(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
該シャフトの軸線方向に離れた二ヶ所にそれぞれ半径方向外方に向けて突設された一対の円盤状スラストプレートと、
該一対のスラストプレート間における前記シャフトの外周面にラジアル微小間隙を介して対向するラジアル軸受面、前記一対のスラストプレートの互いに向かい合う軸線方向内方面にそれぞれスラスト微小間隙を介して対向する一対のスラスト軸受面、前記一対のスラストプレートの外周面にそれぞれ半径方向間隙を介して対向するプレート対向内周面を連続的に形成してなる貫通孔を有するスリーブ体と、
前記ラジアル微小間隙、前記スラスト微小間隙及び前記半径方向間隙に連続して保持される潤滑液とを備え、
前記一対のスラストプレート間における前記ラジアル微小間隙の軸線方向略中央部に軸受外部に連通した環状の気体介在部が形成され、
該気体介在部の軸線方向上下部には、前記シャフトの外周面と前記ラジアル軸受面との少なくとも一方に前記潤滑液に対して動圧を発生させる動圧発生用溝が形成されて一対のラジアル動圧軸受部が構成され、
前記一対のスラストプレートの軸線方向内方部には、該一対のスラストプレートの軸線方向内方面と前記スラスト軸受面との少なくとも一方に前記潤滑液に対して動圧を発生させる動圧発生用溝が形成されて一対のスラスト動圧軸受部が構成され、
前記一対のラジアル動圧軸受部の一方及び他方は、前記一対のスラスト動圧軸受部の一方及び他方にそれぞれ互いに隣接して配置され、
前記一対のスラスト動圧軸受部はそれぞれ、前記スラスト微小間隙に保持された潤滑液に対してこれを隣接するラジアル動圧軸受部側にポンピングするよう機能すると共に、前記一対のラジアル動圧軸受部はそれぞれ、前記ラジアル微小間隙に保持された潤滑液に対してこれを隣接するスラスト動圧軸受部側に前記スラスト動圧軸受部より大なるポンピング能力でポンピングするよう機能し、
前記スリーブ体には、前記一対のスラスト微小間隙のそれぞれの外周端部間を連通する連通路が少なくとも一つ設けられており、
該連通路はその全長において、前記潤滑液を表面張力により保持する微小間隙の潤滑液保持部分と、間隙大なる空気通路部分とを有し、該空気通路部分が前記気体介在部に連通されていることを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項２】
前記一対のラジアル動圧軸受部には、動圧発生用溝として前記気体介在部との反対側に大きな動圧が作用するよう軸線方向にアンバランスなヘリングボーン溝が形成され、前記一対のスラスト動圧軸受部には、動圧発生用溝として前記シャフト方向に動圧が作用するポンプイン型のスパイラル溝が形成されている請求項１に記載の動圧軸受装置。
【請求項３】
前記スリーブ体は、前記プレート対向内周面を形成する円筒状内周面を有する外スリーブと、前記プレート対向内周面とほぼ同一径の円筒状外周面及び前記ラジアル軸受面を形成する円筒状内周面を有し前記外スリーブに内嵌される内スリーブとからなり、前記内スリーブの外周部の一部を軸線方向に切除することにより前記連通路が形成されている請求項１又は２に記載の動圧軸受装置。
【請求項４】
前記内スリーブの外周部の一部は軸線に平行なＤカット面で切除され、該Ｄカット面と前記外スリーブの円筒状内周面とで軸線方向の連通路が形成され、該連通路の両側部が潤滑液保持部分となり、該連通路の中央部が空気通路部分となる請求項３に記載の動圧軸受装置。
【請求項５】
前記スリーブ体には、前記貫通孔の両端開口を閉塞するように一対の円環状カバープレートが設けられ、該一対のカバープレートは前記一対のスラストプレートの軸線方向外方面に一定間隙である軸線方向間隙を介して対向している請求項１乃至４のいずれかに記載の動圧軸受装置。
【請求項６】
前記カバープレートの内周面と前記シャフトの外周面との間には、前記潤滑液と大気との境界近傍に充満する潤滑液蒸気圧を高く保持し得る十分小さい間隙が形成されている請求項５に記載の動圧軸受装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の動圧軸受装置を備えたスピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対のスラストプレートを有し、この両スラストプレートのそれぞれに関連して設けた一対のスラスト動圧軸受部、及びこの両スラスト動圧軸受部間に配置された一対のラジアル動圧軸受部を備えてなる動圧軸受装置に関し、さらにこの動圧軸受装置を備えたスピンドルモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータのロータを回転自在に軸支持するための軸受手段として、従来より、一対のスラスト板を備えた動圧軸受装置が知られており、例えば特開平９−２１７７３５号公報に開示されている。この動圧軸受装置は、固定のシャフトの両端部に一対のスラスト板を固着し、両スラスト板とこれに軸線方向に対向する回転体（ロータ）のスラスト面とでモータにかかるスラスト方向荷重を動圧力で支持する一対のスラスト軸受部を形成し、さらに、シャフトの外周面とこれに半径方向に対向する回転体のラジアル面とでモータにかかるラジアル方向荷重を動圧力で支持する一対のラジアル軸受部を形成している。
【０００３】
一対のスラスト軸受部の一方及び他方は、一対のラジアル軸受部の一方及び他方とそれぞれ隣接し合い、一方のスラスト軸受部と一方のラジアル軸受部とにオイル等の潤滑液が連続的に保持されると共に、他方のスラスト軸受部と他方のラジアル軸受部とに潤滑液が連続的に保持され、一対のラジアル軸受部の間には、一方及び他方を分断する空気介在部が設けられている。
【０００４】
一対のスラスト軸受部の動圧発生溝としては、スラスト板とロータのスラスト面との間の微小間隙に保持された潤滑液に対し、ロータの回転時に半径方向内方への移送圧力を発生するスパイラル溝が形成され、また、一対のラジアル軸受部の動圧発生溝としては、シャフトとロータのラジアル面との間の微小間隙に保持された潤滑液に対し、ロータの回転時に隣接するスラスト軸受部方向への移送圧力を発生する軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン溝が形成されている。
【０００５】
この従来技術においては、スラスト軸受部が、ロータの回転時に各スラスト軸受部のスパイラル溝の外端部が潤滑液の半径方向内方への移動により露出するよう構成され、さらにスラスト板の軸方向内方面とロータのスラスト面との間に半径方向外方に向かって間隔が漸増するテーパ状シール部を備え、このテーパ状シール部に潤滑液と外気との界面が位置するよう構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記動圧軸受装置は、スラスト軸受部に動圧発生用溝としてスパイラル溝を用いることでスラスト軸受部に保持された潤滑液がスラスト軸受部の半径方向内方に圧送され、また、スラスト軸受部の半径方向外端部にテーパ状シール部を配置することで潤滑液の軸受外部への漏出が防止されている。しかし、このような構成では、テーパ状シール部によって潤滑液をスラスト軸受部内に留めようとするものの、モータ回転時には、ロータの回転に伴って潤滑液に外周方向への遠心力が働くため、潤滑液を完全にシールすることは困難となる。すなわち、潤滑液の分子レベルでは、潤滑液の特性によってスラスト軸受部を構成するスラスト板及びロータのスラスト面に沿って、またラジアル動圧軸受部ではシャフト及びスリーブの表面に沿って軸受部から潤滑液の無い（存在しない）部分に拡散しようとするいわゆるマイグレーション現象が発生する。
【０００７】
上記マイグレーション現象は、潤滑液と接触する部材の材質、表面精度等により各軸受部によって発生状態が一定化せず、潤滑液の散逸量は各軸受部によって異なるため、上記のように一方の軸受部に保持される潤滑液と他方の軸受部に保持される潤滑液とがモータの組立後に完全に分断されると、一方及び他方の軸受部の潤滑液保持量に差が生じアンバランスな状態となる。この一方及び他方の軸受部間の潤滑液保持量のアンバランスは、軸受部への潤滑液注入時の作業誤差等によっても生じる。また、モータをシャフトが上下方向となるように設置した場合、上側に位置するラジアル軸受部ではこれに保持された潤滑液に気体介在部に向かう重力が作用し、マイグレーション現象が助長されて潤滑液の漏出、散逸量が増大してしまう。
【０００８】
このように、一方の軸受部と他方の軸受部との間で潤滑液の保持量にアンバランスが生じると、潤滑液の保持量の少ない方の軸受部の動圧発生用溝が外気に露出し、発生する動圧が低下することで一方及び他方の軸受部間で軸受剛性に差異が生じ、モータの安定した回転を得ることが困難になるおそれがある。また、マイグレーション現象などに起因する軸受部からの潤滑液の漏出，散逸は、軸受部に保持される潤滑液の早期の枯渇を招来し、モータの耐久性、信頼性を損なう原因となる。
【０００９】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留意してなされたものであり、その目的とするところは、気体介在部により分離された一対のラジアル動圧軸受部を構成する場合にも、各軸受部に保持される潤滑液の保持量を均一化すると共に、安定した回転を得ることができ、長期に渡って使用可能な動圧軸受装置及びこれを用いたスピンドルモータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の動圧軸受装置においては、シャフトと、このシャフトの軸線方向に離れた二ヶ所にそれぞれ半径方向外方に向けて突設された一対の円盤状スラストプレートと、この一対のスラストプレート間におけるシャフトの外周面にラジアル微小間隙を介して対向するラジアル軸受面、一対のスラストプレートの互いに向かい合う軸線方向内方面にそれぞれスラスト微小間隙を介して対向する一対のスラスト軸受面、及び一対のスラストプレートの外周面にそれぞれ半径方向間隙を介して対向するプレート対向内周面を連続的に形成してなる貫通孔を有するスリーブ体と、ラジアル微小間隙，スラスト微小間隙及び前記半径方向間隙に連続して保持される潤滑液とを備え、一対のスラストプレート間におけるラジアル微小間隙の軸線方向略中央部に軸受外部に連通した環状の気体介在部を形成し、この気体介在部の軸線方向上下部に、シャフトの外周面とラジアル軸受面との少なくとも一方に潤滑液に対して動圧を発生させる動圧発生用溝を形成して一対のラジアル動圧軸受部を構成し、一対のスラストプレートの軸線方向内方部に、一対のスラストプレートの軸線方向内方面とスラスト軸受面との少なくとも一方に潤滑液に対して動圧を発生させる動圧発生用溝を形成して一対のスラスト動圧軸受部を構成し、一対のラジアル動圧軸受部の一方及び他方を、一対のスラスト動圧軸受部の一方及び他方にそれぞれ互いに隣接して配置し、一対のスラスト動圧軸受部はそれぞれ、前記スラスト微小間隙に保持された潤滑液に対してこれを隣接するラジアル動圧軸受部側にポンピングするよう機能すると共に、一対のラジアル動圧軸受部はそれぞれ、ラジアル微小間隙に保持された潤滑液に対してこれを隣接するスラスト動圧軸受部側にスラスト動圧軸受部より大なるポンピング能力でポンピングするよう機能し、スリーブ体に一対のスラスト微小間隙のそれぞれの外周端部間を連通する連通路を少なくとも一つ設け、この連通路にその全長において、潤滑液を表面張力により保持する微小間隙の潤滑液保持部分と、間隙大なる空気通路部分とを設け、この空気通路部分を気体介在部に連通することを特徴とするものである（請求項１）。
【００１１】
このような構成の動圧軸受装置においては、シャフトとスリーブ体とが相対的に回転すると、互いに隣接配置されたラジアル動圧軸受部及びスラスト動圧軸受部はそれぞれに保持された潤滑液を隣接する動圧軸受部側にポンピングするよう機能し、隣接動圧軸受部間或いはこれに近接するそれぞれの動圧軸受部の部位において潤滑液の圧力が最も高くなり、ラジアル荷重及びスラスト荷重が支持される。スラスト動圧軸受部における潤滑液には、ラジアル動圧軸受部に向かう方向のポンピング力以外に遠心力が作用し、マイグレーション現象を伴って潤滑液の径方向外方への拡散が心配されるが、スラスト動圧軸受部の径方向外側にはスラストプレートの外周面に対向するプレート対向内周面が存在し、この対向両面で形成される（スラスト微小間隙に連続した）半径方向間隙に潤滑液が保持されるため、潤滑液の漏出、散逸の心配がない。
【００１２】
このとき、潤滑液中に気泡が含まれていた場合には、潤滑液中の気泡は圧力勾配に沿って圧力が高い部分から低い部分に移送されるため、スラスト動圧軸受部の外周方向及びラジアル動圧軸受部の気体介在部側にそれぞれ移動し、スラストプレートとスリーブ体のプレート対向内周面との間から軸線方向外方へ排除されると共に、気体介在部から軸受外部に排除される。
【００１３】
ここで、気体介在部の空気によって分離された一対のラジアル動圧軸受部及びこれらに隣接するスラスト動圧軸受部に保持される潤滑液は、一方のラジアル動圧軸受部及びこれに隣接するスラスト動圧軸受部と、他方のラジアル動圧軸受部及びこれに隣接するスラスト動圧軸受部に保持される潤滑液との間に量的なアンバランスが生じた場合、一対のラジアル動圧軸受部及びこれらに隣接するスラスト動圧軸受部のそれぞれに保持される潤滑液の表面張力、外気の大気圧等が相互にバランスしようとすることによって、連通路の潤滑液保持部分を通じて潤滑液の保持量が多い軸受部側から少ない軸受部側への移動圧力が生じ、一対のラジアル動圧軸受部及びこれらに隣接するスラスト動圧軸受部間で連通路を通じて潤滑液の保持量が均等になるための再配分が行われ、潤滑液の量的なアンバランスが解消される。
【００１４】
連通路には、そのほぼ全長において微小間隙の潤滑液保持部分と気体介在部を通して軸受外部に連通した間隙大なる空気通路部分とが連続して設けられ、表面張力により潤滑液保持部分に保持された潤滑液は隣接の空気通路部分との間でメニスカスを形成する。従ってこの連通路は、スラスト動圧軸受部間の潤滑液の連通機能と呼吸孔の機能を併せ持ち、潤滑液に対する吸収領域となる。
【００１５】
また、上述した本発明の構成において、一対のラジアル動圧軸受部の動圧発生用溝として、気体介在部との反対側に大きな動圧が作用するよう軸線方向にアンバランスなヘリングボーン溝を形成し、一対のスラスト動圧軸受部の動圧発生用溝としてシャフト方向に動圧が作用するポンプイン型のスパイラル溝を形成するものとすることができる（請求項２）。これによれば、ラジアル動圧軸受部側に位置する潤滑液の境界面からスラスト動圧軸受部側に位置する潤滑液の境界面に至るまで動圧が極大となるのは１点のみで極小となる点は存在せず、従って、潤滑液中に気泡が含まれていても自動的に圧力が最小となる潤滑液の境界面から大気中に排除される構成となる。
【００１６】
さらに、上述の構成において、スリーブ体を、プレート対向内周面を形成する円筒状内周面を有する外スリーブと、プレート対向内周面とほぼ同一径の円筒状外周面及びラジアル軸受面を形成する円筒状内周面を有し外スリーブに内嵌される内スリーブとから構成し、内スリーブの外周部の一部を軸線方向に切除することにより連通路を形成することができる（請求項３）。この構成によれば、外周部の一部が切除された内スリーブを外スリーブに内嵌するのみでスリーブ体に連通路を形成することができ、製造が極めて容易になり、特に、内スリーブの外周部の一部を軸線に平行なＤカット面で切除し、このＤカット面と外スリーブの円筒状内周面とで軸線方向の連通路を形成し、連通路の両側部を潤滑液保持部分とし、連通路の中央部を空気通路部分とすれば（請求項４）、内スリーブに対する切除の加工が非常に簡単になる上、一つの連通路に対して二つの潤滑液保持部分が得られることになり、潤滑液の保持機能，容量が増す利点が得られる。
【００１７】
一方、上述した本発明において、スリーブ体に、貫通孔の両端開口を閉塞するように一対の円環状カバープレートを設け、この一対のカバープレートを一対のスラストプレートの軸線方向外方面に一定間隙である軸線方向間隙を介して対向させるようにしてもよい（請求項５）。シャフトとスリーブ体との相対回転時には、スラスト動圧軸受部側の潤滑液の界面がスラストプレートの外周の半径方向間隙又はスラストプレートとカバープレートとの間の軸線方向間隙に存在し、この軸線方向間隙に潤滑液の界面が位置した場合には、遠心力により潤滑液のマイグレーションが抑制され、潤滑液の界面が安定に保持される。この軸線方向間隙は一定間隙のため潤滑液のバッファー領域として機能しづらいが、これに代わって、上述した連通路が潤滑液の吸収領域として機能する。ここで、カバープレートの内周面とシャフトの外周面との間に、潤滑液と大気との境界近傍に充満する潤滑液蒸気圧を高く保持し得る十分小さい間隙を形成するようにすれば（請求項６）、潤滑液の境界面から蒸散する可能性のある潤滑液の蒸気の流出抵抗を大きくして潤滑液の逸失を可能な限り小さくすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る動圧軸受装置及びスピンドルモータの実施形態について、記録ディスク駆動用スピンドルモータの場合を例にとり、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態のスピンドルモータの概略構成を模式的に示す断面図、図２は図１の動圧軸受部分を拡大した断面図、図３は図２のＡ−Ａ線の切断平面図、図４はスリーブ体の一部を構成する内スリーブの斜視図である。
【００２０】
図１に示す記録ディスク駆動用スピンドルモータ１は、ディスク駆動装置のベースに固定されるブラケット２と、このブラケット２に設けたモータ用軸孔２ａに下端部が嵌着されて支持されたシャフト４と、シャフト４に対して相対的に回転自在なロータ６と、ブラケット２に軸孔２ａと同心配置で固定されたステータ８とを有してなる。ロータ６は、外周部に記録ディスクＤを保持するスリーブ体としてのロータハブ６ａを備え、ロータハブ６ａに形成されたディスク載置部６ａｂ上に複数枚の記録ディスクＤがそれぞれの間にスペーサ１０を介在させて積層され、ロータハブ６ａの上端外周部に固着されたクランパ１２によってこの積層体がディスク載置部６ａｂとの間で狭持され、記録ディスクＤがロータハブ６ａと一体となって回転する。
【００２１】
ロータハブ６ａの下部外周壁の内周面には接着等の手段によって円筒状のロータマグネット１４が固着され、これにステータ８が半径方向に対向する。ステータ８は電磁鋼板を積層してなるステータコア８ａの磁極部（ティース）に複数相のコイル８ｂを巻回して構成されている。ブラケット２のロータマグネット１４に軸線方向に対向する位置には、ロータマグネット１４の磁気吸引力をロータ６に作用させる環状ヨーク１６が固定されている。
なお、上記ではブラケット２がディスク駆動装置のベースに固着される形態の場合であるが、ディスク駆動装置のベースに直接シャフトを固定するベース一体型のスピンドルモータとすることもできる。
【００２２】
スリーブ体としてのロータハブ６ａの中央部には軸線方向に貫通し軸線方向両端外方に向かってそれぞれステップ状に拡径した貫通孔１８が形成されている。即ち、この貫通孔１８は、中腹部分に長く設けられた円筒状内周面であるラジアル軸受面１８ａと、ラジアル軸受面１８ａの軸線方向両端縁からそれぞれ径方向外方へ延びる環状平面のスラスト軸受面１８ｂと、両スラスト軸受面１８ｂのそれぞれの外周端縁から軸線方向外方に向けて延びる円筒状内周面であるスラストプレート対向内周面１８ｃとを連続して有し、貫通孔１８の両端に段付き開口部１８ｄが拡径して設けられている。
【００２３】
上記したステップ状貫通孔１８は、スリーブ体としてのロータハブ６ａを外スリーブ６ａ１と円筒状内スリーブ６ａ２とを組み合わせることにより簡単に形成することができる。外スリーブ６ａ１は、外周部にディスクＤを保持すると共に下部内周にロータマグネット１４を装着し得る２段筒形状を有し、内周にスラストプレート対向内周面１８ｃを形成する軸方向一定内径の円筒状内周面が形成され、かつこの円筒状内周面の上下端部に段付き開口部１８ｄを有している。また、内スリーブ６ａ２は、上記外スリーブ６ａ１の内周面に密に嵌合し得るようスラストプレート対向内周面１８ｃとほぼ同一の外径の円筒状外周面、及びラジアル軸受面１８ａを形成する軸方向一定内径の円筒状内周面が形成されている。そして、内スリーブ６ａ２を外スリーブ６ａ１の内周面に嵌合することにより両スリーブ６ａ１，６ａ２よりなるスリーブ体（ロータハブ６ａ）にステップ状貫通孔１８が形成され、外スリーブ６ａ１の内周面における内スリーブ６ａ２より軸方向外側がそれぞれスラストプレート対向内周面１８ｃとなると共に、内スリーブ６ａ２の両端面が環状のスラスト軸受面１８ｂとなり、さらに、内スリーブ６ａ２の内周面がラジアル軸受面１８ａとなる。
【００２４】
シャフト４のブラケット２より突出した部分の上部及び下部にはそれぞれ半径方向外方に突出する円盤状の上部スラストプレート４ａ及び下部スラストプレート４ｂが一体的に取付けられている。両スラストプレート４ａ，４ｂの互いに向かい合う面の間には、スリーブ体の内スリーブ６ａ２が配置され、シャフト４の両スラストプレート４ａ，４ｂ間における外周面（の上下部）が貫通孔１８のラジアル軸受面１８ａにラジアル微小間隙を介して径方向に対向し、両スラストプレート４ａ、４ｂの互いに向かい合う面がそれぞれ貫通孔１８のスラスト軸受面１８ｂ（内スリーブ６ａ２の両端面）に対しスラスト微小間隙を介して軸方向に対向しており、また、両スラストプレート４ａ，４ｂの外周面がそれぞれ貫通孔１８の両スラストプレート対向内周面１８ｃに一定の半径方向間隙を介して径方向に対向している。スラストプレート４ａ，４ｂのそれぞれの軸方向外側には、ロータハブ６ａの両段付き開口部１８ｄにそれぞれ嵌合した環状のカバープレート７ａ，７ｂが配置され、それぞれスラストプレート４ａ，４ｂの軸方向外側の面との間に一定間隙を形成している。このカバープレート７ａ，７ｂの内周面とシャフト４の外周面との間は、後述する潤滑液の蒸気に対しその流出抵抗が大となる程度に十分小さい間隙に形成されている。
【００２５】
シャフト４の外周面における両スラストプレート４ａ，４ｂ間の中央部分には、中央で深く両端に行くに従い徐々に浅くなる断面湾曲状の環状凹部４ｃが形成され、この環状凹部４ｃの周面と内スリーブ６ａ２の内周面との間に環状の気体介在部２０が形成されている。この気体介在部２０はシャフト４内部に形成された連通孔２２を通してモータ外部つまりブラケット２の下方に解放されている。シャフト４の外周面と内スリーブ６ａ２の内周面であるラジアル軸受面１８ａとの間のラジアル微小間隙は、この気体介在部２０で分離されて上下に２箇所存在することになり、上側のラジアル微小間隙と上部スラストプレート４ａ近傍のスラスト微小間隙とが連続し、また、下側のラジアル微小間隙と下部スラストプレート４ｂ近傍のスラスト微小間隙とが連続することになる。
【００２６】
上部のスラスト微小間隙及びラジアル微小間隙、下部のスラスト微小間隙及びラジアル微小間隙にはそれぞれ、これらの隣り合う微小間隙に連続してオイル等の潤滑液２４が充填されている。この潤滑液２４のラジアル微小間隙側の界面は、ロータ６の停止時には気体介在部２０の両端部にこの気体介在部２０に臨んで位置し、スラスト微小間隙側の界面は、スラストプレート４ａ，４ｂの外周の半径方向間隙或いはスラストプレート４ａ，４ｂとカバープレート７ａ，７ｂとの間の一定間隙に位置する。
【００２７】
上記両ラジアル微小間隙に臨むラジアル軸受面１８ａにはそれぞれ、ラジアル動圧発生溝２６ａ，２６ｂが形成されている。このラジアル動圧発生溝２６ａ，２６ｂは、図２に破線で模式的に示すように、軸線方向にアンバランスな（軸方向外側に比べ軸方向内側が長い）複数のヘリングボーン溝を周方向に配列して構成され、ラジアル微小間隙の軸方向中心より気体介在部２４との反対側に大きな動圧を発生するように構成され、これによりシャフト４に対してラジアル荷重を支持する一対のラジアル動圧軸受部２８ａ，２８ｂが構成されている。また、上記両スラスト微小間隙に臨むスラスト軸受面１８ｂにはそれぞれ、スラスト動圧発生溝３０ａ，３０ｂが形成されている。このスラスト動圧発生溝３０ａ，３０ｂは、図２に破線で模式的に示すように、内径方向つまりシャフト４に向かう方向に動圧が作用するようポンプイン型のスパイラル溝を周方向に配列して構成され、これによりシャフト４に対してスラスト荷重を支持する一対のスラスト動圧軸受部３２ａ，３２ｂが構成されている。
【００２８】
ラジアル動圧発生溝２６ａ，２６ｂはラジアル軸受面１８ａに限らず、これに対向するシャフト４の外周面に形成することもでき、或いはこれら両面に形成してもよい。同様に、スラスト動圧発生溝３０ａ，３０ｂはスラスト軸受面１８ｂに限らず、これに対向するスラストプレート４ａ，４ｂの軸方向内側面に形成することもでき、或いはこれら両面に形成してもよい。
【００２９】
ここで、上述したように、上部ラジアル動圧軸受部２８ａ及び下部ラジアル動圧軸受部２８ｂは、上部スラスト動圧軸受部３２ａ及び下部スラスト動圧軸受部３２ｂにそれぞれ互いに隣接して配置され、一対のスラスト動圧軸受部３２ａ，３２ｂはそれぞれ、スラスト微小間隙に保持された潤滑液２４に対してこれを隣接するラジアル動圧軸受部２８ａ，２８ｂ側にポンピングするよう機能すると共に、一対のラジアル動圧軸受部２８ａ，２８ｂはそれぞれ、ラジアル微小間隙に保持された潤滑液２４に対してこれを隣接するスラスト動圧軸受部３２ａ，３２ｂ側にスラスト動圧軸受部３２ａ，３２ｂより大なるポンピング能力でポンピングするよう設定されている。
【００３０】
スリーブ体としてのロータハブ６ａ１には、一対のスラスト微小間隙のそれぞれの外周端部間を連通する軸方向の連通路３４が軸中心線を基準とした線対称位置に２つ設けられている。この連通路３４は、図３及び図４に示すように、内スリーブ６ａ２の外周面の一部を５０μｍ〜３００μｍ程度の厚さで切り落として形成された軸線方向の２つのＤカット面６ａ２ｘ，６ａ２ｙと外スリーブ６ａ１の円筒状内周面との間に形成され、平面ほぼ三日月状であり、三日月状の中央部が間隙の大なる空気通路部分３４ａとなり、その幅方向両側に行くに従い間隙が徐々に小さくなって微小間隙の潤滑液保持部分３４ｂとなる。従って、連通路３４にはその全長に渡って空気通路部分３４ａとその両側の潤滑液保持部分３４ｂとが連続してつまり隣り合わせに形成されることになり、両スラスト微小間隙に充填された潤滑液２４の一部が連通路３４の両潤滑液保持部分３４ｂに毛細管現象により流入し表面張力により保持され、両スラスト軸受部３２ａ，３２ｂにおける潤滑液２４がこの連通路３４を通して連続する。
【００３１】
連通路３４の空気通路部分３４ａは内スリーブ６ａ２に形成された軸に直交する横孔３６を通して気体介在部２０に連通し、連通孔２２を介して外部に解放されており、これにより空気通路部分３４ａは呼吸孔として機能することになる。連通路３４における潤滑液保持部分３４ｂの潤滑液２４はその表面張力により空気通路部分３４ａに臨んで図３に示すようにメニスカスを形成する。
【００３２】
上述のように構成された動圧軸受装置を用いたスピンドルモータにおいては、モータ停止時、互いに隣接する上部のラジアル動圧軸受部２８ａ及びスラスト動圧軸受部３２ａに連続して充填された潤滑液２４、並びに互いに隣接する下部のラジアル動圧軸受部２８ｂ及びスラスト動圧軸受部３２ｂに連続して充填された潤滑液２４はそれぞれ、その一方の界面が気体介在部２０の両端部のテーパ位置に気体介在部２０に臨んで位置し、他方の界面は例えばスラストプレート４ａ，４ｂの外周面とスリーブ体のスラストプレート対向内周面１８ｃとの間の半径方向間隙に位置する。潤滑液２４の充填量が多少多い場合は、上記他方の界面はスラストプレート４ａ，４ｂの軸線方向外側面とカバープレート７ａ，７ｂとの間の一定間隙に位置する。この時、両スラスト微小間隙の外周端部間を連通する連通路３４には、両半径方向間隙の一方若しくは両方から潤滑液２４が流入し、連通路３４の潤滑液保持部分３４ｂに保持されることになり、上下の軸受部における潤滑液２４が連続することになる。
【００３３】
ステータ８へのコイル通電によりロータ６が回転を開始すると、シャフト４に対するスリーブ体の相対回転により一対のラジアル動圧軸受部２８ａ、２８ｂ及び一対のスラスト動圧軸受部３２ａ，３２ｂにおいて動圧が発生し、ロータ６が回転自在に支持される。ラジアル動圧軸受部２８ａ，２８ｂにおいては、動圧発生溝２６ａ，２６ｂのアンバランス形状に応じてラジアル微小間隙に保持される潤滑液２４の圧力ピークが隣接するスラスト動圧軸受部３２ａ，３２ｂ側に偏倚すると同時に、ラジアル微小間隙の潤滑液２４に隣接スラスト動圧軸受部３２ａ，３２ｂに向かう方向へのポンピング力が作用し、他方、スラスト動圧軸受部３２ａ，３２ｂにおいては、動圧発生溝３０ａ，３０ｂのスパイラル溝形状に応じてスラスト微小間隙の潤滑液２４に隣接ラジアル動圧軸受部２８ａ，２８ｂに向かう方向へのポンピング力が作用する。この場合、ラジアル動圧軸受部２８ａ，２８ｂのポンピング力がスラスト動圧軸受部３２ａ，３２ｂのポンピング力より大なるように設定されているので、ラジアル微小間隙の潤滑液２４はスラスト微小間隙側に押し込まれ、図２に示すように、気体介在部２０側の界面が動圧発生溝２６ａ、２６ｂの一部を露出させる状態で、ラジアル側のポンピング力とスラスト側のポンピング力とが釣り合う。
【００３４】
この釣り合いの状態では、ラジアル微小間隙における潤滑液２４の一部がスラスト微小間隙側に押し込まれる結果、この潤滑液２４はスラストプレート４ａ，４ｂの外側の半径方向間隙を経て、スラストプレート４ａ，４ｂとカバープレート７ａ，７ｂとの間の一定間隙にその外周側から内周側に向かって流入する。ラジアル動圧軸受部２８ａ，２８ｂとこれにそれぞれ隣接するスラスト動圧軸受部３２ａ，３２ｂとには潤滑液２４が連続して保持されており、片方の潤滑液２４の境界面（気体介在部２０中に保持される外気との境界面）から他方の潤滑液２４の境界面（スラストプレート４ａ，４ｂとカバープレート７ａ，７ｂとの間の一定間隙における外気との境界面）に至るまで動圧が極大となるのは１点のみでこの位置から圧力が両境界面に向かって徐々に連続的に小さくなり、従って、潤滑液２４中に気泡が含まれていた場合には気泡は圧力の小さい方向に自動的に移送されることから、圧力が最小となるそれぞれの境界面から大気中に排除されることになる。
【００３５】
このように、各動圧軸受部２８ａ，２８ｂ，３２ａ，３２ｂに保持される潤滑液２４中に生じた気泡は、順次低圧側に移動し、各潤滑液２４の境界面より大気中に開放されるため、気泡が潤滑液２４中に滞留することがなく、モータの温度上昇時に気泡が熱膨張し潤滑液２４が軸受外部に漏出することが防止される。加えて、潤滑液２４のモータ外部側の界面は、スラストプレート４ａ，４ｂとカバープレート７ａ，７ｂとの間の一定間隙に位置するため、ロータ６の回転時にはこの位置の潤滑液２４に遠心力が作用し、潤滑液２４が漏出する方向とは反対方向に潤滑液２４が移動しようとすることから、効果的に潤滑液２４の漏出が防止されることになる。しかも、カバープレート７ａ，７ｂとシャフト４との間の間隙は十分に小さく設定され、潤滑液２４の蒸気の流出抵抗が大になっているため、潤滑液２４の大気との境界近傍に充満する潤滑液２４の蒸気圧を高く保持することができ、潤滑液２４の蒸散を最小限に抑えることができる。
【００３６】
ところで、上述したような動圧軸受装置、すなわち、潤滑液２４が、上部のラジアル動圧軸受部２８ａ及びスラスト動圧軸受部３２ａと、下部のラジアル動圧軸受部２８ｂ及びスラスト動圧軸受部３２ｂとのほぼ二つの領域に分割されて存在する構造のものでは、当初はこの二つの領域に同一条件で等量の潤滑液２４を封入したとしても、長期の使用によっては潤滑液２４が一方に移動し、潤滑液２４の過不足を生じる可能性が存在する。例えば、動圧軸受装置を使用したスピンドルモータをシャフト４が垂直になる状態で使用した場合、二つの領域は上下に分かれることになるが、重力による加速を受けて潤滑液２４はスリーブ体又はシャフト４の表面に沿って下方にマイグレーションする可能性がある。または、ロータ６の回転時には、上部ラジアル動圧軸受部２８ａの気体介在部２０側の液界面はラジアル動圧発生溝２６ａの対応位置にあり、回転中に動圧溝の凹凸の影響を受けて潤滑液境界面には間断無い振動が加えられる状況にある。この場合、動圧発生溝２６ａの傾斜は非常に緩く、直ちに潤滑液界面に重大な変化が起こる可能性は低いが、確率的に液滴を生じ、長期間の使用中には累積量も看過できないレベルに達することも考えられる。
【００３７】
本発明の動圧軸受装置にあっては、上述したような二つの領域における潤滑液２４の過不足、つまり潤滑液２４の量的なアンバランスに対して、これを自動的に修正し、二つの分断された領域における潤滑液２４の量を常時適正に維持するために、両スラスト動圧軸受部３２ａ，３２ｂのそれぞれのスラスト微小間隙の外周端部間を連通する連通路３４が設けられている。すなわち、上部の動圧軸受部２８ａ，３２ａと下部の動圧軸受部２８ｂ，３２ｂとの二つの領域に潤滑液２４の量的なアンバランスが生じた場合には、連通路３４における潤滑液保持部分３４ｂに潤滑液２４が表面張力で保持され、これが二つの領域に連続していることから、二つの領域における潤滑液２４の内部圧力の差に従い、潤滑液２４の保持量の少ない領域（潤滑液２４の内部圧力が小さい領域）に潤滑液保持部分３４ｂの潤滑液２４が補給されると同時に、潤滑液２４が多く保持される領域（潤滑液２４の内部圧力が大きい領域）から潤滑液２４が潤滑液保持部分３４ｂに移動し、結果的に潤滑液２４の多い領域から少ない領域に潤滑液２４が再配分される。従って、何らかの原因で上部に位置したラジアル動圧軸受部の潤滑液境界面から潤滑液２４が下方に漏洩することがあっても、連通路３４を通じて常に潤滑液２４の適正配分が図られるので、下部に位置するラジアル動圧軸受部及びスラスト動圧軸受部で過剰となった潤滑液２４は上部に移送され調整される。
【００３８】
上述したロータ６の回転時、ラジアル微小間隙に保持されていた潤滑液２４の一部はスラスト微小間隙側に押しやられ、スラストプレート４ａ，４ｂの外側の半径方向間隙、及びスラストプレート４ａ，４ｂの軸線方向外側の一定間隙に保持されるが、上述したように、一定間隙の潤滑液２４には遠心力が作用して潤滑液２４を押し戻す力となるため、この潤滑液２４の一部は連通路３４の潤滑液保持部分３４ｂに空気通路部分３４ａ側に境界面を移動させて保持されることになる。つまり、この連通路３４が潤滑液２４のバッファ領域として機能することになる。
【００３９】
ロータ６の停止時においては、上記二つの領域におけるそれぞれの潤滑液界面（合計４つの潤滑液境界面）は、それぞれのスパン（表面積）がほぼ等しくなるように釣り合って落ち着く。一方、ロータ６の回転時には、スラスト動圧軸受部３２ａ，３２ｂ側の潤滑液境界面はそれぞれのスパンがほぼ等しくなって落ち着き、ラジアル動圧軸受部２８ａ，２８ｂ側では、潤滑液境界面がラジアル微小間隙に位置することからそのスパンは同じであるが、潤滑液２４に作用する重力などの要因によりラジアル微小間隙を潤滑液２４が満たす寸法を違えて落ち着く。
【００４０】
二つに分断されたそれぞれの領域へ初期の潤滑液２４の注入を行うに際し、両領域に潤滑液２４を均等に配分するためには少なからぬ工夫が必要であり、この種動圧軸受装置の製造システムを複雑にする可能性があるが、上述したように、スリーブ体に形成した連通路３４によって二つの領域における潤滑液２４の再配分が自動的に行われることにより、潤滑液２４の注入に熟練を要さず、非常に簡単に行えることになり、製造システムの簡略化が実現することになる。
【００４１】
上述した連通路３４は、スリーブ体を構成するロータハブ６ａを外スリーブ６ａ１と内スリーブ６ａ２とで構成し、内スリーブ６ａ２の外周を切り落とすことにより形成され、しかも単純なＤカット面６ａ２ｘ，６ａ２ｙとすることができるため、その形成が極めて簡単である。
【００４２】
ここで、スリーブ体に形成した連通路３４は、横孔３６等を通して軸受外部に連通した空気通路部分３４ａがスラスト微小間隙の外周部に臨む必要はなく、連通路３４のスラスト微小間隙の外周部近傍の領域を潤滑液２４で満たす構成とすることもできる。
【００４３】
例えば、スリーブ体としてのロータハブ６ａを図１で説明した外スリーブ６ａ１と図５に示す円筒状内スリーブ６ａ３とで構成する。この内スリーブ６ａ３には、上記外スリーブ６ａ１の内周面に密に嵌合し得るようスラストプレート対向内周面１８ｃとほぼ同一の外径の円筒状外周面、及びラジアル軸受面１８ａを形成する軸方向一定内径の円筒状内周面が形成されており、内スリーブ６ａ３の外周面の一部を切り落として２つのＤカット面６ａ３ｘ，６ａ３ｙを形成し、外スリーブ６ａ１の円筒状内周面との間に平面ほぼ三日月状の連通路３４を形成するようになっている。
【００４４】
この場合、内スリーブ６ａ３に形成されるＤカット面６ａ３ｘ，６ａ３ｙは、軸線方向中央部が深く、両端部に行くに従い浅くなるよう中央部がくびれたく字状に形成され、このＤカット面６ａ３ｘ，６ａ３ｙの中央部に内スリーブ６ａ３の内外を貫通する横穴３６が配置されている。従って、外スリーブ６ａ１と内スリーブ６ａ３との間で形成される断面ほぼ三日月状の連通路３４は、上下両端部の幅方向及び厚み方向の間隙が最も小さく、中央部に行くに従い大きくなり、中央部で最大となる。連通路３４の厚み方向の最大間隙をスラスト微小間隙近傍においてスラストプレート４ａ，４ｂの外周面と外スリーブ６ａ１のスラストプレート対向内周面１８ｃとの間隙（５０μｍ〜７０μｍ程度）にほぼ等しく設定し、連通路３４の中央部において最大間隙（２００μｍ〜３００μｍ程度）となるよう軸線方向に間隙を変化している。
【００４５】
連通路３４の三日月状幅方向両端部には微小間隙の潤滑液保持部分３４ｂがその全長に渡って形成され、両スラスト微小間隙に充填された潤滑液２４の一部が連通路３４の潤滑液保持部分３４ｂに毛細管現象により流入し表面張力により保持されることになり、上述した潤滑液の再配分が自動的に行われる。加えて、連通路３４の厚み方向の最大間隙が中央部で最大となり、これが横穴３６を介して軸受外部に連通され、空気通路部分３４ａとなる。このように構成されると、連通路３４内のスラスト微小間隙近傍の領域は潤滑液２４で満たされることになり、スラスト動圧軸受部３２ａ，３２ｂの外周領域には気泡が停滞し難く、結果的に高速回転においても安定して動圧軸受部に潤滑液２４を確保することが可能になる。
【００４６】
以上、本発明に従う記録ディスク駆動用モータの一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。例えば、スリーブ体に形成する連通路３４は２個に限らず、１個若しくは３個以上であってもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成されているので、次に記載の効果を奏する。
請求項１に記載の動圧軸受装置によれば、一方のラジアル動圧軸受部及びこれに隣接するスラスト動圧軸受部と他方のラジアル動圧軸受部及びこれに隣接するスラスト動圧軸受部に保持される潤滑液との間に量的なアンバランスが生じた場合に、潤滑液の内部圧力の差によってその保持量が多い側から少ない側への移動圧力が誘起され、一対のスラスト微小間隙の外周部間を連通する連通路を通じて潤滑液の保持量が均等になるまで再配分が行われ、各ラジアル動圧軸受部及びそれらに隣接するスラスト動圧軸受部に保持される潤滑液との間の量的なアンバランスが解消され、モータの安定した回転を得ることができる。加えて、連通路には潤滑液保持部分だけでなく、これに隣接して気体介在部に連通する空気通路部分が形成されているため、連通路が潤滑液連通と呼吸孔との機能を併せ持ち、潤滑液の吸収領域を確保することができる。
【００４８】
請求項２に記載の動圧軸受装置によれば、ラジアル動圧軸受部側の潤滑液の境界面からスラスト動圧軸受部側の潤滑液の境界面に至るまでの潤滑液において動圧の極大点を１点のみとし、極小点が存在しないように設定できるため、潤滑液中に気泡が含まれていてもこの気泡は自動的に圧力が最小となる潤滑液の境界面に移送されて大気中に排除されることになり、安定した軸受性能が得られる。
【００４９】
請求項３に記載の動圧軸受装置によれば、スリーブ体を外スリーブと内スリーブとで構成し、内スリーブの外周部の一部を軸線方向に切除することにより連通路を形成する構成としたことにより、スリーブ体に連通路を非常に簡単に形成することが可能になり、製造を容易にすることができる。特に請求項４に記載のように、内スリーブの外周部にＤカット面を形成すれば、連通路に沿って潤滑液保持部分と空気通路部分とを同時に形成することが可能であり、連通路の形成が極めて容易である。
【００５０】
請求項５に記載の動圧軸受装置によれば、スリーブ体に設けた一対のカバープレートによって一対のスラストプレートの軸線方向外方面との間に一定間隙の軸線方向間隙を形成することができるため、ロータ回転時にスラストプレートの外周面の半径方向間隙から溢れた潤滑液をこの軸線方向間隙に収容することが可能となり、この部分の潤滑液に作用する遠心力により潤滑液の軸受外部への流出を確実に抑制することができる。
【００５１】
請求項６に記載の動圧軸受装置によれば、各動圧軸受部の軸方向外側に一対のスラストカバーを配置し、これとシャフト間に十分小さい間隙を形成する構成としたことにより、潤滑液が気化することによって生じた蒸気の外部への流出抵抗を大にして潤滑液の境界面近傍に於ける蒸気圧を高く保つことができ、更なる潤滑液の蒸散を有効に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すスピンドルモータの縦断面図である。
【図２】図１の動圧軸受部分の一部の拡大図である。
【図３】図１の動圧軸受部分を図２のＡ−Ａ線の位置で見た平面図である。
【図４】図１の内スリーブの斜視図である。
【図５】図１の内スリーブの変形例の斜視図である。
【符号の説明】
４  シャフト
４ａ，４ｂ  スラストプレート
６  ロータ
６ａ  ロータハブ（スリーブ体）
６ａ１  外スリーブ
６ａ２  内スリーブ
７ａ，７ｂ  カバープレート
１８  貫通孔
１８ａ  ラジアル軸受面
１８ｂ  スラスト軸受面
１８ｃ  スラストプレート対向内周面
２０  気体介在部
２４  潤滑液
２６ａ，２６ｂ  ラジアル動圧発生溝
２８ａ，２８ｂ  ラジアル動圧軸受部
３０ａ，３０ｂ  スラスト動圧発生溝
３２ａ，３２ｂ  スラスト動圧軸受部
３４  連通路
３４ａ，３４ｂ  空気通路部分
【図１】
0003996332.tif 000002
【図２】
0003996332.tif 000003
【図３】
0003996332.tif 000004
【図４】
0003996332.tif 000005
【図５】
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