(57)【要約】【課題】  軸方向の長さが短くても十分なラジアルの軸支持を得られる動圧軸受を提供する。【解決手段】  略円柱状のシャフト１と、このシャフト１が挿通される略円筒状のスリーブ２の内周面とは径方向微少間隙を介して径方向に対向し、径方向微小間隙に動圧発生流体が保持されてラジアル動圧軸受１２が形成され、ラジアル動圧軸受１２を構成するシャフト１の外周面とスリーブ２の内周面とのうち、少なくとも一方の面には径方向に陥没した凹部（４１）が周方向に複数配列して形成され、この凹部の軸方向両端に壁面が設けられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円柱状のシャフトと、該シャフトが挿通される略円筒状のスリーブとを有する動圧軸受において、
前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とは径方向微少間隙を介して径方向に対向し、該径方向微小間隙に動圧発生流体が保持されてラジアル動圧軸受が形成され、該ラジアル動圧軸受を構成する前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とのうち、少なくとも一方の面には径方向に陥没した凹部が周方向に複数配列して形成され、該凹部はその軸方向両端に壁面が設けられるを特徴とする動圧軸受。
【請求項２】
略円柱状のシャフトと、該シャフトが挿通される略円筒状のスリーブとを有する動圧軸受において、
前記スリーブの少なくとも一つの軸方向端部には、前記シャフトと直交する平面で構成されるスリーブ平坦面が形成され、該スリーブ平坦面と対向するシャフト平坦面を有するスラストフランジが前記シャフトから径方向外方に延設され、前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とは径方向微少間隙を介して対向し、該径方向微少間隙には動圧発生流体が保持されてラジアル動圧軸受が形成され、前記シャフト平坦面と前記スリーブ平坦面とは軸方向微少間隙を介して対向し、該軸方向微少間隙には動圧発生流体が保持されてスラスト動圧軸受けが形成され、前記ラジアル動圧軸受を構成する径方向微少間隙と前記スラスト軸受を構成する軸方向微少間隙とには連続して前記動圧発生流体が保持され、前記ラジアル動圧軸受を構成する前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とのうち、少なくとも一方の面には径方向に陥没した凹部が周方向に複数配列されて形成され、前記凹部の軸方向少なくとも一端側に位置する前記軸方向間隙の周方向の少なくとも一部が周方向に沿って狭められていることを特徴とする動圧軸受。
【請求項３】
略円柱状のシャフトと、該シャフトが挿通される略円筒状のスリーブとを有する動圧軸受において、
前記スリーブの少なくとも一つの軸方向端部には、前記シャフトと直交する平面で構成されるスリーブ平坦面が形成され、該スリーブ平坦面と対向するシャフト平坦面を有するスラストフランジが前記シャフトから径方向外方に延設され、前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とは径方向微少間隙を介して対向し、該径方向微少間隙には動圧発生流体が保持されてラジアル動圧軸受が形成され、前記シャフト平坦面と前記スリーブ平坦面とは軸方向微少間隙を介して対向し、該軸方向微少間隙には動圧発生流体が保持されてスラスト動圧軸受けが形成され、前記ラジアル動圧軸受を構成する径方向微少間隙と前記スラスト軸受を構成する軸方向微少間隙とには連続して前記動圧発生流体が保持され、前記ラジアル動圧軸受を構成する前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とのうち、少なくとも一方の面には径方向に陥没した凹部が周方向に複数配列されて形成され、前記スラスト動圧軸受を構成する前記シャフト平坦面と前記スリーブ平坦面とのうちいずれか一方もしくは両方に動圧発生溝が形成され、前記スラスト動圧軸受が、前記動圧発生溝によって前記スラスト動圧軸受の径方向内方に向けて圧力を高めるポンプインスラスト動圧軸受であることを特徴とする動圧軸受。
【請求項４】
前記シャフトの一端は球形または錘形とされ、前記スリーブには直接または間接的にスラスト片が固定され、該スラスト片と前記シャフトの球形または錘形とされた一端側の先端部の一点を中心として摺動回転することによって軸方向の荷重が支持されることを特徴とする請求項１に記載された動圧軸受。
【請求項５】
前記スラスト動圧軸受を構成する前記スリーブ平坦面の直径が、前記ラジアル動圧軸受を構成する前記スリーブの内周面の軸方向長さと同等もしくはそれより長いことを特徴とする請求項２又は３に記載された動圧軸受。
【請求項６】
前記凹部には、前記凹部の深さが最も深い部分から周方向一方に形成された前記凹部の深さが最も浅い部分に向けて深さが減少していくテーパ面が形成され、該テーパ面を有する前記凹部が前記シャフト外周面又はスリーブ内周面のいずれか一方に少なくとも３つ以上形成されていることを特徴とする請求項1乃至５に記載された動圧軸受装置。
【請求項７】
前記凹部内の前記テーパ面の一部に、前記テーパ面から径方向に突出された丘部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載された動圧軸受。
【請求項８】
前記丘部が、前記凹部の深さが最も深い部分と最も浅い部分との中心よりも浅い部分に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の動圧軸受。
【請求項９】
前記丘部が、前記縁面部と同一周面を形成し、前記凹部の軸方向中央部に位置して、前記テーパ部のうち前記凹部の深さが浅い部分を軸方向に分割して配置され、この分割された前記テーパ部の前記凹部の深さが浅い部分ががいずれも、凹部の深さが浅くなるにつれて軸方向長さが減少していくことを特徴とする請求項７又は８に記載された動圧軸受。
【請求項１０】
前記径方向凹部には、前記径方向凹部の軸方向中央部の少なくとも一部に凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載された動圧軸受。
【請求項１１】
前記凹溝が周方向に連続し形成されていることを特徴とする請求項１０に記載された動圧軸受。
【請求項１２】
前記径方向凹部が形成された面には、軸方向に平行な溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載された動圧軸受。
【請求項１３】
前記スリーブには連通孔が形成され、その両端はそれぞれ前記ラジアル動圧軸受よりも軸方向外方において開口されている事を特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載された動圧軸受。
【請求項１４】
前記スリーブが焼結多孔質金属で形成されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載された動圧軸受。
【請求項１５】
ベースプレートと、該ベースプレートに固定されたステータとを備え、該ステータと対向し該ステータに対して回転可能であるロータマグネットと、該ロータマグネットを保持するロータハブとを備え、前記ロータハブを前記ベースプレートに対して請求項１乃至１４のいずれかに記載された動圧軸受を介して回転自在に支持することを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項１６】
ハウジング内に、記録ディスクにデータを読み書きするヘッドと、該ヘッドをディスク面上で移動させるアクチュエータと、請求項１５に記載されたスピンドルモータとを備える記録ディスク駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に小形、薄型の動圧軸受、その動圧軸受を用いて構成されるスピンドルモータおよびそのスピンドルモータを用いて構成される記録ディスク駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクをはじめとする記録ディスク駆動装置は、近年なお一層の小型化が図られ、従来の用途であったコンピュータ機器のみならず、家庭用視聴覚機器や携帯機器にも用いられている。ディスク駆動装置が小型化すると、その記録ディスクを回転させるスピンドルモータも合わせて小型化、薄型化しなければならない。
【０００３】
記録ディスクを回転させるスピンドルモータは、静音性や長寿命の要求から、流体動圧軸受が用いられている。そのラジアル荷重を支持するために、略「く」の字状のヘリングボーン溝を形成するのが一般的である（特許文献１）。そのヘリングボーン溝を軸方向に２列にわたって配する事により、モーメント剛性を確保していた。しかし、薄型化によってラジアル動圧軸受の軸方向長さが減少すると、ヘリングボーン溝を軸方向に複数列配置することは加工の制約から困難である。しかしながら溝を１列にすると、モーメント剛性が不足し、安定な軸支持が困難であった。
【０００４】
一方ラジアル軸受の軸受間隙を周方向に変化させることによって軸支持を行なう、いわゆるステップ溝も広く行なわれていた（特許文献２）。しかし、ステップ溝は軸方向に広い範囲で動圧を高めるため、十分なモーメント剛性を得ることができなかった。また、十分な剛性を得ようとすると、動圧の発生に伴う回転抵抗が大きくなり、消費電力が向上してしまうという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−５６９６３号公報
【特許文献２】特開平８−３２１１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した従来の技術の問題点に鑑みて為されたものであり、軸方向の長さが短くても十分なラジアルの軸支持を得られる動圧軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の本発明が解決すべき課題に鑑みて、本発明の請求項１に記載された動圧軸受は、略円柱状のシャフトと、略円筒状のスリーブを有する。そのシャフトの外周面とスリーブの内周面とは径方向に微少間隙を介して対向する。その径方向微少間隙に動圧発生流体が保持されてラジアル動圧軸受が形成される。
【０００８】
そのラジアル動圧軸受を構成するシャフトの外周面とスリーブの内周面とのうち少なくともいずれか一方には凹部が周方向に複数配列されて形成されている。その凹部の軸方向両端側には、その軸方向の両端に壁面が形成されている。
【０００９】
請求項２に記載された動圧軸受は、略円柱状のシャフトと、略円筒状のスリーブとを有する。スリーブの少なくとも一つの軸方向端部には、シャフトと直交する平面で構成されるスリーブ平坦面が形成され、そのスリーブ平坦面と対向するシャフト平坦面を有するスラストフランジがシャフトから径方向外方に延設される。
【００１０】
シャフトの外周面と、スリーブの内周面とは径方向に微少間隙を介して対向し、その径方向微少間隙内に動圧発生流体が保持されてラジアル動圧軸受が形成される。スリーブ平坦面とシャフト平坦面とは軸方向に微少間隙を介して対向し、その軸方向微少間隙内に動圧発生流体が保持されてスラスト動圧軸受が形成される。径方向微少間隙と軸方向微少間隙とには動圧発生流体が連続して保持される。
【００１１】
そのラジアル動圧軸受を構成するシャフトの外周面とスリーブの内周面とのうち少なくともいずれか一方には凹部が周方向に複数配列されて形成されている。
【００１２】
またその凹部の軸方向少なくとも一端側に位置する軸方向間隙の周方向の少なくとも一部が周方向に沿って狭められている。
【００１３】
請求項３に記載された動圧軸受は、略円柱状のシャフトと、略円筒状のスリーブとを有する。スリーブの少なくとも一つの軸方向端部には、シャフトと直交する平面で構成されるスリーブ平坦面が形成され、そのスリーブ平坦面と対向するシャフト平坦面を有するスラストフランジがシャフトから径方向外方に向けて延設される。
【００１４】
シャフトの外周面と、スリーブの内周面とは径方向に微少間隙を介して対向し、その径方向微少間隙内に動圧発生流体が保持されてラジアル動圧軸受が形成される。スリーブ平坦面とシャフト平坦面とは軸方向に微少間隙を介して対向し、その軸方向微少間隙内に動圧発生流体が保持されてスラスト動圧軸受が形成される。径方向微少間隙と軸方向微少間隙とには動圧発生流体が連続して保持される。
【００１５】
そのラジアル動圧軸受を構成するシャフトの外周面とスリーブの内周面とのうち少なくともいずれか一方には凹部が周方向に複数配列されて形成されている。
【００１６】
スラスト動圧軸受を構成するシャフト平坦面又はスリーブ平坦面のうちのいずれか一方もしくは両方に動圧発生溝が形成され、スラスト動圧軸受はその動圧発生溝によって径方向内周に向けて動圧発生流体の圧力を高めるポンプインスラスト動圧軸受である。
【００１７】
請求項４に記載された動圧軸受は、シャフトの一端が球形または錘形とされ、スリーブには直接または間接的にスラスト片が固定される。そのスラスト片とシャフトの球形または錘形とされた一端側の先端部の一点を中心として摺動回転することによって軸方向の荷重が支持される。
【００１８】
請求項５に記載された動圧軸受は、スラスト動圧軸受を構成するスリーブ平坦面の直径が、ラジアル動圧軸受を構成するスリーブの内周面の軸方向長さと同等もしくはそれより長くされる。
【００１９】
請求項６に記載された動圧軸受は、その凹部に、その凹部の深さが最も深い部分から周方向一方に形成された凹部の深さが最も浅い部分に向けて深さが減少していくテーパ面が形成される。そのテーパ面を有する凹部がシャフト外周面又はスリーブ内周面のいずれか一方に少なくとも３つ以上形成されている。
【００２０】
請求項７に記載された動圧軸受は、その凹部内のテーパ面の一部に、テーパ面から径方向外方に突出された丘部が形成されている。
【００２１】
請求項８に記載された動圧軸受は、丘部が、凹部の深さが最も深い部分と最も浅い部分との中心よりも浅い部分に形成されている。
【００２２】
請求項９に記載された動圧軸受は、丘部が、縁面部と同一周面を形成し、凹部の軸方向中央部に位置しており、テーパ部のうち凹部の深さが浅い部分を軸方向に分割して配置されている。この分割されたテーパ部の凹部の深さが浅い部分ががいずれも、凹部の深さが浅くなるにつれて軸方向長さが減少している。
【００２３】
請求項１０に記載された動圧軸受は、径方向凹部の軸方向中央部の少なくとも一部に凹溝が形成されている。
【００２４】
請求項１１に記載された動圧軸受は、凹溝が周方向に連続し形成されている。
【００２５】
請求項１２に形成された動圧軸受は、径方向凹部が形成された面に、軸方向に平行な溝が形成されている。
【００２６】
請求項１３に記載された動圧軸受は、
スリーブに連通孔が形成され、その両端はそれぞれラジアル動圧軸受よりも軸方向外方において開口されている。
【００２７】
請求項１４に記載された動圧軸受は、スリーブが焼結多孔質金属で形成される。
【００２８】
請求項１５に記載されたスピンドルモータは、ベースプレートと、そのベースプレートに固定されたステータと、そのステータと対向しそのステータに対して回転可能であるロータマグネットと、そのロータマグネットを保持するロータハブとを備えている。ロータハブをベースプレートに対して請求項１乃至１５に記載された動圧軸受を介して回転自在に支持する。
【００２９】
請求項１６に記載されたディスク駆動装置は、ハウジング内に、記録ディスクにデータを読み書きするヘッドと、該ヘッドをディスク面上で移動させるアクチュエータと、請求項１６に記載されたスピンドルモータとを備える。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の請求項１に記載された動圧軸受は、ラジアル動圧軸受を構成するシャフト外周面とスリーブ内周面との少なくとも一方の面に凹部が形成されている。この凹部の軸方向高さを、動圧を高めたい軸方向の幅として設計することにより適宜調整することができる。その際には、軸方向に一ヶ所または複数ヶ所に動圧が高い部分を設けることも可能であり、一定の幅を持って高めることも可能である。
【００３１】
また、この凹部の軸方向両端には壁面が形成され、これによって高められた動圧が軸方向両端から外部に逃げてしまうことを防ぐことができ、効率的に軸支持を行なうことができる。
【００３２】
請求項２に記載された動圧軸受は、ラジアル動圧軸受とスラスト動圧軸受とを有しており、それらの間にも連続的に動圧発生流体が保持されている。動圧発生流体が潤滑油や液体の場合には、その軸受内に存在する空気が溶けこんで、再び気泡となって軸支持圧が不安定に成ることを防ぐことができる。また、ラジアル動圧軸受を構成するシャフトの外周面とスリーブとの内周面の少なくとも一方には凹部が形成され、スラスト動圧軸受が形成される軸方向微少間隙は周方向に沿って周方向の一部が狭められている。これにより、ラジアル動圧軸受で高められた動圧が、スラスト動圧軸受の外周にまで逃げてしまうことを防ぐことができ、効率的に軸支持を行なうことができる。
【００３３】
請求項３に記載された動圧軸受は、ラジアル動圧軸受とスラスト動圧軸受とを有しており、それらの間にも連続的に動圧発生流体が保持されている。動圧発生流体が潤滑油や液体の場合には、その軸受内に存在する空気が溶けこんで、再び気泡となって軸支持圧が不安定に成ることを防ぐことができる。また、ラジアル動圧軸受を構成するシャフトの外周面とスリーブとの内周面の少なくとも一方には凹部が形成されている。そのうえ、スラスト動圧軸受が、軸受の外方からラジアル動圧軸受が形成される径方向微少間隙に向かって圧力を高めている。したがって、ラジアル動圧軸受で動圧が高められ、さらに径方向微少間隙の一端もしくは両端からスラスト動圧軸受によって圧力が高められる。それにより、軸支持圧の向上を図ることができる。さらに、このようにポンプインスラスト動圧軸受とすることによって、ラジアル、スラスト動圧軸受の軸受内部が常に外気圧よりも高圧になり、負圧によって生じる気泡の発生や軸支持圧不足などを回避することができる。
【００３４】
請求項４に記載された動圧軸受は、スラスト片とシャフトの球形または錘形とされた一端側の先端部とが摺動回転することによって軸方向の荷重が支持されている。この構造を用いれば、スラスト動圧軸受のような精度が高い加工を必要としないで軸方向の荷重支持を行なうことができるため、安価且つ容易に製造することができる。
【００３５】
請求項５に記載された動圧軸受は、スラスト動圧軸受を構成するスリーブ平坦面の直径が、ラジアル動圧軸受を構成するスリーブの内周面の軸方向長さと同等もしくはそれより長くされる。このような軸受によって、動圧軸受を備えるモータをさらに薄型化できる。
【００３６】
請求項６に記載された動圧軸受は、その凹部に、その凹部の深さが最も深い部分から周方向一方に形成された凹部の深さが最も浅い部分に向けて深さが減少していくテーパ面が形成される。これにより、ラジアル動圧はその凹部の最も深い部分からその凹部の最も浅い部分に向けて高められる。そのテーパ面を有する凹部がシャフト外周面又はスリーブ内周面のいずれか一方に少なくとも３つ以上形成されており、周方向にも安定した軸支持圧を得ることができる。
【００３７】
請求項７に記載された動圧軸受は、その凹部内のテーパ面の一部に、テーパ面から径方向外方に突出された丘部が形成されている。この丘部はテーパ面上において障害となっており、この障害によって丘部の周囲の動圧が高まる。
【００３８】
請求項８に記載された動圧軸受は、丘部が、凹部の深さが最も深い部分と最も浅い部分との中心よりも浅い部分に形成されている。これにより、特に動圧が高まる凹部の深さが浅くなる部分で動圧を更に高めることができる。
【００３９】
請求項９に記載された動圧軸受は、丘部が、縁面部と同一周面を形成し、凹部の軸方向中央部に位置しており、テーパ部のうち凹部の深さが浅い部分を軸方向に分割して配置されている。この分割されたテーパ部の凹部の深さが浅い部分ががいずれも、凹部の深さが浅くなるにつれて軸方向長さが減少している。こうしてラジアル動圧が軸方向に２ヶ所以上の場所で高められ、軸支持を安定させることができる。
【００４０】
請求項１０に記載された動圧軸受は、径方向凹部の軸方向中央部の少なくとも一部に凹溝が形成されており、その凹溝によって軸方向中央部で軸支持圧が低下し、事実上軸方向に２ヶ所で軸支持圧が高められる。
【００４１】
請求項１１に記載された動圧軸受は、凹溝が周方向に連続し形成されている。これにより、動圧が過剰に高まって回転の抵抗となることを回避することができ、さらに周方向に動圧発生流体を循環させることができる。
【００４２】
請求項１２に形成された動圧軸受は、径方向凹部が形成された面に、軸方向に平行な溝が形成されている。この溝によってラジアル動圧軸受の外部と内部とが連通され、さらにラジアル動圧軸受に動圧発生流体を供給するためのリザーバとなる。
【００４３】
請求項１３に記載された動圧軸受は、スリーブに連通孔が形成され、その両端はそれぞれラジアル動圧軸受よりも軸方向外方において開口されている。ラジアル動圧軸受の両端の圧力をほぼ同一とすることによって、軸支持の安定化を図り、さらに動圧発生流体を循環させることにより、動圧発生流体の内部に存在する空気の噛み込み等を抑えることができる。
【００４４】
請求項１４に記載された動圧軸受は、スリーブが焼結多孔質金属で形成される。燒結多孔質金属はコイニングなどの加工により凹部を容易に形成することができ、さらに動圧発生流体として潤滑油を用いる場合には多孔質部材に含油することができるので、非常に有効である。
【００４５】
請求項１５に記載されたスピンドルモータは、本発明の動圧軸受を用いて構成されることにより、小型化、薄型化と、モーメント剛性の向上による安定した軸支持とを同時に満足している。
【００４６】
請求項１６に記載されたディスク駆動装置は、本発明のスピンドルモータを使用することにより、装置全体を小型化、薄型化でき、且つデータの読み書きを安定して行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
本発明の最良の実施の形態について図を参照しながら説明する。なお、本実施の形態の説明における上下左右などの方向に関する表現はいずれも、特別な記載がある場合を除いて図面状の方向を示している。したがって、実際の実施の方向を制限するものではない。
【００４８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を実施した第１の実施形態にかかる動圧軸受１０の断面図である。なお、本実施例の動圧軸受１０はスピンドルモータに使用されるものであるが、回転駆動部分を構成する部材は省略されている。
【００４９】
（１−１）構成
本発明の動圧軸受１０は、略円柱状のシャフト１と、略円筒状のスリーブ２と、スリーブ２の径方向外方に位置しスリーブ２を覆う略カップ状の軸受ハウジング４と、シャフト１の上端部から径方向に延設された天板部３ｂを有するロータハブ３とから構成される。スリーブ２は焼結多孔質部材から構成されている。軸受ハウジング４は、アルミニウム、ステンレス、真鍮、樹脂などで形成される。シャフト１はプレス又は切削によりロータハブ３と一体に形成される。
【００５０】
なお、スリーブ２と軸受ハウジング４は一体に形成されてもよい。例えば、アルミニウムやステンレス、真鍮などで一体に形成されたり、焼結多孔質体で一体に形成し、外周面を封孔処理されてもよい。また、スリーブ２となる焼結多孔質体を樹脂でインサート成形されてもよい。
【００５１】
（１−２）動圧軸受の構成
シャフト１の外周面１ａとスリーブ２の内周面２ａとは径方向に微少間隙を介して対向している。その径方向微少間隙には潤滑性を有するオイルが保持されている。また、スリーブ２の上端面及び軸受ハウジング４の上端面４ａはロータハブ３の天板部３ｂの下面３ａと軸方向に微少な間隙を介して対向する。その軸方向の微少な間隙には、径方向の微少間隙に保持されているのと同様のオイルが径方向微少間隙に連続して保持されている。オイルはシャフト１の下端部と軸受ハウジング４の底面との間にも連続的に保持されており、こうして軸受ハウジング４内はオイルが途切れなく満たされる。この状態をフルフィル状態という。
【００５２】
なお、ロータハブ３は軸受ハウジング４の最外周縁よりも外周に下垂周壁３ｃを有しており、この下垂周壁３ｃに取りつけられた抜け止め２１の内周面と軸受ハウジング４の外周面との間にオイルと空気との界面１１がただ一つ形成される。抜け止め２１の内周面と軸受ハウジング４の外周面との間は、軸受の外部に向かうにつれて広げられるテーパ形状にされており、オイルが軸受外部に漏れ出すことが防がれている。また、軸受ハウジング４の外周面には周方向に段差が設けられ、ロータハブ３の下垂周壁３ｃに設けられた抜け止め２１がその段差に対向して、シャフト１とスリーブ２の軸方向の一定以上の移動が規制される。
【００５３】
シャフト１がスリーブ２に対して回転されると、径方向微少間隙に保持されているオイルがシャフト１外周面とスリーブ２内周面との間で動圧を発生させ、ラジアル（径方向）の荷重支持圧が発生する。こうしてラジアル動圧軸受１２が形成される。また、同様にシャフト１がスリーブ２に対して回転されると、軸方向微少間隙に保持されているオイルが軸受ハウジング４上端面と天板部３ｂの下面との間で動圧を発生させ、スラスト（軸方向）の荷重支持圧が発生する。こうしてスラスト動圧軸受１３が形成される。
【００５４】
スラスト動圧軸受１３が形成される軸受ハウジング４の上端面４ａの直径は、ラジアル動圧軸受１２が形成されるシャフト１の外周面の軸方向長さよりも大きく設定される。これにより、適正な荷重支持圧を確保しつつ、動圧軸受１０全体を薄型化することができ、動圧軸受１０を備えたスピンドルモータを小型化することができる。
【００５５】
（１−３）スラスト動圧発生溝
図２は軸受ハウジング４を上から見た平面図である。軸受ハウジング４の上端面４ａにはスラスト荷重支持圧を高めるためにスラスト動圧発生溝４８が形成される。軸受ハウジング４の内部が大気圧に対して負圧になると、動圧軸受１０内部に気泡が発生し、動圧軸受１０の安定した回転を妨げ、ロックを引き起こすことがある。そのため、軸受ハウジング４内が常に外気圧よりも高い圧力になるように、軸受ハウジング４の上端面４ａに形成されたスラスト動圧溝４８は、回転時に内側にオイルを送りこむよう回転方向に対して内向きのスパイラル溝とされている。この溝は内向きにアンバランスなヘリングボーン溝とされていてもよい。このように動圧軸受１０の内部にオイルを押しこむスラスト動圧軸受１３をポンプインスラスト動圧軸受又はインポンプスラスト動圧軸受という。
【００５６】
（１−４）ラジアル動圧溝と動圧発生流体の流れ
スリーブ２の内周面にはラジアル荷重支持圧を高めるためにラジアル動圧発生溝が形成される。ラジアル動圧溝は径方向に陥没された凹部４１をスリーブ２の内周面２ａに周方向に沿って複数配列して形成される。その凹部４１の形状は、第１乃至第４の凹部４１の形状から一つが選択される。
【００５７】
なお、本実施形態を表す図３、図４、図５、図６はいずれも動圧発生溝の様子を強調して示したものである。実際の動圧発生溝の深さは数〜数十マイクロメートル程度と非常に浅く、図示が困難であるため、その動圧溝の深さを実際よりも深く示している。また、図３、図４、図５、図６に示されたグラフは、縦軸を動圧溝によって発生される圧力Ｐ、横軸を軸と平行なｚ軸としている。
【００５８】
図３は第１の凹部４１の形状を示すスリーブ２の内周面の破断斜視図及びＣ−Ｃ´断面における動圧が発生した圧力分布を示すグラフである。スリーブ２が静止しているとき、シャフト１がＡの方向に回転すると、オイルはシャフト１の外周面１ａにつられてＡの方向に流れ始める。オイルの流れの上流側において、凹部４１は最も深く、径方向微少間隙の間隔が広い。そのため回転時の動圧は低い。オイルの流れの上流から下流に向かうにつれて、凹部４１の深さは浅くなり、径方向微少間隙の間隔が狭められる。すると回転の速度に応じて圧力が高められ、シャフト１の外周面１ａはスリーブ２の内周面２ａから離れる方向に力がはたらく。この凹部４１がスリーブ２の内周面２ａに複数配列されることにより、シャフト１がスリーブ２に対して径方向に支持される。また、このはたらきを助けるために凹部４１の軸方向の両端には土手４２が形成されており、テーパ面４４において高圧になったオイルが、軸方向の上下に流出することを防いでいる。
【００５９】
図３のグラフに表されるとおり、この動圧溝によって軸方向に均一な圧力が発生し、広い範囲にわたって軸支持力が得られる。そのため、モーメント剛性が向上している。
【００６０】
なお、この凹部４１のオイルの上流側には軸方向に貫かれた軸方向溝４６が形成されており、ラジアル動圧軸受１２の外に押し出されたオイルがラジアル動圧軸受１２内に供給される。
【００６１】
図４は第２の凹部４１ａの形状を示す、スリーブ２の内周面２ａの破断斜視図及びＣ−Ｃ´断面における圧力分布を示すグラフである。スリーブ２が静止しているとき、シャフト１がＡの方向に回転をはじめると、オイルがシャフト１外周面１ａにつられてＡの方向に流れ始める。この凹部４１ａは図３に示した凹部４１とほぼ同様の形状をしているが、凹部４１ａの軸方向のほぼ中心に周方向に沿って深溝４５が形成されている。回転時には凹部４１ａが浅くなる部分から深溝４５内にオイルが流入する。この深溝４５によってラジアル動圧軸受１２の軸方向のほぼ中心部において動圧の発生が抑えられ、事実上凹部４１ａの上半分と下半分との２ヶ所で径方向の荷重支持を行なう。また、このはたらきを助けるために凹部４１ａの軸方向の両端には土手４２が形成されており、テーパ面４４ａにおいて高圧になったオイルが、軸方向の上下に流出することを防いでいる。
【００６２】
図４のグラフに表されるとおり、この動圧発生溝によって軸方向上側と下側で動圧が高められ、深溝４５が形成されている軸方向中央付近ではそれほど動圧が高まらない。
【００６３】
図５は第３の凹部４１ｂの形状を示す、スリーブ２の内周面２ａの破断斜視図及びＣ−Ｃ´断面における圧力分布を示すグラフである。スリーブ２が静止しているとき、シャフト１がＡの方向に回転をはじめると、オイルがシャフト１の外周面１ａにつられてＡの方向に流れ始める。この凹部４１ｂは図３に示した凹部４１とほぼ同様の形状をしているが、凹部４１ｂのテーパ面４４ｂ上の浅くなる側の周方向端部に丘４３が設けられる。この丘４３は凹部４１ｂを構成しないスリーブ２の内周面２ａと同一の周面を形成している。オイルの流れの上流側ではこの丘４３は段差を伴って凹部４１ｂから突設される。一方オイルの流れの下流側ではこの丘４３は凹部４１ｂが浅くなる部分と連続する。この丘４３が回転の際の障壁となり、凹部４１ｂの軸方向両端側にオイルが押し出され凹部４１ｂの上下それぞれで動圧が高められる。また、このはたらきを助けるために凹部４１ｂの軸方向の両端には土手４２が形成されており、テーパ面４４ｂにおいて高圧になったオイルが、軸方向の上下に流出することを防いでいる。
【００６４】
図５のグラフに表されているとおり、この動圧発生溝によって軸方向中央部から軸方向両端側にかけて段階的に高まり、凹部４１ｂの軸方向両端付近では図３や図４に示した動圧発生溝に比べて圧力が高められ、より安定した軸支持がなされる。
【００６５】
なお、この凹部４１ｂのオイル１４の上流側には軸方向に貫かれた軸方向溝４６が形成されており、ラジアル動圧軸受１２の外に押し出されたオイルがラジアル動圧軸受１２内に供給される。
【００６６】
図６は第４の凹部４１ｃの形状を示す、スリーブ２の内周面２ａの破断斜視図及びＣ−Ｃ´断面における圧力分布を示すグラフである。スリーブ２が静止しているとき、シャフト１がＡの方向に回転をはじめると、オイルがシャフト１の外周面１ａにつられてＡの方向に流れ始める。この凹部４１ｃは図３に示した凹部４１とほぼ同様の形状をしているが、凹部４１ｃのテーパ面４４ｃ上の浅くなる側の周方向端部に丘４３’が設けられる。この丘４３’を周面に平行な面から見ると略二等辺三角形状であり、その２つの等辺はテーパ面４４ｃに連続する。これにより、スムーズにオイルが凹部４１ｃの軸方向両端に向けて押し出され、凹部４１ｃの上端と下端でそれぞれ荷重支持圧が発生し、ラジアル動圧軸受１２が形成される。また、このはたらきを助けるために凹部４１ｃの軸方向の両端には土手４２が形成されており、テーパ面４４ｃにおいて高圧になったオイルが、軸方向の上下に流出することを防いでいる。
【００６７】
図６のグラフに表されているとおり、この動圧発生溝によって軸方向中央部から軸方向両端側にかけて連続的に高まり、凹部４１ｃの上下端付近では図３や図４に示した動圧発生溝に比べて圧力が高められ、より安定した軸支持がなされる。
【００６８】
なお、この丘が二等辺三角形でなく不等辺三角形とする事により、ラジアル動圧の上下それぞれの荷重支持圧を容易に変化させることができる。このようにすると、回転体の重心に合わせた設計をすることが容易になり、安定して回転させることが可能になる。
【００６９】
また、この凹部４１ｃのオイルの上流側には軸方向に貫かれた軸方向溝４６が形成されており、ラジアル動圧軸受１２の外に押し出されたオイルがラジアル動圧軸受１２内に供給される。
【００７０】
これらの溝形状に加えて、全周に渡って深溝４５が形成されていてもよい。こうすることで、荷重支持に必要なオイルを全周に行き渡らせることができる。
【００７１】
また、図１に示すように、軸受ハウジング４とスリーブ２との間には連通孔１５が形成され、スラスト動圧軸受１３部の内周と、シャフト１の下端部に保持されているオイルが連通される。こうしてシャフト１の下端部において負圧が発生することを防ぐことができる。さらにオイルの循環を促すことにより、気泡が発生した場合に一ヶ所にたまりにくくなる。
【００７２】
また、これらのラジアル動圧発生凹部４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃはその軸方向両端に形成された丘４３、４３’及び（１−３）で述べたインポンプスラスト動圧軸受によりラジアル動圧が軸方向両端側に逃げないようにされている。こうして軸方向の長さが短くても十分な剛性を有するラジアル動圧軸受１２を得ることが可能になる。
【００７３】
なお、ラジアル動圧溝はシャフトの外周面に形成されていてもよい。また、シャフトとスリーブの両方に設けられていてもよい。また、スラスト動圧軸受１３のスラスト動圧溝４８が形成される部分の内周側で軸方向微少間隙が狭められた部分があるとラジアル動圧を更に高めることができるのでなおよい。
【００７４】
（第２の実施形態）
図７は、本発明を実施した第２の実施形態にかかる動圧軸受１００の断面図である。
【００７５】
（２−１）構成
本実施形態の動圧軸受１００は、第１の実施形態と同様、略円柱状のシャフト１０１と、略円筒状のスリーブ１０２と、スリーブ１０２の径方向外方に位置する円筒部を有する軸受ハウジング１０４と、シャフト１０１の上端部から径方向に延設された天板部を有するロータハブ１０３とを備えている。さらに軸受ハウジング１０４の円筒部の上端部はスリーブ１０２の上端面が当接するように、径方向内方に延伸され、シャフト１０１の外周面１０１ａよりも内径が小さな環状部１０４ａが設けられている。シャフト１０１にはその環状部１０４ａの内周面よりも直径が小さくされた周状凹部１０１ｃを有しており、その周状凹部に環状部１０４ａの最内周端部が位置して、軸方向の抜け止めとされる。軸受ハウジング１０４の円筒部の下方開口部にはスラスト板１０５が取りつけられ、開口部が封止される。このスラスト板１０５は、金属との摺動に際して摩擦係数が小さな樹脂、テフロン（登録商標）、表面加工した金属やセラミックスなどが用いられる。
【００７６】
（２−２）動圧軸受の構成
シャフト１０１の外周面１０１ａとスリーブ１０２の内周面１０２ａとは径方向に微少間隙を介して対向している。その径方向微少間隙には潤滑性を有するオイルが保持されている。そのオイルはシャフト１０１の下端部とスラスト板１０５との間にも連続的に保持されており、こうしてスラスト板１０５によって閉塞された軸受ハウジング１０４内はオイルが途切れなく満たされる。この状態をフルフィル状態という。
【００７７】
なお、軸受ハウジング１０４の環状部の内周面は上に向かうほどシャフト１０１の周状凹部の外周面との間隔が広がる斜面を有しており、その斜面にオイルと外気との界面が形成される。
【００７８】
シャフト１０１がスリーブ１０２に対して回転されると、径方向微少間隙に保持されているオイルがシャフト１０１外周面とスリーブ１０２内周面との間で動圧を発生させ、ラジアルの荷重支持圧が発生する。こうしてラジアル動圧軸受１１２が形成される。シャフト１０１の下端部１０１ｂは球面状にされ、軸受ハウジング１０４の下方端部に取りつけられたスラスト板１０５と点接触し摺動する。これにより軸方向の荷重が支持されスラスト軸受１１３が形成される。
【００７９】
（２−３）ラジアル動圧軸受溝
本実施形態におけるラジアル動圧溝の形状は第１の実施形態と同様である。
なお、符号１１５は軸受ハウジング１０４とスリーブ１０２との間には形成された連通孔を示す。
【００８０】
（第３の実施形態）
図８は、本発明を実施した第３の実施形態にかかる動圧軸受２００の断面図である。
【００８１】
（３−１）構成
本実施形態の動圧軸受２００は、略円柱状のシャフト２０１と、略円筒状のスリーブ２０２と、シャフト２０１に固定されスリーブ２０２の上端面２０２ｂと対向するスラスト平面２０６Ａａを有する第１のスラストブッシュ２０６Ａと、シャフト２０１に固定されスリーブ２０２の下端面２０２ｃと対向するスラスト平面２０６Ｂａを有する第２のスラストブッシュ２０６Ｂと、スリーブ２０２の径方向該方に外嵌されたロータハブ２０３と、ロータハブ２０３に取りつけられ、第１のスラストブッシュ２０６Ａの軸方向上側に位置する第１のシール部材と、ロータハブ２０３に取りつけられ第２のスラストブッシュ２０６Ｂの軸方向下方に位置する第２のシール部材とから構成される。
【００８２】
（３−２）動圧軸受の構成
シャフト２０１の外周面とスリーブ２０２の内周面とは径方向に微少間隙を介して対向している。その径方向微少間隙には潤滑性を有するオイルが保持されている。
【００８３】
スリーブ２０２の上端面と第１のスラストブッシュ２０６Ａの下面とは第１の軸方向微少間隙を介して対向している。またスリーブ２０２の下端面と第２のスラストブッシュ２０６Ｂの上面とは第１の軸方向微少間隙を介して対向している。それら第１の軸方向微少間隙及び第２の軸方向微少間隙には径方向微少間隙に保持されているのと同等のオイルが径方向微少間隙と連続して設けられる。こうして第１の軸方向微少間隙から径方向微少間隙そして第２の軸方向微少間隙はオイルが連続して介在する。この状態をセミフルフィル状態という。
【００８４】
第１のスラストブッシュ２０６Ａの上面と第１のシール部材の下面とは、径方向内方に行くにしたがってその面間の間隔が拡大していく第１のテーパ部が形成され、その第１のテーパ部内にオイルと外気との界面が形成される。また第２のスラストブッシュ２０６Ｂの下面と第２のシール部材の上面とは、径方向内方に行くにしたがってその面間の間隔が拡大していく第２のテーパ部が形成され、その第２のテーパ部内にオイルと外気との界面が形成される。
【００８５】
シャフト２０１がスリーブ２０２に対して回転されると、径方向微少間隙に保持されているオイルがシャフト２０１外周面とスリーブ２０２内周面との間で動圧を発生させ、ラジアルの荷重支持圧が発生する。こうしてラジアル動圧軸受が形成される。また、同様にシャフト２０１がスリーブ２０２に対して回転されると、第１の軸方向微少間隙に保持されているオイルがスリーブ２０２の上端面と第１のスラストブッシュ２０６Ａの下面との間で動圧を発生させ、シャフト２０１に対してスリーブ２０２を下向きに押圧するスラスト荷重支持圧が発生する。さらに第２の軸方向微少間隙に保持されているオイルがスリーブ２０２の下端面と第２のスラストブッシュ２０６Ｂの上面との間で動圧を発生させ、シャフト２０１に対してスリーブ２０２を上向きに支持するスラスト荷重支持圧が発生する。これら２つのスラスト荷重支持圧によってスラスト動圧軸受が形成される。
【００８６】
（３−３）スラスト動圧発生溝
本実施形態において、その２つのスラスト動圧軸受はいずれも第１の実施形態で説明したものと同様に、インポンプスラスト動圧溝が形成されている。その動圧発生溝は、第１及び第２のスラストブッシュ２０６Ａ、２０６Ｂのそれぞれスリーブ２０２と対向する面に形成されている。その動圧発生溝がスリーブ２０２の上下それぞれの端面に形成されていてもよい。
【００８７】
なお、第１及び第２の軸方向微少間隙の、動圧発生溝が形成された部分よりも径方向内周には、周方向に渡って軸方向間隙が狭められている。より具体的には、第１及び第２のスラストブッシュ２０６Ａ、２０６Ｂのスリーブ２０２対向面とスリーブ２０２の両端面のいずれか一方もしくは両方に周状の軸方向突出が形成されている。
【００８８】
これによりラジアル動圧軸受によって径方向微少間隙内で高圧になったオイルが軸方向微少間隙内に流れ込むことを防ぐことができ、ラジアル動圧軸受による荷重支持圧をより高めることができる。
【００８９】
（３−４）ラジアル動圧溝
本実施形態におけるラジアル動圧発生溝は第１の実施形態と同様である。
なお、符号２１５はロータハブ２０３とスリーブ２０２との間には形成された連通孔を示す。
【００９０】
（第４の実施形態）
図９は、本発明を実施したスピンドルモータ３０及び記録ディスク駆動装置５０の断面図である。
【００９１】
（４−１）構成
この記録ディスク駆動装置５０は、記録ディスク５１と、記録ディスク５１を回転させるスピンドルモータ３０と、記録ディスク５１に対して情報のアクセスを行なうヘッド５２と、それら全体を収容するハウジング５３とを備える。
【００９２】
（４−２）スピンドルモータ
スピンドルモータ３０は、第１乃至第３の実施形態によって説明された動圧軸受３００を備えている。スピンドルモータ３０はハウジング５３の一部をその基板とし、その基板上にステータ３１と回路基板（不図示）とが固定される。一方、ロータハブ３０３に固定されたロータマグネット３３はステータ３１と径方向に対向され、動圧軸受３００によって基板部材、ステータ３１に対して回転自在に支持される。ステータ３１は複数のコイル３２を備えており、それらコイル３２への通電は制御回路によって制御される。
【００９３】
（４−３）動作
スピンドルモータ３０のロータハブ３０３には記録ディスク５１が載置され、ロータハブ３０３と一体に回転される。制御回路によって、ステータ３１のコイル３２に通電されると、スピンドルモータ３０が回転をはじめる。動圧軸受３００が回転側と静止側とを非接触に支持し、スピンドルモータ３０の振動が抑えられる。これにより、記録ディスク５１への書きこみエラーなどが抑制され、信頼性の向上と高速化が達成される。また、記録ディスク駆動装置５０の静音化も図られ、携帯機器や音響機器などに搭載されても、耳障りな騒音が発生しにくい。
【００９４】
また、本発明の動圧軸受３００は軸支持圧が安定して高く、外部から衝撃が加えられても軸を安定して支持することができる。よって、特に振動や衝撃に対する安定性が必要な車載機器や携帯機器などの用途に特に有効である。
【００９５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】第１の実施形態における動圧軸受の断面図である。
【図２】第１の実施形態におけるスラスト動圧軸受が形成された軸受ハウジングの上端面の平面図である。
【図３】第１の凹部の形状を示した部分斜視図及び圧力分布のグラフである。
【図４】第２の凹部の形状を示した部分斜視図及び圧力分布のグラフである。
【図５】第３の凹部の形状を示した部分斜視図及び圧力分布のグラフである。
【図６】第４の凹部の形状を示した部分斜視図及び圧力分布のグラフである。
【図７】第２の実施形態における動圧軸受の断面図である。
【図８】第３の実施形態における動圧軸受の断面図である。
【図９】第４の実施形態における記録ディスク駆動装置の断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  シャフト
２  スリーブ
１０、１００、２００、３００  動圧軸受
１２、１１２、２１２  ラジアル軸受部
１３、１１３  スラスト軸受部
３０  スピンドルモータ
５０  記録ディスク駆動装置
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ  凹部
４２  土手
４３、４３’  丘部
４４  テーパ面
４６  深溝
【図１】
2005315357.tif 000003
【図２】
2005315357.tif 000004
【図３】
2005315357.tif 000005
【図４】
2005315357.tif 000006
【図５】
2005315357.tif 000007
【図６】
2005315357.tif 000008
【図７】
2005315357.tif 000009
【図８】
2005315357.tif 000010
【図９】
2005315357.tif 000011