JP4937621B2 - 動圧軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は動圧軸受装置に関するものである。

動圧軸受装置は、軸受部材と、軸受部材の内周に挿入した軸部材との相対回転により軸受隙間に生じた潤滑流体（例えば、潤滑油）の動圧作用で軸部材を回転自在に非接触支持する軸受装置である。この動圧軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を備えるものであり、情報機器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ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におけるディスクドライブ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、プロジェクタのカラーホイール、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のファンモータ、あるいは軸流ファンなどの小型モータに搭載される軸受装置として、近年その用途を拡大しつつある。

例えば、ＨＤＤ等のディスク装置用のスピンドルモータに搭載される動圧軸受装置では、軸部材をラジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部と、軸部材をスラスト方向に回転自在に非接触支持するスラスト軸受部とが設けられる。ラジアル軸受部は、軸受部材の内周面、あるいはラジアル軸受隙間を介して対向する軸部材の外周面に設けられた動圧溝等の動圧発生部（ラジアル動圧発生部）が、ラジアル軸受隙間に潤滑流体の動圧作用で圧力を発生させることにより形成される。また、スラスト軸受部は、軸部材のフランジ部の両端面、あるいはスラスト軸受隙間を介して対向する部材端面（例えば、軸受部材の端面やハウジング内底面等）に設けられた動圧溝等の動圧発生部（スラスト動圧発生部）がスラスト軸受隙間に潤滑流体の動圧作用で圧力を発生させることにより形成される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−６１６４１号公報

情報機器の低価格化に伴い、動圧軸受装置に対する低コスト化の要請が厳しさを増している。この要請に対応するため、動圧軸受装置を構成する軸受部材の樹脂化が検討されている。その一方で、情報機器の高性能化に伴って、動圧軸受装置に対する高回転精度化の要請が厳しさを増しており、この種の要請に対応するには軸受隙間を所期の値に管理するのが重要である。しかしながら、樹脂は成形収縮が避けられず、所期の軸受隙間幅を得るには、特に軸受面となる領域に精緻な仕上げ加工を要すため、樹脂化によるコストメリットを十分に享受できない。また、一般に、樹脂は線膨張係数が大きく、軸受運転時の温度変化の影響を受け易い。さらに、金属に比べ耐摩耗性に劣り、特に起動・停止時等における軸部材との摺動接触によって軸受面の摩耗が進行し易い。

本発明の目的は、動圧軸受装置の低コスト化と高回転精度化を同時に達成可能とすることにある。

上記目的を達成するため、本発明にかかる動圧軸受装置は、外周面にベース部材に取り付けるための取付け面を有すると共に、内周面にラジアル軸受面を有する軸受部材と、軸受部材の内周に挿入され、軸部およびフランジ部からなる軸部材と、軸受部材のラジアル軸受面と軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間に潤滑流体の動圧作用で圧力を発生させるラジアル動圧発生部とを備え、前記取付け面がベース部材の内周面に嵌合固定されるものであって、軸受部材が、マスター部材に金属を析出させることにより形成した電鋳部と、電鋳部をインサートして樹脂材料で射出成形され、外周面に前記取付け面を有する保持部とからなり、保持部が、ラジアル軸受面が設けられた小径内周面を有する円筒状のスリーブ部と、スリーブ部の外径側から軸方向に伸び、大径内周面を有する大径部とを一体に備え、小径内周面に電鋳部が配され、電鋳部の析出開始面にラジアル軸受面が設けられていることを特徴とするものである。

上記のように、本発明では、軸受部材が、内周面の少なくともラジアル軸受隙間に面する部分（ラジアル軸受面）に電鋳部を有している。電鋳部は、マスター表面に金属を析出させて形成した金属層であり、電解メッキあるいは無電解メッキに準じた手法で形成することができる。電鋳加工の特性上、電鋳部の内面にはマスターの表面形状が非常に微細なレベルまで高精度に転写される。従って、マスターの表面精度を高めておけば、特段の仕上げ加工を施すことなく低コストに高精度なラジアル軸受面を得ることができる。また、ラジアル軸受面が金属面となるから、ラジアル軸受面を樹脂で構成する場合と比べ、温度依存性を低減し、また耐摩耗性を高めてラジアル軸受隙間幅の変動を抑制することができる。軸受部材は、上記特性を有する電鋳部をインサートして射出成形されるので、部材同士の組付け作業が不要となり、高精度な軸受部材が低コストに得られる。

軸受部材は、電鋳部を配した小径内周面と、フランジ部の外径側に位置する大径内周面と、小径内周面と大径内周面との間に設けられた第一端面とを有する構成とすることができる。なお動圧軸受装置の運転中には、内部空間を満たす潤滑流体が一部領域で負圧になる場合があり、かかる負圧の発生は、気泡の発生や潤滑油漏れを招き、軸受性能を低下させる恐れがある。かかる不具合は、軸受部材に、前記第一端面に開口する軸方向の貫通穴を設け、軸受装置の内部空間で潤滑流体が流動する経路を確保することによって解消し得る。

軸受部材に第一端面を設けた構成では、軸受部材の第一端面とフランジ部の一方の端面との間のスラスト軸受隙間に、潤滑流体の動圧作用で圧力を発生させるスラスト動圧発生部を設けることもでき、これにより軸部材をスラスト方向に非接触支持することができる。この場合、軸受部材の第一端面に電鋳部を配せば、上記同様にして、スラスト軸受隙間に面する部分（スラスト軸受面）も低コストかつ高精度に形成することができ、またスラスト軸受隙間幅の変動量も抑制することができる。

以上の構成を有する動圧軸受装置は、ロータマグネットと、ステータコイルとを有するモータ、例えばＨＤＤ等のディスク駆動装置用のスピンドルモータに好ましく使用することができる。

以上のように、本発明によれば、動圧軸受装置の低コスト化と高回転精度化を同時に達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、本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置１を組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。この情報機器用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、動圧軸受装置１と、動圧軸受装置１の軸部材２に取り付けられたディスクハブ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４およびロータマグネット５と、ベース部材６を備えている。ステータコイル４はベース部材６の外周に取り付けられ、ロータマグネット５は、ディスクハブ３の内周に取り付けられている。ディスクハブ３は、その外周に磁気ディスク等のディスクＤを一または複数枚保持する。ベース部材６の内周に動圧軸受装置１の軸受部材７が装着されている。ステータコイル４に通電すると、ステータコイル４とロータマグネット５との間に発生する電磁力でロータマグネット５が回転し、それに伴ってディスクハブ３、軸部材２が一体に回転する。

図２に上記動圧軸受装置１の一例を示す。この動圧軸受装置１は、回転中心に軸部２ａを有する軸部材２と、ベース部材６に取り付けるための取付け面を外周面に有し、軸部２ａをその内周に挿入可能な軸受部材７と、軸受部材７の一端側開口を封口する蓋部材１０と、軸受部材７の他端側に位置するシール部材１１とを備えている。なお、説明の便宜上、蓋部材１０の側を下側、シール部材１１の側を上側として以下説明を行う。

軸部材２は、例えばステンレス鋼等の金属材料で、軸部２ａとその一端に一体又は別体に設けられたフランジ部２ｂとで構成される。あるいは、軸部２ａを金属、フランジ部２ｂを樹脂で構成したハイブリッド構造とすることもできる。本実施形態における軸部２ａの外周面２ａ１は、凹凸のない断面真円状に形成されている。また、フランジ部２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２は、凹凸のない平坦面状に形成されている。

軸受部材７は、後に詳述する電鋳加工で形成された電鋳部８と、該電鋳部８をインサートして射出成形された保持部９とで構成され、この保持部９は、例えば樹脂組成物で形成される。樹脂組成物を構成するベース樹脂は射出可能であれば特に限定はなく、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）等の非晶性樹脂のほか、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）等の結晶性樹脂が使用可能である。これらのベース樹脂には、必要に応じて強化材（繊維状、粉末状等の形態は問わない）や潤滑剤、導電材等の各種充填材が一種または二種以上配合される。

なお、射出材料としては樹脂材料以外に金属材料も使用可能である。金属材料としては、例えば、マグネシウム合金やアルミニウム合金等の低融点金属材料が使用可能である。この他、金属粉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成形で保持部９を成形することもできる。さらにこの他、射出材料としてセラミックを使用することもできる。

保持部９は、内周に電鋳部８を配した円筒状のスリーブ部９ａと、スリーブ部９ａの外径側から下方に伸び、軸部材２のフランジ部２ｂの外径側に位置する第一大径部９ｂと、スリーブ部９ａの外径側から上方に伸びる第二大径部９ｃとで構成され、各部９ａ〜９ｃは、界面のない一体品として形成されている。なお、図示例では、第一大径部９ｂと第二大径部９ｃの内周が同径に形成されているが、異径としてもよい。

軸受部材７（電鋳部８）の内周面（小径内周面）７ａには、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のラジアル軸受面Ａとなる上下２つの領域が軸方向に離隔して設けられ、これら２つの領域には、図３に示すように、ラジアル動圧発生部として、例えばヘリングボーン形状に配列された複数の動圧溝７ａ１、７ａ２がそれぞれ形成されている。上側の動圧溝７ａ１は、軸方向中心（上下の傾斜溝間領域の軸方向中心）ｍに対して軸方向非対称に形成され、軸方向中心ｍ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。一方、下側の動圧溝７ａ２は軸方向対称に形成され、その上下領域の軸方向寸法はそれぞれ上記軸方向寸法Ｘ２と等しくなっている。この場合、軸部材２の回転時には、動圧溝による潤滑油の引き込み力（ポンピング力）は下側の対称形の動圧溝７ａ２に比べ、上側の動圧溝７ａ１で相対的に大きくなる。なお、このようなポンピング力が不要な場合には、上側の動圧溝７ａ１を下側の動圧溝７ａ２と同様、軸方向で対称形状とすることもできる。また、図示例のように軸受部材７の小径内周面７ａ全面に亘って電鋳部８を設ける他、ラジアル軸受面Ａとなる領域にのみ設けることもでき、この場合電鋳部８は、軸方向に非連続となる。

また、軸受部材７の下側端面７ｂ（小径内周面７ａと第一大径内周面７ｃとの間に設けられる第一端面）の全部又は一部環状領域には、第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受面Ｂが形成され、当該スラスト軸受面Ｂには、スラスト動圧発生部として図３（ｂ）に示すようなスパイラル形状に配列した複数の動圧溝７ｂ１が形成されている。

軸受部材７（保持部９）の第一大径部９ｂの内周面（第一大径内周面）７ｃには、樹脂または金属材料で形成された有底略円筒状の蓋部材１０が固定される。この蓋部材１０は、円筒状の側部１０ａと、側部１０ａの下端開口を封口する底部１０ｂとを備え、これらは一体形成されている。底部１０ｂの上側端面１０ｂ１の全部または一部環状領域には、第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受面Ｃが形成され、該スラスト軸受面Ｃにはスラスト動圧発生部として、例えばスパイラル形状に配列した複数の動圧溝が形成されている（図示省略）。

蓋部材１０は、その外周面１０ａ１が軸受部材７（保持部９）の第一大径部９ｂの内周面７ｃに圧入、接着等適宜の手段で固定される。このとき、軸部材２のフランジ部２ｂは、軸受部材７の下側端面７ｂと蓋部材１０の底部１０ｂの上側端面１０ｂ１との間に形成される空間に収容される。蓋部材１０の側部１０ａの上側端面１０ａ２は、軸受部材７の下側端面７ｂと当接しており、これによって後述のスラスト軸受隙間が規定幅に管理される。

軸受部材７（保持部９）の第二大径部９ｃの内周面７ｅには、金属材料や樹脂材料で形成された環状のシール部材１１が圧入、接着、あるいはこれを併用した適宜の手段で固定される。シール部材１１の内周面１１ａは上方に向かうにつれてテーパ状に拡径しており、この内周面１１ａと、内周面１１ａに対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間には、上方に向かうにつれて半径方向寸法が漸次拡大する環状のシール空間Ｓが形成される。シール部材１１で密封された動圧軸受装置１の内部空間には、潤滑流体として例えば潤滑油が注油され、動圧軸受装置１内が潤滑油で満たされる。この状態で、潤滑油の油面は常にシール空間Ｓの範囲内に維持される。なお、部品点数および組立工数の削減のため、シール部材１１を軸受部材７と一体に成形することもできる。

上記構成の動圧軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸受部材７を構成する電鋳部８の上下二箇所に離隔形成されたラジアル軸受面Ａとなる領域は、軸部材２の外周面２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向する。軸部材２の回転に伴い、各ラジアル軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、そ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、軸受部材７の下側端面７ｂに形成されたスラスト軸受面Ｂとなる領域は、軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１とスラスト軸受隙間を介して対向する。同時に、軸部材２が回転すると、蓋部材１０の上側端面１０ｂ１に形成されたスラスト軸受面Ｃとなる領域は、軸部材２のフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２とスラスト軸受隙間を介して対向する。軸部材２の回転に伴い、両スラスト軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、そ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。

動圧軸受装置１の運転中には、内部空間に満たされた潤滑油がその一部領域で負圧になる場合がある。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、回転性能低下の要因となる。そこで、本実施形態では、局所的な負圧の発生を防止するため、上述のように、軸受部材７内周上側の動圧溝形状を軸方向非対称として、ラジアル軸受隙間を満たす潤滑油に軸方向下向きのポンピング能力を付与すると共に、下側に押し込まれた潤滑油をラジアル軸受隙間の上端に戻す循環路１２を設け、潤滑油を動圧軸受装置１の内部で強制的に循環させる構成を採用している。

図２に例示する循環路１２は、大気に開放されたシール空間Ｓから軸受部材７の第一端面７ｂに開口した軸方向の貫通穴１２ａと、シール部材１１の下側端面１１ｂに形成された第１半径方向流路１２ｂと、軸受部材７の上側端面７ｄに形成された円環流路１２ｃ、および円環流路１２ｃからラジアル軸受隙間の上端に繋がる第２半径方向流路１２ｄとで構成されている。図示例では、第１の半径方向流路１２ｂをシール部材１１の下側端面１１ｂ、第２の半径方向流路１２ｄを軸受部材７の上側端面７ｄに形成した場合を例示しているが、これらの半径方向流路１２ｂ、１２ｄは、その対向面に形成しても構わない。

このように、循環路１２を設けることで、動圧軸受装置１の運転中には、スラスト軸受隙間→軸方向の貫通穴１２ａ→第１半径方向流路１２ｂ→円環流路１２ｃ→第２半径方向流路１２ｄ→ラジアル軸受隙間の上端、という経路を経て軸受装置内部を潤滑油が循環する。これにより、動圧軸受装置１の内部空間における潤滑油の局所的な負圧発生を防止することができ、高い軸受性能を維持することが可能となる。なお、図示例では貫通穴１２ａを軸方向で同径に形成しているが、これを軸方向の各部で異径とする（例えば、軸方向上方に向かって漸次縮径させる）こともできる。

次に、上記動圧軸受装置１の製造工程を、軸受部材７の製造工程を中心に図面に基づいて説明する。

図４（ａ）〜（ｃ）は、上記動圧軸受装置１における軸受部材７の製造工程の一部を示すものである。詳述すると、図４（ａ）はマスター部材１３を製作する工程、図４（ｂ）はマスター部材１３の所要箇所をマスキングする工程、図４（ｃ）は電鋳加工により電鋳部材１５を形成する工程を示すものである。これらの工程を経た後、電鋳部材１５の電鋳部８を樹脂材料でモールドする工程、および電鋳部８とマスター部材１３とを分離する工程を経て軸受部材７が製作される。

図４（ａ）に示す工程では、導電性材料、例えば焼入処理を施したステンレス鋼、ニッケルクロム鋼、その他のニッケル合金、あるいはクロム合金等で形成された中実軸状のマスター部材１３が形成される。マスター部材１３は、これら金属材料以外にも、導電処理（例えば、表面に導電性の被膜を形成する）を施されたセラミック等の非鉄金属材料で形成することもできる。

マスター部材１３の外周面１３ａの一部領域には、軸受部材７の電鋳部８を成形する成形部Ｎが形成される。成形部Ｎは、電鋳部内周面の凹凸パターンが反転した形状をなし、その軸方向二箇所には、動圧溝７ａ１、７ａ２間の丘部を成形する凹部１３ａ１、１３ａ２の列が円周方向に形成されている。もちろん凹部１３ａ１、１３ａ２の形状は動圧発生部形状に対応させ、スパイラル形状等に形成してもよい。

図４（ｂ）に示す工程では、成形部Ｎを除いてマスター部材１３の外表面にマスキング１４（図中、散点模様で示す）が施される（マスキング工程）。マスキング１４用の被覆材としては、非導電性、および電解質溶液に対する耐食性を有する既存品が適宜選択使用される。

電鋳加工は、ＮｉやＣｕ等の金属イオンを含んだ電解質溶液にマスター部材１３を浸漬させた後、マスター部材１３に通電して、マスター部材１３の外表面のうち、マスキング１４が施されていない領域（成形部Ｎ）に目的の金属を析出（電解析出）させることにより行われる。電解質溶液には、カーボンやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの摺動材、あるいはサッカリン等の応力緩和材を必要に応じて含有させてもよい。電着金属の種類は、動圧軸受の軸受面に求められる硬度、疲れ強さ等の物理的性質や、化学的性質に応じて適宜選択される。

電鋳部８は、以上に述べた電解メッキに準ずる方法の他、無電解メッキに準ずる方法で形成することもできる。その場合、マスター部材１３の導電性やマスキング１４の絶縁性は不要となる。

以上の工程を経ることにより、図４（ｃ）に示すように、マスター部材１３の成形部Ｎに電鋳部８を被着した電鋳部材１５が形成される。このとき、電鋳部８の内周面には、成形部Ｎに形成された凹部１３ａ１、１３ａ２の形状が転写され、図３（ａ）に示す複数の動圧溝７ａ１、７ａ２が軸方向に離隔して形成される。なお、電鋳部８の厚みは、これが厚すぎるとマスター部材１３からの剥離性が低下し、逆に薄すぎると電鋳部８の耐久性低下につながるので、求められる軸受性能や軸受サイズ、さらには用途等に応じて最適な厚み（例えば５μｍ〜２００μｍ程度）に設定される。

次に、上記工程を経て形成された電鋳部材１５は、モールド工程に移送される。図示は省略するが、モールド工程では、電鋳部材１５をインサート部品として所定の金型にセットした後、上記樹脂材料を用いて射出成形（インサート成形）が行われる。樹脂材料の射出後、樹脂材料を固化させて型開きを行うと、図５に示すように、マスター部材１３および電鋳部８からなる電鋳部材１５と、保持部９とが一体となった成形品が得られる。このとき、軸受部材７の下側端面７ｂには、図３（ｂ）に示すスパイラル形状に配列された複数の動圧溝７ｂ１が射出成形と同時に型成形される。なお、軸方向の貫通穴１２ａ、円環流路１２ｃ、および第２半径方向流路１２ｄも射出成形と同時に形成することもできる。

この成形品は、その後分離工程に移送され、マスター部材１３の外周から電鋳部８が剥離され、電鋳部８および保持部９が一体化したもの（軸受部材７）と、マスター部材１３とに分離される。この分離工程では、例えば電鋳部材１５あるいは軸受部材７に衝撃を与え、電鋳部８の内周面を半径方向に拡径させてマスター部材１３の外周面との間に微小隙間（半径寸法で１μｍ〜数μｍ程度）を形成し、マスター部材１３を電鋳部８の内周から引抜く。この他、電鋳部８とマスター部材１３との熱膨張量差を利用してマスター部材１３を分離することもできる。

上記のようにしてマスター部材１３と分離された軸受部材７に、マスター部材１３とは別に製作された軸部材２を挿入し、その他の構成部材を組み付けた後、軸受部材７の内部空間に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。一方、分離されたマスター部材１３は、繰り返し電鋳加工に用いることができるので、高精度な軸受部材７を安定してかつ低コストに量産することができる。

以上に示すように、本発明では、軸受部材７が、内周面の少なくともラジアル軸受隙間に面する部分（ラジアル軸受面Ａ）に電鋳部８を有している。電鋳部８は電鋳加工で形成される金属層であり、電鋳加工の特性上、電鋳部８の内周面には、マスター部材１３の表面形状が非常に微細なレベルまで高精度に転写されるため、マスター部材１３のうち特に成形部Ｎを高精度に形成しておけば、電鋳部８のラジアル軸受面Ａを特段の後加工を施すことなく高精度かつ低コストに形成することができる。

また、ラジアル軸受面Ａを樹脂部分に設ける従来構成に比べ、ラジアル軸受面Ａの線膨張係数が低くなるので、温度変化に伴うラジアル軸受隙間幅の変動量を抑制することができる。さらに、ラジアル軸受面Ａの耐摩耗性が高まることから、起動・停止時等、軸部材２との摺動接触を繰り返しても、ラジアル軸受面Ａの摩耗量を軽減することができる。以上のことから、本発明によれば動圧軸受装置１の低コスト化と高回転精度化を同時に達成することができる。

なお、以上の説明では、ラジアル軸受面Ａを電鋳部８に設けた構成の動圧軸受装置１について説明を行ったが、ラジアル軸受面Ａに加えスラスト軸受面（本実施形態ではスラスト軸受面Ｂ）を電鋳部８に設けることもできる。図６は、その一例を示すもので、電鋳部８がラジアル軸受面Ａを有するラジアル電鋳部８１と、ラジアル電鋳部８１と一体に形成されたスラスト軸受面Ｂを有するスラスト電鋳部８２とで構成されている。このようにスラスト軸受面Ｂも電鋳部８に設けることにより、上述した電鋳加工の特性から、第１スラスト軸受部Ｔ１でも高い回転精度を得ることができる。なお、その他の構成部材および機能は、図２に示す動圧軸受装置１と同一であるため、共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

図６に示す軸受部材７は、例えば図７に示すようなマスター部材２３を用いて形成することができる。このマスター部材２３は、小径の第一円柱部２３ａと、第一円柱部２３ａと軸方向に連続した大径の第二円柱部２３ｂとで構成されている。第１円柱部２３ａの外周面のうち、第２円柱部２３ｂの上側端面と連続する一部軸方向領域、および第２円柱部２３ｂの上側端面を除いてマスキング１４が施される。このマスター部材２３を用いて電鋳加工を行うと、ラジアル電鋳部８１およびスラスト電鋳部８２が一体に形成された電鋳部材２５が得られる。そして、当該電鋳部材２５を用いてインサート成形を行うことにより、図６に示す軸受部材７が形成される。

なお、図６に示す形態では、ラジアル電鋳部８１とスラスト電鋳部８２とを一体構造としたものを例示したが、両者を別体とすることもできる。両者を別体構造とする場合には、例えば、マスキング１４の形成領域を変更すればよい。

以上本発明の実施形態を例示したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、以下示すような動圧軸受装置の構成例においても好適に用いることができる。なお、以下の説明では、図２に示す実施形態と同一機能を有する部材および要素には共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

図８は、動圧軸受装置１の他の実施形態を示すものである。同図における動圧軸受装置１は、主に、第２スラスト軸受部Ｔ２が軸受部材７の外径側の上側端面７ｄと、これに対向するディスクハブ３におけるプレート部３ａの下側端面３ａ１との間に形成されている点、およびシール空間Ｓが軸受部材７のテーパ状外周面７ｆとディスクハブ３の円筒部３ｂの内周面３ｂ１とのに形成されている点で図２に示す実施形態と構成を異にする。なお、同図においては、ラジアル軸受面Ａのみを電鋳部８に設けた構成を例示しているが、図６に示す実施形態と同様、第１スラスト軸受部Ｔ１を形成するスラスト軸受面Ｂ、あるいは第２スラスト軸受部Ｔ２を形成するスラスト軸受面Ｃの何れか一方を、ラジアル軸受面Ａと一体または別体の電鋳部８に設けた構成とすることもできる。

図９は、動圧軸受装置１の他の実施形態を示すものである。同図における動圧軸受装置１は、主に、軸部材２の軸方向２箇所にフランジ部２１、２２が離隔して設けられ、この両フランジ部の一端面と軸受部材７の両端面９ａ２、９ａ３との間に両スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２が設けられる点、およびシール空間が軸受部材７の両端開口部に設けられ、両シール空間Ｓ１、Ｓ２が両フランジ部２１、２２の外周面２１ａ、２２ａと軸受部材７の大径内周面との間に設けられる点で図２に示す実施形態と構成を異にする。なお、本実施形態においても上記図６に示す実施形態と同様、第１スラスト軸受部Ｔ１を形成するスラスト軸受面Ｂ、あるいは第２スラスト軸受部Ｔ２を形成するスラスト軸受面Ｃの何れか一方を、ラジアル軸受面Ａと一体または別体の電鋳部８に設ける構成とすることもできる。

以上に示す実施形態では、ラジアル動圧発生部として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ラジアル動圧発生部として、複数の円弧面や軸方向溝、あるいは調和波形面を設け、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の何れか一方又は双方を、いわゆる多円弧軸受やステップ軸受、あるいは非真円軸受を採用することもできる（図示省略）。これらの動圧発生部は、上記の実施形態と同様、軸受部材７の電鋳部８に形成することができるが、その形成方法は、動圧溝を形成する場合の各工程に準じるので詳細な説明は省略する。

以上の説明では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のように、ラジアル軸受部を軸方向に２箇所離隔して設けた構成としたが、軸受部材７の内周面の上下領域に亘って１箇所、あるいは３箇所以上のラジアル軸受部を設けた構成としても良い。

また、以上説明した実施形態では、軸受部材７を構成する電鋳部８に動圧溝等のラジアル動圧発生部を形成した場合を例示したが、ラジアル動圧発生部は、電鋳部８とラジアル軸受隙間を介して対向する軸部２ａの外周面２ａ１に、転造や切削等の機械加工やエッチング、あるいはインクジェット印刷等適宜の手段を用いて形成することもできる。この場合、電鋳部８は、凹凸のない円筒面状に形成される。

さらに、以上の説明ではスラスト動圧発生部として、スパイラル形状やヘリングボーン形状に配列した動圧溝を例示しているが、スラスト動圧発生部としては、この他にも複数の半径方向溝形状の動圧溝を円周方向所定間隔に設け、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の一方又は双方を、いわゆるステップ軸受、いわゆる波型軸受（ステップ型が波型になったもの）等で構成することもできる（図示省略）。また、スラスト動圧発生部は、軸受部材７や蓋部材１０とスラスト軸受隙間を介して対向するフランジ部２ｂの両端面等に形成しても良い。

また、以上の実施形態では、動圧軸受装置１の内部に充満する潤滑流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に動圧を発生させることができる流体、例えば磁性流体の他、空気等の気体等を使用することもできる。

本発明の構成を有する動圧軸受装置を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの一例を示す断面図である。 本発明に係る動圧軸受装置の断面図である。 （ａ）図は軸受部材の縦断面図、（ｂ）図は軸受部材の第一端面を示す図である。 （ａ）図はマスター部材の斜視図、（ｂ）図はマスター部材にマスキングを施した状態を示す斜視図、（ｃ）図は電鋳部材の斜視図である。 インサート成形直後の軸受部材の断面図である。 動圧軸受装置の他の形態を示す断面図である。 電鋳部材の他の形態を示す斜視図である。 動圧軸受装置の他の形態を示す断面図である。 動圧軸受装置の他の形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
７ 軸受部材
８ 電鋳部
９ 保持部
１３、２３ マスター部材
１４ マスキング
１５、２５ 電鋳部材
Ａ ラジアル軸受面
Ｂ、Ｃ スラスト軸受面
７ａ１、７ａ２ 動圧溝
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２ シール空間

Claims (5)

1. 外周面にベース部材に取り付けるための取付け面を有すると共に、内周面にラジアル軸受面を有する軸受部材と、軸受部材の内周に挿入され、軸部およびフランジ部からなる軸部材と、軸受部材のラジアル軸受面と軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間に潤滑流体の動圧作用で圧力を発生させるラジアル動圧発生部とを備え、前記取付け面がベース部材の内周面に嵌合固定される動圧軸受装置において、
   軸受部材が、マスター部材に金属を析出させることにより形成した電鋳部と、電鋳部をインサートして樹脂材料で射出成形され、外周面に前記取付け面を有する保持部とからなり、該保持部が、ラジアル軸受面が設けられた小径内周面を有する円筒状のスリーブ部と、スリーブ部の外径側から軸方向に伸び、大径内周面を有する大径部とを一体に備え、
   小径内周面に電鋳部が配され、電鋳部の析出開始面にラジアル軸受面が設けられていることを特徴とする動圧軸受装置。
2. 軸受部材が、小径内周面と大径内周面との間に設けられた第一端面を有する請求項１記載の動圧軸受装置。
3. 軸受部材に、第一端面に開口する軸方向の貫通穴を設けた請求項２記載の動圧軸受装置。
4. 軸受部材の第一端面に設けられたスラスト軸受面とフランジ部の一方の端面との間のスラスト軸受隙間に、潤滑流体の動圧作用で圧力を発生させるスラスト動圧発生部を有する請求項２記載の動圧軸受装置。
5. 電鋳部の析出開始面に前記スラスト軸受面が形成された請求項４記載の動圧軸受装置。

Images