JP2006177414A - 動圧発生部の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 シンプルな工程で高精度かつ低コストに素材の平坦面に動圧発生部を成形可能とする。
【解決手段】 インクジェット法によりノズルヘッド１１から紫外線硬化タイプのインクの微小液滴１３を素材２ｂ’の上側端面２ｂ１に着弾または滴下させる。ノズルヘッド１１と紫外線を照射する光源１４とは素材２ｂ’の進行方向に従って順次配置され、かつ素材２ｂ’と対向する位置に設ける。素材２ｂ’を相対的にスライドさせながら、ノズルヘッド１１からインクの着弾または滴下、および光源１４からの紫外線の照射によるインクの硬化を素材２ｂ’の進行方向に従って徐々に進行させ、動圧発生部を成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、動圧軸受装置を構成する部材に動圧発生部を成形するための方法に関するものである。

動圧軸受装置（流体動圧軸受装置）は、軸部材と軸受部材の相対回転により軸受隙間に生じた流体の動圧作用で圧力を発生させ、この圧力で軸部材を非接触支持する軸受装置である。この動圧軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を備えるもので、近年ではその特徴を活かして、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の軸受装置としてその用途を拡大しつつある。

この種の動圧軸受装置では、軸受隙間に流体の動圧作用で圧力を発生させるための動圧発生部として、スラスト軸受面に、例えばスパイラル状に配列された動圧溝を転写印刷によって形成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−０５２８５０号公報

特許文献１において、動圧発生部（動圧溝）を成形するための転写印刷は概ね次に示す手順に従って行われる。（１）動圧溝形状に対応した凹部を有する版部材にインクを流し込み、凹部から溢れたインクをスキージにより除去する（版準備工程）。（２）前記版部材にパッド部材を押し当て、凹部内に充填されたインクをパッド部材に転写する（一次転写工程）。（３）インクが転写されたパッド部材を、スラスト軸受面を形成する部材に押し当て、所定の動圧溝形状を印刷成形する（二次転写工程）。（４）パッド部材に残留するインクは、別途準備するインク除去部材で除去される（インク除去工程）。

しかしながら、転写印刷による動圧発生部の成形に際しては、動圧発生部の形態や大きさに合わせた版部材（印刷型）を数多く保有する必要があり、印刷はパッド部材と接触状態で行われることから、量産時にはパッド部材の変形・劣化等による印刷精度の低下が懸念される。版準備工程では、版部材にインクを余分に供給し、スキージにより余分なインクを除去する必要があり、さらに、転写印刷後のパッド部材に残留するインクは除去されるため、動圧発生部に直接関係しない多量のインクが必要である。また、数多くの型（工程）を経由して印刷が行われることから、成形工程が複雑で低コスト化が困難である。近年では、情報機器の低価格化に伴い、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おり、この要請に応えるためにも、動圧発生部の成形工程を簡略化し、低コストに動圧軸受装置を製造できることが切望されている。

そこで本発明では、シンプルな工程で高精度にかつ低コストに動圧発生部を成形可能とすることを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、素材の平坦面の多数箇所に微量インクを非接触で供給する印刷工程と、供給したインクを硬化させる硬化工程とを経て、微量インクの集合体で動圧発生部を成形することを特徴とする動圧発生部の成形方法を提供する。

ここで「動圧発生部」は、軸受隙間に流体の動圧作用で圧力を発生させるものをいい、例えば複数の溝（スパイラル状溝、ヘリングボーン状溝、半径方向溝の何れでもよい）と、各溝の間にあってこれを区画形成する凸状の区画部とからなるもの、あるいは、軸受隙間を円周方向の一方または双方にくさび状に縮小させる複数の円弧面等が含まれる。動圧発生部を形成する素材の材質は特に問わず、金属材料（ステンレス鋼等の鋼材料、真ちゅう等の軟質金属、焼結金属等）や樹脂組成物等が必要とされる軸受特性に応じて適宜選択して使用される。また、素材の形態も平坦面を有するものであれば、プレート状、スリーブ状、有底円筒状等の種々の形態をとり得る。

上記成形方法によれば、ノズル等のインク供給部と素材とを非接触の状態で印刷することが可能となる。従って、高精度の印刷が可能となる一方、従来方法で問題となる接触部での印刷精度の低下を回避することができる。また、印刷型にインクを余分に供給してから、スキージにより余分なインクを除去する必要がなく、必要箇所のみにインクが使用されるので、インクは動圧発生部の形成に関与するだけの使用量で足り、インクの使用量を削減することができる。さらには、従来必要であった動圧発生部形状に対応した多数の印刷型が不要であり、複数の工程は不要となるので成形装置の構造を簡略化することができる。ノズルから微量インクを供給する代表例として、例えばインクジェット法を挙げることができる。

インクジェット法による動圧発生部の成形方法では、素材の平坦面に着弾または滴下させたインクの微小液滴の集合体により任意の形状や厚みを有するパターンを印刷することができる。また、かかるパターンを予めプログラミングし、そのプログラムに沿ってノズルの位置およびインクの供給・停止を制御することにより高精度のパターン成形が可能となる。よって、硬化したインク自体で高精度の動圧発生部を成形することができる。

この場合、素材の平坦面に微量インクを非接触で供給する印刷工程と、供給したインクを硬化させる硬化工程との間で素材を相対的にスライドさせ、インクの供給および硬化を連続して進行させるようにすれば、シンプルな装置および工程で短時間のうちに動圧発生部を形成することが可能となる。また、印刷工程と硬化工程とを経た素材を、再度印刷工程→硬化工程に供給して印刷を行っても良い。このように、素材を再度印刷工程に供給した場合でも、一度硬化工程を経たインクは完全に硬化しているので、硬化不十分なインクの重なりによる印刷精度の低下を回避することができる。

上記印刷工程での印刷は、例えば微量インクを吐出するノズルを複数列に配したノズルヘッドを用いて行うことができる。この場合、ノズルヘッドに配されたノズルの配列方向と、素材の相対スライド方向とは傾斜した状態であることが望ましい。ノズルの配列方向が素材の相対スライド方向と直交している場合、１サイクル中にノズルから供給され、素材に着弾するインクの間隔は、当然にノズルの配列間隔と等しくなる。一方、ノズルの配列方向と素材の相対スライド方向とを傾斜させれば、ノズルから供給され素材に着弾するインクの間隔は、ノズルの配列間隔よりも小さくなるため、同一のノズルヘッドを用いて印刷を行った場合、インクの着弾間隔を小さくでき、より高精度な印刷を行うことが可能になる。

なお、素材の印刷工程から硬化工程への移送は、上記相対スライドの他、素材をその軸心を中心として相対回転させることによって行うこともできる。この場合、印刷工程と硬化工程とは円周方向位置を異ならせて設けられ、これにより、動圧発生部の印刷およびインクの硬化を素材の円周方向に同時進行させることができる。

本発明で用いるインクは、電子線や光線などの電磁波の照射で硬化させることができるが、コストや作業環境等を考慮すると、インクとして光硬化性のものを使用し、光線の照射でインクを硬化させるのが望ましい。光硬化性のインクしては、紫外線硬化タイプや赤外線硬化タイプの他、可視光硬化タイプのインクも使用することができるが、低コストでかつ短時間で硬化させることのできる紫外線硬化タイプが特に望ましい。

以上のように、本発明によれば、シンプルな装置で高精度かつ低コストに動圧発生部を成形することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明にかかる動圧発生部の成形方法の一例として、インクジェット方式の印刷装置を用いた動圧発生部の成形工程の概要を示すものである。本図示例は、図５に示す軸部材２のうち、フランジ部２ｂを構成する素材２ｂ’の上側端面２ｂ１に動圧発生部を成形する成形装置および工程の概要を示すものである。

この成形装置において素材２ｂ’は、例えばコンベア等の移送機１５によって移送される。この移送機１５は、素材２ｂ’を相対的に直線スライドさせて印刷工程から硬化工程に移送する。素材２ｂ’は例えばステンレス鋼等の金属材料からなるプレート状をなす。素材２ｂ’の平坦面、例えば上側端面２ｂ１と対向して、一組又は複数組のノズルヘッド１１と光源１４とが配置される。本実施形態において、ノズルヘッド１１とその対向領域とが、素材２ｂ’の上側端面２ｂ１の多数箇所にインクを供給する印刷工程、光源１４とその対向領域とが、多数箇所に供給されたインクを硬化させる硬化工程となる。素材２ｂ’のスライド方向に従ってノズルヘッド１１と光源１４とが順次配置される。

ノズルヘッド１１の先端には、インクを噴出させるノズル１２が、縦横にそれぞれ複数列設けられる。インクタンク１８に溜められたインクはインク供給管１７を介してノズルヘッド１１に供給され、さらにノズルヘッド駆動部１６によって駆動されるノズルヘッド１１の各ノズル１２から微小液滴１３となって間欠的に噴出する。ノズル１２からのインクの吐出形式は特に問わず、ピエゾ方式、サーマルインクジェット方式、エアジェット方式などの種々の吐出方式が選択され、ノズルヘッド駆動部１６には各吐出形式に応じた構成が採用される。また、印刷方式は、連続（コンティニュアス）式、オンデマンド式の何れでもよい。

ノズルヘッド１１は、素材２ｂ’（移送機１５）の相対スライド方向と交差するように配置されている。このとき、ノズルヘッド１１は、図２（ａ）に示すように各ノズル１２の配列方向（同図でいえば、図面上下方向）が素材２ｂ’の相対スライド方向と直交するように配置する他、図２（ｂ）に示すように素材２ｂ’の相対スライド方向と所定角度θだけ傾斜させて配置することもできる。図２（ａ）に示す形態の場合、一回の吐出での微小液滴１３の着弾間隔ｔ２はノズル１２の配列間隔ｔ１と等しくなる。これに対し、図２（ｂ）に示す形態の場合、微小液滴１３の着弾間隔ｔ２はノズル１２の配列間隔ｔ１と比して狭くなるため、より高精度な印刷が可能となるメリットが得られる。

本実施形態では、光源１４として紫外線照射ランプが使用される。これに対応して、インクジェット印刷で使用するインクは市販の紫外線硬化タイプのものが使用される。紫外線硬化インクは、紫外線の照射で重合反応を起こして定着するもので、ノズル１２から吐出可能であれば、液状の高分子材料および溶媒を含む液状の高分子材料の何れもが使用可能である。溶媒は紫外線硬化インクを溶かす性質を有するものであれば、何れの有機溶剤を用いても構わない。

紫外線硬化インクのベース樹脂を構成する紫外線硬化樹脂としては、例えばラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマー、カチオン重合系モノマーの他、イミドアクリレート、あるいは環状ポリエン化合物やポリチオール化合物に代表されるエン・チオール化合物が挙げられるが、この中でもラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマー、カチオン重合系モノマーを好ましく使用することができる。ラジカル重合性モノマーとしては、例えば単官能、２官能あるいは多官能のアクリレート系モノマーや、メタクリレート系モノマーが使用でき、ラジカル重合性モノマーとしては、例えばウレタンアクリレートや、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、あるいは不飽和ポリエステルなどが使用できる。また、カチオン重合系モノマーとしては、例えばビスフェノールＡ系エポキシ樹脂や、フェノールノボラックエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂の他、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル｝ベンゼン、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン、ジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル、３−エチル−３−（２−エチルへキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−｛［３−（トリエトキシシリル）プロポキシ］メチル｝オキセタン等のオキセタン樹脂が使用できる。これら紫外線硬化樹脂は、単体で使用する他、２種類以上を混合したものをベース樹脂として使用することもできる。

これらベース樹脂には、紫外線照射により重合反応を起こさせるためのラジカル系光重合開始剤や、カチオン系光重合開始剤等の光重合開始剤を使用することができる。ラジカル系光重合開始剤としては、例えばベンゾフェノンや、オルソベンゾイン安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４‘−メチルジフェニルサルファイド、ベンゾフェノンのアンモニウム塩、イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、チオキサントンのアンモニウム塩に代表される水素引抜型の光重合系開始剤が使用でき、あるいはベンゾイン誘導体や、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィンオキサイド、モノアシルホスフィンオキサイド、ビスアシルホスフィンオキサイド、アクリルフェニルグリオキシレート、ジエトキシアセトフェノン、チタノセン化合物に代表される分子内開裂型の光重合開始剤が使用できる。また、カチオン系光重合開始剤としては、例えばトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートや、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロフォスフェート、ＳＰ−１７０やＳＰ−１５０（共に旭電化（株）製）、ＦＣ−５０８やＦＣ−５１２（共に３Ｍカンパニー社製）、ＵＶＥ−１０１４（ゼネラルエレクトリックカンパニー社製）に例示されるポリアリールスルホニウム塩、Ｕｖａｃｕｒｅ１５９０やＵｖａｃｕｒｅ１５９１（共にダイセル・ユーシービー社製）に例示されるトリアリルスルフォニュムヘキサフルオロフォスフェード塩の混合物、Ｉｒｇ−２６１（チバ・ガイギー社製）に例示されるメタロセン化合物、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートやＰ−ノニルフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、４，４‘−ジエトキシフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等のポリアリールヨードニウム塩が使用できる。これら光重合開始剤は、１種類であるいは２種類以上を組み合わせて使用することもできる。

以上の構成において、移送機１５を駆動し、素材２ｂ’を図１に示す矢印方向にスライドさせながら、ノズル１２からインクの微小液滴１３を噴出させる。これにより、素材２ｂ’の上側端面２ｂ１の多数箇所にインクの微小液滴１３の集合体で凸状を成す区画部Ｂａが形成される。一方、区画部Ｂａ以外のインクで被覆されていない領域が動圧溝Ｂｂとなり、これら区画部Ｂａと動圧溝Ｂｂとで、動圧発生部として例えば図３に示すようなスパイラル状に配列された動圧溝パターンが印刷される。この際、各ノズル１２では、予め定められたタイミングでインクの供給・停止が適宜切り換えられるため、高精度な印刷が可能となる。印刷終了後、素材２ｂ’が光源１４の対向領域に達し、紫外線の照射を受けたインクが重合反応を起こして硬化する。このとき、ノズルヘッド１１と光源１４とは移送方向に離れて配置されているので、光源１４から照射される紫外線がノズル１２に照射されることはなく、従って照射紫外線によるノズル１２の目詰まり等を防止することができる。

このようにしてインクを全て硬化させた後、素材２ｂ’をさらにスライドさせて移送機１５から取り出す。このとき、移送機１５に複数の素材２ｂ’を連続供給すれば、動圧溝パターンを印刷・硬化した素材２ｂ’を量産することができる。素材２ｂ’の下側端面２ｂ２にも動圧溝パターンを形成する場合には、図１に示す成形装置の下流にノズルヘッド１１および光源１４を有する下側端面２ｂ２用の成形装置を別途配設し、両成形装置に順次素材２ｂ’を供給すれば良い。この他、図１に示す成形装置を両端面２ｂ１、２ｂ２での動圧溝パターンの印刷・硬化に共用することもできる。この場合、何れか一方の端面への動圧溝パターンの印刷・硬化を行った後、素材２ｂ’を反転させて再度図１に示す成形装置に供給し、他方の端面への動圧溝パターンの印刷・硬化を行う。

以上の説明ではノズルヘッド１１を固定し、素材２ｂ’をスライドさせて動圧溝パターンの印刷を行う場合を例示しているが、これとは反対に、素材２ｂ’を静止させた状態でノズルヘッド１１を往復スライドさせて印刷してもよい。また、上記のように、素材２ｂ’端面への動圧溝パターンの印刷・硬化を１回で行う他、複数段階に分けて行うこともできる。この場合、一度硬化工程を経たインクは完全に硬化しているので、その後再度印刷しても硬化不十分なインクの重なりによる印刷精度の低下は回避できる。

ノズルヘッド１１は、予めプログラミングした形状にならってインクの微小液滴１３を精密に吐出する。従って、高精度に動圧発生部としての動圧溝パターンを印刷することができる。加えて、図４（ａ）に示すように硬化したインク自体で必要な動圧溝深さ（数μｍ〜数十μｍ）を確保することができるので、その後エッチング等の工程を経ることなく、そのまま動圧溝付きの軸部材２として使用することが可能となる。

また、インクジェット法による印刷は、従来の転写印刷のようなパッド部材による接触部分を持たず非接触の状態で行われるため、接触部分の劣化等による印刷精度の低下を回避することができ、量産時にも安定して動圧溝精度を確保することができる。また、インクを余分に供給した上でスキージにより除去し、パッド部材に残留するインクを除去する必要がないため、インクは動圧溝パターンの形成に関与するだけの使用量で足りる。よってインクの使用量を削減して低コスト化を図ることもできる。さらに、一工程のみで所定の形状をなす動圧発生部を形成できるため、複数工程を経て動圧発生部を形成する必要がなく、かつ印刷型も不要であることから、サイクルタイムを短縮して成形コストを低減することができるとともに、装置は非常に小型のもので済み、印刷装置の大幅な低価格化を図ることが可能となる。

図４（ａ）では、動圧溝Ｂｂをインクの非被覆部分で形成する場合を例示しているが、同図（ｂ）に示すように、インクで被覆された部分（インク層）２５で動圧溝Ｂｂを形成することもできる。後者の場合、素材２ｂ’の端面全体がインクで被覆され、さらにその上に凸状の区画部Ｂａが一体形成される。この構成であれば、図３（ａ）に示す場合に比べインクの使用量は増す一方、素材２ｂ’に対するインクの接着面積が増すので、インクの剥離等による耐久寿命の低下を抑えることができる。

インクの定着方式としては、上述のインクジェット方式のみならず、例えば電気泳動を利用して液滴を吐出する方法、つまりノズルではなく、インク液面からインク液滴を飛ばすノズルレスタイプのインク吐出方式、あるいはマイクロピペットを介してインクを液滴の状態ではなく連続的に素材の表面に吐出する方式、あるいは素材表面までの距離を短縮し、インクを吐出と同時に定着面に接触させる方式などを使用することもできる。ノズルヘッド駆動部１６には各吐出形式に応じた構成を採用することができる。

図５に、動圧溝パターンの成形装置の他の実施形態を示す。この実施形態においては、素材２ｂ’を相対回転させて、素材２ｂ’の一方の端面あるいは両端面に動圧溝パターンを成形する。

図５における実施形態において、素材２ｂ’はその上下端面から押し付けられた軸状の保持部２１によって支持される。保持部２１は、転がり軸受２３によって回転自在に支持され、かつ一方の保持部２１にはモータ等からなる回転駆動部２２が連結される。回転駆動部２２を起動することにより、保持部２１を介して回転動力を受けた素材２ｂ’が回転駆動される。ノズルヘッド１１と光源１４は、素材２ｂ’の上側端面２ｂ１と対向し、かつその円周方向位置を異ならせて、好ましくは図示のように保持部２１を挟んだ対向位置に配置されている。なお、図１に示す実施形態と同一の構成部材については同一符号を付与し、その機能も含め重複説明を省略する。

上記構成において、素材２ｂ’を回転させながらノズルヘッド１１のノズル１２からインクを吐出して、素材２ｂ’の上側端面２ｂ１に区画部Ｂａと動圧溝Ｂｂからなる動圧溝パターンを印刷する。この実施形態において、印刷は素材２ｂ’の回転に伴って徐々に円周方向に進行する形で行われ、印刷部分が円周方向にある程度進行（図示例の場合は半周）し、印刷部分が光源１４の対向領域に達すると、紫外線の照射を受けたインクが重合反応を起こして硬化する。

図示例では、一つのノズルヘッド１１を使用する場合を例示しているが、これを半径方向あるいは円周方向の複数箇所に配置することもできる。さらには素材２ｂ’を一回転させる間に全面に動圧溝パターンを印刷する他、素材２ｂ’をこれ以上の回転数、例えば二〜数十回転させて、素材２ｂ’の全面に動圧溝パターンを形成することもできる。

図６は、動圧軸受装置（流体動圧軸受装置）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、動圧軸受装置１と、動圧軸受装置１の軸部材２に取り付けられたロータ（以下、ディスクハブ３と称す。）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の外周に取り付けられ、ロータマグネット５は、ディスクハブ３の内周に取り付けられている。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Ｄを一枚または複数枚保持する。ブラケット６の内周にハウジング７が装着されている。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との間に発生する電磁力でロータマグネット５が回転し、それに伴ってディスクハブ３、軸部材２が回転する。

図７に、上記スピンドルモータで使用される動圧軸受装置１の一例を示す。この動圧軸受装置１は、スリーブ状の部分を有する軸受部材２７と、軸受部材２７の内周に挿入された軸部材２と、軸受部材２７の一端開口部を封口する蓋部材２８と、シール部材９とを主要な構成部材として含む。本実施形態において、軸受部材２７は、軸受スリーブ８と、内周に軸受スリーブ８を固定した円筒状のハウジング７とで構成される。なお、説明の便宜上、ハウジング７のシール部材９に密封される側を上側、ハウジング７の蓋部材２８で密封される側を下側として説明を進める。

軸部材２は、例えばステンレス鋼等の金属材料で、軸部２ａとその一端に一体又は別体に設けられたフランジ部２ｂとで構成される。軸部２ａの外周面２ａ１には、動圧発生部として、例えばヘリングボーン形状に配列された動圧溝Ａｂと、動圧溝Ａｂを区画形成する区画部Ａａとを含むラジアル軸受面Ａが軸方向に２箇所離隔形成される。上側のラジアル軸受面Ａでは、動圧溝Ａｂが軸方向中心ｍに対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心ｍより上側領域の軸方向寸法Ｘ１が下側領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。そのため、軸部材２の回転時、動圧溝Ａｂによる潤滑油の引き込み力（ポンピング力）は下側の対称形のラジアル軸受面Ａに比べ上側のラジアル軸受面Ａで相対的に大きくなる。なお、ラジアル軸受面Ａは任意の数を形成可能であり、１箇所あるいは軸方向の３箇所以上に形成してもよい。

軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１には、上記インクジェット印刷により動圧発生部として、例えば図３に示すようなスパイラル形状に配列された動圧溝Ｂｂと、動圧溝Ｂｂを区画形成する区画部Ｂａとを含む第１のスラスト軸受面Ｂが形成されている。また、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２には、上側端面２ｂ１同様に上記インクジェット印刷により、例えばスパイラル形状に配列された動圧溝と、動圧溝を区画形成する区画部とを含む第２のスラスト軸受面Ｃ（図示省略）が形成されている。

なお、軸部２ａの外周面２ａ１に形成されているラジアル軸受面Ａについては、フランジ部２ｂの上側端面２ｂ１および下側端面２ｂ２と同様に、動圧発生部をインクジェット印刷で成形することができる。この他、転造加工、鍛造加工、プレス加工等の塑性加工法や、切削加工等の機械加工法によってラジアル軸受面Ａを成形することも可能である。

軸受スリーブ８は、例えば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に潤滑油（または潤滑グリース）を含浸させた含油焼結金属の多孔質体で形成される。軸受スリーブ８の内周面８ａには軸部材２が挿入されている。本実施形態において、軸受スリーブ８の下側端面８ｂは平滑な平坦面として形成されて、また、内周面８ａは、真円状の円筒面として形成されている。

ハウジング７は、樹脂材料や金属材料で円筒状に形成される。ハウジング７の下端開口部は、軟質金属等の金属材料や樹脂材料で形成された蓋部材２８で封口されている。蓋部材２８は、圧入、接着等の固定手段でハウジング７の下端開口部に固定される。この他、ハウジング７と蓋部材２８とを金属材料や樹脂材料で一体成形することもできる。

シール部材９は、金属材料や樹脂材料で環状に形成される。シール部材９は、ハウジング７とは別体に形成され、ハウジング７の上端開口部に圧入、接着等の手段で固定される。シール部材９の内周面９ａは上方に向かうにつれてテーパ状に拡径しており、この内周面９ａと、内周面９ａに対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間には、上方を漸次拡大させた環状のシール空間Ｓが形成される。シール部材９で密封された動圧軸受装置１の内部空間には、潤滑流体としての例えば潤滑油が注油され、動圧軸受装置１内が潤滑油で満たされる。この状態では、潤滑油の油面はシール空間Ｓの範囲内に維持される。部品点数の削減および組立工数の削減のため、シール部材９をハウジング７と一体形成することもできる。

上記構成の動圧軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸部２ａの外周面２ａ１のラジアル軸受面Ａは、それぞれ軸受スリーブ８の内周面８ａとラジアル軸受隙間を介して対向する。相対回転に伴い、各ラジアル軸受隙間に満たされた潤滑油が動圧作用を発生し、その圧力によって軸部材２がラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をラジアル方向に回転自在に非接触支持する第１のラジアル軸受部Ｒ１と第２のラジアル軸受部Ｒ２とが形成される。

また、軸部材２のフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１に形成された第１スラスト軸受面Ｂは、第１のスラスト軸受隙間を介して軸受スリーブ８の下側端面８ｂと対向し、フランジ部２ｂの下側端面２ｂ２に形成された第２スラスト軸受面Ｃは、第２のスラスト軸受隙間を介して蓋部材２８の上側端面２８ａと対向する。軸部材２と軸受スリーブ８との相対回転に伴い、両スラスト軸受隙間に満たされた潤滑油が動圧作用を発生し、その圧力によって軸部材２がスラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をスラスト両方向に回転自在に非接触支持する第１のスラスト軸受部Ｔ１および第２のスラスト軸受部Ｔ２が形成される。

この動圧軸受装置の運転中に両スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２のスラスト軸受隙間とシール空間Ｓとの間で圧力のアンバランスが生じた場合、両空間を連通する循環路１０を通って潤滑油が流動するため、圧力差が早期に解消され、圧力差に起因する潤滑油中での気泡の発生や潤滑油の漏れ、あるいは振動の発生が抑制される。図７では、循環路１０を、軸受スリーブ８の外周面に形成した軸方向溝１０ａと、シール部材９の下側端面９ｂに形成した半径方向溝１０ｂとで構成した場合を例示しているが、軸方向溝１０ａをハウジング７の内周面に、半径方向溝１０ｂを軸受スリーブ８の上側端面８ｃに形成することもできる。

なお、以上の説明では、フランジ部２ｂの両端面２ｂ１、２ｂ２にスラスト軸受面Ｂ、Ｃをインクジェット印刷する場合を例示したが、インクジェット印刷したスラスト軸受面Ｂ、Ｃは、フランジ部２ｂの両端面に対向する面、例えば軸受部材２７を構成する軸受スリーブ８の下側端面８ｂや蓋部材２８の上側端面２８ａに形成することもできる。二つのスラスト軸受面Ｂ、Ｃのうち、何れか一方のスラスト軸受面の動圧溝パターンは、プレス加工等の他の加工方向で成形することもできる。

本発明は、図７に示す動圧軸受装置１のみならず、以下に例示する他の動圧軸受装置にも同様に適用することができる。なお、以下の説明では、基本的に図７に示す実施形態と同一機能を有する部材および要素には共通の参照番号を付して重複説明を省略する。

図８に示す動圧軸受装置３１は、テーパ状のシール空間Ｓがディスクハブ３３の内周面３３ｂ１とハウジング７の外周面７ｃとの間に形成される点、および第２のスラスト軸受部Ｔ２がハウジング７の上側端面７ｂとディスクハブ３３の下側端面３３ａ１との間に形成されている点で、図７に示す動圧軸受装置１と異なる。第１のスラスト軸受部Ｔ１では、インクジェット印刷したスラスト軸受面Ｂが、軸受部材２７の一部である軸受スリーブ８の下側端面８ｂに形成され、第２のスラスト軸受部Ｔ２では、インクジェット印刷したスラスト軸受面Ｃが、ロータとしてのディスクハブ３３の下側端面３３ａ１に形成されている。スラスト軸受面Ｂをフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１に、スラスト軸受面Ｃを、軸受部材２７を構成するハウジング７の上側端面７ｂに形成することもできる。

図９に示す動圧軸受装置４１は、軸受スリーブ８とハウジング７とを一体化して軸受部材２７を構成した点、および蓋部材２８の外周に上方に突出する円筒部２８ｂを設け、この円筒部２８ｂを、軸受部材２７のうち、軸受スリーブ８に相当するスリーブ部２７ａの端面２７ａ１に当接させた点で図７に示す動圧軸受装置１と異なる。第１のスラスト軸受部Ｔ１では、インクジェット印刷したスラスト軸受面Ｂが、軸受部材２７のうち、スリーブ部２７ａの端面２７ａ１に形成され、第２のスラスト軸受部Ｔ２では、インクジェット印刷したスラスト軸受面Ｃが、蓋部材２８の上側端面２８ａに形成されている。スラスト軸受面Ｂをフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１に、スラスト軸受面Ｃをフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２に形成することもできる。

以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２およびスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２を構成する動圧軸受として、例えばへリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝からなる動圧発生部を用いた軸受を例示しているが、動圧発生部の構成はこれに限定されるものではない。例えば、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、いわゆるステップ軸受や多円弧軸受を採用することができる。ステップ軸受とは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が円周方向所定間隔に設けられた軸受、多円弧軸受とは軸受隙間を円周方向の一方または双方にくさび状に縮小させる複数の円弧面を軸受スリーブ８の内周面８ａや軸部２ａの外周面２ａ１に設けた軸受である。

また、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の一方又は双方は、例えばステップ軸受で構成することができる他、いわゆる波型軸受（ステップ型が波型になったもの）等で構成することもできる。

図１０（ａ）は素材２ｂ’の上側端面２ｂ１にステップ型の軸受面を構成したものを例示している。図示例においては、複数の半径方向溝形状の動圧溝Ｂｂが円周方向所定間隔に設けられ、該動圧溝Ｂｂを区画形成する区画部Ｂａが、上記インクジェットによる印刷方法により形成されている。区画部Ｂａの上面Ｂａ１は、図１０（ｂ）に示すようにテーパ状になっており、この部分ではスラスト軸受隙間がくさび状の隙間になっている。フランジ部２ｂ（軸部材２）の図中矢印方向への回転に伴い、潤滑油がくさび状隙間の縮小側に押し込まれるので、その動圧作用によって、軸部材２がスラスト方向に非接触支持され、第１のスラスト軸受部Ｔ１が形成される。

インクジェット方式の印刷装置の概要を示す側面図である。 （ａ）図は、ノズルヘッドを素材の進行方向と直交するように配置した図、（ｂ）図はノズルヘッドを素材の進行方向と所定角度傾けて配置した図である。 フランジ部の上側端面の平面図である。 （ａ）図は区画部Ｂａを直接素材端面に形成した拡大断面図、（ｂ）図は素材端面にインク層を形成し、該インク層表面に区画部Ｂａを形成した場合の拡大断面図である。 インクジェット方式の印刷装置の他形態を示す側面図である。 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。 動圧軸受装置の一実施形態を示す断面図である。 動圧軸受装置の第二の実施形態を示す断面図である。 動圧軸受装置の第三の実施形態を示す断面図である。 （ａ）図はフランジ部の上側端面の他形態を示す平面図、（ｂ）図は動圧軸受装置に組み込んだ場合における区画部ＢａのＸ−Ｘ拡大断面図である。

符号の説明

１、３１、４１ 動圧軸受装置
２ 軸部材
２ａ 軸部
２ｂ フランジ部
２ｂ’ 素材
３ ディスクハブ（ロータ）
４ ステータコイル
５ ロータマグネット
７ ハウジング
８ 軸受スリーブ
９ シール部材
１１ ノズルヘッド
１２ ノズル
１３ 微小液滴
１４ 光源
１５ 移送機
Ｂ、Ｃ スラスト軸受面
Ｂａ 区画部
Ｂｂ 動圧溝
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部
ｔ１ 配列間隔
ｔ２ 着弾間隔

Claims (5)

1. 素材の平坦面の多数箇所に微量インクを非接触で供給する印刷工程と、供給したインクを硬化させる硬化工程を経て、微量インクの集合体で動圧発生部を成形することを特徴とする動圧発生部の成形方法。
2. 素材を相対的にスライドさせて印刷工程から硬化工程に移送する請求項１記載の動圧発生部の成形方法。
3. 印刷工程に、微量インクを吐出するノズルを複数列に配したノズルヘッドを設け、かつノズルの配列方向と素材の相対スライド方向とを傾斜させた請求項２記載の動圧発生部の成形方法。
4. 素材を、その軸心を中心として相対回転させて、印刷工程から硬化工程に移送する請求項１記載の動圧発生部の成形方法。
5. インクが光硬化性を有し、インクの硬化を光線の照射で行う請求項１〜４何れか記載の動圧発生部の成形方法。

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