JP2004036892A - 動圧軸受、スピンドルモータならびにハードディスクドライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　寿命が長く、高い軸受剛性を有する動圧軸受を提供する。
【解決手段】　動圧軸受の軸受スリーブ１２は、軸１０と半径方向に微少間隔を隔てて、軸１０を包囲している。これにより、同心円状の軸受隙間２４が形成される。軸受隙間２４の外側には、軸受隙間２４と半径方向に所定間隔を隔てて配置される接続孔２０’を有する予備スペース２０が設けられている。また、接続孔２０’を介して軸受隙間２４を予備スペース２０に接続する少なくとも１つのマイクロ隙間２６が設けられている。これにより、軸受隙間２４と予備スペース２０との間には、毛細管皮膜を形成可能な隙間が、接続孔２０’及びマイクロ隙間２６を介して形成される。
【選択図】　図１

Description

　本発明は、動圧軸受、スピンドルモータならびにハードディスクドライブ装置に関する。

　従来、ハードディスクドライブ装置用スピンドルモータは、環状の永久磁石を具備する回転子すなわちロータと、巻線を施された積層コアを具備する固定子すなわちステータによって構成される。ここで、ロータは適切な軸受装置によって回転自在にステータに対向して配置される。

　なお、軸受装置としては、これまで使用された転がり軸受の他に、動圧軸受が使用されることが多くなってきている。動圧軸受は、滑り軸受（journal bearing）を発展させたもので、円筒状の軸受面を内側に有する軸受スリーブと、軸受スリーブに挿入され、円筒状の軸受面を外側に有する軸によって構成されている。軸の外径はスリーブ内径より僅かに小さく、両軸受面の間に形成される隙間には、連続した毛細管皮膜を形成する潤滑剤、望ましくは油が充填される。

　油が動圧軸受から流出するのを防止するため、軸受スリーブの一方の端部は空気が入らないよう密閉される。一方、反対側の端部は開放されており、この開口端には、同心円状に円錐状に広がる領域が、軸と軸受の内面との間に形成される。この円錐状の領域は、軸受スリーブの内径を変化させることにより形成されている。また、この円錐状の領域（フリースペース）は、潤滑剤溜り及び予備領域として機能し、さらに、軸受のシールとしても機能する（例えば、特許文献１参照。）。

　軸と軸受スリーブのテーパ状の開口部との間のフリースペースにある油は、毛細管作用により、安定した、連続する液体被膜（毛細管皮膜）を形成する。それゆえ、この種のシールは「毛細管シール」と称されることがある。

　上記したように、軸受スリーブは、軸と軸受スリーブの間に同心円錐状に広がるフリースペースを形成するテーパ領域を、その上端部に備えている。このフリースペースは、温度上昇によって軸受油の液面が上がった場合に、上昇した油を収容することが出来る予備領域として機能する。これにより、油が軸受(bearing tube)から漏出するのを防止する。さらに、テーパ領域は、気化した分の軸受油を補給するための「油溜り」としても機能する。なお、軸受油が気化しても、軸受隙間において流体高さを殆ど一定に保つように、軸受は油を意図的に満たされる。このため、フリースペースは一種の越流部として機能すると共に、同時に油溜りとしても機能する。この構成の問題点は、フリースペースの断面が軸受の外部に向かって広がっているため、油を保持する能力や、さらにフリースペースのシール機能が減少することである。油保持能力やシール機能が弱いと、動圧軸受の使用中に油不足に陥り、油不足によって生じる「焼き付き状態」によって、動圧軸受の寿命が短くなる場合がある。

　上記構成におけるもう１つの欠点は、軸受として使用可能な長さが、「毛細管シール」、即ちテーパ領域（フリースペース）の分だけ短く、このため、軸受剛性が低いということである。なお、シール機構部分の軸方向長さ及びその斜面の角度は、充填される油の容積並びに粘度に応じて決定される。つまり、同じ量の油を充填する場合、油の粘度が低いほど角度を小さく設定しなければならず、そのため、シール機構部分の軸方向長さを大きく設定しなければならない。両端共に開口部を有する軸受スリーブを備える流体軸受においては、動圧ラジアル軸受に使用可能な長さは、軸受スリーブの両端で等しく減少する。さらに、軸受スリーブの断面がその両端で広がっているため、軸受油膜を保持する力が低下する。したがって、一端で密閉された軸受スリーブを有する動圧軸受の方が優れた保持力を有しているので基本的には好ましいとされる。さらなる問題点は、高回転数において、軸受油にかなり大きな遠心力が作用し、従って、フリースペース内の油は軸受スリーブの縁と同じ高さまで押し上げられ、その結果、油が外に押出される危険性が増大することである。

　ハードディスクドライブ装置、特に携帯用の装置において、パワーロスを最小限に留めるということが、動圧軸受の適性を判断するための大切な基準となる。この目的を達成可能な方法の１つとして、低い粘度を有する油を用いることがある。しかし、粘度の低い油を使用するということは、上述したように、シール機構部の軸方向の長さが大きくなり、したがって軸受として機能する部分の長さに特に悪影響を与えることになる。このため、十分な剛性を確保せしめる軸受の寸法設定が著しく制限され、特に小さなスピンドルモータの場合、十分な軸受寸法を確保すること自体不可能となりうる。
米国特許第５６６７３０９号明細書

　従って、本発明は、寿命が長く、高い軸受剛性を有する動圧軸受、スピンドルモータならびにハードディスクドライブ装置を提供することを目的とする。

　以上の課題は、請求項１に述べられている特徴を有する動圧軸受によって解決される。また、以上の課題は、請求項１４によるスピンドルモータ並びに請求項１５によるハードディスクドライブ装置によっても解決される。

　本発明の動圧軸受は、軸（１０）と、前記軸（１０）と半径方向に微少間隔を隔てて、該軸（１０）を包囲し、同心円状の軸受隙間（２４）を形成する軸受スリーブ（１２）と、前記軸受隙間（２４）の外側に、該軸受隙間（２４）と半径方向に所定間隔を隔てて配置される接続孔（２０’）を有する予備スペース（２０）と、前記接続孔（２０’）を介して前記軸受隙間（２４）を前記予備スペース（２０）に接続する少なくとも１つの接合隙間（２６）と、を備えることを特徴とする。

　上記した本発明の動圧軸受は、回転部材或いは固定部材に接続される軸と、軸を包含する軸受スリーブと、を備えたスピンドルモータに用いることが可能である。なお、スピンドルモータの軸受スリーブは、円筒状であるのが好ましい。軸と軸受スリーブとの直径のわずかな違いにより軸受隙間が形成され、この隙間に軸受流体が封入される。軸受隙間が形成される領域では、少なくとも１つのラジアル軸受部を、軸上及び／又は軸受スリーブ上に形成することが可能である。従来技術で知られているように、ラジアル軸受部は、具体的には、軸及び／又は軸受スリーブの表面上に溝パターンを形成することによって形成される。本発明の動圧軸受においては、温度上昇に伴って軸受流体の容積が増したときに流体を逃がす拡張スペース、及び、気化した分の流体を補充する油溜りの両方の機能を有する予備スペースが設けられている。また、予備スペースは、少なくとも１つの接合隙間（具体的にはマイクロ隙間）により軸受隙間に接続されている。マイクロ隙間は、半径方向の外側に軸受隙間と所定間隔を隔てて配置された接続孔（予備スペースの入口）と軸受隙間とをつないでいる。この予備スペースの入口は、１つの部分或いは複数の部分から構成されることが可能である。例えば、環状の隙間のような１つの連続した通路から構成されても良く、１つ又は複数の独立した通路から構成されても良い。

　本発明においては、予備スペースが、軸受隙間の一部に、軸受の有効軸受長に沿って形成される必要がなく、軸受隙間の外側、具体的には、半径方向の外側からマイクロ隙間を介して軸受隙間につながるような構成をとりうるという利点がある。このことは、軸受スリーブを軸受の全長にわたって直径を変化させることなく形成可能であり、軸受隙間の有効長を最大とすることが可能であることを意味している。また、２つのラジアル軸受部を、これらの間隔が最大となるように、軸受の両端部に当接させて形成すれば、最大限の軸受剛性を確保することも可能である。

　なお、予備スペースは、軸受スリーブの少なくとも一端に形成されるのが好ましい。

　また、予備スペース（又は貯蔵スペース）は、軸受隙間の外側に、回転軸に対して実質的に垂直に設けられ、さらに半径方向の外側に向かって狭くなるテーパ状の断面を有するのが好ましい。さらに、予備スペースは、半径方向外側の端部において、マイクロ隙間に接続されていてもよい。このような軸受は、回転軸又は静止軸を備えるモータ、及び／又は、両端が開口している軸受スリーブに好適である。また、好ましい一例においては、予備スペースは、軸受スリーブの端部に近接しており、予備スペースの下に設けられたマイクロ隙間に実質的に平行に形成されている。

　本発明の動圧軸受は、電気モータや特にハードディスクドライブ装置用のスピンドルモータに使用可能である。

　予備スペース（又は貯蔵スペース）は、内部に満たされた軸受流体を、特に軸方向の衝撃が加わった場合でも、常に毛細管作用により効果的に閉じ込めることができるように、設計されて配置されているのが望ましい。

　例えば、予備スペースは、マイクロ隙間を介して軸受隙間の外側に配置され、また、半径方向の外側に向かって狭くなるテーパ状の断面を有するように設計されてもよい。このようにすれば、軸受流体に働く遠心力のため、回転する軸受スリーブを有するモータにおいては、この毛細管作用はさらに強く働く。そのため、半径方向の実効加速力下であっても、簡単な構成によって軸受流体の飛散（漏洩）を効果的に防止することができる。その結果、動圧軸受の寿命の増加と共に、機能的な信頼性が著しく改良される。

　また、マイクロ隙間は、軸受隙間に形成されたラジアル軸受部に直接隣接していてもよく、ラジアル軸受部に隣接しておらず軸受隙間の一部を介してつながっていてもよい。この場合、ラジアル軸受部とマイクロ隙間との間に毛細管作用による接続が形成され、これによって、軸受隙間からマイクロ隙間を介して予備スペースに至る部分に、軸受流体の連続した毛細管被膜が形成されることが重要である。

　マイクロ隙間は、軸受スリーブの内端から半径方向の外側に向かって、軸受けスリーブの全面に又は少なくとも一部に形成されるのが望ましい。マイクロ隙間の形成領域内において、マイクロ隙間と予備スペースとの接続が行われる。特に好ましい一例では、マイクロ隙間は、軸受スリーブの内端からその周囲に広がる毛細管作用を有する環状隙間として形成され、ラジアル軸受部又は軸受隙間と予備スペースとを結んでいる。

　予備スペースは、望ましくは回転軸と角度「ａ」をなす領域内に、マイクロ隙間とほぼ平行に配置されている。なお、予備スペースと回転軸とのなす角度「ａ」が９０°である場合は、製造が容易になり好ましい。

　また、好ましい一例においては、マイクロ隙間は、軸受スリーブの一端と、軸受スリーブの一端と微少間隔を隔て、この一端に平行に設置された環状ディスクとの間に形成される。これにより、この対向した表面間には、軸受スリーブの内端から外端まで、或いは、外端近くまで、環状の隙間が形成されている。軸受スリーブの一端と環状ディスクとの間隔は、これらの間に毛細管被膜が形成可能なように設定される。

　環状ディスクは、その外周部に、マイクロ隙間と予備スペースとの間の接続を実現する凹部を有しているのが好ましい。

　また、予備スペースは、環状ディスクと軸受スリーブの一端の表面に設けられたキャップセットとの間に形成されているのが好ましい。キャップは、動圧軸受の実施の形態によっては、エンドプレートや軸受スリーブを包囲するハウジングなどとして機能する。特に、予備スペースは、半径方向の内側から外側に向かって断面が狭くなるテーパ状の同心円状の回転対称性を有する空洞として形成され、Ｖ字形の断面の縦軸は回転軸と基本的に垂交する平面にわたって伸びているのが望ましい。

　予備スペースとマイクロ隙間とは、例えば外端領域に設けられた凹部を介して、互いにつながっている。これにより、軸受隙間と予備スペースとの間の連続した毛細管被膜は、マイクロ隙間を介して形成される。

　軸受スリーブの両端部分において、環状ディスク及び／又はキャップによって、少なくともその一部が覆われるショルダーが軸に設けられていてもよい。このようにすれば、軸方向において、軸が固定され、又は、保護される。また、このような半径方向の被覆は、ある種の衝撃が加わった場合に、軸受流体が飛散することもさらに防止する。

　本発明によって、寿命が長く、高い軸受剛性を有する動圧軸受、スピンドルモータならびにハードディスクドライブ装置を提供することができる。

　本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して以下詳細に説明する。
　本発明の実施の形態にかかる動圧軸受は、図１に示すように、円筒型の軸受スリーブ１２に収納された軸１０を有している。軸受スリーブ１２に包含された軸１０の端部にはスラストプレート１４が取り付けられており、これと同じ側の軸受スリーブ１２の端面は、軸１０にかかる軸方向の荷重をスラストプレート１４を介して受け止めるカウンタープレート１６によって閉塞されている。軸受スリーブ１２は、スペーサリング４６と共にハウジング１８内に収容されている。このスペーサリング４６により、スラストプレート１４とカウンタープレート１６との間の隙間を調節することが出来る。

　軸１０の反対側の端部１０’は軸受スリーブ１２から突き出ている。端部１０’が突き出ている側の軸受スリーブ１２の端部１２’は、中央開口１８’’を有するハウジング１８の底部１８’によって閉鎖されている。

　図１に示す実施の形態において、軸受スリーブ１２は、その一方の端部１２’に、半径方向の内側に配置された環状凹部が形成されている。これにより、端部１２’と端部１２’に基本的に平行に設置された環状ディスク２８との間に、動圧軸受の回転軸２２と基本的に垂直な、即ち、回転軸２２に対する角度「ａ」が９０度となる方向に広がるマイクロ隙間２６が形成される。実際に形成される環状凹部の深さは、２〜１０μｍ、具体的には約５μｍとすることができる。

　軸受スリーブ１２は、軸１０と半径方向に微少間隔を隔てて、軸１０を包囲している。これにより、軸１０と軸受スリーブ１２との間には、軸１０と同心円状の軸受隙間２４が形成される。軸受隙間２４は、詳しくは後述するが、軸受スリーブ１２の端部１２’に形成されたマイクロ隙間２６及び環状ディスク２８に設けられた少なくとも１つの接続孔２０’を介して、予備スペース２０とつながっている。マイクロ隙間２６は、環状ディスク２８が軸受スリーブ１２の端部１２’と微少間隔を隔てて設置されることによって形成され、これにより、軸受隙間２４と予備スペース２０との間に、毛細管作用が途切れることなく働き、また、維持されるような環状の隙間が、軸１０の周囲に形成される。なお、マイクロ隙間２６の幅は軸受隙間２４と略等しく設定される。

　予備スペース２０は、環状ディスク２８と軸受スリーブ１２を取り囲むハウジング１８との間に、回転軸２２と基本的に垂直な方向に広がるように設置される。本実施の形態では、図１に示すように、ハウジング底部１８’の中央開口１８’’が上向きにテーパ状となっている。これにより、同心円状のテーパ状（円錐状）の環状空間（予備スペース２０）が形成される。円錐状の予備スペース２０の底部は、環状ディスク２８の外端領域に設けられた少なくとも１つの接続孔２０’と部分的に重なっており、これにより、予備スペース２０とマイクロ隙間２６との間の接続が形成される。接続孔２０’は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、環状ディスク２８の外端領域に設けられた適切な凹部３８により形成される。

　本実施の形態では、軸受スリーブ１２の内径に溝パターンを設けることによって、図示せぬラジアル軸受部（radial bearing sections）を形成するのが好ましい。さらに、スラストプレート１４及びカウンタープレート１６の部分に、公知の方法によってアキシャル軸受部（axial bearing sections）を形成しても良い。予備スペース２０と、軸受隙間２４を予備スペース２０に繋ぐマイクロ隙間２６とが、軸受スリーブ１２の端面１２’に形成されているため、軸受スリーブ１２の全長にわたって１つ若しくは複数のラジアル軸受部を形成することが可能である。特に、２つのラジアル軸受部を、これらの間隔が最大となるように、軸受スリーブ１２の両端部に形成することによって、軸受剛性を最大とすることができる。この場合、一方のラジアル軸受部はマイクロ隙間２６に隣接し、マイクロ隙間２６とラジアル軸受部とは直接隣接する（又は接続される）。

　本発明を適用した動圧軸受を組み立てた後、軸受隙間２４と予備スペース２０の一部に、軸受流体が充填される。なお、オイルベースの液体を軸受流体として用いるのが好ましい。

　また、予備スペース２０をどの程度まで軸受流体で満たすかという充満率は、動圧軸受の寿命がくるまで、新たな軸受流体を補充することなく十分な潤滑を維持できるように設定される。

　一方、軸受稼働時に温度が上昇すると、動圧軸受を構成する各部の熱膨張係数の違いによって、軸受流体の容積が増加する場合がある。このため、予備スペース２０には、膨張した軸受流体を逃がすことが出来るスペースを残しておかなければならない。

　予備スペース２０の軸受流体が満たされていない残りの部分には、流体の気化に伴いガス状と化した流体が蓄積されていくが、気化に伴う飽和度の上昇に伴い、流体の気化速度も遅くなる。

　軸受流体がその接触表面を介して軸受隙間２４から大気中に蒸発すると、予備スペース２０に蓄えられている軸受流体、及び、軸受隙間２４と予備スペース２０との間に存在するマイクロ隙間２６によって維持されている連続した毛細管被膜を経由した軸受流体によって、蒸発した分の軸受流体が補充される。

　これにより、動圧軸受の寿命がくるまで、軸受隙間２４を軸受流体で完全に満たすことができ、その結果、潤滑油不足下での無潤滑運転によって生じる「焼き付き状態」を避けることができる。

　特に、軸受スリーブ１２がロータの一部を形成するように、即ちロータと共に回転するように、本発明を適用した動圧軸受がモータに取り付けられた場合、予備スペース２０及びマイクロ隙間２６内の軸受流体にかかる回転による遠心力は基本的には釣り合っている。しかし、通常は、予備スペース２０内に蓄えられる軸受流体の量は、マイクロ隙間２６内の軸受流体の量より若干多い。このため、遠心力がかかった場合には、予備スペース２０内の軸受流体の方が、外側により強く押出される傾向にあり、軸受隙間２４からマイクロ隙間２６を介した予備スペース２０までの軸受流体の連続した毛細管被膜は破れることはない。

　本実施の形態においては、軸１０及び軸受スリーブ１２は鋼材で形成することが可能であり、ハウジング１８はアルミニウムで形成することが可能である。なお、当該技術に関して専門の知識を有する者が、特定の要求に合わせて他の好適な材料を選択しても良い。

　図２は、図１の変形例を示す縦方向断面の概略図である。なお、同一の構成要素には同じ参照番号が付与されている。図２に示す実施の形態は、動圧アキシャル軸受ではなく、ピボットタイプ軸受３０を使用するという点において、図１に示した実施の形態とは異なる。また、全ての機能的要素は、適切に設計された軸受スリーブ１２内に組み込まれているため、ハウジング１８はもはや必要ではない。

　図２に示す実施の形態のピボットタイプ軸受３０は、従来と同様の方法を用いて形成してもよい。軸１０の端部に形成されたピボットはカウンタープレート１６上に支持されている。図２に示す実施の形態では、ラジアル軸受部３２を有する軸１０が図示されている。この場合、マイクロ隙間２６は、軸受隙間２４の一部を介して、ラジアル軸受部３２に間接的に接続される。しかしながら、当該技術に関して専門の知識を有する者であれば、本発明の全ての実施の形態において、軸１０及び／又は軸受スリーブ１２の縦方向の範囲にわたって、１つ或いは複数（具体的には、例えば２つ）のこのようなラジアル軸受部を設けることが可能であることに気付くであろう。

　軸受隙間２４と予備スペース２０とを開口２０’を経由して繋ぐマイクロ隙間２６は、図２に示す実施の形態において、軸受スリーブ１２の端部表面１２’の凹部と環状ディスク２８との間に形成されている。環状ディスク２８は、その周辺部に、環状ディスク２８の半径方向の長さを短くすることによって形成された凹部を備えている。これにより、図２で回転軸２２の右側に示すように、開口２０’が形成される。

　さらに、図２に示す実施の形態では、軸受スリーブ１２の上端部１２’は、カバープレート３４を収納できるように形成されている。カバープレート３４は、軸受スリーブ１２の端部１２’の適切な凹部に嵌め込まれると共に、溶接、接着、ネジ泊め、或いはその他の適当な方法によって、しっかりとした気密シールを形成するために密閉される。例えば、図２には、カバープレート３４を軸受スリーブ１２に取り付けるために使用された溶接点３６が示されている。カバープレート３４は、面取り或いはフライス加工を施されており、これにより、カバープレート３４と環状ディスク２８との間には、軸１０に向かって（半径内側に向かって）広くなるテーパ状の予備スペース２０が形成される。

　また、図２に示す実施の形態は、軸１０が、環状ディスク２８及びカバープレート３４の内縁で覆われた「自由」端１０’にショルダー部１０’’を有しているという点においても、図１に示した実施の形態とは異なっている。このような構成により、軸１０を、軸方向のずれに対して機械的に保護すると共に、動圧軸受が衝撃に晒された場合に、軸受流体が軸受隙間２４から軸方向に飛び出ることを確実に防止することができる。

　図１及び図２においては、一端が密閉され、他端つまり自由端１０’においてのみ軸受スリーブ１２から軸１０が突き出ている構造となっている動圧軸受用の軸受スリーブ１２が示されている。

　図３〜５に示す実施の形態は、２つの自由端（開口端）を有し、上述した予備スペースを少なくとも１つ備えている軸受スリーブに関するものである。なお、以下に示すように、必要であれば２つの予備スペースを設けることが可能である。

　図３は、両端が開放された軸受スリーブに本発明を適用した場合の１つ目の実施の形態を示している。図３に示す動圧軸受は、軸受スリーブの端部１２’及び１２’’の領域にショルダー１０’’を有する階段状の軸１０を備えている。軸１０はアキシャル軸受を形成するための中央スラストプレート１４を有している。軸受スリーブは外部スリーブ部１２ｂ及び内部スリーブ部１２ａの２つの部分から構成されている。内部スリーブ部１２ａは、図３に示すように、外部スリーブ部１２ｂの適切な凹部に嵌め込まれている。スラストプレート１４の周辺領域では、外部スリーブ部１２ｂと内部スリーブ部１２ａとの間にスペーサリング４６が嵌め込まれており、これによって、スラストプレート１４の周辺領域における軸受隙間２４の幅が調節される。スラストプレート１４は、軸受スリーブ部１２ａ及び１２ｂに支えられており、これにより、スラストプレート１４は、アキシャルカウンタプレートとしても機能する。

　内部スリーブ部１２ａは、嵌め込み、押圧、接着、溶接、またはその他の方法によって、外部スリーブ部１２ｂに接続される。

　マイクロ隙間２６及び予備スペース２０は、図２を参照して説明したのと同様の方法により、内部スリーブ部１２ａの端部１２’及び外部スリーブ部１２ｂの端部１２’’にそれぞれ形成されている。

　図４は、図３に類似した実施の形態について示している。図３の実施の形態とは、２つの軸受スリーブ部１２ｃ、１２ｄから構成される軸受スリーブの構成が異なる。具体的には、図４に示すように、軸受スリーブ部１２ｃ、１２ｄは、スペーサリング４６によって分けられており、その一方が他方の背後に配置され、さらに、軸方向において鏡像対称となるように配置されている。図１の実施の形態のように、アキシャル軸受スリーブ部１２ｃ、１２ｄ及びスペーサリング４６は、押圧又は圧縮によって、ハウジング１８に固定される。スペーサリング４６は、スラストプレート１４すなわちアキシャル軸受の周辺領域において、軸受隙間２４を調節する機能を有している。

　ハウジング１８の開放端（図面においては下方に示されている端部）においては、図３と同様の方法で、環状ディスク２８及びカバープレート３４が挿入されている。これにより、マイクロ隙間２６及び予備スペース２０が、軸受スリーブ１２ｄの一端１２’’に隣接して形成される。一方、軸受スリーブ部１２ｃの端部１２’においては、マイクロ隙間２６及び予備スペース２０が、図１に示した実施の形態と同様に、軸受スリーブ１２ｃの端部１２’、環状ディスク２８及びハウジング１８の底部１８’間に形成されている。

　図４は、軸受スリーブ１２ｃ、１２ｄのそれぞれに対応する表面を備えるスラストプレート１４が、軸受の縦軸に沿った中央に配置された動圧軸受の実施の形態を示している。軸受スリーブ１２ｃ、１２ｄに対応する表面には、それぞれ、反対方向に作用する動圧アキシャル軸受が形成されている。そして、当業者であればスラストプレート１４の周辺領域に形成されたアキシャル軸受は、適用状況によっては回転軸２２に沿って、図４においては上下方向に、移動させることが出来ることがわかるであろう。さらに、図４は、ハウジング１８が軸受スリーブ部１２ｃ及び１２ｄをそのすべての領域にわたって覆っている実施の形態を示している。当業者であれば、軸受スリーブの長さより短いハウジング１８であっても、同様の機能を達成しうることは気付くであろう。ハウジング１８は、図１のように、押出鋳込、旋削、深絞り、又は、その他の適切な方法により作製することが出来る。また、軸受スリーブ部１２ｃ及び１２ｄは、押圧嵌め込みによりハウジング１８に設置されるのが好ましい。

　図５は、本発明を適用した動圧軸受の他の実施の形態を示している。図５に示す実施の形態では、ショルダー部１０’’を有する階段状の軸１０及びスラストプレート１４が設けられている。軸１０は、軸受スリーブ１２内に保持されている。軸受スリーブ１２の一方の端部１２’’には、スペーサリング４６及びカウンタープレート１６を収納するための凹部が設けられている。この端部１２’’において、スラストプレート１４とカウンタープレート１６との間に、動圧アキシャル軸受が形成されている。反対側の端部１２’においては、例えば図２を参照して説明したように、軸受流体用のマイクロ隙間２６及び予備スペース２０が環状ディスク２８及びカバープレート３４によって形成されている。図５の実施の形態は、衝撃が加わったときに軸受流体が漏出するのを防止するためにカバープレート３４のみが軸ショルダー部１０’’を覆っている点で、図２の実施の形態と異なっている。本発明の動圧軸受に関する上述した様々な実施の形態に関して、当業者であれば、軸受の他の変更を想定することが可能であり、軸受スリーブは１つの密閉された端部を有するか、２つの開放端を有するか、ハウジングがあるかないか、マイクロ隙間や予備スペースを異なる方法で実現したり、アキシャル軸受部やラジアル軸受部についても他の配置や設計にするなど、他の多くの変更材料と共に想定可能である。

　図６（ａ）及び６（ｂ）は、軸受スリーブの一端１２’と環状ディスク２８との間にマイクロ隙間２６を形成するために使用される環状ディスク２８の例を２つ示している。ここに示されている環状ディスク２８の実施の形態に特有の特徴点は、外周に形成されている凹部３８であり、この凹部３８は、この環状ディスク２８が設置された場合に、マイクロ隙間２６と予備スペース２０との間を接続する開口２０’を形成する（図１〜図５を参照）。もちろん、これは、輪郭を異なる形状にしたり、例えば図７（ａ）に示すように貫通孔を形成したり、図７（ｂ）に示すように環状の連続した１つの凹部（又は貫通孔）を形成することによっても同様の効果を得ることができる。なお、貫通孔は、環状ディスク２８の外周領域に形成されるのが好ましい。環状ディスク２８は、例えば孔抜き又は押出鋳込などによって形成することが出来る。

　また、以上では、軸受スリーブの内端から外端の近くまで環状のマイクロ隙間２６が形成された場合を示したが、もし可能であれば、軸受スリーブの端面に、その内端から外端まで環状のマイクロ隙間２６を形成しても良い。なお、この場合も、マイクロ隙間２６の幅は、毛細管被膜が形成可能なように設定される。

　以上に示した本発明を適用した動圧軸受は、電気モータや特にハードディスクドライブ装置用のスピンドルモータに使用することができる。

　上述の説明、請求項、及び図面において開示した特徴部分は、それ単独において、又は、異なった構成の発明のどんな組み合わせ設計においても、重要性を有するものである。

図１は、第１の実施の形態の動圧軸受を示す縦方向断面の概略図である。 図２は、図１の実施の形態の変形例を示す縦方向断面の概略図である。 図３は、本発明の他の実施の形態の動圧軸受を示す縦方向断面の概略図である。 図４は、図３の実施の形態の変形例を示す縦方向断面の概略図である。 図５は、本発明の他の実施の形態の動圧軸受を示す縦方向断面の概略図である。 図６（ａ）は、本発明の動圧軸受に使用する環状ディスクを示す上面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の環状ディスクの変形例を示す上面図である。 図７（ａ）及び７（ｂ）は、環状ディスクの他の変形例を示す上面図である。

符号の説明

　１０　　軸
　１０’　軸の端部
　１０’’　軸のショルダー部
　１２　　軸受スリーブ
　１２’、１２’’　軸受スリーブの端部
　１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ　軸受スリーブ部
　１４　　スラストプレート
　１６　　カウンタープレート
　１８　　ハウジング
　１８’　ハウジング底部
　１８’’　中央開口
　２０　　予備スペース
　２０’　接続孔（開口）
　２２　　回転軸
　２４　　軸受隙間
　２６　　マイクロ隙間（接合隙間）
　２８　　環状ディスク
　３０　　ピボットタイプ軸受
　３２　　ラジアル軸受部
　３４　　カバープレート
　３６　　溶接点
　３８　　凹部
　４６　　スペーサリング

Claims (15)

1. 　軸（１０）と、
   　前記軸（１０）と半径方向に微少間隔を隔てて、該軸（１０）を包囲し、同心円状の軸受隙間（２４）を形成する軸受スリーブ（１２）と、
   　前記軸受隙間（２４）の外側に、該軸受隙間（２４）と半径方向に所定間隔を隔てて配置される接続孔（２０’）を有する予備スペース（２０）と、
   　前記接続孔（２０’）を介して前記軸受隙間（２４）を前記予備スペース（２０）に接続する少なくとも１つの接合隙間（２６）と、
   　を備えることを特徴とする動圧軸受。
2. 　前記接合隙間（２６）は、前記軸受隙間（２４）に直接接続されており、ラジアル軸受部に直接または間接的に接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受。
3. 　軸受隙間（２４）の周辺領域に形成される少なくとも１つのラジアル軸受をさらに備え、
   　前記接合隙間（２６）は、前記軸受隙間（２４）の一部を介して前記ラジアル軸受に接続されている、
   　ことを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受。
4. 　前記軸受隙間（２４）及び前記接合隙間（２６）を完全に満たし、前記予備スペース（２０）の少なくとも一部を満たすことによって、前記軸受隙間（２４）と前記予備スペース（２０）との間に、連続した毛細管皮膜を形成する軸受流体をさらに備える、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の動圧軸受。
5. 　前記接合隙間（２６）は、前記軸受スリーブ（１２）内の少なくとも一部に形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の動圧軸受。
6. 　前記接合隙間（２６）は、前記軸受スリーブ（１２）の内縁の周囲に隣接する環状の毛細管隙間を含む、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の動圧軸受。
7. 　前記接合隙間（２６）は、前記軸受スリーブ（１２）の一端と、該軸受スリーブ（１２）と微少距離を隔てて、該軸受スリーブ（１２）の一端に平行に配置された環状ディスク（２８）との間に形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の動圧軸受。
8. 　前記環状ディスク（２８）は、その周囲に凹部を有し、
   　前記接合隙間（２６）内の軸受流体と前記予備スペース（２０）内の軸受流体とは、前記凹部を介して接続されている、
   　ことを特徴とする請求項７に記載の動圧軸受。
9. 　前記予備スペース（２０）は、前記環状ディスク（２８）と前記軸受スリーブ（１２）の一方の端に設けられたキャップとの間に形成されている、ことを特徴とする請求項７又は８に記載の動圧軸受。
10. 　前記接合隙間（２６）は、前記軸受の回転軸（２２）に対して９０°の角度をなす方向に広がっている、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の動圧軸受。
11. 　前記予備スペース（２０）は、底部が前記接続孔（２０’）及び前記接合隙間（２６）を介して前記軸受隙間（２４）と繋がっているテーパ状の空間として形成されている、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の動圧軸受。
12. 　前記予備スペース（２０）は、前記軸受の回転軸（２２）と基本的に垂直方向に形成され、前記軸受隙間（２４）側の端部が広がっている、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の動圧軸受。
13. 　前記軸受スリーブ（１２）の一端（１２’）の領域において、前記軸（１０）は、前記一端（１２’）に配置されたカバープレート（３４）及び／又は前記一端（１２’）に平行に配置された環状ディスク（２８）によって少なくとも一部が覆われたショルダー部（１０’’）を有している、ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の動圧軸受。
14. 　請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の動圧軸受を備えたことを特徴とするスピンドルモータ。
15. 　請求項１４に記載のスピンドルモータを備えたことを特徴とするハードディスクドライブ装置。

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