(57)【要約】【課題】高精度に動圧発生手段を形成することのできる磁性流体軸受を提供する。【解決手段】磁性流体軸受１は、円柱形状を有する固定軸２と、固定軸２の外周に配置され、固定軸２の外周面２ａに対向する内周面３ａを有する外輪スリーブ３と、固定軸２の外周面２ａと外輪スリーブ３の内周面３ａとの間に注入された磁性流体８とを備えている。固定軸２の外周面２ａには複数の磁極が形成されており、外輪スリーブ３の内周面３ａには電鋳により形成された動圧発生手段が設けられている。【選択図】図１
2007247796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱形状を有する軸と、
前記軸の外周に配置され、前記軸の外周面に対向する内周面を有する外輪と、
前記軸の外周面と前記外輪の内周面との間に注入された磁性流体とを備え、
前記軸の外周面または前記外輪の内周面には複数の磁極が形成されており、
前記外輪の内周面には電鋳により形成された動圧発生手段が設けられていることを特徴とする、磁性流体軸受。
【請求項２】
円柱形状を有する軸と、
前記軸の外周に配置され、前記軸の外周面に対向する内周面を有する外輪と、
前記軸の外周面と前記外輪の内周面との間に注入された磁性流体とを備え、
前記軸の外周面または前記外輪の内周面には複数の磁極が形成されており、
前記軸の外周面および前記外輪の内周面の少なくともいずれか一方には硬化したインクよりなる動圧発生手段が設けられていることを特徴とする、磁性流体軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁性流体軸受に関し、より特定的には、コンピュータのハードディスクのスイングアームの支持に用いられる磁性流体軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性流体軸受は、磁性流体を軸受の潤滑剤として用いた軸受である。磁性流体軸受の作動原理は流体潤滑理論によらず磁力によるため、軸と外輪とが相対的に静止している場合、あるいは軸と外輪との相対速度が極めて小さな場合でも、外部からの加圧なしで軸と外輪とを非接触で支持することができる。また、磁性流体は粘性をも有するために軸受に高減衰性を付与することができる。このため磁性流体軸受は揺動運動の支点軸受として好適であり、コンピュータのハードディスク（ＨＤＤ）装置におけるスイングアームの支点軸受として使用され得る。従来の磁性流体軸受は、たとえば特開２００４−２１８７９２号公報（特許文献１）や、実開平６−８８１８号公報（特許文献２）に開示されている。
【０００３】
図１８は、特許文献１に開示されたＨＤＤ装置におけるスイングアーム装置を示す断面図である。図１８を参照して、スイングアーム１２２は磁性流体軸受１０１を介して正逆回動自在に設置されている。磁性流体軸受１０１は、回転支軸１０３と、軸受外輪１０２とを備えている。回転支軸１０３は非磁性材料よりなっており、ネジ１２７によって基台１２３に固定されている。回転支軸１０３の外周には軸受外輪１０２が配置されており、軸受外輪１０２にはスイングアーム１２２が取り付けられている。スイングアーム１２２の一方の端部（図中左側）には磁気ディスクに情報を記録するため磁気ヘッド１２４が設けられており、スイングアーム１２２の他方の端部（図中右側）にはヘッド位置決め機構１２６が設けられている。
【０００４】
軸受外輪１０２の内周面には複数の磁極１０４が設けられている。複数の磁極１０４の各々は円周方向および軸方向に分離されて、軸受外輪１０２の全周に設けられている。また、回転支軸１０３は、その上端面にフランジ部１０５ａを有しており、その下端面にフランジ部１０５ｂを有している。フランジ部１０５ａ，１０５ｂの各々は、回転支軸１０３の外径方向に延在している。回転支軸１０３と軸受外輪１０２との隙間Ｇには磁性流体が注入されている。
【０００５】
図１８のスイングアーム装置においては、回転支軸１０３と軸受外輪１０２とによってラジアル磁性流体軸受が構成されている。一方で、磁性流体軸受１０１の自重などによって磁性流体軸受１０１にスラスト荷重が発生する。このスラスト荷重は、フランジ部１０５ａおよび軸受外輪１０２と、フランジ部１０５ｂおよび軸受外輪１０２との各々によって構成される滑り軸受によって支持されていると考えられる。しかし、回転支軸１０３および軸受外輪１０２の軸方向端面はいずれも磁力を発生しないため、磁力によって磁性流体を、フランジ部１０５ａ、１０５ｂの各々と軸受外輪１０２との間に保持することはできなかった。このため、特許文献１のスイングアーム装置では、スラスト軸受部の摩擦が大きくなっていた。
【０００６】
特許文献２には、ラジアル磁性流体軸受およびスラスト磁性流体軸受を組み合わせた構成が開示されている。図１９は特許文献２に開示された磁性流体軸受を示す断面図である。図１９を参照して、磁性流体軸受は、軸２０１と、軸２０１から延在する２つの鍔部２０３および２０４と、軸２０１の外周に配置された軸受本体２０２とを備えている。軸２０１と軸受本体２０２とによりラジアル磁性流体軸受が構成されており、２つの鍔部２０３、２０４の各々と、軸受本体２０２とによってスラスト磁性流体軸受が構成されている。つまり、軸受本体２０２は磁化されており、軸受本体２０２の発する磁力によってラジアル軸受の微小空間およびスラスト軸受の微小空間の両方において磁性流体２０８が保持されている。
【０００７】
また、軸受本体２０２の軸方向端面と対向する鍔部２０３および２０４の各々の表面に動圧発生手段２０５が形成されており、軸受本体２０２の径方向端面と対向する軸２０１の外周面に動圧発生手段２０６が形成されている。特許文献２の磁性流体軸受によれば、軸受本体２０２の静止時には、軸２０１および軸受本体２０２は磁力によって非接触で保持されるので、ラジアル軸受部の摩擦が低減されるのに加えてスラスト軸受部の摩擦が低減される。また、軸受本体２０２の回転時には流体潤滑原理によって軸受の負荷容量や剛性が一層向上する。
【０００８】
なお、動圧軸受の動圧発生部をインクジェット法により形成する技術が特開２００５−３３１１００号公報（特許文献３）に開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２１８７９２号公報
【特許文献２】実開平６−８８１８号公報
【特許文献３】特開２００５−３３１１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献２の磁性流体軸受によれば、動圧発生手段２０５および２０６を設けることにより軸２０１と軸受本体２０２とが安定的に非接触で保持されている。これらの動圧発生手段２０５および２０６は、数μｍオーダーの溝や傾斜面で構成されており、機械加工やエッチングにより形成される。しかしながら、機械加工やエッチングでは、形成する溝や傾斜面の位置や深さを制御することが難しく、その結果、動圧発生手段を高精度に形成することができなかった。特に、ＨＤＤ装置におけるスイングアームの支点軸受として使用される磁性流体軸受は非常に高い回転精度を要求されるものであり、このような磁性流体軸受において動圧発生手段は非常に高精度に形成される必要がある。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、高精度に動圧発生手段を形成することのできる磁性流体軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一の局面に従う磁性流体軸受は、円柱形状を有する軸と、軸の外周に配置され、軸の外周面に対向する内周面を有する外輪と、軸の外周面と外輪の内周面との間に注入された磁性流体とを備えている。軸の外周面または外輪の内周面には複数の磁極が形成されており、外輪の内周面には電鋳により形成された動圧発生手段が設けられている。
【００１２】
本発明の一の局面に従う磁性流体軸受によれば、動圧発生手段に対応する型部が外周面に形成されたマスター軸を準備し、このマスター軸の外周面に金属を電着させ、マスター軸と電鋳部とを分離することにより、マスター軸の型部に対応した形状の動圧発生手段が電鋳により形成される。電鋳により形成された動圧発生手段には、マスター軸の型部が精度良く転写されるので、動圧発生手段の位置や深さを容易に制御することができる。また、転写された面はマスター軸の表面精度に倣った面精度となるため、予めマスター軸（特に型部）の表面精度を高めておけば、動圧発生手段を高精度に形成することができる。さらに、非回転時には軸と外輪とが磁力によって支持され、回転時には磁力に加えて主に粘性ポンピング作用による流体潤滑原理によって軸と外輪とが支持される。その結果、大きな軸受負荷容量、剛性、および高い回転精度が得られる。
【００１３】
本発明の他の局面に従う磁性流体軸受は、円柱形状を有する軸と、軸の外周に配置され、軸の外周面に対向する内周面を有する外輪と、軸の外周面と外輪の内周面との間に注入された磁性流体とを備えている。軸の外周面または外輪の内周面には複数の磁極が形成されており、軸の外周面および外輪の内周面の少なくともいずれか一方には硬化したインクよりなる動圧発生手段が設けられている。
【００１４】
本発明の他の局面に従う磁性流体軸受によれば、インクをインク供給部、たとえばノズルから供給し、これを素材表面（軸の外周面または外輪の内周面）に着弾または滴下させることにより、ノズルと素材とを非接触の状態で印刷することが可能となる。したがって、高精度の印刷が可能となる。また、素材表面に着弾または滴下させたインクの微小液滴の集合体により任意の形状や厚みを有するパターンを印刷することができる。また、かかるパターンを予めプログラミングし、そのプログラムに沿ってノズルの位置およびインクの供給・停止を制御することにより、一層高精度なパターン成形が可能となる。よって、硬化したインクにより高精度の動圧発生手段を形成することができる。さらに、非回転時には軸と外輪とが磁力によって支持され、回転時には磁力に加えて主に粘性ポンピング作用による流体潤滑原理によって軸と外輪とが支持される。その結果、大きな軸受負荷容量、剛性、および高い回転精度が得られる。
【００１５】
なお「動圧発生手段」とは、軸受隙間に流体の動圧作用で圧力を発生させるものをいい、たとえば複数の溝（軸方向溝、傾斜溝の何れでもよい）と、各溝の間にあってこれを区画形成する凸状の背部とからなるもの、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列したものなどが含まれる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の磁性流体軸受によれば、高精度に動圧発生手段を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における磁性流体軸受の構造を示す断面図である。図２は、固定軸の磁極分布の一例を示す図である。図３は、本発明の実施の形態１における外輪スリーブの構造を示す断面図である。図１〜図３を参照して、本実施の形態の磁性流体軸受１は、固定軸２と、外輪スリーブ３と、磁性流体８とを備えている。固定軸２の外周には外輪スリーブ３が配置されており、固定軸２の外周面２ａと外輪スリーブ３の内周面３ａとの間には磁性流体８が注入されている。
【００１８】
特に図２を参照して、固定軸２は円柱形状を有しており、固定軸２の外周面２ａには複数の磁極が着磁されている。図２においては、軸方向（図２中縦方向）に複数の磁極が並んでおり、磁極の各々は円周方向に沿って延びている。軸方向で隣り合う磁極同士は互いに異極となっている。なお、固定軸２の磁極分布は自由であり、図２の磁極分布の他、たとえば固定軸２の外周面２ａに軸方向および円周方向に複数の磁極が並ぶように磁極が形成されていてもよい。また、固定軸２の外周面２ａが着磁される代わりに固定軸２の外周面２ａに複数の磁石が埋め込まれてもよい。
【００１９】
固定軸２を着磁する方法を採用する場合、固定軸２をプラセオジム磁石などの機械加工性に優れた磁性体で形成することが好ましい。この場合には外輪スリーブ３の少なくとも電鋳部４は非磁性材料により形成される。非磁性材料としてはたとえばオーステナイト系ステンレス鋼や黄銅が用いられる。また、固定軸２の代わりに外輪スリーブ３の内周面３ａに複数の磁極が形成されてもよい。外輪スリーブ３を着磁する方法を採用する場合、固定軸２は非磁性材料により形成され、かつ外輪スリーブ３の少なくとも電鋳部４は磁性材料により形成される。
【００２０】
特に図３を参照して、外輪スリーブ３は中空部分のある円柱形状を有しており、ラジアル軸受隙間を隔てて固定軸２の外周に回転可能に配置されている。固定軸２の外周面２ａと外輪スリーブ３の内周面３ａとは互いに対向しており、ラジアル軸受面を構成している。外輪スリーブ３は電鋳部４およびモールド５を有している。電鋳部４およびモールド５はともに円筒形状を有している。電鋳部４の外周にモールド５が配置されており、電鋳部４およびモールド５は一体化している。電鋳部４の軸方向上端部および下端部の各々には径方向に延びるフランジ９が形成されている。これにより、フランジ９とモールド５との間で抜け止め、あるいは回り止めがなされるので、電鋳部４とモールド５との間でより高い固着力を得ることができる。特にフランジ９の外周面を非真円形状とすることで、より一層高い回り止め効果を得ることが可能となる。電鋳部４の厚みはたとえば５０μｍ〜１００μｍである。
【００２１】
外輪スリーブ３の内周面３ａには電鋳により形成された動圧発生手段Ａが設けられている。図３では動圧発生手段Ａとしてヘリングボーン溝が形成されている。すなわち、動圧発生手段Ａは、複数の凸部７と、凸部７によって区画された溝６とにより構成されている。凸部７の各々はＶ字形状を有しており、外輪スリーブ３の軸方向中央部において円周方向に沿って並んで形成されている。また、へリングボーン溝は、図４に示すようにＶ字の中心部分においてＶ字の中央部分が互いに連結した凸部７によって形成されていてもよい。
【００２２】
ここで、動圧発生手段Ａは電鋳により形成されているので、モールド５の表面粗さとは異なる表面粗さを有しており、また電鋳部４とモールド５との境界面において組織が不連続になっている。このため、電鋳部４とモールド５とが同一の材料よりなっていても電鋳部４とモールドとを見分けることができる。
【００２３】
特に図１を参照して、磁性流体８は、磁性粒子をコロイド状に分散させた粘性液体によって構成されている。また、たとえば脂肪酸、アルコール、脂肪族アミド、エステル、または硫化油脂などの材料またはこれらの材料の誘導体が０．１質量％〜３質量％の範囲で上記液体中にさらに添加されてもよい。これらの潤滑材料は金属表面への吸着性の高い極性物質であり、高い潤滑能力を有しているので、磁性流体８の潤滑性を向上することができる。
【００２４】
また、外輪スリーブ３の内周面３ａに設けられる動圧発生手段Ａとしては、図３および図４に示すヘリングボーン溝の他、たとえば図５〜図９に示すものが挙げられる。なお、図５〜図８において、（ａ）は固定軸および外輪スリーブの形状を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の固定軸および外輪スリーブを展開し、円周方向（図中Ｖで示す方向）の凹凸を模式的に示す図である。図９は外輪スリーブの内周面の形状を模式的に示す図である。
【００２５】
図５の動圧発生手段において、外輪スリーブ３の内周面３ａには円周方向に１２０°の間隔で３つの溝５０が形成されており、これらの溝５０によって外輪スリーブ３の内周面３ａは３つの領域に区切られている。１つの領域は内径が一定である内周面５１と、内周面５２と、溝５０とによって構成されており、内周面５１および内周面５２の境界部分Ｐ1にはステップが形成されている。図５の軸受はいわゆるステップ軸受である。
【００２６】
図６の動圧発生手段において、外輪スリーブ３の内周面３ａには円周方向に１２０°の間隔で３つの溝５０が形成されており、これらの溝５０によって外輪スリーブ３の内周面３ａは３つの領域に区切られている。１つの領域は内径が一定割合で変化する内周面５３と、内径が一定である内周面５２と、溝５０とによって構成されている。図６の軸受はいわゆるテーパ・フラット軸受である。
【００２７】
図７の動圧発生手段においては、外輪スリーブ３の内周面３ａには円周方向に１２０°の間隔で３つの溝５０が形成されており、これらの溝５０によって外輪スリーブ３の内周面３ａは３つの領域に区切られている。１つの領域は内径が一定割合で変化する内周面５４と、溝５０とによって構成されている。図７の軸受はいわゆるテーパ軸受である。
【００２８】
図８の動圧発生手段においては、外輪スリーブ３の内周面３ａには円周方向に１２０°の間隔で３つの溝５０が形成されており、これらの溝５０によって外輪スリーブ３の内周面３ａは３つの領域に区切られている。１つの領域は内径が一定割合で増加（減少）する内周面５５と、内径が一定割合で減少（増加）する内周面５６と、溝５０とによって構成されている。内周面５５と内周面５６との境界部分Ｐ2において外輪スリーブ３の内径が極小になっている。図８の軸受はいわゆるマルチローブ軸受である。
【００２９】
図９の動圧発生手段においては、外輪スリーブ３の内周面３ａが調和波長からなる波状面に形成されている。
【００３０】
続いて、図３の外輪スリーブの動力発生手段Ａの形成方法について、図１０〜図１３を用いて説明する。
【００３１】
始めに図１０（ａ）を参照して、マスター軸１１を準備する。マスター軸１１は、導電性の金属材料、たとえば焼入処理を施したステンレス鋼よりなっている。もちろん電鋳部４の成形性が良好であれば、ステンレス鋼以外の金属材料、たとえばニッケル合金やクロム合金などを使用することもできる。セラミックなどの非金属材料でも、導電処理を施すことにより（たとえば、表面に導電性の金属被膜を形成することにより）マスター軸として使用することが可能となる。なお、マスター軸１１の外周面１１ａには、電鋳部との間の摩擦力を減じるための表面処理、たとえばフッ素系の樹脂コーティングが施されていることが望ましい。
【００３２】
図３および図１０（ａ）を参照して、マスター軸１１の外周面１１ａのうち、電鋳部４の形成予定部となる領域には、外輪スリーブ３の動圧発生手段Ａの形状に対応した凹凸形状を有する型部Ｎが形成されている。この型部Ｎと動圧発生手段Ａの凹凸態様は正反対であり、動圧発生手段Ａの凸部７が、型部Ｎでは凹部１２となる。
【００３３】
型部Ｎは、たとえば切削加工やプレス加工などによる機械加工や、エッチングなどの表面処理加工などを用いて形成される。この型部Ｎも含めたマスター軸１１の外周面１１ａの精度は、動圧発生手段Ａの成形精度、ひいては磁性流体軸受１の軸受性能を直接左右するので、真円度、円筒度、表面粗さ等の機能上重要となる精度を予め高精度に仕上げておく必要がある。
【００３４】
次に図１０（ｂ）を参照して、マスター軸１１の外周面１１ａにおける型部Ｎ以外の部分（すなわち、マスター軸１１の上部および下部）にマスキング１３を施す。マスキング１３の被覆材としては、非導電性、および電解質溶液に対する耐食性を有する既存品が使用される。
【００３５】
次に図１０（ｃ）を参照して、マスター軸１１の型部Ｎに電鋳加工を施す。電鋳加工は、ＮｉやＣｕなどの金属イオンを含んだ電解質溶液にマスキング処理したマスター軸１１を浸漬し、電解質溶液に通電して目的の金属をマスター軸１１の表面に析出させることにより行なわれる。電解質溶液には、カーボンなどの摺動材、あるいはサッカリン等の応力緩和材を必要に応じて含有させてもよい。電着金属の種類は、動圧発生手段Ａに求められる硬度、疲れ強さ等の物理的性質や、化学的性質に応じて適宜選択される。また、外輪スリーブ３が着磁される場合には磁性材料が選択される。電鋳部４の厚みは、厚すぎるとマスター軸１１からの剥離性が低下し、薄すぎると電鋳部４の耐久性低下などにつながるので、求められる軸受性能や軸受サイズ、さらには用途などに応じて最適な厚みに設定される。
【００３６】
この電鋳加工により、マスター軸１１の外周面１１ａのマスキング１３を除く領域（型部Ｎ）に円筒状の電鋳部４が被着され、電鋳軸１４が得られる。このとき、電鋳部４の内周面には型部Ｎの凹凸形状が転写されており、この転写された部分が動圧発生手段Ａとなる。
【００３７】
次に図１１を参照して、必要に応じて電鋳部４にフランジ９が形成される。電鋳軸１４は、その軸方向が型締め方向（図１１中縦方向）に対して平行にされた状態で、上型１５および下型１６からなる金型内部に配置される。下型１６には、マスター軸１１の外径寸法に適合した位置決め穴１８が形成され、この位置決め穴１８に電鋳軸１４の下端を挿入して電鋳軸１４の位置決めがなされる。この位置決め状態では、電鋳部４の下端４ｂが下型１６の成形面１６ｂと係合しており、電鋳部４の上端４ａが下型１６のパーティングライン１６ａよりも上型１５側に突出している。位置決め穴１８の深さＬ１は、マスター軸１１の下端面１１ｂと電鋳部４の下端４ｂとの間の距離Ｌ２よりも大きい（Ｌ１＞Ｌ２）。したがって、型締め前の状態では、マスター軸１１の下端面１１ｂは位置決め穴１８の底から浮上した状態にある。この浮上量を調整することで、電鋳部４の上端４ａおよび下端４ｂに形成するフランジ９の塑性変形量を変更することができる。
【００３８】
なお、上型１５には、位置決め穴１８と同軸にガイド穴１９が形成されている。このガイド穴１９の深さＬ３は、図１２に示す型締め時において、マスター軸１１の上端面１１ｃがガイド穴１９の底に突き当たらない程度であれば足りる。なお、マスター軸１１の下端面１１ｂは、図１２に示す型締め時において位置決め穴１８の底に突き当たる。
【００３９】
次に図１２を参照して、上記金型において上型１５を下型１６に接近させて型締めすると、マスター軸１１の上端がガイド穴１９に挿入されてマスター軸１１の心出しが行なわれ、さらに上型１５の成形面１５ａに電鋳部４の上端４ａが当接する。さらなる上型１５の接近で電鋳軸１４の全体が下方に押し込まれる。その結果図１２に示すように、下型１６の成形面１６ｂと当接した電鋳部４の下端４ｂと、上型１５の成形面１５ａと当接した電鋳部４の上端４ａとがそれぞれ外径側に塑性変形し、電鋳部４の上端４ａおよび下端４ｂにフランジ９が形成される。金型構造を変更することにより、電鋳部４の軸方向一端にのみフランジを形成することも可能である。
【００４０】
次に、スプール２１、ランナー２２、およびゲート２３を介してキャビティ２４に樹脂材料を射出し、モールド５を形成する。樹脂材料は、機械的強度をはじめ、耐油性、耐熱性等に優れたものが好ましく、たとえばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、またはポリアミド（ＰＡ）樹脂などの高機能結晶性ポリマーを使用することができる。樹脂材料には、必要に応じて強化材（繊維状、粉末状などの形態は問わない）や潤滑剤等の各種充填材が配合される。
【００４１】
なお、射出する材料としては金属材料も使用可能である。たとえば、マグネシウム合金やアルミニウム合金などの低融点金属材料が使用可能である。この場合、樹脂材料を使用する場合に比べて、強度、耐熱性、または導電性をより向上させることができる。これらの他、金属粉とバインダーの混合物で射出成形した後、脱脂・焼結するいわゆるＭＩＭ成形を採用することもできる。
【００４２】
モールド５を形成後、成形型を開くと、図１３に示すように、マスター軸１１と電鋳部４からなる電鋳軸１４と、モールド５とが一体となった成形品が得られる。次に、電鋳部４およびモールド５（外輪スリーブ３）と、マスター軸１１とを分離する。一般的に電鋳部４が薄肉円筒状の場合、マスター軸１１と分離する前の電鋳部４には、マスター軸１１から剥がれる方向に変位するのを妨げる向きの応力（残留応力）が蓄積されている。この残留応力は、たとえば電鋳軸１４に衝撃を与えることにより解放され、この応力解放に伴って、電鋳部４の内周面３ａが拡径してマスター軸１１の表面から剥離する。その結果、電鋳部４の内周面３ａとマスター軸１１の外周面１１ａとの間に微小隙間が形成されるので、電鋳部４をマスター軸１１から分離することが可能となる。なお、電鋳部４の拡径量は、たとえば電鋳部４の肉厚を変えることによって制御することができる。
【００４３】
応力解放だけでは電鋳部４の内周面３ａで十分な拡径量を確保できない場合、電鋳部４とマスター軸１１とを加熱または冷却し、両者の間に熱膨張量差を生じさせることによって電鋳部４をマスター軸１１から分離してもよい。
【００４４】
ここで、マスター軸１１を上記のとおり金属材料やセラミック材料で形成しておけば、射出成形時の高温・高圧環境下においてもマスター軸１１の変形を回避することができる。したがって、射出成形時における型部Ｎの変形を回避することができるため、動圧発生手段Ａを高精度に形成することができる。また、電鋳部４と分離されたマスター軸１１は、外輪スリーブ３の製造に繰り返し使用することができ、かつ動圧発生手段Ａはマスター軸１１の型部Ｎに倣った形状となる。したがって、マスター軸１１の製造コストを抑制することができることに加え、個体間で精度のバラツキが少なく、かつ高精度な動圧発生手段Ａを有する外輪スリーブ３を安定して量産することができる。
【００４５】
なお、電鋳加工の特性上、電鋳部４の外表面は粗面に形成されるため、モールド５を形成する際にはモールド５を構成する材料が電鋳部４の外表面の微小な凹凸に入り込み、アンカー効果による強固な固着力が発揮される。さらに、電鋳部４は、フランジ９も含めた形で一体成形されることから、抜け止め、回り止めがなされる。したがって、外輪スリーブ３の耐衝撃性および強度を向上することができる。以上の工程により、図３の外輪スリーブの動力発生手段Ａが形成される。
【００４６】
本実施の形態における磁性流体軸受１は、円柱形状を有する固定軸２と、固定軸２の外周に配置され、固定軸２の外周面２ａに対向する内周面３ａを有する外輪スリーブ３と、固定軸２の外周面２ａと外輪スリーブ３の内周面３ａとの間に注入された磁性流体８とを備えている。固定軸２の外周面２ａには複数の磁極が形成されており、外輪スリーブ３の内周面３ａには電鋳により形成された動圧発生手段Ａが設けられている。
【００４７】
本実施の形態における磁性流体軸受１によれば、動圧発生手段Ａに対応する型部Ｎが外周面１１ａに形成されたマスター軸１１を準備し、このマスター軸１１の外周面１１ａに金属を電着させ、マスター軸１１と電鋳部４とを分離することにより、マスター軸１１の型部Ｎに対応した形状の動圧発生手段Ａが電鋳により形成される。電鋳により形成された動圧発生手段Ａには、マスター軸１１の型部Ｎが精度良く転写されるので、動圧発生手段Ａの位置や深さを容易に制御することができる。また、転写された面はマスター軸の表面精度に倣った面精度となるため、予めマスター軸１１の表面精度を高めておけば、動圧発生手段Ａを高精度に形成することができる。さらに、非回転時には固定軸２と外輪スリーブ３とが磁力によって支持され、回転時には磁力に加えて主に粘性ポンピング作用による流体潤滑原理によって固定軸２と外輪スリーブ３とが支持される。その結果、大きな軸受負荷容量、剛性、および高い回転精度が得られる。さらに、製造コストが抑制され大量生産が可能となる。
【００４８】
なお、本実施の形態における形成方法は一例であり、少なくとも動圧発生手段が硬化した電鋳により形成されれば、これ以外の形成方法が採用されてもよい。
【００４９】
（実施の形態２）
図１４は、本発明の実施の形態２における磁性流体軸受の構造を示す断面図である。図１４を参照して、本実施の形態の磁性流体軸受１ａにおいては、動圧発生手段Ａの形成位置および形成方法に関して、図１に示す実施の形態１の磁性流体軸受と異なっている。具体的には、動圧発生手段Ａが外輪スリーブ３の内周面３ａに設けられる代わりに固定軸２の外周面２ａに設けられている。この動圧発生手段Ａは硬化したインクよりなっており、へリングボーン溝である。
【００５０】
なお、これ以外の磁性流体軸受１ａの構造は、図１に示す実施の形態１の磁性流体軸受の構造と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００５１】
本実施の形態においては、動圧発生手段Ａがへリングボーン溝である場合について示したが、動圧発生手段Ａとしてはステップ軸受、テーパ・フラット軸受、テーパ軸受、またはマルチローブ軸受などが形成されてもよい。また、動圧発生手段Ａは外輪スリーブ３の内周面３ａに設けられていてもよく、固定軸２の外周面２ａおよび外輪スリーブ３の内周面３ａの少なくともいずれか一方に設けられていればよい。
【００５２】
続いて、図１４の固定軸の動力発生手段の形成方法について説明する。
図１５は、本発明の実施の形態２における動圧発生手段の形成装置の構成を模式的に示す図である。図１５を参照して、本実施の形態における動圧発生手段の形成装置はインクジェット方式の形成装置であり、インクジェット印刷機４０と、保持部３３と、回転駆動部３４と、転がり軸受３５と、光源３８とを備えている。動圧発生手段を形成する前の固定軸２が２つの保持部３３によって保持されている。固定軸２は両端部を保持部３３によって軸方向に押し付けられて保持されている。保持部３３の各々は転がり軸受３５によって回転可能に保持されており、一方の保持部３３はたとえばモータなどよりなる回転駆動部３４に連結されている。回転駆動部３４からの動力により固定軸２は保持部３３とともに回転する。光源３８は固定軸２の外周に配置されている。
【００５３】
インクジェット印刷機４０は、ノズルヘッド３１の先端に多数配列されたノズル３２からインクを噴出させて印刷を行なう装置である。インクジェット印刷機４０は、ノズルヘッド３１と、ノズル３２と、ノズルヘッド駆動部３６と、インク供給管３７と、インクタンク３９とを有している。ノズルヘッド３１の先端には多数のノズル３２が配列されている。ノズルヘッド３１は固定軸２の外周に配置されており、好ましくは固定軸２を挟んだ対向位置に配置される。ノズルヘッド３１にはノズルヘッド駆動部３６が取り付けられている。インクタンク３９はノズルヘッド３１から離れた位置に配置されており、インクタンク３９とノズルヘッド３１との間がインク供給管３７によって接続されている。
【００５４】
本実施の形態では、光源３８として紫外線照射ランプが使用される。これに対応して、インクジェット印刷機４０で使用されるインクは紫外線硬化インクが使用される。紫外線硬化インクは、紫外線の照射で重合反応を起こして定着するもので、ノズル３２から吐出可能であれば、液状の高分子材料および溶媒を含む液状の高分子材料の何れもが使用可能である。溶媒は紫外線硬化インクを溶かす性質を有するものであれば、何れの有機溶剤を用いても構わない。
【００５５】
紫外線硬化インクのベース樹脂を構成する紫外線硬化樹脂としては、たとえばラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマー、カチオン重合系モノマーの他、イミドアクリレート、あるいは環状ポリエン化合物やポリチオール化合物に代表されるエン・チオール化合物が挙げられるが、この中でもラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマー、カチオン重合系モノマーを好ましく使用することができる。ラジカル重合性モノマーとしては、たとえば単官能、２官能あるいは多官能のアクリレート系モノマーや、メタクリレート系モノマーが使用でき、ラジカル重合性モノマーとしては、たとえばウレタンアクリレートや、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、あるいは不飽和ポリエステルなどが使用できる。また、カチオン重合系モノマーとしては、たとえばビスフェノールＡ系エポキシ樹脂や、フェノールノボラックエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂の他、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル｝ベンゼン、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン、ジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル、３−エチル−３−（２−エチルへキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−｛［３−（トリエトキシシリル）プロポキシ］メチル｝オキセタン等のオキセタン樹脂が使用できる。これら紫外線硬化樹脂は、単体で使用する他、２種類以上を混合したものをベース樹脂として使用することもできる。
【００５６】
これらベース樹脂には、紫外線照射により重合反応を起こさせるためのラジカル系光重合開始剤や、カチオン系光重合開始剤等の光重合開始剤を使用することができる。ラジカル系光重合開始剤としては、たとえばベンゾフェノンや、オルソベンゾイン安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４‘−メチルジフェニルサルファイド、ベンゾフェノンのアンモニウム塩、イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、チオキサントンのアンモニウム塩に代表される水素引抜型の光重合系開始剤が使用でき、あるいはベンゾイン誘導体や、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィンオキサイド、モノアシルホスフィンオキサイド、ビスアシルホスフィンオキサイド、アクリルフェニルグリオキシレート、ジエトキシアセトフェノン、チタノセン化合物に代表される分子内開裂型の光重合開始剤が使用できる。また、カチオン系光重合開始剤としては、たとえばトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートや、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロフォスフェート、ＳＰ−１７０やＳＰ−１５０（共に旭電化（株）製）、ＦＣ−５０８やＦＣ−５１２（共に３Ｍカンパニー社製）、ＵＶＥ−１０１４（ゼネラルエレクトリックカンパニー社製）に例示されるポリアリールスルホニウム塩、Ｕｖａｃｕｒｅ１５９０やＵｖａｃｕｒｅ１５９１（共にダイセル・ユーシービー社製）に例示されるトリアリルスルフォニュムヘキサフルオロフォスフェード塩の混合物、Ｉｒｇ−２６１（チバ・ガイギー社製）に例示されるメタロセン化合物、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートやＰ−ノニルフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、４，４‘−ジエトキシフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等のポリアリールヨードニウム塩が使用できる。これら光重合開始剤は、１種類であるいは２種類以上を組み合わせて使用することもできる。
【００５７】
ノズルヘッド駆動部３６によってノズルヘッド３１が駆動されると、インクタンク３９に溜められたインクはインク供給管３７を介してノズルヘッド３１に供給される。そして固定軸２を回転させた状態で、ノズル３２からインクが微小液滴Ｌとして間欠的に噴出され、固定軸２の外周面２ａへ塗布される。この際、各ノズル３２では、予め定められたタイミングでインクの供給・停止が適宜切り換えられる。インクの塗布は固定軸２の円周方向に徐々に進行していく。印刷された部分が円周方向にある程度進行すると（図１５においては半回転すると）、印刷された部分が光源３８の対向領域に達し、紫外線の照射を受けてインクが硬化する。このインクの硬化も固定軸２の円周方向に徐々に進行していく。最初に印刷された部分が１回転してノズルヘッド３１の対向領域に達したところで、ノズルヘッド３１からのインクの吐出を止める。その後、さらに固定軸２を回転させて残りのインクが塗布された領域に光源３８から紫外線を照射し、インクを全て硬化させる。その後、回転駆動部３４を停止させて固定軸２を保持部３３から取り外す。その結果、固定軸２の外周面２ａに動圧発生手段Ａが形成される。
【００５８】
上記方法により形成された動圧発生手段Ａとしては、図１６（ａ）に示すように、インクの集合体で凸状に被覆された領域（被覆部）Ｒ１で凸部７が形成され、インクで被覆されていない領域（非被覆部）Ｒ２で溝６が形成されていてもよい。また、図１６（ｂ）に示すように、インクの集合体で相対的に厚く被覆された領域（被覆部）Ｒ１で凸部７が形成され、インクの集合体で相対的に薄く被覆された領域（被覆部）Ｒ２で溝６が形成されていてもよい。さらにインクの厚さを徐々に大きくすることによって斜面が形成されていてもよい。以上の工程により、図１４の固定軸の動力発生手段が形成される。
【００５９】
なお、ノズル３２からのインクの吐出形式は特に問わず、ピエゾ形式、サーマルインクジェット方式、エアジェット方式などの種々の吐出形式を選択することができ、ノズルヘッド駆動部３６には各吐出形式に応じた構成を採用することができる。また、インクジェット印刷機４０の印刷方式は、連続（コンティニュアス）式、オンデマンド式の何れでもよい。
【００６０】
また、インクの定着方式は上述のインクジェット方式のみならず、たとえば電気泳動を利用してインク滴を吐出する方式、インク液面からインク滴を飛ばすいわゆるノズルレスタイプのインク吐出方式、あるいはマイクロピペットを介してインクを液滴の状態ではなく連続的に素材の表面に吐出する方式、あるいは素材表面までの距離を短縮し、インクを吐出と同時に定着面に接触させる方式などを使用することもできる。ノズルヘッド駆動部３６には各吐出形式に応じた構成を採用することができる。
【００６１】
本実施の形態における磁性流体軸受１ａは、円柱形状を有する固定軸２と、固定軸２の外周に配置され、固定軸２の外周面２ａに対向する内周面３ａを有する外輪スリーブ３と、固定軸２の外周面２ａと外輪スリーブ３の内周面３ａとの間に注入された磁性流体８とを備えている。固定軸２の外周面２ａまたは外輪スリーブ３の内周面３ａには複数の磁極が形成されており、固定軸２の外周面２ａおよび外輪スリーブ３の内周面３ａの少なくともいずれか一方には硬化したインクよりなる動圧発生手段Ａが設けられている。
【００６２】
本実施の形態における磁性流体軸受１ａによれば、インクをノズル３２から供給し、これを固定軸２の外周面２ａに着弾または滴下させることにより、ノズル３２と固定軸２とを非接触の状態で印刷することが可能となる。したがって、高精度の印刷が可能となる。また、固定軸２の外周面２ａに着弾または滴下させたインクの微小液滴Ｌの集合体により任意の形状や厚みを有するパターンを印刷することができる。また、かかるパターンを予めプログラミングし、そのプログラムに沿ってノズルの位置およびインクの供給・停止を制御することにより高精度のパターン成形が可能となる。よって、硬化したインクにより高精度の動圧発生手段Ａを形成することができる。さらに、非回転時には固定軸２と外輪スリーブ３とが磁力によって支持され、回転時には磁力に加えて主に粘性ポンピング作用による流体潤滑原理によって固定軸２と外輪スリーブ３とが支持される。その結果、大きな軸受負荷容量、剛性、および回転精度が得られる。さらに、製造コストが抑制され大量生産が可能となる。
【００６３】
なお、本実施の形態における形成方法は一例であり、少なくとも動圧発生手段がインクにより形成されれば、これ以外の形成方法が採用されてもよい。また、本実施の形態においては、硬化したインクよりなる動圧発生手段Ａが固定軸２の外周面２ａに設けられている場合について示したが、動圧発生手段Ａは固定軸２の外周面２ａおよび外輪スリーブ３の内周面３ａの少なくともいずれか一方に設けられていればよい。
【００６４】
なお、実施の形態１および２の磁性流体軸受は、たとえばＨＤＤ装置におけるスイングアーム装置の支点軸受としての使用に適している。
【００６５】
図１７は、本発明の磁性流体軸受をＨＤＤ装置におけるスイングアーム装置の支点軸受として使用した場合を説明する断面図である。図１７を参照して、スイングアーム装置４１は、スイングアーム４２と、磁性流体軸受１とを備えている。磁性流体軸受１の固定軸２には中空部分が形成されており、この中空部分および基台４３にネジ４７を螺合させることによって、基台４３に固定軸２が固定されている。磁性流体軸受１の外輪スリーブ３にはスイングアーム４２が取り付けられている。これにより、スイングアーム４２はネジ４７を支点として揺動可能となっている。スイングアーム４２の図中左端には、磁気ディスク４５に情報を記録するための磁気ヘッド４４が設けられており、磁気ヘッド４４は磁気ディスク４５の情報記録面に対向している。スイングアーム４２の図中右端にはヘッド位置決め機構４６のロータ４６ａが設けられている。基台４３にはロータ４６ａに対向するようにヘッド位置決め機構４６のステータ４６ｂが設けられている。ロータ４６ａはコイルにより構成されており、ステータ４６ｂは永久磁石により構成されている。スイングアーム装置４１においては、ロータ４６ａに流す電流によってロータ４６ａおよびステータ４６ｂの間に磁力を発生させ、この磁力を動力としてスイングアーム４２を揺動させ、磁気ヘッドを所望の位置へ移動させる。
【００６６】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものと意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、コンピュータのハードディスクのスイングアームの支持に用いられる磁性流体軸受として特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１における磁性流体軸受の構造を示す断面図である。
【図２】固定軸の磁極分布の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における外輪スリーブの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における外輪スリーブの内周面に他のヘリングボーン溝が形成されている場合の外輪スリーブの形状を示す断面図である。
【図５】ラジアル軸受面にステップ軸受が形成されている場合の、固定軸および外輪スリーブの形状を模式的に示す図である。（ａ）は固定軸および外輪スリーブの形状を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の固定軸および外輪スリーブを展開し、円周方向（図中Ｖで示す方向）の凹凸を模式的に示す図である。
【図６】ラジアル軸受面にテーパ・フラット軸受が形成されている場合の、固定軸および外輪スリーブの形状を模式的に示す図である。（ａ）は固定軸および外輪スリーブの形状を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の固定軸および外輪スリーブを展開し、円周方向（図中Ｖで示す方向）の凹凸を模式的に示す図である。
【図７】ラジアル軸受面にテーパ軸受が形成されている場合の、固定軸および外輪スリーブの形状を模式的に示す図である。（ａ）は固定軸および外輪スリーブの形状を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の固定軸および外輪スリーブを展開し、円周方向（図中Ｖで示す方向）の凹凸を模式的に示す図である。
【図８】ラジアル軸受面にマルチローブ軸受が形成されている場合の、固定軸および外輪スリーブの形状を模式的に示す図である。（ａ）は固定軸および外輪スリーブの形状を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の固定軸および外輪スリーブを展開し、円周方向（図中Ｖで示す方向）の凹凸を模式的に示す図である。
【図９】外輪スリーブの内周面が調和波長からなる波状面に形成されている場合の外輪スリーブの内周面の形状を模式的に示す図である。
【図１０】（ａ）は、マスター軸の構成を示す斜視図である。（ｂ）はマスキングを施した直後のマスター軸の構成を示す斜視図である。（ｃ）は電鋳加工を施した直後のマスター軸の構成を示す斜視図である。
【図１１】電鋳部にフランジを形成する際の第１状態を示す図である。
【図１２】電鋳部にフランジを形成する際の第２状態を示す図である。
【図１３】モールドを形成した直後の電鋳軸の構成を模式的に示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２における磁性流体軸受の構造を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２における動圧発生手段の形成装置の構成を模式的に示す図である。
【図１６】（ａ）本発明の実施の形態２における動圧発生手段の一例を模式的に示す断面図である。（ｂ）本発明の実施の形態２における動圧発生手段の他の例を模式的に示す断面図である。
【図１７】本発明の磁性流体軸受をＨＤＤ装置におけるスイングアーム装置の支点軸受として使用した場合を説明する断面図である。
【図１８】特許文献１に開示されたＨＤＤ装置におけるスイングアーム装置を示す断面図である。
【図１９】特許文献２に開示された磁性流体軸受を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１，１ａ，１０１  磁性流体軸受、２  固定軸、２ａ  固定軸外周面、３  外輪スリーブ、３ａ  外輪スリーブ内周面、４  電鋳部、４ａ  電鋳部上端、４ｂ  電鋳部下端、５  モールド、６，５０  溝、７  凸部、８，２０８  磁性流体、９  フランジ、１１  マスター軸、１１ａ  マスター軸外周面、１１ｂ  マスター軸下端面、１１ｃ  マスター軸上端面、１２  凹部、１３  マスキング、１４  電鋳軸、１５  上型、１５ａ，１６ｂ  成形面、１６  下型、１６ａ  パーティングライン、１８  位置決め穴、１９  ガイド穴、２１  スプール、２２  ランナー、２３  ゲート、２４  キャビティ、３１  ノズルヘッド、３２  ノズル、３３  保持部、３４  回転駆動部、３５  転がり軸受、３６  ノズルヘッド駆動部、３７  インク供給管、３８  光源、３９  インクタンク、４０  インクジェット印刷機、４１  スイングアーム装置、４２，１２２  スイングアーム、４３，１２３  基台、４４，１２４  磁気ヘッド、４５  磁気ディスク、４６，１２６  ヘッド位置決め機構、４６ａ  ロータ、４６ｂ  ステータ、４７，１２７  ネジ、５１〜５６  内周面、１０２  軸受外輪、１０３  回転支軸、１０４  磁極、１０５ａ，１０５ｂ  フランジ部、２０１  軸、２０２  軸受本体、２０３  鍔部、２０５，２０６  動圧発生手段。
【図１】
2007247796.tif 000003
【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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