動圧流体軸受及びそれを備えたスピンドルモータ、ディスク駆動装置
【課題】薄型のスラストプレートを歪むことなく強固に保持することができ、薄型かつ信頼性と耐衝撃性に優れた動圧流体軸受を提供する。
【解決手段】スリーブ１の薄肉部１ａとスラストプレート３との間に第１のテーパ部３１および第１の接着剤４を、スリーブ１とスラストプレート３との間に第２のテーパ部３２および第２の接着剤５を有することにより、接着による応力がスラストプレートに対して均等に加わることにより、薄型のスラストプレートを歪むことなく固定することができる。
【解決手段】スリーブ１の薄肉部１ａとスラストプレート３との間に第１のテーパ部３１および第１の接着剤４を、スリーブ１とスラストプレート３との間に第２のテーパ部３２および第２の接着剤５を有することにより、接着による応力がスラストプレートに対して均等に加わることにより、薄型のスラストプレートを歪むことなく固定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動圧流体軸受、特に動圧流体軸受の一端にスラストプレートが固定されている動圧流体軸受、その中でも光・磁気ディスクなどを駆動するモータに用いて好適な動圧流体軸受及び、この動圧流体軸受を用いたスピンドルモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光・磁気ディスク装置は小型軽量化、高容量化へ進む傾向にある。ノートサイズのパソコンやムービー、携帯電話などのモバイル製品への搭載に伴ってスピンドルモータも小型化、薄型化への対応が避けられず、なおかつ耐衝撃性の向上、高精度化が要望されるようになっている。これらの要望に応えるため動圧流体軸受を利用したスピンドルモータが主流となっている。
【０００３】
従来の光・磁気ディスク駆動に用いられる動圧流体軸受は、図１１に示すように中空円筒状スリーブ１の内部にシャフト２が配置され、シャフト２端面に対向してスリーブ１の開口部が円盤状のスラストプレート３によって閉塞されている。シャフト２はスリーブ１及びスラストプレート３と微小隙間を有し、これらの微小隙間には動圧発生用の潤滑剤６が充填されている。ラジアル動圧発生溝は、シャフト２の外周面またはスリーブ１の内周面に形成されており、スラスト動圧発生溝は、シャフト２の端面またはスラストプレート３の内方面に形成されている。
【０００４】
スラストプレート３の保持には接着剤による方法や、後述するカシメ加工などの塑性変形を利用する方法などがある。接着剤による方法としては、スラストプレート３の側面端部に面取りを設けて、面取りの一部あるいは全部に接着する方法が用いられている（図示省略）。しかしながら、スラストプレート３の薄型化に伴い、十分な大きさの面取りおよび接着部位の確保ができなくなってきており、衝撃時には接着強度が不足し、スラストプレート３の保持ができない恐れがある。（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
次に、図１１にて、カシメ加工などの塑性変形をスラストプレート３の保持に利用する方法について説明する。スリーブ１の薄肉部１ａを塑性変形させることにより、スラストプレート３を強固に保持することができる。さらに潤滑剤６の流出を防ぐために、スリーブ１とスラストプレート３との間を接着剤４によって、封止するようにしている。耐衝撃性の向上には動圧流体軸受の機械的な強度に加えて、動圧流体軸受の剛性を向上させることが必須であり、ラジアル軸受１１をより長く設けること、およびスラスト軸受１２の外径をより大きくする設計がなされている。一方で、薄型化に応えるために動圧流体軸受の薄型化が進んでいるが、動圧流体軸受の剛性を確保すべく、スラストプレートの薄型化が求められている。（例えば、特許文献２参照。）
【特許文献１】特開２００６−２００５７３号公報
【特許文献２】特開平８−２７５４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、スラストプレートの軸方向外方の接着剤と軸方向内方の接着剤との差によって、スラストプレートに加わる力の差が発生するので、スラストプレートの薄型化に伴い、接着後にスラストプレートが歪むという課題を有していた。
【０００７】
このスラストプレートの歪みにより、スラスト浮上量の低下、スラスト軸受の剛性の低下が発生するため、従来の動圧流体軸受を用いたスピンドルモータ及び、光・磁気ディスク装置において信頼性および耐衝撃性が悪化する課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、スラストプレートが歪むことなく強固に保持することができる薄型かつ信頼性と耐衝撃性に優れた動圧流体軸受、及び、スピンドルモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の動圧流体軸受は、シャフトと、前記シャフトが、間隙を介して回転自在に挿通される軸受孔を有するスリーブと、前記シャフト端面に間隙を介して対向し、前記スリーブの開口部の一方を閉塞するように開口部端部を塑性変形させて、前記スリーブの受け面に固定されたスラストプレートと、前記シャフトと前記スリーブ間の前記間隙と、前記シャフトと前記スラストプレート間の前記間隙に保持される潤滑剤とを有する動圧流体軸受において、前記スラストプレートの軸方向外方で半径方向外周側に、前記スリーブの塑性変形させた端部と第１のテーパ部を形成し、前記スラストプレートの軸方向内方で半径方向外周側に、前記スリーブの前記スラストプレートの受け面の一部に第２のテーパ部を形成し、前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部のそれぞれの一部に接着剤を有することを特徴としたものである。
【００１０】
また、本発明は、シャフトと、前記シャフトが、間隙を介して回転自在に挿通される軸受孔を有するスリーブと、前記シャフト端面に間隙を介して対向し、前記スリーブの開口部の一方を閉塞するように開口部端部を塑性変形させて、前記スリーブの受け面に固定されたスラストプレートと、前記シャフトと前記スリーブ間の前記間隙と、前記シャフトと前記スラストプレート間の前記間隙に保持される潤滑剤と、前記シャフト外周と前記スリーブの軸受孔の内周のいずれか一方に動圧発生溝が形成されたラジアル軸受と、前記シャフト端面と前記スラストプレートのいずれか一方に動圧発生溝が形成されたスラスト軸受とを有する動圧流体軸受において、前記ラジアル軸受と前記スラスト軸受の間に、少なくとも一つの大気圧と連通する連通路を設け、前記スラストプレートの軸方向外方で半径方向外周側に、前記スリーブの塑性変形させた端部と第１のテーパ部を形成し、前記スラストプレートの軸方向内方で半径方向外周側に、前記スリーブの前記スラストプレートの受け面の一部に第２のテーパ部を形成し、前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部のそれぞれの一部に接着剤を有することを特徴としたものである。
【００１１】
さらにまた、本発明の動圧流体軸受は、シャフトと、前記シャフトが、間隙を介して回転自在に挿通される軸受孔を有するスリーブと、前記スリーブを内部に固定するスリーブホルダと、前記シャフト端面に間隙を介して対向し、前記スリーブホルダの開口部の一方を閉塞するように開口部端部を塑性変形させて、前記スリーブホルダの受け面に固定されたスラストプレートと、前記シャフトと前記スリーブ間の前記間隙と、前記シャフトと前記スラストプレート間の前記間隙に保持される潤滑剤と、前記シャフト外周と前記スリーブの軸受孔の内周のいずれか一方に動圧発生溝が形成されたラジアル軸受と、前記シャフト端面と前記スラストプレートのいずれか一方に動圧発生溝が形成されたスラスト軸受とを有する動圧流体軸受において、前記ラジアル軸受と前記スラスト軸受の間に一方の開口部を配置し、前記スリーブホルダと前記スリーブとの空間に他方の開口部を配置する少なくとも一つの連通路を設け、前記スラストプレートの軸方向外方で半径方向外周側に、前記スリーブホルダの塑性変形させた端部と第１のテーパ部を形成し、前記スラストプレートの軸方向内方で半径方向外周側に、前記スリーブホルダの前記スラストプレートの受け面の一部に第２のテーパ部を形成し、前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部のそれぞれの一部に接着剤を有することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の動圧流体軸受によれば、スラストプレートの両側に存在する接着剤から受ける応力がほぼ均衡するため、薄型のスラストプレートが歪むことなく強固に保持することができ、また連通路を設けることによってスラスト浮上量のばらつきを抑制でき、スラスト軸受の剛性を高く設定できるため、薄型かつ信頼性と耐衝撃性に優れた動圧流体軸受が得られ、本発明の動圧流体軸受を用いたスピンドルモータ及び、光・磁気ディスク装置の薄型化と、信頼性および耐衝撃性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の動圧流体軸受の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における動圧流体軸受の断面図を示す。
【００１４】
＜動圧流体軸受の構成＞
図１において、シャフト２はスリーブ１に回転可能に挿入されている。
スリーブ１の図において右部の開口部には、この開口を閉塞するスラストプレート３ が取り付けられている。スラストプレート３をスリーブ１に取り付けるために、スリーブ１の図において右端部には薄肉部１ａが形成されている。薄肉部１ａは、スラストプレート３を取り付ける前は、図６の点線で示すように円筒状である。なお、スラストプレート３の取り付け方法については後段にて詳述する。
【００１５】
シャフト２及び、シャフト２の右端部のフランジ部２ａはスリーブ１及びスラストプレート３との間に微小間隙を有しており、微小間隙は潤滑剤６（図示省略）で満たされている。
【００１６】
スリーブ１の内周面には当技術分野では周知であるヘリングボーンパターンのラジアル動圧発生溝（図示省略）が設けられており、シャフト２との間でラジアル軸受１１が構成されている。シャフト２の端面とスラストプレート３のそれぞれの対向面のいずれか一方には、周知の図２（ａ）、（ｂ）に示すスパイラルパターン１３あるいはヘリングボーンパターン１４のスラスト動圧発生溝が設けられており、スラスト軸受１２が構成されている。なお、前記のラジアル動圧発生溝はシャフト２の外周面に形成してもよい。
シャフト２のスリーブ１からの抜け止め構造は、別途モータ側で構成することができる。
【００１７】
また、図１ではシャフト２はストレート形状のフランジレスシャフトで説明するが、後述の図７のようなシャフト端面にフランジを有するフランジ付きシャフトであってもよい。この図７のフランジ付きシャフトにおいては、フランジ部２ａのスラストプレート３と対向しない面とスリーブ１との間で第２のスラスト軸受（図示省略）を構成してもよい。
【００１８】
＜動圧流体軸受の動作、作用＞
以上のように構成された本実施例の動圧流体軸受の動作を図９を用いて説明する。（図９においてはフランジ付きシャフトを記載しているが、フランジレスシャフトでも同様である。）図９に示したステータコア２５に通電すると、マグネット２４は駆動力を受け、ハブ２３およびシャフト２は例えばハブ２３側から見て反時計方向に回転する。図１の動圧流体軸受において、シャフト２が回転すると、シャフト２とスリーブ１の間に存在する潤滑剤６とラジアル動圧発生溝によりラジアル軸受１１においてラジアル方向の動圧が発生してシャフト２はスリーブ１と非接触で回転する。
【００１９】
また、シャフト２とスラストプレート３との間に設けられたスラスト動圧発生溝によりスラスト軸受１２においてスラスト方向の動圧が発生してシャフト２はスラストプレート３と非接触で回転する。
【００２０】
ここで、スラスト軸受１２において発生したスラスト方向の動圧は、ロータ２２およびハブ２３に搭載されるディスクやディスクをハブ２３に固定する部品など（図示省略）の重量に加えて、マグネット２４とステータコア２５やブラケット２６との間に発生するスラスト方向の磁気力の和と釣り合う位置までシャフト２は浮上し、スラストプレート３との隙間は安定する。なお、スラスト方向の動圧はシャフト２とスラストプレートの隙間に加えて、スラスト軸受１２のスラスト動圧発生溝の形状や潤滑剤６の粘度、さらにはシャフト２の回転数によって決定される。
【００２１】
この時のシャフト２とスラストプレート３との隙間は当技術分野ではスラスト浮上量と呼ばれ、例えば２５℃前後の常温において、回転数が３６００〜１００００ｒｐｍ程度の場合は３〜１５μm程度に設計される。
【００２２】
＜スラストプレートの取り付け方法＞
スラストプレート３をスリーブ１に取り付けるときは、前記スリーブ１の円筒状の薄肉部１ａにスラストプレート３を挿入し、薄肉部１ａの下端部を内側に塑性変形の範囲で曲げて保持する。塑性変形の方法としてはカシメ加工が好適である。薄肉部１ａを曲げた後、薄肉部１ａの端部とスラストプレート３との間で構成される第１のテーパ部３１近辺に接着剤を塗布してスラストプレート３とスリーブ１とを接着し、確実な密閉状態が得られるようにするのが望ましい。
【００２３】
ここで本実施形態の動圧流体軸受では従来の動圧流体軸受とは異なり、スラストプレート３とスリーブ１との間に第２のテーパ部３２が構成されている。第１のテーパ部３１の少なくとも一部の範囲に第１の接着剤４と第２のテーパ部３２の少なくとも一部の範囲に第２の接着剤５とを兼ね備えるという特徴を有している。
【００２４】
スラストプレート３にはステンレスなどの金属が用いられる。薄型の動圧流体軸受においてはラジアル軸受の長さを確保するため、０．３〜０．６ｍｍ程度の厚さのものが使用されている。スリーブ１は銅系合金またはそれにニッケルメッキを施したものや鉄系合金が用いられる。また。接着剤としては信頼性、高強度、低アウトガスに優れるエポキシ系接着剤が適している。接着剤については、初めにスリーブ１の第２のテーパ部近辺に塗布した後にスラストプレート３を挿入して、薄肉部１ａを曲げた後に、第１のテーパ部近辺に塗布しても構わない。さらにまた、接着剤の塗布と硬化を複数回に分けてもよい。
【００２５】
＜本発明の作用と効果＞
ここで、本実施形態の動圧流体軸受では、従来の動圧流体軸受とは異なり、第１の接着剤４に加えて、スラストプレート３とスリーブ１との間にある第２のテーパ部３２と第２の接着剤５を有している。当技術分野で用いられる接着剤で特にエポキシ系接着剤は８０℃〜１００℃程度で熱硬化をさせる。生産性の観点から高温で短時間に、例えば１００℃で１時間程度かけて硬化させることが望ましい。このとき、接着剤によってスラストプレートに対して応力が加わるが、本実施形態の動圧流体軸受ではスラストプレート３に対して第１の接着剤４と第２の接着剤５がほぼ均等に設けられているため、前記応力がスラストプレート３に呈してほぼ均等に加わるという特徴を有している。このため、本実施形態のスラストプレートは歪みを抑制することができる。したがって、フランジ部２ａとスラストプレート３との隙間を均一に構成することができる。
【００２６】
また、接着剤は塗布時にはある程度の粘度を有する液体であるため、第１の接着剤４と第２の接着剤５は、それぞれ第１のテーパ部３１と第２のテーパ部３２で気液境界面を形成し、それぞれの気液境界面における表面張力が釣り合うために、接着剤が一方のテーパ部に流れ込むことなく均衡して固化させることができる。
【００２７】
従来の動圧流体軸受では、接着剤４はスラストプレート３の片側、すなわち第１のテーパ部３１に付いており、接着剤の硬化により、図１１において、スラストプレート３は点線で示すように、シャフト側から見て、内周側が外周側に対して凹に歪む。すなわちスラストプレート３の外周側が内周側に対して凸となっている。例えば０．５ｍｍ厚のＳＵＳ４２０製のスラストプレートを用いた場合１．５μm程度のスラストプレートの歪みが発生する。なお、歪みの測定については、塑性変形の一種であるカシメ加工前後でのスラストプレート３の歪みは測定誤差範囲程度であるが、微小量の歪みを測定することを考慮して、カシメ加工後と接着後の差を測定している。
【００２８】
スラストプレートが上記のように歪んだ場合、外周部に比べて中央部に行くほどスラスト隙間が広がる。従って、外周部ほどフランジ部２ａとスラストプレート３との隙間が小さくなるため、さらに実際にはフランジ部２ａやスラストプレート３の面粗さの影響があることからスラスト浮上量が３〜５μm程度の場合、接触する恐れが大きくなる。また、スラスト浮上量は高温環境下で潤滑剤６の粘度が低くなると、低下するためさらに接触する危険性が増すため信頼性に重大な影響を及ぼす恐れがあるが、本実施形態の動圧流体軸受ではスラストプレート３を歪みなく保持できるので、薄型で信頼性に優れた動圧流体軸受を得ることができる。
＜外乱時の動作、作用、効果＞
次に、衝撃などの外乱時の動作について説明する。モバイル用途においては例えば１００〜１０００Ｇ程度の衝撃が加わることがある。このとき浮上している部分に大きなＧがかかるためスラスト浮上量は低下するので、接触する恐れが増す。以下、スラスト浮上量と外乱時の動作の関係について詳述する。外乱時のスラスト浮上量はスラスト軸受の剛性により決定される。すなわち剛性が高いと外乱に対するスラスト浮上量の変化量が小さいため動圧流体軸受として安定した性能が得られる。剛性を高くするためには当技術分野では周知であるがスラスト浮上量を低くすることが望ましい。一方で、前述の通りスラスト浮上量は高温環境下で潤滑剤６の粘度が低くなるため、低下することにも注意が必要である。
【００２９】
外乱が加わるとスラスト浮上量は、外乱による荷重と釣り合う位置まで低下する。従って、本実施形態の動圧流体軸受では、スラストプレート３が歪みなく固定されており、フランジ部２ａとスラストプレート３との隙間は均一に構成されているので、接触しにくい。
【００３０】
さらにモバイル用途での外乱は、軸心方向のみに荷重が加わるだけではなく、モーメント荷重（いわば、シャフトを傾ける方向の荷重）がかかることが実状であるため、フランジ部２ａは軸心方向にスラストプレート３に近づくのではなく、フランジ部２ａの外周側が近づく。従来の動圧流体軸受では、スラストプレート３の外周側が内周側に対して凸となっているため、接触する恐れがある。しかしながら、本実施形態の動圧流体軸受では、スラストプレート３が歪みなく保持されているため、接触しにくい。このため薄型で耐衝撃性に優れた動圧流体軸受を得ることができる。
【００３１】
なお、図１においては、ラジアル動圧発生溝とスラスト動圧発生溝の形成箇所を図中点線で例示している。ラジアル動圧発生溝はスリーブ側に上軸受と下軸受に分けて記載しているがこれに限るものではなく、シャフト側に形成してもよい。また、上軸受と下軸受に分かれなくても一つの軸受として形成してもよい。スラスト動圧発生溝はスラストプレート側に記載しているがこれに限るものではなく、シャフト側に形成してもよい。以下の図３、４、５、７についても同様である。
【００３２】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２の動圧流体軸受の断面図を示す。以下実施の形態１と異なる点のみを説明する。図３において、実施の形態１の構成と異なるところは連通路７を設けた点である。連通路７はスリーブ１の軸心にほぼ平行に設けられており、左端部は大気圧に開放され、右端部はスラスト軸受１２に連通している。連通路７は例えば直径０．２〜０．６ｍｍ程度である。
【００３３】
シャフト２が回転すると、ラジアル軸受１１においてラジアル方向の動圧が発生するが、
ラジアル軸受を構成しているシャフト２とスリーブ１の隙間のばらつき、例えばスリーブの円筒度のばらつきにより、スラスト方向の動圧が発生する。このスラスト方向の動圧とスラスト軸受１２で発生するスラスト方向の動圧の和によって、スラスト浮上量が決定される。従って、ラジアル軸受１１の隙間のばらつきが大きいと、スラスト浮上量のばらつきも大きくなる。本実施形態の動圧流体軸受では、連通路７を設けたことにより、ラジアル軸受１１で発生したスラスト方向の動圧は、連通路７を通じて大気圧に開放されるために、スラスト軸受１２に対して影響を与えることが回避できる。このため、スラスト浮上量のばらつきが抑制でき、さらにスラストプレート３の歪みがないため、従来の動圧流体軸受に比べて、スラスト浮上量を低く安定して保つことができる。本実施形態でのスラスト浮上量は、例えば２５℃前後の常温において、回転数が３６００〜１００００ｒｐｍ程度の場合は２〜８μm程度に設計される。このため、スラスト軸受の剛性を高く設定することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態２においては、シャフト２にフランジ部のないフランジレスシャフトで説明しているが、フランジ付きシャフトであっても同様の効果が得られる。また、図３におけるシャフト２の抜け止め構造は別途モータ側に設けることができる。
【００３５】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３の動圧流体軸受の断面図を示す。図４において、シャフト２はスリーブ１に回転可能に挿入されている。さらにスリーブ１はスリーブホルダ８に固定されている。スリーブホルダ８の図４における右部の開口部には、この開口を閉塞するスラストプレート３が取り付けられている。さらにまた、スリーブホルダ８とスリーブ１の間に連通路７を設けた点が実施の形態１および２と異なる点である。スリーブ１のスラストプレート３側の端面には、連通路７とラジアル軸受部やスラスト軸受部との連通を確保するために、例えば環状凸部９が設けられている。
【００３６】
実施の形態１および２と同様の効果が得られることに加えて、スリーブホルダに塑性変形に適した材料を選定できるため、スリーブ１の材料を塑性変形によるスラストプレート３の保持に適さない材料にも変更することが可能になり、例えば焼結体をスリーブ１に用いることができる。連通路７はスリーブ１にドリル加工等で穴明けして形成してもよいが、さらにまた連通路７をスリーブ１の外径に例えば溝形状に設けることで、ドリル穴の加工が不要となるために、生産性の向上やコストダウンができる。このとき連通路７はスリーブ１を金型で成型すると生産性やコストダウンの観点から最適である。
【００３７】
なお、本実施の形態２においては、シャフト２の抜け止め構造は、スリーブホルダ８の内周に向かって円盤状に形成されたキャップ部１０とシャフト２の段部が係合することによって構成されている。
【００３８】
また、図４においては、前述したようにラジアル動圧発生溝とスラスト動圧発生溝の形成箇所を図示している。ラジアル動圧発生溝は例えば上軸受と下軸受に分けてあり、上軸受は潤滑剤をシャフト２先端側からスラストプレート３側に移動させる循環力を発生させるように非対称のヘリングボーン形状の動圧溝を形成することもできる。
【００３９】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４の動圧流体軸受の断面図を示す。実施の形態３と異なる点はスラストプレート３をスリーブ１とスリーブホルダ８に固定している点である。すなわち、スリーブホルダ８とスラストプレート３との間に第１のテーパ部３１および第１の接着剤４を、スリーブ１とスラストプレート３との間に第２のテーパ部３２および第２の接着剤５を有している点である。
【００４０】
このときスラストプレート３はスリーブ１に対して直接に固定されるため、スリーブ１のラジアル軸受１１に対するスラストプレート３の精度、例えば直角度が向上する。このためフランジ部２ａとスラストプレート３との隙間を精度良く構成することができる。
【００４１】
なお、以上の実施の形態において、連通路７の本数については１本に限定されるものではない。
【００４２】
（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５の動圧流体軸受のスラストプレート接着部の拡大図を示す。
図６において、第１のテーパ部の角度θ１と第２のテーパ部の角度θ２について説明する。第１のテーパ部の角度θ１は薄肉部１ａの塑性変形量により決定される。ここで、第１のテーパ部の角度θ１はスラストプレート３やスリーブ薄肉部１ａの部品ばらつきや塑性変形そのもののばらつきにより、例えば２０度±１０度程度のばらつきが発生する。一方で第２のテーパ部の角度θ２は例えば、切削や成型などの加工により決定される。カシメ等の塑性変形のばらつきを考慮して、次式の関係を満たすことが望ましい。
【００４３】
０．５≦θ２／θ１≦２・・・数式１
３≦θ１≦６０ ・・・数式２
θ２＜８０ ・・・数式３
θ２／θ１が２を超えると、第１の接着剤４の量が第２の接着剤５の量よりも大幅に多くなるため、スラストプレート３の歪みが発生する恐れがある。また、θ２／θ１が０．５よりも小さいと第２の接着剤５の量が多くなり、スラスト軸受１２内に流れ込む恐れがある。さらに第１のテーパ部の角度θ１は塑性変形部の薄型化を考慮して３度以上、６０度以下を満たすのが望ましい。３度未満になると接着剤のディスペンサ先端が第１のテーパ部開口よりも大きくなるので接着剤の塗布が難しく、手作業となるため生産性が悪化する。６０度よりも大きいと塑性変形高さ３４が高くなるため動圧流体軸受の薄型化ができない。
【００４４】
なお、角度を６０度よりも大きくしても、塑性変形長さ３３を短くすれば塑性変形高さ３４を抑えることは可能だが、塑性変形によるスラストプレート３の固定強度や前述の接着剤の塗布作業性さらには接着剤の量が微量になることから接着剤の剥離の恐れがあり好ましくない。
【００４５】
θ２は８０度未満とする。これ以上の値であれば前述した固化前の接着剤の気液境界面における表面張力の釣り合いを保つことが難しくなる。
【００４６】
以上のように本実施形態の動圧流体軸受では薄型で信頼性に優れた動圧流体軸受を得ることができる。
【００４７】
（実施の形態６）
図７は、本発明の実施の形態６の動圧流体軸受の断面図を示す。これまでの実施形態と異なる点はフランジ部２ａの外径がシャフト２の外径よりも大きい点である。本実施形態のフランジ部２ａは図７（ａ）のようにシャフトの端部を大きくした構成に加えて、図７（ｂ）のようにフランジ部２ａとシャフト１とを別の部品にしても構わない。フランジ部２ａの外径を大きくすることにより、スラスト軸受１２のスラスト動圧発生溝を大きくできる。これにより、スラスト軸受の剛性を高くできるため、特に耐衝撃性に優れた動圧流体軸受を得ることができる。また、シャフト２の抜け止め構造を形成することができる。
【００４８】
なお、以上の実施形態において、スラストプレート３は円盤形状のものを用いた例を挙げて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図８（ａ）に示すような外周側に段のついた形状や図８（ｂ）の外周側にテーパのついた形状のスラストプレート３でも本発明を適用することが可能である。
【００４９】
（実施の形態７）
図４は、本発明の実施の形態７の動圧流体軸受の断面図を示す。図４において、潤滑剤６をラジアル軸受１１の左から右に流し、スリーブ１とスラストプレート３の間を通って、連通路７を右から左に循環させるとよい。潤滑剤６が循環することにより、微小間隙であるラジアル軸受およびスラスト軸受に気泡が残りにくくなり、潤滑剤６の切れによる動圧の低下やＮＲＲＯ（非繰り返し位置精度：Ｎｏｎ−ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ Ｒｕｎ−ｏｕｔ）の劣化を抑制することができる。
【００５０】
（実施の形態８）
図９は、本発明の実施の形態８のスピンドルモータの断面図を示す。図９において、動圧流体軸受のシャフト２はマグネット２４を取り付けたハブ２３に固定され、スリーブ１はステータコア２５を取り付けたベースに固定されている。本発明の動圧流体軸受を用いることで、薄型で信頼性に優れたスピンドルモータ２１が得られる。さらにまた、耐衝撃性に優れたスピンドルモータが得られる。
【００５１】
なお、上記実施形態ではシャフト２が回転する動圧流体軸受について説明しているが、シャフト２が固定で、スリーブ１およびスラストプレート３が回転する、当技術分野ではシャフト固定タイプと呼ばれる動圧流体軸受に用いても同様の理由により同様の効果が得られる。
【００５２】
また、上記実施形態では、本発明の動圧流体軸受を、スピンドルモータ２１に対して搭載した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、スピンドルモータ２１以外にも、他のモータ等のような回転駆動装置に搭載される各種動圧流体軸受に対して本発明を適用することが可能である。
【００５３】
（実施の形態９）
図１０は、本発明の実施の形態９のディスク駆動装置を示す。図１０において、ディスク駆動装置４１は、ハウジング４２の内部は埃などが極少なクリーンな環境に保たれており、スピンドルモータ２１に情報を記録するディスク４３が搭載されている。さらにディスク４３に対して情報を記録、読み出しするヘッド４４がアーム４５に搭載されており、このヘッド４４およびアームをディスク４３の所定の位置に移動させるアクチュエータ４６から構成されている。
【００５４】
本発明のスピンドルモータ２１を用いることで、薄型で信頼性に優れたディスク駆動装置４１が得られる。さらにまた、耐衝撃性に優れたディスク駆動装置が得られるため、ノートサイズのパソコンやムービー、携帯電話などのモバイル製品への適用に最適である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明にかかる動圧流体軸受は、薄型のスラストプレートを歪みなく固定することで、動圧流体軸受の薄型化および信頼性を向上させることができるとともに、優れた耐衝撃性を有し、光・磁気ディスクなどを駆動するスピンドルモータ等として有用である。
【００５６】
本発明にかかる動圧流体軸受は、動圧流体軸受の薄型化および信頼性の向上や優れた耐衝撃性が必要な他の回転駆動装置に搭載される各種動圧流体軸受等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１における動圧流体軸受の断面図
【図２】本発明のスラスト軸受の詳細図
【図３】本発明の実施の形態２における動圧流体軸受の断面図
【図４】本発明の実施の形態３および７における動圧流体軸受の断面図
【図５】本発明の実施の形態４における動圧流体軸受の断面図
【図６】本発明の実施の形態５における接着部の拡大図
【図７】本発明の実施の形態６における動圧流体軸受の断面図
【図８】本発明のスラストプレートの例
【図９】本発明の実施の形態８におけるスピンドルモータの断面図
【図１０】本発明の実施の形態９におけるディスク駆動装置の模式図
【図１１】従来の動圧流体軸受の断面図
【符号の説明】
【００５８】
１ スリーブ
１ａ 薄肉部
２ シャフト
２ａ フランジ部
３ スラストプレート
４ 第１の接着剤
５ 第２の接着剤
６ 潤滑剤（図示せず）
７ 連通路
８ スリーブホルダ
９ 環状凸部
１０ キャップ部
１１ ラジアル軸受
１２ スラスト軸受
１３ スパイラルパターン
１４ へリングボーンパターン
２１ スピンドルモータ
２２ ロータ
２３ ハブ
２４ マグネット
２５ ステータコア
２６ ベース
３１ 第１のテーパ部
３２ 第２のテーパ部
３３ 塑性変形長さ
３４ 塑性変形高さ
４１ ディスク駆動装置
４２ ハウジング
４３ ディスク
４４ ヘッド
４５ アーム
４６ アクチュエータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動圧流体軸受、特に動圧流体軸受の一端にスラストプレートが固定されている動圧流体軸受、その中でも光・磁気ディスクなどを駆動するモータに用いて好適な動圧流体軸受及び、この動圧流体軸受を用いたスピンドルモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光・磁気ディスク装置は小型軽量化、高容量化へ進む傾向にある。ノートサイズのパソコンやムービー、携帯電話などのモバイル製品への搭載に伴ってスピンドルモータも小型化、薄型化への対応が避けられず、なおかつ耐衝撃性の向上、高精度化が要望されるようになっている。これらの要望に応えるため動圧流体軸受を利用したスピンドルモータが主流となっている。
【０００３】
従来の光・磁気ディスク駆動に用いられる動圧流体軸受は、図１１に示すように中空円筒状スリーブ１の内部にシャフト２が配置され、シャフト２端面に対向してスリーブ１の開口部が円盤状のスラストプレート３によって閉塞されている。シャフト２はスリーブ１及びスラストプレート３と微小隙間を有し、これらの微小隙間には動圧発生用の潤滑剤６が充填されている。ラジアル動圧発生溝は、シャフト２の外周面またはスリーブ１の内周面に形成されており、スラスト動圧発生溝は、シャフト２の端面またはスラストプレート３の内方面に形成されている。
【０００４】
スラストプレート３の保持には接着剤による方法や、後述するカシメ加工などの塑性変形を利用する方法などがある。接着剤による方法としては、スラストプレート３の側面端部に面取りを設けて、面取りの一部あるいは全部に接着する方法が用いられている（図示省略）。しかしながら、スラストプレート３の薄型化に伴い、十分な大きさの面取りおよび接着部位の確保ができなくなってきており、衝撃時には接着強度が不足し、スラストプレート３の保持ができない恐れがある。（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
次に、図１１にて、カシメ加工などの塑性変形をスラストプレート３の保持に利用する方法について説明する。スリーブ１の薄肉部１ａを塑性変形させることにより、スラストプレート３を強固に保持することができる。さらに潤滑剤６の流出を防ぐために、スリーブ１とスラストプレート３との間を接着剤４によって、封止するようにしている。耐衝撃性の向上には動圧流体軸受の機械的な強度に加えて、動圧流体軸受の剛性を向上させることが必須であり、ラジアル軸受１１をより長く設けること、およびスラスト軸受１２の外径をより大きくする設計がなされている。一方で、薄型化に応えるために動圧流体軸受の薄型化が進んでいるが、動圧流体軸受の剛性を確保すべく、スラストプレートの薄型化が求められている。（例えば、特許文献２参照。）
【特許文献１】特開２００６−２００５７３号公報
【特許文献２】特開平８−２７５４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、スラストプレートの軸方向外方の接着剤と軸方向内方の接着剤との差によって、スラストプレートに加わる力の差が発生するので、スラストプレートの薄型化に伴い、接着後にスラストプレートが歪むという課題を有していた。
【０００７】
このスラストプレートの歪みにより、スラスト浮上量の低下、スラスト軸受の剛性の低下が発生するため、従来の動圧流体軸受を用いたスピンドルモータ及び、光・磁気ディスク装置において信頼性および耐衝撃性が悪化する課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、スラストプレートが歪むことなく強固に保持することができる薄型かつ信頼性と耐衝撃性に優れた動圧流体軸受、及び、スピンドルモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の動圧流体軸受は、シャフトと、前記シャフトが、間隙を介して回転自在に挿通される軸受孔を有するスリーブと、前記シャフト端面に間隙を介して対向し、前記スリーブの開口部の一方を閉塞するように開口部端部を塑性変形させて、前記スリーブの受け面に固定されたスラストプレートと、前記シャフトと前記スリーブ間の前記間隙と、前記シャフトと前記スラストプレート間の前記間隙に保持される潤滑剤とを有する動圧流体軸受において、前記スラストプレートの軸方向外方で半径方向外周側に、前記スリーブの塑性変形させた端部と第１のテーパ部を形成し、前記スラストプレートの軸方向内方で半径方向外周側に、前記スリーブの前記スラストプレートの受け面の一部に第２のテーパ部を形成し、前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部のそれぞれの一部に接着剤を有することを特徴としたものである。
【００１０】
また、本発明は、シャフトと、前記シャフトが、間隙を介して回転自在に挿通される軸受孔を有するスリーブと、前記シャフト端面に間隙を介して対向し、前記スリーブの開口部の一方を閉塞するように開口部端部を塑性変形させて、前記スリーブの受け面に固定されたスラストプレートと、前記シャフトと前記スリーブ間の前記間隙と、前記シャフトと前記スラストプレート間の前記間隙に保持される潤滑剤と、前記シャフト外周と前記スリーブの軸受孔の内周のいずれか一方に動圧発生溝が形成されたラジアル軸受と、前記シャフト端面と前記スラストプレートのいずれか一方に動圧発生溝が形成されたスラスト軸受とを有する動圧流体軸受において、前記ラジアル軸受と前記スラスト軸受の間に、少なくとも一つの大気圧と連通する連通路を設け、前記スラストプレートの軸方向外方で半径方向外周側に、前記スリーブの塑性変形させた端部と第１のテーパ部を形成し、前記スラストプレートの軸方向内方で半径方向外周側に、前記スリーブの前記スラストプレートの受け面の一部に第２のテーパ部を形成し、前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部のそれぞれの一部に接着剤を有することを特徴としたものである。
【００１１】
さらにまた、本発明の動圧流体軸受は、シャフトと、前記シャフトが、間隙を介して回転自在に挿通される軸受孔を有するスリーブと、前記スリーブを内部に固定するスリーブホルダと、前記シャフト端面に間隙を介して対向し、前記スリーブホルダの開口部の一方を閉塞するように開口部端部を塑性変形させて、前記スリーブホルダの受け面に固定されたスラストプレートと、前記シャフトと前記スリーブ間の前記間隙と、前記シャフトと前記スラストプレート間の前記間隙に保持される潤滑剤と、前記シャフト外周と前記スリーブの軸受孔の内周のいずれか一方に動圧発生溝が形成されたラジアル軸受と、前記シャフト端面と前記スラストプレートのいずれか一方に動圧発生溝が形成されたスラスト軸受とを有する動圧流体軸受において、前記ラジアル軸受と前記スラスト軸受の間に一方の開口部を配置し、前記スリーブホルダと前記スリーブとの空間に他方の開口部を配置する少なくとも一つの連通路を設け、前記スラストプレートの軸方向外方で半径方向外周側に、前記スリーブホルダの塑性変形させた端部と第１のテーパ部を形成し、前記スラストプレートの軸方向内方で半径方向外周側に、前記スリーブホルダの前記スラストプレートの受け面の一部に第２のテーパ部を形成し、前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部のそれぞれの一部に接着剤を有することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の動圧流体軸受によれば、スラストプレートの両側に存在する接着剤から受ける応力がほぼ均衡するため、薄型のスラストプレートが歪むことなく強固に保持することができ、また連通路を設けることによってスラスト浮上量のばらつきを抑制でき、スラスト軸受の剛性を高く設定できるため、薄型かつ信頼性と耐衝撃性に優れた動圧流体軸受が得られ、本発明の動圧流体軸受を用いたスピンドルモータ及び、光・磁気ディスク装置の薄型化と、信頼性および耐衝撃性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の動圧流体軸受の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における動圧流体軸受の断面図を示す。
【００１４】
＜動圧流体軸受の構成＞
図１において、シャフト２はスリーブ１に回転可能に挿入されている。
スリーブ１の図において右部の開口部には、この開口を閉塞するスラストプレート３ が取り付けられている。スラストプレート３をスリーブ１に取り付けるために、スリーブ１の図において右端部には薄肉部１ａが形成されている。薄肉部１ａは、スラストプレート３を取り付ける前は、図６の点線で示すように円筒状である。なお、スラストプレート３の取り付け方法については後段にて詳述する。
【００１５】
シャフト２及び、シャフト２の右端部のフランジ部２ａはスリーブ１及びスラストプレート３との間に微小間隙を有しており、微小間隙は潤滑剤６（図示省略）で満たされている。
【００１６】
スリーブ１の内周面には当技術分野では周知であるヘリングボーンパターンのラジアル動圧発生溝（図示省略）が設けられており、シャフト２との間でラジアル軸受１１が構成されている。シャフト２の端面とスラストプレート３のそれぞれの対向面のいずれか一方には、周知の図２（ａ）、（ｂ）に示すスパイラルパターン１３あるいはヘリングボーンパターン１４のスラスト動圧発生溝が設けられており、スラスト軸受１２が構成されている。なお、前記のラジアル動圧発生溝はシャフト２の外周面に形成してもよい。
シャフト２のスリーブ１からの抜け止め構造は、別途モータ側で構成することができる。
【００１７】
また、図１ではシャフト２はストレート形状のフランジレスシャフトで説明するが、後述の図７のようなシャフト端面にフランジを有するフランジ付きシャフトであってもよい。この図７のフランジ付きシャフトにおいては、フランジ部２ａのスラストプレート３と対向しない面とスリーブ１との間で第２のスラスト軸受（図示省略）を構成してもよい。
【００１８】
＜動圧流体軸受の動作、作用＞
以上のように構成された本実施例の動圧流体軸受の動作を図９を用いて説明する。（図９においてはフランジ付きシャフトを記載しているが、フランジレスシャフトでも同様である。）図９に示したステータコア２５に通電すると、マグネット２４は駆動力を受け、ハブ２３およびシャフト２は例えばハブ２３側から見て反時計方向に回転する。図１の動圧流体軸受において、シャフト２が回転すると、シャフト２とスリーブ１の間に存在する潤滑剤６とラジアル動圧発生溝によりラジアル軸受１１においてラジアル方向の動圧が発生してシャフト２はスリーブ１と非接触で回転する。
【００１９】
また、シャフト２とスラストプレート３との間に設けられたスラスト動圧発生溝によりスラスト軸受１２においてスラスト方向の動圧が発生してシャフト２はスラストプレート３と非接触で回転する。
【００２０】
ここで、スラスト軸受１２において発生したスラスト方向の動圧は、ロータ２２およびハブ２３に搭載されるディスクやディスクをハブ２３に固定する部品など（図示省略）の重量に加えて、マグネット２４とステータコア２５やブラケット２６との間に発生するスラスト方向の磁気力の和と釣り合う位置までシャフト２は浮上し、スラストプレート３との隙間は安定する。なお、スラスト方向の動圧はシャフト２とスラストプレートの隙間に加えて、スラスト軸受１２のスラスト動圧発生溝の形状や潤滑剤６の粘度、さらにはシャフト２の回転数によって決定される。
【００２１】
この時のシャフト２とスラストプレート３との隙間は当技術分野ではスラスト浮上量と呼ばれ、例えば２５℃前後の常温において、回転数が３６００〜１００００ｒｐｍ程度の場合は３〜１５μm程度に設計される。
【００２２】
＜スラストプレートの取り付け方法＞
スラストプレート３をスリーブ１に取り付けるときは、前記スリーブ１の円筒状の薄肉部１ａにスラストプレート３を挿入し、薄肉部１ａの下端部を内側に塑性変形の範囲で曲げて保持する。塑性変形の方法としてはカシメ加工が好適である。薄肉部１ａを曲げた後、薄肉部１ａの端部とスラストプレート３との間で構成される第１のテーパ部３１近辺に接着剤を塗布してスラストプレート３とスリーブ１とを接着し、確実な密閉状態が得られるようにするのが望ましい。
【００２３】
ここで本実施形態の動圧流体軸受では従来の動圧流体軸受とは異なり、スラストプレート３とスリーブ１との間に第２のテーパ部３２が構成されている。第１のテーパ部３１の少なくとも一部の範囲に第１の接着剤４と第２のテーパ部３２の少なくとも一部の範囲に第２の接着剤５とを兼ね備えるという特徴を有している。
【００２４】
スラストプレート３にはステンレスなどの金属が用いられる。薄型の動圧流体軸受においてはラジアル軸受の長さを確保するため、０．３〜０．６ｍｍ程度の厚さのものが使用されている。スリーブ１は銅系合金またはそれにニッケルメッキを施したものや鉄系合金が用いられる。また。接着剤としては信頼性、高強度、低アウトガスに優れるエポキシ系接着剤が適している。接着剤については、初めにスリーブ１の第２のテーパ部近辺に塗布した後にスラストプレート３を挿入して、薄肉部１ａを曲げた後に、第１のテーパ部近辺に塗布しても構わない。さらにまた、接着剤の塗布と硬化を複数回に分けてもよい。
【００２５】
＜本発明の作用と効果＞
ここで、本実施形態の動圧流体軸受では、従来の動圧流体軸受とは異なり、第１の接着剤４に加えて、スラストプレート３とスリーブ１との間にある第２のテーパ部３２と第２の接着剤５を有している。当技術分野で用いられる接着剤で特にエポキシ系接着剤は８０℃〜１００℃程度で熱硬化をさせる。生産性の観点から高温で短時間に、例えば１００℃で１時間程度かけて硬化させることが望ましい。このとき、接着剤によってスラストプレートに対して応力が加わるが、本実施形態の動圧流体軸受ではスラストプレート３に対して第１の接着剤４と第２の接着剤５がほぼ均等に設けられているため、前記応力がスラストプレート３に呈してほぼ均等に加わるという特徴を有している。このため、本実施形態のスラストプレートは歪みを抑制することができる。したがって、フランジ部２ａとスラストプレート３との隙間を均一に構成することができる。
【００２６】
また、接着剤は塗布時にはある程度の粘度を有する液体であるため、第１の接着剤４と第２の接着剤５は、それぞれ第１のテーパ部３１と第２のテーパ部３２で気液境界面を形成し、それぞれの気液境界面における表面張力が釣り合うために、接着剤が一方のテーパ部に流れ込むことなく均衡して固化させることができる。
【００２７】
従来の動圧流体軸受では、接着剤４はスラストプレート３の片側、すなわち第１のテーパ部３１に付いており、接着剤の硬化により、図１１において、スラストプレート３は点線で示すように、シャフト側から見て、内周側が外周側に対して凹に歪む。すなわちスラストプレート３の外周側が内周側に対して凸となっている。例えば０．５ｍｍ厚のＳＵＳ４２０製のスラストプレートを用いた場合１．５μm程度のスラストプレートの歪みが発生する。なお、歪みの測定については、塑性変形の一種であるカシメ加工前後でのスラストプレート３の歪みは測定誤差範囲程度であるが、微小量の歪みを測定することを考慮して、カシメ加工後と接着後の差を測定している。
【００２８】
スラストプレートが上記のように歪んだ場合、外周部に比べて中央部に行くほどスラスト隙間が広がる。従って、外周部ほどフランジ部２ａとスラストプレート３との隙間が小さくなるため、さらに実際にはフランジ部２ａやスラストプレート３の面粗さの影響があることからスラスト浮上量が３〜５μm程度の場合、接触する恐れが大きくなる。また、スラスト浮上量は高温環境下で潤滑剤６の粘度が低くなると、低下するためさらに接触する危険性が増すため信頼性に重大な影響を及ぼす恐れがあるが、本実施形態の動圧流体軸受ではスラストプレート３を歪みなく保持できるので、薄型で信頼性に優れた動圧流体軸受を得ることができる。
＜外乱時の動作、作用、効果＞
次に、衝撃などの外乱時の動作について説明する。モバイル用途においては例えば１００〜１０００Ｇ程度の衝撃が加わることがある。このとき浮上している部分に大きなＧがかかるためスラスト浮上量は低下するので、接触する恐れが増す。以下、スラスト浮上量と外乱時の動作の関係について詳述する。外乱時のスラスト浮上量はスラスト軸受の剛性により決定される。すなわち剛性が高いと外乱に対するスラスト浮上量の変化量が小さいため動圧流体軸受として安定した性能が得られる。剛性を高くするためには当技術分野では周知であるがスラスト浮上量を低くすることが望ましい。一方で、前述の通りスラスト浮上量は高温環境下で潤滑剤６の粘度が低くなるため、低下することにも注意が必要である。
【００２９】
外乱が加わるとスラスト浮上量は、外乱による荷重と釣り合う位置まで低下する。従って、本実施形態の動圧流体軸受では、スラストプレート３が歪みなく固定されており、フランジ部２ａとスラストプレート３との隙間は均一に構成されているので、接触しにくい。
【００３０】
さらにモバイル用途での外乱は、軸心方向のみに荷重が加わるだけではなく、モーメント荷重（いわば、シャフトを傾ける方向の荷重）がかかることが実状であるため、フランジ部２ａは軸心方向にスラストプレート３に近づくのではなく、フランジ部２ａの外周側が近づく。従来の動圧流体軸受では、スラストプレート３の外周側が内周側に対して凸となっているため、接触する恐れがある。しかしながら、本実施形態の動圧流体軸受では、スラストプレート３が歪みなく保持されているため、接触しにくい。このため薄型で耐衝撃性に優れた動圧流体軸受を得ることができる。
【００３１】
なお、図１においては、ラジアル動圧発生溝とスラスト動圧発生溝の形成箇所を図中点線で例示している。ラジアル動圧発生溝はスリーブ側に上軸受と下軸受に分けて記載しているがこれに限るものではなく、シャフト側に形成してもよい。また、上軸受と下軸受に分かれなくても一つの軸受として形成してもよい。スラスト動圧発生溝はスラストプレート側に記載しているがこれに限るものではなく、シャフト側に形成してもよい。以下の図３、４、５、７についても同様である。
【００３２】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２の動圧流体軸受の断面図を示す。以下実施の形態１と異なる点のみを説明する。図３において、実施の形態１の構成と異なるところは連通路７を設けた点である。連通路７はスリーブ１の軸心にほぼ平行に設けられており、左端部は大気圧に開放され、右端部はスラスト軸受１２に連通している。連通路７は例えば直径０．２〜０．６ｍｍ程度である。
【００３３】
シャフト２が回転すると、ラジアル軸受１１においてラジアル方向の動圧が発生するが、
ラジアル軸受を構成しているシャフト２とスリーブ１の隙間のばらつき、例えばスリーブの円筒度のばらつきにより、スラスト方向の動圧が発生する。このスラスト方向の動圧とスラスト軸受１２で発生するスラスト方向の動圧の和によって、スラスト浮上量が決定される。従って、ラジアル軸受１１の隙間のばらつきが大きいと、スラスト浮上量のばらつきも大きくなる。本実施形態の動圧流体軸受では、連通路７を設けたことにより、ラジアル軸受１１で発生したスラスト方向の動圧は、連通路７を通じて大気圧に開放されるために、スラスト軸受１２に対して影響を与えることが回避できる。このため、スラスト浮上量のばらつきが抑制でき、さらにスラストプレート３の歪みがないため、従来の動圧流体軸受に比べて、スラスト浮上量を低く安定して保つことができる。本実施形態でのスラスト浮上量は、例えば２５℃前後の常温において、回転数が３６００〜１００００ｒｐｍ程度の場合は２〜８μm程度に設計される。このため、スラスト軸受の剛性を高く設定することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態２においては、シャフト２にフランジ部のないフランジレスシャフトで説明しているが、フランジ付きシャフトであっても同様の効果が得られる。また、図３におけるシャフト２の抜け止め構造は別途モータ側に設けることができる。
【００３５】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３の動圧流体軸受の断面図を示す。図４において、シャフト２はスリーブ１に回転可能に挿入されている。さらにスリーブ１はスリーブホルダ８に固定されている。スリーブホルダ８の図４における右部の開口部には、この開口を閉塞するスラストプレート３が取り付けられている。さらにまた、スリーブホルダ８とスリーブ１の間に連通路７を設けた点が実施の形態１および２と異なる点である。スリーブ１のスラストプレート３側の端面には、連通路７とラジアル軸受部やスラスト軸受部との連通を確保するために、例えば環状凸部９が設けられている。
【００３６】
実施の形態１および２と同様の効果が得られることに加えて、スリーブホルダに塑性変形に適した材料を選定できるため、スリーブ１の材料を塑性変形によるスラストプレート３の保持に適さない材料にも変更することが可能になり、例えば焼結体をスリーブ１に用いることができる。連通路７はスリーブ１にドリル加工等で穴明けして形成してもよいが、さらにまた連通路７をスリーブ１の外径に例えば溝形状に設けることで、ドリル穴の加工が不要となるために、生産性の向上やコストダウンができる。このとき連通路７はスリーブ１を金型で成型すると生産性やコストダウンの観点から最適である。
【００３７】
なお、本実施の形態２においては、シャフト２の抜け止め構造は、スリーブホルダ８の内周に向かって円盤状に形成されたキャップ部１０とシャフト２の段部が係合することによって構成されている。
【００３８】
また、図４においては、前述したようにラジアル動圧発生溝とスラスト動圧発生溝の形成箇所を図示している。ラジアル動圧発生溝は例えば上軸受と下軸受に分けてあり、上軸受は潤滑剤をシャフト２先端側からスラストプレート３側に移動させる循環力を発生させるように非対称のヘリングボーン形状の動圧溝を形成することもできる。
【００３９】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４の動圧流体軸受の断面図を示す。実施の形態３と異なる点はスラストプレート３をスリーブ１とスリーブホルダ８に固定している点である。すなわち、スリーブホルダ８とスラストプレート３との間に第１のテーパ部３１および第１の接着剤４を、スリーブ１とスラストプレート３との間に第２のテーパ部３２および第２の接着剤５を有している点である。
【００４０】
このときスラストプレート３はスリーブ１に対して直接に固定されるため、スリーブ１のラジアル軸受１１に対するスラストプレート３の精度、例えば直角度が向上する。このためフランジ部２ａとスラストプレート３との隙間を精度良く構成することができる。
【００４１】
なお、以上の実施の形態において、連通路７の本数については１本に限定されるものではない。
【００４２】
（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５の動圧流体軸受のスラストプレート接着部の拡大図を示す。
図６において、第１のテーパ部の角度θ１と第２のテーパ部の角度θ２について説明する。第１のテーパ部の角度θ１は薄肉部１ａの塑性変形量により決定される。ここで、第１のテーパ部の角度θ１はスラストプレート３やスリーブ薄肉部１ａの部品ばらつきや塑性変形そのもののばらつきにより、例えば２０度±１０度程度のばらつきが発生する。一方で第２のテーパ部の角度θ２は例えば、切削や成型などの加工により決定される。カシメ等の塑性変形のばらつきを考慮して、次式の関係を満たすことが望ましい。
【００４３】
０．５≦θ２／θ１≦２・・・数式１
３≦θ１≦６０ ・・・数式２
θ２＜８０ ・・・数式３
θ２／θ１が２を超えると、第１の接着剤４の量が第２の接着剤５の量よりも大幅に多くなるため、スラストプレート３の歪みが発生する恐れがある。また、θ２／θ１が０．５よりも小さいと第２の接着剤５の量が多くなり、スラスト軸受１２内に流れ込む恐れがある。さらに第１のテーパ部の角度θ１は塑性変形部の薄型化を考慮して３度以上、６０度以下を満たすのが望ましい。３度未満になると接着剤のディスペンサ先端が第１のテーパ部開口よりも大きくなるので接着剤の塗布が難しく、手作業となるため生産性が悪化する。６０度よりも大きいと塑性変形高さ３４が高くなるため動圧流体軸受の薄型化ができない。
【００４４】
なお、角度を６０度よりも大きくしても、塑性変形長さ３３を短くすれば塑性変形高さ３４を抑えることは可能だが、塑性変形によるスラストプレート３の固定強度や前述の接着剤の塗布作業性さらには接着剤の量が微量になることから接着剤の剥離の恐れがあり好ましくない。
【００４５】
θ２は８０度未満とする。これ以上の値であれば前述した固化前の接着剤の気液境界面における表面張力の釣り合いを保つことが難しくなる。
【００４６】
以上のように本実施形態の動圧流体軸受では薄型で信頼性に優れた動圧流体軸受を得ることができる。
【００４７】
（実施の形態６）
図７は、本発明の実施の形態６の動圧流体軸受の断面図を示す。これまでの実施形態と異なる点はフランジ部２ａの外径がシャフト２の外径よりも大きい点である。本実施形態のフランジ部２ａは図７（ａ）のようにシャフトの端部を大きくした構成に加えて、図７（ｂ）のようにフランジ部２ａとシャフト１とを別の部品にしても構わない。フランジ部２ａの外径を大きくすることにより、スラスト軸受１２のスラスト動圧発生溝を大きくできる。これにより、スラスト軸受の剛性を高くできるため、特に耐衝撃性に優れた動圧流体軸受を得ることができる。また、シャフト２の抜け止め構造を形成することができる。
【００４８】
なお、以上の実施形態において、スラストプレート３は円盤形状のものを用いた例を挙げて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図８（ａ）に示すような外周側に段のついた形状や図８（ｂ）の外周側にテーパのついた形状のスラストプレート３でも本発明を適用することが可能である。
【００４９】
（実施の形態７）
図４は、本発明の実施の形態７の動圧流体軸受の断面図を示す。図４において、潤滑剤６をラジアル軸受１１の左から右に流し、スリーブ１とスラストプレート３の間を通って、連通路７を右から左に循環させるとよい。潤滑剤６が循環することにより、微小間隙であるラジアル軸受およびスラスト軸受に気泡が残りにくくなり、潤滑剤６の切れによる動圧の低下やＮＲＲＯ（非繰り返し位置精度：Ｎｏｎ−ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ Ｒｕｎ−ｏｕｔ）の劣化を抑制することができる。
【００５０】
（実施の形態８）
図９は、本発明の実施の形態８のスピンドルモータの断面図を示す。図９において、動圧流体軸受のシャフト２はマグネット２４を取り付けたハブ２３に固定され、スリーブ１はステータコア２５を取り付けたベースに固定されている。本発明の動圧流体軸受を用いることで、薄型で信頼性に優れたスピンドルモータ２１が得られる。さらにまた、耐衝撃性に優れたスピンドルモータが得られる。
【００５１】
なお、上記実施形態ではシャフト２が回転する動圧流体軸受について説明しているが、シャフト２が固定で、スリーブ１およびスラストプレート３が回転する、当技術分野ではシャフト固定タイプと呼ばれる動圧流体軸受に用いても同様の理由により同様の効果が得られる。
【００５２】
また、上記実施形態では、本発明の動圧流体軸受を、スピンドルモータ２１に対して搭載した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、スピンドルモータ２１以外にも、他のモータ等のような回転駆動装置に搭載される各種動圧流体軸受に対して本発明を適用することが可能である。
【００５３】
（実施の形態９）
図１０は、本発明の実施の形態９のディスク駆動装置を示す。図１０において、ディスク駆動装置４１は、ハウジング４２の内部は埃などが極少なクリーンな環境に保たれており、スピンドルモータ２１に情報を記録するディスク４３が搭載されている。さらにディスク４３に対して情報を記録、読み出しするヘッド４４がアーム４５に搭載されており、このヘッド４４およびアームをディスク４３の所定の位置に移動させるアクチュエータ４６から構成されている。
【００５４】
本発明のスピンドルモータ２１を用いることで、薄型で信頼性に優れたディスク駆動装置４１が得られる。さらにまた、耐衝撃性に優れたディスク駆動装置が得られるため、ノートサイズのパソコンやムービー、携帯電話などのモバイル製品への適用に最適である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明にかかる動圧流体軸受は、薄型のスラストプレートを歪みなく固定することで、動圧流体軸受の薄型化および信頼性を向上させることができるとともに、優れた耐衝撃性を有し、光・磁気ディスクなどを駆動するスピンドルモータ等として有用である。
【００５６】
本発明にかかる動圧流体軸受は、動圧流体軸受の薄型化および信頼性の向上や優れた耐衝撃性が必要な他の回転駆動装置に搭載される各種動圧流体軸受等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１における動圧流体軸受の断面図
【図２】本発明のスラスト軸受の詳細図
【図３】本発明の実施の形態２における動圧流体軸受の断面図
【図４】本発明の実施の形態３および７における動圧流体軸受の断面図
【図５】本発明の実施の形態４における動圧流体軸受の断面図
【図６】本発明の実施の形態５における接着部の拡大図
【図７】本発明の実施の形態６における動圧流体軸受の断面図
【図８】本発明のスラストプレートの例
【図９】本発明の実施の形態８におけるスピンドルモータの断面図
【図１０】本発明の実施の形態９におけるディスク駆動装置の模式図
【図１１】従来の動圧流体軸受の断面図
【符号の説明】
【００５８】
１ スリーブ
１ａ 薄肉部
２ シャフト
２ａ フランジ部
３ スラストプレート
４ 第１の接着剤
５ 第２の接着剤
６ 潤滑剤（図示せず）
７ 連通路
８ スリーブホルダ
９ 環状凸部
１０ キャップ部
１１ ラジアル軸受
１２ スラスト軸受
１３ スパイラルパターン
１４ へリングボーンパターン
２１ スピンドルモータ
２２ ロータ
２３ ハブ
２４ マグネット
２５ ステータコア
２６ ベース
３１ 第１のテーパ部
３２ 第２のテーパ部
３３ 塑性変形長さ
３４ 塑性変形高さ
４１ ディスク駆動装置
４２ ハウジング
４３ ディスク
４４ ヘッド
４５ アーム
４６ アクチュエータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
前記シャフトが、間隙を介して回転自在に挿通される軸受孔を有するスリーブと、
前記シャフト端面に間隙を介して対向し、前記スリーブの開口部の一方を閉塞するように開口部端部を塑性変形させて、前記スリーブの受け面に固定されたスラストプレートと、
前記シャフトと前記スリーブ間の前記間隙と、前記シャフトと前記スラストプレート間の前記間隙に保持される潤滑剤と、
を有する動圧流体軸受において、
前記スラストプレートの軸方向外方で半径方向外周側に、前記スリーブの塑性変形させた端部と第１のテーパ部を形成し、
前記スラストプレートの軸方向内方で半径方向外周側に、前記スリーブの前記スラストプレートの受け面の一部に第２のテーパ部を形成し、
前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部のそれぞれの一部に接着剤を有する
ことを特徴とする動圧流体軸受。
【請求項２】
シャフトと、
前記シャフトが、間隙を介して回転自在に挿通される軸受孔を有するスリーブと、
前記シャフト端面に間隙を介して対向し、前記スリーブの開口部の一方を閉塞するように開口部端部を塑性変形させて、前記スリーブの受け面に固定されたスラストプレートと、
前記シャフトと前記スリーブ間の前記間隙と、前記シャフトと前記スラストプレート間の前記間隙に保持される潤滑剤と、
前記シャフト外周と前記スリーブの軸受孔の内周のいずれか一方に動圧発生溝が形成されたラジアル軸受と、
前記シャフト端面と前記スラストプレートのいずれか一方に動圧発生溝が形成されたスラスト軸受と、
を有する動圧流体軸受において、
前記ラジアル軸受と前記スラスト軸受の間に、少なくとも一つの大気圧と連通する連通路を設け、
前記スラストプレートの軸方向外方で半径方向外周側に、前記スリーブの塑性変形させた端部と第１のテーパ部を形成し、
前記スラストプレートの軸方向内方で半径方向外周側に、前記スリーブの前記スラストプレートの受け面の一部に第２のテーパ部を形成し、
前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部のそれぞれの一部に接着剤を有する
ことを特徴とする動圧流体軸受。
【請求項３】
シャフトと、
前記シャフトが、間隙を介して回転自在に挿通される軸受孔を有するスリーブと、
前記スリーブを内部に固定するスリーブホルダと、
前記シャフト端面に間隙を介して対向し、前記スリーブホルダの開口部の一方を閉塞するように開口部端部を塑性変形させて、前記スリーブホルダの受け面に固定されたスラストプレートと、
前記シャフトと前記スリーブ間の前記間隙と、前記シャフトと前記スラストプレート間の前記間隙に保持される潤滑剤と、
前記シャフト外周と前記スリーブの軸受孔の内周のいずれか一方に動圧発生溝が形成されたラジアル軸受と、
前記シャフト端面と前記スラストプレートのいずれか一方に動圧発生溝が形成されたスラスト軸受と、
を有する動圧流体軸受において、
前記ラジアル軸受と前記スラスト軸受の間に一方の開口部を配置し、前記スリーブホルダと前記スリーブとの空間に他方の開口部を配置する少なくとも一つの連通路を設け、
前記スラストプレートの軸方向外方で半径方向外周側に、前記スリーブホルダの塑性変形させた端部と第１のテーパ部を形成し、
前記スラストプレートの軸方向内方で半径方向外周側に、前記スリーブホルダの前記スラストプレートの受け面の一部に第２のテーパ部を形成し、
前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部のそれぞれの一部に接着剤を有する
ことを特徴とする動圧流体軸受。
【請求項４】
前記第１のテーパ部の角度θ１と前記第２のテーパ部の角度θ２が次式の関係、
０．５≦（θ２／θ１）≦２、
３≦θ１≦６０、
θ２＜８０
を満足する請求項１から３に記載の動圧流体軸受。
【請求項５】
前記スラストプレートを固定するためのスリーブもしくはスリーブホルダの端部の塑性変形は、カシメ加工によるものである
ことを特徴とする請求項１から３に記載の動圧流体軸受。
【請求項６】
前記シャフトは、前記軸受孔に挿通する本体部と、前記本体部の端部近傍に配置され前記本体部より大きな径のフランジ部を有する
ことを特徴とする請求項１から３に記載の動圧流体軸受。
【請求項７】
前記潤滑剤が、前記ラジアル軸受、前記連通路、前記スリーブホルダと前記スリーブとの空間を循環する
ことを特徴とする請求項３に記載の動圧流体軸受。
【請求項８】
請求項１から７に記載の動圧流体軸受を備えたスピンドルモータ。
【請求項９】
請求項８に記載のスピンドルモータを備えたディスク駆動装置。
【請求項１】
シャフトと、
前記シャフトが、間隙を介して回転自在に挿通される軸受孔を有するスリーブと、
前記シャフト端面に間隙を介して対向し、前記スリーブの開口部の一方を閉塞するように開口部端部を塑性変形させて、前記スリーブの受け面に固定されたスラストプレートと、
前記シャフトと前記スリーブ間の前記間隙と、前記シャフトと前記スラストプレート間の前記間隙に保持される潤滑剤と、
を有する動圧流体軸受において、
前記スラストプレートの軸方向外方で半径方向外周側に、前記スリーブの塑性変形させた端部と第１のテーパ部を形成し、
前記スラストプレートの軸方向内方で半径方向外周側に、前記スリーブの前記スラストプレートの受け面の一部に第２のテーパ部を形成し、
前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部のそれぞれの一部に接着剤を有する
ことを特徴とする動圧流体軸受。
【請求項２】
シャフトと、
前記シャフトが、間隙を介して回転自在に挿通される軸受孔を有するスリーブと、
前記シャフト端面に間隙を介して対向し、前記スリーブの開口部の一方を閉塞するように開口部端部を塑性変形させて、前記スリーブの受け面に固定されたスラストプレートと、
前記シャフトと前記スリーブ間の前記間隙と、前記シャフトと前記スラストプレート間の前記間隙に保持される潤滑剤と、
前記シャフト外周と前記スリーブの軸受孔の内周のいずれか一方に動圧発生溝が形成されたラジアル軸受と、
前記シャフト端面と前記スラストプレートのいずれか一方に動圧発生溝が形成されたスラスト軸受と、
を有する動圧流体軸受において、
前記ラジアル軸受と前記スラスト軸受の間に、少なくとも一つの大気圧と連通する連通路を設け、
前記スラストプレートの軸方向外方で半径方向外周側に、前記スリーブの塑性変形させた端部と第１のテーパ部を形成し、
前記スラストプレートの軸方向内方で半径方向外周側に、前記スリーブの前記スラストプレートの受け面の一部に第２のテーパ部を形成し、
前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部のそれぞれの一部に接着剤を有する
ことを特徴とする動圧流体軸受。
【請求項３】
シャフトと、
前記シャフトが、間隙を介して回転自在に挿通される軸受孔を有するスリーブと、
前記スリーブを内部に固定するスリーブホルダと、
前記シャフト端面に間隙を介して対向し、前記スリーブホルダの開口部の一方を閉塞するように開口部端部を塑性変形させて、前記スリーブホルダの受け面に固定されたスラストプレートと、
前記シャフトと前記スリーブ間の前記間隙と、前記シャフトと前記スラストプレート間の前記間隙に保持される潤滑剤と、
前記シャフト外周と前記スリーブの軸受孔の内周のいずれか一方に動圧発生溝が形成されたラジアル軸受と、
前記シャフト端面と前記スラストプレートのいずれか一方に動圧発生溝が形成されたスラスト軸受と、
を有する動圧流体軸受において、
前記ラジアル軸受と前記スラスト軸受の間に一方の開口部を配置し、前記スリーブホルダと前記スリーブとの空間に他方の開口部を配置する少なくとも一つの連通路を設け、
前記スラストプレートの軸方向外方で半径方向外周側に、前記スリーブホルダの塑性変形させた端部と第１のテーパ部を形成し、
前記スラストプレートの軸方向内方で半径方向外周側に、前記スリーブホルダの前記スラストプレートの受け面の一部に第２のテーパ部を形成し、
前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部のそれぞれの一部に接着剤を有する
ことを特徴とする動圧流体軸受。
【請求項４】
前記第１のテーパ部の角度θ１と前記第２のテーパ部の角度θ２が次式の関係、
０．５≦（θ２／θ１）≦２、
３≦θ１≦６０、
θ２＜８０
を満足する請求項１から３に記載の動圧流体軸受。
【請求項５】
前記スラストプレートを固定するためのスリーブもしくはスリーブホルダの端部の塑性変形は、カシメ加工によるものである
ことを特徴とする請求項１から３に記載の動圧流体軸受。
【請求項６】
前記シャフトは、前記軸受孔に挿通する本体部と、前記本体部の端部近傍に配置され前記本体部より大きな径のフランジ部を有する
ことを特徴とする請求項１から３に記載の動圧流体軸受。
【請求項７】
前記潤滑剤が、前記ラジアル軸受、前記連通路、前記スリーブホルダと前記スリーブとの空間を循環する
ことを特徴とする請求項３に記載の動圧流体軸受。
【請求項８】
請求項１から７に記載の動圧流体軸受を備えたスピンドルモータ。
【請求項９】
請求項８に記載のスピンドルモータを備えたディスク駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−８１９９（Ｐ２００９−８１９９Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７１４６０（Ｐ２００７−１７１４６０）
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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