(57)【要約】      （修正有）【課題】スピンドルモータ等のモータにおいて、スラスト荷重を受けるスリーブのスラスト面の硬度を高めて耐摩耗性向上を図る。【解決手段】ベースにスリーブ３を介して回転自在に支持されたシャフトに、ロータが固定され、ベースにロータのロータマグネットに対向するステータが固定され、スリーブ３の上面にロータハブに対向するスラスト面３４が形成されたスピンドルモータにおいて、スラスト面３４にメッキ層７を形成してメッキ層７にスラスト動圧溝３５を形成し、メッキ層７上にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）層８を被覆する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラスト動圧溝が形成されたスラスト面を有する固定部材または回転部材を備えたモータであって、
少なくとも前記スラスト面に前記固定部材および前記回転部材の材料よりも硬度の高い金属層が形成され、該金属層の上にダイヤモンドライクカーボンが被覆されていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記固定部材または前記回転部材がスリーブであって、
前記スラスト面が該スリーブの端面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
ベースと、
前記ベースに対して、前記スリーブを介して回転自在に支持されるロータと、
前記ベースに、前記ロータと対向する状態に設けられるステータと、を備え、
前記スリーブが前記ベースに対して固定されていることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
ベースと、
前記ベースに対して、前記スリーブを介して回転自在に支持されるロータと、
前記ベースに、前記ロータと対向する状態に設けられるステータと、を備え、
前記スリーブが前記ロータに対して固定されていることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
【請求項５】
ベースと、  
前記ベースに対して回転自在に支持されたロータと、
前記ロータの一端面に対向する固定面と、を備え、
前記ロータの一端面または前記固定面に前記スラスト面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項６】
前記金属層はニッケルまたはニッケルを主成分とする合金によって形成されたものであり、前記スラスト動圧溝の深さは、該金属層の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のモータ。
【請求項７】
前記金属層は、スラスト面を有する前記固定部材または前記回転部材の全面を覆うメッキ層により形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体動圧軸受を備えたスピンドルモータ等のモータに係り、特にスラスト動圧溝が形成されたスラスト面の耐摩耗性向上を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記スピンドルモータは、例えばコンピュータ機器に使用されるハードディスク駆動装置の駆動源として用いられている。この種のスピンドルモータは、例えば、流体動圧軸受を介してロータがベースに対して回転自在に支持されるとともに、ロータのロータマグネットに対向するステータがベースに固定された構成を有する。流体動圧軸受は、例えば、ベースに固定されるスリーブとスリーブに回転自在に支持されるシャフトとからなり、シャフトにロータが固定され、スリーブ上面のスラスト面がロータのロータハブの下面に対向し、そのスラスト面でロータのスラスト荷重を受ける構成のものがある。このような流体動圧軸受においては、スラスト面の耐摩耗性の向上が求められる。スピンドルモータにおいては、スリーブの耐摩耗性の向上を図るためにスリーブ表面に無電解ニッケルメッキを施す技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０１４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術を適用してスラスト面にメッキを施すことは耐摩耗性向上に有効と考えられる。しかし、ハードディスク駆動装置においては、より一層のデータ容量の増大やデータ読み書きの高速化等を図るために、スピンドルモータのロータに複数枚のディスクを装着する構成が採用されており、ディスク枚数の増加によりスラスト荷重も増大傾向にある。このためメッキの硬度では耐摩耗性が不十分になることも懸念され、より確実な対策が要望された。
【０００５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、スラスト荷重を受けるスラスト面の硬度を高めて耐摩耗性向上を図ることができるモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のモータは、スラスト動圧溝が形成されたスラスト面を有する固定部材または回転部材を備えたモータであって、少なくとも前記スラスト面に前記固定部材および前記回転部材の材料よりも硬度の高い金属層が形成され、該金属層の上にダイヤモンドライクカーボンが被覆されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、金属層の上にダイヤモンドライクカーボンが被覆されているためスラスト面の硬度を高め、耐摩耗性向上が効果的に図られる。
【０００８】
本発明においては、前記固定部材または前記回転部材がスリーブであって、前記スラスト面が該スリーブの端面に形成されていることを特徴とする。この場合、ベースと、前記ベースに対して、前記スリーブを介して回転自在に支持されるロータと、前記ベースに、前記ロータと対向する状態に設けられるステータと、を備えたモータにおいて、前記スリーブが前記ベースに対して固定されている形態や、前記スリーブが前記ロータに対して固定されている形態が挙げられる。
【０００９】
また、本発明は、ベースと、  前記ベースに対して回転自在に支持されたロータと、前記ロータの一端面に対向する固定面と、を備え、前記ロータの一端面または前記固定面に前記スラスト面が形成されている形態を含む。
【００１０】
また、本発明の前記金属層は、ニッケルまたはニッケルを主成分とする合金によって形成されたものであり、前記スラスト動圧溝の深さは、該金属層の厚さよりも小さいことを特徴とする。また、本発明の前記金属層は、スラスト面を有する前記固定部材または前記回転部材の全面を覆うメッキ層により形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スラスト荷重を受けるスリーブのスラスト面の硬度を高めて耐摩耗性向上を図ることができるモータが提供されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸回転型スピンドルモータの側断面図である。
【図２】同スピンドルモータのスリーブの（ａ）断面図、（ｂ）Ｂ部拡大図である。
【図３】スリーブの上面図であって、スラスト面に形成されるスラスト動圧溝の形態例を示している。
【図４】本発明の他の実施形態に係る軸固定型スピンドルモータの側断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る軸固定型スピンドルモータの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明をスピンドルモータに適用した一実施形態を説明する。
［１］スピンドルモータ
図１は一実施形態に係るスピンドルモータ１Ａの側断面を示している。このスピンドルモータ１Ａは、コンピュータに使用される磁気ディスクや光ディスク等のディスクを備えたデータ記憶装置の駆動源として使用されるものである。
【００１４】
スピンドルモータ１Ａは、板状のベース２と、ベース２にスリーブ３を介して回転自在に支持されたシャフト４と、ベース２に固定されたステータ５と、シャフト４に固定されたロータ６とを具備している。
【００１５】
ベース２の所定位置にはスリーブ嵌合孔２１が形成されている。スリーブ３はスリーブ嵌合孔２１に嵌合されるとともに、接着等の手段でベース２に固定されている。スリーブ３の中空部はシャフト挿通孔３１であり、このシャフト挿通孔３１の下端部にフランジ部４１を有するシャフト４が下側から挿入され、かつ、回転自在に支持されている。スリーブ３とシャフト４との間に形成される隙間には潤滑油が満たされ、スリーブ３のシャフト挿通孔３１の内周面には、その潤滑油に動圧を発生させてシャフト４のラジアル荷重を支持するラジアル動圧溝（図示略）が形成されている。
【００１６】
スリーブ３の下端面におけるシャフト挿通孔３１の開口周囲には、環状の凹部３１１がシャフト挿通孔３１と同心状に形成されている。スリーブ３の下端面には、円板状のカウンタープレート３９が溶着や接着等の手段により気密性を維持した状態で固着されている。シャフト４のフランジ部４１は凹部３１１内に収納され、フランジ部４１は、その状態で凹部３１１の上側の頂面および下側のカウンタープレート３９と対向してシャフト４の抜け止めをなしている。カウンタープレート３９によって封止された凹部３１１内には、潤滑油が満たされる。
【００１７】
ベース２のスリーブ嵌合孔２１の周囲には上方に突出する円筒部２２が形成されており、この円筒部２２の外周部にステータ５が固定されている。ステータ５は、円筒部２２の外周面に締まり嵌めの状態で固定された珪素鋼板の積層体からなるステータコア５１と、ステータコア５１に巻回されたステータコイル５２とから構成される。
【００１８】
シャフト４の上端部はスリーブ３から突出しており、その突出した上端部に、ロータ６を構成する円板状のロータハブ６１の中心部が固定されている。ロータハブ６１は上面が平坦な円板部６１１を主体とするもので、円板部６１１の下面の外周縁およびその内側には、下方に向かって突出する外側円筒部６１２および内側円筒部６１３が、シャフト４と同心状に形成されている。
【００１９】
ロータハブ６１の外側円筒部６１２の内周面には、ステータコア５１と隙間を空けて対向するロータマグネット６２が固定されている。ロータマグネット６２は、Ｎ極およびＳ極の複数極に着磁されている。ロータハブ６１の内側円筒部６１３は、ベース２の円筒部２２の内側に近接して配設される。その内側円筒部６１３の内側には、下方に開口するスリーブ収容部６１４が形成されている。
【００２０】
スリーブ３の外周面は図２（ａ）に示すように上側に大径部３２、下側に小径部３３を有している。スリーブ３は、大径部３２がスリーブ収容部６１４に収容され、スリーブ収容部６１４の頂面６１５に、スリーブ３の上端面であるスラスト面３４が対向している。このスラスト面３４は、ロータ６からのスラスト荷重を受ける。
【００２１】
スリーブ収容部６１４の頂面６１５とスリーブ３のスラスト面３４との間に形成される隙間には潤滑油が満たされる。スラスト面３４には、図２（ｂ）に示すように、その潤滑油に動圧を発生させてロータ６のスラスト荷重を支持する複数のスラスト動圧溝３５が形成されている。また、ロータハブ６１の内側円筒部６１３とスリーブ３の大径部３２との間の隙間には、スラスト面３４に供給される潤滑油が保持される。図２（ａ）に示すように、スリーブ３内には、スラスト面３４から凹部３１１間に潤滑油を循環させる油路３６が形成されている。
【００２２】
ロータハブ６１の外側円筒部６１２の外周面には、鍔状のディスク載置部６１６が形成されている。このディスク載置部６１６には上記ディスク（不図示）が装着される。当該スピンドルモータ１Ａの近傍には、該ディスクに作用する記録用ヘッド（不図示）が配設される。
【００２３】
ロータ６は上記ロータハブ６１とロータマグネット６２とから構成され、シャフト４と一体に回転する。ベース２のロータマグネット６２の直下には、回転するロータ６の軸方向位置を安定させる環状の吸引板２３が配設されている。
【００２４】
上記ベース２、スリーブ３、シャフト４、ロータハブ６１は、ステンレスやアルミニウム合金等の剛性を有する金属で構成される。
【００２５】
上記構成のスピンドルモータ１Ａは、ステータコイル５２に通電すると、ステータコア５１により磁場が形成され、この磁場がロータマグネット６２に作用してロータ６がシャフト４を軸に回転する。そして、ディスク載置部６１６に装着された記録ディスクはこのようなスピンドルモータ１Ａの作動により回転させられ、この記録ディスクに対し上記記録用ヘッドが情報の書き込みと読み出しを行う。
【００２６】
［２］スリーブのスラスト面
以上が本実施形態のスピンドルモータ１Ａの構成ならびに作用であるが、次いで本発明に係るスリーブ３のスラスト面３４について詳述する。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、スラスト面３４にはスラスト荷重を支持する複数のスラスト動圧溝３５が形成されている。スラスト動圧溝３５は、例えば図３（ａ）に示すように内周側から外周側に向けて周方向に沿うように円弧状に形成されたものであって全体としてスパイラル状に配列した形態や、図３（ｂ）に示すように内周側から外周側に向けて周方向に沿うようにＶ字状に形成されたものであって全体としてヘリングボーン状に配列した形態が採用されるが、これらの形態に限定はされない。
【００２８】
本実施形態では、図２（ｂ）に示すようにスラスト面３４を含めたスリーブ３の全面にニッケルによるメッキ層７が形成されている。そしてスラスト面３４においては、メッキ層７の上にさらにダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ：Diamond-Like Carbon）が被覆されている（以下、ＤＬＣ層８）。ＤＬＣによる膜は、イオンを利用した気相合成法により合成されるダイヤモンドに類似した高硬度のカーボン薄膜として周知であり、その硬度は、例えばＨＶ１０００〜２５００程度とされる。なお、メッキ層７の硬度はＨＶ７５０〜９００程度とされる。
【００２９】
メッキ層７は、例えば無電解メッキによってスリーブ３の表面全面（シャフト挿通孔３１、油路３６の内面も含む）に形成される。また、ＤＬＣ層８は例えば高真空中でのプラズマプロセスであるイオン化蒸着法によって、スラスト面３４のメッキ層７上に形成することができる。
【００３０】
本実施形態では、スリーブ３の全面にニッケルによるメッキ層７を形成しているため、皮膜の厚さを制御しやすい。次いで、このメッキ層７に対してスラスト動圧溝３５を形成する。スラスト動圧溝３５は電解加工によってメッキ層７のみに好適に形成することができる。そして、スラスト動圧溝３５を形成した後にＤＬＣ層８を形成する。なお、本実施形態では、形成したメッキ層７に熱処理を施すことで、より一層の硬度向上を図っている。熱処理は、スラスト動圧溝を形成する前に施してもよいし、スラスト動圧溝を形成した後に施してもよい。
【００３１】
ＤＬＣ層８の厚さは、メッキ層７上に形成したスラスト動圧溝３５を埋めることなくスラスト動圧溝３５の深さが確保される程度とされる。例えば、メッキ層７の厚さを５〜１５μｍ程度とし、ＤＬＣ層８の厚さを１〜３μｍ程度とし、最終的なスラスト動圧溝３５の深さを５〜１５μｍ程度とすることができる。なお、本実施形態では、スラスト動圧溝３５の深さは、メッキ層７の厚さよりも小さいため、スラスト動圧溝３５がメッキ層７を貫通してスリーブ３にまで達することはない。
【００３２】
スラスト面３４には、モータ稼働時すなわちロータ６が回転している最中にはスラスト動圧溝３５内で生じる潤滑油の動圧によって浮上しているが、モータ停止の際にはロータ６が降下してロータハブ６１の頂面６１５がスラスト面３４に接触する。したがって、モータ停止時およびモータ稼働開始時にはロータハブ６１の頂面６１５とスラスト面３４との間に摩擦が生じる。したがってスラスト面３４には耐摩耗性が必要となるが、本実施形態によれば、メッキ層７の上にＤＬＣ層８が被覆されているため、スラスト面３４は硬度が高くなっていて、十分な耐摩耗性を有している。
【００３３】
本実施形態では、スラスト面３４に直接電解加工によってスラスト動圧溝３５を形成してその上にＤＬＣ層８を形成するのではなく、電解加工によってスラスト動圧溝３５が形成されたメッキ層７上にＤＬＣ層８を形成している。これは、以下の理由からである。すなわち、スリーブ３の材質がＰｂ成分を含むステンレスであった場合、そのステンレスからなるスラスト面３４に電解加工によってスラスト動圧溝３５を形成する際に、電解定数が大きいＰｂ成分が他の金属よりも早く溶解して除去されてしまう。その溶解の跡が表面上に凹部として残ってしまい、結果として電解加工面すなわちスラスト面３４の表面粗さが悪化することになる。このように表面粗さが悪化したスラスト面３４にＤＬＣ層８を形成しても表面粗さが残存するため好ましくない。しかしながら本実施形態のようにメッキ層７にスラスト動圧溝３５を形成すれば上記凹部は形成されることはなく、表面粗さを悪化させることは起こらない。したがって、ＤＬＣ層８の摩耗がさらに低減され、スピンドルモータ１Ａの長寿命化が図られる。
【００３４】
また、スリーブ３の全面にメッキ層７を形成することで油路３６の内面を円滑にすることができ、油路３６の内面に付着する加工時の微細な切屑による潤滑油の汚染を防止することができるといった利点もある。
【００３５】
［３］他の実施形態
上記一実施形態は、スリーブ３が本発明における固定部材であってベース２に固定されている形態である。本発明は、例えば回転部材であるロータ６にスラスト面が形成されている形態や、スリーブ３がロータ６に固定されていて回転部材を構成する形態等も含む。以下、図４および図５によってそれらの形態例を説明する。なお、図４および図５においては、図１に示したものと同一の構成要素には同一の符号を付しており、以下では主に異なる構成部分を説明する。
【００３６】
図４に示すスピンドルモータ１Ｂにおいては、ベース２に、上記スリーブ嵌合孔２１に代えてブッシュ嵌合孔２５が形成されている。このブッシュ嵌合孔２５には、上側に凹所９１が形成されたカップ状のブッシュ（固定部材）９が嵌合され、接着によって固定されている。ブッシュ９の凹所９１の中心には軸方向に延びるシャフト固定孔９２が貫通形成されており、このシャフト固定孔９２にシャフト４の下端部が圧入等の手段で固定されている。
【００３７】
この実施形態では、ロータハブ６１の中心は軸受部６１７として構成され、この軸受部６１７が、ブッシュ９に固定されたシャフト４に対して回転自在に支持されている。すなわちシャフト４が軸受部６１７の中心に貫通形成された軸孔６１８に挿通されている。また、軸受部６１７はブッシュ９の凹所９１内に嵌め込まれ、軸受部６１７の下端面（一端面）６１９がブッシュ９の凹所９１の上面（固定面）９１１に対向している。軸受部６１７がシャフト４に回転自在に支持されたロータ６は、軸受部６１７の内周面がシャフト４に対し潤滑油を介して摺動回転し、軸受部６１７の下端面６１９が潤滑油を介してブッシュ９の凹所９１の上面９１１に摺動することで、シャフト４を中心に回転する。シャフト４の外周面に摺動する軸受部６１７の内周面には、ラジアル荷重を受けるラジアル動圧溝が形成されている（不図示）。
【００３８】
一方、互いに摺動するロータ６の軸受部６１７の下端面６１９とブッシュ９の凹所９１の上面９１１のいずれか一方には、上記一実施形態のスラスト面３４と同様に、ニッケルによるメッキ層が形成されるとともに該メッキ層の上にダイヤモンドライクカーボンが被覆されてＤＬＣ層が形成され、該メッキ層に対して図３に示したものと同様のスラスト動圧溝が形成されている。すなわちこの場合には、ロータ６側の下端面６１９、もしくはブッシュ９側の上面９１１のいずれか一方が、スラスト動圧溝が形成されたスラスト面を構成する。
【００３９】
図５に示すスピンドルモータ１Ｃは、図４に示したスピンドルモータ１Ｂにおけるロータ６の中心の軸受部６１７が、円筒状のスリーブ３に分割された形態となっている。スリーブ３は、ロータハブ６１の中心に形成されたスリーブ嵌合孔６３に嵌合されて固定されている。スリーブ３の中心には軸孔３７が形成されており、この軸孔３７にシャフト４が挿通されている。スリーブ３は、ブッシュ９に固定されたシャフト４に回転自在に支持され、ロータ６はスリーブ３と一体にシャフト４を中心に回転する。シャフト４の外周面に摺動するスリーブ３の内周面には、ラジアル荷重を受けるラジアル動圧溝が形成されている（不図示）。
【００４０】
そして、スリーブ３の下端面３８とブッシュ９の凹所９１の上面９１１のいずれか一方に、上記一実施形態のスラスト面３４と同様に、ニッケルによるメッキ層が形成されるとともに該メッキ層の上にダイヤモンドライクカーボンが被覆されてＤＬＣ層が形成され、該メッキ層に対して図３に示したものと同様のスラスト動圧溝が形成されている。すなわちこの場合には、スリーブ３側の下端面３８、もしくはブッシュ９側の上面９１１のいずれか一方が、本発明のスラスト面を構成する。
【符号の説明】
【００４１】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…スピンドルモータ
２…ベース
３…スリーブ（固定部材、回転部材）
３４…スラスト面
３５…スラスト動圧溝
３８…スリーブの下端面（スラスト面）
４…シャフト
５…ステータ
６…ロータ（回転部材）
６１９…ロータの下端面（一端面、スラスト面）
７…メッキ層（金属層）
８…ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）層
９…ブッシュ（固定部材）
９１１…ブッシュの上面（固定面、スラスト面）
【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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