(57)【要約】【課題】高温環境下でも優れた軸受性能を有する流体軸受装置を提供する【解決手段】回転部材３に、軸部材２とディスクハブ１０との界面からの油漏れ防止手段Ａとして、封止材１３で前記界面を封止した。これにより、流体軸受装置を高温環境下で使用しても、ディスクハブ１０が拡径することにより軸部材２との界面に微小隙間が形成されず、軸受内部の油が外部へ漏れ出すことを防止できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材と、軸部材をインサート部品として射出成形された鍔状部と、軸部材の外周面に面するラジアル軸受隙間に形成した油膜で軸部材を回転可能に支持するラジアル軸受部とを備え、鍔状部と軸部材の界面のうち、一端が大気に開放され、他端が潤滑油で満たされた空間に面する流体軸受装置であって、
さらに軸部材と鍔状部との界面からの油漏れを防止する油漏れ防止手段を有する流体軸受装置。
【請求項２】
油漏れ防止手段が、軸部材と鍔状部との間に介在させた封止材で形成されている請求項１記載の流体軸受装置。
【請求項３】
油漏れ防止手段が、軸部材と鍔状部との界面の大気開放側の端部に配置された封止材で形成されている請求項１記載の流体軸受装置。
【請求項４】
封止材を、射出成形圧で変形させた請求項２又は３に記載の流体軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジアル軸受隙間に生じる流体の潤滑膜で軸部材をラジアル方向に相対回転自在に支持する流体軸受装置に関するものである。この種の軸受装置は、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、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モータ、あるいは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。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１の軸受装置は、金属製の軸部材と、軸部材をインサート部品として樹脂で射出成形された鍔状部（ディスクハブ）とを備え、軸部材の外周面に面するラジアル軸受隙間に形成した油膜で軸部材を回転可能に支持している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３７３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような流体軸受装置を長時間使用すると、ディスクハブと軸部材との間の界面から油が漏れ出すことがある。油が漏れ出す理由は明確に解明されてはいないが、およそ以下のように推定される。すなわち、軸受装置の作動時に装置の温度が上昇することにより、軸受装置の各部材は熱膨張する。上記のようにディスクハブを樹脂で、軸部材を金属材料で形成した場合、これらの材料の線膨張係数の違いにより、ディスクハブの膨張量が軸部材のそれを上回り、ディスクハブと軸部材との間に微小な隙間が生じる。この微小隙間の毛細管力により、軸受の内部に充填された潤滑油が外部へと引き出され、潤滑油が外気に露出する。このように、軸受内部の潤滑油が外気に露出すると、潤滑油が蒸発・飛散することによる潤滑油不足を招いたり、外部の異物が軸受内部へコンタミとして混入したりするおそれがある。潤滑油不足やコンタミの混入は、何れも軸受性能を低下させる要因となる。
【０００５】
本発明の課題は、高温環境下でも優れた軸受性能を有する流体軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、軸部材と、軸部材をインサート部品として射出成形された鍔状部と、軸部材の外周面に面するラジアル軸受隙間に形成した油膜で軸部材を回転可能に支持するラジアル軸受部とを備え、鍔状部と軸部材の界面のうち、一端が大気に開放され、他端が潤滑油で満たされた空間に面した流体軸受装置であって、さらに軸部材と鍔状部の界面からの油漏れを防止する油漏れ防止手段を有する。
【０００７】
このように、本発明では、軸部材と鍔状部との界面からの油漏れを防止する油漏れ防止手段を設けたことにより、高温環境下でも油が漏れ出すことなく、良好に使用可能となる。
【０００８】
このような流体軸受装置の油漏れ防止手段は、例えば、軸部材と鍔状部との間に封止材を介在させることで構成することができる。あるいは、軸部材と鍔状部との界面の大気開放側の端部に配置された封止材で構成することができる。また、これらの封止材を射出成形圧で変形させることで、油漏れを防止することもできる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、高温環境下でも優れた軸受性能を有する流体軸受装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る流体軸受装置１を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。このスピンドルモータは、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材２および鍔状部（本実施形態ではディスクハブ１０）を有する回転部材３を相対回転自在に非接触支持する流体軸受装置（動圧軸受装置）１と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル４およびロータマグネット５と、ブラケット６とを備えている。ステータコイル４はブラケット６に取付けられ、ロータマグネット５はヨーク１２を介してディスクハブ１０に固定されている。流体軸受装置１の固定部材７は、ブラケット６の内周に固定される。また、ディスクハブ１０には、図示は省略するが、情報記録媒体としてのディスクが一又は複数枚保持される。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータコイル４に通電すると、ステータコイル４とロータマグネット５との間に発生する励磁力でロータマグネット５が回転し、これに伴って、ディスクハブ１０およびディスクハブ１０に保持されたディスクが軸部材２と一体に回転する。
【００１２】
図２は、流体軸受装置１を示している。この流体軸受装置１は、回転部材３と、固定部材７とからなり、回転部材３は、軸部材２と、軸部材２の外周に設けられたディスクハブ１０とを備えている。固定部材７は、軸方向両端を開口したハウジング９と、ハウジング９の一端を閉口する蓋部材１１と、ハウジング９の内周に配置された軸受スリーブ８とを備えている。なお、説明の便宜上、軸方向両端に形成される固定部材７の開口部のうち、蓋部材１１で閉口される側を下側、閉口側と反対の側を上側として以下説明する。
【００１３】
軸受スリーブ８は、例えば金属製の非孔質体あるいは焼結金属からなる多孔質体で円筒状に形成される。この実施形態では、軸受スリーブ８は、銅を主成分とする焼結金属の多孔質体で円筒状に形成され、ハウジング９の内周面９ｃに、例えば接着、圧入、接着剤介在の下での圧入（以下、圧入接着と称す）、あるいは溶着等、適宜の手段で固定される。もちろん、軸受スリーブ８を樹脂やセラミック等、金属以外の材料で形成することも可能である。
【００１４】
軸受スリーブ８の内周面８ａの全面又は一部円筒領域には、ラジアル動圧発生部として複数の動圧溝を配列した領域が形成される。この実施形態では、例えば図３に示すように、複数の動圧溝８ａ１、８ａ２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箇所形成される。
【００１５】
軸受スリーブ８の下端面８ｂの全面又は一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図４に示すように、複数の動圧溝８ｂ１をスパイラル状に配列した領域が形成される。
【００１６】
ハウジング９は、金属あるいは樹脂で略円筒状に形成される。この実施形態では、ハウジング９は、その軸方向両端を開口した形状をなし、かつ一端側を蓋部材１１で封口している。ハウジング９の上端面９ａの全面または一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図５に示すように、複数の動圧溝９ａ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。ハウジング９の上方部外周（上端面９ａ側の端部外周）には、上方に向かって漸次拡径する環状のテーパ面９ｂが形成される。
【００１７】
ハウジング９の下端側を封口する蓋部材１１は、金属あるいは樹脂で形成され、ハウジング９の下端内周側に設けられた段部９ｄに固定される。ここで、固定手段は特に限定されず、例えば接着、圧入、圧入接着、溶着、あるいは溶接などの手段を、材料の組み合わせや要求される固定強度、密封性などに合わせて適宜選択することができる。
【００１８】
軸部材２は円筒状に形成され、その下端には、抜止めとしてフランジ部２ｂが別体に設けられる。フランジ部２ｂは金属製で、例えばねじ結合等の手段により軸部材２に固定される。なお、後述する軸部材２をインサート部品とする樹脂の射出成形でディスクハブ１０を形成するに際し、ディスクハブ１０に対する軸部材２の抜止めとして、軸部材の上端部に環状溝等の凹部を形成しても良い。
【００１９】
ディスクハブ１０は、固定部材７の開口側（上側）を覆う円盤部１０ａと、円盤部１０ａの外周部から軸方向下方に延びる筒状部１０ｂと、筒状部１０ｂから外径側に突出する鍔部１０ｃおよび鍔部１０ｃの上端に形成されるディスク搭載面１０ｄとを備える。図示されていないディスクは、円盤部１０ａの外周に外嵌され、ディスク搭載面１０ｄに載置される。そして、図示しない適当な保持手段（クランパなど）によってディスクがディスクハブ１０に保持される。
【００２０】
筒状部１０ｂの内周面１０ｂ１は、ハウジング９の外周上端に設けられたテーパ面９ｂと対向し、このテーパ面９ｂとの間に径方向寸法が上方に向かって漸次縮小するテーパ状のシール空間Ｓを形成する。後述する潤滑油を流体軸受装置１内部に充満させた状態では、潤滑油の油面は常時シール空間Ｓの範囲内にある。
【００２１】
上記構成のディスクハブ１０は、軸部材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。ディスクハブ１０の樹脂材料として、例えばＬＣＰ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の結晶性樹脂や、ＰＰＳＵ、ＰＥＳ、ＰＥＩ等の非晶性樹脂が使用可能である。また、上記樹脂に配合可能な充填材として、例えば炭素繊維やガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカ状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、各種金属粉等の導電性充填材を挙げることができる。これら充填材は、ディスクハブ１０の補強や導電性付与など、目的に応じて上記ベース樹脂に適量配合される。
【００２２】
軸部材２とディスクハブ１０とが一体成形された後、これらの界面は良好に密着しているが、流体軸受装置１を高温環境下で長時間使用すると、ディスクハブ１０の樹脂材料と軸部材２の金属材料との間の線膨張係数の違いにより、以下のような不具合が生じるおそれがある。すなわち、一般に樹脂の線膨張係数は金属のそれと比べはるかに大きいため、温度変化による軸部材２とディスクハブ１０との体積膨張量は大きく異なる。軸部材２とディスクハブ１０との界面は、一端が大気に開放し、他端が潤滑油で満たされた空間、すなわち軸受スリーブ８の上側端面８ｃおよびチャンファ部８ｄと、ディスクハブ１０の円盤部１０ａの下側端面１０ａ１とで形成される空間に面しているため、軸部材２とディスクハブ１０との界面に微小な隙間が生じると、その隙間の毛細管力により前記空間に充満された潤滑油が軸受外部へ引き出され、大気に露出する。これにより、潤滑油が蒸発、飛散することによる潤滑油不足が生じたり、異物が潤滑油内にコンタミとして混入したりする不具合が生じる。潤滑油不足やコンタミの混入は、何れも軸受性能を低下させる要因となる。
【００２３】
このような不具合を回避するために、本発明では、軸部材２とディスクハブ１０との界面からの油漏れを防止する油漏れ防止手段Ａが施される。例えば本実施形態では、図２に示すように、油漏れ防止手段Ａの一例として、前記界面の大気開放側の端部が封止材１３で封止される場合を示している。この封止材１３は、軸部材２とディスクハブ１０とが一体成形された後、所定位置に配置される。このように用いられる封止材１３としては、例えばＥｐｏ−Ｔｅｋ３５３ＮＤ等のエポキシ系接着剤が使用可能である。
【００２４】
このように、本発明の流体軸受装置１では、軸部材２とディスクハブ１０との界面からの油漏れを防止する油漏れ防止手段Ａを施すことにより、高温環境下で軸部材２とディスクハブ１０との間に微小隙間が形成されても、軸受内部の潤滑油が外気に露出することがなく、潤滑油不足やコンタミの混入による軸受性能の低下を回避することができる。
【００２５】
上述のようにして成形されたディスクハブ１０に、例えば磁性体からなるヨーク１２を接着固定することで回転部材３が完成する。
【００２６】
流体軸受装置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、ＨＤＤ等のディスク駆動装置用の流体軸受装置に提供される潤滑油には、その使用時あるいは輸送時における温度変化を考慮して、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）等が好適に使用可能である。
【００２７】
上記構成の流体軸受装置１において、軸部材２の回転時、軸受スリーブ８の内周面８ａに形成された動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域は、対向する軸部材２の外周面２ａとの間にラジアル軸受隙間を形成する。そして、軸部材２の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間の潤滑油が動圧溝８ａ１、８ａ２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、動圧溝８ａ１、８ａ２によって生じる潤滑油の動圧作用によって、軸部材２をラジアル方向に非接触支持する第一ラジアル軸受部Ｒ１と第二ラジアル軸受部Ｒ２とがそれぞれ構成される。
【００２８】
これと同時に、軸受スリーブ８の下端面８ｂに形成された動圧溝８ｂ１形成領域と、これに対向するフランジ部２ｂの上端面２ｂ１との間のスラスト軸受隙間、およびハウジング９の上端面９ａに形成された動圧溝９ａ１形成領域と、これに対向するディスクハブ１０の下端面１０ａ１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、動圧溝８ｂ１、９ａ１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、回転部材３（ディスクハブ１０）をスラスト方向に非接触支持する第一スラスト軸受部Ｔ１と第二スラスト軸受部Ｔ２とがそれぞれ構成される。
【００２９】
また、軸受スリーブ８の外周面には、両端面８ｂ、８ｃに開口した軸方向溝１４が１又は複数本設けられる。この軸方向溝１４により、軸受内部の潤滑油を循環させることができるため、潤滑油に局所的な負圧が発生し、気泡が生成することを防ぎ、軸受性能の低下を回避できる。また、図３に示すように、軸受スリーブ８の内周面８ａに形成された動圧溝８ａ１は、軸方向中心に対して軸方向で非対称形状に形成されている。これにより、軸部材２の回転時に、ラジアル軸受隙間の潤滑油が下方に押し込まれ、軸受内部の潤滑油を強制的に循環させている。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、これに限られない。例えば、上記では油漏れ防止手段Ａとして、封止材１３が軸部材２とディスクハブ１０との一体成形後に設けられているが、一体成形前に軸部材２の所定位置に封止材１３を配置することで油漏れ防止手段Ａを構成することもできる。
【００３１】
例えば、図６（ａ）に示すように、軸部材２の外周面のうち、ディスクハブ１０が設けられる箇所に円筒状の封止材１３を配置した状態でインサート成形することにより、油漏れ防止手段Ａを構成することができる。このとき射出される樹脂材料の射出圧により、封止材１３がもとの状態（図６（ｂ）に点線で示す）よりも僅かに縮径する方向に弾性変形し、この状態で樹脂材料が固化することにより軸部材２とディスクハブ１０とが固定される。この封止材１３の弾性変形による復元力で、軸部材２とディスクハブ１０との界面での微小隙間の形成を抑制し、油漏れを防止することができる。封止材１３に使用される材料は、弾性を有し、射出される溶融樹脂の温度に耐え得るもの、例えば、軟質金属や、フッ素ゴム、ウレタンゴム、二トリルゴム、熱可塑性エラストマー等の樹脂材料などが選定される。なお、封止材１３の弾性変形量は、封止材１３の材質や肉厚、あるいは射出成形時の射出圧等を適宜設定することにより調整することができる。
【００３２】
このとき用いられる封止材１３は、円筒状の部材に限られない。例えば、図７（ａ）に示すように、軸部材２の外周面２ａのうち、ディスクハブ１０が設けられる箇所に凹部、例えば環状溝２ｃを設ける。この環状溝２ｃに、封止材１３を配置する。このときに使用される封止材１３は、容易に変形でき、射出温度に耐え得るもの、例えば、太平化成（株）製エイトシールＦ−２０Ｎ改等のフッ素系樹脂が選定される。この軸部材２および封止材１３をインサート部材として樹脂で射出成形することにより、軸部材２、封止材１３、およびディスクハブ１０を一体成形する。このときの樹脂材料の射出圧により、封止材１３が軸部材２とディスクハブ１０との界面に広がり、これにより界面からの油漏れを防止する。なお、封止材１３の配置箇所や量、あるいは成形金型の形状等を工夫することで、射出圧により封止材１３を、軸部材２とディスクハブ１０との界面の大気開放側の端部を封止する位置（図２に示す位置）に設けることもできる。
【００３３】
あるいは、撥油剤を用いて油漏れ防止手段Ａを構成することもできる。具体的には、射出成形前に、軸部材２の外周面のうち、ディスクハブ１０が設けられる部分に撥油剤を塗布する。この軸部材２をインサート部品として射出成形することにより、軸部材２とディスクハブ１０との界面の軸部材２側に撥油剤が配される。これにより、軸部材２とディスクハブ１０との間に微小隙間が形成されても、撥油剤により軸受内部の潤滑油が微小隙間へ引き込まれることを阻止でき、界面からの油漏れを防止することができる。
【００３４】
また、本発明は、他の構成に係る流体軸受装置に適用することもできる。
【００３５】
上記実施形態では、鍔状部がディスクハブ１０で構成される場合を例示したが、これに限らない。例えば、鍔状部を、外周にシール空間を形成するシール部や、ＣＤ−ＲＯＭ等のディスクを載置するターンテーブルで構成することもできる。
【００３６】
また、上記実施形態では、フランジ部２ｂの上端面２ｂ１と軸受スリーブ８の下端面８ｂとの間、およびディスクハブ１０とハウジング９との間にそれぞれスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２を設けた場合を説明したが、これに限られない。例えば図示は省略するが、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２が共にフランジ部２ｂの両端面とこれらの面に対向する面との間に形成されたものであってもよい。
【００３７】
また、ディスクハブ１０や軸部材２を除く流体軸受装置１の構成部品に関しても、上記実施形態に限定される必要はない。例えば図示は省略するが、ハウジング９と軸受スリーブ８とを同一材料で一体に形成（固定部材７を単一品化）する等、各構成部品間の一体化を図ったものについても本発明を適用することができる。
【００３８】
また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２およびスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により潤滑油の動圧作用を発生させる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
例えば、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、図示は省略するが、軸方向の溝を円周方向の複数箇所に形成した、いわゆるステップ状の動圧発生部、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する軸部材２の真円状外周面２ａとの間に、くさび状の径方向隙間（軸受隙間）を形成した、いわゆる多円弧軸受を採用してもよい。
【００４０】
あるいは、軸受スリーブ８の内周面８ａを、動圧発生部としての動圧溝や円弧面等を設けない真円外周面とし、この内周面８ａと対向する軸部材２の真円状外周面２ａとで、いわゆる真円軸受を構成することができる。
【００４１】
また、第一スラスト軸受部Ｔ１と第二スラスト軸受部Ｔ２の一方又は双方は、同じく図示は省略するが、動圧発生部が形成される領域（例えば軸受スリーブ８の下端面８ｂ、ハウジング９の上端面９ａ）に、複数の半径方向溝形状の動圧溝を円周方向所定間隔に設けた、いわゆるステップ軸受、あるいは波型軸受（ステップ型が波型になったもの）等で構成することもできる。
【００４２】
また、以上の実施形態では、軸受スリーブ８の側にラジアル動圧発生部（動圧溝８ａ１、８ａ２）が、また、軸受スリーブ８やハウジング９の側にスラスト動圧発生部（動圧溝８ｂ１、９ａ１）がそれぞれ形成される場合を説明したが、これら動圧発生部が形成される領域は、例えばこれらに対向する軸部材２の外周面２ａやフランジ部２ｂの上端面２ｂ１、あるいはディスクハブ１０の下端面１０ａ１の側に設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る流体軸受装置１を組込んだスピンドルモータの断面図である。
【図２】流体軸受装置１の断面図である。
【図３】軸受スリーブ８の縦断面図である。
【図４】軸受スリーブ８の下端面面である。
【図５】ハウジング９の上端面図である。
【図６】（ａ）他の例の封止材１３を軸部材２の所定位置に配した状態を示す断面図、および（ｂ）軸部材２とディスクハブ１０との界面に封止材１３を介在させた状態を示す断面図である。
【図７】（ａ）他の例の封止材１３を軸部材２の所定位置に配した状態を示す断面図、および（ｂ）軸部材２とディスクハブ１０との界面に封止材１３を介在させた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１     流体軸受装置
２     軸部材
３     回転部材
７     固定部材
８     軸受スリーブ
９     ハウジング
１０   ディスクハブ（鍔状部）
１３   封止材
Ａ     油漏れ防止手段
Ｒ１、Ｒ２    ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２    スラスト軸受部
Ｓ     シール空間
【図１】
2007239941.tif 000003
【図２】
2007239941.tif 000004
【図３】
2007239941.tif 000005
【図４】
2007239941.tif 000006
【図５】
2007239941.tif 000007
【図６】
2007239941.tif 000008
【図７】
2007239941.tif 000009