JP2006177375A - 液体動圧軸受、モータ、および記録媒体駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】軸体支持部との隙間に充填された液体の動圧により軸体を回転自在に支持する液体動圧軸受において、オイル中に含まれる気泡が動圧発生部に到達することを防止できるようにする。
【解決手段】軸体３と、閉塞端を有し、前記軸体３を回転自在に収容する軸体挿入穴５ａを形成した軸体支持部５と、前記軸体３と前記軸体挿入穴５ａとの間に形成された隙間Ｒ３，Ｒ４に充填された液体７とを備え、前記液体７と、前記軸体３の外面１３ａまたは前記軸体挿入穴５ａの内面２２ｂの少なくとも一方に形成された動圧発生溝１５とにより構成された動圧発生部２６を備え、前記軸体挿入穴５ａの閉塞端中央部、または、これに対向する前記軸体３の端面中央部のいずれかに凹部２５が形成されていることを特徴とする液体動圧軸受１を提供する。
【選択図】 図２
【解決手段】軸体３と、閉塞端を有し、前記軸体３を回転自在に収容する軸体挿入穴５ａを形成した軸体支持部５と、前記軸体３と前記軸体挿入穴５ａとの間に形成された隙間Ｒ３，Ｒ４に充填された液体７とを備え、前記液体７と、前記軸体３の外面１３ａまたは前記軸体挿入穴５ａの内面２２ｂの少なくとも一方に形成された動圧発生溝１５とにより構成された動圧発生部２６を備え、前記軸体挿入穴５ａの閉塞端中央部、または、これに対向する前記軸体３の端面中央部のいずれかに凹部２５が形成されていることを特徴とする液体動圧軸受１を提供する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸体支持部との隙間に充填された液体の動圧により軸体を回転自在に支持する液体動圧軸受、この液体動圧装置を備えたモータ、およびこのモータを備えた記録媒体駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オイル、水等の液体を利用した液体動圧軸受としては、従来、軸体とスリーブ（軸体支持部）との隙間にオイルを満たして、これらが互いに接触しないように軸体を回転させるものがある（例えば、特許文献１参照。）。図９に示すように、この液体動圧軸受８０には、軸体８１の円盤状スラスト軸受部材８２の外周面およびラジアル軸受用円柱部８３の端面と、スリーブ８５の軸体挿入穴８６の内面との各隙間Ｒ１〜Ｒ３にオイル９１を集めてスラスト動圧およびラジアル動圧を発生させる動圧発生部が形成されている。これら隙間Ｒ１〜Ｒ３の各端部には、オイル溜Ｓ１〜Ｓ４が形成されている。
この液体動圧軸受８０においては、軸体８１が回転する際に、各隙間Ｒ１〜Ｒ３においてスラスト動圧およびラジアル動圧が発生し、これら動圧によってスリーブ８５が軸体８１を回転可能に支持するようになっている。この際には、オイル９１が各オイル溜Ｓ１〜Ｓ４から隙間Ｒ１〜Ｒ３に供給されるため、オイル９１が過度に隙間Ｒ１〜Ｒ３側に集められることを抑制している。
【０００３】
軸体８１が高速で回転している状態においては、軸体８１を挿入するスリーブ８５の軸体挿入穴８６の閉塞端面８６ａと、この閉塞端面８６ａに対向する軸体８１の端面８３ａとから形成される狭い隙間Ｒ４にあるオイル９１の液圧が減少し、キャビテーション（気泡）が発生する。
また、この液体動圧軸受８０を製造する際には、軸体８１の外面とスリーブ８５の内面との隙間の空気を排除した後にオイル９１を注入するが、このオイル注入の際には、スリーブ８５の軸体挿入穴８６の開放端８６ｂから最も離れて位置する隙間Ｒ４に気泡が残留する場合がある。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３１８４７９４号公報（第４−６頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液体動圧軸受においては、スリーブ８５の閉塞端面８６ａと軸体８１の端面８３ａとの隙間Ｒ４にある気泡が、ラジアル動圧の発生する隙間Ｒ３に移動する場合がある。この状態において軸体８１を回転させた際には、ラジアル動圧が安定しないため、軸体８１が振動し、軸受特性が損なわれるという問題があった。
また、この隙間Ｒ３に到達する気泡が大きい場合には、軸体８１の外周面とスリーブ８５の内周面とが接触し、相互の摩擦によって軸受特性が劣化するという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、軸体の端面と軸体支持部の閉塞端面との隙間に存在する気泡が、動圧の発生する隙間に到達することを防止して、良好な軸受特性を維持できる液体動圧軸受を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の液体動圧軸受は、軸体と、閉塞端を有し、前記軸体を回転自在に収容する軸体挿入穴を形成した軸体支持部と、前記軸体と前記軸体挿入穴との間に形成された隙間に充填された液体とを備え、前記液体と、前記軸体外面または前記軸体挿入穴内面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝とにより構成された動圧発生部を備え、前記軸体挿入穴の閉塞端中央部、または、これに対向する前記軸体の端面中央部のいずれかに凹部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る液体動圧軸受によれば、軸体がその軸線回りに回転した場合には、動圧発生部において発生する動圧によって軸体支持部が軸体を回転可能に支持する。この際には、軸体支持部の閉塞端面と軸体の端面との隙間（以下、閉塞端面側の隙間と呼ぶ。）にある液体が動圧発生部に集められるため、この閉塞端面側の隙間における液圧が減少し、キャビテーション（気泡）が発生する。この気泡に閉塞端面側の隙間から動圧発生部に向かう液体の流れ等の力が作用しても、この気泡の移動が凹部の周縁部において妨げられるため、この気泡が動圧発生部に到達することを防止できる。
また、凹部を形成することにより、閉塞端面側の隙間に溜めることができる液体の量を増やすことができるため、動圧発生による液圧の減少を抑制し、キャビテーション（気泡）の発生を抑えることができる。さらに、凹部を形成することにより、軸体挿入穴の閉塞端面と軸体の端面との間隔が広がるため、軸体が回転する際に発生する液体の粘性抵抗が小さくなる。
【０００９】
また、液体動圧軸受において、前記軸体が、軸方向中央部に鍔状に形成されたスラスト軸部と、該スラスト軸部の軸方向の両側に円柱状に形成されたラジアル軸部および支持部とを備え、前記軸体支持部が、前記軸体挿入穴の閉塞端側を形成し、前記ラジアル軸部を回転自在に挿入させる小径円筒部と、前記軸体挿入穴の開放端側を形成し、前記スラスト軸部を回転自在に挿入させる大径円筒部と、前記軸体挿入穴の開放端を塞ぐと共に、前記支持部との間にキャピラリーシールを形成するアッパープレートとを備え、前記スラスト軸部およびラジアル軸部が、それぞれ前記動圧発生部を構成し、前記凹部から前記ラジアル軸部の外周面と該外周面に対向する前記小径円筒部の内周面との隙間に向けて延びる連結溝を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る液体動圧軸受によれば、軸体が回転した際には、液体が、動圧発生溝によって、ラジアル軸部の外周面と小径円筒部の内周面との隙間（以下、周面側の隙間と呼ぶ。）に集められることになる。この際には、小径円筒部の閉塞端面と軸体の端面との隙間（以下、閉塞端面側の隙間と呼ぶ。）の周縁部近傍の液圧が減少し、この周縁部においてキャビテーション（気泡）が発生する。軸体が回転している状態においては、閉塞端面側の隙間の中央部における液圧が、周面側の隙間における液圧よりも低くなるため、この気泡は、連結溝に沿って閉塞端面側の隙間の中央部に向けて移動し、凹部に収容されることになる。なお、複数の気泡が、連結溝に沿って凹部に収容された場合には、互いに連結してサイズの大きい気泡に成長する。
【００１１】
また、前記ラジアル軸部の外周面と、該外周面に隣接する前記スラスト軸部の軸方向の表面とにより形成される軸体角部に対向する前記軸体挿入穴の内面により形成される挿入穴角部に、前記軸体と前記軸体支持部との隙間を広げる段部が形成されていることを特徴とする。
この発明に係る液体動圧軸受によれば、軸体が回転した際には、液体が、動圧発生溝によって、ラジアル軸部の周面側の隙間、およびスラスト軸部の表面と小径円筒部の開放端側の端面との隙間に集められることになる。この際には、軸体角部と挿入穴角部との隙間における液圧が減少するため、この隙間においてキャビテーション（気泡）が発生する。そして、この気泡に隙間から動圧発生部に向かう液体の流れ等の力が作用しても、この気泡の移動が挿入穴角部に形成された段部において妨げられるため、この気泡が動圧発生部に到達することを防止できる。
【００１２】
また、この液体動圧軸受は、前記支持部、ラジアル軸部およびスラスト軸部が、一体的に形成されていることを特徴とする。
この発明に係る液体動圧軸受によれば、軸体を構成する支持部、ラジアル軸部およびスラスト軸部が一体的に形成されているため、軸体の剛性を向上させることができる。また、軸体の剛性が向上するため、スラスト軸部の径寸法を大きくして、スラスト軸部において発生する軸方向の動圧を容易に高くすることができ、軸体が軸線方向に振動することを容易に防止できる。
【００１３】
また、本発明に係るモータは、前記液体動圧軸受と、前記軸体支持部に対して前記軸体を回転させる駆動手段とを備えていることを特徴とする。
この発明に係るモータによれば、駆動手段の駆動力により軸体が回転しても、閉塞端面側の隙間において発生した気泡が動圧発生部に到達しないため、液体動圧軸受の軸受特性に起因するモータの回転特性が変化しない。したがって、軸体を安定して回転させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る記録媒体駆動装置は、前記モータを備えると共に、前記軸体に薄板状の記録媒体を回転自在に支持するハブが取り付けられていることを特徴とする。
この発明に係る記録媒体駆動装置によれば、記録媒体を回転させた際に発生した気泡が閉塞端面側の隙間から動圧発生部に到達しないため、軸体が安定して回転し、記録媒体に記録を書き込む際、もしくは、記録媒体から記録を読み出す際の不具合を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１から図４はこの発明に係る第１の実施形態を示す図である。この実施の形態に係る液体動圧軸受は、薄板の円盤状に形成された磁気記録媒体等のディスク型記録媒体を回転させる記録媒体駆動装置に適用したものである。図１に示すように、記録媒体駆動装置６０は、液体動圧軸受１と、ディスク型記録媒体５５を固定するハブ３１と、このハブ３１を回転させる駆動手段４０とを備えている。
液体動圧軸受１は、図２に示すように、断面略十字型の円柱状に形成された軸体３と、軸体３を回転自在に収容する断面略十字型の軸体挿入穴５ａを有するスリーブ（軸体支持部）５と、軸体挿入穴５ａと軸体３との隙間に充填されたオイル（液体）７とを備えている。
【００１６】
軸体３は、軸方向の中央部に鍔状に形成されたスラスト軸部９と、その中心軸線Ａ１方向の両側に突出する略円柱状の支持部１１およびラジアル軸部１３とを備えている。この軸体３は、旋削加工により形成されており、スラスト軸部９、支持部１１およびラジアル軸部１３が一体的に形成されている。
ラジアル軸部１３の外周面（外面）１３ａには、ヘリンボーンと呼ばれる形状の動圧発生溝１５が複数形成されている。また、スラスト軸部９の表面（外面）９ａおよび裏面（外面）９ｂには、スパイラル形状の動圧発生溝（図示せず）が複数形成されている。
【００１７】
これら動圧発生溝は、軸体３を中心軸線Ａ１回りに回転させた際に、オイル７を集めて動圧を発生させ、スリーブ５により軸体３を回転可能に支持するものである。すなわち、ラジアル軸部１３の動圧発生溝１５において発生するオイル７の動圧が軸体３の径方向の軸受の役割を果たし、スラスト軸部９の動圧発生溝において発生するオイル７の動圧が軸体３の中心軸線Ａ１方向の軸受の役割を果たしている。これらオイル７および動圧発生溝により動圧発生部２６が構成されている。
【００１８】
また、スラスト軸部９の半径方向内側の周縁部には、表面９ａおよび裏面９ｂから中心軸線Ａ１方向に没する凹部が形成され、ラジアル軸部１３の中心軸線Ａ１方向のうちスラスト軸部９側に位置する端部には、外周面１３ａから半径方向内方に没する凹部が形成されている。これら凹部は、動圧発生部２６にオイル７が集められてもオイル切れが生じないようにするためのオイル溜Ｓ１，Ｓ２を構成している。
【００１９】
スリーブ５は、軸体挿入穴５ａを有する有底円筒状のスリーブ本体１７と、軸体３の支持部１１を突出させた状態で、軸体３との間に隙間を空けてスリーブ本体１７の開放端を塞ぐアッパープレート１９とから構成されている。そして、スリーブ本体１７は、小径円筒部２１および大径円筒部２３を備えており、旋削加工により小径円筒部２１と大径円筒部２３とを一体的に形成したものである。
小径円筒部２１は、軸体挿入穴５ａのうち閉塞端側を形成する穴２２を有しており、この穴２２にはラジアル軸部１３を挿入できるようになっている。なお、軸体３が回転した際には、この穴２２の内周面２２ｂとラジアル軸部１３の外周面１３ａとの隙間Ｒ３にオイル７が集められて動圧が発生する。
【００２０】
図３に示すように、ラジアル軸部１３の端面１３ｂに対向する穴２２の閉塞端面（内面）２２ａの中央部には、中心軸線Ａ１方向に没する凹部２５が形成されている。また、閉塞端面２２ａには、凹部２５の周縁部から閉塞端面２２ａの周縁部まで半径方向外方に延びる連結溝２７が複数形成されている。この連結溝２７の深さや幅は、凹部の深さ寸法よりも浅くかつ小さい寸法となっている。
大径円筒部２３は、図２に示すように、軸体挿入穴５ａのうち開放端側を形成する貫通孔２４を有しており、この貫通孔２４にはスラスト軸部９を挿入できるようになっている。
【００２１】
なお、閉塞端面２２ａの中央部に凹部２５を形成した場合には、スリーブ５の軸体挿入穴５ａの加工が容易となる。すなわち、軸体挿入穴５ａを形成する場合には、スリーブ５を中心軸線Ａ１回りに回転させながら、正面削りにより閉塞端面２２ａを形成するが、閉塞端面２２ａの中央部における切削速度は小さくなるため、閉塞端面２２ａを精度よく仕上げることが困難となる。これに対して、凹部２５を予め形成した場合には、閉塞端面２２ａは、凹部２５の周縁部のみに形成すればよいため、閉塞端面２２ａを精度よく仕上げることが容易となる。
【００２２】
アッパープレート１９は、略円盤状に形成されており、その中心軸線Ａ１方向に支持部１１を挿入するための貫通孔２０が形成されている。この貫通孔２０は、小径円筒部２１の穴２２および大径円筒部２３の貫通孔２４と共に軸体挿入穴５ａを構成している。また、このアッパープレート１９と支持部１１との間にはキャピラリーシールが施されており、このキャピラリーシールにより軸体３と軸体挿入穴５ａとの隙間からオイル７が漏出しないようになっている。
なお、軸体３が回転した際には、スラスト軸部９の表面９ａと、この表面９ａに対向するアッパープレート１９の裏面（内面）１９ａとの隙間Ｒ１、およびスラスト軸部９の裏面９ｂと、この裏面９ｂに対向する小径円筒部２１の軸方向の端面（内面）２１ａとの隙間Ｒ２に、オイル７が集められて動圧が発生する。
【００２３】
ハブ３１は、図１に示すように、略円盤状に形成された底壁部３３と、この底壁部３３の周縁から中心軸線Ａ１方向に突出する略円筒状の円筒壁部３５とから構成されている。底壁部３３の中央部には、貫通孔３３ａが形成されており、この貫通孔３３ａは、軸体３の支持部１１のうち、軸体挿入穴５ａの外方に突出する端部１１ａを嵌め込むためのものである。この貫通孔３３ａに支持部１１を嵌め込んだ状態においては、ハブ３１が液体動圧軸受１に覆い被さるように配置されている。
【００２４】
駆動手段４０は、円環状の永久磁石４２と、この永久磁石４２の外周面４２ａ側に対向する位置に配されたコア４４およびコイル４６とを備えている。永久磁石４２は、ハブ３１の円筒壁部３５の外周面３５ａに固定されている。コア４４は、浅底の円筒状に形成されたステータ５１の内周面５１ａに固定されている。ここで、ステータ５１とは、スリーブ５と一体的に固定されるものである。すなわち、ステータ５１の底壁部５１ｂの中央部には、穴５１ｃが形成されており、この穴５１ｃにスリーブ５の閉塞端側を嵌め込むことにより、スリーブ５とステータ５１とが相互に固定される。
軸体３およびハブ３１は、コア４４およびコイル４６において発生させた交番磁界を永久磁石４２に作用させることにより、スリーブ５およびステータ５１に対して回転するようになっている。これら液体動圧軸受１および駆動手段４０によりモータ４５が構成されている。
【００２５】
また、ハブ３１の底壁部３３の周縁には、ディスク型記録媒体５５を支持するための段部３３ｂが形成されている。この段部３３ｂにディスク型記録媒体５５の中央に形成された中央孔５５ａを嵌め込むことにより、ディスク型記録媒体５５が、軸体３およびハブ３１と共に中心軸線Ａ１回りに回転することができるようになっている。
この段部３３ｂを備えたハブ３１およびモータ４５により記録媒体駆動装置６０が構成されることになる。
【００２６】
次に、液体動圧軸受１の作用について以下に説明する。
軸体３が、モータ４５の駆動力により中心軸線Ａ１回りに回転する際には、動圧発生溝において発生する動圧によってスリーブ５が軸体３を回転可能に支持する。この動圧の発生の際には、動圧発生部２６のある隙間Ｒ３にオイル７が集められるため、隙間Ｒ３の周囲におけるオイル７の液圧が減少し、図４に示すように、小径円筒部２１の閉塞端面２２ａとラジアル軸部１３の端面１３ｂとの隙間Ｒ４、および隙間Ｒ４の周縁部近傍においてキャビテーション（気泡）７１，７２が発生する。
【００２７】
軸体３が回転している状態においては、閉塞端面２２ａ側の隙間Ｒ４の中央部におけるオイル７の液圧が、動圧発生部２６のある隙間Ｒ３におけるオイル７の液圧よりも低くなる。このため、隙間Ｒ４の周縁部近傍において発生した気泡７１は、連結溝２７に沿って液圧の低い隙間Ｒ４の中央部に移動し、凹部２５に収容されることになる。なお、凹部２５に収容された気泡７１は、他の気泡７１，７２と合体してサイズの大きいものに成長する。
そして、これら気泡７１，７２が、ラジアル軸部１３の端面１３ｂから連結溝２７の底面までの長さ寸法よりも大きいサイズのものになった場合には、閉塞端面２２ａ側の隙間Ｒ４から動圧発生部２６のある隙間Ｒ３に向かうオイル７の流れ等の力が作用しても、これら気泡７１，７２の移動が凹部２５の周縁部において妨げられるため、これら気泡７１，７２が動圧発生部２６のある隙間Ｒ３に到達することはない。
【００２８】
上記のように、液体動圧軸受１によれば、隙間Ｒ４およびその周縁部近傍において発生した気泡７１，７２が、動圧発生部２６に到達することを防止できるため、軸体３のふれを防止して、液体動圧軸受１の軸受特性の劣化を防止できる。また、隙間Ｒ４の中央部に凹部２５を形成することにより、隙間Ｒ４の中央部の空間が拡大するため、オイル溜Ｓ１，Ｓ２と同様に、隙間Ｒ４の中央部におけるオイル切れおよび気泡の発生を抑制できると共に、軸体３が回転する際に発生するオイル７の粘性抵抗が小さくなり、小さいエネルギーで軸体３を効率的に回転させることができる。
さらに、スラスト軸部９、支持部１１およびラジアル軸部１３を一体的に形成することにより、軸体３の剛性を向上させて液体動圧軸受１の信頼性向上を図ることができると共に、スラスト軸部１１の径寸法を大きくして、スラスト軸部１１において発生する動圧を容易に高くすることができ、軸体３が中心軸線Ａ１方向に振動することを容易に防止できる。
【００２９】
また、この液体動圧軸受１をモータ４５に適用した場合には、隙間Ｒ４およびその周縁部近傍において発生した気泡７１，７２が動圧発生部２６に到達しないため、一定の駆動力で軸体３の安定した回転を実現でき、駆動手段４０の駆動力の制御が容易となると共に、駆動力に要する消費電力の省力化を容易に図ることができる。
【００３０】
さらに、このモータ４５を記録媒体駆動装置６０に適用した場合には、軸体３を安定して回転させることができるため、ディスク型記録媒体５５に記録を書き込む際、もしくは、ディスク型記録媒体５５から記録を読み出す際の不具合を防止することができる。
【００３１】
次に、図５は、この発明に係る第２の実施形態を示しており、この図に示す実施形態は、図１から図４に示す流体動圧軸受１と基本的構成が同一であるが、スリーブ５の小径円筒部２１の形状に関して異なっている。ここでは、図５において、小径円筒部２１について説明し、図１から図４の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図５（ａ）に示すように、小径円筒部２１に形成された穴２２の開放端側の周縁部（挿入穴角部）には、段部２８ａが形成されている。この段部２８ａは、スラスト軸部９の半径方向内側の周縁部に位置する裏面９ｂ、およびスラスト軸部９側に位置するラジアル軸部１３の中心軸線Ａ１方向端部の外周面１３ａに形成された凹部２８ｂ，２８ｃと共にオイル溜Ｓ２を構成している。したがって、このオイル溜Ｓ２は、動圧発生部２６のある隙間Ｒ２，Ｒ３よりも広く形成されることになる。
【００３２】
この構成において、軸体３が中心軸線Ａ１回りに回転した場合には、動圧発生部２６のある隙間Ｒ２，Ｒ３にオイル７が集められるため、図５（ｂ）に示すように、オイル溜Ｓ２におけるオイル７の液圧が減少し、このオイル留Ｓ２においてキャビテーション（気泡）７３が発生する。そして、この気泡７３が、オイル溜Ｓ２から動圧発生部２６のある隙間Ｒ２，Ｒ３に向かうオイル７の流れ等の力が作用しても、この気泡７３の移動が段部２８ａおよび凹部２８ｂ，２８ｃにおいて妨げられるため、この気泡７３が動圧発生部２６に到達することを防止できる。
なお、オイル溜Ｓ２は動圧発生部２６のある隙間Ｒ２，Ｒ３よりも大きく形成されているため、このオイル溜Ｓ２において発生した気泡７３は、動圧発生部２６のある隙間Ｒ２，Ｒ３よりも大きく成長することができる。
【００３３】
上記のように、この液体動圧軸受１によれば、段部２８ａおよび凹部２８ｂ，２８ｃ形成することにより、オイル溜Ｓ２にある気泡７３が、動圧発生部２６に到達することを防止できるため、軸体３のふれを防止して、液体動圧軸受１の軸受特性の劣化を防止できる。
なお、この第２の実施形態においては、オイル溜Ｓ２を構成するために段部２８ａおよび凹部２８ｂ，２８ｃを形成するとしたが、これに限ることはなく、少なくとも段部２８ａまたは凹部２８ｂ，２８ｃのいずれか一方が形成されていればよい。したがって、例えば段部２８ａのみを形成するとしてもよい。
【００３４】
また、これら第１、第２の実施形態においては、連結溝２７を半径方向外方に延びる形状に形成するとしたが、これに限ることはなく、少なくとも凹部２５の周縁部から閉塞端面２２ａの周縁部に到達する形状に形成すればよい。したがって、連結溝２７は、例えば、図６に示すように、凹部２５の周縁部から閉塞端面２２ａの周縁部に到達するスパイラル形状としてもよい。ただし、この凹部２５の周縁部からスパイラル状に形成される連結溝２７の形成方向は、軸体３の回転方向Ｄと逆向きであることが好ましい。
また、連結溝２７を閉塞端面２２ａの周縁部に到達させるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも隙間Ｒ３に到達していればよい。したがって、連結溝２７を凹部２５の周縁部から閉塞端面２２ａの周縁部の手前まで形成するとしてもよい。
【００３５】
さらに、連結溝２７を凹部２５と共に閉塞端面２２ａに形成するとしたが、これに限ることはなく、例えば、図７に示すように、閉塞端面２２ａに対向するラジアル軸部１３の端面１３ｂに形成するとしてもよい。この構成の場合には、隙間Ｒ４の周縁部近傍において発生した気泡７１が容易に凹部２５に収容できるように、連結溝２７の半径方向内方側の端部を凹部２５の周縁部と中心軸線Ａ１方向に重なる位置に形成することが好ましい。また、連結溝２７の端部と凹部２５の周縁部とが重なる領域や、連結溝２７の底面２７ａから凹部２５の底面２５ａまでの長さ寸法は、動圧発生部２６に到達させたくない気泡のサイズよりも小さいことが好ましい。
また、凹部２５を閉塞端面２２ａの中央部に形成するとしたが、これに限ることはなく、閉塞端面２２ａに対向するラジアル軸部１３の端面１３ｂの中央部に形成するとしてもよい。また、これら閉塞端面２２ａおよび端面１３ｂの中央部の両方に凹部２５を形成するとしてもよい。
【００３６】
なお、ラジアル軸部１３の端面１３ｂの中央部に凹部２５を形成した場合には、ラジアル軸部１３の端面１３ｂの加工が容易となる。すなわち、端面１３ｂを形成する場合には、スリーブ５を中心軸線Ａ１回りに回転させながら、正面削りにより端面１３ｂを形成するため、端面１３ｂを精度よく仕上げることが困難となる。これに対し、凹部２５を予め形成した場合には、端面１３ｂは、凹部２５の周縁部のみに形成すればよいため、端面１３ｂを精度よく仕上げることが容易となる。
【００３７】
さらに、軸方向の動圧発生部２６を構成する動圧発生溝を、スラスト軸部９の表面９ａおよび裏面９ｂに形成するとしたが、これに限ることはなく、スラスト軸部９の表面９ａおよび裏面９ｂに対向するアッパープレート１９の裏面や小径円筒部２１の軸方向端面に形成してもよい。
また、径方向の動圧発生部２６を構成する動圧発生溝１５を、ラジアル軸部１３の外周面１３ａに形成するとしたが、これに限ることはなく、ラジアル軸部１３の外周面１３ａに対向する小径円筒部２１の内周面２２ｂに形成してもよい。
【００３８】
また、本実施形態においては、軸体３を、スラスト軸部９と、中心軸線Ａ１方向の両側に突出する略円柱状の支持部１１およびラジアル軸部１３とから構成するとしたが、これに限ることはなく、例えば、図８に示すように、スラスト軸部９の表面９ａからスリーブ５の開放端に向けてラジアル軸部１３が突出するように構成してもよい。
この場合には、スラスト軸部９の裏面（外面）９ｂと軸体挿入穴５ａの閉塞端面（内面）２２ａとの隙間Ｒ４のうち、中心軸線Ａ１近傍の中央部を除く周縁部に動圧発生部２６が構成されることになる。このため、軸体３がスリーブ５に対して回転した際には、隙間Ｒ４の周縁部にオイル７が集められるため、隙間Ｒ４の中央部にはキャビテーション（気泡）が発生する。そこで、凹部２５をスラスト軸部９の裏面９ｂの中央部、もしくは軸体挿入穴５ａの閉塞端面２２ａの中央部の少なくとも一方に形成することにより、気泡が動圧発生部２６に到達することを阻止できる。
【００３９】
さらに、動圧発生部２６への移動を阻止する効果は、液圧の減少に伴って発生する気泡だけではなく、液体動圧軸受１の製造においてオイル７を注入する際に、隙間Ｒ４に残留する気泡に対しても有効である。
また、コア４４およびコイル４６は、円環状の永久磁石４２の外周面４２ａに対向して配されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともこれら永久磁石４２、コア４４およびコイル４６により軸体３およびハブ３１を回転させる駆動手段４０が構成されていればよい。したがって、コア４４およびコイル４６は、永久磁石４２の内周面側に対向する位置に配されるとしてもよい。この構成の場合には、永久磁石４２をハブ３１の内周面側に固定し、この内周面に対向するスリーブ５の外周面にコア４４およびコイル４６を固定すればよい。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、凹部および連結溝を形成したり、段部を形成することによって、閉塞端面側の隙間およびその周縁部近傍にある気泡や、挿入穴角部に位置する隙間にある気泡が、動圧発生部に到達することを防止できるため、軸体のふれを防止して、液体動圧軸受の軸受特性の劣化を防止できる。また、凹部を形成することによって、軸体が回転する際に発生する液体の粘性抵抗が小さくなるため、小さいエネルギーで軸体を効率的に回転させることができる。
さらに、軸体を一体的に形成することにより、軸体の剛性が向上するため、液体動圧軸受の信頼性向上を図ることができると共に、スラスト軸部の直径寸法を大きくして、軸体が軸線方向に振動することを容易に防止できる。
【００４２】
また、この液体動圧軸受をモータに設けた場合には、一定の駆動力で軸体の安定した回転を実現できるため、駆動手段の駆動力の制御が容易となると共に、駆動力に要するエネルギーの省力化を容易に図ることができる。
【００４３】
さらに、この液体動圧軸受を記録媒体駆動装置に設けた場合には、軸体を安定して回転させることができるため、記録媒体に記録を書き込む際、もしくは、記録媒体から記録を読み出す際の不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施形態に係る記録媒体駆動装置を示す断面図である。
【図２】 図１の記録媒体駆動装置において、液体動圧軸受を示す拡大断面図である。
【図３】 図２の液体動圧軸受の要部を示しており、（ａ）は、軸体挿入穴の閉塞端面に形成された凹部および連結溝を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】 図２の液体動圧軸受において、軸体の端面と軸体挿入穴の閉塞端面との隙間に発生する気泡の挙動を示す模式図である。
【図５】 この発明の第２の実施形態に係る記録媒体駆動装置の液体動圧軸受を示しており、（ａ）は、拡大断面図であり、（ｂ）は、オイル溜に気泡が発生した状態を示す拡大断面図である。
【図６】 他の実施形態に係る記録媒体駆動装置の液体動圧軸受において、軸体挿入穴の閉塞端面に形成された凹部および連結溝を示す拡大断面図である。
【図７】 他の実施形態に係る記録媒体駆動装置の液体動圧軸受の要部を示しており、軸体挿入穴の閉塞端面に形成された凹部および連結溝を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図８】 他の実施形態に係る記録媒体駆動装置の液体動圧軸受を示す拡大断面図である。
【図９】 従来の液体動圧軸受の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 液体動圧軸受
３ 軸体
５ スリーブ（軸体支持部）
５ａ 軸体挿入穴
７ オイル（液体）
９ スラスト軸部
９ｂ 裏面（外面）
１１ 支持部
１３ ラジアル軸部
１３ａ 外周面（外面）
１３ｂ 端面
１５ 動圧発生溝
１９ アッパープレート
２１ 小径円筒部
２２ａ 閉塞端面（内面）
２２ｂ 内周面（内面）
２３ 大径円筒部
２５ 凹部
２６ 動圧発生部
２７ 連結溝
２８ａ 段部
３１ ハブ
４０ 駆動手段
４５ モータ
５５ ディスク型記録媒体（記録媒体）
６０ 記録媒体駆動装置
Ｒ３，Ｒ４ 隙間
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸体支持部との隙間に充填された液体の動圧により軸体を回転自在に支持する液体動圧軸受、この液体動圧装置を備えたモータ、およびこのモータを備えた記録媒体駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オイル、水等の液体を利用した液体動圧軸受としては、従来、軸体とスリーブ（軸体支持部）との隙間にオイルを満たして、これらが互いに接触しないように軸体を回転させるものがある（例えば、特許文献１参照。）。図９に示すように、この液体動圧軸受８０には、軸体８１の円盤状スラスト軸受部材８２の外周面およびラジアル軸受用円柱部８３の端面と、スリーブ８５の軸体挿入穴８６の内面との各隙間Ｒ１〜Ｒ３にオイル９１を集めてスラスト動圧およびラジアル動圧を発生させる動圧発生部が形成されている。これら隙間Ｒ１〜Ｒ３の各端部には、オイル溜Ｓ１〜Ｓ４が形成されている。
この液体動圧軸受８０においては、軸体８１が回転する際に、各隙間Ｒ１〜Ｒ３においてスラスト動圧およびラジアル動圧が発生し、これら動圧によってスリーブ８５が軸体８１を回転可能に支持するようになっている。この際には、オイル９１が各オイル溜Ｓ１〜Ｓ４から隙間Ｒ１〜Ｒ３に供給されるため、オイル９１が過度に隙間Ｒ１〜Ｒ３側に集められることを抑制している。
【０００３】
軸体８１が高速で回転している状態においては、軸体８１を挿入するスリーブ８５の軸体挿入穴８６の閉塞端面８６ａと、この閉塞端面８６ａに対向する軸体８１の端面８３ａとから形成される狭い隙間Ｒ４にあるオイル９１の液圧が減少し、キャビテーション（気泡）が発生する。
また、この液体動圧軸受８０を製造する際には、軸体８１の外面とスリーブ８５の内面との隙間の空気を排除した後にオイル９１を注入するが、このオイル注入の際には、スリーブ８５の軸体挿入穴８６の開放端８６ｂから最も離れて位置する隙間Ｒ４に気泡が残留する場合がある。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３１８４７９４号公報（第４−６頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液体動圧軸受においては、スリーブ８５の閉塞端面８６ａと軸体８１の端面８３ａとの隙間Ｒ４にある気泡が、ラジアル動圧の発生する隙間Ｒ３に移動する場合がある。この状態において軸体８１を回転させた際には、ラジアル動圧が安定しないため、軸体８１が振動し、軸受特性が損なわれるという問題があった。
また、この隙間Ｒ３に到達する気泡が大きい場合には、軸体８１の外周面とスリーブ８５の内周面とが接触し、相互の摩擦によって軸受特性が劣化するという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、軸体の端面と軸体支持部の閉塞端面との隙間に存在する気泡が、動圧の発生する隙間に到達することを防止して、良好な軸受特性を維持できる液体動圧軸受を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の液体動圧軸受は、軸体と、閉塞端を有し、前記軸体を回転自在に収容する軸体挿入穴を形成した軸体支持部と、前記軸体と前記軸体挿入穴との間に形成された隙間に充填された液体とを備え、前記液体と、前記軸体外面または前記軸体挿入穴内面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝とにより構成された動圧発生部を備え、前記軸体挿入穴の閉塞端中央部、または、これに対向する前記軸体の端面中央部のいずれかに凹部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る液体動圧軸受によれば、軸体がその軸線回りに回転した場合には、動圧発生部において発生する動圧によって軸体支持部が軸体を回転可能に支持する。この際には、軸体支持部の閉塞端面と軸体の端面との隙間（以下、閉塞端面側の隙間と呼ぶ。）にある液体が動圧発生部に集められるため、この閉塞端面側の隙間における液圧が減少し、キャビテーション（気泡）が発生する。この気泡に閉塞端面側の隙間から動圧発生部に向かう液体の流れ等の力が作用しても、この気泡の移動が凹部の周縁部において妨げられるため、この気泡が動圧発生部に到達することを防止できる。
また、凹部を形成することにより、閉塞端面側の隙間に溜めることができる液体の量を増やすことができるため、動圧発生による液圧の減少を抑制し、キャビテーション（気泡）の発生を抑えることができる。さらに、凹部を形成することにより、軸体挿入穴の閉塞端面と軸体の端面との間隔が広がるため、軸体が回転する際に発生する液体の粘性抵抗が小さくなる。
【０００９】
また、液体動圧軸受において、前記軸体が、軸方向中央部に鍔状に形成されたスラスト軸部と、該スラスト軸部の軸方向の両側に円柱状に形成されたラジアル軸部および支持部とを備え、前記軸体支持部が、前記軸体挿入穴の閉塞端側を形成し、前記ラジアル軸部を回転自在に挿入させる小径円筒部と、前記軸体挿入穴の開放端側を形成し、前記スラスト軸部を回転自在に挿入させる大径円筒部と、前記軸体挿入穴の開放端を塞ぐと共に、前記支持部との間にキャピラリーシールを形成するアッパープレートとを備え、前記スラスト軸部およびラジアル軸部が、それぞれ前記動圧発生部を構成し、前記凹部から前記ラジアル軸部の外周面と該外周面に対向する前記小径円筒部の内周面との隙間に向けて延びる連結溝を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る液体動圧軸受によれば、軸体が回転した際には、液体が、動圧発生溝によって、ラジアル軸部の外周面と小径円筒部の内周面との隙間（以下、周面側の隙間と呼ぶ。）に集められることになる。この際には、小径円筒部の閉塞端面と軸体の端面との隙間（以下、閉塞端面側の隙間と呼ぶ。）の周縁部近傍の液圧が減少し、この周縁部においてキャビテーション（気泡）が発生する。軸体が回転している状態においては、閉塞端面側の隙間の中央部における液圧が、周面側の隙間における液圧よりも低くなるため、この気泡は、連結溝に沿って閉塞端面側の隙間の中央部に向けて移動し、凹部に収容されることになる。なお、複数の気泡が、連結溝に沿って凹部に収容された場合には、互いに連結してサイズの大きい気泡に成長する。
【００１１】
また、前記ラジアル軸部の外周面と、該外周面に隣接する前記スラスト軸部の軸方向の表面とにより形成される軸体角部に対向する前記軸体挿入穴の内面により形成される挿入穴角部に、前記軸体と前記軸体支持部との隙間を広げる段部が形成されていることを特徴とする。
この発明に係る液体動圧軸受によれば、軸体が回転した際には、液体が、動圧発生溝によって、ラジアル軸部の周面側の隙間、およびスラスト軸部の表面と小径円筒部の開放端側の端面との隙間に集められることになる。この際には、軸体角部と挿入穴角部との隙間における液圧が減少するため、この隙間においてキャビテーション（気泡）が発生する。そして、この気泡に隙間から動圧発生部に向かう液体の流れ等の力が作用しても、この気泡の移動が挿入穴角部に形成された段部において妨げられるため、この気泡が動圧発生部に到達することを防止できる。
【００１２】
また、この液体動圧軸受は、前記支持部、ラジアル軸部およびスラスト軸部が、一体的に形成されていることを特徴とする。
この発明に係る液体動圧軸受によれば、軸体を構成する支持部、ラジアル軸部およびスラスト軸部が一体的に形成されているため、軸体の剛性を向上させることができる。また、軸体の剛性が向上するため、スラスト軸部の径寸法を大きくして、スラスト軸部において発生する軸方向の動圧を容易に高くすることができ、軸体が軸線方向に振動することを容易に防止できる。
【００１３】
また、本発明に係るモータは、前記液体動圧軸受と、前記軸体支持部に対して前記軸体を回転させる駆動手段とを備えていることを特徴とする。
この発明に係るモータによれば、駆動手段の駆動力により軸体が回転しても、閉塞端面側の隙間において発生した気泡が動圧発生部に到達しないため、液体動圧軸受の軸受特性に起因するモータの回転特性が変化しない。したがって、軸体を安定して回転させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る記録媒体駆動装置は、前記モータを備えると共に、前記軸体に薄板状の記録媒体を回転自在に支持するハブが取り付けられていることを特徴とする。
この発明に係る記録媒体駆動装置によれば、記録媒体を回転させた際に発生した気泡が閉塞端面側の隙間から動圧発生部に到達しないため、軸体が安定して回転し、記録媒体に記録を書き込む際、もしくは、記録媒体から記録を読み出す際の不具合を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１から図４はこの発明に係る第１の実施形態を示す図である。この実施の形態に係る液体動圧軸受は、薄板の円盤状に形成された磁気記録媒体等のディスク型記録媒体を回転させる記録媒体駆動装置に適用したものである。図１に示すように、記録媒体駆動装置６０は、液体動圧軸受１と、ディスク型記録媒体５５を固定するハブ３１と、このハブ３１を回転させる駆動手段４０とを備えている。
液体動圧軸受１は、図２に示すように、断面略十字型の円柱状に形成された軸体３と、軸体３を回転自在に収容する断面略十字型の軸体挿入穴５ａを有するスリーブ（軸体支持部）５と、軸体挿入穴５ａと軸体３との隙間に充填されたオイル（液体）７とを備えている。
【００１６】
軸体３は、軸方向の中央部に鍔状に形成されたスラスト軸部９と、その中心軸線Ａ１方向の両側に突出する略円柱状の支持部１１およびラジアル軸部１３とを備えている。この軸体３は、旋削加工により形成されており、スラスト軸部９、支持部１１およびラジアル軸部１３が一体的に形成されている。
ラジアル軸部１３の外周面（外面）１３ａには、ヘリンボーンと呼ばれる形状の動圧発生溝１５が複数形成されている。また、スラスト軸部９の表面（外面）９ａおよび裏面（外面）９ｂには、スパイラル形状の動圧発生溝（図示せず）が複数形成されている。
【００１７】
これら動圧発生溝は、軸体３を中心軸線Ａ１回りに回転させた際に、オイル７を集めて動圧を発生させ、スリーブ５により軸体３を回転可能に支持するものである。すなわち、ラジアル軸部１３の動圧発生溝１５において発生するオイル７の動圧が軸体３の径方向の軸受の役割を果たし、スラスト軸部９の動圧発生溝において発生するオイル７の動圧が軸体３の中心軸線Ａ１方向の軸受の役割を果たしている。これらオイル７および動圧発生溝により動圧発生部２６が構成されている。
【００１８】
また、スラスト軸部９の半径方向内側の周縁部には、表面９ａおよび裏面９ｂから中心軸線Ａ１方向に没する凹部が形成され、ラジアル軸部１３の中心軸線Ａ１方向のうちスラスト軸部９側に位置する端部には、外周面１３ａから半径方向内方に没する凹部が形成されている。これら凹部は、動圧発生部２６にオイル７が集められてもオイル切れが生じないようにするためのオイル溜Ｓ１，Ｓ２を構成している。
【００１９】
スリーブ５は、軸体挿入穴５ａを有する有底円筒状のスリーブ本体１７と、軸体３の支持部１１を突出させた状態で、軸体３との間に隙間を空けてスリーブ本体１７の開放端を塞ぐアッパープレート１９とから構成されている。そして、スリーブ本体１７は、小径円筒部２１および大径円筒部２３を備えており、旋削加工により小径円筒部２１と大径円筒部２３とを一体的に形成したものである。
小径円筒部２１は、軸体挿入穴５ａのうち閉塞端側を形成する穴２２を有しており、この穴２２にはラジアル軸部１３を挿入できるようになっている。なお、軸体３が回転した際には、この穴２２の内周面２２ｂとラジアル軸部１３の外周面１３ａとの隙間Ｒ３にオイル７が集められて動圧が発生する。
【００２０】
図３に示すように、ラジアル軸部１３の端面１３ｂに対向する穴２２の閉塞端面（内面）２２ａの中央部には、中心軸線Ａ１方向に没する凹部２５が形成されている。また、閉塞端面２２ａには、凹部２５の周縁部から閉塞端面２２ａの周縁部まで半径方向外方に延びる連結溝２７が複数形成されている。この連結溝２７の深さや幅は、凹部の深さ寸法よりも浅くかつ小さい寸法となっている。
大径円筒部２３は、図２に示すように、軸体挿入穴５ａのうち開放端側を形成する貫通孔２４を有しており、この貫通孔２４にはスラスト軸部９を挿入できるようになっている。
【００２１】
なお、閉塞端面２２ａの中央部に凹部２５を形成した場合には、スリーブ５の軸体挿入穴５ａの加工が容易となる。すなわち、軸体挿入穴５ａを形成する場合には、スリーブ５を中心軸線Ａ１回りに回転させながら、正面削りにより閉塞端面２２ａを形成するが、閉塞端面２２ａの中央部における切削速度は小さくなるため、閉塞端面２２ａを精度よく仕上げることが困難となる。これに対して、凹部２５を予め形成した場合には、閉塞端面２２ａは、凹部２５の周縁部のみに形成すればよいため、閉塞端面２２ａを精度よく仕上げることが容易となる。
【００２２】
アッパープレート１９は、略円盤状に形成されており、その中心軸線Ａ１方向に支持部１１を挿入するための貫通孔２０が形成されている。この貫通孔２０は、小径円筒部２１の穴２２および大径円筒部２３の貫通孔２４と共に軸体挿入穴５ａを構成している。また、このアッパープレート１９と支持部１１との間にはキャピラリーシールが施されており、このキャピラリーシールにより軸体３と軸体挿入穴５ａとの隙間からオイル７が漏出しないようになっている。
なお、軸体３が回転した際には、スラスト軸部９の表面９ａと、この表面９ａに対向するアッパープレート１９の裏面（内面）１９ａとの隙間Ｒ１、およびスラスト軸部９の裏面９ｂと、この裏面９ｂに対向する小径円筒部２１の軸方向の端面（内面）２１ａとの隙間Ｒ２に、オイル７が集められて動圧が発生する。
【００２３】
ハブ３１は、図１に示すように、略円盤状に形成された底壁部３３と、この底壁部３３の周縁から中心軸線Ａ１方向に突出する略円筒状の円筒壁部３５とから構成されている。底壁部３３の中央部には、貫通孔３３ａが形成されており、この貫通孔３３ａは、軸体３の支持部１１のうち、軸体挿入穴５ａの外方に突出する端部１１ａを嵌め込むためのものである。この貫通孔３３ａに支持部１１を嵌め込んだ状態においては、ハブ３１が液体動圧軸受１に覆い被さるように配置されている。
【００２４】
駆動手段４０は、円環状の永久磁石４２と、この永久磁石４２の外周面４２ａ側に対向する位置に配されたコア４４およびコイル４６とを備えている。永久磁石４２は、ハブ３１の円筒壁部３５の外周面３５ａに固定されている。コア４４は、浅底の円筒状に形成されたステータ５１の内周面５１ａに固定されている。ここで、ステータ５１とは、スリーブ５と一体的に固定されるものである。すなわち、ステータ５１の底壁部５１ｂの中央部には、穴５１ｃが形成されており、この穴５１ｃにスリーブ５の閉塞端側を嵌め込むことにより、スリーブ５とステータ５１とが相互に固定される。
軸体３およびハブ３１は、コア４４およびコイル４６において発生させた交番磁界を永久磁石４２に作用させることにより、スリーブ５およびステータ５１に対して回転するようになっている。これら液体動圧軸受１および駆動手段４０によりモータ４５が構成されている。
【００２５】
また、ハブ３１の底壁部３３の周縁には、ディスク型記録媒体５５を支持するための段部３３ｂが形成されている。この段部３３ｂにディスク型記録媒体５５の中央に形成された中央孔５５ａを嵌め込むことにより、ディスク型記録媒体５５が、軸体３およびハブ３１と共に中心軸線Ａ１回りに回転することができるようになっている。
この段部３３ｂを備えたハブ３１およびモータ４５により記録媒体駆動装置６０が構成されることになる。
【００２６】
次に、液体動圧軸受１の作用について以下に説明する。
軸体３が、モータ４５の駆動力により中心軸線Ａ１回りに回転する際には、動圧発生溝において発生する動圧によってスリーブ５が軸体３を回転可能に支持する。この動圧の発生の際には、動圧発生部２６のある隙間Ｒ３にオイル７が集められるため、隙間Ｒ３の周囲におけるオイル７の液圧が減少し、図４に示すように、小径円筒部２１の閉塞端面２２ａとラジアル軸部１３の端面１３ｂとの隙間Ｒ４、および隙間Ｒ４の周縁部近傍においてキャビテーション（気泡）７１，７２が発生する。
【００２７】
軸体３が回転している状態においては、閉塞端面２２ａ側の隙間Ｒ４の中央部におけるオイル７の液圧が、動圧発生部２６のある隙間Ｒ３におけるオイル７の液圧よりも低くなる。このため、隙間Ｒ４の周縁部近傍において発生した気泡７１は、連結溝２７に沿って液圧の低い隙間Ｒ４の中央部に移動し、凹部２５に収容されることになる。なお、凹部２５に収容された気泡７１は、他の気泡７１，７２と合体してサイズの大きいものに成長する。
そして、これら気泡７１，７２が、ラジアル軸部１３の端面１３ｂから連結溝２７の底面までの長さ寸法よりも大きいサイズのものになった場合には、閉塞端面２２ａ側の隙間Ｒ４から動圧発生部２６のある隙間Ｒ３に向かうオイル７の流れ等の力が作用しても、これら気泡７１，７２の移動が凹部２５の周縁部において妨げられるため、これら気泡７１，７２が動圧発生部２６のある隙間Ｒ３に到達することはない。
【００２８】
上記のように、液体動圧軸受１によれば、隙間Ｒ４およびその周縁部近傍において発生した気泡７１，７２が、動圧発生部２６に到達することを防止できるため、軸体３のふれを防止して、液体動圧軸受１の軸受特性の劣化を防止できる。また、隙間Ｒ４の中央部に凹部２５を形成することにより、隙間Ｒ４の中央部の空間が拡大するため、オイル溜Ｓ１，Ｓ２と同様に、隙間Ｒ４の中央部におけるオイル切れおよび気泡の発生を抑制できると共に、軸体３が回転する際に発生するオイル７の粘性抵抗が小さくなり、小さいエネルギーで軸体３を効率的に回転させることができる。
さらに、スラスト軸部９、支持部１１およびラジアル軸部１３を一体的に形成することにより、軸体３の剛性を向上させて液体動圧軸受１の信頼性向上を図ることができると共に、スラスト軸部１１の径寸法を大きくして、スラスト軸部１１において発生する動圧を容易に高くすることができ、軸体３が中心軸線Ａ１方向に振動することを容易に防止できる。
【００２９】
また、この液体動圧軸受１をモータ４５に適用した場合には、隙間Ｒ４およびその周縁部近傍において発生した気泡７１，７２が動圧発生部２６に到達しないため、一定の駆動力で軸体３の安定した回転を実現でき、駆動手段４０の駆動力の制御が容易となると共に、駆動力に要する消費電力の省力化を容易に図ることができる。
【００３０】
さらに、このモータ４５を記録媒体駆動装置６０に適用した場合には、軸体３を安定して回転させることができるため、ディスク型記録媒体５５に記録を書き込む際、もしくは、ディスク型記録媒体５５から記録を読み出す際の不具合を防止することができる。
【００３１】
次に、図５は、この発明に係る第２の実施形態を示しており、この図に示す実施形態は、図１から図４に示す流体動圧軸受１と基本的構成が同一であるが、スリーブ５の小径円筒部２１の形状に関して異なっている。ここでは、図５において、小径円筒部２１について説明し、図１から図４の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図５（ａ）に示すように、小径円筒部２１に形成された穴２２の開放端側の周縁部（挿入穴角部）には、段部２８ａが形成されている。この段部２８ａは、スラスト軸部９の半径方向内側の周縁部に位置する裏面９ｂ、およびスラスト軸部９側に位置するラジアル軸部１３の中心軸線Ａ１方向端部の外周面１３ａに形成された凹部２８ｂ，２８ｃと共にオイル溜Ｓ２を構成している。したがって、このオイル溜Ｓ２は、動圧発生部２６のある隙間Ｒ２，Ｒ３よりも広く形成されることになる。
【００３２】
この構成において、軸体３が中心軸線Ａ１回りに回転した場合には、動圧発生部２６のある隙間Ｒ２，Ｒ３にオイル７が集められるため、図５（ｂ）に示すように、オイル溜Ｓ２におけるオイル７の液圧が減少し、このオイル留Ｓ２においてキャビテーション（気泡）７３が発生する。そして、この気泡７３が、オイル溜Ｓ２から動圧発生部２６のある隙間Ｒ２，Ｒ３に向かうオイル７の流れ等の力が作用しても、この気泡７３の移動が段部２８ａおよび凹部２８ｂ，２８ｃにおいて妨げられるため、この気泡７３が動圧発生部２６に到達することを防止できる。
なお、オイル溜Ｓ２は動圧発生部２６のある隙間Ｒ２，Ｒ３よりも大きく形成されているため、このオイル溜Ｓ２において発生した気泡７３は、動圧発生部２６のある隙間Ｒ２，Ｒ３よりも大きく成長することができる。
【００３３】
上記のように、この液体動圧軸受１によれば、段部２８ａおよび凹部２８ｂ，２８ｃ形成することにより、オイル溜Ｓ２にある気泡７３が、動圧発生部２６に到達することを防止できるため、軸体３のふれを防止して、液体動圧軸受１の軸受特性の劣化を防止できる。
なお、この第２の実施形態においては、オイル溜Ｓ２を構成するために段部２８ａおよび凹部２８ｂ，２８ｃを形成するとしたが、これに限ることはなく、少なくとも段部２８ａまたは凹部２８ｂ，２８ｃのいずれか一方が形成されていればよい。したがって、例えば段部２８ａのみを形成するとしてもよい。
【００３４】
また、これら第１、第２の実施形態においては、連結溝２７を半径方向外方に延びる形状に形成するとしたが、これに限ることはなく、少なくとも凹部２５の周縁部から閉塞端面２２ａの周縁部に到達する形状に形成すればよい。したがって、連結溝２７は、例えば、図６に示すように、凹部２５の周縁部から閉塞端面２２ａの周縁部に到達するスパイラル形状としてもよい。ただし、この凹部２５の周縁部からスパイラル状に形成される連結溝２７の形成方向は、軸体３の回転方向Ｄと逆向きであることが好ましい。
また、連結溝２７を閉塞端面２２ａの周縁部に到達させるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも隙間Ｒ３に到達していればよい。したがって、連結溝２７を凹部２５の周縁部から閉塞端面２２ａの周縁部の手前まで形成するとしてもよい。
【００３５】
さらに、連結溝２７を凹部２５と共に閉塞端面２２ａに形成するとしたが、これに限ることはなく、例えば、図７に示すように、閉塞端面２２ａに対向するラジアル軸部１３の端面１３ｂに形成するとしてもよい。この構成の場合には、隙間Ｒ４の周縁部近傍において発生した気泡７１が容易に凹部２５に収容できるように、連結溝２７の半径方向内方側の端部を凹部２５の周縁部と中心軸線Ａ１方向に重なる位置に形成することが好ましい。また、連結溝２７の端部と凹部２５の周縁部とが重なる領域や、連結溝２７の底面２７ａから凹部２５の底面２５ａまでの長さ寸法は、動圧発生部２６に到達させたくない気泡のサイズよりも小さいことが好ましい。
また、凹部２５を閉塞端面２２ａの中央部に形成するとしたが、これに限ることはなく、閉塞端面２２ａに対向するラジアル軸部１３の端面１３ｂの中央部に形成するとしてもよい。また、これら閉塞端面２２ａおよび端面１３ｂの中央部の両方に凹部２５を形成するとしてもよい。
【００３６】
なお、ラジアル軸部１３の端面１３ｂの中央部に凹部２５を形成した場合には、ラジアル軸部１３の端面１３ｂの加工が容易となる。すなわち、端面１３ｂを形成する場合には、スリーブ５を中心軸線Ａ１回りに回転させながら、正面削りにより端面１３ｂを形成するため、端面１３ｂを精度よく仕上げることが困難となる。これに対し、凹部２５を予め形成した場合には、端面１３ｂは、凹部２５の周縁部のみに形成すればよいため、端面１３ｂを精度よく仕上げることが容易となる。
【００３７】
さらに、軸方向の動圧発生部２６を構成する動圧発生溝を、スラスト軸部９の表面９ａおよび裏面９ｂに形成するとしたが、これに限ることはなく、スラスト軸部９の表面９ａおよび裏面９ｂに対向するアッパープレート１９の裏面や小径円筒部２１の軸方向端面に形成してもよい。
また、径方向の動圧発生部２６を構成する動圧発生溝１５を、ラジアル軸部１３の外周面１３ａに形成するとしたが、これに限ることはなく、ラジアル軸部１３の外周面１３ａに対向する小径円筒部２１の内周面２２ｂに形成してもよい。
【００３８】
また、本実施形態においては、軸体３を、スラスト軸部９と、中心軸線Ａ１方向の両側に突出する略円柱状の支持部１１およびラジアル軸部１３とから構成するとしたが、これに限ることはなく、例えば、図８に示すように、スラスト軸部９の表面９ａからスリーブ５の開放端に向けてラジアル軸部１３が突出するように構成してもよい。
この場合には、スラスト軸部９の裏面（外面）９ｂと軸体挿入穴５ａの閉塞端面（内面）２２ａとの隙間Ｒ４のうち、中心軸線Ａ１近傍の中央部を除く周縁部に動圧発生部２６が構成されることになる。このため、軸体３がスリーブ５に対して回転した際には、隙間Ｒ４の周縁部にオイル７が集められるため、隙間Ｒ４の中央部にはキャビテーション（気泡）が発生する。そこで、凹部２５をスラスト軸部９の裏面９ｂの中央部、もしくは軸体挿入穴５ａの閉塞端面２２ａの中央部の少なくとも一方に形成することにより、気泡が動圧発生部２６に到達することを阻止できる。
【００３９】
さらに、動圧発生部２６への移動を阻止する効果は、液圧の減少に伴って発生する気泡だけではなく、液体動圧軸受１の製造においてオイル７を注入する際に、隙間Ｒ４に残留する気泡に対しても有効である。
また、コア４４およびコイル４６は、円環状の永久磁石４２の外周面４２ａに対向して配されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともこれら永久磁石４２、コア４４およびコイル４６により軸体３およびハブ３１を回転させる駆動手段４０が構成されていればよい。したがって、コア４４およびコイル４６は、永久磁石４２の内周面側に対向する位置に配されるとしてもよい。この構成の場合には、永久磁石４２をハブ３１の内周面側に固定し、この内周面に対向するスリーブ５の外周面にコア４４およびコイル４６を固定すればよい。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、凹部および連結溝を形成したり、段部を形成することによって、閉塞端面側の隙間およびその周縁部近傍にある気泡や、挿入穴角部に位置する隙間にある気泡が、動圧発生部に到達することを防止できるため、軸体のふれを防止して、液体動圧軸受の軸受特性の劣化を防止できる。また、凹部を形成することによって、軸体が回転する際に発生する液体の粘性抵抗が小さくなるため、小さいエネルギーで軸体を効率的に回転させることができる。
さらに、軸体を一体的に形成することにより、軸体の剛性が向上するため、液体動圧軸受の信頼性向上を図ることができると共に、スラスト軸部の直径寸法を大きくして、軸体が軸線方向に振動することを容易に防止できる。
【００４２】
また、この液体動圧軸受をモータに設けた場合には、一定の駆動力で軸体の安定した回転を実現できるため、駆動手段の駆動力の制御が容易となると共に、駆動力に要するエネルギーの省力化を容易に図ることができる。
【００４３】
さらに、この液体動圧軸受を記録媒体駆動装置に設けた場合には、軸体を安定して回転させることができるため、記録媒体に記録を書き込む際、もしくは、記録媒体から記録を読み出す際の不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施形態に係る記録媒体駆動装置を示す断面図である。
【図２】 図１の記録媒体駆動装置において、液体動圧軸受を示す拡大断面図である。
【図３】 図２の液体動圧軸受の要部を示しており、（ａ）は、軸体挿入穴の閉塞端面に形成された凹部および連結溝を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】 図２の液体動圧軸受において、軸体の端面と軸体挿入穴の閉塞端面との隙間に発生する気泡の挙動を示す模式図である。
【図５】 この発明の第２の実施形態に係る記録媒体駆動装置の液体動圧軸受を示しており、（ａ）は、拡大断面図であり、（ｂ）は、オイル溜に気泡が発生した状態を示す拡大断面図である。
【図６】 他の実施形態に係る記録媒体駆動装置の液体動圧軸受において、軸体挿入穴の閉塞端面に形成された凹部および連結溝を示す拡大断面図である。
【図７】 他の実施形態に係る記録媒体駆動装置の液体動圧軸受の要部を示しており、軸体挿入穴の閉塞端面に形成された凹部および連結溝を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図８】 他の実施形態に係る記録媒体駆動装置の液体動圧軸受を示す拡大断面図である。
【図９】 従来の液体動圧軸受の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 液体動圧軸受
３ 軸体
５ スリーブ（軸体支持部）
５ａ 軸体挿入穴
７ オイル（液体）
９ スラスト軸部
９ｂ 裏面（外面）
１１ 支持部
１３ ラジアル軸部
１３ａ 外周面（外面）
１３ｂ 端面
１５ 動圧発生溝
１９ アッパープレート
２１ 小径円筒部
２２ａ 閉塞端面（内面）
２２ｂ 内周面（内面）
２３ 大径円筒部
２５ 凹部
２６ 動圧発生部
２７ 連結溝
２８ａ 段部
３１ ハブ
４０ 駆動手段
４５ モータ
５５ ディスク型記録媒体（記録媒体）
６０ 記録媒体駆動装置
Ｒ３，Ｒ４ 隙間
Claims (6)
- 軸体と、閉塞端を有し、前記軸体を回転自在に収容する軸体挿入穴を形成した軸体支持部と、前記軸体と前記軸体挿入穴との間に形成された隙間に充填された液体とを備え、
前記液体と、前記軸体外面または前記軸体挿入穴内面の少なくとも一方に形成された動圧発生溝とにより構成された動圧発生部を備え、
前記軸体挿入穴の閉塞端中央部、または、これに対向する前記軸体の端面中央部のいずれかに凹部が形成されていることを特徴とする液体動圧軸受。 - 前記軸体が、軸方向中央部に鍔状に形成されたスラスト軸部と、該スラスト軸部の軸方向の両側に円柱状に形成されたラジアル軸部および支持部とを備え、
前記軸体支持部が、前記軸体挿入穴の閉塞端側を形成し、前記ラジアル軸部を回転自在に挿入させる小径円筒部と、前記軸体挿入穴の開放端側を形成し、前記スラスト軸部を回転自在に挿入させる大径円筒部と、前記軸体挿入穴の開放端を塞ぐと共に、前記支持部との間にキャピラリーシールを形成するアッパープレートとを備え、
前記スラスト軸部およびラジアル軸部が、それぞれ前記動圧発生部を構成し、
前記凹部から前記ラジアル軸部の外周面と該外周面に対向する前記小径円筒部の内周面との隙間に向けて延びる連結溝を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体動圧軸受。 - 前記ラジアル軸部の外周面と、該外周面に隣接する前記スラスト軸部の軸方向の表面とにより形成される軸体角部に対向する前記軸体挿入穴の内面により形成される挿入穴角部に、前記軸体と前記軸体支持部との隙間を広げる段部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液体動圧軸受。
- 前記支持部、ラジアル軸部およびスラスト軸部が、一体的に形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液体動圧軸受。
- 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液体動圧軸受と、前記軸体支持部に対して前記軸体を回転させる駆動手段とを備えていることを特徴とするモータ。
- 請求項５に記載のモータを備え、前記軸体に薄板状の記録媒体を回転自在に支持するハブが取り付けられていることを特徴とする記録媒体駆動装置。
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