(57)【要約】【課題】  新規な潤滑流体封止構造を提案して，薄型化に適する両端軸固定型動圧流体軸受モータ及び記録ディスク装置を実現する。【解決手段】  スリーブ外周下部に潤滑流体溜まり部を有する軸固定構造に於いて，回動するスリーブ内にスリーブ上端からスリーブ下端外径近傍に至る連通領域を形成し，スリーブ上端面の静止部と回転部間に於いて潤滑流体を遠心力により連通領域内に振り切りスリーブ下端外径近傍にまで移送させ，固定軸とスリーブ間には潤滑流体をスリーブ上端方向に圧送する動圧グルーブを有して動圧グルーブと遠心力により潤滑流体を循環させて潤滑流体を封止する。従来のテーパーシールとは異なり軸長方向にスペースを要しない封止構造を実現し，薄型の記録ディスク装置を実現可能とした。【選択図】  図１
2006314186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定軸と，軸外周と微小隙間を有して回転自在に勘合するスリーブと，軸に固定されてスリーブ下端と間隙を持って対向する環状部材と，スリーブと軸及び環状部材との間隙に連続的に存在して大気との境界面をスリーブ内周面上端近傍とスリーブ下部外径近傍の少なくとも２カ所に持つ潤滑流体と，軸及びスリーブ間に軸方向の磁気吸引力を発生させる磁気的手段と，スリーブ及びスリーブと対向する軸或いは及び環状部材の何れかの面に動圧グルーブが形成され、局部的に潤滑流体圧力を高めて発生する軸方向負荷容量と磁気吸引力とが平衡する位置で回転部を浮上支持し，スリーブ内にスリーブ内周面上端近傍の流入部からスリーブ下端外径近傍の排出部に連続して延びる連通領域を有し，スリーブ及びスリーブと対向する軸或いは及び環状部材の何れかの面に形成された動圧グルーブの少なくとも一つは不平衡ヘリングボーングルーブ或いはスパイラルグルーブとしてスリーブ内周面上端に潤滑流体を圧送し，スリーブ内周面上端近傍で潤滑流体を遠心力で流入部内に振り切り，遠心力で流入部内に振り切られた潤滑流体を遠心力及び或いは周方向に傾斜した連通領域により排出部方向に駆動して循環させる動圧流体軸受モータに於いて，蓮通領域排出部近傍での潤滑流体圧力を調整する潤滑流体圧力調整手段を前記連通領域排出部近傍及び或いは前記連通領域内にさらに有して，潤滑流体を封止することを特徴とする軸固定型動圧流体軸受モータ
【請求項２】
請求項１記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，前記潤滑流体圧力調整手段として連通領域排出部とスリーブ下部外径近傍の潤滑流体境界面との間に潤滑流体を前記連通領域排出部方向に圧送する動圧グルーブを配置した事を特徴とする軸固定型動圧流体軸受モータ
【請求項３】
請求項１記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，前記潤滑流体圧力調整手段として回転力を利用して潤滑流体を連通領域排出部から流入部方向に押し込むよう連通領域排出部近傍の連通領域形状を周方向に傾斜させた事を特徴とする軸固定型動圧流体軸受モータ
【請求項４】
請求項１記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，前記潤滑流体圧力調整手段として連通領域排出部の回転方向後部と環状部材との間隙を局部的に小とし，回転力を利用して潤滑流体を連通領域排出部から流入部方向に押し込む事を特徴とする軸固定型動圧流体軸受モータ
【請求項５】
請求項１記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，前記潤滑流体圧力調整手段として蓮通領域は排出部方向に徐々に間隙が小となる傾斜間隙領域を有する事を特徴とする軸固定型動圧流体軸受モータ
【請求項６】
請求項５記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，蓮通領域内の上記傾斜間隙領域を軸長方向と略平行に配置した事を特徴とする軸固定型動圧流体軸受モータ
【請求項７】
請求項１記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，上記蓮通領域はスリーブ内周面上端に軸を周回する環状流入部を有する事を特徴とする軸固定型動圧流体軸受モータ
【請求項８】
請求項７記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，固定軸は前記環状流入部を構成する空間で縮径し，前記環状流入部を構成する上端面はスリーブ内周面の口径より小の開口を有する事を特徴とする軸固定型動圧流体軸受モータ
【請求項９】
請求項１記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，固定軸は円筒状とし，スリーブは円筒状内周面を有して軸に回動可能に勘合し，且つ軸と直交するスリーブ下端面で環状部材と対向し，スリーブ下端面と対向する環状部材面との何れかに配置された動圧グルーブは内径方向に潤滑流体圧送能力を有する不平衡ヘリングボーングルーブ或いはスパイラルグルーブとすることを特徴とする軸固定型動圧流体軸受モータ
【請求項１０】
請求項９記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，円筒状軸とスリーブ内周面との対向面の何れかには一つのラジアルベアリングとしてヘリングボーングルーブを有し，環状部材とスリーブ下端面の対向する面の何れかには潤滑流体を内径方向に圧送する能力を有する不平衡のヘリングボーングルーブを配置したことを特徴とする軸固定型動圧流体軸受モータ
【請求項１１】
請求項９記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，円筒状軸とスリーブ内周面との対向面の何れかには二つのヘリングボーングルーブを有して少なくとも一方のヘリングボーングルーブはスリーブ下端面方向に潤滑流体圧送能力を有する不平衡ヘリングボーングルーブとし，環状部材とスリーブ下端面の対向面の何れかにはポンプインのスパイラルグルーブを有し，前記スパイラルグルーブの潤滑流体圧送能力は所定の回転速度に於いて遠心力及び前記不平衡ヘリングボーングルーブの潤滑流体圧送能力に抗してスリーブ上端方向に潤滑流体を圧送出来る程に大として潤滑流体をスリーブ上端方向に圧送し，不平衡ヘリングボーングルーブとスパイラルグルーブとの協働でスリーブ下端面での潤滑流体圧力を高めて得られる軸方向負荷容量で回転部を非接触支持することを特徴とする軸固定型動圧流体軸受モータ
【請求項１２】
請求項９記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，スリーブ下端面と対向する前記環状部材の一部をフランジとして円筒軸と一体構造のＴ字状軸とし，フランジの径方向面でベースプレート内位置を規制し，スリーブ下端面と対向するフランジ面外周とベースプレートの一部とが軸方向に対向し，前記二つのフランジ面でベースプレートに固定される構造とする軸固定型動圧流体軸受モータ
【請求項１３】
請求項１記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，固定軸は上端方向に先細となる円錐凸形状として，スリーブは前記軸に勘合する円錐凹形状とし，軸及びスリーブ間に一以上の動圧グルーブを有し，少なくとも前記動圧グルーブの一つはスリーブ上端方向に潤滑流体圧送能力を有し，軸及びスリーブ間の動圧グルーブが発生する軸方向負荷容量と前記磁気的手段とが平衡する位置でスリーブを浮上支持することを特徴とする軸固定型動圧流体軸受モータ
【請求項１４】
筐体と，記録ディスクと，記録ディスクを搭載回転させるモータと，記録ディスクの所要の位置に情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段とを少なくとも有する記録ディスク装置であって，前記モータとして請求項１記載の軸固定型動圧流体軸受モータを使用し，前記モータの固定軸を筐体中央部の支柱として薄板状の筐体で構成可能としたことを特徴とする記録ディスク装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，記録ディスク装置用の動圧流体軸受モータに拘わり，特に従来のテーパーシールに替わる新規の潤滑流体封止構造を用いた軸固定型動圧流体軸受モータ及び記録ディスク装置に拘わる。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気ディスク装置（ＨＤＤ）用動圧流体軸受モータの軸受構造は潤滑流体と大気との境界を唯一つとして潤滑流体封止が容易な軸回転構造が主体であった。しかしながら，そのような動圧流体軸受はいくつかの弱点を有する。例えば，外部振動，アンバランス，衝撃等に弱い事である。
【０００３】
この問題に対する望ましい解はディスク装置筐体のベースプレートとトップカバー双方に固定するスピンドルモータを採用する事である。両端を固定された軸受は軸回転型軸受に比して著しく剛性が高い。そして筐体のトップカバーを支持するシャフトの存在は超小型のディスク装置に於いても利点がある。
【０００４】
しかしながら両端を固定する動圧流体軸受モータは実現が容易ではない。その理由は軸受部が両端で開口を有する事である。両端に開口を有する動圧流体軸受は軸受の潤滑流体流出の危険が増大する。この漏れはベアリングに於けるポンピング差に起因する僅かな流量差による。ベアリング中の流れが注意深くバランスされていないと実質的な圧力は一端或いは両端で上昇し，表面張力シールを通して潤滑流体漏れを起こす。さらにベアリング部製造時の不完全さにより，ベアリング間隙は長さ方向に一様でない可能性があり，それがベアリング中の圧力不平衡を引き起こし，両端に開口を持つ両端軸固定型動圧流体軸受で漏れを生じさせる。ベアリング中に於ける圧力不平衡による正味の流れは各ベアリング毎に解消させるべきでそうでなければ漏れを回避できない。動圧グルーブによる如何なる不平衡も境界面を新たな平衡位置に向けて移動させる。
【０００５】
また，過去に実現された両端軸固定型動圧流体軸受モータの例は専ら多数の磁気ディスクを搭載して高速回転を前提にした大型の構造であり，小径の磁気ディスク２枚程度以下の小型用途には適合させ難い。すなわち，一以上のスラストプレートを有して軸長方向に部材が多いのでそのまま小型化しても上下ラジアルベアリング間のスパンを確保出来ずに回転部の姿勢を高精度に維持出来ない。また何よりも部材数が多く，低コスト化が困難である。
【０００６】
薄型ＨＤＤに適用可能な軸固定型動圧流体軸受モータには特開平０６−３１５２４２，特開２００３−３２９６１に提案された円錐軸受，特開２０００−３５０４０８，特開２００４−１７３３７７のシングルスラスト構造等の提案がある。
【０００７】
しかしながら特開平０６−３１５２４２，特開２００３−３２９６１に提案された円錐軸受は軸回転構造或いは片端軸固定構造であって直ちに両端軸固定型動圧流体軸受モータに適用は出来ない。
【０００８】
特開２０００−３５０４０８は固定軸にラジアル及びスラストベアリングをそれぞれ一つ有した構造である。ラジアル及びスラストベアリングをヘリングボーングルーブとした構造，ラジアル及びスラストベアリングをそれぞれ不平衡のヘリングボーングルーブ，スパイラルグルーブとした構造を挙げている。前者の構造は量産段階での加工バラツキを考えれば潤滑流体漏れの可能性が残る構造であり，後者の構造は潤滑流体漏れを生じ難いが，回転部の姿勢維持に必要な回転モーメント力を生成する事が出来ない。
【０００９】
特開２００４−１７３３７７は潤滑流体封止に成功しているように見えるが，気泡排除機能の無い構造で動圧グルーブが大気中に露出する構造で潤滑流体漏れは必至である。上下の不平衡ヘリングボーングルーブは互いに潤滑流体を押し合う方向で不平衡分が上下端にあり，実効的なラジアルベアリングスペースを縮めている。更にラジアルベアリング上端に無潤滑の領域が原理的に存在する点も懸念材料となる。
【００１０】
動圧流体軸受モータの潤滑流体封止構造に広く用いられているテーパーシール構造もまた薄型ＨＤＤでは大きな制約条件である。テーパーシールは潤滑流体の表面張力を利用した封止方法で一般にテーパーシールの開角は１０度以下が強度の点で望ましいとされる。さらにテーパーシールの最大間隙は０．３ミリメートル程度が妥当であるが，各部の寸法精度を上げて０．２ミリメートルに抑えてもテーパーシールの長さは開角を１０度とすると１．１ミリメートル余となる。厚み３ミリメートル程度以下のＨＤＤ用動圧流体軸受モータを実現するには潤滑流体封止を含めて各処で不十分さを認識しながら妥協をせざるを得ない状態である。
【００１１】
【特許文献１】特開平０６−３１５２４２「スピンドルモータ」
【特許文献２】特開２０００−３５０４０８「記録ディスク駆動用モータ」
【特許文献３】特開２００３−３２９６１「磁気吸引力と平衡させた単円錐動圧流体軸受を有するモータ」
【特許文献４】特開２００４−１７３３７７「記録ディスク用駆動モータ及び記録ディスク駆動装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって，解決しようとする課題は，両端軸固定型に適する新規な潤滑流体封止構造を提案して，薄型に於いても回転部の姿勢を高精度に維持する軸固定型動圧流体軸受モータ，及び記録ディスク装置を創出提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明による軸固定型動圧流体軸受モータは，固定軸と，軸外周と微小隙間を有して回転自在に勘合するスリーブと，軸に固定されてスリーブ下端と間隙を持って対向する環状部材と，スリーブと軸及び環状部材との間隙に連続的に存在して大気との境界面をスリーブ内周面上端近傍とスリーブ下部外径近傍の少なくとも２カ所に持つ潤滑流体と，軸及びスリーブ間に軸方向の磁気吸引力を発生させる磁気的手段と，スリーブ及びスリーブと対向する軸或いは及び環状部材の何れかの面に動圧グルーブが形成され、局部的に潤滑流体圧力を高めて発生する軸方向負荷容量と磁気吸引力とが平衡する位置で回転部を浮上支持し，スリーブ内にスリーブ内周面上端近傍の流入部からスリーブ下端外径近傍の排出部に連続して延びる連通領域を有し，スリーブ及びスリーブと対向する軸或いは及び環状部材の何れかの面に形成された動圧グルーブの少なくとも一つは不平衡ヘリングボーングルーブ或いはスパイラルグルーブとしてスリーブ内周面上端に潤滑流体を圧送し，スリーブ内周面上端近傍で潤滑流体を遠心力で流入部内に振り切り，遠心力で流入部内に振り切られた潤滑流体を遠心力及び或いは周方向に傾斜した連通領域により排出部方向に駆動して循環させる動圧流体軸受モータに於いて，蓮通領域排出部近傍での潤滑流体圧力を調整する潤滑流体圧力調整手段を前記連通領域排出部近傍及び或いは前記連通領域内にさらに有して，潤滑流体を封止することを特徴とする。
【００１４】
図１４には本発明による軸固定型動圧流体軸受モータの潤滑流体封止構造をモデル的に示してある。同図に於いて，番号１４１はスリーブ下部外径近傍の潤滑流体溜まり部を，番号１４２は蓮通領域内の潤滑流体溜まり部を，番号１４７は潤滑流体を，番号１４３はベアリング部の動圧グルーブをそれぞれ示し，動圧グルーブ１４３が前記１４１及び１４２で示す潤滑流体溜まり部から潤滑流体を引き込む構造をモデル的に示している。潤滑流体１４７の境界１４８及び１４９に於いては潤滑流体の表面張力により番号１４ａ，１４ｂで示すようにそれぞれの潤滑流体溜まり部で潤滑流体を上方に引く力が働き，動圧グルーブ１４３の下方に引く力と平衡して潤滑流体１４７は封止される。その間，動圧グルーブ１４３により引き込まれた潤滑流体は番号１４５で示したスリーブ内周面上端で遠心力により振り切られて潤滑流体溜まり部１４２に流入する。流入した潤滑流体は潤滑流体溜まり部１４２のメニスカスを広げ，上方に引く力１４ｂを弱める事になるので潤滑流体は下方に移送され蓮通領域の排出部１４４で合流し，常に番号１４ａ，１４ｂ，１４３は平衡条件を保ち，潤滑流体は封止される。
【００１５】
この潤滑流体封止のモデルに於いて，不安定要因は蓮通領域内の潤滑流体に作用する遠心力であり，番号１４ｃで遠心力による潤滑流体の圧力増分示している。遠心力による圧力増分１４ｃが小さい場合には境界１４９が下方に移動して境界１４９の曲率を小として圧力増分１４ｃを補償できるが，高速回転で遠心力による圧力増分１４ｃが過大になると，番号１４ａ，１４ｂで示す潤滑流体の表面張力と動圧グルーブ１４３による力との平衡条件が成立し難くなり，潤滑流体が偏在し，漏れる結果となる。
【００１６】
連通領域排出部近傍或いは蓮通領域内に配置する潤滑流体圧力調整手段は排出部近傍（図１４で１４４）に於ける蓮通領域内（図１４で潤滑流体溜まり部１４２）及びスリーブ下部外径（図１４で潤滑流体溜まり部１４１）の潤滑流体圧力を調整平衡させる機能を有する。潤滑流体圧力調整手段としては，スリーブ外周下部の形状を下端から上に行くほどに縮径させて遠心力を利用する方法に加えて圧力調整範囲を大きく確保できる請求項２，３，４，５に規定する手段がある。
【００１７】
番号１４６で示す点線は遠心力で振り切られ，潤滑流体溜まり部１４２に流入する潤滑流体の循環経路を示し，従来一般に用いられてきた潤滑流体の循環構造に比して潤滑流体が連続していない特徴がある。循環路内の潤滑流体を不連続にすることで圧力の連続性を考慮する必要が無く，潤滑流体封止の条件設定を容易としている。
【００１８】
請求項２の発明は，請求項１記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，前記潤滑流体圧力調整手段として連通領域排出部とスリーブ下部外径近傍の潤滑流体境界面との間に潤滑流体を前記連通領域排出部方向に圧送する動圧グルーブを配置した事を特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明は，請求項１記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，前記潤滑流体圧力調整手段として回転力を利用して潤滑流体を連通領域排出部から流入部方向に押し込むよう連通領域排出部近傍の連通領域形状を周方向に傾斜させた事を特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明は，請求項１記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，前記潤滑流体圧力調整手段として連通領域排出部の回転方向後部と環状部材との間隙を局部的に小とし，回転力を利用して潤滑流体を連通領域排出部から流入部方向に押し込む事を特徴とする。請求項３の発明と組み合わせると効果的に潤滑流体を蓮通領域流入部方向に押し込む圧力を発生させる事が出来る。
【００２１】
請求項５の発明は，請求項１記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，前記潤滑流体圧力調整手段として蓮通領域は排出部方向に徐々に間隙が小となる傾斜間隙領域を有する事を特徴とする。蓮通領域内の傾斜間隙を構成する部材は相対的に移動しないので傾斜間隙領域の最小間隙を１０ミクロンメートル程度の微小間隙を実現でき，表面張力による潤滑流体保持力を大と出来る。
【００２２】
請求項６の発明は，請求項５記載の軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，蓮通領域内の上記傾斜間隙部を軸長方向と平行に配置した事を特徴とする。遠心力は径方向外方に作用するので蓮通領域内の潤滑領域滞留領域の径方向厚みを数十ミクロンメートル以下に設定して遠心力による潤滑流体圧力増分を抑制する。
【００２３】
具体的な構造としてはスリーブを内筒，外筒の二重構成としてそれらの間隙に蓮通領域を形成するとし，内筒外周面の下半分を下方に徐々に径が大となる円錐形状に形成，或いは内筒外周面を平面状且つ傾斜させるよう加工して外筒と組み合わせる事により所望の傾斜間隙領域を形成する。
【００２４】
請求項７の発明は，請求項１に於いて，スリーブ内周面上端に連通領域の環状流入部を有する事を特徴とする。スリーブ内周面の上端を周回するよう流入部を環状に形成して潤滑流体が円滑に流入部内に振り切られる構造とする。
【００２５】
請求項８の発明は，請求項７に於いて，固定軸は前記環状流入部を構成する空間で縮径し，前記環状流入部を構成する上端面はスリーブ内周面の口径より小の開口を有する事を特徴とする。
【００２６】
スリーブ内周面上端近傍でベアリング部の開口空間は固定軸と環状流入部を構成する上下端面とで構成される。ベアリング部の潤滑流体はほぼ９０度の角度の開口形状として回転時に潤滑流体を速やかに環状流入部内へ振り切る事が出来る。静止時にはこのほぼ９０度の開口角を有する領域にメニスカスが形成される。潤滑流体封止としては大きすぎる角度であるが，前記ベアリング部の開口部は蓮通領域の流入部内に開口しているので外部へ漏れの懸念は無い。また，ラジアルベアリング面を構成するスリーブ内周面より小径とした前記環状流入部上端面開口は潤滑流体蒸気の外部への流路抵抗を大にする効果がある。
【００２７】
請求項９の発明は，請求項１に於いて，固定軸は円筒状とし，スリーブは円筒状内周面を有して軸に回動可能に勘合し，且つ軸と直交するスリーブ下端面で環状部材と対向し，スリーブ下端面と対向する環状部材面との何れかに配置された動圧グルーブは内径方向に潤滑流体圧送能力を有する不平衡ヘリングボーングルーブ或いはスパイラルグルーブとすることを特徴とする。
【００２８】
請求項１０の発明は，請求項９に於いて，円筒状軸とスリーブ内周面との対向面の何れかには一つのラジアルベアリングとしてヘリングボーングルーブを有し，環状部材とスリーブ下端面の対向する面の何れかには潤滑流体を内径方向に圧送する能力を有する不平衡のヘリングボーングルーブを配置したことを特徴とする。スリーブ下端面のスラストベアリングで回転部の姿勢復元力を発生させ，薄型の動圧流体軸受モータを実現する。
【００２９】
請求項１１の発明は，請求項９に於いて，円筒状軸とスリーブ内周面との対向面の何れかには二つのヘリングボーングルーブを有して少なくとも一方のヘリングボーングルーブはスリーブ下端面方向に潤滑流体圧送能力を有する不平衡ヘリングボーングルーブとし，環状部材とスリーブ下端面の対向面の何れかにはポンプインのスパイラルグルーブを有し，前記スパイラルグルーブの潤滑流体圧送能力は所定の回転速度に於いて遠心力及び前記不平衡ヘリングボーングルーブの潤滑流体圧送能力に抗してスリーブ上端方向に潤滑流体を圧送出来る程に大として潤滑流体をスリーブ上端方向に圧送し，不平衡ヘリングボーングルーブとスパイラルグルーブとの協働でスリーブ下端面での潤滑流体圧力を高めて得られる軸方向負荷容量で回転部を非接触支持することを特徴とする。
【００３０】
請求項１２の発明は，請求項９に於いて，スリーブ下端面と対向する環状部材の一部をフランジとして円筒軸と一体構造のＴ字状軸とし，フランジ部の径方向面と軸方向面でベースプレートに固定する。フランジ部の径方向面でベースプレート面上の位置を規制し，フランジ部のスリーブ下端面と対向する面外周部とベースプレートとで軸方向位置及び直角度を規制する。フランジ部分の厚みを小としてもＴ字状軸のベースプレートに対する直角度及び固定強度を確保してラジアルベアリング領域を大に出来る事を特徴とする。
【００３１】
請求項１３の発明は，請求項１に於いて，固定軸は上端方向に先細となる円錐凸形状としてスリーブは前記軸に勘合する円錐凹形状とし，軸及びスリーブ間に一以上の動圧グルーブを有し，少なくともその一つの動圧グルーブはスリーブ上端方向に潤滑流体圧送能力を有することを特徴とする。動圧グルーブを軸方向に唯一つとした場合でも円錐頂点を支点とした姿勢復元力を発生出来，最も薄型の軸固定型の動圧流体軸受モータを実現できる。
【００３２】
請求項１４の発明による記録ディスク装置は，筐体と，記録ディスクと，記録ディスクを搭載回転させるモータと，記録ディスクの所要の位置に情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段とを少なくとも有し，前記モータとして請求項１記載の軸固定型動圧流体軸受モータを使用し，前記モータの固定軸を筐体中央部の支柱としたことを特徴とする。前記モータの固定軸を支柱とする事で筐体を補強できて，より薄型のＨＤＤを実現可能とする。特に脆弱な筐体を使用せざるを得ない厚さ３ミリメートル程度以下のＨＤＤが本発明で実用レベルとなる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば，二つ以上の潤滑流体境界面を有する軸固定型動圧流体軸受モータに於いて，回動するスリーブ内にスリーブ上端からスリーブ下端外径近傍に至る連通領域を形成し，スリーブ内周面上端近傍の潤滑流体を遠心力により連通領域に振り切りスリーブ下端外径近傍にまで移送させ，固定軸とスリーブ間には潤滑流体をスリーブ上端方向に圧送する動圧グルーブを有し，動圧グルーブと遠心力により潤滑流体を循環させて潤滑流体を封止する。
【００３４】
両端軸固定型軸受でスリーブ上端近傍での潤滑流体漏れが最も懸念されるが，潤滑流体に作用する遠心力によりスリーブ中の連通領域に振り切る新規な潤滑流体封止概念で解決し，気泡排除機能も同時に実現する。この薄型の軸固定型動圧流体軸受モータを用いて回転部姿勢を高精度に維持しながら薄型の記録ディスク装置を実現出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に本発明による軸固定型動圧流体軸受モータ及び記録ディスク装置について，その実施例及び原理作用等を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３６】
図１は，本発明の第一の実施例である軸固定型動圧流体軸受モータの縦断面図を示す。図１（ａ）はモータ全体を，図１（ｂ）は軸受け部の右半分を拡大して示している。固定軸は円筒軸及び環状部材のスリーブ下端面と対向する部分（以下，フランジ部１４と称する）を一体化させたＴ字状軸１１である。スリーブは内筒１２及びハブ１６の一部を外筒として分割構成し，スリーブ内筒１２は軸１１外周と微小隙間を有して回転自在に勘合され，その下端面はフランジ部１４と微小隙間を有して対向する。番号１５はスリーブ内周面上端近傍の環状流入部１ｈからスリーブ下部外周に至る連通領域で潤滑流体が循環するチャネルである。その蓮通領域１５はスリーブ内筒１２上端面及び外周表面に凹状溝を形成し，カバー１３及びハブ１６との隙間で構成される。軸１１は内筒１２上端面より上で縮径し，カバー１３の開口径はスリーブ１２の中心孔２１よりも小さく設定されている。スリーブ内筒１２上端面の形状，外周形状は図２，図３を参照して後に説明する。
【００３７】
請求項１に規定する環状部材はフランジ部１４と，ベースプレート１ａの一部１ｊが対応する（以下，番号１ｊで示す部分を環状部材と称する）。潤滑流体はスリーブ内筒１２と環状部材１ｊ，軸１１，フランジ部１４との間隙及びスリーブ内筒１２外周と環状部材１ｊとの間隙に連続して充填され，大気との境界面をスリーブ内筒１２の上端面及び環状流入部１ｈを含む蓮通領域１５内（番号１ｋで示す），スリーブ外周下部（番号１ｍで示す）に有する。
【００３８】
動圧グルーブはスリーブ内筒１２内周面に構成したヘリングボーングルーブ１７，フランジ部１４に形成した不平衡ヘリングボーングルーブ１８，ポンプアウトのスパイラルグルーブ１９とで構成されている。
【００３９】
軸１１のベースプレート１ａへの固定はフランジ部１４の径方向の面１ｅをベースプレート１ａとの位置確定に用い，軸方向の面１ｆで直角度を確保し，二面でベースプレート１ａに接着固定する。番号１ｂはローターマグネットを，番号１６は磁気ディスクを搭載するハブを，番号１ｃはステータコアを，番号１ｄは回転駆動用のコイルをそれぞれ示し，回転部を磁気的に吸引する手段はロータマグネット１ｂとステータコア１ｃとを軸方向に偏倚させている。また番号１ｇは環状部材１ｊとスリーブ内筒１２外周下部とで形成する契合部を示す。
【００４０】
図２（ａ），（ｂ）はスリーブ内筒１２上端面の平面図，軸受部の縦断面図をそれぞれ示す。図２（ａ）に於いて，番号２１は固定軸１１を挿通するスリーブ内筒１２の中心孔を，番号２２はスリーブ内筒１２上端部でのテーパー面を示す。テーパー面２２はカバー１３と組み合わせて排出部方向に間隙が徐々に小となる傾斜間隙部を持つ環状流入部１ｈを構成する。番号１５はスリーブ内筒１２外周に形成した凹状溝で環状流入部１ｈ外周から外径方向に延び，ハブ１６を装着して蓮通領域１５を形成する。
【００４１】
図２（ｂ）は図１に於ける軸受部縦断面を示し，動作原理を説明する。図２（ｂ）では判りやすいように左半分のみに連通領域１５，ヘリングボーングルーブ１７を示し，右半分には潤滑流体の移動方向２３，２４を点線で示す。フランジ部１４には内径方向に潤滑流体圧送能力を有する不平衡ヘリングボーングルーブ１８を，更にその内周側領域には溝深さの小さいポンプアウトのスパイラルグルーブ１９を有する。スリーブ内筒１２内周面にはヘリングボーングルーブ１７を有する。ヘリングボーングルーブは互いの方向に潤滑流体を圧送する対のスパイラルグルーブで構成され，潤滑流体の圧送能力を等しく構成しない場合は不平衡のヘリングボーングルーブとして一方向に潤滑流体圧送能力を有する。不平衡ヘリングボーングルーブ１８は内径方向に潤滑流体圧送能力を有する。
【００４２】
ヘリングボーングルーブ１７，不平衡ヘリングボーングルーブ１８の溝深さはそれぞれ５，１０ミクロンメートル程度に設定するが，スパイラルグルーブ１９の溝深さは１ミクロンメートル程度と微小に設定してある。定常回転時にスリーブ内筒１２はフランジ部１４から５〜１０ミクロンメートルほど浮上するのでスパイラルグルーブ１９の寄与は小さく，専らヘリングボーングルーブ１７，不平衡ヘリングボーングルーブ１８の潤滑流体圧送能力が勝り，潤滑流体を常に軸１１の上方側に圧送して循環させる。したがって，潤滑流体は点線２３で示す方向に流動し，スリーブ内筒１２内周面上端近傍に於いて潤滑流体は直接作用する遠心力に駆動されて環状流入部１ｈに振り切られる。潤滑流体は環状流入部１ｈにエアとの境界面を有し，表面張力により内径方向への力を受けるが，一方で遠心力による外径方向への力を受け，点線２４の方向に移送されてスリーブ内筒１２外周下部で環流する。
【００４３】
従来はスリーブ内周面上部にテーパーシール構造を有して軸長方向に多大のスペースを費やしていたが，本実施例では潤滑流体に直接作用する遠心力により潤滑流体をスリーブ内筒１２内周面上端から環状流入部１ｈ，連通領域１５内に流入させるので軸長方向にスペースを要しない封止構造を実現している。
【００４４】
静止時には表面張力により静止した潤滑流体境界面がスリーブ内筒１２内周面上端のベアリング部開口領域に存する。ベアリング部開口領域は環状流入部１ｈの下端面（スリーブ内筒１２上端面）と固定軸１１とで構成され，その角度はほぼ９０度であるが，潤滑流体境界面は環状流入部１ｈ内に面するので外部への漏れの危険性は小さい。さらに環状流入部１ｈ及びそれに続く蓮通領域１５の一部に繊維質或いは多孔性素材を配置して潤滑流体を吸収保持させる構成としても静止時に於ける潤滑流体漏れの完全を期するに効果がある。繊維質或いは多孔性素材に吸収保持された潤滑流体は回転に伴う遠心力で蓮通領域１５を介して排出部からベアリング領域に環流して有効に活用されるので支障は無い。
【００４５】
上記潤滑流体封止の構造は気泡排除の機能をも有する。すなわち，軸１１とスリーブ１２間に気泡が存在しても潤滑流体の点線２３に示す流れによってスリーブ内筒１２上端面にまで運ばれてスリーブ内筒１２内周面上端では大気に接し振り切られ，潤滑流体のみが境界１ｋで環状流入部１ｈ内の潤滑流体に合流する。
【００４６】
ラジアルベアリングはスリーブ１２内周面のヘリングボーングルーブ１７のみであり，回転部を軸１１に調芯させることは出来ても，回転部が傾いた場合に十分な姿勢復元モーメント力を発生させることは出来ない。本実施例ではスラストベアリングである不平衡ヘリングボーングルーブ１８により回転部姿勢の復元モーメント力を発生させる。すなわち，回転部が傾くとスリーブ内筒１２の下端面も傾き，フランジ１４との間隙が変化する。間隙が大小に変化した領域近傍で不平衡ヘリングボーングルーブ１８がその径方向中間で局部的に圧力を高める程度は間隙に反比例するので回転部の姿勢復元のモーメント力を発生し，回転部姿勢を復元する。ラジアルベアリングが一つのみであるので薄型ＨＤＤに適する。
【００４７】
本実施例では動圧グルーブ１７，１８，１９により番号２３で示す正味の潤滑流体流れを作り，スリーブ内筒１２内周面上端で潤滑流体を環状流入部１ｈ，連通領域１５内に遠心力で振り切る。ただ，起動直後或いは停止直前で回転速度が小さいので遠心力は微小となるが，スリーブ内筒１２とフランジ部１４との間隙は小で不平衡ヘリングボーングルーブ１８は無視できない程度の潤滑流体圧送能力を持ち，番号２３，２４で示す潤滑流体流れに乱れを生じてスリーブ内筒１２上端近傍から潤滑流体漏れを引き起こす可能性が残る。本実施例では不平衡ヘリングボーングルーブ１８より内周領域に不平衡ヘリングボーングルーブ１８より浅い溝で形成するポンプアウトのスパイラルグルーブ１９を配置してスリーブ内筒１２とフランジ１４との間隙が小の場合に外径方向の潤滑流体圧送能力を生じさせて対処している。動圧グルーブの流体圧送能力は動圧グルーブの配置された間隙と溝深さの比で決まる最適条件があり，どちらにずれても流体圧送能力は減少する。前記ポンプアウトのスパイラルグルーブ１９の溝深さとして１ミクロンメートル程度を選択したので，起動或いは停止時のスリーブ内筒１２とフランジ１４との間隙が小の場合にスパイラルグルーブ１９は十分に大きな潤滑流体圧送能力を持って不平衡ヘリングボーングルーブ１８の潤滑流体圧送能力を相殺し，また速やかにスリーブ下端領域での潤滑流体圧力を増大させてスリーブを浮上させる効果もある。スリーブ内筒１２とフランジ部１４との間隙が１ミクロンメートルの数倍程度に大となれば，前記ポンプアウトのスパイラルグルーブ１９の影響は無視できるほどとなるので上記に説明した本実施例の動作を損なう事は無い。
【００４８】
カバー１３の開口径はスリーブ１２の内周面の径より小に設定している。回転時にスリーブ１２内周面に沿って流動する潤滑流体を堰き止める作用も期待できるが，潤滑流体はカバー１３に至る前に環状流入部１ｈ，連通領域１５内に振り切られるので漏れ防止の完全を期す安全策である。むしろ静止時に潤滑流体境界面が環状流入部１ｈに面して存在するので潤滑流体境界をモータ外より内部に遠ざけ，漏れの可能性を小にする役割が大である。さらにカバー１３の開口と軸１１との間隙を小にする事で環状流入部１ｈ内に於ける潤滑流体蒸気圧を高めて潤滑流体の蒸発を抑制する効果を期待できる。
【００４９】
図３（ａ），（ｂ）によりスリーブ構成を更に詳しく説明する。同図（ａ）はスリーブ内筒１２の斜視図を示し，番号３１はスリーブ内筒１２下端の突出部で図１（ｂ）に番号１ｇとして示した契合部を示す。番号３２は蓮通領域１５を構成する為にスリーブ内筒１２外周面に形成した凹状溝で回転と共に潤滑流体が押し込まれるよう周方向に傾斜したスパイラル形状としている。
【００５０】
同図（ｂ）はスリーブ内筒１２にハブ１６のスリーブ外筒部分を組み合わせた斜視図を示し，番号３６は回転方向を示している。番号３５は蓮通領域１５（凹状溝３２）の排出部を示し，番号３５の回転方向後部では番号３３に示すようにハブ１６の一部が垂下して環状部材１ｊとの間隙を小にする。番号３４は番号３３より相対的に上部にあるハブ１６の下端を示している。
【００５１】
回転時に蓮通領域１５の排出部３５より回転方向前方では環状部材１ｊとの間隙が大であり，回転方向後方では環状部材１ｊとの間隙が小となるので潤滑流体は排出部３５から押し込まれて蓮通領域１５内に遠心力に起因して発生する圧力への対抗力を発生する。
【００５２】
図４（ａ），（ｂ）を用いて連通領域排出部１５近傍の潤滑流体圧力分布を説明する。本実施例で潤滑流体は大気との境界をスリーブ内筒１２外周では番号１ｍで示す位置に，環状流入部１ｈ内では番号１ｋで示す位置に有する構成としている。回転時に潤滑流体を動圧グルーブ１７，１８によりスリーブ内筒１２下端面内周方向に引き込む力が作用し，潤滑流体の境界１ｍ，１ｋの表面張力と平衡する状態で潤滑流体は封止される。環状流入部１ｈに振り切られた潤滑流体は境界１ｋを大にするが，常に平衡条件を満たすように潤滑流体は蓮通領域１５を介してスリーブ内筒１２下端面に移送されて平衡条件は保たれる。
【００５３】
ただ，連通領域１５内に於いて潤滑流体は遠心力により外径方向の移送圧力を受けて潤滑流体圧力を大にし，潤滑流体境界１ｍに内側から圧力を加えて潤滑流体漏れを引き起こす可能性が有る。潤滑流体圧力調整手段はその遠心力による潤滑流体圧力増分に抗して前記平衡条件を容易に成立させて潤滑流体封止を実現させる。本実施例での潤滑流体圧力調整手段は環状流入部１ｈ内の傾斜間隙領域，周方向に傾斜した蓮通領域１５（番号３２）及び排出部３５近傍の形状である。環状流入部１ｈにある傾斜間隙領域の最小間隙は潤滑流体移送に必要最小限度の１０ないし２０ミクロンメートル程度に設定して潤滑流体保持力の最大限度を大に設定すると共に，周方向に傾斜した蓮通領域１５（番号３２）及び排出部３５近傍の形状により潤滑流体を蓮通領域１５上端方向に押し込んで対抗力を発生させている。
【００５４】
図４（ａ）の点線４１に沿って潤滑流体圧力分布を図４（ｂ）に示すが，横軸に点線４１上の各点を，縦軸に大気圧Ｐ０を基準に潤滑流体圧力を示している。潤滑流体の境界１ｍより内側の点４４では大気圧Ｐ０より低く，排出部３５内側の蓮通領域１５内の点４３では若干圧力が高められ，環状流入部１ｈ内の界面１ｋより内側の点４２では大気圧Ｐ０より低い事が示されている。
【００５５】
点４２−４３間の圧力上昇は潤滑流体に作用する遠心力により，点４４−４３間の圧力上昇は周方向に傾斜した蓮通領域１５（番号３２）及び排出部３５近傍の形状による。点４４−４３間の圧力上昇分は固定であり，点４２−４３間の圧力上昇は環状流入部１ｈ及び蓮通領域１５内の潤滑流体の量にもよるので完全に等しくなる事はなく，それらの差は界面１ｋ，１ｍがそれぞれ移動して図４（ｂ）に示す圧力分布を平衡にさせ，潤滑流体を封止する。
【００５６】
本発明による軸固定型動圧流体軸受モータは，連通領域の流入部から排出部間で潤滑流体は途切れているので潤滑流体の圧力バランスを容易に維持でき，安定な潤滑流体封止を実現している。連通領域内に潤滑流体を連続して有する場合，動圧グルーブ及び遠心力による移送圧力と境界近傍の圧力とのバランスを取る事が困難で漏れを生じやすくなる。
【００５７】
図１に示すような軸固定構造で従来は軸をベースプレートに圧入して接着固定する。その場合に締結強度及び両者の直角度精度を考慮すると締結部の軸方向厚みとして１ミリメートル弱程度は確保したい。これをスリーブ１２下端面と対向する部分をフランジ１４として必要最小限の厚みを０．５ミリメートル程度として軸と一体化したＴ字状軸１１とすると，０．５ミリメートル程度をラジアルベアリングスペースとして捻出できることになる。さらに，Ｔ字状軸１１のフランジ１４の径方向面１ｅでＴ字状軸１１のベースプレート１ａに対する位置を規制し，スラストベアリングを形成するフランジ面の外周面１ｆでベースプレート１ａとの直角度を確保し，二面で接着固定強度を確保しているのでＴ字状軸１１とベースプレート１ａとの締結強度及び直角度は確保が容易で薄型モータ構造に適している。
【００５８】
スラストベアリングである不平衡ヘリングボーングルーブ１８の発生する軸方向負荷容量と平衡させる磁気吸引力はステータコア１ｃとローターマグネット１ｂの位置を軸方向に偏倚させて発生させる。モータを使用する姿勢条件，つまり正立，倒立，横置き等によって回転部重量のベアリング部に拘わる負荷は異なり，回転部の浮上量は異なる。磁気吸引力はスリーブ１２，ハブ１６，ローターマグネット１ｂ，さらに搭載する磁気ディスク等を含む回転部総重量の３倍程度以上に設定してＨＤＤの如何なる姿勢においても回転部を吸引する力には一定以上の値を確保し，回転部姿勢を精密に保持する。
【００５９】
上記構成で磁気吸引力が不足する場合には，ロータマグネット１ｂと対向するベースプレート１ａ上に磁性体片を配置して補う事が出来る。磁性体片は珪素鋼板，フェライト，パーマロイ等の磁性体で構成する。ローターマグネット１ｂは回転駆動用に磁化が交互に反転するよう着磁されているので回転時に磁性体片に渦電流を生じさせるので珪素鋼板よりパーマロイ或いはフェライトが渦電流の影響を受け難いので高速回転用には適している。
【００６０】
本実施例では回転部の軸長方向移動量規制の為には潤滑流体の接する部分に契合部分１ｇを有する。図１（ｂ）に示すようにスリーブの外周下部（スリーブ外筒としたハブ１６の一部）は下端から上方へ離れるに従って縮径し、環状部材１ｊとの間隙を徐々に大としてテーパーシール部を形成させる。さらに環状部材１ｊとスリーブ内筒１２下部の突出部は段差部を設けて互いに契合する構造として契合部とする。過大な衝撃によりスリーブが上方に移動して契合部で接触摺動しても潤滑流体が存在するので損傷或いは摩耗扮発生等の重大な支障を回避できる。
【００６１】
本実施例では磁気吸引力と唯一つのスラストベアリングが動圧により発生する軸方向の負荷容量とを平衡させてスリーブを浮上支持している。しかし，これは回転起動時及び停止時にスリーブ内筒１２下端面をフランジ部１４に磁気吸引力を加えて接触摺動させる結果となっている。本実施例では接触摺動による損傷を避ける為にスリーブ内筒１２下端面には二硫化モリブデンを主とする固体潤滑剤を１０ミクロンメートル程度塗布している。他に固体潤滑膜としてＤＬＣ膜を１ミクロンメートル程度形成しても効果がある。また更に回転時の摩擦力を減少させて起動を容易にする為にスリーブ内筒１２下端面或いはフランジ部１４の一部に数ミクロンメートルの高さの突起を円周状或いはスポット状に形成する方法も考えられるが，既にフライイングヘッド技術で公知であるので説明は省略する。
【実施例２】
【００６２】
図５は第二の実施例を示し，第一の実施例と同じく円筒軸の例であるがラジアルベアリングとして二つの動圧グルーブを有する。図１に示した第一の実施例と異なる点を中心にして説明する。
【００６３】
図６は図５に示した動圧流体軸受モータの軸受部分の右半分を拡大して示し，図５及び図６に於いて，Ｔ字状円筒軸１１に回動可能に勘合するスリーブは内筒５２，外筒５１で形成し，外筒５１と内筒５２間の間隙に連通領域５３を形成してある。Ｔ字状軸１１と内筒５２内周面との間にはラジアルベアリングとして二つのヘリングボーングルーブ５４，５５とを有し，下側のヘリングボーングルーブ５５は下方に潤滑流体圧送能力を有するよう不平衡に形成する。さらに内筒５２下端面と対向する軸１１のフランジ部１４にはポンプインのスパイラルグルーブ５６を形成してある。回転時に不平衡ヘリングボーングルーブ５５とスパイラルグルーブ５６は潤滑流体を押し合うことで内筒５２下端面の潤滑流体圧力を高め，得られた軸方向負荷容量と磁気吸引力とが平衡に達した点で回転部を非接触で支持する。番号５８はローターマグネットを，番号５７は磁気ディスクを搭載するハブを，番号５ａはステータコアを，番号５ｂは回転駆動用のコイルをそれぞれ示す。スリーブ内筒５２，外筒５１を軸方向下方に吸引する磁気吸引力はロータマグネット５８及びそれに対向してベースプレート１ａに固定した磁性体片５９との間で発生させる。
【００６４】
スリーブを構成する外筒５１及び内筒５２が回転すると，潤滑流体はヘリングボーングルーブ５４，５５及びスパイラルグルーブ５６により局部的に圧力を高められスリーブを構成する外筒５１，内筒５２を非接触で支持する。ここでヘリングボーングルーブ５５が下側に潤滑流体圧送能力を有するように構成され，所定の回転速度に於いて，ヘリングボーングルーブ５５の潤滑流体圧送能力をスパイラルグルーブ５６のそれよりも小に設定してあるので潤滑流体はヘリングボーングルーブ５５，５４を超えて内筒５２の上端方向に流れ続け，外筒５１及び内筒５２の間隙に形成されている連通領域５３に遠心力で振り切られ，さらに外筒５１の内周近傍に移送され，結局は内筒５２の下端外周近傍の排出部６２に至る。番号６１は圧力調整手段として外筒５１外周に設けられたスパイラルグルーブを示す。番号６３，６４はさらに蓮通領域５３内，及び外筒５１外周下部に於ける潤滑流体のエアとの境界面をそれぞれ示す。
【００６５】
図７は図５，図６に示したスリーブを構成する内筒５２及び外筒５１の斜視図で，図７（ａ）は内筒５２を，図７（ｂ）は内筒５２と外筒５１の組み合わせをそれぞれ示す。外筒５１はアルミ板をプレス成形で形成し，内筒５２はＳＵＳ材を切削加工して形成する。内筒５２表面には外筒５１と組み合わせて連通領域５３を形成させるための凹状溝７３を二カ所形成し，軸１１を挿通させる中心孔７１周囲には連通領域５３の流入部を構成する周回溝７２が設けられている。番号７４は環状部材１ｊと契合部を構成する内筒５２の突出部を示す。
【００６６】
内筒５２外周面を外筒５１内周面に嵌合し，内筒５２表面の凹状溝７３以外の面で外筒５１の内周面に接着固定する。外筒５１の上端開口の径は内筒５２中心孔７１の径より小とする。凹状溝７３の深さを例えば５０ミクロンメートル程度とすることで、形成された連通領域５３に表面張力により潤滑流体を保持できる能力を持たせる。
【００６７】
連通領域５３は内筒５２表面に形成した凹状溝７３で形成するので連通領域の間隙制御は容易であり，また凹状溝７３は内筒５２外周表面を平面状に研削加工して連通領域５３断面を狭間隙部及び大間隙部を有する三日月状とすることも容易である。また，外筒５１をプレス成形によって構成する際に外筒５１の内周面に凹凸を同時に形成して連通領域５３とすることも出来る。
【００６８】
外筒５１の外周下部にはスパイラル形状の動圧溝６１を示し，番号７５は回転方向を示す。動圧溝６１は圧力調整手段として回転時に下方に潤滑流体を圧送する。
【００６９】
図８はスリーブ外筒５１外周下部の潤滑流体溜まり部と排出部６２近傍に於ける潤滑流体の圧力分布を説明するための図で，図８（ａ）はスリーブ外周下部の潤滑流体溜まり部の断面と連通領域５３の模式図を示し，図８（ｂ）は潤滑流体の圧力分布を示す。図８（ａ）に於いて番号８１は潤滑流体を，番号６２は連通領域５３の排出部を示す。点線８２に沿って境界面６４の内側の点８５，排出部６２近傍の点８４，連通領域５３内の潤滑流体の境界面６３近傍の点８３に於ける潤滑流体圧力を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）の横軸は点線８２に沿った点８３，８４，８５の位置を，縦軸は大気圧Ｐ０を基準にした圧力を示している。
【００７０】
境界面６３より内部の点８３の圧力は大気圧より低く，排出部６２近傍の点８４では潤滑流体に働く遠心力により若干高くなり，境界面６４より内部の点８５の圧力は大気圧より低い。点８５−８４間の圧力差は圧力調整手段に用いた動圧グルーブ６１による。動圧グルーブ６１の潤滑流体圧送能力を量産時に正確に設定する事は難しいので，本実施例では動圧グルーブ６１が潤滑流体８１に作用して増大させる事が出来る圧力増分を外筒５１，環状部材１ｊ間の最小間隙に潤滑流体境界面６４が有る場合の内外圧力差（大気圧Ｐ０−点８５の圧力）より大に設定し，境界面６４の位置で動圧グルーブ６１の能力を自動調整する構成にしている。すなわち，動圧グルーブ６１による圧力増分が外筒５１，環状部材１ｊ間の最小間隙で潤滑流体境界面６４内外での圧力差より大であれば潤滑流体を蓮通領域５３内に押し込み，潤滑流体境界６４が下方に移動して動圧グルーブ６１の能力を減少させて平衡させる。
【００７１】
本実施例では動圧グルーブ５４，５５，５６により正味の潤滑流体流れを作り，スリーブ内筒５２内周面上端で潤滑流体を連通領域５３内に遠心力で振り切る。ただ，起動直後或いは停止直前で回転速度が小さいので遠心力は微小となるが，スリーブ内筒５２とフランジ１４との間隙は小でスパイラルグルーブ５６は無視できない程度の潤滑流体圧送能力を持ち，スリーブ上端近傍から潤滑流体漏れを引き起こす可能性が残る。図１に示したと同様に浅い溝で構成するポンプアウトのスパイラルグルーブをスパイラルグルーブ５６の内周領域に配置して対処も出来るが，本実施例ではラジアルベアリング領域が長くて流路抵抗が高く，起動直後或いは停止直前の僅かな流体圧送能力では潤滑流体流れが起こりにくいとして配置していない。さらに起動或いは停止の時間を短縮するよう駆動回路側で対処する事も効果がある。
【００７２】
内筒５２は切削加工によって形成する他に焼結合金の型整形によっても形成でき，その場合には上記周回溝７２及び凹状溝７３，さらには動圧グルーブを型により形成できるので製造コストを低減できる。微小な空孔で蓮通領域を形成するとして凹状溝７３を省略する構造も可能である。微小な空孔はヘリングボーングルーブ５４，５５，スパイラルグルーブ５６の形成された領域表面にも存在し，潤滑流体はそれら表面の隙間からも内筒５２内に浸透し，ラジアルベアリンググルーブ領域では潤滑流体不足を生じる可能性がある。この場合には内筒１２のベアリンググルーブ領域表面にメッキ或いは蒸着或いは樹脂含浸により封孔処理を行って対処する。
【実施例３】
【００７３】
図９は第三の実施例を示す。第二の実施例と同じくラジアルベアリングとして二つの動圧グルーブを有する円筒軸の例である。図５に示した第二の実施例と異なる点を中心にして説明する。
【００７４】
第三の実施例と第二の実施例との主要な差は圧力調整手段であり，スリーブ内筒９２，外筒９１，カバー９３等が異なっている。すなわち，回転時に蓮通領域内の潤滑流体に遠心力が作用し，潤滑流体圧力を増大させ，潤滑流体封止を不安定にさせるが，第三の実施例では蓮通領域内に滞留する潤滑流体の径方向厚みを小にする事で遠心力による潤滑流体圧力増分を小に抑え，表面張力のみでも封止するよう蓮通領域内の傾斜間隙部を軸長方向に配置している。
【００７５】
図１０は図９に示した軸受部の右半分を拡大して示し，この図により構造詳細を説明する。スリーブは内筒９２，外筒９１，さらにカバー９３に分割し，内筒９２と外筒９１及びカバー９３との間隙で蓮通領域９４を形成する。蓮通領域９４の傾斜間隙領域は内筒９２及び外筒９１間に配置し，スリーブ下端の排出部１０４方向に徐々に間隙が小となるよう構成する。カバー９３と内筒９２上端面間の間隙は５０ミクロンメートル程度の間隙とし，スリーブ内筒９２上端面には径方向の凹状溝１０１を形成してある。凹状溝１０１はベアリング部から振り切られて流出する潤滑流体をエアに露出する面積を小として蓮通領域９４内の潤滑流体に導く。番号１０２は蓮通領域９４内の，番号１０３はスリーブ外周下部の潤滑流体境界をそれぞれ示す。スリーブ内筒９２，外筒９１は固定して構成するので蓮通領域９４の傾斜間隙領域の最小間隙は１０ミクロンメートル或いはそれ以下の微小に設定でき，遠心力が作用する潤滑流体に対して十分大の保持力を持たせる事が出来る。また，境界１０２に於ける径方向スパンを５０ミクロンメートル程度に設定する事で潤滑流体に作用する遠心力による圧力増分を微小に抑える事が出来る。
【００７６】
図１１は第三の実施例で採用した蓮通領域９４を実現するスリーブ円筒９２，外筒９１の構造例を示す。図１１（ａ）は内筒９２の斜視図を，図１１（ｂ）は内筒９２にカバー９３，外筒９１を組み合わせた構造の斜視図を示している。
【００７７】
図１１（ａ）に示した内筒９２は上端面に径方向の凹状溝１０１を持ち，番号１１１は軸１１を挿通させる中心孔を，番号１１３は内筒９２外周面を斜めにカットした平坦面を，番号１１２は平坦面１１３以外の外周面をそれぞれ示す。図１１（ｂ）に於いて，内筒９２の外周面１１２を外筒９１内周面と密着固定させ，内筒９２外周の平坦面１１３と外筒９１内周面との間に断面を図１０に示すように下方に徐々に間隙を小とする傾斜間隙部を形成する。ハッチされた番号１１５で示す領域は潤滑流体の存在領域を，番号１１４はエア部を，番号１０２は潤滑流体の境界をそれぞれ示す。
【００７８】
図１１では蓮通領域９４の傾斜間隙部をスリーブ内筒９２外周部を平坦面でカットして形成したが，スリーブ内筒９２の下半分を徐々に径を大にする円錐形状として形成する事も出来る。
【００７９】
本実施例に於ける潤滑流体圧力調整手段は内筒９２及び外筒９１間の間隙に構成した軸長方向に略平行な傾斜間隙部である。傾斜間隙部の最小間隙を１０ミクロンメートル程度まで小として表面張力による潤滑流体保持力を大に出来る事，また潤滑流体の滞留部である傾斜間隙部を軸長方向に平行に構成して潤滑流体の径方向厚みを小として遠心力による潤滑流体圧力増分を微小に抑える事で高速回転でも安定な潤滑流体封止を実現している。
【００８０】
本実施例では傾斜間隙部に於ける潤滑流体の表面張力で潤滑流体に作用する遠心力に対抗させているので傾斜間隙部に於ける潤滑流体境界のスパンは慎重に管理する必要がある。量産時に各部寸法，潤滑流体の注入量等のばらつきは避けられないので軸受部を組み立て後に前記傾斜間隙部に於ける潤滑流体境界の位置或いはスパンを確認する事が望ましい。本実施例に於いては潤滑流体注入，上記潤滑流体境界の位置或いはスパンを確認後にカバー９３を装着固定できる構造で動作条件を厳密に設定でき，またカバー９３を透明体として組み立て後にも上記潤滑流体境界の位置或いはスパンを確認出来る。
【実施例４】
【００８１】
第一，第二，第三の実施例は固定軸を円筒軸とする構造であった。第四の実施例は図１２に示すように固定軸を円錐形状とする円錐軸受である。図１２に示す第四の実施例は第一，第二，第三の実施例に於けるラジアル軸受及びスリーブ下端のスラスト軸受を円錐軸受で代替している。図１２に示す第四の実施例はかなりの部分を図１に示す実施例と同じくしているので共通の部分には同一の番号を付し，異なっている部分についてのみ説明する。
【００８２】
スリーブは内筒１２２とハブ１２３の一部をスリーブ外筒として構成する。固定軸１２１は上部方向に縮径する凸状円錐面であり，スリーブ内筒１２２は凹状円錐面を有して固定軸１２１に勘合する。内筒１２２とハブ１２３間には第一の実施例と同様に蓮通領域１５が形成されている。番号１２４はフランジ部でベースプレート１ａに固定され，スリーブ内周面には不平衡ヘリングボーングルーブ１２５を有し，フランジ１２４にはポンプインのスパイラルグルーブ１２６を有して回転時に潤滑流体をスリーブ内筒１２２内周上端部に移送し，潤滑流体を遠心力で連通領域１５内に振り切る。
【００８３】
不平衡ヘリングボーングルーブ１２５が回転時に発生する負荷容量の軸方向成分とロータマグネット１ｂ及びステータ１ｃ間で発生する磁気吸引力の軸方向成分とが釣り合う位置でスリーブ内筒１２２，ハブ１２３を含む回転部は浮上支持され，不平衡ヘリングボーングルーブ１２５が回転時に発生する負荷容量の径方向成分によりスリーブ内筒１２２は軸１２１に調芯される。
【００８４】
ヘリングボーングルーブ１２５を不平衡型に構成して潤滑流体をスリーブ内筒１２２上端方向に圧送する能力を持たせれば，スパイラルグルーブ１２６は不要であるが，高速回転でスリーブ外周領域に負圧を生じやすいのでスパイラルグルーブ１２６をフランジ１２４に配置してある。本実施例では潤滑流体圧力調整手段は傾斜間隙領域を有する環状流入領域である。低速回転，超小型モータの場合には潤滑流体に働く遠心力が小さいので傾斜間隙領域の最小間隙を十分に小として表面張力を利用して封止可能である。さらに遠心力の影響が無視できない場合は図１の例と同一構造を適用して対処する。
【００８５】
本実施例によれば，固定軸１２１を型成型で構成でき，ベアリング部の間隙調整を不要とする利点がある他，第一，第二，第三の実施例に比して更に薄型に構成できる利点がある。
【実施例５】
【００８６】
本発明の第五の実施例として薄型のＨＤＤを構成する例を示す。図１３には第一の実施例である図１の軸固定構造動圧流体軸受モータを用いて構成した薄型ＨＤＤ構成の例を示す。
【００８７】
図１（ａ）に示した薄型ＨＤＤはベースプレート１ａとなる筐体１３１上に軸固定構造動圧流体軸受モータ１３６が形成され，磁気ディスク１３３が前記モータ１３６に装着され，磁気ディスク１３３上の所定位置に磁気ヘッド１３４を位置決めするアクチュエータ１３５が配置されている。筐体カバー１３２は筐体１３１に固定され，軸１１は筐体カバー１３２に下側から当接して筐体カバー１３２を支持する構成である。電子回路或いはＨＤＤ内環境を制御するフィルター機構等は図示されてない。
【００８８】
図１３に於いて，軸固定構造動圧流体軸受モータ１３６には内部の軸受のみを示し，図１３（ｂ）に拡大図を示す。本実施例では磁気ディスクの径として２５ミリメートル程度，薄型ＨＤＤの厚みとして２．０ミリメートル程度を想定している。
【００８９】
ＨＤＤの厚みが制約されているので軸１１を筐体カバー１３２に固定するボルトは略し，軸１１は筐体カバー１３２に内部から当接して筐体カバー１３２の内側への変形防止の支柱として使用している。番号１３８は筐体カバー１３２とカバー１３間の間隙を，番号１３９はカバー１３の厚みを示す。番号１３ａは環状流入部１ｈの軸方向長さを，番号１３ｂはスリーブ内筒１２内周面の軸方向長さを，番号１３７はフランジ部１４の厚みをそれぞれ示す。
【００９０】
番号１３８，１３９で示す寸法は０．１ミリメートルに，番号１３ａで示す寸法を０．２ミリメートルに，また番号１３７で示す寸法は０．５ミリメートルに設定すると，ＨＤＤの全体の厚み２．０ミリメートルから前記寸法及び筐体カバー１３２の厚みとして０．２ミリメートルを差し引くと有効なラジアルベアリング部の長さ１３ｂとして１．０ミリメートルが確保できる。ラジアルベアリング用ヘリングボーングルーブは一つであり，１ミリメートル程度あれば設定できるので２．０ミリメートル厚の薄型ＨＤＤが実現できることになる。
【００９１】
以上，実施例を挙げて本発明の動作原理及び構造を説明した。上記実施例は本発明の動作原理を説明するために数例を挙げたのみであって本発明の趣旨を逸脱しない範囲で材料及び構造等の変形が可能なことはもちろんで上記の説明が本発明の範囲を限定しない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明では従来のテーパーシールに替わる新規な潤滑流体封止構造を提案し，動作原理と共にその特徴を説明した。薄型でも潤滑流体漏れの無い軸固定型動圧流体軸受モータを実現したので回転部姿勢を高精度に維持する必要のある高速の記録ディスク装置用モータ及び筐体カバーの支柱が必要な薄型記録ディスク装置に特に適する。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第一の実施例である軸固定型動圧流体軸受モータの縦断面図を示す。
【図２】図１に於ける軸受部の縦断面図及びスリーブの平面図を示す。
【図３】図１に於けるスリーブの内筒及び外筒の斜視図を示す。
【図４】図１の蓮通領域，スリーブ下端部の拡大図及び圧力分布を示す。
【図５】第二の実施例である軸固定型動圧流体軸受モータの縦断面図を示す。
【図６】図５に於ける軸受部右半面を拡大して示す。
【図７】図５に於けるスリーブの内筒及び外筒の斜視図を示す。
【図８】図５の蓮通領域，スリーブ下端部の拡大図及び圧力分布を示す。
【図９】第三の実施例である軸固定型動圧流体軸受モータの縦断面図を示す。
【図１０】図９に於ける軸受部右半面を拡大して示す。
【図１１】図９に於けるスリーブの内筒及び外筒の斜視図を示す。
【図１２】第四の実施例である軸固定型動圧流体軸受モータの縦断面図を示す。
【図１３】第五の実施例である薄型記録ディスク装置の縦断面図を示す。
【図１４】本発明による潤滑流体封止の構造をモデル化して示す。１１・・・Ｔ字状軸，                  １２・・・スリーブ，１３・・・カバー，                    １４・・・フランジ部，１５・・・連通領域，                  １６・・・ハブ，１７・・・ヘリングボーングルーブ，    １８・・・不平衡ヘリングボーングルーブ，１９・・・スパイラルグルーブ，        １ａ・・・ベースプレート，１ｂ・・・ローターマグネット，        １ｃ・・・ステータコア，１ｄ・・・コイル，                    １ｅ・・・フランジ部の径方向面，１ｆ・・・フランジ部の軸方向面，      １ｇ・・・契合部，１ｈ・・・環状流入部，                １ｊ・・・環状部材，２１・・・内筒１２の中心孔，          ２２・・・テーパー面，２３，２４・・潤滑流体の移動方向，３１・・・内筒１２下端の突出部，      ３２・・・凹状溝，３３，３４・・外筒を構成するハブの下端部，３５・・・排出部，                    ３６・・・回転方向，４１・・・点線，                      ４２・・・境界１ｋ内側の点，４３・・・排出部３５近傍の点，        ４４・・・境界１ｍ内側の点，５１・・・外筒，                      ５２・・・内筒，５３・・・連通領域，                  ５４・・・ヘリングボーングルーブ，５５・・・不平衡ヘリングボーングルーブ，５６・・・スパイラルグルーブ，        ５７・・・ハブ，５８・・・ローターマグネット，        ５９・・・磁性体片，５ａ・・・ステータコア，              ５ｂ・・・コイル，６１・・・スパイラルグルーブ，        ６２・・・排出部，６３，６４・・潤滑流体境界，７１・・・スリーブ内筒５２中心孔，    ７２・・・環状凹部，７３・・・凹状溝，                    ７４・・・内筒５２の突出部，７５・・・回転方向，８１・・・潤滑流体，                  ８２・・・点線，８３・・・境界６３内側の点，          ８４・・・排出部６２近傍の点，８５・・・境界６４内側の点，９１・・・外筒，                      ９２・・・内筒，９３・・・カバー，                    ９４・・・蓮通領域，１０１・・・凹状溝，                  １０２，１０３・・潤滑流体境界，１０４・・・排出部，１１１・・・スリーブ内筒９２中心孔，  １１２・・・スリーブ内筒９２外周面，１１３・・・平坦面，                  １１４・・・エア領域，１１５・・・潤滑流体，１２１・・・円錐軸，                  １２２・・・スリーブ内筒，１２３・・・ハブ，                    １２４・・・フランジ部，１２５・・・ヘリングボーングルーブ，  １２６・・・スパイラルグルーブ，１３１・・・筐体，                    １３２・・・筐体カバー，１３３・・・磁気ディスク，            １３４・・・磁気ヘッド，１３５・・・アクチュエータ，          １３６・・・軸固定構造動圧流体軸受モータ，１３７・・・フランジ部厚み，１３８・・・筐体カバー１３２下面からカバー１３までの距離，１３９・・・カバー１３の厚み，        １３ａ・・・環状流入部１ｈの軸方向長さ，１３ｂ・・・スリーブの軸方向長さ，１４１・・・スリーブ下部近傍の潤滑流体溜まり部，１４２・・・蓮通領域内の潤滑流体溜まり部，１４３・・・動圧グルーブ，            １４４・・・排出部，１４５・・・スリーブ内周面上端，１４６・・・遠心力で振り切られた潤滑流体の循��経路，１４７・・・潤滑流体，                 １４８，１４９・・潤滑流体境界，１４ａ，１４ｂ・・潤滑流体溜まり部で潤滑流体を上方に引く力，１４ｃ・・・遠心力による圧力増分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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