流体軸受装置
【課題】軸受金属の腐食が効果的に抑制された流体軸受装置を提供する。
【解決手段】皮膜１１２を焼結体の潤滑流体１７に接する部分を覆うように設け、皮膜１１２によって表面が覆われていることによって、焼結体の空孔１１１内に潤滑流体１７が入り込みにくくなる。また、潤滑流体１７の基油となるイオン液体に、塩基性化合物を添加し、イオン液体の劣化によって生じた酸性物質が、塩基性化合物によって中和されることによって、軸受金属の腐食が防止される。
【解決手段】皮膜１１２を焼結体の潤滑流体１７に接する部分を覆うように設け、皮膜１１２によって表面が覆われていることによって、焼結体の空孔１１１内に潤滑流体１７が入り込みにくくなる。また、潤滑流体１７の基油となるイオン液体に、塩基性化合物を添加し、イオン液体の劣化によって生じた酸性物質が、塩基性化合物によって中和されることによって、軸受金属の腐食が防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受装置等の装置に使用可能な潤滑剤組成物及び流体軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブの小型化及び高速化に伴い、ハードディスクドライブに搭載されるスピンドルモータには、回転速度の高速化、及びこの高速回転に耐え得る長寿命化が求められている。
【０００３】
スピンドルモータ内の流体軸受装置には潤滑流体が使用されるが、この潤滑流体の特性がスピンドルモータの特性（剛性、電流値、及び寿命等）に影響を与える。例えば、潤滑流体の蒸発は、潤滑流体の減少を招き、スピンドルモータの特性を変化させる。そのため、上述の要求に応えるべく、潤滑流体の基油として汎用されてきたエステル油に代えて、イオン液体を用いることが提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１４７３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の流体軸受装置では、イオン液体を用いることによって軸受金属の表面が腐食されるという問題がある。腐食が生じると、軸受金属の寸法が変化したり、一部が剥落したりして、回転精度の悪化といった不具合を引き起こす。
【０００５】
そこで、本発明は、このような腐食が抑制された流体軸受装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、
（１） 軸受孔を有するスリーブと、上記スリーブの軸受孔内に上記スリーブに対して相対的に回転するよう配置された軸と、上記スリーブと上記軸との間の隙間に配置され、基油としてのイオン液体を含むと共に塩基性化合物を含む潤滑剤組成物と、を備える流体軸受装置；
（２） 上記潤滑剤組成物は、上記塩基性化合物として、スルホネート、フェネート、サリシレート、及びホスホネートからなる群より選択される１つ以上の化合物を含む上記（１）に記載の流体軸受装置；及び
（３） 上記スリーブは、金属の焼結体からなり、表面に不動態膜を有する上記（１）又は（２）に記載の流体軸受装置
を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の流体軸受装置は、潤滑剤組成物中に含まれる塩基性化合物によって、イオン液体の劣化により生じた酸性物質が中和され、軸受金属の腐食が効果的に抑制されるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［１］第１実施形態
（1-1）スピンドルモータ
本発明の流体軸受装置の一例として、ハードディスクドライブ用スピンドルモータにおける流体軸受装置について、以下、図面を参照して説明する。図１は本実施形態に係るスピンドルモータ１の断面図である。
【０００９】
［スピンドルモータ１の構成］
本実施形態のスピンドルモータ１は、図１に示すように、円盤状の磁気記録ディスク１５１を回転駆動するための装置であって、主として、流体軸受装置１０と、ベース１８と、ステータコア１９と、ロータマグネット２０と、を備えている。
【００１０】
流体軸受装置１０は、ロータハブ１５を含む回転側部材を、軸１２を中心として、スリーブ１１等の固定側部材に対して互いに非接触の状態でスムーズに回転させる。ロータハブ１５には磁気記録ディスク１５１が搭載されているので、磁気記録ディスク１５１は軸１２を中心として回転する。流体軸受装置１０の構成については後述する。
【００１１】
ベース１８は、流体軸受装置１０及びステータコア１９の基台部分を形成している。そして、ベース１８は、非磁性のアルミ系金属材料（例えば、ＡＤＣ１２）または磁性を有する鉄系金属材料（例えば、ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ）で形成されている。ベース１８には、スリーブ１１及びステータコア１９が取り付けられている。
【００１２】
ステータコア１９は、ベース１８に固定されており、その外周部がロータマグネット２０の内周部に所定の隙間を保持して対向する位置に配置されている。ステータコア１９は、外周に向かって複数の突極が形成されており、それらの突極にコイルがそれぞれ巻回されている。
【００１３】
ロータマグネット２０は、円環状の形状を有し、ロータハブ１５の鍔部からの垂下円筒部の内周側の面に固定されており、コイルが巻回されたステータコア１９とともに磁気回路を構成する。
【００１４】
［流体軸受装置１０の構成］
本実施形態に係る流体軸受装置１０は、図２に示すように、スリーブ１１と、軸１２と、フランジ１３と、スラスト板１４と、ロータハブ１５と、スリーブキャップ１６と、潤滑流体１７と、を備えている。
【００１５】
スリーブ１１は、軸受孔１１ａを有すると共に、軸受孔１１ａの開放端側と閉塞端側とを連通させる連通路１１ｂを有している。スリーブ１１の詳細については後述する。
図２に示すように、軸１２は、スリーブ１１の軸受孔１１ａ内に、軸受孔１１ａの内周面と軸１２の外周面との間に第１の隙間Ｇ１を形成するように、回転可能な状態で挿入されている。軸１２の外周面、または、スリーブ１１の軸受孔１１ａ内周面の少なくとも一方には、動圧発生溝１１ｃ，１１ｄが形成されている。軸１２の下端部には、フランジ１３が略直角に精度良く固定されている。
【００１６】
フランジ１３は、軸１２の下端部に、軸１２とフランジ１３との成す角が略直角になるように、かつフランジ１３の上端面がスリーブ１１に対向するように配置される。また、フランジ１３は、スリーブ１１とフランジ１３との間に隙間を形成するように配置され、この隙間は、上述の第１の隙間Ｇ１から連続している。
【００１７】
さらに、フランジ１３は、その下端面がスラスト板１４に対向するように、かつ、フランジ１３とスラスト板１４との間に隙間を形成するように配置され、この隙間は、上述のスリーブ１１とフランジ１３との間の隙間から連続している。また、フランジ１３とスラスト板１４との間の隙間は、連通路１１ｂまで連続している。
【００１８】
スリーブ１１のフランジ１３との対向面及びフランジ１３のスリーブ１１との対向面の少なくとも一方には、動圧発生溝１１ｅが形成されている。また、フランジ１３のスラスト板１４との対向面及びスラスト板１４のフランジ１３との対向面の少なくとも一方には、動圧発生溝１４ａが形成されている。動圧発生溝１１ｅ及び１４ａは、いずれか一方のみ設けられていてもよい。
【００１９】
ロータハブ１５には、ステータコア１９に対向する位置に後述するロータマグネット２０が固定されるとともに、必要に応じて磁気ディスクまたは光ディスク等の磁気記録ディスク１５１が取り付けられる。ロータハブ１５は、スリーブ１１に向かって突出するボス部１５ａを備えている。
【００２０】
スリーブキャップ１６は、中央孔１６ａを有しており、スリーブ１１の上端面に対して固定されている。スリーブキャップ１６は、スリーブ１１の上面との間に第２の隙間Ｇ２を形成するように配置される。第２の隙間Ｇ２は、第１の隙間Ｇ１から連通路１１ｂまで連続している。上述のボス部１５ａ及び軸１２は、その外周面が中央孔１６ａの内周面と対向し、かつ、これらの外周面と中央孔１６ａの内周面との間に第３の隙間Ｇ３を形成するように配置される。第３の隙間Ｇ３は、第１の隙間Ｇ１及び第２の隙間と通じている。第３の隙間Ｇ３は大気に開放されているが、潤滑流体１７は自身の表面張力によって流体軸受装置１０内に保持される。
【００２１】
潤滑流体１７は、図２に示す第１〜第３の隙間Ｇ１〜Ｇ３を含む軸受隙間内に充填されている。そして、軸１２を含む回転側部材の回転が開始されると、潤滑流体１７は、動圧発生溝１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ等に流入して動圧を発生させるとともに、ラジアル側の動圧発生溝１１ｃ，１１ｄが非対称に形成されていることで循環力が生じて、図中矢印方向に沿って流体軸受装置１０内を循環する。
【００２２】
なお、軸１２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。
【００２３】
スリーブ１１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。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。また、コスト面からスリーブ材料に金属の焼結体を用いることができる。図３を参照して、スリーブ１１に焼結体を用いた場合について説明する。図３は、流体軸受装置１０における第１の隙間Ｇ１周辺の断面図である。
【００２４】
焼結体は、鉄成分が全体の８０重量％以上、好ましくは９５重量％以上占める圧粉成型金属焼結体である。焼結体は、複数の空孔（ポーラス）１１１を有しており、体積密度が９８％以上の多孔質体である。
【００２５】
なお、焼結体を構成する金属は、鉄、銅、アルミニウム、チタン、及びクロム、並びにこれらの合金があげられ、中でもその表面に不動態膜を形成可能な、鉄、アルミニウム、チタン、及びクロム、並びにこれらの合金等が好ましい。焼結体を構成する金属としては、腐食防止の観点から、特に、その不動態と軸１２を構成する金属とのイオン化傾向とが近いものが選択される。つまり、本実施形態では、軸１２がステンレス鋼からなるので、焼結体を構成する金属として鉄を用いるが、軸１２を構成する金属が変更されるのに合わせて、焼結体を構成する金属も変更可能である。
【００２６】
本実施形態では、焼結体の表面に不動態の皮膜（不動態膜）１１２が形成されている。皮膜１１２の厚さは好ましくは２〜１５マイクロメータであり、この皮膜１１２により、焼結体の表面の空孔１１１は埋められている。皮膜１１２の形成方法としては、従来公知の金属の酸化方法を好適に用いることができる。焼結体が鉄の場合、この皮膜１１２の一例として、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜があげられる。四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜は、例えば、４００℃〜７００℃の水蒸気処理等の種々の酸化処理によって形成される。
【００２７】
皮膜１１２は、少なくとも軸受孔１１ａの内周面を覆うように設けられ、好ましくは連通路１１ｂ、第２の隙間Ｇ２、及び第３の隙間Ｇ３を構成する面等にも設けられる。つまり、皮膜１１２は、焼結体の潤滑流体１７に接する部分を覆うように設けられることが好ましい。
【００２８】
空孔１１１は、焼結粒子間に生じた隙間であり、互いに繋がっている。そのため、不動態の皮膜を形成しない場合は、焼結体の表面から内部へ、イオン液体が入り込みやすい。図３に示すように、皮膜１１２によって表面が覆われていることによって、焼結体の空孔１１１内に潤滑流体１７が入り込みにくい。
【００２９】
［潤滑流体１７］
潤滑流体１７としては、基油としてのイオン液体を含むと共に塩基性化合物を含む潤滑剤組成物が用いられる。
【００３０】
（基油）
イオン液体とは、室温で液体であって、カチオン及びアニオンから構成されるイオン性の物質である。イオン液体は常温溶融塩とも呼ばれる。
【００３１】
「基油」とは、潤滑剤組成物の主成分であり、潤滑剤組成物に潤滑性を付与する物質を意味する。したがって、一般的に、潤滑剤組成物全体における基油の含有量は、５０重量％以上に設定される。特に、潤滑剤組成物全体におけるイオン液体の含有量は、８０重量％以上、９０重量％以上、又は９５重量％以上に設定可能である。
【００３２】
上述したように、イオン液体は室温で液体であるが、より具体的には、融点が０℃以下のものが好ましい。なかでも、融点が０〜−６０℃程度であるイオン液体が、より好ましい。融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定される。
【００３３】
イオン液体は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
イオン液体の組成、例えば、含有されるアニオン及びカチオン、並びに各イオンの濃度等は、特に限定されるものではない。カチオンとしては、例えば、イミダゾリウム系、ピラゾリウム系、ピロリジニウム系、ピリジニウム系、ピペリジニウム系、ホスホニウム系、スルホニウム系、及びアンモニウム系等を採用することができる。また、アニオンとしては、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＢＦ4-、ＰＦ6-、[ＳＣＮ]-、[ＣnＦ2n+1ＳＯ3]-、[（ＣnＦ2n+1ＳＯ2）2Ｎ]-、[ｐ−ＣＨ3Ｃ6Ｈ4ＳＯ2]-、[ＣnＨ2n+1ＳＯ3]-、[ＣnＨ2n+1ＯＳＯ3]-、[ＣnＨ2n+1ＣＯ2]-、［ＣnＦ2n+1ＣＯ2]-、［Ｎ（ＣＮ）2］-、[Ｃ（ＣＮ）3]-、及び[（ＣnＨ2n+1）2ＰＯ4]-等が挙げられる。
【００３４】
（塩基性化合物）
塩基性化合物としては、具体的には、スルホネート、フェネート、サリシレート、及びホスホネートからなる群より選択される１以上の化合物が用いられる。これら金属塩を構成する金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属があげられる。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等があげられる。また、アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等があげられる。ただし、塩基性化合物はこれらの化合物に限定されるものではなく、他の化合物を適宜使用することができる。
【００３５】
塩基性化合物は、基油であるイオン液体の劣化によって生じた酸性物質を中和することで、軸受金属の腐食を防止することができる。なお、軸受金属とは、潤滑流体１７と接する金属部材であり、具体的にはスリーブ１１、軸１２、フランジ１３、スラスト板１４、ロータハブ１５、スリーブキャップ１６等があげられる。
【００３６】
塩基性化合物の添加量は、潤滑剤組成物全体における塩基性化合物の含有量が、０．０１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％とすることができる。
【００３７】
（その他の成分）
潤滑剤組成物は、さらなる添加剤を含有してもよい。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。
【００３８】
本発明の潤滑剤組成物において、上記添加剤の添加量は特に限定されるものではないが、例えば、潤滑剤組成物全体に対して、１０重量％以下、好ましくは５重量％以下、より好ましくは２重量％以下とすることができる。
【００３９】
（潤滑剤組成物全体の特性）
潤滑剤組成物は、低温（０℃以下）で液体であることが好ましい。つまり、潤滑剤組成物の融点及び凝固点は、例えば、０℃以下、さらには−２０℃以下であることが好ましい。このように、融点が−２０℃以下であれば、潤滑剤組成物が流体軸受装置に用いられたとき、低温環境下での軸受のトルクの急激な増加を防ぐことができる。
【００４０】
（潤滑剤組成物の製造）
本発明の潤滑剤組成物は、イオン液体、塩基性化合物、及びその他の添加剤を、慣用の方法により混合することで、製造することができる。
【００４１】
（1-2）スピンドルモータ１の動作
図１に示すように、ステータコア１９が通電されることで、ロータマグネット２０とステータコア１９との間に回転磁界が発生して、ロータマグネット２０が、軸１２、フランジ１３、及びロータハブ１５と共に回転を開始する。軸１２が回転を始めると、動圧発生溝１１ｃ〜１１ｅ及び１４ａに潤滑流体１７が集まることで、軸１２は潤滑流体１７中に浮上した状態で、スリーブ１１に対して非接触回転する。潤滑流体１７は、連通路１１ｂと隙間Ｇ１及びＧ２との間を循環する。
【００４２】
以上の説明から明らかなように、スリーブ１１は固定側部材であり、軸１２及びフランジ１３は回転側部材である。
【００４３】
（1-3）磁気記録再生装置
上述のスピンドルモータ１は、磁気記録再生装置に適用可能である。図４は、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０の構成を示す断面図である。
【００４４】
図４に示すように、磁気記録再生装置１５０は、スピンドルモータ１と、記録ディスク１５１と、記録ヘッド１５２と、を備える。
磁気記録ディスク１５１は、ロータハブ１５のディスク載置部上に載置され、例えば、図示しない軸方向にバネ性を有する円盤状のクランパ等を図示しないタッピングネジにセットし、軸１２の中央部に設けられたネジタップ部にタッピングネジをねじ込むことにより、軸方向下側に押え付けられて、クランパとロータハブ１５のディスク載置部との間に狭持される。
【００４５】
記録ヘッド１５２は、磁気記録ディスク１５１上の情報を読み出したり、情報を書き込んだりするようになっている。なお、記録ヘッド１５２は、読み出し及び書込みの少なくとも一方が可能となっていればよい。
【００４６】
この他に、磁気記録再生装置１５０は、記録ヘッド１５２を支えるアーム、アームを移動させることによって、記録ヘッド１５２を磁気記録ディスク１５１の所定の位置に配置するアーム駆動部等を備える。
【００４７】
［２］他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４８】
（Ａ）
上記実施形態では、軸１２に対してフランジ１３が取り付けられた、いわゆるフランジタイプの流体軸受装置１０を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４９】
例えば、図２において、軸１２に対してフランジ１３がなく、軸１２の下端面が軸受面であるいわゆるフランジレスタイプの流体軸受装置に本発明を適用してもよい。
【００５０】
（Ｂ）
上記実施形態では、軸１２やロータハブ１５を含む回転側部材が、スリーブ１１を含む固定側部材に対して回転する軸回転型の流体軸受装置１０を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
例えば、軸を含む固定側部材に対して、スリーブやロータハブ等を含む回転側部材が回転する軸固定型の流体軸受装置に対して、本発明の一実施形態に係る潤滑流体を充填してもよい。
【００５２】
（Ｃ）
上記実施形態では、スリーブ１１に形成された連通路１１ｂを含む循環経路に沿って潤滑流体１７を循環させる流体軸受装置１０の構成を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５３】
例えば、スリーブに連通路を持たない非循環型の流体軸受装置に対して、本発明の一実施形態に係る潤滑流体を充填してもよい。
【００５４】
（Ｄ）
また、流体軸受装置およびスピンドルモータは、記録ヘッド１５２によって記録ディスクに情報を記録する／再生する磁気記録再生装置に適用可能であるが、この他にも、光ディスク等の記録再生装置に対して搭載してもよい。
【００５５】
さらには、情報処理装置として、ＣＰＵに搭載される冷却ファンを回転させるスピンドルモータに含まれる流体軸受装置に本発明を適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の流体軸受装置は、軸受金属が腐食されにくいので、ハードディスクドライブ用スピンドルモータに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係るスピンドルモータの断面図。
【図２】上記スピンドルモータに搭載された流体軸受装置の構成を示す部分拡大断面図。
【図３】流体軸受装置１０における第１の隙間Ｇ１周辺の断面図。
【図４】上記流体軸受装置を搭載した磁気記録再生装置の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１ スピンドルモータ
１０ 流体軸受装置
１１ スリーブ
１１ａ 軸受孔
１１ｂ 連通路
１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ 動圧発生溝
１２ 軸
１３ フランジ
１４ スラスト板
１４ａ 動圧発生溝
１５ ロータハブ
１６ スリーブキャップ
１６ａ 中央孔
１７ 潤滑流体
１８ ベース
１９ ステータコア
２０ ロータマグネット
１１１ 空孔
１１２ 皮膜
１５０ 磁気記録再生装置
１５１ 磁気記録ディスク
１５２ 記録ヘッド
Ｇ１〜Ｇ３ 隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体軸受装置等の装置に使用可能な潤滑剤組成物及び流体軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブの小型化及び高速化に伴い、ハードディスクドライブに搭載されるスピンドルモータには、回転速度の高速化、及びこの高速回転に耐え得る長寿命化が求められている。
【０００３】
スピンドルモータ内の流体軸受装置には潤滑流体が使用されるが、この潤滑流体の特性がスピンドルモータの特性（剛性、電流値、及び寿命等）に影響を与える。例えば、潤滑流体の蒸発は、潤滑流体の減少を招き、スピンドルモータの特性を変化させる。そのため、上述の要求に応えるべく、潤滑流体の基油として汎用されてきたエステル油に代えて、イオン液体を用いることが提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１４７３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の流体軸受装置では、イオン液体を用いることによって軸受金属の表面が腐食されるという問題がある。腐食が生じると、軸受金属の寸法が変化したり、一部が剥落したりして、回転精度の悪化といった不具合を引き起こす。
【０００５】
そこで、本発明は、このような腐食が抑制された流体軸受装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、
（１） 軸受孔を有するスリーブと、上記スリーブの軸受孔内に上記スリーブに対して相対的に回転するよう配置された軸と、上記スリーブと上記軸との間の隙間に配置され、基油としてのイオン液体を含むと共に塩基性化合物を含む潤滑剤組成物と、を備える流体軸受装置；
（２） 上記潤滑剤組成物は、上記塩基性化合物として、スルホネート、フェネート、サリシレート、及びホスホネートからなる群より選択される１つ以上の化合物を含む上記（１）に記載の流体軸受装置；及び
（３） 上記スリーブは、金属の焼結体からなり、表面に不動態膜を有する上記（１）又は（２）に記載の流体軸受装置
を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の流体軸受装置は、潤滑剤組成物中に含まれる塩基性化合物によって、イオン液体の劣化により生じた酸性物質が中和され、軸受金属の腐食が効果的に抑制されるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［１］第１実施形態
（1-1）スピンドルモータ
本発明の流体軸受装置の一例として、ハードディスクドライブ用スピンドルモータにおける流体軸受装置について、以下、図面を参照して説明する。図１は本実施形態に係るスピンドルモータ１の断面図である。
【０００９】
［スピンドルモータ１の構成］
本実施形態のスピンドルモータ１は、図１に示すように、円盤状の磁気記録ディスク１５１を回転駆動するための装置であって、主として、流体軸受装置１０と、ベース１８と、ステータコア１９と、ロータマグネット２０と、を備えている。
【００１０】
流体軸受装置１０は、ロータハブ１５を含む回転側部材を、軸１２を中心として、スリーブ１１等の固定側部材に対して互いに非接触の状態でスムーズに回転させる。ロータハブ１５には磁気記録ディスク１５１が搭載されているので、磁気記録ディスク１５１は軸１２を中心として回転する。流体軸受装置１０の構成については後述する。
【００１１】
ベース１８は、流体軸受装置１０及びステータコア１９の基台部分を形成している。そして、ベース１８は、非磁性のアルミ系金属材料（例えば、ＡＤＣ１２）または磁性を有する鉄系金属材料（例えば、ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ）で形成されている。ベース１８には、スリーブ１１及びステータコア１９が取り付けられている。
【００１２】
ステータコア１９は、ベース１８に固定されており、その外周部がロータマグネット２０の内周部に所定の隙間を保持して対向する位置に配置されている。ステータコア１９は、外周に向かって複数の突極が形成されており、それらの突極にコイルがそれぞれ巻回されている。
【００１３】
ロータマグネット２０は、円環状の形状を有し、ロータハブ１５の鍔部からの垂下円筒部の内周側の面に固定されており、コイルが巻回されたステータコア１９とともに磁気回路を構成する。
【００１４】
［流体軸受装置１０の構成］
本実施形態に係る流体軸受装置１０は、図２に示すように、スリーブ１１と、軸１２と、フランジ１３と、スラスト板１４と、ロータハブ１５と、スリーブキャップ１６と、潤滑流体１７と、を備えている。
【００１５】
スリーブ１１は、軸受孔１１ａを有すると共に、軸受孔１１ａの開放端側と閉塞端側とを連通させる連通路１１ｂを有している。スリーブ１１の詳細については後述する。
図２に示すように、軸１２は、スリーブ１１の軸受孔１１ａ内に、軸受孔１１ａの内周面と軸１２の外周面との間に第１の隙間Ｇ１を形成するように、回転可能な状態で挿入されている。軸１２の外周面、または、スリーブ１１の軸受孔１１ａ内周面の少なくとも一方には、動圧発生溝１１ｃ，１１ｄが形成されている。軸１２の下端部には、フランジ１３が略直角に精度良く固定されている。
【００１６】
フランジ１３は、軸１２の下端部に、軸１２とフランジ１３との成す角が略直角になるように、かつフランジ１３の上端面がスリーブ１１に対向するように配置される。また、フランジ１３は、スリーブ１１とフランジ１３との間に隙間を形成するように配置され、この隙間は、上述の第１の隙間Ｇ１から連続している。
【００１７】
さらに、フランジ１３は、その下端面がスラスト板１４に対向するように、かつ、フランジ１３とスラスト板１４との間に隙間を形成するように配置され、この隙間は、上述のスリーブ１１とフランジ１３との間の隙間から連続している。また、フランジ１３とスラスト板１４との間の隙間は、連通路１１ｂまで連続している。
【００１８】
スリーブ１１のフランジ１３との対向面及びフランジ１３のスリーブ１１との対向面の少なくとも一方には、動圧発生溝１１ｅが形成されている。また、フランジ１３のスラスト板１４との対向面及びスラスト板１４のフランジ１３との対向面の少なくとも一方には、動圧発生溝１４ａが形成されている。動圧発生溝１１ｅ及び１４ａは、いずれか一方のみ設けられていてもよい。
【００１９】
ロータハブ１５には、ステータコア１９に対向する位置に後述するロータマグネット２０が固定されるとともに、必要に応じて磁気ディスクまたは光ディスク等の磁気記録ディスク１５１が取り付けられる。ロータハブ１５は、スリーブ１１に向かって突出するボス部１５ａを備えている。
【００２０】
スリーブキャップ１６は、中央孔１６ａを有しており、スリーブ１１の上端面に対して固定されている。スリーブキャップ１６は、スリーブ１１の上面との間に第２の隙間Ｇ２を形成するように配置される。第２の隙間Ｇ２は、第１の隙間Ｇ１から連通路１１ｂまで連続している。上述のボス部１５ａ及び軸１２は、その外周面が中央孔１６ａの内周面と対向し、かつ、これらの外周面と中央孔１６ａの内周面との間に第３の隙間Ｇ３を形成するように配置される。第３の隙間Ｇ３は、第１の隙間Ｇ１及び第２の隙間と通じている。第３の隙間Ｇ３は大気に開放されているが、潤滑流体１７は自身の表面張力によって流体軸受装置１０内に保持される。
【００２１】
潤滑流体１７は、図２に示す第１〜第３の隙間Ｇ１〜Ｇ３を含む軸受隙間内に充填されている。そして、軸１２を含む回転側部材の回転が開始されると、潤滑流体１７は、動圧発生溝１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ等に流入して動圧を発生させるとともに、ラジアル側の動圧発生溝１１ｃ，１１ｄが非対称に形成されていることで循環力が生じて、図中矢印方向に沿って流体軸受装置１０内を循環する。
【００２２】
なお、軸１２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。
【００２３】
スリーブ１１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。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。また、コスト面からスリーブ材料に金属の焼結体を用いることができる。図３を参照して、スリーブ１１に焼結体を用いた場合について説明する。図３は、流体軸受装置１０における第１の隙間Ｇ１周辺の断面図である。
【００２４】
焼結体は、鉄成分が全体の８０重量％以上、好ましくは９５重量％以上占める圧粉成型金属焼結体である。焼結体は、複数の空孔（ポーラス）１１１を有しており、体積密度が９８％以上の多孔質体である。
【００２５】
なお、焼結体を構成する金属は、鉄、銅、アルミニウム、チタン、及びクロム、並びにこれらの合金があげられ、中でもその表面に不動態膜を形成可能な、鉄、アルミニウム、チタン、及びクロム、並びにこれらの合金等が好ましい。焼結体を構成する金属としては、腐食防止の観点から、特に、その不動態と軸１２を構成する金属とのイオン化傾向とが近いものが選択される。つまり、本実施形態では、軸１２がステンレス鋼からなるので、焼結体を構成する金属として鉄を用いるが、軸１２を構成する金属が変更されるのに合わせて、焼結体を構成する金属も変更可能である。
【００２６】
本実施形態では、焼結体の表面に不動態の皮膜（不動態膜）１１２が形成されている。皮膜１１２の厚さは好ましくは２〜１５マイクロメータであり、この皮膜１１２により、焼結体の表面の空孔１１１は埋められている。皮膜１１２の形成方法としては、従来公知の金属の酸化方法を好適に用いることができる。焼結体が鉄の場合、この皮膜１１２の一例として、四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜があげられる。四三酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）皮膜は、例えば、４００℃〜７００℃の水蒸気処理等の種々の酸化処理によって形成される。
【００２７】
皮膜１１２は、少なくとも軸受孔１１ａの内周面を覆うように設けられ、好ましくは連通路１１ｂ、第２の隙間Ｇ２、及び第３の隙間Ｇ３を構成する面等にも設けられる。つまり、皮膜１１２は、焼結体の潤滑流体１７に接する部分を覆うように設けられることが好ましい。
【００２８】
空孔１１１は、焼結粒子間に生じた隙間であり、互いに繋がっている。そのため、不動態の皮膜を形成しない場合は、焼結体の表面から内部へ、イオン液体が入り込みやすい。図３に示すように、皮膜１１２によって表面が覆われていることによって、焼結体の空孔１１１内に潤滑流体１７が入り込みにくい。
【００２９】
［潤滑流体１７］
潤滑流体１７としては、基油としてのイオン液体を含むと共に塩基性化合物を含む潤滑剤組成物が用いられる。
【００３０】
（基油）
イオン液体とは、室温で液体であって、カチオン及びアニオンから構成されるイオン性の物質である。イオン液体は常温溶融塩とも呼ばれる。
【００３１】
「基油」とは、潤滑剤組成物の主成分であり、潤滑剤組成物に潤滑性を付与する物質を意味する。したがって、一般的に、潤滑剤組成物全体における基油の含有量は、５０重量％以上に設定される。特に、潤滑剤組成物全体におけるイオン液体の含有量は、８０重量％以上、９０重量％以上、又は９５重量％以上に設定可能である。
【００３２】
上述したように、イオン液体は室温で液体であるが、より具体的には、融点が０℃以下のものが好ましい。なかでも、融点が０〜−６０℃程度であるイオン液体が、より好ましい。融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定される。
【００３３】
イオン液体は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
イオン液体の組成、例えば、含有されるアニオン及びカチオン、並びに各イオンの濃度等は、特に限定されるものではない。カチオンとしては、例えば、イミダゾリウム系、ピラゾリウム系、ピロリジニウム系、ピリジニウム系、ピペリジニウム系、ホスホニウム系、スルホニウム系、及びアンモニウム系等を採用することができる。また、アニオンとしては、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＢＦ4-、ＰＦ6-、[ＳＣＮ]-、[ＣnＦ2n+1ＳＯ3]-、[（ＣnＦ2n+1ＳＯ2）2Ｎ]-、[ｐ−ＣＨ3Ｃ6Ｈ4ＳＯ2]-、[ＣnＨ2n+1ＳＯ3]-、[ＣnＨ2n+1ＯＳＯ3]-、[ＣnＨ2n+1ＣＯ2]-、［ＣnＦ2n+1ＣＯ2]-、［Ｎ（ＣＮ）2］-、[Ｃ（ＣＮ）3]-、及び[（ＣnＨ2n+1）2ＰＯ4]-等が挙げられる。
【００３４】
（塩基性化合物）
塩基性化合物としては、具体的には、スルホネート、フェネート、サリシレート、及びホスホネートからなる群より選択される１以上の化合物が用いられる。これら金属塩を構成する金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属があげられる。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等があげられる。また、アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等があげられる。ただし、塩基性化合物はこれらの化合物に限定されるものではなく、他の化合物を適宜使用することができる。
【００３５】
塩基性化合物は、基油であるイオン液体の劣化によって生じた酸性物質を中和することで、軸受金属の腐食を防止することができる。なお、軸受金属とは、潤滑流体１７と接する金属部材であり、具体的にはスリーブ１１、軸１２、フランジ１３、スラスト板１４、ロータハブ１５、スリーブキャップ１６等があげられる。
【００３６】
塩基性化合物の添加量は、潤滑剤組成物全体における塩基性化合物の含有量が、０．０１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％とすることができる。
【００３７】
（その他の成分）
潤滑剤組成物は、さらなる添加剤を含有してもよい。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。
【００３８】
本発明の潤滑剤組成物において、上記添加剤の添加量は特に限定されるものではないが、例えば、潤滑剤組成物全体に対して、１０重量％以下、好ましくは５重量％以下、より好ましくは２重量％以下とすることができる。
【００３９】
（潤滑剤組成物全体の特性）
潤滑剤組成物は、低温（０℃以下）で液体であることが好ましい。つまり、潤滑剤組成物の融点及び凝固点は、例えば、０℃以下、さらには−２０℃以下であることが好ましい。このように、融点が−２０℃以下であれば、潤滑剤組成物が流体軸受装置に用いられたとき、低温環境下での軸受のトルクの急激な増加を防ぐことができる。
【００４０】
（潤滑剤組成物の製造）
本発明の潤滑剤組成物は、イオン液体、塩基性化合物、及びその他の添加剤を、慣用の方法により混合することで、製造することができる。
【００４１】
（1-2）スピンドルモータ１の動作
図１に示すように、ステータコア１９が通電されることで、ロータマグネット２０とステータコア１９との間に回転磁界が発生して、ロータマグネット２０が、軸１２、フランジ１３、及びロータハブ１５と共に回転を開始する。軸１２が回転を始めると、動圧発生溝１１ｃ〜１１ｅ及び１４ａに潤滑流体１７が集まることで、軸１２は潤滑流体１７中に浮上した状態で、スリーブ１１に対して非接触回転する。潤滑流体１７は、連通路１１ｂと隙間Ｇ１及びＧ２との間を循環する。
【００４２】
以上の説明から明らかなように、スリーブ１１は固定側部材であり、軸１２及びフランジ１３は回転側部材である。
【００４３】
（1-3）磁気記録再生装置
上述のスピンドルモータ１は、磁気記録再生装置に適用可能である。図４は、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０の構成を示す断面図である。
【００４４】
図４に示すように、磁気記録再生装置１５０は、スピンドルモータ１と、記録ディスク１５１と、記録ヘッド１５２と、を備える。
磁気記録ディスク１５１は、ロータハブ１５のディスク載置部上に載置され、例えば、図示しない軸方向にバネ性を有する円盤状のクランパ等を図示しないタッピングネジにセットし、軸１２の中央部に設けられたネジタップ部にタッピングネジをねじ込むことにより、軸方向下側に押え付けられて、クランパとロータハブ１５のディスク載置部との間に狭持される。
【００４５】
記録ヘッド１５２は、磁気記録ディスク１５１上の情報を読み出したり、情報を書き込んだりするようになっている。なお、記録ヘッド１５２は、読み出し及び書込みの少なくとも一方が可能となっていればよい。
【００４６】
この他に、磁気記録再生装置１５０は、記録ヘッド１５２を支えるアーム、アームを移動させることによって、記録ヘッド１５２を磁気記録ディスク１５１の所定の位置に配置するアーム駆動部等を備える。
【００４７】
［２］他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４８】
（Ａ）
上記実施形態では、軸１２に対してフランジ１３が取り付けられた、いわゆるフランジタイプの流体軸受装置１０を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４９】
例えば、図２において、軸１２に対してフランジ１３がなく、軸１２の下端面が軸受面であるいわゆるフランジレスタイプの流体軸受装置に本発明を適用してもよい。
【００５０】
（Ｂ）
上記実施形態では、軸１２やロータハブ１５を含む回転側部材が、スリーブ１１を含む固定側部材に対して回転する軸回転型の流体軸受装置１０を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
例えば、軸を含む固定側部材に対して、スリーブやロータハブ等を含む回転側部材が回転する軸固定型の流体軸受装置に対して、本発明の一実施形態に係る潤滑流体を充填してもよい。
【００５２】
（Ｃ）
上記実施形態では、スリーブ１１に形成された連通路１１ｂを含む循環経路に沿って潤滑流体１７を循環させる流体軸受装置１０の構成を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５３】
例えば、スリーブに連通路を持たない非循環型の流体軸受装置に対して、本発明の一実施形態に係る潤滑流体を充填してもよい。
【００５４】
（Ｄ）
また、流体軸受装置およびスピンドルモータは、記録ヘッド１５２によって記録ディスクに情報を記録する／再生する磁気記録再生装置に適用可能であるが、この他にも、光ディスク等の記録再生装置に対して搭載してもよい。
【００５５】
さらには、情報処理装置として、ＣＰＵに搭載される冷却ファンを回転させるスピンドルモータに含まれる流体軸受装置に本発明を適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の流体軸受装置は、軸受金属が腐食されにくいので、ハードディスクドライブ用スピンドルモータに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係るスピンドルモータの断面図。
【図２】上記スピンドルモータに搭載された流体軸受装置の構成を示す部分拡大断面図。
【図３】流体軸受装置１０における第１の隙間Ｇ１周辺の断面図。
【図４】上記流体軸受装置を搭載した磁気記録再生装置の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１ スピンドルモータ
１０ 流体軸受装置
１１ スリーブ
１１ａ 軸受孔
１１ｂ 連通路
１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ 動圧発生溝
１２ 軸
１３ フランジ
１４ スラスト板
１４ａ 動圧発生溝
１５ ロータハブ
１６ スリーブキャップ
１６ａ 中央孔
１７ 潤滑流体
１８ ベース
１９ ステータコア
２０ ロータマグネット
１１１ 空孔
１１２ 皮膜
１５０ 磁気記録再生装置
１５１ 磁気記録ディスク
１５２ 記録ヘッド
Ｇ１〜Ｇ３ 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受孔を有するスリーブと、
上記スリーブの軸受孔内に上記スリーブに対して相対的に回転するよう配置された軸と、
上記スリーブと上記軸との間の隙間に配置され、基油としてのイオン液体を含むと共に塩基性化合物を含む潤滑剤組成物と、
を備える流体軸受装置。
【請求項２】
上記潤滑剤組成物は、上記塩基性化合物として、スルホネート、フェネート、サリシレート、及びホスホネートからなる群より選択される１つ以上の化合物を含む
請求項１に記載の流体軸受装置。
【請求項３】
上記スリーブは、金属の焼結体からなり、表面に不動態膜を有する請求項１又は２に記載の流体軸受装置。
【請求項１】
軸受孔を有するスリーブと、
上記スリーブの軸受孔内に上記スリーブに対して相対的に回転するよう配置された軸と、
上記スリーブと上記軸との間の隙間に配置され、基油としてのイオン液体を含むと共に塩基性化合物を含む潤滑剤組成物と、
を備える流体軸受装置。
【請求項２】
上記潤滑剤組成物は、上記塩基性化合物として、スルホネート、フェネート、サリシレート、及びホスホネートからなる群より選択される１つ以上の化合物を含む
請求項１に記載の流体軸受装置。
【請求項３】
上記スリーブは、金属の焼結体からなり、表面に不動態膜を有する請求項１又は２に記載の流体軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１５６３８６（Ｐ２０１０−１５６３８６Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３４１１８（Ｐ２００８−３３４１１８）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【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７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【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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