(57)【要約】【課題】  シャフトの両端を固定するタイプのスピンドルモータは、軸受とする動圧流体軸受の両端部が大気に開放された構造をもっており、回転体の回転精度が悪い場合には軸受に大きな変動ストレスが加わり潤滑剤の漏出が発生する。【解決手段】  固定されたシャフト部材の表面と回転部材のスリーブ部との間に微小な隙間を形成し、前記隙間に潤滑流体を充填した流体軸受を有するスピンドルモータにおいて、シャフト部材はその円筒面に略垂直に外側に突出するように形成された環状の鍔部を有する。前記回転部材はシャフト部材に外嵌されるスリーブ部と磁気ディスクを固定するハブ部とが一体に構成されており、シャフト部材の上端部側に環状のシール部材が固定されている。【選択図】    図１
2006022931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定されたシャフト部材の外周面と前記シャフト部材が挿入されるスリーブ部の内周面との間に微小な隙間を形成し、前記微小な隙間に潤滑流体を充填した流体軸受であって、
前記シャフト部材は、外周面から外向きに略垂直に突出する環状の鍔部及び前記鍔部から所定距離だけ離れて設けられたスラストフランジを有し、
前記スリーブ部は、磁気ディスクを固定するハブ部に一体に構成され、前記鍔部と前記スラストフランジとの間で前記シャフト部材に微小な隙間を保って回転可能に保持されている動圧流体軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項２】
前記シャフト部材と前記スリーブ部のそれぞれの対向面の少なくとも一方にラジアル動圧発生溝を有し、前記鍔部とスリーブ部のそれぞれの対向面の少なくとも一方に第１のスラスト動圧発生溝を有し、前記スラストフランジとスリーブ部とのそれぞれの対向面の少なくとも一方に第２のスラスト動圧発生溝を有する動圧流体軸受を備えた請求項１記載のスピンドルモータ。
【請求項３】
前記スリーブ部の内周面に表面処理が施されていることを特徴とする動圧流体軸受を備えた請求項１記載のスピンドルモータ。
【請求項４】
前記シャフト部材は、鉄にマンガンを４重量％以上、ニッケルを４重量％以下、クロムを１２〜１８重量％添加した高強度鋼であることを特徴とする動圧流体軸受を備えた請求項１記載のスピンドルモータ。
【請求項５】
固定されたシャフト部材の外周面と前記シャフト部材が挿入されるスリーブ部の内周面との間に微小な隙間を形成し、前記微小な隙間に潤滑流体を充填した流体軸受であって、
前記シャフト部材は、外周面から外向きに略垂直に突出する環状の鍔部及び前記鍔部から所定距離だけ離れて設けられたスラストフランジを有し、
前記シャフト部材が挿入されるスリーブ部と、磁気ディスクを固定するハブ部と、前記ハブ部に回転力を与える円筒状マグネットの外周面又は内周面を保持するマグネット保持部とが一体に構成され、
前記スリーブ部は、前記鍔部と前記スラストフランジとの間で前記シャフト部材に微小な隙間を保って回転可能に保持されている動圧流体軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項６】
前記スリーブ部と前記ハブ部とが磁性材料から構成されている動圧流体軸受を有する請求項５記載のスピンドルモータ。
【請求項７】
前記スリーブ部の内周面に表面処理が施されていることを特徴とする動圧流体軸受を有する請求項５記載のスピンドルモータ。
【請求項８】
前記シャフト部材は、鉄に、マンガンを４重量％以上、ニッケルを４重量％以下、クロムを１２〜１８重量％添加した高強度鋼で作られていることを特徴とする動圧流体軸受を有する請求項５記載のスピンドルモータ。
【請求項９】
固定されたシャフト部材の外周面と前記シャフト部材が挿入されるスリーブ部の内周面との間に微小な隙間を形成し、前記微小な隙間に潤滑流体を充填した流体軸受であって、
前記シャフト部材の下端部側に第一の環状部材が圧入され、前記シャフト部材が挿入されるスリーブ部と磁気ディスクを固定するハブ部とは一体に構成されており、前記シャフト部材の上端部側に第二の環状部材が設けられている動圧流体軸受を有するスピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気ディスク装置に使用される、動圧流体軸受を有するスピンドルモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスクに記録・再生する磁気ディスク装置のディスク回転駆動用モータにおいては、高速化及び低騒音化のために、軸受として動圧流体軸受を用いたスピンドルモータが多く使用されている。
このような磁気ディスク装置において、動作速度を向上させるとともに、磁気ディスク１枚当たりの記録容量を増大させるためには記録密度を高くする必要がある。記録密度を高くするには、磁気ディスクを回転させるスピンドルモータの回転精度を高くしかつ安定に回転させる必要があるので、回転をより安定にすることができる両軸端固定型のモータが適している。両軸端固定型のモータでは軸の両端をフレーム等に固定し、軸が挿入されるスリーブが回転する。回転する磁気ディスク等はこのスリーブに取り付けられる。
【０００３】
近年、磁気ディスク装置は各種のモバイル装置に使用されることが多くなってきている。モバイル装置では、使用中に外力が加わることがあるが、そのような外力により筐体が変形して内部の磁気ディスクや磁気ヘッドが損傷を受けることのないような高い信頼性を確保することが望まれている。その方法の一つが前記のスピンドルモータの軸を両端で固定して軸で装置の筐体を支持することが考えられる。また、このようなモバイル装置用のスピンドルモータでは、一般に動圧流体軸受を用いている。動圧流体軸受は広範囲な作動温度範囲で高い信頼性を有することが求められているが特に問題となっている点は動圧流体軸受の潤滑流体（潤滑油）の漏出であり、これを解決するための様々な提案がされている。
【０００４】
特許文献１に示された第１の従来技術によれば、潤滑剤の漏出を防止するために、スリーブにラビリンスシールを設けている。スリーブには別部品のハブが取り付けられ、シャフト固定型の動圧軸受が構成されている。
【０００５】
特許文献２に示された第２の従来技術によれば、シャフトとスリーブとの間のラジアル軸受部をはさむように、シール部材を前記シャフトに取り付けて潤滑油をシールし漏れを防止している。スリーブには別部品のモータハブが取り付けられ、軸固定型の動圧流体軸受が構成されている。
【特許文献１】特許第３５１９４５７号公報
【特許文献２】特開２００２−７０８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２に示された第１及び第２の従来技術では、スピンドルモータの組立工程において、回転軸の軸方向における組立精度は高く保つことができる。しかし、ラジアル軸受部を構成するスリーブと、磁気ディスクを搭載して固定するハブ部とが、別々に加工された部品を組み合わせているので、半径方向に多少の芯ずれ（偏心）が生じるのを避けることはできない。そのため回転中にスリーブが振動したり、磁気ディスク取付け面が回転軸に対して傾いたりする。回転中にスリーブが振動すると、シャフトとスリーブの隙間が変動するため、隙間に充填されている潤滑剤が外部へ漏出することがある。両軸端固定型の動圧流体軸受ではスリーブの両端部が大気に開放された構造をもっている。そのため、ハブ部などの回転体の回転精度が悪いと軸受部分に大きく変動するストレスが加わり、ラジアル動圧軸受を形成するシャフトとスリーブとの隙間が変動して、その隙間に充填されている潤滑剤が押し出され外部へ漏出することになる。
【０００７】
本発明は、スピンドルモータの軸受である、シャフト部とハブ部とスリーブ部とを有する動圧流体軸受の潤滑流体の漏出を低減し信頼性の高い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】
【０００８】
本発明のスピンドルモータは、固定されたシャフト部材の外周面と前記シャフト部材が挿入されるスリーブ部の内周面との間に微小な隙間を形成し、前記微小な隙間に潤滑流体を充填した流体軸受であって、前記シャフト部材は、外周面から外向きに略垂直に突出する環状の鍔部及び前記鍔部から所定距離だけ離れて設けられたスラストフランジを有し、前記スリーブ部は、磁気ディスクを固定するハブ部に一体に構成され、前記鍔部と前記スラストフランジとの間で前記シャフト部材に微小な隙間を保って回転可能に保持されている動圧流体軸受を有する。
【０００９】
本発明によれば、環状の鍔部がシャフト部材に一体に形成されているため、シャフト部材の軸方向の精度が高い。また回転する部材である、スリーブ部と磁気ディスクを搭載して固定するハブ部とを一体に構成しているため、スリーブ部とハブ部の半径方向の精度及びスリーブ部の中心軸に対する磁気ディスクの取付面の傾き精度を高くすることができ、回転時の磁気ディスク面の変動を極小にすることができる。
【００１０】
スリーブ部とハブ部の半径方向の精度及び磁気ディスクの取付面の傾き精度が高いので安定した回転が得られ、回転中のシャフト部材とスリーブ部との間の隙間が安定しているので、潤滑流体が外部へ漏出するおそれはない。
【００１１】
本発明の他の観点のスピンドルモータは、固定されたシャフト部材の外周面と前記シャフト部材が挿入されるスリーブ部の内周面との間に微小な隙間を形成し、前記微小な隙間に潤滑流体を充填した流体軸受であって、前記シャフト部材はその外周面から外向きに略垂直に突出する環状の鍔部及び前記鍔部から所定距離だけ離れて設けられたスラストフランジを有し、前記シャフトが挿入されるスリーブ部と、磁気ディスクを固定するハブ部と、円筒状マグネットの外周面又は内周面を略覆うマグネット保持部が一体に構成され、前記鍔部と前記スラストフランジとの間で前記シャフト部材に微小な隙間を保って回転可能に保持されている動圧流体軸受を有する。
【００１２】
本発明によれば、環状の鍔部がシャフト部材に一体に形成されているため、シャフト部材の軸方向の精度が高い。また回転する部材であるスリーブ部と磁気ディスクを搭載して固定するハブ部とを一体に構成しているため、スリーブ部とハブ部の半径方向の精度及びスリーブ部の中心軸に対する磁気ディスク取付面の傾き精度を高くすることができる。さらに駆動用マグネットを取り付けるバックヨークを前記ハブ部に一体に構成しているため、バックヨークの回転中心の、前記スリーブ部の回転中心に対する精度が高い。その結果回転時のトルクの変動が小さくなり、スリーブ部の回転がより安定化するので潤滑流体の外部への漏出はほとんどなくなる。
【００１３】
本発明の他の観点のスピンドルモータは、固定されたシャフト部材の外周面と前記シャフト部材が挿入されるスリーブ部の内周面との間に微小な隙間を形成し、前記微小な隙間に潤滑流体を充填した流体軸受であって、前記シャフト部材の下端部側に第一の環状部材が圧入され、前記シャフト部材が挿入されるスリーブ部と磁気ディスクを固定するハブ部とは一体に構成されており、前記シャフト部材の上端部側に第二の環状部材が設けられている動圧流体軸受を有する。
【００１４】
本発明によれば、前記の効果に加えて、棒状のシャフト部材に環状の部材を取り付けた構成は、環状の部材とシャフト部材とを一体に構成したものより安価であるので、スピンドルモータのコスト低減が可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、シャフト部材が挿入されるスリーブ部と磁気ディスクを取付けるハブ部とが一体に構成されているので、スリーブ部とハブ部の偏心が少ない。そのためスリーブ部の回転が安定し、シャフト部材とスリーブ部の間の隙間が変動することがなく、隙間の変動による潤滑流体の外部への漏出を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態のスピンドルモータについて、図１から図３を参照しながら説明する。
【００１７】
《実施の形態１》
本発明の実施の形態１のスピンドルモータを図１を参照して説明する。図１は実施の形態１のスピンドルモータの左半分の断面図であり、右半分は中心線Ｃに対称であるので図示を省略している。
【００１８】
図１において、本実施の形態１のスピンドルモータに用いられている流体軸受部は、シ
ャフト部材１及びスリーブ部４ａを備えた回転部材４（ハブ部）を有する。シャフト部材１は、図において下端部がベース９に固定され、固定部近傍に外周面から外向きに略垂直に突出する鍔部１ａを有する。円筒状のスリーブ部４ａには、シャフト部材１が微小な隙間を保って挿入されている。スリーブ部４ａは回転部材４に一体に形成されている。回転部材４には複数の磁気ディスク２０が取付けられる。スリーブ部４ａを挟んで前記鍔部１ａに対向する環状のスラストフランジ２が、シャフト部材１の上部に圧入されて固定されている。回転部材４には、スラストフランジ２の上方を覆いシールとして働く環状のシール部材３が取り付けられている。シャフト部材１は、例えば鉄に、マンガンを４重量％以上、ニッケルを４重量％以下、クロムを１２〜１８重量％添加した高強度鋼で作るのが望ましい。スリーブ部４ａを例えばアルミニウムのような比較的軟かい材料を作る場合には、シャフト部材１と接触したときに摩耗するのを防ぐため、スリーブ部４ａの内周面にＤＬＣのような耐摩耗性の硬質膜を形成したり、ニッケルメッキのような表面処理をするのが望ましい。スリーブ部４ａをアルミニウムや銅合金で作る場合、シャフト部材１をオーステナイト系ステンレス鋼又はこれと同程度の線膨張係数を有する高強度鋼で形成するのが望ましい。このようにすると使用温度が変化したときでもスリーブ部４ａとシャフト部１の隙間の変化が少なく、潤滑流体の漏出を防ぐ上で有効である。
【００１９】
スリーブ部４ａとシャフト部材１との間には微小な隙間５が形成されている。またスリーブ部４ａとスラストフランジ２との間、及びスリーブ部４ａと鍔部１ａとの間には、それぞれ微小な隙間４ｃ、４ｂが形成されている。各隙間５、４ｃ、４ｂには作動流体として潤滑流体（潤滑剤）が充填されている。これによりスリーブ部４ａは固定されたシャフト部材１を軸にして回転可能になる。前記のシール部材３はシャフト部材１の上端から潤滑剤が漏れるのを防止するためのものである。スリーブ部４ａの内周面には当該技術分野ではよく知られている螺旋状または魚骨状のパターンのラジアル動圧発生溝（図示省略）が、従来から知られている塑性加工法である転造、又はエッチング、電解加工などにより形成されてラジアル軸受を構成している。スラストフランジ２とスリーブ部４ａのそれぞれの対向面の少なくとも一方、及び鍔部１ａとスリーブ部４ａのそれぞれ対向面の少なくとも一方の面にも螺旋状または魚骨状のパターンなどのスラスト動圧発生溝（図示省略）が形成されてスラスト軸受を構成している。
【００２０】
回転部材４には、磁性材のバックヨーク６が固定されており、その内周面に筒状のマグネット７が配設されている。マグネット７の内周面に所定の隙間を保って、マグネット７に対向する駆動用コイルが巻かれたステータコア８が配置されている。ステータコア８はベース９に固定されて回転駆動部を構成している。図１の回転駆動部はステータコア８がマグネット７の内周側に配置されているが、バックヨーク６の外周にマグネット７を配置して、マグネット７の外周側に所定の隙間を設けてステータコア８を配置してもよい。
【００２１】
ステータコア８のコイルに通電すると、マグネット７は回転駆動力を受けスリーブ部４ａを含む回転部材４を回転させる。スリーブ部４ａの回転により、シャフト部材１とスリーブ部４ａ間にラジアル動圧軸受が形成される。またスリーブ部４ａと鍔部１ａとの間４ｂ、及びスリーブ部４ａとスラストフランジ２との間４ｃにスラスト動圧軸受が形成され、スリーブ部４ａはシャフト部材１、鍔部１ａ及びスラストフランジ２に非接触で回転する。
【００２２】
本実施の形態１によれば、回転体である、スリーブ部４ａと回転部材４が一体に構成された単一の部品であるので加工精度が高く、回転部材４の回転中における回転軸Ｃからの偏心を最少にすることができる。そのため回転中にスリーブ部４ａとシャフト部１ａ間で振動が生じたり、スリーブ部４ａがシャフト部１ａに対して傾いたりすることはなく、回転部材４はシャフト部材１の回りを安定して回転する。安定な回転により、回転中にシャフト部材１とスリーブ部４ａとの隙間が変動することなく一定に保たれる。そのためラジアル動圧軸受部のシャフト部材１とスリーブ部４ａの隙間に充填されている潤滑流体が回転中に前記隙間から押し出されて外部へ漏出することはない。
【００２３】
《実施の形態２》
本発明の実施の形態２のスピンドルモータを図２を参照して説明する。図２は実施の形態２のスピンドルモータの左半分の断面図であり、右半分は中心線Ｃに対称であるので図示を省略している。
図２において、シャフト部材１、スラストフランジ２、シール部材３、ステータコア８及びベース９の構成は図１に示す前記実施の形態１のものと同じであり、同様の動作をするので重複する説明は省略する。
【００２４】
本実施の形態２では、ハブ部である回転部材１４の構成のみが図１の回転部材４と異なっている。回転部材１４は、一体に構成されたスリーブ部１４ａ及びバックヨーク１４ｂを有している。スリーブ部１４ａは図１のスリーブ部４ａと同じ構成を有し、同じ動作をする。
図１に示す前記実施の形態１のバックヨーク６は別の部品として作られ回転部材４に取り付けられるので、取り付け方によっては回転部材４の中心軸とバックヨーク６の中心軸にずれ（偏心）が生じるおそれがある。そのためこの取付工程では高精度の作業が要求されかなりの時間とコストを要していた。
【００２５】
本実施の形態２における動圧流体軸受の特徴は、バックヨーク１４ｂが回転部材１４に一体に形成されているので、バックヨーク１４ｂの加工精度を高く維持することができる点である。バックヨーク１４ｂは磁性材でなければならないので、バックヨーク１４と一体構成の回転部材１４はＪＩＳ規格のＳＵＳ４２０等の磁性材で作られる。その点で回転部材１４は使用材料に制約を受けるが、組立コストが低減されるのでトータルコストは低減される。シャフト部材１の材料もＳＵＳ４２０等でもよいが、高強度鋼で構成するのが好ましい。本実施の形態２のスピンドルモータでは、スリーブ部１４ａ、回転部材１４及びバックヨーク１４ｂが一体に構成されているので、これらの間のずれ（偏心）を極めて小さくできる。そのためスリーブ部１４ａはシャフト部材１の回りを極めて安定して回転する。安定な回転により、スリーブ部１４ａとシャフト部材１の間の隙間は一定に保たれるので、潤滑流体が外部へ漏れ出ることはほとんどなくなる。なおマグネット７をバックヨーク１４ｂの外周側に配置して、マグネット７の更に外周側にステータコア８を配置してもよい。
【００２６】
《実施の形態３》
本発明の実施の形態３のスピンドルモータを図３を参照して説明する。図３は実施の形態３のスピンドルモータの左半分の断面図であり、右半分は中心線Ｃに対称であるので図示を省略している。
【００２７】
図３において、スラストフランジ２、シール部材３、スリーブ部４ａを有する回転部材４（ハブ部）、バックヨーク６、マグネット７、ステータコア８及びベース９は、図１に示す前記実施の形態１のものと同じ構成を有し、同様の動作をするので重複する説明は省略する。
【００２８】
本実施の形態３では、シャフト部材１０及びスラストフランジ１１の構成が前記実施の形態１の構成と異なっている。棒状のシャフト１０は図において下端部がベース９に固定されている。シャフト１０には、ベース９近傍に第１の環状部材のスラストフランジ１１が固定されている。スリーブ部４ａはシャフト１０の上端部に固定された第２の環状部材のスラストフランジ２とスラストフランジ１１の間に設けられている。スリーブ部４ａとスラストフランジ１１のそれぞれの対向面の少なくとも一方にスラスト動圧発生溝（図示省略）が設けられている。
【００２９】
本実施の形態３によれば、棒状のシャフト１０に環状のスラストフランジ１１を取り付けるので、シャフト１０の構造が前記実施の形態１のシャフト部材１より簡単であり、シャフト部材のコスト低減が可能となる。本実施の形態３のスピンドルモータにおいても前記実施の形態１のものと同様にスリーブ部４ａが回転部材４と一体に構成されているので、スリーブ部４ａはシャフト部材１の回りを安定して回転する。従って回転中のスリーブ部４ａとシャフト部材１との隙間は安定に保たれるので潤滑流体が外部へ漏出するおそれはない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、高精度の動圧流体軸受を必要とするスピンドルモータに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１のスピンドルモータの左半分の断面図
【図２】本発明の実施の形態２のスピンドルモータの左半分の断面図
【図３】本発明の実施の形態３のスピンドルモータの左半分の断面図
【符号の説明】
【００３２】
１、１０        シャフト部材
２、１１        スラストフランジ
３              シール部材
４、１４        回転部材
４ａ、１４ａ    スリーブ部
５              隙間
６              バックヨーク
７              マグネット
８              ステータコア
９              ベース
【図１】
2006022931.tif 000003
【図２】
2006022931.tif 000004
【図３】
2006022931.tif 000005