(57)【要約】【課題】動圧流体軸受装置の寿命を、軸受装置が正常な状態のうちに予測し、有効な退避処理が可能な動圧流体軸受装置およびスピンドルモータを提供する。【解決手段】動圧流体軸受装置は、最小隙間部１１近傍に検出用電極２８を有し、作動流体２０の気液境界面を検出用電極２８と基準電位電極２９との導通の有無で検出するために、前記電極と、スリーブを保持するベースとに電位を与え、その間に流れる電流を検出して、潤滑流体が一定量以下になったことを検出する潤滑流体量の検出方法で、軸受寿命を予測する。【選択図】図１
2008075714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受穴として少なくとも一方に開口部を有するスリーブと、
前記スリーブの前記軸受穴に挿入され、前記スリーブに対して相対的に回転自在に支持
されるシャフトと
前記スリーブと前記シャフトとの間隙に介在する作動流体と、
前記作動流体を前記間隙に封止するための作動流体溜り部と
を備え、
前記作動流体溜り部には前記作動流体が保持されるとともに外気と接して気液境界面を  形成しており、
前記作動流体溜り部の気液境界面を検出する少なくとも傾斜部を含む領域に、少なくとも１つの検出用電極を有する動圧流体軸受装置。
【請求項２】
軸受穴として少なくとも一方に開口部を有するスリーブと、
前記スリーブの前記軸受穴に挿入され、前記スリーブに対して相対的に回転自在に支持
されるシャフトと
前記スリーブと前記シャフトとの間隙に介在する作動流体と、
前記作動流体を前記間隙に封止するための作動流体溜り部と
を備え、
前記作動流体溜り部には前記作動流体が保持されるとともに外気と接して気液境界面を  形成しており、
前記作動流体溜り部の前記軸受穴側に少なくとも傾斜部を含む領域に、少なくとも１組の検出用電極を有する動圧流体軸受装置。
【請求項３】
前記検出用電極の周囲には、前記検出用電極と離間したガードリングを配置した、請求項１または２に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項４】
請求項１から３に記載された検出用電極とは別に、前記作動流体溜り部以外にある潤滑流体に接するように配置した少なくとも１つの基準電位電極を有する、請求項１から３のいずれかに記載された動圧流体軸受装置。
【請求項５】
前記検出用電極の周囲には、前記基準電位電極と離間したガードリングを配置した、請求項３に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載の動圧流体軸受装置を備えたことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項７】
前記検出用電極または基準電位電極は、フレキシブルプリント基板に接続され、さらにスリーブ外周に設けられた凹部またはベースの円筒部内周に設けられた凹部を通して、外部に引き出されていることを特徴とする請求項６に記載のスピンドルモータ。
【請求項８】
前記検出用電極または基準電位電極は、フレキシブルプリント基板に形成されていることを特徴とする請求項６に記載のスピンドルモータ。
【請求項９】
前記検出用電極または基準電位電極が形成されているフレキシブルプリント基板は、スリーブ外周に設けられた凹部またはスリーブ保持部の内周に設けられた凹部を通して、外部に引き出されていることを特徴とする請求項８に記載のスピンドルモータ。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれかに記載のスピンドルモータを備えたことを特徴とする記録再生装置。
【請求項１１】
シャフトと、
開口する開口端と閉塞された閉塞端とを有する軸受孔を有し、この軸受孔内に前記シャフトを間隙を介して回転自在な姿勢で挿入させたスリーブと、
前記スリーブの開口端側端面に空間を有した状態で覆うカバーとを備え、
前記カバーと前記スリーブの開口端側端面との間に最小隙間部を形成し、
前記カバーにおける前記最小隙間部が形成されていない箇所に、外気に通じる通気孔を形成し、
前記カバーの前記スリーブの開口端側端面に対向する裏面に、最小隙間部の隙間よりも大きな空間となるように窪ませて作動流体を貯留可能な作動流体溜り部を、前記最小隙間部と前記通気孔とを周方向に連通させるように形成し、
前記作動流体溜り部を、前記導入用最小隙間部から前記通気孔側に近づくほど、スリーブの開口端側端面からの離間距離が大きくなるように周方向に対して傾斜する形状に形成した流体軸受装置であって、
前記作動流体溜り部に形成される気液境界面を検出する少なくとも傾斜部を含む領域に、少なくとも１つの検出用電極を有する動圧流体軸受装置。
【請求項１２】
シャフトと、
開口する開口端と閉塞された閉塞端とを有する軸受孔を有し、この軸受孔内に前記シャフトを間隙を介して回転自在な姿勢で挿入させたスリーブと、
前記スリーブの開口端側端面に空間を有した状態で覆うカバーとを備え、
前記カバーと前記スリーブの開口端側端面との間に最小隙間部を形成し、
前記カバーにおける前記最小隙間部が形成されていない箇所に、外気に通じる通気孔を形成し、
前記カバーの前記スリーブの開口端側端面に対向する裏面に、最小隙間部の隙間よりも大きな空間となるように窪ませて作動流体を貯留可能な作動流体溜り部を、前記最小隙間部と前記通気孔とを周方向に連通させるように形成し、
前記作動流体溜り部を、前記導入用最小隙間部から前記通気孔側に近づくほど、スリーブの開口端側端面からの離間距離が大きくなるように周方向に対して傾斜する形状に形成した流体軸受装置であって、
前記作動流体溜り部に形成される気液境界面を検出する、前記最小隙間部を挟んだ、少なくとも傾斜部を含む領域に、少なくとも１組の検出用電極を有する動圧流体軸受装置。
【請求項１３】
前記検出用電極の周囲には、前記検出用電極と離間したガードリングを配置した、請求項１１または１２に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項１４】
請求項１１から１２に記載された検出用電極とは別に、前記作動流体溜り部以外にある潤滑流体に接するように配置した少なくとも１つの基準電位電極を有する、請求項１１または１２に記載された動圧流体軸受装置。
【請求項１５】
前記基準電位電極の周囲には、前記基準電位電極と離間したガードリングを配置した、請求項１４に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項１６】
前記電極は、前記カバーを形成する樹脂と一体成形される、請求項１１、１２、１４のいずれかに記載の動圧流体軸受装置。
【請求項１７】
前記ガードリングは、前記カバーを形成する樹脂と一体成形される、請求項１３または１５に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項１８】
請求項１１から１７のいずれかに記載の動圧流体軸受装置を備えたことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項１９】
前記検出用電極または基準電位電極は、フレキシブルプリント基板に接続されており、前記フレキシブルプリント基板はスリーブ外周に設けられた凹部またはスリーブ保持部の内周に設けられた凹部を通って、外部に引き出されていることを特徴とする請求項１８に記載のスピンドルモータ。
【請求項２０】
前記検出用電極または基準電位電極は、フレキシブルプリント基板に形成されていることを特徴とする請求項１８に記載のスピンドルモータ。
【請求項２１】
前記検出用電極または基準電位電極が形成されているフレキシブルプリント基板は、スリーブ外周に設けられた凹部またはスリーブ保持部の内周に設けられた凹部を通して、外部に引き出されていることを特徴とする請求項２０に記載のスピンドルモータ。
【請求項２２】
請求項１８から２１のいずれかに記載のスピンドルモータを備えたことを特徴とする記録再生装置。
【請求項２３】
前記検出用電極と、前記スリーブを保持するベースとに電位を与え、その間に流れる電流を検出して、潤滑流体が一定量以下になったことを検出する潤滑流体量の検出方法。
【請求項２４】
前記検出用電極と、前記スリーブに電位を与え、その間に流れる電流を検出して、潤滑流体が一定量以下になったことを検出する潤滑流体量の検出方法。
【請求項２５】
前記検出用電極と、前記スリーブの閉塞端を形成する閉塞板に電位を与え、その間に流れる電流を検出して、潤滑流体が一定量以下になったことを検出する潤滑流体量の検出方法。
【請求項２６】
前記検出用電極と、前記基準電位電極に電位を与え、その間に流れる電流を検出して、潤滑流体が一定量以下になったことを検出する潤滑流体量の検出方法。
【請求項２７】
請求項２３から２６のいずれかに記載の方法によって検出した潤滑流体量によって、動圧流体軸受装置の残存寿命を認識する方法。
【請求項２８】
請求項２３から２６のいずれかに記載の方法によって、潤滑流体量が一定量以下になったことを出力する手段を備えたスピンドルモータ。
【請求項２９】
請求項２７に記載の方法によって、動圧流体軸受装置の残存寿命を認識する手段を備えた記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
磁気ディスク、光ディスクなどを回転駆動するスピンドルモータに関するもので、特にそこで使用される動圧流体軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のモータに用いられている軸受装置として、従来用いられていた玉軸受装置に代わり、玉軸受よりも回転精度が優れ、しかも静音性にも優れる流体軸受装置が多く用いられている。
【０００３】
また流体軸受を用いることによる回転精度の向上により、ＨＤＤの記憶容量も増大し、従来に比べより多くの情報を蓄積することが可能となったため、ＨＤＤの故障は多くの蓄積された情報を失うことになり、ＨＤＤの寿命を予測することは非常に重要な役割を持つことになる。また、最近の動向として、セキュリティのためにＨＤＤ内のデータを暗号化することが普及してきており、ＨＤＤ故障後のデータの復活は困難になりつつあり、ＨＤＤ故障前の安全なデータ退避はより重要性を増してきている。
【０００４】
従来のＨＤＤにおける寿命予測方法としてＳＭＡＲＴ（ Ｓｅｌｆ−Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ、 Ａｎａｌｙｓｉｓ、  ａｎｄ  Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ）に代表されるように、ＨＤＤ装置内部で、データの書き込み、読み込みのエラーリトライ数等のデータを管理し、このデータから故障を予測する技術が挙げられる。
【０００５】
特許文献１は、スピンドルモータの回転体に取り付けられた記録ディスクの回転周波数を検出する位置誤差検出回路を備えたディスク装置であり、図１３に示すように、スピンドルモータの回転体を回転可能に支持する流体軸受装置と、ヘッド４１から読み込まれたディスク４０上のサーボデータに基づいてヘッド４１の位置誤差信号を出力する位置誤差検出回路４２とを備えたディスク装置であって、サーボデータに基づいてスピンドルモータの回転周波数以下の周波数範囲で発生する軸受のホワール成分の振れを検出し、該ホワール成分の振れの振幅値が所定値を超えたときに異常信号を出力する軸受異常検出回路４３を備えるものである。
【０００６】
特許文献２はハードディスクドライブに搭載されたモータの動圧軸受部分の状態を監視するモータ軸受監視装置であり、図１４に示すように、ハードディスクドライブ４４は、そこに搭載されるディスクモータ４５の動圧軸受部分の状態を監視するモータ軸受監視装置４６を備え、この装置４６は、動圧軸受が異常回転状態か否かをその部分のインピーダンス変化に基づき判別する異常判別回路４７を備え、異常であると判別されると表示装置４９にその旨が表示され記録内容のバックアップが、パーソナルコンピュータ５０の制御下で自動的にバックアップ用メモリに取られるものである。
【０００７】
特許文献３は、動圧流体軸受装置の出荷時に寿命を予測するものであり，図１５に示すように、動圧流体軸受装置の回転停止過程において回転部材５３と固定部材５１、５２との接触状態を、音響圧電素子５４等の検出センサを用いて検出し、その検出結果に基づいて「なじみ」の程度を検出することにより出荷時に寿命予測を行うものである。
【特許文献１】特開２００２−１９９６８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１１８８号公報
【特許文献３】特開平１１−１８３３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１は、スピンドルモータの回転体に取り付けられた記録ディスクの回転周波数を監視し、該ホワール成分の振れの振幅値が所定値を超えたときに異常を通知するものであるが、モータの回転体に取り付けられた記録ディスクで異常が検出されるということは、既にモータの回転を支える流体軸受装置に異常が発生していることを意味している。（図１３参照）
また、特許文献２はハードディスクドライブに搭載されたモータの動圧流体軸受部分の状態を監視するモータ軸受監視装置であり、モータ軸受を構成している相対回転する第１および第２の軸受要素が非接触回転状態の場合には、それらの間に一定のギャップが形成されていると共にそこに流体の膜が形成されているため、それを一定の抵抗および容量として捉えることができ、逆に、接触回転状態の場合には、第１および第２の軸受要素が直接接触しているので、それらの間には実質的に抵抗および容量が無い状態と捉えることができることに着目し、このような電気的な変化を検出することにより、軸受の回転状態が接触状態か非接触状態かを判断し、寿命を通知するものである。しかしながら、動圧流体軸受において接触回転状態に陥るということは、既に動圧を発生させるために必要である流体が不足し、軸受としての役割を果たすことができない異常状態に達していることを意味している。（図１４参照）
このように、上記に示したそれぞれの装置はモータおよび動圧流体軸受が異常状態にならない限り、寿命を通知することができず、異常発生後からの警告は、故障、停止までの時間が短時間である可能性が高く、ユーザにとってデータバックアップ等の対応がきわめて困難となるため、軸受内が異常状態になる前の正常状態時に寿命を予測し、ユーザに通知することが可能な寿命事前通知装置が必要となる。
【０００９】
また、特許文献３は、「なじみ」の度合いと寿命との関係により、出荷時の動圧流体軸受装置の状態による大まかな寿命予測を行うことは可能であるが、使用者毎に装置の使用頻度や使用環境はまったく異なるため、必ずしも出荷時に予測した寿命となるとはいえず、寿命予測としては不十分なものである。（図１５参照）
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本願の第１の発明の動圧流体軸受装置は、軸受穴として少なくとも一方に開口部を有するスリーブと、前記スリーブの前記軸受穴に挿入され、前記スリーブに対して相対的に回転自在に支持されるシャフトと前記スリーブと前記シャフトとの間隙に介在する作動流体と、前記作動流体を前記間隙に封止するための作動流体溜り部とを備え、前記作動流体溜り部には前記作動流体が保持されるとともに外気と接して気液境界面を形成しており、前記作動流体溜り部の気液境界面を検出する少なくとも傾斜部を含む領域に、少なくとも１つの検出用電極を有することを特徴としている。これにより、動圧流体軸受の作動流体の残量を直接検出できるので、使用環境、使用状態、軸受個々のバラツキの影響を受けることなく、軸受の状態をモニタできる。また、動圧流体軸受の正常動作に必要な最小限の作動流体を保持した正常な状態で、使用されるシステムに警告を出せるため、データを安全確実に退避することができる。
【００１１】
さらに、第２の発明は、軸受穴として少なくとも一方に開口部を有するスリーブと、前記スリーブの前記軸受穴に挿入され、前記スリーブに対して相対的に回転自在に支持されるシャフトと前記スリーブと前記シャフトとの間隙に介在する作動流体と、前記作動流体を前記間隙に封止するための作動流体溜り部とを備え、前記作動流体溜り部には前記作動流体が保持されるとともに外気と接して気液境界面を形成しており、前記作動流体溜り部の前記軸受穴側に少なくとも傾斜部を含む領域に、少なくとも１組の検出用電極を有することを特徴としている。
【００１２】
さらに、第３の発明は、シャフトと、開口する開口端と閉塞された閉塞端とを有する軸受孔を有し、この軸受孔内に前記シャフトを間隙を介して回転自在な姿勢で挿入させたスリーブと、前記スリーブの開口端側端面に空間を有した状態で覆うカバーとを備え、前記カバーと前記スリーブの開口端側端面との間に最小隙間部を形成し、前記カバーにおける前記最小隙間部が形成されていない箇所に、外気に通じる通気孔を形成し、前記カバーの前記スリーブの開口端側端面に対向する裏面に、最小隙間部の隙間よりも大きな空間となるように窪ませて作動流体を貯留可能な作動流体溜り部を、前記最小隙間部と前記通気孔とを周方向に連通させるように形成し、前記作動流体溜り部を、前記導入用最小隙間部から前記通気孔側に近づくほど、スリーブの開口端側端面からの離間距離が大きくなるように周方向に対して傾斜する形状に形成した流体軸受装置であって、前記作動流体溜り部に形成される気液境界面を検出する少なくとも１つの電極を有することを特徴としている。これにより、動圧流体軸受の作動流体の残量を直接検出できるので、使用環境、使用状態、軸受個々のバラツキの影響を受けることなく、軸受の状態をモニタできる。また、動圧流体軸受の正常動作に必要な最小限の作動流体を保持した正常な状態で、使用されるシステムに警告を出せるため、データを安全確実に退避することができる。
【００１３】
さらに、第４の発明は、シャフトと、開口する開口端と閉塞された閉塞端とを有する軸受孔を有し、この軸受孔内に前記シャフトを間隙を介して回転自在な姿勢で挿入させたスリーブと、前記スリーブの開口端側端面に空間を有した状態で覆うカバーとを備え、前記カバーと前記スリーブの開口端側端面との間に最小隙間部を形成し、前記カバーにおける前記最小隙間部が形成されていない箇所に、外気に通じる通気孔を形成し、前記カバーの前記スリーブの開口端側端面に対向する裏面に、最小隙間部の隙間よりも大きな空間となるように窪ませて作動流体を貯留可能な作動流体溜り部を、前記最小隙間部と前記通気孔とを周方向に連通させるように形成し、前記作動流体溜り部を、前記導入用最小隙間部から前記通気孔側に近づくほど、スリーブの開口端側端面からの離間距離が大きくなるように周方向に対して傾斜する形状に形成した流体軸受装置であって、前記作動流体溜り部に形成される気液境界面を検出する、前記最小隙間部を挟んだ、少なくとも１組の電極を有することを特徴としている。
【００１４】
さらに、第５の発明は、前記電極と、前記スリーブを保持するベースとに電位を与え、その間に流れる電流を検出して、潤滑流体が一定量以下になったことを検出する潤滑流体量の検出方法である。
【００１５】
また、第６の発明は、前記電極と、前記スリーブに電位を与え、その間に流れる電流を検出して、潤滑流体が一定量以下になったことを検出する潤滑流体量の検出方法である。
【００１６】
また、第７の発明は、前記電極と、前記スリーブの閉塞端を形成する閉塞板に電位を与え、その間に流れる電流を検出して、潤滑流体が一定量以下になったことを検出する潤滑流体量の検出方法である。これにより、作動流体量を電気的に検出できるため、検出機構が小型化でき装置に組み込むことが、可能となる。また、軸受内部からの引き出し線は検出電極のみでよいため、装置の配線が簡略化できる。
【００１７】
また、第８の発明は、前記電極と、前記基準電位電極に電位を与え、その間に流れる電流を検出して、潤滑流体が一定量以下になったことを検出する潤滑流体量の検出方法である。これにより、作動流体量をより確実に電気的に検出できるため、検出機構が小型化でき装置に組み込むことが、可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の動圧流体軸受装置によれば、前記カバーと前記スリーブとの間に形成された流体溜まり部に蓄えられた作動流体が一定量以下になったことを検出するため、動圧発生機能に影響を及ぼさない余剰の作動流体が無くなったことを検知することが可能となり、動圧流体軸受装置が異常状態となる前に寿命を予知し、使用者に通知することが出来る。そのため使用者は、安全に新しい記録装置等へデータをバックアップする事ができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の動圧流体軸受装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図７〜図１２に本発明を実施するための最良の構成を備えた動圧流体軸受装置を示す。なお，本発明の出発点となる動圧流体軸受装置およびこれを備えたスピンドルモータは、既に発明者他により開発されている。（特開２００６‐１７０２３０号公報）
図７〜 図９に示すように、このスピンドルモータの流体軸受装置は、シャフト１と、スピンドルモータのベース１５に固定され、開口する上側の開口端２ ａ ａと閉鎖された下側の閉鎖端２ ａ ｂとを有する軸受孔２ ａを有し、シャフト１を間隙（空間）を介して回転自在な姿勢で挿入させたスリーブ２と、シャフト１の下端部に外嵌結合やねじにより固定されているとともに、軸受孔２ａにおける閉鎖端側である太径孔部２ ａ ｃに、この太径孔部２ ａ ｃの上面に対して間隙を有する姿勢で配置された太径のスラストフランジ３ と、スラストフランジ３の下面と間隙を有する姿勢で対向するようにスリーブ２の底部に固定されたスラスト板４とを備え、さらにこれらの構成に加えて、スリーブ２の上端面（ 開口端側端面）を空間を有した姿勢で覆うとともに、外気に通じる１つの通気孔１３を有したカバー５を設けている。そして、この流体軸受装置において、スリーブ２における外周面寄りの箇所に、軸心Ｏと平行に延びる１つの循環用連通路６（ 例えば、この直径は０ ．２ｍｍ〜０．６ｍｍ程度） が穿孔されており、この循環用連通路６ により、軸受孔２ ａの閉鎖端２ ａ ｂ側に設けられた太径孔部２ ａ ｃ（ 閉鎖端面側の空間領域） と、カバー５ とスリーブ２の開口端（２ ａ ａ）側端面である上端面との間の空間領域（ 開口端側空間領域と称す）とが連通されている。
【００２１】
また、カバー５とスリーブ２との間を含むスリーブ２の内部の空間（すなわち、シャフト１の外周面とスリーブ２の内周面との間の空間、軸受孔２ ａの太径孔部２ ａ ｃ 内の空間、軸受孔２ ａの太径孔部２ ａ ｃと循環用連通路６との間の連通箇所の空間、循環用連通路６内の空間、スリーブ２の上端面とカバー５との間の開口端側空間領域（ ただし、通気孔１３の箇所は除く））に潤滑油などの作動流体２０が充填されている。なお、図８に拡大して示すように、カバー５のシャフト１に臨む内周面には開口側ほど広がるように形成されて、外気に連通して作動流体２０を溜める作動流体溜り部２３が形成されている。また、スリーブ２とカバー５とは接着剤２１で固定されている。
【００２２】
また、スリーブ２の内周面（ またはシャフト１の外周面、若しくは、スリーブ２の内周面とシャフト１の外周面との両方に設けてもよい） には上下に魚骨状パターンなどの２つの動圧溝７ 、８が形成され、後述する回転駆動力によりシャフト１とスリーブ２とが相対的に回転された際に、この動圧溝７ 、８により掻き出される作動流体２０の力により、シャフト１とスリーブ２とがラジアル方向（ 半径方向） に所定間隙を介して回転自在に支持されるラジアル流体軸受が構成されている。また、スラストフランジ３の上面と下面（ または、これに対向するスリーブ２の下面やスラスト板４の上面、またはスラストフランジ３の上下面とスリーブ２の下面やスラスト板４の上面との全てに設けてもよい） とには、螺旋状パターンなどの動圧溝９ 、１０が形成され、前記回転駆動力などによりシャフト１に取り付けられたスラストフランジ３とスリーブ２とが相対的に回転された際に、この動圧溝９ 、１０により掻き出される作動流体２０の力により、シャフト１とスリーブ２とがスラスト方向（ 軸心方向）に所定間隙を介して回転自在に支持されるスラスト流体軸受が構成されている。ここで、ラジアル流体軸受を構成する動圧溝７ 、８は、周知のヘリングボーン形状とされ、シャフト２の外周面における上側と下側の合わせて２箇所に形成されているが、下側の動圧溝８は、その頂部から斜めに上がる溝と斜めに下がる溝とが同じ長さとされている一方、上側の動圧溝７は、図８（ ｂ ）に示すように、その頂部から斜めに上がる溝７ ａが、頂部から斜めに下がる溝７ ｂよりも長めに形成され、回転駆動時にはこの上側の動圧溝７ によって、この隙間の作動流体２０が積極的に下方に送り出されるように構成されている。（上記機能を有するものであれば、ヘリングボーン形状以外、例えば、スパイラル形状の組み合わせでも構わない。）
図７に示すように、シャフト１におけるスリーブ２の軸受孔２ ａから突出している突出軸部１ ａには、その外周に例えば磁気記録ディスクが固定される回転部材としてのハブ１６が圧入状態で外嵌されている。この実施の形態では、ハブ１６のベース寄り部分外周にロータマグネット１７が取り付けられている。また、ベース１５には、ロータマグネット１７に対向するように、ステータコイル１８が巻かれたステータコア１９が取り付けられている。そして、このロータマグネット１７とステータコア１９とにより、シャフト１とスリーブ２との間に回転駆動力を与えるスピンドルモータの回転駆動部が構成されている。
【００２３】
図８（ ａ ）に示すように、スリーブ２におけるカバー５に対向する上端面はほぼ平面形状とされている。これに対して、図８（ ａ ）、図９〜 図１１（ 図１１においては、理解し易いように、カバー５の裏面部とこれに対向するスリーブ２の上端面との離間空間を概念的に示している） に示すように、カバー５ は、その裏面部が、スリーブ２の上端面に開口する循環用連通路６の開口部近傍領域と、スリーブ２の軸受孔２ ａ開口端の近傍外周部とは、これに対応するカバー５の裏面部分とこれに対向するスリーブ２の上端面との離間距離が毛管現象を生じる寸法ｂ（ 図１１参照）であり、スリーブ２内周面の軸受孔２ ａに毛管現象により流入する隙間（ それぞれ、導入最小隙間部１１、軸受孔外周最小隙間部１２と称し、図１０においては、カバー５の裏面部分における導入最小隙間部１１に臨む導入最小隙間面５ ｂと、軸受孔外周最小隙間部１２に臨む軸受孔外周最小隙間面５ ｃとを示している）を形成するように配設されている。また、この導入最小隙間部１ １ は、図９、図１０に示すように、循環用連通路６の開口部近傍箇所から軸受孔外周最小隙間部１２を介してスリーブ２の軸受孔２ ａの開口端に続くように形成されている。なお、この実施の形態においては、軸受孔外周最小隙間部１２は、略３０度の開き角度の略扇形形状とされ、循環用連通路１３の開口部よりも広い範囲に形成されている。また、スリーブ２の上端面における軸受孔２ ａの開口端の直径は例えば、２．８ｍｍ〜３．２ｍｍとされ、軸受孔外周最小隙間面５ ｃは、円環形状とされ、軸受孔２ ａの開口端外周から０．２〜０．６ｍｍの半径方向寸法幅で形成される。また、導入最小隙間部１１および軸受孔外周最小隙間部１２の離間隙間は例えば０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍである。また、この実施の形態においては、導入最小隙間部１１および軸受孔外周最小隙間部１２の離間隙間は径方向に対しても一定である。
【００２４】
また、カバー５の裏面部における前記導入最小隙間部１１ 、軸受孔外周最小隙間部１２以外の箇所は、導入最小隙間部１１および軸受孔外周最小隙間部１２の隙間よりも大きな空間となるように窪ませて作動流体２ ０ を貯留可能な作動流体溜り部１ ４ を、導入最小隙間部１１と通気孔１３とを周方向に連通させるように形成している。なお、この流体溜まり空間部１４は、例えば、内径３．２ｍｍ〜３．８ｍｍ、外径５．５〜６．３ｍｍ、最小隙間は０．０３ｍｍ〜０．１５ｍｍ、最大隙間は０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度である。そして、通気孔１３は、この直径が例えば０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ程度であり、この通気孔１３が設けられている箇所には、ざぐり孔により形成された緩衝空間としての凹部２２（ 例えば、直径０．６ｍｍ〜１．０ｍｍ、深さ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度）が形成されているが、この通気孔１３および凹部２２に連なる作動流体溜り部１４の箇所（ 最大空間部１４ ａと称す） が、スリーブ２の上端面との離間距離が最も大きくなり、前記導入用最小隙間部から前記最大空間部１４ ａに近づくほど、スリーブ２ の上端面（ 開口端側端面） からの離間距離が大きくなるように周方向に対して傾斜する形状に形成されている。なお、この実施の形態においては、作動流体溜り部１４の離間隙間は径方向に対して一定である。また、この実施の形態においては、外気に連通する通気孔１３は、カバー５における、平面視して、循環用連通路６ の開口部と軸心０を中心に逆となる箇所に設けられている。なお、図９におけるＤは、シャフト１の回転方向である。また、前記通気孔１３に凹部２２を形成したことで、作動流体２０が満量である状態で流体軸受装置の設置環境の温度上昇などがあった場合でも、作動流体２０の界面が凹部２２内にとどまり、通気孔１３から作動流体２０が洩れ出ることがないよう図られている。
【００２５】
図１２は、作動流体溜り部１４に蓄えられた作動流体２０の挙動を示したものである。
流体溜まり空間部１４の上壁は，導入最小隙間部１１から通気孔１３にかけて貯蔵空間が拡大するように傾斜した形状となっているため、図１２（ｂ）に示すように軸受内に気泡Ｋが点在していたとしても、作動流体溜り部１４の上壁に形成された傾斜により、気泡Ｋは時間とともに図１２（ｃ）に示すように通気孔１３側へ一箇所に集まるようになる。
また、作動流体が蒸発等により減少する場合においても、図１２（ａ）の状態から図１２（ｃ）のように空気と作動流体が分離され，通気孔１３付近に留まった気泡が徐々に大きくなるように作用する。
【００２６】
図１〜３に、上記に示す作動流体２０を貯蔵可能な作動流体溜り部１４を有する動圧流体軸受装置を用いた軸受寿命検出方法を示す。
【００２７】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、まず、カバー５に作動流体２０と接し、なおかつスリーブ２と接しないように検出用電極２８を配置する。この検出用電極２８はカバー５の導入最小隙間部１１の近傍で，作動流体溜り部１４の上壁に形成された傾斜の開始部付近に設置する。また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、基準用電極は、寿命の最終時期においても作動流体２０が存在しそれと接触している部位に設置して基準電位用電極２９とするか、もしくはその部位を基準電位とする。（スリーブ２、スラスト板４は、寿命の最終時期においても作動流体２０と接触しているので、それらを基準電位にしてもよい。また、ベース１５は、通常スリーブ２やスラスト板４と同電位にするよう組み立てられるので、（導電性接着剤等の塗布）それを基準電位にしてもよい。）作動流体２０は通常ディスクに発生した静電気をベース１５に向かって放電させるため、添加剤等によって導電性を付与されている。（作動流体２０は、オイルが一般的であるが、イオン性液体でもよい。この場合は導電性を有している。）従って、上記の検出用電極２８と基準電位用電極２９の間には導電性を有した作動流体２０が存在することになる。ここで検出用電極２８に定電圧を与えてやれば、作動流体２０を介して基準電位用電極２９に微少電流が流れ、十分な作動流体２０があるときは導通する。作動流体量が減少して気液境界界面７４が移動し、作動流体２０と検出用電極２８が接触できないようになると前記導通電流はなくなるので、作動流体量が所定値以下になったことを検出することができる。
【００２８】
この方法では、微少電流を扱うので、信号検出に誤作動を生じないようにするため、図１（ｃ）に示すように、検出用電極２８の周囲にガードリング３０を設置して前記導通電流以外の漏れ電流が検出用電極２８に流入しないように遮断することが望ましい。このガードリングは基準電位用電極２９に接続するのが望ましい。カバー５が樹脂により形成される場合、これらの検出用電極２８およびガードリング３０はカバー５と一体成形することが可能である。このときのカバー用樹脂は、非導電性であることが望ましい。
【００２９】
検出用電極２８はフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）３１に接続されており、ＦＰＣは図３（ａ）に示すようにスリーブ２の外周部に設けられた溝または、図３（ｂ）に示すようにベース１５のスリーブ保持部の内周部に設けられた溝を通して定電圧回路３２、状態検出回路３３に接続されている。また状態検出回路３３はスリーブ２およびスラスト板４およびベース１５とも接続されておりこの配線方法は検出用電極２８と同様ＦＰＣ３１を用いる。状態検出回路３３は、異常判別回路３４接続されており，図６（ａ）に示すフローチャートに基づいて軸受の寿命が間近であるかどうかを判定する。
【００３０】
本動圧流体軸受装置は、作動流体２０が導入最小隙間部１１に存在しなくなった場合、軸受内の作動流体２０の循環が途切れ通常運転状態から逸脱する。そのため作動流体２０が導入最小隙間部１１に存在しなくなったところを本動圧流体軸受装置の寿命であると判断することができる。これは、軸受装置の寿命としてかなり余裕を残した判断であり、記録再生装置にとっては信頼度の向上に寄与する。そこで作動流体２０が導入最小隙間部１１のみに存在する時点で使用者に本動圧流体軸受の寿命を通知することにより、使用者は動圧流体軸受が異常状態となる前に余裕を持ってバックアップなどの対応をすることが可能となる。
【００３１】
この寿命検出方法は例えば、検出用電極２８を介し軸受内に流れる微小電流を検出するものとする。通常、作動流体２０には潤滑油を用いこの潤滑油には導電性材料が添加されている。そのため検出用電極２８が作動流体２０と接触している場合は，軸受内に微小電流が流れるが、蒸発などにより作動流体２０が減少し検出用電極２８と接触しなくなると微小電流は流れなくなる。状態検出回路３３によりこの微小電流の有無を検出し、異常判別回路３４によって図６（ａ）に示すフローチャート通りに正常状態であるか異常状態であるかを判別し、異常であると判断された場合、警告装置３５によって使用者に寿命が近づいていることを警告する。なおこの警告装置は、警報のように直接使用者に伝えるものや、パーソナルコンピュータ上に寿命を表示するものなど使用者に寿命が近づいていることを通知することが可能であればどんなものでも構わない。
【００３２】
または、上記の導通の有無をログとしてＳＭＡＲＴデータとして記録して、ＳＭＡＲＴシステムに取り込んでもよい。
【００３３】
なお、この構造の軸受においては、カバー５に形成されている周方向に深さが変化する流体溜まり空間部１４の形状の効果で、軸受装置、それを備えたスピンドルモータ、記録再生装置の姿勢が変化しても、気液境界面はその影響を受けにくいので、他の構造に対して安定した検出が可能となる。また、振動・衝撃に対しても同様のことが言える。
【実施例２】
【００３４】
ここで、上記の実施例１では、検出用電極２８を、カバー５の導入最小隙間部１１の近傍で、かつ作動流体溜り部１４の上壁に形成された傾斜の開始部付近に１箇所のみ設置したが、導入最小隙間部１１を挟んで対となるように設置しても良い。
【００３５】
例えば、図４（ａ）に示すように、カバー５の導入最小隙間部１１の近傍で、流体溜まり空間部１４の上壁に形成された傾斜の開始部付近に左右対称になるように検出用電極２８、２８’を配置する。通常、気泡Kは、作動流体溜り部１４の上壁に形成された傾斜により、通気孔１３側へ１箇所に集められ、作動流体２０の減少と共に、左右対称で徐々に大きくなる。しかしながら、軸受装置の組立精度、部品精度の影響により、気泡Kが図４（ｂ）に示すように片側に大きくなる場合がある。
【００３６】
この場合、検出用電極２８のみでの寿命検出では、作動流体２０は検出用電極２８部には存在しないため使用者には寿命が近づいたことを知らせる警告が通知される。しかしながら実際には、気泡Kの傾きにより作動流体２０には寿命までにまだ余裕があることになる。そのため使用者には、実際の寿命よりも早すぎる段階で警告が通知されてしまうことになる。そのため最小導入隙間部１１を挟んで検出用電極２８、２８'を設置し、図６（ｂ）のフローチャートに基づいて両方の検出用電極２８、２８'で微小電流が検出されない場合に使用者に警告を通知することにより、寿命検出の精度が向上する。
【実施例３】
【００３７】
ここで、上記の実施例１、実施例２では、検出用電極を、カバー５の導入最小隙間部１１の近傍で、かつ作動流体溜り部１４の上壁に形成された傾斜の開始部付近に１つおよび１組設置したが、作動流体溜り部１４の通気孔１３から導入最小隙間部１１との間に複数個設置しても良い。例えば、図５（ａ）に示すように、ある一定の間隔で検出用電極２８ ａ、２８  ｂ、２８ｃを設置する。
【００３８】
作動流体２０の減少量は各使用者の使用環境や使用頻度により異なるため、各検出用電極まで作動流体２０が減少するのに有した時間を記録することにより、作動流体２０の減少にかかる時間を把握することが可能で、これにより各使用者に合わせた寿命予測を作動流体２０の減少と共に使用者に通知することが可能となり、より正確な寿命予測をすることが可能となる。また，検出用電極は図５（ｂ）に示すように左右対称に設置することも可能であり、これにより気泡の傾きも考慮することができ、より正確な寿命予測をすることが可能となる。
【００３９】
なお、実施の形態１、２、３では、作動流体溜り部はカバーの裏面に形成されていたが、スリーブの端面に形成されていてもよい。
【００４０】
また、実施の形態１、２、３では、検出電極、基準電極、およびガードリングは、金属棒あるいは金属リングで形成したが、これらの電極等をＦＰＣ上にパターン形成して、カバー内部に配置してもよく、同様の検出をすることができる。これにより、さらに小型化に対応することが可能となる。
【００４１】
また、実施の形態１、２、３で説明した作動流体には、例えばエステル系オイルが使用される。このときオイルが示す抵抗値はおおよそ下記のようになる。
【００４２】
導電性付与したオイル  ：２０〜２５ＭΩ
導電性付与しないオイル：７５〜９０ＭΩ
これは、検出電極を上記のようにＦＰＣ上に形成してカバー内部に配置し、検出電極のサイズをφ０．５ｍｍとし、基準電極をスリーブにとるとしてスリーブまでの電極間隙間を０．１ｍｍとした場合の数値である。体積抵抗率は、
導電性付与したオイル  ：４．０〜４．５×１０9Ω・ｃｍ
導電性付与しないオイル：１．５〜１．７×１０10Ω・ｃｍ
としている。
従って、例えば検出電極と基準電極に５Ｖの電位差を与えると、電流は導電性付与したオイルの場合、０．２〜０．３μＡ程度となる。
また、昇圧手段等によって印可電圧を上げたり、作動流体の導電性を上げたり、その他の手段を適用することにより、さらに検出精度を向上させることも可能である。
【実施例４】
【００４３】
以上の説明では、スリーブ開口端側端面に空間を有した状態で覆うカバーを備えた動圧流体軸受装置で説明したが、本発明はこれに限られるものではない。
【００４４】
例えば図１７のように気液境界面付近に電極（棒状電極でも、ＦＰＣを利用したシート状電極でも構わない）を設け、作動流体との接触の有無によって作動流体量を検出し、寿命を予測することが可能である。図１７（ａ）のスピンドルモータ７０は、スリーブ７１の外周部とハブ７２の垂下円筒部との間に作動流体溜り部７３が形成され、その中に気液境界面７４が形成されている。その作動流体溜り部７３の中に先端付近に検出電極が形成されたＦＰＣ７５が配置されている。作動流体が十分保持されているときは、ＦＰＣ７５の検出電極は作動流体に接触している。そのため、基準電極を例えばベースに取ったとき、検出電極と基準電極間に電圧を印加すれば微少電流が流れ、導通があることにより作動流体が十分保持されていることを検出できる。作動流体が一定量以下に減少すると、この導通はなくなり軸受寿命がわずかであることが検出できる。ＦＰＣ７５は、スリーブ７１の外周に設けられた凹部またはベース７６のスリーブ保持部の内周に設けられた凹部によって、スピンドルモータ７０の外部に引き出される。
【００４５】
さらに、上記の電極を複数箇所配置することにより、検出箇所によるバラツキを緩和し、より検出精度を向上させることができる。特にシャフトに対して対極位置に配置すればその効果は大きい。
【００４６】
また、図１６のように、本発明の動圧流体軸受装置を搭載したスピンドルモータ６０を、記録再生ヘッド６２によって磁気ディスク６１にデータを記録しまたは磁気ディスク６１からデータを再生する記録再生装置６３に適用することにより、装置が異常状態に陥る前に確実にデータを退避できる安全性・信頼性の高い記録再生装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
磁気ディスク、光ディスクなどを回転駆動するスピンドルモータに関するもので、特にそこで使用される動圧流体軸受に関し、動圧流体軸受装置が異常状態となる前に寿命を予知することを可能としたので、大容量化が進み記録再生装置にさらに高い信頼性と安全性を求められる業界にあって、それを実現可能にする手段を具備する軸受寿命検出手段を有する動圧流体軸受とそれを備えたスピンドルモータ、および記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ ａ ）は本発明の実施の形態１に係る流体軸受装置の断面図、（ ｂ ）は実施の形態１の詳細断面図、（ ｃ ）は実施の形態１にガードリング設置の詳細断面図
【図２】（ ａ ）は同流体軸受装置のカバーの平面図、（ ｂ ）は検出用電極と基準電位用電極の配置状態を示す断面図
【図３】（ ａ ） はベースにＦＰＣ配線用溝を設けた場合の構成図、（ ｂ ） はスリーブにＦＰＣ配線用溝を設けた場合の構成図
【図４】（ ａ ） は本発明の実施の形態２に係る同流体軸受装置のカバーの平面図、（ ｂ ）は作動流体の傾きと検出用電極の様子を示す図
【図５】（ ａ ） は本発明の実施の形態３に係る同流体軸受装置のカバーの平面図で片側のみに検出用電極を配置した図、（ ｂ ） は両側に検出用電極を配置した図
【図６】（ ａ ） は  実施の形態１に係る異常検知のフローチャート、（ ｂ ）は実施例２に係る異常検知のフローチャート
【図７】本発明者らが考え出した従来の流体軸受装置を備えたスピンドルモータの断面図
【図８】（ ａ ） は同流体軸受装置の断面図、（ ｂ ） は同流体軸受装置の１ つの動圧溝を示す図
【図９】同流体軸受装置の平面図
【図１０】同流体軸受装置のカバーを裏面から見た図
【図１１】同流体軸受装置のカバーの裏面部とこれに対向するスリーブの上端面との離間空間を概念的に示している斜視図
【図１２】（ ａ ） 〜 （ ｃ ） はそれぞれ作動流体および気泡が見える様子を概略的に示す同流体軸受装置の平面図
【図１３】従来の記録ディスクの回転周波数を検出する位置誤差検出回路を備えたディスク装置の構成図
【図１４】従来のモータ軸受監視装置の構成図
【図１５】従来の「なじみ」を検知することにより寿命を予測する装置の断面図
【図１６】本発明の動圧流体軸受装置を備えたスピンドルモータおよびそれを備えた記録再生装置図
【図１７】本発明の実施の形態４に係る流体軸受装置の断面図
【符号の説明】
【００４９】
１         シャフト
１ ａ      突出軸部
２、７ １  スリーブ
２ ａ       軸受孔
２ ａ ａ     開口端
２ ａ ｂ     閉鎖端
２ ａ ｃ     太径孔部
２ ｆ 、５ ｆ     鍔部（ 接着剤供給接着部）
３         スラストフランジ
４         スラスト板
５        カバー
５ ｂ      導入最小隙間面
５ ｃ      軸受孔外周最小隙間面
５ ｄ       周壁部
５ ｇ       溝部
６         循環用連通路
７ 、８     動圧溝（ ラジアル流体軸受）
９ 、１ ０     動圧溝（ スラスト流体軸受）
１ １       導入最小隙間部
１ ２       軸受孔外周最小隙間部
１ ３       通気孔
１ ４       流体溜まり空間部
１ ５、７６  ベース
１ ６、７ ２  ハブ
１ ７       ロータマグネット
１ ８       ステータコイル
１ ９       ステータコア
２ ０       作動流体
２ １       接着剤
２ ３       作動流体溜め部
２ ４       突条部
２ ６       接着剤流入許容空間部
２ ７       連通部
２ ８       検出用電極
２ ９       基準電位用電極
３ ０       ガードリング
３ １       フレキシブルプリント基板
３ ２       定電圧回路
３ ３       状態検出回路
３ ４       異常検出回路
３ ５       警告装置
５ １、５ ２  固定部材
５ ３       回転部材
５ ４       音響圧電素子
６ ０、７０  スピンドルモータ
６ １       ディスク
６ ２       記録再生ヘッド
６ ３       記録再生装置
７ ３       作動流体溜り
７ ４       気液境界面
７ ５       ＦＰＣ（検出電極付き）
【図１】
2008075714.tif 000003
【図２】
2008075714.tif 000004
【図３】
2008075714.tif 000005
【図４】
2008075714.tif 000006
【図５】
2008075714.tif 000007
【図６】
2008075714.tif 000008
【図７】
2008075714.tif 000009
【図８】
2008075714.tif 000010
【図９】
2008075714.tif 000011
【図１０】
2008075714.tif 000012
【図１１】
2008075714.tif 000013
【図１２】
2008075714.tif 000014
【図１３】
2008075714.tif 000015
【図１４】
2008075714.tif 000016
【図１５】
2008075714.tif 000017
【図１６】
2008075714.tif 000018
【図１７】
2008075714.tif 000019