JP2005315408A - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い耐久性を有すると共に、低コストに製作可能な動圧軸受装置を提供する。
【解決手段】 ハウジング３およびディスクハブ３を樹脂成形品とし、ハウジング７の上側端面７ｄとディスクハブ３の下側端面３ｅの間にスラスト軸受隙間を形成する。この場合、面７ｄ、３ｅは、軸受の運転中に一時的に摺動接触する摺動部Ｐとなる。樹脂製ハウジング７に強化繊維として配合するＰＡＮ系炭素繊維の繊維径を１２μｍ以下とし、かつその配合量を５〜２０ｖｏｌ％の範囲内とすることにより、摺動部Ｐにおける傷や摩耗の発生を防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、動圧軸受装置に関する。ここでの動圧軸受装置は、情報機器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置などのスピンドルモータ用、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイール、あるいは電気機器、例えば軸流ファンなどの小型モータ用の軸受装置として好適である。

上記各種モータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化などが求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の一つに当該モータのスピンドルを支持する軸受があり、近年では、この種の軸受として、上記要求性能に優れた特性を有する動圧軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。

その一例として、例えばＨＤＤ等のディスク駆動装置のスピンドルモータで使用される動圧軸受装置が、特開２０００−２９１６４８号公報に記載されている。この軸受装置は、有底円筒状のハウジングの内周に軸受スリーブを固定すると共に、軸受スリーブの内周に外径側に張り出したフランジ部を有する軸部材を挿入し、回転する軸部材と固定側の部材（軸受スリーブ、ハウジング等）との間に形成したラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間に流体動圧を発生させ、この流体動圧で軸部材を非接触支持するものである。
特開２０００−２９１６４８号公報

動圧軸受装置は、ハウジング、軸上スリーブ、軸部材、スラスト部材、およびシール部材といった部品で構成され、情報機器の益々の高性能化に伴って必要とされる高い軸受性能を確保すべく、各部品の加工精度や組立精度を高める努力がなされている。その一方で、情報機器の低価格化の傾向に伴い、この種の動圧軸受装置に対するコスト低減の要求も益々厳しくなっている。

そこで、本発明は、高い耐久性を有すると共に、低コストに製作可能な動圧軸受装置の提供を目的とする。

近年の動圧軸受装置では、上記要求に応えるべく、軸受の固定側となる固定体（例えばハウジング）や回転側となる回転体（例えば軸部材やディスクハブ）の樹脂化が検討されている。その一方、動圧軸受装置では、その構造上、軸受隙間を介して対向する回転体と固定体の一時的な接触摺動が避けられない。この接触摺動が樹脂化した部材間で生じる場合、樹脂化した部材に配合された強化繊維が相手側の部材を傷付けたり摩耗させたりするおそれがある。

本発明者らの検証によれば、樹脂に配合する強化繊維の繊維径が大きすぎると、強化繊維の剛直度が増すため、摺動時に相手側の樹脂部材の傷付きや摩耗を引き起こし、また、強化繊維の配合量が多すぎても強化繊維と相手側の樹脂部材との接触頻度が増すために同様の問題を生じることが判明した。これらの不具合は、前者では繊維径が１２μｍを越えた時に、後者では配合量が２０ｖｏｌ％を越えた時に問題となることが明らかとなった。

そこで、本発明では、回転体と、固定体と、固定体と回転体との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で両者をラジアル方向で非接触に保持するラジアル軸受部と、固定体と回転体との間のスラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で両者をスラスト方向に非接触に保持するスラスト軸受部とを備える動圧軸受装置において、固定体と回転体のうち、少なくともスラスト軸受隙間に面する部分を何れも樹脂で形成し、かつ当該樹脂部分の少なくとも何れか一方に、充填材として繊維径１〜１２μｍの強化繊維を配合した。

このように強化繊維の繊維径を１２μｍ以下とすることにより、強化繊維が柔軟化されるので、これとの接触にある相手側樹脂部材の傷付きを防止することができ、スラスト軸受部における耐摩耗性を向上させることができる。

また、さらに樹脂中における強化繊維の配合量を５〜２０ｖｏｌ％に設定すれば、強化繊維の相手側樹脂部材との接触頻度を減じることができるので、スラスト軸受部の耐摩耗性をさらに向上させることができる。なお、強化繊維の配合量を５ｖｏｌ％以上としたのは、これを下回ると、補強効果が減少するために却って耐摩耗性が低下するからである。

このようにスラスト軸受隙間を介して対向する固定体と回転体とを樹脂製とすることにより、両者の軸方向の線膨張係数が概ね共通する値となるので、温度変化に対してもスラスト軸受隙間を一定幅に保持することができ、さらなる回転精度の向上を図ることができる。また、樹脂成形品は射出成形により低コストに製造できるので、軸受装置の低コスト化が可能となる。さらに、回転体を樹脂製とすることにより、これを金属製とする場合に比べて軽量化されるので、耐衝撃性の向上が図られる。

充填材には、強化繊維の他、さらに導電化剤を含めることができる。一般に樹脂は絶縁材料であるため、上述のように各部材を樹脂化した場合、空気との摩擦によって発生した回転体の静電気が回転体に帯電し、磁気ディスクと磁気ヘッド間の電位差を生じたり、静電気の放電によって周辺機器の損傷を招くおそれがある。これに対し、樹脂部材中の充填材に導電化剤を含めれば、回転側と固定側の通電性を確保してかかる不具合を解消することができる。導電化剤の種類は特に限定されないが、例えばカーボンファイバー、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、金属粉末等の繊維状又は粉末状のものを使用することができる。

固定体と回転体の、スラスト軸受隙間に面する樹脂部分のうち、何れか一方は、耐油性や成形性を考慮し、ＬＣＰで形成するのが望ましい。また、同様の観点から、固定体と回転体の、スラスト軸受隙間に面する樹脂部分のうち、何れか一方をＰＰＳで形成することもできる。

樹脂中の充填材の総量（導電化剤も配合する場合は、これを含めた充填材の総量）が３０ｖｏｌ％を越えると、樹脂部材に他の部材を超音波溶着した際の溶着強度が著しく低下する。これを防止するため、樹脂中における充填材総量は、３０ｖｏｌ％以下とするのが望ましい。

強化繊維としては、強度や弾性率に優れた特性を有するＰＡＮ系の炭素繊維を使用することができる。

固定体と回転体の、スラスト軸受隙間に面する樹脂部分をベース樹脂の異なる樹脂材料で形成すれば、固定体と回転体の摺動時における凝着を防止することができる。

具体的に、回転体の樹脂部分としては、軸部材に設けたフランジ部やロータマグネットの取付け部を有する回転部材を挙げることができる。

なお、ここでいう回転部材に該当するものとして、ＨＤＤ等のディスク装置に装備されるディスクハブやターンテーブル、ＬＢＰのポリゴンミラーを装着するためのロータ部材等を挙げることができる。

以上に述べた動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを有するモータは、耐摩耗性に優れ、耐久性や回転精度の面で優れた特性を有する。

本発明によれば、固定体および回転体の少なくとも一部を樹脂化しているので、低コスト化を達成すると共に、軽量化を通じて衝撃荷重を減じることができ、高い耐久性を得ることができる。また、スラスト軸受部における耐摩耗性を向上させることもできる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。

図１は、この実施形態にかかる動圧軸受装置１を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を示している。このスピンドルモータは、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材２を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置１と、軸部材２に装着されたディスクハブ３と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル４およびロータマグネット５とを備えている。ディスクハブ３は、磁気ディスク等のディスクを一又は複数枚保持するもので、その内周にロータマグネット５が取り付けられている。ステータコイル４は、動圧軸受装置１のハウジング７外周に固定されたブラケット６の外周に取り付けられる。ステータコイル４に通電すると、ステータコイル４とロータマグネット５との間の電磁力でロータマグネット５が回転し、それによって、ディスクハブ３および軸部材２が一部材（回転体）となって一体回転する。

ディスクハブ３は、カップ状の樹脂成形品であり、図１および図２では、フランジ状の基部３ａと、基部３ａの内径側に形成された円筒状の第一突出部３ｂと、基部３ａの外径側に形成された円筒状の第二突出部３ｃとを備えるディスクハブ３を例示している。図１に示すようにモータステータ４と対向する第二突出部３ｃの内周には、ロータマグネット５を取り付けるための取付け部３ｄが設けられ、この取付け部３ｄにロータマグネット５が接着等の手段で取り付けられている。

図２は、動圧軸受装置１を拡大して示している。この動圧軸受装置１は、ハウジング７と、ハウジング７の内周に固定された軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８の内周に挿入した軸部材２とを構成部品して構成される。

軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の外周面２ｃとの間に第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とが軸方向に離隔して設けられる。また、ハウジング７の開口側端面（上側端面）７ｄと、これに対向する、軸部材２に固定されたディスクハブ３の下側端面３ｅ（基部３ａの第一突出部３ｂよりも内径側の下側端面）との間にスラスト軸受部Ｔが形成される。尚、説明の便宜上、ハウジング７の底部７ｃの側を下側、底部７ｃと軸方向反対の側を上側として説明を進める。

軸部材２は例えばステンレス鋼等の金属材料で同一径の軸状に形成される。

本発明のハウジング７は有底円筒状の樹脂成形品である。図示例のハウジングは、円筒状の側部７ｂと、側部７ｂの下端に設けられた底部７ｃとを備えており、底部７ｃは側部７ｃと一体成形されている。

このようにハウジング７やディスクハブ３は樹脂成形品であるが、その素材としては、熱可塑性樹脂、例えば、非晶性樹脂であるポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等が、また結晶性樹脂である液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が使用可能である。この中でもＬＣＰやＰＰＳは耐油性や寸法安定性等に優れた特性を備えるので、特にハウジング７の素材として好適である。

この際、ハウジング７とディスクハブ３で使用するベース樹脂を異ならせておけば、ハウジング７とディスクハブ３の摺動時における凝着を防止することができる。この例として、例えばハウジング７のベース樹脂としてＬＣＰを使用し、ディスクハブ３のベース樹脂としてＰＰＳを使用する場合が挙げられる。

これらベース樹脂に強化繊維や導電化剤等からなる充填材を配合し、こうして得た樹脂組成物を用いてハウジング７およびディスクハブ３が個別に射出成形される。充填材としては、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカ状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、金属粉末等の繊維状又は粉末状の導電性充填材などが必要に応じて選択使用される。一例として、本実施形態では、強化繊維として、強度面および弾性率等の面で優れた特性を有するＰＡＮ系の炭素繊維を使用し、導電化剤として、少ない配合量で高い導電性を確保できるカーボンナノチューブを使用している。

軸部材２には、適宜の手段でディスクハブ３が固定されるが、この際、軸部材２をインサート部品としてディスクハブ３を上記樹脂組成物で射出成形すれば（インサート成形）、ディスクハブ３の成形とディスクハブ３への軸部材２の組み付けを一工程で行うことができ、軸部材３とディスクハブ３とを低コストにかつ高精度に一体化することができる。このようにして一体化した軸部材２とディスクハブ３とで回転体が構成される

図４に示すように、スラスト軸受部Ｔのスラスト軸受面となる上側端面７ｄには、例えばスパイラル形状の動圧溝７ｄ１が形成される。この動圧溝７ｄ１は、ハウジング７の射出成形時に成形されたものである。すなわち、ハウジング７を成形する成形型の所要部位（上側端面７ｄを成形する部位）に、動圧溝７ｄ１を成形する溝型を加工しておき、ハウジング７の射出成形時に上記溝型の形状をハウジング７の上側端面７ｄに転写することにより、動圧溝７ｄ１をハウジング７の成形と同時成形することができる。同様の手法で、ハウジング７の上側端面７ｄに代えて、ディスクハブ３の下側端面３ｅに動圧溝を形成することもできる。

また、ハウジング７は、その上方部外周に、上方に向かって漸次拡径するテーパ状外壁７ｅを備える。このテーパ状外壁７ｅと、ディスクハブ３に設けられた円筒状の突出部３ｂの内壁３ｂ１との間に、上方に向かって漸次縮小するテーパ状のシール空間Ｓが形成される。このシール空間Ｓは、軸部材２及びディスクハブ３の回転時、スラスト軸受部Ｔのスラスト軸受隙間の外径側と連通する。

軸部材２は例えばステンレス鋼等の金属材料で同一径の軸状に形成される。

軸受スリーブ８は例えば焼結金属からなる多孔質体、特に銅を主成分とする焼結金属の多孔質体で円筒状に形成される。この軸受スリーブ８は、例えば超音波溶着によってハウジング７の内周面の所定位置に固定され、これによりハウジング７と軸受スリーブ８とで固体体が構成される。なお、軸受スリーブ８はメタル材料、例えば銅等の軟質金属で形成することもできる。

焼結金属で形成された軸受スリーブ８の内周面８ａには、第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２の各ラジアル軸受面となる上下２つの領域が軸方向に離隔して設けられ、これら２つの領域には、例えば図３に示すようなヘリングボーン形状（スパイラル形状でもよい）の動圧溝８ａ１、８ａ２がそれぞれ形成される。上側の動圧溝８ａ１は、軸方向中心ｍ（上下の傾斜溝間領域の軸方向中央）に対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心ｍより上側領域の軸方向寸法Ｘ１が下側領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。また、軸受スリーブ８の外周面８ｄには、１又は複数本の軸方向溝８ｄ１が軸方向全長に亙って形成される。

軸部材２は軸受スリーブ８の内周面８ａに挿入される。なお、軸部材２及びディスクハブ３の停止時において、軸部材２の下側端面２ｄとハウジング７の内底面７ｃ１との間、軸受スリーブ８の下側端面８ｃとハウジング７の内底面７ｃ１との間にはそれぞれ僅かな隙間が存在する。

ハウジング７の内部空間等は潤滑油で充満される。すなわち、潤滑油は、軸受スリーブ８の内部気孔を含め、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の外周面２ｃとの間の隙間部、軸受スリーブ８の下側端面８ｃ及び軸部材２の下側端面２ｄとハウジング７の内底面７ｃ１との間の隙間部、軸受スリーブ８の軸方向溝８ｄ１、軸受スリーブ８の上側端面８ｂとディスクハブ３の下側端面３ｅとの間の隙間部、スラスト軸受部Ｔ、及びシール空間Ｓに充満される。

軸部材２及びディスクハブ３からなる回転体の回転時、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる領域（上下２箇所の領域）は、それぞれ、軸部材２の外周面２ｃとラジアル軸受隙間を介して対向する。また、ハウジング７の上側端面７ｄのスラスト軸受面となる領域は、ディスクハブ３の下側端面３ｅとスラスト軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２及びディスクハブ３の回転に伴い、ラジアル軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、軸部材２がラジアル軸受隙間内に形成される潤滑油の油膜によってラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２及びディスクハブ３をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２とが構成される。同時に、上記スラスト軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、ディスクハブ３が上記スラスト軸受隙間内に形成される潤滑油の油膜によってスラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２及びディスクハブ３をスラスト方向に回転自在に非接触支持するスラスト軸受部Ｔが構成される。

前述したように、第１ラジアル軸受部Ｒ１の動圧溝８ａ１は、軸方向中心ｍに対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心より上側領域の軸方向寸法Ｘ１が下側領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。そのため、軸部材２およびディスクハブ３の回転時、動圧溝８ａ１による潤滑油の引き込み力（ポンピング力）は上側領域が下側領域に比べて相対的に大きくなる。そして、この引き込み力の差圧によって、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材１２の外周面２ｃとの間の隙間に満たされた潤滑油が下方に流動し、軸受スリーブ８の下側端面８ｃとハウジング７の内底面７ｃ１との間の隙間→軸方向溝８ｄ１→ディスクハブ３の下側端面３ｅと軸受スリーブ８の上側端面８ｂとの間の隙間という経路を循環して、第１ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間に再び引き込まれる。このように、潤滑油が上記隙間部を流動循環するように構成することで、ハウジング７の内部空間及びスラスト軸受部Ｔのスラスト軸受隙間内の潤滑油圧力が局部的に負圧になる現象を防止して、負圧発生に伴う気泡の生成、気泡の生成に起因する潤滑油の漏れや振動の発生等の問題を解消することができる。

また、潤滑油の外部への漏れは、シール空間Ｓの毛細管力と、スラスト軸受部Ｔの動圧溝７ｄ１による潤滑油の引き込み力（ポンピング力）によって、より効果的に防止される。

本発明では、スラスト軸受隙間を介して対向するハウジング７およびディスクハブ３の双方が樹脂で形成されているので、線膨張係数はほぼ同レベルとなる。そのため、温度変化による軸方向の膨張量を固定側と回転側で同程度とすることができ、温度変化によるスラスト軸受隙間の幅の変動を抑制して安定した軸受性能を得ることができる。

以上の構成において、スラスト軸受隙間を介して対向するハウジング７の上側端面７ｄとディスクハブ３の下側端面３ｅとは、モータの起動時や停止時、あるいは回転する軸部材２の振れ回り等の原因により、一時的に摺動接触する。この両者の摺動接触に起因する問題として、摺動部Ｐにおける樹脂同士の摺動が挙げられる。

本発明者らの検証によれば、強化繊維として配合した炭素繊維の平均繊維径が１２μｍを超えるとディスクハブ３とハウジング７の摺動部Ｐにおける摩耗量が著しく増大することが判明した。これは、繊維径が大きくなることによって剛直となった炭素繊維が摺動部Ｐで互いに相手側の軟らかな樹脂材を傷付け、こうして荒れた樹脂材の面がさらに相手側の樹脂材と摺動することによって摩耗が進行するためと考えられる。一方、炭素繊維の平均繊維径が１μｍを下回ると、炭素繊維本来の目的である補強効果が不十分となるので適当でない。従って、充填剤としての炭素繊維は、平均繊維径１〜１２μｍ（好ましくは５〜１０μｍ）の範囲内に設定するのが望ましい。

強化繊維が長すぎると、余剰樹脂材料を再使用する際に繊維が細かく裁断されるため、リサイクル性が害される。また、動圧溝を型成形する際の転写性も損なわれる。かかる観点から、強化繊維の平均長さは５００μｍ以下（好ましくは３００μｍ以下）とするのが望ましい。

また、本発明者の検証によれば、炭素繊維の配合割合が２０ｖｏｌ％を超えた場合にも同様に樹脂同士の摺動部Ｐにおける摩耗量が著しく増大することも判明した。これは、炭素繊維の配合量が増すことで、炭素繊維と相手側樹脂部材との接触頻度が高まるためと考えられる。その一方、炭素繊維の配合割合が５％を下回ると、必要な機械的強度がでにくく、かつ樹脂部材の耐摩耗性を確保することが難しくなる。従って、炭素繊維の配合量は５〜２０ｖｏｌ％とするのが望ましい。

その一方、強化繊維の繊維径や配合割合が上記範囲内にあっても、導電化剤等の他の充填材の配合量が多すぎると、ハウジング７を別部材（例えば軸受スリーブ８）と超音波溶着する際の溶着強度が低下する。本発明者らが検証したところ、強化繊維や導電化剤を含む充填材総量（金属充填材または無機充填材の総量）が３０ｖｏｌ％を越えると溶着部強度の低下幅が大きくなり、強度面で問題を生じることが判明した。従って、充填材総量は３０ｖｏｌ％以下にするのが望ましい。

以上の説明では、ハウジング７とディスクハブ３との間に回転側と固定側の摺動部Ｐが存在する軸受装置１を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限られず、ハウジング７と回転体とがスラスト軸受隙間を介して対向し、この対向部分が樹脂同士の摺動部となる他の構成の動圧軸受装置にも適用することができる。例えば、図５は、回転体としての軸部材２を軸部２ａとフランジ部２ｂとで構成し、フランジ部２ｂの上端面２ｂ１と軸受スリーブ８の下端面８ｃとの間、およびフランジ部２ｂの下端面２ｂ２とハウジング底部７ｃの内底面７ｃ１との間にそれぞれスラスト軸受隙間を形成することにより、軸部材２をスラスト隙間に生じた潤滑油の動圧作用によりスラスト方向で非接触支持するスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２を構成した例である。

この動圧軸受装置において、軸部材２は、図６に示すように、軸部２ａの外周を円筒状の金属材２２で形成すると共に、フランジ部２ｂの全体および軸部２ｂの芯部が樹脂材２１で形成されている。この場合、樹脂製ハウジング７の内底面７ｃ１とフランジ部２ｂの下端面２ｂ２が樹脂同士の摺動部Ｐとなるので、図１〜図４に示す実施形態と同様の構成を採用することにより、同様の効果が得られる。

このタイプの動圧軸受装置では、軸受スリーブ８のみならず、ラジアル軸受隙間をシールするシール部材１０やハウジング７の側部７ｂとは別部材のハウジング底部７ｃ（スラストプレート）といった樹脂部品を超音波溶着によりハウジング７の側部７ｂに固定することができる。

図７示す動圧軸受装置は、スラスト軸受部Ｔをハウジング７の開口部７ａ側に配置し、一方のスラスト方向で軸部材２を軸受部材８に対して非接触支持するものである。軸部材２の下端よりも上方にフランジ部２ｂが設けられ、このフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２と軸受部材８の上側端面８ｂとの間にスラスト軸受部Ｔのスラスト軸受隙間が形成される。ハウジング７の開口部内周にはシール部材９が装着され、シール部材９の内周面９ａと軸部材２の軸部２ａ外周面との間にシール空間Ｓが形成される。シール部材９の下側端面９ｂはフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１と軸方向隙間を介して対向しており、軸部材２が上方へ変位した際にはフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１がシール部材９の下側端面９ｂと係合し、軸部材２の抜け止めがなされる。

この場合、フランジ部２ｂを樹脂で形成すると共に、軸受スリーブ８自体を樹脂で成形し、あるいは軸受スリーブ８の上側端面８ｂを樹脂でコーティングすれば、フランジ部２ｂの下側端面２ｂと軸受スリーブ８の上側端面８ｂとが樹脂同士の摺動部となるので、図１〜図４に示す実施形態と同様の構成を採用することにより、同様の効果が得られる。

ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２は多円弧軸受で構成することもできる。図８（Ａ）はその一例として、図５に示す動圧軸受装置１のラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２を多円弧軸受（「テーパ軸受」とも称される）で構成したものである。この場合、軸受スリーブ８の内周面８ａのうち、第一ラジアル軸受部Ｒ１および第二ラジアル軸受部Ｒ２の各ラジアル軸受面となる領域に複数の円弧面８ａ１が形成される。各円弧面８ａ１は、回転軸心Ｏからそれぞれ等距離オフセットした点を中心とする偏心円弧面であり、円周方向で等間隔に形成される。各偏心円弧面８ａ１の間には軸方向の分離溝８ａ２が形成される。

軸受スリーブ８の内周面８ａに軸部材２の軸部２ａを挿入することにより、軸受スリーブ８の偏心円弧面８ａ１および分離溝８ａ２と、軸部２ａの真円状外周面２ａとの間に、第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の各ラジアル軸受隙間がそれぞれ形成される。ラジアル軸受隙間のうち、偏心円弧面８ａ１と対向する領域は、隙間幅を円周方向の一方で漸次縮小させたくさび状隙間８ａ３となる。くさび状隙間８ａ３の縮小方向は軸部材２の回転方向に一致している。

図８（Ｂ）（Ｃ）は、第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２を構成する多円弧軸受の他の実施形態を示すものである。

このうち、図８（Ｂ）に示す実施形態では、図８（Ａ）に示す構成において、各偏心円弧面８ａ１の最小隙間側の所定領域θが、それぞれ回転軸心Ｏを中心とする同心の円弧で構成されている。従って、各所定領域θにおいて、ラジアル軸受隙間（最小隙間）は一定となる。このような構成の多円弧軸受は、テーパ・フラット軸受と称されることもある。

図８（Ｃ）では、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる領域が３つの円弧面８ａ１で形成されると共に、３つの円弧面８ａ１の中心は、回転軸心Ｏから等距離オフセットされている。３つの偏心円弧面８ａ１で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間は、円周方向の両方向に対してそれぞれ漸次縮小した形状を有している。

以上に説明した第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の多円弧軸受は、何れもいわゆる３円弧軸受であるが、これに限らず、いわゆる４円弧軸受、５円弧軸受、さらには６円弧以上の数の円弧面で構成された多円弧軸受を採用してもよい。また、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のように、２つのラジアル軸受部を軸方向に離隔して設けた構成とするほか、軸受スリーブ８の内周面の上下領域に亘って１つのラジアル軸受部を設けた構成としてもよい。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、多円弧軸受を採用した場合を例示しているが、これ以外の軸受で構成することも可能である。例えば、図示は省略するが、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる領域に、複数の軸方向溝形状の動圧溝を形成したステップ軸受を使用することもできる。

本発明にかかる動圧軸受装置を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの断面図である。 上記動圧軸受装置の断面図である。 上記動圧軸受装置で使用される軸受スリーブの断面図である。 ハウジングを図２のＢ方向から見た図である。 動圧軸受装置の他の形態を示す断面図である。 図５の動圧軸受装置で使用される軸部材の断面図である。 動圧軸受装置の他の形態を示す断面図である。 ラジアル軸受部の他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
２ａ 軸部
２ｂ フランジ部
２ｃ 外周面
２ｄ 下側端面
３ ディスクハブ（回転部材）
３ｄ 取付け部
４ ステータコイル
５ ロータマグネット
６ ブラケット
７ ハウジング
７ｄ１ 動圧溝
８ 軸受スリーブ
８ａ１、８ａ２ 動圧溝
２１ 樹脂材
２２ 金属材
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ スラスト軸受部
Ｐ 摺動部

Claims (12)

1. 回転体と、固定体と、固定体と回転体との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で両者をラジアル方向で非接触に保持するラジアル軸受部と、固定体と回転体との間のスラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で両者をスラスト方向に非接触に保持するスラスト軸受部とを備える動圧軸受装置において、
   固定体と回転体のうち、少なくともスラスト軸受隙間に面する部分が何れも樹脂で形成され、かつ当該樹脂部分の少なくとも何れか一方に、充填材として繊維径１〜１２μｍの強化繊維を配合したことを特徴とする動圧軸受装置。
2. 樹脂中における強化繊維の配合量が５〜２０ｖｏｌ％である請求項１記載の動圧軸受装置。
3. 充填材が、さらに導電化剤を含む請求項１記載の動圧軸受装置。
4. 樹脂中における充填材総量が、３０ｖｏｌ％以下である請求項１〜３何れか記載の動圧軸受装置。
5. 強化繊維が、ＰＡＮ系の炭素繊維である請求項１記載の動圧軸受装置。
6. 固定体および回転体の、スラスト軸受隙間に面する樹脂部分が、ベース樹脂の異なる樹脂材料で形成されている請求項１記載の動圧軸受装置。
7. 固定体および回転体の、スラスト軸受隙間に面する樹脂部分のうち、何れか一方がＬＣＰで形成されている請求項１記載の動圧軸受装置。
8. 固定体および回転体の、スラスト軸受隙間に面する樹脂部分のうち、何れか一方がＰＰＳで形成されている請求項１記載の動圧軸受装置。
9. 回転体の樹脂部分が、軸部材のフランジ部である請求項１記載の動圧軸受装置。
10. 回転体の樹脂部分が、ロータマグネットの取付け部を有する回転部材である請求項１記載の動圧軸受装置。
11. 回転体として軸部材を備えると共に、固定体として内周に軸部材を挿入した軸受スリーブと軸受スリーブを内部に固定したハウジングとを備え、ハウジングが前記スラスト軸受隙間に面する部分を有する請求項１記載の動圧軸受装置。
12. 請求項１〜１１の何れかに記載した動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを有するモータ。

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