(57)【要約】【課題】スラスト動圧溝のポンプ力にアンバランスが生じても潤滑剤が循環することで油膜切れを防止する信頼性の高い動圧軸受装置の構造とこれを用いたディスク記録装置を得る。【解決手段】フランジ部材３とスラスト板６との互いに対向する面の少なくともいずれか一方の平面には外側スラスト動圧溝３ａが、フランジ部材３これに対向するスリーブ４の段状凹部５ａの平面の少なくともいずれか一方には内側スラスト動圧溝３ｂを有し、ラジアル動圧溝４ａ，４ｂとスラスト動圧溝３ａ，３ｂは潤滑剤で満たされている。スリーブの軸受穴４ｃと段状凹部５ａとの間には空所４ｄを有し、前記フランジ部材の内面から外面に貫通し、空所４ｄと外側スラスト動圧溝３ａとを連通する流通穴３ｃを設けることで油膜切れが生じない信頼性が高い動圧軸受装およびディスク記録装置が得られる。【選択図】　　図１
2004132455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がベース部材に固定され、他端側近傍にフランジ部材が略直角に取り付けられた固定軸と、
前記固定軸における前記ベース部材と前記フランジ部材との間に回転自在に嵌合された軸受穴を有し、前記軸受穴の一端に設けられた段状凹部に前記フランジ部材を収納するスリーブと、
前記フランジ部材を覆うように前記スリーブに固着された略輪状のスラスト板と、
互いに対向する前記固定軸の外周面と前記スリーブの軸受穴の内周面の少なくともいずれか一方に設けられたラジアル動圧溝と、
互いに対向する前記フランジ部材とスラスト板の少なくともいずれか一方に設けられた外側スラスト動圧溝、および、互いに対向する前記フランジ部材と前記スリーブの段状凹部の平面の少なくともいずれか一方にそれぞれ設けられた内側スラスト動圧溝と、
前記スリーブの軸受穴と段状凹部との間に設けられた空所と、
前記フランジ部材の内面から外面に貫通し、前記空所から前記外側スラスト動圧溝に連通する流通穴と、
前記ラジアル動圧溝およびスラスト動圧溝に満たされた潤滑剤と、
前記スリーブと一体的に形設されたロータハブに取り付けられたロータ磁石および前記ロータ磁石に対向して前記ベース部材に取り付けられたモータステータと、
からなることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項２】
一端がベース部材に固定され、他端側近傍にフランジ部材が略直角に取り付けられた固定軸と、
前記固定軸における前記ベース部材と前記フランジ部材との間に回転自在に嵌合された軸受穴を有し、前記軸受穴の一端に設けられた段状凹部に前記フランジ部材を収納するスリーブと、
前記フランジ部材を覆うように前記スリーブに固着された略輪状のスラスト板と、
互いに対向する前記固定軸の外周面と前記スリーブの軸受穴の内周面の少なくともいずれか一方に設けられたラジアル動圧溝と、
互いに対向する前記フランジ部材とスラスト板の少なくともいずれか一方に設けられたスラスト動圧溝と、
前記スリーブの軸受穴と段状凹部との間に設けられた空所と、
前記フランジ部材の内面から外面に貫通し、前記空所から前記スラスト動圧溝に連通する流通穴と、
前記ラジアル動圧溝およびスラスト動圧溝に満たされた潤滑剤と、
前記スリーブと一体的に形設されたロータハブに取り付けられたロータ磁石および前記ロータ磁石に対向して前記ベース部材に取り付けられたモータステータと、
からなることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項３】
流通穴は、スラスト動圧溝の形成領域に設けられ、かつその外側がスラスト板で覆われていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の動圧軸受装置。
【請求項４】
固定軸とフランジ部材の当接面において、前記固定軸の外周またはフランジ部材の内周の少なくともいずれか一方に、軸方向に伸びる通気溝を有し、前記フランジ部材の外面と内面の間を前記通気溝で連通させたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の動圧軸受装置。
【請求項５】
固定軸における空所に対向する外周面から、固定軸内部を通って軸受外部に連通する通気穴を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の動圧軸受装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５に記載の動圧軸受装置のロータハブに記録再生用ディスクを同軸上に固定してスリーブと共に回転自在に支持し、回転する前記記録再生ディスクの面に磁気ヘッドまたは光学ヘッドを対向して設け、かつこの磁気ヘッドまたは光学ヘッドは前記ディスク面に平行に可動自在に構成してなり、信号の記録または再生を行うことを特徴とするディスク記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録または再生装置に用いられる動圧軸受装置及びそれを用いたディスク記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディスクを回転させながら信号の記録再生を行うディスク記録装置はそのメモリー容量が増大し、またデータの転送速度が高速化しているため、この種の装置に用いられる回転装置は高速、高精度回転が必要となり、その回転主軸部には、特許文献１に開示されているような中心軸の両端を支持することが可能な構造の流体軸受装置が用いられている。
【０００３】
以下、図８を参照しながら、上述した従来の動圧軸受装置の一例について説明する。図８において、ベース部材２１に固定軸２２の一端が植設され、スリーブ２４が一体的に構成されたロータハブ２５が固定軸２２に対して回転自在に嵌め合わされている。固定軸２２の他端側近傍にはフランジ部材２３が固定され、フランジ部材２３はスリーブ２４またはロータハブ２５に設けられた段状凹部２５ａに収納されている。フランジ部材２３を覆うようにしてスラスト板２６がスリーブ２４またはロータハブ２５に固定されている。
【０００４】
固定軸２２の外周面または、スリーブ２４の軸受穴２４ｃの内周面のいずれか一方には、少なくとも一組の、通常は二組の魚骨状のラジアル動圧溝２４ａ，２４ｂが設けられており、また、フランジ部材２３の上面と、スラスト板２６のフランジ部材２３に対向する面の少なくともいずれか一方には、魚骨状または螺旋状の外側スラスト動圧溝２３ａが設けられているとともに、フランジ部材２３の下面とこれに対向するスリーブ２４の段状凹部２５ａの平面のいずれか一方にも内側スラスト動圧溝２３ｂを有しており、それぞれの動圧溝２４ａ，２４ｂ，２３ａ，２３ｂ及びこれら周辺を含む隙間の全体には潤滑剤２７が注油されている。
【０００５】
ロータハブ２５にはロータ磁石２８が、またベース部材２１にはモータステータ２９が取り付けられている。２３ｃは二組のスラスト動圧溝２３ａ，２３ｂの内周にあって、フランジ部材２３の上下面間を繋ぐ流通穴である。第８図において、スリーブ２４はロータハブ２５の内側に一体的に構成されている。図９はフランジ部材２３を示しており、内側スラスト動圧溝２３ｂの内側に流通穴２３ｃを有している。
【０００６】
以上のように構成された従来の動圧軸受装置について、図８を用いてその動作を説明する。モータステータ２９に通電され、回転磁界が発生すると、ロータ磁石２８は、ロータハブ２５、スリーブ２４、スラスト板２６と共に回転を始める。この時、魚骨状のラジアル動圧溝２４ａ，２４ｂは潤滑剤２７を掻き集めポンピング作用により圧力を発生せしめ、また魚骨状または螺旋状のスラスト動圧溝２３ａ，２３ｂもそれぞれ潤滑剤２７を掻き集め、これらの発生圧力により回転体は完全非接触状態となって回転する。そして図示していないが、ロータハブ２５に取り付けられたディスクがスリーブ２４と一緒に回転駆動され、図示しないヘッドにより電気信号の記録と再生が行われる。このような信号の記録再生については一般のハードディスク装置または光ディスク装置と同じであるので詳細な説明は省略する。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第５４３３５２９号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような従来の構成では、次のような問題がある。図１０に示すように、動圧軸受装置に潤滑剤２７が注入された直後においては外側スラスト動圧溝２３ａと内側スラスト動圧溝２３ｂが互いにポンプ力を発生し合い、潤滑剤２７は図中矢印ＢまたはＣ方向に循環することができる。しかしながら回転の起動停止を多数回繰り返すと矢印Ａ方向に潤滑剤２７が流出し、軸受装置の周辺を汚染するという問題があった。さらに一旦流出が始まると潤滑剤の流出は止まらなくなり、やがて図１１に示すように潤滑剤が不足した状態に変化するが、図中矢印ＢまたはＣ方向に潤滑剤が移動するとスラスト動圧溝２３ａまたはスラスト動圧溝２３ｂにおいて油膜切れが生じて軸受は接触し、摩耗を始めるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、潤滑剤の流出を確実に防止し、ディスク記録装置の性能と信頼性を向上するようにした動圧軸受装置およびそれを用いたディスク記録装置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】
上記目的を達成するために、本発明は、一端がベース部材に固定され、他端側近傍にフランジ部材が略直角に取り付けられた固定軸と、前記固定軸における前記ベース部材と前記フランジ部材との間に回転自在に嵌合された軸受穴を有し、前記軸受穴の一端に設けられた段状凹部に前記フランジ部材を収納するスリーブと、前記フランジ部材を覆うように前記スリーブに固着された略輪状のスラスト板と、互いに対向する前記固定軸の外周面と前記スリーブの軸受穴の内周面の少なくともいずれか一方に設けられたラジアル動圧溝と、互いに対向する前記フランジ部材とスラスト板の少なくともいずれか一方に設けられた外側スラスト動圧溝、および、互いに対向する前記フランジ部材と前記スリーブの段状凹部の平面の少なくともいずれか一方にそれぞれ設けられた内側スラスト動圧溝と、前記前記スリーブの軸受穴と段状凹部との間に設けられた空所と、前記フランジ部材の内面から外面に貫通し、前記空所から前記外側スラスト動圧溝に連通する流通穴と、前記ラジアル動圧溝およびスラスト動圧溝に満たされた潤滑剤と、前記スリーブと一体的に形設されたロータハブに取り付けられたロータ磁石および前記ロータ磁石に対向して前記ベース部材に取り付けられたモータステータとからなることを特徴とする。この構成によれば、ラジアル動圧溝と外側スラスト動圧溝は潤滑剤で満たされ、潤滑剤の流出は確実に防止され、信頼性が高い動圧軸受装置の構成を得ることができる。
【００１１】
また、上記のような動圧軸受装置のロータハブに記録再生用ディスクを同軸上に固定してスリーブと共に回転自在に支持し、回転する前記記録再生ディスクの面に磁気ヘッドまたは光学ヘッドを対向して設け、かつこの磁気ヘッドまたは光学ヘッドは前記ディスク面に平行に可動自在に構成し、信号の記録または再生を行うディスク記録装置を特徴とする。これによれば、ディスク記録装置の性能と信頼性を著しく向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１〜図４は本発明の実施の形態１における流体軸受装置を示したもので、図１は流体軸受装置の断面を示している。図１において、１はベース部材、２は固定軸、３はフランジ部材、４はスリーブ、５はスリーブ４と一体となったロータハブ、６はスラスト板、７は潤滑油、８はロータ磁石、９はモータステータである。
【００１３】
固定軸２は、その一端がベース部材１に植設固定されており、この固定軸２は他端側近傍にフランジ部材３を有する。固定軸２の外周には、軸受穴４ｃを有し、ロータハブ５と一体的に設けられたスリーブ４が回転自在に嵌め合わされており、また、フランジ部材３は、スリーブ４またはロータハブ５の段状凹部５ａに収納されている。またフランジ部材３を覆うように、略リング形状のスラスト板６がスリーブ４またはロータ５に固定されている。
【００１４】
スラスト板６のべース部材側の平面または、これに対向するフランジ部材３の面の少なくともいずれか一方には略魚骨状の外側スラスト動圧溝３ａが設けられ、また、フランジ３とこれに対向するスリーブ４の段状凹部の平面の少なくともいずれか一方にも内側スラスト動圧溝３ｂが設けられている。また、固定軸２の外周面またはスリーブ４の軸受穴４ｃのいずれか一方には少なくとも一組の、通常は二組の例えば魚骨状のラジアル動圧溝４ａ，４ｂが設けられ、ラジアル動圧溝４ａ，４ｂおよびスラスト動圧溝３ａ，３ｂには潤滑剤７が注入されている。
【００１５】
スリーブ４に一体化されたロータハブ５にはロータ磁石８が、またベース部材１にはモータステータ９が固定されている。
【００１６】
フランジ部材３には、流通穴３ｃと通気溝３ｄが設けられ、スリーブの軸受穴４ｃと段状凹部５ａとの間には空所（径大部）が設けられて、この部分は空気溜りになっている。また固定軸２の上部は上細径部２ａが、下部は下細径部２ｂがそれぞれ形成されており、下細径部２ｂはスリーブ４の径小部４ｅと対向するようになっている。
【００１７】
図２において、３ａは外側スラスト動圧溝、３ｃは流通穴、３ｄは通気溝である。また、図３における３ｂは内側スラスト動圧溝、３ｃは流通穴、３ｄは通気穴である。
【００１８】
以上のように構成された本実施の形態における流体軸受装置について、以下その動作を説明する。モータステータ９が通電され、回転磁界が発生すると、ロータ磁石８は、スリーブ４，ロータハブ５，スラスト板６と共に回転を始める。この時ラジアル動圧溝４ａ，４ｂ、外側および内側スラスト動圧溝３ａ，３ｂは潤滑剤７を掻き集めてポンビング作用により圧力を発生し、回転体は完全非接触状態となる。固定軸２の上部には上細径部２ａがあり、スラスト板の内周面も充分に小さくしているため、軸受が回転を始めると潤滑剤７は遠心力により径の大きい方へ移動しようとするため上方の開放端からの流出が防止され、潤滑剤７は外側スラスト動圧溝３ａに向かって供給される。また固定軸２の下部にも、下細径部２ｂが設けられており、回転中に、スリーブ４の径小部４ｅに注油された潤滑剤７は径が大きい方へ移動しようとするため流出が防止され、ラジアル動圧溝４ｂに向かって供給される。
【００１９】
さらに図４において、この流体軸受装置は、外側および内側スラスト動圧溝３ａ，３ｂ近傍に潤滑剤７が注油されているが、回転中においては、これら動圧溝のポンピング力のアンバランスにより、潤滑剤は流通穴３ｃを経由して図中矢印Ｄ方向か、またはその逆方向に循環することが可能である。このように潤滑剤７が循環することで動圧溝部の油膜切れが防止される。空所４ｄと流通穴３ｃは直接に繋がっており、この空所４ｄに蓄えられた潤滑剤７は回転力の影響を受けて流通穴３ｃに流れ込み、外側スラスト動圧溝３ａに到達すると、今度はこの外側動圧溝３ａのポンプ力に引きずり込まれるため、スラスト動圧溝は油膜切れが防止される。
【００２０】
また、フランジ部材３の上下面間に大きな圧力差が生じる場合は、通気溝３ｄを予め設けておけば、図中矢印Ｅに示すように空気が流通することで圧力差を生じないようにすることができる。これにより一層油膜切れを防止することができる。本実施の形態においては、固定軸２の直径は２〜６ミリメートル、流通穴３ｃは丸穴とし、直径は０．３〜１．０ミリメートルとした。
【００２１】
図１０，図１１の従来例においては、流通穴２３ｃはスラストプレート（フランジ部材２３）よりも内径部に設けられ、かつ外側スラスト動圧溝２３ａおよび内側スラスト動圧溝２３ｂよりも内側部に設けられているが、本発明においては、図４〜図６に示すように、スラストプレート（フランジ部材３）の面上に設けられ、かつ図２に示すように、外側スラスト動圧溝３ａ面上に設けられており、また、図３に示すように、内側スラスト動圧溝３ｂに少なくとも流通穴の一部が覆い被さるように設けられている。このように流通穴を設けることにより流通穴は潤滑剤で充満され、循環することが可能である。さらに流通穴３ｃは、図４の空所４ｄ部における直径Ｆで示す略円筒状の壁に少なくとも穴の一部がかかるように設けられており、回転中は潤滑剤７が遠心力により流通穴３ｃに送り込まれるので、潤滑剤７の循環作用をより確実なものにしている。このように、本実施の形態１においては、スラスト動圧部の潤滑剤の流出を防止することができる。
【００２２】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるフランジ部材３を示したものであるが、スラスト動圧溝としては外側スラスト動圧溝３ａだけが設けられ、フランジ部材３の下面には動圧発生溝は形成していない。この場合でも空所４ｄに蓄えられた潤滑剤７は流通穴３ｃを通って循環することができ、これにより外側スラスト動圧溝３ａは油膜切れが防止される。
【００２３】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３を示したものである。フランジ部材３とラジアル動圧溝４ａとの間において、固定軸２の外周面からその内部を通って軸受部の外部に連通する通気穴２ｃを設けたものである。この通気穴２ｃにより、フランジ部材３の上下間において圧力差の発生が防止され、油膜切れが防止される。
【００２４】
図５および図６に示す実施の形態２および実施の形態３の効果については実施の形態１と同じである。
【００２５】
以上のように、本発明の実施の形態によれば、スラスト動圧溝の潤滑剤は良好に循環することが可能になり、また圧力や温度に変化があった場合にも潤滑剤が外部に流出したり油膜切れを生じたりしないため、高い信頼性を有する流体軸受装置の構成が得られる。
【００２６】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４を示したもので、上記本発明の動圧軸受装置を用いたディスク記録装置であり、以下にその構成を説明する。１は動圧軸受装置のベース部材、２は固定軸、５はロータハブである。また、１０はディスク記録装置のベース、１１は上蓋、１２はディスク、１３はスペーサ、１４はヘッド、１５は回動アーム、１６は支柱である。固定軸２の上端部は上蓋１１とネジ１７またはナットにより固定され、装置全体が強固に構成される。
【００２７】
次に、図７に基づき、本発明のディスク記録装置の動作について説明する。図１に示すモータステータ９が通電されると、ロータ磁石８は、ディスク１２、スペーサ１３と共に回転を始める。この時ラジアル動圧溝４ａ，４ｂ、スラスト動圧溝３ａ，３ｂは潤滑剤７を掻き集めポンピング作用により圧力を発生し、回転体は完全非接触状態となり、ディスク１２は高精度に一定速度で回転する。図７においてヘッド１４は支柱１６と回動アーム１５に回動自在に支えられて、回動しながらディスク１２との間で信号の記録または再生を行う。
【００２８】
高精度であり、潤滑剤の流出がない動圧軸受装置とディスク装置の組み合わせ効果は、工業上大変価値が高く、記録密度を大幅に向上でき、また長時間に渡り高いディスク記録装置の信頼性が保証され、コンピュータ等の多くの応用機器に搭載が可能になる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の流体軸受装置によれば、空所と外側スラスト動圧溝とを流通穴で連通させることにより、スラスト動圧溝の潤滑剤を良好に循環させることが可能になり、また圧力や温度に変化があった場合にも潤滑剤が外部に流出したり油膜切れを生じたりすることがないため、高い信頼性を有する流体軸受装置が得られ、高精度で長期にオイル切れのない、信頼性の高いディスク記録装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における動圧軸受装置の断面図
【図２】本発明の動圧軸受装置におけるフランジ部材の外側スラスト動圧溝の詳細図
【図３】本発明の動圧軸受装置におけるフランジ部材の内側スラスト動圧溝の詳細図
【図４】本発明の実施の形態１における動圧軸受装置の流通穴部の動作説明図
【図５】本発明の実施の形態２における動圧軸受装置の流通穴部の構成および動作説明図
【図６】本発明の実施の形態３における固定軸の構成図
【図７】本発明の動圧軸受装置を適用したディスク記録装置の断面図
【図８】従来例の動圧軸受装置の断面図
【図９】従来例のフランジ部材の詳細図
【図１０】従来例の流通穴の動作説明図
【図１１】従来例の流通穴の動作説明図
【符号の説明】
１　ベース部材
２　固定軸
２ａ　上細径部
２ｂ　下細径部
３　フランジ部材
３ａ　外側スラスト動圧溝
３ｂ　内側スラスト動圧溝
３ｃ　流通穴
３ｄ　通気溝
４　スリーブ
４ａ，４ｂ　ラジアル動圧溝
４ｄ　空所
５　ロータハブ
５ａ　段状凹部
６　スラスト板
７　潤滑剤
８　ロータ磁石
９　モータステータ
１２　ディスク
１３　スペーサ
１４　ヘッド
１５　回動アーム
１６　支柱
【図１】
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【図２】
2004132455.tif 000004
【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】
2004132455.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004132455.tif 000011
【図１０】
2004132455.tif 000012
【図１１】
2004132455.tif 000013