焼結含油軸受の製造方法および焼結含油軸受
【課題】 この種の焼結含油軸受を成形する金型の長寿命化を低コストに達成しつつも、使用時におけるコンタミネーションの発生を抑制する焼結含油軸受の製造方法を提供する。
【解決手段】 金属粉末Ｍに、グラファイトを０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下添加した原料粉をスリーブ状に圧縮成形した上で焼結し、これにより得られた焼結体１５を上下パンチ１８、１９で軸方向に拘束した状態でダイ１６により径方向に圧迫して、その内周面１５ａに、流体の動圧作用を生じるための動圧溝８ａ１、８ａ２に対応した形状の成形型１７ａを押し当てることにより、内周面１５ａを塑性変形させて動圧溝８ａ１、８ａ２を含む動圧発生部を形成した焼結含油軸受（軸受スリーブ８）を製造する。
【解決手段】 金属粉末Ｍに、グラファイトを０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下添加した原料粉をスリーブ状に圧縮成形した上で焼結し、これにより得られた焼結体１５を上下パンチ１８、１９で軸方向に拘束した状態でダイ１６により径方向に圧迫して、その内周面１５ａに、流体の動圧作用を生じるための動圧溝８ａ１、８ａ２に対応した形状の成形型１７ａを押し当てることにより、内周面１５ａを塑性変形させて動圧溝８ａ１、８ａ２を含む動圧発生部を形成した焼結含油軸受（軸受スリーブ８）を製造する。
【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で軸部材を非接触支持する動圧軸受を構成する焼結含油軸受の製造方法および焼結含油軸受に関するものである。この種の焼結含油軸受を備えた軸受装置は、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、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、例えば焼結金属製の軸受スリーブ（焼結含油軸受）の内周面に、動圧発生部として、複数の動圧溝（傾斜溝）を配列した領域を形成すると共に、この動圧発生部を形成した面と、これに対向する軸部材の外周面との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を参照）。
【０００４】
通常、この種の焼結含油軸受は、Ｃｕ粉末又はＦｅ粉末、あるいはその両者を主成分とする金属粉末を対応する成形金型で所定形状に圧縮成形し、この成形体を焼結することで得られる。また、内周面の動圧溝形状は、スリーブ素材（焼結体）の内周面に、動圧溝形状に対応した形状の成形型を外周に設けた成形ロッドを挿入すると共に、一対のパンチでスリーブ素材を軸方向に拘束した状態で、ダイ等の圧入部材をスリーブ素材の外周に圧入して、成形ロッドの成形型をスリーブ素材の内周面に押し付けることにより得られる（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
ところで、近年では、この種の焼結含油軸受に対する低コスト化の要求が高まっており、この要求に応えるため、例えば成形金型あるいは動圧溝成形金型の長寿命化を図るための手段が提案されている。
【０００６】
長寿命化を達成するための手段として、例えば金型を耐摩擦、耐摩耗に優れた材料で形成する方法があるが、この方法では、高価な材料を使用する必要が生じ、またこの種の材料が加工性に乏しいため該金型の加工コストが高騰するなど、経済的な面で問題となる。
【０００７】
この他の長寿命化達成手段として、例えば金型の表面に化学的あるいは物理的な改質処理を施す方法（例えば、特許文献３を参照）や、金型表面に超硬質被膜を形成する方法（例えば、特許文献４を参照）が知られている。これらは何れも金型の長寿命化には効果的な方法であるが、上記処理には多大なコストが必要となり、また処理後の二次加工が必要となるため、コストアップが避けられない。あるいは、金型形状や処理方法によっては、上記のような処理を施すことができない場合がある。
【０００８】
一方で、上記焼結含油軸受を動圧軸受装置に組込んで使用する場合、動圧軸受装置がＨＤＤ等の精密かつ高清浄度が要求される環境下で使用されることを考慮すると、例えばスピンドルとなる軸との摺動摩耗によるコンタミネーションの発生は極力抑制すべき事象である。
【特許文献１】特開２００３−２３９９５１号公報
【特許文献２】特開平１１−１８２５５１号公報
【特許文献３】特開２００３−２５３４２２号公報
【特許文献４】特開平７−２４３０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、この種の焼結含油軸受を成形する金型の長寿命化を低コストに達成しつつも、使用時におけるコンタミネーションの発生を抑制する焼結含油軸受の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、金属粉末をスリーブ状に圧縮成形した上で焼結し、これにより得られた焼結体を圧迫して、その内周面に、流体の動圧作用を生じるための動圧発生部に対応した形状の成形型を押し当てることにより、内周面を塑性変形させて動圧発生部を形成した焼結含油軸受を製造するに際し、グラファイトを０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下添加した金属粉末を圧粉成形することを特徴とする焼結含油軸受の製造方法を提供する。
【００１１】
上述のように、原料粉となる金属粉末に添加されたグラファイトは、成形金型への充填時に、その一部が金型表面に付着（転着）する。金型表面に付着したグラファイトは、金属粉末を圧縮成形する際、具体的には、圧縮時や離型時において圧縮成形体と金型との間の潤滑材として作用し、これにより両者間に生じる摺動摩擦が低減される。
【００１２】
この種の摩擦低減効果は、焼結後に行う寸法サイジングや回転サイジング、あるいは動圧発生部に対応した形状の成形型（成形ロッドなど）を用いた動圧発生部の成形など、金型を用いた成形工程であれば、同様に享受し得るものである。すなわち、何れの場合も、焼結体表面のグラファイトの一部が金型表面に付着することで、あるいは焼結体表面に露出したグラファイトがそのまま金型表面との間で潤滑材として作用することで上述の摩擦低減効果を得ることができる。
【００１３】
グラファイトが付着した金型表面は、グラファイトを添加した金属粉末から該金型表面にグラファイトが継続的に供給されることで維持され、これにより成形体と金型との間に生じる摺動摩擦の低減状態を持続させることができる。従って、原料粉（金属粉末）にグラファイトを添加するだけで、高価な金型材料を使用したり、加工コストの増加を招く表面処理を施すことなく、安価に金型の長寿命化を達成することができる。
【００１４】
金型表面にグラファイトが付着した状態を維持するためには、ある程度のグラファイトを添加する必要があるが、過剰に添加されたグラファイトが摩擦低減効果に寄与しないことを考慮すると、それほど添加量を増加する必要はない。むしろ、グラファイト添加量の増加により、焼結に関与しないグラファイト自体が成形体から遊離して例えば潤滑油中にコンタミネーションとして混入する恐れが生じる。あるいはグラファイトの過剰な添加により金属粉間の焼結作用が不十分となり、焼結体の結合強度が低下することで、例えばかかる焼結含油軸受を備えた動圧軸受装置の使用時、軸との摺動摩耗により、表層部のグラファイトあるいは金属成分が脱落する恐れが生じる。
【００１５】
そこで、本発明者らは、グラファイト添加量に対する、金型寿命、耐摩耗性との関係を詳細に調査した結果、以下の如く、金型の損傷抑制とコンタミネーションの発生抑制とを両立し得るグラファイト添加量の最適範囲を見出した。
【００１６】
すなわち、金属粉末に対するグラファイトの添加量は、０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下が好ましい。添加量を０.１ｗｔ％以上とすることで、金型表面にグラファイトが付着した状態を維持し、成形時（特に圧縮時、離型時）における摩擦低減効果を確実に得ることができる。また、添加量を１.５ｗｔ％以内に抑えることで、焼結に関与しないグラファイトが焼結体から遊離したり、また、焼結含油軸受の結合強度低下から、使用中の摩耗によりグラファイトや金属成分が脱落する事態を生じ難くすることができる。上記グラファイトの添加量は、０.２ｗｔ％以上０.８ｗｔ％以下がより好ましく、これにより、顕著な摩擦低減効果を得ることができると共に、焼結含油軸受の使用時、グラファイトや金属成分の摩耗、あるいは脱落を極力防止することができる。
【００１７】
また、前記課題を解決するため、本発明は、金属粉末をスリーブ状に圧縮成形した上で焼結することで形成され、かつその内周面に、流体の動圧作用を生じるための動圧発生部が、焼結体の内周面に動圧発生部に対応した形状の成形型を押し当てることによる塑性変形で形成された焼結含油軸受であって、グラファイトが０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下含まれることを特徴とする焼結含油軸受を提供する。
【００１８】
このように、グラファイトを含む焼結結含油軸受によれば、例えばこの焼結含油軸受の圧縮成形時、あるいは各種サイジングや動圧発生部成形時、使用する金型表面に付着したグラファイトにより、成形体と金型との間での摺動摩擦を低減することができる。これにより、金型寿命を低コストに延ばすことができる。また、グラファイトの含有量が０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下となるように、予めグラファイトを添加しておくことで、上述の如く、金型の長寿命化とコンタミネーションの発生抑制とを両立した焼結含油軸受を得ることができる。
【００１９】
動圧発生部としては、例えば複数の円弧面を周方向に配列した領域や、軸方向の溝を周方向に複数配列した領域が考えられるが、この他に、複数の傾斜溝を配列した構成が考えられる。この種の動圧発生部の成形工程においては、金型の損傷抑制と同時に、被成形体側の摩擦損傷、具体的には動圧発生部形成領域の摩擦損傷を可能な限り小さく抑えることが必要となる。グラファイトの添加量を増加すれば、金型との摺動摩擦が低減されるので、これにより動圧発生部領域の摩擦低減効果を高めることができるが、その一方で、グラファイト添加量の増加は、焼結体の結合強度（金属粉末間の焼結強度）低下を招く。そのため、かかる焼結含油軸受の使用時、軸との摺動接触に伴って動圧発生部形成領域が容易に摩耗し、これにより動圧発生部による流体の動圧作用が低下する恐れがある。このように、グラファイトの添加は、成形時における金型との摺動摩擦、および使用時における軸との摺動摩耗という、二律背反の問題を生じる。
【００２０】
これに対して、本発明の如く、グラファイトの含有量（添加量）を０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下に規定することで、成形時の摩擦損傷、および使用時の摩耗損傷の何れをも可及的に抑えて、高精度に成形した動圧発生部形状を維持することができる。これにより、使用時におけるグラファイト等の脱落を極力抑えて、軸受の清浄度を確保すると共に、動圧発生部の損傷を小さく抑えることで、高い動圧軸受性能を発揮することが可能となる。特に、動圧発生部として、動圧作用を生じるための傾斜溝（動圧溝）を成形する場合には、当該動圧溝を形成するための成形型が他所に比べて大径となるため、動圧溝成形後、成形型を備えたロッドを成形体から引抜く際、径方向へのスプリングバック量によっては、成形した動圧溝領域（特に動圧溝間の領域）を傷付けやすいが、上述のように、グラファイトの最適な添加範囲を規定することで、微細かつ高精度に成形された成形型（成形ロッド）およびこれにより形成される動圧溝の離型時の摩耗を抑制し、この動圧溝を高精度に成形することが可能となる。
【００２１】
上記構成の焼結含油軸受は、この焼結含油軸受を有する動圧軸受装置として好適に提供可能である。
【００２２】
また、上記構成の動圧軸受装置は、この動圧軸受装置を備えたモータ、例えばＨＤＤ等の磁気ディスク駆動装置や、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスク駆動装置、あるいはファンモータ等として好適に提供可能である。
【発明の効果】
【００２３】
以上より、本発明によれば、この種の焼結含油軸受を成形する金型の長寿命化を低コストに達成しつつも、焼結含油軸受の使用中におけるコンタミネーションの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一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に装着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とを備えている。ステータコイル４はモータブラケット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ている。ディスクハブ３は、その外周に磁気ディスク等のディスク状情報記憶媒体（以下、単にディスクという。）Ｄを一枚または複数枚（図１では２枚）保持している。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、ステータコイル４とロータマグネット５との間に発生する励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。
【００２６】
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、軸部材２と、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、およびシール部材９とを主な構成要素として構成されている。なお、説明の便宜上、ハウジング７の底部７ｂの側を下側、底部７ｂと反対の側を上側として以下説明する。
【００２７】
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、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体又は別体に設けられたフランジ部２ｂとを備えている。なお、軸部材２は、金属材料と樹脂材料とのハイブリッド構造とすることもでき、その場合、軸部２ａの少なくともディスクハブ３との締結部を含む箇所（上端部）が上記金属で形成され、残りの箇所（例えば軸部２ａの芯部やフランジ部２ｂ）が樹脂で形成される。なお、フランジ部２ｂの強度を確保するため、フランジ部２ｂを樹脂・金属のハイブリッド構造とし、軸部２ａの鞘部と共に、フランジ部２ｂの芯部を金属製とすることもできる。
【００２８】
ハウジング７は、ＬＣＰやＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の結晶性樹脂、あるいはこれら結晶性樹脂にＰＳＵ、ＰＥＳ、ＰＥＩ等の非晶性樹脂を配合したものをベース樹脂とする樹脂組成物で射出成形され、例えば図２に示すように、側部７ａと、側部７ａの下端に一体に形成された底部７ｂとで構成される。ハウジング７を構成する上記樹脂組成物には、例えば、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、各種金属粉等の繊維状または粉末状の導電性充填材を、目的に応じて適量配合することができる。
【００２９】
底部７ｂの上端面７ｂ１の全面又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、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、下端面２ｂ２との間に第二スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。この動圧溝は、ハウジング７を成形する成形型の所要部位（上端面７ｂ１を成形する部位）に、動圧溝を成形する溝型を加工しておくことで、ハウジング７と同時成形することができる。また、上端面７ｂ１から軸方向上方に所定寸法だけ離れた位置には、軸受スリーブ８の下端面８ｃと係合して軸方向の位置決めを行う段部７ｄが一体に形成される。
【００３０】
軸受スリーブ８は、ＣｕあるいはＣｕ合金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に固定される。この軸受スリーブ８は、後述のように内部空孔に潤滑油を充填することで焼結含油軸受を構成する。
【００３１】
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が形成される。この実施形態では、例えば図３（ａ）に示すように、複数の動圧溝８ａ１、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。
【００３２】
軸受スリーブ８の下端面８ｃ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３（ｂ）に示すように、複数の動圧溝８ｃ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。
【００３３】
シール部材９は、例えば樹脂材料又は金属材料で環状に形成され、ハウジング７の側部７ａの上端部内周に配設される。シール部材９の内周面９ａ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Ｓ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の回転時には毛細管力シールおよび遠心力シールとしても機能する。
【００３４】
ハウジング７の内周に、軸部材２および軸受スリーブ８を挿入し、段部７ｄにより軸受スリーブ８の軸方向の位置決めを行った上で、軸受スリーブ８をハウジング７の内周面７ｃに、例えば接着（ルーズ接着、圧入を伴う接着を含む）、圧入、溶着（超音波溶着を含む）等の手段により固定する。そして、シール部材９を、その下端面９ｂを軸受スリーブ８の上端面８ｂに当接させた上で、ハウジング７の内周面７ｃに固定する。その後、軸受スリーブ８の内部空孔を含むハウジング７の内部空間に潤滑油を充満させることで、動圧軸受装置１の組立が完了する。このとき、シール部材９で密封されたハウジング７の内部空間に充満した潤滑油の油面は、シール空間Ｓの範囲内に維持される。
【００３５】
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箇所の動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域）は、軸部２ａの外周面２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間の潤滑油が各動圧溝８ａ１、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とがそれぞれ構成される。
【００３６】
これと同時に、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８ｃ（動圧溝８ｃ１形成領域）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とこれに対向する底部７ｂの上端面７ｂ１（動圧溝形成領域）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第一スラスト軸受部Ｔ１と、第二スラスト軸受部Ｔ２とが構成される。
【００３７】
以下、本発明の一実施形態に係る焼結含油軸受（軸受スリーブ８）の製造方法を説明する。
【００３８】
図４は、焼結含油軸受（軸受スリーブ８）の原材料となる金属粉末Ｍを所定形状（この実施形態では、図３に示す円筒形状）に圧縮成形する工程を概念的に示すものである。この実施形態における成形装置は、完成後の焼結含油軸受の外周面に対応する箇所を成形するダイ１１と、内周面に対応する箇所を成形するコアロッド１２と、下端面に対応する箇所を成形する下パンチ１３と、上端面に対応する箇所を成形する上パンチ１４とを主要な要素として構成される。
【００３９】
コアロッド１２は、ダイ１１の内周に挿入され、その先端は、ダイ１１の上端面よりも上方に位置している。また、下パンチ１３の上端部はダイ１１の内周に挿入され、下パンチ１３の上端面１３ａからダイ１１の上端面までの軸方向間隔により、金属粉末Ｍの軸方向充填量が所定の値に設定される。
【００４０】
充填される金属粉末Ｍは、上述の金属粉、例えばＣｕ粉やＣｕ合金粉、あるいはこれらにＦｅ粉を配合したものをベース材料とし、これらベースとなる金属粉末にグラファイトを０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下添加したものが使用される。
【００４１】
金属粉末Ｍを充填する型領域（キャビティ）は、ダイ１１の内周面１１ａと、コアロッド１２の外周面１２ａと、下パンチ１３の上端面１３ａとで画成され、画成された型領域内に所定量の金属粉末Ｍが充填される。この際、金属粉末Ｍ中に含まれるグラファイトの一部が、成形面となるダイ１１の内周面１１ａやコアロッド１２の外周面１２ａ、下パンチ１３の上端面１３ａに付着する。
【００４２】
図４に示す状態から、まず上パンチ１４を下降させ、その下端面１４ａを充填中の金属粉末Ｍに押し当てる。そして、図５に示すように、下端面１４ａを押し当てた位置（同図中破線位置）から、さらに上パンチ１４を下降させ、金属粉末Ｍを軸方向上側から圧縮する。このように、キャビティに充填された金属粉末Ｍは、径方向を拘束された状態で軸方向に圧縮され、例えば図６に示すような形状の圧縮成形体Ｍａに成形される。
【００４３】
このとき、上パンチ１４によって軸方向に圧縮される金属粉末Ｍと、ダイ１１の内周面１１ａあるいはコアロッド１２の外周面１２ａとが、軸方向への摺動摩擦を生じるが、金属粉末Ｍの充填時、ダイ１１の内周面１１ａやコアロッド１２の外周面１２ａに付着したグラファイトにより、両者間（金属粉末Ｍと内周面１１ａ、あるいは外周面１２ａとの間）の摺動摩擦が低減される。
【００４４】
この後、図６に示すように、コアロッド１２と上下パンチ１３、１４とを一体に上昇させ（ダイ１１に対して上方向に相対移動させ）、下パンチ１３の上端面１３ａがダイ１１の上端面と同じ高さ、あるいは上端面より若干高くなる位置まで上昇させる。この位置から、さらに上パンチ１４のみを上昇させると共に、コアロッド１２を下降させて、圧縮成形体Ｍａからコアロッド１２を引き抜く。このとき、ダイ１１の内周面１１ａに付着したグラファイトにより、圧縮成形体Ｍａの外周面との間の摺動摩擦が低減され、また、コアロッド１２の外周面１２ａに付着したグラファイトにより、圧縮成形体Ｍａの内周面との間の摺動摩擦が低減される。従って、ダイ１１からの圧縮成形体Ｍａの離型）、およびコアロッド１２からの圧縮成形体Ｍａの離型を、それぞれ成形金型（ダイ１１、コアロッド１２）の摩擦損傷を小さく抑えた状態で行うことができる。
【００４５】
上記工程により形成された圧縮成形体Ｍａを、所定の焼結温度で焼結することで焼結体が得られる。この際、焼結体中におけるグラファイト含有量を１.５ｗｔ％以下とすることで、焼結時、焼結に関与しないグラファイト以外の金属粉間の焼結作用が滞りなく行われ、これにより、十分な焼結強度を有する焼結体を得ることができる。かかる焼結体であれば、焼結含油軸受（軸受スリーブ８）としての使用時、例えば軸部材２との間の摺動接触に対しても、焼結含油軸受表層部のグラファイトあるいは金属成分が摩耗により脱落し、潤滑油中に混入するといった事態を可及的に防ぐことができる。これにより、動圧軸受装置１あるいはこれを備えたモータの清浄度を確保して、かかるモータを長期に亘って安定して使用することができる。
【００４６】
上記焼結体に、図示は省略するが、さらに寸法サイジング、および回転サイジングを施すことで、焼結体の内、外周面、および軸方向幅が適正寸法に矯正される。この場合も、各サイジングに使用する金型の表面に、焼結体表面のグラファイトを付着させることで、上記圧縮成形時と同様に、サイジング用金型の摩擦低減効果を得ることができる。
【００４７】
上記サイジング工程を経た焼結体の内周面に、例えば図３に示す動圧溝８ａ１、８ａ２を型成形する。以下、図７〜図１０に基づいて、焼結体１５に対する動圧溝の型成形加工（動圧溝サイジング）の一例を説明する。なお、特にサイジングが必要ない場合、あるいは、後述の動圧溝成形工程で、動圧溝を成形すると同時に焼結体１５の寸法サイジングが行われる場合には、上記寸法サイジングや回転サイジングの何れか、あるいは双方を省略することもできる。
【００４８】
動圧溝成形工程は、焼結体１５の内周面１５ａに、完成品の動圧溝８ａ１、８ａ２の形成領域に対応した形状の成形型を加圧することによって、動圧溝８ａ１、８ａ２とそれ以外の領域（図３（ａ）中クロスハッチングで示す領域）とを同時成形する工程である。
【００４９】
この実施形態の動圧溝成形工程で使用する加工装置は、例えば図７に示すように、円筒形状の焼結体１５の外周面１５ｂを圧入するダイ１６と、焼結体１５の内周面１５ａを成形するコアロッド１７と、焼結体１５の両端面を上下方向（軸方向）から拘束する上パンチ１８および下パンチ１９とを主要な要素として構成される。
【００５０】
コアロッド１７の外周には、例えば図８に示すように、完成品の動圧溝８ａ１、８ａ２の形成領域に対応した凸凹状の成形型１７ａが設けられる。この成形型１７ａの凸凹部の深さＨは、成形しようとする動圧溝８ａ１、８ａ２の溝深さと同程度である。なお、通常この凸凹部の深さは数μｍ〜数十μｍ程度であり、他の構成要素の寸法に比べれば微小であるが、図８および後述の図９、図１０では理解の容易化のため深さを誇張して描いている。
【００５１】
コアロッド１７の外周には上パンチ１８が上下方向に摺動自在に外挿されており、上パンチ１８はコアロッド１７と一体になって昇降運動を行う。両者は、共有の駆動源、あるいはそれぞれ独立の駆動源で昇降させることが可能である。ダイ１６は、図示されていない駆動手段によって、コアロッド１７および上パンチ１８とは独立して昇降駆動される。下パンチ１９は当該装置の静止部材（例えば台座等）に固定されている。
【００５２】
図７に示す初期状態において、ダイ１６は焼結体１５に対して軸方向下位置にあり、コアロッド１７および上パンチ１８は軸方向上位置にある。ダイ１６の成形孔には下パンチ１９が摺動自在に挿入され、下パンチ１９の先端はダイ１６の成形孔上端より突出している。被加工物である焼結体１５は下パンチ１９の上端面上に配置される。
【００５３】
上記の初期状態から、図８に示すように、コアロッド１７および上パンチ１８を一体に下降させ、コアロッド１７を焼結体１５の内周に挿入すると共に、上パンチ１８を焼結体１５の上端面に押し当てる。これによって、焼結体１５が上下パンチ１８、１９によって軸方向両側から支持（拘束）され、上下パンチ１８、１９の焼結体１５との当接端面間の対向間隔が所定の値に管理される。コアロッド１７の成形型１７ａは，焼結体１５の内周面１５ａの、動圧溝８ａ１、８ａ２の形成予定領域と対向する軸方向位置に配される。
【００５４】
このとき、焼結体１５の内周面１５ａとコアロッド１７の成形型１７ａの凸部との間には内径すき間Ｇが存在する。また、焼結体１５の外周面１５ｂとダイ１６の内周面１６ａとの間には、内径すき間Ｇと同じか、あるいは内径すき間Ｇよりわずかに大きい圧入代Ｐが存在する（ともに図８を参照）。
【００５５】
次に、図９に示すように、上記軸方向拘束状態を保持してダイ１６を上昇させ、内周に形成される成形孔に焼結体１５を圧入する。これにより、焼結体１５はダイ１６と上下パンチ１８、１９とから圧迫力を受けて変形し、径方向にサイジングされる。これに伴い、焼結体１５の内周面１５ａがコアロッド１７の成形型１７ａに押し当てられ、内周面１５ａから所定深さまでの表層部分が塑性変形を起こして成形型１７ａに食い付く。これにより、成形型１７ａの凸凹形状が焼結体１５の内周面１５ａに転写され、両動圧溝８ａ１、８ａ２とそれ以外の領域（図３（ａ）中クロスハッチング領域）が同時に成形される。このとき、焼結体１５の内周面１５ａに押し当てられたコアロッド１７の成形型１７ａ、および焼結体１５の外周面１５ｂを圧迫するダイ１６の内周面１６ａに、焼結体１５表面のグラファイトが付着する。
【００５６】
上記工程が完了した後、図１０に示すように、上下パンチ１８、１９による軸方向拘束状態を保持した状態でダイ１６を下降させて、焼結体１５をダイ１６から抜き、径方向の圧迫力を解除する。このとき、ダイ１６の内周面１６ａに付着したグラファイトにより、焼結体１５の外周面１５ｂとの間の摺動摩擦が低減された状態でダイ１６の引抜き（離型）が行われる。また、ダイ１６からの離型に伴い、焼結体１５に径方向のスプリングバックが発生し、焼結体１５からコアロッド１７を抜き取り可能な状態となる。次に、上パンチ１８およびコアロッド１７を一体に上昇させ、焼結体１５の軸方向拘束状態を解除する。上パンチ１８およびコアロッド１７が初期位置（図７の位置）に達した段階で、上パンチ１８を停止させる一方で、コアロッド１７を引き続いて上昇させることで、焼結体１５からコアロッド１７が引き抜かれ、焼結体１５が離型される。これにより、完成品としての軸受スリーブ８が形成され、これに上記潤滑油を含浸させることで焼結含油軸受が完成する。
【００５７】
上記コアロッド１７の引抜き時、焼結体１５の径方向へのスプリングバック量によっては、コアロッド１７の外周面（特に成形型１７ａ）と焼結体１５の内周面１５ａ（特に動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域）との間で相当量の摺動摩擦を生じる場合がある。これに対して、本実施形態のように、上記焼結体１５の材料として、グラファイトを０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下添加した金属粉末を使用することで、かかる成形型１７ａと動圧溝領域との間の摺動摩擦が可及的に低減される。これにより、動圧溝８ａ１、８ａ２用の成形型１７ａの摩擦損傷が低減されると共に、この成形型１７ａで成形した動圧溝８ａ１、８ａ２の形状を高精度に維持することができる。また、グラファイト添加量の上限値を１.５ｗｔ％とすることで、焼結体１５の結合強度の低下を極力抑え、上記摺動摩擦時、あるいは焼結含油軸受としての使用時、焼結体１５の動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域の損傷を抑制することができる。従って、使用時におけるグラファイト等の脱落を極力抑えて、軸受の清浄度を確保すると共に、動圧溝８ａ１、８ａ２の損傷を最小限に抑えることで、高い動圧軸受性能を長期に亘って発揮することが可能となる。
【００５８】
以上、本発明の一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。
【００５９】
以上の実施形態では、形成すべき焼結含油軸受（軸受スリーブ８）の内周面８ａに、複数の動圧溝をへリングボーン形状に配列した領域を形成した場合を説明したが、本発明は、上記構成に限らず他構成の動圧発生部に対しても同様に適用することができる。
【００６０】
例えば、内周面８ａに型成形される動圧発生部として、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、対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間にいわゆるステップ状に変化する径方向隙間（軸受隙間）を形成した、いわゆるステップ軸受に対して本発明を適用することができる。あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する軸部外周面２ａ１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に対して本発明を適用することができる。これにより、金型の摺動摩擦を低減し、かつ使用時におけるコンタミネーションの発生を抑制して、金型の長寿命化と動圧軸受およびこれを備えたモータの清浄度の確保とを共に達成することができる。
【００６１】
これら動圧発生部は、例えば図２に示すように、軸方向に離隔して２箇所以上設けることもでき、その場合、軸方向に離隔した動圧発生部間の領域に、これら動圧発生部の内径より大径となる逃げ部を設けた構成とすることもできる。この逃げ部は、例えば図示は省略するが、動圧発生部を成形するコアロッドの外周に、逃げ部に対応した形状（他所に比べて大径）の型部を設けておくことで、成形すべき焼結体の内周面に、動圧発生部の成形と同時に成形することが可能である。
【００６２】
また、以上の実施形態では、金属粉末Ｍの圧縮成形を、下パンチ１３の軸方向位置を固定した状態で上パンチ１４のみを下降させることで行う場合を説明したが、上パンチ１４を下降させて金属粉末Ｍを圧縮した後、今度は上パンチ１４を圧縮時の軸方向位置に保持した状態で下パンチ１３を上昇させ、金属粉末Ｍを軸方向両端から圧縮する方法を採ることもできる。
【００６３】
また、以上の実施形態では、焼結体１５に対する動圧溝成形を、焼結体１５を上下パンチ１８、１９で軸方向に拘束した状態で、ダイ１６を焼結体１５の外周に圧入することにより行う場合を説明したが、これに限らず他の方法を採ることもできる。例えば、図示は省略するが、焼結体１５の外径より大きい内径を有するダイを焼結体１５の外周に配した状態で上下パンチ１８、１９を相対近接させて、焼結体１５を軸方向両端から圧迫することにより、内周面１５ａをコアロッド１７の成形型１７ａに押し付けるようにしても構わない。
【００６４】
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おいて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おいて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。
【実施例１】
【００６５】
本発明の効果を実証するため、グラファイトの添加量を変化させた場合に、成形工程における離型時の成形体と金型との間の摩擦力に与える影響を評価した。具体的には、ＣｕおよびＦｅをベース粉末とする金属粉末に、グラファイトを、０ｗｔ％〜５ｗｔ％添加した原料粉を用いて、フローティングダイ法でタブレット形状（φ２０ｍｍ×Ｌ２０ｍｍ）の成形体を製作し、離型時の摩擦力（成形体とダイとの間の摩擦力；以下、スライド抵抗力とする。）を測定した。また、上記組成の原料粉を、実際の製品寸法（φ７．５ｍｍ×φ４．０ｍｍ×Ｌ９.２ｍｍ）に成形し、さらにこの成形体に対して寸法サイジングを行い、グラファイト添加量に対する金型寿命との相関を調べた。また、グラファイトの添加量に対する成形体の摩耗量の相関を調べた。摩耗試験は、上記寸法（φ７．５ｍｍ×φ４．０ｍｍ×Ｌ９.２ｍｍ）の成形体に対して、面圧：０.３ＭＰａ、速度：５０ｍ／ｍｉｎ、試験時間：５００ｈで行った。この際の摩耗量を、試験前の成形体重量に対する試験後の成形体重量の減少量［ｍｇ］で評価した。
【００６６】
図１１に、摩擦力測定試験の結果を示す。同図より、スライド抵抗力はグラファイトの添加量が０ｗｔ％から０.０５ｗｔ％にかけて、ほとんど変化がないのに対し、同添加量が０.１ｗｔ％から１.５ｗｔ％と増加するにつれてスライド抵抗力は減少する。添加量が１.５ｗｔ％を超えると、スライド抵抗力はほとんど減少することなく一定の値を示す。
【００６７】
図１２および図１３に、成形金型寿命およびサイジング金型寿命測定試験の結果を示す。同図より、何れについても、成形金型およびサイジング金型の寿命と、グラファイト添加量との間には一定の相関が認められ、かつスライド抵抗力との間にも高い相関が得られた。このことから、グラファイトの添加によるスライド抵抗力の低減効果は、金型の長寿命化に大きく寄与することがわかる。
【００６８】
図１４に、摩耗試験の結果を示す。同図より、グラファイトの添加量が増加するにつれて成形体の重量減少量が増加する。１.５ｗｔ％以下では、その減少割合は比較的緩やかであるが、１.５ｗｔ％を超えると、成形体重量の減少割合が顕著に増加する。このことから、１.５ｗｔ％を境にコンタミネーションの発生量が大幅に増加するものと推定される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一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】それぞれ軸受スリーブの（ａ）縦断面図、（ｂ）下端面である。
【図４】焼結含油軸受となる軸受スリーブの圧縮成形工程を概念的に示す図である。
【図５】軸受スリーブの圧縮成形工程を概念的に示す図である。
【図６】軸受スリーブの圧縮成形工程を概念的に示す図である。
【図７】軸受スリーブの内周面に動圧発生部を型成形する工程を概念的に示す図である。
【図８】軸受スリーブの内周面に動圧発生部を型成形する工程を概念的に示す図である。
【図９】軸受スリーブの内周面に動圧発生部を型成形する工程を概念的に示す図である。
【図１０】軸受スリーブの内周面に動圧発生部を型成形する工程を概念的に示す図である。
【図１１】摩擦力測定試験の結果を示す図である。
【図１２】成形金型寿命測定試験の結果を示す図である。
【図１３】サイジング金型寿命測定試験の結果を示す図である。
【図１４】摩耗試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
３ ディスクハブ
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（焼結含油軸受）
８ａ 内周面
８ａ１、８ａ２ 動圧溝
９ シール部材
１１ ダイ
１２ コアロッド
１３ 下パンチ
１４ 上パンチ
１５ 焼結体
１５ａ 内周面
１６ ダイ
１７ コアロッド
１７ａ 成形型
１８ 下パンチ
１９ 上パンチ
Ｍ 金属粉末
Ｍａ 圧縮成形体
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ 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で軸部材を非接触支持する動圧軸受を構成する焼結含油軸受の製造方法および焼結含油軸受に関するものである。この種の焼結含油軸受を備えた軸受装置は、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、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、例えば焼結金属製の軸受スリーブ（焼結含油軸受）の内周面に、動圧発生部として、複数の動圧溝（傾斜溝）を配列した領域を形成すると共に、この動圧発生部を形成した面と、これに対向する軸部材の外周面との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を参照）。
【０００４】
通常、この種の焼結含油軸受は、Ｃｕ粉末又はＦｅ粉末、あるいはその両者を主成分とする金属粉末を対応する成形金型で所定形状に圧縮成形し、この成形体を焼結することで得られる。また、内周面の動圧溝形状は、スリーブ素材（焼結体）の内周面に、動圧溝形状に対応した形状の成形型を外周に設けた成形ロッドを挿入すると共に、一対のパンチでスリーブ素材を軸方向に拘束した状態で、ダイ等の圧入部材をスリーブ素材の外周に圧入して、成形ロッドの成形型をスリーブ素材の内周面に押し付けることにより得られる（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
ところで、近年では、この種の焼結含油軸受に対する低コスト化の要求が高まっており、この要求に応えるため、例えば成形金型あるいは動圧溝成形金型の長寿命化を図るための手段が提案されている。
【０００６】
長寿命化を達成するための手段として、例えば金型を耐摩擦、耐摩耗に優れた材料で形成する方法があるが、この方法では、高価な材料を使用する必要が生じ、またこの種の材料が加工性に乏しいため該金型の加工コストが高騰するなど、経済的な面で問題となる。
【０００７】
この他の長寿命化達成手段として、例えば金型の表面に化学的あるいは物理的な改質処理を施す方法（例えば、特許文献３を参照）や、金型表面に超硬質被膜を形成する方法（例えば、特許文献４を参照）が知られている。これらは何れも金型の長寿命化には効果的な方法であるが、上記処理には多大なコストが必要となり、また処理後の二次加工が必要となるため、コストアップが避けられない。あるいは、金型形状や処理方法によっては、上記のような処理を施すことができない場合がある。
【０００８】
一方で、上記焼結含油軸受を動圧軸受装置に組込んで使用する場合、動圧軸受装置がＨＤＤ等の精密かつ高清浄度が要求される環境下で使用されることを考慮すると、例えばスピンドルとなる軸との摺動摩耗によるコンタミネーションの発生は極力抑制すべき事象である。
【特許文献１】特開２００３−２３９９５１号公報
【特許文献２】特開平１１−１８２５５１号公報
【特許文献３】特開２００３−２５３４２２号公報
【特許文献４】特開平７−２４３０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、この種の焼結含油軸受を成形する金型の長寿命化を低コストに達成しつつも、使用時におけるコンタミネーションの発生を抑制する焼結含油軸受の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、金属粉末をスリーブ状に圧縮成形した上で焼結し、これにより得られた焼結体を圧迫して、その内周面に、流体の動圧作用を生じるための動圧発生部に対応した形状の成形型を押し当てることにより、内周面を塑性変形させて動圧発生部を形成した焼結含油軸受を製造するに際し、グラファイトを０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下添加した金属粉末を圧粉成形することを特徴とする焼結含油軸受の製造方法を提供する。
【００１１】
上述のように、原料粉となる金属粉末に添加されたグラファイトは、成形金型への充填時に、その一部が金型表面に付着（転着）する。金型表面に付着したグラファイトは、金属粉末を圧縮成形する際、具体的には、圧縮時や離型時において圧縮成形体と金型との間の潤滑材として作用し、これにより両者間に生じる摺動摩擦が低減される。
【００１２】
この種の摩擦低減効果は、焼結後に行う寸法サイジングや回転サイジング、あるいは動圧発生部に対応した形状の成形型（成形ロッドなど）を用いた動圧発生部の成形など、金型を用いた成形工程であれば、同様に享受し得るものである。すなわち、何れの場合も、焼結体表面のグラファイトの一部が金型表面に付着することで、あるいは焼結体表面に露出したグラファイトがそのまま金型表面との間で潤滑材として作用することで上述の摩擦低減効果を得ることができる。
【００１３】
グラファイトが付着した金型表面は、グラファイトを添加した金属粉末から該金型表面にグラファイトが継続的に供給されることで維持され、これにより成形体と金型との間に生じる摺動摩擦の低減状態を持続させることができる。従って、原料粉（金属粉末）にグラファイトを添加するだけで、高価な金型材料を使用したり、加工コストの増加を招く表面処理を施すことなく、安価に金型の長寿命化を達成することができる。
【００１４】
金型表面にグラファイトが付着した状態を維持するためには、ある程度のグラファイトを添加する必要があるが、過剰に添加されたグラファイトが摩擦低減効果に寄与しないことを考慮すると、それほど添加量を増加する必要はない。むしろ、グラファイト添加量の増加により、焼結に関与しないグラファイト自体が成形体から遊離して例えば潤滑油中にコンタミネーションとして混入する恐れが生じる。あるいはグラファイトの過剰な添加により金属粉間の焼結作用が不十分となり、焼結体の結合強度が低下することで、例えばかかる焼結含油軸受を備えた動圧軸受装置の使用時、軸との摺動摩耗により、表層部のグラファイトあるいは金属成分が脱落する恐れが生じる。
【００１５】
そこで、本発明者らは、グラファイト添加量に対する、金型寿命、耐摩耗性との関係を詳細に調査した結果、以下の如く、金型の損傷抑制とコンタミネーションの発生抑制とを両立し得るグラファイト添加量の最適範囲を見出した。
【００１６】
すなわち、金属粉末に対するグラファイトの添加量は、０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下が好ましい。添加量を０.１ｗｔ％以上とすることで、金型表面にグラファイトが付着した状態を維持し、成形時（特に圧縮時、離型時）における摩擦低減効果を確実に得ることができる。また、添加量を１.５ｗｔ％以内に抑えることで、焼結に関与しないグラファイトが焼結体から遊離したり、また、焼結含油軸受の結合強度低下から、使用中の摩耗によりグラファイトや金属成分が脱落する事態を生じ難くすることができる。上記グラファイトの添加量は、０.２ｗｔ％以上０.８ｗｔ％以下がより好ましく、これにより、顕著な摩擦低減効果を得ることができると共に、焼結含油軸受の使用時、グラファイトや金属成分の摩耗、あるいは脱落を極力防止することができる。
【００１７】
また、前記課題を解決するため、本発明は、金属粉末をスリーブ状に圧縮成形した上で焼結することで形成され、かつその内周面に、流体の動圧作用を生じるための動圧発生部が、焼結体の内周面に動圧発生部に対応した形状の成形型を押し当てることによる塑性変形で形成された焼結含油軸受であって、グラファイトが０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下含まれることを特徴とする焼結含油軸受を提供する。
【００１８】
このように、グラファイトを含む焼結結含油軸受によれば、例えばこの焼結含油軸受の圧縮成形時、あるいは各種サイジングや動圧発生部成形時、使用する金型表面に付着したグラファイトにより、成形体と金型との間での摺動摩擦を低減することができる。これにより、金型寿命を低コストに延ばすことができる。また、グラファイトの含有量が０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下となるように、予めグラファイトを添加しておくことで、上述の如く、金型の長寿命化とコンタミネーションの発生抑制とを両立した焼結含油軸受を得ることができる。
【００１９】
動圧発生部としては、例えば複数の円弧面を周方向に配列した領域や、軸方向の溝を周方向に複数配列した領域が考えられるが、この他に、複数の傾斜溝を配列した構成が考えられる。この種の動圧発生部の成形工程においては、金型の損傷抑制と同時に、被成形体側の摩擦損傷、具体的には動圧発生部形成領域の摩擦損傷を可能な限り小さく抑えることが必要となる。グラファイトの添加量を増加すれば、金型との摺動摩擦が低減されるので、これにより動圧発生部領域の摩擦低減効果を高めることができるが、その一方で、グラファイト添加量の増加は、焼結体の結合強度（金属粉末間の焼結強度）低下を招く。そのため、かかる焼結含油軸受の使用時、軸との摺動接触に伴って動圧発生部形成領域が容易に摩耗し、これにより動圧発生部による流体の動圧作用が低下する恐れがある。このように、グラファイトの添加は、成形時における金型との摺動摩擦、および使用時における軸との摺動摩耗という、二律背反の問題を生じる。
【００２０】
これに対して、本発明の如く、グラファイトの含有量（添加量）を０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下に規定することで、成形時の摩擦損傷、および使用時の摩耗損傷の何れをも可及的に抑えて、高精度に成形した動圧発生部形状を維持することができる。これにより、使用時におけるグラファイト等の脱落を極力抑えて、軸受の清浄度を確保すると共に、動圧発生部の損傷を小さく抑えることで、高い動圧軸受性能を発揮することが可能となる。特に、動圧発生部として、動圧作用を生じるための傾斜溝（動圧溝）を成形する場合には、当該動圧溝を形成するための成形型が他所に比べて大径となるため、動圧溝成形後、成形型を備えたロッドを成形体から引抜く際、径方向へのスプリングバック量によっては、成形した動圧溝領域（特に動圧溝間の領域）を傷付けやすいが、上述のように、グラファイトの最適な添加範囲を規定することで、微細かつ高精度に成形された成形型（成形ロッド）およびこれにより形成される動圧溝の離型時の摩耗を抑制し、この動圧溝を高精度に成形することが可能となる。
【００２１】
上記構成の焼結含油軸受は、この焼結含油軸受を有する動圧軸受装置として好適に提供可能である。
【００２２】
また、上記構成の動圧軸受装置は、この動圧軸受装置を備えたモータ、例えばＨＤＤ等の磁気ディスク駆動装置や、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスク駆動装置、あるいはファンモータ等として好適に提供可能である。
【発明の効果】
【００２３】
以上より、本発明によれば、この種の焼結含油軸受を成形する金型の長寿命化を低コストに達成しつつも、焼結含油軸受の使用中におけるコンタミネーションの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一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に装着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とを備えている。ステータコイル４はモータブラケット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ている。ディスクハブ３は、その外周に磁気ディスク等のディスク状情報記憶媒体（以下、単にディスクという。）Ｄを一枚または複数枚（図１では２枚）保持している。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、ステータコイル４とロータマグネット５との間に発生する励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。
【００２６】
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、軸部材２と、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、およびシール部材９とを主な構成要素として構成されている。なお、説明の便宜上、ハウジング７の底部７ｂの側を下側、底部７ｂと反対の側を上側として以下説明する。
【００２７】
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、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体又は別体に設けられたフランジ部２ｂとを備えている。なお、軸部材２は、金属材料と樹脂材料とのハイブリッド構造とすることもでき、その場合、軸部２ａの少なくともディスクハブ３との締結部を含む箇所（上端部）が上記金属で形成され、残りの箇所（例えば軸部２ａの芯部やフランジ部２ｂ）が樹脂で形成される。なお、フランジ部２ｂの強度を確保するため、フランジ部２ｂを樹脂・金属のハイブリッド構造とし、軸部２ａの鞘部と共に、フランジ部２ｂの芯部を金属製とすることもできる。
【００２８】
ハウジング７は、ＬＣＰやＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の結晶性樹脂、あるいはこれら結晶性樹脂にＰＳＵ、ＰＥＳ、ＰＥＩ等の非晶性樹脂を配合したものをベース樹脂とする樹脂組成物で射出成形され、例えば図２に示すように、側部７ａと、側部７ａの下端に一体に形成された底部７ｂとで構成される。ハウジング７を構成する上記樹脂組成物には、例えば、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、各種金属粉等の繊維状または粉末状の導電性充填材を、目的に応じて適量配合することができる。
【００２９】
底部７ｂの上端面７ｂ１の全面又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、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、下端面２ｂ２との間に第二スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。この動圧溝は、ハウジング７を成形する成形型の所要部位（上端面７ｂ１を成形する部位）に、動圧溝を成形する溝型を加工しておくことで、ハウジング７と同時成形することができる。また、上端面７ｂ１から軸方向上方に所定寸法だけ離れた位置には、軸受スリーブ８の下端面８ｃと係合して軸方向の位置決めを行う段部７ｄが一体に形成される。
【００３０】
軸受スリーブ８は、ＣｕあるいはＣｕ合金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に固定される。この軸受スリーブ８は、後述のように内部空孔に潤滑油を充填することで焼結含油軸受を構成する。
【００３１】
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が形成される。この実施形態では、例えば図３（ａ）に示すように、複数の動圧溝８ａ１、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。
【００３２】
軸受スリーブ８の下端面８ｃ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３（ｂ）に示すように、複数の動圧溝８ｃ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。
【００３３】
シール部材９は、例えば樹脂材料又は金属材料で環状に形成され、ハウジング７の側部７ａの上端部内周に配設される。シール部材９の内周面９ａ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Ｓ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の回転時には毛細管力シールおよび遠心力シールとしても機能する。
【００３４】
ハウジング７の内周に、軸部材２および軸受スリーブ８を挿入し、段部７ｄにより軸受スリーブ８の軸方向の位置決めを行った上で、軸受スリーブ８をハウジング７の内周面７ｃに、例えば接着（ルーズ接着、圧入を伴う接着を含む）、圧入、溶着（超音波溶着を含む）等の手段により固定する。そして、シール部材９を、その下端面９ｂを軸受スリーブ８の上端面８ｂに当接させた上で、ハウジング７の内周面７ｃに固定する。その後、軸受スリーブ８の内部空孔を含むハウジング７の内部空間に潤滑油を充満させることで、動圧軸受装置１の組立が完了する。このとき、シール部材９で密封されたハウジング７の内部空間に充満した潤滑油の油面は、シール空間Ｓの範囲内に維持される。
【００３５】
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箇所の動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域）は、軸部２ａの外周面２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間の潤滑油が各動圧溝８ａ１、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とがそれぞれ構成される。
【００３６】
これと同時に、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８ｃ（動圧溝８ｃ１形成領域）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とこれに対向する底部７ｂの上端面７ｂ１（動圧溝形成領域）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第一スラスト軸受部Ｔ１と、第二スラスト軸受部Ｔ２とが構成される。
【００３７】
以下、本発明の一実施形態に係る焼結含油軸受（軸受スリーブ８）の製造方法を説明する。
【００３８】
図４は、焼結含油軸受（軸受スリーブ８）の原材料となる金属粉末Ｍを所定形状（この実施形態では、図３に示す円筒形状）に圧縮成形する工程を概念的に示すものである。この実施形態における成形装置は、完成後の焼結含油軸受の外周面に対応する箇所を成形するダイ１１と、内周面に対応する箇所を成形するコアロッド１２と、下端面に対応する箇所を成形する下パンチ１３と、上端面に対応する箇所を成形する上パンチ１４とを主要な要素として構成される。
【００３９】
コアロッド１２は、ダイ１１の内周に挿入され、その先端は、ダイ１１の上端面よりも上方に位置している。また、下パンチ１３の上端部はダイ１１の内周に挿入され、下パンチ１３の上端面１３ａからダイ１１の上端面までの軸方向間隔により、金属粉末Ｍの軸方向充填量が所定の値に設定される。
【００４０】
充填される金属粉末Ｍは、上述の金属粉、例えばＣｕ粉やＣｕ合金粉、あるいはこれらにＦｅ粉を配合したものをベース材料とし、これらベースとなる金属粉末にグラファイトを０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下添加したものが使用される。
【００４１】
金属粉末Ｍを充填する型領域（キャビティ）は、ダイ１１の内周面１１ａと、コアロッド１２の外周面１２ａと、下パンチ１３の上端面１３ａとで画成され、画成された型領域内に所定量の金属粉末Ｍが充填される。この際、金属粉末Ｍ中に含まれるグラファイトの一部が、成形面となるダイ１１の内周面１１ａやコアロッド１２の外周面１２ａ、下パンチ１３の上端面１３ａに付着する。
【００４２】
図４に示す状態から、まず上パンチ１４を下降させ、その下端面１４ａを充填中の金属粉末Ｍに押し当てる。そして、図５に示すように、下端面１４ａを押し当てた位置（同図中破線位置）から、さらに上パンチ１４を下降させ、金属粉末Ｍを軸方向上側から圧縮する。このように、キャビティに充填された金属粉末Ｍは、径方向を拘束された状態で軸方向に圧縮され、例えば図６に示すような形状の圧縮成形体Ｍａに成形される。
【００４３】
このとき、上パンチ１４によって軸方向に圧縮される金属粉末Ｍと、ダイ１１の内周面１１ａあるいはコアロッド１２の外周面１２ａとが、軸方向への摺動摩擦を生じるが、金属粉末Ｍの充填時、ダイ１１の内周面１１ａやコアロッド１２の外周面１２ａに付着したグラファイトにより、両者間（金属粉末Ｍと内周面１１ａ、あるいは外周面１２ａとの間）の摺動摩擦が低減される。
【００４４】
この後、図６に示すように、コアロッド１２と上下パンチ１３、１４とを一体に上昇させ（ダイ１１に対して上方向に相対移動させ）、下パンチ１３の上端面１３ａがダイ１１の上端面と同じ高さ、あるいは上端面より若干高くなる位置まで上昇させる。この位置から、さらに上パンチ１４のみを上昇させると共に、コアロッド１２を下降させて、圧縮成形体Ｍａからコアロッド１２を引き抜く。このとき、ダイ１１の内周面１１ａに付着したグラファイトにより、圧縮成形体Ｍａの外周面との間の摺動摩擦が低減され、また、コアロッド１２の外周面１２ａに付着したグラファイトにより、圧縮成形体Ｍａの内周面との間の摺動摩擦が低減される。従って、ダイ１１からの圧縮成形体Ｍａの離型）、およびコアロッド１２からの圧縮成形体Ｍａの離型を、それぞれ成形金型（ダイ１１、コアロッド１２）の摩擦損傷を小さく抑えた状態で行うことができる。
【００４５】
上記工程により形成された圧縮成形体Ｍａを、所定の焼結温度で焼結することで焼結体が得られる。この際、焼結体中におけるグラファイト含有量を１.５ｗｔ％以下とすることで、焼結時、焼結に関与しないグラファイト以外の金属粉間の焼結作用が滞りなく行われ、これにより、十分な焼結強度を有する焼結体を得ることができる。かかる焼結体であれば、焼結含油軸受（軸受スリーブ８）としての使用時、例えば軸部材２との間の摺動接触に対しても、焼結含油軸受表層部のグラファイトあるいは金属成分が摩耗により脱落し、潤滑油中に混入するといった事態を可及的に防ぐことができる。これにより、動圧軸受装置１あるいはこれを備えたモータの清浄度を確保して、かかるモータを長期に亘って安定して使用することができる。
【００４６】
上記焼結体に、図示は省略するが、さらに寸法サイジング、および回転サイジングを施すことで、焼結体の内、外周面、および軸方向幅が適正寸法に矯正される。この場合も、各サイジングに使用する金型の表面に、焼結体表面のグラファイトを付着させることで、上記圧縮成形時と同様に、サイジング用金型の摩擦低減効果を得ることができる。
【００４７】
上記サイジング工程を経た焼結体の内周面に、例えば図３に示す動圧溝８ａ１、８ａ２を型成形する。以下、図７〜図１０に基づいて、焼結体１５に対する動圧溝の型成形加工（動圧溝サイジング）の一例を説明する。なお、特にサイジングが必要ない場合、あるいは、後述の動圧溝成形工程で、動圧溝を成形すると同時に焼結体１５の寸法サイジングが行われる場合には、上記寸法サイジングや回転サイジングの何れか、あるいは双方を省略することもできる。
【００４８】
動圧溝成形工程は、焼結体１５の内周面１５ａに、完成品の動圧溝８ａ１、８ａ２の形成領域に対応した形状の成形型を加圧することによって、動圧溝８ａ１、８ａ２とそれ以外の領域（図３（ａ）中クロスハッチングで示す領域）とを同時成形する工程である。
【００４９】
この実施形態の動圧溝成形工程で使用する加工装置は、例えば図７に示すように、円筒形状の焼結体１５の外周面１５ｂを圧入するダイ１６と、焼結体１５の内周面１５ａを成形するコアロッド１７と、焼結体１５の両端面を上下方向（軸方向）から拘束する上パンチ１８および下パンチ１９とを主要な要素として構成される。
【００５０】
コアロッド１７の外周には、例えば図８に示すように、完成品の動圧溝８ａ１、８ａ２の形成領域に対応した凸凹状の成形型１７ａが設けられる。この成形型１７ａの凸凹部の深さＨは、成形しようとする動圧溝８ａ１、８ａ２の溝深さと同程度である。なお、通常この凸凹部の深さは数μｍ〜数十μｍ程度であり、他の構成要素の寸法に比べれば微小であるが、図８および後述の図９、図１０では理解の容易化のため深さを誇張して描いている。
【００５１】
コアロッド１７の外周には上パンチ１８が上下方向に摺動自在に外挿されており、上パンチ１８はコアロッド１７と一体になって昇降運動を行う。両者は、共有の駆動源、あるいはそれぞれ独立の駆動源で昇降させることが可能である。ダイ１６は、図示されていない駆動手段によって、コアロッド１７および上パンチ１８とは独立して昇降駆動される。下パンチ１９は当該装置の静止部材（例えば台座等）に固定されている。
【００５２】
図７に示す初期状態において、ダイ１６は焼結体１５に対して軸方向下位置にあり、コアロッド１７および上パンチ１８は軸方向上位置にある。ダイ１６の成形孔には下パンチ１９が摺動自在に挿入され、下パンチ１９の先端はダイ１６の成形孔上端より突出している。被加工物である焼結体１５は下パンチ１９の上端面上に配置される。
【００５３】
上記の初期状態から、図８に示すように、コアロッド１７および上パンチ１８を一体に下降させ、コアロッド１７を焼結体１５の内周に挿入すると共に、上パンチ１８を焼結体１５の上端面に押し当てる。これによって、焼結体１５が上下パンチ１８、１９によって軸方向両側から支持（拘束）され、上下パンチ１８、１９の焼結体１５との当接端面間の対向間隔が所定の値に管理される。コアロッド１７の成形型１７ａは，焼結体１５の内周面１５ａの、動圧溝８ａ１、８ａ２の形成予定領域と対向する軸方向位置に配される。
【００５４】
このとき、焼結体１５の内周面１５ａとコアロッド１７の成形型１７ａの凸部との間には内径すき間Ｇが存在する。また、焼結体１５の外周面１５ｂとダイ１６の内周面１６ａとの間には、内径すき間Ｇと同じか、あるいは内径すき間Ｇよりわずかに大きい圧入代Ｐが存在する（ともに図８を参照）。
【００５５】
次に、図９に示すように、上記軸方向拘束状態を保持してダイ１６を上昇させ、内周に形成される成形孔に焼結体１５を圧入する。これにより、焼結体１５はダイ１６と上下パンチ１８、１９とから圧迫力を受けて変形し、径方向にサイジングされる。これに伴い、焼結体１５の内周面１５ａがコアロッド１７の成形型１７ａに押し当てられ、内周面１５ａから所定深さまでの表層部分が塑性変形を起こして成形型１７ａに食い付く。これにより、成形型１７ａの凸凹形状が焼結体１５の内周面１５ａに転写され、両動圧溝８ａ１、８ａ２とそれ以外の領域（図３（ａ）中クロスハッチング領域）が同時に成形される。このとき、焼結体１５の内周面１５ａに押し当てられたコアロッド１７の成形型１７ａ、および焼結体１５の外周面１５ｂを圧迫するダイ１６の内周面１６ａに、焼結体１５表面のグラファイトが付着する。
【００５６】
上記工程が完了した後、図１０に示すように、上下パンチ１８、１９による軸方向拘束状態を保持した状態でダイ１６を下降させて、焼結体１５をダイ１６から抜き、径方向の圧迫力を解除する。このとき、ダイ１６の内周面１６ａに付着したグラファイトにより、焼結体１５の外周面１５ｂとの間の摺動摩擦が低減された状態でダイ１６の引抜き（離型）が行われる。また、ダイ１６からの離型に伴い、焼結体１５に径方向のスプリングバックが発生し、焼結体１５からコアロッド１７を抜き取り可能な状態となる。次に、上パンチ１８およびコアロッド１７を一体に上昇させ、焼結体１５の軸方向拘束状態を解除する。上パンチ１８およびコアロッド１７が初期位置（図７の位置）に達した段階で、上パンチ１８を停止させる一方で、コアロッド１７を引き続いて上昇させることで、焼結体１５からコアロッド１７が引き抜かれ、焼結体１５が離型される。これにより、完成品としての軸受スリーブ８が形成され、これに上記潤滑油を含浸させることで焼結含油軸受が完成する。
【００５７】
上記コアロッド１７の引抜き時、焼結体１５の径方向へのスプリングバック量によっては、コアロッド１７の外周面（特に成形型１７ａ）と焼結体１５の内周面１５ａ（特に動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域）との間で相当量の摺動摩擦を生じる場合がある。これに対して、本実施形態のように、上記焼結体１５の材料として、グラファイトを０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下添加した金属粉末を使用することで、かかる成形型１７ａと動圧溝領域との間の摺動摩擦が可及的に低減される。これにより、動圧溝８ａ１、８ａ２用の成形型１７ａの摩擦損傷が低減されると共に、この成形型１７ａで成形した動圧溝８ａ１、８ａ２の形状を高精度に維持することができる。また、グラファイト添加量の上限値を１.５ｗｔ％とすることで、焼結体１５の結合強度の低下を極力抑え、上記摺動摩擦時、あるいは焼結含油軸受としての使用時、焼結体１５の動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域の損傷を抑制することができる。従って、使用時におけるグラファイト等の脱落を極力抑えて、軸受の清浄度を確保すると共に、動圧溝８ａ１、８ａ２の損傷を最小限に抑えることで、高い動圧軸受性能を長期に亘って発揮することが可能となる。
【００５８】
以上、本発明の一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。
【００５９】
以上の実施形態では、形成すべき焼結含油軸受（軸受スリーブ８）の内周面８ａに、複数の動圧溝をへリングボーン形状に配列した領域を形成した場合を説明したが、本発明は、上記構成に限らず他構成の動圧発生部に対しても同様に適用することができる。
【００６０】
例えば、内周面８ａに型成形される動圧発生部として、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、対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間にいわゆるステップ状に変化する径方向隙間（軸受隙間）を形成した、いわゆるステップ軸受に対して本発明を適用することができる。あるいは、円周方向に複数の円弧面を配列し、対向する軸部外周面２ａ１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に対して本発明を適用することができる。これにより、金型の摺動摩擦を低減し、かつ使用時におけるコンタミネーションの発生を抑制して、金型の長寿命化と動圧軸受およびこれを備えたモータの清浄度の確保とを共に達成することができる。
【００６１】
これら動圧発生部は、例えば図２に示すように、軸方向に離隔して２箇所以上設けることもでき、その場合、軸方向に離隔した動圧発生部間の領域に、これら動圧発生部の内径より大径となる逃げ部を設けた構成とすることもできる。この逃げ部は、例えば図示は省略するが、動圧発生部を成形するコアロッドの外周に、逃げ部に対応した形状（他所に比べて大径）の型部を設けておくことで、成形すべき焼結体の内周面に、動圧発生部の成形と同時に成形することが可能である。
【００６２】
また、以上の実施形態では、金属粉末Ｍの圧縮成形を、下パンチ１３の軸方向位置を固定した状態で上パンチ１４のみを下降させることで行う場合を説明したが、上パンチ１４を下降させて金属粉末Ｍを圧縮した後、今度は上パンチ１４を圧縮時の軸方向位置に保持した状態で下パンチ１３を上昇させ、金属粉末Ｍを軸方向両端から圧縮する方法を採ることもできる。
【００６３】
また、以上の実施形態では、焼結体１５に対する動圧溝成形を、焼結体１５を上下パンチ１８、１９で軸方向に拘束した状態で、ダイ１６を焼結体１５の外周に圧入することにより行う場合を説明したが、これに限らず他の方法を採ることもできる。例えば、図示は省略するが、焼結体１５の外径より大きい内径を有するダイを焼結体１５の外周に配した状態で上下パンチ１８、１９を相対近接させて、焼結体１５を軸方向両端から圧迫することにより、内周面１５ａをコアロッド１７の成形型１７ａに押し付けるようにしても構わない。
【００６４】
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おいて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おいて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。
【実施例１】
【００６５】
本発明の効果を実証するため、グラファイトの添加量を変化させた場合に、成形工程における離型時の成形体と金型との間の摩擦力に与える影響を評価した。具体的には、ＣｕおよびＦｅをベース粉末とする金属粉末に、グラファイトを、０ｗｔ％〜５ｗｔ％添加した原料粉を用いて、フローティングダイ法でタブレット形状（φ２０ｍｍ×Ｌ２０ｍｍ）の成形体を製作し、離型時の摩擦力（成形体とダイとの間の摩擦力；以下、スライド抵抗力とする。）を測定した。また、上記組成の原料粉を、実際の製品寸法（φ７．５ｍｍ×φ４．０ｍｍ×Ｌ９.２ｍｍ）に成形し、さらにこの成形体に対して寸法サイジングを行い、グラファイト添加量に対する金型寿命との相関を調べた。また、グラファイトの添加量に対する成形体の摩耗量の相関を調べた。摩耗試験は、上記寸法（φ７．５ｍｍ×φ４．０ｍｍ×Ｌ９.２ｍｍ）の成形体に対して、面圧：０.３ＭＰａ、速度：５０ｍ／ｍｉｎ、試験時間：５００ｈで行った。この際の摩耗量を、試験前の成形体重量に対する試験後の成形体重量の減少量［ｍｇ］で評価した。
【００６６】
図１１に、摩擦力測定試験の結果を示す。同図より、スライド抵抗力はグラファイトの添加量が０ｗｔ％から０.０５ｗｔ％にかけて、ほとんど変化がないのに対し、同添加量が０.１ｗｔ％から１.５ｗｔ％と増加するにつれてスライド抵抗力は減少する。添加量が１.５ｗｔ％を超えると、スライド抵抗力はほとんど減少することなく一定の値を示す。
【００６７】
図１２および図１３に、成形金型寿命およびサイジング金型寿命測定試験の結果を示す。同図より、何れについても、成形金型およびサイジング金型の寿命と、グラファイト添加量との間には一定の相関が認められ、かつスライド抵抗力との間にも高い相関が得られた。このことから、グラファイトの添加によるスライド抵抗力の低減効果は、金型の長寿命化に大きく寄与することがわかる。
【００６８】
図１４に、摩耗試験の結果を示す。同図より、グラファイトの添加量が増加するにつれて成形体の重量減少量が増加する。１.５ｗｔ％以下では、その減少割合は比較的緩やかであるが、１.５ｗｔ％を超えると、成形体重量の減少割合が顕著に増加する。このことから、１.５ｗｔ％を境にコンタミネーションの発生量が大幅に増加するものと推定される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一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】それぞれ軸受スリーブの（ａ）縦断面図、（ｂ）下端面である。
【図４】焼結含油軸受となる軸受スリーブの圧縮成形工程を概念的に示す図である。
【図５】軸受スリーブの圧縮成形工程を概念的に示す図である。
【図６】軸受スリーブの圧縮成形工程を概念的に示す図である。
【図７】軸受スリーブの内周面に動圧発生部を型成形する工程を概念的に示す図である。
【図８】軸受スリーブの内周面に動圧発生部を型成形する工程を概念的に示す図である。
【図９】軸受スリーブの内周面に動圧発生部を型成形する工程を概念的に示す図である。
【図１０】軸受スリーブの内周面に動圧発生部を型成形する工程を概念的に示す図である。
【図１１】摩擦力測定試験の結果を示す図である。
【図１２】成形金型寿命測定試験の結果を示す図である。
【図１３】サイジング金型寿命測定試験の結果を示す図である。
【図１４】摩耗試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
３ ディスクハブ
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（焼結含油軸受）
８ａ 内周面
８ａ１、８ａ２ 動圧溝
９ シール部材
１１ ダイ
１２ コアロッド
１３ 下パンチ
１４ 上パンチ
１５ 焼結体
１５ａ 内周面
１６ ダイ
１７ コアロッド
１７ａ 成形型
１８ 下パンチ
１９ 上パンチ
Ｍ 金属粉末
Ｍａ 圧縮成形体
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末をスリーブ状に圧縮成形した上で焼結し、これにより得られた焼結体を圧迫して、その内周面に、流体の動圧作用を生じるための動圧発生部に対応した形状の成形型を押し当てることにより、内周面を塑性変形させて動圧発生部を形成した焼結含油軸受を製造するに際し、
グラファイトを０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下添加した金属粉末を圧粉成形することを特徴とする焼結含油軸受の製造方法。
【請求項２】
金属粉末をスリーブ状に圧縮成形した上で焼結することで形成され、かつその内周面に、流体の動圧作用を生じるための動圧発生部が、焼結体の内周面に動圧発生部に対応した形状の成形型を押し当てることによる塑性変形で形成された焼結含油軸受であって、
グラファイトが０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下含まれることを特徴とする焼結含油軸受。
【請求項３】
動圧発生部として、複数の傾斜溝を配列した請求項２記載の焼結含油軸受。
【請求項４】
請求項２又は３記載の焼結含油軸受を有する動圧軸受装置。
【請求項５】
請求項４記載の動圧軸受装置を備えたモータ。
【請求項１】
金属粉末をスリーブ状に圧縮成形した上で焼結し、これにより得られた焼結体を圧迫して、その内周面に、流体の動圧作用を生じるための動圧発生部に対応した形状の成形型を押し当てることにより、内周面を塑性変形させて動圧発生部を形成した焼結含油軸受を製造するに際し、
グラファイトを０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下添加した金属粉末を圧粉成形することを特徴とする焼結含油軸受の製造方法。
【請求項２】
金属粉末をスリーブ状に圧縮成形した上で焼結することで形成され、かつその内周面に、流体の動圧作用を生じるための動圧発生部が、焼結体の内周面に動圧発生部に対応した形状の成形型を押し当てることによる塑性変形で形成された焼結含油軸受であって、
グラファイトが０.１ｗｔ％以上１.５ｗｔ％以下含まれることを特徴とする焼結含油軸受。
【請求項３】
動圧発生部として、複数の傾斜溝を配列した請求項２記載の焼結含油軸受。
【請求項４】
請求項２又は３記載の焼結含油軸受を有する動圧軸受装置。
【請求項５】
請求項４記載の動圧軸受装置を備えたモータ。
【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１４】
【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１４】
【公開番号】特開２００６−３１６８９６（Ｐ２００６−３１６８９６Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４０１４９（Ｐ２００５−１４０１４９）
【出願日】平成１７年５月１２日（２００５．５．１２）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１２日（２００５．５．１２）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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