(57)【要約】【課題】潤滑油が循環しやすく且つ耐摩耗性や機械的強度などの軸受け特性に優れた多孔質焼結体スリーブを提供することにある。【解決手段】材料を円筒状に成形し焼結することによって形成された第一の多孔質層Ｍ１と、前記材料と同一または異なる材料にて第一の多孔質層Ｍ１と径方向に連続するように且つ同心の円筒状に成形し焼結することによって形成された第二の多孔質層Ｍ２とを備え、これらの複数の層が互いに異なる性質を有することを特徴とする。【選択図】図１０
2004270890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を円筒状に成形し焼結することによって形成された第一の多孔質層と、前記材料と同一または異なる材料にて第一の多孔質層と径方向に連続するように且つ同心の円筒状に成形し焼結することによって形成された第二の多孔質層とを備え、これらの複数の層が互いに異なる性質を有することを特徴とする多孔質焼結体スリーブ。
【請求項２】
前記性質が、密度、気孔率および平均気孔径のうちから選ばれる一種以上である請求項１に記載の多孔質焼結体スリーブ。
【請求項３】
材料を円筒状に成形して第一の成形体を得、同時にまたはその後に同一または異なる材料にて第一の成形体と径方向に連続するように且つ同心の円筒状に成形して第二の成形体を得、これら複数の成形体からなる複合成形体を焼結して一体化させることを特徴とする多孔質焼結体スリーブの製造方法。
【請求項４】
前記材料が、互いに平均粒径の異なる粉末であるかまたは互いに異なる化学種からなる請求項３に記載の多孔質焼結体スリーブの製造方法。
【請求項５】
円筒状のダイスと、
ダイス内で上下移動可能に嵌合され、上面中心に円柱状のロッドが立てられた下パンチと、
外径がダイスの内径とほぼ同じで内径がロッドの外径よりも大きく、下パンチが上位にある時にはロッドと同心位置にて下パンチの上面に置かれ、下パンチが降下する時には下パンチ及びダイスから離れる円筒状の外ガイドと、
外径が外ガイドの内径よりも小さくて内径がロッドの外径よりも大きく、外ガイドと同心を保ちながら同期して移動可能な内ガイドと、
下パンチが下位にある時に外ガイド及び内ガイドに干渉されることなく、ダイス内で下パンチの上面に対して往復移動可能に嵌合される上パンチと
を備えることを特徴とする多孔質焼結体スリーブ用成形装置。
【請求項６】
請求項１に記載の多孔質焼結体スリーブと、微小間隙を介して外周面がスリーブの内周面と対向する軸と、スリーブの外側に嵌合されたほぼ円筒状のハウジングとを備え、スリーブの内周面及びそれと対向する軸の外周面の少なくとも一方に流体動圧発生用の溝が形成されていることを特徴とする流体動圧軸受け装置。
【請求項７】
請求項６に記載の流体動圧軸受け装置と、軸の一端に固定され、ハウジングを包囲するハブと、軸の他端に近いハウジングの外周面に固定されたブラケットと、ハブの内周面に固定されたマグネットと、マグネットに対向するようにブラケットに固定されたステータとを備えることを特徴とするモータ。
【請求項８】
請求項７に記載のモータと、ハブに搭載された１枚又は２枚以上の記録ディスクと、記録ディスクに情報を読み書きするヘッドと、ヘッドを支持するアームと、アームを記録ディスクに対して進退させるアクチュエータとを備えることを特徴とする記録ディスク駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多孔質焼結体スリーブに属する。このスリーブは、レーザビームプリンタのポリゴンミラー用や磁気ディスク装置用などの高速で高精度回転が要求されるスピンドルモータにおける流体動圧軸受けに好適に利用されうる。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−  ６１６４７号公報
【特許文献２】特開２００２−１７８０８９号公報
高速で高精度回転が要求されるモータとして、例えばハードディスクのような記録ディスクを回転させるスピンドルモータがある。このモータの軸受け手段として、安定した回転運動が得られる流体動圧軸受けが普及し始めている。
流体動圧軸受け装置は、例えば図１２に軸方向断面図として示すように、有底（図では下端を底とする）円筒状のハウジングＨ、ハウジングＨ内に固定されたスリーブＢ、スリーブＢに対して回転自在に嵌合された軸Ａ、及びハウジングＨの開口側においてハウジングＨ内周面とスリーブＢの上端面とで囲まれる環状空間に嵌合されたリングＲを備える。
【０００３】
各部材について更に詳しく述べると、ハウジングＨは、円筒状の本体Ｈ１および底部をなすスラストブシュＨ２からなり、その本体Ｈ１の内側に本体Ｈ１よりも軸方向長さの短いスリーブＢが圧入もしくは接着されている。軸Ａは、図１２においてほぼ逆Ｔ字状をなし、下端に径方向に張り出した鍔Ｄが一体的に形成され、上端はスリーブＢの上端よりも突きだしている。軸Ａの外径は、鍔Ｄの部分を除いてほぼ一様であるが、スリーブＢから出てリングＲの内周面と対向しながら上端に向かうほどテーパ状に若干漸減され、リングＲの上端を超えると再び一様となっている。軸Ａは、その外周面がスリーブＢの内周面と所定の間隙（以下、ラジアル間隙という。）を介して対向し、その下端面又は鍔Ｄの上面がスラストブシュの内面又はスリーブの下端面と所定の間隙（以下、スラスト間隙という。）を介して対向している。
【０００４】
これらの間隙には潤滑油が充填され、ラジアル間隙を形成する面、即ち軸Ａの外周面及びスリーブの内周面の少なくとも一方と、スラスト間隙を形成する面、即ちスリーブＢの下端面及び鍔Ｄの上面の少なくとも一方並びに鍔Ｄの下面及びスラストブシュＨ２の内面の少なくとも一方にヘリングボーン状やスパイラル状の動圧発生用溝が形成されている。そして、軸ＡがスリーブＢ及びハウジングＨに対して相対的に回転すると、潤滑油が動圧発生溝のポンプ作用で上記各間隙において油圧を増し、その圧力（これを動圧という。）をもって回転側の部材、例えば軸Ａが、静止側の部材、例えばハウジングＨ及びスリーブＢに対して浮上し、回転側が静止側に対して非接触に保持される。回転中、潤滑油は、リングＲの内周面と軸Ａの外周面とで形成されるテーパ状の間隙に生じる毛細管現象によって下方に引かれ、外部へ漏れないようにされている。
【０００５】
このような流体動圧軸受け装置においては、ラジアル間隙及びスラスト間隙に保持された潤滑油の動圧をそれらの間隙全域に亘って均等な正圧、即ち大気圧よりも高い状態に保つことが重要である。その一つの理由は、動圧が負圧になると、潤滑油内に溶け込んでいた空気が気泡となって表れ、それが浮上して例えば上記毛細管における気液界面ではじけるなどすると、油漏れや振動増大をもたらし、記録ディスク駆動装置としての性能を低下させることにある。また、別の理由は、たとえ正圧であってもスラストブシュＨ２と鍔Ｄとで形成されるスラスト間隙内の動圧があまり高圧になると、軸Ａの上端に固定された図略のハブが設定値以上に浮上することにある。ハブに搭載されたディスクの記録面とその情報を読み書きするヘッドとの間は１μｍ程度の隙間しか開いていないため、僅かな過浮上でもディスクとヘッドとが接触し、互いに傷つけあうことになるからである。
【０００６】
そこで、スリーブＢを多孔質焼結体にて形成し、それに潤滑油を含ませ、ラジアル間隙及びスラスト間隙と焼結体内部の孔とで潤滑油を循環させる技術が知られている（特許文献１及び２）。このようなスリーブＢを用いれば、ラジアル間隙及びスラスト間隙内の潤滑油の動圧が所定値より低くなろうとする所には焼結体内部に保持された潤滑油が流れ出し、逆に高くなろうとする所からは焼結体内部に潤滑油が流入し、原理的に均一な正圧が維持される。従って、潤滑油の循環性を良好にするためにはスリーブＢの表面開口率（単位面積当たりの気孔率）が大きい方（５％以上）が望ましい。尚、この場合、軸がＳＵＳ等の強靱な金属からなるのに対し、スリーブＢは焼結性のよい銅、鉄またはそれらの双方を主成分とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第一に表面開口率が大きすぎると、スリーブＢの耐摩耗性や機械的強度が低下するほか、動圧が焼結体内部に抜けてしまい、軸Ａを浮上させる力が低下する。また、含まれる油量が多すぎて高温環境下で膨張し、オイルが前記テーパ状間隙から溢れる危険もある。更にまた、スリーブＢがハウジングＨの内周面に接着剤にて固定されている場合、接着剤がスリーブＢに染み込んでしまって所望の通りに潤滑油が保持されないこともある。第二に仮に表面開口率が適正であったとしても、温度上昇に伴い軸ＡとスリーブＢとの熱膨張差によって軸ＡとスリーブＢとの径方向の間隙（ラジアルギャップ）が拡がり、潤滑油粘度も低下するため、軸受け剛性、即ち軸支持力が低下することがある。従って、軸受けとしての本来の特性と潤滑油の循環性を両立させることは困難であった。
それ故、この発明の課題は、潤滑油が循環しやすく且つ耐摩耗性や機械的強度などの軸受け特性に優れた多孔質焼結体スリーブを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するために、この発明の多孔質焼結体スリーブは、
材料を円筒状に成形し焼結することによって形成された第一の多孔質層と、前記材料と同一または異なる材料にて第一の多孔質層と径方向に連続するように且つ同心の円筒状に成形し焼結することによって形成された第二の多孔質層とを備え、これらの複数の層が互いに異なる性質を有することを特徴とする。
【０００９】
これらの二層は、スリーブが二層からなるときは第一、第二の多孔質層の一方が最内層、他方が最外層となるが、これに限らずスリーブを三層以上とし、隣り合う層同士が上記の要件を満たすものでもよい。前記異なる性質とは、例えば密度、気孔率および平均気孔径のうちから選ばれる一種以上である。煩雑を避けるために便宜上第一の多孔質層を内層、第二の多孔質層を外層とするとき、このスリーブによれば、径方向の各所で異なる特性が要求される場合でも第一の多孔質層が内層に適した材料からなり、第二の多孔質層が外層に適した材料からなるので、一つのスリーブで複数の異なる特性を両立させることができる。従って、例えば有効気孔率について内層を小さく外層を大きくし、流体動圧軸受けなどで内層の内周面にて十分な動圧を発生させ、外層にて潤滑油を保持する機能を担うことができる。逆に有効気孔率について内層を大きく外層を小さくし、ハウジングとの接着面からの接着剤の染み込みを防いでもよい。また、内層を耐摩耗性に優れた材料にて形成し、外層を熱膨張係数の小さい材料にて形成することにより、温度上昇に伴うラジアルギャップの変化を小さくすることができる。
【００１０】
上記多孔質焼結体スリーブの適切な製造方法は、
材料を円筒状に成形して第一の成形体を得、同時にまたはその後に同一または異なる材料にて第一の成形体と径方向に連続するように且つ同心の円筒状に成形して第二の成形体を得、これら複数の成形体からなる複合成形体を焼結して一体化させることを特徴とする。
異なる材料とは、例えば互いに平均粒径の異なる粉末であるかまたは互いに異なる化学種からなるものである。複数の成形体を異なる材料で成形すれば、各成形体に対応する層の性質に各材料固有の性質が反映する。また、同一の材料であっても成形時の圧力や焼成温度を内側と外側とで異ならせることにより、上記複数の成形体に各々由来する層が互いに異なる性質を有するものとなる。
【００１１】
上記の製造方法、特に上記複数の成形体を同時に成形するために適切な成形装置は、
円筒状のダイスと、
ダイス内で上下移動可能に嵌合され、上面中心にに円柱状のロッドが立てられた下パンチと、
外径がダイスの内径とほぼ同じで内径がロッドの外径よりも大きく、下パンチが上位にある時にはロッドと同心位置にて下パンチの上面に置かれ、下パンチが降下する時には下パンチ及びダイスから離れる円筒状の外ガイドと、
外径が外ガイドの内径よりも小さくて内径がロッドの外径よりも大きく、外ガイドと同心を保ちながら同期して移動可能な内ガイドと、
下パンチが下位にある時に外ガイド及び内ガイドに干渉されることなく、ダイス内で下パンチの上面に対して往復移動可能に嵌合される上パンチと
を備えることを特徴とする。
【００１２】
この装置を用いて成形するときは、下パンチをダイス内の上位に移動し、下パンチの上面に内外のガイドを置く。そして、ロッドの外周面と内ガイドの内周面とで囲まれる環状空間に内層用の材料を充填し、内ガイドの外周面と外ガイドの内周面との間で囲まれる環状空間に外層用の材料を充填する。次に下パンチを下位に移動して各材料をダイス内に引き込む。すると、各材料は自重で落下するだけであるから、環状のままダイス内に充填される。その後、上パンチをダイス内に押し込むことにより、同心円筒状の内側成形体と外側成形体とが互いに密接した複合成形体が得られる。尚、スリーブを３層以上とするときは、外ガイドと内ガイドとの間に同心円筒状の第三のガイドを設ければよい。
【００１３】
次に、上記発明と関連するこの発明の流体動圧軸受け装置は、
上記の多孔質焼結体スリーブと、微小間隙を介して外周面がスリーブの内周面と対向する軸と、スリーブの外側に嵌合されたほぼ円筒状のハウジングとを備え、スリーブの内周面及びそれと対向する軸の外周面の少なくとも一方に流体動圧発生用の溝が形成されていることを特徴とする。
この流体動圧軸受け装置は、上記の多孔質焼結体スリーブを用いて、その内周面を軸受面としていることから、潤滑油の循環性及び軸受け特性に優れるから、油漏れや振動や騒音の発生が少ない。
【００１４】
同じく上記発明と関連するこの発明のモータは、
上記の流体動圧軸受け装置と、軸の一端に固定され、ハウジングを包囲するハブと、軸の他端に近いハウジングの外周面に固定されたブラケットと、ハブの内周面に固定されたマグネットと、マグネットに対向するようにブラケットに固定されたステータとを備えることを特徴とする。上記の通り油漏れや振動の少ない軸受け装置を用いているので、周辺を汚染しないし、稼働中も低振動で、かつ静かである。
更に上記発明と関連するこの発明の記録ディスク駆動装置は、
上記モータと、ハブに搭載された１枚又は２枚以上の記録ディスクと、記録ディスクに情報を読み書きするヘッドと、ヘッドを支持するアームと、アームを記録ディスクに対して進退させるアクチュエータとを備えることを特徴とする。上記の通り周辺を汚染せず、稼働中も低振動で、かつ静かなモータを用いているので、記録ディスクの読み書きが安定する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
−実施形態１−
この発明の第一の実施形態に係る多孔質焼結体スリーブとその製造方法を図面とともに説明する。この実施形態は、外側の成形体と内側の成形体を個別に成形する例を示す。図１（ａ）〜（ｃ）は第一実施形態に係る多孔質焼結体スリーブの製造方法の前半の各工程を示し、図２（ｄ）〜（ｇ）は同じく後半の各工程を示す。
【００１６】
成形装置としては、円筒状のダイス８１、第一の下パンチ８２、第二の下パンチ８３、第一の上パンチ８４及び第二の上パンチ８５を用いる。第一の下パンチ８２は、円柱状の本体８２ａと、その上面中心に固定された円柱状のロッド８２ｂとからなり、ロッド８２ｂの外径は本体８２ａの外径よりも小さい。第二の下パンチ８３も同様に本体８３ａ及びロッド８３ｂからなり、ロッド８３ｂの外径はロッド８２ｂの外径よりも更に小さい。一方、第一の上パンチ８４及び第二の上パンチ８５は、各々ロッド８２ｂ及びロッド８３ｂの外径に適合する孔を有する。そして、本体８２ａ、８３ａ及び上パンチ８４、８５はいずれもダイス８１の内径に適合する外径を有し、ダイス８１内に軸方向に移動可能なように嵌合されうる。
【００１７】
成形に際しては、先ず下パンチ８２をダイス８１に嵌合し、ダイス８１の内周面とロッド８２ｂとで囲まれる環状の間隙に第一の材料を充填する（図１（ａ））。材料は通常粉末であるが、流動性のあるものであればよい。そして、上パンチ８４をその上に被せて加圧する（図１（ｂ））。脱型後、第一の多孔質層となる円筒状の成形体Ｆ１が得られる（図１（ｃ））。次に、下パンチ８３を成形体Ｆ１とともにダイス８１に嵌合し、成形体Ｆ１の内周面とロッド８３ｂとで囲まれる間隙に第二の材料を充填する（図２（ｄ））。そして、上パンチ８５を被せて加圧する（図２（ｅ））。脱型後、成形体Ｆ１の内側に密接して第二の多孔質層となる円筒状の成形体Ｆ２が得られる（図２（ｆ））。図示しないが同様に第三の下パンチ及び第三の上パンチを用いて第三の多孔質層となる成形体Ｆ３を得ることができる（図２（ｇ））。こうして得られた複数の成形体Ｆ１−３からなる複合成形体を焼結することにより、径方向に性質の異なる３つの層が重ねられたスリーブが完成する。
【００１８】
第一の材料と第二の材料は、通常は平均粒径あるいは化学種が異なるが、同一であっても良い。同一の場合は、上パンチ８４による成形圧力あるいは成形密度（図１（ｂ））と上パンチ８５による成形圧力あるいは成形密度（図２（ｅ））とを異ならせたり、成形体Ｆ１の外側と成形体Ｆ３の内側とにヒータを配置して焼結時に径方向に温度勾配をもたせたりすることで、３層の性質を異ならせることができる。尚、本発明においては、３層のうち２層は多孔質層とされる。
スリーブを流体動圧軸受け装置として用いるために、スリーブの内周面に動圧発生用溝を形成するときは、第三の下パンチとしてロッドの外周面が動圧発生用溝の形状に対応した形状を有するものを用いる。すると、ロッドの外周面形状が成形体Ｆ３の内周面に転写される。そして、第三の下パンチを複合成形体に挿入したままの状態でダイス８１から抜くと、複合成形体にスプリングバックが生じ、その内径が拡大するので、転写形状を崩すことなく下パンチを抜き取ることができる。
尚、上記の例では各成形体に対応する下パンチを用いたが、下パンチの本体を成形体Ｆ１−３に共通とし、ロッドのみ交換可能としてもよい。
【００１９】
−実施形態２−
この発明の第二の実施形態に係る多孔質焼結体スリーブとその製造方法を図面とともに説明する。この実施形態は、外側の成形体と内側の成形体を同時に成形する例を示す。図３（ａ）〜（ｃ）は第二実施形態に係る多孔質焼結体スリーブの製造方法の前半の各工程を示し、図４（ｄ）〜（ｆ）は同じく後半の各工程を示す。
この実施形態の成形装置は、円筒状のダイス９１、下パンチ９２、円筒状の外ガイド９３、中ガイド９４、内ガイド９５及び上パンチ９６を備える。ダイス９１は実施形態１のダイス８１と、上パンチ及び下パンチは実施形態１で図示省略した第三の上パンチ及び下パンチとそれぞれほぼ同一形状で、同一の位置関係を有している。
【００２０】
外ガイド９３、中ガイド９４及び内ガイド９５は、いずれも薄肉ではあるが変形せずに十分に自立できる程度の剛性材料からなり、下端からロッド９２ｂの上端付近とほぼ同等の位置までは軸方向に各々一様な内外径を有する。その一様な部分は外ガイド９３、中ガイド９４及び内ガイド９５の順に内外径が小さくなっており、外ガイド９３の外径がダイス９１の内径とほぼ同じで内ガイド９５の内径がロッドの外径よりも大きい。そして、ロッド９２ｂの上端を超えると、外ガイド９３が次第に大きく拡がり、次いで中ガイド９４、内ガイド９５の順に拡がっている。また、これら３つのガイドは常に同心を保ちながら同期して移動するように組み合わせられている。その移動範囲は、少なくとも下パンチ９２が上位にある時にはロッド９２ｂと同心位置にて下パンチ９２の上面に３つのガイドの下端が当たり、下パンチ９２が降下するとともに下パンチ９２及びダイス９１から離れるように設定されている。上パンチ９６は、中央に貫通孔が形成されている円盤状をなし、ダイス９１の内径及びロッド９２ｂの外径と各々ほぼ同等の外径及び内径を有する。そして、ダイス９１から離れた位置で待機しており、下パンチ９２が降下し且つガイド９３，９４，９５がダイス９１から離れた後、それらのガイドに干渉されることなく、ダイス内で下パンチの上面に対して往復移動可能に嵌合されるように移動範囲が設定されている。
【００２１】
この装置を用いて成形するときは、下パンチ９２をダイス９１内の上位に移動し、下パンチ９２の上面にロッド９２ｂと同心をなすようにガイド９３，９４，９５を置く（図３（ａ））。そして、ロッド９２ｂの外周面と内ガイド９５の内周面とで囲まれる環状空間、内ガイド９５の外周面と中ガイド９４の内周面とで囲まれる環状空間、及び中ガイド９４の外周面と外ガイド９３の内周面とで囲まれる環状空間にそれぞれ所定の材料を充填する（図３（ｂ））。次にガイド９３，９４，９５を動かすことなく下パンチ９２を下位に移動して各材料をダイス９１内に引き込む。すると、各材料は自重で落下するだけであるから、環状のままダイス９１内に充填される（図３（ｃ））。ガイド９３，９４，９５をダイス９１から離れた位置に退避させた後（図４（ｄ））、上パンチ９６をダイス９１内に押し込む（図４（ｅ））ことにより、同心円筒状の３つの成形体Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が径方向に互いに密接した複合成形体が得られる（図４（ｆ））。こうして得られた複数の成形体Ｆ１−３からなる複合成形体を焼結することにより、径方向に性質の異なる３つの層が重ねられたスリーブが完成する。
【００２２】
環状間隙に充填される上記の各材料は、通常は平均粒径あるいは化学種が異なるが、同一であっても良い。同一の場合は、成形体Ｆ１の外側と成形体Ｆ３の内側とにヒータを配置して焼結時に径方向に温度勾配をもたせたりすることで、３層の性質を異ならせることができる。尚、本発明においては３層のうち２層は多孔質層とされる。
スリーブを流体動圧軸受け装置として用いるために、スリーブの内周面に動圧発生用溝を形成するときは、実施形態１と同様にロッド９２ｂの外周面に動圧発生用溝の形状に対応した形状をもたせればよい。
【００２３】
−実施形態３−
実施形態１又は２によって得られたスリーブを内部に用いたこの発明の記録ディスク駆動装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図５は、この発明の記録ディスク駆動装置の実施形態であるハードディスク装置を模式的に示す軸方向断面図である。ハードディスク装置１０は、内部が清浄に保たれたケース１１と、ケース１１内に設置された記録ディスク駆動用モータ１（以下、モータ１という）と、アクチュエータ１２とを備えている。記録ディスク駆動用モータ１には複数枚（図示では４枚）の磁気ディスク６が軸方向に間隔を開けて搭載されている。磁気ディスク６はモータ１の駆動によって所定方向に回転する。他方、アクチュエータ１２には、磁気ディスク６に対して磁気ヘッド１３を有するアーム１４が径方向に延びるように取り付けられている。磁気ヘッド１３は、この装置の非使用時はアーム１４とともに磁気ディスク６から離れた位置に退避しており、モータ１の駆動とともにアクチュエータ１２の作動によって旋回し、磁気ディスク６に接近して情報を読み書きする。
【００２４】
図６はモータ１を示す軸方向断面図である。モータ１は、ベース２、このベース２の中央に固定された流体動圧軸受け装置３（以下、軸受け装置３という）、及び軸受け装置３を介してベース２と相対的に回転自在であるロータ４を備えている。
ベース２は、ほぼ円盤状のベース本体２ａを有し、ベース本体２ａの外周部には上方に延びる側壁２ｃが形成され、側壁２ｃの上端には径方向外側に延びるフランジ２ｄが形成されている。このフランジ２ｄによって、モータ１が記録ディスク装置本体の所定位置に取り付けられる。ベース本体２ａには、その中心を同じにして、肉厚のボス２ｂが上方に突出するよう形成されている。ボス２ｂの内周には軸受け装置３のハウジング３１が圧入により固定されている。また、ボス２ｂの外周にはステータ５が取り付けられている。
【００２５】
ロータ４は、３つの段差を有して階段状に下降する外周面と２つの段差を有する内周面とからなる回転体形状をなし、上面中央に軸孔が形成され、最下段の内周面にステータ５と対向するようにマグネット７が固定されている。マグネット７とステータ５との間には、ステータ５への給電に伴って回転磁界が生じ、それによってロータ４が軸受け装置３を介してベース２に対して回転する。
軸受け装置３は、有底円筒状のハウジング３１、ハウジング３１内に固定されたスリーブ３２、スリーブ３２に対して回転自在に嵌合された軸３３、及びハウジング３１の開口側においてハウジング３１内周面とスリーブ３２の上端面とで囲まれる環状空間に嵌合されたリング３４を備える。このスリーブ３２が実施形態１又は２に従って製造されたスリーブであり、銅、鉄またはそれらの双方を主成分とし、場合によりセラミックが配合されて径方向において重なる複数の層が互いに異なる性質を有するもので、少なくとも内側の２層は多孔質層である。図７は、スリーブ３２単独の軸方向断面図であり、内周面の上半部及び下半部に軸方向に間隔を開けてそれぞれヘリングボーン状の動圧発生溝３２ａが形成され、下端面にスパイラル状の動圧発生溝３２ｂが形成されている。
【００２６】
ハウジング３１は、円筒状の本体３１ａおよび底部をなすスラストブシュ３１ｂからなり、その本体３１ａの内側に本体３１ａよりも軸方向長さの短いスリーブ３２が圧入もしくは接着されている。スラストブシュ３１ｂの内面にもスパイラル状の動圧発生溝３１ｃが形成されている。軸３３は、ＳＵＳ等の強靱な金属からなり、図においてほぼ逆Ｔ字状をなし、下端に径方向に張り出した鍔３３ａが一体的に形成され、上端はスリーブの上端よりも突きだしている。軸３３の外径は、鍔３３ａの部分を除いてほぼ一様であるが、スリーブ３２から出てリング３４の内周面と対向しながら上端に向かうほどテーパ状に若干漸減され、リング３４の上端を超えると再び上端に至るまで一様となっている。この一様な外径部分にロータ４の前記軸孔が圧入されている。軸３３は、その外周面がスリーブ３２の内周面と所定の間隙（以下、ラジアル間隙という。）を介して対向し、その鍔の下面を含む下端面及び鍔の上面がスラストブシュ３１ｂの内面及びスリーブ３２の下端面と所定の間隙（以下、スラスト間隙という。）を介して対向している。
【００２７】
これらの間隙及びスリーブ３２の多孔質層には潤滑油が充填されている。そして、軸３３がスリーブ３２に対して相対的に回転すると、潤滑油が動圧発生溝３２ａ，３２ｂ，３１ｃのポンプ作用で上記各間隙において油圧（動圧）を増し、その圧力をもってロータ４を含む回転部材が、ベース２を含む静止部材に対して浮上し、回転側が静止側に対して非接触に保持される。潤滑油は、リング３４の内周面と軸３３の外周面とで形成されるテーパ状の間隙（以下、テーパシールという。）に生じる毛細管現象によって下方に引かれ、外部へ漏れないようにされている。そして、ラジアル間隙及びスラスト間隙内の潤滑油の動圧が所定値より低くなろうとする所には焼結体内部に保持された潤滑油が流れ出し、逆に高くなろうとする所からは焼結体内部に潤滑油が流入し、原理的に均一な正圧が維持される。
【００２８】
尚、ラジアル間隙を形成する面のうちスリーブ３２の内周面と、スラスト間隙を形成する面のうちスリーブ３２の下端面及びスラストブシュの内面とに動圧発生用溝が形成されているが、ラジアル間隙においては軸の外周面、スラスト間隙におては鍔の上面及び下面に形成しても良い。
以上のように、この実施形態ではスリーブが径方向に異なる複数の層からなり、各層に適材が用いられているので、軸受け剛性に優れ且つ潤滑油の循環性にも優れる。従って、モータは低振動で、かつ静かに安定して回転し、その結果ハードディスク装置全体としても静かに作動し、磁気ディスクがヘッドと接触することもない。尚、各層に具体的にどのような材料を用いるかについては以下の実施例で示す。
【００２９】
【実施例】
−実施例１−
図８は、この発明のスリーブの第一の実施例を示す軸方向断面図である。このスリーブＳ１は、実施形態１又は２の方法によって製造され、実施形態３におけるスリーブ３２として用いられるものである。但し、説明の便宜上、スリーブＳ１は実施形態３のスリーブ３２よりも径方向に拡大して描かれている（以下の実施例２〜４も同様）。
スリーブＳ１は、径方向に性質の異なる２つの多孔質層からなり、内層Ｍ１は外層Ｍ２よりも耐摩耗性に優れ、外層Ｍ２は内層Ｍ１よりも気孔率が大きい。このような性質をもたせるために、内層Ｍ１は銅もしくは鉄またはその双方を主成分とする所定の平均粒径の配合粉末を焼結させたもので、好ましくは銅２０〜９５重量％と残部鉄からなり、密度が６．４〜７．２ｇ／ｃｍ３の範囲となるように形成される。一方、外層Ｍ２は内層Ｍ１と同じ組成で配合粉末の平均粒径を内層Ｍ１のそれよりも大きくするか又はセラミック粉末などの難焼結性材料を混ぜて焼結させられている。
【００３０】
このようなスリーブＳ１によれば、内層Ｍ１にて耐摩耗性及び軸受け剛性を維持し、外層Ｍ２にて潤滑油を矢印方向に順調に循環させることができる。従って、特にラジアル間隙内及びスラスト間隙内が負圧になるのを防止したり、それらの間隙を形成する面や動圧発生溝の加工誤差に起因するロータの過浮上を防止するのに好適である。
【００３１】
−実施例２−
図９（ｂ）はこの発明のスリーブの第二の実施例を示す軸方向断面図、図９（ａ）は第二実施例との比較のために従来のスリーブを示す軸方向断面図である。図９（ａ）に示す従来のように径方向に性質の一様な銅・鉄系の多孔質焼結体スリーブＣを用いると、軸Ａが通常ＳＵＳ系材料からなり、スリーブＣの方が熱膨張係数が大きいことから、常温では想像線で示す寸法のスリーブＣが高温環境下では実線で示す如く軸Ａよりも大きく径方向に膨張する。従って、ラジアル間隙ｇがｇ’まで拡がり、潤滑油の粘度が低下することも併せて軸受け剛性が低下する。本例はこれを防止するものである。
【００３２】
本例のスリーブＳ２も径方向に性質の異なる２つの多孔質層からなり、内層Ｍ１は外層Ｍ２よりも加工性に優れ、外層Ｍ２は内層Ｍ１よりも熱膨張係数が小さい。このような性質をもたせるために、内層Ｍ１は実施例１と同様に形成される。一方、外層Ｍ２は内層Ｍ１よりも鉄系の含有率を大きくするか又はセラミック材料を混ぜて焼結させられている。
このようなスリーブＳ２によれば、外層Ｍ２はもともとあまり熱膨張しないし、内層Ｍ１も外層Ｍ２に規制されるために熱膨張が抑制される。その結果、スリーブＳ全体としての熱膨張が抑制され、ラジアル間隙ｇの拡大を防止することができる。
【００３３】
−実施例３−
図１０は、この発明のスリーブの第三の実施例を示す軸方向断面図である。本例のスリーブＳ３は、例えば実施形態３においてリング３４と軸３３との間のテーパシールＴの容積を大きくとれない仕様の軸受け装置に好適である。即ち、高温環境下ではスリーブＳの内部に保持された潤滑油が熱膨張し上方に向かう。このときテーパシールＴの容積が小さいと、膨張した潤滑油が図６におけるテーパシールＴより溢れだして、図５におけるケース１１内を汚染し、ヘッド１３による読み書きを妨害するおそれがある。本例はこれを未然に防止するものである。
【００３４】
本例のスリーブＳ３も径方向に性質の異なる２つの多孔質層からなり、外層Ｍ２は内層Ｍ１よりも気孔率が小さい。このような性質をもたせるために、内層Ｍ１は実施例１と同様に形成される。一方、外層Ｍ２は内層Ｍ１よりも銅系の含有率を大きくするか又は同じ組成で配合粉末の平均粒径を小さくして焼結させられている。
このようなスリーブＳ３によれば、スリーブＳ３全体で保持する油量を少なくしてテーパシールＴからの溢れだしを防ぐとともに、内層Ｍ１にて潤滑油の循環性を確保することができる。
【００３５】
−実施例４−
図１１は、この発明のスリーブの第四の実施例を示す軸方向断面図である。本例のスリーブＳ４は、実施例１−３と異なり径方向に性質の異なる２つの多孔質層Ｍ１、Ｍ２に加え、更に外側に緻密層Ｍ３を有する。実施例１のスリーブＳ１を実施形態３におけるようにハウジング本体３１ａに嵌合し接着すると、外層Ｍ２の有効気孔率が大きいことから、接着剤が外層Ｍ２に染み込んでしまい、せっかく外層Ｍ２の気孔率を大きくした目的が達成されなくなるおそれがある。本例はこれを未然に防止するものである。
即ち、緻密層Ｍ３は、外層Ｍ２よりは勿論、内層Ｍ１よりも銅系の含有率を大きくするか又は配合粉末の平均粒径を小さくして焼結させられている。これにより接着剤の外層Ｍ２への染み込みを防止し、外層Ｍ２の多孔性を維持する。尚、緻密層Ｍ３は接着剤の染み込みを阻止すれば足りるから、他の層よりも肉厚が薄くて良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の多孔質焼結体スリーブは、潤滑油の循環性と軸受け特性を両立させたものであるから、流体動圧軸受け装置に有益であり、それを用いたモータは稼働中も静かで安定して回転する。また、そのモータを用いた記録ディスク駆動装置は、長期にわたって安心して使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る多孔質焼結体スリーブの製造方法の前半３工程を示す図である。
【図２】同じく後半４工程を示す図である。
【図３】実施形態２に係る多孔質焼結体スリーブの製造方法の前半３工程を示す図である。
【図４】同じく後半３工程を示す図である。
【図５】記録ディスク駆動装置の実施形態であるハードディスク装置を模式的に示す軸方向断面図である。
【図６】上記ハードディスク装置に用いられるモータを示す軸方向断面図である。
【図７】上記モータのスリーブを単独で示す軸方向断面図である。
【図８】実施例１のスリーブを示す軸方向断面図である。
【図９】（ａ）は従来のスリーブを軸とともに示す軸方向断面図、（ｂ）は実施例２のスリーブを軸と共に示す軸方向断面図である。
【図１０】実施例３のスリーブを示す軸方向断面図である。
【図１１】実施例４のスリーブを示す軸方向断面図である。
【図１２】従来の軸受け装置を示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
１  モータ
２  ベース
３  軸受け装置
３１  ハウジング
３２，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４  スリーブ
３３  軸
３４  リング
４  ロータ
５  ステータ
６  磁気ディスク
７  マグネット
１１  ケース
１２  アクチュエータ
１３  ヘッド
１４  アーム
８１，９１  ダイス
８２，８３，９２  下パンチ
８４，８５，９６  上パンチ
９３  外ガイド
９４  中ガイド
９５  内ガイド
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３  成形体
【図１】
2004270890.tif 000003
【図２】
2004270890.tif 000004
【図３】
2004270890.tif 000005
【図４】
2004270890.tif 000006
【図５】
2004270890.tif 000007
【図６】
2004270890.tif 000008
【図７】
2004270890.tif 000009
【図８】
2004270890.tif 000010
【図９】
2004270890.tif 000011
【図１０】
2004270890.tif 000012
【図１１】
2004270890.tif 000013
【図１２】
2004270890.tif 000014