動圧軸受装置
【課題】 ハウジングの製造コストを低減すると共に、ハウジングと軸受スリーブ等との固定部の接着剤レス化を図る。
【解決手段】 ハウジング７は、結晶性樹脂としての液晶ポリマー（ＬＣＰ）に、導電性充填材としてのカーボンナノチューブを２〜３０ｖｏｌ％配合した樹脂材料を射出成形して形成される。焼結金属製の軸受スリーブ８はハウジング７の内周面７ｃに挿入され、超音波溶着によってハウジング７に固定される。
【解決手段】 ハウジング７は、結晶性樹脂としての液晶ポリマー（ＬＣＰ）に、導電性充填材としてのカーボンナノチューブを２〜３０ｖｏｌ％配合した樹脂材料を射出成形して形成される。焼結金属製の軸受スリーブ８はハウジング７の内周面７ｃに挿入され、超音波溶着によってハウジング７に固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受隙間に生じる流体の動圧作用によって回転部材を非接触支持する動圧軸受装置に関するものである。この軸受装置は、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、その他の小型モータ用として好適である。
【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、低騒音化等が求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の１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、上記要求性能に優れた特性を有する動圧軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。
【０００３】
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動圧軸受装置では、軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部およびスラスト方向に支持するスラスト軸受部の双方を動圧軸受で構成する場合がある。この種の動圧軸受装置におけるラジアル軸受部としては、例えば軸受スリーブの内周面と、これに対向する軸部材の外周面との何れか一方に、動圧発生部としての動圧溝を形成すると共に、両面間にラジアル軸受隙間を形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
通常、軸受スリーブはハウジングの内周の所定位置に固定され、また、ハウジングの内部空間に注油した潤滑油が外部に漏れるのを防止するために、ハウジングの開口部にシール部を配設する場合が多い。
【特許文献１】特開２００３−２３９９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成の動圧軸受装置は、ハウジング、軸受スリーブ、軸部材、スラスト部材、およびシール部材といった部品で構成され、情報機器の益々の高性能化に伴って必要とされる高い軸受性能を確保すべく、各部品の加工精度や組立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っている。
【０００６】
この種の動圧軸受装置の低コスト化を図る上で重要なポイントの一つとなるのは、組立工程の効率化である。すなわち、ハウジングと軸受スリーブ、ハウジングとスラスト部材、ハウジングとシール部材は、通常、接着剤を用いて固定する場合が多いが、接着剤の塗布から固化まで比較的長い時間を要し、組立工程の効率を低下させる一因となっている。また、接着剤によるアウトガスの発生や接着力の経時劣化の可能性も懸念される。
【０００７】
本発明の課題は、この種の動圧軸受装置におけるハウジングの製造コストを低減すると共に、ハウジングと軸受スリーブ等との固定部の接着剤レス化を可能にし、これにより組立工程の効率化を図り、より一層低コストな動圧軸受装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の課題は、部品相互間の固定部からのアウトガスの発生や固定力の経時劣化が少ない動圧軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、ハウジングと、ハウジングの内部に配置された軸受スリーブと、ハウジング及び軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、軸受スリーブと軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる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た動圧軸受装置において、ラジアル軸受部が、多円弧軸受で構成され、ハウジングが、充填材を３〜３５ｖｏｌ％配合した非晶性樹脂、及び、充填材を２〜３０ｖｏｌ％配合した結晶性樹脂の中から選択される一の樹脂材料で形成され、かつ、軸受スリーブがハウジングに溶着によって固定されている構成を提供する。
【００１０】
樹脂製のハウジングは射出成形等の型成形で形成することができるので、旋削等の機械加工による金属製ハウジングに比べて低コストで製造することができると共に、プレス加工による金属製ハウジングに比べて比較的高い精度を確保することができる。
【００１１】
また、軸受スリーブをハウジングに溶着によって固定することにより、従来の接着剤による固定に比べて作業効率を高めることができると共に、固定部からのアウトガスの発生や固定力の経時劣化を防止又は抑制することができる。
【００１２】
ここで、「溶着」とは、接合すべき２部材の一方または双方の接合面が溶融して固着する現象をいう。溶着手段としては、例えば、超音波溶着、振動溶着、高周波誘導加熱溶着、熱版溶着等を、接合すべき部材の材質や接合条件、その他の諸条件に応じて適宜選択して採用することができる。一般に、超音波溶着は、超音波振動と同時に加圧力を与えることにより、樹脂製部材の一部に強力な摩擦熱を発生させ、接合面を溶融させて固着する方法である。また、振動溶着は、接合すべき２部材を加圧しながら所定方向に振動させることにより、接合面を溶融させて固着する方法である。また、高周波誘導加熱溶着は、接合すべき部材に高周波磁界を印加し、過電流損失により発熱させ、接合面を溶融させて固着する方法である。また、熱版溶着は、高温の熱源（熱板）を樹脂製部材の接合面に接触させ、接合面を溶融させて固着する方法である。これらの溶着方法のうち、設備が簡単で済み、短時間で溶着作業を行える点から、特に超音波溶着が好ましい。
【００１３】
ハウジングを非晶性樹脂で形成する場合、次の点に配慮する必要がある。すなわち、一般に非晶性樹脂は超音波溶着等の溶着時の溶着性に優れているので、非晶性樹脂製のハウジングに軸受スリーブを溶着によって固定することにより、両者の強固でかつ安定した固定状態を得ることができる。その一方で、非晶性樹脂は結晶性樹脂に比べて耐油性に劣る傾向があり、溶着時の残留応力等の応力が存在する条件下で、非晶性樹脂製のハウジングが内部空間に充填された潤滑油と接触することにより、ハウジングにストレスクラックが発生する可能性がある。このストレスクラックは、樹脂が一定応力下で触媒（潤滑油）と接触することにより、潤滑油が樹脂内部に浸透拡散してクラックが発生する現象であるが（「ソルベントクラック」という場合もある。）、無応力下では潤滑油との接触によるクラックがほとんど発生しない場合であっても、一定応力下ではこのような現象が起こる場合がある。
【００１４】
そこで、ハウジングのストレスクラックに対する劣化を防止するため、非晶性樹脂に対する充填材の配合割合を３５ｖｏｌ％以下に規制した。上述のように、非晶性樹脂は一般に溶着性に優れているが、この溶着性は充填材の配合量が増加するのに伴って低下する傾向がある。従って、充填材の配合量が過大であると、固定部（溶着部）の所要の固定強度を確保するために、溶着時間等の溶着条件を高める必要が生じ、これに伴い溶着時の残留応力が増加して、ハウジングの耐ストレスクラッキング性が不足する結果となる。非晶性樹脂に対する充填材の配合割合を３５ｖｏｌ％以下とすることにより、このような不都合を回避して、ハウジングの良好な耐クラッキング性を確保することができる。一方、充填材の配合量が過小であると、充填材を配合する本来の目的、すなわち、ハウジングに所要の強度、温度変化に対する寸法安定性、導電性等の特性を付与するという目的が損なわれる結果となる。そこで、ハウジングの所要の特性を確保するため、非晶性樹脂に対する充填材の配合割合を３ｖｏｌ％以上とした。
【００１５】
結晶性樹脂は、非晶性樹脂に比べて耐油性に優れているが、溶着性の点では劣る。従って、ハウジングを結晶性樹脂で形成する場合、充填材の配合量が過大であると、溶着性の低下によって固定部（溶着部）の所要の固定強度が確保できなくなる。そこで、必要な溶着性を確保し、固定部（溶着部）を所要の固定強度にするため、結晶性樹脂に対する充填材の配合割合を３０ｖｏｌ％以下に規制した。一方、充填材の配合量が過小であると、充填材を配合する本来の目的、すなわち、ハウジングに所要の強度、温度変化に対する寸法安定性、導電性等の特性を確保するという目的が損なわれる結果となる。そこで、ハウジングの所要の特性を確保するため、結晶性樹脂に対する充填材の配合割合を２ｖｏｌ％以上とした。
【００１６】
ハウジングと、ハウジングの内部に配置された軸受スリーブと、ハウジング及び軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、軸受スリーブと軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる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、軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部とを備えた動圧軸受装置においては、ラジアル軸受部を、多円弧軸受で構成すると共に、ハウジングを上記の樹脂材料で形成し、かつ、軸受スリーブ、及び、スラスト軸受部を構成するスラスト部材のうち少なくとも一方をハウジングに溶着によって固定すればよい。軸受スリーブ及びスラスト部材の一方のみを溶着によって固定する場合、他方をハウジングに固定する手段としてインサート成形、圧入等の手段を採用することができる。例えば、軸受スリーブをインサート部品として、ハウジングを上記の樹脂材料で型成形（射出成形等）することにより、特段の固定作業を行うことなく、軸受スリーブをハウジングに固定することができる。
【００１７】
また、ハウジングと、ハウジングの内部に配置された軸受スリーブと、ハウジング及び軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、軸受スリーブと軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる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、ハウジングの内部をシールするシール部とを備えた動圧軸受装置においては、ラジアル軸受部を、多円弧軸受で構成すると共に、ハウジングを、上記の樹脂材料で形成し、かつ、軸受スリーブ、及び、シール部を構成するシール部材のうち少なくとも一方をハウジングに溶着によって固定すればよい。軸受スリーブ及びシール部材の一方のみを溶着によって固定する場合、他方をハウジングに固定する手段として、インサート成形や圧入等の手段を採用することができる。
【００１８】
ハウジングを形成する樹脂は熱可塑性樹脂であれば特に限定されないが、非晶性樹脂の場合、例えば、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を用いることができる。また、結晶性樹脂の場合には、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）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を用いることができる。
【００１９】
また、上記の樹脂に充填する充填材の種類も特に限定されないが、例えば、充填材として、ガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカー状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボン繊維、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、金属粉等の繊維状又は粉末状の導電性充填材を用いることができる。
【００２０】
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込まれる動圧軸受装置では、磁気ディスク等のディスクと空気との摩擦によって発生した静電気を接地側に逃がすために、ハウジングに導電性が要求される場合がある。このような場合、ハウジングを形成する樹脂に上記の導電性充填材を配合することにより、ハウジングに導電性を付与することができる。
【００２１】
上記の導電性充填材としては、導電性の良さ、樹脂マトリックス中での分散性の良さ、耐アブレッシブ摩耗性の良さ、低アウトガス性等の点から、カーボンナノマテリアルが好ましい。カーボンナノマテリアルとしてはカーボンナノファイバーが好ましい。このカーボンナノファイバーには、直径が４０〜５０μｍ以下の「カーボンナノチューブ」と呼ばれるものも含まれる。
【００２２】
カーボンナノファイバーの具体例として、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、カップ積層型カーボンナノファイバー、気相成長炭素繊維等などが知られているが、本発明では、これら何れのカーボンナノファイバーも使用することができる。また、これらのカーボンナノファイバーは一種又は二種以上を混合して使用することができ、さらに他の充填材と混合して使用することもできる。
【００２３】
スラスト軸受部は、上述のように、スラスト部材で構成する他、軸部材と軸受スリーブとで構成することもできる。例えば、ハウジングの一端を開口すると共に、軸部材に外径側に突出するフランジ部を形成し、このフランジ部の端面とこれに対向する軸受スリーブのハウジング開口側の端面との間にスラスト軸受隙間を形成する。そして、この軸受隙間に流体の動圧作用を生じることで、軸部材をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部が構成される。
【００２４】
シール部材は、ハウジングの開口側に設けて、軸部材の外周面又はフランジ部との間にシール空間を形成することができる。また、軸部材の軸方向一端側への相対変位時に前記フランジ部と係合させて前記軸部材を係止する構成を採ることもできる。
【００２５】
上記動圧軸受装置は、例えば動圧軸受装置を備えたディスク装置のスピンドルモータとして提供することが可能である。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、ハウジングの製造コストを低減すると共に、ハウジングと軸受スリーブ等との固定部の接着剤レス化を可能にし、これにより組立工程の効率化を図り、より一層低コストな動圧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、部品相互間の固定部からのアウトガスの発生や固定力の経時劣化が少なく、品質及び耐久性に優れた動圧軸受装置を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、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１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いる。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２を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置１と、軸部材２に固定されたディスクハブ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の内周に取付けられる。また、動圧軸受装置１のハウジング７は、ブラケット６の内周に装着される。ディスクハブ３は、その外周にディスクＤを一枚または複数枚保持している。このように構成された情報機器用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、ステータコイル４とロータマグネット５との間の電磁力でロータマグネット５が回転し、これに伴って、ディスクハブ３およびディスクハブ３に保持されたディスクＤが軸部材２と一体に回転する。
【００３０】
図２は、動圧軸受装置１を示している。この動圧軸受装置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及びスラスト部材１０と、軸部材２とを構成部品として構成される。なお、説明の便宜上、ハウジング７に固定されたスラスト部材１０の側を下側、スラスト部材１０と反対の側を上側として以下説明を行う。
【００３１】
ハウジング７は、例えば、結晶性樹脂としての液晶ポリマー（ＬＣＰ）に、導電性充填材としてのカーボンナノチューブを２〜３０ｖｏｌ％配合した樹脂材料を射出成形して形成され、円筒状の側部７ｂと、側部７ｂの上端から内径側に一体に延びた環状のシール部７ａとを備えている。シール部７ａの内周面７ａ１は、軸部２ａの外周に設けられたテーパ面２ａ２と所定のシール空間Ｓ１を介して対向する。なお、軸部２ａのテーパ面２ａ２は上側（ハウジング７に対して外部側）に向かって漸次縮径し、軸部材２の回転により遠心力シールとしても機能する。
【００３２】
軸部材２は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、あるいは、金属材料と樹脂材料とのハイブリッド構造とされ、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体または別体に設けられたフランジ部２ｂを備えている。
【００３３】
軸受スリーブ８は、例えば、黄銅やアルミ（アルミ合金）等の軟質金属材料、あるいは焼結金属材料で形成されている。この実施形態において、軸受スリーブ８は、焼結金属からなる多孔質体、特に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、ハウジング７の内周面７ｃの所定位置に固定される。
【００３４】
軸受スリーブ８の内周面８ａの上下に離隔した領域には、図３に示すように、第一ラジアル軸受部Ｒ１および第二ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受面となる複数の円弧面８ａ１がそれぞれ形成される。各円弧面８ａ１は、回転軸心Ｏからそれぞれ等距離オフセットした点を中心とする偏心円弧面であり、円周方向で等間隔に形成される。各偏心円弧面８ａ１の間には軸方向の分離溝８ａ２が形成される。
【００３５】
軸受スリーブ８の内周面８ａに軸部材２の軸部２ａを挿入することにより、軸受スリーブ８の偏心円弧面８ａ１および分離溝８ａ２と、軸部２ａの真円状外周面２ａ１との間に、第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の各ラジアル軸受隙間がそれぞれ形成される。ラジアル軸受隙間のうち、偏心円弧面８ａ１と対向する領域は、隙間幅を円周方向の一方で漸次縮小させたくさび状隙間８ａ３となる。くさび状隙間８ａ３の縮小方向は軸部材２の回転方向に一致している。
【００３６】
軸受スリーブ８の下端面８ｂの全面または一部の環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図示は省略するが、スパイラル形状の動圧溝が形成される。この下端面８ｂの動圧溝形成領域は、フランジ部２ｂの上端面２ｂ１と対向し、軸部材２の回転時には、両面８ｂ、２ｂ１の間に第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間が形成される（図２を参照）。
【００３７】
スラスト部材１０は、例えば樹脂材料又は黄銅等の金属材料で形成され、ハウジング７の内周面７ｃの下端部に固定される。スラスト部材１０の上端面１０ａの全面または一部の環状領域には、スラスト動圧発生部として、これも図示は省略するが、例えばスパイラル状の動圧溝が形成される。この上端面１０ａの動圧溝形成領域は、フランジ部２ｂの下端面２ｂ２と対向し、軸部材２の回転時には、両面１０ａ、２ｂ２の間に第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間が形成される（図２を参照）。
【００３８】
この動圧軸受装置１は、例えば、次のような工程で組立てる。
【００３９】
まず、軸受スリーブ８をハウジング７の内周面７ｃに挿入し、その上端面８ｃをシール部７ａの内側面７ａ２に当接させる。これにより、ハウジング７に対する軸受スリーブ８の軸方向位置が決まる。そして、この状態で、軸受スリーブ８をハウジング７に超音波溶着によって固定する。上述のように、ハウジング７を形成する樹脂材料として、充填材の配合割合を２〜３０ｖｏｌ％の範囲内に規制した結晶性樹脂を用いているので、超音波溶着時の溶着性が良く、軸受スリーブ８の良好で安定した固定状態を得ることができる。しかも、軸受スリーブ８を多孔質の焼結金属で形成しているので、溶着時、ハウジング７の接合面の溶融樹脂が軸受スリーブ８の接合面の表面開孔（焼結金属の多孔質組織の内部気孔が表面に開孔して形成される部位）から内部気孔内に侵入して固化する。そして、内部気孔内で固化した部分が一種のアンカー効果によって、ハウジング７と軸受スリーブ８とを強固に密着させるので、両者間の相対的な位置ずれが生じず、強固で安定した固定状態が得られる。また、結晶性樹脂は耐油性に優れているので、ハウジング７はストレスクラックによる劣化が生じにくく、良好な耐久性を有する。さらに、ハウジング７は導電性充填材としてのカーボンナノチューブを配合しているので、樹脂製でありながら、導電性を有するものとなる。
【００４０】
つぎに、軸部材２を軸受スリーブ８に装着し、その後、スラスト部材１０をハウジング７の内周面７ｃの下端部に装着して、所定位置に位置決めした後、超音波溶着によって固定する。ハウジング７を上記の樹脂材料で形成しているので、超音波溶着時の溶着性が良く、スラスト部材１０の良好で安定した固定状態を得ることができる。なお、スラスト部材１０の外周面にローレット状やねじ状等の凹凸形状を設けておくと、溶着による固定力を高める上で効果的である。
【００４１】
上記のようにして組立が完了すると、軸部材２の軸部２ａは軸受スリーブ８の内周面８ａに挿入され、フランジ部２ｂは軸受スリーブ８の下端面８ｂとスラスト部材１０の上端面１０ａとの間の空間部に収容された状態となる。その後、シール部７ａで密封されたハウジング７の内部空間は、軸受スリーブ８の内部気孔を含め、潤滑油で充満される。潤滑油の油面は、シール空間Ｓ１の範囲内に維持される。
【００４２】
上記構成の動圧軸受装置１において、軸部材２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箇所の領域）は、軸部２ａの外周面２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向し、それぞれ多円弧軸受（テーパ軸受とも称される）を構成する。上記多円弧軸受では、軸部材２の回転に伴い、ラジアル軸受隙間内の潤滑油がくさび状隙間８ａ３の縮小側に押し込まれて、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２ａを非接触支持する第一ラジアル軸受部Ｒ１と第二ラジアル軸受部Ｒ２がそれぞれ構成される。
【００４３】
同時に、フランジ部２ｂの上端面２ｂ１とこれに対向する軸受スリーブ８の下端面８ｂとの間のスラスト軸受隙間、およびフランジ部２ｂの下端面２ｂ２とこれに対向するスラスト部材１０の上端面１０ａ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、フランジ部２ｂを両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Ｔ１、Ｔ２が構成される。
【００４４】
なお、上記構成において、軸受スリーブ８およびスラスト部材１０のうち一方のみを溶着によってハウジング７に固定し、他方は溶着以外の手段、例えばインサート成形や圧入等の手段でハウジング７に固定するようにしてもよい。また、ハウジング７は、充填材を３〜３５ｖｏｌ％配合した非晶性樹脂で形成するようににしてもよい。
【００４５】
図４は、第１実施形態に係る動圧軸受装置１の他の構成例を示している。この図示例における動圧軸受装置１１が図２に示す動圧軸受装置１と実質的に異なる点は、シール部を別体のシール部材１２で構成し、シール部材１２をハウジング７の内周面７ｃの上端部に溶着によって固定した点である。シール部材１２は、例えば、金属材料又は樹脂材料で形成され、超音波溶着によってハウジング７の接合面に溶着される。シール部材１２の内周面１２ａは、軸部２ａの外周に設けられたテーパ面２ａ２とシール空間Ｓ１を介して対向する。なお、シール部材１２は溶着以外の手段、例えばインサート成形（金属材の場合）や圧入によってハウジング７に固定するようにしてもよい。その他の事項は、前述した実施形態に準じるので、重複する説明を省略する。
【００４６】
また、シール部を別体のシール部材で構成する場合、ハウジング７を前述した樹脂材料で有底筒状に成形し（図示略）、このハウジングの底部の内底面に第２スラスト軸受部Ｔ２を構成するスラスト軸受面を設けることによって、スラスト部材１０を省略することもできる。この場合、ハウジングを成形する成形型に上記動圧溝を成形する成形部を形成することで、該スラスト軸受面の動圧溝をハウジングの成形と同時成形することができる。
【００４７】
図５は、第１実施形態に係る動圧軸受装置１の他の構成例を示している。この図示例における動圧軸受装置２１が図２に示す動圧軸受装置１と実質的に異なる点は、スラスト部材１０’をハウジング７の内周面７ｃの下端部に装着した後、該下端部に封止部材１３を溶着によって固定した点にある。
【００４８】
この実施形態において、スラスト部材１０’は、その上端面１０ａ’の外周縁部から上方に延びた環状の当接部１０ｂ’を一体に備えている。当接部１０ｂ’の上端面は軸受スリーブ８の下端面８ｂと当接し、当接部１０ｂ’の内周面はフランジ部２ｂの外周面と隙間を介して対向する。
【００４９】
封止部材１３は、例えば、樹脂材料で形成され、その上側面はスラスト部材１０’の下側面に当接される。
【００５０】
軸受スリーブ８及び軸部材２を前述した態様で組入れた後、スラスト部材１０’をハウジング７の内周面７ｃの下端部に挿入し、その当接部１０ｂ’の上端面を軸受スリーブ８の下端面８ｂに当接させる。これにより、軸受スリーブ８に対するスラスト部材１０’の軸方向位置が決まる。当接部１０ｂ’とフランジ部２ｂの軸方向寸法を管理することにより、第１スラスト軸受部Ｔ１と第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を精度良く設定することができる。その後、封止部材１３を内周面７ｃの下端部に装着し、その上側面をスラスト部材１０’の下側面に当接させ、この状態で、封止部材１３をハウジング７に超音波溶着によって固定する。その他の事項は、前述した実施形態（図２）に準じるので、重複する説明を省略する。
【００５１】
なお、スラスト軸受部としては、上記形態の軸受以外に、いわゆるピボット軸受を採用することができる。
【実施例１】
【００５２】
図５に示す形態の動圧軸受装置２１について、ハウジング７と封止部材１３を結晶性樹脂であるＬＣＰで形成し、両者を超音波溶着によって固定し（実施例１〜４、比較例１）、また、ハウジング７と封止部材１３を非晶性樹脂であるＰＥＳで形成し、両者を超音波溶着によって固定し（実施例５〜７、比較例２、３）、ハウジング７と封止部材１３との溶着部（以下、単に「溶着部」という。）の溶着性を評価した。なお、実施例及び比較例において、ハウジング７と封止部材１３を形成する樹脂には、それぞれ、体積固有抵抗が１０6Ω・ｃｍとなるように、図６（ａ）、（ｂ）に示す配合割合で充填材を配合した。
【００５３】
溶着部の溶着性を下記の評価項目によって○（良好）、△（やや劣る）、×（劣る）の３段階で評価した。その評価結果を図６（ａ）、（ｂ）に示す。
【００５４】
［溶着部強度］
ハウジング７と封止部材１３を形成する樹脂の材料物性と溶着部の溶着代から、完全溶着時の溶着部強度を算出すると共に（計算値）、溶着部の強度を実際に測定し（測定値）、（測定値／計算値）で溶着部強度％を求め、この溶着部強度％で溶着部強度を評価した。
【００５５】
［シール性］
溶着部のシール性をＨｅリーク試験機で評価した。
【００５６】
［油漏れ］
溶着部からの油漏れは、主に溶着部の残留応力によるストレスクラックによって発生するものである。ハウジング７と封止部材１３とを溶着した後、ハウジング７の内部空間にジエステル油を充填し、７０°Ｃの周囲温度下で６時間保持した後、溶着部からの油漏れの有無、程度を目視にて確認した。
【００５７】
［熱衝撃］
溶着部の耐熱衝撃性を評価するものである。油漏れ試験と同様に、ハウジング７と封止部材１３とを溶着した後、ハウジング７の内部空間にジエステル油を充填し、−４０°Ｃと１００°Ｃの各周囲温度下でそれぞれ１時間づつ保持し、これを２０サイクル繰り返して熱衝撃を与えた。その後、溶着部の油漏れを目視にて確認した。
【００５８】
上記の評価試験の結果、実施例１〜７は、溶着部強度、シール性、油漏れ、熱衝撃の各評価項目で良好な結果を示した。これに対して、比較例１、３は、溶着部強度、シール性、油漏れの各評価項目で満足する結果が得られなかった。また、比較例２は、シール性では良好な結果が得られたものの、溶着部強度、油漏れの各評価項目で満足する結果が得られなかった。なお、比較例１〜３については、油漏れ試験で満足する結果が得られなかったため、熱衝撃試験は行わなかった。
【００５９】
以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。なお、第１実施形態と共通の事項については、以下説明を省略する。
【００６０】
図７は、本発明の第２実施形態に係る動圧軸受装置３１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も、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、ディスクハブ３３が固定された軸部材３２を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置３１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３４およびロータマグネット３５と、動圧軸受装置３１のハウジング３７外周に固定されるブラケット３６を備えている。
【００６１】
図８は、動圧軸受装置３１を示している。この動圧軸受装置３１は、軸部材３２と、ハウジング３７と、ハウジング３７に固定された軸受スリーブ３８、およびシール部材３９とを主な構成要素として構成されている。以下では、説明の便宜上、ハウジング３７の開口部３７ａの側を上側、開口部３７ａと反対の側を下側として説明する。なお、ここでいうハウジング３７の「開口部」は、例えば図７に示す類のスピンドルモータにおいては、ハウジング３７の一端あるいは両端が開口していることに依らず、ディスクハブ３３によって保持されるディスクＤの側を指す。
【００６２】
軸部材３２は、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部３２ａと、円盤状のフランジ部３２ｂとを備えている。フランジ部３２ｂは軸部３２ａの下端よりも上方に設けられ、軸部３２ａと一体または別体をなす。なお、軸部３２ａの芯部あるいはフランジ部３２ｂ、もしくはその双方は、樹脂材料で形成することもできる。
【００６３】
ハウジング３７は、一端に開口部３７ａを有すると共に、他端を閉じた有底円筒状に形成され、円筒状の側部３７ｂと、側部３７ｂの他端側に一体に連続した底部３７ｃとを備えている。このハウジング３７は、第１実施形態と同様に、結晶性樹脂としての液晶ポリマー（ＬＣＰ）に、導電性充填材としてのカーボンナノチューブを２〜３０ｖｏｌ％配合した樹脂材料を射出成形することで形成される。
【００６４】
軸受スリーブ８は、上記第１実施形態と同様に、焼結金属からなる多孔質体、例えば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、ハウジング３７内周の所定位置に固定される。
【００６５】
軸受スリーブ３８の上端面３８ｃの全面または一部の環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図示は省略するが、スパイラル形状の動圧溝が形成される。この上端面８ｃの動圧溝形成領域は、フランジ部３２ｂの下端面３２ｂ２と対向し、軸部材３２の回転時には、両面３８ｃ、３２ｂ２の間にスラスト軸受部Ｔ１１のスラスト軸受隙間が形成される（図８を参照）。そのため、第２実施形態における軸受スリーブ３８は、その内周面３８ａに、図３に示すような複数の円弧面を有する一方で、下端面３８ｂは動圧溝のない平滑な面となる。
【００６６】
シール部材３９は、例えば、上記組成の樹脂材料又は金属材料で環状に形成され、ハウジング３７の開口部３７ａ内周に固定される。シール部材３９の円筒状の内周面３９ａは、ハウジング３７の開口部３７ａ内周に固定された状態（図８を参照）では、対向する軸部３２ａの外周面３２ａ１との間に所定のシール空間Ｓ２を形成する。
【００６７】
シール部材３９の下端面３９ｂは、フランジ部３２ｂの上端面３２ｂ１と軸方向の隙間を介して対向している。軸部材３２が上方へ相対変位すると、フランジ部３２ｂの上端面３２ｂ１がシール部材３９の下端面３９ｂと軸方向で係合し、軸部材３２が係止される。このように、シール部材３９は、シール機能と抜け止めの機能を併せ持つ。
【００６８】
ハウジング３７の内周に、軸受スリーブ３８を挿入し、軸受スリーブ３８の下端面３８ｂをハウジング３７の底部３７ｃに当接させる。こうして、ハウジング３７に対する軸受スリーブ３８の軸方向位置を定めた上で、超音波溶着により軸受スリーブ３８をハウジング３７の内周面３７ｄに固定する。次に、シール部材３９をハウジング３７の開口部３７ａ内周に配し、シール部材３９の下端面３９ｂと軸受スリーブ３８の上端面３８ｃとの間にフランジ部３２ｂを収容した状態で、同じく超音波溶着によりシール部材３９をハウジング３７に固定する。これにより、図７に示す動圧軸受装置３１が完成する。この際、シール部材３９で密封されたハウジング３７の内部空間は、軸受スリーブ３８の内部気孔を含め、潤滑油で充満されると共に、潤滑油の油面はシール空間Ｓ２の範囲内に維持される。
【００６９】
上記構成の動圧軸受装置３１において、軸部材３２の回転時、軸受スリーブ３８の内周面３８ａのラジアル軸受面となる領域（上下２箇所の領域）は、軸部３２ａの外周面３２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向し、それぞれ多円弧軸受（テーパ軸受とも称される）を構成する。軸部材３２の回転に伴い、ラジアル軸受隙間内の潤滑油がくさび状隙間（図３の８ａ３）の縮小側に押し込まれて、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３２ａを非接触支持する第一ラジアル軸受部Ｒ１１と第二ラジアル軸受部Ｒ１２がそれぞれ構成される。
【００７０】
同時に、フランジ部３２ｂの下端面３２ｂ２とこれに対向する軸受スリーブ３８の上端面３８ｃとの間のスラスト軸受隙間にも、動圧溝の動圧作用により潤滑油の油膜が形成され、この油膜の圧力によって、フランジ部３２ｂ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Ｔ１１が構成される。
【００７１】
上述のように、充填材の配合割合を２〜３０ｖｏｌ％の範囲内に規制した結晶性樹脂でハウジング３７を形成することで、超音波溶着時の溶着性が良く、軸受スリーブ３８、およびシール部材３９の良好で安定した固定状態を得ることができる。また、耐油性に優れた結晶性樹脂を用いることで、ハウジング７のストレスクラックによる劣化を抑え、良好な耐久性を持たせることができる。さらに、充填材として導電性に優れたカーボンナノチューブを使用することで、樹脂製のハウジング３７に導電性を付与することができ、ディスクＤ等の帯電に起因する不具合を解消することが可能となる。
【００７２】
なお、上記図示例では、シール部材３９をハウジング３７とは別体に形成し、これを後付けでハウジング３７に溶着固定した場合を説明したが、例えば図示は省略するが、シール部材３９をハウジング３７と一体に樹脂材料で形成することもできる。その場合には、ハウジング３７の底部３７ｃをハウジング３７とは別体に形成し、これを溶着固定するようにしてもよい。
【００７３】
また、上記図示例では、シール空間Ｓ２を、シール部材３９の円筒状の内周面３９ａと、これに対向する軸部３２ａの外周面３２ａ１との間に形成した場合を例示したが、本発明は、これ以外の形態に適用することも可能である。例えば図９は、ハウジング３７外部側（図９では上側）に向けて径方向隙間幅を漸次拡大させたテーパ状のシール空間Ｓ３を形成した場合を例示したものである。
【００７４】
また、図１０には、ハウジング３７の軸方向寸法を縮小して、動圧軸受装置３１の小サイズ化を図るため、シール部材３９の内周面３９ａと、フランジ部３２ｂの外周面３２ｂ３とを対向させ、この対向面間にテーパ状のシール空間Ｓ４を形成したものが例示されている。
【００７５】
さらに、軸部材３２の抜止めを考慮したものとして、例えば図１１に示すような構成を挙げることができる。同図におけるシール空間Ｓ５は、フランジ部３２ｂに設けられた軸方向の段差によって区画形成された外周面のうち、上側の外周面３２ｂ３と、これに対向するシール部材３９の内周面３９ａとの間に形成される。また、段によって区画形成された上端面３２ｂ１のうち外径側の端面３２ｂ４は、シール部材３９の下端面３９ｂと対向する。
【００７６】
このような構成とすることで、シール空間Ｓ５には、遠心力および毛細間力によるシール作用が生じ、潤滑油の外部への漏れ出しが防止される。また、軸部材３２の上方への相対変位時、フランジ部３２ｂの外径側端面３２ｂ４がシール部材３９の下端面３９ｂと軸方向で係合することで、軸部材３２の抜止めがなされる。
【００７７】
また、この図示例では、シール部材３９は、その下端面３９ｂの、外径側端面３２ｂ４と対向しない箇所を下方に向けて突出させた形態をなす。そのため、シール部材３９の下方突出部３９ｃを軸受スリーブ３８の上端面３８ｃに当接させることで、シール部材３９の軸方向の位置決めが容易になされる。
【００７８】
図１２は、第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２（Ｒ１１、Ｒ１２）を構成する多円弧軸受の他の実施形態を示すものである。この実施形態では、図３に示す構成において、各偏心円弧面８ａ１の最小隙間側の所定領域θが、それぞれ回転軸心Ｏを中心とする同心の円弧で構成されている。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）は一定となる。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もある。
【００７９】
図１３では、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が３つの円弧面８ａ１で形成されると共に、３つの円弧面８ａ１の中心は、回転軸心Ｏから等距離オフセットされている。３つの偏心円弧面８ａ１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漸次縮小した形状を有している。
【００８０】
以上に説明した第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２（Ｒ１１、Ｒ１２）の多円弧軸受は、何れもいわゆる３円弧軸受であるが、これに限らず、いわゆる４円弧軸受、５円弧軸受、さらには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よい。また、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のように、２つのラジアル軸受部を軸方向に離隔して設けた構成とするほか、軸受スリーブ８の内周面の上下領域に亘って１つのラジアル軸受部を設けた構成としてもよい。
【００８１】
また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２（Ｒ１１、Ｒ１２）として、多円弧軸受を採用した場合を例示しているが、これ以外の軸受で構成することも可能である。ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２を構成可能な軸受としては、例えば図示は省略するが、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受隙間に面する領域（ラジアル軸受面となる領域）に、複数の軸方向溝形状の動圧溝を形成したステップ軸受が挙げられる。あるいは、軸方向溝に代えて、へリングボーン形状やスパイラル形状の傾斜溝を形成し、これら傾斜状の動圧溝により潤滑流体の動圧作用を発生させる構成を採ることもできる。
【００８２】
また、以上の実施形態では、動圧軸受装置１の内部に充満し、ラジアル軸受隙間や、スラスト軸受隙間に動圧作用を生じる流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に動圧作用を生じ得る流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１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ルモータの断面図である。
【図２】動圧軸受装置の断面図である。
【図３】ラジアル軸受部の断面図である。
【図４】第１実施形態に係る動圧軸受装置の他の構成例を示す断面図である。
【図５】第１実施形態に係る動圧軸受装置の他の構成例を示す断面図である。
【図６】ハウジングと封止部材とを超音波溶着で溶着固定した際の溶着性の評価比較を示す結果である。
【図７】本発明の第２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ルモータの断面図である。
【図８】動圧軸受装置の断面図である。
【図９】シール空間の他の構成例を示す断面図である。
【図１０】シール空間の他の構成例を示す断面図である。
【図１１】シール空間の他の構成例を示す断面図である。
【図１２】ラジアル軸受部の他の構成例を示す断面図である。
【図１３】ラジアル軸受部の他の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１、１１、２１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
２ａ 軸部
２ｂ フランジ部
７ ハウジング
７ａ シール部
７ｂ 側部
８ 軸受スリーブ
８ａ 内周面
８ａ１ 円弧面
８ａ２ 分離溝
８ａ３ くさび状隙間
１０ スラスト部材
１０ａ 上端面
１２ シール部材
１２ａ 内周面
１３ 封止部材
３１ 動圧軸受装置
３２ 軸部材
３２ｂ フランジ部
３２ｂ３ 外周面
３２ｂ４ 外径側端面
３７ ハウジング
３７ａ 開口部
３８ 軸受スリーブ
３９ シール部材
Ｒ１、Ｒ１１ 第一ラジアル軸受部
Ｒ２、Ｒ１２ 第二ラジアル軸受部
Ｓ１〜Ｓ５ シール空間
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１１ スラスト軸受部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受隙間に生じる流体の動圧作用によって回転部材を非接触支持する動圧軸受装置に関するものである。この軸受装置は、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、その他の小型モータ用として好適である。
【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、低騒音化等が求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の１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、上記要求性能に優れた特性を有する動圧軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。
【０００３】
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動圧軸受装置では、軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部およびスラスト方向に支持するスラスト軸受部の双方を動圧軸受で構成する場合がある。この種の動圧軸受装置におけるラジアル軸受部としては、例えば軸受スリーブの内周面と、これに対向する軸部材の外周面との何れか一方に、動圧発生部としての動圧溝を形成すると共に、両面間にラジアル軸受隙間を形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
通常、軸受スリーブはハウジングの内周の所定位置に固定され、また、ハウジングの内部空間に注油した潤滑油が外部に漏れるのを防止するために、ハウジングの開口部にシール部を配設する場合が多い。
【特許文献１】特開２００３−２３９９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成の動圧軸受装置は、ハウジング、軸受スリーブ、軸部材、スラスト部材、およびシール部材といった部品で構成され、情報機器の益々の高性能化に伴って必要とされる高い軸受性能を確保すべく、各部品の加工精度や組立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っている。
【０００６】
この種の動圧軸受装置の低コスト化を図る上で重要なポイントの一つとなるのは、組立工程の効率化である。すなわち、ハウジングと軸受スリーブ、ハウジングとスラスト部材、ハウジングとシール部材は、通常、接着剤を用いて固定する場合が多いが、接着剤の塗布から固化まで比較的長い時間を要し、組立工程の効率を低下させる一因となっている。また、接着剤によるアウトガスの発生や接着力の経時劣化の可能性も懸念される。
【０００７】
本発明の課題は、この種の動圧軸受装置におけるハウジングの製造コストを低減すると共に、ハウジングと軸受スリーブ等との固定部の接着剤レス化を可能にし、これにより組立工程の効率化を図り、より一層低コストな動圧軸受装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の課題は、部品相互間の固定部からのアウトガスの発生や固定力の経時劣化が少ない動圧軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、ハウジングと、ハウジングの内部に配置された軸受スリーブと、ハウジング及び軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、軸受スリーブと軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる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た動圧軸受装置において、ラジアル軸受部が、多円弧軸受で構成され、ハウジングが、充填材を３〜３５ｖｏｌ％配合した非晶性樹脂、及び、充填材を２〜３０ｖｏｌ％配合した結晶性樹脂の中から選択される一の樹脂材料で形成され、かつ、軸受スリーブがハウジングに溶着によって固定されている構成を提供する。
【００１０】
樹脂製のハウジングは射出成形等の型成形で形成することができるので、旋削等の機械加工による金属製ハウジングに比べて低コストで製造することができると共に、プレス加工による金属製ハウジングに比べて比較的高い精度を確保することができる。
【００１１】
また、軸受スリーブをハウジングに溶着によって固定することにより、従来の接着剤による固定に比べて作業効率を高めることができると共に、固定部からのアウトガスの発生や固定力の経時劣化を防止又は抑制することができる。
【００１２】
ここで、「溶着」とは、接合すべき２部材の一方または双方の接合面が溶融して固着する現象をいう。溶着手段としては、例えば、超音波溶着、振動溶着、高周波誘導加熱溶着、熱版溶着等を、接合すべき部材の材質や接合条件、その他の諸条件に応じて適宜選択して採用することができる。一般に、超音波溶着は、超音波振動と同時に加圧力を与えることにより、樹脂製部材の一部に強力な摩擦熱を発生させ、接合面を溶融させて固着する方法である。また、振動溶着は、接合すべき２部材を加圧しながら所定方向に振動させることにより、接合面を溶融させて固着する方法である。また、高周波誘導加熱溶着は、接合すべき部材に高周波磁界を印加し、過電流損失により発熱させ、接合面を溶融させて固着する方法である。また、熱版溶着は、高温の熱源（熱板）を樹脂製部材の接合面に接触させ、接合面を溶融させて固着する方法である。これらの溶着方法のうち、設備が簡単で済み、短時間で溶着作業を行える点から、特に超音波溶着が好ましい。
【００１３】
ハウジングを非晶性樹脂で形成する場合、次の点に配慮する必要がある。すなわち、一般に非晶性樹脂は超音波溶着等の溶着時の溶着性に優れているので、非晶性樹脂製のハウジングに軸受スリーブを溶着によって固定することにより、両者の強固でかつ安定した固定状態を得ることができる。その一方で、非晶性樹脂は結晶性樹脂に比べて耐油性に劣る傾向があり、溶着時の残留応力等の応力が存在する条件下で、非晶性樹脂製のハウジングが内部空間に充填された潤滑油と接触することにより、ハウジングにストレスクラックが発生する可能性がある。このストレスクラックは、樹脂が一定応力下で触媒（潤滑油）と接触することにより、潤滑油が樹脂内部に浸透拡散してクラックが発生する現象であるが（「ソルベントクラック」という場合もある。）、無応力下では潤滑油との接触によるクラックがほとんど発生しない場合であっても、一定応力下ではこのような現象が起こる場合がある。
【００１４】
そこで、ハウジングのストレスクラックに対する劣化を防止するため、非晶性樹脂に対する充填材の配合割合を３５ｖｏｌ％以下に規制した。上述のように、非晶性樹脂は一般に溶着性に優れているが、この溶着性は充填材の配合量が増加するのに伴って低下する傾向がある。従って、充填材の配合量が過大であると、固定部（溶着部）の所要の固定強度を確保するために、溶着時間等の溶着条件を高める必要が生じ、これに伴い溶着時の残留応力が増加して、ハウジングの耐ストレスクラッキング性が不足する結果となる。非晶性樹脂に対する充填材の配合割合を３５ｖｏｌ％以下とすることにより、このような不都合を回避して、ハウジングの良好な耐クラッキング性を確保することができる。一方、充填材の配合量が過小であると、充填材を配合する本来の目的、すなわち、ハウジングに所要の強度、温度変化に対する寸法安定性、導電性等の特性を付与するという目的が損なわれる結果となる。そこで、ハウジングの所要の特性を確保するため、非晶性樹脂に対する充填材の配合割合を３ｖｏｌ％以上とした。
【００１５】
結晶性樹脂は、非晶性樹脂に比べて耐油性に優れているが、溶着性の点では劣る。従って、ハウジングを結晶性樹脂で形成する場合、充填材の配合量が過大であると、溶着性の低下によって固定部（溶着部）の所要の固定強度が確保できなくなる。そこで、必要な溶着性を確保し、固定部（溶着部）を所要の固定強度にするため、結晶性樹脂に対する充填材の配合割合を３０ｖｏｌ％以下に規制した。一方、充填材の配合量が過小であると、充填材を配合する本来の目的、すなわち、ハウジングに所要の強度、温度変化に対する寸法安定性、導電性等の特性を確保するという目的が損なわれる結果となる。そこで、ハウジングの所要の特性を確保するため、結晶性樹脂に対する充填材の配合割合を２ｖｏｌ％以上とした。
【００１６】
ハウジングと、ハウジングの内部に配置された軸受スリーブと、ハウジング及び軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、軸受スリーブと軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる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、軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部とを備えた動圧軸受装置においては、ラジアル軸受部を、多円弧軸受で構成すると共に、ハウジングを上記の樹脂材料で形成し、かつ、軸受スリーブ、及び、スラスト軸受部を構成するスラスト部材のうち少なくとも一方をハウジングに溶着によって固定すればよい。軸受スリーブ及びスラスト部材の一方のみを溶着によって固定する場合、他方をハウジングに固定する手段としてインサート成形、圧入等の手段を採用することができる。例えば、軸受スリーブをインサート部品として、ハウジングを上記の樹脂材料で型成形（射出成形等）することにより、特段の固定作業を行うことなく、軸受スリーブをハウジングに固定することができる。
【００１７】
また、ハウジングと、ハウジングの内部に配置された軸受スリーブと、ハウジング及び軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、軸受スリーブと軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる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、ハウジングの内部をシールするシール部とを備えた動圧軸受装置においては、ラジアル軸受部を、多円弧軸受で構成すると共に、ハウジングを、上記の樹脂材料で形成し、かつ、軸受スリーブ、及び、シール部を構成するシール部材のうち少なくとも一方をハウジングに溶着によって固定すればよい。軸受スリーブ及びシール部材の一方のみを溶着によって固定する場合、他方をハウジングに固定する手段として、インサート成形や圧入等の手段を採用することができる。
【００１８】
ハウジングを形成する樹脂は熱可塑性樹脂であれば特に限定されないが、非晶性樹脂の場合、例えば、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を用いることができる。また、結晶性樹脂の場合には、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）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を用いることができる。
【００１９】
また、上記の樹脂に充填する充填材の種類も特に限定されないが、例えば、充填材として、ガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカー状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボン繊維、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、金属粉等の繊維状又は粉末状の導電性充填材を用いることができる。
【００２０】
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込まれる動圧軸受装置では、磁気ディスク等のディスクと空気との摩擦によって発生した静電気を接地側に逃がすために、ハウジングに導電性が要求される場合がある。このような場合、ハウジングを形成する樹脂に上記の導電性充填材を配合することにより、ハウジングに導電性を付与することができる。
【００２１】
上記の導電性充填材としては、導電性の良さ、樹脂マトリックス中での分散性の良さ、耐アブレッシブ摩耗性の良さ、低アウトガス性等の点から、カーボンナノマテリアルが好ましい。カーボンナノマテリアルとしてはカーボンナノファイバーが好ましい。このカーボンナノファイバーには、直径が４０〜５０μｍ以下の「カーボンナノチューブ」と呼ばれるものも含まれる。
【００２２】
カーボンナノファイバーの具体例として、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、カップ積層型カーボンナノファイバー、気相成長炭素繊維等などが知られているが、本発明では、これら何れのカーボンナノファイバーも使用することができる。また、これらのカーボンナノファイバーは一種又は二種以上を混合して使用することができ、さらに他の充填材と混合して使用することもできる。
【００２３】
スラスト軸受部は、上述のように、スラスト部材で構成する他、軸部材と軸受スリーブとで構成することもできる。例えば、ハウジングの一端を開口すると共に、軸部材に外径側に突出するフランジ部を形成し、このフランジ部の端面とこれに対向する軸受スリーブのハウジング開口側の端面との間にスラスト軸受隙間を形成する。そして、この軸受隙間に流体の動圧作用を生じることで、軸部材をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部が構成される。
【００２４】
シール部材は、ハウジングの開口側に設けて、軸部材の外周面又はフランジ部との間にシール空間を形成することができる。また、軸部材の軸方向一端側への相対変位時に前記フランジ部と係合させて前記軸部材を係止する構成を採ることもできる。
【００２５】
上記動圧軸受装置は、例えば動圧軸受装置を備えたディスク装置のスピンドルモータとして提供することが可能である。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、ハウジングの製造コストを低減すると共に、ハウジングと軸受スリーブ等との固定部の接着剤レス化を可能にし、これにより組立工程の効率化を図り、より一層低コストな動圧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、部品相互間の固定部からのアウトガスの発生や固定力の経時劣化が少なく、品質及び耐久性に優れた動圧軸受装置を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、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１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いる。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２を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置１と、軸部材２に固定されたディスクハブ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の内周に取付けられる。また、動圧軸受装置１のハウジング７は、ブラケット６の内周に装着される。ディスクハブ３は、その外周にディスクＤを一枚または複数枚保持している。このように構成された情報機器用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、ステータコイル４とロータマグネット５との間の電磁力でロータマグネット５が回転し、これに伴って、ディスクハブ３およびディスクハブ３に保持されたディスクＤが軸部材２と一体に回転する。
【００３０】
図２は、動圧軸受装置１を示している。この動圧軸受装置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及びスラスト部材１０と、軸部材２とを構成部品として構成される。なお、説明の便宜上、ハウジング７に固定されたスラスト部材１０の側を下側、スラスト部材１０と反対の側を上側として以下説明を行う。
【００３１】
ハウジング７は、例えば、結晶性樹脂としての液晶ポリマー（ＬＣＰ）に、導電性充填材としてのカーボンナノチューブを２〜３０ｖｏｌ％配合した樹脂材料を射出成形して形成され、円筒状の側部７ｂと、側部７ｂの上端から内径側に一体に延びた環状のシール部７ａとを備えている。シール部７ａの内周面７ａ１は、軸部２ａの外周に設けられたテーパ面２ａ２と所定のシール空間Ｓ１を介して対向する。なお、軸部２ａのテーパ面２ａ２は上側（ハウジング７に対して外部側）に向かって漸次縮径し、軸部材２の回転により遠心力シールとしても機能する。
【００３２】
軸部材２は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、あるいは、金属材料と樹脂材料とのハイブリッド構造とされ、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体または別体に設けられたフランジ部２ｂを備えている。
【００３３】
軸受スリーブ８は、例えば、黄銅やアルミ（アルミ合金）等の軟質金属材料、あるいは焼結金属材料で形成されている。この実施形態において、軸受スリーブ８は、焼結金属からなる多孔質体、特に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、ハウジング７の内周面７ｃの所定位置に固定される。
【００３４】
軸受スリーブ８の内周面８ａの上下に離隔した領域には、図３に示すように、第一ラジアル軸受部Ｒ１および第二ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受面となる複数の円弧面８ａ１がそれぞれ形成される。各円弧面８ａ１は、回転軸心Ｏからそれぞれ等距離オフセットした点を中心とする偏心円弧面であり、円周方向で等間隔に形成される。各偏心円弧面８ａ１の間には軸方向の分離溝８ａ２が形成される。
【００３５】
軸受スリーブ８の内周面８ａに軸部材２の軸部２ａを挿入することにより、軸受スリーブ８の偏心円弧面８ａ１および分離溝８ａ２と、軸部２ａの真円状外周面２ａ１との間に、第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の各ラジアル軸受隙間がそれぞれ形成される。ラジアル軸受隙間のうち、偏心円弧面８ａ１と対向する領域は、隙間幅を円周方向の一方で漸次縮小させたくさび状隙間８ａ３となる。くさび状隙間８ａ３の縮小方向は軸部材２の回転方向に一致している。
【００３６】
軸受スリーブ８の下端面８ｂの全面または一部の環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図示は省略するが、スパイラル形状の動圧溝が形成される。この下端面８ｂの動圧溝形成領域は、フランジ部２ｂの上端面２ｂ１と対向し、軸部材２の回転時には、両面８ｂ、２ｂ１の間に第１スラスト軸受部Ｔ１のスラスト軸受隙間が形成される（図２を参照）。
【００３７】
スラスト部材１０は、例えば樹脂材料又は黄銅等の金属材料で形成され、ハウジング７の内周面７ｃの下端部に固定される。スラスト部材１０の上端面１０ａの全面または一部の環状領域には、スラスト動圧発生部として、これも図示は省略するが、例えばスパイラル状の動圧溝が形成される。この上端面１０ａの動圧溝形成領域は、フランジ部２ｂの下端面２ｂ２と対向し、軸部材２の回転時には、両面１０ａ、２ｂ２の間に第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間が形成される（図２を参照）。
【００３８】
この動圧軸受装置１は、例えば、次のような工程で組立てる。
【００３９】
まず、軸受スリーブ８をハウジング７の内周面７ｃに挿入し、その上端面８ｃをシール部７ａの内側面７ａ２に当接させる。これにより、ハウジング７に対する軸受スリーブ８の軸方向位置が決まる。そして、この状態で、軸受スリーブ８をハウジング７に超音波溶着によって固定する。上述のように、ハウジング７を形成する樹脂材料として、充填材の配合割合を２〜３０ｖｏｌ％の範囲内に規制した結晶性樹脂を用いているので、超音波溶着時の溶着性が良く、軸受スリーブ８の良好で安定した固定状態を得ることができる。しかも、軸受スリーブ８を多孔質の焼結金属で形成しているので、溶着時、ハウジング７の接合面の溶融樹脂が軸受スリーブ８の接合面の表面開孔（焼結金属の多孔質組織の内部気孔が表面に開孔して形成される部位）から内部気孔内に侵入して固化する。そして、内部気孔内で固化した部分が一種のアンカー効果によって、ハウジング７と軸受スリーブ８とを強固に密着させるので、両者間の相対的な位置ずれが生じず、強固で安定した固定状態が得られる。また、結晶性樹脂は耐油性に優れているので、ハウジング７はストレスクラックによる劣化が生じにくく、良好な耐久性を有する。さらに、ハウジング７は導電性充填材としてのカーボンナノチューブを配合しているので、樹脂製でありながら、導電性を有するものとなる。
【００４０】
つぎに、軸部材２を軸受スリーブ８に装着し、その後、スラスト部材１０をハウジング７の内周面７ｃの下端部に装着して、所定位置に位置決めした後、超音波溶着によって固定する。ハウジング７を上記の樹脂材料で形成しているので、超音波溶着時の溶着性が良く、スラスト部材１０の良好で安定した固定状態を得ることができる。なお、スラスト部材１０の外周面にローレット状やねじ状等の凹凸形状を設けておくと、溶着による固定力を高める上で効果的である。
【００４１】
上記のようにして組立が完了すると、軸部材２の軸部２ａは軸受スリーブ８の内周面８ａに挿入され、フランジ部２ｂは軸受スリーブ８の下端面８ｂとスラスト部材１０の上端面１０ａとの間の空間部に収容された状態となる。その後、シール部７ａで密封されたハウジング７の内部空間は、軸受スリーブ８の内部気孔を含め、潤滑油で充満される。潤滑油の油面は、シール空間Ｓ１の範囲内に維持される。
【００４２】
上記構成の動圧軸受装置１において、軸部材２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箇所の領域）は、軸部２ａの外周面２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向し、それぞれ多円弧軸受（テーパ軸受とも称される）を構成する。上記多円弧軸受では、軸部材２の回転に伴い、ラジアル軸受隙間内の潤滑油がくさび状隙間８ａ３の縮小側に押し込まれて、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２ａを非接触支持する第一ラジアル軸受部Ｒ１と第二ラジアル軸受部Ｒ２がそれぞれ構成される。
【００４３】
同時に、フランジ部２ｂの上端面２ｂ１とこれに対向する軸受スリーブ８の下端面８ｂとの間のスラスト軸受隙間、およびフランジ部２ｂの下端面２ｂ２とこれに対向するスラスト部材１０の上端面１０ａ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、フランジ部２ｂを両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Ｔ１、Ｔ２が構成される。
【００４４】
なお、上記構成において、軸受スリーブ８およびスラスト部材１０のうち一方のみを溶着によってハウジング７に固定し、他方は溶着以外の手段、例えばインサート成形や圧入等の手段でハウジング７に固定するようにしてもよい。また、ハウジング７は、充填材を３〜３５ｖｏｌ％配合した非晶性樹脂で形成するようににしてもよい。
【００４５】
図４は、第１実施形態に係る動圧軸受装置１の他の構成例を示している。この図示例における動圧軸受装置１１が図２に示す動圧軸受装置１と実質的に異なる点は、シール部を別体のシール部材１２で構成し、シール部材１２をハウジング７の内周面７ｃの上端部に溶着によって固定した点である。シール部材１２は、例えば、金属材料又は樹脂材料で形成され、超音波溶着によってハウジング７の接合面に溶着される。シール部材１２の内周面１２ａは、軸部２ａの外周に設けられたテーパ面２ａ２とシール空間Ｓ１を介して対向する。なお、シール部材１２は溶着以外の手段、例えばインサート成形（金属材の場合）や圧入によってハウジング７に固定するようにしてもよい。その他の事項は、前述した実施形態に準じるので、重複する説明を省略する。
【００４６】
また、シール部を別体のシール部材で構成する場合、ハウジング７を前述した樹脂材料で有底筒状に成形し（図示略）、このハウジングの底部の内底面に第２スラスト軸受部Ｔ２を構成するスラスト軸受面を設けることによって、スラスト部材１０を省略することもできる。この場合、ハウジングを成形する成形型に上記動圧溝を成形する成形部を形成することで、該スラスト軸受面の動圧溝をハウジングの成形と同時成形することができる。
【００４７】
図５は、第１実施形態に係る動圧軸受装置１の他の構成例を示している。この図示例における動圧軸受装置２１が図２に示す動圧軸受装置１と実質的に異なる点は、スラスト部材１０’をハウジング７の内周面７ｃの下端部に装着した後、該下端部に封止部材１３を溶着によって固定した点にある。
【００４８】
この実施形態において、スラスト部材１０’は、その上端面１０ａ’の外周縁部から上方に延びた環状の当接部１０ｂ’を一体に備えている。当接部１０ｂ’の上端面は軸受スリーブ８の下端面８ｂと当接し、当接部１０ｂ’の内周面はフランジ部２ｂの外周面と隙間を介して対向する。
【００４９】
封止部材１３は、例えば、樹脂材料で形成され、その上側面はスラスト部材１０’の下側面に当接される。
【００５０】
軸受スリーブ８及び軸部材２を前述した態様で組入れた後、スラスト部材１０’をハウジング７の内周面７ｃの下端部に挿入し、その当接部１０ｂ’の上端面を軸受スリーブ８の下端面８ｂに当接させる。これにより、軸受スリーブ８に対するスラスト部材１０’の軸方向位置が決まる。当接部１０ｂ’とフランジ部２ｂの軸方向寸法を管理することにより、第１スラスト軸受部Ｔ１と第２スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を精度良く設定することができる。その後、封止部材１３を内周面７ｃの下端部に装着し、その上側面をスラスト部材１０’の下側面に当接させ、この状態で、封止部材１３をハウジング７に超音波溶着によって固定する。その他の事項は、前述した実施形態（図２）に準じるので、重複する説明を省略する。
【００５１】
なお、スラスト軸受部としては、上記形態の軸受以外に、いわゆるピボット軸受を採用することができる。
【実施例１】
【００５２】
図５に示す形態の動圧軸受装置２１について、ハウジング７と封止部材１３を結晶性樹脂であるＬＣＰで形成し、両者を超音波溶着によって固定し（実施例１〜４、比較例１）、また、ハウジング７と封止部材１３を非晶性樹脂であるＰＥＳで形成し、両者を超音波溶着によって固定し（実施例５〜７、比較例２、３）、ハウジング７と封止部材１３との溶着部（以下、単に「溶着部」という。）の溶着性を評価した。なお、実施例及び比較例において、ハウジング７と封止部材１３を形成する樹脂には、それぞれ、体積固有抵抗が１０6Ω・ｃｍとなるように、図６（ａ）、（ｂ）に示す配合割合で充填材を配合した。
【００５３】
溶着部の溶着性を下記の評価項目によって○（良好）、△（やや劣る）、×（劣る）の３段階で評価した。その評価結果を図６（ａ）、（ｂ）に示す。
【００５４】
［溶着部強度］
ハウジング７と封止部材１３を形成する樹脂の材料物性と溶着部の溶着代から、完全溶着時の溶着部強度を算出すると共に（計算値）、溶着部の強度を実際に測定し（測定値）、（測定値／計算値）で溶着部強度％を求め、この溶着部強度％で溶着部強度を評価した。
【００５５】
［シール性］
溶着部のシール性をＨｅリーク試験機で評価した。
【００５６】
［油漏れ］
溶着部からの油漏れは、主に溶着部の残留応力によるストレスクラックによって発生するものである。ハウジング７と封止部材１３とを溶着した後、ハウジング７の内部空間にジエステル油を充填し、７０°Ｃの周囲温度下で６時間保持した後、溶着部からの油漏れの有無、程度を目視にて確認した。
【００５７】
［熱衝撃］
溶着部の耐熱衝撃性を評価するものである。油漏れ試験と同様に、ハウジング７と封止部材１３とを溶着した後、ハウジング７の内部空間にジエステル油を充填し、−４０°Ｃと１００°Ｃの各周囲温度下でそれぞれ１時間づつ保持し、これを２０サイクル繰り返して熱衝撃を与えた。その後、溶着部の油漏れを目視にて確認した。
【００５８】
上記の評価試験の結果、実施例１〜７は、溶着部強度、シール性、油漏れ、熱衝撃の各評価項目で良好な結果を示した。これに対して、比較例１、３は、溶着部強度、シール性、油漏れの各評価項目で満足する結果が得られなかった。また、比較例２は、シール性では良好な結果が得られたものの、溶着部強度、油漏れの各評価項目で満足する結果が得られなかった。なお、比較例１〜３については、油漏れ試験で満足する結果が得られなかったため、熱衝撃試験は行わなかった。
【００５９】
以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。なお、第１実施形態と共通の事項については、以下説明を省略する。
【００６０】
図７は、本発明の第２実施形態に係る動圧軸受装置３１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も、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、ディスクハブ３３が固定された軸部材３２を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置３１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３４およびロータマグネット３５と、動圧軸受装置３１のハウジング３７外周に固定されるブラケット３６を備えている。
【００６１】
図８は、動圧軸受装置３１を示している。この動圧軸受装置３１は、軸部材３２と、ハウジング３７と、ハウジング３７に固定された軸受スリーブ３８、およびシール部材３９とを主な構成要素として構成されている。以下では、説明の便宜上、ハウジング３７の開口部３７ａの側を上側、開口部３７ａと反対の側を下側として説明する。なお、ここでいうハウジング３７の「開口部」は、例えば図７に示す類のスピンドルモータにおいては、ハウジング３７の一端あるいは両端が開口していることに依らず、ディスクハブ３３によって保持されるディスクＤの側を指す。
【００６２】
軸部材３２は、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部３２ａと、円盤状のフランジ部３２ｂとを備えている。フランジ部３２ｂは軸部３２ａの下端よりも上方に設けられ、軸部３２ａと一体または別体をなす。なお、軸部３２ａの芯部あるいはフランジ部３２ｂ、もしくはその双方は、樹脂材料で形成することもできる。
【００６３】
ハウジング３７は、一端に開口部３７ａを有すると共に、他端を閉じた有底円筒状に形成され、円筒状の側部３７ｂと、側部３７ｂの他端側に一体に連続した底部３７ｃとを備えている。このハウジング３７は、第１実施形態と同様に、結晶性樹脂としての液晶ポリマー（ＬＣＰ）に、導電性充填材としてのカーボンナノチューブを２〜３０ｖｏｌ％配合した樹脂材料を射出成形することで形成される。
【００６４】
軸受スリーブ８は、上記第１実施形態と同様に、焼結金属からなる多孔質体、例えば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、ハウジング３７内周の所定位置に固定される。
【００６５】
軸受スリーブ３８の上端面３８ｃの全面または一部の環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図示は省略するが、スパイラル形状の動圧溝が形成される。この上端面８ｃの動圧溝形成領域は、フランジ部３２ｂの下端面３２ｂ２と対向し、軸部材３２の回転時には、両面３８ｃ、３２ｂ２の間にスラスト軸受部Ｔ１１のスラスト軸受隙間が形成される（図８を参照）。そのため、第２実施形態における軸受スリーブ３８は、その内周面３８ａに、図３に示すような複数の円弧面を有する一方で、下端面３８ｂは動圧溝のない平滑な面となる。
【００６６】
シール部材３９は、例えば、上記組成の樹脂材料又は金属材料で環状に形成され、ハウジング３７の開口部３７ａ内周に固定される。シール部材３９の円筒状の内周面３９ａは、ハウジング３７の開口部３７ａ内周に固定された状態（図８を参照）では、対向する軸部３２ａの外周面３２ａ１との間に所定のシール空間Ｓ２を形成する。
【００６７】
シール部材３９の下端面３９ｂは、フランジ部３２ｂの上端面３２ｂ１と軸方向の隙間を介して対向している。軸部材３２が上方へ相対変位すると、フランジ部３２ｂの上端面３２ｂ１がシール部材３９の下端面３９ｂと軸方向で係合し、軸部材３２が係止される。このように、シール部材３９は、シール機能と抜け止めの機能を併せ持つ。
【００６８】
ハウジング３７の内周に、軸受スリーブ３８を挿入し、軸受スリーブ３８の下端面３８ｂをハウジング３７の底部３７ｃに当接させる。こうして、ハウジング３７に対する軸受スリーブ３８の軸方向位置を定めた上で、超音波溶着により軸受スリーブ３８をハウジング３７の内周面３７ｄに固定する。次に、シール部材３９をハウジング３７の開口部３７ａ内周に配し、シール部材３９の下端面３９ｂと軸受スリーブ３８の上端面３８ｃとの間にフランジ部３２ｂを収容した状態で、同じく超音波溶着によりシール部材３９をハウジング３７に固定する。これにより、図７に示す動圧軸受装置３１が完成する。この際、シール部材３９で密封されたハウジング３７の内部空間は、軸受スリーブ３８の内部気孔を含め、潤滑油で充満されると共に、潤滑油の油面はシール空間Ｓ２の範囲内に維持される。
【００６９】
上記構成の動圧軸受装置３１において、軸部材３２の回転時、軸受スリーブ３８の内周面３８ａのラジアル軸受面となる領域（上下２箇所の領域）は、軸部３２ａの外周面３２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向し、それぞれ多円弧軸受（テーパ軸受とも称される）を構成する。軸部材３２の回転に伴い、ラジアル軸受隙間内の潤滑油がくさび状隙間（図３の８ａ３）の縮小側に押し込まれて、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３２ａを非接触支持する第一ラジアル軸受部Ｒ１１と第二ラジアル軸受部Ｒ１２がそれぞれ構成される。
【００７０】
同時に、フランジ部３２ｂの下端面３２ｂ２とこれに対向する軸受スリーブ３８の上端面３８ｃとの間のスラスト軸受隙間にも、動圧溝の動圧作用により潤滑油の油膜が形成され、この油膜の圧力によって、フランジ部３２ｂ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Ｔ１１が構成される。
【００７１】
上述のように、充填材の配合割合を２〜３０ｖｏｌ％の範囲内に規制した結晶性樹脂でハウジング３７を形成することで、超音波溶着時の溶着性が良く、軸受スリーブ３８、およびシール部材３９の良好で安定した固定状態を得ることができる。また、耐油性に優れた結晶性樹脂を用いることで、ハウジング７のストレスクラックによる劣化を抑え、良好な耐久性を持たせることができる。さらに、充填材として導電性に優れたカーボンナノチューブを使用することで、樹脂製のハウジング３７に導電性を付与することができ、ディスクＤ等の帯電に起因する不具合を解消することが可能となる。
【００７２】
なお、上記図示例では、シール部材３９をハウジング３７とは別体に形成し、これを後付けでハウジング３７に溶着固定した場合を説明したが、例えば図示は省略するが、シール部材３９をハウジング３７と一体に樹脂材料で形成することもできる。その場合には、ハウジング３７の底部３７ｃをハウジング３７とは別体に形成し、これを溶着固定するようにしてもよい。
【００７３】
また、上記図示例では、シール空間Ｓ２を、シール部材３９の円筒状の内周面３９ａと、これに対向する軸部３２ａの外周面３２ａ１との間に形成した場合を例示したが、本発明は、これ以外の形態に適用することも可能である。例えば図９は、ハウジング３７外部側（図９では上側）に向けて径方向隙間幅を漸次拡大させたテーパ状のシール空間Ｓ３を形成した場合を例示したものである。
【００７４】
また、図１０には、ハウジング３７の軸方向寸法を縮小して、動圧軸受装置３１の小サイズ化を図るため、シール部材３９の内周面３９ａと、フランジ部３２ｂの外周面３２ｂ３とを対向させ、この対向面間にテーパ状のシール空間Ｓ４を形成したものが例示されている。
【００７５】
さらに、軸部材３２の抜止めを考慮したものとして、例えば図１１に示すような構成を挙げることができる。同図におけるシール空間Ｓ５は、フランジ部３２ｂに設けられた軸方向の段差によって区画形成された外周面のうち、上側の外周面３２ｂ３と、これに対向するシール部材３９の内周面３９ａとの間に形成される。また、段によって区画形成された上端面３２ｂ１のうち外径側の端面３２ｂ４は、シール部材３９の下端面３９ｂと対向する。
【００７６】
このような構成とすることで、シール空間Ｓ５には、遠心力および毛細間力によるシール作用が生じ、潤滑油の外部への漏れ出しが防止される。また、軸部材３２の上方への相対変位時、フランジ部３２ｂの外径側端面３２ｂ４がシール部材３９の下端面３９ｂと軸方向で係合することで、軸部材３２の抜止めがなされる。
【００７７】
また、この図示例では、シール部材３９は、その下端面３９ｂの、外径側端面３２ｂ４と対向しない箇所を下方に向けて突出させた形態をなす。そのため、シール部材３９の下方突出部３９ｃを軸受スリーブ３８の上端面３８ｃに当接させることで、シール部材３９の軸方向の位置決めが容易になされる。
【００７８】
図１２は、第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２（Ｒ１１、Ｒ１２）を構成する多円弧軸受の他の実施形態を示すものである。この実施形態では、図３に示す構成において、各偏心円弧面８ａ１の最小隙間側の所定領域θが、それぞれ回転軸心Ｏを中心とする同心の円弧で構成されている。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）は一定となる。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もある。
【００７９】
図１３では、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が３つの円弧面８ａ１で形成されると共に、３つの円弧面８ａ１の中心は、回転軸心Ｏから等距離オフセットされている。３つの偏心円弧面８ａ１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漸次縮小した形状を有している。
【００８０】
以上に説明した第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２（Ｒ１１、Ｒ１２）の多円弧軸受は、何れもいわゆる３円弧軸受であるが、これに限らず、いわゆる４円弧軸受、５円弧軸受、さらには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よい。また、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のように、２つのラジアル軸受部を軸方向に離隔して設けた構成とするほか、軸受スリーブ８の内周面の上下領域に亘って１つのラジアル軸受部を設けた構成としてもよい。
【００８１】
また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２（Ｒ１１、Ｒ１２）として、多円弧軸受を採用した場合を例示しているが、これ以外の軸受で構成することも可能である。ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２を構成可能な軸受としては、例えば図示は省略するが、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受隙間に面する領域（ラジアル軸受面となる領域）に、複数の軸方向溝形状の動圧溝を形成したステップ軸受が挙げられる。あるいは、軸方向溝に代えて、へリングボーン形状やスパイラル形状の傾斜溝を形成し、これら傾斜状の動圧溝により潤滑流体の動圧作用を発生させる構成を採ることもできる。
【００８２】
また、以上の実施形態では、動圧軸受装置１の内部に充満し、ラジアル軸受隙間や、スラスト軸受隙間に動圧作用を生じる流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に動圧作用を生じ得る流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１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ルモータの断面図である。
【図２】動圧軸受装置の断面図である。
【図３】ラジアル軸受部の断面図である。
【図４】第１実施形態に係る動圧軸受装置の他の構成例を示す断面図である。
【図５】第１実施形態に係る動圧軸受装置の他の構成例を示す断面図である。
【図６】ハウジングと封止部材とを超音波溶着で溶着固定した際の溶着性の評価比較を示す結果である。
【図７】本発明の第２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ルモータの断面図である。
【図８】動圧軸受装置の断面図である。
【図９】シール空間の他の構成例を示す断面図である。
【図１０】シール空間の他の構成例を示す断面図である。
【図１１】シール空間の他の構成例を示す断面図である。
【図１２】ラジアル軸受部の他の構成例を示す断面図である。
【図１３】ラジアル軸受部の他の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１、１１、２１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
２ａ 軸部
２ｂ フランジ部
７ ハウジング
７ａ シール部
７ｂ 側部
８ 軸受スリーブ
８ａ 内周面
８ａ１ 円弧面
８ａ２ 分離溝
８ａ３ くさび状隙間
１０ スラスト部材
１０ａ 上端面
１２ シール部材
１２ａ 内周面
１３ 封止部材
３１ 動圧軸受装置
３２ 軸部材
３２ｂ フランジ部
３２ｂ３ 外周面
３２ｂ４ 外径側端面
３７ ハウジング
３７ａ 開口部
３８ 軸受スリーブ
３９ シール部材
Ｒ１、Ｒ１１ 第一ラジアル軸受部
Ｒ２、Ｒ１２ 第二ラジアル軸受部
Ｓ１〜Ｓ５ シール空間
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１１ スラスト軸受部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングの内部に配置された軸受スリーブと、前記ハウジングおよび前記軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、前記軸受スリーブと前記軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記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た動圧軸受装置において、
前記ラジアル軸受部が、多円弧軸受で構成され、
前記ハウジングが、充填材を３〜３５ｖｏｌ％配合した非晶性樹脂、及び、充填材を２〜３０ｖｏｌ％配合した結晶性樹脂の中から選択される一の樹脂材料で形成され、かつ、前記軸受スリーブが前記ハウジングに溶着によって固定されていることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項２】
ハウジングと、該ハウジングの内部に配置された軸受スリーブと、前記ハウジングおよび前記軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、前記軸受スリーブと前記軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記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、前記軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部とを備えた動圧軸受装置において、
前記ラジアル軸受部が、多円弧軸受で構成され、
前記ハウジングが、充填材を３〜３５ｖｏｌ％配合した非晶性樹脂、及び、充填材を２〜３０ｖｏｌ％配合した結晶性樹脂の中から選択される一の樹脂材料で形成され、かつ、前記軸受スリーブ、及び、前記スラスト軸受部を構成するスラスト部材のうち少なくとも一方が前記ハウジングに溶着によって固定されていることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項３】
ハウジングと、該ハウジングの内部に配置された軸受スリーブと、前記ハウジング及び前記軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、前記軸受スリーブと前記軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記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、前記ハウジングの内部をシールするシール部とを備えた動圧軸受装置において、
前記ラジアル軸受部が、多円弧軸受で構成され、
前記ハウジングが、充填材を３〜３５ｖｏｌ％配合した非晶性樹脂、及び、充填材を２〜３０ｖｏｌ％配合した結晶性樹脂の中から選択される一の樹脂材料で形成され、かつ、前記軸受スリーブ、及び、前記シール部を構成するシール部材のうち少なくとも一方が前記ハウジングに溶着によって固定されていることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項４】
前記非晶性樹脂が、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）の中から選択される一の樹脂であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の動圧軸受装置。
【請求項５】
前記結晶性樹脂が、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）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）の中から選択される一の樹脂であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の動圧軸受装置。
【請求項６】
前記充填材が導電性を有する材料であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の動圧軸受装置。
【請求項７】
前記導電性を有する材料がカーボンナノマテリアルであることを特徴とする請求項６記載の動圧軸受装置。
【請求項８】
前記ハウジングは一端を開口し、前記軸部材は、外径側に突出するフランジ部を有し、該フランジ部の端面と、これに対向する前記軸受スリーブのハウジング開口側の端面との間にスラスト軸受隙間を形成し、
該スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記軸部材をスラスト方向に非接触支持することを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項９】
前記ハウジングは一端を開口し、前記軸部材は、外径側に突出するフランジ部を有し、該フランジ部の端面と、これに対向する前記軸受スリーブのハウジング開口側の端面との間にスラスト軸受隙間を形成し、該スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記軸部材をスラスト方向に非接触支持すると共に、
前記シール部材は、前記ハウジングの開口側に設けられ、前記軸部材の外周面又は前記フランジ部との間にシール空間を形成することを特徴とする請求項３記載の動圧軸受装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかに記載された動圧軸受装置を有するディスク装置のスピンドルモータ。
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングの内部に配置された軸受スリーブと、前記ハウジングおよび前記軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、前記軸受スリーブと前記軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記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た動圧軸受装置において、
前記ラジアル軸受部が、多円弧軸受で構成され、
前記ハウジングが、充填材を３〜３５ｖｏｌ％配合した非晶性樹脂、及び、充填材を２〜３０ｖｏｌ％配合した結晶性樹脂の中から選択される一の樹脂材料で形成され、かつ、前記軸受スリーブが前記ハウジングに溶着によって固定されていることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項２】
ハウジングと、該ハウジングの内部に配置された軸受スリーブと、前記ハウジングおよび前記軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、前記軸受スリーブと前記軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記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、前記軸部材をスラスト方向に支持するスラスト軸受部とを備えた動圧軸受装置において、
前記ラジアル軸受部が、多円弧軸受で構成され、
前記ハウジングが、充填材を３〜３５ｖｏｌ％配合した非晶性樹脂、及び、充填材を２〜３０ｖｏｌ％配合した結晶性樹脂の中から選択される一の樹脂材料で形成され、かつ、前記軸受スリーブ、及び、前記スラスト軸受部を構成するスラスト部材のうち少なくとも一方が前記ハウジングに溶着によって固定されていることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項３】
ハウジングと、該ハウジングの内部に配置された軸受スリーブと、前記ハウジング及び前記軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、前記軸受スリーブと前記軸部材との間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記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、前記ハウジングの内部をシールするシール部とを備えた動圧軸受装置において、
前記ラジアル軸受部が、多円弧軸受で構成され、
前記ハウジングが、充填材を３〜３５ｖｏｌ％配合した非晶性樹脂、及び、充填材を２〜３０ｖｏｌ％配合した結晶性樹脂の中から選択される一の樹脂材料で形成され、かつ、前記軸受スリーブ、及び、前記シール部を構成するシール部材のうち少なくとも一方が前記ハウジングに溶着によって固定されていることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項４】
前記非晶性樹脂が、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）の中から選択される一の樹脂であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の動圧軸受装置。
【請求項５】
前記結晶性樹脂が、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）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）の中から選択される一の樹脂であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の動圧軸受装置。
【請求項６】
前記充填材が導電性を有する材料であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の動圧軸受装置。
【請求項７】
前記導電性を有する材料がカーボンナノマテリアルであることを特徴とする請求項６記載の動圧軸受装置。
【請求項８】
前記ハウジングは一端を開口し、前記軸部材は、外径側に突出するフランジ部を有し、該フランジ部の端面と、これに対向する前記軸受スリーブのハウジング開口側の端面との間にスラスト軸受隙間を形成し、
該スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記軸部材をスラスト方向に非接触支持することを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項９】
前記ハウジングは一端を開口し、前記軸部材は、外径側に突出するフランジ部を有し、該フランジ部の端面と、これに対向する前記軸受スリーブのハウジング開口側の端面との間にスラスト軸受隙間を形成し、該スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で前記軸部材をスラスト方向に非接触支持すると共に、
前記シール部材は、前記ハウジングの開口側に設けられ、前記軸部材の外周面又は前記フランジ部との間にシール空間を形成することを特徴とする請求項３記載の動圧軸受装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかに記載された動圧軸受装置を有するディスク装置のスピンドルモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−２００６２４（Ｐ２００６−２００６２４Ａ）
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２８５９（Ｐ２００５−１２８５９）
【出願日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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