(57)【要約】【課題】  シンプルな工程で高精度かつ低コストに軸部材に動圧発生部を成形可能とする。【解決手段】  インクジェット法によりノズルヘッド１１から紫外線硬化タイプのインクの微小液滴１９を軸部材２の素材表面に着弾または滴下させる。ノズルヘッド１１と軸部材２を挟んで対向する位置に紫外線を照射する光源２１を設ける。軸部材２を回転させながら、ノズルヘッド１１からインクの着弾または滴下、および光源２１からの紫外線の照射によるインクの硬化を軸部材２の円周方向に徐々に進行させ、動圧発生部を成形する。【選択図】図１
2005331100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状の素材外周面またはスリーブ状の素材内周面に微量インクを供給し、この微量インクの集合体で動圧発生部を印刷する工程と、インクを硬化させる工程とを含むことを特徴とする動圧発生部の成形方法。
【請求項２】
動圧発生部を印刷する印刷部と、インクを硬化させる硬化部とをその円周方向位置を異ならせて設け、素材と印刷部および硬化部とを相対回転させて動圧発生部の印刷およびインクの硬化を素材の円周方向に進行させる請求項１記載の動圧発生部の成形方法。
【請求項３】
インクが光硬化性を有し、インクの硬化を光線の照射で行う請求項１又は２記載の動圧発生部の成形方法。
【請求項４】
軸状またはスリーブ状の素材表面に微量のインクを間欠的に供給するインク供給部と、インクを硬化させるための光線を照射する光源とを備え、インク供給部と光源とが素材と対向してかつその円周方向位置を異ならせて配置され、かつ素材とインク供給部および光源とが相対回転することを特徴とする動圧発生部の成形装置。
【請求項５】
流体動圧を発生させるための動圧発生部を外周面に有するものであって、
動圧発生部が、軸状の素材外周面に供給した微量インクの集合体を硬化させて形成されたものであることを特徴とする動圧軸受装置用の軸部材。
【請求項６】
請求項５に記載した軸部材と、この軸部材を内周に挿入した軸受スリーブとを有する動圧軸受装置。
【請求項７】
流体動圧を発生させるための動圧発生部を内周面に有するものであって、
動圧発生部が、スリーブ状の素材内周面に供給した微量インクの集合体を硬化させて形成されたものであることを特徴とする動圧軸受装置用の軸受スリーブ。
【請求項８】
軸部材と、この軸部材を内周に挿入した請求項７記載の軸受スリーブとを有する動圧軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動圧軸受に使用する軸部材に動圧発生部を成形するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動圧軸受は、軸部材と軸受スリーブの相対回転により軸受隙間に生じた流体の動圧作用で圧力を発生させ、この圧力で軸部材を非接触支持する軸受である。この動圧軸受は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を備えるもので、近年ではその特徴を活かして、情報機器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置などのスピンドルモータ用の軸受、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ用の軸受、プロジェクタのカラーホイール、あるいは電気機器、例えば軸流ファンなどの小型モータ用の軸受として、その用途を拡大しつつある。
【０００３】
この動圧軸受では、動圧発生部として、例えば軸部材の外周面に動圧を発生するための溝（動圧溝）がへリングボーン形やスパイラル形等に配列して形成される。この特殊かつ複雑な動圧溝形状を精度よく成形するための方法として、以下に述べる方法（１）〜（３）が知られている。
【０００４】
（１）溝形状のうち、軸部材の外周に動圧溝以外の部分を電気化学的方法の組合せにより耐食インクで印刷し、非印刷部をエッチングにより腐食させて動圧溝を形成する。
【０００５】
（２）印刷装置の印刷型に軸部材を接触させながら軸部材を１回転させ、軸部材の外周に動圧溝以外の部分を耐食インクで印刷する。その後、エッチングを行って動圧溝を形成する。
【０００６】
（３）印刷型を軸部材の外周面と接触させながら軸部材の回転に応じて移動させることにより、軸部材の外周に動圧溝以外の部分を耐食インクで印刷すると共に、軸体の印刷型との接触部以外の位置に光線を照射してインクを硬化させる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特公昭６２−４９３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら（１）の方法では工程が複雑となるために合理化が困難であり、また（２）の方法では、軸部材が１回転する際に印刷の接合部で硬化不十分なインクの重なりが生じ、溝形状のくずれが発生し易く、印刷後に形状の修正が避けられない点が問題となる。
【０００８】
一方、（３）の方法では、印刷型が軸部材の外周面と接触して移動するため、接触部で摩耗が生じやすく、量産時には印刷型の摩耗や変形等による印刷精度の低下が懸念される。さらにインク供給装置から供給された耐食インクは、印刷型を経て軸部材の外周面に到達し、さらにスキージ（squeegee）により圧迫されて軸部材外周面に定着するから、溝形成に関与しない余分な耐食インクが必要であり、高価な耐食インクの使用量が増して不経済である点でも改善が望まれている。
【０００９】
また、印刷後はエッチングによる非印刷部の腐食、およびインクの除去が不可欠であることから、成形工程が複雑で多工程であり、高コスト化の一因となっている。
【００１０】
本発明は、かかる実情に鑑み、シンプルな工程で高精度にかつ低コストに動圧発生部を成形可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的達成手段として、本発明は、軸状の素材外周面またはスリーブ状の素材内周面に微量インクを供給し、この微量インクの集合体で動圧発生部を印刷する工程と、インクを硬化させる工程とを含むものである。
【００１２】
ここでの「動圧発生部」は、軸受隙間に流体の動圧作用で圧力を発生させるものをいい、例えば複数の溝（軸方向溝、傾斜溝の何れでもよい）と、各溝の間にあってこれを区画形成する凸状の背部とからなるもの、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列したもの等が含まれる。動圧発生部を形成する素材の材質は特に問わず、金属材料（ステンレス鋼等の鋼材料、真ちゅう等の軟質金属、焼結金属等）や樹脂組成物等が必要とされる軸受特性に応じて適宜選択して使用される。
【００１３】
微量インクをインク供給部、例えばノズルから供給し、これを素材表面（軸状素材の外周面、あるいはスリーブ状素材の内周面）に着弾または滴下させることにより、ノズルと素材とを非接触の状態で印刷することが可能となる。従って、高精度の印刷が可能となる一方、従来方法で問題となる接触部での摩耗による印刷精度の低下を回避することができる。また、スキージが不要で必要個所にのみインクが使用されるので、インクは動圧発生部の形成に関与するだけの使用量で足り、インクの使用量を削減することができる。さらには、印刷型や印刷型を保持するための保持部材（例えば網の目状の印刷用スクリーン等）が不要であり、かつ素材の回転に応じて印刷型を移動させる機構も不要となるので、成形装置の構造を簡略化することができる。ノズルからインクを供給する代表例として、例えばインクジェットによる供給方法を挙げることができる。
【００１４】
インクジェット法による動圧発生部の成形方法では、素材表面に着弾または滴下させたインクの微小液滴の集合体により任意の形状や厚みを有するパターンを印刷することができる。また、かかるパターンを予めプログラミングし、そのプログラムに沿ってノズルの位置およびインクの供給・停止を制御することにより高精度のパターン成形が可能となる。よって、硬化したインク自体で高精度の動圧発生部を成形することができる。これにより、インクで形成された動圧発生部を、エッチング等による腐食工程を経ることなくそのまま動圧軸受装置に組み込んで軸受面として使用することが可能となるため、動圧発生部の成形工程を大幅に簡略化できる。
【００１５】
この場合、動圧発生部を印刷する印刷部とインクを硬化させる硬化部とをその円周方向位置を異ならせて設け、素材と印刷部および硬化部とを相対回転させて動圧発生部の印刷およびインクの硬化を素材の円周方向に進行させるようにすれば、素材表面への動圧発生部の印刷とインクの硬化とを同時進行させることができ、サイクルタイムを短縮化することができる。また、素材表面の印刷開始部が一回りした時には、インクが完全に硬化されているので、硬化不十分なインクの重なりによる印刷精度の低下を回避することができる。
【００１６】
また、硬化部でのインクの硬化作用（例えば紫外線硬化タイプのインクを使用した時の紫外線照射）に対して素材が遮蔽機能を発揮するので、硬化作用が印刷部におよんで印刷作業の作業性を害する事態を回避することができる。かかる観点から、印刷部と硬化部は素材の軸心を挟む対向位置に配置するのが望ましい。
【００１７】
インクは電子線や光線などの電磁波の照射で硬化させることができるが、コストや作業環境等を考慮すると、インクとして光硬化性のものを使用し、光線の照射でインクを硬化させるのが望ましい。光硬化性のインクしては、紫外線硬化タイプや赤外線硬化タイプの他、可視光硬化タイプのインクも使用することができるが、低コストでかつ短時間で硬化させることのできる紫外線硬化タイプが特に望ましい。
【００１８】
以上に述べた動圧発生部は、軸状またはスリーブ状の素材表面に微量のインクを間欠的に供給するインク供給部と、インクを硬化させるための光線を照射する光源とを備え、印刷機のノズルと光源とを、素材と対向してかつその円周方向位置を異ならせて配置し、かつ素材とインク供給部および光源とを相対回転させる成形装置により成形することができる。
【００１９】
以上の成形方法および成形装置により、外周面に動圧発生部を有する軸部材、すなわち、動圧発生部が軸状の素材外周面に供給した微量インクの集合体を硬化させて形成された軸部材が低コストに製造可能となる。動圧軸受装置は、この軸部材と、軸部材を内周に挿入した軸受スリーブとで構成することができる。この場合、軸受スリーブの内周面は、動圧発生部のない平滑な円筒面とすることができる。
【００２０】
同様の方法および装置で、内周面に動圧発生部を有する軸受スリーブ、すなわち動圧発生部がスリーブ状の素材内周面に供給した微量インクの集合体を硬化させて形成された軸受スリーブも製造可能となる。動圧軸受装置は、この軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入した軸部材とで構成することができる。この場合、軸部材の外周面は動圧発生部のない平滑な円筒面とすることができる。
【００２１】
この他、上記成形方法および成形装置により成形した動圧発生部を外周面に有する軸部材と、同様の成形方法および成形装置により成形した動圧発生部を内周面に有する軸受スリーブとで動圧軸受装置を構成することもできる。
【００２２】
本発明のようにインクで動圧発生部を成形する場合、軸受の起動・停止時等における軸部材と軸受スリーブとの接触はインクで行われる。この接触の際、軸部材または軸受スリーブの素材は、相手部材に対して非接触であるから、当該素材に要求される特性として耐摩耗性を不要とすることができ、素材の材料選択の自由度を拡大することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、シンプルな装置で長期間安定して高精度かつ低コストに動圧発生部を成形することができる。従って、動圧軸受装置の低コスト化を図りつつ回転精度のさらなる向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明にかかる動圧発生部の成形装置の一例として、インクジェット方式の成形装置を示すものである。この成形装置では、軸部材２の素材２ａ’は横向き姿勢で、その両側から押し付けられた軸状の保持部１３によって支持される。二つの保持部１３は、転がり軸受１５によって回転自在に支持され、かつ一方の保持部１３にはモータ等からなる回転駆動部１４が連結される。回転駆動部１４を起動することにより、保持部１３を介して回転動力を受けた素材２ａ’が回転する。
【００２６】
素材２ａ’は例えばステンレス鋼等の金属材料からなる軸状をなす。素材２ａ’の外周には、一又は複数のノズルヘッド１１と光源２１とが配置される。本実施形態においては、ノズルヘッド１１が素材２ａ’の外周にインクを供給する印刷部となり、光源２１が供給されたインクを硬化させる硬化部となる。ノズルヘッド１１と光源２１は、その円周方向位置を異ならせて、好ましくは図示のように素材２ａ’を挟んだ対向位置に配置される。
【００２７】
インクジェット印刷機２０は、ノズルヘッド１１の先端に多数配列された、インク供給部としてのノズル１２からインクを噴出させて印刷を行う装置である。インクタンク１８に溜められたインクはインク供給管１７を介してノズルヘッド１１に供給され、さらにノズルヘッド駆動部１６によって駆動されるノズルヘッド１１の各ノズル１２から微小液滴１９となって間欠的に噴出する。ノズル１２からのインクの吐出形式は特に問わず、ピエゾ形式、サーマルインクジェット方式、エアジェット方式などの種々の吐出形式が選択され、ノズルヘッド駆動部１６には各吐出形式に応じた構成が採用される。また、インクジェット印刷機２０の印刷方式は、連続（コンティニュアス）式、オンデマンド式の何れでもよい。
【００２８】
本実施形態では、光源１３として紫外線照射ランプが使用される。これに対応して、インクジェット印刷機２０で使用するインクは市販の紫外線硬化タイプが使用される。紫外線硬化インクは、紫外線の照射で重合反応を起こして定着するもので、ノズル１２から吐出可能であれば、液状の高分子材料および溶媒を含む液状の高分子材料の何れもが使用可能である。溶媒は紫外線硬化インクを溶かす性質を有するものであれば、何れの有機溶剤を用いても構わない。
【００２９】
紫外線硬化インクのベース樹脂を構成する紫外線硬化樹脂としては、例えばラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマー、カチオン重合系モノマーの他、イミドアクリレート、あるいは環状ポリエン化合物やポリチオール化合物に代表されるエン・チオール化合物が挙げられるが、この中でもラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマー、カチオン重合系モノマーを好ましく使用することができる。ラジカル重合性モノマーとしては、例えば単官能、２官能あるいは多官能のアクリレート系モノマーや、メタクリレート系モノマーが使用でき、ラジカル重合性モノマーとしては、例えばウレタンアクリレートや、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、あるいは不飽和ポリエステルなどが使用できる。また、カチオン重合系モノマーとしては、例えばビスフェノールＡ系エポキシ樹脂や、フェノールノボラックエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂の他、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル｝ベンゼン、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン、ジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル、３−エチル−３−（２−エチルへキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−｛［３−（トリエトキシシリル）プロポキシ］メチル｝オキセタン等のオキセタン樹脂が使用できる。これら紫外線硬化樹脂は、単体で使用する他、２種類以上を混合したものをベース樹脂として使用することもできる。
【００３０】
これらベース樹脂には、紫外線照射により重合反応を起こさせるためのラジカル系光重合開始剤や、カチオン系光重合開始剤等の光重合開始剤を使用することができる。ラジカル系光重合開始剤としては、例えばベンゾフェノンや、オルソベンゾイン安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４‘−メチルジフェニルサルファイド、ベンゾフェノンのアンモニウム塩、イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、チオキサントンのアンモニウム塩に代表される水素引抜型の光重合系開始剤が使用でき、あるいはベンゾイン誘導体や、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィンオキサイド、モノアシルホスフィンオキサイド、ビスアシルホスフィンオキサイド、アクリルフェニルグリオキシレート、ジエトキシアセトフェノン、チタノセン化合物に代表される分子内開裂型の光重合開始剤が使用できる。また、カチオン系光重合開始剤としては、例えばトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートや、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロフォスフェート、ＳＰ−１７０やＳＰ−１５０（共に旭電化（株）製）、ＦＣ−５０８やＦＣ−５１２（共に３Ｍカンパニー社製）、ＵＶＥ−１０１４（ゼネラルエレクトリックカンパニー社製）に例示されるポリアリールスルホニウム塩、Ｕｖａｃｕｒｅ１５９０やＵｖａｃｕｒｅ１５９１（共にダイセル・ユーシービー社製）に例示されるトリアリルスルフォニュムヘキサフルオロフォスフェード塩の混合物、Ｉｒｇ−２６１（チバ・ガイギー社製）に例示されるメタロセン化合物、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートやＰ−ノニルフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、４，４‘−ジエトキシフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等のポリアリールヨードニウム塩が使用できる。これら光重合開始剤は、１種類であるいは２種類以上を組み合わせて使用することもできる。
【００３１】
以上の構成において、素材２ａ’を回転させながらインクジェット印刷機２０のノズル１２からインクの微小液滴１９を噴出させ、素材２ａ’の外周面２ａ１に微小液滴１９の集合体で凸状に被覆された領域（被覆部）Ａａとインクで被覆されていない領域（非被覆部）Ａｂとを円周方向に交互に配列した動圧溝パターンＡを形成する。この際、各ノズル１２では、予め定められたタイミングでインクの供給・停止が適宜切り換えられる。本実施形態の動圧溝パターンＡの被覆部Ａａは、中心線の両側で軸方向に対して逆向きに傾斜し、かつ両側を連続させた形状をなす。この動圧溝パターンの形成は、素材２ａ’の回転に伴い、素材２ａ’の外周面２ａ１の円周方向に徐々に進行する形で行われる。印刷された部分が円周方向にある程度進行すると（図示例の場合は半周すると）、印刷された部分が光源２１の対向領域に達し、紫外線の照射を受けてインクが硬化する。このインクの硬化も素材２ａ’の回転に伴い、素材２ａ’の円周方向に徐々に進行する。
【００３２】
最初に印刷された部分が１回転してノズルヘッド１１の対向領域に達したところで、ノズルヘッド１１からのインクの吐出を止める。その後、さらに素材２ａ’を回転させて残りの動圧溝パターンを光源１３との対向領域を通過させる。このようにしてインクを全て硬化させた後、回転駆動部１４を停止させて素材２ａ’を保持部１３から取り外す。
【００３３】
この印刷の際には、ノズルヘッド１１を固定位置に配置する他、軸方向にスライドさせてもよい。また、図示例では、一つのノズルヘッド１１を使用する場合を例示しているが、これを軸方向あるいは円周方向の複数箇所に配置することもできる。さらには素材を１回転させる間に全周の動圧溝パターンを印刷する他、素材２ａ’をこれ以上の回転数、例えば２〜数十回転させて、素材２ａ’の全周に動圧溝パターンを形成することもできる。また、図３に示すように、複数の素材２ａ’を直列に結合し、これらを同時回転させながら一または複数のノズルヘッド１１を軸方向にスライドさせて各素材２ａ’に動圧溝パターンＡを印刷することもできる。この場合、素材２ａ’同士の同軸度の確保は、例えば一方の軸端に設けた凸部２ａ２を他方に設けた凹部に嵌合させることにより行うことができる。
【００３４】
インクジェット印刷機２０は、予めプログラミングした形状パターンにならってインクの微小液滴１９を精密に吐出する。従って、高精度に動圧発生部としての動圧溝パターンＡを印刷することができ、また、最初の印刷部分と最後の印刷部分との間でインクが重なることはなく、両部分を均一な膜厚で連続させることができる。
【００３５】
また、インクジェット印刷機２０は、従来の印刷機のように印刷型と素材２ａ’との接触部分を持たないから、接触部分での摩耗による印刷精度の低下を回避することができ、量産時にも安定して動圧溝精度を確保することができる。さらに印刷型や印刷型を保持するための印刷用スクリーン等が不要であり、かつ素材２ａ’の回転に応じて印刷型を移動させる機構も不要となるので、成形装置の構造を簡素化することができる。また、インクは動圧溝パターンＡの形成に関与するだけの使用量で足りるので、スキージを必要とする従来装置に比べ、インクの使用量を削減して低コスト化を図ることもできる。
【００３６】
最初の印刷部分は光源２１からの紫外線照射で硬化された上でノズルヘッド１１の対向位置に戻るので、硬化不十分なインクが重なって動圧溝パターンＡをくずすような事態も回避することができる。さらにノズルヘッド１１と光源２１とを軸部材を挟む対向位置に配置しているので、光源２１からの紫外線は素材２ａ’に遮蔽され、ノズルヘッド１１との対向領域には届かない。従って、紫外線の硬化作用がノズルヘッド１１におよぶことはなく、硬化したインクによるノズル１２の目詰まり等を防止して、効率よく印刷作業を行うことができる。
【００３７】
ところで、インクジェット法による印刷では各ノズルでインクの微小液滴１９の吐出量を制御することで、印刷後のインク膜厚を精度良く管理することができる。従って、硬化したインク自体で必要な動圧溝深さ（数μｍ〜数十μｍ）を確保し、図４（ａ）に示すように動圧溝パターンＡの非被覆部Ａｂを動圧溝ｄとして、被覆部Ａａを、隣接する動圧溝ｄ間にあって動圧溝ｄを区画形成する領域（背部）ｓとしてそのまま使用することが可能となる（図２参照）。この場合、上記動圧溝パターンＡを形成した素材２ａ’は、エッチング工程を経ることなく、必要な後工程（洗浄等）を経て動圧軸受に使用される。従って、従来のエッチング等の腐食工程を廃し、工程数の削減による低コスト化を図る事が可能となる。この場合、インクの特性として耐食性は不要となり、使用するインクの選択の自由度を高めることもできる。このようにエッチング工程を経ることなく製作した軸部材２は、動圧溝パターンＡのうち、背部ｓが硬化したインクで被覆されたままの状態で動圧軸受装置（図２（ａ）（ｂ））に組み込まれて使用される。この場合、理論上は軸部材２の外周面のインクが、相手側部材（例えば図２に示す軸受スリーブ８）と摺動接触するため、素材２ａ’に要求される特性として、耐摩耗性の重要度は低くなる。よって軸部材２の素材選定の自由度を高めることができることに加え、耐摩耗性を向上させるための熱処理も不要となることから、未熱処理の金属材料で軸部材を形成することができ、かかる材料コストを低減することができる。
【００３８】
もちろん動圧溝パターンＡの形成後に必要に応じてエッチングを行い、腐食作用で非被覆部Ａｂを形成した後、被覆部Ａａのインクを除去することにより、動圧溝付きの軸部材２を製作することもできる。
【００３９】
図４（ａ）では、インクで被覆されていない非被覆部Ａｂで動圧溝ｄを形成する場合を例示しているが、同図（ｂ）に示すように、インクで被覆された部分（インク層）２２で動圧溝ｄを形成することもできる。この場合、素材２ａ’の外周面全体がインクで被覆され、さらにその上に凸状の背部ｓが一体形成されるので、素材２ａ’に対するインクの接着面積を増し、インクの剥離等による耐久寿命の低下を抑えることができる。
【００４０】
また、以上の説明では素材２ａ’を回転駆動しているが、素材２ａ’を固定し、印刷機２０および光源２１を回転駆動部１４により素材２ａ’周りで回転駆動してもよい。
【００４１】
さらに、インクの定着方式は上述のインクジェット方式のみならず、例えば電気泳動を利用してインク滴を吐出する方法、インク液面からインク滴を飛ばすいわゆるノズルレスタイプのインク吐出方式、あるいはマイクロピペットを介してインクを液滴の状態ではなく連続的に素材の表面に吐出する方式、あるいは素材表面までの距離を短縮し、インクを吐出と同時に定着面に接触させる方式などを使用することもできる。ノズルヘッド駆動部１６には各吐出形式に応じた構成を採用することができる。
【００４２】
図２（ａ）（ｂ）は、上記工程で製作された軸部材２を使用した動圧軸受装置の構成例の概略を示す断面図である。
【００４３】
同図（ａ）（ｂ）に示す何れの軸受装置も、軸部材２外周面に上記成形装置で形成した動圧溝パターンＡを備え、この動圧溝パターンＡと、これに対向する軸受スリーブ８の内周面との間にラジアル軸受隙間が形成される。軸受スリーブ８は、軟質金属や油を含浸させた焼結金属で円筒状に形成され、その内周に軸部材２が挿入されている。軸部材２を回転させると（軸受スリーブ８を回転させてもよい）、動圧溝ｄによりラジアル軸受隙間に満たされた潤滑流体（油、エア、磁性流体等）の動圧作用が生じ、この動圧作用でラジアル軸受隙間に生じた圧力によって軸部材２をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２が構成される。
【００４４】
同図（ａ）に示す軸受装置では、軸部材２の一端部をスラストプレートＳｐに接触させて軸部材２をスラスト方向に接触支持するスラスト軸受部Ｔを構成している。
【００４５】
一方、同図（ｂ）に示す軸受装置は、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２を動圧軸受で構成したもので、軸部材２は軸部２ａと、軸部２ａと一体または別体のフランジ部２ｂとで構成される。フランジ部２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２は、それぞれ軸受スリーブ８の端面とスラストプレートＳｐの端面との間のスラスト軸受隙間に流体の動圧作用が生じ、この動圧作用で生じた圧力により軸部材２がスラスト両方向に非接触支持される。
【００４６】
この場合、フランジ部２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２の動圧溝パターンは、プレス等の既存手段で形成する他、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の動圧溝パターンＡと同様の手順で形成することもできる。
【００４７】
なお、以上の説明では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、軸部材２の外周面に動圧溝パターンＡを形成した場合を説明したが、同様の手法で軸受スリーブ８の内周面に動圧溝パターンＡを形成することもできる。この場合には、ノズルヘッド１１や光源２１は、軸受スリーブ８の素材（スリーブ状素材）の内周面と対向させ、かつ円周方向位置を異ならせて配置される。
【００４８】
図１および図２に示す動圧溝パターンＡは一例にすぎず、動圧を発生する溝でかつインクジェットにより印刷可能な形状であれば、これ以外の動圧溝形状（例えばスパイラル形）に対応した動圧溝パターンＡを動圧発生部として形成することもできる。動圧発生部として、軸方向の動圧溝を円周方向の複数箇所に形成した軸受（ステップ軸受）についても、同様の手法により動圧発生部を形成することが可能である。さらには動圧発生部を複数の円弧面で形成し、円周方向の一方向または両方向でラジアル軸受隙間を楔状に縮小させた軸受（多円弧軸受）についても、動圧発生部としての多円弧面を同様の手法により形成することができる。
【００４９】
また、図１では、動圧溝パターンＡを軸方向二箇所に離隔して形成する場合を例示しているが、動圧溝パターンＡの数は任意であり、軸部材２の外周面の一箇所あるいは三箇所以上に動圧溝パターンＡを形成することもできる。
【００５０】
図５に上記軸部材２を組み込んだ動圧軸受装置１の具体的な構成例を示す。この動圧軸受装置１は、回転中心に軸部２ａを有する軸部材２と、有底円筒状をなすハウジング７と、ハウジング７の内周面に固定され、軸部２ａをその内周に挿入可能な円筒状の軸受スリーブ８と、ハウジング７の開口部に固定されたシール部９とを備えている。
【００５１】
軸部材２は、中実軸状の軸部２ａとその一端に一体または別体に設けられたフランジ部２ｂとで構成され、本図示例では別体に形成されている。本実施形態において、軸部２ａの外周面２ａ１には、動圧発生部としてヘリングボーン形状に配列された動圧溝ｄと、動圧溝ｄを区画形成する凸状の背部ｓとを含む動圧溝パターンＡが、軸方向に２箇所離隔して上記の成形手順で形成される。上側の動圧溝パターンＡでは、動圧溝ｄが軸方向中心ｍに対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心ｍより上側領域の軸方向寸法Ｘ１が下側領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。そのため、軸部材２の回転時、動圧溝ｄによる潤滑油の引き込み力（ポンピング力）は下側の対称形の動圧溝パターンに比べ上側の動圧溝パターンで相対的に大きくなる。なお、動圧溝パターンは任意の数を形成可能であり、１箇所あるいは軸方向の３箇所以上形成することもできる。
【００５２】
さらにフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１および下側端面２ｂ２には、例えばスパイラル形状に配列された動圧溝と、動圧溝を区画形成する背部を有する、第１スラスト軸受面Ｂおよび第２スラスト軸受面Ｃが形成される。第１スラスト軸受面Ｂは、後述する軸受スリーブ８の下側端面８ｂと第１スラスト軸受隙間を介して対向する。また第２スラスト軸受面Ｃは、後述するハウジング７の底部７ｃの上側端面７ｃ１と第２のスラスト軸受隙間を介して対向する。
【００５３】
軸受スリーブ８は、例えば焼結金属からなる多孔質体、特に銅を主成分とする焼結金属に潤滑油（または潤滑グリース）を含浸させた含油焼結金属の多孔質体で円筒状に形成される。軸受スリーブ８の内周面８ａには軸部材２が挿入されている。本実施形態において、軸受スリーブ８の内周面８ａは平滑な円筒面として形成されており、ラジアル軸受隙間を介し、軸部材２の外周面２ａ１に形成された動圧溝パターンＡと対向する。
【００５４】
ハウジング７は、両端を開口させた略円筒状の側部７ｂと底部７ｃとを構成部材とする。この実施形態において、側部７ｂと底部７ｃとは別部材であり、例えば側部７ｂは樹脂組成物の射出成形により略円筒状に成形され、底部７ｃは軟質金属のプレス成形により略円柱状に成形される。この底部７ｃを側部７ｂの下側開口部に接着・圧入またはこれを併用して取り付けることにより、一方の端部を封口した有底筒状のハウジング７が形成される。この他、ハウジング７の側部７ｂと底部７ｃとは、樹脂組成物や金属材料で一体成形することもできる。
【００５５】
シール部材９は、金属材料や樹脂材料で環状に形成される。シール部材９は、この実施形態では、ハウジング７とは別体に形成され、ハウジング７の側部７ｂの上端開口部７ａに圧入、接着等の手段で固定される。シール部材９の内周面９ａは上方に向かうにつれてテーパ状に拡径しており、この内周面９ａと、内周面９ａに対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間には、上方に向かうにつれて半径方向寸法が漸次拡大する環状のシール空間Ｓが形成される。シール部材９で密封された動圧軸受装置１の内部空間には、潤滑流体としての例えば潤滑油が注油され、動圧軸受装置１内が潤滑油で満たされる。この状態では、潤滑油の油面はシール空間Ｓの範囲内に維持される。部品点数の削減および組立工数の削減のため、シール部材９をハウジング７と一体形成することもできる。
【００５６】
上記構成の動圧軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸部２ａの外周面２ａ１に離隔形成された動圧溝パターンＡは、それぞれ軸受スリーブ８の内周面８ａとラジアル軸受隙間を介して対向する。軸部材２の回転に伴い、各ラジアル軸受隙間に満たされた潤滑油が動圧作用を発生し、その圧力によって軸部材２がラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第１のラジアル軸受部Ｒ１と第２のラジアル軸受部Ｒ２とが形成される。
【００５７】
また、軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１に形成された第１スラスト軸受面Ｂは、第１のスラスト軸受隙間を介して軸受スリーブ８の下側端面８ｂと対向し、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２に形成された第２スラスト軸受面Ｃは、第２のスラスト軸受隙間を介してハウジング７の底部７ｃの上側端面７ｃ１と対向する。軸部材２の回転に伴い、両スラスト軸受隙間に満たされた潤滑油が動圧作用を発生し、その圧力によって軸部材２がスラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をスラスト両方向に回転自在に非接触支持する第１のスラスト軸受部Ｔ１および第２のスラスト軸受部Ｔ２が形成される。
【００５８】
なお、本実施形態に示す動圧軸受装置１では、何らかの理由で軸受の運転中にスラスト軸受隙間に満たされた潤滑油の圧力が極端に大きくなり、シール空間Ｓとの圧力差が生じる場合がある。かかる圧力差は、潤滑油内での気泡発生、およびこれに起因する潤滑油の漏れや振動発生を招く恐れがある。そこで、スラスト軸受隙間を外気に連通させるための循環路１０が形成される。循環路１０を設けることで、シール空間Ｓとスラスト軸受隙間との圧力をバランスさせることができ、圧力差による上記不具合を回避できる。循環路１０は、軸受スリーブ８の外周に１本または複数本設けられた循環溝１０ａと、軸受スリーブ８の上側端面８ｃとシール部材９の下側端面９ｂとの間に設けられ、循環溝１０ａの上端からシール空間Ｓに抜ける半径方向溝１０ｂからなる。なお、図２では、循環溝１０ａは、軸受スリーブ８の外周に形成される場合を例示しているが、この循環溝１０ａはハウジング７の側部７ｂの内周面に形成することもできる。また、半径方向溝１０ｂは、シール部材９の下側端面９ｂに形成される場合を例示しているが、この半径方向溝１０ｂは軸受スリーブ８の上側端面８ｃに形成することもできる。
【００５９】
図６は、図５に示す実施形態において、ハウジング７と軸受スリーブ８とを一体化して軸受部材２７を構成した動圧軸受装置３１を示す図である。なお、以下図５に示す動圧軸受装置１と同一の機能を果たす部材および構成については、同一符号を付与し、重複説明は省略する。軸受部材２７は、金属材料のプレス成形や樹脂材料の射出成形、あるいはＭＩＭ成形によって形成することができる。図示例の軸受部材２７は、スリーブ部２７ａとその上方のシール装着部２７ｂと、その下方の封口部２７ｃとで構成される。スリーブ部２７ａの内周面２７ａ１は、シール装着部２７ｂの内周面２７ｂ１や封口部２７ｃの内周面２７ｃ１よりも小径で、軸部材２の二つの動圧溝パターンＡと対向する。
【００６０】
この軸受部材２７の一端開口部に蓋部材７ｃが圧入、接着、または両者の併用によって固定されている。この実施形態においても軸部材２の軸部２ａ外周面、あるいは軸受部材２７のスリーブ部２７ａの内周面に上記成形方法および成形装置によって動圧溝パターンＡを形成することができる。
【００６１】
図７は、本発明の構成を有する動圧軸受装置の他の実施形態を示すものである。図７に示す動圧軸受装置４１は、主に、シール空間Ｓがハウジング７の外径部に形成されている点、およびスラスト軸受部Ｔ２がハウジング７の上側端面とディスクハブ２３を構成するプレート部２３ａの下側端面２３ａ１との間に形成されている点が図５に示す実施形態と異なる。この実施形態においても、軸部材２の軸部２ａ外周面、あるいは軸受スリーブ８の内周面に上記成形方法および成形装置によって動圧溝パターンＡを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明にかかる動圧発生部の成形装置を示す図である。
【図２】簡易的に動圧軸受装置の一例を示す断面図で、（ａ）図はスラスト軸受部Ｔ    をピボット軸受で構成した場合、（ｂ）図はスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２を動圧軸受で    構成した場合を示す。
【図３】動圧発生部の他の成形装置を示す概要図である。
【図４】軸部材の素材表面を示す拡大図で、（ａ）図は素材表面に被覆部Ａａを直接    形成した場合、（ｂ）図は素材表面にインク層を形成し、該インク層表面に被覆部Ａ    ａを形成した場合を示す。
【図５】本発明にかかる動圧軸受装置の一実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明にかかる動圧軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明にかかる動圧軸受装置の他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１、３１、４１  動圧軸受装置
２      軸部材
２ａ    軸部
２ｂ    フランジ部
７      ハウジング
８      軸受スリーブ
９      シール部材
１１    ノズルヘッド
１２    ノズル（インク供給部）
１３    保持部
１４    回転駆動部
１６    ノズルヘッド駆動部
１９    微小液滴
２０    インクジェット印刷機
２１    光源
２７    軸受部材
Ａ      動圧溝パターン
Ａａ    被覆部
Ａｂ    非被覆部
Ｂ、Ｃ  スラスト軸受面
Ｒ１、Ｒ２  ラジアル軸受部
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２  スラスト軸受部
ｄ      動圧溝
ｓ      背部
【図１】
2005331100.tif 000003
【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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