(57)【要約】【課題】動圧発生部を型成形するにあたり、動圧発生部の損傷を回避する【解決手段】油圧を加えることにより、第２固定型６２（外型）の成形部６２ｂの内周面６２ｂ１を縮径させた状態で、樹脂部３の外周面３ａに動圧発生部Ａ１、Ａ２を型成形した後、成形部６２ｂの内周面６２ｂ１を弾性的に拡径させ、第２固定型６２に形成された成形型６２ｂ１１、６２ｂ１２に入り込んでいた樹脂部３の外周面３ａの動圧発生部Ａ１、Ａ２を、成形型６２ｂ１１、６２ｂ１２から剥離する。これにより、軸部材５の離型時に、成形型６２ｂ１１、６２ｂ１２と動圧発生部Ａ１、Ａ２とが軸方向で干渉することがなく、動圧発生部Ａ１、Ａ２の損傷を回避できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受部品に動圧発生部を型成形するにあたり、
軸受部品の外周に、内径寸法を拡縮可能の外型を配置し、外型の縮径時に動圧発生部を型成形すると共に、外型の拡径時に、成形した軸受部品を外型から離型することを特徴とする動圧軸受装置の製造方法。
【請求項２】
外型を縮径させた状態で、射出材料をキャビティに供給することにより、動圧発生部を型成形する請求項１記載の動圧軸受装置の製造方法。
【請求項３】
外型の内径寸法の拡縮が、油圧を利用して行われる請求項１記載の動圧軸受装置の製造方法。
【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潤滑膜の動圧作用で軸部材を回転自在に支持する動圧軸受装置を製造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】
このような動圧軸受装置として、例えば特許文献１には、樹脂製の軸受スリーブを備えたものが示されている。このように、使用される部材を樹脂化することにより、材料コストの低減が図られている。
【０００４】
上記の軸受スリーブの内周面には、動圧発生部として、ヘリングボーン形状の動圧溝が形成されている。この動圧発生部は、軸受スリーブの内周面を成形する内型に、動圧発生部の形状に対応した成形部を設け、この成形部を軸受スリーブの内周面に転写することにより形成される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１６７１２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、上記のような動圧発生部の形成方法によると、内型を軸受スリーブの内周から引き抜く際、軸受スリーブの動圧発生部と内型の成形部とが軸方向で干渉する、いわゆる無理抜きの状態となり、動圧発生部が損傷する恐れがある。
【０００７】
本発明の課題は、動圧発生部を損傷することなく型成形できる動圧軸受装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明の動圧軸受装置の製造方法は、軸受部品に動圧発生部を型成形するにあたり、軸受部品の外周に、内径寸法を拡縮可能の外型を配置し、外型の縮径時に動圧発生部を型成形すると共に、外型の拡径時に、成形した軸受部品を外型から離型することを特徴とする。
【０００９】
このように、本発明では、軸受部品に動圧発生部を型成形した後、外型を拡径させ、動圧発生部と、これを形成する成形型との間に微小隙間を形成する。これにより、軸受部品を外型から離型させる際に、動圧発生部と成形型とが干渉せず、動圧発生部の損傷を回避することができる。
【００１０】
動圧発生部は、例えば、外型を縮径させた状態で射出材料をキャビティに供給することにより、型成形することができる（図４参照）。
【００１１】
このような外型の内径寸法の拡縮は、例えば油圧を利用して行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の動圧軸受装置の製造方法によれば、動圧発生部を損傷することなく型成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る方法で製造された動圧軸受装置１を示している。この動圧軸受装置１は、軸受部品Ｍとしての軸部材５と、軸部材５を内周に挿入した軸受部材４とで構成される。
【００１５】
軸受部材４は、金属材料あるいは樹脂材料で、有底円筒のコップ状に形成される。なお、説明の便宜上、軸受部材４が閉口している側を下側、開口している側を上側として、以下の説明を進める。
【００１６】
軸部材５は、軸部２と、軸部２の外周面２ａおよび下端面２ｂを被覆した樹脂部３とからなる。軸部２は、ＳＵＳ等の金属材料で形成される。なお、本実施形態では、軸部２の外周面２ａは円筒状に形成されるが、例えば軸部２ａの外周面に凹部を設け、この凹部に樹脂を入り込ませることで、軸部２ａと樹脂部３を円周方向及び軸方向で係合させることにより、軸部２ａと樹脂部３の回り止め及び抜け止めを図ることもできる。
【００１７】
樹脂部３の外周面３ａの全面又は一部円筒領域には、ラジアル動圧発生部が形成される。本実施形態では、図２に示すように、複数の動圧溝３ａ１、３ａ２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、該領域がそれぞれラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２となる。
【００１８】
樹脂部３の下端面３ｂの全面又は一部環状領域には、例えば、図示しない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、該領域がスラスト動圧発生部Ｂとなる。
【００１９】
樹脂部３は、軸部２をインサート部品とした樹脂の射出成形により形成される。以下、この射出成形工程を、図３及び図４を用いて説明する。
【００２０】
この射出成形工程で使用される金型は、図３に示すように、固定型６と、可動型７とで構成される。固定型６は、第１固定型６１と、第１固定型６１の内周に配された、外型としての第２固定型６２とで構成される。第１固定型６１は、内周面６１ａ及び内周面６１ａの下端から内径へ向けて延びた内底面６１ｂとを備え、内底面６１ｂの中央部には、可動型７側へ突出した突出部６１ｃが設けられる。この突出部６１ｃの端面６１ｃ１には、樹脂部３の下端面３ｂに形成されるスラスト動圧発生部Ｂを型成形するための成形型６１ｃ１１が形成されると共に、溶融樹脂を射出するための射出ゲート１１が中央部に形成される。
【００２１】
第２固定型６２は、第１固定型６１の内周面６１ａと嵌合した保持部６２ａと、保持部６２ａの内径側に配された円筒状の成形部６２ｂとを一体に備える。成形部６２ｂは、保持部６２ａの内周面の下端から内径へ向けて延びた固定部６２ｃを介して、保持部６２ａに片持ち梁状で弾性変形可能に支持される。成形部６２ｂの内周面６２ｂ１には、樹脂部３の外周面３ａに形成されるラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２を型成形するための成形型６２ｂ１１、６２ｂ１２が形成される。尚、本実施形態では、第１固定型６１及び第２固定型６２が別体に形成されているが、これらを一体に形成しても良い。
【００２２】
可動型７は、第１固定型６１の端面と当接する第１端面７ａと、第２固定型６２の端面と当接する第２端面７ｂを備え、第２端面７ｂの中央部には、軸部２ａを挿入、固定するための固定穴７ｃが形成される。この固定穴７ｃに軸部２ａを固定した状態で型締めすることにより、軸部２ａが金型内で位置決めされる。尚、本実施形態では、第１端面７ａと第２端面７ｂとが、軸方向の段差を介して設けられているが、これらを同一平面上に設けても良い。
【００２３】
型締め時には、可動型７の第２端面７ｂと、第１固定型６１の突出部６１ｃの端面６１ｃ１と、第２固定型６２の成形部６２ｂの内周面６２ｂ１とでキャビティ１２が形成されると共に、第２固定型６２の保持部６２ａと成形部６２ｂとの間の径方向隙間と、可動型７の第２端面７ｂとで、油圧空間６３が形成され、油圧空間６３の内部は油で満たされる。油圧空間６３内に充満された油を、油圧経路９を介して加圧すると、成形部６２ｂが縮径方向に弾性変形し、内周面６２ｂ１が縮径する（図３に点線で、図４（ａ）に実線で示す）。この状態で、固定型６に設けられたスプルー１０、ゲート１１を介して、溶融樹脂をキャビティ１２内に射出し、軸部２と樹脂部３とを一体に成形する。このとき、第２固定型６２の成形部６２ｂの内周面６２ｂ１、及び第１固定型６１の突出部６１ｃの端面６１ｃ１にそれぞれ設けられた成形型６２ｂ１１、６２ｂ１２及び６１ｃ１１に溶融樹脂が入り込むことにより、成形型の形状が樹脂部３の外周面３ａおよび下端面３ｂに転写され、これらの面にラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２およびスラスト動圧発生部Ｂが形成される（図４（ｂ）参照）。
【００２４】
射出された樹脂が固化した後、油圧空間６３の油に加えられていた圧力を解放すると、図４（ｂ）に示すように、成形部６２ｂの内周面６２ｂ１が弾性的に拡径し、成形部６２ｂの内周面６２ｂ１の成形型６２ｂ１１、６２ｂ１２に入り込んでいた樹脂部３の外周面３ａのラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２が、成形型６２ｂ１１、６２ｂ１２から剥離することにより、成形型６２ｂ１１、６２ｂ１２とラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２との間に微小隙間が形成される。これにより、第２固定型６２と樹脂部３（軸部材５）とを分離する際、成形型６２ｂ１１、６２ｂ１２とラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２との干渉を回避又は軽減できるため、ラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２の損傷を回避することができる。
【００２５】
尚、油圧空間６３の油の加圧時における成形部６２ｂは、図４（ａ）に拡大して示すように、成形部６２ｂの固定部６２ｃ側ではほとんど変位せず、図中上方へ向かうほど変位量が大きくなるため、加圧前の成形部６２ｂの位置（図４（ａ）に点線で示す）に対して傾斜して変形する。よって、固定部６２ｃ付近、すなわち樹脂部３の外周面３ａの下端部付近では、油圧により成形部６２ｂの内径寸法はほとんど変位しない。このため、この部分において、成形部６２ｂの拡径により形成される樹脂部３の外周面３ａとの間の微小隙間は極小となるが、図４（ｂ）に示すように、樹脂部３の外周面３ａの下端部付近には動圧発生部が形成されないため、動圧発生部と成形型との干渉は起こらず、動圧発生部が損傷する不具合も生じない。一方、スラスト動圧発生部Ｂは、離型時に成形型６１ｃ１１と干渉しないため、損傷の恐れはない。
【００２６】
また、下側のラジアル動圧発生部Ａ２では、成形部６２ｂの拡径量が小さく、成形型との間に形成される微小隙間も比較的小さいため、離型時にこれらが干渉する恐れがある。このような不具合を確実に回避するために、成形部６２ｂの肉厚や、油圧空間６３の形状、油に加えられる圧力等を調整することで、油圧による成形部６２ｂの変位量を調整することにより、動圧発生部と成形型との間に動圧発生部が損傷しない程度の隙間が形成すると良い。尚、成形部６２ｂの縮径により、樹脂部３の外周面３ａは、厳密な意味で円筒面でなく、上方へ向けて漸次縮径した円錐形状となる。しかし、油圧による成形部６２ｂの変位量は、通常数μｍ程度と極小であるため、図４（ｂ）では、樹脂部３の外周面３ａは近似的に円筒面状に形成されるものとみなしている。
【００２７】
このようにして形成された軸部２および樹脂部３の一体品、すなわち軸部材５を、軸受部材４の内周に挿入し、軸部材５と軸受部材４との間に形成される空間に潤滑油を充満させることにより、動圧軸受装置１が完成する。動圧軸受装置１内部に充満される潤滑油としては、種々のものが使用可能であるが、例えば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）等が使用可能である。
【００２８】
上記構成の動圧軸受装置１において、軸部材５が回転すると、樹脂部３の外周面３ａに形成されたラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２（動圧溝３ａ１、３ａ２形成領域）は、対向する軸受部材４の内周面４ａとの間にラジアル軸受隙間を形成する。そして、軸部材５の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間の潤滑油が動圧溝３ａ１、３ａ２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、ラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２によって生じる潤滑油の動圧作用によって、軸部材５をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２がそれぞれ構成される。
【００２９】
これと同時に、樹脂部３の下端面３ｂに形成されたスラスト動圧発生部Ｂとこれに対向する軸受部材４の内底面４ｂとの間のスラスト軸受隙間に形成される潤滑油膜の圧力が、スラスト動圧発生部Ｂ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５をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部Ｔが構成される。
【００３０】
本発明の実施形態は、上記に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明する。尚、上記実施形態と同一の構成及び効果を有する箇所には、同一符合を付し、説明を省略する。
【００３１】
図５に、本発明の第２の実施形態にかかる動圧軸受装置２０を示す。この動圧軸受装置２０は、軸受部品Ｍとしての軸受部材２４と、軸受部材２４の内周に挿入される軸部材２５とを備える。
【００３２】
軸部材２５は、下端に球面部２５ｂを有し、この球面部２５ｂの先端が金属部２２の内底面２２ｂと接触摺動することにより、いわゆるピボット軸受が構成され、これにより軸部材２５をスラスト方向に支持するスラスト軸受部Ｔが形成される。
【００３３】
軸受部材２４は、金属部２２と、金属部２２を内周に保持する樹脂部２３とで構成され、有底円筒のコップ状に形成される。
【００３４】
金属部２２は、例えば鍛造加工により有底円筒のコップ状に形成される。金属部２２の内周面２２ａの全面又は一部円筒領域には、図示しない複数の動圧溝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、該領域がそれぞれラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２となる。尚、金属部２２は、鍛造加工に限らず、例えば、目的金属を含んだ電解質溶液にマスター軸を浸漬した状態で通電することにより、マスター軸に金属部２２を析出させた後、マスター軸から金属部２２を剥離する、いわゆる電鋳加工により形成することもできる。
【００３５】
樹脂部２３は、金属部２２をインサート部材とした樹脂の射出成形により形成される。以下、この射出成形工程を、図６及び図７を用いて説明する。
【００３６】
この射出成形工程で使用される金型は、第１の実施形態の金型と同様の構成を有し、固定穴７ｃには、金属部２２の内周面２２ａにラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２を成形するための成形ピン２６が固定される（図６参照）。この成形ピン２６の外周面２６ａには、ラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２の形状に対応した成形型２６ａ１、２６ａ２が形成される（図７参照）。
【００３７】
図６及び図７（ａ）に示すように、成形ピン２６に金属部２２を外挿した状態で型締めし、キャビティ１２及び油圧空間６３を形成する。このキャビティ１２内にゲート１１を介して溶融樹脂を射出する。樹脂の固化後、油圧空間６３に充満された油を加圧し、第２固定型６２の成形部６２ｂの内周面６２ｂ１を弾性的に縮径させ、樹脂部２３を介して金属部２２を外周から圧迫することにより、金属部２２の内周面２２ａを弾性的に縮径させる（図６に点線で、図７（ｂ）に実線で示す）。これにより、金属部２２の内周面２２ａが成形ピン２６の外周面２６ａに押し付けられ、成形ピン２６の外周面２６ａに形成された成形型２６ａ１、２６ａ２の形状が、金属部２２の内周面２２ａに転写されて、ラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２が形成される。
【００３８】
その後、油圧空間６３の油に加えられていた圧力を解放すると、第２固定型６２の成形部６２ｂの内周面６２ｂ１、及び金属部２２の内周面２２ａが弾性的に拡径し、成形型２６ａ１、２６ａ２に食い込んでいた金属部２２の内周面２２ａのラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２が剥離する。これにより、成形型２６ａ１、２６ａ２とラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２との間に微小隙間が形成され、軸受部材２４と成形ピン２６とを分離する際、成形型２６ａ１、２６ａ２とラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２との干渉を回避又は軽減できるため、ラジアル動圧発生部Ａ１、Ａ２の損傷を回避することができる。
【００３９】
尚、油圧を加えた際、図７（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様に、第２固定型６２の成形部６２ｂは傾斜して変形する。このため、金属部２２の内周面２２ａが成形型に押し付けられる際、下側のラジアル動圧発生部Ａ２の溝深さが、上側のラジアル動圧発生部Ａ１の溝深さよりも浅くなることがある。このように、ラジアル動圧発生部Ａ２の溝深さが比較的浅く形成された場合でも、十分な動圧作用を発現できるような溝深さが得られるように、成形部６２ｂの変形量を調整すればよい。
【００４０】
このようにして形成された軸受部材２４の内周に、別途形成された軸部材２５を挿入し、軸受部材２４と軸部材２５との間に形成される空間に潤滑油を充満させることにより、動圧軸受装置２０が完成する。
【００４１】
以上の実施形態では、ラジアル動圧発生部としてヘリングボーン形状の動圧溝が、スラスト動圧発生部としてスパイラル形状の動圧溝が、それぞれ例示されているが、動圧発生部はこれに限られない。例えば、ラジアル動圧発生部として、スパイラル形状の動圧溝や、多円弧軸受、あるいはステップ軸受等を採用することもできる。また、スラスト動圧発生部として、ヘリングボーン形状の動圧溝や、ステップ軸受、あるいは波型軸受（ステップ軸受が波型形状となったもの）等を採用することもできる。
【００４２】
また、以上の実施形態では、軸受部材が有底円筒のコップ状に形成される場合を例示したが、これに限らず、例えば軸方向の両端に開口した軸受部材を使用することもできる。
【００４３】
また、以上の実施形態で示した構成のほか、使用環境や用途に応じて、潤滑油の漏れ出しを防ぐシール部材や、軸受部材を保持するハウジング等、適宜必要な部材を設けてもよい。
【００４４】
以下に、本発明に係る製造方法で形成した動圧軸受装置１を、電気機器の冷却ファン等に使用されるファンモータに組み込んだ場合を示す。
【００４５】
図８は、動圧軸受装置１を組み込んだファンモータを概念的に示す断面図である。このファンモータは、軸部材５を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置１と、軸部材５に装着されたロータ３３と、ロータ３３の外径端に取付けられたファン３４と、例えば半径方向（ラジアル方向）のギャップを介して対向させたステータコイル３６およびロータマグネット３７と、これらを収容し、上端面および側面の一部が開口したケーシング３５とを備えるものであり、一般的にはラジアルギャップ型ファンモータと称される。ステータコイル３６は、動圧軸受装置１の外周に取付けられ、ロータマグネット３７はロータ３３に取付けられている。なお、ファンモータの形態として、ステータコイル３６とロータマグネット３７とを軸方向（アキシャル方向）のギャップを介して対向させる、いわゆるアキシャルギャップ型ファンモータとすることもできる（図示省略）。
【００４６】
ステータコイル３６に通電すると、ステータコイル３６とロータマグネット３７との間の電磁力でロータマグネット３７が回転し、それによって、ロータ３３及びファン３４が軸部材５と一体に回転する。ファン３４が回転すると、ケーシング３５の上端開口部３５ａから図１中の矢印Ｙ方向に外気が引き込まれると共に、ケーシング内の空気が側面開口部３５ｂから矢印Ｘ方向へ排出される。このようなファンモータは、側面開口部３５ｂから排出される気流によって他の装置等を冷却したり、あるいは、下端面を他の装置（図８中に一点鎖線で示す）と面するように設置し、他の装置の熱がファンモータに伝わり、上記の気流によってファンモータに伝わった熱が外部へ放熱されることにより、装置を冷却したりすることができる。
【００４７】
以上のような動圧軸受装置１は、ファンモータに限らず、ＨＤＤのディスク起動装置等に使用されるスピンドルモータ等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】動圧軸受装置１を示す断面図である。
【図２】軸部材５の正面図である。
【図３】軸部材５の射出成形工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）油圧を加えた状態、および（ｂ）油圧を開放した状態を示す断面図である。
【図５】動圧軸受装置２０を示す断面図である。
【図６】軸受部材２４の射出成形工程を示す断面図である。
【図７】（ａ）油圧を加える前の状態、および（ｂ）油圧を加えた状態を示す断面図である。
【図８】動圧軸受装置１を組み込んだファンモータを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１     動圧軸受装置
２     軸部
３     樹脂部
４     軸受部材
５     軸部材
６     固定型
６１   第１固定型
６２   第２固定型（外型）
６２ａ 保持部
６２ｂ 成形部
６３   油圧空間
７     可動型
９     油圧経路
Ｍ     軸受部品
Ａ１、Ａ２    ラジアル動圧発生部
Ｂ     スラスト動圧発生部
Ｒ１、Ｒ２    ラジアル軸受部
Ｔ     スラスト軸受部
【図１】
2007315462.tif 000003
【図２】
2007315462.tif 000004
【図３】
2007315462.tif 000005
【図４】
2007315462.tif 000006
【図５】
2007315462.tif 000007
【図６】
2007315462.tif 000008
【図７】
2007315462.tif 000009
【図８】
2007315462.tif 000010