JP6199786B2 - 流体動圧軸受油、及びそれを用いた流体動圧軸受ならびにスピンドルモータ - Google Patents

Description

本発明は、低蒸発性であり且つ０℃環境下においても凝固しない潤滑油を用いた流体動圧軸受ならびにスピンドルモータに関する。

近年、情報機器の発達により、膨大なデータを保管するサーバー用ハードディスク駆動装置の需要が急速に伸びている。世界のデータ量がわずか数年で倍増するともいわれる中、巨大化するサーバー設備を確保するために、より郊外な場所へ、ついにアラスカのような極寒地域やアマゾンなどの熱帯地域といった過酷な環境地域へのサーバー設備の設置も検討する状況にあるといわれている。
通常、サーバー設備を設置する部屋は空調設備が整った環境が望ましいが、先に述べたような環境下で一定温度を保つためには、莫大なランニングコストを必要とする為、低温環境下或いは高温環境下においても使用可能なハードディスク駆動装置用スピンドルモータが求められている。
例えば特許文献１及び特許文献２には、特定のエステルを基油とする潤滑剤を用いることにより、低トルクで且つ低温域でも回転可能な流体軸受装置を用いたスピンドルモータが提案されている。

また、ハードディスク駆動装置の小型化に伴い、使用されるスピンドルモータ内に十分な潤滑油貯めを設ける事が難しくなっている。このため温度が高い環境下においても蒸発量がさらに少ない潤滑油が求められている。

特開２００４−０８４８３９号公報 特開２００５−２９０２５６号公報

これまで、ハードディスク駆動装置用流体動圧軸受に使用する潤滑油は、基油として低粘度でかつ低蒸発性であるエステル系化合物が多く用いられてきた。しかしながら一般に蒸発特性を改善させた潤滑油は、低温環境下における流動性が著しく悪化することが指摘されており、こうした潤滑油を用いたスピンドルモータは、０℃付近であっても回転不能となる虞があるとされる。
また特許文献１及び特許文献２などで提案されているスピンドルモータは、低温環境下において良好な起動特性を有しているが、高温環境下において使用している潤滑油の蒸発量が多く、十分な製品寿命を得ることが難しい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、０℃といった低温環境下における起動性に優れ、且つ、高温環境下においても潤滑油の蒸発や潤滑油の劣化などによる起動不能の虞を回避でき、製品の長寿命化の実現を図ったスピンドルモータを提供するものである。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、これまで凝固のしやすさにより使用が避けられてきた炭素原子数１０以上の脂肪酸を使用したジエステル油に
おいて、特定の脂肪酸を特定の比率で使用することにより、低温流動性と耐揮発性が良好となる潤滑油基油となることを見出した。そして上記ジエステル油の水分量を調整することにより、高温環境下における潤滑油基油の劣化を抑制できることを見出した。
そしてこうした潤滑油基油をスピンドルモータに使用することにより、低温起動性に優れるだけでなく、高温環境下においても長寿命なスピンドルモータを提供することができることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち本発明は、所定の隙間を介して対向する回転部材と固定部材の少なくとも一方の対向する面に動圧溝を有し、前記隙間に潤滑油が充填された流体動圧軸受、および該流体動圧軸受を備えるスピンドルモータであって、
該潤滑油が、３−メチル−１，５−ペンタンジオールを、モル比が９０：１０乃至２０：８０の範囲であるｎ−デカン酸とｎ−ウンデカン酸からなる脂肪酸とエステル化反応させて得られるメチルペンタンジオールジエステルを含有し、
前記潤滑油の水分量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする、
流体動圧軸受およびスピンドルモータに関する。

また本発明は、所定の隙間を介して対向する回転部材と固定部材の少なくとも一方の対向する面に動圧溝を有し、前記隙間に潤滑油が充填された流体動圧軸受、および該流体動圧軸受を具えるスピンドルモータであって、
前記潤滑油が、３−メチル−１，５−ペンタンジオールを、モル比が９０：１０乃至２０：８０の範囲であるｎ−デカン酸とｎ−ウンデカン酸からなる脂肪酸とエステル化反応させて得られるメチルペンタンジオールジエステルと、潤滑油全量に対して極圧添加剤０．１〜５質量％とを含有し、
前記潤滑油の水分量をｐｐｍで表したときの値が下記式（１）で表される上限値ｙ以下であることを特徴とする、
流体動圧軸受およびスピンドルモータに関する。

本発明において、前記極圧添加剤の含有量は、潤滑油全量に対して０．３〜５質量％であることが好ましい。
中でも前記潤滑油に含まれる極圧添加剤の含有量と潤滑油の水分量との関係が、下記（ａ）〜（ｃ）のいずれかの条件を満足することが好ましい。
（ａ）極圧添加剤の含有量が０．８質量％以下であって、潤滑油の水分量が１０００ｐｐｍ以下である。
（ｂ）極圧添加剤の含有量が３質量％以下であって、潤滑油の水分量が５００ｐｐｍ以下である。
（ｃ）極圧添加剤の含有量が５質量％以下であって、潤滑油の水分量が３００ｐｐｍ以下である。
特に前記極圧添加剤は、リン系極圧添加剤であることが好ましい。
さらに本発明において、ｎ−デカン酸とｎ−ウンデカン酸のモル比は３０：７０乃至７０：３０の範囲であることが好ましく、特にｎ−デカン酸とｎ−ウンデカン酸をモル比で５０：５０にすることが望ましい。

また本発明は、３−メチル−１，５−ペンタンジオールと脂肪酸とをエステル化反応して得られるメチルペンタンジオールジエステルを含有する潤滑油であって、
前記脂肪酸が、モル比が９０：１０乃至２０：８０の範囲であるｎ−デカン酸とｎ−ウン
デカン酸からなり、
前記潤滑油の水分量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする、
流体動圧軸受用潤滑油にも関する。

さらに本発明は、３−メチル−１，５−ペンタンジオールと脂肪酸とをエステル化反応させて得られるメチルペンタンジオールジエステルと極圧添加剤を含有する潤滑油であって、
前記脂肪酸が、モル比が９０：１０乃至２０：８０の範囲であるｎ−デカン酸とｎ−ウンデカン酸からなり、
前記極圧添加剤の含有量が潤滑油全量に対して０．１〜５質量％であり、
前記潤滑油の水分量をｐｐｍで表したときの値が下記式（１）で表される上限値ｙ以下であることを特徴とする、流体動圧軸受用潤滑油にも関する。

本発明の上記流体動圧軸受用潤滑油において、極圧添加剤の含有量が潤滑油全量に対して０．３質量％〜５質量％であることが好ましい。
中でも、前記潤滑油に含まれる極圧添加剤の含有量と潤滑油の水分量との関係が、下記（ａ）〜（ｃ）のいずれかの条件を満足することが好ましい。
（ａ）極圧添加剤の含有量が０．８質量％以下であって、潤滑油の水分量が１０００ｐｐｍ以下である。
（ｂ）極圧添加剤の含有量が３質量％以下であって、潤滑油の水分量が５００ｐｐｍ以下である。
（ｃ）極圧添加剤の量含有が５質量％以下であって、潤滑油の水分量が３００ｐｐｍ以下である。
特に前記極圧添加剤は、リン系極圧添加剤であることが好ましい。

本発明において、使用する潤滑油の基油の組成を、二価アルコールとして３−メチル−１，５−ペンタンジオールと、ｎ−デカン酸とｎ−ウンデカン酸からなる脂肪酸とをエステル化反応して得られるメチルペンタンジオールジエステルとし、ここでｎ−デカン酸とｎ−ウンデカン酸のモル比を特定の数値範囲に制御し、且つ該潤滑油に含まれる水分量を規定することにより、さらには前記基油に加えて潤滑油に極圧添加剤を所定量配合し、且つ該潤滑油に含まれる水分量を極圧添加剤の量に対して規定することにより、低温流動性に優れるだけでなく、高温における蒸発と劣化を防止できる潤滑油とすることができる。
従って上記潤滑油を使用することにより、本発明の流体動圧軸受を備えるスピンドルモータは、低温（０℃以下）環境下における起動性に優れ、且つ、高温環境下においても潤滑油の蒸発や劣化による装置の停止を抑制でき、さらには長期間使用後もスピンドルモータの軸剛性の変化（低下）を抑制でき、長寿命なスピンドルモータを提供することができる。

図１は、本発明のスピンドルモータの要部構造を説明する概念図である。 図２は、ｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）の混合比率（モル％）に対するジエステル油の構成比の変化を示す図である。 図３は、水分量を調整したジエステル油（潤滑油基油）を８０℃環境下に一定時間放置した後の全酸価測定の結果を示す図である。 図４は、使用した潤滑油基油のｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）の混合比率（モル％）に対する潤滑油の融点及び蒸発量の変化を示す図である。 図５は、潤滑油に含まれる極圧添加剤Ａの添加量（横軸）に対して潤滑油の水分量（縦軸）を調整した試料における、８０℃環境下に一定時間放置した後の全酸価の上昇に関する評価を示す図である。 図６は、潤滑油に含まれる極圧添加剤Ｂの添加量（横軸）に対して潤滑油の水分量（縦軸）を調整した試料における、８０℃環境下に一定時間放置した後の全酸価の上昇に関する評価を示す図である。

従来より提案されているエステル油、例えば３−メチル−１，５−ペンタンジオールを使用したエステル油は、低粘度であり且つ低蒸発性であるという特性を有している。しかし、上記エステル油の調製に使用する脂肪族モノカルボン酸の炭素原子数が増加すると、具体的にはｎ−デカン酸（ｎＣ１０酸）以上の長鎖脂肪酸になると、得られたエステル油は凝固しやすくなり、例えば０℃環境下において凝固している可能性がある。そのため、様々な動作環境を考慮すると、これまで３−メチル−１，５−ペンタンジオールとｎ−デカン酸（Ｃ１０酸）以上の長鎖脂肪酸とを使用したエステル油は、ハードディスク駆動装置用流体動圧軸受潤滑油としての使用には不向きであると考えられてきた。
ここで本発明者らは、ｎ−デカン酸（ｎＣ１０酸）とｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）を特定の比率で混合し合成したジエステル油において、その凝固点が低温側へシフトされたものとなること、しかも該ジエステル油の蒸発特性が改善し、高温下でも蒸発し難いものとなることを見出し、これをスピンドルモータへ適用することにより、本発明を完成させたものである。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）について詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態である流体動圧軸受および該流体動圧軸受を備えたスピンドルモータを説明するための模式図である。なお下記に示す実施形態は本発明の好適な実施形態であって、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１に示すように、スピンドルモータ１は、コンピュータに使用される磁気ディスクや光ディスク等を備えたデータ記憶装置を駆動するためのモータとして使用される。全体的には、ステータアッシー２とロータアッシー３とから構成されている。なお、図１のスピンドルモータ１は軸回転型のモータであるが、本発明は軸固定型のモータにも適用可能である。

ステータアッシー２は、データ記憶装置の筐体を構成するハウジング４（べースプレート）に上方に向けて突出するように設けられた円筒部５に固定されている。円筒部５の外周部には、ステータコイル９が捲回されたステータコア８が嵌着されて取り付けられている。

ロータアッシー３は、ロータハブ１０を有し、このロータハブ１０は、軸部１１の上端部に固定されており、軸部１１と共に回転する。軸部１１は、軸受部材であるスリーブ７内に挿入され、このスリーブ７により回転可能に支承されている。スリーブ７は、円筒部５の内部に嵌入されて固定されている。ロータハブ１０の下方円筒部１０ａは、ハウジング４の内側で回転するが、この下方円筒部１０ａの内周面には、バックヨーク１３が装着されており、さらにこのバックヨーク１３の内側にはロータマグネット１４が嵌入固定されていて、Ｎ極及びＳ極の複数極に着磁されている。

ステータコイル９に通電すると、ステータコア８により磁場が形成され、この磁場が、該磁場内に配置されたロータマグネット１４に作用して、ロータアッシー３が回転することとなる。ロータアッシー３のロータハブ１０の中間円筒部１５の外周面には、データ記憶装置の記憶部をなす記録ディスク、例えば磁気ディスク（図示されず）が装着され、スピンドルモータ１の作動により回転、あるいは停止して、（図示されない）記録用ヘッドにより情報の書き込み・データ処理が行われる。

このような実施態様のスピンドルモータ１において、スリーブ７が軸部１１を回転可能に支承する部分には、流体動圧軸受６が提供されている。
スリーブ７の下端部には、下方に向けて開口する大径の第１の凹部１６が形成されており、さらにこの第１の凹部１６の頂面には、小径の第２の凹部１７が形成されている。大径の第１の凹部１６には、カウンタープレート（スラスト受板）１８が嵌合され、溶着・接着等の手段によりそこに固着されており、スリーブ７内が気密状態となるようにされている。

軸部１１の下端部には、スラストワッシャ１９が嵌合、圧入されて固定されており、このスラストワッシャ１９は、スリーブ７の第２の凹部１７内で、カウンタープレート１８及び第２の凹部１７の頂面と対向して、軸部１１とともに回転するように配置されている。

スリーブ７と軸部１１との間の隙間、スラストワッシャ１９と第２の凹部１７との間の隙間、スラストワッシャ１９及び軸部１１とカウンタープレート１８との隙間は互いに連通しており、この連通隙間には、後述する潤滑油１２が封入されている。潤滑油１２はスリーブ７と軸部１１との間から注入される。

軸部１１に対向するスリーブ７の内周面には、動圧を発生させる第１のラジアル動圧溝２０および第２のラジアル動圧溝２１が軸方向に離間して形成されている。このラジアル動圧溝２０および２１は、軸部１１の回転により、軸部１１とスリーブ７がラジアル方向に非接触状態となる動圧を発生させる。また、スラストワッシャ１９の上端面と対向する第２の凹部１７の頂面およびスラストワッシャ１９の下端面と対向するカウンタープレート１８の上端面にはそれぞれ第１のスラスト動圧溝２２および第２のスラスト動圧溝２３が形成されている。このスラスト動圧溝２２および２３は、軸部１１の回転により、スラスト方向に軸部１１を安定的に浮上させるための動圧を発生させる。これら動圧溝の作用により、軸部１１はスリーブ７に対して非接触状態で安定的に高速回転することができる。動圧溝としてはヘリングボーン溝、スパイラル溝などの公知のパターンを用いることができる。

本発明の流体動圧軸受およびスピンドルモータに使用する潤滑油は、３−メチル−１，５−ペンタンジオールを、ｎ−デカン酸とｎ−ウンデカン酸をモル比で９０：１０乃至２０：８０の範囲で混合した脂肪酸とエステル化反応させて得られるメチルペンタンジオールジエステルを基油として含有する。そして該潤滑油の水分量は１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。なお、当該潤滑油、すなわち流体動圧軸受用潤滑油も本発明の対象である。

上記エステル化反応に用いられる脂肪酸は、好ましくはｎ−デカン酸とｎ−ウンデカン酸のモル比を３０：７０乃至７０：３０とすることが好ましく、より好適にはモル比で５０：５０とすることが望ましい。こうした比率で２種の脂肪酸を使用することにより、得られたジエステル油（基油）において、低温下における流動性と高温下における低蒸発性とを両立させることができる。

また上記潤滑油の水分量は好ましくは５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。水分量を好適な数値範囲に管理することにより、低温における流動性を改善し、すなわち上記潤滑油基油を使用するスピンドルモータの起動性を改善するだけでなく、特に高温環境においてエステル油の酸化による潤滑油の劣化を低減でき、ひいては該潤滑油を使用する流体動圧軸受および該流体動圧軸受を備えたスピンドルモータの製品安定性にもつながる。なお厳密には、潤滑油の好ましい水分量は、後述するように極圧添加剤の配合の有無によって若干変化し得る。

上記ジエステル油の製造方法としては特に限定されず、従来公知の製造方法を用いることができる。
例えば、エステル化触媒存在下で、３−メチル−１，５−ペンタンジオールと、上述の２種の脂肪酸とをエステル化反応させた後、精製処理等を経て得ることができる。エステル化反応は、３−メチル−１，５−ペンタンジオール １モルに対し、通常２種の脂肪酸を合計量で２．０〜３．０モルの割合で使用する。

この時使用されるエステル化触媒としては、例えばアルミニウム誘導体、スズ誘導体、チタン誘導体等のルイス酸；パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、硫酸等のスルホン酸誘導体が挙げられる。上記エステル化触媒の使用量は、３−メチル−１，５−ペンタンジオールと２種の脂肪酸の合計質量に対し、通常、０．０１〜５．０質量％程度である。

エステル化反応は、通常１２０〜２５０℃、好ましくは１４０〜２３０℃の反応温度で、通常３〜３０時間程度の反応時間にて、不活性ガスの存在下で行うことが好ましい。必要に応じて、生成される水をベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等の水同伴剤を用いて系外に共沸留去させてもよい。
エステル化反応終了後、過剰の原料を減圧下又は常圧下にて留去し、従来慣用の精製方法（中和、水洗、抽出、減圧蒸留、吸着精製等）により精製し、目的物である３−メチル−１，５−ペンタンジオールジエステルを得る。

また本発明の流体動圧軸受およびスピンドルモータに使用する前記潤滑油（本発明の流体動圧軸受用潤滑油）は、上述の基油であるメチルペンタンジオールジエステルに加えて、潤滑油全量に対して極圧添加剤を０．１〜５質量％の割合で含有したもの、好ましくは０．３〜５質量％の割合で含有したものとすることができる。
上記潤滑油が極圧添加剤を含有する場合、該潤滑油の水分量は、ｐｐｍで表した水分量の値が下記式（１）で表される上限値ｙ以下であると定義される。
なお、ｘは、［（極圧添加剤の質量／潤滑油の総質量）×１００］で表される数値である。

この場合、特に極圧添加剤の含有量と潤滑油の水分量との関係が以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの条件を満足することが好適である。
（ａ）極圧添加剤の含有量が０．８質量％以下であって、潤滑油の水分量が１０００ｐｐｍ以下である。
（ｂ）極圧添加剤の含有量が３質量％以下であって、潤滑油の水分量が５００ｐｐｍ以下である。
（ｃ）極圧添加剤の含有量が５質量％以下であって、潤滑油の水分量が３００ｐｐｍ以下
である。

本発明の流体動圧軸受用潤滑油に配合される極圧添加剤は、硫黄、塩素、リンなどを含む従来公知の添加剤を使用でき、中でも、リン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性リン酸エステルアミン塩等のリン系極圧添加剤を好適に用いることができる。

本発明の流体動圧軸受およびスピンドルモータに使用する潤滑油には上記基油そして基油および極圧添加剤の他に、本発明の効果を損なわない限りにおいて、鉱物油、ポリ−α−オレフィン等の併用基油や、酸化防止剤、金属清浄剤、油性剤、摩耗防止剤、金属不活性剤、腐食防止剤、防錆剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、導電性付与剤、分散剤、消泡剤、加水分解抑制剤等の潤滑油（組成物）に通常使用される各種添加剤を適宜組み合わせて使用することができる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、ジフェニルアミン類、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン、リン系酸化防止剤、フェノチアジン等の硫黄系化合物等があげられる。これらの酸化防止剤は、単独又は複数組み合わせて用いてもよい。
摩耗防止剤としては、ホスフェート、ホスファイト、アシッドホスフェート、アシッドホスフェートのアミン塩等が挙げられる。
防錆剤としては、ドデセニルコハク酸ハーフエステル等が例示される。
金属不活性剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物等が例示される。
粘度指数向上剤としては、ポリアルキルメタクリレート、ポリアルキルスチレン、ポリブテン等が例示される。
流動点降下剤として、既述の粘度指数向上剤であるポリアルキルメタクリレート、ポリアルキルスチレン、ポリブテン等が例示される。
導電性付与剤として、非イオン性界面活性剤、イオン性液体、フェニルスルホン酸等が例示される。
分散剤としては、ポリアルケニルコハク酸イミド、ポリアルケニルコハク酸アミド、ポリアルケニルベンジルアミン、ポリアルケニルコハク酸エステル等が例示される。
加水分解抑制剤としては、アルキルグリシジルエーテル型エポキシ化合物、グリシジルエステル型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物又はカルボジイミド等が例示される。

上述したように、本発明は特定の脂肪族二価アルコールと特定比率で混合した２種の脂肪族モノカルボン酸とをエステル化反応させて得られるジエステル油を基油として含み、水分量を調整した潤滑油を流体動圧軸受およびスピンドルモータに適用することにより、０℃環境下でも起動可能なモータとなり、且つ、高温環境下でも潤滑油の劣化が抑制されるとともに蒸発量が少ない長寿命なモータとすることができる。

以下、本発明を実施例により、さらに詳しく説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。

［潤滑油基油］
〔実施例１〕
脂肪族二価アルコールとして３−メチル−１，５−ペンタンジオール（ＭＰＤ）と、脂肪族モノカルボン酸としてｎ−デカン酸（ｎＣ１０酸）とｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）をモル比５０：５０にて混合したものとをエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。
〔実施例２〕
脂肪族モノカルボン酸としてｎ−デカン酸（ｎＣ１０酸）とｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）との混合モル比を７０：３０とした以外は実施例１と同様にエステル化反応させて
ジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。
〔実施例３〕
脂肪族モノカルボン酸としてｎ−デカン酸（ｎＣ１０酸）とｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）との混合モル比を３０：７０とした以外は実施例１と同様にエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。
〔実施例４〕
脂肪族モノカルボン酸としてｎ−デカン酸（ｎＣ１０酸）とｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）との混合モル比を９０：１０とした以外は実施例１と同様にエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。
〔実施例５〕
脂肪族モノカルボン酸としてｎ−デカン酸（ｎＣ１０酸）とｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）との混合モル比を４０：６０とした以外は実施例１と同様にエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。
〔実施例６〕
脂肪族モノカルボン酸としてｎ−デカン酸（ｎＣ１０酸）とｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）との混合モル比を２０：８０とした以外は実施例１と同様にエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。

〔比較例１〕
脂肪族モノカルボン酸としてｎ−ノナン酸（ｎＣ９酸）のみを使用した以外は実施例１と同様にエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。
〔比較例２〕
脂肪族モノカルボン酸としてｎ−デカン酸（ｎＣ１０酸）のみを使用した以外は実施例１と同様にエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。
〔比較例３〕
脂肪族モノカルボン酸としてｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）のみを使用した以外は実施例１と同様にエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。
〔比較例４〕
ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）を潤滑油基油とした。
〔比較例５〕
アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）とジオクチルセバケート（ＤＯＳ）とを５０：５０の割合で今後して潤滑油基油とした。
〔比較例６〕
脂肪族モノカルボン酸としてｎ−デカン酸（ｎＣ１０酸）とｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）との混合モル比を１０：９０とした以外は実施例１と同様にエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。
〔比較例７〕
脂肪族二価アルコールとして３−メチル−１，５−ペンタンジオール（ＭＰＤ）と、脂肪族モノカルボン酸としてｎ−ノナン酸（ｎＣ９酸）とｎ−デカン酸（ｎＣ１０酸）をモル比５０：５０にて混合したものとをエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。
〔比較例８〕
脂肪族二価アルコールとして３−メチル−１，５−ペンタンジオール（ＭＰＤ）と、脂肪族モノカルボン酸としてｎ−ノナン酸（ｎＣ９酸）とｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）をモル比５０：５０にて混合したものとをエステル化反応させてジエステル油を得、これを潤滑油基油とした。

実施例１乃至実施例３及び実施例５のメチルペンタンジオールジエステル油において、使用したｎ−デカン酸（ｎＣ１０酸）とｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）の混合比、並びに得られたジエステル油の構成を表１に示す。また図２にｎ−ウンデカン酸の混合比率（モル％）に対する３種のジエステル油の構成比の変化を示す［ＭＰＤ（３−メチル−１，５−ペンタンジオール）／ｎＣ１０ジエステル、ＭＰＤ／ｎＣ１０−ｎＣ１１ジエステル、ＭＰＤ／ｎＣ１１ジエステル］。

［全酸価の測定］
実施例１にて調製した潤滑油基油の水分量をおよそ５００ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍに調整し、これら試料を密封容器に入れ、８０℃環境下に放置した。５００時間後及び１０００時間後に試料を８０℃環境下から取り出し、ジエステル油の全酸価測定を行った。得られた結果を表２及び図３に示す。

表２に示すように、水分量が１０００ｐｐｍ以下の試料では、８０℃環境下において１０００時間放置後も全酸価の値がほとんど上昇しないのに対し、水分量が１６５０ｐｐｍ及び２４５０ｐｐｍの試料では５００時間経過後から全酸価の値が上昇し、ジエステル油の劣化が起こっていることが確認された。
このように、潤滑油基油は水分量を１０００ｐｐｍ以下で管理することにより、劣化を抑制可能である事が確認された。

［極圧添加剤含有潤滑油の耐摩耗性評価］
次に、潤滑油基油に極圧添加剤を混合した潤滑油の耐摩耗性について調べた。具体的には、実施例１にて調製した潤滑油基油に、潤滑油全量に対して酸化防止剤と防錆剤と防食剤とを合計で常に１質量％添加し、さらに極圧添加剤を潤滑油全量に対して種々の添加量（質量％）となるように加えた。そして極圧添加剤の添加した潤滑油の耐摩耗性を評価す
べく、ＡＳＴＭ Ｄ ２２６６“Test Method for Wear Preventive Characteristics of
Lubricating Grease (Four-Ball Method)”によるシェル四球式耐摩耗性試験を実施し、極圧添加剤の添加量を変化させた場合の摩耗痕径（ｍｍ）の変化を調べた。シェル四球式耐摩耗性試験を行った結果を表３に示す。

なお上記耐摩耗性試験に使用した極圧添加剤は、以下の２種類のリン系極圧添加剤である。
［極圧添加剤Ａ］
下記式［Ａ］で表される芳香族リン酸エステルであるレゾルシノールビス−ジフェニルホスフェートを極圧添加剤Ａとして用いた。

［極圧添加剤Ｂ］
下記式［Ｂ］で表される芳香族リン酸エステルであって、変数ａを０から３まで変化させた４種類のエステルの混合物として表される混合ｔ−ブチルフェニルホスフェート（和名：ブチル化フェニルホスフェート）を極圧添加剤Ｂとして用いた。

ａ＝０ ： トリ（ｔ−ブチルフェニル）ホスフェート
ａ＝１ ： ジ（ｔ−ブチルフェニル）（フェニル）ホスフェート
ａ＝２ ： （ｔ−ブチルフェニル）（ジフェニル）ホスフェート
ａ＝３ ： （トリフェニル）ホスフェート

表３に示すように、極圧添加剤の添加量が１質量％以下の範囲においては、潤滑油を使用しない例に比べて、極圧添加剤を配合した潤滑油を用いた場合に摩耗痕径が小さくなり、また、極圧添加剤Ａ、極圧添加剤Ｂともに、添加剤の添加量が増加するほど、摩耗痕径が小さくなるという結果を得た。
なお、スピンドルモータの流体動圧軸受に用いる潤滑油として考慮した場合、例えば上記シェル四球式耐摩耗性試験にて評価した摩耗痕の平均径が０．７ｍｍ以下となる耐摩耗
性を有していることが望ましい。
したがって、表３に示す試験結果より、摩耗痕の平均径が０．７ｍｍ以下となるためには極圧添加剤を少なくとも０．１質量％以上添加するのが望ましく、０．３質量％以上添加するのがより望ましいとする結果が得られた。
なお表３には示していないが、極圧添加剤を５質量％以上添加すると、潤滑油から発生するアウトガス量が多くなり、ハードディスク駆動装置の磁気ディスク表面の汚染が顕著になる。その為、極圧添加剤の添加量は５質量％以下とするのが望ましい。

［極圧添加剤含有潤滑油の全酸価の測定］
前述の［極圧添加剤含有潤滑油の耐摩耗性評価］に使用した潤滑油（実施例１にて調製した潤滑油基油に、潤滑油全量に対して酸化防止剤と防錆剤と防食剤とを合計で常に１質量％添加し、さらに極圧添加剤を加えたもの）を用い、この潤滑油の水分量を０〜３０００ｐｐｍに調整した試料を調製し、ジエステル油の全酸価測定を行った。なお試料は、極圧添加剤Ａ又は極圧添加剤Ｂの添加量を潤滑油全量に対して０．１質量％〜１０質量％となるように変化させたものを準備した。これら試料を密封容器に入れ、８０℃環境下に放置し、５００時間後に試料を８０℃環境下から取り出し、再度ジエステル油の全酸価測定を行った。８０℃環境下を経る前の全酸価（初期値）と経た後の全酸価を比較し、全酸価が初期値に対して０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の上昇にとどまった試料を○、０．１ｍｇＫＯＨ／ｇを超えて上昇した試料を×と評価した。
図５及び図６に、極圧添加剤の添加量（横軸）に対して、潤滑油の水分量（縦軸）を種々調整した試料において、上述の全酸価の上昇に関する評価を○及び×で示した（図５：極圧添加剤Ａ、図６：極圧添加剤Ｂ）。
これら２種の極圧添加剤を用いた結果は非常によく整合しており、極圧添加剤の添加量に対する潤滑油の水分量の好ましい上限値ｙが、下記式（１）で表される回帰曲線となることを見出した。

式（１）において、極圧添加剤の添加量ｘ［質量％］のとき、潤滑油に含まれる水分量が式（１）で求められるｙ［ｐｐｍ］以下である場合、その潤滑油は高温環境下を経た後の全酸価量の変化が少ない（０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の上昇にとどまる）ものとなり、すなわちｙ値は高温下でも長寿命な潤滑油を得るための指標となる。
なお、高温下でも長寿命な潤滑油を得る目的において、式（１）で求められる上限値ｙを超えない範囲で、近似的に、例えば極圧添加剤の添加量が０．８質量％以下のときは潤滑油の水分量の上限を１０００ｐｐｍ以下、極圧添加剤の添加量が３質量％以下のときは水分量を上限５００ｐｐｍ以下、極圧添加剤の添加量が５質量％以下のときは水分量の上限を３００ｐｐｍ以下と定めておくことができる。このように水分量の上限を段階的に決めておくと、式（１）の計算を行わずとも、好適な潤滑油を得る判断の指標となるため好都合である。
以上の試験により、潤滑基油に極圧添加剤を添加しない場合（表２及び図３参照）と添加した場合（図５及び図６参照）では、高温条件下で全酸価の上昇を抑制し得る水分量の好適な上限値が若干異なることが明らかになった。

［潤滑油の評価］
上記実施例１〜６及び比較例１〜８で製造した潤滑油全量に対して、アミン系酸化防止剤を１質量％、極圧添加剤Ａを０．７５質量％、および防錆剤（ドデセニルコハク酸ハーフエステル）ならびにベンゾトリアゾール系金属不活性剤を併せて０．２５質量％以下の量で、合計２質量％以下の量の添加剤を配合し、それぞれ実施例７〜１２および比較例９〜１６の潤滑油を製造した。これら潤滑油について、以下の手順にてそれぞれ融点、流動点を測定した。なお配合する添加剤の種類並びに添加量をすべて等しくしたのは、使用した潤滑油基油の違いによる効果の相違を明確にするためである。
また流体動圧軸受を備えたスピンドルモータ（図１に示す要部構造を有する構成）に、上記添加剤を配合した潤滑油を充填し、下記に示す流体動圧軸受用潤滑油としての性能評価を行った。

〔融点〕
示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、潤滑油を−６０℃付近まで冷却して一旦凝固させた後、昇温速度２℃／分にて昇温させ、潤滑油が固体から液体に変化する際の吸熱反応が完了する温度を融点として定義した。

〔流動点〕
ＪＩＳ Ｋ２２６９の流動点測定方法に従い、潤滑油の流動点を測定した。

〔回転起動試験（低温起動）〕
潤滑油を充填したスピンドルモータを−４０℃環境下に８時間放置後、０℃まで昇温させた後、モータに電圧を印加して、起動の可否を判定した。
判定基準は、５秒以内に定常回転したものを低温起動可能として○、しなかったものを低温起動不可として×と評価した。

〔モータ消費電流〕
潤滑油を充填したスピンドルモータを常温（２３℃）から０℃に冷却して２時間放置後
、モータを起動させて定常回転時の電流値を測定した。なお電流値の測定は内部発熱を考慮し、起動後６０秒後の電流値を測定した。

〔蒸発量〕
既知量の潤滑油を充填したスピンドルモータを１２０℃環境下で１０００時間連続回転させた後、モータを分解し、軸受内の潤滑油を有機溶剤を用いて洗い流し、洗浄前後の質量変化から試験後に軸受内に存在していた潤滑油の質量を算出した。そしてこの値より、試験前後の潤滑油の質量変化を算出し、蒸発量とした。

〔高温回転起動試験〕
潤滑油を充填したスピンドルモータを１２０℃環境下で５０００時間連続回転させた後、常温（２３℃）環境下で起動の可否を判定した。
判定基準は、５秒以内に定常回転したものを高温起動可能として○、しなかったものを高温起動不可として×と評価した。

〔軸剛性〕
潤滑油を充填し、流体動圧軸受を備えたスピンドルモータを加振機に固定し、スピンドルモータを回転させた状態でラジアル方向に振動させた際の軸の最大振れ幅を軸剛性と定めた。
判定基準は、潤滑油を充填したスピンドルモータの初期の軸剛性と、１００℃環境下で５０００時間連続回転させた後の軸剛性とを比較し、軸剛性に変化がなかった場合を○、軸剛性が変化（増加）したもの（軸剛性の低下）を×と評価した。

〔４０℃動粘度〕
ＪＩＳ Ｋ２２８３の動粘度測定方法に従い、粘度計を用いて潤滑油の４０℃動粘度を測定した。

得られた結果を以下の表４及び表５に示す。また表４には、本評価に使用した各潤滑油の水分量をあわせて示す。前述のとおり、高温環境下での基油の劣化、ひいては潤滑油の劣化を抑制するためには潤滑油の水分量を１０００ｐｐｍ以下にすることが望ましい。水分量を１０００ｐｐｍ以下に調整するためには、必要に応じて潤滑油を加熱あるいは減圧するなどの方法を用いることができる。なお、表４において、モータ消費電流の値は比較例４（ＤＯＳ）を潤滑油基油とした比較例１２の消費電流値を１００としたときの相対値であり、蒸発量の値は比較例４（ＤＯＳ）を潤滑油基油とした比較例１２の蒸発量を１．００としたときの相対値である。また図４に、ｎ−ウンデカン酸（ｎＣ１１酸）の混合比（モル％）に対する融点と蒸発量の変化を示す。

表５に示すように、実施例７乃至実施例１２の潤滑油は、０℃の低温環境下において回転起動が可能であり、且つ１２０℃環境下で５０００時間連続回転させた後においても回転起動が可能であり、また蒸発量が少なく、良好な寿命を示した。さらに、１２０℃環境下で５０００時間連続回転させた後においても軸剛性に変化がなかった。

また表４に示すように、本発明の実施例７乃至実施例１２の潤滑油は、１００℃環境下で５０００時間連続回転させた後の４０℃における動粘度の上昇量が０．１ｃＳｔ〜０．２ｃＳｔの範囲にあることが確認された。
通常、流体動圧軸受を備えたスピンドルモータの軸剛性は回転数に正比例し、ラジアル軸受隙間（量）の三乗に反比例する。したがって、軸剛性に最も大きな影響を及ぼすのは、スリーブと軸の間のラジアル軸受隙間（量）の変化である。長期間スピンドルモータを使用すると、起動時、及び停止時に、軸とスリーブが接触し、僅かではあるがスリーブや軸が徐々に摩耗する。その結果、スリーブと軸の間のラジアル軸受隙間量が大きくなり、軸剛性が低下（軸剛性の変位量が増大）し、最終的にはスピンドルモータとして機能しなくなる。
本発明の実施例７乃至実施例１２の潤滑油を用いたスピンドルモータにおいては、スピ
ンドルモータを長期間運転することによりラジアル軸受隙間（量）が大きくなっているとみられる場合においても、軸剛性が低下しないという結果が得られている。この結果は、長期間の運転において、潤滑油の動粘度が変化（上昇）したことにより、軸剛性の低下が抑制されたことによるものとみられる。
このように本発明による潤滑油は、長期間使用するにつれて動粘度が適度に上昇することで軸剛性の低下を防ぐものとなっており、たとえば本発明の潤滑油における動粘度は、１００℃環境下で５０００時間連続回転させた後の４０℃における動粘度の上昇量が０．１ｃＳｔ〜０．２ｃＳｔの範囲にあることが望ましい。なお軸剛性と動粘度の関係に注目すると、比較例９乃至比較例１６の潤滑油においても、動粘度の上昇量が０．１ｃＳｔ〜０．２ｃＳｔの範囲にある比較例１４及び比較例１５では軸剛性に変化がなく、動粘度の上昇量がこの範囲未満或いはこの範囲を超えた場合には、軸剛性に変化があるという結果が得られた。

一方、比較例９、比較例１２、比較例１３及び比較例１５の潤滑油は、０℃環境下においては回転起動可能であったが、１２０℃環境下における蒸発量が多く、１２０℃環境下での連続回転中に５０００時間未満で枯渇し、スピンドルモータが停止した。
比較例１０の潤滑油は、０℃環境下では凝固して回転起動不可であり、且つ、１２０℃環境下での連続回転中に５０００時間未満で枯渇し、スピンドルモータが停止した。
比較例１１および比較例１４の潤滑油は、１２０℃環境下では十分な寿命を示したが、０℃環境下では凝固し、回転起動不可となった。
さらに、比較例１１及び比較例１６は、１２０℃環境下で５０００時間連続回転させた後は軸剛性が低下した。

以上の通り、本発明は、２種の脂肪酸を併用して得られるメチルペンタンジオールジエステルを基油とした潤滑油を流体動圧軸受およびスピンドルモータに用いることにより、低温環境下（０℃）においても回転起動可能で、且つ高温環境下（１２０℃）を経た後においても蒸発量が少なく、回転起動が可能であり、ハードディスク駆動装置の長寿命化を図ることが可能であるスピンドルモータを実現できる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

１ スピンドルモータ
２ ステータアッシー
３ ロータアッシー
４ ハウジング
５ 円筒部
６ 流体動圧軸受
７ スリーブ
８ ステータコア
９ ステータコイル
１０ ロータハブ
１０ａ ロータハブの下方円筒部１０ａ
１１ 軸部
１２ 潤滑油基油
１３ バックヨーク
１４ ロータマグネット
１５ ロータハブの中間円筒部１５
１６ 第１の凹部
１７ 第２の凹部
１８ カウンタープレート
１９ スラストワッシャ
２０ 第１のラジアル動圧溝
２１ 第２のラジアル動圧溝
２２ 第１のスラスト動圧溝
２３ 第２のスラスト動圧溝

Claims (11)

1. 所定の隙間を介して対向する回転部材と固定部材の少なくとも一方の対向する面に動圧溝を有し、前記隙間に潤滑油が充填された流体動圧軸受であって、前記潤滑油が、３−メチル−１，５−ペンタンジオールを、モル比が９０：１０乃至２０：８０の範囲であるｎ−デカン酸とｎ−ウンデカン酸からなる脂肪酸とエステル化反応させて得られるメチルペンタンジオールジエステルと、潤滑油全量に対して極圧添加剤０．１〜５質量％とを含有し、
   前記潤滑油の水分量をｐｐｍで表したときの値が下記式（１）で表される上限値ｙ以下であることを特徴とする、
   流体動圧軸受。
   

   
2. 極圧添加剤の含有量が潤滑油全量に対して０．３〜５質量％であることを特徴とする、請求項１に記載の流体動圧軸受。
3. 潤滑油に含まれる極圧添加剤の含有量と潤滑油の水分量との関係が下記（ａ）〜（ｃ）のいずれかの条件を満足する、請求項１または２に記載の流体動圧軸受。
   （ａ）極圧添加剤の含有量が０．８質量％以下であって、潤滑油の水分量が１０００ｐｐｍ以下である。
   （ｂ）極圧添加剤の含有量が３質量％以下であって、潤滑油の水分量が５００ｐｐｍ以下である。
   （ｃ）極圧添加剤の含有量が５質量％以下であって、潤滑油の水分量が３００ｐｐｍ以下である。
4. 極圧添加剤がリン系極圧添加剤であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の流体動圧軸受。
5. ｎ−デカン酸とｎ−ウンデカン酸のモル比が３０：７０乃至７０：３０の範囲である、請求項１〜４のいずれかに記載の流体動圧軸受。
6. ｎ−デカン酸とｎ−ウンデカン酸のモル比が５０：５０である、請求項１〜５のいずれかに記載の流体動圧軸受。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の流体動圧軸受を備えたことを特徴とするスピンドルモータ。
8. ３−メチル−１，５−ペンタンジオールと脂肪酸とをエステル化反応させて得られるメチルペンタンジオールジエステルと極圧添加剤を含有する潤滑油であって、
   前記脂肪酸が、モル比が９０：１０乃至２０：８０の範囲であるｎ−デカン酸とｎ−ウンデカン酸からなり、
   前記極圧添加剤の含有量が潤滑油全量に対して０．１〜５質量％であり、
   前記潤滑油の水分量をｐｐｍで表したときの値が下記式（１）で表される上限値ｙ以下であることを特徴とする、
   流体動圧軸受用潤滑油。
   

   
9. 極圧添加剤の含有量が潤滑油全量に対して０．３質量％〜５質量％であることを特徴とする、請求項８に記載の流体動圧軸受用潤滑油。
10. 潤滑油に含まれる極圧添加剤の含有量と潤滑油の水分量との関係が下記（ａ）〜（ｃ）のいずれかの条件を満足する、請求項９に記載の流体動圧軸受用潤滑油。
    （ａ）極圧添加剤の含有量が０．８質量％以下であって、潤滑油の水分量が１０００ｐｐｍ以下である。
    （ｂ）極圧添加剤の含有量が３質量％以下であって、潤滑油の水分量が５００ｐｐｍ以下である。
    （ｃ）極圧添加剤の量含有が５質量％以下であって、潤滑油の水分量が３００ｐｐｍ以下である。
11. 極圧添加剤がリン系極圧添加剤であることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の流体動圧軸受用潤滑油。

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