JP4436532B2

JP4436532B2 - 磁気ディスク装置用の流体軸受装置

Info

Publication number: JP4436532B2
Application number: JP2000121861A
Authority: JP
Inventors: 勝志平田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2020-04-24
Also published as: JP2001304263A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置のスピンドルモータなどに用いられる動圧型の流体軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の流体軸受装置を示す。
外周面に動圧発生溝４ａ，４ｂが形成された固定軸２の一端がベース１に圧入され、他端にはスラストプレート３が固定されて軸部が形成されている。
【０００３】
磁気ディスク等を取り付ける為のハブ６の内周面にはスリーブ５が圧入されており、このスリーブ５の一端にスラストフランジ１１が取り付けられて回転体が形成されている。
【０００４】
そして、スラストフランジ１１とスラストプレート３とが対向するようにスリーブ５の軸受孔に固定軸２が挿入され、軸部と回転体との間には潤滑剤１０が充填されて回転体が軸部によって回転自在に支持される。
【０００５】
また、ベース１に形成された壁にステータコイル９が設けられ、ハブ６のステータコイル９との対向面にロータマグネット７とロータヨーク８が取り付けられて、モータ駆動部が構成される。
【０００６】
このモータ駆動部によりスリーブ５及びハブ６が回転駆動すると、固定軸２に形成された動圧発生溝４ａ，４ｂのポンピング作用により潤滑剤１０に動圧が発生し、軸部と回転体とが非接触で回転支持される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
軸部と回転体との間に充填された潤滑剤１０は、表面張力によって軸受内部に保持されているが、軸受装置の回転駆動により潤滑剤１０が飛散したり染み出したりすると軸受の回転不良や外部への汚染を生じることとなる。
【０００８】
このような潤滑剤１０の漏洩を防止するため、潤滑剤１０の液界面付近の固定軸２やスリーブ５には、潤滑剤１０をはじく性質を持つ撥油膜１４が形成されている。
【０００９】
撥油膜１４は、合成炭化水素油やエステル系油などの潤滑剤１０をはじくフッ素樹脂からなる撥油剤を必要個所に塗布して形成されるが、近年の磁気ディスク装置をはじめとする情報記録装置の小型化・薄型化に伴なって、微小領域に少量を高精度に形成する必要性が高まっている。
【００１０】
しかし、フッ素樹脂系の撥油剤は無色透明であり、しかも数μｍ以下の薄膜状に形成されるため塗布時の目視での認識が困難であり、レーザ光などを利用した特殊な認識装置を必要とするうえ、自動化も進んでいない。
【００１１】
そのため撥油剤が潤滑剤１０の注入範囲へ流れ込んで、潤滑剤１０の保持力の変動やポンピング力の不安定が生じたり、また、撥油膜１４の未被着によって潤滑剤１０が軸受装置の外部へ飛散したり滲み出すという問題がある。
【００１２】
本発明は前記問題点を解決し、撥油剤の目視での認識を可能にして撥油膜の確実な形成を行い、潤滑剤の漏洩を防止できる磁気ディスク装置用の流体軸受装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体軸受装置は、撥油膜に着色を施したことを特徴とする。
この本発明によると、撥油膜の被着域や境界面での目視での認識が可能となり、撥油剤の潤滑剤保持部分への流れ込みによる圧力変動や、撥油膜の未形成による潤滑剤の漏れを低減できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の磁気ディスク装置用の流体軸受装置は、軸部とスリーブとの間に潤滑剤を充填し、前記潤滑剤の液界面付近の前記軸部もしくは、前記スリーブに前記潤滑剤の漏洩を防止する撥油膜を形成した流体軸受装置であって、前記撥油膜の主成分は、非晶質のパーフルオロ樹脂であり、前記撥油膜を二層以上の構成として段差を形成するとともに、各層を異なる色または同色で濃淡の異なる色にカーボンブラックで着色したことを特徴とする。
【００１９】
この構成によると、各層の色差や濃淡差によって撥油膜の被着域や境界面が目視で容易に識別できるため確実に多層の段差形状が認識でき、より確かな潤滑剤の漏洩防止効果が得られる。
【００２２】
以下、本発明の各実施の形態を具体例に基づき図１〜図３を用いて説明する。
なお、上記従来例を示す図４と同様の構成をなすものには同一の符号を付けて説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の（実施の形態１）を示す。
この実施の形態では、撥油膜１３ａに着色を施すとともに固定軸２の基端部の形状を特殊にした点で上記従来例とは異なる。
【００２４】
具体的には、上記従来例を示す図４と同様に構成された流体軸受装置において、固定軸２の基端部にはテーパ部２ａ，２ｂが形成されている。
また、潤滑剤１０の液界面付近のスリーブ５の端面とテーパ部２ｂには、従来の無色透明の撥油膜１４とは異なり、着色された撥油膜１３ａが形成されている。
【００２５】
この撥油膜１３ａは、例えば銀色や銅色などの金属色の固定軸２やスリーブ５と識別できるようカーボンブラックを含有した黒色のフッ素樹脂系撥油剤にて形成されている。
【００２６】
撥油膜１３ａを形成するフッ素系樹脂としては、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などが挙げられ、その一部は水酸基、カルボキシル基、アミノ基、イソシアネート基、エポキシ基などの官能基で置換されていてもよい。中でも、より低い表面エネルギーを持つ結晶性または非晶質のパーフルオロ樹脂系が特に好適に使用できる。
【００２７】
上記のフッ素系樹脂を溶解するコーティング溶液に顔料としてカーボンブラックを均一に分散し、スリーブ５の下端面および固定軸２のテーパ部２ｂに塗布することで撥油膜１３ａが形成される。
【００２８】
撥油膜１３ａの形成方法は、スピンコート、ディツプコート、スプレーコート、転写コート、ポッティングコート、刷毛塗りなど、部材の大きさや形状に応じて任意に選択できる。
【００２９】
上記のように構成された流体軸受装置では、撥油膜１３ａは固定軸２およびスリーブ５と識別できるよう黒色に着色されているため、撥油膜１３ａの被着域を加工やマスキングにより規定することなく、撥油膜１３ａの形成部位と非形成部位の色差により、撥油膜１３ａの被着域や境界面が目視にて明確に識別できる。
【００３０】
その結果、ＣＣＤ撮像素子による画像処理による自動化も可能となる。
また、撥油膜１３ａの位置や範囲が精度良く制御できるため、撥油剤の潤滑剤１０の注入範囲までの流れ込みを防止して潤滑剤１０の保持力やポンピング力を安定に保持でき、信頼性の高い流体軸受装置が得られる。
【００３１】
また、撥油剤の確実な被着が認識できるため撥油膜１３ａの未形成が防止でき、潤滑剤１０の軸受外部への漏洩を低減できる。
さらに、撥油膜１３ａの形成範囲以外の部位への撥油剤の飛散や付着も認識でき、異物の発生を低減できる。
【００３２】
なお、上記説明では、撥油膜１３ａを黒色のフッ素樹脂系撥油剤にて形成した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、撥油膜１３ａは潤滑剤１０をはじくものであれば良く、撥油膜１３ａの臨界表面張力が潤滑剤１０の表面張力より小さければフッ素樹脂系撥油剤だけでなくシリコーン樹脂系撥油剤やその他の樹脂も使用できる。
【００３３】
また、撥油膜１３ａの色はスリーブ５や固定軸２と識別可能であれば良く、黒色の他にも白色、赤色、青色、紫色など他の色でも代用できる。また、スリーブ５や固定軸２と同様の色であっても、濃淡差により識別できるものであればよい。
【００３４】
また、着色に用いる色剤としては、有機顔料、無機顔料、染料が挙げられる。有機顔料としては、フタロシアニン系、キナクリドン系、アジレーキ系、アントラキノン系化合物などが用いられ、無機顔料としては、上述のカーボンブラックの他に、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化クロム、酸化鉄、リン酸コバルトなどが使用できる。
【００３５】
また、染料としては、アントラキノン系、アゾ系化合物などを用いることができ、これらは部分的にフッ素化されていてもよい。
上記のように色剤を樹脂成分を溶解するコーティング溶液に均一に分散または溶解して使用することで、色剤の塗布や吹き付けなどの追加作業が必要とせず、簡易で確実な着色が実現できる。
【００３６】
上記の色剤は、上記樹脂成分を溶解するコーティング溶液に均一に分散または溶解し、かつ撥油膜１３ａの撥油性または撥油膜１３ａとコーティング部材との密着性が色剤の変質やガス化によって低下を生じない範囲であれば、コーティング溶液や撥油膜１３ａ等の種類に応じて一つ以上、任意に選択できる。
【００３７】
また、色剤を均一に分散、溶解させるため、必要に応じて分散剤などを添加してもよいが、できる限り最小にすることが望ましい。
なお、上記説明では、撥油膜１３ａを一層のみの構成としたが、この撥油膜１３ａの表面にさらに撥油膜を重ねて多層構造の撥油膜としその表面に段差が形成されるようにすると、この段差によって、潤滑剤１０が一層目の撥油膜を超える場合や一層目の撥油膜の撥油性が低下する場合でも、二層目、三層目の撥油膜によって潤滑剤１０の漏洩が防止され、より高い漏洩防止効果が得られる。
【００３８】
（実施の形態２）
図２と図３は、本発明の（実施の形態２）を示す。
図２は流体軸受装置の構成を示し、図３（ａ）は流体軸受装置の上部の断面図を、図３（ｂ）は平面図を示す。
【００３９】
この（実施の形態２）では、スリーブ５の両端を大気に開放した流体軸受装置とするとともに、撥油膜１３を多層構造として各層を異なる色にした点で異なるが、それ以外の構成は上記（実施の形態１）と同様である。
【００４０】
詳細には、図２に示すように、スラストプレート３は固定軸２の基端部側に圧入され、スリーブ５の軸受孔の両側は大気に開放されている。
固定軸２の基端部はベース１に圧入され、他端は図示しないカバーに固定支持されており、固定軸２の上側にはテーパ部２ｃ，２ｄが形成され、基端部側にはテーパ部２ａ，２ｂが形成されている。１２は、スリーブ５に圧入されたラビリンスカラー１２である。
【００４１】
上記のように構成された流体軸受装置において、固定軸２の基端部側は上記（実施の形態１）と同様に、スリーブ５の下端面とテーパ部２ｂに撥油膜１３ａが形成されている。この撥油膜１３ａは、カーボンブラックを含有した黒色のフッ素樹脂系撥油剤からなる。
【００４２】
固定軸２の上側は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、スリーブ５の上端面と固定軸２のテーパ部２ｄに撥油膜１３ａが形成されている。また、スリーブ５の上端面に形成された撥油膜１３ａの表面には、さらに別の種類の撥油膜１３ｂが形成され多層構造となっている。
【００４３】
詳細には、一層目の撥油膜１３ａは上記実施の形態と同様にカーボンブラックを含有した黒色のフッ素樹脂系撥油剤からなり、その上に形成された二層目の撥油膜１３ｂは酸化チタンを含有した白色のシリコーン樹脂系撥油剤にて形成されている。
【００４４】
シリコーン樹脂としては、シリコーンレジンが挙げられ、ポリエーテル、アミン、エポキシ、アルキドなどで変性されていてもよい。
このように撥油膜１３ａと撥油膜１３ｂとはそれぞれ別の色に着色されているため、撥油膜１３ａと撥油膜１３ｂとはそれぞれ目視にて識別可能となり、撥油膜１３ａの表面に撥油膜１３ｂを形成する際に、撥油膜１３ａの内周側の表面に段差Ａを容易に形成できる。
【００４５】
また、一層目の撥油膜１３ａは密着力が大きい性質を有し、二層目の撥油膜１３ｂは撥油力が大きい性質を有し、それぞれが別々の役割を有するため、上記実施の形態よりもさらに高性能な撥油膜が得られる。
【００４６】
従って、流体軸受装置のモータ駆動部によりスリーブ５，ハブ６およびラビリンスカラー１２を回転駆動させると、固定軸２に形成された動圧発生溝４ａ，４ｂのポンピング作用により潤滑剤１０に動圧が発生し、固定軸２とスリーブ５とが非接触で回転支持される。このときスリーブ５の挿入孔が開口となっている上端面には、上述のように段差Ａの形成された多層構造の撥油膜が形成されているため、上記（実施の形態１）よりもさらに動圧性能が安定し、潤滑剤１０の高い漏洩防止の効果が得られる。
【００４７】
なお、上記説明では、スリーブ５の上端面に形成された撥油膜を二層構造としたが、漏洩を防止する効果をより確実にするために三層以上の構成としても良い。
【００４８】
また、撥油膜を多層形成する位置は、撥油性を必要とする部位であればスリーブ５の下端面に限定されるものではなく、スリーブ５の内周面や固定軸２の外周面としてもよい。
【００４９】
また、多層形成する各層の色は特に限定されるものではなく、色差や濃淡差により識別できるものであればよい。例えば、上記説明では、撥油膜１３ａを黒色に撥油膜１３ｂを白色にして、スリーブ５の上端面と識別可能にしたが、撥油膜１３ａはスリーブ５の上端面と識別可能な色にして撥油膜１３ｂはスリーブ５の上端面と同じ色にするなどの構成にしてもよい。
【００５０】
さらに、多層構造の撥油膜の各層ごとに異なった成分をさせる際には、例えば、多数の官能基などを持ち撥油膜または固定軸２またはスリーブ５との密着力の大きい撥油膜を一層目に形成して、二層目以降に高い硬度を持つ撥油膜を形成して保護膜の役割を与えるなど、一種類の撥油膜成分では得られなかった性能を補完しあうことで、より高性能な撥油膜が得られる。
【００５１】
具体的には、一層目の撥油層１３ａを非晶質のパーフルオロ樹脂系にて形成し、二層目の撥油膜１３ｂを結晶性のパーフルオロ樹脂系にて形成したものが挙げられる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、潤滑剤の漏洩を防止する撥油膜に前記撥油膜の形成個所と異なる色または同色で濃淡の異なる色に着色して識別可能にすることで、撥油膜の確実な形成および識別が行え、撥油剤の潤滑剤保持部分への流れ込みを低減して安定な動圧が得られ、軸受からの潤滑剤の漏洩が良好に防止できる信頼性の高い流体軸受装置を実現できる。
【００５３】
また、撥油膜の形成部位と非形成部位の色差や濃淡差によって、撥油剤の被着域、境界面が明確になり、目視にて容易に認識できるため、撮像して画像認識等の装置を用いれば、精度良く塗布および認識の自動化が実現できる。
【００５４】
また、前記撥油膜の表面に段差を形成することで、より一層、潤滑剤の漏れを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の（実施の形態１）における流体軸受装置の断面図
【図２】本発明の（実施の形態２）における流体軸受装置の断面図
【図３】同実施の形態における要部拡大図
【図４】従来の流体軸受装置の断面図
【符号の説明】
１ベース
２固定軸
２ａ〜２ｄテーパ部
４動圧発生溝
１０潤滑剤
１３ａフッ素樹脂系撥油膜
１３ｂシリコーン樹脂系撥油膜

Claims

軸部とスリーブとの間に潤滑剤を充填し、前記潤滑剤の液界面付近の前記軸部もしくは、前記スリーブに前記潤滑剤の漏洩を防止する撥油膜を形成した流体軸受装置であって、
前記撥油膜の主成分は、非晶質のパーフルオロ樹脂であり、
前記撥油膜を二層以上の構成として段差を形成するとともに、各層を異なる色または同色で濃淡の異なる色にカーボンブラックで着色した磁気ディスク装置用の流体軸受装置。