JP2003088033A - スピンドルモータ及びこのスピンドルモータを用いたディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負圧又はロータの過浮上の発生を防止するこ
とが可能なスピンドルモータ及びこのスピンドルモータ
を用いたディスク駆動装置を提供する。 【解決手段】 スリーブの内周面及びシャフトの外周面
の少なくともいずれか一方に、ロータの回転時にオイル
に対して円周方向の平均圧力が一定となる流体動圧を誘
起する、複数本の縦溝を動圧発生溝として設け、ラジア
ル動圧軸受部を構成し、またスリーブの上端面及びロー
タの底面の少なくともいずれか一方に、ロータの回転時
にオイルに対して半径方向内方に向かう圧力を付与する
動圧発生溝を設け、スラスト軸受部を構成する。シャフ
トの端部側には、スラスト軸受部内のオイル圧力と実質
上均衡する圧力を用いた軸受部を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧軸受を備えた
スピンドルモータ及びこのスピンドルモータを用いたデ
ィスク駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ハードディスク等の記録ディ
スクを駆動するディスク駆動装置において使用されるス
ピンドルモータの軸受として、シャフトとスリーブとを
相対回転自在に支持するために、両者の間に介在させた
オイル等の潤滑流体の流体圧力を利用する動圧軸受が種
々提案されている。

【０００３】このような動圧軸受を使用するスピンドル
モータの一例を図１に示す。この従来の流体動圧軸受を
使用するスピンドルモータは、ロータａと一体をなすシ
ャフトｂの外周面と、このシャフトｂが回転自在に挿通
されるスリーブｃの内周面との間に、一対のラジアル軸
受部ｄ，ｄが軸線方向に離間して構成され、またシャフ
トａの一方の端部外周面から半径方向外方に突出するデ
ィスク状スラストプレートｅの上面とスリーブｂに形成
された段部の平坦面との間並びにスラストプレートｅの
下面とスリーブｂの一方の開口を閉塞するスラストブッ
シュｆとの間に、一対のスラスト軸受部ｇ，ｇが構成さ
れている。

【０００４】シャフトｂ並びにスラストプレートｅとス
リーブｃ並びにスラストブッシュｄとの間には、一連の
微小間隙が形成され、これら微小間隙中には、潤滑流体
としてオイルが途切れることなく、連続して保持されて
おり（このようなオイル保持構造を、以下「フルフィル
構造」と記す）、ラジアル軸受部ｄ，ｄ及びスラスト軸
受部ｇ，ｇには、ロータａの回転時にオイル中に動圧を
誘起するためのヘリングボーングルーブｄ１，ｄ１並び
にｇ１，ｇ１がそれぞれ形成されている。

【０００５】また、ラジアル軸受部ｄ，ｄ及びスラスト
軸受部ｇ，ｇには、一対のスパイラルグルーブを連結し
てなるヘリングボーングルーブｄ１，ｄ１及びｇ１，ｇ
１が形成されており、ロータａの回転に応じて、スパイ
ラルグルーブの連結部が位置する軸受部の中央部で最大
動圧を発生させ、ロータａに作用する荷重を支持してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなスピンドル
モータでは、スラスト軸受部ｇ，ｇとは軸線方向で反対
側に位置するスリーブｃの上端部付近において、テーパ
シール部ｈが形成され、オイルの表面張力と大気圧とが
バランスして界面を構成している。すなわち、このテー
パシール部ｈ内でのオイルの内圧は、大気圧と実質上同
等の圧力に維持されている。

【０００７】いま、ロータａが回転を始めると、オイル
は動圧発生溝ｄ１，ｄ１及びｇ１，ｇ１によるポンピン
グで、各ラジアル軸受部ｄ，ｄの軸線方向中心部側及び
各スラスト軸受部ｇ，ｇの半径方向中心部側に引き込ま
れ、軸受の中心部で流体動圧が極大となる反面、軸受の
端部側では、オイルの内圧が低下する。これに対し、ラ
ジアル軸受部のうちテーパシール部ｈに隣接する側の端
部では、テーパシール部ｈ内をオイル内圧の変動に応じ
て界面が移動し、大気圧とオイルの内圧とを拮抗させる
ことが可能であるが、各軸受部間、つまり、シャフトｂ
の外周面とスリーブｃの内周面との間の領域のうち、一
対のラジアル軸受部ｄ，ｄ間に保持されるオイル及びス
ラストプレートｅの周囲の領域のうち、スラスト軸受部
ｇ，ｇ間に位置するスラストプレートｅの外周部付近に
保持されるオイルは、動圧発生溝ｄ１，ｄ１及びｇ１，
ｇ１のポンピングによってオイルの内圧が低下し、やが
て大気圧以下まで低下して負圧となる。

【０００８】また、フルフィル構造の動圧軸受の場合、
上記以外にもオイルに負圧が生じる場合がある。

【０００９】これは、スリーブの内周面又はシャフトの
外周面の加工が軸線方向上端部と下端部とで不均一とな
り、スリーブの内周面とシャフトの外周面との間に形成
される微小間隙の半径方向の隙間寸法が軸線方向上端部
側が下端部側よりも広く形成されることで、ラジアル動
圧軸受部に形成されるヘリングボーングルーブによって
発生する流体動圧が軸線方向下端部側からのポンピング
力が上端部側からのポンピング力を上回り、圧力勾配が
軸線方向上端部側にアンバランスとなって、オイルに軸
線方向上端部側に向かう流動が誘起することによって発
生する。

【００１０】これとは逆に、スリーブの内周面とシャフ
トの外周面との間に形成される微小間隙の半径方向の隙
間寸法が軸線方向下端部側が上端部側よりも広く形成さ
れた場合、オイルに軸線方向下端部側へと向かうオイル
の流動が誘起され、スラストプレートの下面とスラスト
ブッシュとの間に保持されるオイルの内圧が必要以上に
高まり、ロータが所定量以上浮上する過浮上が発生す
る。

【００１１】すなわち、ラジアル動圧軸受部に形成され
る動圧発生溝をヘリングボーングルーブとした場合、ヘ
リングボーングルーブは、上述したとおり回転方向に対
して相反する方向に傾斜した一対のスパイラルグルーブ
を連結して構成され、これらスパイラルグルーブの端部
（ラジアル動圧軸受部の両端部）側から、連結部に向け
てオイルを流動させることで、連結部で流体動圧が極大
となるよう構成されており、オイルの軸線方向の流動を
前提とするものであるため、スリーブの内周面とシャフ
トの外周面との間に形成される微小間隙の半径方向の隙
間寸法が軸線方向上下端部側でアンバランスになると、
発生する流体動圧の圧力勾配も軸線方向にアンバランス
となり、ヘリングボーングルーブを構成するスパイラル
グルーブのポンピングによって、オイルに対して間隙の
隙間寸法が小な側から大な側へと向かう流動が誘起され
る。

【００１２】オイル内に負圧が生じると、例えばオイル
の充填作業時等にオイル内に溶け込んだ空気が気泡化し
て現れ、やがて温度上昇等によって気泡が体積膨張し、
オイルを軸受外部へと漏出させるといったスピンドルモ
ータの耐久性や信頼性に影響する問題、あるいは動圧発
生溝が気泡と接触することによる振動の発生やＮＲＲＯ
（非繰り返し性振れ成分）の悪化といったスピンドルモ
ータの回転精度に影響する問題が発生する。

【００１３】また、ロータに過浮上が発生すると、スラ
ストプレートとスリーブとの接触による摩耗が発生し、
軸受の耐久性並びに信頼性を損なう原因となる。加え
て、ハードディスク駆動用のスピンドルモータの場合、
ハードディスクの高容量化にともない、ハードディスク
の記録面と磁気ヘッドとが極めて近接配置されているこ
とから、ハードディスクと磁気ヘッドとの接触による破
壊が発生する懸念がある。

【００１４】尚、上記過浮上の問題は、スリーブの内周
面又はシャフトの外周面の加工が不均一となる以外にも
発生し得る。

【００１５】図１に示す従来のスピンドルモータのよう
に、薄型のスピンドルモータの場合、ロータａの外周面
にハードディスク等の記録ディスクを固定的に保持する
ために、シャフトｂの上端部にクランパを固定するため
に設けられた雌ネジ孔ｉが、ラジアル軸受部ｄ，ｄの内
周側に至る深さまで形成されることがある。このような
場合、雌ネジ孔ｉ内に雄ネジ（不図示）を締結すると、
その締結応力によってシャフトｂの外周面が半径方向外
方に膨出し、スリーブｃの内周面とシャフトｂの外周面
との間に形成される微小間隙の半径方向の隙間寸法が、
軸線方向上端部側が下端部側よりも狭くなり、ラジアル
動圧軸受部ｄ，ｄで発生する流体動圧の圧力勾配が軸線
方向下端部側にアンバランスとなり、ロータａの過浮上
が発生する。

【００１６】本発明は、負圧又はロータの過浮上の発生
を防止することが可能なスピンドルモータ及びこのスピ
ンドルモータを用いたディスク駆動装置を提供すること
を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のスピンドルモー
タは、シャフトと、該シャフトが回転自在に遊挿される
貫通孔が形成されたスリーブと、回転軸心に該シャフト
が一体的に設けられた円形の天板と該天板の外周縁から
垂下される円筒壁とを有するロータと、該スリーブに形
成される貫通孔の一方の端部を閉塞する閉塞部材とを備
えてなるスピンドルモータであって、前記スリーブの上
端面と前記ロータの天板の底面、前記スリーブの内周面
と前記シャフトの外周面並びに前記閉塞部材の内面と前
記シャフトの端面との間には、連続する微小間隙が形成
され、前記微小間隙内には、全体にわたってオイルが途
切れることなく連続して保持されており、前記スリーブ
の上端面及び天板の底面の少なくともいずれか一方に
は、前記ロータの回転時に前記オイルに対して半径方向
内方に向かう圧力を付与する動圧発生溝が設けられ、ス
ラスト軸受部が構成されまた前記閉塞部材の内面及び前
記シャフトの端面との間には、前記スラスト軸受部で発
生する半径方向内方に向かう圧力と実質上均衡する圧力
を有する軸受部が形成され、前記ロータは、前記スラス
ト軸受部と該軸受部との協働によって浮上され、前記ス
リーブの内周面及び前記シャフトの外周面の少なくとも
いずれか一方の面には、前記ロータの回転時に前記オイ
ルに対して円周方向の平均圧力が一定となる流体動圧を
誘起する、複数本の縦溝が動圧発生溝として設けられ、
ラジアル動圧軸受部が構成されていることを特徴とする
（請求項１）。

【００１８】この構成は、フルフィル構造の動圧軸受を
用いたスピンドルモータにおいて、負圧並びに過浮上の
発生を防止することを可能とするものである。

【００１９】上記構造において、スラスト軸受部にスパ
イラルグルーブあるいは半径方向にアンバランスな形状
のヘリングボーングルーブを設けることで、オイルに対
して半径方向内方に向かう圧力が付与される。

【００２０】また、ラジアル動圧軸受部に形成される動
圧発生溝を複数本の縦溝とすると、ロータの回転時に円
周方向に流動するオイルに対して、縦溝部分と溝が形成
されていない部分（以下、「丘部」と記す）が交互に現
れることで、溝部と丘部との隙間寸法の差異によってい
わゆる絞り効果が発生し、オイルの流体動圧が高められ
る。従って、ヘリングボーングルーブのように軸線方向
にオイルを流動させ、スパイラルグルーブの連結部分に
集中させることで流体動圧を高めるものとは異なるの
で、スリーブの内周面とシャフトの外周面との間に形成
される微小間隙内に保持されるオイルに軸線方向の流動
が誘起されることはない。

【００２１】つまり、ラジアル動圧軸受部が構成される
スリーブの内周面とシャフトの外周面との間に形成され
る微小間隙の隙間寸法に、軸線方向上端部側と下端部側
とでアンバランスが生じても、その影響を受けにくく、
オイルの軸線方向の流動が最小限に抑制されるので、負
圧やロータの過浮上の発生が防止される。

【００２２】スラスト軸受部で高められたオイルの内圧
に対して、ラジアル動圧軸受部では、オイルに対して軸
線方向の流動が発生していないことから、ラジアル動圧
軸受部で発生する流体動圧はこれに干渉せず、スラスト
軸受部で高められたオイルの内圧とスリーブの内周面と
シャフトの外周面との間並びに閉塞部材の内面とシャフ
トの端面との間に保持されるオイルの内圧とが、実質上
均衡する圧力となる。

【００２３】つまり、閉塞部材の内面とシャフトの端面
との間には、動圧軸受を構成せずとも、スラスト軸受と
協働してロータを浮上させることができる、いわゆる静
圧軸受の如き軸受部（このような軸受を、以下「静圧軸
受部」と記す）が構成されることとなる。

【００２４】尚、オイルを作動流体とする動圧軸受に動
圧発生溝として縦溝を用いた場合、絞り効果が現れる前
段、つまり隙間寸法が大となる溝部内では、負圧の発生
が懸念されるが、上記構成では、スラスト軸受部で半径
方向内方に向かう圧力が誘起されることによって、ラジ
アル動圧軸受部においても、オイルの内圧が大気圧以上
に維持される。

【００２５】また、本発明のスピンドルモータは、前記
スリーブの外周面と前記ロータの円筒壁の内周面とは半
径方向に隙間を介して対向しており、また前記スリーブ
の外周面には、前記ロータの天板から離れるにしたがっ
て外径が縮径するようテーパ面が設けられ、前記オイル
は該テーパ面と前記円筒壁の内周面との間でメニスカス
を形成して保持されている、ことを特徴とする（請求項
２）。

【００２６】各軸受部に保持されるオイルの端部を外気
に露出させていた従来の構造に比べ、フルフィル構造の
動圧軸受では、軸受全体にオイルが保持されるので、オ
イル保持量が格段に増大している。従って、温度上昇に
よってオイルが熱膨張すると、シール部内には、軸受部
では収容しきれなくなったオイルが大量に流入すること
となる。よって、フルフィル構造の動圧軸受において
は、シール部の構成も重要な事項となる。

【００２７】上記構成のように、スリーブの外周面とロ
ータの円筒壁の内周面間にテーパ状間隙を形成し、表面
張力を利用したテーパシール部を構成することで、シー
ル部を軸受部よりも大径とすることができると共に、シ
ール部の軸線方向寸法も比較的に大とすることができ、
シール部内の容積が増大し、小型・薄型のスピンドルモ
ータであっても、フルフィル構造の動圧軸受に多量に保
持されるオイルの熱膨張に対して、十分に追随可能とな
る。

【００２８】更に、本発明のスピンドルモータは、前記
スリーブには、前記テーパ面に連続して外周面が半径方
向内方に凹陥する段部が設けられており、前記ロータの
円筒壁の内周面には、該段部に対応して半径方向内方に
突出する環状部材が固着され、該段部と該環状部材とが
係合することで、前記ロータの抜け止めが構成されてお
り、また該環状部材の上面と前記スリーブの段部の下面
との間には、前記スリーブのテーパ面と前記ロータの円
筒壁の内周面との間に形成される半径方向の間隙の最小
の隙間寸法よりも小な微小間隙が形成されておりラビリ
ンスシールとして機能する、ことを特徴とする（請求項
３）。

【００２９】この構成において、ロータの抜け止めとな
る構成を、軸受外部で且つらラジアル動圧軸受部と半径
方向に整列する位置に形成することで、スピンドルモー
タの薄型化が一層促進されると共に、テーパシール部に
連続してラビリンスシールを配置することで、オイルミ
ストによる軸受外部へのオイルの流出がより効果的に防
止される。

【００３０】加えて、本発明のスピンドルモータは、前
記ロータは、前記閉塞部材側に向かって軸線方向に作用
する磁気力によって付勢されている、ことを特徴とする
（請求項４）。

【００３１】ロータを閉塞端部側、つまりスラスト軸受
部と静圧軸受部とによって発生する浮上力と軸線方向に
対向する方向に磁気的に付勢することで、ロータの回転
時の姿勢が更に安定する。

【００３２】また、本発明のディスク駆動装置は、情報
を記録できる円板状記録媒体が装着されるディスク駆動
装置において、ハウジングと、該ハウジングの内部に固
定され該記録媒体を回転させるスピンドルモータと、該
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有するディスク駆動装置であ
って、前記スピンドルモータは、請求項１乃至４のいず
れかに記載したスピンドルモータである、ことを特徴と
する（請求項５）。

【００３３】本発明のスピンドルモータは、小型・薄型
化が可能であることから、例えば外径が１インチのハー
ドディスクを駆動するディスク駆動装置において好適に
使用可能であるが、これに限定されず、ハードディスク
等の固定式又はＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の着脱式の記録
媒体を駆動するディスク駆動装置においても同様に使用
可能となる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるスピンドル
モータ及びこのスピンドルモータを用いたディスク駆動
装置の実施形態について図２及び図３を参照して説明す
るが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものでは
ない。

【００３５】（１）スピンドルモータの構成 図２において、このスピンドルモータは、略円板状の上
壁部２ａ（天板）と、この上壁部２ａの外周縁部から下
方に垂下する円筒状周壁部２ｂ（円筒壁）とから構成さ
れるロータハブ２と、このロータハブ２の上壁部２ａの
回転軸心と同心状に設けられる取付孔内に固着されたシ
ャフト４とから構成されるロータ６と、このシャフト４
を回転自在に支持する中空円筒状のスリーブ８と、この
スリーブ８の下部を閉塞しシャフト４の自由端部側端面
と対向するシールキャップ１０（閉塞部材）と、スリー
ブ８が内嵌される円筒部１２ａが一体的に形成されたブ
ラケット１２とを具備する。

【００３６】ブラケット１２には円筒部１２ａを中心と
した略椀状の形状を有しており、この椀状をなす周壁の
内周面１２ｂには、半径方向内方に突設される複数のテ
ィースを有するステータ１４が配設され、また、ロータ
ハブ２の周壁部２ｂの外周面には、このステータ１４と
半径方向内方から間隙を介して対向するよう、ロータマ
グネット１６が固着される。

【００３７】ロータハブ２の周壁部２ｂの外周部には、
情報が記録されるディスク板（図３においてディスク板
５３として図示する）が載置されるための、フランジ状
のディスク載置部２ｃが形成されている。シャフト４の
上部側（ロータハブ２の上壁部２ａ側）には、雌ネジ孔
４ａが形成されており、ディスク板をディスク載置部２
ｃ上に載置し、図示しないクランパによって保持したの
ち、雌ネジ孔４ａ内に雄ネジ（不図示）を締結すること
によって、ディスク板がロータハブ２に固定的に保持さ
れる。

【００３８】スリーブ８の上端面とロータハブ２の上壁
部２ａの下面との間、ロータハブ２の上壁部２ａに続く
シャフト４の外周面とスリーブ８の内周面との間及びこ
れに連続するシャフト４の端面とシールキャップ１０の
内面との間には、一連の微小間隙が形成されており、こ
の微小間隙中にはオイルが途切れることなく連続して保
持されており、いわゆるフルフィル構造の動圧軸受を構
成している。尚、この実施形態における軸受の構成並び
に軸支持方法については後に詳述する。

【００３９】スリーブ８の外周面の上端部には、半径方
向外方に突設され且つ外周面がスリーブ８の上端面から
離間するにつれて縮径するよう傾斜面状に形成された環
状フランジ部８ａが設けられ、ロータハブ２の周壁部２
ａの内周面と非接触状態で半径方向に対向している。

【００４０】この周壁部２ｂの内周面とフランジ部８ａ
の外周面との間に規定される間隙の半径方向の間隙寸法
は、フランジ部８ａの外周面が上記のとおり傾斜面状に
形成されることで、軸線方向下方（周壁部２ｂの先端部
方向）に向かってテーパ状に漸増する。すなわち、この
周壁部２ｂの内周面とフランジ部８ａの外周面とが協働
してテーパシール部１８を構成している。スリーブ８の
上端面とロータハブ２の上壁部２ａの下面との間、ロー
タハブ２の上壁部２ａに続くシャフト４の外周面とスリ
ーブ８の内周面との間及びこれに連続するシャフト４の
端面とシールキャップ１０の内面との間に形成される一
連の微小間隙に保持されるオイルは、このテーパシール
部１８のみにおいて、オイルの表面張力と外気圧とがバ
ランスされ、オイルと空気との界面がメニスカス状に形
成される。

【００４１】テーパシール部１８は、オイルリザーバと
して機能し、テーパシール部１８内に保持されるオイル
量に応じて界面の形成位置が適宜移動可能である。従っ
て、テーパシール部１８内に保持されるオイルが、オイ
ル保持量の減少にともない軸受部に供給されると共に、
熱膨張等によって体積が増大した分のオイルは、このテ
ーパシール部１８内に収容される。

【００４２】このように、スリーブ８のフランジ部８ａ
の外周面とロータハブ２の周壁部２ｂの内周面間にテー
パ状間隙を形成し、表面張力を利用したテーパシール部
１８を構成することで、テーパシール部１８が軸受部よ
りも大径となると共に、テーパシール部１８の軸線方向
寸法も比較的に大とすることができる。従って、テーパ
シール部１８内の容積が増大し、フルフィル構造の動圧
軸受に多量に保持されるオイルの熱膨張に対しても十分
に追随可能となる。

【００４３】周壁部２ｂのテーパシール部１８よりも先
端部には、接着等の手段によって環状の抜止めリング２
０（環状部材）が固着されている。この抜止めリング２
０は、スリーブ８の外周面の下端部において、フランジ
部８ａの下部に対して非接触状態で嵌り合うことで、ス
リーブ８に対するロータ６の抜け止め構造が構成され
る。このように、スリーブ８の外周面側においてロータ
６の抜止め構造を構成することで、後に詳述する一対の
ラジアル軸受部と抜止め構造とが軸線方向における同一
線上に整列配置されることはない。従って、シャフト４
の全長を軸受として有効に活用することが可能になり、
軸受剛性を維持しながら更なるモータの薄型化が実現さ
れる。

【００４４】抜止めリング２０の上面は、フランジ部８
ａの下面とテーパシール部１８に連続し且つテーパシー
ル部１８の半径方向の間隙の最小の隙間寸法よりも小な
隙間寸法を有する軸線方向の間隙を介して対向してい
る。

【００４５】抜止めリング２０の上面とフランジ部８ａ
の下面との間に規定される軸線方向の微小間隙の間隙寸
法を可能な限り小さく設定することによって、スピンド
ルモータの回転時に、この軸線方向の微小間隙における
空気の流速とテーパシール部１８に規定される半径方向
の間隙における空気の流速との差が大きくなり、オイル
が気化することによって生じた蒸気の外部への流出抵抗
を大きくしてオイルの境界面近傍における蒸気圧を高く
保ち、更なるオイルの蒸散を防止するよう、ラビリンス
シールとして機能する。

【００４６】このように、テーパシール部１８に連続し
てラビリンスシールを配することで、液体としてのオイ
ルの流出が阻止されるばかりでなく、モータの外部環境
温度の上昇等によりオイルが気化することで発生するオ
イルミストのモータ外部への流出も阻止することが可能
となる。従って、オイル保持量の低下を防止して、長期
間にわたって安定した軸受性能を維持することができ、
耐久性、信頼性の高い軸受とすることができる。

【００４７】（２）軸受部の構成 スリーブ８の内周面には、スリーブ８の軸線方向寸法の
ほぼ全体にわたって複数本の縦溝２２ａが形成されてお
り、シャフト４の外周面との間でラジアル動圧軸受部２
２が構成される。

【００４８】尚、縦溝は、円周方向に流動するオイルに
対して縦溝２２ａと丘部とが交互に現れることで、回転
方向に対して間隙の隙間寸法が断続的に変化すること
で、絞り効果を得てオイルに流体動圧を誘起するもので
ある。従って、ラジアル動圧軸受部２２では軸線方向上
端部から下端部に至るまで、円周方向の平均圧力分布が
ほぼ均等となり、オイルに軸線方向の流動が発生するこ
とはない。

【００４９】また、縦溝２２ａは、スリーブ８の内周面
に円周方向等間隔形成に配置される。上記のとおり、縦
溝２２ａによる流体動圧は、オイルに対してスリーブ８
の内周面とシャフト４の外周面との間に形成される微小
間隙の半径方向の隙間寸法が円周方向に断続的に現れる
ことによって、隙間寸法が大な部分（縦溝２２ａ）から
隙間寸法が小な部分（丘部）へと流動する際に、いわゆ
る絞り効果が生じることによって誘起される。従って、
形成される縦溝２２ａの数は、支持する荷重、シャフト
４及びスリーブ８の径によって適宜選択可能であるが、
奇数本とするのが好ましい。これは、偶数本の縦溝を設
けた場合、縦溝２２ａと丘部とが回転軸芯に対して対称
に配置されることとなり、絞り効果が現れる前段、つま
り隙間寸法が大となり低圧となる縦溝２２ａが円周方向
に対称に位置することで、軸支持が不安定となるのを回
避するためにである。

【００５０】更に、スリーブ８の上端面には、ロータ６
の回転時にオイルに対して半径方向内方（シャフト４
側）に向かう圧力を誘起するポンプインのスパイラルグ
ルーブ２４ａが形成されており、ロータハブ２の上壁部
２ａの下面との間でスラスト軸受部２４が構成される。

【００５１】また、シャフト４の自由端部側端面とシー
ルキャップ１０の内面との間には、後に詳述するとお
り、スラスト軸受部２４のスパイラルグルーブ２４ａに
よって高められたオイルの内圧を利用する、静圧軸受部
２６が構成される。

【００５２】（３）軸支持方法 上記のとおり構成された各軸受部による軸支持方法につ
いて詳述する。

【００５３】ラジアル動圧軸受２２では、上述のとお
り、ロータ６の回転にともない、絞り効果によって流体
動圧が生じる。このラジアル動圧軸受部２２で発生する
流体動圧を用いて、ロータ６がシャフト４の軸線方向ほ
ぼ全体にわたって軸支持され、ロータ６の調芯作用及び
倒れに対する復元作用を担っている。

【００５４】スラスト軸受部２４では、ロータ６の回転
にともない、ポンプインのスパイラルグルーブ２４ａに
よってオイルに半径方向内方に向かう圧力が誘起され
る。この半径方向内方に向かう圧力によって、オイルの
流動が促されて、オイルの内圧が高められ、ロータ６の
浮上方向に作用する流体動圧が発生する。尚、スラスト
軸受部２４で誘起される流体動圧は、スラスト軸受部２
４の面積並びに支持する軸線方向の荷重によって概ね決
定されるが、本実施形態の場合、大気圧を幾分上回る程
度である。

【００５５】スラスト軸受部２４で発生する圧力によっ
て、ロータハブ２の上壁部２ａに続くシャフト４の外周
面とスリーブ８の内周面との間及びこれに連続するシャ
フト４の端面とシールキャップ１０の内面との間に保持
されているオイルは、圧力的に実質上密封された状態と
なり、また、ラジアル動圧軸受部２２では、上述のとお
りオイルに軸線方向の流動が誘起されることがない。こ
れにより、シャフト４の外周面とスリーブ８の内周面と
の間及びこれに連続するにシャフト４の端面とシールキ
ャップ１０の内面との間に保持されるオイルの内圧は、
ラジアル動圧軸受部２２で発生する流体動圧の干渉を受
けることなく、このスラスト軸受部に保持されるオイル
の内圧とバランスする。従って、いずれの領域において
もスラスト軸受部２４に保持されるオイルの内圧、つま
り大気圧を幾分上回る圧力と同等となり、これら微小間
隙中に保持されるオイルにおいて、その内圧が大気圧以
下となる負圧が発生することはない。よって、負圧に起
因する気泡の問題が解消される。

【００５６】また、シャフト４の端面とシールキャップ
１０の内面との間に構成される静圧軸受部２６に保持さ
れたオイルの内圧は、シャフト４の端面とシールキャッ
プ１０の内面との間に形成される微小間隙の隙間寸法が
数μｍ〜数十μｍの範囲であっても、スラスト軸受部２
４で誘起される流体動圧によって高められたオイルの内
圧と同等の圧力となる。従って、静圧軸受部２６では、
動圧軸受部よりも隙間寸法を大に設定することができ、
オイルの粘性抵抗に起因する損失を低減しながら、スラ
スト軸受部２４と静圧軸受部２６との協働によって、ロ
ータ６を十分に浮上させることが可能となる。

【００５７】尚、図２において図示されるように、ブラ
ケット１２においてロータマグネット１６と軸線方向に
対向する位置に、強磁性材からなる環状のスラストヨー
ク２８を配置し、ロータマグネット１６とスラストヨー
ク２８との間で軸線方向の磁気吸引力を発生させること
で、スラスト軸受部２４及び静圧軸受部２６で発生する
ロータ６の浮上圧とバランスさせて、ロータ６のスラス
ト方向の支持を安定させ、ロータ６が必要以上に浮上す
る過浮上の発生を抑制している。このようなロータ６に
対する磁気的な付勢は、例えば、ステータ１４とロータ
マグネット１６との磁気的中心を軸線方向に相違させる
ことによっても作用させることが可能である。

【００５８】（４）ディスク駆動装置の構成 図３に、一般的なディスク駆動装置５０の内部構成を模
式図として示す。ハウジング５１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ディスク板５３が装着されたス
ピンドルモータ５２が設置されている。加えてハウジン
グ５１の内部には、ディスク板５３に対して情報を読み
書きするヘッド移動機構５７が配置され、このヘッド移
動機構５７は、ディスク板５３上の情報を読み書きする
ヘッド５６、このヘッドを支えるアーム５５及びヘッド
５６及びアーム５５をディスク板５３上の所要の位置に
移動させるアクチュエータ部５４により構成される。

【００５９】このようなディスク駆動装置５０のスピン
ドルモータ５２として図２において図示されるスピンド
ルモータを使用することで、所望の回転精度を得つつも
ディスク駆動装置５０の薄型化並びに低コスト化が可能
になる。

【００６０】以上、本発明に従うスピンドルモータ並び
にディスク駆動装置の一実施形態について説明したが、
本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本
発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可
能である。

【００６１】例えば、スラスト軸受部に設けられる、オ
イルに対して半径方向内方に作用する圧力を発生する手
段としては、上記実施形態において説明したポンプイン
タイプのスパイラルグルーブ２４ａに換えて、半径方向
にアンバランスな形状を有するヘリングボーングルーブ
とすることも可能である。

【００６２】スラスト軸受部に半径方向にアンバランス
な形状のヘリングボーングルーブを設けた場合、ヘリン
グボーングルーブを構成する一対のスパイラルグルーブ
のうち、半径方向外方側に位置するスパイラルグルーブ
を半径方向内方側に位置するスパイラルグルーブよりも
発生するポンピング力が大となるよう、半径方向の寸
法、回転方向に対する傾斜角あるいは溝幅や深さといっ
た溝諸元が設定される。この半径方向外方側に位置する
スパイラルグルーブのポンピング力と半径方向内方側に
位置するスパイラルグルーブのポンピング力とのアンバ
ランス量がオイルに対して付与される半径方向内方に作
用する圧力となり、上記ポンプインタイプのスパイラル
グルーブの場合と同様に、スラスト軸受部に保持される
オイルの内圧が高められる。

【００６３】また、シャフト４やスリーブ８といった軸
受の構成部材は、アルミニウム系の材料、銅系材料、ス
テンレス綱といった無垢の金属材あるいは銅粉末や鉄粉
末等を焼結した焼結材等から適宜選択して使用可能であ
る。

【００６４】更に、ブラケット１２は、ディスク駆動装
置のハウジング（図３において、ハウジング５１として
示す）にネジ等の手段で固定されるが、ハウジングとブ
ラケットとを一体化することで、このハウジングをブラ
ケット１２として用いることも可能である。

【００６５】尚、スラスト軸受部に上記ヘリングボーン
グルーブを設けた場合、ロータに対して付与する浮上力
がスパイラルグルーブで発生する浮上力よりも高くなる
ので、スラスト軸受部による荷重支持力が向上する反
面、静圧軸受部で発生する浮上力と相俟って、ロータの
過浮上が発生する懸念がある。従って、ロータに対して
付与する磁気的な付勢力によって、これを制御する必要
がある。

【００６６】

【発明の効果】本発明の請求項１のスピンドルモータで
は、フルフィル構造の動圧軸受において負圧や過浮上の
問題が解消され、簡略な構成で安定した軸支持が可能に
なる。

【００６７】本発明の請求項２のスピンドルモータで
は、薄型のモータであっても十分なシール機能を維持す
ることができる。

【００６８】本発明の請求項３のスピンドルモータで
は、モータの薄型化が更に促進されと共に、オイルミス
トによる軸受外部へのオイルの流出がより効果的に防止
することが可能となる。

【００６９】本発明の請求項４のスピンドルモータで
は、軸線方向の軸支持を安定して行うことが可能とな
る。

【００７０】本発明の請求項５のディスク駆動装置で
は、所望の回転精度を得つつも、ディスク駆動装置の小
型・薄型化並びに低コスト化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のスピンドルモータの概略構成を示す断面
図である。

【図２】本発明にかかるスピンドルモータの概略構成を
示す断面図である。

【図３】ディスク駆動装置の内部構成を模式的に示す断
面図である。

【符号の説明】

２ａ 上壁部（天板） ２ｂ 周壁部（円筒壁） ４ シャフト ６ ロータ ８ スリーブ ２２ ラジアル動圧軸受部 ２２ａ 縦溝 ２４ スラスト軸受部 ２６ 静圧軸受部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J011 AA07 AA11 AA12 BA05 CA03 JA02 KA02 KA03 MA12 5H605 AA02 BB05 BB10 CC04 CC05 CC10 DD09 EB02 EB21 EB28 GG01 5H607 AA05 BB01 BB07 BB14 BB17 CC03 CC09 DD03 DD08 GG01 GG02 GG12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャフトと、該シャフトが回転自在に遊
   挿される貫通孔が形成されたスリーブと、回転軸心に該
   シャフトが一体的に設けられた円形の天板と該天板の外
   周縁から垂下される円筒壁とを有するロータと、該スリ
   ーブに形成される貫通孔の一方の端部を閉塞する閉塞部
   材とを備えてなるスピンドルモータであって、 前記スリーブの上端面と前記ロータの天板の底面、前記
   スリーブの内周面と前記シャフトの外周面並びに前記閉
   塞部材の内面と前記シャフトの端面との間には、連続す
   る微小間隙が形成され、 前記微小間隙内には、全体にわたってオイルが途切れる
   ことなく連続して保持されており、 前記スリーブの上端面及び天板の底面の少なくともいず
   れか一方には、前記ロータの回転時に前記オイルに対し
   て半径方向内方に向かう圧力を付与する動圧発生溝が設
   けられ、スラスト軸受部が構成されまた前記閉塞部材の
   内面及び前記シャフトの端面との間には、前記スラスト
   軸受部で発生する半径方向内方に向かう圧力と実質上均
   衡する圧力を有する軸受部が形成され、前記ロータは、
   前記スラスト軸受部と該軸受部との協働によって浮上さ
   れ、 前記スリーブの内周面及び前記シャフトの外周面の少な
   くともいずれか一方の面には、前記ロータの回転時に前
   記オイルに対して円周方向の平均圧力が一定となる流体
   動圧を誘起する、複数本の縦溝が動圧発生溝として設け
   られ、ラジアル動圧軸受部が構成されていることを特徴
   とするスピンドルモータ。
2. 【請求項２】 前記スリーブの外周面と前記ロータの円
   筒壁の内周面とは半径方向に隙間を介して対向してお
   り、また前記スリーブの外周面には、前記ロータの天板
   から離れるにしたがって外径が縮径するようテーパ面が
   設けられ、前記オイルは該テーパ面と前記円筒壁の内周
   面との間でメニスカスを形成して保持されていることを
   特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. 【請求項３】 前記スリーブには、前記テーパ面に連続
   して外周面が半径方向内方に凹陥する段部が設けられて
   おり、前記ロータの円筒壁の内周面には、該段部に対応
   して半径方向内方に突出する環状部材が固着され、該段
   部と該環状部材とが係合することで、前記ロータの抜け
   止めが構成されており、また該環状部材の上面と前記ス
   リーブの段部の下面との間には、前記スリーブのテーパ
   面と前記ロータの円筒壁の内周面との間に形成される半
   径方向の間隙の最小の隙間寸法よりも小な微小間隙が形
   成されておりラビリンスシールとして機能することを特
   徴とする請求項２に記載のスピンドルモータ。
4. 【請求項４】 前記ロータは、前記閉塞部材側に向かっ
   て軸線方向に作用する磁気力によって付勢されているこ
   とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスピ
   ンドルモータ。
5. 【請求項５】 情報を記録できる円板状記録媒体が装着
   されるディスク駆動装置において、ハウジングと、該ハ
   ウジングの内部に固定され該記録媒体を回転させるスピ
   ンドルモータと、該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有するデ
   ィスク駆動装置であって、 前記スピンドルモータは、請求項１乃至４のいずれかに
   記載したスピンドルモータであることを特徴とするディ
   スク駆動装置。