(57)【要約】【課題】  動圧発生溝を十分な深さに精度良く形成し、かつ軸受面に残留空孔を封孔することで圧力漏れが無く高性能長寿命な流体軸受及びその製造方法が得る。【解決手段】  スリーブの軸受孔に軸が相対的に回転自在に挿入され、スリーブの軸受孔に動圧発生溝を有する軸受面を有し、前記スリーブは金属粉体を中空円筒状に成型し、次にこれを焼結して焼結金属素材とし、次にこの焼結金属素材の内径に転造工具を圧入して動圧発生溝を形成し、次に焼結金属素材の内径に、円筒面に径大部と径小部を有するコアロッドを挿入してコアロッドの径小部で動圧溝を有する軸受内面を形成し、同時にコアロッドの径大部でスリーブ内周面に径大部を成型し、次に焼結金属素材からコアロッドを抜き去ることで成型され、このようにして成型されたスリーブの動圧発生溝を有する内径を軸受面とし、スリーブの径大部を潤滑流体溜り部にすることで、高精度に動圧発生溝が加工できる。【選択図】図７
2007113722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、
軸受孔を有し、前記軸が相対的に回転可能な状態で挿入されており、
該軸受孔の内周面に動圧面を有し、
前記内周面には動圧発生溝が形成された第１の溝と、潤滑流体溜り部を形成するための第２の溝を有し、
前記内周面には動圧発生溝が形成された第１の溝の断面形状は略円弧状であり、また、前記動圧発生溝の深さは、前記第２の溝の深さよりも大きく形成された焼結金属から成るスリーブ、
および前記軸と前記スリーブ間に保持される潤滑流体を少なくとも有する
ことを特徴とする動圧流体軸受。
【請求項２】
前記スリーブの表面に、樹脂または水ガラスを含浸させ、表面を封孔する、請求項１に
記載の動圧流体軸受。
【請求項３】
前記スリーブの表面に、加熱溶解した金属を含浸させ、表面を封孔する、請求項１に記載の動圧流体軸受。
【請求項４】
前記スリーブの表面に、酸化膜を形成し、表面を封孔する、請求項１に記載の動圧流体軸受。
【請求項５】
請求項１から４に記載の前記スリーブの表面に、ニッケルを含む金属メッキにより薄膜
を形成し、スリーブの表面硬度を内部よりも向上させる、動圧流体軸受。
【請求項６】
請求項１から４に記載の前記スリーブの表面に、ＤＬＣコーティングにより薄膜を形成
し、スリーブの表面硬度を内部よりも向上させる、動圧流体軸受。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の動圧流体軸受と、
前記動圧流体軸受に固定され、前記動圧流体軸受を回転可能にするハブと、
前記ハブに固定されたマグネットと、
前記動圧流体軸受を固定するベースプレートと、
前記マグネットと対向するように前記ベースプレートに固定されたステータと、
を備えているスピンドルモータ。
【請求項８】
軸受孔を有し、前記軸受孔の内周面に動圧発生溝を有し、前記軸受孔に軸が相対的に回転可能な状態で挿入されているスリーブ、
を備えた動圧流体軸受の製造方法であって、
前記スリーブは金属粉体を中空円筒状に成型し、第１の成型体を形成する第１の工程と、
前記第１の成型体を焼結する第２の工程と、
前記焼結された第２の成型体の内周面に転造により動圧発生溝の第１の溝を形成する第３の工程と、
前記焼結された第２の成型体に径大部と径小部を有するコアロッドを挿入し、次に上下及び側面から加圧し、前記コアロッドの径小部で動圧溝を有する第１の溝の軸受内径面を形成するとともに前記コアロッドの径大部でスリーブ内周面に径大部にて第２の溝を成型し、次に前記コアロッドを抜き去ることで前記スリーブを成型する第４の工程と、
からなること特徴とする動圧流体軸受の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の工程後、さらに前記スリーブの表面に樹脂または水ガラスを含浸させる、または加熱溶解した金属を含浸させる、またはスリーブの表面に酸化膜を形成することを特徴とする動圧流体軸受の製造方法。
【請求項１０】
請求項８記載または請求項９記載の工程後、前記スリーブ表面にニッケルを含む金属メッキ、またはＤＬＣコーティングにより薄膜を形成したことを特徴とする動圧流体軸受の製造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動圧流体軸受を使用した流体軸受装置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情報記憶容量が増大し、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部は常にディスク負荷を高精度に回転させることができるように、高い性能と信頼性が要求されている。そこでこれら記録装置等には高速回転に適した流体軸受装置が用いられている。
【０００３】
流体軸受装置は、軸とスリーブとの間に潤滑流体（一般的にはオイルであり、イオン性液体でも同様の効果有）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。流体軸受装置は、非接触で機械的な摩擦が無いため高速回転に適している。
【０００４】
以下、図１５〜２５を参照しながら、従来の流体軸受装置の一例について説明する。図１５は従来例の流体軸受装置の構成の概略を示す断面図である。図１５において、流体軸受装置は、軸３１、フランジ３２、スリーブ３３、スラスト板３４、スリーブカバー３５、オイル３６、ロータ３７、ディスク３８、ロータ磁石３９、ステータ４０、ベース４１を有する。軸３１はフランジ３２を一体的に有し、軸３１はスリーブ３３の軸受孔３３Ａに回転自在に挿入され、フランジ３２はスリーブ３３の下面部においてスリーブカバー３５内に収納される。軸３１の外周面または、スリーブ３３の内周面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝３３Ｂ、３３Ｃが設けられ、またフランジ３２のスリーブ３３との対向面、及びフランジ３２とスラスト板３４との対向面には動圧発生溝３２Ａ、３２Ｂが設けられ、スラスト板３４はスリーブカバー３５に固着されている。各動圧発生溝３３Ｂ、３３Ｃ、３２Ａ、３２Ｂの付近の軸受隙間は少なくとも潤滑流体３６で充満されている。ロータ３７は軸３１に固定されロータ３７には、図示しないクランパー等によってディスク３８が固定される。
【０００５】
一方、スリーブ３３の材質は金属焼結体から成り金属焼結体の内部に空孔が残留するため、これら空孔には予め潤滑流体３６が注入された後にスリーブカバー３５の中に軽圧入されて多孔質であるスリーブ３３の全体を覆うように構成することでかろうじて潤滑流体３６がスリーブ３３の表面空孔から潤滑流体が外部へ流出して、スリーブ３３内部に潤滑不足を生じ、流出した潤滑流体３６がガス化して流体軸受装置の周囲を汚染しないように構成している。カバー３５はベース４１に固定され、ロータ３７にはロータ磁石３９が取り付けられ、またベース４１にはロータ磁石３７に対向する位置にモータステータ４０が固定される。
【０００６】
以上のように構成された従来の流体軸受装置について、その動作について説明する。図１５において、図示しない電子回路によりステータ４０に回転磁界を発生させると、ロータ磁石３９に回転力が与えられ、ロータ３７、軸３１、フランジ３２、ディスク３８が回転を始める。回転により、動圧発生溝３３Ｂ、３３Ｃ、３２Ａ、３２Ｂは潤滑流体３６をかき集め、軸３１とスリーブ３３の間、及びフランジ３２とスリーブ３３及びスラスト板３４の間にポンピング圧力を発生する。これにより、軸３１はスリーブ３３とスラスト板３４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３８上にデータの記録再生を行う。図１５の従来の動圧流体軸受装置において、スリーブ３３は、素材が安価で防錆効果を有する銅合金の金属焼結体が用いられている。
【０００７】
以下にスリーブ３３の従来の製造方法について図１６〜図２１を用いて説明する。図１６は予め準備された焼結金属素材４６を用いて、軸受孔３３及び動圧発生溝３３Ｂ，３３Ｃを加工して図１５に示すスリーブ３３を製造する成型装置の概略構造例を示している。図１６においてこの成型装置は下型４２、上型４３、コアロッド４４、外型４５を有する。外型４５は上型４３の同軸上の外周面に摺動自在に設けられて、コアロッド４４は外型４５に同軸上の内周面に摺動自在に設けられ、その外周面４４Ａには魚骨状の凹部４４Ｂ、４４Ｃが別途エッチング加工法やショットピーニング加工法等を用いて、凹部の深さが均一になるように加工されている。
【０００８】
図１６においてまず、焼結金属素材４６を下型４２にセットし、次に図１７に示すように、図中矢印に示すように上型４３を下降させ焼結金属素材４６に当接させ、次にコアロッド４４を焼結金属素材４６の内径に挿入する。次に図１８に示すように、外型４５を下降させるが、この時、外型の内周面は焼結金属素材４６の外周面に圧力を与え、しごきながら下降する。このようにして図１９に示すように焼結金属素材４６は塑性流動し、コアロッド４４の凹部４４Ｂ、４４Ｃにも流入し食らい付く。
【０００９】
次に図２０に示すように外型４５を上昇させると、金属焼結素材４６はそのスプリングバック特性により内外径がそれぞれ約２マイクロメータ拡大する。次に図２１に示すように上型４３を上昇させると焼結金属素材４６はこの成型装置から取り出すことができ、焼結金属素材４６はその形状および内径３３Ａ及び動圧発生溝３３Ｂ、３３Ｃは加工完了し、図２１に示すスリーブ３３に成型されている。
【特許文献１】特開平１１−２９４４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら上記従来の流体軸受装置では、図２０〜図２１に示す様にコアロッド４４に食らい付いたスリーブ３３を、スリーブ３３の内径がわずか２ミクロンメータ広がる程度の不十分なスプリングバックの特性により抜き取るので動圧発生溝３３Ｂ、３３Ｃの深さは図２２に示す様に１マイクロメータ程度の浅い溝しか加工できなかった。このような浅い溝の場合は図２５に示す様に図１５に示す流体軸受装置の発生圧力が必要な圧力の約３０％程度しか得られず、回転装置の性能及び信頼性が乏しかった。
【００１１】
またこの動圧発生溝３３Ｂ、３３Ｃの深さを例えば５マイクロメータ程度に深くしたい場合は図２０〜図２１に示すコアロッド４４の魚骨状の凹部４４Ｂ、４４Ｃを深く加工しておくわけであるが、この場合は図２３に示すように金属焼結素材４６はそのスプリングバック量が不足するためにコアロッド４４を無理抜きしなければならず、動圧発生溝３３Ｂ、３３Ｃとコアロッド４４の魚骨状の凹部４４Ｂ、４４Ｃは干渉してしまう。そのため図２４に示すように動圧発生溝３３Ｂ、３３Ｃは形状が崩れてしまっていた。従って従来の流体軸受装置は十分な動圧を発生していないため、高速で長時間、高温条件下で連続的に回転すると回転装置が短い時間でコスレを生じ、発熱して潤滑流体３６がガス化したり、軸受が擦れたりする事があった。
【００１２】
また、金属焼結体から成るスリーブは多孔質であり表面には一般的な製造条件の場合には、２パーセント以上の空孔が残留しているため、図１５において、回転により、動圧発生溝３３Ｂ、３３Ｃ、３２Ａ、３２Ｂは潤滑流体３６をかき集め、軸３１とスリーブ３３の間、及びフランジ３２とスリーブ３３及びスラスト板３４の間にポンピング圧力を発生するが、発生した圧力の約３０パーセントが表面空孔から漏れてしまい軸受内周面に必要な圧力が得られず、流体軸受装置が高温等で使用されオイル３６の粘度が低下した時や、ディスク３８等の負荷が重い条件で使用された場合等に、軸３１はスリーブ３３とスラスト板３４に対して浮上できず、接触して発熱したりこすれたりする場合があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで本発明は、上記した従来の技術では不十分とされる金属焼結体からなるスリーブの動圧発生溝の深さと表面形状の緻密さ（形状精度）を確保し、またスリーブの軸受面からの圧力もれによる性能劣化の課題を解決し、流体軸受装置の耐久性、回転精度、の向上ならびにコストの低減をはかるようにしたものである。
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の動圧流体軸受装置は、軸と、軸受孔を有し、前記軸が相対的に回転可能な状態で挿入されており、該軸受孔の内周面に動圧面を有し、前記内周面には動圧発生溝が形成された第１の溝（径小部）と、潤滑流体溜り部を形成するするための第２の溝（径大部）を有し、前記径小部に形成された前記動圧発生溝の断面形状は略円弧状であり、また、前記動圧発生溝の深さは、径大部の深さよりも大きく形成された焼結金属から成るスリーブ、および前記軸と前記スリーブ間に保持される潤滑流体を少なくとも有することを特徴とする動圧流体軸受である。
【００１５】
また、本発明は前記スリーブの表面に、樹脂または水ガラスを含浸させる、加熱溶解し
た金属を含浸させる、もしくは、酸化膜を形成するかの、少なくともいずれか１つ以上の方法でスリーブの表面を封孔したものであり、さらにニッケルを含む金属メッキにより薄膜を形成し、スリーブの表面硬度を内部よりも向上させるものある。
【００１６】
また、本発明の焼結スリーブは、軸受孔を有し、前記軸受孔の内周面に動圧発生溝を有し、前記軸受孔に軸が相対的に回転可能な状態で挿入されているスリーブを備えた動圧流体軸受の製造方法であって、前記スリーブは金属粉体を中空円筒状に成型し、第１の成型体（金属素材）を形成する第１の工程と、前記金属素材を焼結する第２の工程と、前記焼結された第２の成型体（焼結金属素材）の内周面に転造により動圧発生溝を形成する第３の工程と、前記焼結された第２の成型体（焼結金属素材）に径大部と径小部を有するコアロッドを挿入し、次に上下及び側面から加圧し、前記コアロッドの径小部で動圧溝を有する軸受内径面を形成するとともに前記コアロッドの径大部でスリーブ内周面に径大部にて第２の溝を成型し、次に前記コアロッドを抜き去ることで前記スリーブを成型する第４の工程と、からなること特徴とする動圧流体軸受の製造方法である。
【００１７】
さらに加工精度を向上させるために、スリーブの表面に樹脂または水ガラスを含浸させ
る、または加熱溶解した金属を含浸させる、またはスリーブの表面に酸化膜を形成することで、スリーブの表面を封孔することである。また、スリーブ表面にニッケルを含む金属メッキ、またはＤＬＣコーティングにより薄膜を形成すれば、スリーブの表面硬度を内部よりも向上し、最適なものとなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上記したように、スリーブは金属粉体を中空円筒状に成型し、次にこれを焼結して焼結金属素材とし、次にこの焼結金属素材の内径にシャンクの外径に複数個のボールを有して成る転造工具を圧入して動圧発生溝を形成し、次にこの焼結金属素材の上下及び外径方向から加圧し、この焼結金属素材の内径にその一部に径小部を有するコアロッドを挿入して、コアロッドの径小部で動圧溝を有する軸受内面を形成し、同時にコアロッドの径大部でスリーブ内周面に径大部を成型し、次に焼結金属素材からコンロッドを抜き去ることで製造され、このようにして製造されたスリーブの動圧発生溝を有する内径を軸受面とし径大部を潤滑流体溜り部にしたことにより、動圧発生溝３３Ｂ、３３Ｃは形状が深く綺麗に形成できて、また軸受内周面は表面に残留空孔がなく緻密であり、動圧発生溝で発生した圧力が漏れず流体軸受面において高い圧力が発生できるため、軸３１はスリーブ３３とスラスト板３４に対して安定して浮上でき、流体軸受の性能と信頼性が良好である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（実施の形態１）
図１〜図１４は本発明の流体軸受装置の構成と製造方法を示す図である。図１において、流体軸受装置は、軸１、フランジ２、スリーブ３、スラスト板４、オイル６、ロータ７、ディスク８、ロータ磁石９、ステータ１０、ベース５を有する。軸１はフランジ２を一体的に有し、軸１はスリーブ３の軸受孔３Ａに回転自在に挿入され、フランジ２はスリーブ３の下面部においてスリーブの凹部に収納される。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、３Ｃが設けられ、またフランジ２のスリーブ３との対向面、及びフランジ２とスラスト板４との対向面には動圧発生溝２Ａ、２Ｂが設けられ、スラスト板４はスリーブ３に固着されている。各動圧発生溝３Ｂ、３Ｃ、２Ａ、２Ｂの付近の軸受隙間は少なくともオイル６で充満されている。ロータ７は軸１に固定されロータ７には、図示しないクランパー等によってディスク８が固定される。３Ｄは径大部であり潤滑流体溜り部になっている。
【００２１】
一方、スリーブ３の材質は図２に部分断面図を示すように、金属焼結体３Eから成り、金属焼結体３Eの内部に残留する空孔３Ｆには必要に応じて予め樹脂、水ガラス等を含浸し固化させるか、または、錫、亜鉛等の低融点金属を高温下で注入したあと常温で固化させるか、または、スリーブ３の表面に必要に応じて４００℃〜７００℃の高温水蒸気処理により四三酸化鉄の層３Ｇを約１〜１０マイクロメータの厚さに設けるかの、少なくとも１つ以上の方法でスリーブ３の表面を封孔している。
【００２２】
さらにスリーブ３の表面は必要に応じてニッケルを含む成分のメッキまたはＤＬＣの硬質皮膜３Ｈを厚さ１〜１０マイクロメータの厚さに形成している。このようにスリーブ３の表面は完全に封孔されているため従来の流体軸受装置のようにスリーブカバーが不要であり、また、表面空孔から潤滑流体が流出して内部に潤滑流体不足を生じ、流出した潤滑流体６がガス化して流体軸受装置の周囲を汚染しない。スリーブ３はベース５にスリーブカバーを介せず直接接着剤等により固定され、ロータ７には図示しないロータ磁石９が取り付けられ、またベース５にはロータ磁石９に対向する位置にモータステータ１０が固定される。スリーブ３はスリーブカバーを介せずに直接ベース５に固定できるため、取付け時の直角度や同軸度が出やすく高精度に組み立てすることが可能である。
【００２３】
以上のように構成された本発明の流体軸受装置について、その動作について説明する。図１において、図示しない電子回路によりステータ１０に回転磁界を発生させると、ロータ磁石９に回転力が与えられ、ロータ７、軸１、フランジ２、ディスク８が回転を始める。回転により、動圧発生溝３Ｂ、３Ｃ、２Ａ、２Ｂは潤滑流体６をかき集め、軸１とスリーブ３の間、及びフランジ２とスリーブ３及びスラスト板４の間にポンピング圧力を発生する。これにより、軸１はスリーブ３とスラスト板４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８上にデータの記録再生を行う。本発明においては、スリーブカバーが不要であり、また、表面空孔から潤滑流体が流出して内部に潤滑流体不足を生じ、流出した潤滑流体６がガス化して流体軸受装置の周囲を汚染する心配がない。
【００２４】
以下にスリーブ３の製造方法について図３〜図１４を用いて説明する。図３は焼結金属素材１１の形状を成型する第１サイジング金型である。１２は下型、１３は上型、１４はピン、１５は外型である。焼結金属体１１は鉄粉または銅粉を図示しない金型で予め圧縮成型し、次にその圧縮された金属粉を図示しない焼成炉を用いて予め焼結した半完成品であるが、図３の下型１２に焼結金属素材１１をセットし、図中矢印に示すように上型１３と外型１５を下降させ焼結金属素材１１を圧縮成型する。
【００２５】
圧縮成型後の焼結金属素材１１Ａは図４に示す溝転造装置の取付け台１６にセットし、加工中に焼結金属体が位置ズレを起こさないように図中矢印方向にクランプ１７を下降させることで固定し、シャンク１８Ａの外周面に複数個のボール１８Ｂを一体的に配置した転造工具を焼結金属素材１１Ａの内径に圧入し、シャンクに上下方向に送りを与えながら、正方向回転及び逆方向回転を与え、焼結金属素材１１にボール１８Ｂにより動圧発生溝１１Ｅを加工する。この時焼結金属体１１Ａに加工された動圧発生溝１１Ｅは図６に示すように溝深さ（ｈｇ）は約１０マイクロメータの深さであり、動圧発生溝１１Ｅの周辺にはバリ１１Ｆが多く残っている。上記のようなボール転造により動圧発生溝を形成するので、その断面形状は略円弧状になっている。さらに溝底面および溝側面は、転造ボールが溝に与える表面しごき効果により、表面粗さが滑らかになっている。
【００２６】
尚、図示しない金型で圧縮成型され、焼成された焼結金属体１１の半製品は、図３に示す第１のサイジング型を用いた加工を省略し図４の溝転造加工を行ってもよい。ただし、図３に示す第１サイジング型での加工を行った方が、図４に示す溝転造加工時に焼結金属素材１１の内径の寸法ばらつきが少なくなり、動圧発生溝１１Ｅの深さが安定する。
【００２７】
次に、図７〜図１２に示す第２サイジング金型を用いて溝加工後の焼結金属素材１１Ａの内径面の仕上げ加工及び、図１１に示すオイル溜まりの機能を得るための径大部３Ｄの加工を施す。図７においてこの第２サイジング金型は下型１９、上型２０、コアロッド２１、外型２２を有する。外型２２は上型２０の同軸上の外周面に摺動自在に設けられて、コアロッド２１は上型２０に対し同軸上の内周面に摺動自在に設けられ、その外周面２１Ａには外周面に同軸に細径部２１Ｂと、外周面２１Ａとほぼ同一径の太径部２１Ｃを有しており、細径部２１Ｂは別途研磨加工等により直径が約２マイクロメータ細く加工され、細径部の円筒面は金型として必要な高精度で滑らかな円筒面に加工されている。
【００２８】
図７においてまず、動圧溝１１Ｅが加工された焼結金属素材１１Ａを下型１９にセットし、上型２０を図中矢印方向に下降させ焼結金属素材１１Ａに当接させ、コアロッド２１を焼結金属素材１１Ａの内径に挿入する。次に図８に示すように、外型２２を下降させるが、この時、外型２２の内周面は焼結金属素材１１Ａの外周面に圧力を与え、しごきながら下降する。このようにして図８に示すように焼結金属素材１１Ａはコアロッド２１の細径部２１Ａに塑性流動して軸受内径面が成型され、またコアロッド２１の外周面２１Ａとほぼ同一径の太径部２１Ｃは焼結金属素材１１Ａの内径に径太部３Ｄを成型する。この時点の動圧発生溝の深さと形状は、図１２に記号ｈｇに示すように約５マイクロメータの深さに成型される。
【００２９】
図１２に示す記号ｄＲはコアロッド２１の太径部２１Ｃにより成型される段差を示しており、この段差は約１マイクロメータである。次に図９に示すように上型２０及び外型２２を上昇させると、金属焼結素材１１Ａはそのスプリングバック特性により内外径がそれぞれ約２マイクロメータ拡大し、コアロッド２１と金属焼結体１１Ａの間には微小な隙間が生じる。次に図１０に示すようにコアロッド２１を上昇させると焼結金属素材１１Ａは、この第２サイジング金型から取り出すことができ、焼結金属素材１１Ａはその形状および内径及び動圧発生溝は加工完了し、図１及び図１１に示すスリーブ３になっている。  
【００３０】
図１３はスリーブ３の動圧発生溝３Ｂ、３Ｃの各種形状と図１に示す流体軸受装置の軸受寿命の関係を示すデータである。我々の実験によれば、図中記号（Ａ）に示す溝深さ（ｈｇ）が不十分であり１マイクロメータの条件（図２２と同様の溝形状の場合）の軸受寿命と、記号（Ｂ）に示す溝深さ（ｈｇ）は５マイクロメータであり十分であるが、動圧発生溝３３Ｂの形状が崩れており、軸受面に平滑な円筒面が形成されていない条件（図２４と同様の溝形状の場合）の軸受寿命は、いずれも要求される寿命の約半分しか満たすことができなかった。動圧発生溝が浅すぎる（Ａ）の場合はポンピング力が不足して性能と信頼性が得られない訳であり、また一方、動圧発生溝の形状が崩れている（Ｂ）の場合は、軸の表面に対向しなければならないスリーブ軸受穴に円筒面が構成できないのでこれが原因でポンピング圧力が発生しにくいものと考えられる。一方、図中（Ｃ）に示すように溝深さ（ｈｇ）が５マイクロメータで十分な深さがあり、かつ図１２に示すように溝形状に崩れがない軸受の条件では図１に示す流体軸受装置は必要十分な寿命を得ることができた。また、前述したように、ボール転造によって動圧発生溝が形成されるので、溝の断面形状は略円弧状であり、流体の流れが他の形状（例えば矩形形状）の場合よりもスムーズであり、回転性能に優れていることがわかった。さらに、ボール転造によって形成された動圧発生溝の溝底面および溝側面の表面粗さは、転造ボールが溝表面に与える表面しごき効果により滑らかであり、流体の流れがスムーズになり、これも回転性能の向上に寄与していることがわかった。
【００３１】
尚、本実施例において軸１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のラジアル軸受面の表面粗さは０．０１〜０．８マイクロメータの範囲に加工により仕上げた材料を使用している。
【００３２】
尚、本実施例の図２のスリーブ３において表面硬化層３Ｈは、ニッケルと燐を主成分とする無電解メッキを採用し、その表面はビッカース硬度６００以上を得ている。または３次元ＤＬＣ加工（栗田製作所）によるコーティングを施し表面はビッカース硬度８００以上を得ている。これらのいずれかの硬化層３Ｈを設けることにより流体軸受装置の耐摩耗性と信頼性を向上させている。
【００３３】
尚、図２のスリーブにおいて空孔３Ｆには、熱硬化性または嫌気硬化性のアクリル樹脂を低圧槽の中で含浸した。これらの樹脂は硬化させる前に十分洗浄を行うため、表面付近に付着した樹脂はすべて除去され、内部に含浸された樹脂だけが残留し硬化する。つまり、スリーブの内部は樹脂３Ｆで封孔され、表面は酸化鉄皮膜３Ｇまたはメッキ層３Ｈで封孔されるものである。
【００３４】
尚、図1におけるスリーブ３の成分に関し、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。鉄粉を圧粉成型した後、これを焼結して軸受用の焼結体素材としている。一般的に動圧流体軸受装置におけるスリーブ３と軸１の隙間は２〜５マイクロメータ程度に設定され、封孔処理後の表面処理精度および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の問題は流体軸受装置にとって重要である。また、スリーブ３の成分に鉄系材料を採用することで圧粉成型金属焼結体素材１１Ａの多孔質表面に四三酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）皮膜を形成することが容易に行える。
【００３５】
尚、本実施例の流体軸受装置は、例えば特開２０００−１９７３０９号公報（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２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潤滑流体溜り部を有し、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を形成された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。
【００３６】
尚，本実施例の流体軸受装置は軸の両端が固定され、スリーブが軸を中心に回転する、図示しない、軸固定式軸受構造の流体軸受にも適用できるものである。
【００３７】
（実施の形態２）
図１４は第２の実施例の流体軸受装置の軸受部を示す構成図である。１は軸、２はフランジ、２３はスリーブ、２３Ａは軸受孔、２３Ｂ、２３Ｃは動圧発生溝、２Ａ、２Ｂはフランジ２に設けられた動圧発生溝、２３Ｄは径大部、２３Ｊは連通孔、２４はキャップである。
【００３８】
この第２の実施例の流体軸受装置の動作については図１に示す第１の実施例と同じである。ただ、スリーブ２３に少なくとも１ケ所に明けられた連通孔２３Ｊからは軸受内の潤滑流体６に含まれた空気２５が膨張した際に軸受外部に排出することで動圧発生溝２３Ｂ、２３Ｃ、２Ａ、２Ｂにおいて気泡の存在を防止し潤滑流体６の油膜を確実に形成し流体軸受装置の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
連通孔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、または図１４に示すように直溝状の連通孔２３Ｊ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孔２３Ｊを構成し、その後は第１の実施例と同様に図４に示す溝転造装置  と、図７〜図１０に示す第２サイジング金型を用いて成型する方法で加工しても良い。このようにスリーブ２３とパイプ２３Ｋを組み合わせて構成すれば連通孔２３Ｊが最も安価に構成することができる。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孔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孔２３Ｊを構成する方法の経済効果は大きい。
【００４０】
この流体軸受装置によっても、上記第１の実施の形態の流体軸受装置と同様な効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、ハードディスク装置やその他の装置に用いられる流体軸受装置に関し、スリーブの軸受孔に軸が相対的に回転自在に挿入され、スリーブの軸受孔に動圧発生溝を有する軸受面を有し、前記スリーブは金属粉体を中空円筒状に成型し、金属素材を形成する第１の工程と、前記金属素材を焼結する第２の工程と、前記焼結金属素材の内周面に転造により動圧発生溝を形成する第３の工程と、前記焼結金属素材に径大部と径小部を有するコアロッドを挿入し、次に上下及び側面から加圧し、前記コアロッドの径小部で動圧溝を有する軸受内径面を形成すると同時に前記コアロッドの径大部でスリーブ内周面に径大部を成型し、次に前記コアロッドを抜き去ることで前記スリーブを成型する第４の工程と、からなり、このようにして成型されたスリーブの動圧発生溝を有する内径を軸受面とし、スリーブの径大部を潤滑流体溜り部にすることで、高精度に動圧発生溝が加工され、圧力漏れが無く高性能長寿命な流体軸受及びその製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流体軸受装置の断面図
【図２】同流体軸受装置におけるスリーブの詳細部分断面図
【図３】同流体軸受装置における第１サイジング金型断面図
【図４】同流体軸受装置における動圧発生溝転造装置断面図
【図５】同流体軸受装置の焼結金属体の断面図
【図６】同流体軸受装置の焼結金属体の部分断面図
【図７】同流体軸受装置における第２サイジング金型断面図
【図８】同流体軸受装置における第２サイジング金型断面図
【図９】同流体軸受装置における第２サイジング金型断面図
【図１０】同流体軸受装置における第２サイジング金型断面図
【図１１】同流体軸受装置におけるスリーブの断面図
【図１２】同流体軸受装置のスリーブの部分断面図
【図１３】同流体軸受装置の軸受寿命の解説図
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る流体軸受装置の断面図
【図１５】従来の流体軸受装置の断面図
【図１６】従来の流体軸受装置におけるスリーブの成型装置断面図
【図１７】従来の流体軸受装置におけるスリーブの成型装置断面図
【図１８】従来の流体軸受装置におけるスリーブの成型装置断面図
【図１９】従来の流体軸受装置におけるスリーブの成型装置断面図
【図２０】従来の流体軸受装置におけるスリーブの成型装置断面図
【図２１】従来の流体軸受装置におけるスリーブの成型装置断面図
【図２２】従来の流体軸受装置のスリーブ部分断面図
【図２３】従来の流体軸受装置のコアロッド説明図
【図２４】従来の流体軸受装置のスリーブ部分断面図
【図２５】従来の流体軸受装置のポンプ圧力解説図
【符号の説明】
【００４３】
１、３１        軸
２、３２        フランジ
３、２３、３３  スリーブ
３Ａ、３３Ａ    軸受孔
３Ｂ，３Ｃ、２Ａ、２Ｂ、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ  動圧発生溝
３Ｄ            径大部
４、３４        スラスト板
５、４１        ベース
６、３６        潤滑流体
７、３７        ロータ
８、３８        ディスク
９、３９        ロータ磁石
１０、４０      ステータ
１１、４６      焼結金属素材
１２、１９、４３  下型
１３、２０、４２  上型
１４              ピン
１５、２２、４５  外型
１８Ａ          シャンク
１８Ｂ          ボール
２１、４４      コアロッド
２３Ｋ    パイプ
２４      キャップ
【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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