WO2006038444A1

WO2006038444A1 - 動圧軸受装置

Info

Publication number: WO2006038444A1
Application number: PCT/JP2005/016970
Authority: WO
Inventors: Isao Komori; Ryouichi Nakajima; Tatsuo Nakajima; Masaharu Hori; Kazuto Shimizu
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2007-04-07
Also published as: KR20070062496A

Abstract

　軸部２ａの外周面２ａ１に動圧発生部が形成されている。これにより、動圧発生部の加工性の問題から別体構成であったハウジングとスリーブ状の部材が一体化した軸受部材７が形成可能となる。この軸受部材７の一端側開口は、軸受部材７と一体の蓋部材８あるいは軸受部材７に固定した別体の蓋部材８で封口される。

Description

明細書

動圧軸受装置

技術分野

[0001] 本発明は、動圧軸受装置に関するものである。この動圧軸受装置は、情報機器、例えば HDD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一ル、あるいは電気機器、例えば軸流ファンなどの小型モータ用の軸受装置として好適である。

背景技術

[0002] 上記動圧軸受装置の一例として、ラジアル軸受隙間およびスラスト軸受隙間に生じた流体の動圧作用で軸部材をラジアル方向およびスラスト方向に非接触支持する動圧軸受装置を挙げることができる。この種の動圧軸受装置としては、軸受スリーブの内周面、および軸部材のフランジ部の両端面に対向する軸受スリーブの端面やハウジングの底面に、動圧発生手段としての動圧溝を形成したものが知られている（特開 2000— 291643号公報）。

発明の開示

[0003] 上述の動圧軸受装置は、軸部材の他、軸受スリーブや、軸受スリーブを収容するハウジング等の多くの部品で構成される。近年では、情報機器の低価格ィ匕に伴い、この種の動圧軸受装置に対するコスト低減の要求も益々厳しくなつており、この要請に応えるためにも、部品点数の削減や製作工程の見直し等により、さらなる低コストィ匕を図ることが急務となっている。

[0004] そこで本発明では、動圧軸受装置のさらなる低コストィ匕を図ることを目的とする。

[0005] 前記目的を達成するため、本発明にかかる動圧軸受装置は、軸受部材と、その内周に挿入された軸部材と、軸受部材と軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じた流体の動圧作用で回転部材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部とを備え、軸部材の外周面に流体動圧を発生させるための動圧発生部を形成したものであり、軸受部材と一体の蓋部材あるいは軸受部材に固定した別体の蓋部材で、軸受部材の一端側開口を封口したことを特徴とするものである。

[0006] 軸部材の外周面に動圧発生部を形成する上記の解決手段と異なり、動圧発生部として例えばスリーブ状の部材の内周面に動圧溝を形成する場合、動圧溝の形成方法の一例として、当該部材を焼結金属製とし、溝型を有するコアロッドを当該部材の内周に挿入した上で型内にて圧迫することにより、溝型をスリーブ状の部材の内周面に転写して動圧溝を形成する方法が知られている（例えば特開平 11— 182550号公報)。し力しながら、この方法ではスリーブ状の部材を収容すると共に、その一端開口部を封口する有底円筒状の部材 (ハウジング)を別途準備し、かつ両者を接着や圧入等の手段で精度良く確実に固定する必要がある。従って、部品点数の増加および組立工数の煩雑ィ匕を招き、この点が動圧軸受装置の低コストィ匕を阻む一因となつている。

[0007] これに対し本発明では、軸部材の外周面に動圧発生部を形成するので、スリーブ状の部材の内周面に動圧発生部を形成する場合のように、動圧発生部の加工性から、スリーブ状の部材とハウジングとを別部材にする必要はなぐ両者を一体ィ匕した一部材 (軸受部材)で構成することができる。この違いは、外形的には、従来品ではスリーブ状の部材と分離独立したハウジングに、スリーブ状の部材の一端開口部を封口する蓋部材がー体または別体に設けられていたのに対し、本発明では前記軸受部材に当該蓋部材がー体または別体に設けられる点に現れる。このように従来の二部材 (スリーブ状の部材およびハウジング)を一部材 (軸受部材）に一体ィ匕することにより、部品点数の削減、および二部材同士の組み付け工程の省略を通じて、動圧軸受装置の低コストィ匕を図ることができる。

[0008] 軸部材の外周面に、動圧発生部を形成する方法としては、例えば、鍛造、転造、あるいは印刷等を挙げることができる。これらのうち、印刷で動圧発生部を形成する方法の一例として、素材表面に微量インクを供給し、当該微量インクの集合体を硬化させ動圧発生部を形成する方法を挙げることができる。

[0009] 微量インクの供給方法は特に問わず、例えば素材表面にインクを細孔ノズル力着弹あるいは滴下させる、いわゆるインクジェット法を挙げることができる。この他、ノズルではなぐインク液面からインク液滴を飛ばすノズルレスタイプのインクジェット法、電気泳動を利用してインクを誘導する方法、マイクロピペットを介してインクを液滴の状態ではなぐ連続的に吐出する方法、あるいは定着面までの距離を短縮しインクを吐出と同時に定着面に着弾させる方法等も挙げることができる。

[0010] 軸部材の外周面に印刷で動圧発生部に対応する形状を形成する方法としては、例えば印刷型を、軸部の外周面と接触させながら軸部の回転に応じて移動させることにより、軸部の外周に動圧溝以外の部分を榭脂組成物力なる耐食インクで印刷する方法が知られている（例えば特公昭 62— 49351号公報)。し力しながら、この方法では、製造方法の特性上、印刷型や印刷型を保持するための印刷用スクリーンが必要で、また、印刷には多量のインクが必要であり、さらに、印刷後にはエッチング等による非印刷部の腐食およびインク除去が不可欠であることから、低コスト化が困難である。

[0011] これに対し、上記で例示した微量インクを供給することによる動圧発生部の形成方法では、動圧発生部の形状パターンを予めプログラミングすることにより、任意の形状ノターンを印刷することができ、かつインク (榭脂組成物）の吐出量を精密に制御することにより、形状パターンの各部を任意の厚さに形成することができる。従って硬化したインク自体で高精度の動圧発生部を形成することができる。これにより、動圧発生部を形成した軸部材を、エッチング等の腐食工程を経ることなくそのまま動圧軸受装置に組み込んで軸受面として使用することが可能となるため、動圧発生部の形成ェ程を大幅に簡略ィ匕できる。また、インクは、軸部（素材）に非接触の状態で供給されるため、印刷型や印刷型を保持するための印刷用スクリーンは不要で、かつ素材の回転に応じて印刷型を移動させる機構も不要となるので、成形装置を簡略化できる。さらに、インクは、動圧発生部を形成するだけの使用量で足りるため、インクの使用量を低減することができる。

[0012] 印刷を用いて動圧発生部を形成するに際し、従来方法のように、印刷工程後さらにエッチング工程を経た場合、動圧発生部としての、例えば動圧溝を形成するインクはエッチング後完全に除去されるため、完成したインク成分は残っていないが、本発明の上記軸部では、このインクが除去されることなく残存した状態で使用される。この場合、理論上は、榭脂組成物 (残存したインク)が軸受部材と摺動接触し、軸部材の素材は軸受部材と非接触となるから、素材に要求される特性として、耐摩耗性の重要度は低くなる。従って、軸部材の素材を選定する際の自由度を高めることができる。また、耐摩耗性を向上させるための熱処理も不要となるので、未熱処理の金属材料で軸部材を形成することができ、材料コストを低減することができる。同様の観点から、軸受部材の素材選定も、金属ではなく榭脂に対する耐摩耗性を考慮すれば足りるので、選定自由度が高まる。

[0013] 通常、動圧軸受装置には、軸受装置内部を満たす流体 (例えば、潤滑油）の漏れを防止するためのシール空間が設けられている。軸受運転時には軸受装置内、特にスラスト軸受部のスラスト軸受隙間での圧力が高まり、シール空間における潤滑油との間で圧力差が生じる場合があり、力かる圧力差は動圧軸受装置の性能低下を招く恐れがある。

[0014] 上述の課題は、流体の動圧作用で軸部材をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受隙間と、軸受部材の他端側開口をシールするシール空間とを連通させる循環用の流路を、軸受部材に設けることで解消することができる。力かる構造にすることで、スラスト軸受隙間とシール空間との間で流体の圧力差が生じた場合でも、循環用の流路を通じて両空間の間で流体を流動させることにより、両空間の圧力がバランスされるため、安定した軸受性能を維持することができる。

[0015] 上述した軸受部材は、榭脂材料または金属材料を使用し、かつ射出成形、プレス加工、または機械カ卩ェのうち何れかの方法で形成することができる。

[0016] 以上の構成を有する動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを有するモータは、上記情報機器用、例えばノヽードディスクドライブ (HDD)等の磁気デイスク駆動装置用のスピンドルモータ等として好ましく使用することができる。

[0017] また、前記目的を達成するため、本願では、軸部を有する回転部材と、内周面を軸部の外周面に対向させた軸受部材と、軸部と軸受部材との間のラジアル軸受隙間に生じた流体の動圧作用で回転部材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、スラスト軸受隙間に生じた流体の動圧作用で回転部材をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備えるものであって、軸部の外周面に流体動圧を発生させるための動圧発生部を形成したものであり、軸受部材の一端側開口が軸受部材と一体または別体の蓋部材により封口され、前記スラスト軸受隙間に面する軸受部材の一端側端面に、動圧発生部を有する第 1のスラスト軸受面が型成形されていることを特徴とする動圧軸受装置を提供する。

[0018] この構成では、スリーブ状の部材とハウジングとを一体ィ匕した一部材 (軸受部材)で構成することができることに加え、スラスト軸受隙間に面する軸受部材の一端側端面に、動圧発生部を有する第 1のスラスト軸受面が型成形されているので、軸受部材への動圧発生部の形成を効率的に行うことができ、この点力もさらなる低コストィ匕を図ることができる。

[0019] 軸部の外周面に設けられる動圧発生部は、微量インクの集合体を硬化させて形成することができる。

[0020] 上述の構成に加え、蓋部材あるいは軸受部材の他端側の端面に、動圧発生部を有する第 2のスラスト軸受面を型成形してもよい。このように第 1のスラスト軸受面に加えて第 2のスラスト軸受面を形成することにより、両軸受面とそれぞれ対向する二つのスラスト軸受隙間で生じる流体の動圧作用により、軸部材をスラスト両方向で非接触支持することができる。この第 2のスラスト軸受面は型成形されるから、効率的かつ高精度に形成することができ、これによりさらなる低コストィ匕を図ることができる。

[0021] 蓋部材および軸受部材は、榭脂材料または金属材料を使用し、かつ射出成形、プレス加工、または機械カ卩ェのうち何れかの方法で形成することができる。

[0022] 上記構成にぉ、て、回転部材は、例えば軸部材と、軸部材の外径側に張り出し、口ータマグネットの取り付け部を有するロータ部とで構成することができる。この場合、口ータ部のうち、少なくともロータマグネットとの対向部に磁性材料を配するのが望ましい。力かる構成によれば、モータの駆動時、ステータコイルとロータマグネット間に生じる磁束がロータ部を介して漏れ、磁力が損失することを防止することができ、モータの回転性能を向上させることができる。

[0023] 以上の構成を有する動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを有するモータは、上記情報機器用、例えばノヽードディスクドライブ (HDD)等の磁気デイスク駆動装置用のスピンドルモータ等として好ましく使用することができる。 [0024] 以上のように、本発明によれば、動圧軸受装置をより一層低コストィ匕することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0025] [図 1]図 1は本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置を組み込んだ情報機器用スピンドノレモータの断面図

[図 2]図 2は一実施形態に係る動圧軸受装置の断面図

[図 3]図 3はインクジェット方式の印刷装置の概要図

[図 4]図 4は軸受部材の下側端面を示す図

[図 5]図 5は蓋部材の上側端面を示す図

[図 6]図 6は第 2の実施形態に係る動圧軸受装置の断面図

[図 7]図 7は第 3の実施形態に係る動圧軸受装置の断面図

[図 8]図 8は第 4の実施形態に係る動圧軸受装置の断面図

[図 9]図 9は第 5の実施形態に係る動圧軸受装置の断面図

[図 10]図 10は第 6の実施形態に係る動圧軸受装置の断面図

[図 11]図 11は第 7の実施形態に係る動圧軸受装置の断面図

発明を実施するための最良の形態

[0026] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

[0027] 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ヽる。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に取り付けられたロータ部としてのディスクハブ 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、ブラケット 6とを備えている。ステータコイル 4はブラケット 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を一枚または複数枚保持する。ブラケット 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、ステータコィル 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が回転する。 [0028] 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、スリーブ状の部分を有し、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 8と、軸受部材 7の他端側に位置するシール部材 9とを備えている。なお、説明の便宜上、蓋部材 8の側を下方向、シール部材 9の側を上方向として以下説明する。

[0029] 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。軸部 2aの外周面 2alには、動圧発生部として、例えばへリングボーン形状に配列された動圧溝 Abと、動圧溝 Abを区画形成する丘状の区画部 Aaとを含むラジアル軸受面 Aが軸方向に 2箇所離隔形成される。上側のラジアル軸受面 Aでは、動圧溝 Abが軸方向中心 mに対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心 mより上側領域の軸方向寸法 XIが下側領域の軸方向寸法 X2よりも大きくなつている。そのため、軸部材 2の回転時、動圧溝 Abによる潤滑油の引き込み力（ボンビング力）は下側の対称形のラジアル軸受面 Aに比べ上側のラジアル軸受面で相対的に大きくなる。なお、ラジアル軸受面 Aは任意の数を形成可能であり、 1箇所あるいは 3箇所以上形成してもよい。本実施形態において、フランジ部 2bの両端面 2b 1、 2b2は、動圧溝のない平坦面として形成されている。

[0030] ラジアル軸受面 Aは、鍛造、転造、ある、は印刷等の手段によって形成可能である。本実施形態では、印刷を用いた形成方法、その中でも特に、流動状態の榭脂組成物 (インク）をノズル力も微小液滴の状態で吐出し、定着すべき軸部 2aの外周面 2al に多数着弾させた後、硬化させ、当該微量インクの集合体で動圧溝 Abの区画部 Aa を形成するインクジェット方式の印刷方法を採用する。

[0031] 図 3は、軸部 2aの外周面 2alに動圧発生部を形成するインクジェット方式の印刷装置の概要を示すものである。図示のように、この印刷装置は、回転駆動される軸部 2a の素材 2a'の外周面 2alと対向させた一又は複数のノズルヘッド 10と、ノズルヘッド 1 0に対してその円周方向位置を異ならせて配置した、好ましくは図示のように素材 2a 'を挟んでノズルヘッド 10と対向させて配置した硬化部 11とを主要な構成要素とする。ノズルヘッド 10には、微小液滴状態のインク 12を吐出する複数のノズル 14が軸方向に配設されている。インク 12は、例えば光硬化性榭脂、好ましくは紫外線硬化榭脂をベース榭脂とする榭脂組成物であり、必要に応じて適当な割合で有機溶媒を配合したものが使用される。硬化部 11は、榭脂組成物を硬化させるための光を照射する光源で、例えば紫外線ランプが使用される。

[0032] 以上の構成において、素材 2a'を回転させながらノズルヘッド 10を軸方向に往復スライドさせ、ノズル 14からインク 12を吐出することにより、インク 12の微小液滴が素材 2a'の外周面 2alの所定位置に着弾する。この微小液滴が多数集合することで、素材 2a'の外周面 2alには、動圧発生部としての、例えばへリングボーン形状に配列された動圧溝 Abおよび区画部 Aaを有する動圧溝パターンが形成される。動圧溝バターンの印刷は素材 2a'の回転に伴って徐々に円周方向に進行する形で行われ、印刷部分が硬化部 11の対向領域に達すると、紫外線の照射を受けたインク 12が重合反応を起こして順次硬化する。各ノズル力ゝらのインクの供給 ·停止を適宜切換えながら素材 2a'を 1〜数十回転させて、素材 2a'の全周に動圧溝パターンを形成する。このとき、ノズルヘッド 10と硬化部 11とは素材 2a'を挟む対向位置に配置されているので、硬化部 11から照射される紫外線は素材 2a'に遮蔽され、ノズル 14から吐出されるインク 12には重合反応による硬化作用は及ばな、。従つて硬化したインク 12によるノズル 14の目詰まり等を防止して、効率よく動圧溝パターンを形成することができる。

[0033] インクジェット法による印刷では、インクの微小液滴の吐出量を制御することで印刷後のインク膜厚を印刷パターンの各部で精度良く管理することができる。従って、硬化したインク 12で必要な動圧溝深さを確保することができ、これにより動圧発生部として形成された例えば動圧溝パターンを、エッチングや硬化インクの除去工程を経ることなぐそのままラジアル軸受面 Aとして使用することが可能となる。従来用いられていた印刷による軸部 2aの外周面 2alへの印刷による動圧溝形成は、マスキング、ェツチング (サンドブラストの場合もある）、マスキングの除去といった工程を経て行われて!、るが、上述のように印刷した動圧溝パターンをそのまま軸受面として使用すれば、従来の製作手順に比べ、工程数を大幅に削減できるため、より一層の低コスト化を図ることができる。この場合、理論上は、軸部 2aの榭脂組成物（区画部 Aa)が軸受部材 7と摺動接触し、軸部 2aの素材 2a'は軸受部材 7と非接触となるから、素材に要求される特性として、耐摩耗性の重要度は低くなる。従って、軸部 2aの素材を選定する際の自由度を高めることができる。また、耐摩耗性を向上するための熱処理も不要となるので、未熱処理の金属材料で軸部 2aを形成することができ、カゝかる材料コストを低減することができる。もちろんコスト面がそれほど問題とならないのであれば、動圧溝パターンの印刷後にエッチングを行い、さらに印刷部分の除去を行うことにより、動圧溝を形成しても構わない。

[0034] 軸受部材 7は、略円筒形状に成形される。図示例の軸受部材 7は、スリーブ部 7aとその上方のシール装着部 7bと、その下方の封口部 7cとで構成される。スリーブ部 7a の内周面 7alは、シール装着部 7bの内周面 7blや封口部 7cの内周面 7clよりも小径で、軸部材 2の二つのラジアル軸受面 Aと対向する。封口部 7cの内周面 7clに後述する蓋部材 8が嵌合固定される。スリーブ部 7aの内周面 7alは、動圧溝のない平滑な円筒面として形成され、スリーブ部 7aの下側端面 7a2には、図 4に示すように、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 Bbと、各動圧溝 B bを区画形成する区画部 Baとを含む第 1のスラスト軸受面 Bが形成される。

[0035] シール部材 9は、金属材料ゃ榭脂材料で環状に形成される。シール部材 9は、この実施形態では、軸受部材 7とは別体に形成され、軸受部材 7のシール装着部 7bの内周面 7blに圧入、接着等の手段で固定される。シール部材 9の内周面 9aは上方に向力につれてテーパ状に拡径しており、この内周面 9aと、内周面 9aに対向する軸部 2aの外周面 2alとの間には、上方に向力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 9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。この状態では、潤滑油の油面はシール空間 Sの範囲内に維持される。

[0036] 軸受部材 7には、スラスト軸受隙間とシール空間 Sとを連通する潤滑油循環のための流路 15が設けられる。この流路 15の具体的な構成としては、スリーブ部 7aの肩部 (スリーブ部 7aの外径側）に、スリーブ部 7aを軸方向に貫通する潤滑油の流路 15aが一本または複数本形成され、スリーブ部 7aの上側端面 7a3には、円環流路 15dが形成され、この円環流路 15dからスリーブ部 7aの内周面 7alに抜ける第 1の径方向流路 15bが形成される。また、スリーブ部 7aの下側端面 7a2の外径側には、流路 15aからスリーブ部 7aの下側端面 7a2に抜ける第 2の径方向流路 15cが形成される。この流路 15が設けられることで、スラスト軸受隙間とシール空間との間で流体の圧力差が生じた場合でも、循環用の流路を通じて両空間の間で流体を流動させることにより、両空間の圧力がバランスされるため、安定した軸受性能を維持することができる。

[0037] この軸受部材 7は、榭脂材料または金属材料で、かつ射出成形、プレス成形、または機械加工の何れかの手法で一体形成される。何れの成形法であっても、軸受部材 7の内周面は動圧溝等のない平滑な円筒面であるから、容易かつ低コストに高精度な軸受部材 7を形成可能である。上記成形方法のうち、特に射出成形またはプレス成形で軸受部材 7を形成する際には、スリーブ部 7aの下側端面 7a2を成形する部分に、第 1スラスト軸受面 Bの動圧発生部形状に対応した型を形成しておくことで、軸受部材 7の成形時には第 1スラスト軸受面 Bが同時に成形され、安定した加工精度を確保することができる。なお、第 1スラスト軸受面 Bは、スノィラル形状の他、例えばヘリングボーン形状にすることもできる。

[0038] 蓋部材 8は、軸受部材 7とは別体の有底略円筒状に形成される。この蓋部材 8は、円筒状の側部 8aと、側部 8aの下端開口を封口する底部 8bとを備え、図示例では側部 8aと底部 8bとは一体成形されている。底部 8bの上側端面 8blには、図 5に示すように、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 Cbと、各動圧溝 Cbを区画形成する区画部 Caとを含む第 2のスラスト軸受面 Cが形成される。

[0039] この蓋部材 8は、上記軸受部材 7と同様に、榭脂材料または金属材料で、かつ射出成形、プレス成形、または機械加工の何れかの手法で一体形成される。上記成形方法のうち、射出成形またはプレス成形で蓋部材 8を形成する際、成形型の底部 8bの上側端面 8blを成形する部分に、第 2のスラスト軸受面 Cの動圧発生部形状に対応した型を形成しておくことで、蓋部材 8の型成形と同時に第 2のスラスト軸受面 Cを成形することが可能となり、さらなる低コストィ匕が達成される。もちろん、第 2のスラスト軸受面 Cもスパイラル形状の他、ヘリングボーン形状にすることもできる。

[0040] 蓋部材 8は、側部 8aの内周面 8alを軸受部材 7の封口部 7cの内周面 7clに嵌合し、圧入、接着、溶着等の適宜の手段を施すことにより軸受部材 7に固定される。この時、軸部材 2のフランジ部 2bは、軸受部材 7のスリーブ部 7aの下側端面 7a2と蓋部材 8の底部 8bの上側端面 8b 1との間に空間に収容される。蓋部材 8の側部 8aの上側端面 8a2は、軸受部材 7のスリーブ部 7aの下側端面 7a2と当接しており、これによつて後述のスラスト軸受隙間が規定幅に管理される。

[0041] なお、軸受部材 7と蓋部材 8の材料選択は、求められる軸受特性に対応して適宜選択することができる。このとき、蓋部材 8と軸受部材 7は、異種材料'同種材料の何れで形成しても構わない。

[0042] 上記構成の動圧軸受装置 1にお!/、て、軸部材 2が回転すると、軸部 2aの外周面 2a 1に離隔成形されたラジアル軸受面 Aは、それぞれ軸受部材 7のスリーブ部 7aの内周面 7al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満たされた潤滑油が動圧作用を発生し、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のラジアル軸受部 R1と第 2のラジアル軸受部 R2とが形成される。

[0043] また、軸受部材 7のスリーブ部 7aの下側端面 7a2に形成された第 1のスラスト軸受面 Bは、軸部材 2のフランジ部 2bの上側端面 2blと第 1スラスト軸受隙間を介して対向し、蓋部材 8の底部 8bの上側端面 8blに形成された第 2のスラスト軸受面 Cは、フランジ部 2bの下側端面 2b2と第 2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満たされた潤滑油が動圧作用を発生し、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を両スラスト方向に回転自在に非接触支持する第 1のスラスト軸受部 T1および第 2のスラスト軸受部 T2が形成される。

[0044] また、上述のインクジェット法を用いることで、第 1のスラスト軸受面 Bをフランジ部 2b の上側端面 2blに、第 2のスラスト軸受面 Cをフランジ部 2bの下側端面 2b2に形成することちでさる。

[0045] 本発明の動圧軸受装置 1は、上述のように軸部材 2の外周面 2alに動圧発生部を形成しているので、動圧発生部の加工性の面から、ラジアル軸受隙間に対向するスリーブ状の部材と、当該部材を収容するハウジングとを別体に構成する必要はなぐ両者を一体ィ匕した部材 (軸受部材 7)を使用することが可能となる。したがって、部品点数および組立工数の削減を通じて低コストィ匕を図ることができる。また、軸受部材 7および蓋部材 8は金属材料の機械加工やプレス加工、榭脂の射出成形等の慣用手段で形成することができ、製造コストのさらなる低廉ィ匕を図ることができる。なお、射出成形の一種である MIM成形や低融点金属の射出成形等の手段で軸受部材 7および蓋部材 8を成形することも可能である。

[0046] 軸部材 2の外周面 2alに動圧発生部を形成するに際しては、例えば鍛造、転造、あるいは印刷等適宜の手段を採用することができる。これらの方法のうち、印刷で動圧発生部を形成する場合、軸部材 2を構成する素材表面に微量インクを供給し、当該微量インクの集合体を硬化させる方法、例えば上述したインクジェット法を用いれば、軸部材 2に形成される動圧発生部が素材表面力も凸状に形成されるため、軸部 2aが軸受部材 7に摺動接触することがない。よって、軸部 2aを形成する金属材料は、耐摩耗性等を考慮しなくて良くなり、より安価な金属材料を選択可能となる。また、この印刷方法による動圧発生部の形成に際しては、従来の印刷方法で必要であった印刷後のエッチング工程等を省略できることに加え、余剰インクの供給および印刷型等の消耗品が不要となることから、工程省略、消耗品削減を通じて製造コストの低減を図ることができる。

[0047] 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ぐ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、基本的に図 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。

[0048] 図 6は、動圧軸受装置の第 2実施形態を示すものである。本実施形態にかかる動圧軸受装置 1では、軸受部材 7の下端側の形状が異なっており、これに伴って蓋部材 8 の固定位置が異なっている。具体的には、蓋部材 8は、軸受部材 7の下端開口側の外周面 7a3に固定されており、このとき蓋部材 8の上側端面 8a2は、スリーブ部 7aの外周に形成された肩面 7a4と当接している。また、軸受部材 7および蓋部材 8は、図 2 に示す第 1の実施形態と同様、金属材料の機械加工やプレス加工、榭脂の射出成形等の慣用手段で形成されていることに加え、両部材にはそれぞれ、第 1のスラスト軸受面 Bおよび第 2のスラスト軸受面 Cが型成形される。したがってスラスト軸受面を別加工で形成する必要がなぐ製造コストのさらなる低廉ィ匕を図ることができる。なお

、図示は省略している力軸受部材 7には、動圧安定維持のため、スラスト軸受隙間とシール空間 Sとを連通する潤滑油循環のための流路を形成するのが望ましい。

[0049] 図示するように、本実施形態に係る動圧軸受装置 1において、軸部材 2は、その上端に取り付けたロータ部としてのディスクハブ 3とで回転部材 Mを構成して、る。ディスクハブ 3は、略円盤形状をなすプレート部 3aと、プレート部 3aの外周に一体成形された円筒部 3bとを備え、例えば、加締め、溶接 (スポット溶接等)、接着、電着、蝌付け、 Cクリップ、ネジ止め等の手段により軸部材 2の上端に固定される。

[0050] このディスクハブ 3は、例えば榭脂で射出成形される。このようにディスクハブ 3を榭脂材料で製作した場合、ステータコイル 4とロータマグネット 5間に生じる磁束がデイスクハブ 3を介して漏れ、磁力損失を招くおそれがあるが、図 6に示すように、強磁性体の金属材料力もなる磁気シールド部材 20を円筒部 3bの内周面 3blとロータマグネット 5との間に介在させれば、力かる問題を解消することができる。この磁気シールド部材 20は、例えばインサート成形によってディスクハブ 3と一体成形することもできる。なお、ディスクハブ 3自体を強磁性体で製作した場合には、磁気シールド部材 20は不要となる。

[0051] 図 7は、動圧軸受装置の第 3実施形態を示すものである。この実施形態の動圧軸受装置 1が、図 2および図 6に示す実施形態と大きく異なる点は、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 7a5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 3al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の上端外周面 7a6とディスクハブ 3の円筒部 3bの内周面 3blとの間に形成されている点にある。

[0052] 図 8は、動圧軸受装置の第 4実施形態を示すものである。この実施形態の動圧軸受装置 1が上述の実施形態と大きく異なる点は、軸部材 2のフランジ部 2bが省略され、軸受部材 7と蓋部材 8がー体成形されている点にある。この場合、スラスト軸受部 T は、軸受部材 7の外径側の上側端面 7a5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 3alとの間に形成されているのみである。なお、図示は省略しているが、必要に応じて潤滑油循環のための流路 15を設けることもできる。 [0053] 図 9は、動圧軸受装置の第 5実施形態を示すものである。この実施形態の動圧軸受装置 1が上述の実施形態と大きく異なる点は、シール部材 9が軸受部材 7と一体成形されている点である。このとき、図 2に示す第 1実施形態における軸受部材 7の上方のシール装着部 7bとシール部材 9が、本図示例では一体となってシール部 7dとなり、シール部 7dの内周面 7dlと軸部材 2の外周面 2alとの間でシール空間 Sが形成される。なお図示は省略している力本図示例においても、図 2に示す潤滑油循環のための流路 15を形成してもよい。この形態では、部品点数および組立工数の削減を通じて、動圧軸受装置のより一層の低コストィ匕を図ることができる。

[0054] 図 10は動圧軸受装置の第 6実施形態を示すものである。この実施形態の動圧軸受装置 1は、特に軸受部材 7が榭脂の射出成形品である場合の好ましい形態を示すものである。軸受部材 7は、シール部 7dと、スリーブ部 7aと、スリーブ部 7aの一端から外径側に延びる鍔部 7eと、鍔部 7eから軸方向に延びる封口部 7cとからなる。封口部 7cの内周面 7clには、蓋部材 8が適宜の手段で固定されている。このとき、上記各部の肉厚は、その機能上必要な形状をなしている箇所 (例えば、シール部 7dの内周面 7dlに形成されて!、るテーパ面等）を除く各部の主部にっ、ては、同一肉厚であることが好ましい。例えば図 2に示す形態のようにスリーブ部 7aと封口部 7cの肉厚差が大きい場合には、材料の特性上、成形後の熱収縮等による反りやヒケの発生を抑えることが困難であり、該事象は動圧軸受装置の組立精度や回転精度に悪影響を及ぼす恐れがある力である。なお、軸受部材 7は金属のプレス力卩ェ品や MIM成形品であつても、材料費を低減できるため、本形態を好ましく適用することができる。

[0055] 図 11は動圧軸受装置の第 7実施形態を示すものである。この実施形態の動圧軸受装置 1は、上記第 6実施形態と同一の効果を得ることができることに加えて、図 2、図 6 、および図 9に示す実施形態と同様に、スラスト軸受隙間幅の管理を容易に行うことができる構造としたものである。このとき、軸部材 2のフランジ部 2bは、軸受部材 7のスリーブ部 7aの下側端面 7a2 (鍔部 7eの下側端面）と蓋部材 8の底部 8bの上側端面 8 blとの間に空間に収容される。蓋部材 8の側部 8aの上側端面 8a2は、軸受部材 7のスリーブ部 7aの下側端面 7a2と当接しており、これによつてスラスト軸受隙間が規定幅に管理される。 [0056] 以上に述べた各実施形態では、本発明の構成を、軸部材 2をスラスト方向に非接触支持する動圧軸受装置に用いる場合について述べた力これらの他に、軸部材 2 をスラスト方向に接触支持する動圧軸受装置にも用いることができる。さらに、軸部材 2は、ステンレス鋼等の金属材料で成形したものとした力その他にも使用用途に応じて、適宜選択することができる。例えば、軸部材 2が金属材料と榭脂材料の複合構造をなすものであり、そのうち軸部 2aが例えばステンレス綱等の金属材料で、フランジ部 2bが榭脂材料で一体に成型されたものも使用することができる。

[0057] また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部 Rl、 R2およびスラスト軸受部 T、 Tl、 Τ2を構成する動圧軸受として、例えばへリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝力もなる動圧発生部を用いた軸受を例示しているが、動圧発生部の構成はこれに限定されるものではない。ラジアル軸受部 Rl、 R2として、円周方向複数箇所で、ラジアル軸受隙間を円周方向の一方又は双方にくさび状に縮小させた形状とした、いわゆる多円弧軸受 (テーパ軸受、テーパ 'フラット軸受の何れもが含まれる）、軸方向に延びた動圧溝を円周方向の複数箇所に形成した、いわゆるステップ軸受で構成することもできる。また、スラスト軸受部 T、 Tl、 Τ2として、円周方向複数箇所で、スラスト軸受隙間を円周方向の一方又は双方にくさび状に縮小させた形状とした構成のものを採用することちできる。

Claims

請求の範囲

[1] 軸受部材と、その内周に挿入された軸部材と、軸受部材と軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じた流体の動圧作用で軸部材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部とを備える動圧軸受装置にぉ、て、

軸部材の外周面に流体動圧を発生させるための動圧発生部を形成したものであり軸受部材と一体の蓋部材あるいは軸受部材に固定した別体の蓋部材で、軸受部材の一端側開口を封口したことを特徴とする動圧軸受装置。

[2] 動圧発生部が、微量インクの集合体を硬化させて形成されたものである請求項 1に記載の動圧軸受装置。

[3] 軸部材の素材が、未熱処理の金属材料であることを特徴とした、請求項 2に記載の動圧軸受装置。

[4] さらに、流体の動圧作用で軸部材をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受隙間と、軸受部材の他端側開口をシールするシール空間とを備え、軸受部材に、スラスト軸受隙間とシール空間とを連通する循環用流路を設けたことを特徴とする請求項 1 に記載の動圧軸受装置。

[5] 軸受部材が、榭脂または金属力なり、かつ射出成形品、プレス加工品、または機械加工品の何れかである請求項 1に記載の動圧軸受装置。

[6] 請求項 1に記載の動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを有することを特徴とするモータ。

[7] 軸部を有する回転部材と、内周面を軸部の外周面に対向させた軸受部材と、軸部と軸受部材との間のラジアル軸受隙間に生じた流体の動圧作用で回転部材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、スラスト軸受隙間に生じた流体の動圧作用で回転部材をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備える動圧軸受装置において、

軸部の外周面に流体動圧を発生させるための動圧発生部を形成したものであり、軸受部材の一端側開口が軸受部材と一体または別体の蓋部材により封口され、前記スラスト軸受隙間に面する軸受部材の一端側端面に、動圧発生部を有する第 1のスラスト軸受面が型成形されていることを特徴とする動圧軸受装置。

[8] 動圧発生部が、微量インクの集合体を硬化させて形成されたものである請求項 7に記載の動圧軸受装置。

[9] 蓋部材に、動圧発生部を有する第 2のスラスト軸受面を型成形した請求項 7に記載の動圧軸受装置。

[10] 軸受部材の他端側の端面に、動圧発生部を有する第 2のスラスト軸受面を型成形した請求項 7に記載の動圧軸受装置。

[11] 軸受部材が、榭脂または金属力なり、かつ射出成形品、プレス加工品、または機械加工品の何れかである請求項 7に記載の動圧軸受装置。

[12] 蓋部材が、榭脂または金属力なり、かつ射出成形品、プレス加工品、または機械加ェ品の何れかである請求項 7に記載の動圧軸受装置。

[13] 回転部材が、軸部と、軸部の外径側に張り出し、ロータマグネットの取り付け部を有するロータ部とを備え、ロータ部のうち、少なくともロータマグネットとの対向部に磁性材料を配した請求項 7に記載の動圧軸受装置。

[14] 請求項 7に記載の動圧軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを有することを特徴とするモータ。