(57)【要約】【課題】ヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受の気泡に起因する潤滑油漏れを防ぎ、軸受性能を安定させ、信頼性および耐久性を向上させること。【解決手段】動圧発生用のポンプインタイプのヘリングボーン溝１３０よりも深い補助溝１４０を設けて、軸受内周部から軸受外周部にかけて緩やかに下降する圧力勾配で結ぶことにより、補助溝１４０を通じて軸受内周部に存在する気泡が軸受外周部に導かれ、気液境界面から軸受外部に排出されるため、気泡に起因した潤滑油漏れが防止できる。【選択図】図１
2005172223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に微小すき間を介在して対向する軸受面をそれぞれ有する軸受回転側部材と軸受固定側部材とを備え、前記微小すき間には潤滑油が充填され、前記軸受回転側部材の軸受面と前記軸受固定側部材の軸受面のうち一方に中間屈曲部を有するヘリングボーン形状の複数の動圧発生溝が形成されており、前記軸受回転側部材が回転すると、前記動圧発生溝により潤滑油の動圧が誘起されることによって回転が保持されるスラスト動圧軸受であって、
前記軸受の内周部と外周部を結ぶ補助溝を少なくとも一本設けたことを特徴とするスラスト動圧軸受。
【請求項２】
前記補助溝は前記動圧発生溝よりも深いことを特徴とする請求項１に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項３】
前記動圧発生溝は前記中間屈曲部から半径方向外側部分の面積が半径方向内側部分の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項４】
前記動圧発生溝と前記補助溝はともに前記軸受固定側部材の軸受面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項５】
前記動圧発生溝と前記補助溝はともに前記軸受回転側部材の軸受面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項６】
前記補助溝はヘリングボーン形状の前記動圧発生溝の中間屈曲部を避けて設けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項７】
前記動圧発生溝は前記軸受回転側部材の軸受面に設けられ、前記補助溝は前記軸受固定側部材の軸受面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項８】
前記動圧発生溝は前記軸受固定側部材の軸受面に設けられ、前記補助溝は前記軸受回転側部材の軸受面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項９】
前記補助溝の形状はポンプインタイプのスパイラル溝であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項１０】
前記補助溝の形状は直線溝であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項１１】
前記補助溝の深さは前記動圧発生溝の深さの３倍から５倍の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項１２】
外周側に回転磁石が固着されたフランジ部と内周側に設けられた中空円筒部とからなって回転中心を有する固定軸の周りを回転するロータ部と、コイルが巻回されて前記回転磁石に対向して固着されたステータと、前記中空円筒部の外周面に対向する内周面および前記フランジ部の下端面に対向する上端面を有する円環状の軸受固定側部材とを備え、
微小すき間を介在して前記軸受固定側部材の前記上端面と対向する前記フランジ部の前記下端面とにより、いずれか一方に中間屈曲部を有するヘリングボーン形状の複数の動圧発生溝が形成されており、前記微小すき間には潤滑油が充填され、前記ロータが回転すると、前記動圧発生溝により前記潤滑油に動圧が誘起されることで回転が保持されるスラスト動圧軸受を有するスピンドルモータであって、
前記スラスト動圧軸受にはその内周部と外周部とを結ぶ補助溝が少なくとも一本設けられていることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項１３】
前記補助溝は前記動圧発生溝よりも深い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】
前記補助溝の深さは前記動圧発生溝の深さの３倍から５倍の範囲にあることを特徴とする請求項１３に記載のスピンドルモータ。
【請求項１５】
前記補助溝の形状はポンプインタイプのスパイラル溝であることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項１６】
ディスクと、
前記ディスクに形成された記録媒体に記録再生するための信号変換素子と、
前記記録媒体の所定のトラック位置に位置決めするための揺動手段と、
外周側に回転磁石が固着されたフランジ部と内周側に設けられた中空円筒部とからなって回転中心を有する固定軸の周りを回転するロータ部と、コイルが巻回されて前記回転磁石に対向してシャーシに固着されたステータと、前記中空円筒部の外周面に対向する内周面および前記フランジ部の下端面に対向する上端面を有する円環状の軸受固定側部材とを有し、かつ、微小すき間を介在して前記軸受固定側部材の前記上端面と対向する前記フランジ部の前記下端面とにより、いずれか一方に中間屈曲部を有するヘリングボーン形状の複数の動圧発生溝が形成されており、前記微小すき間には潤滑油が充填され、前記ロータ部が回転すると、前記動圧発生溝により前記潤滑油に動圧が誘起されることで回転が保持されるスラスト動圧軸受を有するスピンドルモータとを備えた情報記録再生装置であって、
前記スラスト動圧軸受にはその内周部と外周部とを結ぶ補助溝が少なくとも一本設けられていることを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１７】
前記補助溝は前記動圧発生溝よりも深いことを特徴とする請求項１６に記載の情報記録再生装置。
【請求項１８】
前記補助溝の深さは前記動圧発生溝の深さの３倍から５倍の範囲にあることを特徴とする請求項１７に記載の情報記録再生装置。
【請求項１９】
前記補助溝の形状はポンプインタイプのスパイラル溝であることを特徴とする請求項１６から１８のいずれか１項に記載の情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速回転を円滑に行なう回転機械において、軸線方向の荷重支持を行なうスラストタイプの動圧軸受に関し、特に、潤滑油に混入した気泡を軸受内周部に滞留させることなく容易に排除可能なスラスト動圧軸受とこれを用いたスピンドルモータおよび情報記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置等の情報記録再生装置の記録メディアを回転させるスピンドルモータにおいて、ロータの軸線方向の荷重を支持するとともにロータの回転振れを抑制するための手段として、中間屈曲部を持つヘリングボーン溝によって動圧を発生するスラストタイプの動圧軸受が種々提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
最初にヘリングボーン溝によって動圧を発生するスラストタイプの動圧軸受について図１４、図１５により簡単に説明する。図１４（ａ）は従来のスラスト動圧軸受の構成を説明する断面図、図１４（ｂ）は従来の別のスラスト動圧軸受の構成を説明する断面図、図１４（ｃ）は従来のスラスト動圧軸受の軸受面の溝パターン形状を示す図であり、図１５は従来のスラスト動圧軸受のヘリングボーン溝の半径方向断面の圧力分布を示すグラフである。
【０００４】
図１４（ａ）、（ｂ）は従来のヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受を示しており、図１４（ａ）は軸受面１１が軸受回転側部材１０の表面側に、また図１４（ｂ）は軸受面２１が軸受回転側部材１０の裏面側に形成されている例である。回転中心軸１の軸線方向に、潤滑油５０が充填された微小すき間を介して対向する軸受回転側部材１０の軸受面１１と軸受固定側部材２０の軸受面２１とで構成され、微小すき間の外周側には、潤滑油と空気との気液境界面５１を形成するシール部が設けられ、軸受回転側部材１０の軸受面１１には、図１４（ｃ）に示す動圧を発生するための複数のヘリングボーン溝３０が所定のピッチで形成されている。
【０００５】
軸受回転側部材１０が図１４中の矢印の方向に回転すると潤滑油５０に動圧が誘起され、ヘリングボーン溝３０の中間屈曲部３１付近で動圧が最大となる圧力ピークが現れ、軸受半径方向断面Ｓ−Ｓ’の圧力分布は図１５に示すように、中間屈曲部３１付近を頂点として半径方向内側および外側に向かって低下する。ヘリングボーン溝３０を有するスラスト動圧軸受は、この圧力ピーク部分で軸受回転側部材１０の軸線方向の荷重を支持している。
【０００６】
ヘリングボーン溝３０を有するスラスト動圧軸受は、回転中心軸１から半径方向に離れたヘリングボーン溝３０の中間屈曲部３１に圧力ピークが現れるため、軸受の中心部に圧力ピークが現れるスパイラル溝のスラスト動圧軸受に比べて回転剛性が高い。すなわち、スパイラル溝のスラスト動圧軸受は軸線方向の荷重を支持するだけであるのに対して、ヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受は軸線方向の荷重を支持するだけでなく、回転剛性が高いことにより軸受回転側部材１０の回転振れを抑制する働きも併せ持っている。そのため、ラジアル軸受長さを十分に確保することが困難な薄型のスピンドルモータのスラスト動圧軸受として適している。
【０００７】
通常、ヘリングボーン溝３０を有するスラスト動圧軸受では、内径側にある、いわゆるポンプアウト部を流れる流体に回転に伴う遠心力が加わるため、スラスト動圧軸受のすき間の軸芯付近では流体を外径側に引き込もうとする力が強く働く。そのため、高速回転下では、ポンプアウト部よりも内径側の領域で負圧を生じやすい。このような負圧下では、流体中に気泡が発生しやすく、この気泡は軸受性能、特にスラスト動圧軸受の性能低下を起こすと考えられている。そして、この気泡の発生を抑えるために、ヘリングボーン溝３０の中間屈曲部３１を内径側に変位させて、内径側のポンプアウト部より外形側にあるポンプイン部のポンプ作用を強化して内径側の領域での負圧の発生を抑え、気泡の発生を防止する提案がなされている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
また、何らかの理由で潤滑油５０中に気泡が混入した場合、気泡は圧力勾配に沿って圧力が高い方から低い方へ移動する。そして、上述したように、スラスト動圧軸受の半径方向断面の圧力分布は、断面位置によらず図１５に示すようにヘリングボーン溝３０の中間屈曲部３１付近に頂点を持ち、半径方向の内側および外側に向かって低くなる山型の分布になる。このため、混入した気泡は図１５に示すように、中間屈曲部の圧力ピークを境にして圧力の低い軸受内周部または軸受外周部へ移動し、軸受外周部へ移動した気泡は気液境界面５１から軸受外部に排出されるが、軸受内周部へ移動した気泡は排出されずにそのまま軸受内周部に滞留することとなる。このようにして軸受の中に気泡が存在すると、気泡は回転体の回転とは同期せずに回転することになり、軸受剛性が回転中に変動して、回転非同期の振れを発生して軸の安定な回転動作を損なうのみならず、軸受内周部に気泡が滞留すると、減圧環境下や高温環境下に置かれた場合、気泡が膨張して潤滑油を軸受外部に押し出し潤滑油漏れを引き起こし、漏れ出た潤滑油により軸受外部を汚染することになるので、軸受部に発生したり、滞留したりする気泡を除去するための各種の提案がなされている（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５等参照）。
【０００９】
次に、スラスト動圧軸受の軸受部に発生したり、滞留したりする気泡を除去する方法の例について説明する。
【００１０】
図１６（ａ）に示したのは、気泡を除去する構成の一例であり、スラスト動圧軸受の軸受面の溝パターン形状を示す図である。この例では、上述のヘリングボーン溝を有するスラスト動圧軸受ではなく、スパイラル溝を有するスラスト動圧軸受の構成となっている。図１６（ａ）において、スパイラル溝１５０ａを有するスラスト軸受部１５０の半径方向内方側には、スラスト軸受部１５０となるハウジング部１５１の上端面に設けられた動圧を発生させるスパイラル溝１５０ａの半径方向内方側端部からスリーブ１５２の端面の半径方向内方側端部に至る放射状溝１５３が設けられている。潤滑油内に混入した気泡は、回転時にこの放射状溝１５３によって撹拌されて細かく分解され、軸線方向溝１５５と連通孔１５４からなる軸受間隙内から排出されることになり、潤滑油内に混入する気泡の排出を可能にするものである。
【００１１】
また、図１６（ｂ）に示したのは、気泡を除去する構成の別の一例であって、スラスト動圧軸受の軸受面の別の溝パターン形状を示す図である。この別の例も、上述のヘリングボーン溝を有するスラスト動圧軸受ではなく、スパイラル溝を有するスラスト動圧軸受が用いられている。図１６（ｂ）において、スラスト軸受部１５０となるスリーブ１５２の上端面に設けられた動圧を発生させる動圧発生溝としてポンプイン型の２種類のスパイラル溝１５０ａ、１５０ｂを設けている。片方は通常の動圧発生用のスパイラル溝１５０ａであるが、もう一方のスパイラル溝１５０ｂは、少なくとも一本あって、他の通常のスパイラル溝１５０ａよりも半径方向内方側に延伸し、かつ周方向の幅寸法が大となるように形成されている。もう一方のスパイラル溝１５０ｂは、周方向の幅寸法を大とすることにより気泡を集め、さらに、半径方向内方側に延伸することにより気泡の排出を可能にしている。
【特許文献１】特許第３１５５５２９号公報（第４項、図６）
【特許文献２】特開２００１−１７３６４５号公報（第３頁、図３）
【特許文献３】特開２００４−１１２８７４号公報（第５頁、図３）
【特許文献４】特開２００４−１３２５３５号公報（第６−８頁、図２）
【特許文献５】特開２００４−１８３７６８号公報（第６−８頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、ヘリングボーン溝を有するスラスト動圧軸受において、ヘリングボーン溝３０の中間屈曲部３１を内径側に変位させて、内径側のポンプアウト部より外形側にあるポンプイン部のポンプ作用を強化して内径側の領域での負圧の発生を抑え、気泡の発生を防止する構成のスラスト動圧軸受は、中間屈曲部３１の設定位置および動圧発生溝のグルーブ形状の設計に時間を要するのみならず、通常のヘリングボーン溝よりも高い精度が要求されるので、部材コストが上昇するという新たに生ずる課題を解決しなければならない。
【００１３】
また、スラスト動圧発生部に発生したり滞留したりする気泡を排出する各種の提案は、スパイラルタイプのスラスト動圧発生部に対するものが大部分で、ヘリングボーンタイプのスラスト動圧発生部に対するものはほとんど見当たらない。スラスト動圧発生部の場合、スパイラルタイプとヘリングボーンタイプでは動圧を発生させる基本的原理自体は同じであるが、流体の流れ方が異なっている。すなわち、スパイラルタイプでは流体がスラスト動圧発生部の円周外側から内側または円周内側から外側の一方向にしか流れないのに対し、ヘリングボーンタイプのスラスト動圧発生部では流体が円周外側および内側の両側から中間屈曲部に向かって流れることが異なっている。そのため、上述した、放射状溝を別に設ける提案や、複数ある動圧発生溝の一部を延伸させたり、周方向の幅寸法を大とする提案はスパイラルタイプのスラスト動圧発生部に対しては効果があると思われるものの、ヘリングボーンタイプのスラスト動圧発生部に対しては適用させることはほとんどできないものと考えざるを得ない。
【００１４】
さらに、スパイラルタイプのスラスト動圧発生部に放射状溝を別に設けたり、複数ある動圧発生溝の一部を延伸させたり、周方向の幅寸法を大とするためには、スラスト動圧発生部を形成する円形状の平面の面積が余分に必要になり、軸受部が大きくなるため、小型化が必要とされる用途には利用が難しいという課題が生じていた。また、スラスト動圧発生部が形成される円形状の平面の面積を変更せずに、上述した提案を実現するには、スパイラルタイプのスラスト動圧発生部を形成する部分の面積を縮小させなければならず、この場合には、発生する動圧の大きさが減少することになり、スラスト軸受としての動作が困難になって重大な品質トラブルを生ずる可能性が残されており、解決すべき課題となっていた。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、ヘリングボーン溝によって動圧を発生するスラスト動圧軸受において、簡易な構成で、またスラスト動圧軸受部自体の大きさ等の設計上の変更を必要とせずに、潤滑油に混入した気泡を軸受内周部に滞留させることなく軸受外周部に導き、潤滑油の気液境界面から軸受外部に排出することを可能にし、気泡に起因する潤滑油漏れを防止し、安定した軸受性能を得ることが可能であるとともに、信頼性および耐久性の高いスラスト動圧軸受とこれを用いたスピンドルモータおよび情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明のスラスト動圧軸受は、軸線方向に微小すき間を介在して対向する軸受面をそれぞれ有する軸受回転側部材と軸受固定側部材とを備え、微小すき間には潤滑油が充填され、軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面のうち一方に中間屈曲部を有するヘリングボーン形状の複数の動圧発生溝が形成されており、軸受回転側部材が回転すると、動圧発生溝により潤滑油の動圧が誘起されることによって回転が保持されるスラスト動圧軸受であって、軸受の内周部と外周部を結ぶ補助溝を少なくとも一本設ける構成を有している。また、補助溝の深さを動圧発生溝よりも深くした構成を有したり、補助溝の深さが動圧発生溝の深さの３倍から５倍の範囲にある構成を有していてもよい。
【００１７】
また、ヘリングボーン形状の動圧発生溝が中間屈曲部から半径方向外側部分の面積が半径方向内側部分の面積よりも大きい構成、動圧発生溝と補助溝はともに軸受固定側部材の軸受面に設けられた構成、あるいは、動圧発生溝と補助溝はともに軸受回転側部材の軸受面に設けられた構成、補助溝の形状がポンプインタイプのスパイラル溝である構成や、補助溝の形状が直線溝である構成のみならず、動圧発生溝は軸受回転側部材の軸受面に設けられ、補助溝は軸受固定側部材の軸受面に設けられた構成や、動圧発生溝は軸受固定側部材の軸受面に設けられ、補助溝は軸受回転側部材の軸受面に設けられた構成を有することもできる。
【００１８】
これらの構成により、補助溝内部の圧力勾配は圧力の高い軸受内周部から圧力の低い外周部に向かって緩やかに下降するため、ヘリングボーン溝の中間屈曲部付近に発生する圧力ピークによって軸受内周部に滞留していた気泡を、この補助溝を通じて外周部に導き軸受外部に確実に排出することが可能となる。
【００１９】
さらに、本発明のスラスト動圧軸受は、補助溝がヘリングボーン形状の動圧発生溝の中間屈曲部を避けて設けられた構成を有することもできる。
【００２０】
この構成により、補助溝がヘリングボーン溝の動圧発生作用に与える影響を最小限に抑えることが可能となり、従来のスパイラルタイプのスラスト動圧発生部において気泡を排出させるために、放射状溝を別に設けたり、複数ある動圧発生溝の一部を延伸させたり、周方向の幅寸法を大とするようにしていた方法に比べ、スラスト動圧発生部の動圧発生能力は格段に大きくすることができる。
【００２１】
また、上記の課題を解決するために、本発明のスピンドルモータは、外周側に回転磁石が固着されたフランジ部と内周側に設けられた中空円筒部とからなって回転中心を有する固定軸の周りを回転するロータ部と、コイルが巻回されて回転磁石に対向して固着されたステータと、中空円筒部の外周面に対向する内周面およびフランジ部の下端面に対向する上端面を有する円環状の軸受固定側部材とを備え、微小すき間を介在して軸受固定側部材の上端面と対向するフランジ部の下端面とにより、いずれか一方に中間屈曲部を有するヘリングボーン形状の複数の動圧発生溝が形成されており、微小すき間には潤滑油が充填され、ロータが回転すると、動圧発生溝により潤滑油に動圧が誘起されることで回転が保持されるスラスト動圧軸受を有するスピンドルモータであって、スラスト動圧軸受にはその内周部と外周部とを結ぶ補助溝を少なくとも一本設けられている構成を有している。また、補助溝が動圧発生溝よりも深い構成や、補助溝の形状がポンプインタイプのスパイラル溝である構成を有していてもよい。
【００２２】
これらの構成により、気泡に起因する潤滑油漏れのない安定した性能の信頼性および耐久性の高いスピンドルモータを実現することができる。
【００２３】
また、上記の課題を解決するために、本発明の情報記録再生装置は、ディスクと、ディスクに形成された記録媒体に記録再生するための信号変換素子と、記録媒体の所定のトラック位置に位置決めするための揺動手段と、外周側に回転磁石が固着されたフランジ部と内周側に設けられた中空円筒部とからなって回転中心を有する固定軸の周りを回転するロータ部と、コイルが巻回されて回転磁石に対向してシャーシに固着されたステータと、中空円筒部の外周面に対向する内周面およびフランジ部の下端面に対向する上端面を有する円環状の軸受固定側部材とを有し、かつ、微小すき間を介して軸受固定側部材の上端面と対向するフランジ部の下端面とにより、いずれか一方に中間屈曲部を有するヘリングボーン形状の複数の動圧発生溝が形成されており、微小すき間には潤滑油が充填され、ロータ部が回転すると、動圧発生溝により潤滑油に動圧が誘起されることで回転が保持されるスラスト動圧軸受が構成されているスピンドルモータとを有する情報記録再生装置であって、スラスト動圧軸受にはその内周部と外周部とを結ぶ補助溝を少なくとも一本設けられている構成を有している。また、補助溝が動圧発生溝よりも深い構成や、補助溝の形状がポンプインタイプのスパイラル溝である構成を有していてもよい。
【００２４】
これらの構成により、潤滑油漏れによるコンタミ発生がない信頼性および耐久性の高い情報記録再生装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のスラスト動圧軸受によれば、単純な補助溝を追加することにより潤滑油に混入した気泡を軸受内周部に滞留させることなく確実に排出することが可能となるので、気泡に起因する潤滑油漏れを防止することができ、安定した軸受性能を得ることができるとともに、軸受の信頼性および耐久性を向上することができるという優れた効果を有している。
【００２６】
また、このようなスラスト軸受を用いることにより、単純な補助溝を追加することで確実に軸受内部の気泡を排出することが可能になるので、高い信頼性および耐久性を有するスピンドルモータを実現できるとともに、より小径薄型のスピンドルモータを実現でき、さらには、このスピンドルモータを搭載することにより高い信頼性および耐久性を備えた情報記録再生装置を実現することができるとともに、機器の小型化・薄型化を図ることができるという大きな効果を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受について図１から図５を用いて説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の回転側部材の軸受面の概略図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の固定側部材の軸受面の概略図、図２は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の軸受部断面の圧力分布図、図３は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受に設ける補助溝断面の圧力分布を補助溝の深さをパラメータとして示す図、図４（ａ）は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の軸受回転側部材の軸受面に動圧発生溝および補助溝を設けた場合の構成図、図４（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の軸受固定側部材の軸受面に動圧発生溝および補助溝を設けた場合の構成図、図５（ａ）は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の直線溝を補助溝とした場合の軸受回転側部材または軸受固定側部材の軸受面の概略図、図５（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の直線溝を補助溝とした場合に、軸受固定側部材または軸受回転側部材の軸受面の概略図をそれぞれ示している。図１および図４に示した本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受では、動圧発生用のヘリングボーン溝が形成された軸受面に、潤滑油に混入した気泡を排出するために補助溝を形成した点が、図１４に示した従来のスラスト動圧軸受と異なるが、それ以外の基本的な構成は同様であるので、重複する内容については詳しい説明を省略する。また、図１４と同様の構成要素には同一の符号を付している。
【００２９】
図１、図２および図４において、回転中心軸１の軸線方向に、潤滑油（図示せず）が充填された微小すき間を介して対向する軸受回転側部材１０の軸受面１１と軸受固定側部材２０の軸受面２１とで構成され、微小すき間の外周側には、潤滑油と空気との気液境界面（図示せず）を形成するシール部が設けられ、図１（ａ）の左上部に拡大部分斜視図を円で囲んで示すように、軸受回転側部材１０の軸受面１１には複数の動圧発生用の中間屈曲部１３１を持つヘリングボーン溝１３０が所定のピッチで形成されている。ヘリングボーン溝１３０は、軸受内周部の圧力を軸受外周部よりも高くするためにポンプインタイプになっており、中間屈曲部１３１から半径方向外側部分１３２の面積が、半径方向内側部分１３３の面積よりも大きくなるように中間屈曲部１３１の位置が決められている。
【００３０】
また、同じ軸受面１１上に少なくとも一本の気泡を排出するためのポンプインタイプのスパイラル形状の補助溝１４０が形成されている。図１および図４には、補助溝１４０が三本形成された例を示しているが、二本以上設けるときは、補助溝１４０は所定のピッチで等間隔に形成される。さらに、補助溝１４０がヘリングボーン溝１３０の動圧発生作用に与える影響を最小限にするために、補助溝１４０はヘリングボーン溝１３０の中間屈曲部１３１と干渉しないように中間屈曲部１３１を避けて形成されている。一方、図１（ｂ）に示すように、軸受回転側部材１０の軸受面１１と対向する軸受固定側部材２０の軸受面２１は平滑面である。
【００３１】
このように構成されたスラスト動圧軸受では、軸受回転側部材１０が矢印Ａの方向に回転すると、潤滑油はヘリングボーン溝１３０の半径方向外側部分１３２と半径方向内側部分１３３に沿って中間屈曲部１３１に向かって流れるため、中間屈曲部１３１に動圧が最大となる圧力ピークが現れ、軸受半径方向の圧力分布は中間屈曲部１３１付近を頂点にして、軸受外周部および軸受内周部に向かって下降する山型の分布になる。
【００３２】
このとき、ヘリングボーン溝１３０は、中間屈曲部１３１から半径方向外側部分１３２の面積が、半径方向内側部分１３３の面積よりも大きい、いわゆるポンプインタイプであるので、ヘリングボーン溝１３０の半径方向外側部分１３２が潤滑油を内周側へ圧送する力の方が、半径方向内側部分１３３が潤滑油を外周側へ圧送する力よりも大きくなるため、軸受内周部の圧力は、軸受外周部よりも高くなる。
【００３３】
一方、補助溝１４０の溝深さは動圧発生用のヘリングボーン溝１３０よりも深いため、補助溝１４０では動圧がほとんど発生せず、補助溝１４０の圧力は、ポンプインタイプのヘリングボーン溝１３０の効果で軸受外周部よりも圧力が高い軸受内周部から、気液境界面で外部の空気と接している軸受外周部に向かって緩やかに下降する圧力分布となる。
【００３４】
図２は、上述の説明に基づき、図１（ａ）中に示した補助溝１４０を縦断するＢ−Ｂ’線断面とヘリングボーン溝１３０の中間屈曲部１３１を通過するＣ−Ｃ’線断面における圧力分布を示したものである。図２中、Ｂ−Ｂ’線断面における圧力分布を実線で示し、Ｃ−Ｃ’線断面における圧力分布を点線で示している。
【００３５】
図１（ａ）に示したスラスト動圧発生部において、補助溝１４０のない領域では、圧力分布は図２に点線で示した、Ｃ−Ｃ’線断面における圧力分布と同様に、中間屈曲部１３１近傍に頂点を持つ山型の分布となるため、中間屈曲部１３１よりも外周側に存在する気泡Ｂ１は圧力勾配に沿って軸受外周部へ移動し排出されるが、中間屈曲部１３１よりも内周側に存在する気泡Ｂ２は圧力の頂点を超えられないため、軸受内周部に集まってくる。ところが、補助溝１４０の部分では、圧力分布は図２に実線で示したように軸受内周部から軸受外周部に向けて緩やかに下降しているので、軸受内周部に集まった気泡Ｂ３は補助溝１４０を通って軸受外周部へ移動し、気液境界面から軸受外部へ排出される。
【００３６】
したがって、スラスト動圧発生部に備わるヘリングボーン溝１３０の中間屈曲部１３１を通過しないように、ラジアル方向に横切るような補助溝１４０を追加することによって、潤滑油に混入した、あるいは滞留している気泡を確実に軸受外部に排出することが可能となる。このような、ヘリングボーン溝１３０に形成する補助溝１４０は、中間屈曲部１３１と干渉しないように中間屈曲部１３１を避けて設けているので、動圧発生作用に与える影響を最小限に留められるので、従来のスパイラルタイプのスラスト動圧発生部において気泡を排出させるために、放射状溝を別に設けたり、複数ある動圧発生溝の一部を延伸させたり、周方向の幅寸法を大とする方法に比べ、本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧発生部の動圧発生能力は格段に大きい。
【００３７】
次に、図３を用いて、動圧発生部に備わるヘリングボーン溝１３０に設けた補助溝１４０の深さと気泡排出能力の関係について説明する。図３は、図１（ａ）に示したスラスト動圧発生部で、ヘリングボーン溝１３０の中間屈曲部１３１を通らないＢ−Ｂ’線に沿って横切る補助溝１４０の深さを変化させたときのラジアル方向の位置に対する圧力分布を示している。補助溝１４０の深さは、ヘリングボーン溝１３０の深さに対する倍率Ｎで変化させており、ヘリングボーン溝１３０と同じ深さのＮ＝１からヘリングボーン溝１３０の深さの１０倍にあたるＮ＝１０まで変化させている。
【００３８】
図３において、補助溝の深さがヘリングボーン溝の２倍以下の、Ｎ＝１、Ｎ＝１．５、Ｎ＝２では、圧力分布に山が存在しており、スラスト軸受内周の気泡の排出は困難と考えられる。Ｎ＝２以下で、補助溝１４０の深さがヘリングボーン溝１３０の深さに近い場合、ヘリングボーン溝１３０の圧力の影響が補助溝１４０にまで及ぶため圧力分布に山ができると考えられる。
【００３９】
そして、Ｎ≧３となる、補助溝１４０の深さがヘリングボーン溝１３０の深さの３倍以上では、圧力分布の山がなくなり、圧力は軸受内周から外周に向かって小さくなっていくため、軸受内周の気泡はスムーズに排出されることになる。特に、Ｎ＝３〜Ｎ＝５となる３倍から５倍の倍率範囲では圧力勾配が大きいため、気泡排出の能力が大きいと考えられるが、補助溝１４０が深くなるほど圧力勾配が小さくなるため、気泡排出の能力が小さくなっていく。Ｎ＝３〜Ｎ＝５の倍率範囲で圧力勾配が大きいのは軸受内周の圧力が高いためである。実際、図３に示されているように、Ｎ＝３〜Ｎ＝５の倍率範囲では軸受最内周の圧力が１倍よりも高くなっている。このことは、スパイラル形状の補助溝１４０のポンプイン作用によって、潤滑油が軸受内周に向かって流れようとするために、軸受内周の圧力が上昇することに起因すると考えられる。一方、Ｎ≧６となる、倍率６倍以上では、補助溝１４０が深すぎて、ポンプイン作用が小さくなるため、軸受最内周の圧力上昇は小さくなっている。
【００４０】
上述の説明をまとめると、補助溝１４０の深さがヘリングボーン溝１３０の深さの２倍以下では、圧力分布に山ができるため気泡排出は困難であり、また、６倍以上では圧力勾配が小さいため気泡排出の効果は小さいのに対し、補助溝１４０の深さがヘリングボーン溝１３０の深さの３倍〜５倍の範囲が、圧力勾配が大きく、気泡排出の効果が大きいという結論になる。補助溝１４０の溝深さをヘリングボーン溝１３０の溝深さの３倍〜５倍の範囲で形成すれば、スパイラル形状の補助溝１４０のポンプイン作用が大きく、かつ、ヘリングボーン溝１３０の圧力の影響を受けないと言える。したがって、補助溝１４０の深さをヘリングボーン溝１３０の深さの３倍から５倍に形成することが好ましく、圧力勾配が最大になるヘリングボーン溝の３倍の深さに形成することが最も望ましい。
【００４１】
一方、補助溝１４０の溝幅は、ヘリングボーン溝１３０より狭くすると、ポンプイン作用が小さくなり、ヘリングボーン溝１３０より広くすると、ヘリングボーン溝１３０の動圧発生効果への影響が大きくなるので、ヘリングボーン溝１３０と同程度の溝幅が好ましい。
【００４２】
なお、上記の説明では、図４（ａ）に斜視図で示したように軸受回転側部材１０の軸受面１１にヘリングボーン溝１３０と補助溝１４０を形成し、軸受固定側部材２０の軸受面２１を平滑面としたが、本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受はこれに限定されるものではなく、図４（ｂ）のように軸受固定側部材２０の軸受面２１にヘリングボーン溝１３０と補助溝１４０を形成し、軸受回転側部材１０の軸受面１１を平滑面としてもよい。
【００４３】
また、上記の説明では、スラスト動圧発生部に設ける補助溝１４０はポンプインタイプのスパイラル形状としたが、図５に示すように、直線状に溝を形成して補助溝１４０を設けてもよい。すなわち、軸受回転側部材１０の軸受面１１、または、軸受固定側部材２０の軸受面２１にヘリングボーン溝１３０と直線状の補助溝１４０を形成し、これに対向する軸受固定側部材２０の軸受面２１、または、軸受回転側部材１０の軸受面１１を平滑面とする。
【００４４】
また、上記の説明に用いた図では、スラスト動圧発生部に設ける補助溝１４０の本数を三本としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、補助溝１４０は一本であっても二本であっても、また四本であってもかまわない。ただし、補助溝１４０の本数が多くなるほどヘリングボーン溝１３０の動圧発生効果を抑制することになるので、補助溝を過度に多く形成する必要はない。
【００４５】
（実施の形態２）
本発明の形態２におけるスラスト動圧軸受について図６から図８を用いて説明する。図６（ａ）は本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受の回転側部材の軸受面の概略図、図６（ｂ）は本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受の固定側部材の軸受面の概略図、図７（ａ）は本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受の軸受回転側部材の軸受面に動圧発生溝を設け、軸受固定側部材の軸受面に補助溝を設けた場合の構成図、図７（ｂ）は本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受の軸受回転側部材の軸受面に補助溝を設け、軸受固定側部材の軸受面に動圧発生溝を設けた場合の構成図、図８（ａ）は本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受の直線溝を補助溝とした場合の軸受回転側部材または軸受固定側部材の軸受面の概略図、図８（ｂ）は本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受の直線溝を補助溝とした場合に、軸受固定側部材または軸受回転側部材の軸受面の概略図をそれぞれ示している。
【００４６】
図６、および図７に示した本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受では、動圧発生用のヘリングボーン溝が形成された軸受回転側部材１０の軸受面１１と対向する軸受固定側部材２０の軸受面２１に、軸受内周部に滞留する気泡を排出するための補助溝１４０を形成した点が、図１、図２および図４に示した本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受と異なるが、それ以外の基本的な構成は同様であるので、重複する内容については詳しい説明を省略する。また、図１、図４と同様の構成要素には同一の符号を付している。
【００４７】
図６、図７において、回転中心軸１の軸線方向に、潤滑油（図示せず）が充填された微小すき間を介して対向する軸受回転側部材１０の軸受面１１と軸受固定側部材２０の軸受面２１とで構成され、微小すき間の外周側には、潤滑油と空気との気液境界面（図示せず）を形成するシール部が設けられ、図６（ａ）に示すように、軸受回転側部材１０の軸受面１１には複数の動圧発生用の中間屈曲部１３１を持つヘリングボーン溝１３０が所定のピッチで等間隔に形成されている。ヘリングボーン溝１３０は、軸受内周部の圧力を軸受外周部よりも高くするためにポンプインタイプになっており、中間屈曲部１３１から半径方向外側部分１３２の面積が、半径方向内側部分１３３の面積よりも大きくなるように中間屈曲部１３１の位置が決められている。
【００４８】
また、図６（ｂ）に示すように、軸受面１１に対向する軸受固定側部材２０の軸受面２１には数本のポンプインタイプのスパイラル形状の補助溝１４０が所定のピッチで等間隔に形成されている。このスパイラル形状の補助溝１４０はポンプインタイプであるので、補助溝１４０自体が潤滑油中の気泡をスラスト動圧発生部において内周側から外周側に潤滑油の移動とともに排出する。これのみならず、補助溝１４０はスラスト動圧発生部の内周側に存在する気泡を細分化し、補助溝１４０とヘリングボーン溝１３０で発生する動圧の差により、細分化した気泡を補助溝１４０の方に移動させてスラスト動圧発生部の外周側に排出する。
【００４９】
本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧発生部に設ける補助溝１４０の溝深さについては、本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧発生部に設けた補助溝１４０の溝深さの説明に用いた図３をそのまま適応させることはできないが、図３を参考にして、次のように考えることができる。すなわち、補助溝１４０の深さがヘリングボーン溝１３０の深さの２倍以下では、気泡の細分化は可能であるが、補助溝１４０とヘリングボーン溝１３０で発生する動圧の圧力差が小さいため気泡排出は困難であり、また、６倍以上では内周側と外周側の圧力勾配が小さくなるため気泡排出の効果は小さいと考えられるのに対し、補助溝１４０の深さがヘリングボーン溝１３０の深さの３倍〜５倍の範囲では、細分化した気泡をヘリングボーン溝１３０から補助溝１４０に移動させるのに十分な動圧の圧力差が得られ、さらに内周側と外周側の圧力勾配も十分大きくなって、気泡排出の効果が大きいと考えられる。したがって、本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧発生部に設けた補助溝１４０の溝深さについても、ヘリングボーン溝１３０の溝深さの３倍から５倍が望ましい。また、補助溝１４０の溝幅は、ヘリングボーン溝１３０より狭くすると、ポンプイン作用が小さくなり、ヘリングボーン溝１３０より広くすると、発生する動圧の圧力差を大きくできないので、ヘリングボーン溝１３０と同程度の溝幅が好ましい。
【００５０】
以上述べたように、回転側軸受面１１にヘリングボーン溝１３０を形成し、対向する固定側軸受面に複数のラジアル形状の補助溝１４０を形成したスラスト動圧軸受では、上記で説明したような作用と効果が得られ、潤滑油に混入し、あるいは滞留している気泡を確実に軸受外部に排出することができる。そして、従来のスパイラルタイプのスラスト動圧発生部において、放射状溝を別に設けたり、複数ある動圧発生溝の一部を延伸させたり、周方向の幅寸法を大とすることにより気泡を排出させる方法に比べ、本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧発生部の気泡排出効果がはるかに大きく、動圧発生作用に及ぼす影響も少ない。
【００５１】
なお、上記の説明では、図７（ａ）に示したように軸受回転側部材１０の軸受面１１にヘリングボーン溝１３０を形成し、軸受固定側部材２０の軸受面２１に補助溝１４０を形成する構成としたが、本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受は、これに限定されるものではなく、図７（ｂ）のように軸受固定側部材２０の軸受面２１にヘリングボーン溝１３０を形成し、軸受回転側部材１０の軸受面１１に補助溝１４０を形成してもよい。
【００５２】
また、上記の説明では、スラスト動圧発生部に設ける補助溝１４０はスパイラル形状としたが、図８に示すように、直線状に溝を形成して補助溝１４０を設けてもよい。すなわち、軸受回転側部材１０の軸受面１１、または、軸受固定側部材２０の軸受面２１にヘリングボーン溝１３０を形成し、これに対向する軸受固定側部材２０の軸受面２１、または、軸受回転側部材１０の軸受面１１に直線状の補助溝１４０を形成する。
【００５３】
また、上記の説明に用いた図では、スラスト動圧発生部に設ける補助溝１４０の本数を三本としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、補助溝１４０は二本であっても四本であってもかまわない。ただし、補助溝１４０の本数はヘリングボーン溝１３０の本数の公約数でない方がよく、補助溝１４０の本数が多くなるほどヘリングボーン溝１３０の動圧発生効果を抑制することになるので、補助溝を過度に多く形成する必要はない。
【００５４】
（実施の形態３）
続いて、本発明の実施の形態３においては、スラスト動圧軸受を用いたスピンドルモータおよび情報記録再生装置について図９から図１３を参照して説明する。図９は本発明の実施の形態３におけるスラスト動圧軸受を用いたスピンドルモータおよび情報記録再生装置の主要部の概略断面図、図１０は本発明の実施の形態３におけるスピンドルモータの動圧軸受部の拡大断面図、図１１は本発明の実施の形態３におけるスピンドルモータの動圧軸受部の固定側軸受面の構成を示す斜視図、図１２は本発明の実施の形態３におけるスピンドルモータのスラスト動圧軸受の半径方向断面およびラジアル動圧軸受の軸線方向の圧力分布図、図１３は本発明の実施の形態３のスピンドルモータおよびディスク装置の他の一例を示す概略断面図である。ここで示した情報記録再生装置はハードディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置等のディスク装置に本発明を適応した例を示している。
【００５５】
図９において、回転中心２０１の周りに回転するロータ部２０２は、回転中心２０１近傍において中空円筒部２０２ａおよびフランジ部２０２ｂを有している。また、ロータ部２０２は、その中空円筒部２０２ａの外周面２０２ｃおよびフランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄにより動圧軸受の回転側軸受部２０２ｅが形成されている。そして、ロータ部２０２に備わるフランジ部２０２ｂの外周側に突き出した部分の下面には複数磁極に着磁された回転磁石２０３が圧入あるいは接着その他の周知の方法により固着されている。ロータ部２０２と回転磁石２０３により回転体２０４が構成されている。なお、上記の回転側軸受部２０２ｅを構成する部材は、前述した本発明の実施の形態１および実施の形態２のスラスト動圧軸受の説明において示した軸受回転側部材１０に相当するとみなすことができる。
【００５６】
回転体２０４を構成するロータ部２０２に備わる中空円筒部２０２ａの内周面は、図９中で上側において大きく、かつ、下側（シャーシ２０５側）において小さくなるように少なくとも２つの異なる内径を有しており、上側における内周面と下側における内周面を接続する段差面２０２ｆが回転中心２０１の軸方向に略垂直な形状となるように形成されている。一方、軸受固定側部材２０６が圧入、接着あるいは溶接その他の周知の方法によりシャーシ２０５に固着されており、ロータ部２０２に備わる回転側軸受部２０２ｅの外周面２０２ｃと下端面２０２ｄにそれぞれに対向して、軸受固定側部材２０６の内周面２０６ａと上端面２０６ｂにより動圧軸受の固定側軸受部２０６ｃが形成されている。また、コイル２０７がステータコア２０８の複数の磁極歯部に巻回されてステータ２０９が構成されている。そして、ステータ２０９は、その複数の磁極歯部先端部の内周面がロータ部２０２に固着された回転磁石２０３の外周面に対向するようにしてシャーシ２０５に固着されている。
【００５７】
また、固定軸２１０が、その軸心を回転中心２０１に略一致させるとともに、ロータ部２０２を構成する中空円筒部２０２ａの内周側にある中空部分において固定軸２１０の外周部とすき間を有するように、シャーシ２０５に圧入あるいは接着等の方法により固着されている。また、ステータ２０９からの漏洩磁束を磁気的に遮蔽するシールド板２１１がシャーシ２０５に固着されている。固定軸２１０は、図９中で下側（シャーシ２０５側）において外径が小さく、上側において外径が大きくなるような段付軸形状を有しており、固定軸２１０の下側部分の外径がロータ部２０２を構成する円筒部２０２ａの内周面の下側部分の内径よりも小さく、固定軸２１０の上側部分の外径がロータ部２０２の上側部分の内径よりも小さく形成されている。固定軸２１０の下側部分で外径が小さい方の外周面と上側で外径が大きい方の外周面とを接続する段付面２１０ａは回転中心２０１の軸方向に略垂直な面を形成している。そして、固定軸２１０は、ロータ部２０２を構成する中空円筒部２０２ａの上側部分の内周面と下側部分の内周面を接続する段差面２０２ｆと、固定軸２１０の段付面２１０ａとが所定の微小なすき間を有して対向するように、シャーシ２０５に固定されている。また、固定軸２１０の上側の端部の中心部には雌ねじ部２１０ｂが形成されている。これらの部材によりスピンドルモータ２１２を形成している。
【００５８】
また、スピンドルモータ２１２のロータ部２０２を構成するフランジ部２０２ｂから突き出た部分の上面には、周知の方法により表面に記録媒体（図示せず）が形成されたディスク２１４が載置され、ディスク２１４はねじ２１５により固定されたディスク保持部材２１６の弾性力によりフランジ部２０２ｂから突き出た部分の上面に押圧固定されて、ロータ部２０２の回転に伴ってディスク２１４が回転可能に構成されている。そして、ディスク２１４に形成された記録媒体に記録再生するための信号変換素子（図示せず）が、記録媒体の所定のトラック位置に位置決めするための揺動手段（図示せず）を介してディスク２１４に対向して配設されている。なお、ディスク２１４に形成される記録媒体は、ディスク２１４の上下両面に形成されていてもよく、このときには信号変換素子および揺動手段はディスク２１４の上下面に形成されたそれぞれの記録媒体に対応させる構成となる。
【００５９】
さらに、固定軸２１０に形成した雌ねじ部２１０ｂの位置に対応させて、カバー２１７の中央部にある当接部２１７ａに貫通穴を設け、当接部２１７ａの下端面と固定軸２１０の上端面とを当接させて、カバー２１７の貫通穴を介して固定軸２１０の雌ねじ部２１０ｂにカバー固定ねじ２１８をねじ止めし、カバー２１７を固定軸２１０に固定する。一方、カバー２１７の周縁部においてカバー２１７をシャーシ２０５、あるいは筐体（図示せず）等にねじ止め等により固定保持している。上述したディスク２１４、信号変換素子、揺動手段、スピンドルモータ２１２およびカバー２１７等からなる部材により情報記録装置を構成している。なお、カバー２１７と固定軸２１０は必ずしもねじ止めしなくてもよいのは言うまでもない。
【００６０】
次に、上述したスピンドルモータに備わる動圧軸受部の構成について、図１０、図１１を用いて詳しく説明する。
【００６１】
図１０に示すように、ロータ部２０２にある回転側軸受部２０２ｅと軸受固定側部材２０６にある固定側軸受部２０６ｃのそれぞれ対向する面の間に、例えばエステル系合成油のような潤滑油５０が充填されており、ロータ部２０２を構成する中空円筒部２０２ａの外周面２０２ｃと、これに対向する軸受固定側部材２０６の内周面２０６ａとの間でラジアル動圧軸受２２０ｂが構成されている。さらに、ロータ部２０２を別に構成しているフランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄと、これに対向する軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂとの間でスラスト動圧軸受２２０ａが構成されている。
【００６２】
また、図１１に示すように、ラジアル動圧軸受２２０ｂは、軸受固定側部材２０６の内周面２０６ａに形成された動圧発生溝となるヘリングボーン溝２２１と、内周面２０６ａと対向する中空円筒部２０２ａの平滑な外周面２０２ｃとで構成されている。そして、ヘリングボーン溝２２１は、ロータ部２０２の回転時に、ポンプアップ効果によってスラスト動圧軸受２２０ａに向けて潤滑油５０を圧送するように、中間屈曲部１３１よりも下側の部分が上側の部分よりも長い上下非対称形状を有している。
【００６３】
一方、スラスト動圧軸受２２０ａは、軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂに形成された動圧発生溝となるヘリングボーン溝１３０と、上端面と対向するフランジ部２０２ｂの平滑な下端面２０２ｄとで構成されている。そして、スラスト動圧軸受２２０ａのヘリングボーン溝１３０は、ロータ部２０２の回転時に、ポンプ効果によってラジアル動圧軸受２２０ｂに向けて潤滑油５０を圧送するように、半径方向外側部分１３２の面積が、半径方向内側部分１３３の面積よりも大きくなるように中間屈曲部１３１の位置が決められている。
【００６４】
さらに、同じ上端面２０６ｂ上に少なくとも一本の気泡を排出するためのポンプインタイプのスパイラル形状の補助溝１４０が、ヘリングボーン溝１３０の中間屈曲部１３１と干渉しないように中間屈曲部１３１を避けて形成されている。なお、図１１には、補助溝１４０が三本形成された例を示しているが、補助溝１４０を二本以上設けるときは、補助溝１４０は所定のピッチで等間隔に形成される。そして、既に図３を用いて前述したように、補助溝１４０の溝深さは、ヘリングボーン溝１３０の溝深さの３倍から５倍で、その溝幅はヘリングボーン溝１３０と同程度であることが好ましい。
【００６５】
このように構成されたスピンドルモータ２１２の動圧軸受部２２０において、ロータ部２０２の回転側軸受部２０２ｅが図１１の矢印Ｇの方向に回転するとき、図１１中に示すスラスト動圧軸受２２０ａのヘリングボーン溝１３０の中間屈曲部１３１を避けて設けた補助溝１４０を通りラジアル動圧軸受２２０ｂのヘリングボーン溝２２１で垂直に軸線方向に引いた線Ｕ−Ｖ−Ｗ、およびスラスト動圧軸受２２０ａのヘリングボーン溝１３０の中間屈曲部１３１を通りラジアル動圧軸受２２０ｂのヘリングボーン溝２２１で垂直に軸線方向に引いた線Ｄ−Ｅ−Ｆにおける圧力分布は図１２に示すようになる。
【００６６】
図１１、図１２において、スラスト動圧軸受２２０ａでは、潤滑油はヘリングボーン溝１３０の半径方向外側部分１３２と半径方向内側部分１３３に沿って中間屈曲部１３１に向かって流れるため、中間屈曲部１３１に動圧が極大となる圧力ピークが現れ、軸受半径方向断面の圧力分布は中間屈曲部１３１付近を頂点にして、軸受外周部および軸受内周部に向かって下降する山型の分布になり（線Ｄ−Ｅ）、ラジアル動圧軸受２２０ｂでも同様に、ヘリングボーン溝２２１の中間屈曲部に動圧が極大となる圧力ピークが現れ、軸線方向断面の圧力分布は中間屈曲部付近を頂点にして、軸受上側および軸受下側に向かって下降する山型の分布になる（線Ｅ−Ｆ）。
【００６７】
このとき、スラスト動圧軸受２２０ａのヘリングボーン溝１３０は、中間屈曲部１３１から半径方向外側部分１３２の面積が、半径方向内側部分１３３の面積よりも大きいいわゆるポンプインタイプであるので、潤滑油を内周側、すなわちラジアル動圧軸受２２０ｂに向かって圧送する。また、ラジアル動圧軸受２２０ｂでは、ヘリングボーン溝２２１は中間屈曲部よりも下側の部分が上側の部分よりも長い上下非対称形状のいわゆるポンプアップタイプであるので、潤滑油を上側、すなわちスラスト動圧軸受２２０ａに向かって圧送する。このため、潤滑油５０はスラスト動圧軸受２２０ａとラジアル動圧軸受２２０ｂによって常に動圧軸受部２２０の内側に向かって圧送されることになり、スラスト動圧軸受２２０ａとラジアル動圧軸受２２０ｂの境界部分（Ｅ）の圧力は、気液境界面であるスラスト動圧軸受２２０ａの外周部（Ｄ）およびラジアル動圧軸受２２０ｂの下端部（Ｆ）の圧力よりも高くなる。またこの作用によりスラスト動圧軸受２２０ａの外周部およびラジアル動圧軸受２２０ｂの下端部の気液境界面から潤滑油５０が軸受外部に流出することはない。
【００６８】
一方、スラスト動圧軸受２２０ａに形成された補助溝１４０の溝深さは、動圧発生用のヘリングボーン溝１３０よりも深いため、ロータ部２０２が回転しても補助溝１４０では動圧がほとんど発生せず、補助溝１４０内部の圧力は、スラスト動圧軸受２２０ａのポンプイン作用とラジアル動圧軸受２２０ｂのポンプアップ作用で圧力が高くなったスラスト動圧軸受２２０ａとラジアル動圧軸受２２０ｂの境界部分からスラスト動圧軸受２２０ａの外周部に向かって緩やかに下降する圧力分布となる（線Ｕ−Ｖ）。
【００６９】
潤滑油に気泡が混入した場合、スラスト動圧軸受２２０ａの補助溝１４０のない領域では、圧力分布は線Ｄ−Ｅ−Ｆと同様に、スラスト動圧軸受２２０ａのヘリングボーン溝１３０の中間屈曲部１３１近傍とラジアル動圧軸受２２０ｂのヘリングボーン溝２２１の中間屈曲部近傍の２箇所に圧力ピークを持つ分布となるため、各動圧軸受のヘリングボーン溝の中間屈曲部よりも外側に存在する気泡Ｂ１１、Ｂ１２は、動圧による圧力勾配に沿って動圧軸受部２２０の外側へ移動して気液境界面から排出されるが、ヘリングボーン溝の中間屈曲部よりも内側に存在する気泡Ｂ１３は、２つの圧力ピークに挟まれてしまうため圧力ピークを超えて外側へは移動できず、スラスト動圧軸受２２０ａとラジアル動圧軸受２２０ｂの境界部分に集まってくる。
【００７０】
ところが、スラスト動圧軸受２２０ａの補助溝１４０の内部では、圧力分布はスラスト動圧軸受軸２２０ａとラジアル動圧軸受２２０ｂの境界部分からスラスト動圧軸受２２０ａの外周部に向けて緩やかに下降しているので、２つの軸受の境界部分に集まった気泡Ｂ１３は補助溝１４０を通ってスラスト動圧軸受２２０ａの外周部へ移動し、気液境界面から軸受外部へ排出される。
【００７１】
したがって、本発明の実施の形態３におけるスピンドルモータ２１２のスラスト動圧発生部に備わるヘリングボーン溝１３０の中間屈曲部１３１を通過しないように、ラジアル方向に横切るような補助溝１４０を追加することによって、潤滑油に混入した、あるいは滞留している気泡を確実に軸受外部に排出することが可能となり、気泡に起因する潤滑油漏れを防ぐことができるため、高い信頼性および耐久性を有するスピンドルモータを実現できる。このような動圧軸受部２２０を備えたスピンドルモータ２１２を用いることにより、さらには、高い信頼性と耐久性を有するディスク装置をはじめとする情報記録再生装置を実現できる。
【００７２】
また、このようなヘリングボーン溝１３０に形成する補助溝１４０は、中間屈曲部１３１と干渉しないように中間屈曲部１３１を避けて設けているので、動圧発生作用へ与える影響を最小限に留められ、従来のスパイラルタイプのスラスト動圧発生部において発生し、滞留する気泡を排出させるために、放射状溝を別に設けたり、複数ある動圧発生溝の一部を延伸させたり、周方向の幅寸法を大とする方法に比べ、本発明の実施の形態３におけるスラスト動圧発生部の動圧発生能力は格段に大きい。すなわち、ヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受２２０ａは、ヘリングボーン溝１３０の中間屈曲部１３１に圧力ピークが現れるため、軸受の最内周部に圧力ピークが現れるスパイラル溝のスラスト動圧軸受に比べて圧力ピークが現れる半径が大きく、スパイラル溝のスラスト動圧軸受よりも軸の回転振れに対する回転剛性が高くなる。これにより、ラジアル動圧軸受２２０ｂの軸線方向の長さを小さくすることが可能となり、スピンドルモータ２１２の薄型化を図ることができ、さらにはディスク装置をはじめとする情報記録再生装置の薄型化を図ることができる。
【００７３】
なお、上記の説明では、本発明の実施の形態３におけるスピンドルモータ２１２に備わるラジアル動圧軸受２２０ｂを、軸受固定側部材２０６の内周面２０６ａに動圧発生溝となるヘリングボーン溝２２１を形成して固定側軸受部２０６ｃとし、ロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの平滑な外周面２０２ｃを回転側軸受部２０２ｅとする例で説明したが、これに限ることはなく、軸受固定側部材２０６の内周面２０６ａを平滑面のままで固定側軸受部２０６ｃとし、ロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの外周面２０２ｃに動圧発生溝となるヘリングボーン溝２２１を形成して回転側軸受部２０２ｅとしてもよい。
【００７４】
また、スラスト動圧軸受２２０ａを、軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂに動圧発生溝となるヘリングボーン溝１３０および気泡排出のための補助溝１４０を形成して固定側軸受部２０６ｃとし、フランジ部２０２ｂの平滑な下端面２０２ｄを回転側軸受部２０２ｅとする例で説明したが、これに限ることはなく、既に、本発明の実施の形態１のスラスト動圧軸受において、図４（ａ）を用いて説明したように、軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂを平滑面のままで固定側軸受部２０６ｃとし、フランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄに動圧発生溝となるヘリングボーン溝１３０および気泡排出のための補助溝１４０を形成して回転側軸受部２０２ｅとしてもよい。さらに、本発明の実施の形態２のスラスト動圧軸受において、図７（ａ）を用いて説明したように、フランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄに動圧発生溝となるヘリングボーン溝１３０を形成して回転側軸受部２０２ｅとし、軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂに気泡排出用の補助溝１４０を形成して固定側軸受部２０６ｃとしてもよいし、図７（ｂ）により説明したように、フランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄに気泡排出用の補助溝１４０を形成して回転側軸受部２０２ｅとし、軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂに動圧発生溝となるヘリングボーン溝１３０を形成して固定側軸受部２０６ｃとしてもよい。
【００７５】
また、本発明の実施の形態３におけるスピンドルモータのスラスト動圧発生部に設ける気泡排出用の補助溝１４０は、上記で説明したようにポンプインタイプのスパイラル形状でもよいし、図５または図８に示したように直線状に溝を形成して補助溝１４０を設けてもよい。
【００７６】
また、上記の説明に用いた図１１では、スラスト動圧発生部に設ける補助溝１４０の本数を三本としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、補助溝１４０は一本であっても二本であっても、また四本であってもかまわない。ただし、補助溝１４０の本数が多くなるほどヘリングボーン溝１３０の動圧発生効果を抑制することになるので、補助溝を過度に多く形成する必要はない。
【００７７】
また、上述の本発明の実施の形態３において、１枚のディスクが搭載されるスピンドルモータおよびディスク装置等の情報記録再生装置について説明しているが、図１３に示すように、周知の方法により、ロータ部３０２に複数のディスク３１４が搭載できるように設計してスピンドルモータ３１２を載置し、複数のディスク３１４が搭載されたディスク装置等の情報記録再生装置を構成することができるのは言うまでもないことである。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明にかかるスラスト動圧軸受は、潤滑油漏れの心配がなく高い信頼性および耐久性を有しており、このスラスト動圧軸受を用いたスピンドルモータはハードディスク装置をはじめとする情報記録再生装置等に有用に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の回転側部材の軸受面の概略図（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の固定側部材の軸受面の概略図
【図２】本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の軸受部断面の圧力分布図
【図３】本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受に設ける補助溝断面の圧力分布を補助溝の深さをパラメータとして示す図
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の軸受回転側部材の軸受面に動圧発生溝および補助溝を設けた場合の構成図（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の軸受固定側部材の軸受面に動圧発生溝および補助溝を設けた場合の構成図
【図５】（ａ）は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の直線溝を補助溝とした場合の軸受回転側部材または軸受固定側部材の軸受面の概略図（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧軸受の直線溝を補助溝とした場合の軸受固定側部材または軸受回転側部材の軸受面の概略図
【図６】（ａ）は本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受の回転側部材の軸受面の概略図（ｂ）は本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受の固定側部材の軸受面の概略図
【図７】（ａ）は本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受の軸受回転側部材の軸受面に動圧発生溝を設け、軸受固定側部材の軸受面に補助溝を設けた場合の構成図（ｂ）は本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受の軸受回転側部材の軸受面に補助溝を設け、軸受固定側部材の軸受面に動圧発生溝を設けた場合の構成図
【図８】（ａ）は本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受の直線溝を補助溝とした場合の軸受回転側部材の軸受面または軸受固定側部材の軸受面の概略図（ｂ）は本発明の実施の形態２におけるスラスト動圧軸受の直線溝を補助溝とした場合の軸受固定側部材の軸受面または軸受回転側部材の軸受面の概略図
【図９】本発明の実施の形態３におけるスラスト動圧軸受を用いたスピンドルモータおよび情報記録再生装置の主要部の概略断面図
【図１０】本発明の実施の形態３におけるスピンドルモータの動圧軸受部の拡大断面図
【図１１】本発明の実施の形態３におけるスピンドルモータの動圧軸受部の固定側軸受面の構成を示す斜視図
【図１２】本発明の実施の形態３におけるスピンドルモータのスラスト動圧軸受の半径方向断面およびラジアル動圧軸受の軸線方向の圧力分布図
【図１３】本発明の実施の形態３のスピンドルモータおよびディスク装置の他の一例を示す概略断面図
【図１４】（ａ）は従来のスラスト動圧軸受の構成を説明する断面図（ｂ）は従来の別のスラスト動圧軸受の構成を説明する断面図（ｃ）は従来のスラスト動圧軸受の軸受面の溝パターン形状を示す図
【図１５】従来のスラスト動圧軸受のヘリングボーン溝の半径方向断面の圧力分布を示すグラフ
【図１６】（ａ）はスパイラル溝を有するスラスト動圧軸受の軸受面の溝パターン形状を示す図（ｂ）は別のスパイラル溝を有するスラスト動圧軸受の軸受面の溝パターン形状を示す図
【符号の説明】
【００８０】
１    回転中心軸
１０    軸受回転側部材
１１    （回転側）軸受面
２０，２０６    軸受固定側部材
２１    軸受面
３０    ヘリングボーン溝
３１    中間屈曲部
５０    潤滑油
５１    気液境界面
１３０    （ポンプインタイプの）ヘリングボーン溝
１３１    中間屈曲部
１３２    半径方向外側部分
１３３    半径方向内側部分
１４０    （気泡排出のための）補助溝
２０１    回転中心
２０２，３０２    ロータ部
２０２ａ    中空円筒部
２０２ｂ    フランジ部
２０２ｃ    外周面
２０２ｄ    下端面
２０２ｅ    回転側軸受部
２０２ｆ    段差部
２０３    回転磁石
２０４    回転体
２０５    シャーシ
２０６ａ    内周面
２０６ｂ    上端面
２０６ｃ    固定側軸受部
２０７    コイル
２０８    ステータコア
２０９    ステータ
２１０    固定軸
２１０ａ    段付面
２１０ｂ    雌ねじ部
２１１    シールド板
２１２，３１２    スピンドルモータ
２１４，３１４    ディスク
２１５    ねじ
２１６    ディスク保持部材
２１７    カバー
２１７ａ    当接部
２１８    カバー固定ねじ
２２０    動圧軸受部
２２０ａ    スラスト動圧軸受
２２０ｂ    ラジアル動圧軸受
２２１    （ポンプアップタイプの）ヘリングボーン溝
【図２】
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【図３】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005172223.tif 000015
【図８】
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【図１１】
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【図１４】
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