JP2002070845A

JP2002070845A - 軸受機構、それを用いたハードディスク駆動機構及びポリゴンミラー駆動機構

Info

Publication number: JP2002070845A
Application number: JP2000259751A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Otsuka; 茂大塚; Shigeto Shimizu; 成人清水; Makio Kato; 万規男加藤; Jun Yatazawa; 純谷田沢
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2002-03-08

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的低速の領域においても十分なラジアル
動圧を発生でき、しかもラジアル動圧発生のための面加
工が容易で安価に製造できる軸受機構と、それを用いた
ハードディスク駆動機構及びポリゴンミラー駆動機構と
を提供する。【解決手段】軸受隙間Ｇを挟んで対向する第一部材２
（固定軸）の外周面２ａと第二部材３（スリーブ）の挿
通孔３ａ内周面との少なくとも一方に、散点状の微小な
凹凸Ｑを分散形成し、その表面粗さを最大高さＲｙで
０．５〜２．５μｍの範囲に調整することで、比較的低
速の領域においても十分なラジアル動圧を発生できるよ
うになる。また、従来の動圧発生溝を使用する従来の軸
受機構と比べて小さい回転速度で十分なラジアル動圧を
発生させることができるので、回転機構の起動あるいは
停止時において動圧不足状態となる時間が短くなり、ラ
ジアル動圧軸受部における部材損耗を起こしにくくする
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軸受機構と、それを
用いたハードディスク駆動機構及びポリゴンミラー駆動
機構とに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、記憶装置のハードディスク駆
動機構や、コピー機あるいはレーザープリンタ装置等の
ポリゴンミラー駆動機構等に用いられる軸受機構におい
て、振れ回りの少ない回転を実現するために、動圧軸受
が採用されることがある。このような動圧軸受として
は、例えば特開平５−２１５１２８号公報に開示されて
いるように、円筒状の軸受体の内側に回転軸が挿通され
るとともに、その回転軸の外周面に、例えばヘリングボ
ーン状の動圧発生溝を周方向に形成したものが知られて
いる。該構造においては、回転軸を軸受体内部で高速回
転させると、動圧発生溝への作動流体のポンピング作用
によって、回転軸と軸受体との隙間にラジアル動圧が発
生し、例えば振動その他の外乱により回転軸線にラジア
ル方向の力が作用した場合は、該動圧が復元力として作
用するので、振れ回りの少ない安定した回転を実現する
ことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の動圧軸受において採用されたヘリングボーン状の動
圧発生溝を使用する機構では、通常毎分１万〜２万回転
もの高速回転を行わないと十分なラジアル動圧が発生せ
ず、高速運転に伴う油切れ等の問題が発生しやすくな
る。また、回転機構の起動あるいは停止時等の低速回転
状態では、必然的に発生する動圧不足のため、回転軸と
軸受体とが接触し、損耗を起こしやすくなる。なお、潤
滑油を使用せず空気圧の形でラジアル動圧を発生させる
ようにした動圧軸受も提案されているが、空気圧利用の
場合、本発明者らの検討によれば、十分なラジアル動圧
を発生させるにはさらに高速の毎分４〜５万回転以上が
必要となり、上記の問題がさらに助長される形となる。

【０００４】本発明の課題は、比較的低速の領域におい
ても十分なラジアル動圧を発生でき、しかもラジアル動
圧発生のための面加工が容易で安価に製造できる軸受機
構と、それを用いたハードディスク駆動機構及びポリゴ
ンミラー駆動機構とを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記の課
題を解決するために、本発明の軸受機構は、軸状の第一
部材と、その第一部材が挿通される挿通孔を有し、該挿
通孔における前記第一部材の軸線周りの相対回転を許容
した状態にて、前記挿通孔内面と前記第一部材の外周面
との間に、作動流体にて満たされた所定量の軸受隙間を
形成する第二部材とを備え、前記第一部材の外周面とこ
れに対向する前記第二部材の内周面との少なくとも一方
に、散点状の微小な凹凸を分散形成し、その表面粗さを
最大高さＲｙで０．５〜２．５μｍの範囲にて調整し、
前記第一部材と前記第二部材とを相対回転させることに
より、前記軸受隙間においてラジアル動圧を発生させる
ようにしたことを特徴とする。

【０００６】また、本発明のハードディスク駆動機構
は、上記の軸受機構と、その軸受機構の前記第一部材及
び前記第二部材のうち一方を固定側部材、他方を回転側
部材として、該回転側部材を回転駆動する駆動部と、前
記回転側部材に取り付けられてこれと一体的に回転する
ハードディスクとを備えたことを特徴とする。

【０００７】さらに、本発明のポリゴンミラー駆動機構
は、上記の軸受機構と、その軸受機構の前記第一部材及
び前記第二部材のうち一方を固定側部材、他方を回転側
部材として、該回転側部材を回転駆動する駆動部と、前
記回転側部材に一体化されるとともに、その回転軸線の
周囲を取り囲む形態で複数の反射面が多面体状に形成さ
れたポリゴンミラーとを備えたことを特徴とする。

【０００８】本発明においては、軸受隙間を挟んで対向
する第一部材外周面と第二部材内周面との少なくとも一
方（以下、荒らし面という）に、散点状の微小な凹凸を
分散形成し、その表面粗さを最大高さＲｙで０．５〜
２．５μｍの範囲に調整することで、比較的低速の領域
においても十分なラジアル動圧を発生できるようにな
る。また、従来の動圧発生溝を使用する従来の軸受機構
と比べて小さい回転速度で十分なラジアル動圧を発生さ
せることができるので、回転機構の起動あるいは停止時
等の低速回転状態において動圧不足状態となる時間が短
くなり、ラジアル動圧軸受部における部材損耗を起こし
にくくすることができる。

【０００９】また、例えば円筒状の軸受体の内側に挿通
される回転軸にアンバランスが存在していたり、ラジア
ル方向に外力や振動等の外乱が発生して、回転軸に周期
的、および非周期的な振れ回りが生じる。全ての振れ回
りのうち、周期的な振れ回りであれば、振れ回りによっ
てずれる位置が定形的に把握でき、回転軸に対しての補
正は可能である。しかしながら、非周期的に発生する振
れ回りについては、時期並びに位置がランダムとなるの
で、補正は不可能となる。しかしながら、上記のごとき
本発明の軸受機構においては、挿通孔における第一部材
の軸線回りの非周期振れの偏心率を、２０％以下の小さ
な範囲に収めることが可能となる。例えば、軸受隙間が
３μｍであれば非周期振れは０．６μｍ以下とすること
ができる。

【００１０】なお、本発明において、最大高さＲｙは、
ＪＩＳＢ０６０１−1994に規定された方法により測定
されたものを意味する。ただし、このときの基準長さと
評価長さとは、当該ＪＩＳにおける標準値を採用する。
また、本発明において軸受隙間を満たす「作動流体」と
して、潤滑油等の液体や空気等の気体が利用できる。

【００１１】軸受隙間に面する上記荒らし面には、例え
ば図２に概念的に示すように（この場合、符号２ａが荒
らし面を示す）、散点状の微小な凹凸が二次元的にほぼ
均一に分散して形成されていることが、均一なラジアル
動圧を発生させる上で望ましい。

【００１２】次に、上記本発明特有の表面粗さを有する
荒らし面は、例えば軸状の第一部材の外周面に対して
は、硬質粒子投射等による加工を適用しやすいので、極
めて容易に形成できる。この場合、第二部材の内周面
は、少なくとも表面粗さを最大高さＲｙで２．５μｍ以
下に調整することが、摩擦増大による部材損耗を回避す
る観点において望ましいといえる。そして、ラジアル動
圧発生による回転軸線の振れ回り防止効果をさらに高め
るためには、第二部材の内周面も同様の荒らし面とする
ことが一層望ましい。

【００１３】本発明において、動圧発生溝を利用する従
来の軸受機構と比べて低速にて動圧発生できる理由とし
ては、第一部材の外周面とこれに対向する第二部材の内
周面との少なくとも一方に上記した微小な凹凸を分散形
成することで、第一部材の外周面と第二部材の内周面の
軸受隙間に存在する作動流体が、凸部によって狭まった
隙間へ誘い込まれたときに発生するくさび膜効果の寄与
が考えられる。くさび膜効果は、第一部材と第二部材と
が相対的に偏心したときの隙間の局所的な狭小化によ
る、いわばマクロ的な要因によっても生ずるが、これに
凹凸形成によるミクロ的なくさび膜効果が相乗的に作用
して、動圧発生効果がさらに高められるものと考えられ
る。また、この凹凸は、従来の動圧発生溝と比較しては
るかに細かく分散して形成されているので、一層均一で
高レベルなくさび膜効果が期待できる。

【００１４】そして、このように第一部材の外周面と第
二部材の内周面との少なくとも一方に形成される荒らし
面形成部の表面粗さを最大高さＲｙで０．５〜２．５μ
ｍの範囲にて調整してあると、軸受隙間に満たされた作
動流体が、第一部材と第二部材との相対回転によって乱
流状態にて流動できる場合がある。

【００１５】ここで、平行な２平板間に流体が満たされ
て、一方の板が固定され、他方の板が移動するとき、移
動する流体には慣性力と粘性力が作用している。この２
つの力の比をとったものがレイノルズ数Ｒｅとして知ら
れている。流体の密度をρ、粘性係数をμ、流動速度を
Ｖ、板間距離をＬとしたとき、Ｒｅ＝慣性力／粘性力＝（ρＶ^２Ｌ^２）／（μＶＬ）＝（ＶＬ）／ν （１）と表わされる。ただし、ν＝μ／ρは動粘性係数であ
る。式(１)において、Ｒｅ＝２３２０のとき臨界レイノ
ルズ数と呼び、Ｒｅ＜２３２０で層流、Ｒｅ＞２３２０
で乱流となることもよく知られている。

【００１６】ところで、動圧軸受部の負荷容量を増加さ
せるには、（ａ）動圧軸受部の軸受内径（軸受体の内径）又は軸受
長（軸受体の長さ）を大きくとることにより軸受面積を
増大させる（ｂ）動粘性係数νの大きい流体を使用する（ｃ）回転側部材の回転数を増加させる（ｄ）軸受隙間を減少させる等の方法がある。しかし、軸受機構の構造上の制約（小
型化の要請等）等から、これらの方法の実現には困難を
伴う。そこで、式（１）において、Ｒｅ＝(Ｖ／ν）・Ｌ（１）’ と表わしたとき、板間距離Ｌが一定で、流動速度Ｖが大
になると動粘性係数νが見掛け上大きくなる。すなわ
ち、上記（ｂ）項と同様の効果が得られ、これによって
動圧軸受部の負荷容量を増加させることが可能となる。

【００１７】そのために本発明では、軸受隙間を挟んで
対向する第一部材外周面と第二部材内周面との少なくと
も一方に、散点状の微小な凹凸を分散形成して面荒らし
し、その表面粗さを最大高さＲｙで０．５〜２．５μｍ
の範囲に調整することで、従来よりも低速回転の領域に
おいても作動流体の流動速度Ｖが大になり、乱流となっ
て流動できることを実現した。

【００１８】本発明において、ラジアル動圧軸受部にお
いて部材損耗が起こりにくい十分なラジアル動圧を発生
させるため、また、軸受隙間に満たされた作動流体を乱
流状態にて流動させるため、第一部材の外周面と第二部
材の内周面との相対回転数は、１００００ｒｐｍ以上に
調整することが望ましい。該回転数が１００００ｒｐｍ
未満になると、発生する動圧が不足し、接触摩擦増大に
よる部材損耗を招きやすくなり、かつ、作動流体の流動
が層流状態となって、動圧軸受部の負荷容量が減少す
る。また本発明の軸受機構においては、前述の通り、従
来の軸受機構よりも低速回転領域（例えば２０００〜２
００００ｒｐｍ程度、あるいはさらに低速の２０００〜
１５０００ｒｐｍ程度）においても、十分な動圧発生が
可能であり、軸受隙間に満たされた作動流体が乱流状態
にて流動する場合がある。ただし、本発明は、該回転数
範囲に限定されるものではなく、例えば上記以上の速度
で高速回転する軸受部に対し適用することも十分に可能
であり、このような場合には、動圧による摩擦低減効果
により部材の寿命が延びるといった効果を奏することが
できる。

【００１９】また、第一部材の外周面とこれに対向する
第二部材の内周面との少なくとも一方に、前記した散点
状の微小な凹凸とともに、ラジアル動圧発生に寄与する
溝部を形成することもできる。このような溝部を付加す
ることにより、ラジアル動圧発生による振れ回り防止効
果を一層高めることができる。

【００２０】次に、本発明においては、ラジアル動圧発
生効果を十分に高める上で、第一部材の外径を２ｒ1、
第二部材の内径を２ｒ2としたときに、ｒ2−ｒ1の値を
０．２〜２０μｍの範囲にて調整することが望ましい。
ｒ2−ｒ1は、いわば軸受隙間の大きさを反映したパラメ
ータであって、これが０．２μｍ未満になると、第一部
材外周面と第二部材内周面とが接触しやすくなり、摩擦
増大による部材損耗を招きやすくなる場合がある。他
方、ｒ2−ｒ1が２０μｍを超えると、隙間のシール性が
損なわれ、発生する動圧が不足する場合がある。ｒ2−
ｒ1の値は、より望ましくは１〜１０μｍとするのがよ
い。なお、ｒ1及びｒ2は、上記外周面あるいは内周面に
対して測定位置を変えながら外径２ｒ1あるいは内径２
ｒ2を測定したときに、２ｒ1の測定最大値を２ｒ1maxと
し、２ｒ2の測定最小値を２ｒ2minとして、それぞれ２
ｒ1max／２及び２ｒ2min／２にて算出されたものを意味
するものとする。

【００２１】次に、第一部材の外径を２ｒ1、第二部材
の内径を２ｒ2、各面の円筒度をＣとしたときに、Ｃ≦
（ｒ2−ｒ1）／２を満足していることが望ましい。Ｃが
（ｒ2−ｒ1）／２を超えると、第一部材外周面と第二部
材内周面とが接触しやすくなり、摩擦増大による部材損
耗を招きやすくなる場合がある。なお、本発明において
円筒度は、ＪＩＳＢ０６２１の５．４に定義されたも
のを採用する。

【００２２】なお、作動流体がオイル等の液体であって
も本発明の効果は十分発揮されるが、気体、とりわけ圧
縮性流体である空気において、ラジアル動圧軸受部の負
荷容量を増加させる効果が顕著であり、液体の場合に必
要な密封シールが不要であることとあいまって、用途の
拡大に寄与するところが大きい。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に示す実施例を参照して説明する。（実施例１）図１は、本発明の軸受機構を使用したハー
ドディスク駆動機構の一例を示すものである。該ハード
ディスク駆動機構１００は、モータベース部８に対し、
その片面から立ち上がる形態でボルト９により取り付け
られた第一部材としての固定軸２（固定側部材）と、そ
の外側に回転可能に配置された第二部材としてのスリー
ブ３（回転側部材）とを備え、それら固定軸２とスリー
ブ３とは軸受機構１のラジアル動圧軸受部２０を構成し
ている。

【００２４】固定軸２の外周面２ａは円筒状面とされ、
固定軸２の上方の端面には断面円形状の凹部２ｃが軸線
方向に所定深さで形成されている。また、前記したスリ
ーブ３は、軸線方向の挿通孔３ａを有する筒状に形成さ
れ、該挿通孔３ａに対し固定軸２が挿通されるととも
に、スリーブ３の外周面は後述するスラストベース部１
５の内周面に固定されている。そして、挿通孔３ａの内
周面と、固定軸２の外周面２ａとの間には、ラジアル動
圧軸受部２０の軸受隙間Ｇが形成され、この軸受隙間Ｇ
は、空気（すなわち気体）で満たされた状態となってい
る。

【００２５】内周面にスリーブ３の外周面が固定される
スカート部１５ａと、固定軸２の一方の端面（上端面）
と対向する平坦な天頂部１５ｂを有し、全体としてキャ
ップ状に形成されたスラストベース部１５が、固定軸２
と軸線をほぼ一致させて、ラジアル動圧軸受部２０の外
側を覆っている。そして、スカート部１５ａの先端が水
平状のモータベース部８に対して上方側から内側に入り
込み、スラストベース部１５はモータベース部８に対し
て蓋を伏せたように被せられている。

【００２６】スラストベース部１５はハブとしての機能
も有しており、これと固定軸２との間に、メタル軸受で
構成された摩擦スラスト軸受部３０を設けてある。この
摩擦スラスト軸受部３０は、第一部材側接触体としての
固定側接触体３１と、スラストベース部側接触体として
の回転側接触体３２とを有し、固定軸２とスリーブ３と
の相対回転に伴い発生するスラスト力を両接触体３１，
３２間で支持している。円盤状の固定側接触体３１は、
固定軸２の端面に形成した凹部２ｃの内側に挿入され、
その全体が固定軸２の端面よりも内側（下方）に位置す
るように、接着剤等により固定されている。また、スラ
ストベース部１５の天頂部１５ｂの軸中心部には断面円
形状の貫通孔１５ｃが設けられ、この貫通孔１５ｃの内
側にその軸中心部が固定側接触体３１に向けて円柱状に
突出する、回転側接触体３２の円盤状本体部が挿入され
て、接着剤等により固定されている。このように、固定
側接触体３１を固定軸２の端面よりも内側に位置させ、
回転側接触体３２の軸中心部を固定側接触体３１に向け
て突出させると、軸線方向の寸法（高さ）が短くなり、
全体としてコンパクトになる。

【００２７】回転側接触体３２は、全体が硬度５０〜６
０ＨＲＣのダイカスト用金型用鋼材で構成され、その軸
中心部が固定側接触体３１に向けて円柱状に突出し、そ
の先端の固定側接触体３１との接触面３２ａが外向きに
凸の曲面状（ここでは球面状）に形成されている。回転
側接触体３２の曲面状接触面３２ａにより、中立状態へ
の復元力が発生し、振れ回りが少なくなる。また、固定
側接触体３１は、全体が硬度７０〜８０ＨＲＢの青銅又
は硬度５０〜７０ＨＲＢの焼結含油金属で構成され、そ
の接触面３１ａは平面状に形成されている。なお、ロッ
クウェル硬さＨＲＣ，ＨＲＢはＪＩＳＺ２２４５−19
98により測定する。このように、硬度の大きい回転側接
触体３２の接触面３２ａを固定側接触体３１に向けて突
出する曲面状に形成すると、回転側接触体３２の接触面
３２ａによる固定側接触体３１の接触面３１ａの損傷を
防止できる。ところで、回転側接触体３２の円柱状突出
部の軸径Ｄが２〜１０ｍｍ（例えば３ｍｍ）の場合、球
面状接触面３２ａの半径Ｒ1は１〜１０ｍｍに調整され
る。

【００２８】なお、１５ｄは、スラストベース部１５の
天頂部１５ｂに傾斜して貫通形成された孔径０．５〜３
ｍｍ（例えば１ｍｍ）の注油孔である。注油孔１５ｄ
は、周方向の複数箇所（実施例では２箇所）に設けら
れ、接触面３１ａ，３２ａの摩擦を軽減するための潤滑
油等を外部から補給するために用いられる。そして、固
定軸２の端面に形成される凹部２ｃの空間は、このとき
の潤滑油溜めとして利用される。

【００２９】次に、リング状のステータコア１１ａと、
そのコア１１ａに対し周方向に所定間隔で巻き付けられ
た複数のコイル１１ｂとからなるコイルユニット１１
（ステータ部）が、モータベース部８に固定的に嵌め込
まれている。このコイルユニット１１は、モータベース
部８の上面側に形成された円環状の空間部８ａに突き出
して位置しており、ラジアル動圧軸受部２０を挟んで摩
擦スラスト軸受部３０とは軸線方向反対側において、軸
受隙間Ｇよりも下方位置で配置されている。

【００３０】また、スラストベース部１５のスカート部
１５ａは、固定軸２の軸線方向においてコイルユニット
１１を覆い、その先端が空間部８ａ内に達する位置まで
スカート状に延びている。スカート部１５ａの外周面に
はスペーサ６ａを介して複数のデータ記録用ハードディ
スク６が取り付けられる。また、その内周面側にはコイ
ルユニット１１に対向する位置で空間部８ａ内に、複数
の永久磁石１２（ロータ部）が周方向に所定の間隔で取
り付けられている。そして、これら永久磁石１２はコイ
ルユニット１１とともに駆動モータ４０（駆動部）を構
成し、永久磁石１２は、スラストベース部１５とこれに
取り付けられたスリーブ３、ハードディスク６及び回転
側接触体３２とを固定軸２の周りに一体的に回転駆動す
る役割を果たす。

【００３１】一方、モータベース部８を介して固定軸２
（及び固定側接触体３１）とコイルユニット１１とが一
体化されている。このとき、コイルユニット１１と永久
磁石１２とをラジアル動圧軸受部２０（軸受隙間Ｇ）よ
りも下方位置に配置して、スリーブ３の内径２ｒ2を大
きくし、ラジアル動圧軸受部２０の負荷容量を増加させ
ている。また、ラジアル動圧軸受部２０の径方向外側に
形成される空間に、ハードディスク６が取り付けられて
いる。

【００３２】次に、スリーブ３の挿通孔３ａの内周面
と、固定軸２の外周面２ａ（例えば、その挿通孔３ａの
内周面に対向する部分）とは、その少なくとも一方に、
図２（ａ）に模式的に示すように散点状の微小な凹凸Ｑ
が分散形成され、その表面粗さが最大高さＲｙで０．５
〜２．５μｍの範囲となるように、面荒らしされてい
る。

【００３３】例えば、固定軸２の外周面２ａを上記のよ
うに面荒らしする方法としては、図３（ａ）に示すよう
に、噴射ノズルＮから打撃粒子Ｂを投射する方法を例示
できる。この実施例では、固定軸２を軸線周りに回転さ
せつつ、噴射ノズルＮを前記軸線の方向に進退移動させ
ることにより、外周面２ａの全体に均一に打撃を加える
ようにしている。

【００３４】一方、挿通孔３ａの内周面については、図
３（ｂ）に示すように、挿通孔３内に噴射ノズルＮを挿
入し、打撃粒子Ｂを噴射しながらノズルＮを軸線方向に
進退させることにより、打撃を付与する方法を例示でき
る。また、図３（ｃ）に示すように、挿通孔３ａの一方
の開口部に噴射ノズルＮの噴射口を位置させ、反対側の
開口部から挿通孔３ａ内を吸引しつつ、打撃粒子Ｂを噴
射させる方法も可能である。

【００３５】打撃粒子Ｂは、平均粒子径が５〜１００μ
ｍの範囲にて調整されたものを使用し、ノズルＮからの
噴射圧力は、荒らし面（凹凸形成面）に対する投射速度
が、５０〜３００ｍ／秒となるように調整される。打撃
粒子Ｂの形状は、前述の通り球状のものがよく、なるべ
く径の揃ったものを使用することが望ましい。また、そ
の材質については、例えば固定軸２あるいはスリーブ３
がダイカスト用金型用鋼材（例えばＳＣＭ３等のＣｒ−
Ｍｏ鋼）にて構成される場合、打撃粒子Ｂはそれよりも
硬質のセラミック粒子、例えば炭化珪素粒子として構成
したものを好ましく使用することができる。

【００３６】この場合、図２（ｄ）に示すように、挿通
孔３ａの内周面と、固定軸２の外周面２ａとの双方を、
０．５μｍ≦Ｒｙ≦２．５μｍとなるように面荒らしし
てもよいし、同図（ｂ）あるいは（ｃ）のように、一方
のみを面荒らしする形としてもよい。ただし、他方の面
の最大高さＲｙは２．５μｍ以下とすることが望まし
い。

【００３７】次に、挿通孔３ａの内径（第二部材内径）
を２ｒ2、固定軸２の挿通孔３ａ内に挿通される部分の
外径（第一部材外径）を２ｒ1として、軸受隙間Ｇの大
きさに相当するｒ2−ｒ1は、０．２〜２０μｍ（望まし
くは１〜１０μｍ）に調整されている。また、挿通孔３
ａの内周面及び固定軸２の外周面２ａの各円筒度をＣと
したときに、Ｃ≦（ｒ2−ｒ1）／２となるように調整さ
れている。ただし、円筒度はＪＩＳＢ０６２１の５．
４に定義されたものを採用する。軸受内径すなわち２ｒ
2の寸法は６〜２５ｍｍ（例えば１７ｍｍ）であり、か
つ軸受隙間Ｇすなわちｒ2−ｒ1は０．２〜２０μｍ（例
えば８μｍ）である。また、軸受長すなわち挿通孔３ａ
の軸方向長さＭは５〜１５ｍｍ（例えば１１．８ｍｍ）
である。そして、挿通孔３ａの内周面及び固定軸２の外
周面２ａの表面粗さは、それぞれ最大高さＲｙで１．４
μｍ程度に調整されている。ただし、このときの基準長
さと評価長さとは、ＪＩＳＢ０６０１−1994における
標準値を採用する。

【００３８】上記のように構成されたハードディスク駆
動機構１００において、コイルユニット１１のコイル１
１ｂに電流を流して駆動モータ４０を作動させることに
より、例えばスリーブ３を４０００〜２００００ｒｐｍ
の回転速度で回転させる。軸受隙間Ｇを挟んで対向する
各面２ａ，３ａに、図２に模式的に示すような微小な凹
凸を分散形成して、その最大高さＲｙを前記範囲に調整
してあることから、軸受隙間Ｇには固定軸２の半径方向
すなわちラジアル方向の動圧が生じる。そして、スリー
ブ３に対し振動等により半径方向の振れ力が作用して
も、上記のラジアル動圧が復元力となって振れ回りが生
じにくくなる。本実施例の構成では、十分なラジアル動
圧を発生するための回転速度が上記のように比較的小さ
いので、固定軸２やスリーブ３に損耗が生じにくい。

【００３９】（実施例２）図４は、本発明の軸受機構を
使用したポリゴンミラー駆動機構の一例を示すものであ
る。このポリゴンミラー駆動機構２００の軸受機構１
は、実施例１（図１）と同様の構造、すなわちラジアル
動圧軸受部２０，スラストベース部１５及び摩擦スラス
ト軸受部３０を有している。さらにポリゴンミラー駆動
機構２００に使用される駆動モータ４０（駆動部)も実
施例１と同様の構造を有している。したがって、実施例
１との共通部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００４０】ポリゴンミラー５３は、回転軸線の周囲を
取り囲む形態で複数の反射面５３ｃが多面体状に形成さ
れており、ハブとしての機能を有するスラストベース部
１５のスカート部１５ａの外周面に取り付けられてい
る。また、スカート部１５ａの外周面にはドーナツ状の
マグネットプレート５９も取り付けられている。マグネ
ットプレート５９の、ポリゴンミラー５３の反対側の端
面に対向する板面には、固定軸２を取り囲む形態で複数
の永久磁石５７が取り付けられている。この磁石５７
は、その磁力吸引による浮力をポリゴンミラー５３に与
え、ポリゴンミラー５３が自重で撓むのを防止してい
る。

【００４１】上記のように構成されたポリゴンミラー駆
動機構２００において、コイルユニット１１のコイル１
１ｂに電流を流して駆動モータ４０を作動させることに
より、例えばスリーブ３を１００００〜４００００ｒｐ
ｍの回転速度で回転させる。軸受隙間Ｇを挟んで対向す
る各面２ａ，３ａに、図２に模式的に示すような微小な
凹凸を分散形成し、その最大高さＲｙを前記範囲に調整
してあることから、軸受隙間Ｇには固定軸２の半径方向
すなわちラジアル方向の動圧が生じる。このラジアル動
圧がポリゴンミラー５３の振れ回り防止に寄与する。

【００４２】（実施例３）本発明の軸受機構において
は、第一部材の外周面とこれに対向する前記第二部材の
内周面との少なくとも一方に、前記散点状の微小な凹凸
とともに、ラジアル動圧発生に寄与する溝部を形成する
ことができる。図５にその一例を示している。この軸受
機構７１においては、第一部材としての固定軸７２（固
定側部材）の外周面７２ａと、その外側に配置される第
二部材としてのスリーブ７３（回転側部材）の挿通孔７
３ａの内周面との間に軸受隙間Ｇが形成されている。こ
の固定軸７２の外周面７２ａには、軸線方向の複数箇所
（この実施例では２ケ所）に動圧発生用の溝部７２ｃの
列が形成されている。各溝部列は、固定軸７２の周方向
の基準線ＢＬ上に、各溝部７２ｃの山型（あるいはブー
メラン型）のパターンの先端が位置するように、所定の
間隔で全周にわたって形成したものである（いわゆるヘ
リングボーン形態）。なお、各列毎に、溝部７２ｃの一
方の端部側をつなぐ周方向の補助溝部７２ｄが形成され
ていてもよい。また、このような溝パターンの形成工程
は、微小凹凸の形成工程の前後いずれでも実施できる。

【００４３】本発明の効果を確認するために、荒らし面
に設けられる散点状の微小な凹凸の表面粗さ（最大高さ
Ｒｙ）と振れ回りとの関係を実験によって確かめた。（実験例）まず、実験に用いるラジアル動圧軸受部を作
成した。Ｃｒ−Ｍｏ鋼ＳＣＭ３製の固定軸及びスリーブ
とでラジアル動圧軸受部を構成し、その軸受内径すなわ
ち２ｒ2を１７ｍｍ、軸受隙間Ｇすなわちｒ2−ｒ1を８
μｍ、軸受長すなわち挿通孔３ａの軸方向長さＭを１
１．８ｍｍで一定とした。固定軸の外周面とスリーブの
内周面とに散点状の微小な凹凸を形成し、表面粗さを最
大高さＲｙで、０．３μｍから３．０μｍまで変化させ
て１４種のラジアル動圧軸受部No.１〜No.１４を作成し
た。なお、軸受部No.１，２，４〜７，９，１０の固定
軸には、それぞれ図５に示すのと同様の形態の溝部を、
図６に示す寸法にて形成した。

【００４４】ラジアル動圧軸受部No.１〜No.１４の各々
について、固定軸の外周面とスリーブの内周面との表面
粗さを最大高さＲｙで測定した。次に、各ラジアル動圧
軸受部を駆動モータに搭載し、２００００ｒｐｍで等速
回転させたときの振れ回りの有無を確認した。表面粗さ
の測定結果と回転実験の結果とを表１に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１に示す通り、固定軸の外周面とスリー
ブの内周面とのうち、最大高さＲｙが０．５〜２．５μ
ｍの範囲を外れた場合に、振れ回りが認められた。な
お、溝部の有無は、振れ回りの有無には直接的に影響を
与えなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の軸受機構を採用したハードディスク駆
動機構の一例を示す縦断面図。

【図２】ラジアル動圧軸受部の荒らし面の状況を模式的
に示す説明図。

【図３】硬質粒子投射による面荒らし工程のいくつかの
例を模式的に説明する図。

【図４】本発明の軸受機構を採用したポリゴンミラー駆
動機構の一例を示す縦断面図。

【図５】ラジアル動圧軸受部の荒らし面に微小な凹凸と
ともに溝部を形成する一例を示す説明図。

【図６】実験例にて、固定軸に形成した溝部の寸法を示
す図。

【符号の説明】

１軸受機構２固定軸（第一部材；固定側部材）２ａ外周面２ｃ凹部３スリーブ（第二部材；回転側部材）３ａ挿通孔６ハードディスク８モータベース部１１コイルユニット（ステータ部）１２永久磁石（ロータ部）１５スラストベース部２０ラジアル動圧軸受部３０摩擦スラスト軸受部３１固定側接触体（第一部材側接触体）３１ａ接触面３２回転側接触体（スラストベース部側接触体）３２ａ接触面４０駆動モータ（駆動部）５３ポリゴンミラー７１軸受機構７２固定軸（第一部材；固定側部材）７２ａ外周面７２ｃ溝部７３スリーブ（第二部材；回転側部材）７３ａ挿通孔１００ハードディスク駆動機構２００ポリゴンミラー駆動機構Ｇ軸受隙間Ｑ微小凹凸２ｒ1 固定軸外径（第一部材外径）２ｒ2 挿通孔内径（第二部材内径）Ｃ円筒度Ｒｙ最大高さ（表面粗さ）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ (72)発明者谷田沢純愛知県東海市加木屋町南鹿持１−６Ｆターム(参考） 2H045 AA23 DA41 3J011 BA02 BA08 CA01 CA06 JA02 KA02 KA03 MA02 5C072 AA03 BA02 HA13 XA01 XA05 5D109 BB01 BB17 BB21 BB22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸状の第一部材と、その第一部材が挿通される挿通孔を有し、該挿通孔にお
ける前記第一部材の軸線周りの相対回転を許容した状態
にて、前記挿通孔内面と前記第一部材の外周面との間
に、作動流体にて満たされた所定量の軸受隙間を形成す
る第二部材とを備え、前記第一部材の外周面とこれに対向する前記第二部材の
内周面との少なくとも一方に、散点状の微小な凹凸を分
散形成し、その表面粗さを最大高さＲｙで０．５〜２．
５μｍの範囲にて調整し、前記第一部材と前記第二部材
とを相対回転させることにより、前記軸受隙間において
ラジアル動圧を発生させるようにしたことを特徴とする
軸受機構。
【請求項２】前記第一部材の外周面とこれに対向する
前記第二部材の内周面との少なくとも一方に、前記散点
状の微小な凹凸とともに、前記ラジアル動圧発生に寄与
する溝部を形成した請求項１記載の軸受機構。
【請求項３】前記第一部材の外径を２ｒ1、前記第二
部材の内径を２ｒ2としたときに、ｒ2−ｒ1が０．２〜
２０μｍの範囲にて調整されている請求項１又は２記載
の軸受機構。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の軸
受機構と、その軸受機構の前記第一部材及び前記第二部材のうち一
方を固定側部材、他方を回転側部材として、該回転側部
材を回転駆動する駆動部と、前記回転側部材に取り付けられてこれと一体的に回転す
るハードディスクとを備えたことを特徴とするハードデ
ィスク駆動機構。
【請求項５】請求項１ないし３のいずれかに記載の軸
受機構と、その軸受機構の前記第一部材及び前記第二部材のうち一
方を固定側部材、他方を回転側部材として、該回転側部
材を回転駆動する駆動部と、前記回転側部材に一体化されるとともに、その回転軸線
の周囲を取り囲む形態で複数の反射面が多面体状に形成
されたポリゴンミラーとを備えたことを特徴とするポリ
ゴンミラー駆動機構。