JP2005308057A - 流体軸受式回転装置、注油方法及び記録媒体制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 落下衝撃や軸受内部に蓄積した空気等によって潤滑剤が漏れ出すのを防止する、信頼性の高い流体軸受回転装置を提供する。
【解決手段】 本発明の流体軸受式回転装置は、略中央に設けられた軸受穴を有するスリーブと、スリーブと相対的に回転自在に軸受穴に挿入された軸と、を有し、軸の外周面及びスリーブの内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝から成るパターン状の動圧発生溝を少なくとも一組以上有する軸受面を有し、軸とスリーブの間の隙間に潤滑剤が充満された軸受ユニットを有し、軸受けユニットにおいて、スリーブに、又はスリーブとそのスリーブの端面を略覆うカバー板との間に、軸受穴との連結部において軸方向の幅が狭く、スリーブの外周に近づくにつれて軸方向の幅が広くなるテーパ状の空間を設け、テーパ状の空間の外周部に外部から空気の出入りが可能な換気孔を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体軸受式回転装置、潤滑剤の注油方法及び記録媒体制御装置に関する。

近年、光ディスク等のメモリー容量は爆発的に増大し、それに伴い高速なデータ転送速度を実現するため、記録装置のディスク回転装置にも高精度かつ高速に回転するものが求められている。これらディスク回転装置の回転主軸部には、一般的に、軸受を薄くでき、高速回転に適した流体軸受式回転装置が用いられるようになってきている。

流体軸受式回転装置は、軸とスリーブとの間に潤滑剤であるオイル（油）を介在させ、動圧発生溝によって回転時にポンピング圧力を発生し、これにより軸がスリーブに対して非接触で回転駆動する。流体軸受式回転装置は、非接触であるため摩擦抵抗が極めて少なく、高耐久性で高速回転に適している。

特開平６−２６９１４２号公報に従来例の流体軸受式回転装置が開示されている。図１９を用いて、従来例の流体軸受式回転装置について説明する。図１９は、従来例の軸回転式の流体軸受式回転装置の構成の概略を示す断面図である。図１９において、流体軸受式回転装置は、軸１、スリーブ２、スラスト板４、カバー板５、ベース６、モータステータ７、ロータ磁石８、スペーサ１０、クランパー１１、ロータハブ１２を有する。

軸１は、フランジ（鍔部）３を一体的に有し、軸１は、スリーブ２の軸受穴２Ａに回転自在に挿入される。軸１の外周面にはヘリングボーン形状の動圧発生溝１Ａ及び１Ｂが設けられ、また、フランジ３のスリーブ２との対向面、及びフランジ３とスラスト板４との対向面には動圧発生溝１Ｃ及び１Ｄがそれぞれ設けられている。

スリーブ２は、軸受穴２Ａと、潤滑剤に混じり込んだ空気を排出するための循環孔２Ｂと、フランジ収納部２Ｄとを有する。軸受穴２Ａは、軸１を回転自在に収納し、フランジ収納部２Ｄは、軸１のフランジ３を回転自在に収納する。循環孔２Ｂは、スリーブ２の上端面とフランジ収納部２Ｄとを連通する。

カバー板５は、略リング状でスリーブ２に覆設され、軸１を突出可能な軸孔５Ａと、カバー板５の上下両面を連通する換気孔５Ｂとを有する。

ロータハブ１２は軸１に固定され、ロータ磁石８、スペーサ１０及びクランパー１１は、ロータハブ１２に固定される。一方、ベース６及びスラスト板４はスリーブ２に固定され、モータステータ７が、ロータ磁石８に対向するようにベース６に固定される。
軸１とスリーブ２との間には、潤滑剤１３が介在する。

以上のように構成された従来の流体軸受式回転装置について、その動作について説明する。
モータステータ７に通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石８に回転力が与えられ、ロータハブ１２、軸１、クランパー１１、スペーサ１０、ディスク９とともに回転を始める。回転により、動圧発生溝１Ａ〜１Ｄは潤滑剤１３をかき集め、軸１とスリーブ２との間、及び軸１とスラスト板４との間にポンピング圧力を発生する。これにより、軸１はスリーブ２に対して上方に浮上して非接触で回転し、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドにより、ディスク９上のデータの記録再生を行う。

潤滑剤１３内部に空気が堆積した場合は、循環孔２Ｂによって空気泡１４はカバー板５の下面とスリーブ２の上端面との間に移動する。カバー板５は略リング状であるため、空気泡１４はカバー板５の下面に沿って循環孔２Ｂ側から換気孔５Ｂ側へと周回して移動し、換気孔５Ｂから外へ排出される。これにより、空気泡１４が動圧発生溝１Ａ〜１Ｄに溜まらないため動圧発生溝１Ａ〜１Ｄでの油膜切れが起こらず、装置の回転性能が低下することを防止することができる。
特開平６−２６９１４２号公報

しかしながら、従来例の流体軸受式回転装置は、図２０に示すように、矢印Ｇ１に示す方向に大きな落下衝撃荷重が加わった場合、スリーブ２の上端面とカバー板５の下面から構成される油溜まり部３１にある潤滑剤１３が、軸受穴２Ａの端部又は換気孔５Ｂを通って潤滑剤１３’に示すように漏れる可能性があった。
また、軸受内部の空気泡１４が循環孔２Ｂを通って外部に排出される際に、一部の潤滑油１３が空気泡１４によって押し出され、流出することがあった。

本発明は、上記した課題を鑑み、流体軸受式回転装置の落下や軸受内部に蓄積した空気の移動等による衝撃で潤滑剤が漏れ出すのを防止する、信頼性の高い流体軸受回転装置、及びそれを有する記録媒体制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、軸受内部に空気がほとんど残留しないように、本発明の流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する注油方法を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために本発明は以下の構成を有する。請求項１に記載の発明は、略中央に設けられた軸受穴を有するスリーブと、前記スリーブと相対的に回転自在に前記軸受穴に挿入された軸と、を有し、前記軸の外周面及び前記スリーブの内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝から成るパターン状の動圧発生溝を少なくとも一組以上有する軸受面を有し、前記軸と前記スリーブの間の隙間に潤滑剤が充満された軸受ユニットを有し、前記軸受けユニットにおいて、前記スリーブに、又は前記スリーブとそのスリーブの端面を略覆うカバー板との間に、前記軸受穴との連結部において軸方向の幅が狭く、前記スリーブの外周に近づくにつれて軸方向の幅が広くなるテーパ状の空間を設け、前記テーパ状の空間の外周部に外部から空気の出入りが可能な換気孔を設ける、ことを特徴とする流体軸受式回転装置である。

本発明は、流体軸受式回転装置の落下や軸受内部に蓄積した空気の移動等によって潤滑剤に衝撃が加わると、潤滑剤がテーパ状の空間に吸い寄せられ、軸受からは漏れない。テーパ状の空間に流入する潤滑剤の量が多いと、潤滑剤はテーパ状の空間の外周部の奥まで入り込む。テーパ状の空間は外周に近いほど軸方向の幅が広くなっているので、空間が潤滑剤を収納する容積は拡がり、潤滑剤が換気孔から溢れない。衝撃が収まると、毛管力により潤滑剤はテーパ状の空間の断面が狭い方（軸受穴の方向）に吸い寄せられ、元の軸受穴に戻る。一部の潤滑剤がテーパ状の空間に残留して、次第に軸受穴の潤滑剤が減少するという恐れはない。
本発明は、流体軸受式回転装置の落下や軸受内部に蓄積した空気の移動等による衝撃で潤滑剤が漏れ出すのを防止する、信頼性の高い流体軸受回転装置を実現できるという作用を有する。
請求項の記載において、軸受穴は、実施の形態のフランジ収納部を含む。

従来、流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する時、いったん多めの潤滑剤を注油し、注油作業が終了した後、軸受穴の端部（開口部）で余分な潤滑剤を吸い取っていた。しかし、この方法では、精度良く軸受に残る潤滑剤の量を管理することが困難であった。本発明によれば、流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する時、テーパ状の空間の所定の位置に潤滑剤の表面が位置するように、換気孔から余分な潤滑剤を吸い取る。これにより、軸受に精度良く適量の潤滑剤を注入することが出来る。
好ましくは、テーパ状の空間は、軸受穴の開口部近傍に設ける。

請求項２に記載の発明は、前記軸は、前記軸穴から一端が突出しており、前記軸受ユニットは、突出する前記軸を通す開口部を有し前記スリーブの端面の少なくとも一部を覆うカバー板を有し、前記スリーブと前記カバー板との間に、前記軸受穴との連結部において軸方向の幅が狭く、前記スリーブの外周に近づくにつれて軸方向の幅が広くなるテーパ状の空間が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体軸受式回転装置である。

スリーブと前記カバー板との間にテーパ状の空間を設けることにより、テーパ状の空間を安価に軸受穴の開口部近傍に設けることができる。軸受穴の開口部近傍にテーパ状の空間を設けることにより、衝撃によって溢れ出そうとする潤滑剤は、スムーズにテーパ状の空間に導かれ、その結果溢れ出さない。テーパ状の空間は、スリーブに設けても良く、或いはそれに代えてカバー板に設けても良い。

請求項３に記載の発明は、前記軸は、前記軸穴から一端が突出しており、他端は軸に直角なスラスト軸受面を有し、このスラスト軸受面は前記スリーブに固定されたスラスト板に対向し、その間の隙間には潤滑剤が充満されており、前記テーパ状の空間は、前記軸の突出部側の前記軸受面の端部の近傍で、前記軸受穴と連通している、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体軸受式回転装置である。

軸の他端にスラスト軸受が設けられている場合、軸受穴の開口部が、軸受穴の一方にのみ存在する。このような構成においては、流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する時、内部に空気が残りやすく、内部の空気の移動により潤滑剤が漏れ出す恐れがある。本発明は、軸受内部に蓄積した空気の移動等による衝撃で潤滑剤が漏れ出すのを防止する、信頼性の高い流体軸受回転装置を実現できる。

請求項４に記載の発明は、前記テーパ状の空間は、前記軸の周囲にリング状に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置である。
本発明により、衝撃を受けた潤滑剤がどちらの方向に移動しても、スムーズに溢れた潤滑剤をテーパ状の空間に導くことが出来る。

請求項５に記載の発明は、前記換気口の近傍の前記カバー板に、前記テーパ状の空間の軸方向の幅を広げる凹部を設けることを特徴とする請求項２のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置である。

テーパ状の空間の軸方向の幅を広げる凹部を設けることにより、潤滑剤に混入した空気をスムーズに換気孔から外部に放出することができる。更に、溢れようとする潤滑剤を凹部の内部に収納することが出来る。本発明により、潤滑剤が軸受から溢れ出すことを防止できる。又、注油時に、凹部の広い空間を利用して、テーパ状の空間の内部に残る余分な油を容易に吸い取ることができる。本発明により、余分な油を吸い取る作業性が改善される。

請求項６に記載の発明は、前記テーパ状の空間が前記軸受穴と連通するところより前記軸の他端に近いところで一端が前記軸受穴と連通し、他端が前記テーパ状の空間の外周部と連通する連通孔を更に有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置である。
軸受の内部に残留した空気は、軸受穴に沿って外部に抜けることができ、又は連通孔を通って外部に抜けることができる。

軸の他端にスラスト軸受を設けた流体軸受式回転装置において、スラスト軸の外周近傍に残留した空気を軸受穴に沿って外部に抜くことが困難である。軸の他端にスラスト軸受を設けた流体軸受式回転装置において、スラスト軸受の外周部近傍の軸受穴と、テーパ状の空間の外周部とを連通する連通孔を設けることにより、スラスト軸の外周近傍に残留した空気を連通孔に沿って外部に抜くことができる。

請求項７に記載の発明は、前記軸の外周面と前記スリーブの内周面との間の距離と、前記軸受穴との連結部での前記テーパ状の空間の軸方向の幅とが、ほぼ等しいことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置である。
実験の結果、この構成にすることにより、衝撃により動く潤滑剤をスムーズにテーパ状の空間に導き、且つ衝撃が収まった時、テーパ状の空間から潤滑剤をスムーズに軸受穴に戻すことができる。

請求項８に記載の発明は、前記凹部の深さが０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の流体軸受式回転装置である。
実験の結果、この構成にすることにより、潤滑剤が軸受から溢れ出すことを防止できる。又、注油時に、凹部に残る余分な油を吸い取ることにより、余分な油を吸い取る作業の作業性が改善される。

請求項９に記載の発明は、前記換気孔は直径が０．１０ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の流体軸受式回転装置である。
実験の結果、この構成にすることにより、流体軸受式回転装置が衝撃を受けた場合に潤滑剤が換気孔から溢れず、注油時に換気孔を通じて余分な油を吸い取る作業を容易に行うことが出来る。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置を有する、テープ状又はディスク状の記録媒体を記録及び／又は再生する記録媒体制御装置である。

本発明は、流体軸受式回転装置の落下や軸受内部に蓄積した空気の移動等による衝撃で潤滑剤が漏れ出すのを防止する、信頼性の高い流体軸受回転装置を有する記録媒体制御装置を実現できる。記録媒体は任意である。例えば光記録媒体、光磁気記録媒体、磁気記録媒体等である。記録媒体は、ＤＶＤディスク等の取り外し可能な媒体であっても良く、ハードディスク装置のように取り外し出来ないものであっても良い。流体軸受回転装置の使用箇所は任意である。例えば、ディスクの回転駆動装置、テープ状記録媒体のリール回転駆動装置、テープを駆動するキャプスタン回転駆動装置、ヘリカルスキャン型記録（又は再生）装置における、回転ヘッドを搭載したドラムの回転駆動装置等に使用する。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する注油方法であって、前記換気孔を仮封止体により仮封止するステップ、前記軸と前記スリーブとの隙間近傍に潤滑剤を注油するステップ、前記流体軸受式回転装置の周囲を減圧するステップ、前記流体軸受式回転装置の周囲の気圧を元に戻すステップ、前記換気孔の前記仮封止体を剥がすステップ、及び、吸油材を前記換気孔から挿入して前記換気孔近傍の潤滑剤を吸油するステップ、を有する前記流体軸受式回転装置の注油方法である。

本発明は、軸受内部に空気がほとんど残留しないように、本発明の流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する注油方法を実現する。減圧時には、例えば０．１気圧程度に減圧する。

請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する注油方法であって、前記軸と前記スリーブとの隙間近傍と、前記換気孔の近傍と、に潤滑剤を注油するステップ、前記流体軸受式回転装置の周囲を減圧するステップ、前記流体軸受式回転装置の周囲の気圧を元に戻すステップ、及び、吸油材を前記換気孔から挿入して前記換気孔近傍の潤滑剤を吸油するステップ、を有する前記流体軸受式回転装置の注油方法である。

本発明は、軸受内部に空気がほとんど残留しないように、本発明の流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する注油方法を実現する。

本発明によれば、軸受内部の潤滑剤中に空気が蓄積した場合に潤滑剤が漏れることなく空気のみを排出可能とし、衝撃荷重が加わっても潤滑剤が流出せず、また、軸受ユニットの潤滑剤の注油量を容易かつ正確にコントロール可能な、安価で信頼性の高い流体軸受式回転装置、及びそれを有する記録媒体制御装置を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、軸受内部に空気がほとんど残留しないように、本発明の流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する注油方法を実現できるという有利な効果が得られる。

以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。

《実施の形態１》
図１〜図１１を用いて、実施の形態１における流体軸受式回転装置、記録媒体制御装置及び注油方法について説明する。実施の形態１における流体軸受式回転装置は、光磁気ディスクを回転するスピンドルモータである。実施の形態１における記録媒体制御装置は、実施の形態１のスピンドルモータで光磁気ディスクを回転させるディスク装置である。図１は、実施の形態１における軸回転式の流体軸受式回転装置の構成の概略を示す断面図である。図１において、１は軸、２はスリーブ、４はスラスト板、５はカバー板、６はベース板、７はモータステータ、８はロータ磁石、９は光磁気ディスク、１０はスペーサ、１１はクランパー、１２はロータハブ、１３は潤滑剤、１４は空気泡、１５は油溜まり部である。

軸１は、スリーブ２の軸受穴２Ａに回転自在に収納され、フランジ３と動圧発生溝１Ａ、１Ｂ及び１Ｄとを有する。軸１の一端側（図１において上部側）は、スリーブ２の軸受穴２Ａから若干量突出しており、突出した部分でロータハブ１２を固定する。
フランジ３は、軸１の他端側（図１において下部側）に一体的に設けられ、スリーブ２のフランジ収納部２Ｄに回転自在に収納される。また、動圧発生溝１Ａ及び１Ｂは、軸１の外周面に形成されたヘリングボーン形状の動圧発生溝であり、ラジアル軸受面を形成する。また、動圧発生溝１Ｃ及び１Ｄは、フランジ３のスリーブ２との対向面及びフランジ３のスラスト板４との対向面にそれぞれ形成されたヘリングボーン形状の動圧発生溝である。

スリーブ２は、軸受穴２Ａ、循環孔（連通孔）２Ｂ、テーパ状溝２Ｃ、フランジ収納部２Ｄを有する。軸受穴２Ａ及びフランジ収納部２Ｄは、スリーブの略中央に設けられ、軸１（フランジ３を含む。）を回転自在に収納するための穴である。循環孔２Ｂは、軸受穴２Ａにほぼ平行に設けられ、テーパ状溝２Ｃとフランジ収納部２Ｄとを連通する。テーパ状溝２Ｃは、所定の勾配を有し、内周部分では十分浅く、外周部分に近づくにつれて深くなっている。

カバー板５は、軸１の一端が突出可能な軸孔５Ａと、換気孔５Ｂと、凹部５Ｃと、を有し、潤滑剤１３が漏れるのを防ぐためにスリーブ２の開口側の上端面に覆設される略リング状のカバー板である。軸孔５Ａは、カバー板の略中央に設けられる。凹部５Ｃは、カバー板５のスリーブ２側（図１において下側）の面の所定の位置に形成された凹部である。換気孔５Ｂはカバー板５の外周に近い位置に所定の大きさ（例えば直径は０．２ｍｍ程度）で設けられ、凹部５Ｃとカバー板５の上端面（流体軸受式回転装置の外部）とを連通する。また、スリーブ２の上端面とカバー板５の下面とによって、油溜まり部１５が構成される。スリーブ２のテーパ状溝２Ｃと、カバー板５の下面とは、テーパ状の空間を構成する。

図２及び図３を用いて、本発明の特徴の１つであるカバー板５の構造を説明する。図２の（ａ）は、カバー板５の一例をスリーブ２側（図１において下側）から示した図、（ｂ）はその斜視図である。図３の（ａ）は、カバー板５の別の例を示した図、（ｂ）はその斜視図である。図２及び図３において、軸孔５Ａ、換気孔５Ｂ及び凹部５Ｃの配置例が示されている。図３における凹部５Ｃは、図２における凹部５Ｃよりもその表面積が広く設定されている。凹部５Ｃはプレス加工、またはエンドミル等による切削加工により設けられる。図２、図３に示すように、スリーブ２のテーパ状溝２Ｃはリング状（３６０度）に設けられている。

再び図１を参照する。ロータハブ１２は軸１に固定され、ロータ磁石８、スペーサ１０及びクランパー１１は、ロータハブ１２に固定される。一方、ベース６及びスラスト板４はスリーブ２に固定され、モータステータ７が、ロータ磁石８に対向するようにベース６に固定される。ディスク９は、記録及び／または再生に用いる着脱可能な媒体であり、図１においては、スペーサ１０を介してロータハブ１２上に装着され、クランパー１１によって固定されている。

軸１とスリーブ２の間の隙間及び軸１とスラスト板４の間の隙間には潤滑剤１３が介在している。潤滑剤１３は、オイル（油）である。

次に、上記のように構成された流体軸受式回転装置についてその動作を説明する。
まず、モータステータ７に通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石８が回転力を受け、ロータハブ１２、軸１、ディスク９、クランパー１１、スペーサ１０とともに回転を始める。回転により、ヘリングボーン形状の動圧発生溝１Ａ〜１Ｄは潤滑剤１３をかき集め、軸１とスリーブ２との間、フランジ３とスリーブ２との間、及びフランジ３とスラスト板４との間にポンピング圧力を発生する。これにより軸１はスリーブ２に対して上方に浮上して非接触で回転し、図示しない記録再生ヘッドにより、ディスク９上のデータの記録再生を行う。

次に、図４及び図５を用いて本実施の形態の流体軸受式回転装置の作用について説明する。まず、図４に示すように、隙間Ｓ１〜Ｓ５と距離Ｄ１〜Ｄ５とを定義する。
動圧発生溝１Ａ部の軸受半径隙間をＳ１、軸１の外周面とカバー板５の内周面との間の半径隙間（軸方向の幅）をＳ２、スリーブ２のテーパ状溝２Ｃの内周面（テーパ状溝２Ｃとカバー板５の下面とで構成されるテーパ状の空間と、軸受穴１Ａとの連通部）におけるカバー板５とスリーブ２との間の隙間（軸方向の幅）をＳ３、スリーブ２のテーパ状溝２Ｃの外周面（凹部５Ｃの内周縁）におけるカバー板５とスリーブ２との間の隙間（軸方向の幅）をＳ４、スリーブ２のテーパ状溝２Ｃの外周に配置されたカバー板５の凹部５Ｃとスリーブ２との間の隙間（軸方向の幅）をＳ５とする。これらの隙間Ｓ１〜Ｓ５における各々の距離をＤ１〜Ｄ５として、距離Ｄ１〜Ｄ５を次式（１）の関係を満たすように設定する。

Ｄ１＜Ｄ２≒Ｄ３＜Ｄ４＜Ｄ５ ・・・・・・（１）

本実施の形態において、例えば、各隙間距離をＤ１＝２μｍ、Ｄ２＝２０μｍ、Ｄ３＝２０μｍ、Ｄ４＝１００μｍ、Ｄ５＝３５０μｍと設定する。

図５に上記の隙間Ｓ１〜Ｓ５における各毛管力を示すグラフを示す。横軸は距離、縦軸は毛管力である。毛管力とは、潤滑剤１３がその表面張力によってより小さい隙間に侵入しようとする力である。図５において、隙間Ｓ１〜Ｓ５における毛管力をそれぞれＰ１〜Ｐ５とした時に、次式（２）が成り立つ。

Ｐ１＞Ｐ２≒Ｐ３＞Ｐ４＞Ｐ５ ・・・・・・（２）

油溜まり部１５近傍（隙間Ｓ５近傍）の潤滑剤１３は、毛管力によってより小さい隙間Ｓ２〜Ｓ４の近傍に集められ、さらに小さい隙間Ｓ１を有するラジアル軸受部または動圧発生溝１Ａの方向に供給されていく。

流体軸受式回転装置に衝撃荷重が加わった場合、潤滑剤１３はいったん軸受穴１Ａからテーパ状の空間に導かれ、テーパ状の空間において外周方向に広がる。テーパ状の空間は外周に近いほど軸方向の幅が広くなっているので、空間が潤滑剤を収納する容積は拡がり、潤滑剤が換気孔から溢れない。衝撃が収まると、毛管力により潤滑剤はテーパ状の空間の断面が狭い方（軸受穴の方向）に吸い寄せられ、元の軸受穴に戻る。一部の潤滑剤がテーパ状の空間に残留して、次第に軸受穴の潤滑剤が減少するという恐れはない。

テーパ状溝２Ｃの外周端近傍に設けられた凹部５Ｃにより、溢れようとする潤滑剤１３を凹部５Ｃの内部に収納することが出来る。潤滑剤１３が換気孔５Ｂを通じて外部に漏れることはない。注油時に、凹部５Ｃの広い空間を利用して、テーパ状の空間の内部に残る余分な油を容易に吸い取ることができる。余分な油を吸い取る作業性が改善される。

また、潤滑剤１３に混入した空気１４は、その量が多い場合、周囲の温度が上昇してその内部圧力が上昇した場合、または低圧環境下で膨張してその体積が大きくなった場合等に、循環孔２Ｂを図４中の下から上に向かって移動する。この時、循環孔２Ｂ内では、空気１４とともに潤滑剤１３も移動する。潤滑剤１３と空気１４が油溜まり部１５に運ばれた後、潤滑剤１３は毛管力により隙間Ｓ２、Ｓ３近傍に集まり、空気泡１４は、隙間Ｓ４近傍及びＳ５近傍に集められる。更に、隙間Ｓ４の距離Ｄ４は隙間Ｓ５の距離Ｄ５より小さいので、空気泡１４は油溜まり部１５の外周縁に沿って循環孔２Ｂ側から凹部５Ｃ側へと周回して移動し、空気泡１４のみが換気孔５Ｂから外へ排出される。潤滑剤に混入した空気をスムーズに換気孔から外部に放出することができる。これにより、潤滑剤１３が軸受外へ押し出されたり漏れたりすることなく、空気泡１４のみがスムーズに軸受外部に排出される。

次に、図１１のフローチャートを用いて、本実施の形態の流体軸受回転装置の潤滑剤の注油方法を示す。各ステップにおける、流体軸受回転装置の状態の概要を図６から図１０の断面図に示す。

組み立ての完了した軸受部（図６の状態）において、換気孔５Ｂにシール１６を貼り付けて仮封止する（Ｓ１１０１・図７の状態）。

次に注油ノズル１７から軸１とカバー板５の隙間近傍に所定量の潤滑剤１３を注油して塗布する（Ｓ１１０２）。所定量とは、軸１、スリーブ２、スラスト板４、カバー板５から構成される隙間部の容積にスリーブ２の循環孔２Ｂの容積を加えた量以上（例えば２倍程度）である。

次に軸受部を低圧室に入れ、大気圧から約０．１気圧以下に減圧する（Ｓ１１０３）。この時、軸受内部の空気は、減圧により体積が増加するため、軸１とカバー板５の隙間から外部に排出される。

次に大気圧にまで昇圧させると、軸受内部の空気の体積は減少するため、Ｓ１１０２で塗布した潤滑剤１３は軸１とカバー板５との間の隙間から軸受内部に吸い込まれる（Ｓ１１０４・図８の状態）。換気孔５Ｂは仮封止されているため、換気孔から空気が入ることは無い。この時点で軸受内部及び循環孔２Ｂは潤滑剤１３で満たされる。

次に換気孔５Ｂのシール１６を剥がす（Ｓ１１０５）。

次に十分小径な吸油チューブ１８を換気孔５Ｂを通して凹部５Ｂにまで挿入する（Ｓ１１０６・図９の状態）。吸油チューブ１８には、例えば外径０．１６ｍｍ、内径０．１０ｍｍのポリアセタール樹脂製のチューブを使用することができる。

次に吸油チューブ１８から凹部５Ｃの潤滑剤を吸油する（Ｓ１１０７・図１０の状態）。Ｓ１１０７において、隙間Ｓ１〜Ｓ４では強い毛管力によって潤滑剤１３が保持されるが、隙間Ｓ５は十分広く凹部５Ｃにおける毛管力は隙間Ｓ１〜Ｓ４における毛管力に比べて弱い。したがって、凹部５Ｃにおいて、潤滑剤１３は吸油チューブ１８によって容易に吸油される。凹部５Ｃの潤滑剤１３が吸取られた後は、換気孔５Ｂから空気１４が流入し、吸油チューブ１８からはこの空気１４が吸い取られるようになる。つまり、潤滑剤１３は隙間の小さい隙間Ｓ１〜Ｓ４に保持されており吸油チューブ１８から必要以上に吸い出されることはない。

上記のＳ１１０１〜Ｓ１１０７に示した一連の注油処理を実行することにより、吸油において吸油力や吸油時間を調整することなく、凹部５Ｃに吸油チューブ１８を挿入し吸出すだけで精度良く注油を完了することができる。

以上のように本実施の形態によれば、流体軸受部に混入した空気を容易に排出し、それにより潤滑材が漏れることを防止できる。また、軸受ユニットの潤滑剤の注油量を正確かつ容易にコントロール可能で、また、衝撃荷重が加わっても潤滑剤が流出しない、信頼性の高い流体軸受式回転装置を実現することができる。

また、軸１の直径が１〜２０ｍｍ、循環孔２Ｂの直径が０．１〜１．０ｍｍ、凹部５Ｃの高さ（Ｓ５からＳ４を引いた数値）が０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍ、換気孔５Ｂが直径０．１０ｍｍ〜１．０ｍｍである場合に、距離Ｄ１が１〜１０μｍ、距離Ｄ２及びＤ３が２０〜１００μｍ、距離Ｄ４が１８０μｍ以下、距離Ｄ５が０．１ｍｍ以上の各範囲内で各隙間の距離が設定された場合において、潤滑剤１３が流出することなく空気１４が良好に排出されることが確認できた。また、特に距離Ｄ２と距離Ｄ３をそれぞれ２０μｍ程度に設定した場合に、軸受に２０００Ｇの衝撃荷重が加わった時でも（作用時間は１〜１０ミリ秒間）潤滑剤１３の流出を防止できた。

また、吸油チューブ１８はチューブ状に限らず、これに代えて紐状、海綿状又は繊維状の吸油材を用いても良く、例えば、実験では直径０．１６ｍｍのスポンジを利用できることが確認された。

また、図１１において、ステップＳ１１０３は、ステップＳ１１０２の後に処理されたが、Ｓ１１０２の前に処理されても同様の効果を奏する。

《実施の形態２》
図１２を用いて実施の形態２における流体軸受式回転装置について説明する。実施の形態２における流体軸受式回転装置は、光磁気ディスクを回転するスピンドルモータである。実施の形態２における記録媒体制御装置は、実施の形態２のスピンドルモータで光磁気ディスクを回転させるディスク装置である。図１２は、本実施の形態における流体軸受式回転装置の構成の概略を示す断面図である。図１２において、軸１に代えて軸１３０を有する点、スリーブ２からフランジ収納部２Ｄを除する点、スリーブ２が新たに直溝部２Ｅを有する点において、実施の形態１とは異なる。それ以外の点においては同一であり、同一の符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。

軸１３０は、実施の形態１における軸１のフランジ３と動圧発生溝１Ｃとを有さない。スリーブ２もまた実施の形態１におけるフランジ収納部２Ｄを有さない。循環孔２Ｂは軸受穴２Ａにほぼ平行に設けられ、直溝部２Ｅがスリーブ２の軸受穴２Ａの下部から形成される。循環孔２Ｂと直溝部２Ｅとは、スリーブ２の軸受穴２Ａとテーパ状溝２Ｃとを連通する。特許請求の範囲において、連通孔は、循環孔２Ｂと直溝部２Ｅとを含む。
上記の構成とすることで、テーパ状溝２Ｃと軸受穴２Ａの下部とが連通され、動圧発生溝１Ａ、１Ｂ及び１Ｄに油膜切れが起こることを防止することができる。直溝部２Ｅは、エンドミル等による切削加工により設けられる。

実施の形態２の流体軸受式回転装置は、実施の形態１と同様の効果を奏する。実施の形態１に示した流体軸受式回転装置の注油方法は、本実施の形態の軸１３０のように幅が大きく、フランジ３を有さない軸受に対しても同様に適用することが出来、同等の効果を奏するものである。

《実施の形態３》
図１３及び図１４を用いて実施の形態３における流体軸受式回転装置について説明する。実施の形態３における流体軸受式回転装置は、光磁気ディスクを回転するスピンドルモータである。実施の形態３における記録媒体制御装置は、実施の形態３のスピンドルモータで光磁気ディスクを回転させるディスク装置である。図１３は、本実施の形態における流体軸受式回転装置の構成の概略を示す断面図である。図１３において、カバー板５に代えてカバー板５’を有する点において、実施の形態１とは異なる。それ以外の点においては同一であり、同一の符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。

図１４に、本実施の形態におけるカバー板５’の構造を説明する。図１４の（ａ）は、カバー板５’の一例をスリーブ２側（図１３における下側）から示した図、（ｂ）はその斜視図である。
カバー板５’は、軸孔５Ａと、換気孔５Ｂ’と、凹部５Ｃとを有する。軸孔５Ａ及び凹部５Ｃは、図２及び図３に示す実施の形態１におけるカバー板５と同一である。換気孔５Ｂ’は、カバー板５’の側面に設けられている。

実施の形態３の流体軸受式回転装置は、実施の形態１と同様の効果を奏する。実施の形態１に示した流体軸受式回転装置の注油方法は、本実施の形態のように、換気孔がカバー板の側面に設けられた場合においても同様に適用することが出来、同等の効果を奏するものである。

《実施の形態４》
図１５を用いて実施の形態４における流体軸受式回転装置について説明する。実施の形態４における流体軸受式回転装置は、光磁気ディスクを回転するスピンドルモータである。実施の形態４における記録媒体制御装置は、実施の形態４のスピンドルモータで光磁気ディスクを回転させるディスク装置である。図１５は、本実施の形態における流体軸受式回転装置の構成の概略を示す断面図である。図１５において、流体軸受式回転装置が、軸回転式であることに代えて軸固定式である点において実施の形態１とは異なる。つまり、軸１は、ロータハブ１２と固定されることに代えてベース６に固定され、一方ロータハブ１２は、スリーブ２に固定される。それ以外の点においては同一であり、同一の符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。

モータステータ７に通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石８が回転力を受け、ロータハブ１２、スリーブ２、スラスト板４、ディスク９、クランパー１１、スペーサ１０とともに回転を始める。回転により、ヘリングボーン形状の動圧発生溝１Ａ〜１Ｄは潤滑剤１３をかき集め、軸１とスリーブ２との間、及びフランジ３とスラスト板４との間にポンピング圧力を発生する。これによりスリーブ２は軸１に対して上方に浮上して非接触で回転し、図示しない記録再生ヘッドにより、ディスク９上のデータの記録再生を行う。

図４において定義した隙間Ｓ１〜Ｓ５での距離Ｄ１〜Ｄ５が適正に設定されているため、潤滑剤１３が軸１とカバー板５との間から漏れることはない。また、衝撃荷重が加わった場合でも、潤滑剤１３は、強い毛管力により隙間Ｓ１〜Ｓ４近傍に集められるため、換気孔１３から流出することはない。

以上のように、実施の形態１に示した流体軸受式回転装置及び注油方法は、本実施の形態のように、流体軸受式回転装置が軸固定式である場合にも同様に適用することが出来、同等の効果を奏するものである。

《実施の形態５》
図１６〜図１８を用いて実施の形態５における流体軸受式回転装置、記録媒体制御装置及び注油方法について説明する。光磁気ディスクを回転するスピンドルモータである。実施の形態５における記録媒体制御装置は、実施の形態５のスピンドルモータで光磁気ディスクを回転させるディスク装置である。実施の形態５における流体軸受式回転装置は、実施の形態１と同一である。図１６は、本実施の形態における流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する注油方法を説明するための断面図である。図１６において、注油ノズル１７Ａ及び１７Ｂを用いて下記の注油方法を実行することにおいて、実施の形態１とは異なる。それ以外の点においては同一であり、同一の符号を付した要素についての詳細な説明は省略する。

図１８のフローチャートを用いて、本実施の形態の流体軸受回転装置の潤滑剤の注油方法を示す。

組み立ての完了した軸受部において、注油ノズル１７Ａから軸１とカバー板５の隙間近傍に第１の所定量の潤滑剤１３を注油して塗布する（Ｓ１８０１）。

次に注油ノズル１７Ｂから換気孔５Ｂの上部に第２の所定量の潤滑剤１３を注油して塗布し、換気孔５Ｂを封止する（Ｓ１８０２）。この時、第１の所定量と第２の所定量との和が、軸１、スリーブ２、スラスト板４及びカバー板５から構成される隙間部の容積に循環孔２Ｂの容積を加えた量以上（例えば２倍程度）になるようにする。

次に軸受部を低圧室に入れ、大気圧から約０．１気圧以下に減圧する（Ｓ１８０３）。この時、軸受内部の空気は、減圧により体積が増加するため、軸１とカバー板５の隙間から外部に排出される。

次に大気圧にまで昇圧させると、軸受内部の空気の体積は減少するため、Ｓ１８０１及びＳ１８０２で塗布した潤滑剤１３は軸１とカバー板５との間の隙間及び換気孔５Ｂから軸受内部に吸い込まれる（Ｓ１８０４）。この時点で軸受内部及び循環孔２Ｂは潤滑剤１３で満たされる。

次に十分小径な吸油チューブ１８を換気孔５Ｂを通して凹部５Ｂにまで挿入する（Ｓ１８０５）。

吸油チューブ１８から凹部５Ｃの潤滑剤を吸引する（Ｓ１８０６）。
Ｓ１８０６において、隙間Ｓ１〜Ｓ４では強い毛管力によって潤滑剤１３が保持されるが、隙間Ｓ５は十分広く凹部５Ｃにおける毛管力は隙間Ｓ１〜Ｓ４における毛管力に比べて弱い。したがって、凹部５Ｃにおいて、潤滑剤１３は吸油チューブ１８によって容易に吸油される。凹部５Ｃの潤滑剤１３が吸取られた後は、換気孔５Ｂから空気１４が流入し、吸油チューブ１８からはこの空気１４が吸い取られるようになる。つまり、潤滑剤１３は隙間の小さい隙間Ｓ１〜Ｓ４に保持されており吸油チューブ１８から必要以上に吸い出されることはない。

上記のＳ１１０１〜Ｓ１１０７に示した一連の注油処理を実行することにより、吸油において吸油力や吸油時間を調整することなく、凹部５Ｃに吸油チューブ１８を挿入し吸出すだけで精度良く注油を完了することができる。

本実施の形態の注油方法によれば、シールを貼るステップ及びシールを剥がすステップが無く、より短時間で確実に潤滑剤を注入できる、信頼性の高い流体軸受式回転装置を実現することができる。

なお、ステップＳ１８０２において、注油ノズル１７Ｂから換気孔５Ｂの上部に第２の所定量の潤滑剤１３を注油して塗布したが、第２の所定量の潤滑剤１３を確実に注油して塗布するために、カバー板５の換気孔５Ｂの上部に第２の凹部５Ｄを設けても良い。すなわち、図１７の（ａ）の断面図で示されるカバー板５に代えて、図１７の（ｂ）の断面図で示されるカバー板５（第２の凹部５Ｄを有する）を用いても良い。

また、図１８において、ステップＳ１８０３はステップＳ１８０２の後に処理されたが、これに限らず、Ｓ１８０１の前に処理されても同様の効果を奏する。

本発明の実施の形態において、流体軸受式回転装置はスピンドルモータであり、記録媒体制御装置は、スピンドルモータで光磁気ディスクを回転させるディスク装置であった。しかし、これに限られず、流体軸受式回転装置及び記録媒体制御装置は任意の装置であっても良い。例えば記録媒体制御装置が制御する記録媒体は、光記録媒体、光磁気記録媒体、磁気記録媒体等である。記録媒体は、ＤＶＤディスク等の取り外し可能な媒体であっても良く、ハードディスク装置のように取り外し出来ないものであっても良い。ディスク状の記録媒体であっても良く、又はテープ状の記録媒体であっても良い。流体軸受回転装置は、例えば、ディスクの回転駆動装置、テープ状記録媒体のリール回転駆動装置、テープを駆動するキャプスタン回転駆動装置、ヘリカルスキャン型記録（又は再生）装置における、回転ヘッドを搭載したドラムの回転駆動装置等の任意の装置である。本発明の流体軸受式回転装置を、記録媒体制御装置以外の任意の装置に適用することも出来る。

本発明に係る流体軸受式回転装置は、例えば、光磁気ディスク装置等のスピンドルモータに用いることができる。本発明に係る記録媒体制御装置は、例えば、光磁気ディスク装置、ハードディスク装置等に用いることが出来る。本発明の流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する注油方法は、例えば本発明のスピンドルモータに潤滑剤を注油する注油方法として用いることが出来る。

本発明の実施の形態１における流体軸受式回転装置の構成の概略を示す断面図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるカバー板５の一例をスリーブ２の上端面側から見た図 （ｂ）本発明の実施の形態１におけるカバー板５の一例の斜視図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるカバー板５の他の例をスリーブ２の上端面側から見た図 （ｂ）本発明の実施の形態１におけるカバー板５の他の例の斜視図 本発明の実施の形態１における隙間Ｓ１〜Ｓ５を示す図 本発明の実施の形態１における隙間Ｓ１〜Ｓ５での毛管力を説明する図 本発明の実施の形態１における注油工程の開始時の流体軸受式回転装置を示す図 本発明の実施の形態１における注油工程のステップＳ１１０１及びＳ１１０２における流体軸受式回転装置を示す図 本発明の実施の形態１における注油工程のステップＳ１１０３及びＳ１１０４における流体軸受式回転装置を示す図 本発明の実施の形態１における注油工程のステップＳ１１０５及びＳ１１０６における流体軸受式回転装置を示す図 本発明の実施の形態１における注油工程のステップＳ１１０７における流体軸受式回転装置を示す図 本発明の実施の形態１における注油工程を説明するフローチャート 本発明の実施の形態２における流体軸受式回転装置の構成の概略を示す断面図 本発明の実施の形態３における流体軸受式回転装置の構成の概略を示す断面図 本発明の実施の形態３におけるカバー板をスリーブ２側から見た図 本発明の実施の形態４における流体軸受式回転装置の構成の概略を示す断面図 本発明の実施の形態５における流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する注油方法を説明するための断面図 （ａ）本発明の実施の形態５における流体軸受式回転装置のカバー板５の一例の拡大断面図を示す断面図 （ｂ）本発明の実施の形態５における流体軸受式回転装置のカバー板５の他の例の拡大断面図を示す断面図 本発明の実施の形態５における注油工程を説明するフローチャート 従来例の流体軸受式回転装置の構成の概略を示す図 従来例の別の流体軸受式回転装置の構成の概略を示す図

符号の説明

１ 軸
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 動圧発生溝
２ スリーブ
２Ａ 軸受穴
２Ｂ 循環孔
２Ｃ テーパ状溝
２Ｄ フランジ収納部
２Ｅ 直溝部
３ フランジ
４ スラスト板
５ カバー板
５Ａ 軸孔
５Ｂ 換気孔
５Ｃ 凹部
５Ｄ 第２の凹部
６ ベース板
７ モータステータ
８ ロータ磁石
９ ディスク
１０ スペーサ
１１ クランパー
１２ ロータハブ
１３、１３’ 潤滑剤
１４ 空気
１５ 油溜まり部
１６ シール
１７、１７Ａ、１７Ｂ 注油ノズル
１８ 吸油チューブ

Claims (12)

1. 略中央に設けられた軸受穴を有するスリーブと、前記スリーブと相対的に回転自在に前記軸受穴に挿入された軸と、を有し、前記軸の外周面及び前記スリーブの内周面の少なくともいずれか一方に複数の浅溝から成るパターン状の動圧発生溝を少なくとも一組以上有する軸受面を有し、前記軸と前記スリーブの間の隙間に潤滑剤が充満された軸受ユニットを有し、
   前記軸受けユニットにおいて、
   前記スリーブに、又は前記スリーブとそのスリーブの端面を略覆うカバー板との間に、前記軸受穴との連結部において軸方向の幅が狭く、前記スリーブの外周に近づくにつれて軸方向の幅が広くなるテーパ状の空間を設け、
   前記テーパ状の空間の外周部に外部から空気の出入りが可能な換気孔を設ける、
   ことを特徴とする流体軸受式回転装置。
2. 前記軸は、前記軸穴から一端が突出しており、
   前記軸受ユニットは、突出する前記軸を通す開口部を有し前記スリーブの端面の少なくとも一部を覆うカバー板を有し、
   前記スリーブと前記カバー板との間に、前記軸受穴との連結部において軸方向の幅が狭く、前記スリーブの外周に近づくにつれて軸方向の幅が広くなるテーパ状の空間が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体軸受式回転装置。
3. 前記軸は、前記軸穴から一端が突出しており、他端は軸に直角なスラスト軸受面を有し、
   このスラスト軸受面は前記スリーブに固定されたスラスト板に対向し、その間の隙間には潤滑剤が充満されており、
   前記テーパ状の空間は、前記軸の突出部側の前記軸受面の端部の近傍で、前記軸受穴と連通している、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体軸受式回転装置。
4. 前記テーパ状の空間は、前記軸の周囲にリング状に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置。
5. 前記換気口の近傍の前記カバー板に、前記テーパ状の空間の軸方向の幅を広げる凹部を設けることを特徴とする請求項２のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置。
6. 前記テーパ状の空間が前記軸受穴と連通するところより前記軸の他端に近いところで一端が前記軸受穴と連通し、他端が前記テーパ状の空間の外周部と連通する連通孔を更に有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置。
7. 前記軸の外周面と前記スリーブの内周面との間の距離と、前記軸受穴との連結部での前記テーパ状の空間の軸方向の幅とが、ほぼ等しいことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置。
8. 前記凹部の深さが０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の流体軸受式回転装置。
9. 前記換気孔は直径が０．１０ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の流体軸受式回転装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置を有する、テープ状又はディスク状の記録媒体を記録及び／又は再生する記録媒体制御装置。
11. 請求項１から請求項９のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する注油方法であって、
    前記換気孔を仮封止体により仮封止するステップ、
    前記軸と前記スリーブとの隙間近傍に潤滑剤を注油するステップ、
    前記流体軸受式回転装置の周囲を減圧するステップ、
    前記流体軸受式回転装置の周囲の気圧を元に戻すステップ、
    前記換気孔の前記仮封止体を剥がすステップ、及び、
    吸油材を前記換気孔から挿入して前記換気孔近傍の潤滑剤を吸油するステップ、
    を有する前記流体軸受式回転装置の注油方法。
12. 請求項１から請求項９のいずれかの請求項に記載の流体軸受式回転装置に潤滑剤を注油する注油方法であって、
    前記軸と前記スリーブとの隙間近傍と、前記換気孔の近傍と、に潤滑剤を注油するステップ、
    前記流体軸受式回転装置の周囲を減圧するステップ、
    前記流体軸受式回転装置の周囲の気圧を元に戻すステップ、及び、
    吸油材を前記換気孔から挿入して前記換気孔近傍の潤滑剤を吸油するステップ、
    を有する前記流体軸受式回転装置の注油方法。

Images