JP2007247807A - Fluid bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体軸受装置に関するものである。 The present invention relates to a hydrodynamic bearing device.
流体軸受装置は、軸受隙間に形成される流体膜で支持すべき軸を回転自在に支持するものである。この流体軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を備えるもので、近年ではその特徴を活かして、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用、パーソナルコンピュータ(PC)のファンモータ用、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として広く用いられている。 The hydrodynamic bearing device rotatably supports a shaft to be supported by a fluid film formed in a bearing gap. This hydrodynamic bearing device has features such as high-speed rotation, high rotation accuracy, and low noise. In recent years, this feature has been utilized to make use of the features, such as magnetic disk devices such as HDD and FDD, CD-ROM, CD- For spindle motors such as optical disk devices such as R / RW and DVD-ROM / RAM, magneto-optical disk devices such as MD and MO, for polygon scanner motors of laser beam printers (LBP), and for fan motors of personal computers (PC) It is widely used as a color wheel for projectors, or as a bearing for electric devices such as small motors such as axial fans.
この種の流体軸受装置では、支持すべき軸をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、スラスト方向に支持するスラスト軸受部とが設けられる。ラジアル軸受部としては、軸受隙間を満たす潤滑流体に動圧を発生させるための動圧発生部を設けた動圧軸受が用いられる場合と、この種の動圧発生部を設けない真円軸受が用いられる場合とがある。一方、スラスト軸受部としては、動圧軸受が用いられる場合と、接触支持する構造の軸受(いわゆる、ピボット軸受)が用いられる場合とがある。 In this type of hydrodynamic bearing device, a radial bearing portion that supports a shaft to be supported in the radial direction and a thrust bearing portion that supports in the thrust direction are provided. As the radial bearing portion, there are a case where a dynamic pressure bearing provided with a dynamic pressure generating portion for generating a dynamic pressure in a lubricating fluid that fills the bearing gap is used, and a case where a circular bearing without such a dynamic pressure generating portion is provided. It may be used. On the other hand, as the thrust bearing portion, there are a case where a dynamic pressure bearing is used, and a case where a bearing (so-called pivot bearing) having a structure supporting contact is used.
例えばディスク装置は、製品の性質上、潤滑流体による汚染を極度に嫌う。そのため、通常、ディスク装置に組み込まれる流体軸受装置の開口部には、潤滑流体の漏れ出しを防止するためのシール機構が設けられる。シール機構としては、例えば、軸受部材の開口部にシール用磁石を配し、このシール用磁石と軸部材との間に、シール空間および磁気回路を形成したもの(いわゆる、磁気シール)が公知である。この場合、シール空間に充満された潤滑流体(磁性流体)には、毛細管力による軸受内部側への引き込み力に加え、磁気回路による磁気的保持力が作用するので、潤滑流体の外部漏出は効果的に防止される(例えば、特許文献1参照)。
一般に、磁石は磁性材料粉末を型成形して得られるが、磁性材料自体が高価であることもあって、その製作コストは高い。したがって、この種の磁石をシール機構(磁気シール)に使用すると、流体軸受装置は高コスト化する。また、磁石の設置に大きなスペースを要するため、この点が流体軸受装置の小型化を図る上で障害となる場合もある。 In general, a magnet is obtained by molding a magnetic material powder, but the magnetic material itself is expensive and its manufacturing cost is high. Therefore, when this type of magnet is used in a seal mechanism (magnetic seal), the cost of the hydrodynamic bearing device is increased. In addition, since a large space is required for installing the magnet, this point may be an obstacle to downsizing the hydrodynamic bearing device.
本発明は、磁気シールを有する流体軸受装置の低コスト化、さらには小型化を図ることを目的とする。 An object of the present invention is to reduce the cost and further reduce the size of a hydrodynamic bearing device having a magnetic seal.
前記目的を達成するため、本発明にかかる流体軸受装置は、回転部材と、固定部材と、両部材間に形成された軸受隙間を満たす磁性流体と、回転部材と固定部材の何れか一方に設けた磁石で磁性流体の漏れを防止する磁気シールとを備え、軸受隙間に形成した磁性流体膜を介して回転部材を回転自在に支持するものであって、磁気シールの磁石が、磁性体を含む微量インクの集合体を着磁させて形成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a hydrodynamic bearing device according to the present invention is provided in any one of a rotating member, a fixed member, a magnetic fluid satisfying a bearing gap formed between both members, and the rotating member and the fixed member. And a magnetic seal that prevents leakage of magnetic fluid with a magnet, and rotatably supports a rotating member via a magnetic fluid film formed in a bearing gap, and the magnet of the magnetic seal includes a magnetic body It is characterized by being formed by magnetizing an aggregate of a small amount of ink.
上記本発明の構成では、磁気シールの磁石が、磁性体を含む微量インクの集合体を着磁させて形成される。この場合、磁石のベース構造がインク(樹脂)となるので、磁気シールを構成する一方側をシール用磁石とした従来構成に比べ、流体軸受装置の低コスト化を図ることができる。 In the configuration of the present invention, the magnet of the magnetic seal is formed by magnetizing an aggregate of a small amount of ink containing a magnetic material. In this case, since the base structure of the magnet is ink (resin), the cost of the hydrodynamic bearing device can be reduced compared to the conventional configuration in which one side constituting the magnetic seal is a sealing magnet.
磁石を形成する微量インクの集合体は、ノズル等のインク供給部から供給したインクの微小液滴を部材表面に非接触に着弾または滴下させ、各液滴を集合させる方法、例えばインクジェット方式による印刷で形成することができる。この印刷方式では、インクの供給量や供給箇所等をプログラムで精密に制御することができるから、予めプログラミングし、そのプログラムに沿ってインク供給部の位置およびインクの供給・停止を制御することにより、多種多様な形状の部材表面に、任意形状の磁石を容易に形成することができる。したがって、磁石を薄膜状等の微小な形状に形成することも容易に可能で、磁石の設置スペースを勘案する必要がなく、流体軸受装置の小型化を図ることもできる。 A collection of minute amounts of ink that forms a magnet is a method in which minute droplets of ink supplied from an ink supply unit such as a nozzle are landed or dropped in a non-contact manner on the surface of the member, and each droplet is collected, for example, printing by an ink jet method Can be formed. In this printing method, the ink supply amount and supply location can be precisely controlled by a program, so by programming in advance and controlling the position of the ink supply unit and ink supply / stop according to the program A magnet having an arbitrary shape can be easily formed on the surface of a member having various shapes. Therefore, it is possible to easily form the magnet in a minute shape such as a thin film, and it is not necessary to consider the installation space of the magnet, and the hydrodynamic bearing device can be downsized.
なお、上記の磁石部を形成する際に、部材表面と非接触でインクを供給する方法としては、上記インクジェット方式による印刷以外にも、ノズルではなくインク液面からインク液滴を飛ばす方式(ノズルレスインクジェット方式)の印刷法、電気泳動を利用してインクを誘導する方法、マイクロピペットを介してインクを液滴の状態ではなく連続的に吐出する方法、あるいは定着面までの距離を短縮し、インクを吐出と同時に定着面に着弾させる方法等を採用することもできる。 As a method for supplying ink in a non-contact manner with the surface of the member when forming the above-mentioned magnet portion, in addition to printing by the above-described ink jet method, a method of ejecting ink droplets from the ink liquid surface instead of the nozzle (nozzle) Less inkjet method), a method of inducing ink using electrophoresis, a method of ejecting ink continuously through a micropipette instead of a droplet, or a distance to the fixing surface, A method of landing ink on the fixing surface at the same time as discharging can also be adopted.
インクとしては、熱硬化タイプの他、例えば電子線や光線等の照射で硬化するタイプのものを使用することができ、特にコスト面や作業環境等を考慮すると、光線の照射でインクを硬化させることができる光硬化性を有するものが望ましい。光硬化性のインクとしては、紫外線硬化タイプや赤外線硬化タイプの他、可視光硬化タイプのインクも使用することができるが、低コストでかつ短時間で硬化させることができる紫外線硬化タイプが特に望ましい。 As the ink, in addition to the thermosetting type, for example, a type that can be cured by irradiation with an electron beam, light, or the like can be used. In particular, in consideration of cost and work environment, the ink is cured by irradiation with light. It is desirable to have photocurability. As the photocurable ink, a visible light curable ink can be used in addition to an ultraviolet curable type or an infrared curable type, but an ultraviolet curable type that can be cured at a low cost in a short time is particularly desirable. .
以上の構成を有する流体軸受装置は、該流体軸受装置と、ステータコイルと、ロータマグネットとを有するモータ、その中でも特に潤滑流体による汚染を嫌う、情報機器用のスピンドルモータに好ましく用いることができる。 The hydrodynamic bearing device having the above configuration can be preferably used for a motor having the hydrodynamic bearing device, a stator coil, and a rotor magnet, and in particular, a spindle motor for information equipment that dislikes contamination by a lubricating fluid.
以上に示すように、本発明によれば、磁気シール有する流体軸受装置の低コスト化、さらには小型化を図ることが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the cost and further reduce the size of a hydrodynamic bearing device having a magnetic seal.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る流体軸受装置1を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。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を回転自在に支持する流体軸受装置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。ステータコイル4はブラケット6の外周に取付けられ、ロータマグネット5は、ディスクハブ3の内周に取付けられている。ディスクハブ3は、その外周に磁気ディスク等のディスク状情報記憶媒体(以下、単にディスクという。)Dを一枚または複数枚(図1では2枚)保持している。以上の構成において、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との間に発生する電磁力でロータマグネット5が回転し、これに伴って、ディスクハブ3およびディスクハブ3に保持されたディスクDが軸部材2と一体に回転する。
FIG. 1 conceptually shows a configuration example of a spindle motor for information equipment incorporating a hydrodynamic bearing
図2は、本発明の構成を有する流体軸受装置1の一例を示している。この流体軸受装置1は回転部材と固定部材とで構成され、本実施形態において、回転部材は軸部材2で、また固定部材は、ハウジング7と、ハウジング7に固定された軸受スリーブ8、およびシール部材9とで構成されている。なお、説明の便宜上、ハウジング7の底部7bの側を下側、底部7bと反対の側を上側として以下説明する。
FIG. 2 shows an example of a hydrodynamic bearing
ハウジング7は、LCPやPPS、PEEK等をベース樹脂とする樹脂組成物で有底筒状に形成され、筒部7aと、筒部7aの下端に一体に形成された底部7bとで構成される。ハウジング7を構成する樹脂組成物には、必要に応じて、強化材や潤滑剤、導電材等の各種充填材が一または複数種配合される。なお、ハウジング7は、黄銅やアルミニウム合金等の軟質金属材料で形成することもできる。
The
底部7bの上端面7b1の全面又は一部環状領域は、第2スラスト軸受部T2のスラスト軸受面となり、該スラスト軸受面には、動圧発生部として、例えばスパイラル形状に配列された複数の動圧溝が形成される(図示省略)。この動圧溝は、ハウジング7を成形する成形型の所要部位(上端面7b1を成形する部位)に、動圧溝を成形する溝型を加工しておくことで、ハウジング7と同時成形することができる。また、上端面7b1から軸方向上方に所定寸法だけ離れた位置には、軸受スリーブ8の下端面8cと係合して軸方向の位置決めを行う段部7dが一体に形成される。
The entire surface or a partial annular region of the upper end surface 7b1 of the
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燒結金属の多孔質体で円筒状に形成され、ハウジング7の段部7dに下側端面8cを当接させた状態で、内周面7a1に圧入、接着、圧入接着、あるいは溶着等適宜の手段で固定される。なお、焼結金属に限らず、多孔質体ではない他の金属材料、例えば黄銅等の軟質金属で軸受スリーブ8を形成することも可能である。
The
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、該2つの領域には、例えば図3(a)に示すようなヘリングボーン形状の動圧溝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。一方、下側の動圧溝8a2は軸方向対称に形成され、その上下領域の軸方向寸法はそれぞれ上記軸方向寸法X2と等しくなっている。この場合、軸部材2の回転時には、動圧溝による潤滑油の引き込み力(ポンピング力)は下側の対称形の動圧溝8a2に比べ、上側の動圧溝8a1で相対的に大きくなる。動圧溝は、公知のその他の形状、例えばスパイラル形状等に形成することもできる。なお、軸受スリーブ8の外周面8bには、1本又は複数本の軸方向溝8b1が軸方向全長に亘って形成されている。
The inner
また、軸受スリーブ8の下側端面8cの一部または全部環状領域には、第1スラスト軸受部T1のスラスト軸受面が形成され、当該スラスト軸受面となる領域には、例えば図3(b)に示すようなスパイラル形状の動圧溝8c1が形成される。なお、動圧溝は、前記のスパイラル形状の他、例えばヘリングボーン形状等に形成することもできる。また動圧溝は、スラスト軸受隙間を介して対向する軸部材2のフランジ部2bの上側端面2b1に形成してもよい。
In addition, a thrust bearing surface of the first thrust bearing portion T1 is formed in a part or all of the annular region of the
軸部材2は、例えばオーステナイト系のステンレス鋼(例えば、SUS304)等、非磁性かつ高剛性の金属材料で形成され、軸部2aと、軸部2aの下端に一体又は別体に設けられたフランジ部2bとを備えている。なお、軸部材2は、金属材料と樹脂材料とのハイブリッド構造とすることもでき、その場合、軸部2aの少なくとも外周面2a1を含む鞘部が上記金属で形成され、残りの箇所(例えば軸部2aの芯部やフランジ部2b)が樹脂で形成される。軸部2aの外周面2a1、およびフランジ部2bの両端面2b1、2b2は何れも動圧溝等のない平滑面に形成されている。
The
ハウジング7の筒部7aの上端部内周にはシール部材9が配設される。このシール部材9は磁性材料で環状に形成され、ハウジング7の筒部7aの上端部内周に配設される。磁性材料としては、磁性を有する金属材料の他、磁性材を分散させた樹脂材料を使用することもできる。シール部材9の内周面9aは上方に向かって漸次拡径したテーパ状をなし、この内周面9aと、これに対向する軸部2aの外周面2a1との間には、上方に向かって漸次半径方向寸法が拡大する環状のシール空間Kが形成される。シール部材9で密封された流体軸受装置1の内部空間には潤滑流体として磁性流体が充満される。
A
本実施形態において、軸部2aの外周面2a1のうち、シール部材9の内周面9aと対向する領域には、磁石(磁石部)10が、磁性を有するシール部材9との間で磁気回路を形成するように、軸部2aの全周に亘って帯状に形成されている。したがって、流体軸受装置1内に磁性流体が充満された状態で、シール空間K内の磁性流体は、毛細管力による軸受内部への引き込み力と、磁石部10およびシール部材9を通る磁気回路による磁気的保持力とで、常にシール空間Kの範囲内で磁石部10よりも下方に維持される構成となっている。
In the present embodiment, a magnet (magnet portion) 10 is provided between the outer peripheral surface 2a1 of the
以下、軸部2aの外周面2a1に上記磁石部10を形成する方法を、図面に基づいて説明する。
Hereinafter, a method for forming the
図4(a)(b)は、磁石部10の形成に用いる製造装置を示すものである。この製造装置において、軸部材2は、その軸方向両側を保持部14で回転自在に支持され、かつモータ等の駆動源17の駆動力により定速で回転駆動される。
FIGS. 4A and 4B show a manufacturing apparatus used for forming the
軸部材2のうち軸部2aの外周には、ノズルヘッド11、硬化装置13、および着磁装置16がそれぞれ円周方向位置を異ならせて配置される。
On the outer periphery of the
ノズルヘッド11は、インクジェット方式により、対向する軸部2aの外周面2a1にインクの微小液滴15を吐出するもので、必要に応じて軸方向にスライドできるよう、ガイドに外嵌されている。ノズルヘッド11には、インクを微小液滴の状態で吐出する複数のノズル12が縦横複数列に配設されている。ノズル12からのインクの吐出形式は特に問わず、ピエゾ形式、サーマルインクジェット方式、エアジェット方式などの種々の吐出形式が選択される。また、インクジェットによる印刷方式は、連続(コンティニュアス)式、オンデマンド式の何れでもよい。
The
インクとしては、紫外線硬化インクに磁性体を配合した磁性インクが使用される。磁性体としては、希土類磁性粉末、例えば日本弁柄工業(株)製のストロンチウムフェライトBH−4310の粉末が使用可能である。これ以外にも、バリウムフェライト等の公知の磁性体が使用可能である。紫外線硬化インクに対する磁性体の配合比は、3〜60wt%、望ましくは5〜50wt%である。配合比が3wt%より少ないと磁性流体を保持可能とするだけの十分な磁力が得られず、一方、60wt%より多いとインクの粘度が高くなりすぎて、ノズル12から吐出することができないからである。
As the ink, magnetic ink in which a magnetic material is blended with ultraviolet curable ink is used. As the magnetic material, a rare earth magnetic powder, for example, a powder of strontium ferrite BH-4310 manufactured by Nippon Valve Industrial Co., Ltd. can be used. In addition, a known magnetic material such as barium ferrite can be used. The blending ratio of the magnetic material to the ultraviolet curable ink is 3 to 60 wt%, desirably 5 to 50 wt%. If the blending ratio is less than 3 wt%, a sufficient magnetic force that can hold the magnetic fluid cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 60 wt%, the viscosity of the ink becomes too high to be ejected from the
紫外線硬化インクは、紫外線の照射で重合反応を起こして定着するもので、ノズル12から吐出可能であれば、液状の高分子材料および溶媒を含む液状の高分子材料の何れもが使用可能である。溶媒は紫外線硬化インクを溶かす性質を有するものであれば、何れの有機溶剤を用いても構わない。
The ultraviolet curable ink is fixed by causing a polymerization reaction by irradiation with ultraviolet rays, and any liquid polymer material including a liquid polymer material and a solvent can be used as long as the ink can be discharged from the
紫外線硬化インクのベース樹脂を構成する紫外線硬化樹脂としては、例えばラジカル重合系モノマーやラジカル重合系オリゴマー、カチオン重合系モノマーの他、イミドアクリレート、あるいは環状ポリエン化合物やポリチオール化合物に代表されるエン・チオール化合物が挙げられるが、この中でもラジカル重合系モノマーやラジカル重合系オリゴマー、カチオン重合系モノマーを好ましく使用することができる。ラジカル重合系モノマーとしては、例えば単官能、2官能あるいは多官能のアクリレート系モノマーや、メタクリレート系モノマーが使用でき、ラジカル重合系モノマーとしては、例えばウレタンアクリレートや、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、あるいは不飽和ポリエステルなどが使用できる。また、カチオン重合系モノマーとしては、例えばビスフェノールA系エポキシ樹脂や、フェノールノボラックエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂の他、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、1,4−ビス{[(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ]メチル}ベンゼン、3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタン、ジ[1−エチル(3−オキセタニル)]メチルエーテル、3−エチル−3−(2−エチルへキシロキシメチル)オキセタン、3−エチル−3−{[3−(トリエトキシシリル)プロポキシ]メチル}オキセタン等のオキセタン樹脂が使用できる。これら紫外線硬化樹脂は、単体で使用する他、2種類以上を混合したものをベース樹脂として使用することもできる。 Examples of the ultraviolet curable resin constituting the base resin of the ultraviolet curable ink include radical polymerization monomers, radical polymerization oligomers, cationic polymerization monomers, imide acrylates, and ene thiols represented by cyclic polyene compounds and polythiol compounds. Among them, radical polymerization monomers, radical polymerization oligomers, and cationic polymerization monomers can be preferably used. As the radical polymerization monomer, for example, a monofunctional, bifunctional or polyfunctional acrylate monomer or methacrylate monomer can be used. As the radical polymerization monomer, for example, urethane acrylate, epoxy acrylate, polyester acrylate, or unsaturated. Polyester can be used. Examples of the cationic polymerization monomer include bisphenol A epoxy resin, phenol novolac epoxy resin, alicyclic epoxy resin, 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 1,4-bis {[(3- Ethyl-3-oxetanyl) methoxy] methyl} benzene, 3-ethyl-3- (phenoxymethyl) oxetane, di [1-ethyl (3-oxetanyl)] methyl ether, 3-ethyl-3- (2-ethylhexyl) Oxetane resins such as siloxymethyl) oxetane and 3-ethyl-3-{[3- (triethoxysilyl) propoxy] methyl} oxetane can be used. These ultraviolet curable resins can be used alone, or a mixture of two or more types can be used as the base resin.
これらベース樹脂には、紫外線照射により重合反応を起こさせるためのラジカル系光重合開始剤や、カチオン系光重合開始剤等の光重合開始剤を配合することができる。ラジカル系光重合開始剤としては、例えばベンゾフェノンや、オルソベンゾイン安息香酸メチル、4−ベンゾイル−4‘−メチルジフェニルサルファイド、ベンゾフェノンのアンモニウム塩、イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、チオキサントンのアンモニウム塩に代表される水素引抜型の光重合系開始剤が使用でき、あるいはベンゾイン誘導体や、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィンオキサイド、モノアシルホスフィンオキサイド、ビスアシルホスフィンオキサイド、アクリルフェニルグリオキシレート、ジエトキシアセトフェノン、チタノセン化合物に代表される分子内開裂型の光重合開始剤が使用できる。また、カチオン系光重合開始剤としては、例えばトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートや、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロフォスフェート、SP−170やSP−150(共に旭電化(株)製)、FC−508やFC−512(共に3Mカンパニー社製)、UVE−1014(ゼネラルエレクトリックカンパニー社製)に例示されるポリアリールスルホニウム塩、Uvacure1590やUvacure1591(共にダイセル・ユーシービー社製)に例示されるトリアリルスルフォニュムヘキサフルオロフォスフェード塩の混合物、Irg−261(チバ・ガイギー社製)に例示されるメタロセン化合物、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートやP−ノニルフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、4,4‘−ジエトキシフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等のポリアリールヨードニウム塩が使用できる。これら光重合開始剤は、1種類であるいは2種類以上を組み合わせて使用することもできる。 These base resins can be blended with a photopolymerization initiator such as a radical photopolymerization initiator for causing a polymerization reaction by ultraviolet irradiation or a cationic photopolymerization initiator. Examples of radical photopolymerization initiators include hydrogen represented by benzophenone, methyl orthobenzoin benzoate, 4-benzoyl-4′-methyldiphenyl sulfide, ammonium salt of benzophenone, isopropylthioxanthone, diethylthioxanthone, and ammonium salt of thioxanthone. Pull-out photopolymerization initiators can be used, or benzoin derivatives, benzyldimethyl ketal, α-hydroxyalkylphenone, α-aminoalkylphenone, acylphosphine oxide, monoacylphosphine oxide, bisacylphosphine oxide, acrylphenylglycol Intramolecular cleavage type photopolymerization initiators typified by oxylate, diethoxyacetophenone and titanocene compounds can be used. Examples of the cationic photopolymerization initiator include triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium hexafluorophosphate, SP-170 and SP-150 (both manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.), FC-508, Polyarylsulfonium salts exemplified by FC-512 (both manufactured by 3M Company), UVE-1014 (manufactured by General Electric Company), triallyl sulfone exemplified by Uvacure 1590 and Uvacure 1591 (both manufactured by Daicel UCB) Mixtures of muhexafluorophosphade salts, metallocene compounds exemplified by Irg-261 (Ciba Geigy), diphenyliodonium hexafluoroantimonate and P-nonylphenylphenyliodonium Kisa hexafluoroantimonate, poly aryl iodonium salts such as 4,4'-diethoxy-phenyl iodonium hexafluoroantimonate can be used. These photopolymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.
なお、磁性インクとして紫外線硬化タイプを例示したが、熱硬化タイプの磁性インクを使用することもできる。 In addition, although the ultraviolet curing type was illustrated as a magnetic ink, a thermosetting magnetic ink can also be used.
上記のように紫外線硬化インクを用いる場合、硬化装置13としては、紫外線照射ランプが使用される。この硬化装置13からの照射紫外線がノズル12に照射され、ノズル12が目詰まりを起こすのを防止するため、硬化装置13とノズルヘッド11とは、軸部材2を挟んだ円周方向等配位置に配置するのが望ましい。着磁装置16としては、磁性インクを硬化させ得る公知の構成のものが着磁パターンに応じて選択使用される。図4(b)では、着磁装置16を硬化装置13の前段に配置しているが、硬化装置13の後段に配置することもできる。なお、特に支障がなければ、硬化装置13と着磁装置16とを円周方向同位置に配置することもできる。
When the ultraviolet curable ink is used as described above, an ultraviolet irradiation lamp is used as the curing
以上の構成において、軸部材2を回転させながらノズル12からインクの微小液滴15を吐出させ、軸部材2の外周面2a1の軸方向所定領域全周を、インクの微小液滴15の集合体である所定厚さの樹脂層10’で被覆する。軸部材2は、樹脂層10’が所定厚さとなるまで1回転〜数十回転させる。
In the above configuration, the ink droplets 15 are ejected from the
樹脂層10’の形成後、軸部材2を保持部14で保持したまま着磁装置16を起動し、軸部材2を回転させながら樹脂層10’を磁化させる。これにより、図5に示すように、軸部2aの外周面2a1に、磁極を有する磁石部10が形成される。磁石部10の着磁パターンは、図2の拡大断面図に示すように、磁石部10の上側を一方の磁極(図示例では、N極)とし、下側を他方の磁極(図示例では、S極)とする他、図6に示すように、磁石部10の外径側を一方の磁極(図示例では、N極)、内径側を他方の磁極(図示例では、S極)とすることもできる。着磁完了後、軸部材2をさらに回転させ、この状態で硬化装置13から紫外線を照射して樹脂層10’を硬化させる。樹脂層10’の硬化後、軸部材2を保持部14から取り外せば、軸部2aの外周に薄肉リング状の磁石部10を形成した図2に示す軸部材2が得られる。
After the
このように、樹脂層10’の印刷後、その硬化前に着磁を行うようにすれば、インクに配合した磁性体の配向性が高まるので、より大きな磁力を得ることが可能となる。この他、特に問題がなければ、樹脂層10’を硬化させてから着磁を行ってもよい。具体的には、例えば軸部材2が一回転する間に、樹脂層10’の印刷とその硬化とを行い、このサイクルを複数回繰り返して所定厚さの樹脂層10’を形成し、その後樹脂層10’を着磁させてもよい。
As described above, if the resin layer 10 'is printed and then magnetized before it is cured, the orientation of the magnetic material blended in the ink is increased, so that a larger magnetic force can be obtained. In addition, if there is no particular problem, the
なお、以上の説明では軸部材2を回転駆動しているが、軸部材2を固定し、ノズルヘッド11、硬化装置13、および着磁装置16を軸部材2の外周で回転駆動させてもよい。
Although the
上記構成の流体軸受装置1において、軸部材2が回転すると、軸受スリーブ8の内周面8aのラジアル軸受面となる上下2箇所に離隔して設けられる領域は、それぞれ軸部材2の外周面2a1とラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材2の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間に形成される磁性流体膜は、動圧溝の動圧作用によってその流体膜剛性が高められ、軸部材2が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とが形成される。
In the
また、軸部材2が回転すると、軸受スリーブ8の下側端面8cのスラスト軸受面となる領域がフランジ部2aの上側端面2a1と所定のスラスト軸受隙間を介して対向し、ハウジング7の底部7bの上側端面7b1のスラスト軸受面となる領域がフランジ部2bの下側端面2b2とスラスト軸受隙間を介して対向する。そして軸部材2の回転に伴い、両スラスト軸受隙間に形成される磁性流体膜は、動圧溝の動圧作用によってその流体膜剛性が高められ、軸部材2が両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を両スラスト方向に回転自在に非接触支持する第1スラスト軸受部T1と第2スラスト軸受部T2とが形成される。
Further, when the
以上に示すように、本発明では、磁性体を含む微量インクの集合体からなる樹脂層10’を形成した後、これを着磁して磁石部10を形成し、この磁石部10と磁性材からなるシール部材9との間に磁気回路が形成される。この構成であれば、磁石部10のベース構造がインク(樹脂)となるので、磁気回路を形成する一方側をシール用磁石とした従来構成に比べ、材料コストを低減して流体軸受装置1の低コスト化を図ることができる。
As described above, in the present invention, after forming the
また、磁石部10(樹脂層10’)を形成する微量インクの集合体は、ノズル12から供給したインクの微小液滴15を軸部材2の外周面2a1に非接触に着弾または滴下させ、各液滴を集合させるインクジェット方式による印刷で形成される。この印刷方式では、インクの供給量や供給箇所等をプログラムで精密に制御することができるから、予めプログラミングし、そのプログラムに沿ってノズルヘッド11の位置およびインクの供給・停止を制御することにより、任意形状の磁石部10を容易に形成することができる。したがって、磁石部10を図示するような薄膜状に形成することも容易に可能で、磁石の設置スペースを勘案する必要もなく、流体軸受装置1の小型化を図ることもできる。
In addition, a small amount of ink aggregate forming the magnet portion 10 (
また、一般に、磁石(シール用磁石)は機械的強度が低く、落下等に伴って衝撃荷重が負荷された場合には欠損するおそれもあるが、本実施形態のように磁石部10をインク(樹脂)で形成すれば、かかる懸念を排除し、信頼性に優れた磁気回路を構成することもできる。 In general, a magnet (seal magnet) has low mechanical strength and may be lost when an impact load is applied due to dropping or the like. If it is made of resin, such a concern can be eliminated and a magnetic circuit having excellent reliability can be configured.
なお、本実施形態では、磁石部10を軸部材2の外周面2a1に形成しているが、図7に示すようにシール部材9の内周面に磁石部10を形成することもできる。この場合、シール部材9を非磁性材料、軸部材2を磁性材料で形成すれば、上記同様の磁気回路が形成される。
In addition, in this embodiment, although the
以上、本発明の一実施形態について説明を行ったが、本発明は、図2に示す流体軸受装置1のみならず、他の形態の流体軸受装置にも同様に適用することができる。なお、以下の説明では、基本的に図2に示す実施形態と同一機能を有する部材および要素には共通の参照番号を付して重複説明を省略する。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be similarly applied not only to the
図8は流体軸受装置1の他の実施形態を示すものである。同図に示す流体軸受装置1は、主に、軸部材2に設けられたシール部材9、19の外周面9c、19cに磁石部10が形成され、これと対向するハウジング7の内周面7a1との間に磁気回路、およびシール空間K1、K2(磁気シール)が形成されている点、およびスラスト軸受部T1、T2が軸受スリーブ8の両端面8d、8cとこれに対向するシール部材9、19の端面9b、19bとの間に設けられている点で図2に示す形態と構成を異にしている。
FIG. 8 shows another embodiment of the
図9は、流体軸受装置1の他の実施形態を示すものである。同図に示す流体軸受装置1では、主に、ハウジング7のテーパ状の外壁7a3に磁石部10が形成され、これと対向するディスクハブ3の側部3bの内周面3b1との間に磁気回路、およびシール空間Kが設けられる点、および第2スラスト軸受部T2が、ディスクハブ3の下側端面3a1とハウジング7の上側端面7a2との間に設けられた点で、図2に示す流体軸受装置1と構成を異にしている。
FIG. 9 shows another embodiment of the
上記図8、図9に示す流体軸受装置1のように、磁石部10や、これが形成される部材形状を異ならせる場合でも、それに応じてプログラム、被印刷物の支持形態等を変更するだけで磁石部10は容易に形成することができる。特に、図9に示すようにシール空間Kが、シール部材を用いずに形成される構成の流体軸受装置には、シール空間を形成する部材(ディスクハブ3、およびハウジング7)を磁石化することによる高コスト化の問題や、磁石の設置スペース等の問題を排除して、磁気シールを低コストに採用することが可能となる。
Even when the shape of the
以上の説明では、ラジアル軸受部R1、R2として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により潤滑油の動圧作用を発生させる構成を例示しているが、ラジアル軸受部R1、R2として、いわゆるステップ軸受や多円弧軸受を採用することもできる。多円弧軸受やステップ軸受は、ラジアル軸受面となる領域に、それぞれ複数の軸方向溝や円弧面を設けた構成の軸受である。 In the above description, the radial bearing portions R1 and R2 are exemplified by the configuration in which the dynamic pressure action of the lubricating oil is generated by the herringbone-shaped or spiral-shaped dynamic pressure grooves, but as the radial bearing portions R1 and R2, A so-called step bearing or multi-arc bearing can also be employed. A multi-arc bearing or a step bearing is a bearing having a configuration in which a plurality of axial grooves and arc surfaces are provided in a region serving as a radial bearing surface.
また、以上の説明では、ラジアル軸受部R1、R2のように、ラジアル軸受部を軸方向の2箇所に設けた構成としたが、ラジアル軸受部を軸方向の1箇所、あるいは3箇所以上に設けることもできる。 Further, in the above description, the radial bearing portions are provided at two axial positions as in the radial bearing portions R1 and R2, but the radial bearing portions are provided at one axial location or three or more locations in the axial direction. You can also.
また、スラスト軸受部T1、T2の一方又は双方は、例えばステップ軸受で構成することができる他、いわゆる波型軸受(ステップ型が波型になったもの)等で構成することもできる。 Further, one or both of the thrust bearing portions T1 and T2 can be configured by, for example, a step bearing, or can be configured by a so-called wave-shaped bearing (a step-type is a wave-shaped).
また、以上の説明では、ラジアル軸受部R1、R2の双方を動圧軸受で構成する形態を例示したが、ラジアル軸受部R1、R2の一方または双方を真円軸受で構成することもできる。 Moreover, although the form which comprises both radial bearing part R1, R2 by a dynamic pressure bearing was illustrated in the above description, one or both of radial bearing part R1, R2 can also be comprised by a perfect circle bearing.
1 流体軸受装置
2 軸部材
2a 軸部
2b フランジ部
7 ハウジング
8 軸受スリーブ
9、19 シール部材
10 磁石部
10’ 樹脂層
11 ノズルヘッド
12 ノズル(インク供給部)
13 硬化装置
14 保持部
15 微小液滴
16 着磁装置
K、K1、K2 シール空間
R1、R2 ラジアル軸受部
T1、T2 スラスト軸受部
DESCRIPTION OF
13
Claims (3)
磁気シールの磁石が、磁性体を含む微量インクの集合体を着磁させて形成されている流体軸受装置。 A rotating member, a fixing member, a magnetic fluid that fills a bearing gap formed between the two members, and a magnetic seal that prevents leakage of the magnetic fluid with a magnet provided on one of the rotating member and the fixing member, In the hydrodynamic bearing device that rotatably supports the rotating member via the magnetic fluid film formed in the bearing gap,
A hydrodynamic bearing device in which a magnet of a magnetic seal is formed by magnetizing an aggregate of a small amount of ink containing a magnetic material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006072992A JP2007247807A (en) | 2006-03-16 | 2006-03-16 | Fluid bearing device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110219992A (en) * | 2019-07-09 | 2019-09-10 | 大连保税区华鸿工业技术有限公司 | Prevent the sealing device of sealing face damage |
CN112178201A (en) * | 2020-09-29 | 2021-01-05 | 清华大学 | Magnetic liquid sealing device |
-
2006
- 2006-03-16 JP JP2006072992A patent/JP2007247807A/en not_active Withdrawn
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