JP2005291428A - 流体動圧軸受、スピンドルモータおよび記録ディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受剛性を確保しつつ小型化を実現する流体動圧軸受を提供することを課題とする。
【解決手段】 流体動圧軸受１０は、円筒状の外周面を有するシャフト１５と、シャフト１５の一端において、シャフト１５を中心として径方向に延設された軸線方向下端面１６ｅを有するロータハブ１６と、シャフト１５の外周面と径方向微少間隙を介して対向する内周面２６ａを有するスリーブ２５とを備えている。軸線方向下端面１６ｅは、スリーブ２５の上端面２７ａと軸方向微少間隙を介して対向している。それぞれの微少間隙を構成する面と、その間に連続的に保持されている潤滑油３８とにより、ラジアル軸受部３５とスラスト軸受部３６とが構成されている。スリーブ２５の上端面２７ａは、スリーブ２５の内周面２６ａよりも径方向内方に延伸されている。シャフト１５の外周面のうち、スリーブ２５の上端面２７ａの径方向内方に位置する部分は、小径とされている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、流体動圧軸受に関する。さらに、その流体動圧軸受が用いられるスピンドルモータおよび記録ディスク駆動装置に関する。

昨今の記録ディスク駆動装置が搭載されるパーソナルコンピュータ等の機器の小型化および薄型化の傾向並びに記録ディスク駆動装置のディジタルカメラ等小型機器への応用など使用される製品の多様化によって、記録ディスクを回転駆動するモータ自体も小型化並びに薄型化することが要求されている。
ハードディスク等の記録ディスクを回転駆動するための小型且つ薄型の記録ディスク駆動用モータが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この公知の記録ディスク駆動用モータは、固定のシャフトと、シャフトの一端に固定されたブラケットと、シャフト及びブラケットに回転自在に軸支されたロータハブと、このロータハブに装着されたロータマグネットと、このロータマグネットに半径方向に対向して装着されたステータとを備えている。
ロータハブの軸線方向端面は、ブラケットの軸線方向端面との間に潤滑流体を保持する微小スラスト間隙を形成するスラスト面を有している。この結果、ロータハブとブラケットとの間にスラスト軸受部が形成されている。また、ロータハブの貫通孔は、シャフトの外周面との間に潤滑流体を保持するラジアル微小間隙を形成する内周面を有している。この結果、ロータハブとシャフトとの間にラジアル軸受部が形成されている。

以上に述べた記録ディスク駆動用モータの動圧軸受装置は、スラスト軸受部が単一面対向型であるため、スラスト軸受構造が軸方向に占有する部分を減らすことができ、モータ全体の薄型化を実現することができ又は軸線方向高さが一定のモータにおけるラジアル軸受部の軸線方向高さを十分に確保できる。
特開２０００−３５０４０８号公報

しかし、前記従来のロータのようにスラスト軸受部の内周側にラジアル軸受部が配置されている場合、ラジアル軸受部の剛性をさらに確保するためにラジアル軸受径を大きくすると、スラスト軸受部が占有できる部分を圧迫する。このため、スラスト軸受部の有効面積を確保し所定の軸受剛性を確保しつつ、さらなるモータ径の小型化の要求に応えることが難しくなる。
そこで、本発明では、軸受剛性を確保しつつ小型化を実現する流体動圧軸受を提供することを課題とする。

請求項１に記載の流体動圧軸受は、シャフトと、基盤部材と、スリーブとを備えている。シャフトは、円筒状の外周面を有する。基盤部材は、シャフトの一端において、シャフトを中心として径方向に延設された平坦面を有する。スリーブは、シャフトの外周面と径方向微少間隙を介して対向する内周面を有する。
さらに、流体動圧軸受は、以下の特徴を有している。平坦面は、スリーブの軸方向端面と軸方向微少間隙を介して対向している。径方向微少間隙と軸方向微少間隙とには、動圧発生流体が連続的に保持されている。シャフトの外周面と、スリーブの内周面と、その間の径方向微少間隙に保持される動圧発生流体とによってラジアル軸受が構成されている。基盤部材の平坦面と、スリーブの軸方向端面と、その間の軸方向微少間隙に保持される動圧発生流体とによってスラスト軸受が構成されている。スリーブの軸方向端面は、スリーブの内周面よりも径方向内方に延伸されている。シャフトの外周面のうち、スリーブの軸方向端面の径方向内方に位置する部分は、小径とされている。

ここで、基盤部材は、シャフトの一端において固定される部材であり、例えば、流体動圧軸受が軸回転の場合には、流体動圧軸受を用いて回転される搭載物を固定するためのロータハブ、軸固定の場合には、流体動圧軸受を備える装置に流体動圧軸受を固定するためのブラケットあるいはベースなどと呼ばれる部材などを意味している。
ラジアル軸受は、スリーブの内周面において設けられている。スラスト軸受は、スリーブの軸方向端面において設けられている。さらに、スリーブの軸方向端面は、スリーブの内周面よりも径方向内方に延伸されている。このため、ラジアル軸受径の大きさにかかわらず、スラスト軸受の面積を確保することが可能となる。すなわち、軸受剛性を確保しつつ小型化を実現する流体動圧軸受を提供することが可能となる。
さらに、付随的な効果として、本発明の流体動圧軸受では、スリーブとシャフトおよび基盤部材との軸線方向の相対位置を維持する抜け止め構造が構成される。すなわち、スリーブの軸方向端面がシャフトの外周面のうち小径となる部分に延伸されていることにより、スリーブとシャフトおよび基盤部材との軸線方向の相対位置が維持される。このため、抜け止め構造のための特別な部材を必要としない。また、特別な部材を必要としないため、モータが薄型であっても、軸受を構成する軸受面の有効面積を確保することができ、軸受剛性を確保することが可能となる。

請求項２に記載の流体動圧軸受は、請求項１に記載の流体動圧軸受であって、ラジアル軸受を構成するシャフトの外周面の半径は、スラスト軸受を構成するスリーブの軸方向端面の内周側の半径よりも大きい。
従来では、スラスト軸受の内周側にラジアル軸受が配置されている。これに比して、本発明の流体動圧軸受では、スラスト軸受を構成する軸受面の有効面積を確保しつつ、ラジアル軸受径を大きく確保することが可能となる。このため、軸受剛性を確保することが可能となる。
請求項３に記載の流体動圧軸受は、請求項１又は２に記載の流体動圧軸受であって、シャフトは、一端が基盤部材に固定されるシャフト本体部と、シャフト本体部の他端側において径方向外方に膨大するシャフト膨大部とを有している。
基盤部材の平坦面は、シャフト本体部を中心として径方向に延設されている。スリーブの内周面は、シャフト膨大部の外周面と径方向微少間隙を確保して対向して配置されている。スリーブの軸方向端面は、シャフト膨大部の外周面よりも径方向内方に延伸されている。また、スリーブの軸方向端面の径方向内方に位置するシャフト本体部は、シャフト膨大部よりも小径とされている。

請求項４に記載の流体動圧軸受は、請求項１〜３のいずれかに記載の流体動圧軸受であって、スリーブは、基盤部材側の反対側がキャップによって閉鎖されている。キャップの基盤部材側の面とシャフトのキャップ側の端面とは対向して軸端部間隙が形成されている。スラスト軸受が形成される軸方向微少間隙とラジアル軸受が形成される径方向微少間隙と軸端部間隙とには連続して動圧発生流体が保持されている。
本発明の流体動圧軸受では、キャップにより、シャフトがスリーブ内の閉空間に配置される。さらに閉空間には動圧発生流体が保持されている。これにより、いわゆるフルフィル構造が実現されている。
請求項５に記載の流体動圧軸受は、請求項４に記載の流体動圧軸受であって、シャフトには、軸方向微少間隙と軸端部間隙とにおいて開口し、それぞれの間隙を連通させる連通孔が形成されている。
本発明の流体動圧軸受では、連通孔により、軸方向微少間隙と軸端部間隙との圧力が等しくなるよう調節される。このため、ラジアル軸受の性能に応じて、潤滑流体の循環を促し、負圧の発生を防止するなどの効果を奏することが可能となる。

請求項６に記載の流体動圧軸受は、請求項５に記載の流体動圧軸受であって、シャフトは、一端が基盤部材に固定されるシャフト本体部と、シャフト本体部の他端側において径方向外方に膨大するシャフト膨大部とを有している。連通孔は、シャフト本体部の外周面、あるいはシャフト膨大部の内周面に形成されている。
本発明の流体動圧軸受では、シャフト本体部の外周面、あるいはシャフト膨大部の内周面に連通孔が形成される。例えば、連通孔は、シャフト本体部の外周面、あるいはシャフト膨大部の内周面に設けられた溝と、溝が設けられた面と対向する面とにより挟まれた空間として形成される。このため、連通孔の加工が容易となる。
請求項７に記載のスピンドルモータは、請求項１〜６のいずれかに記載の流体動圧軸受と、基盤部材あるいはスリーブのいずれか一方と一体的に回転するロータマグネットと、ロータマグネットに対向して配置されるステータとを備えている。
本発明のスピンドルモータでは、請求項１〜６のいずれかに記載の流体動圧軸受を備えている。このため、軸受剛性を確保しつつ小型化を実現するスピンドルモータを提供することが可能となる。

請求項８に記載の記録ディスク駆動装置は、ハウジングと、ハウジングに固定されるスピンドルモータであって、情報を記録できるディスク状記録媒体を回転させる請求項７に記載のスピンドルモータと、記録媒体の所要の位置に情報を書き込むまたは読み出すための情報アクセス手段とを備えている。
本発明の記録ディスク駆動装置では、請求項７に記載のスピンドルモータを備えている。このため、請求項７に記載のスピンドルモータの効果が得られ、記録ディスク駆動装置自体の小型化が実現される。

本発明により、軸受剛性を確保しつつ小型化を実現する流体動圧軸受を提供することが可能となる。

１．ハードディスク装置の構成及び動作
図１に、本発明の一実施形態としてのハードディスク装置５０の概略構成を模式的に示す縦断面図を示す。このハードディスク装置５０は、例えば、小型の記録ディスク（例えば１インチ×１枚用のディスク）を回転させるための小型・薄型化されたハードディスク装置である。
ハードディスク装置５０は、各部がハウジング５１に内包されており、主に、スピンドルモータ５２、記録ディスク５３、磁気ヘッド移動機構５７を備える。ハウジング５１の内部は、塵埃が極度に少ない良好な環境を形成している。
記録ディスク５３は、磁気により情報を記録する円盤状の部材である。
磁気ヘッド移動機構５７は、記録ディスク５３に対して情報の読み書きを行うための機構であり、磁気ヘッド５６、アーム５５、アクチュエータ部５４を有する。
磁気ヘッド５６は、アーム５５の一端に設けられることにより記録ディスク５３の近傍に配され、記録ディスク５３の読み書きを行う。アーム５５は、磁気ヘッド５６を支持する部材である。アクチュエータ部５４は、アーム５５の他端を支持してアーム５５の移動を行う。アクチュエータ部５４により、アーム５５が首振り移動を行い、磁気ヘッド５６を記録ディスク５３の所要の位置に移動させることができる。

ハードディスク装置５０は、スピンドルモータ５２が回転することにより記録ディスク５３が回転する。アクチュエータ部５４を駆動させてアーム５５の首振りを行い、磁気ヘッド５６を記録ディスク５３の所要の位置に移動させる。これにより、記録ディスク５３の読み書きを行う。
２．スピンドルモータの構成及び動作
図２に、スピンドルモータ５２の縦断面概略図を示す。図２に示すＯ−Ｏ線がスピンドルモータ５２の回転軸線である。また、本実施形態の説明では便宜上図２の上下方向を「軸線上下方向」とするが、スピンドルモータ５２の実際の取付状態における方向を限定するものではない。
スピンドルモータ５２は、ハウジング５１のベース５８の一部に固定される静止部材４と、静止部材４に対して流体動圧軸受１０を介して回転自在に支持される回転部材３と、回転部材３に固定されるロータマグネット５と、ロータマグネット５に対向して配置され、静止部材４に固定されるステータコアとそれに巻装されたコイルとからなるステータ６とを備えている。また、スピンドルモータ５２には、回転部材３と静止部材４との軸線方向の相対位置を維持する抜け止め構造１１が形成されている。

［回転部材］
回転部材３は、シャフト１５と、シャフト１５の上端において固定され、外周部に記録ディスク５３が載置されるロータハブ１６とから主に構成されている。
シャフト１５は、上端がロータハブ１６に固定され、下端が閉鎖されている円筒状部材であるシャフト本体部２０と、シャフト本体部２０の外周部において内周部が固定され、シャフト本体部２０より大きな外周半径を有する円筒状のシリンダーシャフト２１とから主に構成されている。
シャフト本体部２０の外周半径は、シリンダーシャフト２１の内周半径とほぼ同じ大きさであり、シャフト本体部２０の外周部は、シリンダーシャフト２１の内周部に圧入などにより固定されている。また、シリンダーシャフト２１の軸方向長さは、シャフト本体部２０の軸方向長さよりも短く、その差は、後述するスリーブ延長部２７の軸線方向厚みにほぼ相当する。

シリンダーシャフト２１は、シャフト本体部２０とそれぞれの下端の軸線方向位置をほぼ一致させて固定されている。このため、シリンダーシャフト２１の軸線方向上側には、ロータハブ１６との間に、シャフト本体部２０の外周部に沿う環状空間１７が確保されることとなる。また、シリンダーシャフト２１の内周面には、軸線方向に延びる溝が少なくとも一つ形成されている。これにより、シリンダーシャフト２１がシャフト本体部２０と固定されると、溝とシャフト本体部２０の外周面とにより、シリンダーシャフト２１の上下側の空間を連通する連通孔２２が形成されることとなる。
ロータハブ１６は、静止部材４やステータ６を上方から覆うように近接して配置されたカップ形状の部材である。ロータハブ１６は、主に、円板状部１６ａと、その外周縁において軸線方向下側に延びる外周側筒状部１６ｂと、半径方向の中間位置において軸線方向下側に延びる環状突部１６ｃとを有している。
円板状部１６ａの中心位置には、シャフト１５の上端（シャフト本体部２０の上端）が一体的に固定されている。外周側筒状部１６ｂの内周面には接着手段によってロータマグネット５が固定されており、外周面には記録ディスク５３（図２には図示せず）が嵌合される。環状突部１６ｃは、軸線方向下側に環状に延びる内周面１６ｄを有している。内周面１６ｄは、シャフト本体部２０の上部外周面から径方向に広がる環状の軸線方向下端面１６ｅを介して、シャフト本体部２０の上部外周面と連続している。

［静止部材］
静止部材４は、ハードディスク装置５０のベース５８の一部に下端が固定されるスリーブ２５から主に構成されている。
スリーブ２５は、環状の内周面２６ａを有するスリーブ本体部２６と、スリーブ本体部２６と一体的に形成され、スリーブ本体部２６の上端において半径方向内側に延びるスリーブ延長部２７と、スリーブ本体部２６の下端において固定され、スリーブ本体部２６の下端を閉鎖するキャップ２８とから主に構成されている。
スリーブ本体部２６の内周面２６ａは、シリンダーシャフト２１の外周面２１ａと所定の間隙を確保して半径方向に対向するように配置されている。スリーブ本体部２６の内周面２６ａの軸線方向長さは、シリンダーシャフト２１の軸線方向長さより所定の長さだけ長く形成されている。これらにより、シリンダーシャフト２１は、スリーブ本体部２６の内部に収納された状態で相対回転可能となる。

スリーブ本体部２６の下部は、ベース５８の一部に固定されている。詳細は次のようである。すなわち、ベース５８には、軸線方向に開口する固定用孔５８ａが形成されている。さらに、固定用孔５８ａの縁には、軸線方向上側に延びる筒状部５８ｂが形成されている。スリーブ本体部２６の下部外周面２６ｃは、筒状部５８ｂの内周面にすきまばめ状態で接着される。
スリーブ本体部２６の下端には、内周面２６ａから連続する段部２６ｂが形成されている。段部２６ｂは、スリーブ本体部２６の下端面と、内周面２６ａより大径の下部内周面から構成されており、キャップ２８が嵌め合わされることにより閉鎖されている。
スリーブ延長部２７は、スリーブ本体部２６の上端において一体的に形成される環状の部分である。
スリーブ延長部２７の外周面は、後述する傾斜面２５ｃの一部を構成しており、軸線方向上方に向かって半径方向長さが大きくなる傾斜面であって、ロータハブ１６の環状突部１６ｃの内周部１６ｄと間隙を介して配置される。スリーブ延長部２７の内周面は、シャフト本体部２０の外周面と所定の間隙を介して対向して配置される。

スリーブ延長部２７の環状の上端面２７ａは、ロータハブ１６の軸線方向下端面１６ｅと所定の間隙を介して対向して配置される。より具体的には、上端面２７ａは、ロータハブ１６におけるシャフト１５と環状突部１６ｃとの間に広がる環状の軸線方向下端面１６ｅと軸線方向に対向して配置される。さらに、スリーブ延長部２７の下端面２７ｂは、シリンダーシャフト２１の上端面２１ｂと軸線方向に所定の間隙を介して対向して配置される。
さらに、スリーブ延長部２７の軸線方向厚みは、上端面２７ａが後述するスラスト軸受部３６を構成するのに十分な強度となるような厚みとされている。
キャップ２８は、スリーブ本体部２６の下端を閉鎖するように設けられている。これにより、キャップ２８の上端面は、シャフト１５の下端面との間に軸線方向間隙３２を確保することとなる。
スリーブ２５の上部には、スリーブ本体部２６の下部外周面２６ｃから連続する段部２５ａが形成されている。段部２５ａは、下部外周面２６ｃから半径方向内側に凹む環状の空間を形成する。段部２５ａには、環状突部１６ｃの内周面１６ｄを含む一部が配置される。段部２５ａは、下部外周面２６ｃから半径方向内側に連続する軸線方向端面２５ｂと、軸線方向端面２５ｂの内周部からスリーブ２５の上端（スリーブ延長部２７の上端）まで連続する傾斜面２５ｃとから構成されている。

軸線方向端面２５ｂは、下部外周面２６ｃにおいてステータ６が固定できるような軸線方向位置に形成される。より詳しくは、下部外周面２６ｃのうち、軸線方向端面２５ｂからベース５８の筒状部５８ｂの上端までの下部外周面２６ｃにより、ステータ６が固定できるような軸線方向位置に形成される。さらに、軸線方向端面２５ｂは、スリーブ２５の上端からの軸線方向長さが、ロータハブ１６における環状突部１６ｃの内周面１６ｄの軸線方向長さを超えるような軸線方向位置に形成される。
傾斜面２５ｃは、ロータハブ１６の内周面１６ｄと間隙を介して配置されている。傾斜面２５ｃは、軸線方向上方に向かって半径方向寸法が大きくなる傾斜面である。すなわち、スリーブ本体部２６の上部では、軸線方向端面２５ｂから軸線方向上方に向かって半径方向厚みが増加する。また、ロータハブ１６の内周面１６ｄと傾斜面２５ｃとの間隙は、軸線方向上方に向かって半径方向幅が小さくなる。
［流体動圧軸受］
流体動圧軸受１０は、回転部材３と静止部材４とから主に構成されており、回転部材３を静止部材４に対して回転自在に支持するための軸受部分である。

図３を用いて、流体動圧軸受１０の構造について詳細に説明する。
流体動圧軸受１０は、動圧発生部として、ラジアル軸受部３５と、スラスト軸受部３６とを有している。各軸受、その他回転部材３と静止部材４との対向する面により形成される間隙および連通孔２２の内部には、潤滑油３８が満たされている（空気によって遮断された部分を有していない。）。潤滑油３８は、環状突部１６ｃの内周面１６ｄと傾斜面２５ｃとの間に形成される表面張力シール部３９のみにて、界面を形成して外気に通じている。これにより、流体動圧軸受１０では、いわゆるフルフィル構造が実現されている。
以下、各軸受部の構造を説明する。なお、図３では、後記する各動圧発生用溝を断面上に記入しているが、実際には各部材の表面に形成されている。
〈ラジアル軸受部〉
ラジアル軸受部３５は、スリーブ本体部２６の内周面２６ａと、内周面２６ａに対向するシリンダーシャフト２１の外周面２１ａと、その間の潤滑油３８とにより構成されている。

スリーブ本体部２６の内周面２６ａには、回転部材３の回転に伴い潤滑油３８中に動圧を発生するためのヘリングボーン状のラジアル動圧発生用溝４１が形成されている。ここで、ラジアル動圧発生用溝４１は、回転方向に並んだ複数の溝であり、各溝は回転方向に対して相反する方向に傾斜する一対のスパイラル溝を連結してなる略「く」の字状の溝である。
ラジアル軸受部３５では、ラジアル動圧発生用溝４１は、アンバランス形状に形成されており、ラジアル軸受部３５における流体動圧は、回転方向に対して相反する方向に傾斜する一対のスパイラル溝の連結部において極大となっている。アンバランスヘリングボーン状のラジアル動圧発生用溝４１は、ラジアル軸受部３５の潤滑油３８を軸線方向下側に流動させるように形成されている。流動された潤滑油３８は、軸線方向間隙３２、連通孔２２を経由して、ラジアル軸受部３５の下端部から上端部へとさらに流動する。この結果、ラジアル軸受部３５における潤滑油３８の循環が行われる。

なお、ラジアル動圧発生用溝４１は、潤滑油３８を軸線方向上側に流動させるように形成されていても潤滑油３８の循環を行うことは可能である。
〈スラスト軸受部〉
スラスト軸受部３６は、スリーブ延長部２７の上端面２７ａと、上端面２７ａと対向するロータハブ１６の軸線方向下端面１６ｅと、その間の潤滑油３８とにより構成されている。
スリーブ延長部２７の上端面２７ａの全面には、回転部材３の回転に伴い潤滑油３８中に動圧を発生するためのヘリングボーン状のスラスト動圧発生用溝４３が形成されている。スラスト動圧発生用溝４３は回転方向に並んだ複数の溝であり、各溝は回転方向に対して相反する方向に傾斜する一対のスパイラル溝を連結してなる略「く」の字状の溝からなり、回転時に回転部材３を軸線方向上方に支持する。
スラスト軸受部３６では、スラスト動圧発生用溝４３は、アンバランス形状に形成されており、スラスト軸受部３６における流体動圧は、回転方向に対して相反する方向に傾斜する一対のスパイラル溝の連結部において極大となっている。アンバランスヘリングボーン状のスラスト動圧発生用溝４３は、スラスト軸受部３６の潤滑油３８を半径方向内側に流動させるように形成されている。これにより、軸受内の負圧の発生が防止される。

〈その他〉
流体動圧軸受１０において、ラジアル軸受部３５は、スラスト軸受部３６の最内周部より半径方向外側に設けられている。より詳しくは、ラジアル軸受部３５は、スリーブ延長部２７の内周部より半径方向外側に設けられている。
また、スラスト動圧発生用溝４３は、スリーブ延長部２７の上端面２７ａの一部、例えば、外周部だけに設けられていてもよい。
なお、ラジアル軸受部３５は、スラスト動圧発生用溝４３の内周部より半径方向外側に設けられるとしてもよい。
流体動圧軸受１０において、シリンダーシャフト２１の内周側に形成された連通孔２２は、スラスト軸受部３６の内周側およびラジアル軸受部３５の軸線方向上側部と、ラジアル軸受部３５の軸線方向下側部とを連通し、オイル内圧を調整する。
〈表面張力シール部〉
表面張力シール部３９は、スラスト軸受部３６からの潤滑油３８の漏れを防止するための構造であり、ロータハブ１６の環状突部１６ｃの内周面１６ｄとスリーブ２５の傾斜面２５ｃとの間に形成される。表面張力シール部３９では、流体動圧軸受１０に保持された潤滑油３８の表面張力と外気の空気圧等とが釣り合うことにより、潤滑油３８が流体動圧軸受１０の外部に移動するのが抑制される。また、潤滑油３８と外気との接触を最小に抑えるができ、潤滑油３８の蒸発を抑えることが可能となる。

［抜け止め構造］
抜け止め構造１１は、スリーブ延長部２７がシリンダーシャフト２１の上端面２１ｂとロータハブ１６の軸線方向下端面１６ｅとの間に確保される環状空間１７に嵌り合うことにより実現されている。スリーブ延長部２７の軸線方向上方への移動は、軸線方向下端面１６ｅにより制限されるとともに、軸線方向下方への移動は、シリンダーシャフト２１の上端面２１ｂにより制限される。これにより、回転部材３が静止部材４に対して軸線方向に抜け出ることが防止される。
［製造方法］
図２を参照して、スピンドルモータ５２の製造方法および固定方法について説明する。
第１の工程では、一体として形成されているスリーブ本体部２６とスリーブ延長部２７との外周面にステータ６が配置される。また、スリーブ本体部２６の内周面２６ａとスリーブ延長部２７の上端面２７ａには、既に動圧発生用溝が形成されている。

第２の工程では、一体として形成されているロータハブ１６とシャフト本体部２０とがスリーブ延長部２７の上端面２７ａ側から組み付けられる。具体的には、シャフト本体部２０がスリーブ延長部２７の内周側の孔に挿通される。ロータハブ１６の外周側筒状部１６ｂの内周面には、接着手段によってロータマグネット５が固定されている。
第３の工程では、シリンダーシャフト２１がシャフト本体部２０に圧入される。シリンダーシャフト２１は、シャフト本体部２０とそれぞれの下端の軸線方向位置がほぼ一致するよう固定される。ここで、シリンダーシャフト２１とシャフト本体部２０との相対位置により、スピンドルモータ５２における回転部材３の軸方向の可動範囲が決定される。また、シリンダーシャフト２１の内周面の少なくとも１カ所には、軸線方向に溝が形成されている。
第４の工程では、回転部材３と静止部材４との間に設けられる間隙に潤滑油３８が注入され、次に、キャップ２８がスリーブ本体部２６の段部２６ｂに嵌め合わされる。これにより、スピンドルモータ５２の下端開口部が閉鎖される。

第５の工程では、第４の工程までで作成されたスピンドルモータ５２がベース５８の固定用孔５８ａに固定される。具体的には、スリーブ本体部２６の下部外周面２６ｃがベース５８の固定用孔５８ａおよび筒状部５８ｂの内周面にすきまばめ状態で接着される。
［スピンドルモータの動作］
ステータ６に通電されると、ステータ６とロータマグネット５との電磁相互作用が発生する。これにより、回転部材３が静止部材４に対して回転駆動される。このとき、スラスト軸受部３６において、ロータハブ１６の軸線方向下端面１６ｅとスリーブ延長部２７の上端面２７ａとの間隙内の潤滑油３８は、スラスト動圧発生用溝４３の作用によってスラスト荷重支持圧を発生する。またラジアル軸受部３５において、シリンダーシャフト２１の外周面２１ａとスリーブ本体部２６の内周面２６ａとの間隙内の潤滑油３８は、ラジアル動圧発生用溝４１の作用によってラジアル荷重支持圧を発生する。
ここで、ロータマグネット５の磁気的中心とステータ６の磁気的中心とを軸線方向に相異するよう配設することで、回転部材３を下方に支持する付勢力を付与することが可能となる。この付勢力とスラスト軸受部３６のスラスト荷重支持圧とがバランスして釣り合っている。なお、この磁気付勢力は、ベース５８におけるロータマグネット５と軸線方向に対向する位置に磁性材を配設することによっても付与することが可能である。

ここで、図４を用いて、スピンドルモータ５２の動作時における流体動圧軸受１０内の圧力分布について説明する。図４は、図３に示す流体動圧軸受１０内部の各点Ａ〜Ｈにおける圧力を示すグラフである。
点Ａは、スラスト軸受部３６の外周側に位置している。点Ｂは、スラスト軸受部３６の中間部に位置しており、アンバランスへリングボーンにおけるそれぞれのスパイラル溝の連結部に位置している。点Ｃは、スラスト軸受部３６の内周側に位置している。点Ｄは、スリーブ延長部２７の下端面２７ｂの内周側に位置している。点Ｅは、ラジアル軸受部３５の上端に位置している。点Ｆは、ラジアル軸受部３５の中間部に位置しており、アンバランスへリングボーンにおけるそれぞれのスパイラル溝の連結部に位置している。点Ｇは、ラジアル軸受部３５の下端に位置している。点Ｈは、シャフト１５の下端側における軸線方向間隙３２に位置している。
点Ａにおける圧力は、潤滑油３８が表面張力シール部３９において界面を形成し外気に通じているため、外気の圧力とほぼ等しい圧力となっている。点Ｂにおける圧力は、スラスト動圧発生用溝４３により発生する動圧の極大値となっている。点Ｃにおける圧力は、スラスト軸受で高められた圧力であり、点Ｄ、点Ｅ、さらには連通孔２２を介して点Ｇ、点Ｈに伝搬される。ここで、ラジアル軸受部３５の上下端である点Ｅおよび点Ｇの圧力は、大気圧より高くなっており、ラジアル軸受部３５の軸受性能が向上する。さらに、点Ｇおよび点Ｈの圧力上昇は、スラスト軸受部３６に発生する動圧とともに回転部材３を上方に支持する。

３．効果
（１）
ラジアル軸受部３５は、シャフト本体部２０より径の大きいシリンダーシャフト２１の外周面２１ａにおいて設けられている。スラスト軸受部３６は、スリーブ延長部２７の上端面２７ａにおいて設けられている。このため、ラジアル軸受部３５の径の大きさにかかわらず、スラスト軸受部３６の面積を確保することが可能となる。すなわち、スピンドルモータ５２が小型であっても、それぞれの軸受の面積を確保することが可能となり、軸受剛性を確保することが可能となる。言い換えれば、本実施形態の流体動圧軸受１０は、小型のスピンドルモータ一般に適した構造であるとも言える。
（２）
抜け止め構造１１は、スリーブ本体部２６に連続して形成されるスリーブ延長部２７が、シリンダーシャフト２１とロータハブ１６とが軸線方向に対向する位置に確保される環状空間１７に嵌り合うことにより構成される。このため、抜け止め構造１１のために特別の部材を用いる必要がない。すなわち、薄型のスピンドルモータ５２において、特別の部材を用いる必要がないため、流体動圧軸受１０を構成する軸受面の有効面積が圧迫されることがなく、それぞれの軸受剛性を確保することが可能となる。言い換えれば、本実施形態の流体動圧軸受１０は、薄型のスピンドルモータ一般に適した構造であるとも言える。

（３）
従来では、スラスト軸受部の内周側にラジアル軸受部が配置されている。このため、小型のスピンドルモータにおいてラジアル軸受部の径を大きく確保すると、スラスト軸受部を構成する軸受面の面積は圧迫される。一方、本実施形態の流体動圧軸受１０では、スラスト軸受部３６の面積に影響を与えずにラジアル軸受部３５の径を大きくすることが可能である。このため、ラジアル軸受部３５の径を大きく確保し、軸受剛性を確保することが可能となる。
（４）
流体動圧軸受１０では、ラジアル軸受部３５にはラジアル動圧発生用溝が形成されている。これにより、動圧を発生させ、軸受剛性などの軸受性能を向上させることが可能となる。
（５）
流体動圧軸受１０では、キャップ２８により、シリンダーシャフト２１およびシャフト本体部２０がスリーブ２５内の閉空間に配置される。これにより、いわゆるフルフィル構造が実現されている。

（６）
流体動圧軸受１０では、連通孔２２により、シリンダーシャフト２１の軸線方向両側の圧力が等しくなる。ラジアル軸受部３５では、アンバランスヘリングボーンが形成され、潤滑油３８が循環する。ラジアル軸受部３５で循環した潤滑油３８は、連通孔２２によりさらに循環することとなる。このため、負圧の発生が防止される、あるいは発生した気泡が排出されるなどの効果を奏することとなる。
（７）
流体動圧軸受１０では、シリンダーシャフト２１の内周面に設けられた溝と、溝が設けられた面と対向するシャフト本体部２０の外周面とにより挟まれた空間により、連通孔２２が形成される。このため、シャフト１５にドリルなどで連通孔を形成するのに比して、連通孔２２の加工が容易となる。
なお、この効果は、シリンダーシャフトの内周面と、シャフト本体部２０の外周面に設けられた溝により連通孔が形成される場合にも同様である。

（８）
流体動圧軸受１０を備えるスピンドルモータ５２では、上記した流体動圧軸受１０と同様の効果を奏することが可能である。このため、軸受剛性を確保しつつ抜け止め構造を実現する小型・薄型のスピンドルモータが実現される。
（９）
スピンドルモータ５２を備えるハードディスク装置５０では、上記した流体動圧軸受１０およびスピンドルモータ５２と同様の効果を奏することが可能である。このため、記録ディスク駆動装置自体の小型・薄型化が実現される。
４．変形例
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あるいは修正が可能である。
（１）
上記実施形態で説明した部材において、それぞれ固定されていると説明した部材は、一体として形成されているものでもよいし、別体として形成された後一体として固定されるものであってもよい。

例えば、ロータハブ１６とシャフト本体部２０とは一体として形成されていると説明した。しかし、ロータハブ１６とシャフト本体部２０とは別部材として形成され、シャフト本体部２０がロータハブ１６に嵌め合わされるなど固定されるものであってもよい。その他の部材についても同様である。
（２）
上記実施形態では、スピンドルモータ５２は、軸回転のモータであるとして説明した。ここで、本発明は、この場合に限定されるものではない。例えば、流体動圧軸受１０は、軸固定のモータにおいて備えられていても良い。
具体的には、ロータハブ１６にあたる部材がベース５８に固定され、スリーブ２５にあたる部材の外周部において記録ディスク５３が固定されるようなモータである。この場合、ロータハブ１６にあたる部材においてステータが固定され、スリーブ２５にあたる部材においてロータマグネット５が固定されることとなる。

この変形例において、キャップ２８は、必ずしも備えられていなくても良い。例えば、シャフト１５にあたる部材のロータハブ１６と反対側は、開放されていてもよい。さらに、連通孔２２も備えられていなくても良い。この場合、ラジアル軸受部は、外気と接触することとなるが、接触部分において、表面張力シール部３９と同様の構造が備えられていても良い。
（３）
上記実施形態では、ラジアル軸受部３５およびスラスト軸受部３６では、ヘリングボーン状の動圧発生用溝が形成されていると説明した。ここで、本発明は、この場合に限定されるものではない。例えば、スパイラル状など他の形状の動圧発生用溝が形成されていてもよい。
また、上記実施形態では、スリーブ２５側に動圧発生用溝が形成される場合について説明した。ここで、本発明は、この場合に限定されるものではない。例えば、ラジアル軸受部３５では、シリンダーシャフト２１の外周面２１ａにラジアル動圧発生用溝が形成されていてもよい。スラスト軸受部３６では、ロータハブ１６の軸線方向下端面１６ｅにスラスト動圧発生用溝が形成されていてもよい。さらに、ラジアル軸受部３５およびスラスト軸受部３６では、対向する両面ともに動圧発生用溝が形成されている、または形成されていない、ものでもよい。

また、流体動圧軸受１０は、複数のラジアル軸受部およびスラスト軸受部を有していてもよい。例えば、シリンダーシャフト２１の外周面において、ラジアル軸受部が軸線方向に並んで２カ所形成されていてもよい。
また、スリーブ延長部２７の上端面側だけでなく下端面側にもスラスト軸受部を有していても良い。
図５を用いて、スリーブ延長部２７の下端面２７ｂにスラスト動圧発生用溝が形成されている場合のスピンドルモータ５２の動作時における流体動圧軸受１０内の圧力分布について説明する。図５は、図４に示す各点Ａ〜Ｈにおける圧力を示すグラフである。ここで、図５と図４とを比較して特徴的な部分は、点Ｄと点Ｅとの間で圧力が上昇している点である。下端面２７ｂには、例えば、スラスト動圧発生用溝としてポンプアウトスパイラルが設けられている。点Ｄと点Ｅとの間における圧力の上昇は、回転部材３を軸線方向下側に押し下げる。これにより、ロータマグネット５の磁気的中心とステータ６の磁気的中心とを軸線方向に相異するよう配設し、磁気バイアスを付与する必要が無くなる。

（４）
本発明の流体動圧軸受１０の応用範囲は、上記実施形態に示したハードディスク装置５０に限定されるものではない。例えば、リムーバブルディスクを駆動させる装置などに用いることも可能である。

本発明は、軸受剛性を確保しつつ小型化の実現が求められる流体動圧軸受、その流体動圧軸受を用いたスピンドルモータおよび記録ディスク駆動装置などの用途に利用可能である。

本発明の一実施形態としてのスピンドルモータが採用されたハードディスク装置の模式的縦断面図 本発明のスピンドルモータの縦断面概略図 本発明のスピンドルモータの部分拡大図 本発明のスピンドルモータの流体動圧軸受における圧力分布を示すグラフ 変形例としての流体動圧軸受における圧力分布を示すグラフ

符号の説明

３ 回転部材、４ 静止部材、５ ロータマグネット、６ ステータ、１０ 流体動圧軸受、１１ 抜け止め構造、１５ シャフト、１６ ロータハブ、１６ａ 円板状部、１６ｂ 外周側筒状部、１６ｃ 環状突部、１６ｄ 内周面、１６ｅ 軸線方向下端面、１７ 環状空間、２０ シャフト本体部、２１ シリンダーシャフト、２１ａ 外周面、２１ｂ 上端面、２２ 連通孔、２５ スリーブ、２５ａ 段部、２５ｂ 軸線方向端面、２５ｃ 傾斜面、２６ スリーブ本体部、２６ａ 内周面、２６ｂ 段部、２６ｃ 下部外周面、２７ スリーブ延長部、２７ａ 上端面、２７ｂ 下端面、２８ キャップ、３２ 軸線方向間隙、３５ ラジアル軸受部、３６ スラスト軸受部、３８ 潤滑油、３９ 表面張力シール部、４１ ラジアル動圧発生用溝、４３ スラスト動圧発生用溝、５０ ハードディスク装置、５１ ハウジング、５２ スピンドルモータ、５３ 記録ディスク、５４ アクチュエータ部、５５ アーム、５６ 磁気ヘッド、５７ 磁気ヘッド移動機構、５８ ベース、５８ａ 固定用孔、５８ｂ 筒状部

Claims (8)

1. 円筒状の外周面を有するシャフトと、
   前記シャフトの一端において、前記シャフトを中心として径方向に延設された平坦面を有する基盤部材と、
   前記シャフトの外周面と径方向微少間隙を介して対向する内周面を有するスリーブとを備え、
   前記平坦面は、前記スリーブの軸方向端面と軸方向微少間隙を介して対向し、
   前記径方向微少間隙と前記軸方向微少間隙とには、動圧発生流体が連続的に保持され、
   前記シャフトの外周面と、前記スリーブの内周面と、その間の前記径方向微少間隙に保持される前記動圧発生流体とによってラジアル軸受が構成され、
   前記基盤部材の平坦面と、前記スリーブの軸方向端面と、その間の前記軸方向微少間隙に保持される前記動圧発生流体とによってスラスト軸受が構成され、
   前記スリーブの軸方向端面は、前記スリーブの内周面よりも径方向内方に延伸されており、
   前記シャフトの外周面のうち、前記スリーブの軸方向端面の径方向内方に位置する部分は、小径とされることを特徴とする、
   流体動圧軸受。
2. 前記ラジアル軸受を構成する前記シャフトの外周面の半径は、前記スラスト軸受を構成する前記スリーブの軸方向端面の内周側の半径よりも大きい、
   請求項１に記載の流体動圧軸受。
3. 前記シャフトは、一端が前記基盤部材に固定されるシャフト本体部と、前記シャフト本体部の他端側において径方向外方に膨大するシャフト膨大部とを有している、
   請求項１又は２に記載の流体動圧軸受。
4. 前記スリーブは、前記基盤部材側の反対側がキャップによって閉鎖されており、
   前記キャップの前記基盤部材側の面と前記シャフトの前記キャップ側の端面とは対向して軸端部間隙が形成されており、
   前記スラスト軸受が形成される前記軸方向微少間隙と前記ラジアル軸受が形成される前記径方向微少間隙と前記軸端部間隙とには連続して前記動圧発生流体が保持されていることを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれかに記載の流体動圧軸受。
5. 前記シャフトには、前記軸方向微少間隙と前記軸端部間隙とにおいて開口し、それぞれの間隙を連通させる連通孔が形成されている、
   請求項４に記載の流体動圧軸受。
6. 前記シャフトは、一端が前記基盤部材に固定されるシャフト本体部と、前記シャフト本体部の他端側において径方向外方に膨大するシャフト膨大部とを有しており、
   前記連通孔は、前記シャフト本体部の外周面、あるいは前記シャフト膨大部の内周面に形成されている、
   請求項５に記載の流体動圧軸受。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の流体動圧軸受と、
   前記基盤部材あるいは前記スリーブのいずれか一方と一体的に回転するロータマグネットと、
   前記ロータマグネットに対向して配置されるステータと、
   を備えるスピンドルモータ。
8. ハウジングと、
   前記ハウジングに固定されるスピンドルモータであって、情報を記録できるディスク状記録媒体を回転させる請求項７に記載のスピンドルモータと、
   前記記録媒体の所要の位置に情報を書き込むまたは読み出すための情報アクセス手段と、
   を備える記録ディスク駆動装置。
   
   

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