JP3598599B2 - モータのピボットスラスト軸受システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、たとえばスピンドルモータなどのピボットスラスト軸受システムに利用される。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置の高速記録や記録の高密度化などの背景から高精度，高速回転のスピンドルモータが求められている。高精度，高速回転化にともなって、特にスピンドルモータの回転軸のアキシャル方向の変位を経時的におさえる必要がある。このため、回転軸は流体ラジアル軸受部で支持する方式が採用されるとともに、スラスト軸受部で支持する場合も回転軸のアキシャル方向変位を経時的におさえるため、たとえば特開平６−３８４４２号公報のように、回転軸の回転による潤滑油の流体力により動圧を発生させ、非接触摺動状態を目指すような工夫がなされている。
【０００３】
また、スピンドルモータの回転軸のアキシャル方向の変位を経時的におさえる手段として、本発明者は周期律表第ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族から選ばれた金属元素と炭素とを鉄鋼材料に直接イオン注入してなる回転軸を備え、前記回転軸のイオン注入面が潤滑油組成物を介して軸受材と摺動するモータの軸受システムを特願平０７−０５２１３３にて開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば特開平６−３８４４２号公報のように、回転軸の回転による潤滑油の流体力により安定した動圧を発生させ、非接触摺動状態を保つのは理想の潤滑状態である。しかし、固体間に介在する潤滑油膜が固体の表面粗さ程度に薄くなると、境界潤滑状態となり、摺動面各所で固体接触を起こすようになり、流体潤滑状態に比べて摩耗が増加する。
【０００５】
実際の摺動面は回転軸を介してスラスト軸受部へ磁気記録媒体のような被駆動部分によるアキシャル方向荷重が付加される。このため、流体軸受であっても境界潤滑状態が混在した混合潤滑状態となっているのが通例で、実際には回転軸の回転による潤滑油の流体力により安定した動圧を発生させ、非接触摺動状態を保つ完全な流体スラスト軸受部とすることは困難である。
【０００６】
特願平０７−０５２１３３は、上記のスピンドルモータの例の如く回転軸が潤滑油を介して軸受部と摺動するモータの軸受システムにおいて、混合潤滑状態の摺動を経時的に安定化する技術の開示である。
しかしながら、混合潤滑状態において比摩耗量は１０−１１ｍｍ２／Ｎより小さいもののバラツキが大きく、回転軸へのＴｉ注入量の影響，回転軸素材および軸受摺動部分の素材の硬度の影響など不明な点が多かった。
【０００７】
また、注入量（ｄｏｓｅ）はビーム電流と処理時間の積にて定義され、１０１６〜１０２０ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）の高濃度の元素をイオン注入する場合には、ビーム電流を大きくするか、処理時間を長くする必要がある。また、チャンバー内は真空度１０−６〜１０−８Ｔｏｒｒの高真空であるため放熱効率が悪く、イオン注入部近傍は高温になる。回転軸素材に焼き入れ材を用いている場合には、イオン注入部近傍の温度上昇により焼き純され、素材の硬度低下を招く。
【０００８】
たとえば、端面が半径４ｍｍに曲面加工された外径３ｍｍ，長さ６０ｍｍ，硬度Ｈｖ６５１のステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）の端面に特願平０７−０５２１３３にて開示している手法にてイオンビーム（ビーム電流１５ｍＡ）の連続照射を行うと、図１に示すようにイオン注入面温度は４３０℃に達し、図２から明らかなように硬度はＨｖ５５１まで低下する。
【０００９】
回転軸素材の硬度が一定の時のイオン注入表面改質の耐摩耗性効果は特願平０７−０５２１３３より明らかであるが、回転軸素材の硬度が摺動特性に与える影響については不明な点が多く、イオン注入条件を設定するにあたりイオン注入面温度の限界を明確にする必要があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、たとえば磁気ディスク装置を駆動するスピンドルモータの高精度，高速回転化、あるいは低消費電力化の要求に応えるため、回転軸のアキシャル方向の変位を抑制し、またこのバラツキを低減して安定した混合潤滑状態を得ることを目的とする。
【００１１】
本発明は、金属元素と炭素とを鉄鋼材料に直接イオン注入してなる回転軸を備え、前記回転軸のイオン注入面が潤滑油組成物を介して軸受材と摺動するモータのピボットスラスト軸受システムにおいて、回転軸へ注入する金属元素がチタン（Ｔｉ）であり、この注入量が２．５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）以上、かつ、炭素注入量がチタン（Ｔｉ）注入量と同量もしくはこれ以上であることを特徴とするピボットスラスト軸受システムである。
【００１２】
回転軸素材はビッカース硬度Ｈｖ５００以上の鉄鋼材料であり、軸受摺動部分の素材はビッカース硬度Ｈｖ５５０以上の金属あるいはセラミックとし、特に回転軸素材をステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）、軸受摺動部分の素材をＳｉ６−０．７５ｘＡｌ０．０７ｘＯｘＮ８−ｘ（ｘ≦６）組成でビッカース硬度Ｈｖ１３００以上のサイアロンとする。
また、本発明のイオン注入回転軸は素材がステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）の場合、イオン注入時のイオン注入面温度は５２５℃以下とする。
【００１３】
なお、本発明の回転軸と軸受材との間に介在する潤滑油組成物とは、鉱油系や合成油系炭化水素基油に粘度指数向上剤，極圧添加剤，酸化防止剤，流動点向上剤，消泡剤など通常の軸受油に使用される添加剤を便宜必要に応じて加えたものである。さらにグリース類や、黒鉛，ＭｏＳ２，ＢＮなど成層格子を持つ粉体、あるいはＩｎ，Ｃｕ，Ｐｂなどの金属薄膜との共存，併用があっても差し支えない。これら混合潤滑状態を司る潤滑油組成物の具体的組成は、対象となるモータの構造，実負荷条件により便宜決定される。
【００１４】
また、軸受部を易加工の素材と組み合わせて摺動部分に限定してビッカース硬度Ｈｖ５５０以上の金属あるいはセラミックを配置するような複合的な軸受部構成とすることも差し支えない。
【００１５】
【作用】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
まず、回転軸が潤滑油を介して軸受部と摺動するモータのピボットスラスト軸受システムにおいて、本発明の骨子となる回転軸へのチタン（Ｔｉ）注入量が摺動特性に与える影響について説明する。
【００１６】
鉄鋼材料へのチタン（Ｔｉ）イオンと炭素イオンの二重注入による表面改質層の耐摩耗性効果は、特願平０７−０５２１３３に開示されている。
また、本発明者の研究により、端面が半径４ｍｍに曲面加工された外径３ｍｍ、端面無改質のステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）ピンと、盤状サイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）とを、アキシャル方向荷重５０ｇｆ，滑り速度８×１０−３（ｍ／ｓ），ＰＶ値２．５（Ｎ／ｍｍ２・ｍ／ｓ）にて混合潤滑状態下で摺動させると、摩擦係数０．０６であるのに対しピン端面にチタン（Ｔｉ）イオンを５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）、続けて炭素イオンを１．２×１０１８ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）注入した場合、同条件の摺動で０．０２〜０．０３の安定した摩擦係数が得られる。
【００１７】
さらに、端面が半径４ｍｍに曲面加工された外径３ｍｍ、端面無改質のステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）を回転軸とし、盤状サイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）を軸受として、アキシャル方向荷重６０ｇｆ，回転数５４００ｒｐｍのスピンドルモータを混合潤滑状態で３００Ｈｒ駆動した結果、回転軸のアキシャル方向変位量が１４．８μｍであったのに対し、回転軸端面にＴｉイオンを５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）、続けて炭素イオンを１．２×１０１８ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）注入した場合、回転軸のアキシャル方向変位は１．４μｍであった。
【００１８】
以上のように、鉄鋼材料へのチタン（Ｔｉ）イオン，炭素イオンの二重注入による表面改質層は相手材との混合潤滑状態での摺動において、摩擦係数が低く安定しているため比摩耗量が小さいことがわかる。
チタン（Ｔｉ）注入量は、改質層の組成比に寄与するため摺動特性に影響をおよぼす。
【００１９】
なお、ここで言うＰＶ値とは平均摺動面圧と平均滑り速度の積で、軸受にかかる負荷を表す指標である。平均摺動面圧は、アキシャル方向荷重をＨｅｒｔｚの接触理論式より求めた接触円面積で除した値とした。また、平均滑り速度はＨｅｒｔｚの接触理論式より求めた接触円の円周の長さと回転数の積の１／２の値とした。
本発明において、回転軸へ注入するチタン（Ｔｉ）注入量の下限を２．５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）としたのは、これ以上で同条件での摺動における回転軸のアキシャル方向変位量のバラツキが減少し、安定した低比摩耗量が得られたからである。
【００２０】
次に、回転軸素材および軸受摺動部分の硬度が摺動特性に与える影響について説明する。
前述のように、混合潤滑状態下では摺動面各所で固体接触を起こしており、凝着理論によれば、この時の真実接触面積は荷重に比例し硬さに反比例する。したがって、荷重を一定とすると回転軸および軸受の硬度の増加にともない、真実接触面積が減少し見かけの接触面積に占める固体接触面積が減少するため、概して潤滑状態が相対的に流体潤滑状態側に移行し、摩擦係数が低下する。
【００２１】
一方、本発明のモータのピボットスラスト軸受システム構成において、摩擦係数０．０７以下にて比摩耗量１０−１１ｍｍ２／Ｎ以下となることを確認している。
本発明において、回転軸素材の硬度の下限をＨｖ５００とし、軸受摺動部分素材の硬度の下限をＨｖ５５０とした理由は、これ以下では見かけの接触面積に占める固体接触面積が増加し、摩擦係数が０．０７より大きくなることがわかったからである。
【００２２】
また、本発明に適用されるサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）の硬度の下限をＨｖ１３００とした理由は、これより低い硬度のサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）が実用化されていないからである。
次に、回転軸端面へのイオン注入時のイオン注入面温度が摺動特性に与える影響について説明する。
【００２３】
回転軸素材に焼き入れ材を用いている場合には、イオン注入部近傍の温度上昇により焼き純され、素材の硬度低下を招く。たとえば、ステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）の場合、図２に示すように焼き戻し温度の増加にともないビッカース硬度が低下する。前述のように、回転軸のイオン注入面近傍の温度上昇にともなう硬度低下は混合潤滑状態下において、摩擦係数が増加し摩耗の増大を招く可能性がある。
【００２４】
本発明において、回転軸素材をステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）とし、イオン注入時のイオン注入面温度の上限を５２５℃とした理由は、図２より明らかなように、これ以上ではイオン注入部近傍の硬度が、前述の回転軸素材硬度下限Ｈｖ５００より小さくなるからである。
以上のように、本発明は金属元素と炭素とを鉄鋼材料に直接イオン注入してなる回転軸のイオン注入面が潤滑油組成物を介して混合潤滑状態で軸受材と摺動する場合において、回転軸のアキシャル方向の変位を抑制し、またこのバラツキを低減して安定した耐摩耗性効果が発揮される。
【００２５】
【実施例】
［回転軸の摺動］
磁気ディスク装置において、高速記録や記録の高密度化などの背景から、たとえばスピンドルモータには荷重６０ｇｆ，回転数５４００ｒｐｍ，１００００Ｈｒで回転軸のアキシャル方向の変位を４０μｍ以下におさえることが要求される。
【００２６】
端面が半径４ｍｍに曲面加工された回転軸がサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）製の盤状スラスト軸受と荷重６０ｇｆで弾性接触している場合、Ｈｅｒｔｚの接触理論式より接触円半径は２４μｍ，最大接触面圧は軸端面中心で４５ｋｇｆ／ｍｍ２，回転軸の沈み込みは０．１１μｍ程度であると推定される。このようなスラスト軸受では軸回転による潤滑油の流体力により安定な動圧を発生させて非接触状態とすることは困難で、回転軸の摺動は混合潤滑状態である。さらに、回転数５４００ｒｐｍ，１００００Ｈｒで回転軸のアキシャル方向変位を４０μｍとすると最終摺動状態では回転軸とスラスト軸受の接触円半径５４０μｍ，摩耗体積０．０２ｍｍ３，平均摺動半径２００μｍ程度と推定されるので比摩耗量は１０−１１ｍｍ２／Ｎよりも少なくする必要がある。
【００２７】
［イオン注入装置］
回転軸端面へのイオン注入は、特願平０７−０５２１３３に開示されているＭＥＶＶＡ型イオンビーム発生装置を用い、１０−６〜１０−８Ｔｏｒｒの真空中でアーク放電を起こしてチタン（Ｔｉ）あるいは炭素のカソード材料を蒸発，イオン化し、高電圧を印加したグリッド電極により加速してイオンビームとして引き出して素材へ注入した。
【００２８】
（実施例１）
Ｔｉ注入量は改質層の組成比を決定するため、摺動特性に影響をおよぼす。
［試料の調整］
試料として端面が半径４ｍｍに曲面加工された外径３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）の端面にチタン（Ｔｉ）イオンと炭素イオンを二重注入してイオン注入回転軸とした。端面の表面粗さはＲｍａｘ＝０．３〜１．１μｍに調整した。通常、回転軸端面の表面粗さはＲｍａｘ＜０．５μｍに調整するのが通例である。また、素材硬度はＨｖ６５１であった。
【００２９】
ただし、チタン（Ｔｉ）は１×１０１７、２．５×１０１７、５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）、炭素は１．２×１０１８ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）の注入量である。
また、スラスト軸受は盤状サイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）とし、摺動面の表面粗さをＲｍａｘ＜０．１μｍに調整した。硬度はＨｖ１５９０であった。
また、潤滑油はジ−２−エチルヘキシルセバケート（Ｍｗ４２６、η４０ １１．３ｃｐｓ）にステリアリン酸のブチルエステルを３重量％添加したものを用いた。
【００３０】
［摺動実験］
アキシャル方向荷重６０ｇｆ、回転数５４００ｒｐｍのスピンドルモータを混合潤滑状態で３３００Ｈｒ駆動した場合の回転軸のアキシャル方向変位量（ｎ＝５）を図３に示す。
図３から明らかなように３３００Ｈｒ経過時点のイオン注入回転軸のアキシャル方向の変位量より算出した比摩耗量は、チタン（Ｔｉ）注入量１×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）にて２．５×１０−１２ｍｍ２／Ｎ以下、２．５×１０１７、５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）にて１×１０−１２ｍｍ２／Ｎ以下であり、何れも比摩耗量１０−１１ｍｍ２／Ｎ以下である。
【００３１】
さらに、チタン（Ｔｉ）注入量２．５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）を超えると、潤滑状態を左右する摺動面の表面粗さの影響が緩和され、安定して比摩耗量１×１０−１２ｍｍ２／Ｎ以下で推移する。
本発明のモータのピボットスラスト軸受システムにより、回転軸加工時の傷の存在などの摺動面の表面粗さの増大に起因する異常摩耗を抑制し、モータ動作の急激な変動を抑制して、高品位化する効果がある。
【００３２】
（実施例２）
回転軸素材および軸受摺動部分素材の硬度は混合潤滑状態下で摩擦係数に寄与する。
［試料の調整］
端面が半径４ｍｍの曲面加工された外径３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）の端面にチタン（Ｔｉ）イオンと炭素イオンを二重注入して試料ピンとした。端面の表面粗さはＲｍａｘ＜０．１５μｍに調整した。また、素材硬度は熱処理によりＨｖ５００に調整した。
【００３３】
ただし、チタン（Ｔｉ）は５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）、炭素は１．２×１０１８ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）の注入量である。
また、相手材は盤状サイアロン（ＳＩＡＬＯＮ：Ｈｖ１５９０），炭素工具鋼（ＳＫ２：Ｈｖ６６０），冷間金型用合金工具鋼（ＳＫＤ１１：Ｈｖ７３０）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：Ｈｖ２４０）とし、摺動面の表面粗さをＲｍａｘ＜０．２μｍに調整した。
【００３４】
また、潤滑油はジ−２−エチルヘキシルセバケート（Ｍｗ４２６、η４０ １１．３ｃｐｓ）にステリアリン酸のブチルエステルを３重量％添加したものを用いた。
［摺動実験］
垂直荷重５０ｇｆ，滑り速度８×１０−３ｍ／ｓ，ＰＶ値２．５（Ｎ／ｍｍ２・ｍ／ｓ）、混合潤滑状態下で往復摺動式摩擦試験を行い、摩擦係数と軸受摺動部分素材硬度との関係を示したものが図４である。
【００３５】
図４より明らかなように、回転軸素材硬度Ｈｖ５００に対して、軸受摺動部分素材硬度の増加にともない摩擦係数が減少する。また、軸受摺動部分素材硬度Ｈｖ５５０以上にて摩擦係数０．０７以下となり、比摩耗量１０−１１ｍｍ２／Ｎ以下を実現する。 特に、受板材にサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）を用いた場合、摩擦係数が０．０２１と小さく実施例１と同様の摺動実験の結果、５２００Ｈｒ経過時点のイオン注入回転軸のアキシャル方向の変位量（８μｍ）より算出した比摩耗量は１×１０−１２ｍｍ２／Ｎであり、境界潤滑状態や固体接触状態が混在する混合潤滑状態において、回転軸のアキシャル方向の変位を抑制し、経時的に安定した耐摩耗性効果が発揮される。
【００３６】
（実施例３）
［試料の調整］
図５（ａ）に示すように、端面が半径４ｍｍの曲面加工された外径３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）を最密状に８０本束ね、ワイヤ３にて固定して回転軸束１とし、前記回転軸束１を冷却機能を有する試料台２上の有効イオンビーム照射径（φ２７０ｍｍ）内に設置し、回転軸端面にチタン（Ｔｉ）イオンと炭素イオンを二重注入して本発明にかかるイオン注入回転軸とした。
【００３７】
ただし、チタン（Ｔｉ）は５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）、炭素は１．２×１０１８ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）の注入量で、ビーム電流はともに１５ｍＡである。端面の表面粗さはＲｍａｘ＜０．１５μｍに調整した。 回転軸束の中心部回転軸イおよび最外周部回転軸ロのイオン注入面素材のビッカース硬度を測定したところ両者ともＨｖ６０６であり、回転軸束の径方向の硬度差は生じなかった。この現象はチャンバー内が１０−６〜１０−８Ｔｏｒｒの高真空でチャンバー内空間への放熱効率が著しく小さいため回転軸束の径方向への温度勾配が小さいことに起因すると考察した。
【００３８】
比較例１として、図５（ｂ）に示すように、同形状のステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）４にシリコーンゴム製伝熱シート６を介して熱伝導性材料５を被覆装着し、さらに熱伝導性材料５をシリコーンゴム製伝熱シート６を介してネジ７にて試料台２上の有効イオンビーム照射径（φ２７０ｍｍ）内に密着固定した上で同種同量のイオン注入を行った。イオン注入面素材のビッカース硬度はＨｖ６５１であった。
【００３９】
比較例２として、同形状のステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）を５２５℃以下で熱処理をした後、図５（ａ）に示す手法にて試料台２上の有効イオンビーム照射径（φ２７０ｍｍ）内に設置し、同種同量のイオン注入を行った。イオン注入面素材のビッカース硬度はＨｖ５００であった。
また、相手材は盤状サイアロン（ＳＩＡＬＯＮ：Ｈｖ１５９０）とし、摺動面の表面粗さをＲｍａｘ＜０．１μｍに調整した。
【００４０】
また、潤滑油はジ−２−エチルヘキシルセバケート（Ｍｗ４２６、η４０ １１．３ｃｐｓ）にステリアリン酸のブチルエステルを３重量％添加したものを用いた。
［摺動実験］
垂直荷重１５０ｇｆ，滑り速度６．４×１０−２ｍ／ｓ，ＰＶ値２８．８（Ｎ／ｍｍ２・ｍ／ｓ），混合潤滑状態下で往復摺動式摩擦試験を行った結果を図６に示す。
【００４１】
図６より明らかなように、初期はイオン注入面素材硬度が低いほど摩擦係数は大きい傾向にあるが、時間の経過とともに摩擦係数は減少し、すべて０．０５にて安定する。
また、アキシャル方向荷重６０ｇｆ，回転数５４００ｒｐｍのスピンドルモータを混合潤滑状態で３００Ｈｒ駆動した場合の回転軸のアキシャル方向の変位量（０．３〜０．４μｍ）から算出した比摩耗量（ｎ＝３）はすべて１×１０−１２ｍｍ２／Ｎ以下であった。
【００４２】
以上のように、回転軸素材をステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）としイオン注入時のイオン注入面温度を５２５℃以下とすれば、混合潤滑状態において回転軸のアキシャル方向の変位を抑制し、経時的に安定した耐摩耗性効果が発揮される。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、鉄鋼材料表面に直接イオン注入した回転軸が潤滑油を介して軸受材と境界潤滑状態や固体接触状態が混在する混合潤滑状態下で摺動する構成における、チタン（Ｔｉ）注入量，回転軸素材および軸受摺動部分の素材の硬度の限定、さらに回転軸素材およびイオン注入時のイオン注入面温度の限定により安定した摺動状態を実現し、さらに回転軸加工時の傷の存在などの摺動面表面粗さの増大に起因する異常摩耗を抑制し、モータ動作の急激な変動を抑制して高品位化する効果がある。
【００４４】
なお、ここでは磁気ディスク装置に実装した高速回転スピンドルモータにおける実施例を説明したが、本発明のモータのピボットスラスト軸受システムは、プリンタのポリゴンミラーを駆動するスピンドルモータなど広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】イオン注入時のイオン注入面温度の測定例を示す図
【図２】ＳＵＳ４２０Ｊ２の焼き戻し温度−硬度特性図
【図３】チタン（Ｔｉ）注入量が摩耗特性に与える影響の説明図
【図４】摺動部分素材硬度が摩擦係数に与える影響の説明図
【図５】（ａ）イオン注入時の第１の回転軸設置手法の説明図
（ｂ）イオン注入時の第２の回転軸設置手法の説明図
【図６】回転軸素材をＳＵＳ４２０Ｊ２とした時のイオン注入時の回転軸設置手法が摩擦係数に与える影響の説明図
【符号の説明】
１ 回転軸束
２ 試料台
３ ワイヤ
４ 回転軸
５ 熱伝導性材料
６ 伝熱シート
７ ネジ
【産業上の利用分野】
本発明は、たとえばスピンドルモータなどのピボットスラスト軸受システムに利用される。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置の高速記録や記録の高密度化などの背景から高精度，高速回転のスピンドルモータが求められている。高精度，高速回転化にともなって、特にスピンドルモータの回転軸のアキシャル方向の変位を経時的におさえる必要がある。このため、回転軸は流体ラジアル軸受部で支持する方式が採用されるとともに、スラスト軸受部で支持する場合も回転軸のアキシャル方向変位を経時的におさえるため、たとえば特開平６−３８４４２号公報のように、回転軸の回転による潤滑油の流体力により動圧を発生させ、非接触摺動状態を目指すような工夫がなされている。
【０００３】
また、スピンドルモータの回転軸のアキシャル方向の変位を経時的におさえる手段として、本発明者は周期律表第ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族から選ばれた金属元素と炭素とを鉄鋼材料に直接イオン注入してなる回転軸を備え、前記回転軸のイオン注入面が潤滑油組成物を介して軸受材と摺動するモータの軸受システムを特願平０７−０５２１３３にて開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば特開平６−３８４４２号公報のように、回転軸の回転による潤滑油の流体力により安定した動圧を発生させ、非接触摺動状態を保つのは理想の潤滑状態である。しかし、固体間に介在する潤滑油膜が固体の表面粗さ程度に薄くなると、境界潤滑状態となり、摺動面各所で固体接触を起こすようになり、流体潤滑状態に比べて摩耗が増加する。
【０００５】
実際の摺動面は回転軸を介してスラスト軸受部へ磁気記録媒体のような被駆動部分によるアキシャル方向荷重が付加される。このため、流体軸受であっても境界潤滑状態が混在した混合潤滑状態となっているのが通例で、実際には回転軸の回転による潤滑油の流体力により安定した動圧を発生させ、非接触摺動状態を保つ完全な流体スラスト軸受部とすることは困難である。
【０００６】
特願平０７−０５２１３３は、上記のスピンドルモータの例の如く回転軸が潤滑油を介して軸受部と摺動するモータの軸受システムにおいて、混合潤滑状態の摺動を経時的に安定化する技術の開示である。
しかしながら、混合潤滑状態において比摩耗量は１０−１１ｍｍ２／Ｎより小さいもののバラツキが大きく、回転軸へのＴｉ注入量の影響，回転軸素材および軸受摺動部分の素材の硬度の影響など不明な点が多かった。
【０００７】
また、注入量（ｄｏｓｅ）はビーム電流と処理時間の積にて定義され、１０１６〜１０２０ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）の高濃度の元素をイオン注入する場合には、ビーム電流を大きくするか、処理時間を長くする必要がある。また、チャンバー内は真空度１０−６〜１０−８Ｔｏｒｒの高真空であるため放熱効率が悪く、イオン注入部近傍は高温になる。回転軸素材に焼き入れ材を用いている場合には、イオン注入部近傍の温度上昇により焼き純され、素材の硬度低下を招く。
【０００８】
たとえば、端面が半径４ｍｍに曲面加工された外径３ｍｍ，長さ６０ｍｍ，硬度Ｈｖ６５１のステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）の端面に特願平０７−０５２１３３にて開示している手法にてイオンビーム（ビーム電流１５ｍＡ）の連続照射を行うと、図１に示すようにイオン注入面温度は４３０℃に達し、図２から明らかなように硬度はＨｖ５５１まで低下する。
【０００９】
回転軸素材の硬度が一定の時のイオン注入表面改質の耐摩耗性効果は特願平０７−０５２１３３より明らかであるが、回転軸素材の硬度が摺動特性に与える影響については不明な点が多く、イオン注入条件を設定するにあたりイオン注入面温度の限界を明確にする必要があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、たとえば磁気ディスク装置を駆動するスピンドルモータの高精度，高速回転化、あるいは低消費電力化の要求に応えるため、回転軸のアキシャル方向の変位を抑制し、またこのバラツキを低減して安定した混合潤滑状態を得ることを目的とする。
【００１１】
本発明は、金属元素と炭素とを鉄鋼材料に直接イオン注入してなる回転軸を備え、前記回転軸のイオン注入面が潤滑油組成物を介して軸受材と摺動するモータのピボットスラスト軸受システムにおいて、回転軸へ注入する金属元素がチタン（Ｔｉ）であり、この注入量が２．５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）以上、かつ、炭素注入量がチタン（Ｔｉ）注入量と同量もしくはこれ以上であることを特徴とするピボットスラスト軸受システムである。
【００１２】
回転軸素材はビッカース硬度Ｈｖ５００以上の鉄鋼材料であり、軸受摺動部分の素材はビッカース硬度Ｈｖ５５０以上の金属あるいはセラミックとし、特に回転軸素材をステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）、軸受摺動部分の素材をＳｉ６−０．７５ｘＡｌ０．０７ｘＯｘＮ８−ｘ（ｘ≦６）組成でビッカース硬度Ｈｖ１３００以上のサイアロンとする。
また、本発明のイオン注入回転軸は素材がステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）の場合、イオン注入時のイオン注入面温度は５２５℃以下とする。
【００１３】
なお、本発明の回転軸と軸受材との間に介在する潤滑油組成物とは、鉱油系や合成油系炭化水素基油に粘度指数向上剤，極圧添加剤，酸化防止剤，流動点向上剤，消泡剤など通常の軸受油に使用される添加剤を便宜必要に応じて加えたものである。さらにグリース類や、黒鉛，ＭｏＳ２，ＢＮなど成層格子を持つ粉体、あるいはＩｎ，Ｃｕ，Ｐｂなどの金属薄膜との共存，併用があっても差し支えない。これら混合潤滑状態を司る潤滑油組成物の具体的組成は、対象となるモータの構造，実負荷条件により便宜決定される。
【００１４】
また、軸受部を易加工の素材と組み合わせて摺動部分に限定してビッカース硬度Ｈｖ５５０以上の金属あるいはセラミックを配置するような複合的な軸受部構成とすることも差し支えない。
【００１５】
【作用】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
まず、回転軸が潤滑油を介して軸受部と摺動するモータのピボットスラスト軸受システムにおいて、本発明の骨子となる回転軸へのチタン（Ｔｉ）注入量が摺動特性に与える影響について説明する。
【００１６】
鉄鋼材料へのチタン（Ｔｉ）イオンと炭素イオンの二重注入による表面改質層の耐摩耗性効果は、特願平０７−０５２１３３に開示されている。
また、本発明者の研究により、端面が半径４ｍｍに曲面加工された外径３ｍｍ、端面無改質のステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）ピンと、盤状サイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）とを、アキシャル方向荷重５０ｇｆ，滑り速度８×１０−３（ｍ／ｓ），ＰＶ値２．５（Ｎ／ｍｍ２・ｍ／ｓ）にて混合潤滑状態下で摺動させると、摩擦係数０．０６であるのに対しピン端面にチタン（Ｔｉ）イオンを５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）、続けて炭素イオンを１．２×１０１８ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）注入した場合、同条件の摺動で０．０２〜０．０３の安定した摩擦係数が得られる。
【００１７】
さらに、端面が半径４ｍｍに曲面加工された外径３ｍｍ、端面無改質のステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）を回転軸とし、盤状サイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）を軸受として、アキシャル方向荷重６０ｇｆ，回転数５４００ｒｐｍのスピンドルモータを混合潤滑状態で３００Ｈｒ駆動した結果、回転軸のアキシャル方向変位量が１４．８μｍであったのに対し、回転軸端面にＴｉイオンを５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）、続けて炭素イオンを１．２×１０１８ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）注入した場合、回転軸のアキシャル方向変位は１．４μｍであった。
【００１８】
以上のように、鉄鋼材料へのチタン（Ｔｉ）イオン，炭素イオンの二重注入による表面改質層は相手材との混合潤滑状態での摺動において、摩擦係数が低く安定しているため比摩耗量が小さいことがわかる。
チタン（Ｔｉ）注入量は、改質層の組成比に寄与するため摺動特性に影響をおよぼす。
【００１９】
なお、ここで言うＰＶ値とは平均摺動面圧と平均滑り速度の積で、軸受にかかる負荷を表す指標である。平均摺動面圧は、アキシャル方向荷重をＨｅｒｔｚの接触理論式より求めた接触円面積で除した値とした。また、平均滑り速度はＨｅｒｔｚの接触理論式より求めた接触円の円周の長さと回転数の積の１／２の値とした。
本発明において、回転軸へ注入するチタン（Ｔｉ）注入量の下限を２．５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）としたのは、これ以上で同条件での摺動における回転軸のアキシャル方向変位量のバラツキが減少し、安定した低比摩耗量が得られたからである。
【００２０】
次に、回転軸素材および軸受摺動部分の硬度が摺動特性に与える影響について説明する。
前述のように、混合潤滑状態下では摺動面各所で固体接触を起こしており、凝着理論によれば、この時の真実接触面積は荷重に比例し硬さに反比例する。したがって、荷重を一定とすると回転軸および軸受の硬度の増加にともない、真実接触面積が減少し見かけの接触面積に占める固体接触面積が減少するため、概して潤滑状態が相対的に流体潤滑状態側に移行し、摩擦係数が低下する。
【００２１】
一方、本発明のモータのピボットスラスト軸受システム構成において、摩擦係数０．０７以下にて比摩耗量１０−１１ｍｍ２／Ｎ以下となることを確認している。
本発明において、回転軸素材の硬度の下限をＨｖ５００とし、軸受摺動部分素材の硬度の下限をＨｖ５５０とした理由は、これ以下では見かけの接触面積に占める固体接触面積が増加し、摩擦係数が０．０７より大きくなることがわかったからである。
【００２２】
また、本発明に適用されるサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）の硬度の下限をＨｖ１３００とした理由は、これより低い硬度のサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）が実用化されていないからである。
次に、回転軸端面へのイオン注入時のイオン注入面温度が摺動特性に与える影響について説明する。
【００２３】
回転軸素材に焼き入れ材を用いている場合には、イオン注入部近傍の温度上昇により焼き純され、素材の硬度低下を招く。たとえば、ステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）の場合、図２に示すように焼き戻し温度の増加にともないビッカース硬度が低下する。前述のように、回転軸のイオン注入面近傍の温度上昇にともなう硬度低下は混合潤滑状態下において、摩擦係数が増加し摩耗の増大を招く可能性がある。
【００２４】
本発明において、回転軸素材をステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）とし、イオン注入時のイオン注入面温度の上限を５２５℃とした理由は、図２より明らかなように、これ以上ではイオン注入部近傍の硬度が、前述の回転軸素材硬度下限Ｈｖ５００より小さくなるからである。
以上のように、本発明は金属元素と炭素とを鉄鋼材料に直接イオン注入してなる回転軸のイオン注入面が潤滑油組成物を介して混合潤滑状態で軸受材と摺動する場合において、回転軸のアキシャル方向の変位を抑制し、またこのバラツキを低減して安定した耐摩耗性効果が発揮される。
【００２５】
【実施例】
［回転軸の摺動］
磁気ディスク装置において、高速記録や記録の高密度化などの背景から、たとえばスピンドルモータには荷重６０ｇｆ，回転数５４００ｒｐｍ，１００００Ｈｒで回転軸のアキシャル方向の変位を４０μｍ以下におさえることが要求される。
【００２６】
端面が半径４ｍｍに曲面加工された回転軸がサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）製の盤状スラスト軸受と荷重６０ｇｆで弾性接触している場合、Ｈｅｒｔｚの接触理論式より接触円半径は２４μｍ，最大接触面圧は軸端面中心で４５ｋｇｆ／ｍｍ２，回転軸の沈み込みは０．１１μｍ程度であると推定される。このようなスラスト軸受では軸回転による潤滑油の流体力により安定な動圧を発生させて非接触状態とすることは困難で、回転軸の摺動は混合潤滑状態である。さらに、回転数５４００ｒｐｍ，１００００Ｈｒで回転軸のアキシャル方向変位を４０μｍとすると最終摺動状態では回転軸とスラスト軸受の接触円半径５４０μｍ，摩耗体積０．０２ｍｍ３，平均摺動半径２００μｍ程度と推定されるので比摩耗量は１０−１１ｍｍ２／Ｎよりも少なくする必要がある。
【００２７】
［イオン注入装置］
回転軸端面へのイオン注入は、特願平０７−０５２１３３に開示されているＭＥＶＶＡ型イオンビーム発生装置を用い、１０−６〜１０−８Ｔｏｒｒの真空中でアーク放電を起こしてチタン（Ｔｉ）あるいは炭素のカソード材料を蒸発，イオン化し、高電圧を印加したグリッド電極により加速してイオンビームとして引き出して素材へ注入した。
【００２８】
（実施例１）
Ｔｉ注入量は改質層の組成比を決定するため、摺動特性に影響をおよぼす。
［試料の調整］
試料として端面が半径４ｍｍに曲面加工された外径３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）の端面にチタン（Ｔｉ）イオンと炭素イオンを二重注入してイオン注入回転軸とした。端面の表面粗さはＲｍａｘ＝０．３〜１．１μｍに調整した。通常、回転軸端面の表面粗さはＲｍａｘ＜０．５μｍに調整するのが通例である。また、素材硬度はＨｖ６５１であった。
【００２９】
ただし、チタン（Ｔｉ）は１×１０１７、２．５×１０１７、５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）、炭素は１．２×１０１８ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）の注入量である。
また、スラスト軸受は盤状サイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）とし、摺動面の表面粗さをＲｍａｘ＜０．１μｍに調整した。硬度はＨｖ１５９０であった。
また、潤滑油はジ−２−エチルヘキシルセバケート（Ｍｗ４２６、η４０ １１．３ｃｐｓ）にステリアリン酸のブチルエステルを３重量％添加したものを用いた。
【００３０】
［摺動実験］
アキシャル方向荷重６０ｇｆ、回転数５４００ｒｐｍのスピンドルモータを混合潤滑状態で３３００Ｈｒ駆動した場合の回転軸のアキシャル方向変位量（ｎ＝５）を図３に示す。
図３から明らかなように３３００Ｈｒ経過時点のイオン注入回転軸のアキシャル方向の変位量より算出した比摩耗量は、チタン（Ｔｉ）注入量１×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）にて２．５×１０−１２ｍｍ２／Ｎ以下、２．５×１０１７、５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）にて１×１０−１２ｍｍ２／Ｎ以下であり、何れも比摩耗量１０−１１ｍｍ２／Ｎ以下である。
【００３１】
さらに、チタン（Ｔｉ）注入量２．５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）を超えると、潤滑状態を左右する摺動面の表面粗さの影響が緩和され、安定して比摩耗量１×１０−１２ｍｍ２／Ｎ以下で推移する。
本発明のモータのピボットスラスト軸受システムにより、回転軸加工時の傷の存在などの摺動面の表面粗さの増大に起因する異常摩耗を抑制し、モータ動作の急激な変動を抑制して、高品位化する効果がある。
【００３２】
（実施例２）
回転軸素材および軸受摺動部分素材の硬度は混合潤滑状態下で摩擦係数に寄与する。
［試料の調整］
端面が半径４ｍｍの曲面加工された外径３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）の端面にチタン（Ｔｉ）イオンと炭素イオンを二重注入して試料ピンとした。端面の表面粗さはＲｍａｘ＜０．１５μｍに調整した。また、素材硬度は熱処理によりＨｖ５００に調整した。
【００３３】
ただし、チタン（Ｔｉ）は５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）、炭素は１．２×１０１８ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）の注入量である。
また、相手材は盤状サイアロン（ＳＩＡＬＯＮ：Ｈｖ１５９０），炭素工具鋼（ＳＫ２：Ｈｖ６６０），冷間金型用合金工具鋼（ＳＫＤ１１：Ｈｖ７３０）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：Ｈｖ２４０）とし、摺動面の表面粗さをＲｍａｘ＜０．２μｍに調整した。
【００３４】
また、潤滑油はジ−２−エチルヘキシルセバケート（Ｍｗ４２６、η４０ １１．３ｃｐｓ）にステリアリン酸のブチルエステルを３重量％添加したものを用いた。
［摺動実験］
垂直荷重５０ｇｆ，滑り速度８×１０−３ｍ／ｓ，ＰＶ値２．５（Ｎ／ｍｍ２・ｍ／ｓ）、混合潤滑状態下で往復摺動式摩擦試験を行い、摩擦係数と軸受摺動部分素材硬度との関係を示したものが図４である。
【００３５】
図４より明らかなように、回転軸素材硬度Ｈｖ５００に対して、軸受摺動部分素材硬度の増加にともない摩擦係数が減少する。また、軸受摺動部分素材硬度Ｈｖ５５０以上にて摩擦係数０．０７以下となり、比摩耗量１０−１１ｍｍ２／Ｎ以下を実現する。 特に、受板材にサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）を用いた場合、摩擦係数が０．０２１と小さく実施例１と同様の摺動実験の結果、５２００Ｈｒ経過時点のイオン注入回転軸のアキシャル方向の変位量（８μｍ）より算出した比摩耗量は１×１０−１２ｍｍ２／Ｎであり、境界潤滑状態や固体接触状態が混在する混合潤滑状態において、回転軸のアキシャル方向の変位を抑制し、経時的に安定した耐摩耗性効果が発揮される。
【００３６】
（実施例３）
［試料の調整］
図５（ａ）に示すように、端面が半径４ｍｍの曲面加工された外径３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）を最密状に８０本束ね、ワイヤ３にて固定して回転軸束１とし、前記回転軸束１を冷却機能を有する試料台２上の有効イオンビーム照射径（φ２７０ｍｍ）内に設置し、回転軸端面にチタン（Ｔｉ）イオンと炭素イオンを二重注入して本発明にかかるイオン注入回転軸とした。
【００３７】
ただし、チタン（Ｔｉ）は５×１０１７ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）、炭素は１．２×１０１８ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ２）の注入量で、ビーム電流はともに１５ｍＡである。端面の表面粗さはＲｍａｘ＜０．１５μｍに調整した。 回転軸束の中心部回転軸イおよび最外周部回転軸ロのイオン注入面素材のビッカース硬度を測定したところ両者ともＨｖ６０６であり、回転軸束の径方向の硬度差は生じなかった。この現象はチャンバー内が１０−６〜１０−８Ｔｏｒｒの高真空でチャンバー内空間への放熱効率が著しく小さいため回転軸束の径方向への温度勾配が小さいことに起因すると考察した。
【００３８】
比較例１として、図５（ｂ）に示すように、同形状のステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）４にシリコーンゴム製伝熱シート６を介して熱伝導性材料５を被覆装着し、さらに熱伝導性材料５をシリコーンゴム製伝熱シート６を介してネジ７にて試料台２上の有効イオンビーム照射径（φ２７０ｍｍ）内に密着固定した上で同種同量のイオン注入を行った。イオン注入面素材のビッカース硬度はＨｖ６５１であった。
【００３９】
比較例２として、同形状のステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）を５２５℃以下で熱処理をした後、図５（ａ）に示す手法にて試料台２上の有効イオンビーム照射径（φ２７０ｍｍ）内に設置し、同種同量のイオン注入を行った。イオン注入面素材のビッカース硬度はＨｖ５００であった。
また、相手材は盤状サイアロン（ＳＩＡＬＯＮ：Ｈｖ１５９０）とし、摺動面の表面粗さをＲｍａｘ＜０．１μｍに調整した。
【００４０】
また、潤滑油はジ−２−エチルヘキシルセバケート（Ｍｗ４２６、η４０ １１．３ｃｐｓ）にステリアリン酸のブチルエステルを３重量％添加したものを用いた。
［摺動実験］
垂直荷重１５０ｇｆ，滑り速度６．４×１０−２ｍ／ｓ，ＰＶ値２８．８（Ｎ／ｍｍ２・ｍ／ｓ），混合潤滑状態下で往復摺動式摩擦試験を行った結果を図６に示す。
【００４１】
図６より明らかなように、初期はイオン注入面素材硬度が低いほど摩擦係数は大きい傾向にあるが、時間の経過とともに摩擦係数は減少し、すべて０．０５にて安定する。
また、アキシャル方向荷重６０ｇｆ，回転数５４００ｒｐｍのスピンドルモータを混合潤滑状態で３００Ｈｒ駆動した場合の回転軸のアキシャル方向の変位量（０．３〜０．４μｍ）から算出した比摩耗量（ｎ＝３）はすべて１×１０−１２ｍｍ２／Ｎ以下であった。
【００４２】
以上のように、回転軸素材をステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２）としイオン注入時のイオン注入面温度を５２５℃以下とすれば、混合潤滑状態において回転軸のアキシャル方向の変位を抑制し、経時的に安定した耐摩耗性効果が発揮される。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、鉄鋼材料表面に直接イオン注入した回転軸が潤滑油を介して軸受材と境界潤滑状態や固体接触状態が混在する混合潤滑状態下で摺動する構成における、チタン（Ｔｉ）注入量，回転軸素材および軸受摺動部分の素材の硬度の限定、さらに回転軸素材およびイオン注入時のイオン注入面温度の限定により安定した摺動状態を実現し、さらに回転軸加工時の傷の存在などの摺動面表面粗さの増大に起因する異常摩耗を抑制し、モータ動作の急激な変動を抑制して高品位化する効果がある。
【００４４】
なお、ここでは磁気ディスク装置に実装した高速回転スピンドルモータにおける実施例を説明したが、本発明のモータのピボットスラスト軸受システムは、プリンタのポリゴンミラーを駆動するスピンドルモータなど広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】イオン注入時のイオン注入面温度の測定例を示す図
【図２】ＳＵＳ４２０Ｊ２の焼き戻し温度−硬度特性図
【図３】チタン（Ｔｉ）注入量が摩耗特性に与える影響の説明図
【図４】摺動部分素材硬度が摩擦係数に与える影響の説明図
【図５】（ａ）イオン注入時の第１の回転軸設置手法の説明図
（ｂ）イオン注入時の第２の回転軸設置手法の説明図
【図６】回転軸素材をＳＵＳ４２０Ｊ２とした時のイオン注入時の回転軸設置手法が摩擦係数に与える影響の説明図
【符号の説明】
１ 回転軸束
２ 試料台
３ ワイヤ
４ 回転軸
５ 熱伝導性材料
６ 伝熱シート
７ ネジ
Claims (3)
- 回転軸素材がビッカース硬度Ｈｖ５００以上の鉄鋼材料であり、回転軸と潤滑油組成物を介して摺動する軸受摺動部分の素材がビッカース硬度Ｈｖ５５０以上の金属あるいはセラミックで構成され、当該回転軸素材に金属元素と炭素とを直接イオン注入してなる回転軸のイオン注入面が潤滑油組成物を介して軸受剤と摺動するモータのピボットスラスト軸受システムにおいて、回転軸へ注入する金属元素がチタン（Ｔｉ）であり、この注入量が２．５×１０ １７ ｄｏｓｅ（ｉｏｎｓ／ｃｍ ２ ）以上、かつ、炭素注入量がチタン（Ｔｉ）注入量と同量もしくはこれ以上であるモータのピボットスラスト軸受システム。
- イオン注入時の回転軸素材のイオン注入面温度が５２５℃以下であることを特徴とする請求項２または請求項３記載のモータのピボットスラスト軸受システム。
- 軸受摺動部分の素材がＳｉ６−０．７５ｘＡｌ０．０７ｘＯｘＮ８−ｘ（ｘ≦６）組成でビッカース硬度Ｈｖ１３００以上のサイアロンである請求項２記載のモータのピボットスラスト軸受システム。
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| EP0757115A1 (en) | 1997-02-05 |
| SG42430A1 (en) | 1997-08-15 |
| JPH0946956A (ja) | 1997-02-14 |
| CN1145986A (zh) | 1997-03-26 |
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