(57)【要約】【課題】圧粉成型金属焼結体などの多孔質素材からなるスリーブの表面を適切に封孔することを課題とする。【解決手段】本発明の動圧流体軸受装置は、スリーブ３と、スリーブ３の軸受穴３Ａに相対的に回転自在に挿入される軸１と、スリーブ３の内周面に形成された動圧発生溝とを有し、スリーブ３は、表面多孔率が０．０１以下である。またその多孔質表面には、厚さ２〜１０マイクロメータの四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜が形成される。【選択図】図１
2007154959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブと、前記スリーブの軸受穴に相対的に回転自在に挿入される軸と、前記軸の外周面または前記スリーブの内周面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝とを有する動圧流体軸受装置の製造方法であって、
前記スリーブは、
金属からなる粉体の体積密度を８５〜９２％に圧縮成型する工程と、
圧縮成型後、焼結を施す工程と、
焼結後、再圧縮によって体積密度を９２％以上にする工程と、
再圧縮後、スリーブの多孔質表面の孔部に四三酸化鉄または樹脂または水ガラスのうち少なくとも一つの材料を充填することで、充填前に比較して表面多孔率を小さくする工程と、
を含む工程により製造される、
動圧流体軸受装置の製造方法。
【請求項２】
スリーブと、前記スリーブの軸受穴に相対的に回転自在に挿入される軸と、前記軸の外周面または前記スリーブの内周面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝とを有する動圧流体軸受装置の製造方法であって、
前記スリーブは、
鉄系材料を９５％以上含む粉体の体積密度を６．８〜７．２ｇ／ｃｍ3に圧縮成型する工程と、
圧縮成型後、焼結を施す工程と、
焼結後、再圧縮によって体積密度を７．２ｇ／ｃｍ3以上にする工程と、
再圧縮後、スリーブの多孔質表面の孔部に四三酸化鉄または樹脂または水ガラスのうち少なくとも一つの材料を充填することで、充填前に比較して表面多孔率を小さくする工程と、
を含む工程により製造される、
動圧流体軸受装置の製造方法。
【請求項３】
スリーブと、前記スリーブの軸受穴に相対的に回転自在に挿入される軸と、前記軸の外周面または前記スリーブの内周面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝とを有する動圧流体軸受装置の製造方法であって、
前記スリーブは、
鉄系材料を８０％以上含む粉体の体積密度を８５〜９２％に圧縮成型する工程と、
圧縮成型後、焼結を施す工程と、
焼結後、再圧縮することで、表面多孔率を０．０１以下にする工程と、
を含む工程により製造される、
動圧流体軸受装置の製造方法。
【請求項４】
スリーブと、前記スリーブの軸受穴に相対的に回転自在に挿入される軸と、前記軸の外周面または前記スリーブの内周面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝とを有する動圧流体軸受装置の製造方法であって、
前記スリーブは、
鉄系材料を９５％以上含む粉体の体積密度を６．８〜７．２ｇ／ｃｍ3に圧縮成型する工程と、
圧縮成型後、１０００℃〜１３００℃の焼結を施す工程と、
焼結後、体積密度７．７〜７．８４ｇ／ｃｍ3に再圧縮することで、表面多孔率を０．０１以下にする工程と、
を含む工程により製造される、
動圧流体軸受装置の製造方法。
【請求項５】
スリーブと、前記スリーブの軸受穴に相対的に回転自在に挿入される軸と、前記軸の外周面または前記スリーブの内周面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝とを有する動圧流体軸受装置の製造方法であって、
前記スリーブは、
鉄系材料を９５％以上含む粉体の体積密度を６．８〜７．２ｇ／ｃｍ3に圧縮成型する工程と、
圧縮成型後、７００℃〜１０００℃の焼結を施す工程と、
焼結後、体積密度７．７〜７．８４ｇ／ｃｍ3に再圧縮する工程と、
再圧縮後、１０００℃〜１３００℃の焼結を施し、表面多孔率を０．０１以下にする工程と、
を含む工程により製造される、
動圧流体軸受装置の製造方法。
【請求項６】
スリーブと、前記スリーブの軸受穴に相対的に回転自在に挿入される軸と、前記軸の外周面または前記スリーブの内周面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝とを有する動圧流体軸受装置の製造方法であって、
前記スリーブは、
鉄系材料を８０％以上含む粉体の体積密度を８５〜９２％に圧縮成型する工程と、
圧縮成型後、１０００℃〜１３００℃の焼結を施す工程と、
焼結後、体積密度９８〜９９．９％に再圧縮することで、表面多孔率を０．０１以下にする工程と、
を含む工程により製造される、
動圧流体軸受装置の製造方法。
【請求項７】
スリーブと、前記スリーブの軸受穴に相対的に回転自在に挿入される軸と、前記軸の外周面または前記スリーブの内周面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝とを有する動圧流体軸受装置の製造方法であって、
前記スリーブは、
鉄系材料を８０％以上含む粉体の体積密度を８５〜９２％に圧縮成型する工程と、
圧縮成型後、７００℃〜１０００℃の焼結を施す工程と、
焼結後、体積密度９５〜９９．９％に再圧縮する工程と、
再圧縮後、１０００℃〜１３００℃の焼結を施し、表面多孔率を０．０１以下にする工程と、
を含む工程により製造される、
動圧流体軸受装置の製造方法。
【請求項８】
前記スリーブには、４００℃〜７００℃の水蒸気処理にて多孔質表面に四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜が厚さ２マイクロメータ以上施されている、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の動圧流体軸受装置の製造方法。
【請求項９】
前記スリーブには、再圧縮を行う前に、４００℃〜７００℃の水蒸気処理にて多孔質表面に四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜が厚さ２マイクロメータ以上施されている、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の動圧流体軸受装置の製造方法。
【請求項１０】
前記スリーブには、ニッケルを含む成分からなる無電解メッキ皮膜またはＤＬＣ皮膜が表面に厚さ１マイクロメータ以上施されている、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の動圧流体軸受装置の製造方法。
【請求項１１】
前記スリーブには、４００℃〜７００℃の水蒸気処理にて多孔質表面に四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜が厚さ２〜１０マイクロメータ施された後、ニッケルを含む成分からなる無電解メッキ皮膜またはＤＬＣ皮膜が表面に厚さ１マイクロメータ以上施されている、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の動圧流体軸受装置の製造方法。
【請求項１２】
前記スリーブは、内部に残留する多孔質内部に樹脂または水ガラスが含浸されており、ニッケルを含む成分からなる無電解メッキ皮膜またはＤＬＣ皮膜が表面に厚さ１マイクロメータ以上施されている、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の動圧流体軸受装置の製造方法。
【請求項１３】
前記スリーブは、スラスト軸受板を固定するスリーブカラーを外周面に一体的に有しており、
前記スリーブと前記スリーブカラーとは、共に圧粉成型された金属焼結体であり、それぞれが一体に組み立てられた後に、ニッケルを含む成分からなる無電解メッキまたはＤＬＣ膜が表面に厚さ１マイクロメータ以上施されている、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の動圧流体軸受装置の製造方法。
【請求項１４】
スリーブと、前記スリーブの軸受穴に相対的に回転自在に挿入される軸と、前記軸の外周面または前記スリーブの内周面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝とを有する動圧流体軸受装置であって、
前記スリーブは、鉄系材料を９５％以上含む粉体を圧縮成型した焼結金属からなり、多孔質表面には四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜が厚さ２マイクロメータ以上施され、表面多孔率が０．０１以下である、
動圧流体軸受装置。
【請求項１５】
スリーブと、前記スリーブの軸受穴に相対的に回転自在に挿入される軸と、前記軸の外周面または前記スリーブの内周面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝とを有する動圧流体軸受装置であって、
前記スリーブは、鉄系材料を８０％以上含む粉体を圧縮成型した焼結金属からなり、多孔質表面には四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜が厚さ２マイクロメータ以上施され、表面多孔率が０．０１以下である、
動圧流体軸受装置。
【請求項１６】
前記スリーブには、ニッケルを含む成分からなる無電解メッキ皮膜またはＤＬＣ皮膜が表面に厚さ１マイクロメータ以上施されている、
請求項１４または１５に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項１７】
前記スリーブは、内部に残留する多孔質内部に樹脂または水ガラスが含浸されており、ニッケルを含む成分からなる無電解メッキ皮膜またはＤＬＣ皮膜が表面に厚さ１マイクロメータ以上施されている、
請求項１４または１５に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項１８】
前記スリーブは、スラスト軸受板を固定するスリーブカラーを外周面に一体的に有しており、
前記スリーブと前記スリーブカラーとは、共に圧粉成型された金属焼結体であり、それぞれが一体に組み立てられた後に、ニッケルを含む成分からなる無電解メッキまたはＤＬＣ膜が表面に厚さ１マイクロメータ以上施されている、
請求項１４または１５に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項１９】
前記スリーブは、スラスト軸受板を固定するスリーブカバーの内周面に挿入固定されている、
請求項１４または１５に記載の動圧流体軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスク回転装置等に使用される動圧流体軸受装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転するディスクを用いた記録装置等はそのメモリー容量が増大し、またデータの転送速度が高速化している。このため、これらの記録装置等に使用される軸受には、常にディスクを高精度に回転させるための高い性能と信頼性が要求されている。そこで、これらの回転装置には高速回転に適した動圧流体軸受装置が用いられている。
動圧流体軸受装置は、軸とスリーブとの間に潤滑流体（例えば、オイル）を介在させ、動圧発生溝によって回転時にポンピング圧力を発生させる。これにより軸がスリーブに対して非接触で回転するため、動圧流体軸受装置は、機械的な摩擦が無く、高速回転に適している。
以下、図１３〜図１５を参照しながら、従来の動圧流体軸受装置の一例について説明する。
図１３は、従来例の動圧流体軸受装置の構成の概略を示す断面図である。図１３において、動圧流体軸受装置は、軸１１、フランジ１２、スリーブ１３、スラスト板１４、オイル１５、ロータ１６、ベース１７を有する。軸１１は、フランジ１２を一体的に有している。軸１１は、スリーブ１３の軸受穴１３Ｃに回転自在に挿入され、フランジ１２は、スリーブ１３の凹部に収納される。軸１１の外周面またはスリーブ１３の内周面の少なくともいずれか一方には、動圧発生溝１３Ａ、１３Ｂが設けられている。また、フランジ１２のスリーブ１３との対向面及びフランジ１２のスラスト板１４との対向面には、動圧発生溝１２Ａ、１２Ｂがそれぞれ設けられている。スラスト板１４は、スリーブ１３に固着されている。各動圧発生溝１３Ａ、１３Ｂ、１２Ａ、１２Ｂの付近の軸受隙間は、少なくともオイル１５で充満されている。ロータ１６には、ディスク１８が固定される。
【０００３】
ベース１７には、スリーブ１３が固定される。ロータ１６には、図示しないロータ磁石が取り付けられ、またベース１７には、ロータ磁石に対向する位置に図示しないモータステータが固定される。
ここで、以上のように構成された従来の動圧流体軸受装置を有する回転装置の動作について説明する。図示しないモータステータに通電して、図示しないロータ磁石に回転力が与えられると、図１３に示すロータ１６、軸１１、フランジ１２、ディスク１８が回転を始める。回転力により、動圧発生溝１３Ａ、１３Ｂ、１２Ａ、１２Ｂは、オイル１５をかき集め、軸１１とスリーブ１３との間、及びフランジ１２とスリーブ１３及びスラスト板１４との間には、ポンピング圧力が発生する。これにより、軸１１は、スリーブ１３とスラスト板１４とに対して非接触で回転する。軸１１とともにディスク１８が回転し、回転装置では、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドにより、ディスク１８上のデータの記録再生が行われる。
図１３の従来の動圧流体軸受装置において、スリーブ１３には、素材が安価でありかつ高級なＮＣ旋盤での精密加工が不要な圧粉焼結体が用いられている。
しかし、圧粉焼結体により成型される軸受は、金属粉末を原料として用いるために、通常の工程では焼結体粒子間の空隙による連通孔の存在を完全に無くすことが不可能であり、通気性を有している。このため、例えば、軸受表面で発生した動圧が上記した連通孔を通じて漏れて圧力低下を生じたり、オイル漏れや回転軸の剛性の低下を招いたりというように、回転精度に悪影響を及ぼすことがある。
【０００４】
そこで、焼結体軸受の表面にスチーム処理を施し酸化鉄皮膜を設けることにより、気孔を封孔し、機密性を高める技術がすでに提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１１５８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のようにスリーブの表面に単に酸化膜皮膜を設けるだけでは多孔質材である圧粉焼結体の表面及び内部空孔を完全に埋める事は事実上困難であり、十分な機密性を保つことは難しい。
このため、図１４に示すように、当初オイル１５を符号Ｕの位置まで軸受隙間全体に注入しておいても、多孔質であるスリーブ１３の内部に当初から空孔（ポーラス）が存在しているため、また酸化膜を形成しても表面に空孔が残留しているため、約５００時間放置後には、オイル１５がスリーブ１３内の空孔に入り込み、オイル１５の液面高さは符号Ｖの位置まで下がってしまう。この結果、動圧発生溝１３Ａは、軸１１と擦れて焼け付くことがある。
また、図１４において、オイル１５は、多孔質であるスリーブ１３の表面に符号１５Ｂに示すように外部に滲み出してしまい、そのオイルが蒸発してガスが周囲を汚染する事がある。
また、多孔質であるスリーブ１３のこのような封孔状態は、例えば、図示しないビーカに十分な量のオイルを入れ、スリーブ１３を単品で、またはスリーブ１３に軸１１、フランジ１２、スラスト板１４とを組み立てた状態で浸漬放置し、約５００時間後に総重量の増加を測定し、多孔質材料に染み込んだオイル重量を求めることで診断が可能である。従来は、図１５に示すように、８０℃、５００時間の油中浸漬で２ミリグラム以上の変化（重量変化）が認められている。一般に、軸受装置全体のオイル量が１０ミリグラム程度であるため、この変化は、動圧流体軸受装置の信頼性を大きく損なうものである。
【０００６】
さらに、一般的に動圧流体軸受装置におけるスリーブ１３と軸１１の隙間は５μｍ程度に設定される。このため、動圧流体軸受装置の信頼性を確保するには、スチーム処理後の表面酸化膜の厚さの均一性と精度の確保、使用時における軸１１とスリーブ１３との熱線膨張係数差における軸受隙間の変化の防止、表面の硬度や粗さによる摩耗粉等の発生の防止などが不可欠なものである。
そこで本発明は、多孔質材料からなるスリーブの表面を適切に封孔することを課題とする。さらに付随的に本発明は、流体軸受装置の性能の確保、コストの削減、信頼性の確保などを達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、スリーブと、スリーブの軸受穴に相対的に回転自在に挿入される軸と、軸の外周面またはスリーブの内周面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝とを有する動圧流体軸受装置およびその製造方法である。スリーブは、例えば、多孔質表面に四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜が厚さ２マイクロメータ以上施されており、表面多孔率が０．０１以下となるように製造される。これにより表面に残留する空孔を適切に封止することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、動圧流体軸受装置において、多孔質材料からなるスリーブの表面を適切に封孔することが可能となる。このため、付随的には、発生した動圧の機械的強度が増す。また、焼結体軸受の表面粗さが改善される。このため、例えば、小さな軸受面積でも高い剛性が得られ、小型スピンドルモータにも適切な動圧流体軸受装置が提供可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１〜図１１は、本発明の動圧流体軸受装置の構成の概略を示す断面図である。
図１において、動圧流体軸受装置は、軸１、フランジ２、スリーブ３、オイル４、上カバー５、下カバー６、ロータ７、ベース８を有する。軸１は、フランジ２を一体的に有している。軸１は、スリーブ３の軸受穴３Ａに相対的に回転自在に挿入されている。フランジ２は、スリーブ３の下面に対向している。軸１の外周面またはスリーブ３の内周面の少なくともいずれか一方には、動圧発生溝３Ｂが設けられている。また、スリーブ下面３Ｃまたはフランジ２のスリーブ下面３Ｃとの対向面の少なくともいずれか一方には、動圧発生溝２Ａが設けられている。上カバー５と下カバー６とは、スリーブ３またはロータ７に固着されている。各動圧発生溝３Ｂ、２Ａの付近の軸受隙間は、少なくともオイル（オイル等の潤滑流体）４で充満されている。ロータ７には、ディスク９が固定される。ベース８には、軸１が固定される。ロータ７には、図示しないロータ磁石が取り付けられる。ベース８には、ロータ磁石に対向する位置に図示しないモータステータが固定される。図示しないロータ磁石は、軸方向に吸引力を発生し、スリーブ３をフランジ２の方向に約１０〜５０グラムの力で押し付けている。
【００１０】
スリーブ３は、図２に示すような部材であり、鉄成分が全体の８０重量％以上、さらに好ましくは９５重量％以上占める圧粉成型金属焼結体であり、その体積密度が９８％以上の多孔質材料である。
図３に示すように、一般に、焼結金属は多孔質であり、孔は、通気孔３Ｉ、閉鎖孔３Ｊ、盲孔３Ｋからなる。動圧流体軸受装置においては、通気孔３Ｉと閉鎖孔３Ｊの２種類が、オイル漏れや圧力もれ防止の点で問題となる。すなわち、通気孔３Ｉを封孔すれば油等の漏れはなくなるが、閉鎖孔３Ｊが残ると閉鎖孔３Ｊ内に初期的に空気またはオイルが滞留する恐れがあるため、この通気孔３Ｉと閉鎖孔３Ｊとを合計した表面多孔３Ｉ＋３Ｊを低減する必要がある。尚、表面多孔率は、全多孔３Ｉ＋３Ｊ＋３Ｋに対する表面多孔３Ｉ＋３Ｊの割合として算出される。なお、鉄系金属焼結体の場合は、体積密度７．８４ｇ／ｃｍ3であれば、その体積密度は１００％（１．００）であり、多孔率は０％であり、真密度が測定されたことを意味する。
図４は、鉄系材料からなるスリーブ３の体積密度［ｇ／ｃｍ3］と孔率の関係を示している。グラフＧ１は、通気孔率、グラフＧ２は、表面多孔率、グラフＧ３は、全多孔率を示しており、これらグラフの内、通気孔率のグラフＧ１と表面多孔率のグラフＧ２は、実測値を示している。なお、尚、全多孔率Ｇ３は体積密度から一義的に定まる値である。
【００１１】
図４において体積密度が７．３以上では、表面多孔率（グラフＧ２）は、０．０５以下になることが示されている。また、体積密度が７．７以上では、表面多孔率（グラフＧ２）は、０．０１以下になり、通気孔率（グラフＧ１）は、０に近づくことが示されている。すなわち、体積密度を７．７〜７．８４ｇ／ｃｍ3にすることにより、通気孔率を０、閉鎖孔率を０．０１以下とすることが可能となり、スリーブ３からのオイル漏れとスリーブ３表面からのオイルの染み込みとを防止することが可能となる。
図５は、図４の横軸の体積密度を％で示したものである。
図５において体積密度が９８％以上では表面多孔率は０．０１以下になり、通気孔率は０に近づくことが示されている。すなわち、体積密度を９８％以上にすることにより、通気孔率を０、閉鎖孔率を０．０１以下にすることが可能となり、スリーブ３からのオイル漏れとスリーブ３表面からのオイルの染み込みとを防止することが可能となる。
尚、図４及び図５に示すそれぞれの孔率は、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１：２０００「焼結金属材料  ―  密度，含油率及び開放気孔率試験方法」を用いて測定したもの（多孔率または気孔率と表現される値）である。
図６は、図示しないビーカに十分な量のオイルを入れ、表面多孔率の異なるスリーブを単品で浸漬放置し、約２０００時間後に総重量の増加を測定したグラフである。これにより多孔質材料に染み込んだオイル重量を求めることが可能である。本発明のスリーブ３のように、表面多孔率が０．０１以下ではスリーブ重量変化率は０．００５％以下程度でありオイルの染み込みはほぼ見られなく良好であった。
【００１２】
図７は、本発明のスリーブ３の重量の時間変化を示している。本発明のスリーブ３は、体積密度９８パーセント以上の圧粉成型金属焼結体素材の多孔質からなり、その表面には２〜１０マイクロメータの厚さに四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成している。この四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成する事で、圧粉成型金属焼結体の表面に残留する空孔（ポーラス）を埋めている。この皮膜は、例えば、４００℃〜７００℃の水蒸気処理にて形成される。
図７は、このようなスリーブ３を８０℃のオイル中に３０００時間浸漬し重量変化を測定したデータである。３０００時間放置後もスリーブ３は重量変化がほとんどない。これは、オイルがスリーブ３の内部に吸い込まれたりしていない事を示している。このような表面が完全に封孔されたスリーブ３を用いる事で、図１に示す動圧流体軸受装置において、回転時の圧力低下を防止でき、高性能、高剛性を得ることが可能となる。また、オイルがスリーブ３の内部に染込んで軸受隙間のオイル４が枯渇して軸受が焼け付いたり、またオイルがスリーブ３の外部に流出して軸受装置の周辺をオイルのガスで汚染したりすることが防止可能となる。
またスリーブ３の軸受穴３Ａは、１ミクロンメータ以下の高い加工精度が要求される。このため、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成する前か、後の少なくともいずれか一方に、金型内にスリーブ３を挿入しプレス機械によりサイジング加工を施す。このサイジング加工は、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成する前に行う方が、サイジングが軽荷重で容易に行えるが、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成する後で行った方が四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜の厚さばらつきをサイジング工程で補正できるために仕上がり精度が良好である。このようにスリーブ３は、四三酸化鉄皮膜を形成した後にサイジングを行うことにより、動圧流体軸受装置としての必要な高い要求精度を満たすことができる。
【００１３】
さらに、図８に示すように、必要に応じて四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜３Ｇのオーバーコートとしてニッケル系の無電解メッキ３ＨまたはＤＬＣ皮膜（例えば株式会社栗田製作所のプラズマイオン注入式の立体物用３ＤパックＤＬＣコーティング等が用いられる。）を１ミクロンメータ以上の厚さに施す事でスリーブ３の耐摩耗性の向上と同時に確実な表面封孔効果を得ている。また、スリーブ３の封孔効果をさらに確実に行うには、もしもオーバーコート３Ｈや四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜３Ｇにピンホールや表面欠陥があった場合にも問題が生じない様に、焼結体素材３Ｌであるスリーブ３の内部に確率的に残留する内部空孔３Ｆを、オーバーコート３Ｈ加工前に低圧環境下で樹脂または水ガラスに含浸し、封孔しておくことも好ましい。
図９は、図１に示す動圧流体軸受装置のロータ７を示している。ロータ７は、ステンレス材料やアルミニウム材料等の金属、硬質樹脂、または鉄や銅を主成分とする体積密度が９８％以上の圧粉成型金属焼結体などからなっている。ロータ７が圧粉成型金属焼結体である場合は、その表面には２〜１０マイクロメータの厚さに四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜が形成されている。このように、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成する事で圧粉成型金属焼結体の表面に残留する空孔（ポーラス）を埋めることが可能となる。ロータ７は、スリーブ３と一体に組み立てられるが、スリーブ３の外周面とロータ７の内周面との少なくともいずれか一方には、潤滑流体（オイル４）が循環可能な縦溝３Ｅ（図２参照）が設けられている。ロータ７は、ディスク等を固定し易いように段部７Ａを有している。
【００１４】
尚、スリーブ３とロータ７が共に鉄成分を全体の８０重量％以上、好ましくは９５重量％以上を占める成分からなる圧粉成型金属焼結体であり、体積密度が８５％以上の多孔質材料である場合には、両部品を別々に焼結後、スリーブ３をロータ７に軽く圧入し、その後にその表面に２〜１０マイクロメータの厚さに四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成すれば、安価に部材が構成できる。しかも、スリーブ３とロータ７との材料の熱線膨張係数が同じなので、温度が変化しても部材に歪が生じたり変形したりせず、動圧流体軸受装置の性能が良好となる。
尚、スリーブ３とロータ７とを一体的に圧粉成型金属焼結体として加工し、縦溝３Ｅをドリル加工（縦穴加工）で１ケ所ないし４ケ所程度形成してもよい。
以上のように構成された本発明の動圧流体軸受装置を備える回転装置の動作について図１を用いて説明する。
図示しないロータ磁石に回転力が与えられると、図１に示すロータ７、スリーブ３、上カバー５、下カバー６、ディスク９が回転を始める。回転により、動圧発生溝３Ｂ、２Ａは、オイル４をかき集め、軸１とスリーブ３との間、及びフランジ２とスリーブ３との間には、ポンピング圧力が発生する。これにより、スリーブ３は、軸１及びフランジ２に対して非接触で回転する。スリーブ３とともにディスク９が回転し、回転装置では、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドにより、ディスク９上のデータの記録再生が行われる。なお、スリーブ３の縦溝３Ｅでは、動圧流体軸受装置が回転中にオイル４が循環可能であり、オイル４が不足する部分に必要なオイル４が供給され易くなり油膜切れが防止される。
【００１５】
オイル４は、フランジ２と下カバー６との間の隙間にも表面張力で保持され、また軸受が回転中は遠心力が働いてオイル漏れはさらに強力に防止される。またオイル４は、上カバー５とスリーブ３の上部に設けられた傾斜面３Ｄとの間の隙間にも表面張力により保持され、また軸受が回転中はオイル４に遠心力が加わりオイル漏れが防止される。上カバー５の内径部は、軸１の小径部１Ａに対向しており、軸１の外径より小さく設けられているため、オイル４に働く遠心力は、十分に発揮される。またこの隙間のオイル４は、表面張力により、傾斜面３Ｄにより形成される傾斜状の隙間が小さくなる外周部に移動しようとするため、オイル４は、縦溝３Ｅにも流入しやすくなる。このため、オイル４は、軸受内部を移動し易く、軸受内部にオイル不足や油膜切れが起ころうとした場合に、オイル４は、縦溝３Ｅを通って移動し、必要な箇所に供給される。また、図１において、軸１の下端部１Ｂも軸１の外径（スリーブ３と径方向に対向する部分の外径）より細く構成され、下カバー６の内径も軸１の外径より小さく構成されているため、オイル４に対して遠心力が十分に作用し、強力なオイルシール効果が得られる。
図１におけるスリーブ３は、圧粉成型金属焼結体素材の多孔質表面に四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成している。圧粉成型に用いる金属粉末の材質については、真鍮など銅系のものでもよいが、モータの回転軸との熱線膨張係数差を小さくするためには、鉄成分を全体の８０重量％以上、好ましくは９５％重量以上を占める成分からなる鉄系の粉末または純鉄が好ましい。
【００１６】
スリーブ３の表面は、図８に示すように、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜によって残留空孔が閉鎖されているので、オイル４がその空孔に入ってしまい軸受隙間のオイルが枯渇する心配がない。また、オイル４がスリーブ３の内部の残留空孔を通過してスリーブ３の外へ漏洩する問題も生じない。また四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）を厚さ２マイクロメータ以上の厚さに施すことにより、鉄系材料からなるスリーブでは、防錆効果が高まり、表面の耐摩耗性も向上する。
図１０は、図示しないビーカに十分な量のオイルを入れ、皮膜厚さが異なるスリーブを単品で浸漬して８０℃で放置し、２０００時間後に総重量の変化量（図１０に示すスリーブの重量変化率）を測定し、多孔質材料に染み込んだオイル重量を求めたデータである。スリーブ３は、圧粉成型金属焼結体素材の多孔質材料であるが、その体積密度が９２％未満では表面多孔率が大きいために、表面にいくら四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成しても表面が充分には封孔されず、図６に示すように、オイルが染込み、スリーブの重量が増加することを発見した。一方、本発明のように、体積密度が９２％以上（鉄系材料を９５％以上含む粉体では、７．２ｇ／ｃｍ3以上）、さらに好ましくは９２〜９８％（鉄系材料を９５％以上含む粉体では、７．２〜７．７ｇ／ｃｍ3）であれば、スリーブ３の表面に残留する空孔は、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を施す事で封止され、また四三酸化鉄皮膜の厚さを２マイクロメータ以上の厚さにすることで、スリーブ３はオイル１５をほぼ吸い込まないため、２０００時間後も重量変化がほとんど無く良好である事を発見した。
【００１７】
また良好な結果を得たスリーブ３の四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜の厚さは２〜１０マイクロメータである事を発見した。厚さが２マイクロメータ未満では、多孔質表面を封孔する効果が不足し、また１０マイクロメータを超える厚さの場合は四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜が剥離したり、割れたりする欠陥が生じた。この四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜の厚さについては、その厚さが２マイクロメータ以上の厚さであれば多孔質材料の体積密度が９２％以上の条件との組み合わせ効果により表面が封孔され、オイルが染込まない事を発見した。このようにして作られたスリーブ３は、多孔質材料の表面がほぼ完全に封孔され、動圧流体軸受装置の圧力発生効果を高めることができる。
なお、焼結したスリーブを再圧縮することで体積密度を９２％以上（７．２ｇ／ｃｍ3以上）とした後、スリーブの多孔質表面の孔部に四三酸化鉄または樹脂または水ガラスのうち少なくとも一つの材料を充填し、封孔を行ってもよい。これにより、充填前に比較して表面多孔率を小さくすることが可能となる。
図１１は、図示しないビーカに十分な量のオイルを入れ、メッキ厚さが異なるスリーブを単品で浸漬して８０℃で放置し、２０００時間後に総重量の変化量を測定し、多孔質材料に染み込んだオイル重量を求めたデータである。スリーブ３は、圧粉成型金属焼結体素材の多孔質材料であるが、その体積密度が９２％未満では表面にいくらメッキやＤＬＣ皮膜を設けてもスリーブ３の表面は封孔されない。一方、本発明のように、体積密度が９２％以上、さらに好ましくは９２〜９８％であれば、厚さ１マイクロメータ以上のニッケルを含む成分から成る無電解メッキ皮膜またはＤＬＣ皮膜を施すことで、表面に残留していた空孔は封孔され、スリーブ３は、オイル４をほとんど吸い込まなくなり、２０００時間後も重量変化がほとんどなく良好である事を発見した。
【００１８】
また、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）層を先に形成し、その表面にニッケルを含む無電解メッキまたはＤＬＣ皮膜を形成することにより、メッキ層またはＤＬＣ層とスリーブ３との間の密着性がより良くなり、これら薄膜の剥離強度が２０パーセント程度良くなることを発見した。スリーブ３と軸１との隙間は、一般に５μｍ程度に設定されるのであるが、サイジングを施すことにより適正な隙間を確保でき、メッキをすることで摩耗粉の流出を抑えることができる。さらにモータの回転軸との熱線膨張係数差の少ないニッケルを含む無電解メッキやＤＬＣ皮膜を施した鉄系の焼結体は最適である。
尚、本実施の形態において、軸１及びフランジ２の材質は、ステンレス鋼、高マンガンクロム鋼、または炭素鋼を用いた。軸１としては、ラジアル軸受面の表面粗さが、０．０１〜０．８マイクロメータの範囲に加工された材料を使用している。
尚、図１３に示す軸が回転する構成の動圧流体軸受装置における、金属切削で製作されたスリーブ１３よりも、本発明のスリーブ３は表面粗さが粗い。このため、スリーブ３とロータ７とを接着で固定する場合には、接着強度がより高くなり、接着溝を設ける必要がなくなる。また本発明により形成されたスリーブを、図１３に示す動圧流体軸受装置に適用することも可能であり、この場合には、スリーブは高い接着強度を発揮することができるため、他の部材を介さずスリーブとベースとを直接接着固定することも可能となる。
【００１９】
尚、本実施の形態の動圧流体軸受装置を備える回転装置は、図１に示すように軸１の両端が固定可能で、スリーブ３が回転する構造である。しかし、本発明の適用範囲はこれに限らず、例えば日本特許第３１５５５２９号（流体動圧軸受を備えたモータ及びこのモータを備えた記録ディスク駆動装置）の第２図に示す様に、軸の上側にロータが固定され軸の下側にリング形状の部材が取り付けられ、このリング形状の部材周辺がラジアル軸受面に隣接するオイル溜まりを有し、ロータの下面とスリーブの上面とが対向してスラスト軸受面を形成する動圧流体軸受装置においても、本発明は適用できるものである。
尚、本実施の形態で用いられるスリーブ３は、鉄系材料を９５％以上（８０％以上）含む粉体の体積密度を６．８〜７．２ｇ／ｃｍ3（８５〜９２％）に圧縮成型する工程と、圧縮成型後、１０００℃〜１３００℃の焼結を施す工程と、焼結後、体積密度７．７〜７．８４ｇ／ｃｍ3（９８〜９９．９％）に再圧縮することで、表面多孔率を０．０１以下にする工程と、により形成されていてもよい。このように焼結後に再度圧縮成型を行うことで、最終的に得られるスリーブ３の寸法精度を向上させることが可能となる。
尚、本実施の形態で用いられるスリーブ３は、鉄系材料を９５％以上（８０％以上）含む粉体の体積密度を６．８〜７．２ｇ／ｃｍ3（８５〜９２％）に圧縮成型する工程と、圧縮成型後、７００℃〜１０００℃の焼結を施す工程と、焼結後、体積密度７．７〜７．８４ｇ／ｃｍ3（９５〜９９．９％）に再圧縮する工程と、再圧縮後、１０００℃〜１３００℃の焼結を施し、表面多孔率を０．０１以下にする工程と、により形成されてもよい。このスリーブ３の製造方法では、２回焼結を行っており、上述した１回焼結によるスリーブの製造方法とは、焼結温度に差異がある。すなわち、それぞれの製造方法では、１回焼結に良好な焼結温度と、２回焼結に良好な焼結温度とをそれぞれ用いてスリーブ３が製造されている。
【００２０】
なお、本実施の形態で用いられるスリーブ３は、焼結前には、例えば、金属からなる粉体（例えば、鉄系材料を８０％以上含む粉体）の体積密度を８５〜９２％（鉄系材料を９５％以上含む粉体では、体積密度６．８〜７．２ｇ／ｃｍ3）に圧縮成型されていてもよい。
（実施の形態２）
図１２は実施の形態２としての動圧流体軸受装置を示す構成図である。２１は、軸、２２はフランジ、２３はスリーブ、２３Ａは軸受穴、２３Ｂ、２３Ｃは動圧発生溝、２２Ａ、２２Ｂは、フランジ２２に設けられた動圧発生溝、２３Ｄは、スリーブ２３の径大部、２３Ｊは、連通穴、２４は、キャップである。
本実施の形態の動圧流体軸受装置の動作は、図１に示す動圧流体軸受装置と同じである。ただ、スリーブ２３に少なくとも１ケ所に明けられた連通穴２３Ｊを通じて、軸受内のオイル２６に含まれ膨張した空気２５が軸受外部に排出される。これにより動圧発生溝２３Ｂ、２３Ｃ、２２Ａ、２２Ｂにおいて気泡の存在を防止し、オイル２６の油膜を確実に形成し、動圧流体軸受装置の信頼性を向上させることができる。
連通穴２３Ｊは、焼結金属体からなるスリーブ２３に図示しないドリルで穴をあける方法で加工しても良く、直溝状の連通溝を外周面に有するスリーブ２３とパイプ２３Ｋを共に焼結金属体で成型し、高温で焼結後にパイプ２３Ｋにスリーブ２３を圧入することで一体化すると同時に連通穴２３Ｊを構成しても良い。このようにスリーブ２３とパイプ２３Ｋとを組み合わせて構成すれば連通穴２３Ｊを最も安価に構成することができる。動圧流体軸受装置の高速回転での性能と信頼性を確保するためには連通穴２３Ｊの存在は大変有効であり、このように２個の焼結金属体を組み合わせて連通穴２３Ｊを構成する方法の経済効果は大きい。
【００２１】
なお、パイプ２３Ｋは、アルミまたはステンレス材料の薄板で形成しても経済的である。
この動圧流体軸受装置によっても、上記実施の形態１の動圧流体軸受装置と同様な効果を得ることができる。すなわち、上記実施の形態１と同様に、安価で、圧力漏れが無く、高性能で長寿命な動圧流体軸受装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明はハードディスク装置やその他の回転装置に用いられる動圧流体軸受装置であって、多孔質材料からなるスリーブの表面を適切に封孔することが求められる分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１の動圧流体軸受装置の断面図
【図２】実施の形態１の動圧流体軸受装置におけるスリーブの説明図
【図３】実施の形態１の動圧流体軸受装置におけるスリーブ断面の拡大図
【図４】実施の形態１の動圧流体軸受装置における体積密度の影響についての説明図
【図５】実施の形態１の動圧流体軸受装置における体積密度の影響についての説明図
【図６】実施の形態１の動圧流体軸受装置における表面多孔率の影響についての説明図
【図７】実施の形態１の動圧流体軸受装置におけるスリーブ重量の時間変化についての説明図
【図８】実施の形態１の動圧流体軸受装置におけるスリーブ断面の拡大図
【図９】実施の形態１の動圧流体軸受装置におけるロータの説明図
【図１０】実施の形態１の動圧流体軸受装置における皮膜厚さの影響についての説明図
【図１１】実施の形態１の動圧流体軸受装置におけるメッキ厚さの影響についての説明図
【図１２】実施の形態２の動圧流体軸受装置の断面図
【図１３】従来の動圧流体軸受装置の断面図
【図１４】従来の動圧流体軸受装置におけるスリーブの説明図
【図１５】従来の動圧流体軸受装置におけるスリーブ重量の時間変化についての説明図
【符号の説明】
【００２４】
１、２１          軸
２、２２          フランジ
２Ａ、２２Ａ，２２Ｂ      動圧溝（スラスト）
３、２３          スリーブ
３Ｂ、２３Ｂ，２３Ｃ      動圧溝（ラジアル）
４      潤滑流体（オイル）
５        上カバー
６        下カバー
７      ロータ
８      ベース
９        ディスク
２６      スラスト板
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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