(57)【要約】【課題】軸受剛性の低下を補うために、効率的に動圧を発生できる形状のスラスト動圧発生溝を安定して生産したい課題があった。【解決手段】回転機器は、静止体と、回転体と、静止体に対して回転体を回転自在に支持する軸支機構と、軸支機構に含まれ、静止体と回転体の何れかの部材の回転体の回転軸Ｒに直行する端面上の配置領域に、内周から外周に向かって周ごとに回転軸Ｒからの距離が漸増する渦巻き線に沿って断続して連なり、半径方向に一部が重複して配置される断続凹部の集合であって、潤滑媒体にスラスト動圧を発生するスラスト動圧発生溝と、を備える。【選択図】図６
2013185658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止体と、
回転体と、
前記静止体に対して前記回転体を回転自在に支持する軸支機構と、
前記軸支機構に含まれ、前記静止体と前記回転体の何れかの部材の前記回転体の回転軸Ｒに直行する端面上の配置領域に、内周から外周に向かって周ごとに前記回転軸Ｒからの距離が漸増する渦巻き線に沿って断続して連なり、半径方向に一部が重複して配置される断続凹部の集合であって、潤滑媒体にスラスト動圧を発生するスラスト動圧発生溝と、
を備えた回転機器。
【請求項２】
前記断続凹部は、加工ツールを用いて加工された切削面を有することを特徴とする請求項１に記載の回転機器。
【請求項３】
前記断続凹部は、前記回転軸Ｒを通る直線に沿った断面において、半径方向の幅が軸方向で内側に向かって漸減する曲線とされることを特徴とする請求項１または２に記載の回転機器。
【請求項４】
前記断続凹部は、内周から外周に向かって１０周以上周回する前記渦巻き線に沿って連なることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転機器。
【請求項５】
前記軸支機構は前記静止体と前記回転体のいずれかの部材に設けられたラジアル動圧発生溝を含み、
前記断続凹部は、前記ラジアル動圧発生溝が設けられた部材に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の回転機器。
【請求項６】
前記軸支機構はシャフトと前記シャフトを環囲して相対回転可能に収納するスリーブを含み、
前記断続凹部は、前記スリーブの軸方向端面に配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の回転機器。
【請求項７】
前記スラスト動圧発生溝は、その底部について周方向に測定した表面粗度はその底部について半径方向に測定した表面粗度より小さいことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の回転機器。
【請求項８】
前記スラスト動圧発生溝は、前記配置領域の内周側と外周側のいずれか一方の側から他方の側に向かって軸方向深さ寸法が小さくされることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の回転機器。
【請求項９】
前記スラスト動圧発生溝は、前記配置領域の内周側と外周側のいずれか一方の側から他方の側に向かって周方向幅寸法が小さくされることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の回転機器。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の回転機器を生産する方法であって、
前記断続凹部が加工される部材をワークと呼ぶとき、前記ワークの前記配置領域を含む形成面に、前記断続凹部を加工して前記スラスト動圧発生溝を形成する工程を含む回転機器の生産方法。
【請求項１１】
前記スラスト動圧発生溝を形成する工程は、
前記ワークを前記回転体の前記回転軸Ｒを中心に回転させることと、
回転している前記ワークの前記形成面に軸方向から加工ツールを接近させることと、
前記加工ツールを前記ワークの軸方向に動かして前記形成面に対して接触状態と非接触状態とを交互に繰返す往復運動させることと、
前記加工ツールを前記配置領域の内周側と外周側のいずれか一方の側から他方の側に向かって移動させることと、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の回転機器の生産方法。
【請求項１２】
前記スラスト動圧発生溝を形成する工程は、前記ワークの回転の周期を前記往復運動の周期の整数倍に設定して実行されることを特徴とする請求項１１に記載の回転機器の生産方法。
【請求項１３】
前記ワークの前記形成面の前記回転軸Ｒに対する直角度を小さくする前加工工程を含み、
前記スラスト動圧発生溝を形成する工程は、前記前加工工程に連続して実行されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の回転機器の生産方法。
【請求項１４】
前記前加工工程における前記ワークの軸方向の加工代寸法は、前記断続凹部の軸方向深さ寸法より大きいこと特徴とする請求項１３に記載の回転機器の生産方法。
【請求項１５】
前記スラスト動圧発生溝の表面の凹凸を小さくする後加工工程を含み、
前記スラスト動圧発生溝を形成する工程と前記後加工工程とは連続して実行されることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の回転機器の生産方法。
【請求項１６】
前記後加工工程における前記ワークの軸方向の加工代寸法は、前記断続凹部の軸方向深さ寸法より小さいこと特徴とする請求項１５に記載の回転機器の生産方法。
【請求項１７】
前記スラスト動圧発生溝を形成する工程は、圧電素子を用いて前記加工ツールを往復運動させることによって実行されることを特徴とする請求項１１から１６のいずれかに記載の回転機器の生産方法。
【請求項１８】
前記スラスト動圧発生溝を形成する工程は、非駆動状態の前記加工ツールの先端位置が前記形成面より軸方向外側に位置するように設定して実行されることを特徴とする請求項１１から１７のいずれかに記載の回転機器の生産方法。
【請求項１９】
前記スラスト動圧発生溝を形成する工程は、前記加工ツールを前記配置領域の内周側から外周側に向かって移動して実行されることを特徴とする請求項１１から１８のいずれかに記載の回転機器の生産方法。
【請求項２０】
前記軸支機構はシャフトと、前記シャフトを環囲して相対回転可能に収納するスリーブと、前記スリーブを環囲して結合される筒状部と、を含み、
前記スラスト動圧発生溝を形成する工程は、前記筒状部に結合された前記スリーブに前記断続凹部を加工することを含むことを特徴とする請求項１０から１９のいずれかに記載の回転機器の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラスト流体動圧軸受を備える回転機器およびその生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブなどの回転機器は、小型化、大容量化が進み、種々の電子機器に搭載されている。特にノートパソコンや携帯型音楽再生機器などの携帯型の電子機器へのディスク駆動装置の搭載が進んでいる。このような携帯型の電子機器に搭載されるディスク駆動装置などの回転機器に対しては、デスクトップパソコンなどの据置型の電子機器に搭載されるものと比べて、薄型化や軽量化が求められ、また持ち運びによる振動にも耐えうるように回転機器の剛性の向上が求められている。一般的に回転機器の薄型化と剛性の向上とはトレードオフの関係にある。
【０００３】
本出願人は例えば特許文献１において、スラスト動圧発生部での潤滑剤の掻き集めの効率を向上して動圧を高めた回転機器を提案している。特許文献１記載の回転機器では、回転体または静止体などの被刻印体に金型を加圧することによって形成したスラスト動圧パターンを備えている。このような回転機器では、形成されたスラスト動圧パターンの凹部と凸部の形状の崩れや高さのバラツキが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５３７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
動圧発生部を備える回転機器を小型化するために、動圧発生部を構成する部材を小型化することが考えられる。しかし、動圧発生部材を小型化するとその動圧発生部の面積が小さくなることで軸受剛性が低下し、結果として回転機器の耐衝撃性、耐振動性に悪影響を及ぼしうる。このような回転機器では静止体と回転体とを備えており、軸受剛性が低下すると、落下などの衝撃を受けた際に静止体と回転体とが回転軸方向の面同士が接触することがある。回転体が静止体に接触すると、性能が低下し、あるいは接触音が発生し、あるいは接触部分で摩耗が生じて回転機器の寿命が短くなることがある。
このような軸受剛性の低下を補うために、動圧発生部の隙間を小さくすることが考えられる。しかし、この隙間を小さくすると、軸受損失が増えて消費電力が増大することがある。あるいは動圧発生部を加工する際に、その加圧力によって動圧発生部が変形することがある。例えばシャフトを環囲して収納する内周面を有する円筒部材の端面を軸方向に金型で加圧すると、その部材の内周面が内側に膨らむような変形をすることがある。この内周面にラジアル動圧発生溝が形成されている場合は、動圧発生溝が変形してその動圧形成に悪影響をおよぼすことが考えられる。また、内周面が変形すると、内周面と収納されるシャフトとが相対回転中に接触する可能性が大きくなる。回転中に接触すると、性能の低下、接触音の発生、あるいは接触部分の摩耗などの原因になる課題がある。また、内周面の変形を防止するように慎重に作業をするようにすると作業効率が低下する課題がある。
【０００６】
また、このような軸受剛性の低下を補うために、効率的に動圧を発生できる溝形状をコンピューターシミュレーションによって導出して採用することが考えられる。そして、コンピューターシミュレーションによって導出される溝形状の一例には溝の幅や深さを変化させて構成するものがある。コンピューターシミュレーションによって導出される溝形状の別の一例には従来より溝形状を微細化して構成するものがある。しかし、従来の生産方法では幅や深さを変化させて構成する溝や、微細化して構成する溝を安定して生産することが難しい課題があった。あるいは、このような形状の溝の加工には手間が掛かり作業効率が低下する課題があった。
【０００７】
このような課題は、携帯型の電子機器に搭載される回転機器に限らず他の種類の電子機器に搭載される回転機器でも生じうる。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は軸受剛性の低下を抑制したスラスト動圧発生溝を備える回転機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様は、回転機器に関する。この回転機器は、静止体と、回転体と、静止体に対して回転体を回転自在に支持する軸支機構と、軸支機構に含まれ、静止体と回転体の何れかの部材の回転体の回転軸Ｒに直行する端面上の配置領域に、内周から外周に向かって周ごとに回転軸Ｒからの距離が漸増する渦巻き線に沿って断続して連なり、半径方向に一部が重複して配置される断続凹部の集合であって、潤滑媒体にスラスト動圧を発生するスラスト動圧発生溝と、を備える。
この態様によれば、渦巻き線に沿って連なる断続凹部の集合によってスラスト動圧発生溝を構成できる。このようなスラスト動圧発生溝は潤滑媒体にスラスト方向の動圧を発生することができる。
【００１０】
本発明の別の態様は、回転機器の生産方法に関する。この生産方法は、断続凹部が加工される部材をワークと呼ぶとき、ワークの配置領域を含む形成面に、断続凹部を加工してスラスト動圧発生溝を形成する工程を含む。
この態様によれば、断続凹部を加工してスラスト動圧発生溝を形成することができる。このようなスラスト動圧発生溝は潤滑媒体にスラスト方向の動圧を発生することができる。
【００１１】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、軸受剛性の低下を抑制したスラスト動圧発生溝を備える回転機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る回転機器を示す分解斜視図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面を示す断面図である。
【図３】図３は、図２の流体軸受ユニットの主要部材を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、図２の潤滑剤の介在領域の周辺を拡大して示す拡大断面図である。
【図５】図５は、図２のトップカバーと上シャフト部材の結合部分を示す拡大断面図である。
【図６】図６は、図２の筒状部とスリーブの上面を示す上面図である。
【図７】図７は、図２の筒状部とスリーブの断面を示す拡大断面図である。
【図８】図８は、図２の筒状部とスリーブの下面を示す下面図である。
【図９】図９は、図６の動圧発生溝を拡大し模式的に示した上面図である。
【図１０】図１０は、図６の断続凹部を加工する様子を模式的に示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０のＢ−Ｂ線に沿った断続凹部の断面を示す断面図である。
【図１２】図１２は、図１０のＣ−Ｃ線に沿った断続凹部の断面を示す断面図である。
【図１３】図１３は、図９のＤ−Ｄ線に沿った動圧発生溝の断面を示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態に係る回転機器の生産方法を説明する模式図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す生産方法における加工ツールの往復運動の範囲を示す模式図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態において別の形状例に係る動圧発生溝を有するスリーブの上面を示す上面図である。
【図１７】図１７は、図１６のスリーブの動圧発生溝の周方向中央に沿った断面を示す断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態においてヘリングボーン形状とされる動圧発生溝を有するスリーブの上面を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１５】
実施の形態に係る回転機器は、磁気的にデータを記録する磁気記録ディスクを搭載しそれを回転駆動するハードディスクドライブなどのディスク駆動装置として好適に用いられる。特にシャフトがベースに対して固定され、ハブがシャフトに対して回転するようなシャフト固定型のディスク駆動装置およびシャフトがハブに固定され、シャフトがベースに対して回転するようなシャフト回転型のディスク駆動装置として好適に用いられる。
例えばこの回転機器は、静止体に軸支手段を介して回転自在に取り付けられる回転体を含むことができる。軸支手段は静止体と回転体の何れかに設けられたスラスト軸支手段を備えることができる。例えばスラスト軸支手段は断続凹部の集合として形成されるスラスト動圧発生溝を含むことができる。例えば軸支手段は潤滑媒体に動圧を発生させるものであってもよい。例えば潤滑媒体は潤滑流体とすることがある。
例えば回転体には磁気記録ディスクなどの被駆動メディアを搭載しうる搭載手段を含むことがある。例えば軸支手段は静止体と回転体の何れかに設けられたラジアル軸支手段を含むことがある。例えばラジアル軸支手段は断続凹部の集合として形成されるラジアル動圧発生溝を含むことがある。例えばラジアル動圧発生溝はスラスト動圧発生溝が形成される部材に形成されることがある。例えばスラスト軸支手段はラジアル軸支手段を環囲する位置に設けられることがある。例えばこの回転機器は、回転体に回転トルクを与えるために回転駆動手段を備えることがある。例えばこの回転駆動手段はブラシレススピンドルモータであってもよい。例えばこの回転駆動手段はコイルとマグネットとを含むことがある。
【００１６】
（実施の形態）
図１は、実施の形態に係る回転機器１００を示す斜視図である。図１は、発明の理解を容易にするため、トップカバー２２を分離した状態を示す。回転機器１００は、ベース２４と、上シャフト部材１１０と、ハブ２６と、磁気記録ディスク６２と、データリード／ライト部６０と、トップカバー２２と、例えば６つのネジ１０４と、を含む。
以降ベース２４に対してハブ２６が搭載される側を上側として説明する。また、回転体の回転軸Ｒに沿った方向を軸方向と、回転軸Ｒに鉛直な平面上で回転軸Ｒを通る任意の方向を半径方向と、当該平面上における任意の方向を平面方向という。
【００１７】
磁気記録ディスク６２は、直径が６５ｍｍのガラス製の２．５インチ型磁気記録ディスクであり、その中央の孔の直径は２０ｍｍ、厚みは０．６５ｍｍである。ハブ２６は、例えば１枚の磁気記録ディスク６２を搭載する。磁気記録ディスク６２は、クランパ（不図示）によってハブ２６に固定される。例えば磁気記録ディスク６２は、クランパとハブ２６とによって挟持される。例えばクランパは、その内周が後述するハブ２６の周溝２６ｇに嵌め込まれて固定される。
ベース２４はアルミニウムの合金をダイカストにより成型して形成される。ベース２４は、回転機器１００の底部を形成する底板部２４ａと、磁気記録ディスク６２の載置領域を囲むように底板部２４ａの外周に沿って形成された外周壁部２４ｂと、を有する。外周壁部２４ｂの上面には、例えば６つのネジ孔２４ｃが設けられる。
【００１８】
データリード／ライト部６０は、記録再生ヘッド（不図示）と、スイングアーム６４と、ボイスコイルモータ６６と、ピボットアセンブリ６８と、を含む。記録再生ヘッドは、スイングアーム６４の先端部に取り付けられ、磁気記録ディスク６２にデータを記録し、あるいは、磁気記録ディスク６２からデータを読み取る。ピボットアセンブリ６８は、スイングアーム６４をベース２４に対してヘッド回転軸Ｓの周りに揺動自在に支持する。ボイスコイルモータ６６は、スイングアーム６４をヘッド回転軸Ｓの周りに揺動させ、記録再生ヘッドを磁気記録ディスク６２の上面上の所望の位置に移動させる。ボイスコイルモータ６６およびピボットアセンブリ６８は、ヘッドの位置を制御する公知の技術を用いて構成される。
【００１９】
トップカバー２２は、略矩形の薄板状で、周辺に設けられる例えば６つのネジ貫通孔２２ｃと、カバー凹部２２ｅと、カバー凹部２２ｅの中間部に設けられる嵌合孔２２ｄとを有する。トップカバー２２は、例えばアルミニウム板や鉄鋼板をプレス加工して所定の形状に形成される。トップカバー２２は、腐食を防止するため例えばメッキ等の表面処理が施されてもよい。トップカバー２２は、例えば、６つのネジ１０４を用いてベース２４の外周壁部２４ｂの上面に固定される。６つのネジ１０４は、６つのネジ孔２４ｃにそれぞれ対応する。特にトップカバー２２と外周壁部２４ｂの上面とは、それらの接合部分から回転機器１００の内側へリークが生じないように互いに固定される。ここで回転機器１００の内側とは具体的には、ベース２４の底板部２４ａと、ベース２４の外周壁部２４ｂと、トップカバー２２と、で囲まれる清浄空間７０である。この清浄空間７０は密閉されるように、つまり外部からのリークインもしくは外部へのリークアウトが無いように設計される。清浄空間７０は、パーティクルが除去された清浄な空気で満たされる。これにより、磁気記録ディスク６２へのパーティクルなどの異物の付着が抑えられ、回転機器１００の動作の信頼性が高められている。トップカバー２２の嵌合孔２２ｄには上シャフト部材１１０の円筒凸部１１０ｆが嵌め合わされて結合される。
【００２０】
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は、図２の流体軸受ユニットの主要部材を示す分解斜視図である。図２は回転軸Ｒに沿って左右対称であり、同一の部材について左右何れかの参照符号の表示は省略されることがある。
図２を参照する。
静止体２は上シャフト部材１１０と、下シャフト部材１１２と、ステータコア３２と、コイル３０と、磁性リング３４と、をさらに含む。上シャフト部材１１０は上ロッド１０と上フランジ１２とを有する。下シャフト部材１１２は下ロッド１４と下フランジ１６とフランジ環囲部１８とを有する。
回転体４は、シャフト環囲部材４０、キャップ４８と、円筒状のマグネット２８と、をさらに含む。回転体４と静止体２との隙間の一部に潤滑剤２０が連続的に介在する。シャフト環囲部材４０はスリーブ４２と筒状部４４とリング状部材４６とを有する。
【００２１】
ベース２４は、回転体４の回転軸Ｒを中心とした開口２４ｄと、開口２４ｄを環囲する円筒状の突出部２４ｅを有する。突出部２４ｅはベース２４の上面からハブ２６側に突出する。
【００２２】
ステータコア３２は円環部とそこから半径方向外側に伸びる例えば１２本の突極とを有し、ベース２４の上面側の例えば突出部２４ｅの外周面に固定される。ステータコア３２はベース２４に圧入、接着またはこれらを併用した方法によって結合されてよい。ステータコア３２は、例えば、０．２ｍｍ厚の電磁鋼板を５枚の積層しカシメにより一体化して形成される。ステータコア３２の表面には表面層が設けられる。例えば、ステータコア３２の表面には電着塗装や粉体塗装などの絶縁塗装が施される。ステータコア３２の各突極にはコイル３０が巻回されて設けられる。このコイル３０に例えば３相の略正弦波状の駆動電流が流れることにより突極に沿って界磁磁界が発生する。
【００２３】
磁性リング３４は、マグネット２８と回転軸Ｒに沿って同軸にされ、例えば接着、カシメまたはこれらを併用した方法によってベース２４の上面に固着される。磁性リング３４は、軸方向に薄い中空リング状で、軟磁性を有する例えば鉄鋼板からプレス加工によって形成される。磁性リング３４は、マグネット２８の下面２８ｄと軸方向に非接触状態で対向する領域を有し、マグネット２８に下向きの吸引力を与える。このように構成することで回転体４の軸方向の浮上を抑制する。
【００２４】
ハブ２６は、中空の第１円環部２６ａと、第１円環部２６ａの外周面２６ｃから半径方向外側へ延在する円盤部２６ｄと、円盤部２６ｄの外周部から軸方向下側に延在する第２円環部２６ｅと、第２円環部２６ｅの外周面２６ｆの下側から半径方向外側へ延在する載置部２６ｊと、を有し、略カップ状の形状に形成される。第１円環部２６ａと円盤部２６ｄと第２円環部２６ｅと載置部２６ｊとは回転軸Ｒに沿って同軸にされる。第１円環部２６ａと円盤部２６ｄと第２円環部２６ｅと載置部２６ｊとは一体に形成される。何れかの部位は別個に形成されて結合されてもよい。ハブ２６は、例えば軟磁性を有するＳＵＳ４３０Ｆ等の鉄鋼材料から形成される。ハブ２６の第２円環部２６ｅの外周面２６ｆにはドーナツ状の磁気記録ディスク６２の内周面が嵌め込まれる。ハブ２６の載置面２８ｊの上面には磁気記録ディスク６２が載置される。第２円環部２６ｅの外周面２６ｆには半径方向内側に向かって凹む周溝２６ｇが周設される。周溝２６ｇはハブ２６に磁気記録ディスク６２が載置されたときに軸方向で磁気記録ディスク６２の上面より上側に位置する。例えば周溝２６ｇにはクランパの内周を嵌め込んで固定することができる。円盤部２６ｄの外周側の下面に軸方向下側に突出する突出部２６ｍが延在する。第１円環部２６ａの内周面２６ｂの上部には半径方向外側に凹む凹部２６ｌが周設される。
【００２５】
マグネット２８は、中空のリング状で、外周面がハブ２６の内周面２６ｈに例えば接着によって固定される。上面２８ｃはハブ２６の突出部２６ｍに接している。内周面２８ｂには、着磁によって周方向に１６極の駆動磁極が設けられる。マグネット２８は、例えばネオジウム、鉄、ホウ素などの材料を含んで形成される。マグネット２８は、所定の割合の樹脂を含んでもよい。マグネット２８は、フェライト磁性材を含んで形成されたり、フェライト磁性材を含んだ層とネオジウムなどの希土類材料を含む層とが積層されて形成されてもよい。マグネット２８は磁性体層の表面には表面層が設けられる。例えば、マグネット２８は表面に電着塗装やスプレー塗装などが施される。表面層を設けることによってマグネットの酸化が抑制され、あるいはマグネットの表面のはく離が抑制される。
【００２６】
図４を参照して流体軸受ユニットを説明する。図４は、図２の潤滑剤２０の介在領域の周辺を拡大して示す拡大断面図である。図４は回転軸Ｒの左側のみを示す。
下シャフト部材１１２は、中心に貫通路１４ｂを有するロッド状の下ロッド１４と、下ロッド１４の外周面１４ａの下端側から半径方向外側に延在する円盤状の下フランジ１６と、下フランジ１６の外周縁から軸方向上側に突出する円筒状のフランジ環囲部１８とを含む。下シャフト部材１１２は、中央に立設されたロッドを有するカップ形状を呈する（図３を参照）。例えば、下シャフト部材１１２は下ロッド１４と下フランジ１６とフランジ環囲部１８とが一体に形成される。この場合、下シャフト部材１１２の製造誤差を低減でき、接合の手間を省くことができる。あるいは衝撃荷重に対する下シャフト部材１１２の変形を抑制することができる。例えば、下シャフト部材１１２はＳＵＳ３０３などの金属材料から切削加工によって形成される。下シャフト部材１１２は樹脂などの他の材料や、プレス加工やモールディングなど他の方法を用いて形成されてもよい。下シャフト部材１１２は、フランジ環囲部１８の外周面１８ｂおよび下フランジ１６の外周面１６ｂが開口２４ｄの内周面に接着されることによってベース２４に固定される。下ロッド１４は、貫通路１４ｂの下端が通路カバー１２０で覆われる。例えば、通路カバー１２０はシール剤を貫通路１４ｂの下端および縁の周辺に塗布して硬化させて形成される。通路カバー１２０は例えば金属材料や樹脂材料から形成されるシートを接着固定してもよい。例えば、フランジ環囲部１８の上端１８ｃは、軸方向において後述する第１動圧発生溝５０の配置領域またはその上側に位置する。このように構成することによって、フランジ環囲部１８の内周面１８ａと後述するシャフト環囲部材４０の外周面との隙間の体積を大きくして、保持可能な潤滑剤２０の量を多くしうる。潤滑剤２０を多く保持することで潤滑剤２０の欠乏による障害発生の可能性を低減できる。
【００２７】
上シャフト部材１１０は、中心に下ロッド１４を収納する収納孔１０ａを有するロッド状の上ロッド１０と、上ロッド１０の外周面１０ｃの上端側から半径方向外側に延在する略円盤状の上フランジ１２と、を含む。上シャフト部材１１０は略マッシュルーム形状を呈する（図３を参照）。上シャフト部材１１０は、上ロッド１０の上端に軸方向上側に円筒状に突出する円筒凸部１１０ｆを有する。例えば、上シャフト部材１１０は、上ロッド１０と上フランジ１２と円筒凸部１１０ｆとが一体に形成される。例えば、上シャフト部材１１０は、上ロッド１０と円筒凸部１１０ｆとが一体に形成され、別個に形成された上フランジ１２が結合されて形成されもよい。例えば、上シャフト部材１１０はＳＵＳ４２０Ｊ２などの鉄鋼材料から切削加工によって形成される。例えば、上シャフト部材１１０は硬度を高めるために焼き入れされることがある。例えば、上シャフト部材１１０は、寸法精度を向上するために上ロッド１０の外周面１０ｃと上フランジ１２の下面１２ｃが研摩されることがある。上シャフト部材１１０は樹脂などの他の材料や、プレス加工やモールディングなど他の方法を用いて形成されてもよい。上シャフト部材１１０は上端部がトップカバー２２に後述する方法によって固定される。下ロッド１４は上ロッド１０に環囲されて固定される。例えば、下ロッド１４は外周面１４ａが収納孔１０ａに接着と圧入を併用して固定される。図４において、外周面１４ａのうち下側が圧入面１４ａａとされ、圧入面１４ａａの上側に圧入面１４ａａより小径にされる接着面１４ａｂが設けられる。収納孔１０ａと接着面１４ａｂとの隙間には例えば嫌気性の接着剤が介在する。
【００２８】
後述するように、円筒凸部１１０ｆがトップカバー２２の嵌合孔２２ｄに嵌め込まれ接着されることによって、上シャフト部材１１０はトップカバー２２に固定される。トップカバー２２はベース２４に固定される。シャフト固定型の回転機器のなかでもこのようにベース２４やトップカバー２２などのシャーシにシャフトの両端が固定されるタイプの回転機器によると、回転機器の耐衝撃性や耐振動性を高めることができる。
【００２９】
上シャフト部材１１０の上端部は接着の代りにカシメや溶接などの他の方法によってトップカバー２２に固定されてよい。上シャフト部材１１０の上端にネジが締め込まれる雌ネジ孔がないから、ネジ孔にネジが螺合されることに起因する上ロッド１０の外周面の変形が抑制される。
【００３０】
上ロッド１０は収納孔１０ａの上端側の領域に空気を溜めるガス溜り１０ｂが設けられる。ガス溜り１０ｂは略円錐状あるいは略円柱状の空間として形成される。ガス溜り１０ｂは下ロッド１４の貫通路１４ｂと連通する。ここで、収納孔１０ａと外周面１４ａとの間に未硬化の接着剤が介在すると、この接着剤は内包する揮発成分を発生させながら硬化する。ガス溜り１０ｂを設けることによって、この接着剤の揮発成分はガス溜り１０ｂと貫通路１４ｂとを通じて効率よく外部に排出される。この結果、当該接着剤の硬化時間が短くなり、作業時間の短縮が可能になる。また、当該作業後所定の時間経過した後に、貫通路１４ｂを塞ぐように通路カバー１２０が設けられる。貫通路１４ｂとガス溜り１０ｂと上ロッド１０と下ロッド１４の隙間とから異物が潤滑剤２０の介在領域にリークインする可能性を小さくできる。また、収納孔１０ａに下ロッド１４が挿入される作業において、収納孔１０ａ内の空気がガス溜り１０ｂと貫通路１４ｂとを通じて外部に排出されるから、挿入作業の効率が向上する。
【００３１】
上フランジ１２は、外周面１２ａにベース２４に近づくほど回転軸Ｒからの半径方向の距離が大きくなるような傾斜面１２ａａを有する。上フランジ１２は、下面１２ｃが後述するシャフト環囲部材４０のスリーブ４２の上面４２ｃと隙間を介して軸方向に対向する。上フランジ１２は、外周面１２ａの上端から半径方向内側に延在するテラス部１２ｄと、テラス部１２ｄの内端から軸方向上側に略円筒状に隆起する隆起部１２ｅと、を有する。また、円筒凸部１１０ｆは隆起部１２ｅの中間部から軸方向上側に突出している。円筒凸部１１０ｆは、その外周面に周設される周設凹部１１０ｇを有する。また円筒凸部１１０ｆの周囲で半径方向外側に延在してトップカバー２２の下面が接する座部１１０ｈが設けられる。
【００３２】
シャフト環囲部材４０は、上ロッド１０を隙間を介して環囲し、相対回転可能にされる。シャフト環囲部材４０は、上フランジ１２と下フランジ１６の間に隙間を介して間在する部分を含む。シャフト環囲部材４０は、ハブ２６に環囲されて固定される。シャフト環囲部材４０は、下シャフト部材１１２のフランジ環囲部１８に隙間を介して環囲される。このように構成されることによって、ハブ２６はベース２４に対して回転自在に支持される。
【００３３】
シャフト環囲部材４０は、上ロッド１０を環囲する略円筒状のスリーブ４２と、スリーブ４２を環囲して結合される略円筒状の筒状部４４と、筒状部４４の上端側に結合されるリング状のリング状部材４６と、を含む。スリーブ４２と筒状部４４はそれぞれ例えば黄銅などの金属材料から切削加工して表面に無電解ニッケルメッキを施して形成される。スリーブ４２と筒状部４４はステンレス材料など別の材料から形成されてもよい。例えばスリーブ４２は筒状部４４と圧入などの締まり嵌め、接着、あるいはこれらの併用によって結合される。スリーブ４２と筒状部４４とは一体に形成されてもよい。
【００３４】
スリーブ４２は中空の略円筒状とされる（図３を参照）。スリーブ４２は、内周面４２ａと、外周面４２ｂと、上面４２ｃと、下面４２ｄと、を有する。スリーブ４２は、内周面４２ａにおいて上ロッド１０を隙間を介して環囲する。スリーブ４２は、内周面４２ａの上ロッド１０の外周面１０ｃと半径方向に対向する領域にラジアル動圧発生するために第１動圧発生溝５０と第２動圧発生溝５２とが設けられる。第２動圧発生溝５２は第１動圧発生溝５０の上方に離間して設けられる。第１動圧発生溝５０と第２動圧発生溝５２とは、スリーブ４２の代りに上ロッド１０の外周面１０ｃに設けてもよい。
【００３５】
スリーブ４２の上面４２ｃの上フランジ１２と軸方向に対向する領域にスラスト動圧を発生するために第３動圧発生溝５４が設けられる。第３動圧発生溝５４はスリーブ４２の代りに上フランジ１２の下面１２ｃのスリーブ４２と軸方向に対向する領域に設けてもよい。スリーブ４２の下面４２ｄの下フランジ１６と軸方向に対向する領域にスラスト動圧を発生するために第４動圧発生溝５６が設けられる。第４動圧発生溝５６はスリーブ４２の代りに下フランジ１６の上面１６ａのスリーブ４２と軸方向に対向する領域に設けてもよい。
【００３６】
例えば、第１動圧発生溝５０と第２動圧発生溝５２はヘリングボーン形状にされる。第１動圧発生溝５０と第２動圧発生溝５２はスパイラル形状などの他の形状にされてもよい。例えば、第３動圧発生溝５４と第４動圧発生溝５６はヘリングボーン形状にされる。第３動圧発生溝５４と第４動圧発生溝５６はスパイラル形状などの他の形状にされてもよい。第１動圧発生溝５０、第２動圧発生溝５２は、例えば、プレス加工、ボール転造加工、エッチング加工、切削加工などによって形成される。これらの動圧発生溝はそれぞれ異なった加工方法によって形成されてもよい。第３動圧発生溝５４および第４動圧発生溝５６を形成する方法は後に詳述する。
【００３７】
筒状部４４は中空の略円筒状にされる（図３を参照）。筒状部４４は、内周面４４ａと、外周面４４ｂと、上面４４ｃと、下面４４ｄと、内周面４４ａの上端側に半径方向外向きに窪むように周設された凹部４４ｅと、を有する。内周面４４ａはスリーブ４２と結合される。外周面４４ｂの上側はハブ２６の第１円環部２６ａの内周面２６ｂと結合される。外周面４４ｂのハブ２６と結合される領域の下側は隙間を介してフランジ環囲部１８に環囲される。外周面４４ｂは、フランジ環囲部１８の内周面１８ａと半径方向に対向する領域にその上端に近いほど半径が小さくなる傾斜面４４ｂａを有する。傾斜面４４ｂａと内周面１８ａとの隙間は軸方向上側に向けて徐々に拡大する。傾斜面４４ｂａと内周面１８ａは、後述する潤滑剤２０の第１気液界面１２２が接し、毛細管力によって潤滑剤２０の飛散を抑制するキャピラリーシールを構成する。例えば、第１気液界面１２２は、軸方向において第１動圧発生溝５０の配置領域またはその上側に位置する。このように構成することによって、多くの量の潤滑剤２０を保持して、潤滑剤２０の欠乏による障害発生の可能性を低減できる。例えば、第１気液界面１２２は、半径方向で第３動圧発生溝５４と第４動圧発生溝５６より外側に設けられる。
【００３８】
リング状部材４６は中空リング状にされる（図３を参照）。リング状部材４６は、内周面４６ａと、外周面４６ｂと、上面４６ｃと、下面４６ｄと、を有する。例えば、リング状部材４６は、ＳＵＳ３０３やＳＵＳ４３０などのステンレス材料から切削加工して形成される。リング状部材４６は、外周面４６ｂと下面４６ｄとが筒状部４４の凹部４４ｅに嵌め込まれ、接着固定される。リング状部材４６は、内周面４６ａにその上端に近いほど縮径される傾斜面４６ａａを有する。リング状部材４６の傾斜面４６ａａと上フランジ１２の傾斜面１２ａａとは、後述する潤滑剤２０の第２気液界面１２４が接し、毛細管力によって潤滑剤２０の飛散を抑制するキャピラリーシールを構成する。
【００３９】
キャップ４８は、軸方向に薄い中空リング状で、内周面４８ａと、外周面４８ｂと、上面と、下面４８ｄと、を有する。例えば、キャップ４８は、ＳＵＳ３０３やＳＵＳ４３０などのステンレス材料から切削加工して形成される。キャップ４８は、その他の金属材料や樹脂材料から、プレス加工やモールディングによって形成されてもよい。キャップ４８は、外周面４８ｂがハブ２６の第１円環部２６ａの内周面２６ｂの凹部２６ｌに嵌め込まれて接着結合される。キャップ４８は、下面４８ｄで第２気液界面１２４を覆う。キャップ４８は、内周面４８ａが上フランジ１２の隆起部１２ｅの側面を非接触で環囲する。キャップ４８は、下面４８ｄの内周側が上フランジ１２のテラス部１２ｄと非接触で軸方向に対向する。このように構成することによって、キャップ４８と上フランジ１２とは潤滑剤２０のラビリンスを形成し、潤滑剤２０の飛散を抑制する。
【００４０】
潤滑媒体には特別な制限はなく、例えば公知の潤滑流体を用いることができる。潤滑流体は、気液界面が一方のみ設けられる構成や、断続して介在するいわゆるパーシャルフィルの構成としてもよい。本実施の形態１００は潤滑流体として潤滑剤２０を用いる。潤滑剤２０は、回転体４と静止体２の隙間に第１気液界面１２２から第２気液界面１２４まで連続して介在する。例えば、潤滑剤２０は、傾斜面４４ｂａと内周面１８ａの半径方向隙間と、筒状部４４と下フランジ１６の軸方向隙間と、スリーブ４２と下フランジ１６の軸方向隙間と、スリーブ４２と上ロッド１０の半径方向隙間と、上フランジ１２とスリーブ４２の軸方向隙間と、上フランジ１２と筒状部４４の半径方向隙間と、傾斜面１２ａａと傾斜面４６ａａの半径方向隙間と、に介在する。回転体４が静止体２に対して相対的に回転するとき、第１動圧発生溝５０、第２動圧発生溝５２、第３動圧発生溝５４、第４動圧発生溝５６はそれぞれ潤滑剤２０に動圧を発生させる。この動圧によって回転体４は静止体２に対して非接触状態で半径方向および軸方向に支持される。
【００４１】
シャフト環囲部材４０は、スリーブ４２と上ロッド１０の半径方向隙間とは別に、上フランジ１２とスリーブ４２の軸方向隙間と、スリーブ４２と下フランジ１６の軸方向隙間と、を連通する潤滑剤２０の連通路ＢＰを有する。例えば、連通路ＢＰはスリーブ４２に設けた軸方向の通路を含む。連通路ＢＰはスリーブ４２の代わりに筒状部４４に設けてもよい。連通路ＢＰは、上フランジ１２とスリーブ４２の軸方向隙間と、スリーブ４２と下フランジ１６の軸方向隙間と、の圧力差を抑制する。その結果、潤滑剤２０の漏れ出しの可能性が低減される。
【００４２】
図５を参照して上シャフト部材１１０にトップカバー２２が結合される構成を説明する。図５は、図２の回転機器の上シャフト部材１１０とトップカバー２２との結合部分を示す拡大断面図である。図５は回転軸Ｒに沿って左右対称であり、同一の部材について左右何れかの参照符号の表示は省略されることがある。
上シャフト部材１１０は、円筒凸部１１０ｆがトップカバー２２の嵌合孔２２ｄに嵌め込まれて、円筒凸部１１０ｆの周設凹部１１０ｇを含む先端部分がトップカバー２２の上面に突き出る。周設凹部１１０ｇには嵌合孔２２ｄより大形の留め具３６が装着される。例えば、留め具３６として、Ｕ字状やＣ字状のリングが周設凹部１１０ｇに嵌め込まれる。座部１１０ｈと留め具３６とで嵌合孔２２ｄの周縁を挟み込むことによって、上シャフト部材１１０はトップカバー２２に結合される。嵌合孔２２ｄの周縁と留め具３６と円筒凸部１１０ｆとに亘ってシール部材３８で覆われる。例えば、シール部材３８は紫外線硬化性を有する硬化性樹脂を所定の領域に塗布した後、所定の積算光量の紫外線を照射して形成される。シール部材３８はトップカバー２２の上面から突出しないように形成される。トップカバー２２は、円筒凸部１１０ｆをカバーするようにカバーフィルム５８が貼り付けられる。シール部材３８あるいはカバーフィルム５８は、回転機器１００の外部の非清浄な大気の清浄空間７０へのリークインを抑制する。特に、シール部材３８が嵌合孔２２ｄの側面や、トップカバー２２の下面と上シャフト部材１１０の座部１１０ｈとの間に付着すると、非清浄大気のリークインを一層抑制しうる。
【００４３】
図６は図２の筒状部４４とスリーブ４２の上面を示す上面図である。スラスト動圧を発生する第３動圧発生溝５４は、スリーブ４２の回転軸Ｒに直交する端面である上面４２ｃの配置領域６１０に設けられる。配置領域６１０は内周６１０ａと外周６１０ｂを有する略中空円状にされる。例えば１２条の第３動圧発生溝５４は配置領域６１０に周方向に略等間隔に配置される。第３動圧発生溝５４は配置領域６１０の内周６１０ａから外周６１０ｂ向かって周方向および半径方向に延在する。図７は図２の筒状部４４とスリーブ４２の拡大断面図である。ラジアル動圧を発生する第１動圧発生溝５０と第２動圧発生溝５２とはスリーブ４２の内周面４２ａに設けられる。図８は図２の筒状部４４とスリーブ４２の下面を示す下面図である。スラスト動圧を発生する第４動圧発生溝５６は、スリーブ４２の回転軸Ｒに直交する端面である下面４２ｄの配置領域６２０に設けられる。配置領域６２０は内周６２０ａと外周６２０ｂを有する略中空円状にされる。例えば１２条の第４動圧発生溝５６は配置領域６２０に周方向に略等間隔に配置される。第４動圧発生溝５６は配置領域６２０の内周６２０ａから外周６２０ｂ向かって周方向および半径方向に延在する。
【００４４】
図９は図６の第３動圧発生溝５４を拡大し模式的に示した上面図である。断続凹部６３０は内周から外周に向かって周ごとに回転軸Ｒからの距離が漸増する渦巻き線６１２に沿って断続して連なるように配置される。理解を容易にするため図９では渦巻き線６１２の半径方向の隣接ピッチＰは強調され、第３動圧発生溝５４の周方向の傾斜は抑制されて表示される。第３動圧発生溝５４は、断続凹部６３０が半径方向に一部が重複して配置されることによって、断続凹部６３０の集合として構成される。図１０は図６の断続凹部６３０を加工する様子を模式的に示す斜視図である。例えば、切削バイトなどの加工ツール６４０が上面４２ｃを渦巻き線６１２に沿って相対的に矢印６１６の方向に移動して断続的に切削加工する。このように切削加工することによって断続凹部６３０が加工される。図１１は図１０のＢ−Ｂ線に沿った断続凹部６３０の断面６３０ａを示す。図１２は図１０のＣ−Ｃ線に沿った断続凹部６３０の断面６３０ｂを示す。図１３は図９のＤ−Ｄ線に沿った第３動圧発生溝５４の断面５４ａを示す。断面５４ａは半径方向に隣接する断続凹部６３０の境界に周方向に延在する突部５４ｂを有する。回転体４が静止体２に対して回転するとき、突部５４ｂは潤滑剤２０の流れの方向を整え、回転抵抗の増大を抑制する。
【００４５】
主に図９から図１２を参照して断続凹部６３０の形状の一例について説明する。断続凹部６３０の断面６３０ａにおいて幅Ｗは０．０２ｍｍから０．２ｍｍの範囲で、中央部での深さ寸法Ｈは５μｍから５０μｍの範囲とすると加工しやすく好ましい。断続凹部６３０の断面６３０ｂにおいて周方向寸法Ｌは０．３ｍｍから２ｍｍの範囲とすると加工しやすく好ましい。また渦巻き線の６１２の半径方向に隣接するピッチ（＝半径方向に隣接する断続凹部６３０同士のピッチ）Ｐは５μｍから５０μｍの範囲とすると加工しやすく好ましい（図９を参照）。本実施の形態において断続凹部６３０は、周方向寸法Ｌは０．６ｍｍから１．２ｍｍの範囲で、幅Ｗは０．０５ｍｍから０．１ｍｍの範囲で、幅の中央部での深さ寸法Ｈは１０μｍから２０μｍの範囲で、渦巻き線の６１２の半径方向ピッチＰは７μｍから１４μｍの範囲とされる。また、断続凹部６３０の断面６３０ａの半径は０．０３ｍｍから０．０７ｍｍの範囲とされる。このように設定することで、加工時の寸法の変動を吸収しあるいは所定の生産タクト時間内で生産しうる。
【００４６】
第３動圧発生溝５４の底部の周方向の表面粗度が大きいと、潤滑剤２０との摩擦が大きくなり回転体４が回転する際の軸受部における回転抵抗が大きくなる。この回転抵抗を負って所定の速度で回転すると駆動電流が大きくなる。この回転抵抗を小さくするために、断続凹部６３０の底部は、例えば切削バイトなどの加工ツール６４０を用いて周方向に切削された切削面６３２を有する（図１０を参照）。断続凹部６３０の底部に切削面６３２を有することによって、底部について周方向に測定した表面粗度は容易に小さくすることできる。所望する表面粗度を得る加工条件は、例えば加工ツール６４０とスリーブ４２の相対速度をパラメータにして実験により定めることができる。本実施の形態において、第３動圧発生溝５４の底部について周方向に測定した表面粗度は０．５μｍ以下とされ、半径方向に測定した表面粗度１μｍより小さい。
【００４７】
断続凹部６３０の回転軸Ｒを通る直線に沿った断面である断面６３０ａの側面に段差などの凹凸があると、回転体４が回転する際のその凹凸に応じて潤滑剤２０に乱流が生じて回転抵抗を増やす可能性が大きくなる（図１１を参照）。本実施の形態において断続凹部６３０の断面６３０ａは半径方向の幅が軸方向で内側に向かって、つまり深さ方向で深くなるに従って漸減する滑らかな曲線とされる。潤滑剤２０に乱流が生じ難い点で好ましい。例えば第３動圧発生溝５４の側面形状は、加工ツール６４０の先端形状をパラメータにして実験により定めることができる。
【００４８】
渦巻き線６１２の周回数が少ない場合は、第３動圧発生溝５４の半径方向の長さ寸法Ｇが短くなり、発生するスラスト動圧が小さくなり、その結果軸受剛性が十分に確保できないことがある（図９を参照）。この課題に対応して、断続凹部６３０は配置領域６１０の内周６１０ａから外周６１０ｂ向かって１０周以上周回する渦巻き線６１２に沿って連なるように構成される。渦巻き線６１２の周回数は第３動圧発生溝５４の半径方向の長さ寸法Ｇを、断続凹部６３０の半径方向に隣接するピッチＰで除した商として概略定めることができる（図９を参照）。例えば、第３動圧発生溝５４の半径方向の長さ寸法Ｇを５ｍｍとして、隣接するピッチＰを２０μｍとする場合の渦巻き線６１２の周回数は２５０周となる。渦巻き線６１２の周回数が多すぎると第３動圧発生溝５４の加工時間が長くなる。渦巻き線６１２の周回数が２０００回以下である場合は、当該加工時間は実用上問題とならないことが確認されている。
【００４９】
本発明者は検討によって以下の知見を得た。
（１）静止体２に対して回転体４が回転するとき、第３動圧発生溝５４は所定の領域（以下、圧縮領域という。）に向かって潤滑剤２０を掻集めることによって圧縮領域に動圧を発生する。
（２）発生動圧は潤滑剤２０を掻集める量を増やすことによって大きくなる。また発生動圧は圧縮領域を狭くすることよって大きくなる。つまり、より狭い圧縮領域により多くの量の潤滑剤２０を掻集めることによって、圧縮領域の動圧を高くすることが可能である。
【００５０】
上記の知見に基づき、本実施の形態の第３動圧発生溝５４は、配置領域６１０の外周６１０ｂ側から、圧縮領域が設けられる内周６１０ａ側に向かって周方向幅寸法が小さくされる（図６を参照）。なお、圧縮領域を外周６１０ｂ側に設ける場合は、第３動圧発生溝５４は配置領域６１０の内周６１０ａ側から、圧縮領域が設けられる外周６１０ｂ側に向かって周方向幅寸法が小さくされてもよい。また、圧縮領域を内周６１０ａと外周６１０ｂの中間部に設ける場合は、第３動圧発生溝５４は配置領域６１０の外周６１０ｂ側および内周６１０ａ側から、圧縮領域が設けられる中間部に向かって周方向幅寸法が小さく構成してもよい。
【００５１】
次に１条の第３動圧発生溝に外接する回転軸Ｒを頂点とする扇形の頂角θについて説明する。この頂角θが小さいと動圧発生溝部における回転抵抗が増大して潤滑剤を掻集める効率が低下することがある。コンピュータシミュレーションした結果、少なくとも頂角θが６０°から１２０°の範囲においては第３動圧発生溝部における回転抵抗が抑制され効率的に潤滑剤２０を掻集めうることが確認された。図１６は、本発明の実施の形態において別の形状例に係る動圧発生溝２５４を有するスリーブ４２の上面４２ｃを示す上面図である。第３動圧発生溝２５４の内周６１０ａに接する点Ｑ、外周６１０ｂに接する点をＳとすると、回転軸Ｒを頂点とする扇形の頂角θ（＝∠ＱＲＳ）は８０°±１０°にされる。また、配置領域６１０の内周６１０ａ側から外周６１０ｂ側へ向けて半径方向に第３動圧発生溝２５４を２条または３条横切るように配置される。このように構成することによって、上記の効果の変動を吸収して効率的に動圧を発生しうる。
【００５２】
図１７は、図１６の第３動圧発生溝２５４の周方向中央に沿った断面を示す断面図である。第３動圧発生溝２５４は、配置領域６１０の外周６１０ｂ側の軸方向深さ寸法を大きくし、圧縮領域が設けられる内周６１０ａ側に向かって軸方向深さ寸法を小さく構成している。この構成により外周６１０ｂ側においてより多くの量の潤滑剤２０を掻集めて、内周６１０ａ側の圧縮領域を狭くして、当該領域に発生すべきスラスト方向の動圧を高くしている。スラスト方向の動圧を高くすることによって、軸受剛性が向上しあるいは小型化した場合の軸受剛性の低下を抑制しうる。
なお、圧縮領域を外周側に設ける場合は、第３動圧発生溝は配置領域の内周側の軸方向深さ寸法を大きくし、外周側に向かって軸方向深さ寸法を小さく構成してもよい。また、圧縮領域を内周と外周の中間部に設ける場合は、第３動圧発生溝は配置領域の内周側および外周側の軸方向深さ寸法を大きくし、圧縮領域が設けられる中間部に向かって軸方向深さ寸法を小さく構成してもよい。
【００５３】
本実施の形態の第３動圧発生溝５４は、断続凹部６３０が形成されない非凹部との境界が配置領域６１０の内周６１０ａ側から外周６１０ｂ側に向かって波形状とされる（図９を参照）。
【００５４】
以上の説明では第３動圧発生溝がいわゆるスパイラル形状である場合について説明したが、これに限られない。例えば第３動圧発生溝はいわゆるヘリングボーン形状であっても同様の作用・効果を発揮する。図１８は、本発明の実施の形態においてヘリングボーン形状とされる動圧発生溝３５４を有するスリーブ４２の上面４２ｃを示す上面図である。
【００５５】
以上、主に第３動圧発生溝５４の構成について説明したが、第４動圧発生溝５６も第３動圧発生溝５４と同様に構成される。
【００５６】
（生産方法）
本発明の実施の形態に係る生産方法は回転機器を生産する方法である。回転機器は、例えばディスク駆動装置、特に磁気記録ディスクを搭載するハードディスクドライブである。以下では上述の回転機器１００を生産する場合を例として説明する。
図１４は本発明の実施の形態の生産方法を説明する模式図である。図１４は、図２の筒状部４４に収納されて結合されたスリーブ４２の上面４２ｃの配置領域６１０にスラスト動圧を発生する第３動圧発生溝５４を形成する工程を示す。第３動圧発生溝５４は、略中空円状の配置領域６１０に断続凹部６３０の集合として形成される。より具体的には、筒状部４４に結合されたスリーブ４２は、筒状部４４の外周面４４ｂが図示しないクランプ機構に保持されて、加工機械のスピンドルにクランプされる。そして加工機械のスピンドルを回転させることによって、筒状部４４に結合されたスリーブ４２を回転体の回転軸Ｒを中心に矢印６５８のように回転させる。そして、回転しているスリーブ４２の上面４２ｃに回転軸Ｒに沿った矢印６５２の方向に加工ツール６４０を接近させる。そして、加工ツール６４０を回転軸Ｒに沿った矢印６５６の方向に動かして上面４２ｃに対して接触状態と非接触状態とを交互に繰返す往復運動させる。そして、加工ツール６４０を配置領域６１０の内周６１０ａ側から外周６１０ｂ側に向かって矢印６５４の方向に移動させる。加工ツール６４０は配置領域６１０の外周６１０ｂ側から内周６１０ａ側に向かって矢印６５４の方向に移動させてもよい。
【００５７】
図１４の本実施の形態の方法において、加工ツール６４０は圧電素子６４２に結合される。圧電素子６４２は図示しない駆動回路により駆動されて反復駆動力を発生する。加工ツール６４０は圧電素子６４２の反復駆動力によって矢印６５６に沿って往復運動をする。加工ツール６４０は、時間軸を横軸に加工ツール６４０の先端の軸方向位置を縦軸に表わした場合に例えば略正弦波状に往復運動する。加工ツール６４０と圧電素子６４２は移動台６４４に結合される。移動台６４４は図示しない駆動手段によって矢印６５４に沿って移動をする。
【００５８】
図１５は、図１４の第３動圧発生溝５４を形成する工程において、上面４２ｃの位置と加工ツール６４０の往復運動の範囲との関係を説明する模式図である。図１５においてＭｃは非駆動状態の加工ツール６４０の先端位置である。加工ツール６４０は、その先端位置がＭａからＭｂの範囲で往復運動する。実施の形態の方法において、非駆動状態の加工ツール６４０の先端位置Ｍｃは往復運動範囲ＭａとＭｂの中央に位置する。非駆動状態の加工ツール６４０の先端位置Ｍｃを上面４２ｃより軸方向で内側に設定しようとすると、設定作業に時間がかかる課題がある。このため実施の形態の方法では、非駆動状態の加工ツール６４０の先端位置Ｍｃは上面４２ｃより軸方向に距離Ｆだけ外側に位置するように設定される。例えば所望の溝深さＨを得ようとする場合に、設定すべき距離ＦはＭａとＭｃの差幅Ｘと溝深さＨの差として容易に求められる。つまり溝深さＨは差幅Ｘより小さくされる。
【００５９】
往復運動のタイミングはスリーブ４２の回転のタイミングに同期して制御される。具体的には、往復運動の繰り返しサイクルをＦａ、スリーブ４２の回転数Ｆｓ、第３動圧発生溝５４の条数をＮとする場合は、Ｆａ＝Ｎ・Ｆｓの関係を満たすように制御される。実施の形態の方法においては、例えばスリーブ４２の回転数Ｆｓは２５Ｈｚ（１５００ｍｉｎ−１）、往復運動の繰り返しサイクルは３００Ｈｚとされ、条数Ｎが１２である第３動圧発生溝５４が形成される。スリーブ４２の回転数Ｆｓまたは往復運動の繰り返しサイクルＦａが高過ぎると、断続凹部６３０の形状が不揃いになり軸受動作に悪影響をおよぼすことがある。一方、これらＦｓまたはＦａが低過ぎると作業時間が長くかかる。好ましくは回転数Ｆｓは５Ｈｚから１００Ｈｚの範囲に、往復運動の繰り返しサイクルＦａは１００Ｈｚから２０００Ｈｚの範囲にされる。少なくともこの範囲おいては、断続凹部６３０の形状や作業時間について実用上で問題がないことが確認されている。
【００６０】
スリーブ４２の上面４２ｃが回転軸Ｒに対して傾いていると、上フランジ１２の下面１２ｃとのスラスト方向の隙間に周方向の偏りを生じる。この隙間が偏るとスラスト方向の動圧も周方向の偏りを生じ、回転体４の回転に悪影響をおよぼすことがある。本実施の形態の方法においては、スリーブ４２の上面４２ｃの回転軸Ｒに対する直角度を小さくする前加工工程を含んでいる。第３動圧発生溝５４を形成する工程は、前加工工程に連続して実行される。前加工工程は、図１４の工程において筒状部４４に結合されたスリーブ４２を回転体の回転軸Ｒを中心に矢印６５８のように回転させ、スリーブ４２の上面４２ｃを加工ツール６４０を用いて切削加工する。加工ツール６４０は、回転軸Ｒに沿った矢印６５２の方向に移動して上面４２ｃに接触しながら、配置領域６１０を含み配置領域６１０より広い略円環状の前加工領域の内周側から外周側に向かって矢印６５４の方向に移動させて切削加工する。この際、加工ツール６４０は往復運動させない。加工ツール６４０を前加工領域の外周側から内周側に向かって矢印６５４の方向に移動させてもよい。この加工代は断続凹部６３０の軸方向深さ寸法より大きく、且つ、２００μｍ以下とされる。このようにすることによって製造誤差が低減され、作業時間の増大が抑制される。本実施の形態において前加工工程の加工代は２０μｍから６０μｍの範囲としている。このように設定することで、加工時の寸法の変動を吸収しあるいは所定の生産タクト時間内で生産しうる。第３動圧発生溝５４を形成する工程は、前加工工程でスリーブ４２を結合する筒状部４４の加工機械へのクランプ状態を維持したまま、当該クランプ状態の開放をすることなく連続して実行される。クランプに関連する作業時間を短縮することができる。
【００６１】
第３動圧発生溝５４を加工ツール６４０によって加工すると、断続凹部６３０と非凹部との境界部に加工のバリやカエリが付着していることがある。このバリやカエリがスリーブ４２から剥離すると、異物となって回転機器１００の狭い隙間に入り込み、性能の低下や故障を生じる原因となる。本実施の形態の方法においては、第３動圧発生溝５４の非凹部の表面の凹凸を小さくする後加工工程を含み、第３動圧発生溝５４を形成する工程と後加工工程とは連続して実行される。非凹部のバリやカエリを減少させて故障の可能性を低減する。後加工工程は、図１４の工程において筒状部４４に結合されたスリーブ４２を回転体の回転軸Ｒを中心に矢印６５８のように回転させ、スリーブ４２の上面４２ｃを加工ツール６４０を用いて切削加工する。加工ツール６４０は、回転軸Ｒに沿った矢印６５２の方向に移動して上面４２ｃに接触しながら、配置領域６１０を含み配置領域６１０より広い略円環状の後加工領域の内周側から外周側に向かって矢印６５４の方向に移動させて切削加工する。この際、加工ツール６４０は往復運動させない。加工ツール６４０を後加工領域の外周側から内周側に向かって矢印６５４の方向に移動させてもよい。本実施の形態において後加工工程の加工代は２μｍから８μｍの範囲としている。この加工代は断続凹部６３０の軸方向深さ寸法より小さくされる。このように設定することで、加工時の寸法の変動を吸収しあるいは所定の生産タクト時間内で生産しうる。後加工工程は、第３動圧発生溝５４を形成する工程でスリーブ４２を結合する筒状部４４の加工機械へのクランプ状態を維持したまま、当該クランプ状態の開放をすることなく連続して実行される。クランプに関連する作業時間を短縮することができる。
【００６２】
以上、主に第３動圧発生溝５４を形成する工程について説明したが、第４動圧発生溝５６も第３動圧発生溝５４と同様の工程によって形成される。
【００６３】
回転機器１００を生産する方法の一例について図２、図４および図５を参照して説明する。
（１）スリーブ４２は、その外周面４２ｂが筒状部４４の内周面４４ａに例えば圧入固定される。圧入に代えて接着や圧入接着されてもよい（図４参照）。
（２）スリーブ４２は、内周面４２ａに第１動圧発生溝５０と第２動圧発生溝５２とが設けられる（図４参照）。
（３）スリーブ４２は、上面４２ｃに第３動圧発生溝５４が設けられる。スリーブ４２は、下面４２ｄに第４動圧発生溝５６が設けられる（図４参照）。
（４）上ロッド１０および上フランジ１２が一体に結合された上シャフト部材１１０は、スリーブ４２の内周面４２ａに挿入されて収納される（図４参照）。
（５）下フランジ１６、フランジ環囲部１８および下ロッド１４が一体に結合された下シャフト部材１１２は、下ロッド１４が上ロッド１０の収納孔１０ａに挿入されて、結合される。下ロッド１４は、上ロッド１０の収納孔１０ａに圧入と接着を併用して結合される。例えば、下ロッド１４は下フランジ１６に近い領域で収納孔１０ａに圧入固定されて、下ロッド１４は上フランジ１２に近い領域で収納孔１０ａに接着固定される。つまり、下ロッド１４と収納孔１０ａの接着領域は、それらの圧入領域の上側に位置する。
上ロッド１０と下ロッド１４とが結合された結果、スリーブ４２は上フランジ１２と下フランジ１６の軸方向に対向する空間に間在する（図４参照）。
（６）リング状部材４６は筒状部４４に例えば圧入固定される。圧入に代えて接着や圧入接着されてもよい（図４参照）。
（７）回転体４と静止体２の所定の隙間に潤滑剤２０が注入される。これで流体軸受ユニットが生産される（図４参照）。
（８）ハブ２６の第２円環部２６ｅの内周面２６ｈにマグネット２８が結合される（図２参照）。
（９）ハブ２６の第１円環部２６ａの内周面２６ｂに、筒状部４４の外周面４４ｂが例えば圧入固定される。圧入に代えて接着や圧入接着されてもよい（図４参照）。
（１０）キャップ４８が第１円環部２６ａの凹部２６ｌに例えば圧入固定される。圧入に代えて接着や圧入接着されてもよい（図４参照）。
（１１）コイル３０が巻装されたステータコア３２がベース２４に例えば圧入固定される。圧入に代えて接着や圧入接着されてもよい（図２参照）。
（１２）ベース２４の開口２４ｄにフランジ環囲部１８が挿入され接着固定される（図４参照）。
（１３）ハブ２６に磁気記録ディスク６２が結合される（図２参照）。
（１４）ベース２４にリード／ライト部６０およびその他の部材が取り付けられる。
（１５）円筒凸部１１０ｆがトップカバー２２の嵌合孔２２ｄに嵌め込まれて、留め具３６が装着される。嵌合孔２２ｄの周縁と留め具３６と円筒凸部１１０ｆとに亘ってシール部材３８で覆われ、カバーフィルム５８が設けられる（図５参照）。
（１６）トップカバー２２がベース２４に結合される。所定の検査がされて回転機器１００が生産される。
なお、以上の回転機器１００を生産する方法や工程順は例示であり、回転機器１００はこれらと別の方法や工程順によって生産されてもよい。
【００６４】
以上のように構成された回転機器１００の動作を説明する。磁気記録ディスク６２を回転させるために、３相の駆動電流がコイル３０に供給される。コイル３０に駆動電流が流れることにより、ステータコア３２の突極に沿って界磁磁束が発生する。この界磁磁束とマグネット２８の駆動磁極の磁束との相互作用によってマグネット２８にトルクが与えられ、ハブ２６およびそれに嵌合された磁気記録ディスク６２が回転する。同時にボイスコイルモータ６６がスイングアーム６４を揺動させることによって、記録再生ヘッドが磁気記録ディスク６２上の揺動範囲を行き来する。記録再生ヘッドは磁気記録ディスク６２に記録された磁気データを電気信号に変換して制御基板（不図示）へ伝え、また制御基板から電気信号の形で送られてくるデータを磁気記録ディスク６２上に磁気データとして書き込む。
【００６５】
以上のように構成された本実施の形態に係る回転機器１００は以下のような特徴を有する。回転機器１００は、動圧発生溝が断続凹部の集合として構成されるから、従来の生産方法では難しかった溝幅や溝深さを変化させて構成する動圧発生溝や、微細化して構成する動圧発生溝の生産が可能になる。あるいは、このような形状の動圧発生溝の加工の手間を減らして作業効率の低下を抑制できる。この結果、効率的に動圧を生じうる動圧発生溝を構成して軸受剛性を補うことによって小型化に適した回転機器を提供することができる。
本実施の形態に係る回転機器の生産方法によれば、切削加工により動圧発生溝を形成するから、スリーブに加わる軸方向の加圧力が抑制され、加圧力に起因するスリーブの内周面が膨らむような変形が抑制される。この結果、シャフトとスリーブが接触する可能性が小さくなり、性能の低下、接触音の発生、あるいは接触部分の摩耗などの発生を抑制できる。また、加工プログラムの変更によって形成される動圧発生溝の形状を容易に変更できる。この結果、効率的に動圧を生じうる動圧発生溝を形成して、小型化を容易にする回転機器の生産方法を提供することができる。
【００６６】
以上、実施の形態に係る回転機器の構成と動作について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６７】
実施の形態では、ベースに下シャフト部材が直接取り付けられる場合について説明したが、これに限られない。例えば、回転体および静止体からなるブラシレスモータを別途形成した上で、そのブラシレスモータをシャーシに取り付ける構成としてもよい。
【００６８】
実施の形態では、ステータコアがマグネットに環囲される場合について説明したが、これに限られない。例えば、マグネットがステータコアに環囲される構成としてもよい。
【００６９】
実施の形態では、上シャフト部材の円筒凸部の一部がトップカバーの上面に突出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、円筒凸部の上端面とトップカバーの下面とが接着固定される構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１００、２００、３００：回転機器  、２：静止体  、４：回転体  、６：軸受ユニット  、８：駆動ユニット  、１０：上ロッド  、１２：上フランジ  、１４：下ロッド  、１６：下フランジ  、１８：フランジ環囲部  、２０：潤滑剤  、２２：トップカバー  、２４：ベース  、２６：ハブ  、２８：マグネット  、３０：コイル  、３２：ステータコア  、３４：磁性リング  、３６：留め具  、３８：シール部材  、４０：シャフト環囲部材  、４２、２４２：スリーブ  、４４：筒状部  、４６：リング状部材  、４８：キャップ  、５０：第１動圧発生溝  、５２：第２動圧発生溝  、５４、２５４、３５４：第３動圧発生溝  、５６：第４動圧発生溝  、５８：カバーフィルム  、６０：リード／ライト部  、６２：磁気記録ディスク  、６４：スイングアーム  、６６：ボイスコイルモータ  、６８：ピボットアッセンブリ  、７０：清浄空間  、１０４：ネジ  、１１０：上シャフト部材  、１１２：下シャフト部材  、１２０：通路カバー  、１２２：第１気液界面  、１２４：第２気液界面、ＢＰ：連通路  、６１０、６２０、：配置領域  、６１２：渦巻き線  、６３０：断続凹部  、６４０：加工ツール  、６４２：圧電素子  、６４４：移動台。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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