WO2007000925A1

WO2007000925A1 - 流体軸受装置およびこれを備えたモータ

Info

Publication number: WO2007000925A1
Application number: PCT/JP2006/312430
Authority: WO
Inventors: Isao Komori
Original assignee: Ntn Corporation
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2007-01-04
Also published as: US7687951B2; US20070252461A1; KR20080022107A

Abstract

　高い軸受性能および耐久寿命を有する流体軸受装置を低コストに提供する。　流体軸受装置１は、軸部材２と、軸部材２の外周面２ａと対向する円筒状のラジアル軸受面Ａを備える軸受部材７とを主要な構成要素として備える。軸受部材７は、電鋳部１０をインサートして射出成形され、前記ラジアル軸受面Ａは当該電鋳部１０に形成されている。また、軸受部材７の上側端面７ｂにはスラスト軸受面Ｂが形成され、当該スラスト軸受面Ｂに対向するスラスト軸受隙間に生じた潤滑流体の動圧作用によって、軸部材２がスラスト方向に支持される。

Description

明細書

流体軸受装置およびこれを備えたモータ技術分野

[0001] 本発明は、流体軸受装置およびこれを備えたモータに関するものである。

[0002] 流体軸受装置は、軸受隙間に形成される流体膜で軸部材を回転自在に支持するものである。この流体軸受装置は、軸受隙間内の潤滑流体に動圧を発生させるための動圧発生部を備えたもの (いわゆる、動圧軸受）と、動圧発生部を備えていないものとに大別されるが、何れも高速回転、高回転精度、低騒音等に優れた特性を示すものである。力かる特性を活かし、流体軸受装置は、パーソナルコンピュータ (PC)等に搭載されるファンモータの他、広く情報機器用の小型モータ、例えば HDD、 FDD 等の磁気ディスク装置、 CD—ROM、 CD-R/RW, DVD—ROMZRAM等の光ディスク装置、 MD、 MO等の光磁気ディスク装置等に搭載するスピンドルモータ、レ一ザビームプリンタ (LBP)などに搭載するポリゴンスキャナモータなどに好適に用いられている。

背景技術

[0003] 上記各種モータのうち、例えばファンモータ用の流体軸受装置では、羽根を有するロータがラジアル軸受部でラジアル方向に回転自在に支持される。また、羽根で生じる送風作用の反力（推力）力ステータコイルとロータマグネットとの間に生じる磁力の軸方向成分によって支持され、磁力と推力との差によるスラスト荷重力スラスト軸受部で支持される構造になっている。ファンモータ用の軸受装置では、ラジアル軸受部として動圧軸受を、またスラスト軸受部として回転軸の軸端を受け材に接触させた、いわゆるピボット軸受を採用する場合が多い。（例えば、特許文献 1参照)。

[0004] また、例えばスピンドルモータ用の流体軸受装置の一例として、図 25に示す構造のものが知られている。この流体軸受装置では、軸部材 100の外周面とラジアル軸受隙間を介して対向する軸受部材 200の内周面との間に、軸部材 100をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部 400が設けられる。また、軸部材 100に設けられたフランジ部 110の両端面と、スラスト軸受隙間を介して前記両端面に対向する部材 (軸受部材 200や蓋部材 300)の端面との間に、軸部材をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部 500が設けられる。

[0005] ところで、近年、特にディスク装置が組み込まれる情報機器にお、ては、急速な高性能化が進展する一方で、小型，薄型化 (コンパクト化)も図られており、流体軸受装置に対するコンパクトィ匕の要求が厳しくなつている。しかしながら、図 25に示す流体軸受装置の構造では、ラジアル軸受部と、二つのスラスト軸受部とが軸方向に積み重なった形態であるため、全体的に軸受装置の軸方向寸法が大きぐコンパクト化には限界がある。

[0006] そこで、例えば、軸部材を円錐台状に形成し、その外周に配した焼結金属製の軸受部材との間に、軸方向一方側を大径に、軸方向他方側を小径にした軸受隙間 (傾斜軸受隙間）を形成すると共に、軸部材の端面とこれに対向する閉塞部材との間にスラスト軸受隙間を形成したものが開示されている。この構成であれば、図 25に示す軸部材 100のフランジ部 110が不要となるので、その分だけ軸受装置の軸方向寸法をコンパクトィ匕することができる（例えば、特許文献 2)。

特許文献 1：特開 2000— 46057号公報

特許文献 2：特開 2002 - 276649号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 上記特許文献 1に開示された流体軸受装置では、ラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させるための溝 (動圧発生部）を、軸受部材の成形と同時に形成しているが、この手法では動圧発生部の精度を十分に確保することが難しい。また、スラスト軸受部をピボット軸受で構成して、るので、軸受装置の長期使用による摩耗が避けられず、この摩耗が回転精度に悪影響を与えるおそれがある。さらに、ピボット軸受では、モ一メント荷重に対する負荷能力（モーメント剛性)を確保する上でも不利となる。

[0008] また、特許文献 2に開示された流体軸受装置では、傾斜軸受隙間を形成するために軸部材の外周面や軸受部材の内周面を円錐面状に形成する必要があるが、両円錐面を精度良くかつ効率的に加工することは容易ではない。特に、外周面に比べて内周面の加工は難しいので、軸受部材の円錐状内周面を精度良ぐかつ低コストに仕上げることは現状の加工技術では困難で、ましてや軸受部材の円錐状内周面に動圧溝等の動圧発生部を設ける場合に、動圧発生部の精度を確保するのは困難である。流体軸受装置の回転精度をはじめとする軸受性能は、軸受隙間の精度の良否に大きく左右される。従って、高精度の傾斜軸受隙間を安定的に得ることができず、そのために設計条件等によっては十分な軸受性能を確保できな、おそれがある。

[0009] 本発明の第 1の課題は、高い軸受性能および耐久寿命を有する流体軸受装置を低コストに提供することにある。

[0010] また、本発明の第 2の課題は、高精度な傾斜軸受隙間を備え、高い軸受性能を有する流体軸受装置を低コストに提供することにある。

課題を解決するための手段

[0011] 上記第 1の課題を解決するため、本発明では、軸部材と、軸部材の外周面と対向する円筒状のラジアル軸受面と、電铸部をインサートして射出成形され、電铸部にラジアル軸受面を有する軸受部材と、軸受部材の端面に形成したスラスト軸受面、およびスラスト軸受面に対向するスラスト軸受隙間を備え、スラスト軸受隙間に生じた潤滑流体の動圧作用で軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部とを有することを特徴とする流体軸受装置を提供する。ここでヽぅラジアル軸受面およびスラスト軸受面は、ラジアル軸受隙間ゃスラスト軸受隙間に対向する面を意味し、これらの面に動圧溝等の動圧発生部が形成されて、る力否かは問わな、。

[0012] 上記構成において、軸受部材は、電铸部をインサートして射出成形されるので、二以上の部材 (例えば、スリーブとハウジング)を接着等で固定する場合に比べ、組立工程を簡略ィ匕して低コストィ匕が図られると共に高精度化が図られる。

[0013] また、本発明のように、スラスト軸受部を動圧軸受で構成すれば、これをピボット軸受で構成した場合に問題となる、摩耗による回転精度の低下を回避することができる。また、動圧軸受では、スラスト軸受部がピボット軸受のような点支持ではなく面支持となるので、スラスト軸受部における支持面積を拡大させることができ、かつスラスト軸受部をラジアル軸受部よりも外径側に形成することができる。したがって、軸受剛性およびモーメント剛性を高めることができる。

[0014] 電铸部は、電铸加工によりマスター表面に析出形成された金属層であり、電解めつき (電気めつき)または無電解めつき (ィ匕学めつき）に準じた手法で形成することができる。電铸加工の特性上、電铸部の表面精度、特にその析出開始側の表面精度は、当該電铸部を形成する際に用いるマスターの表面形状力 Sミクロンオーダーで正確に転写された緻密面となる。従って、マスターの表面精度を高めておけば、電铸部の表面を高精度に仕上げることができる。本発明では、力かる特性を利用し、軸受部材のラジアル軸受面を電铸部に形成してヽるので、特にラジアル軸受部の回転精度を高精度に管理することができる。

[0015] スラスト軸受隙間は、例えば、軸部材に設けたフランジ部の端面とスラスト軸受面との間に形成される。このフランジ部に該当するものとして、ロータマグネットの取付け部を有する部材を挙げることができる。この部材は、ロータとも呼ばれ、モータの必須構成部材であるから、この部材を、スラスト軸受隙間を形成するための部材として活用することにより、軸受装置にスラスト軸受隙間の形成を目的として別部材を組込む場合に比べ、部品点数および組立工程を削減して低コストィ匕を図ることができる。

[0016] またスラスト軸受隙間は、軸部材を、異なる 2つの外径寸法を有する異径軸とし、外径寸法の異なる 2つの外周面を繋ぐ段差面と軸受部材のスラスト軸受面との間に形成することもできる。この場合、軸部材の外周面と段差面とが、それぞれラジアル軸受隙間とスラスト軸受隙間とに面する構成となるため、ラジアル軸受隙間とスラスト軸受隙間の間の直角度を容易かつ高精度に管理することができ、回転精度を高めることが可能となる。またこの場合、例えば軸部材の外周面と軸受部材との間に、軸受内部に充満された潤滑流体、例えば潤滑油の漏れ出しを防止するためのシール空間を設けることちでさる。

[0017] 軸受部材のスラスト軸受面には、スラスト軸受隙間に流体動圧を発生させる動圧発生部を形成することができる。この場合、動圧発生部は、軸受部材の射出成形と同時に型成形することができるので、別途動圧発生部を形成する手間を省、て流体軸受装置のさらなる低コストィ匕を図ることができる。

[0018] ラジアル軸受面のみを電铸部に形成する他、スラスト軸受面を電铸部に形成することもできる。この場合、電铸部は、ラジアル軸受面を有するラジアル電铸部と、ラジアル電铸部と一体または別体をなし、スラスト軸受面を有するスラスト電铸部とで構成される。このようにスラスト軸受面も電铸部に形成することにより、上述した電铸加工の特性から、スラスト軸受部でも高い回転精度を得ることができる。

[0019] また、上記第 2の課題を解決するため、本発明では、軸部材と、軸部材を内周に挿入した軸受部材と、軸部材の外周面と軸受部材の内周面との間に形成され、軸方向に傾斜した傾斜軸受隙間とを備え、傾斜軸受隙間に形成した流体膜で軸部材を回転自在に支持する流体軸受装置において、軸受部材が、傾斜軸受隙間に面する電铸部を備え、かつ電铸部をインサートした射出成形品であることを特徴とする流体軸受装置を提供する。

[0020] 上述したように、電铸加工の特性上、電铸部の析出開始側の面は、マスターの表面形状がミクロンオーダーで正確に転写された緻密面となる。従って、マスターの外周面を電铸部の内周面形状に対応した円錐面状に形成し、これに入念な仕上げカロェを施してその精度を十分に高めておけば、従来の加工法では加工が難しい円錐状の内周面を精度良く得ることができる。内周面に比べれば、外周面の高精度加工は一般に容易であるから、マスターの外周面を円錐面状に精度良く仕上げることはそれほど難しいことではない。従って、電铸部を傾斜軸受隙間に面して形成することで、軸方向一方側を大径に、軸方向他方側を小径にした傾斜軸受隙間が精度良くかつ低コストに得られる。

[0021] また、軸受部材は、上述した電铸部をインサートして射出成形 (インサート成形)することができるので、組立工程を簡略ィ匕して低コストィ匕を図ると共に、高精度化を図ることができる。

[0022] 上記構成において、軸部材の外周面、または軸受部材の電铸部の何れか一方に、傾斜軸受隙間と対向させて動圧発生部を形成することにより、傾斜軸受隙間に流体動圧を発生させて軸受剛性を向上させることができる。軸受部材の電铸部に動圧発生部を形成する場合、マスターに動圧発生部の形状に対応した型を形成しておけば、電铸加工の特性から、動圧発生部が高精度かつ低コストに製作可能となる。一方、軸部材の外周面に動圧発生部を形成する場合は、マスターの外周面を凹凸のない平滑面状に形成する。このマスターを用いて電铸部を形成し、電铸部をマスターから分離した後、予め外周面に動圧発生部を形成した軸部材を電铸部の内周に挿入することにより、軸受装置が組み立てられる。

[0023] なお、以上で述べた動圧発生部は、軸受隙間 (ラジアル軸受隙間、スラスト軸受隙間、および傾斜軸受隙間）に流体動圧を発生させることができれば公知の種々の形態を採用することができる。ラジアル軸受隙間や傾斜軸受隙間に流体動圧を発生させる動圧発生部としては、例えばへリングボーン形状やスパイラル形状に配列された複数の動圧溝、円周方向等間隔に設けられた軸方向溝、あるいは円周方向に設けられた複数の円弧面、調和波形面等を挙げることができる。また、スラスト軸受隙間に流体動圧を発生させる動圧発生部としては、ヘリングボーン形状、スノィラル形状、あるいは放射状に配列された複数の動圧溝を挙げることができる。

[0024] 以上の構成を有する流体軸受装置は、ロータマグネットとステータコイルとを有するモータに好ましく用いることができる。特に、第 1の課題を解決するためになされた発明にかかる流体軸受装置は、当該流体軸受装置が上記の特性を有することから、フアンモータ用の軸受に好適である。この場合、例えば、羽根で生じる送風作用の反力 (推力）と軸方向反対向きの磁力をロータマグネットとステータコイルとの間に作用させ、これら反力と磁力との差によるスラスト荷重をスラスト軸受部で支持する構造とすることができる。推力と逆方向の磁力は、ロータマグネットの外径側に配置したバックヨーク (磁性体）とロータマグネットの間に生じる磁気吸引力で与えることもできる。

[0025] また、第 2の課題を解決するためになされた発明にかかる流体軸受装置は、特にコンパクトイ匕が強く求められるモータ、例えば情報機器用のスピンドルモータに用いる軸受として好適である。

発明の効果

[0026] 以上のように本発明によれば、部品点数および組立工数の削減により、流体軸受装置を低コストィ匕することができる。また、高い軸受性能および耐久寿命を有する流体軸受装置を提供することができる。

[0027] また、本発明によれば、高精度な傾斜軸受隙間を備え、高、軸受性能を有する流体軸受装置を低コストに提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

[0028] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 [0029] 図 1は、本発明に係る流体軸受装置、具体的には上記第 1の課題を解決し得る流体軸受装置 1を組込んだファンモータの一構成例を概念的に示している。このファンモータは、軸部材 2を回転自在に非接触支持する流体軸受装置 1と、軸部材 2と共に回転する羽根と、軸部材 2に固定されたロータ (フランジ部） 9と、例えば半径方向（ラジアル方向）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 とを備えるものであり、一般的にはラジアルギャップ型ファンモータと称される。ステータコイル 4は流体軸受装置 1の軸受部材 7に取付けられ、ロータマグネット 5はロータ 9 に取付けられている。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との間の電磁力で羽根が回転する。なお、ファンモータの形態として、ステータコィル 4とロータマグネット 5とを軸方向（アキシャル方向）のギャップを介して対向させる、いわゆるアキシャルギャップ型ファンモータとすることもできる（図示省略)。

[0030] 羽根の回転中は、その送風作用の反力として軸部材 2に図中の矢印 Y方向の推力が作用する。ステータコイル 4とロータマグネット 5との間には、この推力を打ち消す方向の磁力（斥力）を作用させており、この推力と磁力の大きさの差により生じたスラスト荷重が流体軸受装置 1のスラスト軸受部 Tで支持される。軸部材 2に作用するラジアル荷重は、流体軸受装置 1のラジアル軸受部 Rl、 R2によって支持される。

[0031] 図 2は、図 1に示す流体軸受装置 1の要部拡大断面図である。この流体軸受装置 1 は、軸部材 2と、内周に軸部材 2を挿入した軸受部材 7とを主な構成要素として備えている。

[0032] 軸受部材 7は、電铸部 10をインサートして成形された榭脂材料の射出成形品で、電铸加工で形成された電铸部 10と榭脂材料力もなるモールド部 11とで構成される。

[0033] モールド部 11の形成に用いる榭脂材料を構成するベース榭脂としては、射出成形可能であれば非晶性榭脂 ·結晶性樹脂を問わず使用可能で、例えば、非晶性榭脂として、ポリサルフォン（PSU)、ポリエーテルサルフォン（PES)、ポリフエ-ルサルフオン (PPSU)、ポリエーテルイミド (PEI)等、結晶性榭脂として、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)、ポリフエ二レンサルファイド (PPS)等が使用可能である。上記のベース榭脂には、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。

[0034] なお、モールド部 11は金属材料で形成することもできる。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。この場合、榭脂材料を使用する場合に比べて、強度、耐熱性、または導電性等をより向上させることができる。モールド部 11は、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成形することもできる。さらにこの他、セラミックで射出成形することもできる。

[0035] モールド部 11は、内周に電铸部 10を有する有底円筒状のスリーブ部 11aと、スリーブ部 1 laの下方から外径側に延びる略円盤状のベース部 1 lbと、ベース部 1 lbの外径端から上方に延びる円筒部 11cとで構成され、各部 l la〜l lcは、界面のない一体品として形成されて!、る。スリーブ部 11 aの外周面にはステータコイル 4の取付け部 l idが設けられ、この取付け部 l idにステータコイル 4が例えば接着等の手段で取付けられる。このモールド部 11は、その上端開口を除いて密閉した構造で、ファンモ一タの各構成部品を収容するケーシングとしての機能も果たして、る。ベース部 1 lb 力 Sファンモータの底部を、円筒部 11cがファンモータの側部を構成する。

[0036] 電铸部 10は、ラジアル軸受隙間に対向するラジアル軸受面 Aを有する。本実施形態において、ラジアル軸受面 Aには、図 3Bに示すように、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 Aal、Aa2が上下 2箇所に離隔形成されている。上側の動圧溝 Aalは、軸方向中心 (上下の傾斜溝間領域の軸方向中心）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 X 1が下側領域の軸方向寸法 X2よりも大きくなつている。一方、下側の動圧溝 Aa2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 X 2と等しくなつている。この場合、軸部材 2の回転時には、動圧溝による潤滑流体の引き込み力（ボンビング力）は下側の対称形の動圧溝 Aa2に比べ、上側の動圧溝 Aal で相対的に大きくなる。

[0037] また、軸受部材 7 (モールド部 11)の上側端面 7bの全面又は一部の環状領域にはスラスト軸受隙間に対向するスラスト軸受面 Bが形成され、当該スラスト軸受面 Bには、図 3Aに示すようなスノィラル形状に配列された複数の動圧溝 Baが形成されて、る [0038] 軸部材 2は、例えばステンレス鋼等の金属材料で中実軸状に形成される。軸部材 2 の外周面 2aは、凹凸のない断面真円状に形成されている。また、軸部材 2の下側端面は、凹凸のない平坦面状に形成されている。

[0039] 軸部材 2の上端には、フランジ部として、例えば外周面に羽根を有するロータ 9が固定される。ロータ 9の円筒状部分 9bの内周面にはロータマグネット 5が取付けられる。このロータ 9は、例えば、軸部材 2をインサートして榭脂で射出成形することにより軸部材 2と一体に形成することができる。ロータ 9が軸部材 2と一体回転可能である限り、ロータ 9の形状や取付け方法は任意であり、例えば接着や圧入で軸部材 2に固定することもできる。また金属材料でロータ 9を形成することもできる。

[0040] ロータ 9を構成する円盤部 9aの下側端面のうち、内径側の一部径方向領域には軸受部材 7の上側端面 7bに設けられたスラスト軸受面 Bと軸方向に対向するスラスト受け面 9alが形成される。軸部材 2の回転時には、スラスト軸受面 Bとスラスト受け面 9a 1との間に、後述するスラスト軸受部 T1のスラスト軸受隙間が形成される。

[0041] 流体軸受装置 1は以上のように構成され、軸受部材 7の内部空間には、潤滑流体として、例えば潤滑油が充満される。

[0042] 上記構成の流体軸受装置 1において、軸部材 2が回転すると、軸受部材 7を構成する電铸部 10に形成されたラジアル軸受面 Aは軸部材 2の外周面 2aとラジアル軸受隙間を介して対向する。そして軸部材 2の回転に伴って、ラジアル軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、その圧力によって油膜剛性が高められ軸部材 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、軸部材 2が回転すると、軸受部材 7の上側端面 7bに形成されたスラスト軸受面 Bはロータ 9のスラスト受け面 9alとスラスト軸受隙間を介して対向する。軸部材 2の回転に伴って、スラスト軸受隙間にも潤滑油の動圧が発生し、その圧力によって油膜剛性が高められ軸部材 2が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スラスト軸受部 Tが形成される。 [0044] 以上に示すように、本発明では、スラスト軸受部 Tを動圧軸受で構成したので、ピボット軸受でスラスト軸受部 Tを構成した場合に問題となる、摩耗による回転精度の低下を回避することができる。また、スラスト軸受部 Tを動圧軸受で構成したことにより、スラスト軸受部 Tがピボット軸受のような点支持ではなく面支持となるので、スラスト軸受部 Tにおける支持面積が拡大し、かつスラスト軸受部 Tをラジアル軸受部 Rl、 R2よりも外径側に形成することができる。したがって、モーメント荷重に対する軸受剛性を高めることができる。

[0045] 次に、上記流体軸受装置 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。

[0046] 図 4A〜図 4Cおよび図 5は、上記流体軸受装置 1を構成する軸受部材 7の製造ェ程の一部を示すものである。詳述すると、図 4Aはマスター 12を製作する工程 (マスタ一製作工程）、図 4Bはマスター 12の所要箇所をマスキングする工程（マスキングェ程)、図 4Cは電铸加工により電铸部材 14を形成する工程 (電铸加工工程)を示すものである。これらの工程を経た後、電铸部材 14の電铸部 10を榭脂材料でモールドする工程、および電铸部 10とマスター 12とを分離する工程を経て軸受部材 7が製作される。

[0047] 図 4Aに示すマスター製作工程では、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 12が形成される。マスター 12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金属材料で形成することもできる。

[0048] マスター 12の外表面の一部領域には、軸受部材 7の電铸部 10を成形する成形部 Nが形成される。成形部 Nは、電铸部 10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 Aal、 Aa2間の丘部を成形する凹部 12al、 12a 2の列が円周方向に形成されている。もちろん凹部 12al、 12a2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、。

[0049] 図 4Bに示すマスキング工程では、成形部 Nを除いてマスター 12の外表面にマスキング 13 (図中、散点模様で示す）が施される。マスキング 13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

[0050] 電铸加工は、 Niや Cu等の金属イオンを含んだ電解質溶液にマスター 12を浸漬させた後、マスター 12に通電して、マスター 12の外表面のうち、マスキング 13を除く領域 (成形部 N)に目的の金属を析出（電着)させること〖こより行われる。電解質溶液には、カーボンなどの摺動材、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。

[0051] 以上の工程を経ることにより、図 4Cに示すように、マスター 12の成形部 Nに電铸部 10を被着した電铸部材 14が形成される。このとき、電铸部 10の内周面には、成形部 Nに形成された凹部 12al、 12a2の形状が転写され、図 3Bに示す複数の動圧溝 Aa 1、 Aa2が軸方向に離隔して形成される。なお、電铸部 10の厚みは、これが厚すぎるとマスター 12からの剥離性が低下し、逆に薄すぎると電铸部 10の耐久性低下につながるので、求められる軸受性能ゃ軸受サイズ、さらには用途等に応じて最適な厚みに設定される。

[0052] なお、電铸部 10は、以上に述べた電解めつきに準じた方法の他、無電解めつきに準じた方法で形成することもできる。その場合、マスター 12の導電性やマスキング 13 の絶縁性は不要となるかわりに、これらには耐食性が求められる。

[0053] 次に、上記工程を経て形成された電铸部材 14は、モールド工程に移送される。図示は省略する力モールド工程では、電铸部材 14をインサート部品として所定の金型にセットした後、上記榭脂材料を用いて射出成形 (インサート成形)が行われる。榭脂材料の射出後、榭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 12および電铸部 10からなる電铸部材 14と、モールド部 11とが一体となった成形品が得られる。このとき、モールド部 11の上側端面 (軸受部材 7の上側端面 7b)には、図 3Aに示すスパイラル形状に配列された複数の動圧溝 Baが射出成形と同時に型成形される。

[0054] この成形品は、その後分離工程に移送され、電铸部 10およびモールド部 11がー体ィ匕したもの (軸受部材 7)と、マスター 12とに分離される。この分離工程では、電铸部 10に蓄積された内部応力を解放することにより、電铸部 10の内周面を拡径させ、マスター 12の外周面 12aから剥離させる。内部応力の解放は、例えば電铸部材 14 あるいは軸受部材 7に衝撃を与えることにより、あるいは電铸部 10の内周面とマスタ一 12の外周面 12aとの間に軸方向の加圧力を付与することにより行われる。内部応力の解放により、電铸部 10の内周面を半径方向に拡径させて、電铸部 10の内周面とマスター 12の外周面との間に適当な大きさの隙間 (動圧溝深さ以上の隙間が好ましい）を形成すれば、電铸部 10の内周面に形成された動圧溝とマスター 12の外周面 12aに形成された成形部 N (凹部 12al、 12a2)との過度の干渉を回避して、電铸部 10の内周面からマスター 12を軸方向にスムーズに引き抜くことができる。これにより成形品を、電铸部 10およびモールド部 11からなる軸受部材 7と、マスター 12とに分離することが可能となる。なお、電铸部 10の拡径量は、例えば電铸部 10の肉厚を変免ること〖こよって ff¾御することができる。

[0055] 衝撃の付与だけでは電铸部 10の内周を十分に拡径させることができない場合、電铸部 10とマスター 12とを加熱又は冷却し、両者間に熱膨張量差を生じさせることによってマスター 12と軸受部材 7とを分離することもできる。

[0056] 上記のようにしてマスター 12と分離された軸受部材 7に、マスター 12とは別に製作された軸部材 2を挿入し、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に示す流体軸受装置 1が完成する。一方、分離されたマスター 12は、繰り返し電铸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。なお、分離されたマスター 12はそのまま軸部材 2として使用することちでさる。

[0057] 上記のとおり、本発明において軸受部材 7は、電铸部 10をインサートして射出成形されるので、従来のようにスリーブをハウジングの内周に接着等で工程する場合に比ベ、組立工程を簡略ィ匕して低コストィ匕を図ることができる。

[0058] さらに、本発明では、軸受部材 7を、ステータコイル 4の取付け部 l idを一体に有し、かつモータの各構成部品を収容するケーシングとしての機能も果たす構造としたため、軸受装置ゃステータコイルを固定するために設けられるブラケットを必要としない。したがって、部品点数および組立工数の削減を通じてモータの低コストィ匕を図ることちでさる。

[0059] また、電铸加工の特性上、電铸部の表面精度、特にその析出開始側の表面精度はマスター 12の表面精度がミクロンオーダーで転写された緻密面となるので、マスタ一 12の外表面のうち、特に型部 Nを高精度に形成しておけば、電铸部 10、すなわちラジアル軸受面 Aを高精度に形成することができる。したがって本発明の構成によれば、特にラジアル軸受部の回転精度を高精度に管理することができる。また、スラスト軸受面 Bはインサート成形と同時に型成形されるので、別途スラスト軸受面 Bを形成する手間を省いて、流体軸受装置 1のさらなる低コストィ匕を図ることができる。

[0060] さらに、電铸加工の特性上、電铸部 10の外周面は粗面に形成されるため、インサート成形時にはモールド部 11を構成する榭脂材料が電铸部 10外周面の微小な凹凸に入り込み、アンカー効果を発揮する。そのため、電铸部 10とモールド部 11との間に強固な固着力が発揮され、電铸部 10とモールド部 11との間で回り止めおよび抜け止めがなされる。よって、耐衝撃性に富む高強度の軸受部材 7が提供可能となる。

[0061] 図 6は、上記第 1の課題を解決するためになされた流体軸受装置の第 2実施形態を示すものである。同図に示す流体軸受装置は、電铸部 10が、ラジアル軸受面 Aを有するラジアル電铸部 10aと、ラジアル電铸部 10aと一体に形成され、スラスト軸受面 B を有するスラスト電铸部 10bとで構成されてヽる点で、上述した流体軸受装置と構成を異にしている。このようにスラスト軸受面 Bも電铸部 10に形成することにより、上述した電铸加工の特性から、スラスト軸受部 T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に示す流体軸受装置 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。

[0062] 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 22を用いて形成することができる。このマスター 22は、軸部 22aと、軸部 22aに固定された円盤部 22bとで構成されている。軸部 22aの外周面のうち、円盤部 22bの下側端面と連続する一部軸方向領域、および円盤部 22bの下側端面を除いてマスキング 13が施される。このマスター 22を用いて電铸加工を施すと、ラジアル電铸部 10aおよびスラスト電铸部 10b がー体に形成された電铸部材 14が得られる。そして、当該電铸部材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。

[0063] なお、図 6では、ラジアル電铸部 10aとスラスト電铸部 10bとを一体としている力両者を別体とすることもできる。両者を別体に形成する場合には、例えば、マスキング 1 3の形成領域を変更すればょ、。

[0064] 図 8は、上記第 1の課題を解決するためになされた流体軸受装置の第 3実施形態を示すものである。同図に示す流体軸受装置は、主に、軸部材 32の外周面が小径外周面 32aと大径外周面 32bとに区画され、両外周面を繋ぐ段差面 32cとこれに対向する軸受部材 7の上側端面 7b (スラスト軸受面 B)との間にスラスト軸受隙間を設けた点で図 6に示す実施形態と構成を異にしている。力かる構成であれば、軸部材 32の小径外周面 32aと段差面 32cとがそれぞれ、ラジアル軸受隙間とスラスト軸受隙間とに面する構成となる。そのため、軸部材と別体のフランジ部（ロータ 9)と軸受部材との間にスラスト軸受隙間を設けた上記構成に比べ、ラジアル軸受隙間とスラスト軸受隙間の間の直角度を容易かつ高精度に管理することができ、回転精度を一層高めることが可能となる。

[0065] また、本実施形態では、軸受部材 7を構成するモールド部 11に、スリーブ部 1 laの上端外径側から軸方向上方に突出したシール部 l ieを一体に設け、シール部 l ie の内周面と軸部材 32の大径外周面 32bとの間に所定容積のシール空間 Sを形成している。シール空間 Sは、温度変化による潤滑油の熱膨張量を吸収できるだけの容積を有し、そのため油面は常時シール空間 S内に存在する。本実施形態において、シール部 l ieの内周面は軸方向上方に向力つて漸次拡径したテーパ面状に形成されている。つまり、シール空間 Sは、軸受部材 7の内部側に向力つて漸次縮小したテーパ形状を呈し、シール空間に潤滑油が充満された状態で、当該潤滑油には毛細管力による軸受内部側への引き込み力が作用する。これにより、潤滑油の漏れ出しが確実に防止され、潤滑油による汚染を嫌う用途のモータに好適な構成となる。

[0066] ところで、この種の流体軸受装置の内部空間では、軸受運転時に局所的な負圧が発生する場合がある。かかる負圧の発生は、気泡の生成、およびこれに起因した潤滑油の漏れや振動の発生を招く。そこで、本実施形態では、軸受部材 7 (スリーブ部 11a)の下端を開口させてその開口を蓋部材 15で封止し、スリーブ部 11aと蓋部材 1 5との間に底隙間を設けると共に、当該底隙間と大気に開放されたシール空間 Sとを連通させる循環路 (貫通孔） 16を設けた。力かる構成とすることにより、スラスト軸受隙間、ラジアル軸受隙間、底隙間、循環路 16という一連の循環通路が形成される。そして、軸受運転時には、軸受内部を満たす潤滑油が力かる循環通路を介して流動循環することにより、潤滑油の圧力バランスが保たれ、上記の不具合が防止可能となる。循環路 16は、例えば、軸受部材 7成形後に機械加工等で形成する他、軸受部材 7 (モールド部 11)の成形時、これを成形する成形型にピンを設けモールド部 11の成形と同時に形成することもできる。なお、これ以外の要素、構成部材については、上述した流体軸受装置と実質的に同一であるので、共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

[0067] 以上に示す実施形態では、ラジアル軸受部 Rl、 R2として、ヘリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により流体動圧を発生させる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなぐ例えば、ラジアル軸受部 Rl、 R2として、いわゆる多円弧軸受ゃステップ軸受、あるいは非真円軸受を採用することもできる。これらの軸受ではそれぞれ、複数の円弧面、軸方向溝、調和波形面が動圧発生部となる。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の電铸部 10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。

[0068] 図 9は、ラジアル軸受部 Rl、 R2の一方又は双方を多円弧軸受で構成した場合の一例を示している。この例では、軸受部材 7 (電铸部 10)の内周面のラジアル軸受面 Aとなる領域力 3つの円弧面 33で構成されている（いわゆる 3円弧軸受)。 3つの円弧面 33の曲率中心は、それぞれ、軸受部材 7の軸中心 O力も等距離オフセットされている。 3つの円弧面 33で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間は、円周方向の両方向に対して、それぞれ楔状に漸次縮小したくさび状隙間 35である。そのため、軸受部材 7と軸部材 2 (図 8に示す軸部材 32も含む）とが相対回転すると、その相対回転の方向に応じて、ラジアル軸受隙間内の潤滑油がくさび状隙間 35の最小隙間側に押し込まれて、その圧力が上昇する。このような潤滑油の動圧作用によって、軸受部材 7と軸部材 2とが非接触支持される。なお、 3つの円弧面 33相互間の境界部に、分離溝と称される、一段深い軸方向溝を形成しても良い。

[0069] 図 10は、ラジアル軸受部 Rl、 R2の一方又は双方を多円弧軸受で構成した場合の他の例を示している。この例においても、軸受部材 7の内周面のラジアル軸受面 Aとなる領域力 3つの円弧面 33で構成されているが（いわゆる 3円弧軸受）、 3つの円弧面 33で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間は、円周方向の一方向に対して、それぞれ楔状に漸次縮小したくさび状隙間 35である。このような構成の多円弧軸受は、テーパ軸受と称されることもある。また、 3つの円弧面 33相互間の境界部に、分離溝 34と称される、一段深い軸方向溝が形成されている。そのため、軸受部材 7 と軸部材 2とが所定方向に相対回転すると、ラジアル軸受隙間内の潤滑油がくさび状隙間 35の最小隙間側に押し込まれて、その圧力が上昇する。このような潤滑油の動圧作用によって、軸受部材 7と軸部材 2とが非接触支持される。

[0070] 図 11は、ラジアル軸受部 Rl、 R2の一方又は双方を多円弧軸受で構成した場合の他の例を示している。この例では、図 10に示す構成において、 3つの円弧面 33の最小隙間側の所定領域 θ ί それぞれ、軸受部材 7 (軸部材 2)の軸中心 Οを曲率中心とする同心の円弧面で構成されている。従って、各所定領域 Θにおいて、ラジアル軸受隙間 (最小隙間）は一定になる。このような構成の多円弧軸受は、テーパ 'フラット軸受と称されることちある。

[0071] 図 12は、ラジアル軸受部 Rl、 R2の一方又は双方をステップ軸受で構成した場合の一例を示している。この例では、軸受部材 7 (電铸部 10)の内周面のラジアル軸受面 Aとなる領域に、複数の軸方向溝形状の動圧溝 36が円周方向所定間隔に設けられている。

[0072] 図 13は、ラジアル軸受部 Rl、 R2の一方又は双方を非真円軸受で構成した場合の一例を示している。この例では、軸受部材 7 (電铸部 10)のラジアル軸受面 Aとなる領域力 3つの調和波形面 37で構成されている。 3つの調和波形面 37で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間は、円周方向の両方向に対して、それぞれくさび状に漸次縮小したくさび状隙間 38となる。そのため、軸部材 2と軸受部材 7とが相対回転すると、その相対回転の方向に応じて、ラジアル軸受隙間内の潤滑油がくさび状隙間 38の最小隙間側に押し込まれて、その圧力が上昇する。このような潤滑油の動圧作用によって、軸部材 2と軸受部材 7とが非接触支持される。なお、くさび状隙間 38の最小幅 hは、偏心がない場合 (軸中心 O)には次式によって近似的に表される。

[0073] h=c + awcos (Nw Θ )

但し、上式において、 c、 aw、 Nwは定数で、 cは平均軸受半径隙間、 awは波の振幅、 Θは円周方向の位相、 Nwは波数を表す (但し、 Nw≥2とする。本実施形態では Nw= 3である）。なお、図示例では、軸部材 2と軸受部材 7の軸中心 Oを同心としているが、軸部材 2を軸中心 O'に偏心させて使用することもできる。

[0074] 以上の説明では、ラジアル軸受部 Rl、 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つて 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、図 9〜図 1 1で示した多円弧軸受は、いわゆる 3円弧軸受である力これに限らず、いわゆる 4円弧軸受、 5円弧軸受、さらに 6円弧以上の数の円弧面で構成された多円弧軸受を採用しても良い。また、図 13に示した非真円軸受は、 3つの調和波形面で構成されているが、多円弧軸受同様に、 4以上の調和波形面で構成された非真円軸受を採用してもよい。

[0075] また、以上説明した実施形態では、軸受部材 7を構成する電铸部 10のラジアル軸受面 Aに動圧発生部を形成した場合を例示したが、このラジアル軸受面 Aと対向する軸部材 2の外周面 2aに動圧発生部を設けても良い。この場合、電铸部 10のラジアル軸受面 Aは、凹凸のない円筒面状に形成される。

[0076] また、以上では、電铸部 10のラジアル軸受面 Aまたは軸部材 2の外周面 2aに動圧発生部を設け、当該動圧発生部でラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させてラジアル軸受部 Rl、 R2を動圧軸受で構成する場合について説明を行ったが、電铸部 10 のラジアル軸受面 Aを凹凸のない円筒面状に、かつ軸部材 2の外周面 2aを凹凸のない断面真円状に形成することで、ラジアル軸受部 Rl、 R2を真円軸受で構成することもできる（図示省略)。

[0077] さらに、スラスト軸受部 Tとして、スパイラル形状の動圧溝により潤滑油の動圧作用を発生させる構成を例示したが、スラスト軸受部 Tは、スラスト軸受面 Bとなる領域に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た、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、ラジアル軸受部 Rl、 R2と同様に、スラスト軸受部 Tにおいても、動圧発生部はスラスト軸受面 Bに対向するロータ 9のスラスト受け面 9al、あるいは軸部材 32の段差面 32cに形成しても良い。

[0078] なお、上述した流体軸受装置 1は、ファンモータ以外のモータに糸且み込んで使用することもできる。図 14はその一例を示すものであり、 HDD等のディスク駆動装置に用いられる情報機器用スピンドルモータ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では、流体軸受装置 1の軸部材 2に取付けられるフランジ部力ディスクを一枚または複数枚保持するディスクハブ 19で構成される。また、モータの構成上、モ一ルド部 11がステータコイル 5の取付け部 l idを有するスリーブ部 11aのみで構成され、上記でいうベース部 l ibおよび円筒部 11cが別体となっている。ステータコイル 4 やロータマグネット 5の取付け形態等によっては、上記のように各部を一体に形成することもできる。なお、これ以外の構成部材および作用については、以上で説明を行つた内容と同一であるため、共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

[0079] 図 15は、本発明に係る流体軸受装置 51、具体的には上記第 2の課題を解決し得る流体軸受装置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すものである。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、軸部材 52を回転自在に支持する流体軸受装置 51と、軸部材 52に取付けられ、ディスク Dを一枚または複数枚保持するディスクハブ 59と、半径方向のギャップを介して対向するステータコイル 54およびロータマグネット 55と、ブラケット 5 6とを備えている。ステータコイル 54は、ブラケット 56の外周に取付けられ、ロータマグネット 55はディスクハブ 59の内周に取付けられている。ステータコイル 54に通電すると、ステータコイル 54とロータマグネット 55との間に発生する電磁力で、ロータマグネット 55が回転し、それに伴って軸部材 52およびディスクハブ 59がー部材（回転部材 53)となって一体に回転する。

[0080] 図 15に示す流体軸受装置 51を他の情報機器用スピンドルモータ、例えば光デイスク装置や光磁気ディスク装置のスピンドルモータに使用する場合にはディスクを支持するターンテーブルが、レーザビームプリンタ（LBP)のポリゴンスキャナモータに使用する場合にはポリゴンミラー力パーソナルコンピュータ（PC)のファンモータに使用する場合にはファンが、それぞれ軸部材 52に固定される (何れも図示省略)。

[0081] 流体軸受装置 51は、軸部材 52と、軸部材 52の外周に配置した軸受部材 57と、軸受部材 57の一端開口を封口する蓋部材 58とを主要な構成要素として備えて、る。なお、以下説明の便宜上、蓋部材 58の側を下側、これとは軸方向反対側を上側として説明を行う。

[0082] 軸部材 52は、必要とされる剛性および耐摩耗性を満足する金属材料、例えばステンレス鋼で形成される。軸部材 52は、軸方向の一方側（図示例では上側）を小径に、他方側（図示例では下側）を大径にした円錐台状の円錐部 52aと、円錐部 52aの上方に設けられ、円錐部 52aと一体に形成された円筒状の基部 52bとで構成されている。円錐部 52aの外周面 52alと下側端面 52a2とは凹凸のない平滑面として形成されている。

[0083] 軸部材 52の基部 52bには、ディスクハブ 59が圧入、圧入接着等適宜の手段で固定されており、一体となった軸部材 52とディスクハブ 59とで回転部材 53を構成する。なお、軸部材 52をインサートしてディスクハブ 59を射出成形することで、回転部材 53 を構成することちできる。

[0084] 軸受部材 57は、内周面が円錐面状をなす電铸部 60と、電铸部 60の外周を被覆するモールド部 61と力もなる。モールド部 61は、後述のように電铸部 60をインサートした状態で射出成形される。

[0085] 軸受部材 57の内周面 57aは、軸部材 52の円錐部 52aの外周面形状に対応したテーパ面状に形成される。軸受部材 57の内周面 57aと軸部材 52の円錐部 52aの外周面 52alとは互!/、に母線力平行であり、従って、両面 57a, 52al同士は互! /、に面接触可能である。後述するように、軸部材 52の回転に伴い、軸受部材 57の内周面 57a と軸部材 52の円錐部 52aの外周面 52alとの間には、軸方向上側が小径に、軸方向下側が大径になるよう傾斜させた傾斜軸受隙間 C1が上下二箇所に離隔形成される。なお、図示例では、理解の容易化のために傾斜軸受隙間 C1の隙間幅を誇張して描!ヽてヽるが、実際には数 μ m〜十数 μ m程度である。

[0086] 電铸部 60の内周面には、図 16に示すように、傾斜軸受面 Cが上下二箇所に離隔形成され、軸部材 52の回転時には、この傾斜軸受面 Cと対向する領域にそれぞれ傾斜軸受隙間 C1が形成される。傾斜軸受面 Cにはそれぞれ、傾斜軸受隙間 C1に流体動圧を発生させる動圧発生部として、例えばへリングボーン形状に配列された複数の動圧溝 Caが形成されている。図示例では、二つの傾斜軸受面 Cを共通の電铸部 60の内周面に形成した場合を例示しているが、各傾斜軸受面 Cを二以上の電铸部 60に個別に形成してもよい。なお、動圧溝形状としては、図示したヘリングボーン形状の他、スパイラル形状等を採用することもできる。

[0087] 蓋部材 58は、例えばステンレス鋼や黄銅等の金属材料で円盤状に形成され、軸受部材 57の大径側開口部に形成された段部に接着等の手段で固定される。蓋部材 5 8の上側端面 58aには、スラスト軸受面 Dが形成され、軸部材 52の回転時には、このスラスト軸受面 Dと対向する領域にスラスト軸受隙間 C2が形成される。スラスト軸受面には、スラスト軸受隙間 C2に流体動圧を発生させるためのスラスト動圧発生部として、例えば図 17に示すようなスパイラル形状に配列した複数の動圧溝 Daが形成される。なお、動圧溝の配列形状としては、図示したスパイラル形状の他、ヘリングボーン形状、あるいは放射形状等を採用することもできる。また、動圧溝等の動圧発生部を有するスラスト軸受面 Dは、軸部材 52の下側端面 52a2に形成することもできる。

[0088] 以上の構成において、軸受装置の内部空間には潤滑流体として、例えば潤滑油が充満される。この状態で、軸部材 52と軸受部材 57とを相対回転させると (本実施形態では軸部材 52が回転する）、軸受部材 57の内周面の傾斜軸受面 Cは、それぞれ軸部材 52の外周面 52alと二つの傾斜軸受隙間 C1を介して対向する。軸部材 52の回転に伴い、各傾斜軸受隙間 C1に潤滑油の動圧が発生し、図 18に示すように軸部材 52に対して水平方向（ラジアル方向）の分力 Frと垂直方向下向き (スラスト方向）の分力 Ftが作用する。これにより、軸部材 52をラジアル方向および一方のスラスト方向に回転自在に非接触支持する第 1の傾斜軸受部 K1と第 2の傾斜軸受部 K2とが形成される。

[0089] また、軸部材 52の回転に伴い、蓋部材 58の上側端面 58aに形成されたスラスト軸受面 Dは、軸部材 52の下側端面 52a2とスラスト軸受隙間 C2を介して対向する。軸部材 52の回転に伴い、スラスト軸受隙間 C2に潤滑油の動圧が発生し、その圧力によってスラスト軸受隙間 C2に形成される潤滑油の油膜剛性が高められ、軸部材 2がスラスト方向上向きに回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材 52を他方の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 Tが形成される。

[0090] なお、図示は省略しているが、軸受部材 57の内周面の上端と、これに対向する軸部材 52の外周面 52alとの間にはシール空間を形成することができる。このシール空間は、例えば軸受装置の内部側を狭くしたテーパ状に形成される。このようにテーパ状に形成することで、潤滑油が毛細管力によって軸受装置の内部側に弓 Iき込まれるため、潤滑油の軸受装置外への漏れ出しを防止することが可能となる。シール空間は、温度変化による潤滑油の熱膨張量を吸収できるだけの容積を有し、そのため潤滑油は常時シール空間内に留まる。シール空間は、軸受部材 57の上端内周面に軸受部材とは別体のシール部材を固定し、当該シール部材の内周面と、これに対向する軸部材の外周面との間に形成することもできる。

[0091] 次に、上記軸受部材 57の製造工程を以下に説明する。

[0092] 図 19〜図 21は、上記軸受装置における軸受部材 57の各製造工程を示すものである。詳述すると、図 19Aはマスター 62を製作する工程 (マスター製作工程）、図 19 Bはマスター 62の所要箇所をマスキングする工程 (マスキング工程）、図 20は電铸カロェにより電铸部材 61を形成する工程 (電铸加工工程）、図 21は電铸部材 61の電铸部 60を榭脂等でモールドする工程 (モールド工程）を示すものである。これらの工程を経た後、電铸部 60とマスター 62とを分離する工程を経て軸受部材 57が製作される。

[0093] 図 19Aに示すマスター製作工程では、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マスタ一 62が形成される。マスター 62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金属材料で形成することもできる。マスター 62は、円錐台部 62aと、円錐台部 62aと一体に形成され、円錐台部 62aの下端力も軸方向に延びる円筒部 62bとを備える。円錐台部 62aの外周面は、軸受部材 57の内周面形状に対応させて、軸方向一方側を小径に、軸方向他方側を大径にしたテーパ面状に形成されて、る。 [0094] マスター 62を構成する円錐台部 62aの外周面のうち、軸方向の一部領域には、軸受部材 57の電铸部 60を成形する成形部 N1が形成される。成形部 N1は、電铸部 6 0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 Ca 間の丘部を成形する凹部 Kaの列が円周方向に形成されている。もちろん、凹部 Ka の形状は動圧

溝パターンに対応させ、スパイラル形状等に形成することもできる。

[0095] 図 19Bに示すマスキング工程では、成形部 N1を除いてマスター 62の外表面にマスキング 63 (散点模様）が施される。マスキング 63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。

[0096] 電铸加工は、 Niや Cu等の金属イオンを含んだ電解質溶液にマスター 62を浸漬させた後、マスター 62に通電して、マスター 62の外表面のうち、マスキング 63が施されていない領域 (成形部 N1)に目的の金属を析出（電着)させることにより行われる。電解質溶液には、カーボンなどの摺動材、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。

[0097] 以上の工程を経ることにより、図 20に示すように、マスター 62の成形部 N1に電铸部 60が被着形成され、電铸部 60とマスター 62とが一体になつた電铸部材 64が形成される。このとき、電铸部 60の内周面は、マスター 62の円錐台部 62aの外周面形状に対応するテーパ状に形成され、かつマスター 62に形成された成形部 N1の凹凸パターンが転写される。これにより図 16に示すように複数の動圧溝 Caを有する二つの傾斜軸受面 Cが電铸部 60の内周面に上下に離隔して形成される。なお、電铸部 60 の厚みは、これが厚すぎるとマスター 62からの剥離性が低下し、逆に薄すぎると電铸部 60の耐久性低下につながるので、求められる軸受性能ゃ軸受サイズ、さらには用途等に応じて最適な厚みに設定される。

[0098] なお、電铸部 60は、電解めつきに準じた上記方法の他、無電解めつきに準じた方法で形成することもできる。その場合、マスター 62の導電性やマスキング 63の絶縁性は不要となるかわりに、耐食性が必要となる。

[0099] 次に、上記工程を経て形成された電铸部材 64は、軸受部材 57をインサート成形するモールド工程に移送される。

[0100] 図 21は、モールド工程を概念的に示すもので、このモールド工程では、電铸部材 6 4は、その軸方向を型締め方向（図面上下方向）と平行にして、例えば上型 65、および下型 66からなる金型内部に供給される。下型 66には、マスター 62を構成する円筒部 62bの外径寸法に適合した位置決め穴 68が形成され、この位置決め穴 68に前工程から移送した電铸部材 64を挿入して電铸部材 64の位置決めがなされる。また、上型 65には、位置決め穴 68と同軸に、マスター 62の上端と嵌合可能のガイド穴 70 が形成されている。

[0101] 以上の金型にお、て、可動型 (本実施形態では上型 65)を固定型 (本実施形態では下型 66)に接近させると、ガイド穴 70によってマスター 62が上型 65の所定位置にガイドされ、その後型締めされる。型締め完了後、ゲート 69を介してキヤビティ 67に榭脂材料を射出し、インサート成形を行う。射出する榭脂材料を構成するベース榭脂としては、射出成形可能であれば非晶性榭脂 ·結晶性榭脂を問わず使用可能で、例えば、非晶性榭脂として、ポリサルフォン (PSU)、ポリエーテルサルフォン (PES)、ポリフエ-ルサルフォン (PPSU)、ポリエーテルイミド (PEI)等、結晶性榭脂として、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)、ポリフエ-レンサルファイド (PPS)等が使用可能である。榭脂材料には、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。

[0102] なお、射出する材料としては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。この場合、榭脂材料を使用する場合に比べて、強度、耐熱性、または導電性等をより向上させることができる。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成形を採用することもできる。さらにこの他、射出する材料としてセラミックを使用することもできる。

[0103] インサート成形完了後、成形型を開くとマスター 62および電铸部 60からなる電铸部材 64と、モールド部 61とが一体となった成形品が得られる。

[0104] この成形品は、その後分離工程に移送され、電铸部 60およびモールド部 61がー体ィ匕したもの（軸受部材 57)と、マスター 62とに分離される。この分離工程における両者の分離は、上記同様に、例えば、電铸部材 64 (マスター 62)あるいは軸受部材 57に衝撃を付与し、電铸部 60の内周面を拡径させることにより行われる。このようにすれば、電铸部 60の内周面に形成された動圧溝パターンとマスター 62の外周面に形成された成形部 N1との過度の干渉を回避して電铸部 60の内周面力マスター 62 を軸方向にスムーズに分離が行える。衝撃の付与だけでは、十分な拡径量を確保できない場合には、上記同様、電铸部 60とマスター 62とを加熱又は冷却し、両者間に熱膨張量差を生じさせることにより軸受部材 57とマスター 62とを分離することもできる

[0105] なお、電铸加工の特性上、電铸部 60の外周面は粗面に形成されるため、インサート成形時にはモールド部 61を構成する材料が電铸部外表面の微小な凹凸に入り込み、アンカー効果による強固な固着力が発揮される。さらに、電铸部 60は、軸方向に対して傾斜して形成されているので、少なくとも一方の軸方向へは抜け止めがなされる。従って、耐衝撃性に富む高強度の軸受部材 57を提供することが可能となる。

[0106] そして、上記工程を経て形成された軸受部材 57の内周に別途製作した軸部材 52 を挿入し、さらに軸受部材 57の大径側開口部を蓋部材 58で封口した上で、軸受部材 57の内部空間に潤滑油を充満させることにより、図 15に示す流体軸受装置 51が得られる。一方、電铸部 60と分離されたマスター 62は、繰り返し軸受部材 57の製作に使用することができる。

[0107] 上記のとおり、本発明では、軸受部材 57を傾斜軸受隙間 C1に面する電铸部 60と、当該電铸部 60をインサートして射出成形されたモールド部 61とで形成した。電铸加工の特性から、電铸部 60の内周面形状はマスター 62の表面形状に倣い、また、電铸部 60の内周面精度はマスター 62の表面精度に倣う。そのため、マスター 62を所定形状でかつ所定精度に形成しておけば、電铸部 60の内周面はマスターのそれに倣って高精度に形成されるので、従来の加工法では高精度化が困難な円錐面状の内周面を精度良くかつ低コストに形成することができる。これにより、傾斜軸受隙間 C1の幅精度を高め、この種の傾斜軸受隙間を有する流体軸受装置の軸受性能を向上させることができる。また、本実施形態のように、動圧溝 Caを有する傾斜軸受面 C を電铸加工で形成すれば、電铸加工の特性から動圧溝が高精度に形成可能となるので、この面でも流体軸受装置の軸受性能向上を図ることができる。

[0108] 電铸部 60の内周面に動圧溝 Caを形成する方法として、他の方法を採用することもできる。図 22は、その一例を示すもので、マスター 62表面の成形部 N1に動圧溝 Ca 形状に対応した凸状の導電性被膜 72を形成して電铸加工を行い、その後、導電性被膜 72を除去して動圧溝 Caを形成するものである。

[0109] 具体的には、まず図 22Aに示すように、マスター 62の外周面の一部領域に成形部 N1を形成し、この成形部 N1に動圧溝パターンに対応した凸状の導電性被膜 72を形成する。この導電性被膜 72は、例えば、マスター 62の表面に導電性榭脂をインクジェット印刷することにより高精度に形成することができる。次いで、図 22Bに示すように、このマスター 62を用いて電铸カ卩ェを行い、成形部 N1の形状を転写した電铸部 6 0を形成する。電铸加工の終了後、上記工程と同様にモールド部 61を射出成形し、さらに図 22Cに示すように成形品力もマスター 62を分離する。この際、導電性被膜 7 2は、電铸部 60と共にマスター 62の表面力も剥離させる。その後、図 22Dに示すように、溶剤等を用いて電铸部 60の内周面の導電性被膜 72を除去することにより、電铸部 60の内周面に動圧溝 Caを形成した軸受部材 57が得られる。かかる態様で軸受部材 57を形成する場合、電铸部 60と分離されたマスター 62はそのまま軸部材 52として用いることができる。マスター 62をそのまま軸部材 52として用いれば、上述した構成に比べ、傾斜軸受隙間 C1の幅精度を一層容易に高めることができる。

[0110] 以上の説明では、電铸部 60の内周面に動圧溝 Caを有する傾斜軸受面 Cを形成する場合を例示した力動圧溝 Caを有する傾斜軸受面 Cは軸部材 52の外周面に形成することもできる。この形態の流体軸受装置 51は、外周面を凹凸のない平滑面としたマスター 62を用いて電铸工程を行い、さらにモールド工程および分離工程を経て、内周面が平滑な軸受部材 57を形成すると共に、これとは別に軸部材 52の外周面に動圧溝 Caを有する傾斜軸受面 Cを形成し、この軸部材 52を軸受部材 57の内周に挿入することにより組み立てることができる。この場合、軸部材 52の外周面の傾斜軸受面 Cは、例えば鍛造や転造等の塑性加工の他、エッチング力卩ェ、あるいはインクジェット印刷等の手段で形成することができる。 [0111] また、以上の説明では、上方が小径で下方が大径の傾斜軸受隙間 C1を例示しているが、傾斜軸受隙間の傾斜方向をこれとは逆方向、すなわち上方が大径で下方が /J、径となるよう傾斜させることちできる。

[0112] 図 23A、図 23Bは、上記第 2の課題を解決し得る流体軸受装置の他の実施形態を示すもので、図 15に示す流体軸受装置 51を軸方向に二つ並べて設置した構成に相当するものである。

[0113] 何れの流体軸受装置 51でも、軸部材 52は二つの円錐部 52a、 52aを一体化した形態をなし、かつ軸受部材 57は、各円錐部 52aの外周面に対向する二つの電铸部 60a、 60bと電録咅 60a、 60bを一体にモーノレドするモーノレド咅 61とを備えて!/、る。軸部材 52の回転時には、二つの円錐部 52aの外周面と、これに対向する電铸部 60 a、 60bの内周面との間に傾斜方向を逆にした二種類の傾斜軸受隙間 Cl l、 C12が形成され、この傾斜軸受隙間 Cl l、 C12に生じる潤滑油の動圧作用で軸部材 2がラジアル方向および両スラスト方向で非接触支持される。図 23Aは、二種類の傾斜軸受隙間 Cl l、 C12の双方を、傾斜方向の異なる相手側の傾斜軸受隙間との接近側ほど小径となるよう配置した例であり、図 23Bは、これとは逆に相手側の傾斜軸受隙間との接近側ほど大径となるよう配置した例である。

[0114] なお、何れの流体軸受装置 51でも、上下の円錐部 52aの外周面と軸受部材 57の上下端部の内周面との間にシール空間が形成され、潤滑油の漏れが防止される（軸受部材 57とは別体のシール部材でシール空間を形成してもよい)。この場合、蓋部材 58は不要となる。また、何れの流体軸受装置 51でも、傾斜軸受隙間 Cl l、 C12で両方向のスラスト支持力が生じるので、これ以外のスラスト軸受隙間（例えば図 15に示す実施形態において、蓋部材 58の上側端面 58aとこれに対向する軸部材 52の下側端面 52a2との間に形成したスラスト軸受隙間 C2)は不要となる。

[0115] 図 23A、図 23Bに示す何れの構成においても、図 22に準じた方法により、すなわちマスター 62の外周面に導電性被膜 72で成形部 N1を形成した後、電铸加工工程、モールド工程、および分離工程を経ることにより、電铸部 60a、 60bの内周面に動圧溝 Caを形成することができる。この場合、マスター 62と電铸部 60a、 60bの分離後は、上記同様マスター 62をそのまま軸部材 52として使用することができる。 [0116] この他、軸受部材 57および軸部材 52をそれぞれ軸方向中央部で二分割して、分割体をそれぞれ個別に製作した後、分割体同士を接合一体ィ匕することにより図 23A 、図 23Bに示す流体軸受装置 51を組み立てることもできる。軸部材 52の分割体同士の接合方法としては例えば接着が考えられ、軸受部材 57の分割体同士の接合方法としては接着の他、溶着 (超音波溶着等)も考えられる。

[0117] 図 24は、図 23Aに示す構成において、二つの傾斜軸受隙間 Cl l、 C12で生じるボンビング量のアンバランスを解消するため、軸部材 52の外周面と軸受部材 57の内周面との間の環状隙間 (傾斜軸受隙間)のうち、特に軸方向中央部の屈曲部分を、循環路 73を介して軸受部材 57の外部と連通させたものである。図示は省略するが、図 23Bに示す構成においても同様に循環路 73を形成することができる。

[0118] 以上の説明では、傾斜軸受部 Kl、 Κ2およびスラスト軸受部 Τとして、ヘリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により流体動圧を発生させる構成を例示している力本発明はこれに限定されるものではない。例えば、傾斜軸受部 Kl、 Κ2として、図 9〜図 13に示すような、多円弧軸受、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。これらの軸受では、それぞれ、複数の円弧面、軸方向溝、調和波形面が傾斜軸受隙間に動圧を発生させるための動圧発生部となる。もちろん、これらの動圧発生部は、軸受部材 57の内周面のみならず軸部材 52の外周面 52alに形成することができる。力かる動圧発生部の形成方法および構成は、上記同様であるため、詳細な説明および図示は省略する。

[0119] なお、傾斜軸受部 Kl、 Κ2として多円弧軸受を採用する場合には、 3円弧軸受、 4 円弧軸受、 5円弧軸受、さらに 6円弧以上の数の円弧面で構成された多円弧軸受を採用することができる。また、非真円軸受を採用する場合には、 3つ、さらには 4っ以上の調和波形面で構成された非真円軸受を採用することができる。

[0120] また、図 15に示す実施形態において、傾斜軸受部を多円弧軸受ゃステップ軸受、あるいは非真円軸受で構成する場合、傾斜軸受部 Kl、 Κ2のように 2つの傾斜軸受部を軸方向に離隔して設けた構成とする他、軸受部材 57の内周面、あるいは軸部材 2の外周面の上下領域に亘つて 1つの傾斜軸受部を設けた構成としても良い。

[0121] また、スラスト軸受部 Τを、スラスト軸受面となる領域に、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た、いわゆるステップ軸受、いわゆる波型軸受 (ステツ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)。

[0122] また、以上の説明では、傾斜軸受部 Kl、 Κ2を動圧軸受で構成した場合を例示したが、これ以外の軸受で構成することもできる。例えば、図示は省略するが、軸受部材 57 (電铸部 60)の内周面を動圧溝や円弧面等を有さない真円状内周面に形成すると共に、この内周面と傾斜軸受隙間を介して対向する軸部材 52の外周面 52alを真円状外周面とすることで、いわゆる真円軸受を構成することもできる。なお、このように傾斜軸受部 Kl、 Κ2を真円軸受で構成する場合には、電铸部 60の形成に用いたマスター 62は、繰り返し電铸加工に用いる他、導電性被膜 72を除去して動圧溝 Ca を形成する場合と同様に、そのまま軸部材 52として使用してもよい。

[0123] 以上で説明を行った流体軸受装置 1、 51では、その内部空間に充満する潤滑流体として、潤滑油を使用する形態を説明したが、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。

図面の簡単な説明

[0124] [図 1]第 1の課題を解決し得る流体軸受装置を組み込んだファンモータの一例を示す断面図である。

[図 2]第 1の課題を解決し得る流体軸受装置の第 1実施形態を示す断面図である。

[図 3A]軸受部材の端面を示す図である。

[図 3B]軸受部材の縦断面図である。

[図 4A]マスターの斜視図である。

[図 4B]マスターにマスキングを施した状態を示す斜視図である。

[図 4C]電铸部材の斜視図である。

[図 5]インサート成形直後の軸受部材の断面図である。

[図 6]第 1の課題を解決し得る流体軸受装置の第 2実施形態を示す断面図である。

[図 7]電铸部材の他の形態を示す斜視図である。

[図 8]第 1の課題を解決し得る流体軸受装置の第 3実施形態を示す断面図である。

[図 9]ラジアル軸受部を多円弧軸受で構成した断面図である。 [図 10]ラジアル軸受部を多円弧軸受で構成した断面図である。

[図 11]ラジアル軸受部を多円弧軸受で構成した断面図である。

[図 12]ラジアル軸受部をステップ軸受で構成した断面図である。

圆 13]ラジアル軸受部を非真円軸受で構成した断面図である。

圆 14]流体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。

圆 15]第 2の課題を解決し得る流体軸受装置を組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。

[図 16]図 15にかかる流体軸受装置の要部拡大断面図である。

圆 17]蓋部材の上側端面を示す断面図である。

圆 18]傾斜軸受隙間における動圧作用を説明する概略図である。

[図 19A]マスターの斜視図である。

[図 19B]マスターにマスキングを施した状態を示す斜視図である。

[図 20]電铸部材の斜視図である。

圆 21]射出成形金型に電铸部材を取付けた状態を示す模式図である。

圆 22A]動圧溝を他の方法で成形する場合の工程を示す断面図である。

圆 22B]動圧溝を他の方法で成形する場合の工程を示す断面図である。

圆 22C]動圧溝を他の方法で成形する場合の工程を示す断面図である。

圆 22D]動圧溝を他の方法で成形する場合の工程を示す断面図である。

[図 23A]第 2の課題を解決し得る流体軸受装置の第 2実施形態を示す断面図である

[図 23B]第 2の課題を解決し得る流体軸受装置の第 3実施形態を示す断面図である

[図 24]図 23Aに示す流体軸受装置に循環路を設けた断面図である。

圆 25]従来の流体軸受装置の構造を示す概略図である。

符号の説明

1、 51 流体軸受装置

2、 32、 52 軸部材 4、 54 ステータコイル

5、 55 ロータマグネット 7、 57 軸受部材

9 ロータ（フランジ部）

10、 60 電錶部

11、 61 モールド部

l id (ステータコイルの）取付け部

12、 22、 62 マスター

12al、 12a2 凹部

13、 63 マスキング

14、 64 電铸部材

A ラジアル軸受面

B、 D スラスト軸受面

C 傾斜軸受面

C1、C2 傾斜軸受隙間

C2 スラスト軸受隙間

N、 N1 型部

R1、R2 ラジアル軸受部

T スラスト軸受部

K1、K2 傾斜軸受部

Claims

請求の範囲

[1] 軸部材と、

軸部材の外周面と対向する円筒状のラジアル軸受面と、

電铸部をインサートして射出成形され、電铸部にラジアル軸受面を有する軸受部材と、

軸受部材の端面に形成したスラスト軸受面、およびスラスト軸受面に対向するスラスト軸受隙間を備え、スラスト軸受隙間に生じた潤滑流体の動圧作用で軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部と、

を有することを特徴とする流体軸受装置。

[2] 軸部材にフランジ部を設け、フランジ部の端面と前記スラスト軸受面との間にスラスト軸受隙間を形成した請求項 1記載の流体軸受装置。

[3] 軸部材に段差面を設け、段差面と前記スラスト軸受面との間にスラスト軸受隙間を形成した請求項 1記載の流体軸受装置。

[4] 軸受部材のスラスト軸受面に、スラスト軸受隙間に流体動圧を発生させる動圧発生部を形成した請求項 1記載の流体軸受装置。

[5] 電铸部が、ラジアル軸受面を有するラジアル電铸部と、ラジアル電铸部と一体または別体をなし、スラスト軸受面を有するスラスト電铸部とからなる請求項 1記載の流体軸受装置。

[6] 軸部材と、軸部材を内周に挿入した軸受部材と、軸部材の外周面と軸受部材の内周面との間に形成され、軸方向に傾斜した傾斜軸受隙間とを備え、傾斜軸受隙間に形成した流体膜で軸部材を回転自在に支持する流体軸受装置にお!、て、

軸受部材が、傾斜軸受隙間に面する電铸部を備え、かつ電铸部をインサートした射出成形品であることを特徴とする流体軸受装置。

[7] 軸部材の外周面、または軸受部材の電铸部のうち何れか一方に、傾斜軸受隙間と対向させて動圧発生部を形成した請求項 6記載の流体軸受装置。

[8] 請求項 1〜7の何れかに記載の流体軸受装置と、ステータコイルと、ロータマグネットとを有するモータ。