JPH10318271A - 動圧軸受装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高性能な動圧軸受装置を得る組立工程におい
て工数の削減を図る。 【解決手段】 円筒状の本体と前記本体から先端に向か
って直径が減少してゆく部分を外周部に有する縮径端部
とを有する軸体を前記縮径端部から軸受部材円筒状孔内
に挿入する挿入工程を備え、縮径端部は本体の直径の３
／４以下の直径を有する軸心を中心とする円の内側の部
分が円筒状孔底面に注入された油、液状グリース等の潤
滑流体に最初に接触することにより、動圧軸受装置の性
能に悪影響を及ぼす潤滑流体中の気泡の量を大幅に減少
させることが可能となる動圧軸受装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザープリン
タ、光ディスク装置、磁気ディスク装置などの情報機器
あるいは音響、映像機器などに用いられる動圧軸受装置
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、前述のような装置には、玉軸受な
どを使用した軸受装置が用いられていたが、近年、デー
タの高密度化、高速転送化、低コスト化の要求から動圧
軸受装置を使用したスピンドルモータが検討されるよう
になってきた。スピンドルモータは概略縦断面図を図１
に示すように、軸受部材２に固定したステータ５の回り
を回転するロータ６は軸体１に固定され、この軸体１は
動圧軸受装置を構成する。軸体１は軸受部材２の円筒状
孔１００に挿入され、この円筒状孔１００はラジアル動
圧軸受４を構成する円筒形状内表面と、軸体のアキシア
ル荷重を支持する凸球面が形成されたスラスト軸受３を
構成する底面とを有する。また、軸受部材の円筒状孔１
００に形成される軸体１と軸受部材２の間の隙間には、
油、液状グリース等の潤滑流体が注入されており、スピ
ンドルモータ回転時に軸回転の安定化及び耐久性の向上
を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図２（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）に従来例における動圧軸受装置製造時
の、軸受部材１２に設けられたラジアル動圧軸受を構成
する円筒形状内表面及びスラスト軸受を構成する底面と
よりなる円筒状孔１０への円柱形状の軸体１１挿入時の
工程について、動圧軸受装置の概略縦断面図を用いて示
す（なお、以下従来例及び実施例の説明に用いる図２〜
図７においては本発明に直接関与しない軸体及び軸受部
材以外のステータ、ロータ等は図中から省略してい
る）。

【０００４】まず、前記円筒状孔１０の内部に潤滑流体
１７が注入されるが、潤滑流体１７は表面張力のために
図２（ａ）に示すように、その表面は円筒状孔１０の円
筒形状内表面に沿って盛り上がり潤滑流体表面は凹形状
を形成する。次に軸体１１を軸受部材１２に設けられた
円筒状孔１０に挿入していくが、図２に示すような軸体
１１の軸体端面１１ａ（ここに述べた軸体端面は、軸受
部材に設けられた底面に相対する軸体の端面を指し、以
下実施例を含めて軸体端面と記述の場合は同じ面を意味
する。）が軸心に対して直角な平面を形成する構造の場
合には、図２（ｂ）に示すように軸体端面１１ａの外周
部が最も早く潤滑流体１７と接触する。そのため、軸体
端面１１ａと潤滑流体１７により形成された空間１８に
空気が多量に閉じこめられる。

【０００５】その結果軸体１１の挿入をさらに続け、図
２（ｃ）に示す軸体端面１１ａが円筒状孔１０の底面の
スラスト軸受面と接触するまで挿入された状態において
も気泡１９が潤滑流体１７内部に多量に残ってしまう。
図２（ｄ）にスラスト軸受近傍の気泡の状態についての
概略図を示す。軸受部材１２に形成された円筒状孔１０
の円筒形状内表面と軸体１１外周面の間に存在する潤滑
流体１７内部に残った気泡１９は、軸体１１の回転に伴
い多少排出されるが完全には排出されない。軸体１１の
挿入工程の終了後に気泡の真空引きを行う工程を加える
と、気泡１９は排出されるが、完全に排出はされず、軸
体端面１１ａの近傍即ちスラスト軸受近傍の気泡１９
は、ほとんど排出されない。

【０００６】その結果、スピンドルモータ回転時に、気
泡１９の存在に起因する不安定回転による振れ回りの発
生、負荷容量の低下などが起こりその性能を著しく低下
させるという問題があった。本発明は、潤滑流体１７の
内部の気泡１９をスピンドルモータの性能に悪影響を及
ぼさない程度まで減少させ、さらに組立が容易で高性能
な動圧軸受装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【問題を解決するための手段】動圧軸受装置の製造方法
について、ラジアル軸受面を構成するための円筒形状内
表面とスラスト軸受面を構成するための底面とを有する
円筒状孔が設けられた軸受部材の前記円筒状孔内の底面
に潤滑流体を注入する注入工程と、前記注入工程の後
に、円筒状の本体と前記本体から先端に向かって直径が
減少してゆく部分を外周部に有する縮径端部とを有する
軸体を前記縮径端部から前記円筒状孔内に挿入する挿入
工程とからなり、前記挿入工程では、前記縮径端部は本
体の直径の３／４以下の直径を有する軸心を中心とする
円の内側の部分が最初に前記潤滑流体に接触することを
特徴とする動圧軸受装置の製造方法とした。

【０００８】これにより油、液状グリース等の潤滑流体
中の気泡の量をスピンドルモータの性能に悪影響を及ぼ
さない程度まで減少させ、さらに組立が容易で高性能な
動圧軸受装置を提供することが可能となる。具体的に
は、前記本体の縮径端部の形状を球面状にすると良く、
又縮径端部は前記本体から先端に向かって直径が減少し
てゆく円すい面の部分を外周部に有するとともに、縮径
端部の軸方向の長さを、軸体の円筒状孔への挿入前に前
記潤滑流体が表面張力により前記円筒形状内表面に沿っ
て盛り上がることにより形成された前記潤滑流体表面の
凹形状面の深さよりも長くするとよい。

【０００９】その結果、前記縮径端部は本体の直径の３
／４以下の直径を有する軸心を中心とする円の内側の部
分が最初に前記潤滑流体に接触することを可能とした。
これにより、軸体の挿入工程において、前記軸体の縮径
端部と前記潤滑流体との間に形成される空間を無くすあ
るいは非常に小さくすることを可能とした。その結果、
真空引き等の気泡の排出工程を経ること無しに、潤滑流
体中の気泡の量を従来技術によるものに対して大幅に減
少することが可能となった。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第１実施
例における動圧軸受装置製造時の、軸受部材２２に設け
られたラジアル動圧軸受を構成する円筒形状内表面及び
スラスト軸受を構成する底面とよりなる円筒状孔２０へ
の円柱形状の軸体２１の挿入工程について、動圧軸受装
置の概略縦断面図を示している。まず、円筒状孔２０の
底面に潤滑流体２７が注入され、その潤滑流体２７は表
面張力のために図３（ａ）に示すように、その表面が円
筒状孔２０の円筒形状内表面に沿って盛り上がるほぼ凹
形球面の凹形状面を形成する。

【００１１】次に軸体２１を軸受部材２２に設けられた
円筒状孔２０に挿入していくが、軸体２１は円筒状の本
体２１ｂと本体２１ｂに接続する凸球面２１ａの縮径端
部を有する。図３（ａ）に示すように軸体２１の端面の
半径Ｒの凸球面２１ａは潤滑流体２７の表面が形成して
いるほぼ凹形球面の半径ｒよりも小さくなるように形成
されている。同時に凸球面２１ａ部の軸方向の長さＬ
は、潤滑流体２７表面上に形成されたほぼ凹形球面の深
さＨより大きくなるように設定されている。縮径端部は
本体２１ｂから先端に向かって直径が減少してゆく部分
を外周部に有し、また縮径端部は軸体の本体の直径Ｄの
３／４以下の直径ｄを有する軸心を中心とする円の内側
の部分が最初に潤滑流体表面の凹形状球面に接触するこ
ととなる。

【００１２】従って、図３（ｂ）に示すように軸体２１
を縮径端部から円筒状孔２０に挿入していくと、軸体２
１の端面は直径ｄを有する軸心を中心とする円の内側の
部分（この場合、球面の先端）が最初に潤滑流体２７に
接触し、さらに軸体２１の挿入を続けるにつれて潤滑流
体２７は軸体２１の凸球面２１ａを伝わりながらその表
面を上昇させ、軸受部材２２に形成された円筒状孔２０
の円筒形状内表面と軸体２１の本体の外周面の間のラジ
アル軸受を形成するラジアル軸受すきまの下部に達し、
結果として軸体２１の端面にはほとんど空気は閉じこめ
られない。

【００１３】さらに軸体２１の挿入を続けるにつれて、
前記ラジアル軸受を形成するラジアル軸受すきまに達し
た潤滑流体２７は空気を排出しながらラジアル軸受すき
まを充満し、図３（ｃ）に示すように軸体２１の端面が
スラスト軸受を形成する円筒状孔２０の底面に接触し、
軸体２１の挿入工程が終了する。以上に述べた第１の実
施例に示した工程においては、軸体の挿入過程で空気が
閉じこめられることはなく、さらに円筒形状内表面と軸
体外周面の間に潤滑流体が存在することにより、円筒状
孔底面と軸体端面との間の潤滑流体は密閉され、そのた
め軸受部材と軸体の間の潤滑流体中に気泡はほとんど入
らない。

【００１４】即ち、本実施例においては軸受部材の円筒
状孔に軸体を挿入する工程のみで、潤滑流体中の気泡を
大幅に減少させた高性能な動圧軸受装置が容易に得られ
た。軸受部材の円筒状孔の底面に注入された潤滑流体が
形成する凹形状球面の深さＨは、潤滑流体の粘度や円筒
状孔の内径の大きさにより異なるため、軸体の縮径端部
の凸球面の半径Ｒと軸方向長さＬは、凹形状面の深さＨ
の値に応じて適宜決定すればよい。

【００１５】図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実
施例における動圧軸受装置製造時の、軸受部材３２に設
けられたラジアル動圧軸受を構成する円筒形状内表面と
スラスト軸受を構成する円筒部底面とよりなる円筒状孔
３０への円柱形状の軸体３１の挿入工程について、動圧
軸受装置の概略縦断面図を示す。第１の実施例と異なる
点は、図３（ａ）に示すように軸受部材３２に設けられ
た円筒状孔３０の底面のスラスト軸受面の形状が凸球面
でなく、平面となっている点である。

【００１６】これにより第１の実施例と比較して、図３
（ｂ）に示される軸体３１の端面とスラスト軸受面とが
接触する面積が増加し、スラスト軸受面の面圧が小さく
なるという効果がある。第２の実施例においても、潤滑
流体３７内部へ気泡が入らない効果及び作用は第１の実
施例と同様であり、軸受部材に設けられた円筒状孔に軸
体を挿入する工程のみで高性能な動圧軸受装置が得られ
る。

【００１７】図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実
施例における動圧軸受装置製造時の、軸受部材４２に設
けられたラジアル動圧軸受を構成する円筒形状内表面と
スラスト軸受を構成する底面とよりなる円筒状孔４０へ
の円柱形状の軸体４１の挿入工程について、動圧軸受装
置の概略縦断面図を示す。第２の実施例と異なる点は、
図５（ａ）に示すように軸体４１の縮径端部の外周部は
本体２１ｂから先端に向かって直径が減少してゆく円す
い面形状となっており、それと接続する内部の形状が凸
球面になっている点である。

【００１８】軸体４１の端面の形状に円すい面４１ｂを
設けることにより、軸体４１の端面の凸球面４１ａの半
径を大きくしてある。凸球面４１ａの半径を大きくする
ことにより、図５（ｂ）に示される軸受部材４２設けら
れた円筒状孔４０の底面のスラスト軸受面に加えられる
面圧を第１の実施例より下げることが可能であるととも
に、第１の実施例において定義した縮径端部の軸方向長
さＬの値を凸球面４１ａの半径を大きくしたにもかかわ
らず潤滑流体４７表面に形成された凹形状面の深さＨよ
りも大きく保つことができるようになっている。

【００１９】第３の実施例においても、潤滑流体４７内
部へ気泡が入らない効果及び作用は第１の実施例と同様
であり、軸受部材に設けられた円筒状孔に軸体を挿入す
る工程のみで高性能な動圧軸受装置が得られる。円筒状
孔に軸体を挿入する工程において、縮径端部は軸体の本
体２１ｂの直径Ｄの３／４以下の直径ｄを有する軸心を
中心とする円の内側の部分が最初に前記潤滑流体に接触
することにより、軸体の縮径端部と潤滑流体との間に空
間は形成されない。その結果として、真空引き等の気泡
の排出工程を経ること無しに、動圧軸受装置の性能に悪
影響を及ぼす潤滑流体中の気泡の量は大幅に減少できる
が、その量は少ないほど好ましい。

【００２０】実施例１〜３に示すように軸体の縮径端部
が凸球面となるピボット軸受の場合、球面の大きさを変
えるだけ（実施例３の場合はテーパー角度と球面の大き
さ）で容易に縮径端部と潤滑流体とが接触する位置を軸
心に近づけることができることからスラスト軸受の面圧
に問題がない場合は、より気泡を減らすため軸体の縮径
端部は本体の直径の１／２以下の直径を有する軸心を中
心とする円の内側の部分が最初に潤滑流体に接触するこ
とが好ましい。

【００２１】図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の第４の実
施例における動圧軸受装置製造時の、軸受部材５２に設
けられたラジアル動圧軸受を構成する円筒形状内表面及
びスラスト軸受を構成する底面とよりなる円筒状孔５０
への円柱形状の軸体５１の挿入工程について、動圧軸受
装置の概略縦断面図を示す。第３の実施例と異なる点
は、図６（ｂ）に示すように軸体の縮径端部の外周部の
円すい面５１ｂに接続する内部の形状が軸心に垂直な平
面となり、軸受部材５２に設けられた円筒状孔５０の底
面のスラスト軸受面に動圧発生用溝が形成されている点
である。

【００２２】これにより軸体５１の回転時にスラスト軸
受面上に動圧が発生しスラスト軸受面と軸体５１の端面
とを非接触とできるため、性能、耐久性がより向上す
る。軸体端面を球形状とした場合と比較して潤滑流体中
の気泡の量はわずかに増加する可能性はあるが、円すい
面５１ｂの形成により軸受装置の性能に悪影響を与える
ほどの気泡は潤滑流体中に入らない。

【００２３】本実施例のように、スラスト軸受に動圧軸
受を用いる場合にはスラスト負荷容量を確保するために
は軸体端面の平面部は広い方がよいが、負荷容量に余裕
がある場合には、残留気泡をより減らすため、図６
（ａ）に示す軸体の縮径端部は本体の直径の１／２以下
の直径を有する軸心を中心とする円の内側の部分が最初
に潤滑流体に接触することが好ましい。第４の実施例に
おいても、潤滑流体５７の内部に気泡が入らない効果及
び作用は第１の実施例とほぼ同様であり、軸受部材に設
けられた円筒状孔に軸体を挿入する工程のみで高性能な
動圧軸受装置が得られる。

【００２４】図７は、本発明の第５の実施例における動
圧軸受装置製造時の、軸受部材６２に設けられたラジア
ル動圧軸受を構成する円筒形状内表面及びスラスト軸受
を構成する底面とよりなる円筒状孔６０への円柱形状の
軸体６１の挿入工程について、動圧軸受装置の概略縦断
面図を示す。第２の実施例と異なる点は、軸受部材６２
はスリーブ６２ｂとスリーブ６２ｂの一方の端部に固定
したスラスト軸受部材６２ａとで構成される。ラジアル
軸受構成部分とスラスト軸受構成部分とが一体形成ある
いは別体による形成であっても、潤滑流体６７の内部に
気泡が入らない効果及び作用は第２の実施例とほぼ同様
であり、軸受部材に設けられた円筒状孔に軸体を挿入す
る工程のみで高性能な動圧軸受装置が得られる。

【００２５】本発明により得られた動圧軸受装置を使用
したスピンドルモータの１例を図８に示す。スピンドル
モータは軸受部材７２に固定したステータ７５の回りを
回転するロータ７６は軸体７１に固定され、この軸体７
１は動圧軸受装置を構成する。回転軸となる軸体７１は
軸受部材７２の円筒状孔７０に挿入され、この円筒状孔
７０はラジアル動圧軸受７４を構成する円筒形状内表面
と、軸体のアキシアル荷重を支持する凸球面が形成され
たスラスト軸受７３を構成する底面とを有する。円筒状
孔７０の円筒形状内表面には軸方向に離れた二ケ所にヘ
リングボーン状の動圧発生用の溝が設けられている。な
お、該スピンドルモータの動圧軸受装置としては第２の
実施例において得られたものを用いている。

【００２６】本実施例に限られず、軸受部材円筒状孔へ
の軸体挿入を行う工程時において、軸体の縮径端部の形
状を球面状にすると良く、又縮径端部は前記本体から先
端に向かって直径が減少してゆく円すい面の部分を外周
部に有するとともに、縮径端部の軸方向の長さを、潤滑
流体が表面張力により円筒形状内表面に沿って盛り上が
ることにより形成された潤滑流体表面の凹形状面の深さ
よりも長くすると良い。それにより軸体の縮径端部は本
体の直径の３／４以下の直径を有する軸心を中心とする
円の内側の部分が最初に潤滑流体に接触することが可能
となり高性能な動圧軸受を得ることが出来る。

【００２７】なお、前記工程を満足すれば、実施例に示
したようにスラスト軸受面は平面でも凸球面でも動圧発
生溝を有する面としても良く、また軸体の縮径端部の形
状も凸球面でも、外周部を除く部分が平面あるいは動圧
発生用の溝を形成した平面でも良く、さらにスラスト軸
受面と軸体の縮径端部は実施例の如くこれらの組合せと
しても良い。

【００２８】

【本発明の効果】本発明によれば、円筒状の本体と前記
本体から先端に向かって直径が減少してゆく部分を外周
部に有する縮径端部とを有する軸体を前記縮径端部から
軸受部材の円筒状孔内に挿入する挿入工程において、縮
径端部は本体の直径の３／４以下の直径を有する軸心を
中心とする円の内側の部分が円筒状孔底面に注入された
油、液状グリース等の潤滑流体に最初に接触することに
より、動圧軸受装置の性能に悪影響を及ぼす潤滑流体中
の気泡をほとんど無くするかあるいは性能低下を生じさ
せない程度まで減少させることが可能となり、高性能な
動圧軸受装置をが得られる。さらに、軸受部材の円筒状
孔への軸体挿入を行う工程だけで潤滑流体中の気泡を大
幅に減少できるため、組立が容易となり組立工数を減少
できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による動圧軸受装置を使用したスピン
ドルモータ概略縦断面図である。

【図２ａ】従来技術による動圧軸受装置概略縦断面図を
用いた軸受部材円筒状孔への軸体挿入工程における工程
開始時の説明図である。

【図２ｂ】従来技術による動圧軸受装置概略縦断面図を
用いた軸受部材円筒状孔への軸体挿入工程における軸体
端面と潤滑流体との接触初期の説明図である。

【図２ｃ】従来技術による動圧軸受装置概略縦断面図を
用いた軸受部材円筒状孔への軸体挿入工程における工程
終了時の説明図である。

【図２ｄ】従来技術による動圧軸受装置概略縦断面図を
用いた軸受部材円筒状孔への軸体挿入工程における工程
終了時の説明図であり、図２ｃにおけるスラスト軸受部
の拡大図である。

【図３ａ】本発明の第１の実施例の動圧軸受装置概略縦
断面図を用いた軸受部材の円筒状孔への軸体挿入工程に
おける工程開始時の説明図である。

【図３ｂ】本発明の第１の実施例の動圧軸受装置概略縦
断面図を用いた軸受部材の円筒状孔への軸体挿入工程に
おける軸体端面と潤滑流体との接触初期の説明図であ
る。

【図３ｃ】本発明の第１の実施例の動圧軸受装置概略縦
断面図を用いた軸受部材の円筒状孔への軸体挿入工程に
おける工程終了時の説明図である。

【図４ａ】本発明の第２の実施例の動圧軸受装置概略縦
断面図を用いた軸受部材の円筒状孔への軸体挿入工程に
おける工程開始時の説明図である。

【図４ｂ】本発明の第２の実施例の動圧軸受装置概略縦
断面図を用いた軸受部材の円筒状孔への軸体挿入工程に
おける工程終了時の説明図である。

【図５ａ】本発明の第３の実施例の動圧軸受装置概略縦
断面図を用いた軸受部材の円筒状孔への軸体挿入工程に
おける軸体端面と潤滑流体との接触初期の説明図であ
る。

【図５ｂ】本発明の第３の実施例の動圧軸受装置概略縦
断面図を用いた軸受部材の円筒状孔への軸体挿入工程に
おける工程終了時の説明図である。

【図６ａ】本発明の第４の実施例の動圧軸受装置概略縦
断面図を用いた軸受部材の円筒状孔への軸体挿入工程に
おける軸体端面と潤滑流体との接触初期の説明図であ
る。

【図６ｂ】本発明の第４の実施例の動圧軸受装置概略縦
断面図を用いた軸受部材の円筒状孔への軸体挿入工程に
おける工程終了時の説明図である。

【図７】本発明の第５の実施例による動圧軸受装置概略
縦断面図である。

【図８】本発明の第２の実施例による動圧軸受装置を用
いたスピンドルモータ概略縦断面図である。

【符号の説明】

２０ 円筒状孔 ２１ 軸体 ２１ａ 凸球面 ２１ｂ 本体 ２２ 軸受部材 ２７ 潤滑流体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動圧軸受装置の製造方法であって、 ラジアル軸受面を構成するための円筒形状内表面とスラ
   スト軸受面を構成するための底面とを有する円筒状孔が
   設けられた軸受部材の前記円筒状孔内の底面に潤滑流体
   を注入する注入工程と、 前記注入工程の後に、円筒状の本体と前記本体から先端
   に向かって直径が減少してゆく部分を外周部に有する縮
   径端部とを有する軸体を前記縮径端部から前記円筒状孔
   内に挿入する挿入工程とからなり、 前記挿入工程では、 前記縮径端部は本体の直径の３／４以下の直径を有する
   軸心を中心とする円の内側の部分が最初に前記潤滑流体
   に接触することを特徴とする動圧軸受装置の製造方法。