(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受部材とその軸受穴に挿入された軸部材との隙間に潤滑剤を充填し、前記軸受部材の内周面と軸部材の外周面との少なくとも一方に潤滑剤の圧力を高める動圧発生溝を形成した流体軸受装置において、
前記軸部材は前記軸受部材を貫通しており、
前記軸受部材の前記軸受穴の両端部まで内周面を単分子膜で覆って、前記軸受部材の内周面に前記単分子膜が無い場合より前記内周面を単分子膜で覆っている場合の方が前記内周面に対する前記潤滑剤の接触角が小さくなるよう構成したことを特徴とする流体軸受装置。
【請求項２】
単分子膜は、カルボン酸、アミノシラン、ポリアクリル酸のいずれかを材料として形成したことを特徴とする請求項１記載の流体軸受装置。
【請求項３】
前記軸部材の外周面を単分子膜で覆ったことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の流体軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク装置、光ディスク回転装置、ビデオテープレコーダなどに用いられる流体軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の流体軸受装置に、図６〜図７に示したような、ビデオテープレコーダに使用されるものがある。この流体軸受装置では、下部固定シリンダ１および上部固定シリンダ２に両端を固定した軸３に、スリーブ４と一体に構成した回転シリンダ４Ａを回転可能に取り付け、この回転シリンダ４Ａの内周の凹部４Ｂ内に、固定軸３に外嵌したリング状のフランジ５と、リング状のスラスト板６とを配置し、回転シリンダ４Ａの外周側にモータロータ７を設置し、モータロータ７に対向する下部固定シリンダ１の上部にモータステータ８を取付けけている。
【０００３】
また、軸３の外周面とスリーブ４の内周面のいずれか一方（ここではスリーブ４Ａの内周面）に、ヘリングボーン形状などのラジアル側動圧発生溝４Ｃ、４Ｄを形成し、フランジ５とスラスト板６のいずれか一方の対向面（ここではスラスト板６の下面）に、半径方向に沿うくの字状に曲折したスラスト側動圧発生溝６Ａを形成し、これらのラジアル側動圧発生溝４Ｃ，４Ｄ，スラスト側動圧発生溝６Ａを包含する軸３の周囲の隙間９に潤滑剤１０を満たしている。
【０００４】
このような流体軸受装置では、モータステータ８に通電して回転磁界を発生させることにより、モータロータ７にトルクを発生させ、それによりスリーブ４，回転シリンダ４Ａ，スラスト板６を軸３の軸心廻りに回転させる。するとその際に、スリーブ４の回転に伴って、ラジアル側動圧発生溝４Ｃ、４Ｄにおいてヘリングボーン形状に基くポンピング作用が働き、ヘリングボーン形状の中央部で潤滑剤１０の圧力が上昇するため、スリーブ４がラジアル方向に押圧され、軸３に対して非接触状態で回転する。また、フランジ５およびスラスト板６の回転（矢印Ａの方向）に伴って、スラスト側動圧発生溝６Ａで曲折形状に基いて曲折部６Ｂに潤滑剤１０が移送され、曲折部６Ｂで潤滑剤１０の圧力が上昇するため、スラスト板６に浮上力が働き、スラスト板６はフランジ５に対して非接触状態で回転する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来の流体軸受装置では、回転中もしくは長時間放置された時に、図５および図６に示すように、軸３とスリーブ４の間の隙間から潤滑剤１０が下方にモレ落ちようとする。これは、図７に示すように、軸３またはスリーブ４の表面で潤滑剤１０が軽くはじかれ接触角θが大きい状態になって漏れ出そうとするのであり、実際に、衝撃荷重がかかった時等に滴１０Ａとしてこぼれ出ることがあった。また、流体軸受装置に過大な力が働いた時に軸３とスリーブ４とが直接的に強く接触し、焼け付きを生じること事があった。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するもので、潤滑剤の漏れを防止できるとともに、部材どうしの焼け付きを防止できる流体軸受装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１記載の発明は、軸受部材とその軸受穴に挿入された軸部材との隙間に潤滑剤を充填し、前記軸受部材の内周面と軸部材の外周面との少なくとも一方に潤滑剤の圧力を高める動圧発生溝を形成した流体軸受装置において、前記軸部材は前記軸受部材を貫通しており、前記軸受部材の前記軸受穴の両端部まで内周面を単分子膜で覆って、前記軸受部材の内周面に前記単分子膜が無い場合より前記内周面を単分子膜で覆っている場合の方が前記内周面に対する前記潤滑剤の接触角が小さくなるよう構成したことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、単分子膜を構成する各分子の特定の部分が軸受部材の軸受穴の両端部まで内周面に共有結合等で強固に絡み付き、各分子のその他の部分に潤滑剤がその親和性により吸着するため、軸受部材の内周面に対する潤滑剤の接触角が小さくなる。このことは、軸受部材の内周面の濡れ性の向上を意味する。またその際に、単分子膜を構成する各分子の隙間に潤滑剤が浸透するので、潤滑剤と単分子膜との接触面積が大きくなり、単分子膜に対する潤滑剤の吸着力は非常に大きくなる。このため、潤滑剤は軸受隙間からこぼれ落ちたり、滲み出したりしない。また、単分子膜は上記したように軸受部材の軸受穴の両端部まで内周面に強固に固着するため、装置に過大な力がかかり軸受部材と軸部材が互いに接触しそうになっても、単分子膜が強固な固体潤滑剤の役目を果たし、焼け付きは生じない。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、単分子膜を、カルボン酸、アミノシラン、ポリアクリル酸のいずれかを材料として形成したことを特徴とする。
単分子膜は、上記したような材料をベンゼン等の有機溶媒などの適切な溶媒に溶解し、洗浄した軸受部材や軸部材の表面に展開させ、溶媒を気化させる、などの周知の方法により形成される。
【００１０】
好ましいカルボン酸には、炭素数１から３０の、飽和または不飽和の、鎖状または環状の、脂肪族または芳香族の炭化水素骨格を有し、１から３のカルボキシル基を持ったカルボン酸がある。
またアミノシランには、末端および／またはその他の部位に１以上のアミノ基を持ったポリシランやモノシランなどのアミノシラン化合物がある。
【００１１】
またポリアクリル酸には、アクリル酸、アクリル酸アルキルエステル（アルキルは炭素数１０以下）それぞれのホモポリマー、これらのコポリマーなどがある。
これらを材料とした単分子膜は、軸受部材や軸部材を構成する金属材料の表面に共有結合等により強固に付着することができ、加えて膜自体の潤滑効果が高く、金属系相手材と組み合わせた時の摩擦係数が小さく、非凝着性に優れているなど、軸受装置に良好な特性を発揮する。これに加えて、軸受部材／軸部材間にチャージ電圧が加わった時に、単分子膜が二面間に反発力を発生し、摩擦係数を低減することもある。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１あるいは２に記載の構成において、前記軸部材の外周面を単分子膜で覆ったことを特徴とする。上記構成によれば、軸受部材または軸部材の回転にともなって潤滑剤が動圧発生溝に移送され潤滑剤の圧力が上昇するが、その時も上記したように単分子膜によって潤滑剤が保持されるので、潤滑剤のラジアル方向の押圧力が高まり、軸受部材と軸部材とが確実に非接触状態に維持される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における流体軸受装置を、図１〜図３を参照しながら説明する。この流体軸受装置は先に図５を用いて説明した流体軸受装置の一部を構成可能である。
【００１４】
図１において、軸受穴１１を有したスリーブ１２に軸１３が挿入されており、スリーブ１２と軸１３との隙間１４に潤滑剤１５が注入されている。スリーブ１２および軸１３はＳＵＳなどの金属材料で製作されており、潤滑剤１５は、フッ素オイル（パーフルオロポリエーテル）、エステル油、オレフィン油、鉱油、などから選択されたものである。
【００１５】
軸１３の外周面にはヘリングボーン形状の動圧発生溝１６，１７が形成されている。１８は潤滑剤溜まりである。スリーブ１２の内周面には、ポリアクリル酸などからなる単分子膜１９が形成されている。
上記したような流体軸受装置において、図示しないモータ等によりスリーブ１２を回転させると、スリーブ１２の回転に伴って、動圧発生溝１６，１７においてヘリングボーン形状に基くポンピング作用が働き、ヘリングボーン形状の中央部で潤滑剤１５の圧力が上昇し、この潤滑剤１５によりスリーブ１２がラジアル方向に押圧されて軸１３に対して非接触状態で回転する。
【００１６】
その際に、単分子膜１９の作用によって潤滑剤１５が隙間１４内に保持されるため、スリーブ１２と軸１３とが確実に非接触状態に維持される。装置に過大な力がかかってスリーブ１２，軸１３が接触しそうになった時も、単分子膜１９が強固な固体潤滑剤の役目を果たすため、焼け付きは生じない。
これは、図２および図３に示すように、単分子膜１９（材料に応じて厚さｔ＝２〜２０ナノメータ程度）を構成する各分子２０のアンカー部分２０Ａがスリーブ１２の内周面に共有結合等で強固に絡み付いて剥がれることがなく、各分子２０のその他の部分に潤滑剤１５がその親和性により吸着するため、スリーブ１２の内周面に対する潤滑剤１５の接触角γが図示したように小さくなること、つまりスリーブ１２の内周面の濡れ性が向上することによる。しかも、各分子２０どうしの隙間に潤滑剤１５が浸透するので、各分子２０と潤滑剤１５との接触面積が大きくなり、単分子膜１９に対する潤滑剤１５の吸着力は非常に大きくなる。このため、潤滑剤１５は隙間１４からこぼれ落ちたり、滲み出したりしない。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における流体軸受装置では、図４に示すように、スリーブ１２の内周面と軸１３の外周面とにそれぞれ、単分子膜１９，２１が形成されている。これにより、実施の形態１の軸受装置よりも確実に潤滑剤１５が隙間１４内に保持され、スリーブ１２と軸１３との非接触状態が維持されるとともに、耐焼き付き性が向上する。
【００１７】
なお、軸１３の外周面にのみ単分子膜を形成しても実施の形態１と同様の効果が得られる。軸受部材の内周面や軸部材の外周面の下部にのみ単分子膜を形成することも可能である。また動圧発生溝は必要に応じて形成すればよく、スリーブ１２の内周面にのみ形成するようにしてもよいし、スリーブ１２の内周面と軸１３の外周面の両者に形成してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、軸受部材の軸受穴の両端部まで内周面（および軸部材の外周面）に単分子膜を形成することにより、軸受部材と軸部材との間に充填する潤滑剤の漏れを防止することができ、潤滑剤による高い効果が得られるとともに、耐焼け付き性を向上させることができる。また潤滑剤の漏れに起因する記録媒体の汚れが生じないので、記録媒体の動作ミスを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における流体軸受装置の断面図
【図２】図１に示した流体軸受装置の一部拡大断面図
【図３】図１に示した流体軸受装置における単分子膜の作用を説明する模式図
【図４】本発明の実施の形態２における流体軸受装置の一部拡大断面図
【図５】従来よりある流体軸受装置の概略全体構成を示す断面図
【図６】図５に示した流体軸受装置の一部拡大断面図
【図７】図５に示した流体軸受装置における潤滑剤の漏れを説明する一部拡大断面図
【図８】図１に示した流体軸受装置における潤滑剤の漏れを説明する模式図
【符号の説明】
11      軸受穴
12      スリーブ（軸受部材）
13      軸（軸部材）
14      隙間
15      潤滑剤
16, 17  動圧発性溝
19      単分子膜
21      単分子膜
【図１】
0004274652.tif 000002
【図２】
0004274652.tif 000003
【図３】
0004274652.tif 000004
【図４】
0004274652.tif 000005
【図５】
0004274652.tif 000006
【図６】
0004274652.tif 000007
【図７】
0004274652.tif 000008
【図８】
0004274652.tif 000009