JP2008039053A - 動圧流体軸受の充填装置及び充填方法、動圧流体軸受ユニット及びそれを用いたスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】減圧雰囲気下における真空容器の歪みの影響の少ない、安定した吐出量の供給を実現できる動圧流体軸受への潤滑液充填装置を提供する。
【解決手段】動圧流体軸受の充填装置であって、真空容器２の蓋部に設置され動圧流体軸受３０の間隙部に潤滑液を充填するディスペンサ８と、ディスペンサ８潤滑液を供給する潤滑液槽７とを備え、真空容器２の底部に接続される支持部１７を介して設置される基台１８と、基台１８上に動圧流体軸受３０を搭載するパレット２３と、パレット２３をＸ軸・Ｚ軸・回転方向に移動する駆動ステージ１９とを有し、真空容器２の機密性を確保するためのシール部材３を真空容器２の容体部２Ｂと蓋部２Ａの接合部の容体部２Ｂ側に配置し、真空容器２を真空排気ポート１５から真空引きして減圧状態にし、ディスペンサ８の先端のノズル９から潤滑液を滴下して、動圧流体軸受３０の間隙部に潤滑液を充填する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ディスク、光ディスク等の記録ディスクを回転駆動するスピンドルモータに使用される動圧流体軸受に潤滑液を充填する装置および充填方法、並びに動圧流体軸受ユニット、スピンドルモータに関するものである。

ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、ポリゴンミラー搭載機器等において用いられるスピンドルモータには、動圧流体軸受が多く使用されている。

この動圧流体軸受は、回転部と固定部との間の間隙部に充填された潤滑液が、液体潤滑および界面潤滑の機能を果たし、回転部の回転によって流体に発生した動圧を利用する流体すべり軸受である。

具体的な一例として、ハードディスクドライブのスピンドルモータ４０の構造を図１０に示す。ハードディスクドライブのベースに固定された動圧流体軸受３０を回転中心とし、ベース３４とハードディスクを固定するハブ３１とをステータ３２とマグネット３３により相対的に回転駆動する構成となっている。

さらに図１１は上記スピンドルモータの動圧流体軸受部の拡大図である。

通常、動圧流体軸受３０は半径方向の負荷を支持するラジアル軸受と、軸方向の負荷を支持するスラスト軸受の２つの軸受で構成される。ラジアル軸受は、シャフト３５とスリーブ３６で構成され、スラスト軸受は、シャフトに連結されたフランジ３７とスラストプレート３８によって構成されている。回転部となるシャフト３５とフランジ３７と、固定部となるスリーブ３６とスラストプレート３８との間隙部３９には、図示しない潤滑液が充填されている。なお、図１１に示す例では、スラスト軸受が配置される側と逆側に位置する一方の間隙部のみが待機に開放される、いわゆる片袋構造をとっている。

このような従来の動圧流体軸受３０に潤滑液を充填する装置は、動圧流体軸受３０の間隙部に完全に潤滑液を充填するため、充填の妨げとなる間隙部の空気を取り除くべく、減圧雰囲気下で間隙部の開口部に適正量の潤滑液を滴下した後、大気圧に復圧し、減圧状態の間隙部と大気圧との差圧により、間隙部に潤滑液を充填する真空充填プロセスが採用されている。
特開２００２−１７４２４３号公報

ハードディスクドライブ用モータの部品として動圧流体軸受が使用される場合、例えば動圧流体軸受の回転軸と固定部で構成される間隙部が回転軸の一方向のみに開放される片袋構造の動圧流体軸受では、間隙部が完全に潤滑液で充填されず気泡が残留した状態となっていると、製品として出荷後に航空機に運搬されるような減圧雰囲気において、間隙部に残留した気泡が膨張する。この気泡の膨張により、間隙部から外部へと潤滑液が押し出され潤滑液漏れといった致命的な問題を引き起こす原因となる。

従来の技術によると、減圧吐出時では、例えば大気圧開放前の状態で潤滑液が間隙部の開口部を完全にシールしていないと、大気圧開放後、潤滑液ではなくて気泡が間隙部の開口部に入ってしまい、潤滑液を完全に充填できない。このシールを完全にするためには、確実に動圧流体軸受の所定の位置に潤滑液を滴下する必要である。しかしながら、減圧状態で吐出を行う際、大気圧との差圧の影響により真空容器が歪むといった現象が起こる。それに伴い、真空容器に固定されているディスペンサの先端部にあるノズル位置がずれ、動圧流体軸受の所定の位置に吐出することが困難となる。

真空容器の内部および外部のどちらにディスペンサを固定しても、ディスペンサを固定している部位が、真空引きに伴う影響により歪みが生じる。

また、生産性を向上させるため真空容器内に複数個の動圧流体軸受を配置する場合、真空容器のサイズが大きく、また潤滑液槽の容量を大きくすると、同じ板厚では真空引きに伴う歪みの影響が大きくなる。

上記のことを考慮すると、真空容器の変形を軽減させるため補強する方法が考えられるが、リブを設けたり真空容器壁部の肉厚を厚くしたりすることにより、デザイン的制約が生じたり、真空容器が重くなったりする。

従来の装置では、例えば動圧流体軸受は、真空容器の底面に直接配置されている駆動ステージを介して配置されている。また、ディスペンサも真空容器に直接固定されている。そのため真空引きに伴う真空容器の歪みにより、動圧流体軸受の位置とノズルとの相対位置が変動する。

さらに、上部真空容器と下部真空容器は、軸受を収容するため分割・開放される構造であるが、例えばゴム製のＯリングで気密性を維持しようとすれば、減圧によりＯリングの変形量だけ上部真空容器と下部真空容器の相対位置が移動する。

しかしながら、ここで、減圧状態でノズル相対位置を調整する必要があるにもかかわらず、減圧中ではノズルを調整することが困難である。なぜならば、調整のためにディスペンサを真空容器から外すと、減圧状態でありえなくなるからである。したがって、減圧あるいは大気圧といった状態を繰り返しながらノズル位置を調整するといった汎雑な作業が強いられる。

さらには、ディスペンサと潤滑液槽を接続する配管において、気泡が完全に除去されたかどうかの確認が不十分であった。

従来の課題を解決するために、本発明の動圧流体軸受の充填装置は、容体部と蓋部とからなる真空容器と、軸受体にシャフトを挿入した動圧軸受を搭載するパレットと、前記蓋部に設置され前記動圧軸受の間隙部に潤滑液を充填するディスペンサと、前記動圧軸受とディスペンサとの位置調整をするために前記パレットを移動する駆動ステージと、前記容体部内部の底部に接続される支持部を介して前記駆動ステージを設置し、前記真空容器を真空引きし、前記ディスペンサを用いて前記動圧軸受の間隙部に潤滑液を充填する。

また、本発明の動圧流体軸受の充填装置は、軸受体にシャフトを挿入した動圧軸受の間隙部に潤滑液を充填する動圧流体軸受の充填装置において、容体部と蓋部とからなる真空容器と、前記蓋部に設置され前記動圧軸受の間隙部に潤滑液を充填するディスペンサと、前記ディスペンサに潤滑液を供給する潤滑液槽と、を備え、前記容体部は、当該容体部の底部に接続される支持部を介して設置される基台と、前記基台上に前記動体軸受を搭載するパレットと、前記パレットを移動する駆動ステージと、を有し前記容体部を前記蓋部で閉じる際の機密性を確保するためのシール部材を前記容体部と前記蓋部の接合部の前記容体部側に配置し、前記真空容器を真空引きし、前記ディスペンサを用いて前記動圧軸受の間隙部に潤滑液を充填することを特徴としたものである。

又、本発明の動圧流体軸受の充填方法は、軸受体にシャフトを挿入した動圧軸受の間隙部に潤滑液を充填する動圧流体軸受の充填方法において、
前記動圧軸受を配置した真空容器を所定の真空度にするステップ、
前記動圧軸受の間隙部に真空容器上部に設置されるディスペンサノズルを介して潤滑液を充填するステップ、潤滑液を充填後真空容器内に大気を導入するステップ、とを備え、
前記動圧軸受は、前記真空容器底部に接続される支持部を介して設置される基台上のパレットに搭載されることを特徴としたものである。

本発明の動圧流体軸受の充填装置によれば、真空容器内には減圧状態にするための真空排気ポート、大気開放するための吸気ポートおよび、駆動ステージの電気配線を外部に出すための電気配線ポートを設けており、減圧状態により真空容器の歪みの影響を受け易いため、減圧に伴い変形量の比較的少ない部位、すなわち真空容器の端部に支持部を介して基台を設け、その上に駆動ステージを配置することにより、直接真空容器に設けるよりも歪みによる影響が軽減される。また、ディスペンサの先端部にあるノズルと動圧流体軸受の相対位置関係が確保されるとともに、動圧流体軸受の所定の位置に吐出することができる。

さらに、基台の下部に吸気ポートを設けおり、これより気体を導入し、大気開放する際、気体が基台によって分散され、動圧流体軸受に吐出された潤滑液に気体が直接当たらないため、潤滑液がこぼれることを防止するといった気流制御板としての効果もある。

また、真空容器の変形量が少ない部位、すなわち真空容器の端部にディスペンサと気密性を確保しているフランジを設けることにより、真空引きに伴う真空容器の歪みの影響が軽減され、真空容器減圧時のノズルと動圧流体軸受の相対位置変動が軽減させることができる。

また、本発明の動圧流体軸受の充填装置によれば、ノズルと動圧流体軸受の相対位置関係を確認するための側部撮影装置を同一の真空容器に配置することによって、ノズルと側部撮影装置の相対位置変動が大気圧、減圧状態にかかわらず軽減する。それによってノズル基準で側部撮影装置を調整することが容易にでき、真空容器開閉のために、上部真空容器あるいは下部真空容器のどちらを駆動しても、ノズルと側部撮影装置が同一の真空容器に配置させておけば調整が容易にできる。

また真空容器に設けている駆動ステージにより、基準となるノズルに対して動圧流体軸受の位置関係を微調整することができる。

以上により、ノズルと動圧流体軸受の相対位置関係が確保され、動圧流体軸受に所定の位置に適正量の潤滑液が吐出される。したがって、動圧流体軸受の間隙部の開口部を完全にシールすることができる。

以下に、本発明の実施例１における動圧流体軸受の充填装置の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

本発明にかかわる潤滑液の充填方法を実施するための潤滑液充填装置１の構成図を図１、潤滑液充填装置１の配管を含めた周辺構成図を図２に示す。図１０に動圧流体軸受ユニット３０を搭載したスピンドルモータ４０を示す。

図１、図２において、真空容器２はステンレス製の円柱形状であり、減圧状態で動圧流体軸受ユニット３０を収容する。真空容器２は、蓋部となる上部真空容器２Ａおよび容体部となる下部真空容器２Ｂからなっており、上部真空容器２Ａが上下に駆動されることにより開閉され、ゴム製のＯリング３によって気密性を確保している。

ディスペンサ８は、Ｏリング４によってフランジ５と気密性を確保し、このフランジ５をＯリング６によって気密性を確保して上部真空容器２Ａに固定している。

真空容器２の内部および外部のどちらにディスペンサ８を固定しても良いが、真空容器２の外部にディスペンサ８を固定し、ディスペンサ８の先端部にあるノズル９先端部のみを真空容器２内に設けることによって、ディスペンサ８の大半を真空容器内に設ける場合に比較して真空容器２内のサイズが減少し、真空引きの時間が短縮される。

蓋部となる上部真空容器２Ａを貫通する形でディスペンサ８は固定され、ディスペンサ８のノズル９を真空容器２内に配置する。このノズル９の先端は吐出する際の位置基準となっている。

潤滑液槽７は、上部真空容器２Ａの上部に固定され、上部真空容器２Ａに固定されているディスペンサ８を経由し、配管１０を介して接続される。また、潤滑液槽７は、内部を減圧するための真空排気ポート１１、大気開放するための吸気ポート１２、および潤滑液を補充するための潤滑液導入ポート１３、更にはこれらを接続する図示しない配管からなっている。ここで、真空排気ポート１１および吸気ポート１２は、図示しないバルブにより排気、吸気が切り替わる構成になっており、給排気を兼ねている。

下部真空容器２Ｂは、内部を減圧するための真空排気ポート１４、大気開放するための吸気ポート１５、および動圧流体軸受ユニット３０を搭載したプレート２４を水平方向移動、垂直方向移動及び水平面での回転移動する駆動ステージ１９の電気配線を外部に出すための電気配線ポート１６、更には上部真空容器２Ａと相互接続する配管から構成される。

真空排気ポート１４としては、ロータリーポンプＲＰとターボ分子ポンプＴＭＰを組み合わせて用いる。吸気ポート１５は、通気バルブと、ダストの侵入を防ぐための図示しないエアフィルターから成っており、装置周囲の空気又は、ドライ窒素ガスを真空容器２および潤滑液槽７に導入する。

真空容器２の内部には、下部真空容器２Ｂの底部において、端部に比べてセンター部が減圧に伴う影響で著しく変形するため、変形量が相対的に少ない部位に支持部１７を介して基台１８を接続し、基台１８の上部に駆動ステージ１９を配置する。駆動ステージ１９は下から順に、Ｘ軸ステージ（水平軸駆動部）２０、Ｚ軸ステージ（上下軸駆動部）２１、回転ステージ（回転軸駆動部）２２から構成されている。駆動ステージ１９の最上部には多段（図１では２段）の円盤状の多段パレット２３を配置するためのプレート２４が取り付けられている。この多段パレット２３は、駆動ステージ１９によって水平方向、上下方向、回転方向に自在に位置決めされる。

減圧による影響で、真空容器２のセンター部の変形量が著しくなり、下部真空容器２Ｂの底部に直接駆動ステージ１９を配置すると減圧による歪みの影響を受ける。そこで例えば、直径２５０ｍｍ、高さ２００ｍｍの真空容器２に対して、底部に円盤形の基台１８を支持部１７を介して接続する場合、円柱形の支持部１７を、基台１８の外周部（直径２００ｍｍの円周上）に４箇所接続することにより、減圧による歪みの影響が軽減することができる。ここで、基台１８の形状は駆動ステージ１９が搭載可能であればよく搭載面が長方形もしくは正方形などの多角形でもよい。また支持部１７の形状は四角柱、六角柱等の多角柱でもよく、支持部１７の設置箇所は、駆動ステージ１９を水平に搭載可能とすればよいので３箇所以上あればよく、また、歪みの点から、できるだけ基台１８の外縁に設置するのがよい。以上のように、真空容器２の底部の端部に支持部１７を介して基台１８を取り付けることにより、減圧後の真空容器２の歪みの影響を軽減できるので、減圧後、動圧流体軸受けユニット３０とノズル９の先端位置との位置関係の微調整をする回数を減少することができる。

気密性を保つためディスペンサ８を固定しているフランジ５は、Ｏリング６でシールし、固定されているので、減圧状態ではノズル９の位置を微調整することは困難であるから、ノズル９位置および動圧流体軸受ユニット３０の変動に対し、Ｘ軸ステージ２０、Ｚ軸ステージ２１および回転ステージ２２の駆動ステージ１９によりノズル９を基準とし動圧流体軸受ユニット３０の微調整を実施する。

真空容器２のシールには、エラストマーＯリングや、金属シールが使用でき、フランジにＯリング溝を有する構成、有しない構成をとることもできる。また、シール材として、ゴム、熱可塑性エラストマー、金属、カーボングラファイトなど種々の材料が使用できる。

上部真空容器２Ａの側部には、ノズル９と動圧流体軸受ユニット３０の相対位置関係を確認するための側部透視窓２５および、その近傍にノズル９と動圧流体軸受ユニット３０の相対位置関係を撮影するための側部撮影装置２６が配置されている。さらに、上部真空容器２Ａの上部には、動圧流体軸受ユニット３０の上部画像を得るために上部透視窓２７および、その近傍に上部画像を撮影するための上部撮影装置２８が配置されている。

真空容器２内の大気開放による影響を図３に示す。図３（ａ）に示すように、減圧下で動圧流体軸受ユニット３０の間隙部への潤滑液の吐出工程後の急激に大気開放の際、吸気ポート１５から気体リーク速度が速いと、上部真空容器２Ａの側部にある吸気ポート１５から気体が流入し、動圧流体軸受ユニット３０に吐出されている潤滑液に直接当たるためこぼれる可能性がある。ゆっくり大気開放すれば、動圧流体軸受ユニット３０に吐出されている潤滑液に気流が直接当たってもこぼれることはないが、時間がかかり生産性が低下する。

図３（ｂ）に示すように、吸気ポート１５を基台１８の下に配置する。吸気ポート１５から気体リークする際、まず基台１８に気流が当たりその影響で気流が分散され流速が低下する。それに伴い、流速の早い気体が動圧流体軸受ユニット３０に吐出されている潤滑液に直接当たらず、潤滑液がこぼれることを防止することができる。また、気流が基台１８によって分散され、流速が低下するので、迅速にリークすることにより生産性向上を図ることができる。

次に吐出工程について説明する。下部真空容器２Ｂ内に設けているプレート２４の上に多段パレット２３を配置し動圧流体軸受ユニット３０を搭載する。次に、上部真空容器２Ａと下部真空容器２Ｂを閉じ、減圧状態にする。潤滑液槽７内および真空容器２内の真空度として、下限を設けず、また上限を１００Ｐａ以下にし、ノズル９を介して動圧流体軸受ユニット３０の所定の位置に吐出する。

ここでの真空度は絶対真空度であり、大気圧つまり１×１０⁵Ｐａの状態では１ｋｇ／ｃｍ²の圧力を受け、１００Ｐａの状態では１ｇ／ｃｍ²の圧力を受け、また１Ｐａの状態では０．０１ｇ／ｃｍ²の圧力を受ける。真空容器２の歪みの影響は、真空容器２の外部と内部の圧力差により生じるが、１００Ｐａと１Ｐａでは、１００倍の圧力差ではあるが、圧力的には微少である。すなわち真空度を高くすることにより、真空度と歪みの関係は、高真空状態では圧力変動が微少になり、真空容器２に対して歪みの影響が減少する。つまり潤滑液槽７内および真空容器２内の真空度は、１００Ｐａ以下に設定すれば、歪みの点からは、ほとんど同じ歪みひずみ量になる。
動圧流体軸受ユニット３０が複数個の場合、Ｘ軸ステージ２０、Ｚ軸ステージ２１および回転ステージ２２を用いて複数個に吐出することである。複数個搭載される多段パレット２３を図４に示す。

ディスペンサ８のノズル９を所定の位置からずれた状態で設置して吐出を行うと、動圧流体軸受ユニット３０に設けられているシャフト３５のタップ穴４１に潤滑液が入ったり、動圧流体軸受ユニット３０とノズル９が接触してノズル９が曲がってしまったりして、真空容器２および動圧流体軸受ユニット３０に悪影響を及ぼす可能性がある。

そこで、所定の位置の説明として、ノズル９と動圧流体軸受ユニット３０の位置関係を図５に示す。ノズル９の先端は吐出する際の位置基準となっており、動圧流体軸受ユニット３０は、駆動ステージ１９により調整される。駆動ステージ１９の調整として、回転ステージ２２により左右方向の位置、Ｚ軸ステージ２１により上下方向の位置、またＸ軸ステージ２０により上下の段の位置を調整する。図５に示すノズル９と動圧流体軸受ユニット３０の位置は、潤滑液をディスペンサ８より吐出する際の側部透視窓２５から見た図である。

ノズル９の側部と動圧流体軸受ユニット３０のシャフト３６の側部との距離をＡ、また、ノズル９の底部と動圧流体軸受ユニット３０のスリーブ３７の上部との距離をＢとすると、例えばノズル９のゲージが２７の場合、ノズル９の外形が０．４１ｍｍなので、ＡおよびＢの位置関係は、Ａは０．３０ｍｍ±０．０５ｍｍ、またＢは０．２±０．０５ｍｍとする。よって、ＡおよびＢの範囲内でノズル９に対して駆動ステージ１９を微調整することにより、ノズル９より動圧流体軸受ユニット３０の軸受部の所定の位置に吐出することができる。

次に、ノズルと撮影装置の位置関係について説明する。

磁気ディスク、光ディスク等の記録ディスクを回転駆動するスピンドルモータ４０に使用される動圧流体軸受は年々小型化され、それに伴い動圧流体軸受ユニット３０の軸受部の間隙部３９が減少するため、間隙部３９に充填する量も９ｍｇといった微量まで減少する。したがって動圧流体軸受ユニット３０の軸受部の間隙部３９が減少するので、間隙部３９とノズル９の位置精度が厳しくなっている。

動圧流体軸受ユニット３０に潤滑液を充填前後の様態を図６に示す。動圧流体軸受ユニット３０のシャフト３５の上部から上部画像を撮影するための上部撮影装置２８より動圧流体軸受ユニット３０の上部形状を撮影した図を簡略に示したものである。動圧流体軸受ユニット３０の間隙部３９とノズル９の相対位置関係が所定の位置に配置されていなければ、シャフト３５の周辺に偏った状態で吐出され動圧流体軸受ユニット３０から溢れてしまい、動圧流体軸受ユニット３０の軸受部の間隙部３９を完全にシールすることができず、潤滑液が軸受部の全周に充填されない（図６（ａ））。さらに、全周に行き渡っていても均一でなければ、動圧流体軸受ユニット３０の間隙部３９に潤滑液の代わりに気体が混入してしまうため、気体のかみこみは生じてしまう。しかしながら、動圧流体軸受ユニット３０の軸受部の間隙部３９とノズル９の相対位置関係が所定の位置に配置しておけば、動圧流体軸受ユニット３０の軸受部の間隙部３９が潤滑液によって完全にシールされる（図６（ｂ））。

以上のように本発明の動圧流体軸受の充填方法を用いれば動圧流体軸受の間隙部を潤滑液によって完全に充填してシールされた動圧流体軸受ユニットを製造することができる。

真空容器２の形態を図７に示す。下部真空容器２Ｂに、真空排気ポート１４、吸気ポート１５、電気配線ポート１６を設ける場合、減圧状態では下部真空容器２Ｂの底部の変形は著しい。

図７（ａ）に示すように、下部真空容器２Ｂの底部に基台１８を配置せず、直接駆動ステージ１９を下部真空容器２Ｂの底部に配置した場合、特に真空容器２の形態が、立方体もしくは直方体のような形態であると、減圧状態では真空容器２の各面が歪みの影響を受ける。したがって、動圧流体軸受ユニット３０とノズル９および、動圧流体軸受ユニット３０と側部撮影装置２６、上部撮影装置２８の相対位置関係がずれ、所定の位置に適正量の潤滑液を吐出することができない。

また図７（ｂ）に示すように、下部真空容器２Ｂの底部に基台１８を配置せず、直接駆動ステージ１９を下部真空容器２Ｂの底部に配置した場合、真空容器２の形態が、円柱形状のため、減圧状態では、真空容器２の側部の歪みの影響は軽減されるが、上部真空容器２Ａの上部および下部真空容器２Ｂの底部の歪みの影響は受ける。したがって、動圧流体軸受ユニット３０とノズル９の相対位置関係がずれ、所定の位置に適正量の潤滑液を吐出することができない。

真空容器２の変形量について、例えば、上部真空容器２Ａの上部および下部真空容器２Ｂの底部の厚みを１５ｍｍ、材料をＳＵＳ材とすると、大気圧と減圧状態での変位は、上部真空容器２Ａの上部において、センター部が最大約１００μｍ変位し、また下部真空容器２Ｂの底部において、各ポートを設けているので、センター部が最大約１６０μｍ変位する。すなわち、真空容器２の全体的変位量は最大で約２６０μｍである。つまり、真空容器２の歪みの影響で、ノズル９を動圧流体軸受ユニット３０の所定の位置の許容範囲内に配置することができない。

そこで、本発明は図７（ｃ）に示すように、真空容器２を円柱形態とした場合、下部真空容器２Ｂの底部において、端部に比べてセンター部が減圧に伴う影響で著しく変形するため、変形量が相対的に少ない部位、すなわち下部真空容器２Ｂの底部の端部に支持部１７を介して基台１８を設けることにより、下部真空容器２Ｂの歪みの影響を軽減することができる。

また、真空引きに伴う上部真空容器２Ａの上部において、下部真空容器２Ｂと同様、端部に比べてセンター部が減圧に伴う影響で著しく変形するため、変形量が相対的に少ない部位、すなわち上部真空容器２Ａの上部の端部にディスペンサ８を固定しているフランジ５を設けることにより、ディスペンサ８の先端部にあるノズル９と動圧流体軸受ユニット３０の相対位置変位が軽減している。

したがって、動圧流体軸受ユニット３０とノズル９および動圧流体軸受ユニット３０と側部撮影装置２６、上部撮影装置２８の相対位置関係が確証され、所定の位置に正しく潤滑液を吐出することができる。

また本発明の真空容器２は円柱形状としているので、側面の変形は少ない。すなわち、側面に支持部１７を配置し、基台１８を設ける、もしくは、側面にディスペンサ８を固定するフランジ５を設けても良い。

次に、真空容器２の容器の構成を図８に示す。図８（ａ）に示すように、上部真空容器２Ａにノズル９、下部真空容器２Ｂに側部撮影装置２６を設置すると、下部真空容器２Ｂに配置している動圧流体軸受ユニット３０の軸受部が基準となるので、ノズル９と動圧流体軸受ユニット３０の軸受部の相対位置は、大気圧と減圧状態では、ゴム製のＯリング３の影響で上下に移動してしまう。つまりノズル９基準とならず、ノズル９と側部撮影装置２６の調整が困難である。またノズル９の状態、例えばノズル９と動圧流体軸受ユニット３０の相対位置関係および、ノズル９からの液ダレといった状態が減圧時では確認できない。

上部真空容器２Ａの変形が少ない箇所、つまり側部に側部撮影装置２６を設置する。これによって、ディスペンサ８の先端部のノズル９と側部撮影装置２６の相対位置が大気圧、減圧状態にかかわらずほとんど変動しない。

図８（ｂ）に示すように、ノズル９と側部撮影装置２６を同一の真空容器２Ａに配置すれば常時ノズル９と動圧流体軸受ユニット３０の相対位置関係がモニタリングでき、大気圧において、一度ノズル９を調整すれば、ノズル９交換後も調整しやすく、容易に基準となるノズル９と側部撮影装置２６とが調整できる。

また、次に、潤滑液からディスペンサを接続する配管について説明する。

潤滑液槽７からディスペンサ８に接続している配管の種類として、配管内の気泡の状態が確認でき、取り回しが容易で、減圧状態であってもつぶれない適度な強度を持ち、またアウトガスが発生しない材質が望ましい。これらをすべて満足する材料としてふっ素系樹脂のチューブが良い。

潤滑液槽７からディスペンサ８に接続している配管について図９に示す。図９（ａ）に示すように、配管内の濡性が良好であれば比重の軽い気泡は上方へ、重い潤滑液は配管内壁を濡れながら下方へと移動することにより置換される。

本発明では潤滑液槽７とディスペンサ８を接続する配管は、透明フッ素樹脂製チューブを使用する。しかしながら、図９（ｂ）に示すように、フッ素樹脂製チューブ単体では潤滑液に対して、濡性が悪いため気泡が動きにくい。

潤滑液については、例えばハードディスク装置のスピンドルモータ部の軸受の潤滑液には一般的にポリオールエステル系の潤滑液が使用されるが、金属との濡性が良好なので、針金等を導入する。例えば、フッ素樹脂製チューブの内径が４ｍｍに対して、ステンレス製の針金の直径が１ｍｍ程度であれば良い。また、濡性の良好な金属の位置として、図９（ｃ）に示すように、フッ素樹脂製チューブ内の下部に設けることによって、潤滑液と気体の置換が促進されるので、配管内の気泡の除去を容易にすることができる。さらに、一般的に、配管の適度な傾斜は５度以上９０度以下の範囲を持たせると、フッ素樹脂製チューブの濡性に対して、潤滑液の重力による移動する力が勝り、潤滑液と気体が置換される。

図１０に動圧流体軸受ユニット３０を搭載したスピンドルモータ４０を示す。図１０に示すように、ベース３４上に、ステータ３２、マグネット３３と共に、動圧軸受ユニット３０が搭載される。本発明の動圧軸受ユニット３０においては、潤滑液が軸受部の全周に充填され、気体が混入することなく、動圧軸受の間隙部３９が潤滑液によって完全にシールされるので信頼性の高いスピンドルモータ４０を提供することができる。

本発明にかかる動圧流体軸受の充填装置及び充填方法は、減圧雰囲気下におけるディスペンサのノズルと軸受ユニットを所定の位置関係に保持し、安定した吐出量の供給を実現でき、特にハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、ポリゴンミラー搭載機器等のスピンドルモータの動圧軸受部への潤滑剤の真空注入作業に適する。

本発明の実施例１における動圧流体軸受の充填装置の構成図 本発明の実施例１における動圧流体軸受の充填装置の配管を含めた周辺構成図 本発明の実施例１における動圧流体軸受の充填装置の真空容器の大気開放による影響を説明するための図 本発明の実施例１における動圧流体軸受の充填装置のパレットの上面図及び断面図 本発明の実施例１における動圧流体軸受の充填装置のディスペンサノズルと動圧流体軸受の位置関係を示す図 軸受の間隙部への潤滑液の充填状態を示す図 減圧下での真空容器の変形を示す図 本発明の実施例１における動圧流体軸受の充填装置の真空容器の構成図 本発明の実施例１における動圧流体軸受の充填装置の潤滑液槽とディスペンサとの配管の断面図 動圧流体軸受を搭載したスピンドルモータを示す側断面図 従来の動圧流体軸受の構成を示す側断面図

符号の説明

１ 潤滑液充填装置
２ 真空容器
２Ａ 蓋部（上部真空容器）
２Ｂ 容体部（下部真空容器）
３、４ Ｏリング
５ フランジ
６ Ｏリング
７ 潤滑液槽
８ ディスペンサ
９ ノズル
１０ 配管
１１ 真空排気ポート
１２ 吸気ポート
１３ 潤滑油導入ポート
１４ 真空排気ポート
１５ 吸気ポート
１６ 電気配線ポート
１７ 支持部
１８ 基台
１９ 駆動ステージ
２０ Ｘ軸ステージ
２１ Ｚ軸ステージ
２２ 回転ステージ
２３ 多段パレット
２４ プレート
２５ 側部透視窓
２６ 側部撮影装置
２７ 上部透視窓
２８ 上部撮影装置
３０ 動圧流体軸受ユニット
３１ ハブ
３２ ステータ
３３ マグネット
３４ ベース
３５ シャフト
３６ スリーブ
３７ フランジ
３８ スラストプレート
３９ 間隙部
４０ スピンドルモータ
４１ タップ穴

Claims (11)

1. 容体部と蓋部とからなる真空容器と、
   軸受体にシャフトを挿入した動圧軸受を搭載するパレットと、
   前記蓋部に設置され前記動圧軸受の間隙部に潤滑液を充填するディスペンサと、
   前記動圧軸受とディスペンサとの位置調整をするために前記パレットを移動する駆動ステージと、
   前記容体部内部の底部に接続される支持部を介して前記駆動ステージを設置し、前記真空容器を真空引きし、前記ディスペンサを用いて前記動圧軸受の間隙部に潤滑液を充填する動圧流体軸受の充填装置。
2. 軸受体にシャフトを挿入した動圧軸受の間隙部に潤滑液を充填する動圧流体軸受の充填装置において、
   容体部と蓋部とからなる真空容器と、
   前記蓋部に設置され前記動圧軸受の間隙部に潤滑液を充填するディスペンサと、
   前記ディスペンサに潤滑液を供給する潤滑液槽と、を備え、
   前記容体部は、
   当該容体部の底部に接続される支持部を介して設置される基台と、
   前記基台上に前記動体軸受を搭載するパレットと、
   前記パレットを移動する駆動ステージと、を有し
   前記容体部を前記蓋部で閉じる際の機密性を確保するためのシール部材を前記容体部と前記蓋部の接合部の前記容体部側に配置し、前記真空容器を真空引きし、前記ディスペンサを用いて前記動圧軸受の間隙部に潤滑液を充填することを特徴とする動圧流体軸受の充填装置。
3. 前記支持部は、前記容体部底部の外縁に設置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の動圧流体軸受の充填装置。
4. 前記パレットは、円盤状で、当該円盤上の外周部に複数の動圧流体軸受を搭載し、
   前記駆動ステージにより水平方向移動、垂直方向移動、及び水平面上で回転移動し、前記ディスペンサに対し前記動圧流体軸受を所定の位置関係に配置することを特徴とする請求項１に記載の動圧流体軸受の充填装置。
5. 前記真空容器の容体部底部に吸気ポートが配置され、該吸気ポートを、前記動圧軸受の間隙部に潤滑液を充填後の導入時の気流が前記基台に衝突して分散する位置に設置することを特徴とする請求項２に記載の動圧流体軸受の充填装置。
6. 前記潤滑液槽と前記ディスペンサを傾斜部を有する配管で接続し、
   前記配管の部材は、ふっ素系樹脂で構成され、潤滑液の配管部材に対する濡性よりも良好な濡性をもつ部材を前記配管内底部に内接して設けることを特徴とする請求項２に記載の動圧流体軸受の充填装置。
7. 前記蓋部上部に前記パレットに搭載された動態軸受の上部を監視するための上部透視窓と前記蓋部側壁部に前記ディスペンサのノズルと潤滑液を充填すべき動体軸受の間隙部との位置関係を監視する透視窓を有することを特徴とする請求項２に記載の動圧流体軸受の充填装置。
8. 軸受体にシャフトを挿入した動圧軸受の間隙部に潤滑液を充填する動圧流体軸受の充填方法において、
   前記動圧軸受を配置した真空容器を所定の真空度にするステップ、
   前記動圧軸受の間隙部に真空容器上部に設置されるディスペンサノズルを介して潤滑液を充填するステップ、
   潤滑液を充填後真空容器内に大気を導入するステップ、とを備え、
   前記動圧軸受は、前記真空容器底部に接続される支持部を介して設置される基台上のパレットに搭載されることを特徴とする動圧流体軸受の充填方法。
9. 前記支持部は、前記真空容器の底部の外縁に設置することを特徴とする請求項８に記載の動圧流体軸受の充填方法。
10. 動圧流体軸受ユニットであって、請求項８の充填方法にて動圧流体軸受に潤滑液を充填することを特徴とする動圧流体軸受ユニット。
11. 請求項１０に記載された動圧流体軸受ユニットで軸受が構成されていることを特徴とするスピンドルモータ。

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