(57)【要約】【課題】軸受内部に蓄積した空気が軸受隙間のオイルを押し出し油膜切れが発生することを防止する。【解決手段】軸外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にパターン状の浅溝からなる動圧発生溝と、パターン状または軸方向に平行な少なくとも一本の深溝を有し、軸とスリーブの間の隙間は潤滑剤で充満されており、動圧発生溝の深さより深溝は２倍以上深くなるよう構成することで、潤滑剤を軸受隙間に保持したまま内部に蓄積した空気を深溝から排出して軸受隙間の油膜切れを解決する流体軸受装置およびディスク装置の構成を得るものである。【選択図】  図１
2005009580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブの軸受穴に軸が回転自在に挿入され、軸外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するラジアル軸受面を有し、軸の上端側にはロータ磁石を有するロータハブが取り付けられ、軸の他端側にはフランジ状の抜け止め部を有し、この抜け止め部は段部に収納されスリーブ側に固定された底板により密封され、スリーブの上端面とロータハブの当接する面はそのいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するスラスト軸受面を構成し、スリーブはモータステータと共にベース板側に固定され、軸とスリーブの間の隙間およびロータハブとスリーブ上端面の間は潤滑剤で充満されており、軸外周面またはスリーブ内周面上の前記パターン状の動圧発生溝の少なくとも一本は他の浅溝より２倍以上深い流体軸受装置。
【請求項２】
スリーブの軸受穴に軸が回転自在に挿入され、軸外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するラジアル軸受面を有し、軸の上端側にはロータ磁石を有するロータハブが取り付けられ、軸の他端側にはフランジ状の抜け止め部を有し、この抜け止め部は段部に収納されスリーブ側に固定された底板により密封され、スリーブの上端面とロータハブの当接する面はそのいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するスラスト軸受面を構成し、スリーブはモータステータと共にベース板側に固定され、軸とスリーブの間の隙間およびロータハブとスリーブ上端面の間は潤滑剤で充満されており、ロータハブまたはスリーブ上端面上の前記パターン状の動圧発生溝の少なくとも一本は他の浅溝より２倍以上深い流体軸受装置。
【請求項３】
スリーブの軸受穴に軸が回転自在に挿入され、軸外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するラジアル軸受面を有し、軸の上端側にはロータ磁石を有するロータハブが取り付けられ、軸の他端側にはフランジ状の抜け止め部を有し、この抜け止め部は段部に収納されスリーブ側に固定された底板により密封され、スリーブの上端面とロータハブの当接する面はそのいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するスラスト軸受面を構成し、スリーブはモータステータと共にベース板側に固定され、軸とスリーブの間の隙間およびロータハブとスリーブ上端面の間は潤滑剤で充満されており、軸外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方のは少なくとも一本の軸方向に略伸びる略直線状の深溝を有し、軸外周面またはスリーブ内周面に設けられた動圧発生溝の深さより略直線状の深溝は２倍以上深い流体軸受装置
【請求項４】
スリーブの軸受穴に軸が回転自在に挿入され、軸外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するラジアル軸受面を有し、軸の上端側にはロータ磁石を有するロータハブが取り付けられ、軸の他端側にはフランジ状の抜け止め部を有し、この抜け止め部は段部に収納されスリーブ側に固定された底板により密封され、スリーブの上端面とロータハブの当接する面はそのいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するスラスト軸受面を構成し、スリーブはモータステータと共にベース板側に固定され、軸とスリーブの間の隙間およびロータハブとスリーブ上端面の間は潤滑剤で充満されており、ロータハブまたはスリーブ上端面からなる軸受面のスリーブ上端面またはロータハブの下面のすくなくともいずれか一方の面には少なくとも一本の放射状に伸びる略直線状の深溝を有し、軸外周面またはスリーブ内周面に設けられた動圧発生溝の深さより略直線状の深溝は２倍以上深い流体軸受装置。
【請求項５】
軸外周面またはスリーブ内周面に設けられたパターン状の浅溝からなる動圧発生溝は二組の魚骨パターン状であり、二組の動圧溝の間にはラジアル軸受面の隙間より広い部分を有し潤滑剤を保持した請求項１から４記載の流体軸受装置。
【請求項６】
略直線溝は軸線に対し、平行または±３度以内の傾斜を有する請求項３記載の流体軸受装置。
【請求項７】
軸の外周面の外径が０．５〜２０ミリメートルであり、動圧発生溝の深さは１〜１５マイクロメータであり、深溝の深さは２０〜７００マイクロメータである請求項３および４記載の流体軸受装置。
【請求項８】
請求項１から７に記載する流体軸受装置のロータハブには記録再生用のディスクがクランパーにより押圧されて取り付けられ、回転する前記ディスク面に磁気ヘ  ッドまたは光学ヘッドを対向して設け、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移動自在に構成され、前記ディスクに対して信号の記録または再生を行なうディスク記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
近年、ディスク等を用いた記録装置等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、この種の記録装置に用いられるディスク回転装置等は高速、高精度回転が必要となり、その回転主軸部には流体軸受装置が用いられている。本発明は、回転部に流体軸受を有する流体軸受装置及びディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、図８〜図９を参照しながら、従来の流体軸受装置の一例について説明する。図８において、２１は軸であり軸受穴を有するスリーブ２２に回転自在にはめ合わされ、軸２１は上端側にロータ２４を一体的に有し、ロータ２４のスリーブ２２の上端面との対向の少なくともいずれか一方には動圧発生溝２２Ｃを有し、ロータハブ２４にはロータ磁石２８、ディスク２９、スペーサ３０、クランパー３１が固定され、ロータ磁石２８に対向するモータステータ２７がベース２６に取り付けられ、スリーブ２２の軸受穴３２Ａの内周面には動圧発生溝２２Ｄ、２２Ｅが設けられ、動圧発生溝２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｃの近傍にはオイル２３が注入され、二組の動圧発生溝２２Ｄ，２２Ｅの間には通気穴２２Ｆが開けられている。
【０００３】
以上のように構成された従来の流体軸受装置について、図８から図９を用いてその動作について説明する。図８において、まず、モータステータ２７に通電されると回転磁界が発生し、軸２１、ロータ２４、ロータ磁石２８が、ディスク２９と共に回転をはじめる。この時動圧発生溝２２Ｄ、２２Ｅおよび２２Ｃはオイル２３にポンピング圧力を発生し、浮上し非接触で回転し、ディスク２９には図示しない磁気ヘッドが当接して電気信号の記録再生を行う。
【０００４】
【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構成では、次の様な問題点があった。図９に示すように軸２１はスリーブ２２の軸受穴内をオイル２３により潤滑されながら回転するが、図９に示すように、長期の回転後にオイル２３中に空気２５Ａ，２５Ｂが巻き込まれた場合等に、これら空気２５Ａ，２５Ｂがモータステータ２７の発熱等により体積が膨張し、動圧発生溝２２Ｃ，２２Ｄを充満していたオイル２３を図中２３Ａに示すように軸受外に流出し、動圧発生溝２２Ｃ，２２Ｄは油膜切れを起こして軸受が擦れるという危険性があった。通気穴２２Ｆからもオイル２３が図中２３Ｂに示すように流出して動圧発生溝２２Ｄが油膜切れが生じたり、図中２３Ｃに示すように下部からもオイルが漏れて動圧発生溝２２Ｅが油膜切れを生じるという危険性があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明の流体軸受装置は、スリーブの軸受穴に軸が回転自在に挿入され、軸外周面またはスリーブ内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するラジアル軸受面を有し、軸の上端側にはロータ磁石を有するロータハブが取り付けられ、軸の他端側にはフランジ状の抜け止め部を有し、この抜け止め部は段部に収納されスリーブ側に固定された裏板により密封され、スリーブの上端面とロータハブの当接する面はそのいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝を有するスラスト軸受面を構成し、スリーブはモータステータと共にベース板側に固定され、軸とスリーブの間の隙間およびロータハブとスリーブ上端面の間は潤滑剤で充満されており、軸外周面またはスリーブ内周面上の前記パターン状の動圧発生溝の少なくとも一本は他の浅溝より２倍以上深くなるよう構成したものである。
【０００６】
また、軸にロータハブとディスクを固定し、磁気ヘッドにより信号の記録再生を行うものである。
【０００７】
本発明は上記した構成によって、軸受に必要なオイルは隙間が小さい軸受内部に残したまま、軸受内部に蓄積した空気だけを深溝を通して軸受外に排出可能とし、動圧発生溝部においてオイルの油膜切れが無く、軸受の信頼性が流体軸受装置の構成を得る。また信頼性に優れたディスク装置を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施の形態における流体軸受装置およびディスクについて、図１〜図７を参照しながら説明する。図１〜図６は本発明実施形態の流体軸受装置の図である。図１においてスリーブ２の軸受穴２Ａに軸１が回転自在に挿入され、軸１の外周面またはスリーブ２内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝１Ｂ，１Ｃを有するラジアル軸受面を有し、軸１の上端側にはロータ磁石８を有するロータ４が取り付けられ、軸１の他端側には略フランジ状の抜け止め部１Ａを有し、この抜け止め部１Ａはスリーブ２の段部２Ｄに収納されスリーブ２側に固定された底板３により密封され、スリーブ２の上端面とロータ４の当接する面はそのいずれか一方に複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝２Ｃを有するスラスト軸受面を構成し、スリーブ２はモータステータ７と共にベース６側に固定され、軸１とスリーブ２の間の隙間およびロータ４とスリーブ２上端面の間はオイル等の潤滑剤１３で充満されており、軸１の外周面またはスリーブ２の内周面上の前記パターン状の動圧発生溝１Ｂ，１Ｃまたは、２Ｃの少なくとも一本は他の浅溝より２倍以上深くなるよう構成したものである。または、軸１の外周面またはスリーブ２の内周面の少なくともいずれか一方に動圧発生溝とは別に軸１に略平行な略直線状の深溝を設け、また、スリーブ２の上端面とロ−タ４のが当接するスラスト軸受面のすくなくともいずれか一方に、少なくとも一本の放射線方向の略直線状の深溝を設けこれらの深さを、動圧発生溝１Ｂ，１Ｃ，１Ｃの深さの２倍以上に構成している。また、ロータ４には、ディスク９とスペーサ１０がクランパー１１により取り付けられている。図２は軸１とスリーブ２の断面図であるが、深溝５は少なくとも一本以上、例えば本実施例では２本加工されている。
【０００９】
以上のように構成された流体軸受装置について、図１〜図６を用いてその動作について説明する。図１〜図３において、まず、モータステータ７に通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石８が軸１、ロータ４、ディスク９、クランパー１１、スペーサ１０と共に回転を始める。回転が始まると動圧発生溝１Ｂ，１Ｃ，２Ｃにおいてオイル等の潤滑剤１３を回転力によりかき集めポンピング圧力を発生し軸受部は浮上し非接触で高精度に回転する。しかしながらが、軸受が長時間回転後にはオイル１３の中には図２に示す空気１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが混入している場合がある。混入した空気１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは蓄積量が多くなった場合や、周囲の温度が上昇して空気１２の内部圧力が上昇した時や、または膨張して体積が大きくなった時に、空気１２は深溝５Ｂの中を通って外部に排出される。こうして空気１２が排出されることで、オイル１３は軸受外へ押し出されたり、漏れたりしないで、軸１とスリーブ２の間の十分小さい軸受隙間に、オイル自身の表面張力で保持され、軸受は油膜切れを生じないで安定して回転できる。本実施例において軸１の直径は１．５〜２０ミリメートルであり、深溝５の深さは動圧発生溝１Ｂ，１Ｃの深さの２倍以上の場合に、オイル１３が軸受隙間に保持され、空気１２は良好に排出されることが確認できた。深溝５Ａ、５Ｂ一本あたりの幅は軸円周上の約０．５〜５％を目安とした場合に空気１２はスムーズに排出された。
【００１０】
深溝５は、複数の浅溝からなるパターン状の動圧発生溝１Ｂ，１Ｃおよび２Ｃの内、少なくとも一本の浅溝を他の浅溝より２倍以上深く設ける第１の方法と、動圧発生溝とは別に、軸１に略平行に略直線状に設ける第２の方法のいずれか一方の方法がとられるが、図４は第２の方法である略平行な深溝５を設ける場合において深溝５Ｂ，５Ｃが軸１となす角度について表わしている。軸１が図中矢印Ｍ方向に回転する場合、図中θの角度は大きすぎると図４の様にオイル１３は深溝に沿って矢印Ｎ方向に移動させられ、動圧発生溝１Ｂの下方部分で油膜切れが生じる場合がある。この角度θは、図５に示すように±３度以内が良好であり、油膜切れが生じないことがわかった。尚、深溝５は連続した溝でなくても図４の様に５Ａと５Ｂに二分されていても良いし、動圧発生溝１Ｂ近傍だけに図４の５Ａのように設けても良い。図５実際の軸受を観察して求めたデータである。また第１の方法である動圧発生溝２Ｃ，１Ｂ，１Ｃの浅溝の内、少なくとも一本を深く構成する場合は図４において動圧発生溝１Ｂ，１Ｃの傾斜角Ｂ１とＢ２の角度は精密に同じにしておかないとオイル１３が上または下へ大きく移動してしまい、動圧発生溝１Ｂ，１Ｃに油膜切れが生じる危険性があるため、傾斜角Ｂ１とＢ２の差は０．５度以内にする。
【００１１】
図６は図１および図３における略直線状の深溝５の深さと軸受隙間に残留する空気の面積比率について軸受を観察することにより求めたものである。深溝５は、その深さが浅すぎる合はオイル１３がオイル自身の表面張力により深溝に充満してしまうため空気１２は排出されにくい。図６に示すように深溝の深さは２０マイクロメータ以上が必要であり、２０〜７００マイクロメータの場合に良好に排出される。一方７００マイクロメートルより深い場合は、軸受隙間部のオイル１３の保持力に悪影響が出る危険性がある。尚、この観察実験は動圧発生溝１Ｂ，１Ｃの深さは１〜１５マイクロメータとし、その範囲で良好な結果を得た。
【００１２】
以上のように本実施の形態によれば、流体軸受部に混入した空気が容易に排出され、軸受に生じがちであった油膜切れが防止され、ディスクを高精度かつ長寿命に回転させる流体軸受装置の構成が得られる。
【００１３】
図７は流体軸受装置およびディスク装置の図である。ベース６は略箱状をしており上部は上蓋１７が取り付けられ、スリーブ２はベース６に固定されている。軸１の一端にはロータ磁石８を有するロータ４が取り付けられ、ロータ４には記録再生用のディスク９がクランパー１１により押圧されて取り付けられ、回転する前記ディスク９の面に磁気ヘッド１５または光学ヘッドを対向して設け、この磁気ヘッド１５または光学ヘッドはヘッド支軸１６に回動自在に支持され、前記ディスク面に平行に移動自在に構成され、前記ディスク９に対して信号の記録または再生を行う。深溝５は軸受内部の有害な空気１２を排出し、また通気穴を有していない半密封構造のスリーブ２は十分多くのオイル１３を内部に蓄えることが可能であるため長期信頼性が高い。また軸１はスリーブ２に対して安定して高精度に非接触回転し、高密度な信号の記録再生が行える。
【００１４】
以上のように本実施の形態によれば、流体軸受部に混入した空気が容易に排出され、軸受に生じがちであった油膜切れが防止され、ディスクを高精度かつ長寿命に回転させるディスク回転装置の構成が得られる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明の流体軸受装置は軸外周面またはスリーブ内周面の少なくとも一方にパターン状の浅溝からなる動圧発生溝と、パターン状または軸方向に平行な少なくとも１本の深溝を有し、軸とスリーブの間の隙間は潤滑剤で充満されており、動圧発生溝の深さより深溝は２倍以上深くなるよう構成することで、潤滑剤を軸受隙間に保持したまま内部に蓄積した空気を深溝から排出して軸受隙間の油膜切れを解決するものである。また長期信頼性に良好なディスク装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の流体軸受装置断面図
【図２】本発明実施形態の深溝の詳細図
【図３】本発明実施形態の深溝の詳細図
【図４】本発明実施形態の深溝の詳細図
【図５】本発明実施形態の深溝の角度説明図
【図６】本発明実施形態の深溝の深さ説明図
【図７】本発明実施形態のディスク装置断面図
【図８】従来の流体軸受装置断面図
【図９】従来の流体軸受装置説明図
【符号の説明】
１  軸
１Ｂ，１Ｃ，２Ｃ  動圧発生溝
２  スリーブ
２Ａ  軸受穴
２Ｂ，２Ｆ  隙間大部
３  底板
４  ロータ
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ  深溝
６  ベース
７  モータステータ
８  ロータ磁石
９  ディスク
１０  スペーサ
１１  クランパー
１２  空気
１３  オイル
１５  ヘッド
１６  ヘッド支軸
１７  上蓋
【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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【図８】
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【図９】
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