JPH11108052A - 動圧軸受装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動圧軸受装置の性能を向上させつつ、生産性
を高めることができ、低コストで高品質な動圧軸受装置
を得ることを可能とする。 【解決手段】 軸体１２又は軸嵌合体１５における動圧
軸受面に、平滑性に優れた陽極酸化被膜３３を用いるこ
とによって、動圧軸受面における耐摩耗性を改善し、摩
耗粉の発生を低減するとともに、軸受ギャップの維持及
び焼付き防止を図りつつ、簡易な工程で動圧軸受面を形
成するようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潤滑流体に動圧を
発生させ、その動圧により軸体と軸嵌合体とを相対的に
回転自在に支持するように構成した動圧軸受装置及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ポリゴンミラー、磁気ディスク、
光ディスク等の各種回転板を回転駆動させる動圧軸受モ
ータの提案が種々行われている。この動圧軸受装置にお
いては、軸体側の動圧軸受面と、軸嵌合体側の動圧軸受
面とが所定の隙間を介して半径方向に対向するように設
けられており、その対向隙間に動圧軸受部が形成されて
いる。また、上記両対向動圧軸受面のうちのいずれか一
方側には、動圧発生用溝が形成されており、動圧軸受部
内に注入された空気やオイル等の潤滑流体が、回転時に
動圧発生用溝のポンピング作用により加圧され、当該潤
滑流体の動圧によって軸体及び軸嵌合体の両部材が相対
的に回転可能に支持されるようになっている。

【０００３】一般に、このような動圧軸受装置における
上記軸体又は軸嵌合体における両動圧軸受面の一方側の
表面にはメッキが施されている。例えば、軸体側の動圧
軸受面にメッキを施すにあたっては、まず動圧発生溝が
ある場合にはメッキ処理を行う前に動圧発生溝を形成し
ておく。すなわち、図７（ａ）に示されているブランク
６に対して、図７（ｂ）に示されているように、動圧発
生溝形成部分以外の部分にマスキング印刷７を施し、図
７（ｃ）に示されているように、端面にキャップ８をし
てエッチング処理等を行うことにより、動圧発生溝９を
加工する。

【０００４】次いで、メッキ処理に入り、図７（ｄ）に
示されているように、油取り、洗浄等の前処理を行った
後、図７（ｅ）に示されているように、再び端面にキャ
ップ８をして表面の亜鉛置換を行い、無電解二ッケルメ
ッキ等のメッキ処理を、図７（ｆ）のように施す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
メッキ処理を行うようにした従来の動圧軸受装置及びそ
の製造方法では、メッキ処理に非常に多くの工程（約５
０工程）を行わねばならないことから、生産性が低く製
品コストが高いという問題がある。さらに、メッキ処理
では、腐食に対する耐久性が十分ではない上、表面が粒
状に形成されるために表面粗度（平滑性）が良好でな
く、使用時に摩耗粉が発生し易くなることから、清浄性
を要求する装置の場合には大きな問題になる場合があ
る。

【０００６】そこで本発明は、簡易な工程で、しかも高
品質で耐久性に優れた動圧軸受面を軸体又は軸嵌合体に
設けることができるようにした動圧軸受装置及びその製
造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【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記載の発明では、軸体の外周面と、この軸
体に対して相対回転可能に装着された軸嵌合体の内周面
とにより、半径方向に対向する少なくとも一対の動圧軸
受面が形成されているとともに、これら軸体及び軸嵌合
体の両動圧軸受面のいずれか一方に、所定形状の動圧発
生溝が凹設された動圧軸受装置において、上記軸体及び
軸嵌合体の両動圧軸受面のいずれか一方の表面上に、陽
極酸化被膜が形成されている。

【０００８】また、請求項２記載の発明では、上記請求
項１記載の陽極酸化被膜が形成された軸体及び軸嵌合体
が、アルミ、アルミ合金又はマグネシウム合金から形成
されている。

【０００９】さらに、請求項３記載の発明では、上記請
求項１記載の陽極酸化被膜が、硬質アルマイト処理層か
らなる。

【００１０】また、請求項４記載の発明では、軸体の外
周面と、この軸体に対して相対回転可能に装着された軸
嵌合体の内周面とにより、半径方向に対向する少なくと
も一対の動圧軸受面が形成されているとともに、これら
軸体及び軸嵌合体の両動圧軸受面のいずれか一方に、所
定形状の動圧発生溝が凹設された動圧軸受装置の製造方
法において、前記軸体及び軸嵌合体の両動圧軸受面のい
ずれか一方を陽極酸化処理槽に没入させて、表面上に陽
極酸化被膜を形成するようにしている。

【００１１】さらに、請求項５記載の発明では、上記請
求項４記載の陽極酸化被膜を、硬質アルマイト処理によ
り形成するようにしている。

【００１２】このような手段によれば、陽極酸化被膜に
よって優れた平滑性が得られることから、動圧軸受面に
おける耐摩耗性が改善され、摩耗粉の発生が大幅に低減
されるとともに、軸受ギャップの維持及び焼付き防止が
図られるようになっている。そして、このような陽極酸
化被膜の形成は、簡易な工程で効率的に行われる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、それに先立って、本発明を適用する空気
動圧軸受を備えた軸回転型のポリゴンミラー駆動用モー
タの構造について図面に基づき説明する。

【００１４】図３において、ベース１８にネジ止め固定
された軸受（軸嵌合体）１５内に、数μｍ〜十数μｍの
隙間を隔ててロータ（軸体）１２が回転可能に挿入され
ており、当該ロータ１２の外周動圧軸受面２４にスパイ
ラル状に形成された動圧発生溝２５と、上記軸受１５の
内周動圧軸受面とで構成される空気動圧軸受１４によっ
て、上記ロータ１２が高速回転可能に支承される構成に
なされている。このロータ１２の構造及び製造方法につ
いては後述する。

【００１５】上記ベース１８の中央柱状部の外周には、
駆動コイル１９が嵌合固定されており、その駆動コイル
１９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２０が配置されている。この環状マグ
ネット２０は、上記ロータ２の内部に鉄製のヨーク２９
を介して配置されており、上記駆動コイル１９と共にモ
ータ駆動部を構成している。

【００１６】また、上記ロータ２の先端部（図示上端
部）には環状凸部２３が設けられており、この環状凸部
２３に対してポリゴンミラー１１が嵌合されている。こ
のポリゴンミラー１１上には、波形ばね２７を介してバ
ランスプレート２６が同軸に載置されており、そのバラ
ンスプレート２６側から差し込まれた固定ネジ２８がロ
ータ１２の上記環状凸部２３に螺着されることによって
ポリゴンミラー１１の固定が行われている。

【００１７】さらに上記ベース１８の中央柱状部におけ
る上部外周側及びバランスプレート２６の内周側には、
一対の環状マグネット２１，２２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２１，２
２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。

【００１８】そして、駆動コイル１９に所定の駆動電圧
が印加されると、ロータ１２とともにポリゴンミラー１
１が回転し、このポリゴンミラー１１の回転によって該
ポリゴンミラー１１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１２は、ロータ１２と軸受１５との間に発生
する空気の動圧力によってラジアル方向に支持されると
ともに、一対の環状マグネット２１，２２よりなる磁気
スラスト軸受によって浮上支持される。

【００１９】また、図４に示されているように、軸受
（軸嵌合体）１５は、アルミニウム、アルミニウム合金
等のアルミ材よりなり、当該軸受１５の内周面（動圧軸
受面）には、後述するように、電着塗装によって潤滑被
膜１６が形成されている。

【００２０】次に、上述した軸体としてのロータ１２を
製造する方法の一実施形態について述べる。まず、アル
ミ、アルミ合金材料又はマグネシウム合金を用いた鋳
造、ダイキャスト法又はその他の加工方法によって、図
１（ａ）に示されているようなロータ１２のブランク１
２ａを形成し、動圧発生溝がある場合には、その動圧発
生溝を先に形成しておく。すなわち、図１（ｂ）に示さ
れているように、動圧発生溝形成部分以外の部分にマス
キング印刷３１を施し、図１（ｃ）に示されているよう
に、端面にキャップ３２をしてエッチング処理等を行う
ことにより、動圧発生溝２５を加工する。

【００２１】次いで、硬質アルマイト処理に入り、油取
り、洗浄等の前処理を行った後、図１（ｄ）に示されて
いるように、ロータ素材の外周面全面に陽極酸化膜（ア
ルマイト層）３３形成する。この硬質アルマイト処理
は、例えば、硫酸浴、シュウ酸浴、混合浴、パルス電
解、等により行われるが、陽極酸化処理槽内における電
流と時間を調整することによって、例えば５ミクロン以
上、望ましくは１０〜３０ミクロンの層厚に形成され
る。

【００２２】一方、上述した軸嵌合体としての軸受１５
を製造する方法の一実施形態について述べる。まず、ア
ルミ及びアルミ合金材料を用いた鋳造、ダイキャスト法
又はその他の加工方法によって、図２（ａ）に示されて
いるような軸受１５のブランク１５ａを形成し、そのブ
ランク１５ａの内周表面に対して、図２（ｂ）に示され
ているように、耐食性・塗装密着性を向上させるための
クロメート処理（アロジン処理）、陽極酸化処理（アル
マイト処理）等の下地処理３５を施す。

【００２３】次いで、その軸受素材を、図示を省略した
電着槽に没入して、上記軸受素材の全表面に対して電着
（電気泳導）による塗装を施す。この電着塗装は、ロー
タ素材を水に分散した塗料の中に入れて、当該軸受素材
と他の金属体とが両極になるようにして電流を通すこと
により軸受素材に塗料を塗るものである。

【００２４】このような電着塗装形成部からなる潤滑被
膜３６の層厚さは、電着の時間及び電圧によって調整さ
れるが、本実施形態では、１５〜１５ミクロン程度の厚
さにわたって電着塗装を行っており、塗装後には、加熱
処理を行って樹脂を硬化させ、内周側の動圧軸受面に相
当する部分に、所定の潤滑処理を施す。

【００２５】このような実施形態によれば、電着塗装の
均一塗装作用によって、軸受１５側に潤滑被膜３６が均
一な層厚で簡易に得られる。この電着塗装形成部からな
る潤滑被膜３６は、電着塗装時に潤滑性粒子が塗装の表
面部分に浮上してくるため、極めて良好な潤滑性を備え
るように形成されることとなって軸受特性の向上が図ら
れるようになっている。

【００２６】さらに、この電着塗装においては、塗装の
相手方の素材に巣等の欠損部分があっても、塗料が内部
に入り込んでいくため、成形された潤滑被膜は、強力な
密着性を有することとなる。

【００２７】また、本実施形態では、上述したように良
好な潤滑性を有する電着塗装形成部からなる潤滑被膜３
６を有する軸受１５が、平滑性に優れた陽極酸化被膜３
３を有するロータ１２側と組み合わして用いられること
によって、動圧軸受面における耐摩耗性が改善され、摩
耗粉の発生が大幅に低減されるとともに、軸受ギャップ
の維持及び焼付き防止が図られるようになっている。そ
して、このようなロータ１２における陽極酸化被膜３６
の形成は、簡易な工程で効率的に行われる。

【００２８】なお、潤滑被膜を形成する方法としては、
上述した電着塗装に限らず、厚塗り塗装や、静電塗装、
粉体塗装等の他の塗装方法を同様に用いることができ
る。

【００２９】一方、図５には、ポリゴンミラーを回転駆
動するための軸固定型の空気動圧軸受装置を備えたアウ
タロータ型モータの一例が表されている。この空気動圧
軸受モータは、フレーム４０側に組み付けられた固定部
材としてのステータ組５０と、このステータ組５０に対
して、図示上側から嵌め込むようにして組み付けられた
回転部材としてのロータ組６０とから構成されており、
このうちステータ組５０は、上記フレーム４０の略中心
位置に立設された固定軸５１を有しているとともに、そ
の固定軸５１の外周面から半径方向に一定の距離を隔て
て円筒状に取り囲む軸受ホルダー５２を有している。上
記軸受ホルダー５２の外周にはステータコア５３が嵌着
されており、ステータコア５３の突極部には駆動コイル
５４が巻回されている。

【００３０】また上記固定軸５１の外周面には、ヘリン
グボーン型の動圧発生用溝５５が軸方向に２ブロックに
分けられて環状に凹設されており、当該動圧発生用溝５
５，５５が設けられた固定軸５１の外側には、前記ロー
タ組６０の円筒胴部６１が回転可能に装着されている。
そして上記固定軸５１の外周面と、ロータ組６０の円筒
胴部６１の内周面との間に、空気動圧が発生させられて
ラジアル軸受が形成されるように構成されている。また
上記固定軸５１には、当該固定軸５１の軸端部（図示上
端部）から空気供給孔５６が軸方向に延在しており、当
該空気供給孔５６は、前記２ブロックの動圧発生用溝５
５，５５の間部分において固定軸５１の外側に向かって
開口している。

【００３１】さらに上記固定軸５１の軸端部（図示上端
部）は、外周部分が軸方向に所定量突出しており、その
突出部分の内周壁に、スラスト浮上用の固定側マグネッ
ト５７が環状に装着されている。一方上記ロータ組６０
における円筒胴部６１の基部側（図示上端部側）には、
その中心部分に、所定の空気流動抵抗を有する細孔状の
エアオリフィス６２がダンパー手段として軸方向に貫通
形成されており、このエアオリフィス６２の通気抵抗に
よるダンパー作用によって、ロータ組６０に対する軸方
向の衝撃が緩和されるようになっている。またロータ組
６０の内部における空気は、前記空気供給孔５６によっ
て動圧発生用溝５５，５５の間部分に送給され、動圧発
生用溝５５，５５のポンピング作用によって軸方向外側
図示上下方向に流動させられ外部側に排出されるように
なっている。

【００３２】さらにまた上記エアオリフィス６２の周囲
には、スラスト浮上用の回転側マグネット６３が環状に
装着されている。この回転側マグネット６３は、上述し
た固定軸５１側の固定側マグネット５７と相互に磁気的
吸引力を生じるように、軸方向（図示上下方向）に着磁
されており、両者の吸引作用によってロータ組６０がス
ラスト方向に所定量浮上した状態に保持されるように構
成されている。

【００３３】一方、上記ロータ組６０の円筒胴部６１の
基部側（図示上端部側）外周には、回転板としての平面
六角形状のポリゴンミラー６４が回転板を構成するよう
に嵌着されている。このポリゴンミラー６４は、円筒胴
部６１から半径方向外方に向かって延出する保持部６８
上に軸方向に載置されており、クランプ手段である押え
バネ６９によって軸方向外側から固着されている。

【００３４】また、上記保持部６８から半径方向外方に
向かってロータフランジ部６５が延出している。このロ
ータフランジ部６５は、前記円筒胴部６１及び保持部６
８と一体に形成された円盤状部材からなり、前記駆動コ
イル５４が配置されたロータ内空間と、ポリゴンミラー
６４が配置されたロータ外空間とを仕切るように配置さ
れている。

【００３５】さらに、上記ロータフランジ部６５の外周
部から軸方向（図示下方向）に向かって突出する環状の
取付板６６の内周壁面に、磁性材からなるバックヨーク
を介して駆動マグネット６７が環状に装着されている。
上記駆動マグネット６７は、前述したステータコア５３
の外周面に対して半径方向に対向するように配置されて
いる。

【００３６】なお、図４では、保持部６８、円筒胴部６
１、ロータフランジ部６５及び取付部６６が一体に形成
されているが、それぞれが別体に形成される場合もあ
る。

【００３７】このような軸固定型の軸受装置における動
圧発生用溝５５を有する固定軸５１も、上述した実施形
態と同様な構造になされており、同様な製造方法によっ
て形成されている。そして、上記実施形態と同様な作用
・効果を得ることができる。

【００３８】以上、本発明者によってなされた発明の実
施形態を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い。

【００３９】例えば、上述した各実施形態のように、動
圧発生溝を軸体側に設ける場合のみならず、軸嵌合体側
に形成する場合であっても、本発明は同様に適用するこ
とができる。また、軸嵌合体側に陽極酸化被膜を形成す
る場合であっても本発明は同様に適用することができ
る。

【００４０】さらに、上記実施形態は、潤滑流体として
空気を用いた動圧軸受装置の場合であるが、オイル等の
液体を用いた装置に対しても本発明は同様に適用するこ
とができる。

【００４１】さらにまた、本発明は、上述したモータ以
外に用いられる動圧軸受装置に対しても同様に適用する
ことができる。例えば、上述した図５にかかる実施形態
に対応する部材を同一の符号で表した図６に示されてい
るハードディスク駆動用（ＨＤＤ）モータに設けられた
動圧軸受装置に対しても本発明は同様に適用することが
できる。

【００４２】この図６に表された実施形態の特徴点は、
固定軸５１に対して、ロータを構成するハブ７１の中心
側円筒部が空気動圧軸受を介して回転自在に支承されて
いる点であって、上記ハブ７１の外周面に、図示を省略
した磁気ディスク等の記録媒体が略水平に保持されるよ
うになっている。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、軸体及び軸
嵌合体の両動圧軸受面のいずれか一方の表面上に、平滑
性に優れた陽極酸化被膜とを形成することによって、動
圧軸受面における耐摩耗性を改善し、摩耗粉の発生を低
減するとともに、軸受ギャップの維持及び焼付き防止を
図りつつ、簡易な工程で動圧軸受面を形成するようにし
たものであるから、動圧軸受装置の性能を向上させつ
つ、生産性を高めることができ、低コストで高品質な動
圧軸受装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる軸体の製造工程を
表した説明図である。

【図２】軸嵌合体の製造工程を表した説明図である。

【図３】本発明を適用する動圧軸受を備えた軸回転型の
ポリゴンミラー駆動用モータの一例を表した横断面説明
図である。

【図４】図３に表されたモータの軸体と軸受体との関係
を表した側面説明図である。

【図５】本発明を適用する動圧軸受を備えた軸固定型の
ポリゴンミラー駆動用モータの一例を表した横断面説明
図である。

【図６】本発明を適用する動圧軸受を備えた軸固定型の
ハードディスク駆動用（ＨＤＤ）モータの一例を表した
横断面説明図である。

【図７】従来における軸体の製造工程を表した説明図で
ある。

【符号の説明】

１２ ロータ（軸体） １２ａ ブランク ２５ 動圧発生溝 ３３ アルマイト層（陽極酸化被膜）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸体の外周面と、この軸体に対して相対
   回転可能に装着された軸嵌合体の内周面とにより、半径
   方向に対向する少なくとも一対の動圧軸受面が形成され
   ているとともに、これら軸体及び軸嵌合体の両動圧軸受
   面のいずれか一方に、所定形状の動圧発生溝が凹設され
   た動圧軸受装置において、 上記軸体及び軸嵌合体の両動圧軸受面のいずれか一方の
   表面上に、陽極酸化被膜が形成されていることを特徴と
   する動圧軸受装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の陽極酸化被膜が形成され
   た軸体及び軸嵌合体が、アルミ、アルミ合金又はマグネ
   シウム合金から形成されていることを特徴とする動圧軸
   受装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の陽極酸化被膜が、硬質ア
   ルマイト処理層からなることを特徴とする動圧軸受装
   置。
4. 【請求項４】 軸体の外周面と、この軸体に対して相対
   回転可能に装着された軸嵌合体の内周面とにより、半径
   方向に対向する少なくとも一対の動圧軸受面が形成され
   ているとともに、これら軸体及び軸嵌合体の両動圧軸受
   面のいずれか一方に、所定形状の動圧発生溝が凹設され
   た動圧軸受装置の製造方法において、 前記軸体及び軸嵌合体の両動圧軸受面のいずれか一方を
   陽極酸化処理槽に没入させて、表面上に陽極酸化被膜を
   形成するようにしたことを特徴とする動圧軸受装置の製
   造方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の陽極酸化被膜を、硬質ア
   ルマイト処理により形成するようにしたことを特徴とす
   る動圧軸受装置の製造方法。