(57)【要約】【課題】負荷容量が大きく且つ回転精度がよい動圧気体軸受を提供する。【解決手段】円柱状部１４およびその上下面１４ａ，１４ｂの中央から突設された支持軸部１５からなる固定側軸体１１と、円柱状部１４の上下面１４ａ，１４ｂおよび外周面１４ｃを所定の隙間を有して取り囲む環状空間室１６ａが設けられた回転側軸体１２とを有する動圧気体軸受４において、円柱状部１４と環状空間室１６ａとの間に空気を導く通気穴１３を固定側軸体１１に形成し、円柱状部１４の外周面１４ｃに、通気穴１３より導かれた空気を上下の端縁部に圧送するラジアル動圧溝２１ａ，２１ｂを形成し、またその上下面１４ａ，１４ｂに、中心部より外周縁部に空気を導くスラスト動圧溝２２ａ，２２ｂを形成したものである。【選択図】　　　図１
2004028113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状部およびその上下面の中央から突設された支持軸部からなる固定側軸体と、上記円柱状部の上下面および外周面を所定の隙間を有して取り囲む凹状部が設けられた回転側軸体と、上記円柱状部と凹状部との間に気体を導くための通気経路とを有し、且つ上記円柱状部の上下面とそれに対向する上記凹状部の上下面とによりスラスト気体軸受部が形成されるとともに、上記円柱状部の外周面と、それに対向する上記凹状部の環状内周面とでラジアル気体軸受部が形成された動圧気体軸受であって、
上記通気経路を固定側軸体に形成するとともにその一方の開口部を円柱状部の外周面の軸方向略中央部に設け、
且つ上記ラジアル軸受部の軸受面を構成する円柱状部の外周面および凹状部の内周面の少なくともいずれか一方に、上記一方の開口部から上下端縁に向って気体を圧送するラジアル動圧溝を形成するとともに、上記気体スラスト軸受部の軸受面を構成する円柱状部の上下面および凹状部の上下面の少なくともいずれか一方に、中心部から外周面に向って気体を圧送するスラスト動圧溝を形成したことを特徴とする動圧気体軸受。
【請求項２】
通気経路を固定側軸体に設けるとともに、当該固定側軸体を、中央に挿通穴が形成された円柱状部と、この円柱状部の挿通穴に挿通される棒状の支持軸部とから構成し、且つ上記通気経路を、円柱状部内に半径方向で形成された半径方向穴部と、当該半径方向穴部に連通されるとともに上記円柱状部の挿通穴の内面に軸心方向で形成された軸方向溝部とから構成したことを特徴とする請求項１に記載の動圧気体軸受。
【請求項３】
ラジアル気体軸受部の軸受面を構成する円柱状部の外周面または凹状部の内周面に、一方の開口部に連通する環状溝を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動圧気体軸受。
【請求項４】
ラジアル動圧溝を、中心部から上下端縁に向って気体を圧送し得るスパイラル状に形成するとともに、スラスト動圧溝を、中心部から外周面に向って気体を圧送し得るスパイラル状に形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の動圧気体軸受。
【請求項５】
固定側軸体の円柱状部の上下面と回転側軸体の凹状部の上下面との間の隙間を、上下合わせて３０μｍ以下となるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の動圧気体軸受。
【請求項６】
固定側軸体の円柱状部の外周角部を曲面に形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の動圧気体軸受。
【請求項７】
ラジアル動圧溝の上下縁部に動圧溝が形成されていない平滑部を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の動圧気体軸受。
【請求項８】
上下の平滑部の合計幅が、ラジアル気体軸受部における軸受面幅の半分以下となるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の動圧気体軸受。
【請求項９】
スラスト動圧溝の外周部に、動圧溝が形成されていない平滑部を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の動圧気体軸受。
【請求項１０】
平滑部の幅が、スラスト気体軸受部における軸受面の半径方向での幅の半分以下となるようにしたことを特徴とする請求項９に記載の動圧気体軸受。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の動圧気体軸受を用いたスピンドルモータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のスピンドルモータにて磁気ディスクを回転させるようにしたことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１３】
一端側が円柱状部の外周面に設けられた一方の開口部に接続された通気経路の他端側である他方の開口部を、軸受部以外の装置内に設けたことを特徴とする請求項１２に記載の磁気ディスク装置。
【請求項１４】
一端側が円柱状部の外周面に設けられた一方の開口部に接続された通気経路の他端側である他方の開口部を装置外に連通させるとともに、当該他方の開口部にフィルタを設けたことを特徴とする請求項１２に記載の磁気ディスク装置。
【請求項１５】
請求項１１に記載のスピンドルモータにてポリゴンミラーを回転させるようにしたことを特徴とする光偏向装置。
【請求項１６】
一端側が円柱状部の外周面に設けられた一方の開口部に接続された通気経路の他端側である他方の開口部を、軸受部以外の装置内に設けたことを特徴とする請求項１５に記載の光偏向装置。
【請求項１７】
一端側が円柱状部の外周面に設けられた一方の開口部に接続された通気経路の他端側である他方の開口部を装置外に連通させるとともに、当該他方の開口部にフィルタを設けたことを特徴とする請求項１５に記載の光偏向装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動圧気体軸受およびこの動圧気体軸受を用いたスピンドルモータ並びにこのスピンドルモータを用いた磁気ディスク装置および光偏向装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスク装置の高密度化、データの高速転送化に伴い、使用されるスピンドルモータに対して、高精度化および高速回転化が強く要求されている。また、光偏向装置に使用されるスピンドルモータに対しても、高精度化および高速回転化が強く要求されている。これらの要求に答える技術として動圧気体軸受を使用することが検討されている。しかし、ハードディスク装置のスピンドルモータの大きさは、それ程大きくはなく、したがって動圧気体軸受においては、必要な負荷容量を得るために様々な構成が検討されている。
【０００３】
図１６に従来の動圧気体軸受の一例を示す。
この動圧気体軸受においては、支持板（ベース）１０１には、支持軸部１０２およびこの支持軸部１０２の途中に設けられた円柱状部１０３とからなる固定側軸体１０４が固定されるとともに、この円柱状部１０３に対して所定の隙間を有して外嵌し得る環状空間室１０５が形成された円筒状の回転側軸体１０６が設けられ、且つこの回転側軸体１０６には複数個の通気穴１０７が形成されるとともに、円柱状部１０３の外周面および上下面には、通気穴１０７から導かれた空気を外側に圧送するための動圧溝がそれぞれ形成されたものであった。
【０００４】
したがって、回転側軸体１０６が回転することによって動圧溝により空気を圧送し動圧を発生させることで、固定側軸体１０４に対して回転側軸体１０６を非接触にて回転自在に保持するようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の動圧気体軸受の構成によると、回転側軸体１０６に通気穴１０７が設けられているために、回転に伴い大気に解放された通気穴１０７が移動するため、軸受部での圧力が変動して不要な振動が発生する場合があった。
【０００６】
また、この動圧気体軸受をハードディスク装置または光偏向装置などのスピンドルモータの軸受として採用する場合、回転側軸体１０６の外側に装着される磁気ディスクまたはポリゴンミラーなどにより、通気穴１０７が塞がれてしまうことになる。
【０００７】
さらに、回転開始時、回転停止時、または衝撃が加わった場合などに、固定側軸体１０４と回転側軸体１０６とが接触して、固定側軸体１０４の円柱状部１０３の外周角部により、回転側軸体１０６での軸受面に引っかくような摩耗が発生することがあり、当該軸受をロックさせてしまうことがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題を解決するもので、固定側軸体に通気穴を設けることで、軸受部での圧力を安定化させて回転精度を向上させるとともに、回転側軸体の外側に磁気ディスクまたはポリゴンミラーを装着しなければならないようなハードディスク装置または光偏向装置などのスピンドルモータの軸受に適用し得る動圧気体軸受を提供することを目的とする。
【０００９】
また、固定側軸体の円柱状部の外周角部を曲面にするとともに、ラジアル軸受部およびスラスト軸受部に平滑部を設けることで、外周角部や動圧溝のエッジによる摩耗を防止することができるとともに、負荷容量を増加させることができ、浮上回転数の低回転化や、衝撃などによる固定側軸体と回転側軸体との接触の防止により、摩耗の低減化を図り得るとともに軸受におけるロックの発生を防止し得る動圧気体軸受を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る動圧気体軸受は、円柱状部およびその上下面の中央から突設された支持軸部からなる固定側軸体と、上記円柱状部の上下面および外周面を所定の隙間を有して取り囲む凹状部が設けられた回転側軸体と、上記円柱状部と凹状部との間に気体を導くための通気経路とを有し、且つ上記円柱状部の上下面とそれに対向する上記凹状部の上下面とによりスラスト気体軸受部が形成されるとともに、上記円柱状部の外周面と、それに対向する上記凹状部の環状内周面とでラジアル気体軸受部が形成された動圧気体軸受であって、
上記通気経路を固定側軸体に形成するとともにその一方の開口部を円柱状部の外周面の幅方向略中央部に設け、且つ上記ラジアル軸受部の軸受面を構成する円柱状部の外周面および凹状部の内周面の少なくともいずれか一方に、上記一方の開口部から上下端縁に向って気体を圧送するラジアル動圧溝を形成するとともに、上記気体スラスト軸受部の軸受面を構成する円柱状部の上下面および凹状部の上下面の少なくともいずれか一方に、中心部から外周面に向って気体を圧送するスラスト動圧溝を形成したものである。
【００１１】
この構成によると、固定側軸体に通気経路を設けることで、回転時に発生する軸受部での圧力を安定化させて回転精度の向上を図ることができるとともに、回転側軸体に磁気ディスクを装着することもできる。また、ラジアル気体軸受部の両端縁部はスラスト気体軸受部により圧送された高圧気体により保持され、逆にスラスト気体軸受部の外周縁部はラジアル気体軸受部により圧送された高圧気体により支持されるため、ラジアル気体軸受部およびスラスト気体軸受部共に回転側軸体の平行変位に対する負荷容量を大きくすることができるとともに、ラジアル気体軸受部では両端縁部が最大圧力発生部となり、またスラスト気体軸受部では最外周縁部が最大圧力発生部となるので、回転側軸体の傾きに対する負荷容量を大きくすることができる。その結果、浮上回転数が低くなり固定側軸体と回転側軸体との接触時間が短くなるとともに、衝撃等による固定側軸体と回転側軸体との接触が起こりにくくなり、摩耗による軸受部でのロックの発生を防止することができる。
【００１２】
次に、本発明の請求項２に記載の動圧気体軸受は、請求項１に記載された動圧気体軸受における通気経路を固定側軸体に設けるとともに、当該固定側軸体を、中央に挿通穴が形成された円柱状部と、この円柱状部の挿通穴に挿通される棒状の支持軸部とから構成し、且つ上記通気経路を、円柱状部内に半径方向で形成された半径方向穴部と、当該半径方向穴部に連通されるとともに上記円柱状部の挿通穴の内面に軸心方向で形成された軸方向溝部とから構成したものである。この構成によると、通気経路を簡単且つ安価に形成することができる。
【００１３】
次に、本発明の請求項３に記載の動圧気体軸受は、請求項１または請求項２に記載された動圧気体軸受におけるラジアル気体軸受部の軸受面を構成する円柱状部の外周面または凹状部の内周面に、一方の開口部に連通する環状溝を形成したものである。
【００１４】
この構成によると、通気経路の開口部の数が少ない場合でも環状溝の部分においては、均一に外気圧と同じにできるため、回転精度の向上を図り得るとともに、ラジアル軸受部の中心に発生する負圧を解消して負荷容量を増大させることができる。
【００１５】
次に、本発明の請求項４に記載の動圧気体軸受は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された動圧気体軸受におけるラジアル動圧溝を、中心部から上下端縁に向って気体を圧送し得るスパイラル状に形成するとともに、スラスト動圧溝を、中心部から外周面に向って気体を圧送し得るスパイラル状に形成したものである。この構成によると、効率良く気体を圧送することができるので、負荷容量を増大させることができる。
【００１６】
次に、本発明の請求項５に記載の動圧気体軸受は、請求項１乃至請求項４のいずれかに係る動圧気体軸受における固定側軸体の円柱状部の上下面と回転側軸体の凹状部の上下面との間の隙間を、上下合わせて３０μｍ以下となるようにしたものである。この構成によると、負荷容量を確実に増大させることができる。
【００１７】
次に、本発明の請求項６に記載の動圧気体軸受は、請求項１乃至請求項５のいずれかに係る動圧気体軸受における固定側軸体の円柱状部の外周角部を曲面に形成したものである。
【００１８】
これらの構成によると、固定側軸体と回転側軸体とが接触する場合でも、固定側軸体の外周角部による引っかき摩耗を防止することができる。
次に、本発明の請求項７に記載の動圧気体軸受は、請求項１乃至請求項６のいずれに係る動圧気体軸受におけるラジアル動圧溝の上下縁部に動圧溝が形成されていない平滑部を設けたものであり、
また本発明の請求項８に記載の動圧気体軸受は、請求項７に係る動圧気体軸受における上下の平滑部の合計幅が、ラジアル気体軸受部における軸受面幅の半分以下となるようにしたものであり、
さらに、本発明の請求項９に記載の動圧気体軸受は、請求項１乃至請求項８のいずれに係る動圧気体軸受におけるスラスト動圧溝の外周部に、動圧溝が形成されていない平滑部を設けたものであり、
また、本発明の請求項１０に記載の動圧気体軸受は、請求項９に係る動圧気体軸受における平滑部の幅が、スラスト気体軸受部における軸受面の半径方向での幅の半分以下となるようにしたものである。
【００１９】
これらの構成によると、動圧溝により圧送された気体が平滑部でせき止められるため、負荷容量を一層増大させることができる。
さらに、本発明の請求項１１に係るスピンドルモータは、請求項１乃至請求項１０のいずれかに係る動圧気体軸受を用いたスピンドルモータである。
【００２０】
次に、本発明の請求項１２に係る磁気ディスク装置は、請求項１１に係るスピンドルモータにより磁気ディスクを回転させるようにしたものである。
また、本発明の請求項１３に記載の磁気ディスク装置は、請求項１２に係る磁気ディスク装置における一端側が円柱状部の外周面に設けられた一方の開口部に接続された通気経路の他端側である他方の開口部を、軸受部以外の装置内に設けたものである。
【００２１】
また、本発明の請求項１４に記載の磁気ディスク装置は、請求項１２に係る磁気ディスク装置において、一端側が円柱状部の外周面に設けられた一方の開口部に接続された通気経路の他端側である他方の開口部を装置外に連通させるとともに、当該他方の開口部にフィルタを設けたものである。
【００２２】
この構成によると、障害となる粉塵が軸受内に入り、当該軸受をロックさせるのを防止することができる。
次に、本発明の請求項１５に係る光偏向装置は、請求項１１に係るスピンドルモータによりポリゴンミラーを回転させるようにしたものである。
【００２３】
また、本発明の請求項１６に記載の光偏向装置は、請求項１５に係る光偏向装置における一端側が円柱状部の外周面に設けられた一方の開口部に接続された通気経路の他端側である他方の開口部を、軸受部以外の装置内に設けたものである。
【００２４】
また、本発明の請求項１７に記載の光偏向装置は、請求項１５に係る光偏向装置において、一端側が円柱状部の外周面に設けられた一方の開口部に接続された通気経路の他端側である他方の開口部を装置外に連通させるとともに、当該他方の開口部にフィルタを設けたものである。
【００２５】
この構成によると、障害となる粉塵が軸受内に入り、当該軸受をロックさせるのを防止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態に係る動圧気体軸受を、図１〜図６に基づき説明する。図１は動圧気体軸受をハードディスク装置（磁気ディスク装置）に用いた場合の要部断面図である。
【００２７】
図１に示すように、ハードディスク装置のケーシング１内には、複数枚の円盤状磁気ディスク２を高速でもって回転させるスピンドルモータ３が配置されるとともに、このスピンドルモータ３に当該動圧気体軸受４が用いられている。
【００２８】
この動圧気体軸受４は、概略的には、ケーシング１の支持板（ベースともいう）５と蓋板（カバー）６とに支持された固定側軸体１１と、この固定側軸体１１に気体軸受構造を介して回転自在に保持される回転側軸体１２と、固定側軸体１１に設けられて両軸体１１，１２同士の隙間に気体として、外気をすなわち空気を導くための通気穴（通気経路）１３とから構成されている。なお、上記回転側軸体１２の外周に、スペーサ７およびクランプ８を介して、複数枚の磁気ディスク２が取り付けられ（装着され）ている。
【００２９】
以下、上記動圧気体軸受４の構造について詳しく説明する。
すなわち、固定側軸体１１は、円柱状部１４と、この円柱状部１４の上面１４ａおよび下面１４ｂから上下に突設された支持軸部１５とから構成され、また回転側軸体１２は、上記円柱状部１４の上下面１４ａ，１４ｂおよび外周面１４ｃに対して所定の隙間を有して外嵌し得る環状空間室（凹状部）１６が設けられた円筒形状に形成されている。なお、加工および組立の都合上、回転側軸体１２は、環状空間室１６の内周面１６ａおよび上側内壁面１６ｂを形成する円筒支持部１７と、下側内壁面１６ｃを形成する環状板部１８とから構成されている。
【００３０】
また、上記円筒支持部１７の環状板部１８より下方のスカート部内周面には、スピンドルモータ３の回転駆動部９の一方の構成部材であるロータマグネット９ａが取り付けられるとともに、回転駆動部９の他方の構成部材であるステータコイル９ｂが固定側軸体１１の支持軸部１４を保持する支持板５側のボス部５ａに取り付けられている。
【００３１】
そして、上記環状空間室１６内に通気穴１３を介して外から空気が導かれて、円柱状部１４と当該環状空間室１６とで気体軸受構造が構成されることになる。すなわち、円柱状部１４の外周面１４ｃの上下の中心位置［中心部、または軸方向（略）中央部］には、外面側が上下に広がるようにされた断面がテーパ状にされた環状溝１９が形成されるとともに、この環状溝１９の複数箇所、例えば９０度おきで４箇所に形成された導出側開口部（場合によっては導入側の開口部ともなる）１３ａと当該環状空間室１６外の支持軸部１５の外面に形成された導入側開口部（場合によっては導出側の開口部ともなる）１３ｂとに亘って通気穴１３が当該固定側軸体１１内に形成されている。なお、上記通気穴１３は、例えば円柱状部１４の環状溝１９と同一水平内で四方に形成された半径方向穴部１３Ａと、固定側軸体１１の支持軸部１５の側面から固定側軸体１１の中心に向かう入口穴部１３Ｂと、固定側軸体１１の中心軸部を通るとともに上記両穴部１３Ａ，１３Ｂ同士を連通する連通穴部１３Ｃとを機械加工または放電加工等により加工し、固定側軸体１１の中心部を通る連通穴部１３Ｃの端部を栓１３Ｄにて塞ぐことにより、形成される。
【００３２】
さらに、固定側軸体１１の円柱状部１４の外周面１４ｃには、回転側軸体１２の回転時に、図２に示すように、空気を上下の中心部から斜め上方向および斜め下方向（これもスパイラル状である）に圧送し得るラジアル動圧溝２１ａ，２１ｂが形成されて、当該回転側軸体１２をラジアル方向に支持するためのラジアル軸受部が構成されている。また、円柱状部１４の上面１４ａおよび下面１４ｂには、図３および図４に示すように、空気を中心部から外周面にスパイラル状（渦巻き状）に圧送し得るスラスト動圧溝２２ａ，２２ｂが形成されて、当該回転軸体１２をアキシャル方向で支持するスラスト軸受部が構成されている。なお、スラスト動圧溝２２ａ，２２ｂは、効率よく空気を圧送するためにスパイラル状としたが、この形状に限定されるものではない。また、図２〜図４において、動圧溝を分かりやすくするために、溝部でない部分にハッチングを施しており、また回転側軸体１２の回転方向を矢印Ａにて示している。なお、各動圧溝２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、回転側軸体１２が矢印Ａ方向に回転した際に、それぞれの軸受面に空気を導き得る方向に形成される。
【００３３】
上記構成において、回転側軸体１２が矢印Ａ方向に回転されると、図１の矢印ａにて示すように、スラスト気体軸受部ではスラスト動圧溝２２ａ，２２ｂに沿って空気が中心部から外周側に圧送されるとともに、ラジアル気体軸受部ではラジアル動圧溝２１ａ，２１ｂに沿って空気が上下端側に圧送される。このとき、ラジアル動圧溝２１ａ，２１ｂの中心部である環状溝１９では負圧となるため、通気穴１３からケーシング１内の空気が導かれる。
【００３４】
すなわち、スラスト動圧溝２２ａ，２２ｂに沿って外周面側に圧送された空気により、ラジアル軸受部の上下端部が高圧に保持されるとともに、ラジアル動圧溝２１ａ，２１ｂに沿って上下の端縁側に圧送された空気により、スラスト軸受部の外周側が高圧に保持される。
【００３５】
したがって、ラジアル気体軸受部およびスラスト気体軸受部ともに回転側軸体１２の平行変位に対する負荷容量の増大を図ることができるとともに、ラジアル気体軸受部における上下端縁部が最大圧力発生部となり、またスラスト気体軸受部では最外周部分が最大圧力発生部となるので、回転側軸体１２の傾きに対する負荷容量についても増大を図ることができる。
【００３６】
また、環状溝１９の部分では、両軸体１１，１２同士間の隙間が広くなっているため、通気穴１３すなわち半径方向穴部（導出側開口部）１３Ａの個数が少ない場合でも、外気圧と同じ一様な圧力分布となる。その結果、ラジアル気体軸受部での圧力分布が安定し、動圧気体軸受の回転精度の向上を図ることができる。
【００３７】
ところで、円柱状部１４の上面１４ａと環状空間室１６の上側内壁面１６ｂとの間である上側スラスト隙間をｈ１とし、円柱状部１４の下面１４ｂと環状空間室１６の下側内壁面１６ｃとの間である下側スラスト隙間をｈ２とすると、両隙間ｈ１、ｈ２が大きくなるほどスラスト気体軸受部での動圧効果が小さくなり、したがってラジアル気体軸受部の上下端縁部を高圧で支持することができなくなるので、ラジアル気体軸受部での負荷容量が減少することになる。
【００３８】
図５に、スラスト方向の合計隙間（ｈ１＋ｈ２）とラジアル気体軸受部における負荷容量との関係の測定結果を示す。固定側軸体１１を垂直に設置した場合は、回転側軸体１２、ロータマグネット９ａ、磁気ディスク２などを含めた回転部材の総質量により上側スラスト隙間ｈ１が決定され、固定側軸体１１を水平に設置した場合には、上側スラスト隙間ｈ１と下側スラスト隙間ｈ２とがほぼ同じ値になる。すなわち、軸受姿勢により負荷容量特性が変化することになる。
【００３９】
さらに、軸受の大きさによっても特性が変化することになるが、図５では、ハードディスク装置のスピンドルモータ用軸受として妥当な大きさ（軸受直径が約２０ｍｍ，軸受長さが１０ｍｍ）である動圧気体軸受による結果を示している。この図５から、合計スラスト隙間（ｈ１＋ｈ２）が約３０μｍよりも大きくなると、スラスト気体軸受部の動圧効果によるラジアル気体軸受部での負荷容量の増加が殆どなくなるため、合計スラスト隙間（ｈ１＋ｈ２）を３０μｍ以下にするのが好ましい。
【００４０】
図６に、固定側軸体１１の円柱状部１４の外周角部（コーナ部）１４ｄの拡大図を示す。図６に示すように、上下における外周角部１４ｄを四半円状（１／４円状、Ｒ形状）の曲面にすることで、回転開始時、回転停止時、加振時などにおいて、固定側軸体１１と回転側軸体１２とが直接接触するようなことが生じても、曲面で接触するために、外周角部１４ｄによる引っかき摩耗を防止することができる。なお、図６では、上側の外周角部１４ｄしか示していないが、勿論、下側の外周角部についても同様にされている。
【００４１】
このように、固定側軸体１１に通気穴１３を設けたので、回転側軸体に設けた場合に比べて、軸受部で発生する圧力が安定するため、回転精度の向上を図ることができるとともに、回転側軸体１２に支障なく磁気ディスク２を装着することができる。また、両軸体１１，１２間に通気穴１３に連通する環状溝１９が設けられているため、軸受部で発生する圧力の一層の安定化を図ることができる。
【００４２】
また、ラジアル気体軸受部の上下端縁部はスラスト気体軸受部により圧送された高圧気体により保持され、逆にスラスト気体軸受部の外周縁部はラジアル気体軸受部により圧送された高圧気体により支持されるため、ラジアル気体軸受部およびスラスト気体軸受部ともに回転側軸体１２の平行変位に対する負荷容量を大きくすることができるとともに、ラジアル気体軸受部ではその上下端縁部が最大圧力発生部となり、またスラスト気体軸受部ではその外周縁部が最大圧力発生部となるので、回転側軸体１２の傾きに対する負荷容量を大きくすることができる。その結果、浮上回転数が低くなり固定側軸体１１と回転側軸体１２との接触時間が短くなるとともに、衝撃等による固定側軸体１１と回転側軸体１２との接触が起こりにくくなり、摩耗による軸受部でのロックを防止することができる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る動圧気体軸受を図７〜図９に基づき説明する。
本第２の実施の形態と上述した第１の実施の形態と異なるところは、通気穴の部分にあるため、本第２の実施の形態では、この部分に着目して説明するとともに、第１の実施の形態と同一の構成部材については同一番号を付して、その説明を省略する。
【００４４】
本第２の実施の形態に係る動圧気体軸受に係る固定側軸体は、円柱状部と支持軸部とが別個に形成されたものである。すなわち、図７〜図９に示すように、円柱状部３１の中心に挿通穴３２が形成されるとともに、支持軸部３３がこの挿通穴３２内に挿通され、さらに挿通穴３２の内壁面には９０度おきに４個の半円状の軸方向穴部（軸方向溝部でもある）１３Ｅが形成され、そして円柱状部３１の外周面の中心位置に形成された断面テーパ状の環状溝１９とこの軸方向穴部１３Ｅとを、円柱状部３１に形成された半径方向穴部１３Ａによりそれぞれ連通させたものである。
【００４５】
この構成において、回転側軸体１２が矢印Ａ方向に回転されると、ケーシング１内の空気が、軸方向穴部１３Ｅおよび半径方向穴部１３Ａからなる通気穴１３を介して、環状溝１９内に導かれて、動圧気体軸受機能が発揮される。
【００４６】
この構成によると、支持軸部３３と円柱状部３１との両方に連通穴１３を形成した第１の実施の形態の場合に比べて、円柱状部３１の挿通穴３２の内壁面に軸方向穴部１３Ｅを形成するだけでよいため、加工作業が容易となる。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る動圧気体軸受を図１０〜図１２に基づき説明する。
本第３の実施の形態と上述した第１の実施の形態と異なるところは、動圧溝の部分にあるため、本第３の実施の形態では、この部分に着目して説明するとともに、第１の実施の形態と同一の構成部材については同一番号を付して、その説明を省略する。
【００４８】
なお、図１０〜図１２は動圧溝の形状を示しているが、第１の実施の形態にて図示したように、溝でない部分をハッチングにて示している。
この第３の実施の形態に係る動圧気体軸受においては、図１０に示すように、固定側軸体１１の円柱状部１４の外周面１４ｃに形成されるスパイラル形状のラジアル動圧溝２１ａ，２１ｂの上下の周縁部（上下縁部）に、溝が形成されない平滑部４１ａ，４１ｂを設けたものである。
【００４９】
また、同様に、図１１および図１２に示すように、円柱状部１４の上面１４ａと下面１４ｂに形成されるスパイラル状のスラスト動圧溝２２ａ，２２ｂの外周縁部に、溝が形成されない環状の平滑部４２ａ，４２ｂを設けたものである。
【００５０】
すなわち、上記各動圧溝２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの外周寄り部分がそれぞれ平滑部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂにて遮られており、したがってラジアル動圧溝２１ａ，２１ｂ、スラスト動圧溝２２ａ，２２ｂにより圧送された気体が平滑部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂにて堰き止められることで、平滑部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂが設けられない場合よりも動圧効果が大きくなるため、軸受の負荷容量を増大させることができる。
【００５１】
また、ラジアル気体軸受部での上下の平滑部４１ａ，４１ｂの合計幅が、ラジアル気体軸受部における軸受面幅の半分以下となるようにされている。この実施の形態の場合では、図１０に示すように、ラジアル気体軸受部での各平滑部４１ａ，４１ｂの幅Ｌ１が、環状溝１９の上端縁（または下端縁）から円柱状部１４（３１）の上端面（または下端面）までの距離Ｌ２の半分以下（１／２）となるようにされている。
【００５２】
ここで、各平滑部４１ａ（４１ｂ）の幅Ｌ１を変化させた場合のＬ１／Ｌ２とラジアル気体軸受部の負荷容量の測定結果を図１３に示す。図１３では、ハードディスク装置のスピンドルモータ用軸受として妥当な大きさ（軸受直径が約２０ｍｍ、軸受長さが１０ｍｍ）の動圧気体軸受における結果を示しており、またＬ１／Ｌ２＝０は平滑部４１ａ（４１ｂ）がない場合を示している。図１３によると、Ｌ１／Ｌ２が０．５まではラジアル気体軸受部での負荷容量が増加していることが分かり、したがってＬ１はＬ２の半分以下（１／２以下）であることが好ましい。
【００５３】
さらに、図１１および図１２に示すように、スラスト気体軸受部での平滑部４２ａ，４２ｂの幅Ｒ１は、円柱状部における軸受面（円柱状部の水平断面積から支持軸部の断面積を差し引いた部分）の幅Ｒ２の半分以下（１／２）となるようにされている。
【００５４】
ここで、平滑部４２ａ，４２ｂの幅Ｒ１を変化させた場合のＲ１／Ｒ２とスラスト浮上量の測定結果を図１４に示す。図１４では、ハードディスク装置のスピンドルモータ用軸受として妥当な大きさ（軸受直径が約２０ｍｍ、軸受長さが１０ｍｍ）の動圧気体軸受における結果を示しており、またＲ１／Ｒ２＝０は平滑部４２ａ，４２ｂがない場合を示している。図１４によると、Ｒ１／Ｒ２が０．５まではスラスト気体軸受部での浮上量が増加していることが分かり、したがってＲ１はＲ２の半分以下であることが好ましい。
【００５５】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る動圧気体軸受を図１５に基づき説明する。
本第４の実施の形態と上述した第１の実施の形態と異なるところは、通気穴の部分にあるため、本第４の実施の形態では、この部分に着目して説明するとともに、第１の実施の形態と同一の構成部材については同一番号を付して、その説明を省略する。
【００５６】
すなわち、第１の実施の形態では、通気穴の支持軸部側を、ケーシング内に開口させたが、本第４の実施の形態では、通気穴の外気への開放側を、ケーシング外（装置外）に開口させるとともに、その開口部にフィルタを配置したものである。
【００５７】
すなわち、図１５に示すように、円柱状部１４に水平方向で形成された通気穴１３の半径方向穴部１３Ａに連通する軸心方向での軸心入口穴部（導入側開口部でもある）１３Ｆを形成するとともに、この軸心入口穴部１３Ｆ内に、微粒子を捕集し得るフィルタ５１を配置したものである。
【００５８】
このように、固定側軸体１１の支持軸部１５の外端面に開口する軸心入口穴部１３Ｆを形成することにより通気穴１３を構成したので、通気穴１３の加工が容易になり、またこの軸心入口穴部１３Ｆに設けられたフィルタ５１により、動作障害となる微粒子が集塵（除去）されるため、軸受部でのロック等の発生を防止することができる。
【００５９】
ところで、上記各実施の形態においては各動圧溝を固定側軸体に設けたが、回転側軸体に設けても、またラジアル動圧溝およびスラスト動圧溝の一方を固定側軸体に設けるとともに他方を回転側軸体に設けても、同様の効果が発揮される。
【００６０】
また、上記各実施の形態においては、環状溝を固定側軸体に形成したが、回転側軸体に形成してもよい。要するに、両軸体間に、通気穴から導出された空気の圧力が安定するような広がり空間部が設けられていればよい。
【００６１】
さらに、上記動圧気体軸受を、ハードディスク装置のスピンドルモータに適用したものとして説明したが、例えば光偏向装置におけるポリゴンミラーなどを回転させるスピンドルモータに、すなわち光偏向装置にも適用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の構成によると、固定側軸体に通気経路を設けたので、回転側軸体に設けた場合に比べて、軸受部で発生する圧力が安定するため、回転精度の向上を図ることができるとともに、回転側軸体に例えば磁気ディスクなどを装着することが可能となり、したがって磁気ディスク装置などのスピンドルモータの軸受として最適なものを提供することができる。
【００６３】
また、固定側軸体の外周角部を曲面にすることにより、固定側軸体と回転側軸体とが接触する場合でも、固定側軸体の外周角部による引っかき摩耗の発生を防止することができる。
【００６４】
さらに、ラジアル動圧溝を、中心部から上下端縁に向って気体を圧送し得る斜め方向に形成するとともに、スラスト動圧溝を、中心部から外周面に向って気体を圧送し得るスパイラル状に形成し、また各動圧溝の外周寄り部分に平滑部を設けたので、回転側軸体の平行変位および傾きに対する負荷容量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る動圧気体軸受を用いたハードディスク装置の要部断面図である。
【図２】同動圧気体軸受における円柱状部に形成されたラジアル動圧溝の正面図である。
【図３】同動圧気体軸受における円柱状部に形成されたスラスト動圧溝の平面図である。
【図４】同動圧気体軸受における円柱状部に形成されたスラスト動圧溝の底面図である。
【図５】同動圧気体軸受における合計スラスト隙間（ｈ１＋ｈ２）とラジアル負荷容量との関係を示すグラフである。
【図６】同動圧気体軸受における円柱状部の要部断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る動圧気体軸受を用いたハードディスク装置の要部断面図である。
【図８】同動圧気体軸受における円柱状部の平面図である。
【図９】同動圧気体軸受における円柱状部の正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る動圧気体軸受における円柱状部に形成されたラジアル動圧溝の正面図である。
【図１１】同動圧気体軸受における円柱状部に形成されたスラスト動圧溝の平面図である。
【図１２】同動圧気体軸受における円柱状部に形成されたスラスト動圧溝の底面図である。
【図１３】同ラジアル動圧溝の幅比とラジアル負荷容量との関係を示すグラフである。
【図１４】同スラスト動圧溝の幅比とスラスト軸受浮上量との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る動圧気体軸受を用いたハードディスク装置の要部断面図である。
【図１６】従来例に係る動圧気体軸受を用いたハードディスク装置の要部断面図である。
【符号の説明】
１　　　ケーシング
２　　　磁気ディスク
３　　　スピンドルモータ
４　　　動圧気体軸受
１１　　　固定側軸体
１２　　　回転側軸体
１３　　　通気穴
１３Ａ　　半径方向穴部
１３Ｂ　　入口穴部
１３Ｃ　　連通穴部
１３Ｅ　　軸方向穴部
１３Ｆ　　軸心入口穴部
１４　　　円柱状部
１４ａ　　上面
１４ｂ　　下面
１４ｃ　　外周面
１４ｄ　　外周角部
１５　　　支持軸部
１６　　　環状空間室
１６ａ　　内周面
１６ｂ　　上側内壁面
１６ｃ　　下側内壁面
１７　　　円筒支持部
１８　　　環状板部
１９　　　環状溝
２１ａ　　ラジアル動圧溝
２１ｂ　　ラジアル動圧溝
２２ａ　　スラスト動圧溝
２２ｂ　　スラスト動圧溝
３１　　　円柱状部
３２　　　挿通穴
３３　　　支持軸部
４１ａ　　平滑部
４１ｂ　　平滑部
４２ａ　　平滑部
４２ｂ　　平滑部
５１　　　フィルタ
【図１】
2004028113.tif 000003
【図２】
2004028113.tif 000004
【図３】
2004028113.tif 000005
【図４】
2004028113.tif 000006
【図５】
2004028113.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004028113.tif 000009
【図８】
2004028113.tif 000010
【図９】
2004028113.tif 000011
【図１０】
2004028113.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2004028113.tif 000014
【図１３】
2004028113.tif 000015
【図１４】
2004028113.tif 000016
【図１５】
2004028113.tif 000017
【図１６】
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