(57)【要約】【課題】小型・薄型化及び低コスト化を可能とし、様々な環境下であっても安定して使用することができ且つ低消費電力で駆動可能とする。【解決手段】スピンドルモータのシャフトの大外径部の平面とロータの底面との間にスラスト軸受部を構成し、またシャフトの大外径部の外周面とロータの内周面との間に気体をスラスト軸受部に向かって軸線方向に流動させる形状の動圧発生溝を有するラジアル軸受部を構成すると共に、ロータをスラスト軸受部で発生する浮上力と対向する方向に磁気背圧する。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸心部に中央開口が設けられ且つ内部に空洞を規定する略カップ状のロータと、該ロータの中央開口を通じて延伸される小外径部と該ロータの内周面と半径方向に対向する大外径部と該小外径部と大外径部との間に位置し且つ該ロータの中央開口縁から内周面に至る底面と軸線方向に対向する平面とを有するシャフトとを備えたスピンドルモータにおいて、
前記シャフトの平面と前記ロータの底面との間には、スラスト軸受部が構成され、また前記シャフトの大外径部と前記ロータの内周面との間には、気体を該スラスト軸受部に向かって軸線方向に流動させる形状の動圧発生溝を有するラジアル軸受部が構成されると共に、
前記ロータには、前記スラスト軸受部で発生する浮上力と対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項２】
前記ロータの底面における前記中央開口縁又は前記シャフトの平面における半径方向内周縁には軸線方向に突出する環状突部が設けられており、該環状突部が前記ラジアル軸受部側から流入した気体の流動を阻害して前記スラスト軸受部内の気圧を高めることで前記ロータに浮上力が付与されることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
【請求項３】
前記スラスト軸受部には前記気体を半径方向内方側か外方側に向かって流動させる形状の動圧発生溝が設けられており、該動圧発生溝による気体の流動によって前記ロータに浮上力が付与されることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
【請求項４】
回転軸心部に中央開口が設けられた略カップ状のロータと、該ロータの中央開口を通じて延伸される小外径部と該ロータの内周面と半径方向に対向する大外径部と該小外径部と大外径部との間に位置し且つ該ロータの中央開口縁から内周面に至る底面と軸線方向に対向する平面とを有するシャフトと、該シャフトが固着されるベース部材とを備えたスピンドルモータにおいて、
前記ベース部材は、前記ロータの端面と間隙を介して対向する平坦面を有しており、
前記ベース部材の平坦面と前記ロータの端面との間には、スラスト軸受部が構成され、また前記シャフトの大外径部と前記ロータの内周面との間には、気体を該スラスト軸受部に向かって軸線方向に流動させる形状の動圧発生溝を有するラジアル軸受部が構成されると共に、
前記ロータには、前記スラスト軸受部で発生する浮上力と対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項５】
前記ロータの端面における外周縁又は前記ベース部材の平坦面における該ロータの端面における外周縁と対向する部位には軸線方向に突出する環状突部が設けられており、該環状突部が前記ラジアル軸受部側から流入した気体の流動を阻害して前記スラスト軸受部内の気圧を高めることで前記ロータに浮上力が付与されることを特徴とする請求項４に記載のスピンドルモータ。
【請求項６】
前記スラスト軸受部には前記気体を半径方向内方側か外方側に向かって流動させる形状の動圧発生溝が設けられており、該動圧発生溝による気体の流動によって前記ロータに浮上力が付与されることを特徴とする請求項４に記載のスピンドルモータ。
【請求項７】
前記シャフトの小外径部の先端部付近には、前記ロータの軸線方向の移動を規制するリング状部材が装着されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のスピンドルモータ。
【請求項８】
内部に空洞を規定する略カップ状のロータと、該ロータと一体的に回転するシャフトと、該シャフトが挿通される一端閉塞状の円筒状スリーブとを備えたスピンドルモータにおいて、
前記スリーブの開口側端面は前記ロータの底面と軸線方向に対向すると共に、前記スリーブの開口側端面又は前記ロータの底面に気体を半径方向内方側に流動させる形状の動圧発生溝が形成されることで気体を作動流体とするスラスト軸受部が構成され、
前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とは半径方向に対向すると共に、気体を作動流体とするラジアル軸受部が構成され、
前記ロータには、前記スラスト軸受部で発生する動圧の作用方向とは対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項９】
前記ラジアル軸受部には、動圧発生溝として軸線方向溝が設けられており、また前記スリーブの閉塞側端面と前記シャフトの端面との間には、前記スラスト軸受部で発生する動圧と実質的に同等の圧力を有する空気室が形成され、前記ロータは前記スラスト軸受部と該空気室との協働によって浮上力が付与され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】
前記ラジアル軸受部には、動圧発生溝として気体を軸線方向に流動させる形状の動圧発生溝が設けられており、また前記スリーブの閉塞側端面と前記シャフトの端面との間には、前記スラスト軸受部で発生する動圧と実質的に同等の圧力を有する空気室が形成され、前記ロータは前記スラスト軸受部と該空気室との協働によって浮上力が付与され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１１】
前記シャフトは軸部材と該軸部材の外周面に嵌着される中空円筒状の外筒部材とから構成され、該軸部材と該外筒部材との間には、前記ラジアル軸受部の上端部と下端部とを連結する連通孔が形成されていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載のスピンドルモータ。
【請求項１２】
内部に空洞を規定する略カップ状のロータと、該ロータと一体的に回転するシャフトと、該シャフトが挿通される一端閉塞状の円筒状スリーブとを備えたスピンドルモータにおいて、
前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とは半径方向に対向すると共に、気体を作動流体とするラジアル軸受部が構成され、
前記ラジアル軸受部には、動圧発生溝として気体を軸線方向に流動させる形状の動圧発生溝が設けられており、また前記スリーブの閉塞側端面と前記シャフトの端面との間には、前記ラジアル軸受部で発生する気体の軸線方向の流動によって昇圧された気体が保持される空気室が形成され、前記ロータは該空気室によって浮上力が付与されると共に、
前記ロータには、前記空気室で発生する前記ロータの浮上力とは対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項１３】
前記シャフトは軸部材と該軸部材の外周面に嵌着される中空円筒状の外筒部材とから構成され、該軸部材と該外筒部材との間には、前記ラジアル軸受部の上端部と下端部とを連結する連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１２に記載のスピンドルモータ。
【請求項１４】
内部に空洞を規定する略カップ状のロータと、該ロータと一体的に回転するシャフトと、該シャフトが挿通される一端閉塞状の円筒状スリーブとを備えたスピンドルモータにおいて、
前記スリーブの閉塞側端面と前記シャフトの端面とは軸線方向に対向すると共に、気体を半径方向内方側に向かって流動させる形状の動圧発生溝が設けられたスラスト軸受部が構成され、
前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とは半径方向に対向すると共に、気体を前記スラスト軸受部方向に流動させる形状の動圧発生溝が設けられたラジアル軸受部が構成され、
前記ロータには、前記スラスト軸受部で発生する動圧の作用方向とは対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項１５】
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として、請求項１乃至１４のいずれかに記載したスピンドルモータを備えてな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、例えば外径が１インチの記録ディスクを回転駆動する、薄型で且つ小径なディスク駆動用のスピンドルモータ及びこのスピンドルモータを備え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】
しかしながら、昨今、これらディスク駆動装置が用いられる装置の多様化から、様々な環境下でも安定した性能を維持することが必要となり、また、このような小型機器の殆どが充電池により駆動されることから、より長時間の使用に耐えるために、更なる低消費電力化が要求されるようになってきた。
【００１２】
これに対し、オイルを作動流体とする動圧軸受の場合、オイルは温度や気圧といった外部環境の変動によって特性が変化しやすいことから、その適用範囲は自ずと制約されることとなる。
【００１３】
また、オイルを作動流体とする動圧軸受では、オイルの粘度が高い低音時には粘性抵抗による損失が大きくなり、スピンドルモータの消費電力量が増大する。
【００１４】
本発明の目的は、小型・薄型且つ低コスト化が可能であると共に、様々な環境下であっても安定して使用することができ且つ低消費電力で駆動可能なスピンドルモータを提供することである。
【００１５】
また、本発明の別の目的は、上記スピンドルモータを備えることで、携帯情報端末等の小型機器への適用が可能であると共に、長時間使用することができ且つ信頼性の高い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】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転軸心部に中央開口が設けられ且つ内部に空洞を規定する略カップ状のロータと、該ロータの中央開口を通じて延伸される小外径部と該ロータの内周面と半径方向に対向する大外径部と該小外径部と大外径部との間に位置し且つ該ロータの中央開口縁から内周面に至る底面と軸線方向に対向する平面とを有するシャフトとを備えたスピンドルモータにおいて、前記シャフトの平面と前記ロータの底面との間には、スラスト軸受部が構成され、また前記シャフトの大外径部と前記ロータの内周面との間には、気体を該スラスト軸受部に向かって軸線方向に流動させる形状の動圧発生溝を有するラジアル軸受部が構成されると共に、前記ロータには、前記スラスト軸受部で発生する浮上力と対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とする。
【００１７】
上記構成において、空気等の気体はオイル等の液体に比べて温度変化による粘性等の特性変化が小さいことから、低温環境下での使用においても粘性抵抗に起因する回転時の損失を小さくすることができ、低電力化が可能になる。また、高温環境下での使用においても、粘性低下に起因する支持剛性の低下も抑制されるため、様々な環境下で安定して使用することが可能になる。
【００１８】
また、気体は液体に比べて粘性が小さく、圧縮性流体であることから、所定の支持剛性を得ようとした場合に、オイルを使用する軸受に比べて軸受部の寸法を比較的に大きく確保することが必要であるため、一般的には小型・薄型のスピンドルモータの軸受への適用は困難ではあるが、上記構成のように、軸受部にかえてロータを磁気背圧して支持することで、軸受の形成箇所を最小とし制限された寸法の中でも個々の軸受部の占有する面積を最大とすることによって、例えば外径が１インチの小径なディスクを駆動する極小のスピンドルモータにおいても適用可能となる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１のスピンドルモータにおいて、前記ロータの底面における前記中央開口縁又は前記シャフトの平面における半径方向内周縁には軸線方向に突出する環状突部が設けられており、該環状突部が前記ラジアル軸受部側から流入した気体の流動を阻害して前記スラスト軸受部内の気圧を高めることで前記ロータに浮上力が付与されることを特徴とする。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１のスピンドルモータにおいて、前記スラスト軸受部には前記気体を半径方向内方側か外方側に向かって流動させる形状の動圧発生溝が設けられており、該動圧発生溝による気体の流動によって前記ロータに浮上力が付与されることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、回転軸心部に中央開口が設けられた略カップ状のロータと、該ロータの中央開口を通じて延伸される小外径部と該ロータの内周面と半径方向に対向する大外径部と該小外径部と大外径部との間に位置し且つ該ロータの中央開口縁から内周面に至る底面と軸線方向に対向する平面とを有するシャフトと、該シャフトが固着されるベース部材とを備えたスピンドルモータにおいて、前記ベース部材は、前記ロータの端面と間隙を介して対向する平坦面を有しており、前記ベース部材の平坦面と前記ロータの端面との間には、スラスト軸受部が構成され、また前記シャフトの大外径部と前記ロータの内周面との間には、気体を該スラスト軸受部に向かって軸線方向に流動させる形状の動圧発生溝を有するラジアル軸受部が構成されると共に、前記ロータには、前記スラスト軸受部で発生する浮上力と対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項４のスピンドルモータにおいて、前記ロータの端面における外周縁又は前記ベース部材の平坦面における該ロータの端面における外周縁と対向する部位には軸線方向に突出する環状突部が設けられており、該環状突部が前記ラジアル軸受部側から流入した気体の流動を阻害して前記スラスト軸受部内の気圧を高めることで前記ロータに浮上力が付与されることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項４のスピンドルモータにおいて、前記スラスト軸受部には前記気体を半径方向内方側か外方側に向かって流動させる形状の動圧発生溝が設けられており、該動圧発生溝による気体の流動によって前記ロータに浮上力が付与されることを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかのスピンドルモータにおいて、前記シャフトの小外径部の先端部付近には、前記ロータの軸線方向の移動を規制するリング状部材が装着されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、内部に空洞を規定する略カップ状のロータと、該ロータと一体的に回転するシャフトと、該シャフトが挿通される一端閉塞状の円筒状スリーブとを備えたスピンドルモータにおいて、前記スリーブの開口側端面は前記ロータの底面と軸線方向に対向すると共に、前記スリーブの開口側端面又は前記ロータの底面に気体を半径方向内方側に流動させる形状の動圧発生溝が形成されることで気体を作動流体とするスラスト軸受部が構成され、前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とは半径方向に対向すると共に、気体を作動流体とするラジアル軸受部が構成され、前記ロータには、前記スラスト軸受部で発生する動圧の作用方向とは対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項８のスピンドルモータにおいて、前記ラジアル軸受部には、動圧発生溝として軸線方向溝が設けられており、また前記スリーブの閉塞側端面と前記シャフトの端面との間には、前記スラスト軸受部で発生する動圧と実質的に同等の圧力を有する空気室が形成され、前記ロータは前記スラスト軸受部と該空気室との協働によって浮上力が付与されることを特徴とする。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、請求項８のスピンドルモータにおいて、前記ラジアル軸受部には、動圧発生溝として気体を軸線方向に流動させる形状の動圧発生溝が設けられており、また前記スリーブの閉塞側端面と前記シャフトの端面との間には、前記スラスト軸受部で発生する動圧と実質的に同等の圧力を有する空気室が形成され、前記ロータは前記スラスト軸受部と該空気室との協働によって浮上力が付与されることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は、請求項８乃至１０のいずれかのスピンドルモータにおいて、前記シャフトは軸部材と該軸部材の外周面に嵌着される中空円筒状の外筒部材とから構成され、該軸部材と該外筒部材との間には、前記ラジアル軸受部の上端部と下端部とを連結する連通孔が形成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、内部に空洞を規定する略カップ状のロータと、該ロータと一体的に回転するシャフトと、該シャフトが挿通される一端閉塞状の円筒状スリーブとを備えたスピンドルモータにおいて、前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とは半径方向に対向すると共に、気体を作動流体とするラジアル軸受部が構成され、前記ラジアル軸受部には、動圧発生溝として気体を軸線方向に流動させる形状の動圧発生溝が設けられており、また前記スリーブの閉塞側端面と前記シャフトの端面との間には、前記ラジアル軸受部で発生する気体の軸線方向の流動によって昇圧された気体が保持される空気室が形成され、前記ロータは該空気室によって浮上力が付与されると共に、前記ロータには、前記空気室で発生する前記ロータの浮上力とは対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２のスピンドルモータにおいて、前記シャフトは軸部材と該軸部材の外周面に嵌着される中空円筒状の外筒部材とから構成され、該軸部材と該外筒部材との間には、前記ラジアル軸受部の上端部と下端部とを連結する連通孔が形成されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１４に記載の発明は、内部に空洞を規定する略カップ状のロータと、該ロータと一体的に回転するシャフトと、該シャフトが挿通される一端閉塞状の円筒状スリーブとを備えたスピンドルモータにおいて、前記スリーブの閉塞側端面と前記シャフトの端面とは軸線方向に対向すると共に、気体を半径方向内方側に向かって流動させる形状の動圧発生溝が設けられたスラスト軸受部が構成され、前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とは半径方向に対向すると共に、気体を前記スラスト軸受部方向に流動させる形状の動圧発生溝が設けられたラジアル軸受部が構成され、前記ロータには、前記スラスト軸受部で発生する動圧の作用方向とは対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項１５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として、請求項１乃至１４のいずれかに記載したスピンドルモータを備えてなることを特徴とするディスク駆動装置。
【００３３】
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において詳述する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、各図面を参照して本発明に係るスピンドルモータ及びこのスピンドルモータを用いたディスク駆動装置の実施形態について説明する。尚、本実施形態の説明では便宜上各図面の上下方向を「上下方向」とするが、スピンドルモータの実際の取付状態における方向を限定するものではない。
【００３５】
（実施例１）
まず、図１及び図２を参照して本発明の第１の実施形態に係るスピンドルモータについて説明する。図１に図示されるスピンドルモータは、ブラケット２の略中央部に立設されるシャフト４と、このシャフト４に回転自在に支持されるロータハブ６とを有している。シャフト４は、軸線方向下端部がブラケット２に固着される円柱状の軸部４ａと、この軸部４ａの外周面に嵌着される外筒部４ｂとから構成されている。
【００３６】
ロータハブ６は、軸部４ａの先端部が挿通される中央開口６ａ１が設けられた略円板状の天板６ａと、この天板６ａの外周縁部からブラケット２側に向かって軸線方向下方側に垂下する円筒壁部６ｂとから構成される。円筒壁部６ｂの外周面には、ハードディスク等の記録ディスク（図５においてディスク板５３として図示する）が載置されるフランジ状のディスク載置部６ｃが設けられていると共に、その軸線方向下側外周面にはリング状のロータマグネット８が取付けられている。
【００３７】
これらシャフト４を構成する外筒部４ｂ及びロータハブ６は、アルミナ等のセラミックス材あるいは表面にダイアモンドライクカーボンコーティング等の硬化被膜や二硫化モリブデンコーティング等の潤滑性被膜を形成したステンレス鋼等の金属材から形成するのが好ましい。
【００３８】
また、ブラケット２は、軸部４ａの軸線方向上端部側に向かって開口する略カップ状の形状を有しており、その内周面にはステータ１０がロータマグネット８に対して半径方向外方から空隙を介して対向するよう固着されている。ステータ１０の軸線方向上方は、ステータ１０とロータマグネット８との間に形成される磁路からの漏洩磁束による記録ディスクへの影響を排除するために、強磁性体からなる周状の磁気シールド板１２によって覆われている。
【００３９】
ロータハブ６から軸線方向上方側に突出した軸部４ａの外周面には、中央開口６ａ１の径よりも大外径なリング状部材１３が取付けられており、このリング状部材１３によって、ロータハブ６の軸線方向の移動が規制される。すなわち、ロータハブ６に対してリング状部材１３が係合することで、ロータハブ６の抜止めが構成される。
【００４０】
尚、ブラケット２及び軸部４ａの上端部は、このスピンドルモータが収納されるディスク駆動装置の筐体（図５においてハウジング５１として図示する）に固定される。このようにスピンドルモータの軸線方向上下端部がディスク駆動装置の筐体に固定された、いわゆる両端固定の構造を採用することによって、装置の薄型化等のためにディスク駆動装置の筐体が薄肉化された場合でも、スピンドルモータ自体が、筐体内でいわば柱としての役割を担うことで堅牢性を確保することが可能になる。また、ブラケット２及びシャフト４を含むスピンドルモータの固定側部材の剛性も強化されるので、ロータハブ６の振れ回りや振動あるいは衝撃等の外乱に対する特性が改善されることとなる。尚、ブラケット２は、ディスク駆動装置の筐体と一体に形成することも可能である。
【００４１】
次に、この実施形態に係るスピンドルモータの軸受部の構成について説明する。ロータハブ６の天板６ａの下面には、中央開口６ａ１の周縁にそって環状突部６ａ２が設けられており、スピンドルモータの停止時には、この環状突部６ａ２がシャフト４の外筒部４ｂと当接する。このとき、ロータハブ６の天板６ａの下面にける環状突部６ａ２よりも半径方向外方側は、シャフト４の外筒部４ｂの上面との間に間隙１４を形成して対向しており、この天板６ａの下面と外筒部４ｂの上面との間に形成される間隙１４は、後に説明するとおり、スラスト軸受部として機能する。
【００４２】
また、シャフト４の外筒部４ｂの外周面は、ロータハブ６の円筒壁部６ｂの内周面と対向すると共に、その表面には動圧発生溝１６ａが設けられることで空気等の気体を作動流体とするラジアル軸受部１６が構成されている。このラジアル軸受部１６に形成される動圧発生溝１６ａは、図１において外筒部４ｂの一部を露出させて示すとおり、スパイラル形状とする他、間隙１４側に位置するスパイラル溝部の軸線方向寸法に比べて空気導通路Ａ側に位置するスパイラル溝部の軸線方向寸法の方が長く設定された、軸線方向にアンバランスなヘリングボーン形状とすることができる。
【００４３】
磁気シールド板１２の上面とディスク載置部６ｃの下面との間並びに磁気シールド板１２の内周面と円筒壁部６ｂの外周面との間には、ロータマグネット８とステータ１０との間に形成される空隙に連続する空隙が形成されており、また円筒壁部６ｂ及びロータマグネット８の下面とブラケット２の上面との間には、ロータマグネット８とステータ１０との間に形成される空隙に連続する空隙が形成されている。これら一連の空隙によって、モータの外部からラジアル軸受部１６まで連続する、空気導通路Ａが形成されている。
【００４４】
ロータハブ６が回転を始めると、ラジアル軸受部１６では、動圧発生溝１６ａによるポンピング作用によって空気導通路Ａを通じて外気を取り込みながら軸線方向上方側、すなわち間隙１４側へと押し込み、ラジアル軸受部１６の軸線方向下端部から間隙１４にかけて空気による高圧な流体膜を形成していく。上記したとおり、スピンドルモータの停止時には、ロータハブ６は環状突部６ａ２において外筒部４ｂの上面に接触していることから、ラジアル軸受部１６のポンピング作用によって軸線方向上方側に送り込まれた空気は、間隙１４内に溜り、この間隙１４内が一定圧以上にまで昇圧された段階で、ロータハブ６がシャフト４に対して浮上し、非接触で回転を開始する。このようにラジアル軸受部１６と協働することによって、間隙１４はスラスト軸受部としての機能を有することとなる。
【００４５】
ロータハブ２が浮上することで、環状突部６ａ２と外筒部４ｂの上面との間に隙間が生じるため、間隙１４に溜まった外気が抜け、ロータハブ６の浮上力は幾分低下することとなる。しかしながら、ブラケット２には、ロータマグネット８の下面と軸線方向に対向する位置にステンレス鋼等の強磁性体から形成された環状のスラストヨーク１８が配置されており、ロータハブ６には、このスラストヨーク１８とロータマグネット８との間に作用する磁気力によって、ブラケット２側に常時吸引されることとなるので、間隙１４内が昇圧することで発生するロータハブ６の浮上力とこの磁気力とがバランスし、環状突部６ａ２と外筒部４ｂとの間の隙間が所定量以上に大きくなることはなく、またロータハブ６の浮上が安定する。
【００４６】
このように、表面や形状等に対して高い加工精度が要求される動圧軸受部を外筒部材４ｂの外周面と円筒壁部６ｂの内周面との間に１つのみ形成した構成とすることで、加工工数が削減されて歩留まりが改善されると共に、低コスト化することが可能になる。また上記構成のように、軸受部にかえてロータハブ６を磁気背圧して支持することで、軸受の形成箇所を最小とし制限された寸法の中でもラジアル軸受部１６の占有する面積を最大とすることによって、例えば外径が１インチの小径なディスクを駆動する極小のスピンドルモータにおいても適用可能となる。
【００４７】
また、気体自体がオイル等の液体よりも粘度の低い流体であることから、動圧軸受部を１つのみ設けた構成と相俟って、回転時の粘性抵抗が可及的に小さくなる。よって、軸受部で発生する回転負荷等の損失が低減され、スピンドルモータの消費電力量を削減することが可能である。
【００４８】
更に、気体は液体に比べて温度や圧力といった外部環境の影響を受けにくい、つまり、特性の変化が非常に小さい流体であるので、これを作動流体として用いてロータハブ６を支持することで、様々な環境下にあっても所定の軸受剛性を維持し続けることが可能で、非常に安定した回転を得ることができる。
【００４９】
加えて、ロータハブ６とシャフト４とのスピンドルモータの停止時における接触が、環状突部６ａ２と外筒部４ｂの上面部分のみで発生することから、スピンドルモータの起動からロータハブ６が浮上するまでの間あるいは定常回転状態からロータハブ６が徐々に下降し完全に停止するまでの間に発生する、ロータハブ６とシャフト４との機械的な接触・摺動を最小限に抑え、異常摩耗の発生や発塵が防止される。
【００５０】
また、上記構成においては、スラスト軸受部をラジアル軸受部１６のポンピング作用に依存した形態となっているが、図１における環状突部６ａ２を設けず、天板６ａの下面との間でスラスト軸受部を構成する外筒部４ｂの上面に、ラジアル軸受部と同様に空気を半径方向外方側、すなわちラジアル軸受部１６側に圧送する形状のスパイラル溝あるいは半径方向にアンバランスなヘリングボーン溝による動圧発生溝を形成し、スピンドルモータの回転に応じて能動的に機能する動圧軸受を配置することも可能である。
【００５１】
このようにロータハブ６のスラスト方向の支持を動圧軸受によって行うことで、図１における構成による利点のいくつかは失われるものの、動圧発生溝によるポンピング作用によってロータハブ６を比較的に低い回転速度で浮上させることが可能になる。
【００５２】
（実施例２）
次に図２を参照して、本発明の第２の実施形態に係るスピンドルモータについて説明する。尚、図２に図示されるスピンドルモータにおいて、上記第１の実施形態に係るスピンドルモータと実質的に同様の構成を有する部分については、同じ図番を付し、その説明は割愛する。
【００５３】
本発明の第２の実施形態に係るスピンドルモータにおいては、スラスト軸受部としての機能を担う間隙１４’が、ロータハブ６’とブラケット２との間に形成されている点で上記第１の実施形態に係るスピンドルモータとは異なる構成を有する。
【００５４】
すなわち、ロータハブ６’における円筒壁部６ｂ’の下面の外周縁部には、ブラケット２側に突出する環状突部６ｂ’１が設けられており、円筒壁部６ｂ’の下面における環状突部６ｂ’１よりも半径方向内方側の領域には、ブラケット２の上面との間に間隙１４’が形成されている。また、間隙１４’が円筒壁部６ｂ’の下面とブラケット２の上面との間に形成されることから、ラジアル軸受部１６’における動圧発生溝１６ａ’は、上記第１の実施形態のスパイラル溝又はヘリングボーン溝とは軸線方向における逆方向に外気を圧送する形状を有することとなる。
【００５５】
このとき、スピンドルモータの停止時においても軸部４ａの外周面とロータハブ６’の天板６ａ’に設けられた中央開口６ａ１’との間に形成される間隙からラジアル軸受部１６’の軸線方向上端部に至る空気導通路Ｂが形成されるよう、環状突部６ｂ’１の突出量を決定し、天板６ａ’の下面と外筒部４ｂの上面との間に隙間を確保しておく必要がある。
【００５６】
この構成においても、上記第１の実施形態に係るスピンドルモータと同様の利点を得ることが可能である。また、スラスト軸受部として動圧軸受部を外筒部６ｂ’の下面とブラケット２の上面との間に設けることも可能である。
【００５７】
（実施例３）
次に図３を参照して本発明に係るスピンドルモータの第３の実施形態について説明する。図３に図示されるスピンドルモータは、ブラケット２２の略中央部に設けた円筒状のボス部２２ａ内に立設される中空円筒状のスリーブ２３及びこのスリーブ２３の軸線方向下端部側の開口を密封する円板状のカバー部材２５と、これらスリーブ２３の内周面及びカバー部材２５の上面とによって規定される空間内に挿入されるシャフト２４が一体的に設けられたロータハブ２６とを有している。シャフト２４は、ロータハブ２６の中央部から延びる軸部２４ａと、この軸部２４ａの外周面に嵌着される外筒部２４ｂとから構成されている。
【００５８】
またロータハブ２６は、軸部４ａと同心状に形成された略円板状の天板２６ａと、この天板２６ａの外周縁部からブラケット２２側に向かって軸線方向下方側に垂下する円筒壁部２６ｂとから構成される。円筒壁部２６ｂの外周面には、ハードディスク等の記録ディスク（図５においてディスク板５３として図示する）が載置されるフランジ状のディスク載置部２６ｃが設けられていると共に、その軸線方向下側外周面にはリング状のロータマグネット２８が取付けられている。
【００５９】
これらシャフト２４を構成する外筒部２４ｂ並びにスリーブ２３及びカバー部材２５は、アルミナ等のセラミックス材あるいは表面にダイアモンドライクカーボンコーティング等の硬化被膜や二硫化モリブデンコーティング等の潤滑性被膜を施したステンレス鋼等の金属材から形成するのが好ましい。
【００６０】
また、ブラケット２２は、スリーブ２３の軸線方向上端部側に向かって開口する略カップ状の形状を有しており、その内周面にはステータ３０がロータマグネット２８に対して半径方向外方から空隙を介して対向するよう固着されている。ステータ３０の軸線方向上方は、ステータ３０とロータマグネット２８との間に形成される磁路からの漏洩磁束による記録ディスクへの影響を排除するために、強磁性体からなる周状の磁気シールド板３２によって覆われている。
【００６１】
更に、スリーブ２３の外周面上端部には半径方向外方側に突出する環状のフランジ部２３ａが設けられており、また、ロータハブ２６の円筒壁部２６ｂの内周面には、スリーブ２３の外径よりも小内径なリング状部材３３が取付けられており、このリング状部材３３とフランジ部２とによって、ロータハブ２６の軸線方向の移動が規制される。すなわち、フランジ部２３ａに対してリング状部材３３が係合することで、ロータハブ２６の抜止めが構成される。
【００６２】
次に、この実施形態に係るスピンドルモータの軸受部の構成について説明する。まず、スリーブ２３の上面には、空気を半径方向外方側に圧送する形状のスパイラル溝あるいは半径方向にアンバランスなヘリングボーン溝による動圧発生溝２７ａが形成されており、ロータハブ２６の天板２６ａの下面との間に空気等の気体を作動流体とするスラスト軸受部２７が構成されている。
【００６３】
またスリーブ２３の内周面は、シャフト２４の外筒部２４ｂの外周面と対向すると共に、その表面には軸線方向溝からなる動圧発生溝３６ａが周方向に断続的に設けられることで空気等の気体を作動流体とするラジアル軸受部３６が構成されている。
【００６４】
更に、軸部２４ａと外筒部２４ｂとで構成されるシャフト２４の軸線方向寸法は、スリーブ２３の内周面とカバー部材２５の上面とによって規定される空間の軸線方向寸法よりも幾分短く設定されており、これにより、シャフト２４の先端部下面とカバー部材２５の上面との間に空気が保持された空間である空気室２９が規定される。
【００６５】
磁気シールド板３２の上面とディスク載置部２６ｃの下面との間並びに磁気シールド板３２の内周面と円筒壁部２６ｂの外周面との間には、ロータマグネット２８とステータ３０との間に形成される空隙に連続する空隙が形成されており、また円筒壁部２６ｂ及びロータマグネット２８の下面とブラケット２２の上面との間には、ロータマグネット２８とステータ３０との間に形成される空隙に連続し、これら一連の空隙によって空気導通路Ｃが形成されている。
【００６６】
斯く構成において、スピンドルモータが回転すると、スラスト軸受部２７の動圧発生溝２７ａ内に保持されていた空気が半径方向内方側に流動することで動圧が発生し、ロータハブ２６の浮上が開始される。また、ラジアル軸受部３６においても、動圧発生溝３６ａによる動圧が発生し、ロータハブ２６が調心される。
【００６７】
ロータハブ２６が浮上することでスラスト軸受部２７が空気導通路Ｃに連続され、動圧発生溝２７ａによるポンピング作用で外気が軸受内に取り込まれていく。
【００６８】
このように、スラスト軸受部２７のポンピング作用によって外気が取り込まれると、シャフト２４の先端部下面とカバー部材２５の上面とによって規定される空気室内に保持される空気が昇圧される。すなわち、この実施形態に係るスピンドルモータにおいては、スラスト軸受部２７と空気室２９とが協働することでロータハブ２６の浮上力を得る構成となっている。
【００６９】
また、上記第１の実施形態の場合と同様に、この実施形態においてもロータハブ２６には、スラストヨーク３８とロータマグネット２８との間に作用する磁気力によって、ブラケット２側に常時吸引されており、シャフト２４の先端部下面とカバー部材２５の上面との間に形成される空間内が昇圧することで発生するロータハブ２６の浮上力とこの磁気力とがバランスし、ロータハブ６の浮上が安定する。
【００７０】
この構成においても、上記第１及び第２の実施形態に係るスピンドルモータと同様の利点を得ることが可能である。
【００７１】
尚、上記構成においてはスラスト軸受部２７によって空気を空気室２９側に向かって圧送する構成であることから、ラジアル軸受部３６では空気を軸線方向に流動させる必要がないので、動圧発生溝３６ａとして軸線方向溝を形成したいわゆるステップ型の動圧軸受の構成としているが、これにかえて、ラジアル軸受部３６に設けられる動圧発生溝３６ａを図１に図示されるスパイラル溝又はヘリングボーン溝とは軸線方向逆方向に空気を圧送する形状のスパイラル溝又はヘリングボーン溝としてラジアル軸受部３６のポンピング作用によって空気を空気室２９側に圧送する構成とし、スラスト軸受部２７を設けない構成とすることも可能である。
【００７２】
このようにラジアル軸受部３６によって空気の圧送を行う場合、スピンドルモータの停止時においてもラジアル軸受部３６を空気導通路Ｃに連続させることが必要である。従って、シャフト２４の軸線方向寸法をスリーブ２３とカバー部材２５とによって規定される空間の軸線方向寸法よりも大きくしておく必要がある。この場合、ロータハブ２６の浮上を確実に行うために、軸部２４ａの先端部下面の軸心部に小突起を設けておき、これをカバー部材２５の上面に点接触あるいは面接触させ、空気室２９を確保しておくことが望ましい。
【００７３】
（実施例４）
次に図４を参照して、本発明の第４の実施形態に係るスピンドルモータについて説明する。この図４は、シャフト２４’を構成する軸部２４ａ’の表面を露出させた状態で示す断面図である。尚、図４に図示されるスピンドルモータにおいて、上記第３の実施形態に係るスピンドルモータと実質的に同様の構成を有する部分については、同じ図番を付し、その説明は割愛する。
【００７４】
本発明の第４の実施形態に係るスピンドルモータにおいては、ラジアル軸受部３６の軸線方向上端部側と下端部側とを連通する連通孔４０が、軸部２４ａ’の外周面と外筒部２４ｂ’との間に形成されている点で上記第３の実施形態に係るスピンドルモータとは異なる構成を有する。
【００７５】
すなわち、シャフト２４’を構成する軸部２４ａ’の外周面には、その上端部側から下端部側に連続する一条の螺旋状溝４０ａが形成されており、軸部２４ａ’の外周面に外筒部２４ｂ’が嵌着されることで、螺旋状溝４０ａと外筒部２５４ｂ’の内周面との間に螺旋状溝４０が形成されることとなる。尚、図４においては、螺旋状溝４０ａは軸部２４ａの図示方向裏面側に形成された部分について破線で示している。
【００７６】
外筒部２４ｂ’の内周面上下端部には、螺旋状溝４０ａの上端部及び下端部に対応して、軸部２４ａ’の外周面との間にごく僅かな隙間が形成されるよう、その上端面及び下端面に至る円周状の凹部２４ｂ’１，２４ｂ’２が設けられている。連通孔４０は、この凹部２４ｂ’１，２４ｂ’２と軸部２４ａ’の外周面との間に形成される僅かな隙間を通じてラジアル軸受部３６に連続している。
【００７７】
次に、この連通孔４０の機能について説明する。
【００７８】
例えばスリーブ２３の内周面又は外筒部２４ｂの外周面の最大の加工公差が組み合わされることによって、スリーブ２３の内周面と外筒部２４ｂの外周面との間に形成される間隙が、その軸線方向上端部側と下端部側とで隙間寸法に変化が生じた場合、空気に対して異常な流動が誘起されることとなる。その結果、スリーブ２３の内周面と外筒部２４ｂの外周面との間に形成される間隙の軸線方向上端部側と下端部側、すなわちスラスト軸受部２７と空気室２９との間で、空気の圧力差が生じることとなる。この圧力差を放置しておくと、空気が軸線方向下端部側から上端部側へ流動する場合は、空気室２９内の空気を昇圧させることができず、ロータハブ２６の浮上量が不足し、また、空気が軸線方向上端部側から下端部側へと流動する場合は、空気室２９内が必要以上に昇圧され、ロータハブ２の過浮上が発生する。
【００７９】
これに対し、連通孔４０を設けることで、上記空気に軸線方向の流動が誘起され、スリーブ２３の内周面と外筒部２４ｂの外周面との間に形成される間隙の軸線方向上端部側と下端部側とで空気の圧力差が生じても、連通孔４０を通じて、内圧の高い側から低い側への空気流動が生じるため、軸受部内の圧力をバランスさせることが可能になる。
【００８０】
このように連通孔４０を設けておくことで、上記各実施形態のスピンドルモータの構成による利点に加え、加工誤差に対する許容範囲が格段に拡大するので、歩留まりが改善される。また、ラジアル軸受部での空気の軸線方向の流動が許容されるので設計の自由度も高くとれる。
【００８１】
また、図４に図示されるように、連通孔４０の両端開口部をそれぞれ、外筒部２４ｂ’の内周面に設けられた円周状の凹部２４ｂ’１，２４ｂ’２と軸部２４ａ’の外周面との間に形成される僅かな隙間内に位置させることで、空気の導通抵抗が生じ、連通孔４０内を急激に空気が流動することはない。すなわち、連通孔４０は上記した圧力の調整機能だけでなく、急激な圧力変動を抑制する緩衝機能を有することとなる。
【００８２】
つまり、振動や衝撃といった外乱によってロータハブ２６が振れると、軸受部内に形成される間隙はロータハブ２６の移動方向側で広く、またその反対側では狭くなろうとする。このとき、連通孔４０が直接的にラジアル軸受部３６の軸線方向上下端部に連通されていた場合には、間隙が狭くなろうとする側からその反対側に向かって空気が容易に流動することが可能となるため、圧力が急激に変動しロータハブ２６の振れを抑えることができない。しかしながら、連通孔４０の両開口部の流通抵抗を大きくすることで、空気の流動が妨げられ、ロータハブ２６の振れも最小限に抑えられると共に、時間を要することなく所定の浮上量へ復帰することが可能になる。
【００８３】
（ディスク駆動装置の構成）
図５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。
【００８４】
このようなディスク駆動装置５０のスピンドルモータ５２として上記実施形態のスピンドルモータを使用することで、携帯情報端末等の小型機器への適用が可能であると共に、長時間の使用並びに信頼性の向上が可能となる。
【００８５】
以上、本発明に従う動圧軸受、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。
【００８６】
例えば、上記実施形態においては、シャフトは、軸部の外周面に外筒部を嵌着した二重構造にて構成されているが、組立工程上許容されるならば、シャフトは一体構造であっても構わない。
【００８７】
【発明の効果】
本発明のスピンドルモータによれば、小型・薄型化及び低コスト化を達成することが可能であると共に、様々な環境下にあっても安定した回転が可能で且つ低消費電力化することが可能となる。
【００８８】
また、本発明のディスク駆動装置によれば、携帯情報端末等の小型機器への適用が可能であると共に、長時間の使用並びに信頼性の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るスピンドルモータの概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るスピンドルモータの概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るスピンドルモータの概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るスピンドルモータの概略構成を示す断面図である。
【図５】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】
６，６’　ロータ
４　シャフト
４ａ　軸部（小外径部）
４ｂ　外筒部（大外径部）
１４，１４’　間隙（スラスト軸受部）
１６　ラジアル軸受部
【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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