(57)【要約】【課題】注油時に流体軸受装置が油で汚染されることを防止する【解決手段】保持部材７の上端面７ａ３に、撥油剤を塗布することにより撥油部Ｐ１設けた。これにより、シール部材９の内周に形成されたシール空間Ｓから注油する際、シール空間Ｓからシール部材９の外径端を越えるまで油が溢れ出た際にも、撥油部Ｐ１の撥油作用により、それ以上の外径側への油の広がりを防止することができる。これにより、軸受装置の外周面７ａ２が油で汚染されることを防止できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油で満たされたラジアル軸受隙間と、内周にラジアル軸受隙間とつながったシール空間を形成するシール部材と、シール部材の外径側に配置され、シール部材を保持する保持部材とを備える流体軸受装置において、
保持部材の端面に撥油部を設けたことを特徴とする流体軸受装置。
【請求項２】
保持部材の端面とシール部材の端面との間に、凹部を形成した請求項１記載の流体軸受装置。
【請求項３】
シール部材の端面に撥油部を設けた請求項１記載の流体軸受装置。
【請求項４】
シール部材の端面の撥油部と保持部材の端面の撥油部との間に、非撥油性領域を設けた請求項３記載の流体軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受隙間に形成される油膜で軸部を回転自在に支持する流体軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体軸受装置は、その高回転精度および静粛性から、情報機器、例えばＨＤＤ等の磁気ディスク駆動装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク駆動装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク駆動装置等のスピンドルモータ用、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイール、あるいは電気機器の冷却ファン等に使用されるファンモータなどの小型モータ用として好適に使用可能である。
【０００３】
例えば、特許文献１に示されている流体軸受装置は、ラジアル軸受隙間の外部への開放端側にシール部材が配され、シール部材の内周面と、シール部材の内周に挿入された軸部材の外周面との間に、シール空間を形成する。ラジアル軸受隙間を含む軸受装置の内部空間に充満された潤滑油の油面は、常にこのシール空間内に保持される。この軸受装置では、軸受装置の使用時（モータ起動時、停止時を問わない）のシール空間からの油漏れをより確実に防止するために、シール部材の端面や内周面に撥油剤を塗布したり、シール部材自体を撥油性を有する樹脂材で形成している。
【０００４】
一方、軸受装置の組立時に潤滑油を注入する方法として、例えば特許文献２には、減圧雰囲気下にさらした軸受装置の軸受隙間の開放端に潤滑油を滴下した後、軸受装置を大気に開放することにより、潤滑油を軸受隙間に充填する、いわゆる滴下含油による方法が示されている。この方法によると、軸受装置の外周面を汚すことなく、注油することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７６８１５号公報
【特許文献２】特開２００２−１７４２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の方法では、軸受装置の端面に滴下する油量を適正に管理する必要があるが、特に小型の軸受装置の場合、軸受内部に充満される油量も極少量であるため、滴下する油量を調整することが困難となる。このような場合には、油不足を避けるため、適正量よりも多めの油を滴下することがある。例えば特許文献１の軸受装置に注油する場合、滴下した油が、撥油性を有するシール部材の端面を越えて軸受装置の外径端に達し、外周面を汚染する恐れがある。このように軸受装置の外周面が油で汚染されると、接着強度が低下し、あるいはこれを防止するために外周面の油を除去する工程が必要となってコストアップを招く。
【０００７】
本発明の課題は、注油時に流体軸受装置の外周部が油で汚染されることを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、潤滑油で満たされたラジアル軸受隙間と、内周にラジアル軸受隙間とつながったシール空間を形成するシール部材と、シール部材の外径側に配置され、シール部材を保持する保持部材とを備える流体軸受装置において、保持部材の端面に撥油部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
このように本発明では、シール部材の外径側に配置された保持部材の端面に撥油部を設けた。これにより、シール部材の内周に形成されたシール空間から注油する際、シール空間からシール部材の外径端を越えるまで油が溢れ出た際にも、撥油部の撥油作用により、それ以上の外径側への油の広がりを防止することができる。従って、軸受装置の外周部の油による汚染を防止することができる。
【００１０】
また、この軸受装置において、保持部材の端面とシール部材の端面との間に凹部を形成すると、撥油部の撥油作用により内径側に戻された油を捕捉することができるため、軸受装置の外周部の油による汚染をより確実に防止することができる。
【００１１】
また、シール部材の端面に撥油部を設けると、軸受装置の使用時におけるシール空間からの油漏れを防止することができる。このように、保持部材の端面及びシール部材の端面に撥油部を設けると、注油時にシール空間から溢れ出た油が、撥油部上を滑るようにして保持部材の外径端まで一気に達し、軸受装置の外周部を汚染する恐れがある。この点に鑑み、シール部材の端面の撥油部と保持部材の端面の撥油部との間に非撥油性領域を設けると、保持部材の撥油部ではじかれた油を非撥油性領域に保持できるため、油の外径側への広がりをより確実に防止できる。尚、ここで言う「非撥油性」とは、撥油剤塗布のような積極的に撥油性を付与する処理を行っていないことを意味する（以下の説明において同様）。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、注油時に流体軸受装置が油で汚染されることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る流体軸受装置（動圧軸受装置）１を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。このスピンドルモータは、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材２を有する動圧軸受装置１と、軸部材２に取付けられるディスクハブ３と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル４およびロータマグネット５と、ブラケット６とを備えている。ステータコイル４はブラケット６に取付けられ、ロータマグネット５はディスクハブ３に固定されている。動圧軸受装置１は、ブラケット６の内周に固定される。また、ディスクハブ３には、情報記録媒体としてのディスクＤが一又は複数枚（図１では２枚）保持される。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータコイル４に通電すると、ステータコイル４とロータマグネット５との間に発生する励磁力でロータマグネット５が回転し、これに伴って、ディスクハブ３およびディスクハブ３に保持されたディスクが軸部材２と一体に回転する。
【００１５】
図２（ａ）は、動圧軸受装置１を示している。この動圧軸受装置１は、軸部材２と、内周に軸部材２を挿入した軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８の一端開口部に配置されたシール部材９と、軸受スリーブ８及びシール部材９の外径側に配置され、軸受スリーブ８及びシール部材９を保持するコップ状の保持部材７とで構成される。なお、説明の便宜上、保持部材７が開口している側を上側、閉口している側を下側として以下説明する。
【００１６】
軸部材２は、軸部２ａと軸部２ａの下端に設けたフランジ部２ｂとからなり、ＳＵＳ鋼等の金属材料で一体または別体に形成される。軸部２ａの外周面２ａ１の上方部には、油漏れを防止するための環状溝２ａ２が形成される。軸部材２の各部は、同種の材料で形成する他、別材料で形成することもできる。例えば軸部２ａを金属材料で形成すると共に、フランジ部２ｂの一部または全部を樹脂材料で形成することもでき、この場合、軸部材２は、軸部２ａをインサート部品とする樹脂の射出成形で製作することが可能である。
【００１７】
軸受スリーブ８は、例えば、銅を主成分とする焼結金属で円筒状に形成され、保持部材７の内周面７ａ１に、接着、圧入、接着剤介在の下での圧入（以下、圧入接着と称す）、あるいは溶着等、適宜の手段で固定される。尚、軸受スリーブ８を、他の金属材料、樹脂材料、あるいはセラミック等で形成することも可能である。
【００１８】
軸受スリーブ８の内周面８ａの全面又は一部円筒領域には、ラジアル動圧発生部として複数の動圧溝を配列した領域が形成される。この実施形態では、例えば図３（ａ）に示すように、複数の動圧溝８ａ１、８ａ２をヘリングボーン形状に配列した領域が軸方向に離隔して２箇所形成される。軸部２ａの回転時には、該動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域が軸部２ａの外周面２ａ１とラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のラジアル軸受隙間を介して対向する。
【００１９】
軸受スリーブ８の下側端面８ｂの全面又は一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図３（ｂ）に示すように、複数の動圧溝８ｂ１をスパイラル状に配列した領域が形成される。軸部２ａの回転時には、該動圧溝８ｂ１形成領域が軸部２ａのフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間を介して対向する。
【００２０】
保持部材７は、側部７ａと底部７ｂとを有するコップ状に一体形成される。側部７ａの内周面７ａ１の下端部には、段部７ｃが形成され、軸受スリーブ８の下側端面８ｂと当接する。側部７ａの上端面７ａ３には、図２（ｂ）に示すように、撥油剤による撥油部Ｐ１が設けられる。
【００２１】
保持部材７の底部７ｂの上側端面７ｂ１の全面又は一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、図示は省略するが、複数の動圧溝をスパイラル状に配列した領域が形成される。軸部２ａの回転時には、該動圧溝形成領域が軸部２ａのフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を介して対向する。
【００２２】
保持部材７は、例えば樹脂材料で形成され、この樹脂材料として、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の結晶性樹脂や、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の非晶性樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物が使用できる。また、上記樹脂に配合可能な充填剤として、例えば炭素繊維やガラス繊維等の繊維状充填剤、チタン酸カリウム等のウィスカ状充填剤、マイカ等の鱗片状充填剤、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、各種金属粉等の導電性充填剤を挙げることができる。これら充填剤は、保持部材７の補強や導電性付与など、目的に応じて上記ベース樹脂に適量配合される。また、保持部材７を形成する材料は樹脂に限らず、真ちゅう等の金属材料を使用することもできる。
【００２３】
シール部材９は、金属材料や樹脂材料でリング状に形成され、保持部材７の内周面７ａ１の上端部に、下側端面９ｂを軸受スリーブ８の上側端面８ｃに当接させた状態で、例えば接着や圧入接着（接着剤介在下での圧入）により固定される。シール部材９の内周面９ａは、上方へ向けて漸次拡径したテーパ面を有し、軸部２ａの外周面２ａ１との間に、断面積が上方へ向けて漸次拡大し、かつラジアル軸受隙間につながったシール空間Ｓを形成する。このシール空間Ｓの毛細管力で潤滑油を軸受装置の内部側に引き込むと共に、シール空間Ｓで軸受内部の潤滑油の熱膨張による体積増加を吸収することにより、軸受内部の油が外部へ漏れ出すことを防止できる。
【００２４】
シール部材９の上側端面９ｃおよび軸部２ａの環状溝２ａ２には、図２（ｂ）に示すように、撥油剤による撥油部Ｐ２及びＰ３がそれぞれ設けられる。これにより、シール空間Ｓ内の潤滑油が外部へ漏れ出すことをより一層効果的に防止することができる。また、シール部材９の上側端面９ｃと保持部材７の上側端面７ａ３との間には、図４に示すように、シール部材９の上側端面９ｃの外周チャンファ部９ｄと、保持部材７上側端面７ａ３の内周チャンファ部７ａ４とで環状空間が形成される。この環状空間のうち、奥部はシール部材９と保持部材７とを接着固定する際の接着剤溜りＧとすることもできる。環状空間の開口側は、後述のように、注油時に溢れ出た油を捕捉する凹部Ｆとなる。
【００２５】
上記のような構成を有する動圧軸受装置１を組み立てた後、内部に潤滑油を注入し、ラジアル軸受隙間及びスラスト軸受隙間を含む動圧軸受装置１の内部空間が潤滑油で満たす。潤滑油としては、種々のものが使用可能であるが、ＨＤＤ等のディスク駆動装置用の流体軸受装置に提供される潤滑油には、その使用時あるいは輸送時における温度変化を考慮して、低蒸発率及び低粘度性に優れたエステル系潤滑油、例えばジオクチルセバケート（ＤＯＳ）、ジオクチルアゼレート（ＤＯＺ）等が好適に使用可能である。
【００２６】
軸受内部への潤滑油の注入は、いわゆる滴下含油により行われる。具体的には、注油前の動圧軸受装置１を配置したチャンバー内を減圧した状態で、動圧軸受装置１のシール空間Ｓに潤滑油を滴下する。このとき、軸受内部に十分な油を供給するために、比較的多量な潤滑油を滴下する場合、滴下した油が保持部材７の上端面７ａ３の外径端まで達すると、保持部材７の外周面７ａ２に流れ落ち、外周面７ａ２が油で汚染される。本発明では、図４に示すように、潤滑油が保持部材７の上端面７ａ３の撥油部Ｐ１ではじかれ、表面張力により盛り上がった状態で撥油部Ｐ１より内径側に留まるため、外周面７ａ２が油で汚染されることを防止できる。
【００２７】
さらに、本実施形態では、図４に示すように、保持部材７のチャンファ部７ａ４とシール部材９のチャンファ部９ｄとで、凹部Ｇが形成される。この凹部Ｇにより、撥油部Ｐ１ではじかれた潤滑油を捕捉する効果が得られる。
【００２８】
ところで、凹部Ｇを含め、保持部材７の上端面７ａ３及びシール部材９の上側端面９ｃの全面に撥油部が設けられた場合、注油時にシール空間Ｓから溢れ出た油は、撥油部上を滑るようにして保持部材７の外径端まで一気に達し、外周面７ａ２を汚染する恐れがある。本実施形態では、図４に示すように、撥油部Ｐ１の内径側に非撥油性の領域（凹部Ｆ）が形成されることにより、撥油部Ｐ１ではじかれた油を凹部Ｆに保持できるため、油を撥油部Ｐ１の内径側に留めておくことができる。
【００２９】
上記のようにして内部に潤滑油が充満された動圧軸受装置１において、軸部２ａの回転時、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部２ａの外周面２ａ１との間に形成されるラジアル軸受隙間の潤滑油が、動圧溝８ａ１、８ａ２の軸方向中心側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このように、動圧溝８ａ１、８ａ２によって生じる潤滑油の動圧作用によって、軸部材２をラジアル方向に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とがそれぞれ構成される。
【００３０】
これと同時に、軸受スリーブ８の下側端面８ｂとフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間のスラスト軸受隙間、およびフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と保持部材７の底部７ｂの上側端面７ｂ１との間のスラスト軸受隙間に形成される油膜の圧力が、動圧溝８ｂ１等の動圧作用により高められる。そして、これら油膜の圧力によって、軸部材２をスラスト方向に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１と第２スラスト軸受部Ｔ２とがそれぞれ構成される。
【００３１】
また、本実施形態では、軸受スリーブ８の外周面に、１又は複数本、例えば円周方向等間隔に配置された３本の軸方向溝８ｄが形成される。この軸方向溝８ｄと、保持部材７の内周に設けられた段部７ｃに形成された径方向溝７ｃ１と、シール部材９の下側端面９ｂの外径部と軸受スリーブ８の上側端面８ｃとの間の隙間と、軸受スリーブ８の上側端面８ｃに形成された周方向溝８ｃ２と、周方向溝８ｃ２の内径側に形成された径方向溝８ｃ１とにより、スラスト軸受隙間の外径端とラジアル軸受隙間の上端とを連通させることができる。これにより、軸受内部の潤滑油を循環させることが可能となり、軸受内部の潤滑油に局所的な負圧が発生したり、潤滑油が局所的に劣化したりすることを防ぐことができるため、これらに伴う軸受性能の低下を防止できる。また、本実施形態では、図３に示すように、動圧溝８ａ１が、その軸方向中心に対して軸方向で非対称な形状を呈している。これにより、軸部２ａの回転時には、ラジアル軸受隙間の潤滑油が下方に押し込まれ、軸受内部の潤滑油に強制的な循環が生じ、潤滑油の局所的な負圧の発生や劣化等の不具合をより一層効果的に防止することができる。
【００３２】
本発明の実施形態は上記に限られない。上記の実施形態では、保持部材７の上端面７ａ３に撥油剤を塗布することにより撥油部Ｐ１が形成されているが、これに限らず、例えば保持部材７のうち、少なくとも上端面７ａ３を含む領域、あるいは全部を、撥油性を有する材料、例えばＰＴＦＥを配合した樹脂材料で形成することにより、撥油部Ｐ１を形成することもできる。
【００３３】
また、上記の実施形態では、保持部材７の側部７ａ及び底部７ｂが一体に形成されているが、これらを別体に形成してもよい。また、上記では、軸受スリーブ８と保持部材７とが別体に形成されているが、軸受スリーブ８と保持部材７の側部７ａとを、樹脂等で一体に形成し、一端開口部を別体に形成した底部７ｂで閉塞してもよい。
【００３４】
また、以上では、ラジアル動圧発生部が軸受スリーブ８の内周面８ａに形成され、スラスト動圧発生部が軸受スリーブ８の下側端面８ｂ及び底部７ｂの上側端面７ｂ１に形成されているが、これに限らず、動圧発生部を、軸受隙間を介して対向する面、すなわち、軸部２ａの外周面２ａ１や、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１、下側端面２ｂ２に形成することもできる。
【００３５】
また、動圧発生部の形状は上記に限らず、例えばラジアル軸受部の動圧発生部として、スパイラル形状の動圧溝や、ステップ軸受、あるいは多円弧軸受等を形成することもできる。また、スラスト軸受部の動圧発生部として、ヘリングボーン形状の動圧溝や、ステップ軸受、波型軸受等を形成することもできる。
【００３６】
あるいは、軸部材２の外周面２ａ１及び軸受スリーブ８の内周面８ａを真円形状とし、ラジアル軸受部Ｒをいわゆる真円軸受で構成することもできる。また、下端に球面状凸部を有する軸部材を使用し、この球面状凸部の先端と保持部材７の内底面７ｂ１とを接触摺動させることにより、スラスト軸受部をいわゆるピボット軸受で構成することもできる。
【００３７】
本発明の流体軸受装置は、以上のようにＨＤＤ等のディスク駆動装置に限らず、光ディスクの光磁気ディスク駆動用のスピンドルモータ、高速回転下で使用される情報機器用の小型モータ、レーザビームプリンタのポリゴンスキャナモータ、あるいは電気機器等に使用されるファンモータ等における回転軸支持用としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】動圧軸受装置１を組込んだスピンドルモータの断面図である。
【図２】動圧軸受装置１の（ａ）断面図、および（ｂ）外側部材１０の開口側端面１０ａ付近の拡大断面図である。
【図３】軸受スリーブ８の（ａ）断面図、および（ｂ）下面図である。
【図４】滴下含油により動圧軸受装置１に注油する状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１     流体軸受装置（動圧軸受装置）
２     軸部材
７     保持部材
７ａ   側部
７ｂ   底部
８     軸受スリーブ
９     シール部材
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３     撥油部
Ｒ１、Ｒ２    ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２    スラスト軸受部
Ｓ     シール空間
Ｆ     凹部（非撥油性領域）
Ｇ     接着剤溜り
【図１】
2007321965.tif 000003
【図２】
2007321965.tif 000004
【図３】
2007321965.tif 000005
【図４】
2007321965.tif 000006