JP2004263731A - 動圧軸受モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】動圧軸受モータのスタート時及びストップ時や回転時に外乱が加わったときに発生する摩耗粉をモータ外部へ流出させることなく、軸受部材の洗浄度も向上できる、高い信頼性を有する動圧軸受モータ及びそれを用いた装置を提供する。
【解決手段】スリーブの開口部と動圧軸受モータ開口部との間の連通路に摩耗粉トラップ用磁石１３を配置すると共に、シャフト３とスリーブ４、及びスラストフランジ７とスラストメインプレート５をオーステナイト系ステンレスで構成する。これによると、非磁性であるオーステナイト系ステンレスを用いるので洗浄度を向上できる。また、オーステナイト系ステンレスの摩耗粉は磁性体へと変化するので、軸受開放端とモータ外部との連通路に摩耗粉トラップ用磁石を設けることにより、摩耗粉の外部への流出を防止できる。
【選択図】 図１
【解決手段】スリーブの開口部と動圧軸受モータ開口部との間の連通路に摩耗粉トラップ用磁石１３を配置すると共に、シャフト３とスリーブ４、及びスラストフランジ７とスラストメインプレート５をオーステナイト系ステンレスで構成する。これによると、非磁性であるオーステナイト系ステンレスを用いるので洗浄度を向上できる。また、オーステナイト系ステンレスの摩耗粉は磁性体へと変化するので、軸受開放端とモータ外部との連通路に摩耗粉トラップ用磁石を設けることにより、摩耗粉の外部への流出を防止できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として情報処理分野で使われるディスクドライブ装置やレーザービーム型プリンタ装置等に搭載される動圧軸受モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディスクドライブ装置やレーザービーム型プリンタ装置のモータ部の軸受としては、玉軸受が用いられていた。近年、データ転送の高速化やプリントの高速化の要求によるモータの高速回転に伴い、これらの軸受にはモータの高速回転に対応できるように従来の玉軸受ではなく、例えば（特許文献１）（特許文献２）に記載されている動圧軸受が使用されるようになってきた。
【０００３】
図９は（特許文献１）に記載された従来の動圧軸受モータを示す。
スラストフランジ１０７とシャフト１０３は、いずれも鉄などの磁性材料で作られており、シャフト１０３とスラスト軸１０８の下端に設けられたスラストフランジ１０７とが対向する隙間１０２でスラスト動圧軸受が構成され、スリーブ１０４とシャフト１０３の隙間１０１でラジアル動圧軸受が形成される。１０６は円筒状のシール用磁石，１１３はトラップ用の磁石である。
【０００４】
スリーブ１０４内には、駆動モータＭのロータ用の磁石１０９が設けられている。ベース１１１には、磁石１０９に対向して駆動モータＭのステータ１１０が設けられている。ステータ１１０に通電して駆動モータＭを所定の回転速度で回転させると、スリーブ１０４は、シャフト１０３との間に隙間１０１，１０２を保って非接触で回転する。
【０００５】
図１０は（特許文献２）に記載された従来の動圧軸受モータを示す。
図１０において、スリーブ１２４のピン１２８の下端部に取り付けられたスラストフランジ１２７と、スラストメインプレート１２５とが対向する隙間１２２Ａ、および、スラストフランジ１２７とスラストサブプレート１２６が対向する隙間１２２Ｂとでスラスト動圧軸受が形成される。
【０００６】
また、スリーブ１２４とシャフト１２３との間の隙間１２１でラジアル動圧軸受が形成される。
ピン１２８の外周部には、駆動モータＭのロータ用の磁石１２９が設けられている。円筒状のシャフト１２３の内周部には、磁石１２９に対向して駆動モータＭのステータ１３０が設けられている。ステータ１３０に通電してスリーブ１２４を所定の回転速度で回転させると、スリーブ１２４はシャフト１２３との間に隙間１２１，１２２Ａ及び１２２Ｂを保って、非接触で回転する。
【０００７】
通常、動圧軸受モータは非接触で回転するため振動や騒音が少なく、高速回転が可能となるという優れた性能を持つ。しかし、動圧軸受の特有の問題の一つに、図９においては、隙間１０１と隙間１０２の対向面の接触による摩耗粉の発生がある。
【０００８】
動圧軸受は、所定の回転速度で回転しているとき（定常回転時）は動圧の発生により対向面は非接触であるが、停止状態から所定の回転速度に達するまでのスタート時や、所定の回転速度から停止状態に至るまでのストップ時には、十分な動圧が発生しないため対向面が接触する。
【０００９】
すなわち、回転のスタート時とストップ時にはシャフト１０３とスリーブ１０４が接触して摺れ合い、表面が摩耗して摩耗粉が発生する。また、シャフト１０３とスラストフランジ１０７とが接触して摩耗粉が発生する。さらに、外乱が加わると定常回転時でもシャフト１０３とスリーブ１０４やシャフト１０３とスラストフランジ１０７が接触して摩耗粉が発生するおそれがある。
【００１０】
この摩耗粉が、動圧軸受モータの回転によって発生する気流に乗って矢印１１２で示す経路（以下、連通路１１２という）で動圧軸受モータの外部開口１１６から外部へ流出すると、この動圧軸受モータがハードディスクドライブ装置に用いられている場合は、ヘッド及び動圧軸受モータに取り付けたディスクを傷つけることがある。
【００１１】
また、この動圧軸受モータがプリンタにおけるポリゴンミラーの駆動用に用いられている場合は、前記の摩耗粉がポリゴンミラーを汚すため、プリントの品質に悪影響を及ぼす。
【００１２】
この問題に対処するため、図９では、ラジアル軸受の開放端１１５と動圧軸受モータの外部開口１１６とを繋ぐ連通路１１２に環状のトラップ用の磁石１１３を配置している。具体的には、磁石１１３とスリーブ１０４との対向面の隙間１１７を小さくして、この隙間を通る磁性体の摩耗粉を磁石１１３で吸着している。
【００１３】
また、図１０では、矢印１３２で示す連通路の中に環状のラビリンスシール１４０を配置している。
さらに、摩耗粉をフィルタでトラップしたり（図示省略）、連通路に粘着層を形成してトラップしたりする方法（図示省略）が提案されている（例えば、特許文献３，４）。
【００１４】
【特許文献１】
特開２０００−３５２４１７号公報（図１）
【００１５】
【特許文献２】
特開平１１−２７５８０７号公報（図１）
【００１６】
【特許文献３】
特開２００１−１４６９１５号公報（図１のフィルタ３０）
【００１７】
【特許文献４】
特開平８−２０５４６７号公報（図２の粘着層４０）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９では、発生した摩耗粉を磁石１１３で吸着するため軸受部材を磁性材料で構成している。ところが、近年では、動圧軸受モータが使用されている装置の高性能化により、モータに対するコンタミネーションに対する要求が高度化しており、軸受部材の洗浄度の向上が求められているが、磁性材料は磁性を帯びたパーティクル（例えば磁石粉）を吸着するため、これ以上の洗浄度の向上が困難であり、軸受部材として使用できなくなってきている。
【００１９】
一方、図１０では、非磁性材料で構成できるため部品洗浄度の向上ができ、ラビリンスシール１４０を設けているので動圧軸受モータの回転中は空気の流動によるラビリンスシール１４０の遮蔽機能によって摩耗粉の流出を防止できる。しかし、停止時にはその機能を失うため摩耗粉が動圧軸受モータの外部へ流出してしまう。
【００２０】
さらに、フィルタでトラップする方法は摩耗粉がマイクロメートルサイズであるため、通常のフィルタではトラップできず、トラップできるようなフィルタを使用するにはかなりの高圧で気体を通す必要があるため実現できない。
【００２１】
また、連通路に粘着層を形成してとラップする方法は、粘着層に摩耗粉が接触しない場合はトラップできず、摩耗粉の流出を完全に防ぐことはできないという課題を有している。
【００２２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、モータのスタート時及びストップ時や回転時に外乱が加わったときに発生する摩耗粉を、モータ外部へ流出させることなく、軸受部材の洗浄度も向上を図り、高い信頼性を有する動圧軸受モータ及びそれを用いた装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の動圧軸受モータは、ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受によって支持され、相対的に回転可能になされた軸、スリーブ及び駆動モータを有する動圧軸受モータにおいて、前記スリーブの開口部と前記動圧軸受モータ開口部との間の連通路に摩耗粉トラップ用磁石を配置すると共に、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材をオーステナイト系ステンレスで構成したことを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の動圧軸受モータは、ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受によって支持され、相対的に回転可能になされた軸、スリーブ及び駆動モータを有する動圧軸受モータにおいて、前記スリーブの開口部と前記動圧軸受モータ開口部との間の連通路に摩耗粉トラップ用磁石を配置すると共に、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材の一方をオーステナイト系ステンレスで構成し、他方をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料で構成したことを特徴とするものである。
【００２５】
この構成によれば、非磁性であるオーステナイト系ステンレスを用いるので、軸受部材の洗浄度を向上できる。また、オーステナイト系ステンレスの摩耗粉は磁性体へと変化するので、軸受開放端とモータ外部との連通路に摩耗粉トラップ用磁石を設けることにより、摩耗粉の外部への流出を防ぐ効果がある。以上の作用により、コンタミネーションに対する要求に答えることができ、モータ外部への摩耗粉流出がなく、モータ特性の悪化等もない、高信頼性を確保した動圧軸受モータを提供できる。
【００２６】
さらに、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材をオーステナイト系ステンレスで構成した場合には、前記摩耗粉トラップ用磁石の連通路に面する長さを０．５ｍｍ以上とし、前記連通路の大きさを２ｍｍ以下及び前記摩耗粉トラップ用磁石表面の磁束密度０．０１Ｔ以上することによって、停止時に接触する前記ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受部の面圧を３００ＧＰａ以上とすることによって、前記ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受より発生する摩耗粉を磁性化し、前記摩耗粉が前記摩耗粉トラップ用磁石によって吸着可能となる。
【００２７】
また、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材の一方をオーステナイト系ステンレスで構成し、他方をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料で構成した場合には、前記摩耗粉トラップ用磁石の連通路に面する長さを０．５ｍｍ以上とし、前記連通路の大きさを１０ｍｍ以下及び前記摩耗粉トラップ用磁石表面の磁束密度０．０１Ｔ以上とすることによって、停止時に接触する前記ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受部の面圧を３００ＧＰａ以上とすることによって、前記ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受より発生する摩耗粉を磁性化し、前記摩耗粉が前記摩耗粉トラップ用磁石によって吸着可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の各実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図３は本発明の（実施の形態１）を示す。
【００２９】
図１，図２は動圧軸受モータの断面図である。
図１においては、ハードディスクドライブ用モータに適用した例を示しており、動圧軸受モータの基台となるベース１１に円筒状のシャフト３が取り付けられており、シャフト３の上端部にスラストフランジ７が取り付けられている。シャフト３の中空部の内壁に駆動モータＭのステータ１０が取り付けられている。シャフト３の外側には回転可能にスリーブ４が配されており、スリーブ４の上端部にスラストメインプレート５が取り付けられている。
【００３０】
スリーブ４は回転軸となるピン８を有し、ピン８にはスラストフランジ７に対向してスラストサブプレート６が取り付けられている。ピン８の外周面にはステータ１０と対向して駆動モータＭのロータとなる環状のマグネット９が取り付けられており、ステータ１０との間に働く磁力によってスリーブ４に回転力を与える。
【００３１】
シャフト３とスリーブ４との隙間１（例えば１〜１０μｍであり、１〜５μｍであれば望ましい）においてラジアル動圧軸受が形成され、スラストフランジ７とスラストメインプレート５との隙間２Ａ（例えば１〜２０μｍであり、１〜１０μｍであれば望ましい）、及びスラストフランジ７とスラストサブプレート６と隙間２Ｂ（例えば１〜２０μｍであり、１〜１０μｍであれば望ましい）においてスラスト動圧軸受が形成される。
【００３２】
当該の技術分野では既知であるので図示を省略したが、通常、シャフト３の外周とスリーブ４の内面の少なくとも一方の面に、ヘリングボーンやスパイラル形状などの動圧発生溝が形成されている。また、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６及びスラストフランジ７のいずれかの面にもヘリングボーンやスパイラル形状の動圧発生溝が形成されている。
【００３３】
このように構成された動圧軸受モータでは、スリーブ４の定常回転時には隙間１，２Ａ及び２Ｂに動圧が発生し、スリーブ４はシャフト３に非接触で支持される。しかしながら、動圧軸受モータのスタート時やストップ時には動圧が十分に発生していないため、スリーブ４とシャフト３及びメインプレート５とスラストフランジ７が接触し摩擦によって摩耗が起こり摩耗粉が発生する。また、回転中でも外乱により大きな力が加わると、上記の接触が生じ摩耗粉が発生する場合がある。
【００３４】
さらに、近年、動圧軸受モータが使用されている装置の高性能化により、モータに対するコンタミネーションに対する要求が高度化しており、軸受部材の洗浄度の向上が求められているが、磁性材料は洗浄度向上が困難であるため、軸受部材として使用できなくなってきている。
【００３５】
この（実施の形態１）では、以下に示す構成によって磁性材料を使用することなく、摩耗粉が動圧軸受モータの外部へ流出するのを防止している。
前記スリーブ４の開口部１５と動圧軸受モータの外部開口１６との間の連通路１２に、環状の摩耗粉トラップ用磁石１３を配置すると共に、スリーブ４とシャフト３、スラストフランジ７、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６を、オーステナイト系ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０３やＳＵＳ３０４）で構成する。
【００３６】
なお、オーステナイト系ステンレスは非磁性体であるが、停止時に接触する軸受面の面圧が少なくとも３００Ｐａ以上となるように回転側であるスリーブ４とスラストメインプレート５、スラストサブプレート６、ピン８、マグネット９の重量を設定して動圧軸受を作成すると、応力が加わることによりひずみ誘起変態がおこり、オーステナイト組織のマルテンサイト化によって摩耗粉は磁性体となる。
【００３７】
したがって、発生した摩耗粉は摩耗粉トラップ用磁石１３によって吸着され、摩耗粉の外部への流出を防ぐことができる。さらに、オーステナイト系ステンレスは非磁性体であるため、軸受部材の部品洗浄度向上が図れる。停止時に接触する軸受け面の面圧については、望ましくは１０００Ｐａ以上であり、さらに望ましくは３０００Ｐａ以上である。なお、摩耗粉トラップ用磁石１３の配置位置は図１の位置に限られるものではなく、動圧軸受モータの回転によって発生する矢印で示す気流の連通路１２に配置すればよい。
【００３８】
また、図１に示す動圧軸受モータはシャフト３の内側にステータ１０とマグネット９を配置したインナーモータ形式であるが、ラジアル動圧軸受の外側にステータとマグネットを配置するアウターモータ形式や面対向モータ形式（図示省略）でも本実施例を適用できる。
【００３９】
さらに、シャフト３の外周面、およびスラストメインプレート５、スラストサブプレート６の表面にコーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを形成する。コーティング層としてはＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮ，ＣｒＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４，Ａｌ２Ｏ３，ｃＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ：立方晶窒化硼素）等のセラミックスが適している。このように構成すると、セラミックスは高硬度であるので軸受面の耐摩耗性が向上する。
【００４０】
コーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとして、アモルファスカーボン，水素化アモルファスカーボン，ダイヤモンド状炭素膜，硬質炭素膜等のＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ ）を使用すると、耐摩耗性が向上すると共に摩擦係数も小さくなる。
【００４１】
コーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとして、黒鉛，ＭｏＳ２，ＰＴＦＥ等の潤滑膜を形成するとさらに摩擦係数を小さくできる。
このコーティング層１４Ａはスリーブ４の内周面に形成しても良く、コーティング層１４Ｂ，１４Ｃはスラストフランジ７の上下表面に形成しても良い。また、コーティング層１４Ａはスリーブ４の内周面とシャフト３の外周面、コーティング層１４Ｂ，１４Ｃはスラストメインプレート５、スラストサブプレート６の表面及びスラストフランジ７の表面の両面に形成しても良い。
【００４２】
図２は、図１の左下部の部分拡大断面図である。
ここで、摩耗粉トラップ用磁石１３の幅１８及び連通路１２の大きさ１７と摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度は、摩耗粉トラップ用磁石１３が連通路１７を通る摩耗粉を吸着できるように設定されている。１９は摩耗粉トラップ用磁石の高さである。具体的には次のように設定する。
【００４３】
図３は、摩耗粉トラップ用磁石の幅１８を２．０ｍｍの場合に、連通路の大きさ１７と摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度を変えたときに、摩耗粉の流出が防止できる範囲のトラップ可能条件を示すグラフである。グラフ線の下側の範囲で流出が防止できる。
【００４４】
このような実験を摩耗粉トラップ用磁石１３の幅１８を変えながら行った結果、摩耗粉トラップ用磁石の幅１８を０．５ｍｍ以上、連通路の大きさを２．０ｍｍ以下、摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度を０．０１Ｔ以上とすることにより、摩耗粉トラップ用磁石１３が連通路１２を通る摩耗粉を吸着できることが判明した。この条件に設定することにより、モータ外部への摩耗粉流出を防ぐことができる。
【００４５】
図１に示す（実施の形態１）の動圧軸受モータはスリーブ４とシャフト３で構成されるラジアル動圧軸受の内側の上部にスラスト動圧軸受として機能する、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６及びスラストフランジ７を設けた軸固定型で片持ち形式の動圧軸受構成を有している。しかし、本発明は図１の形状の動圧軸受構成に限定されるものではなく、他の構成の動圧軸受を有する動圧軸受モータにも適応可能である。
【００４６】
例えば、軸が片持ち形式でなく、両端で支持された動圧軸受モータ（図示省略）にも適用できる。この場合、軸の両端部に摩耗粉トラップ用磁石を配置すればよい。また、先行技術例で示した図９や図１０のような構成であったり、ラジアル動圧軸受やスラスト動圧軸受の形状や構成位置が変わったり、シャフト３が回転する形式の動圧軸受モータや、ラジアル動圧軸受とスラスト動圧軸受が一体となった、球状の動圧軸受モータやそろばん状の動圧軸受モータ（図示省略）にも適用できる。
【００４７】
この（実施の形態１）の動圧軸受モータは、ポリゴンミラーや記録ディスク等の回転体を取り付けて高速で回転する装置で発生する問題を解決し、記録装置やプリンタ装置の回転駆動源として最適である。
【００４８】
（実施の形態２）
図４〜図６は本発明の（実施の形態２）を示す。
（実施の形態１）では、スリーブ４の開口部１５から動圧軸受モータの外部開口１６との間の連通路１２に摩耗粉トラップ用磁石１３を設けたのに対して、これに対して、図４に示す（実施の形態２）では、連通路１２に摩耗粉トラップ用磁石１３と共にラビリンスシール２０を設けている。その他の構成は、図１に示すものと同じであるので重複する説明は省略する。
【００４９】
このように構成すると、動圧軸受モータの回転中はラビリンスシール２０の既知の遮蔽機能によって摩耗粉の流出を防ぐことができる。動圧軸受モータの停止中のラビリンスシール２０は遮蔽機能を失うが、摩耗粉は摩耗粉トラップ用磁石１３によって吸着され、摩耗粉の外部への流出を防ぐことができる。
【００５０】
その結果、モータ停止時のみ摩耗粉トラップ用磁石１３で摩耗粉を吸着すればいいので、連通路の大きさ１７を大きくしたり摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度を小さくすることができる。そのため、部品加工精度をゆるめてコスト削減を図り、摩耗粉トラップ用磁石１３によるモータ性能低下を抑えることができる。
【００５１】
ラビリンスシール２０と摩耗粉トラップ用磁石１３の配置位置は、この図４のものに限られるものではなく、連通路１２中に配置すればよい。具体的には、ラビリンスシール２０をスリーブ４に設け、ベース１１に凹部を形成してもよい。さらに、ラビリンスシール２０を２ヶ所形成し、ラビリンスシールをＬ字形状に（図示省略）形成することも可能であり、ラビリンスシール２０の位置や形状は限定されない。
【００５２】
図５は、図４の左下部の部分拡大断面図である。
ここで、摩耗粉トラップ用磁石１３の幅１８及び連通路の大きさ１７と摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度は、モータ停止時に摩耗粉トラップ用磁石１３が連通路１２を通る摩耗粉を吸着できるように設定されている。
【００５３】
図６は、摩耗粉トラップ用磁石の幅１８を２．０ｍｍとした場合に、連通路の大きさ１７と摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度を変えたとき、摩耗粉の流出が防止できる範囲のトラップ可能条件を示すグラフである。グラフ線の右側の範囲で流出が防止できる。
【００５４】
このような実験を摩耗粉トラップ用磁石の幅１８を変えながら行った結果、摩耗粉トラップ用磁石の幅１８を０．５ｍｍ以上、連通路の大きさを１０．０ｍｍ以下、摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度を０．０１Ｔ以上とすることより、摩耗粉トラップ用磁石１３が連通路１７を通る摩耗粉を吸着できることが判明した。この条件に設定することにより、モータ外部への摩耗粉流出を防ぐことができる。
【００５５】
（実施の形態３）
（実施の形態３）では、スリーブ４、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６をオーステナイト系ステンレスで構成し、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料で構成している。その他の構成は前記（実施の形態１）に示す動圧軸受モータと同じで、シャフト３の外周及びスラストフランジ７の上下面にコーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが形成されている。
【００５６】
本実施例によれば、洗浄で問題となるモータ外部に露出する軸受部材を非磁性体であるオーステナイト系ステンレスで構成すると共に、他方の軸受部材をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料を用いることにより、摩耗粉をオーステナイト系ステンレスに限定している。また軸受面の硬度を変えることにより、軸受面の摩擦係数を小さくできる。その材料としては具体的には、マルテンサイト系ステンレス、フェライト系ステンレス、工具鋼、チタン合金、セラミックスなどの群から選択できる。
【００５７】
なお、スリーブ４、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６をオーステナイト系ステンレスで構成し、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料で構成したが、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスで構成し、スリーブ４、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料で構成して構成することもできる。
【００５８】
この（実施の形態３）は（実施の形態１）の構成を例に挙げて説明したが、（実施の形態２）の構成においても同様に実施できる。
（実施の形態４）
図７は本発明の（実施の形態４）を示す。
【００５９】
この（実施の形態４）は、スリーブ４、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６をオーステナイト系ステンレスで構成し、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスと熱膨張係数が略等しい材質で構成している。その他の構成は前記（実施の形態１）に示す動圧軸受モータと同じである。
【００６０】
つまり、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスと熱膨張係数が略等しい材質で構成することにより、温度変化によってラジアル動圧軸受１やスラスト動圧軸受２Ａ，２Ｂの寸法変化が小さくなり、軸受性能の変動を抑えることができる。オーステナイト系ステンレスと熱膨張係数が略等しい材質とは、具体的には、銅，高銅合金，リン青銅，アルミ青銅，白銅などの群から選択できる。
【００６１】
さらに、オーステナイト系ステンレスで構成されていない軸受部材であるシャフト３の外周及びスラストフランジ７の上下面にコーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを形成する。コーティング層としてはＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮ，ＣｒＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４，Ａｌ２Ｏ３，ｃＢＮ等のセラミックスが適している。このように構成すると、セラミックスは高硬度であるので軸受面の耐摩耗性が向上する。
【００６２】
コーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとして、アモルファスカーボン，水素化アモルファスカーボン，ダイヤモンド状炭素膜，硬質炭素膜等のＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を使用すると、耐摩耗性が向上すると共に摩擦係数も小さくなる。
【００６３】
コーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとして、黒鉛，ＭｏＳ２，ＰＴＦＥ等の潤滑膜を形成するとさらに摩擦係数を小さくできる。
上記の例ではスリーブ４、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６をオーステナイト系ステンレスで構成した場合に、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスと熱膨張係数が略等しい材質で構成したが、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスで構成した場合には、スリーブ４、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６をオーステナイト系ステンレスと熱膨張係数が略等しい材質で構成する。
【００６４】
この（実施の形態４）は（実施の形態１）の構成を例に挙げて説明したが、（実施の形態２）の構成においても同様に実施できる。図８はこの場合の構成を示す。
【００６５】
このように、非磁性であるオーステナイト系ステンレスを用いるので、軸受部材の洗浄度を向上できる。また、オーステナイト系ステンレスの摩耗粉は磁性体へと変化するので、軸受開放端とモータ外部との連通路に摩耗粉トラップ用磁石を設けることにより、摩耗粉の外部への流出を防ぐ効果がある。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように本発明の動圧軸受モータによると、ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受によって支持され、相対的に回転可能になされた軸、スリーブ及び駆動モータを有する動圧軸受モータにおいて、前記スリーブの開口部と前記動圧軸受モータ開口部との間の連通路に摩耗粉トラップ用磁石を配置すると共に、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材をオーステナイト系ステンレスで構成するか、または、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材の一方をオーステナイト系ステンレスで構成し、他方をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料で構成したため、モータのスタート時やストップ時の摩耗、モータの回転中において外乱による摩耗によって発生する摩耗粉を動圧軸受モータの外部へ流出を防ぐと共に、部品洗浄度を向上できるのでコンタミネーションに対する要求にも応えることができ、高信頼性を保つ動圧軸受モータ及びそれを用いた装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の（実施の形態１）における動圧軸受モータの断面図
【図２】同実施の形態の左端部連通路部分の拡大断面図
【図３】同実施の形態の摩耗粉トラップ可能条件の実験結果を示すグラフ
【図４】本発明の（実施の形態２）における動圧軸受モータの断面図
【図５】同実施の形態の左端部連通路部分の拡大断面図
【図６】同実施の形態の摩耗粉トラップ可能条件の実験結果を示すグラフ
【図７】本発明の（実施の形態４）における動圧軸受モータの断面図
【図８】本発明の（実施の形態４）における動圧軸受モータの断面図
【図９】従来の動圧軸受モータの断面図
【図１０】従来の他の例の動圧軸受モータの断面図
【符号の説明】
１ ラジアル動圧軸受
２Ａ，２Ｂ スラスト動圧軸受
３ シャフト
４ スリーブ
５ スラストメインプレート
６ スラストサブプレート
７ スラストフランジ
８ ピン
９ マグネット
１０ ステータ
１１ ベース
１２ 連通路
１３ 摩耗粉トラップ用磁石
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ コーティング層
１５ スリーブ開口部
１６ モータ開口部
１７ 連通路の大きさ
１８ 摩耗粉トラップ用磁石の幅
１９ 摩耗粉トラップ用磁石の高さ
２０ ラビリンスシール
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として情報処理分野で使われるディスクドライブ装置やレーザービーム型プリンタ装置等に搭載される動圧軸受モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディスクドライブ装置やレーザービーム型プリンタ装置のモータ部の軸受としては、玉軸受が用いられていた。近年、データ転送の高速化やプリントの高速化の要求によるモータの高速回転に伴い、これらの軸受にはモータの高速回転に対応できるように従来の玉軸受ではなく、例えば（特許文献１）（特許文献２）に記載されている動圧軸受が使用されるようになってきた。
【０００３】
図９は（特許文献１）に記載された従来の動圧軸受モータを示す。
スラストフランジ１０７とシャフト１０３は、いずれも鉄などの磁性材料で作られており、シャフト１０３とスラスト軸１０８の下端に設けられたスラストフランジ１０７とが対向する隙間１０２でスラスト動圧軸受が構成され、スリーブ１０４とシャフト１０３の隙間１０１でラジアル動圧軸受が形成される。１０６は円筒状のシール用磁石，１１３はトラップ用の磁石である。
【０００４】
スリーブ１０４内には、駆動モータＭのロータ用の磁石１０９が設けられている。ベース１１１には、磁石１０９に対向して駆動モータＭのステータ１１０が設けられている。ステータ１１０に通電して駆動モータＭを所定の回転速度で回転させると、スリーブ１０４は、シャフト１０３との間に隙間１０１，１０２を保って非接触で回転する。
【０００５】
図１０は（特許文献２）に記載された従来の動圧軸受モータを示す。
図１０において、スリーブ１２４のピン１２８の下端部に取り付けられたスラストフランジ１２７と、スラストメインプレート１２５とが対向する隙間１２２Ａ、および、スラストフランジ１２７とスラストサブプレート１２６が対向する隙間１２２Ｂとでスラスト動圧軸受が形成される。
【０００６】
また、スリーブ１２４とシャフト１２３との間の隙間１２１でラジアル動圧軸受が形成される。
ピン１２８の外周部には、駆動モータＭのロータ用の磁石１２９が設けられている。円筒状のシャフト１２３の内周部には、磁石１２９に対向して駆動モータＭのステータ１３０が設けられている。ステータ１３０に通電してスリーブ１２４を所定の回転速度で回転させると、スリーブ１２４はシャフト１２３との間に隙間１２１，１２２Ａ及び１２２Ｂを保って、非接触で回転する。
【０００７】
通常、動圧軸受モータは非接触で回転するため振動や騒音が少なく、高速回転が可能となるという優れた性能を持つ。しかし、動圧軸受の特有の問題の一つに、図９においては、隙間１０１と隙間１０２の対向面の接触による摩耗粉の発生がある。
【０００８】
動圧軸受は、所定の回転速度で回転しているとき（定常回転時）は動圧の発生により対向面は非接触であるが、停止状態から所定の回転速度に達するまでのスタート時や、所定の回転速度から停止状態に至るまでのストップ時には、十分な動圧が発生しないため対向面が接触する。
【０００９】
すなわち、回転のスタート時とストップ時にはシャフト１０３とスリーブ１０４が接触して摺れ合い、表面が摩耗して摩耗粉が発生する。また、シャフト１０３とスラストフランジ１０７とが接触して摩耗粉が発生する。さらに、外乱が加わると定常回転時でもシャフト１０３とスリーブ１０４やシャフト１０３とスラストフランジ１０７が接触して摩耗粉が発生するおそれがある。
【００１０】
この摩耗粉が、動圧軸受モータの回転によって発生する気流に乗って矢印１１２で示す経路（以下、連通路１１２という）で動圧軸受モータの外部開口１１６から外部へ流出すると、この動圧軸受モータがハードディスクドライブ装置に用いられている場合は、ヘッド及び動圧軸受モータに取り付けたディスクを傷つけることがある。
【００１１】
また、この動圧軸受モータがプリンタにおけるポリゴンミラーの駆動用に用いられている場合は、前記の摩耗粉がポリゴンミラーを汚すため、プリントの品質に悪影響を及ぼす。
【００１２】
この問題に対処するため、図９では、ラジアル軸受の開放端１１５と動圧軸受モータの外部開口１１６とを繋ぐ連通路１１２に環状のトラップ用の磁石１１３を配置している。具体的には、磁石１１３とスリーブ１０４との対向面の隙間１１７を小さくして、この隙間を通る磁性体の摩耗粉を磁石１１３で吸着している。
【００１３】
また、図１０では、矢印１３２で示す連通路の中に環状のラビリンスシール１４０を配置している。
さらに、摩耗粉をフィルタでトラップしたり（図示省略）、連通路に粘着層を形成してトラップしたりする方法（図示省略）が提案されている（例えば、特許文献３，４）。
【００１４】
【特許文献１】
特開２０００−３５２４１７号公報（図１）
【００１５】
【特許文献２】
特開平１１−２７５８０７号公報（図１）
【００１６】
【特許文献３】
特開２００１−１４６９１５号公報（図１のフィルタ３０）
【００１７】
【特許文献４】
特開平８−２０５４６７号公報（図２の粘着層４０）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９では、発生した摩耗粉を磁石１１３で吸着するため軸受部材を磁性材料で構成している。ところが、近年では、動圧軸受モータが使用されている装置の高性能化により、モータに対するコンタミネーションに対する要求が高度化しており、軸受部材の洗浄度の向上が求められているが、磁性材料は磁性を帯びたパーティクル（例えば磁石粉）を吸着するため、これ以上の洗浄度の向上が困難であり、軸受部材として使用できなくなってきている。
【００１９】
一方、図１０では、非磁性材料で構成できるため部品洗浄度の向上ができ、ラビリンスシール１４０を設けているので動圧軸受モータの回転中は空気の流動によるラビリンスシール１４０の遮蔽機能によって摩耗粉の流出を防止できる。しかし、停止時にはその機能を失うため摩耗粉が動圧軸受モータの外部へ流出してしまう。
【００２０】
さらに、フィルタでトラップする方法は摩耗粉がマイクロメートルサイズであるため、通常のフィルタではトラップできず、トラップできるようなフィルタを使用するにはかなりの高圧で気体を通す必要があるため実現できない。
【００２１】
また、連通路に粘着層を形成してとラップする方法は、粘着層に摩耗粉が接触しない場合はトラップできず、摩耗粉の流出を完全に防ぐことはできないという課題を有している。
【００２２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、モータのスタート時及びストップ時や回転時に外乱が加わったときに発生する摩耗粉を、モータ外部へ流出させることなく、軸受部材の洗浄度も向上を図り、高い信頼性を有する動圧軸受モータ及びそれを用いた装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の動圧軸受モータは、ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受によって支持され、相対的に回転可能になされた軸、スリーブ及び駆動モータを有する動圧軸受モータにおいて、前記スリーブの開口部と前記動圧軸受モータ開口部との間の連通路に摩耗粉トラップ用磁石を配置すると共に、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材をオーステナイト系ステンレスで構成したことを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の動圧軸受モータは、ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受によって支持され、相対的に回転可能になされた軸、スリーブ及び駆動モータを有する動圧軸受モータにおいて、前記スリーブの開口部と前記動圧軸受モータ開口部との間の連通路に摩耗粉トラップ用磁石を配置すると共に、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材の一方をオーステナイト系ステンレスで構成し、他方をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料で構成したことを特徴とするものである。
【００２５】
この構成によれば、非磁性であるオーステナイト系ステンレスを用いるので、軸受部材の洗浄度を向上できる。また、オーステナイト系ステンレスの摩耗粉は磁性体へと変化するので、軸受開放端とモータ外部との連通路に摩耗粉トラップ用磁石を設けることにより、摩耗粉の外部への流出を防ぐ効果がある。以上の作用により、コンタミネーションに対する要求に答えることができ、モータ外部への摩耗粉流出がなく、モータ特性の悪化等もない、高信頼性を確保した動圧軸受モータを提供できる。
【００２６】
さらに、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材をオーステナイト系ステンレスで構成した場合には、前記摩耗粉トラップ用磁石の連通路に面する長さを０．５ｍｍ以上とし、前記連通路の大きさを２ｍｍ以下及び前記摩耗粉トラップ用磁石表面の磁束密度０．０１Ｔ以上することによって、停止時に接触する前記ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受部の面圧を３００ＧＰａ以上とすることによって、前記ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受より発生する摩耗粉を磁性化し、前記摩耗粉が前記摩耗粉トラップ用磁石によって吸着可能となる。
【００２７】
また、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材の一方をオーステナイト系ステンレスで構成し、他方をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料で構成した場合には、前記摩耗粉トラップ用磁石の連通路に面する長さを０．５ｍｍ以上とし、前記連通路の大きさを１０ｍｍ以下及び前記摩耗粉トラップ用磁石表面の磁束密度０．０１Ｔ以上とすることによって、停止時に接触する前記ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受部の面圧を３００ＧＰａ以上とすることによって、前記ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受より発生する摩耗粉を磁性化し、前記摩耗粉が前記摩耗粉トラップ用磁石によって吸着可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の各実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図３は本発明の（実施の形態１）を示す。
【００２９】
図１，図２は動圧軸受モータの断面図である。
図１においては、ハードディスクドライブ用モータに適用した例を示しており、動圧軸受モータの基台となるベース１１に円筒状のシャフト３が取り付けられており、シャフト３の上端部にスラストフランジ７が取り付けられている。シャフト３の中空部の内壁に駆動モータＭのステータ１０が取り付けられている。シャフト３の外側には回転可能にスリーブ４が配されており、スリーブ４の上端部にスラストメインプレート５が取り付けられている。
【００３０】
スリーブ４は回転軸となるピン８を有し、ピン８にはスラストフランジ７に対向してスラストサブプレート６が取り付けられている。ピン８の外周面にはステータ１０と対向して駆動モータＭのロータとなる環状のマグネット９が取り付けられており、ステータ１０との間に働く磁力によってスリーブ４に回転力を与える。
【００３１】
シャフト３とスリーブ４との隙間１（例えば１〜１０μｍであり、１〜５μｍであれば望ましい）においてラジアル動圧軸受が形成され、スラストフランジ７とスラストメインプレート５との隙間２Ａ（例えば１〜２０μｍであり、１〜１０μｍであれば望ましい）、及びスラストフランジ７とスラストサブプレート６と隙間２Ｂ（例えば１〜２０μｍであり、１〜１０μｍであれば望ましい）においてスラスト動圧軸受が形成される。
【００３２】
当該の技術分野では既知であるので図示を省略したが、通常、シャフト３の外周とスリーブ４の内面の少なくとも一方の面に、ヘリングボーンやスパイラル形状などの動圧発生溝が形成されている。また、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６及びスラストフランジ７のいずれかの面にもヘリングボーンやスパイラル形状の動圧発生溝が形成されている。
【００３３】
このように構成された動圧軸受モータでは、スリーブ４の定常回転時には隙間１，２Ａ及び２Ｂに動圧が発生し、スリーブ４はシャフト３に非接触で支持される。しかしながら、動圧軸受モータのスタート時やストップ時には動圧が十分に発生していないため、スリーブ４とシャフト３及びメインプレート５とスラストフランジ７が接触し摩擦によって摩耗が起こり摩耗粉が発生する。また、回転中でも外乱により大きな力が加わると、上記の接触が生じ摩耗粉が発生する場合がある。
【００３４】
さらに、近年、動圧軸受モータが使用されている装置の高性能化により、モータに対するコンタミネーションに対する要求が高度化しており、軸受部材の洗浄度の向上が求められているが、磁性材料は洗浄度向上が困難であるため、軸受部材として使用できなくなってきている。
【００３５】
この（実施の形態１）では、以下に示す構成によって磁性材料を使用することなく、摩耗粉が動圧軸受モータの外部へ流出するのを防止している。
前記スリーブ４の開口部１５と動圧軸受モータの外部開口１６との間の連通路１２に、環状の摩耗粉トラップ用磁石１３を配置すると共に、スリーブ４とシャフト３、スラストフランジ７、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６を、オーステナイト系ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０３やＳＵＳ３０４）で構成する。
【００３６】
なお、オーステナイト系ステンレスは非磁性体であるが、停止時に接触する軸受面の面圧が少なくとも３００Ｐａ以上となるように回転側であるスリーブ４とスラストメインプレート５、スラストサブプレート６、ピン８、マグネット９の重量を設定して動圧軸受を作成すると、応力が加わることによりひずみ誘起変態がおこり、オーステナイト組織のマルテンサイト化によって摩耗粉は磁性体となる。
【００３７】
したがって、発生した摩耗粉は摩耗粉トラップ用磁石１３によって吸着され、摩耗粉の外部への流出を防ぐことができる。さらに、オーステナイト系ステンレスは非磁性体であるため、軸受部材の部品洗浄度向上が図れる。停止時に接触する軸受け面の面圧については、望ましくは１０００Ｐａ以上であり、さらに望ましくは３０００Ｐａ以上である。なお、摩耗粉トラップ用磁石１３の配置位置は図１の位置に限られるものではなく、動圧軸受モータの回転によって発生する矢印で示す気流の連通路１２に配置すればよい。
【００３８】
また、図１に示す動圧軸受モータはシャフト３の内側にステータ１０とマグネット９を配置したインナーモータ形式であるが、ラジアル動圧軸受の外側にステータとマグネットを配置するアウターモータ形式や面対向モータ形式（図示省略）でも本実施例を適用できる。
【００３９】
さらに、シャフト３の外周面、およびスラストメインプレート５、スラストサブプレート６の表面にコーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを形成する。コーティング層としてはＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮ，ＣｒＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４，Ａｌ２Ｏ３，ｃＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ：立方晶窒化硼素）等のセラミックスが適している。このように構成すると、セラミックスは高硬度であるので軸受面の耐摩耗性が向上する。
【００４０】
コーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとして、アモルファスカーボン，水素化アモルファスカーボン，ダイヤモンド状炭素膜，硬質炭素膜等のＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ ）を使用すると、耐摩耗性が向上すると共に摩擦係数も小さくなる。
【００４１】
コーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとして、黒鉛，ＭｏＳ２，ＰＴＦＥ等の潤滑膜を形成するとさらに摩擦係数を小さくできる。
このコーティング層１４Ａはスリーブ４の内周面に形成しても良く、コーティング層１４Ｂ，１４Ｃはスラストフランジ７の上下表面に形成しても良い。また、コーティング層１４Ａはスリーブ４の内周面とシャフト３の外周面、コーティング層１４Ｂ，１４Ｃはスラストメインプレート５、スラストサブプレート６の表面及びスラストフランジ７の表面の両面に形成しても良い。
【００４２】
図２は、図１の左下部の部分拡大断面図である。
ここで、摩耗粉トラップ用磁石１３の幅１８及び連通路１２の大きさ１７と摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度は、摩耗粉トラップ用磁石１３が連通路１７を通る摩耗粉を吸着できるように設定されている。１９は摩耗粉トラップ用磁石の高さである。具体的には次のように設定する。
【００４３】
図３は、摩耗粉トラップ用磁石の幅１８を２．０ｍｍの場合に、連通路の大きさ１７と摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度を変えたときに、摩耗粉の流出が防止できる範囲のトラップ可能条件を示すグラフである。グラフ線の下側の範囲で流出が防止できる。
【００４４】
このような実験を摩耗粉トラップ用磁石１３の幅１８を変えながら行った結果、摩耗粉トラップ用磁石の幅１８を０．５ｍｍ以上、連通路の大きさを２．０ｍｍ以下、摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度を０．０１Ｔ以上とすることにより、摩耗粉トラップ用磁石１３が連通路１２を通る摩耗粉を吸着できることが判明した。この条件に設定することにより、モータ外部への摩耗粉流出を防ぐことができる。
【００４５】
図１に示す（実施の形態１）の動圧軸受モータはスリーブ４とシャフト３で構成されるラジアル動圧軸受の内側の上部にスラスト動圧軸受として機能する、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６及びスラストフランジ７を設けた軸固定型で片持ち形式の動圧軸受構成を有している。しかし、本発明は図１の形状の動圧軸受構成に限定されるものではなく、他の構成の動圧軸受を有する動圧軸受モータにも適応可能である。
【００４６】
例えば、軸が片持ち形式でなく、両端で支持された動圧軸受モータ（図示省略）にも適用できる。この場合、軸の両端部に摩耗粉トラップ用磁石を配置すればよい。また、先行技術例で示した図９や図１０のような構成であったり、ラジアル動圧軸受やスラスト動圧軸受の形状や構成位置が変わったり、シャフト３が回転する形式の動圧軸受モータや、ラジアル動圧軸受とスラスト動圧軸受が一体となった、球状の動圧軸受モータやそろばん状の動圧軸受モータ（図示省略）にも適用できる。
【００４７】
この（実施の形態１）の動圧軸受モータは、ポリゴンミラーや記録ディスク等の回転体を取り付けて高速で回転する装置で発生する問題を解決し、記録装置やプリンタ装置の回転駆動源として最適である。
【００４８】
（実施の形態２）
図４〜図６は本発明の（実施の形態２）を示す。
（実施の形態１）では、スリーブ４の開口部１５から動圧軸受モータの外部開口１６との間の連通路１２に摩耗粉トラップ用磁石１３を設けたのに対して、これに対して、図４に示す（実施の形態２）では、連通路１２に摩耗粉トラップ用磁石１３と共にラビリンスシール２０を設けている。その他の構成は、図１に示すものと同じであるので重複する説明は省略する。
【００４９】
このように構成すると、動圧軸受モータの回転中はラビリンスシール２０の既知の遮蔽機能によって摩耗粉の流出を防ぐことができる。動圧軸受モータの停止中のラビリンスシール２０は遮蔽機能を失うが、摩耗粉は摩耗粉トラップ用磁石１３によって吸着され、摩耗粉の外部への流出を防ぐことができる。
【００５０】
その結果、モータ停止時のみ摩耗粉トラップ用磁石１３で摩耗粉を吸着すればいいので、連通路の大きさ１７を大きくしたり摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度を小さくすることができる。そのため、部品加工精度をゆるめてコスト削減を図り、摩耗粉トラップ用磁石１３によるモータ性能低下を抑えることができる。
【００５１】
ラビリンスシール２０と摩耗粉トラップ用磁石１３の配置位置は、この図４のものに限られるものではなく、連通路１２中に配置すればよい。具体的には、ラビリンスシール２０をスリーブ４に設け、ベース１１に凹部を形成してもよい。さらに、ラビリンスシール２０を２ヶ所形成し、ラビリンスシールをＬ字形状に（図示省略）形成することも可能であり、ラビリンスシール２０の位置や形状は限定されない。
【００５２】
図５は、図４の左下部の部分拡大断面図である。
ここで、摩耗粉トラップ用磁石１３の幅１８及び連通路の大きさ１７と摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度は、モータ停止時に摩耗粉トラップ用磁石１３が連通路１２を通る摩耗粉を吸着できるように設定されている。
【００５３】
図６は、摩耗粉トラップ用磁石の幅１８を２．０ｍｍとした場合に、連通路の大きさ１７と摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度を変えたとき、摩耗粉の流出が防止できる範囲のトラップ可能条件を示すグラフである。グラフ線の右側の範囲で流出が防止できる。
【００５４】
このような実験を摩耗粉トラップ用磁石の幅１８を変えながら行った結果、摩耗粉トラップ用磁石の幅１８を０．５ｍｍ以上、連通路の大きさを１０．０ｍｍ以下、摩耗粉トラップ用磁石１３の表面磁束密度を０．０１Ｔ以上とすることより、摩耗粉トラップ用磁石１３が連通路１７を通る摩耗粉を吸着できることが判明した。この条件に設定することにより、モータ外部への摩耗粉流出を防ぐことができる。
【００５５】
（実施の形態３）
（実施の形態３）では、スリーブ４、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６をオーステナイト系ステンレスで構成し、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料で構成している。その他の構成は前記（実施の形態１）に示す動圧軸受モータと同じで、シャフト３の外周及びスラストフランジ７の上下面にコーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが形成されている。
【００５６】
本実施例によれば、洗浄で問題となるモータ外部に露出する軸受部材を非磁性体であるオーステナイト系ステンレスで構成すると共に、他方の軸受部材をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料を用いることにより、摩耗粉をオーステナイト系ステンレスに限定している。また軸受面の硬度を変えることにより、軸受面の摩擦係数を小さくできる。その材料としては具体的には、マルテンサイト系ステンレス、フェライト系ステンレス、工具鋼、チタン合金、セラミックスなどの群から選択できる。
【００５７】
なお、スリーブ４、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６をオーステナイト系ステンレスで構成し、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料で構成したが、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスで構成し、スリーブ４、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料で構成して構成することもできる。
【００５８】
この（実施の形態３）は（実施の形態１）の構成を例に挙げて説明したが、（実施の形態２）の構成においても同様に実施できる。
（実施の形態４）
図７は本発明の（実施の形態４）を示す。
【００５９】
この（実施の形態４）は、スリーブ４、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６をオーステナイト系ステンレスで構成し、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスと熱膨張係数が略等しい材質で構成している。その他の構成は前記（実施の形態１）に示す動圧軸受モータと同じである。
【００６０】
つまり、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスと熱膨張係数が略等しい材質で構成することにより、温度変化によってラジアル動圧軸受１やスラスト動圧軸受２Ａ，２Ｂの寸法変化が小さくなり、軸受性能の変動を抑えることができる。オーステナイト系ステンレスと熱膨張係数が略等しい材質とは、具体的には、銅，高銅合金，リン青銅，アルミ青銅，白銅などの群から選択できる。
【００６１】
さらに、オーステナイト系ステンレスで構成されていない軸受部材であるシャフト３の外周及びスラストフランジ７の上下面にコーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを形成する。コーティング層としてはＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮ，ＣｒＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４，Ａｌ２Ｏ３，ｃＢＮ等のセラミックスが適している。このように構成すると、セラミックスは高硬度であるので軸受面の耐摩耗性が向上する。
【００６２】
コーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとして、アモルファスカーボン，水素化アモルファスカーボン，ダイヤモンド状炭素膜，硬質炭素膜等のＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を使用すると、耐摩耗性が向上すると共に摩擦係数も小さくなる。
【００６３】
コーティング層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとして、黒鉛，ＭｏＳ２，ＰＴＦＥ等の潤滑膜を形成するとさらに摩擦係数を小さくできる。
上記の例ではスリーブ４、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６をオーステナイト系ステンレスで構成した場合に、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスと熱膨張係数が略等しい材質で構成したが、シャフト３及びスラストフランジ７をオーステナイト系ステンレスで構成した場合には、スリーブ４、スラストメインプレート５、スラストサブプレート６をオーステナイト系ステンレスと熱膨張係数が略等しい材質で構成する。
【００６４】
この（実施の形態４）は（実施の形態１）の構成を例に挙げて説明したが、（実施の形態２）の構成においても同様に実施できる。図８はこの場合の構成を示す。
【００６５】
このように、非磁性であるオーステナイト系ステンレスを用いるので、軸受部材の洗浄度を向上できる。また、オーステナイト系ステンレスの摩耗粉は磁性体へと変化するので、軸受開放端とモータ外部との連通路に摩耗粉トラップ用磁石を設けることにより、摩耗粉の外部への流出を防ぐ効果がある。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように本発明の動圧軸受モータによると、ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受によって支持され、相対的に回転可能になされた軸、スリーブ及び駆動モータを有する動圧軸受モータにおいて、前記スリーブの開口部と前記動圧軸受モータ開口部との間の連通路に摩耗粉トラップ用磁石を配置すると共に、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材をオーステナイト系ステンレスで構成するか、または、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材の一方をオーステナイト系ステンレスで構成し、他方をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料で構成したため、モータのスタート時やストップ時の摩耗、モータの回転中において外乱による摩耗によって発生する摩耗粉を動圧軸受モータの外部へ流出を防ぐと共に、部品洗浄度を向上できるのでコンタミネーションに対する要求にも応えることができ、高信頼性を保つ動圧軸受モータ及びそれを用いた装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の（実施の形態１）における動圧軸受モータの断面図
【図２】同実施の形態の左端部連通路部分の拡大断面図
【図３】同実施の形態の摩耗粉トラップ可能条件の実験結果を示すグラフ
【図４】本発明の（実施の形態２）における動圧軸受モータの断面図
【図５】同実施の形態の左端部連通路部分の拡大断面図
【図６】同実施の形態の摩耗粉トラップ可能条件の実験結果を示すグラフ
【図７】本発明の（実施の形態４）における動圧軸受モータの断面図
【図８】本発明の（実施の形態４）における動圧軸受モータの断面図
【図９】従来の動圧軸受モータの断面図
【図１０】従来の他の例の動圧軸受モータの断面図
【符号の説明】
１ ラジアル動圧軸受
２Ａ，２Ｂ スラスト動圧軸受
３ シャフト
４ スリーブ
５ スラストメインプレート
６ スラストサブプレート
７ スラストフランジ
８ ピン
９ マグネット
１０ ステータ
１１ ベース
１２ 連通路
１３ 摩耗粉トラップ用磁石
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ コーティング層
１５ スリーブ開口部
１６ モータ開口部
１７ 連通路の大きさ
１８ 摩耗粉トラップ用磁石の幅
１９ 摩耗粉トラップ用磁石の高さ
２０ ラビリンスシール
Claims (16)
- ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受によって支持され、相対的に回転可能になされた軸、スリーブ及び駆動モータを有する動圧軸受モータにおいて、
前記スリーブの開口部と前記動圧軸受モータ開口部との間の連通路に摩耗粉トラップ用磁石を配置すると共に、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材をオーステナイト系ステンレスで構成した
動圧軸受モータ。 - ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受によって支持され、相対的に回転可能になされた軸、スリーブ及び駆動モータを有する動圧軸受モータにおいて、前記スリーブの開口部と前記動圧軸受モータ開口部との間の連通路に摩耗粉トラップ用磁石を配置すると共に、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材の一方をオーステナイト系ステンレスで構成し、他方をオーステナイト系ステンレスよりも高硬度な材料で構成した
動圧軸受モータ。 - ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受によって支持され、相対的に回転可能になされた軸、スリーブ及び駆動モータを有する動圧軸受モータにおいて、前記スリーブの開口部と前記動圧軸受モータ開口部との間の連通路に摩耗粉トラップ用磁石を配置すると共に、前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成する部材の一方がオーステナイト系ステンレスで、他方がオーステナイト系ステンレスと熱膨張係数が略等しい材質で構成した
動圧軸受モータ。 - 前記オーステナイト系ステンレスと熱膨張係数が略等しい材質が銅，高銅合金，リン青銅，アルミ青銅，白銅での群から選択したものであることを特徴とする請求項３記載の動圧軸受モータ。
- 前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成するそれぞれの対向面のうち、少なくとも前記オーステナイト系ステンレスで構成されていない前記対向面がセラミックスまたはダイヤモンドライクカーボンでコーティングされていることを特徴とする
請求項２〜請求項４記載の動圧軸受モータ。 - 前記摩耗粉トラップ用磁石の連通路に面する長さを０．５ｍｍ以上とし、前記連通路の大きさを２．０ｍｍ以下とし、前記摩耗粉トラップ用磁石の表面の磁束密度を０．０１Ｔ以上とした
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の動圧軸受モータ。 - 前記スリーブの開口部と前記動圧軸受モータ開口部との連通路に前記摩耗粉トラップ用磁石と共にラビリンスシールを配置した
請求項１〜請求項５の何れかに記載の動圧軸受モータ。 - 前記摩耗粉トラップ用磁石の連通路に面する長さを０．５ｍｍ以上とし、前記連通路の大きさを１０．０ｍｍ以下とし、前記摩耗粉トラップ用磁石の表面の磁束密度０．０１Ｔ以上とした
請求項７記載の動圧軸受モータ。 - 前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成するそれぞれの対向面の少なくとも一方がセラミックスコーティングされている
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の動圧軸受モータ。 - 前記セラミックスコーティングのセラミックスが、ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮ，ＣｒＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４，Ａｌ２Ｏ３，ｃＢＮの群から選択したものであることを特徴とする
請求項５記載の動圧軸受モータ。 - 前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成するそれぞれの対向面の少なくとも一方がダイヤモンドライクカーボンでコーティングされている
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の動圧軸受モータ。 - 前記ダイヤモンドライクカーボンが、アモルファスカーボン，水素化アモルファスカーボン，ダイヤモンド状炭素膜，硬質炭素膜の群から選択したものである請求項１１記載の動圧軸受モータ。
- 前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成するそれぞれの対向面の少なくとも一方に潤滑膜が形成されることを特徴とする
請求項１，請求項６，請求項７，請求項８のいずれかに記載の動圧軸受モータ。 - 前記ラジアル動圧軸受及び前記スラスト動圧軸受を形成するそれぞれの対向面のうち、少なくとも前記オーステナイト系ステンレスで構成されていない前記対向面に潤滑膜が形成されていることを特徴とする
請求項２，請求項４，請求項５，請求項６，請求項７，請求項８のいずれかに記載の動圧軸受モータ。 - 前記潤滑膜が黒鉛，ＭｏＳ２，ＰＴＦＥの群から選択したものである
請求項１３または請求項１４記載の動圧軸受モータ。 - 請求項１〜１５のいずれかに記載の動圧軸受モータにポリゴンミラー，記録ディスク等の被回転体を取り付けたことを特徴とする回転装置。
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