(57)【要約】【課題】動作時に動圧発生溝によってオイル内に巻き込まれた気泡の移動を遮断し且つ排出を可能にする。【解決手段】少なくとも一方の端部がオイルと空気との気液界面に隣接するラジアル軸受部を有する動圧軸受において、このラジアル軸受部には、オイルに対して気液界面側から他方の端部側へ向かう軸線方向の流れを誘起する形状の動圧発生溝が設けられていると共に、この動圧発生溝を分断して気液界面側から侵入した気泡の移動を遮断するための周方向の丘部が設けられている。【選択図】　　　　　図１
2004132484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の端部がオイルと空気との気液界面に隣接するラジアル軸受部を有する動圧軸受において、前記ラジアル軸受部には、前記オイルに対して前記気液界面側から他方の端部側に向かう軸線方向の流れを誘起する形状の動圧発生溝が設けられていると共に、前記ラジアル軸受部には、前記動圧発生溝を分断して前記気液界面側から侵入した気泡の移動を遮断するための丘部が周方向に連続して設けられていることを特徴とする動圧軸受。
【請求項２】
前記丘部によって分断される動圧発生溝のうち、少なくとも一方の側の前記丘部側の端部は、周方向溝によって連結されていることを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受。
【請求項３】
前記ラジアル軸受部の気液界面に隣接する側の端部とは反対側の他方の端部はスラスト軸受部に隣接し、該スラスト軸受部には、ポンプイン形状のスパイラルグルーブが前記動圧発生溝として設けられており、また前記ラジアル軸受部には、前記気液界面側に位置するスパイラル溝部が該スラスト軸受部側に位置するスパイラル溝部よりも軸線方向寸法が大に設定されたアンバランスな形状のヘリングボーングルーブが動圧発生溝として設けられていると共に、前記丘部は、前記気液界面側に位置するスパイラル溝部の途中に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の動圧軸受。
【請求項４】
前記ラジアル軸受部の気液界面に隣接する側の端部とは反対側の他方の端部はスラスト軸受部に隣接し、該スラスト軸受部には、ポンプイン形状のスパイラルグルーブが前記動圧発生溝として設けられており、また前記ラジアル軸受部には、前記丘部によって分断されたヘリングボーングルーブとスパイラルグルーブとが動圧発生溝として設けられており、該ヘリングボーングルーブと該スパイラルグルーブとは、周方向に交互に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の動圧軸受。
【請求項５】
前記ラジアル軸受部の気液界面に隣接する側の端部とは反対側の他方の端部はスラスト軸受部に隣接し、該スラスト軸受部には、ポンプイン形状のスパイラルグルーブが前記動圧発生溝として設けられており、また前記ラジアル軸受部には、前記丘部によって分断されたヘリングボーングルーブとスパイラルグルーブとが動圧発生溝として設けられており、該スパイラルグルーブは該ヘリングボーングルーブよりも多く設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の動圧軸受。
【請求項６】
前記ラジアル軸受部の気液界面に隣接する側の端部とは反対側の他方の端部はスラスト軸受部に隣接し、該スラスト軸受部には、ポンプイン形状のスパイラルグルーブが前記動圧発生溝として設けられており、また前記ラジアル軸受部には、前記丘部によって分断されたヘリングボーングルーブとスパイラルグルーブとが動圧発生溝として設けられており、該スパイラルグルーブと該ヘリングボーングルーブとは丘溝比が同等あるいは該スパイラルグルーブの方が該ヘリングボーングルーブよりも丘溝比が小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の動圧軸受。
【請求項７】
シャフトと、該シャフトが回転自在に遊挿される貫通孔が形成されたスリーブと、該スリーブの上端面と軸線方向に対向すると共に、回転軸心に該シャフトが一体的に構成された円形の天板を有するロータとを備えてなるスピンドルモータであって、
前記スリーブの上端面及び天板の底面との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されると共に、前記ロータの回転に応じて該微小間隙に保持されるオイルに流体動圧を誘起する動圧発生溝が設けられることによってスラスト軸受部が構成され、
前記スリーブの貫通孔の内周面と前記シャフトの外周面との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されると共に、前記ロータの回転に応じて該微小間隙に保持されるオイルに流体動圧を誘起する動圧発生溝が設けられることによってラジアル軸受部が構成されており、
前記スラスト軸受部と前記ラジアル軸受部とからなる動圧軸受が、請求項３乃至６のいずれかに記載の動圧軸受であることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項８】
情報を記録できる記録ディスクが回転駆動されるディスク駆動装置において、ハウジングと、該ハウジングの内部に固定され該記録ディスクを回転させるスピンドルモータと、該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有するディスク駆動装置であって、前記スピンドルモータは、請求項７に記載したスピンドルモータであることを特徴とするディスク駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作動流体としてオイルを使用する動圧軸受及びこの動圧軸受を備え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ディスク駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ハードディスク等の記録ディスクを駆動するディスク駆動装置において使用されるスピンドルモータの軸受として、シャフトとスリーブとを相対回転自在に支持するために、両者の間に介在させたオイル等の潤滑流体の流体圧力を利用する動圧軸受が種々提案されている。
【０００３】
このような従来の動圧軸受を備えたスピンドルモータの構成を説明すると、スリーブの中心に軸が上下一対のラジアル流体軸受を介して回転自在に支持されており、スリーブはベースに一体的に固定されて固定部材を構成している。また、そのスリーブの中心を貫通して上方に突出した軸の上端に、磁気ディスクを搭載するハブが取り付けられており、軸の下端の外径面には、抜け止め機能を有すると共にスラスト流体軸受を構成するスラストプレートが回転可能に固着されている。このスラストプレートは、スリーブの下部に設けた段状の凹所内に収納されている。
【０００４】
ラジアル流体軸受を構成するラジアル受面は軸の外周面に形成され、これに対向するラジアル軸受面がスリーブの内径面に形成され、これら軸及びスリーブのラジアル受面の少なくとも一方に動圧発生用の溝が形成されている。
【０００５】
また、前記スラスト流体軸受を構成するスラスト受面がスラストプレートの上下両平面に形成され、これに対向するスラスト軸受面がスリーブの下部の凹所の内面及びスラストカバーの上面に形成されており、これらスラストプレート、スリーブ及びスラストカバーのスラスト軸受面の少なくとも一方に動圧発生用の溝が形成されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、近年このようなスピンドルモータが使用されるディスク駆動装置は、携帯情報端末等の小型機器への適用が開始されており、更なる薄型化の要求が高まりつつある。
【０００７】
このため、本願の出願人は、スラスト軸受部を構成するためのスラストプレートを不要として、モータの小型・薄型化を可能としつつ、ラジアル軸受部間の間隔を可能な限り大きくして所望の軸受剛性を得ることを可能としたディスク駆動装置用スピンドルモータを提案した（特許文献２参照）。
【０００８】
より具体的には、シャフトが挿通されるスリーブの上端面とロータハブの下面との間でスラスト軸受部を構成し、またシャフトの外周面とスリーブの内周面とで一対のラジアル軸受部を構成すると共に、スラスト軸受部とこれに隣接する側のラジアル軸受部との間にオイルを連続的に保持してこれら両軸受部の協働によってロータに所望の浮上力を付与し、ロータをベース部材側に磁気吸引することで、スラスト軸受部及び一方のラジアル軸受部とで発生したロータの浮上力とバランスさせている。
【０００９】
また、一対のラジアル軸受部に保持されるオイルは、シャフトとスリーブとの間に形成した空気介在部に保持される空気によって軸線方向に分離され、それぞれオイルと空気との気液界面を形成して保持されていると共に、スラスト軸受部に保持されるオイルは、スラスト軸受部の半径方向外方側に形成されたテーパシール部内でオイルと空気との気液界面を形成して保持されている。すなわち、動圧軸受内に保持されるオイルは、スラスト軸受部とこれに隣接する側のラジアル軸受部との間で保持されるオイルと、他方のラジアル軸受部で保持されるオイルとにそれぞれ空気によって分割され保持される構成となる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−１９７３０６号公報（第２−４頁、第１―３図）
【特許文献２】
特開２０００−１１３５８２号公報（第５−６頁、第２図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献２に開示されるディスク駆動装置用スピンドルモータにおける動圧軸受のように、スラスト軸受部とラジアル軸受部とで協働してロータの浮上力を発生することを可能とする軸受構成の場合、ラジアル軸受部に設けられる動圧発生溝の溝角度等の諸元によっては、動作時にラジアル軸受部に設けられた動圧発生溝の端部が空気介在部に保持される空気中に露出した際に、オイルの界面が周方向に乱れることでオイル内に気泡を巻き込む現象が発生する。
【００１２】
このように動圧発生溝による空気の巻き込みが発生した場合でも、ラジアル軸受部の動圧発生溝や軸受面を構成するシャフト及びスリーブ表面の加工が所定の精度を維持することができていれば、オイル内に巻き込まれた空気もラジアル軸受部の最大動圧発生領域を越えて侵入することはできず、オイルの界面側に環流されてやがて空気介在部に保持される空気中に排出されることとなる。しかしながら、ラジアル軸受部が動圧発生溝及び軸受面の加工誤差や形状誤差を含んでいた場合、オイル内に巻き込まれた気泡は、ラジアル軸受部の最大動圧発生領域を越えてさらにスラスト軸受部側へと侵入し、圧力勾配によって、スラスト軸受部とラジアル軸受部との間の領域に保持されるオイル内に滞留することが新たに発見された。
【００１３】
周知のとおり、軸受部に保持されるオイル内に気泡が滞留すると、気温や圧力といった軸受外部環境の変化によるオイルの漏れや、動圧発生溝と気泡とが接触することによる異常振動の発生、あるいは気泡が凝集することでオイルの枯渇による軸受剛性の低下や軸受部の焼き付きの発生等種々の悪影響が生じることから、その解決が期待されるようになってきた。
【００１４】
本発明の目的は、動圧発生溝による軸受部内への空気の巻き込みを防止することが可能な動圧軸受を提供することである。
【００１５】
また、本発明の別の目的は、軸受手段として上記動圧軸受を備えることで、気泡に起因する問題が回避され、信頼性の高い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ディスク駆動装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、少なくとも一方の端部がオイルと空気との気液界面に隣接するラジアル軸受部を有する動圧軸受において、前記ラジアル軸受部には、前記オイルに対して前記気液界面側から他方の端部側に向かうの軸線方向の流れを誘起する形状の動圧発生溝が設けられていると共に、前記ラジアル軸受部には、前記動圧発生溝を分断して前記気液界面側から侵入した気泡の移動を遮断するための丘部が周方向に連続してが設けられていることを特徴とする。
【００１７】
このように、オイルを作動流体とする動圧軸受において、ラジアル軸受部に丘部が周方向に連続して設けられることで、動作時に動圧発生溝内をラジアル軸受部の端部が隣接する気液界面側から動圧の極大点へと向かうオイルの流動が、この丘部部分で分断されるので、動圧発生溝によってオイル内に巻き込まれた気泡の軸受部内への侵入が阻止される。これにより、行き場のない気泡は、再びオイルと空気との気液界面側に環流され、やがて界面から排出されることとなる。すなわち、動圧発生溝による空気の巻き込みが生じても気泡の排出が可能な構成とすることができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の動圧軸受において、前記丘部によって分断される動圧発生溝のうち、少なくとも一方の側の前記丘部側の端部は、周方向溝によって連結されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の動圧軸受において、前記ラジアル軸受部の気液界面に隣接する側の端部とは反対側の他方の端部はスラスト軸受部に隣接し、該スラスト軸受部には、ポンプイン形状のスパイラルグルーブが前記動圧発生溝として設けられており、また前記ラジアル軸受部には、前記気液界面側に位置するスパイラル溝部が該スラスト軸受部側に位置するスパイラル溝部よりも軸線方向寸法が大に設定されたアンバランスな形状のヘリングボーングルーブが動圧発生溝として設けられていると共に、前記丘部は、前記気液界面側に位置するスパイラル溝部の途中に設けられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の動圧軸受において、前記ラジアル軸受部の気液界面に隣接する側の端部とは反対側の他方の端部はスラスト軸受部に隣接し、該スラスト軸受部には、ポンプイン形状のスパイラルグルーブが前記動圧発生溝として設けられており、また前記ラジアル軸受部には、前記丘部によって分断されたヘリングボーングルーブとスパイラルグルーブとが動圧発生溝として設けられており、該ヘリングボーングルーブと該スパイラルグルーブとは、周方向に交互に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の動圧軸受において、前記ラジアル軸受部の気液界面に隣接する側の端部とは反対側の他方の端部はスラスト軸受部に隣接し、該スラスト軸受部には、ポンプイン形状のスパイラルグルーブが前記動圧発生溝として設けられており、また前記ラジアル軸受部には、前記丘部によって分断されたヘリングボーングルーブとスパイラルグルーブとが動圧発生溝として設けられており、該スパイラルグルーブは該ヘリングボーングルーブよりも多く設けられていることを特徴とする。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載の動圧軸受において、前記ラジアル軸受部の気液界面に隣接する側の端部とは反対側の他方の端部はスラスト軸受部に隣接し、該スラスト軸受部には、ポンプイン形状のスパイラルグルーブが前記動圧発生溝として設けられており、また前記ラジアル軸受部には、前記丘部によって分断されたヘリングボーングルーブとスパイラルグルーブとが動圧発生溝として設けられており、該スパイラルグルーブと該ヘリングボーングルーブとは丘溝比が同等あるいは該スパイラルグルーブの方が該ヘリングボーングルーブよりも丘溝比が小さいことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明は、シャフトと、該シャフトが回転自在に遊挿される貫通孔が形成されたスリーブと、該スリーブの上端面と軸線方向に対向すると共に、回転軸心に該シャフトが一体的に構成された円形の天板を有するロータとを備えてなるスピンドルモータであって、前記スリーブの上端面及び天板の底面との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されると共に、前記ロータの回転に応じて該微小間隙に保持されるオイルに流体動圧を誘起する動圧発生溝が設けられることによってスラスト軸受部が構成され、前記スリーブの内周面と前記シャフトの外周面との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されると共に、前記ロータの回転に応じて該微小間隙に保持されるオイルに流体動圧を誘起する動圧発生溝が設けられることによってラジアル軸受部が構成されており、前記スラスト軸受部と前記ラジアル軸受部とからなる動圧軸受が、請求項３乃至６のいずれかに記載の動圧軸受であることを特徴とする。
【００２４】
更に、請求項８に記載の発明は、情報を記録できる記録ディスクが回転駆動されるディスク駆動装置において、ハウジングと、該ハウジングの内部に固定され該記録ディスクを回転させるスピンドルモータと、該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有するディスク駆動装置であって、前記スピンドルモータは、請求項７に記載したスピンドルモータであることを特徴とする。
【００２５】
ところで、請求項１以外の請求項に記載する発明は、本発明の実施形態に即した構成に関するものであり、重複した記載を避けるために、各請求項に係る発明の構成による作用効果並びにその原理に関しては、下記発明の実施の形態及び発明の効果において詳述する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る動圧軸受に関し、これを用いたスピンドルモータとともに説明する共に、このスピンドルモータを用いたディスク駆動装置の各実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
【００２７】
図１（ａ）において図示するスピンドルモータは、ロータ２の底面とスリーブ４の上端面との間にロータ２の浮上力を発生するためのスラスト軸受部Ｓを構成し、またロータ２に一体的に設けられたシャフト６の外周面とスリーブ４の内周面との間に、外気に連通する空気介在部８を介してロータ２の調心や倒れの防止に作用するための上部ラジアル軸受部Ｒ１及び下部ラジアル軸受部Ｒ２を構成している。また、スリーブ４が固定されるベース部材１０には、ステータ１２が装着されると共に、ロータ２には、ステータ１２と対向するようにロータマグネット１４が固着されている。
【００２８】
上記のスピンドルモータにおけるスラスト軸受部Ｓ及び上部ラジアル軸受部Ｒ１の概略構成を図１（ｂ）及び（ｃ）を参照して説明する。尚、図１（ｂ）は、スラスト軸受部Ｓ及び上部ラジアル軸受部Ｒ１付近の概略構成を示す部分拡大断面図であり、図１（ｃ）は、スラスト軸受部Ｓに設けられるスパイラル溝ＳＧの概略形状を示すスリーブ４上端面の平面図である。また、図１（ｂ）において拡大して示すように、スラスト軸受部Ｓと上部ラジアル軸受部Ｒ１との間には、作動流体であるオイルが途切れることなく連続的に保持されている。
【００２９】
この構成において、スリーブ４の上端面には、スラスト軸受部Ｓにおける動圧発生溝として、図１（ｂ）において矢印Ａで示す半径方向内方側に向かうオイルの流れを誘起するポンプイン型のスパイラル溝ＳＧが設けられている。尚、スパイラル溝ＳＧの形状は、図１（ｃ）に図示する。
【００３０】
また、スラスト軸受部Ｓの半径方向内方に配置される上部ラジアル軸受部Ｒ１に設けられる動圧発生溝としてスリーブ４の内周面上部側には、図１（ｂ）において示すようにスラスト軸受部Ｓ側に位置するスパイラル溝部ＲＳ１と、このスパイラル溝部ＲＳ１に連結されるスパイラル溝部ＲＳ２と、このスパイラル溝部ＲＳ２との間に、丘部１６が周方向に連続して設けられ、スパイラル溝部ＲＳ１及びＲＳ２とは分離されるスパイラル溝部ＲＳ３とから構成されているヘリングボーン溝ＨＧ１が形成されている。このとき、スパイラル溝部ＲＳ１とＲＳ２とは、軸方向寸法や溝角度並びに溝幅や溝深さといった諸元がほぼ同一となるよう設定されている。尚、加工誤差等の影響を排除してより安定性を向上するためには、スパイラル溝部ＲＳ１のポンピング能力がスパイラル溝部ＲＳ２のポンピング能力を上回るよう設定することが好ましい。
【００３１】
また、スパイラル溝部ＲＳ２よりも空気介在部８側には、スパイラル溝部ＲＳ３が設けられており、このスパイラル溝部ＲＳ３の分上部ラジアル軸受部Ｒ１における動圧の最大圧力が増大する。すなわち、上部ラジアル軸受部Ｒ１における動圧発生溝は、軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン溝ＨＧ１として設けられ、これにより、シャフト６の上端部側における半径方向の支持力が得られる。この上部ラジアル軸受部Ｒ１における気泡の移動については、後に詳述する。
【００３２】
尚、上述したとおり、スラスト軸受部Ｓには動圧発生溝としてポンプインタイプにスパイラル溝ＳＧが設けられており、スラスト軸受部Ｓのスパイラル溝ＳＧの半径方向外端部から上部ラジアル軸受部Ｒ１のスパイラル溝部ＲＳ１の上端部側（ロータ２側）の端部までの領域に保持されるオイルの内圧は、モータの回転時に勾配のない実質的に均等な圧力分布となり、この圧力によってロータ２に所定の浮上力が付与されることとなる。
【００３３】
また、動圧発生溝の形状は特に図示していないが、スリーブ４の内周面下部側には、下部ラジアル軸受部Ｒ２の動圧発生溝として、一対のスパイラル溝部の軸線方向寸法が実質的に同等に設定された、軸線方向に対称な形状のヘリングボーン溝ＨＧ２が設けられており、これにより、シャフト６の下端部側における半径方向の支持力が得られる。すなわち、ロータ２は、上部及び下部ラジアル軸受部Ｒ１及びＲ２によってシャフト６の軸線方向上下端部部分で支持されることとなる。
【００３４】
更に、ベース部材１０のロータマグネット１４と軸線方向に対向する位置には、ステンレス鋼等の強磁性材からなるリング状部材１８が配置されており、ロータマグネット１４とリング状部材１８との間に作用する磁気吸引力によってロータ２の浮上を抑制する方向の支持力を得ている。これらスラスト軸受部Ｓ及び上部ラジアル軸受部Ｒ１で発生する動圧によるロータ２に対する浮上力とロータマグネット１４とリング状部材１８との間に作用する磁気吸引力とをバランスさせて、ロータ２にかかる軸線方向荷重を支持している。
【００３５】
上記構成のスピンドルモータでは、図１（ｂ）に図示するとおり、スラスト軸受部Ｓに保持されるオイルが軸受外部に漏れ出すことを防止する手段として、スリーブ４の外周部とロータ２の底面に設けた環状突起２ａの内周面との間で軸線方向のテーパシール部ＴＳ１を形成し、このテーパシール部ＴＳ１でオイルの内圧と大気圧等をバランスさせることで、メニスカス状の気液界面を形成し保持している。
【００３６】
また、スリーブ４の内周面には、軸受外部に連通する連通孔２０のスリーブ８の内周面側開口に対応して環状凹部が設けられており、このスリーブ４の環状凹部に対向してシャフト６の外周面にも環状凹部が設けられている。これらスリーブ４及びシャフト６に設けられた各環状凹部の軸線方向上端部側（上部ラジアル軸受部Ｒ１に隣接する側）は、上部ラジアル軸受部Ｒ１側に向かってこれら環状凹部間に形成される間隙の隙間寸法が漸次縮小するよう傾斜面状に形成されており、上部ラジアル軸受部Ｒ１に保持されるオイルの軸線方向下方側（ロータ２とは反対側）の端部は、連通孔２２を通じて気体介在部８内に取り込まれた空気と接触し、オイルと空気との気液界面が形成されている。すなわち、スリーブ４及びシャフト６に設けられた各環状凹部の軸線方向上端部側に形成される空間がテーパシール部ＴＳ２として機能する。従って、スラスト軸受部Ｓと上部ラジアル軸受部Ｒ１との間に連続的に保持されるオイルの両端は、これらテーパシール部ＴＳ１及びＴＳ２内に位置することとなる。
【００３７】
尚、下部ラジアル軸受部Ｒ２に保持されるオイルの一方の端部は、スリーブ４及びシャフト６に設けられた各環状凹部の軸線方向下端部側（上部ラジアル軸受部Ｒ１とは反対側側）に設けられた上記テーパシール部ＴＳ２と同様の構成を有するテーパシール部（具体的な構成は不図示）に位置していると共に、他方の端部は、シャフト６の外周面下端部に装着された抜止めリング２２の外周面とスリーブ４の内周面下端部に設けられた段部の内周面との間に形成された軸線方向のテーパ状間隙から構成されるテーパシール部（図１（ａ）参照）内に位置している。
【００３８】
次に、図２乃至図５を参照して、上部ラジアル軸受部内におけるオイルの流れと気泡の移動について説明する。尚、図２乃至図５は、上部ラジアル軸受部内に巻き込まれた空気が気泡の状態で移動する様子を説明するための模式図であって、理解を容易にするために、動圧発生溝であるヘリングボーン溝が形成されたスリーブの一部を切り取った状態で示している。また、図面における下側がオイルと空気の気液界面側であり、上側が図１におけるロータ２側（スラスト軸受Ｓ側）として示している。
【００３９】
（比較例）
図２には、本願発明の比較例を示している。この図２において示すラジアル軸受部ＲＢにおいては、モータの回転時軸受部内に保持されたオイルは、動圧発生溝であるヘリングボーン溝ＨＧを形成する一対のスパイラル溝部ＨＧ−１及びＨＧ−２の両端部側からスパイラル溝部ＨＧ−１及びＨＧ−２の連結部に向けてオイルをポンピングし、これによりスパイラル溝部ＨＧ−１及びＨＧ−２の連結部付近において動圧の極大点を発生する。
【００４０】
この図２において図示されるラジアル軸受部ＲＢを、上記した図１に図示するスピンドルモータの上部ラジアル軸受部Ｒ１として捉えた場合、スパイラル溝部ＨＧ−２の下端部側にはオイルと空気との気液界面が位置しており、スパイラル溝部ＨＧ−２のポンピングによって、この気液界面はスパイラル溝部ＨＧ−２側に引き上げられ、やがてその下端部が空気中に露出することとなる。
【００４１】
オイルと空気との気液界面がスパイラル溝部ＨＧ−２の下端部が露出するほどに引き上げられると、図外のシャフトとの間の間隙寸法が小となるスリーブ表面のヘリングボーン溝ＨＧが設けられていない部分（このように軸受面の動圧発生溝が設けられていない領域を、以下「丘部」と記載する）では、オイルと空気との気液界面がよりスパイラル溝部ＨＧ−１及びＨＧ−２の連結部側に引き上げられ、またシャフトとの間の間隙寸法が比較的に大きくなるヘリングボーン溝ＨＧ部分（このように軸受面の動圧発生溝が設けられた領域を、以下「溝部」と記載する）では、気液界面は丘部よりも空気介在部に近い部分に位置することとなる。これは丘部と溝部とで形成される間隙の隙間寸法に大小が生じることで毛細管力が変化することに起因していると考えられる。
【００４２】
いずれにしても、動圧軸受においては丘部と溝部とが周方向に断続的に現れることとなるので、オイルと空気との気液界面も周方向に波打った状態となり、このときヘリングボーン溝ＨＧのスパイラル溝部ＨＧ−２の回転方向に対する溝角度等の諸元によっては、スパイラル溝部ＨＧ−２によるオイル内への気泡の巻き込みが発生する。
【００４３】
図２において図示されるラジアル軸受部ＲＢにおいても、動圧発生溝であるヘリングボーン溝ＨＧや軸受面を構成するスリーブの内周面及びこれと半径方向に対向するシャフトの外周面の形状が理想的な形状に加工されてさえいれば、譬えヘリングボーン溝ＨＧによって気泡の巻き込みが発生したとしても、ラジアル軸受部ＲＢにおける動圧の極大点に到達することはなく、図２中矢印▲１▼又は▲２▼において示すとおり、気液界面側へと移動することとなる。
【００４４】
しかしながら、ラジアル軸受部ＲＢが、ヘリングボーン溝ＨＧや軸受面に加工誤差や形状誤差を含んでいた場合、気泡は、図２中矢印▲３▼で示すようにラジアル軸受部ＲＢにおける動圧の極大点であるスパイラル溝部ＨＧ−１及びスパイラル溝部ＨＧ−２の連結部を越えてスパイラル溝部ＨＧ−１側及びこれよりもさらに図２における上側に侵入する場合がある。
【００４５】
次に図３乃至図７を参照して、本願発明の実施例１について説明する。この実施例１においては、上記した図１に基づくスピンドルモータの上部ラジアル軸受部Ｒ１と同様の構成を有しており、同一の構成には同一の図番を付している。
【００４６】
（実施例１）
図３において、上部ラジアル軸受部Ｒ１に動圧発生溝として設けられたヘリングボーン溝ＨＧ１は、上述のとおり、ほぼ同一の溝諸元を有するとともに相互に連結されるスパイラル溝部ＲＳ１及びＲＳ２と、周方向に連続的に設けられた丘部１６を介してスパイラル溝部ＲＳ２に連続する第３のスパイラル溝部ＲＳ３とから形成されている。この構成において、最も空気介在８部側に設けられたスパイラル溝部ＲＳ３が空気中に露出することでオイル内に巻き込まれた気泡は、図３において矢印で示す移動を見せることとなる。
【００４７】
すなわち、モータの回転時にスパイラル溝部ＲＳ３のポンピングによって、スパイラル溝部ＲＳ１及びＲＳ２の連結部側に向かってオイルが流動しようとしたとき、スパイラル溝部ＲＳ３とスパイラル溝部ＲＳ２との間には丘部１６が全周にわたって連続的に設けられていることで、オイルの流動がスパイラル溝部ＲＳ３とＲＳ２との間で分断されることとなるので、オイル内に巻き込まれた気泡が丘部１６を越えて軸受部内に侵入することはない。
【００４８】
このように丘部１６を上部ラジアル軸受部Ｒ１のヘリングボーン溝ＨＧ１の途中部分に周方向に連続して設けておくことで、ヘリングボーン溝ＨＧ１や軸受面に加工誤差や形状誤差が生じた場合も、オイル内に巻き込まれた気泡の侵入を確実に阻止することが可能になる。
【００４９】
（実施例２）
図４において図示されるとおり、この実施例２における上部ラジアル軸受部Ｒ１−２は、ヘリングボーン溝ＨＧ１―２における最も空気介在部８側に設けられたスパイラル溝部ＲＳ３―２が、連結されるスパイラル溝部ＲＳ１及びＲＳ２の間、すなわち上部ラジアル軸受部Ｒ１―２の丘部部分に設けられている構成を有している。
【００５０】
すなわち、スパイラル溝部ＲＳ１及びＲＳ２と空気介在部８側のスパイラル溝部ＲＳ３―２とが周方向の丘部１６を介して交互に現れることで、ヘリングボーン溝ＨＧ１―２内でのオイルの流動の分断がより明確となるので、ヘリングボーン溝ＨＧ１―２のポンピングにより巻き込まれた気泡の移動が、スパイラル溝部ＲＳ３―２とスパイラル溝部ＲＳ２との間でより明確に制限されることとなり、オイル内に巻き込まれた気泡の侵入をより確実に阻止することが可能になる。
【００５１】
（実施例３）
図５において図示されるとおり、この実施例３における上部ラジアル軸受部Ｒ１−３は、ヘリングボーン溝ＨＧ１を構成するスパイラル溝ＲＳ１乃至ＲＳ３とは独立したスパイラル溝ＲＳ４が各ＲＳ３間に設けられている。
【００５２】
すなわち、周方向の丘部１６よりも空気介在部８側に位置するスパイラル溝部ＲＳ３の間に独立したスパイラル溝ＲＳ４が設けられることで、スパイラル溝部ＲＳ３及びＲＳ４の端部がオイルと空気との気液界面から空気中に露出した際に、この気液界面と接触する丘部と溝部とが現れる周期が短くなることで、界面移動の移動幅及び移動ピッチが小さくなる。すなわち、気液界面が周方向に短い周期で且つ細かい移動幅で波打つこととなるため、動圧発生溝による気泡の巻き込みが減少すると同時に、気液界面の乱れによる振動が低減され、より高精度な回転の支持が可能となることとなる。更に、気液界面側に位置する動圧発生溝の溝数が増加するので動圧効果が改善され、同等圧力の動圧であればより短い軸線方向寸法の動圧発生溝で得ることが可能になる。つまり、この実施例３に係る上部ラジアル軸受部Ｒ１―３を図１に図示するスピンドルモータに適用した場合には、モータの小型・薄型化を一層促進することが可能になる。
【００５３】
また、この実施例３において、スパイラル溝ＲＳ３間に独立したスパイラル溝ＲＳ４を設けることで、スパイラル溝ＲＳ１及びＲＳ２からなる周方向の溝列とスパイラル溝ＲＳ３及びＲＳ４からなる周方向の溝列とでは、丘部と溝部との幅寸法の比率である丘溝比が、スパイラル溝ＲＳ１及びＲＳ２からなる周方向の溝列側の方がスパイラル溝ＲＳ３及びＲＳ４からなる周方向の溝列側よりも大きくなることとなる。
【００５４】
このように、上部ラジアル軸受部Ｒ１−３においてシャフト６の支持を担うスパイラル溝ＲＳ１及びＲＳ２からなる周方向の溝列側で丘部が増大するので、軸受としての支持剛性もこれにともない増大する。つまり、上部ラジアル軸受部Ｒ１−３の軸線方向寸法の確保を十分に行うことが困難な場合も、比較的容易に必要な支持剛性を得ることが可能になる。
【００５５】
（実施例４）
図６において図示する実施例４に係る上部ラジアル軸受部Ｒ１―４では、図３に図示する実施例１に係る上部ラジアル軸受部Ｒ１におけるスパイラル溝部ＲＳ２のスパイラル溝部ＲＳ３側端部を周方向溝ＣＧで連結した構造を有している。
【００５６】
この実施例４に係る上部ラジアル軸受部Ｒ１―４においても、周方向の丘部１６をスパイラル溝部ＲＳ３とスパイラル溝部ＲＳ２との間に設けることで、オイルの流れが分断されて巻き込まれた気泡の侵入が阻止されると共に、スパイラル溝部ＲＳ２のスパイラル溝部ＲＳ３側端部を周方向溝ＣＧで連結することによって、図６中に矢印で示すとおり、スパイラル溝部ＲＳ２側で周方向溝ＣＧを通じてオイルの循環流が発生する。
【００５７】
これにより、スパイラル溝部ＲＳ１及びＲＳ２側で独立したオイルの流れが誘起されるので、周方向の丘部１６によるスパイラル溝部ＲＳ３とスパイラル溝部ＲＳ２との間のヘリングボーン溝ＨＧ１内でのオイル流動の分断がより明確となり、オイル内に巻き込まれた気泡の侵入が阻止されると共に、周方向の丘部１６よりもスパイラル溝部ＲＳ２側に向かうオイルの流れが、周方向溝ＣＧによって個々のスパイラル溝部ＲＳ２に分散される。
【００５８】
また、上記したとおり、最も空気介在部８側に位置するスパイラル溝部ＲＳ３の一部が空気に露出するすることで、オイルと空気との気液界面が周方向に波打った状態となることで、オイルの圧力も丘部と溝部とで交互に高低を繰り返すこととなり、回転するシャフトには振れ回りを発生させる励振力が印加され、自励振動が発生する。
【００５９】
しかしながら、スパイラル溝部ＲＳ２のスパイラル溝部ＲＳ３側の端部を周方向溝ＣＧで連結することで、周方向の丘部１６よりもスパイラル溝部ＲＳ２側におけるオイルの流れが分散されるので、オイルと空気の気液界面の振動による軸受部の圧力変動がダンピングされ、上記した自励振動が抑制されることとなる。
【００６０】
次に図８を参照して上記した本願発明の実施形態に係るスピンドルモータ用いたディスク駆動装置について説明する。
【００６１】
図８に、一般的なディスク駆動装置５０の内部構成を模式図として示す。ハウジング５１の内部は塵・埃等が極度に少ないクリーンな空間を形成しており、その内部に情報を記憶する円板状のディスク板５３が装着されたスピンドルモータ５２が設置されている。加えてハウジング５１の内部には、ディスク板５３に対して情報を読み書きするヘッド移動機構５７が配置され、このヘッド移動機構５７は、ディスク板５３上の情報を読み書きするヘッド５６、このヘッドを支えるアーム５５及びヘッド５６及びアーム５５をディスク板５３上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部５４により構成される。
【００６２】
このようなディスク駆動装置５０のスピンドルモータ５２として上記各実施形態のスピンドルモータを使用することで、信頼性の高いディスク駆動装置とすることが可能となる。
【００６３】
以上、本発明に従う動圧軸受及びこの動圧軸受を備えたスピンドルモータ並びにディスク駆動装置の一実施形態について説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００６４】
例えば、上述した各実施例における上部ラジアル軸受部Ｒ１乃至Ｒ１―４は、軸受部の一方の端部がオイルと空気との気液界面に隣接し、他方の端部が他の軸受部に隣接している構成のラジアル軸受部においては、動圧軸受及びスピンドルモータの構成を問わず用いることが可能である。
【００６５】
すなわち、上記した特許文献１に開示される動圧軸受のようにシャフトの一方端部に設けられたスラストプレートによって構成されるスラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部、あるいは軸受部に形成される間隙全体にオイルが充填された、いわゆるフルフィル構造の動圧軸受における気液界面に隣接配置される軸受部にも適用可能である。
【００６６】
また、上記した実施例１乃至４の構成は、それぞれ組み合わせて適用することも可能であり、また実施例４における周方向溝ＣＧは、スパイラル溝部ＲＳ３のスパイラル溝部ＲＳ２側の端部を連結するよう設けることも可能である。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の動圧軸受は、動作時にオイル中に巻き込まれた気泡の侵入並びに排出を可能にし、安定した性能を維持することが可能になる。
【００６８】
また、本発明のスピンドルモータでは、ロータの動作時の振動を抑制すると同時に、気泡の滞留による問題の発生を回避することが可能になるので、信頼性の高いスピンドルモータとすることが可能になる。
【００６９】
更に、本発明のディスク駆動装置では、スピンドルモータの軸受部内に滞留する気泡に起因する問題の発生も回避されるので、非常に安定した信頼性の高いディスク駆動装置とすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の動圧軸受のスピンドルモータへの適用例を示す断面図であり、図１（ｂ）は、その軸受部の一部を示す部分拡大断面図であると共に、図１（ｃ）は、スラスト軸受部に設けられるスパイラル溝の形状を示す平面図である。
【図２】比較例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例１を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例２を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例３を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例４を示す模式図である。
【図７】ディスク駆動装置の内部構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
Ｒ１、Ｒ１−２，Ｒ１−３，Ｒ１−４　ラジアル軸受部
ＨＧ１，ＨＧ１−２　ヘリングボーン溝（動圧発生溝）
１６　丘部
【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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