(57)【要約】【課題】  この種の動圧軸受装置の小型化を図る。【解決手段】  軸受スリーブ８の上端面８ｂと、これに対向するフランジ部２ｂの下端面２ｂ２との間に、スラスト軸受部Ｔのスラスト軸受隙間を形成する。ハウジング７の開口部７ａにシール部材９を配設し、このシール部材９の内周面９ａと、これに対向するフランジ部２ｂの外周面２ｂ３との間にシール空間Ｓを形成する。このシール空間Ｓに隣接するフランジ部２ｂの内径側上端面２ｂ１、およびシール部材９の上端面９ｃに、それぞれ撥油被膜Ｆを形成する。【選択図】  図４
2006194417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開口したハウジングと、該ハウジングの内部に固定された軸受スリーブと、外径側に突出したフランジ部を有し、前記ハウジングおよび前記軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、該軸部材と前記軸受スリーブとの間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で軸部材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で軸部材をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備えた動圧軸受装置において、
前記スラスト軸受隙間は、前記軸受スリーブのハウジング開口側の端面と、これに対向する前記フランジ部の端面との間に形成され、
前記ハウジングの開口側に、前記フランジ部との間にシール空間を形成するシール部材が設けられ、
前記フランジ部と前記シール部材のうち、少なくとも一方の前記シール空間に隣接する大気接触面に、撥油処理が施されていることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項２】
前記フランジ部が、前記軸部材の軸方向一端側への相対変位時に前記シール部材と係合して前記軸部材を係止することを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項３】
前記ラジアル軸受部が、多円弧軸受で構成されていることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載された動圧軸受装置を有するディスク装置のスピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受隙間に生じる流体（潤滑流体）の動圧作用で回転部材を非接触支持する動圧軸受装置に関するものである。この軸受装置は、情報機器、例えばＨＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置等のスピンドルモータ、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、その他の小型モータ用として好適である。
【背景技術】
【０００２】
上記各種モータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化等が求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の１つに当該モータのスピンドルを支持する軸受があり、近年では、上記要求性能に優れた特性を有する動圧軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。
【０００３】
例えば、ＨＤＤ等のディスク駆動装置のスピンドルモータに組み込まれる動圧軸受装置では、軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部およびスラスト方向に支持するスラスト軸受部の双方を動圧軸受で構成する場合がある。この種の動圧軸受装置におけるスラスト軸受部としては、軸部材のフランジ部端面と、これに対向する面、例えば軸受スリーブの端面等との何れか一方に動圧溝などの動圧発生部を形成すると共に、両端面間にスラスト軸受隙間を形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
通常、ハウジングの内部空間に充填した潤滑油が外部に漏れるのを防ぐために、ハウジングの開口部にシール部材が配設される。このような場合、シール部材と、軸部材の外周面との間にシール空間が形成されることが多い（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−２３９９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の動圧軸受装置は、ハウジング、軸受スリーブ、軸部材をはじめとする種々の部品で構成され、情報機器の益々の高性能化に伴って必要とされる高い軸受性能を確保すべく、各部品の加工精度や組立精度を高める努力がなされている。その一方で、情報機器の低価格化・小型化の傾向に伴い、特に最近の情報機器の携帯化に伴い、この種の動圧軸受装置に対する小型化の要求が高まっている。
【０００６】
本発明の課題は、この種の動圧軸受装置の小型化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明に係る動圧軸受装置は、一端が開口したハウジングと、ハウジングの内部に固定された軸受スリーブと、外径側に突出したフランジ部を有し、ハウジングおよび軸受スリーブに対して相対回転する軸部材と、軸部材と軸受スリーブとの間のラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で軸部材をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、スラスト軸受隙間に生じる流体の動圧作用で軸部材をスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部とを備えたものにおいて、スラスト軸受隙間は、軸受スリーブのハウジング開口側の端面と、これに対向するフランジ部の端面との間に形成され、ハウジングの開口側に、フランジ部との間にシール空間を形成するシール部材が設けられ、フランジ部とシール部材のうち、少なくとも一方のシール空間に隣接する大気接触面に、撥油処理が施されていることを特徴とする。
【０００８】
このように、スラスト軸受隙間を、ハウジングの開口側に設け、かつシール部材とフランジ部との間にシール空間を形成することで、シール部材とフランジ部とを軸方向同位置に配することができる。これにより、シール空間とフランジ部のうち、何れか一方の軸方向寸法が省略され、シール空間を軸部材の外周面との間に形成する場合と比べて、かかる動圧軸受装置の軸方向全長を短くすることができる。
【０００９】
さらなる軸受装置の小サイズ化のために、シール空間を構成するフランジ部、およびシール部材の軸方向寸法を小さくすることが考えられる。一般に、ハウジングの内部空間に充満された潤滑油等の流体は、温度変化によりその体積を膨張あるいは収縮させる。特にＨＤＤ等の情報機器用のモータに用いられる動圧軸受装置では、比較的高温雰囲気下での使用が考えられ、このような雰囲気下では、潤滑油の体積変化が顕著となる。そのため、シール空間には、上記使用雰囲気下での潤滑油の体積変化を許容する程度の空間容積（軸方向幅）が最低限必要となる。また、衝撃等の不測の事態により、潤滑油が外部空間に漏れ出る可能性を考慮すれば、さらなるシール空間の軸方向幅の延長が必要となる。
【００１０】
本発明では、シール空間を構成するシール部材とフランジ部のうち、少なくとも何れか一方のシール空間に隣接する大気接触面に撥油処理を施したので、潤滑油がシール空間から漏れ出たとしても、その漏れ出た油（の飛沫）は、シール空間に隣接する撥油処理面にはじかれる。そのため、シール空間から漏れ出た油が周辺部材に接触して、この接触に起因する不具合を生じるのを回避することができる。
【００１１】
このようにして、シール効果をさらに高めることにより、シール空間は、潤滑油の温度変化に伴う体積変化を最低限許容する程度の軸方向幅で済む。従って、シール部材やフランジ部の軸方向寸法を省略して、動圧軸受装置の軸方向長さをより一層短くすることができる。
【００１２】
フランジ部が、軸部材の軸方向一端側への相対変位時にシール部材と係合して軸部材を係止するようにシール空間を構成することもできる。例えば、フランジ部の大気側端面に段差を設けて、この段によって区画された外径側の端面と、シール部材の反大気側端面とを係合するように構成してもよい。
【００１３】
上記スラスト軸受部は、例えば動圧溝等の動圧発生手段を備えた動圧軸受で構成することができる。また、ラジアル軸受部は、多円弧軸受で構成することができる。
【００１４】
上記構成の動圧軸受装置は、例えば動圧軸受装置を備えたディスク装置のスピンドルモータとして提供することが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明によれば、この種の動圧軸受装置の小型化を図ることができ、さらには動圧軸受装置を組込んだモータの小型化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置１を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。このスピンドルモータは、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材２を回転自在に非接触支持する動圧軸受装置１と、軸部材２に装着されたディスクハブ３と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル４およびロータマグネット５とを備えている。ステータコイル４はケーシング６の外周に取付けられ、ロータマグネット５は、ディスクハブ３の内周に取付けられている。ディスクハブ３は、その外周に磁気ディスク等のディスク状情報記録媒体（以下、単にディスクという。）Ｄを一枚または複数枚保持している。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータコイル４に通電すると、ステータコイル４とロータマグネット５との間に発生する電磁力でロータマグネット５が回転し、これに伴って、ディスクハブ３およびディスクハブ３に保持されたディスクＤが軸部材２と一体に回転する。
【００１８】
図２は、動圧軸受装置１を示している。この動圧軸受装置１は、軸部材２と、ハウジング７と、ハウジング７に固定された軸受スリーブ８、およびシール部材９とを主な構成要素として構成されている。なお、説明の便宜上、ハウジング７の開口部７ａの側を上側、開口部７ａと反対の側を下側として以下説明する。
【００１９】
軸部材２は、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部２ａと、円盤状のフランジ部２ｂとを備えている。フランジ部２ｂは軸部２ａの下端よりも上方に設けられ、軸部２ａと一体または別体をなす。フランジ部２ｂの外周面は、軸方向の段差によって上下に区画され、区画上側に位置しテーパ状をなす外周面２ｂ３は、後述するシール部材９との間にシール空間Ｓを形成する。
【００２０】
ハウジング７は、一端に開口部７ａを有すると共に、他端を閉じた有底円筒状に形成され、円筒状の側部７ｂと、側部７ｂの他端側に一体に連続した底部７ｃとを備えている。このハウジング７は、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）や、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の結晶性樹脂をベースとする樹脂組成物を射出成形することで形成される。このハウジング７は、軸受スリーブ８をインサート部品として型成形（インサート成形）することもできる。あるいは、側部７ｂと底部７ｃとを別体に形成し、両者を接着、溶着（超音波溶着等）の手段で相互に結合することもできる。なお、ハウジング７は、必ずしも樹脂で成形する必要はなく、例えば金属材料をプレス加工する等して成形することもできる。側部７ｂのみ、あるいは底部７ｃのみを金属材料で成形してもよい。
【００２１】
また、上記樹脂組成物には、例えば、ガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカ状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボン繊維、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、各種金属粉等の繊維状または粉末状の導電性充填材を、目的に応じて適量配合することができる。
【００２２】
軸受スリーブ８は、例えば、銅やアルミ（合金を含む）等の軟質金属材料、あるいは焼結金属材料で形成されている。この実施形態において、軸受スリーブ８は、焼結金属からなる多孔質体、例えば銅を主成分とする焼結金属の多孔質体で円筒状に形成される。この軸受スリーブ８は、その下端面８ｃをハウジング７の底部７ｃに当接させて、ハウジング７に対する軸受スリーブ８の軸方向位置を定めた上で、圧入、接着、溶着などの固定手段によりハウジング７の内周に固定される。
【００２３】
軸受スリーブ８の内周面８ａの上下に離隔した領域には、図３に示すように、第一ラジアル軸受部Ｒ１および第二ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受面となる複数の円弧面８ａ１がそれぞれ形成される。各円弧面８ａ１は、回転軸心Ｏからそれぞれ等距離オフセットした点を中心とする偏心円弧面であり、円周方向で等間隔に形成される。各偏心円弧面８ａ１の間には軸方向の分離溝８ａ２が形成される。
【００２４】
軸受スリーブ８の内周面８ａに軸部材２の軸部２ａを挿入することにより、軸受スリーブ８の偏心円弧面８ａ１および分離溝８ａ２と、軸部２ａの真円状外周面２ａ１との間に、第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の各ラジアル軸受隙間がそれぞれ形成される。ラジアル軸受隙間のうち、偏心円弧面８ａ１と対向する領域は、隙間幅を円周方向の一方で漸次縮小させたくさび状隙間８ａ３となる。くさび状隙間８ａ３の縮小方向は軸部材２の回転方向に一致している。
【００２５】
軸受スリーブ８の上端面８ｂの全面または一部の環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図示は省略するが、スパイラル形状の動圧溝が形成される。この上端面８ｂの動圧溝形成領域は、フランジ部２ｂの下端面２ｂ２と対向し、軸部材２の回転時には、両面８ｂ、２ｃの間に後述するスラスト軸受部Ｔのスラスト軸受隙間が形成される（図２を参照）。
【００２６】
シール部材９は、例えば樹脂材料、あるいは黄銅等の軟質金属材料で環状に形成される。このシール部材９は、図２に示すように、その下端外径側を下方に向けて突出した形態をなす。この下方突出部９ｄを軸受スリーブ８の上端面８ｂに当接させることで、シール部材９の軸方向の位置決めがなされ、接着、溶着等の手段によりシール部材９がハウジング７内周に固定される。
【００２７】
上記位置決めと同時に、シール部材９の下端内径側の下端面９ｂと軸受スリーブ８の上端面８ｂとの間にフランジ部２ｂを収容することで、シール部材９の内周面９ａとこれに対向するフランジ部２ｂの外周面２ｂ３との間に、例えば図４に示すシール空間Ｓが形成される。シール部材９で密封されたハウジング７の内部空間には、軸受スリーブ８の内部気孔も含めて、潤滑流体としての潤滑油が充満されており、潤滑油の油面は、シール空間Ｓの範囲内に維持される。
【００２８】
このような構成とすることで、シール空間Ｓには、遠心力および毛細間力によるシール作用が生じ、潤滑油の外部への漏れ出しが抑制される。また、シール部材９とフランジ部２ｂを軸方向同位置に配することで、シール空間Ｓをシール部材９と軸部２ａの外周面２ａ１との間に形成する場合と比べて、動圧軸受装置１の軸方向全長が短小化される。
【００２９】
シール空間Ｓと隣接する大気接触面となるシール部材９の上端面９ｃ、およびフランジ部２ｂの内径側上端面２ｂ１には撥油処理が施され、図４に示すように、それぞれ撥油被膜Ｆが形成される。この図示例では、上端面９ｃの全面と、内径側上端面２ｂ１の全面に撥油被膜Ｆが形成されている。この撥油被膜Ｆにより、潤滑油がシール空間Ｓから外部に漏れ出たとしても、その漏れ出た油（の飛沫）は、シール空間Ｓに隣接する撥油被膜Ｆにはじかれる。そのため、シール空間から漏れ出た油が周辺に移動し、ディスクハブ３やディスクＤ等に接触するのを防ぐことができる。なお、撥油被膜Ｆの厚み（軸方向寸法）は、他の構成部材（ハウジング７や軸受スリーブ８）の軸方向寸法に比べれば僅かであるが、図４、および後述する図５では寸法を誇張して描いている。
【００３０】
このようにして、撥油被膜Ｆを形成することにより、シール効果をさらに高めることができるので、シール空間Ｓの軸方向幅が、潤滑油の温度変化に伴う体積変化を最低限許容する程度の幅で済む。従って、シール部材９やフランジ部２ｂの軸方向寸法を小さくして、動圧軸受装置１の軸方向長さをより一層短くすることができ、動圧軸受装置１の小サイズ化を図ることができる。
【００３１】
また、シール空間Ｓを、フランジ部２ｂの外周面２ｂ３との間に形成することにより、シール空間Ｓがより外径側に形成される。これにより、シール空間Ｓを軸部２ａの外周面２ａ１との間に形成する場合に比べて、シール空間Ｓ内の潤滑油の許容量を増加させることができる。従って、シール空間Ｓ内での油面の上下動幅を狭めて、シール部材９およびフランジ部２ｂの軸方向長さをより縮小することができ、動圧軸受装置１のさらなる小サイズ化が可能となる。
【００３２】
シール部材９の下端面９ｂは、段によって区画形成されたフランジ部２ｂ外径側の端面２ｂ４と軸方向の隙間を介して対向している。軸部材２が上方へ変位すると、フランジ部２ｂの外径側端面２ｂ４がシール部材９の下端面９ｂと軸方向で係合し、軸部材２を係止し、軸部材２の抜止めがなされる。
【００３３】
上記構成の動圧軸受装置１において、軸部材２の回転時、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる領域（上下２箇所の領域）は、軸部２ａの外周面２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向し、それぞれ多円弧軸受（テーパ軸受とも称される）を構成する。上記多円弧軸受では、軸部材２の回転に伴い、ラジアル軸受隙間内の潤滑油がくさび状隙間８ａ３の縮小側に押し込まれて、その圧力が上昇する。このような潤滑油の動圧作用によって、軸部２ａを非接触支持する第一ラジアル軸受部Ｒ１と第二ラジアル軸受部Ｒ２がそれぞれ構成される。
【００３４】
同時に、軸受スリーブ８の上端面８ｂに形成された動圧溝形成領域と、これに対向するフランジ部２ｂの下端面２ｂ２との間のスラスト軸受隙間にも、動圧溝の動圧作用により潤滑油の油膜が形成され、この油膜の圧力によって、フランジ部２ｂをスラスト方向に回転自在に非接触支持するスラスト軸受部Ｔが構成される。
【００３５】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
【００３６】
上記実施形態では、シール部材９の下端面９ｂと、フランジ部２ｂの外径側端面２ｂ４とを対向させ、これら対向面９ｂ、２ｂ４同士を係合させることで、軸部材２の抜止めを図った場合を説明したが、もちろんこれ以外の形態を採ることも可能である。例えば軸部材２の抜けを心配する必要がないのであれば、図５に示すように、フランジ部２ｂの外周面２ｂ３を軸方向全長に亘ってテーパ面状とし、このテーパ状外周面２ｂ３’と、これに対向するシール部材９の内周面９ａとの間にシール空間Ｓ’を形成することもできる。これによれば、シール部材９とフランジ部２ｂとの間に軸方向の係合部を設ける必要がないので、かかる構成部分を省略でき、両部材９、２ｂの軸方向寸法をさらに小さくすることができる。
【００３７】
また、以上の実施形態では、撥油被膜Ｆを、シール部材９の上端面９ｃの全面に、フランジ部２ｂの内径側上端面２ｂ１（２ｂ１’）の全面にそれぞれ設けた場合を説明したが、必ずしも全面に設ける必要はなく、例えば図示は省略するが、上端面９ｃの一部内径領域や、内径側上端面２ｂ１の一部外径領域のみに設けてもよい。上記被膜形成領域は、フランジ部２ｂ側、シール部材９側の何れか一方に設けるだけでも構わない。また、上記被膜形成箇所に加えて、シール空間Ｓ（Ｓ’）を形成するフランジ部２ｂの外周面２ｂ３（２ｂ３’）や、シール部材９の内周面９ａの一部又は全面に上記撥油被膜Ｆを形成してもよい。さらには、シール部材９の全外表面（ハウジング７との接着面等は除く）に上記撥油被膜Ｆを形成してもよいし、フランジ部２ｂの全外表面（下端面２ｂ２のスラスト軸受隙間形成領域は除く）に上記撥油被膜Ｆを形成してもよい。
【００３８】
図６は、第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２を構成する多円弧軸受の他の実施形態を示すものである。この実施形態では、図３に示す構成において、各偏心円弧面８ａ１の最小隙間側の所定領域θが、それぞれ回転軸心Ｏを中心とする同心の円弧で構成されている。従って、各所定領域θにおいて、ラジアル軸受隙間（最小隙間）は一定となる。このような構成の多円弧軸受は、テーパ・フラット軸受と称されることもある。
【００３９】
図７では、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる領域が３つの円弧面８ａ１で形成されると共に、３つの円弧面８ａ１の中心は、回転軸心Ｏから等距離オフセットされている。３つの偏心円弧面８ａ１で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間は、円周方向の両方向に対してそれぞれ漸次縮小した形状を有している。
【００４０】
以上に説明した第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の多円弧軸受は、何れもいわゆる３円弧軸受であるが、これに限らず、いわゆる４円弧軸受、５円弧軸受、さらには６円弧以上の数の円弧面で構成された多円弧軸受を採用してもよい。また、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のように、２つのラジアル軸受部を軸方向に離隔して設けた構成とするほか、軸受スリーブ８の内周面の上下領域に亘って１つのラジアル軸受部を設けた構成としてもよい。
【００４１】
また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、多円弧軸受を採用した場合を例示しているが、これ以外の軸受で構成することも可能である。ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２を構成可能な軸受としては、例えば図示は省略するが、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受隙間に面する領域（ラジアル軸受面となる領域）に、複数の軸方向溝形状の動圧溝を形成したステップ軸受が挙げられる。あるいは、軸方向溝に代えて、へリングボーン形状やスパイラル形状の傾斜溝を形成し、これら傾斜状の動圧溝により潤滑流体の動圧作用を発生させる構成を採ることもできる。
【００４２】
また、以上の実施形態では、動圧軸受装置１の内部に充満し、ラジアル軸受隙間や、スラスト軸受隙間に動圧作用を生じる流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に動圧作用を生じ得る流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る動圧軸受装置を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの断面図である。
【図２】動圧軸受装置の縦断面図である。
【図３】ラジアル軸受部の横断面図である。
【図４】シール空間周辺を示す拡大断面図である。
【図５】シール空間の他の構成例を示す断面図である。
【図６】ラジアル軸受部の他の構成例を示す断面図である。
【図７】ラジアル軸受部の他の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      動圧軸受装置
２      軸部材
２ｂ    フランジ部
２ｂ１  内径側上端面
２ｂ２  下端面
２ｂ３  外周面
２ｂ４  外径側端面
３      ディスクハブ
４      ステータコイル
５      ロータマグネット
７      ハウジング
７ａ    開口部
８      軸受スリーブ
８ｂ    上端面
９      シール部材
９ａ    内周面
９ｂ    下端面
９ｃ    上端面
９ｄ    下方突出部
Ｆ      撥油被膜
Ｓ、Ｓ’  シール空間
Ｒ１、Ｒ２  ラジアル軸受部
Ｔ      スラスト軸受部
【図１】
2006194417.tif 000003
【図２】
2006194417.tif 000004
【図３】
2006194417.tif 000005
【図４】
2006194417.tif 000006
【図５】
2006194417.tif 000007
【図６】
2006194417.tif 000008
【図７】
2006194417.tif 000009