JP2011033075A - 流体動圧軸受装置の製造方法、流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、及びディスク駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】部材の摺動部分に形成される被膜の形成範囲を適切に制限する技術を提供する。
【解決手段】所定の中心軸990に沿って配置されるシャフト910と、前記シャフト910から径方向外側へ広がる環状部920と、前記環状部920の下面920Sに対向する上面930Sを有し、前記シャフト910および前記環状部920を相対回転可能に支持するスリーブ930と、前記シャフト910および前記環状部920と前記スリーブ930との間に介在する潤滑オイルと、を備えた流体動圧軸受装置900の製造方法であって、前記下面920Sに、前記中心軸990を囲む略環状のエッジ924を有する環状部920を用意する工程と、前記下面920Sの前記エッジ924の前記径方向外側に、固体潤滑膜形成液を塗布する工程と、前記固体潤滑膜形成液の溶媒を蒸発させる工程と、を含む流体動圧軸受装置900の製造方法。
【選択図】図1
【解決手段】所定の中心軸990に沿って配置されるシャフト910と、前記シャフト910から径方向外側へ広がる環状部920と、前記環状部920の下面920Sに対向する上面930Sを有し、前記シャフト910および前記環状部920を相対回転可能に支持するスリーブ930と、前記シャフト910および前記環状部920と前記スリーブ930との間に介在する潤滑オイルと、を備えた流体動圧軸受装置900の製造方法であって、前記下面920Sに、前記中心軸990を囲む略環状のエッジ924を有する環状部920を用意する工程と、前記下面920Sの前記エッジ924の前記径方向外側に、固体潤滑膜形成液を塗布する工程と、前記固体潤滑膜形成液の溶媒を蒸発させる工程と、を含む流体動圧軸受装置900の製造方法。
【選択図】図1
Description
本発明は、流体動圧軸受装置の製造方法、流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、及びディスク駆動装置に関する。
ハードディスク装置や光ディスク装置には、ディスクをその中心軸を中心に回転させるためのスピンドルモータが搭載されている。スピンドルモータは、静止部と回転部とを軸受装置を介して相対的に回転させる。近年では、スピンドルモータ用の軸受装置として流体動圧軸受装置が多用されている。流体動圧軸受装置は、シャフトとスリーブとの間に潤滑オイルを介在させ、潤滑オイルの動圧によりシャフトとスリーブとを、相対的に支持しつつ回転させる。
このような流体動圧軸受装置は、例えば、特開2003−88042号公報に開示されている。
特開2003−88042号公報
従来の流体動圧軸受装置は、シャフトの上部に径方向に広がる略環状のロータハブが設けられており、該ロータハブの下面が潤滑オイルを介してスリーブの軸方向の上面と対向している。そして、ロータハブとスリーブとの間の摺動性を高めたり、ロータハブとスリーブとの接触による損傷を抑制したりするため、ロータハブの下面等に潤滑性の高い被膜が形成されることがある。
この被膜は、一般的に、被膜形成用の液が塗り広げられた後に溶媒を乾燥させることで形成される。ところが、被覆すべき範囲を超えて被膜が形成されると、被膜とスリーブとが干渉することでパーティクルの発生する虞があるため、所望の範囲だけに被膜を形成する技術が望まれている。
本発明の目的は、部材の摺動部分に形成される被膜の形成範囲を適切に制限する技術を提供することである。
本願の例示的な第1発明は、所定の中心軸に沿って配置されるシャフトと、前記シャフトから径方向外側へ広がる環状部と、前記環状部の下面に対向する上面を有し、前記シャフトおよび前記環状部を相対回転可能に支持するスリーブと、前記シャフトおよび前記環状部と前記スリーブとの間に介在する潤滑オイルと、を備えた流体動圧軸受装置の製造方法であって、(a)前記下面に、前記中心軸を囲む略環状のエッジを有する環状部を用意する工程と、(b)前記下面の前記エッジの前記径方向外側に、固体潤滑膜形成液を塗布する工程と、(c)前記固体潤滑膜形成液の溶媒を蒸発させる工程と、を含む流体動圧軸受装置の製造方法である。
本願の例示的な第2発明は、所定の中心軸に沿って配置されるシャフトと、前記シャフトから径方向外側へ広がる環状部と、前記環状部の下面に対向する上面を有し、前記シャフトおよび前記環状部を相対回転可能に支持するスリーブと、前記シャフトおよび前記環状部と前記スリーブとの間に介在する潤滑オイルと、を備えた流体動圧軸受装置の製造方法であって、(e)前記上面に、前記中心軸を囲む略環状のエッジを有するスリーブを用意する工程と、(f)前記上面の前記エッジの前記径方向外側に、固体潤滑膜形成液を塗布する工程と、(g)前記固体潤滑膜形成液の溶媒を蒸発させる工程と、を含む流体動圧軸受装置の製造方法である。
本願の例示的な第3発明は、上下方向に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトと、前記シャフトから径方向外側へ広がる環状部と、前記環状部の下面に対向する上面を有し、前記シャフトおよび前記環状部を相対回転可能に支持するスリーブと、前記シャフトおよび前記環状部と前記スリーブとの間に介在する潤滑オイルとを備え、前記下面には、前記中心軸を囲む略環状のエッジが設けられており、前記下面のうち、前記エッジよりも前記径方向外側の領域には、固体潤滑膜が被覆されている流体動圧軸受装置である。
本願の例示的な第4発明は、上下方向に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトと、前記シャフトから径方向外側へ広がる環状部と、前記環状部の下面に対向する上面を有し、前記シャフトおよび前記環状部を相対回転可能に支持するスリーブと、前記シャフトおよび前記環状部と前記スリーブとの間に介在する潤滑オイルとを備え、前記上面には、前記中心軸を囲む略環状のエッジが設けられており、前記上面のうち、前記エッジよりも前記径方向外側の領域には、固体潤滑膜が被覆されている流体動圧軸受装置である。
本願の例示的な第1発明及び第2発明によれば、固体潤滑膜を形成する際に、略環状のエッジにおける表面張力の作用により、エッジの内側に固体潤滑膜形成液が流れ込むことを抑制できる。したがって、固体潤滑膜の形成範囲を適切に制限できる。
本願の例示的な第3発明及び第4発明によれば、固体潤滑膜を形成する部材の面にエッジを設けることによって、エッジよりも内側に固体潤滑膜が形成されにくくなる。したがって、固体潤滑膜の形成範囲を適切に制限できるため、装置不良の発生を低減できる。
以下、好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下においては、中心軸990,9に沿う方向を上下方向とし、スリーブ930,930a,34に対する環状部920,920aまたはブッシュ44側の位置を上側と定義して各部材の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向は、説明の便宜のために定義するものであって、流体動圧軸受け装置やディスク駆動装置が、実際の機器に搭載されたときの設置姿勢を限定するものではない。
<1.一実施形態に係る流体動圧軸受装置>
図1は、流体動圧軸受装置900を示した縦断面図である。図2は、環状部920を示した断面斜視図である。流体動圧軸受装置900は、シャフト910と環状部920とスリーブ930と潤滑オイル940とを備えている。
図1は、流体動圧軸受装置900を示した縦断面図である。図2は、環状部920を示した断面斜視図である。流体動圧軸受装置900は、シャフト910と環状部920とスリーブ930と潤滑オイル940とを備えている。
シャフト910は、上下に延びる中心軸990に沿って配置されている。シャフト910の上部には、径方向(中心軸990に直交する方向)外側へ広がる環状部920が設けられている。環状部920は、径方向に延びる平板部921と、平板部921の外縁から下方に延びる円環部922とを有している。
スリーブ930は、内部にシャフト910が挿入される孔を有する円筒状の部材である。スリーブ930の上面930Sは、環状部920の平板部921の下面920Sに対向している。スリーブ930とシャフト910との間、及びスリーブ930と環状部920との間には、潤滑オイル940が連続的に充填されている。潤滑オイル940の液面は、円環部922とスリーブ930との間に位置している。
図2に示すように、環状部920の下面920Sには、中心軸990を囲むように略環状の環状溝923が設けられている。この環状溝923の凸角部分によって、環状に延びるエッジ924が形成されている。下面920Sのうち、このエッジ924よりも径方向外側の領域には、環状部920とスリーブ930との間の摺動性を高めるために、固体潤滑膜925が形成されている。
また、図1に示すように、スリーブ930の上面930Sには、潤滑オイル940に流体動圧を発生させるスラスト動圧溝列931が設けられている。スラスト動圧溝列931は、中心軸990を中心とする複数の螺旋状の溝によって構成されている。スリーブ930に対し、シャフト910及び環状部920が回転する際には、スラスト動圧溝列931によって潤滑オイル940に動圧が発生し、シャフト910及び環状部920の上下方向の位置が制限される。このようにスラスト動圧溝列931が設けられた領域は、スラスト方向についての軸受面931Sとなっている。
このような流体動圧軸受装置900の製造工程においては、まず、下面920Sに略環状のエッジ924を有する環状部920が用意される。そして、下面920Sのうちエッジ924よりも径方向外側に、固体潤滑膜925を形成させるための固体潤滑膜形成液が供給される。この状態で環状部920を中心軸990周りに回転させることによって、下面920Sに固体潤滑膜形成液が広げられる。そして、固体潤滑膜形成液の溶媒を適宜に蒸発させることで、環状部920に固体潤滑膜925が形成される。
流体動圧軸受装置900によると、固体潤滑膜925を形成する際に、略環状のエッジ924における表面張力の作用により、エッジ924の内側に固体潤滑膜形成液が流れ込みにくいため、下面920Sのうちエッジ924よりも径方向内側における固体潤滑膜925の形成を抑制できる。したがって、固体潤滑膜925の形成範囲を効果的に制限できる。また、固体潤滑膜925を適切な位置に形成できるため、固体潤滑膜925と他部材(ここではスリーブ930)との接触による損傷を適切に防止でき、装置不良の発生を低減できる。
<2. その他の実施形態>
図3は、その他の実施形態の流体動圧軸受装置900aを示した図である。流体動圧軸受装置900aでは、環状部920aの下面920aSに、スラスト動圧溝列931aの設けられた軸受面931aSが形成されている。
図3は、その他の実施形態の流体動圧軸受装置900aを示した図である。流体動圧軸受装置900aでは、環状部920aの下面920aSに、スラスト動圧溝列931aの設けられた軸受面931aSが形成されている。
スリーブ930aの上面930aSには、中心軸990を囲むように環状溝923aが設けられている。また、環状溝923aの径方向外側の凸角は、略環状に延びるエッジ924aとなっている。上面930aSのうち環状溝923aよりも径方向外側の領域は、固体潤滑膜925aで被覆されている。
このような流体動圧軸受装置900aの製造工程においては、まず、上面930aSに略環状のエッジ924aを有するスリーブ930aが用意される。そして、上面930aSのうちエッジ924aよりも径方向外側に、固体潤滑膜を形成するための固体潤滑膜形成液が供給される。そしてスリーブ930aを中心軸990周りに所定の回転数で回転させることで、上面930aSに固体潤滑膜形成液が広げられる。そして、溶媒を適宜に蒸発させることで、固体潤滑膜925aの形成されたスリーブ930aが得られる。
流体動圧軸受装置900aによると、固体潤滑膜925aを形成する際に、スリーブ930aに設けられた略環状のエッジ924aにおける表面張力の作用により、エッジ924aの内側に固体潤滑膜形成液が流れ込みにくくなる。したがって、上面930aSのうち、エッジ924aよりも径方向内側における固体潤滑膜925の形成を抑制できる。
<3.より具体的な実施形態>
<3.1. ディスク駆動装置>
続いて、より具体的な実施形態について説明する。
<3.1. ディスク駆動装置>
続いて、より具体的な実施形態について説明する。
図4は、ディスク駆動装置10の縦断面図である。ディスク駆動装置10は、装置ハウジング11、ディスク14、アクセス部15、及びスピンドルモータ2を備えている。ディスク駆動装置10は、磁気ディスク14(以下、ディスク14という)を回転させつつ、ディスク14に対する情報の読み出し及び書き込みを行う装置である。
装置ハウジング11は、板状のカバー部材12と、上部が開口しているカップ状のベース部材13とを有している。カバー部材12は、ベース部材13の上部に固定されることで、ベース部材13の上部の開口を閉じている。装置ハウジング11は、カバー部材12及びベース部材13で形成される内部空間11S内に、ディスク14、アクセス部15、及びスピンドルモータ2を収容している。
ベース部材13は、内部に開口を有する平板部131と、前記開口の内縁部から上方へ突出する円筒形状のホルダ部132と、を有する。ベース部材13の内側の底部には、アクセス部15とスピンドルモータ2とが設けられている。ベース部材13は、例えば、アルミニウム合金等の金属により形成される。
2枚のディスク14,14は、いずれも中央部に孔を有する円板状の情報記録媒体である。ディスク14,14は、スピンドルモータ2のハブ42に装着されており、スペーサ141を介して上下に積層配置されている。
アクセス部15は、各ディスク14の上面及び下面に対応して配置された複数(ここでは4つ)のヘッド151と、各ヘッド151を支持するアーム152と、アーム152を揺動させる揺動機構153と、を備えている。アクセス部15は、揺動機構153によりアーム152をディスク14に沿って揺動させて、ヘッド151をディスク14の特定位置にアクセスさせる。これにより、アクセス部15は、回転する各ディスク14の記録面に対して情報の読み出し及び書き込みを行う。なお、アクセス部15は、ディスク14に対して情報の読み出し及び書き込みのいずれか一方のみを行うものであってもよい。
<3.2. スピンドルモータ>
図5は、スピンドルモータ2の縦断面図である。スピンドルモータ2は、主として装置ハウジング11に固定される静止部3と、ディスク14を装着して中心軸9を中心に回転する回転部4と、を備えている。静止部3は、ステータコア32、コイル33及びスリーブ34を備えている。回転部4は、シャフト41、ハブ42、及びロータマグネット43と、を備えている。
図5は、スピンドルモータ2の縦断面図である。スピンドルモータ2は、主として装置ハウジング11に固定される静止部3と、ディスク14を装着して中心軸9を中心に回転する回転部4と、を備えている。静止部3は、ステータコア32、コイル33及びスリーブ34を備えている。回転部4は、シャフト41、ハブ42、及びロータマグネット43と、を備えている。
ホルダ部132の内周側(中心軸9に対する内周側)は、スリーブ34を保持するための貫通孔となっている。ホルダ部132の外周側(中心軸9に対する外周側)の面には、ステータコア32が固定されている。
ステータコア32は、ホルダ部132に固定された円環状のコアバック321と、コアバック321から径方向の外周側に突出した複数本のティース部と、を備えている。
コイル33は、各ティース部322の周囲に巻回された導線で構成されている。コイル33は、リード線331を介して、図示しない所定の電源装置に接続されている。電源装置からコイル33に駆動電流が供給されると、ティース部322に径方向の磁束が発生する。
スリーブ34は、略円筒形状の部材であり、シャフト41を取り囲むように配置されている。スリーブ34は、ホルダ部132の内周面に固定されている。
スリーブ34は、シャフト41の径方向及び軸方向の移動を制限しつつ、シャフト41の中心軸9を中心とする回転を許容するラジアル軸受部を構成している。スリーブ34は、例えば磁性または非磁性のステンレス鋼や、銅合金等の金属材料により構成される。
スリーブ34の内周面とシャフト41の外周面との間の微小な隙間と、シャフト41の下面とキャップ35との間の微小な隙間と、スリーブ34の上面とハブ42との間の微小な隙間と、スリーブ34の上面と下面とを軸方向に沿って貫通する循環孔343と、には、潤滑オイル51が充填されている。潤滑オイル51は、例えばポリオールエステル系オイルやジエステル系オイル等のエステルを主成分とするオイルが使用される。
図6は、スリーブ34の縦断面図である。スリーブ34の内周面の上部及び下部には、シャフト41の外周面とスリーブ34の内周面との間に介在する潤滑オイル51に、動圧を発生させるための第1ラジアル動圧溝列341及び第2ラジアル動圧溝列342が、それぞれ形成されている。これらの動圧溝列は、いずれも、複数のV字状の溝を周方向に配列した、いわゆるヘリングボーン溝列となっている。
また、シャフト41がスリーブ34に対して回転する際には、潤滑オイル51に発生する動圧によって、シャフト41が径方向に支持される。本実施形態では、第1ラジアル動圧溝列341及び第2ラジアル動圧溝列342を、スリーブの内周面に形成されているが、スリーブ34の内周面及びシャフト41の外周面のいずれか一方に形成されていればよい。
図7は、スリーブ34の上面図である。スリーブ34の上面34Sの内側には、後述のブッシュ44の下面44Sに接近するように***する軸受面344が形成されている。軸受面344には、ブッシュ44の下面44Sとスリーブ34の上面34Sとの間に介在する潤滑オイル51に動圧を発生させるためのスラスト動圧溝列345が設けられている。スラスト動圧溝列345は、中心軸9を中心とする複数の螺旋状の溝により構成されている。
スリーブ34に対してシャフト41が回転する際には、スラスト動圧溝列345により潤滑オイル51が加圧される。このように潤滑オイル51に発生する動圧によって、シャフト41及びハブ42が軸方向に支持されつつ回転することとなる。
図5に戻って、シャフト41は、中心軸9に沿って配置された略円柱形状の部材である。シャフト41は、スリーブ34の内側(軸受孔)に挿入された状態で、スリーブ34に対して相対回転可能に支持されている。シャフト41は、後述のブッシュ44をその外周面に固定する比較的小径の頭部411と、スリーブ34の内側に挿入された比較的大径の胴部412と、を有している。
頭部411と胴部412との境界部分において、胴部412が径方向に突出している。この胴部412の突出部分の上面が段差面413となっている。段差面413は、ブッシュ44の下面44Sの内面部分に当接することによって、シャフト41に対するハブ42の軸方向の位置を制限している。
ハブ42は、シャフト41に固定されており、シャフト41とともに回転する。ハブ42は、シャフト41の頭部411に固定された環状の部材であるブッシュ44と、ブッシュ44の外周面に固定されるとともに、2枚のディスク14,14を保持するディスク保持部45と、を有している。
図8は、ブッシュ44近傍の拡大縦断面図である。ブッシュ44は、その下面44Sの内縁部分が段差面413に当接した状態で、シャフト41に固定されている。ブッシュ44は、シャフト41から径方向外側に広がる環状部となっている。下面44Sは、スリーブ34の上面34Sの軸受面344に対向する。この軸受面344と、下面44Sと、これらの面の間に開示する潤滑オイル51とによって、スラスト動圧軸受機構が構成されている。
ブッシュ44は、下面44Sの外縁部分から下方へ向けて延びる円筒部441を有している。円筒部441の円筒内周面441Sは、下面44Sに連続しており、潤滑オイル51を介してスリーブ34の外周面に対向している。円筒部441の外周面には、ディスク保持部45の下面の内縁部分に当接する段差面442Sが設けられている。
下面44Sと円筒内周面441Sには、これらの双方の面に亘って外側環状凹部46が設けられている。外側環状凹部46は、下面44Sと円筒内周面441Sとが交差する部分において、軸方向上側及び径方向外側に凹んでいる。
下面44Sの内側には、中心軸9を囲む略環状の環状溝443が設けられている。この環状溝443の凸角の縁が、径方向外側のエッジ444及び径方向内側のエッジ445となっている。図8に示したように、環状溝443は、下面44Sのうち、シャフト41の段差面413に当接する部分よりも径方向外側の領域であって、かつ軸受面344に対向する部分よりも径方向内側の領域に設けられている。
なお、軸受面344の径方向内側端部に沿う位置に、エッジ444が設けられてもよい。すなわち、「軸受面344に対向する部分よりも径方向内側の領域」には、軸受面344の径方向内側端部に対向する部分が含まれるものとする。さらに、エッジ444は軸受面344に対向する領域に設けられていてもよい。ただしこの場合は、環状溝443の内部が軸受面344の径方向内側端部に対向させることで、外縁側のエッジ445が軸受面344の端部よりも径方向内側となることが望ましい。
下面44Sは、エッジ444から外側環状凹部46の円筒内周面441Sに至るまで、固体潤滑膜47に被覆されている。固体潤滑膜47は、潤滑性の高い樹脂などの固体材料で構成されており、例えば、硫化モリブデン、硫化タングステン、グラファイト、窒化ホウ素、三酸化アンチモン、ポリ四フッ化エチレン(PTFE)、セキボク、雲母、滑石及び酸化亜鉛等のうちから、1種または2種以上を組み合わせた材料により構成される。
固体潤滑膜47は、シャフト41とともにブッシュ44が回転し始める際に、直接ブッシュ44の下面44Sとスリーブ34の上面34Sとが接触することを抑制する。また固体潤滑膜47は、外部から衝撃が加わった場合にも、上面34Sと下面44Sとが直接接触することを抑制する。
図5に戻って、ディスク保持部45は、ブッシュ44の外周面に固定されるとともに、径方向外側へ向けて広がる平板部451と、平板部451の外縁部分から下方へ向けて延びる円筒部452と、円筒部452から径方向外側へ向けて延びるフランジ部453と、を有している。
円筒部452の外周面452Sは、ディスク14の内周部(内周面または内周縁)に当接する当接面となっている。また、フランジ部453の上面453Sは、ディスク14を載置する載置面となっている。
本実施形態では、ハブ42がブッシュ44とディスク保持部45との2つの部材により構成されているが、単一の部材で構成されていてもよい。
ロータマグネット43は、ディスク保持部45の下面にヨーク431を介して取り付けられている。ロータマグネット43は、中心軸9を取り囲むように円環状に配置されている。ロータマグネット43の内周面は磁極面となっており、複数のティース部322の外周面に対向している。
このようなスピンドルモータ2において、静止部3のコイル33に駆動電流を与えると、複数のティース部322に径方向の磁束が発生する。そして、ティース部322とロータマグネット43との間の磁束の作用によりトルクが発生し、静止部3に対して回転部4が中心軸9を中心として回転する。これにより、ハブ42上に支持された2枚のディスク14,14が中心軸9を中心として回転する。
<3.3 流体動圧軸受装置の製造手順>
図9は、流体動圧軸受装置の製造手順の一部を示す流れ図である。また、図10は、固体潤滑膜形成液47Lの塗布方法を説明するための図である。なお、図10(a)は、ブッシュ44に固体潤滑膜形成液47Lを供給した様子を示した図であり、図10(b)は、環状部44に滴下した固体潤滑膜形成液47Lを広げた様子を示した図である。
図9は、流体動圧軸受装置の製造手順の一部を示す流れ図である。また、図10は、固体潤滑膜形成液47Lの塗布方法を説明するための図である。なお、図10(a)は、ブッシュ44に固体潤滑膜形成液47Lを供給した様子を示した図であり、図10(b)は、環状部44に滴下した固体潤滑膜形成液47Lを広げた様子を示した図である。
流体動圧軸受装置を製造する際には、まず、固体潤滑膜47が未だ形成されていないブッシュ44が準備される(ステップS1)。このブッシュ44の下面44Sには、上述の環状溝443が形成されている。環状溝443は、例えば切削加工等によって形成される。
ブッシュ44が準備されると、スピンコート法によって、ブッシュ44の下面44Sに固体潤滑膜47が形成される。具体的には、図10(a)に示すように、下面44Sが上方を向いている状態で、固体潤滑膜形成液47Lが図示しないノズルから下面44Sに滴下される(ステップS2)。固体潤滑膜形成液47Lは、下面44Sのエッジ444よりもわずかに径方向外側の部分に、略環状を形成するように滴下される。
固体潤滑膜形成液47Lの粘度は、好ましくは400〜1400mPa・s(ミリパスカル・秒)であり、より好ましくは600〜1200mPa・sであり、さらにより好ましくは800〜1000mPa・sである。また、固体潤滑膜形成液47Lの滴下量は、塗布領域の面積や形成する固体潤滑膜47の厚みに応じて適宜に決定される。
下面44Sに固体潤滑膜形成液47Lが滴下されると、中心軸9を中心にしてブッシュ44が所定の回転数で所定の時間回転する。これにより、固体潤滑膜形成液47Lに遠心力が作用し、固体潤滑膜形成液47Lが径方向外側に広げられる(スピンコート、ステップS3)。例えば33.3回転/秒〜66.7回転/秒(2000rpm〜4000rpm)でおよそ3秒〜7秒間程度ブッシュ44を回転させることで、固体潤滑膜形成液47Lが下面44Sに塗布される(図10(b)参照)。
スピンコートが完了すると、固体潤滑膜形成液47Lを乾燥させることによって、下面44Sに固体潤滑膜47が形成される(ステップS4)。この乾燥工程では、例えば、ブッシュ44が55℃〜65℃で20分以上放置された後に(仮乾燥)、180℃〜200℃で1時間以上放置される(本乾燥)。
乾燥が完了すると、ブッシュ44の挿入孔44Hに、シャフト41の頭部411を挿入する(ステップS5)。具体的には、ブッシュ44に対して、シャフト41の頭部411を圧入により固定する。このとき、ブッシュ44の下面44Sのうち、環状溝443よりも径方向内側部分をシャフト41の段差面413と当接させる。これにより、シャフト41に対するブッシュ44の軸方向の位置が決定される。
なお、シャフト41とブッシュ44との固定方法は、圧入に限定されるものではなく、焼嵌め等の他の固定方法でもよい。また、シャフト41とブッシュ44とを固定する際に、ブッシュ44がディスク保持部45と一体化された状態で、ハブ42を構成していてもよい。
本実施形態では、環状溝443を設けることにより、下面44Sに環状のエッジ444が形成されている。下面44Sのエッジ444よりも径方向外側に固体潤滑膜形成液47Lを滴下したときに、エッジ444において表面張力が作用するため、エッジ444よりも径方向内側に固体潤滑膜47が形成されることを抑制できる。このように、エッジ444を設けることで、固体潤滑膜47の形成範囲を適切に制限できる。
また、環状溝443を設けることで、下面44Sのエッジ444よりも径方向外側に固体潤滑膜形成液47Lを滴下したときに、エッジ444よりも径方向内側に固体潤滑膜形成液47Lが侵入しても、これを環状溝443で受け止めることができる。
外側環状凹部46が円筒内周面441Sにおいて径方向外側に凹んでいることにより、円筒内周面441Sに対して固体潤滑膜形成液47Lが盛り上がった状態で塗布されることを抑制できる。また、外側環状凹部46が下面44Sにおいて軸方向上側に凹んでいることにより、下面44Sに対して固体潤滑膜形成液47Lが盛り上がった状態で塗布されることを抑制できる。
また、外側環状凹部46の各所の凹みの大きさは、予め実験的にスピンコートが行われた後に、各所での固体潤滑膜47の厚みが測定され、その各所の厚みに応じて適宜に決定される。このようにして外側環状凹部46を設けることにより、固体潤滑膜47の過剰な盛り上がりを抑制できるとともに、円筒内周面441S及び下面44Sに滑らかな表面形状の固体潤滑膜47を形成できる。
また、本実施形態ではスピンコートにより固体潤滑膜形成液47Lを塗布するため、従来の塗布方法よりも薄い固体潤滑膜47を形成できる(例えば、平均の厚みがおよそ8μm)。これにより、固体潤滑膜形成液47Lの使用量を削減できるとともに、乾燥にかかる時間も短縮できる。
また、下面44Sのうち、シャフト41の段差面413と当接させる部分よりも径方向外側にエッジ444を設けることによって、段差面413に当接する部分での固体潤滑膜47の形成を抑制できる。したがって、シャフト41とブッシュ44とを良好に固定できる。
なお、環状溝443の径方向内側に、環状の溝を複数設けてもよい。これにより、中心軸9を囲む環状のエッジが多数できるため、環状溝443よりも径方向内側に固体潤滑膜47が形成されることを抑制できる。
<4. その他の具体的な実施形態>
上記の実施形態では、ブッシュ44の下面44Sに環状溝443を形成することによって、エッジ444を設けていたが、エッジの設け方はこのようなものに限られるものではない。なお、以下の説明において、上記実施形態と同様の機能を有する要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
上記の実施形態では、ブッシュ44の下面44Sに環状溝443を形成することによって、エッジ444を設けていたが、エッジの設け方はこのようなものに限られるものではない。なお、以下の説明において、上記実施形態と同様の機能を有する要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
図11は、ブッシュ44aの近傍の縦断面図である。ブッシュ44aの下面44aSでは、固体潤滑膜47の非被覆領域部分が、被覆領域部分よりも上側に凹んだ環状凹部446となっている。また、環状凹部446の下面をシャフト41の段差面413に当接させることで、ブッシュ44aがシャフト41に対して位置決めされている。
ブッシュ44aでは、環状凹部446の径方向外側端部(下側に突出した部分)が、中心軸9を囲む環状のエッジ444aとなっている。このように、固体潤滑膜47を形成すべき領域の径方向内側にエッジ444aを設けることで、その内側に固体潤滑膜形成液47Lが侵入することを抑制し、固体潤滑膜47の形成範囲を効果的に制限できる。
また、図12は、ブッシュ44bの近傍の縦断面図である。ブッシュ44bの下面44bSでは、固体潤滑膜47の非被覆領域が、被覆領域よりも下側に突出した環状凸部447となっている。また、環状凸部447の下面をシャフト41の段差面413に当接させることで、ブッシュ44bがシャフト41に対して位置決めされている。
ブッシュ44bでは、環状凸部447の径方向外側端部の縁(下側に凹む部分)が、シャフト41の周囲を囲む環状のエッジ444bとなっている。このように、固体潤滑膜47を形成すべき領域の径方向内側にエッジ444bを設けることで、その内側に固体潤滑膜形成液47Lが侵入することを抑制し、固体潤滑膜47の形成範囲を効果的に制限できる。
また、図13は、ブッシュ44cの近傍の縦断面図である。ブッシュ44cの下面44cSには、シャフト41の周囲を囲むように下側に突出した環状突起部448が設けられている。そして、環状突起部448よりも径方向外側に固体潤滑膜47が形成されている。
ブッシュ44cでは、環状突起部448の径方向外側の凸角が、シャフト41の周囲を囲む環状のエッジ444cとなっている。このように、固体潤滑膜47を形成すべき領域の径方向内側にエッジ444cを設けることで、その内側に固体潤滑膜形成液47Lが侵入することを抑制し、固体潤滑膜47の形成範囲を効果的に制限できる。
<5.変形例>
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、図14に示すように、外側環状凹部46の上部近傍とエッジ444b近傍とに、雰囲気を吸引する吸引具61,62を配置し、吸引具61,62によって周辺の雰囲気を吸引しつつ、スピンコートの工程(ステップS3)を実行してもよい。吸引具61,62の配置場所、吸引の勢い、及び吸引量等を調整することで、固体潤滑膜47の形成範囲をより高精度に調整できる。
また、図15に示すように、ブッシュ44bの下面44bSの直上に、一様に延びるロッド63を配置し、スピンコートの工程の際に、固体潤滑膜形成液47Lの液面にロッド63を当ててブッシュ44bを回転させてもよい。ロッド63の位置等を調整することによって、固体潤滑膜形成液47Lの表面を均一に整えつつ、広げることができる。
また、上記実施形態では、エッジが連続して環状になっているものとして説明したが、断続的に設けられていてもよい。また、エッジの形状は円形に限られるものではなく、様々な形状(楕円形、多角形等)を採用できる。
また、図8,11〜13に示した実施形態では、ブッシュに環状のエッジを設けて固体潤滑膜を形成し、この膜に対向するスリーブに軸受面を形成していたが、スリーブ側に環状のエッジを設けて固体潤滑膜を形成し、この膜に対向するブッシュに軸受面を形成してもよい(図3参照)。
また、上記実施形態では、スピンコートによって固体潤滑膜形成液を広げる場合について説明したが、例えば、ブッシュを回転させずに固体潤滑膜形成液を広げて固体潤滑膜を形成し、さらに所望の形状に切削加工して成形するようにしてもよい。
また、本発明は、磁気ディスク以外の光ディスク等を回転させるための動圧軸受装置にも適用できる。ただし、磁気ディスク用の動圧軸受装置は、回転特性について、特に高い性能が要求される。したがって、磁気ディスク用の動圧軸受装置に本発明を適用する技術的意義は大きい。
また、上記各実施形態及び変形例で説明した各要素は、矛盾が生じない限り適宜に組み合わせることができる。
本発明は、流体動圧軸受装置の製造方法、流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、及びディスク駆動装置に利用できる。
10 ディスク駆動装置
11 装置ハウジング
13 ベース部材
14 ディスク
15 アクセス部
2 スピンドルモータ
3 静止部
34,930,930a スリーブ
344,931S,931aS 軸受面
345,931,931a スラスト動圧溝列
34S,930S,930aS 上面
4 回転部
41,910 シャフト
413 段差面
42 ハブ
43 ロータマグネット
44,44a,44b,44c ブッシュ
441 円筒部
441S 円筒内周面
443,923,923a 環状溝
444,444a,444b,444c,445,924,924a エッジ
446 環状凹部
447 環状凸部
448 環状突起部
44H 挿入孔
44S,44aS,44bS,44cS,920S,920aS 下面
46 外側環状凹部
47,925,925a 固体潤滑膜
47L 固体潤滑膜形成液
51,940 潤滑オイル
900,900a 流体動圧軸受装置
920,920a 環状部
9,990 中心軸
11 装置ハウジング
13 ベース部材
14 ディスク
15 アクセス部
2 スピンドルモータ
3 静止部
34,930,930a スリーブ
344,931S,931aS 軸受面
345,931,931a スラスト動圧溝列
34S,930S,930aS 上面
4 回転部
41,910 シャフト
413 段差面
42 ハブ
43 ロータマグネット
44,44a,44b,44c ブッシュ
441 円筒部
441S 円筒内周面
443,923,923a 環状溝
444,444a,444b,444c,445,924,924a エッジ
446 環状凹部
447 環状凸部
448 環状突起部
44H 挿入孔
44S,44aS,44bS,44cS,920S,920aS 下面
46 外側環状凹部
47,925,925a 固体潤滑膜
47L 固体潤滑膜形成液
51,940 潤滑オイル
900,900a 流体動圧軸受装置
920,920a 環状部
9,990 中心軸
Claims (13)
- 所定の中心軸に沿って配置されるシャフトと、前記シャフトから径方向外側へ広がる環状部と、前記環状部の下面に対向する上面を有し、前記シャフトおよび前記環状部を相対回転可能に支持するスリーブと、前記シャフトおよび前記環状部と前記スリーブとの間に介在する潤滑オイルと、を備えた流体動圧軸受装置の製造方法であって、
(a)前記下面に、前記中心軸を囲む略環状のエッジを有する環状部を用意する工程と、
(b)前記下面の前記エッジの前記径方向外側に、固体潤滑膜形成液を塗布する工程と、
(c)前記固体潤滑膜形成液の溶媒を蒸発させる工程と、
を含む流体動圧軸受装置の製造方法。 - 所定の中心軸に沿って配置されるシャフトと、前記シャフトから径方向外側へ広がる環状部と、前記環状部の下面に対向する上面を有し、前記シャフトおよび前記環状部を相対回転可能に支持するスリーブと、前記シャフトおよび前記環状部と前記スリーブとの間に介在する潤滑オイルと、を備えた流体動圧軸受装置の製造方法であって、
(e)前記上面に、前記中心軸を囲む略環状のエッジを有するスリーブを用意する工程と、
(f)前記上面の前記エッジの前記径方向外側に、固体潤滑膜形成液を塗布する工程と、
(g)前記固体潤滑膜形成液の溶媒を蒸発させる工程と、
を含む流体動圧軸受装置の製造方法。 - 請求項1または2に記載の流体動圧軸受装置の製造方法において、
前記固体潤滑膜形成液の塗布方法が、スピンコート法である流体動圧軸受装置の製造方法。 - 請求項1に記載の流体動圧軸受装置の製造方法において、
前記シャフトおよび前記環状部は、別の部材であり、
前記シャフトは、その外周に段差面を有しており、
前記環状部には、前記シャフトが内部に挿入される挿入孔が設けられており、
(h)前記(c)工程の後に、前記挿入孔に前記シャフトを挿入し、前記下面のうち、前記エッジの前記径方向内側の部分を前記段差面に当接させる工程、
をさらに含む流体動圧軸受装置の製造方法。 - 上下方向に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトと、
前記シャフトから径方向外側へ広がる環状部と、
前記環状部の下面に対向する上面を有し、前記シャフトおよび前記環状部を相対回転可能に支持するスリーブと、
前記シャフトおよび前記環状部と前記スリーブとの間に介在する潤滑オイルと、
を備え、
前記下面には、前記中心軸を囲む略環状のエッジが設けられており、
前記下面のうち、前記エッジよりも前記径方向外側の領域には、固体潤滑膜が被覆されている流体動圧軸受装置。 - 上下方向に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトと、
前記シャフトから径方向外側へ広がる環状部と、
前記環状部の下面に対向する上面を有し、前記シャフトおよび前記環状部を相対回転可能に支持するスリーブと、
前記シャフトおよび前記環状部と前記スリーブとの間に介在する潤滑オイルと、
を備え、
前記上面には、前記中心軸を囲む略環状のエッジが設けられており、
前記上面のうち、前記エッジよりも前記径方向外側の領域には、固体潤滑膜が被覆されている流体動圧軸受装置。 - 請求項5に記載の流体動圧軸受装置において、
前記環状部は、
前記下面から前記軸方向下側に延びる円筒面を有するとともに、前記下面と前記円筒面とが交差する部分に、前記軸方向上側および前記径方向外側に凹んだ環状外側凹部を有し、
前記固体潤滑膜の被覆領域が、前記環状外側凹部内に及ぶ流体動圧軸受装置。 - 請求項5から7までのいずれかに記載の流体動圧軸受装置において、
前記上面または前記下面のうち、一方の面には、前記上面と前記下面との間に介在する前記潤滑オイルに流体動圧を発生させるための動圧溝列を有する軸受面が設けられており、
前記一方の面に対し、他方の面には、前記エッジが設けられており、
前記エッジは、前記軸受面に対向する部分よりも前記径方向内側の領域に設けられている流体動圧軸受装置。 - 請求項5から8までのいずれかに記載の流体動圧軸受装置において、
前記エッジが、前記上面または前記下面に設けられた前記中心軸を囲む略環状の溝の縁である流体動圧軸受装置。 - 請求項9に記載の流体動圧軸受装置において、
前記略環状の溝が、複数設けられていることを特徴とする流体動圧軸受装置。 - 請求項5から10までのいずれかに記載の流体動圧軸受装置において、
前記固体潤滑膜の被覆領域が、前記エッジにまで達している流体動圧軸受装置。 - ベース部材と、
前記ベース部材に固定される静止部と、
請求項5から11のいずれかに記載の流体動圧軸受装置により、前記ベース部材に対して回転自在に支持される回転部と、
前記回転部に固定され、前記静止部と対向するロータマグネットと、
を備えるスピンドルモータ。 - ディスクを備えたディスク駆動装置であって、
請求項12に記載のスピンドルモータと、
前記ディスクに対し、情報の読み出しおよび/または書き込みを行うアクセス部と、
前記スピンドルモータおよび前記アクセス部を内部に収容するハウジングと、
を備えるディスク駆動装置。
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