WO2007029371A1

WO2007029371A1 - 流体軸受装置用ハウジング

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Publication number: WO2007029371A1
Application number: PCT/JP2006/307655
Authority: WO
Inventors: Kazutoyo Murakami; Masaki Egami; Kenji Ito; Isao Komori
Original assignee: Ntn Corporation
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-03-15
Also published as: US8778242B2; CN101238300A; US20090302697A1; KR20080058325A; JP2007071275A; JP4901162B2; KR101289733B1; CN101238300B; US20120126443A1

Abstract

　他部材との圧入力の経時的な低下が抑えられ、長期間に渡り高い軸受性能が保たれる樹脂製の流体軸受装置用ハウジングを提供する。　８０°Cの雰囲気温度で８０ＭＰａの面圧を１６８時間負荷した際の圧縮クリープ量が８％以下である樹脂組成物で形成されたハウジングは、製品寿命相当期間使用した後も、圧入力を伴って固定された他部材、例えば、ハウジング内周に圧入された軸受スリーブと十分な固定力を有する。よって、ハウジングと他部材との固定位置がずれることはなく、長期間に渡り高い軸受性能が保たれる。

Description

明細書

流体軸受装置用ハウジング

技術分野

[0001] 本発明は、流体軸受装置用ハウジングに関するものである。このハウジングを有する流体軸受装置は、情報機器、例えば HDD、 FDD等の磁気ディスク装置、 CD—R OM、 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などのスピンドルモータ用、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、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] 上記各種モータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化などが求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の一つに当該モータのスピンドルを支持する軸受があり、近年では、この種の軸受として、上記要求性能に優れた特性を有する流体軸受の使用が検討され、ある、は実際に使用されて、る。

[0003] この種の流体軸受は、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動圧軸受と、動圧発生部を備えていない、いわゆる真円軸受 (軸受断面が真円形状である軸受）とに大別される。

[0004] 上記流体軸受装置は、ハウジングゃ軸受スリーブ、軸部材などの部品で構成され、情報機器の益々の高性能化に伴って必要とされる高い回転性能を確保すベぐ各部品の寸法精度や組立て精度を高める努力がなされている。その一方で、情報機器の低価格化の傾向に伴、、この種の流体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いる。これらの要求を受けて、最近では、特許文献 1に開示されているように、流体軸受装置の構成部品であるハウジングを榭脂材料で成形するものもある。特許文献 1：特開 2003 - 314534号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 上記のような榭脂製のハウジングの内周に、軸受スリーブやシール部材などの他部材を固定する方法は、固定力や仮位置決めを考慮すると、圧入、圧入接着 (接着剤介在の下での圧入)などの圧入力を伴う方法が好ましい。しかし、榭脂製のハウジングは、金属製のものと比べ耐クリープ特性に劣るため、他部材との圧入力、すなわち固定力は経時的な低下が大きい。よって、軸受装置に落下衝撃等の過大荷重が加わった際、他部材とハウジングとの固定位置がずれ、軸受性能の低下などの不具合を招く恐れがある。

[0006] そこで、本発明は、他部材との固定力の経時的な低下が抑えられ、長期間に渡り高 V、軸受性能が保たれる榭脂製の流体軸受装置用ハウジングの提供を目的とする。課題を解決するための手段

[0007] 前記課題を解決するため、本発明による流体軸受装置用ハウジングは、他部材と圧入力を伴って固定され、少なくとも他部材と圧入力を伴って接する部分が榭脂組成物で形成され、前記榭脂組成物は 80°Cの雰囲気温度で 80MPaの面圧を 168時間負荷した際の圧縮クリープ量が 8%以下であることを特徴とする。

[0008] 本発明者らの検証によると、 80°Cの雰囲気温度で 80MPaの面圧を 168時間負荷した際の圧縮クリープ量が 8%以下である榭脂組成物で形成されたハウジングは、長期間 (例えば製品寿命相当期間)使用した後も、圧入力を伴って固定された他部材との十分な固定力を有することが判明した。よって、上記条件を満たす榭脂組成物でハウジングを形成すると、長期間に渡りハウジングと他部材との固定力が保証されるため、他部材との固定位置がずれることはなぐ高い軸受性能が保たれる。

[0009] 例えば、 HDD等のディスク駆動装置のスピンドルモータに組み込まれる流体軸受装置において、ハウジングを榭脂化した場合、一般に榭脂は絶縁材料であるため、ディスクと空気との摩擦によって発生した静電気がディスクハブ等に帯電し、磁気ディスクと磁気ヘッド間の電位差を生じたり、静電気の放電によって周辺機器の損傷を招くおそれがある。ハウジングを形成する榭脂組成物の体積抵抗率を 10⁷ Ω 'cm以下に設定すると、ハウジングの通電性が確保されるため、静電気の帯電を防止できる。

[0010] 結晶性榭脂は、耐摩耗性、耐油性、低アウトガス性、低吸水性、耐熱性に優れた特性を有するため、流体軸受装置用ハウジング用のベース榭脂として適している。中でも、ポリフエ-レンサルファイド (PPS)は、安価に入手可能であり、かつ成形時の流動性 (溶融粘度）にも優れた榭脂であるため、特に好ましい。

[0011] 以上に述べたノ、ウジングと、ハウジングの内周に固定される軸受スリーブと、軸とを備えた流体軸受装置は、ハウジングと軸受スリーブとの固定力の経時的な低下が抑えられ、長期間に渡り高い軸受性能が得られる。

[0012] 上記の流体軸受装置と、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、長期間に渡り使用可能である。

発明の効果

[0013] 本発明では、流体軸受装置用ハウジングを優れた耐クリープ特性を有する榭脂組成物で形成するため、軸受スリーブ等の他部材との固定力の経時的な低下が抑えられる。よって、長期間使用しても、ハウジングと他部材との固定位置がずれることがなぐ軸受剛性や軸受の回転性能の低下を防止できる。

発明を実施するための最良の形態

[0014] 以下、本発明の第 1実施形態を図 1〜図 4に基づいて説明する。

[0015] 図 1は、本発明の第 1実施形態に係る流体軸受装置 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 2を備えた回転部材 3を回転自在に非接触支持する流体軸受装置 1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、モータブラケット 6とを備えている。ステータコイル 4はモータブラケット（固定部材） 6の外径側に取付けられ、ロータマグネット 5は回転部材 3の外周に取付けられている。流体軸受装置 1のハウジング 7は、モータブラケット 6の内周に固定される。回転部材 3には、図示は省略するが、磁気ディスク等のディスク状情報記録媒体 (以下、単にディスクという。）がー又は複数枚保持される。このように構成されたスピンドルモータにおいて、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、これに伴って、回転部材 3および回転部材 3に保持されたディスクが軸 2と一体に回転する。

[0016] 図 2は、流体軸受装置 1を示している。この流体軸受装置 1は、ハウジング 7と、ハウジング 7に固定された軸受スリーブ 8と、ハウジング 7および軸受スリーブ 8に対して相対回転する回転部材 3とを主に備えている。なお、説明の便宜上、軸方向両端に形成されるハウジング 7開口部のうち、蓋部材 10で封口される側を下側、封口側と反対の側を上側として以下説明する。

[0017] 回転部材 3は、例えばノ、ウジング 7の開口側に配置されるハブ部 9と、軸受スリーブ 8の内周に挿入される軸 2とを備えて、る。

[0018] ハブ部 9は金属材料あるいは榭脂材料で形成され、ハウジング 7の開口側（上側）を覆う円盤部 9aと、円盤部 9aの外周部から軸方向下方に延びた筒状部 9bと、筒状部 9bの外周に設けられたディスク搭載面 9cおよび鍔部 9dとで構成される。図示されていないディスクは、円盤部 9aの外周に外嵌され、ディスク搭載面 9cに載置される。そして、図示しない適当な保持手段 (クランパなど）によってディスクがハブ部 9に保持される。

[0019] 軸 2は、この実施形態ではハブ部 9と一体に形成され、その下端に抜止めとしてフランジ部 2bを別体に備えている。フランジ部 2bは、金属製で、例えばねじ結合等の手段により軸 2に固定される。

[0020] 軸受スリーブ 8は、例えば真ちゆう等の銅合金やアルミ合金などの金属材料で形成することができ、あるいは、焼結金属からなる多孔質体で形成することもできる。この実施形態では、銅を主成分とする焼結金属の多孔質体で円筒状に形成される。

[0021] 軸受スリーブ 8の内周面 8aの全面又は一部円筒領域には、ラジアル動圧発生部として複数の動圧溝を配列した領域が形成される。この実施形態では、例えば図 3に示すように、複数の動圧溝 8al、 8a2をへリングボーン形状に配列した領域が軸方向に離隔して 2箇所形成される。この動圧溝形成領域はラジアル軸受面として、軸 2の外周面 2aと対向し、回転部材 3の回転時には、軸 2の外周面 2aとの間に第 1および第 2ラジアル軸受部 R1、R2のラジアル軸受隙間を形成する（図 2を参照)。

[0022] 軸受スリーブ 8の下端面 8cの全面または一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図示は省略するが、複数の動圧溝をスパイラル形状に配列した領域が形成される。この動圧溝形成領域はスラスト軸受面として、フランジ部 2bの上端面 2b 1と対向し、回転部材 3の回転時には、前記上端面 2b 1との間に第 2スラスト軸受部 T 2のスラスト軸受隙間を形成する（図 2を参照)。 [0023] ノ、ウジング 7は、榭脂材料で円筒状に形成される。この実施形態では、ハウジング 7 は、その軸方向両端を開口した形状をなし、その下端側を蓋部材 10で封口している。上端面の全面または一部環状領域には、スラスト軸受面 7aが設けられる。この実施形態では、スラスト軸受面 7aに、スラスト動圧発生部として、例えば図 4に示すように複数の動圧溝 7alをスパイラル形状に配列した領域が形成される。このスラスト軸受面 7a (動圧溝 7al形成領域）は、ハブ部 9の円盤部 9aの下端面 9alと対向し、回転部材 3の回転時には、前記下端面 9alとの間に後述する第 1スラスト軸受部 T1のスラスト軸受隙間を形成する（図 2を参照)。

[0024] ノ、ウジング 7の他端側を封口する蓋部材 10は、金属材料あるいは榭脂材料で形成され、ハウジング 7の他端内周側に設けられた段部 7bに固定される。ここで、固定手段は特に限定されず、例えば接着 (ルーズ接着、圧入接着を含む)、圧入、溶着 (例えば超音波溶着）、溶接 (例えばレーザ溶接)などの手段を、材料の組み合わせや要求される組付け強度、密封性などに合わせて適宜選択することができる。

[0025] ハウジング 7の内周面 7cには、軸受スリーブ 8の外周面 8bが、圧入、圧入接着等の圧入力を伴う方法で固定される。

[0026] ハウジング 7の外周には、上方に向かって漸次拡径するテーパ状のシール面 7dが形成される。このテーパ状のシール面 7dは、筒状部 9bの内周面 9blとの間に、ハウジング 7の封口側（下方)から開口側（上方）に向けて半径方向寸法が漸次縮小した環状のシール空間 Sを形成する。このシール空間 Sは、軸 2およびハブ部 9の回転時、第 1スラスト軸受部 T1のスラスト軸受隙間の外径側と連通している。

[0027] また、ハウジング 7の外周の下端には接着固定面 7eが形成される。接着固定面 7e は、この実施形態では径一定の円筒状をなし、モータブラケット 6の内周面 6aに、接着、圧入接着等の手段により固定される。これにより、流体軸受装置 1がモータに糸且み込まれる。

[0028] 流体軸受装置 1の内部には潤滑油が充填され、潤滑油の油面は常にシール空間 S 内に維持される。潤滑油としては、種々のものが使用可能であるが、特に HDD等のディスク駆動装置用の流体軸受装置に提供される潤滑油には、低蒸発率及び低粘度性が要求され、例えばジォクチルセバケート（DOS)、ジォクチルァゼレート（DOZ )等のエステル系潤滑油が好適である。

[0029] 上述のように、榭脂材料で形成されたハウジング 7の内周面 7cには、軸受スリーブ 8 の外周面 8bが圧入力を伴って固定される。この圧入力は、榭脂のクリープ特性により経時的に低下する。ハウジング 7を形成する榭脂組成物の耐クリープ特性が悪、と、圧入力、すなわちハウジング 7と軸受スリーブ 8との固定力の経時的な低下が大きくなる。ハウジング 7を形成する榭脂組成物として、 80°Cの雰囲気温度で 80MPaの面圧を 168時間負荷した際の圧縮クリープ量が 8%以下であるものを選定すると、長期間 (例えば製品寿命相当期間)使用した後も、軸受スリーブ 8との十分な固定力を有するハウジング 7が得られる。

[0030] ノ、ウジング 7が優れた耐クリープ特性を有すると、軸受スリーブ 8との固定力に限らず、例えば、蓋部材 10やモータブラケット 6がハウジング 7と圧入力を伴って固定される場合にも、固定力の経時的な低下を抑えることができる。

[0031] また、ハウジング 7の上端面にあるスラスト軸受面 7aは、ハブ部 9の円盤部 9aの下端面 9alとスラスト軸受隙間を介して対向するため、モータの起動、停止時などには、これら軸受隙間を介して対向する面同士の接触摺動による摺動面の摩耗は避けられない。特に動圧溝が形成されている部分は、動圧溝の溝深さは 10 m以内と微小であるため、摩耗が進行すると軸受の支持力が発生しなくなるおそれがある。よって、ノ、ウジング 7には高い耐摩耗性を有する榭脂材料を選定する必要がある。

[0032] また、ハウジング 7の榭脂材料には、潤滑油に対する耐油性が要求され、この他にも、使用時のアウトガス発生量や吸水量を低く抑えることが必要となる。また、使用雰囲気下での温度変化を考慮して、高、耐熱性も要求される。

[0033] ノ、ウジング 7を形成する榭脂組成物のベース榭脂として、結晶性榭脂（PPS、 LCP 、 PEEKなど)であれば、上記条件 (耐摩耗性、耐油性、低アウトガス性、低吸水性、耐熱性)を満たす。中でも PPSは、他の結晶性榭脂に比べて安価に入手可能であり、かつ成形時の流動性 (溶融粘度）にも優れた榭脂であるため、ハウジング 7用のベース榭脂として特に適して、る。

[0034] ところで、ポリフエ-レンサルファイド (PPS)は一般的に硫ィ匕ナトリウムとパラジクロロベンゼンの重縮合反応により製造されるが、同時に副生成物である塩ィ匕ナトリウムを含む。そのため、適当な溶媒を用いてポリフエ-レンサルファイド (PPS)を洗浄する必要がある。洗浄するための溶媒としては、少なくとも 10以上の比誘電率を有するものであればよぐ好ましくは 20以上、より好ましくは 50以上のものであればなおよい。さらに環境面も考慮すると、例えば水 (比誘電率約 80)が好ましぐ特に超純水が好ましい。このような溶媒で洗浄を行うことにより、主にポリフエ-レンサルファイド（PPS) 末端基の Naが取り除かれるため、ポリフエ-レンサルファイド（PPS)中の Na含有量を低減 (例えば、 2000ppm以下）させることができ、ハウジング 7を形成する榭脂材料として使用可能となる。また、末端基の Naを取り除くことで結晶化速度が速まるメリッ卜も有る。

[0035] PPSは、その構造によって、架橋型 PPSと、セミリニア型 PPSと、リニア型 PPSとに大別される。何れの PPSであっても、 Na含有量が 2000ppm以下のもの、より好ましくは lOOOppm以下のもの、さらに好ましくは 500ppm以下のものであればハブ部 9 用の榭脂組成物のベース榭脂として使用可能である力中でもリニア型 PPSはこの条件を満たすものが多い。この条件を満たす榭脂組成物を使用することで、潤滑油中への Naイオン溶出量を抑え、流体軸受装置 1や、回転部材 3に保持されたデイスク、あるいはディスクヘッド（図示省略)表面に Naが析出するのをより確実に防止できる。

[0036] 上記の榭脂材料には、充填材として炭素繊維が配合可能である。これによれば、ハウジング 7の高強度化が図られると共に、ハウジング 7の温度変化に伴う寸法変化を抑えて高い寸法安定性を得ることができる。この結果、使用時におけるスラスト軸受隙間を高精度に制御することが可能となる。また、炭素繊維をベース樹脂に配合することで炭素繊維の持つ高い導電性が発現され、ハウジング 7に充分な導電性 (例えば体積抵抗で 10⁷ Ω 'cm以下）を付与することができる。これにより、使用時にディスクに帯電する静電気を回転部材 3およびハウジング 7 (さらに軸受スリーブ 8を経由する場合もある）を介して接地側部材 (モータブラケット 6など）に逃がすことができる。

[0037] 炭素繊維には、例えば PAN系や Pich系、気相合成系など種々のものが使用可能であるが、補強効果の観点から、比較的高い引張強度 (好ましくは 3000MPa以上）を有するものが好ましぐ特に高い導電性を併せ持つものとしては、 PAN系炭素繊維が好ましい。

[0038] この PAN系炭素繊維としては、以下の寸法範囲のものを使用することができる。

(1)溶融榭脂を混練して射出成形する際には、炭素繊維が裁断されて短繊維化する。短繊維化が進行すると、強度や導電性等の低下が顕著となり、これらの要求特性を満足することが難しくなる。従って、榭脂に配合する炭素繊維としては、成形時の繊維の折れを見込んで長めの繊維を使用することが好ましぐ具体的には平均繊維長

100 μ m以上 (より好ましくは lmm以上）の炭素繊維を使用するのが望ま、。

(2)その一方、射出成形工程においては、金型内で硬化した榭脂を取り出し、これを再度溶融させ、バージン榭脂組成物と混練して再使用（リサイクル使用）する場合がある。この場合、一部の繊維は繰返しリサイクルされることになるので、榭脂中の当初の繊維長が長すぎる場合には、リサイクルに伴う裁断により、繊維が当初の繊維長に比べて著しく短くなつて、榭脂組成物の特性変化 (溶融粘度の低下等)が顕著になる。特に溶融粘度の低下は、寸法精度に影響する重要な特性である。力かる特性変化を最小限に抑えるため、繊維長はある程度短い方が好ましぐ具体的には平均繊維長を 500 m以下 (好ましくは 300 μ m以下）とするのが望まし、。

[0039] 以上に述べた炭素繊維の繊維長の選択は、実際の射出成形工程で如何なる経歴の榭脂組成物を使用するかによって定めることができる。例えばバージン榭脂組成物のみを使用する場合、あるいはリサイクル榭脂組成物を混合使用する場合で、かつバージン榭脂組成物の比率が多 1ヽ場合には、強度や導電性等の低下を抑制する観点から、また、炭素繊維の配合量を低減できることから、上記（1)で述べた寸法範囲の炭素繊維を使用するのが好ましぐ反対にリサイクル榭脂組成物の使用比率が多い場合には、リサイクルに伴う榭脂組成物の特性変化を抑制する観点から、上記（

2)で述べた寸法範囲の炭素繊維を使用するのが望ましい。

[0040] なお、（1)および（2)の何れの炭素繊維でも、炭素繊維の繊維径が細、ほど配合本数が増えるため、製品品質の均一化に有効であり、かつそのアスペクト比が大きいほど繊維補強による補強効果も高まる。従って、炭素繊維のアスペクト比は大きいほど望ましく、具体的には 6. 5以上のアスペクト比が好ましい。また、その平均繊維径は、作業性や入手性を考慮すると、 5〜20 ;ζ ΐηが適当である。 [0041] 上述の炭素繊維による補強効果ゃ静電除去効果等を充分に発揮するため、炭素繊維のベース榭脂への充填量は 10〜35vol%、より好ましくは 15〜25vol%とするのがよい。これは、炭素繊維の充填量が 10vol%未満だと、炭素繊維による補強効果ゃ静電除去効果が充分に発揮されな、他、他部材との摺動部分におけるハウジング 7の耐摩耗性、特に摺動相手材の耐摩耗性が確保されず、充填量が 35vol%を超えると、ハウジング 7の成形性が低下し、高い寸法精度を得ることが困難になるためである。

[0042] 上記ベース樹脂に炭素繊維を配合した榭脂組成物の溶融粘度は、キヤビティー内を溶融樹脂で高精度に充填するため、榭脂の射出成形時の榭脂温度で、せん断速度 lOOOs ¹において 500Pa' s以下に抑えるの力よい。従って、ベース榭脂の溶融粘度は、炭素繊維等の各種充填剤の充填による粘度増加を補償するためにも、上記条件下で 300Pa · s以下であることが好まし!/、。

[0043] 以上で述べたように、ハウジング 7を上述の榭脂組成物で形成すれば、優れた耐クリーブ特性に加え、高耐油性や低アウトガス性、成形時の高流動性、低吸水性、高耐熱性を備えたハウジング 7を形成することができる。これにより、流体軸受装置 1およびこの軸受装置を組込んだディスク駆動装置の長期間に渡る耐久性、信頼性を高めることができる。さら〖こは、炭素繊維を用途に応じて適量配合することで、機械的強度、耐衝撃性、成形性、寸法安定性、静電除去性にも優れたハウジング 7を得ることができる。

[0044] 上記構成の流体軸受装置 1において、軸 2 (回転部材 3)の回転時、軸受スリーブ 8 の内周面 8aのラジアル軸受面となる領域 (上下 2箇所の動圧溝 8al、8a2形成領域）は、軸 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 2の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間の潤滑油が動圧溝 8al、 8a2の軸方向中心側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝 8al、 8a2の動圧作用によって、軸 2をラジアル方向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とがそれぞれ構成される。

[0045] これと同時に、ハウジング 7のスラスト軸受面 7a (動圧溝 7al形成領域）とこれに対向するハブ部 9の円盤部 9aの下端面 9alとの間のスラスト軸受隙間、および軸受スリーブ 8の下端面 8c (動圧溝形成領域)とこれに対向するフランジ部 2bの上端面 2blとの間のスラスト軸受隙間に、動圧溝の動圧作用により潤滑油の油膜がそれぞれ形成される。そして、これら油膜の圧力によって、回転部材 3をスラスト方向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とがそれぞれ構成される。

[0046] 本発明においては、軸受スリーブ 8の内周面 8aと軸 2の外周面 2aとの間の隙間（第 1隙間）、軸受スリーブ 8の下側端面 8cとフランジ部 2bの上側端面 2blとの間の隙間 (第 2隙間）、軸受スリーブ 8の上側端面 8dとハブ部 9の円盤部 9aの下側端面 9alとの間の隙間 (第 3隙間）、および循環溝 8eがそれぞれ潤滑油で満たされる。この際、潤滑油を、各隙間 (循環溝 8eを含む)を順次通過するよう循環させれば、各隙間での圧力バランスの崩れを防止して負圧発生防止に努めることができる。図 3では、かかる循環流の発生手段として、第 1ラジアル軸受部 R1の動圧発生部となる動圧溝 8al において、上側領域の軸方向寸法 XIを下側領域の軸方向寸法 X2よりも大きくすることにより、上側領域と下側領域でのボンビング力の差を設けた構造を例示している。この場合、第 1隙間→第 2隙間→循環溝 8e→第 3隙間の順に潤滑油を循環させることが可能となる。潤滑油の循環方向はこれとは逆でもよぐまた特に必要がなければ、あえて上下の領域で動圧溝にボンビング力差を与える必要もな、。

[0047] 以上、本発明の第 1実施形態を説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。

[0048] 上記第 1実施形態では、ハウジング 7を形成する榭脂組成物として、 1種類のベース榭脂 (ポリフエ-レンサルファイド）に炭素繊維を配合した場合を説明したが、本発明の効果を妨げるものでない限り、他の結晶性榭脂ゃ非晶性榭脂、あるいはゴム成分等の有機物を付加してもよぐまた、炭素繊維に加えて金属繊維やガラス繊維、ゥイス力等の無機物を付加しても構わない。例えば、ポリテトラフルォロエチレン (PTFE )が耐油性に優れた離型剤として、カーボンブラックが導電化剤としてそれぞれ配合可能である。

[0049] また、上記第 1実施形態では、ハウジング 7の上端面に複数の動圧溝 7alを配列したスラスト軸受面 7aを設けるとともに (スラスト軸受部 T1)、軸受スリーブ 8の下端面 8c に複数の動圧溝を配列したスラスト軸受面を設けた場合を説明したが (スラスト軸受部 T2)、本発明は、スラスト軸受部 Tlのみを設けた流体軸受装置にも同様に適用することができる。この場合、軸 2は、フランジ部 2bを有しないストレートな形状になる。したがって、ハウジング 7は、蓋部材 10を底部として一体に榭脂材料で形成することで、有底円筒形の形態にすることができる。また、軸 2とハブ部 9とは金属あるいは榭脂で一体成形できる他、軸 2をノヽブ部 9と別体に形成することもできる。この場合、軸 2を金属製とし、この金属製の軸 2をインサート部品としてハブ部 9と一体に回転部材 3を榭脂で型成形することもできる。

[0050] 図 5は、本発明の第 2実施形態に係る流体軸受装置 11を示している。この実施形態において、軸部材（回転部材） 12は、その下端に一体または別体に設けられたフランジ部 12bを備えている。また、ハウジング 17は、円筒状の側部 17aと、側部 17aと別体構造をなし、側部 17aの下端部に位置する底部 17bとを備えている。ハウジング 17の側部 17aの上端部には内周側に突出したシール部 13がハウジング 17と一体に形成される。シール部 13の内周面は、軸部材 12の外周面との間にシール空間 S'を形成

する。ハウジング 17の底部 17bの上端面 17blには、図示は省略するが、例えば複数の動圧溝をスパイラル状に配列した領域が形成されるとともに、軸受スリーブ 18の下端面 18cにも、同様の形状に動圧溝を配列した領域が形成される。そして、軸受スリーブ 18の下端面 18cと軸部材 12のフランジ部 12bの上端面 12blとの間に第 1スラスト軸受部 Tl 1が形成され、ハウジング 17の底部 17bの上端面 17b 1とフランジ部 12 bの下端面 12b2との間に第 2スラスト軸受部 T12が形成される。

[0051] この実施形態において、ハウジング 17の側部 17aは、シール部 13と共に榭脂材料で形成される。そのため、ハウジング 17の側部 17aが上記第 1実施形態と同様に、優れた耐クリープ特性を有する榭脂組成物で形成すれば、軸受スリーブ 18との固定力が長期間に渡り保証される。また、ハウジング 17の底部 17bと側部 17aとの固定が圧入力を伴うものであるときも、同様の効果が得られる。

[0052] 図 6は、本発明の第 3実施形態に係る流体軸受装置 21を示している。この実施形態において、シール部材 23は、ハウジング 27の側部 27aと別体に形成され、ハウジング 27の上端部内周に接着、圧入、あるいは溶着等の手段により固定される。また、ハウジング 27の底部 27bは、ハウジング 27の側部 27aと一体に榭脂材料で型成形され、有底円筒状の形態を成している。なお、これ以外の構成は、第 2実施形態に準じるので説明を省略する。

[0053] この実施形態においても、ハウジング 27に上記第 1実施形態と同様に優れた耐クリープ特性を有する榭脂組成物で形成すれば、ノ、ウジング 27と軸受スリーブ 28との固定力が長期間に渡り保証される。また、シール部材 23とハウジング 17との固定が圧入力を伴うものであるときも、同様の効果が得られる。

[0054] また、以上の実施形態 (第 1〜第 3実施形態)では、ラジアル動圧発生部およびスラスト動圧発生部として、ヘ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、る力本発明はこれに限定されるものではない。

[0055] 例えば、ラジアル動圧発生部として、図示は省略するが、軸方向の溝を円周方向の複数箇所に形成した、いわゆるステップ状の動圧発生部、あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する軸 2 (あるいは軸部材 12、 22)の外周面 2aとの間に、くさび状の径方向隙間 (軸受隙間）を形成した、いわゆる多円弧軸受を採用してもよい。

[0056] あるいは、ラジアル軸受面となる軸受スリーブ 8の内周面 8aを、動圧発生部としての動圧溝や円弧面等を設けない真円状内周面とし、この内周面と対向する軸 2の真円状外周面 2aとで、いわゆる真円軸受を構成することができる。

[0057] また、スラスト動圧発生部を、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、あるいは波型軸受 (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。

[0058] また、以上の実施形態では、固定体側にラジアル動圧発生部及びスラスト動圧発生部が形成される場合を説明したが、これら動圧発生部が形成される軸受面は固定体側に限らず、これらに対向する回転部材側に設けることもできる。

[0059] 本発明の有用性を明らかにするため、組成の異なる複数の榭脂組成物の (A)耐クリーブ特性の評価、および (B)導電性の評価を行った。榭脂材料の組成、及び配合比を図 7に示す。

[0060] この評価試験の榭脂組成物に使用した原料を以下に示す。 (i)ベース榭脂種及び溶融粘度 (測定温度、せん断速度、溶融粘度）

リニア型ポリフエ-レンサルファイド (pps)：大日本インキ化学工業 (株)製、グレード； LC— 5G (310。C、

280Pa- s)

架橋型 PPS :大日本インキ化学工業 (株)製、グレード; T— 4 (310°C、

100P a^# s)

ポリエーテルエーテルケトン（PEEK)：ビクトレックス'ェムシ一（株）製、 150P (380 。C、 120Pa- s)

液晶ポリマー（LCP)：ポリプラスチックス (株)製、グレード; A950 (310°C、

4 OPa- s)

66ナイロン（PA66)： BASF (株）製、グレード； A3 (280°C、 10³s— ¹

、 100Pa- s)

(ii)充填剤

炭素繊維 (PAN系）：東邦テナックス (株)製、グレード; HM35— C6S、繊維径； 7 m、平均繊維長； 6mm、アスペクト比； 857、引張り強さ； 3240MPa

ガラス繊維：旭ファイバーグラス (株）製、グレード； CS03MA497、繊維径； 13 /ζ πι、平均繊維長； 3mm、アスペクト比； 230、引張り強さ； 3450MPa

カーボンブラック：三菱ィ匕学 (株)製、グレード； # 3350B、粒子径； 24nm

アルボレックス：四国化成工業 (株)製、グレード; Y、主要構成要素；ホウ酸アルミ-ゥム、平均径 0. 5〜1 111、平均繊維長； 10〜30 m、アスペクト比； 10〜60

(A)耐クリープ特性の評価方法を以下に示す。

(1)底部の下端面中央部にピンゲートが設けられた、上端開口のカップ状試験片（φ 10mm (外径） X高さ 15mm、側部厚さ lmm、底部厚さ 2mm)を、図 7に示す組成の材料で射出成形し、これを抜去力測定用の試験片とする。

(2)カップ状試験片の内周に、焼結金属製の軸受スリーブを圧入する。このときの軸受スリーブの外径寸法は、カップ状試験片との圧入代が 0. 2%となるように設定される。これを、雰囲気温度が 130°Cの恒温槽に投入し、 5000h放置する。なお、この試験条件（130°C、 5000h)は、一般的な使用雰囲気温度の上限 ' 90°Cと製品寿命 · 1 0年とから算出して設定されたものである。また、より実際の形態に近づけるために、圧入部に接着剤 (例えば、嫌気性接着剤やエポキシ系接着剤)を介在させてもよい。ここでは、接着剤を使用しない方法で評価する。

(3)軸受スリーブの圧入直後に測定した軸受スリーブのカップ状試験片からの抜去力 F0および、恒温層内で 5000h放置後の軸受スリーブのカップ状試験片カもの抜去力 F

を、引張圧縮試験機で計測する。

(4)下記の数式に従って、各材料の抜去力低下率を計算し、この値に基づいて耐クリーブ特性を評価する。

抜去力低下率: D (%) = ( (F0-F) /F0) X 100

上式において、放置後の抜去力 Fが 0 (N)となった場合、軸受スリーブの抜去力低下率 Dは 100%となる。合否判定基準は、抜去力低下率 Dが 90%以下なら合格 (〇）、 90%を越えたら不合格 ( X )とした。

[0062] (B)各榭脂組成物の導電性は、体積抵抗率を JIS 7194による四探針法により測定し、その値に基づいて評価した。合否判定基準は、 10⁷ Ω 'cm以下を合格 (〇）、 1 0⁷ Ω · cmを越えるものを不合格 ( X )とした。

[0063] 以上の試験結果を図 8に示す。なお、比較品 2の榭脂組成物は、カップ状 (ノ、ウジング状）に成形不可なため、耐クリープ特性を不合格とした。また、比較品 3の榭脂組成物は、導電性が基準値に満たないため、導電性が要求される HDD等に使用する流体軸受装置用ハウジング用の素材としては不適だが、特に導電性が要求されない場合は使用可能なので、総合判定を△とした。

[0064] 上記の方法で、榭脂組成物の耐クリープ特性および導電性を評価することにより、流体軸受装置用ハウジングを形成する榭脂組成物としての適性を判定できる。し力、上記の耐クリープ特性の評価試験時間は 5000時間と非常に長時間であるため、製品の開発段階でこのような試験を行うことは、現実的に極めて困難である。そこで、各榭脂組成物の圧縮クリープ量を測定し、その値と耐クリープ特性との関係を考察することで、より短時間で流体軸受装置用ハウジングを形成する榭脂糸且成物としての適性を判定できる。

[0065] 図 7に示す組成の榭脂組成物の圧縮クリープ量を以下に示す方法により測定した。測定結果を図 8に示す。

(1)図 7に示す組成の材料で射出成形し、上端面に直径 2mmのピンゲートを備えた φ 10mm X高さ 2mmの円柱状試験片を製作する。ピンゲート除去後、 # 2000のェメリー紙にて両端面を研磨し、これを圧縮クリープ量測定用の試験片とする。

(2)予め使用する冶具一式を 80°Cに余熱しておく。十分に剛性のある、具体的には測定荷重を加えても変位が 2 m以内である定盤上に円柱状試験片を置き、両面を表面粗さが 0. 05 μ mとなるよう研磨した φ 20mm X高さ 10mmの SS製円盤を円柱状試験片の上に置く。この状態で、 lZlOOmmまで測定可能なダイヤルゲージを定盤に設置し、円柱状試験片の初期高さ L0を測定する。

(3)雰囲気温度を 80°Cに保ったまま、試験片の面圧が所定の値 (本試験では 80MP a)となるように、 SS製円盤上力も荷重を加える。その状態で 168h放置した後、ダイャルゲージで荷重負荷後の円柱状試験片の高さ L168を測定する。

(4)以上で求めた L0および L168をもとに、下記の数式に従って圧縮クリープ量を求めた。

圧縮クリープ量： C (%) = 100 X (L0-L168) /L0

[0066] 図 9に、圧縮クリープ量 Cと抜去力低下率 Dとの関係を示す。図 9より、圧縮クリープ量 Cと抜去力低下率 Dとの関係は、おおよそ線形性を示している。この線形性を鑑みて考察すると、圧縮クリープ量 Cが 8%以下であれば、抜去力低下率 Dが確実に 90 %以下となる。よって、流体軸受装置用ハウジングを形成する榭脂組成物として必要である耐クリープ特性の評価は、上記条件（80°Cの雰囲気温度で 80MPaの面圧を 168時間負荷)の下での圧縮クリープ量が 8%以下であるかを測定することにより行うことができる。

図面の簡単な説明

[0067] [図 1]本発明の第 1実施形態に係る流体軸受装置 1を組込んだスピンドルモータの断面図である。

[図 2]流体軸受装置 1の断面図である。

[図 3]軸受スリーブ 8の断面図である。

[図 4]ハウジング 7の上端面図である。 [図 5]本発明の第 2実施形態に係る流体軸受装置 11の断面図である。

[図 6]本発明の第 3実施形態に係る流体軸受装置 21の断面図である。

[図 7]実施品、比較品の材料組成を示す図である。

[図 8]実施品、比較品の試験結果を示す図である。

[図 9]圧縮クリープ Cと抜去力低下率 Dとの関係を示す図である。

符号の説明

1 流体軸受装置

2 軸

3 回転部材

4 ステータコイル

5 ロータマグネット

6 モータブラケット

7 ハウジング

8 軸受スリーブ

9 ハブ部

10 蓋部材

R1、R2 ラジアル軸受部

Tl、 Τ2 スラスト軸受部

S シール空間

Claims

請求の範囲

[1] 他部材と圧入力を伴って固定される流体軸受装置用ハウジングであって、

少なくとも他部材と圧入力を伴って接する部分が榭脂組成物で形成され、前記榭脂組成物は、 80°Cの雰囲気温度で 80MPaの面圧を 168時間負荷した際の圧縮タリープ量が 8%以下であることを特徴とする流体軸受装置用ハウジング。

[2] 前記榭脂組成物の体積抵抗率が 10⁷ Ω · cm以下である請求項 1記載の流体軸受装置用ハウジング。

[3] 前記榭脂組成物は、ポリフエ-レンサルファイド (PPS)をベース榭脂としたものである請求項 1記載の流体軸受装置用ハウジング。

[4] 請求項 1〜4何れかに記載の流体軸受装置用ハウジングと、ハウジングの内周に固定される軸受スリーブと、軸とを備えた流体軸受装置。

[5] 請求項 4記載の流体軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを有するモータ。