(57)【要約】　　　（修正有）【課題】重力方向と半径方向の両方の荷重を同時に確実に支承し且つ簡単に構成する。【解決手段】固定軸と可動軸の半径方向荷重を支えるため、両軸間の半径方向クリアランスできるだけ小さくとり、両軸が偏芯しても中心に戻そうとする力が大きくなるように軸受け長さＬを充分にとることで半径方向の気体軸受けの軸振れを小さく押え、該固定軸端部に形成された密封空間で重力方向および反重力方向荷重に対する復元力を確保する。密封空間は温度の影響で膨張し、気体の漏れを生ずるため重力方向荷重に対しては、回転可動軸と固定軸のどちらか一方に形成された凸端面で受け、反重力方向に対しての荷重を前記復元力で支承する。また、固定軸と可動軸の偏芯で焼き付けを生じないためにも該固定軸と可動軸の表面はダイアモンドライク加工等の表面硬化膜処理をし気体軸受け効果を向上させ軸受け端面空間の気密効果を向上させる。【選択図】　　　　図１
2004011818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定軸と可動軸を５〜２０ミクロンの径方向のクリアランスをもって充分な長さＬ以上で勘合せしめ、該固定軸と該可動軸の一方の端面と内壁との間に密閉空間を形成する半径方向の荷重を支承する気体軸受けにおいて、該密閉空間に位置する両軸端面または片方の軸端面を凸面とし、該両端面が積極的に重力方向で接触し全体の重力方向の荷重を支承する。一方、反重力方向の荷重は前記密閉空間と大気の差圧による復元力で支承することを特徴とする半径方向のみならず、重力方向荷重を同時に支承する気体軸受け
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
単純な構成で半径方向と重力方向の両方の荷重を同時に支承する気体軸受け
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータに附設されるハードディスク等は軸振れを極力少なくするため、転がり軸受けから油などを利用した流体軸受けを用いる様になってきた。理由は、一般の玉軸受けでは、ボールとレース間のラジアルすきまが存在するため軸に対しての振れが大きく、該軸に直角に配置された磁気ディスク等がトラックを正しくトレースできなくなるというう問題があるからである。
しかしながら、前記流体軸受けでは回転中、軸と軸受けは流体により非接触となり、高い軸受け剛性を得ることができる。このため、転がり軸受けに比して軸振れが少なくなる。ところが、油などの流体は粘性があるため、軸受けで生じるトルク損失が大きくなり、温度依存性が高くなり、許容回転数は２万回転以下と限定されてしまっているのが現状である。
このような軸受けの回転の限界が近年のハードディスク等の高速化の弊害になっているのが現状である。
【０００３】
しかしながら、これらの流体軸受けのほとんどは、半径方向と軸方向の軸受けが、それぞれ別に構成されていることと、それぞれの軸受けが良好な楔角を維持するように溝パターンを形成したり、フォイルを有したりして、構造が複雑化していることと、
また、比較的高速回転でしか、流体軸受けとしての機能が発揮できないものが多い。
【０００４】
特に、流体軸受けの中でも油を使用しているものは，高速回転になるほど油のせん断時の自己発熱等で油温があがり粘度が低下するため、２万回転を超える高速回転になると軸受け性能が落ちるという問題がある。また、空気等の気体を使用している流体軸受けは、回転が静止している時には固体接触しており、起動・停止を頻繁に行うと、やはり焼き付きの問題を生じたりする。
従って、このような気体軸受けはハードディスク等には殆ど使われていない。
【０００５】
この改善策として、簡単な構成で半径方向荷重と重力方向荷重を同時に支承し、且つ、スタート時からどのような回転数でも固体接触することなく、２万回転以上でもスムースに回転するディスク用気体軸受けを提供するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
温度の依存性を少なくするには、より粘性の低い液体より気体の軸受けとすることが望ましいが、気体は粘性が低いために許容できる半径方向荷重を大きくとれないという欠点がある。従って、ディスク等の全体荷重は軸端でできるだけ低トルクでスベリ軸受けで支承し、そして、半径方向の軸振れを極力少なくするために軸受けクリアランスを押え（径で５〜２０ミクロン）、充分な軸受け長さＬを確保
する構成（特願２００１−１０７０２９）とすることが望ましいが、これらの重力方向と半径方向の両方の荷重を同時に、確実に支承し、且つ簡単に構成することが課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
固定軸と回転軸の一方の端面と内壁との間に密閉空間を形成し、該密閉空間に位置する両軸端面または片方の軸端面を凸面とし、該両端面が積極的に重力方向で接触し全体の重力方向の荷重を支承する低トルクすべり軸受けとする。一方、反重力方向の荷重は前記密閉空間と大気の差圧による復元力で支承することを特徴とする軸受け構成とする。
更に、前記密閉空間は半径方向のクリアランスが小さいほど密閉性が高くなるので、固定軸と回転軸を勘合させた後にネジ部材とシール部材でしっかり密閉性を確保する必要がある。
また、固定軸と可動軸の偏芯で不本意な半径方向荷重が気体軸受けにかかり、金属同士が接触しても不本意な焼き付けを生じないためにも該固定軸と可動軸の表面は固く仕上げられていることが望ましい。例えば、ダイアモンドライク加工等の表面硬化膜処理が表面を硬くし、接触部が低摩擦となる面から非常によい。また、このような表面処理をした結果、気体軸受け効果を向上させることと軸受け端面空間の機密効果を向上させることも可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
代表的な気体軸受けの実施例として重力方向と直角に回転するハードディスク用の軸受けとして、以下説明を行う。
【０００９】
【実施例】
図１は、本発明装置の１実施例の断面図であって、１はコンピュータに附設されるスピンドルモータで駆動されるハードディスクの全体を示す。スピンドルモータはロータ部２とステータ５、コイル部４ロータマグネット６で構成され、数枚の磁気ディスク７は前記ロータ２に部材１２で固定されている。また、本発明の気体軸受けは前記ロータ２の軸受けシリンダー部９とそれに所定のクリアランス（径で５〜２０ミクロン）をもって勘合する固定軸８を有し、該固定軸８はその軸端８ｂをハードディスクのカバー３と固定されている。
前記固定軸８の上端面８ａは凸面となっている。ロータ２にネジで部材１２とともにシール部材１３で密閉状態で固定するボルト１１の端面と前記固定軸８の凸面８ａとは常時接触している。この接触によりロータ２は回転自由であるが重力方向の荷重を支承する構成となっている。また、前記ロータ２のシリンダー部９の上部端面２ａと固定軸８の上端部８ａとロータ２のシリンダー部９で囲われた空間１０は完全に密封されているため、反重力方向の荷重が作用しても前記密閉空間１０と大気の圧力差で直ちに復元する構成となっている。
また、固定軸８およびロータのシリンダー部９の一方或いは両軸には（例えばダイヤモンドライク加工）非常に固い表面処理がなされている。
図２は回転軸と固定軸が入れ替わった場合の実施例を示す。ロータ１９は回転軸１２と該端面１２ｂで固定されている。該ロータ１２と所定のクリアランス（径で５〜２０ミクロン）をもって勘合する固定軸１６のシリンダー部１８とその軸端面１３ａを有している。
前記固定軸１２の下端面１２ａは凸面となっている。ハードディスクのカバー１６にネジでシール部材１４で密閉状態で固定するボルト１５の端面と前記回転軸１２の凸面１２ａとは常時接触している。この接触によりロータ１９は回転自由であるが重力方向の荷重を支承する構成となっている。また、前記固定軸１６のシリンダー部１８の下部端面１３ａと回転軸１２の下端部１２ａとシリンダー部１８で囲われた空間１７は完全に密封されているため、反重力方向の荷重が作用しても前記密閉空間１７と大気の圧力差で直ちに復元する構成となっている。
また、回転軸１２および固定軸１６のシリンダー部９の一方或いは両軸には（例えばダイヤモンドライク加工）非常に固い表面処理がなされている。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の気体軸受けは構成が簡単で、半径方向と重力方向の荷重を受け、また不本意な反重力方向の荷重に対して復元力を持つことが可能となり、回転も高速に限らず低速の回転でも、半径方向で固定軸と可動軸が接触することがない構造簡単な気体軸受けを提供するものである。
このような気体軸受けは、高速回転で軸受け部の温度が上昇しても、空気等の気体の特性で粘性は低下せずかえって粘性が上がり、軸受け効果をあげることとなり、軸振れに対する剛性が確保されるというメリットを生む。
かつ、不本意な荷重が作用しても、固定軸および可動軸に例えばダイヤモンドライク加工のような表面硬化処理膜が施されておれば、焼きつくことを容易に回避でき、更に、軸受け効果、密封効果を増すこともある。
また、実施例は固定軸が内側に可動軸が外側に位置しているが、全く反対の位置関係でも同じ効果が期待できることは自明である。更に、本実施例はコンピュータに附設するハードディスクの構成で説明したが、重力方向に直角な面で回転するＤＶＤ用光ディスクに対しても適用できることは
自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】半径方向と重力方向の荷重を支承するハードディスク用気体軸受けの構成の説明図である。（実施例１）
【図２】半径方向と重力方向の荷重を支承する他のハードディスク用気体軸受けの構成の説明図である。（実施例２）
【符号の説明】
１　ハードディスク
【図１】
2004011818.tif 000003
【図２】
2004011818.tif 000004