(57)【要約】【課題】平坦な薄型形状の軸受部品に適応でき、２つの部品が接触しても磨耗や傷付きを防止できる流体軸受装置及びスラスト軸受用の軸受部品の製造方法を提供する。【解決手段】流体軸受装置４０は回転軸となるシャフト１と、スリーブと、フランジ３と、スラスト板４と、スラスト軸受部２２と、を備えている。スリーブは、シャフトの外周側に配置されている。フランジは、シャフトの端部付近に設けられ、回転軸方向に直交する下面３ｃを有する。スラスト受け部は、下面と対向する表面４ａを有する。スラスト軸受部は、下面と表面との間に形成され、下面に複数形成されたスラスト動圧発生溝３ａを有している。下面には、表面より硬度が高い微粒子が拡散して配置され、一部が突出するように加圧により埋め込まれている。【選択図】図３
2008202642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸となるシャフトと、
前記シャフトの外周側に配置され前記シャフトとの間にラジアル軸受部が形成されているスリーブと、
前記シャフトの端部付近に設けられ、前記回転軸方向に直交する第１面を有するフランジと、
前記第１面と対向する第２面を有するスラスト受け部と、
前記第１面及び前記第２面のいずれか一方の面に複数形成されたスラスト動圧発生溝を有し、前記第１面と前記第２面との間に形成されているスラスト軸受部と、
を備え、
前記第１面及び前記第２面の少なくともいずれか一方の面には、前記一方の面と対向する他方の面より硬度が高い複数の微粒子が拡散して配置され、一部が突出するように加圧により埋め込まれている、
流体軸受装置。
【請求項２】
前記微粒子は、前記スラスト動圧発生溝が形成された面に埋め込まれており、
前記スラスト動圧発生溝が形成された面は、前記他方の面より硬度が低い、請求項１に記載の流体軸受装置。
【請求項３】
前記スラスト動圧発生溝は前記フランジの前記第１面に形成されている、請求項１又は２に記載の流体軸受装置。
【請求項４】
前記微粒子は、酸化アルミニウム、ケイ素、炭化ケイ素、酸化クロム、ダイヤモンド、窒化ケイ素、酸化セリウム及びチタンカーバイトからなる群のうち少なくともひとつを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の流体軸受装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の流体軸受装置を備えた、
スピンドルモータ。
【請求項６】
請求項５に記載のスピンドルモータを備えた、
記録再生装置。
【請求項７】
流体軸受装置のスラスト軸受用の軸受部品を製造する方法であって、
前記軸受部品となる金属製の板状部分の表面に前記板状部分より硬度が高い硬質の微粒子を拡散して配置する配置工程と、
配置された前記微粒子を加圧して前記表面に前記微粒子の一部が突出するように埋め込む埋込工程と、
を含む軸受部品の製造方法。
【請求項８】
前記配置工程は、前記表面を研磨するバレル研磨工程を含み、
前記微粒子は、前記バレル研磨工程で使用され破砕した研磨材である、請求項７に記載の軸受部品の製造方法。
【請求項９】
前記研磨材は、小粒の酸化アルミニウム粒子、ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、酸化クロム粒子、ダイヤモンド粒子、窒化ケイ素粒子、酸化セリウム粒子及びチタンカーバイト粒子のうち少なくともひとつを含む結合剤により、大粒の酸化アルミニウム粒子、ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、酸化クロム粒子、ダイヤモンド粒子、窒化ケイ素粒子、酸化セリウム粒子及びチタンカーバイト粒子うち少なくともひとつを含む粒子を結合して形成されたものであり、
前記微粒子は、前記結合剤が破砕して付着したものである、請求項８に記載の軸受部品の製造方法。
【請求項１０】
前記埋込工程は、加圧により前記表面にスラスト動圧発生溝を形成する溝形成工程を含み、
前記微粒子は、前記スラスト動圧発生溝の形成と同時に前記表面に埋め込まれる、請求項７から９のいずれか１項に記載の軸受部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラスト軸受部を有する流体軸受装置、それを用いたスピンドルモータ、記録再生装置及びスラスト軸受用部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスクドライブやフレキシブルディスクドライブなどの記録再生装置に用いられるスピンドルモータには、非接触状態で回転側を回転させる流体軸受装置が従来から用いられている（たとえば、特許文献１及び２参照）。従来の流体軸受装置は、スリーブ及びシャフトのフランジのいずれか一方の面にスラスト動圧発生部が形成され、回転側であるスリーブまたはシャフトを回転させることで、スラスト動圧発生部において動圧を発生させて、両者の間に所定隙間を空けた非接触状態で回転側を回転させる。
このような流体軸受装置では、フランジを含むシャフトなどの焼付や磨耗を防止するために様々な対策がとられている。特許文献１には、洗浄度を向上させるためにシャフトにオーステナイト組織を有する鉄系金属を用いるとともに、シャフトの表面に固体潤滑剤の粉体を噴射して表面処理層を設けた流体軸受装置が開示されている。このような固体潤滑剤が分散された表面処理層により耐磨耗性が向上し、優れた軸受信頼性が得られる。
【０００３】
特許文献２には、スリーブとシャフトのいずれか一方にステンレス鋼を基材として用いてあり、他方に銅系材料を基材として用いた流体軸受装置が開示されている。ステンレス鋼を用いた部材には、表面の耐磨耗性を向上させるために窒化処理が施されている。また、銅系材料として、Ｓｉを１〜２％含有し、さらに、Ｍｎ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｎｉの各金属元素を含有するものを用いることが開示されている。また、シャフトの表面には、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜が形成されている。
【特許文献１】特開２００６−１４４８６４号公報（平成１８年６月８日公開）
【特許文献２】特開２００２−１８８６３８号公報（平成１４年７月５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の流体軸受装置では、以下に示すような問題点を有している。
特許文献１に開示された流体軸受装置では、固体潤滑剤は自己磨耗していくため、起動・停止時にスリーブとフランジとが接触して磨耗が進行するおそれがある。また、固体潤滑剤は硬度が低く柔らかいため、固体潤滑剤で表面処理層を形成すると、その対向部分に凸部がある場合に、起動停止時に作用する負荷で表明処理層が傷ついてダメージを受けるおそれがある。
特許文献２に開示された流体軸受装置では、柔らかい銅系材料を用いているとともに、銅系材料にＳｉを含有させているので、起動・停止動作が繰り返されると、銅系材料を用いたスリーブ又はフランジが負荷を受けて変形しやすい。また、金型を用いて素材から焼結合金を作成する必要があり、フランジなどの平坦な薄型形状には適さない。
【０００５】
本発明の課題は、平坦な薄型形状の軸受部品に適応でき、２つの部品が接触しても磨耗や傷付きを防止できる流体軸受装置及びスラスト軸受用の軸受部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る流体軸受装置は回転軸となるシャフトと、スリーブと、フランジと、スラスト受け部と、スラスト軸受部と、を備えている。スリーブは、シャフトの外周側に配置されシャフトとの間にラジアル軸受部が形成されている。フランジは、シャフトの端部付近に設けられ、回転軸方向に直交する第１面を有する。スラスト受け部は、第１面と対向する第２面を有する。スラスト軸受部は、第１面と第２面との間に形成されており、第１面及び第２面のいずれか一方の面に複数形成されたスラスト動圧発生溝を有している。第１面及び第２面のいずれか一方の面には、一方の面と対向する他方の面より硬度が高い微粒子が拡散して配置され、一部が突出するように加圧により埋め込まれている。
ここでは、フランジの第１面及びスラスト受け部の第２面のいずれか一方の面には、他方の面より硬度が高い微粒子が拡散して埋め込まれている。微粒子は、加圧により一部が突出するように他方の面に埋め込まれている。また、微粒子が埋め込まれている面又は埋め込まれていない面のいずれかにはスラスト動圧発生溝が形成されている。
【０００７】
ここで、フランジとスラスト受け部とは、起動・停止時などの低速回転時に接触することがある。ここでは、微粒子の一部が突出しているので、微粒子により凹凸面が形成されフランジとスラスト受け部との間に隙間が生じる。この結果、低速回転時において、第１面と第２面との吸着現象が生じにくくなる。また、隙間に潤滑剤が入り込み磨耗が進行しにくくなる。さらに、凹凸面ができるため、第１面と第２面との接触面積が小さくなり、摩擦抵抗による負荷トルクが小さくなる。この結果、浮上回転数まで早く上昇するので、他方の面の磨耗が進行しにくくなる。また、他方の面より硬度が高く硬質の微粒子が他方の面と接触しているので他方の面との磨耗や焼付が生じにくくなるとともに、微粒子は、拡散して配置されているので、面圧の上昇も抑えられる。これらのことから、両方の面の磨耗や傷付きを防止できる。
【０００８】
拡散して配置される微粒子の面積は、第１面と第２面の対向面積に対して３％から１０％の範囲が好ましい。微粒子の面積が３％未満の場合、微粒子一つが受ける面圧が高くなり、他方の面を傷つけるおそれがある。また、１０％を超えると、一方の面に微粒子を付着する時間が長くなり、製造コストが上昇する。
また、微粒子のビッカース硬度（Ｈｖ）は、８００を超える硬度が好ましく、微粒子が埋め込まれていない他方の面のビッカース硬度は、４００を超え、６００以下の硬度が好ましい。微粒子の硬度が８００未満であったり他方の面の硬度が６００を超えたりすると、微粒子と他方の面との硬度差が小さくなり、一方の面と他方の面とが焼き付きを起こすおそれがある。ここで記載している微粒子はバルク状の塊を粉砕して作るものであり、ビッカース硬度は粉砕する前のバルク状の塊を測定した値である。粉砕後もこの硬度は保たれるので通常この値が使用されている。
【０００９】
なお、シャフトとスリーブとは相対回転できればよく、シャフト固定であってもシャフト回転であってもよい。また、スラスト動圧発生溝は、例えば、スラスト動圧発生面において、回転軸を中心とする、たとえば、スパイラル形状、あるいはヘリングボーン形状になるように形成される。また、上記フランジにおける回転軸方向に直交する面とは、例えば、スリーブの一部であってもよいし、スリーブに取り付けられた環状部材の一部であってもよい。そして、このスラスト動圧発生溝の中に潤滑剤を充填することで、回転時にはフランジとスリーブとの間に動圧を発生させることができる。さらに、シャフトに対して取り付けられているフランジは、シャフトと一体で形成されていてもよいし、レーザ溶接等によって固定されていてもよい。
第２の発明に係る流体軸受装置は、第１の発明に係る流体軸受装置において、微粒子は、スラスト動圧発生溝が形成された面に埋め込まれており、スラスト動圧発生溝が形成された一方の面は、スラスト動圧発生溝が形成されていない他方の面より硬度が低い。ここでは、スラスト動圧発生溝が形成された面に微粒子が埋め込まれており、スラスト動圧発生溝が形成された面は、それが形成されていない面より硬度が低い。
【００１０】
ここで、スラスト動圧発生溝を面に形成する場合、通常は、コイニングと呼ばれるプレス加工によりスラスト動圧発生溝が形成される。したがって、硬度が高いと精度が高いスラスト動圧発生溝を形成しにくい。そこで、スラスト動圧発生溝が形成される面はそれと対向する面より硬度が低くなっている。この硬度が低い面に微小粒子を加圧により埋め込むと、硬度が高い面に埋め込むより容易に埋め込むことができる。しかも、スラスト動圧発生溝を形成するプレス工程で同時に微粒子を埋め込むことも可能である。この場合、製造工程が簡素化し、製造コストの上昇を抑えることができる。なお、微粒子を埋め込む一方の面のビッカース硬度は３５０以下の硬度が好ましい。
また、起動・停止時にスラスト動圧発生溝が形成された面と形成されていない面とが接触することがある。しかし、スラスト動圧発生溝が形成された面に微粒子を埋め込むと、２つの面の間に隙間が生じ、スラスト動圧発生溝が形成された面が硬質な他方の面によって削られにくくなくなる。このため、磨耗によるスラスト動圧発生溝の深さなどの変形が生じにくくなり、スラスト動圧発生溝で安定した動圧を発生することができる。
【００１１】
第３の発明に係る流体軸受装置は、第１及び第２の発明に係る流体軸受装置において、スラスト動圧発生溝はフランジの第１面に形成されている。ここでは、スラスト動圧発生溝がシャフトの端部付近に設けられたフランジに形成されているので、シャフトを回転させることにより動圧が発生する。このため、シャフト回転型のモータを構成する流体軸受装置において、平坦な薄型形状のフランジに適応でき、フランジの磨耗や傷付きを防止できる。
第４の発明に係る流体軸受装置は、第１から第３の発明のいずれか１つに係る流体軸受装置において、微粒子は、酸化アルミニウム粒子、ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、酸化クロム粒子、ダイヤモンド粒子、窒化ケイ素粒子、酸化セリウム粒子及びチタンカーバイト粒子のうち少なくともひとつを含む。ここでは、微粒子が通常のバレル研磨処理等に使用される研磨材の成分であるので、バレル研磨の際の研磨材を微粒子として使用することができる。このため、埋め込み用の専用の微粒子を用意する必要がなくなり、製造工程がさらに簡素化し、製造コストの上昇をさらに抑えることができる。
【００１２】
ここで、微粒子の大きさは１μｍから１０μｍ以下であるのが好ましい。１μｍ未満であると、軸受部品の通常の面粗さが０．３５μｍ程度であるので、面粗さに大きな変化が生じなくなり、凹凸面による上述した効果が得られなくなる。また、１０μｍを超えると、一方の面への微粒子の付着が困難になる。
第５の発明に係るスピンドルモータは、第１から第４の発明のいずれか１つに係る流体軸受装置を備えている。
第６の発明に係る記録再生装置は、第５の発明に係るスピンドルモータを備えている。
第７の発明に係る軸受部品の製造方法は、流体軸受装置のスラスト軸受用の軸受部品を製造する方法であって、軸受部品となる金属製の板状部分の表面に板状部分より硬度が高い硬質の微粒子を拡散して配置する配置工程と、配置された微粒子を加圧して表面に微粒子の一部が突出するように埋め込む埋込工程と、を含んでいる。
【００１３】
ここでは、たとえば、ステンレス合金などの金属製の板状部分に硬度が高い微粒子を拡散して配置し、配置された微粒子を加圧して表面に微粒子の一部が突出するように埋め込んで軸受部品を作成する。このように微粒子を表面に埋め込むと、表面から突出した微粒子により粗さが粗い凹凸面が形成される。このよう凹凸面を有する一方の軸受部品と、それに対向して配置され微粒子より硬度が低い他方の軸受部品とにより流体軸受装置のスラスト軸受を構成すると、両部品の間に凹凸面により隙間が生じる。このため、両部品の吸着現象が生じにくくなる。また、両部品の隙間に潤滑剤が入り込み磨耗が進行しにくくなる。さらに、凹凸面ができるため、両部品の接触面積が小さくなり、摩擦抵抗による負荷トルクが小さくなる。この結果、浮上回転数まで早く上昇するので、磨耗が進行しにくくなる。また、他方の部品より硬質の微粒子が他方の部品と接触しているので磨耗や焼付が生じにくくなるとともに、微粒子は、拡散して配置されているので、面圧の上昇も抑えられる。これらのことから、他方の面の磨耗や傷付きを防止できる。
【００１４】
第８の発明に係る軸受部品の製造方法は、第７の発明に係る軸受部品の製造方法において、配置工程は、表面を研磨するバレル研磨工程を含み、微粒子は、バレル研磨工程で破砕して付着した研磨材である。
ここでは、バレル研磨工程で破砕して付着した研磨材が微粒子として埋込工程で埋め込まれる。ここで、軸受部品の表面をバレル研磨する工程で微粒子を配置することができので、製造工程を簡素化できる。このため、軸受部品の製造コストの削減を図ることができる。なお、バレル研磨には、振動バレルと、遠心バレルとがあるが、振動バレルの方が微粒子を付着させる作用が高い。
第９の発明に係る軸受部品の製造方法は、第８発明に係る軸受部品の製造方法において、研磨材は、小粒の酸化アルミニウム粒子、ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、酸化クロム粒子、ダイヤモンド粒子、窒化ケイ素粒子、酸化セリウム粒子及びチタンカーバイト粒子のうち少なくともひとつを含む結合剤により、大粒の酸化アルミニウム粒子、ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、酸化クロム粒子、ダイヤモンド粒子、窒化ケイ素粒子、酸化セリウム粒子及びチタンカーバイト粒子うち少なくともひとつを含む粒子を結合して形成されたものであり、微粒子は、結合剤が破砕して残留したものである。
【００１５】
ここでは、結合剤は、小粒（たとえば、１μｍから１０μｍまでの大きさの粒）の酸化アルミニウム粒子、ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、酸化クロム粒子、ダイヤモンド粒子、窒化ケイ素粒子、酸化セリウム粒子及びチタンカーバイト粒子のうち少なくともひとつを含み、さらにそれらを結合する、たとえば粘土質結合材料にて焼成結合させたものであり、柔らかな結合材料を含んでいる。そして結合剤で大粒（たとえば、４０から２５０μｍの大きさ）の酸化アルミニウム粒子、ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、酸化クロム粒子、ダイヤモンド粒子、窒化ケイ素粒子、酸化セリウム粒子及びチタンカーバイト粒子のうち少なくともひとつを含む粒子同士を結合している。したがって、表面を削るための大粒の粒子を含む研磨材を用いて研磨したときに、大粒の硬い粒子は変形しないが、柔らかい結合材料が破砕して結合剤に含まれる小粒の粒子が表面に付着する。この付着して残留した小粒の粒子を埋込用の微粒子として用いているので、微粒子の埋込が容易である。
【００１６】
第１０の発明に係る軸受部品の製造方法は、第７から第９のいずれか１つの発明に係る軸受部品の製造方法において、埋込工程は、加圧により表面にスラスト動圧発生溝を形成する溝形成工程を含み、微粒子は、スラスト動圧発生溝の形成と同時に表面に埋め込まれる。
ここでは、板状部分の表面に配置された微粒子がスラスト発生溝を形成する工程で表面に埋め込まれる。したがって、スラスト発生溝の形成と微粒子の埋込とを一つの工程で行うことができ、製造工程をさらに簡素化できる。このため、軸受部品の製造コストの削減をさらに図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の流体軸受装置によれば、微粒子の一部が突出しているので、微粒子により凹凸面ができてフランジとスラスト受け部との間に隙間が生じる。この結果、低速回転時に第１面と第２面との吸着現象が生じにくくなる。また、隙間に潤滑剤が入り込み磨耗が進行しにくくなる。さらに、凹凸面ができるため、第１面と第２面との接触面積が小さくなり、摩擦抵抗による負荷トルクが小さくなる。この結果、浮上回転数まで早く上昇するので、他方の面の磨耗が進行しにくくなる。また、他方の面より硬度が高く硬質の微粒子が他方の面と接触しているので他方の面との磨耗や焼付が生じにくくなるとともに、微粒子は、拡散して配置されているので、面圧の上昇も抑えられる。これらのことから、他方の面の磨耗や傷付きを防止できる。
本発明の軸受部品の製造方法によれば、微粒子の一部が突出するように埋め込んで軸受部品を作成すると、表面から突出した微粒子により粗さが粗い凹凸面が形成される。このよう凹凸面を有する一方の軸受部品と、それに対向して配置され微粒子より硬度が低い他方の軸受部品とにより流体軸受装置のスラスト軸受を構成すると、両部品の間に凹凸面により隙間が生じる。このため、両部品の吸着現象が生じにくくなる。また、両部品の隙間に潤滑剤が入り込み磨耗が進行しにくくなる。さらに、凹凸面ができるため、両部品の接触面積が小さくなり、摩擦抵抗による負荷トルクが小さくなる。この結果、浮上回転数まで早く上昇するので、磨耗が進行しにくくなる。また、他方の部品より硬質の微粒子が他方の部品と接触しているので磨耗や焼付が生じにくくなるとともに、微粒子は、拡散して配置されているので、面圧の上昇も抑えられる。これらのことから、他方の面の磨耗や傷付きを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を搭載したスピンドルモータについて、図１〜図６（ｂ）を用いて説明すれば以下の通りである。
なお、以下の説明において、図１における上下方向を「軸方向」、上方向を「軸方向上側」（軸方向一方側）、下方向を「軸方向下側」（軸方向他方側）と表現するが、これらは実際の流体軸受機構（流体軸受装置の一例）４０の取付状態を限定するものではない。
［スピンドルモータ３０全体の構成］
本実施形態に係るスピンドルモータ３０は、図１に示すように、記録ディスク（記録媒体）１１を回転駆動するための装置であって、主として、回転部材３１と、静止部材３２と、流体軸受機構４０とを備えている。
回転部材３１は、主に、記録ディスク１１が装着されるハブ７と、ロータ磁石９とを有している。
【００１９】
ハブ７は、ハブ７の中心に位置するシャフト１に対する圧入接着や両部材の一体形成によって、シャフト１と一体化される。また、ハブ７は、軸方向下側の外周部に、２枚の記録ディスク１１を載置するためのディスク載置部７ａを設けている。
ロータ磁石９は、ハブ７の内周側の面に固定されており、後述するステータ１０とともに磁気回路を構成する。
２枚の記録ディスク１１は、ハブ７の外周側において環状のスペーサ１２を介して嵌め込まれており、ディスク載置部７ａの上に載置される。さらに、記録ディスク１１は、シャフト１の軸方向上側にネジ１４によって固定されたクランパ１３によって軸方向下側に押え付けられており、クランパ１３とディスク載置部７ａとの間に狭持されている。
静止部材３２は、図１に示すように、主に、ベース８と、ベース８に固定されたステータ１０とから構成されている。
【００２０】
ベース８は、スピンドルモータ３０の土台部分を構成する。
ステータ１０は、後述するスピンドルモータ３０を配置するためにベース８のほぼ中央部分に形成された開口部の外周側であって、ハブ７の内周側の面に取り付けられたロータ磁石９に対向する位置に配置されている。
［流体軸受機構４０の構成］
流体軸受機構４０は、ベース８のほぼ中央部分に形成された開口部に固定されており、静止部材３２に対して回転部材３１を回転可能な状態で支持する。
流体軸受機構４０は、図２に示すように、主として、回転軸となるシャフト１と、スリーブ２と、フランジ（軸受部品の一例）３と、スラスト板（スラスト受け部の一例）４と、スラスト軸受部２２と、を含むように構成されている。なお、このうちスリーブ２、スラスト板４が静止側の部材を構成し、シャフト１及びフランジ３が回転側の部材を構成する。
【００２１】
（シャフト１の構成）
シャフト１は、回転軸Ｏ−Ｏ方向に延びる円柱状の部材であって、ハブ７を静止部材３２に対して回転可能な状態で支持している。具体的には、シャフト１は、スリーブ２とスラスト板４とによって形成されたスリーブ２の軸受孔２ａの内周側に対して隙間を介して相対回転可能な状態で配置されている。そして、シャフト１には、軸方向上側の端部にハブ７が固定されている。
また、シャフト１は、その外周面に複数のラジアル動圧発生溝１ｂを有している。このため、スリーブ２とシャフト１との間には、このラジアル動圧発生溝１ｂを含むラジアル軸受部２１が形成される。ラジアル動圧発生溝１ｂは、例えば、軸方向において上下に非対称なヘリングボーン形状を有している。そして、回転部材３１を含むシャフト１は、ラジアル軸受部２１において発生する支持圧によって、軸方向に略垂直な方向において支持される。
【００２２】
なお、シャフト１は、例えば、ステンレス鋼などにより構成されている。また、シャフト１の外周面に形成されたラジアル動圧発生溝１ｂは、スリーブ２の内周面側に形成されていてもよい。
（スリーブ２の構成）
スリーブ２は、例えば、純鉄、ステンレス鋼、銅合金及び焼結金属等によって形成される軸方向に延びる略円筒状の部材であって、ベース８に対して接着等によって固定されている。また、スリーブ２には、軸方向下側の端部に略円形の開口部が形成されており、この開口部を塞ぐようにスラスト板４が固定されている。そして、このスリーブ２及びスラスト板４によって、軸受孔２ａが形成される。
また、スリーブ２は、軸方向下側の端部に、環状の凹部２ｃを有しており、フランジ３の外周部が、この凹部２ｃとスラスト板４との間の空間に収容される。
【００２３】
さらに、スリーブ２には、連通孔Ｈが形成されている。具体的には、連通孔Ｈは、図１及び図２に示すように、軸方向に沿って延びる貫通穴であって、スリーブ２の上面と下面とを連通している。そして、連通孔Ｈは、フランジ３に形成された後述するスラスト動圧発生溝３ｂを含むスラストサブ軸受部に対向する位置に連通するように形成されている。これにより、スピンドルモータ３０の径方向における寸法を抑えることで、スピンドルモータの小型・薄型化に対応することができる。
なお、連通孔Ｈは、円周方向において複数設けられていてもよい。
（フランジ３の構成）
フランジ３は、たとえばＳＵＳ３０４（ＪＩＳ）等の比較的硬度が低い非磁性のオーステナイト系ステンレス鋼製の円板状の部材である。具体的には、フランジ３のビッカース硬度は２００から３２０程度であり、本実施例では、ビッカース硬度が２００のＳＵＳ３０４素材をプレス成形により加工硬化させてビッカース硬度を３２０に上げている。フランジ３は、シャフト１の軸方向下側の端部にスラスト板４と対向するように固定されている。なお、フランジ３は別体で固定されていてもよいが、シャフト１と一体形成されていてもよい。フランジ３は、回転軸Ｏ−Ｏ方向に直交する下面（第１面の一例）３ｃ及び上面３ｄを有している。両面３ｃ，３ｄは、平均表面粗さ（Ｒａ）０．３２μｍ以下となるように粗研磨加工されている。下面３ｃは、スラスト板４の表面（第２面の一例）４ａに対向して配置されている。上面３ｄは、スリーブ２の凹部２ｃに対向して配置されている。下面３ｃ及び上面３ｄには、複数のスラスト動圧発生溝３ａ，３ｂが各別に形成されている。このため、フランジ３、スリーブ２とスラスト板４の間に、スラスト動圧発生溝３ａ，３ｂを含むスラスト軸受部２２が形成される。
【００２４】
また、スラスト動圧発生溝３ａが形成された下面３ｃには、図３に模式的に示すように、複数の微粒子１５が拡散して配置されている。微粒子１５は、プレス加工のような加圧により一部が突出するように下面３ｃに埋め込まれている。微粒子１５は、たとえば、ケイ素粒子、酸化アルミニウム粒子からなる群のうち少なくとも一つの粒子を含んでいる。微粒子１５は、ビッカース硬度が８００以上のものが好ましい。上述したケイ素、酸化アルミニウムのビッカース硬度は、それぞれ１０００、２２００程度のため前述した条件を満たしている。微粒子１５のビッカース硬度が８００未満であると、相手物であるスラスト板との硬度差が小さくなり、スラスト板４と磨耗や焼付を起こしやすくなり、スラスト板を傷つけやすくなる。
フランジ３とスラスト板４とは、起動・停止時などの低速回転時にスラスト軸受部２２の浮力が充分ではないので接触することがある。このような低速回転時において、硬度が高い微粒子１５をフランジの下面３ｃに一部が突出するように拡散して埋め込むと、微粒子１５の一部が突出しているので、微粒子１５により凹凸面が形成されてフランジ３とスラスト板４との間に、図３に示すように、隙間Ｇが生じる。この結果、フランジ３の下面３ｃとスラスト板４の表面４ａとの吸着現象が生じにくくなる。また、隙間Ｇにオイル６が入り込み磨耗が進行しにくくなる。さらに、凹凸面が形成されるため、下面３ｃと表面４ａとの接触面積が小さくなり、摩擦抵抗による負荷トルクが小さくなる。この結果、浮上回転数まで早く上昇するので、他方の面の磨耗が進行しにくくなる。また、微粒子１５がスラスト板４の表面４ａより硬度が高く硬質の微粒子１５が表面４ａと接触しているので表面４ａとの磨耗や焼付が生じにくくなる。さらに、微粒子１５は、拡散して配置されているので、面圧の上昇も抑えられる。これらのことから、両方の面の磨耗や傷付きを防止できる。
【００２５】
スラスト動圧発生溝３ａ，３ｂは、図８に示すように、たとえば、ヘリングボーン形状を有している。スラスト動圧発生溝３ａ，３ｂは、ヘリングボーン形状に限定されるものではなく、スパイラル形状やその他の形状であってもよい。
シャフト１及び回転部材３１は、スラスト軸受部２２において発生する支持圧によって軸方向において支持される。
（フランジ３の製造方法）
このような軸受部品としてのフランジ３は、図４に示すような製造工程で作成される。なお、図４では、各工程における下面３ｃとなる加工面の状態を写真で各工程に対応した位置に示している。
最初のステップＳ１のブランク工程でフランジ３の素材となるＳＵＳ３０４製のブランクを用意する。ブランクは前述したように予めプレス加工により表面のビッカース硬度を３２０に高めてある。
【００２６】
次に、ステップＳ２で、例えば、振動バレル研磨機で表面を３時間程度の時間で粗バレル研磨処理を行う。このとき使用する研磨材（バレルメディア）１６は、図５に示すように、フランジ３の直径が５．４ｍｍの場合、１２ｍｍ×１２ｍｍ×７ｍｍの略三角形状のものである。図６に拡大して示すように、研磨材１６は、小粒のケイ素粒子１７ａ及び酸化アルミニウム粒子１７ｂと、粘土質の柔らかい結合材料１７ｃと、を含む結合剤１７により、大粒の酸化アルミニウム粒子１８を結合して形成されたものである。小粒の粒子１７ａ，１７ｂの大きさは、１μｍから１０μｍの範囲である。また、大粒の酸化アルミニウム粒子１８の大きさは、４０μｍから２５０μｍの範囲である。
１回目の粗バレル研磨処理が終了すると、ステップＳ３で、たとえば酸性液体による化学研磨処理をおこなう。この化学研磨処理により、フランジ３の下面３ｃ及び上面３ｄ等の表面の微小な異物（たとえば、フランジ３の表面に付着した研磨材）を除去して表面を柔らかい状態にする。
【００２７】
ステップＳ４では、化学研磨処理後にフランジ３の両面に２回目の粗バレル研磨処理を行う。この２回目の粗バレルは、１回目と同様の振動バレル研磨機並びに図５及び図６に示す研磨材１６を使用して２時間程度の時間行われる。なお、この粗バレル研磨処理において、この実施形態では、結合剤１７に含まれる小粒な粒子はケイ素粒子１７ａと酸化アルミニウム１７ｂとが含まれている。しかし、小粒の粒子は、ケイ素粒子、酸化アルミニウム粒子、炭化ケイ素粒子からなる群の少なくともいずれかひとつが含まれていればよい。これにより、表面が研磨されるとともに、複数の小粒の粒子１７ａ，１７ｂが表面に拡散して配置される。したがって、２回目の粗バレル工程は、微粒子１５を拡散して配置する配置工程に含まれる。
２回目の粗バレル研磨処理では、処理が終わると、表面に乗っている異物を炭化水素などで洗浄する。しかし、フランジ３の表面は、化学研磨により柔らかい状態にされている。このため、粗バレル研磨処理時に、硬い大粒の酸化アルミニウム粒子１８は変形せず、柔らかな結合材料１７ｃが破砕して結合剤１７の内部にある小粒のケイ素粒子１７ａや酸化アルミニウム粒子１７ｂが、図７に示すように、フランジ３の表面を凹ませた状態で付着すると思われる。この付着して残留した小粒の粒子１７ａ，１７ｂは、洗浄してもほとんど除去されない。
【００２８】
ステップＳ５では、スラスト動圧発生溝３ａを作成するためのコイニング処理を行う。コイニング処理は、たとえば、金型を用いて１０トンプレス機でスラスト動圧発生溝３ａ，３ｂを形成する工程である。このコイニング処理時に、図７に示すように、スラスト動圧発生溝が形成されるフランジ３の下面３ｃに残留した小粒の粒子１７ａ，１７ｂが金型により加圧されて下面３ｃに一部が突出するように埋め込まれる。これにより、フランジ３の製造が完了する。
ここでは、埋め込まれた小粒の粒子１７ａ，１７ｂが微粒子１５となり、埋め込まれた微粒子１５の突出量はほぼ一定になる。したがって、コイニング処理は、微粒子１５を埋め込む埋込工程に含まれる。
また、拡散して配置される微粒子１５の面積は、下面３ｃと表面４ａの対向面積に対して３％から１０％の範囲が好ましい。微粒子１５の面積が３％未満の場合、微粒子１５一つが受ける面圧が高くなり、他方の面を傷つけるおそれがある。また、１０％を超えると、微粒子１５を下面３ｃに付着させる時間が長くなり、製造コストが上昇する。
【００２９】
図９に、本実施例で作成したフランジと、比較例のフランジとをスピンドルモータに組み込んで摩耗量の試験回数での変化を比較したグラフを示す。なお、比較例のフランジは、化学研磨後の２回目の粗バレル研磨処理（配置工程）に代えて、０．５ｍｍの酸化アルミニウム粒子を用いた細密バレル処理を実施し、その後コイニング処理を行って作成したものである。フランジの大きさはともに５．４ｍｍである。なお、磨耗試験回数は、キロサイクル（ｋｃｙｃｌｅ）で示している。この試験は１回の起動停止を１サイクルとして１分間に１Ｃｙｃｌｅの試験を行なったものである。
図９に示したように、従来のフランジの場合、８００００サイクルで摩耗量が５μｍであったものが、本実施例のフランジの場合、０．３μｍ程度に低減している。このことからも、本発明により、フランジ３の摩耗量が激減したことが解る。
【００３０】
（スラスト板４）
スラスト板４は、たとえば、ＳＵＳ４２０Ｊ２（ＪＩＳ）等の焼き入れによる硬化処理を行いやすい高いマルテンサイト系ステンレス鋼製の円板状の部材である。具体的には、スラスト板４の表面４ａには、焼き入れによる硬化処理が施されており、表面４ａのビッカース硬度は４００から５００程度であり、微粒子１５の硬度より低い。スラスト板４は、上述したように、スリーブ２の軸方向下側に形成された環状の凹部２ｃの内周側に取り付けられている。スラスト板４は、シャフト１の軸方向下側に取り付けられたフランジ３の軸方向下側の面との間においてスラスト軸受部２２を形成する。シールキャップ５は、スリーブ２の軸方向上側の端部に固定される環状の部材であって、固定部５ａと、換気口５ｂと、を有している。
【００３１】
固定部５ａは、スリーブ２に固定される円筒状の部材であって、スリーブ２の軸方向上側における外周側の端部に形成された円環状の段差部分に嵌め込まれるようにして取り付けられる。
オイル６は、ラジアル軸受部２１及びスラスト軸受部２２を含むスリーブ２、シャフト１、フランジ３及びスラスト板４の間に形成される隙間や、スリーブ２に形成された連通孔Ｈ等に充填されている。
また、オイル６は、ラジアル軸受部２１に形成されたラジアル動圧発生溝２ｂが軸方向において非対称性を有していることから、軸方向下側方向に向かう循環力によって軸受内を循環する。
なお、オイル６としては、例えば、低粘度なエステルオイル等を用いることができる。
【００３２】
［スピンドルモータ３０の動作］
ここで、スピンドルモータ３０の動作について説明する。
スピンドルモータ３０では、ステータ１０に通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石９に回転力が付与される。これにより、回転部材３１を、シャフト１を回転中心としてシャフト１とともに回転させることができる。
シャフト１が回転すると、低速回転時には、フランジ３の下面３ｃとスラスト板４の表面４ａとが接触することがある。しかし、本実施形態では、フランジ３の下面３ｃに硬質な微粒子１５が、一部が突出するように拡散して配置されているので、下面３ｃに微粒子１５により凹凸面ができ、フランジ３とスラスト板４との間に隙間が生じる。この結果、下面３ｃと表面４ａとの吸着現象が生じにくくなる。また、隙間にオイルが入り込み磨耗が進行しにくくなる。さらに、凹凸面ができるため、下面３ｃと表面４ａとの接触面積が小さくなり、摩擦抵抗による負荷トルクが小さくなる。この結果、浮上回転数まで早く上昇するので、表面４ａの磨耗が進行しにくくなる。また、表面４ａより硬度が高く硬質の微粒子１５が表面４ａと接触しているので表面４ａとの磨耗や焼付が生じにくくなるとともに、微粒子１５は、拡散して配置されているので、面圧の上昇も抑えられる。これらのことから、両方の面３ｃ，４ａの磨耗や傷付きを防止できる。
【００３３】
回転が上がると、各動圧発生溝１ｂ，３ａ，３ｂ部分において半径方向及び軸方向の支持圧が発生する。これにより、シャフト１がスリーブ２に対して非接触状態で支持される。すなわち、静止部材３２に対して回転部材３１が非接触状態で回転可能となり、これにより記録ディスク１１の高精度な高速回転が実現される。
［流体軸受装置４０の特徴］
（１）
本実施形態の流体軸受装置４０では、図３等に示すように、フランジ３の下面３ｃに微粒子１５を、一部が突出するように拡散して配置し、加圧により微粒子１５を埋め込んでいる。
これにより、微粒子により凹凸面ができてフランジ３とスラスト板４との間に隙間が生じる。この結果、低速回転時において、フランジ３の下面３ｃとスラスト板４の表面４ａとの吸着現象が生じにくくなる。また、隙間にオイル６が入り込み磨耗が進行しにくくなる。さらに、凹凸面ができるため、下面３ｃと表面４ａとの接触面積が小さくなり、摩擦抵抗による負荷トルクが小さくなる。この結果、浮上回転数まで早く上昇するので、表面４ａの磨耗が進行しにくくる。また、表面４ａより硬度が高く硬質の微粒子１５が表面４ａと接触しているので表面４ａとの磨耗や焼付が生じにくくなるとともに、微粒子１５は、拡散して配置されているので、面圧の上昇も抑えられる。これらのことから、両方の面３ｃ，４ａの磨耗や傷付きを防止できる。
【００３４】
この結果、例えば、流体軸受装置４０が搭載されるＨＤＤモータ等のディスク再生装置が小型・薄型化した場合でも、モータの寿命が高くなる。
（２）
本実施形態の流体軸受装置４０では、スラスト動圧発生溝３ａが形成されるフランジ３の下面３ｃに微粒子１５が埋め込まれており、下面３ｃの硬度はスラスト板４の表面４ａの硬度より低くなっている。すなわち、スラスト動圧発生溝３ａを下面３ｃに形成する場合、通常は、コイニングと呼ばれるプレス加工によりスラスト動圧発生溝３ａが形成される。したがって、硬度が高いと精度が高いスラスト動圧発生溝３ａを形成しにくい。そこで、スラスト動圧発生溝３ａが形成される下面３ｃはそれと対向するスラスト板４の表面４ａより硬度が低くなっている。この硬度が低い面に微粒子１５を加圧により埋め込むと、硬度が高い面に埋め込むより埋め込み作業が容易でありかつ短時間に埋め込みできる。しかも、スラスト動圧発生溝３ａを形成するプレス工程で同時に微粒子１５を埋め込むことも可能である。この場合、製造工程が簡素化し、製造コストの上昇を抑えることができる。なお、微粒子１５を埋め込む下面３ｃのビッカース硬度は３５０以下の硬度が好ましい。
【００３５】
また、起動・停止時にスラスト動圧発生溝３ａが形成された下面３ｃと形成されていない表面４ａとが接触することがある。しかし、スラスト動圧発生溝３ａが形成された下面３ｃに微粒子１５を埋め込むと、２つの面３ｃ，４ａの間に隙間が生じ、スラスト動圧発生溝３ａが形成された下面３ｃが硬質な表面４ａによって削られにくくなくなる。このため、磨耗によるスラスト動圧発生溝３ａの深さなどの変形が生じにくくなり、スラスト動圧発生溝３ａで安定した動圧を発生することができる。
（３）
本実施形態の流体軸受装置４０では、微粒子１５は、酸化アルミニウム、ケイ素からなる群のうち少なくともひとつを含む。ここでは、微粒子１５が通常のバレル研磨処理等に使用される研磨材の成分であるので、バレル研磨の際の研磨材１６を微粒子１５として使用することができる。このため、埋め込み用の専用の微粒子を用意する必要がなくなり、製造工程がさらに簡素化し、製造コストの上昇をさらに抑えることができる。
【００３６】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態では、シャフト１が回転する軸回転型のスピンドルモータに用いられる軸受部品を開示したが、シャフトが固定の軸固定側のスピンドルモータに用いられる軸受部品にも本発明を適用できる。
この場合でも、フランジとスラスト受けとの間に隙間があくので、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
（Ｂ）
上記実施形態では、軸受部品としてのフランジ３に微粒子を埋め込んだが、軸受部品としてのスラスト板に微粒子を埋め込んでもよい。また、スピンドルモータが倒立して使用される場合は、軸受部品としてのスリーブの下端面又はフランジの上面に微粒子を締め込んで配置してもよい。更に、ハブとスリーブの対向面で軸受部を構成している場合はハブの下面あるいはスリーブの上面に微粒子を埋め込んでもよい。すなわち、微粒子は、低速回転時に接触する対向面のいずれかに配置すればよい。
【００３７】
（Ｃ）
上記実施形態では、バレル研磨工程で微粒子となる研磨材を配置しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、微粒子として硬質なものを振動等により軸受部品の表面に拡散して配置し、プレス機で埋め込むようにしてもよい。特に、スラスト動圧発生溝が形成されない部分に微粒子を埋め込む場合には、このような埋込工程が必要である。
（Ｄ）
上記実施形態では、埋め込まれる微粒子として酸化アルミニウム、ケイ素からなる群を使用しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、炭化ケイ素、酸化クロム、ダイヤモンド、窒化ケイ素、酸化セリウム及びチタンカーバイトからなる群のうち少なくともひとつを使用すれば良い。これらの硬度の高い粒子であれば上記実施形態と同様な作用効果を得ることが出来る。
【００３８】
（Ｅ）
上記実施形態では、本発明を流体軸受装置４０及びこれを備えたスピンドルモータ３０に対して適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図１０に示すように、上記構成を有する流体軸受機構４０、スピンドルモータ３０を搭載しており、記録ヘッド９５ａによって記録ディスク１１に記録された情報を再生したり、記録ディスク１１に対して情報を記録したりする記録再生装置９５に対して本発明を適用することもできる。
これにより、性能や品質を低下させることなく、小型・薄型化に対応可能な記録再生装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の流体軸受装置は、信頼性の低下を防止しつつ薄型化を図ること２つの部品が接触しても磨耗や傷付きを防止できるという効果を奏することから、記録媒体として光記録媒体や光磁気記録媒体、磁気記録媒体等を用いた信頼性の高い車載用や携帯用途に好適なスピンドルモータに搭載される流体軸受装置に対して広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を搭載したスピンドルモータの構成を示す断面図。
【図２】図１の流体軸受装置に含まれる流体軸受機構４０周辺の縦断面概略図。
【図３】図２の流体軸受機構のスラスト軸受部の模式的な構成を示す断面概略図。
【図４】フランジの製造方法を示すフローチャート。
【図５】研磨材の正面図。
【図６】研磨材の断面模式図。
【図７】微粒子の付着から埋込工程を示す模式図。
【図８】スラスト動圧発生溝を示すフランジの斜視図。
【図９】本発明と比較例のフランジの摩耗量と試験回数との関係を示すグラフ。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る記録再生装置の構成を示す内部断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１      シャフト
２      スリーブ
３      フランジ（軸受部品の一例）
３ａ，３ｂ  スラスト動圧発生溝
３ｃ    下面（第１面の一例）
４      スラスト板（スラスト受け部の一例）
４ａ    表面（第２面の一例）
１５      微粒子
１６      研磨材
１７      結合剤
１７ａ    ケイ素粒子
１７ｂ    酸化アルミニウム粒子
１８      酸化アルミニウム粒子
２２      スラスト軸受部
３０      スピドルモータ
４０      流体軸受機構
９５      記録再生装置
【図１】
2008202642.tif 000003
【図２】
2008202642.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008202642.tif 000008
【図７】
2008202642.tif 000009
【図８】
2008202642.tif 000010
【図９】
2008202642.tif 000011
【図１０】
2008202642.tif 000012