(57)【要約】【課題】プレス加工後のゴム製弾性シール層の表面状態を、ゴムカスの出ない安定した状態に改善させ、品質の向上を図る。【解決手段】ゴム製の弾性シール層を鋼板に一体化させた後の打抜きプレス加工により、その外及び内の周縁部に弾性シール層の膨出部が形成されているリング状の軸受用シールにおいて、弾性シール層は、打抜きプレス加工の後に、その表面層が、クロル系の反応性化学表面処理剤を用いて改質されたものである。改質された処理品１〜３の清浄度カウントは、いずれも基準値である３０００個を下回っている。【選択図】図６  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム製の弾性シール層を基板に一体化させた後の打抜きプレス加工により、その周縁部に弾性シール層の膨出部が形成されている軸受用シールであって、
前記弾性シール層は、前記打抜きプレス加工の後に、その表面層が、クロル系の反応性化学表面処理剤を用いて改質されたものである軸受用シール。
【請求項２】
請求項１において、
前記弾性シール層の材料が、ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＦＫＭのうちのいずれかである軸受用シール。
【請求項３】
請求項１又は２において、
ハードディスクドライブ装置のスピンドル軸を回転自在に支持するベアリングに装備されるものである軸受用シール。
【請求項４】
請求項１又は２において、
ハードディスクドライブ装置のスイングアームを回動自在に支持する軸受に装備されるものである軸受用シール。
【請求項５】
ゴム製の弾性シール層を基板に一体化させてから打抜きプレス加工を行い、その打抜かれた周縁部に弾性シール層の膨出部を形成する軸受用シールの製造方法であって、
前記打抜きプレス加工の後に、クロル系の反応性化学表面処理剤を用いて、プレス加工によって前記膨出部に形成される表面層を改質する軸受用シールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクドライブ装置（以下、「ＨＤＤ装置」と略称する）のベアリング等に用いられる軸受用シール、並びにその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸受用シールとして、ゴム製の弾性シール層を基板に一体化させた後の打抜きプレス加工により、その周縁部に弾性シール層の膨出部が形成された構造のものがある。例えば、特許文献１において開示されたように、ボールベアリングにおける外輪と内輪との間に亘って装備されるリング状のシール等である。このように、弾性シール層の端部が基材から膨出する構造の軸受用シールは、次のような工程によって作成される。
【０００３】
例として、円盤状の軸受用シールＳの製造方法について簡単に説明すると、図７（ａ）に示すように、夫々が凹凸形状の逃げ部３４を有したダイプレート３１、エゼクター３２、ピアスパンチ３３、エゼクター用バネ３５等から成る上型Ｇ１、及び、エゼクター受台３６と、ストリッパー３７と、ストリッパー用バネ３８等から成る下型Ｇ２で構成されるプレスパンチ金型３０を用意する。
【０００４】
そして、ゴム製の弾性シール層２４を鋼板（基板の一例）２５に焼付け接着やコーティング等によって一体化させることで成る積層板２６を、上下の型Ｇ１，Ｇ２間にセットし、図７（ｂ）に示すように、プレスパンチ金型３０によって内外を一気に打抜く。それによって、弾性シール層２４の外周縁部に外膨出部２４ａを有したリング状の軸受用シールＳが作成されるのである［図８（ｄ）参照］。
【０００５】
このように、ゴム製弾性シール層２４が一体化された鋼板２５をプレスによって打抜き加工すると、鋼板２５の切断面よりも弾性シール層２４が張出す状態となる性質があり、軸受用シールは、その性質を利用することで、弾性シール層を膨出させる特別な加工無く、廉価に量産できる利点を有している。そして、そのような軸受用シールは、ＨＤＤ装置におけるスピンドル軸とロータハブとの相対回転構造部分等に用いられている。
【０００６】
前述のような軸受用シールを用いる場合、打抜いた弾性シール層の切断面から、ゴムカスやゴム配合剤等がボロボロと離脱してくる問題があった。即ち、弾性シール層の打抜きプレスによる切断面は、打抜きプレスによって切り裂かれてざらざら状態になっており、しかも成形によって形成される表面よりも柔らかいので、擦ると表面からゴム成分やゴム配合剤等が離脱し易いのである。この問題は、高度な清浄度が要求されるＨＤＤ装置に使用される軸受シールにおいては極めて深刻であり、改善されなければならない。
【０００７】
そこで従来では、対策として、打抜きプレス後に、シールを洗浄液に浸けて超音波洗浄する等の洗浄処理を行うことにより、弾性シール層の打抜き面から離脱してくるゴム成分やゴム配合剤等のカスを振り落として、弾性シール層の切断面の清浄度を改善するようにしていた。
【特許文献１】特開平１０−５４４２０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、切断面からゴムカス等が剥がれ落ちる現象は、シール洗浄中にも生じることが分かり、洗浄液を用いての洗浄は思ったほど効果があがらないことが判明した。そのため、洗浄条件を厳しくすること（洗浄時間の延長、洗浄液の厳選、或いは超音波洗浄機のパワーアップ等）により、清浄度を良くすることが為された。
【０００９】
ところが、長時間洗浄液（洗浄剤）に浸すようにすると、洗浄剤によってはゴム製弾性シール層にダメージを与えることがあるので、清浄度は改善されないばかりか、却って悪化することがあり、弾性シール層の切断面の表面改善には、さらなる改善の余地が残されているものであった。
【００１０】
そこで、本発明は、ゴム製の弾性シール層を基板に一体化させた後の打抜きプレス加工により、その周縁部に弾性シール層の膨出部が形成されている軸受用シールにおいて、プレス加工後の弾性シール層の表面状態を、ゴムカス等の離脱しない安定した状態に改善させ、品質の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の構成は、ゴム製の弾性シール層を基板に一体化させた後の打抜きプレス加工により、その周縁部に弾性シール層の膨出部が形成されている軸受用シールにおいて、
前記弾性シール層は、前記打抜きプレス加工の後に、その表面層が、クロル系の反応性化学表面処理剤を用いて改質されたものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の構成は、請求項１において、
前記弾性シール層の材料が、ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＦＫＭのうちのいずれかであることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の構成は、請求項１又は２において、
ハードディスクドライブ装置のスピンドル軸を回転自在に支持するベアリングに装備されるものであることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の構成は、請求項１又は２において、
ハードディスクドライブ装置のスイングアームを回動自在に支持する軸受に装備されるものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の方法は、ゴム製の弾性シール層を基板に一体化させてから打抜きプレス加工を行い、その打抜かれた周縁部に弾性シール層の膨出部を形成する軸受用シールの製造方法において、
前記打抜きプレス加工の後に、クロル系の反応性化学表面処理剤を用いて、プレス加工によって前記膨出部に形成される表面層を改質することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の構成によれば、詳しくは実施例１の項にて説明するが、打抜きプレス加工の後に、弾性シール層の表面層が、クロル系の反応性化学表面処理剤を用いて改質されているので、弾性シール層の材料に悪影響を及ぼすこと無く、切断面からのゴムカスの離脱が防止されるように切断面の表面状態を改善して、清浄度を向上させることができる。これにより、特別な処理無く弾性シール層の膨出部が形成できるという、打抜きプレス加工による利点を活かしながら、切断面からゴムカスが離脱する、という打抜きプレス加工による欠点を回避することが可能になり、高い清浄度が要求されるＨＤＤ装置にも採用できる清浄度の改善された軸受用シールを提供することができた。
【００１７】
また、改質処理により、ゴム表面が硬化するようになるので、グリースやオイルのゴム内への浸透を防ぎ易くなり、ベアリング内のグリース等の減少を防止又は軽減することが可能になる。これにより、ベアリング寿命が向上する利点も得られる。さらに、表面硬度向上により、ゴム表面の摩擦係数が低減され、ベアリングの回転抵抗が減少するとか、ゴム製のシールどうしが粘着（ブロッキング）する不都合も解消できるようにもなる。
【００１８】
請求項２の構成によれば、廉価、入手し易い、或いは加工し易いといことで多用されるＮＢＲ、ＡＣＭ、ＦＫＭで弾性シール層を形成してあり、請求項１の構成による前記効果を如何無く発揮できる軸受用シールにできた。本発明による軸受用シールは、高い清浄度が要求されるＨＤＤ装置のスピンドル軸のベアリング（請求項３）や、スイングアームの軸受（請求項４）にも好適に使用できる利点がある。
【００１９】
請求項５の方法は、請求項１の構成を方法化したものであり、請求項１の構成による前記効果と同等の効果を得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明による軸受用シールは、図１に示すＨＤＤ装置に用いられている。図１はＨＤＤ装置の概略の平面図を示し、図２には軸受装置（スピンドルモータ部分）の断面図が、図３には軸受用シールの装着状態を示す拡大断面図が夫々示されている。図４はリング状の軸受用シールの断面図であり、図５は膨出部が別形状の軸受用シール及びその装着状態の断面図、図７は円盤状の軸受用シールの打抜きプレス加工の工程要領を示している。また、図６は化学表面処理剤の有無と清浄度との関係を表す棒グラフを示す図である。
【００２１】
ＨＤＤ装置Ｈは、図１に示すように、上部に開放した有底箱状のベース２と、このベース２の上部の開口を塞ぐカバー(図示省略)とによって成るディスクエンクロージャ１を有して構成されている。このディスクエンクロージャ１内には、ベース２側に、ハブイン構造のスピンドルモータ３に支持された所定枚数のハードディスク（磁気ディスク）４が備えられており、これらのハードディスク４は、スピンドルモータ３によって所定の回転速度にて回転駆動される。
【００２２】
ベース２には、中間部においてピボット６を介してベース２に回動自在に取付けられるスイングアーム５が設けられている。このスイングアーム５の先端部には、ハードディスク４に格納されたデータを読み書きするための磁気ヘッド７が装備されており、スイングアーム５の後端部には、ボイスコイル８が設けられている。
【００２３】
又、ベース２には、ボイスコイル８と共働するステータ９が対向配置状態で設けられており、これらボイスコイル８とステータ９とによって、ボイスコイルモータが構成されている。このボイスコイルモータにより、ボイスコイル８に通電することでステータ９との間で生じる磁力を利用し、スイングアーム５をピボット６回りに回動させることができる。
【００２４】
尚、１０，１１は、スイングアーム５の回動範囲をハードディスク４の内周側、外周側の夫々で制限するためのストッパであり、１２は、ハードディスク４をスピンドルモータ３に固定するためのトップクランプ、１３は、磁気ヘッド７を退避させた状態で保持するためのクランプである。
【００２５】
スピンドルモータ３は、図２に示す軸受装置Ａにおいて、装置枠１８にボルト止めされるベース２における縦向きに立設形成されたスピンドル軸１４と、このスピンドル軸１４に、上下一対の軸受１５，１６を介して回転自在に支承されるロータハブ１７とに亘って構成されている。
【００２６】
ロータハブ１７におけるハードディスク４が載置されるフランジ部１７Ａの下面側にはホルダ１９を介してマグネット２０が取付けられており、マグネット２０の内周面と、ベース２のスピンドル軸１４付根部位に嵌装固定されたステータ２１の外周面とが、僅かな隙間を空けて対峙する状態に構成されている。ステータ２１には、通電用のコイル２２が巻装されている。
【００２７】
上下の軸受１５，１６は、図２、図３に示すように、共にスラスト荷重対応型のボールベアリングであり、スピンドル軸１４に外嵌される内輪１５ａ，１６ａ、ロータハブ１７に内嵌される外輪１５ｂ、１６ｂ、ボール１５ｃ、１６ｃ，及びリング状の軸受用シールＳとから構成されている。尚、ボールを均等間隔に保つリテーナの図示は省略してある。各軸受１５，１６においては、ボール１６ｃの上下に、外輪１６ｂに固定され、かつ、内輪１６ａに弾性接触することとなるリング状の軸受用シールＳが装備されている。
【００２８】
軸受用シールＳに関する構造を、最も上側のもので説明する。リング状に形成されている軸受用シールＳは、ゴム製の弾性シール層２４を鋼板（基板の一例）２５に一体化させた後の打抜きプレス加工により、その外周縁部や内周縁部に弾性シール層２４の外周側の外膨出部２４ａや、内周側の内膨出部２４ｂが形成されたものを用いている。軸受用シールＳは、その外膨出部２４ａを、外輪１５ｂのボス部１５ｅに形成された周溝２３に嵌め込むことで装着される。
【００２９】
円盤状の軸受用シールＳの製造方法は、段落番号「０００３」、「０００４」において述べた通りであるが、次のようなものでも可能である。即ち、ゴム製の弾性シール層２４を鋼板（基板の一例）２５に焼付け接着やコーティング等によって一体化させることで積層板２６を形成し、図８（ａ）に示すように、内ポンチＰ１と外受ダイＤ１による中央孔の打抜きプレス加工を行う。そして、図８（ｂ）に示すように、その内周縁部に形成された弾性シール層２４の内膨出部２４ｂを備えた孔付軸受用シールＳ’を作成する。
【００３０】
それから、図８（ｃ）に示すように、内受ダイＤ２に中央孔を貫いて安定支持された状態の孔付軸受用シールＳ’に、外ポンチＰ２を下降作用させることにより、図８（ｄ）に示すように、弾性シール層２４の外周縁部に外膨出部２４ａを有したリング状の軸受用シールＳが作成されるのである。尚、外膨出部２４ａの張出し量が大に設定された軸受用シールＳの断面図を、参考として図４に示す。
【００３１】
ところで、図２や図３に示す軸受用シールＳは、張出し量の多い外周側の膨出部２４ａを折り返して外輪１５に装着させる構造であるが、図５に示すように、短い目の張出し量に設定された膨出部２４ａを折り返すことなく、そのままの状態で外輪１５の周溝２３に嵌入して装着させる構造としても良い。また、図示は省略するが、本発明による軸受用シールは、ハードディスクドライブ装置Ａにおける、スイングアーム５を回動自在に支持する軸受にも適用可能である。
【００３２】
次に、これら軸受用シールＳの膨出部２４ａ，２４ｂの表面状態、即ち、打抜きプレス加工による弾性シール層２４の切断面の表面状態を改善する表面処理手段や方法について説明する。
【実施例１】
【００３３】
前述したように、打抜きプレス加工による弾性シール層２４の切断面は、成形面に比べて荒く、かつ、柔らかく、ゴムカスが離脱し易い状態にあり、このままでは、極めて高い清浄度が要求されるＨＤＤ装置には使用し難い。本発明では、クロル系の反応性化学表面処理剤（以下、化学表面処理剤と略称する）を用いて改質処理することにより、ゴムカスが離脱しないように改善させる処理を施してある。
【００３４】
尚、弾性シール層２４の材料としては、ＮＢＲの他、ＡＣＭやＦＫＭでも良い。これらＮＢＲ、ＡＣＭ、ＦＫＭによっては、ゴムの特性上、二次加硫を必要とするものもあるが、本発明では、本来二次加硫を必要とせずに用いられる安価なゴム（一次加硫のみ行われるゴム）を対象とするものである。また、基板２５としては、鋼板の他、プラスチック（合成樹脂）等でも良い。
【００３５】
前記改質処理を具体的に説明すると、先ず、打抜きプレス加工後の軸受用シールＳの塵、ホコリ、油分等の汚れを除去する工程を行い、次に、化学表面処理剤を、弾性シール層２４の切断面に塗布し、それから常温下で乾燥させる、というものである。化学表面処理剤を塗布する手段（方法）としては、スプレー、刷毛塗り、ロールコート、浸漬等がある。乾燥は、ドラフト内処理か、温度をかけて強制乾燥させるか、又は強制換気設備の有るところで実施する。
【００３６】
化学表面処理剤としては、シンコー技研株式会社製の不飽和ポリマー表面改質反応性高機能表面処理剤であるＳＡＴ−６１５Ｆ（クロル系活性物質）、ＳＡＴ−６２０Ｗ（同）、ＳＡＴ−７００Ｎ（クロル系活性物質とフッ素ポリマーとの反応物）、プライマーＭ５０（クロル系活性物質）、及びこれらのシリーズ製品が望ましく利用される。
【００３７】
これらの化学表面処理剤を用いて弾性シール層２４の改質処理を行えば、下記ａ．〜ｄ．ような特徴が得られる。ａ．改質処理は化学的反応によるものであるので、均一な表面処理が行える。ｂ．改質処理が簡単で、かつ、短時間で行えるので、迅速にその効果を発揮させることが可能である。ｃ．改質処理面の摩擦係数を大きく低下させることができる。ｄ．ポリマー（不飽和ポリマー）の表面硬度を、その物性を損なうことなくある程度（２〜３ポイント）上昇させることができる。
【００３８】
図６に、評価サンプル（軸受け用シール）と清浄度カウントとの関係を表す棒グラフを示す。例えば、化学表面処理剤による改質処理がなされていない評価サンプルでは、清浄度カウントは約２００００個であるが、処理品１の清浄度カウントは約２５００個に減っている。また、処理品２の清浄度カウントは約約１８００個にまで低減されている。この化学表面処理剤による改質処理では、表面部のみの化学処理であり、ゴムへのダメージは伴わない。
【００３９】
ＨＤＤ装置の軸受用シールＳには、製品としての清浄度カウントは、３０００個以下であることが要求されるので、図６の棒グラフから分かるように、処理剤１〜４のいずれかを用いて改質処理を行えば、ゴムカス等の影響が回避され、高い清浄度が要求されるＨＤＤ装置にも十分採用できる軸受用シールＳを実現することができる。
【００４０】
ここで、清浄度カウントについて説明する。測定機として、液中パーティクルカウンターを用い、光遮断法（粒子を流した状態のまま、粒径、個数、粒径分布を測定できる）により測定した。測定方法は、軸受用シールＳの１００個を、清浄な純水（灯油でも可）中に入れ、超音波洗浄機にて５分間洗浄し、その後に洗浄液をパーティクルカウンターにかけ、異物個数をカウントする、というものである。
【００４１】
ＨＤＤ装置に使用する軸受用シールＳとして要求される清浄度は、「基準となる洗浄液量中における２μｍ以上のパーティクル数が３０００個以下」である。従って、前述した化学表面処理剤による改質処理を行えば、要求基準をクリヤすることができる。
【００４２】
このように、打抜きプレス加工の後に、クロル系の反応性化学表面処理剤を用いて、プレス加工によって膨出部２４ａ，２４ｂに形成される表面層を改質することにより、打抜きによる膨出部２４ａ，２４ｂの切断面から、ゴム成分やゴム配合剤等のゴムカスが離脱し易いことが解消されて、シールとしての清浄度を向上させることができた。これにより、極めて高い清浄度が要求されるＨＤＤ装置のスピンドル軸等にも好適に使用できる、清浄度が大きく改善された軸受用シールを提供することができる。
【００４３】
また、前述の改質処理により、ゴム表面が硬化してその（弾性シール層２４の切断面の）硬度が増すようになるので、グリースやオイルの弾性シール層２４内への浸透を防ぎ易くなり、ベアリング内のグリース減少を防止又は軽減することが可能になる。これにより、ベアリング寿命が向上する利点が得られる。このように、ゴム表面層のみが硬化することにより、ゴム表面の摩擦係数を低下させることができるので、弾性シール層どうしの粘着（ブロッキング）が防止できるとか、ベアリングの回転抵抗が減少するといった利点も得られる。
【００４４】
加えて、ゴム内部においては、ＨＤＤ装置に有害なアウトガスが発生することがあり、従来、それが弾性シール層２４の切断面から漏れ出る不都合もあったが、改質処理によって表面状態が改質され、アウトガスの漏れ出しを防ぐことができる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ハードディスクドライブ装置の平面図
【図２】図１における軸受装置の構造を示す断面図
【図３】軸受用シールの装着構造を示す要部の拡大断面図
【図４】膨出部が大である軸受用シールを示す断面図
【図５】軸受用シールの別装着構造を示す軸受装置の要部の断面図
【図６】化学表面処理剤の有無と清浄度カウントとの関係を棒グラフで示す図
【図７】（ａ）、（ｂ）はリング状軸受用シールの製造方法を示す工程図
【図８】（ａ）〜（ｄ）はリング状軸受用シールのその他の製造方法を示す工程図
【符号の説明】
【００４６】
５                スイングアーム
１４              スピンドル軸
１５，１６        ベアリング
２４              弾性シール層
２４ａ，２４ｂ    膨出部
２５              基板
Ｈ                ハードディスクドライブ装置
【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】
2005172042.tif 000009
【図８】
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