(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸または軸受面本体にスラスト及びラジアル方向に対して形成された動圧溝の動圧効果で、軸受隙間に動圧を発生することによって回転軸を非接触支持する動圧流体軸受において、前記動圧流体軸受に使用される潤滑油の基油が、ネオペンチルグリコールのカプリル酸とカプリン酸の混合エステルであり、前記基油に使用する添加剤に、アゾ系化合物、又は、ジアゾ系化合物が含まれていることを特徴とする動圧流体軸受。
【請求項２】
前記潤滑油の体積抵抗率が、１．０×１０11Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項1記載の動圧流体軸受。
【請求項３】
前記添加剤に含まれるアゾ系化合物、又は、ジアゾ系化合物が０．０１〜１重量％添加されていることを特徴とする請求項１又は２記載の動圧流体軸受。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の動圧流体軸受を搭載したスピンドルモータ。
【請求項５】
請求項４記載のスピンドルモータを搭載した回転体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸および軸受面に設けた動圧溝の動圧効果により発生した動圧によって回転軸の摺動面を浮上支持する動圧流体軸受に関し、特にレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータや磁気ディスクドライブ装置（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の回転体装置用のスピンドルモータのように、高速下で高回転精度が要求される機種や、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔａｌｅ  ｄｉｓｋ）−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどの光ディスクドライブ装置あるいは光磁気ディスクドライブ装置等の回転体装置用のスピンドルモータのように、ディスクが載ることによって大きなアンバランス荷重が加わる条件下で高速で駆動する機器などに適している。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような情報機器関連の小型スピンドルモ−タでは、回転性能のより一層の向上と低コスト化が求められており、そのための手段として、軸受面にへリングボーン型やスパイラル型などの動圧溝を設け、軸の回転に伴う動圧効果によってラジアル剛性などの軸受機能を高める一方、不安定振動を解消可能な動圧流体軸受に置き換える検討がなされている。
【０００３】
一方、動圧流体軸受に要求される潤滑油の特性としては、低蒸発特性かつ低粘度、使用中のスラッジの発生が少なく、使用温度範囲が広く、潤滑性が優れ、長寿命である。上記の特性を有する潤滑油として、動圧流体軸受には、主にエステル系基油が使用され、例えば、特開平１−１８８５９２号公報に開示されているようなトリメチロールプロパンと１価脂肪酸から得られるトリエステルにヒンダードフェノール系酸化防止剤を混合したものが使用されている。また、特開平９−１７７７６６号公報に開示されているようなセバシン酸ジオクチルを基油にフタル酸モノエチルエステルを基油に対して１〜３重量％混合したものが使用されている。上記の潤滑油は動庄流体軸受の専用油として低トルクで初期なじみが良く、耐久性も良好であるなど、優れた特性を持つものであるが、基油粘度が１１〜３１ｃＳｔ（４０℃）と高く、低温始動性および回転トルクが高く、要求性能を満たしていないのが現状である。
【０００４】
一方、磁気ディスクドライブ用スピンドルモータについて、セバシン酸ジオクチルのように体積抵抗率が１．０×１０12Ω・ｃｍ以上の潤滑油を使用すると、動圧流体軸受動作時に、磁気ディスクに電荷が蓄積して、磁気ヘッドとの間に電位差が発生し、最悪の場合、磁気ヘッドの静電破壊が発生することがあった。動圧流体軸受では、従来のボールベアリングを使用した軸受と異なり、動圧流体軸受の動作状態において、磁気ヘッドとハードディスクの導通が確保できないことが原因である。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、低粘度且つ低蒸発損失であり、体積抵抗率が低い潤滑油を用いることによって、耐久寿命の長く、軸と軸受間の電位差を低減した動圧流体軸受及び当該動圧流体軸受を搭載したスピンドルモータ及び回転体装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、基油がネオペンチルグリコールのカプリル酸とカプリン酸の混合エステルで構成され、アゾ系化合物又はジアゾ系化合物が含まれることを特徴とする動圧流体軸受用潤滑油を使用した動圧流体軸受にある。本発明の第２の態様は、第１の態様において、アゾ系化合物又はジアゾ系化合物が、前記基油の０．０１〜１重量％添加されていることを特徴とする動圧流体軸受用潤滑油を使用した動圧流体軸受にある。
【０００７】
ここでネオペンチルグリコールのカプリル酸とカプリン酸の混合エステルは、例えば、下記の化学式で示される。
【０００８】
【化１】
0004374090.tif 000002
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
ネオペンチルグリコールのカプリル酸とカプリン酸の混合エステルを潤滑油とした。
（実施例２）
ネオペンチルグリコールのカプリル酸とカプリン酸の混合エステル１００重量部に、２，２’−アゾビス（２−メチルプロパノニトリル）１重量部を添加して潤滑油とした。
（実施例３）
ネオペンチルグリコールのカプリル酸とカプリン酸の混合エステル１００重量部に、２，２’−アゾビスベンジルメタン１重量部を添加して潤滑油とした。
（実施例４）
ネオペンチルグリコールのカプリル酸とカプリン酸の混合エステル１００重量部に、ｐ−ジメチルアミノアゾベンゼンを１重量部添加して潤滑油とした。
（比較例１）
セバシン酸ジオクチルを単独で潤滑油とした。
（比較例２）
アジピン酸ジオクチルを単独で潤滑油とした。
【００１０】
上述した各実施例及び比較例の潤滑油を図１〜３に示す動圧流体軸受に使用した。
図１に動圧流体軸受の概略断面図を示す。
図１に示す動圧流体軸受部は、フランジ付円柱状軸受部材２０と、段付円筒状軸受部材３０と、円盤状スラスト押さえ部材４０とを具備する。フランジ付円柱状軸受部材２０は、図２に示すように、軸方向中央部に円盤状スラスト軸受部２１を有し、その下側にラジアル軸受用円柱部２２、上側に支持用円柱部２３をそれぞれ有する。段付円筒状軸受部材３０は、図３に示すように、フランジ付円柱状軸受部材２０のラジアル軸受用円柱部２２が回転自在に挿入される小径円筒部３１と、円盤状スラスト軸受部２１が回転自在に挿入される大径円筒部３２とを少なくとも有する。これらの二つの円筒部は同軸で隣接して設けられ、両者の境界には境界面３４が存在する。大径円筒部３２に隣接して同軸に形成された円筒部３３は、大径円筒部３２の開放端、すなわち段付円筒状軸受部材３０の開放端にキャピラリーシールを施してシールする円盤状スラスト押さえ部材４０を挿入して固着するためのものである。このような段付円筒状軸受部材３０は、スラスト押さえ部材用円筒部３３，大径円筒部３２及び小径円筒部３１を上から順に切削等により形成することにより製作され、従って、閉塞端側には小径円筒部３１が、開放端には大径円筒部３２が形成されることになる。なお、円盤状スラスト押さえ部材４０には、キャピラリーシールを構成するオイル溜Ｓが形成されている。
【００１１】
かかる動圧流体軸受は、一つのラジアル動圧軸受部と、上側の第１スラスト軸受部及び下側の第２スラスト軸受部とからなる。ラジアル動圧軸受部は、フランジ付円柱状軸受部材２０のラジアル軸受円柱部２２の外周面と段付円筒状軸受部材３０の小径円筒部３１の内周面とで構成され、且つこれらの外周面と内周面の何れか一方に図４に示すようなラジアル動圧発生溝Ｇ１が形成され、他方は平坦面となる。第１スラスト軸受部は、円盤状スラスト軸受部２１の上面と円盤状スラスト押さえ部材４０の対向面である下面とで構成され、且つこれら上面と下面との何れか一方には、例えば、図５に示すようなスラスト動圧発生溝Ｇ２が形成され、他方は平坦面となる。さらに、第２スラスト動圧軸受部は、円盤状スラスト軸受部２１の下面と段付円筒状軸受部材３０の境界面３４とで構成され、且つ、これらの下面と境界面３４との何れか一方には図５に示すようなスラスト動圧発生溝Ｇ２が形成され、他方は平坦面となっている。
【００１２】
上述の動圧流体軸受に実施例１〜４と比較例１及び２の潤滑油を使用し、６０℃、回転数５０００ｒｐｍの条件下で得られた駆動時間と、２０℃、回転数５０００ｒｐｍの条件下で得られた回転トルクを表１に示す。
【００１３】
【表１】
0004374090.tif 000003
【００１４】
実施例１〜４の潤滑油を用いた場合、３０００時間以上の駆動時間が得られ、かつ回転トルクも１３．６〜１３．８ｇ・ｃｍと比較例１及び２に対して低減することが可能となる。
一方、比較例１の潤滑油を用いた場合には、変性ゲル化等の問題は発生しなかったが、回転トルクは１８．２ｇ・ｃｍで実施例１〜４の値と比較して２０％程度高くなり、消費電力を考慮すると実施例１〜４に対して不利である。
【００１５】
一方、比較例２の潤滑油を用いた場合には、起動トルクが１５．２ｇ・ｃｍと実施例１〜４より高く、加えて、１０００時間の運転で変性ゲル化が生じることから、実施例１〜４の潤滑油が比較例１及び２に対して有利である。
上記６種類の潤滑油をガラス容器に注入し、１００℃の条件下で恒温槽に保存し、７２０時間後の粘度、蒸発損失、体積抵抗率を表２に示す。
【００１６】
【表２】
0004374090.tif 000004
【００１７】
表２から明らかなように、粘度に関しては、比較例１及び２に対して実施例１〜４が低いことがわかる。また、蒸発損失に関しては、比較例２に対して実施例１〜４の蒸発損失が大幅に小さいが、比較例１に対して実施例１〜４の蒸発損失は若干大きくなっている。ただし、実施例１〜４の粘度が比較例１の粘度と比較して低いため、軸受部の摩擦熱等の影響から、動圧流体軸受搭載時の蒸発損失の差は小さくなる。また、体積抵抗率に関しては、アゾ系添加剤またはジアゾ系添加剤を使用した実施例２〜４が実施例１と比較例１及び２に対して大幅に低くなっている。前記動圧流体軸受を含むスピンドルモータを磁気ディスクドライブ装置に搭載する場合、潤滑油の体積抵抗率を低減することにより、磁気ディスク−動圧流体軸受−磁気ヘッド間の導通が確保されるため、磁気ヘッドの静電破壊防止対策として有効である。
【００１８】
なお、本発明の動圧流体軸受用潤滑油は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宣変更可能である。例えば、本発明の実施形態に加えて、酸化防止剤や界面活性剤等の各種添加剤を使用したとしても、本発明の趣旨である低粘度及び低体積抵抗率の条件を逸脱しない限りにおいて適宣変更可能である。
【００１９】
次に本発明の動圧流体軸受を一実施形態として、上述の動圧流体軸受を採用した本発明のスピンドルモータについて、図６を参照して説明する。
このスピンドルモータは、図１で説明した動圧流体軸受を構成する段付円筒状軸受部材３０を固定しているベース５０と、動圧流体軸受を構成する回転軸２０に固定されたロータ５１と、段付円筒状軸受部材３０に圧入固着されたステータ５２と、ステータ５２に備えられたコイル５３と、ロータ５１に設けられた永久磁石５４を備える。このスピンドルモータは、動圧流体軸受に搭載する潤滑油の基油として、ネオペンチルグリコールのカプリル酸とカプリン酸の混合エステルを使用しているため、上述したように消費電力と駆動時間の両方を改善することが可能となる。
【００２０】
最後に、本発明の動圧流体軸受の一実施形態として、上述の動圧流体軸受及びスピンドルモータを搭載した磁気ディスクドライブ装置について、図７を参照して説明する。
この磁気ディスクドライブ装置は、上述した動圧流体軸受及びスピンドルモータを搭載しており、スピンドルモータのベース５０が磁気ディスクドライブ装置のフレーム（図示しない）に固定されるようになっている。そしてハブ５１の周辺部にハードディスク６０が支持されて、ハブ５１とハードディスク６０はともに回転されるようになっている。
【００２１】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宣変更可能である。例えば、本発明の実施形態について、ハードディスクを例に挙げて説明したが、ＣＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の光ディスクドライブ装置や光磁気ディスクドライブ装置にも十分適用可能である。
【００２２】
【発明の効果】
このように、本発明は、基油としてネオペンチルグリコールのカプリル酸とカプリン酸の混合エステルを使用しているため、従来のセバシン酸ジオクチルやトリメチロールプロパンと１価脂肪酸から得られるトリエステルを基油とした潤滑油よりも粘度が低く、アジピン酸ジオクチルを基油とした潤滑油より、高温ゲル化の問題も少ない。このため、動圧流体軸受における最大の問題であるトルクの上昇がなく、耐久寿命の長くなる。
【００２３】
また、潤滑油の体積抵抗率を１．０×１０11Ω・ｃｍ以下に設定することにより、回転子−動圧流体軸受−固定子間の導通が確保されるため、電位差を低く抑えることができる。
さらに、潤滑油にアゾ化合物、又はジアゾ化合物を添加剤として加えることにより、金属との親和力を上げると同時に、潤滑油の体積抵抗率を１．０×１０11Ω・ｃｍ以下に設定することが可能となる。
【００２４】
また、スピンドルモータや回転体装置に動圧流体軸受を搭載することにより、システムとして消費電力を低減でき、駆動時間を大幅に向上させることが可能となる。また、光磁気ディスク等の回転体装置に用いる場合、磁気ヘッドの静電破壊防止対策としても有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る動圧流体軸受を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る動圧流体軸受のフランジ付円柱状軸受部材の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る動圧流体軸受の段付円筒状軸受部材の断面図である。
【図４】ラジアル動圧発生溝の一例を示す図である。
【図５】スラスト動圧発生溝の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るスピンドルモータの断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る磁気ディスクドライブ装置の概略図である。
【符号の説明】
２０  フランジ付円柱状軸受部材
２１  円盤状スラスト軸受部
２２  ラジアル軸受用円柱部
２３  支持用軸受部
３０  段付円筒状軸受部材
３１  小径円筒部
３２  大径円筒部
３３  スラスト押さえ部材用円筒部
３４  境界面
４０  円盤状スラスト押さえ部材
５０  ベース
５１  ロータ
５２  ステータ
５３  コイル
５４  永久磁石
６０  ハードディスク
Ｓ  オイル溜
Ｇ１  ラジアル動圧発生溝
Ｇ２  スラスト動圧発生溝
【図１】
0004374090.tif 000005
【図２】
0004374090.tif 000006
【図３】
0004374090.tif 000007
【図４】
0004374090.tif 000008
【図５】
0004374090.tif 000009
【図６】
0004374090.tif 000010
【図７】
0004374090.tif 000011