流体軸受装置用潤滑油組成物及びそれを用いた流体軸受装置
【課題】
本発明は、油膜切れが抑制された、流体軸受装置用潤滑油組成物等を提供することを目的とする。
【解決手段】
基油、および油膜切れ防止剤としての金属スルホネートを含有する流体軸受装置用潤滑油組成物。
本発明は、油膜切れが抑制された、流体軸受装置用潤滑油組成物等を提供することを目的とする。
【解決手段】
基油、および油膜切れ防止剤としての金属スルホネートを含有する流体軸受装置用潤滑油組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受装置用潤滑油組成物及びそれを用いた流体軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ等のディスクを回転して記録再生する装置では、より高速回転が要求されるだけでなく、回転精度の向上や、小型化、低消費電力化が求められている。このため、これらに用いられるスピンドルモータでは、回転性能のより一層の向上と小型化、および低コスト化を図るために軸受部を動圧流体軸受に置きかえられてきている。
【０００３】
特に、ハードディスクドライブ用スピンドルモータの場合は、更に、ハードディスクドライブの信頼性確保のため、高温多湿環境下のような過酷な条件下でも、安定した起動電流や安定した短い起動時間を可能にすることが求められている。
【０００４】
一方、スピンドルモータの流体軸受装置においては、動圧溝の形状や精度と同時に潤滑油組成物の特性が、その性能に非常に大きく影響する。
なお、潤滑油組成物の防錆剤としてバリウムスルホネートなどが用いられる事が知られている。（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−０１８５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
流体軸受装置を用いたハードディスクドライブ用スピンドルモータは、高温多湿環境下で放置した場合、潤滑油組成物中に溶解した水分が軸受の金属表面に吸着することにより、回転起動開始時に潤滑油組成物の油膜切れが生じ、その結果、起動電流が高くなったり、起動時間が長くなるなど、その性能が不安定になることがある。
【０００６】
このため、本発明は、軸受金属の油膜切れが抑制された、流体軸受装置用潤滑油組成物等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意検討した結果、汎用の防錆剤であるバリウムスルホネートを潤滑剤組成物に添加することにより、潤滑剤組成物の油膜切れを抑制し、高温多湿環境下で放置した場合でも、流体軸受装置を用いたハードディスクドライブ用スピンドルモータの性能を安定化できることを見出し、更なる研究の結果、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、下記の項１〜９等に関する。
［項１］
基油、および油膜切れ防止剤としての金属スルホネートを含有する流体軸受装置用潤滑油組成物。
［項２］
金属スルホネートが、バリウムスルホネートである前記項１記載の流体軸受装置用潤滑油組成物。
［項３］
基油が、エステル油、エーテル油、もしくは炭化水素油またはそれらの混合物である前記項１記載の流体軸受装置用潤滑油組成物。
［項４］
バリウムスルホネートを組成物全体に対して０．２〜５重量％含有する前記項２記載の流体軸受装置用潤滑油組成物。
［項５］
軸受孔を有するスリーブと、前記軸受孔内に前記スリーブに対して相対的に回転可能な状態で配置された軸構造体とを有する流体軸受装置であって、前記スリーブと前記軸構造体との間に形成される隙間に、前記項１〜４のいずれか１項に記載の流体軸受装置用潤滑油組成物が保持されている流体軸受装置。
［項６］
金属スルホネートを含有する、流体軸受装置用潤滑油の油膜切れ防止剤。
［項７］
金属スルホネートが、バリウムスルホネートである前記項６記載の流体軸受装置用潤滑油の油膜切れ防止剤。
［項８］
流体軸受装置用潤滑油組成物の油膜切れ防止方法であって、当該流体軸受装置用潤滑油組成物に、金属スルホネートを添加する事を含有する方法。
［項９］
金属スルホネートが、バリウムスルホネートである前記項８記載の方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、軸受金属の油膜切れが抑制されており、当該組成物を用いた流体軸受装置を用いたハードディスクドライブ用スピンドルモータは、高温多湿環境下で放置した場合でも、安定した性能を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を説明する。
本発明に用いられる基油としては、流体軸受装置用潤滑油組成物に通常用いられる基油を用いる事ができる。
このような基油としては、例えば、エステル油、エーテル油、および炭化水素油ならびにそれらの混合物が挙げられる。
【００１１】
エステル油としては、例えば、トリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等の芳香族エステル；へキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、又はオクタデカン酸などの脂肪族モノカルボン酸と、ヘキサノール、２−エチルヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、又はヘキサデカノールなどの一価のアルコールとのエステル等のモノエステル；セバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ）、アゼライン酸ジオクチル（ＤＯＺ）、アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）、アジピン酸ジイソノニル、アジピン酸ジイソデシル等のジエステル（二塩基酸エステル）；ならびにネオペンチルグリコール、ポリグリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジメチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のアルコールと炭素数５〜１２の脂肪酸とのエステル等のポリオールエステルが挙げられる。
【００１２】
エーテル油としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリコールモノエーテルなどのポリグリコール、またはモノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテルなどのフェニルエーテルなどが挙げられる。
【００１３】
炭化水素油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、１−デセンオリゴマー、１−デセンとエチレンとのコオリゴマーなどのポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物などが挙げられる。
【００１４】
なかでも、低粘度であり、耐熱性が高く、かつ低温での流動性が優れていることから、エステル油であるジエステル及びポリオールエステルが好ましく、特に、ポリオールエステルがより好ましい。
【００１５】
本発明に用いられる金属スルホネートとして好ましくは、重量平均分子量が１００〜１５００、好ましくは４００〜１２００の、スルホン化されたアルキル芳香族化合物のアルカリ土類金属塩もしくはアルカリ金属塩である。より具体的には、バリウムスルホネート、カルシウムスルホネート、ナトリウムスルホネート、カリウムスルホネート、およびリチウムスルホネート等のスルホン酸のアルカリ土類金属塩もしくはアルカリ金属塩が挙げられる。
【００１６】
なかでも、バリウムスルホネート、カルシウムスルホネート等のアルカリ土類金属塩が好ましい。アルカリ土類金属塩は、２価の金属元素と結合した金属塩であり、１価の金属元素と結合した金属塩よりも分子量が大きいため、耐熱性向上や油膜切れ防止効果の点においてより好ましい。
【００１７】
また、これらは、石油系金属スルホネートもしくは合成系金属スルホネートのいずれでもよい。石油系金属スルホネートは原料とする石油留分のスルホン化によって、および合成系金属スルホネートは合成系アルキルベンゼンのスルホン化によって、それぞれ得られる。
【００１８】
さらに、石油系金属スルホネート及び合成系金属スルホネートは、精製鉱油や合成油等で希釈されていてもよいが、金属スルホネートの含有率は、全体の３０重量％以上、より好ましくは５０重量％以上であることが好ましい。
【００１９】
なかでも、石油系バリウムスルホネートまたは合成系バリウムスルホネートが好ましい。特に、合成系バリウムスルホネートは、分子量分布の範囲が狭いため、酸化安定性向上や耐熱性向上の点においてより好ましい。
このような金属スルホネートとしては、防錆剤として市販されているものを用いる事ができる。
【００２０】
バリウムスルホネートの具体例としては、ＫＩＮＧ社のＮＡ−ＳＵＬ ＢＳＮ、Ｃｈｅｍｔｕｒａ社のＢａｒｉｎａｔｅ Ｂ−７０、Ｂａｓｉｃ Ｂａｒｉｕｍ Ｐｅｔｒｏｎａｔｅ、Ｎｅｕｔｒａｌ Ｂａｒｉｕｍ Ｐｅｔｒｏｎａｔｅ、Ｓｕｒｃｈｅｍ４０４、Ｓｕｒｃｈｅｍ４０４Ｄ、松村石油研究所社のスルホールＢａ−３０Ｎ、モレスコアンバーＳＢ−５０Ｎ、モレスコアンバーＡＰＣ、モレスコアンバーＯＰＣ等が挙げられる。
【００２１】
これらの重量平均分子量は１０００〜１１００が好ましい。さらに、精製鉱油や合成油等で希釈されている場合のバリウムスルホネートの含有率は、全体の３０重量％以上、より好ましくは５０重量％以上であることが好ましい。
【００２２】
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、上記の金属スルホネートを、組成物全体に対して、好ましくは０．２〜５重量％（より好ましくは０．２〜２重量％、更に好ましくは０．３〜１重量％）含有する。なお、本明細書中、重量％は、特に記載のない限り、％（ｗ／ｗ）を意味する。
【００２３】
流体軸受装置用潤滑油組成物に、金属スルホネートを添加することにより、上述の油膜切れ抑制効果に加えて、導電性付与（体積抵抗率の低下）による装置に蓄積された静電気のアース効果、および表面吸着作用や潤滑油の極性の変化による流体軸受装置のオイルシール剤であるエポキシ系接着剤中の微量の未硬化成分の潤滑油組成物中への溶出の抑制効果が得られる。
【００２４】
金属スルホネートの含有量がこれ以上であっても、金属スルホネートの添加効果は向上しないので、経済的に好ましくない上に、粘度が増大し、起動時及び回転安定時の電流が増大するため好ましくない。さらに、金属スルホネートの溶解性の低下によって、室温以下の低温で析出や潤滑油の濁りを生じ、軸受装置の摩擦、摩耗特性の低下や回転不具合（ロック）を引き起こすため不適当である。
【００２５】
一方、金属スルホネートの含有量がこれ以下の場合、金属スルホネートの添加の効果が十分には得られない。
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、金属スルホネートに加えて、通常の流体軸受装置用潤滑油組成物に用いられる添加剤を含有していてもよい。
【００２６】
このような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、防錆剤、金属不活性剤、金属腐食防止剤、油性剤、極圧剤、摩擦調整剤、摩耗防止剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、泡消剤、加水分解抑制剤、帯電防止剤、導電性付与剤、および清浄分散剤等が挙げられる。このうち、金属不活性剤、防錆剤、帯電防止剤、導電性付与剤、および清浄分散剤等については、金属スルホネートがこれらの性質も兼ね備えるので、これらを添加しないか、または添加量を抑制する事ができる。
【００２７】
このような添加剤を添加する場合、その量は、組成物全体に対して、好ましくは５重量％以下（より好ましくは４重量％以下、更に好ましくは３重量％以下）である。
なかでも、酸化防止剤は、流体軸受装置用潤滑油組成物の酸化劣化抑制や耐熱性向上のために必要不可欠である。具体的には、硫黄及び塩素を分子中に含まないフェノール系または同様のアミン系酸化防止剤が最適である。硫黄及び塩素を分子中に含む添加剤は、分解した場合に、腐食性のガスを発生し、装置の性能に大きな影響を与える恐れがある。これらの酸化防止剤は、単独でもしくは併用して使用する。中でも、８０〜１００℃以上の高温環境下での装置の使用にも十分効果を発揮、維持できる、耐熱性の高い、フェノール基を２個以上含有するフェノール系酸化防止剤が好ましい。さらに、低温での流動性を低下させず、装置の回転起動を容易にできる液状タイプの酸化防止剤を選択して使用することが好ましい。酸化防止剤の添加量は、０．１〜３重量％、好ましくは０．５〜３重量％である。
【００２８】
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物中の基油の含有量は、これらの金属スルホネートおよび上記添加剤の含有量を除いた量であり、通常、９０重量％以上、より好ましくは９４重量％以上、更に好ましくは９６重量％以上である。
【００２９】
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、好ましくは下記の物理化学的性質を有する。
ＪＩＳ Ｃ２１０１に従って測定した、２０℃、５Ｖにおける体積抵抗率が１×１０11Ω・ｃｍ以下、好ましくは、１×１０10Ω・ｃｍ以下である。
【００３０】
ＪＩＳ Ｋ２２８３に従って測定した粘度指数が１００以上、好ましくは１２０以上、さらに好ましくは１４０以上である。
ＪＩＳ Ｃ２１０１に従って測定した蒸発量が５重量％以下、好ましくは４重量％以下、より好ましくは３重量％である。
【００３１】
ＪＩＳ Ｋ２２６９に従って測定した流動点が−２０℃以下、好ましくは−３０℃以下、より好ましくは−４０℃以下である。また、低温固化温度は、−２０℃以下、好ましくは−３０℃以下、より好ましくは−４０℃以下である。ただし、この場合の低温固化温度は、流動点とは異なる温度である。低温固化温度とは、サンプル瓶に潤滑剤を採取後、温度槽に２日間静置した場合に一部または全部が固形化する温度であり、流動点よりも数℃〜十数℃高い温度である。
【００３２】
ＪＩＳ Ｋ２２８３に従って測定した動粘度、及びＪＩＳ Ｋ２２４９に従って測定した密度から求められる粘度は、−２０℃において、７０〜２００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは７０〜１５０ｍＰａ・ｓ、かつ、２０℃において５〜３５ｍＰａ・ｓ、より好ましくは１０〜２５ｍＰａ・ｓであり、かつ、８０℃において、２〜５ｍＰａ・ｓ、より好ましくは３〜４ｍＰａ・ｓである。
【００３３】
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、基油、金属スルホネート、および所望により添加される添加剤を、流体軸受装置用潤滑油製造における慣用の方法で混合することにより、製造することができる。
【００３４】
なお、本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、流体軸受装置への使用に適したものであればよく、他の用途に用いられるものであってもよい。
また、本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、流体軸受装置に充填される前に、スリーブと軸構造体との間に形成される最小隙間以下の孔径のフィルターで加圧濾過もしくは減圧濾過を行うことが望ましい。これによって、異物除去され、異物に起因する回転不具合を抑制できる。なお、具体的なフィルターの孔径は、０．５μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下である。
【００３５】
流体軸受装置用潤滑油の油膜切れ防止剤は、金属スルホネートからなるか、または金属スルホネートを含有する。当該油膜切れ防止剤は、上記のような通常の流体軸受装置用潤滑油組成物に用いられる添加剤を含有していてもよく、それによって、油膜切れ防止以外の所望する効果を付与することができる。
【００３６】
この場合の金属スルホネートに対する添加剤の量比は、上記の通常の流体軸受装置用潤滑油組成物の組成になるように、決定すればよい。
例えば、本発明の油膜切れ防止剤を、流体軸受装置に用いられる市販の潤滑油組成物に添加および混合することにより、油膜切れを防止することができる。
【００３７】
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、あらゆる流体軸受装置に用いる事ができる。本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物を用いた流体軸受装置もまた、本発明の一態様である。
【００３８】
本発明の流体軸受装置の概要を説明するため、その一態様を図１に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
当該流体軸受装置は、軸受孔を有するスリーブ１と、前記軸受孔内に前記スリーブ１に対して相対的に回転可能な状態で配置された軸構造体２とを有し、前記スリーブ１と前記軸構造体２との間に形成される隙間３に、本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物５が保持されている。
【００３９】
以下、本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。
【００４０】
《実施の形態１》
本発明の実施の形態１について、図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１における軸固定式の流体軸受装置の主要部分の断面図である。
【００４１】
図２において、軸２１０は、その外周面に、ラジアル動圧発生溝２２０、２３０が形成されている。軸２１０は、一端がスラストフランジ２４０に固定され、他端がベース６００に圧入固定されている。軸２１０及びスラストフランジ２４０は、軸構造体を構成する。軸構造体及びベース６００は、固定部を構成する。
【００４２】
一方、スリーブ１００は、軸構造体を受ける軸受孔を有する。スリーブ１００の一端にはスラストプレート４００が取り付けられている。スリーブ１００の軸受孔には、スラストプレート４００とスラストフランジ２４０とが対向するように軸構造体が挿入される。スリーブ１００及びスラストプレート４００は回転部を構成する。また、スラストフランジ２４０のスラストプレート４００との対向面には、スラスト動圧発生溝２５０が形成されている。軸受孔と軸構造体の隙間には、本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物５が介在する。回転部及び固定部によってモータ駆動部が形成される。
【００４３】
回転部の回転に伴い、動圧発生溝２２０、２３０に流体軸受装置用潤滑油組成物５がかき集められ、軸２１０とスリーブ１００との間のラジアル半径隙間３１０においてラジアル方向にポンピング圧力が発生する。同様に、回転により、動圧発生溝２５０に流体軸受装置用潤滑油組成物５がかき集められ、スラストフランジ２４０とスラストプレート４００との間でスラスト方向にポンピング圧力が発生する。これにより、回転部は、固定部に対して上方に浮上して非接触で回転支持される。
【００４４】
なお、上述の説明では、ラジアル動圧発生溝は、軸２１０の外周面に形成したが、スリーブ１００の軸受孔面（内周面）、あるいは軸２１０の外周面及びスリーブ１００の軸受孔面の両方に形成してもよい。つまり、ラジアル動圧発生機構は、軸又はスリーブの少なくとも一方に有していればよい。また、スラストフランジ２４０側面とスリーブ１００との間でラジアル動圧発生機構を有していてもよい。動圧発生機構としては、例えば、溝、突起、段差、傾斜面等種々の形状のものが挙げられる。また、ラジアル動圧発生溝は、ヘリングボーン形状及びスパイラル形状等、種々の形状を採用することができる（図中は、ヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝が示されている）。
【００４５】
また、スラスト動圧発生溝は、スラストフランジ２４０のスラストプレート４００との対向面のみ、あるいはスラストプレート４００のスラストフランジ２４０との対向面のみ、スラストフランジ２４０のスラストプレート４００との対向面の裏面のみ、もしくは前記３箇所のうちの２箇所以上に形成してもよい。
【００４６】
なお、スラスト動圧発生溝以外に、上述したような動圧を発生する機構であれば、どのような機構のものであってもよい。
本実施の形態において軸構造体を片端固定としたが、これに限らず、両端固定の場合、又はスリーブの軸受孔を両端開放した場合でも同様の効果が得られる。
【００４７】
《実施の形態２》
本発明の実施の形態２について、図３を用いて説明する。 図３は、実施の形態２における軸回転式の流体軸受装置を有するスピンドルモータを搭載した磁気ディスク装置の主要部分の断面図である。本実施の形態における流体軸受装置は、軸固定に換えて軸回転方式を採用している点において、図２における実施の形態１の流体軸受装置とは異なる。それ以外の点においては、実施の形態１と同様の構成をなす。なお、同一符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。
【００４８】
図３において、軸２１０は、外周面にラジアル動圧発生溝２２０、２３０を形成し、一端をスラストフランジ２４０に固定し、他端を磁気ディスクを取り付けるためのハブ７０１に圧入する。軸２１０及びスラストフランジ２４０は軸構造体を形成する。ハブ７０１の内周面にはロータマグネット８０１が固定される。軸構造体（軸２１０及びスラストフランジ２４０）、ハブ７０１、ロータマグネット８０１は、回転部を構成する。なお、本発明では、軸２１０のみで軸構造体を構成してもよいし、または軸２１０と、任意にスラストフランジ２４０とが軸構造体を構成してもよい。
【００４９】
一方、スリーブ１０１は、ベース６０１に圧入され、軸構造体を受ける軸受孔を有する。スリーブ１０１の一端にはスラストプレート４０１が取り付けられている。スリーブ１０１の軸受孔には、スラストプレート４０１とスラストフランジ２４０とが対向するように軸構造体が挿入される。ベース６０１に形成された壁にはステータコイル８５１が取り付けられる。ベース６０１、スリーブ１０１、スラストプレート４０１、及びステータコイル８５１は、固定部を形成する。スラストフランジ２４０のスラストプレート４０１との対向面には、スラスト動圧発生溝２５０が形成されている。軸受孔と軸構造体の隙間には流体軸受装置用潤滑油組成物５が充填され軸受装置が構成される。回転部及び固定部は、モータ駆動部を構成する。
【００５０】
このモータ駆動部により、回転部が回転駆動する動作について説明する。
まず、ステータコイル８５１に通電されると回転磁界が発生し、ステータコイル８５１と対向して取り付けられたロータマグネット８０１が回転力を受け、ハブ７０１、軸２１０及びスラストフランジ２４０とともに回転を始める。回転により、ヘリングボーン形状の動圧発生溝２２０、２３０及び２５０は流体軸受装置用潤滑油組成物５をかき集め、ラジアル方向、スラスト方向ともに（軸２１０とスリーブ１０１との間、及びスラストフランジ２４０とスラストプレート４０１との間に）ポンピング圧力を発生する。これにより回転部は固定部に対して上方に浮上して非接触で回転支持され、磁気ディスク上のデータの記録再生を可能とする。
【００５１】
なお、ハブ７０１に取り付けられる磁気ディスクは、材質が、限定されないが、ガラス製もしくはアルミニウム製で、小型機種の場合には、限定されないが、１枚以上（通常、１〜２枚）が装着される。中でも、本発明は、２．５インチサイズ以下の小型の磁気ディスクを搭載するスピンドルモータ及び磁気ディスク装置において有効である。
【００５２】
《実施の形態３》
図４は、実施の形態３の軸回転式の流体軸受装置を有するスピンドルモータを搭載した磁気ディスク装置の主要部分の断面図である。
【００５３】
この磁気ディスク装置において、ベース６０２の中央には、軸構造体２０２を受ける軸受孔を有するスリーブ１０２が圧入されており、ベース６０２に形成された壁にはステータコイル８５２が取り付けられている。スリーブ１０２の軸受孔には、一端側から軸構造体２０２が挿入されており、他端がキャップ１１２によって閉塞されている。軸構造体２０２には、外周面にラジアル動圧発生溝（図示せず）が形成されており、その一端がハブ７０２に圧入されており、他端はキャップ１１２に対向している。軸構造体２０２の外周面（動圧面）は、スリーブ１０２の内周面（動圧面）に対して半径方向に隙間Ｒを介して対向しており、その隙間Ｒに流体軸受装置用潤滑油組成物５が満たされている。ハブ７０２の内周面にはロータマグネット８０２が固定されている。
【００５４】
また、スリーブ１０２の上端面（動圧面）と、ハブ７０２の内部側における下端面（動圧面）とは、軸方向に隙間Ｓを介して対向するように配置されており、これら面の少なくとも一方側には、スラスト動圧発生溝（図示省略）が形成されている。その隙間Ｓにも流体軸受装置用潤滑油組成物５が満たされており、上述した隙間Ｒから、隙間Ｓに至るまで、実質的に連続して途切れなく充填されている。
【００５５】
軸構造体２０２及びハブ７０２が回転する際には、上述したスラスト動圧発生溝の作用によって流体軸受装置用潤滑油組成物５に動圧力を生じる。その動圧力によって、軸構造体２０２及びハブ７０２は、スラスト方向に浮上して、非接触状態で軸支持される。
【００５６】
スリーブ１０２の外周側には、シール部ＳＳが形成されている。シール部ＳＳの間隙は、スリーブ１０２の半径方向外方で隙間Ｓに接続しており、下方向に向かって拡大する構成となっている。これにより、シール部ＳＳは流体軸受装置用潤滑油組成物５の外部への流出を防止している。
【００５７】
なお、上述の実施の態様において、モータの回転数としては、一般に、３６００ｒｐｍ、４２００ｒｐｍ、５４００ｒｐｍ、７２００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍ等が用いられる。
【００５８】
軸の材質としては、ステンレス鋼が最適である。ステンレス鋼は、他の金属と比べ、高硬度で、摩耗発生量も抑制できるため、有効である。より好ましくは、マルテンサイト系ステンレス鋼である。
【００５９】
スリーブには、銅合金、鉄合金、ステンレス鋼、セラミックス、樹脂等の材料を使用することが好ましい。さらに、より耐摩耗性及び加工性が高く、かつ、低コストである、銅合金、鉄合金、ステンレス鋼がより好ましい。また、コスト面から焼結材料でもよく、動圧発生液体を焼結材料に含浸させる場合でも同様の効果が得られる。軸材料及び／またはスリーブ材料の一部表面または全表面に、メッキ法、物理蒸着法、化学蒸着法、拡散被膜法等によって表面改質を行ってもよい。
【実施例】
【００６０】
以下に、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例及び比較例に用いる流体軸受装置用潤滑油組成物においては、基油として、３−メチル−１，５−ペンタンジオールとｎ−オクタン酸とからなるエステルを使用した。
【００６１】
また、合成系バリウムスルホネートとしては、モレスコアンバーＳＢ−５０Ｎ（松村石油研究所社、重量平均分子量１０５０、バリウムスルホネート含有率 ５０重量％）を、石油系バリウムスルホネートとしては、Ｎｅｕｔｒａｌ Ｂａｒｉｕｍ Ｐｅｔｒｏｎａｔｅ（Ｃｈｅｍｔｕｒａ社、重量平均分子量１０００、バリウムスルホネート含有率４３重量％）を用いた。
【００６２】
また、実施例及び比較例のいずれの場合においても、酸化防止剤としてジオクチルジフェニルアミン０．５重量％を配合した。なお、本発明に示す添加剤の配合量すなわち重量％は、基油及び添加剤を含めた潤滑油組成物全体（総重量）に対する割合である。
【００６３】
（実施例１）
基油に、油膜切れ防止剤として、合成系バリウムスルホネートを０．３重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
（実施例２）
基油に、油膜切れ防止剤として、合成系バリウムスルホネートを１重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
（実施例３）
基油に、油膜切れ防止剤として、合成系バリウムスルホネートを２重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
（実施例４）
基油に、油膜切れ防止剤として、合成系バリウムスルホネートを３重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
（実施例５）
基油に、油膜切れ防止剤として、石油系バリウムスルホネートを２重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
【００６４】
（比較例１）
比較例として、基油を流体軸受装置用潤滑油として用いた。
（比較例２）
基油に、油膜切れ防止剤として、合成系バリウムスルホネートを０．１重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
（比較例３）
基油に、ソルビタントリオレートを１重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
【００６５】
これら（実施例１）〜（実施例５）及び（比較例１）〜（比較例３）の流体軸受装置用潤滑油を用いた流体軸受装置のモータ起動電流、潤滑油の体積抵抗率を評価した。その評価内容及び結果を（表１）に示す。
【００６６】
なお、評価試験に使用した流体軸受装置は、１．８インチサイズの軸回転型であり、クランプにて磁気ディスクを１枚装着した状態で３６００ｒｐｍにて測定を行った。
１）モータ起動電流
初期の回転起動電流、及び８５℃、９０ＲＨ％の条件下で１週間放置後の、２５℃における回転起動電流を測定し、その変化量（増加量）を算出した。
２）体積抵抗率
ＪＩＳ Ｃ２１０１に従って２０℃、５Ｖにおいて測定した。
【００６７】
【表１】
【００６８】
実施例１から実施例５の流体軸受装置用潤滑油を用いたモータの起動電流は、いずれも、初期の起動電流からほとんど増加がなく、安定した起動特性であった。
【００６９】
一方、比較例１〜３の流体軸受装置用潤滑油を用いたモータの起動電流は、いずれも、初期の起動電流から明らかな増加があり、起動特性の低下があった。このことにより、油膜切れの現象が生じていることが、観察された。
【００７０】
以上のことから、本発明の流体軸受装置用潤滑油及びそれを用いた流体軸受装置は、高温多湿環境放置後でも軸受金属の油膜切れが抑制され、安定した回転起動特性を発揮することができることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係る流体軸受装置用潤滑油組成物及びそれを用いた流体軸受装置は、情報装置であるハードディスクドライブ（磁気ディスク装置）、光ディスク装置、スキャナ装置、レーザビームプリンタ、ビデオレコーダ等のモータに利用することができる。特に、２．５インチサイズ以下の小型のハードディスクドライブにおいて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の流体軸受装置の一態様の主要部の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の軸固定式の流体軸受装置の主要部分の断面図である。
【図３】本発明の軸回転式の流体軸受装置を有するスピンドルモータを搭載した磁気ディスク装置の主要部分の断面図である
【図４】本発明の流体軸受装置を有するスピンドルモータを搭載した磁気ディスク装置の主要部分の断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１、１００、１０１、１０２ スリーブ
２、２０２ 軸構造体
３ スリーブと軸構造体との間に形成される隙間
４、４００、４０１ スラストプレート
５ 流体軸受装置用潤滑油組成物
１１２ キャップ
２１０ 軸
２２０、２３０ ラジアル動圧発生溝
２４０ スラストフランジ
２５０ スラスト動圧発生溝
３１０ 軸とスリーブとの間のラジアル半径隙間
６００、６０１、６０２ ベース
７０１、７０２ ハブ
８０１、８０２ ロータマグネット
８５１、８５２ ステータコイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受装置用潤滑油組成物及びそれを用いた流体軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ等のディスクを回転して記録再生する装置では、より高速回転が要求されるだけでなく、回転精度の向上や、小型化、低消費電力化が求められている。このため、これらに用いられるスピンドルモータでは、回転性能のより一層の向上と小型化、および低コスト化を図るために軸受部を動圧流体軸受に置きかえられてきている。
【０００３】
特に、ハードディスクドライブ用スピンドルモータの場合は、更に、ハードディスクドライブの信頼性確保のため、高温多湿環境下のような過酷な条件下でも、安定した起動電流や安定した短い起動時間を可能にすることが求められている。
【０００４】
一方、スピンドルモータの流体軸受装置においては、動圧溝の形状や精度と同時に潤滑油組成物の特性が、その性能に非常に大きく影響する。
なお、潤滑油組成物の防錆剤としてバリウムスルホネートなどが用いられる事が知られている。（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−０１８５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
流体軸受装置を用いたハードディスクドライブ用スピンドルモータは、高温多湿環境下で放置した場合、潤滑油組成物中に溶解した水分が軸受の金属表面に吸着することにより、回転起動開始時に潤滑油組成物の油膜切れが生じ、その結果、起動電流が高くなったり、起動時間が長くなるなど、その性能が不安定になることがある。
【０００６】
このため、本発明は、軸受金属の油膜切れが抑制された、流体軸受装置用潤滑油組成物等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意検討した結果、汎用の防錆剤であるバリウムスルホネートを潤滑剤組成物に添加することにより、潤滑剤組成物の油膜切れを抑制し、高温多湿環境下で放置した場合でも、流体軸受装置を用いたハードディスクドライブ用スピンドルモータの性能を安定化できることを見出し、更なる研究の結果、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、下記の項１〜９等に関する。
［項１］
基油、および油膜切れ防止剤としての金属スルホネートを含有する流体軸受装置用潤滑油組成物。
［項２］
金属スルホネートが、バリウムスルホネートである前記項１記載の流体軸受装置用潤滑油組成物。
［項３］
基油が、エステル油、エーテル油、もしくは炭化水素油またはそれらの混合物である前記項１記載の流体軸受装置用潤滑油組成物。
［項４］
バリウムスルホネートを組成物全体に対して０．２〜５重量％含有する前記項２記載の流体軸受装置用潤滑油組成物。
［項５］
軸受孔を有するスリーブと、前記軸受孔内に前記スリーブに対して相対的に回転可能な状態で配置された軸構造体とを有する流体軸受装置であって、前記スリーブと前記軸構造体との間に形成される隙間に、前記項１〜４のいずれか１項に記載の流体軸受装置用潤滑油組成物が保持されている流体軸受装置。
［項６］
金属スルホネートを含有する、流体軸受装置用潤滑油の油膜切れ防止剤。
［項７］
金属スルホネートが、バリウムスルホネートである前記項６記載の流体軸受装置用潤滑油の油膜切れ防止剤。
［項８］
流体軸受装置用潤滑油組成物の油膜切れ防止方法であって、当該流体軸受装置用潤滑油組成物に、金属スルホネートを添加する事を含有する方法。
［項９］
金属スルホネートが、バリウムスルホネートである前記項８記載の方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、軸受金属の油膜切れが抑制されており、当該組成物を用いた流体軸受装置を用いたハードディスクドライブ用スピンドルモータは、高温多湿環境下で放置した場合でも、安定した性能を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を説明する。
本発明に用いられる基油としては、流体軸受装置用潤滑油組成物に通常用いられる基油を用いる事ができる。
このような基油としては、例えば、エステル油、エーテル油、および炭化水素油ならびにそれらの混合物が挙げられる。
【００１１】
エステル油としては、例えば、トリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等の芳香族エステル；へキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、又はオクタデカン酸などの脂肪族モノカルボン酸と、ヘキサノール、２−エチルヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、又はヘキサデカノールなどの一価のアルコールとのエステル等のモノエステル；セバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ）、アゼライン酸ジオクチル（ＤＯＺ）、アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）、アジピン酸ジイソノニル、アジピン酸ジイソデシル等のジエステル（二塩基酸エステル）；ならびにネオペンチルグリコール、ポリグリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジメチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のアルコールと炭素数５〜１２の脂肪酸とのエステル等のポリオールエステルが挙げられる。
【００１２】
エーテル油としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリコールモノエーテルなどのポリグリコール、またはモノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテルなどのフェニルエーテルなどが挙げられる。
【００１３】
炭化水素油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、１−デセンオリゴマー、１−デセンとエチレンとのコオリゴマーなどのポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物などが挙げられる。
【００１４】
なかでも、低粘度であり、耐熱性が高く、かつ低温での流動性が優れていることから、エステル油であるジエステル及びポリオールエステルが好ましく、特に、ポリオールエステルがより好ましい。
【００１５】
本発明に用いられる金属スルホネートとして好ましくは、重量平均分子量が１００〜１５００、好ましくは４００〜１２００の、スルホン化されたアルキル芳香族化合物のアルカリ土類金属塩もしくはアルカリ金属塩である。より具体的には、バリウムスルホネート、カルシウムスルホネート、ナトリウムスルホネート、カリウムスルホネート、およびリチウムスルホネート等のスルホン酸のアルカリ土類金属塩もしくはアルカリ金属塩が挙げられる。
【００１６】
なかでも、バリウムスルホネート、カルシウムスルホネート等のアルカリ土類金属塩が好ましい。アルカリ土類金属塩は、２価の金属元素と結合した金属塩であり、１価の金属元素と結合した金属塩よりも分子量が大きいため、耐熱性向上や油膜切れ防止効果の点においてより好ましい。
【００１７】
また、これらは、石油系金属スルホネートもしくは合成系金属スルホネートのいずれでもよい。石油系金属スルホネートは原料とする石油留分のスルホン化によって、および合成系金属スルホネートは合成系アルキルベンゼンのスルホン化によって、それぞれ得られる。
【００１８】
さらに、石油系金属スルホネート及び合成系金属スルホネートは、精製鉱油や合成油等で希釈されていてもよいが、金属スルホネートの含有率は、全体の３０重量％以上、より好ましくは５０重量％以上であることが好ましい。
【００１９】
なかでも、石油系バリウムスルホネートまたは合成系バリウムスルホネートが好ましい。特に、合成系バリウムスルホネートは、分子量分布の範囲が狭いため、酸化安定性向上や耐熱性向上の点においてより好ましい。
このような金属スルホネートとしては、防錆剤として市販されているものを用いる事ができる。
【００２０】
バリウムスルホネートの具体例としては、ＫＩＮＧ社のＮＡ−ＳＵＬ ＢＳＮ、Ｃｈｅｍｔｕｒａ社のＢａｒｉｎａｔｅ Ｂ−７０、Ｂａｓｉｃ Ｂａｒｉｕｍ Ｐｅｔｒｏｎａｔｅ、Ｎｅｕｔｒａｌ Ｂａｒｉｕｍ Ｐｅｔｒｏｎａｔｅ、Ｓｕｒｃｈｅｍ４０４、Ｓｕｒｃｈｅｍ４０４Ｄ、松村石油研究所社のスルホールＢａ−３０Ｎ、モレスコアンバーＳＢ−５０Ｎ、モレスコアンバーＡＰＣ、モレスコアンバーＯＰＣ等が挙げられる。
【００２１】
これらの重量平均分子量は１０００〜１１００が好ましい。さらに、精製鉱油や合成油等で希釈されている場合のバリウムスルホネートの含有率は、全体の３０重量％以上、より好ましくは５０重量％以上であることが好ましい。
【００２２】
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、上記の金属スルホネートを、組成物全体に対して、好ましくは０．２〜５重量％（より好ましくは０．２〜２重量％、更に好ましくは０．３〜１重量％）含有する。なお、本明細書中、重量％は、特に記載のない限り、％（ｗ／ｗ）を意味する。
【００２３】
流体軸受装置用潤滑油組成物に、金属スルホネートを添加することにより、上述の油膜切れ抑制効果に加えて、導電性付与（体積抵抗率の低下）による装置に蓄積された静電気のアース効果、および表面吸着作用や潤滑油の極性の変化による流体軸受装置のオイルシール剤であるエポキシ系接着剤中の微量の未硬化成分の潤滑油組成物中への溶出の抑制効果が得られる。
【００２４】
金属スルホネートの含有量がこれ以上であっても、金属スルホネートの添加効果は向上しないので、経済的に好ましくない上に、粘度が増大し、起動時及び回転安定時の電流が増大するため好ましくない。さらに、金属スルホネートの溶解性の低下によって、室温以下の低温で析出や潤滑油の濁りを生じ、軸受装置の摩擦、摩耗特性の低下や回転不具合（ロック）を引き起こすため不適当である。
【００２５】
一方、金属スルホネートの含有量がこれ以下の場合、金属スルホネートの添加の効果が十分には得られない。
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、金属スルホネートに加えて、通常の流体軸受装置用潤滑油組成物に用いられる添加剤を含有していてもよい。
【００２６】
このような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、防錆剤、金属不活性剤、金属腐食防止剤、油性剤、極圧剤、摩擦調整剤、摩耗防止剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、泡消剤、加水分解抑制剤、帯電防止剤、導電性付与剤、および清浄分散剤等が挙げられる。このうち、金属不活性剤、防錆剤、帯電防止剤、導電性付与剤、および清浄分散剤等については、金属スルホネートがこれらの性質も兼ね備えるので、これらを添加しないか、または添加量を抑制する事ができる。
【００２７】
このような添加剤を添加する場合、その量は、組成物全体に対して、好ましくは５重量％以下（より好ましくは４重量％以下、更に好ましくは３重量％以下）である。
なかでも、酸化防止剤は、流体軸受装置用潤滑油組成物の酸化劣化抑制や耐熱性向上のために必要不可欠である。具体的には、硫黄及び塩素を分子中に含まないフェノール系または同様のアミン系酸化防止剤が最適である。硫黄及び塩素を分子中に含む添加剤は、分解した場合に、腐食性のガスを発生し、装置の性能に大きな影響を与える恐れがある。これらの酸化防止剤は、単独でもしくは併用して使用する。中でも、８０〜１００℃以上の高温環境下での装置の使用にも十分効果を発揮、維持できる、耐熱性の高い、フェノール基を２個以上含有するフェノール系酸化防止剤が好ましい。さらに、低温での流動性を低下させず、装置の回転起動を容易にできる液状タイプの酸化防止剤を選択して使用することが好ましい。酸化防止剤の添加量は、０．１〜３重量％、好ましくは０．５〜３重量％である。
【００２８】
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物中の基油の含有量は、これらの金属スルホネートおよび上記添加剤の含有量を除いた量であり、通常、９０重量％以上、より好ましくは９４重量％以上、更に好ましくは９６重量％以上である。
【００２９】
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、好ましくは下記の物理化学的性質を有する。
ＪＩＳ Ｃ２１０１に従って測定した、２０℃、５Ｖにおける体積抵抗率が１×１０11Ω・ｃｍ以下、好ましくは、１×１０10Ω・ｃｍ以下である。
【００３０】
ＪＩＳ Ｋ２２８３に従って測定した粘度指数が１００以上、好ましくは１２０以上、さらに好ましくは１４０以上である。
ＪＩＳ Ｃ２１０１に従って測定した蒸発量が５重量％以下、好ましくは４重量％以下、より好ましくは３重量％である。
【００３１】
ＪＩＳ Ｋ２２６９に従って測定した流動点が−２０℃以下、好ましくは−３０℃以下、より好ましくは−４０℃以下である。また、低温固化温度は、−２０℃以下、好ましくは−３０℃以下、より好ましくは−４０℃以下である。ただし、この場合の低温固化温度は、流動点とは異なる温度である。低温固化温度とは、サンプル瓶に潤滑剤を採取後、温度槽に２日間静置した場合に一部または全部が固形化する温度であり、流動点よりも数℃〜十数℃高い温度である。
【００３２】
ＪＩＳ Ｋ２２８３に従って測定した動粘度、及びＪＩＳ Ｋ２２４９に従って測定した密度から求められる粘度は、−２０℃において、７０〜２００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは７０〜１５０ｍＰａ・ｓ、かつ、２０℃において５〜３５ｍＰａ・ｓ、より好ましくは１０〜２５ｍＰａ・ｓであり、かつ、８０℃において、２〜５ｍＰａ・ｓ、より好ましくは３〜４ｍＰａ・ｓである。
【００３３】
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、基油、金属スルホネート、および所望により添加される添加剤を、流体軸受装置用潤滑油製造における慣用の方法で混合することにより、製造することができる。
【００３４】
なお、本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、流体軸受装置への使用に適したものであればよく、他の用途に用いられるものであってもよい。
また、本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、流体軸受装置に充填される前に、スリーブと軸構造体との間に形成される最小隙間以下の孔径のフィルターで加圧濾過もしくは減圧濾過を行うことが望ましい。これによって、異物除去され、異物に起因する回転不具合を抑制できる。なお、具体的なフィルターの孔径は、０．５μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下である。
【００３５】
流体軸受装置用潤滑油の油膜切れ防止剤は、金属スルホネートからなるか、または金属スルホネートを含有する。当該油膜切れ防止剤は、上記のような通常の流体軸受装置用潤滑油組成物に用いられる添加剤を含有していてもよく、それによって、油膜切れ防止以外の所望する効果を付与することができる。
【００３６】
この場合の金属スルホネートに対する添加剤の量比は、上記の通常の流体軸受装置用潤滑油組成物の組成になるように、決定すればよい。
例えば、本発明の油膜切れ防止剤を、流体軸受装置に用いられる市販の潤滑油組成物に添加および混合することにより、油膜切れを防止することができる。
【００３７】
本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物は、あらゆる流体軸受装置に用いる事ができる。本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物を用いた流体軸受装置もまた、本発明の一態様である。
【００３８】
本発明の流体軸受装置の概要を説明するため、その一態様を図１に示すが、本発明は、これに限定されるものではない。
当該流体軸受装置は、軸受孔を有するスリーブ１と、前記軸受孔内に前記スリーブ１に対して相対的に回転可能な状態で配置された軸構造体２とを有し、前記スリーブ１と前記軸構造体２との間に形成される隙間３に、本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物５が保持されている。
【００３９】
以下、本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。
【００４０】
《実施の形態１》
本発明の実施の形態１について、図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１における軸固定式の流体軸受装置の主要部分の断面図である。
【００４１】
図２において、軸２１０は、その外周面に、ラジアル動圧発生溝２２０、２３０が形成されている。軸２１０は、一端がスラストフランジ２４０に固定され、他端がベース６００に圧入固定されている。軸２１０及びスラストフランジ２４０は、軸構造体を構成する。軸構造体及びベース６００は、固定部を構成する。
【００４２】
一方、スリーブ１００は、軸構造体を受ける軸受孔を有する。スリーブ１００の一端にはスラストプレート４００が取り付けられている。スリーブ１００の軸受孔には、スラストプレート４００とスラストフランジ２４０とが対向するように軸構造体が挿入される。スリーブ１００及びスラストプレート４００は回転部を構成する。また、スラストフランジ２４０のスラストプレート４００との対向面には、スラスト動圧発生溝２５０が形成されている。軸受孔と軸構造体の隙間には、本発明の流体軸受装置用潤滑油組成物５が介在する。回転部及び固定部によってモータ駆動部が形成される。
【００４３】
回転部の回転に伴い、動圧発生溝２２０、２３０に流体軸受装置用潤滑油組成物５がかき集められ、軸２１０とスリーブ１００との間のラジアル半径隙間３１０においてラジアル方向にポンピング圧力が発生する。同様に、回転により、動圧発生溝２５０に流体軸受装置用潤滑油組成物５がかき集められ、スラストフランジ２４０とスラストプレート４００との間でスラスト方向にポンピング圧力が発生する。これにより、回転部は、固定部に対して上方に浮上して非接触で回転支持される。
【００４４】
なお、上述の説明では、ラジアル動圧発生溝は、軸２１０の外周面に形成したが、スリーブ１００の軸受孔面（内周面）、あるいは軸２１０の外周面及びスリーブ１００の軸受孔面の両方に形成してもよい。つまり、ラジアル動圧発生機構は、軸又はスリーブの少なくとも一方に有していればよい。また、スラストフランジ２４０側面とスリーブ１００との間でラジアル動圧発生機構を有していてもよい。動圧発生機構としては、例えば、溝、突起、段差、傾斜面等種々の形状のものが挙げられる。また、ラジアル動圧発生溝は、ヘリングボーン形状及びスパイラル形状等、種々の形状を採用することができる（図中は、ヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝が示されている）。
【００４５】
また、スラスト動圧発生溝は、スラストフランジ２４０のスラストプレート４００との対向面のみ、あるいはスラストプレート４００のスラストフランジ２４０との対向面のみ、スラストフランジ２４０のスラストプレート４００との対向面の裏面のみ、もしくは前記３箇所のうちの２箇所以上に形成してもよい。
【００４６】
なお、スラスト動圧発生溝以外に、上述したような動圧を発生する機構であれば、どのような機構のものであってもよい。
本実施の形態において軸構造体を片端固定としたが、これに限らず、両端固定の場合、又はスリーブの軸受孔を両端開放した場合でも同様の効果が得られる。
【００４７】
《実施の形態２》
本発明の実施の形態２について、図３を用いて説明する。 図３は、実施の形態２における軸回転式の流体軸受装置を有するスピンドルモータを搭載した磁気ディスク装置の主要部分の断面図である。本実施の形態における流体軸受装置は、軸固定に換えて軸回転方式を採用している点において、図２における実施の形態１の流体軸受装置とは異なる。それ以外の点においては、実施の形態１と同様の構成をなす。なお、同一符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。
【００４８】
図３において、軸２１０は、外周面にラジアル動圧発生溝２２０、２３０を形成し、一端をスラストフランジ２４０に固定し、他端を磁気ディスクを取り付けるためのハブ７０１に圧入する。軸２１０及びスラストフランジ２４０は軸構造体を形成する。ハブ７０１の内周面にはロータマグネット８０１が固定される。軸構造体（軸２１０及びスラストフランジ２４０）、ハブ７０１、ロータマグネット８０１は、回転部を構成する。なお、本発明では、軸２１０のみで軸構造体を構成してもよいし、または軸２１０と、任意にスラストフランジ２４０とが軸構造体を構成してもよい。
【００４９】
一方、スリーブ１０１は、ベース６０１に圧入され、軸構造体を受ける軸受孔を有する。スリーブ１０１の一端にはスラストプレート４０１が取り付けられている。スリーブ１０１の軸受孔には、スラストプレート４０１とスラストフランジ２４０とが対向するように軸構造体が挿入される。ベース６０１に形成された壁にはステータコイル８５１が取り付けられる。ベース６０１、スリーブ１０１、スラストプレート４０１、及びステータコイル８５１は、固定部を形成する。スラストフランジ２４０のスラストプレート４０１との対向面には、スラスト動圧発生溝２５０が形成されている。軸受孔と軸構造体の隙間には流体軸受装置用潤滑油組成物５が充填され軸受装置が構成される。回転部及び固定部は、モータ駆動部を構成する。
【００５０】
このモータ駆動部により、回転部が回転駆動する動作について説明する。
まず、ステータコイル８５１に通電されると回転磁界が発生し、ステータコイル８５１と対向して取り付けられたロータマグネット８０１が回転力を受け、ハブ７０１、軸２１０及びスラストフランジ２４０とともに回転を始める。回転により、ヘリングボーン形状の動圧発生溝２２０、２３０及び２５０は流体軸受装置用潤滑油組成物５をかき集め、ラジアル方向、スラスト方向ともに（軸２１０とスリーブ１０１との間、及びスラストフランジ２４０とスラストプレート４０１との間に）ポンピング圧力を発生する。これにより回転部は固定部に対して上方に浮上して非接触で回転支持され、磁気ディスク上のデータの記録再生を可能とする。
【００５１】
なお、ハブ７０１に取り付けられる磁気ディスクは、材質が、限定されないが、ガラス製もしくはアルミニウム製で、小型機種の場合には、限定されないが、１枚以上（通常、１〜２枚）が装着される。中でも、本発明は、２．５インチサイズ以下の小型の磁気ディスクを搭載するスピンドルモータ及び磁気ディスク装置において有効である。
【００５２】
《実施の形態３》
図４は、実施の形態３の軸回転式の流体軸受装置を有するスピンドルモータを搭載した磁気ディスク装置の主要部分の断面図である。
【００５３】
この磁気ディスク装置において、ベース６０２の中央には、軸構造体２０２を受ける軸受孔を有するスリーブ１０２が圧入されており、ベース６０２に形成された壁にはステータコイル８５２が取り付けられている。スリーブ１０２の軸受孔には、一端側から軸構造体２０２が挿入されており、他端がキャップ１１２によって閉塞されている。軸構造体２０２には、外周面にラジアル動圧発生溝（図示せず）が形成されており、その一端がハブ７０２に圧入されており、他端はキャップ１１２に対向している。軸構造体２０２の外周面（動圧面）は、スリーブ１０２の内周面（動圧面）に対して半径方向に隙間Ｒを介して対向しており、その隙間Ｒに流体軸受装置用潤滑油組成物５が満たされている。ハブ７０２の内周面にはロータマグネット８０２が固定されている。
【００５４】
また、スリーブ１０２の上端面（動圧面）と、ハブ７０２の内部側における下端面（動圧面）とは、軸方向に隙間Ｓを介して対向するように配置されており、これら面の少なくとも一方側には、スラスト動圧発生溝（図示省略）が形成されている。その隙間Ｓにも流体軸受装置用潤滑油組成物５が満たされており、上述した隙間Ｒから、隙間Ｓに至るまで、実質的に連続して途切れなく充填されている。
【００５５】
軸構造体２０２及びハブ７０２が回転する際には、上述したスラスト動圧発生溝の作用によって流体軸受装置用潤滑油組成物５に動圧力を生じる。その動圧力によって、軸構造体２０２及びハブ７０２は、スラスト方向に浮上して、非接触状態で軸支持される。
【００５６】
スリーブ１０２の外周側には、シール部ＳＳが形成されている。シール部ＳＳの間隙は、スリーブ１０２の半径方向外方で隙間Ｓに接続しており、下方向に向かって拡大する構成となっている。これにより、シール部ＳＳは流体軸受装置用潤滑油組成物５の外部への流出を防止している。
【００５７】
なお、上述の実施の態様において、モータの回転数としては、一般に、３６００ｒｐｍ、４２００ｒｐｍ、５４００ｒｐｍ、７２００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍ等が用いられる。
【００５８】
軸の材質としては、ステンレス鋼が最適である。ステンレス鋼は、他の金属と比べ、高硬度で、摩耗発生量も抑制できるため、有効である。より好ましくは、マルテンサイト系ステンレス鋼である。
【００５９】
スリーブには、銅合金、鉄合金、ステンレス鋼、セラミックス、樹脂等の材料を使用することが好ましい。さらに、より耐摩耗性及び加工性が高く、かつ、低コストである、銅合金、鉄合金、ステンレス鋼がより好ましい。また、コスト面から焼結材料でもよく、動圧発生液体を焼結材料に含浸させる場合でも同様の効果が得られる。軸材料及び／またはスリーブ材料の一部表面または全表面に、メッキ法、物理蒸着法、化学蒸着法、拡散被膜法等によって表面改質を行ってもよい。
【実施例】
【００６０】
以下に、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例及び比較例に用いる流体軸受装置用潤滑油組成物においては、基油として、３−メチル−１，５−ペンタンジオールとｎ−オクタン酸とからなるエステルを使用した。
【００６１】
また、合成系バリウムスルホネートとしては、モレスコアンバーＳＢ−５０Ｎ（松村石油研究所社、重量平均分子量１０５０、バリウムスルホネート含有率 ５０重量％）を、石油系バリウムスルホネートとしては、Ｎｅｕｔｒａｌ Ｂａｒｉｕｍ Ｐｅｔｒｏｎａｔｅ（Ｃｈｅｍｔｕｒａ社、重量平均分子量１０００、バリウムスルホネート含有率４３重量％）を用いた。
【００６２】
また、実施例及び比較例のいずれの場合においても、酸化防止剤としてジオクチルジフェニルアミン０．５重量％を配合した。なお、本発明に示す添加剤の配合量すなわち重量％は、基油及び添加剤を含めた潤滑油組成物全体（総重量）に対する割合である。
【００６３】
（実施例１）
基油に、油膜切れ防止剤として、合成系バリウムスルホネートを０．３重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
（実施例２）
基油に、油膜切れ防止剤として、合成系バリウムスルホネートを１重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
（実施例３）
基油に、油膜切れ防止剤として、合成系バリウムスルホネートを２重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
（実施例４）
基油に、油膜切れ防止剤として、合成系バリウムスルホネートを３重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
（実施例５）
基油に、油膜切れ防止剤として、石油系バリウムスルホネートを２重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
【００６４】
（比較例１）
比較例として、基油を流体軸受装置用潤滑油として用いた。
（比較例２）
基油に、油膜切れ防止剤として、合成系バリウムスルホネートを０．１重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
（比較例３）
基油に、ソルビタントリオレートを１重量％添加し、流体軸受装置用潤滑油を調製した。
【００６５】
これら（実施例１）〜（実施例５）及び（比較例１）〜（比較例３）の流体軸受装置用潤滑油を用いた流体軸受装置のモータ起動電流、潤滑油の体積抵抗率を評価した。その評価内容及び結果を（表１）に示す。
【００６６】
なお、評価試験に使用した流体軸受装置は、１．８インチサイズの軸回転型であり、クランプにて磁気ディスクを１枚装着した状態で３６００ｒｐｍにて測定を行った。
１）モータ起動電流
初期の回転起動電流、及び８５℃、９０ＲＨ％の条件下で１週間放置後の、２５℃における回転起動電流を測定し、その変化量（増加量）を算出した。
２）体積抵抗率
ＪＩＳ Ｃ２１０１に従って２０℃、５Ｖにおいて測定した。
【００６７】
【表１】
【００６８】
実施例１から実施例５の流体軸受装置用潤滑油を用いたモータの起動電流は、いずれも、初期の起動電流からほとんど増加がなく、安定した起動特性であった。
【００６９】
一方、比較例１〜３の流体軸受装置用潤滑油を用いたモータの起動電流は、いずれも、初期の起動電流から明らかな増加があり、起動特性の低下があった。このことにより、油膜切れの現象が生じていることが、観察された。
【００７０】
以上のことから、本発明の流体軸受装置用潤滑油及びそれを用いた流体軸受装置は、高温多湿環境放置後でも軸受金属の油膜切れが抑制され、安定した回転起動特性を発揮することができることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係る流体軸受装置用潤滑油組成物及びそれを用いた流体軸受装置は、情報装置であるハードディスクドライブ（磁気ディスク装置）、光ディスク装置、スキャナ装置、レーザビームプリンタ、ビデオレコーダ等のモータに利用することができる。特に、２．５インチサイズ以下の小型のハードディスクドライブにおいて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の流体軸受装置の一態様の主要部の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の軸固定式の流体軸受装置の主要部分の断面図である。
【図３】本発明の軸回転式の流体軸受装置を有するスピンドルモータを搭載した磁気ディスク装置の主要部分の断面図である
【図４】本発明の流体軸受装置を有するスピンドルモータを搭載した磁気ディスク装置の主要部分の断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１、１００、１０１、１０２ スリーブ
２、２０２ 軸構造体
３ スリーブと軸構造体との間に形成される隙間
４、４００、４０１ スラストプレート
５ 流体軸受装置用潤滑油組成物
１１２ キャップ
２１０ 軸
２２０、２３０ ラジアル動圧発生溝
２４０ スラストフランジ
２５０ スラスト動圧発生溝
３１０ 軸とスリーブとの間のラジアル半径隙間
６００、６０１、６０２ ベース
７０１、７０２ ハブ
８０１、８０２ ロータマグネット
８５１、８５２ ステータコイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基油、および油膜切れ防止剤としての金属スルホネートを含有する流体軸受装置用潤滑油組成物。
【請求項２】
前記金属スルホネートが、バリウムスルホネートである請求項１記載の流体軸受装置用潤滑油組成物。
【請求項３】
前記基油が、エステル油、エーテル油、もしくは炭化水素油またはそれらの混合物である請求項１記載の流体軸受装置用潤滑油組成物。
【請求項４】
前記バリウムスルホネートを組成物全体に対して０．２〜５重量％含有する請求項２記載の流体軸受装置用潤滑油組成物。
【請求項５】
軸受孔を有するスリーブと、前記軸受孔内に前記スリーブに対して相対的に回転可能な状態で配置された軸構造体とを有する流体軸受装置であって、前記スリーブと前記軸構造体との間に形成される隙間に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体軸受装置用潤滑油組成物が保持されている流体軸受装置。
【請求項６】
金属スルホネートを含有する、流体軸受装置用潤滑油の油膜切れ防止剤。
【請求項７】
前記金属スルホネートが、バリウムスルホネートである請求項６記載の流体軸受装置用潤滑油の油膜切れ防止剤。
【請求項１】
基油、および油膜切れ防止剤としての金属スルホネートを含有する流体軸受装置用潤滑油組成物。
【請求項２】
前記金属スルホネートが、バリウムスルホネートである請求項１記載の流体軸受装置用潤滑油組成物。
【請求項３】
前記基油が、エステル油、エーテル油、もしくは炭化水素油またはそれらの混合物である請求項１記載の流体軸受装置用潤滑油組成物。
【請求項４】
前記バリウムスルホネートを組成物全体に対して０．２〜５重量％含有する請求項２記載の流体軸受装置用潤滑油組成物。
【請求項５】
軸受孔を有するスリーブと、前記軸受孔内に前記スリーブに対して相対的に回転可能な状態で配置された軸構造体とを有する流体軸受装置であって、前記スリーブと前記軸構造体との間に形成される隙間に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体軸受装置用潤滑油組成物が保持されている流体軸受装置。
【請求項６】
金属スルホネートを含有する、流体軸受装置用潤滑油の油膜切れ防止剤。
【請求項７】
前記金属スルホネートが、バリウムスルホネートである請求項６記載の流体軸受装置用潤滑油の油膜切れ防止剤。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−３７４９０（Ｐ２０１０−３７４９０Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０４５６１（Ｐ２００８−２０４５６１）
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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