【手続補正書】
【提出日】平成19年1月5日(2007.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】          明細書
【発明の名称】
流体シールおよびこれを用いたスピンドルモータ、並びにこのスピンドルモータを用いたディスク装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにおいて、上下方向の軸心を持つ静止軸体と、前記軸体に対して上部および下部の２つの軸受により回転自在に支持されたロータハブとの間に設けられ、かつ前記上部軸受の軸心上方に隣接して設けられた流体シールであって、
その内周面が軸体外周面に対して微小間隙を介して対向し、かつその円環状面が軸心にほぼ直角に保持された一の円環状板と、前記微小間隙に保持された流体と、により構成されることを特徴とする流体シール。
【請求項２】
前記円環状板は、一の材質により一体に形成されていることをを特徴とする、請求項１に記載した流体シール。
【請求項３】
前記流体は、潤滑オイルであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載した流体シール。
【請求項４】
前記円環状板の内周面および／または当該内周面に対向する軸体外周面には、前記円環状板内周面の軸心方向中央部とこれに対向する軸体外周面先端中央部との半径方向距離が最も短く、前記軸体外周面の前記先端中央部または当該先端中央部から軸心方向上下に一定距離はなれた部位から始まり、軸心上下方向にそれぞれ離れるにつれて、前記円環状内周面とこれに対向する軸体外周面との半径方向の距離が徐々に大きくなる、テーパシール構造を有することを特徴とする、請求項１ないし請求項３に記載した流体シール。
【請求項５】
前記円環状板内周面には、当該内周端部の軸心方向中央部で軸心からの半径方向距離が最も大きく、かつ前記中央部または当該中央部から軸心方向上下に一定距離はなれた部位から、軸心上下方向にそれぞれ離れるにつれて前記軸心からの半径方向距離が小さくなる円環状傾斜部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載した流体シール。
【請求項６】
前記円環状板内周面に形成された円環状傾斜部は、前記円環状板内周端部の前記軸心方向中央部から軸心方向上下に一定距離はなれた部位に形成された内周側に突き出た円環状壁であることを特徴とする請求項５に記載した流体シール。
【請求項７】
前記円環状内周面に形成された前記円環状傾斜部または前記壁部の先端部の軸心に対する半径が、これに対向する軸体外周面に形成された環状凸部の先端部の、軸心に対する半径にほぼ等しいことを特徴とする請求項５または請求項６に記載した流体シール。
【請求項８】
前記円環状内周面に形成された前記円環状傾斜部または前記壁部の上側先端部の軸心に対する半径が、当該下側先端部の軸心に対する半径より小さいことを特徴とする請求項５ないし請求項７に記載した流体シール。
【請求項９】
固定部を形成するブラケットと、上下方向に軸心を有する軸体であって、前記ブラケットに対して上部および下部の２つの軸受により回転自在に支持された回転する軸体と、当該軸体に密着結合されたロータハブとにより構成され、上部軸受の隣接上部および／または下部軸受の隣接下部であって前記軸体およびブラケットの間に設けられた流体シールが、請求項１ないし請求項８に記載した流体シールであることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項１０】
固定された上下方向に軸心を有する軸体と、前記軸体に対して上部および下部の２つの軸受により回転自在に支持されたロータハブとの間に設けられ、かつ前記上部軸受の軸心上方に隣接して設けられた請求項１ないし請求項８に記載した流体シールを有するスピンドルモータ。
【請求項１１】回転する軸体を有する回転体に使用される請求項１ないし請求項８に記載した流体シール。
【請求項１２】
請求項１１に記載した流体シールを有することを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項１３】
円板状の記録媒体を備えたディスク装置であって、
ハウジングと、
当該ハウジング内部に固定された請求項９、請求項１０または請求項１２に記載のスピンドルモータと、
当該記録媒体の所要の位置に情報を書き込みまたは読み出すための情報アクセス手段とを有することを特徴とするディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、軸体の上部間隙等を介してモータ内部のオイル粉塵等がモータ外部に漏れることを防止する流体シール、およびこの流体シールを有するスピンドルモータ、並びにこのスピンドルモータを用いたディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６に、一般的なディスク装置の内部構成を模式図として示す。ハウジング７１の内部には、各種情報をデジタル形式で高密度に記憶するディスク板７３が回転自在に装着されたモータ７２が設けられ、ディスク板７３に対して情報を読み書きするヘッド移動機構７７が配置されている。このヘッド移動機構は、ディスク板上の情報を読み書きするヘッド７６、このヘッドを支えるアーム７５、およびヘッドおよびアームをディスク板上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部７４により構成されている。近年ディスク板に記憶できる情報密度は飛躍的に向上し、ディスク板の設置環境は、塵・埃等が極度に少ないクリーンな環境が必須とされている。従ってハウジング７１の内部は、外気を遮断した高度にクリーンな空間を形成すると共に、その内部構成部品であるヘッド移動機構７７やモータ７２は、その内部のオイルミスト等が外部に漏れない機構が必須要件となっている。この様な要請に対して、回転部を構成する軸体および軸受部から生じるオイルミスト等を外部に漏らさない機構部品として、流体シールが用いられている。
【０００３】
図１５に流体シールを有するスピンドルモータの一例を、モータの軸心を通る平面により切断した断面図にて示す。ここで軸体１は静止部である固定軸を形成し、上下２つの軸受２および２’により回転自在にとりつけられたロータハブ４が、静止部を構成するブラケット７上に取り付けられたステータコア１０とコイル９を内側に包み込む、いわゆるアウターロータ形状を有している。シール部３は、上方軸受の上側に位置し、軸体１とロータハブ４との間を埋める形で嵌め込まれている。
【０００４】
従来この流体シールは図１３に示すいわゆる磁性流体シールが用いられていた。図１３では、この図１５の流体シール３の部分のみを拡大して模式的に図示している。なお磁性流体シールは図上軸心を示す一点鎖線に対して回転対称形状を有しているため、以降説明する図では、軸心を通る平面で切断した断面図の右側のみを図示している。
【０００５】
図１３に示す磁性流体シールは、一対の磁性体よりなる円環状のポールピース３０、３３およびこれらの間に挟み込まれた環状磁石３２により構成される。これらがホルダ３５を介して上部ボール軸受２の外輪部２１の上部に配置され、接着剤３４により固定されている。そしてポールピース３０および３３の内周端部は、軸体外周面に近接して対向し、上部ポールピースの内周端部と軸体外周面との間に、環状磁石３２から発生する磁束により磁性流体３１が保持され、これがエアー障壁となり、当該近接部を介して下方のボール回転等により生じる粉塵が上方に漏れることを防止している。
【０００６】
図１４は図１３の磁性流体シール部分のみ拡大した図であり、磁性流体３１は通常上下ポールピース間および環状磁石３２の内周側に形成された環状凹部内にも貯留されており、静止時には破線で示すメニスカスを形成して保持されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年パーソナルコンピュータ等の処理速度が向上するにつれて、磁気ディスクを含む記憶装置は記憶容量を増大させ、記憶情報の書き込み／読み出し速度も飛躍的に高速化している。これに対応して磁気ディスク等の回転数も例えば毎分１万回転以上が求められることになり、この様な場合上部ポールピース３０の内周端部と軸体外周面との間に保持された磁性流体は、回転遠心力により半径外方向に力を受け、例えば図１４の実線で示すメニスカスを形成する。即ち静止時に破線状のメニスカスであるのに対し、回転遠心力により、例えばその上方の一部３１１が上部ポールピース３０内周端部の上部の磁性流体３１２に流れ、他方その下方の一部３１３が上下ポールピースの内周側環状凹部内３１４に押し戻され、結果として上部ポールピース３０の内周端部と軸体外周面との間に保持された磁性流体のシール層が薄くなり、磁性流体３１によるシール能力、特に耐圧が低下する。
【０００８】
また図１３に示す磁性流体シールは、上下のポールピース３０、３３と環状磁石３２およびホルダ３５等により構成される複雑な部品であるにもかかわらず、その軸方向の厚さは数ｍｍ（例えば５ｍｍまたは３ｍｍ）程度と、非常に薄い精密部品である。従ってその製造には多くの精密工程が求められ、大きな工数とコストを要していた。
【０００９】
更に近年のノート型パーソナルコンピュータの薄型化や携帯に適した小型軽量化に対応して、磁気ディスク等の記憶装置の小型化傾向は一層促進され、これに使用されるモータの薄型化が求められている。従って流体シールも、従来に比較して薄くすることが必須の条件となっている。
【００１０】
従って本発明の目的は、高速回転に対して安定にシール機能を維持できる薄型のスピンドルモータを提供することである。また本発明の目的は、高速回転に対応し得る簡単な構造のシール部を有するスピンドルモータを提供することである。更に本発明の目的は、構造が簡単なため不具合が発生しづらく安価に製造できるシール部を有するスピンドルモータを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる流体シールは、モータにおいて、上下方向の軸心を持つ静止軸体と、前記軸体に対して上部および下部の２つの軸受により回転自在に支持されたロータハブとの間に設けられ、かつ前記上部軸受の軸心上方に隣接して設けられた流体シールであって、その内周面が軸体外周面に対して微小間隙を介して対向し、かつその円環状面が軸心にほぼ直角に保持された一枚の円環状板と、前記微小間隙に保持された流体とにより構成される。
【００１２】
本発明では、上部軸受の軸心上方に隣接して設けられた流体シールによりモータ回転時に上部軸受から発生する潤滑オイル等のミストが流体シールにより遮断され、モータ上方外部に流れ込むことを防止する。ここで流体シールは、円環状板の内周面とこれに対向する軸体外周面との間の微小間隙内に、表面張力により流体が保持される。この流体に作用する表面張力は、モータの定常回転時に保持流体に作用する遠心力よりも大きく、これを実現するために円環状板の内周面とこれに対向する軸体外周面との間の微小間隙は従来の磁性流体シールに比べて狭くなっている。他方シール部に保持される流体の量は、従来の磁性流体シールで保持される磁性流体に比べて少量で済み、回転時に流体総量に作用する遠心力の総量も小さくなる。
【００１３】
従って本発明により、従来の磁性流体シールに比べて非常に簡単な構造のシール部を提供することができる。また流体保持部の間隙を小さくしかつ保持流体量を減少させたことから、高速回転にも十分シール耐圧の維持できる安定なシール部を実現できる。従ってこれを用いることにより、従来に比べて構造が簡単なため不具合が発生しづらく安価で、かつ高速回転に対応できる流体シールおよびスピンドルモータを実現できる。
【００１４】
ここで円環状板の材質は、金属でも樹脂でも実現できる。複数の部材の貼り合わせ等により構成されても良い。また流体も、少なくとも、保持されるに十分な表面張力を有し、かつ高速回転でもシール耐圧が維持できる流体であれば良い。
【００１５】
また本発明にかかる前記円環状板は、一の材質により一体に形成されている。一つの材質により形成することで簡単に製作でき、従来に比べて構造が簡単なため不具合が発生しづらく安価なスピンドルモータを実現できる。ここでかかる材質は、例えば金属でも樹脂でも可能である。
【００１６】
さらに本発明にかかる前記流体は、潤滑オイルが使用される。潤滑オイルであるから、高速回転により潤滑オイルがこの流体シールの外に飛散しても、直下に位置する軸受により吸収され、モータに悪影響を及ぼさない。従ってより安定な流体シールおよびスピンドルモータを実現できる。
【００１７】
また本発明にかかる前記円環状板の内周面および／または当該内周面に対向する軸体外周面には、前記円環状板内周面の軸心方向（上下方向）中央部とこれに対向する軸体外周面部先端中央部との半径方向距離が最も短く、前記軸体外周面の前記先端中央部または当該先端中央部から軸心上下方向に一定距離はなれた部位から始まり、軸心方向上下にそれぞれ離れるにつれて、前記円環状内周面とこれに対向する軸体外周面との半径方向の距離が徐々に大きくなる、いわゆるテーパシール構造を有している。
【００１８】
本発明では、流体保持部分に対応して上下方向に広がるテーパシール構造が軸体表面および／または円環状板内周面に形成されている。これによって流体にはより安定な表面張力が作用し、保持流体が上下方向に漏れることが防止される。従ってかかる流体シールを使用したモータは長期間使用してもシール流体の量が変化せず、長期間安定に動作するスピンドルモータを実現できる。
【００１９】
なおここで形成されるテーパシール構造は、軸体外周面上の傾斜部のみで形成されても良いし、または軸体外周面上傾斜部とこれに対向する円環状板内周面上の傾斜部との相互作用により形成されても良い。
【００２０】
また本発明にかかる前記円環状板内周面には、当該内周端部の軸心方向中央部で軸心からの半径方向距離が最も大きく、かつ前記中央部または当該中央部から軸心方向上下に一定距離はなれた部位から、軸心上下方向にそれぞれ離れるにつれて前記軸心からの半径方向距離が小さくなる円環状傾斜部を有している。
【００２１】
本発明では、円環状板の内周端部に、円環状板内周端部の軸心方向中央部流体保持部分の軸心方向中央に対して軸心上下方向に離れるほど半径方向に深くなる傾斜面または壁を形成する。保持されている流体は、モータ回転の遠心力により半径外方向に向う力を受けるが、この力による流体の流れは、前記傾斜面または壁に当たり、円環状板の内周端部中央部に集まる。従ってモータ回転数が上がるほど、この中央に向う流体の流れは強くなり、高速回転でも安定なシール耐圧を有する流体シールおよびスピンドルモータが実現できる。
【００２２】
ここでこの円環状傾斜部は、円環状板の前記内周端部中央から始まりその上下に形成されても良いし、前記中央部には一定範囲の平坦部がありその上下方向外側に形成されても良い。またこの傾斜部は円環状板の内周上下端部まで形成されるのが望ましい。円環状板の内周端部全体で流体を保持することにより、十分な厚さと量の流体シールを形成するためである。しかしこの場合でも、円環状板内周上下端部より一定距離だけ中央部に入った部分に形成された場合でも、本発明の範囲に該当する。
【００２３】
さらに本発明では、前記円環状板内周面に形成された円環状傾斜部は、前記円環状板内周端部の前記軸心方向中央部から軸心上下方向に一定距離はなれた部位に形成された内周側に突き出た円環状壁であってもよい。
【００２４】
回転遠心力で半径外方向に流れて円環状板内周上下端から流れ出ようとする流体を、この円環状壁によりせき止め、シール機能を安定に維持する効果を有する。
【００２５】
なおこの円環状壁は通常円環状板の前記内周上下端部に形成されるのが望ましい。円環状板の内周端部全体で流体を保持することにより、十分な厚さおよび量の流体シール部分を形成するためである。しかし当該円環状壁が、円環状板内周上下端部より一定距離分中央部に入った部分に形成された場合でも、本発明の範囲に入ることは言うまでもない。
【００２６】
また本発明によれば、前記円環状内周面に形成された前記円環状傾斜部または前記壁部の先端部の軸心に対する半径が、これに対向する軸体外周面に形成された環状凸部の先端部の軸心に対する半径にほぼ等しい。
【００２７】
本発明では、軸体外周先端凸部は円環状板内周端面に形成された凹部の内周先端部とほぼ同じ半径に位置し、回転時に遠心力で円環状板内周端部凹部内に集められた流体の中に前記軸体外周先端凸部が沈みやすくなる。当該シール部に保持されている流体の量は、長期間の稼動により種々の原因で減少するが、この構造により、軸体と円環状板との間に流体が保持されやすくなり、より長期間の安定なシール機能が維持される。なおこの効果をより強めるためには、前記円環状内周面に形成された前記円環状傾斜部または前記壁部の先端部の軸心に対する半径が、これに対向する軸体外周面に形成された環状凸部の先端部の軸心に対する半径より小さくするのが望ましいが、この場合流体シールを軸体に組み込むことができなくなる。従って組立に支障のない範囲で、これら先端部の軸心に対する半径をほぼ等しくするのである。
【００２８】
また本発明によれば、前記円環状内周面に形成された前記円環状傾斜部または前記壁部の上側先端部の軸心に対する半径が、当該下側先端部の軸心に対する半径より小さい。
【００２９】
即ち本発明では、円環状板内周端面に形成された円環状凹部の上部壁よりも下部壁の方が低い構造となっているため、シール部に保持された流体が漏れる場合、下方の軸受側に漏れることとなる。下方に漏れた流体はブッシュとベアリングの微少な隙間を通って軸受外周部の方に行くため、シール部の上部から漏れるよりもモータの動作に悪影響を及ぼさない。これにより一層安定に動作する流体シールおよびこれを用いたスピンドルモータを実現できる。
【００３０】
また本発明は軸固定型のモータのみならず、軸回転型のモータにも適用可能である。一般に軸回転型流体シールでは、流体にかかる遠心力は軸固定型の場合に比較して著しく小さい。従って本発明を軸回転型スピンドルモータに適用することにより、従来に比較して飛躍的に高い回転数でも安定にシール機能を発揮する流体シールおよびこれを用いたスピンドルモータを実現することができる。
【００３１】
そして本発明では、上記流体シールを有するスピンドルモータにより構成されるディスク装置を実現する。このスピンドルモータは高速回転でも、モータ内部のオイルミスト等で汚染された空気を、安定してシールする。これにより高速に読み書き可能で、かつディスク装置内部のクリーンな状態を長期間安定に維持できる長寿命のディスク装置を提供することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
＜流体シールの第一の実施形態＞
図１に、本発明の第一の実施形態であるシール部の断面図を示す。シール部の本体を構成する円環状板３０は、図示の如く、軸体１の上下方向の軸心１１０に対してほぼ直角に配置され、円環状板３０の内周端部３００は、軸体１の外周円中表面との間で、ほぼ均一の微小間隙を形成して対向している。モータの上部軸受２は、その内輪２０が軸体１の外周面に嵌合固定され、その外輪２１の上部に接着固定される形で、前記円環状板３０が固定されている。そして円環状板３０の内周端部３０１とこれに対向する軸体外周面１０１との間に、流体３１がその表面張力により保持され、この流体膜により、モータ回転時に軸受２のボール２２が転がることによって生じるダスト等が、軸上方のモータ外部（即ち磁気ディスク装置等の内部）に流入することを阻止している。
【００３３】
本実施形態では、例えば軸体１の半径が５ｍｍであるモータに対しては、円環状板の軸心方向厚さは、２ｍｍから１．５ｍｍ程度であり、この場合の流体保持量は約１μリットル前後である。従来の磁性流体シールでも、この程度の厚さのものが存在するが、その場合図１１で示した如く、例えば２ｍｍの厚さの中に、上下のポールピース３０および３３とこれを上下から挟み込む円環磁石３２により構成される複雑な構造を有し、その製作は微細かつ精密である必要がある。本は発明では、これに対応する部分を一枚の円環状板で形成しており、従来に比較して非常に簡単な構造の流体シールを実現できたことになる。
【００３４】
また本実施形態では、円環状板３０の内部構造や材質に付いては限定していない。従って例えば上下方向に３層構造をなすものや、一つの材質のみで形成されているものでも良い。また材料として金属製のみならず硬質プラスチック等の樹脂製やセラミック等の特殊材料でも良い。
【００３５】
他方使用される流体は、本発明に直接かかわる機能を実現するためには、少なくとも、保持されるに十分な表面張力を有し、かつ高速回転でもシール耐圧が維持できる流体であれば良い。しかしモータ本来の高速回転に対する安定動作を確保するために、この流体は、蒸発力が弱く、さらに回転時の高温度に耐えうる性質等が必要になってくるのは、いうまでもない。
【００３６】
＜流体シールの第二の実施形態＞
図２は、本発明の第二の実施形態であるシール部の断面図である。また図３はシール部３の円環状板３０内周端部付近の拡大図である。本実施形態では、円環状板３０の内周端部３００に対向する軸体１の外周面に、円環状板３０の軸心方向中央部に対向する位置１００を対称中心に、上下方向に離れるほど対向する壁の間隔が徐々に広がる形態を有する、いわゆるテーパシール部１０１、１０２を形成している。ここに流体３１は、図３に示す如きメニスカスを形成して保持される。この構造により、保持流体には安定した表面張力が働き、外部衝撃等による流体の飛散を防止し、流体が長期間量的に安定に保持される。これによって長期間安定にシール機能を維持する流体シールが実現できる。
【００３７】
なおこの実施形態では、軸体外周面に形成されたテーパシール形状は、その中央部１００の周辺では一定範囲の平坦部分を有し、その上下に断面傾斜部を有するテーパシール部１０１および１０２が形成されている（ここで「断面」とは、軸心１１０を通る平面で切ったときの断面をいう）。しかしテーパシール形状はこれに限られず、例えば中央部１００の平坦部分がなく、中央部１００が断面三角形状の頂点を形成し、その上下に三角形の２辺に対応するテーパシール構造が形成されても良い。また図示していないが、その中央部１００が円弧または楕円弧の頂点を形成し、上下方向にその断面形状が円弧または楕円弧をなし、これによって「中央部から上下方向に離れるに従って徐々に対向面の間隔を広げる」構造を実現しても良い。
【００３８】
＜流体シールの第三の実施形態＞
図４は、本発明の第三の実施形態であるシール部の断面図である。また図５はシール部３の円環状板３０内周端部付近の拡大図である。本実施形態では、軸体外周面に形成したテーパシール構造に加えて、円環状板３０の外周端部にもその中央部３００から上下に離れるほど軸心１１０からの垂直距離が小さくなる断面傾斜壁３０１および３０２が形成されている。この傾斜壁により、モータ回転時の遠心力により、半径外向き方向に流れようとする流体は、この傾斜壁により円環状板３０の外周端中央部３００に向う力を受ける。従ってこの傾斜壁３０１および３０２により、高速回転による遠心力は、流体を飛散させるのではなく、流体を円環状板３０の外周端中央部３００に集めるように働く。その結果、高速回転でも安定なシール耐圧を維持できる流体シールを実現できる。以降この構造を「遠心力対抗構造」という。
【００３９】
この場合、前記第二の実施形態で述べたテーパシール構造は、本実施形態では、円環状板３０の外周端部に形成された傾斜壁３０１および３０２の傾斜と、これに対向して軸体表面に形成された傾斜部１０１および１０２との関係により形成されることになる。即ちテーパシール構造は、中央部１００または３００から上下に離れるにつれて、対向する軸体表面と円環状板３０の内周端面との距離が、徐々に広がる構造であればよい。従って、本実施形態では、上部のテーパシールは軸体表面の傾斜部１０１と円環状版３０の内周端面に形成された傾斜壁３０１により形成され、また下部のテーパシールは軸体表面の傾斜部１０２と円環状版３０の内周端面に形成された傾斜壁３０２により形成されている。これによってシール流体の表面張力が安定して作用し、外部衝撃等による流体の飛散を防止している。
【００４０】
また本実施形態では、軸体外周面に形成された断面凸部の先端部１００は、円環状板３０の内周端面に形成された断面凹部の上下壁先端部３０３および３０４とほぼ同じ半径位置になるように形成されている。この構造より、軸対外周面と円環状板内周面との間で、流体シール構造を形成しやすくしている。加えて流体が何らかの原因で少なくなった場合でも、回転遠心力により円環状板３０の内周端面３００に集まった少量の流体によっても、軸体外周面の先端部１００が流体に接することができ、シール構造が形成される。これによって一層長期間安定にシール機能を維持するスピンドルモータを実現することができる。なおこの効果をより強めるためには、断面凹部の上下壁先端部３０３および３０４の軸心に対する半径が、これに対向する軸体外周面に形成された断面凸部の先端部１００の軸心に対する半径より小さくするのが望ましい。しかしこの様な構造では、流体シールを軸体に組み込むことができなくなる。従って組立に支障のない範囲で、これら先端部の軸心に対する半径をほぼ等しくする必要がある。
【００４１】
＜流体シールのその他の実施形態＞
第三の実施形態は、図６から図８に示す種々の他の実施形態に適用することができる。
【００４２】
図６は、本発明の第四の実施形態であるシール部の断面図である。本実施形態では、図示の如く、前記テーパシール構造および遠心力対抗構造を実現する軸体表面および円環状板３０の内周端面に形成された断面傾斜部の形状が、三角形である場合である。この場合、内周端部の傾斜部３０１および３０２が遠心力対抗構造に対応する。また軸体側傾斜部１０１と円環状板傾斜部３０１および軸体側傾斜部１０２と円環状板傾斜部３０２のそれぞれにより形成された部分が、テーパシール構造に対応している。さらにこの場合、軸体表面の傾斜部先端部１００は、円環状板３０の内周端面に形成された断面凹部の上下壁先端部３０３および３０４とほぼ同じ半径位置になるように形成されている。これによって流体シール構造の形成が容易となり、更に流体量が減少した場合等でも、回転遠心力により円環状板３０の内周端面３００に集まった少量の流体によりシール部分が形成され、より長期間安定なシール機能が維持できる。
【００４３】
また図７は、本発明の第五の実施形態であるシール部の断面図である。本実施形態では、前記テーパシール構造および遠心力対抗構造を実現する軸体表面および円環状板３０の内周端面に形成された断面傾斜部の形状が、半円形または半楕円形である場合である。この場合も、前記第四の実施形態と同様に、内周端部の円弧または楕円弧部３０１および３０２が遠心力対抗構造に対応する。また軸体側円弧または楕円弧部１０１と円環状板３０側円弧または楕円弧部３０１、および軸体側円弧または楕円弧部１０２と円環状板３０側円弧または楕円弧部３０２のそれぞれにより形成された部分が、テーパシール構造に対応している。さらにこの場合、軸体表面の円弧または楕円弧部先端部１００は、円環状板３０の内周端面に形成された断面凹部の上下壁先端部３０３および３０４とほぼ同じ半径位置になるように形成されている。これによって流体シール構造の形成が容易となり、更に流体量が減少した場合でも、回転遠心力により円環状板３０の内周端面３００に集まった少量の流体によりシール部分が形成され、より長期間安定なシール機能が維持できる。
【００４４】
図８は、本発明の第六の実施形態であるシール部の断面図である。本実施形態では、テーパシール構造は前記第二の実施形態と同様に、軸体外周面に形成された断面傾斜部１０１および１０２により形成されている。他方遠心力対抗構造として、円環状板３０の内周端部には、遠心力による流体飛散防止用の壁３０３および３０４のみが形成されている。一般に傾斜部の正確な加工は加工時間を要し、コスト高につながる。本実施形態では、加工の困難な円環状板内周面の傾斜加工をなくし、短に上下の壁を形成することにより、傾斜部を形成したのと同程度の遠心力対抗構造を実現している。これによってより簡便安価に高速回転に安定に対応し得るシール部を実現できる。
【００４５】
さらに図９は、本発明の第七の実施形態であるシール部の断面図である。本実施形態では、前記した第三の実施形態に加えて、円環状板３０の内周端部に形成された上下の壁先端部３０３および３０４のうち、軸受に近い下方の壁先端部３０４が上方の壁先端部３０３より、図示の如く低くなっている。これにより何らかの原因で流体が漏れた場合でも、その漏れた流体は下方に流れ、軸受側に吸収されることになる。通常流体は潤滑油等のオイルが用いられるため、この漏れた流体は軸受に大きな悪影響を及ぼさない。これによってより故障の少ない安定したスピンドルモータを実現することができる。
【００４６】
以上の傾斜部分や壁部分の構成は、種々の組み合わせが可能であることはいうまでもない。例えば図６に示す三角形状の軸体外周面形状と、図７の円環状板内周面側の円弧または楕円弧形状とをくみ合わせて、本発明にかかる実施形態を実現することも可能である。
【００４７】
なお以上説明してきた流体シールは、軸体が固定されハブ側が回転するスピンドルモータについて適用する場合を説明したが、これとは逆に、軸体が回転しハブ側が静止（固定）しているモータ等の回転体にも適用可能である。この場合は、軸固定型よりも一層の高速回転に対して安定なシール機能を実現する磁性流体シールを実現できる。この軸回転型磁性流体シールは、上記した実施形態である図１から図９に対応する実施形態が可能であることは言うまでもない。
【００４８】
＜流体シール内蔵軸受の実施形態＞
以上述べてきた流体シールは、従来の磁性流体シールに比べて構造が非常に簡単であるため、軸受の外輪と内輪との間に組み込むことが可能となる。そこで次に本発明の他の実施形態として、流体シール内蔵軸受について説明する。
【００４９】
図１０に、その一実施形態である軸受の断面図を示す。流体シールを構成する円環状板２４は、軸受ボール２３の上部で、かつ軸受２の外輪２２に密着固定され、その内周面と軸受内輪２１の外周面との間で形成される微小間隙に流体であるオイルが保持される。そして流体シールを形成する軸受内輪２１の外周面は円環状凸部２１１が形成されると共に、これに対向する円環状板２４の内周面には円環状凹部２４１が形成され、これらが相互にテーパシール構造をなしている。このテーパシールにより、微小間隙内に保持されているオイルは、外部衝撃に対して飛散が防止され、より長期間安定にシール機能を維持する軸受が実現できる。
【００５０】
図１１にこの流体シール内蔵軸受を利用したモータの一実施形態を図示する。本図における各部位の番号は、図１５に示すモータの各部位と同一部分は、同一番号で示している。本発明にかかる流体シール内蔵軸受２、２’は、それぞれシール部がモータの外側に配置される方向に設置される。これによりモータの回転に伴い発生する軸受ボール周辺でのオイルミストや、モータ内部の塵等が、モータ外部に流出しないように、流体シールが作用する。
【００５１】
図１１のモータは、軸体１が静止し、ロータハブ４が回転する軸静止型モータである。モータが回転するとシール部に保持されている流体であるオイルは、半径外方向に回転遠心力を受ける。しかしこのオイルは、流体シールを構成する円環状板２４の内周面に形成された環状凹部２４１に受け止められ、遠心力により一層凹部内に封じ込まれることになる。従って高速回転でもオイルの飛散しない安定な流体シールを構成することができる。
【００５２】
図１２に流体シール内蔵軸受の他の実施形態を示す。この流体シール構造は、軸芯に対して断面が平坦な内周面を有する円環状板２４と、軸受内輪の外周面が断面凸状を形成する構造を有し、前記図１０の流体シール内蔵軸受よりより簡単な構造を有している。
【００５３】
このような流体シール内蔵軸受の流体シール微小間隙部は、図１から図９およびこれに対応する実施形態の説明で記述した種々の構造をとることが可能である。その作用効果は、それぞれの流体シールが有するものと同様の作用効果を有する。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如く、本発明にかかる流体シールは、従来複数の部品により構成されていた磁性流体シールと異なり、その本体部分が一つの円環状版により形成される。これによって従来に比較して構造が簡単なため不具合が発生しづらく安価な流体シールを構成できる効果がある。これに伴い、従来に比較して加工工数が低減できることから、構造が簡単なため不具合が発生しづらく安価なスピンドルモータを実現できる。
【００５５】
更に本発明にかかる流体シールは、かかる簡単な構造によりボール軸受け内部に組み込む構造とすることができる。この流体シール内蔵軸受を使用すると、従来のように流体シールを別途設ける必要が無く、モータの組立が容易となる効果を有する。
【００５６】
また本発明にかかる流体シールでは、流体保持部の上下両端部分にいわゆるテーパシール構造を形成する。これにより保持流体はモータ静止時およびモータ回転時を問わず、外部衝撃等による流体の飛散が防止され、より長期間安定にシール機能を果たすスピンドルモータを実現できる効果がある。
【００５７】
さらに本発明にかかる流体シールでは、円環状板の内周端部に軸方向に向う円環状傾斜凹部または円環状凹壁部を形成する。モータ回転により外周方向に遠心力を受ける流体は、この凹部により円環状板内周端部中央部に向って流れることになる。これによって遠心力による流体の外部飛散を防止し、高速回転でより安定なシール機能を維持できるスピンドルモータが実現できる。
【００５８】
また本発明にかかる流体シールでは、軸体外周先端凸部は円環状板内周端面に形成された凹部とほぼ同じ半径位置になるような構造を有している。流体が高速回転時の回転遠心力のために円環状板内周端部の凹部外周底部に張り付くことから、この構造により、軸体外周先端凸部が流体内に沈み込みやすくなり、安定にシール構造を実現できる。加えて何らかの原因で流体量が減少した場合でも、軸体と円環状板との間で流体シール分を形成しやすくなる。これによってより長期間安定したシール機能を果たすスピンドルモータを実現できる。加えて安定なシール構造を実現できる。
【００５９】
さらに本発明にかかる流体シールでは、円環状板内周端面に形成された凹部の上部壁よりも下部壁の方が低い構造となっているため、シール部に保持された流体であるオイルが漏れる場合、下方の軸受側に漏れることとなる。従って本構造により、シール部のオイル漏れが、モータ性能に致命的な悪影響を及ぼさない。
【００６０】
そして本発明にかかる流体シールは、軸回転型のスピンドルモータにも適用可能である。従って飛躍的な高速回転にも安定にシール機能を果たす軸回転型のスピンドルモータを実現できる。
【００６１】
加えて本発明では、固定した軸体を有する回転体に使用する上記の流体シールを、そのまま軸体が回転する回転体にも適用することができる。これにより従来の磁性流体シール構造に比べて高速に回転する場合でも、安定にシール機能を維持できる流体シールおよび軸固定型スピンドルモータを提供することができる。
【００６２】
また本発明にかかる流体シールは、高速に回転するスピンドルモータにおいても、モータ内部の汚れた空気のディスク装置内部への拡散を安定にシールする。これにより高速に読み書き可能で、かつディスク装置内部のクリーンな状態を長期間安定に維持できるディスク装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態である流体シールの断面を示す図である。
【図２】第二の実施の形態である流体シールの断面を示す図である。
【図３】第二の実施の形態である流体シールの断面の要部拡大図である。
【図４】第三の実施の形態である流体シールの断面を示す図である。
【図５】第三の実施の形態である流体シールの断面の要部拡大図である。
【図６】第四の実施の形態である流体シールの断面を示す図である。
【図７】第五の実施の形態である流体シールの断面を示す図である。
【図８】第六の実施の形態である流体シールの断面を示す図である。
【図９】第七の実施の形態である流体シールの断面を示す図である。
【図１０】流体シール内蔵ボール軸受けの一実施形態を示す断面図である。
【図１１】流体シール内蔵ボール軸受けを使用したモータの構成を示す断面図である。
【図１２】流体シール内蔵ボール軸受けの他の実施形態を示す断面図である。
【図１３】従来の磁性流体シールの構成を示す断面図である。
【図１４】従来の磁性流体シールの構成における主要部拡大断面図である。
【図１５】本発明にかかる流体シールが用いられるスピンドルモータの一例についての断面図を示す。
【図１６】一般的なディスク装置の内部構成を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１ 
軸体
２ 上部軸受
３ 流体シール
２０ 上部軸受の内輪
２１ 上部軸受の外輪
２２ 上部軸受のボール
３０ 
円環状板
３１ 流体
１００ 軸体外周面凸部の中央部
１０１ 軸体外周面凸部の上部断面傾斜部
１０２ 
軸体外周面凸部の下部断面傾斜部
３００ 円環状板内周端部の中央部
３０１ 円環状板内周端部の上部断面傾斜壁
３０２ 
円環状板内周端部の下部断面傾斜壁
３０３ 円環状板内周端部の上部断面傾斜壁先端部
３０４ 
円環状板内周端部の下部断面傾斜壁先端部