(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基油としての合成エステル油と、増ちょう剤としてのステアリン酸リチウムと、カルシウムスルフォネートとを含み、かつカルシウムスルフォネートとして、カルシウムの含有割合が０．２〜２０重量％であるものを用いるとともに、当該カルシウムスルフォネートを、基油と増ちょう剤との合計量１００重量部に対して０．５〜５重量部の割合で配合して、２５℃における混和ちょう度が２５０〜３００の範囲に調整されたグリース組成物を封入したことを特徴とするハードディスクドライブ用玉軸受。
【請求項２】
グリース組成物における、ステアリン酸リチウムＴと合成エステル油Ｏとの配合比Ｔ／Ｏ（重量比）が５／９５〜３０／７０である請求項１に記載のハードディスクドライブ用玉軸受。
【請求項３】
基油として、ペンタエリスリトールエステル油を用いる請求項１または２に記載のハードディスクドライブ用玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規なハードディスクドライブ用玉軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
ハードディスクドライブドライブ（以下「ＨＤＤ」と略記することがある）などの記録装置において、スピンドルモータに使用する玉軸受などの転がり軸受の潤滑には、基油としての合成エステル油と、Ｌｉ石けん系増ちょう剤とを含むグリース組成物を用いることが多い。
このようなグリース組成物の代表例としては、ペンタエリスリトールとセバシン酸ジ−２−エチルヘキシルとのエステルを基油とし、ステアリン酸リチウムと１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムとを増ちょう剤としたものなどが挙げられる。
【０００３】
かかるグリース組成物によれば、通常のものに比べて転がり軸受の振動値を低減させ、音響性能（音響寿命）を向上させることができる。
しかし近時、ＨＤＤなどにおける記録密度の増大に伴って、その回転数をこれまでよりも増加させることが求められており、それを達成するためには現状よりもさらに高い音響性能が必要となるが、上記のグリース組成物ではこの要求を十分に満足できなくなりつつある。
【０００４】
またとくにＨＤＤでは、記録密度の増大に伴って、磁気ヘッドのローディング機構がＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）方式からランプロードアンロード方式に移行しつつある。このため、ＨＤＤの輸送時等に外部振動が加わるとハードディスクが微小振動して、その回転軸に繋がれたスピンドルモータの、転がり軸受の転送面にフレッチング摩耗を生じ、回転駆動時の騒音が大きくなることがある。
【０００５】
すなわちＣＳＳ方式であれば、スピンドルモータの停止時にも磁気ヘッドがハードディスクに接触しており、この接触によってハードディスクが固定されているため、輸送時等の振動によってハードディスクが微小振動することは無く、転がり軸受の転送面にフレッチング摩耗を生じることはなかった。
しかしランプロードアンロード方式では、スピンドルモータの停止時に、磁気ヘッドがハードディスクから離れてランプに収容されており、ハードディスクはフリーの状態となるため、前記のように輸送時等の振動によって微小振動して、転がり軸受の転送面にフレッチング摩耗を生じるのである。
【０００６】
そこで特にＨＤＤ用の玉軸受に封入するグリース組成物には、転がり軸受の耐フレッチング性を向上する機能が求められる傾向にあるが、上記従来のグリース組成物ではこの要求にも十分に対応できないという問題がある。
本発明の目的は、転がり軸受の音響性能と耐フレッチング性とを同時に向上することができる新規なグリース組成物を封入したＨＤＤ用玉軸受を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記課題を解決するため、発明者は、種々の添加剤について検討を行った。その結果、カルシウムスルフォネートが、転がり軸受の音響性能と耐フレッチング性とを同時に向上するために有効であるとの知見を得た。
すなわちカルシウムスルフォネートは、転がり軸受を形成する鋼表面に不可逆性の強い単分子吸着膜を形成して、軸受部品の接触面における表面突起同士の直接的な接触を防止する機能を有するため、転がり軸受の音響性能と耐フレッチング性とを同時に向上できることを見出した。
【０００８】
しかしその後の検討によって、同じカルシウムスルフォネートであっても、上記の効果に優れたものとそうでないものとがあることが判った。
そこで発明者は、カルシウムスルフォネートの何が、転がり軸受の音響性能や耐フレッチング性に影響しているかについてさらに検討した結果、カルシウムスルフォネート中に含まれるカルシウムの含有割合が、これらの特性と密接に関わっていることを見出した。
【０００９】
そこで発明者は、カルシウムの含有割合の範囲を規定すべくさらに検討した結果、基油としての合成エステル油と、増ちょう剤としてのステアリン酸リチウムとを含む系では、含有割合が０．２〜２０重量％であるカルシウムスルフォネートを含有させると、ＨＤＤ用玉軸受の音響性能や耐フレッチング性を特異的に向上することを見出した。
また発明者は、上記特定のカルシウムスルフォネートの配合割合についても検討した結果、当該カルシウムスルフォネートを、前記基油としての合成エステル油と、増ちょう剤としてのステアリン酸リチウムとの合計量１００重量部に対して０．５〜１０重量部の割合で配合する必要があることを見出した。
【００１０】
したがって請求項１記載の発明は、基油としての合成エステル油と、増ちょう剤としてのステアリン酸リチウムと、カルシウムスルフォネートとを含み、かつカルシウムスルフォネートとして、カルシウムの含有割合が０．２〜２０重量％であるものを用いるとともに、当該カルシウムスルフォネートを、基油と増ちょう剤との合計量１００重量部に対して０．５〜５重量部の割合で配合して、２５℃における混和ちょう度が２５０〜３００の範囲に調整されたグリース組成物を封入したことを特徴とするＨＤＤ用玉軸受である。
【００１１】
また発明者は、上記特定のカルシウムスルフォネートと組み合わせる他の成分についても検討した結果、ＨＤＤにおけるスピンドルモータ用として適した、低トルクの玉軸受を構成するためには、増ちょう剤としてのステアリン酸リチウムの配合量は、当該ステアリン酸リチウムと、基油としての合成エステル油の総量中に占める割合で表して５〜３０重量％であるのが好ましいこと、合成エステル油として、ペンタエリスリトールエステル油を用いるのが好ましいことを見出した。
【００１２】
したがって請求項２記載の発明は、グリース組成物における、ステアリン酸リチウムＴと合成エステル油Ｏとの配合比Ｔ／Ｏ（重量比）が５／９５〜３０／７０である請求項１に記載のＨＤＤ用玉軸受である。
また請求項３記載の発明は、基油として、ペンタエリスリトールエステル油を用いる請求項１または２に記載のＨＤＤ用玉軸受である。
【００１３】
本発明によれば、以上で説明した作用効果により、これまでよりも音響性能や耐フレッチング性に優れたＨＤＤ用玉軸受が得られる。
したがって前記本発明のＨＤＤ用玉軸受は、とくにランプロードアンロード方式の大容量のＨＤＤなどにおける、スピンドルモータ用の軸受として好適に使用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を説明する。
〈グリース組成物〉
本発明のＨＤＤ用玉軸受に封入するグリース組成物は、前述したように基油としての合成エステル油と、増ちょう剤としてのステアリン酸リチウムと、カルシウムスルフォネートとを含むものである。
（カルシウムスルフォネート）
このうちカルシウムスルフォネートとして、本発明では、前記のようにカルシウムの含有割合が０．２〜２０重量％であるものを用いる必要がある。
【００１５】
カルシウムの含有割合が０．２重量％未満であるか、または２０重量％を超えるカルシウムスルフォネートは、この何れのものも、転がり軸受の音響性能や耐フレッチング性を向上することができない。
なおこれらの特性をさらに向上することを考慮すると、カルシウムスルフォネートとしては、カルシウムの含有割合が、上記の範囲内でもとくに２〜２０重量％であるものを用いるのが好ましい。
【００１６】
カルシウムスルフォネートは、一般式(1)：
(ＲＳＯ3)2Ｃａ      (1)
〔式中、Ｒは有機基を示す。〕
で表され、清浄分散剤、さび止め添加剤などとしてグリース組成物や潤滑油などに使用されるスルフォン酸のカルシウム塩であって、その原料によって石油系と合成系とに分類されており、そのうち合成系には、基Ｒの基本骨格によってアルキルベンゼン系とジノニルナフタレン系とが含まれる。
【００１７】
本発明では、上記種々のカルシウムスルフォネートの中から、スルフォン酸を構成する有機基Ｒの分子量を調整したり、あるいはオーバーベースにより余分にＣａ（ＯＨ）2を含有させる場合はその含有量を調整したりすることで、上記の条件を満たしたものを選択して使用することができる。
上記特定のカルシウムスルフォネートの配合割合、すなわちカルシウムスルフォネートの、基油と増ちょう剤との合計量１００重量部に対する割合は、０．５〜１０重量部である必要がある。
【００１８】
配合割合が０．５重量部未満では、当該カルシウムスルフォネートを加えたことによる効果が得られず、転がり軸受の音響性能や耐フレッチング性を向上することができない。また配合割合が１０重量部を超えても、それ以上の添加効果が得られないだけでなく、過剰のカルシウムスルフォネートがグリース組成物の他の特性に影響を及ぼす。
なお、グリース組成物の他の特性に影響を及ぼすことなく、転がり軸受の音響性能や耐フレッチング性をさらに向上することを考慮すると、カルシウムスルフォネートの、基油と増ちょう剤との合計量１００重量部に対する配合割合は、前記の範囲内でもとくに１〜８重量部であるのが好ましい。
【００１９】
（基油）
基油としては合成エステル油を用いる。
合成エステル油としてはジエステル油、ポリオールエステル油などの種々の合成エステル油がいずれも使用可能である。とくに前記のようにジエステル油や、あるいはポリオールエステル油のうちトリオールを出発原料とするトリエステル油、テトラオールを出発原料とするテトラエステル油などが好ましい。このうちジエステル油としては、例えばセバシン酸ジ−２−エチルヘキシル、アゼライン酸ジ−２−エチルヘキシル、ドデカン二酸ジ−２−エチルヘキシルなどがあげられる。また、トリエステル油としてはトリメチロールプロパンの各種エステル類があげられ、テトラエステル油としてはペンタエリスリトールの各種エステル類があげられる。中でも、基油としては、ペンタエリスリトールエステル油が好ましい。
【００２０】
（増ちょう剤）
増ちょう剤としてはステアリン酸リチウムを用いる。
【００２１】
グリース組成物として適度な混和ちょう度を得るために、ステアリン酸リチウムの配合量は、当該ステアリン酸リチウムと基油との総量中に占める割合で表して５〜３０重量％、すなわちステアリン酸リチウムＴと基油Ｏとの配合比Ｔ／Ｏ（重量比）で表して５／９５〜３０／７０であるのが好ましい。これによりグリース組成物は、２５℃における混和ちょう度が２５０〜３２０、好ましくは２５０〜３００の範囲に調整され、前述したＨＤＤにおけるスピンドルモータ用として適した、低トルクのＨＤＤ用玉軸受を構成することが可能となる。
【００２２】
（他の添加剤）
グリース組成物には、上記の各成分の他に、さらに必要に応じて、例えば酸化防止剤、極圧剤、摩耗防止剤、さび止め剤、腐食防止剤、構造安定剤、固体潤滑剤などの、従来公知の種々の添加剤を配合しても良い。各添加剤の配合量は、それぞれ従来と同程度でよい。
【００２３】
（グリース組成物の製造）
グリース組成物は、従来と同様にして製造される。
すなわち、あらかじめ別個に合成しておいたＬｉ石けん系増ちょう剤と基油とを加熱下でかく拌、混合して、増ちょう剤を基油中に分散もしくは溶解したのち冷却してゲル化させ、さらにミリング処理することでグリース組成物が製造される。
【００２４】
カルシウムスルフォネートその他の添加剤は、増ちょう剤と基油とのかく拌、混合工程から、ミリング処理工程までの任意の工程で配合することができる。また、ミリング処理まで完了したグリース組成物に、さらにその後の工程で添加剤を配合してグリース組成物とすることもできる。
〈ＨＤＤ用玉軸受〉
本発明のＨＤＤ用玉軸受は、上記グリース組成物を封入したことを特徴とするものである。
【００２５】
玉軸受としては、ＨＤＤのスピンドルモータ用として適した、深溝玉軸受やアンギュラ型玉軸受などが好適に採用される。
【００２６】
【実施例】
以下に本発明を、実施例、比較例に基づいて説明する。
実施例１
基油としてのペンタエリスリトールエステル油（４０℃における動粘度３０ｍｍ2／ｓ）８４重量部と、Ｌｉ石けん系増ちょう剤としての炭素数１８のステアリン酸リチウム１６重量部と、カルシウムの含有割合が２．１重量％であるカルシウムスルフォネート１．０重量部とを用いて、前述した混合法によってグリース組成物を製造した。製造したグリース組成物の、２５℃における混和ちょう度は２８１であった。
【００２７】
実施例２、比較例１
カルシウムスルフォネートの量を５．０重量部（実施例２）、または０．１重量部（比較例１）としたこと以外は実施例１と同様にして、グリース組成物を製造した。製造したグリース組成物の、２５℃における混和ちょう度は２９６（実施例２）、および２７６（比較例１）であった。
実施例３、比較例２
カルシウムスルフォネートとして、カルシウムの含有割合が２．３重量％であるものを用い、かかるカルシウムスルフォネートの量を２．０重量部（実施例３）、または７．５重量部（比較例２）としたこと以外は実施例１と同様にして、グリース組成物を製造した。製造したグリース組成物の、２５℃における混和ちょう度は２８６（実施例３）、および３１５（比較例２）であった。
【００２８】
実施例４、５
カルシウムスルフォネートとして、カルシウムの含有割合が１８．５重量％であるものを用い、かかるカルシウムスルフォネートの量を１．０重量部（実施例４）、または３．０重量部（実施例５）としたこと以外は実施例１と同様にして、グリース組成物を製造した。製造したグリース組成物の、２５℃における混和ちょう度は２８３（実施例４）、および２９０（実施例５）であった。
【００２９】
比較例３
基油として、４０℃における動粘度が３０ｍｍ2／ｓである鉱油を同量、用いたこと以外は実施例２と同様にして、グリース組成物を製造した。製造したグリース組成物の、２５℃における混和ちょう度は２９５であった。
比較例４
カルシウムスルフォネートとして、カルシウムの含有割合が２５重量％であるものを用い、かかるカルシウムスルフォネートの量を２．０重量部としたこと以外は実施例１と同様にして、グリース組成物を製造した。製造したグリース組成物の、２５℃における混和ちょう度は２８５であった。
【００３０】
上記各実施例、比較例で製造したグリース組成物を、それぞれ呼び番号６９５の深溝玉軸受（内径５ｍｍ、外径１３ｍｍ、幅４ｍｍ）に封入し、下記の試験を行ってその特性を評価した。
耐フレッチング性試験
各実施例、比較例のグリース組成物を封入した深溝玉軸受に、下記の条件で繰り返し微小振動を加えた。
【００３１】
（微小振動条件）
揺動角：１°
振動周波数：５Ｈｚ
振動回数：９０００回
軸受与圧（アキシャル荷重）：１４．７Ｎ
環境温度：２５℃
そして微小振動を加える前後で軸受を回転させた際の振動を測定して、振動の上昇幅の大小によって、下記の３段階で、転がり軸受の転送面にフレッチング摩耗を生じたか否かを評価した。
【００３２】
◎：振動の上昇幅が１０ｍＧ以下。フレッチング摩耗はほとんど発生せず。耐フレッチング性極めて良好。
○：振動の上昇幅が１０ｍＧを超え、５０ｍＧ以下。フレッチング摩耗は僅かに発生したものの、実用上差し支えなし。耐フレッチング性良好。
×：振動の上昇幅が５０ｍＧを超えた。フレッチング摩耗が発生した。耐フレッチング性不良。
【００３３】
音響性能試験
各実施例、比較例のグリース組成物を封入した深溝玉軸受の内輪を固定した状態で、外輪を、下記の条件で連続回転させた。
（連続回転条件）
外輪回転数：５４００ｒｐｍ
振動時間：２０時間
軸受与圧（アキシャル荷重）：１４．７Ｎ
環境温度：７０℃
そして連続回転を行う前後で軸受を回転させた際の振動を測定して、振動の上昇幅の大小によって、下記の３段階で、転がり軸受の音響性能を評価した。
【００３４】
◎：振動の上昇幅が５ｍＧ以下。音響の上昇はほとんどなし。音響性能極めて良好。
○：振動の上昇幅が５ｍＧを超え、２０ｍＧ以下。音響が僅かに上昇するものの、実用上差し支えなし。音響性能良好。
×：振動の上昇幅が２０ｍＧを超えた。音響が上昇した。音響性能不良。
以上の結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
0004023134.tif 000002
【００３６】
表より、カルシウムスルフォネートの配合割合を、基油と増ちょう剤との合計量１００重量部に対して０．５重量部未満とした比較例１、基油として合成エステル油でなく鉱油を用いた比較例３、ならびにカルシウムの含有割合が２０重量％を超えるカルシウムスルフォネートを用いた比較例４のグリース組成物を封入したＨＤＤ用玉軸受はいずれも、耐フレッチング性、音響性能ともに不良となることがわかった。また、カルシウムスルフォネートの配合割合を、基油と増ちょう剤との合計量１００重量部に対して５重量部を超える範囲とした比較例２のグリース組成物を封入したＨＤＤ用玉軸受は、２５℃における混和ちょう度が３００を超えるため、スピンドルモータ用として適した低トルク化が図れないことが判った。
【００３７】
これに対し、各実施例のグリース組成物を封入した転がり軸受はいずれも、耐フレッチング性、音響性能ともに良好もしくは極めて良好となることが確認された。