(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、軸およびフランジ部からなる軸部材と、ハウジングの内周面に固定された軸受部材と、軸の外周面とこれに対向する軸受部材の内周面との間にラジアル軸受隙間を備え、軸部材をラジアル方向で支持するラジアル軸受部と、フランジ部の両側に２つのスラスト軸受隙間を備え、軸部材のフランジ部をスラスト方向で支持するスラスト軸受部とを有し、ラジアル軸受部およびスラスト軸受部がそれぞれ動圧作用で軸部材を非接触支持するものにおいて、
ハウジングの一端が開口されると共に、他端がスラスト支持部で封口され、ハウジングの内周面が段差のない円筒面状をなし、フランジ部が軸の一端に設けられ、フランジ部の一方の端面と、これに対向する軸受部材の端面とでスラスト軸受部の一方のスラスト軸受隙間を構成すると共に、フランジ部の他方の端面とスラスト支持部の端面との間にスラスト軸受部の他方のスラスト軸受隙間を構成し、軸とフランジ部を一体に構成したことを特徴とする動圧型軸受ユニット。
【請求項２】
スラスト軸受部の動圧溝を軸受部材に設けた請求項１記載の動圧型軸受ユニット。
【請求項３】
スラスト軸受部の動圧溝をスラスト支持部に設けた請求項１または２記載の動圧型軸受ユニット。
【請求項４】
軸受部材の一端側をシール部材で密封した請求項１〜３何れか記載の動圧型軸受ユニット。
【請求項５】
軸部材の軸およびフランジ部を、鍛造によって一体形成した請求項１記載の動圧型軸受ユニット。
【請求項６】
軸部材の軸およびフランジ部を、溶接によって一体化した請求項１記載の動圧型軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動圧型軸受ユニットに関する。この軸受ユニットは、特に情報機器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置などのスピンドルモータ、あるいはレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータなどのスピンドル支持用として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記各種情報機器のスピンドルモータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化などが求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の一つに当該モータのスピンドルを支持する軸受があり、近年では、この種の軸受として、上記要求性能に優れた特性を有する動圧型軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。
【０００３】
図５はこの種のスピンドルモータの一例で、軸受ユニット21で回転自在に支持された軸部材22（軸22ａと、軸22ａへの装着によりフランジ部となるスラスト円盤22ｂとで構成される）を、軸受部材27に固定したモータステータ４と、軸部材22に装着したモータロータ５との間に生じる励磁力で回転駆動する構造である。軸受ユニット21には、軸部材22をラジアル方向で支持するラジアル軸受部30とスラスト円盤22ｂをスラスト方向で支持するスラスト軸受部31とが設けられ、これらの軸受部30、31は何れも軸受面に動圧発生用の溝（動圧溝）を有する動圧型軸受とされる。ラジアル軸受部30の動圧溝は、軸受部材27の内周面に形成され、スラスト軸受部31の動圧溝は、軸部材22の下端に固定したスラスト円盤22ｂの両端面にそれぞれ形成される。軸受部材27の底部には、スラスト円盤22ｂの厚さにスラスト軸受隙間の幅（ｔ＝１０〜２０μｍ程度）分を加算した段差が設けられ、この段差部分にバックメタル33を組み込むことによって、スラスト円盤22ｂの軸方向両側に上記所定幅のスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2が形成される（ｔ＝Ｃs1＋Ｃs2）。
【０００４】
この軸受ユニット21は、軸受部材27にスラスト円盤22ｂとバックメタル33とを組み込んだ後、軸受部材27の内径部にその内径よりラジアル軸受隙間Ｃｒ分だけ小径の軸22ａを挿入し、さらに軸22ａ先端をスラスト円盤22ｂの内径部に圧入することによって組立てられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記軸受ユニット21において、軸22ａとスラスト円盤22ｂとの直角度の精度が悪いと、スラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2内でスラスト円盤22ｂがその対向面と接触し、軸受性能を悪化させるおそれがある。従って、組立工程では、軸22ａをスラスト円盤22ｂに精度よく圧入する必要があるが、圧入では必要な精度（直角度２μｍ程度）を得ることが難しい。また、直角度を測定しようとしても、軸22ａやスラスト円盤22ｂは既にユニット内に組み込まれているから、その精度測定や確認は一般に困難であり、仮に可能であっても煩雑な作業を要して組立コストの増大等を招く。
【０００６】
そこで、本発明は、軸とスラスト円盤との間の精度（直角度等）を低コストに向上させ得る動圧型軸受ユニットの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成のため、本発明にかかる動圧型軸受ユニットは、ハウジングと、軸およびフランジ部からなる軸部材と、ハウジングの内周面に固定された軸受部材と、軸の外周面とこれに対向する軸受部材の内周面との間にラジアル軸受隙間を備え、軸部材をラジアル方向で支持するラジアル軸受部と、フランジ部の両側に２つのスラスト軸受隙間を備え、軸部材のフランジ部をスラスト方向で支持するスラスト軸受部とを有し、ラジアル軸受部およびスラスト軸受部がそれぞれ動圧作用で軸部材を非接触支持するものにおいて、ハウジングの一端が開口されると共に、他端がスラスト支持部で封口され、ハウジングの内周面が段差のない円筒面状をなし、フランジ部が軸の一端に設けられ、フランジ部の一方の端面と、これに対向する軸受部材の端面とでスラスト軸受部の一方のスラスト軸受隙間を構成すると共に、フランジ部の他方の端面とスラスト支持部の端面との間にスラスト軸受部の他方のスラスト軸受隙間を構成し、軸とフランジ部を一体に構成したものである。軸部材の軸およびフランジ部は、鍛造によって一体形成したり、あるいは溶接によって一体化することができる。
【０００８】
このように軸部材を一体構造とすると、軸とフランジ部間の直角度等の精度を容易に確保することができ、しかも軸受ユニットへの組込み前に直角度が測定可能となるので、精度測定やその確認作業も容易なものとなる。
【００１１】
スラスト軸受部の動圧溝は、軸受部材およびスラスト支持部の何れか一方（スラスト負荷の方向により決まる）、または双方に設けるのが望ましい。
【００１２】
軸受部材の一端側は、シール部材で密封しておくのがよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１乃至図４に基いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明にかかる動圧型軸受ユニット１を備える情報機器用スピンドルモータの断面図で、一例としてＨＤＤ（ハードディスクドライブ）スピンドルモータを示している。このスピンドルモータは、軸部材２を回転自在に支持する軸受ユニット１と、軸部材２に取付けられ、磁気ディスクＤを一又は複数枚保持するディスクハブ３と、半径方向のギャップを介して対向させたモータステータ４およびモータロータ５とを有する。ステータ４は、軸受ユニット１を保持するケーシング９の円筒状外周部に取付けられ、ロータ５はディスクハブ３の内周面に取付けられている。ステータ４に通電すると、ステータ４とロータ５との間の励磁力でロータ５が回転し、ディスクハブ３および軸部材２が回転する。
【００１５】
図１および図２に示すように、軸受ユニット１は、軸部材２と、有底円筒状のいわゆる袋型ハウジング６と、ハウジング６の内周面に固定された厚肉円筒状の軸受部材７と、軸受部材７の一端側（ハウジング６の開口側をいう）を密封するシールワッシャ等のシール部材８とを主な構成要素とする。軸部材２は、軸2aと軸2aの下端部に設けられたフランジ部2bとからなり、かつ軸2aを軸受部材７の内周部に、フランジ部2bを軸受部材７とハウジング６の底部との間に収容して配置される。
【００１６】
軸受部材７は、例えば銅や真鍮等の軟質金属等で形成される。軸受部材７の内周面には、動圧溝を有するラジアル軸受面10ａが形成され、これより軸部材２と軸受部材７の相対回転時（本実施形態では軸部材２の回転時）には、ラジアル軸受面10ａと軸2aの外周面との間のラジアル軸受隙間Ｃｒに動圧が発生し、軸2aをラジアル方向で非接触支持するラジアル軸受部10が構成される。なお、図中のラジアル軸受隙間Ｃｒの幅は誇張して描かれている（後述のスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2についても同様）。
【００１７】
軸受部材７は軟質金属等だけでなく、例えば焼結金属によっても成形することもできる。その場合の動圧溝は圧縮成形、すなわち、コアロッドの外周面にラジアル軸受面10ａの動圧溝形状（図３（ａ）参照）に対応した凹凸形状の溝型を形成し、コアロッドの外周に焼結金属を供給して焼結金属を圧迫し、焼結金属の内周部に溝型形状に対応した動圧溝を転写することによって、低コストにかつ高精度に成形することができる。この場合、焼結金属の脱型は、圧迫力を解除することによる焼結金属のスプリングバックを利用して簡単に行える。このように軸受部材７の素材として焼結金属を用いる場合、軸受部材７に潤滑油や潤滑グリースを含浸させた動圧型含油軸受として使用することができる。
【００１８】
フランジ部2bの軸方向両側には、軸方向の隙間であるスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2が設けられる。スラスト軸受隙間Ｃs1は、フランジ部2bの上端面２b1とこれに対向する軸受部材７の端面との間に形成され、他方のスラスト軸受隙間Ｃs2は、フランジ部2bの下端面２b2と、これに対向するスラスト支持部13の上面との間に形成される。本実施形態は、スラスト支持部13をハウジング６と一体に形成し、かつスラスト支持部13をハウジング６の他端開口を封口する底部とした構造を例示している。一方のスラスト軸受隙間Ｃs1を臨む軸受部材７の下端面、および他方のスラスト軸受隙間Ｃs2を臨むスラスト支持部13の上面には、それぞれ動圧溝を有するスラスト軸受面11ａ、11ｂが形成され、これより上記回転時には、スラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2に動圧が発生し、フランジ部2bをスラスト方向両側から非接触支持するスラスト軸受部11が構成される。
【００１９】
上記ラジアル軸受面10ａおよびスラスト軸受面11ａ、11ｂの動圧溝形状は任意に選択することができ、公知のへリングボーン型、スパイラル型、ステップ型、多円弧型等の何れかを選択し、あるいはこれらを適宜組合わせて使用することができる。図３は動圧溝形状の一例としてへリングボーン型を示すもので、同図（Ａ）はラジアル軸受面10ａを、同図（Ｂ）は、スラスト支持部13に設けられたスラスト軸受面11ｂを示す。図示のように、ラジアル軸受面10ａは、一方に傾斜する動圧溝14が形成された第１の溝領域m1と、第１の溝領域m1から軸方向に離隔し、他方に傾斜する動圧溝14が配列された第２の溝領域m2と、２つの溝領域間m1、m2間に位置する環状の平滑部ｎとを備え、平滑部ｎと動圧溝13間の背の部分15とは同一レベルにある。スラスト軸受面11ｂの動圧溝16は、半径方向のほぼ中心部に屈曲部分を有するほぼＶ字状をなしている。
【００２０】
上記軸受ユニット１は、ハウジング６内にフランジ部2bを下にして軸部材２を挿入し、さらに所定幅（１０〜２０μｍ程度）のスラスト軸受隙間Ｃs1、Ｃs2が形成されるようにハウジング６内周部の所定位置に、軸受部材７を圧入あるいは接着することにより組立てられる。そして、この軸受ユニット１をケーシング９の円筒状内周部に圧入あるいは接着し、さらにロータ５やディスクハブ３からなるアッセンブリ（モータロータ）を軸2aの上端に圧入することにより、図１に示すスピンドルモータが組立てられる。
【００２１】
本発明では、軸部材２の軸2aとフランジ部2bとが例えば鍛造あるいは機械加工等によって一体に形成される。このように軸部材２を一体構造とすると、軸2aとフランジ部2b間の直角度等の精度を容易に高めることができ、しかも軸受ユニットへの組込み前に直角度が測定可能となるので、精度測定やその確認も簡単に行える。また、モータロータを最後に取付けることができるので、軸受ユニット１への注油が容易となり、さらにはスピンドルユニットとしての取扱いが可能となり、取扱いが容易となる利点も得られる。なお、軸部材２は、軸2aとフランジ部2bとを溶接により一体化した後、所定の精度に仕上げることによっても製造可能である。
【００２２】
上述のように、軸2aにはモータロータが圧入されるので、軸部材２の材質としては高硬度の鉄系材料で形成するのが望ましい。一方、鉄系材料では、従来のようにフランジ部2bの端面に動圧溝を塑性加工や機械加工で形成することが難しくなるため、加工コストが高騰するが、その場合でも上記のように動圧溝をフランジ部2bではなく、軸受部材７の端面やスラスト支持部13に設けるようにすれば、この種の問題を解消することができる。すなわち、軸受部材７やスラスト支持部13を軟質金属や焼結金属（塑性加工や機械加工の容易な材料）で形成することができ、加工コストの低減化を図ることができる。例えば、軟質金属を使用する場合はプレス加工等により、焼結金属を使用する場合はラジアル軸受面10ａと同様の圧縮成形により、動圧溝16付きのスラスト軸受面11ａ、11ｂを形成することができる。なお、加工コストが特に問題にならない場合は、フランジ部2bの両端面に上記スラスト軸受面11ａ、11ｂを形成することもできる。
【００２３】
図４に本発明の他の実施形態を示す。この軸受ユニット１は、図５に示す構成に対応するもので、図１のハウジング６と軸受部材７とを一体化して単体の軸受部材７’とし、当該軸受部材７’の底部開口を別部材のスラスト支持部13（例えば従来と同様のバックメタル33）で封口した構造を示す。その他の実質的な構成は図１乃至図３と同様である。この場合も軸部材２は一体構造とされ、スラスト軸受面11ａ、11ｂはそれぞれ軸受部材７’の端面およびスラスト支持部13に設けることができる。
【００２４】
【発明の効果】
このように本発明では、軸部材を一体構造としているので、軸とフランジ部間の直角度等の精度を容易に高めることができ、しかもその精度測定や確認も簡単に行える。従って、情報機器用スピンドルモータ用として好適な高精度で安価な軸受ユニットを提供することができる。
【００２５】
また、スラスト軸受部の動圧溝を、軸受部材およびスラスト支持部の何れか一方、または双方に設けるようにすれば、軸部材を鉄系等の硬質材料で形成した場合でも、軸受部材やスラスト支持部を、動圧溝を加工しやすい軟質金属や焼結金属等で形成することにより、スラスト軸受面の加工コストを低減化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる動圧型軸受ユニットを有する情報機器用スピンドルモータの断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】（Ａ）図は軸受部材の断面図、（Ｂ）図はスラスト軸受部の平面図である
【図４】本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図５】従来の情報機器用スピンドルモータの断面図である。
【符号の説明】
１    動圧型軸受ユニット
２    軸部材
2a    軸
2b    フランジ部
７    軸受部材
７’  軸受部材
８    シール部材
10    ラジアル軸受部
10ａ  ラジアル軸受面
11    スラスト軸受部
11ａ  スラスト軸受面
11ｂ  スラスト軸受面
13    スラスト支持部
14    動圧溝
16    動圧溝
Ｃｒ  ラジアル軸受隙間
Ｃs1  スラスト軸受隙間
Ｃs2  スラスト軸受隙間
【図１】
0003774080.tif 000002
【図２】
0003774080.tif 000003
【図３】
0003774080.tif 000004
【図４】
0003774080.tif 000005
【図５】
0003774080.tif 000006