JP2009097672A - 軸受部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジアル方向の軸受性能を低下させることなく、軸受部品に容易に貫通孔を形成することのできる製造方法を提供する
【解決手段】貫通孔１１をレーザ加工で形成する際、軸受部品としての軸受スリーブ８の両端面８ｂ、８ｃを固定具３０で軸方向両側から拘束して固定すると、軸受スリーブ８に半径方向の力を加えることなく固定することができるため、ラジアル軸受隙間に面する軸受スリーブ８の内周面８ａが変形する自体を回避できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、流体軸受装置に使用される軸受部品の製造方法に関するものである。

流体軸受装置は、軸部材と軸受部品の間に形成される軸受隙間の流体膜で軸部材を回転自在に支持する軸受装置である。この流体軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を有するものであり、近年ではその特徴を活かして、情報機器をはじめ種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として、より具体的には、ＨＤＤ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等のスピンドルモータ、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、電気機器等の冷却用のファンモータなどのモータ用軸受装置として好適に使用されている。

このような動圧軸受装置では、運転中に様々な要因によって内部空間を満たす潤滑油に局部的な負圧が生じる場合がある。かかる負圧の発生は、気泡の発生や潤滑油の漏れ、あるいは振動の発生等を招き、軸受性能低下の一因となる。この種の不具合を回避するには動圧軸受装置の内部で潤滑油を流動循環させるのが有効である。例えば、特許文献１では、軸受スリーブに軸方向の貫通孔を形成し、この貫通孔で軸受内部の潤滑油を循環させる循環路を構成している。

特開２００６−２８３７７３号公報

しかしながら、例えば軸受部品に貫通孔を機械加工で形成する場合、切削粉等の除去を要するため工程が複雑化しコストアップを招く。また、貫通孔を成形ピンによる型成形で形成する場合、型成形時の圧力で成形ピンが折れる恐れがある。

また、軸受部品に貫通孔を形成する際、軸受部品を固定する方法として、例えば図１０に示すように軸受部品８’の外周面８ｄ’の円周方向複数箇所（図１０では３箇所）を固定具３０’でチャックすることが考えられる。しかし、このように軸受部品８’の外周面８ｄ’をチャックすると、内径向きの力が軸受部品８’の内周面８ａ’まで及び、内周面８ａ’が変形してラジアル軸受隙間の幅精度が低下し、ラジアル方向の軸受性能が低下する恐れがある。

本発明の課題は、ラジアル方向の軸受性能を低下させることなく、軸受部品に容易に貫通孔を形成することのできる製造方法を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明は、内周面がラジアル軸受隙間に面する軸受部品を製造するための方法であって、軸受部品の軸方向両側を固定具で拘束した状態で、レーザ加工により軸方向の貫通孔を形成することを特徴とする。

このように、貫通孔をレーザ加工で形成することにより、貫通孔の形成を容易化することができる。また、貫通孔を形成する際、固定具で軸受部品を軸方向両側から拘束すると、半径方向の力を加えることなく軸受部品を固定することができるため、ラジアル軸受隙間に面する軸受部品の内周面が変形する事態を回避できる。

上記のように固定具で軸受部品の軸方向両側を拘束した上で、さらに軸受部品の内周面に固定具の外周面を嵌合させると、端面を基準とした位置決めに加えて内周面を基準とした位置決めを行うことができるため、軸受部品の位置決め精度を向上させ、貫通孔の形成精度を高めることができる。

また、軸受部品にレーザ加工を施す際、レーザ加工により溶けた焼結材料（ドロス）が軸受部品に付着することがある。このドロスが飛散して軸受部品の内周面に付着すると、ラジアル軸受隙間に満たされた潤滑流体の流動抵抗が増し、軸受性能に悪影響を及ぼす恐れがある。そこで、軸受部品の拘束する固定具で軸受部品の内孔の両端開口部を閉塞すれば、レーザ加工により生じたドロスが軸受部品の内周面に付着事態が回避され、ラジアル方向の軸受性能の低下を防止できる。また、レーザ加工で貫通孔を形成した後、軸受部品のサイジングを行えば、このサイジングで軸受部品に付着したドロスを押し潰して除去することができる。

このように、軸受部品の軸方向両側を拘束して固定することで、軸受部品の外周面を固定具でチャックする必要はないため、軸受部品の外周面全面を露出させることができる。従って、この状態で、貫通孔だけでなく、外周面に凹部を形成することができる。この凹部をレーザ加工で形成すると、軸受部品に半径方向の大きな力が加わることはないため、内周面の変形を防止できる。この凹部は、例えば軸受部品を他部材（ハウジング等）に接着固定する場合、接着剤溜りとして機能し、固定力の向上を図ることができる。あるいは、軸受部品をインサート部品としてハウジングを射出成形する場合、射出材料が軸受部品外周面の凹部に入り込んでアンカー効果を発揮することにより、軸受部品とハウジングとの抜け止めとして機能させることができる。

また、レーザ加工を施す際、軸受部品のレーザが照射される側の反対側の端面と軸方向で対向する位置にレーザ吸収材を配置すると、軸受部品を貫通したレーザを吸収材で吸収できる。これにより、軸受部品を貫通したレーザが固定具等で跳ね返って軸受部品や周辺装置に照射されることを防止できる。

貫通孔を形成するにあたり、軸受部品のうち、貫通孔の開口部形成予定領域にカバー部を配置し、軸受部品及びカバー部をレーザで貫通すれば、レーザ加工で生じたドロスをカバー部に付着させることができる。これにより、軸受部品の端面にドロスが付着することを防止できるため、端面のドロス除去作業を省略することができる。このカバー部は、例えば固定具と軸受部品との間に挟持固定することにより配置される。

上記のような方法で製造された軸受部品と、軸受部品をインサート部品として射出成形したハウジングと、軸受部品の内周に挿入した軸部材とを備え、軸受部品の内周面と軸部材の外周面の間にラジアル軸受隙間を形成した流体軸受装置は、軸受部品の内周面が変形する恐れがないため、ラジアル軸受隙間が高精度に設定され、優れたラジアル方向の軸受性能を得ることができる。また、貫通孔が形成された軸受部品は、インサート部品としてハウジングの射出成形金型内に供給されても、成形金型で軸受部品の貫通孔の開口部を閉塞することができるため、射出材料が貫通孔に入り込むことはない。従って、この貫通孔で循環路を形成して軸受内部の潤滑流体を循環させることで、局部的な負圧の発生を防止し、優れた軸受性能を維持することができる。

以上のように、本発明の製造方法によれば、ラジアル方向の軸受性能を低下させることなく軸受部品に貫通孔を容易に形成することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る軸受部品を有する流体軸受装置１（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４ａおよびロータマグネット４ｂとを備えている。ステータコイル４ａはブラケット５の外周に取付けられ、ロータマグネット４ｂはディスクハブ３の内周に取付けられる。動圧軸受装置１のハウジング７は、ブラケット５の内周に装着される。ディスクハブ３には、磁気ディスク等のディスクＤが一又は複数枚保持される。ステータコイル４ａに通電すると、ステータコイル４ａとロータマグネット４ｂとの間の電磁力でロータマグネット４ｂが回転し、それによって、ディスクハブ３および軸部材２が一体となって回転する。

図２に動圧軸受装置１を示す。この動圧軸受装置１は、軸部材２と、軸部材２を内周に収容した本発明に係る軸受部品としての軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８を内周に配置したハウジング７と、ハウジング７の一端開口をシールするシール部材９と、ハウジング７の他端開口を封止する蓋部材１０とを主要な構成部品として備える。なお、以下では、説明の便宜上、シール部材９の側を上側、これと軸方向反対側を下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。軸部材２は、その全体を金属材料で形成する他、例えばフランジ部２ｂの全体あるいはその一部（例えば両端面）を樹脂で構成し、金属と樹脂のハイブリッド構造とすることもできる。

軸受スリーブ８は、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。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）や樹脂材料で軸受スリーブ８を形成することも可能である。あるいは、焼結金属以外の多孔質体（例えば、多孔質樹脂）で軸受スリーブ８を形成することも可能である。

軸受スリーブ８の内周面８ａには、ラジアル動圧発生部として、例えば図３（ａ）に示すようなヘリングボーンに配列した複数の動圧溝８ａ１、８ａ２が軸方向に離隔した２箇所の領域に形成されている。各動圧溝８ａ１、８ａ２は、それぞれ環状（円筒面状）の平滑部から軸方向両側にヘリングボーン状に延びた丘部８ａ１０、８ａ２０（図３（ａ）にクロスハッチングで示す）の間に形成される。上側の動圧溝８ａ１は、丘部８ａ１０の環状平滑部に対して軸方向非対称に形成されており、環状平滑部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（Ｘ１＞Ｘ２）。動圧溝８ａ１、８ａ２、及び丘部８ａ１０、８ａ２０を除く軸方向領域は、動圧溝８ａ１、８ａ２と同じ外径寸法に形成され、且つ、動圧溝８ａ１、８ａ２と連続している。

軸受スリーブ８の下側端面８ｂには、スラスト動圧発生部として、例えば図３（ｂ）に示すようなスパイラル状に配列した複数の動圧溝８ｂ１が形成されている。各動圧溝８ｂ１は、環状（中空円盤状）の平滑部から外径側へスパイラル状に延びた丘部８ｂ１０（図３（ｂ）にクロスハッチングで示す）の間に形成される。動圧溝８ｂ１の外径端は、下側端面８ｂの外径端まで達している。

軸受スリーブ８の上側端面８ｃの半径方向略中央部には環状溝８ｃ１が形成され、環状溝８ｃ１よりも内径側の領域には、一又は複数の半径方向溝８ｃ２が形成されている。本実施形態で、半径方向溝８ｃ２は、円周方向の三箇所に等配されている。

軸受スリーブ８の外周面８ｄには切り欠き部８ｄ１が形成される。この切り欠き部８ｄ１にハウジング７の材料が入り込むことにより、抜け止めとして機能する。切り欠き部８ｄ１の形状や数、形成箇所は、抜け止めとして機能する限り限定されず、例えば図３に示す例では、外周面８ｄの軸方向一部領域で、且つ円周方向等間隔の３箇所を、外周面８ｄの接線方向に形成している（図３（ｂ）参照）。この他、切り欠き部８ｄ１を円周溝形状やディンプル状に形成することもできる。

軸受スリーブ８には軸方向の貫通孔１１が形成され、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように３本の貫通孔１１が円周方向等間隔位置に形成されている。貫通孔１１は、上側端面８ｃ及び下側端面８ｂの外径端にそれぞれ開口する。本実施形態では、スラスト動圧発生部としての動圧溝８ｂ１が下側端面８ｂの外径端まで形成されており、貫通孔１１は動圧溝８ｄ１形成部の外径端に開口する。

ハウジング７は略円筒状をなし、軸受スリーブ８をインサート部品とした樹脂の射出成形品である。ハウジング７に使用される樹脂材料のベース樹脂には、非晶性樹脂あるいは結晶性樹脂の何れも使用可能である。使用可能な非晶性樹脂としては、例えば、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等を挙げることができる。また使用可能な結晶性樹脂としては、例えば、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）等を挙げることができる。上記のベース樹脂には、これに種々の特性を付与する充填材を添加することができる。使用可能な充填材の種類にも特段の限定はないが、例えば、ガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカー状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、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導電性充填材を用いることができる。これらの充填材は、単独で用いる他、二種以上を混合して使用しても良い。また、樹脂以外にも、例えばアルミニウム合金等の低融点金属でハウジング７を射出成形することも可能である。あるいは、金属紛とバインダーの混合物で射出成形した後、脱脂・焼結するいわゆるＭＩＭ成形でハウジング７を形成することもできる。

蓋部材１０は、例えばステンレス鋼や黄銅等の金属材料で円盤状に形成される。蓋部材１０の上側端面１０ａには、図示は省略するが、例えばスパイラル状に配列した複数の動圧溝が形成されている。

シール部材９は、例えば、黄銅等の軟質金属材料やその他の金属材料、あるいは樹脂材料でリング状に形成される。シール部材９の内周面９ａは、軸部２ａの外周面２ａ１と所定のシール空間Ｓを介して対向する。シール部材９の下側端面９ｂの外径側領域９ｂ１は、内径側領域よりも僅かに軸方向上方に後退させた状態に形成されている。

上記の構成部材からなる動圧軸受装置１の製造工程を、軸受スリーブ８及びハウジング７の形成工程を中心に以下説明する。

軸受スリーブ８は、以下のようにして形成される。まず、金属粉末を所定形状に圧粉成形した後、焼結することにより、大まかな寸法精度の軸受スリーブ８が形成される。この軸受スリーブ８に１次サイジングを施し、その形状を整える。１次サイジングは、図４に示すように、軸受スリーブ８の内周面８ａにコアロッド２２を挿入すると共に、軸受スリーブ８を上方及び下方から上パンチ２３及び下パンチ２４で拘束し、この状態で軸受スリーブ８の外周面８ｄをダイ２１の内周面２１ａに圧入することにより行われる。このとき、ダイ２１の内周面２１ａにより軸受スリーブ８の外周面８ｄを内径方向に圧迫することにより、軸受スリーブ８の内周面８ａがコアロッド２２の真円状外周面２２ａに押し付けられると同時に、軸受スリーブ８の上下端面８ｃ及び８ｂが上パンチ２３の端面２３ａ及び下パンチ２４の端面２４ａにそれぞれ押し付けられ、これにより軸受スリーブ８が所定の寸法精度に仕上げられる。

次に、軸受スリーブ８に貫通孔１１をレーザ加工により形成する。このとき、軸受スリーブ８は固定具３０で固定される。固定具３０は、図５（ａ）に示すように、固定ピン３１と、固定ピン３１の下端に一体に設けた基台３２と、固定ピン３１の上端にねじ結合したボルト３３とを備える。固定ピン３１は、小径外周面３１ａと、大径外周面３１ｂと、小径外周面３１ａと大径外周面３１ｂとの間に形成された径方向の肩面３１ｃと、上端面に形成され、ボルト３３とねじ結合するためのねじ穴３１ｄとを有する。固定具３０のうち、軸受スリーブ８の下側端面８ｂと軸方向で対向する面、すなわち基台３２の上側端面３２ａには、レーザ吸収材３４が配置される。このレーザ吸収材３４は、基台３２の上側端面３２ａのうち、少なくとも軸受スリーブ８の下側端面８ｂに形成される貫通孔１１の開口部と軸方向に対向した箇所（すなわち、貫通孔１１形成予定部の延長線上）を含む領域に配される。

上記のような固定具３０の固定ピン３１を、軸受スリーブ８の内周に挿入する。このとき、軸受スリーブ８の径方向移動が規制される程度の嵌め合いとなるように、固定ピン３１の小径外周面３１ａの外径寸法を設定する。そして、軸受スリーブ８の下側端面８ｂを固定ピン３１の肩面３１ｃと当接させ、軸受スリーブ８の軸方向位置を決定する。この状態で、固定ピン３１の上端面のねじ穴３１ｄにボルト３３を締結し、ボルト３３と肩面３１ｃとで軸受スリーブ８の上下端面８ｃ、８ｂを軸方向両側から拘束することにより、軸受スリーブ８が固定具３０に固定される。こうして軸受スリーブ８を固定した固定具３０の基台３２の外周面３２ｂをチャック装置等（図示省略）で固定することにより、軸受スリーブ８が所定位置に固定される。このように、軸受スリーブ８の上下端面８ｂ、８ｃを固定具３０で軸方向両側から拘束して固定することにより、軸受スリーブ８に径方向の圧力を加えることなく固定することができるため、ラジアル軸受隙間に面する軸受スリーブ８の内周面８ａが変形する事態を回避できる。また、ボルト３３及び固定ピン３１の肩面３１ｃで軸受スリーブ８の内孔の両端開口部が閉塞されているため、貫通孔１１のレーザ加工で生じるドロスが軸受スリーブ８の内周面８ａに付着する事態を確実に回避することができる。

この状態で、軸受スリーブ８の上側端面８ｃにレーザ照射装置３５からレーザＬを照射し、貫通孔１１を形成する。このとき、貫通孔１１の下側開口部が、軸受スリーブ８の下側端面８ｂの外径端部に開口するように、レーザＬの照射位置を設定する。軸受スリーブ８を貫通したレーザＬは、レーザ吸収材３４に吸収される。尚、図示は省略するが、レーザ照射装置３５と軸受スリーブ８との間に、凸レンズや凹レンズを有するビーム径調整手段を配設することも可能である。かかるビーム径調整手段を設けることにより、形成すべき貫通孔１１の孔径等に応じてビーム径を簡便に調整することが可能となる。

レーザ照射装置３５は、放電ランプや半導体レーザ等の励起源を備え、その先端部から軸受スリーブ８に向けてレーザビームＬを照射するものであり、軸線と平行なレーザビームＬを照射可能に配設される。レーザとしては、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバレーザ等公知の種々のレーザが使用可能である。また、レーザ照射装置３５におけるレーザビームＬの照射方式は、連続式またはパルス式の何れであっても良い。

１本の貫通孔１１を形成したら、軸受スリーブ８を固定具３０で固定したまま、軸受スリーブ８の外周面８ｄにレーザ加工で切り欠き部８ｄ１を形成する。本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、軸受スリーブ８の外周面８ｄのうち、貫通孔１１を形成した場所と反対側に、レーザ照射装置３４で外周面８ｄの接線方向からレーザＬを照射し、軸受スリーブ８の一部を除去するようにして切り欠き部８ｄ１を形成する。

貫通孔１１及び切り欠き部８ｄ１を一箇所ずつ形成した後、軸受スリーブ８とレーザ照射装置３３とを円周方向に１２０°だけ相対回転させ、上記と同様にして軸受スリーブ８の別の箇所に貫通孔１１及び切り欠き部８ｄ１を形成する。その後、さらに軸受スリーブ８とレーザ照射装置３３とを円周方向に１２０°だけ相対回転させ、別の箇所に貫通孔１１及び切り欠き部８ｄ１を形成する。これにより、円周方向等間隔位置の３箇所に貫通孔１１を形成すると共に、各貫通孔１１の円周方向中間部に切り欠き部８ｄ１が形成される。尚、複数の貫通孔１１及び切り欠き部８ｄ１の形成方法はこれに限られず、例えばレーザ照射装置３３を円周方向の複数箇所に配設することにより、あるいは複数のレーザビームＬを照射できるレーザ照射装置を用いることにより、複数の貫通孔１１及び切り欠き部８ｄ１を同時に形成することも可能である。

次に、軸受スリーブ８に２次サイジングを施し、ラジアル軸受隙間に面する内周面８ａ及びスラスト軸受隙間に面する下側端面８ｂを成形すると同時に、これらの面に動圧溝８ａ１、８ａ２、及び８ｂ１を形成する。この２次サイジングは、図６に示すようなダイ４１、コアロッド４２、及び上下パンチ４３、４４を用いて行う。コアロッド４２の外周面４２ａには、軸受スリーブ８の内周面８ａに動圧溝８ａ１、８ａ２（図３（ａ）参照）を形成するための成形型４２ａ１、４２ａ２が形成される。この成形型４２ａ１、４２ａ２は、図３（ａ）にクロスハッチングで示す丘部８ａ１０、８ａ２０の形状に対応した凹部で構成される。また、下パンチ４４の端面４４ａには、軸受スリーブ８の下側端面８ｂに動圧溝８ｂ１（図３（ｂ）参照）を形成するための成形型４４ａ１（図６に点線で示す）が形成される。この成形型４４ａ１は、図３（ｂ）にクロスハッチングで示す丘部８ｂ１０の形状に対応した凹部で構成される。尚、本実施形態では下パンチ４４で動圧溝８ｂ１を形成しているが、これとは逆に上パンチ４３に成形型を設け、軸受スリーブ８を上下反転させて配置することにより、動圧溝８ｂ１を形成することもできる。

２次サイジングは、上記の１次サイジングと同様に、軸受スリーブ８の内周にコアロッド４２を挿入し、上下方向から上パンチ４３及び下パンチ４４で拘束した状態で軸受スリーブ８をダイ４１の内周に圧入して行われる。このとき、ダイ４１からの圧迫力により、軸受スリーブ８の内周面８ａがコアロッド４２の外周面４２ａの成形型４２ａ１、４２ａ２に押し付けられ、これにより軸受スリーブ８の内周面８ａに成形型４２ａ１、４２ａ２の形状が転写され、丘部８ａ１０、８ａ２０、及び動圧溝８ａ１、８ａ２が形成される。同時に、軸受スリーブ８の下側端面８ｂが下パンチ４４の端面４４ａに形成された成形型４４ａ１に押し付けられ、これにより軸受スリーブ８の下側端面８ｂに丘部８ｂ１０、及び動圧溝８ｂ１が形成される。こうして、貫通孔１１の形成後にサイジングすることにより、貫通孔１１のレーザ加工により軸受スリーブ８の表面に付着したドロスを押し潰して除去することができるため、ドロスの除去工程を省略することができる。

以上のようにして動圧溝８ａ１、８ａ２、８ｂ１を形成した後、洗浄することにより、図３に示す軸受スリーブ８が完成する。尚、以上の説明において、軸受スリーブ８の上側端面８ｃに形成される環状溝８ｃ１や半径方向溝８ｃ２を省略しているが、これらは、例えば上記の圧粉成形工程、１次サイジング工程、あるいは２次サイジング工程のうちの何れかの工程で、金型に環状溝８ｃ１及び半径方向溝８ｃ２に対応した成形部を設け、この成形部を上側端面８ｃに押し付けることにより形成することができる。また、上記では、１次サイジング工程と２次サイジング工程を分けて行っているが、これらを同時に行っても良い。

上記のように、１次サイジング工程の後に貫通孔１１を形成すれば、１次サイジング工程で寸法精度が高められた軸受スリーブ８の端面８ｂ、８ｃや内周面８ａを基準として軸受スリーブ８を位置決めすることができる。この状態で貫通孔１１を形成することで、貫通孔１１の形成精度を高めることができる。尚、軸受スリーブ８の製造工程は上記に限らず、例えば、貫通孔１１の形成精度が十分に確保できるのであれば、１次サイジング工程の前や、あるいは２次サイジング工程の後に貫通孔１１を形成してもよい。

次に、この軸受スリーブ８をインサート部品として、ハウジング７を射出成形する工程を示す。この工程で使用する金型は、例えば図７に示すように、固定型５１および可動型５２からなり、両型５１、５２でハウジング７形状に対応したキャビティ５３が構成される。固定型５１には、キャビティ５３内に溶融樹脂Ｐを射出するゲート５４が設けられる。ゲート５４形状は、成形すべきハウジング７の形状に対応させた任意形状のものが選択可能である。可動型５２の軸線上には固定ピン５５が設けられる。軸受スリーブ８は、固定ピン５５の外周５５ａに半径方向移動が規制される程度の嵌め合いで嵌合されると共に、可動型５２の端面５５ｂに当接することで、可動型５２に対して位置決めされる。この状態で、可動型５２を固定型５１に接近させて型締めする。型締め完了後、ゲート５４を介してキャビティ５３内に溶融樹脂Ｐを射出・充填し、ハウジング７を軸受スリーブ８と一体に型成形する。このとき、軸受スリーブ８の外周面８ｄに形成された切り欠き部８ｄ１にも射出材料が入り込む。一方、軸受スリーブ８の両端面８ｂ、８ｃに開口した貫通孔１１の開口部は、固定型５１の端面５１ａ及び可動型５２の端面５２ａで密閉され、キャビティ５３から離隔しているため、貫通孔１１の内部に溶融樹脂が入り込むことはない。溶融樹脂Ｐの固化完了後型開きを行うと、ハウジング７および軸受スリーブ８の一体品が得られる。

以上のようにして製造されたハウジング７及び軸受スリーブ８の一体品の内周に軸部材２を挿入し、ハウジング７の上端開口および下端開口にシール部材９および蓋部材１０をそれぞれ接着、圧入等適宜の手段で固定する。その後、シール部材９で密封された軸受の内部空間に軸受スリーブ８の内部空孔、貫通孔１１も含め潤滑油を充満させることにより、図２に示す動圧軸受装置１が完成する。

以上の構成からなる動圧軸受装置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と軸部２ａの外周面２ａ１との間にラジアル軸受隙間が形成される。そして、軸受スリーブ８の内周面８ａに形成された動圧溝８ａ１、８ａ２の動圧作用によって、ラジアル軸受隙間の油膜の圧力が高められ、この圧力によって軸部材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。

また、軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の下側端面８ｂとフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間にスラスト軸受隙間が形成されると共に、蓋部材１０の上側端面１０ａとフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間にスラスト軸受隙間が形成される。そして、軸受スリーブ８の下側端面８ｂに形成された動圧溝８ｂ１、及び蓋部材１０の上側端面１０ａに形成された動圧溝の動圧作用によって各スラスト軸受隙間に形成される油膜の圧力が高められ、この圧力によって軸部材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。

また、軸部材２の回転時には、上述のように、シール空間Ｓが軸受の内部側に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈しているため、シール空間Ｓ内の潤滑油は毛細管力による引き込み作用により、シール空間が狭くなる方向、すなわち軸受の内部側に向けて引き込まれる。これにより、軸受の内部からの潤滑油の漏れ出しが効果的に防止される。また、シール空間Ｓは、軸受の内部空間に充満された潤滑油の温度変化に伴う容積変化量を吸収するバッファ機能を有し、想定される条件変化の範囲内では、潤滑油の油面は常にシール空間Ｓ内にある。

また、上側の動圧溝８ａ１は、軸方向中央部に形成された環状平滑部に対して軸方向非対称に形成されており、環状平滑部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（Ｘ１＞Ｘ２）。そのため、軸部材２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、ラジアル軸受隙間に満たされた潤滑油が下方に押し込まれ、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間→貫通孔１１→シール部材９の下側端面９ｂの外径側領域９ｂ１と軸受スリーブ８の上側端面８ｃとの間の環状隙間→軸受スリーブ８の上側端面８ｃの環状溝８ｃ１→軸受スリーブ８の上側端面８ｃの半径方向溝８ｃ２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、潤滑油が軸受の内部空間を流動循環するように構成することで、内部空間内の潤滑油の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軸受性能の劣化、振動の発生等の問題を解消することができる。また、何らかの理由で潤滑油中に気泡が混入した場合でも、気泡が潤滑油に伴って循環する際にシール空間Ｓ内の潤滑油の油面（気液界面）から外気に排出されるので、気泡による悪影響はより一層効果的に防止される。

特に、図２に示すように、貫通孔１１を軸受スリーブ８の下側端面８ｂ（スラスト動圧発生部形成領域）の外径端部に開口させることにより、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間の径方向全域において潤滑油を循環させることができるため、第１スラスト軸受部Ｔ１周辺における負圧の発生をより確実に防止することができる。

また、本実施形態のようにスラスト動圧発生部がポンプインタイプのスパイラル形状の動圧溝８ｂ１である場合は、動圧溝８ｂ１形成領域の内径端（丘部８ｂ１０の環状平滑部）で圧力が最も高められ、外径端で圧力が最も低くなる。従って、貫通孔１１を比較的圧力の低い下側端面８ｂの外径端に開口させることで、圧力が高められた潤滑油が貫通孔１１に抜けて軸受性能を低下させる事態を回避することができる。

また、貫通孔１１の内面には焼結金属による表面開口が形成されているが、本発明では貫通孔１１をレーザ加工で形成するため、レーザ加工により貫通孔１１の内面が溶融し、内面の表面開口が封口される。このため、軸部材２の回転により軸受内部の潤滑油が循環する際、貫通孔１１の内部を流動する潤滑油が貫通孔１１の内面の表面開口から軸受スリーブ８内部へ抜ける事態を防ぎ、効率よく潤滑油を循環させることができる。

本発明の実施形態は上記に限られない。以下、本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下の説明において、上記の実施形態と同様の構成、機能を有する箇所には同一の符号を付して説明を省略する。

貫通孔１１を形成する際に使用する固定具は図５に示すものに限られない。例えば、図８に示す固定具１３０は、固定ピン１３１と基台１３２とからなる。固定ピン１３１は、円筒状外周面１３１ａ１を有する円柱部１３１ａと、円柱部１３１ａの上端に一体に設けられたフランジ部１３１ｂとを有する。基台１３２は、上端面１３２ａの軸心部に上方へ向けて突出した円筒部１３２ｂを有する。この円筒部１３２ｂの内周面１３２ｂ１は、固定ピン１３１の円柱部１３１ａの外周面１３１ａ１よりも圧入代の分だけ大径に形成される。この固定ピン１３１を軸受スリーブ８の内周面８ａに嵌合挿入すると共に、固定ピン１３１の下端部を基部１３２の円筒部１３２ｂの内周面１３２ｂに圧入する。そして、固定ピン１３１のフランジ部１３１ｂの下側端面１３１ｂ１と、基台１３２の円筒部１３２ｂの上端面１３２ｂ２とで軸受スリーブ８の両端面８ｂ、８ｃを軸方向両側から拘束することにより、軸受スリーブ８を固定具１３０で固定することができる。

図９に示す実施形態では、貫通孔１１を形成するにあたり、軸受スリーブ８の端面のうち、貫通孔１１の開口部形成領域にカバー部３６を配置している。このカバー部３６は、例えば中空円盤状に形成され、軸受スリーブ８の端面８ｂと固定ピン３１の肩面３１ｃとで挟持固定される。この状態でレーザ加工により軸受スリーブ８及びカバー部３６を貫通し、軸受スリーブ８から生じたドロスをカバー部３６の表面（図９では下側端面）に付着させた後、ドロスが付着したカバー部３６を外すことにより、別途のドロス除去工程を要することなく軸受スリーブ８の端面８ｂにドロスが付着する事態を防止できる。尚、図９に示す例では、軸受スリーブ８の端面うち、スラスト軸受隙間に面する端面８ｂ側にのみカバー部３６が配されているが、もう一方の端面の貫通孔開口部形成領域にもカバー部を配しても良い。この場合、カバー部は、軸受スリーブ８の端面８ｃとボルト３３とで挟持固定される（図示省略）。また、カバー部３６が貫通孔開口部形成領域の少なくとも一部にかかっていれば上記効果を得ることができるが、図９に示すようにカバー部３６で貫通孔開口部をすべて覆うことによって、軸受スリーブ８の端面８ｂにドロスが付着する事態を確実に防止できる。また、図９に示す例では、カバー部３６を固定ピン３１と別体に形成しているが、これらを一体に形成することもできる（図示省略）。

以上の実施形態では、貫通孔１１が、軸受スリーブ８の下側端面８ｂの外径端部で、且つ、外周チャンファの内径側に開口しているが、これに限らず、例えば貫通孔１１の開口部の一部が下側端面８ｂの外周チャンファにかかってもよい。

また、以上の実施形態では、ラジアル動圧発生部としてヘリングボーン形状の動圧溝８ａ１、８ａ２が形成されているが、これに限らず、例えばスパイラル形状の動圧溝やステップ軸受、あるいは多円弧軸受を採用してもよい。あるいは、動圧発生部を設けず、軸部材２の外周面２ａ１及び軸受スリーブ８の内周面８ａを共に円筒面としたいわゆる真円軸受を構成してもよい。

また、以上の実施形態では、スラスト動圧発生部としてスパイラル形状の動圧溝が形成されているが、これに限らず、例えばヘリングボーン形状の動圧溝やステップ軸受、あるいは波型軸受（ステップ型が波型になったもの）等を採用することもできる。

また、以上の実施形態では、動圧発生部が軸受スリーブ８の内周面８ａ、および蓋部材１０の上側端面１０ａに形成されているが、それぞれと軸受隙間を介して対向する面、すなわち軸部２ａの外周面２ａ１、およびフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２に動圧発生部を設けてもよい。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２が軸方向で離隔して設けられているが、これらを軸方向で連続的に設けてもよい。あるいは、これらの何れか一方のみを設けてもよい。

また、以上の実施形態では、動圧軸受装置１の内部に充満し、ラジアル軸受隙間や、スラスト軸受隙間に動圧作用を生じる流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に動圧作用を発生可能な流体、例えば空気等の気体や、磁性流体、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。

また、本発明の方法で製造された軸受部品を有する動圧軸受装置は、上記のようにＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータに限らず、光ディスクの光磁気ディスク駆動用のスピンドルモータ等、高速回転下で使用される情報機器用の小型モータ、レーザビームプリンタのポリゴンスキャナモータ等における回転軸支持用、あるいは電気機器の冷却ファン用のファンモータとしても好適に使用することができる。

本発明の有効性を確認するため、以下の試験を行った。内径φ２．１ｍｍ、外径φ４．５ｍｍ、軸方向長さ２．９ｍｍの焼結体を製作し、この焼結体の外周面をチャックした状態で貫通孔を形成した場合（比較品）と、この焼結体の軸方向両側を拘束して固定した状態で貫通孔を形成した場合（実施品）とで、貫通孔形成前後における焼結体の内周面の真円度を計測した。その結果、比較品の内径面の真円度は、貫通孔形成前は７μｍであったが、貫通孔形成後は３０μｍに悪化した。これに対し、本発明品は、貫通孔形成前、形成後、共に７μｍで変化はなかった。この結果より、本発明によると、軸受部品の内径面の面精度を低下させることなく貫通孔を形成できることが明らかとなった。

動圧軸受装置を組み込んだモータを示す断面図である。 動圧軸受装置の断面図である。 （ａ）は、軸受スリーブの断面図、（ｂ）は、軸受スリーブの下面図である。 焼結体の１次サイジング工程を示す断面図である。 （ａ）はレーザ加工で貫通孔を形成する様子を示す縦断面図であり、（ｂ）はレーザ加工で凹部を形成する様子を示す横断面図である。 焼結体の２次サイジング工程を示す断面図である。 ハウジングの射出成形工程を示す断面図である。 固定具の他の例を示す縦断面図である。 固定具の他の例を示す縦断面図である。 軸受スリーブの固定方法の比較例を示す（ａ）縦断面図、及び（ｂ）横断面図である。

符号の説明

１ 流体軸受装置（動圧軸受装置）
２ 軸部材
７ ハウジング
８ 軸受スリーブ
１１ 貫通孔
９ シール部材
１０ 蓋部材
３０ 固定具
３１ 固定ピン
３２ 基台
３３ ボルト
３４ レーザ吸収材
３５ レーザ照射装置
Ｌ レーザ
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ シール空間

Claims (9)

1. 内周面がラジアル軸受隙間に面する軸受部品を製造するための方法であって、
   軸受部品の軸方向両側を固定具で拘束した状態で、レーザ加工により軸方向の貫通孔を形成することを特徴とする軸受部品の製造方法。
2. 軸受スリーブの内周面に固定具の外周面を嵌合させた状態でレーザ加工を行う請求項１記載の軸受部品の製造方法。
3. 固定具で軸受部品の内孔の両端開口部を閉塞した状態でレーザ加工を行う請求項１記載の軸受部品の製造方法。
4. 前記貫通孔を形成した後、軸受部品のサイジングを行う請求項１記載の軸受部品の製造方法。
5. 軸受部品の軸方向両側を固定具で拘束した状態で、さらにレーザ加工で軸受部品の外周面に凹部を形成する請求項１記載の軸受部品の製造方法。
6. レーザが照射される側の反対側の端面と軸方向で対向する位置に、レーザ吸収材を配置する請求項１記載の軸受部品の製造方法。
7. 貫通孔を形成するにあたり、軸受部品のうち、貫通孔の開口部形成予定領域にカバー部を配置し、軸受部品及びカバー部をレーザで貫通する請求項１記載の軸受部品の製造方法。
8. 前記カバー部を固定具と軸受部品との間に挟持固定する請求項７記載の軸受部品の製造方法。
9. 請求項１〜８の何れかの方法で製造された軸受部品と、軸受部品をインサート部品として射出成形したハウジングと、軸受部品の内周に挿入した軸部材とを備え、軸受部品の内周面と軸部材の外周面の間にラジアル軸受隙間を形成した流体軸受装置。

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