(57)【要約】      （修正有）【課題】潤滑流体の漏れ出しを防止するための撥油膜を高精度かつ低コストに形成可能とする。【解決手段】流体軸受装置１の軸部２ａの外周面２ａ１のうち、シール部材９の内周面９ａと対向する領域には、上記のようにして形成された撥油膜１０が軸部２ａの全周に亘って帯状に形成されている。また、シール部材９の上側端面９ｂの一部あるいは全部環状領域にも撥油膜１０が形成されている。これにより、例えば衝撃荷重等が付加された場合にも、軸部２ａおよびシール部材９の撥油膜１０が、いわゆるオイルバリアになって潤滑油の漏れ出しが確実に防止される。撥油膜１０を形成する方法は、軸部材２の外周面２ａ１に、撥油性物質、例えばフッ素樹脂を含有したインクの微小液滴を供給し、このインクの微小液滴の集合体で形成する。【選択図】図４
2007255655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材と、固定部材に対して相対回転する回転部材と、固定部材および回転部材の少なくとも何れか一方の部材表面に設けられ、潤滑流体の漏れ出しを防止する撥油膜とを備え、回転部材と固定部材の間の軸受隙間に生じる潤滑流体膜で回転部材を支持するものにおいて、
撥油膜が、撥油性物質を含有する微量インクの集合体で形成された流体軸受装置。
【請求項２】
部材表面に、軸受内部を満たす潤滑流体の漏れ出しを防止する撥油膜を形成するに際し、
部材表面に、撥油性物質を含有する微量インクを供給し、その集合体で撥油膜を形成することを特徴とする撥油膜の形成方法。
【請求項３】
インクが、常温硬化性を有する請求項２記載の撥油膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体軸受装置は、回転部材と固定部材の相対回転により軸受隙間に生じる潤滑流体膜で回転部材を支持する軸受装置である。この流体軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を備えるものであり、近年ではその特徴を活かして、情報機器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置などに搭載されるスピンドルモータ用の軸受、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ用の軸受、あるいは電気機器、例えばプロジェクタのカラーホイール、軸流ファンなどの小型モータ用の軸受などとして、近年広く用いられている。
【０００３】
例えば、ディスク装置は、潤滑流体による汚染を極度に嫌う。そのため、通常は、軸受隙間からの潤滑流体（例えば、潤滑油）の漏れ出しを防止するため、固定部材としての軸受部材の開口部にシール部材を設け、当該シール部材の内周面と回転部材としての軸部材の外周面との間に、毛細管力を利用して潤滑油を保持するシール空間を形成している。潤滑油の漏れ出しを一層確実に防止するため、回転部材としての軸部材の外周面等にフッ素樹脂等の撥油剤を塗布して撥油膜を形成した構成が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−６１６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記撥油膜の形成方法として、例えばディップ法、スピンコート、刷毛塗り等が公知である。撥油膜は、必要最低限の箇所にのみ形成されていれば、十分な撥油効果が期待できる。この点、ディップ法では、別段撥油膜を形成する必要のない箇所にも、必然的に撥油剤が付着するため、高価な撥油剤の使用量が増して不経済である。また、スピンコートでは、任意の箇所に撥油膜を精度良く形成するのが困難である。また、刷毛塗りは、接触式の塗布方法であるから、刷毛の劣化等に起因して塗布精度の低下が比較的早期に訪れる一方で、撥油膜の必要幅等に応じた数多くの刷毛を保有する必要があり高コスト化を招く。また、これらの手法では、多種多様な部材形状に対応した高精度な撥油膜を形成するのが困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、低コストかつ高精度な撥油膜を備え、潤滑流体の漏れ出しを確実に防止可能な流体軸受装置を形成可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明にかかる流体軸受装置は、固定部材と、固定部材に対して相対回転する回転部材と、固定部材および回転部材の少なくとも何れか一方の部材表面に設けられ、潤滑流体の漏れ出しを防止する撥油膜とを備え、固定部材と回転部材の間の軸受隙間に生じる潤滑流体膜で回転部材を支持するものにおいて、撥油膜が、撥油性物質を含有する微量インクの集合体で形成されたものである。この流体軸受装置を構成する部材表面に設けられる撥油膜は、部材表面に、撥油性物質を含有する微量インクを供給し、その集合体で形成することができる。
【０００７】
部材表面にインクを供給するための方法としては、インクを、インク供給部（例えば、ノズル）から微小液滴の状態で着弾あるいは滴下する方法、例えばインクジェット法が考えられる。インクを部材表面に供給する方法としては、上記インクジェット法の他、ノズルではなくインク液面からインク液滴を飛ばすノズルレスタイプのインクジェット法（ノズルレスインクジェット法）、電気泳動を利用してインクを誘導する方法、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吐出する方法、あるいは定着面までの距離を短縮し、インクを吐出と同時に定着面に着弾させる方法等も選択可能である。
【０００８】
以上例示したインクの供給方法では、インクの供給量等が精密に制御可能であるから、予めプログラミングし、そのプログラムに沿ってインクの供給部（例えば、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、任意かつ高精度の形状パターンを、様々な部材表面に印刷することができ、しかも形状パターンの各部を任意の厚さに形成することができる。従って、高価な撥油剤（インク）の使用量を必要最低限に抑制しつつも高精度な撥油膜を形成することができる。また、上記の方法では、インク供給部と非接触で印刷が行われるから、印刷精度の悪化が刷毛塗り程早期に訪れることもなく、さらに数多くの刷毛を準備する必要もない。
【０００９】
インクに含有される撥油性物質は、撥油性を示すものであれば特に限定はなく、公知のフッ素樹脂やシリコン樹脂等を使用することができるが、少量で優れた撥油性を示すフッ素樹脂が望ましい。
【００１０】
インクは、種々のエネルギー付加により硬化するものを使用できるが、常温硬化性を有するものであれば、光硬化や熱硬化等の硬化工程を省略することができ、望ましい。
【００１１】
以上に述べた撥油膜の形成方法は、部材の外周面のみならず、端面に撥油膜を形成する際にも用いることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上より、本発明によれば、低コストかつ高精度な撥油膜を備え、潤滑流体の漏れ出しを確実に防止可能な流体軸受装置を提供することができる。
【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、回転部材としての軸部材２（図４参照）を構成する軸部２ａの外周にインクを供給して撥油膜１０を形成する装置、ここではインクジェット方式の印刷装置の概要を示すものである。軸部材２はステンレス鋼等の金属材料で形成される。図示のように、この印刷装置は、軸部材２を両端支持しつつ回転駆動させる支持部１３と、軸部２ａの外周面２ａ１と対向させた一又は複数のノズルヘッド１１とを主要な構成要素として備える。ノズルヘッド１１には、微小液滴状態のインク１５を吐出する複数のノズル１２が複数配設されている。なお、印刷装置の印刷方法は、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。
【００１５】
インク１２は、常温硬化させることができ、硬化後に撥油膜１０を形成可能な、いわゆる撥水撥油剤を水、アルコール等の溶媒で希釈したものが用いられる。希釈倍率は、必要とされる撥油膜１０の必要厚みに応じて適宜変更することができる。使用可能な撥水撥油剤としては、フッ素樹脂（ポリフルオロアルキル基）含有の単量体（以下、フッ素系単量体という）と他の共重合可能な炭化水素系単量体をランダム共重合したもの、例えば、フッ素系単量体と、ステアリル（メタ）アクリレートに例示される長鎖アルキル基含有（メタ）アクリレートとの共重合体、炭化水素系重合体を主成分・フッ素系単量体を複成分としてグラフト結合させたグラフト共重合体、あるいはフッ素系単量体、およびこれと共重合可能な特定の単量体をランダム共重合させたものなどが使用できる。この他、フッ素系単量体、およびこれと共重合可能なフッ素を含有しないマクロモノマーを共重合して得られるフッ素系グラフト共重合体を有効成分とするもの、沸点が０〜１５０℃で炭素原子数が２〜３のハイドロクロロフルオロカーボンおよび炭素原子数が４〜６でフッ素原子数が４以上のハイドロフルオロカーボンよりなる群から選択された少なくとも一種の化合物を少なくとも５ｗｔ％含む重合溶媒中に、少なくともフッ素系単量体を含む重合可能なモノマー成分を溶液重合させたもの等も使用することができる。本実施形態では、（株）フロロテクノロジー社製ＦＳ−６１３０をイソプロピルアルコールで１０倍に希釈したものを用いた。
【００１６】
なお、必要とされる撥油性能を確保できるのであれば、インク１２を構成する撥油成分として、シリコン系のものを使用することもできる。
【００１７】
以上の構成において、支持部１３にて軸部材２を両端支持しつつ回転させながらノズルヘッド１１を軸方向に適宜スライドさせ、ノズル１２からインク１５を吐出することにより、インク１５の微小液滴が軸部２ａの外周面２ａ１の所定位置に着弾する。この微小液滴が多数集合することで、軸部２ａの外周面２ａ１の所定位置に帯状の撥油膜１０が形成される。
【００１８】
撥油膜１０の形成は軸部材２の回転に伴って徐々に円周方向に進行する形で行われ、着弾したインクは順次硬化を開始する。着弾直後のインク１５’は、図２（ａ）に示すように、最終的な撥油膜形状（図２（ｂ）参照）よりも厚膜に形成される。インク１５’の硬化は、インク中の溶媒が揮発することによって行われ、揮発成分が失われると、図２（ｂ）に示すような、フッ素樹脂の高分子が数層分堆積した数十〜数百ｎｍ程度の極薄膜からなる撥油膜１０が形成される。最終的には、各ノズルからのインクの供給・停止を適宜切換えながら軸部材２を１〜数十回転させて、軸部２ａの全周に撥油膜１０を形成する。なお、着弾したインク１５’の硬化速度を早めるため、例えば軸部材２やインク１５’を加熱することもできる。
【００１９】
なお、図示例では、一の軸部材２に対して撥油膜１０を形成する形態を例示しているが、効率的に撥油膜１０を形成するため、複数の軸部材２を直列に連結することにより、複数の軸部材２に撥油膜１０を同時形成することもできる。この場合、これに対応させてノズルヘッド１１を軸方向の複数箇所に配設することもでき、あるいは軸方向に長大化させたノズルヘッド１１を用いることもできる（図示省略）。
【００２０】
以上、軸部２ａに撥油膜１０を形成する手順について説明を行ったが、例えば図３に示す印刷装置を用いて、固定部材を構成するシール部材９（図４参照）の端面９ｂに撥油膜１０を形成することもできる。図３に示す印刷装置は、主に、被印刷物（ここでは、シール部材９）を回転駆動させるための支持部１３を、被印刷物の上下方向に配した点で図１に示す印刷装置と構成を異にしている。本実施形態では、内周に治具１４を挿入（圧入）することにより、シール部材９が回転駆動される。なお、その他の構成は上記同様であるから詳細説明は省略する。図示例の印刷装置は、シール部材９を回転駆動させて撥油膜１０を印刷成形するものであるが、これ以外にも、シール部材９をコンベア等の移送機に載置し、これをノズルヘッド１１と相対スライドさせることにより、シール部材９の端面９ｂに撥油膜１０を印刷成形することも可能である。
【００２１】
以上に示すように、本発明にかかる印刷方法では、予めプログラミングして、インク１５の微小液滴の供給量・供給箇所を制御することで撥油膜１０の形状を精度良く管理することができる。また、被印刷物の支持形態を変更することによって、様々な部材表面に撥油膜１０を形成することができる。よって従来方法で撥油膜１０を形成する場合と比較すると、インク１５は撥油膜１０の形成に関与するだけの使用量で足り、しかもこの撥油膜１０は如何なる形状の部材に対しても高精度に形成することができる。また、本発明による撥油膜１０の形成方法では、刷毛塗りのように軸部２ａとの接触部を持たないから、印刷精度の早期低下を回避することができ、形状安定性に優れる撥油膜１０を量産することができる。さらにインク１５として常温硬化性のものを用いているので硬化装置も不要となり、形成装置の構造を簡素化することができる。
【００２２】
図４は、上記のようにして製作された撥油膜１０を有する軸部材２、およびシール部材９を組み込んだ流体軸受装置１の一構成例を示すものである。この流体軸受装置１は、軸部材２およびシール部材９の他、軸部材２を内周に挿入可能な軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８の外周に配置され、開口部内周にシール部材９を固定可能なハウジング７とを備えている。この実施形態では、軸部材２が回転部材を、ハウジング７、軸受スリーブ８、およびシール部材９が固定部材を構成する。
【００２３】
ハウジング７は、ＬＣＰやＰＰＳ、ＰＥＥＫ等をベース樹脂とする樹脂組成物で有底筒状に形成され、筒部７ａと、筒部７ａの下端に一体に形成された底部７ｂとで構成される。ハウジング７を構成する樹脂組成物には、必要に応じて、強化材や潤滑剤、導電材等の各種充填材が一または複数種配合される。なお、ハウジング７は、黄銅やアルミニウム合金等の軟質金属材料で形成することもできる。
【００２４】
底部７ｂの上端面７ｂ１の全面又は一部環状領域は、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面となり、該スラスト軸受面には、動圧発生部として、例えばスパイラル形状に配列された複数の動圧溝が形成される（図示省略）。この動圧溝は、ハウジング７を成形する成形型の所要部位（上端面７ｂ１を成形する部位）に、動圧溝を成形する溝型を加工しておくことで、ハウジング７と同時成形することができる。また、上端面７ｂ１から軸方向上方に所定寸法だけ離れた位置には、軸受スリーブ８の下端面８ｃと係合して軸方向の位置決めを行う段部７ｄが一体に形成される。
【００２５】
軸受スリーブ８は、例えば、焼結金属からなる多孔質体、特に銅を主成分とする燒結金属の多孔質体で円筒状に形成され、ハウジング７の段部７ｄに下側端面８ｃを当接させた状態で、内周面７ａ１に圧入、接着、圧入接着、あるいは溶着等適宜の手段で固定される。なお、焼結金属に限らず、多孔質体ではない他の金属材料、例えば黄銅等の軟質金属で軸受スリーブ８を形成することも可能である。
【００２６】
軸受スリーブ８の内周面８ａには、第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受面となる上下２つの領域が軸方向に離隔して設けられ、該２つの領域には、例えば図５（ａ）に示すようなヘリングボーン形状の動圧溝８ａ１、８ａ２がそれぞれ形成される。上側の動圧溝８ａ１は、軸方向中心ｍ（上下の傾斜溝間領域の軸方向中央）に対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心ｍより上側領域の軸方向寸法Ｘ１が下側領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。一方、下側の動圧溝８ａ２は軸方向対称に形成され、その上下領域の軸方向寸法はそれぞれ上記軸方向寸法Ｘ２と等しくなっている。この場合、軸部材２の回転時には、動圧溝による潤滑油の引き込み力（ポンピング力）は下側の対称形の動圧溝８ａ２に比べ、上側の動圧溝８ａ１で相対的に大きくなる。動圧溝は、公知のその他の形状、例えばスパイラル形状等に形成することもできる。なお、軸受スリーブ８の外周面８ｂには、１本又は複数本の軸方向溝８ｂ１が軸方向全長に亘って形成されている。
【００２７】
また、軸受スリーブ８の下側端面８ｃの一部または全部環状領域には、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受面が形成され、当該スラスト軸受面となる領域には、例えば図５（ｂ）に示すようなスパイラル形状の動圧溝８ｃ１が形成される。なお、動圧溝は、前記のスパイラル形状の他、例えばヘリングボーン形状等に形成することもできる。また動圧溝は、スラスト軸受隙間を介して対向する軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１に形成してもよい。
【００２８】
軸部材２は、ステンレス鋼等、高剛性の金属材料で形成され、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体又は別体に設けられたフランジ部２ｂとを備えている。なお、軸部材２は、金属材料と樹脂材料とのハイブリッド構造とすることもでき、その場合、軸部２ａの少なくとも外周面２ａ１を含む鞘部が上記金属で形成され、残りの箇所（例えば軸部２ａの芯部やフランジ部２ｂ）が樹脂で形成される。軸部２ａの外周面２ａ１、およびフランジ部２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２は何れも動圧溝等のない平滑面に形成されている。
【００２９】
ハウジング７の筒部７ａの上端部内周にはシール部材９が配設される。このシール部材９はリング状に形成され、ハウジング７の筒部７ａの上端部内周に配設される。シール部材９の内周面９ａは上方に向かって漸次拡径したテーパ状をなし、この内周面９ａと、これに対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間には、上方に向かって漸次半径方向寸法が拡大する環状のシール空間Ｓが形成される。シール部材９で密封された流体軸受装置１の内部空間には潤滑流体として潤滑油が充満され、この潤滑油は常にシール空間Ｓの範囲内に維持される構造となっている。
【００３０】
軸部２ａの外周面２ａ１のうち、シール部材９の内周面９ａと対向する領域には、上記のようにして形成された撥油膜１０が軸部２ａの全周に亘って帯状に形成されている。また、シール部材９の上側端面９ｂの一部あるいは全部環状領域にも撥油膜１０が形成されている。これにより、例えば衝撃荷重等が付加された場合にも、軸部２ａおよびシール部材９の撥油膜１０が、いわゆるオイルバリアになって潤滑油の漏れ出しが確実に防止される構造となっている。
【００３１】
上記構成の流体軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる上下２箇所に離隔して設けられる領域は、それぞれ軸部材２の外周面２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間に潤滑油の動圧作用が発生し軸部材２がラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とが形成される。
【００３２】
また、軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の下側端面８ｃのスラスト軸受面となる領域がフランジ部２ａの上側端面２ａ１と所定のスラスト軸受隙間を介して対向し、ハウジング７の上側端面７ｂ１のスラスト軸受面となる領域がフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２とスラスト軸受隙間を介して対向する。そして軸部材２の回転に伴い、両スラスト軸受隙間に潤滑油の動圧作用が発生し、軸部材２が両スラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２を両スラスト方向に回転自在に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１と第２スラスト軸受部Ｔ２とが形成される。
【００３３】
なお、以上の説明では、軸部２ａの外周面２ａ１や、シール部材９の端面９ｂに撥油膜１０を形成する構成について説明を行ったが、本発明はこれに限定適用されるものではない。
【００３４】
図６は流体軸受装置１の他の構成例を示している。同図に示す流体軸受装置１は、主に、シール空間Ｓが、ハウジング７の外周面と、軸部材２の上端から外径側に張り出して設けられたハブ部（ディスクハブ）３の側部３ｂの内周面との間に設けられている点、および第２スラスト軸受部Ｔ２が、ハウジング７の上端面７ａ２と、ディスクハブ３の円盤部３ａの下側端面３ａ２との間に設けられている点で、図３に示す流体軸受装置１と構成を異にしている。なお、この他の点については、図３と略同一構成であるため、同一符号を付与して重複説明を省略する。
【００３５】
このとき撥油膜１０は、例えばハウジング７の外周面に形成することができるが、この場合でも、例えばハウジング７の内周に治具を挿入すれば、図１に示す印刷装置を用いて、軸部２ａの外周面２ａ１に撥油膜１０を形成する場合と同様にして、ハウジング７の外周面に撥油膜１０を形成することができる。このように、本発明の構成は、様々な形態の流体軸受装置１に適用することができる。
【００３６】
図７は、以上で説明を行った流体軸受装置１、特に図４に示す流体軸受装置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。この情報機器用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、流体軸受装置１と、流体軸受装置１の軸部材２に取り付けられたディスクハブ３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を備えている。ステータコイル４はブラケット６の外周に取り付けられ、ロータマグネット５は、ディスクハブ３の内周に取り付けられている。ディスクハブ３は、その外周に磁気ディスク等のディスクＤを一枚または複数枚保持する。ブラケット６の内周にハウジング７が装着されている。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との間に発生する電磁力でロータマグネット５が回転し、それに伴ってディスクハブ３、軸部材２が回転する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】撥油膜の印刷装置を示す側面図である。
【図２】撥油膜の形成過程を示す拡大断面図である。
【図３】撥油膜の印刷装置の他例を示す側面図である。
【図４】流体軸受装置の一例を示す断面図である。
【図５】（ａ）図は軸受スリーブの断面図、（ｂ）図は軸受スリーブの下側端面を示す図である。
【図６】流体軸受装置の他例を示す断面図である。
【図７】流体軸受装置を組み込んだスピンドルモータの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１        流体軸受装置
２        軸部材
２ａ      軸部
２ｂ      フランジ部
７        ハウジング
８        軸受スリーブ
９        シール部材
１０      撥油膜
１１      ノズルヘッド
１２      ノズル
１３      支持部
１５      インク
Ｒ１、Ｒ２    ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２    スラスト軸受部
【図１】
2007255655.tif 000003
【図２】
2007255655.tif 000004
【図３】
2007255655.tif 000005
【図４】
2007255655.tif 000006
【図５】
2007255655.tif 000007
【図６】
2007255655.tif 000008
【図７】
2007255655.tif 000009