(57)【要約】【課題】スピンドルモータの流体動圧軸受において、シャフトを軸支する軸受スリーブの耐摩耗性を効果的に高める。【解決手段】スピンドルモータ１において、流体動圧軸受１４を構成する軸受スリーブ６によってシャフト３を回転可能に軸支する。軸受スリーブ６の軸受面である内周面は、切削加工し、無電解ニッケルメッキ処理を施し、その後、熱処理を行い、更に、研磨加工することにより、ビッカース硬度が８００〜９００で、かつ、算術平均粗さが０．１μｍ以下となっている。これにより、軸受スリーブ６の耐摩耗性を効果的に高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受スリーブとシャフトとの間に潤滑油を介在させ、これらの相対回転によって潤滑油に生じる動圧力により、浮動状態で軸支持を行う流体動圧軸受において、
前記軸受スリーブの内周面は、ビッカース硬度が８００〜９００のニッケルメッキ層で覆われていることを特徴とする流体動圧軸受。
【請求項２】
前記軸受スリーブの内周面の算術平均粗さが０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
【請求項３】
前記ニッケルメッキ層は、無電解ニッケルメッキによって形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体動圧軸受。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の流体動圧軸受を有することを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項５】
請求項４に記載のスピンドルモータを有することを特徴とするハードディスドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータのハードディスクドライブ装置の磁気ディスクを駆動するためのスピンドルモータ等の軸受として使用される流体動圧軸受、この流体動圧軸受を有するスピンドルモータ、及び、このスピンドルモータを有するハードディスクドライブ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータのハードディスクドライブ装置においては、磁気ディスクの高密度化、回転速度の高速化にともなって、磁気ディスクを駆動するスピンドルモータの軸受には、高い回転精度、低摩擦、低騒音および長寿命が要求されている。そこで、これらの要求を達成すべく、流体動圧軸受を使用したスピンドルモータが開発されている。
【０００３】
流体動圧軸受は、シャフトとシャフトを支持する軸受スリーブとの間に潤滑油を介在し、シャフトと軸受スリーブとの軸受面に動圧溝を形成することにより、シャフトの回転によって潤滑油に動圧力を生じさせ、この動圧力によってシャフトを浮動支持するものである。このように、流体動圧軸受はシャフトと軸受スリーブとの間が非接触状態となるため機械的摩擦なしにシャフトを支持することができ、高い回転精度、低摩擦、低騒音および長寿命を達成することができる。
【０００４】
しかしながら、近年スピンドルモータは、ノートＰＣなどに使われるモバイル用途のハードディスクドライブ装置に広く採用されつつあり、これに伴って流体動圧軸受も耐衝撃性の向上が求められてきている。モバイル用途では持ち運びの際に流体動圧軸受に横揺れが加わるため、シャフトと軸受スリーブとの間の機械的な摩擦接触が避けられず、摩耗の問題が生じる。特に、シャフトのラジアル方向（半径方向）の荷重を支持する軸受スリーブの内周面の摩耗が問題となる。そこで、例えば特許文献１には、ニッケルメッキ処理及び熱処理によって軸受スリーブの軸受面の硬度を高めて、耐摩耗性及び耐焼付性を高めるようにした気体軸受ユニットが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３２８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、流体動圧軸受においても、依然として機械的な摩擦接触による摩耗が問題となっている。本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、軸受スリーブの内周面の摩耗を効果的に抑制するようにした流体動圧軸受、これを用いたスピンドルモータ、および、このスピンドルモータを用いてハードディスクドライブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、軸受スリーブとシャフトとの間に潤滑油を介在させ、これらの相対回転によって潤滑油に生じる動圧力により、浮動状態で軸支持を行う流体動圧軸受において、
前記軸受スリーブの内周面は、ビッカース硬度が８００〜９００のニッケルメッキ層で覆われていることを特徴とする
請求項２に係る発明の流体動圧軸受は、上記請求項１の構成において、前記軸受スリーブの内周面の算術平均粗さが０．１μｍ以下であることを特徴とする。
請求項３に係る発明の流体動圧軸受は、上記請求項１又は２の構成において、前記ニッケルメッキ層が、無電解ニッケルメッキによって形成されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明のスピンドルモータは、上記請求項１から３のいずれか１項に記載の流体動圧軸受を有することを特徴とする。
請求項５に係る発明のハードディスドライブ装置は、上記請求項４に記載のスピンドルモータを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、軸受スリーブの内周面の摩耗を効果的かつ安定的に抑制することができる。
請求項２に係る発明によれば、軸受スリーブの内周面の摩耗をより効果的かつ安定的に抑制することができる。
請求項３に係る発明によれば、ニッケルメッキ層を効率よく形成することができる。
請求項４に係る発明によれば、軸受スリーブの内周面の摩耗を効果的に抑制するようにしたスピンドルモータを提供することができる。
請求項５に係る発明によれば、軸受スリーブの内周面の摩耗を効果的に抑制するようにしたハードディスクドライブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受を使用したスピンドルモータの縦断面図である。
【図２】図１の流体動圧軸受の軸受スリーブの内周面に研磨を施さない場合のピンオンディスク摩耗試験の結果におけるビッカース硬度と摩耗深さとの関係を示すグラフ図である。
【図３】図１の流体動圧軸受の軸受スリーブの内周面に研磨を施した場合のピンオンディスク摩耗試験の結果におけるビッカース硬度と摩耗深さとの関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態に係る流体動圧軸受を使用したスピンドルモータを図１に示す。図1に示すように、本実施形態に係るスピンドルモータ1は、コンピュータ等のハードディスクドライブ装置において、磁気ディスクを駆動するためのシャフト回転方式ものであり、ロータハブ２側に固定されたシャフト３が、ベース４側に固定された円筒状の軸受スリーブ５によって回転可能に支持されている。
【００１１】
ベース４は、中央部に円形の開口部５が形成され、開口部５に、軸受スリーブ６が圧入されて固定されている。ベース４に固定された軸受スリーブ６の外周部には、環状に配置されて放射状に延びるステータコア７が取付けられ、このステータコア７にコイル８が巻装されている。
【００１２】
ロータハブ２は、ベース４に取付けられた軸受スリーブ６及びステータコア７を覆う天面部とその天面部の外周縁から垂下する外側円筒壁とを有する形状に形成され、天面部の中央の開口にシャフト３の一端部が圧入されて固定されている。ロータハブ２に固定されていないシャフト３の他端部には、フランジ部３Ａが形成されている。ステータコア７を囲むロータハブ２の外側円筒壁の内周部には、ステータコア７の外周部に対向して環状のマグネット１０が取付けられている。ロータハブ２の天面部の内側には、ベース４に固定された軸受スリーブ６の先端外周部を囲む内側円筒壁１１が形成されている。ベース４には、ロータハブ２に取付けられたマグネット１０に対向して磁気吸引板１２が取付けられて、磁力によってロータハブ２をベース４側に付勢している。
【００１３】
次に、軸受スリーブ６によってシャフト３を回転可能に軸支持する流体動圧軸受１４について説明する。シャフト３と軸受スリーブ６との間の軸受面には、僅かな隙間が形成されている。また、シャフト３と軸受スリーブ６との軸受面のいずれか一方には、へリングボーン形状又はスパイラル形状等の動圧発生溝（図示せず）が形成されている。シャフト３、軸受スリーブ６及びロータハブ２間の隙間、並びに、軸受スリーブ６に設けられた潤滑油通路１３には、潤滑油が充填、保持されており、シャフト３が回転すると、動圧発生溝のポンピング作用により、シャフト３と軸受スリーブ６との間に介在する潤滑油が加圧されて動圧力を生じ、シャフト３が軸受スリーブ６に対して、ラジアル方向及びスラスト方向に非接触状態で浮動支持される。このとき、潤滑油の動圧力によって生じるスラスト力と、磁気吸引板１２による吸引力とがバランスすることにより、シャフト３が安定的に浮動支持される。
【００１４】
軸受スリーブ６は、例えばステンレス鋼や銅合金等で形成され、軸受スリーブ６のシャフト３に対する軸受面となる内周面は、切削加工後にニッケルメッキが施され、更に、熱処理されて表面硬度がビッカース硬度８００〜９００まで高められる。また、表面の算術平均粗さがＲａ０．１μｍ以下となるように研磨加工によって仕上げられている。本実施形態の軸受スリーブ６の内周面は、精密仕上げ用の適当な砥石を用いたいわゆる超仕上げが施されているが、上述した必要な表面粗さが得られれば、他の仕上げ方法によって仕上げてもよい。軸受スリーブ６の内周面は、切削加工、ニッケルメッキ処理、熱処理、研磨加工の順で仕上げられているが、前述のビッカース硬度及び算術平均粗さＲａが得られれば、切削後に研磨加工を行ってさらに熱処理後に研磨加工を行ってもよいし、あるいは、熱処理後の研磨加工を省略してもよい。
【００１５】
ニッケルメッキ層は、無電解ニッケルメッキ処理によって形成しているが、所望の膜厚が得られれば、電解メッキ等の他のメッキ方法によって形成してもよい。また、動圧発生溝を軸受スリーブ６の内周面に形成する場合、動圧発生溝の加工は、ニッケルメッキ処理後に行っている。これは以下の理由からである。すなわち、軸受スリーブ６の材質がＰｂ成分を含む場合、電解加工によって動圧発生溝を形成する際に、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軸受面の表面粗さが悪化することになる。しかしながら、本実施形態のようにメッキ処理後に動圧発生溝を形成すれば、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、軸受面の摩耗がさらに低減され、スピンドルモータの長寿命化が図られる。
【００１６】
次に、軸受スリーブ６の内周面に対して潤滑油を用いたピンオンディスク（Ｐｉｎ−ｏｎ−Ｄｉｓｋ）摩耗試験を行った試験結果について、図２及び図３を参照して説明する。
試験条件は、次のとおりである。
荷重：１０００ｇ、ピン直径：１０ｍｍ、回転数：１９０ＲＰＭ、オイル量：２μｌ、試験時間：８．５分
【００１７】
図２は、ピンオンディスク摩耗試験において、軸受スリーブ６の内周面の算術平均粗さがＲａ０．１を超える場合（Ｒａ０．６８程度）におけるビッカース硬度と摩耗深さとの関係を示している。図２から、ビッカース硬度８００〜９００の範囲において、摩耗深さが最も小さくなり、安定していることが分かる。したがって、算術平均粗さがＲａ０．１を超える場合でも、ビッカース硬度８００〜９００とすることにより、耐摩耗性を高めることができる。また、ビッカース硬度８００未満のときは、ビッカース硬度が８００〜９００の範囲のときよりも摩耗深さが大きくなっている。そして、ビッカース硬度８００〜９００の範囲で安定して高い耐摩耗性が得られるので、例えば、この中間値であるビッカース硬度８５０を目標値として熱処理条件を設定することにより、効率よく所望するビッカース硬度８００〜９００を得ることができる。
【００１８】
図３は、ピンオンディスク摩耗試験において、軸受スリーブ６の内周面の算術平均粗さをＲａ０．１以下（Ｒａ０．０６程度）とした場合のビッカース硬度と摩耗深さとの関係を示している。図３から、ビッカース硬度８００〜９００の範囲において、摩耗深さが最も小さくなり、さらに安定していることが分かる。ビッカース硬度が８００未満又は９００を超えると、摩耗深さは増加する傾向を示している。したがって、ビッカース硬度を８００〜９００の範囲にして、算術平均粗さＲａ０．１μｍ以下とすることにより、耐摩耗性をより効果的に高めることができる。また、図２と図３との比較により、算術平均粗さＲａを０．１μｍ以下にすれば、摩耗深さを約１／１０に低減させて安定させることができるという顕著な効果があることが分かる。
【符号の説明】
【００１９】
１…スピンドルモータ、３…シャフト、６…軸受スリーブ、１４…流体動圧軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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