JPH09329133A - 動圧軸受装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受部の長寿命化を図る。 【解決手段】 回転部材３０及び固定部材の少なくとも
一方に、軸受面を構成する潤滑性樹脂層３４を形成し、
当該潤滑性樹脂層３４によって軸受面の耐摩耗性、耐焼
き付き性を向上し得るようにして軸受面の摩耗や焼き付
き等を防止すると共に、該潤滑性樹脂層３４を、半硬化
状態の樹脂フィルム材を熱圧着することによって形成
し、当該潤滑性樹脂層３４を例えば塗装等によって形成
するものに比して、その形成を容易にし得ると共に該樹
脂フィルム材の高精度なる厚みにより仕上げ加工を不要
にし得るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧軸受装置の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリゴンミラー駆動用モータやハードデ
ィスク駆動モータ等は、高精度且つ高速回転が要求され
ることから、空気或いはオイル等の流体を利用した動圧
軸受装置が用いられつつある。この動圧軸受装置を用い
た装置例として、例えば図１に示されているようなポリ
ゴンミラー駆動用モータがある。この図１に示されたポ
リゴンミラー駆動用モータは、デジタルコピー、レーザ
プリンタ等におけるレーザスキャナーを構成するもので
あって、１００００〜３００００ＲＰＭ以上の高速回転
をするため、軸受には非接触で回転支持可能な空気動圧
軸受等が用いられている。

【０００３】すなわち、図１において、ベース８にネジ
止め固定された軸受（固定部材）５内に、数μｍ〜十数
μｍの隙間を隔ててロータ（回転部材）２が挿入されて
おり、当該ロータ２の外周面１４に形成されたスパイラ
ル溝１５と軸受５の内周面とで構成される空気動圧軸受
４によって上記ロータ２が高速回転可能に支承される構
成になされている。さらに上記ベース８の中央柱状部の
外周には、駆動コイル９が嵌合固定されており、その駆
動コイル９に周対向するようにして、駆動用の磁気回路
をつくる環状マグネット１０が配置されている。この環
状マグネット１０は、上記ロータ２の内部に鉄製のヨー
ク１９を介して配置されており、上記駆動コイル９と共
にモータ駆動部を構成している。

【０００４】また、上記ロータ２の先端部（図示上端
部）には凸部１３が設けられており、この凸部１３に対
してポリゴンミラー１が嵌合されている。このポリゴン
ミラー１上には、波形ばね１７を介してバランスプレー
ト１６が同軸に載置されており、そのバランスプレート
１６側から差し込まれた固定ネジ１８がロータ２の凸部
１３に螺着されることによってポリゴンミラー１の固定
が行われている。

【０００５】さらに上記ベース８の中央柱状部の上部外
周及びバランスプレート１６の内周には、一対の環状マ
グネット１１，１２が周対向するように取り付けられて
いる。これらの各環状マグネット１１，１２には、軸方
向に極性を逆にして着磁が行われており、これによって
磁気スラスト軸受が構成されている。

【０００６】そして、駆動コイル９に所定の駆動電圧が
印加されると、ロータ２と共にポリゴンミラー１が回転
し、このポリゴンミラー１の回転によって該ポリゴンミ
ラー１に収束されたレーザー光が図示されない画像記録
媒体上を走査するようになっている。この時、ロータ２
は、ロータ２と軸受５との間に発生する圧力によってラ
ジアル方向に支持されると共に、一対の環状マグネット
１１，１２よりなる磁気スラスト軸受によって浮上支持
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記動圧軸受
４にあっては、前述したように数μｍ〜十数μｍの動圧
発生用隙間を隔てて軸受５に対してロータ２が挿入され
ていることから、起動停止時に両部材の軸受面同士が接
触して摩耗が生じたり、大きな外乱により両部材の軸受
面同士が接触して損傷を受け例えば使用時に焼き付き等
が発生する等して、長寿命化が図れないといった問題が
あった。

【０００８】そこで本発明は、軸受の摩耗や焼き付き等
が防止され軸受の長寿命化が図られる動圧軸受装置の製
造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の動圧軸受装置の製造方法は、回転部材に
形成された軸受面と固定部材に形成された軸受面とを対
向配置し当該軸受面間に生じる動圧作用によって前記回
転部材を回転自在に支承する動圧軸受装置を製造する方
法において、前記回転部材及び前記固定部材の少なくと
も一方に、前記軸受面を構成する潤滑性樹脂層を形成
し、この潤滑性樹脂層を、半硬化状態の樹脂フィルム材
を熱圧着することによって形成したことを特徴としてい
る。

【００１０】このような請求項１における動圧軸受装置
の製造方法によれば、回転部材及び固定部材の少なくと
も一方の軸受面に、半硬化状態の樹脂フィルム材を熱圧
着することによって形成された潤滑性樹脂層は、耐摩耗
性、耐焼き付き性に優れていると共に、該潤滑性樹脂層
が例えば塗装等によって形成されるものに比して、その
形成が容易になされると共に該樹脂フィルム材の高精度
なる厚みにより仕上げ加工が不要にされる。

【００１１】この時、半硬化状態の樹脂フィルム材とし
ては種々のものが採用され得るが、請求項２に記載のよ
うに、例えばポリイミドフィルム、フェノール樹脂フィ
ルム、ポリアミドイミドフィルムの何れかが採用され得
る。

【００１２】この時また、潤滑性樹脂層は熱伝導が悪く
軸受部で発生する熱が良好に放熱されずにこもってしま
うが、該潤滑性樹脂層が形成される部材が、請求項３に
記載のように、アルミ材により形成されると、当該アル
ミ材によって軸受部で発生する熱が良好に放熱されるよ
うになる。

【００１３】この時また、半硬化状態の樹脂フィルム材
としては、請求項４に記載のように、例えば熱圧着前に
予め動圧発生用の溝が形成されたものが採用され得る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。本発明の適用形態としては図
１におけるポリゴンミラー駆動用モータがあるが、当該
モータの全体構造は従来技術の欄で既に説明したので省
略することとし、以下、本発明の要部に関する実施形態
を説明する。

【００１５】図２に示されている動圧軸受装置は軸回転
型の空気動圧軸受装置であって、固定部材としての軸受
（ステータ）３２に対し、回転部材としてのロータ３０
が、空気動圧により回転自在に支承されるように構成さ
れている。すなわち、上記ロータ３０の外周面（正確に
は後述の潤滑性樹脂層３４の外周面）及び軸受３２の内
周面によって動圧軸受３５が構成された状態となってい
る。

【００１６】軸受３２は、アルミニウム、アルミニウム
合金等のアルミ材よりなる。この軸受３２の内周面（軸
受面）には、腐食防止、摩耗防止のために無電解ニッケ
ルメッキが施されている。

【００１７】ロータ３０は、図３に示されるように、母
材となるロータ素材３６と、このロータ素材３６の表面
に形成されたアルマイト被膜３３と、このアルマイト被
膜３３の軸受面に対応する表面に形成された潤滑性樹脂
層３４と、から構成されている。

【００１８】ロータ素材３６は、軸受３２と同様に、ア
ルミニウム、アルミニウム合金等のアルミ材よりなる。
このアルミ材は、その熱伝導率が２４０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1
であり、例えばＳＵＳの熱伝導率（１５Ｗ・ｍ^-1・
Ｋ^-1）、セラミックの熱伝導率（２０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1）
に比して高くなっており、従って放熱性に優れている。

【００１９】アルマイト被膜３３は、密着性を高め得る
と共にロータ素材３６を形成するアルミ材に対しての防
錆能力を備えている。

【００２０】潤滑性樹脂層３４は、半硬化状態の樹脂フ
ィルム材としての例えばポリイミドフィルムを熱圧着す
ることによって形成されている。この半硬化状態のポリ
イミドフィルムとしては、例えば東レ・デュポン（株）
製のカプトンＫＪが用いられている。このカプトンＫＪ
は、熱可塑性ポリイミドフィルムであって、ガラス転移
点以上（２２０°Ｃ以上）に昇温しても良好な接着性を
維持し得る材料であり、アルミニウム、ステンレス、銅
箔等の各種金属板、セラミックに対して良好な接着性を
有するものである。

【００２１】このようなアルマイト被膜３３、潤滑性樹
脂層３４を有するロータ３０を得るにあたっては、先ず
ロータ素材３６と潤滑性樹脂層３４との密着力が高まる
ように、ロータ素材３６の軸受面に対応する表面を、例
えば湿式エッチング、サンドブラスト等によってその表
面粗さが３ｓ（ＪＩＳ Ｂ００３１に規定の表面粗さ参
照）以上となるように粗くし、次いでこのロータ素材３
６の表面に、例えば塗布、硫酸浴、スプレー等によって
アルマイト被膜３３を形成する。

【００２２】従って、このアルマイト被膜３３によっ
て、該アルミ材よりなるロータ素材３６の防錆が図られ
ると共に該ロータ素材３６と後述の潤滑性樹脂層３４と
の密着性が高められる。このロータ素材３６と潤滑性樹
脂層３４との密着性は、上記ロータ素材３６の表面粗さ
を粗すことによって、より高められる。

【００２３】次いで、アルマイト被膜３３の軸受面に対
応する表面に、厚みが１００μｍ程度の上述した半硬化
状態のポリイミドフィルム３４を熱圧着する。この半硬
化状態のポリイミドフィルム３４には、予め動圧発生用
の溝３１（図２参照）が穿設されている。なお、この動
圧発生用の溝３１は、所定の深さを有していれば、必ず
しも打ち抜かれている必要はない。

【００２４】そして、半硬化状態のポリイミドフィルム
を熱圧着するにあたっては、先ず、図４に示されるよう
に、アルマイト被膜３３が形成されたロータ素材３６の
軸受面に対応する面（外周面）に対して、ポリイミドフ
ィルム３４を囲繞するように配置すると共に約３０分間
真空下に放置し、次いで徐々にポリイミドフィルム３４
をロータ素材３６（正確にはアルマイト被膜３３）に対
して圧着しながら１５°Ｃ／分の速度で３３０°Ｃまで
昇温し、３３０°Ｃまで達したらそのまま３０分間放置
し、次いで１４〜２０ｋｇ／ｃｍ² （２００〜３００ｐ
ｓｉ）まで昇圧してポリイミドフィルム３４をロータ素
材３６に対して圧着し、次いで３５０°Ｃまで昇温して
１時間放置し、そのままの圧力を維持しながら冷却す
る。すると、図３に示したアルマイト被膜３３の軸受面
に対応する面に潤滑性樹脂層３４を有するロータ３０が
得られることになる。

【００２５】なお、完全硬化状態のポリイミドフィルム
を母材（ロータ素材）３６に対して熱圧着することは不
可能であるため、上述のような半硬化状態のものを用い
る必要がある。また、図４においては、図が煩雑になる
のを避けるために、ポリイミドフィルム３４の動圧発生
用の溝３１は省略されている。

【００２６】このように、本実施形態においては、ロー
タ３０の外周面（軸受面）に潤滑性樹脂層３４を形成す
るようにしているため、当該潤滑性樹脂層３４によって
軸受面の耐摩耗性、耐焼き付き性を向上でき、起動停止
時に軸受面同士が接触して摩耗が生じたり、大きな外乱
により軸受面同士が接触して損傷を受け例えば使用時に
焼き付き等が発生することを防止できるようになってい
る。

【００２７】また、上記潤滑性樹脂層３４を例えば塗装
等によって形成する場合には、重ね塗りした後にその表
面を仕上げ加工することになるが、本実施形態において
は、該潤滑性樹脂層３４を、半硬化状態のポリイミドフ
ィルム３４を熱圧着することによって形成するようにし
ているため、塗装等によって形成する場合に比して、そ
の形成を容易にできると共に該ポリイミドフィルム３４
の高精度なる厚みにより仕上げ加工を不要にできるよう
になっている。

【００２８】なお、上記ポリイミドフィルム３４を始め
とした樹脂フィルム材はそれ自体の厚みが高精度に形成
されているため、上述のように仕上げ加工は不要である
が、必要に応じて熱圧着されたポリイミドフィルム（潤
滑性樹脂層）３４に対して仕上げ加工を行って、所定の
寸法に仕上げる（追い込む）ようにしても良い。

【００２９】また、潤滑性樹脂層３４は熱伝導が悪く軸
受部で発生する熱が良好に放熱されずにこもってしまう
が、該潤滑性樹脂層３４が形成される部材を熱伝導率が
高いアルミ材（ロータ素材）３６としているため、当該
アルミ材３６によって軸受部で発生する熱を良好に放熱
でき、周辺の他の部材として例えばモータ駆動部に悪影
響を及ぼす畏れを低減できるようになっている。また、
アルミ材３６は加工性に優れていることから、加工を容
易に行い得るといった効果もある。

【００３０】因に、上記ロータ素材３６を、アルミ材よ
り熱伝導率が高い金、銀、銅より構成することも考えら
れるが、これらは非常に高価であるので好ましくない。

【００３１】図５は本発明の他の実施形態における動圧
軸受装置を表した分解横断面図である。この実施形態に
おいては、アルミ材よりなる軸受３２ａのその表面にア
ルマイト被膜３３ａが形成され、このアルマイト被膜３
３ａの軸受面に対応する表面に、ポリイミドフィルムを
熱圧着することによって形成された潤滑性樹脂層３４ａ
が形成されている一方で、アルミ材よりなるロータ３０
ａの表面には動圧発生用の溝３１ａが形成されている。

【００３２】このように構成しても、先の実施形態と同
様な効果を得ることができるというのはいうまでもな
い。

【００３３】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変形可能であるというのはいうまでもなく、例
えば、上記実施形態においては、半硬化状態のポリイミ
ドフィルム３４（３４ａ）を用いるようにしているが、
例えばプリプレム（商品名）等のフェノール樹脂フィル
ムやポリアミドイミドフィルム等の半硬化状態のフィル
ム材に代えることも可能である。

【００３４】また、上記アルマイト被膜３３（３３ａ）
を、クロメート処理によるクロム被膜やシランカップリ
ング剤の被膜等に代えるようにしても、アルマイト被膜
３３（３３ａ）と同様に密着性の向上及びアルミ材に対
する防錆を図ることができる。また、上記実施形態にお
いては、被膜３３（３３ａ）を母材３６（３２ａ）の表
面全体に形成するようにしているが、母材３６（３２
ａ）の軸受面に対応する面だけに形成するようにしても
良い。

【００３５】また、本発明装置は他の構成に対しても適
用可能であり、要はロータ３０（３０ａ）及び軸受３２
（３２ａ）の少なくとも一方の軸受面に、半硬化状態の
樹脂フィルム材３４（３４ａ）を熱圧着することによっ
て潤滑性樹脂層を形成するようにすれば、上記実施形態
と同様な効果を得ることができる。

【００３６】また、上記実施形態の動圧軸受装置を、ポ
リゴンミラー以外の磁気ディスク、光ディスク等の各種
回転板を回転駆動するための装置、空気以外のオイル等
の流体を用いた装置、軸固定型の装置、さらにはモータ
以外の装置に対しても同様に適用することが可能であ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の動圧軸受
装置の製造方法は、回転部材及び固定部材の少なくとも
一方に、軸受面を構成する潤滑性樹脂層を形成するよう
にし、当該潤滑性樹脂層によって軸受面の耐摩耗性、耐
焼き付き性を向上し得るようにしているので、軸受面の
摩耗や焼き付き等を防止でき、軸受の長寿命化を図るこ
とが可能となる。また、該潤滑性樹脂層を、半硬化状態
の樹脂フィルム材を熱圧着することによって形成するよ
うにし、当該潤滑性樹脂層を例えば塗装等によって形成
するものに比して、その形成を容易にし得ると共に該樹
脂フィルム材の高精度なる厚みにより仕上げ加工を不要
にし得るようにしているので、低コスト化を図ることが
可能となる。

【００３８】この時、半硬化状態の樹脂フィルム材とし
ては種々のものを採用できるが、請求項２に記載のよう
に、例えばポリイミドフィルム、フェノール樹脂フィル
ム、ポリアミドイミドフィルムの何れかを採用できる。

【００３９】この時また、潤滑性樹脂層は熱伝導が悪く
軸受部で発生する熱が良好に放熱されずにこもってしま
うが、該潤滑性樹脂層が形成される部材を、請求項３に
記載のように、アルミ材により形成するようにし、当該
アルミ材によって軸受部で発生する熱を良好に放熱し得
るようにしているので、周辺の他の部材に悪影響を及ぼ
す畏れを低減でき、信頼性を向上することが可能とな
る。

【００４０】この時また、半硬化状態の樹脂フィルム材
としては、請求項４に記載のように、例えば熱圧着前に
予め動圧発生用の溝を形成したものを採用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した空気動圧軸受型のモータを表
した半横断面図である。

【図２】図１に示される動圧軸受装置を表した分解横断
面図である。

【図３】図２に示されるロータを拡大して表した横断面
図である。

【図４】図３に示されるロータを表した分解斜視図であ
る。

【図５】本発明の他の実施形態における動圧軸受装置を
表した分解横断面図である。

【符号の説明】

３０，３０ａ 回転部材 ３１ 動圧発生用の溝 ３２，３２ａ 固定部材 ３４，３４ａ 潤滑性樹脂層 ３５ 動圧軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 31:04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転部材に形成された軸受面と固定部材
   に形成された軸受面とを対向配置し当該軸受面間に生じ
   る動圧作用によって前記回転部材を回転自在に支承する
   動圧軸受装置を製造する方法において、 前記回転部材及び前記固定部材の少なくとも一方に、前
   記軸受面を構成する潤滑性樹脂層を形成し、 この潤滑性樹脂層を、半硬化状態の樹脂フィルム材を熱
   圧着することによって形成したことを特徴とする動圧軸
   受装置の製造方法。
2. 【請求項２】 半硬化状態の樹脂フィルム材として、ポ
   リイミドフィルム、フェノール樹脂フィルム、ポリアミ
   ドイミドフィルムの何れかを用いた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。
3. 【請求項３】 潤滑性樹脂層が形成されることになる部
   材をアルミ材により形成した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。
4. 【請求項４】 半硬化状態の樹脂フィルム材に、熱圧着
   前に予め動圧発生用の溝を形成したことを特徴とする動
   圧軸受装置の製造方法。