以下、本発明の一実施形態を図面に基づ� ��て説明する。

 図1は、本発明の実施形態に係る焼結軸受 を有する流体動圧軸受装置1を組込んだ情報� �器用スピンドルモータの一構成例を概念的� �示している。このスピンドルモータは、HDD� �のディスク駆動装置に用いられるもので、� �部材2を回転自在に非接触支持する流体動圧� ��受装置1と、軸部材2に装着されたディスク� �ブ3と、例えば半径方向のギャップを介して� ��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� ��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� ��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� �れたスピンドルモータにおいて、ステータ� �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� �タマグネット5が回転し、これに伴って、デ� ��スクハブ3およびディスクハブ3に保持され� �ディスクDが軸部材2と一体に回転する。

 図2は、流体動圧軸受装置1を示している� �この流体動圧軸受装置1は、軸部材2と、ハウ ジング7と、本発明に係る焼結軸受としての� �受スリーブ8と、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、軸方向でハウジング7の底部7bの側を下側 、開口側を上側として以下説明する。

 軸部材2は、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� �体に設けられたフランジ部2bとを備えている 。軸部2aの外周面には、ラジアル軸受部R1、R2 のラジアル軸受隙間に面する円筒状の外周面 2a1と、シール空間Sに面する上方へ向けて漸� �縮径したテーパ面2a2とが形成される。軸部� �2は、全体を金属で形成する他、軸部2aを金� �で形成すると共に、フランジ部2bの全体ある いはその一部(例えば両端面)を樹脂で成形す� ��こともできる。

 ハウジング7は、例えば液晶ポリマー(LCP)� ��ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエ� �テルエーテルケトン(PEEK)等の結晶性樹脂、� �るいはポリフェニルサルフォン(PPSU)、ポリ� �ーテルサルフォン(PES)、ポリエーテルイミド (PEI)等の非晶性樹脂をベース樹脂とする樹脂� ��成物で射出成形され、側部7aと底部7bとを一 体に有するコップ状に形成される。ハウジン グ7を形成する上記樹脂組成物としては、例� �ば、ガラス繊維等の繊維状充填材、チタン� �カリウム等のウィスカ状充填材、マイカ等� �鱗片状充填材、カーボン繊維、カーボンブ� �ック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、各� �金属粉等の繊維状または粉末状の導電性充� �材を、目的に応じて上記ベース樹脂に適量� �合したものが使用可能である。ハウジング7� ��射出材料は上記に限らず、例えば、マグネ� ��ウム合金やアルミニウム合金等の低融点金� ��材料が使用可能である。また、金属紛とバ� ��ンダーの混合物で射出成形した後、脱脂・� ��結するいわゆるMIM成形や、金属材料、例え� ��真ちゅう等の軟質金属のプレス成形、ある� ��は金属材料の機械加工でハウジング7を形成 することもできる。

 底部7bの上側端面7b1の全面又は一部環状� �域には、スラスト動圧発生部として、例え� �図示は省略するが、複数の動圧溝をスパイ� �ル形状に配列した領域が形成される。この� �圧溝は、例えばハウジング7の型成形と同時� ��成形することができる。

 軸受スリーブ8は円筒状を成し、主成分金 属粉末及びバインダー金属粉末を含む混合粉 末を圧縮成形した後、焼結して得られた多孔 質体である。本実施形態では、主成分金属粉 末としてCu(あるいはCu合金)粉末およびSUS粉末 、バインダー金属粉末としてSn粉末が使用さ� ��る。また、Sn粉末の溶融により軸受面に形� �される表面開孔は、最大径dが25μm以下に設� �される。尚、このような表面開孔がSn粉末の 溶融により形成されたか否かは、表面開孔の 周辺の主成分金属に溶融したSnが付着してい� ��か否かを確認することにより推定すること� ��できる。

 ラジアル軸受面となる軸受スリーブ8の内 周面8aには、ラジアル動圧発生部としての動� ��溝が形成される。この実施形態では、例え� ��図3(a)に示すように、内周面8aの軸方向に離� ��した2箇所に、ヘリングボーン形状の動圧溝 8a1、8a2が形成される。図3(a)のクロスハッチ� �グで示す領域は、周辺領域より内径向きに� �出した丘部を示し、この丘部のうち、環状� �平滑部から軸方向両側に斜めに延びた部分� �円周方向間に前記動圧溝8a1、8a2が設けられ� �。上側の動圧溝8a1は、上側の丘部の軸方向� �中央部に設けられた環状の平滑部に対して� �方向非対称に形成されており、環状平滑部� �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(X1>X2)。下 側の動圧溝8a2は、軸方向対称に形成されてい る。上下に離隔した動圧溝8a1、8a2形成領域の 軸方向間の領域は、動圧溝8a1、8a2と同一径に 形成され、これらと連続している。スラスト 軸受面となる軸受スリーブ8の下側端面8cには 、スラスト動圧発生部として、例えば図3(b)� �示すように、スパイラル形状の動圧溝8c1が� �成される。また、軸受スリーブ8の外周面8d� �は、1本又は複数本の軸方向溝8d1(図示例では 3本)が形成される。

 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� �周面9aは、軸部2aの外周に設けられたテーパ� ��2a2と半径方向で対向し、これらの間に下方� ��向けて半径方向寸法を漸次縮小した楔状の� ��ール空間Sが形成される。軸部材2の回転時� �は、シール空間Sが毛細管力シールおよび遠� ��力シールとして機能し、軸受内部の潤滑油� ��外部への漏れ出しを防止する。

 軸受スリーブ8の内周に軸部材2を挿入し� �この軸受スリーブ8及び軸部材2をハウジング 7の内周に収容し、軸受スリーブ8の外周面8d� �ハウジング7の内周面7cに固定する。このと� �、ハウジング7に対する軸受スリーブ8の位置 決めは、例えば、次のようにして行われる。 まず、フランジ部2bの上側端面2b1に軸受スリ� ��ブ8の下側端面8cを当接させると共に、フラ� ��ジ部2bの下側端面2b2にハウジング7の内底面7 b1を当接させ、フランジ部2bの両端面2b1、2b2� �面するスラスト軸受隙間を0の状態とする。� ��の後、軸部材2をハウジング7の開口側へ引� �張って、前記二つのスラスト軸受隙間の隙� �幅の合計分だけ軸受スリーブ8を上方へ相対� ��動させる。この状態で軸受スリーブ8をハウ ジング7に固定することにより、スラスト軸� �隙間の幅設定が行われる。

 その後、シール部材9の下側端面9bを軸受� ��リーブ8の上側端面8bに当接させ、この状態� ��シール部材9をハウジング7の内周面7cに固定 する。そして、ハウジング7の内部空間に潤� �油を充満させることで、流体動圧軸受装置1� ��組立が完了する。このとき、潤滑油はシー� ��部材9で密封されたハウジング7の内部空間(� ��受スリーブ8の内部空孔を含む)に充満し、� �面はシール空間Sの範囲内に維持される。

 軸部材2が回転すると、軸受スリーブ8の� �周面8aと軸部2aの外周面2a1との間にラジアル� ��受隙間が形成される。そして、軸受スリー� ��8の内周面8aに形成された動圧溝8a1、8a2が、� ��ジアル軸受隙間の潤滑油に動圧作用を発生� ��せ、これにより軸部材2を支持する第1ラジ� �ル軸受部R1と第2ラジアル軸受部R2がそれぞれ 構成される。

 これと同時に、フランジ部2bの上側端面2b 1と軸受スリーブ8の下側端面8cとの間、およ� �フランジ部2bの下側端面2b2とハウジング底部 7bの上側端面7b1との間にスラスト軸受隙間が� ��成される。そして、軸受スリーブ8の下側端 面8cの動圧溝8c1及びハウジング7の内底面7b1の 動圧溝が、スラスト軸受隙間の潤滑油に動圧 作用を発生させ、これによりフランジ部2bを� ��スラスト方向に回転自在に支持する第1スラ スト軸受部T1及び第2スラスト軸受部T2が構成� ��れる。

 このとき、軸受スリーブ8の内部に含浸し た潤滑油がラジアル軸受面(内周面8a)及びス� �スト軸受面(下側端面8c)の表面開孔から滲み� ��すことにより、ラジアル軸受隙間及びスラ� ��ト軸受隙間に常に潤沢な潤滑油を供給する� ��とができる。また、潤滑油が軸受スリーブ8 の内部空孔を含めた軸受の内部空間を流動す ることにより、潤滑油が局部的に劣化する事 態を回避することができる。さらに、本発明 では、ラジアル軸受面及びスラスト軸受面の 表面開孔の最大径dが25μm以下に設定されてい ることにより、いわゆる動圧抜けが生じる事 態を防止し、優れた軸受性能を発揮すること ができる。特に本実施形態のように、ディス クハブ3に複数枚(2枚)のディスクDを装着する� ��合は、軸部材2には大きな負荷荷重が加わる ため、本発明に係る焼結軸受を適用して、軸 受性能を向上させることが好ましい。

 また、ハウジング7の閉塞側に位置する第 1スラスト軸受部T1のスラスト軸受隙間と、ハ ウジング7の開口側に形成されるシール空間S� ��の間が、軸方向溝8d1を介して連通状態とな� ��。これによれば、例えば何らかの理由でハ� ��ジング7の閉塞側の流体(潤滑油)の圧力が過� ��に高まり、あるいは低下するといった事態� ��避けて、軸部材2をスラスト方向に安定して 非接触支持することが可能となる。

 また、この実施形態では、第1ラジアル軸 受部R1の動圧溝8a1が軸方向非対称(X1>X2)に形 成されているため(図3参照)、軸部材2の回転� �、動圧溝8a1の上側の溝による潤滑油の引き� �み力(ポンピング力)は、下側の溝の引き込み 力に比べて相対的に大きくなる。そして、こ の引き込み力の差圧によって、軸受スリーブ 8の内周面8aと軸部2aの外周面2a1との間の隙間� ��満たされた潤滑油を下方に流動させること� ��より、軸受内部の潤滑油を強制的に循環さ� ��ることができる。このように、潤滑油が軸� ��の内部空間を流動循環するように構成する� ��とで、より確実に軸受内部の圧力バランス� ��適正に保つことができる。

 以下、本発明に係る焼結軸受(軸受スリー ブ8)の製造方法を説明する。

 図4は、軸受スリーブ8の原材料となる混� �金属粉末Mを所定形状(図示例では円筒形状)� �圧縮成形し、焼結体15を形成する工程を概念 的に示すものである。この実施形態における 成形装置は、ダイ11と、コアロッド12と、下� �ンチ13と、上パンチ14とを備える。

 コアロッド12はダイ11の内周に挿入され、 下パンチ13は内周にコアロッド12を挿入する� �共に、ダイ11の内周に挿入される。このとき 、下パンチ13のダイ11に対する軸方向位置に� �り、混合金属粉末Mの充填量が所定の値に設� ��される。混合金属粉末Mを充填する型領域(� �ャビティ)は、ダイ11の内周面11aと、コアロ� �ド12の外周面12aと、下パンチ13の上端面13aと� ��画成され、この型領域内に所定量の金属粉� ��Mが充填される(図4(a)参照)。

 このときキャビティ内に充填される混合� ��属粉末Mは、主成分金属粉末としてのCu粉末� ��びSUS粉末と、バインダー金属粉末としてのS n粉末を配合したものである。Cu粉末及びSUS粉 末は、最大粒径が50μm以下のもの(例えば、粒 度-350meshとして市販されているもの)が使用さ れる。Sn粉末は、最大粒径が25μm以下のもの(� ��えば、粒度-600meshとして市販されているも� �)が使用される。また、成形性の低下を回避� ��るために、混合金属粉末Mは、最小粒径が10� �m以上であるものが使用される。さらに、圧� ��成形時の成形性、あるいは完成品の摺動特� ��を改善する目的で、上記混合金属粉末Mに黒 鉛(グラファイト)などの固体潤滑剤を配合し� ��もよい。また、混合金属粉末におけるSn粉� �の混合比率は0.2質量%以上、10質量%以下、好� ��しくは2質量%以上、5質量%以下の範囲内に設 定される。

 図4(a)に示す状態から上パンチ14を下降さ� ��、金属粉末Mを軸方向上側から圧縮する(図4( b)参照)。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� �方向に圧縮され、円筒状の圧縮成形体Maに成 形される。その後、ダイ11を圧縮成形体Maに� �して下方へ相対移動させることにより、金� �から圧縮成形体Maを離型する(図4(c)参照)。

 こうして金型から離型した圧縮成形体Ma� �所定の焼結温度で焼結することで、焼結体15 が得られる。焼結時の温度(焼結温度)は、750� ��以上1000℃以下であることが好ましく、800℃ 以上950℃以下であればより好ましい。これは 、焼結温度が750℃未満だと各粉末間の焼結作 用が十分でないことから焼結体の強度が低下 し、1000℃を超えると、焼結体15の硬度が高く なりすぎ、動圧溝の成形性に支障を来す恐れ があるためである。

 上記サイジング工程を経た焼結体15の内� �面に、図3に示す動圧溝8a1、8a2を型成形する� ��以下、図5に基づいて、焼結体15に対する動� ��溝の型成形加工(動圧溝サイジング)の一例� �説明する。この動圧溝成形工程は、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を成形する工程であ る。この動圧溝成形工程で使用する加工装置 は、図5(a)に示すように、ダイ16と、コアロッ ド17と、上パンチ18および下パンチ19とを備え る。

 コアロッド17の外周には、例えば図5(b)に� ��すように凹状の成形型17aが設けられ、この� ��形型17aは、完成品である軸受スリーブ8の内 周面8aに設けられる動圧溝8a1、8a2間の丘部(図 3(a)のクロスハッチング領域)の形状に対応し� ��いる。この成形型17aの凹部の深さHは、成形 しようとする動圧溝8a1、8a2の溝深さ(すなわ� �、丘部の高さ)と同程度である。なお、通常� ��の成形型17aの凹部の深さは数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5では理解の容易化のため深さ� �誇張して描いている。

 この動圧溝成形工程では、まず図5(a)に示 すように下パンチ19の上に焼結体15を載置す� �。この状態で、図5(b)に示すように、軸受ス� ��ーブ8の内周に上方よりコアロッド17を挿入� ��、軸受スリーブ8の両端面8b、8cを上パンチ18 及び下パンチ19で拘束する。このとき、焼結� ��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。その� �、図5(c)に示すように、焼結体15をダイ16の内 周に圧入することにより、焼結体15がダイ16� �上下パンチ18、19とから圧迫力を受けて変形� ��、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の凹部形 状が焼結体15の内周面15aに転写され、動圧溝8 a1、8a2が成形される。

 上記工程が完了した後、図5(d)に示すよう に、上下パンチ18、19による軸方向拘束状態� �保持した状態でダイ16を下降させて焼結体15� ��ダイ16から抜き、径方向の圧迫力を解除す� �。このとき、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の内周面15aがコア� ��ッド17の外周面17aから剥離する。これによ� �、コアロッド17を抜き取り可能な状態となり 、焼結体15からコアロッド17が引き抜かれ、� �受スリーブ8が完成する。

 こうして形成された軸受スリーブ8は、最 大粒径が25μm以下の細かなバインダー金属粉� ��を用いて成形しているため、表面に径が25μ mを超えるような粗大気孔の形成を抑えるこ� �ができる。これにより、軸受スリーブ8の軸� ��面8aに回転サイジング等の封孔処理を施す� �とが不要となり、製造の簡略化及び低コス� �化を図ることができる。尚、封孔処理は必� �しも省略しなければならないわけではなく� �生産効率やコスト面で問題なければ、動圧� �サイジングを施す前の焼結体15の内周面15aに 回転サイジングやショットブラスト等の封孔 処理を施しても良い。この場合、軸受面の表 面開孔をさらに減じることができ、軸受性能 をより一層向上させることができる。

 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� ��ない。尚、以下の説明において、上記の実� ��形態と同一の構成、機能を有する部分には� ��一の符号を付して説明を省略する。

 以上の実施形態では、軸受スリーブ8の材 料としての主成分金属粉末として、Cu粉末及� ��SUS粉末を使用した場合を示したが、これに� ��らず、例えば他のFe系粉末やCu-Zn粉末等を使 用することもできる。あるいは、バインダー 金属粉末としてSn粉末を使用した場合を示し� ��が、これに限らず、例えばSbやZn等を使用す ることもできる。

 また、以上の実施形態では、ラジアル動� ��発生部としてヘリングボーン形状の動圧溝8 a1、8a2が形成されているが、これに限らず、� ��えばスパイラル形状の動圧溝やステップ軸� ��、あるいは多円弧軸受を採用してもよい。� ��圧発生部を設けず、軸部2aの外周面2a1及び� �受スリーブ8の内周面8aを共に円筒面とした� �わゆる真円軸受を構成してもよい。

 また、以上の実施形態では、スラスト動� ��発生部としてスパイラル形状の動圧溝が形� ��されているが、これに限らず、例えばヘリ� ��グボーン形状の動圧溝やステップ軸受、あ� ��いは波型軸受(ステップ型が波型になったも の)等を採用することもできる。

 また、以上の実施形態では、動圧発生部� ��軸受スリーブ8の内周面8a、下側端面8c、お� �びハウジング底部7bの上側端面7b1に形成され ているが、それぞれと軸受隙間を介して対向 する面、すなわち軸部2aの外周面2a1、フラン� ��部2bの上側端面2b1、および下側端面2b2に動� �発生部を設けてもよい。

 また、以上の実施形態では、ラジアル軸� ��部R1、R2が軸方向で離隔して設けられている が、これらを軸方向で連続的に設けてもよい 。あるいは、これらの何れか一方のみを設け てもよい。

 また、以上の実施形態では、流体動圧軸� ��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 各軸受隙間に動圧作用を発生可能な流体、例 えば空気等の気体や、磁性流体、あるいは潤 滑グリース等を使用することもできる。

 また、本発明の方法で製造された流体動� ��軸受装置は、上記のようにHDD等のディスク� ��動装置に用いられるスピンドルモータに限� ��ず、光ディスクの光磁気ディスク駆動用の� ��ピンドルモータ等の高速回転下で使用され� ��情報機器用の小型モータや、レーザビーム� ��リンタのポリゴンスキャナモータ、あるい� ��電気機器のファンモータ等に好適に使用す� ��ことができる。