(57)【要約】【課題】  軸受外部にテーパーシール部を持たず，小容積の動圧流体軸受を実現して薄型のＨＤＤを可能にする動圧流体軸受モータを及び薄型ＨＤＤを実現する。【解決手段】  唯一つの開口部を有する閉鎖領域内に開口部より大径部分を有する回転軸体が，閉鎖領域構成部材と狭間隙を有して回転可能に対向し，中心軸端部に傾斜間隙と外部への通気手段及び循環流体経路とを持って形成された小空間に余剰潤滑流体を保持し，回転時に遠心力を利用してベアリング部に供給する軸回転構造の動圧流体軸受を実現し，薄型の記録ディスク装置を実現した。【選択図】  図１
2007181262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
唯一つの開口部を有する閉鎖領域内に開口部より大径部分を有する回転軸体が，閉鎖領域構成部材と狭間隙を有して回転可能に対向し，回転軸体の軸端中心領域には第一小空間を有して前記領域で間隙は連続的に変化して表面張力により潤滑流体を保持する狭間隙部及びエアが存在する広間隙部を有し，回転軸体と閉鎖領域構成部材との開口部に続く第二小空間を閉鎖領域内に有し，回転軸体内に第一及び第二小空間を結ぶ上下チャネルとして広間隙で構成する通気部，狭間隙で構成する潤滑流体循環部を有し，回転軸体の外周輪郭に沿う第一小空間外周から第二小空間外周までの領域はベアリング領域として回転軸体或いは対向する閉鎖領域構成部材の何れかの表面に一以上の動圧グルーブを有し，潤滑流体は第一小空間の一部から前記ベアリング領域を経て第二小空間外周領域まで連続して満たされ，静止時に潤滑流体は第一の小空間内にエアとの境界面を有して狭間隙部に，及び第二小空間外周にエアとの境界面を有してベアリング領域の狭間隙部に表面張力によって保持され，前記動圧グルーブの少なくとも一つは回転時に潤滑流体を第一小空間の方向に圧送する能力を有して潤滑流体を圧送し，潤滑流体に作用する遠心力を利用して前記上下チャネル及び第二小空間の内周領域から外周領域へ潤滑流体を移送させて潤滑流体を循環させ，潤滑流体をベアリング内に常に保持する事を特徴とする軸回転型動圧流体軸受モータ
【請求項２】
請求項１記載の軸回転型動圧流体軸受モータに於いて，前記第二小空間に於ける最小間隙は，第一小空間に於ける最小間隙より大となるよう構成され，第一小空間に於ける静止時に潤滑流体を保持する能力を第二小空間より強くした事を特徴とする軸回転型動圧流体軸受モータ
【請求項３】
請求項１記載の軸回転型動圧流体軸受モータに於いて，前記第一の小空間は一様な間隙とならないよう傾斜平面或いは曲面で構成されて潤滑流体及びエアとの境界面形成を容易とする事を特徴とした軸回転型動圧流体軸受モータ
【請求項４】
請求項１記載の軸回転型動圧流体軸受モータに於いて，前記第一小空間には複数の小間隙を有する素材を回転軸体に固定してエア及び潤滑流体の共存及び保持を可能にする事を特徴とした軸回転型動圧流体軸受モータ
【請求項５】
請求項１記載の軸回転型動圧流体軸受モータに於いて，前記第一小空間と前記第二小空間とを結ぶ上下チャネルは断面形状に狭間隙部と広間隙部を有するよう構成して請求項１記載の通気孔及び潤滑流体循環孔を兼ねてエア及び潤滑流体とを同時に蓮通させる事を特徴とした軸回転型動圧流体軸受モータ
【請求項６】
請求項１記載の軸回転型動圧流体軸受モータに於いて，前記上下チャネルは周方向に傾斜するスパイラル形状として回転と共に潤滑流体を第二小空間方向に移送する事を特徴とした軸回転型動圧流体軸受モータ
【請求項７】
請求項１記載の軸回転型動圧流体軸受モータに於いて，回動可能に対向する回転軸体と閉鎖領域構成部材との何れかの面に有する動圧グルーブの少なくとも一つは不平衡ヘリングボーングルーブ或いはスパイラルグルーブとし，第一小空間の方向に潤滑流体を圧送する事を特徴とした軸回転型動圧流体軸受モータ
【請求項８】
請求項１記載の軸回転型動圧流体軸受モータに於いて，前記回転軸体を前記開口径より小の中心軸と，前記開口径より大の外筒軸とで構成し，中心軸外周面或いは外筒軸内周面に形成した凹状溝で前記上下チャネルを構成する事を特徴とした軸回転型動圧流体軸受モータ
【請求項９】
請求項８記載の軸回転型動圧流体軸受モータに於いて，前記中心軸端面と軸長方向とのなす角度を９０度より小さい角度の斜面で形成して中心軸端部に広狭の間隙を有する第一小空間を形成する事を特徴とした軸回転型動圧流体軸受モータ
【請求項１０】
請求項９記載の軸回転型動圧流体軸受モータに於いて，前記上下チャネルの通気孔部分は少なくとも一つを第一小空間内の広間隙部に配置する事を特徴とした軸回転型動圧流体軸受モータ
【請求項１１】
請求項８記載の軸回転型動圧流体軸受モータに於いて，外筒軸は微小空隙を有する多孔質素材で構成し，潤滑流体を静止時には吸収保持し，回転時には遠心力でベアリング領域に供給する事を特徴とした軸回転型動圧流体軸受モータ
【請求項１２】
請求項１記載の軸回転型動圧流体軸受モータに於いて，前記回転軸体は，軸端方向に径が徐々に大となる円錐台形状とし，前記閉鎖空間構成部材を回転軸体の外周円錐面及び下端面と間隙を介して対向する円錐スリーブとし，前記回転軸体は円錐台上端面より小径の支持軸を介して記録ディスクを搭載するハブと連結され，円錐台上端面，支持軸，及び円錐スリーブとで一方を外気と通ずる第二小空間を形成し，前記円錐台下端面中心領域には第一小空間を有し，第一及び第二小空間を結ぶチャネルを回転軸体内に，円錐台上端面には上下チャネルに連続して上端面外周に至る径方向チャネルを有し，円錐台側面及び対向する円錐スリーブ内周面の何れかに一つ以上の動圧グルーブを有し，潤滑流体は前記第一の小空間外周領域から円錐台外周面に沿って第二の小空間外周領域に連続して満たされ，前記複数の動圧グルーブ群は回転時に正味の潤滑流体流れとして第二小空間外周領域から円錐台外周面に沿って第一小空間外周領域方向に生じるよう設定されて潤滑流体を前記径方向チャネル及び上下チャネルを介して循環させ，潤滑流体の大気との境界面を第一及び第二の小空間に有して軸受容積を小に出来る軸回転型動圧流体軸受モータ
【請求項１３】
筐体と，記録ディスクと，記録ディスクを搭載回転させるモータと，記録ディスクの所要の位置に情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段とを少なくとも有する記録ディスク装置であって，前記モータとして請求項１記載の軸回転型動圧流体軸受モータを使用し，薄型に構成したことを特徴とする記録ディスク装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，動圧流体軸受モータに拘わり，特に高速回転，小型の磁気ディスク装置（ＨＤＤ）に適した動圧流体軸受モータ及び記録ディスク装置に拘わる。
【背景技術】
【０００２】
従来のＨＤＤ用動圧流体軸受は回転部の姿勢維持と共に軸方向位置を厳密に規制する必要から回転部の姿勢はラジアルベアリングで，軸方向位置はスラストベアリングで分担する構成であり，ラジアルベアリングの他に軸より大径のスラストベアリング部を有していた。
【０００３】
ＨＤＤの小型化傾向と共に動圧流体軸受モータも小型，薄型化に向かう環境下で軸受の望ましい構造は軸長方向に効率の良い構造であり，さらに軸受を小径として軸受全体の容積を小と出来る構造である。
【０００４】
軸長方向に効率の良い構造としては本発明者が先に発明したスラストベアリングをハブ裏面に形成するシングルスラスト構造（特開２０００−１１３５８２）はラジアルベアリングスパンを大に出来る構造で小型ＨＤＤ用では支配的な軸受構造となっている。しかしながら，スリーブ外周部に潤滑流体シール部を有する構成で軸受部外径を小にするには些か難点の残る構造であり，また回転部姿勢のさらなる高精度支持を実現するに際してラジアルベアリングスパンの拡大余地の無い構造でもあった。
【０００５】
軸長方向に効率の良い構造として他の構造は軸受面を円錐面とする円錐軸受構造（特開平６−３１５２４２）で，同一厚さの軸受であれば回転部姿勢を規制するベアリングスパンを大に出来る特徴を有する。しかしながら，特開平６−３１５２４２は潤滑流体の封止構造を規定しない未完成の技術提案であった。一般に知られているテーパーシール構造を前記ベアリング隙間の開口部に適用した場合，軸長方向に少なからぬスペースを費やして折角の小型，薄型化への試みを減殺する結果となっていた。
【０００６】
軸受を小径に出来る構造として，軸受部の中央部に潤滑流体保持の為の狭間隙部及び余剰潤滑流体の保持領域を有する構造が考えられる。特開平１１−２８５１９５，特開２００４−０２８２６６は回転軸端にエア及び潤滑流体境界を有して上記概念を一部実現出来そうであるが，各動圧グルーブ毎にその両端にテーパー部を要して小型化に適する構造では無い。後者の構造は単一の動圧グルーブの為の構造で複数の動圧グルーブを有する軸受構造には適用できない。
【０００７】
軸受内に小間隙部を有して余剰潤滑流体を保持する構造として特開平０８−３４０６５７の提案があるが，軸受開口部にテーパーシール部を要する構造であり，また余剰潤滑流体を保持する小間隙部に気泡が存在するとベアリング部への潤滑流体供給に支障が生じ，さらに余剰潤滑流体のベアリング領域への供給メカニズムを表面張力に依存するのみで利用の出来ない潤滑流体を多く残す課題もあった。
【０００８】
また，製品の価格低下に伴って低コスト生産への要望はますます強くなっているが，動圧流体軸受はベアリング部の間隙が直接に回転部の姿勢精度に影響して高精度の加工が要求されて低コスト化を困難にしている。解決手段としては特開２００３−３２９６１に記述されるようにベアリング部品を型成形で生産可能にする構造，ベアリング部間隙をベアリング部品個々に応じて容易に調整組み立て出来る構造も望まれている。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１１３５８２「記録ディスク駆動装置」
【特許文献２】特開平６−３１５２４２「スピンドルモータ」
【特許文献３】特開平１１−２８５１９５「モータ」
【特許文献４】特開２００４−０２８２６６「動圧軸受及びこれを備え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駆動装置」
【特許文献５】特開平０８−３４０６５７「流体動圧軸受並びにこれを用いたモータ及びディスク駆動装置」
【特許文献６】特開２００３−３２９６１「磁気吸引力と平衡させた単円錐動圧流体 軸受を有するモータ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明の目的は，回転部姿勢維持に支配的なベアリング領域の占める割合を大にし，また軸長方向のスペースを費やすテーパーシール構造を持たず，高速回転，小型化，さらに低コスト化を可能とする動圧流体軸受モータを実現し，薄型の記録ディスク装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明による軸回転型動圧流体軸受モータは，唯一つの開口部を有する閉鎖領域内に開口部より大径部分を有する回転軸体が，閉鎖領域構成部材と狭間隙を有して回転可能に対向し，回転軸体の軸端中心領域には第一小空間を有して前記領域で間隙は連続的に変化して表面張力により潤滑流体を保持する狭間隙部及びエアが存在する広間隙部を有し，回転軸体と閉鎖領域構成部材との開口部に続く第二小空間を閉鎖領域内に有し，回転軸体内に第一及び第二小空間を結ぶ上下チャネルとして広間隙で構成する通気部，狭間隙で構成する潤滑流体循環部を有し，回転軸体の外周輪郭に沿う第一小空間外周から第二小空間外周までの領域はベアリング領域として回転軸体或いは対向する閉鎖領域構成部材の何れかの表面に一以上の動圧グルーブを有し，潤滑流体は第一小空間の一部から前記ベアリング領域を経て第二小空間外周領域まで連続して満たされ，静止時に潤滑流体は第一の小空間内にエアとの境界面を有して狭間隙部に，及び第二小空間外周にエアとの境界面を有してベアリング領域の狭間隙部に表面張力によって保持され，前記動圧グルーブの少なくとも一つは回転時に潤滑流体を第一小空間の方向に圧送する能力を有して潤滑流体を圧送し，潤滑流体に作用する遠心力を利用して前記上下チャネル及び第二小空間の内周領域から外周領域へ潤滑流体を移送させて潤滑流体を循環させ，潤滑流体をベアリング内に常に保持する事を特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明による軸回転型動圧流体軸受モータは，請求項１に於いて，前記第二小空間に於ける最小間隙は，第一小空間に於ける最小間隙より大となるよう構成され，第一小空間に於ける静止時に潤滑流体を保持する能力を第二小空間より強くした事を特徴とする。
【００１３】
この構成により停止直後に若干の潤滑流体が第二小空間に存在しても表面張力により第一小空間に移送され保持される。
【００１４】
請求項３の発明による軸回転型動圧流体軸受モータは，請求項１に於いて，前記第一の小空間は一様な間隙とならないよう傾斜平面或いは曲面で構成されて潤滑流体及びエアとの境界面形成を容易とする事を特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明による軸回転型動圧流体軸受モータは，請求項１に於いて，前記第一小空間には複数の小間隙を有する素材を回転軸体に固定してエア及び潤滑流体の共存及び保持を可能にする事を特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明による軸回転型動圧流体軸受モータは，請求項１に於いて，前記第一小空間と前記第二小空間とを結ぶ上下チャネルは断面形状に狭間隙部と広間隙部を有するよう構成して請求項１記載の通気孔及び潤滑流体循環孔を兼ねてエア及び潤滑流体とを同時に蓮通させる事を特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明による軸回転型動圧流体軸受モータは，請求項１に於いて，前記上下チャネルは周方向に傾斜するスパイラル形状として回転と共に潤滑流体を上方向に移送する事を特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明による軸回転型動圧流体軸受モータは，請求項１に於いて，回動可能に対向する回転軸体と閉鎖領域構成部材との何れかの面に有する動圧グルーブの少なくとも一つは不平衡ヘリングボーングルーブ或いはスパイラルグルーブとし，第一小空間の方向に潤滑流体を圧送する事を特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明による軸回転型動圧流体軸受モータは，請求項１に於いて，前記回転軸体を前記開口径より小の中心軸と，前記開口径より大径の外筒軸とで構成し，中心軸外周面或いは外筒軸内周面に形成した凹状溝で前記上下チャネルを構成する事を特徴とする。
【００２０】
この構造により中心軸外周面或いは外筒軸内周面に断面が三日月状或いは三角形状となる凹状溝の形成は容易であり，請求項５に規定した上下チャネルの形成が出来る。
【００２１】
請求項９の発明による軸回転型動圧流体軸受モータは，請求項８に於いて，前記中心軸端面と軸長方向とのなす角度を９０度より小さい角度の斜面で形成して中心軸端部に広狭の間隙を有する第一小空間を形成する事を特徴とする。
【００２２】
請求項１０の発明による軸回転型動圧流体軸受モータは，請求項９に於いて，前記上下チャネルの通気孔部分は少なくとも一つを第一小空間内の広間隙部に配置する事を特徴とする。
【００２３】
請求項１１の発明による軸回転型動圧流体軸受モータは，請求項８に於いて，外筒軸には微小空隙を有する多孔質素材で構成し，潤滑流体を静止時には吸収保持し，回転時には遠心力でベアリング領域に供給する事を特徴とする。
【００２４】
この構造により余剰潤滑流体の保持領域を拡大し，軸受寿命を延ばす事出来る。ベアリング部表面には樹脂含浸或いはメッキ等により封孔処理を行う事が望ましい。
【００２５】
請求項１２の発明による軸回転型動圧流体軸受モータは，請求項１に於いて，前記回転軸体は，軸端方向に径が徐々に大となる円錐台形状とし，前記閉鎖空間構成部材を回転軸体の外周円錐面及び下端面と間隙を介して対向する円錐スリーブとし，前記回転軸体は円錐台上端面より小径の支持軸を介して記録ディスクを搭載するハブと連結され，円錐台上端面，支持軸，及び円錐スリーブとで一方を外気と通ずる第二小空間を形成し，前記円錐台下端面中心領域には第一小空間を有し，第一及び第二小空間を結ぶチャネルを回転軸体内に，円錐台上端面には上下チャネルに連続して上端面外周に至る径方向チャネルを有し，円錐台側面及び対向する円錐スリーブ内周面の何れかに一つ以上の動圧グルーブを有し，潤滑流体は前記第一の小空間外周領域から円錐台外周面に沿って第二の小空間外周領域に連続して満たされ，前記複数の動圧グルーブ群は回転時に正味の潤滑流体流れとして第一小空間外周領域方向に生じるよう設定されて潤滑流体を前記径方向チャネル及び上下チャネルを介して循環させ，潤滑流体の大気との境界面を第一及び第二の小空間に有して軸受容積を小に出来る事を特徴とする。
【００２６】
請求項１３の発明による記録ディスク装置は，筐体と，記録ディスクと，記録ディスクを搭載回転させるモータと，記録ディスクの所要の位置に情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段とを少なくとも有する記録ディスク装置であって，前記モータとして請求項１記載の軸回転型動圧流体軸受モータを使用し，薄型に構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば，軸回転型動圧流体軸受モータに於いて，ただ一つの開口部を有する閉鎖領域内で回動する回転軸体内中央近傍に余剰潤滑流体とエアの共存する第一小空間及び開口部に続く第二小空間を有し，静止時には第一小空間に於ける小曲率半径のメニスカスで潤滑流体を吸引保持し，回転時には動圧グルーブにより潤滑流体を第一小空間へ圧送すると共に第一小空間から軸内の上下チャネルを介して移送された潤滑流体を第二小空間内周部から外周部へ遠心力で振り切り，潤滑流体を循環させて保持する。
【００２８】
回転時に潤滑流体を循環させるが，循環経路内で潤滑流体をフリーな空間中を遠心力で移送させ，潤滑流体が連続しない部分を有する新規な潤滑流体封止構造を実現している。また閉鎖空間の開口部には従来構造で必須としたのテーパーシール部を有しないので軸受部全体の容積を有効活用して小型化に適し，従来より小型の記録ディスク装置を実現出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に本発明による動圧流体軸受モータについて，その実施例及び原理作用等を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３０】
図１は本発明の第一の実施例である軸回転型動圧流体軸受モータの縦断面図を示す。同図に於いて，動圧流体軸受は主として中心軸１１，外筒軸１２，スリーブ１３，カウンタープレート１４，間隙に充填される潤滑流体等より構成され，外筒軸１２は外周を円錐凸面とし，スリーブ１３は内周面を円錐凹面として構成される。中心軸１１と外筒軸１２は固定されて回転軸体を構成し，スリーブ１３及びカウンタープレート１４とは微小間隙を有して回転自在に構成される。中心軸１１はディスク搭載面を有するハブ１７に，さらにハブ１７にはローターマグネット１８が固定されて回転部を構成し，スリーブ１３はベースプレート１６に，ベースプレート１６には回転駆動用のステータコア１９，コイル１ａ等を含んで固定部を構成する。番号１５はカバー，番号１ｂは中心軸１１端とカウンタープレート１４とで構成する第一の小空間を示す。
【００３１】
図２は図１に示したスリーブ１３の内周面及びカウンタープレートの平面図を示す。図２（ａ）はスリーブ１３の内周面を示して内周面に下向きに潤滑流体圧送能力を有する深さ６ミクロンメートル程度の不平衡ヘリングボーングルーブ２１，２２を有する。ヘリングボーングルーブは回転と共に潤滑流体を逆方向に圧送する二つのスパイラルグルーブの組み合わせで構成するが，不平衡ヘリングボーングルーブ２１，２１は下半分のスパイラルグルーブの長さを短くして構成し，回転時に下方に潤滑流体を圧送させる。図２（ｂ）はカウンタープレートを示し，表面に１０ミクロンメートル程度の深さのヘリングボーングルーブ２３を有する。
【００３２】
回転時には不平衡ヘリングボーングルーブ２１，２２によって局部的に高めた潤滑流体圧力により発生させた負荷容量の径方向成分により回転部の姿勢を精密に非接触支持し，前記負荷容量の軸方向成分とヘリングボーングルーブ２３が発生する負荷容量とが釣り合った位置で回転部を浮上支持する。
【００３３】
図３は中心軸１１，外筒軸１２の形状構成を示す。図３（ａ）は中心軸１１の断面図であり，番号３１は磁気ディスクを固定する為のネジ穴を，番号３２は傾斜した中心軸端を示す。傾斜した中心軸端３２はカウンタープレート１４との間に傾斜間隙で構成される第一小空間１ｂを形成する。本実施例では中心軸端３２とカウンタープレート１４との最小間隙は０．１ミリメートル程度に，最大間隙は０．３ミリメートル程度に設定する。
【００３４】
図３（ｂ）は外筒軸１２の断面を示し，番号３３は中心軸１１を勘合固定する内周面を，番号３４は上下チャネルを形成する為に外筒軸１２内周面に形成した溝を示す。溝の深さは０．２から０．５ミリメートル程度とし，その断面は半月形として中心軸１１と外筒軸１２が組み立てられた後に通気部分となる広間隙部及び潤滑流体通路となる狭間隙部を形成させる。同図に於いて，溝３４は回転と共に潤滑流体を上方に移送する方向に傾斜させてある。本実施例では２カ所に溝３４を形成し，少なくともその一つは第一小空間１ｂが最大間隙となる位置になるよう中心軸１１及び外筒軸１２とを組み合わせ固定する。
【００３５】
図４を用いて静止時に於ける軸受部内潤滑流体の存在態様を説明する。図４（ａ）は図２に示したスリーブ１３，カウンタープレート１４，及び図３に示した中心軸１１，外筒軸１２とを組み合わせて構成した図１の軸受部断面図である。図４（ｂ）は外筒軸１２の上端面及びその近傍の平面図を示す。
【００３６】
図４（ａ）に於いて，番号４１は中心軸端３２，カウンタープレート１４間に形成された第一小空間（図１の１ｂ）を，番号４２は中心軸１１，外筒軸１２，スリーブ１３，カバー１５に囲まれて形成された第二小空間を示す。中心軸端３２は傾斜しているので第一小空間４１は大小の間隙部を持ち，第一小空間４１から第二小空間４２には溝３４で形成された上下チャネル４６で接続されているので第一小空間４１内には潤滑流体とエアとの領域が共存し，それらの境界としてメニスカス４３が存在する。さらに潤滑流体はスリーブ１３と外筒軸１２との間の微小間隙中にも存在する。
【００３７】
図４（ｂ）は外筒軸１２の上端面及びその近傍の平面図を示し，番号４４はスリーブ１３と外筒軸１２との間の微小間隙中の潤滑流体を，番号４６は上下チャネルを，番号４５は外筒軸１２上端面に形成した凹状溝を示す。潤滑流体は上下チャネル４６の狭間隙部に番号４７で示す位置に存在し，上下チャネル４６の広間隙部には番号４８で示すように通気部が形成される。
【００３８】
図４（ａ）で示す第二小空間に於ける間隙は第一小空間の間隙より大となるよう構成し，静止時に潤滑流体は第一小空間４１の狭間隙部及びスリーブ１３と外筒軸１２との間の微小間隙中に保持される。
【００３９】
図５を用いて回転時に於ける軸受部内潤滑流体の存在態様を説明する。図５（ａ）は図４（ａ）と同様に軸受部の断面を示す。同図に於いて，スリーブ１３と外筒軸１２との間の潤滑流体は不平衡ヘリングボーングルーブ２１，２２により回転時に下方に圧送され，第一小空間４１内に於ける潤滑流体は遠心力によって壁面に押しつけられ，上下チャネル４６の傾斜或いは毛細管現象により第二小空間４２へ移送され，さらに外筒軸１２上端面では凹状溝４５に沿って遠心力で第二小空間４２の外周部に移送され，矢印５１に示す方向に潤滑流体は循環させられる。
【００４０】
図５（ｂ）に於いて，番号５３は中心軸１１及び外筒軸１２の回転方向を示し，番号５２は上下チャネル４６，凹状溝４５に於ける潤滑流体を示す。潤滑流体は上下チャネル４６，凹状溝４５内で回転方向の後方側に存在し，凹状溝４５内を外径方向に移動する状態を示している。外筒軸１２上端面で潤滑流体は上面がフリーとなる凹状溝４５内を移送されるが，潤滑流体自体に遠心力が直接作用するので漏洩の懸念は無く，確実に潤滑流体は保持される。
【００４１】
第一の実施例に於いて，回転部の浮上位置及び姿勢は不平衡ヘリングボーングルーブ２１，２２及びヘリングボーングルーブ２３によって制御されるが，それぞれのグルーブが存在する領域の間隙は円筒軸受の場合と異なって独立では無い。従来の円筒軸受ではラジアル軸受の存在する円周面での間隙を精密に制御し，スラスト軸受の存在する軸方向の間隙は比較的大きな間隙としても必要な姿勢精度を維持できていた。本実施例の構造では円錐面の軸方向間隙及び軸端の間隙は独立では無いので従来の円筒軸受に於ける径方向間隙程度に精密に制御する必要がある。本実施例では軸受部の組み立て時に軸受部に於ける間隙調整を行うもので図６，７を用いて説明する。
【００４２】
図６（ａ）に示すように所定の段差を有するジグ６１上にベース１６をセットし，予め組み立てられた中心軸１１及び外筒軸１２の組み立て体を配置する。ここで，回転時に於ける外筒軸１２端とカウンタープレート１４間の間隙及び外筒軸１２円錐面とスリーブ１３内周面間の軸方向間隙の和ｄに相当する段差をジグ６１に持たせてあるので外筒軸１２端面レベル６３はベース１６のカウンタープレート１４固定面レベル６２よりｄだけ上方に配置されている事になる。
【００４３】
図６（ｂ）ではスリーブ１３をベース１６に軽圧入し，スリーブ１３の円錐状内周面が外筒軸１２の円錐状外周面に接触した位置で接着固定する。接触位置の検知はジグ６１にロードセルを配置してスリーブ１３を押し込む圧力変化を検知して行う。
【００４４】
図６（ｃ）ではジグ６１を取り除いてカウンタープレート１４を装着して接着或いはレーザ溶接等の手段で固定する。潤滑流体の注入前であるので固定は容易である。
【００４５】
図７（ｄ）ではスリーブ１３と中心軸１１間，つまり第二小空間４２から大気中で潤滑流体７１を所定量注入する。潤滑流体の量が適正か否かは上下チャネル４６断面に形成される潤滑流体のメニスカスで判断できる。気泡と潤滑流体が混在してメニスカスの観察が困難な場合には回転軸を少し回転させて潤滑流体を循環させれば気泡は排除されて観察が容易となる。
【００４６】
図７（ｅ）では潤滑流体注入後にカバー１５を固定する。潤滑流体はカバー１５に接触しないので接着剤による固定でも支障は無い。
【００４７】
本実施例に於いて，回転中に不平衡ヘリングボーングルーブ２１，２２及び遠心力によって潤滑流体は常に循環させられ，第一小空間４１，上下チャネル４６，第二小空間４２に於いて，潤滑流体は大気と接触しているので初期に潤滑流体中に気泡が混入しても循環する過程で気泡は大気に逃げ，潤滑流体から気泡が排除される。したがって，組み立て工程での潤滑流体注入は大気圧下で実施可能であり，組み立て後に第二小空間４２及び上下チャネル４６から潤滑流体の界面の監視或いは潤滑流体の追加注入等が可能である。
【００４８】
本発明を実施例により具体的に示したように，中心軸端部に傾斜間隙と外部への通気手段とを持って形成された第一小空間に余剰潤滑流体を保持し，遠心力を利用してベアリング部に供給する軸回転構造の動圧流体軸受を実現できた。従来この種の動圧流体軸受は軸受外に長大なテーパーシール部を有して軸方向或いは径方向に多大の容積を占有していた。本発明によればベアリング部より内部にテーパーシール部に相当する機能を有して軸受部全体の容積を小さくでき，より小型のＨＤＤ実現への強力な要素となる。また本発明により節約できた容積を電磁系に割り当てれば，消費電力の少ない動圧流体軸受モータを実現できる。
【実施例２】
【００４９】
図８は本発明の第二の実施例を説明する為の図である。動圧流体軸受モータ全体の構成及び組み立て方法は図１から図７まで用いて説明した第一の実施例と同一であり，中心軸１１及び外筒軸１２の構成を変えて第二の実施例としている。
【００５０】
図８（ａ）は図５（ａ）と同様に軸受部の断面と回転時に於ける潤滑流体の移動方向を示す。同図に於いて，中心軸８１端は傾斜を持たず，第一小空間１ｂの領域には複数の小間隙を有する素材８２が中心軸８１端に固定配置される。複数の小間隙を有する素材８２は数十ミクロンメートル程度の多数の微小空孔を持つ焼結合金或いは数十ミクロンメートル程度の間隙を有する繊維質素材で構成する。
【００５１】
静止時に潤滑流体は外筒軸１２とカウンタープレート１４，スリーブ１３等との間の微小間隙及び上記複数の小間隙を有する素材８２中に強固に保持され，回転時には遠心力により第一小空間１ｂの外周壁部分に集められて外筒軸１２とカウンタープレート１４，スリーブ１３等との間のベアリング領域に供給される。グルーブの構成は図２に示したと同じであり，回転に伴って潤滑流体は矢印５１で示すように循環させられる。
【００５２】
図８（ｂ）は第二小空間４２から外部空間への開口部に設けたラビリンス構造８５を拡大して示す。中心軸８１に鍔部８４を設け，カバー８３と勘合させている。
【００５３】
図８に示した実施例では第一小空間１ｂ（４１）に複数の小間隙を有する素材８２を配置し，静止時には表面張力を利用して潤滑流体を吸収保持し，回転時には遠心力を利用してベアリング部に供給させる構造とした。図１或いは図８の構造に於いて，外筒軸１２を多数の微小空孔を有する焼結合金で形成し，複数の小間隙を有する素材８２と同様の役割を期待する事も可能である。その場合には円錐面及び軸端のベアリング部のみを封孔処理し，スリーブ１２の円錐面にある不平衡ヘリングボーングルーブ２１，２２の潤滑流体圧送方向は上方とし，ヘリングボーングルーブ２３は内径方向に潤滑流体圧送能力を有するよう不平衡に構成する。焼結合金で形成された外筒軸１２の下端面外径近傍，或いは外周面下端近傍に遠心力で移送された潤滑流体をヘリングボーングルーブ２３で第一小空間４１方向へ，不平衡ヘリングボーングルーブ２１，２２により第二小空間４２方向へ圧送し，外筒軸１２内に浸透させて循環させる方法が望ましい。
【実施例３】
【００５４】
図９は本発明の第三の実施例を説明する為の図である。動圧流体軸受モータ全体の構成及び組み立て方法は図１から図７まで用いて説明した第一の実施例と同様であり，中心軸及びハブ，円錐面のグルーブの構成を変えて第三の実施例としている。
【００５５】
ＨＤＤの小型化に伴い，動圧流体軸受もまた小型化が必要となっている。図９に示す実施例はハブと中心軸とを一体化し，円錐面の動圧グルーブを一つのみとして薄型化している。同図に於いて，番号９１はハブと一体化された中心軸を，番号９２は円錐状内周面にただ一つの不平衡ヘリングボーングルーブ９３を有するスリーブを，番号９４は中心軸９１に固定されたロータマグネットを，番号９５はステータコアを，番号９６は駆動用コイルをそれぞれ示す。潤滑流体の保持及び循環動作等は第一の実施例と同じであるので説明は省略する。
【００５６】
第一の実施例と大きく異なるのは回転部の姿勢制御である。第一の実施例では円錐面上の不平衡ヘリングボーングルーブ２１，２２により姿勢制御を行ったが，第三の実施例では不平衡ヘリングボーングルーブ９３は回転部の調芯を主とし，ヘリングボーングルーブ２３により回転部の姿勢制御を行う。したがって，ヘリングボーングルーブ２３は可能な限り大径位置に配置し，不平衡ヘリングボーングルーブ９３が発生させる負荷容量の軸方向成分を大とさせて外筒軸１２端とカウンタープレート１４間の間隙を小に設定させる。
【実施例４】
【００５７】
図１０は本発明の第四の実施例を説明する為の図である。動圧流体軸受モータ全体の構成及び潤滑流体の保持方法は第一の実施例，第三の実施例と同様であるが，外筒軸外周面とスリーブ内周面を円筒としている点が異なっている。
【００５８】
図１０に示すように，番号１０１は外周面が円筒形状の外筒軸を，番号１０２は内周面が円筒形状のスリーブを示す。さらに番号１０３，１０４，２３はそれぞれ外筒軸１０１上端面，スリーブ１０２内周面，カウンタープレート１４面に形成されたヘリングボーングルーブを示す。番号１０４は不平衡のヘリングボーングルーブとして潤滑流体の保持及び循環動作等は第一の実施例と同じであるので説明は省略する。
【００５９】
第一の実施例と大きく異なるのは回転部の姿勢制御である。第一の実施例では円錐面上の不平衡ヘリングボーングルーブ２１，２２により姿勢制御を行ったが，第四の実施例では不平衡ヘリングボーングルーブ１０４は回転部の調芯を主とし，ヘリングボーングルーブ２３により回転部の姿勢制御を行う。したがって，ヘリングボーングルーブ２３は可能な限り大径位置に配置し，ヘリングボーングルーブ１０３が発生させる負荷容量を大とさせて外筒軸１０１端とカウンタープレート１４間の間隙を小に設定させる。
【実施例５】
【００６０】
図１１は本発明の第五の実施例を説明する為の図である。動圧流体軸受モータ全体の構成及び潤滑流体の保持方法は第一の実施例と同様であるが，外筒軸外周面とスリーブ内周面を円筒としている点が異なっている。
【００６１】
図１１に示すように中心軸はハブと一体化された中心軸１１１であり，中心軸１１１に固定される外筒軸１１２の外周部は円筒状であるが，図１０の例とは異なり，断面をＴ字状として従来のスラストプレートと一体化した形状である。スリーブ１１３は内周面を外筒軸１１２外周形状に合わせて微小間隙を介して対向する形状を有し，不平衡ヘリングボーングルーブ１１４，１１５を有し，更にスパイラルグルーブ１１６を有する。
【００６２】
不平衡ヘリングボーングルーブ１１４，１１５は第一の実施例に於ける不平衡ヘリングボーングルーブ２１，２２と同様に下方に潤滑流体圧送能力を有すると共に回転時に回転部姿勢を制御する。スパイラルグルーブ１１６はポンプインタイプで潤滑流体を内径方向に圧送能力を有するが，不平衡ヘリングボーングルーブ１１４，１１５の潤滑流体圧送能力よりは小に設定して第一の実施例と同様な潤滑流体の循環を許し，不平衡ヘリングボーングルーブ１１４，１１５と共同で高めた潤滑流体圧力による軸方向負荷容量をヘリングボーングルーブ２３による負荷容量と平衡させて回転部を浮上支持する。中心軸端１１１近傍間隙，或いは上下チャネルによる潤滑流体の保持及び循環動作等は第一の実施例と同じであるので説明は省略する。
【実施例６】
【００６３】
図１２は本発明の第六の実施例として薄型のＨＤＤを構成した例を示す。図１２には第三の実施例である図９の軸回転構造動圧流体軸受モータを用いて構成した薄型ＨＤＤ構成の例を示す。
【００６４】
図１２（ａ）に示した薄型ＨＤＤはベースプレート１６となる筐体１２１上に軸回転構造動圧流体軸受モータ１２６が形成され，磁気ディスク１２３が前記モータ１２６に装着され，磁気ディスク１２３上の所定位置に磁気ヘッド１２４を位置決めするアクチュエータ１２５が配置されている。筐体カバー１２２は筐体１２１に固定される構成である。電子回路或いはＨＤＤ内環境を制御するフィルター機構等は図示されてない。
【００６５】
図１２に於いて，軸回転構造動圧流体軸受モータ１２６には内部の軸受を主に示し，図１２（ｂ）に拡大図を示す。本実施例では磁気ディスクの径として２５ミリメートル程度，薄型ＨＤＤの厚みとして２．５ミリメートル程度を想定している。
【００６６】
番号１２７は筐体カバー１２２の厚みを，番号１２８は筐体カバー１２２と中心軸９１上端間の間隙を，番号１２９は中心軸９１上端からカバー１５上端間の厚みを，番号１２ａはカバー１５上端から外筒軸１２上端までの軸方向間隙を，番号１２ｂはほぼ外筒軸１２の軸方向長さを，番号１２ｃはカウンタープレート１４の厚みをそれぞれ示す。
【００６７】
番号１２７で示す寸法は０．３ミリメートルに，番号１２８で示す寸法は０．２ミリメートルに，番号１２９で示す寸法は０．４ミリメートルに，番号１２ａで示す寸法は０．３ミリメートルに，番号１２ｃで示す寸法は０．５ミリメートルにそれぞれ設定すると，ＨＤＤの厚み１２ｅを２．５ミリメートルとして番号１２ｂで示す外筒軸１２の軸方向長さとして０．８ミリメートル確保できる。これはスリーブ９２の円錐状内周面に不平衡ヘリングボーングルーブ９３を配置するに十分なスペースである。この場合に第三の実施例で示す軸回転構造動圧流体軸受モータの厚み１２ｄはほぼ２ミリメートルとなる。
【００６８】
上記実施例の動圧流体軸受モータを用いた磁気ディスク装置の全体構造までは示さなかったが，磁気ディスク装置の縦断面構造をほぼ決めるに至る動圧流体軸受モータの縦断面構造を示した事で磁気ディスク装置の薄型構造は規定されている。このように本実施例では薄型に於いても磁気ディスクを含む回転部の浮上回転を高精度に支持できることを示した。上記動圧流体軸受モータを用いる事により薄型で低消費電力の磁気ディスク装置を実現できる。
【００６９】
以上，本発明を実施例を挙げてその動作原理及び構造を説明した。本発明である動圧流体軸受の本旨とする処は，回転軸体中に微小間隙を有し，静止時には表面張力で潤滑流体を吸収保持し，回転時には遠心力で潤滑流体をベアリング部に供給する構造概念である。上記実施例は本発明の動作原理を説明するために数例を挙げたのみであって本発明の趣旨を逸脱しない範囲で材料及び構造等の変形が可能なことはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の動圧流体軸受モータに依れば，余剰潤滑流体の収納部を回転軸端に持ち，軸受部の上部或いは外周部に持たないので小容量の動圧流体軸受を実現できる。潤滑流体に直接作用する遠心力を利用して潤滑流体の保持を可能としたが，その流動速度は最小限に留め得るので潤滑流体漏れの可能性を小にし軸損を低減させる。さらに本発明では潤滑流体中の気泡除去を回転中に可能とするので組み立て工程をシンプルとして低コスト化を可能にする。特に薄型で低消費電流の磁気ディスク装置に最適となる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第一の実施例である動圧流体軸受モータの縦断面を示す。
【図２】図１に於けるスリーブ内周面とカウンタープレートの平面図とを示す。
【図３】図１に於ける回転軸体の構成を示す。
【図４】第一の実施例に於いて静止時の軸受部断面及び外筒軸上端面を示す。
【図５】第一の実施例に於いて回転部の浮上している状態を示す。
【図６】第一の実施例の軸受部組み立て工程を示す。
【図７】第一の実施例の軸受部組み立て工程を示す。
【図８】第二の実施例に於ける軸受部断面及び外筒軸上部を示す。
【図９】第三の実施例である動圧流体軸受モータの縦断面を示す。
【図１０】第四の実施例である動圧流体軸受モータの縦断面を示す。
【図１１】第五の実施例である動圧流体軸受モータの縦断面を示す。
【図１２】第六の実施例である記録ディスク装置の例を示す。
【符号の説明】
【００７２】
１１・・・中心軸，                        １２・・・外筒軸，
１３・・・スリーブ，                      １４・・・カウンタープレート，
１５・・・カバー，                        １６・・・ベースプレート，
１７・・・ハブ，                          １８・・・ローターマグネット，
１９・・・ステータコア，                  １ａ・・・コイル，
１ｂ・・・第一小空間，
２１，２２・・不平衡ヘリングボーングルーブ，
２３・・・ヘリングボーングルーブ，
３１・・・ネジ穴，                        ３２・・・傾斜した中心軸端，
３３・・・内周面，                        ３４・・・溝，
４１・・・第一小空間，                    ４２・・・第二小空間，
４３・・・メニスカス，                    ４４・・・潤滑流体，
４５・・・凹状溝，                        ４６・・・上下チャネル，
４７・・・狭間隙部，                      ４８・・・広間隙部，
５１・・・潤滑流体の循環方向，            ５２・・・潤滑流体，
５３・・・回転方向，
６１・・・ジグ，
６２・・・カウンタープレート１４固定面レベル，
６３・・・外筒軸１２端面レベル，
７１・・・潤滑流体，
８１・・・中心軸，                        ８２・・・複数の小間隙を有する素材，
８３・・・カバー，                        ８４・・・鍔部，
８５・・・ラビリンス構造，
９１・・・中心軸，                        ９２・・・スリーブ，
９３・・・不平衡ヘリングボーングルーブ，  ９４・・・たロータマグネット，
９５・・・ステータコア，                  ９６・・・駆動用コイル，
１０１・・・外筒軸，                      １０２・・・スリーブ，
１０３・・・ヘリングボーングルーブ，
１０４・・・不平衡のヘリングボーングルーブ，
１１１・・・中心軸，                      １１２・・・外筒軸，
１１３・・・スリーブ，
１１４，１１５・・不平衡のヘリングボーングルーブ，
１１６・・・スパイラルグルーブ，
１２１・・・筐体，                        １２２・・・筐体カバー，
１２３・・・磁気ディスク，                １２４・・・磁気ヘッド，
１２５・・・アクチュエータ，
１２６・・・軸回転構造動圧流体軸受モータ，
１２７・・・筐体カバー１２２の厚み，
１２８・・・筐体カバー１２２と中心軸９１上端間の間隙，
１２９・・・中心軸９１上端からカバー１５上端間の厚み，
１２ａ・・・カバー１５上端から外筒軸１２上端までの軸方向間隙，
１２ｂ・・・外筒軸１２の軸方向長さ，
１２ｃ・・・カウンタープレート１４の厚み，
１２ｄ・・・モータの厚み，
１２ｅ・・・ＨＤＤの厚み
【図１】
2007181262.tif 000003
【図２】
2007181262.tif 000004
【図３】
2007181262.tif 000005
【図４】
2007181262.tif 000006
【図５】
2007181262.tif 000007
【図６】
2007181262.tif 000008
【図７】
2007181262.tif 000009
【図８】
2007181262.tif 000010
【図９】
2007181262.tif 000011
【図１０】
2007181262.tif 000012
【図１１】
2007181262.tif 000013
【図１２】
2007181262.tif 000014