流体軸受装置およびこれを備えたスピンドルモータ、情報処理装置
【課題】スラストフランジと被対向部材との接触による起動不良や異常摩擦を抑制する流体軸受装置およびこれを備えたスピンドルモータ、情報処理装置を提供する。
【解決手段】流体軸受装置２０は、シャフト１２と、スラストフランジ１３と、溶融中心部Ｇとを備えている。スラストフランジ１３は、本体部１３ａと、シャフト１２が挿通される挿通孔１３ｂと、挿通孔１３ｂの周囲に形成され、軸方向における厚みＨ２が、本体部１３ａの軸方向における厚みＨ１の１／２より大きい薄肉部１３ｃとを有しており、シャフト１２の端部近傍に配置されている。溶融中心部Ｇは、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈよりもやや上側に配置され、シャフト１２とスラストフランジ１３とをシャフト１２の端部側から溶接した際のシャフト１２とスラストフランジ１３との溶融部３０における断面の重心位置である。
【解決手段】流体軸受装置２０は、シャフト１２と、スラストフランジ１３と、溶融中心部Ｇとを備えている。スラストフランジ１３は、本体部１３ａと、シャフト１２が挿通される挿通孔１３ｂと、挿通孔１３ｂの周囲に形成され、軸方向における厚みＨ２が、本体部１３ａの軸方向における厚みＨ１の１／２より大きい薄肉部１３ｃとを有しており、シャフト１２の端部近傍に配置されている。溶融中心部Ｇは、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈよりもやや上側に配置され、シャフト１２とスラストフランジ１３とをシャフト１２の端部側から溶接した際のシャフト１２とスラストフランジ１３との溶融部３０における断面の重心位置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクドライブ等のように情報を記録もしくは再生する装置に搭載される流体軸受装置およびこれを備えたスピンドルモータ、情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等のディスク状の記録媒体を回転駆動する記録装置において使用されるスピンドルモータの軸受として、シャフトとスリーブとの間に介在させたオイル等の潤滑流体の流体圧力を利用して両者を相対回転自在に支持する流体軸受装置が提案されている。
【０００３】
このような流体軸受装置において、シャフトとスラストフランジとを接合する接合方法の１つとして、溶接が用いられている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、溶接するシャフトとスラストフランジとの間に窪みを形成し、レーザ等の熔解エネルギーにより熔解させた金属をその窪みに流し込んで両者を固定させる流体軸受装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、スラストフランジの貫通孔の周囲に薄肉部を形成し、薄肉部とシャフトとの接合部を溶接手段により固定させた流体軸受装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３２４７５３号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２に示す流体軸受装置は、シャフトとスラストフランジとを溶接する際、スラストフランジが溶接部の熱収縮により引っ張られて、スラストフランジが反ってしまうという問題点を有している。
【０００７】
具体的に説明すると、特許文献１の流体軸受装置では、特許文献１の図２に示すように、シャフトとスラストフランジとを接合するために、スラストプレートが配置されている側（以下、スラストフランジ下側と示す）を溶接している。これにより、スラストフランジ下側が熱収縮することとなり、スラストフランジは、スラストフランジの外周端がスラストプレート側に向くような状態に反ってしまう。この結果、スラストフランジは、起動時にスラストプレートと強く摺動するようになり、摩擦トルク過大による起動不良や異常摩擦を発生させる。とりわけスラストプレートをスリーブに溶接固定した場合には、スラストプレートは、熱収縮によって中央部分が突出し、その外周部分はスラストフランジ外周に近接するように変形する。その結果、スラストフランジとスラストプレートとは互いに半径が大きい外周側で強く摺動することになるため、起動停止を頻繁に行うノートＰＣ等のモバイル用途向けのＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等では、軸受部の寿命を著しく短くしてしまいかねない。
【０００８】
一方、特許文献２の流体軸受装置では、特許文献２の図１に示すように、シャフトとスラストフランジとを接合するために、薄肉部のスラストプレートが配置されている側（以下、スラストフランジ下側と示す）を溶接している。しかし、実際には、スラストフランジの厚さ方向の中心位置よりも上側の位置で溶接される。これにより、スラストフランジ上側が熱収縮することとなり、スラストフランジは、スラストフランジの外周端がスラストプレートとは反対側に向くような状態に大きく反ってしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、スラストフランジが被対向部材側に反ることを防止することによって、スラストフランジと被対向部材との接触による起動不良や異常摩擦を抑制する流体軸受装置およびこれを備えたスピンドルモータ、情報処理装置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】
【００１０】
第１の発明に係る流体軸受装置は、シャフトと、スラストフランジと、溶融中心部とを備えている。スラストフランジは、本体部と、シャフトが挿通される挿通孔と、挿通孔の周囲に形成されており、軸方向における厚みが、本体部の軸方向における厚みの１／２よりも大きい薄肉部と、を有しており、シャフトの端部近傍に配置されている。溶融中心部は、本体部の軸方向における厚みの中心位置あるいは略中心位置に配置されており、シャフトとスラストフランジとをシャフトの端部側から溶接した際のシャフトとスラストフランジとの溶融部における断面の重心位置である。
【００１１】
ここでは、スラストフランジにおける薄肉部の軸方向における厚みが、本体部の軸方向における厚みの１／２より大きく、かつ、シャフトの端部側から溶接した際の溶融中心部が本体部の厚みの中心位置あるいは略中心位置に配置されている。
【００１２】
ここで、流体軸受装置は、シャフトにおける端部側にスラストフランジと対向するように被対向部材が配置されている。例えば、スラストフランジと共にスラスト軸受部を形成するスラストプレート等がその被対向部材に該当する。以下、スラストフランジから見て、スラストプレート等の被対向部材が配置されている側を「下側」、その反対側を「上側」と表現する。
【００１３】
従来より、シャフトとスラストフランジとを接合する際に溶接による接合が行われている。ところが、スラストフランジにおける挿通孔周辺の下側端面近傍を溶接してシャフトと接合すると、溶融部が形成される下側端面近傍が熱収縮により引っ張られて、スラストフランジは、下側に反ってしまう。そして、スラストフランジが下側に反ると、被対向部材と接触するようになる。
【００１４】
ところで、スラスト軸受部のアキシャル方向の遊び（ガタ量）は、軸受の浮上量、軸受剛性、使用時などディスクの振動等を考慮して、１０〜３０ミクロン程度に設定される。そして、モバイル用途や車載用途などに使用される２．５インチ以下のＨＤＤにおいては、上下方向の外乱振動が加わった場合でもディスクの上下方向位置が大きく変化しないようにするために、ロータマグネットとベースとの間またはロータマグネットとステータコアとの間で回転体重量の数倍程度の軸方向吸引力が生ずるように構成される。こうすることで、スラストフランジ下面は、スラストプレート上面に向かって付勢され、回転中はこの磁気吸引力とスラスト軸受における発生動圧力とが釣り合うような位置に定まる。
【００１５】
しかしながら、このような構成においてスラストフランジ外周がスラストプレートに向かって反っていると、スラストフランジは、起動時にスラストプレートと強く摺動するようになり、摩擦トルク過大による起動不良や異常摩擦を発生させる。
【００１６】
そこで、本発明の流体軸受装置においては、スラストフランジにおける薄肉部の厚みが、本体部の厚みの１／２より大きくなるように形成している。より好ましくは、本体部厚みの１０％以上大きい。そして、シャフトとスラストフランジとを溶接接合した際のシャフトとスラストフランジとの溶融部における断面の重心位置である溶融中心部が、本体部の厚みの中心位置、あるいは、本体部の厚みの略中心位置にくるように配置されている。
【００１７】
なお、ここでいう「本体部の厚みの略中心位置」とは、スラストフランジの厚みの中心位置よりもやや上側であることを指し、スラストフランジの厚みの中心位置よりも下側であることはない。そして、その範囲は、例えば、本体部の厚みの中心位置から本体部厚みの２０％以内、より好ましくは、１５％以内である。
【００１８】
これにより、スラストフランジにおける下側と上側とにおける熱収縮の量を均等、あるいは、やや上側に偏った状態（例えば、フランジ外径が４．５〜７ｍｍ、本体部厚みが０．３〜０．７ｍｍである場合の設計上好ましい値である０〜３ミクロン）にすることができるので、スラストフランジを反りのない状態、あるいは、反りが発生してもやや上側向きの状態に形成することが可能となる。
【００１９】
この結果、スラストフランジが被対向部材側に反ることを防止することができるので、スラストフランジと被対向部材との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【００２０】
第２の発明に係る流体軸受装置は、第１の発明に係る流体軸受装置であって、シャフトに対してスラストフランジを支持する支持部分における軸方向中心位置は、本体部の厚みの中心位置と一致、あるいは、ほぼ一致している。
【００２１】
ここでは、シャフトに対してスラストフランジを支持する支持部分における軸方向中心位置を、本体部の厚みの中心位置に一致、あるいは、ほぼ一致させている。
【００２２】
なお、ほぼ一致の範囲とは、支持部分における軸方向中心位置がスラストフランジの本体部の厚みの中心位置から２０％以内の位置（より好ましくは１５％以内）をいう。
【００２３】
シャフトとスラストフランジとを溶接接合するにあたっては、シャフトに対してスラストフランジを支持する支持部分をスラストフランジの本体部の中心位置近傍に配置しておくことで、上述の溶融中心部を本体部の厚みの中心位置あるいは略中心位置に形成することができる。
【００２４】
第３の発明に係る流体軸受装置は、第１または第２の発明に係る流体軸受装置であって、スラストフランジにおけるシャフトの端部とは反対側の端面とシャフトとの間には、非当接部が形成されている。
【００２５】
ここでは、スラストフランジにおける上側端面とシャフトとの間に、非当接部が形成されている。
【００２６】
これにより、レーザ照射エネルギーがばらついてシャフトとスラストフランジとが互いに当接する円筒面を貫通してしまっても、溶融部はスラストフランジの薄肉部よりも拡大することはない。その結果、照射エネルギーのバラツキが生じてもスラストフランジの反り量を一定に安定化することが可能となる。
【００２７】
第４の発明に係る流体軸受装置は、第３の発明に係る流体軸受装置であって、非当接部は、スラストフランジに対して凹んだ状態となるようにシャフトに形成されている。
【００２８】
ここでは、非当接部は、シャフト側に形成されている。
これにより、流体軸受装置として組み立てられた場合でも、シャフトとスラストフランジとが接触しない非当接部を容易に形成することが可能となる。
【００２９】
第５の発明に係る流体軸受装置は、第３の発明に係る流体軸受装置であって、非当接部は、シャフトに対して凹んだ状態となるようにスラストフランジに形成されている。
【００３０】
ここでは、非当接部は、スラストフランジ側に形成されている。
これにより、流体軸受装置として組み立てられた場合でも、シャフトとスラストフランジとが接触しない非当接部を容易に形成することが可能となる。また、非当接部をスラストフランジ側に設けることによって、シャフトの先端を細くすることがなくなるので、シャフトに応力集中が発生することを抑制することができる。このため、シャフトの強度を高くすることが可能となる。
【００３１】
第６の発明に係る流体軸受装置は、第１から第５の発明のいずれか１つに係る流体軸受装置であって、本体部の厚み中心位置とスラストフランジにおけるシャフトの端部側の端面との距離ａと、本体部の厚み中心位置とスラストフランジにおけるシャフトの端部とは反対側の端面との距離ｂとが、ｂ＞２ａの関係を満たしている。
【００３２】
ここでは、本体部の厚み中心位置とスラストフランジにおける上側端面との距離ａと、本体部の厚み中心位置とスラストフランジにおける下側端面との距離ｂとがｂ＞２ａの関係を満たしている。
【００３３】
ここで、シャフトとスラストフランジとの溶融部は、一般的に横断面形状が楕円状に形成される。このため、溶融中心部を本体部における厚みの中心位置よりも上側に形成することで、スラストフランジを確実に上側向きに反らせることが可能となる。
【００３４】
第７の発明に係る流体軸受装置は、第１から第６の発明のいずれか１つに係る流体軸受装置であって、スラストフランジと対向する位置に配置されているスラストプレートをさらに備えている。
【００３５】
ここでは、スラストフランジと対向する位置に配置されるスラストプレートがさらに備えられている。
【００３６】
上述したように、本発明の流体軸受装置では、スラストフランジにおける下側と上側とにおける熱収縮の量を均等、あるいは、やや上側に偏った状態にすることができるので、スラストフランジを反りのない状態、あるいは、反りが発生してもやや上側向きの状態に形成することが可能となる。
【００３７】
これにより、スラストフランジが下側、すなわち、スラストプレート側に反ることを防止することができるので、スラストフランジとスラストプレートとの接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【００３８】
第８の発明に係る流体軸受装置は、第７の発明に係る流体軸受装置であって、スラストプレートは、外周端が固定部材に対して溶接接合されている。
【００３９】
ここでは、スラストプレートが、外周端が固定部材に対して溶接接合されている。
なお、ここでいう固定部材とは、スラストプレートをスラストフランジと対向する位置に固定する部材をいい、例えば、シャフトと微少隙間を介して配置されるスリーブや、前記スリーブを固定するための筒状部を有するベース等を意味する。
【００４０】
ここで、外周端の下側が溶接接合されたスラストプレートは、溶接時の熱収縮によって外周端の下側が引っ張られ、上側に反った状態となる。また、本発明のスラストフランジは、上述に示したように、上側に反った状態、すなわち、スラストプレート同様の状態に形成することが可能である。
【００４１】
これにより、スラストフランジと対向する位置に、外周部が溶接によって接合されるスラストプレートが配置されていても、このスラストプレートの反りの状態に合わせて、スラストフランジの反りの状態を形成することができる。この結果、スラストフランジがスラストプレートに接触することをより効果的に回避することが可能となる。
【００４２】
第９の発明に係るスピンドルモータは、第１から第８の発明のいずれか１つに係る流体軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを備えている。ロータマグネットは、流体軸受装置の回転側部材に取り付けられている。ステータコイルは、ロータマグネットに対して回転力を付与する。
【００４３】
ここでは、上述した流体軸受装置をスピンドルモータに搭載している。
これにより、スラストフランジと被対向部材との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能なスピンドルモータを提供することができる。
【００４４】
第１０の発明に係る情報処理装置は、第９の発明に係るスピンドルモータを備えている。
【００４５】
ここでは、上述したスピンドルモータを情報処理装置に搭載している。
ここで、上記情報処理装置には、記録再生装置としてのＨＤＤ、光ディスク装置、光磁気記録再生装置、各種再生専用装置等や、ＣＰＵに搭載される冷却用ファン、レーザプリンタやレーザスキャナ等に用いられるポリゴンミラー駆動用スピンドルモータ等が含まれる。
【００４６】
これにより、スラストフランジと被対向部材との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能な情報処理装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明に係る流体軸受装置によれば、スラストフランジが被対向部材側に反ることを防止することができるので、スラストフランジと被対向部材との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を搭載したスピンドルモータ１０について、図１〜図４を用いて説明すれば以下の通りである。
【００４９】
なお、本実施形態の説明では、便宜上、図面の上下方向を「軸方向上側（上端）」、「軸方向下側（下端）」等と表現するが、スピンドルモータ１０の実際の取り付け状態を限定するものではない。
【００５０】
［スピンドルモータ１０全体の構成］
本実施形態に係るスピンドルモータ１０は、図１に示すように、ロータハブ１５、ロータマグネット１６、ステータ１７、ベース１８および流体軸受装置２０等を備えている。
【００５１】
そして、流体軸受装置２０は、スリーブ（固定部材）１１、シャフト１２、スラストフランジ１３、スラストプレート（被対向部材）１４を有している。
【００５２】
スリーブ１１は、軸受孔１１ａを有しており、鉄、鉄合金、銅、銅合金等の金属材料等によって形成され、ベース１８に固定されている。また、スリーブ１１には、スラストフランジ１３の外径部分に対向する段部１１ｂが設けられており、スラストフランジ１３の外径部分が段部１１ｂと隙間を介して位置している。さらに、スリーブ１１には、段部１１ｂより径が大きな段部１１ｃが設けられており、円板状のスラストプレート１４が段部１１ｃに溶接によって接合され、さらに必要に応じて接着剤などで密閉されている。また、スリーブ１１における軸受孔１１ａの上側端部には、径方向内側に向かって軸方向下向きに傾斜する傾斜面１１ｄが形成されている。この傾斜面１１ｄは、軸方向下向きにシャフト１２との間隔が狭くなるように形成されているため、毛管力を用いたテーパシール部として機能する。そして、テーパシール部は、潤滑流体２６をシャフト１２とスリーブ１１との間の隙間に安定して保持している。潤滑流体２６としては、エステル系オイル、高流動性グリース、イオン性液体などが用いられる。
【００５３】
さらに、スリーブ１１の軸受孔１１ａの内周面側には、ヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝が形成されている。なお、ラジアル動圧発生溝は、スパイラル形状であってもよい。
【００５４】
シャフト１２は、円筒状の外周面を有する部材であって、軸受孔１１ａに回転可能な状態で挿入されている。また、シャフト１２の下端部には、第１凸部１２ａが形成されており、この第１凸部１２ａ部分に、後述するスラストフランジ１３が溶接接合されている。なお、シャフト１２は回転中心の軸として用いられることから、例えば、ＳＵＳ等の素材的には硬い金属が使われており、成型バイト等によって加工され、さらにセンタレス研磨加工などを用いることで直径、円筒度、真円度など必要な精度が確保される。また、シャフト１２の上端部には、ロータハブ１５を取り付けるための第２凸部１２ｂが設けられている。
【００５５】
スラストフランジ１３は、シャフト１２と溶接可能な金属製の略円板状の部材であって、上述のように、シャフト１２の下端部に形成された第１凸部１２ａに対して溶接によって接合されている。そして、スラストフランジ１３は、スリーブ１１の段部１１ｂとスラスト軸受部材であるスラストプレート１４とで囲まれた空間に配置されている。スラストフランジ１３の下面は、スラストプレート１４に対向し、スラストフランジ１３の上面は、スリーブ１１の一部と対向している。スラストフランジ１３の上面に対向するスリーブ１１の面には、スラスト動圧発生溝が形成されている。なお、スラストフランジ１３の詳述な形状およびシャフト１２とスラストフランジ１３との接合構造については、後段にて詳述する。
【００５６】
スラストプレート１４は、流体軸受装置２０の底面を覆うように取り付けられた略円板状の部材であって、その上部表面にはスラスト動圧発生溝が形成されている。なお、スラスト動圧発生溝が形成される面は、本実施形態の構成に限定されるものではなく、軸方向に隙間を形成しつつ対向する面のいずれか一方に形成されていればよい。すなわち、スラスト動圧発生溝は、スラストフランジ１３の下面、あるいは、スラストプレート１４の上面に形成されていてもよい。また、スラスト動圧発生溝は必ずしもスラストフランジ１３の上下に配置される必要はなく、例えば、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との間だけに配置されていてもよい。
【００５７】
ロータハブ１５は、略中心部分には貫通孔１５ａが形成されており、シャフト１２の第２凸部１２ｂに対して、例えば、圧入接着工法や溶接などによって固着されている。ロータハブ１５の内周面側には、略円環状のロータマグネット１６が取り付けられており、ステータ１７に対して半径方向において対向している。
【００５８】
また、ラジアル動圧発生溝およびスラスト動圧発生溝を含むシャフト１２とスリーブ１１の軸受孔１１ａとの間の隙間、および、スラストフランジ１３とスリーブ１１との間、および、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との間の隙間には、潤滑流体２６が保持されている。
【００５９】
円環状のロータマグネット１６は、円周方向に等間隔に複数極に磁化されており、ロータハブ１５の内周面側に固定されている。そして、ステータコイル１７ａが巻回された対向するステータ１７との間において吸引、反発を繰り返すことで、シャフト１２を中心としてロータハブ１５を回転させる。
【００６０】
ベース１８は、ステータ１７やロータマグネット１６等を含むモータ部を収容する凹部１８ａが形成されている。そして、その凹部１８ａの略中心部分には、スリーブ１１を固着するための穴１８ｂが設けられている。そのベース１８の穴１８ｂを形成する部分には、ステータコイル１７ａが巻線されたコアを含むステータ１７が接着等の工法によって固定されている。
【００６１】
［シャフト１２とスラストフランジ１３との接合］
シャフト１２とスラストフランジ１３との接合部およびその接合方法について、図２，図３を用いて詳しく説明すれば以下の通りである。
【００６２】
シャフト１２は、上述したように、シャフト１２の下端部に第１凸部１２ａを有している。さらに、第１凸部１２ａの根本には、逃げ部（非当接部）１２ｃが形成されている。逃げ部１２ｃは、第１凸部１２ａにスラストフランジ１３を挿通させた際に、スラストフランジ１３に対して凹んだ状態になるように形成されている。
【００６３】
スラストフランジ１３は、図２に示すように、本体部１３ａと、挿通孔１３ｂと、薄肉部１３ｃとを有している。本体部１３ａは、スラストフランジ１３において上述したスラスト動圧発生溝が形成される本体部分を構成している。挿通孔１３ｂは、シャフト１２における第１凸部１２ａが挿通される。薄肉部１３ｃは、挿通孔１３ｂの周囲に形成され、本体部１３ａにおける上側が内周側に突出した形状となっている。そして、薄肉部１３ｃの軸方向における厚みＨ２は、本体部１３ａの軸方向に対する厚みＨ１の１／２より大きい。より好ましくは、１／２よりも本体部１３ａの厚みＨ１の１０％以上厚い。なお、本実施形態においては、第１凸部１２ａの高さＨ３は、薄肉部１３ｃの軸方向における厚みＨ２に対して、本体部１３ａの厚みＨ１の−５％〜＋１０％を加えた範囲である。
【００６４】
シャフト１２とスラストフランジ１３との接合は、溶接によって行われている。本実施形態においては、溶接工法としてレーザ溶接を採用している。
【００６５】
そして、シャフト１２とスラストフランジ１３とは、シャフト１２における下端部側から溶接され、図２に示すような溶融部３０を形成している。そして、溶融部３０における断面の重心位置（図心）である溶融中心部Ｇは、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈよりやや上側となるように配置されている。そして、ここでいう、やや上側とは、本体部の厚みの中心位置から本体部厚みの２０％以内、より好ましくは、１５％以内の範囲に配置される。
【００６６】
なお、溶融中心部Ｇは、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈよりも下側に配置されることはない。これにより、スラストフランジ１３の下側半分よりも上側半分の方が、スラストフランジ１３における半径方向の熱収縮の量が若干ではあるが大きくなる。このため、スラストフランジ１３は、最小限の範囲で上側に反ることとなり、スラストフランジ１３がスラストプレート１４の配置されている下側に反ってしまうことを防止することができる。この結果、スラストフランジ１３の外周部が、スラストプレート１４に接触することを防止できるので、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。ここで、スラストプレート１４をスリーブ１１やベース１８に対して溶接によって固定した場合、スラストプレート１４は熱収縮によって中央部分が突出し、外周部分はスラストフランジ１３の外周に近接するように変形する。しかしながら本実施形態によれば、特許文献１に記載された例とは異なり、スラストフランジ１３は、ほぼフラットな状態、あるいは、その外周が、スラストプレート１４から離間する方向に変形させることが可能である。その結果、スラストフランジ１３とスラストプレート１４とが強く摺動することを回避できる。
【００６７】
ここで、スラストフランジ１３の各部寸法の関係について説明する。
本実施形態のスラストフランジ１３では、図２に示すように、本体部１３ａの厚み中心位置Ｈとスラストフランジ１３におけるシャフト１２の下端側端面との距離ａと、本体部１３ａの厚み中心位置Ｈとスラストフランジ１３におけるシャフト１２の上端側端面との距離ｂとが、ｂ＞２ａの関係を満たしている。ここで、上述の距離ｂは、スラストフランジ１３における本体部１３ａの厚みの半分の大きさと一致している。これにより、本体部１３ａにおける厚みの中心位置Ｈよりも確実に上側に、溶融中心部Ｇを形成することを可能としている。
【００６８】
次に、シャフト１２とスラストフランジ１３との接合方法について説明する。
シャフト１２とスラストフランジ１３とを接合する際には、最初に、シャフト１２に対してスラストフランジ１３の接合位置を決める位置決めを行う。具体的には、図３に示すように、シャフト１２に対してスラストフランジ１３を支持する支持部分３５における軸方向中心位置３５ａを、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈとほぼ一致するように位置決めを行う。
【００６９】
なお、ここでいうほぼ一致の範囲とは、支持部分３５における軸方向中心位置３５ａがスラストフランジ１３の本体部１３ａの厚みの中心位置から２０％以内の位置（より好ましくは、１５％以内）である。
【００７０】
本実施形態においては、シャフト１２に逃げ部１２ｃが形成されている。そして、この逃げ部１２ｃにおいては、スラストフランジ１３とシャフト１２とが当接することはないので、上記支持部分３５がシャフト１２の上端側に近い方まで形成されることを回避することができる。すなわち、逃げ部１２ｃを設けることによって、上記支持部分３５が形成される部分の長さを調整することができる。これにより、スラストフランジ１３における支持部分３５の長さを調整して、支持部分３５における軸方向中心位置３５ａが、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈとほぼ一致するように位置決めを行うことが可能となる。
【００７１】
次に、上述の位置決めした状態で、シャフト１２とスラストフランジ１３とを溶接接合する。具体的には、シャフト１２の下端側からシャフト１２とスラストフランジ１３との溶接を行い、溶融部３０（図２参照）を形成する。なお、溶接後の支持部分３５とは、溶融部３０と、たとえシャフト１２と溶接によって一体となっていなくてもシャフト１２と半径方向に当接する円筒部分を含む。
【００７２】
このような方法で溶接接合された流体軸受装置２０では、支持部分３５における軸方向中心位置３５ａが、スラストフランジ１３における本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈとほぼ一致している。そして、流体軸受装置２０をこのように形成することで、溶融中心部Ｇをスラストフランジ１３における本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈよりもやや上側に確実に形成することが可能となる。これによりたとえレーザ照射エネルギーや、シャフト１２やスラストフランジ１３の寸法等にバラツキがあっても、反り量の安定化を図ることができ、結果として製品品質の安定化と信頼性の向上を図ることが出来る。
【００７３】
［スリーブ１１とスラストプレート１４の接合］
ここで、スリーブ１１とスラストプレート１４の接合部およびその接合方法について、図４を用いて詳しく説明すれば以下の通りである。
【００７４】
スラストプレート１４は、図４に示すように、スリーブ１１の下端側を覆うように取り付けられている。具体的には、スラストプレート１４は、スリーブ１１における段部１１ｃに嵌合され、スラストプレート１４の外周端１４ａにおける下端部が、スリーブ１１の段部１１ｃに溶接接合されている。このため、スラストプレート１４は、溶接時の熱収縮によって外周端１４ａの下側が引っ張られ、図４に破線で示すようなやや上側に反った状態となる。
【００７５】
ここで、上述したように、本実施形態のスラストフランジ１３は、やや上側に反った状態に形成することが可能である。このため、スラストフランジ１３の反りの状態を、スラストプレート１４の反りの状態に合わせて形成することができる。この結果、スラストフランジ１３がスラストプレート１４に接触することをより効果的に回避することが可能となる。また、スラストフランジ１３とスラストプレート１４とを同様の形状に形成することによって、等間隔の微少隙間を形成することができる。これにより、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との間に微少間隙を良好に形成することができ、スラスト軸受部を良好な状態に形成することが可能となる。
【００７６】
［スピンドルモータ１０の特徴］
（１）
本実施形態のスピンドルモータ１０は、図２に示すように、スラストフランジ１３における薄肉部１３ｃの厚みが、本体部１３ａの厚みの１／２より大きくなるように形成している。そして、シャフト１２とスラストフランジ１３とを溶接接合した際のシャフト１２とスラストフランジ１３との溶融部３０における断面の重心位置である溶融中心部Ｇが、本体部１３ａの厚みの位置よりやや上側にくるように配置されている。
【００７７】
これにより、スラストフランジ１３の下側半分よりも上側半分の方が、スラストフランジ１３における半径方向の熱収縮の量が若干ではあるが大きくなる。このため、スラストフランジ１３は、最小限の範囲でやや上側に反るようになり、スラストフランジ１３がスラストプレート１４の配置されている下方に反ってしまうことを防止することができる。この結果、スラストフランジ１３が、スラストプレート１４に接触することを防止できるので、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【００７８】
スラスト動圧発生溝は、通常、外周側では潤滑流体２６をスラストフランジ１３の内周側に向かって掻き込もうとするように溝形状が設定されている。ここで、スラストフランジ１３が下側に反っていると、潤滑流体２６は、設計意図よりも大量にスラストフランジ１３の下面とスラストプレート１４との間に掻き込まれてしまう。その結果、特に低温においては、スラストフランジ１３の下側隙間における浮上量が過大になり、スラストフランジ１３とスリーブ１１との間で摺動してしまうことが生ずる。このような状態に陥ると、低温環境下ではモータの起動が正常に出来なくなる、もしくは、軸受内部で摺動状態が生ずることにより軸受磨耗が進行するといった事態を引き起こす。
【００７９】
一方、本実施形態においては、スラストフランジ１３がやや上側に反っている。その結果、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との間に大量に潤滑流体が掻き込まれることが防止され、低温時における過大浮上を抑制することが可能となる。また、スラストフランジ１３の上面とスリーブ１１下面との間にスラスト動圧発生溝が形成されている場合、スラストフランジ１３がやや上側に反っていることにより、スラストフランジ１３とスリーブ１１との間にも潤滑流体２６が掻き込まれることによりスリーブ１１とスラストフランジ１３との間で摺動するといった事態を生じない。この結果、低温においても、良好な状態で回転部材を回転させることが可能となる。
【００８０】
（２）
本実施形態のスピンドルモータ１０では、支持部分３５における軸方向中心位置３５ａが、スラストフランジ１３における本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈとほぼ一致している。
【００８１】
これにより、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈよりもやや上側に溶融中心部Ｇを確実に形成することが可能となる。その結果、たとえレーザ照射エネルギーや、シャフト１２やスラストフランジ１３の寸法等にバラツキがあっても、反り量の安定化を図ることができ、結果として製品品質の安定化と信頼性の向上を図ることが出来る。
【００８２】
（３）
本実施形態のスピンドルモータ１０では、図２に示すように、スラストフランジ１３における上側端面とシャフト１２との間に、逃げ部１２ｃが形成されている。
【００８３】
これにより、スラストフランジ１３における支持部分３５の長さを調整して、支持部分３５における軸方向中心位置３５ａが、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈとほぼ一致するように位置決めを行うことが可能となる。その結果、レーザ照射エネルギーがばらついてもスラストフランジ１３の反り量を一定に安定化することが可能になる。
【００８４】
（４）
本実施形態のスピンドルモータ１０では、逃げ部１２ｃが、スラストフランジ１３の上端面に対して凹んだ状態となるようにシャフト１２に形成し、溶融部３０の近傍で軸方向に接触しない非当接部を構成している。
【００８５】
これにより、レーザ照射エネルギーがばらついてシャフト１２とスラストフランジ１３が互いに当接する円筒面を貫通してしまっても溶融部３０はスラストフランジ１３の薄肉部１３ｃよりも拡大することはない。その結果、照射エネルギーのバラツキが生じてもスラストフランジ１３の反り量を一定に安定化することが可能となる。
【００８６】
（５）
本実施形態のスピンドルモータ１０では、図２に示すように、本体部１３ａの厚み中心位置Ｈとスラストフランジ１３におけるシャフト１２の下端側端面との距離ａと、本体部１３ａの厚み中心位置Ｈとスラストフランジ１３におけるシャフト１２の上端側端面との距離ｂとが、ｂ＞２ａの関係を満たしている。
【００８７】
これにより、溶融中心部Ｇをスラストフランジ１３の本体部１３ａにおける厚みの中心位置Ｈよりも上側に確実に形成することができる。
【００８８】
（６）
本実施形態のスピンドルモータ１０では、図４に示すように、スラストフランジ１３と対向する位置に配置されているスラストプレート１４をさらに備えている。
【００８９】
上記流体軸受装置２０では、スラストフランジ１３の外周が、下側、すなわち、スラストプレート１４側に反ることを防止することができるので、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【００９０】
（７）
本実施形態のスピンドルモータ１０では、図４に示すように、スラストプレート１４の外周端１４ａにおける下端部が、スリーブ１１の段部１１ｃに溶接接合されている。
【００９１】
これにより、スラストフランジ１３の反りの状態を、図４の破線が示すようなやや上側に反った状態であるスラストプレート１４に合わせて形成することが可能となる。この結果、スラストフランジ１３がスラストプレート１４に接触することをより効果的に回避することが可能となる。また、スラストフランジ１３とスラストプレート１４とを同様な形状に形成することによって、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との間に微少間隙を内周から外周にわたってより均一に形成することができ、スラスト軸受部を良好な状態に形成することが可能となる。
【００９２】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００９３】
（Ａ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、溶融部３０における断面の重心位置である溶融中心部Ｇを本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈよりやや上側に配置し、スラストフランジ１３をやや上側に反った状態に維持する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９４】
例えば、図５に示すように、溶融部３０における断面の重心位置である溶融中心部Ｇ１を本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈに配置してもよい。これにより、スラストフランジ１３における下側と上側とにおける熱収縮の量を均等にすることができるので、スラストフランジ１３を反りのない状態に形成することが可能となる。この結果、スラストフランジ１３がスラストプレート１４側に反ることを防止することができるので、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【００９５】
（Ｂ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、シャフト１２の端部に第１凸部１２ａが形成され、その第１凸部１２ａにスラストフランジ１３が溶接接合されている流体軸受装置２０を備えている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９６】
例えば、流体軸受装置１２０は、図６に示すように、シャフト１１２の本体部にスラストフランジ１１３が溶接接合されているような構造であってもよい。すなわち、スラストフランジ１１３は、上記実施形態と同様に、本体部１１３ａと、挿通孔１１３ｂと、薄肉部１１３ｃとを有している。そして、薄肉部１１３ｃの軸方向における厚みＨ２は、本体部１１３ａの軸方向に対する厚みＨ１の１／２より大きい。さらに、シャフト１１２とスラストフランジ１１３との溶融部１３０における断面の重心位置である溶融中心部Ｇ２が、本体部１１３ａの厚みの中心位置Ｈ、あるいは、本体部１１３ａの厚みの中心位置Ｈよりやや上側となるように配置されている。この場合であっても、上記スピンドルモータ１０と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
（Ｃ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、逃げ部１２ｃがシャフト１２に形成されている流体軸受装置２０を備えている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９８】
例えば、図７に示すように、スラストフランジ３１３側に逃げ部（非当接部）３１３ｄが形成された流体軸受装置３２０であってもよい。逃げ部３１３ｄの形状は図７に示すように薄肉部３１３ｃの内周側において、スラストフランジ３１３の上面側に設けた段部であっても良いし、単純なＣ面取り形状でも良い。
【００９９】
これにより、レーザ照射エネルギーがばらついてシャフト３１２とスラストフランジ３１３とが互いに当接する円筒面を貫通してしまっても、溶融部３３０はスラストフランジ３１３の薄肉部３１３ｃよりも拡大することはない。その結果、照射エネルギーのバラツキが生じてもスラストフランジ３１３の反り量を一定に安定化することが可能となる。
【０１００】
また、逃げ部３１３ｄをスラストフランジ３１３側に設ける構成の場合、シャフト３１２先端を細くすることがなくなるので、シャフト３１２に応力集中が発生することを抑制することができる。このため、シャフト３１２の強度を高くすることが可能となる。
【０１０１】
（Ｄ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、スラストプレート１４がスリーブ１１の下端部に取り付けられている流体軸受装置２０を備えている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０２】
例えば、スピンドルモータ４１０は、図８に示すような流体軸受装置４２０を備えていてもよい。すなわち、スピンドルモータ４１０は、スラストプレート１１４が取り付けられている固定部材は、スリーブ４１１ではなく、ベース（固定部材）４１８であってもよい。なお、上述以外の構成（図１と参照番号が同じ部位）は、上記スピンドルモータ１０と同じであるので、ここではその説明は省略する。この場合も、上記の実施形態に係るスピンドルモータ１０と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
（Ｅ）
上記実施形態では、本発明に係る流体軸受装置２０を、スピンドルモータ１０に対して搭載した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０４】
例えば、図９に示すように、記録再生ディスク５５１に対して記録再生を行う記録ヘッド５５２を有する磁気記録再生装置（情報処理装置）５５０に搭載されるスピンドルモータ５１０（流体軸受装置５２０）に対しても本発明の適用は当然に可能である。
【０１０５】
また、記録再生装置としては、磁気記録再生装置に限らず、例えば、光ディスク等の他の記録再生装置に対しても搭載可能である。
【０１０６】
さらには、情報処理装置として、レーザプリンタやレーザスキャナ等に用いられるポリゴンミラー駆動用スピンドルモータや、ＣＰＵに搭載される冷却ファンを回転させるスピンドルモータ等に含まれる流体軸受装置としても本発明の適用は可能である。
【０１０７】
（Ｆ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、軸受シール構造は、図１に示すように、スリーブ１１における軸受孔１１ａの上側端部に形成され径方向内側に向かって軸方向下向きに傾斜する傾斜面１１ｄと、シャフト１２とによって構成されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０８】
例えば、スリーブ上端側にカバー部材を設け、カバー部材とスリーブ上端との間に潤滑流体を保持し、カバー部材内周部とシャフト外周円筒面との間で毛管シールを形成してもよい。
【０１０９】
さらに、スリーブ上端とこれに対向するハブ下面との間に潤滑流体を溜めると共に、スリーブ上端外周を囲うようにハブ下面に垂下円筒面を設けて、この垂下円筒面の内周円筒面とスリーブ上端の外周円筒面との間に毛管シールを形成する構成であってもよい。
【０１１０】
（Ｇ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、図１に示すような、流体軸受装置２０を搭載している例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１１】
例えば、本発明は、シャフト側が回転する軸回転型の流体軸受装置だけではなく、スリーブ側が回転する軸固定型の流体軸受装置に適用することも可能である。また、スリーブの一端が閉鎖された型の流体軸受装置だけではなく、スリーブの両端が開口している両端開口型の流体軸受装置に適用することも可能である。
【０１１２】
（Ｈ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、スリーブ１１とスラストプレート１４とが溶接により接合されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１３】
例えば、スリーブとスラストプレートとは、カシメ接着、圧入接着等により接合されていてもよい。この場合であっても、スラストフランジがスラストプレート側に反ることを防止することができるので、スラストフランジとスラストプレートとの接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明によれば、被溶接部材が溶接時の熱収縮によって反ってしまうことを防止あるいは抑制することができるので、被溶接部材の反りによって発生する起動不良や異常摩擦を生じさせてしまう部位への適用が特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を含むスピンドルモータの断面図。
【図２】図１に含まれる流体軸受装置の下端部を拡大した拡大断面図。
【図３】図１に含まれる流体軸受装置を示した断面図。
【図４】図１に含まれる流体軸受装置の下端部を拡大した拡大断面図。
【図５】本発明の他の実施形態に係る流体軸受装置の下端部を拡大した拡大断面図。
【図６】本発明の他の実施形態に係る流体軸受装置の下端部を拡大した拡大断面図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る流体軸受装置の下端部を拡大した拡大断面図。
【図８】本発明の他の実施形態に係る流体軸受装置を含むスピンドルモータの断面図。
【図９】本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を搭載した磁気記録再生装置の断面図。
【符号の説明】
【０１１６】
１０，４１０，５１０ スピンドルモータ
１１ スリーブ（固定部材）
１１ａ 軸受孔
１１ｂ 段部
１１ｃ 段部
１１ｄ 傾斜面
１２，１１２，３１２ シャフト
１２ａ 第１凸部
１２ｂ 第２凸部
１２ｃ 逃げ部（非当接部）
１３，１１３，３１３ スラストフランジ
１３ａ，１１３ａ 本体部
１３ｂ，１１３ｂ 挿通孔
１３ｃ，１１３ｃ，３１３ｃ 薄肉部
１４，１１４ スラストプレート（被対向部材）
１４ａ 外周端
１５ ロータハブ
１５ａ 貫通孔
１６ ロータマグネット
１７ ステータ
１７ａ ステータコイル
１８ ベース
１８ａ 凹部
１８ｂ 穴
２０，１２０，３２０，４２０，５２０ 流体軸受装置
２６ 潤滑流体
３０，１３０，３３０ 溶融部
３５ 支持部分
３５ａ 支持部分における軸方向中心位置
３１３ｄ 逃げ部（非当接部）
４１１ スリーブ
４１８ ベース（固定部材）
５５０ 磁気記録再生装置（情報処理装置）
５５１ 記録再生ディスク
５５２ 記録ヘッド
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２ 溶融中心部
Ｈ 本体部における厚み中心位置
Ｈ１ 本体部の厚み
Ｈ２ 薄肉部の厚み
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクドライブ等のように情報を記録もしくは再生する装置に搭載される流体軸受装置およびこれを備えたスピンドルモータ、情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等のディスク状の記録媒体を回転駆動する記録装置において使用されるスピンドルモータの軸受として、シャフトとスリーブとの間に介在させたオイル等の潤滑流体の流体圧力を利用して両者を相対回転自在に支持する流体軸受装置が提案されている。
【０００３】
このような流体軸受装置において、シャフトとスラストフランジとを接合する接合方法の１つとして、溶接が用いられている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、溶接するシャフトとスラストフランジとの間に窪みを形成し、レーザ等の熔解エネルギーにより熔解させた金属をその窪みに流し込んで両者を固定させる流体軸受装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、スラストフランジの貫通孔の周囲に薄肉部を形成し、薄肉部とシャフトとの接合部を溶接手段により固定させた流体軸受装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３２４７５３号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２に示す流体軸受装置は、シャフトとスラストフランジとを溶接する際、スラストフランジが溶接部の熱収縮により引っ張られて、スラストフランジが反ってしまうという問題点を有している。
【０００７】
具体的に説明すると、特許文献１の流体軸受装置では、特許文献１の図２に示すように、シャフトとスラストフランジとを接合するために、スラストプレートが配置されている側（以下、スラストフランジ下側と示す）を溶接している。これにより、スラストフランジ下側が熱収縮することとなり、スラストフランジは、スラストフランジの外周端がスラストプレート側に向くような状態に反ってしまう。この結果、スラストフランジは、起動時にスラストプレートと強く摺動するようになり、摩擦トルク過大による起動不良や異常摩擦を発生させる。とりわけスラストプレートをスリーブに溶接固定した場合には、スラストプレートは、熱収縮によって中央部分が突出し、その外周部分はスラストフランジ外周に近接するように変形する。その結果、スラストフランジとスラストプレートとは互いに半径が大きい外周側で強く摺動することになるため、起動停止を頻繁に行うノートＰＣ等のモバイル用途向けのＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等では、軸受部の寿命を著しく短くしてしまいかねない。
【０００８】
一方、特許文献２の流体軸受装置では、特許文献２の図１に示すように、シャフトとスラストフランジとを接合するために、薄肉部のスラストプレートが配置されている側（以下、スラストフランジ下側と示す）を溶接している。しかし、実際には、スラストフランジの厚さ方向の中心位置よりも上側の位置で溶接される。これにより、スラストフランジ上側が熱収縮することとなり、スラストフランジは、スラストフランジの外周端がスラストプレートとは反対側に向くような状態に大きく反ってしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、スラストフランジが被対向部材側に反ることを防止することによって、スラストフランジと被対向部材との接触による起動不良や異常摩擦を抑制する流体軸受装置およびこれを備えたスピンドルモータ、情報処理装置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】
【００１０】
第１の発明に係る流体軸受装置は、シャフトと、スラストフランジと、溶融中心部とを備えている。スラストフランジは、本体部と、シャフトが挿通される挿通孔と、挿通孔の周囲に形成されており、軸方向における厚みが、本体部の軸方向における厚みの１／２よりも大きい薄肉部と、を有しており、シャフトの端部近傍に配置されている。溶融中心部は、本体部の軸方向における厚みの中心位置あるいは略中心位置に配置されており、シャフトとスラストフランジとをシャフトの端部側から溶接した際のシャフトとスラストフランジとの溶融部における断面の重心位置である。
【００１１】
ここでは、スラストフランジにおける薄肉部の軸方向における厚みが、本体部の軸方向における厚みの１／２より大きく、かつ、シャフトの端部側から溶接した際の溶融中心部が本体部の厚みの中心位置あるいは略中心位置に配置されている。
【００１２】
ここで、流体軸受装置は、シャフトにおける端部側にスラストフランジと対向するように被対向部材が配置されている。例えば、スラストフランジと共にスラスト軸受部を形成するスラストプレート等がその被対向部材に該当する。以下、スラストフランジから見て、スラストプレート等の被対向部材が配置されている側を「下側」、その反対側を「上側」と表現する。
【００１３】
従来より、シャフトとスラストフランジとを接合する際に溶接による接合が行われている。ところが、スラストフランジにおける挿通孔周辺の下側端面近傍を溶接してシャフトと接合すると、溶融部が形成される下側端面近傍が熱収縮により引っ張られて、スラストフランジは、下側に反ってしまう。そして、スラストフランジが下側に反ると、被対向部材と接触するようになる。
【００１４】
ところで、スラスト軸受部のアキシャル方向の遊び（ガタ量）は、軸受の浮上量、軸受剛性、使用時などディスクの振動等を考慮して、１０〜３０ミクロン程度に設定される。そして、モバイル用途や車載用途などに使用される２．５インチ以下のＨＤＤにおいては、上下方向の外乱振動が加わった場合でもディスクの上下方向位置が大きく変化しないようにするために、ロータマグネットとベースとの間またはロータマグネットとステータコアとの間で回転体重量の数倍程度の軸方向吸引力が生ずるように構成される。こうすることで、スラストフランジ下面は、スラストプレート上面に向かって付勢され、回転中はこの磁気吸引力とスラスト軸受における発生動圧力とが釣り合うような位置に定まる。
【００１５】
しかしながら、このような構成においてスラストフランジ外周がスラストプレートに向かって反っていると、スラストフランジは、起動時にスラストプレートと強く摺動するようになり、摩擦トルク過大による起動不良や異常摩擦を発生させる。
【００１６】
そこで、本発明の流体軸受装置においては、スラストフランジにおける薄肉部の厚みが、本体部の厚みの１／２より大きくなるように形成している。より好ましくは、本体部厚みの１０％以上大きい。そして、シャフトとスラストフランジとを溶接接合した際のシャフトとスラストフランジとの溶融部における断面の重心位置である溶融中心部が、本体部の厚みの中心位置、あるいは、本体部の厚みの略中心位置にくるように配置されている。
【００１７】
なお、ここでいう「本体部の厚みの略中心位置」とは、スラストフランジの厚みの中心位置よりもやや上側であることを指し、スラストフランジの厚みの中心位置よりも下側であることはない。そして、その範囲は、例えば、本体部の厚みの中心位置から本体部厚みの２０％以内、より好ましくは、１５％以内である。
【００１８】
これにより、スラストフランジにおける下側と上側とにおける熱収縮の量を均等、あるいは、やや上側に偏った状態（例えば、フランジ外径が４．５〜７ｍｍ、本体部厚みが０．３〜０．７ｍｍである場合の設計上好ましい値である０〜３ミクロン）にすることができるので、スラストフランジを反りのない状態、あるいは、反りが発生してもやや上側向きの状態に形成することが可能となる。
【００１９】
この結果、スラストフランジが被対向部材側に反ることを防止することができるので、スラストフランジと被対向部材との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【００２０】
第２の発明に係る流体軸受装置は、第１の発明に係る流体軸受装置であって、シャフトに対してスラストフランジを支持する支持部分における軸方向中心位置は、本体部の厚みの中心位置と一致、あるいは、ほぼ一致している。
【００２１】
ここでは、シャフトに対してスラストフランジを支持する支持部分における軸方向中心位置を、本体部の厚みの中心位置に一致、あるいは、ほぼ一致させている。
【００２２】
なお、ほぼ一致の範囲とは、支持部分における軸方向中心位置がスラストフランジの本体部の厚みの中心位置から２０％以内の位置（より好ましくは１５％以内）をいう。
【００２３】
シャフトとスラストフランジとを溶接接合するにあたっては、シャフトに対してスラストフランジを支持する支持部分をスラストフランジの本体部の中心位置近傍に配置しておくことで、上述の溶融中心部を本体部の厚みの中心位置あるいは略中心位置に形成することができる。
【００２４】
第３の発明に係る流体軸受装置は、第１または第２の発明に係る流体軸受装置であって、スラストフランジにおけるシャフトの端部とは反対側の端面とシャフトとの間には、非当接部が形成されている。
【００２５】
ここでは、スラストフランジにおける上側端面とシャフトとの間に、非当接部が形成されている。
【００２６】
これにより、レーザ照射エネルギーがばらついてシャフトとスラストフランジとが互いに当接する円筒面を貫通してしまっても、溶融部はスラストフランジの薄肉部よりも拡大することはない。その結果、照射エネルギーのバラツキが生じてもスラストフランジの反り量を一定に安定化することが可能となる。
【００２７】
第４の発明に係る流体軸受装置は、第３の発明に係る流体軸受装置であって、非当接部は、スラストフランジに対して凹んだ状態となるようにシャフトに形成されている。
【００２８】
ここでは、非当接部は、シャフト側に形成されている。
これにより、流体軸受装置として組み立てられた場合でも、シャフトとスラストフランジとが接触しない非当接部を容易に形成することが可能となる。
【００２９】
第５の発明に係る流体軸受装置は、第３の発明に係る流体軸受装置であって、非当接部は、シャフトに対して凹んだ状態となるようにスラストフランジに形成されている。
【００３０】
ここでは、非当接部は、スラストフランジ側に形成されている。
これにより、流体軸受装置として組み立てられた場合でも、シャフトとスラストフランジとが接触しない非当接部を容易に形成することが可能となる。また、非当接部をスラストフランジ側に設けることによって、シャフトの先端を細くすることがなくなるので、シャフトに応力集中が発生することを抑制することができる。このため、シャフトの強度を高くすることが可能となる。
【００３１】
第６の発明に係る流体軸受装置は、第１から第５の発明のいずれか１つに係る流体軸受装置であって、本体部の厚み中心位置とスラストフランジにおけるシャフトの端部側の端面との距離ａと、本体部の厚み中心位置とスラストフランジにおけるシャフトの端部とは反対側の端面との距離ｂとが、ｂ＞２ａの関係を満たしている。
【００３２】
ここでは、本体部の厚み中心位置とスラストフランジにおける上側端面との距離ａと、本体部の厚み中心位置とスラストフランジにおける下側端面との距離ｂとがｂ＞２ａの関係を満たしている。
【００３３】
ここで、シャフトとスラストフランジとの溶融部は、一般的に横断面形状が楕円状に形成される。このため、溶融中心部を本体部における厚みの中心位置よりも上側に形成することで、スラストフランジを確実に上側向きに反らせることが可能となる。
【００３４】
第７の発明に係る流体軸受装置は、第１から第６の発明のいずれか１つに係る流体軸受装置であって、スラストフランジと対向する位置に配置されているスラストプレートをさらに備えている。
【００３５】
ここでは、スラストフランジと対向する位置に配置されるスラストプレートがさらに備えられている。
【００３６】
上述したように、本発明の流体軸受装置では、スラストフランジにおける下側と上側とにおける熱収縮の量を均等、あるいは、やや上側に偏った状態にすることができるので、スラストフランジを反りのない状態、あるいは、反りが発生してもやや上側向きの状態に形成することが可能となる。
【００３７】
これにより、スラストフランジが下側、すなわち、スラストプレート側に反ることを防止することができるので、スラストフランジとスラストプレートとの接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【００３８】
第８の発明に係る流体軸受装置は、第７の発明に係る流体軸受装置であって、スラストプレートは、外周端が固定部材に対して溶接接合されている。
【００３９】
ここでは、スラストプレートが、外周端が固定部材に対して溶接接合されている。
なお、ここでいう固定部材とは、スラストプレートをスラストフランジと対向する位置に固定する部材をいい、例えば、シャフトと微少隙間を介して配置されるスリーブや、前記スリーブを固定するための筒状部を有するベース等を意味する。
【００４０】
ここで、外周端の下側が溶接接合されたスラストプレートは、溶接時の熱収縮によって外周端の下側が引っ張られ、上側に反った状態となる。また、本発明のスラストフランジは、上述に示したように、上側に反った状態、すなわち、スラストプレート同様の状態に形成することが可能である。
【００４１】
これにより、スラストフランジと対向する位置に、外周部が溶接によって接合されるスラストプレートが配置されていても、このスラストプレートの反りの状態に合わせて、スラストフランジの反りの状態を形成することができる。この結果、スラストフランジがスラストプレートに接触することをより効果的に回避することが可能となる。
【００４２】
第９の発明に係るスピンドルモータは、第１から第８の発明のいずれか１つに係る流体軸受装置と、ロータマグネットと、ステータコイルとを備えている。ロータマグネットは、流体軸受装置の回転側部材に取り付けられている。ステータコイルは、ロータマグネットに対して回転力を付与する。
【００４３】
ここでは、上述した流体軸受装置をスピンドルモータに搭載している。
これにより、スラストフランジと被対向部材との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能なスピンドルモータを提供することができる。
【００４４】
第１０の発明に係る情報処理装置は、第９の発明に係るスピンドルモータを備えている。
【００４５】
ここでは、上述したスピンドルモータを情報処理装置に搭載している。
ここで、上記情報処理装置には、記録再生装置としてのＨＤＤ、光ディスク装置、光磁気記録再生装置、各種再生専用装置等や、ＣＰＵに搭載される冷却用ファン、レーザプリンタやレーザスキャナ等に用いられるポリゴンミラー駆動用スピンドルモータ等が含まれる。
【００４６】
これにより、スラストフランジと被対向部材との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能な情報処理装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明に係る流体軸受装置によれば、スラストフランジが被対向部材側に反ることを防止することができるので、スラストフランジと被対向部材との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を搭載したスピンドルモータ１０について、図１〜図４を用いて説明すれば以下の通りである。
【００４９】
なお、本実施形態の説明では、便宜上、図面の上下方向を「軸方向上側（上端）」、「軸方向下側（下端）」等と表現するが、スピンドルモータ１０の実際の取り付け状態を限定するものではない。
【００５０】
［スピンドルモータ１０全体の構成］
本実施形態に係るスピンドルモータ１０は、図１に示すように、ロータハブ１５、ロータマグネット１６、ステータ１７、ベース１８および流体軸受装置２０等を備えている。
【００５１】
そして、流体軸受装置２０は、スリーブ（固定部材）１１、シャフト１２、スラストフランジ１３、スラストプレート（被対向部材）１４を有している。
【００５２】
スリーブ１１は、軸受孔１１ａを有しており、鉄、鉄合金、銅、銅合金等の金属材料等によって形成され、ベース１８に固定されている。また、スリーブ１１には、スラストフランジ１３の外径部分に対向する段部１１ｂが設けられており、スラストフランジ１３の外径部分が段部１１ｂと隙間を介して位置している。さらに、スリーブ１１には、段部１１ｂより径が大きな段部１１ｃが設けられており、円板状のスラストプレート１４が段部１１ｃに溶接によって接合され、さらに必要に応じて接着剤などで密閉されている。また、スリーブ１１における軸受孔１１ａの上側端部には、径方向内側に向かって軸方向下向きに傾斜する傾斜面１１ｄが形成されている。この傾斜面１１ｄは、軸方向下向きにシャフト１２との間隔が狭くなるように形成されているため、毛管力を用いたテーパシール部として機能する。そして、テーパシール部は、潤滑流体２６をシャフト１２とスリーブ１１との間の隙間に安定して保持している。潤滑流体２６としては、エステル系オイル、高流動性グリース、イオン性液体などが用いられる。
【００５３】
さらに、スリーブ１１の軸受孔１１ａの内周面側には、ヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝が形成されている。なお、ラジアル動圧発生溝は、スパイラル形状であってもよい。
【００５４】
シャフト１２は、円筒状の外周面を有する部材であって、軸受孔１１ａに回転可能な状態で挿入されている。また、シャフト１２の下端部には、第１凸部１２ａが形成されており、この第１凸部１２ａ部分に、後述するスラストフランジ１３が溶接接合されている。なお、シャフト１２は回転中心の軸として用いられることから、例えば、ＳＵＳ等の素材的には硬い金属が使われており、成型バイト等によって加工され、さらにセンタレス研磨加工などを用いることで直径、円筒度、真円度など必要な精度が確保される。また、シャフト１２の上端部には、ロータハブ１５を取り付けるための第２凸部１２ｂが設けられている。
【００５５】
スラストフランジ１３は、シャフト１２と溶接可能な金属製の略円板状の部材であって、上述のように、シャフト１２の下端部に形成された第１凸部１２ａに対して溶接によって接合されている。そして、スラストフランジ１３は、スリーブ１１の段部１１ｂとスラスト軸受部材であるスラストプレート１４とで囲まれた空間に配置されている。スラストフランジ１３の下面は、スラストプレート１４に対向し、スラストフランジ１３の上面は、スリーブ１１の一部と対向している。スラストフランジ１３の上面に対向するスリーブ１１の面には、スラスト動圧発生溝が形成されている。なお、スラストフランジ１３の詳述な形状およびシャフト１２とスラストフランジ１３との接合構造については、後段にて詳述する。
【００５６】
スラストプレート１４は、流体軸受装置２０の底面を覆うように取り付けられた略円板状の部材であって、その上部表面にはスラスト動圧発生溝が形成されている。なお、スラスト動圧発生溝が形成される面は、本実施形態の構成に限定されるものではなく、軸方向に隙間を形成しつつ対向する面のいずれか一方に形成されていればよい。すなわち、スラスト動圧発生溝は、スラストフランジ１３の下面、あるいは、スラストプレート１４の上面に形成されていてもよい。また、スラスト動圧発生溝は必ずしもスラストフランジ１３の上下に配置される必要はなく、例えば、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との間だけに配置されていてもよい。
【００５７】
ロータハブ１５は、略中心部分には貫通孔１５ａが形成されており、シャフト１２の第２凸部１２ｂに対して、例えば、圧入接着工法や溶接などによって固着されている。ロータハブ１５の内周面側には、略円環状のロータマグネット１６が取り付けられており、ステータ１７に対して半径方向において対向している。
【００５８】
また、ラジアル動圧発生溝およびスラスト動圧発生溝を含むシャフト１２とスリーブ１１の軸受孔１１ａとの間の隙間、および、スラストフランジ１３とスリーブ１１との間、および、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との間の隙間には、潤滑流体２６が保持されている。
【００５９】
円環状のロータマグネット１６は、円周方向に等間隔に複数極に磁化されており、ロータハブ１５の内周面側に固定されている。そして、ステータコイル１７ａが巻回された対向するステータ１７との間において吸引、反発を繰り返すことで、シャフト１２を中心としてロータハブ１５を回転させる。
【００６０】
ベース１８は、ステータ１７やロータマグネット１６等を含むモータ部を収容する凹部１８ａが形成されている。そして、その凹部１８ａの略中心部分には、スリーブ１１を固着するための穴１８ｂが設けられている。そのベース１８の穴１８ｂを形成する部分には、ステータコイル１７ａが巻線されたコアを含むステータ１７が接着等の工法によって固定されている。
【００６１】
［シャフト１２とスラストフランジ１３との接合］
シャフト１２とスラストフランジ１３との接合部およびその接合方法について、図２，図３を用いて詳しく説明すれば以下の通りである。
【００６２】
シャフト１２は、上述したように、シャフト１２の下端部に第１凸部１２ａを有している。さらに、第１凸部１２ａの根本には、逃げ部（非当接部）１２ｃが形成されている。逃げ部１２ｃは、第１凸部１２ａにスラストフランジ１３を挿通させた際に、スラストフランジ１３に対して凹んだ状態になるように形成されている。
【００６３】
スラストフランジ１３は、図２に示すように、本体部１３ａと、挿通孔１３ｂと、薄肉部１３ｃとを有している。本体部１３ａは、スラストフランジ１３において上述したスラスト動圧発生溝が形成される本体部分を構成している。挿通孔１３ｂは、シャフト１２における第１凸部１２ａが挿通される。薄肉部１３ｃは、挿通孔１３ｂの周囲に形成され、本体部１３ａにおける上側が内周側に突出した形状となっている。そして、薄肉部１３ｃの軸方向における厚みＨ２は、本体部１３ａの軸方向に対する厚みＨ１の１／２より大きい。より好ましくは、１／２よりも本体部１３ａの厚みＨ１の１０％以上厚い。なお、本実施形態においては、第１凸部１２ａの高さＨ３は、薄肉部１３ｃの軸方向における厚みＨ２に対して、本体部１３ａの厚みＨ１の−５％〜＋１０％を加えた範囲である。
【００６４】
シャフト１２とスラストフランジ１３との接合は、溶接によって行われている。本実施形態においては、溶接工法としてレーザ溶接を採用している。
【００６５】
そして、シャフト１２とスラストフランジ１３とは、シャフト１２における下端部側から溶接され、図２に示すような溶融部３０を形成している。そして、溶融部３０における断面の重心位置（図心）である溶融中心部Ｇは、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈよりやや上側となるように配置されている。そして、ここでいう、やや上側とは、本体部の厚みの中心位置から本体部厚みの２０％以内、より好ましくは、１５％以内の範囲に配置される。
【００６６】
なお、溶融中心部Ｇは、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈよりも下側に配置されることはない。これにより、スラストフランジ１３の下側半分よりも上側半分の方が、スラストフランジ１３における半径方向の熱収縮の量が若干ではあるが大きくなる。このため、スラストフランジ１３は、最小限の範囲で上側に反ることとなり、スラストフランジ１３がスラストプレート１４の配置されている下側に反ってしまうことを防止することができる。この結果、スラストフランジ１３の外周部が、スラストプレート１４に接触することを防止できるので、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。ここで、スラストプレート１４をスリーブ１１やベース１８に対して溶接によって固定した場合、スラストプレート１４は熱収縮によって中央部分が突出し、外周部分はスラストフランジ１３の外周に近接するように変形する。しかしながら本実施形態によれば、特許文献１に記載された例とは異なり、スラストフランジ１３は、ほぼフラットな状態、あるいは、その外周が、スラストプレート１４から離間する方向に変形させることが可能である。その結果、スラストフランジ１３とスラストプレート１４とが強く摺動することを回避できる。
【００６７】
ここで、スラストフランジ１３の各部寸法の関係について説明する。
本実施形態のスラストフランジ１３では、図２に示すように、本体部１３ａの厚み中心位置Ｈとスラストフランジ１３におけるシャフト１２の下端側端面との距離ａと、本体部１３ａの厚み中心位置Ｈとスラストフランジ１３におけるシャフト１２の上端側端面との距離ｂとが、ｂ＞２ａの関係を満たしている。ここで、上述の距離ｂは、スラストフランジ１３における本体部１３ａの厚みの半分の大きさと一致している。これにより、本体部１３ａにおける厚みの中心位置Ｈよりも確実に上側に、溶融中心部Ｇを形成することを可能としている。
【００６８】
次に、シャフト１２とスラストフランジ１３との接合方法について説明する。
シャフト１２とスラストフランジ１３とを接合する際には、最初に、シャフト１２に対してスラストフランジ１３の接合位置を決める位置決めを行う。具体的には、図３に示すように、シャフト１２に対してスラストフランジ１３を支持する支持部分３５における軸方向中心位置３５ａを、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈとほぼ一致するように位置決めを行う。
【００６９】
なお、ここでいうほぼ一致の範囲とは、支持部分３５における軸方向中心位置３５ａがスラストフランジ１３の本体部１３ａの厚みの中心位置から２０％以内の位置（より好ましくは、１５％以内）である。
【００７０】
本実施形態においては、シャフト１２に逃げ部１２ｃが形成されている。そして、この逃げ部１２ｃにおいては、スラストフランジ１３とシャフト１２とが当接することはないので、上記支持部分３５がシャフト１２の上端側に近い方まで形成されることを回避することができる。すなわち、逃げ部１２ｃを設けることによって、上記支持部分３５が形成される部分の長さを調整することができる。これにより、スラストフランジ１３における支持部分３５の長さを調整して、支持部分３５における軸方向中心位置３５ａが、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈとほぼ一致するように位置決めを行うことが可能となる。
【００７１】
次に、上述の位置決めした状態で、シャフト１２とスラストフランジ１３とを溶接接合する。具体的には、シャフト１２の下端側からシャフト１２とスラストフランジ１３との溶接を行い、溶融部３０（図２参照）を形成する。なお、溶接後の支持部分３５とは、溶融部３０と、たとえシャフト１２と溶接によって一体となっていなくてもシャフト１２と半径方向に当接する円筒部分を含む。
【００７２】
このような方法で溶接接合された流体軸受装置２０では、支持部分３５における軸方向中心位置３５ａが、スラストフランジ１３における本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈとほぼ一致している。そして、流体軸受装置２０をこのように形成することで、溶融中心部Ｇをスラストフランジ１３における本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈよりもやや上側に確実に形成することが可能となる。これによりたとえレーザ照射エネルギーや、シャフト１２やスラストフランジ１３の寸法等にバラツキがあっても、反り量の安定化を図ることができ、結果として製品品質の安定化と信頼性の向上を図ることが出来る。
【００７３】
［スリーブ１１とスラストプレート１４の接合］
ここで、スリーブ１１とスラストプレート１４の接合部およびその接合方法について、図４を用いて詳しく説明すれば以下の通りである。
【００７４】
スラストプレート１４は、図４に示すように、スリーブ１１の下端側を覆うように取り付けられている。具体的には、スラストプレート１４は、スリーブ１１における段部１１ｃに嵌合され、スラストプレート１４の外周端１４ａにおける下端部が、スリーブ１１の段部１１ｃに溶接接合されている。このため、スラストプレート１４は、溶接時の熱収縮によって外周端１４ａの下側が引っ張られ、図４に破線で示すようなやや上側に反った状態となる。
【００７５】
ここで、上述したように、本実施形態のスラストフランジ１３は、やや上側に反った状態に形成することが可能である。このため、スラストフランジ１３の反りの状態を、スラストプレート１４の反りの状態に合わせて形成することができる。この結果、スラストフランジ１３がスラストプレート１４に接触することをより効果的に回避することが可能となる。また、スラストフランジ１３とスラストプレート１４とを同様の形状に形成することによって、等間隔の微少隙間を形成することができる。これにより、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との間に微少間隙を良好に形成することができ、スラスト軸受部を良好な状態に形成することが可能となる。
【００７６】
［スピンドルモータ１０の特徴］
（１）
本実施形態のスピンドルモータ１０は、図２に示すように、スラストフランジ１３における薄肉部１３ｃの厚みが、本体部１３ａの厚みの１／２より大きくなるように形成している。そして、シャフト１２とスラストフランジ１３とを溶接接合した際のシャフト１２とスラストフランジ１３との溶融部３０における断面の重心位置である溶融中心部Ｇが、本体部１３ａの厚みの位置よりやや上側にくるように配置されている。
【００７７】
これにより、スラストフランジ１３の下側半分よりも上側半分の方が、スラストフランジ１３における半径方向の熱収縮の量が若干ではあるが大きくなる。このため、スラストフランジ１３は、最小限の範囲でやや上側に反るようになり、スラストフランジ１３がスラストプレート１４の配置されている下方に反ってしまうことを防止することができる。この結果、スラストフランジ１３が、スラストプレート１４に接触することを防止できるので、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【００７８】
スラスト動圧発生溝は、通常、外周側では潤滑流体２６をスラストフランジ１３の内周側に向かって掻き込もうとするように溝形状が設定されている。ここで、スラストフランジ１３が下側に反っていると、潤滑流体２６は、設計意図よりも大量にスラストフランジ１３の下面とスラストプレート１４との間に掻き込まれてしまう。その結果、特に低温においては、スラストフランジ１３の下側隙間における浮上量が過大になり、スラストフランジ１３とスリーブ１１との間で摺動してしまうことが生ずる。このような状態に陥ると、低温環境下ではモータの起動が正常に出来なくなる、もしくは、軸受内部で摺動状態が生ずることにより軸受磨耗が進行するといった事態を引き起こす。
【００７９】
一方、本実施形態においては、スラストフランジ１３がやや上側に反っている。その結果、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との間に大量に潤滑流体が掻き込まれることが防止され、低温時における過大浮上を抑制することが可能となる。また、スラストフランジ１３の上面とスリーブ１１下面との間にスラスト動圧発生溝が形成されている場合、スラストフランジ１３がやや上側に反っていることにより、スラストフランジ１３とスリーブ１１との間にも潤滑流体２６が掻き込まれることによりスリーブ１１とスラストフランジ１３との間で摺動するといった事態を生じない。この結果、低温においても、良好な状態で回転部材を回転させることが可能となる。
【００８０】
（２）
本実施形態のスピンドルモータ１０では、支持部分３５における軸方向中心位置３５ａが、スラストフランジ１３における本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈとほぼ一致している。
【００８１】
これにより、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈよりもやや上側に溶融中心部Ｇを確実に形成することが可能となる。その結果、たとえレーザ照射エネルギーや、シャフト１２やスラストフランジ１３の寸法等にバラツキがあっても、反り量の安定化を図ることができ、結果として製品品質の安定化と信頼性の向上を図ることが出来る。
【００８２】
（３）
本実施形態のスピンドルモータ１０では、図２に示すように、スラストフランジ１３における上側端面とシャフト１２との間に、逃げ部１２ｃが形成されている。
【００８３】
これにより、スラストフランジ１３における支持部分３５の長さを調整して、支持部分３５における軸方向中心位置３５ａが、本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈとほぼ一致するように位置決めを行うことが可能となる。その結果、レーザ照射エネルギーがばらついてもスラストフランジ１３の反り量を一定に安定化することが可能になる。
【００８４】
（４）
本実施形態のスピンドルモータ１０では、逃げ部１２ｃが、スラストフランジ１３の上端面に対して凹んだ状態となるようにシャフト１２に形成し、溶融部３０の近傍で軸方向に接触しない非当接部を構成している。
【００８５】
これにより、レーザ照射エネルギーがばらついてシャフト１２とスラストフランジ１３が互いに当接する円筒面を貫通してしまっても溶融部３０はスラストフランジ１３の薄肉部１３ｃよりも拡大することはない。その結果、照射エネルギーのバラツキが生じてもスラストフランジ１３の反り量を一定に安定化することが可能となる。
【００８６】
（５）
本実施形態のスピンドルモータ１０では、図２に示すように、本体部１３ａの厚み中心位置Ｈとスラストフランジ１３におけるシャフト１２の下端側端面との距離ａと、本体部１３ａの厚み中心位置Ｈとスラストフランジ１３におけるシャフト１２の上端側端面との距離ｂとが、ｂ＞２ａの関係を満たしている。
【００８７】
これにより、溶融中心部Ｇをスラストフランジ１３の本体部１３ａにおける厚みの中心位置Ｈよりも上側に確実に形成することができる。
【００８８】
（６）
本実施形態のスピンドルモータ１０では、図４に示すように、スラストフランジ１３と対向する位置に配置されているスラストプレート１４をさらに備えている。
【００８９】
上記流体軸受装置２０では、スラストフランジ１３の外周が、下側、すなわち、スラストプレート１４側に反ることを防止することができるので、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【００９０】
（７）
本実施形態のスピンドルモータ１０では、図４に示すように、スラストプレート１４の外周端１４ａにおける下端部が、スリーブ１１の段部１１ｃに溶接接合されている。
【００９１】
これにより、スラストフランジ１３の反りの状態を、図４の破線が示すようなやや上側に反った状態であるスラストプレート１４に合わせて形成することが可能となる。この結果、スラストフランジ１３がスラストプレート１４に接触することをより効果的に回避することが可能となる。また、スラストフランジ１３とスラストプレート１４とを同様な形状に形成することによって、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との間に微少間隙を内周から外周にわたってより均一に形成することができ、スラスト軸受部を良好な状態に形成することが可能となる。
【００９２】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００９３】
（Ａ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、溶融部３０における断面の重心位置である溶融中心部Ｇを本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈよりやや上側に配置し、スラストフランジ１３をやや上側に反った状態に維持する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９４】
例えば、図５に示すように、溶融部３０における断面の重心位置である溶融中心部Ｇ１を本体部１３ａの厚みの中心位置Ｈに配置してもよい。これにより、スラストフランジ１３における下側と上側とにおける熱収縮の量を均等にすることができるので、スラストフランジ１３を反りのない状態に形成することが可能となる。この結果、スラストフランジ１３がスラストプレート１４側に反ることを防止することができるので、スラストフランジ１３とスラストプレート１４との接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【００９５】
（Ｂ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、シャフト１２の端部に第１凸部１２ａが形成され、その第１凸部１２ａにスラストフランジ１３が溶接接合されている流体軸受装置２０を備えている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９６】
例えば、流体軸受装置１２０は、図６に示すように、シャフト１１２の本体部にスラストフランジ１１３が溶接接合されているような構造であってもよい。すなわち、スラストフランジ１１３は、上記実施形態と同様に、本体部１１３ａと、挿通孔１１３ｂと、薄肉部１１３ｃとを有している。そして、薄肉部１１３ｃの軸方向における厚みＨ２は、本体部１１３ａの軸方向に対する厚みＨ１の１／２より大きい。さらに、シャフト１１２とスラストフランジ１１３との溶融部１３０における断面の重心位置である溶融中心部Ｇ２が、本体部１１３ａの厚みの中心位置Ｈ、あるいは、本体部１１３ａの厚みの中心位置Ｈよりやや上側となるように配置されている。この場合であっても、上記スピンドルモータ１０と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
（Ｃ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、逃げ部１２ｃがシャフト１２に形成されている流体軸受装置２０を備えている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９８】
例えば、図７に示すように、スラストフランジ３１３側に逃げ部（非当接部）３１３ｄが形成された流体軸受装置３２０であってもよい。逃げ部３１３ｄの形状は図７に示すように薄肉部３１３ｃの内周側において、スラストフランジ３１３の上面側に設けた段部であっても良いし、単純なＣ面取り形状でも良い。
【００９９】
これにより、レーザ照射エネルギーがばらついてシャフト３１２とスラストフランジ３１３とが互いに当接する円筒面を貫通してしまっても、溶融部３３０はスラストフランジ３１３の薄肉部３１３ｃよりも拡大することはない。その結果、照射エネルギーのバラツキが生じてもスラストフランジ３１３の反り量を一定に安定化することが可能となる。
【０１００】
また、逃げ部３１３ｄをスラストフランジ３１３側に設ける構成の場合、シャフト３１２先端を細くすることがなくなるので、シャフト３１２に応力集中が発生することを抑制することができる。このため、シャフト３１２の強度を高くすることが可能となる。
【０１０１】
（Ｄ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、スラストプレート１４がスリーブ１１の下端部に取り付けられている流体軸受装置２０を備えている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０２】
例えば、スピンドルモータ４１０は、図８に示すような流体軸受装置４２０を備えていてもよい。すなわち、スピンドルモータ４１０は、スラストプレート１１４が取り付けられている固定部材は、スリーブ４１１ではなく、ベース（固定部材）４１８であってもよい。なお、上述以外の構成（図１と参照番号が同じ部位）は、上記スピンドルモータ１０と同じであるので、ここではその説明は省略する。この場合も、上記の実施形態に係るスピンドルモータ１０と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
（Ｅ）
上記実施形態では、本発明に係る流体軸受装置２０を、スピンドルモータ１０に対して搭載した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０４】
例えば、図９に示すように、記録再生ディスク５５１に対して記録再生を行う記録ヘッド５５２を有する磁気記録再生装置（情報処理装置）５５０に搭載されるスピンドルモータ５１０（流体軸受装置５２０）に対しても本発明の適用は当然に可能である。
【０１０５】
また、記録再生装置としては、磁気記録再生装置に限らず、例えば、光ディスク等の他の記録再生装置に対しても搭載可能である。
【０１０６】
さらには、情報処理装置として、レーザプリンタやレーザスキャナ等に用いられるポリゴンミラー駆動用スピンドルモータや、ＣＰＵに搭載される冷却ファンを回転させるスピンドルモータ等に含まれる流体軸受装置としても本発明の適用は可能である。
【０１０７】
（Ｆ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、軸受シール構造は、図１に示すように、スリーブ１１における軸受孔１１ａの上側端部に形成され径方向内側に向かって軸方向下向きに傾斜する傾斜面１１ｄと、シャフト１２とによって構成されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０８】
例えば、スリーブ上端側にカバー部材を設け、カバー部材とスリーブ上端との間に潤滑流体を保持し、カバー部材内周部とシャフト外周円筒面との間で毛管シールを形成してもよい。
【０１０９】
さらに、スリーブ上端とこれに対向するハブ下面との間に潤滑流体を溜めると共に、スリーブ上端外周を囲うようにハブ下面に垂下円筒面を設けて、この垂下円筒面の内周円筒面とスリーブ上端の外周円筒面との間に毛管シールを形成する構成であってもよい。
【０１１０】
（Ｇ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、図１に示すような、流体軸受装置２０を搭載している例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１１】
例えば、本発明は、シャフト側が回転する軸回転型の流体軸受装置だけではなく、スリーブ側が回転する軸固定型の流体軸受装置に適用することも可能である。また、スリーブの一端が閉鎖された型の流体軸受装置だけではなく、スリーブの両端が開口している両端開口型の流体軸受装置に適用することも可能である。
【０１１２】
（Ｈ）
上記実施形態のスピンドルモータ１０では、スリーブ１１とスラストプレート１４とが溶接により接合されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１３】
例えば、スリーブとスラストプレートとは、カシメ接着、圧入接着等により接合されていてもよい。この場合であっても、スラストフランジがスラストプレート側に反ることを防止することができるので、スラストフランジとスラストプレートとの接触による起動不良や異常摩擦を抑制することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明によれば、被溶接部材が溶接時の熱収縮によって反ってしまうことを防止あるいは抑制することができるので、被溶接部材の反りによって発生する起動不良や異常摩擦を生じさせてしまう部位への適用が特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を含むスピンドルモータの断面図。
【図２】図１に含まれる流体軸受装置の下端部を拡大した拡大断面図。
【図３】図１に含まれる流体軸受装置を示した断面図。
【図４】図１に含まれる流体軸受装置の下端部を拡大した拡大断面図。
【図５】本発明の他の実施形態に係る流体軸受装置の下端部を拡大した拡大断面図。
【図６】本発明の他の実施形態に係る流体軸受装置の下端部を拡大した拡大断面図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る流体軸受装置の下端部を拡大した拡大断面図。
【図８】本発明の他の実施形態に係る流体軸受装置を含むスピンドルモータの断面図。
【図９】本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を搭載した磁気記録再生装置の断面図。
【符号の説明】
【０１１６】
１０，４１０，５１０ スピンドルモータ
１１ スリーブ（固定部材）
１１ａ 軸受孔
１１ｂ 段部
１１ｃ 段部
１１ｄ 傾斜面
１２，１１２，３１２ シャフト
１２ａ 第１凸部
１２ｂ 第２凸部
１２ｃ 逃げ部（非当接部）
１３，１１３，３１３ スラストフランジ
１３ａ，１１３ａ 本体部
１３ｂ，１１３ｂ 挿通孔
１３ｃ，１１３ｃ，３１３ｃ 薄肉部
１４，１１４ スラストプレート（被対向部材）
１４ａ 外周端
１５ ロータハブ
１５ａ 貫通孔
１６ ロータマグネット
１７ ステータ
１７ａ ステータコイル
１８ ベース
１８ａ 凹部
１８ｂ 穴
２０，１２０，３２０，４２０，５２０ 流体軸受装置
２６ 潤滑流体
３０，１３０，３３０ 溶融部
３５ 支持部分
３５ａ 支持部分における軸方向中心位置
３１３ｄ 逃げ部（非当接部）
４１１ スリーブ
４１８ ベース（固定部材）
５５０ 磁気記録再生装置（情報処理装置）
５５１ 記録再生ディスク
５５２ 記録ヘッド
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２ 溶融中心部
Ｈ 本体部における厚み中心位置
Ｈ１ 本体部の厚み
Ｈ２ 薄肉部の厚み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
本体部と、前記シャフトが挿通される挿通孔と、前記挿通孔の周囲に形成されており、軸方向における厚みが、前記本体部の前記軸方向における厚みの１／２よりも大きい薄肉部と、を有しており、前記シャフトの端部近傍に配置されているスラストフランジと、
前記本体部の前記軸方向における厚みの中心位置あるいは略中心位置に配置されており、前記シャフトと前記スラストフランジとを前記シャフトの端部側から溶接した際の前記シャフトと前記スラストフランジとの溶融部における断面の重心位置である溶融中心部と、
を備えている、流体軸受装置。
【請求項２】
前記シャフトに対して前記スラストフランジを支持する支持部分における前記軸方向中心位置は、前記本体部の厚みの中心位置と一致、あるいは、ほぼ一致している、
請求項１に記載の流体軸受装置。
【請求項３】
前記スラストフランジにおける前記シャフトの端部とは反対側の端面と前記シャフトとの間には、非当接部が形成されている、
請求項１または２に記載の流体軸受装置。
【請求項４】
前記非当接部は、前記スラストフランジに対して凹んだ状態となるように前記シャフトに形成されている、
請求項３に記載の流体軸受装置。
【請求項５】
前記非当接部は、前記シャフトに対して凹んだ状態となるように前記スラストフランジに形成されている、
請求項３に記載の流体軸受装置。
【請求項６】
前記本体部の厚み中心位置と前記スラストフランジにおける前記シャフトの端部側の端面との距離ａと、前記本体部の厚み中心位置と前記スラストフランジにおける前記シャフトの端部とは反対側の端面との距離ｂとが、ｂ＞２ａの関係を満たしている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の流体軸受装置。
【請求項７】
前記スラストフランジと対向する位置に配置されているスラストプレートをさらに備えている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の流体軸受装置。
【請求項８】
前記スラストプレートは、外周端が固定部材に対して溶接接合されている、
請求項７に記載の流体軸受装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の流体軸受装置と、
前記流体軸受装置の回転側部材に取り付けられたロータマグネットと、
前記ロータマグネットに対して回転力を付与するステータコイルと、
を備えている、スピンドルモータ。
【請求項１０】
請求項９に記載のスピンドルモータを備えている、情報処理装置。
【請求項１】
シャフトと、
本体部と、前記シャフトが挿通される挿通孔と、前記挿通孔の周囲に形成されており、軸方向における厚みが、前記本体部の前記軸方向における厚みの１／２よりも大きい薄肉部と、を有しており、前記シャフトの端部近傍に配置されているスラストフランジと、
前記本体部の前記軸方向における厚みの中心位置あるいは略中心位置に配置されており、前記シャフトと前記スラストフランジとを前記シャフトの端部側から溶接した際の前記シャフトと前記スラストフランジとの溶融部における断面の重心位置である溶融中心部と、
を備えている、流体軸受装置。
【請求項２】
前記シャフトに対して前記スラストフランジを支持する支持部分における前記軸方向中心位置は、前記本体部の厚みの中心位置と一致、あるいは、ほぼ一致している、
請求項１に記載の流体軸受装置。
【請求項３】
前記スラストフランジにおける前記シャフトの端部とは反対側の端面と前記シャフトとの間には、非当接部が形成されている、
請求項１または２に記載の流体軸受装置。
【請求項４】
前記非当接部は、前記スラストフランジに対して凹んだ状態となるように前記シャフトに形成されている、
請求項３に記載の流体軸受装置。
【請求項５】
前記非当接部は、前記シャフトに対して凹んだ状態となるように前記スラストフランジに形成されている、
請求項３に記載の流体軸受装置。
【請求項６】
前記本体部の厚み中心位置と前記スラストフランジにおける前記シャフトの端部側の端面との距離ａと、前記本体部の厚み中心位置と前記スラストフランジにおける前記シャフトの端部とは反対側の端面との距離ｂとが、ｂ＞２ａの関係を満たしている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の流体軸受装置。
【請求項７】
前記スラストフランジと対向する位置に配置されているスラストプレートをさらに備えている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の流体軸受装置。
【請求項８】
前記スラストプレートは、外周端が固定部材に対して溶接接合されている、
請求項７に記載の流体軸受装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の流体軸受装置と、
前記流体軸受装置の回転側部材に取り付けられたロータマグネットと、
前記ロータマグネットに対して回転力を付与するステータコイルと、
を備えている、スピンドルモータ。
【請求項１０】
請求項９に記載のスピンドルモータを備えている、情報処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−５３９０６（Ｐ２０１０−５３９０６Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１７２８１（Ｐ２００８−２１７２８１）
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【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２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【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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