流体軸受装置、スピンドルモータ、情報装置
【課題】連通孔を有する流体軸受に大きな衝撃が加わっても流体軸受の軸受開口部から潤滑流体が流出しない軸受構成とした流体軸受装置および、その流体軸受を搭載したスピンドルモータを提供する。
【解決手段】流体軸受装置２は、シャフト１４と、それを回転自在に支持するスリーブ１３とを有する。スラストフランジ１６は、シャフト１４の一端側に形成され、スリーブ１３の段部２４に軸線方向にて対向する凸部２８を備えており、衝撃印可時にスラストフランジ１６が連通孔２７を塞がないように構成し、スラストフランジ１６近傍でキャビティが発生する事を抑制する。
【解決手段】流体軸受装置２は、シャフト１４と、それを回転自在に支持するスリーブ１３とを有する。スラストフランジ１６は、シャフト１４の一端側に形成され、スリーブ１３の段部２４に軸線方向にて対向する凸部２８を備えており、衝撃印可時にスラストフランジ１６が連通孔２７を塞がないように構成し、スラストフランジ１６近傍でキャビティが発生する事を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑流体の漏れ防止構造を有する流体軸受装置および、それを用いたスピンドルモータ、さらにはそれを搭載した情報装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスク駆動装置（以下、ＨＤＤと記載する）等の情報装置に用いられているスピンドルモータには、静音性、振れ精度などに優れている流体軸受を用いることが主流となっている。ＨＤＤの使用用途が、据え置き型のパソコンから携帯電話、モバイルプレーヤーなどの小型、薄型の製品に広がってきているために、ＨＤＤに搭載される流体軸受装置についても小型化、薄型化が求められてきている。携帯電話、モバイルプレーヤーなどの小型、薄型の製品に搭載される２．５インチ以下のＨＤＤでは、十分な設計スペースを確保することが困難になってきている。
【０００３】
その限られた設計スペースにおいて、流体軸受装置に必要な潤滑流体を軸受内部に確実に保持する設計を行うことは、最も重要な項目である。潤滑流体が不足することにより、固定体に対して回転体が擦れて焼付いてしまい、回転しなくなる。その結果、磁気記録ディスクからのデータ読み出し、書き込みができなくなるという不具合が生じてしまう。つまり、流体軸受装置に必要な潤滑流体を軸受内部に確実に保持することは、流体軸受装置 にとって最も重要な項目でもあり、ＨＤＤにとっても重要な項目である。
【０００４】
潤滑流体が外部に流出することを防止し、流体軸受装置に必要な潤滑流体を軸受内部に確実に保持するために、キャピラリーシール構造に関する検討、動圧発生溝の検討などの様々な検討が行われてきている。その様々な検討の中でも、軸受内部（袋構造内部）の圧力差を均一にするために、流体軸受装置を構成している軸受部材（スリーブ）に連通孔を形成している構造の適用が多くなってきている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１４３２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７に図示されている従来のスピンドルモータ８０１および流体軸受装置８０２の構成においては、シャフト８１４に取付けられている抜け止めとしてのフランジ８１６の軸方向で対向している部分に位置するスリーブ８１３に連通孔８２７の第２開口部８２７ｂが設けられている。連通孔８２７のもう一つの開口部としてスリーブ８１３の他端側に第１開口部８２７ａを設けている。この構成では、連通孔８２７をスリーブ８１３に設けることによる半径方向の小型化は可能になるが、衝撃などにより潤滑流体８１９が外部に漏れるという課題を有する。以下、その説明を行う。
【０００６】
連通孔８２７の第２開口部８２７ｂが形成されているスリーブ８１３の段部８２４に対向するようにフランジ８１６が配置されている。スラスト軸受部８１８、ラジアル軸受部８１７の動圧発生溝（図示せず）により生じる動圧により、回転体であるフランジ８１６、シャフト８１４、ハブ８１２が浮上する。衝撃などが加わらない場合、浮上する力とマグネット８０９と軸方向に対向する磁性体８２９との間の吸引力のバランスで、連通孔８２７のフランジ側の第２開口部８２７ｂは、フランジ８１６と接触しないようになっている。
【０００７】
また、ハブ８１２の突出部８１２ａの内周面８１２ｂとスリーブ８１３の外周面８１３ａとの間にて形成されているキャピラリーシール部８２１における潤滑流体８１９の表面張力と外気の空気圧との釣り合いにて潤滑流体８１９が外部に流出することを防止する設計となっている。
【０００８】
しかしながら、図８（ａ）に図示しているように、落下時などに大きな衝撃力がモータ（流体軸受）に加わった際には、回転体であるシャフト８１４、ハブ８１２、マグネット８０９が軸線方向に急激に移動する（図中の破線は、移動前の状態を示している）。その結果、浮上する力とマグネット８０９と軸方向に対向する磁性体８２９との間の吸引力によるバランスが崩れてしまい、フランジ８１６が段部８２４に面接触するまで移動する。フランジ８１６によってフランジ側の第２開口部８２７ｂが塞がれるので、急激なフランジ８１６の軸方向移動により潤滑流体はフランジ８１６の下側に回り込むことが出来ず、シャフト８１４とフランジ８１６が軸線方向でプレ−ト８２３と対向している空間に負圧部分８５０（気泡または、キャビティ）が発生する。すると通常の大気圧下では潤滑流体８１９にとけ込んでいる空気中の気体成分が、負圧状態になることで溶解することが出来ずに、気泡として短時間で出現する。
【０００９】
その負圧部分８５０が発生した状態で、衝撃荷重が無くなると、図８（ｂ）に図示するように、回転体であるシャフト８１４とフランジ８１６が、マグネット８０９と軸方向に対向する磁性体８２９との間の吸引力により、もとの状態に戻る。しかし、負圧部分８５０を構成するガス成分は、短時間では潤滑流体中に再度溶解することができないために、負圧部分８５０は解消されずにシャフト８１４とフランジ８１６および、プレ−ト８２３とで形成している空間に残存してしまう。その結果、負圧部分８５０とほぼ同等体積の潤滑流体８１９が軸受開口部へと押し出されてしまう。その結果、キャピラリーシール部８２１の潤滑流体８１９の表面張力と外気の空気圧との釣り合いが崩れて、潤滑流体８１９が外部に流出してしまうという課題を有する。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、連通孔を有する流体軸受に大きな衝撃が加わっても流体軸受の軸受開口部から潤滑流体が流出しない軸受構成とした流体軸受装置および、その流体軸受装置を搭載した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】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の流体軸受装置は、一方側が開口され、他方側が閉塞された軸受穴を有するスリーブと、スリーブと相対的に回転自在に軸受穴に挿入されたシャフトと、スリーブの閉塞側に収納されて、シャフトの端部に形成されている、シャフトの外径よりも径大な環状のフランジと、スリーブの開口部側に形成された第１の開口部と、スリーブ上であってフランジに軸方向に対向するフランジ対向面に形成された第２の開口部とを有する連通孔と、スリーブの開口部側端面を覆い、スリーブの開口部側端面との間で空間を形成するように配置された環状のカバー部材と、シャフトとスリーブとの隙間および連通孔に充填された潤滑流体と、スリーブに対向するフランジの面上に、第２の開口部よりも半径方向内側に形成され、スリーブの開口部側に向けて突出する凸部とを有することを特徴としたものである。
【００１２】
また、本発明は、一方側が開口され、他方が閉塞された軸受穴を有するスリーブと、スリーブと相対的に回転自在に軸受穴に挿入されたシャフトと、スリーブの閉塞側に収納されて、シャフトの端部に形成されている、シャフトの外径よりも径大な環状のフランジと、シャフトに締結され、スリーブの開口部側を覆うハブと、シャフトとスリーブとハブとの隙間に充填された潤滑流体と、スリーブの開口部側に形成された第１の開口部と、スリーブ上であってフランジに軸方向に対向するフランジ対向面に形成された第２の開口部を有する連通孔と、スリーブに対向するフランジの面上に、第２の開口部よりも半径方向内側に形成され、スリーブの開口部側に向けて突出する凸部とを有していることを特徴としたものである。
【００１３】
この流体軸受装置では、流体軸受に軸方向の外的な大きな衝撃が加わった際には、フランジに形成されている凸部とスリーブの第２の開口部が形成されている面との間で接触することにより、スリーブの第２の開口部が形成されている面と凸部以外のフランジ面が接触しなくなり、シャフトとフランジとスリーブにて形成されている空間へ連通孔から潤滑流体が流れるので負圧部分が発生せず、軸受開口部から潤滑流体を外部へ流出することが生じなくなる。
【００１４】
また、本発明のスピンドルモータは、上述した流体軸受装置を搭載したものであり、流体軸受装置の寿命を左右する潤滑流体を確実に流体軸受内部に保持することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の流体軸受装置およびスピンドルモータによれば、急激な衝撃が加わったとしても、流体軸受装置の潤滑流体を確実に保持することが可能となり、外的な衝撃が加わり易い携帯電話、モバイルプレーヤーなどの小型、薄型のＨＤＤに使用することに適した流体軸受装置およびスピンドルモータの提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の流体軸受装置およびスピンドルモータの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１および、図２を用いて本発明の実施の形態１について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態１における流体軸受装置２およびそれを搭載しているスピンドルモータ１の断面図を示す。また、図２は、流体軸受装置２の断面図を示す。
【００１９】
本実施形態の説明では、便宜上、図１、図２の上方向、下方向を「軸線上側方向」、「軸線下側方向」とするが、スピンドルモータ１の使用状態における方向を限定するものではない。
【００２０】
スピンドルモータ１は、主に、ロータ部３と、ロータ部３を回転自在に支持するための流体軸受装置２と、ステータ部４とを備えている。ステータ部４は、ベース５に固定されたステータコア６及びそれに巻線されたコイル７とからなるステータ８を有する。また、ロータ部３は、ステータ８に半径方向隙間を介して位置するマグネット９を有する。ステータ８とマグネット９とは、協働して回転磁界を発生することが可能であり、これらがロータ部３に対して回転力を与えるための磁気回路部となっている。ベース５の略中央部には、軸線方向に開口しているベース孔１０が形成されている。ベース孔１０の縁には、軸線上側方向に延びる筒状部１１が形成されている。
【００２１】
ロータ部３は、流体軸受装置２を介してベース５に回転自在に支持される部材である。ロータ部３は、外周部に記録ディスク（図示しない）が搭置されるハブ１２と、ハブ１２の内周側に位置し、流体軸受装置２を介してスリーブ１３に軸支されるシャフト１４とから主に形成されている。
【００２２】
ハブ１２は、スリーブ１３を軸線方向上側から覆うように近接して配置されたカップ形状の部材である。ハブ１２は、主に、円板状部１２ａと、その外周縁において軸線下側方向に伸びる外周側筒状部１２ｂとを有している。円板状部１２ａの中心孔１２ｃにはシャフト１４が嵌合される。また、外周側筒状部１２ｂの外周面には接着手段などによってマグネット９が固定されている。
【００２３】
マグネット９は、ステータ８に半径方向に隙間を介して対向している。そして、ステータ８のコイル７に通電すると、ステータ８とマグネット９との電磁相互作用が発生する。これにより、ロータ部３に回転トルクが発生する。
【００２４】
シャフト１４の軸線方向上側の端部は、ハブ１２の中心孔１２ｃ内に嵌合されている。また、シャフト本体１４ａの軸線方向下側の端部には、スラストフランジ１６が固定されている。つまり、シャフト１４は、円柱形状のシャフト本体１４ａとスラストフランジ１６とから構成されている。
【００２５】
流体軸受装置２は、ロータ部３をステータ部４に対して、回転自在に支持するための軸受部分である。流体軸受装置２は、より具体的には、ロータ部３に固定されたシャフト１４と、ベース５に固定され、シャフト１４を回転自在に支持するスリーブ１３とから主に構成されている。
【００２６】
流体軸受装置２は、動圧発生部としてラジアル軸受部１７と、スラスト軸受部１８とを有している。さらに、各軸受部内の潤滑流体１９は、シャフト本体１４ａの外周面１４ｂとスリーブ１３の軸線方向上側の端部にスリーブ１３を覆うように配置されているカバー部材２０の内周面２０ａとの間に形成されたキャピラリーシール部２１によってシールされている。また、各軸受部１７、１８を構成する間隙は完全に潤滑流体１９が満たされており、キャピラリーシール部２１にて界面を形成し、外気に通じる構造となっている。
【００２７】
スリーブ１３は、略中空円筒状のスリーブ本体１３ａと、スリーブ本体１３ａの下部を閉鎖する円板状のスラストプレート２３とから構成されている。スリーブ本体１３ａは、その中心を軸線方向に延びる貫通孔を有しており、そこには内周面１３ｂが形成されている。スラストプレート２３は、円形の板状部材であり、スリーブ本体１３ａの下端に固定されることにより貫通孔の下端開口を閉鎖している。
【００２８】
スリーブ本体１３ａの軸線下側方向には、内周面１３ｂから連続する段部２４が形成されている。段部２４は、スリーブ本体１３ａの内周面１３ｂと、内周面１３ｂより径大な内周面１３ｃとの間に形成されており、後記するシャフト１４のスラストフランジ１６を収容するための環状の凹部空間を確保している。以上から、スリーブ１３は、スリーブ本体１３ａの内周面１３ｂにより形成された柱状中空部と、スリーブ本体１３ａの段部２４と内周面１３ｃとスラストプレート２３とによって形成された円板状中空部とを形成していることになる。
【００２９】
シャフト１４のシャフト本体１４ａは、概ね、スリーブ１３の貫通孔に沿って柱状中空部に配置される。シャフト本体１４ａの外周面１４ｂは、スリーブ本体１３ａの内周面１３ｂに対して半径方向に微少間隙を介して対向している。スラストフランジ１６は、スリーブ１３の円板状中空部に配置されている円板状の部分である。
【００３０】
スリーブ本体１３ａの内周面１３ｂには、シャフト１４の回転に伴い潤滑流体１９中に動圧を発生するためのヘリングボーン状の動圧発生用溝２５が形成されている。動圧発生用溝２５は回転方向に並んだ複数の溝であり、各溝は回転方向に対して相反する方向に傾斜する一対のスパイラル溝を連結してなる略「く」の字状の溝である。このように、スリーブ１３のスリーブ本体１３ａの内周面１３ｂと、シャフト本体１４ａの外周面１４ｂと、その間の潤滑流体１９とによって、ラジアル軸受部１７が軸線方向に構成されている。このラジアル軸受部１７では、流体動圧が軸線上側方向から軸線下側方向に働くように動圧発生用溝２５がアンバランス形状になっている。
【００３１】
スラストフランジ１６のスラスト軸受部１８を形成しているスラスト面１６ａには、シャフト１４の回転に伴い潤滑流体１９中に動圧を発生するためのスパイラル状もしくは、ヘリングボーン形状の動圧発生用溝２６が形成されている。動圧発生用溝２６は回転方向に並んだ複数の溝であり、回転時にロータ部３をスラスト方向に支持する。このように、スラストフランジ１６のスラスト軸受部１８を形成している面１６ａと、スラストプレート２３と、その間の潤滑流体１９によって、スラスト軸受部１８が形成されている。また、動圧発生用溝２６は、スラストプレート２３の表面に形成されていてもよい。
【００３２】
キャピラリーシール部２１は、ラジアル軸受部１７からの潤滑流体１９の漏れを防止するための構造であり、スリーブ本体１３ａの軸線上側方向の端部付近において、カバー部材２０の内周面２０ａとシャフト本体１４ａの外周周面１４ｂとによって構成されている。より具体的に説明すると、キャピラリーシール部２１は、カバー部材２０の内周側面に設けられた傾斜面２０ｂにより構成されている。傾斜面２０ｂは、シャフト本体１４ａの外周面１４ｂとの間の空隙が軸線上側方向に向かって拡大するように形成されている。以上に述べた構造より、流体軸受装置２に保持された潤滑流体１９の表面張力と外気の空気圧等とが釣り合うことにより、潤滑流体１９が流体軸受装置２の外部に移動するのが抑制される。
【００３３】
連通孔２７は、段部２４とスリーブ本体１３ａのカバー部材２０に軸線方向で対向している端面１３ｄとを連通するように形成されている。スリーブ本体１３ａの段部２４に形成されている連通孔２７の第２開口部２７ｂより半径方向内側に位置し、軸線方向で対向しているスラストフランジ１６の軸線上側方向の面１６ｂには、環状の凸部２８が形成されている。また連通孔２７のもう一つの開口部としてスリーブ１３の他端側に第１開口部２７ａを設けている。
【００３４】
このように、一端開口型の流体軸受装置２を備えたスピンドルモータ１にて、スリーブ本体１３ａに形成されている段部２４に軸線方向で対向しているスラストフランジ１６の面１６ｂに凸部２８を形成しているために、回転体であるロータ部３に、急激な外的衝撃が加わった際に軸受隙間に気泡を発生するような強い負圧部分が生ずることを抑制することが可能になり、キャピラリーシール部２１から潤滑流体１９が漏洩することを防止することが可能となる。
【００３５】
以下、具体的に、凸部２８を形成することで、急激な外的衝撃が加わった際に、潤滑流体１９が漏洩することを防止する点に関して、図３を用いて説明する。
【００３６】
図３に図示されているように、急激な外的衝撃がスピンドルモータに加わると、回転体であるロータ部３を構成しているシャフト１４が、軸線上側方向に移動する（図中の破線部は、移動前の状態を示す）。その結果、シャフト本体１４ａの軸線下側方向側の端面１４ｅおよび、スラストフランジ１６の軸線下側方向側の面１６aと、スラストプレ−ト２３の軸線上側方向側の端面２３ａとの間に、空間５０が新たに軸受隙間に形成される。
【００３７】
一方、スラストフランジ１６の軸線上側方向側の面１６ｂは、凸部２８が形成されており、凸部２８がスリーブ本体１３ａの段部２４に当接する。しかし、連通孔２７の第２開口部２７ｂが位置している段部２４と面１６ｂは当接しない。つまり、連通孔２７と空間５０は、スラストフランジ１６が移動しても、常に、繋がっている状態となっている。
【００３８】
シャフト１４の急激な移動により形成された空間５０は負圧状態となり易い。負圧状態になると、急激に形成された空間５０に潤滑流体１９が充填されない場合に、潤滑流体１９に溶け込んでいる空気が膨張することにより気泡を生じる。また、気泡が再度、潤滑流体１９に溶け込むには、多くの時間を要する。そのため、一端、気泡が生じると、その体積分が、軸受隙間に充填されている潤滑流体１９を外部へ押し出す状態となる。
【００３９】
しかし、本発明では連通孔２７と空間５０が繋がっているので、図３に図示しているＭ１→Ｍ２→Ｍ３の潤滑流体１９の移動が生じて、空間５０に潤滑流体１９を供給することとなり、気泡を発生するような強い負圧状態が生じない。仮に、負圧が生じたとしても、連通孔２７から潤滑流体１９を供給しているので、軸受隙間よりも直径が小さい気泡が生じる程度であり、キャピラリシール部２１から潤滑流体１９を軸受外部へと押し出す原因となる大きな気泡を形成することはない。
【００４０】
以上より、スラストフランジ１６の面１６ｂに凸部２８を形成することで、急激な外的衝撃がスピンドルモータに加わったとしても、キャピラリーシール部２１から潤滑流体１９が、漏洩することを防止する構造となっている。
【００４１】
なお、上記では、スラストフランジ１６とシャフト本体１４ａとは別々の部品として説明したが、これに限定されない。例えば、図４に図示している流体軸受装置３０２は、薄型化を実現するために、ラジアル軸受部１７の軸線方向長さを短くし、スラスト軸受部１８の半径方向長さを長くすることで、流体軸受としての軸受剛性を確保している。
【００４２】
スラストフランジ１６の外径が大きく薄いので、シャフト１４に対する直角度を確保するために、スラストフランジ１６は、シャフト本体１４ａに一体成形されている。
シャフト本体１４ａとスラストフランジ１６を一体成形したシャフト１４は、ラジアル軸受部１７とスラスト軸受部１８を構成している。それぞれの軸受部を構成している部分は、ラジアル軸受部は１μｍ〜５μｍ程度、スラスト軸受部は１０〜３０μｍ程度の軸受隙間を形成しているので、高い精度が必要であり、研磨加工を施している。
【００４３】
シャフト１４の研磨加工は、一例として、最初にラジアル軸受隙間１７を構成しているシャフト外周面１４ｂを研磨する。次に、スラストフランジ１６の軸線上側方向の面１６ｂを研磨する。次に、研磨された面１６ｂを受け面として、スラストフランジ１６のスラストプレート２３に対向している面１６ａを研磨する。そして、最後に、スラストフランジ１６のスラストプレート２３に対向している面１６ａを基準にして、再度、最初にラジアル軸受隙間１７を構成しているシャフト外周面１４ｂを研磨する。なお研磨工程はこれに限定されるものではない。
【００４４】
シャフト１４に必要な精度は、シャフト外周面１４ｂとスラストフランジ１６のスラストプレート２３に対向している面１６ａとの直角度、平面度などの寸法精度である。この寸法精度が、精度良く加工（研磨）されているので、回転体であるシャフト１４に締結されているハブ１２が、回転中心軸に対して精度良く回転することが可能となり、ハブ１２に載置されている磁気記録ディスクとデータの読み書きをするヘッドとの接触を防止することが可能となる効果もある。
【００４５】
更に、スラストフランジ１６の面１６ｂの全体を研磨するのではなく、スラストフランジ１６に形成されている凸部２８のみを研磨することで、シャフト外周面１４ｂに対するスラストフランジ１６の平面度、直角度を容易かつ、精度良く得られる。また、シャフト外周面１４ｂを研磨する時と同時にスラストフランジ１６に形成されている凸部２８も研磨することが可能となり、スラストフランジ１６の全体を研磨するのではないので、研磨時間の短縮および、研磨石（砥石）が磨耗した際でも、微調整作業が簡素化される。
【００４６】
以上のように、スラストフランジ１６の軸線上側方向の凸部２８のみを研磨することで回転中心軸に対して精度良く回転することが可能となり、また潤滑流体の漏洩防止が形成されているキャピラリーシール部２１の隙間寸法が精度良く確保されるので、急激な衝撃が加わったとしても潤滑流体の漏洩防止が、より効果的に可能となる。
【００４７】
（実施の形態２）
以下、図５および、図６を用いて本発明の実施の形態２について説明する。図５は、本発明の実施の形態２のスピンドルモータ２０１の断面図を、図６は、実施の形態２のスピンドルモータに搭載されている流体軸受装置２０２の断面図を示す。
【００４８】
なお、図５および図６において、実施の形態１と同様の効果を奏する部分については、同様の符号を付与し、以下の説明を省略するものとする。
【００４９】
ロータ部３を構成しているハブ１２は、スリーブ１３を軸線方向上側から覆うように近接して配置されたカップ形状の部材である。ハブ１２は、主に、円板状部１２ａと、その外周縁において軸線方向下側に伸びる外周側筒状部１２ｂとを有している。円板状部１２ａの中心孔１２ｃには後述のシャフト１４が固定される。また、外周側筒状部１２ｂの内周面には接着手段などによってマグネット９が固定されている。
【００５０】
流体軸受装置２０２は、動圧発生部としてラジアル軸受部１７と、スラスト軸受部１８とを有している。ここでハブ１２は内周部に円板状部１２ａと、さらにその外周で軸線下側方向に突出する環状突出部１２ｅとを有している。軸受内の潤滑流体１９は、環状突出部１２ｅの内周面１２ｆとスリーブ１３の軸線上側方向の外周面１３ｅにとの間に形成されたキャピラリーシール部２１によってシールされている。また、各軸受部１７、１８を構成する間隙は潤滑流体１９が満たされており、キャピラリーシール部２１にて界面を形成し、外気に通じる構造となっている。
【００５１】
キャピラリーシール部２１は、ラジアル軸受部１７からの潤滑流体１９の漏れを防止するための構造であり、スリーブ１３の軸線上側方向の端部付近において、ハブ１２の環状突出部１２ｅの内周面１２ｆとスリーブ１３の軸線上側方向の外周面１３ｅとによって構成されている。より具体的に説明すると、キャピラリーシール部２１は、スリーブ本体１３ａの軸線上側方向の外周面１３ｅに設けられた傾斜面１３ｆにより構成されている。傾斜面１３ｆは、ハブ１２の環状突出部１２ｅの内周面１２ｆとの間の空隙が軸線下側方向に向かって拡大するように形成されている。以上に述べた構造より、流体軸受装置２０２に保持された潤滑流体１９の表面張力と外気の空気圧等とが釣り合うことにより、潤滑流体１９が流体軸受装置２の外部に漏出することが抑制される。
【００５２】
図６において、回転体であるロータ部３を構成しているシャフト１４が、軸線方向上側に移動すると、シャフト本体１４ａの軸線下側方向の端面１４ｅおよび、スラストフランジ１６の軸線下側方向の面１６aと、スラストプレ−ト２３の軸線上側方向の面２３ａとの間は、負圧になりやすくなる。
【００５３】
しかし、スラストフランジ１６に凸部２８が形成されていることにより、連通孔２７とスラストフランジ１６の軸線下側方向の面１６aと、スラストプレ−ト２３の軸線上側方向の面２３ａとの間が繋がっているので、図３に図示しているＭ１→Ｍ２→Ｍ３と同様に潤滑流体１９の移動が生じて、スラストフランジ１６の軸線下側方向の面１６aと、スラストプレ−ト２３の軸線上側方向の面２３ａとの間に潤滑流体１９を供給することになるので、テーパキャピラリシール部２１から潤滑流体１９を軸受外部へと押し出す原因となるような強い負圧部分（ゲージ圧で−０．７気圧程度）を形成することはない。
以上より、スラストフランジ１６の面１６ｂに凸部２８を形成することで、急激な外的衝撃がスピンドルモータに加わったとしても、潤滑流体１９が、キャピラリーシール部２１から漏洩することを防止することができる。
【００５４】
更に、図６に図示している各軸受隙間（Ａ，Ｂ，Ｃ）の関係を式（１）を満足する寸法にすることで、急激な外的衝撃が加わった際に、潤滑流体１９が漏洩することを防止でき、且つ、より高寿命である流体軸受装置および、その流体軸受装置を搭載したスピンドルモータを提供することが可能となる。
【００５５】
(数１）
Ｃ＞Ａ＋Ｂ・・・（１）
Ａ：凸部２８と段部２４の軸線方向隙間
Ｂ：スラストフランジ１６とスラストプレート２３の軸線方向隙間
Ｃ：スラストフランジ１６とスリーブ１３の内周面１３ｃとの半径方向隙間
具体的には、Ａ＋Ｂ＝０．０２ｍｍ、Ｃ＝０．１ｍｍとした。式（１）を満足している上述した寸法にすることで、急激な外的衝撃が加わった際に、潤滑流体１９が隙間の広い箇所から狭い箇所へと移動する毛細管力が働くこととなり、スラストフランジ１６とスラストプレート２３との間に負圧部分が発生したとしても、その負圧部分が発生しやすい部分に潤滑流体１９が流れることとなり、気泡の発生を抑制することとなり、キャピラリーシール部２１の液面変動を防止することが可能となる。
【００５６】
更に、長時間モータを使用する（ライフエンド近傍になる）と潤滑流体１９は、蒸発などによりその重量は減少する。しかしながら、式（１)を満足していることにより、潤滑流体１９が隙間の広い箇所から狭い箇所へと移動する毛細管力が働くこととなり、流体軸受装置２の動圧を発生する部分に最後まで潤滑流体１９が必ず充填されていることとなり、従来の軸受装置よりもより、高寿命化が可能となる。
【００５７】
なおスラストフランジ１６の直径が１０ｍｍ以下、潤滑流体の粘度が約５〜５０ｍｍ２／ｓ、かつ凸部２８の高さは４μm以上であれば、潤滑流体が漏れるような事態には至らなかった。この粘度はＨＤＤ用の通常の流体軸受においては−１０℃〜６０℃程度の温度範囲に相当する。
【００５８】
なお、本実施の形態２においてスラスト軸受部をスラストフランジ１６とスラストプレート２３との間に構成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ハブ１２の円板状部１２ａとスリーブ１３の上端面との間にスラスト動圧発生溝を配置して、スラストフランジ１６とスラストプレート２３との間は常に隙間が確保されるようにしても良い。この場合、スラストフランジ１６は抜け止めとしての機能が主になる。
【００５９】
なお、上記実施の形態では凸部の形状は特に指定していないが、生産性を考慮してリング状としても良いことはもちろんであるが、例えばコイニングやエッチングなどを用いて、リング状ではなく例えば円弧形状としても良い。
【００６０】
また、凸部もしくは凸部に対向するスリーブ側端面に素明日と動圧溝を形成しても良い。これによって衝撃印加時の、磨耗を緩和させることも可能になる。
【００６１】
また上記実施の形態はＨＤＤ用のスピンドルモータとして説明したが、本願はこれに限定されるものではない。例えばＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤなどの光ディスク装置、ＭＯなどの光ディスク装置、ポリゴンスキャナモータを用いるレーザプリンタ装置など、ビデオテープレコーダ，ストリーマ装置等の回転ヘッドドラム用モータなどにも適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明にかかる流体軸受装置およびスピンドルモータは、携帯電話、モバイルプレーヤーなどの小型、薄型の製品に用いられ、急激な衝撃が加わったとしても、流体軸受装置の潤滑流体を確実に保持することが可能となり、小型、薄型に適した流体軸受装置の設計が可能となり、磁気記録ディスク装置などのスピンドルモータ等として有用である。
【００６３】
また、本発明にかかる流体軸受装置およびスピンドルモータは、流体軸受装置の潤滑流体を確実に保持することが必要な光磁気ディスク駆動装置などの各種スピンドルモータ等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスピンドルモータの断面図
【図２】本発明の実施の形態１における流体軸受装置の断面図
【図３】本発明の実施の形態１における流体軸受装置に外的衝撃が加わった際の流体軸受装置内部の状態を示す半断面図
【図４】本発明の実施の形態１における流体軸受装置の変形例の断面図
【図５】本発明の実施の形態２におけるスピンドルモータの断面図
【図６】本発明の実施の形態２における流体軸受装置の断面図
【図７】従来のスピンドルモータの断面図
【図８】（ａ）従来の流体軸受装置における負圧部分発生時の状態図、（ｂ）従来の流体軸受装置における負圧部分による潤滑流体漏洩の状態図
【符号の説明】
【００６５】
１，２０１，８０１ スピンドルモータ
２，２０２，３０２，８０２ 流体軸受装置
３ ロータ部
４ ステータ部
５ ベース
６ ステータコア
７ コイル
８ ステータ
９，８０９ マグネット
１０ ベース孔
１１ 筒状部
１２，８１２ ハブ
１３，８１３ スリーブ
１４，８１４ シャフト
１６，８１６ フランジ
１７，８１７ ラジアル軸受部
１８，８１８ スラスト軸受部
１９，８１９ 潤滑流体
２０ カバー部材
２１，８２１ キャピラリーシール部
２３ スラストプレート
２４，８２４ 段部
２６ 動圧発生用溝
２７，８２７ 連通孔
２７ａ，８２７ａ 第１開口部
２７ｂ，８２７ｂ 第２開口部
２８ 凸部
２９，８２９ 磁性体
５０，８５０ 空間
８２３ プレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑流体の漏れ防止構造を有する流体軸受装置および、それを用いたスピンドルモータ、さらにはそれを搭載した情報装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスク駆動装置（以下、ＨＤＤと記載する）等の情報装置に用いられているスピンドルモータには、静音性、振れ精度などに優れている流体軸受を用いることが主流となっている。ＨＤＤの使用用途が、据え置き型のパソコンから携帯電話、モバイルプレーヤーなどの小型、薄型の製品に広がってきているために、ＨＤＤに搭載される流体軸受装置についても小型化、薄型化が求められてきている。携帯電話、モバイルプレーヤーなどの小型、薄型の製品に搭載される２．５インチ以下のＨＤＤでは、十分な設計スペースを確保することが困難になってきている。
【０００３】
その限られた設計スペースにおいて、流体軸受装置に必要な潤滑流体を軸受内部に確実に保持する設計を行うことは、最も重要な項目である。潤滑流体が不足することにより、固定体に対して回転体が擦れて焼付いてしまい、回転しなくなる。その結果、磁気記録ディスクからのデータ読み出し、書き込みができなくなるという不具合が生じてしまう。つまり、流体軸受装置に必要な潤滑流体を軸受内部に確実に保持することは、流体軸受装置 にとって最も重要な項目でもあり、ＨＤＤにとっても重要な項目である。
【０００４】
潤滑流体が外部に流出することを防止し、流体軸受装置に必要な潤滑流体を軸受内部に確実に保持するために、キャピラリーシール構造に関する検討、動圧発生溝の検討などの様々な検討が行われてきている。その様々な検討の中でも、軸受内部（袋構造内部）の圧力差を均一にするために、流体軸受装置を構成している軸受部材（スリーブ）に連通孔を形成している構造の適用が多くなってきている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１４３２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７に図示されている従来のスピンドルモータ８０１および流体軸受装置８０２の構成においては、シャフト８１４に取付けられている抜け止めとしてのフランジ８１６の軸方向で対向している部分に位置するスリーブ８１３に連通孔８２７の第２開口部８２７ｂが設けられている。連通孔８２７のもう一つの開口部としてスリーブ８１３の他端側に第１開口部８２７ａを設けている。この構成では、連通孔８２７をスリーブ８１３に設けることによる半径方向の小型化は可能になるが、衝撃などにより潤滑流体８１９が外部に漏れるという課題を有する。以下、その説明を行う。
【０００６】
連通孔８２７の第２開口部８２７ｂが形成されているスリーブ８１３の段部８２４に対向するようにフランジ８１６が配置されている。スラスト軸受部８１８、ラジアル軸受部８１７の動圧発生溝（図示せず）により生じる動圧により、回転体であるフランジ８１６、シャフト８１４、ハブ８１２が浮上する。衝撃などが加わらない場合、浮上する力とマグネット８０９と軸方向に対向する磁性体８２９との間の吸引力のバランスで、連通孔８２７のフランジ側の第２開口部８２７ｂは、フランジ８１６と接触しないようになっている。
【０００７】
また、ハブ８１２の突出部８１２ａの内周面８１２ｂとスリーブ８１３の外周面８１３ａとの間にて形成されているキャピラリーシール部８２１における潤滑流体８１９の表面張力と外気の空気圧との釣り合いにて潤滑流体８１９が外部に流出することを防止する設計となっている。
【０００８】
しかしながら、図８（ａ）に図示しているように、落下時などに大きな衝撃力がモータ（流体軸受）に加わった際には、回転体であるシャフト８１４、ハブ８１２、マグネット８０９が軸線方向に急激に移動する（図中の破線は、移動前の状態を示している）。その結果、浮上する力とマグネット８０９と軸方向に対向する磁性体８２９との間の吸引力によるバランスが崩れてしまい、フランジ８１６が段部８２４に面接触するまで移動する。フランジ８１６によってフランジ側の第２開口部８２７ｂが塞がれるので、急激なフランジ８１６の軸方向移動により潤滑流体はフランジ８１６の下側に回り込むことが出来ず、シャフト８１４とフランジ８１６が軸線方向でプレ−ト８２３と対向している空間に負圧部分８５０（気泡または、キャビティ）が発生する。すると通常の大気圧下では潤滑流体８１９にとけ込んでいる空気中の気体成分が、負圧状態になることで溶解することが出来ずに、気泡として短時間で出現する。
【０００９】
その負圧部分８５０が発生した状態で、衝撃荷重が無くなると、図８（ｂ）に図示するように、回転体であるシャフト８１４とフランジ８１６が、マグネット８０９と軸方向に対向する磁性体８２９との間の吸引力により、もとの状態に戻る。しかし、負圧部分８５０を構成するガス成分は、短時間では潤滑流体中に再度溶解することができないために、負圧部分８５０は解消されずにシャフト８１４とフランジ８１６および、プレ−ト８２３とで形成している空間に残存してしまう。その結果、負圧部分８５０とほぼ同等体積の潤滑流体８１９が軸受開口部へと押し出されてしまう。その結果、キャピラリーシール部８２１の潤滑流体８１９の表面張力と外気の空気圧との釣り合いが崩れて、潤滑流体８１９が外部に流出してしまうという課題を有する。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、連通孔を有する流体軸受に大きな衝撃が加わっても流体軸受の軸受開口部から潤滑流体が流出しない軸受構成とした流体軸受装置および、その流体軸受装置を搭載した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】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の流体軸受装置は、一方側が開口され、他方側が閉塞された軸受穴を有するスリーブと、スリーブと相対的に回転自在に軸受穴に挿入されたシャフトと、スリーブの閉塞側に収納されて、シャフトの端部に形成されている、シャフトの外径よりも径大な環状のフランジと、スリーブの開口部側に形成された第１の開口部と、スリーブ上であってフランジに軸方向に対向するフランジ対向面に形成された第２の開口部とを有する連通孔と、スリーブの開口部側端面を覆い、スリーブの開口部側端面との間で空間を形成するように配置された環状のカバー部材と、シャフトとスリーブとの隙間および連通孔に充填された潤滑流体と、スリーブに対向するフランジの面上に、第２の開口部よりも半径方向内側に形成され、スリーブの開口部側に向けて突出する凸部とを有することを特徴としたものである。
【００１２】
また、本発明は、一方側が開口され、他方が閉塞された軸受穴を有するスリーブと、スリーブと相対的に回転自在に軸受穴に挿入されたシャフトと、スリーブの閉塞側に収納されて、シャフトの端部に形成されている、シャフトの外径よりも径大な環状のフランジと、シャフトに締結され、スリーブの開口部側を覆うハブと、シャフトとスリーブとハブとの隙間に充填された潤滑流体と、スリーブの開口部側に形成された第１の開口部と、スリーブ上であってフランジに軸方向に対向するフランジ対向面に形成された第２の開口部を有する連通孔と、スリーブに対向するフランジの面上に、第２の開口部よりも半径方向内側に形成され、スリーブの開口部側に向けて突出する凸部とを有していることを特徴としたものである。
【００１３】
この流体軸受装置では、流体軸受に軸方向の外的な大きな衝撃が加わった際には、フランジに形成されている凸部とスリーブの第２の開口部が形成されている面との間で接触することにより、スリーブの第２の開口部が形成されている面と凸部以外のフランジ面が接触しなくなり、シャフトとフランジとスリーブにて形成されている空間へ連通孔から潤滑流体が流れるので負圧部分が発生せず、軸受開口部から潤滑流体を外部へ流出することが生じなくなる。
【００１４】
また、本発明のスピンドルモータは、上述した流体軸受装置を搭載したものであり、流体軸受装置の寿命を左右する潤滑流体を確実に流体軸受内部に保持することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の流体軸受装置およびスピンドルモータによれば、急激な衝撃が加わったとしても、流体軸受装置の潤滑流体を確実に保持することが可能となり、外的な衝撃が加わり易い携帯電話、モバイルプレーヤーなどの小型、薄型のＨＤＤに使用することに適した流体軸受装置およびスピンドルモータの提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の流体軸受装置およびスピンドルモータの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１および、図２を用いて本発明の実施の形態１について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態１における流体軸受装置２およびそれを搭載しているスピンドルモータ１の断面図を示す。また、図２は、流体軸受装置２の断面図を示す。
【００１９】
本実施形態の説明では、便宜上、図１、図２の上方向、下方向を「軸線上側方向」、「軸線下側方向」とするが、スピンドルモータ１の使用状態における方向を限定するものではない。
【００２０】
スピンドルモータ１は、主に、ロータ部３と、ロータ部３を回転自在に支持するための流体軸受装置２と、ステータ部４とを備えている。ステータ部４は、ベース５に固定されたステータコア６及びそれに巻線されたコイル７とからなるステータ８を有する。また、ロータ部３は、ステータ８に半径方向隙間を介して位置するマグネット９を有する。ステータ８とマグネット９とは、協働して回転磁界を発生することが可能であり、これらがロータ部３に対して回転力を与えるための磁気回路部となっている。ベース５の略中央部には、軸線方向に開口しているベース孔１０が形成されている。ベース孔１０の縁には、軸線上側方向に延びる筒状部１１が形成されている。
【００２１】
ロータ部３は、流体軸受装置２を介してベース５に回転自在に支持される部材である。ロータ部３は、外周部に記録ディスク（図示しない）が搭置されるハブ１２と、ハブ１２の内周側に位置し、流体軸受装置２を介してスリーブ１３に軸支されるシャフト１４とから主に形成されている。
【００２２】
ハブ１２は、スリーブ１３を軸線方向上側から覆うように近接して配置されたカップ形状の部材である。ハブ１２は、主に、円板状部１２ａと、その外周縁において軸線下側方向に伸びる外周側筒状部１２ｂとを有している。円板状部１２ａの中心孔１２ｃにはシャフト１４が嵌合される。また、外周側筒状部１２ｂの外周面には接着手段などによってマグネット９が固定されている。
【００２３】
マグネット９は、ステータ８に半径方向に隙間を介して対向している。そして、ステータ８のコイル７に通電すると、ステータ８とマグネット９との電磁相互作用が発生する。これにより、ロータ部３に回転トルクが発生する。
【００２４】
シャフト１４の軸線方向上側の端部は、ハブ１２の中心孔１２ｃ内に嵌合されている。また、シャフト本体１４ａの軸線方向下側の端部には、スラストフランジ１６が固定されている。つまり、シャフト１４は、円柱形状のシャフト本体１４ａとスラストフランジ１６とから構成されている。
【００２５】
流体軸受装置２は、ロータ部３をステータ部４に対して、回転自在に支持するための軸受部分である。流体軸受装置２は、より具体的には、ロータ部３に固定されたシャフト１４と、ベース５に固定され、シャフト１４を回転自在に支持するスリーブ１３とから主に構成されている。
【００２６】
流体軸受装置２は、動圧発生部としてラジアル軸受部１７と、スラスト軸受部１８とを有している。さらに、各軸受部内の潤滑流体１９は、シャフト本体１４ａの外周面１４ｂとスリーブ１３の軸線方向上側の端部にスリーブ１３を覆うように配置されているカバー部材２０の内周面２０ａとの間に形成されたキャピラリーシール部２１によってシールされている。また、各軸受部１７、１８を構成する間隙は完全に潤滑流体１９が満たされており、キャピラリーシール部２１にて界面を形成し、外気に通じる構造となっている。
【００２７】
スリーブ１３は、略中空円筒状のスリーブ本体１３ａと、スリーブ本体１３ａの下部を閉鎖する円板状のスラストプレート２３とから構成されている。スリーブ本体１３ａは、その中心を軸線方向に延びる貫通孔を有しており、そこには内周面１３ｂが形成されている。スラストプレート２３は、円形の板状部材であり、スリーブ本体１３ａの下端に固定されることにより貫通孔の下端開口を閉鎖している。
【００２８】
スリーブ本体１３ａの軸線下側方向には、内周面１３ｂから連続する段部２４が形成されている。段部２４は、スリーブ本体１３ａの内周面１３ｂと、内周面１３ｂより径大な内周面１３ｃとの間に形成されており、後記するシャフト１４のスラストフランジ１６を収容するための環状の凹部空間を確保している。以上から、スリーブ１３は、スリーブ本体１３ａの内周面１３ｂにより形成された柱状中空部と、スリーブ本体１３ａの段部２４と内周面１３ｃとスラストプレート２３とによって形成された円板状中空部とを形成していることになる。
【００２９】
シャフト１４のシャフト本体１４ａは、概ね、スリーブ１３の貫通孔に沿って柱状中空部に配置される。シャフト本体１４ａの外周面１４ｂは、スリーブ本体１３ａの内周面１３ｂに対して半径方向に微少間隙を介して対向している。スラストフランジ１６は、スリーブ１３の円板状中空部に配置されている円板状の部分である。
【００３０】
スリーブ本体１３ａの内周面１３ｂには、シャフト１４の回転に伴い潤滑流体１９中に動圧を発生するためのヘリングボーン状の動圧発生用溝２５が形成されている。動圧発生用溝２５は回転方向に並んだ複数の溝であり、各溝は回転方向に対して相反する方向に傾斜する一対のスパイラル溝を連結してなる略「く」の字状の溝である。このように、スリーブ１３のスリーブ本体１３ａの内周面１３ｂと、シャフト本体１４ａの外周面１４ｂと、その間の潤滑流体１９とによって、ラジアル軸受部１７が軸線方向に構成されている。このラジアル軸受部１７では、流体動圧が軸線上側方向から軸線下側方向に働くように動圧発生用溝２５がアンバランス形状になっている。
【００３１】
スラストフランジ１６のスラスト軸受部１８を形成しているスラスト面１６ａには、シャフト１４の回転に伴い潤滑流体１９中に動圧を発生するためのスパイラル状もしくは、ヘリングボーン形状の動圧発生用溝２６が形成されている。動圧発生用溝２６は回転方向に並んだ複数の溝であり、回転時にロータ部３をスラスト方向に支持する。このように、スラストフランジ１６のスラスト軸受部１８を形成している面１６ａと、スラストプレート２３と、その間の潤滑流体１９によって、スラスト軸受部１８が形成されている。また、動圧発生用溝２６は、スラストプレート２３の表面に形成されていてもよい。
【００３２】
キャピラリーシール部２１は、ラジアル軸受部１７からの潤滑流体１９の漏れを防止するための構造であり、スリーブ本体１３ａの軸線上側方向の端部付近において、カバー部材２０の内周面２０ａとシャフト本体１４ａの外周周面１４ｂとによって構成されている。より具体的に説明すると、キャピラリーシール部２１は、カバー部材２０の内周側面に設けられた傾斜面２０ｂにより構成されている。傾斜面２０ｂは、シャフト本体１４ａの外周面１４ｂとの間の空隙が軸線上側方向に向かって拡大するように形成されている。以上に述べた構造より、流体軸受装置２に保持された潤滑流体１９の表面張力と外気の空気圧等とが釣り合うことにより、潤滑流体１９が流体軸受装置２の外部に移動するのが抑制される。
【００３３】
連通孔２７は、段部２４とスリーブ本体１３ａのカバー部材２０に軸線方向で対向している端面１３ｄとを連通するように形成されている。スリーブ本体１３ａの段部２４に形成されている連通孔２７の第２開口部２７ｂより半径方向内側に位置し、軸線方向で対向しているスラストフランジ１６の軸線上側方向の面１６ｂには、環状の凸部２８が形成されている。また連通孔２７のもう一つの開口部としてスリーブ１３の他端側に第１開口部２７ａを設けている。
【００３４】
このように、一端開口型の流体軸受装置２を備えたスピンドルモータ１にて、スリーブ本体１３ａに形成されている段部２４に軸線方向で対向しているスラストフランジ１６の面１６ｂに凸部２８を形成しているために、回転体であるロータ部３に、急激な外的衝撃が加わった際に軸受隙間に気泡を発生するような強い負圧部分が生ずることを抑制することが可能になり、キャピラリーシール部２１から潤滑流体１９が漏洩することを防止することが可能となる。
【００３５】
以下、具体的に、凸部２８を形成することで、急激な外的衝撃が加わった際に、潤滑流体１９が漏洩することを防止する点に関して、図３を用いて説明する。
【００３６】
図３に図示されているように、急激な外的衝撃がスピンドルモータに加わると、回転体であるロータ部３を構成しているシャフト１４が、軸線上側方向に移動する（図中の破線部は、移動前の状態を示す）。その結果、シャフト本体１４ａの軸線下側方向側の端面１４ｅおよび、スラストフランジ１６の軸線下側方向側の面１６aと、スラストプレ−ト２３の軸線上側方向側の端面２３ａとの間に、空間５０が新たに軸受隙間に形成される。
【００３７】
一方、スラストフランジ１６の軸線上側方向側の面１６ｂは、凸部２８が形成されており、凸部２８がスリーブ本体１３ａの段部２４に当接する。しかし、連通孔２７の第２開口部２７ｂが位置している段部２４と面１６ｂは当接しない。つまり、連通孔２７と空間５０は、スラストフランジ１６が移動しても、常に、繋がっている状態となっている。
【００３８】
シャフト１４の急激な移動により形成された空間５０は負圧状態となり易い。負圧状態になると、急激に形成された空間５０に潤滑流体１９が充填されない場合に、潤滑流体１９に溶け込んでいる空気が膨張することにより気泡を生じる。また、気泡が再度、潤滑流体１９に溶け込むには、多くの時間を要する。そのため、一端、気泡が生じると、その体積分が、軸受隙間に充填されている潤滑流体１９を外部へ押し出す状態となる。
【００３９】
しかし、本発明では連通孔２７と空間５０が繋がっているので、図３に図示しているＭ１→Ｍ２→Ｍ３の潤滑流体１９の移動が生じて、空間５０に潤滑流体１９を供給することとなり、気泡を発生するような強い負圧状態が生じない。仮に、負圧が生じたとしても、連通孔２７から潤滑流体１９を供給しているので、軸受隙間よりも直径が小さい気泡が生じる程度であり、キャピラリシール部２１から潤滑流体１９を軸受外部へと押し出す原因となる大きな気泡を形成することはない。
【００４０】
以上より、スラストフランジ１６の面１６ｂに凸部２８を形成することで、急激な外的衝撃がスピンドルモータに加わったとしても、キャピラリーシール部２１から潤滑流体１９が、漏洩することを防止する構造となっている。
【００４１】
なお、上記では、スラストフランジ１６とシャフト本体１４ａとは別々の部品として説明したが、これに限定されない。例えば、図４に図示している流体軸受装置３０２は、薄型化を実現するために、ラジアル軸受部１７の軸線方向長さを短くし、スラスト軸受部１８の半径方向長さを長くすることで、流体軸受としての軸受剛性を確保している。
【００４２】
スラストフランジ１６の外径が大きく薄いので、シャフト１４に対する直角度を確保するために、スラストフランジ１６は、シャフト本体１４ａに一体成形されている。
シャフト本体１４ａとスラストフランジ１６を一体成形したシャフト１４は、ラジアル軸受部１７とスラスト軸受部１８を構成している。それぞれの軸受部を構成している部分は、ラジアル軸受部は１μｍ〜５μｍ程度、スラスト軸受部は１０〜３０μｍ程度の軸受隙間を形成しているので、高い精度が必要であり、研磨加工を施している。
【００４３】
シャフト１４の研磨加工は、一例として、最初にラジアル軸受隙間１７を構成しているシャフト外周面１４ｂを研磨する。次に、スラストフランジ１６の軸線上側方向の面１６ｂを研磨する。次に、研磨された面１６ｂを受け面として、スラストフランジ１６のスラストプレート２３に対向している面１６ａを研磨する。そして、最後に、スラストフランジ１６のスラストプレート２３に対向している面１６ａを基準にして、再度、最初にラジアル軸受隙間１７を構成しているシャフト外周面１４ｂを研磨する。なお研磨工程はこれに限定されるものではない。
【００４４】
シャフト１４に必要な精度は、シャフト外周面１４ｂとスラストフランジ１６のスラストプレート２３に対向している面１６ａとの直角度、平面度などの寸法精度である。この寸法精度が、精度良く加工（研磨）されているので、回転体であるシャフト１４に締結されているハブ１２が、回転中心軸に対して精度良く回転することが可能となり、ハブ１２に載置されている磁気記録ディスクとデータの読み書きをするヘッドとの接触を防止することが可能となる効果もある。
【００４５】
更に、スラストフランジ１６の面１６ｂの全体を研磨するのではなく、スラストフランジ１６に形成されている凸部２８のみを研磨することで、シャフト外周面１４ｂに対するスラストフランジ１６の平面度、直角度を容易かつ、精度良く得られる。また、シャフト外周面１４ｂを研磨する時と同時にスラストフランジ１６に形成されている凸部２８も研磨することが可能となり、スラストフランジ１６の全体を研磨するのではないので、研磨時間の短縮および、研磨石（砥石）が磨耗した際でも、微調整作業が簡素化される。
【００４６】
以上のように、スラストフランジ１６の軸線上側方向の凸部２８のみを研磨することで回転中心軸に対して精度良く回転することが可能となり、また潤滑流体の漏洩防止が形成されているキャピラリーシール部２１の隙間寸法が精度良く確保されるので、急激な衝撃が加わったとしても潤滑流体の漏洩防止が、より効果的に可能となる。
【００４７】
（実施の形態２）
以下、図５および、図６を用いて本発明の実施の形態２について説明する。図５は、本発明の実施の形態２のスピンドルモータ２０１の断面図を、図６は、実施の形態２のスピンドルモータに搭載されている流体軸受装置２０２の断面図を示す。
【００４８】
なお、図５および図６において、実施の形態１と同様の効果を奏する部分については、同様の符号を付与し、以下の説明を省略するものとする。
【００４９】
ロータ部３を構成しているハブ１２は、スリーブ１３を軸線方向上側から覆うように近接して配置されたカップ形状の部材である。ハブ１２は、主に、円板状部１２ａと、その外周縁において軸線方向下側に伸びる外周側筒状部１２ｂとを有している。円板状部１２ａの中心孔１２ｃには後述のシャフト１４が固定される。また、外周側筒状部１２ｂの内周面には接着手段などによってマグネット９が固定されている。
【００５０】
流体軸受装置２０２は、動圧発生部としてラジアル軸受部１７と、スラスト軸受部１８とを有している。ここでハブ１２は内周部に円板状部１２ａと、さらにその外周で軸線下側方向に突出する環状突出部１２ｅとを有している。軸受内の潤滑流体１９は、環状突出部１２ｅの内周面１２ｆとスリーブ１３の軸線上側方向の外周面１３ｅにとの間に形成されたキャピラリーシール部２１によってシールされている。また、各軸受部１７、１８を構成する間隙は潤滑流体１９が満たされており、キャピラリーシール部２１にて界面を形成し、外気に通じる構造となっている。
【００５１】
キャピラリーシール部２１は、ラジアル軸受部１７からの潤滑流体１９の漏れを防止するための構造であり、スリーブ１３の軸線上側方向の端部付近において、ハブ１２の環状突出部１２ｅの内周面１２ｆとスリーブ１３の軸線上側方向の外周面１３ｅとによって構成されている。より具体的に説明すると、キャピラリーシール部２１は、スリーブ本体１３ａの軸線上側方向の外周面１３ｅに設けられた傾斜面１３ｆにより構成されている。傾斜面１３ｆは、ハブ１２の環状突出部１２ｅの内周面１２ｆとの間の空隙が軸線下側方向に向かって拡大するように形成されている。以上に述べた構造より、流体軸受装置２０２に保持された潤滑流体１９の表面張力と外気の空気圧等とが釣り合うことにより、潤滑流体１９が流体軸受装置２の外部に漏出することが抑制される。
【００５２】
図６において、回転体であるロータ部３を構成しているシャフト１４が、軸線方向上側に移動すると、シャフト本体１４ａの軸線下側方向の端面１４ｅおよび、スラストフランジ１６の軸線下側方向の面１６aと、スラストプレ−ト２３の軸線上側方向の面２３ａとの間は、負圧になりやすくなる。
【００５３】
しかし、スラストフランジ１６に凸部２８が形成されていることにより、連通孔２７とスラストフランジ１６の軸線下側方向の面１６aと、スラストプレ−ト２３の軸線上側方向の面２３ａとの間が繋がっているので、図３に図示しているＭ１→Ｍ２→Ｍ３と同様に潤滑流体１９の移動が生じて、スラストフランジ１６の軸線下側方向の面１６aと、スラストプレ−ト２３の軸線上側方向の面２３ａとの間に潤滑流体１９を供給することになるので、テーパキャピラリシール部２１から潤滑流体１９を軸受外部へと押し出す原因となるような強い負圧部分（ゲージ圧で−０．７気圧程度）を形成することはない。
以上より、スラストフランジ１６の面１６ｂに凸部２８を形成することで、急激な外的衝撃がスピンドルモータに加わったとしても、潤滑流体１９が、キャピラリーシール部２１から漏洩することを防止することができる。
【００５４】
更に、図６に図示している各軸受隙間（Ａ，Ｂ，Ｃ）の関係を式（１）を満足する寸法にすることで、急激な外的衝撃が加わった際に、潤滑流体１９が漏洩することを防止でき、且つ、より高寿命である流体軸受装置および、その流体軸受装置を搭載したスピンドルモータを提供することが可能となる。
【００５５】
(数１）
Ｃ＞Ａ＋Ｂ・・・（１）
Ａ：凸部２８と段部２４の軸線方向隙間
Ｂ：スラストフランジ１６とスラストプレート２３の軸線方向隙間
Ｃ：スラストフランジ１６とスリーブ１３の内周面１３ｃとの半径方向隙間
具体的には、Ａ＋Ｂ＝０．０２ｍｍ、Ｃ＝０．１ｍｍとした。式（１）を満足している上述した寸法にすることで、急激な外的衝撃が加わった際に、潤滑流体１９が隙間の広い箇所から狭い箇所へと移動する毛細管力が働くこととなり、スラストフランジ１６とスラストプレート２３との間に負圧部分が発生したとしても、その負圧部分が発生しやすい部分に潤滑流体１９が流れることとなり、気泡の発生を抑制することとなり、キャピラリーシール部２１の液面変動を防止することが可能となる。
【００５６】
更に、長時間モータを使用する（ライフエンド近傍になる）と潤滑流体１９は、蒸発などによりその重量は減少する。しかしながら、式（１)を満足していることにより、潤滑流体１９が隙間の広い箇所から狭い箇所へと移動する毛細管力が働くこととなり、流体軸受装置２の動圧を発生する部分に最後まで潤滑流体１９が必ず充填されていることとなり、従来の軸受装置よりもより、高寿命化が可能となる。
【００５７】
なおスラストフランジ１６の直径が１０ｍｍ以下、潤滑流体の粘度が約５〜５０ｍｍ２／ｓ、かつ凸部２８の高さは４μm以上であれば、潤滑流体が漏れるような事態には至らなかった。この粘度はＨＤＤ用の通常の流体軸受においては−１０℃〜６０℃程度の温度範囲に相当する。
【００５８】
なお、本実施の形態２においてスラスト軸受部をスラストフランジ１６とスラストプレート２３との間に構成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ハブ１２の円板状部１２ａとスリーブ１３の上端面との間にスラスト動圧発生溝を配置して、スラストフランジ１６とスラストプレート２３との間は常に隙間が確保されるようにしても良い。この場合、スラストフランジ１６は抜け止めとしての機能が主になる。
【００５９】
なお、上記実施の形態では凸部の形状は特に指定していないが、生産性を考慮してリング状としても良いことはもちろんであるが、例えばコイニングやエッチングなどを用いて、リング状ではなく例えば円弧形状としても良い。
【００６０】
また、凸部もしくは凸部に対向するスリーブ側端面に素明日と動圧溝を形成しても良い。これによって衝撃印加時の、磨耗を緩和させることも可能になる。
【００６１】
また上記実施の形態はＨＤＤ用のスピンドルモータとして説明したが、本願はこれに限定されるものではない。例えばＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤなどの光ディスク装置、ＭＯなどの光ディスク装置、ポリゴンスキャナモータを用いるレーザプリンタ装置など、ビデオテープレコーダ，ストリーマ装置等の回転ヘッドドラム用モータなどにも適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明にかかる流体軸受装置およびスピンドルモータは、携帯電話、モバイルプレーヤーなどの小型、薄型の製品に用いられ、急激な衝撃が加わったとしても、流体軸受装置の潤滑流体を確実に保持することが可能となり、小型、薄型に適した流体軸受装置の設計が可能となり、磁気記録ディスク装置などのスピンドルモータ等として有用である。
【００６３】
また、本発明にかかる流体軸受装置およびスピンドルモータは、流体軸受装置の潤滑流体を確実に保持することが必要な光磁気ディスク駆動装置などの各種スピンドルモータ等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスピンドルモータの断面図
【図２】本発明の実施の形態１における流体軸受装置の断面図
【図３】本発明の実施の形態１における流体軸受装置に外的衝撃が加わった際の流体軸受装置内部の状態を示す半断面図
【図４】本発明の実施の形態１における流体軸受装置の変形例の断面図
【図５】本発明の実施の形態２におけるスピンドルモータの断面図
【図６】本発明の実施の形態２における流体軸受装置の断面図
【図７】従来のスピンドルモータの断面図
【図８】（ａ）従来の流体軸受装置における負圧部分発生時の状態図、（ｂ）従来の流体軸受装置における負圧部分による潤滑流体漏洩の状態図
【符号の説明】
【００６５】
１，２０１，８０１ スピンドルモータ
２，２０２，３０２，８０２ 流体軸受装置
３ ロータ部
４ ステータ部
５ ベース
６ ステータコア
７ コイル
８ ステータ
９，８０９ マグネット
１０ ベース孔
１１ 筒状部
１２，８１２ ハブ
１３，８１３ スリーブ
１４，８１４ シャフト
１６，８１６ フランジ
１７，８１７ ラジアル軸受部
１８，８１８ スラスト軸受部
１９，８１９ 潤滑流体
２０ カバー部材
２１，８２１ キャピラリーシール部
２３ スラストプレート
２４，８２４ 段部
２６ 動圧発生用溝
２７，８２７ 連通孔
２７ａ，８２７ａ 第１開口部
２７ｂ，８２７ｂ 第２開口部
２８ 凸部
２９，８２９ 磁性体
５０，８５０ 空間
８２３ プレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方側が開口され、他方側が閉塞された軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブと相対的に回転自在に前記軸受穴に挿入されたシャフトと、
前記スリーブの閉塞側に収納されて、前記シャフトの端部に形成されている、前記シャフトの外径よりも径大な環状のフランジと、
前記スリーブの開口部側に形成された第１の開口部と、前記スリーブ上であって前記フランジに軸方向に対向するフランジ対向面に形成された第２の開口部とを有する連通孔と、
前記スリーブの開口部側端面を覆い、前記スリーブの開口部側端面との間で空間を形成するように配置された環状のカバー部材と、
前記シャフトと前記スリーブとの隙間および前記連通孔に充填された潤滑流体と、
前記スリーブに対向する前記フランジの面上に、前記第２の開口部よりも半径方向内側に形成され、前記スリーブの前記開口部側に向けて突出する凸部と、
を有する流体軸受装置。
【請求項２】
前記シャフトに締結され、前記スリーブの開口部側を覆うようなカップ状のハブを有し、
前記カバー部材が前記ハブと前記スリーブの間に位置することを特徴とした請求項１記載の流体軸受装置。
【請求項３】
少なくとも、前記凸部の前記スリーブの第２の開口部が形成されている面に対向している面は研磨されていることを特徴とする請求項１および、請求項２に記載の流体軸受装置。
【請求項４】
一方側が開口され、他方が閉塞された軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブと相対的に回転自在に前記軸受穴に挿入されたシャフトと、
前記スリーブの閉塞側に収納されて、前記シャフトの端部に形成されている、前記シャフトの外径よりも径大な環状のフランジと、
前記シャフトに締結され、前記スリーブの開口部側を覆うハブと、
前記シャフトと前記スリーブと前記ハブとの隙間に充填された潤滑流体と、
前記スリーブの開口部側に形成された第１の開口部と、前記スリーブ上であって前記フランジに軸方向に対向するフランジ対向面に形成された第２の開口部を有する連通孔と、
前記スリーブに対向する前記フランジの面上に、前記第２の開口部よりも半径方向内側に形成され、前記スリーブの前記開口部側に向けて突出する凸部と、
を有する流体軸受装置。
【請求項５】
少なくとも、前記凸部の前記スリーブの第２の開口部が形成されている面に対向している面は研磨されていることを特徴とする請求項４記載の流体軸受装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの請求項に記載の流体軸受装置を搭載したことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項７】
請求項６に記載のスピンドルモータを搭載したことを特徴とする情報装置。
【請求項１】
一方側が開口され、他方側が閉塞された軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブと相対的に回転自在に前記軸受穴に挿入されたシャフトと、
前記スリーブの閉塞側に収納されて、前記シャフトの端部に形成されている、前記シャフトの外径よりも径大な環状のフランジと、
前記スリーブの開口部側に形成された第１の開口部と、前記スリーブ上であって前記フランジに軸方向に対向するフランジ対向面に形成された第２の開口部とを有する連通孔と、
前記スリーブの開口部側端面を覆い、前記スリーブの開口部側端面との間で空間を形成するように配置された環状のカバー部材と、
前記シャフトと前記スリーブとの隙間および前記連通孔に充填された潤滑流体と、
前記スリーブに対向する前記フランジの面上に、前記第２の開口部よりも半径方向内側に形成され、前記スリーブの前記開口部側に向けて突出する凸部と、
を有する流体軸受装置。
【請求項２】
前記シャフトに締結され、前記スリーブの開口部側を覆うようなカップ状のハブを有し、
前記カバー部材が前記ハブと前記スリーブの間に位置することを特徴とした請求項１記載の流体軸受装置。
【請求項３】
少なくとも、前記凸部の前記スリーブの第２の開口部が形成されている面に対向している面は研磨されていることを特徴とする請求項１および、請求項２に記載の流体軸受装置。
【請求項４】
一方側が開口され、他方が閉塞された軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブと相対的に回転自在に前記軸受穴に挿入されたシャフトと、
前記スリーブの閉塞側に収納されて、前記シャフトの端部に形成されている、前記シャフトの外径よりも径大な環状のフランジと、
前記シャフトに締結され、前記スリーブの開口部側を覆うハブと、
前記シャフトと前記スリーブと前記ハブとの隙間に充填された潤滑流体と、
前記スリーブの開口部側に形成された第１の開口部と、前記スリーブ上であって前記フランジに軸方向に対向するフランジ対向面に形成された第２の開口部を有する連通孔と、
前記スリーブに対向する前記フランジの面上に、前記第２の開口部よりも半径方向内側に形成され、前記スリーブの前記開口部側に向けて突出する凸部と、
を有する流体軸受装置。
【請求項５】
少なくとも、前記凸部の前記スリーブの第２の開口部が形成されている面に対向している面は研磨されていることを特徴とする請求項４記載の流体軸受装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの請求項に記載の流体軸受装置を搭載したことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項７】
請求項６に記載のスピンドルモータを搭載したことを特徴とする情報装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−５７９９０（Ｐ２００９−５７９９０Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２３４１８（Ｐ２００７−２２３４１８）
【出願日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【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３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【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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