流体軸受式回転装置
【課題】軸受回転装置の薄型化を図りつつ回転性能を高め摩擦トルクと振動を小さく抑える。
【解決手段】フランジを一端側に有し他端側にハブを有する軸をスリーブの軸受に回転自在に設け、スリーブに連通穴を設け、ハブとスリーブ端面の間の第３の隙間を流通路としこの隙間を連通穴に連結することで潤滑剤の循環を可能とし、スラスト軸受を二面の動圧スラスト軸受で構成して角度剛性を高くし、かつ回転摩擦トルクを十分に小さくするでき、また、ロータ磁石とモータステータの磁気センターをほぼ一致させて磁気吸引力の発生量を制限することで、ロータ磁石の着磁バラツキによる回転振動や、回転速度変動を少なく押さえ、これらの組み合わせ効果により最適な流体軸受回転装置を実現できる
【解決手段】フランジを一端側に有し他端側にハブを有する軸をスリーブの軸受に回転自在に設け、スリーブに連通穴を設け、ハブとスリーブ端面の間の第３の隙間を流通路としこの隙間を連通穴に連結することで潤滑剤の循環を可能とし、スラスト軸受を二面の動圧スラスト軸受で構成して角度剛性を高くし、かつ回転摩擦トルクを十分に小さくするでき、また、ロータ磁石とモータステータの磁気センターをほぼ一致させて磁気吸引力の発生量を制限することで、ロータ磁石の着磁バラツキによる回転振動や、回転速度変動を少なく押さえ、これらの組み合わせ効果により最適な流体軸受回転装置を実現できる
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動圧流体軸受を使用した流体軸受式回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転するディスクを用いた記録装置等はそのメモリー容量が増大し、またデータの転送速度が高速化しているため、これらに使用される記録装置の軸受は常にディスク負荷を高精度に回転させるため、高い性能と信頼性が要求されている。そこでこれら回転装置には高速回転に適した流体軸受置が用いられている。
【０００３】
流体軸受式回転装置は、軸とスリーブとの間にオイル等の潤滑剤を介在させ、動圧発生溝によって回転時にポンピング圧力を発生し、これにより軸がスリーブに対して非接触で回転する。流体軸受式回転装置は、非接触で機械的な摩擦は無いため高速回転に適している。
【０００４】
以下、図１１〜図１３を参照しながら、従来の流体軸受式回転装置の一例について説明する。従来の流体軸受式回転装置は、図１１に示すように、スリーブ２１、軸２２、抜け止め２３、底板２４、オイル２５、ハブ２７、ベース２８、ロータ磁石２９およびステータ３０、ディスク３１を備えている。
【０００５】
軸２２は、ハブ２７と圧入、接着、圧入接着等によって一体化しており、スリーブ２１の軸受穴２１Ａに回転可能な状態で挿入される。抜け止め２３は軸２２にネジ又は圧入により固定され、スリーブ２１の段部２１Ｃに収納される。軸２２の外周面またはスリーブ２１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝２１Ｂが形成されラジアル軸受面を構成している。また、ロータ２７とスリーブ２１との対向面には、図１２に示すようなスパイラル状のスラスト動圧発生溝２１Ｄが形成されスラスト軸受面を構成している。図１１に示す底板２４は、スリーブ２１に固着されている。スリーブ２１の外周面にはテーパ部２１Ｅが設けられ、ハブ２７の環状突起部２７Ａとの間はシール部３２が設けられている。軸受内部全体はオイル等の潤滑剤が封入され、潤滑剤の気液境界面がシール部３２の近傍に出来る。またスリーブ２１には空気の排出を助けるための通気穴２１Ｆが加工されている。
【０００６】
ベース２８には、スリーブ２１が固定されている。そして、ステータ３０が、ロータ磁石２９に対向するようにベース２８に固定される。このロータ磁石２９とステータ３０の軸方向の磁気センターは大きくずらせてあり、このズレを有することによって、ロータ磁石は図中、矢印Ａ方向に吸引力を発生している。一方、ハブ２７は、ロータ磁石２９、ディスク３１が固定される。
【０００７】
ここで、以上のような構成の従来の流体軸受式回転装置の動作について以下に説明する。図１１に示す、上記従来の流体軸受式回転装置においてステータ３０に通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石２９に回転力が付与される。これにより、ロータ磁石２９は、ハブ２７、軸２２、抜け止め２３、ディスク３１とともに回転を開始する。これらの部材が回転すると、動圧発生溝２１Ｂは軸受隙間に充填されたオイル２５をかき集め、軸２２とスリーブ２１の間にポンピング圧力を発生させる。また、動圧発生溝２１Ｄはオイル２５をかき集めハブ２７とスリーブ２１との間にポンプ力を発生し、ロータ磁石２９による図中矢印Ａに示す吸引力に対向して浮上し非接触で回転を始める。
軸受の内部に混入した空気があった場合は通気穴２１Ｆを通って、確率的に、内部の空気はシール部３２の気液境界面から排出される。確率的にという意味は、軸受に混入した空気は気液境界面側に行く経路と元の軸受に戻る経路が存在するからである。
【０００８】
これにより、軸２２をスリーブ２１に対して非接触の状態で回転させることができ、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドによって、回転するディスク３１に対してデータの記録再生を行うことができる。
【特許文献１】特開２０００−１１３５８２号公報
【特許文献２】特開２００５−４５８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記従来の流体軸受式回転装置では、スラスト動圧発生溝２１Ｄが1個しかなく、ロータ磁石２９の吸引力（Ａ）に対向して流体軸受の浮上量（油膜厚さ）が決まるのであるが、このような片面スラスト流体軸受で回転モーメントに対する角度剛性を高めるためには、スラスト動圧発生溝２１Ｄの直径を大きく設計する必要があった。そのため図１３に示すように、スラスト軸受部の摩擦トルクは、ラジアル軸受部と同等以上に費やされ、その結果、回転が重くなり、モータの消費電力が多く必要になる問題点を有していた。尚、図１３は各温度における流体軸受の摩擦トルクを示しており、摩擦トルクはラジアル軸受部とスラスト軸受部からなる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の問題を解決するために、本願の請求項１の発明は、軸受穴を有するスリーブと、前記スリーブの軸受穴に回転自在な状態で挿入される軸と、前記軸の一端部近傍に一体的に取り付けられた円板状のフランジと、前記軸の他端部に取り付けられたディスクを搭載可能なディスク受け面を有したハブと、前記ハブと前記スリーブの一方の端面の間には第３の隙間（Ｓ３）と、前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形成された第４の隙間Ｇ1からなるラジアル軸受と、前記フランジの前記スリーブと対向する面には第２の隙間（Ｓ２）を有し、前記フランジとスラスト板が対向する面には第１の隙間（Ｓ１）を構成し、前記スラスト板は前記スリーブに固定され、前記スラスト板とスラスト板に対向する前記フランジ面の少なくともいずれか一方には第１のスラスト動圧溝が形成され、前記軸受穴に略平行に配設され、かつ前記第２の隙間と前記第３の隙間を連通するように設けられた連通路を備え、前記スリーブの外周面とこの外周面よりわずかに大きい直径を有する前記ハブの内周面との間に第５の隙間を有し、前記連通路と、前記第２の隙間と、前記第４の隙間と、前記第３の隙間は連通して循環経路を構成し、前記循環経路には潤滑剤が注入され、前記第１の隙間と前記第５の隙間にも潤滑剤が注入され、前記第１から第３の隙間寸法は、Ｓ３＞（Ｓ１＋Ｓ２）の関係を満たすように構成するものであり、潤滑剤の循環流路をハブとスリーブの間の空間に設けることで流体軸受を薄型に構成でき、しかもスラスト軸受の角度剛性を高くし、さらに回転摩擦トルクを十分に小さくすることができるものである。
【００１１】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項２の発明は、フランジとフランジに対向するスリーブ端面の少なくともいずれか一方には第２のスラスト動圧溝を有しており、スラスト軸受の角度剛性を高くし、さらに回転摩擦トルクを十分に小さくできる。
【００１２】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項３の発明は、前記第５の隙間の最大隙間をＧ２とするとき、前記隙間寸法をＧ２＞Ｓ３＞Ｇ１の関係を満たすように構成するもので、潤滑剤を確実に軸受内に保持することができる。
【００１３】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項４の発明は、前記第５の隙間を構成する前記スリーブの外周面には第３の隙間に向かって隙間が小さくなる略テーパ面を有しており、潤滑剤を確実に軸受内に保持することができる。
【００１４】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項５の発明は、ハブにはロータ磁石を有し、前記スリーブが固定されたベース板にはモータステータが取り付けられ、ロータ磁石とモータステータの磁気センターはほぼ一致しているよう構成するので、ロータ磁石の着磁バラツキによる回転振動や、回転速度変動を少なくするものである。
【００１５】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項６の発明は、スリーブは、金属焼結材料からなる焼結スリーブと、その外周を取り囲むスリーブカラーで構成され、前記焼結スリーブと前記スリーブカラーの間に前記第２の隙間と第３の隙間を連通するように連通路が構成されるので、量産性に優れた軸受を提供することができる。
【００１６】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項７の発明は、前記焼結スリーブは鉄または銅を主成分とし、その焼結密度は９０％以上であり、その表面は四三酸化鉄皮膜または、無電解ニッケルメッキを施すことで封孔したので、量産性に優れ軸受剛性の高い軸受を提供することができる。ここでいう焼結金属材料の密度は、焼結部品の平均密度（体積密度）と、表面の密度（面積密度）があるが、ここではＪＩＳＺ２５０１に定義されている、脱脂後の質量を体積で除した体積密度のことを意味している。
【００１７】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項８の発明は、本願の流体軸受回転装置を備えた記録再生装置であり、軸受性能が高く量産性や信頼性に優れた装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、潤滑剤の循環経路をハブとスリーブの間の空間に設けることで流体軸受を薄型に構成でき、スラスト軸受をフランジ両面の隙間に形成される２つの動圧スラスト軸受で構成して高角度剛性でかつ回転摩擦トルクを十分に小さくすることができ、また、ロータ磁石とモータステータの磁気センターはほぼ一致させて磁気吸引力の発生量を制限することで、ロータ磁石の着磁バラツキによる回転振動や、回転速度変動を少なくし、これらの組み合わせ効果により最適な流体軸受回転装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。
（実施の形態１）
【００２０】
図１〜図１０を用いて実施例の流体軸受式回転装置の一例について説明する。従来の 流体軸
受式回転装置は、図１〜図４に示すように、スリーブ１、軸２、フランジ３、スラスト板 ４、オイル、
高流動性グリス、イオン性液体等の潤滑剤５、ハブ７、ベース板８、ロータ磁石９および ステータ１０
を備えている。スリーブ１は図１においては内スリーブ１Ｄと外スリーブ１Ｅと別々に描かれているが、一体で製作してもよい。
【００２１】
軸２の下端側は、フランジ３と溶接加工、圧縮成形加工等で一体化しており（軸とフランジを一体切削加工してもよい）、スリーブ１の軸受穴１Ａに回転可能な状態で挿入され隙間Ｇ１を有するラジアル軸受面を構成する。フランジ３は、スリーブ１の下方に収納される。軸２の外周面またはスリーブ１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝１Ｂが形成されている。一方、フランジ３とスラスト板４との対向面には第１のスラスト動圧溝３Ａが、また、フランジ３のスリーブ１との対向面には、第２のスラスト動圧発生溝３Ｂが形成されて、スリーブ１にはその軸受穴1Ａに略平行に連通路としての連通穴1Ｃが形成されている。スラスト板４は、スリーブ１に接着、カシメ、レーザ溶接等の手段で固着されている。軸２の上端側にはディスクを搭載可能なディスク受け面を有する略カップ形状のハブ７が圧入、接着、圧入接着、レーザ溶接等の工法で固定され、スリーブ１の外周面とこの外周面よりわずかに大きい直径を有する前記略カップ形状のハブの内周面との間に最大隙間Ｇ２を有する第５の隙間であるシール部６を設けている。スラスト板４とフランジ３の間の第１の隙間、フランジ３とスリーブ１下端面の間の第２の隙間、スリーブ１の軸受穴1Ａの第４の隙間、スリーブ１の上端面とハブ７の間の第３の隙間、連通穴1Ｃ、シール部６から形成される袋状の軸受隙間全体は、オイル、高流動性グリス、イオン性液体等の潤滑剤５によって充填されている。また、第２の隙間、ラジアル軸受である第４の隙間、第３の隙間は連通穴によってつながり、潤滑剤５が循環するループを形成している。
【００２２】
ベース板８には、スリーブ１が接着等で固定されている。そして、ステータ１０が、ロータ磁石９に対向するようにベース８に接着等で固定される。一方、ハブ７には、軸２が圧入、接着、圧入接着、レーザ溶接等によって固定されると共にロータ磁石９が接着等で固定され、図示しないクランプ部材をねじ止めや焼き嵌めすることによりディスク１１が固定される。
【００２３】
ここで、以上のような構成の本実施例の流体軸受式回転装置の動作について以下に説明する。図１〜図４の本発明流体軸受式回転装置においてステータ１０に通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石９に回転力が付与される。これにより、ロータ磁石９は、ハブ７、軸２、フランジ３、ディスク１１とともに回転を開始する。これらの部材が回転すると、動圧発生溝１Ｂ，３Ａ，３Ｂは、軸受隙間に充填された潤滑剤であるオイル６をかき集め、軸２とスリーブ１の間のラジアル軸受を形成する第４の隙間、およびスラスト板とスリーブの間の第１の隙間、フランジ３とスリーブ１との間の第２の隙間にポンピング圧力を発生させ、これにより、軸２をスリーブ１とスラスト板４に対して非接触の状態で回転させることができ、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドによって、回転するディスク１１に対してデータの記録再生を行うことができる。
【００２４】
第１のスラスト動圧溝３Ａは例えば図２に示すようにスパイラルパターンを用いている。また、第２のスラスト動圧溝３Ｂは例えば図３に示すようにヘリングボーンパターンを用いているが、必要に応じて潤滑剤５を外周から内周に向けて流入させる方向のパターンにすることでスラスト動圧溝３Ｂへ潤滑剤５を送り込む力を大きくして油膜切れ（潤滑膜切れ）を防止しても良い。（スパイラルパターンで内周に向けて流入させてもよいし、非対称ヘリングボーンパターンで内周に向けて流入させてもよい）ラジアル軸受穴１Ａの動圧発生溝1Ｂは対称形状のヘリングボーンパターンを用いているが、必要に応じて潤滑剤５をハブ７側からフランジ３に向けて流入させる方向の非対称パターンにして、動圧発生溝1Ｂへ潤滑剤５を送り込む力を大きくして油膜切れを防止しても良い。
【００２５】
図４においてスラスト板４とフランジ３の間の第１の隙間を図中Ｓ１とし、フランジ３とスリーブ１下端面の間の第２の隙間を図中Ｓ２とし、スリーブ１の軸受穴1Ａの隙間を図中Ｇ１とし、スリーブ１上端面とハブ７の間の第３の隙間を図中Ｓ３（Ｓ３はＳ３aとＳ３ｂのいずれか小さい方）としたとき、これらの隙間の大小関係はＳ３＞（Ｓ１＋Ｓ２）に設定されており、すなわちフランジ３がスリーブ１とスラスト板４の間の隙間内をどの位置で回転していても、第３の隙間は確保され常に一定量の潤滑剤５を保持することができるようになっている。
【００２６】
図４〜図５においてラジアル動圧発生溝１Ｂは図４の右部分のＰに示す圧力を発生する。また第１のスラスト動圧溝３Ａの図４は、下部分のＰに示すように圧力を発生して図中矢印Ｃの支持力を発生し、一方、第２のスラスト動圧発生溝３Ｂも圧力を発生し矢印Ｂの支持力を発生するが、また、図１に示すロータ磁石９がステータ１０を軸方向下側に向けて吸引する力が、図４に示される矢印Ａの方向に作用し、Ａ＋Ｂ＝Ｃの関係が成り立つようにフランジ３の浮上高さと回転位置は自動的に定まる。しかしながら本発明においては矢印Ａの荷重は十分に小さくできる。それは、第２のスラスト軸受の圧力（支持力Ｂ）がロータ磁石９の吸引力と同等の働きをするためである。Ａの力は図１１の従来例では１５グラム以上であったが、本発明では２〜３グラム程度であるために、軸受が回転起動すると共に第１のスラスト動圧発生溝３Ａの力で素早く浮上するので起動時や停止時に軸受がコスレや摩耗を生じない。
【００２７】
またラジアル動圧発生溝１Ｂ、第１のスラスト動圧溝３Ａはそれぞれその寸法ばらつきにより、例えば第２のスラスト動圧溝３Ａが図４の矢印Ｅに示す様に潤滑剤５を外周から内周に向けて流入させるポンプ圧力を発生した場合は、潤滑剤５は図４の矢印Ｆ方向に運搬され、その結果潤滑剤は、第３の隙間から、連通穴1Ｃを通って第２の隙間を経てラジアル軸受面に供給され、第３の隙間に戻るループを構成する。潤滑剤５は循環することで軸受面を冷却し、溶解した微小な空気を軸受面から第３の隙間に向けて排出する。第３の隙間には従来例のように内周に向かう方向に動圧発生溝は形成されていないため、排出された空気はシール部６から排出されやすくなる。
【００２８】
また、一方、ラジアル軸受面の動圧発生溝１Ｂが図４において矢印Ｈ方向にオイルを運搬するように溝パターンに非対称性を有する場合は、潤滑剤は、第３の隙間から、ラジアル軸受面に供給され、第２の隙間を経て連通穴1Ｃを通って第３の隙間に戻る逆方向のループを構成する。また、第２のスラスト動圧溝３Ａが図５の矢印Ｇに示す様に潤滑剤５を内周から外周に向けて流入させるポンプ圧力を発生した場合も逆方向のループを構成する。この場合も、第３の隙間には従来例のように内周に向かう方向に動圧発生溝は形成されていないため、排出された空気はシール部６から排出されやすくなる。潤滑剤がループ内を流れるその方向はどちらの方向であっても大差はなく、どちらでも許容される。
【００２９】
図６は本発明の流体軸受回転装置の摩擦トルクの大きさを表したものである。図１３と比較すると、ラジアル軸受部の摩擦トルクは従来例と同じ大きさであるが、スラスト軸受部は、フランジ両面のスラスト動圧発生溝３Ａ、３Ｂの圧力で強力に角度剛性（軸が傾いた時に、その変位角度に対する元に戻そうとする力の割合を角度剛性という）を発生するため、フランジ３の直径及び二組のスラスト動圧溝３Ａ，３Ｂは直径が十分小さくてすむため、摩擦トルクが小さく済み、モータの消費電力が抑えられる。
【００３０】
図７はモータの振動量を従来例と比較したものである。本発明では図１のロータ磁石９がステータ１０を軸方向に吸引する力は２〜３グラム程度であり十分に小さい。この吸引力とそのばらつきがモータ全体の振動源になって性能に悪影響を与えるのであるが、本発明ではこの振動源が小さいためにモータは低振動であり低騒音で回転することができる。
【００３１】
図８〜図９においてスリーブ１の外周面とこの外周面よりわずかに大きい直径を有する前記ディスクを搭載可能なディスク受け面を有した略カップ状ハブの内周面との間（第５の隙間）に最大隙間Ｇ２を有するシール部６の隙間は最小部では第３の隙間Ｓ３とほぼ同程度であるが、最大部では８００マイクロメータ程度の寸法を有しており、隙間が変化するようにテーパを有し潤滑剤５を保持している。軸受穴1Ａのラジアル軸受面の隙間Ｇ１（第４の隙間）と、第３の隙間Ｓ３、及びシール部６の最大隙間Ｇ２との関係は、Ｇ２＞Ｓ３＞Ｇ１を満たすように設計され、潤滑剤５はその表面張力により隙間が小さい方へ移動しようとするためオイルシール効果が得られる。
【００３２】
さらに排出された空気（気泡）はオイルとは逆方向に移動するため、シール部６から外部に排出されやすくなる。図９は軸受の各回転数においてシール部６の潤滑剤５に遠心力（Ｋ）が働いてその分力（Ｋｚ）がオイルをシールする力と、前述の表面張力によるオイルシール力（Ｊ）の二つの力を示している。表面張力（Ｊ）は回転数には依存せず一定値を示すが、遠心力（Ｋ）の分力（Ｋｚ）は回転数に応じて順次大きくなり、オイルシール力はそれらの和（Ｊ＋Ｋｚ）であるため、オイルシール力は増加しオイルは漏れにくくなる。尚、図示しないが、ハブ７の内周面が図５に示すように隙間Ｓ１の方に向かって径が細くなっていない場合は、潤滑剤５に遠心力（Ｋ）が働くとその分力（Ｋｚ）はオイルを流出する方向に働き、オイルシール力はそれらの差（Ｊ−Ｋｚ）になるが、それでも１万ｒｐｍ程度以下の回転数であれば差（Ｊ−Ｋｚ）の値は十分な量でありオイルは流出しない。
【００３３】
尚、本実施の形態においては、スリーブ１は純鉄、ステンレス鋼、銅合金等により構成し、軸２はステンレス鋼等により構成し、その直径は２ｍｍから５ｍｍであり、潤滑剤６は低粘度なエステルオイルを使用している。
【００３４】
また第１の隙間Ｓ１は５マイクロメータ、隙間２は１０から１００マイクロメータ、第３の隙間は５０〜２００マイクロメータ、ラジアル軸受面の隙間Ｇ１（第４の隙間）は１〜５マイクロメータとした。
【００３５】
ハブ７とスリーブ１（内スリーブ１Ｄ側）に設けられた第３の隙間において、ハブ７の下面に旋盤加工等によりスパイラル溝等を加工してもよく、この場合、潤滑剤５が内部に流入しやすくすることができる。この場合は、オイルの循環方向は図４におけるＦの方向が望ましい。
（実施の形態２）
【００３６】
図１及び図７においてスリーブ１は金属の棒材を旋盤等で加工したものであり、連通穴１Ｃがドリル等で加工されているが、スリーブ１は図１０に示す金属粉を焼き固めて成型した焼結スリーブ1Ｄとスリーブカラー1Ｅを組み合わせて構成しても良い。この場合、連通路である1Ｃは縦溝（連通溝）であり図示しない金型で成型される。また図７においてハブ７とスリーブカラーからなる第３の隙間（Ｓ３a）に対し、ハブ７と焼結スリーブの間の隙間（Ｓ３ｂ）は同じ程度の寸法であるが、必ずしも同一である必要はない。
【００３７】
焼結スリーブ１Ｄは鉄または銅を主成分とし、その焼結密度は９０％以上であり、その表面は四三酸化鉄皮膜または、無電解ニッケルメッキを施すことで封孔しており、焼結密度を９０％以上にすることで軸受表面からの動圧のモレが防止され、これ以下の密度では動圧が漏れて軸受の剛性が得られないことを解明した。
【００３８】
ここでいう焼結密度とは、焼結体の表面の開気孔をワックスなどで封孔処理した状態で、焼結体の重量とアルキメデス法による体積から求めた密度を、焼結体の通常成分のみの、真の密度で除したものをいう。
【００３９】
また、その表面に四三酸化鉄皮膜または、無電解ニッケルメッキを施すことで耐摩耗性と防錆効果が付与できて長期に使える信頼性が高い流体軸受回転装置が得られる。
【００４０】
この流体軸受装置によっても、上記第１の実施の形態の流体軸受装置と同様な作用効果を得ることができる。
（他の実施の形態）
【００４１】
図１４に示すように、上記に述べた流体軸受装置及び流体軸受式回転装置を記録再生装置に使用することによって、軸受剛性に優れ信頼性が高い記録再生装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、ハードディスク装置等の流体軸受式回転装置において、フランジを一端側に有し他端側にハブを有する軸をスリーブの軸受に回転自在に設け、スリーブに連通穴を設け、ハブとスリーブ端面の間の第３の隙間を流通路としこの隙間を連通穴に連結することで潤滑剤の循環を可能とし、スラスト軸受を二面の動圧スラスト軸受で構成して角度剛性を高くし、かつ回転摩擦トルクを十分に小さくするでき、また、ロータ磁石とモータステータの磁気センターをほぼ一致させて磁気吸引力の発生量を制限することで、ロータ磁石の着磁バラツキによる回転振動や、回転速度変動を少なく押さえ、これらの組み合わせ効果により最適な流体軸受回転装置を実現できる
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る流体軸受装置の断面図
【図２】同流体軸受装置のスラスト動圧発生溝詳細図
【図３】同流体軸受装置のスラスト動圧発生溝詳細図
【図４】同流体軸受装置の詳細図
【図５】同流体軸受装置のスラスト軸受圧力図
【図６】同流体軸受装置の摩擦トルク比率説明図
【図７】同流体軸受装置の振動量比率説明図
【図８】同流体軸受装置のシール部詳細図
【図９】同流体軸受装置のオイルシール力比率説明図
【図１０】同流体軸受装置の焼結スリーブ説明図
【図１１】従来の流体軸受装置の断面図
【図１２】同流体軸受装置のスラスト軸受動圧発生溝詳細図
【図１３】同流体軸受装置の摩擦トルク比率説明図
【図１４】本発明の流体軸受式回転装置を備えた記録再生装置の断面図
【符号の説明】
【００４４】
１ スリーブ
１Ａ 軸受穴
１Ｂ ラジアル動圧発生溝
１Ｃ 連通穴または連通溝
２ 軸
３ フランジ
３Ａ 第１スラスト動圧発生溝
３Ｂ 第２スラスト動圧発生溝
４ スラスト板
５ 潤滑剤
６ シール部
７ ハブ
８ ベース板
９ ロータ磁石
１０ ステータ
１１ ディスク
１Ｄ 焼結スリーブまたは内スリーブ
１Ｅ スリーブカバーまたは外スリーブ
２１ スリーブ
２１Ａ 軸受穴
２１Ｂ ラジアル動圧発生溝
２１Ｃ 段部
２１Ｄ スラスト動圧発生溝
２１Ｅ テーパ部
２１Ｆ 通気穴
２２ 軸
２３ 抜け止め
２４ 底板
２５ オイル
２７ ハブ
２７Ａ 環状突起部
２８ ベース
２９ ロータ磁石
３０ ステータ
３１ ディスク
３２ シール部
４０ 記録再生装置
４１ 流体軸受式回転装置
４２ 記録再生ヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は動圧流体軸受を使用した流体軸受式回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転するディスクを用いた記録装置等はそのメモリー容量が増大し、またデータの転送速度が高速化しているため、これらに使用される記録装置の軸受は常にディスク負荷を高精度に回転させるため、高い性能と信頼性が要求されている。そこでこれら回転装置には高速回転に適した流体軸受置が用いられている。
【０００３】
流体軸受式回転装置は、軸とスリーブとの間にオイル等の潤滑剤を介在させ、動圧発生溝によって回転時にポンピング圧力を発生し、これにより軸がスリーブに対して非接触で回転する。流体軸受式回転装置は、非接触で機械的な摩擦は無いため高速回転に適している。
【０００４】
以下、図１１〜図１３を参照しながら、従来の流体軸受式回転装置の一例について説明する。従来の流体軸受式回転装置は、図１１に示すように、スリーブ２１、軸２２、抜け止め２３、底板２４、オイル２５、ハブ２７、ベース２８、ロータ磁石２９およびステータ３０、ディスク３１を備えている。
【０００５】
軸２２は、ハブ２７と圧入、接着、圧入接着等によって一体化しており、スリーブ２１の軸受穴２１Ａに回転可能な状態で挿入される。抜け止め２３は軸２２にネジ又は圧入により固定され、スリーブ２１の段部２１Ｃに収納される。軸２２の外周面またはスリーブ２１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝２１Ｂが形成されラジアル軸受面を構成している。また、ロータ２７とスリーブ２１との対向面には、図１２に示すようなスパイラル状のスラスト動圧発生溝２１Ｄが形成されスラスト軸受面を構成している。図１１に示す底板２４は、スリーブ２１に固着されている。スリーブ２１の外周面にはテーパ部２１Ｅが設けられ、ハブ２７の環状突起部２７Ａとの間はシール部３２が設けられている。軸受内部全体はオイル等の潤滑剤が封入され、潤滑剤の気液境界面がシール部３２の近傍に出来る。またスリーブ２１には空気の排出を助けるための通気穴２１Ｆが加工されている。
【０００６】
ベース２８には、スリーブ２１が固定されている。そして、ステータ３０が、ロータ磁石２９に対向するようにベース２８に固定される。このロータ磁石２９とステータ３０の軸方向の磁気センターは大きくずらせてあり、このズレを有することによって、ロータ磁石は図中、矢印Ａ方向に吸引力を発生している。一方、ハブ２７は、ロータ磁石２９、ディスク３１が固定される。
【０００７】
ここで、以上のような構成の従来の流体軸受式回転装置の動作について以下に説明する。図１１に示す、上記従来の流体軸受式回転装置においてステータ３０に通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石２９に回転力が付与される。これにより、ロータ磁石２９は、ハブ２７、軸２２、抜け止め２３、ディスク３１とともに回転を開始する。これらの部材が回転すると、動圧発生溝２１Ｂは軸受隙間に充填されたオイル２５をかき集め、軸２２とスリーブ２１の間にポンピング圧力を発生させる。また、動圧発生溝２１Ｄはオイル２５をかき集めハブ２７とスリーブ２１との間にポンプ力を発生し、ロータ磁石２９による図中矢印Ａに示す吸引力に対向して浮上し非接触で回転を始める。
軸受の内部に混入した空気があった場合は通気穴２１Ｆを通って、確率的に、内部の空気はシール部３２の気液境界面から排出される。確率的にという意味は、軸受に混入した空気は気液境界面側に行く経路と元の軸受に戻る経路が存在するからである。
【０００８】
これにより、軸２２をスリーブ２１に対して非接触の状態で回転させることができ、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドによって、回転するディスク３１に対してデータの記録再生を行うことができる。
【特許文献１】特開２０００−１１３５８２号公報
【特許文献２】特開２００５−４５８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記従来の流体軸受式回転装置では、スラスト動圧発生溝２１Ｄが1個しかなく、ロータ磁石２９の吸引力（Ａ）に対向して流体軸受の浮上量（油膜厚さ）が決まるのであるが、このような片面スラスト流体軸受で回転モーメントに対する角度剛性を高めるためには、スラスト動圧発生溝２１Ｄの直径を大きく設計する必要があった。そのため図１３に示すように、スラスト軸受部の摩擦トルクは、ラジアル軸受部と同等以上に費やされ、その結果、回転が重くなり、モータの消費電力が多く必要になる問題点を有していた。尚、図１３は各温度における流体軸受の摩擦トルクを示しており、摩擦トルクはラジアル軸受部とスラスト軸受部からなる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の問題を解決するために、本願の請求項１の発明は、軸受穴を有するスリーブと、前記スリーブの軸受穴に回転自在な状態で挿入される軸と、前記軸の一端部近傍に一体的に取り付けられた円板状のフランジと、前記軸の他端部に取り付けられたディスクを搭載可能なディスク受け面を有したハブと、前記ハブと前記スリーブの一方の端面の間には第３の隙間（Ｓ３）と、前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形成された第４の隙間Ｇ1からなるラジアル軸受と、前記フランジの前記スリーブと対向する面には第２の隙間（Ｓ２）を有し、前記フランジとスラスト板が対向する面には第１の隙間（Ｓ１）を構成し、前記スラスト板は前記スリーブに固定され、前記スラスト板とスラスト板に対向する前記フランジ面の少なくともいずれか一方には第１のスラスト動圧溝が形成され、前記軸受穴に略平行に配設され、かつ前記第２の隙間と前記第３の隙間を連通するように設けられた連通路を備え、前記スリーブの外周面とこの外周面よりわずかに大きい直径を有する前記ハブの内周面との間に第５の隙間を有し、前記連通路と、前記第２の隙間と、前記第４の隙間と、前記第３の隙間は連通して循環経路を構成し、前記循環経路には潤滑剤が注入され、前記第１の隙間と前記第５の隙間にも潤滑剤が注入され、前記第１から第３の隙間寸法は、Ｓ３＞（Ｓ１＋Ｓ２）の関係を満たすように構成するものであり、潤滑剤の循環流路をハブとスリーブの間の空間に設けることで流体軸受を薄型に構成でき、しかもスラスト軸受の角度剛性を高くし、さらに回転摩擦トルクを十分に小さくすることができるものである。
【００１１】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項２の発明は、フランジとフランジに対向するスリーブ端面の少なくともいずれか一方には第２のスラスト動圧溝を有しており、スラスト軸受の角度剛性を高くし、さらに回転摩擦トルクを十分に小さくできる。
【００１２】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項３の発明は、前記第５の隙間の最大隙間をＧ２とするとき、前記隙間寸法をＧ２＞Ｓ３＞Ｇ１の関係を満たすように構成するもので、潤滑剤を確実に軸受内に保持することができる。
【００１３】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項４の発明は、前記第５の隙間を構成する前記スリーブの外周面には第３の隙間に向かって隙間が小さくなる略テーパ面を有しており、潤滑剤を確実に軸受内に保持することができる。
【００１４】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項５の発明は、ハブにはロータ磁石を有し、前記スリーブが固定されたベース板にはモータステータが取り付けられ、ロータ磁石とモータステータの磁気センターはほぼ一致しているよう構成するので、ロータ磁石の着磁バラツキによる回転振動や、回転速度変動を少なくするものである。
【００１５】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項６の発明は、スリーブは、金属焼結材料からなる焼結スリーブと、その外周を取り囲むスリーブカラーで構成され、前記焼結スリーブと前記スリーブカラーの間に前記第２の隙間と第３の隙間を連通するように連通路が構成されるので、量産性に優れた軸受を提供することができる。
【００１６】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項７の発明は、前記焼結スリーブは鉄または銅を主成分とし、その焼結密度は９０％以上であり、その表面は四三酸化鉄皮膜または、無電解ニッケルメッキを施すことで封孔したので、量産性に優れ軸受剛性の高い軸受を提供することができる。ここでいう焼結金属材料の密度は、焼結部品の平均密度（体積密度）と、表面の密度（面積密度）があるが、ここではＪＩＳＺ２５０１に定義されている、脱脂後の質量を体積で除した体積密度のことを意味している。
【００１７】
また、前記従来の問題を解決するために、本願の請求項８の発明は、本願の流体軸受回転装置を備えた記録再生装置であり、軸受性能が高く量産性や信頼性に優れた装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、潤滑剤の循環経路をハブとスリーブの間の空間に設けることで流体軸受を薄型に構成でき、スラスト軸受をフランジ両面の隙間に形成される２つの動圧スラスト軸受で構成して高角度剛性でかつ回転摩擦トルクを十分に小さくすることができ、また、ロータ磁石とモータステータの磁気センターはほぼ一致させて磁気吸引力の発生量を制限することで、ロータ磁石の着磁バラツキによる回転振動や、回転速度変動を少なくし、これらの組み合わせ効果により最適な流体軸受回転装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。
（実施の形態１）
【００２０】
図１〜図１０を用いて実施例の流体軸受式回転装置の一例について説明する。従来の 流体軸
受式回転装置は、図１〜図４に示すように、スリーブ１、軸２、フランジ３、スラスト板 ４、オイル、
高流動性グリス、イオン性液体等の潤滑剤５、ハブ７、ベース板８、ロータ磁石９および ステータ１０
を備えている。スリーブ１は図１においては内スリーブ１Ｄと外スリーブ１Ｅと別々に描かれているが、一体で製作してもよい。
【００２１】
軸２の下端側は、フランジ３と溶接加工、圧縮成形加工等で一体化しており（軸とフランジを一体切削加工してもよい）、スリーブ１の軸受穴１Ａに回転可能な状態で挿入され隙間Ｇ１を有するラジアル軸受面を構成する。フランジ３は、スリーブ１の下方に収納される。軸２の外周面またはスリーブ１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝１Ｂが形成されている。一方、フランジ３とスラスト板４との対向面には第１のスラスト動圧溝３Ａが、また、フランジ３のスリーブ１との対向面には、第２のスラスト動圧発生溝３Ｂが形成されて、スリーブ１にはその軸受穴1Ａに略平行に連通路としての連通穴1Ｃが形成されている。スラスト板４は、スリーブ１に接着、カシメ、レーザ溶接等の手段で固着されている。軸２の上端側にはディスクを搭載可能なディスク受け面を有する略カップ形状のハブ７が圧入、接着、圧入接着、レーザ溶接等の工法で固定され、スリーブ１の外周面とこの外周面よりわずかに大きい直径を有する前記略カップ形状のハブの内周面との間に最大隙間Ｇ２を有する第５の隙間であるシール部６を設けている。スラスト板４とフランジ３の間の第１の隙間、フランジ３とスリーブ１下端面の間の第２の隙間、スリーブ１の軸受穴1Ａの第４の隙間、スリーブ１の上端面とハブ７の間の第３の隙間、連通穴1Ｃ、シール部６から形成される袋状の軸受隙間全体は、オイル、高流動性グリス、イオン性液体等の潤滑剤５によって充填されている。また、第２の隙間、ラジアル軸受である第４の隙間、第３の隙間は連通穴によってつながり、潤滑剤５が循環するループを形成している。
【００２２】
ベース板８には、スリーブ１が接着等で固定されている。そして、ステータ１０が、ロータ磁石９に対向するようにベース８に接着等で固定される。一方、ハブ７には、軸２が圧入、接着、圧入接着、レーザ溶接等によって固定されると共にロータ磁石９が接着等で固定され、図示しないクランプ部材をねじ止めや焼き嵌めすることによりディスク１１が固定される。
【００２３】
ここで、以上のような構成の本実施例の流体軸受式回転装置の動作について以下に説明する。図１〜図４の本発明流体軸受式回転装置においてステータ１０に通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石９に回転力が付与される。これにより、ロータ磁石９は、ハブ７、軸２、フランジ３、ディスク１１とともに回転を開始する。これらの部材が回転すると、動圧発生溝１Ｂ，３Ａ，３Ｂは、軸受隙間に充填された潤滑剤であるオイル６をかき集め、軸２とスリーブ１の間のラジアル軸受を形成する第４の隙間、およびスラスト板とスリーブの間の第１の隙間、フランジ３とスリーブ１との間の第２の隙間にポンピング圧力を発生させ、これにより、軸２をスリーブ１とスラスト板４に対して非接触の状態で回転させることができ、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドによって、回転するディスク１１に対してデータの記録再生を行うことができる。
【００２４】
第１のスラスト動圧溝３Ａは例えば図２に示すようにスパイラルパターンを用いている。また、第２のスラスト動圧溝３Ｂは例えば図３に示すようにヘリングボーンパターンを用いているが、必要に応じて潤滑剤５を外周から内周に向けて流入させる方向のパターンにすることでスラスト動圧溝３Ｂへ潤滑剤５を送り込む力を大きくして油膜切れ（潤滑膜切れ）を防止しても良い。（スパイラルパターンで内周に向けて流入させてもよいし、非対称ヘリングボーンパターンで内周に向けて流入させてもよい）ラジアル軸受穴１Ａの動圧発生溝1Ｂは対称形状のヘリングボーンパターンを用いているが、必要に応じて潤滑剤５をハブ７側からフランジ３に向けて流入させる方向の非対称パターンにして、動圧発生溝1Ｂへ潤滑剤５を送り込む力を大きくして油膜切れを防止しても良い。
【００２５】
図４においてスラスト板４とフランジ３の間の第１の隙間を図中Ｓ１とし、フランジ３とスリーブ１下端面の間の第２の隙間を図中Ｓ２とし、スリーブ１の軸受穴1Ａの隙間を図中Ｇ１とし、スリーブ１上端面とハブ７の間の第３の隙間を図中Ｓ３（Ｓ３はＳ３aとＳ３ｂのいずれか小さい方）としたとき、これらの隙間の大小関係はＳ３＞（Ｓ１＋Ｓ２）に設定されており、すなわちフランジ３がスリーブ１とスラスト板４の間の隙間内をどの位置で回転していても、第３の隙間は確保され常に一定量の潤滑剤５を保持することができるようになっている。
【００２６】
図４〜図５においてラジアル動圧発生溝１Ｂは図４の右部分のＰに示す圧力を発生する。また第１のスラスト動圧溝３Ａの図４は、下部分のＰに示すように圧力を発生して図中矢印Ｃの支持力を発生し、一方、第２のスラスト動圧発生溝３Ｂも圧力を発生し矢印Ｂの支持力を発生するが、また、図１に示すロータ磁石９がステータ１０を軸方向下側に向けて吸引する力が、図４に示される矢印Ａの方向に作用し、Ａ＋Ｂ＝Ｃの関係が成り立つようにフランジ３の浮上高さと回転位置は自動的に定まる。しかしながら本発明においては矢印Ａの荷重は十分に小さくできる。それは、第２のスラスト軸受の圧力（支持力Ｂ）がロータ磁石９の吸引力と同等の働きをするためである。Ａの力は図１１の従来例では１５グラム以上であったが、本発明では２〜３グラム程度であるために、軸受が回転起動すると共に第１のスラスト動圧発生溝３Ａの力で素早く浮上するので起動時や停止時に軸受がコスレや摩耗を生じない。
【００２７】
またラジアル動圧発生溝１Ｂ、第１のスラスト動圧溝３Ａはそれぞれその寸法ばらつきにより、例えば第２のスラスト動圧溝３Ａが図４の矢印Ｅに示す様に潤滑剤５を外周から内周に向けて流入させるポンプ圧力を発生した場合は、潤滑剤５は図４の矢印Ｆ方向に運搬され、その結果潤滑剤は、第３の隙間から、連通穴1Ｃを通って第２の隙間を経てラジアル軸受面に供給され、第３の隙間に戻るループを構成する。潤滑剤５は循環することで軸受面を冷却し、溶解した微小な空気を軸受面から第３の隙間に向けて排出する。第３の隙間には従来例のように内周に向かう方向に動圧発生溝は形成されていないため、排出された空気はシール部６から排出されやすくなる。
【００２８】
また、一方、ラジアル軸受面の動圧発生溝１Ｂが図４において矢印Ｈ方向にオイルを運搬するように溝パターンに非対称性を有する場合は、潤滑剤は、第３の隙間から、ラジアル軸受面に供給され、第２の隙間を経て連通穴1Ｃを通って第３の隙間に戻る逆方向のループを構成する。また、第２のスラスト動圧溝３Ａが図５の矢印Ｇに示す様に潤滑剤５を内周から外周に向けて流入させるポンプ圧力を発生した場合も逆方向のループを構成する。この場合も、第３の隙間には従来例のように内周に向かう方向に動圧発生溝は形成されていないため、排出された空気はシール部６から排出されやすくなる。潤滑剤がループ内を流れるその方向はどちらの方向であっても大差はなく、どちらでも許容される。
【００２９】
図６は本発明の流体軸受回転装置の摩擦トルクの大きさを表したものである。図１３と比較すると、ラジアル軸受部の摩擦トルクは従来例と同じ大きさであるが、スラスト軸受部は、フランジ両面のスラスト動圧発生溝３Ａ、３Ｂの圧力で強力に角度剛性（軸が傾いた時に、その変位角度に対する元に戻そうとする力の割合を角度剛性という）を発生するため、フランジ３の直径及び二組のスラスト動圧溝３Ａ，３Ｂは直径が十分小さくてすむため、摩擦トルクが小さく済み、モータの消費電力が抑えられる。
【００３０】
図７はモータの振動量を従来例と比較したものである。本発明では図１のロータ磁石９がステータ１０を軸方向に吸引する力は２〜３グラム程度であり十分に小さい。この吸引力とそのばらつきがモータ全体の振動源になって性能に悪影響を与えるのであるが、本発明ではこの振動源が小さいためにモータは低振動であり低騒音で回転することができる。
【００３１】
図８〜図９においてスリーブ１の外周面とこの外周面よりわずかに大きい直径を有する前記ディスクを搭載可能なディスク受け面を有した略カップ状ハブの内周面との間（第５の隙間）に最大隙間Ｇ２を有するシール部６の隙間は最小部では第３の隙間Ｓ３とほぼ同程度であるが、最大部では８００マイクロメータ程度の寸法を有しており、隙間が変化するようにテーパを有し潤滑剤５を保持している。軸受穴1Ａのラジアル軸受面の隙間Ｇ１（第４の隙間）と、第３の隙間Ｓ３、及びシール部６の最大隙間Ｇ２との関係は、Ｇ２＞Ｓ３＞Ｇ１を満たすように設計され、潤滑剤５はその表面張力により隙間が小さい方へ移動しようとするためオイルシール効果が得られる。
【００３２】
さらに排出された空気（気泡）はオイルとは逆方向に移動するため、シール部６から外部に排出されやすくなる。図９は軸受の各回転数においてシール部６の潤滑剤５に遠心力（Ｋ）が働いてその分力（Ｋｚ）がオイルをシールする力と、前述の表面張力によるオイルシール力（Ｊ）の二つの力を示している。表面張力（Ｊ）は回転数には依存せず一定値を示すが、遠心力（Ｋ）の分力（Ｋｚ）は回転数に応じて順次大きくなり、オイルシール力はそれらの和（Ｊ＋Ｋｚ）であるため、オイルシール力は増加しオイルは漏れにくくなる。尚、図示しないが、ハブ７の内周面が図５に示すように隙間Ｓ１の方に向かって径が細くなっていない場合は、潤滑剤５に遠心力（Ｋ）が働くとその分力（Ｋｚ）はオイルを流出する方向に働き、オイルシール力はそれらの差（Ｊ−Ｋｚ）になるが、それでも１万ｒｐｍ程度以下の回転数であれば差（Ｊ−Ｋｚ）の値は十分な量でありオイルは流出しない。
【００３３】
尚、本実施の形態においては、スリーブ１は純鉄、ステンレス鋼、銅合金等により構成し、軸２はステンレス鋼等により構成し、その直径は２ｍｍから５ｍｍであり、潤滑剤６は低粘度なエステルオイルを使用している。
【００３４】
また第１の隙間Ｓ１は５マイクロメータ、隙間２は１０から１００マイクロメータ、第３の隙間は５０〜２００マイクロメータ、ラジアル軸受面の隙間Ｇ１（第４の隙間）は１〜５マイクロメータとした。
【００３５】
ハブ７とスリーブ１（内スリーブ１Ｄ側）に設けられた第３の隙間において、ハブ７の下面に旋盤加工等によりスパイラル溝等を加工してもよく、この場合、潤滑剤５が内部に流入しやすくすることができる。この場合は、オイルの循環方向は図４におけるＦの方向が望ましい。
（実施の形態２）
【００３６】
図１及び図７においてスリーブ１は金属の棒材を旋盤等で加工したものであり、連通穴１Ｃがドリル等で加工されているが、スリーブ１は図１０に示す金属粉を焼き固めて成型した焼結スリーブ1Ｄとスリーブカラー1Ｅを組み合わせて構成しても良い。この場合、連通路である1Ｃは縦溝（連通溝）であり図示しない金型で成型される。また図７においてハブ７とスリーブカラーからなる第３の隙間（Ｓ３a）に対し、ハブ７と焼結スリーブの間の隙間（Ｓ３ｂ）は同じ程度の寸法であるが、必ずしも同一である必要はない。
【００３７】
焼結スリーブ１Ｄは鉄または銅を主成分とし、その焼結密度は９０％以上であり、その表面は四三酸化鉄皮膜または、無電解ニッケルメッキを施すことで封孔しており、焼結密度を９０％以上にすることで軸受表面からの動圧のモレが防止され、これ以下の密度では動圧が漏れて軸受の剛性が得られないことを解明した。
【００３８】
ここでいう焼結密度とは、焼結体の表面の開気孔をワックスなどで封孔処理した状態で、焼結体の重量とアルキメデス法による体積から求めた密度を、焼結体の通常成分のみの、真の密度で除したものをいう。
【００３９】
また、その表面に四三酸化鉄皮膜または、無電解ニッケルメッキを施すことで耐摩耗性と防錆効果が付与できて長期に使える信頼性が高い流体軸受回転装置が得られる。
【００４０】
この流体軸受装置によっても、上記第１の実施の形態の流体軸受装置と同様な作用効果を得ることができる。
（他の実施の形態）
【００４１】
図１４に示すように、上記に述べた流体軸受装置及び流体軸受式回転装置を記録再生装置に使用することによって、軸受剛性に優れ信頼性が高い記録再生装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、ハードディスク装置等の流体軸受式回転装置において、フランジを一端側に有し他端側にハブを有する軸をスリーブの軸受に回転自在に設け、スリーブに連通穴を設け、ハブとスリーブ端面の間の第３の隙間を流通路としこの隙間を連通穴に連結することで潤滑剤の循環を可能とし、スラスト軸受を二面の動圧スラスト軸受で構成して角度剛性を高くし、かつ回転摩擦トルクを十分に小さくするでき、また、ロータ磁石とモータステータの磁気センターをほぼ一致させて磁気吸引力の発生量を制限することで、ロータ磁石の着磁バラツキによる回転振動や、回転速度変動を少なく押さえ、これらの組み合わせ効果により最適な流体軸受回転装置を実現できる
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る流体軸受装置の断面図
【図２】同流体軸受装置のスラスト動圧発生溝詳細図
【図３】同流体軸受装置のスラスト動圧発生溝詳細図
【図４】同流体軸受装置の詳細図
【図５】同流体軸受装置のスラスト軸受圧力図
【図６】同流体軸受装置の摩擦トルク比率説明図
【図７】同流体軸受装置の振動量比率説明図
【図８】同流体軸受装置のシール部詳細図
【図９】同流体軸受装置のオイルシール力比率説明図
【図１０】同流体軸受装置の焼結スリーブ説明図
【図１１】従来の流体軸受装置の断面図
【図１２】同流体軸受装置のスラスト軸受動圧発生溝詳細図
【図１３】同流体軸受装置の摩擦トルク比率説明図
【図１４】本発明の流体軸受式回転装置を備えた記録再生装置の断面図
【符号の説明】
【００４４】
１ スリーブ
１Ａ 軸受穴
１Ｂ ラジアル動圧発生溝
１Ｃ 連通穴または連通溝
２ 軸
３ フランジ
３Ａ 第１スラスト動圧発生溝
３Ｂ 第２スラスト動圧発生溝
４ スラスト板
５ 潤滑剤
６ シール部
７ ハブ
８ ベース板
９ ロータ磁石
１０ ステータ
１１ ディスク
１Ｄ 焼結スリーブまたは内スリーブ
１Ｅ スリーブカバーまたは外スリーブ
２１ スリーブ
２１Ａ 軸受穴
２１Ｂ ラジアル動圧発生溝
２１Ｃ 段部
２１Ｄ スラスト動圧発生溝
２１Ｅ テーパ部
２１Ｆ 通気穴
２２ 軸
２３ 抜け止め
２４ 底板
２５ オイル
２７ ハブ
２７Ａ 環状突起部
２８ ベース
２９ ロータ磁石
３０ ステータ
３１ ディスク
３２ シール部
４０ 記録再生装置
４１ 流体軸受式回転装置
４２ 記録再生ヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブの軸受穴に回転自在な状態で挿入される軸と、
前記軸の一端部近傍に一体的に取り付けられた円板状のフランジと、
前記軸の他端部に取り付けられたディスクを搭載可能なディスク受け面を有したハブと、
前記ハブと前記スリーブの一方の端面の間には第３の隙間（Ｓ３）と、
前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形 成された第
４の隙間Ｇ1からなるラジアル軸受と、
前記フランジの前記スリーブと対向する面には第２の隙間（Ｓ２）を有し、
前記フランジとスラスト板が対向する面には第１の隙間（Ｓ１）を構成し、
前記スラスト板は前記スリーブに固定され、前記スラスト板とスラスト板に対向す る前記フランジ
面の少なくともいずれか一方には第１のスラスト動圧溝が形成され、
前記軸受穴に略平行に配設され、かつ前記第２の隙間と前記第３の隙間を連通するように設けられた連通路を備え、
前記スリーブの外周面とこの外周面よりわずかに大きい直径を有する前記ハブの内周面との間に第５の隙間を有し、
前記連通路と、前記第２の隙間と、前記第４の隙間と、前記第３の隙間は連通して循環経路を構成し、
前記循環経路には潤滑剤が注入され、
前記第１の隙間と前記第５の隙間にも潤滑剤が注入され、
前記第１から第３の隙間寸法は、Ｓ３＞（Ｓ１＋Ｓ２）の関係を満たすように構成されている流体軸受式回転装置。
【請求項２】
前記フランジとフランジに対向する前記スリーブ端面の少なくともいずれか一方には第２のスラスト動圧溝を有する請求項１記載の流体軸受式回転装置。
【請求項３】
前記第５の隙間は最大隙間Ｇ２を有し、前記隙間寸法をＧ２＞Ｓ３＞Ｇ１の関係を満たすように構成された請求項１及び２記載の流体軸受式回転装置。
【請求項４】
前記第５の隙間を構成する前記スリーブの外周面には第３の隙間に向かって隙間が小さくなる略テーパ面を有する請求項１から請求項３に記載の流体軸受式回転装置。
【請求項５】
前記ハブはロータ磁石を有し、前記スリーブが固定されたベース板にはモータステータが取り付けられ、ロータ磁石とモータステータの磁気センターはほぼ一致しているように構成した、請求項１から請求項４に記載の流体軸受回転装置。
【請求項６】
スリーブは、金属焼結材料からなる焼結スリーブと、その外周を取り囲むスリーブカラーで構成され、前記焼結スリーブと前記スリーブカラーの間に前記第２の隙間と第３の隙間を連通するように連通路が構成された、請求項１から請求項５に記載の流体軸受回転装置。
【請求項７】
前記焼結スリーブは鉄または銅を主成分とし、その焼結密度は９０％以上であり、その表面は四三酸化鉄皮膜または、無電解ニッケルメッキを施すことで封孔した請求項６に記載の流体軸受回転装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７の流体軸受回転装置を備えたことを特徴とする記録再生装置。
【請求項１】
軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブの軸受穴に回転自在な状態で挿入される軸と、
前記軸の一端部近傍に一体的に取り付けられた円板状のフランジと、
前記軸の他端部に取り付けられたディスクを搭載可能なディスク受け面を有したハブと、
前記ハブと前記スリーブの一方の端面の間には第３の隙間（Ｓ３）と、
前記軸の外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝が形 成された第
４の隙間Ｇ1からなるラジアル軸受と、
前記フランジの前記スリーブと対向する面には第２の隙間（Ｓ２）を有し、
前記フランジとスラスト板が対向する面には第１の隙間（Ｓ１）を構成し、
前記スラスト板は前記スリーブに固定され、前記スラスト板とスラスト板に対向す る前記フランジ
面の少なくともいずれか一方には第１のスラスト動圧溝が形成され、
前記軸受穴に略平行に配設され、かつ前記第２の隙間と前記第３の隙間を連通するように設けられた連通路を備え、
前記スリーブの外周面とこの外周面よりわずかに大きい直径を有する前記ハブの内周面との間に第５の隙間を有し、
前記連通路と、前記第２の隙間と、前記第４の隙間と、前記第３の隙間は連通して循環経路を構成し、
前記循環経路には潤滑剤が注入され、
前記第１の隙間と前記第５の隙間にも潤滑剤が注入され、
前記第１から第３の隙間寸法は、Ｓ３＞（Ｓ１＋Ｓ２）の関係を満たすように構成されている流体軸受式回転装置。
【請求項２】
前記フランジとフランジに対向する前記スリーブ端面の少なくともいずれか一方には第２のスラスト動圧溝を有する請求項１記載の流体軸受式回転装置。
【請求項３】
前記第５の隙間は最大隙間Ｇ２を有し、前記隙間寸法をＧ２＞Ｓ３＞Ｇ１の関係を満たすように構成された請求項１及び２記載の流体軸受式回転装置。
【請求項４】
前記第５の隙間を構成する前記スリーブの外周面には第３の隙間に向かって隙間が小さくなる略テーパ面を有する請求項１から請求項３に記載の流体軸受式回転装置。
【請求項５】
前記ハブはロータ磁石を有し、前記スリーブが固定されたベース板にはモータステータが取り付けられ、ロータ磁石とモータステータの磁気センターはほぼ一致しているように構成した、請求項１から請求項４に記載の流体軸受回転装置。
【請求項６】
スリーブは、金属焼結材料からなる焼結スリーブと、その外周を取り囲むスリーブカラーで構成され、前記焼結スリーブと前記スリーブカラーの間に前記第２の隙間と第３の隙間を連通するように連通路が構成された、請求項１から請求項５に記載の流体軸受回転装置。
【請求項７】
前記焼結スリーブは鉄または銅を主成分とし、その焼結密度は９０％以上であり、その表面は四三酸化鉄皮膜または、無電解ニッケルメッキを施すことで封孔した請求項６に記載の流体軸受回転装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７の流体軸受回転装置を備えたことを特徴とする記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−２５２１６８（Ｐ２００７−２５２１６８Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７６３２７（Ｐ２００６−７６３２７）
【出願日】平成１８年３月２０日（２００６．３．２０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２０日（２００６．３．２０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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