流体軸受式回転装置
【課題】軸受の内部に空気が滞留して排出されず、軸受が油膜切れを起こしたり、ＮＲＲＯが悪化することを防止する。
【解決手段】ハブ下面とスリーブの間の隙間に第１の潤滑剤溜り部を設け、スリーブ外周面とハブ内周面またはハブに固定された抜止め部材の内周面の間の隙間に第２の潤滑剤溜り部を設けた流体軸受で、その内部に空気が混入した場合、この空気を排出するよう、ラジアル軸受隙間部と、ハブの下面の第１の潤滑剤溜り部の最大隙間部と、スリーブ外周面の第２の潤滑剤溜り部の最大隙間部の隙間関係や、各部の毛管圧力に大小関係を設け、毛管圧力が小さい側に空気が異動しやすい原理を活用して空気が軸受の内部に滞留しにくくし、スムーズに第２の潤滑剤溜り部の気液境界面から排出させる。
【解決手段】ハブ下面とスリーブの間の隙間に第１の潤滑剤溜り部を設け、スリーブ外周面とハブ内周面またはハブに固定された抜止め部材の内周面の間の隙間に第２の潤滑剤溜り部を設けた流体軸受で、その内部に空気が混入した場合、この空気を排出するよう、ラジアル軸受隙間部と、ハブの下面の第１の潤滑剤溜り部の最大隙間部と、スリーブ外周面の第２の潤滑剤溜り部の最大隙間部の隙間関係や、各部の毛管圧力に大小関係を設け、毛管圧力が小さい側に空気が異動しやすい原理を活用して空気が軸受の内部に滞留しにくくし、スムーズに第２の潤滑剤溜り部の気液境界面から排出させる。
【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ため高速回転に適している。
【０００４】
以下、図１３〜図１５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１３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に圧入されており、スリーブ２１の軸受穴２１Ａに回転可能な状態で挿入される。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、ハブ２７の下面とスリーブ２１との対向面には、図１４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１３に示す底板２４は、スリーブ２１に接着固着されている。スリーブ２１のハブ２７に面する側の外周部には径大のフランジ部２１Ｃを有し、このフランジ部２１Ｃのベース板28側の面はテーパ面２１Ｅを有し、テーパ面２１Ｅとハブ２７に固定された略リング状の抜止め２３の間はオイルリザーバ２６を構成している。抜け止め２３はスリーブ２１のフランジ部２１Ｃに係合している。軸受内部全体はオイル２５が封入され、気液境界面がオイルリザーバ２６の近傍に出来る。
【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軸方向に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１３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に巻回されたコイル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しラジアル軸受を構成する。また、スラスト動圧発生溝２１Ｄはオイル２５をかき集めハブ２７とスリーブ２１との間にスラスト方向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。
【０００８】
これにより、軸２２をスリーブ２１と底板２４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２００３−８８０３３号公報（日本電産）
【特許文献２】特開２００５−４５８７６号公報（日本電産）
【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、図１５においてハブ２７下端面とスリーブ２１の間の隙間（図中Ｓ１及びＳ２）に空気３２が溜り、排出されない事があった。動圧流体軸受においては動圧発生溝２１Ｄ、２１Ｂの作用により軸受内部の圧力は変化するが、軸受内部に多くの空気がたまると圧力変化により空気３２が膨張してオイル２５をオイルリザーバ２６から流出させることがあった。オイルが一旦流出した後は、やがて動圧発生溝２１Ｂ，２１Ｄにおいて油膜切れが生じ性能が得られない場合や、軸受が擦れて故障する場合があった。最大隙間Ｓ１が著しく広すぎる場合は気泡（空気）３２が蓄積しやすい傾向は認められたが、実際には単に隙間寸法の大きさだけでは説明できるものではなく、従来は気泡３２が確実に排出される動きを予測することも空気の内部への溜り易さを説明することもできなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題を解決するために、本発明は、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、前記軸の一端部に取り付けられたハブと、前記ハブと前記スリーブ端面の間には最大隙間ｓ１を有する第１の潤滑剤溜り部と、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隙間ｇ１を有するラジアル軸受と、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内径を有する前記ハブの内周面又は前記ハブに取り付けられた抜止め部材の内周面との間に最大隙間ｇ２を有する第２の潤滑剤溜り部を有し、前記ラジアル軸受、前記第１の潤滑剤溜り部、前記第２の潤滑剤溜り部には潤滑剤が保持され、前記それぞれの箇所の隙間（ｇ１、ｓ１、ｇ２）の大小関係は、ｇ１＞ｓ１＞ｇ２の関係を満たすように構成されていることを特徴としたものである。
【００１１】
さらに、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、前記軸の一端部に取り付けられたハブと、前記ハブと前記スリーブ端面の間には最大隙間ｓ１を有する第１の潤滑剤溜り部と、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隙間ｇ１を有するラジアル軸受と、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内径を有する前記ハブの内周面又は前記ハブに取り付けられた抜止め部材の内周面との間に最大隙間ｇ２を有する第２の潤滑剤溜り部を有し、前記ラジアル軸受、前記第１の潤滑剤溜り部、前記第２の潤滑剤溜り部には潤滑剤が保持され、前記それぞれの箇所の毛管圧力（Ｐｇ１、Ｐｓ１、Ｐｇ２）の大小関係は、Ｐｇ１＞Ｐｓ１＞Ｐｇ２の関係を満たすように構成されていることを特徴としたものである。
ここで、
Ｐg１及びＰg２は潤滑剤溜り部が略円管状のとき；
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−2×ｒ ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４ ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ ・・・・・・・・（６）
γ ：潤滑剤の表面張力 ［Ｎ/ｍ］
θ ：オイルの接触角 ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径 ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力 ［パスカル］
Ｐｓ１は循環溜り部が略薄板円板状のとき；
Ｆｓ１＝２π×Ｄｓ×γ×ｃｏｓθ ・・・・・（７）
Ａｓ１＝π×Ｄｓ×Ｓ１ ・・・（８）
Ｐｓ１ ＝Ｆｓ１／Ａｓ１ ・・・・・・（９）
Ｄs：最大隙間S1を有する潤滑剤溜り部の内径 ［ｍ］
Ｓ１：スリーブとハブ間の潤滑剤溜まり部の最大隙間 ［ｍ］
Ｐｓ１：毛管圧力 ［パスカル］
本発明はラジアル軸受部隙間とスリーブ外周面の潤滑剤溜り部の隙間とそれらの間に設けられる潤滑剤流路において、各部の最適な隙間関係、もしくは各部の毛管圧力に意図的に大小関係を設け、毛管圧力が大きい側から小さい側に向けて空気が移動しやすい原理を活用して空気が軸受の内部に滞留しにくくし、スムーズに排出させる事で、動圧発生溝において油膜切れを防止する作用するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ハブの下面とスリーブの間に第１の潤滑剤溜り部を設け、スリーブ外周面とハブ内周面またはハブに固定された抜止め部材の内周面の間の隙間に第２の潤滑剤溜りを設けることにより、流体軸受の内部に空気が混入した場合にもこの空気を排出するよう、ラジアル軸受隙間部と、ハブ下面に形成された第１の潤滑剤溜り部の最大隙間部と、スリーブ外周面に形成された第２の潤滑剤溜り部の最大隙間部の、各部の隙間関係、および毛管圧力に大小関係を設け、毛管圧力が小さい側に空気が移動しやすい原理を活用して空気が軸受の内部に滞留しにくくし、スムーズに潤滑剤溜り部の気液境界面から排出させる事で、動圧発生溝において油膜切れを防止したりＮＲＲＯの悪化を防いだり、長寿命で信頼性の高い流体軸受式回転装置を実現することができる。
【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、図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１〜図１０を用いて実施例１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に示すように、スリーブ１、軸２、抜け止め部材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８、ロータ磁石９およびステータ１０を備えている。
【００１５】
軸２は、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のハブ７と一体的に固定されており、スリーブ１の軸受穴１Ａに回転可能な状態で挿入される。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、軸２の下端面２Ｂは軸心に対して直角に加工され、下端面２Ｂはスラスト板４に対向しこの対向面の少なくともいずれか一方には、スラスト動圧発生溝２Ａが形成されている。スラスト板４は、スリーブ１にカシメ、接着等により固着されている。少なくとも各動圧発生溝１Ｂ，２Ａ付近の軸受隙間は、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おり、また、スリーブ１と軸２とによって形成される袋状の軸受隙間全体についても、必要に応じて潤滑剤５によって充填されている。１Ｃは前記ラジアル動圧発生溝と、ハブ２７下面の第１の潤滑剤溜り部を連結するように設けられた連通路としての連通穴である。スリーブ１の外周面のハブ７寄りにはフランジ部1Ｆを有し、フランジ部1Ｆはハブ７に固定された抜け止め部材３と係合しスリーブ１から軸２、ハブ７が抜けないようにしている。フランジ部1Ｆは傾斜面を有し、この部分の隙間には潤滑剤５が保持される第２の潤滑剤溜り部６になっている。この第２の潤滑剤溜り部６は、軸受の潤滑剤が外部に漏れ出さないようにする潤滑剤のシール部も形成している。
【００１６】
ベース８には、スリーブ１が接着等により固定されている。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に固定される。
【００１７】
一方、ハブ７は、軸２に固定されており、ロータ磁石９が接着等で固定され、さらにクランパ等のディスク固定手段（図示しない）によってディスク１１が固定される。
ロータ磁石９の軸方向の磁気中心と、ステータ１０の軸方向の磁気中心は、軸方向にずらして配置してあり、ハブ等の回転部をベース方向に吸引する吸引力を発生させている。
もしくは、前記磁気中心位置は軸方向ほぼ同じ位置に配置しておき（振動騒音の低減のため、設計時に若干微調整することがある）、
ロータ磁石９の下端面を磁性体であるベース８に軸方向に対向させ、ハブ等の回転部をベース方向に吸引する吸引力を発生させる。ベース８が磁性体でない場合には、ベース８のロータ磁石９の下端面に対向する位置に、例えば磁性体であるリング状の吸引板（図示しない）を接着等により固定し、吸引力を発生させることもある。以下の説明は、ロータ磁石９とステータ１０の磁気中心をずらす場合で説明する。
【００１８】
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１〜図３の本発明流体軸受式回転装置において、ステータ１０に巻回されたコイルに通電す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、抜け止め部材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，２Ａは、軸受隙間に充填された潤滑剤５をかき集め、軸２とスリーブ１の間、および軸２とスラスト板４との間にポンピング圧力を発生させる。
【００１９】
図２においてロータ磁石９とステータ１０は、ロータ磁石９を図中矢印Ａ方向に吸引する力を発生し、さらに回転部分の自重が矢印Ｂ方向に力が働く、一方スラスト動圧溝２Ａによる動圧力は図中矢印Ｃ方向に働き、Ａ+Ｂ＝Ｃの関係になるようにスラスト動圧溝２Ａの浮上力は自動的に調整され、浮上高さ（油膜厚さ）は自動的に定まる。
【００２０】
また図１及び図２において、動圧発生溝１Ｂは魚骨パターンを形成しており、その軸方向上側のパターン長Ｊと下側のパターン長Ｋは例えばＪ＞Ｋである非対称パターンである。この場合、その軸方向に働くポンプ力は潤滑剤５を運搬するようになっており、潤滑剤５は軸受穴１Ａを図中上から下に向かって移動し、連通穴１Ｃまたはハブ７の下面の第１の潤滑剤溜りに流入するので動圧発生溝１Ｂにおいて油膜切れが生じない。軸方向上側のパターン長Ｊと下側のパターン長ＫがＪ＜Ｋである場合は、潤滑剤５の移動方向は逆になるが同様の効果がある。
【００２１】
図３は第２の潤滑剤溜り部（オイルリザーバ）６の詳細図であり、フランジ部1Ｆの外周面とハブ７の内筒部７Ａからなる隙間に潤滑剤５が保持されている。軸２と軸受穴1Ａの間の隙間をｇ１としここに働く毛管圧力をＰｇ１とし、ハブ７の下面とスリーブ１の上端面の間の隙間を最大隙間部分でＳ１、最小隙間をＳ２とし、Ｓ１の部分に働く毛管圧力をＰｓ１とし、第２の潤滑剤溜り部（オイルリザーバ）６の最小隙間をｇ３、最大隙間をｇ2とし、ｇ２部分に働く毛管圧力をＰｇ２としたとき、図４に示す本発明実施例の管路のイメージ図において、軸受内部の空気に体積変化が生じた場合や軸受の外部との間に圧力差が生じた場合に潤滑剤５が管路の中を移動するが、この様な形状であれば、潤滑剤が管路を障害なく移動するため、その反対方向に気泡も障害なく移動し、管路に空気が堆積しない。しかしながらこの管路が例えば従来例である図１３の管路をイメージ的に示した図７においては途中にあるＳ１部の毛管圧力が小さいために管路の途中に空気１２が堆積したり排出されにくかったりしたことを解明した。図１及び図２の本発明実施例においてはｇ１、Ｓ１、ｇ２の各部の毛管圧力は図５に示す様に
Ｐｇ１＞Ｐｓ１＞Ｐｇ２
の関係になっている。
【００２２】
または、図６に示すように、
Ｐｇ１＞Ｐｓ１及びＰｇ３＞Ｐｇ２
の関係になっている。
尚、図８は図７における各部の毛管圧力であるがＰｇ１＞Ｐｓ１＞Ｐｇ２の関係が成り立っていないために空気１２はｇ２側に排出されにくいことを解明した。
図９は図３の隙間ｇ１及びｇ２の部分の形状を示しているが、この場合毛管圧力（Ｐｇ１、Ｐｇ２）は以下の式１により定義される。
【００２３】
Ｐg1及びＰg２は潤滑剤溜り部が略円管状のとき；
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４ ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ ・・・・・・・・（６）
γ ：潤滑剤の表面張力 ［Ｎ/ｍ］
θ ：オイルの接触角 ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径 ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力 ［パスカル］
具体的には、γ＝０．００２８８［Ｎ/ｍ］、θ＝０．２２６９［ラジアン］、Ｄo＝０．００３３［ｍ］、ｒｇ＝０．０００００２ [ｍ]のとき、Ｐｇは８０２[パスカル]の圧力になる。また、Ｄｈ＝０．００３６［ｍ］、Ｓｈ＝０．００００３５［ｍ］のとき、Ｐは２８０００ [パスカル]の圧力になる。
【００２４】
図１０は、図３のハブ７の下面の最大隙間S1の部分の形状を示しているが、この場合毛管圧力（Ｐｓ１）は次の数式２により定義される。
【００２５】
Ｐｓ１は循環溜り部が略薄板円板状のとき；
Ｆｓ１＝２π×Ｄｓ×γ×ｃｏｓθ ・・・・・（７）
Ａｓ１＝π×Ｄｓ×Ｓ１ ・・・（８）
Ｐｓ１ ＝Ｆｓ1／Ａｓ１ ・・・・・・（９）
Ｄs：最大隙間S1を有する潤滑剤溜り部の内径 ［ｍ］
Ｓ１：スリーブとハブ間の潤滑剤溜まり部の最大隙間 ［ｍ］
Ｐｓ１：毛管圧力 ［パスカル］
具体的には、Ｄｓ＝０．００３［ｍ］、S１＝０．００００３［ｍ］のとき、Ｐの圧力値は１９００ [パスカル]になる。
【００２６】
このように設定された動圧軸受は、潤滑剤が、第１の隙間→連通穴の方向に循環する場合は、軸受で発生または混入した気泡は、第１の隙間→連通穴→第１の潤滑剤溜り部の循環路を通って動圧軸受部から排出されて第１の潤滑剤溜り部に至り、ここから第２の潤滑剤溜り部に移動して、外部に排出される。
また、潤滑剤が、連通穴→第１の隙間の方向に循環する場合は、連通穴→第１の隙間→第１の潤滑剤溜り部の循環路を通って動圧軸受部から排出されて、ここから第２の潤滑剤溜り部に移動して、外部に排出される。
【００２７】
つまり、それぞれの箇所の隙間（ｇ１、ｓ１、ｇ２）の大小関係は、ｇ１＞ｓ１＞ｇ２の関係を満たすように最適に設定されると良いことが解った。
【００２８】
なお、必要に応じてスラスト動圧溝２Ａはスリーブ１のハブとの対向面に1Ｇとして設けられても良い。この場合、スラスト動圧溝1Ｇは図１４に示す従来例のスラスト動圧溝２１Ｄと同様のパターンである。この場合は、スラスト動圧溝１Ｇが発生する軸受内部に向かう動圧力は、毛管力による気泡の移動を妨げないことが望ましい。
【００２９】
尚、本実施の形態においては、抜け止め部材３とスリーブ１は図３のような構造にしたが、図１２のような抜け止め部材１５とスリーブ１３のような構造でもよい。
【００３０】
尚、この実施の形態ではスリーブは、外スリーブと内スリーブから構成しているが、例えば、外スリーブと内スリーブに分割せずに一体に製作してもよい。
【００３１】
以上に述べたことより、動圧軸受面に気泡が入らず油膜切れなく運転できるので、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安定して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１０に対して安定したデータの記録再生を行うことができる。
【実施例２】
【００３２】
図１１と図１２は本発明の第２の実施例の断面図である。図１１においては軸１４の下端部にはフランジ１７が取り付けられており、フランジ１７の片面はスリーブ１３に対向し、この対向面の少なくともいずれか一方の面にはスラスト動圧溝１７Ｂを有し、第２のスラスト軸受を形成している。また、フランジ１７の他方の面はスラスト板４に対向し、対向面の少なくとも一方にはスラスト動圧溝１７Ａを有し、第１のスラスト軸受を形成している。また、スリーブ１は金属粉体を焼き固めてなる外スリーブを形成する焼結スリーブ１３Ｄと、熱硬化性樹脂等からなる内スリーブを形成するスリーブカラー１３Ｅを圧入または接着等で固定して構成しており、また焼結スリーブ１３Ｄの外周面に設けられた縦溝１３Ｆが図２の連通穴１Ｃと同様の働きをする。
【００３３】
尚、この実施例ではスリーブは、材質の違う外スリーブと内スリーブから構成しているが、例えば、同じ材質の銅合金で製作してもよく、また外スリーブと内スリーブに分割せず一体に製作してもよい。
【００３４】
図１１に示す第２の実施例の動作は図２の第１の実施例とほぼ同じであるが、スラスト軸受溝１７Ａと１７Ｂの発生圧力はお互いに反対方向に発生し両方の力が釣合ってそれぞれの油膜厚さは定まる。
【００３５】
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。
【００３６】
尚、本発明においてスリーブ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５は低粘度なエステルオイル等（高流動性グリスやイオン性液体でもよい）を使用している。
【００３７】
上記の流体軸受式回転装置をスピンドルモータ４１として備え、ディスク１１に記録再生ヘッド４２をアクセスさせて情報のやりとりをする記録再生装置４０は、安定した記録再生をすることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
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、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のハブの下面とスリーブの端面の間の隙間に第１の潤滑剤溜りを設け、スリーブ外周面とハブ内周面またはハブに固定された抜止め部材の内周面の間の隙間に第２の潤滑剤溜りを設けた流体軸受において、内部に空気が混入した場合にもこの空気を排出するよう、ラジアル軸受隙間部と、ハブの下面の第１の潤滑剤溜り部の最大隙間部と、スリーブ外周の第２の潤滑剤溜り部の最大隙間部分の、各部の毛管圧力に大小関係を設け、毛管圧力が小さい側に空気が異動しやすい原理を活用して空気が軸受の内部に滞留しにくくし、スムーズに第２の潤滑剤溜り部の気液境界面から排出させる事で、動圧発生溝において油膜切れやＮＲＲＯの悪化を防止し、性能と信頼性が高い流体軸受式回転装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流体軸受装置の断面図
【図２】同流体軸受装置の詳細断面図
【図３】同流体軸受装置のオイルリザーバ部の詳細図
【図４】同流体軸受装置の管路のイメージ図
【図５】同流体軸受装置の毛管圧力図
【図６】同流体軸受装置の毛管圧力図
【図７】毛管圧力の説明図
【図８】毛管圧力の説明図
【図９】毛管圧力の定義図
【図１０】毛管圧力の定義図
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る流体軸受装置の断面図
【図１２】同流体軸受装置のオイルリザーバ部の詳細図
【図１３】従来の流体軸受装置の断面図
【図１４】同従来の流体軸受装置のスラスト溝拡大図
【図１５】同流体軸受装置のオイルリザーバ部の詳細図
【図１６】記録再生装置の断面図
【符号の説明】
【００４０】
１ スリーブ
１Ａ 軸受穴
１Ｂ ラジアル動圧発生溝
１Ｃ 連通穴
１Ｄ 内スリーブ
１Ｅ 外スリーブ
１Ｆ フランジ部
２ 軸
１Ｇ、２Ａ スラスト動圧溝
２Ｂ 軸下端面
３ 抜け止め部材
４ スラスト板
５ 潤滑剤
６ 第２の潤滑剤溜り部（オイルリザーバ）
７ ハブ
７Ａ ハブ内筒部
８ ベース
９ ロータ磁石
１０ ステータ
１１ ディスク
１２ 気泡（空気）
１３ スリーブ
１４ 軸
１５ 抜け止め部材
１６ 第２の潤滑剤溜り部（オイルリザーバ）
１７ フランジ
１７Ａ スラスト動圧溝（第１のスラスト軸受）
１７Ｂ スラスト動圧溝（第２のスラスト軸受）
４０ 記録再生装置
４１ スピンドルモータ
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ため高速回転に適している。
【０００４】
以下、図１３〜図１５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１３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に圧入されており、スリーブ２１の軸受穴２１Ａに回転可能な状態で挿入される。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、ハブ２７の下面とスリーブ２１との対向面には、図１４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１３に示す底板２４は、スリーブ２１に接着固着されている。スリーブ２１のハブ２７に面する側の外周部には径大のフランジ部２１Ｃを有し、このフランジ部２１Ｃのベース板28側の面はテーパ面２１Ｅを有し、テーパ面２１Ｅとハブ２７に固定された略リング状の抜止め２３の間はオイルリザーバ２６を構成している。抜け止め２３はスリーブ２１のフランジ部２１Ｃに係合している。軸受内部全体はオイル２５が封入され、気液境界面がオイルリザーバ２６の近傍に出来る。
【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軸方向に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１３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に巻回されたコイル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しラジアル軸受を構成する。また、スラスト動圧発生溝２１Ｄはオイル２５をかき集めハブ２７とスリーブ２１との間にスラスト方向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。
【０００８】
これにより、軸２２をスリーブ２１と底板２４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２００３−８８０３３号公報（日本電産）
【特許文献２】特開２００５−４５８７６号公報（日本電産）
【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、図１５においてハブ２７下端面とスリーブ２１の間の隙間（図中Ｓ１及びＳ２）に空気３２が溜り、排出されない事があった。動圧流体軸受においては動圧発生溝２１Ｄ、２１Ｂの作用により軸受内部の圧力は変化するが、軸受内部に多くの空気がたまると圧力変化により空気３２が膨張してオイル２５をオイルリザーバ２６から流出させることがあった。オイルが一旦流出した後は、やがて動圧発生溝２１Ｂ，２１Ｄにおいて油膜切れが生じ性能が得られない場合や、軸受が擦れて故障する場合があった。最大隙間Ｓ１が著しく広すぎる場合は気泡（空気）３２が蓄積しやすい傾向は認められたが、実際には単に隙間寸法の大きさだけでは説明できるものではなく、従来は気泡３２が確実に排出される動きを予測することも空気の内部への溜り易さを説明することもできなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題を解決するために、本発明は、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、前記軸の一端部に取り付けられたハブと、前記ハブと前記スリーブ端面の間には最大隙間ｓ１を有する第１の潤滑剤溜り部と、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隙間ｇ１を有するラジアル軸受と、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内径を有する前記ハブの内周面又は前記ハブに取り付けられた抜止め部材の内周面との間に最大隙間ｇ２を有する第２の潤滑剤溜り部を有し、前記ラジアル軸受、前記第１の潤滑剤溜り部、前記第２の潤滑剤溜り部には潤滑剤が保持され、前記それぞれの箇所の隙間（ｇ１、ｓ１、ｇ２）の大小関係は、ｇ１＞ｓ１＞ｇ２の関係を満たすように構成されていることを特徴としたものである。
【００１１】
さらに、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、前記軸の一端部に取り付けられたハブと、前記ハブと前記スリーブ端面の間には最大隙間ｓ１を有する第１の潤滑剤溜り部と、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隙間ｇ１を有するラジアル軸受と、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内径を有する前記ハブの内周面又は前記ハブに取り付けられた抜止め部材の内周面との間に最大隙間ｇ２を有する第２の潤滑剤溜り部を有し、前記ラジアル軸受、前記第１の潤滑剤溜り部、前記第２の潤滑剤溜り部には潤滑剤が保持され、前記それぞれの箇所の毛管圧力（Ｐｇ１、Ｐｓ１、Ｐｇ２）の大小関係は、Ｐｇ１＞Ｐｓ１＞Ｐｇ２の関係を満たすように構成されていることを特徴としたものである。
ここで、
Ｐg１及びＰg２は潤滑剤溜り部が略円管状のとき；
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−2×ｒ ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４ ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ ・・・・・・・・（６）
γ ：潤滑剤の表面張力 ［Ｎ/ｍ］
θ ：オイルの接触角 ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径 ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力 ［パスカル］
Ｐｓ１は循環溜り部が略薄板円板状のとき；
Ｆｓ１＝２π×Ｄｓ×γ×ｃｏｓθ ・・・・・（７）
Ａｓ１＝π×Ｄｓ×Ｓ１ ・・・（８）
Ｐｓ１ ＝Ｆｓ１／Ａｓ１ ・・・・・・（９）
Ｄs：最大隙間S1を有する潤滑剤溜り部の内径 ［ｍ］
Ｓ１：スリーブとハブ間の潤滑剤溜まり部の最大隙間 ［ｍ］
Ｐｓ１：毛管圧力 ［パスカル］
本発明はラジアル軸受部隙間とスリーブ外周面の潤滑剤溜り部の隙間とそれらの間に設けられる潤滑剤流路において、各部の最適な隙間関係、もしくは各部の毛管圧力に意図的に大小関係を設け、毛管圧力が大きい側から小さい側に向けて空気が移動しやすい原理を活用して空気が軸受の内部に滞留しにくくし、スムーズに排出させる事で、動圧発生溝において油膜切れを防止する作用するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ハブの下面とスリーブの間に第１の潤滑剤溜り部を設け、スリーブ外周面とハブ内周面またはハブに固定された抜止め部材の内周面の間の隙間に第２の潤滑剤溜りを設けることにより、流体軸受の内部に空気が混入した場合にもこの空気を排出するよう、ラジアル軸受隙間部と、ハブ下面に形成された第１の潤滑剤溜り部の最大隙間部と、スリーブ外周面に形成された第２の潤滑剤溜り部の最大隙間部の、各部の隙間関係、および毛管圧力に大小関係を設け、毛管圧力が小さい側に空気が移動しやすい原理を活用して空気が軸受の内部に滞留しにくくし、スムーズに潤滑剤溜り部の気液境界面から排出させる事で、動圧発生溝において油膜切れを防止したりＮＲＲＯの悪化を防いだり、長寿命で信頼性の高い流体軸受式回転装置を実現することができる。
【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、図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１〜図１０を用いて実施例１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に示すように、スリーブ１、軸２、抜け止め部材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８、ロータ磁石９およびステータ１０を備えている。
【００１５】
軸２は、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のハブ７と一体的に固定されており、スリーブ１の軸受穴１Ａに回転可能な状態で挿入される。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、軸２の下端面２Ｂは軸心に対して直角に加工され、下端面２Ｂはスラスト板４に対向しこの対向面の少なくともいずれか一方には、スラスト動圧発生溝２Ａが形成されている。スラスト板４は、スリーブ１にカシメ、接着等により固着されている。少なくとも各動圧発生溝１Ｂ，２Ａ付近の軸受隙間は、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おり、また、スリーブ１と軸２とによって形成される袋状の軸受隙間全体についても、必要に応じて潤滑剤５によって充填されている。１Ｃは前記ラジアル動圧発生溝と、ハブ２７下面の第１の潤滑剤溜り部を連結するように設けられた連通路としての連通穴である。スリーブ１の外周面のハブ７寄りにはフランジ部1Ｆを有し、フランジ部1Ｆはハブ７に固定された抜け止め部材３と係合しスリーブ１から軸２、ハブ７が抜けないようにしている。フランジ部1Ｆは傾斜面を有し、この部分の隙間には潤滑剤５が保持される第２の潤滑剤溜り部６になっている。この第２の潤滑剤溜り部６は、軸受の潤滑剤が外部に漏れ出さないようにする潤滑剤のシール部も形成している。
【００１６】
ベース８には、スリーブ１が接着等により固定されている。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に固定される。
【００１７】
一方、ハブ７は、軸２に固定されており、ロータ磁石９が接着等で固定され、さらにクランパ等のディスク固定手段（図示しない）によってディスク１１が固定される。
ロータ磁石９の軸方向の磁気中心と、ステータ１０の軸方向の磁気中心は、軸方向にずらして配置してあり、ハブ等の回転部をベース方向に吸引する吸引力を発生させている。
もしくは、前記磁気中心位置は軸方向ほぼ同じ位置に配置しておき（振動騒音の低減のため、設計時に若干微調整することがある）、
ロータ磁石９の下端面を磁性体であるベース８に軸方向に対向させ、ハブ等の回転部をベース方向に吸引する吸引力を発生させる。ベース８が磁性体でない場合には、ベース８のロータ磁石９の下端面に対向する位置に、例えば磁性体であるリング状の吸引板（図示しない）を接着等により固定し、吸引力を発生させることもある。以下の説明は、ロータ磁石９とステータ１０の磁気中心をずらす場合で説明する。
【００１８】
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１〜図３の本発明流体軸受式回転装置において、ステータ１０に巻回されたコイルに通電す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、抜け止め部材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，２Ａは、軸受隙間に充填された潤滑剤５をかき集め、軸２とスリーブ１の間、および軸２とスラスト板４との間にポンピング圧力を発生させる。
【００１９】
図２においてロータ磁石９とステータ１０は、ロータ磁石９を図中矢印Ａ方向に吸引する力を発生し、さらに回転部分の自重が矢印Ｂ方向に力が働く、一方スラスト動圧溝２Ａによる動圧力は図中矢印Ｃ方向に働き、Ａ+Ｂ＝Ｃの関係になるようにスラスト動圧溝２Ａの浮上力は自動的に調整され、浮上高さ（油膜厚さ）は自動的に定まる。
【００２０】
また図１及び図２において、動圧発生溝１Ｂは魚骨パターンを形成しており、その軸方向上側のパターン長Ｊと下側のパターン長Ｋは例えばＪ＞Ｋである非対称パターンである。この場合、その軸方向に働くポンプ力は潤滑剤５を運搬するようになっており、潤滑剤５は軸受穴１Ａを図中上から下に向かって移動し、連通穴１Ｃまたはハブ７の下面の第１の潤滑剤溜りに流入するので動圧発生溝１Ｂにおいて油膜切れが生じない。軸方向上側のパターン長Ｊと下側のパターン長ＫがＪ＜Ｋである場合は、潤滑剤５の移動方向は逆になるが同様の効果がある。
【００２１】
図３は第２の潤滑剤溜り部（オイルリザーバ）６の詳細図であり、フランジ部1Ｆの外周面とハブ７の内筒部７Ａからなる隙間に潤滑剤５が保持されている。軸２と軸受穴1Ａの間の隙間をｇ１としここに働く毛管圧力をＰｇ１とし、ハブ７の下面とスリーブ１の上端面の間の隙間を最大隙間部分でＳ１、最小隙間をＳ２とし、Ｓ１の部分に働く毛管圧力をＰｓ１とし、第２の潤滑剤溜り部（オイルリザーバ）６の最小隙間をｇ３、最大隙間をｇ2とし、ｇ２部分に働く毛管圧力をＰｇ２としたとき、図４に示す本発明実施例の管路のイメージ図において、軸受内部の空気に体積変化が生じた場合や軸受の外部との間に圧力差が生じた場合に潤滑剤５が管路の中を移動するが、この様な形状であれば、潤滑剤が管路を障害なく移動するため、その反対方向に気泡も障害なく移動し、管路に空気が堆積しない。しかしながらこの管路が例えば従来例である図１３の管路をイメージ的に示した図７においては途中にあるＳ１部の毛管圧力が小さいために管路の途中に空気１２が堆積したり排出されにくかったりしたことを解明した。図１及び図２の本発明実施例においてはｇ１、Ｓ１、ｇ２の各部の毛管圧力は図５に示す様に
Ｐｇ１＞Ｐｓ１＞Ｐｇ２
の関係になっている。
【００２２】
または、図６に示すように、
Ｐｇ１＞Ｐｓ１及びＰｇ３＞Ｐｇ２
の関係になっている。
尚、図８は図７における各部の毛管圧力であるがＰｇ１＞Ｐｓ１＞Ｐｇ２の関係が成り立っていないために空気１２はｇ２側に排出されにくいことを解明した。
図９は図３の隙間ｇ１及びｇ２の部分の形状を示しているが、この場合毛管圧力（Ｐｇ１、Ｐｇ２）は以下の式１により定義される。
【００２３】
Ｐg1及びＰg２は潤滑剤溜り部が略円管状のとき；
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４ ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ ・・・・・・・・（６）
γ ：潤滑剤の表面張力 ［Ｎ/ｍ］
θ ：オイルの接触角 ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径 ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力 ［パスカル］
具体的には、γ＝０．００２８８［Ｎ/ｍ］、θ＝０．２２６９［ラジアン］、Ｄo＝０．００３３［ｍ］、ｒｇ＝０．０００００２ [ｍ]のとき、Ｐｇは８０２[パスカル]の圧力になる。また、Ｄｈ＝０．００３６［ｍ］、Ｓｈ＝０．００００３５［ｍ］のとき、Ｐは２８０００ [パスカル]の圧力になる。
【００２４】
図１０は、図３のハブ７の下面の最大隙間S1の部分の形状を示しているが、この場合毛管圧力（Ｐｓ１）は次の数式２により定義される。
【００２５】
Ｐｓ１は循環溜り部が略薄板円板状のとき；
Ｆｓ１＝２π×Ｄｓ×γ×ｃｏｓθ ・・・・・（７）
Ａｓ１＝π×Ｄｓ×Ｓ１ ・・・（８）
Ｐｓ１ ＝Ｆｓ1／Ａｓ１ ・・・・・・（９）
Ｄs：最大隙間S1を有する潤滑剤溜り部の内径 ［ｍ］
Ｓ１：スリーブとハブ間の潤滑剤溜まり部の最大隙間 ［ｍ］
Ｐｓ１：毛管圧力 ［パスカル］
具体的には、Ｄｓ＝０．００３［ｍ］、S１＝０．００００３［ｍ］のとき、Ｐの圧力値は１９００ [パスカル]になる。
【００２６】
このように設定された動圧軸受は、潤滑剤が、第１の隙間→連通穴の方向に循環する場合は、軸受で発生または混入した気泡は、第１の隙間→連通穴→第１の潤滑剤溜り部の循環路を通って動圧軸受部から排出されて第１の潤滑剤溜り部に至り、ここから第２の潤滑剤溜り部に移動して、外部に排出される。
また、潤滑剤が、連通穴→第１の隙間の方向に循環する場合は、連通穴→第１の隙間→第１の潤滑剤溜り部の循環路を通って動圧軸受部から排出されて、ここから第２の潤滑剤溜り部に移動して、外部に排出される。
【００２７】
つまり、それぞれの箇所の隙間（ｇ１、ｓ１、ｇ２）の大小関係は、ｇ１＞ｓ１＞ｇ２の関係を満たすように最適に設定されると良いことが解った。
【００２８】
なお、必要に応じてスラスト動圧溝２Ａはスリーブ１のハブとの対向面に1Ｇとして設けられても良い。この場合、スラスト動圧溝1Ｇは図１４に示す従来例のスラスト動圧溝２１Ｄと同様のパターンである。この場合は、スラスト動圧溝１Ｇが発生する軸受内部に向かう動圧力は、毛管力による気泡の移動を妨げないことが望ましい。
【００２９】
尚、本実施の形態においては、抜け止め部材３とスリーブ１は図３のような構造にしたが、図１２のような抜け止め部材１５とスリーブ１３のような構造でもよい。
【００３０】
尚、この実施の形態ではスリーブは、外スリーブと内スリーブから構成しているが、例えば、外スリーブと内スリーブに分割せずに一体に製作してもよい。
【００３１】
以上に述べたことより、動圧軸受面に気泡が入らず油膜切れなく運転できるので、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安定して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１０に対して安定したデータの記録再生を行うことができる。
【実施例２】
【００３２】
図１１と図１２は本発明の第２の実施例の断面図である。図１１においては軸１４の下端部にはフランジ１７が取り付けられており、フランジ１７の片面はスリーブ１３に対向し、この対向面の少なくともいずれか一方の面にはスラスト動圧溝１７Ｂを有し、第２のスラスト軸受を形成している。また、フランジ１７の他方の面はスラスト板４に対向し、対向面の少なくとも一方にはスラスト動圧溝１７Ａを有し、第１のスラスト軸受を形成している。また、スリーブ１は金属粉体を焼き固めてなる外スリーブを形成する焼結スリーブ１３Ｄと、熱硬化性樹脂等からなる内スリーブを形成するスリーブカラー１３Ｅを圧入または接着等で固定して構成しており、また焼結スリーブ１３Ｄの外周面に設けられた縦溝１３Ｆが図２の連通穴１Ｃと同様の働きをする。
【００３３】
尚、この実施例ではスリーブは、材質の違う外スリーブと内スリーブから構成しているが、例えば、同じ材質の銅合金で製作してもよく、また外スリーブと内スリーブに分割せず一体に製作してもよい。
【００３４】
図１１に示す第２の実施例の動作は図２の第１の実施例とほぼ同じであるが、スラスト軸受溝１７Ａと１７Ｂの発生圧力はお互いに反対方向に発生し両方の力が釣合ってそれぞれの油膜厚さは定まる。
【００３５】
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。
【００３６】
尚、本発明においてスリーブ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５は低粘度なエステルオイル等（高流動性グリスやイオン性液体でもよい）を使用している。
【００３７】
上記の流体軸受式回転装置をスピンドルモータ４１として備え、ディスク１１に記録再生ヘッド４２をアクセスさせて情報のやりとりをする記録再生装置４０は、安定した記録再生をすることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
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、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のハブの下面とスリーブの端面の間の隙間に第１の潤滑剤溜りを設け、スリーブ外周面とハブ内周面またはハブに固定された抜止め部材の内周面の間の隙間に第２の潤滑剤溜りを設けた流体軸受において、内部に空気が混入した場合にもこの空気を排出するよう、ラジアル軸受隙間部と、ハブの下面の第１の潤滑剤溜り部の最大隙間部と、スリーブ外周の第２の潤滑剤溜り部の最大隙間部分の、各部の毛管圧力に大小関係を設け、毛管圧力が小さい側に空気が異動しやすい原理を活用して空気が軸受の内部に滞留しにくくし、スムーズに第２の潤滑剤溜り部の気液境界面から排出させる事で、動圧発生溝において油膜切れやＮＲＲＯの悪化を防止し、性能と信頼性が高い流体軸受式回転装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流体軸受装置の断面図
【図２】同流体軸受装置の詳細断面図
【図３】同流体軸受装置のオイルリザーバ部の詳細図
【図４】同流体軸受装置の管路のイメージ図
【図５】同流体軸受装置の毛管圧力図
【図６】同流体軸受装置の毛管圧力図
【図７】毛管圧力の説明図
【図８】毛管圧力の説明図
【図９】毛管圧力の定義図
【図１０】毛管圧力の定義図
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る流体軸受装置の断面図
【図１２】同流体軸受装置のオイルリザーバ部の詳細図
【図１３】従来の流体軸受装置の断面図
【図１４】同従来の流体軸受装置のスラスト溝拡大図
【図１５】同流体軸受装置のオイルリザーバ部の詳細図
【図１６】記録再生装置の断面図
【符号の説明】
【００４０】
１ スリーブ
１Ａ 軸受穴
１Ｂ ラジアル動圧発生溝
１Ｃ 連通穴
１Ｄ 内スリーブ
１Ｅ 外スリーブ
１Ｆ フランジ部
２ 軸
１Ｇ、２Ａ スラスト動圧溝
２Ｂ 軸下端面
３ 抜け止め部材
４ スラスト板
５ 潤滑剤
６ 第２の潤滑剤溜り部（オイルリザーバ）
７ ハブ
７Ａ ハブ内筒部
８ ベース
９ ロータ磁石
１０ ステータ
１１ ディスク
１２ 気泡（空気）
１３ スリーブ
１４ 軸
１５ 抜け止め部材
１６ 第２の潤滑剤溜り部（オイルリザーバ）
１７ フランジ
１７Ａ スラスト動圧溝（第１のスラスト軸受）
１７Ｂ スラスト動圧溝（第２のスラスト軸受）
４０ 記録再生装置
４１ スピンドルモータ
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、
前記軸の一端部に取り付けられたハブと、
前記ハブと前記スリーブ端面の間には最大隙間ｓ１を有する第１の潤滑剤溜り部と、
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隙間ｇ１を有するラジアル軸受と、
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内径を有する前記ハブの内周面又は前記ハブに取り付けられた抜止め部材の内周面との間に最大隙間ｇ２を有する第２の潤滑剤溜り部を有し、
前記ラジアル軸受、前記第１の潤滑剤溜り部、前記第２の潤滑剤溜り部には潤滑剤が保持され、
前記それぞれの箇所の隙間（ｇ１、ｓ１、ｇ２）の大小関係は、
ｇ１＞ｓ１＞ｇ２
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】
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、
前記軸の一端部に取り付けられたハブと、
前記ハブと前記スリーブ端面の間には最大隙間ｓ１を有する第１の潤滑剤溜り部と、
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隙間ｇ１を有するラジアル軸受と、
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内径を有する前記ハブの内周面又は前記ハブに取り付けられた抜止め部材の内周面との間に最大隙間ｇ２を有する第２の潤滑剤溜り部を有し、
前記ラジアル軸受、前記第１の潤滑剤溜り部、前記第２の潤滑剤溜り部には潤滑剤が保持され、
前記それぞれの箇所の毛管圧力（Ｐｇ１、Ｐｓ１、Ｐｇ２）の大小関係は、
Ｐｇ１＞Ｐｓ１＞Ｐｇ２
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
Ｐg１及びＰg２は潤滑剤溜り部が略円管状のとき；
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４ ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ ・・・・・・・・（６）
γ ：潤滑剤の表面張力 ［Ｎ/ｍ］
θ ：オイルの接触角 ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径 ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力 ［パスカル］
Pｓ１は循環溜り部が略薄板円板状のとき；
Ｆｓ１＝２π×Ｄｓ×γ×ｃｏｓθ ・・・・・（７）
Ａｓ１＝π×Ｄｓ×Ｓ１ ・・・（８）
Ｐｓ１ ＝Ｆｓ１／Ａｓ１ ・・・・・・（９）
Ｄs：最大隙間S１を有する潤滑剤溜り部の内径 ［ｍ］
Ｓ１：スリーブとハブ間の潤滑剤溜まり部の最大隙間 ［ｍ］
Ｐｓ１：毛管圧力 ［パスカル］
【請求項３】
前記軸の他端部は軸に直角に加工され、この面に対向してスラスト板がスリーブに固定されてスラスト軸受面を形成し、この対向面の少なくともいずれか一方の面には動圧発生溝を有し、潤滑剤が保持されている請求項１または２に記載の流体軸受装置。
【請求項４】
前記軸の他端部側にはフランジを有し、フランジの一方の面はスリーブの下端面に対向して第２のスラスト軸受面を構成し、フランジの他方の面はスラスト板に対向して第１のスラスト軸受面を構成し、スラスト板はスリーブに固定され、この対向面の少なくともいずれか一方の面には動圧発生溝を有し、潤滑剤が保持されている請求項１または２に記載の流体軸受式回転装置。
【請求項５】
前記ハブと前記スリーブ上端面の対向面の少なくともいずれか一方に動圧発生溝を有し、第３のスラスト軸受面を構成した請求項１または２に記載の流体軸受式回転装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の流体軸受式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、
前記軸の一端部に取り付けられたハブと、
前記ハブと前記スリーブ端面の間には最大隙間ｓ１を有する第１の潤滑剤溜り部と、
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隙間ｇ１を有するラジアル軸受と、
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内径を有する前記ハブの内周面又は前記ハブに取り付けられた抜止め部材の内周面との間に最大隙間ｇ２を有する第２の潤滑剤溜り部を有し、
前記ラジアル軸受、前記第１の潤滑剤溜り部、前記第２の潤滑剤溜り部には潤滑剤が保持され、
前記それぞれの箇所の隙間（ｇ１、ｓ１、ｇ２）の大小関係は、
ｇ１＞ｓ１＞ｇ２
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】
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、
前記軸の一端部に取り付けられたハブと、
前記ハブと前記スリーブ端面の間には最大隙間ｓ１を有する第１の潤滑剤溜り部と、
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隙間ｇ１を有するラジアル軸受と、
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内径を有する前記ハブの内周面又は前記ハブに取り付けられた抜止め部材の内周面との間に最大隙間ｇ２を有する第２の潤滑剤溜り部を有し、
前記ラジアル軸受、前記第１の潤滑剤溜り部、前記第２の潤滑剤溜り部には潤滑剤が保持され、
前記それぞれの箇所の毛管圧力（Ｐｇ１、Ｐｓ１、Ｐｇ２）の大小関係は、
Ｐｇ１＞Ｐｓ１＞Ｐｇ２
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
Ｐg１及びＰg２は潤滑剤溜り部が略円管状のとき；
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４ ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ ・・・・・・・・（６）
γ ：潤滑剤の表面張力 ［Ｎ/ｍ］
θ ：オイルの接触角 ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径 ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力 ［パスカル］
Pｓ１は循環溜り部が略薄板円板状のとき；
Ｆｓ１＝２π×Ｄｓ×γ×ｃｏｓθ ・・・・・（７）
Ａｓ１＝π×Ｄｓ×Ｓ１ ・・・（８）
Ｐｓ１ ＝Ｆｓ１／Ａｓ１ ・・・・・・（９）
Ｄs：最大隙間S１を有する潤滑剤溜り部の内径 ［ｍ］
Ｓ１：スリーブとハブ間の潤滑剤溜まり部の最大隙間 ［ｍ］
Ｐｓ１：毛管圧力 ［パスカル］
【請求項３】
前記軸の他端部は軸に直角に加工され、この面に対向してスラスト板がスリーブに固定されてスラスト軸受面を形成し、この対向面の少なくともいずれか一方の面には動圧発生溝を有し、潤滑剤が保持されている請求項１または２に記載の流体軸受装置。
【請求項４】
前記軸の他端部側にはフランジを有し、フランジの一方の面はスリーブの下端面に対向して第２のスラスト軸受面を構成し、フランジの他方の面はスラスト板に対向して第１のスラスト軸受面を構成し、スラスト板はスリーブに固定され、この対向面の少なくともいずれか一方の面には動圧発生溝を有し、潤滑剤が保持されている請求項１または２に記載の流体軸受式回転装置。
【請求項５】
前記ハブと前記スリーブ上端面の対向面の少なくともいずれか一方に動圧発生溝を有し、第３のスラスト軸受面を構成した請求項１または２に記載の流体軸受式回転装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の流体軸受式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１５】
【図１６】
【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１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−２９２１０７（Ｐ２００７−２９２１０７Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１７６０３（Ｐ２００６−１１７６０３）
【出願日】平成１８年４月２１日（２００６．４．２１）
【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１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２１日（２００６．４．２１）
【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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