JP3974297B2

JP3974297B2 - 動圧軸受装置の製造方法

Info

Publication number: JP3974297B2
Application number: JP28700899A
Authority: JP
Inventors: 五明　　正人; 安雄藤森
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2019-10-07
Also published as: JP2001107946A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、潤滑流体に動圧力を発生させ、この動圧力により軸部材と軸受部材とを相対的に回転自在に支持する動圧軸受装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、モータ等を用いた各種回転装置、特に、ポリゴンミラー、各種ディスク回転駆動装置などのように高速回転が要求される装置においては、オイルや空気などの潤滑流体の動圧力を利用した動圧軸受装置が用いられるようになってきた。動圧軸受装置のうちスラスト動圧軸受においては、軸部材側のスラスト板に設けられた動圧面と、軸受部材側に設けられた動圧面とが軸方向に対向するように配置され、これら軸方向両対向動圧面のうちの少なくとも一方側に動圧発生用溝が形成されており、上記両対向動圧面間に介在するオイルや空気等の潤滑流体が、回転部材の回転時に動圧発生用溝のポンピング作用により昇圧され、この潤滑流体に発生する圧力が動圧力となって回転部材が浮上状態に保持され、回転自在に支持されるようになっている。
【０００３】
このようなスラスト動圧軸受に用いられているスラスト板を成形する場合、特にこのスラスト板に動圧発生用溝を形成する場合の一般的な技術として、コイニング技術がある。コイニングは、金属材料からなるブランク素材を金型内にセットし、金型内でブランク素材に加圧力を与えることで所定の形状及び寸法を得るものであって、スラスト板の形状形成と同時にこのスラスト板の表面に動圧発生用溝を形成することが可能である。コイニングによれ成形されたスラスト板は、軸部材に対して圧入等により接合されるが、コイニング成形時に軸部材とスラスト板とを接合させる技術も提案されている。
【０００４】
スラスト板等のスラスト動圧部材が金属材料の場合は、特開平１０-２１７０３５号公報に記載されているように、動圧発生溝形成面にマスクを重ね、ケミカルエッチングや電解加工法で動圧発生用溝を形成する場合もある。
スラスト板等のスラスト動圧部材がセラミックスの場合は、動圧発生用溝形成面にマスクを重ね、ショットブラスト工法で動圧発生用溝を形成する場合もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コイニング技術によってスラスト板を成形する場合には、次のような問題がある。
スラスト板を所定の仕上がり寸法とするためには、ブランク素材を予め高精度に成形しておく必要があり、そのため製造コストが高くなる傾向がある。
スラスト板を軸部材に対して圧入等により接合するに際し、両部材どうしの取付け直角度にばらつきを生じやすく、その結果、軸受性能が不安定化しやすい。
コイニングで生じた残留応力によって亀裂や割れを発生しやすく、長期使用によって応力腐食割れに至ることが多い。
スラスト板に空気孔や潤滑油の循環孔等の内部通路を形成する場合には、ドリル加工や旋盤加工が必要となり、工程が複雑になる難点がある。
【０００６】
また、エッチングや電解加工あるいはショットブラスト工法では、軸受加工面にマスクを重ね、あるいはレジスト等を形成して動圧発生用溝形成加工を行うため、スラスト動圧面のランド部のエッジが直角となり、楔膜効果が発生しにくく、回転初期において浮上しにくいという難点がある。浮上しにくいということは、軸部材と軸受部材が相対回転開始から長い時間接触しており、相対速度が速い状態でも接触しているので、軸受が磨耗しやすくなり信頼性が劣るという難点がある。
【０００７】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、コイニング工程を用いることなく簡易な工程により製作可能であり、かつ、回転初期において回転部分が浮上しやすく、耐久性に優れたスラスト板を供えた動圧軸受装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、中心軸を中心とする軸と、
軸から半径方向外側に張り出したスラストプレートと、
軸方向一端が閉塞され他端が開口するとともに、軸に対し相対的に回転する軸受部材と、
軸の外周面と軸受部材の内周面との間の微少隙間、スラストプレートの他端面とこれと対向する軸受部材の面との間の微少隙間、及び、軸の一端側及びスラストプレートの一端面とこれらと対向する軸受部材の面との間の微少隙間に途切れることなく連続して充填された潤滑流体と、を備え、
ゲートを有する成形用金型を準備する工程と、
成型用金型内に軸を配置する工程と、
ゲートから軸の一端部中央へ向けて樹脂を射出して硬化させスラストプレートを軸と一体に成型する工程と、
軸の一端部中央に位置するゲートの跡を除去する工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、スラストプレートの他端面と一端面の少なくとも一方の面には、相対回転時、流体動圧を誘起する動圧発生溝が形成され、
動圧発生溝は、軸と一体に成型する工程において成型されることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、ゲートの跡を除去された表面は、樹脂皮膜により被覆されていることを特徴とする。
請求項４の発明は、少なくとも一方の面には、動圧発生溝と動圧発生溝に隣接して凸条表面を有するランド部とがそれぞれ形成され、動圧発生溝の溝開口部を形成している両対向縁部のうちの少なくとも潤滑流体の進入側の縁部には、ランド部の凸状表面に対して傾斜し、この傾斜による楔膜作用によって動圧発生溝内の潤滑流体をランド部側に導く傾斜案内面が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、軸の一端側外周部には、半径方向内側に窪み樹脂により満たされる周溝が形成されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、軸の一端部には、当該一端部から他端側に窪む穴、および、半径方向に伸び穴から軸の外周部まで貫通する少なくとも一つの孔、が形成され、樹脂は、穴に射出され孔を経て軸の外周部へ流動していくことを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明は、軸の外周面と軸受部材の内周面との間の微少隙間には、相対回転時、流体動圧を誘起する動圧発生溝を備えたラジアル動圧軸受が形成され、
スラストプレートの他端面とこれと対向する軸受部材の面との間の微少隙間には、相対回転時、流体動圧を誘起する動圧発生溝を備えた他方側スラスト動圧軸受が形成され、
スラストプレートの一端面とこれと対向する軸受部材の面との間の微少隙間には、相対回転時、流体動圧を誘起する動圧発生溝を備えた一方側スラスト動圧軸受が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を示す図面を参照しながら、本発明にかかる動圧軸受装置及びその製造方法並びにその製造方法に用いる成形用金型の製造方法について詳細に説明する。
まず、本発明にかかる動圧軸受装置を有するディスクドライブスピンドルモータの例について説明する。図１において、軸１の下端部には、アウトサート成形により、予め樹脂からなるスラストプレート５が一体成形されている。軸１は、中心孔を有することによって両端に開口部を有する軸受部材４の上記中心孔に下側から挿入され、軸受部材４に取り付けられている。軸受部材４の上端から突出した軸１の上端部外周には、ディスクを取り付けるためのハブ２の中心孔が圧入され、ハブ２が軸１に固定されている。ハブ２と軸１は一体成形されることもあるので、本明細書では、ハブ２と軸１を合わせた概念として軸部材ということにする。
【００１４】
上記軸１と軸受部材４との間にはラジアル動圧軸受１４が形成され、この動圧軸受１４の動圧作用により軸１が軸受部材４に回転自在に支持されている。軸受部材４の下端開口部には蓋部材としてのカウンタープレート６が被せられて軸受部材４の下端が封止されている。上記スラストプレート５の下面と、カウンタープレート６の上面との間には下側スラスト動圧軸受が形成され、スラストプレート５の上面１５と軸受部材４のスラストプレート対向面との間には上側スラスト動圧軸受が形成され、これらのスラスト動圧軸受によってスラスト荷重を支持するようになっている。
【００１５】
軸受部材４の下端部外周にはベース８の中心円筒部２３が圧入により固定されている。上記中心円筒部２３の外周側には、積層コア１２がその中心孔を圧入する等手段によって固定されている。積層コア１２は適宜数の突極を有し、各突極には駆動コイル１３が巻き回されている。軸受部材４の中心孔上端部は緩やかなテーパー面に形成されていて、上記軸１の外周面と軸受部材４の上端部内周面との間隔が、上方に向かって順次大きくなる、いわゆるメニスカス部になっている。このメニスカス部から上記ラジアル動圧軸受１４、スラスト動圧軸受１５，１６まで僅かな隙間をもって連通し、この連通した隙間にオイル等の潤滑流体が介在している。従って、軸受部材４に対して軸１が相対回転すると、ラジアル動圧軸受１４及びスラスト動圧軸受の部位に介在している潤滑流体に動圧力が発生し、軸１及びスラストプレート５が、軸受部材４及びカウンタープレート６に接触することなく浮上した状態で回転可能に支持される。
【００１６】
前記ハブ２は段付きのカップを伏せた形をしており、下部の外周壁が前記積層コア１２を覆っている。ハブ２の上記外周壁内面には、円筒状ヨーク９の介在のもとに円筒状ロータマグネット７が固着されている。ロータマグネット７の内周面は、積層コア１２の前記各突極の端面に適宜の間隙をおいて対向している。ハブ２の外周側段部は、ディスク載置面３となっている。ハブ２の円筒状外周面をガイドとしてこれにハードディスクの中心孔が嵌められ、ディスク載置面３にディスクが１枚または複数枚載置される。載置されたディスクは適宜のクランプ手段によってハブ２に一体にクランプされる。
【００１７】
ロータマグネット７の回転位置を検出し、検出信号に応じて各駆動コイル１３への通電を制御することにより、ロータマグネット７を電磁的な吸引反発力で周方向に付勢し、ロータマグネット７及びこれと一体の前記軸部材が回転駆動される。
【００１８】
すでに説明したように、スラストプレート５は軸１の一方の端面に設けられている。また、スラストプレート５は軸１に樹脂をアウトサート成形することによって軸１と一体に形成されている。図２は、軸１とスラストプレート５の構成を詳細に示す。図２において、軸１の下端部には、軸１の下端面から中心軸線方向に比較的浅い穴１７が形成されるとともに、外周側から半径方向に複数の孔１８が形成され、これらの孔１８は上記穴１７に連通している。また、軸１の外周には、上記孔１８形成位置において周溝２４が形成されている。この穴１７、孔１８を介して樹脂をアウトサート成形することによって、軸１の下端部にスラストプレート５が一体に形成される。図３はこの成形金型の例を示す。
【００１９】
図３において、成形金型は、大きく分けてコア４０とキャビティ５０からなる。コア４０は、第１コア４１と、このコア４１の内方に一体に結合された第２コア４２とからなり、第２コア４２には、中心軸線に沿って樹脂を射出するためのゲート４３が形成されている。キャビティ５０は、第１キャビティ５１と、この第１キャビティ５１の内方に一体に結合された第２キャビティ５２とからなる。第２キャビティ５２には、中心軸線に沿って円筒形の孔５４が形成されている。孔５４には軸１が挿入される。コア４０の上面にキャビティ５０の下面を押し付けた状態で、第２コア４２の上面と第２キャビティ５２の下面との間に成形空間が形成される。また、軸１を上記穴１７及び孔１８形成部を下にして上記孔５４に挿入することによって、上記穴１７及び孔１８形成部が上記成形空間に侵入し、ゲート４３、穴１７、孔１８、上記成形空間が連通するようになっている。
【００２０】
そこで、上記第２キャビティ５２の孔５４に、軸１の上から棒状の押圧部材５５を挿入して軸１を押圧し、この状態でゲート４３から樹脂を射出すると、上記ゲート４３、穴１７、孔１８、上記成形空間が樹脂で満たされ、軸１と一体に、樹脂からなるスラストプレート５がアウトサート成形される。軸１の下端面には、ゲート４３に対応する部分にゲートの残りやバリが生じるが、このバリは除去して滑らかな表面に仕上げればよく、動圧軸受の精度に影響することはない。また、ゲートの残りやバリを除去した後、スラストプレート５に樹脂皮膜を形成するとよい。図２によって説明した軸１の周溝２４は、一体成形されたスラストプレート５が軸１から脱落するのを防止する抜け止めの役目をしている。
【００２１】
図２に戻って、スラストプレート５の上下両面１５，１６はスラスト動圧軸受面となっている。そして、このスラストプレート５の上下両面１５，１６は、凸状表面のランド部となっていて、このランド部に所定形状の動圧発生溝が形成されている。換言すれば、上記両スラスト動圧軸受面には所定形状の動圧発生溝が形成され、この動圧発生溝以外の部分は、凸状表面を有するランド部に形成されている。図２（ｂ）はスラストプレート５の下面１６を示している。図２（ｂ）において、符号１９はランド部、２０は動圧発生溝をそれぞれ示している。スラストプレート５の下面１６はスラスト動圧軸受面となっていて、このスラスト動圧軸受面には動圧発生溝２０が形成され、この動圧発生溝２０以外の部分は、凸状表面を有するランド部１９となっている。
【００２２】
動圧発生溝２０の形状は、軸１とともにスラストプレート５が所定の向きに回転したとき、潤滑流体によって動圧力が発生するような所定の形状に形成されている。図２（ｂ）に示す例では、「く」の字状の溝が周方向に多数配置されたいわゆるヘリングボーン形になっていて、スラストプレート５が図２（ｂ）において時計方向に回転したとき、潤滑流体が動圧発生溝２０の両端から「く」の字の中央の頂点に集められて動圧力が高まる形になっている。スラストプレート５の上面１５にも、上記ランド部１９及び動圧発生溝２０と同様のランド部と動圧発生溝が形成されて、前記軸受部材４の対向面との間にスラスト動圧力が発生するようになっている。
【００２３】
上記動圧発生溝２０及びランド部１９は、図４に示すような横断面形状になっている。すなわち、各動圧発生溝２０は横断面がほぼ矩形状になっているが、各動圧発生溝２０の開口縁部すなわち図において上縁部分であって、スラストプレート５の回転時に潤滑流体の進入側となる部分には、傾斜案内面４５が設けられている。この傾斜案内面４５は、上記動圧発生溝２０の立ち上がり壁面２３と、ランド部１９の凸状表面とをつなぐ面として形成され、ランド部１９の凸状表面に対して鋭角をなしている。この傾斜案内面４５によって、動圧発生溝２０の開口部が外方（図において上方）に向かって拡大する形になっている。このような形状の動圧発生溝２０及びランド部１９は、図３について説明した成形金型の、スラストプレート５成形面、すなわち、第２コア４２の上端面及び第２キャビティ５２の下端面を、上記動圧発生溝２０及びランド部１９の形状に対応し、かつ、傾斜案内面４５に対応した凹凸形状に形成しておけばよい。
【００２４】
上記のような形状に形成されたスラストプレート５のスラスト動圧軸受１６におけるランド部１９の凸状表面は、回転停止時に、相手側の部材（図１の例では蓋部材６）に接触することになるが、相手側の部材の接触面と、上記傾斜案内面４５との間には、楔形状の空間が形成される。従って、回転停止時において動圧発生溝２０内に溜まっていた潤滑流体は、軸１とともにスラストプレート５が回転を開始するのに伴って、動圧発生溝２０の開口縁部に設けられた傾斜案内面４５を通してランド部１９に直ちに流出していき、傾斜案内面４５での楔膜作用によって軸１と軸受部材４との間に迅速に入り込んで潤滑流体の幕を形成する。その結果、回転開始直後から、軸１と軸受部材４との接触状態が回避されることになり、両部材の磨耗は最小限に押さえられる。
【００２５】
次に、本発明にかかる動圧軸受装置の、別の実施の形態について、これをスピンドルモータに適用した例を示す図５、図６を参照しながら説明する。図５において、モータのベース６８は中心孔とその外方上側に円筒状コアホルダ部７７を有し、中心孔には軸６１の下端部が嵌められて固定されている。上記コアホルダ部７７の外周側には積層コア７２が嵌められて固定されている。積層コア７２に放射状に形成された複数の突極には駆動コイル７３が巻き回されている。ベース６８から上方に立ち上がっている軸６１には軸受部材６４が、軸６１に対し相対回転可能に嵌められている。軸受部材６４の上端部外周にはハブ６２の中心孔が嵌められ軸受部材６４とハブ６２が一体に結合されている。
【００２６】
ハブ６２にはハードディスクが少なくとも１枚載置され、ハブ６２と一体にハードディスクが回転可能になっている。ハブ６２の外周壁内面には円筒状ヨーク６９の介在のもとに円筒状ロータマグネット６７が固着されている。ロータマグネット６７の内周面は積層コア７２の上記突極と適宜の間隙をおいて対向している。
【００２７】
上記軸６１の上端部外周には、軸６１に樹脂をアウトサート成形することによってスラストプレート６５が一体に形成されている。軸受部材６４の上端開口部は、蓋部材６６によって覆われている。蓋部材６６とスラストプレート６５との対向面、スラストプレート６５と軸受部材６４との対向面は、軸方向に対向する一対のスラスト動圧軸受面となっている。スラストプレート６５の上面及び下面はそれぞれランド部７５，７６となっていて、これらのランド部７５，７６に動圧発生溝が形成されている。図６（ａ）は、軸６１を上下反転して示したもので、軸６１の周溝６３の外周にスラストプレート６５を一体成形することにより、スラストプレート６５の脱落防止が図られている。
【００２８】
図６（ｂ）は、スラストプレート６５の下面を示すもので、スラストプレート６５の下面には、僅かに突出したランド部７６が形成され、このランド部７６に動圧発生溝７０が形成されている。この動圧発生溝７０以外の部分は、凸状表面を有する上記ランド部７６となっている。この動圧発生溝７０の横断面形状も、図４について説明したような横断面形状になっていて、動圧発生溝７０の溝開口部を形成している両対向縁部のうちの少なくとも潤滑流体の進入側の縁部には、上記ランド部７６の凸状表面に対して傾斜し、この傾斜による楔膜作用によって動圧発生溝７０内の潤滑流体をランド部７６側に導く傾斜案内面が設けられている。スラストプレート６５の上面側のランド部７５も同様に構成され、同様の動圧発生溝を有している。
【００２９】
このようにして、固定の軸６１およびスラストプレート６５に対して軸受部材６４が回転することにより、スラストプレート６５の上下のスラスト軸受面に動圧力が発生し、軸受部材６４は、上記一対のスラスト軸受面によって非接触でスラスト荷重が支持される。軸受部材６４の中心孔内周面と、これに対向する軸６１の外周面との間にはラジアル動圧軸受部７４が形成されている。スラストプレート６５に対して軸受部材６４が回転することにより、上記ラジアル動圧軸受部７４に動圧力が発生し、軸受部材６４が軸６１に非接触で回転するようになっている。軸６１には、動圧軸受に介在する潤滑流体を循環させるための半径方向の孔７９と、この孔７９に連通する軸線方向の孔７８が形成されている。
【００３０】
上記のような構成のスラストプレート６５は、成形金型によって成形することができる。図６において符号７１は、成形時のゲートを示す。ゲート７１はスラストプレート６５の外周側に少なくとも１個配置される。ゲート部分にできるゲート部の残りあるいはバリは、成形後に除去される。また、ゲート部の残りあるいはバリを除去した後、スラストプレート６５に樹脂皮膜を形成するとよい。
【００３１】
図７は、軸とこれに一体に形成されるスラストプレートの別の例を示す。基本的には図４について説明したものと実質的に同じと考えてよく、各動圧発生溝２０の開口縁部であって、スラストプレート５の回転時に潤滑流体の進入側となる部分には、傾斜案内面４５が設けられている。傾斜案内面４５は、上記動圧発生溝２０の立ち上がり壁面２３と、ランド部１９の凸状表面とをつなぐ面として形成されている。スラストプレート５のランド部１９の凸状表面は、回転停止時に、相手側の部材に接触することになるが、相手側の部材の接触面と、上記傾斜案内面４５との間には、楔形状の空間が形成される。従って、回転停止時において動圧発生溝２０内に溜まっていた潤滑流体は、軸１とともにスラストプレート５が回転を開始するのに伴って、動圧発生溝２０の開口縁部に設けられた傾斜案内面４５を通してランド部１９に直ちに流出していき、傾斜案内面４５での楔膜作用によって軸１と軸受部材４との間に迅速に入り込んで潤滑流体の膜を形成する。
【００３２】
次に、図８に示す別の実施の形態について説明する。この実施の形態は図５に示す実施の形態を変形した形になっているので、共通の構成部分には共通の符号を付し、異なった構成部分について重点的に説明する。図８において、符号６１は固定の軸、６２はハブ、６４は軸受部材、６７はロータマグネット、６８はベース、６９はヨーク、７２は積層コア、７３は駆動コイル、７７は上記ベースのコアホルダ部をそれぞれ示している。軸６１の上端部には樹脂のアウトサート成形によってスラストプレート８０が一体に設けられている。また、軸６１の下端寄りの位置には樹脂のアウトサート成形によってスラストプレート８１が一体に設けられている。スラストプレート８０の下面と軸受部材６４の上端面との間で上側のスラスト動圧軸受８２が構成され、軸受部材６４の下端面とスラストプレート８１の上面との間でスラスト動圧軸受８３が構成されている。軸６１の外周面と軸受部材６４の内周面との間にはラジアル動圧軸受７４が形成されている。ラジアル動圧軸受７４及び上記上下のスラスト動圧軸受には潤滑流体が介在している。
【００３３】
図８に示す実施の形態におけるスラストプレート８０、８１のスラスト動圧面には、図２、図４、図６で説明したような動圧発生溝が形成され、軸６１に対して軸受部材６４及びこれと一体の回転部分が回転することにより、スラスト動圧軸受８２，８３に動圧力が発生し、上記軸受部材６４がスラストプレート８０、８１に対し非接触状態で回転する。この実施の形態におけるスラストプレート８０、８１も、すでに説明したような成形金型によって軸６１に一体にアウトサート成形することができる。
【００３４】
樹脂成形によって軸と一体に形成するスラストプレートは、軸の端面に、軸の端面全面を覆うように設けてもよい。図９に示す例がそれである。図９において、軸８４の下端部外周には周溝８６が形成されており、軸８４下面側から、この下面を覆って軸８４に樹脂をアウトサート成形することによって、スラストプレート８５が軸８４に一体に形成されている。スラストプレート８５の成形樹脂は上記周溝８６を覆うとともに、周溝８６を満たすことにより、スラストプレート８５の抜け止めがなされている。このように構成された軸８４は、例えば図１に示すモータの軸として適用することができる。
【００３５】
図３に示すような動圧軸受装置の製造方法に用いる成形用金型、特に、スラストプレートのスラスト軸受面を成形する部分、すなわち図３の例において第２コア４２の上端面と第２キャビティ５２の下端面は、例えばイオンミーリング装置を用いて製造することができる。図１０はその例を示す。図１０において、超硬材からなる複数体のブランク素材２１´が、回転駆動源３１に連結された回転ワークテーブル３２上に周状に取り付けられ、回転ワークテーブル３２の斜め上方位置に、イオンミーリング装置３３のイオン照射部が対向するように配置されている。回転ワークテーブル３２上の各ブランク素材２１´は、圧印部を形成すべき面をほぼ鉛直上方に向けた状態でそれぞれ固定されており、ほぼ鉛直方向に延びる回転ワークテーブル３２の回転軸３２ａに対して、イオンミーリング装置３３のイオン照射軸３３ａの軸方向が５°〜８５°の範囲内の所定角度θをなして傾斜する配置関係に設定されている。各ブランク素材２１´の中心軸２１´ａと、イオンミーリング装置３３のイオン照射軸３３ａの軸方向との間の角度も、同じくθに設定されている。
【００３６】
このとき、図１１に示すように、ブランク素材２１´の圧印部形成面には、前記動圧発生溝に相当する部位にメタルマスク３４が重ねられており、その動圧発生溝に相当する部位が、イオンミーリング装置３３によるイオン照射に対して遮断状態になるように設定されている。上記メタルマスク３４は、ステンレス鋼等の薄い板材から構成されており、上記動圧発生溝に相当する部分がエッチング等で抜かれたパターン形状になっている。メタルマスク３４は、上記ブランク素材２１´の圧印部形成面に対して、例えばエポキシ系樹脂などの耐熱性の高い接着剤を用いて強固に貼り付けられている。このようにメタルマスク３４を接着すれば、磁気力で固定した場合に発生するメタルマスクの反り上がりによる浮きや剥がれが防止されることになり、その結果、メタルマスク３４のパターン形状が、ブランク素材２１´に対して正確に転写される。
【００３７】
上記メタルマスク３４は、イオンミーリング装置３３によるイオン照射によってブランク素材２１´とともにミーリング加工されるために徐々に薄くなっていくが、最終的にメタルマスク３４が残る程度の厚さのものが採用されている。このようなメタルマスク３４は、樹脂やレジストを印刷工法で成形したマスクに比して、より均一な厚さのマスクとすることができるため、結果として、以下のようなミーリング加工の精度を向上させることができる。
【００３８】
すなわち、上述した傾斜配置関係にて、回転ワークテーブル３２を回転させながら、ブランク素材２１´の印圧部形成面（図示上面）に対して、イオンミーリング装置３３からイオン照射が行われてランド成形用凹部が形成される。このとき、各ブランク素材２１´の中心軸２１´ａと、イオンミーリング装置３３のイオン照射軸３３ａとの間の傾斜配置関係はほぼ一定に保持される。この場合、各ブランク素材２１´側を固定しておき、イオンミーリング装置３３のイオン照射軸３３ａを回転させるようにしてもよい。
【００３９】
このような各ブランク素材２１´とイオンミーリング装置３３との傾斜配置関係を一定に維持しながら、ブランク素材２１´の圧印部形成面にイオン照射を行うようにすれば、メタルマスク３４が貼り付けられている部位についてはミーリング加工が全く行われないが（メタルマスク３４のみがミーリング加工される）、メタルマスク３４によりイオン遮断されていない部分３５は、ミーリング加工されてランド成形用凹部が溝状に形成されていく。このとき、上述したようにイオンミーリング装置３３と各ブランク素材２１´とは、一定の傾斜配置関係になっているので、形成される溝深さは場所によって以下のような差異が出る。
【００４０】
すなわち、メタルマスク３４とは関係なく常時イオン照射が行われる部位３５ａにおいては、溝深さが最も深くなる。この溝深さが深く形成された部位３５ａは、溝の底面部を構成するように所定の範囲にわたって形成される。
【００４１】
これに対して、イオンミーリング装置３３が傾斜配置された状態でブランク素材２１´が回転されていることから、メタルマスク３４により特定の時間内のみイオン遮断されて一時的に日陰状になる部位３５ｂは、イオン照射時間に対応した溝深さに形成される。すなわち、メタルマスク３４により特定の時間内のみイオン遮断されて一時的に日陰状になる部位３５ｂにおいては、メタルマスク３４に近い部分ほどイオン遮断時間が長く、メタルマスク３４の根元部分では、ほとんどの時間でイオン遮断状態となることから、溝深さは非常に浅くなる。そして、そのメタルマスク３４の根元部分から中央側に離れる部位になればなるほど、メタルマスク３４によるイオン遮断時間は短くなり、イオン照射時間は長くなる。従って、上記部位３５ｂにおける溝深さは、メタルマスク３４の根元部分から中央側に向かって徐々に深くなっていく。このような溝深さは、ブランク素材２１´とイオンミーリング装置３３との傾斜角度を適宜調整することによって調整されるため、成形金型の成形面が適宜の形状にきわめて容易に形成される。
【００４２】
イオンミーリング装置３３によって加工された成形金型は、エッチング等の他の加工方法で成形された場合よりも、成形面の表面粗さは大幅に向上し、結果的に、スラスト動圧面の面精度が向上し、動圧特性が向上する。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、軸に樹脂をアウトサートによって一体成形したスラストプレートを成型し、樹脂をアウトサート成形するときのゲート部は、上記軸の一端部中央に設定している。軸の一端部中央にゲートを設けた場合は、軸の一端部中央は軸受を構成する部位ではないので、軸受性能に影響を及ぼすことはない。また、スラストプレートのスラスト軸受面とラジアル軸受を構成する軸表面との直角度が、金型内で高精度にしかも安定的に確保されるため、このスラストプレートを一体に有する軸を動圧軸受に組み込んだとき、回転性能が安定する。
【００４４】
請求項２記載の発明によれば、動圧発生溝を形成するスラストプレートの他端面と一端面の少なくとも一方の面は、軸に樹脂をアウトサート成形することによって軸と一体に形成されたスラストプレートとなっているため、スラストプレートを安価に形成することができるし、スラストプレートに動圧発生溝を形成する場合でも、この動圧発生溝を容易かつ安価に形成することができる。
また、動圧発生溝を形成するスラストプレートの他端面と一端面の少なくとも一方の面を樹脂材にて構成したため、従来のコイニング工法やエッチング工法で動圧発生溝を形成するものに比べて安価に動圧発生溝を形成することができる。
【００４５】
請求項３記載の発明によれば、樹脂をアウトサート成形して形成されるスラストプレートのゲート部の残りを除去した後、樹脂皮膜を形成するため、ゲート部の残りを除去した跡が樹脂コーティングされることによって、フィラの脱落が防止され、信頼性の高い動圧軸受装置を得ることができる。軸内部から射出成形できない場合は、スラストプレート外周面に射出ゲートを設けることになる。この場合、ゲート残りを削り取らなければならない。ゲート残りを除去すると、スキン層がなくなり、フィラが表面に露出し、衝撃などの外力でフィラが脱落することがあり得る。フィラが脱落すると、これが軸受隙間に入り込み、所期の軸受性能を得ることができなくなる。その点も請求項４記載の発明によれば、上記のとおり、このような不具合を解消することができる。
【００４６】
請求項４記載の発明によれば、動圧発生溝の溝開口部を形成している両対向縁部のうちの少なくとも潤滑流体の進入側の縁部には、上記ランド部の凸状表面に対して傾斜し、この傾斜による楔膜作用によって上記動圧発生溝内の潤滑流体をランド部側に導く傾斜案内面が設けられているため、回転停止時において動圧発生溝内に溜まっていた潤滑流体は、軸と軸受部材とが相対回転を開始するのに伴って、動圧発生溝の開口縁部に設けられた傾斜案内面を通してランド部に直ちに流出する。その結果、傾斜案内面での楔膜作用によってスラストプレートと軸受部材との間に迅速に入り込んで潤滑流体の膜を形成し、回転開始直後から、軸及びスラストプレートと軸受部材との接触状態が回避されることになり、軸及びスラストプレートと軸受部材との磨耗が最小限に押さえられる、という効果を得ることができる。
【００４７】
請求項５記載の発明によれば、半径方向内側に窪む周溝は、一体成形されたスラストプレートが軸から脱落するのを防止する抜け止めの役目を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる動圧軸受装置を有するスピンドルモータの例を示す縦断面図である。
【図２】上記スピンドルモータの軸を示す（ａ）は縦断面図、（ｂ）は底面図である。
【図３】本発明にかかる動圧軸受装置を有するスピンドルモータの別の例を示す縦断面図である。
【図４】本発明に用いられる動圧溝の横断面形状の例を示す断面図である。
【図５】本発明にかかる動圧軸受装置を有するスピンドルモータのさらに別の例を示す縦断面図である。
【図６】上記スピンドルモータの軸を示す（ａ）は縦断面図、（ｂ）は底面図である。
【図７】本発明に用いることができる軸とスラストプレートの別の例を拡大して示す一部断面正面図である。
【図８】本発明にかかる動圧軸受装置を有するスピンドルモータのさらに別の例を示す縦断面図である。
【図９】本発明に用いることができる軸とスラストプレートのさらに別の例を示す縦断面図である。
【図１０】本発明にかかる動圧軸受装置の製造方法に用いる成形用金型の製造方法の実施形態を示す斜視図である。
【図１１】上記製造方法で製造される成形用金型のブランク素材を拡大して示す縦断面図である。
【符号の説明】
１軸
４軸受部材
５スラストプレート
１９ランド部
２０動圧発生溝
３３イオンミーリング装置
３４メタルマスク
４５傾斜案内面
６１軸
６４軸受部材
６５スラストプレート
７０動圧発生溝
７１ゲート
７６ランド部
８４軸
８５スラストプレート

Claims

中心軸を中心とする軸と、
前記軸から半径方向外側に張り出したスラストプレートと、
軸方向一端が閉塞され他端が開口するとともに、前記軸に対し相対的に回転する軸受部材と、
前記軸の外周面と前記軸受部材の内周面との間の微少隙間、前記スラストプレートの他端面とこれと対向する前記軸受部材の面との間の微少隙間、及び、前記軸の一端側及び前記スラストプレートの一端面とこれらと対向する前記軸受部材の面との間の微少隙間に途切れることなく連続して充填された潤滑流体と、を備え、
ゲートを有する成形用金型を準備する工程と、
前記成形用金型内に前記軸を配置する工程と、
前記ゲートから前記軸の一端部中央へ向けて樹脂を射出して硬化させスラストプレートを前記軸と一体に成型する工程と、
前記軸の一端部中央に位置する前記ゲートの跡を除去する工程と、を備えたことを特徴とする動圧軸受装置の製造方法。
前記スラストプレートの他端面と前記一端面の少なくとも一方の面には、前記相対回転時、流体動圧を誘起する動圧発生溝が形成され、
前記動圧発生溝は、前記軸と一体に成型する工程において成型されることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置の製造方法。
前記ゲートの跡を除去された表面は、樹脂皮膜により被覆されていることを特徴とする請求項１又は２記載の動圧軸受装置の製造方法。
前記少なくとも一方の面には、前記動圧発生溝と前記動圧発生溝に隣接して凸条表面を有するランド部とがそれぞれ形成され、
前記動圧発生溝の溝開口部を形成している両対向縁部のうちの少なくとも前記潤滑流体の進入側の縁部には、前記ランド部の凸状表面に対して傾斜し、この傾斜による楔膜作用によって前記動圧発生溝内の前記潤滑流体をランド部側に導く傾斜案内面が設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の動圧軸受装置の製造方法。
前記軸の一端側外周部には、半径方向内側に窪み前記樹脂により満たされる周溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の動圧軸受装置の製造方法。
前記軸の一端部には、当該一端部から他端側に窪む穴、および、半径方向に伸び前記穴から前記軸の外周部まで貫通する少なくとも一つの孔、が形成され、
前記樹脂は、前記穴に射出され前記孔を経て前記軸の外周部へ流動していくことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の動圧軸受装置の製造方法。
前記軸の外周面と前記軸受部材の内周面との間の微少隙間には、前記相対回転時、流体動圧を誘起する動圧発生溝を備えたラジアル動圧軸受が形成され、
前記スラストプレートの他端面とこれと対向する前記軸受部材の面との間の微少隙間には、前記相対回転時、流体動圧を誘起する動圧発生溝を備えた他方側スラスト動圧軸受が形成され、
前記スラストプレートの一端面とこれと対向する前記軸受部材の面との間の微少隙間には、前記相対回転時、流体動圧を誘起する動圧発生溝を備えた一方側スラスト動圧軸受が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の動圧軸受装置の製造方法。