動圧軸受装置
【課題】連通孔から流入する潤滑流体と軸受スリーブとの衝突による潤滑流体の挙動の影響を低減することにより、低振動、低騒音の動圧軸受装置を提供すること。
【解決手段】下側ラジアル軸受部１３と上面スラスト軸受部１４との間にある微少間隙４におけるシャフト３、スラストプレート６および軸受スリーブ１の内周角部１ｃで囲まれた拡幅流路４ａにおいて、軸受スリーブ１の内周角部１ｃに面取りを行い、この拡幅流路４ａの下側に配置されている連通孔１６の回転半径方向の幅よりも大きい拡幅流路４ａの回転半径方向の幅を形成し、連通孔１６から拡幅流路４ａに流入してくる潤滑流体５の流れをスムーズにする。
【解決手段】下側ラジアル軸受部１３と上面スラスト軸受部１４との間にある微少間隙４におけるシャフト３、スラストプレート６および軸受スリーブ１の内周角部１ｃで囲まれた拡幅流路４ａにおいて、軸受スリーブ１の内周角部１ｃに面取りを行い、この拡幅流路４ａの下側に配置されている連通孔１６の回転半径方向の幅よりも大きい拡幅流路４ａの回転半径方向の幅を形成し、連通孔１６から拡幅流路４ａに流入してくる潤滑流体５の流れをスムーズにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑流体に発生させた動圧力により軸受部材と軸部材とを相対回転可能に浮上させるようにした流体動圧軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク、ポリゴンミラー、光ディスク等のような各種回転体を高速で回転支持するための動圧軸受装置に関する提案が種々行われている。例えば、図１３は、ハードディスク駆動装置用スピンドルモータに搭載される動圧軸受装置を示している。また図１３の実線矢印は、各軸受部における潤滑流体の圧力方向を示す。
【０００３】
図１３に示すように、動圧軸受装置は、軸受スリーブ１００内に回転軸１１０が回転自在に挿入されている。そして軸受スリーブ１００の内周面と、回転軸１１０の外周面との間の半径方向の微少間隙内には、オイル等の潤滑流体１２０が注入されている。またこの微少間隙内の回転軸方向上側および下側には、離れた２箇所のラジアル動圧軸受部１３０、１３１が形成されている。
【０００４】
また回転軸１１０には、スラストプレート１４０が接合されている。そしてこのスラストプレート１４０の回転軸方向の両端面と、軸受スリーブ１００、およびその軸受スリーブ１００に取り付けられたカウンタープレート１５０とが、回転軸方向に微少間隙を介して対向する様に配置されている。そしてこの微少間隙には、ラジアル軸受部１３０から連続するようにして潤滑流体１２０が注入されている。
【０００５】
またスラストプレート１４０の回転軸方向上面および下面にそれぞれスラスト動圧軸受部１６０、１６１が形成されている。さらにスラスト動圧軸受部１６０、１６１を連通するように連通孔１７０が形成されている。この連通孔１７０により各ラジアル動圧軸受１３０、１３１およびスラスト動圧軸受１６０、１６１に潤滑流体１２０が循環する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、潤滑流体１２０は連通孔１７０から微少間隙の下側ラジアル軸受部１３１と上面スラスト軸受部１６０との間の流路１８０に流入し、軸受スリーブ１００の流路１８０に形成される内周角部１０１に衝突してしまう。これにより、潤滑流体１２０の流れが変化してしまう。さらに軸受スリーブ１００の内周角部１０１付近の微少間隙には、逃げ場がないので、本来の潤滑流体１２０の流れと軸受スリーブ１００の内周角部１０１に衝突した潤滑流体１２０の流れとが影響を及ぼしあう。したがって、潤滑流体１２０の挙動が変化してしまう。その結果、この潤滑流体１２０の軸受スリーブ１００への衝突および潤滑流体の挙動の変化が振動発生の原因となる。これはこの動圧軸受装置を搭載するスピンドルモータの振動問題および振動に起因する騒音問題を引き起こしてしまう。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑み、なされたものであり、その目的とするところは、連通孔から流入する潤滑流体と軸受スリーブとの衝突による潤滑流体の挙動の影響を低減することにより、低振動、低騒音の動圧軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１によれば、動圧流体軸受は、固定部と、回転軸を中心として前記固定部に対し回転する回転部と、前記固定部と前記回転部との間に保持された潤滑流体とを備え、前記回転部は、シャフトと該シャフトより径方向外方に張り出したスラストプレートとを有し、前記固定部は、前記シャフトおよび前記スラストプレートを径方向外方にて微小間隙を介して取り囲み且つ該スラストプレートを回転軸方向の微小間隙を介して収容する段差部を有するスリーブと、該スリーブの下端部を密閉するカウンタプレートとを有し、
前記スラストプレートの上面と前記スリーブの前記段差部下面との間、および前記スラストプレートの下面と前記カウンタプレートの上面との間の何れか又は双方にはスラスト動圧軸受部が形成され、前記シャフトと前記スラストプレートとの接続部近傍には、前記スラストプレートを回転軸方向に貫通する連通孔が少なくとも一つ形成され、前記連通孔の上端開口部に対して軸方向に対向する前記スリーブの前記段差部の内周角部近傍には、前記スラストプレート上面と前記スリーブの前記段差部下面との間に形成された微小間隙幅より回転軸線方向に広い拡幅流路が形成され、且つ前記回転軸を通る平面で切った前記拡幅流路の断面積が、前記回転軸に垂直な平面で切った前記連通孔の断面積より広いことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２によれば、請求項１に係わり、前記微小間隙と比較した前記拡幅流路の拡大幅は、前記回転軸に垂直な平面で切った前記連通孔の断面積より広いことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項１および請求項２に従えば、回転軸に垂直な平面で切った連通孔の断面積より回転軸に平行な平面で切った拡幅流路の断面積の方が大きくなることにより、拡幅流路における潤滑流体は連通孔から拡幅流路へ流入する潤滑流体に対して、緩衝する効果を発揮することができる。したがって、連通孔から拡幅流路へ流入した潤滑流体は、スリーブへ連通孔からの流入の勢いで衝突することがなくなる。その結果、振動を低減した流体動圧軸受を提供することができる。さらに微小間隙と比較した拡幅流路の拡大幅が連通孔の断面積より大きくなることにより、連通孔から流入する潤滑流体を拡幅流路にて緩衝する効果はさらに増すことができる。
【００１２】
本発明の請求項３によれば、請求項１および請求項２のいずれかに係わり、前記連通孔は、周方向に複数形成され、前記拡幅流路は、少なくとも周方向に隣り合う前記連通孔のうち一組を連結するように形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４によれば、請求項１および請求項２のいずれかに係わり、前記拡幅流路は、径方向に円環状に形成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３および請求項４に従えば、拡幅流路が周方向に円弧状もしくは円環状に形成されることにより、拡幅流路の体積が増えるので、連通孔から流入する潤滑流体を拡幅流路にて緩衝する効果をより一層向上させることができる。
【００１５】
本発明の請求項５によれば、請求項１乃至請求項４のいずれかに係わり、前記拡幅流路の径方向最外位置となる端縁は、前記連通孔よりも径方向外側に位置することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項５に従えば、拡幅流路の端縁が連通孔の径方向外側に位置することにより、拡幅流路が連通孔の断面積全体に対して対向することとなる。したがって、連通孔の断面積全体に対して、連通孔より流入する潤滑流体を拡幅流路にて緩衝する効果を発揮することができる。
【００１７】
本発明の請求項６によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかに係わり、前記拡幅流路は、前記シャフトの前記連通孔の開口部付近に径方向内方凹部を設けることにより形成されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項７によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかに係わり、前記拡幅流路は、前記スラストプレートの前記連通孔の開口部付近に回転軸方向凹部を設けることにより形成されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項６および請求項７に従えば、スリーブ側のみではなく、シャフトに径方向凹部を設けることおよびスラストプレートの連通孔開口部付近に回転軸方向凹部を設けることによっても拡幅流路を形成することができる。
【００２０】
本発明の請求項８によれば、モータであって、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の流体動圧軸受と、前記固定部は、電機子と、前記電機子および前記スリーブを保持するベースと、前記回転部は、前記シャフトと一体的に回転する回転ハブと、前記回転ハブに固定され、電機子と対向して配置される駆動マグネットと、を備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項８に従えば、連通孔から拡幅流路へ流入する潤滑流体を拡幅流路にて緩衝することにより、振動を低減することができる流体動圧軸受を搭載したモータであるので、振動低減を図ることができると共に、この振動に起因した騒音も低減することができる。
【００２２】
本発明の請求項９によれば、請求項８に記載のモータと、回転ハブに固定される磁気記録層を有する記録ディスクと、前記磁気記録層に情報を記録するとともに前記磁気記録層に記録された情報を再生するための磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記記録ディスクに対して移動させるための移動手段と、これらを収容する筐体と、をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項９に従えば、この記録ディスク駆動装置は、振動およびこの振動に起因した騒音を低減したモータを搭載するので、低振動および低騒音かつ信頼性の高い記録ディスク駆動装置を提供することができる。
【００２４】
本発明の請求項１０によれば、固定部と、回転軸を中心として前記固定部に対し回転する回転部と、前記固定部と前記回転部との間に保持された潤滑流体とを備えた流体動圧軸受であって、前記回転部または前記固定部の少なくともどちらか一方には潤滑流体を循環させる連通孔が形成され、前記連通孔の開口部付近には、他の前記固定部と前記回転部との間より広い拡幅流路が形成され、前記拡幅流路の最も狭い部分の断面積は前記潤滑流体が前記連通孔に流れる方向と垂直な平面にて切った断面積よりも大きいことを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項１０に従えば、拡幅流路の最も狭い部分の断面積は、連通孔の潤滑流体が流れる方向と垂直な平面にて切った断面積より大きいことから、連通孔から拡幅流路に流入する潤滑流体に対してその勢いを緩衝する効果を発揮することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に従えば、連通孔から流入する潤滑流体と軸受スリーブとの衝突による潤滑流体の挙動の影響を低減することにより、低振動、低騒音の動圧軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明に係る流体動圧軸受装置の実施例の一形態である流体動圧軸受装置を用いたハードディスク駆動用スピンドルモータを図１に示す。図１は、回転軸方向断面図である。
【００２８】
図１を参照して、ハードディスク駆動用スピンドルモータの全体について説明する。
【００２９】
軸受スリーブ１は、中空円筒状であり、その外周面の下側には、このスピンドルモータをハードディスク駆動装置に直接ネジ等にて接合することができる有底筒状のケース２が例えば嵌合および接着にて固定されている。また軸受スリーブ１の内周面には、回転軸であるシャフト３が微少間隙４を介して挿通される。その微少間隙４には、オイルや磁性流体等の潤滑流体５が注入されている。シャフト３の下端外周面３ａには、軸受スリーブ１と微少間隙４を介して対向する円環状のスラストプレート６が例えば圧入にて固定されている。また軸受スリーブ１の下側には、このスラストプレート６を収容するために段差部１ｂが形成されている。そのスラストプレート６の下側には、微少間隙４を介して対向する円板状のカウンタープレート７が軸受スリーブ１の下端内周面に例えばプレス加工にて固定されている。このカウンタープレート７により、微少間隙４は、片袋空間構造となり、この微少間隙４の全てに潤滑流体５が充填されている。
【００３０】
シャフト３の上部３ｂには、記録ディスク（図示せず）を載置する略カップ状の回転ハブ８が例えば圧入接着にて固定されている。この回転ハブ８は、記録ディスクを外周部に搭載する円筒部８ａを有しているとともに、この円筒部８ａから回転半径方向に張り出して記録ディスクを回転軸方向に支持する載置部８ｂが形成されている。そしてクランパ（図示せず）の押圧力によって、記録ディスクの固定が行われている。
【００３１】
回転ハブ８の下部内周面には、磁性体にて形成される中空円筒状のヨーク９が内嵌されている。そのヨーク９の内周面には、リング状のロータマグネット１０が内嵌されている。そのロータマグネット１０と回転半径方向に間隙を介して対向するようにステータ１１がケース２の円筒部２ａの外周部に配置されている。ステータ１１は、電磁鋼板の積層体からなるステータコア１１ａに巻線１１ｂが巻回されることにより形成されている。
【００３２】
次に図２を用いて軸受スリーブ１とシャフト３との軸受手段について説明する。図２は、図１の軸受周りを抽出した図である。なお、図２の実線矢印は、各軸受部における潤滑流体５の圧力方向を示す。
【００３３】
軸受スリーブ１の内周面には、回転軸方向上側および下側の２箇所にそれぞれ回転半径方向を支持する軸受部である上側ラジアル軸受部１２、下側ラジアル軸受部１３が形成されている。その各軸受部には、例えばヘリングボーン形状となる動圧を発生する溝である上側ラジアル動圧発生溝１２ａ、下側ラジアル動圧発生溝１３ａが環状に凹設されている。
【００３４】
スラストプレート６の回転軸方向上面および軸受スリーブ１の段差部１ｂの下面およびスラストプレート６の回転軸方向下面およびカウンタープレート７の上面との２箇所には、それぞれ回転軸方向を支持する軸受部である上面スラスト軸受部１４、下面スラスト軸受部１５が形成されている。その各軸受部には、例えばヘリングボーン形状から成る動圧を発生する溝である上面スラスト動圧発生溝１４ａ、下面スラスト動圧発生溝１５ａが環状に凹設されている。回転時に上側ラジアル軸受部１２と下側ラジアル軸受部１３は、上側ラジアル動圧発生溝１２ａと下側ラジアル動圧発生溝１３ａとのポンピング作用により潤滑流体５が加圧されて動圧を生じる。そしてその潤滑流体５の動圧によって、シャフト３とともに回転ハブ８が、軸受スリーブ１に対して回転半径方向に非接触状態にて回転自在に支持される。同様に、上面スラスト軸受部１４と下面スラスト軸受部１５も回転時に、その上面スラスト動圧発生溝１４ａと下面スラスト動圧発生溝１５ａがポンピング作用により潤滑流体５が加圧されて動圧を生じる。そしてその潤滑流体５の動圧によって、シャフト３とともにスラストプレート６が回転軸方向に非接触にて回転自在に支持する。
【００３５】
また軸受スリーブ１の上端部１ａは開口しており、上側に向かい徐々に内径が大きくなるようなテ−パ形状になっている。これによりこの上端部１ａに形成された潤滑流体５のシール構造である気液界面５ａの表面張力を高めることができる。したがって、モータの回転・停止のいずれの場合にも、この潤滑流体５の気液界面５ａの位置が固定するように構成されている。
【００３６】
またシャフト３とスラストプレート６との間には、連通孔１６が形成されている。微少間隙４における連通孔１６の上側に微少間隙４を介して対向して配置される軸受スリーブ１およびシャフト３とスラストプレート６とで囲まれた流路は、従来の図１３における流路１８０と比較して広くなっており、すなわち、微少間隙４において下側ラジアル軸受部１３と上面スラスト軸受部１４との間にある拡幅流路４ａとして形成され、下側ラジアル軸受部１３により、潤滑流体５が上側に押上げられる。また上面スラスト軸受部１４により、回転半径方向外側に潤滑流体５が移動する。その結果、この拡幅流路４ａには、潤滑流体５が不足する可能性、すなわち圧力のアンバランスが発生する可能性がある。しかしながら、連通孔１６を有することにより、潤滑流体５が不足した場合、すなわち拡幅流路４ａの圧力が低くなった場合、シャフト３の下端面３ｃおよびスラストプレート６の微少間隙４ｃと拡幅流路４ａとの圧力差より、微少間隙４ｃの潤滑流体５は、圧力の低い拡幅流路４ａに移動することによって圧力のバランスを図ることができる。
【００３７】
またこの連通孔１６の形成には、様々な実施形態がある。その実施形態を図３乃至図５を用いて説明する。
【００３８】
図３は、スラストプレート６の内周部１７に凹部１８を形成し、シャフト３と嵌合することによって連通孔１６を形成するものを示した図である。
【００３９】
凹部１８は、スラストプレート６の上面アキシャル動圧発生溝１４ａの内周部にて形成される仮想円１４ｂよりも内側にて形成される。またこの凹部１８以外の内周部は、シャフト３と嵌合される。その結果、この凹部１８とシャフト３の外周面とで囲まれた部分が、連通孔１６として形成される。
【００４０】
図４は、スラストプレート６の内側部１９に貫通孔２０を形成したものを示した図である。
【００４１】
貫通孔２０の外径は、スラストプレート６の上面スラスト動圧発生溝１４ａの内周部にて形成される仮想円１４ｂよりも内側にて形成される。
【００４２】
図５は、シャフト３に回転軸方向に径方向内方凹部２１を形成するものを示した図である。また図５はシャフト３の下側部のみを示し、図５の下図は、シャフト下面より見た図である。
【００４３】
径方向内方凹部２１の回転軸方向長さは回転軸方向に少なくともスラストプレート６の回転軸方向厚さよりも大きくなり、且つ下側ラジアル軸受部１３と対向する位置よりも小さく形成される。そしてスラストプレート６と嵌合することにより、スラストプレート６の内周面と径方向内方凹部２１とによって連通孔１６が形成される。
【００４４】
これら本発明の連通孔は、図面では、上述した実施形態に限定されることなく、スラストプレートの凹部、貫通孔、およびシャフトの径方向凹部の数を図面にて限定されるものではない。
【００４５】
次に図６乃至図８を用いて、微少間隙４における連通孔１６の上部に微少間隙を介して対向して配置される軸受スリーブ１、およびシャフト３とスラストプレート６とで囲まれた拡幅流路４ａを実施形態別に従来例と比較する。図６および図７の一点鎖線は回転軸を示している。また図８は従来例の微少間隙における下側ラジアル軸受部１３１と上面スラスト軸受部１７０との間の流路１８０を示した図である。なお、これらの図中の実線矢印は、各軸受における潤滑流体の圧力方向を示している。また点線矢印は、潤滑流体の流れ方向を示している。
【００４６】
図８の従来例では、微少間隙における流路１８０の回転半径方向の幅が、連通孔１７０の回転半径方向の幅よりも小さく形成されている。その結果、連通孔１７０の上側の一部にスラストプレート１４０と回転軸方向にて対向する軸受スリーブ１００の内周角部１０１が配置されている状態となる。
【００４７】
この連通孔１７０を通る潤滑流体１２０は、連通孔１７０の下側から上側へ流れて流路１８０に入る流れる構造となる。流路１８０に潤滑流体１２０が流れるところに内周角部１０１が存在することにより、潤滑流体１２０は、この内周角部１０１と衝突してしまう。内周角部１０１は、潤滑流体１２０が流路１８０に入る流れに対して垂直に形成されているので、潤滑流体１２０に対して壁となる形で流れを妨害する。しかも流路１８０は狭く、流れの逃げ場がないので、流路１８０に異なった流れが複数存在してしまい、それらがお互いに影響を及ぼしあってしまう。その結果、潤滑流体１２０の流れは大きく変化してしまい、スムーズな流れではなくなる。その結果、潤滑流体１２０の挙動に変化を生じ、モータの振動に影響を与えてしまうこととなる。
【００４８】
図６は、軸受スリーブ１のシャフト３とスラストプレート６とを微少間隙４を介して対向する部分の交差部である内周角部１ｃに面取り部２２を形成することにより、拡幅流路４ａを形成している。この拡幅流路４ａの回転半径方向の幅は連通孔１６の回転半径方向の幅より大きくなるように面取りの端縁２２ａが形成される。
【００４９】
拡幅流路４ａの回転半径方向の幅が、連通孔１６の回転半径方向の幅よりも大きくなることは、連通孔１６の下側から上側に流れ、拡幅流路４ａに流入してくる潤滑流体５の流れを妨害することがなくなる。拡幅流路４ａの軸受スリーブ１にテ−パ面を設けることで、潤滑流体５の軸受スリーブ１への衝突を緩和し、下側ラジアル軸受部１３と上側スラスト軸受部１４とに潤滑流体５が流れやすいような流れを形成している。その結果、潤滑流体５の流れはスムーズとなり、潤滑流体５の挙動に変化を生じることがなく、モータの振動に影響を与えることはない。
【００５０】
さらにこの拡幅流路４ａは、微小間隙４の幅と比較した際の回転半径方向および回転軸方向の拡大幅が連通孔１６の回転半径方向の幅よりも大きくなる。これにより、連通孔１６から拡幅流路４ａに流入してくる潤滑流体５に対して、拡幅流路４ａの体積を十分に取ることができるので、この拡幅流路４ａがバッファの役目を果たす。この結果、連通孔１６から拡幅流路４ａに流入した潤滑流体５の勢いは緩和されて軸受スリーブ１と衝突する。したがって、潤滑流体５による振動を低減することができ、これに起因する騒音を低減することができる。
【００５１】
図７は、シャフト３の連通孔１６の上側に周方向溝２３を形成することにより、微少間隙４に拡幅流路４ａを形成している。この周方向溝２３は、下側ラジアル軸受部１３よりも下側に形成されている。また周方向溝２３は、連通孔１６と連結してもよい。さらに周方向溝２３は、シャフト円周に対して、全周に形成されても、一部に形成されてもよい。またこの拡幅流路４ａの回転半径方向の幅は連通孔１６の径方向の幅より大きくなるように設定されている。
【００５２】
シャフト３の連通孔１６の上側に周方向溝２３を形成することにより、潤滑流体５が軸受スリーブ１の内周角部１ｃに衝突しても、周方向溝２３に流れることができる。これは周方向溝２３を有することで他の微少間隙と比較して圧力が低くなっている。したがって圧力の低い周方向溝２３へ潤滑流体５は流れるので、連通孔１６から周方向溝２３への潤滑流体５の流れを形成することができる。これにより、拡幅流路４ａでの潤滑流体５の流れはスムーズとなり、潤滑流体５の挙動に変化を生じることがなく、モータの振動に影響を与えることはない。
【００５３】
図９に従来の連通孔１６より拡幅流路４ａの回転半径方向の幅が小さい場合のキャンベル測定結果を、図１０に連通孔１６より拡幅流路４ａの回転半径方向の幅が大きい場合のキャンベル測定結果を示す。
【００５４】
ここでキャンベル測定結果の見方に関して概略を説明する。
【００５５】
まず、この図９および図１０にて示されたグラフはキャンベル線図と呼ばれる。このキャンベル線図とは、横軸が回転数、縦軸が周波数または回転次数のグラフであり、振幅の大きさを円の大きさにて表したグラフである。このキャンベル線図により回転数の変化に対する各周波数および振動の振幅が視覚的に見ることができる。これにより、グラフを見るだけでモータがどの回転数で、またはどの周波数で振動が大きくなっているか、およびその振動の振幅を把握することができる。また回転数が変化し、その際の周波数を見ることができるので、回転数にかかわらず一定の周波数を生じる固有振動数の検出にも役立つ。
【００５６】
従来例のキャンベル線図である図９を参照すると、ある地点（図の中央部）にて円が大きくなっている、すなわち振動の振幅が大きくなっていることが分かる。しかしながら、本発明の実施例でのキャンベル線図である図１０を参照すると、図９にて発生していた周波数での円がなくなっていることが分かる。すなわち振動の振幅が小さくなっていることが分かる。したがって、従来、軸受スリーブ１００の内周角部１０１と連通孔１７０より流路１８０に流入してきた潤滑流体５が衝突することにより、潤滑流体１２０の流れがスムーズではなくなり、潤滑流体１２０の挙動がモータ振動を発生していた。しかし本発明である軸受スリーブ１に面取り２２を行うこと、およびシャフト３に周方向溝２３を設けることにより、軸受スリーブ１の内周角部１ｃと衝突していた潤滑流体５が殆ど衝突しなくなり、また大きな拡幅流路４ａを設けることにより、すなわち流れの逃げ場を設けたことにより、拡幅流路４ａにおける潤滑流体５の流れがスムーズになり、潤滑流体５の挙動がモータ振動に影響を与えていないことが分かる。その結果、振動の振幅を減少させるのに効果があることが分かる。すなわち、拡幅流路４ａを大きく形成することにより低振動および低騒音のスピンドルモータを実現することができる。
【００５７】
最後に、本発明のスピンドルモータを搭載した記録ディスク駆動装置について図１１を用いて説明する。
【００５８】
記録ディスク駆動装置２００は、矩形状をしたハウジング２１０からなり、ハウジング２１０の内部は、塵・埃等が極度に少ないクリーンな空間を形成しており、その内部には、情報を記録する円板状であり、磁気記録層を有する記録ディスクであるハードディスク２２０が装着されたスピンドルモータ２３０が配設されている。またこのハウジング２１０と後述するベース１０とは一体的に成形されていてもよい。
【００５９】
また、ハウジング２１０の内部には、ハードディスク２２０に対して磁気記録層に情報を読み書きするヘッド移動機構２４０が配置され、このヘッド移動機構２４０は、ハードディスク２２０上の情報を読み書きする磁気ヘッド２４１、この磁気ヘッド２４１を支えるアーム２４２および磁気ヘッド２４１およびアーム２４２をハードディスク２２０上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部２４３により構成される。
【００６０】
このような記録ディスク駆動装置２００のスピンドルモータ２３０として、本願発明のスピンドルモータを適用することで、十分な機能を確保した上で記録ディスク駆動装置２００の小型且つ薄型化を実現できると共に、信頼性並びに耐久性の高い記録ディスク駆動装置を提供することができる。
【００６１】
以上、本発明に係る発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００６２】
例えば、上述した実施形態におけるスラストプレート６は、シャフト３と別部材にて形成されていたが、スラストプレート６とシャフト３とを一体的に形成するようにしたものに対しても本発明は適用することが可能である。また各動圧発生用溝はその対称部位に形成されてもよい。すなわち、ラジアル動圧を発生させる動圧発生用溝１２ａ、１３ａはシャフト３に形成されてもよい。さらにスラスト動圧を発生させる動圧発生溝１４ａ、１５ａは、それぞれ軸受スリーブ１およびカウンタープレート７に形成されてもよい。
【００６３】
また、本発明は、上述した実施形態のような軸回転型の動圧軸受装置に限定されることではなく、軸固定の動圧軸受装置に対しても同様に適用することができる。
【００６４】
また、本発明は、シャフト３とスラストプレート６が下端外周面３ａにて固定されているが、このシャフト３とスラストプレート６との固定位置は回転軸方向の軸受スリーブ１が微少間隙を介して対向し配置している範囲においてどの位置においても適用可能である。
【００６５】
さらに拡幅流路４ａは、スラストプレート６の連通孔１６の開口部付近に凹部を形成することによって形成されてもよい。
【００６６】
また、本発明における連通孔１６はスラストプレート６に形成されたが、これに限定されることなく、図１２のように軸受スリーブ３００に形成されてもよい。この場合、軸受スリーブ３００に形成される連通孔３１０の開口部付近に拡幅流路３２０が形成される。この拡幅流路３２０の断面積のうち最も狭くなる回転軸方向の断面積は、連通孔３１０の回転半径方向の平面で切った断面積よりも広く形成されている。これにより、連通孔３１０からの潤滑流体３３０の流れをこの拡幅流路３２０にて緩和することができる。
【００６７】
さらに上述した実施形態のようなハードディスク駆動用スピンドルモータ以外の、ポリゴンミラー駆動用モータやＣＤ−ＲＯＭ駆動用モータなどのような多種多様な装置に用いられる動圧軸受装置に対しても、本発明は同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る実施例のモータの軸方向断面図を示した図である。
【図２】本発明に係る実施例の軸受部周辺を示した図である。
【図３】本発明に係るスラストプレートの一実施例を示した図である。
【図４】本発明に係るスラストプレートの一実施例を示した図である。
【図５】本発明に係るスラストプレートの一実施例を示した図である。
【図６】本発明に係る連通孔と微少間隙との関係を示す一実施例を示した図である。
【図７】本発明に係る連通孔と微少間隙との関係を示す一実施例を示した図である。
【図８】従来例に係る連通孔と微少間隙との関係を示した図である。
【図９】図９は従来例に係るキャンベル測定結果を示した図である。
【図１０】本発明に係るキャンベル測定結果を示した図である。
【図１１】本発明に係る記録ディスク駆動装置の軸方向断面図を示した図である。
【図１２】本発明に係る実施例のモータの軸方向断面図を示した図である。
【図１３】従来例に係る動圧軸受装置の軸方向断面図を示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、３００ 軸受スリーブ（スリーブ）
１ａ、１０１ 内周角部
２ ケース
３ シャフト
４、４ｃ 微小間隙
４ａ、３２０ 拡幅流路
５、１２０、３３０ 潤滑流体
６ スラストプレート
７ カウンタープレート
８ 回転ハブ
１０ ロータマグネット（駆動マグネット）
１１ ステータ（電機子）
１４ 上面スラスト軸受部（スラスト動圧軸受部）
１５ 下面スラスト軸受部（スラスト動圧軸受部）
１６、１７０ 連通孔
２０ 貫通孔（連通孔）
２２ａ 端縁
２３ 径方向内方凹部
２００ 記録ディスク駆動装置
２１０ ハウジング（筐体）
２４１ 磁気ヘッド
２４３ アクチュエータ部（移動手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑流体に発生させた動圧力により軸受部材と軸部材とを相対回転可能に浮上させるようにした流体動圧軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク、ポリゴンミラー、光ディスク等のような各種回転体を高速で回転支持するための動圧軸受装置に関する提案が種々行われている。例えば、図１３は、ハードディスク駆動装置用スピンドルモータに搭載される動圧軸受装置を示している。また図１３の実線矢印は、各軸受部における潤滑流体の圧力方向を示す。
【０００３】
図１３に示すように、動圧軸受装置は、軸受スリーブ１００内に回転軸１１０が回転自在に挿入されている。そして軸受スリーブ１００の内周面と、回転軸１１０の外周面との間の半径方向の微少間隙内には、オイル等の潤滑流体１２０が注入されている。またこの微少間隙内の回転軸方向上側および下側には、離れた２箇所のラジアル動圧軸受部１３０、１３１が形成されている。
【０００４】
また回転軸１１０には、スラストプレート１４０が接合されている。そしてこのスラストプレート１４０の回転軸方向の両端面と、軸受スリーブ１００、およびその軸受スリーブ１００に取り付けられたカウンタープレート１５０とが、回転軸方向に微少間隙を介して対向する様に配置されている。そしてこの微少間隙には、ラジアル軸受部１３０から連続するようにして潤滑流体１２０が注入されている。
【０００５】
またスラストプレート１４０の回転軸方向上面および下面にそれぞれスラスト動圧軸受部１６０、１６１が形成されている。さらにスラスト動圧軸受部１６０、１６１を連通するように連通孔１７０が形成されている。この連通孔１７０により各ラジアル動圧軸受１３０、１３１およびスラスト動圧軸受１６０、１６１に潤滑流体１２０が循環する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、潤滑流体１２０は連通孔１７０から微少間隙の下側ラジアル軸受部１３１と上面スラスト軸受部１６０との間の流路１８０に流入し、軸受スリーブ１００の流路１８０に形成される内周角部１０１に衝突してしまう。これにより、潤滑流体１２０の流れが変化してしまう。さらに軸受スリーブ１００の内周角部１０１付近の微少間隙には、逃げ場がないので、本来の潤滑流体１２０の流れと軸受スリーブ１００の内周角部１０１に衝突した潤滑流体１２０の流れとが影響を及ぼしあう。したがって、潤滑流体１２０の挙動が変化してしまう。その結果、この潤滑流体１２０の軸受スリーブ１００への衝突および潤滑流体の挙動の変化が振動発生の原因となる。これはこの動圧軸受装置を搭載するスピンドルモータの振動問題および振動に起因する騒音問題を引き起こしてしまう。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑み、なされたものであり、その目的とするところは、連通孔から流入する潤滑流体と軸受スリーブとの衝突による潤滑流体の挙動の影響を低減することにより、低振動、低騒音の動圧軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１によれば、動圧流体軸受は、固定部と、回転軸を中心として前記固定部に対し回転する回転部と、前記固定部と前記回転部との間に保持された潤滑流体とを備え、前記回転部は、シャフトと該シャフトより径方向外方に張り出したスラストプレートとを有し、前記固定部は、前記シャフトおよび前記スラストプレートを径方向外方にて微小間隙を介して取り囲み且つ該スラストプレートを回転軸方向の微小間隙を介して収容する段差部を有するスリーブと、該スリーブの下端部を密閉するカウンタプレートとを有し、
前記スラストプレートの上面と前記スリーブの前記段差部下面との間、および前記スラストプレートの下面と前記カウンタプレートの上面との間の何れか又は双方にはスラスト動圧軸受部が形成され、前記シャフトと前記スラストプレートとの接続部近傍には、前記スラストプレートを回転軸方向に貫通する連通孔が少なくとも一つ形成され、前記連通孔の上端開口部に対して軸方向に対向する前記スリーブの前記段差部の内周角部近傍には、前記スラストプレート上面と前記スリーブの前記段差部下面との間に形成された微小間隙幅より回転軸線方向に広い拡幅流路が形成され、且つ前記回転軸を通る平面で切った前記拡幅流路の断面積が、前記回転軸に垂直な平面で切った前記連通孔の断面積より広いことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２によれば、請求項１に係わり、前記微小間隙と比較した前記拡幅流路の拡大幅は、前記回転軸に垂直な平面で切った前記連通孔の断面積より広いことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項１および請求項２に従えば、回転軸に垂直な平面で切った連通孔の断面積より回転軸に平行な平面で切った拡幅流路の断面積の方が大きくなることにより、拡幅流路における潤滑流体は連通孔から拡幅流路へ流入する潤滑流体に対して、緩衝する効果を発揮することができる。したがって、連通孔から拡幅流路へ流入した潤滑流体は、スリーブへ連通孔からの流入の勢いで衝突することがなくなる。その結果、振動を低減した流体動圧軸受を提供することができる。さらに微小間隙と比較した拡幅流路の拡大幅が連通孔の断面積より大きくなることにより、連通孔から流入する潤滑流体を拡幅流路にて緩衝する効果はさらに増すことができる。
【００１２】
本発明の請求項３によれば、請求項１および請求項２のいずれかに係わり、前記連通孔は、周方向に複数形成され、前記拡幅流路は、少なくとも周方向に隣り合う前記連通孔のうち一組を連結するように形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４によれば、請求項１および請求項２のいずれかに係わり、前記拡幅流路は、径方向に円環状に形成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３および請求項４に従えば、拡幅流路が周方向に円弧状もしくは円環状に形成されることにより、拡幅流路の体積が増えるので、連通孔から流入する潤滑流体を拡幅流路にて緩衝する効果をより一層向上させることができる。
【００１５】
本発明の請求項５によれば、請求項１乃至請求項４のいずれかに係わり、前記拡幅流路の径方向最外位置となる端縁は、前記連通孔よりも径方向外側に位置することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項５に従えば、拡幅流路の端縁が連通孔の径方向外側に位置することにより、拡幅流路が連通孔の断面積全体に対して対向することとなる。したがって、連通孔の断面積全体に対して、連通孔より流入する潤滑流体を拡幅流路にて緩衝する効果を発揮することができる。
【００１７】
本発明の請求項６によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかに係わり、前記拡幅流路は、前記シャフトの前記連通孔の開口部付近に径方向内方凹部を設けることにより形成されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項７によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかに係わり、前記拡幅流路は、前記スラストプレートの前記連通孔の開口部付近に回転軸方向凹部を設けることにより形成されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項６および請求項７に従えば、スリーブ側のみではなく、シャフトに径方向凹部を設けることおよびスラストプレートの連通孔開口部付近に回転軸方向凹部を設けることによっても拡幅流路を形成することができる。
【００２０】
本発明の請求項８によれば、モータであって、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の流体動圧軸受と、前記固定部は、電機子と、前記電機子および前記スリーブを保持するベースと、前記回転部は、前記シャフトと一体的に回転する回転ハブと、前記回転ハブに固定され、電機子と対向して配置される駆動マグネットと、を備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項８に従えば、連通孔から拡幅流路へ流入する潤滑流体を拡幅流路にて緩衝することにより、振動を低減することができる流体動圧軸受を搭載したモータであるので、振動低減を図ることができると共に、この振動に起因した騒音も低減することができる。
【００２２】
本発明の請求項９によれば、請求項８に記載のモータと、回転ハブに固定される磁気記録層を有する記録ディスクと、前記磁気記録層に情報を記録するとともに前記磁気記録層に記録された情報を再生するための磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記記録ディスクに対して移動させるための移動手段と、これらを収容する筐体と、をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項９に従えば、この記録ディスク駆動装置は、振動およびこの振動に起因した騒音を低減したモータを搭載するので、低振動および低騒音かつ信頼性の高い記録ディスク駆動装置を提供することができる。
【００２４】
本発明の請求項１０によれば、固定部と、回転軸を中心として前記固定部に対し回転する回転部と、前記固定部と前記回転部との間に保持された潤滑流体とを備えた流体動圧軸受であって、前記回転部または前記固定部の少なくともどちらか一方には潤滑流体を循環させる連通孔が形成され、前記連通孔の開口部付近には、他の前記固定部と前記回転部との間より広い拡幅流路が形成され、前記拡幅流路の最も狭い部分の断面積は前記潤滑流体が前記連通孔に流れる方向と垂直な平面にて切った断面積よりも大きいことを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項１０に従えば、拡幅流路の最も狭い部分の断面積は、連通孔の潤滑流体が流れる方向と垂直な平面にて切った断面積より大きいことから、連通孔から拡幅流路に流入する潤滑流体に対してその勢いを緩衝する効果を発揮することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に従えば、連通孔から流入する潤滑流体と軸受スリーブとの衝突による潤滑流体の挙動の影響を低減することにより、低振動、低騒音の動圧軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明に係る流体動圧軸受装置の実施例の一形態である流体動圧軸受装置を用いたハードディスク駆動用スピンドルモータを図１に示す。図１は、回転軸方向断面図である。
【００２８】
図１を参照して、ハードディスク駆動用スピンドルモータの全体について説明する。
【００２９】
軸受スリーブ１は、中空円筒状であり、その外周面の下側には、このスピンドルモータをハードディスク駆動装置に直接ネジ等にて接合することができる有底筒状のケース２が例えば嵌合および接着にて固定されている。また軸受スリーブ１の内周面には、回転軸であるシャフト３が微少間隙４を介して挿通される。その微少間隙４には、オイルや磁性流体等の潤滑流体５が注入されている。シャフト３の下端外周面３ａには、軸受スリーブ１と微少間隙４を介して対向する円環状のスラストプレート６が例えば圧入にて固定されている。また軸受スリーブ１の下側には、このスラストプレート６を収容するために段差部１ｂが形成されている。そのスラストプレート６の下側には、微少間隙４を介して対向する円板状のカウンタープレート７が軸受スリーブ１の下端内周面に例えばプレス加工にて固定されている。このカウンタープレート７により、微少間隙４は、片袋空間構造となり、この微少間隙４の全てに潤滑流体５が充填されている。
【００３０】
シャフト３の上部３ｂには、記録ディスク（図示せず）を載置する略カップ状の回転ハブ８が例えば圧入接着にて固定されている。この回転ハブ８は、記録ディスクを外周部に搭載する円筒部８ａを有しているとともに、この円筒部８ａから回転半径方向に張り出して記録ディスクを回転軸方向に支持する載置部８ｂが形成されている。そしてクランパ（図示せず）の押圧力によって、記録ディスクの固定が行われている。
【００３１】
回転ハブ８の下部内周面には、磁性体にて形成される中空円筒状のヨーク９が内嵌されている。そのヨーク９の内周面には、リング状のロータマグネット１０が内嵌されている。そのロータマグネット１０と回転半径方向に間隙を介して対向するようにステータ１１がケース２の円筒部２ａの外周部に配置されている。ステータ１１は、電磁鋼板の積層体からなるステータコア１１ａに巻線１１ｂが巻回されることにより形成されている。
【００３２】
次に図２を用いて軸受スリーブ１とシャフト３との軸受手段について説明する。図２は、図１の軸受周りを抽出した図である。なお、図２の実線矢印は、各軸受部における潤滑流体５の圧力方向を示す。
【００３３】
軸受スリーブ１の内周面には、回転軸方向上側および下側の２箇所にそれぞれ回転半径方向を支持する軸受部である上側ラジアル軸受部１２、下側ラジアル軸受部１３が形成されている。その各軸受部には、例えばヘリングボーン形状となる動圧を発生する溝である上側ラジアル動圧発生溝１２ａ、下側ラジアル動圧発生溝１３ａが環状に凹設されている。
【００３４】
スラストプレート６の回転軸方向上面および軸受スリーブ１の段差部１ｂの下面およびスラストプレート６の回転軸方向下面およびカウンタープレート７の上面との２箇所には、それぞれ回転軸方向を支持する軸受部である上面スラスト軸受部１４、下面スラスト軸受部１５が形成されている。その各軸受部には、例えばヘリングボーン形状から成る動圧を発生する溝である上面スラスト動圧発生溝１４ａ、下面スラスト動圧発生溝１５ａが環状に凹設されている。回転時に上側ラジアル軸受部１２と下側ラジアル軸受部１３は、上側ラジアル動圧発生溝１２ａと下側ラジアル動圧発生溝１３ａとのポンピング作用により潤滑流体５が加圧されて動圧を生じる。そしてその潤滑流体５の動圧によって、シャフト３とともに回転ハブ８が、軸受スリーブ１に対して回転半径方向に非接触状態にて回転自在に支持される。同様に、上面スラスト軸受部１４と下面スラスト軸受部１５も回転時に、その上面スラスト動圧発生溝１４ａと下面スラスト動圧発生溝１５ａがポンピング作用により潤滑流体５が加圧されて動圧を生じる。そしてその潤滑流体５の動圧によって、シャフト３とともにスラストプレート６が回転軸方向に非接触にて回転自在に支持する。
【００３５】
また軸受スリーブ１の上端部１ａは開口しており、上側に向かい徐々に内径が大きくなるようなテ−パ形状になっている。これによりこの上端部１ａに形成された潤滑流体５のシール構造である気液界面５ａの表面張力を高めることができる。したがって、モータの回転・停止のいずれの場合にも、この潤滑流体５の気液界面５ａの位置が固定するように構成されている。
【００３６】
またシャフト３とスラストプレート６との間には、連通孔１６が形成されている。微少間隙４における連通孔１６の上側に微少間隙４を介して対向して配置される軸受スリーブ１およびシャフト３とスラストプレート６とで囲まれた流路は、従来の図１３における流路１８０と比較して広くなっており、すなわち、微少間隙４において下側ラジアル軸受部１３と上面スラスト軸受部１４との間にある拡幅流路４ａとして形成され、下側ラジアル軸受部１３により、潤滑流体５が上側に押上げられる。また上面スラスト軸受部１４により、回転半径方向外側に潤滑流体５が移動する。その結果、この拡幅流路４ａには、潤滑流体５が不足する可能性、すなわち圧力のアンバランスが発生する可能性がある。しかしながら、連通孔１６を有することにより、潤滑流体５が不足した場合、すなわち拡幅流路４ａの圧力が低くなった場合、シャフト３の下端面３ｃおよびスラストプレート６の微少間隙４ｃと拡幅流路４ａとの圧力差より、微少間隙４ｃの潤滑流体５は、圧力の低い拡幅流路４ａに移動することによって圧力のバランスを図ることができる。
【００３７】
またこの連通孔１６の形成には、様々な実施形態がある。その実施形態を図３乃至図５を用いて説明する。
【００３８】
図３は、スラストプレート６の内周部１７に凹部１８を形成し、シャフト３と嵌合することによって連通孔１６を形成するものを示した図である。
【００３９】
凹部１８は、スラストプレート６の上面アキシャル動圧発生溝１４ａの内周部にて形成される仮想円１４ｂよりも内側にて形成される。またこの凹部１８以外の内周部は、シャフト３と嵌合される。その結果、この凹部１８とシャフト３の外周面とで囲まれた部分が、連通孔１６として形成される。
【００４０】
図４は、スラストプレート６の内側部１９に貫通孔２０を形成したものを示した図である。
【００４１】
貫通孔２０の外径は、スラストプレート６の上面スラスト動圧発生溝１４ａの内周部にて形成される仮想円１４ｂよりも内側にて形成される。
【００４２】
図５は、シャフト３に回転軸方向に径方向内方凹部２１を形成するものを示した図である。また図５はシャフト３の下側部のみを示し、図５の下図は、シャフト下面より見た図である。
【００４３】
径方向内方凹部２１の回転軸方向長さは回転軸方向に少なくともスラストプレート６の回転軸方向厚さよりも大きくなり、且つ下側ラジアル軸受部１３と対向する位置よりも小さく形成される。そしてスラストプレート６と嵌合することにより、スラストプレート６の内周面と径方向内方凹部２１とによって連通孔１６が形成される。
【００４４】
これら本発明の連通孔は、図面では、上述した実施形態に限定されることなく、スラストプレートの凹部、貫通孔、およびシャフトの径方向凹部の数を図面にて限定されるものではない。
【００４５】
次に図６乃至図８を用いて、微少間隙４における連通孔１６の上部に微少間隙を介して対向して配置される軸受スリーブ１、およびシャフト３とスラストプレート６とで囲まれた拡幅流路４ａを実施形態別に従来例と比較する。図６および図７の一点鎖線は回転軸を示している。また図８は従来例の微少間隙における下側ラジアル軸受部１３１と上面スラスト軸受部１７０との間の流路１８０を示した図である。なお、これらの図中の実線矢印は、各軸受における潤滑流体の圧力方向を示している。また点線矢印は、潤滑流体の流れ方向を示している。
【００４６】
図８の従来例では、微少間隙における流路１８０の回転半径方向の幅が、連通孔１７０の回転半径方向の幅よりも小さく形成されている。その結果、連通孔１７０の上側の一部にスラストプレート１４０と回転軸方向にて対向する軸受スリーブ１００の内周角部１０１が配置されている状態となる。
【００４７】
この連通孔１７０を通る潤滑流体１２０は、連通孔１７０の下側から上側へ流れて流路１８０に入る流れる構造となる。流路１８０に潤滑流体１２０が流れるところに内周角部１０１が存在することにより、潤滑流体１２０は、この内周角部１０１と衝突してしまう。内周角部１０１は、潤滑流体１２０が流路１８０に入る流れに対して垂直に形成されているので、潤滑流体１２０に対して壁となる形で流れを妨害する。しかも流路１８０は狭く、流れの逃げ場がないので、流路１８０に異なった流れが複数存在してしまい、それらがお互いに影響を及ぼしあってしまう。その結果、潤滑流体１２０の流れは大きく変化してしまい、スムーズな流れではなくなる。その結果、潤滑流体１２０の挙動に変化を生じ、モータの振動に影響を与えてしまうこととなる。
【００４８】
図６は、軸受スリーブ１のシャフト３とスラストプレート６とを微少間隙４を介して対向する部分の交差部である内周角部１ｃに面取り部２２を形成することにより、拡幅流路４ａを形成している。この拡幅流路４ａの回転半径方向の幅は連通孔１６の回転半径方向の幅より大きくなるように面取りの端縁２２ａが形成される。
【００４９】
拡幅流路４ａの回転半径方向の幅が、連通孔１６の回転半径方向の幅よりも大きくなることは、連通孔１６の下側から上側に流れ、拡幅流路４ａに流入してくる潤滑流体５の流れを妨害することがなくなる。拡幅流路４ａの軸受スリーブ１にテ−パ面を設けることで、潤滑流体５の軸受スリーブ１への衝突を緩和し、下側ラジアル軸受部１３と上側スラスト軸受部１４とに潤滑流体５が流れやすいような流れを形成している。その結果、潤滑流体５の流れはスムーズとなり、潤滑流体５の挙動に変化を生じることがなく、モータの振動に影響を与えることはない。
【００５０】
さらにこの拡幅流路４ａは、微小間隙４の幅と比較した際の回転半径方向および回転軸方向の拡大幅が連通孔１６の回転半径方向の幅よりも大きくなる。これにより、連通孔１６から拡幅流路４ａに流入してくる潤滑流体５に対して、拡幅流路４ａの体積を十分に取ることができるので、この拡幅流路４ａがバッファの役目を果たす。この結果、連通孔１６から拡幅流路４ａに流入した潤滑流体５の勢いは緩和されて軸受スリーブ１と衝突する。したがって、潤滑流体５による振動を低減することができ、これに起因する騒音を低減することができる。
【００５１】
図７は、シャフト３の連通孔１６の上側に周方向溝２３を形成することにより、微少間隙４に拡幅流路４ａを形成している。この周方向溝２３は、下側ラジアル軸受部１３よりも下側に形成されている。また周方向溝２３は、連通孔１６と連結してもよい。さらに周方向溝２３は、シャフト円周に対して、全周に形成されても、一部に形成されてもよい。またこの拡幅流路４ａの回転半径方向の幅は連通孔１６の径方向の幅より大きくなるように設定されている。
【００５２】
シャフト３の連通孔１６の上側に周方向溝２３を形成することにより、潤滑流体５が軸受スリーブ１の内周角部１ｃに衝突しても、周方向溝２３に流れることができる。これは周方向溝２３を有することで他の微少間隙と比較して圧力が低くなっている。したがって圧力の低い周方向溝２３へ潤滑流体５は流れるので、連通孔１６から周方向溝２３への潤滑流体５の流れを形成することができる。これにより、拡幅流路４ａでの潤滑流体５の流れはスムーズとなり、潤滑流体５の挙動に変化を生じることがなく、モータの振動に影響を与えることはない。
【００５３】
図９に従来の連通孔１６より拡幅流路４ａの回転半径方向の幅が小さい場合のキャンベル測定結果を、図１０に連通孔１６より拡幅流路４ａの回転半径方向の幅が大きい場合のキャンベル測定結果を示す。
【００５４】
ここでキャンベル測定結果の見方に関して概略を説明する。
【００５５】
まず、この図９および図１０にて示されたグラフはキャンベル線図と呼ばれる。このキャンベル線図とは、横軸が回転数、縦軸が周波数または回転次数のグラフであり、振幅の大きさを円の大きさにて表したグラフである。このキャンベル線図により回転数の変化に対する各周波数および振動の振幅が視覚的に見ることができる。これにより、グラフを見るだけでモータがどの回転数で、またはどの周波数で振動が大きくなっているか、およびその振動の振幅を把握することができる。また回転数が変化し、その際の周波数を見ることができるので、回転数にかかわらず一定の周波数を生じる固有振動数の検出にも役立つ。
【００５６】
従来例のキャンベル線図である図９を参照すると、ある地点（図の中央部）にて円が大きくなっている、すなわち振動の振幅が大きくなっていることが分かる。しかしながら、本発明の実施例でのキャンベル線図である図１０を参照すると、図９にて発生していた周波数での円がなくなっていることが分かる。すなわち振動の振幅が小さくなっていることが分かる。したがって、従来、軸受スリーブ１００の内周角部１０１と連通孔１７０より流路１８０に流入してきた潤滑流体５が衝突することにより、潤滑流体１２０の流れがスムーズではなくなり、潤滑流体１２０の挙動がモータ振動を発生していた。しかし本発明である軸受スリーブ１に面取り２２を行うこと、およびシャフト３に周方向溝２３を設けることにより、軸受スリーブ１の内周角部１ｃと衝突していた潤滑流体５が殆ど衝突しなくなり、また大きな拡幅流路４ａを設けることにより、すなわち流れの逃げ場を設けたことにより、拡幅流路４ａにおける潤滑流体５の流れがスムーズになり、潤滑流体５の挙動がモータ振動に影響を与えていないことが分かる。その結果、振動の振幅を減少させるのに効果があることが分かる。すなわち、拡幅流路４ａを大きく形成することにより低振動および低騒音のスピンドルモータを実現することができる。
【００５７】
最後に、本発明のスピンドルモータを搭載した記録ディスク駆動装置について図１１を用いて説明する。
【００５８】
記録ディスク駆動装置２００は、矩形状をしたハウジング２１０からなり、ハウジング２１０の内部は、塵・埃等が極度に少ないクリーンな空間を形成しており、その内部には、情報を記録する円板状であり、磁気記録層を有する記録ディスクであるハードディスク２２０が装着されたスピンドルモータ２３０が配設されている。またこのハウジング２１０と後述するベース１０とは一体的に成形されていてもよい。
【００５９】
また、ハウジング２１０の内部には、ハードディスク２２０に対して磁気記録層に情報を読み書きするヘッド移動機構２４０が配置され、このヘッド移動機構２４０は、ハードディスク２２０上の情報を読み書きする磁気ヘッド２４１、この磁気ヘッド２４１を支えるアーム２４２および磁気ヘッド２４１およびアーム２４２をハードディスク２２０上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部２４３により構成される。
【００６０】
このような記録ディスク駆動装置２００のスピンドルモータ２３０として、本願発明のスピンドルモータを適用することで、十分な機能を確保した上で記録ディスク駆動装置２００の小型且つ薄型化を実現できると共に、信頼性並びに耐久性の高い記録ディスク駆動装置を提供することができる。
【００６１】
以上、本発明に係る発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００６２】
例えば、上述した実施形態におけるスラストプレート６は、シャフト３と別部材にて形成されていたが、スラストプレート６とシャフト３とを一体的に形成するようにしたものに対しても本発明は適用することが可能である。また各動圧発生用溝はその対称部位に形成されてもよい。すなわち、ラジアル動圧を発生させる動圧発生用溝１２ａ、１３ａはシャフト３に形成されてもよい。さらにスラスト動圧を発生させる動圧発生溝１４ａ、１５ａは、それぞれ軸受スリーブ１およびカウンタープレート７に形成されてもよい。
【００６３】
また、本発明は、上述した実施形態のような軸回転型の動圧軸受装置に限定されることではなく、軸固定の動圧軸受装置に対しても同様に適用することができる。
【００６４】
また、本発明は、シャフト３とスラストプレート６が下端外周面３ａにて固定されているが、このシャフト３とスラストプレート６との固定位置は回転軸方向の軸受スリーブ１が微少間隙を介して対向し配置している範囲においてどの位置においても適用可能である。
【００６５】
さらに拡幅流路４ａは、スラストプレート６の連通孔１６の開口部付近に凹部を形成することによって形成されてもよい。
【００６６】
また、本発明における連通孔１６はスラストプレート６に形成されたが、これに限定されることなく、図１２のように軸受スリーブ３００に形成されてもよい。この場合、軸受スリーブ３００に形成される連通孔３１０の開口部付近に拡幅流路３２０が形成される。この拡幅流路３２０の断面積のうち最も狭くなる回転軸方向の断面積は、連通孔３１０の回転半径方向の平面で切った断面積よりも広く形成されている。これにより、連通孔３１０からの潤滑流体３３０の流れをこの拡幅流路３２０にて緩和することができる。
【００６７】
さらに上述した実施形態のようなハードディスク駆動用スピンドルモータ以外の、ポリゴンミラー駆動用モータやＣＤ−ＲＯＭ駆動用モータなどのような多種多様な装置に用いられる動圧軸受装置に対しても、本発明は同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る実施例のモータの軸方向断面図を示した図である。
【図２】本発明に係る実施例の軸受部周辺を示した図である。
【図３】本発明に係るスラストプレートの一実施例を示した図である。
【図４】本発明に係るスラストプレートの一実施例を示した図である。
【図５】本発明に係るスラストプレートの一実施例を示した図である。
【図６】本発明に係る連通孔と微少間隙との関係を示す一実施例を示した図である。
【図７】本発明に係る連通孔と微少間隙との関係を示す一実施例を示した図である。
【図８】従来例に係る連通孔と微少間隙との関係を示した図である。
【図９】図９は従来例に係るキャンベル測定結果を示した図である。
【図１０】本発明に係るキャンベル測定結果を示した図である。
【図１１】本発明に係る記録ディスク駆動装置の軸方向断面図を示した図である。
【図１２】本発明に係る実施例のモータの軸方向断面図を示した図である。
【図１３】従来例に係る動圧軸受装置の軸方向断面図を示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、３００ 軸受スリーブ（スリーブ）
１ａ、１０１ 内周角部
２ ケース
３ シャフト
４、４ｃ 微小間隙
４ａ、３２０ 拡幅流路
５、１２０、３３０ 潤滑流体
６ スラストプレート
７ カウンタープレート
８ 回転ハブ
１０ ロータマグネット（駆動マグネット）
１１ ステータ（電機子）
１４ 上面スラスト軸受部（スラスト動圧軸受部）
１５ 下面スラスト軸受部（スラスト動圧軸受部）
１６、１７０ 連通孔
２０ 貫通孔（連通孔）
２２ａ 端縁
２３ 径方向内方凹部
２００ 記録ディスク駆動装置
２１０ ハウジング（筐体）
２４１ 磁気ヘッド
２４３ アクチュエータ部（移動手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
回転軸を中心として前記固定部に対し回転する回転部と、
前記固定部と前記回転部との間に保持された潤滑流体とを備えた流体動圧軸受であって、
前記回転部は、シャフトと該シャフトより径方向外方に張り出したスラストプレートとを有し、
前記固定部は、前記シャフトおよび前記スラストプレートを径方向外方にて微小間隙を介して取り囲み且つ該スラストプレートを回転軸方向の微小間隙を介して収容する段差部を有するスリーブと、該スリーブの下端部を密閉するカウンタプレートとを有し、
前記スラストプレートの上面と前記スリーブの前記段差部下面との間、および前記スラストプレートの下面と前記カウンタプレートの上面との間の何れか又は双方にはスラスト動圧軸受部が形成され、
前記シャフトと前記スラストプレートとの接続部近傍には、前記スラストプレートを回転軸方向に貫通する連通孔が少なくとも一つ形成され、
前記連通孔の上端開口部に対して軸方向に対向する前記スリーブの前記段差部の内周角部近傍には、前記スラストプレート上面と前記スリーブの前記段差部下面との間に形成された微小間隙幅より回転軸線方向に広い拡幅流路が形成され、且つ前記回転軸を通る平面で切った前記拡幅流路の断面積が、前記回転軸に垂直な平面で切った前記連通孔の断面積より広いことを特徴とする流体動圧軸受。
【請求項２】
前記微小間隙と比較した前記拡幅流路の拡大幅は、前記回転軸に垂直な平面で切った前記連通孔の断面積より広いことを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
【請求項３】
前記連通孔は、周方向に複数形成され、
前記拡幅流路は、少なくとも周方向に隣り合う前記連通孔のうち一組を連結するように形成されることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の流体動圧軸受。
【請求項４】
前記拡幅流路は、径方向に円環状に形成されることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の流体動圧軸受。
【請求項５】
前記拡幅流路の径方向最外位置となる端縁は、前記連通孔よりも径方向外側に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の流体動圧軸受。
【請求項６】
前記拡幅流路は、前記シャフトの前記連通孔の開口部付近に径方向内方凹部を設けることにより形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の流体動圧軸受。
【請求項７】
前記拡幅流路は、前記スラストプレートの前記連通孔の開口部付近に回転軸方向凹部を設けることにより形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の流体動圧軸受。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の流体動圧軸受と、
前記固定部は、電機子と、前記電機子および前記スリーブを保持するベースと、
前記回転部は、前記シャフトと一体的に回転する回転ハブと、前記回転ハブに固定され、電機子と対向して配置される駆動マグネットと、
を備えることを特徴とするモータ。
【請求項９】
請求項８に記載のモータと、
回転ハブに固定される磁気記録層を有する記録ディスクと、
前記磁気記録層に情報を記録するとともに前記磁気記録層に記録された情報を再生するための磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記記録ディスクに対して移動させるための移動手段と、
これらを収容する筐体と、
をさらに備えることを特徴とする記録ディスク駆動装置。
【請求項１０】
固定部と、
回転軸を中心として前記固定部に対し回転する回転部と、
前記固定部と前記回転部との間に保持された潤滑流体とを備えた流体動圧軸受であって、
前記回転部または前記固定部の少なくともどちらか一方には潤滑流体を循環させる連通孔が形成され、
前記連通孔の開口部付近には、他の前記固定部と前記回転部との間より広い拡幅流路が形成され、前記拡幅流路の最も狭い部分の断面積は前記潤滑流体が前記連通孔に流れる方向と垂直な平面にて切った断面積よりも大きいことを特徴とする流体動圧軸受。
【請求項１】
固定部と、
回転軸を中心として前記固定部に対し回転する回転部と、
前記固定部と前記回転部との間に保持された潤滑流体とを備えた流体動圧軸受であって、
前記回転部は、シャフトと該シャフトより径方向外方に張り出したスラストプレートとを有し、
前記固定部は、前記シャフトおよび前記スラストプレートを径方向外方にて微小間隙を介して取り囲み且つ該スラストプレートを回転軸方向の微小間隙を介して収容する段差部を有するスリーブと、該スリーブの下端部を密閉するカウンタプレートとを有し、
前記スラストプレートの上面と前記スリーブの前記段差部下面との間、および前記スラストプレートの下面と前記カウンタプレートの上面との間の何れか又は双方にはスラスト動圧軸受部が形成され、
前記シャフトと前記スラストプレートとの接続部近傍には、前記スラストプレートを回転軸方向に貫通する連通孔が少なくとも一つ形成され、
前記連通孔の上端開口部に対して軸方向に対向する前記スリーブの前記段差部の内周角部近傍には、前記スラストプレート上面と前記スリーブの前記段差部下面との間に形成された微小間隙幅より回転軸線方向に広い拡幅流路が形成され、且つ前記回転軸を通る平面で切った前記拡幅流路の断面積が、前記回転軸に垂直な平面で切った前記連通孔の断面積より広いことを特徴とする流体動圧軸受。
【請求項２】
前記微小間隙と比較した前記拡幅流路の拡大幅は、前記回転軸に垂直な平面で切った前記連通孔の断面積より広いことを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
【請求項３】
前記連通孔は、周方向に複数形成され、
前記拡幅流路は、少なくとも周方向に隣り合う前記連通孔のうち一組を連結するように形成されることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の流体動圧軸受。
【請求項４】
前記拡幅流路は、径方向に円環状に形成されることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の流体動圧軸受。
【請求項５】
前記拡幅流路の径方向最外位置となる端縁は、前記連通孔よりも径方向外側に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の流体動圧軸受。
【請求項６】
前記拡幅流路は、前記シャフトの前記連通孔の開口部付近に径方向内方凹部を設けることにより形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の流体動圧軸受。
【請求項７】
前記拡幅流路は、前記スラストプレートの前記連通孔の開口部付近に回転軸方向凹部を設けることにより形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の流体動圧軸受。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の流体動圧軸受と、
前記固定部は、電機子と、前記電機子および前記スリーブを保持するベースと、
前記回転部は、前記シャフトと一体的に回転する回転ハブと、前記回転ハブに固定され、電機子と対向して配置される駆動マグネットと、
を備えることを特徴とするモータ。
【請求項９】
請求項８に記載のモータと、
回転ハブに固定される磁気記録層を有する記録ディスクと、
前記磁気記録層に情報を記録するとともに前記磁気記録層に記録された情報を再生するための磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記記録ディスクに対して移動させるための移動手段と、
これらを収容する筐体と、
をさらに備えることを特徴とする記録ディスク駆動装置。
【請求項１０】
固定部と、
回転軸を中心として前記固定部に対し回転する回転部と、
前記固定部と前記回転部との間に保持された潤滑流体とを備えた流体動圧軸受であって、
前記回転部または前記固定部の少なくともどちらか一方には潤滑流体を循環させる連通孔が形成され、
前記連通孔の開口部付近には、他の前記固定部と前記回転部との間より広い拡幅流路が形成され、前記拡幅流路の最も狭い部分の断面積は前記潤滑流体が前記連通孔に流れる方向と垂直な平面にて切った断面積よりも大きいことを特徴とする流体動圧軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−１５３２６９（Ｐ２００６−１５３２６９Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１２０３１（Ｐ２００５−３１２０３１）
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【出願人】（０００２３２３０２）日本電産株式会社 (697)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【出願人】（０００２３２３０２）日本電産株式会社 (697)
【Ｆターム（参考）】
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