(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト本体と、前記シャフト本体の外周面から半径方向外側に延びるプレート部とを有する第１部材と、
前記シャフト本体の外周面に対して微小間隙を介して半径方向に対向するラジアル内周面、および、前記プレート部と微少間隙を介し軸線方向に対向するプレート部側対向面を有する中空円筒状部材と、前記プレート部と微小間隙を介して軸線方向に対向するスラスト面を有するスラスト部材とを有し、前記第１部材に相対回転可能に配置された第２部材と、
を備え、
前記中空円筒状部材は、含油性焼結体から構成され、
前記スラスト部材は、前記中空円筒状部材とは別部材で、且つ、合金若しくは含油性焼結体から構成され、前記中空円筒状部材の半径方向外方に取り付けられ、
前記シャフト本体の外周面と、前記中空円筒状部材のラジアル内周面との間の微小間隙には、前記相対回転時に、前記微小間隙に保持された潤滑油に対し流体動圧を誘起する前記中空円筒状部材の前記ラジアル内周面に形成されたラジアル動圧発生溝を備えるラジアル軸受部が構成され、
前記スラスト部材のスラスト面と該スラスト面と軸線方向に対向する前記プレート部のスラスト部材側対向面との間の微小間隙には、前記相対回転時に、前記微小間隙に保持された潤滑油に対し流体動圧を誘起する前記スラスト部材の前記スラスト面に形成されたスラスト動圧発生溝を備えるスラスト軸受部が構成される、
ことを特徴とする、動圧軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の動圧軸受は、前記ラジアル軸受部とスラスト軸受部の潤滑油が相互に流通可能に連続して保持され、メニスカスが一箇所のみ形成される動圧軸受。
【請求項３】
請求項２に記載の動圧軸受は、定常回転時において、前記ラジアル軸受部が前記スラスト軸受部側へ潤滑油を押し込むポンピング圧が、前記スラスト軸受部が前記ラジアル軸受部側へ押し込むポンピング圧よりも大きく作用する動圧軸受。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の動圧軸受と、前記第１部材及び第２部材の一方に固定されたステータと、前記ステータに対向するように前記第１部材及び第２部材の他方に固定され、前記ステータと協働して回転磁界を発生するためのロータマグネットと、を備えたスピンドルモータ。
【請求項５】
ハウジングと、前記ハウジングの内部に固定された請求項４に記載のスピンドルモータと、前記第１部材及び第２部材の前記他方に固定された、情報を記録できる円板状記録媒体と、前記記録媒体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、を備えた記録ディスク駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含油性焼結体を用いた動圧軸受、前記動圧軸受が採用されたスピンドルモータ及び記録ディスク駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク等の記録ディスク駆動装置は、記録ディスクと同心に配置された回転駆動用のスピンドルモータを装置内に有している。このスピンドルモータは、主に、電機子コイルを有するステータが固定された静止部材と、ステータに対向するロータマグネットが固定された回転部材と、回転部材を静止部材に回転自在に支持する軸受機構とから構成されている。
【０００３】
同装置の高性能化に伴い、この軸受機構としては、高精度化を目的に動圧軸受が採用されている。動圧軸受は、例えば、シャフト本体とその外周面から半径方向外側に延びるプレート部とを有するシャフトと、シャフトに相対回転可能な中空円筒状部材とから構成されており、一方が回転部材となり他方が静止部材となっている。中空円筒状部材は、シャフト本体の外周面に微少間隙を介して半径方向に対向するラジアル内周面と、プレート部に微少間隙を介して軸線方向に対向するスラスト面とを有する。各微少間隙内にはオイル等の潤滑油が充填され、ラジアル軸受部及びスラスト軸受部がそれぞれ構成されている。シャフト及び中空円筒状部材の一方が他方に対して回転を開始すると、各軸受部において動圧が発生し、回転する側の部材が静止側の部材に対して回転自在に非接触にて支持される。
【０００４】
このような動圧軸受は、各部材を高精度に加工する必要があり一般的にコストアップを招く。それ故に、低コストでの加工を目的として中空円筒状部材に含油性焼結体が使用される場合がある。含油性焼結体は、金属粉を成形型で固めて焼結させた、潤滑流体として使用される油を含浸させてなる。この場合、中空円筒状部材のラジアル内周面とスラスト面には、それぞれ動圧発生用溝が形成されている。動圧発生用溝は型にて加圧一体成形されるため、中空円筒状部材を通常の金属体で構成して動圧発生用溝を電解加工や転造加工する場合に比べて、中空円筒状部材の製造が容易となり、コストダウンを図ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、中空円筒状部材に含油性焼結体を用いる場合、動圧発生用溝の加工上の制約から以下の問題が発生する。まず、中空円筒状部材のラジアル内周面の動圧発生用溝の溝深さを十分に深く得ようとすると、中空円筒状部材の肉厚が小さくなるように内径に対する外径の大きさが設定される。このため、中空円筒状部材のスラスト面の面積は狭くなり、一方で所望の大きさのスラスト軸受部を確保することができず、スラスト軸受部の軸受剛性が犠牲になる。その逆にスラスト軸受部を十分に大きくなるようにスラスト面の面積を広くすると、それだけ中空円筒状部材の肉厚が大きくなり、内周面の動圧発生用溝の溝深さを十分に深くできなくなる。すなわち、中空円筒状部材に含油性焼結体を用いた場合は、ラジアル軸受部とスラスト軸受部でそれぞれ求められる性能が、一方を実現すれば他方が実現されにくい関係になっている。このように、動圧軸受を構成する部材を含油性焼結体で構成すると、動圧軸受としての十分な性能を得ることができない場合があった。
【０００６】
本発明の課題は、含油性焼結体を用いた動圧軸受において、動圧軸受としての十分な性能を得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の動圧軸受は、第１部材と第２部材とを備えている。
第１部材は、シャフト本体と、シャフト本体の外周面から半径方向外側に延びるプレート部とを有する。第２部材は、第１部材に相対回転可能に配置されており、中空円筒状部材とスラスト部材とを有している。
中空円筒状部材は、シャフト本体の外周面に対して微小間隙を介して半径方向に対向するラジアル内周面、および、プレート部と微少間隙を介し軸線方向に対向するプレート部側対向面を有する。
スラスト部材は、中空円筒状部材と、前記プレート部と微小間隙を介して軸線方向に対向するスラスト面を有する。
中空円筒状部材は、含油性焼結体から構成される。スラスト部材は、中空円筒状部材とは別部材で、且つ、合金若しくは含油性焼結体から構成される。
スラスト部材は、中空円筒状部材の半径方向外方に取り付けられる。
シャフト本体の外周面と、中空円筒状部材のラジアル内周面との間の微小間隙には、ラジアル軸受部が設けられ、相対回転時に、微小間隙に保持された潤滑油に対し流体動圧を誘起する中空円筒状部材のラジアル内周面に形成されたラジアル動圧発生溝を備える。
スラスト部材のスラスト面とスラスト面と軸線方向に対向するプレート部のスラスト部材側対向面との間の微小間隙には、スラスト軸受部が構成され、相対回転時に、微小間隙に保持された潤滑油に対し流体動圧を誘起するスラスト部材のスラスト面に形成されたスラスト動圧発生溝を備える。
【０００８】
この動圧軸受では、ラジアル軸受部を構成するためのラジアル内周面を有する中空円筒状部材と、スラスト軸受部を構成するためのスラスト面を有するスラスト部材とが別部材であり、かつ、両部材の少なくとも一方が含油性焼結体からなる。このため、従来の含油性焼結体からなる中空円筒状部材にラジアル軸受部及びスラスト軸受部の動圧発生用溝の両方を形成する場合に比べて、軸受性能が向上する。なぜなら、含油性焼結体からなる部材にはラジアル軸受部用又はスラスト軸受部用のいずれか一方の動圧発生用溝のみを成形すればよいため、従来の１つの部材で構成されていた場合の加工上の制約から解放されるからである。軸受性能向上の具体例としては、含油性焼結体からなる部材を成形する際に、一方の軸受部の動圧発生用溝を他方の軸受部に関係なく十分に深くしたり、軸受部の面積を十分に大きくしたりできる。その上、含油性焼結体を使用することでそれだけ低コストにて形成することができる。
【０００９】
請求項２に記載の動圧軸受は、請求項１の前記ラジアル軸受部とスラスト軸受部の潤滑油が相互に流通可能に連続して保持され、メニスカスが一箇所のみ形成され、いわゆるフルフィル構造をなす。
請求項３に記載の動圧軸受は、定常回転時において請求項２の前記ラジアル軸受部が前記スラスト軸受部側へ潤滑油を押し込むポンピング圧が、前記スラスト軸受部が前記ラジアル軸受部側へ押し込むポンピング圧よりも大きく作用するように構成するとよい。
【００１０】
請求項４に記載のスピンドルモータは、請求項１〜３の何れかに記載の動圧軸受と、第１部材及び第２部材の一方に固定されたステータと、ステータに対向するように第１部材及び第２部材の他方に固定されステータと協働して回転磁界を発生するためのロータマグネットとを備えている。このスピンドルモータでは、請求項１〜３の何れかに記載の動圧軸受を採用しているため、動圧軸受の性能が向上し、高速回転が可能になる。
【００１１】
請求項５に記載の記録ディスク駆動装置は、ハウジングと、ハウジングの内部に固定された請求項４に記載のスピンドルモータと、第１部材及び第２部材の他方に固定された情報を記録できる円板状記録媒体と、記録媒体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備えている。この記録ディスク駆動装置では、請求項４に記載のスピンドルモータを採用しているため、高速回転が可能になり、情報の書き込み及び読み出し速度が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
（１）スピンドルモータの構成
図１は、本発明の一実施形態としてのスピンドルモータ１の概略構成を模式的に示す縦断面図である。このスピンドルモータ１は記録ディスク駆動用スピンドルモータであり、ハードディスク等の記録ディスク装置の一部を構成している。また、本発明の一実施形態としての動圧軸受４は、そのスピンドルモータ１の軸受機構として構成されている。なお、図１に示すＯ−Ｏがスピンドルモータ１の回転軸線である。また、本実施形態の説明では便宜上図１の上下方向を「軸線上下方向」とするが、スピンドルモータ１の実際の取付状態における方向を限定するものではない。
【００１３】
図１において、このスピンドルモータ１は、主に、静止部材２と、回転部材３と、回転部材３を静止部材２に回転自在に支持するための動圧軸受４とを備えている。スピンドルモータ１は、さらに、静止部材２に固定されたステータコアとこのステータコアに巻装されたコイルとからなるステータ６と、回転部材３に固定されたロータマグネット７を備えており、両部材によって、回転部材３に対して回転力を与えるための磁気回路部が構成されている。
【００１４】
静止部材
静止部材２は、ブラケット１０と、このブラケット１０の中央開口内に固定されたスリーブ１１とから構成されている。より詳細には、ブラケット１０は、アルミニウム製でブラケット１０の中央開口縁には軸線方向上側に延びる筒状部１０ａが形成されており、その内周面にはスリーブ１１の外周面が嵌合されている。また筒状部１０ａの外周面には、ステータ６が固定されている。
【００１５】
スリーブ１１は、円筒状の部材であり、その中央部には、軸線方向に貫通する貫通孔５１が形成されている。貫通孔５１の内周面は、最も小径であるラジアル内周面５３と、上端開口にラジアル内周面５３より大径の上部内周面５２ａと、下端開口にラジアル内周面５３より大径の第１下部内周面５４と、さらに第１下部内周面５４より大径の第２下部内周面とからなる。ラジアル内周面５３と上部内周面５２ａとの間には、軸線方向に垂直な平面が形成され、後述のシール部材が固定される。ラジアル内周面５３と第１下部内周面５４との間には、軸線方向に垂直な平面が形成されて、後述のスラスト軸受部のスラスト面として作用する。第１下部内周面５４と第２下部内周面との間には、軸線方向に垂直な平面が形成され、スラストカバー１２が固定されて貫通孔５１の下端開口を閉鎖している。スラストカバー１２の上面は、後述のスラスト軸受部の別のスラスト面として作用するため、第１下部内周面５４と第２下部内周面との間の平面は高精度に形成されスラストカバー１２はスリーブ１１に高精度に固定されている。
【００１６】
回転部材
回転部材３は、スリーブ１１に対して動圧軸受４を介して回転自在に支持された部材であって、外周部に記録ディスク（図示しない）が載置されるロータハブ１４と、ロータハブ１４の内周側に位置し、動圧軸受４を介してスリーブ１１に軸支されるシャフト１５とを備えている。
【００１７】
ロータハブ１４は、磁性を有するステンレス製で、スリーブ１１やステータ６の上方に近接して覆う中央孔を有するカップ形状で、内径が大である筒状部の下端内周面には、接着手段によってロータマグネット７が固定され、内径が小であるボス部の内周面は、スリーブ１１の上部外周面に微小間隙をもって対向している。そのボス部の外周面には、記録ディスクが嵌合されそのボス部下方の拡径部に載置され、ボス部の上端面に取り付けられる記録ディスク固定手段にてディスクが固定される。ロータマグネット７はステータ６に半径方向に微小間隙をもって対向している。そして、ステータ６のコイルに通電することにより、ステータ６とロータマグネット７との電磁相互作用が発生し、回転部材３にトルクが作用する。
【００１８】
シャフト１５は、ロータハブ１４とほぼ同質のステンレス製で、この軸線方向上側端部は、ロータハブ１４の中心孔内に嵌合されている。シャフト１５の下端には、スラストフランジ４６が一体に形成されている。つまり、シャフト１５は、円筒形状のシャフト本体４５とスラストフランジ４６（プレート部に相当）とから構成されていることになる。
【００１９】
スラストフランジ４６は、シャフト１５のシャフト本体４５の下端の外周面からスリーブ１１の第１下部内周面５４に対して微小間隙を形成する位置まで半径方向外側に延びる環状かつ円板状の部分である。スラストフランジ４６は、シャフト本体４５側の上側スラスト面４７と、その反対側の下側スラスト面４８とを有している。
【００２０】
（２）軸受機構の構成
図２は、スピンドルモータ１の動圧軸受４付近を示す図であって、図１の部分拡大図である。動圧軸受４は、回転部材３を静止部材２に対して、より具体的には、ロータハブ１４及びシャフト１５をスリーブ１１に対して潤滑油８を介して回転自在に支持するための動圧軸受である。動圧軸受４は、第１及び第２ラジアル軸受部２１，２２と、第１及び第２スラスト軸受部２３，２４とを有している。以下、スリーブ１１，スラストカバー１２及びシャフト１５の構造に触れながら、各軸受部２１〜２４の構造を説明する。
【００２１】
ラジアル軸受部
スリーブ１１は、中空円筒状のスリーブ本体１６と、スリーブ本体１６の内周面に嵌合された摺動筒状部１７と、摺動筒状部１７の上部に設けられた環状のシール部材１８とから構成されている。摺動筒状部１７は、シャフト本体４５の外周面に対して微小間隙を介して半径方向に対向する中空円筒状の部材である。摺動筒状部１７の中心孔は貫通孔５１であり、その内周面はラジアル内周面５３である。摺動筒状部１７は、含油性焼結体からなる部材である。ここで、含油性焼結体とは、各種金属粉末や金属化合物粉末、非金属粉末を原料として成形型により加圧成形したものを焼結して得られた素材に油を含浸させたものであり、その内部には微細な連続空孔が形成されている。例えば、原料としては、銅系材料（例えば、Ｃｕ−Ｆｅ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ等）を主成分としたものが用いられる。このため、摺動筒状部１７は、その内部に形成された連続空孔に潤滑油８を保持できるようになっている。
【００２２】
スリーブ本体１６は、銅系合金製で一般的な金属からなる（ここでの一般的な金属とは焼結体のような多孔質性ではないということ）。よって、摺動筒状部１７とスリーブ本体１６の熱膨張係数はほぼ等しいものとなり、両部材間で熱膨張に伴う歪み等はほとんど発生しない。ラジアル内周面５３には、潤滑油８中に動圧を発生するためのヘリングボーン状の動圧発生用溝２５、２６が軸線方向に並んで形成されている。動圧発生用溝２５、２６は、回転方向に対して相反する方向に傾斜する一対のスパイラル溝を連結してなる略「く」の字状の溝が複数個、回転方向に並んだものである。動圧発生用溝２５の軸線方向寸法は、軸線方向上側のスパイラル溝が下側よりも大きく形成され、上側のスパイラル溝によるポンピング圧が下側よりも大きく発生する。一方、動圧発生用溝２６の軸線方向寸法は、軸線方向上側及び下側のスパイラル溝が実質的に同等に形成され、両ポンピング圧も同等に発生する。
【００２３】
シール部材１８は、スリーブ１１の上部内周面５２ａに形成される凹部に圧入固定され、シール部材１８の内周面がシャフト１５の外周面に設けられた環状溝３０に半径方向に対向している。シール部材１８の材質は、スリーブ本体１６と同じ銅系合金製である。このように、スリーブ１１のラジアル内周面５３と、シャフト１５のシャフト本体４５の外周面３７と、その間の潤滑油８とによって、第１及び第２ラジアル軸受部２１、２２が軸線方向に並んで構成されている。
【００２４】
スラスト軸受部
スリーブ本体１６の第１下部内周面５４は、貫通孔５１の下端において段部５２を形成している。段部５２は、シャフト１５のスラストフランジ４６を収容するための環状の凹部又は空間である。段部５２は、ラジアル内周面５３より大径であり、貫通孔５１回りで軸線方向下側を向くスラスト面５６と第１下部内周面５４とを有しており、各面がスラストフランジ４６の上側スラスト面４７と外周面とにそれぞれ対向している。ここで、摺動筒状部１７はスラストフランジ４６の上側スラスト面４７に対向する位置まで延びている。このため、スラスト面５６は、上側スラスト面４７の半径方向外周側に対応する位置にのみ形成されている。
【００２５】
スリーブ本体１６のスラスト面５６には、シャフト１５の回転にともない潤滑油８中に動圧を発生するためのスパイラル状の動圧発生用溝２７が形成されている。動圧発生用溝２７は、回転方向に対して傾斜するスパイラル溝が複数個、回転方向に並んで構成され、潤滑油８が半径方向内周側に向かうようにポンピング圧が作用する。このように、スリーブ１１のスラスト面５６とスラストフランジ４６の上側スラスト面４７とその間の潤滑油８によって、第１スラスト軸受部２３が形成されている。
【００２６】
スラストカバー１２の軸線方向上側端面において、スラストフランジ４６の下側スラスト面４８に対向する部分には、スラスト面１２ａが形成されている。スラスト面１２ａには、シャフト１５の回転にともない潤滑油８中に動圧を発生するためのスパイラル状の動圧発生用溝２８が形成されている。動圧発生用溝２８は、回転方向に傾斜するスパイラル溝が複数個、回転方向に並んで構成され、潤滑油８が半径方向内周側に向かうようにポンピング圧が発生する。このように、スラストフランジ４６の下側スラスト面４８と、スラストカバー１２のスラスト面１２ａと、その間の潤滑油８とによって、第２スラスト軸受部２４が形成されている。
【００２７】
表面張力シール部２９は、第１ラジアル軸受部２１からの潤滑油８の漏れを防止するための構造であり、第１ラジアル軸受部２１の軸線方向外側端部において、シール部材１８の内周面とシャフト１５の外周面とによって構成されている。具体的には、シャフト１５の外周面の軸線方向において第１ラジアル軸受部２１より軸線方向外側の部分には、スリーブ１１の内周面との間の空隙が軸線方向外側に向かって拡大するよう傾斜面３０が形成されている。軸受部に保持された潤滑油８の表面張力と外気の空気圧等とがバランスされ、潤滑油８のメニスカスは傾斜面３０に位置している。この結果、潤滑油８がさらに外方に移動しようとすると液面の曲率が大きくなろうとし、それが抵抗となって潤滑油８が軸受外部に移動するのが抑制される。
【００２８】
以上に述べたように、この動圧軸受４は、ラジアル軸受部２１、２２、スラスト軸受部２３、２４とから構成されており、各軸受部内を潤滑油８が連続して満たしている。さらに、各軸受部内の潤滑油８は、シャフト１５の外周面とスリーブ１１の内周面との間の隙間の軸線方向上側部分に形成された表面張力シール部２９によってシールされている。また、各軸受部２１〜２４を構成する間隙は完全に潤滑油８が満たされており（空気によって遮断された部分を有しておらず）、表面張力シール部２９のみにて外気に通じるいわゆるフルフィル構造となっている。
【００２９】
軸支持方法
スピンドルモータ１の回転に応じて、第１及び第２ラジアル軸受部２１，２２によるポンピング圧が高まり、ラジアル方向（半径方向）の荷重を支持するために必要な支持圧を発生すると同時に、潤滑油８を軸線方向下側に押し込むようにポンピング圧が作用する。また、定常回転時において第１及び第２ラジアル軸受部２１，２２からのポンピング圧は、第１スラスト軸受部２３の半径方向内周側に作用するポンピング圧よりも大きいため、幾分相殺されて潤滑流８を半径方向外周側へ押し込むように作用する。第１スラスト軸受部２３は、ここで発生する半径方向内周側のポンピング圧と第１及び第２ラジアル軸受部２１、２２からのポンピング圧とが相互作用してスラスト方向（軸線方向）の荷重を支持する。さらにこのポンピング圧は、スラストフランジ４６の外周面に形成される微小間隙を介して第２スラスト軸受部２４に伝搬し、この軸受部の半径方向内周側のポンピング圧と第１及び第２ラジアル軸受部２１，２２からの押し込み圧とが相互作用する。これにより、第２スラスト軸受部２４の中心が高圧になってスラスト方向の荷重を支持する。
【００３０】
このようにして動圧軸受４は回転部材３を静止部材２に対して回転自在に非接触支持する。なお、微小間隙の潤滑油８の保持量は、スピンドルモータの回転動作や温度等により適宜変化するが、表面張力シール部２９が構成される空隙が油溜めとして作用するためそのような変化があっても潤滑油８が不足したり或いは漏洩することはない。
【００３１】
（４）ハードディスク装置の構成
次に、スピンドルモータ１を備えた記録ディスク駆動装置としてのハードディスク装置を例に説明する。図３に、一般的なハードディスク装置８０の内部構成を模式図として示す。ハウジング８１の内部は塵・埃等が極度に少ないクリーンな空間を形成しており、その内部に情報を記憶する円板状の記録ディスク８３が装着されたスピンドルモータ１が設置されている。加えてハウジング８１の内部には、記録ディスク８３に対して情報を読み書きする磁気ヘッド移動機構８７が配置され、この磁気ヘッド移動機構８７は、記録ディスク上の情報を読み書きするヘッド８６、このヘッドを支えるアーム８５、およびヘッドおよびアームをディスク上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部８４により構成される。
【００３２】
（５）本実施形態の動圧軸受の特徴
本実施形態の動圧軸受には、以下の特徴がある。
本実施形態の動圧軸受４では、ラジアル軸受部２１、２２を構成するためのラジアル内周面５３を有する摺動筒状部１７とスラスト軸受部２３を構成するスラスト面５６を有するスリーブ本体１６とが別部材であり、かつ、摺動筒状部１７が含油性焼結体からなる。このため、従来のようなラジアル内周面５３及びスラスト面５６の両方を有する部材を含油性焼結体によって構成する場合に比べて、摺動筒状部１７を成形する際の外径を小さくすることができるため、所望の深さの動圧発生用溝２５、２６を得ることができる。即ち、第１及び第２ラジアル軸受部２１、２２の動圧発生用溝２５，２６の加工は、第１スラスト軸受部２３の構成に関係なく自由にその深さ等の形状の設定ができる。同様に、第１及び第２スラスト軸受部２３、２４を摺動筒状部１７の構成に関係なく自由にその外形寸法等の形状を設定ができる。よって、ラジアル軸受部２１，２２及びスラスト軸受部２３、２４は、互いの構成に拘束されることなく自由に形状を設定できるため、含油性焼結体を用いたとによる利点を最大限に享受することができる。
【００３３】
また、従来のようなラジアル内周面５３及びスラスト面５６を有する部材を含油性焼結体によって構成する場合に比べて、含油性焼結体が占める体積が小さく、含油量を小さくすることができるため、熱膨張する際の表面張力シール部２９の潤滑油８の界面位置の変化が小さくなる。よって、表面張力シール部２９の空隙の容積を縮小することができ、例えば、シール部材１８の薄くすることでモータの全高を抑えることができる。
【００３４】
［第１参考例］
本第１参考例のスピンドルモータ１０１は、基本的な構成については、第１実施形態のスピンドルモータ１と同じであり、動圧軸受１０４を構成するスリーブ１１１の構成のみが異なる。以下、この相違点について説明する。動圧軸受１０４を構成するスリーブ１１１は、図４に示すように、中空円筒状のスリーブ本体１１６と、スリーブ本体１１６の内周面に嵌合された摺動筒状部１１７と、摺動筒状部１１７の上部に設けられた環状のシール部材１１８と、摺動筒状部１１７の下部に設けられた環状の摺動環状部１１９とから構成され、この摺動環状部１１９の構成が相違する。
【００３５】
摺動筒状部１１７は、第１実施形態の摺動筒状部１７と同様、シャフト１１５のシャフト本体１４５の外周面に対して微小間隙を介して半径方向に対向する含油性焼結体からなる中空円筒状の部材である。摺動筒状部１１７の中心孔は貫通孔１５１であり、その内周面はラジアル内周面１５３である。スリーブ本体１１６の下部に設けられた摺動環状部１１９は、銅系合金製で一般的な金属で環状の部材からなり、内周面がラジアル内周面１５３と同じ内径で貫通孔１５１の下端においてスリーブ本体１１６の下部内周面１５４とともに段部１５２を形成している。段部１５２は、摺動環状部１１９に形成され貫通孔１５１回りで軸線方向下側を向くスラスト面１５６と、下部内周面１５４とを有しており、各面がスラストフランジ１４６の第１スラスト面１４７と外周面とにそれぞれ対向している。ここで、摺動環状部１１９は、スラストフランジ１４６の第１スラスト面１４７の全面に沿って設けられており、その分だけ第１実施形態に比べて後述のスラスト軸受部の面積を広く確保することができる。
【００３６】
本第１参考例の動圧軸受１０４では、スラスト軸受部１２３は、シャフト本体１４５の外周面１３７の位置まで半径方向内周側に延びているため、スラスト荷重に対して十分な容量を確保できるようになっている。従って、動圧軸受１０４の外径寸法に制約があり一定以上拡径できず、しかも軸受特性を確保するために第１及び第２ラジアル軸受部と他方のスラスト軸受部に対してスラスト軸受部１２３に一層大きな支持圧が必要な場合にこの動圧軸受１０４は特に効果的である。
【００３７】
また、摺動環状部１１９をスリーブ本体１１６と一体の部材にすれば、部品点数を削減することも可能である。
［第２参考例］
本第２参考例のスピンドルモータ２０１は、基本的な構成については、第１実施形態のスピンドルモータ１と同じであり、動圧軸受２０４を構成するスリーブ２１１の構成のみが異なる。以下、この相違点について説明する。
【００３８】
動圧軸受２０４を構成するスリーブ２１１は、図５に示すように、中空円筒状のスリーブ本体２１６と、スリーブ本体２１６の上部に設けられた環状のシール部材２１８と、スリーブ本体２１６の下部に設けられた含油性焼結体からなる環状の摺動環状部２１９とから構成されている。すなわち、第１実施形態ではラジアル軸受部２１、２２を構成する部材である摺動筒状部１７に含油性焼結体を採用しているが、本第２参考例ではスラスト軸受部２２３を構成する部材である摺動環状部２１９を含油性焼結体にして、第１及び第２ラジアル軸受部２２１、２２２はスリーブ本体１６の内周面を縮径してラジアル内周面２５３とし一般的な金属にて構成している点が異なる。
【００３９】
本第２参考例の動圧軸受２０４では、摺動環状部２１９及びスリーブ本体２１６を成形する際の部材の寸法の制約がなくなるため、所望の大きさのスラスト軸受部２２３、第１及び第２ラジアル軸受部２２１、２２２を得ることができる。しかも、この動圧軸受２０４は、第１実施形態のそれと比べて含油性焼結体が占める割合が少なくなり動圧軸受に保持される潤滑油８も少なくなるため、潤滑油８の熱膨張にともなう体積変化を小幅にすることができる。
【００４０】
［第３参考例］
本第３参考例のスピンドルモータ３０１の動圧軸受３０４は、図６に示すように、ラジアル軸受部３２１、３２２を構成するラジアル内周面３５３を有するスリーブ本体３１６とスラスト軸受部３２３を構成するスラスト面３５６を有する摺動環状部３１９とが別部材となっている点は第２参考例の２０４と同様であり、摺動環状部３１９が半径方向外周側にのみ配置されている点が異なる。これにより、第２参考例に比べてラジアル内周面３５３をより長く確保することができる。
【００４１】
［第２実施形態］
本実施形態のスピンドルモータ４０１の動圧軸受４０４は、図７に示すように、中空円筒状のスリーブ本体４１６と、スリーブ本体４１６の内周面に嵌合された含油性焼結体からなる摺動筒状部４１７と、摺動筒状部４１７の上部に設けられた環状のシール部材４１８と、摺動筒状部４１７の下部に設けられた含油性焼結体からなる環状の摺動環状部４１９とから構成されている。すなわち、本実施形態では、ラジアル軸受部４２１、４２２と、スラスト軸受部４２３とがそれぞれ別部材の含油性焼結体から構成されている点で第１実施形態と異なる。
【００４２】
本実施形態の動圧軸受４０４では、ラジアル軸受部４２１、４２２を構成するラジアル内周面４５３を有する含油性焼結体からなる摺動筒状部４１７と、スラスト軸受部４２３を構成するスラスト面４５６を有する含油性焼結体からなる摺動環状部４１９とから構成されているため、ラジアル内周面３５３及びスラスト面３５６を有する部材を含油性焼結体によって構成する場合に比べて、両部材４１７、４１９を成形する際の寸法の制約がなくなる。
【００４３】
［第３実施形態］
図８は、本発明の第３実施形態のスピンドルモータ５０１の概略構成を模式的に示す縦断面図である。このスピンドルモータ５０１も前述と同様に記録ディスク駆動用であるが動圧軸受の構造が異なる。この動圧軸受５０４は、第１実施形態のスピンドルモータ１のスラスト軸受部２３がシャフト１５の下部に設けられているのに対して、スラスト軸受部５２３がシャフト５１５の上部側であってロータハブ５１４の裏面側に設けられている点が主に異なっている。
【００４４】
すなわち、シャフト５１５の外周面に対向して含油性焼結体からなる摺動筒状部５１７がスリーブ本体５１６に設置され、さらに、スリーブ本体５１６の上端面にスラスト面５５６がロータハブ５１４の裏面に対向して形成されている。これにより、摺動筒状部５１７の軸線方向上下に第１及び第２ラジアル軸受部５２１、５２２が形成され、第１ラジアル軸受部５２１側の上側にスラスト軸受部５２３が形成されている。第１ラジアル軸受部５２１は、潤滑油８が軸線方向上側に押し込まれるように動圧発生用溝が形成され、スラスト軸受部５２３は、潤滑油８が半径方向内周側に押し込まれるように動圧発生用溝が形成され、両軸受部の潤滑油８が連続して保持されることで相互作用をなし、それぞれラジアル方向及びスラスト方向の荷重を支持する。第２ラジアル軸受部５２２は、潤滑油８が空気抜き部５６１によって、第１ラジアル軸受部５２１とは独立して（潤滑油８は連続しない）ラジアル方向の荷重を支持する。スラスト軸受部５２３の半径方向外周側の微小間隙は、スリーブ本体５１６の外周面にて表面張力シール部を構成し、第１及び第２ラジアル軸受部５２１、５２２の軸線方向下側及び上側の微小間隙は、空気抜き部５６１の一部に表面張力シール部を構成し、更に第２ラジアル軸受部５２２の軸線方向下側の微小間隙はシャフトの下端の拡径部とで表面張力シール部を形成し、それぞれ潤滑油８が漏洩しないように保持される。空気抜き部５６１はスリーブ本体５１６に半径方向に延びる横貫通孔と、ブラケット５１０の筒状部５１０ａの内周面の縦溝とスリーブ本体５１６の外周面とからなる縦貫通孔を通じて軸受外部に通じている。また第２ラジアル軸受部５２２の下側はその縦貫通孔の下端に通じて軸受外部に通じている。動圧軸受５０４のように外気に通じる部位が複数ある動圧軸受は、潤滑油が部分的に保持されることから上記フルフィル構造に対してパーシャルフィル構造という場合がある。
【００４５】
このようなスピンドルモータ５０１の動圧軸受５０４においても、第１実施形態の動圧軸受４と同様な効果が得られる。
［他の実施形態］
以上、本発明の動圧軸受の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００４６】
例えば、図示の実施形態では、シャフトがロータハブに固定され、回転部材を構成する、いわゆる軸回転型のスピンドルモータを例に上げて説明したが、シャフトが静止部材の一部を構成する、いわゆる軸固定型のスピンドルモータにも本発明は適用可能である。さらに、軸受部を構成する動圧発生用溝の種類は前記実施形態に限定されない。つまり、ヘリングボーン状、スパイラル状その他の形状の溝であってもよい。
【００４７】
本発明に係るスピンドルモータは、ハードディスク記録装置以外にも、他の記録ディスク駆動装置、レーザービームプリンタのポリゴンミラー駆動装置、及びプロジェクタに使用されるカラーホイール駆動装置などにも採用され得る。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１に記載の動圧軸受では、ラジアル軸受部を構成するためのラジアル内周面を有する中空円筒状部材と、スラスト軸受部を構成するためのスラスト面を有するスラスト部材とが別部材であり、かつ、両部材の少なくとも一方が含油性焼結体からなる。このため、従来の含油性焼結体からなる中空円筒状部材にラジアル軸受部及びスラスト軸受部の動圧発生用溝の両方を形成する場合に比べて、軸受性能が向上する。なぜなら、含油性焼結体からなる部材にはラジアル軸受部用又はスラスト軸受部用のいずれか一方の動圧発生用溝のみを成形すればよいため、従来の１つの部材で構成されていた場合の加工上の制約から解放されるからである。軸受性能向上の具体例としては、含油性焼結体からなる部材を成型する際に、動圧発生溝を十分に深くしたり、軸受部の面積を十分に大きくしたりできる。
【００４９】
請求項２及び３に記載の動圧軸受では、フルフィル構造にて上記効果を享受することができる。請求項４に記載のスピンドルモータでは、請求項１〜３の何れかに記載の動圧軸受を採用しているため、動圧軸受の性能が向上し、高速回転が可能になる。請求項５に記載の記録ディスク駆動装置では、請求項４に記載のスピンドルモータを採用しているため、高速回転が可能になり、情報の書き込み及び読み出し速度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態のスピンドルモータの縦断面概略図。
【図２】  第１実施形態のスピンドルモータの軸受機構付近を示す図であって、図１の部分拡大図。
【図３】  一般的なハードディスク装置の概略構成図。
【図４】  第１参考例のスピンドルモータの軸受機構付近を示す図であって、図２に相当する図。
【図５】  第２参考例のスピンドルモータの軸受機構付近を示す図であって、図２に相当する図。
【図６】  第３参考例のスピンドルモータの軸受機構付近を示す図であって、図２に相当する図。
【図７】  第２実施形態のスピンドルモータの軸受機構付近を示す図であって、図２に相当する図。
【図８】  本発明の第３実施形態のスピンドルモータの縦断面概略図。
【符号の説明】
１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１  スピンドルモータ
４、１０４、２０４、３０４、４０４、５０４  動圧軸受
１１、１１１、２１１、３１１、４１１  スリーブ（第２部材）
１５、１１５、２１５、３１５、４１５、５１５  シャフト（第１部材）
１６  スリーブ本体（スラスト部材）
１７、１１７、４１７、５１７  摺動筒状部（中空円筒状部材）
４５  シャフト本体
４６  スラストフランジ（プレート部）
１１９、２１９、３１９、４１９  摺動環状部（スラスト部材）
２１６、３１６  スリーブ本体（中空円筒状部材）
【図１】
0004080229.tif 000002
【図２】
0004080229.tif 000003
【図３】
0004080229.tif 000004
【図４】
0004080229.tif 000005
【図５】
0004080229.tif 000006
【図６】
0004080229.tif 000007
【図７】
0004080229.tif 000008
【図８】
0004080229.tif 000009