(57)【要約】【課題】軸受流体の充填レベルを迅速簡単かつ確実に検出することができる流体動圧軸受装置を提供すること。【解決手段】流体動圧軸受装置は、相対回転可能な固定軸受部と可動軸受部とを有し、これらの軸受面の間には、軸受流体が充填された軸受隙間が形成されている。固定軸受部の側面とこれに対向する可動軸受部の側面との間には、軸受隙間につながるシール隙間が形成されている。シール隙間は、半径方向部分と軸方向部分とを有し、少なくとも部分的に軸受流体が充填されている。シール隙間の軸方向部分の領域において、固定軸受部の側面と回転軸とのなす鋭角αと、可動軸受部の側面と回転軸とのなす鋭角βとの間には、α≧β＞０°の関係が成立している。シール隙間に接する可動軸受部の側面の最小半径ｒ２と、シール隙間に接する固定軸受部の側面の最大半径ｒ１との差Ｂ２と、シール隙間の軸方向部分の間隔Ｂ１との間に、Ｂ２≦Ｂ１≦２×Ｂ２の関係が成立している。【選択図】図３
2008111552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の回転軸（１６）を中心として相対回転可能な少なくとも一つの固定軸受部（１０）と少なくとも一つの可動軸受部（１２，２２）とを有し、
前記固定軸受部（１０）と前記可動軸受部（１２）との互いに対向する軸受面の間に、軸受流体が充填された軸受隙間（１４）が形成され、
前記固定軸受部（１０）の側面（４０）とこれに対向する可動軸受部（１２，２２）の側面（４２）との間に、前記軸受隙間（１４）の一方の側につながるシール隙間（３８）が形成され、当該シール隙間（３８）は、半径方向部分（３８ａ）と軸方向部分（３８ｂ）とを有しており、少なくとも部分的に軸受流体が充填され、
前記シール隙間（３８）の前記軸方向部分の領域において、前記固定軸受部（１０）の側面（４０）と前記回転軸（１６）とのなす鋭角αと、前記可動軸受部（１２，２２）の側面（４２）と前記回転軸（１６）とのなす鋭角βとの間に、
α≧β＞０°
の関係が成立し、
前記シール隙間（３８）に接する前記可動軸受部（１２，２２）の側面（４２）の最小半径ｒ２と、前記シール隙間（３８）に接する前記固定軸受部（１０）の側面（４０）の最大半径ｒ１との差Ｂ２と、前記シール隙間（３８）の前記軸方向部分の上端の間隔Ｂ１との間に、
Ｂ２≦Ｂ１≦２×Ｂ２
の関係が成立し、前記シール隙間（３８）の前記軸方向部分の全体にわたって、軸受流体の充填レベルが光学的に検出できることを特徴とする流体動圧軸受装置。
【請求項２】
さらに、α＞βが成立することを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項３】
さらに、αが、０°から１０°までの範囲内にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項４】
さらに、βが、０°から１０°までの範囲内にあることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項５】
さらに、前記シール隙間（３８）が、当該シール隙間（３８）内の軸受流体の毛細管シールを形成していることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項６】
前記固定軸受部が、中心に軸受孔（１０ａ）を備えた軸受スリーブ（１０）を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項７】
前記可動軸受部が、前記軸受孔（１０ａ）に回転可能に支持された軸（１２）を有し、
前記軸（１２）の自由端が、ハブ（２２）に結合され、
前記ハブ（２２）が、前記軸受スリーブ（１０）の一部を囲み、前記軸受スリーブ（１０）との間で前記シール隙間（３８）を形成することを特徴とする請求項６に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項８】
前記軸受孔（１０ａ）の内周面及び／又は前記軸（１２）の外周面に、圧力を発生する軸受構造が形成されており、
当該軸受構造が、少なくとも一つの流体動圧ラジアル軸受の一部を構成することを特徴とする請求項６又は７に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項９】
前記軸受スリーブ（１０）の端面及び／又はこれに対向するハブ（２２）の面に、圧力を発生する軸受構造が形成されており、
当該軸受構造が、少なくとも一つの流体動圧スラスト軸受の一部を構成することを特徴とする請求項６から８までのいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の流体動圧軸受装置と、
前記流体動圧軸受装置の前記固定軸受部（１０）を保持するベースプレート（３０）と、
前記流体動圧軸受装置の前記可動軸受部（１２，２２）を駆動するための電磁駆動装置（３２，３４）と
を備えたスピンドルモータ。
【請求項１１】
少なくとも１枚のハードディスクを回転駆動するための、請求項１０に記載のスピンドルモータと、
前記ハードディスクに対し、データの書き込み及び読み取りを行うためのデータ書き込み／読み取り装置と
を備えたハードディスクドライブ装置。
【請求項１２】
動翼を回転駆動するための、請求項１０に記載のスピンドルモータを備えたファン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハードディスクドライブ装置やファン装置等において、ハードディスクドライブや動翼を駆動するためのスピンドルモータ、及びその流体動圧軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピンドルモータに用いられる流体動圧軸受装置は、一般に、相対回転可能な少なくとも２つの部分（軸受部とする。）を有している。これら軸受部の互いに対向する軸受面の間には、軸受隙間が形成されており、この軸受隙間は空気又は軸受流体（軸受オイル）で満たされている。従来より、軸受面には、軸受流体に作用する表面構造が設けられている（例えば、特許文献１乃至３参照）。流体動圧軸受装置では、通常、一方又は両方の軸受面に、凹状又は凸状の表面構造（パターン）が形成される。軸受面に形成された表面構造は、軸受部の相対回転により軸受隙間内に流体動圧を発生させる軸受構造及び／又はポンプ構造として機能する。流体動圧ラジアル軸受では、軸受部の回転軸に垂直に、且つ少なくとも一方の軸受部の周囲に形成された、例えば正弦状、放物線状、又は魚の骨形状の表面構造が用いられる。また、流体動圧スラスト軸受では、多くの場合、回転軸に垂直に、且つ回転軸の周囲に形成された螺旋状又は魚の骨形状（すなわちヘリングボーン形状）の表面構造が用いられる。ハードディスクドライブの駆動源として用いられるスピンドルモータの流体動圧軸受では、軸が、軸受スリーブの軸受孔に回転可能に支持されている。軸受孔の直径は、軸の直径よりも僅かに大きく、これにより、軸受スリーブの軸受孔の内周面と軸の外周面との間に、軸受流体で満たされた軸受隙間が生じる。軸受孔の内周面及び／又は軸の外周面には、圧力を発生させる軸受構造が形成されており、これにより少なくとも一つの流体動圧ラジアル軸受が構成されている。また、軸の自由端にはハブが結合されており、このハブの下面と軸受スリーブの上端面とにより、流体動圧スラスト軸受が構成されている。そのため、互いに対向するハブの下面及び軸受スリーブの上端面の一方には、圧力を発生させる軸受構造が形成されている。
【０００３】
スピンドルモータに用いられる流体動圧軸受装置は、軸受流体が軸受隙間から他の領域にできるだけ漏れないように構成する必要がある。その理由は、軸受隙間から軸受流体が漏れると、軸受がドライ運転状態となり、また、漏れた軸受流体がスピンドルモータの他の構成部品を汚すこととなり、軸受装置の寿命が短くなるためである。そこで、軸受隙間からの軸受流体の漏れを防止するシール構造が設けられている。シール構造としては、毛細管シールがしばしば用いられる（例えば、特許文献４参照）。この毛細管シールは、軸受隙間の開口端につながっており、モータからの軸受流体の漏れを防止するものである。軸受流体は、毛細管作用によって毛細管シール内に保持される。そのシール隙間（毛細管シールの隙間）では、軸受流体と毛細管シール内に存在する空気との境界部分において、軸受流体が蒸発した蒸気により、蒸気バリヤが形成される。
【０００４】
シール隙間に存在する軸受流体は、蒸発した軸受流体を補う軸受流体貯蔵部として機能する。シール隙間において、軸受流体で満たされていない部分は、温度上昇に伴う体積の増加により軸受流体のレベルが変化した場合に、シール隙間内で軸受流体の膨張を許容することで体積を補正する機能を有する。軸受隙間及びシール隙間には、正確に測定された量の軸受流体が充填される。軸受流体を充填した後、シール隙間内の軸受流体の充填高さ（充填レベル）を測定する必要がある。しかしながら、シール隙間内の軸受流体の充填レベルを、迅速簡単且つ確実に確認することは難しい。なぜなら、多くの場合、シール隙間内を観察することができないため、或いは部分的にしか観察できないためである。
【０００５】
例えば、下記の特許文献５には、ハブ及びそのハブに接合された軸に、軸受スリーブ及び環状の胴部材をそれぞれ組み付けた状態で、軸受スリーブと胴部材との間に形成されるシール隙間内を観察できるようにしたものが開示されている。しかしながら、この構成では、軸受流体の充填レベルが低い場合に、その充填レベルを検出することが難しいという問題がある。また、この特許文献５に記載された方法では、毛細管シールの外周を形成する別の構成要素（環状の胴部材）をハブに取り付けることが不可欠となる。
【０００６】
【特許文献１】米国特許公開公報第２００５／０２２５１８７
【特許文献２】特開２００３−６１２９８号公報
【特許文献３】米国特許公報第７，０１１，４５０Ｂ２
【特許文献４】米国特許公報第６，８２８，７０９Ｂ２
【特許文献５】米国特許公報第７，１１８，２７８Ｂ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、軸受流体の充填レベルを迅速簡単かつ確実に検出することができる流体動圧軸受装置を提供することを目的とする。本発明は、また、軸方向に比較的大きい衝撃荷重を受けてもシール隙間から軸受流体が漏れることがなく、軸受隙間に存在する軸受流体の耐衝撃性及び保持能力を向上させ軸受装置の寿命を長くすることを目的とする。
【０００８】
上記の課題は、請求項１に記載の特徴を備えた流体動圧軸受装置によって解決される。
本発明の好ましい構成及び更なる有利な特徴は、従属請求項に記載されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による流体動圧軸受装置は、共通の回転軸を中心として相対回転可能な少なくとも一つの固定軸受部と少なくとも一つの可動軸受部とを有している。固定軸受部と可動軸受部との互いに対向する軸受面の間には、軸受流体が充填された軸受隙間が形成されている。固定軸受部の側面とこれに対向する可動軸受部の側面との間には、軸受隙間の一方の側につながるシール隙間が形成されている。このシール隙間は、半径方向部分と軸方向部分とを有しており、少なくとも部分的に軸受流体が充填されている。シール隙間の軸方向部分の領域において、固定軸受部の側面と回転軸とは鋭角αをなしており、可動軸受部の側面と回転軸とは鋭角βをなしている。
【００１０】
本発明では、α≧β＞０°の関係が成立している。シール隙間に接する可動軸受部の側面の最小半径ｒ２と、シール隙間に接する固定軸受部の側面の最大半径ｒ１との差Ｂ２は、回転軸１６と垂直方向の長さで測定した時、そのシール隙間の軸方向部分の上端間隔Ｂ１よりも小さいか、又は同じである（すなわち、Ｂ２≦Ｂ１）。間隔Ｂ１の最小値は、軸受スリーブの外径とハブの内径との最小間隔に相当する。
【００１１】
シール隙間の軸受流体の充填レベルを、シール隙間の軸方向部分の全体にわたって、スラスト軸受の平面に至るまで、回転軸と平行な視線方向で確認するためには、値Ｂ１が値Ｂ２の２倍と同じか又は小さいことが必要である（すなわち、Ｂ１≦２×Ｂ２）。
【００１２】
毛細管シールにおける軸受流体の漏れ及び蒸発を最小限に抑えるため、シール隙間は非常に狭く形成されているが、それでもなお、軸受隙間の寸法と比較すると、大きさの等級にして１等級又は２等級大きい。シール隙間は、軸受流体を貯蔵し、また、蒸気バリヤの長さを確保するため、非常に長く形成することが求められる。
【００１３】
従って、本発明では、固定軸受部の外周の一部分に沿って延在し、好ましくは間隔の非常に狭いシール隙間が提供される。シール隙間の間隔が小さく比較的長いため、シール隙間に存在する軸受流体の蒸発率が小さく、これにより、流体動圧軸受装置の長い寿命を確保することができる。さらに、軸受隙間の間隔が小さいため、軸方向に比較的大きい衝撃荷重を受けてもシール隙間から軸受流体が漏れることがなく、これにより軸受装置の耐衝撃性を改善することができる。
【００１４】
角度α及び角度βは、いずれも０°〜１０°の範囲内で選択することができる。この場合、角度αが角度βよりも大きいことが好ましい。シール隙間が開口端に向って円錐状に広がるため、毛細管作用によるシール効果に加えて、軸受部の回転に伴って軸受流体に作用する遠心力によってシール性能を高める効果が得られる。この遠心力によって、軸受流体は、半径方向の外側に向けて加速される。軸受スリーブの側面がより斜めに傾斜しているため、遠心力の作用により、軸受流体が、シール隙間内に（シール隙間の開口とは反対方向に）押し込まれる。これにより、シール隙間からの軸受流体の漏れを確実に防止できる。さらに、軸方向において下方に連続的に広がる毛細管シールにより、軸受流体内で発生した空気が外気に放出される。これにより、特に上側のスラスト軸受の領域に空気が溜まることが効果的に防止される。軸受構造における空気溜まりは軸受の損傷につながるため、このことは特に重要である。
【００１５】
本発明の一構成例によれば、軸受流体の充填レベルが比較的低い場合でも、シール隙間における軸受流体の充填レベルを光学的に正確に検出することができる。例えば、軸受に軸受流体を充填する工程で、充填レベルが基準よりも少なかった場合には、不足している軸受流体の量を正確に検出し、次の充填工程で軸受流体を追加することができる。これにより、軸受内に存在する軸受流体量が多すぎたり、或いは少なすぎることがなく、規定された総流体量を保つことができる。そのため、充填レベルをさらに制御する必要がなく、また、軸受流体の注ぎ足し、吸い出し又は除去を行う必要がない。
【００１６】
軸受を長時間動作させた場合（例えば動作試験を行う場合）にも、問題なく、軸受流体が十分に存在するか否かを光学的に検出することができる。また、寿命試験の途中でも、常時、充填レベルを検出することができる。これにより、スピンドルモータの様々な回転数及び様々な温度での設計に応じた軸受流体の蒸発率を正確に求めることが可能になる。
【００１７】
そのために、回転軸とほぼ平行な視線の方向において、色彩センサ又は顕微鏡を用いて、流体メニスカスの頂点の軸方向位置、すなわち流体メニスカスの軸方向の最深点を検出する。この流体メニスカスは凹面鏡の作用を有しているため、測定手段の光学的なアパーチャにより、流体メニスカスの頂点に至る狭い横方向間隔において、流体表面に当たって反射された光を検出すればよい。
【００１８】
本発明の好ましい構成例では、固定軸受部は、中心に軸受孔を備えた軸受スリーブを有している。また、可動軸受部は、上記軸受孔の内側に回転可能に支持された軸と、この軸の自由端に結合されたハブとを有している。このハブは、軸受スリーブの一部を囲み、軸受スリーブとの間でシール隙間を形成している。
【００１９】
軸受孔の内周面及び／又は軸の外周面には、公知の方法で、少なくとも一つの流体動圧ラジアル軸受の一部をなす、圧力を発生する軸受構造が形成されている。軸受スリーブの端面及び／又はこれに対向するハブ（鍋型部分）の面には、同様に、少なくとも一つの流体動圧スラスト軸受の一部をなす、圧力を発生する軸受構造が形成されている。
【００２０】
シール隙間は、流体動圧スラスト軸受の半径方向外側から、軸受スリーブの外周面に沿って軸方向に延在している。シール隙間の軸方向長さは、例えば、軸受スリーブの長さの１／３である。
【００２１】
本発明は、特に、ハードディスクドライブの駆動源として利用可能なスピンドルモータの流体動圧軸受装置に関する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、シール隙間内の軸受流体の充填レベルを、迅速簡単かつ確実に検出することができる流体動圧軸受装置、及びそれを用いたスピンドルモータを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。図面及び図面の説明から、本発明の更なる特徴、長所及び利用可能性が見出される。
【００２４】
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における流体動圧軸受装置を備えたスピンドルモータを示す断面図である。図２は、図１に示したスピンドルモータの一部を拡大して示す断面図である。図３は、図１及び図２に示したスピンドルモータの一部（シール隙間）をさらに拡大して示す断面図である。このスピンドルモータは、固定された軸受スリーブ１０を有している。この軸受スリーブ１０は、固定軸受部を構成するものであり、中心孔（軸受孔）１０ａを有している。軸受スリーブ１０の中心孔１０ａの内側には、中心孔１０ａの内径よりも小さい外径を有する軸１２が挿入されている。軸受スリーブ１０（中心孔１０ａ）の内周面と軸１２の外周面との間には、軸受隙間１４が形成されている。また、軸受スリーブ１０（中心孔１０ａ）及び軸１２の互いに対向する表面は、２つの流体動圧ラジアル軸受１８，２０を構成している。これら流体動圧ラジアル軸受１８，２０により、軸１２が、軸受スリーブ１０により回転軸１６を中心として回転可能に支持される。流体動圧ラジアル軸受１８，２０は、軸１２の外周面及び／又は軸受スリーブ１０の内周面に加工された特徴的な軸受構造で構成されている。軸受隙間１４には、適切な軸受流体、例えば軸受オイルが充填されている。軸１２が回転すると、軸受構造が、軸１２と軸受スリーブ１０との間に存在する軸受流体に対してポンプ作用を及ぼし、これにより流体動圧ラジアル軸受１８，２０が負荷を支持することが可能になる。
【００２５】
軸１２の下側には、軸１２と一体又は別体として形成されたストッパリング１３が取り付けられている。このストッパリング１３の外径は、軸１２の外径よりも大きい。ストッパリング１３は、軸受スリーブ１０からの軸１２の脱落を防止するものである。軸受スリーブ１０の下側の領域は、カバープレート２８によって覆われている。
【００２６】
軸１２の自由端（図中上端）は、鍋型のハブ２２に結合されている。ハブ２２は、軸受スリーブ１０の一部を囲む環状の縁部２３を有している。軸受スリーブ１０の上端面と、これに対向するハブ２２の下側の面との間にも、軸受隙間１４が形成されている。また、軸受スリーブ１０の上端面及びこれに対向するハブ２２の下側の面は、流体動圧スラスト軸受２４を構成している。この場合、軸受スリーブ１０の上端面又はこれに対向するハブ２２の面に、軸受構造が形成されている。この軸受構造は、軸１２の回転に伴い、軸受スリーブ１０の上端面とハブ２２との間の軸受隙間１４に存在する軸受流体に対してポンプ作用を及ぼし、これにより、流体動圧スラスト軸受２４が負荷を支持することが可能になる。軸受スリーブ１０には、循環流路２６が設けられている。この循環流路２６は、軸受隙間１４の流体動圧スラスト軸受２４の外側縁部にある部分と、軸受隙間１４の下側の流体動圧ラジアル軸受２０の下方にある部分とをつなぎ、軸受流体の循環を促進するものである。流体動圧スラスト軸受２４の表面構造（軸受構造）は、好ましくは、半径方向において、少なくとも図３に符号Ｐで示された位置まで達しており、より好ましくは、軸受スリーブ１０の外側縁部まで達している。この場合、流体動圧スラスト軸受２４の軸受構造は、ハブ２２の下側又はこれに対向する軸受スリーブ１０の上側に設けられていればよい。
【００２７】
軸受スリーブ１０は、スピンドルモータのベースプレート３０に設けられている。軸受スリーブ１０を囲むように、ベースプレート３０上に、ステータ体３２が設けられている。ステータ体３２は、強磁性体からなるステータ積層コアと、ステータコイルとにより構成されている。このステータ体３２は、環状のロータマグネット３４により囲まれている。ロータマグネット３４には、より直径の大きい保磁リング３６の内側に配置されており、ハブ２２の外側縁部の内周面に固定されている。図１にはアウターロータ型モータが図示されているが、アウターロータ型モータの代わりに、インナーロータ型モータを使用できることは言うまでもない。
【００２８】
軸受隙間１４は、軸１２及び流体動圧ラジアル軸受１８，２０に沿って軸方向に延在する軸方向部分と、軸受スリーブ１０の上端部及び流体動圧スラスト軸受２４に沿って半径方向に延在する半径方向部分とを有している。後述する図２に示すように、軸受隙間１４は、半径方向部分の半径方向外側の端部において、更に間隔の広い隙間に移行し、これがシール隙間３８の半径方向部分３８ａを構成している。シール隙間３８は、軸受隙間１４から更に半径方向外側に延在し、軸受スリーブ１０とハブ２２の縁部２３との間を軸受スリーブ１０の外周に沿って延在する軸方向部分３８ｂに移行する。軸受スリーブ１０の直径が数ｍｍの場合、シール隙間３８の間隔の典型例は１００μｍ〜３００μｍである。
【００２９】
図２及び図３は、図１に示したスピンドルモータのシール隙間３８をそれぞれ拡大して示す図である。図２及び図３から、軸受スリーブ１０の外側の軸方向の側面４０と、ハブ２２の縁部２３の内側の軸方向の側面４２とが、シール隙間３８の境界をなしていることが分かる。両側面４０，４２は、互いに平行ではなく、回転軸１６に対して鋭角をなすように斜めに延在している。軸受スリーブ１０の側面４０と回転軸１６とのなす角度（鋭角）αは、０°より大きく、例えば５°である。角度αは、シール隙間３８の軸方向部分３８ｂが始まる領域（すなわち流体動圧スラスト軸受２４の面上）に頂点を有し、シール隙間３８の開口端に向けて広がっている。ハブ２２の縁部２３の側面４２と回転軸１６とのなす角度（鋭角）βは、０°より大きく、例えば３°である。角度βは、シール隙間３８の軸方向部分３８ｂが始まる領域に頂点を有し、シール隙間３８の開口端に向けて広がっている。軸受流体は、遠心力によって、回転軸１６から見て半径方向外側に加速され、外側の側面４２よりも傾斜している軸受スリーブ１０の内側の側面４０によってシール隙間３８内に押し込まれ、そこで保持される。これにより、毛細管効果に加えて、軸受装置の動作時の更なるシール効果が生じる。
【００３０】
軸受装置の組み立てに際し、ハブ２２の縁部２３を軸受スリーブ１０の上に被せるには、シール隙間３８の領域における軸受スリーブ１０の最大半径ｒ１が、シール隙間３８の領域におけるハブ２２の縁部２３の最小半径ｒ２よりも小さいことが必要である。半径ｒ２と半径ｒ１との差は、大きさＢ２で表される。ハブ２２の縁部２３の下側部分に隣接するシール隙間３８には、通常、軸受流体が存在しない。側面４２のこの領域は、その上側の領域と同様に傾斜していてもよいし、あるいは、例えば図２，３に示すように回転軸１６と平行に延在していてもよい。
【００３１】
図３に示すように、シール隙間３８の軸方向部分３８ｂには、シール隙間の軸方向部分の上端の間隔Ｂ１の部分から長さＬ２の範囲にわたって軸受流体が充填されている。表面エネルギーにより、軸受流体と空気との境界面に、メニスカスが形成される。メニスカスの頂点Ａ（最深点）は、軸受流体の充填レベル、すなわちシール隙間３８の軸方向部分３８ｂの軸受流体の充填レベルを規定する。シール隙間３８の軸方向部分３８ｂにおける軸受流体の充填レベルを、迅速簡単且つ確実に、光学的に検出するためには、（ベース３００が取り付けられていない状態で）シール隙間３８の開口端からシール隙間３８の内部を回転軸１６と平行な方向に覗き込んだ時に、少なくともシール隙間３８の軸方向長さＬ１の範囲にわたって、流体動圧スラスト軸受２４の面に至るまで、メニスカスの頂点Ａが視認できることが必要である。計算の結果、角度α，βが小さい場合、流体メニスカスの頂点Ａは、良好な近似では、シール隙間３８の二等分線上に位置することが分かった。
【００３２】
ここで、シール隙間３８の内部を開口端側から回転軸１６と平行な方向に覗き込んだ場合に、メニスカスの頂点Ａがシール隙間３８の上端（間隔Ｂ１）から距離Ｌ１の範囲のどの位置にあっても、当該メニスカスの頂点Ａが視認可能な条件について、図４を参照して説明する。
【００３３】
図４（Ａ１）、（Ａ２）及び（Ａ３）には、本発明に対する比較例として、シール隙間の上記距離Ｌ１においてメニスカスの頂点Ａが視認できない場合がある条件の一例を示す。なお、図４（Ａ１）に示した軸受流体の充填レベルＬ２０を基準として、図４（Ａ２）には充填レベルが高い場合（すなわち充填量が多い場合）を示し、図４（Ａ３）には充填レベルが低い場合（すなわち充填量が少ない場合）を示す。
【００３４】
図４（Ｂ１）、（Ｂ２）及び（Ｂ３）には、本発明の一実施の形態として、メニスカスの頂点Ａがシール隙間３８の上記距離Ｌ１のどの位置にあっても視認することができる条件を示す。なお、図４（Ｂ１）に示した軸受流体の充填レベルＬ２０を基準として、図４（Ｂ２）には充填レベルが高い場合を示し、図４（Ｂ３）には充填レベルが低い場合を示す。
【００３５】
なお、図４（Ａ１）〜（Ａ３）では、図４（Ｂ１）〜（Ｂ３）に示した構成要素と同一の構成要素又は同一の機能を有する構成要素には、同一符号を付し、その符号の冒頭に「１」を付す。
【００３６】
図４（Ａ１）では、メニスカスの頂点Ａが、シール隙間１３８の開口部側から（図中矢印Ｖで示すように）覗き込んで視認することができる限界位置にある。このときの充填レベルＬ２をＬ２０とする。この状態では、矢印Ｖで示す視認方向において、メニスカスの頂点Ａが、ハブ１２２の縁部１２３の内周面と重なり合っている。
【００３７】
図４（Ａ１）に示された各寸法Ｂ１，Ｂ２，Ｌ１，Ｌ２０，α，βから、以下の式（１）及び式（２）が成立することが分かる。
Ｌ１＝（Ｂ１−Ｂ２）／ｔａｎβ      ・・・（１）
Ｌ２０＝（Ｂ１／２−Ｂ２）／ｔａｎδ  ・・・（２）
但し、式（２）における角度δは、以下のように表されるものである。
δ＝（α＋β）／２
【００３８】
図４（Ａ２）では、シール隙間１３８内の充填レベルＬ２（Ｌ２１とする）が、図４（Ａ１）に示した充填レベルＬ２０よりも高く、従ってメニスカスの頂点Ａが図４（Ａ１）よりも下方にある。この場合、メニスカスの頂点Ａがハブ１２２の縁部１２３の内周面よりも内側に位置するため、矢印Ｖで示す方向から視認することができる。
【００３９】
一方、図４（Ａ３）では、シール隙間１３８内の充填レベルＬ２（Ｌ２２とする）が、図４（Ａ１）に示した充填レベルＬ２０よりも低く、従ってメニスカスの頂点Ａが図４（Ａ１）よりも上方にある。この場合、メニスカスの頂点Ａがハブ１２２の縁部１２３の内周面よりも外側に位置するため、当該縁部１２３に隠れてしまい、矢印Ｖで示す方向からは視認することができない。
【００４０】
これに対し、本実施の形態では、図４（Ｂ１）、図４（Ｂ２）及び図４（Ｂ３）に示したように、充填レベルＬ２０，Ｌ２１，Ｌ２２のいずれにおいても、メニスカスの頂点Ａを矢印Ｖで示す方向から視認することができる。
【００４１】
これは、本実施の形態では、Ｌ２０≦０であれば常に視認可能であることより、
Ｂ１／２−Ｂ２≦０、
すなわち、Ｂ１≦２×Ｂ２
が成立すれば、メニスカスの頂点Ａが、ハブ２２の縁部２３の内周面よりも常に内側に位置するためである。
【００４２】
図４（Ａ１）〜（Ａ３）に示した比較例は、上記のＢ１≦２×Ｂ２を満足していないため、充填レベルが低い（メニスカスの頂点Ａが上方に位置する）場合に、メニスカスの頂点Ａが視認できないことが分かる。
【００４３】
このように、本実施の形態では、軸受スリーブ１０の最大半径ｒ１と、シール隙間３８の領域におけるハブ２２の縁部２３の最少半径ｒ２との差Ｂ２と、シール隙間３８の上端の間隔Ｂ１との間に、
Ｂ１≦２×Ｂ２
の関係が成立しているため、メニスカスの頂点Ａはハブ２２と縁部２３の内周面よりも常に内側に位置する。従って、シール隙間３８の内部を開口端側から回転軸１６と平行な方向に覗き込んだ場合、メニスカスの頂点Ａを常に視認することができる。
【００４４】
また、Ｂ２は、常にＢ１以下であることから、本実施の形態では、以下の条件が成立することになる。
Ｂ２≦Ｂ１≦２×Ｂ２
【００４５】
軸受摩擦と、これにより必然的に生じるモータの消費電力を低減可能な、本実施の形態の軸受装置のさらなる特徴は、図３に示すように、軸受隙間１４が、軸受スリーブ１０の外側の端部の手前の位置Ｐから連続的に広がってシール隙間３８に移行していることである。シール隙間３８の当該部分は、水平方向、すなわち半径方向に延在し、シール隙間３８のうち広範囲に延在する部分、すなわち軸方向部分３８ｂに移行する。シール隙間３８の軸方向部分３８ｂは、軸受スリーブ１０とハブ２２の縁部２３とによって規定されている。好ましい角度の条件がα＞βであるため、シール隙間３８の軸方向部分３８ｂの断面は、半径方向に連続的に広がっている。シール隙間３８の位置Ｐから始まる半径方向部分３８ａの断面も、連続的に広がっている。シール隙間３８を上記のように形成することにより、軸受摩擦が減少し、さらに、十分な量の軸受流体を貯蔵して軸受装置の寿命を確保することが可能になる。シール隙間３８がほぼ円錐形状に広がっているため、シール隙間３８における軸受流体の毛細管作用により、軸受装置のシール性能を向上することができ、衝撃を受けてもシール隙間から軸受流体が漏れることがない。
【００４６】
軸受スリーブ１０の半径方向外側の側面４０において、軸方向上側領域には、軸受の回転軸１６と平行に延在する短い部分がある。この部分は必ずしも設ける必要はなく、軸受スリーブ１０の外径の測定に役立つものに過ぎない。
【００４７】
なお、軸受流体の充填レベルを光学的に検出する手段として、顕微鏡、ＣＣＤカメラ、白色干渉計、色彩センサを用いることができることは言うまでもない。
【００４８】
次に、本発明に対する比較例について説明する。図５は、図４（Ａ１）〜（Ａ３）に対応する比較例に係る流体動圧軸受装置（すなわち、本発明に係るものでない流体動圧軸受装置）のシール隙間１３８を拡大して示す断面図である。図５では、図１〜図３に示した軸受装置と同一の構成要素又は同一の機能を有する構成要素には、同一符号を付し、その符号の冒頭に「１」を付す。図５に示されているように、軸受スリーブ１１０の外側の軸方向の側面１４０と、ハブ１２２の縁部１２３の内側の軸方向の側面１４２とにより、シール隙間１３８が規定されている。両側面１４０，１４２は、回転軸１１６に対して平行ではなく、鋭角をなすように斜めに延在している。図５では、明確化のため、角度（鋭角）を誇張して示している。
【００４９】
シール隙間１３８の領域における軸受スリーブ１１０の最大半径ｒ１は、シール隙間１３８の領域におけるハブ１２２の縁部１２３の最小半径ｒ２よりも小さい。これらの半径ｒ１と半径ｒ２との差をＢ２で表す。
【００５０】
シール隙間１３８の軸方向部分には、上端の間隔Ｂ１の部分から長さＬ２にわたって軸受流体が充填されている。表面エネルギーにより、軸受流体と空気との界面にはメニスカスが形成される。メニスカスの頂点Ａ（最深点）は、軸受流体の充填レベル、すなわちシール隙間１３８の軸方向部分における軸受流体の充填レベルを規定している。
【００５１】
シール隙間１３８の軸方向部分における軸受流体の充填レベルを、迅速簡単かつ確実に、光学的に検出するためには、シール隙間１３８の開口端からシール隙間１３８を回転軸１１６と平行に覗き込んだときに、シール隙間１３８の軸方向長さＬ１にわたって、流体動圧スラスト軸受１２４の面に至るまで、メニスカスの頂点Ａが視認できることが条件である。充填高さ（レベル）を光学的に検出する手段としては、顕微鏡、ＣＣＤカメラ、白色干渉計、色彩センサを用いることができる。上述したように、シール隙間１３８内のメニスカスの頂点Ａを視認することができる条件は、
Ｂ１≦２×Ｂ２
である。
【００５２】
図５に示した比較例は、この条件（Ｂ１≦２×Ｂ２）を満足していない。そのため、図４（Ａ１）〜（Ａ３）を参照して説明したように、図５に示した軸受流体の充填レベルではメニスカスの頂点Ａを検出できるが、これ以上充填レベルが低くなると、メニスカスの頂点Ａがハブ１２２の縁部１２３に隠れてしまい、充填レベルの検出はできなくなる。
【００５３】
上述した説明、特許請求の範囲又は添付の図面において開示され、特定の形態で若しくは開示された機能を実行する手段として表現された特徴、又は、開示された結果を得るための方法若しくはプロセスとして表現された特徴は、必要に応じて、単独で、又は、組み合わせて、本発明を様々な形態で具現化するために利用することができる。
【００５４】
上述した本発明におけるスピンドルモータは、ハードディスクドライブ装置においてハードディスク等の記録媒体を回転させる駆動源として使用することができる。この場合、ハードディスクドライブ装置は、スピンドルモータを、少なくとも１枚のハードディスク（磁気式記録ディスク）を回転駆動するために使用し、さらに、ハードディスクに対してデータの書き込み及び読み取りを行うためのデータ書き込み／読み取り装置を備える。また、上述した本発明におけるスピンドルモータは、ファン装置（送風機）において動翼（羽根）を回転させる駆動源としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施の形態における流体動圧軸受装置を備えたスピンドルモータを示す断面図である。
【図２】図１に示したスピンドルモータの一部を拡大して示す断面図である。
【図３】図１及び図２に示したスピンドルモータのシール隙間をさらに拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態において、シール隙間内のメニスカスの頂点が視認可能な条件を、比較例との対比で示す模式図である。
【図５】本発明に対する比較例による軸受装置のシール隙間部分を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  軸受スリーブ
１２  軸
１３  ストッパリング
１４  軸受隙間
１６  回転軸
１８  流体動圧ラジアル軸受
２０  流体動圧ラジアル軸受
２２  ハブ
２３  ハブの縁部
２４  流体動圧スラスト軸受
２６  循環流路
２８  カバープレート
３０  ベースプレート
３２  ステータ体
３４  ロータマグネット
３６  保磁リング
３８  シール隙間
４０  側面（固定軸受部）
４２  側面（可動軸受部）
１１０  軸受スリーブ
１１４  軸受隙間
１１６  回転軸
１２２  ハブ
１２３  ハブの縁部
１２４  流体動圧スラスト軸受
１３８  シール隙間
１４０  側面（固定軸受部）
１４２  側面（可動軸受部）
Ａ  頂点
Ｐ  位置
【図１】
2008111552.tif 000003
【図２】
2008111552.tif 000004
【図３】
2008111552.tif 000005
【図４】
2008111552.tif 000006
【図５】
2008111552.tif 000007