(57)【要約】【課題】潤滑剤の振る舞いをより安定化させることができる回転機器を提供する。【解決手段】回転機器１００は、４以上の複数の磁気記録ディスク８が載置されるべきハブ２８と、シャフト２６と、スリーブ１０６と、を含む。スリーブ１０６には、第２スラスト動圧発生部１６６の外周側の領域と、第１スラスト動圧発生部１６４の外周側の領域とを連通する連通路１６８が形成され、連通路１６８は、第１スラスト動圧発生部１６４に近づくにしたがって回転軸Ｒから離れるよう延在する。連通路１６８は記複数の磁気記録ディスク８の存在領域の軸方向の長さをＬ（ｍｍ）、連通路１６８が延在する方向と回転軸Ｒとのなす角をθ（ｄｅｇ）とするとき、Ｌ・ｔａｎθは０．１ｍｍから０．４ｍｍの範囲にある。【選択図】図２
2016173867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４以上の複数の記録ディスクが載置されるべきハブと、前記ハブを回転自在に支持する流体動圧軸受ユニットと、を備える回転機器であって、
前記流体動圧軸受ユニットは、
前記ハブと一体に回転し、第１端面と、前記第１端面とは反対側の第２端面と、を有するスリーブと、
前記スリーブに環囲されるシャフトと、前記第１端面と軸方向に対向する第１スラスト部材と、前記第２端面と軸方向に対向する第２スラスト部材と、を含む軸体と、を含み、
半径方向に対向する前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面との少なくとも一方は、ラジアル動圧発生溝を有し、
軸方向に対向する前記第１スラスト部材の面と前記第１端面の第１スラスト隙間には、へリングボーン形状の動圧発生溝が設けられるＨスラスト動圧発生部が形成され、
軸方向に対向する前記第２スラスト部材の面と前記第２端面の第２スラスト隙間には、スパイラル形状の動圧発生溝が設けられるＳスラスト動圧発生部が形成され、
前記スリーブには、前記Ｈスラスト動圧発生部の外周側の領域と、前記Ｓスラスト動圧発生部の外周側の領域とを連通するＨＳ接続通路が形成され、
前記ＨＳ接続通路は、前記Ｓスラスト動圧発生部に近づくにしたがって回転軸から離れるよう延在する傾斜部を含み、
前記ＨＳ接続通路の前記傾斜部は、
前記複数の記録ディスクの存在領域の軸方向の長さをＬ（ｍｍ）、前記傾斜部の延在方向と回転軸とのなす角をθ（ｄｅｇ）とするとき、Ｌ・ｔａｎθは０．１ｍｍから０．４ｍｍの範囲にあることを特徴とする回転機器。
【請求項２】
前記ＨＳ接続通路の前記傾斜部は、その直径が、前記へリングボーン形状の動圧発生溝の形成領域の内接円と外接円の半径差の１／２よりも大きくなるよう形成され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】
前記スリーブには、前記第１スラスト隙間側の前記ＨＳ接続通路の開口に連続する、軸方向に凹んだ凹部が形成され、
前記凹部は、その最大深さ寸法が、前記ＨＳ接続通路の前記傾斜部の直径の１／２よりも大きくなるよう形成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】
半径方向外側、かつ、前記第１スラスト部材側の前記ＨＳ接続通路の内壁は、前記凹部と半径方向に対向することを特徴とする請求項３に記載の回転機器。
【請求項５】
前記ハブを所定の方向に回転駆動する駆動ユニットを備え、
前記ハブが前記所定の方向に回転するとき、前記Ｓスラスト動圧発生部は前記ＨＳ接続通路に存在する潤滑剤を吸い込む方向の動圧を発生すると共に、前記ＨＳ接続通路の前記傾斜部には、前記ＨＳ接続通路に存在する潤滑剤に前記Ｓスラスト動圧発生部に向かう方向の遠心力が発生す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ＨＳ接続通路の前記Ｈスラスト動圧発生部側の開口にはＨ側キャピラリーシールが接続され、
前記ＨＳ接続通路の前記Ｓスラスト動圧発生部側の開口にはＳ側キャピラリーシールが接続され、
前記ＨＳ接続通路の前記傾斜部は、前記Ｓ側キャピラリーシールに環囲される部分を含む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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ディスクを回転駆動する回転機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブなどのディスク駆動装置は、小型・薄型・軽量化が進み、種々の電子機器に搭載されている。特に、ノートパソコンや録画装置などの電子機器への搭載が進んでいる。例えば特許文献１には、回転体の回転時に潤滑剤に発生する動圧を平均化するために、動圧発生部をバイパスするバイパス連通孔がスリーブに形成されたディスク駆動装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−３２７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ハードディスクドライブの大容量化を進めるひとつの手法として、磁気記録ディスクをより多く搭載することが考えられる。より多くの枚数の磁気記録ディスクを搭載するために、スリーブを軸方向に長くすることが考えられる。スリーブが軸方向に長くなると、スリーブに形成されたバイパス連通孔も比較的軸方向に長くなる。この場合、バイパス連通孔が長くなるとその流動抵抗が大きくなり、ディスク駆動装置の上下動やディスク駆動装置への衝撃や熱膨張による潤滑剤の体積変動等により、潤滑剤の圧力が急変したときに潤滑剤が予想外の振る舞いをするおそれがあることが確認された。
【０００５】
このような課題は、ディスク駆動装置に限らず他の種類の回転機器でも生じうる。
【０００６】
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、潤滑剤の振る舞いをより安定化させることができる回転機器の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の回転機器は、４以上の複数の記録ディスクが載置されるべきハブと、ハブを回転自在に支持する流体動圧軸受ユニットと、を備える回転機器であって、流体動圧軸受ユニットは、ハブと一体に回転し、第１端面と、第１端面とは反対側の第２端面と、を有するスリーブと、スリーブに環囲されるシャフトと、第１端面と軸方向に対向する第１スラスト部材と、第２端面と軸方向に対向する第２スラスト部材と、を含む軸体と、を含む。半径方向に対向するシャフトの外周面とスリーブの内周面との少なくとも一方は、ラジアル動圧発生溝を有する。軸方向に対向する第１スラスト部材の面と第１端面の第１スラスト隙間には、へリングボーン形状の動圧発生溝が設けられるＨスラスト動圧発生部が形成され、軸方向に対向する第２スラスト部材の面と第２端面の第２スラスト隙間には、スパイラル形状の動圧発生溝が設けられるＳスラスト動圧発生部が形成され、スリーブには、Ｈスラスト動圧発生部の外周側の領域と、Ｓスラスト動圧発生部の外周側の領域とを連通するＨＳ接続通路が形成され、ＨＳ接続通路は、Ｓスラスト動圧発生部に近づくにしたがって回転軸から離れるよう延在する傾斜部を含む。ＨＳ接続通路の傾斜部は、複数の記録ディスクの存在領域の軸方向の長さをＬ（ｍｍ）、傾斜部の延在方向と回転軸とのなす角をθ（ｄｅｇ）とするとき、Ｌ・ｔａｎθは０．１ｍｍから０．４ｍｍの範囲にある。
【０００８】
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】
【０００９】
本発明によれば、潤滑剤の振る舞いをより安定化させることができる回転機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る回転機器を示す図である。
【図２】図１（ｃ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、図２のスリーブ示す図である。
【図４】第１キャピラリーシールおよびその周辺を示す断面図である。
【図５】第２キャピラリーシールおよびその周辺を示す断面図である。
【図６】シミュレーション結果を示す図である。
【図７】実験結果を示す図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、実施の形態の変形例に係る回転機器のスリーブを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、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。
【００１２】
実施の形態に係る回転機器は、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として好適に用いられる。
【００１３】
まず、実施の形態に係る発明を得るに至った経緯を説明する。
回転機器の軸受として用いられる流体動圧軸受では、回転体と固定体との隙間に潤滑剤が注入され、回転体が固定体に対して回転するときに潤滑剤に生じる動圧によって回転体と固定体との非接触状態が維持される。この潤滑剤には気泡が混入している場合があり、潤滑剤の流れが止まると気泡が滞留しうる。流体動圧軸受の動圧発生部に気泡が滞留すると動圧発生機能が低下する。また、滞留する気泡同士が集まると、合体してより大きな気泡を生じうる。大きな気泡は動圧発生機能を一層低下させる。そのため、回転体の回転時は、潤滑剤の流れが止まらぬように潤滑剤を循環させる必要がある。
【００１４】
一方、搭載する磁気記録ディスクの枚数が増えると、スリーブは比較的軸方向に長くなる。スリーブが軸方向に長くなると、動圧発生部をバイパスするバイパス連通孔も比較的軸方向に長くなり、バイパス連通孔の流動抵抗が大きくなる。つまりバイパス連通孔に潤滑剤が流れ込みにくくなる。この場合、回転機器の上下動や回転機器への衝撃や熱膨張による潤滑剤の体積変動等により潤滑剤の圧力が急変したとき、潤滑剤の一部がバイパス連通孔に流れ込めず（すなわち循環できず）にキャピラリーシールに流出し、その界面が上昇して潤滑剤９２が漏れる虞がある。以上の経緯から、本発明者らは、実施の形態に係る発明を得るに至った。以下、具体的に説明する。
【００１５】
図１（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る回転機器１００を示す図である。図１（ａ）は回転機器１００の上面図である。図１（ｂ）は回転機器１００の側面図である。図１（ｃ）は、トップカバー２を外した状態の回転機器１００の上面図である。回転機器１００は、固定体と、固定体に対して回転する回転体と、回転体に取り付けられる磁気記録ディスク８と、データリード／ライト部１０と、を備える。固定体は、ベース４と、ベース４に固定されたシャフト２６と、トップカバー２と、６つのねじ２０と、シャフト固定ねじ６と、を含む。回転体は、キャップ１２と、クランパ１５４と、を含む。キャップ１２およびクランパ１５４は不図示のハブに取り付けられている。
【００１６】
以降ベース４に対してハブが搭載される側を上側として説明する。また、磁気記録ディスク８の回転軸Ｒに平行な方向を軸方向、回転軸Ｒに垂直な平面上で回転軸Ｒを通る任意の方向を半径方向とし、半径方向において回転軸Ｒから遠い方を外周側、回転軸Ｒに近い方を内周側とし、回転軸Ｒを中心とし回転軸Ｒに垂直な円の円周に沿った方向を周方向として説明する。これらの表記は、回転機器１００が使用される姿勢を制限するものではなく、回転機器１００は任意の姿勢で使用され得る。
【００１７】
磁気記録ディスク８は、直径が約９５ｍｍのガラス製の３．５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約２５ｍｍ、厚みは約１．２７ｍｍである。ハブ２８は５枚の磁気記録ディスク８を搭載する。
ベース４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４は、回転機器１００の底部を形成する底板部４ａと、磁気記録ディスク８の載置領域を囲むように底板部４ａの外周に沿って形成された外周壁部４ｂと、を有する。外周壁部４ｂの上面４ｃには、６つのねじ穴２２が設けられる。
【００１８】
データリード／ライト部１０は、記録再生ヘッド（不図示）と、スイングアーム１４と、ボイスコイルモータ１６と、ピボットアセンブリ１８と、を含む。記録再生ヘッドは、スイングアーム１４の先端部に取り付けられ、磁気記録ディスク８にデータを記録し、磁気記録ディスク８からデータを読み取る。ピボットアセンブリ１８は、スイングアーム１４をベース４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１６は、スイングアーム１４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８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１６およびピボットアセンブリ１８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２は、６つのねじ２０を用いてベース４の外周壁部４ｂの上面４ｃに固定される。ベース４の底板部４ａと、ベース４の外周壁部４ｂと、トップカバー２と、で囲まれる空間２４は密閉されると共に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８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。
【００２０】
シャフト２６の上側の端面にはシャフト固定ねじ孔２６ａが設けられる。シャフト固定ねじ６がトップカバー２を貫通してシャフト固定ねじ孔２６ａに螺合されることによって、シャフト２６の上端はトップカバー２に対して固定される。シャフト２６の下端はベース４に対して後述のように固定される。
【００２１】
図２は、図１（ｃ）のＡ−Ａ線断面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、図２のスリーブ１０６示す図である。図３（ａ）はスリーブ１０６の上面図、図３（ｂ）はスリーブ１０６の断面図である。回転体は、ハブ２８と、ヨーク３０と、マグネット３２と、スリーブ１０６と、キャップ１２と、クランパ１５４と、を含む。固定体は、ベース４と、ステータコア４０と、コイル４２と、ハウジング１０２と、シャフト２６と、張出環囲部１０４と、を含む。回転体と固定体との隙間の一部に潤滑剤９２が連続的に介在する。
【００２２】
ハウジング１０２、スリーブ１０６、シャフト２６、張出環囲部１０４および潤滑剤９２は、後述する動圧発生部とともに流体動圧軸受ユニットを構成する。ベース４は、この流体動圧軸受ユニットを介してハブ２８を回転自在に支持する。
【００２３】
ハブ２８は、スリーブ１０６の外周側に固定される。ハブ２８は、アルミニウム合金などの非鉄金属やステンレス鋼などの鉄鋼材料から形成され、その一部または全部に切削加工された部分を含む。ハブ２８は、その一部または全部にプレス加工された部分を含んでもよい。ハブ２８は、回転軸Ｒに沿って中心孔を有する略カップ状の所定の形状に形成される。ハブ２８は、その表面に例えば無電解ニッケルめっきなどの表面コーティング層を有してもよい。この場合、例えばハブ２８の表面の剥離を抑制することができる。
【００２４】
ハブ２８の中心孔２８ａにスリーブ１０６が嵌合される。すなわち、ハブ２８の中心孔２８ａの周面は、スリーブ１０６の上部の外周面１０６ｆと接合される。この接合部分については後述する。
【００２５】
ハブ２８は、磁気記録ディスク８の中央孔に嵌るハブ突出部２８ｂと、ハブ突出部２８ｂよりも半径方向外側に設けられた載置部２８ｃと、を有する。磁気記録ディスク８は、載置部２８ｃの上面であるディスク載置面２８ｊ上に載置される。
【００２６】
軸方向で隣接する２枚の磁気記録ディスク８の間には円環状のスペーサ１５２が挿入される。クランパ１５４は、５枚の磁気記録ディスク８および４つのスペーサ１５２をディスク載置面２８ｊに対して押し付けて固定する。クランパ１５４は、複数のクランプねじ（不図示）によってハブ２８の上面２８ｌに対して固定される。特にクランプねじはハブ突出部２８ｂに設けられたクランプねじ孔２８ｍに螺合される。
【００２７】
ヨーク３０はその断面が逆Ｌ字型であり、鉄などの磁性材料により形成される。ヨーク３０は、ハブ突出部２８ｂの内側の円筒面に相当する円筒状内周面２８ｆに接着と圧入とを併用して固定される。
【００２８】
ヨーク３０の内周面３０ｂには円筒状のマグネット３２が接着固定される。マグネット３２は、例えば、希土類磁石材料やフェライト磁石材料によって形成され、ステータコア４０の１２本の突極と半径方向に対向する。マグネット３２にはその周方向に８極の駆動用着磁が施される。マグネット３２の表面には電着塗装やスプレー塗装などによる塗膜が設けられる。塗膜は、例えば発錆を抑制する。
【００２９】
ステータコア４０は円環部４０ａとそこから半径方向外向きに伸びる１２本の突極４０ｂとを有し、ベース４の上面側に固定される。ステータコア４０は、厚さ０．３５ｍｍの薄型電磁鋼板を１８枚積層しカシメにより一体化して形成される。なお、ステータコア４０は、例えば０．１ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲の薄型電磁鋼板を、例えば２枚〜３２枚の範囲で積層して形成されてもよい。ステータコア４０の表面には電着塗装や粉体塗装などによる塗膜が設けられる。塗膜は、例えば絶縁に用いられる。ステータコア４０の各突極４０ｂにはコイル４２が巻回される。このコイル４２に３相の略正弦波状の駆動電流が流れることにより突極４０ｂに沿って駆動磁束が発生する。
【００３０】
ベース４は、回転軸Ｒを中心とした円筒状の突出部４ｅを有する。突出部４ｅは、ハウジング１０２を環囲するようにベース４の上面から上向きに突出する。ステータコア４０は、突出部４ｅの外周面４ｆに嵌合されることでベース４に対して固定される。ステータコア４０は特に、突出部４ｅに圧入されもしくは隙間嵌めによって接着固定される。ステータコア４０とスリーブ環囲部１１２との半径方向隙間には接着剤が塗布されてもよい。
【００３１】
ハウジング１０２はステンレス鋼などの鉄鋼材料やその他金属材料により形成される。ハウジング１０２は、平たい環状のシャフト保持部１１０と、シャフト保持部１１０の外周側に固定された円筒状のスリーブ環囲部１１２と、を含む。シャフト保持部１１０とスリーブ環囲部１１２とは、シャフト保持部１１０の外周面１１０ｃの上端側がスリーブ環囲部１１２の内周面１１２ａの下端側と接する形で結合され、特にシャフト保持部１１０とスリーブ環囲部１１２とは一体に形成される。この場合、ハウジング１０２の製造誤差を低減でき、接合の手間を省くことができる。シャフト保持部１１０は突出部４ｅによって環囲される。特にシャフト保持部１１０は、突出部４ｅの内周面すなわちベース４に設けられた回転軸Ｒを中心とする軸受孔４ｈに接着により固定される。
【００３２】
シャフト２６は、回転軸Ｒ上において軸方向に延在する。シャフト２６の下端は、シャフト保持部１１０に設けられた回転軸Ｒを中心とするシャフト孔１１０ａに挿入され固定される。すなわち、シャフト２６の下端の外周面２６ｄは、シャフト孔１１０ａの周面と接合される。シャフト２６とシャフト保持部１１０との接合部分１７０は、圧入部分１７２と、隙間接着部分１７４と、を有する。隙間接着部分１７４には接着剤１７８が存在する。隙間接着部分１７４の軸方向長さは、接合部分１７０の軸方向長さの１／３よりも長い。この場合、圧入部分１７２の軸方向長さは比較的短くなるため、シャフト２６をシャフト孔１１０ａに挿入するために必要な荷重（圧入荷重）を低減できる。圧入部分１７２を短くした代わりに隙間接着部分１７４が長くなるため、接合部分１７０全体として十分な接合強度を確保できる。隙間接着部分１７４の隙間は、例えばシャフト２６の下端に、下側となるほど縮径する縮径部を設けることによって実現される。
【００３３】
張出環囲部１０４は、シャフト２６の上端側を環囲する。シャフト２６と張出環囲部１０４とは、例えばＳＵＳ４２０Ｊ２等の鉄鋼材料を切削加工や研削加工することによって一体に形成される。この場合、シャフト２６と張出環囲部１０４との製造誤差を低減でき、また接合の手間を省くことができる。なお、シャフト２６と張出環囲部１０４とは別体として形成された上で結合されてもよい。
【００３４】
スリーブ１０６は、例えば黄銅やアルミニウム合金などの非鉄金属またはステンレス鋼などの鉄鋼材料から形成される。スリーブ１０６は、切削加工された部分を含む。スリーブ１０６は、ニッケルめっき層を有する部分を含んでもよい。スリーブ１０６は、シャフト２６のうちシャフト孔１１０ａに嵌っている部分と張出環囲部１０４に環囲される部分との間の中間部分を環囲する。スリーブ１０６とシャフト２６の中間部分とに潤滑剤９２が介在する。すなわち、スリーブ１０６の内周面１０６ａとシャフト２６の中間部分の外周面２６ｄとは第１隙間１２６を介して対向し、第１隙間１２６は潤滑剤９２で満たされている。
【００３５】
第１隙間１２６は、回転体が所定の第１方向（例えば、上面視でＣＣＷ方向）に回転するとき潤滑剤９２に半径方向の動圧が発生させる２つのラジアル動圧発生部１６０、１６２を含む。２つのラジアル動圧発生部１６０、１６２は互いに軸方向に離間し、第１ラジアル動圧発生部１６０は第２ラジアル動圧発生部１６２の上側に位置する。２つのラジアル動圧発生部１６０、１６２のそれぞれに対応するスリーブ１０６の内周面１０６ａの部分には、ヘリングボーン形状またはスパイラル形状の第１ラジアル動圧発生溝５０、第２ラジアル動圧発生溝５２が形成される。なお、第１ラジアル動圧発生溝５０および第２ラジアル動圧発生溝５２のうちの少なくともひとつは、スリーブ１０６の内周面１０６ａの代わりにシャフト２６の中間部分の外周面２６ｄに形成されてもよい。
【００３６】
スリーブ１０６は、軸方向において張出環囲部１０４とシャフト保持部１１０とに挟まれている。スリーブ１０６と張出環囲部１０４、および、スリーブ１０６とシャフト保持部１１０、のそれぞれに潤滑剤９２が介在する。すなわち、スリーブ１０６の上面１０６ｂと張出環囲部１０４の下面１０４ａとは第２隙間１２８を介して対向し、第２隙間１２８は潤滑剤９２で満たされている。スリーブ１０６の下面１０６ｈとシャフト保持部１１０の上面１１０ｂとは第３隙間１２４を介して対向し、第３隙間１２４は潤滑剤９２で満たされている。
【００３７】
第３隙間１２４は、回転体が第１方向に回転するとき潤滑剤９２を回転軸Ｒ側に押し込むポンプイン方向の動圧を発生させる第１スラスト動圧発生部１６４を含む。言い換えると、第１スラスト動圧発生部１６４は、連通路１６８（後述）に存在する潤滑剤９２を第３隙間１２４に吸い込む方向の動圧を発生させる。第１スラスト動圧発生部１６４に対応するスリーブ１０６の下面１０６ｈの部分には、スパイラル形状の第１スラスト動圧発生溝５４が形成される。第１スラスト動圧発生溝５４は、スリーブ１０６の下面１０６ｈの代わりにシャフト保持部１１０の上面１１０ｂに形成されてもよい。
【００３８】
第２隙間１２８は、回転体が第１方向に回転するとき潤滑剤９２を回転軸Ｒ側に押し込むポンプイン方向の動圧を発生させる第２スラスト動圧発生部１６６を含む。第２スラスト動圧発生部１６６に対応するスリーブ１０６の上面１０６ｂの部分には、ヘリングボーン形状の第２スラスト動圧発生溝５６が形成される。第２スラスト動圧発生溝５６は、スリーブ１０６の上面１０６ｂの代わりに張出環囲部１０４の下面１０４ａに形成されてもよい。
【００３９】
スパイラル形状の第１スラスト動圧発生溝５４が形成された第１スラスト動圧発生部１６４によるポンプイン方向の動圧は、ヘリングボーン形状の第２ラジアル動圧発生溝５２が形成された第２スラスト動圧発生部１６６のポンプイン方向の動圧よりも大きい。そのため潤滑剤９２は、第１スラスト動圧発生部１６４、第１隙間１２６、第２スラスト動圧発生部１６６、連通路１６８（後述）と巡ってまた第１スラスト動圧発生部１６４に戻る経路で循環する。ハブ２８がベース４の鉛直上方にある姿勢またはベース４がハブ２８の鉛直上方にある姿勢のいずれであっても、第１スラスト動圧発生部１６４と第２スラスト動圧発生部１６６とのポンプイン方向の動圧の大小関係は変わらないため、潤滑剤９２は回転機器１００の姿勢によらずこの経路で循環する。
【００４０】
回転体が固定体に対して第１方向に回転するとき、第１ラジアル動圧発生溝５０、第２ラジアル動圧発生溝５２、第１スラスト動圧発生溝５４、第２スラスト動圧発生溝５６はそれぞれ潤滑剤９２に動圧を生じさせる。この動圧によって回転体は、固定体と非接触のまま半径方向および軸方向に支持される。
【００４１】
スリーブ環囲部１１２とスリーブ１０６との位置関係では、スリーブ環囲部１１２はスリーブ１０６の下部を環囲する。スリーブ環囲部１１２とスリーブ１０６との間には、スリーブ環囲部１１２の内周面１１２ａとスリーブ１０６の下部の外周面１０６ｇとの間の第４隙間１３２に第１キャピラリーシール１１４が形成される。第４隙間１３２は、上側が下側より広いテーパー空間を含む。例えば、スリーブ環囲部１１２の内周面１１２ａは回転軸Ｒと略平行になるよう形成され、スリーブ１０６の下部の外周面１０６ｇは上側となるほど小径となるよう形成される。第１キャピラリーシール１１４は潤滑剤９２の第１気液界面１１６を有し、毛細管現象により潤滑剤９２の漏れ出しを抑止する。すなわち、スリーブ環囲部１１２とスリーブ１０６とに少なくとも部分的に潤滑剤９２が介在する。潤滑剤９２の第１気液界面１１６は、スリーブ環囲部１１２の内周面１１２ａおよびスリーブ１０６の下部の外周面１０６ｇの両方と接している。
【００４２】
スリーブ１０６は、張出環囲部１０４と半径方向で対向する上突出部１０６ｃを有する。上突出部１０６ｃは張出環囲部１０４を環囲する。上突出部１０６ｃと張出環囲部１０４との間には、上突出部１０６ｃの内周面１０６ｄと張出環囲部１０４の外周面１０４ｂとの間の第５隙間１３４に第２キャピラリーシール１１８が形成される。第５隙間１３４は、上側が下側より広いテーパ空間を含む。例えば、上突出部１０６ｃの内周面１０６ｄは回転軸Ｒと略平行になるよう形成され、張出環囲部１０４の外周面１０４ｂは上側となるほど小径となるよう形成される。
【００４３】
第２キャピラリーシール１１８は潤滑剤９２の第２気液界面１２０を有し、毛細管現象により潤滑剤９２の漏れ出しを抑止する。すなわち、上突出部１０６ｃと張出環囲部１０４とに少なくとも部分的に潤滑剤９２が介在する。潤滑剤９２の第２気液界面１２０は、上突出部１０６ｃの内周面１０６ｄおよび張出環囲部１０４の外周面１０４ｂの両方と接している。
【００４４】
スリーブ１０６には、第１スラスト動圧発生部１６４の外周側と第２スラスト動圧発生部１６６の外周側とを連通する連通路１６８が形成される。連通路１６８は、２つのラジアル動圧発生部１６０、１６２および２つのスラスト動圧発生部１６４、１６６をバイパスする。連通路１６８の上端は第２隙間１２８に在り、連通路１６８の下端は第３隙間１２４に在る。連通路１６８の下端側は第１キャピラリーシール１１４に環囲される。連通路１６８には潤滑剤９２が入っており、潤滑剤９２は連通路１６８を通じて流れる。これにより動圧が平均化される。
【００４５】
連通路１６８は、ストレートの貫通孔として形成され、下側となる（第１スラスト動圧発生部１６４に近づく）にしたがって回転軸Ｒから離れるように延在する。逆に言えば、連通路１６８は回転軸Ｒから離れるにしたがって第１スラスト動圧発生部１６４に近づくように延在する。したがって、回転体の回転により連通路１６８内の潤滑剤９２に遠心力起因の半径方向外向き（すなわち回転軸Ｒから離れる向き）の力が働くと、その力は連通路１６８内の潤滑剤９２を第１スラスト動圧発生部１６４側に移動させるよう作用する。なお本実施の形態では、連通路１６８は平面視した場合に半径方向に延在する。
【００４６】
連通路１６８が比較的細い場合、潤滑剤９２の圧力が急変したときに潤滑剤９２が予想外の振る舞いをする可能性がある。そこで、本実施の形態では、連通路１６８を比較的太く形成することで、潤滑剤９２の圧力を平均化する機能を強化して、潤滑剤９２の振る舞いをより安定化させることができる。
【００４７】
本実施の形態では、スリーブ１０６は、連通路１６８に関して以下の３つの関係式のうちの少なくともひとつ、望ましくは全てが成立するよう構成される。
０．１ｍｍ＜Ｌ１・ｔａｎθ１＜０．４ｍｍ
Ｄ＞ｒ／２
Ｓ１／Ｌ２＞０．０５ｍｍ
ここで、Ｌ１は磁気記録ディスク８の存在領域の軸方向の長さ、θ１は連通路１６８が延在する方向Ｅと回転軸Ｒとのなす角、Ｄは連通路１６８の直径、ｒは第２スラスト動圧発生溝５６の内接円Ｃ１と外接円Ｃ２との半径差、Ｓ１は方向Ｅに直交する断面における連通路１６８の断面積、Ｌ２は方向Ｅにおける連通路１６８の長さである。
【００４８】
キャップ１２は、断面が逆Ｌ字状の回転軸Ｒを囲む環状部材で、第２気液界面１２０および張出環囲部１０４を覆う部分を含む。キャップ１２は、上突出部１０６ｃの上面に例えば接着固定される。キャップ１２は鉄鋼材料や真鍮などの金属材料や樹脂材料により形成される。
【００４９】
図４は、第１キャピラリーシール１１４およびその周辺を示す断面図である。第３隙間１２４の外周側部分は、外周側となるほど広くなるテーパ形状に形成される。例えばシャフト保持部１１０の外周側の上面１１０ｂに外周側となるほど深くなる環状の凹部１４０が形成される。これにより、スリーブ１０６がシャフト保持部１１０に近接した場合であっても、第３隙間１２４の体積は十分に確保されるため、第３隙間１２４での潤滑剤９２の粘性抵抗の上昇が抑止される。その結果、回転機器１００の消費電力の増大を抑止できる。
【００５０】
スリーブ環囲部１１２の上部の内周面１１２ａには、環状の凹部１４８が形成される。この凹部１４８より上側のスリーブ環囲部１１２の内周面１１２ａには撥油剤が塗布される。凹部１４８は、塗布された撥油剤が垂れるのを抑止する。また凹部１４８は、撥油剤を塗布する位置を示すマークとして機能する。潤滑剤９２の第１気液界面１１６から飛散した潤滑剤が撥油剤にはじかれて第１気液界面１１６に戻るので、潤滑剤９２の減少を抑えることができる。
【００５１】
図５は、第２キャピラリーシール１１８およびその周辺を示す断面図である。上突出部１０６ｃの内周面１０６ｄと張出環囲部１０４の外周面１０４ｂとの間の第５隙間１３４は、回転機器１００が保持すべき潤滑剤９２の全量以上を収容可能に構成される。例えば張出環囲部１０４の外周面１０４ｂの断面が回転軸Ｒとなす角度θ２が６０度以上となるよう張出環囲部１０４が形成されることにより実現される。回転機器１００に潤滑剤９２を注入する場合、第５隙間１３４に潤滑剤９２を注ぐことにより、そこから第１隙間１２６、第２隙間１２８、第３隙間１２４、第４隙間１３２および連通路１６８に潤滑剤９２が流れ込んで注入される。第５隙間１３４が回転機器１００が保持すべき潤滑剤９２の全量以上を収容可能に構成されているため、第５隙間１３４に潤滑剤９２を注ぐ作業は１回で済む。なお、角度θ２が６０度より小さく、第５隙間１３４が潤滑剤９２の全量を収容できない場合、２回以上に分けて潤滑剤９２を第５隙間１３４に注ぐ。
【００５２】
第２隙間１２８の外周側部分は、外周側となるほど広くなるテーパ形状に形成される。例えば張出環囲部１０４の外周側の下面１０４ａにスリーブ１０６の上面１０６ｂに対して傾斜する部分が設けられる。これにより、スリーブ１０６が張出環囲部１０４に近接した場合であっても、第２隙間１２８の体積は十分に確保されるため、第２隙間１２８での潤滑剤９２の粘性抵抗の上昇が抑止される。その結果、回転機器１００の消費電力の増大を抑止できる。
【００５３】
スリーブ１０６の上面１０６ｂには、軸方向に凹んだ凹部１３８が形成される。凹部１３８は、連通路１６８の半径方向内側に設けられ、連通路１６８の上端に連続する。凹部１３８は、半径方向外側の連通路１６８の内壁１６８ａの上端部分と半径方向で対向する。凹部１３８は、その最大深さ寸法ｔ１が、連通路１６８の直径Ｄの1／２よりも大きくなるよう形成される。
【００５４】
ハブ２８とスリーブ１０６との接合部分１４２は、圧入部分１４４と、隙間接着部分１４６と、を有する。隙間接着部分１４６には接着剤１５０が存在する。隙間接着部分１４６の隙間の半径方向の厚み寸法ｔ２は比較的広く形成される。例えば、スリーブ１０６の隙間接着部分１４６に対応する領域は、圧入部分１４４に対応する領域より小径にされる。
【００５５】
キャップ１２の下面１２ａには、環状の凹部１５６が形成される。この凹部１５６より内周側のキャップ１２の下面１２ａには撥油剤が塗布される。したがって凹部１５６は撥油剤を塗布する位置を示すマークとして機能する。また、キャップ１２と半径方向で対向するシャフト２６の外周面２６ｄにも撥油剤が塗布される。潤滑剤９２の第２気液界面１２０から飛散した潤滑剤が撥油剤にはじかれて第２気液界面１２０に戻るので、潤滑剤９２の減少を抑えることができる。
【００５６】
第２キャピラリーシール部１１８および第１キャピラリーシール１１４は、第２キャピラリーシール１１８の開き角θ４が、第１キャピラリーシール１１４の開き角θ３（図４参照）の１０倍以上となるよう形成される。この場合、回転機器の上下動や回転機器への衝撃や熱膨張による潤滑剤の体積変動等により潤滑剤の圧力が急変したとき、第１キャピラリーシール１１４に比べて磁気記録ディスク８に近いキャピラリーシールである第２キャピラリーシール１１８の第２気液界面１２０が上昇するのを抑止できる。
【００５７】
潤滑剤９２は蛍光剤を含んでいる。潤滑剤９２に励起光を照射することにより蛍光剤が可視光を発光する。
【００５８】
潤滑剤は種々のベースオイルを含むことができる。潤滑剤９２では、１つのエステル結合とエーテル結合とにより炭化水素基を適宜結合したモノエステルエーテルからなるベースオイルを含んでいる。このようなベースオイルは、エステル結合が１つであるから加水分解による劣化を抑制できる。また、加水分解しにくいエーテル結合によっても炭化水素基を結合するから、用途や仕様に応じた広い範囲の分子量や分子構造のベースオイルを構成できる。このことにより、ジエステルオイルやポリオールエステルオイルと同等以上の低温特性や抗蒸発性を得ることができる。
【００５９】
発明者の検討によると、比較例のポリオールエステルオイルは、高温高湿環境下では５００時間で多くの加水分解を生じて劣化するのに対して、実施の形態の１つのエーテル結合を含むモノエステルエーテルオイルでは同条件で２０００時間経過後の劣化は許容範囲内であった。また、モノエステルエーテルオイルは、蛍光剤を含有させた場合にも同条件で２０００時間経過後の劣化は許容範囲内であることが確認された。
【００６０】
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８を回転させるために、３相の駆動電流がコイル４２に供給される。その駆動電流がコイル４２を流れることにより、１２本の突極に沿って磁束が発生する。この磁束によってマグネット３２にトルクが与えられ、回転体およびそれに嵌合された磁気記録ディスク８が第１方向に回転する。同時にボイスコイルモータ１６がスイングアーム１４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８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８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８上に磁気データとして書き込む。
【００６１】
以上説明した本実施の形態に係る回転機器１００によると、（１）第１スラスト動圧発生部１６４、第１隙間１２６、第２スラスト動圧発生部１６６、連通路１６８と巡ってまた第１スラスト動圧発生部１６４に戻る経路で潤滑剤が循環するように、第１スラスト動圧発生部１６４および第２スラスト動圧発生部１６６が形成される。つまり、潤滑剤９２は止まることなく循環しうる。特に、回転機器１００の姿勢によらずにこの経路で潤滑剤が循環するように、第１スラスト動圧発生部１６４および第２スラスト動圧発生部１６６が形成される。したがって、仮に回転機器１００の姿勢を変更しても、潤滑剤９２が流れる経路は反対向きにならない。つまり、一時的に潤滑剤の流れが止まることもない。
【００６２】
また、（２）第１スラスト動圧発生部１６４は、回転体が回転するとき潤滑剤９２を回転軸Ｒ側に押し込むポンプイン方向の動圧、言い換えると、連通路１６８に存在する潤滑剤９２を第３隙間１２４に吸い込む方向の動圧を発生させる。これにより、連通路１６８の流路抵抗は比較的小さくなる。
【００６３】
さらに、（３）連通路１６８は第１スラスト動圧発生部１６４に近づくにしたがって回転軸Ｒから離れるように延在する。逆に言えば、連通路１６８は回転軸Ｒから離れるにしたがって第１スラスト動圧発生部１６４に近づくように延在する。回転体の回転時には、連通路１６８内の潤滑剤９２に遠心力起因の半径方向外向き（すなわち回転軸Ｒから離れる向き）の力が働くと、その力は連通路１６８内の潤滑剤９２を第１スラスト動圧発生部１６４側に移動させるよう作用する。これにより、連通路１６８の流路抵抗は比較的小さくなる。
【００６４】
つまり、本実施の形態に係る回転機器１００によると（１）〜（３）の特徴をすべて備えることにより、潤滑剤９２は止まることなく循環し、かつ、連通路１６８の流路抵抗は比較的小さくなる。したがって、潤滑剤９２は、キャピラリーシールに流出してその界面を上昇させることなく、連通路１６８を含む経路を良好に循環できる。
【００６５】
また、実施の形態に係る回転機器１００によると、連通路１６８は比較的太く形成される。これにより、連通路１６８の流動抵抗はさらに小さくなるため、潤滑剤９２は連通路１６８を含む経路をより良好に循環できる。
【００６６】
本発明者は、連通路１６８を太く形成した効果を確かめるため、シミュレーションを行った。図６は、シミュレーション結果を示す図である。図６において、横軸は「（連通路１６８の断面積Ｓ１）／（連通路１６８が延在する方向Ｅにおける連通路１６８の長さＬ２）」を示す。縦軸は「第１気液界面１１６と第２気液界面１２０との圧力差」を示す。図６を参照すると、連通路１６８の断面積Ｓ１を大きくすると第１気液界面１１６と第２気液界面１２０との圧力差が小さくなり、Ｓ１＞Ｌ２×０．０５では圧力差はほぼゼロになっている。すなわち、潤滑剤９２が各キャピラリーシールに流出入せずに、良好に経路を循環していることがわかる。
【００６７】
また、実施の形態に係る回転機器１００によると、スリーブ１０６の上面１０６ｂには、連通路１６８の半径方向内側に、連通路１６８の上端に連続する凹部１３８が形成される。したがって、第１隙間１２６から第２隙間１２８に流れ込んだ潤滑剤９２の流れは軸方向に拡大し、その一部が凹部１３８に進入する。凹部１３８に進入した潤滑剤９２は連通路１６８の内壁１６８ａに衝突し、その一部は下向きに進行方向が変わり、連通路１６８に流れ込む。つまり、凹部１３８が存在することによって潤滑剤９２が連通路１６８に流れ込みやすくなり、潤滑剤９２が連通路１６８を含む経路をより良好に循環できる。
【００６８】
ハブ２８とスリーブ１０６とを接合する際、スリーブ１０６の上部が圧入や接着剤１５０に押されて半径方向の応力を受けると、スリーブ１０６の上部の内周面１０６ａに変形を生じ、この変形により軸受の剛性が低下しうる。これに対し、実施の形態に係る回転機器１００によると、接合部分１４２の接着部分１４６の隙間の半径方向の厚み寸法ｔ２は比較的広く形成される。その結果、スリーブ１０６の変形が抑止され、軸受の剛性の低下を抑止できる。
【００６９】
本発明者は、隙間接着部分１４６の隙間の半径方向の厚み寸法ｔ２を広くした効果を確かめるために実験を行った。図７は、実験結果を示す図である。図７において、横軸は「隙間接着部分１４６の隙間の半径方向の厚み寸法ｔ２」を示す。縦軸は「スリーブ１０６の上部と下部との内径差」を示す。なお、接着部分１４６の隙間に接着剤１５０が存在しない場合、すなわちハブ２８とスリーブ１０６とが圧入部分１４４における圧入だけによって接合されている場合のスリーブ１０６の上部と下部との内径差は０．２μｍである。図７を参照すると、接着部分１４６の隙間の厚み寸法ｔ２が０．０４ｍｍ以上の場合、スリーブ１０６の上部と下部との内径差が０．３μｍ以下となり、スリーブ１０６の変形が実用上問題のないレベルに抑えられる。また、厚み寸法ｔ２が０．０５ｍｍ以上の場合、スリーブ１０６の変形は、圧入による変形だけに抑えられる。
【００７０】
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。この実施の形態は例示であり、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。
【００７１】
（変形例１）
実施の形態では、スリーブ１０６に１本の連通路が形成される場合について説明したが、これに限られない。スリーブ１０６には、複数本の連通路が形成されてもよい。
図８（ａ）、（ｂ）は、実施の形態の変形例に係る回転機器のスリーブ２０６を示す図である。図８（ａ）、（ｂ）は図３（ａ）、（ｂ）に対応する。
【００７２】
スリーブ２０６には、３本の連通路２６８が形成される。この場合、スリーブ１０６は、以下の関係式が成立するよう構成される。
Ｓ２×３／Ｌ２＞０．０５
ここで、Ｓ２は方向Ｅに直交する断面における連通路２６８の断面積である。
【００７３】
本変形例によると、実施の形態に係る回転機器１００と同様の作用効果を奏することができる。
【００７４】
（変形例２）
実施の形態では、連通路１６８はストレートの貫通孔として形成され、連通路１６８の全体が下側となるにしたがって回転軸Ｒから離れるように延在する場合について説明したが、これに限られない。例えば、連通路１６８は、その一部が、下側となるにしたがって回転軸Ｒから離れるように延在してもよい。つまり、連通路１６８は、回転軸Ｒとは傾斜した方向に延在する傾斜部を少なくとも一部に有していればよい。なお、実施の形態は、連通路１６８の全体が傾斜部である場合に相当する。
【００７５】
（変形例３）
実施の形態では、ハブ２８が５枚の磁気記録ディスク８を搭載する場合について説明したが、これに限られず、ハブ２８は少なくとも４枚の磁気記録ディスク８を搭載できればよい。すなわち、回転機器１００は、少なくとも４枚の磁気記録ディスク８を搭載しそれを回転駆動できればよい。
【００７６】
（変形例４）
実施の形態では、ステータコア４０の突極の数が１２本である場合について説明したが、これに限られない。ステータコア４０の突極の数は、例えば６または９であってもよい。この場合はコイル４２を形成する手間が少なくて済む。またステータコア４０の突極の数は、例えば、１５から３６の３の整数倍であってもよい。この場合はコイル４２の巻数を大きくすることができる。
【００７７】
（変形例５）
ベース４は、アルミニウム板や鉄板などの金属板からプレス加工によって形成される板金部と、アルミニウムダイカストにより成型して形成されるダイカスト部を組み合わせて構成しても良い。例えば、底板部４ａは板金部を含んで構成し、外周壁部４ｂはダイカスト部を含んで構成してもよい。このように構成することによって、ねじ穴２２の剛性の低下を抑制できる。このようなベース４を製造する方法の例としては、形成済みの板金部をアルミニウムダイカスト用の金型に組み込んだ状態でアルミニウムダイカストによりダイカスト部を形成する方法がある。このような製造方法によると、板金部とダイカスト部の結合の手間が抑制され、板金部とダイカスト部の寸法精度が向上しうる。あるいは、板金部とダイカスト部とを結合するための別部材を小さくまたはなくすことが可能になり、この結果、ベース４を薄く構成することが容易になる。
【００７８】
（変形例６）
実施の形態の説明におけるＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＳ４３０Ｆの表記はＪＩＳによるステンレス鋼の種類を示している。これらの表記は一例であり、実施の形態の説明におけるＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＳ４３０Ｆから形成される部材は、ＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＳ４３０Ｆに代えて、設計上の仕様を満足する他の金属材料または樹脂材料から形成されてもよい。
【００７９】
上述した実施の形態および変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【符号の説明】
【００８０】
２６  シャフト、  ２８  ハブ、  ５４  第１スラスト動圧発生溝、  ５６  第２スラスト動圧発生溝、  ９２  潤滑剤、  １００  回転機器、  １０４  張出環囲部、  １０６  スリーブ、  １０６ｂ  上面、  １０６ｈ  下面、  １１０  シャフト保持部、  １６４  第１スラスト動圧発生部、  １６６  第２スラスト動圧発生部、  １６８  連通路、  Ｒ  回転軸。
【図１】
2016173867.tif 000003
【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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