却液体状態を維持できる温度である。そのため、２７０℃前後の温度で成型を行えば良い。
【００７４】
また、上記実施形態では、凹部１７の底面に複数の溝部１７ａを形成した場合を例に挙げたが、溝部１７ａを形成せず、単に凹部１７を形成しても構わない。
【００７５】
また、上記実施形態では、フランジ部１５ｂの端面１５ｃだけに凹部１７を形成して、端面１５ｃ側に動圧溝１８を有する成型部１６を成型したが、図９及び図１０に示すように、端面１５ｃに対向するフランジ部１５ｂの背面１５ｄ側にも凹部１７を形成して、動圧溝１８を有する成型部１６を成型しても構わない。なお、図９は軸受スリーブ１１の断面図であり、図１０は軸受スリーブ１１を背面１５ｄ側から見た図である。
軸受スリーブ１１をこのように構成することで、フランジ部１５ｂの両面（上下面）に流体動圧を発生させて、フランジ部１５ｂを間に挟んだ２箇所でスラスト方向の力を支持することができる。従って、ハブ１０をより安定させた状態で軸支することができる。
【００７６】
この場合の軸受スリーブ１１を製造する場合には、凹部形成工程の際にフランジ部１５ｂの端面１５ｃだけでなく、背面１５ｄ側にも凹部１７を形成しておく。また、凸部形成工程の際に、図１１に示すように、下金型２０だけでなくフランジ部１５ｂの背面１５ｄに接触する上金型２１にも凸部２２を形成しておく。なお、図１１は、成型加工を行う直前の状態を示す図である。また、セット工程の際に、スリーブ本体１５と上金型２１との間にも成型材料Ｓを介在させておく。そして、上金型２１でスリーブ本体１５を押し付ける成型工程を行うことで、背面１５ｄ側に形成された凹部１７内に、動圧溝１８を有する成型部１６を成型することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る動圧軸受装置及びモータを有する記録媒体駆動装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示ステータの上面図である。
【図３】図２に示す断面矢視Ａ−Ａ図である。
【図４】図１に示す軸受スリーブの断面図である。
【図５】図４に示す軸受スリーブをフランジ部の端面側から見た図である。
【図６】図４に示すスリーブ本体の断面図である。
【図７】図６に示すスリーブ本体をフランジ部の端面側から見た図である。
【図８】図４に示す軸受スリーブを製造する際の一工程図であって、下金型と上金型との間にスリーブ本体及び成型材料をセットした後、成型加工を行う直前の状態を示す図である。
【図９】本発明に係る動圧軸受装置を構成する軸受スリーブの変形例を示す図であって、フランジ部の端面側及び背面側に動圧溝を有する成型部が成型された軸受スリーブの断面図である。
【図１０】図９に示す軸受スリーブをフランジ部の背面側から見た図である。
【図１１】図９に示す軸受スリーブを製造する際の一工程図であって、下金型と上金型との間にスリーブ本体及び２つの成型材料をセットした後、成型加工を行う直前の状態を示す図である。
【図１２】従来の動圧軸受装置を構成する軸体の側面図（一部断面図）である。
【符号の説明】
【００７８】
Ｄ    ハードディスク（記録媒体）
Ｌ    軸線
Ｈ    溝部の開口幅
Ｓ    成型材料
Ｗ    オイル（流体）
１    記録媒体駆動装置
２    動圧軸受装置
３    スピンドルモータ（モータ）
５    永久磁石
６    ステータ
７    ステータコア
７ｂ    ティース（歯極部）
８    コイル
１０    ハブ（軸体）
１０ｃ    嵌合部（保持部）
１１    軸受スリーブ
１５    スリーブ本体
１５ｂ    フランジ部
１５ｃ    フランジ部の端面
１５ｄ    フランジ部の背面
１６    成型部
１７    凹部
１７ａ    溝部
１８    動圧溝
２０    下金型（第１の金型）
２０ａ    第１の金型の平坦面
２１    上金型（第２の金型）
２２    凸部
【図１】
2008208944.tif 000003
【図２】
2008208944.tif 000004
【図３】
2008208944.tif 000005
【図４】
2008208944.tif 000006
【図５】
2008208944.tif 000007
【図６】
2008208944.tif 000008
【図７】
2008208944.tif 000009
【図８】
2008208944.tif 000010
【図９】
2008208944.tif 000011
【図１０】
2008208944.tif 000012
【図１１】
2008208944.tif 000013
【図１２】
2008208944.tif 000014