(57)【要約】軸振れに対する耐傾斜剛性が大きく、かつ軸受ロストルクが小さいスラスト動圧軸受を実現する。軸受回転側部材に設けた回転側軸受面（１１）に中間屈曲部（１３２）を有するヘリングボーン溝（１３１）を設ける。回転側軸受面（１１）が方向Ａ（時計方向）に回転すると、潤滑油はヘリングボーン溝（１３１）の半径方向の外側部分（１３３）及び半径方向内側部分（１３４）に沿って中間屈曲部（１３２）を中心とした領域に動圧が発生する。動圧発生溝の溝幅Ｇと動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの関係を、任意の半径（２）の位置において、Ｇ＞Ｌとすることにより耐傾斜剛性を大きく、かつ軸受ロストルクを小さくしたスラスト動圧軸受を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に微小すき間を介して対向する軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面とを備え、前記微小すき間には潤滑油が充填され、前記軸受回転側部材の軸受面と前記軸受固定側部材の軸受面のうち少なくとも一方に複数の動圧発生溝が形成されており、前記軸受回転側部材が回転すると、前記動圧発生溝により潤滑油の動圧が誘起されることによって回転が保持されるスラスト動圧軸受であって、前記動圧発生溝の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の幅Ｌとの関係をＧ＞Ｌとしたことを特徴とするスラスト動圧軸受。
【請求項２】
前記動圧発生溝の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の幅Ｌとの関係がＧ＞Ｌであるのは、前記軸受面に設けた動圧発生溝が形成された領域のうち、８０％以上の面積であることを特徴とする請求項１に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項３】
前記動圧発生溝はヘリングボーン形状をなすことを特徴とする請求項１または２に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項４】
前記動圧発生溝はスパイラル形状をなすことを特徴とする請求項１または２に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項５】
前記動圧発生溝の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５としたことを特徴とする請求項３に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項６】
前記動圧発生溝の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０としたことを特徴とする請求項４に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載のスラスト動圧軸受を備えたスピンドルモータ。
【請求項８】
請求項７に記載のスピンドルモータを搭載することを特徴とする情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、高速回転を円滑に行なう回転機械において、軸線方向の荷重支持を行なうスラスト動圧軸受に関する。特に回転軸振れに対する耐傾斜剛性が大きく、かつ軸受ロストルクが小さいスラスト動圧軸受、およびこのスラスト動圧軸受を用いたスピンドルモータ、ならびにこのスピンドルモータを用いた情報記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ハードディスク装置などの情報記録再生装置の記録メディアを回転させるスピンドルモータにおいて、ロータの軸線方向の荷重を支持するとともにロータの回転振れを抑制するための手段として、スパイラル溝や中間屈曲部を持つヘリングボーン溝によって動圧を発生するスラスト動圧軸受が種々提案されている（例えば、特開２００１−１７３６４５号公報（第６項、図３）、以下特許文献１，特開２００３−１１３８３７号公報（第７項，図１）、以下特許文献２，特開平１０−７３１２７号公報（第１２項，図８）、以下特許文献３）。【０００３】  図１２Ａは従来のスラスト動圧軸受の原理的構成を示す。回転中心軸１の軸線方向に、潤滑油５０が充填された微小すき間を介して対向する軸受回転側部材（ロータ）１０の軸の軸受面１１と軸受固定側部材２０の軸受面２１とで構成する。前記微小すき間の外周側には、潤滑油５０と空気との気液境界面５１を形成するシール部を設ける。軸受回転側部材１０の軸受面１１あるいは軸受固定側部材２０の軸受面２１の少なくともどちらか一方に、動圧発生溝３０を形成する。また、動圧発生溝３０隣接して稜部４０を形成する。【０００４】  図１２Ｂは従来のスラスト動圧軸受の別の原理的構成を示す。図１２Ａに示した構成と同様に、回転中心軸１の軸線方向に、潤滑油５０が充填された微小すき間を介して対向する軸受回転側部材（ロータ）１０の軸の軸受面１１と軸受固定側部材２０の軸受面２１とで構成する。前記微小すき間の外周側には、潤滑油５０と空気との気液境界面５１を形成するシール部を設ける。【０００５】  動圧発生溝３０の形状としては、図１３に示すスパイラル溝３５や図１４に示すヘリングボーン溝３１が知られている。凹部である動圧発生溝３１、３５と動圧発生溝とほぼ同じ形状を成し凸部である稜部４１、４５が交互に所定のピッチで形成されている。溝幅Ｇと稜部幅Ｌの関係はＧ＝Ｌ（特許文献１）あるいはＧ＜Ｌ（特許文献２，３）となっている。ここで，溝幅Ｇおよび稜部幅Ｌは、軸受面上に想定した任意半径の円２が、動圧発生溝３１，３５および稜部４１，４５と交わってできる円弧の長さあるいは円弧の角度である。【０００６】  なお、任意半径の円２に沿った動圧発生溝の横断面を図１５Ａ，図１５Ｂに示す。動圧発生溝の形成に当たって、エッチング、コイニング、電解加工、放電加工などの方法を用いる場合は、図１５Ａに示すように、稜部４１，４５は一般に断面形状が台形を有し、稜部４１，４５のコーナＣや、溝のコーナＣには丸みをもたせることが多い。このような場合における稜部幅Ｌは、稜部の断面プロファイルが溝の深さＨの１／２の標高線よりも高い領域を意味し、溝幅Ｇはこの標高線よりも低い領域を意味する。また、ＮＣ旋盤加工で動圧発生溝を形成した場合や、図１５Ａで形成した稜部の頂上部（ＴＯＰ）を、さらに平面研削盤などを用いて平坦に加工した場合は、図１５Ｂに示すように、稜部の頂上側コーナはシャープなエッジになりうる。このような場合における稜部幅Ｌは、稜部の頂上部の平坦部の幅とする。【０００７】  なお、電解加工や放電加工などで動圧発生溝を形成した場合の代表的なスラスト動圧溝は特許文献３等の図面に記載されている。その代表例を図１６Ａに示す。固定軸３００（後述の図１６Ｂに示す）に固定された固定側軸受部材３２０の上下には、凹部であるヘリングボーン溝３３１を設ける。ヘリングボーン溝３３１は電解加工などを用いて形成された場合、内周から外周にわたってほぼ同一の円周方向長さを有する。ヘリングボーン溝３３１に隣接する稜部３４１は電解加工による加工残し部として形成される。固定側軸受部材３２０の最内周部と最外周部は起動停止時に潤滑油がスラスト軸受部内部でスムーズに移動できるように、電解加工もしくは切削などによりヘリングボーン溝３３１と同様に円環状凹部３５０，３５１を構成する。この固定側軸受部材３２０をスラスト軸受に用いた軸受部の要所断面図を図１６Ｂ，図１６Ｃに示す。図１６Ｂはモータが停止した状態、図１６Ｃはモータが定常回転している状態をそれぞれ示す。モータが停止している状態では、固定側軸受部材３２０の上面と、回転側スラスト板３１０とは接触している。一方、定常回転時には両者間で動圧が発生し、所定量だけ浮上離間する。ここで停止状態から回転状態に移行する際、もしくは回転状態から停止状態に移行する際には、方向３５３（白抜きの矢印）で示したように、ヘリングボーン溝３３１，円環状凹部３５０，３５１を経由して潤滑油がスラスト軸受の上下を行き来する。【０００８】  ところで、近年の携帯情報端末機器の普及に伴い、それに搭載されるハードディスク装置などの情報記録再生装置には小型化・薄型化・低消費電力化が求められている。そのため情報記録再生装置の記録メディアを回転させるスピンドルモータは、薄型化、軸振れのない高精度回転の実現、低消費電力化が必須である。【０００９】  従来の３．５型や２．５型といった比較的大型のハードディスク装置に用いられるスピンドルモータでは回転軸を長くすることができる。そこでラジアル動圧軸受を回転軸周りに上・下２段に配置し、回転軸を上下２点で支持することで、回転軸の傾斜を変動させて軸振れを発生させようとする外乱モーメントトルクに対する剛性（以下、耐傾斜剛性と呼ぶ）を確保していた。これに対して、１．８型以下の小型でかつ薄型のハードディスク装置用のスピンドルモータでは、薄型化のために回転軸を短くしなければならない。そのため、ラジアル動圧軸受を回転軸周りに上・下２段に配置することには困難が伴う。その結果、ラジアル動圧軸受で回転軸振れを抑えるための耐傾斜剛性を確保することが困難になる。【００１０】  また、仮に上・下２段に配置できたとしても、ラジアル軸受における耐傾斜剛性は２つのラジアル軸受のピッチのほぼ２乗に比例する。これにより、特にドライブ厚み５ｍｍ以下に適用される薄型モータでは耐傾斜剛性は著しく小さくなる。【００１１】  そこで、スラスト動圧軸受の耐傾斜剛性を高めて、ラジアル動圧軸受に代わってスラスト動圧軸受で回転軸振れを抑える必要が生じる。一方、低消費電力化のためには動圧軸受の軸受ロストルクを小さくしなければならない。すなわち、低消費電力で高回転精度の薄型スピンドルモータのスラスト動圧軸受には、従来のスラスト動圧軸受に対して、より一層の耐傾斜剛性の向上と軸受ロストルクの低減が求められる。【００１２】  また、スラスト動圧溝の加工方法��は、エッチング，コイニング，電解加工等が知られている。こうした方法によって、スラスト動圧溝を形成する時及びそれをモータに組み込むときには回転中心に対する偏心や溝幅のばらつきが必ず生じてしまう。ここで溝幅Ｇおよび稜部幅Ｌの比が１：１を設計中心のねらい目として設定すると、偏心ないし加工ばらつきによって、同一半径上でもＧ：Ｌの比がランダムに変動して、スラスト動圧溝の場所によってはＧ＞Ｌであったり、Ｇ＜Ｌとなったりする。このことは、潤滑油を動圧溝による楔効果によって所定の位置に集中させて圧力を発生する上において、その集中度合い（ポンプイン／ポンプアウト特性）が回転位相によって変化してしまうことにつながる。またＧ：Ｌ＝５０：５０の状態では、後述するように、耐傾斜剛性が最も弱いので、回転軸が傾斜しやすく、スラスト軸受近傍の潤滑油液面の高さ変動や液面振動を誘発することになる。特に起動時のように、スラスト軸受浮上量がゼロの状態から所定の浮上量に達するまでのような過渡的状態や、光ディスクドライブ用モータのように運転中に急激に回転速度が変動する場合、潤滑油がスラスト軸受の対向面の間で増減することになる。このときＧ：Ｌの比が５０：５０に近く、かつスラスト動圧溝の場所もしくは回転位相によってランダムに分散していると、耐傾斜剛性が小さいので、回転軸が傾斜しやすく、位相によっては正常に潤滑油が供給排出されることが困難になる。これら液面振動の発生や、供給排出が正常に働かない状態が発生すると、スラスト軸受間に潤滑油が満たされず、その結果軸受内部に空気を巻き込んだり、潤滑油が軸受外に漏れたりする。このような現象は溝幅Ｇのランダム変動成分ΔＧが（Ｇ＋Ｌ）に対して３％程度以上になると発生が顕著になることが実験的にわかった。このように軸受内部に空気を巻き込まれた軸受は、回転変動成分が現れる、あるいは軸受剛性が低下するという課題が発生すると共に、潤滑油が軸受外に漏れると軸受寿命が短くなるという不具合が発生する。
【発明の開示】
【００１３】  本発明は、上記の不具合を克服するためになされたものである。軸受面に形成されたヘリングボーン溝あるいはスパイラル溝によって動圧を発生するスラスト動圧軸受において、従来の構成を大きく変えることのない簡易な構成を採用する。すなわち、従来のスラスト動圧軸受よりも大きな耐傾斜剛性を有し、かつ軸受ロストルクが小さいスラスト動圧軸受を提供すると共に、溝幅Ｇがランダムに変動しても軸受内への空気の巻き込みや、潤滑油漏れを抑制することを目的とする。
【００１４】  さらに、このスラスト動圧軸受を用いた低消費電力で高回転精度の薄型スピンドルモータ、ならびにこのスピンドルモータを用いた低消費電力で信頼性の高い薄型の情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１５】  なお、本発明での情報記録再生装置としては、ＨＤＤ、ＶＣＲ，光ディスク装置等のように記録媒体を含む。また、記録再生素子を高速回転するモータ上に搭載した装置や、レーザビームを反射して所定の位置に可動照射させることで情報を記録もしくは再生するためポリゴンミラーをスピンドルモータ上に搭載した、レーザビームプリンタ、スキャナ装置、コピー機等も含む。すなわち情報を記録もしくは再生するための装置の中で、高速回転するモータを使用する装置等を含むものであるが、これに限定されるものではない。
【００１６】  上記従来の不具合を克服するために、本発明のスラスト動圧軸受は、軸線方向に微小すき間を介して対向する軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面とを備える。微小すき間には潤滑油が充填され、軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面のうち一方に複数の動圧発生溝を形成する。軸受回転側部材が回転すると、動圧発生溝により潤滑油の動圧が誘起されることによって回転が保持されるスラスト動圧軸受である。動圧発生溝の溝幅Ｇと、動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ＞Ｌとしている。
【００１７】  また、本発明の別のスラスト軸受は、動圧発生溝の溝幅Ｇと、動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの比がＧ＞Ｌとするのは、軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面とが微小すき間を介して対向する軸受面に設けられた動圧発生溝形成領域のうち８０％以上の面積としている。
【００１８】  また、本発明の別のスラスト動圧軸受は、動圧発生溝はヘリングボーン形状を成している。
【００１９】  また、本発明の別のスラスト動圧軸受は、動圧発生溝はスパイラル形状を成している。
【００２０】  また、本発明のさらに別のスラスト動圧軸受では、動圧発生溝はヘリングボーン形状を成し、動圧発生溝の溝幅Ｇと、動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの比をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５としている。
【００２１】  また、本発明のさらに加えて別のスラスト動圧軸受では、動圧発生溝はスパイラル形状をなし、動圧発生溝の溝幅Ｇと、動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの比をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０としている。
【００２２】  これらの構成により、本発明のスラスト動圧軸受は、従来のスラスト動圧軸受よりも耐傾斜剛性を大きくし、さらに、軸受ロストルクを小さくすることができる。また、積極的に溝幅Ｇを稜部幅Ｌよりも大きくすることで、加工誤差によるポンプイン／アウト特性への影響が抑制される。その結果、潤滑油の液面の位置変動や、空気の巻き込みが抑制されるという効果も生ずる。実験的には溝幅Ｇのランダム変動成分ΔＧが（Ｇ＋Ｌ）に対して６％程度に達しても発生が抑制される。
【００２３】  また、本発明にかかるスピンドルモータは上記いずれかに記載のスラスト動圧軸受を備えている。
【００２４】  また、本発明にかかる情報記録再生装置は上記のいずれかのスラスト動圧軸受を備えたスピンドルモータを搭載している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１はヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受において、スラスト荷重が一定の場合の溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌと耐傾斜剛性の関係を表わす特性図である。
【図２】図２はヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受において、スラスト荷重が一定の場合の溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌと軸受ロストルクの関係を表わす特性図である。
【図３】図３はヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受において、スラスト荷重が一定の場合の溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌとスラスト軸受浮上量の関係を表わす特性図である。
【図４】図４はスパイラル溝のスラスト動圧軸受において、スラスト荷重が一定の場合の溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌと耐傾斜剛性の関係を表わす特性図である。
【図５】図５はスパイラル溝のスラスト動圧軸受において、スラスト荷重が一定の場合の溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌとロストルクの関係を表わす特性図である。
【図６】図６はスパイラル溝のスラスト動圧軸受において、スラスト荷重が一定の場合の溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌとスラスト軸受浮上量の関係を表わす特性図である。
【図７Ａ】図７Ａは本発明の実施の形態１にかかるスラスト動圧軸受の軸受面のヘリングボーン溝のパターン図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは本発明の実施の形態１にかかるスラスト動圧軸受の軸受面のヘリングボーン溝の別のパターン図である。
【図８Ａ】図８Ａは本発明の実施の形態２にかかるスラスト動圧軸受の軸受面のスパイラル溝のパターン図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは本発明の実施の形態２にかかるスラスト動圧軸受の軸受面のスパイラル溝の別のパターン図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態３にかかるスピンドルモータおよび情報記録再生装置の概略断面図である。
【図１０】図１０は本発明の実施の形態３にかかるスピンドルモータの動圧軸受部の断面の拡大図である。
【図１１】図１１は本発明の実施の形態３にかかる他の一例を示すスピンドルモータおよび情報記録再生装置の概略断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは従来のスラスト動圧軸受の構成図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは従来のスラスト動圧軸受の構成図である。
【図１３】図１３は従来のスラスト動圧軸受の軸受面のスパイラル溝のパターン図である。
【図１４】図１４は従来のスラスト動圧軸受の軸受面のヘリングボーン溝のパターン図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは従来のスラスト動圧軸受の軸受面の任意半径の円２に沿った動圧発生溝の横断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは従来のスラスト動圧軸受の軸受面の任意半径の円２に沿った動圧発生溝の他の例における横断面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは従来のスラスト動圧軸受の軸受面のヘリングボーン溝のパターン図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは従来のモータ停止状態におけるスラスト軸受の軸受部要所断面図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは従来のモータ回転状態におけるスラスト軸受の軸受部要所断面図である。
【符号の説明】
【００２６】  １  回転中心軸
２  任意半径の円
１０  軸受回転側部材
１１  回転側軸受面
２０  軸受固定側部材
２１  固定側軸受面
３０  動圧発生溝
３１  ヘリングボーン溝
３２  中間屈曲部
３５  スパイラル溝
３６  最内周部
４０  動圧発生溝に隣接する稜部
４１  ヘリングボーン溝に隣接する稜部
４５  スパイラル溝に隣接する稜部
５０  潤滑油
５１  気液境界面
１３１  ヘリングボーン溝
１３２  中間屈曲部
１３３  半径方向外側部分
１３４  半径方向内側部分
１３５  スパイラル溝
１３６  最内周部
１４１  ヘリングボーン溝に隣接する稜部
１４５  スパイラル溝に隣接する稜部
２０１  回転中心
２０２，３０２  ロータ部
２０２ａ  中空円筒部
２０２ｂ  フランジ部
２０２ｃ  外周面
２０２ｄ  下端面
２０２ｅ  回転側軸受部
２０２ｆ  段差部
２０３  回転磁石
２０４  回転体
２０５  シャーシ
２０６  軸受固定側部材
２０６ａ  内周面
２０６ｂ  上端面
２０６ｃ  固定側軸受部
２０７  コイル
２０８  ステータコア
２０９  ステータ
２１０  固定軸
２１０ａ  段付面
２１０ｂ  雌ねじ部
２１１  シールド板
２１２，３１２  スピンドルモータ
２１４，３１４  ディスク
２１５  ねじ
２１６  ディスク保持部材
２１７  カバー
２１７ａ  当接部
２１８  カバー固定ネジ
２２０  動圧軸受部
２２０ａ  スラスト動圧軸受
２２０ｂ  ラジアル動圧軸受
２２１  ラジアル動圧軸受のヘリングボーン溝
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】  図１、図２および図３はそれぞれ、ヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受を有限要素法で数値解析した結果である。スラスト荷重が一定の場合における溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比、Ｇ：Ｌとスラスト動圧軸受の耐傾斜剛性、軸受ロストルクおよびスラスト軸受浮上量の関係を示す。なお、縦軸はＧ：Ｌ＝５０：５０の場合の各値を１．０としたときの比で表わす。一方、図４、５および図６はスパイラル溝のスラスト動圧軸受を有限要素法で数値解析した結果である。ヘリングボーン溝の場合と同様に、それぞれ耐傾斜剛性、軸受ロストルクおよびスラスト軸受浮上量の関係を示す。図１から図３の計算に用いたヘリングボーン溝と、図４から図６の計算に用いたスパイラル溝の主要な寸法形状はともに溝本数１０本、スラスト軸受けの最外径は５．５ｍｍ、最内径は３．６ｍｍ、溝の深さは１０ミクロンである。【００２８】  有限要素法に基づいた計算の結果、潤滑油の粘度が異なっても溝形状が変化しない限り図１から図６の特性図は変化しないことがわかった。また上記主要溝形状が変化した場合、特性に若干の変化が生ずるが、傾向に大きな変化は生じない。【００２９】  図１から、ヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受の耐傾斜剛性はＧ：Ｌ＝５０：５０のとき最小となる。溝幅Ｇと稜部幅Ｌの差が大きくなるほど耐傾斜剛性が大きくなることがわかる。いま、スラスト軸受浮上量が同じ場合、溝幅Ｇが稜部幅Ｌよりも小さくなれば流路が狭くなり溝を流れる潤滑油の流量が減少する。このため発生する動圧が小さくなり軸受負荷容量が低下する。また、逆に溝幅Ｇが稜部幅Ｌよりも大きくなれば流路が広くなり潤滑油の流量は増える。しかし、潤滑油が十分に圧縮されないため発生する動圧が小さくなり軸受負荷容量が低下する。その結果、スラスト加重を一定にしたときのスラスト軸受浮上量は図３に示すようにヘリングボーン溝の場合はＧ：Ｌ＝５０：５０の時に最大となる。ところで耐傾斜剛性やスラスト軸受のアキシャル方向の軸受剛性は浮上量にほぼ反比例する。従って最大浮上量を得るＧ：Ｌにおいて耐傾斜剛性は最小となる。【００３０】  ここで図４からスパイラル溝の場合もＧ：Ｌの値が変化すると耐傾斜剛性が変化することがわかる。ヘリングボーン溝の場合よりも溝幅Ｇが稜部幅Ｌよりも若干広い５２：４８程度で耐傾斜剛性が最大値に達する。このように溝形状によって最大値に達するＧ：Ｌの値が異なるのはヘリングボーン溝とスパイラル溝とで最大圧力発生場所が異なるために起因すると考えられる。ヘリングボーン溝の場合、半径方向の中央付近で折り返し部分がある。この折り返し部付近で最大圧力が発生する。一方スパイラル溝の場合、半径方向の最内周部が最大圧力発生部となる。このように発生圧力分布が異なるため、耐傾斜剛性が最大値に到達する、Ｇ：Ｌは溝形状によって若干の差を生ずることになる。【００３１】  また、図２および図５から、溝幅Ｇが大きくなるほどスラスト動圧軸受の軸受ロストルクは小さくなることがわかる。これは、溝幅Ｇが大きくなることで流路が広くなって潤滑油が流れやすくなり、潤滑油の粘性による軸受面全体の平均的な剪断速度が低下し、摩擦抵抗が減少するためである。【００３２】  図３および図６より、Ｇ≫ＬまたはＧ≪Ｌの場合、同じ大きさのスラスト荷重を支えるには、Ｇ≒Ｌの場合よりもスラスト軸受浮上量が小さくして動圧を大きくさせて釣り合うようにしなければならない。前述のようにヘリングボーン溝の場合Ｇ＝Ｌのとき最大となる。またスパイラル溝の場合は５３：４７の時最大になる。そして両者とも溝幅Ｇと稜部幅Ｌの差が大きくなるほどスラスト軸受浮上量が小さくなる。【００３３】  すなわち、スラスト軸受浮上量が同じ場合、溝幅Ｇが稜部幅Ｌよりも小さくなれば流路が狭くなり溝を流れる潤滑油の流量が減少するため発生する動圧が小さくなり軸受負荷容量が低下する。また、逆に溝幅Ｇが稜部幅Ｌよりも大きくなれば流路が広くなり潤滑油の流量は増えるが、潤滑油が十分に圧縮されないため発生する動圧が小さくなり軸受負荷容量が低下する。【００３４】  そのため、Ｇ≫ＬまたはＧ≪Ｌの場合、同じ大きさのスラスト荷重を支えるには、Ｇ≒Ｌの場合よりもスラスト軸受浮上量が小さくして動圧を大きくさせ軸受負荷容量を大きくしなければならない。【００３５】  ここで前述のようにスラスト軸受浮上量の変化は軸受の耐傾斜剛性に大きく影響する。スラスト荷重が一定の場合、原理的には軸受隙間が小さいほどスラスト軸受のアキシャル剛性や耐傾斜剛性は大きくなる。従って、Ｇ≫ＬまたはＧ≪Ｌの場合は、スラスト軸受浮上量が小さくなるので、Ｇ≒Ｌの場合よりも耐傾斜剛性が大きくなる。【００３６】  以上のことから、従来のスラスト動圧軸受よりも耐傾斜剛性を大きくし、かつ軸受ロストルクを小さくするには、溝幅Ｇを稜部幅Ｌより大きくするほど良いということがわかる。ただし、過度に溝幅Ｇを大きくすると特に高温時には潤滑油の粘度が低下することと相まってスラスト軸受浮上量が小さくなり過ぎる。軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面の接触が懸念される。また起動時に浮上するまで軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面は接触摺動するが、稜部幅Ｌが過度に小さくなり、面圧が高くなる。これにより摺動摩耗が進行することが考えられる。つまり、耐傾斜剛性を大きくし、かつ軸受ロストルクを小さくするためには、溝幅Ｇが過度に大きくならない範囲で溝幅Ｇを稜部幅Ｌより大きくすれば良いということである。【００３７】  いま、溝幅Ｇを大きくすることによるスラスト軸受浮上量の減少を約１０％まで許容し、耐傾斜剛性の向上および軸受ロストルクの低減の効果を少なくとも２％以上期待するものとする。図１、図２および図３から、ヘリングボーン形状の動圧溝の場合、望ましい溝幅Ｇと稜部幅Ｌの適正範囲はＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５までとなる。【００３８】  またスパイラル形状の動圧溝の場合、図４、図５および図６およびスパイラル溝内周部側の稜部幅Ｌの加工上のばらつき精度も加味して、望ましい溝幅Ｇと稜部幅Ｌの適正範囲はＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０まで、さらに望ましくはＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５までとなる。【００３９】  なお、Ｇ＞Ｌであるのは、軸受面に設けられ、潤滑油と協働して動圧を発生する動圧発生溝の形成領域のうち７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上の面積で成立していれば上記効果が生ずる。【００４０���  ただし、ここでいう軸受面とは、モータが停止し浮上量がゼロの状態において、軸受回転側部材と軸受固定側部材とのすき間が５ミクロン以下の領域をいう。それよりもすき間が大きい部分は除外して考える。また、このすき間とは、動圧発生溝（凹部）に対して円周方向に隣接した稜部の部分と、それに対向する他方の軸受部材との間のアキシャル方向隙間をいう。【００４１】  なお、動圧発生溝の形成領域は上記停止時のすき間が５ミクロン以下の領域全体を指すのではない。この停止時のすき間が５ミクロン以下の領域のうち動圧発生溝が実際に形成されている領域のみを指す。従って、停止時のすき間が５ミクロン以上になる領域に動圧発生溝の延伸部があったとしてもその部分は考慮に入れないものとする。【００４２】  また、Ｇ：Ｌは必ずしもすべての領域で一定である必要はなく、回転位相方向に規則性を持って複数種類のＧ：Ｌ（ただしＧ＞Ｌ）となる溝形状を有したものであればよい。さらには半径方向位置に応じてＧ：Ｌ（ただしＧ＞Ｌ）を変えたものであってもよい。このような構成の場合、ヘリングボーン溝では望ましくはＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５までの範囲にするのがよい。またスパイラル溝ではＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０、さらに望ましくはＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５までの範囲にするのがよい。【００４３】  さらに、耐傾斜剛性が向上することにより、溝幅Ｇがランダムに変動しても、回転軸の傾斜変動の抑制能力が向上するので、潤滑油の液面の位置変動や、空気の巻き込みが抑制される。従って、動圧発生溝の精度をゆるめても信頼性を維持することが可能になる。【００４４】  また、本発明のスピンドルモータは、上記で説明したスラスト動圧軸受を備えた構成を有する。この構成により、低消費電力で回転軸振れが小さく回転精度を高め、かつ信頼性が高く低コストを実現し、かつ薄型のスピンドルモータを実現することができる。【００４５】  また、本発明の情報記録再生装置は、前記スピンドルモータを搭載する構成を有する。この構成により、低消費電力で信頼性の高い情報記録再生装置を安価に実現することができる。機器の小型化・薄型化を図ることができる。【００４６】  本発明のスラスト動圧軸受によれば、動圧発生溝の溝幅Ｇを前記動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌよりも大きくする（Ｇ＞Ｌ）ことで、回転軸振れに対する耐傾斜剛性が増大して高精度回転が可能となり、かつ軸受ロストルクを小さくすることが可能になるという優れた効果を奏する。【００４７】  また、回転軸が短いため、ラジアル動圧軸受のみで回転軸振れに対する耐傾斜剛性を確保するのが困難な、薄型（特にドライブ厚み５ｍｍ以下となる１型以下）のハードディスク用スピンドルモータにおいて、このようなスラスト動圧軸受を用いることが効果的である。これによって、ラジアル動圧軸受に頼ることなく耐傾斜剛性を大きくでき、薄型で回転精度の高いスピンドルモータが実現できる。さらには、軸受ロストルクが小さくなるため、低消費電力化も実現できる。また、動圧発生溝の精度を従来よりもゆるめても信頼性を損なうことがないので、コストダウンをはかることが可能になる。【００４８】  また、このスピンドルモ���タを搭載することにより、情報記録再生装置の低消費電力化、小型・薄型化を安価に実現することができるという大きな効果を奏する。特に、１型以下の小型かつ薄型のハードディスク装置に大きな効果を有する。１型以下のハードディスク装置を用いた情報記録再生装置は、使用者が携帯して使用されることが多くなるので、従来の軸受構造を採用したハードディスク装置に比して、軸受部への空気の巻き込み、及び軸受からの潤滑油の漏れが少なくなり、高い信頼性を得ることができるという大きな効果を奏する。【００４９】  さらに、このスピンドルモータを搭載することにより、レーザビームプリンタなどオフィスなどでほぼ１日中稼働状態に置かれる情報記録再生装置の低消費電力化、高信頼性を得ることができるという大きな効果を奏する。【００５０】  以下、本発明の実施の形態について、図７Ａ，図７Ｂから図１１までを参照しながら説明する。なお、従来例を示す図１２Ａ，図１２Ｂから図１６Ｃまでと同様の構成をなすものには同一の符号を付けて説明する。【００５１】  （実施の形態１）
図７Ａは本発明の実施の形態１にかかるスラスト動圧軸受を示す。【００５２】  実施の形態１では軸受面１１に形成された中間屈曲部１３２を有するヘリングボーン溝１３１の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ＞Ｌとした点で従来例とは異なる。それ以外の基本的な構成は従来例を示す図１２から図１６と同様である。【００５３】  すなわち、回転中心軸１の軸線方向に、潤滑油５０が充填された微小すき間を介して対向する軸受回転側部材（ロータ）１０の軸受面１１と軸受固定側部材２０の軸受面２１とで構成する。前記微小すき間の外周側には、潤滑油５０と空気との気液境界面５１を形成するシール部を設ける。図７Ａに示すように、軸受回転側部材１０の軸受面１１には動圧発生用の中間屈曲部１３２を持つ複数のヘリングボーン溝１３１と、前記動圧発生溝と同じ形状の稜部１４１が交互に所定のピッチで、さらに溝幅Ｇと稜部幅Ｌの関係がＧ＞Ｌとなるように形成する。この時、半径方向における溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌの許容範囲は、任意の半径方向２の位置においてＧ＞Ｌであれば良い。【００５４】  なお、ヘリングボーン溝１３１の溝幅Ｇとヘリングボーン溝１３１に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５の範囲としている。半径方向において溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌが変化する場合も、Ｇ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５の範囲内にあるものとする。このように構成されたスラスト動圧軸受では、軸受面１１が方向Ａに回転すると、潤滑油はヘリングボーン溝１３１の半径方向の外側部分１３３と同内側部分１３４に沿って中間屈曲部１３２に向かって流れる。このため、中間屈曲部１３２を中心とした領域に動圧が発生する。この動圧がスラスト荷重に対抗して軸受回転部材１０を軸線方向に持ち上げて非接触状態で回転を保持する。すでに図１から図３を用いて説明した理由により、従来のスラスト動圧軸受よりも大きな耐傾斜剛性を得ることができ、かつ軸受ロストルクは小さくなる。【００５５】  なお、上記の説明では、軸受回転側部材１０の軸受面１１にヘリングボーン溝１３１を形成し、軸受固定側部材２０の軸受面２１を平滑面とした。本発明はこれに限定されるものではなく、軸受固定側部材２０の軸受面２１にヘリングボーン溝１３１を形成し、軸受回転側部材１０の軸受面１１を平滑面としても良い。【００５６】  また、Ｇ：Ｌは軸受面上で１つの値に固定される必要はない。複数種類の組み合わせを規則的に配置した構成であってもよい。例えば２種類の溝幅ＧおよびＧ’と２種類の稜部幅ＬおよびＬ’の関係が、Ｇ＞Ｌ、Ｇ＞Ｌ’、Ｇ’＞Ｌ、Ｇ’＞Ｌ’となり、さらに溝幅と稜部幅の比Ｇ：ＬおよびＧ’：Ｌ’が６５：３５から７５：２５の範囲にあるそれぞれ２種類の溝と稜部を交互に配置してもよい。【００５７】  なお、本発明は動圧発生溝の領域全体において、Ｇ＞Ｌである必要はない。動圧発生溝の形成領域のうち８０％以上、さらに望ましくは９０％以上の面積で成立していればよい。例えば、軸受回転側部材と軸受固定側部材のいずれかが、加工精度などの影響で反りを生じて、停止時に内周部のみが接触して外周側はすき間が生ずるようなことが考えられる場合、起動時は内周部側で長時間接触摺動しながら回転数が増大して最終的に浮上することになる。【００５８】  このときに、内周部の稜部幅Ｌが小さいと、金属接触している間の面圧が高くなって、摩耗や焼き付きを生ずるおそれがある。従って、内周部の稜部幅Ｌを大きくすることによって起動時の金属接触部の面圧を抑制することが考えられる。そのために、半径方向の外周から中央部にかけては、Ｇ：Ｌ＝７５：２５とし、内周部付近ではＧ≦Ｌとしてもよい。【００５９】  また逆のパターンとして、半径方向の内周からその中央部にかけては、Ｇ：Ｌ＝６５：３５として、最外周部をＧ≦Ｌとしても本発明の目的を達成することが可能である。【００６０】  また、図７Ａでは中間屈曲部１３２の内周側と外周側の溝本数が同一である場合を示した。しかし、図７Ｂに示すように、外周側の溝本数を多くして、内周側の溝本数を少なくしてもよい。図７Ｂにおいては、中間屈曲部の近傍で内周側は局所的にＧ：Ｌの値が変化している。これによってたとえばＧ：Ｌを半径方向の大半にわたって同一としても、最内周部の稜部の円周方向長さが小さくなりすぎることを防止することができる。これにより、起動時の金属接触時の面圧上昇を低減することができる。なお、図面上では外周側の溝本数を１０，内周側の溝本数を５としたが、これに限定されない。【００６１】  （実施の形態２）
図８Ａは実施の形態２にかかる本発明のスラスト動圧軸受を示す。【００６２】  実施の形態２では回転側軸受面１１に形成されたスパイラル溝１３５の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ＞Ｌとした点で異なる。それ以外の基本的な構成は従来例を示す図１２および図１４と同様である。【００６３】  すなわち、回転中心軸１の軸線方向に、潤滑油５０が充填された微小すき間を介して対向する軸受回転側部材（ロータ）１０の軸受面１１と軸受固定側部材２０の軸受面２１とで構成する。前記微小すき間の外周側には、潤滑油５０と空気との気液境界面５１を形成するシール部を設ける。図８Ａに示すように、軸受回転側部材１０の軸受面１１には複数の動圧発生用のスパイラル溝１３５と、前記動圧発生溝と同じ形状の稜部１４５が交互に所定のピッチで、さらに溝幅Ｇと稜部幅Ｌの関係がＧ＞Ｌとなるように形成されている。この時、半径方向における溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌの変化は許容され、任意の半径方向２の位置においてＧ＞Ｌの条件を満たせばよい。【００６４】  なお、スパイラル溝１３５の溝幅Ｇとスパイラル溝１３５に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０の範囲としている。半径方向において溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌが変化する場合も、Ｇ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０の範囲内にあるものとする。【００６５】  また、図４，図５および図６はそれぞれ、スパイラル溝のスラスト動圧軸受を有限要素法で数値解析した結果である。スラスト荷重が一定の場合における溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌとスラスト動圧軸受の耐傾斜剛性、軸受ロストルクおよびスラスト軸受浮上量の関係を示している。なお、縦軸はＧ：Ｌ＝５０：５０の場合の各値を１．０としたときの比で表わす。【００６６】  このように構成されたスラスト動圧軸受では、軸受面１１が方向Ａに回転すると、潤滑油はスパイラル溝１３５に沿って最内周部１３６に向かって流れる。このとき、最内周部１３６を中心とした領域に動圧が発生する。この動圧がスラスト荷重に対抗して軸受回転部材１０を軸線方向に持ち上げて非接触状態で回転を保持する。すでに図１から図３を用いて説明した理由と同じ理由によりにより、従来のスラスト動圧軸受よりも大きな耐傾斜剛性を得ることができ、かつ軸受ロストルクを小さくすることができる。【００６７】  なお、上記の説明では、軸受回転側部材（ロータ）１０の軸受面１１にスパイラル溝１３５を形成し、軸受固定側部材２０の軸受面２１を平滑面とした。本発明はこれに限定されるものではなく、軸受固定側部材２０の軸受面２１にスパイラル溝１３５を形成し、軸受回転側部材（ロータ）１０の軸受面１１を平滑面としても良い。【００６８】  なお、上記の説明ではＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０とした。さらに望ましくはＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５とするのが良い。【００６９】  また、Ｇ：Ｌは軸受面上で１つの値に固定される必要はなく、複数種類の組み合わせを規則的に配置した構成であってもよい。例えば２種類の溝幅ＧおよびＧ’と２種類の稜部幅ＬおよびＬ’の関係が、Ｇ＞Ｌ、Ｇ＞Ｌ’、Ｇ’＞Ｌ、Ｇ’＞Ｌ’となるように配置する。【００７０】  さらに溝幅と稜部幅の比Ｇ：ＬおよびＧ’：Ｌ’が６５：３５から８０：２０の範囲に、さらに望ましくは６５：３５から７５：２５の範囲にあるそれぞれ２種類の溝と稜部を交互に配置してもよい。【００７１】  なお、本発明は動圧発生溝の領域全体において、Ｇ＞Ｌである必要はない。動圧発生溝の形成領域のうち７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上の面積で成立していればよい。例えば、軸受回転側部材と軸受固定側部材のいずれかが、加工精度などの影響で反りを生じて、停止時に内周部のみが接触して外周側はすき間が生ずるようなことが考えられる場合、起動時は内周部側で長時間接触摺動しながら回転数が増大して最終的に浮上することになる。このときに、内周部の稜部幅Ｌが小さいと、金属接触している間の面圧が高くなって、摩耗や焼き付きを生ずるおそれがある。従って、内周部の稜部幅Ｌを大きくすることによって起動時の金属接触部の面圧を抑制してやるとよい。そのために、半径方向の外周から中央部にかけてはＧ：Ｌ＝８０：２０、さらに望ましくは７５：２５とする。内周部の付近はＧ≦Ｌとしてもよい。また逆のパターンとして、半径方向の内周から中央部にかけてはＧ：Ｌ＝６５：３５とする。最外周部のみを局所的にＧ≦Ｌとしても本発明の目的を達することが可能である。【００７２】  また、図８Ａでは内周側と外周側の溝本数が同一である場合を示した。図８Ｂに示すように、外周側の溝本数を多くして、内周側の溝本数を少なくしてもよい。同図においては、半径方向の中央部で局所的にＧ：Ｌの値が変化している。これによってたとえばＧ：Ｌを半径方向の大半にわたって同一としても、最内周部の稜部の円周方向長さが小さくなりすぎることを防止することができるので、起動時の金属接触時の面圧上昇を低減することができる。【００７３】  （実施の形態３）
図９から図１１は、本発明の実施の形態３にかかるスピンドルモータ及び情報記録再生装置を示す。【００７４】  図９は、本発明の実施の形態３にかかる、スピンドルモータおよび情報記録再生装置の構成を説明するための回転中心２０１の軸心を含む平面で断面にした主要部の概略断面図である。なお、図示される情報記録再生装置はハードディスク装置や光ディスク装置などのディスク装置に本発明にかかる動圧スラスト軸受、スピンドルモータが採用された一例を示す。【００７５】  図９において、回転中心２０１の周りに回転するロータ部２０２は、回転中心２０１近傍において中空円筒部２０２ａ及びフランジ部２０２ｂを有する。また、中空円筒部２０２ａの外周面２０２ｃおよびフランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄで動圧軸受の回転側軸受部２０２ｅが形成されている。【００７６】  また、ロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの外周側の下面には複数の磁極に着磁された回転磁石２０３が圧入あるいは接着その他の方法により固着され、ロータ部２０２及び回転磁石２０３からなる回転体２０４を構成している。【００７７】  回転体２０４を構成するロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの内周面は、その内径がロータ部２０２のフランジ部２０２ｂ側において大きい。かつ、シャーシ２０５側においては、小さくなるように少なくとも２つの異なる内径を有する。フランジ部２０２ｂ側における内周面とシャーシ２０５側における内周面を接続する段差面２０２ｆが回転中心２０１の軸方向に略垂直な形状となるように形成されている。【００７８】  一方、ロータ部２０２の回転側軸受部２０２ｅに対応して、その内周面２０６ａと上端面２０６ｂで動圧軸受の固定側軸受部２０６ｃが形成された軸受固定側部材２０６が圧入、接着あるいは溶接その他の周知の方法によりシャーシ２０５に固着されている。また、コイル２０７がステータコア２０８の複数の磁極歯部に巻回されて構成されたステータ２０９の複数の磁極歯部先端部の内周面がロータ部２０２に固着された回転磁石２０３の外周面に対向するようにして、ステータ２０９がシャーシ２０５に固着されている。【００７９】  また、その軸心を回転中心２０１に略一致させ、かつ、ロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの中空部分を、すき間を有して通るように、固定軸２１０がシャーシ２０５に圧入あるいは接着等の方法により固着されている。【００８０】  また、ステータ２０９からの漏洩磁束を磁気的に遮蔽するシールド板２１１がシャーシ２０５に固着され、スピンドルモータ２１２を形成している。【００８１】  固定軸２１０は、シャーシ２０５側においてその外周面の外径が小さい。シャーシ２０５側とは反対側においては、その外周面の外径が大きくなるような段付軸形状を有し、シャーシ２０５側における外径がロータ部２０２の円筒部２０２ａの内周面のシャーシ２０５側における内径よりも小さい。シャーシ２０５側とは反対側における外径がロータ部２０２のフランジ部２０２ｂ側における内周面の内径よりも小さく形成されている。シャーシ２０５側における外径が小さい方の外周面とシャーシ２０５側とは反対側の外径が大きい方の外周面とを接続する段付面２１０ａは回転中心２０１の軸方向に略垂直な面��なるような形状を有する。【００８２】  そして、ロータ部２０２の中空円筒部２０２ａのフランジ部２０２ｂ側における内周面とシャーシ２０５側における内周面を接続する段差面２０２ｆと固定軸２１０の段付面２１０ａが、非常に小さな所定のすき間を有して対向するようにシャーシ２０５に固定されている。【００８３】  また、シャーシ２０５側とは反対側にある固定軸２１０の端部の中心部には、雌ねじ部２１０ｂが形成されている。【００８４】  また、ロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの上面には、表面に記録媒体（図示せず）が形成されたディスク２１４が載置され、ねじ２１５により固定されたディスク保持部材２１６の弾性力によりディスク２１４をロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの上面に押圧固定し、ロータ部２０２の回転に伴ってディスク２１４が回転可能に構成されている。【００８５】  なお、周知の方法によりディスク２１４に形成された記録媒体に記録再生する信号変換素子（図示せず）を所定のトラック位置に位置決めする揺動手段（図示せず）を介して信号変換素子がディスク２１４に対向して配設されている。【００８６】  また、ディスク２１４に形成される記録媒体は、ディスク２１４の上下両面に形成してもよい。こうした構成下においては、信号変換素子および揺動手段はディスク２１４の上下面に形成されたそれぞれの記録媒体に対応させる構成となる。【００８７】  さらに、固定軸２１０の雌ねじ部２１０ｂに対応した位置においてカバー２１７に貫通穴を設ける。カバー２１７の当接部２１７ａの下端面に、固定軸２１０の上端面を当接させて、カバー固定ネジ２１８をカバー２１７の貫通穴を介して固定軸２１０の雌ねじ部２１０ｂにねじ止めし、カバー２１７を固定軸２１０に固定する。【００８８】  一方、カバー２１７の周縁部においてカバー２１７をシャーシ２０５、あるいは筐体（図示せず）等にねじ止め等により固定保持する。ディスク２１４、信号変換素子、揺動手段、スピンドルモータ２１２およびカバー２１７等からなるディスク装置を構成している。なお、カバー２１７と固定軸２１０は必ずしもねじ止めしなくても良い。【００８９】  次に、動圧軸受部の構成について詳しく説明する。【００９０】  図１０は、スピンドルモータの動圧軸受部２２０およびその周辺の拡大概略断面図である。【００９１】  図１０において、ロータ部２０２の回転側軸受部２０２ｅと固定側軸受部２０６ｃがそれぞれ対向する面の間に、例えばエステル系合成油のような潤滑油５０を充填して、ロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの外周面２０２ｃとそれに対向する軸受固定側部材２０６の内周面２０６ａとの間でラジアル動圧軸受２２０ｂを構成している。また、ロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄとそれに対向する軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂとの間でスラスト動圧軸受２２０ａを構成する。【００９２】  図１０において、ラジアル動圧軸受２２０ｂには動圧発生溝として、ヘリングボーン溝２２１が、固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の内周面２０６ａに形成されている。これに対向する回転側軸受部２０２ｅであるロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの外周面２０２ｃは平滑面となっている���【００９３】  また、スラスト動圧軸受２２０ａには、動圧発生用の中間屈曲部１３２を有する複数のヘリングボーン溝１３１と、前記動圧発生溝と同じ形状の稜部（図示せず）が交互に所定のピッチで、さらに溝幅Ｇと稜部幅Ｌの関係がＧ＞Ｌとなるように固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂに形成されている。なお、ヘリングボーン溝１３１の溝幅Ｇと、ヘリングボーン溝１３１に隣接する稜部の幅Ｌの関係は、Ｇ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５の範囲内にある。【００９４】  また、動圧発生溝が形成された固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂに対向する回転側軸受部２０２ｅであるロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄは平滑面である。【００９５】  このように構成されたスピンドルモータ２１２の動圧軸受部２２０において、ロータ部２０２の回転側軸受部２０２ｅが回転すると、動圧発生溝によって動圧が誘起されロータ部２０２の回転が非接触状態で保持される。このとき、スラスト動圧軸受２２０ａでは、すでに図１から図３を用いて説明した理由により、従来のスラスト動圧軸受よりも大きな耐傾斜剛性を得ることができる。このため、ロータ部２０２は回転振れが抑制されて高い回転精度で回転することができる。さらに、従来のスラスト動圧軸受よりも軸受ロストルクが小さいため、スピンドルモータ２１２の消費電力が小さくなる。また、スラスト動圧軸受２２０ａで大きな耐傾斜剛性を得ることができるため、ラジアル動圧軸受２２０ｂの軸線方向長さを小さくすることが可能となる。スピンドルモータ２１２の薄型化を図ることができる。さらにはディスク装置をはじめとする情報記録再生装置の薄型化を図ることができる。【００９６】  このように、スラスト動圧軸受２２０ａの動圧発生溝の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ＜Ｌとするならば、高い回転精度を持つ低消費電力の薄型スピンドルモータを実現することができる。さらには、携帯情報端末に適した高い信頼性を持つ低消費電力の薄型のディスク装置をはじめとする情報記録再生装置を実現することができる。【００９７】  なお、上記の説明においてラジアル動圧軸受２２０ｂには、固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の内周面２０６ａに動圧発生溝であるヘリングボーン溝２２１を形成した。また、回転側軸受部２０２ｅであるロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの外周面２０２ｃを平滑面とするように説明した。これに限ることはなく、固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の内周面２０６ａを平滑面とし、回転側軸受部２０２ｅであるロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの外周面２０２ｃに動圧発生溝であるヘリングボーン溝２２１を形成してもよい。【００９８】  また、上記の説明においてスラスト動圧軸受２２０ａは、固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂに動圧発生溝であるヘリングボーン溝１３１を形成した。また、回転側軸受部２０２ｅであるロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄを平滑面とするように説明した。しかし、これに限ることはなく、固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の上端面２���６ｂを平滑面とする。また、回転側軸受部２０２ｅであるロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄに動圧発生溝であるヘリングボーン溝１３１を形成してもよい。【００９９】  また、上記の説明において、スラスト動圧軸受２２０ａの動圧発生溝を溝幅Ｇと前記動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの関係がＧ＞Ｌであるヘリングボーン溝１３１とするように説明した。しかし、これに限ることはなく、スラスト動圧軸受２２０ａの動圧発生溝を溝幅Ｇと前記動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの関係が、Ｇ＞Ｌである関係を満たすスパイラル溝としてもよい。【０１００】  また、実施の形態３においては、１枚のディスクが搭載されるスピンドルモータおよびディスク装置について説明した。しかし、図１１に示すように、周知の方法により、ロータ部３０２に複数のディスク３１４が搭載できるように構成してスピンドルモータ３１２を形成し、複数のディスク３１４が搭載されたディスク装置を構成してもよい。【０１０１】  さらに、本発明はディスク装置用のモータなどに限定されるものではない。例えばビデオカセットレコーダ用の回転ヘッドモータや、レーザビームプリンタやイメージスキャナ、コピー機等に使用されるポリゴンミラー駆動用モータ、更にこれらのモータを搭載して、情報を記録、もしくは再生する情報記録再生装置などにも適用することができる。【０１０２】  なお、図９，１０，１１において、スラスト軸受部は略円筒形状をなす軸受固定側部材の上面と、ロータ部の下面との間に配設した構成を例示した。本発明はこれに限定されるものではない。例えば固定軸に円環状のスラストフランジを固定し、ここに回転スリーブを対向配置した構成であってもよい。また、スラストプレートによって一端を閉塞して袋状とした固定側軸受部材に、その下端を平坦にした回転軸を挿入して、スラストプレートと回転軸下端との間でスラスト軸受を構成したものなど軸受の全体構成には左右されないものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】  本発明にかかるスラスト動圧軸受は、耐傾斜剛性が大きく回転精度が高い、さらに軸受ロストルクが小さいという優れた特徴を有しており、携帯情報端末機器に搭載される小型・薄型の情報記録再生装置の記録メディアを回転させる薄型スピンドルモータのスラスト動圧軸受として有用であるので、その産業上の利用可能性は高い。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年3月28日(2006.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】（補正後）  軸線方向に微小すき間を介して対向する軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面とを備え、前記微小すき間には潤滑油が充填され、前記軸受回転側部材の軸受面と前記軸受固定側部材の軸受面のうち少なくとも一方に複数の動圧発生溝が形成されており、前記軸受回転側部材が回転すると、前記動圧発生溝により潤滑油の動圧が誘起されることによって回転が保持されるスラスト動圧軸受であって、前記動圧発生溝の前記軸受回転側部材の回転円周方向における溝幅Ｇと前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の前記軸受回転側部材の回転円周方向における幅Ｌとの関係がＧ＞Ｌであることを満たす領域が、前記軸受面に設けた動圧発生溝が形成された領域のうち、８０％以上の面積であることを特徴とするスラスト動圧軸受。
【請求項２】（削除）
【請求項３】（補正後）前記動圧発生溝はヘリングボーン形状をなすことを特徴とする請求項１に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項４】（補正後）前記動圧発生溝はスパイラル形状をなすことを特徴とする請求項１に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項５】前記動圧発生溝の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５としたことを特徴とする請求項３に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項６】前記動圧発生溝の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０としたことを特徴とする請求項４に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項７】（補正後）軸線方向に微小すき間を介して対向する軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面とを備え、前記微小すき間には潤滑油が充填され、前記軸受回転側部材の軸受面と前記軸受固定側部材の軸受面のうち少なくとも一方にヘリングボーン形状をなす複数の動圧発生溝が形成されており、前記軸受回転側部材が回転すると、前記動圧発生溝により潤滑油の動圧が誘起されることによって回転が保持されるスラスト動圧軸受であって、前記動圧発生溝の前記軸受回転側部材の回転円周方向における溝幅Ｇと前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の前記軸受回転側部材の回転円周方向における幅Ｌとの関係を、Ｇ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５としたことを特徴とするスラスト動圧軸受。
【請求項８】（補正後）軸線方向に微小すき間を介して対向する軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面とを備え、前記微小すき間には潤滑油が充填され、前記軸受回転側部材の軸受面と前記軸受固定側部材の軸受面のうち少なくとも一方にスパイラル形状をなす複数の動圧発生溝が形成されており、前記軸受回転側部材が回転すると、前記動圧発生溝により潤滑油の動圧が誘起されることによって回転が保持されるスラスト動圧軸受であって、前記動圧発生溝の前記軸受回転側部材の回転円周方向における溝幅Ｇと前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の前記軸受回転側部材の回転円周方向における幅Ｌとの関係を、Ｇ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０としたことを特徴とするスラスト動圧軸受。
【請求項９】（追加）請求項１から８までのいずれか１項に記載のスラスト動圧軸受を備えたスピンドルモータ。
【請求項１０】（追加）請求項１から８までのいずれか１項に記載のスラスト動圧軸受を備えたスピンドルモータを搭載することを特徴とする情報記録再生装置。
２５
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月14日(2006.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に微小すき間を介して対向する軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面とを備え、前記微小すき間には潤滑油が充填され、前記軸受回転側部材の軸受面と前記軸受固定側部材の軸受面のうち少なくとも一方に複数の動圧発生溝が形成されており、前記軸受回転側部材が回転すると、前記動圧発生溝により潤滑油の動圧が誘起されることによって回転が保持されるスラスト動圧軸受であって、前記動圧発生溝の前記軸受回転側部材の回転円周方向における溝幅Ｇと前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の前記軸受回転側部材の回転円周方向における幅Ｌとの関係がＧ＞Ｌであることを満たす領域が、前記軸受面に設けた動圧発生溝が形成された領域のうち、８０％以上の面積であることを特徴とするスラスト動圧軸受。
【請求項２】
前記動圧発生溝はヘリングボーン形状をなすことを特徴とする請求項１に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項３】
前記動圧発生溝はスパイラル形状をなすことを特徴とする請求項１に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項４】
前記動圧発生溝の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５としたことを特徴とする請求項２に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項５】
前記動圧発生溝の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０としたことを特徴とする請求項３に記載のスラスト動圧軸受。
【請求項６】
軸線方向に微小すき間を介して対向する軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面とを備え、前記微小すき間には潤滑油が充填され、前記軸受回転側部材の軸受面と前記軸受固定側部材の軸受面のうち少なくとも一方にヘリングボーン形状をなす複数の動圧発生溝が形成されており、前記軸受回転側部材が回転すると、前記動圧発生溝により潤滑油の動圧が誘起されることによって回転が保持されるスラスト動圧軸受であって、前記動圧発生溝の前記軸受回転側部材の回転円周方向における溝幅Ｇと前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の前記軸受回転側部材の回転円周方向における幅Ｌとの関係を、Ｇ：Ｌ＝６５:３５からＧ:Ｌ＝７５:２５としたことを特徴とするスラスト動圧軸受。
【請求項７】
軸線方向に微小すき間を介して対向する軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面とを備え、前記微小すき間には潤滑油が充填され、前記軸受回転側部材の軸受面と前記軸受固定側部材の軸受面のうち少なくとも一方にスパイラル形状をなす複数の動圧発生溝が形成されており、前記軸受回転側部材が回転すると、前記動圧発生溝により潤滑油の動圧が誘起されることによって回転が保持されるスラスト動圧軸受であって、前記動圧発生溝の前記軸受回転側部材の回転円周方向における溝幅Ｇと前記動圧発生溝に対して円周方向に隣接する稜部の前記軸受回転側部材の回転円周方向における幅Ｌとの関係を、Ｇ：Ｌ＝６５:３５からＧ:Ｌ＝８０:２０としたことを特徴とするスラスト動圧軸受。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載のスラスト動圧軸受を備えたスピンドルモータ。
【請求項９】
請求項１から７までのいずれか１項に記載のスラスト動圧軸受を備えたスピンドルモータを搭載することを特徴とする情報記録再生装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】スラスト動圧軸受およびこれを用いたスピンドルモータならびにこのスピンドルモータを用いた情報記録再生装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速回転を円滑に行なう回転機械において、軸線方向の荷重支持を行なうスラスト動圧軸受に関する。特に回転軸振れに対する耐傾斜剛性が大きく、かつ軸受ロストルクが小さいスラスト動圧軸受、およびこのスラスト動圧軸受を用いたスピンドルモータ、ならびにこのスピンドルモータを用いた情報記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置などの情報記録再生装置の記録メディアを回転させるスピンドルモータにおいて、ロータの軸線方向の荷重を支持するとともにロータの回転振れを抑制するための手段として、スパイラル溝や中間屈曲部を持つヘリングボーン溝によって動圧を発生するスラスト動圧軸受が種々提案されている（例えば、特開２００１−１７３６４５号公報（第６項、図３）、以下特許文献１，特開２００３−１１３８３７号公報（第７項，図１）、以下特許文献２，特開平１０−７３１２７号公報（第１２項，図８）、以下特許文献３）。
【０００３】
図１２Ａは従来のスラスト動圧軸受の原理的構成を示す。回転中心軸１の軸線方向に、潤滑油５０が充填された微小すき間を介して対向する軸受回転側部材（ロータ）１０の軸の軸受面１１と軸受固定側部材２０の軸受面２１とで構成する。前記微小すき間の外周側には、潤滑油５０と空気との気液境界面５１を形成するシール部を設ける。軸受回転側部材１０の軸受面１１あるいは軸受固定側部材２０の軸受面２１の少なくともどちらか一方に、動圧発生溝３０を形成する。また、動圧発生溝３０隣接して稜部４０を形成する。
【０００４】
図１２Ｂは従来のスラスト動圧軸受の別の原理的構成を示す。図１２Ａに示した構成と同様に、回転中心軸１の軸線方向に、潤滑油５０が充填された微小すき間を介して対向する軸受回転側部材（ロータ）１０の軸の軸受面１１と軸受固定側部材２０の軸受面２１とで構成する。前記微小すき間の外周側には、潤滑油５０と空気との気液境界面５１を形成するシール部を設ける。
【０００５】
動圧発生溝３０の形状としては、図１３に示すスパイラル溝３５や図１４に示すヘリングボーン溝３１が知られている。凹部である動圧発生溝３１、３５と動圧発生溝とほぼ同じ形状を成し凸部である稜部４１、４５が交互に所定のピッチで形成されている。溝幅Ｇと稜部幅Ｌの関係はＧ＝Ｌ（特許文献１）あるいはＧ＜Ｌ（特許文献２，３）となっている。ここで，溝幅Ｇおよび稜部幅Ｌは、軸受面上に想定した任意半径の円２が、動圧発生溝３１，３５および稜部４１，４５と交わってできる円弧の長さあるいは円弧の角度である。
【０００６】
なお、任意半径の円２に沿った動圧発生溝の横断面を図１５Ａ，図１５Ｂに示す。動圧発生溝の形成に当たって、エッチング、コイニング、電解加工、放電加工などの方法を用いる場合は、図１５Ａに示すように、稜部４１，４５は一般に断面形状が台形を有し、稜部４１，４５のコーナＣや、溝のコーナＣには丸みをもたせることが多い。このような場合における稜部幅Ｌは、稜部の断面プロファイルが溝の深さＨの１／２の標高線よりも高い領域を意味し、溝幅Ｇはこの標高線よりも低い領域を意味する。また、ＮＣ旋盤加工で動圧発生溝を形成した場合や、図１５Ａで形成した稜部の頂上部（ＴＯＰ）を、さらに平面研削盤などを用いて平坦に加工した場合は、図１５Ｂに示すように、稜部の頂上側コーナはシャープなエッジになりうる。このような場合における稜部幅Ｌは、稜部の頂上部の平坦部の幅とする。
【０００７】
なお、電解加工や放電加工などで動圧発生溝を形成した場合の代表的なスラスト動圧溝は特許文献３等の図面に記載されている。その代表例を図１６Ａに示す。固定軸３００（後述の図１６Ｂに示す）に固定された固定側軸受部材３２０の上下には、凹部であるヘリングボーン溝３３１を設ける。ヘリングボーン溝３３１は電解加工などを用いて形成された場合、内周から外周にわたってほぼ同一の円周方向長さを有する。ヘリングボーン溝３３１に隣接する稜部３４１は電解加工による加工残し部として形成される。固定側軸受部材３２０の最内周部と最外周部は起動停止時に潤滑油がスラスト軸受部内部でスムーズに移動できるように、電解加工もしくは切削などによりヘリングボーン溝３３１と同様に円環状凹部３５０，３５１を構成する。この固定側軸受部材３２０をスラスト軸受に用いた軸受部の要所断面図を図１６Ｂ，図１６Ｃに示す。図１６Ｂはモータが停止した状態、図１６Ｃはモータが定常回転している状態をそれぞれ示す。モータが停止している状態では、固定側軸受部材３２０の上面と、回転側スラスト板３１０とは接触している。一方、定常回転時には両者間で動圧が発生し、所定量だけ浮上離間する。ここで停止状態から回転状態に移行する際、もしくは回転状態から停止状態に移行する際には、方向３５３（白抜きの矢印）で示したように、ヘリングボーン溝３３１，円環状凹部３５０，３５１を経由して潤滑油がスラスト軸受の上下を行き来する。
【０００８】
ところで、近年の携帯情報端末機器の普及に伴い、それに搭載されるハードディスク装置などの情報記録再生装置には小型化・薄型化・低消費電力化が求められている。そのため情報記録再生装置の記録メディアを回転させるスピンドルモータは、薄型化、軸振れのない高精度回転の実現、低消費電力化が必須である。
【０００９】
従来の３．５型や２．５型といった比較的大型のハードディスク装置に用いられるスピンドルモータでは回転軸を長くすることができる。そこでラジアル動圧軸受を回転軸周りに上・下２段に配置し、回転軸を上下２点で支持することで、回転軸の傾斜を変動させて軸振れを発生させようとする外乱モーメントトルクに対する剛性（以下、耐傾斜剛性と呼ぶ）を確保していた。これに対して、１．８型以下の小型でかつ薄型のハードディスク装置用のスピンドルモータでは、薄型化のために回転軸を短くしなければならない。そのため、ラジアル動圧軸受を回転軸周りに上・下２段に配置することには困難が伴う。その結果、ラジアル動圧軸受で回転軸振れを抑えるための耐傾斜剛性を確保することが困難になる。
【００１０】
また、仮に上・下２段に配置できたとしても、ラジアル軸受における耐傾斜剛性は２つのラジアル軸受のピッチのほぼ２乗に比例する。これにより、特にドライブ厚み５ｍｍ以下に適用される薄型モータでは耐傾斜剛性は著しく小さくなる。
【００１１】
そこで、スラスト動圧軸受の耐傾斜剛性を高めて、ラジアル動圧軸受に代わってスラスト動圧軸受で回転軸振れを抑える必要が生じる。一方、低消費電力化のためには動圧軸受の軸受ロストルクを小さくしなければならない。すなわち、低消費電力で高回転精度の薄型スピンドルモータのスラスト動圧軸受には、従来のスラスト動圧軸受に対して、より一層の耐傾斜剛性の向上と軸受ロストルクの低減が求められる。
【００１２】
また、スラスト動圧溝の加工方法には、エッチング，コイニング，電解加工等が知られている。こうした方法によって、スラスト動圧溝を形成する時及びそれをモータに組み込むときには回転中心に対する偏心や溝幅のばらつきが必ず生じてしまう。ここで溝幅Ｇおよび稜部幅Ｌの比が１：１を設計中心のねらい目として設定すると、偏心ないし加工ばらつきによって、同一半径上でもＧ：Ｌの比がランダムに変動して、スラスト動圧溝の場所によってはＧ＞Ｌであったり、Ｇ＜Ｌとなったりする。このことは、潤滑油を動圧溝による楔効果によって所定の位置に集中させて圧力を発生する上において、その集中度合い（ポンプイン／ポンプアウト特性）が回転位相によって変化してしまうことにつながる。またＧ：Ｌ＝５０：５０の状態では、後述するように、耐傾斜剛性が最も弱いので、回転軸が傾斜しやすく、スラスト軸受近傍の潤滑油液面の高さ変動や液面振動を誘発することになる。特に起動時のように、スラスト軸受浮上量がゼロの状態から所定の浮上量に達するまでのような過渡的状態や、光ディスクドライブ用モータのように運転中に急激に回転速度が変動する場合、潤滑油がスラスト軸受の対向面の間で増減することになる。このときＧ：Ｌの比が５０：５０に近く、かつスラスト動圧溝の場所もしくは回転位相によってランダムに分散していると、耐傾斜剛性が小さいので、回転軸が傾斜しやすく、位相によっては正常に潤滑油が供給排出されることが困難になる。これら液面振動の発生や、供給排出が正常に働かない状態が発生すると、スラスト軸受間に潤滑油が満たされず、その結果軸受内部に空気を巻き込んだり、潤滑油が軸受外に漏れたりする。このような現象は溝幅Ｇのランダム変動成分ΔＧが（Ｇ＋Ｌ）に対して３％程度以上になると発生が顕著になることが実験的にわかった。このように軸受内部に空気を巻き込まれた軸受は、回転変動成分が現れる、あるいは軸受剛性が低下するという課題が発生すると共に、潤滑油が軸受外に漏れると軸受寿命が短くなるという不具合が発生する。
【発明の開示】
【００１３】
本発明は、上記の不具合を克服するためになされたものである。軸受面に形成されたヘリングボーン溝あるいはスパイラル溝によって動圧を発生するスラスト動圧軸受において、従来の構成を大きく変えることのない簡易な構成を採用する。すなわち、従来のスラスト動圧軸受よりも大きな耐傾斜剛性を有し、かつ軸受ロストルクが小さいスラスト動圧軸受を提供すると共に、溝幅Ｇがランダムに変動しても軸受内への空気の巻き込みや、潤滑油漏れを抑制することを目的とする。
【００１４】
さらに、このスラスト動圧軸受を用いた低消費電力で高回転精度の薄型スピンドルモータ、ならびにこのスピンドルモータを用いた低消費電力で信頼性の高い薄型の情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１５】
なお、本発明での情報記録再生装置としては、ＨＤＤ、ＶＣＲ，光ディスク装置等のように記録媒体を含む。また、記録再生素子を高速回転するモータ上に搭載した装置や、レーザビームを反射して所定の位置に可動照射させることで情報を記録もしくは再生するためポリゴンミラーをスピンドルモータ上に搭載した、レーザビームプリンタ、スキャナ装置、コピー機等も含む。すなわち情報を記録もしくは再生するための装置の中で、高速回転するモータを使用する装置等を含むものであるが、これに限定されるものではない。
【００１６】
上記従来の不具合を克服するために、本発明のスラスト動圧軸受は、軸線方向に微小すき間を介して対向する軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面とを備える。微小すき間には潤滑油が充填され、軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面のうち一方に複数の動圧発生溝を形成する。軸受回転側部材が回転すると、動圧発生溝により潤滑油の動圧が誘起されることによって回転が保持されるスラスト動圧軸受である。動圧発生溝の溝幅Ｇと、動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ＞Ｌとしている。
【００１７】
また、本発明の別のスラスト軸受は、動圧発生溝の溝幅Ｇと、動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの比がＧ＞Ｌとするのは、軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面とが微小すき間を介して対向する軸受面に設けられた動圧発生溝形成領域のうち８０％以上の面積としている。
【００１８】
また、本発明の別のスラスト動圧軸受は、動圧発生溝はヘリングボーン形状を成している。
【００１９】
また、本発明の別のスラスト動圧軸受は、動圧発生溝はスパイラル形状を成している。
【００２０】
また、本発明のさらに別のスラスト動圧軸受では、動圧発生溝はヘリングボーン形状を成し、動圧発生溝の溝幅Ｇと、動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの比をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５としている。
【００２１】
また、本発明のさらに加えて別のスラスト動圧軸受では、動圧発生溝はスパイラル形状をなし、動圧発生溝の溝幅Ｇと、動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの比をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０としている。
【００２２】
これらの構成により、本発明のスラスト動圧軸受は、従来のスラスト動圧軸受よりも耐傾斜剛性を大きくし、さらに、軸受ロストルクを小さくすることができる。また、積極的に溝幅Ｇを稜部幅Ｌよりも大きくすることで、加工誤差によるポンプイン／アウト特性への影響が抑制される。その結果、潤滑油の液面の位置変動や、空気の巻き込みが抑制されるという効果も生ずる。実験的には溝幅Ｇのランダム変動成分ΔＧが（Ｇ＋Ｌ）に対して６％程度に達しても発生が抑制される。
【００２３】
また、本発明にかかるスピンドルモータは上記いずれかに記載のスラスト動圧軸受を備えている。
【００２４】
また、本発明にかかる情報記録再生装置は上記のいずれかのスラスト動圧軸受を備えたスピンドルモータを搭載している。
【発明の効果】
【００２５】
本発明にかかるスラスト動圧軸受は、耐傾斜剛性が大きく回転精度が高い、さらに軸受ロストルクが小さいという優れた特徴を有しており、携帯情報端末機器に搭載される小型・薄型の情報記録再生装置の記録メディアを回転させる薄型スピンドルモータのスラスト動圧軸受として有用であるので、その産業上の利用可能性は高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１、図２および図３はそれぞれ、ヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受を有限要素法で数値解析した結果である。スラスト荷重が一定の場合における溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比、Ｇ：Ｌとスラスト動圧軸受の耐傾斜剛性、軸受ロストルクおよびスラスト軸受浮上量の関係を示す。なお、縦軸はＧ：Ｌ＝５０：５０の場合の各値を１．０としたときの比で表わす。一方、図４、５および図６はスパイラル溝のスラスト動圧軸受を有限要素法で数値解析した結果である。ヘリングボーン溝の場合と同様に、それぞれ耐傾斜剛性、軸受ロストルクおよびスラスト軸受浮上量の関係を示す。図１から図３の計算に用いたヘリングボーン溝と、図４から図６の計算に用いたスパイラル溝の主要な寸法形状はともに溝本数１０本、スラスト軸受けの最外径は５．５ｍｍ、最内径は３．６ｍｍ、溝の深さは１０ミクロンである。
【００２７】
有限要素法に基づいた計算の結果、潤滑油の粘度が異なっても溝形状が変化しない限り図１から図６の特性図は変化しないことがわかった。また上記主要溝形状が変化した場合、特性に若干の変化が生ずるが、傾向に大きな変化は生じない。
【００２８】
図１から、ヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受の耐傾斜剛性はＧ：Ｌ＝５０：５０のとき最小となる。溝幅Ｇと稜部幅Ｌの差が大きくなるほど耐傾斜剛性が大きくなることがわかる。いま、スラスト軸受浮上量が同じ場合、溝幅Ｇが稜部幅Ｌよりも小さくなれば流路が狭くなり溝を流れる潤滑油の流量が減少する。このため発生する動圧が小さくなり軸受負荷容量が低下する。また、逆に溝幅Ｇが稜部幅Ｌよりも大きくなれば流路が広くなり潤滑油の流量は増える。しかし、潤滑油が十分に圧縮されないため発生する動圧が小さくなり軸受負荷容量が低下する。その結果、スラスト加重を一定にしたときのスラスト軸受浮上量は図３に示すようにヘリングボーン溝の場合はＧ：Ｌ＝５０：５０の時に最大となる。ところで耐傾斜剛性やスラスト軸受のアキシャル方向の軸受剛性は浮上量にほぼ反比例する。従って最大浮上量を得るＧ：Ｌにおいて耐傾斜剛性は最小となる。
【００２９】
ここで図４からスパイラル溝の場合もＧ：Ｌの値が変化すると耐傾斜剛性が変化することがわかる。ヘリングボーン溝の場合よりも溝幅Ｇが稜部幅Ｌよりも若干広い５２：４８程度で耐傾斜剛性が最大値に達する。このように溝形状によって最大値に達するＧ：Ｌの値が異なるのはヘリングボーン溝とスパイラル溝とで最大圧力発生場所が異なるために起因すると考えられる。ヘリングボーン溝の場合、半径方向の中央付近で折り返し部分がある。この折り返し部付近で最大圧力が発生する。一方スパイラル溝の場合、半径方向の最内周部が最大圧力発生部となる。このように発生圧力分布が異なるため、耐傾斜剛性が最大値に到達する、Ｇ：Ｌは溝形状によって若干の差を生ずることになる。
【００３０】
また、図２および図５から、溝幅Ｇが大きくなるほどスラスト動圧軸受の軸受ロストルクは小さくなることがわかる。これは、溝幅Ｇが大きくなることで流路が広くなって潤滑油が流れやすくなり、潤滑油の粘性による軸受面全体の平均的な剪断速度が低下し、摩擦抵抗が減少するためである。
【００３１】
図３および図６より、Ｇ≫ＬまたはＧ≪Ｌの場合、同じ大きさのスラスト荷重を支えるには、Ｇ≒Ｌの場合よりもスラスト軸受浮上量が小さくして動圧を大きくさせて釣り合うようにしなければならない。前述のようにヘリングボーン溝の場合Ｇ＝Ｌのとき最大となる。またスパイラル溝の場合は５３：４７の時最大になる。そして両者とも溝幅Ｇと稜部幅Ｌの差が大きくなるほどスラスト軸受浮上量が小さくなる。
【００３２】
すなわち、スラスト軸受浮上量が同じ場合、溝幅Ｇが稜部幅Ｌよりも小さくなれば流路が狭くなり溝を流れる潤滑油の流量が減少するため発生する動圧が小さくなり軸受負荷容量が低下する。また、逆に溝幅Ｇが稜部幅Ｌよりも大きくなれば流路が広くなり潤滑油の流量は増えるが、潤滑油が十分に圧縮されないため発生する動圧が小さくなり軸受負荷容量が低下する。
【００３３】
そのため、Ｇ≫ＬまたはＧ≪Ｌの場合、同じ大きさのスラスト荷重を支えるには、Ｇ≒Ｌの場合よりもスラスト軸受浮上量が小さくして動圧を大きくさせ軸受負荷容量を大きくしなければならない。
【００３４】
ここで前述のようにスラスト軸受浮上量の変化は軸受の耐傾斜剛性に大きく影響する。スラスト荷重が一定の場合、原理的には軸受隙間が小さいほどスラスト軸受のアキシャル剛性や耐傾斜剛性は大きくなる。従って、Ｇ≫ＬまたはＧ≪Ｌの場合は、スラスト軸受浮上量が小さくなるので、Ｇ≒Ｌの場合よりも耐傾斜剛性が大きくなる。
【００３５】
以上のことから、従来のスラスト動圧軸受よりも耐傾斜剛性を大きくし、かつ軸受ロストルクを小さくするには、溝幅Ｇを稜部幅Ｌより大きくするほど良いということがわかる。ただし、過度に溝幅Ｇを大きくすると特に高温時には潤滑油の粘度が低下することと相まってスラスト軸受浮上量が小さくなり過ぎる。軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面の接触が懸念される。また起動時に浮上するまで軸受回転側部材の軸受面と軸受固定側部材の軸受面は接触摺動するが、稜部幅Ｌが過度に小さくなり、面圧が高くなる。これにより摺動摩耗が進行することが考えられる。つまり、耐傾斜剛性を大きくし、かつ軸受ロストルクを小さくするためには、溝幅Ｇが過度に大きくならない範囲で溝幅Ｇを稜部幅Ｌより大きくすれば良いということである。
【００３６】
いま、溝幅Ｇを大きくすることによるスラスト軸受浮上量の減少を約１０％まで許容し、耐傾斜剛性の向上および軸受ロストルクの低減の効果を少なくとも２％以上期待するものとする。図１、図２および図３から、ヘリングボーン形状の動圧溝の場合、望ましい溝幅Ｇと稜部幅Ｌの適正範囲はＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５までとなる。
【００３７】
またスパイラル形状の動圧溝の場合、図４、図５および図６およびスパイラル溝内周部側の稜部幅Ｌの加工上のばらつき精度も加味して、望ましい溝幅Ｇと稜部幅Ｌの適正範囲はＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０まで、さらに望ましくはＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５までとなる。
【００３８】
なお、Ｇ＞Ｌであるのは、軸受面に設けられ、潤滑油と協働して動圧を発生する動圧発生溝の形成領域のうち７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上の面積で成立していれば上記効果が生ずる。
【００３９】
ただし、ここでいう軸受面とは、モータが停止し浮上量がゼロの状態において、軸受回転側部材と軸受固定側部材とのすき間が５ミクロン以下の領域をいう。それよりもすき間が大きい部分は除外して考える。また、このすき間とは、動圧発生溝（凹部）に対して円周方向に隣接した稜部の部分と、それに対向する他方の軸受部材との間のアキシャル方向隙間をいう。
【００４０】
なお、動圧発生溝の形成領域は上記停止時のすき間が５ミクロン以下の領域全体を指すのではない。この停止時のすき間が５ミクロン以下の領域のうち動圧発生溝が実際に形成されている領域のみを指す。従って、停止時のすき間が５ミクロン以上になる領域に動圧発生溝の延伸部があったとしてもその部分は考慮に入れないものとする。
【００４１】
また、Ｇ：Ｌは必ずしもすべての領域で一定である必要はなく、回転位相方向に規則性を持って複数種類のＧ：Ｌ（ただしＧ＞Ｌ）となる溝形状を有したものであればよい。さらには半径方向位置に応じてＧ：Ｌ（ただしＧ＞Ｌ）を変えたものであってもよい。このような構成の場合、ヘリングボーン溝では望ましくはＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５までの範囲にするのがよい。またスパイラル溝ではＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０、さらに望ましくはＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５までの範囲にするのがよい。
【００４２】
さらに、耐傾斜剛性が向上することにより、溝幅Ｇがランダムに変動しても、回転軸の傾斜変動の抑制能力が向上するので、潤滑油の液面の位置変動や、空気の巻き込みが抑制される。従って、動圧発生溝の精度をゆるめても信頼性を維持することが可能になる。
【００４３】
また、本発明のスピンドルモータは、上記で説明したスラスト動圧軸受を備えた構成を有する。この構成により、低消費電力で回転軸振れが小さく回転精度を高め、かつ信頼性が高く低コストを実現し、かつ薄型のスピンドルモータを実現することができる。
【００４４】
また、本発明の情報記録再生装置は、前記スピンドルモータを搭載する構成を有する。この構成により、低消費電力で信頼性の高い情報記録再生装置を安価に実現することができる。機器の小型化・薄型化を図ることができる。
【００４５】
本発明のスラスト動圧軸受によれば、動圧発生溝の溝幅Ｇを前記動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌよりも大きくする（Ｇ＞Ｌ）ことで、回転軸振れに対する耐傾斜剛性が増大して高精度回転が可能となり、かつ軸受ロストルクを小さくすることが可能になるという優れた効果を奏する。
【００４６】
また、回転軸が短いため、ラジアル動圧軸受のみで回転軸振れに対する耐傾斜剛性を確保するのが困難な、薄型（特にドライブ厚み５ｍｍ以下となる１型以下）のハードディスク用スピンドルモータにおいて、このようなスラスト動圧軸受を用いることが効果的である。これによって、ラジアル動圧軸受に頼ることなく耐傾斜剛性を大きくでき、薄型で回転精度の高いスピンドルモータが実現できる。さらには、軸受ロストルクが小さくなるため、低消費電力化も実現できる。また、動圧発生溝の精度を従来よりもゆるめても信頼性を損なうことがないので、コストダウンをはかることが可能になる。
【００４７】
また、このスピンドルモータを搭載することにより、情報記録再生装置の低消費電力化、小型・薄型化を安価に実現することができるという大きな効果を奏する。特に、１型以下の小型かつ薄型のハードディスク装置に大きな効果を有する。１型以下のハードディスク装置を用いた情報記録再生装置は、使用者が携帯して使用されることが多くなるので、従来の軸受構造を採用したハードディスク装置に比して、軸受部への空気の巻き込み、及び軸受からの潤滑油の漏れが少なくなり、高い信頼性を得ることができるという大きな効果を奏する。
【００４８】
さらに、このスピンドルモータを搭載することにより、レーザビームプリンタなどオフィスなどでほぼ１日中稼働状態に置かれる情報記録再生装置の低消費電力化、高信頼性を得ることができるという大きな効果を奏する。
【００４９】
以下、本発明の実施の形態について、図７Ａ，図７Ｂから図１１までを参照しながら説明する。なお、従来例を示す図１２Ａ，図１２Ｂから図１６Ｃまでと同様の構成をなすものには同一の符号を付けて説明する。
【００５０】
（実施の形態１）
図７Ａは本発明の実施の形態１にかかるスラスト動圧軸受を示す。
【００５１】
実施の形態１では軸受面１１に形成された中間屈曲部１３２を有するヘリングボーン溝１３１の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ＞Ｌとした点で従来例とは異なる。それ以外の基本的な構成は従来例を示す図１２から図１６と同様である。
【００５２】
すなわち、回転中心軸１の軸線方向に、潤滑油５０が充填された微小すき間を介して対向する軸受回転側部材（ロータ）１０の軸受面１１と軸受固定側部材２０の軸受面２１とで構成する。前記微小すき間の外周側には、潤滑油５０と空気との気液境界面５１を形成するシール部を設ける。図７Ａに示すように、軸受回転側部材１０の軸受面１１には動圧発生用の中間屈曲部１３２を持つ複数のヘリングボーン溝１３１と、前記動圧発生溝と同じ形状の稜部１４１が交互に所定のピッチで、さらに溝幅Ｇと稜部幅Ｌの関係がＧ＞Ｌとなるように形成する。この時、半径方向における溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌの許容範囲は、任意の半径方向２の位置においてＧ＞Ｌであれば良い。
【００５３】
なお、ヘリングボーン溝１３１の溝幅Ｇとヘリングボーン溝１３１に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５の範囲としている。半径方向において溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌが変化する場合も、Ｇ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５の範囲内にあるものとする。このように構成されたスラスト動圧軸受では、軸受面１１が方向Ａに回転すると、潤滑油はヘリングボーン溝１３１の半径方向の外側部分１３３と同内側部分１３４に沿って中間屈曲部１３２に向かって流れる。このため、中間屈曲部１３２を中心とした領域に動圧が発生する。この動圧がスラスト荷重に対抗して軸受回転部材１０を軸線方向に持ち上げて非接触状態で回転を保持する。すでに図１から図３を用いて説明した理由により、従来のスラスト動圧軸受よりも大きな耐傾斜剛性を得ることができ、かつ軸受ロストルクは小さくなる。
【００５４】
なお、上記の説明では、軸受回転側部材１０の軸受面１１にヘリングボーン溝１３１を形成し、軸受固定側部材２０の軸受面２１を平滑面とした。本発明はこれに限定されるものではなく、軸受固定側部材２０の軸受面２１にヘリングボーン溝１３１を形成し、軸受回転側部材１０の軸受面１１を平滑面としても良い。
【００５５】
また、Ｇ：Ｌは軸受面上で1つの値に固定される必要はない。複数種類の組み合わせを規則的に配置した構成であってもよい。例えば２種類の溝幅ＧおよびＧ’と２種類の稜部幅ＬおよびＬ’の関係が、Ｇ＞Ｌ、Ｇ＞Ｌ’、Ｇ’＞Ｌ、Ｇ’＞Ｌ’となり、さらに溝幅と稜部幅の比Ｇ：ＬおよびＧ’：Ｌ’が６５：３５から７５：２５の範囲にあるそれぞれ２種類の溝と稜部を交互に配置してもよい。
【００５６】
なお、本発明は動圧発生溝の領域全体において、Ｇ＞Ｌである必要はない。動圧発生溝の形成領域のうち８０％以上、さらに望ましくは９０％以上の面積で成立していればよい。例えば、軸受回転側部材と軸受固定側部材のいずれかが、加工精度などの影響で反りを生じて、停止時に内周部のみが接触して外周側はすき間が生ずるようなことが考えられる場合、起動時は内周部側で長時間接触摺動しながら回転数が増大して最終的に浮上することになる。
【００５７】
このときに、内周部の稜部幅Ｌが小さいと、金属接触している間の面圧が高くなって、摩耗や焼き付きを生ずるおそれがある。従って、内周部の稜部幅Ｌを大きくすることによって起動時の金属接触部の面圧を抑制することが考えられる。そのために、半径方向の外周から中央部にかけては、Ｇ：Ｌ＝７５：２５とし、内周部付近ではＧ≦Ｌとしてもよい。
【００５８】
また逆のパターンとして、半径方向の内周からその中央部にかけては、Ｇ：Ｌ＝６５：３５として、最外周部をＧ≦Ｌとしても本発明の目的を達成することが可能である。
【００５９】
また、図７Ａでは中間屈曲部１３２の内周側と外周側の溝本数が同一である場合を示した。しかし、図７Ｂに示すように、外周側の溝本数を多くして、内周側の溝本数を少なくしてもよい。図７Ｂにおいては、中間屈曲部の近傍で内周側は局所的にＧ：Ｌの値が変化している。これによってたとえばＧ：Ｌを半径方向の大半にわたって同一としても、最内周部の稜部の円周方向長さが小さくなりすぎることを防止することができる。これにより、起動時の金属接触時の面圧上昇を低減することができる。なお、図面上では外周側の溝本数を１０，内周側の溝本数を５としたが、これに限定されない。
【００６０】
（実施の形態２）
図８Ａは実施の形態２にかかる本発明のスラスト動圧軸受を示す。
【００６１】
実施の形態２では回転側軸受面１１に形成されたスパイラル溝１３５の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ＞Ｌとした点で異なる。それ以外の基本的な構成は従来例を示す図１２および図１４と同様である。
【００６２】
すなわち、回転中心軸１の軸線方向に、潤滑油５０が充填された微小すき間を介して対向する軸受回転側部材（ロータ）１０の軸受面１１と軸受固定側部材２０の軸受面２１とで構成する。前記微小すき間の外周側には、潤滑油５０と空気との気液境界面５１を形成するシール部を設ける。図８Ａに示すように、軸受回転側部材１０の軸受面１１には複数の動圧発生用のスパイラル溝１３５と、前記動圧発生溝と同じ形状の稜部１４５が交互に所定のピッチで、さらに溝幅Ｇと稜部幅Ｌの関係がＧ＞Ｌとなるように形成されている。この時、半径方向における溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌの変化は許容され、任意の半径方向２の位置においてＧ＞Ｌの条件を満たせばよい。
【００６３】
なお、スパイラル溝１３５の溝幅Ｇとスパイラル溝１３５に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０の範囲としている。半径方向において溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌが変化する場合も、Ｇ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０の範囲内にあるものとする。
【００６４】
また、図４，図５および図６はそれぞれ、スパイラル溝のスラスト動圧軸受を有限要素法で数値解析した結果である。スラスト荷重が一定の場合における溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌとスラスト動圧軸受の耐傾斜剛性、軸受ロストルクおよびスラスト軸受浮上量の関係を示している。なお、縦軸はＧ：Ｌ＝５０：５０の場合の各値を１．０としたときの比で表わす。
【００６５】
このように構成されたスラスト動圧軸受では、軸受面１１が方向Ａに回転すると、潤滑油はスパイラル溝１３５に沿って最内周部１３６に向かって流れる。このとき、最内周部１３６を中心とした領域に動圧が発生する。この動圧がスラスト荷重に対抗して軸受回転部材１０を軸線方向に持ち上げて非接触状態で回転を保持する。すでに図１から図３を用いて説明した理由と同じ理由によりにより、従来のスラスト動圧軸受よりも大きな耐傾斜剛性を得ることができ、かつ軸受ロストルクを小さくすることができる。
【００６６】
なお、上記の説明では、軸受回転側部材（ロータ）１０の軸受面１１にスパイラル溝１３５を形成し、軸受固定側部材２０の軸受面２１を平滑面とした。本発明はこれに限定されるものではなく、軸受固定側部材２０の軸受面２１にスパイラル溝１３５を形成し、軸受回転側部材（ロータ）１０の軸受面１１を平滑面としても良い。
【００６７】
なお、上記の説明ではＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝８０：２０とした。さらに望ましくはＧ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５とするのが良い。
【００６８】
また、Ｇ：Ｌは軸受面上で1つの値に固定される必要はなく、複数種類の組み合わせを規則的に配置した構成であってもよい。例えば２種類の溝幅ＧおよびＧ’と２種類の稜部幅ＬおよびＬ’の関係が、Ｇ＞Ｌ、Ｇ＞Ｌ’、Ｇ’＞Ｌ、Ｇ’＞Ｌ’となるように配置する。
【００６９】
さらに溝幅と稜部幅の比Ｇ：ＬおよびＧ’：Ｌ’が６５：３５から８０：２０の範囲に、さらに望ましくは６５：３５から７５：２５の範囲にあるそれぞれ２種類の溝と稜部を交互に配置してもよい。
【００７０】
なお、本発明は動圧発生溝の領域全体において、Ｇ＞Ｌである必要はない。動圧発生溝の形成領域のうち７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上の面積で成立していればよい。例えば、軸受回転側部材と軸受固定側部材のいずれかが、加工精度などの影響で反りを生じて、停止時に内周部のみが接触して外周側はすき間が生ずるようなことが考えられる場合、起動時は内周部側で長時間接触摺動しながら回転数が増大して最終的に浮上することになる。このときに、内周部の稜部幅Ｌが小さいと、金属接触している間の面圧が高くなって、摩耗や焼き付きを生ずるおそれがある。従って、内周部の稜部幅Ｌを大きくすることによって起動時の金属接触部の面圧を抑制してやるとよい。そのために、半径方向の外周から中央部にかけてはＧ：Ｌ＝８０：２０、さらに望ましくは７５：２５とする。内周部の付近はＧ≦Ｌとしてもよい。また逆のパターンとして、半径方向の内周から中央部にかけてはＧ：Ｌ＝６５：３５とする。最外周部のみを局所的にＧ≦Ｌとしても本発明の目的を達することが可能である。
【００７１】
また、図８Ａでは内周側と外周側の溝本数が同一である場合を示した。図８Ｂに示すように、外周側の溝本数を多くして、内周側の溝本数を少なくしてもよい。同図においては、半径方向の中央部で局所的にＧ：Ｌの値が変化している。これによってたとえばＧ：Ｌを半径方向の大半にわたって同一としても、最内周部の稜部の円周方向長さが小さくなりすぎることを防止することができるので、起動時の金属接触時の面圧上昇を低減することができる。
【００７２】
（実施の形態３）
図９から図１１は、本発明の実施の形態３にかかるスピンドルモータ及び情報記録再生装置を示す。
【００７３】
図９は、本発明の実施の形態３にかかる、スピンドルモータおよび情報記録再生装置の構成を説明するための回転中心２０１の軸心を含む平面で断面にした主要部の概略断面図である。なお、図示される情報記録再生装置はハードディスク装置や光ディスク装置などのディスク装置に本発明にかかる動圧スラスト軸受、スピンドルモータが採用された一例を示す。
【００７４】
図９において、回転中心２０１の周りに回転するロータ部２０２は、回転中心２０１近傍において中空円筒部２０２ａ及びフランジ部２０２ｂを有する。また、中空円筒部２０２ａの外周面２０２ｃおよびフランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄで動圧軸受の回転側軸受部２０２ｅが形成されている。
【００７５】
また、ロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの外周側の下面には複数の磁極に着磁された回転磁石２０３が圧入あるいは接着その他の方法により固着され、ロータ部２０２及び回転磁石２０３からなる回転体２０４を構成している。
【００７６】
回転体２０４を構成するロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの内周面は、その内径がロータ部２０２のフランジ部２０２ｂ側において大きい。かつ、シャーシ２０５側においては、小さくなるように少なくとも２つの異なる内径を有する。フランジ部２０２ｂ側における内周面とシャーシ２０５側における内周面を接続する段差面２０２ｆが回転中心２０１の軸方向に略垂直な形状となるように形成されている。
【００７７】
一方、ロータ部２０２の回転側軸受部２０２ｅに対応して、その内周面２０６ａと上端面２０６ｂで動圧軸受の固定側軸受部２０６ｃが形成された軸受固定側部材２０６が圧入、接着あるいは溶接その他の周知の方法によりシャーシ２０５に固着されている。また、コイル２０７がステータコア２０８の複数の磁極歯部に巻回されて構成されたステータ２０９の複数の磁極歯部先端部の内周面がロータ部２０２に固着された回転磁石２０３の外周面に対向するようにして、ステータ２０９がシャーシ２０５に固着されている。
【００７８】
また、その軸心を回転中心２０１に略一致させ、かつ、ロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの中空部分を、すき間を有して通るように、固定軸２１０がシャーシ２０５に圧入あるいは接着等の方法により固着されている。
【００７９】
また、ステータ２０９からの漏洩磁束を磁気的に遮蔽するシールド板２１１がシャーシ２０５に固着され、スピンドルモータ２１２を形成している。
【００８０】
固定軸２１０は、シャーシ２０５側においてその外周面の外径が小さい。シャーシ２０５側とは反対側においては、その外周面の外径が大きくなるような段付軸形状を有し、シャーシ２０５側における外径がロータ部２０２の円筒部２０２ａの内周面のシャーシ２０５側における内径よりも小さい。シャーシ２０５側とは反対側における外径がロータ部２０２のフランジ部２０２ｂ側における内周面の内径よりも小さく形成されている。シャーシ２０５側における外径が小さい方の外周面とシャーシ２０５側とは反対側の外径が大きい方の外周面とを接続する段付面２１０ａは回転中心２０１の軸方向に略垂直な面となるような形状を有する。
【００８１】
そして、ロータ部２０２の中空円筒部２０２ａのフランジ部２０２ｂ側における内周面とシャーシ２０５側における内周面を接続する段差面２０２ｆと固定軸２１０の段付面２１０ａが、非常に小さな所定のすき間を有して対向するようにシャーシ２０５に固定されている。
【００８２】
また、シャーシ２０５側とは反対側にある固定軸２１０の端部の中心部には、雌ねじ部２１０ｂが形成されている。
【００８３】
また、ロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの上面には、表面に記録媒体（図示せず）が形成されたディスク２１４が載置され、ねじ２１５により固定されたディスク保持部材２１６の弾性力によりディスク２１４をロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの上面に押圧固定し、ロータ部２０２の回転に伴ってディスク２１４が回転可能に構成されている。
【００８４】
なお、周知の方法によりディスク２１４に形成された記録媒体に記録再生する信号変換素子（図示せず）を所定のトラック位置に位置決めする揺動手段（図示せず）を介して信号変換素子がディスク２１４に対向して配設されている。
【００８５】
また、ディスク２１４に形成される記録媒体は、ディスク２１４の上下両面に形成してもよい。こうした構成下においては、信号変換素子および揺動手段はディスク２１４の上下面に形成されたそれぞれの記録媒体に対応させる構成となる。
【００８６】
さらに、固定軸２１０の雌ねじ部２１０ｂに対応した位置においてカバー２１７に貫通穴を設ける。カバー２１７の当接部２１７ａの下端面に、固定軸２１０の上端面を当接させて、カバー固定ネジ２１８をカバー２１７の貫通穴を介して固定軸２１０の雌ねじ部２１０ｂにねじ止めし、カバー２１７を固定軸２１０に固定する。
【００８７】
一方、カバー２１７の周縁部においてカバー２１７をシャーシ２０５、あるいは筐体（図示せず）等にねじ止め等により固定保持する。ディスク２１４、信号変換素子、揺動手段、スピンドルモータ２１２およびカバー２１７等からなるディスク装置を構成している。なお、カバー２１７と固定軸２１０は必ずしもねじ止めしなくても良い。
【００８８】
次に、動圧軸受部の構成について詳しく説明する。
【００８９】
図１０は、スピンドルモータの動圧軸受部２２０およびその周辺の拡大概略断面図である。
【００９０】
図１０において、ロータ部２０２の回転側軸受部２０２ｅと固定側軸受部２０６ｃがそれぞれ対向する面の間に、例えばエステル系合成油のような潤滑油５０を充填して、ロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの外周面２０２ｃとそれに対向する軸受固定側部材２０６の内周面２０６ａとの間でラジアル動圧軸受２２０ｂを構成している。また、ロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄとそれに対向する軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂとの間でスラスト動圧軸受２２０ａを構成する。
【００９１】
図１０において、ラジアル動圧軸受２２０ｂには動圧発生溝として、へリングボーン溝２２１が、固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の内周面２０６ａに形成されている。これに対向する回転側軸受部２０２ｅであるロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの外周面２０２ｃは平滑面となっている。
【００９２】
また、スラスト動圧軸受２２０ａには、動圧発生用の中間屈曲部１３２を有する複数のヘリングボーン溝１３１と、前記動圧発生溝と同じ形状の稜部（図示せず）が交互に所定のピッチで、さらに溝幅Ｇと稜部幅Ｌの関係がＧ＞Ｌとなるように固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂに形成されている。なお、ヘリングボーン溝１３１の溝幅Ｇと、へリングボーン溝１３１に隣接する稜部の幅Ｌの関係は、Ｇ：Ｌ＝６５：３５からＧ：Ｌ＝７５：２５の範囲内にある。
【００９３】
また、動圧発生溝が形成された固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂに対向する回転側軸受部２０２ｅであるロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄは平滑面である。
【００９４】
このように構成されたスピンドルモータ２１２の動圧軸受部２２０において、ロータ部２０２の回転側軸受部２０２ｅが回転すると、動圧発生溝によって動圧が誘起されロータ部２０２の回転が非接触状態で保持される。このとき、スラスト動圧軸受２２０ａでは、すでに図１から図３を用いて説明した理由により、従来のスラスト動圧軸受よりも大きな耐傾斜剛性を得ることができる。このため、ロータ部２０２は回転振れが抑制されて高い回転精度で回転することができる。さらに、従来のスラスト動圧軸受よりも軸受ロストルクが小さいため、スピンドルモータ２１２の消費電力が小さくなる。また、スラスト動圧軸受２２０ａで大きな耐傾斜剛性を得ることができるため、ラジアル動圧軸受２２０ｂの軸線方向長さを小さくすることが可能となる。スピンドルモータ２１２の薄型化を図ることができる。さらにはディスク装置をはじめとする情報記録再生装置の薄型化を図ることができる。
【００９５】
このように、スラスト動圧軸受２２０ａの動圧発生溝の溝幅Ｇと、前記動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの関係をＧ＜Ｌとするならば、高い回転精度を持つ低消費電力の薄型スピンドルモータを実現することができる。さらには、携帯情報端末に適した高い信頼性を持つ低消費電力の薄型のディスク装置をはじめとする情報記録再生装置を実現することができる。
【００９６】
なお、上記の説明においてラジアル動圧軸受２２０ｂには、固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の内周面２０６ａに動圧発生溝であるヘリングボーン溝２２１を形成した。また、回転側軸受部２０２ｅであるロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの外周面２０２ｃを平滑面とするように説明した。これに限ることはなく、固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の内周面２０６ａを平滑面とし、回転側軸受部２０２ｅであるロータ部２０２の中空円筒部２０２ａの外周面２０２ｃに動圧発生溝であるヘリングボーン溝２２１を形成してもよい。
【００９７】
また、上記の説明においてスラスト動圧軸受２２０ａは、固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂに動圧発生溝であるヘリングボーン溝１３１を形成した。また、回転側軸受部２０２ｅであるロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄを平滑面とするように説明した。しかし、これに限ることはなく、固定側軸受部２０６ｃである軸受固定側部材２０６の上端面２０６ｂを平滑面とする。また、回転側軸受部２０２ｅであるロータ部２０２のフランジ部２０２ｂの下端面２０２ｄに動圧発生溝であるヘリングボーン溝１３１を形成してもよい。
【００９８】
また、上記の説明において、スラスト動圧軸受２２０ａの動圧発生溝を溝幅Ｇと前記動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの関係がＧ＞Ｌであるヘリングボーン溝１３１とするように説明した。しかし、これに限ることはなく、スラスト動圧軸受２２０ａの動圧発生溝を溝幅Ｇと前記動圧発生溝に隣接する稜部の幅Ｌの関係が、Ｇ＞Ｌである関係を満たすスパイラル溝としてもよい。
【００９９】
また、実施の形態３においては、１枚のディスクが搭載されるスピンドルモータおよびディスク装置について説明した。しかし、図１１に示すように、周知の方法により、ロータ部３０２に複数のディスク３１４が搭載できるように構成してスピンドルモータ３１２を形成し、複数のディスク３１４が搭載されたディスク装置を構成してもよい。
【０１００】
さらに、本発明はディスク装置用のモータなどに限定されるものではない。例えばビデオカセットレコーダ用の回転ヘッドモータや、レーザビームプリンタやイメージスキャナ、コピー機等に使用されるポリゴンミラー駆動用モータ、更にこれらのモータを搭載して、情報を記録、もしくは再生する情報記録再生装置などにも適用することができる。
【０１０１】
なお、図９，１０，１１において、スラスト軸受部は略円筒形状をなす軸受固定側部材の上面と、ロータ部の下面との間に配設した構成を例示した。本発明はこれに限定されるものではない。例えば固定軸に円環状のスラストフランジを固定し、ここに回転スリーブを対向配置した構成であってもよい。また、スラストプレートによって一端を閉塞して袋状とした固定側軸受部材に、その下端を平坦にした回転軸を挿入して、スラストプレートと回転軸下端との間でスラスト軸受を構成したものなど軸受の全体構成には左右されないものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明にかかるスラスト動圧軸受は、耐傾斜剛性が大きく回転精度が高い、さらに軸受ロストルクが小さいという優れた特徴を有しており、携帯情報端末機器に搭載される小型・薄型の情報記録再生装置の記録メディアを回転させる薄型スピンドルモータのスラスト動圧軸受として有用であるので、その産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】ヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受において、スラスト荷重が一定の場合の溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌと耐傾斜剛性の関係を表わす特性図
【図２】ヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受において、スラスト荷重が一定の場合の溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌと軸受ロストルクの関係を表わす特性図
【図３】ヘリングボーン溝のスラスト動圧軸受において、スラスト荷重が一定の場合の溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌとスラスト軸受浮上量の関係を表わす特性図
【図４】スパイラル溝のスラスト動圧軸受において、スラスト荷重が一定の場合の溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌと耐傾斜剛性の関係を表わす特性図
【図５】スパイラル溝のスラスト動圧軸受において、スラスト荷重が一定の場合の溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌとロストルクの関係を表わす特性図
【図６】スパイラル溝のスラスト動圧軸受において、スラスト荷重が一定の場合の溝幅Ｇと稜部幅Ｌの比Ｇ：Ｌとスラスト軸受浮上量の関係を表わす特性図
【図７Ａ】本発明の実施の形態１にかかるスラスト動圧軸受の軸受面のヘリングボーン溝のパターン図
【図７Ｂ】本発明の実施の形態１にかかるスラスト動圧軸受の軸受面のヘリングボーン溝の別のパターン図
【図８Ａ】本発明の実施の形態２にかかるスラスト動圧軸受の軸受面のスパイラル溝のパターン図
【図８Ｂ】本発明の実施の形態２にかかるスラスト動圧軸受の軸受面のスパイラル溝の別のパターン図
【図９】本発明の実施の形態３にかかるスピンドルモータおよび情報記録再生装置の概略断面図
【図１０】本発明の実施の形態３にかかるスピンドルモータの動圧軸受部の断面の拡大図
【図１１】本発明の実施の形態３にかかる他の一例を示すスピンドルモータおよび情報記録再生装置の概略断面図
【図１２Ａ】従来のスラスト動圧軸受の構成図
【図１２Ｂ】従来のスラスト動圧軸受の構成図
【図１３】従来のスラスト動圧軸受の軸受面のスパイラル溝のパターン図
【図１４】従来のスラスト動圧軸受の軸受面のヘリングボーン溝のパターン図
【図１５Ａ】従来のスラスト動圧軸受の軸受面の任意半径の円２に沿った動圧発生溝の横断面図
【図１５Ｂ】従来のスラスト動圧軸受の軸受面の任意半径の円２に沿った動圧発生溝の他の例における横断面図
【図１６Ａ】従来のスラスト動圧軸受の軸受面のヘリングボーン溝のパターン図
【図１６Ｂ】従来のモータ停止状態におけるスラスト軸受の軸受部要所断面図
【図１６Ｃ】従来のモータ回転状態におけるスラスト軸受の軸受部要所断面図
【符号の説明】
【０１０４】
１    回転中心軸
２    任意半径の円
１０    軸受回転側部材
１１    回転側軸受面
２０    軸受固定側部材
２１    固定側軸受面
３０    動圧発生溝
３１    ヘリングボーン溝
３２    中間屈曲部
３５    スパイラル溝
３６    最内周部
４０    動圧発生溝に隣接する稜部
４１    ヘリングボーン溝に隣接する稜部
４５    スパイラル溝に隣接する稜部
５０    潤滑油
５１    気液境界面
１３１    ヘリングボーン溝
１３２    中間屈曲部
１３３    半径方向外側部分
１３４    半径方向内側部分
１３５    スパイラル溝
１３６    最内周部
１４１    ヘリングボーン溝に隣接する稜部
１４５    スパイラル溝に隣接する稜部
２０１    回転中心
２０２，３０２    ロータ部
２０２ａ    中空円筒部
２０２ｂ    フランジ部
２０２ｃ    外周面
２０２ｄ    下端面
２０２ｅ    回転側軸受部
２０２ｆ    段差部
２０３    回転磁石
２０４    回転体
２０５    シャーシ
２０６    軸受固定側部材
２０６ａ    内周面
２０６ｂ    上端面
２０６ｃ    固定側軸受部
２０７    コイル
２０８    ステータコア
２０９    ステータ
２１０    固定軸
２１０ａ    段付面
２１０ｂ    雌ねじ部
２１１    シールド板
２１２，３１２    スピンドルモータ
２１４，３１４    ディスク
２１５    ねじ
２１６    ディスク保持部材
２１７    カバー
２１７ａ    当接部
２１８    カバー固定ネジ
２２０    動圧軸受部
２２０ａ    スラスト動圧軸受
２２０ｂ    ラジアル動圧軸受
２２１    ラジアル動圧軸受のへリングボーン溝
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
2006049114.tif 000032
【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
2006049114.tif 000043
【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【国際調査報告】
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