(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体の外周面と、この軸体に対して相対回転可能に装着された軸嵌挿体の内周面とにより、半径方向に対向する動圧軸受面が形成され、これら軸体及び軸嵌挿体の両動圧軸受面どうしの隙間内に潤滑流体が介在されているとともに、上記両動圧軸受面の少なくとも一方に、所定形状の動圧発生溝が凹設された動圧軸受装置において、
上記軸体又は軸嵌挿体の動圧軸受面から、当該動圧軸受面の終端部分において交差する方向に延在する軸受端面にかけての表面上に、電着塗装による潤滑被膜が連続的に被着形成されているとともに、
上記軸体又は軸嵌挿体の動圧軸受面と前記軸受端面とが、前記潤滑被膜の膜厚さを均一化する所定の切欠形状を備えた液溜部を介在して連設され、
上記液溜部における所定の切欠形状が、前記軸体又は軸嵌挿体の動圧軸受面と軸受端面との間を繋ぐように形成された段部からなり、
当該液溜部は、前記動圧軸受面の延在方向である軸方向の長さが、前記潤滑被膜の膜厚の１０倍以上の寸法に設定されているとともに、前記軸受端面の延在方向である軸方向に交差する方向の長さが、前記潤滑被膜の膜厚の１／３倍以上で２倍以下の寸法に設定されていることを特徴とする動圧軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、潤滑流体に動圧を発生させ、その動圧により軸体と軸嵌挿体とを相対的に回転自在に支持する構成を有する動圧軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ポリゴンミラー、磁気ディスク、光ディスク等の各種回転体を高速回転支持するための動圧軸受装置に関する提案が種々行われている。この動圧軸受装置においては、軸体側の動圧軸受面と、軸嵌挿体側の動圧軸受面とが所定の隙間を介して半径方向に対向するように設けられおり、その対向隙間に動圧軸受部が形成されている。また、上記両対向動圧軸受面のうちの少なくとも一方側には動圧発生用溝が形成されており、上記動圧軸受部内に注入された空気やオイル等の潤滑流体が、回転時における上記動圧発生用溝のポンピング作用により加圧され、その潤滑流体の動圧によって軸体及び軸嵌挿体の両部材が相対的に浮上した状態で回転支持が行われるようになっている。
【０００３】
このような動圧軸受装置における軸体又は軸嵌挿体における両動圧軸受面の一方側の表面には、焼き付きを防止するための潤滑塗料が一般に塗布され、他方側の表面にはメッキが施されており、両者が組み合わされて用いられている。ところが、このような潤滑塗料の塗装を行うにあたっては、厚付け塗装を行うための塗装工程に多大の時間を要しており、さらに均一な厚さに成形するためのレース加工等のような仕上げ工程を施さねばならない。また、メッキ処理には、非常に多くの工程（約５０工程）を行わねばならないことから、従来の動圧軸受装置では、生産性が低く製品コストが高いという問題がある。さらにまた、メッキ処理では、腐食に対する耐久性が十分ではない上、表面が粒状に成長するために表面粗度（平滑性）が良好でなく、使用時に摩耗粉が発生し易くなることから、清浄性を要求する装置の場合には大きな問題になる場合がある。
【０００４】
このような観点に基づき、本願発明者らは、軸体及び軸嵌挿体の両動圧軸受面のいずれか一方の表面上に、電着塗装によって潤滑被膜を形成することを、特願平１０−２３５７８５号等において既に提案している。この先願発明によれば、電着塗装の均一塗装作用によって潤滑被膜が全周均一な層厚で簡易に得られ、その電着塗装された潤滑被膜は、電着塗装時に潤滑性粒子（ＰＴＦＥ）が塗装の表面部分に浮上してくるために極めて良好な潤滑性を備えるように形成されることとなり、軸受特性の向上が図られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような均一塗装性を有する電着塗装ではあっても、動圧軸受装置においては、軸体と軸嵌挿体とが極めて微小なクリアランス（数μｍ〜十数μｍ）を介して対向配置されるため、通常の装置では無視し得るような塗装面の端縁部分における塗料だれ等による膨出現象が問題となることがある。例えば、図５に示されているように、軸体又は軸嵌挿体の動圧軸受面１から、当該動圧軸受面１と交差する方向に延びる軸受端面２にかけての表面上に、電着塗装による潤滑被膜３を連続的に形成すると、上記両面１，２どうしの交差エッジ部４の近傍に潤滑被膜３の盛上り部３ａが形成されてしまう。このような潤滑被膜３の膨出現象は、電着塗装にて析出した塗膜が加熱硬化の過程において粘性低下を生じて流動状態となることによるものと考えられ、流動性を有するようになった潤滑被膜３が、上記交差エッジ部４に作用する表面張力によって頂点両側方向に引っ張られ、その結果、頂点部分における膜厚が薄くなり、それにより余剰となった塗料が、上記交差エッジ部４の頂点両側部分において盛り上がるものと推察される。
【０００６】
このような潤滑被膜３の盛上り部３ａは、例えば５μｍ程度の高さとなる場合があることから、その盛上り部３ａの高さが、上記軸体と軸嵌挿体との間の微小クリアランスよりも大きくなってしまうことがある。その結果、軸体と軸嵌挿体とが嵌挿できなくなったり、両部材どうしを嵌挿することはできても、回転時に軸体と軸嵌挿体とが盛上り部３ａを介して擦れ合い、回転時に良好な浮上状態が得られなくなることもある。
【０００７】
そこで本発明は、簡易な構成で、軸体又は軸嵌挿体に対して電着塗装膜を均一な膜厚で形成することができるようにした動圧軸受装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、軸体の外周面と、この軸体に対して相対回転可能に装着された軸嵌挿体の内周面とにより、半径方向に対向する動圧軸受面が形成され、これら軸体及び軸嵌挿体の両動圧軸受面どうしの隙間内に潤滑流体が介在されているとともに、上記両動圧軸受面の少なくとも一方に、所定形状の動圧発生溝が凹設された動圧軸受装置において、上記軸体又は軸嵌挿体の動圧軸受面から、当該動圧軸受面の終端部分において交差する方向に延在する軸受端面にかけての表面上に、電着塗装による潤滑被膜が連続的に被着形成されているとともに、上記軸体又は軸嵌挿体の動圧軸受面と前記軸受端面とが、前記潤滑被膜の膜厚さを均一化する所定の切欠形状を備えた液溜部を介在して連設され、上記液溜部における所定の切欠形状が、前記軸体又は軸嵌挿体の動圧軸受面と軸受端面との間を繋ぐように形成された段部からなり、当該液溜部は、前記動圧軸受面の延在方向である軸方向の長さが、前記潤滑被膜の膜厚の１０倍以上の寸法に設定されているとともに、前記軸受端面の延在方向である軸方向に交差する方向の長さが、前記潤滑被膜の膜厚の１／３倍以上２倍以下の寸法に設定されている。
【００１１】
このような構成を有する本発明によれば、電着塗装の均一塗装作用によって潤滑被膜が全周均一な層厚で簡易に得られ、その電着塗装された潤滑被膜は、電着塗装時に潤滑性粒子（ＰＴＦＥ）が塗装の表面部分に浮上してくるために極めて良好な潤滑性を備えるように形成されることとなり、軸受特性の向上が図られる。
【００１２】
一方、このような均一塗装性を有する電着塗装であっても、動圧軸受装置においては、軸体と軸受体とが微小なクリアランスを介して対向配置されることから、塗装面の端縁部分における塗料だれ等による膨出現象を無視することはできない。すなちわ、塗装の膨らみが、軸体と軸嵌挿体との嵌合クリアランスと同等かそれ以上に生じようとすることがある。そこで本願発明では、寸法基準となる動圧軸受面の端縁部分に、潤滑被膜の膜厚と適宜の寸法関係を有する段部からなる液溜部を設け、その液溜部の膜厚均一化機能によって電着塗装の膜厚を端縁部分においても均一化し、レース加工等の後処理を行うことなく良好な潤滑被膜が容易に得られるようにしている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、それに先立って、本発明を適用する空気動圧軸受を備えた軸回転型のポリゴンミラー駆動用モータの構造について図面に基づき説明する。
【００１５】
図２には、ポリゴンミラーを回転駆動するための軸固定型の空気動圧軸受装置を備えたアウタロータ型モータの一例が表されている。この空気動圧軸受モータは、フレーム１０側に組み付けられた固定部材としてのステータ組２０と、このステータ組２０に対して、図示上側から嵌め込むようにして組み付けられた回転部材としてのロータ組３０とから構成されており、このうちステータ組２０は、上記フレーム１０の略中心位置に立設するように取り付けられた固定軸（軸体）２１を有しているとともに、その固定軸２１の外周面から半径方向に一定の距離を隔てて円筒状に取り囲む軸受ホルダー２２を有している。上記軸受ホルダー２２の外周にはステータコア２３が嵌着されており、ステータコア２３の突極部には駆動コイル２４が巻回されている。
【００１６】
また、上記固定軸２１の外周面には、ヘリングボーン型の動圧発生用溝２５が軸方向に２ブロックに分けられて環状に凹設されており、当該動圧発生用溝２５，２５が設けられた固定軸２１の外側には、前記ロータ組３０の円筒胴部（軸嵌挿体）３１が、数μｍ〜十数μｍの隙間を隔てて回転可能に装着されている。そして上記固定軸２１の外周面と、ロータ組３０の円筒胴部３１の内周面との間に、空気動圧を発生させるラジアル軸受が形成される構成になされている。上記固定軸２１には、当該固定軸２１の軸先端部（図示上端部）から空気供給孔２６が軸方向に延在しており、当該空気供給孔２６は、前記２ブロックの動圧発生用溝２５，２５の間部分において固定軸２１の外側に向かって開口している。
【００１７】
さらに、上記固定軸２１の軸端部（図示上端部）は、外周部分が軸方向に所定量突出しており、その突出部分の内周壁に、スラスト浮上用の固定側マグネット２７が環状に装着されている。一方、上記ロータ組３０における円筒胴部３１の基部側（図示上端部側）には、その中心部分に、所定の空気流動抵抗を有する細孔状のエアオリフィス３２がダンパー手段として軸方向に貫通形成されており、このエアオリフィス３２の通気抵抗によるダンパー作用によって、ロータ組３０に対する軸方向の衝撃が緩和されるようになっている。またロータ組３０の内部における空気は、前記空気供給孔２６によって動圧発生用溝２５，２５の間部分に送給され、動圧発生用溝２５，２５のポンピング作用によって軸方向外側図示上下方向に流動させられ外部側に排出されるようになっている。
【００１８】
さらにまた、上記エアオリフィス３２の周囲には、スラスト浮上用の回転側マグネット３３が環状に装着されている。この回転側マグネット３３は、上述した固定軸２１側の固定側マグネット２７と相互に磁気的吸引力を生じるように、軸方向（図示上下方向）に着磁されており、両者の吸引作用によってロータ組３０がスラスト方向に所定量浮上した状態に保持されるように構成されている。
【００１９】
一方、上記ロータ組３０の円筒胴部３１の基部側（図示上端部側）外周には、回転板としての平面六角形状のポリゴンミラー３４が回転板を構成するように嵌着されている。このポリゴンミラー３４は、円筒胴部３１から半径方向外方に向かって延出する保持部３８上に軸方向に載置されており、クランプ手段である押えバネ３９によって軸方向外側から固着されている。
【００２０】
また、上記保持部３８から半径方向外方に向かってロータフランジ部３５が延出している。このロータフランジ部３５は、前記円筒胴部３１及び保持部３８と一体に形成された円盤状部材からなり、前記駆動コイル２４が配置されたロータ内空間と、ポリゴンミラー３４が配置されたロータ外空間とを仕切るように配置されている。
【００２１】
さらに、上記ロータフランジ部３５の外周部から軸方向（図示下方向）に向かって突出する環状の取付板３６の内周壁面に、磁性材からなるバックヨークを介して駆動マグネット３７が環状に装着されている。上記駆動マグネット３７は、前述したステータコア２３の外周面に対して半径方向に対向するように配置され、モータ駆動部を構成している。
【００２２】
なお、図２の実施形態では、保持部３８、円筒胴部３１、ロータフランジ部３５及び取付部３６が一体に形成されているが、それぞれが別体に形成される場合もある。
【００２３】
上記駆動コイル２４に所定の駆動電圧が印加されると、円筒胴部３１とともにポリゴンミラー３４が回転し、このポリゴンミラー３４の回転によって該ポリゴンミラー３４に収束されたレーザー光が図示されない画像記録媒体上を走査するようになっている。この時、円筒胴部３１は、当該円筒胴部３１と固定軸２１との間に発生する空気の動圧力によってラジアル方向に支持されるとともに、回転側マグネット３３と固定側マグネット２７との磁気的吸引作用によってロータ組３０がスラスト方向に所定量浮上した状態に保持される。
【００２４】
ここで、上述した固定軸２１は、アルミニウム、アルミニウム合金等のアルミ材よりなり、当該固定軸２１の動圧軸受面を含む外周表面には、後述するように電着塗装によって潤滑被膜が形成されている。このような軸体としての固定軸２１の詳細構造を、その製造方法とともに述べる。
【００２５】
固定軸２１を製造するにあたっては、まず、アルミ、アルミ合金材料又はマグネシウム合金を用いた鋳造、ダイキャスト法又はその他の加工方法によって、固定軸２１のブランク素材を形成しておき、上述した動圧発生溝２５の形成部分以外の部分にマスキング印刷を施してエッチング処理等を行うことにより、動圧発生溝２５を先に加工・形成しておく。
【００２６】
次いで、上記固定軸２１のブランク素材の外表面に対して電着塗装が施されるが、それに先立って、高精度な寸法精度が要求されるラジアル動圧軸受面（基準面）の終端部分に相当する部位に、電着塗装における膜厚さを均一化するための液溜部が形成される。例えば、図１に示されているように、図示上側のラジアル動圧軸受面に相当する表面（基準面）２１ａと、このラジアル動圧軸受面に相当する表面２１ａの軸方向終端部分（上端部分）において、直交する方向に延在する軸受端面に相当する表面２１ｂとが、段部からなる切欠形状の液溜部２１ｃを介在して連続するように形成されている。
【００２７】
上述した図１には、固定軸２１の上端縁部分に設けられた液溜部２１ｃが表されているが、上記固定軸２１の上端側の軸受端面２１ｃの外周縁部分には、まず面取テーパ面２１ｄが角部を斜めに切り落とすようにして形成されており、その上端側軸受端面２１ｂから連続する面取テーパ面２１ｄと、ラジアル動圧軸受面２１ａとの間に、上述した段部からなる液溜部２１ｃが介在するようにして設けられている。
【００２８】
本実施形態における液溜部２１ｃを構成している段部は、上記ラジアル動圧軸受面２１ａの外表面を半径方向内側に窪ませた形状を有しており、最終的に固定軸２１の外表面に被着形成される潤滑被膜２１ｅの膜厚に対して、所定の寸法関係を有するように形成されている。すなわち、当該液溜部２１ｃにおけるラジアル動圧軸受面２１ａの延長方向（軸方向）における長さ（段幅寸法）Ｚは、前記潤滑被膜２１ｅの膜厚Ｔの１０倍以上の長さに形成されている。また、この液溜部２１ｃにおける段差量である上記軸受端面２１ｂの延長方向における長さ（段深さ寸法）Ｒは、潤滑被膜２１ｅの膜厚Ｔの１／３倍以上２倍以下に設定されている。より具体的には、本実施形態における潤滑被膜２１ｅの膜厚Ｔが１８μｍに設定されていることから、上記液溜部２１ｃの各寸法Ｚ及びＲは、それぞれ３００μｍ及び１５μｍに設定されている。
【００２９】
電着塗装を行うにあたっては、上述した液溜部２１ｃを備えたブランク素材の外表面に対して、耐食性・塗装密着性を向上させるためのクロメート処理（アロジン処理）等の下地処理が施された後、そのブランク素材は、図示を省略した電着槽に没入され、当該ブランク素材の全表面に対して電着（電気泳導）による塗装が施される。この電着塗装は、水に分散した塗料の中にブランク素材を入れて、当該ブランク素材と他の金属体とが両極になるようにして電流を通すことにより塗料を塗るものである。
【００３０】
上述したように本実施形態における潤滑被膜２１ｅの膜厚Ｔは１８μｍに設定されているが、この電着塗装形成部からなる潤滑被膜２１ｅの層厚Ｔは、電着の時間及び電圧によって任意に調整可能である。電着塗装後には、加熱処理が行われて樹脂が硬化され、動圧軸受面２１ａに相当する部分に所定の潤滑処理が施される。
【００３１】
このような実施形態によれば、電着塗装の均一塗装作用によって固定軸２１の表面に対して潤滑被膜２１ｅが均一な層厚で簡易に得られる。この電着塗装形成部からなる潤滑被膜２１ｅは、電着塗装時に潤滑性粒子が塗装の表面部分に浮上してくるため、極めて良好な潤滑性を備えるように形成されることとなり、軸受特性の向上が図られる。さらに、この電着塗装においては、塗装の相手方の素材に巣等の欠損部分があっても、塗料が内部に入り込んでいくため、成形された潤滑被膜２１ｅは、強力な密着性を有することとなる。そして、このように良好な潤滑性を有する電着塗装による潤滑被膜２１ｅを有する固定軸２１が用いられることによって、動圧軸受面における耐摩耗性が改善され、摩耗粉の発生が大幅に低減されるとともに、軸受ギャップの維持及び焼付き防止が図られるようになっている。
【００３２】
一方、動圧軸受装置では、軸体としての固定軸２１と軸嵌挿体としての円筒胴部３１とが微小なクリアランス（数μｍ〜十数μｍ）を介して対向配置されるため、均一塗装性を有する電着塗装であっても、塗装面の端縁部分における塗料だれ等による膨出現象を無視することはできない。すなわち、塗装の膨らみは、固定軸２１と円筒胴部３１との嵌合クリアランスと同等若しくはそれ以上に生じようとすることから、本願発明では、寸法基準となるラジアル動圧軸受面２１ａの端縁部分に対して液溜部２１ｃが設けられており、その液溜部２１ｃの膜厚均一化機能によって、電着塗装の膜厚が端縁部分においても均一化されるようになっている。そして、これによりレース加工等の後処理を行うことなく良好な潤滑被膜２１ｅが容易に得られる。このような作用・効果を得るための潤滑被膜２１ｅの膜厚と、液溜部２１ｃとの間の寸法関係を次に説明しておく。
【００３３】
まず、上記液溜部２１ｃにおける上述した各寸法Ｚ，Ｒと、潤滑被膜２１ｅの膜厚寸法と比率に対する、潤滑被膜２１ｅの盛上り量（図５中の符号３ａ参照）の関係が図３及び図４に示されている。このうち図３には、液溜部２１ｃの段深さＲ（段幅Ｚは２５０μｍに固定）と、潤滑被膜２１ｅの膜厚寸法との間の比率（横軸；膜厚／段深さ）に対する、潤滑被膜２１ｅの盛上り量（縦軸）が表されている。本図において明らかなように、横軸の潤滑被膜２１ｅの膜厚と液溜部２１ｃの段深さとの比が「１／３」から「２」の間の領域では、潤滑被膜２１ｅの盛上り量は非常に小さくなっており、規格値（１μｍ）を下回っている。
【００３４】
また、図４には、液溜部２１ｃの段幅Ｚ（段深さＲは１５μｍに固定）と、潤滑被膜２１ｅの膜厚との比率（横軸；膜厚／段幅）に対する、潤滑被膜２１ｅの盛上り量（縦軸）が表されている。本図において明らかなように、横軸の潤滑被膜２１ｅの膜厚と液溜部２１ｃの段幅との比が「１０」以上となっている領域においては、潤滑被膜２１ｅの盛上りは非常に小さくなっており、規格値（１μｍ）を下回っている。なお、上述した両図において、潤滑被膜２１ｅの盛上り量がマイナスになった場合には、潤滑被膜２１ｅの盛上り量を「０」として表している。
【００３５】
これらの結果から明らかなように、上記液溜部２１ｃの動圧軸受面の延長方向（軸方向）における長さ（段幅寸法）Ｚを、潤滑被膜２１ｅの膜厚の１０倍以上の長さに形成しておくとともに、液溜部２１ｃの段差量である軸受端面２１ｂの延長方向における長さ（段深さ寸法）Ｒを、潤滑被膜の膜厚の１／３倍以上２倍以下に設定しておけば、電着塗装による潤滑被膜２１ｅの膜厚が、良好に均一化される。
【００３６】
なお、このような膜厚さを均一化するための液溜部２１ｃを形成した電着塗装は、上述した実施形態のような固定軸２１ａに限らず、軸嵌挿体としての円筒胴部３１に対しても同様に適用することができる。
【００３７】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。
【００３９】
また、上述した各実施形態のように、動圧発生溝２５を軸体側に設ける場合のみならず、軸嵌挿体側に形成する場合であっても本発明は同様に適用することができる。また、軸嵌挿体側に電着塗装を施す場合に対しても、本発明は同様に適用することができる。
【００４０】
さらに、上述した各実施形態は、潤滑流体として空気を用いた動圧軸受装置の場合であるが、オイル等の他の動圧流体を用いた装置に対しても本発明は同様に適用することができる。
【００４１】
さらにまた、本発明は、上述したモータ以外に用いられる動圧軸受装置、例えば、ハードディスク駆動用（ＨＤＤ）モータに設けられた動圧軸受装置に対しても同様に適用することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は、軸体及び軸嵌挿体の両動圧軸受面のいずれか一方の表面上に電着塗装を施すことによって、電着塗装の均一塗装作用に基づく極めて良好な潤滑性を備えた潤滑被膜を簡易に得ることができ、軸受特性の向上が図られる。また、電着塗装を行う場合に端縁部分に生じようとする微小な塗装の膨出部分も、当該端縁部分に潤滑被膜の膜厚と適宜の寸法関係を有する段部からなる液溜部を切欠形状にて設けることにより良好に均一化され、レース加工等の後処理を行うことなく信頼性の高い電着塗装面を容易かつ確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる固定軸の上端部分を拡大して表した部分横断面説明図である。
【図２】本発明を適用する動圧軸受を備えた軸固定型のポリゴンミラー駆動用モータの一例を表した横断面説明図である。
【図３】液溜部の動圧軸受面方向の長さと被膜の盛上り量との関係を表した線図である。
【図４】液溜部の軸受端面方向の長さと被膜の盛上り量との関係を表した線図である。
【図５】従来における潤滑被膜の塗膜形成状態を表した模式的説明図である。
【符号の説明】
２１  固定軸（軸体）
２５  動圧発生用溝
３１  円筒胴部（軸嵌挿体）
２１ａ  ラジアル動圧軸受面
２１ｂ  軸受端面
２１ｃ  液溜部
【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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