(57)【要約】      （修正有）【課題】焼結金属製スリーブにおいて、軸受剛性の低下を防止する。【解決手段】焼結用金属粉末と含浸用樹脂とからなる内部領域４８ａと、内部領域４８ａの表面を覆いショットブラスト処理により形成された表面変形領域４８ｂとを備えている。表面変形領域４８ｂがショットブラスト処理により形成されているため、表面近傍の焼結用金属粉末間に形成された気孔を減少させることができる。これにより、気孔を通って軸受部の支持圧が抜けるのを防止することができ、軸受剛性の低下を防止することができる。【選択図】図７
2007092992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結用金属粉末と含浸用樹脂とからなる内部領域と、
前記内部領域の表面を覆い、焼結用金属粉末からなる表面変形領域とを備え、
前記表面変形領域の焼結用金属粉末部分の平均密度は、前記内部領域の焼結用金属粉末部分の平均密度よりも大きい、
流体軸受装置用スリーブ。
【請求項２】
焼結用金属粉末と含浸用樹脂とからなる内部領域と、
前記内部領域の表面を覆い、焼結用金属粉末からなる表面変形領域とを備え、
前記表面変形領域の焼結用金属粉末部分の密度は、前記内部領域側から表面側にかけて徐々に大きくなる、
流体軸受装置用スリーブ。
【請求項３】
焼結用金属粉末と含浸用樹脂とからなる内部領域と、
前記内部領域の表面を覆い、ショットブラスト処理により形成された表面変形領域と、
を備えた流体軸受装置用スリーブ。
【請求項４】
焼結用金属粉末を含む内部領域と、
前記内部領域の表面を覆う酸化鉄を含むスチーム処理層と、
を備えた流体軸受装置用スリーブ。
【請求項５】
前記スチーム処理層の厚みは、２〔μｍ〕以上である、
請求項４に記載の流体軸受装置用スリーブ。
【請求項６】
前記内部領域の焼結用金属粉末部分の平均密度は、６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上である、
請求項４または５に記載の流体軸受装置用スリーブ。
【請求項７】
前記酸化鉄は、Ｆｅ3Ｏ4を含んでいる、
請求項４から６のいずれかに記載の流体軸受装置用スリーブ。
【請求項８】
前記スチーム処理層の表面を覆うメッキ処理層をさらに備えた、
請求項４から７のいずれかに記載の流体軸受装置用スリーブ。
【請求項９】
前記スチーム処理層の厚みは、２〔μｍ〕以上であり、
前記メッキ処理層の厚みは、２〔μｍ〕以上である、
請求項８に記載の流体軸受装置用スリーブ。
【請求項１０】
焼結用金属粉末と、
前記焼結用金属粉末の粒子間に酸化鉄が形成されたスチーム処理領域と、
を備えた流体軸受装置用スリーブ。
【請求項１１】
流体軸受装置のシャフトが挿入されるスリーブであって、
焼結用金属粉末を含む内部領域と、
前記内部領域の表面を覆うように形成された酸化鉄を含むスチーム処理層とを備え、
少なくとも動圧を発生する領域では、前記スチーム処理層が除去されている、
流体軸受装置用スリーブ。
【請求項１２】
流体軸受装置のシャフトが挿入されるスリーブであって、
焼結用金属粉末と、
前記焼結用金属粉末の粒子間に酸化鉄が形成されたスチーム処理領域と、
前記スチーム処理領域の表面を覆うように形成された酸化鉄を含むスチーム処理層とを備え、
少なくとも動圧を発生する表面領域では、前記スチーム処理層が除去されている、
流体軸受装置用スリーブ。
【請求項１３】
静止部材に対して回転部材を回転自在に支持するための流体軸受装置であって、
前記静止部材および回転部材のうち一方に固定された請求項４から１２のいずれかに記載のスリーブと、
前記静止部材および回転部材のうち他方に固定され、前記スリーブの内周側に相対回転自在に設けられたシャフトと、
前記スリーブおよびシャフトの間に充填された作動流体と、前記スリーブ内周面およびシャフト外周面のいずれか一方に形成された少なくとも１つの第１動圧発生用溝とを有するラジアル軸受部と、
を備えた流体軸受装置。
【請求項１４】
静止部材に対して回転部材を回転自在に支持するための流体軸受装置であって、
前記静止部材に固定された請求項４から１２のいずれかに記載のスリーブと、
前記回転部材に固定され、前記スリーブの内周側に相対回転自在に設けられたシャフトと、
前記スリーブおよびシャフトの間に充填された作動流体と、前記スリーブ内周面およびシャフト外周面のいずれか一方に形成された少なくとも１つの第１動圧発生用溝とを有するラジアル軸受部と、
前記スリーブの外周側に挿嵌された筒状のカバー部材と、
を備えた流体軸受装置。
【請求項１５】
焼結用金属粉末から１次成形体を成形する成形工程と、
前記１次成形体を焼結する焼結工程と、
前記焼結された１次成形体にサイジング処理を施し２次成形体を成形するサイジング処理工程と、
前記２次成形体に樹脂含浸処理を施す樹脂含浸処理工程と、
前記樹脂含浸処理を施された２次成形体にショットブラスト処理を施すショットブラスト処理工程と、
を含む流体軸受装置用スリーブの製造方法。
【請求項１６】
焼結用金属粉末から１次成形体を成形する成形工程と、
前記１次成形体を焼結する焼結工程と、
前記焼結された１次成形体にサイジング処理を施し２次成形体を成形するサイジング処理工程と、
前記１次成形体または２次成形体を高温蒸気に接触させるスチーム処理工程と、
前記スチーム処理工程において前記１次成形体または２次成形体の表面に形成された酸化鉄皮膜の少なくとも一部を除去する皮膜除去工程と、
を含む流体軸受装置用スリーブの製造方法。
【請求項１７】
焼結用金属粉末から１次成形体を成形する成形工程と、
前記１次成形体を焼結する焼結工程と、
前記焼結された１次成形体にサイジング処理を施し２次成形体を成形するサイジング処理工程と、
前記１次成形体または２次成形体を高温蒸気に接触させるスチーム処理工程と、
前記スチーム処理工程において処理された前記１次成形体または２次成形体に表面処理を施す表面処理工程と、
を含む流体軸受装置用スリーブの製造方法。
【請求項１８】
前記表面処理工程では、前記１次成形体または２次成形体に無電解ニッケルメッキ処理またはＤＬＣ膜コーティング処理が施される、
請求項１７に記載の流体軸受装置用スリーブの製造方法。
【請求項１９】
前記２次成形体の焼結用金属粉末部分の平均密度は、６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上である、
請求項１６から１８のいずれかに記載の流体軸受装置用スリーブの製造方法。
【請求項２０】
前記２次成形体の焼結用金属粉末部分の体積密度は、８５％以上である、
請求項１６から１８のいずれかに記載の流体軸受装置用スリーブの製造方法。
【請求項２１】
前記１次成形体は、筒状のスリーブ本体と、前記スリーブ本体から軸方向に突出する筒状突出部とを有し、
前記サイジング処理工程では、前記スリーブ本体の寸法変化率よりも前記筒状突出部の寸法変化率が大きい、
請求項１６から２０のいずれかに記載の流体軸受装置用スリーブの製造方法。
【請求項２２】
焼結用金属粉末から１次成形体を成形する成形工程と、
前記１次成形体を焼結する焼結工程と、
前記焼結された１次成形体にサイジング処理を施し２次成形体を成形するサイジング処理工程と、
前記１次成形体または２次成形体を６００〜７００℃の雰囲気温度内において１５〜５０分の時間で高温蒸気に接触させるスチーム処理工程と、
を含む流体軸受装置用スリーブの製造方法。
【請求項２３】
前記２次成形体の焼結用金属粉末部分の平均密度は、６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上である、
請求項２２に記載の流体軸受装置用スリーブの製造方法。
【請求項２４】
前記２次成形体の焼結用金属粉末部分の体積密度は、８５％以上である、
請求項２２に記載の流体軸受装置用スリーブの製造方法。
【請求項２５】
外周側に形成され軸方向に延びる少なくとも１つの溝部を有する、
請求項４から１２のいずれかに記載の流体軸受装置用スリーブ。
【請求項２６】
前記静止部材としてのベースプレートと、
前記ベースプレートに固定されステータコイルが巻回される環状のステータと、
ロータマグネットを有する前記回転部材としてのロータと、
前記ベースプレート対して前記ロータを回転自在に支持するための請求項１３または１４に記載の流体軸受装置と、
を備えたスピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受装置用スリーブ、特に焼結金属製スリーブ、それを用いた流体軸受装置およびスピンドルモータ並びにスリーブの製造方法に関する。
【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ため、これらに使用される記録装置の軸受は常にディスク負荷を高精度に回転させるため、高い性能と信頼性が要求されている。そこでこれら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である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し、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、機械的な摩擦が無いので高速回転に適している。
以下、図３２〜図３４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３２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３２において、動圧流体軸受装置は、軸９１１、フランジ９１２、スリーブ９１３、スラスト板９１４、オイル９１５、ロータ９１６、ベース９１７を有する。軸９１１はフランジ９１２を一体的に有し、軸９１１はスリーブ９１３の軸受穴９１３Ｃに回転自在に挿入され、フランジ９１２はスリーブ９１３の凹部に収納される。軸９１１の外周面または、スリーブ９１３の内周面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝９１３Ａ、９１３Ｂが設けられ、またフランジ９１２のスリーブ９１３との対向面、及びフランジ９１２とスラスト板９１４との対向面には動圧発生溝９１２Ａ、９１２Ｂが設けられ、スラスト板９１４はスリーブ９１３に固着されている。各動圧発生溝９１３Ａ、９１３Ｂ、９１２Ａ、９１２Ｂの付近の軸受隙間は少なくともオイル９１５で充満されている。ロータ９１６にはディスク９１８が固定される。
【０００３】
一方、ベース９１７にスリーブ９１３は固定され、ロータには図示しないロータ磁石が取り付けられ、またベース９１７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。
以上のように構成された従来の流体軸受式回転装置について、その動作について説明する。図示しないロータ磁石に回転力が与えられると、ロータ９１６、軸９１１、フランジ９１２、ディスク９１８が回転を始める。回転により、動圧発生溝９１３Ａ、９１３Ｂ、９１２Ａ、９１２Ｂはオイル９１５をかき集め、軸９１１とスリーブ９１３の間、及びフランジ９１２とスリーブ９１３及びスラスト板９１４の間にポンピング圧力を発生する。これにより、軸９１１はスリーブ９１３とスラスト板９１４に対して非接触で回転し、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９１８上のデータの記録再生を行う。
【０００４】
一般的に、流体軸受装置のスリーブは金属材料から切削加工等により製造されるが、さらなる製造コストの低減を目的として焼結金属製スリーブが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。焼結金属とは、例えば銅合金等の金属粉末を成形し焼結した焼結体のことである。スリーブを金属の棒材等から切削加工により製造する場合、多くの切りくずが出て材料に無駄が生じる。しかしスリーブを焼結により製造する場合、金属粉末を成形し焼結するため切りくずが出ることがなく材料の無駄をなくすことができる。またスリーブの内周面に動圧発生用溝を成形する場合、従来は切削加工や電解加工を行う必要があるが、スリーブを焼結により製造する場合は、成形用型にあらかじめ動圧発生用溝に対応する部分を加工しておけば、スリーブを成形すると同時に動圧発生用溝も成形することが可能となる。
【０００５】
以上より、焼結金属製スリーブの製造に要する工数および時間は同じものを切削加工等で製造する場合の数分の１となるため、スリーブを焼結により製造するとスリーブの製造コストを大幅に低減することができる。
【特許文献１】特開２００３−３１４５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、焼結金属製スリーブは製造コストを低減できる反面、性能上問題がある。具体的には焼結金属は、金属粉末の集合体であるため多孔質であり、内部に多数の気孔（金属粉末の間に形成される小さな空間）を有している。気孔には、「組織気孔」と呼ばれる焼結体の内部の気孔と、「表面気孔」と呼ばれる焼結体の表面に開口している気孔とがある。通常の焼結金属では表面気孔と組織気孔とが連通しているため、潤滑油が気孔を通って焼結金属の内部を通り抜けることができる。流体軸受装置に焼結金属製スリーブを使用した場合、潤滑油がスリーブを通り抜けて、ラジアル軸受部で発生した支持圧がスリーブの外周側へ抜ける。この結果、例えばラジアル軸受部で発生する支持圧が低下し、ラジアル軸受部の剛性が約３０％程度低下してしまう。
また、このようにラジアル軸受部の支持圧がスリーブの外周側へ抜けないようにスリーブの外周側にカップ形状の部材が挿嵌されているものが提案されている。しかし、この場合は流体軸受装置の部品点数が増えるため、焼結金属製スリーブにより製造コストを低減させるという効果に乏しくなる。したがって、焼結金属製スリーブの低コストというメリットを生かすために、軸受剛性を低下させない焼結金属製スリーブが求められている。
【０００７】
そこで、本件発明者は、焼結体軸受に樹脂を含浸させて気孔を封孔する技術を提案し、開発している。
しかしながら、圧粉焼結体軸受に樹脂を含浸させる場合においては、通常の工程におい
て樹脂含浸材が軸受材表面に残留しやすい。このため、樹脂含浸は、寸法精度に悪影響を及ぼしやすい。また、多孔質材である圧粉焼結体の表面及び内部に存在する空孔を完全に埋める事は事実上困難である。さらに、多孔質材である圧粉焼結体の表面付近は残留する表面付着樹脂を除去する必要があるため、表面に樹脂はほとんど残らない。このように樹脂を含浸することの効果は十分に得られないのが実情である。
このため、図３３に示すように、多孔質であるスリーブ９１３の内部には空孔（ポーラス）が存在している。したがって、例えば、最初にオイル９１５を図中記号Ｕの位置まで軸受隙間全体に注入しておいても、約５００時間放置後にはオイル９１５Ａがスリーブ９１３内の空孔に入り込み、オイル９１５の液面高さは図中Ｖの位置まで下がってしまう。この結果、動圧発生溝９１３Ａが軸９１１と擦れて焼け付く。
【０００８】
また、図３３に示すように、多孔質であるスリーブ９１３の外部の表面にオイル９１５Ｂが滲み出す。このため、オイル９１５Ｂが蒸発して、ガス状のオイルが周囲を汚染する。
また、多孔質であるスリーブ９１３のこのような封孔不足の課題は図示しないビーカに十分な量のオイルを入れ、スリーブ９１３を単品で、またはスリーブ９１３に軸９１１、フランジ９１２、スラスト板９１４と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て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。しかし、従来は図３４に示すように８０℃、５００時間の油中浸漬で２〔ｍｇ〕以上の変化（重量変化）が認められている。軸受装置に充填される全体のオイル量は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にとって大きく信頼性を損なう。
【０００９】
さらに、一般的に動圧流体軸受装置におけるスリーブ９１３と軸９１１の隙間は５〔μｍ〕程度に設定される。このため、封孔処理後の表面処理精度、使用時における熱線膨張係数差における使用環境温度差、および磨耗粉等の問題は、流体軸受装置への不可欠なものである。
本発明の課題は、焼結金属製スリーブにおいて、軸受剛性の低下を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明に係る流体軸受装置用スリーブは、焼結用金属粉末と含浸用樹脂とからなる内部領域と、内部領域の表面を覆い、焼結用金属粉末からなる表面変形領域とを備えている。表面変形領域の焼結用金属粉末部分の平均密度は、内部領域の焼結用金属粉末部分の平均密度よりも大きい。
このスリーブでは、表面変形領域の焼結用金属粉末部分の平均密度が内部領域の焼結用金属粉末部分の平均密度よりも大きいため、内部領域は気孔の少ない層で覆われている。それに加えて、内部領域の内部に気孔に含浸用樹脂が入り込んでいる。これにより、気孔を通って軸受部の支持圧が抜けるのを防止することができ、軸受剛性の低下を防止することができる。ここでいう平均密度は、重量を体積で除算したものをいい、例えば、スリーブの平均密度は、スリーブの重量を、スリーブの外形から求めた体積で除算したものをいう。
【００１１】
第２の発明に係る流体軸受用スリーブは、焼結用金属粉末と含浸用樹脂とからなる内部領域と、内部領域の表面を覆い焼結用金属粉末からなる表面変形領域とを備えている。表面変形領域は、内部領域側から表面側にかけて焼結用金属粉末部分の平均密度が徐々に大きくなる。
このスリーブでは、表面変形領域の焼結用金属粉末部分の密度が内部領域側から表面側にかけて徐々に大きくなるため、表面変形領域の表面の密度が最大となる。これにより、特に表面変形領域の表面において軸受部の支持圧が抜けるのを確実に防止することができ、軸受剛性の低下を防止することができる。
第３の発明に係る流体軸受装置用スリーブは、焼結用金属粉末と含浸用樹脂とからなる内部領域と、内部領域の表面を覆いショットブラスト処理により形成された表面変形領域とを備えている。
【００１２】
このスリーブでは、表面変形領域がショットブラスト処理により形成されているため、表面近傍の焼結用金属粉末間に形成された気孔を減少させることができる。これにより、気孔を通って軸受部の支持圧が抜けるのを防止することができ、軸受剛性の低下を防止することができる。
第４の発明に係る流体軸受装置用スリーブは、焼結用金属粉末を含む内部領域と、内部領域の表面を覆う酸化鉄を含むスチーム処理層と、を備えている。
このスリーブでは、内部領域の表面がスチーム処理によって生成された酸化物により覆われているため、表面付近の気孔は、気孔内壁が前記酸化物によって封孔される。このため、軸受部の支持圧が抜けるのを防止することができる。
第５の発明に係る流体軸受装置用スリーブは、第４の発明に係るスリーブにおいて、スチーム処理層の厚みが２〔μｍ〕以上である。
【００１３】
第６の発明に係る流体軸受装置用スリーブは、第４または第５の発明に係るスリーブにおいて、内部領域の焼結用金属粉末部分の平均密度が６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上である。
このスリーブでは、内部領域の焼結用金属粉末部分の平均密度が６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上であるため、軸受部の支持圧が抜けるのを防止することができ、軸受剛性の低下を防止することができる。
第７の発明に係る流体軸受装置用スリーブは、第４から第６のいずれかの発明に係るスリーブにおいて、酸化鉄がＦｅ3Ｏ4を含んでいる。
このスリーブでは、スチーム処理層が導電性を有するＦｅ3Ｏ4を含んでいるため、確実にメッキ処理を施すことができ、メッキ処理層の強度を向上させることができる。
第８の発明に係る流体軸受装置用スリーブは、第４から第７のいずれかの発明に係るスリーブにおいて、スチーム処理層の表面を覆うメッキ処理層をさらに備えている。
【００１４】
このスリーブでは、内部領域がスチーム処理層およびメッキ処理層により覆われている。このため、表面付近の気孔は、スチーム処理によって生成された酸化物およびメッキが気孔内壁を封孔するので、気孔を通って軸受部の支持圧が抜けるのを防止することができる。なお、このスリーブは鉄系の焼結材料を使用する場合に関する。
第９の発明に係る流体軸受装置用スリーブは、第８の発明に係るスリーブにおいて、スチーム処理層の厚みが２〔μｍ〕以上であり、メッキ処理層の厚みが２〔μｍ〕以上である。
このスリーブでは、スチーム処理層およびメッキ処理層の厚みがいずれも２〔μｍ〕以上であるため、気孔を通って軸受部の支持圧が抜けるのをより確実に防止することができる。
【００１５】
第１０の発明に係る流体軸受装置用スリーブは、焼結用金属粉末と、焼結用金属粉末の粒子間に酸化鉄が形成されたスチーム処理領域と、を備えている。
第１１の発明に係る流体軸受装置用スリーブは、流体軸受装置のシャフトに挿入されるスリーブであって、焼結用金属粉末を含む内部領域と、内部領域の表面を覆うように形成された酸化鉄を含むスチーム処理層とを備えている。少なくとも動圧を発生する領域では、スチーム処理層が除去されている。
第１２の発明に係る流体軸受装置用スリーブは、流体軸受装置のシャフトが挿入されるスリーブであって、焼結用金属粉末と、焼結用金属粉末の粒子間に酸化鉄が形成されたスチーム処理領域と、スチーム処理領域の表面を覆うように形成された酸化鉄を含むスチーム処理層とを備えている。少なくとも動圧を発生する表面領域では、スチーム処理層が除去されている。
【００１６】
第１３の発明に係る流体軸受装置は、静止部材に対して回転部材を回転自在に支持するための流体軸受装置であって、静止部材および回転部材のうち一方に固定された第４から第１２のいずれかの発明に係るスリーブと、静止部材および回転部材のうち他方に固定されスリーブの内周側に相対回転自在に設けられたシャフトと、スリーブおよびシャフトの間に充填された作動流体とスリーブ内周面およびシャフト外周面のいずれか一方に形成された少なくとも１つの第１動圧発生用溝とを有するラジアル軸受部とを備えている。
この流体軸受装置では、第４から第１２のいずれかの発明に係るスリーブを備えているため、気孔を通って軸受部の支持圧が抜けるのを防止することができ、軸受剛性の低下を防止することができる。
第１４の発明に係る流体軸受装置は、静止部材に対して回転部材を回転自在に支持するための流体軸受装置であって、静止部材に固定された第４から第１２のいずれかの発明に係るスリーブと、回転部材に固定され、スリーブの内周側に相対回転自在に設けられたシャフトと、スリーブおよびシャフトの間に充填された作動流体とスリーブ内周面およびシャフト外周面のいずれか一方に形成された少なくとも１つの第１動圧発生用溝とを有するラジアル軸受部と、スリーブの外周側に挿嵌された筒状のカバー部材とを備えている。
【００１７】
この流体軸受装置では、第４から第１２のいずれかの発明に係るスリーブを備えているため、循環機能を有する流体軸受装置のスリーブを焼結により製造することができる。これにより、この流体軸受装置では製造コストを低減させることができるとともに、軸受剛性の低下を防止することができる。
第１５の発明に係る流体軸受装置用スリーブの製造方法は、焼結用金属粉末から１次成形体を成形する成形工程と、１次成形体を焼結する焼結工程と、焼結された１次成形体にサイジング処理を施し２次成形体を成形するサイジング処理工程と、２次成形体に樹脂含浸処理を施す樹脂含浸処理工程と、樹脂含浸処理を施された２次成形体にショットブラスト処理を施すショットブラスト処理工程とを含んでいる。
この製造方法では、２次成形体に樹脂含浸処理を施すため、２次成形体の内部にある気孔に樹脂を入り込ませることができる。また樹脂含浸処理を施された２次成形体にショットブラスト処理を施すため、２次成形体の表面に形成され樹脂が入り込んだ気孔をさらに封じることができる。この結果、焼結用金属粉末部分の平均密度が高く気孔に樹脂が入り込んだ層をスリーブの表面に形成することができる。これにより、この製造方法では気孔を通って軸受部の支持圧が抜けるのを確実に防止できるスリーブを製造することができ、軸受剛性の低下を防止することができるとともに製造コストを低減することができる。
【００１８】
第１６の発明に係る流体軸受装置用スリーブの製造方法は、焼結用金属粉末から１次成形体を成形する成形工程と、１次成形体を焼結する焼結工程と、焼結された１次成形体にサイジング処理を施し２次成形体を成形するサイジング処理工程と、１次成形体または２次成形体を高温蒸気に接触させるスチーム処理工程と、スチーム処理工程において１次成形体または２次成形体の表面に形成された酸化鉄皮膜の少なくとも一部を除去する皮膜除去工程とを含んでいる。
この製造方法では、１次成形体または２次成形体を高温蒸気に接触させるため、焼結用金属粉末の粒子間の気孔に蒸気が入り込み、金属粉末の表面に酸化物が形成される。このため、気孔は気孔内壁が前記酸化物によって封孔され、この結果、軸受部の支持圧が抜けるのを防止することができる。また、皮膜除去工程により酸化鉄皮膜の少なくとも一部が除去されるため、皮膜が衝撃等によって剥離脱落して軸受隙間に入り、シャフトを摩耗させる等の不具合を防止することができる。
【００１９】
第１７の発明に係る流体軸受装置用スリーブの製造方法は、焼結用金属粉末から１次成形体を成形する成形工程と、１次成形体を焼結する焼結工程と、焼結された１次成形体にサイジング処理を施し２次成形体を成形するサイジング処理工程と、１次成形体または２次成形体を高温蒸気に接触させるスチーム処理工程と、スチーム処理工程において処理された１次成形体または２次成形体に表面処理を施す表面処理工程とを含んでいる。
ここで、表面処理としては、例えばメッキ処理およびＤＬＣ膜コーティング処理などが挙げられる。
第１８の発明に係る流体軸受装置用スリーブの製造方法は、第１７の発明に係る製造方法において、表面処理工程では１次成形体または２次成形体に無電解ニッケルメッキ処理またはＤＬＣ膜コーティング処理が施される。
【００２０】
第１９の発明に係る流体軸受装置用スリーブの製造方法は、第１６から第１８のいずれかの発明に係る製造方法において、２次成形体の焼結用金属粉末部分の平均密度が６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上である。
この製造方法では、２次成形体の焼結用金属粉末部分の平均密度が６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上であるため、スチーム処理および表面処理の効果を高めることができる。
第２０の発明に係る流体軸受装置用スリーブの製造方法は、第１６から第１８のいずれかの発明に係る製造方法において、２次成形体の焼結用金属粉末部分の体積密度が８５％以上である。
第２１の発明に係る流体軸受装置用スリーブの製造方法は、第１６から第２０のいずれかの発明に係る製造方法において、１次成形体が筒状のスリーブ本体とスリーブ本体から軸方向に突出する筒状突出部とを有している。サイジング処理工程ではスリーブ本体の寸法変化率よりも筒状突出部の寸法変化率が大きい。
【００２１】
この製造方法では、サイジング処理工程においてスリーブ本体の寸法変化率よりも筒状突出部の寸法変化率が大きいため、例えばスリーブ本体と突出部とのつなぎ目の段差等の密度を高くすることができる。このように、サイジング処理時の寸法変化率を部分的に変えることで、サイジング処理により焼結用金属粉末を型に詰めにくい部分の密度を高くすることができ、前述の製造方法の効果を高めることができる。
第２２の発明に係る流体軸受装置用スリーブの製造方法は、焼結用金属粉末から１次成形体を成形する成形工程と、１次成形体を焼結する焼結工程と、焼結された１次成形体にサイジング処理を施し２次成形体を成形するサイジング処理工程と、１次成形体または２次成形体を６００〜７００℃の雰囲気温度内において１５〜５０分の時間で高温蒸気に接触させるスチーム処理工程と、を含んでいる。
【００２２】
第２３の発明に係る流体軸受装置用スリーブの製造方法は、第２２の発明に係る製造方法において、２次成形体の焼結用金属粉末部分の平均密度が６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上である。
第２４の発明に係る流体軸受装置用スリーブの製造方法は、第２２の発明に係る製造方法において、２次成形体の焼結用金属粉末部分の体積密度が８５％以上である。
第２５の発明に係る流体軸受装置用スリーブは、第４から第１２のいずれかの発明に係るスリーブにおいて、外周側に形成され軸方向に延びる少なくとも１つの溝部を有している。
第２６の発明に係るスピンドルモータは、静止部材としてのベースプレートと、ベースプレートに固定されステータコイルが巻回される環状のステータと、ロータマグネットを有する回転部材としてのロータと、ベースプレート対してロータを回転自在に支持するための第１３または第１４の発明に係る流体軸受装置とを備えている。
【００２３】
このスピンドルモータでは、第１３または第１４の発明に係る流体軸受装置を備えているため、製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る流体軸受装置用スリーブであれば、気孔を通って軸受部の支持圧が抜けるのを防止することができ、軸受剛性の低下を防止することができる。
また本発明に係る流体軸受装置用スリーブの製造方法であれば、軸受剛性の低下を防止することができるスリーブを製造することができ、軸受性能を低下させることなく、スリーブの製造コストを低減することができる。
また、本発明に係る流体軸受装置では、上記したように、スリーブは体積密度８５％以上（もしくは６．８ｇ／ｃｍ3以上）の圧粉成型金属焼結体の多孔質素材に四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成してなり、また圧粉成型金属焼結体の多孔質素材に適切な４００〜７００℃の雰囲気温度内において水蒸気処理を施すことにより、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成するようにしたものである。このため、焼結体素材の空孔を通じて内部にまで四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜が生成され、多孔質の空孔が十分に封孔され、かつ機械的強度が増すばかりでなく、焼結体軸受の表面粗さが改善される。とくに、この装置は動圧流体軸受装置として効果的であり、小型スピンドルモータ化にも最適である。
【００２５】
さらに、本発明に係る流体軸受装置では、スリーブの表面にニッケルを含む成分からなる無電解ニッケルメッキまたはＤＬＣ膜コーティングを施すことで、表面の磨耗と四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜の剥離を防ぎ、より信頼性の高い軸受部材が得られる。また、焼結体に樹脂または水ガラスを含浸させておけば、例え酸化物皮膜やメッキ等にピンホールがあっても、空孔内へのオイルの染込みを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の各実施形態を図面を参照しながら説明する。
〔第１実施形態〕
図１に、本発明の第１実施形態としてのスリーブを採用した流体軸受装置を備えたスピンドルモータ１の縦断面概略図を示す。図１に示すＯ−Ｏは、スピンドルモータ１の回転軸線である。なお、本実施形態の説明では、便宜上、図面の上下方向を「軸方向上側」、「軸方向下側」等と表現するが、スピンドルモータ１の実際の取り付け状態を限定するものではない。
スピンドルモータ１は主に、ベースプレート２（静止部材）と、ロータ３（回転部材）と、流体軸受装置４とを備えている。以下に、各部の詳細について説明する。
ベースプレート２は、スピンドルモータ１の静止側の部分を構成しており、例えば記録ディスク装置のハウジング（図示せず）に固定されもしくは構成している。ベースプレート２は、ブラケット部２１を有し、ステータ２２が装着されている。ブラケット部２１は、ベースプレート２の主要部を構成する環状の部材であり、内周側に軸方向上側に延びる筒状部２１ａを有している。ステータ２２は、磁気回路を構成するためのもので、筒状部２１ａの外周側に固定されている。筒状部２１ａの内周側には、後述する流体軸受装置４が固定されている。
【００２７】
ロータ３は、磁気回路部で発生する回転力により回転駆動される部分であり、ロータハブ３１と、ディスク載置部３２と、バックヨーク３３と、ロータマグネット３４とを有している。ロータハブ３１は、ロータ３の主要部を構成する円板状の部分であり、後述するシャフト４１と締結されている。ディスク載置部３２は、記録ディスク（図示せず）を載置するためのものであり、ロータハブ３１の外周側かつ軸方向下側に配置されている。本実施形態では、ロータハブ３１とディスク載置部３２とは一体成形されている。
バックヨーク３３は、ロータハブ３１の軸方向下側かつディスク載置部３２の内周側に固定される筒状の部材である。ロータマグネット３４は、バックヨーク３３の内周側に固定されており、前述のステータ２２と半径方向に対向して配置されている。ロータマグネット３４とステータ２２とにより、ロータを回転駆動するための磁気回路部が構成されている。すなわち、ステータ２２のコイルに通電することでロータマグネット３４に回転力が発生し、ロータ３が回転駆動される。ロータ３は、ベースプレート２に対して流体軸受装置４により回転自在に支持されている。
【００２８】
図２に流体軸受装置４の縦断面概略図を示す。流体軸受装置４は、ベースプレート２に対してロータ３を回転自在に支持するためのもので、スリーブ４２と、シャフト４１と、スラストプレート４４と、スラストフランジ４３とを有している。
スリーブ４２は、流体軸受装置４の静止側の部材であり、ベースプレート２の筒状部２１ａの内周側に挿嵌された筒状の焼結金属製部材である。スリーブ４２は、さらにスリーブ本体４２ａと、少なくとも１つの（ここでは複数の）第１動圧発生用溝７１ａ、７１ｂと、筒状突出部４２ｂと、固定部４２ｄと、シール部４２ｅとを有している。スリーブ本体４２ａは、スリーブ４２の主要部を構成する筒状の部分である。第１動圧発生用溝７１ａ、７１ｂは、スリーブ本体４２ａの内周面に成形され円周方向に均等に配置された溝であり、例えばヘリングボーン形状を有している。筒状突出部４２ｂは、スリーブ本体４２ａの端部から軸方向に突出する環状の部分である。固定部４２ｄは、筒状突出部４２ｂの端部からさらに軸方向に突出する環状の部分である。固定部４２ｄは、例えば後述するスラストプレート４４の外周部と接着もしくはカシメ加工されている。シール部４２ｅは、スリーブ本体４２ａの軸方向上側端部の内周側に形成されているキャピラリーシール部である。
【００２９】
シャフト４１は、流体軸受装置４の回転側の部材であり、スリーブ４２の内周側に配置された円柱状の部材である。コニカル軸受においては、シャフト４１は円錐形状の部材である。また、シャフト４１は凹部４１ａを有している。凹部４１ａは、シャフト４１の外周面に形成された環状の凹み部分であり、前述の第１動圧発生用溝７１ａ、７１ｂの軸方向間に相当する位置に配置されている。
スラストフランジ４３は、流体軸受装置４の回転側の部材であり、シャフト４１の端部に固定されている。スラストフランジ４３は、スリーブ４２の筒状突出部４２ｂの内周側に配置されている。具体的には、スラストフランジ４３は、スリーブ４２とスラストプレート４４との間に形成された空間に微小隙間を介して配置されている。スラストフランジ４３は、スラストプレート４４と軸方向に対向する面に第２動圧発生用溝７２ａを有している。またスラストフランジ４３は、スリーブ本体４２ａと軸方向に対向する面に第３動圧発生用溝７３ａを有している。なお、第２動圧発生用溝７２ａはスラストプレート４４に成形されていてもよいし、第３動圧発生用溝７３ａはスリーブ４２の端部に成形されていてもよい。
【００３０】
以上に述べたように、この流体軸受装置４では、第１動圧発生用溝７１ａ、７１ｂを有するスリーブ４２、シャフト４１およびその間に介在する作動流体としての潤滑油４６により、ロータ３を半径方向に支持するラジアル軸受部７１が構成されている。ここで作動流体としては、潤滑油の他に高流動性グリスやイオン性液体も考えることができる。また、第２動圧発生用溝７２ａを有するスラストフランジ４３、スラストプレート４４およびその間に介在する潤滑油４６により、ロータ３を軸方向に支持するメインスラスト軸受部７２が構成されている。さらに、第３動圧発生用溝７３ａを有するスラストフランジ４３、スリーブ４２およびその間に介在する潤滑油４６により、サブスラスト軸受部７３が構成されている。そして各部材が相対回転することで、各軸受部においてシャフト４１の半径方向および軸方向の支持力が発生する。したがって、スリーブ４２は流体軸受装置４にとって非常に重要な部材であると言える。
【００３１】
前述のように、本発明に係るスリーブ４２は焼結金属製である。ここでは、焼結金属の特性についてより詳細に説明する。
焼結金属は内部に多数の気孔（金属粉末の間に形成される小さな空間）を有している。気孔には、「組織気孔」と呼ばれる焼結体の内部の気孔と、「表面気孔」と呼ばれる焼結体の表面に開口している気孔とがある。従来の焼結金属では表面気孔と組織気孔とが連通しているため、潤滑油が気孔を通って焼結金属の内部を通り抜けることができる。流体軸受装置のスリーブを焼結金属製とした場合、潤滑油がスリーブ内部に染み込む。そして潤滑油が気孔を通ってスリーブ内部を通り抜けて、ラジアル軸受部で発生した支持圧がスリーブの外周側へ抜ける。この結果、例えばラジアル軸受部で発生する支持圧が低下し、ラジアル軸受部の剛性が約３０％程度低下してしまう。
【００３２】
一般的に、焼結金属の潤滑油の染み込み量は、焼結金属の平均密度と関係している。ここでいう平均密度とは、焼結金属の重量をその外形から算出した体積で除したものであり、例えば、焼結体の表面の開気孔をワックスなどで封孔処理した状態で、焼結体の重量とアルキメデス法による体積から求めた密度である。図３に焼結金属の平均密度と潤滑油の染み込み量との関係を示す。図３の実験結果は、焼結金属を８０℃の潤滑油中に約１００時間放置した場合のものである。図３に示すように、焼結金属の金属粉末の平均密度が小さい場合、内部に多数の気孔が存在するため、潤滑油の染み込み量は多くなる。逆に、焼結金属の金属粉末の平均密度が大きい場合、内部の気孔の数量が少ないため、潤滑油の染み込み量が少なくなる。
しかし、平均密度を大きくすることで潤滑油の染み込み量を低減させることはできるが、平均密度だけを調整して焼結金属製スリーブを流体軸受装置に使用できるレベルまで焼結金属の潤滑油の染み込み量を低減させるのはあまり現実的ではない。そこで、潤滑油の染み込み量をさらに少なくするために、気孔を封じる封孔処理を焼結金属に施すことが考えられる。
【００３３】
例えば、焼結金属にショットブラスト処理を施し、表面近傍の気孔に鋼球を衝突させることで気孔を封じることができる。図４にショットブラスト処理を施した場合の平均密度と潤滑油染み込み量との関係を示す。図３および図４を比較すると、焼結金属にショットブラスト処理を施した場合はショットブラスト処理を施していない場合に比べて潤滑油の染み込み量が少なくなることが分かる。例えば平均密度が７．０〔ｇ／ｃｍ3〕以上の場合は、ショットブラスト処理の有無で潤滑油の染み込み量にほとんど差がない。それに対して平均密度が６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以下の場合は、潤滑油の染み込み量が少なくなり、ショットブラスト処理の効果があることが分かる。しかし、ショットブラスト処理を施しても、焼結金属製スリーブを流体軸受装置に使用できるレベルまで焼結金属の潤滑油の染み込み量を低減させることができない。
【００３４】
一方、焼結金属に樹脂含浸処理を施すことで、あらかじめ気孔に樹脂を染み込ませることができる。含浸させる樹脂は、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂等である。図５に樹脂含浸処理を施した場合の平均密度と潤滑油染み込み量との関係を示す。図５に示すように、焼結金属を樹脂含浸した場合は樹脂含浸をしていない場合に比べて潤滑油の染み込み量が低減する。（１００時間放置時の染み込み量を示す縦軸の絶対値から明らかである）具体的には、密度が６．５〔ｇ／ｃｍ3〕未満の場合は、焼結金属内の気孔の割合が大きすぎるため、気孔が樹脂で埋まりきらず、潤滑油の染み込み量を低減させることができない。それに対して密度が６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上の場合には、潤滑油の染み込み量を大幅に低減させることができる。しかし、樹脂含浸処理はショットブラスト処理よりも効果はあるものの、焼結金属製スリーブを流体軸受装置に使用できるレベルまで潤滑油の染み込み量を低減させることができない。
【００３５】
ここで、潤滑油の染み込み量の具体的な目安について説明する。図１に示す流体軸受装置４のスリーブ４２の場合、軸受剛性の低下を防止できる染み込み量は１０００時間で約２０〔ｍｇ〕程度である。しかし、スリーブに２０〔ｍｇ〕の潤滑油が染み込むと、実際には潤滑油の液面が低下する。この結果、例えばラジアル軸受部の潤滑油がなくなり、流体軸受装置が焼きつきを起こす。したがって、流体軸受装置の焼きつきを考慮すると、焼結金属製スリーブを流体軸受装置に使用できる潤滑油の染み込み量としては、１０００時間で約３．０〔ｍｇ〕程度となる。そうすると、平均密度を大きくして樹脂含浸処理を施した場合であっても、焼結金属製スリーブを流体軸受装置に使用できるレベルまで潤滑油の染み込み量を低減することができないことが図５から分かる。なお、この目安の数値はスリーブおよび流体軸受装置のサイズにより変わるため、この数値に限定されるものではない。
【００３６】
そこで本発明に係る製造方法では、ショットブラスト処理と樹脂含浸処理とを併用することで、両処理を単独で行う場合に比べてより効果の高い封孔処理を可能としている。図６にショットブラスト処理および樹脂含浸処理を併用した場合の平均密度と潤滑油の染み込み量との関係を示す。図６に示すように、焼結金属に対してショットブラスト処理および樹脂含浸処理を施した場合は、それぞれの処理を単独で行った場合（図４、図５）に比べて潤滑油の染み込み量を大幅に低減することができる。この場合、密度が６．５〔ｇ／ｃｍ3〕以上（より好ましくは６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上）であれば、潤滑油の染み込み量が１０００時間で３．０〔ｍｇ〕以下であるため、潤滑油の染み込み量をスリーブとして使用できるレベルまで低減することができる。そして図５および図６を比較すると、密度が６．５〔ｇ／ｃｍ3〕以上の場合、両処理を併用したときの染み込み量の方は樹脂含浸処理のみを施したときの染み込み量に比べて約８分の１程度になっていることが分かる。すなわち、焼結金属にショットブラスト処理および樹脂含浸処理を併用することで、焼結金属製スリーブを流体軸受装置に使用できるレベルまで潤滑油の染み込み量を低減させることができる。
【００３７】
以上より、本発明に係るスリーブ４２は潤滑油の染み込み量を低減させるために、製造工程においてショットブラスト処理および樹脂含浸処理が施されている。以上のように、軸受寸法が外径φ１２、内径φ４、長さＬ１５程度のもので鉄系の燒結金属について説明したが、本発明は後述するスチーム処理のように鉄系材料が必ずしも必要ではないことが利点でもある。よって、他の寸法、他の材質の焼結金属（例えば銅系）でも同様の効果を得ることができる。
以下に、本発明に係るスリーブ４２およびその製造方法の詳細について説明する。
図７にスリーブ４２の縦断面概略図（左半分）を示す。このスリーブ４２は、主に、内部領域４８ａと、表面変形領域４８ｂとから構成されている。内部領域４８ａは、焼結用金属粉末と含浸用樹脂とからなる筒状の部分である。内部領域４８ａの焼結用金属粉末部分の平均密度は、６．５〔ｇ／ｃｍ3〕以上（より好ましくは６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上）である。表面変形領域４８ｂは、内部領域４８ａの表面を覆っており、焼結用金属粉末と含浸用樹脂とからなる。表面変形領域４８ｂは、後述するようにショットブラスト処理により形成される層である。つまり、ショットブラスト処理により形状が変形した領域である。焼結用金属粉末としては、例えば鉄、鉄の合金、銅および銅の合金のうちすくなくとも１つの材料を含有しているものが挙げられる。
【００３８】
このスリーブ４２では、表面変形領域４８ｂがショットブラスト処理により形成されているため、表面変形領域４８ｂの気孔の少なくとも一部は封じられ、表面変形領域４８ｂ内部の焼結用金属粉末間に形成された気孔が減少する。すなわち、表面変形領域４８ｂの焼結用金属粉末部分の平均密度が内部領域４８ａの焼結用金属粉末部分の平均密度よりも大きくなり、内部領域４８ａは気孔の少ない表面変形領域４８ｂで覆われた状態となる。また、表面側の方がショットブラスト処理の効果が高いため、表面変形領域４８ｂの金属粉末部分の密度は内部領域４８ａ側から表面側にかけて徐々に大きくなっている。すなわち、表面変形領域の表面の密度が最大となる。なお、図７では内部領域４８ａと表面変形領域４８ｂとの境界が明確になるように記載しているが、実際は内部領域４８ａと表面変形領域４８ｂとの境界は徐々に密度が変化している。またそれに加えて、表面変形領域４８ｂは焼結用金属粉末と含浸用樹脂とからなるため、表面変形領域４８ｂおよび内部領域４８ａの内部の気孔に樹脂が入り込んでいる。すなわち、このスリーブ４２は表面に気孔が少なくかつその気孔に樹脂が入り込んでいる層を有している。これにより、このスリーブ４２では、気孔を通ってラジアル軸受部７１の支持圧が抜けるのを防止することができ、軸受剛性の低下を防止することができる。
【００３９】
またこのスリーブ４２では、内部領域４８ａの焼結用金属粉末部分の平均密度が６．５〔ｇ／ｃｍ3〕以上であるため、表面変形領域４８ｂはそれよりさらに密度が高くなり、スリーブ４２表面近傍の気孔が少ない。これにより、気孔を通ってラジアル軸受部７１の支持圧が抜けるのを防止することができ、軸受剛性の低下をより確実に防止することができる。
次に、このスリーブ４２の製造方法について説明する。図８に本発明の第１実施形態としてのスリーブの製造方法のフロー図を示す。図８に示すように、この製造方法は、充填工程Ｓ１と、成形工程Ｓ２と、焼結工程Ｓ３と、ショットブラスト処理工程Ｓ４と、サイジング処理工程Ｓ５と、樹脂含浸処理工程Ｓ６とを含んでいる。
充填工程Ｓ１では、例えば鉄や銅を含む金属粉末が１次成形用の型に充填される。成形工程Ｓ２では、例えば１次成形用の上型と下型とを用いて充填工程Ｓ１で充填された金属粉末材料が圧縮され、１次成形体が成形される。そして、焼結工程Ｓ３において１次成形体が高温で焼結される。
【００４０】
次に、ショットブラスト処理工程Ｓ４において、焼結された１次成形体にショットブラスト処理が施される。ショットブラスト処理を施すことで、１次成形体の表面に鋼球が衝突する。この結果、１次成形体の表面近傍に形成された気孔が封じられ、１次成形体の表面に気孔のない、あるいは内部（内部領域）に比べて気孔の少ない層が形成される。すなわち、ショットブラスト処理により、内部に比べて気孔が少なく金属粉末部分の平均密度が高い表面変形領域が１次成形体の表面に形成される。ショットブラスト処理の条件としては、例えば鋼球の平均粒径を０．３〔ｍｍ〕、鋼球の投射量を６０〔ｋｇ／ｍｉｎ〕鋼球の投射速度を５０〔ｍ／ｓ〕とした場合が挙げられる。この場合、他の条件に比べて、潤滑油の染み込み量を低減させる効果がより良好となる。
そしてサイジング処理工程Ｓ５において、１次成形体の寸法が矯正される。具体的には、サイジング処理工程Ｓ５では、ショットブラスト処理が施された１次成形体が所定位置に配置される内形型および外形型と、昇降自在な上型、下型とからなる２次成形用の金型内にセットされ、１次成形体がこれらの型により圧縮される。この結果、１次成形体の内外周面と両端面との寸法精度が高めら、２次成形体が成形される。サイジング処理を施すことで、１次成形体の寸法が矯正されるとともに、１次成形体の金属粉末部分の平均密度をさらに高めることができる。例えば、この処理により２次成形体の金属粉末部分の平均密度を６．５〔ｇ／ｃｍ3〕以上に高めることができる。
【００４１】
サイジング処理工程Ｓ５において２次成形体が成形された後、樹脂含浸処理工程Ｓ６において２次成形体に樹脂含浸処理が施され、２次成形体がスリーブ４２となる。含浸用樹脂としては、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂等が挙げられる。樹脂含浸処理を施すことで、２次成形体の表面および内部に形成された気孔に樹脂が入り込む。この結果、２次成形体の表面および内部に形成された気孔を封じることができる。すなわち、ショットブラスト処理工程Ｓ４および樹脂含浸処理工程Ｓ６により、スリーブ４２の表面には内部に比べて密度が高くかつ気孔が樹脂により封じられている表面変形領域４８ｂを形成することができる。そして、前述のように焼結金属の平均密度がある一定以上のレベルで高い場合は、樹脂含浸を施すことにより潤滑油が焼結金属の内部を通り抜けるのを防止できる。したがって、上記の工程により製造されたスリーブ４２は、表面に形成された表面変形領域４８ｂにより潤滑油が気孔を通って内部を通り抜けるのを確実に防止することができる。これにより、この製造方法ではラジアル軸受部７１の支持圧がスリーブの外周側へ抜けるのを防止することができ、軸受剛性の低下を防止することができるとともに製造コストを低減することができる。
【００４２】
また、上記の製造方法では、軸受剛性の低下を防止できる焼結金属製スリーブ４２を得ることができるため、スリーブ４２の外周側に支持圧が抜けるのを防止するためのカバー用の部材を設ける必要がなく、製造コストをより確実に低減することができる。
また、第１実施形態の変形例１として、上記の工程に最終処理工程Ｓ７を加えた製造方法も考えられる。具体的には図８に示すように、最終処理工程Ｓ７では、樹脂含浸処理が施された２次成形体に対してショットブラスト処理およびサイジング処理の少なくともいずれか一方が施される。最終処理工程Ｓ７においてショットブラスト処理およびサイジング処理の両方が施されてもよい。この場合、樹脂含浸処理の後に再度ショットブラスト処理およびサイジング処理の少なくともいずれか一方が施されるため、樹脂含浸処理後のスリーブ４２の表面荒さを改善することができる。
【００４３】
また、第１実施形態の変形例２として、第１実施形態の製造工程の順番を入れ替えた場合も考えられる。図９に本発明の第１実施形態の変形例２としてのスリーブの製造方法のフロー図を示す。図９に示すように、この製造方法は充填工程Ｓ１１と、成形工程Ｓ１２と、焼結工程Ｓ１３と、サイジング処理工程Ｓ１４と、樹脂含浸処理工程Ｓ１５と、ショットブラスト処理工程Ｓ１６とを含んでいる。この製造方法では、焼結工程Ｓ１３の後にサイジング処理工程Ｓ１４により１次成形体の寸法矯正が行われ、ショットブラスト処理を施す前に樹脂含浸処理工程Ｓ１５において２次成形体に樹脂含浸処理が施される。そして樹脂含浸処理が施された後に、ショットブラスト処理工程Ｓ１６において２次成形体にショットブラスト処理が施される。
この製造方法の場合であっても、スリーブ４２の表面に気孔が少なくかつその気孔に樹脂が入り込んだ表面変形領域４８ｂを形成することができる。したがって、前述の第１実施形態の製造方法と同等あるいはそれに近い効果を得ることができる。また、樹脂含浸処理の後にショットブラスト処理を施すため、樹脂含浸処理後の２次成形体の表面荒さを改善することができる。すなわち、この製造方法では、前述の製造方法よりも少ない工程で工程Ｓ１〜Ｓ７と同等あるいはそれに近い効果を得ることができ、軸受剛性の低下を防止できるとともに製造コストをより低減することができる。
【００４４】
〔第２実施形態〕
また、第１実施形態では、ショットブラスト処理および樹脂含浸処理を併用して封孔効果の高いスリーブを製造しているが、別の封孔処理および製造方法も考えられる。本発明の第２実施形態としてのスリーブの封孔処理およびその製造方法について説明する。なお、本実施形態は、主として鉄系の焼結材料を使用する場合に関する。
前述のショットブラスト処理および樹脂含浸処理以外に、焼結金属を高温のスチームに接触させ表面を高温酸化させることで封孔処理を行うことが考えられる。図１０にスチーム処理を施した場合の平均密度と潤滑油染み込み量との関係を示す。図１０はスチーム処理により形成された皮膜の厚みが２〔μｍ〕の場合を示している。図３および図１０を比較すると、焼結金属にスチーム処理を施した場合はスチーム処理を施していない場合に比べて潤滑油の染み込み量が少なくなることが分かる。例えば１００時間で比較すると、平均密度が６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上の場合は潤滑油の染み込み量が少なくなり、スチーム処理の効果があることが分かる。しかしスチーム処理のみでは、焼結金属製スリーブを流体軸受装置に使用できるレベルまで潤滑油の染み込み量を低減することができない。これはスチーム処理により形成された皮膜の厚みが２〜５〔μｍ〕程度と薄いためである。
【００４５】
一方潤滑油の染み込み量を少なくするために、焼結金属にメッキ処理を施し、あらかじめ表面にメッキ処理層を形成することが考えられる。図１１にメッキ処理を施した場合の平均密度と潤滑油染み込み量との関係を示す。図１１はメッキ処理層の厚みが１０〔μｍ〕の場合を示している。図１１に示すように、焼結金属にメッキ処理を施した場合はメッキ処理を施していない場合に比べて潤滑油の染み込み量が少なくなる。しかしメッキ処理のみでは、焼結金属製スリーブを流体軸受装置に使用できるレベルまで潤滑油の染み込み量を低減することができない。なぜならメッキ処理を施す場合、あらかじめ脱脂や錆取を行う必要があるため、脱脂や錆取に使用する液体が焼結金属の気孔に入り込んでしまい、メッキ液が気孔に入り込まないためである。
そこで本発明に係る製造方法では、スチーム処理とメッキ処理とを併用することで、両処理を単独で行う場合に比べてより効果の高い封孔処理を可能としている。図１２にスチーム処理およびメッキ処理を併用した場合の平均密度と潤滑油の染み込み量との関係を示す。図１２に示すように、焼結金属に対してスチーム処理およびメッキ処理を施した場合は、それぞれの処理を単独で行った場合（図１０、図１１）に比べて潤滑油の染み込み量を大幅に低減することができる。この場合、密度が６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上（より好ましくは７．０〔ｇ／ｃｍ3〕以上）であれば、潤滑油の染み込み量を１０００時間で３．０〔ｍｇ〕以下に低減することができ、焼結金属製スリーブを流体軸受装置に使用できるレベルまで潤滑油の染み込み量を低減することができる。そして図１１および図１２を比較すると、密度が６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上の場合、両処理を併用したときの染み込み量はメッキ処理のみを施したときの染み込み量に比べて少なくなることが分かる。すなわち、焼結金属にスチーム処理およびメッキ処理を併用することで、焼結金属製スリーブを流体軸受装置に使用できるレベルまで潤滑油の染み込み量を低減させることができる。
【００４６】
以上より、本発明に係るスリーブ１４２は潤滑油の染み込み量を低減させるために、製造工程においてスチーム処理およびメッキ処理が施されている。以下に、本発明に係るスリーブ１４２およびその製造方法の詳細について説明する。
図１３に、本発明の第２実施形態としてのスリーブ１４２の縦断面概略図（左半分）を示す。図１３に示すように、スリーブ１４２は内部領域１４８ａと、スチーム処理層１４８ｂと、メッキ処理層１４８ｃとから構成されている。内部領域１４８ａは、焼結用金属粉末からなる筒状の部分である。スチーム処理層１４８ｂは、内部領域１４８ａの表面を覆っている酸化鉄を含んだ層である。酸化鉄としては、例えばＦｅ3Ｏ4等が挙げられる。メッキ処理層１４８ｃは、スチーム処理層１４８ｂの表面を覆っている層である。メッキ処理としては、例えば無電解ニッケルメッキ処理等が挙げられる。またスチーム処理層１４８ｂの厚みとしては２〔μｍ〕以上、メッキ処理層１４８ｃの厚みとしては２〔μｍ〕以上が好ましい。
【００４７】
このスリーブ１４２では、スチーム処理層１４８ｂの酸化鉄が導電性を有するものである場合、メッキ処理が可能となる。この結果、メッキ処理層１４８ｃのみを備えている場合に比べてメッキ処理層１４８ｃの強度を向上させることができる。特に、スチーム処理層１４８ｂが導電性を有するＦｅ3Ｏ4を含んでいる場合、電気化学的に一方の電極を形成するので確実にメッキ処理を施すことができ、メッキ処理層１４８ｃの強度を向上させることができる。これにより、このスリーブ１４２では、気孔を通ってラジアル軸受部７１の支持圧が抜けるのを防止することができ、軸受剛性の低下を確実に防止することができる。
またこのスリーブ１４２では、内部領域１４８ａの焼結用金属粉末部分の平均密度が６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上（より好ましくは７．０〔ｇ／ｃｍ3〕以上）であるため、スチーム処理およびメッキ処理の効果を高めることができ、メッキ処理層１４８ｃの強度をより向上させることができる。
【００４８】
さらにスリーブ１４２では、スチーム処理層１４８ｂおよびメッキ処理層１４８ｃの厚みがいずれも２〔μｍ〕以上であるため、スチーム処理およびメッキ処理の効果を高めることができ、気孔を通ってラジアル軸受部７１の支持圧が抜けるのをより確実に防止することができる。
次に、このスリーブ１４２の製造方法について説明する。図１４に本発明の第２実施形態としてのスリーブの製造方法のフロー図を示す。図１４に示すように、この製造方法は、充填工程Ｓ２１と、成形工程Ｓ２２と、焼結工程Ｓ２３と、スチーム処理工程Ｓ２４と、サイジング処理工程Ｓ２５と、メッキ処理工程Ｓ２６とを含んでいる。
充填工程Ｓ２１では、例えば鉄や銅を含む金属粉末材料が１次成形用の型に充填される。成形工程Ｓ２２では、例えば１次成形用の上型と下型とを用いて充填工程Ｓ２１において充填された金属粉末材料が圧縮され、１次成形体が成形される。そして、１次成形体が焼結工程Ｓ２３にて焼結される。
【００４９】
スチーム処理工程Ｓ２４では、焼結された１次成形体にスチーム処理が施される。具体的には、例えば１次成形体を約５００℃の高温蒸気に接触させ、１次成形体の表面を高温酸化させる。この結果、１次成形体の表面には酸化鉄を含んだスチーム処理層１４８ｂが形成される。スチーム処理層１４８ｂに含まれる酸化鉄としては、例えばＦｅ3Ｏ4等が挙げられる。
そしてサイジング処理工程Ｓ２５において、１次成形体の寸法が矯正される。具体的には、サイジング処理工程Ｓ２５では、スチーム処理が施された１次成形体が所定位置に配置される内形型および外形型と、昇降自在な上型、下型とからなる２次成形用の金型内にセットされ、１次成形体がこれらの型によりプレスされる。この結果、１次成形体の内外周面と両端面との寸法精度が高められ、２次成形体が成形される。サイジング処理を施すことで、１次成形体の寸法が矯正されるとともに１次成形体の金属粉末部分の平均密度がさらに高められる。例えば、この処理により１次成形体の平均密度を６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上に高めることができる。
【００５０】
サイジング処理工程Ｓ２５において２次成形体が成形された後、メッキ処理工程Ｓ２６において２次成形体に表面処理であるメッキ処理が施され、２次成形体がスリーブ１４２となる。メッキ処理としては、例えば無電解ニッケルメッキ処理等が挙げられる。メッキ処理を施すことで、２次成形体の表面に形成されたスチーム処理層１４８ｂの気孔にメッキ用金属が入り込む。このとき、スチーム処理層１４８ｂにＦｅ3Ｏ4が含まれている場合、Ｆｅ3Ｏ4は導電性を有しているため、気孔にメッキ用金属が入り込みやすくなり、メッキ層がより強固に形成される。この結果、２次成形体の表面に形成された気孔を確実に封じることができる。すなわち、スチーム処理工程Ｓ２４およびサイジング処理工程Ｓ２５により、スリーブ１４２の表面には気孔がメッキ用金属により封じられている強固なメッキ処理層１４８ｃを形成することができる。したがって、上記の工程により製造されたスリーブ１４２は、表面に形成されたスチーム処理層１４８ｂおよびメッキ処理層１４８ｃにより潤滑油が気孔を通って内部を通り抜けるのを確実に防止することができる。これによりこの製造方法では、ラジアル軸受部７１の支持圧がスリーブ１４２の外周側へ抜けるのを防止することができ、軸受剛性の低下を防止することができるとともに、製造コストを低減することができる。
【００５１】
また、上記の製造方法では、軸受剛性の低下を防止できる焼結金属製スリーブ１４２を得ることができるため、スリーブ１４２の外周側に支持圧が抜けるのを防止するためのカバー用の部材を設ける必要がなく、製造コストをより低減することができる。
さらにこの製造方法では、サイジング処理後の２次成形体の平均密度が６．８〔ｇ／ｃｍ3〕以上であるため、スチーム処理およびメッキ処理の気孔を通ってラジアル軸受部７１の支持圧が抜けるのを防止できるとともに、製造コストをより確実に低減することができる。
〔第３実施形態〕
以上に述べた第１および第２実施形態のスリーブでは、気孔を通って軸受部の支持圧が抜けるのを防止することができる。しかし、シャフトがスラストフランジを有している場合、スリーブの端部の形状は図２に示すように複雑になる。具体的には、スリーブ本体と筒状突出部とのつなぎ目部分は入り組んだ形状となり、成形用型の形状も複雑になる。この結果、充填工程において、この部分に金属粉末を詰めにくくなり、金属粉末の密度を高くすることができなくなる。そこで、本発明の第３実施形態としてのスリーブの製造方法について第１実施形態の製造方法をもとに説明する。
【００５２】
この製造方法は、サイジング処理工程に特徴を有している。図１５に本発明の第３実施形態としての製造方法のサイジング処理の概略図を示す。図１５（ａ）はサイジング処理前の１次成形体４２’、図１５（ｂ）はサイジング処理後の２次成形体４２’’を示している。図１５に示すように、このサイジング処理工程では、スリーブ本体４２ａに相当する部分の寸法変化率よりも筒状突出部４２ｂに相当する部分の寸法変化率を大きく設定している。例えば、スリーブ本体４２ａ、筒状突出部４２ｂおよび固定部４２ｄに相当する部分のサイジング処理前の軸方向寸法をＬ１、Ｌ２、Ｌ３、サイジング処理後の軸方向寸法をＬ４、Ｌ５、Ｌ６とすると、Ｌ１／Ｌ４＜Ｌ２／Ｌ５、Ｌ１／Ｌ４＜Ｌ３／Ｌ６を満たすように１次成形型および２次成形型の寸法が決定されている。なお、Ｌ１／Ｌ４＜Ｌ３／Ｌ６の代わりに、Ｌ２／Ｌ５＜Ｌ３／Ｌ６を満たすように型の寸法が決定されていてもよい。
【００５３】
この製造方法では、例えばスリーブ本体４２ａと筒状突出部４２ｂとのつなぎ目および筒状突出部４２ｂと固定部４２ｄとのつなぎ目の段差等の金属粉末の密度を高くすることができる。このように、サイジング処理時の寸法変化率を部分的に変えることで、サイジング処理により焼結用金属粉末を型に詰めにくい部分の密度を高くすることができ、前述の第１および第２実施形態における製造方法の効果をより高めることができる。
〔第４実施形態〕
また、前述の第１および第２実施形態では、循環機能を有していない流体軸受装置について記載している。したがって、第４実施形態として循環機能付き流体軸受装置ついて説明する。
図１６に本発明の第４実施形態としての流体軸受装置２０４の縦断面概略図を示す。図１６に示すように、流体軸受装置２０４は、ベースプレート２０２に対してロータ２０３を回転自在に支持するためのもので、スリーブ２４２と、シャフト２４１と、スラストプレート２４４と、スリーブカバー２４５とを有している。
【００５４】
スリーブ２４２は、流体軸受装置２０４の静止側の部材であり、ベースプレート２０２の筒状部２２１ａの内周側に挿嵌された筒状の部材である。このスリーブ２４２は、前述の実施形態の製造方法を用いて製造された焼結金属製のスリーブである。スリーブ２４２は、さらにスリーブ本体２４２ａと、複数の第１動圧発生用溝２７１ａ、２７１ｂと、第１凹部２４２ｃと、第２凹部２４２ｆと、循環溝２４２ｇとを有している。スリーブ本体２４２ａは、スリーブ２４２の主要部を構成する筒状の部分である。第１動圧発生用溝２７１ａ、２７１ｂは、スリーブ本体２４２ａの内周面に成形され円周方向に均等に配置された溝であり、例えばヘリングボーン形状を有している。第１凹部２４２ｃは、スリーブ本体２４２ａの軸方向上側端部に形成された環状の凹み部分である。第２凹部２４２ｆは、スリーブ本体２４２ａの軸方向下側端部に形成された環状の凹み部分である。循環溝２４２ｇは、潤滑油を循環させるためのものであり、スリーブ本体２４２ａの外周側および軸方向端部に形成された溝状の部分である。循環溝２４２ｇの詳細については後述する。シャフト２４１は、流体軸受装置２０４の回転側の部材であり、スリーブ２４２の内周側に配置された円柱状の部材である。
【００５５】
スラストプレート２４４は、スリーブ２４２の端部に配置された円板状の部材であり、第２動圧発生用溝２７２ａを有している。第２動圧発生用溝２７２ａは、例えばスパイラル形状やヘリングボーン形状を有しており、シャフト２４１の軸方向下側端部に対向する位置に形成されている。
スリーブカバー２４５は、スリーブ２４２の外周側に配置された環状の部材である。具体的には、スリーブカバー２４５は、カバー本体２４５ａと、円板部２４５ｂと、固定部２４５ｃとを有している。カバー本体２４５ａは、軸方向に延びる筒状の部分であり、内周側にスリーブ２４２が挿嵌されている。円板部２４５ｂは、カバー本体２４５ａの軸方向上側端部に設けられた環状の部分であり、カバー本体２４５ａから内周側へ延びている。固定部２４５ｃは、カバー本体２４５ａの端部からさらに軸方向下側に突出する環状の部分である。固定部２４５ｃは、例えばスラストプレート２４４の外周部をスリーブ２４２との間に挟み込んでいる。
【００５６】
円板部２４５ｂはスリーブ本体２４２ａの外周部と軸方向に当接しており、円板部２４５ｂと第１凹部２４２ｃとの間には環状の第１油室（または作動流体室）２６１が形成されている。スラストプレート２４４は、スリーブ本体２４２ａの外周部と軸方向に当接しており、スラストプレート２４４と第２凹部２４２ｆとの間には、環状の第２油室２６２が形成されている。そして、シャフト２４１、スリーブ２４２、スラストプレート２４４およびスリーブカバー２４５の間には、作動流体としての潤滑油２４６が充填されている。
以上に述べたように、この流体軸受装置２０４では、第１動圧発生用溝２７１ａ、２７１ｂを有するスリーブ２４２、シャフト２４１およびその間に介在する潤滑油２４６により、ロータ２０３を半径方向に支持するラジアル軸受部２７１が構成されている。また、第２動圧発生用溝２７２ａを有するスラストプレート２４４、シャフト２４１およびその間に介在する潤滑油２４６により、ロータ２０３を軸方向に支持するスラスト軸受部２７２が構成されている。
【００５７】
ここで、循環溝２４２ｇの詳細について説明する。循環溝２４２ｇは、少なくとも１つの（ここでは複数の）第１溝部２４２ｈと、少なくとも１つの（ここでは複数の）第２溝部２４２ｉと、少なくとも１つの（ここでは複数の）第３溝部２４２ｊとから構成されている。第１溝部２４２ｈは、スリーブ本体２４２ａの外周側に形成された軸方向に延びる溝状の部分である。第２溝部２４２ｉは、軸方向上側の端部に形成された半径方向に延びる溝状の部分である。第２溝部２４２ｉは、第１溝部２４２ｈから半径方向内側へ延びており、第１溝部２４２ｈと第１凹部２４２ｃとを連結している。第３溝部２４２ｊは、軸方向下側の端部に形成された半径方向に延びる溝状の部分である。第３溝部２４２ｊは、第１溝部２４２ｈから半径方向内側へ延びており、第１溝部２４２ｈと第２凹部２４２ｆとを連結している。
【００５８】
以上の構成をまとめると、スリーブ２４２、スリーブカバー２４５およびスラストプレート２４４の間には、循環溝２４２ｇにより循環流路２７０が形成されている。そして循環流路２７０は、前述の第１油室２６１および第２油室２６２を連結している。第１油室２６１および第２油室２６２は、シャフト２４１の外周面およびスリーブ２４２の内周面との隙間を介して連通している。すなわちこの流体軸受装置２０４では、シャフト２４１およびスリーブカバー２４５の間の潤滑油２４６が第２油室２６２、循環流路２７０および第１油室２６１を通って循環可能となっている。
このスリーブ２４２では、軸方向に貫通する循環孔の代わりに循環溝２４２ｇを有しているため、スリーブ２４２に循環孔を形成しなくても循環流路２７０を確保することができる。この結果、従来のようにスリーブを軸方向に貫通する循環孔を成形する必要がなくなり、循環機能付き流体軸受装置用スリーブを焼結により製造することが可能となる。これにより、循環機能付き流体軸受装置用スリーブの製造コストを低減することができる。
【００５９】
またこのスリーブ２４２では、前述の実施形態の製造方法により製造されているため、表面には表面変形領域やスチーム処理層およびメッキ処理層が形成されている。そのため、気孔を通って軸受部の支持圧が抜けるのを防止することができ、軸受剛性の低下を防止することができる。また、循環流路２７０を流れる潤滑油がスリーブ２４２の内部を通り抜けるのを防止することができ、循環機能の低下を防止することができる。前述の特許文献１に記載のスリーブは従来の多孔質の焼結金属からなるため、軸受剛性および循環機能が低下するが、このスリーブでは軸受剛性および循環機能の低下を防止できるため、焼結によりスリーブを製造することができ、スリーブの製造コストを確実に低減することができる。
〔第５実施形態〕
図１７〜図１９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１７に示すように、動圧流体軸受装置は主に、軸３０１と、フランジ３０２と、スリーブ３０３と、潤滑流体である潤滑油（またはオイル）３０４と、上カバー３０５と、下カバー３０６と、ロータ３０７と、ベース３０８とから構成されている。軸３０１は、フランジ３０２を一体的に有しており、スリーブ３０３の軸受穴３０３Ａに相対的に回転自在に挿入されている。フランジ３０２はスリーブ３０３の下面に対向している。軸３０１の外周面およびスリーブ３０３の内周面のうち少なくともいずれか一方には動圧発生溝３０３Ｂが設けられている。スリーブ下面およびフランジ３０２のスリーブ３０３の下面３０３Ｃの対向面のうち少なくともいずれか一方には、動圧発生溝３０２Ａが設けられている。上カバー３０５と下カバー３０６とはスリーブ３０３またはロータ３０７に固着されている。各動圧発生溝３０２Ａ、３０３Ｂの付近の軸受隙間は少なくともオイル３０４で充満されている。ロータ３０７にはディスク３０９が固定されており、ベース３０８には軸３０１が固定されている。ロータ３０７には図示しないロータ磁石が取り付けられており、ベース３０８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ている。ロ−タ磁石は、軸方向に吸引力を発生しており、スリーブ３０３をフランジ３０２の方向に約１０〜５０〔ｇ〕の力で押し付けている。
【００６０】
図１８に示すように、スリーブ３０３は、全体の８０重量％以上が鉄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（尚、材質が純鉄の場合は体積密度が１００％の時比重は約７．８６になる）。ここでいう体積密度とは、焼結密度ともいわれ、焼結体の表面の開気孔をワックスなどで封孔処理した状態で、焼結体の重量とアルキメデス法による体積から求めた密度を、焼結体の通常成分の、真の密度で除したものを意味する。
スリーブ３０３の表面には厚さが２〜１０〔μｍ〕の四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜が形成されており、この四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜により圧粉成型金属焼結体の表面に残留する空孔（ポーラス）を埋めることができている。また、スリーブ３０３の軸受穴３０３Ａは１〔μｍ〕以下の高い加工精度が要求されるため、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成する前および後のうち少なくともいずれか一方において、サイジング加工が施される。具体的には、軸受穴３０３Ａの金型内にスリーブ３０３が挿入されて、プレス機械によりサイジング加工が施される。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。一方、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成する後で行う方が、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜の厚さのばらつきをサイジング工程で補正できるため、仕上がり精度が良好となる。
【００６１】
さらに図２０に示すように、必要に応じて四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜３０３Ｇのオーバーコートとしてニッケル系の無電解メッキ３０３Ｈ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。）を施す事で、スリーブ３０３の耐摩耗性の向上と同時に完全な表面封孔効果が得られる。また、オーバーコート３０３Ｈや四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜３０３Ｇにピンホ−ルや表面欠陥がある場合において、スリーブ３０３の封孔効果を完璧に行うためには、焼結体素材３０３Ｆとしてのスリーブ３０３の内部に確率的に残留する内部空孔に対して、オーバーコート３０３Ｈ加工前に低圧環境下で樹脂３０３Ｊを必要に応じて含浸しておく。
図１９はロータ３０７を示している。ここではスリーブだけでなく、ロータもしくはハブを燒結金属で製造する例を示す。
ロータ３０７はステンレス材料、銅系材料等の金属、硬質樹脂、または鉄あるいは銅を主成分とする体積密度が８５％以上の圧粉成型金属焼結体である。ロータ３０７が圧粉成型金属焼結体である場合は、その表面は２〜１０〔μｍ〕の厚さに四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜が形成されており、この四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜により圧粉成型金属焼結体の表面に残留する空孔（ポーラス）を埋めることができる。ロータ３０７はスリーブ３０３と一体に組み立てられる。スリーブ３０３の外周面およびロータ３０７の内周面のうち少なくともいずれか一方には、潤滑流体が循環可能な縦方向循環路３０３Ｅが設けられている。ロータ３０７はディスク等を固定し易いように段部３０７Ａを有している。
【００６２】
尚、スリーブ３０３およびロータ３０７が全体の８０重量％以上が鉄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にロータ３０７を軽く圧入し、その後にその表面に２〜１０〔μｍ〕の厚さの四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成すれば製造コストが安価となる。しかも、スリーブ３０３とロータ３０７との材料の熱線膨張係数が同じであるため、温度が変化しても部材に歪が生じたり変形したりせず、動圧流体軸受の性能が良好となる。
尚、スリーブ３０３とロータ３０７は一体的に圧粉成型金属焼結体として加工され、縦溝３０３Ｅはドリル加工で１ケ所ないし４ケ所程度縦穴加工を行っても同じことである。
以上のように構成された従来の流体軸受式回転装置について、その動作について説明する。
【００６３】
図示しないロータ磁石に回転力が与えられると、図１７においてロータ３０７、スリーブ３０３、上カバー３０５、下カバー３０６、ディスク３０９が回転を始める。スリーブ３０３の回転により、動圧発生溝３０３Ｂ、３０２Ａはオイル３０４をかき集め、軸３０１とスリーブ３０３との間およびフランジ３０２とスリーブ３０３との間にポンピング圧力が発生する。これにより、軸３０１はスリーブ３０３とフランジ３０２に対して非接触で回転し、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３０９上のデータの記録再生が行われる。スリーブ３０３の縦溝３０３Ｅにより、オイルが循環可能である。このため、オイルが不足する部分に必要なオイルが供給され易くなり、油膜切れを防止できる。
オイル３０４はフランジ３０２と下カバー３０６との間の隙間に表面張力により保持される。軸受が回転中であれば、オイル３０４に遠心力が作用しオイル漏れはさらに強力に防止される。またオイル３０４は上カバー３０５とスリーブ３０３との上部に設けられた傾斜面３０３Ｄの間の隙間にも表面張力により保持される。軸受が回転中であれば、オイル３０４に遠心力が作用しオイル漏れが防止される。上カバー３０５の内径は、軸３０１の小径部３０１Ａに対向しており、軸３０１の外径より小さく設けられている。このためオイル３０４に作用する遠心力は十分に発揮される。また、この隙間のオイル３０４は、傾斜面３０３Ｄの働きにより、オイルは表面張力により隙間が小さい外周部に移動しようとする。このため、オイル３０４は、縦溝３０３Ｅにも流入しやすくなり、軸受内部を移動し易くなる。これにより、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３０４は縦溝３０３Ｅを通って移動し必要な箇所に供給される。また、図１７に示すように、軸３０１の下端部３０１Ｂも軸３０１の外径より細く構成されており、下カバー３０６の内径も軸３０１の外径より小さく構成されている。このため、オイル３０４に働く遠心力は十分に発揮され強力なオイルシール効果が得られる。
【００６４】
図１７に示すように、スリーブ３０３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。この場合、鉄粉が圧粉成型された後、これを焼結して軸受用の焼結体素材が得られる。
図２０に示すように、スリーブ３０３の表面の残留空孔は、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜によって閉鎖されている。このため、オイル３０４がその空孔に入ってしまい、軸受隙間のオイル３０４が枯渇する心配がない。また、オイル３０４がスリーブ３０３の内部の残留空孔を通過してスリーブ３０３の外へ漏洩する問題も生じない。
図２１は、図示しないビーカに十分な量のオイルを入れ、スリーブ３０３を単品で浸漬して８０℃で放置し、１０００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３０３は圧粉成型金属焼結体素材の多孔質材料であるが、本件発明者は、その体積密度が８５％未満では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２１に示すようにオイルの染込み重量が増加することを発見した。また体積密度が８５％以上であればスリーブ３０３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スリーブ３０３はオイル３１５を吸い込まないため、１０００時間後も重量変化がなく良好である事を発見した。
【００６５】
また、良好な結果を得たスリーブ３０３の四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜の厚さは２〜１０〔μｍ〕である事を発見した。厚さが２〔μｍ〕以下では多孔質表面を封孔する効果が不足し、また１０〔μｍ〕以上の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２〜１０〔μｍ〕の厚さであれば多孔質材料の体積密度が８５％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３０３により、多孔質材料の表面が完全に封孔され動圧流体軸受の圧力発生効果を高めることができる。
図２２は本発明の体積密度８５％以上の圧粉成型金属焼結体素材の多孔質表面に四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成してなるスリーブ３０３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。図２２から、３０００時間放置後もスリーブ３０３は重量変化がなく、オイルが内部に吸い込まれたりしていない事が分かる。このような表面が完全に封孔されたスリーブ３０３を用いる事で、図１７に示す流体軸受装置において、回転時の圧力低下が無いので高性能、高剛性であり、オイルがスリーブ３０３の内部に染込んで軸受隙間のオイル３０４が枯渇して軸受が焼け付いたり、またオイルがスリーブ３０３の外部に流出して軸受装置の周辺がオイルのガスで汚染されたりする心配がない。
【００６６】
尚、本実施例において軸３０１及びフランジ３０２の材質はステンレス鋼、高マンガンクロム鋼、または炭素鋼が用いられている。軸３０１のラジアル軸受面の表面粗さは０．０１〜０．８〔μｍ〕の範囲に加工により仕上げた材料が使用されている。
尚、本実施例の流体軸受式回転装置は軸３０１の両端が固定可能で、スリーブ３０３が回転する軸受構造を示したが、図２５に示すように、軸が回転する構成の動圧流体軸受装置において、さらには金属切削で製作したスリーブよりも本スリーブは表面粗さが粗いので、スリーブとロータを接着で固定する場合は接着強度が高くなり、接着溝を設ける必要がなく、またスリーブを他の部材を介さずベースに直接接着固定しても本発明は適用できるものである。
尚、本実施例の流体軸受式回転装置は軸３０１の両端が固定可能で、スリーブ３０３が回転する軸受構造を示したが、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）の図１８にされる流体軸受装置においても本発明は適用できる。具体的には、この流体軸受装置は、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が対向してスラスト軸受面が形成されている。
【００６７】
〔第６実施形態〕
図１７に示すスリーブ３０３は焼結体素材の多孔質であるために、これを動圧流体軸受装置として用いた場合には動圧漏れによる圧力低下を招く。このため、サイジング処理を経た金属焼結軸受素材に対し、少なくともその内周面のモータ軸と摺接する部分に四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜が形成されている流体軸受装置であってもよい。具体的には、本発明の第６実施形態に係る流体軸受装置では、圧粉成型金属焼結体素材からなるスリーブ３０３に水蒸気処理を施して多孔質表面に四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成するようにしている。また、圧粉成型金属焼結体素材に対し、４００〜７００℃の雰囲気温度内において水蒸気処理を施すことにより、多孔質表面に四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜を形成するようにしている。
【００６８】
水蒸気処理は、一般的に飽和水蒸気中に通した水素ガスを供給することにより酸化させるなどの手法により、これまではせいぜい２３０℃以下の比較的低温雰囲気で木材の成分分離や変形の永久固定、木質ボード類の寸法安定性付与、あるいは食品類についての安定化手段として知られているものである。しかし、本件発明者は、処理温度および処理時間を変えることにより金属焼結軸受材に転用することに成功した。
水蒸気処理に用いるのは耐圧構造の熱処理炉が好ましく、内部に金属焼結軸受素材と水とを入れて施蓋により内部を密封した後、４００〜７００℃の高温度まで加熱する。加熱によって内部の水が蒸発し、チャンバー内の圧力が上昇して金属焼結軸受素材の熱処理が開始される。炉内温度にもよるが概ね水蒸気処理時間が２５〜８０分経過すると、金属焼結軸受素材表面にスピネル相酸化物である四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）の緻密で安定的な酸化皮膜が生成される。因みにこの場合の皮膜厚は２〜１０〔μｍ〕程度であり、軸受の寸法精度への影響は殆どない。
【００６９】
尚、水蒸気処理の雰囲気温度については、４００℃未満では軸受素材に対する四三酸化
鉄（Ｆｅ3Ｏ4）の十分な皮膜生成が行われない。また、反対に７００℃を超えても四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）の生成に変化はない。また、熱処理炉が高価となるため、４００〜７００℃の範囲内、さらに好ましくは６００〜７００℃の範囲内が生産性と生成する皮膜の緻密さの観点からみて理想的である。
また水蒸気処理に要する時間についても、雰囲気温度が上記したように４００〜７００
℃の範囲内であるとした場合に四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）の５〔μｍ〕程度の皮膜厚を得るためには雰囲気温度６００℃でおよそ２５分間、５５０℃の場合でおよそ４０分間、４５０℃の場合でおよそ６５分間、４００℃の場合でおよそ８０分間程度である。このため、処理時間としては、２５〜８０分間の範囲内であるのが好ましい。
【００７０】
上記の水蒸気処理をおこなった金属焼結軸受素材については、その後必要に応じて再度サイジング処理を施すことにより、さらなる精度の向上をはかることができる。水蒸気処理を施したスリーブ３０３は、耐蝕性や耐摩耗性、さらに機械的強度が向上するばかりでなく、表面が金属により覆われることになる。このため、水蒸気処理は、メッキの下地処理としても優れ、とくに空孔が埋まることにより表面粗さがなくなりことにより、動圧流体軸受装置として最適に利用しうる。
これらの諸点について具体的に説明をすると、圧粉成型金属焼結体の多孔質素材からなるスリーブ３０３に４００〜７００℃の雰囲気温度内において水蒸気処理を施すことにより、空孔を小さくすることが可能である。また、水蒸気処理により、樹脂表面に対するメッキ付着の困難性が減少し、その後のメッキ処理の効果を良好にできる。また、処理条件によっては通気性をほぼゼロにすることが可能となり、動圧漏れによる圧力低下をなくし、軸受の剛性および回転精度を向上させることができる。またそれに加えて、メッキ液の浸入を防いで耐蝕性を良好にすることができる。
【００７１】
さらに生成される四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）の皮膜厚についても自在に調整が可能であり、また標準膜厚が５〔μｍ〕程度であるために、金型を用いた再圧縮による寸法矯正も可能となる。
水蒸気処理をおこなう場合においては、個々の軸受材同士を衝突させることなく処理作業を進めることができるので製品に打痕を生ずることがなく、また処理前に内部に残留した加工油を高温処理して除去することができるため、余分な洗浄工程を必要としない。さらに生成された四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜は耐久性も良好である。
図２３はスリーブ３０３に４００〜７００℃の温度条件で水蒸気処理を各時間について実施し、各処理時間のスリーブを８０℃のオイルに５００時間放置後に重量変化を測定したデータである。設定した温度の４００〜７００℃の範囲は広いためバラツキが多く生じたため、図２３のデータは平均値を示しているが、この実験の結果で水蒸気処理時間は２５〜８０分が良好であった。２５分以下では表面の封孔が不十分であり、一方８０分を越えると封孔は行えるが、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）の皮膜が後のサイジング工程等で剥離し易いこと、及び経済的で無い等の問題を発生した。
【００７２】
図２４は、スリーブ３０３に６００〜７００℃の温度条件で水蒸気処理を各時間について実施し、各処理時間のスリーブを８０℃のオイルに５００時間放置後に重量変化を測定したデータである。６００〜７００℃における実験結果によれば水蒸気処理時間は１５〜５０分が良好であった。１５分以下では表面の封孔が不十分であり、５０分以上であれば充分に封孔が行えた。一方５０分を越えると封孔は行えるが、必ずしも経済的ではなく、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）の皮膜が後で剥離し易い等の問題を極稀に発生した。
また６００℃以下で水蒸気処理を行うのに比べて、６００〜７００℃の温度条件で水蒸気処理を行うと、処理時間が短縮できて生産性が良好であるばかりか、多孔質材料表面温度が上昇して活性度が高まっているために、多孔質層と四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）層の密着性が高く、また四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）層に不安定な酸化鉄であるＦｅＯが表面に残留せず、純度が高く均質な四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）層が生成でき、回転時に高い圧力を発生させる動圧流体軸受装置のスリーブ３０３にとって最適である。
【００７３】
また、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）層の表面にさらにニッケルを含む無電解メッキやＤＬＣ皮膜を形成する場合にも密着性が良くなりこれら薄膜の剥離強度が２０％程度良くなることを発見した。特に四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）層と同等の膜厚が５〔μｍ〕程度が望ましい。スリーブ３０３と軸３０１の隙間は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磨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り、水蒸気処理とメッキ処理を組合わせると、図２２の潤滑流体の染込み量がさらに改善される。
尚、スリーブ３０３は鉄系粉末を圧粉した後、これを焼結し、さらにサイジングを施して３種類の軸受用素材を得、これを耐圧構造の熱処理炉〔東京熱処理工業(株)のバッチ式ホモ処理炉〕内に入れ、５５０℃まで水蒸気加熱した後、これを５５分間維持して水蒸気処理を実施した。その結果各軸受用素材表面に平均５．０〔μｍ〕厚の四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜層が形成された。なおこの場合に使用する熱処理炉については、上記のものに限らず、このほかにも例えばサンレー冷熱株式会社製の工業用過熱水蒸気処理炉（ＳＴ炉）やあるいはビット炉と蒸気発生装置の組み合わせなどであってもよい。
【００７４】
尚、本発明における圧粉成型金属焼結体の多孔質素材に対する水蒸気処理として４００〜７００℃の雰囲気温度内であることを条件としたが、このほかにも無酸化（不活性）条件での加熱加工を容易に行うことができる過熱水蒸気処理に遠赤外線加熱を併用することにより、上記の雰囲気温度範囲よりも低い低エネルギー負荷型の過熱水蒸気処理装置を用いてより低い温度条件により同様の四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜形成をおこなうことも可能である。過熱水蒸気処理では伝熱速度は高いが熱効率が低い欠点を有するため、上記の無酸素加熱加工処理法によれば、過熱水蒸気処理の長所に加えて極めて高い熱効率を実現することができ、軸受品質の向上のほか、処理時間の短縮化とコストの低減をはかることができる。
〔第７実施形態〕
前述の第２実施形態では、スリーブへの染み込み量が所定量以下になるようにスチーム処理の後にメッキ処理が行われているが、スチーム処理のみであっても、染み込み量が実用上問題ない場合がある。それは、潤滑油が軸受内を循環する構造を有する場合である。（図１６参照）このような潤滑油循環構造を有する軸受は潤滑油溜まり（図１６においては第１油室２６１）を有している。スリーブへの染み込み量が多少多くても、この潤滑油溜まりの潤滑油が減少するだけなので、動圧溝部には常に潤滑油が供給されているので、焼き付き等の不具合が起こりにくくなっている。具体的には図２５に示すように、第７実施形態に係るスリーブ４４２は、主に小型の流体軸受装置に用いられるスリーブであり、スチーム処理領域４４８ｄと、スチーム処理領域４４８ｄを覆うスチーム処理層（酸化物皮膜層）４４８ｂとから構成されている。スチーム処理層４４８ｂは、前述の第２実施形態と同様にスチーム処理によりスチーム処理領域４４８ｄの表面に形成された酸化物を含む層である。スチーム処理領域４４８ｄは、スチーム処理層４４８ｂの内部にまで高温蒸気が入り込んで、焼結用金属粉末の各粒子の表面に酸化物が形成されている領域である。このため、スチーム処理領域４４８ｄの粒子間の気孔には酸化物が入り込んでいる。
【００７５】
また図２６に示すように、この場合の製造方法のフローは、充填工程Ｓ４２１と、成形工程Ｓ４２２と、焼結工程Ｓ４２３と、サイジング処理工程Ｓ４２４と、スチーム処理工程Ｓ４２５とから構成されている。前述の第２実施形態のフローに比べて、このフローでは２次成形体のメッキ処理工程Ｓ２６に対応する工程が省略されており、またサイジング処理工程Ｓ４２４の後にスチーム処理工程Ｓ４２５が行われている。
この場合、気孔を通ってラジアル軸受部の支持圧が抜けるのを防止することができ、軸受剛性の低下を確実に防止することができる。また、スチーム処理層４４８ｂは、比較的硬い層であるため、前述の第２実施形態とほぼ同程度の耐摩耗性が得られる。
なお、図２７に示すように、スリーブ４４２の寸法や形状によっては、スチーム処理領域４４８ｄの内部に、前述の第２実施形態において説明した内部領域１４８ａに対応する焼結金属からなる内部領域４４８ａ（スチーム処理が行きわたらない領域）が残る場合がある。この場合でも図２５に示すスリーブ４４２と同様の効果が得られる。
【００７６】
〔第８実施形態〕
前述の第７実施形態では、スチーム処理層４４８ｂによりスリーブ４４２が覆われており、封孔効果およびメッキ処理時とほぼ同程度の耐摩耗性が得られる。しかし、スチーム処理層４４８ｂは、硬い反面、衝撃に弱く、衝撃が加わって亀裂が生じると、軸受の使用中に剥離するおそれがある。スチーム処理層４４８ｂが剥離すると、その剥離片によりシャフトの摩耗が促進されるため、好ましくない。そこで、スチーム処理工程Ｓ４２４の後に少なくとも一部のスチーム処理層４４８ｂを除去する実施形態も考えられる。
具体的には図２８に示すように、第８実施形態に係るスリーブ５４２は、前述の第７実施形態のスリーブ４４２の内径にあるスチーム処理層（酸化物皮膜層）４４８ｂが除去されたものであり、スチーム処理領域５４８ｄのみから構成されている。
【００７７】
また、この場合の製造方法は、図２９に示すように、充填工程Ｓ５２１と、成形工程Ｓ５２２と、焼結工程Ｓ５２３と、スチーム処理工程Ｓ５２４と、皮膜除去工程Ｓ５２５と、サイジング処理工程Ｓ５２６とから構成されている。前述の第７実施形態のフローに比べて、このフローではスチーム処理工程Ｓ５２４の後に皮膜除去工程Ｓ５２５が追加されている。皮膜除去工程Ｓ５２５は、スチーム処理工程Ｓ５２４において表面に形成されたスチーム処理層を除去する工程である。スチーム処理層の除去方法としては、例えばショットブラスト、バレル研磨あるいは切削加工などが挙げられる。図２８のように表面全体のスチーム処理層（酸化物皮膜層）を除去するには、ショットブラストがよい。また、ラジアル軸受やスラスト軸受に相当する部分だけ除去するときは、リーマ加工や旋盤加工などの切削加工で行なう。
【００７８】
このような実施形態であっても、スチーム処理領域５４８ｄにより、染み込み量が実用上問題なく適用できる場合がある。また、スチーム処理層が剥離することがないため、剥離片によるシャフトの摩耗促進を防止することができる。染み込み量が多少多くなっても実用上問題ない構造を有する軸受の場合は、剥離による不具合要因が除去され信頼性が向上する効果は大きい。
なお、スチーム処理領域５４８ｄは、スチーム処理層４４８ｂに比べて耐摩耗性が低下するが、酸化物が存在しているため軸受として問題ないレベルの耐摩耗性を確保することができる。また、皮膜除去工程Ｓ５２５の後のサイジング処理工程Ｓ５２６は、寸法精度や表面精度の向上を目的としており、封孔効果の観点では省略することができる。また、前述の第７実施形態と同様に、スチーム処理領域５４８ｄの内部に焼結金属からなる内部領域（スチーム処理が行きわたらない領域）が残っていてもよい。
【００７９】
〔第９実施形態〕
前述の第２実施形態では、スチーム処理層１４８ｂの上からメッキ処理を行っているが、前述の第８実施形態で説明するようにスチーム処理層１４８ｂを除去してから、前述の第２実施形態のようにメッキ処理を行ってもよい。
具体的には図３０に示すように、このスリーブ６４２は、スチーム処理領域６４８ｄと、スチーム処理領域６４８ｄを覆うメッキ処理層６４８ｃとから構成されている。前述の第８実施形態と同様に、スチーム処理領域６４８ｄは、蒸気が内部まで入り込んで焼結金属の粒子間の気孔に酸化物が入り込んでいる。前述の第２実施形態と同様に、メッキ処理層６４８ｃは、無電解ニッケルメッキ処理などにより形成された層であり、スチーム処理領域６４８ｄを覆っている。これにより、第８実施例の耐摩耗性の向上や封孔効果の向上を図ることができる。
【００８０】
この場合の製造方法は、図３１に示すように、充填工程Ｓ６２１と、成形工程Ｓ６２２と、焼結工程Ｓ６２３と、スチーム処理工程Ｓ６２４と、皮膜除去工程Ｓ６２５と、サイジング処理工程Ｓ６２６と、メッキ処理工程Ｓ６２７とから構成されている。前述の第８実施形態のフローに比べて、サイジング処理工程Ｓ６２６の後にメッキ処理工程Ｓ６２７が追加されている。
この場合であっても、前述の第２実施形態と同様の封孔効果を得ることができる。また、それに加えて、スチーム処理層が除去されているため、スチーム処理層によるメッキ処理のバラツキを抑えることができる。
〔その他の実施形態〕
その他の実施形態としては、例えば以下のような実施形態が考えられる。
【００８１】
前述の第１〜第３実施形態では、シャフトの端部にスラストフランジが設けられているが、スラストフランジがないタイプの流体軸受装置にも適用可能である。
また、前述の実施形態では、作動流体を潤滑油として記載しているが、高流動性グリスやイオン性液体等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の流体軸受装置用スリーブ、それを用いた流体軸受装置、スピンドルモータおよびその製造方法は、軸受剛性の低下を防止できるため有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１実施形態としてのスリーブを採用した流体軸受装置を備えたスピンドルモータ１の縦断面概略図。
【図２】流体軸受装置４の縦断面概略図。
【図３】焼結金属の平均密度と潤滑油の染み込み量との関係を示す図。
【図４】ショットブラスト処理を施した場合の焼結金属の平均密度と潤滑油染み込み量との関係を示す図。
【図５】樹脂含浸処理を施した場合の焼結金属の平均密度と潤滑油染み込み量との関係を示す図。
【図６】ショットブラスト処理および樹脂含浸処理を併用した場合の焼結金属の平均密度と潤滑油の染み込み量との関係を示す図。
【図７】スリーブ４２の縦断面概略図（左半分）。
【図８】本発明の第１実施形態（変形例１含む）としてのスリーブの製造方法のフロー図。
【図９】本発明の第１実施形態の変形例２としてのスリーブの製造方法のフロー図。
【図１０】スチーム処理を施した場合の平均密度と潤滑油染み込み量との関係を示す図。
【図１１】メッキ処理を施した場合の焼結金属の平均密度と潤滑油の染み込み量との関係を示す図。
【図１２】スチーム処理およびメッキ処理を併用した場合の平均密度と潤滑油の染み込み量との関係を示す図。
【図１３】本発明の第２実施形態としてのスリーブ１４２の縦断面概略図（左半分）を示す図。
【図１４】本発明の第２実施形態としてのスリーブの製造方法のフロー図。
【図１５】本発明の第３実施形態としての製造方法のサイジング処理の概略図。
【図１６】本発明の第４実施形態としての流体軸受装置２０４の縦断面概略図を示す図。
【図１７】本発明の第５実施形態としての流体軸受装置の断面図。
【図１８】流体軸受装置におけるスリーブの説明図。
【図１９】流体軸受装置におけるロータの説明図。
【図２０】流体軸受装置におけるスリーブ断面の拡大図。
【図２１】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２２】流体軸受装置におけるスリーブ重量変化説明図。
【図２３】流体軸受装置におけるスチーム処理時間説明図。
【図２４】流体軸受装置におけるスチーム処理時間説明図。
【図２５】本発明の第７実施形態としてのスリーブ４４２の縦断面概略図（左半分）を示す図。
【図２６】本発明の第７実施形態としてのスリーブの製造方法のフロー図。
【図２７】本発明の第７実施形態の変形例。
【図２８】本発明の第８実施形態としてのスリーブ４４２の縦断面概略図（左半分）を示す図。
【図２９】本発明の第８実施形態としてのスリーブの製造方法のフロー図。
【図３０】本発明の第９実施形態としてのスリーブ４４２の縦断面概略図（左半分）を示す図。
【図３１】本発明の第９実施形態としてのスリーブの製造方法のフロー図。
【図３２】従来の流体軸受装置の断面図。
【図３３】従来の流体軸受装置におけるスリーブの説明図。
【図３４】従来の流体軸受装置におけるスリーブ重量変化説明図。
【符号の説明】
【００８４】
１  スピンドルモータ
２  ベースプレート
３  ロータ
４  流体軸受装置
４１  シャフト
４２  スリーブ
４３  スラストフランジ
４４  スラストプレート
４６  潤滑油
７１ａ、７１ｂ  第１動圧発生用溝
７２ａ  第２動圧発生用溝
７３ａ  第３動圧発生用溝
４８ａ、１４８ａ  内部領域
４８ｂ  表面変形領域
１４８ｂ  スチーム処理層
１４８ｃ  メッキ処理層
２４２ｇ  循環溝
２４２ｈ  第１溝部
２４２ｉ  第２溝部
２４２ｊ  第３溝部
Ｓ１  充填工程
Ｓ２  成形工程
Ｓ３  焼結工程
Ｓ４  ショットブラスト処理工程
Ｓ５  サイジング処理工程
Ｓ６  樹脂含浸処理工程
Ｓ７  最終処理工程
Ｓ２４  スチーム処理工程
Ｓ２６  メッキ処理工程
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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