(57)【要約】【課題】磁性流体の蒸発による機能低下を抑止することのできる軸受ユニットを提供する。【解決手段】軸受ユニット１は、固定軸２と外輪スリーブ４と磁性流体とを備えている。固定軸２は、軸側ラジアル表面と軸側スラスト表面とを有している。外輪スリーブ４は、固定軸２の外周において固定軸２に対して回転可能に配置されており、かつ軸側ラジアル表面とともにラジアル軸受面を構成する外輪側ラジアル表面と、軸側スラスト表面とともにスラスト軸受面を構成する外輪側スラスト表面とを有しており、かつ多孔質材料よりなっている。磁性流体は、ラジアル軸受面の間およびスラスト軸受面の間に注入されている。ラジアル軸受面およびスラスト軸受面のうち少なくとも一方の軸受面において、軸受面を構成する２つの表面のうち一方の表面に複数の磁極が形成されている。かつラジアル軸受面およびスラスト軸受面には動圧発生手段が設けられている。【選択図】図１
2007239945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸側ラジアル表面と軸側スラスト表面とを有する軸と、
前記軸の外周において前記軸に対して回転可能に配置され、かつ前記軸側ラジアル表面とともにラジアル軸受面を構成する外輪側ラジアル表面と、前記軸側スラスト表面とともにスラスト軸受面を構成する外輪側スラスト表面とを有し、かつ多孔質材料よりなる外輪と、
前記ラジアル軸受面の間および前記スラスト軸受面の間に注入された磁性流体とを備え、
前記ラジアル軸受面および前記スラスト軸受面のうち少なくとも一方の軸受面において、軸受面を構成する２つの表面のうち一方の表面に複数の磁極が形成されており、
かつ前記ラジアル軸受面および前記スラスト軸受面のうち少なくとも一方には動圧発生手段が設けられていることを特徴とする、軸受ユニット。
【請求項２】
前記外輪は銅鉄系焼結金属よりなっていることを特徴とする、請求項１に記載の軸受ユニット。
【請求項３】
前記外輪は樹脂よりなっていることを特徴とする、請求項１に記載の軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軸受ユニットに関し、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軸受ユニットに関する。
【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ている。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、実公平６−８８１８号公報（特許文献２）に開示されている。
【０００３】
図２３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２３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２３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２４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２４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、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、また、軸受本体２０２の回転時には流体潤滑原理によって軸２０１と軸受本体２０２との間の摩擦が一層低減される。
【特許文献１】特開２００４−２１８７９２号公報
【特許文献２】実公平６−８８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の磁性流体軸受においては、磁性流体の溶媒が経時的に蒸発するという問題があった。磁性流体の溶媒が蒸発すると磁性流体のゲル化が促進されて流動性が低下し、磁性流体軸受の機能が大きく低下する。磁性流体の蒸発量は特に温度依存性が大きいので、軸受の回転により発生するせん断発熱や、高温化での軸受の使用によって、磁性流体の蒸発が促進される。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、磁性流体の蒸発による軸受の機能低下を抑止することのできる軸受ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の軸受ユニットは、軸と外輪と磁性流体とを備えている。軸は、軸側ラジアル表面と軸側スラスト表面とを有している。外輪は、軸の外周において軸に対して回転可能に配置されており、かつ軸側ラジアル表面とともにラジアル軸受面を構成する外輪側ラジアル表面と、軸側スラスト表面とともにスラスト軸受面を構成する外輪側スラスト表面とを有しており、かつ多孔質材料よりなっている。磁性流体は、ラジアル軸受面の間およびスラスト軸受面の間に注入されている。ラジアル軸受面およびスラスト軸受面のうち少なくとも一方の軸受面において、軸受面を構成する２つの表面のうち一方の表面に複数の磁極が形成されている。かつラジアル軸受面およびスラスト軸受面のうち少なくとも一方には動圧発生手段が設けられている。
【００１１】
本発明の軸受ユニットによれば、外輪が多孔質材料よりなっており、製造時に外輪内部に磁性流体を予め含油させておくことができる。このため、経時的に軸と外輪との間から磁性流体が蒸発しても、外輪内部から孔を通じて磁性流体が滲み出て、蒸発した磁性流体が補われる。その結果、磁性流体のゲル化が抑制され、磁性流体の蒸発による軸受の機能低下を抑止することができる。また、ラジアル軸受面およびスラスト軸受面のうち少なくとも一方の軸受面において、軸受面を構成する２つの表面のうち一方の表面に複数の磁極が形成されているので、複数の磁極が形成された軸受面においては磁力によって磁性流体を支持することができ、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。加えて、ラジアル軸受面およびスラスト軸受面のうち少なくとも一方には動圧発生手段が設けられているので、動圧発生手段が設けられた軸受面に積極的に動圧を発生することができ、その軸受面の負荷容量を増加することができる。
【００１２】
本発明の軸受ユニットにおいて好ましくは、外輪は銅鉄系焼結金属よりなっている。または樹脂よりなっている。銅鉄系焼結金属および樹脂は、容易に多孔質とすることができるため、外輪の材料として適している。
【００１３】
なお、銅鉄系焼結金属とは、鉄および銅を含む金属の焼結体であって、銅の含有率が約２０〜６０質量％である金属の焼結体を意味している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の軸受ユニットによれば、磁性流体の蒸発による軸受の機能低下を抑止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態における軸受ユニットの構造を示す断面図である。図２（ａ）は図１のＡ部拡大図であり、図２（ｂ）は図１のＢ部拡大図である。図１および図２を参照して、本実施の形態の軸受ユニット１は固定軸２と、外輪スリーブ４と、磁性流体７とを備えている。
【００１６】
固定軸２は中空部分８のある円筒形状を有しており、中空部分８の壁面にはたとえばネジ溝が形成されている。固定軸２の外周面２ａは軸方向に平行に延びており、固定軸２の外周面２ａ（軸側ラジアル表面）には複数の磁極が着磁されている。固定軸２は円盤状の２つのスラスト板５および６を有している。スラスト板５は固定軸２の下部に固定されており、スラスト板６は固定軸２の上部に固定されている。スラスト板５および６は、たとえば接着剤によって固定軸２に固定されており、固定軸２と一体化されている。スラスト板５および６は固定軸２の外径方向（図１中横方向）に延在している。
【００１７】
外輪スリーブ４は中空部分のある円筒形状を有しており、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。特に図２（ａ）に示すように、固定軸２の外周面２ａと外輪スリーブ４の内周面４ｂ（外輪側ラジアル表面）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。スラスト板６の下面６ａ（軸側スラスト表面）と外輪スリーブ４の上面４ａ（外輪側スラスト表面）とは互いに対向しており、スラスト軸受面を構成している。また、特に図２（ｂ）に示すように、スラスト板５の上面５ａ（軸側スラスト表面）と外輪スリーブ４の下面４ｃ（外輪側スラスト表面）とは互いに対向しており、スラスト軸受面を構成している。
【００１８】
磁性流体７は固定軸２と外輪スリーブ４との間に注入されている。すなわち、固定軸２の外周面２ａと外輪スリーブ４の内周面４ｂとの隙間、スラスト板６の下面６ａと外輪スリーブ４の上面４ａとの隙間、スラスト板５の上面５ａと外輪スリーブ４の下面４ｃとの隙間に注入されている。磁性流体７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７の潤滑性を向上することができる。
【００１９】
軸受ユニット１において、外輪スリーブ４は多孔質材料よりなっており、たとえば銅鉄系焼結金属や、多孔質の樹脂などよりなっている。外輪スリーブ４を銅鉄系焼結金属により形成する場合、以下の製造方法を採用することもできる。すなわち、オーステナイト系ステンレス鋼や高マンガン非磁性鋼などの非磁性鋼の粉末を混合し、この混合粉末を加圧成形して成形体とする。その後、成形体を焼結して多孔質の銅鉄系焼結合金を得る。銅鉄系焼結金属の粉末は塑性流動性および耐磨耗性に優れた性質を有している。
【００２０】
また、外輪スリーブ４を多孔質の樹脂により形成する場合、以下の製造方法を採用することもできる。すなわち、気孔形成材を樹脂に配合し、この樹脂を成形して成形体とする。そして、気孔形成材を溶解する溶媒であって、かつ樹脂を溶解しない溶媒を用いて、成形体から気孔形成材を抽出し、多孔質の樹脂を得る。
【００２１】
上記樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマーまたはゴムなどの樹脂粉末やペレットなどを使用することができる。樹脂の具体例としては、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、ポリアミド９Ｔ樹脂、エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、超高分子量ポリエチレンなどが挙げられる。エラストマーまたはゴムとしては、アクリロニトリルブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどの加硫ゴム類や、ポリウレタンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリブタジエン系エラストマー、軟質ナイロン系エラストマーなどの熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。
【００２２】
上記気孔形成材としては、弱アルカリ塩を使用することができ、弱アルカリ塩としては有機アルカリ金属塩、有機アルカリ土類金属塩、無機アルカリ金属塩、無機アルカリ土類金属塩などが挙げられる。安息香酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、セバシン酸ナトリウム、コハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウムが特に好ましい。上記気孔形成材の平均粒径は１〜５００μｍであることが好ましく、上記気孔形成材は樹脂粉末を含めた全量に対して好ましくは３０〜９０体積％、より好ましくは４０〜９０体積％で添加される。
【００２３】
上記溶媒としては、水、および水と相溶し得る溶媒としてアルコール系、エステル系、ケトン系溶媒などを用いることができる。
【００２４】
また、軸受ユニット１においては、ラジアル軸受面およびスラスト軸受面において、軸受面を構成する２つの表面のうち一方の表面に複数の磁極が形成されている。次にこれについて説明する。
【００２５】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面における固定軸の磁極分布を示す図であり、図４は、固定軸の展開図における固定軸の磁極分布を示す図である。図３および図４を参照して、固定軸２の外周面２ａには、円周方向（図４中横方向）に複数の磁極が並ぶように着磁されている。円周方向で隣り合う磁極同士は互いに異極となっている。
【００２６】
なお、固定軸２の磁極分布は自由であり、図３および図４に示す磁極分布の他、たとえば図５または図６に示すような磁極分布であってもよい。図５を参照して、固定軸２の外周面２ａは軸方向に複数の磁極が並ぶように磁極が形成されている。軸方向で隣り合う磁極同士は互いに異極となっており、複数の磁極の各々は円周方向に延びている。図６を参照して、固定軸２の外周面２ａは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る。軸方向および円周方向の各々で隣り合う磁極同士は互いに異極となっている。この場合、外輪スリーブ４は非磁性材料よりなっており、外輪スリーブ４の内周面４ｂには磁極が形成されていない。
【００２７】
なお、固定軸２の外周面２ａが図４〜図６に示すような磁極分布である場合に代わって、外輪スリーブ４の内周面４ｂが図４〜図６に示すような磁極分布であってもよい。この場合、固定軸２は非磁性材料よりなっており、固定軸２の外周面２ａには磁極が形成されない。つまり、ラジアル軸受面を構成する固定軸２の外周面２ａおよび外輪スリーブ４の内周面４ｂのうち一方の表面のみに複数の磁極が形成されており、他方の材料は非磁性体よりなっている。
【００２８】
図７（ａ）は、図１のＣ部におけるスラスト板の磁極分布を示す図であり、（ｂ）は図１のＤ部におけるスラスト板の磁極分布を示す図である。図７（ａ）を参照して、スラスト板６の下面６ａには、径方向（図１中横方向）に複数の磁極が並ぶように磁石が埋め込まれている。径方向で隣り合う磁極同士は互いに異極となっている。同様に図７（ｂ）を参照して、スラスト板５の上面５ａは、径方向（図１中横方向）に複数の磁極が並ぶように磁石が埋め込まれている。径方向で隣り合う磁極同士は互いに異極となっている。この場合、外輪スリーブ４の上面４ａおよび下面４ｃには磁極が形成されない。
【００２９】
なお、スラスト板５および６が図７に示すような磁極分布である場合に代わって、外輪スリーブ４の上面４ａおよび下面４ｃが図８に示すような磁極分布であってもよい。図８（ａ）を参照して、外輪スリーブ４の上面４ａには、径方向（図１中横方向）に複数の磁極が並ぶように磁石が埋め込まれている。径方向で隣り合う磁極同士は互いに異極となっている。同様に図８（ｂ）を参照して、外輪スリーブ４の下面４ｃには、径方向（図１中横方向）に複数の磁極が並ぶように磁石が埋め込まれている。径方向で隣り合う磁極同士は互いに異極となっている。この場合、スラスト板５および６には磁極が形成されない。つまり、スラスト軸受面を構成するスラスト板６の下面６ａとスラスト板５の上面５ａ、および外輪スリーブ４の上面４ａと下面４ｃのうち一方の表面のみに複数の磁極が形成されている。
【００３０】
軸受面に複数の磁極を形成する方法としては、図４〜図６のように軸受面を着磁する方法が採用されてもよく、また図７および図８のように軸受面に磁石を埋め込む方法が採用されてもよい。軸受面を着磁する方法を採用する場合、着磁する部材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。
【００３１】
また、軸受ユニット１においては、ラジアル軸受面に動圧発生手段が設けられている。ラジアル軸受面に設けられる動圧発生手段としては、たとえば図９〜図１５に示すものが挙げられる。なお、図９〜図１２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１３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斜視図であり、（ｂ）は溝の形状を示す拡大図である。図１４は固定軸および外輪スリーブの形状を模式的に示す斜視図であり、図１５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。
【００３２】
図９の動圧発生手段において、外輪スリーブ４の内周面４ｂ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４の内周面４ｂ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９の軸受はいわゆるステップ軸受である。
【００３３】
図１０の動圧発生手段において、外輪スリーブ４の内周面４ｂ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４の内周面４ｂ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１０の軸受はいわゆるテーパ・フラット軸受である。
【００３４】
図１１の動圧発生手段においては、外輪スリーブ４の内周面４ｂ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４の内周面４ｂ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１１の軸受はいわゆるテーパ軸受である。
【００３５】
図１２の動圧発生手段においては、外輪スリーブ４の内周面４ｂ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４の内周面４ｂ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４の内径が極小になっている。図１２の軸受はいわゆるマルチローブ軸受である。
【００３６】
なお、図９〜図１２の動圧発生手段は外輪スリーブ４の内周面４ｂに設けられているが、固定軸２の外周面２ａに設けられてもよく、外輪スリーブ４の内周面４ｂおよび固定軸２の外周面２ａの両面に設けられてもよい。
【００３７】
図１３の動圧発生手段においては、Ｖ字形状を有する複数の溝５７が固定軸２の外周面２ａに形成されている。図１３の動圧発生手段はいわゆるヘリングボーン溝である。ヘリングボーン溝は、動圧軸受として潤滑油中の負圧発生防止能力が高く、軸受剛性や負荷容量、動的安定性に優れているので、動圧発生手段として特に適している。また、へリングボーン溝は、図１４に示すようにＶ字の中心部分において溝５７が分離していてもよい。なお図１３および図１４の動圧発生手段は固定軸２の外周面２ａに設けられているが、外輪スリーブ４の内周面４ｂに設けられてもよく、外輪スリーブ４の内周面４ｂおよび固定軸２の外周面２ａの両面に設けられてもよい。
【００３８】
図１５の動圧発生手段においては、外輪スリーブ４の内周面４ｂが調和波長からなる波状面に形成されている。
【００３９】
さらに、軸受ユニット１においては、スラスト軸受面に動圧発生手段が設けられている。ラジアル軸受面に設けられる動圧発生手段としては、たとえば図１６〜図２１に示すものが挙げられる。なお、図１６〜図１８において、（ａ）はスラスト板の表面の凹凸を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面図である。図１９において、（ａ）はスラスト板の表面の凹凸を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は溝の形状を示す拡大図である。図２０および図２１はスラスト板の表面の凹凸を模式的に示す平面図である。また、図１６〜図２１においてはスラスト板５の上面５ａの凹凸について示しているが、スラスト板６の下面６ａにも同様の凹凸が設けられてもよい。
【００４０】
図１６の動圧発生手段においては、スラスト板５の上面５ａには円周方向に６０°の間隔で６つの溝６３が形成されており、これらの溝６３によってスラスト板５の上面５ａは６つの領域に区切られている。１つの領域は軸受すきまが最小でありかつ一定である軸受面６１と、軸受すきまが軸受面６１よりも大きくかつ一定である軸受面６２と、溝６３とによって構成されている。軸受面６２は径方向中央部において溝６３から軸受面６１の方へ延びている。図１６の軸受はいわゆるステップ・ポケット軸受である。
【００４１】
図１７の動圧発生手段においては、スラスト板５の上面５ａには円周方向に６０°の間隔で６つの溝６３が形成されており、これらの溝６３によってスラスト板５の上面５ａは６つの領域に区切られている。１つの領域は軸受すきまが最小でありかつ一定である軸受面６１と、軸受すきまが一定割合で変化する軸受面６４と、溝６３によって構成されている。軸受面６４は径方向中央部において溝６３から軸受面６１の方へ延びている。図１７の軸受はいわゆるテーパ・ポケット軸受である。
【００４２】
図１８の動圧発生手段においては、スラスト板５の上面５ａには円周方向に６０°の間隔で６つの溝６３が形成されており、これらの溝６３によってスラスト板５の上面５ａは６つの領域に区切られている。１つの領域は軸受すきまが最小でありかつ一定である軸受面６１と、軸受すきまが一定割合で変化する軸受面６６と、溝６３によって構成されている。軸受面６６は径方向全体にわたって形成されており、溝６３から軸受面６１の方へ延びている。図１８の軸受はいわゆるテーパ・フラット軸受である。
【００４３】
図１９の動圧発生手段においては、Ｖ字形状を有する複数の溝６５がスラスト板５の上面５ａの円周方向に沿って形成されている。図１９の動圧発生手段はいわゆるヘリングボーン溝である。ヘリングボーン溝は、動圧軸受として潤滑油中の負圧発生防止能力が高く、軸受剛性や負荷容量、動的安定性に優れているので、動圧発生手段として特に適している。また、へリングボーン溝は、図２０に示すようにＶ字の溝の中心部分において溝６５が分離していてもよい。さらに、動圧発生手段としては、たとえば図２１に示すように、スパイラル形状の複数の溝６５（スパイラル溝）がスラスト板５の上面５ａの円周方向に沿って形成されていてもよい。
【００４４】
なお、図１６〜図２１の動圧発生手段はスラスト板５および６の表面（上面５ａおよび下面６ａ）に設けられているが、外輪スリーブ４の上面４ａおよび下面４ｃに設けられてもよく、スラスト軸受面を構成する両面に設けられてもよい。
【００４５】
このような動圧発生手段を外輪スリーブ４に形成する際、外輪スリーブ４が鉄銅系焼結金属よりなる場合にはプレス加工を用いることが好ましい。プレス加工は製造上動圧溝を低コストで設けることができるという利点を有している。また、外輪スリーブ４が多孔質の樹脂よりなる場合には射出成形を用いることが好ましい。射出成形の場合、外輪スリーブ４にはゲート跡やウェルドラインなどが残り得る。これらの材料と加工法との組合せにより、機械加工やエッチング処理を用いる場合に比べて動圧発生手段（特にヘリングボーン溝およびスパイラル溝）を容易に形成することができ、製造コストを抑制して大量生産が可能となる。
【００４６】
本実施の形態における軸受ユニット１によれば、外輪スリーブ４が多孔質材料よりなっており、製造時に外輪スリーブ４の内部に磁性流体を予め含油させておくことができる。このため、経時的に固定軸２と外輪スリーブ４との間から磁性流体７が蒸発しても、外輪スリーブ４の内部から孔を通じて磁性流体７が滲み出て、蒸発した磁性流体７が補われる。その結果、磁性流体７のゲル化が抑制され、磁性流体７の蒸発による軸受の機能低下を抑止することができる。また、ラジアル軸受面およびスラスト軸受面のうち少なくとも一方の軸受面において、軸受面を構成する２つの表面のうち一方の表面に複数の磁極が形成されているので、複数の磁極が形成された軸受面においては磁力によって磁性流体７を支持することができ、固定軸２と外輪スリーブ４とが相対的に静止している場合、あるいは固定軸２と外輪スリーブ４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固定軸２と外輪スリーブ４とを非接触で支持することができる。加えて、ラジアル軸受面およびスラスト軸受面のうち少なくとも一方には動圧発生手段が設けられているので、動圧発生手段が設けられた軸受面に積極的に動圧を発生することができ、その軸受面の負荷容量を増加することができる。
【００４７】
なお軸受ユニット１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。
【００４８】
図２２は、本発明の一実施の形態における軸受ユニットを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２２を参照して、スイングアーム装置２１は、スイングアーム２２と、軸受ユニット１とを備えている。軸受ユニット１の固定軸２の中空部分および基台２３にネジ２７を螺合させることによって、基台２３に固定軸２が固定されている。軸受ユニット１の外輪スリーブ４にはスイングアーム２２が取り付けられている。これにより、スイングアーム２２はネジ２７を支点として揺動可能となっている。スイングアーム２２の図中左端には、磁気ディスク２５に情報を記録するための磁気ヘッド２４が設けられており、磁気ヘッド２４は磁気ディスク２５の情報記録面に対向している。スイングアーム２２の図中右端にはヘッド位置決め機構２６のロータ２６ａが設けられている。基台２３にはロータ２６ａに対向するようにヘッド位置決め機構２６のステータ２６ｂが設けられている。ロータ２６ａはコイルにより構成されており、ステータ２６ｂは永久磁石により構成されている。スイングアーム装置２１においては、ロータ２６ａに流す電流によってロータ２６ａおよびステータ２６ｂ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２２を揺動させ、磁気ヘッドを所望の位置へ移動させる。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、軸が固定され、外輪が回転する場合について示したが、本発明の軸受ユニットにおいては、軸および外輪のいずれか一方が他方に対して相対的に回転すればよい。また、ラジアル軸受面およびスラスト軸受面の両方に複数の磁極が形成されている場合について示したが、ラジアル軸受面およびスラスト軸受面の少なくとも一方に複数の磁極が形成されていればよい。さらに、ラジアル軸受面およびスラスト軸受面の両方に動圧発生手段が設けられている場合について示したが、ラジアル軸受面およびスラスト軸受面のうち少なくとも一方に動圧発生手段が設けられていればよい。
【００５０】
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】
【００５１】
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軸受ユニットとして特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施の形態における軸受ユニットの構造を示す断面図である。
【図２】（ａ）図１のＡ部拡大図である。（ｂ）図１のＢ部拡大図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面における固定軸の磁極分布を示す図である。
【図４】固定軸の展開図における固定軸の磁極分布を示す図である。
【図５】固定軸の展開図における固定軸の他の磁極分布を示す図である。
【図６】固定軸の展開図における固定軸のさらに他の磁極分布を示す図である。
【図７】（ａ）図１のＣ部におけるスラスト板の磁極分布を示す図である。（ｂ）図１のＤ部におけるスラスト板の磁極分布を示す図である。
【図８】（ａ）図１のＣ部における外輪スリーブの磁極分布を示す図である。（ｂ）図１のＤ部における外輪スリーブの磁極分布の磁極分布を示す図である。
【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】ラジアル軸受面にヘリングボーン溝が形成されている場合の図である。（ａ）は固定軸および外輪スリーブの形状を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は溝の形状を示す拡大図である。
【図１４】ラジアル軸受面に他のヘリングボーン溝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斜視図である。
【図１５】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１６】（ａ）スラスト軸受面がステップ・ポケット軸受によって構成される場合の、スラスト板の表面の凹凸を模式的に示す平面図である。（ｂ）（ａ）のＸＶＩｂ−ＸＶＩｂ線に沿う断面図である。
【図１７】（ａ）スラスト軸受面がテーパ・ポケット軸受によって構成される場合の、スラスト板の表面の凹凸を模式的に示す平面図である。（ｂ）（ａ）のＸＶＩＩｂ−ＸＶＩＩｂ線に沿う断面図である。
【図１８】（ａ）スラスト軸受面がテーパ・フラット軸受によって構成される場合の、スラスト板の表面の凹凸を模式的に示す平面図である。（ｂ）（ａ）のＸＶＩＩＩｂ−ＸＶＩＩＩｂ線に沿う断面図である。
【図１９】（ａ）動圧発生手段がヘリングボーン溝よって構成される場合の、スラスト板の表面の凹凸を模式的に示す平面図である。（ｂ）溝の形状を示す拡大図である。
【図２０】動圧発生手段が他のヘリングボーン溝よって構成される場合のスラスト板の表面の凹凸を模式的に示す平面図である。
【図２１】動圧発生手段がスパイラル溝よって構成される場合のスラスト板の表面の凹凸を模式的に示す平面図である。
【図２２】本発明の一実施の形態における軸受ユニットを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２３】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２４】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】
【００５３】
１  軸受ユニット、２  固定軸、２ａ  固定軸の外周面、４  外輪スリーブ、４ａ  外輪スリーブの上面、４ｂ  外輪スリーブの内周面、４ｃ  外輪スリーブの下面、５，６  スラスト板、５ａ  スラスト板の上面、６ａ  スラスト板の下面、７，２０８  磁性流体、８  中空部分、２１  スイングアーム装置、２２，１２２  スイングアーム、２３，１２３  基台、２４，１２４  磁気ヘッド、２５  磁気ディスク、２６，１２６  ヘッド位置決め機構、２６ａ  ステータ、２６ｂ  ロータ、２７，１２７  ネジ、５０，５７，６３，６５  溝、５１〜５６  内周面、６１，６２，６４，６６  軸受面、１０１  磁性流体軸受、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】
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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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