(57)【要約】【課題】軸受の内部に空気が滞留して排出されず、軸受が油膜切れを起こしたり、ＮＲＲＯが悪化したりすることを防止する。【解決手段】軸の下部近傍にフランジを一体的に有し、軸にスリーブが相対的に回転自在にはめ合わされ、軸外周またはスリーブ内周の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、フランジはスリーブの下端面の間でスラスト軸受面を構成し、スリーブ下面とフランジの上面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、軸受の回転中に動圧発生溝が潤滑剤を循環させるとともに、潤滑剤循環パス内の各部の毛管圧力に大小関係を設け、毛管圧力が小さい側に空気が移動しやすい原理を活用して空気が軸受の内部に滞留しにくくし、スムーズに排出させる。【選択図】図２
2007333134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸の下部近傍に略円板状のフランジを一体的に有し、
軸に軸受穴を有するスリーブが半径隙間Ｇ１を介して相対的に回転自在に嵌め合わされ、
軸外周またはスリーブ内周の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、
フランジはスリーブの下端面の間で隙間Ｓ１のスラスト軸受面を構成し、
スリーブ下面とフランジの上面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、
スリーブの外周にはハブが一体的に固定され、
前記フランジの外周面とこれに対向するスリーブまたはハブの内周面の面間には最大Ｇ２の半径隙間を有し、
また前記スリーブまたはハブには前記フランジとつながる連通路が設けられ、スリーブの上面近傍には隙間Ｇ１から連通路につながる循環パスを有し、
少なくとも隙間Ｓ１、Ｇ１、前記循環パス、連通路には潤滑剤が保持され、
Ｇ１における毛管圧力をＰｇ１、Ｇ２における毛管圧力をＰｇ２とすると、
Ｐｇ１＞Ｐｇ２
の関係を満たすように構成されている流体軸受式回転装置。
Ｐｇ１及びＰｇ２は前記隙間形状（潤滑剤溜り部形状）が略円管状のとき；
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ    ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ    ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ          ・・・（３）
Ｆｇ＝Ｆｇｏ＋Ｆｇi            ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４  ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ            ・・・・・・・・（６）
γ  ：潤滑剤の表面張力  ［Ｎ/ｍ］
θ  ：オイルの接触角  ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径      ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ  ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力  ［パスカル］
【請求項２】
軸の下部近傍に略円板状のフランジを一体的に有し、
軸に軸受穴を有するスリーブが半径隙間Ｇ１を介して相対的に回転自在に嵌め合わされ、
軸外周またはスリーブ内周の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、
フランジはスリーブの下端面の間で隙間Ｓ１のスラスト軸受面を構成し、
スリーブ下面とフランジの上面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、
フランジとスリーブの下端面の間にはスラスト軸受面以外に最大隙間Ｓ２の逃げ部を有し
スリーブの外周にはハブが一体的に固定され、
前記フランジの外周面とこれに対向するスリーブまたはハブの内周面の面間には最大Ｇ２の半径隙間を有し、
スリーブの上部には、上カバーがスリーブの上端面との面間に最小隙間Ｓ３から最大隙間Ｓ４の寸法の隙間を隔てて設けられるとともに、前記上カバーはスリーブまたはハブに固定され、上カバーの内径部は軸の上部に形成された径小部に対向する位置に隙間を有し、
また前記スリーブまたはハブには前記フランジと上カバーをつなぐ連通路が設けられ、
少なくとも隙間Ｓ１、Ｓ２、Ｇ１、Ｓ３、連通路には潤滑剤が保持され、
Ｇ１における毛管圧力をＰｇ１、Ｓ２における毛管圧力をＰｓ２，Ｇ２における毛管圧力をＰｇ２とすると、
Ｐｇ１＞Ｐｓ２＞Ｐｇ２
の関係を満たすように構成されている流体軸受式回転装置。
Ｐｇ１及びＰｇ２は前記隙間形状（潤滑剤溜り部形状）が略円管状のとき；
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ    ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ    ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ          ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇｏ＋Ｆｇi            ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４  ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ            ・・・・・・・・（６）
γ  ：潤滑剤の表面張力  ［Ｎ/ｍ］
θ  ：オイルの接触角  ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径      ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ  ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力  ［パスカル］
Ｐｓ２は前記隙間形状（循環溜り部形状）が略薄板円板状のとき；
Ｆｓ＝２π×Ｄｓ×γ×ｃｏｓθ    ・・・・・（７）
Ａｓ＝π×Ｄｓ×Ｓ１                  ・・・（８）
Ｐｓ  ＝Ｆｓ／Ａｓ              ・・・・・・（９）
Ｄs：最大隙間S1を有する循環溜り部の内径  ［ｍ］
Ｓ：スリーブとハブ間の循環溜まり部の最大隙間    ［ｍ］
Ｐｓ：毛管圧力  ［パスカル］
【請求項３】
軸の下部近傍に略円板状のフランジを一体的に有し、
軸に軸受穴を有するスリーブが半径隙間Ｇ１を介して相対的に回転自在に嵌め合わされ、
軸外周またはスリーブ内周の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、
フランジはスリーブの下端面の間で隙間Ｓ１のスラスト軸受面を構成し、
スリーブ下面とフランジの上面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、
スリーブの外周にはハブが一体的に固定され、
前記フランジの外周面とこれに対向するスリーブまたはハブの内周面の面間には隙間を有し、
スリーブの上部には、上カバーがスリーブの上端面と最小隙間Ｓ３の隙間を隔てて設けられると共に、その隙間の内周近傍にはＳ３より大きい隙間Ｓ４の逃げ部があり、前記上カバーはスリーブまたはハブに固定され、上カバーの内径部は軸の上部に形成された径小部に対向する位置に最大Ｇ３の半径隙間になるように設けられ、
また前記スリーブまたはハブには前記フランジと前記上カバーをつなぐ連通路が設けられ、
少なくとも隙間Ｓ１、Ｇ１、Ｓ３、連通路には潤滑剤が注入され、
Ｇ１における毛管圧力をＰｇ１、Ｓ３における毛管圧力をＰｓ３，Ｓ４における毛管圧力をＰｓ４とすると、
Ｐｇ１＞Ｐｓ３＞Ｐｓ４
の関係を満たすように構成されている流体軸受式回転装置。
Ｐｇ１は前記隙間形状（潤滑剤溜り部形状）が略円管状のとき；
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ    ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ    ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ          ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi            ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４  ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ            ・・・・・・・・（６）
γ  ：潤滑剤の表面張力  ［Ｎ/ｍ］
θ  ：オイルの接触角  ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径      ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ  ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力  ［パスカル］
Ｐｓ３、Ｐｓ４は前記隙間形状（循環溜り部形状）が略薄板円板状のとき；
Ｆｓ＝２π×Ｄｓ×γ×ｃｏｓθ    ・・・・・（７）
Ａｓ＝π×Ｄｓ×Ｓ１                  ・・・（８）
Ｐｓ  ＝Ｆｓ／Ａｓ              ・・・・・・（９）
Ｄs：最大隙間S1を有する循環溜り部の内径  ［ｍ］
Ｓ：スリーブとハブ間の循環溜まり部の最大隙間    ［ｍ］
Ｐｓ：毛管圧力  ［パスカル］
【請求項４】
軸の下部近傍に略円板状のフランジを一体的に有し、
軸に軸受穴を有するスリーブが半径隙間Ｇ１を介して相対的に回転自在に嵌め合わされ、
軸外周またはスリーブ内周の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、
フランジはスリーブの下端面の間で隙間Ｓ１のスラスト軸受面を構成し、
スリーブ下面とフランジの上面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、
スリーブの外周にはハブが一体的に固定され、
前記フランジの外周面とこれに対向するスリーブまたはハブの内周面の面間には隙間を有し、
スリーブの上部には、上カバーがスリーブの上端面と最小隙間Ｓ３の隙間を隔てて設けられ、前記上カバーはスリーブまたはハブに固定され、上カバーの内径部は軸の上部に形成された径小部に対向する位置に最大Ｇ３の半径隙間になるように設けられ、
また前記スリーブまたはハブには前記フランジと前記上カバーをつなぐ連通路が設けられ、
少なくとも隙間Ｓ１、Ｓ３、Ｇ３、連通路には潤滑剤が注入され、
Ｇ１における毛管圧力をＰｇ１、Ｓ３における毛管圧力をＰｓ３，Ｇ３における毛管圧力をＰｇ３とすると、
Ｐｇ１＞Ｐｓ３＞Ｐｇ３
の関係を満たすように構成されている流体軸受式回転装置。
Ｐｇ１およびＰｇ３は前記隙間形状（潤滑剤溜り部形状）が略円管状のとき；
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ    ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ    ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ          ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi            ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４  ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ            ・・・・・・・・（６）
γ  ：潤滑剤の表面張力  ［Ｎ/ｍ］
θ  ：オイルの接触角  ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径      ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ  ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力  ［パスカル］
Ｐｓ３は前記隙間形状（循環溜り部形状）が略薄板円板状のとき；
Ｆｓ＝２π×Ｄｓ×γ×ｃｏｓθ    ・・・・・（７）
Ａｓ＝π×Ｄｓ×Ｓ１                  ・・・（８）
Ｐｓ  ＝Ｆｓ／Ａｓ              ・・・・・・（９）
Ｄs：最大隙間S1を有する循環溜り部の内径  ［ｍ］
Ｓ：スリーブとハブ間の循環溜まり部の最大隙間    ［ｍ］
Ｐｓ：毛管圧力  ［パスカル］
【請求項５】
Ｇ１における毛管圧力をＰｇ１、Ｓ３における毛管圧力をＰｓ３，Ｇ３における毛管圧力をＰｇ３とすると、
Ｐｇ１＞Ｐｓ３＞Ｐｇ３
の関係を満たすように構成されている請求項３記載の流体軸受式回転装置。
Ｐｇ３の隙間形状が略円管状のとき、
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ    ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ    ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ          ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi            ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４  ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ            ・・・・・・・・（６）
γ  ：潤滑剤の表面張力  ［Ｎ/ｍ］
θ  ：オイルの接触角  ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径      ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ  ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力  ［パスカル］
【請求項６】
軸は上部に径小部を有し、上カバーの内周面は軸の小径部の外周面に対向し、上カバーの内径寸法は軸のラジアル軸受面の外径より小さくよりなるように構成した請求項１から５のいずれか１項に記載の流体軸受式回転装置。
【請求項７】
前記軸はフランジの下部に軸の外径より細径の軸下端部が設けられ、下カバーがフランジ下面に隙間を有するようスリーブまたはハブに固定され、下カバーの内径は軸のラジアル軸受面の外径より小さくなるよう構成された請求項１から６のいずれか１項に記載の流体軸受式回転装置。
【請求項８】
回転自在なスリーブの内周面にラジアル動圧軸受面を有し、スリーブの片端面側に潤滑剤の第1の循環パスを軸受穴とは略直角方向に有し、この第1の循環パスに連通する連通路をスリーブの軸受面に略平行に有し、スリーブの他端面にスラスト動圧軸受面を有し、軸受穴と第１の循環パスの交点近傍に最大隙間Ｇ３の開口部と、スラスト動圧軸受面と連通路の交点近傍に最大隙間Ｇ２のオイルリザーバを有し、軸上部近傍の開口部とオイルリザーバは共に大気に開放されるように構成し、回転中にスラスト動圧発生溝の発生圧力とラジアル動圧溝の発生圧力の合力が、フランジ外周近傍のオイルリザーバから潤滑剤を内周に向けて移動させる方向であり、第１の循環パス内のオイルは遠心力を受けて第２の循環パスへ移動するよう構成された請求項１から７のいずれか１項に記載の流体軸受式回転装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の流体軸受式回転装置を備えたことを特徴とする記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスク回転装置等に用いられる流体軸受式回転装置およびそれを備えた記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転するディスク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、これらに使用される記録装置の軸受部は常にディスク負荷を高精度に回転させるため、高い性能と信頼性が要求されている。そこでこれら回転装置には高速回転に適した流体軸受が用いられている。
【０００３】
流体軸受式回転装置は、軸とスリーブとの間にオイル等の潤滑剤を介在させ、動圧発生溝によって回転時にポンピング圧力を発生し、これにより軸とスリーブが相対的に非接触で回転するため高速回転に適している。
【０００４】
以下、図１５を参照しながら、従来の流体軸受式回転装置の一例について説明する。図１５において従来の流体軸受式回転装置は、軸２１、フランジ２２，オイル２４、上カバー２５、ハブ２７、ベース２８を備えている。
【０００５】
軸２１は、フランジ２２を一体的に有し、軸２１はスリーブ２３の軸受穴２３Ａに隙間Ｇ１１を介して相対的に回転可能な状態で挿入され（嵌め合わされ）、フランジ２２はスリーブ２３の下面２３Ｃに対向し隙間Ｓ１１の軸受面を形成しており、その内周側には隙間Ｓ１２の逃げ部２２Ｂを有している。軸２１の外周面またはスリーブ２３の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝２３Ｂが形成され、またスリーブ下面２３Ｃまたは、フランジ２２の上面の少なくとも一方にはスラスト動圧発生溝２２Ａが設けられる。また、上カバー２５はスリーブ２３との間にＳ１３の隙間を有してスリーブ２３またはハブ２７に固着され、上カバー２５内周と軸２１外周の間はＧ１３の隙間を有する。またフランジ２２の外周とハブ内周面の間にはＧ１２の隙間を有している。
【０００６】
フランジ２２と上カバー２５の隙間Ｓ１３の間は連通穴２３Ｅで連通され、各動圧発生溝２３Ｂ、２２Ａに付近の軸受隙間と連通穴２３Ｅは少なくともオイル２４が充満されもしくは保持されている。ハブ２７にはディスク２９が固定され、また、ベース２８に軸２１は固定され、ハブ２７にはロータ磁石３０が取り付けられ、またベース２８にはロータ磁石３０の外周側に対向するような位置に図示しないモータステータが固定される。ロータ磁石３０は、ベース２８が磁性材である場合は、漏れ磁束によって軸方向に吸引力を発生し、スリーブ２３をフランジ２２の方向に約１０〜５０グラムの力で押し付けている。（ベース２８が磁性材でない場合は、リング状の磁性材でできた吸引板を、ベース２８のロータ磁石３０端面に対向する位置に固着する）
ここで、以上のような構成の従来の流体軸受式回転装置の動作について以下に説明する。図１５に示す、上記従来の流体軸受式回転装置において、モータステータとの電磁作用によってロータ磁石３０に回転力が付与されると、ハブ２７、スリーブ２３、上カバー２５、ディスク２９が回転を開始する。回転により、動圧発生溝２３Ｂ、２２Ａはオイル等の潤滑剤２４をかき集め、軸２１とスリーブ２３の間、及びフランジ２２とスリーブ２３の間にポンピング圧力を発生する。これにより、スリーブ２３を含む回転部は、軸２１とフランジ２２に対して非接触で回転し、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドにより、ディスク２９上にデータの記録再生を行うことができる。
【特許文献１】特開２００４−１８３７７２号公報
【特許文献２】特開２００４−１８３８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記従来の流体軸受式回転装置では、図１５において隙間Ｓ１１の近傍に広い隙間Ｓ１２の逃げ部２２Ｂがある場合に、隙間Ｓ１２に空気３２が蓄積し排出されない場合があった。
【０００８】
また、上部開口部Ｇ１３付近のオイルは、開口部Ｇ１３から空気３２を隙間Ｓ１３に巻き込み易くしかも排出され難いため、やがてこの空気が軸受隙間に流れ込んで油膜切れを起こして軸受にコスレを発生していた。
【０００９】
また図中、上カバー２５の上部開口部の直径をｄ１１、下方のハブ２７またはスリーブ２３の開口部の直径をｄ１２とした時、ｄ１２＞＞ｄ１１の場合には高速回転中には上カバー側のオイルに遠心力が加わって下側の開口部（隙間Ｇ１２）から流出し、動圧発生溝２２Ａ、２３Ｂで油膜切れが起こり、軸受に焼け付きを生じることがあった。また、軸受内において空気３２が混入して気泡を形成し、内部で凝集した気泡（空気３２）が膨張した場合は、軸受隙間内のオイル２４を押し出してしまう場合があり、オイル２４が一旦流出した後は、やがて動圧発生溝２２Ａ、２３Ｂにおいて油膜切れが生じ、所定の性能が得られない場合や、軸受がコスレを生じて故障する場合があった。
【００１０】
また、これら空気３２の混入と排出の現象を観察した時に、隙間Ｓ１２が著しく広すぎる場合は、空気３２が逃げ部２２Ｂに蓄積しやすい傾向は認められたが、軸受内部の空気の排出に関しては、実際には単に隙間寸法の大きさだけでは説明することはできず、従来は空気３２の排出され易さや内部への溜まり易さを予測することは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題を解決するために、第１の発明に係る流体軸受式回転装置は、軸の下部近傍に略円板状のフランジを一体的に有し、軸に軸受穴を有するスリーブが半径隙間Ｇ１を介して相対的に回転自在に嵌め合わされ、軸外周またはスリーブ内周の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、フランジはスリーブの下端面の間で隙間Ｓ１のスラスト軸受面を構成し、スリーブ下面とフランジの上面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、スリーブの外周にはハブが一体的に固定され、前記フランジの外周面とこれに対向するスリーブまたはハブの内周面の面間には最大Ｇ２の半径隙間を有し、また前記スリーブまたはハブには前記フランジとつながる連通路が設けられ、スリーブの上面近傍には隙間Ｇ１から連通路につながる循環パスを有し、少なくとも隙間Ｓ１、Ｇ１、前記循環パス、連通路には潤滑剤が保持され、Ｇ１における毛管圧力をＰｇ１、Ｇ２における毛管圧力をＰｇ２とすると、Ｐｇ１＞Ｐｇ２の関係を満たすような構成を特徴としたものである。
【００１２】
Ｐｇ１及びＰｇ２は前記隙間形状（潤滑剤溜り部形状）が略円管状のとき；
（数式１）
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ    ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ    ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ          ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi            ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４  ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ            ・・・・・・・・（６）
γ  ：潤滑剤の表面張力  ［Ｎ/ｍ］
θ  ：オイルの接触角  ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径      ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ  ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力  ［パスカル］
本発明によれば、毛管圧力はフランジ外周部隙間Ｇ２よりもラジアル軸受隙間Ｇ１の方が大きいので、潤滑剤は軸受内部に移動しようとし、隙間Ｇ２から漏出し難くなる。また、気泡は隙間Ｇ２から排出されやすくなる。
【００１３】
第２の発明に係る流体軸受式回転装置は、軸の下部近傍に略円板状のフランジを一体的に有し、軸に軸受穴を有するスリーブが半径隙間Ｇ１を介して相対的に回転自在に嵌め合わされ、軸外周またはスリーブ内周の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、フランジはスリーブの下端面の間で隙間Ｓ１のスラスト軸受面を構成し、スリーブ下面とフランジの上面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、フランジとスリーブの下端面の間にはスラスト軸受面以外に最大隙間Ｓ２の逃げ部を有しスリーブの外周にはハブが一体的に固定され、前記フランジの外周面とこれに対向するスリーブまたはハブの内周面の面間には最大Ｇ２の半径隙間を有し、スリーブの上部には、上カバーがスリーブの上端面との面間に最小隙間Ｓ３から最大隙間Ｓ４の寸法の隙間を隔てて設けられるとともに、前記上カバーはスリーブまたはハブに固定され、上カバーの内径部は軸の上部に形成された径小部に対向する位置に隙間を有し、また前記スリーブまたはハブには前記フランジと上カバーをつなぐ連通路が設けられ、少なくとも隙間Ｓ１、Ｓ２、Ｇ１、Ｓ３、連通路には潤滑剤が保持され、Ｇ１における毛管圧力をＰｇ１、Ｓ２における毛管圧力をＰｓ２，Ｇ２における毛管圧力をＰｇ２とすると、Ｐｇ１＞Ｐｓ２＞Ｐｇ２の関係を満たすような構成を特徴としたものである。
【００１４】
Ｐｇ１及びＰｇ２は前記隙間形状（潤滑剤溜り部形状）が略円管状のとき；
（数式１）
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ    ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ    ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ          ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi            ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４  ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ            ・・・・・・・・（６）
γ  ：潤滑剤の表面張力  ［Ｎ/ｍ］
θ  ：オイルの接触角  ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径      ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ  ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力  ［パスカル］
Ｐｓ２は前記隙間形状（循環溜り部形状）が略薄板円板状のとき；
（数式２）
Ｆｓ＝２π×Ｄｓ×γ×ｃｏｓθ    ・・・・・（７）
Ａｓ＝π×Ｄｓ×Ｓ１                  ・・・（８）
Ｐｓ  ＝Ｆｓ／Ａｓ              ・・・・・・（９）
Ｄs：最大隙間S1を有する循環溜り部の内径  ［ｍ］
Ｓ：スリーブとハブ間の循環溜まり部の最大隙間    ［ｍ］
Ｐｓ：毛管圧力  ［パスカル］
本発明によれば、毛管圧力はフランジ外周部隙間Ｇ２よりも逃げ部Ｓ２が大きく、さらにラジアル軸受隙間Ｇ１の方が大きいので、潤滑剤は軸受内部に移動しようとし、隙間Ｇ２から漏出し難くなるとともに、気泡が逃げ部Ｓ２に滞留せず隙間Ｇ２から排出されやすくなる。
第３の発明に係る流体軸受式回転装置は、軸の下部近傍に略円板状のフランジを一体的に有し、軸に軸受穴を有するスリーブが半径隙間Ｇ１を介して相対的に回転自在に嵌め合わされ、軸外周またはスリーブ内周の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、フランジはスリーブの下端面の間で隙間Ｓ１のスラスト軸受面を構成し、スリーブ下面とフランジの上面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、スリーブの外周にはハブが一体的に固定され、前記フランジの外周面とこれに対向するスリーブまたはハブの内周面の面間には隙間を有し、スリーブの上部には、上カバーがスリーブの上端面と最小隙間Ｓ３の隙間を隔てて設けられると共に、その隙間の内周近傍にはＳ３より大きい隙間Ｓ４の逃げ部があり、前記上カバーはスリーブまたはハブに固定され、上カバーの内径部は軸の上部に形成された径小部に対向する位置に最大Ｇ３の半径隙間になるように設けられ、
また前記スリーブまたはハブには前記フランジと前記上カバーをつなぐ連通路が設けられ、
少なくとも隙間Ｓ１、Ｇ１、Ｓ３、連通路には潤滑剤が保持され、Ｇ１における毛管圧力をＰｇ１、Ｓ３における毛管圧力をＰｓ３，Ｓ４における毛管圧力をＰｓ４とすると、Ｐｇ１＞Ｐｓ３＞Ｐｓ４の関係を満たすような構成を特徴としたものである。
【００１５】
Ｐｇ１は前記隙間形状（潤滑剤溜り部形状）が略円管状のとき；
（数式１）
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ    ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ    ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ          ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi            ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４  ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ            ・・・・・・・・（６）
γ  ：潤滑剤の表面張力  ［Ｎ/ｍ］
θ  ：オイルの接触角  ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径      ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ  ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力  ［パスカル］
Ｐｓ３、Ｐｓ４は前記隙間形状（循環溜り部形状）が略薄板円板状のとき；
（数式２）
Ｆｓ＝２π×Ｄｓ×γ×ｃｏｓθ    ・・・・・（７）
Ａｓ＝π×Ｄｓ×Ｓ１                  ・・・（８）
Ｐｓ  ＝Ｆｓ／Ａｓ              ・・・・・・（９）
Ｄs：最大隙間S1を有する循環溜り部の内径  ［ｍ］
Ｓ：スリーブとハブ間の循環溜まり部の最大隙間    ［ｍ］
Ｐｓ：毛管圧力  ［パスカル］
本発明によれば、毛管圧力は隙間Ｓ４の逃げ部よりも隙間Ｓ３が大きく、さらにラジアル軸受隙間Ｇ１の方が大きいので、潤滑剤は隙間Ｓ３から軸受内部に移動しようとし、隙間Ｓ４から漏出し難くなるとともに、気泡が隙間Ｓ４から排出されやすくなる。
【００１６】
第４の発明に係る流体軸受式回転装置は、軸の下部近傍に略円板状のフランジを一体的に有し、軸に軸受穴を有するスリーブが半径隙間Ｇ１を介して相対的に回転自在に嵌め合わされ、軸外周またはスリーブ内周の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、
フランジはスリーブの下端面の間で隙間Ｓ１のスラスト軸受面を構成し、スリーブ下面とフランジの上面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、スリーブの外周にはハブが一体的に固定され、前記フランジの外周面とこれに対向するスリーブまたはハブの内周面の面間には隙間を有し、スリーブの上部には、上カバーがスリーブの上端面と最小隙間Ｓ３の隙間を隔てて設けられ、前記上カバーはスリーブまたはハブに固定され、上カバーの内径部は軸の上部に形成された径小部に対向する位置に最大Ｇ３の半径隙間になるように設けられ、また前記スリーブまたはハブには前記フランジと前記上カバーをつなぐ連通路が設けられ、少なくとも隙間Ｓ１、Ｓ３、Ｇ３、連通路には潤滑剤が保持され、Ｇ１における毛管圧力をＰｇ１、Ｓ３における毛管圧力をＰｓ３，Ｇ３における毛管圧力をＰｇ３とすると、Ｐｇ１＞Ｐｓ３＞Ｐｇ３の関係を満たすような構成を特徴としたものである。
【００１７】
Ｐｇ１およびＰｇ３は前記隙間形状（潤滑剤溜り部形状）が略円管状のとき；
（数式１）
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ    ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ    ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ          ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi            ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４  ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ            ・・・・・・・・（６）
γ  ：潤滑剤の表面張力  ［Ｎ/ｍ］
θ  ：オイルの接触角  ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径      ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ  ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力  ［パスカル］
Ｐｓ３は前記隙間形状（循環溜り部形状）が略薄板円板状のとき；
（数式２）
Ｆｓ＝２π×Ｄｓ×γ×ｃｏｓθ    ・・・・・（７）
Ａｓ＝π×Ｄｓ×Ｓ１                  ・・・（８）
Ｐｓ  ＝Ｆｓ／Ａｓ              ・・・・・・（９）
Ｄs：最大隙間S1を有する循環溜り部の内径  ［ｍ］
Ｓ：スリーブとハブ間の循環溜まり部の最大隙間    ［ｍ］
Ｐｓ：毛管圧力  ［パスカル］
本発明によれば、毛管圧力は隙間Ｇ３の逃げ部よりも隙間Ｓ３が大きく、さらにラジアル軸受隙間Ｇ１の方が大きいので、潤滑剤は隙間Ｓ３から軸受内部に移動しようとし、隙間Ｇ３から漏出し難くなるとともに、気泡が隙間Ｇ３から排出されやすくなる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、ラジアル軸受隙間部とスラスト軸受部、および各部の毛管圧力に意識的に差異を設け、毛管圧力が大きい側に潤滑剤が移動し易いために毛管圧力が小さい側に空気が移動し易い原理を活用して、空気が軸受の内部に滞留しにくく、スムーズに潤滑剤溜り部の気液境界面から排出させる事で、動圧発生溝において油膜切れを防止し長寿命な流体軸受式回転装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。
【実施例１】
【００２０】
図１〜図９を用いて実施例１の流体軸受式回転装置の一例について説明する。本発明の流体軸受式回転装置は、図１に示すように、軸１、フランジ２，スリーブ３、オイル・高流動性グリス・イオン性液体等の潤滑剤４、上カバー５、ハブ７、ベース８を備え、ハブ７にはディスク９とロータ磁石１０、ベース８にはステータ１１と蓋１２が取り付けられている。ディスク９には、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドがアクセスし、信号を記録または読み出しを行なう。
【００２１】
また、図２は図１の拡大図であるが同様に、軸１は、フランジ２を一体的に有し、（一体加工でもよいし、圧入接着固定、溶接固定等でもよい）軸１はスリーブ３の軸受穴３Ａに隙間Ｇ１を介して相対的に回転可能な状態で挿入され、フランジ２はスリーブ３の下面３Ｃに対向し隙間Ｓ１の軸受面を形成しており、その内周側には隙間Ｓ２の逃げ部２Ｂをフランジ２またはスリーブ３に有している。（なお、前記逃げ部２Ｂは、軸受構成上必ずしも必要ではない。）
軸１の外周面またはスリーブ３の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝３Ｂが形成され、またスリーブ下面３Ｃまたは、フランジ２の上面の少なくとも一方にはスラスト動圧発生溝２Ａが設けられる。また、上カバー５はスリーブ３との間にＳ３の最小隙間を有しており、スリーブ３またはハブ７に固着される。（図１、２においては、ハブ７上端部に段差部を設け上カバー５が嵌るように構成しているが、例えば、スリーブ３の外側に外スリーブを設けて内スリーブと外スリーブの２部品構成としてハブに固定してもよい。この場合は上カバーはスリーブに固定されることになる。その他、上カバー５の外周下面側に段差部を設けて隙間Ｓ３を確保する場合も考えられ、その場合も上カバーはスリーブに固定されることになる。）
隙間Ｓ３に隣接して隙間Ｓ３より大きいＳ４の隙間を有する部分が上カバー５とスリーブ３の間に設けられ、また、フランジ２の外周面はハブ７またはスリーブ３の内周面に対向してＧ２の隙間を構成し、フランジ２のスリーブ３との対向面反対側には、軸受装置のオイルシール性能を高める必要性に応じて下カバー６が隙間を隔てて対向しており、下カバー６はハブ７またはスリーブ３に固定され、上カバー５、スリーブ３、ハブ７、下カバー６は一体的に回転可能である。また、上カバー５の内周面と、軸１の第１の細径部外周面との間にはＧ３の最小隙間を有する。
【００２２】
フランジ２とスリーブ３の間の隙間Ｓ１と、上カバー５とスリーブ３との間の隙間Ｓ３は連通穴３Ｅで連通され、各動圧発生溝３Ｂ、２Ａの軸受隙間と連通穴３Ｅと隙間Ｓ３部分は少なくともオイル、流動性グリース、イオン液体等の潤滑剤４が充満されまたは保持されている。また、軸１はベース８に固定され、ハブ７にはディスク９とロータ磁石１０が取り付けられる。またベース８にはロータ磁石１０の外周面に対向するような位置に図１に示すステータが固定される。ベース８は磁性材で構成されているので、ロータ磁石１０は軸方向に吸引力を図中矢印Ａ方向（図１）に発生し、スリーブ３をフランジ２の方向に約１０〜５０グラムの力で押し付けている。（ベース８が非磁性材で構成される場合は、例えばロータ磁石１０の下端面に対向する位置にドーナツ円板状の磁性材で構成される吸引板を固定し、吸引力を発生させる。）
ここで、以上のような構成の本発明流体軸受式回転装置の動作について以下に説明する。図１及び図２に示す、上記本発明の流体軸受式回転装置において、ステータ１１に巻回されたコイルに通電すると回転磁界が発生し、ロータ磁石１０に回転力が付与されると、ハブ７、スリーブ３、上カバー５、ディスク９、下カバー６が回転を開始する。
回転により、動圧発生溝３Ｂ、２Ａは軸受隙間に充填されたオイル等の潤滑剤４をかき集め、軸１とスリーブ３の間、及びフランジ２とスリーブ３の間にポンピング圧力を発生する。
【００２３】
図１〜図２においてロータ磁石１０とステータ１１は、ロータ磁石１０を図中矢印Ａ方向（図１）に吸引する力を発生し、さらに回転部分の自重が矢印Ｂ方向（図１）に力が働く、一方スラスト動圧溝２Ａによる動圧力は図中矢印Ｃ方向（図１）に働き、Ａ+Ｂ＝Ｃの関係になるようにスラスト動圧溝２Ａの浮上力は自動的に調整され、浮上高さ（油膜厚さ）は自動的に定まる。
【００２４】
図２において、動圧発生溝３Ｂは例えばヘリングボーンパターンを形成しており、また、スラスト動圧発生溝２Ａは図中矢印ｅ（図２）のようにＧ２の隙間のオイルリザーバ１４がある外周側から内周方向に向かって潤滑剤４を移動するようにスパイラルパターン、または非対称なヘリングボーンパターンに設計されており、その結果潤滑剤４はスラスト軸受隙間であるＳ１の隙間と逃げ部であるＳ２の隙間を通過し、さらにＧ１の隙間からなる軸受穴１Ａを図中下から上に矢印ｆ（図２）の方向に移動し、さらに隙間Ｓ４と隙間Ｓ３を通過して連通穴３Ｅを経てフランジ２外周面に設けられた隙間Ｇ２のオイルリザーバ１４に還流する。このようにフランジ２外周のオイルリザーバ１４から潤滑剤４が常に動圧発生溝３Ｂ、２Ａの軸受隙間に供給される。
【００２５】
図２においてＧ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｇ１の隙間に潤滑剤４が保持されているが、軸１の軸受穴1Ａの間の隙間をＧ１とし、ここに働く毛管圧力をＰg1とし、フランジ２と軸１の境界面にできるコーナ部近傍でスリーブ３との間に設けられた逃げ部の最大隙間をＳ２とし、Ｓ２の部分に働く毛管圧力をＰｓ２とし、フランジ外周面（オイルリザーバ１４）の最大隙間をＧ２とし、Ｇ２部分に働く毛管圧力をＰｇ２としたとき、図３に示す本発明実施例の管路のイメージ図において、軸受内部にもし空気や気泡１３が混入したと仮定した場合に、その空気に体積変化が生じた場合や軸受内部が低圧になって空気の体積が膨張してしまった時は軸受隙間において油膜切れが生じる危険性があったが、図３の様な形状の管路であれば、潤滑剤４は毛管圧力が大きいＧ１に向けて図中矢印ｇ方向に移動しようとし、結果気泡１３はその反対方向（図中矢印ｈ方向）に移動し、空気１３は隙間Ｇ２の開口部から排気されて内部には堆積しないことを、多くの観察実験を通して見出した。しかしながらこの管路が例えば従来例である図１５の管路をイメージ的に示した図５においては途中にあるＳ２部の毛管圧力が小さいために管路の途中に空気１３が堆積したり排出されにくかったりしたことを観察実験により解明した。
【００２６】
図２の本発明実施例において、まずフランジ２と軸１の境界面にできるコーナ部近傍のスリーブ３との間に設けられた逃げ部２Ｂがない場合は、Ｇ１、Ｓ１、Ｇ２の各部の毛管圧力は図４に示す様に
Ｐｇ１＞Ｐｓ１＞Ｐｇ２
の関係になっており、この条件になるように軸受を設計することで軸受内部の気泡１３を溜まりにくく、また混入しにくい安全な軸受が得られる。図７は図２の隙間Ｇ１及びＧ２の部分（式の説明では、潤滑剤溜り部と称する）の形状を示しているが、この場合毛管圧力（Ｐｇ１、Ｐｇ２）は以下の式１により定義される。
【００２７】
また、フランジ２と軸１の境界面にできるコーナ部近傍でスリーブ３との間に設けられた逃げ部２Ｂがある場合は、
Ｐｇ１＞Ｐｓ２＞Ｐｇ２
の関係とする。
【００２８】
Ｐｇ１及びＰｇ２は前記隙間形状（潤滑剤溜り部形状）が略円管状のとき；
（数式２）
Ｆｇo＝π×Ｄo×γ×ｃｏｓθ    ・・・（１）
Ｆｇi＝π×Ｄi×γ×ｃｏｓθ    ・・・（２）
Ｄi＝Ｄo−２×ｒ          ・・・（３）
Ｆｇ＝Fｇo＋Ｆｇi            ・・・・（４）
Ａｇ＝π×（Ｄo＾２−Ｄｉ＾２）／４  ・・・（５）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ            ・・・・・・・・（６）
γ  ：潤滑剤の表面張力  ［Ｎ/ｍ］
θ  ：オイルの接触角  ［ラジアン］
Ｄo：円管の外径      ［ｍ］
ｒｇ：円管の油膜厚さ  ［ｍ］
Ｐｇ：毛管圧力  ［パスカル］
具体的には、γ＝０．００２８８［Ｎ/ｍ］、θ＝０．２２６９［ラジアン］、Ｄo＝０．００１９９［ｍ］、ｒｇ＝０．０００００２ [ｍ]のとき、Ｐｇ１は２８０００ [パスカル]の圧力になる。さらに、Ｄo＝０．００５［ｍ］、ｒｇ＝０．０００１５ [ｍ]のとき、Ｐｇ２は３７０[パスカル]の圧力になる。
【００２９】
図８は、図２のスリーブ３の下面の最大隙間Ｓ２の部分（式の説明では、循環溜り部と称する）の形状を示しているが、この場合毛管圧力（Ｐｓ２）は次の数式２により定義される。
【００３０】
Ｐｓ２は前記隙間形状（循環溜り部形状）が略薄板円板状のとき；
（数式２）
Ｆｓ２＝２π×Ｄｓ×γ×ｃｏｓθ    ・・・・・（７）
Ａｓ２＝π×Ｄｓ×Ｓ１                  ・・・（８）
Ｐｓ２  ＝Ｆｓ２／Ａｓ２              ・・・・・・（９）
Ｄｓ：最大隙間S２を有する循環溜り部の内径  ［ｍ］
Ｓ２：スリーブとハブ間の循環溜まり部の最大隙間  ［ｍ］
Ｐｓ２：毛管圧力  ［パスカル］
具体的には、Ｄｓ＝０．００２［ｍ］、S２＝０．０００１［ｍ］のとき、Ｐｓ２の圧力値は５６０ [パスカル]になる。
【００３１】
図２において、少なくとも隙間Ｓ１、Ｇ１、Ｓ３、連通路にはオイル等の潤滑剤が保持され、（Ｇ２は、オイルリザーバ１４における気液境界面の位置によっては、潤滑剤が存在する場合としない場合がある）Ｇ１、Ｇ２各所における毛管圧力（Ｐｇ１、Ｐｇ２）は、
Ｐｇ１＞Ｐｇ２
の関係を満たすように構成されている。これによりオイルリザーバ１４の潤滑剤４はスラスト動圧溝２Ａの軸受内部に向かうポンピング力と前記毛管圧力により軸受内部に強制的に流入し、その結果、空気は軸受外部に押し出される力を受けるので、軸受内部に侵入しにくい。
【００３２】
図１０は、気液境界面が上カバー５の下部近傍にある場合を示す。図２および図１０において、少なくとも隙間Ｓ１、Ｇ１、Ｓ３、連通路にはオイル等の潤滑剤が保持され、（Ｓ４は、図１０に示すように気液境界面の位置によっては、潤滑剤が存在する場合とほとんど存在しない場合がある）Ｇ１、Ｓ３、Ｓ４各所における毛管圧力（Ｐｇ１、Ｐｓ３、Ｐｓ４）は、
Ｐｇ１＞Ｐｓ３＞Ｐｓ４
の関係を満たすように構成されている。これによりスリーブ３の上部近傍の隙間Ｓ３とＳ４からなる循環パスにおいて隙間Ｇ１からなるラジアル軸受隙間に空気が混入しにくくなる。
【００３３】
図１１は、気液境界面が上カバー５の内周面近傍にある場合を示す。図２および図１１において、Ｇ１、Ｓ３、Ｇ３各所における毛管圧力（Ｐｇ１、Ｐｓ３、Ｐｇ３）は、
Ｐｇ１＞Ｐｓ３＞Ｐｇ３
の関係を満たすように構成される。これによりスリーブ３の上部近傍の隙間Ｓ３からなる循環パスにおいて、隙間Ｇ１からなるラジアル軸受隙間に空気が混入しにくくなり、また隙間Ｇ３からなる上部の開口部は毛管圧力が十分に低いので、この部分はオイルが流入し難く、気液境界面の位置によっては空気で覆われるため、仮に隙間Ｇ３の循環パスに空気やバブル１３が存在してしまった場合も隙間Ｇ３から排出されやすい。
ここで図１１では、Ｓ４の隙間がある場合を示しているが、気液境界面が上カバー５の内周面近傍にあるので、Ｓ４の隙間無くても上記説明は成り立つ。
【００３４】
尚、図２において、隙間Ｓ１、Ｇ１、Ｓ３と連通路３Ｅは潤滑剤４の循環パスであり、一方、隙間Ｇ２、Ｓ４とＧ３はその循環パスに対して潤滑剤４を供給するためのオイル溜りである。またこれら隙間Ｇ２、Ｓ４とＧ３はそれぞれが大気に開放されて構成されており、もし循環パス内にバブルや多くの空気が存在した場合にはその空気やバブルを大気に排出する機能を有している。
このように排出する場合に、これらＧ２、Ｓ４とＧ３の隙間はオイルの表面張力で循環パスに向って流入しやすくする目的から、大気に向かって隙間が拡大する方向のテーパを有していることが望ましい。
【００３５】
以上に述べたように、動圧軸受面に気泡が入らず油膜切れなく運転できるので、軸１をスリーブ３とスラスト板２に対して非接触の状態で安定して回転させることができ、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドによって、回転するディスク１０に対して安定したデータの記録再生を行うことができる。また油膜切れやＮＲＲＯの悪化を防止し、性能と信頼性が高い流体軸受式回転装置が得られる。
【００３６】
尚、図２において、上カバー５の内周面と軸１の上端近傍の第１の細径部外周面の間の隙間Ｇ３部において、軸のラジアル軸受面外径ｄ１、上カバー内径ｄ２、軸1の細径部直径ｄ３の関係は、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３になっている。軸受の寸法をこの関係に保つことで軸受が回転中に潤滑剤４に遠心力が働くために、大気に開口されたＧ３の隙間からの潤滑剤４の漏れが完全に防止される。なお、オイルが遠心力を受けて隙間Ｇ２に強制的に運搬されるため開口部周辺に気泡が存在した場合、潤滑剤４より軽いこれら気泡１３は比重分離の効果を受け、Ｇ３の隙間から大気に放出される。
【００３７】
尚、図２において、軸１の下端部には第２の細径部を有し、この第２の細径部の直径ｄ５と、下カバー６の内径ｄ４と、軸のラジアル軸受面外径ｄ１の関係は、ｄ１＞ｄ４＞ｄ５になるよう設計している。軸受下端部の寸法をこの関係に保つことで軸受が回転中に潤滑剤４に遠心力が働くために、大気に開口された下カバー６からのオイル漏れが完全に防止される。なお、オイルリザーバ１４である隙間Ｇ２部では、潤滑剤４は回転中に動圧発生溝２Ａのポンピング力により軸受内部に強制的に流入させられるため潤滑剤モレを起こす心配は無いが、軸受の生産工程においての潤滑剤の注入量が異常に多くなってしまった場合は下カバー６とフランジ２の間の隙間に潤滑剤４が蓄えられる可能性があるが、この場合には潤滑剤４が遠心力を受けてモレが防止される構造になっている。
【００３８】
ここで、潤滑剤４の循環方向の選定に関して述べる。図２において、回転自在なスリーブ３の内周面に隙間Ｇ１のラジアル動圧軸受面を有し、スリーブ３の上端面側に隙間Ｓ３の潤滑剤の第1の循環パスを軸受穴３Ａとは略直角方向に有し、この第1の循環パスに連通する連通穴３Ｅ（第２の循環パス）をスリーブ３の軸受面に略平行に有し、スリーブ３の下端面に隙間Ｓ１のスラスト動圧軸受面を有し、軸受穴３Ａと第１の循環パスの交点近傍に最大隙間Ｇ３の上部開口部と、スラスト動圧軸受面と連通路（第２の循環パス）の交点近傍に最大隙間Ｇ２のオイルリザーバ１４を有し、上部開口部とオイルリザーバ１４は共に大気に開放されるように構成する。そのため、フランジ外周部近傍では、回転中にはスラスト動圧発生溝とラジアル動圧溝の発生圧力の合力が少なくとも軸受内方に向かっており（図１２、矢印J）、オイルリザーバ１４から潤滑剤４を内周に向けて強制的に運搬する力が働くのでオイルリザーバ１４からのオイルモレは発生しない。（図１２参照）また一方、第１の循環パス内の潤滑剤４は回転中に遠心力を受けて第２の循環パスへ強制的に移動するよう構成されるので、上部開口部からのオイルモレも防止できる。
【００３９】
尚、隙間Ｓ３の循環パスは図２の様に薄板リング状である必要はなく、循環穴3Ｅと同様に溝や穴や切欠き状であっても同じ効果が得られる。（図１３参照）この場合断面形状は略矩形であり、この場合、図９に示す計算モデルにおける毛管圧力Ｐｇ〔Ｐａ〕は以下の式（１３）で表される。
（計算式３）
Ｆｇ＝２×（ｕ＋ｔ）×γｇ×ｃｏｓθｇ        ・・・（１０）
Ａｇ＝ｕ×ｔ                                  ・・・（１１）
Ｐｇ＝Ｆｇ／Ａｇ                                ・・・（１２）
＝２×γｇ×ｃｏｓθｇ×（ｕ＋ｔ）／（ｕ×ｔ）  ・・・（１３）
ｕ  ：断面の一辺の寸法  〔ｍ〕
ｒ  ：断面の他辺の寸法  〔ｍ〕
γｇ：オイルの表面張力  〔Ｎ／ｍ〕
θｇ：オイルの接触角  〔ｒａｄ〕
Ｐｇ：毛管圧力  〔Ｐａ〕
また、上記のように構成した流体軸受式回転装置を、図１４のような記録再生装置に適用することにより、ＮＲＲＯ等の小さい高性能の、また潤滑剤漏れ等の発生しない高信頼性の記録再生装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、ハードディスク装置等に用いられる流体軸受式回転装置において、軸の下部近傍にフランジを一体的に有し、軸にスリーブが相対的に回転自在に嵌め合わされ、軸外周またはスリーブ内周の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、フランジはスリーブの下端面の間でスラスト軸受面を構成し、スリーブ下面とフランジの上面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝を有し、軸受の回転中に動圧発生溝が潤滑剤を循環させるとともに、潤滑剤循環パス内の各部の毛管圧力に大小関係を設け、毛管圧力が小さい側に空気が異動しやすい原理を活用して空気が軸受の内部に滞留しにくくし、スムーズに排出させる事で、油膜切れやＮＲＲＯの悪化を防止し、性能と信頼性が高い流体軸受式回転装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施例１に係る流体軸受式回転装置の断面図
【図２】本発明の流体軸受式回転装置の詳細断面図
【図３】本発明の流体軸受式回転装置の管路のイメージ図
【図４】毛管圧力図
【図５】流体軸受式回転装置の管路のイメージ図
【図６】毛管圧力図
【図７】毛管圧力の定義図
【図８】毛管圧力の定義図
【図９】毛管圧力の定義図
【図１０】本発明の隙間Ｓ４近傍の気液境界面図
【図１１】本発明の隙間Ｇ３近傍の気液境界面図
【図１２】本発明の潤滑剤循環パス図
【図１３】本発明の実施の形態における循環パス形状図
【図１４】本発明の流体軸受式回転装置を備えた記録再生装置図
【図１５】従来の流体軸受式回転装置の断面図
【符号の説明】
【００４２】
１    軸
２    フランジ
２Ａ  スラスト動圧溝
２Ｂ  逃げ部
３    スリーブ
３Ａ  軸受穴
３Ｂ  ラジアル動圧溝
３Ｃ  スリーブ下面
３Ｅ  連通路
４    潤滑剤
５    上カバー
６    下カバー
７    ハブ
８    ベース
９    ディスク
１０  ロータ磁石
１１  ステータ
１２  蓋
１３  空気または気泡
１４  オイルリザーバ
４０  記録再生装置
４１  流体軸受式回転装置
４２  記録再生ヘッド
【図１】
2007333134.tif 000003
【図２】
2007333134.tif 000004
【図３】
2007333134.tif 000005
【図４】
2007333134.tif 000006
【図５】
2007333134.tif 000007
【図６】
2007333134.tif 000008
【図７】
2007333134.tif 000009
【図８】
2007333134.tif 000010
【図９】
2007333134.tif 000011
【図１０】
2007333134.tif 000012
【図１１】
2007333134.tif 000013
【図１２】
2007333134.tif 000014
【図１３】
2007333134.tif 000015
【図１４】
2007333134.tif 000016
【図１５】
2007333134.tif 000017