JP2007107622A - 動圧軸受装置およびそれを用いたスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成で、所望の動圧の発生を実現する。
【解決手段】動圧軸受装置は、スリーブ１と、シャフト２と、オイル１００とを備える。スリーブ１では、一端部側に設けられる段部１ｂと、段部１ｂに連続して軸方向に直線形状に延びる内周面１ｅとが、金型を用いた加工方法で形成されている。シャフト２は、スリーブ１の内周面１ｅに相対回転可能に挿入される。オイル１００は、スリーブ１の内周面１ｅとシャフト２の外周面２ａとの間に形成された空間に充填される。内周面１ｅには、内周面１ｅの軸方向少なくとも一端において軸方向に開口し、かつ、一端から軸方向に連続する動圧発生溝９ａ、９ｂが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、動圧軸受装置に関し、特にハードディスク駆動装置における軸受装置として好適な動圧流体軸受に関するものである。

現在、ハードディスク（以下、ＨＤＤとする）に搭載されているスピンドルモータ（以下、ＳＰＭとする）には、玉軸受に替わって流体軸受が採用されている。その流体軸受が搭載されているＨＤＤについては、従来、デスクトップ型パソコン、ノート型パソコンが主として使われていたが、高容量化、振動、衝撃に対する性能向上に伴い、近年、エンドユーザーからのニーズに対応するためにパソコン用途以外に、ビデオ、音楽プレーヤー、ビデオ＋ＴＶ一体型ＴＶなどのオーディオ機器（以下、ＡＶ機器とする）に用いられるようになってきている。

それらに用いられるＨＤＤについては、コストダウンの要望も厳しくなってきている。ＨＤＤに用いられる部品であるＳＰＭについても同様で、高容量化、振動、衝撃に対する性能を維持しつつ、コストダウンを行う必要がある。
ＳＰＭメーカーでは、ＨＤＤメーカーから要望されるコストダウンを行う為に、各社、様々な対応を行っている。そのコストダウンの中でも、ＳＰＭを構成している材料費、加工費削減は、ＳＰＭコストを大幅に削減することが可能である
シャフトの外周面に動圧発生溝を形成し、スリーブの内周面に凹部（大径部）を設けることで動圧発生溝の有効長さを設定している動圧軸受装置がある（例えば、特許文献１を参照。）。具体的には、スリーブの凹部以外の部分、つまり、凸部（小径部）より動圧発生溝の軸方向長さを長くしており、スリーブとシャフトが軸方向にずれても、動圧発生溝がスリーブの凸部に必ず対向するようにしている。

スリーブの内周面に軸方向に並んだ２つのヘリングボーン状の動圧発生溝を形成しており、ヘリングボーン溝の両端部に回転軸と略平行な導入溝を形成することによって、ヘリングボーン状の動圧発生溝の動圧の軸方向アンバランスを抑えている動圧軸受装置が知られている（例えば、特許文献２を参照。）。具体的には、スリーブの製造誤差や反転タイミングのずれは導入溝によって吸収されるため、ヘリングボーン状溝の各傾斜部分の加工時間を等しくしておけば動圧の軸方向のアンバランスが生じにくい。
実用新案第２５３４８７２号 特開２００１−７４０４０号公報

特許文献１に記載の動圧流体軸受では、シャフトがスリーブに対して軸方向にずれると、各動圧発生溝において傾斜部の軸方向長さ（ヘリングボーン頂点から端部までの距離、すなわち、動圧溝の有効長さ）が異なってしまい、発生する動圧のバランスが崩れ、その結果オイルに軸方向に流れが発生してオイル漏れや過浮上が発生するという問題がある。
また、この軸受構成（スリーブの内径部に凹部を設けている構成）において、材料費、加工費を削減するために、スリーブを焼結成形、樹脂成形などの金型を用いた加工方法で成形することが考えられる。一般に金型を用いた加工法では、金型構造上の制約からスリーブの内径部に凹部を加工することが難しい。よって、上記した動圧発生溝の有効長さをバランスさせるためには、スリーブの内径部と両端部の凹部を切削加工で精度良く加工する工程を追加しなければならないので、コストは上昇する。

特許文献２に記載の動圧流体軸受の構成（スリーブの内径部に凹部を設けている構成）において、成形方法を変更した場合を考えてみる。材料費、加工費を削減するために、スリーブを焼結成形、樹脂成形などの金型を用いた加工方法で成形すると、金型を用いた加工法でスリーブを一度で仕上げることは困難である。つまり、内径部に凹部を形成する工程が必要となり、コストが上昇する。

本発明の課題は、安価な構成で、所望の動圧の発生を実現することにある。

発明の第１の態様としての動圧軸受装置は、スリーブと、シャフトと、潤滑剤とを備えている。スリーブには、一端部側に設けられる段部と、段部に連続して軸方向に直線形状に延びる内周面とが、金型を用いた加工方法で形成されている。シャフトは、スリーブの内周面に相対回転可能に挿入される。潤滑材は、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た空間に充填される。内周面には、内周面の軸方向少なくとも一端において軸方向に開口し、かつ、一端から軸方向に連続する動圧発生溝が形成されている。

ここで、金型を用いた加工方法とは、例えば、焼結成形、樹脂成形、冷間鍛造等の加工方法である。
この装置では、スリーブの軸受孔が軸方向に直線形状に延びており、凹部等の段差が形成されていない。したがって、スリーブを金型で製造することが可能となり、またその製造が容易になり、コストが低下する。特に、焼結成形、樹脂成形、冷間鍛造等の加工方法が用いられる場合には、材料費、加工費を低減できる。また、軸方向に開口する動圧発生溝は、転造などにより加工することが可能となり、コストが低下する。

第２の態様としての動圧軸受装置では、シャフトの外周面には、スリーブの内周面の一端部側または他端部側の少なくとも一方に対向する位置に環状溝が形成されている。
例えば、環状溝と対向する位置に動圧発生溝が加工されている場合には、動圧発生溝の軸方向の有効長さは、動圧発生溝と、凹部との組み合わせにより決定されている。このため、動圧発生溝に寸法のばらつきが生じていても、凹部によって動圧発生溝の有効長さを設定できるため、動圧の軸方向アンバランスが抑えられる。すなわち、動圧発生溝の加工精度によらず所望の動圧の発生を実現することが可能となり、より簡易な加工で動圧発生溝の加工を行うことが可能となり、付随的には、加工コストの低下を実現することができる。

第３の態様としての動圧軸受装置では、シャフトの外周面には、スリーブの内周面の一端部側に対向する位置、および他端部側に対向する位置にそれぞれ環状溝が形成されている。
第４の態様としての動圧軸受装置では、シャフトの外周面には、スリーブの内周面の一端部側と他端部側の略中間部にに対向する位置に環状溝が形成されている。

第５の態様としての動圧軸受装置では、動圧発生溝は、スリーブの内周面の一端部側または他端部側の少なくとも一方から軸方向に直線形状に延びる直線溝部を有している。
例えば、直線溝部では動圧の発生が少ない。このため、直線溝部を設けることで、シャフトとスリーブとの軸方向相対位置にかかわらず、動圧発生のアンバランスを抑えることが容易になる。

第６の態様としての動圧軸受装置では、動圧発生溝は、スリーブの内周面の一端部側および他端部側からそれぞれ軸方向に直線形状に延びる直線溝部を有している。
第７の態様としての動圧軸受装置では、動圧発生溝は、一対の動圧発生部と、一対の動圧発生部の間を連続させる、軸方向に直線形状に形成された中間溝部とを有している。
第８の態様としての動圧軸受装置では、動圧発生溝は、少なくとも１つの動圧発生部を有しており、シャフトの外周面には、動圧発生部の動圧発生中心に重ならない軸方向位置に環状溝が形成されている。

この装置では、環状溝は、動圧発生中心に重ならない位置に形成されているため、環状部により、動圧発生部による動圧の発生を妨げることが防止できる。
第９の様態としての動圧軸受装置では、動圧発生溝は、内周面の軸方向両端において軸方向に開口し、かつ、軸方向に連続する。
この装置では、動圧発生溝は、例えば、転造などにより加工することが可能となり、コストが低下する。

本発明の第１０の態様としてのスピンドルモータは、第１〜第９のいずれかの態様としての動圧軸受装置を備える。
この装置では、第１〜第８のいずれかの動圧軸受装置と同様の効果を奏する。

本発明に係る動圧軸受装置では、スリーブが、焼結成形、樹脂成形、冷間鍛造等の金型を用いた加工方法で形成され、かつこのスリーブの軸受孔が軸方向に直線形状に形成されている（中央部の逃がし形状が存在しない）とすることにより、旋盤等の高価な設備が不要になりコストの低減・切削廃棄物質の削減による環境改善が可能になる。

＜実施の形態１＞
以下、本発明の動圧流体軸受装置の好適な実施の形態について図１を参照して説明する。
図１（ａ）は本発明の実施の形態１の動圧流体軸受装置を有するスピンドルモータの断面図である。図１（ａ）において、軸受孔１ａを有するスリーブ１は、鉄、鉄合金、銅、銅合金の内の少なくとも１つを含有する金属粉末を焼結した焼結体（焼結金属ともいう）で形成され、ベース８に固定されている。ベース８にはモータ部を収容する凹部８ａがあり、その凹部８ａの略中心部分には、スリーブ１を固着する為の穴８ｂが設けられている。そのベース８の穴８ｂを形成する部分には、コイルが巻線されたコアからなるステータ７が接着などの工法によって固定されている。

シャフト２は、焼結体ではない金属材料で構成された、円筒状の外周面２ａを有する部材（例えば、円柱状部材、円筒状部材）であり、軸受孔１ａに回転可能に挿入されている。シャフト２の下端部には、円盤状のスラストフランジ３が、接着、圧入、カシメ、溶接、ビス締めなどの工法にて取り付けられている。スリーブ１には、スラストフランジ３の外径部分に対向する第一の段部１ｂが設けられており、スラストフランジ３の外径部分が第一の段部１ｂと隙間を介して位置している。スリーブ１には、第一の段部１ｂより径が大きな第二の段部１ｃが設けられており、円盤状のスラスト板４が第二の段部１ｃに接着、カシメ、圧入、溶接などの工法にて固定されている。以上より、スラストフランジ３は、スリーブ１の段部１ｂとスラスト軸受部材であるスラスト板４とで囲まれた空間に収納されている。スラストフランジ３の下面はスラスト板４に対向し、上面の周辺部はスリーブ１の段部１ｂに対向している。

ロータハブ５は略お椀状の形状をしており、略中心部分には貫通孔があり、シャフト２の上端部が圧入、接着、溶接などの工法にて固着されている。ロータハブ５には、スピンドルモータのロータ磁石６が取り付けられており、ステータ７に対して半径方向に対向している。ロータハブ５には図示しない磁気記録ディスク等が固定され、他の構成とともに全体でハードディスク装置のような磁気記録再生装置を構成する。

シャフト２及びロータハブ５の回転中心は軸線Ｏ−Ｏで示されている。以後、図上側を軸線方向上側といい、図下側を軸線方向下側というが、実際の取り付け状態を限定するものではない。
次に、図１（ｂ）をさらに用いて、スリーブ１とシャフト２から構成される動圧軸受構成について詳細に説明する。

スリーブ１の軸受孔１ａの面１ｅ（内周面）は、軸線方向に直線形状に延びており（回転軸に対して平行な面となっており）、段差や凹部が形成されていない。軸受孔１ａの内周面１ｅには、段部１ｂと環状の傾斜面１ｄの間に、ヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝９ａ、９ｂが軸線方向に並んで形成されている。２つの動圧発生溝９ａ、９ｂは互いに連続して形成されている。動圧発生溝９ａ、９ｂは、それぞれ、傾斜面１ｄ側および段部１ｂ側に開口し、かつ、軸方向には連続した溝として形成されている。スリーブ１は、鉄焼結材であるので金型などを用いて成形することで安価に製造できる。更に焼結材は、表面にニッケルメッキ処理などを行い、微細な孔をふさいでいる。

図１（ａ）を用いて、スピンドルモータの構造についてさらに説明を加える。
スラストフランジ３の下面に対向するスラスト板４の面には、第１のスラスト動圧発生溝１０ａが形成されている。またスラストフランジ３の上面に対向するスリーブ１の段部１ｂの面には、第２のスラスト動圧発生溝１０ｂが形成されている。なお、スラスト動圧発生溝が形成される面は、上記のものに限らず、軸方向に隙間を形成して対向する部材のいずれか一方に形成されていればよい。すなわち、スラストフランジ３の下面、あるいはスラストフランジ３の上面にスラスト動圧発生溝が形成されていてもよい。ラジアル動圧発生溝９ａ、９ｂ及びスラスト動圧発生溝１０ａ、１０ｂを含むシャフト２とスリーブ１の軸受孔１ａとの間、及びスラストフランジ３とスリーブ１との間およびスラストフランジ３とスラスト板４との間には潤滑剤としてのオイル１００が入っている。スリーブ１の上端部には、傾斜面１ｄが形成されており、キャピラリーシール効果によってオイル１００が軸受部内から漏れることを防止している。

なお、シャフト２は回転の軸ということもあり、例えば、ＳＵＳなど素材的には硬いものが使われており、成型バイトなどにより加工される。
従来は、スリーブ内径に凹凸を設ける形状であり、その形状は金型を用いた成形で構成するのは困難で後工程にて旋盤などの高価な加工設備が必要であった。しかし、本発明に係る実施形態では、スリーブ１の段部１ｂ，１ｃと傾斜面１ｄの間の部分を段差のない形状にすることで、金型を用いた成形で構成することが可能となり、内径の仕上げをリーマ加工などの安価な設備で作製することが可能となりコスト削減が可能である。

本実施の形態１の動圧流体軸受装置の動作を図１（ａ）を参照して説明する。ステータ７に通電するとロータ磁石６に回転磁界が発生し、シャフト２及びスラストフランジ３がロータハブ５と一体で回転する。ラジアル動圧発生溝９ａ、９ｂ及びスラスト動圧発生溝１０ａ、１０ｂにより、オイル１００に当技術分野で周知のポンピング圧力が発生し、シャフト２及びスラストフランジ３はスリーブ１及びスラスト板４に非接触で回転する。すなわち、ラジアル動圧発生溝９ａ、９ｂによりシャフト２をラジアル方向で軸受孔１ａに非接触で支持するラジアル軸受が形成され、スラスト動圧発生溝１０ａ、１０ｂによりスラストフランジ３をスラスト方向でスリーブ１及びスラスト板４に非接触で支持するスラスト軸受が形成される。

焼結金属の材料からスリーブ１を作る一般的な製造工程を説明する。最初に、金属粉末を用意する。焼結金属の材料となる、鉄、鉄の合金、銅、銅の合金等の金属粉末（粉体）は、通常粒径が０．０３〜０．５ｍｍ前後の大きさであり、前記の鉄、鉄の合金、銅、銅の合金の内の１種又は複数のものを混合したものである。金属粉末に潤滑材を加え均一に混合する。潤滑材は金属粉末を成形する時の離型材として働く。混合した材料をスリーブの形状に作られた金型に入れ、プレス等を用いて所定の成形圧力で圧縮することによりスリーブの形状に成形して成形体を作る。

次に成形体を所定の温度に加熱して焼結し、焼結体にする。加熱により金属粉末間の接触部が広がって面接触となるので成形体は収縮し体積が減少する。その結果焼結体は密度が上がり強度も向上する。焼結工程に伴う収縮は部品精度の低下を招く場合が多いので、あらかじめ若干大きく作り、必要に応じて機械加工を行って所望の寸法に仕上加工をすることによりスリーブ１が完成する。

以上のように本発明の実施の形態１の動圧流体軸受装置によれば、スリーブ１を焼結金属で形成するので、コストが安く、生産性が高い。
スリーブ１の動圧発生溝９ａ，９ｂは別工程の転造工程により形成する。具体的には、軸受孔１ａの内周面１ｅに溝加工工具を用いて動圧発生溝９ａ、９ｂを形成する。溝加工工具は、外周面に複数の転造ボールを保持したホルダを有しており、ホルダは工具本体の先端に取り付けられている。溝加工工具をスリーブ１の内面に押し込みながら回動させることで、動圧発生溝９ａ、９ｂが連続して形成される。このような転造工程により形成された動圧発生溝９ａ、９ｂは、それぞれ、傾斜面１ｄ側および段部１ｂ側に開口することとなる。例えば、転造工程では、軸方向一方から転造を行い軸方向に沿って溝を形成し、軸方向他方に溝加工工具の先端を貫通させた後、次には軸方向他方から転造を行い、軸方向に沿って溝を形成する。このような加工工程では、加工時間を短縮しつつ、簡易に動圧発生溝を形成することが可能となる。

なお、例えば、軸方向一方から転造を行い溝を形成し、軸方向他方に加工工具の先端を貫通させずに、形成された溝に沿って軸方向一方側へと逆方向に溝加工工具を移動させて一本の動圧発生溝を形成してもよい。この場合には、動圧発生溝は、転造の開始側においてのみ、軸方向に開口する。また、一方側から動圧発生溝９ａを形成し、他方側から動圧発生溝９ｂを形成するという場合には、動圧発生溝９ａと動圧発生溝９ｂとの間には、溝が形成されない中間部が存在してもよい。

以上に述べた装置では、スリーブ１の軸受孔１ａが軸方向に直線形状に延びており、凹部等の段差が形成されていない。したがって、スリーブ１の製造が容易になり、コストが低下する。
また、動圧発生溝９ａ、９ｂは、転造により形成することが可能である。このため、加工を簡単にすることが可能となる。また、動圧発生溝９ａ、９ｂを軸方向に連続して形成する場合には、加工時間を短縮することが可能となる。

＜シャフトの変形例＞
スピンドルモータに用いられるシャフトは、上述のものに限らず、以下に示すものであってもよい。
（１）
図２に示すように、シャフト２の変形例としてのシャフト２１の外周面２１ａには、環状の凹部２１ｂが形成されている。環状の凹部２１ｂは、スリーブ１の軸方向傾斜面１ｄ側に対向する位置かつ、動圧発生溝９ａの動圧発生中心（ヘリングボーン形状の頂点の軸方向位置）に重ならない位置に形成されている。より具体的には、動圧発生溝９ａの軸方向外側に対向する位置に形成されている。このようにすることで、動圧の発生が凹部２１ｂにより妨げられることが防止可能となる。また、シャフト２１がＳＵＳなどで形成される場合には、凹部２１ｂは、成形バイトなどを用いることで、凹凸がないシャフト２（図１（ａ）参照）と同様のコストで製造できる。

シャフト２１を用いた動圧軸受では、凹部２１ｂ以外の外周面２１ａがラジアル動圧軸受の有効部分となっている。このため、凹部２１ｂの軸方向幅によって、動圧発生溝９ａ、９ｂ、特に、動圧発生溝９ａの有効長さを設定している。なお、凹部の形状は傾斜面から構成されていても良い。
動圧発生溝９ａ、９ｂは、シャフト２１と組み合わされる場合、動圧発生に必要な長さより軸方向に長く形成されており、凹部２１ｂは動圧発生溝９ａに対して半径方向に対向することで、動圧発生溝９ａの軸方向の有効長さを決定している。したがって、動圧発生溝９ａに寸法のばらつきが生じていても、凹部２１ｂによって動圧発生溝９ａの有効長さを設定できるため、動圧の軸方向アンバランスが抑えられる。

（２）
図３に示すように、シャフト２の変形例としてのシャフト３１の外周面３１ａには、環状の凹部３１ｂが形成されている。環状の凹部３１ｂは、スリーブ１の軸方向段部１ｂ側に対向する位置かつ、動圧発生溝９ｂの動圧発生中心（ヘリングボーン形状の頂点の軸方向位置）に重ならない位置に形成されている。より具体的には、動圧発生溝９ｂの軸方向外側に対向する位置に形成されている。このようにすることで、動圧の発生が凹部３１ｂにより妨げられることが防止可能となる。また、シャフト３１がＳＵＳなどで形成される場合には、凹部３１ｂは、成形バイトなどを用いることで、凹凸がないシャフト２（図１（ａ）参照）と同様のコストで製造できる。

シャフト３１を用いた動圧軸受では、凹部３１ｂ以外の外周面３１ａがラジアル動圧軸受の有効部分となっている。このため、凹部３１ｂの軸方向幅によって、動圧発生溝９ａ、９ｂ、特に、動圧発生溝９ａの有効長さを設定している。なお、凹部の形状は傾斜面から構成されていても良い。
動圧発生溝９ａ、９ｂは、シャフト３１と組み合わされる場合、動圧発生に必要な長さより軸方向に長く形成されており、凹部３１ｂは動圧発生溝９ｂに対して半径方向に対向することで、動圧発生溝９ｂの軸方向の有効長さを決定している。したがって、動圧発生溝９ｂに寸法のばらつきが生じていても、凹部３１ｂによって動圧発生溝９ｂの有効長さを設定できるため、動圧の軸方向アンバランスが抑えられる。

（３）
図４に示すように、シャフト２の変形例としてのシャフト４１の外周面４１ａには、環状の凹部４１ｂが形成されている。環状の凹部４１ｂは、スリーブ１の段部１ｂと傾斜面１ｄとの軸方向略中間部に対向する位置かつ、動圧発生溝９ａ、９ｂの動圧発生中心（ヘリングボーン形状の頂点の軸方向位置）に重ならない位置に形成されている。より具体的には、動圧発生溝９ａ、９ｂの軸方向内側に対向する位置に形成されている。このようにすることで、動圧の発生が凹部４１ｂにより妨げられることが防止可能となる。また、シャフト４１がＳＵＳなどで形成される場合には、凹部４１ｂは、成形バイトなどを用いることで、凹凸がないシャフト２（図１（ａ）参照）と同様のコストで製造できる。

シャフト４１を用いた動圧軸受では、凹部４１ｂ以外の外周面４１ａがラジアル動圧軸受の有効部分となっている。このため、凹部４１ｂの軸方向幅によって、動圧発生溝９ａ、９ｂの有効長さを設定している。なお、凹部の形状は傾斜面から構成されていても良い。
動圧発生溝９ａ、９ｂは、シャフト４１と組み合わされる場合、動圧発生に必要な長さより軸方向に長く形成されており、凹部４１ｂは動圧発生溝９ａ、９ｂに対して半径方向に対向することで、動圧発生溝９ａ、９ｂの軸方向の有効長さを決定している。したがって、動圧発生溝９ａ、９ｂに寸法のばらつきが生じていても、凹部４１ｂによって動圧発生溝９ａ、９ｂの有効長さを設定できるため、動圧の軸方向アンバランスが抑えられる。

（４）
図５〜図８に示すように、シャフト２の変形例としてのシャフトには、上述した凹部２１ｂ、３１ｂ、４１ｂと同様の凹部が複数個組み合わせて形成されていてもよい。
図５に示すシャフト５１では２つの凹部が軸方向に並んだ２箇所に形成されている。具体的には、外周面５１ａにおいて、凹部２１ｂと凹部３１ｂとに対応する位置にそれぞれ凹部５１ｂと凹部５１ｃとが形成されている。

図６に示すシャフト６１では２つの凹部が軸方向に並んだ２箇所に形成されている。具体的には、外周面６１ａにおいて、凹部２１ｂと凹部４１ｂとに対応する位置にそれぞれ凹部６１ｂと凹部６１ｃとが形成されている。
図７に示すシャフト７１では２つの凹部が軸方向に並んだ２箇所に形成されている。具体的には、外周面７１ａにおいて、凹部３１ｂと凹部４１ｂとに対応する位置にそれぞれ凹部７１ｂと凹部７１ｃとが形成されている。

図８に示すシャフト８１では３つの凹部が軸方向に並んだ３箇所に形成されている。具体的には、外周面８１ａにおいて、凹部２１ｂと凹部３１ｂと凹部４１ｂとに対応する位置にそれぞれ凹部８１ｂと凹部８１ｃと凹部８１ｄが形成されている。
それぞれのシャフトがＳＵＳなどで形成される場合にも、凹部は、成形バイトなどを用いることで、凹凸がないシャフト２（図１（ａ）参照）と同様のコストで製造できる。

それぞれのシャフトを用いた動圧軸受では、凹部以外の外周面がラジアル動圧軸受の有効部分となっている。このため、凹部の軸方向幅によって、対向する位置に形成される動圧発生溝９ａまたは９ｂの有効長さを設定している。なお、凹部の形状は傾斜面から構成されていても良い。
動圧発生溝９ａ、９ｂは、それぞれのシャフトと組み合わされる場合、動圧発生に必要な長さより軸方向に長く形成されており、凹部は動圧発生溝９ａまたは９ｂに対して半径方向に対向することで、動圧発生溝９ａまたは９ｂの軸方向の有効長さを決定している。したがって、動圧発生溝９ａや９ｂに寸法のばらつきが生じていても、凹部によって動圧発生溝９ａ、９ｂの有効長さを設定できるため、動圧の軸方向アンバランスが抑えられる。

＜スリーブの変形例＞
スピンドルモータに用いられるスリーブは、上述のものに限らず、以下に示すものであってもよい。なお、以下に示すそれぞれのスリーブは、＜シャフトの変形例＞で記載したシャフトのそれぞれと組み合わせて用いることも可能である。
以下に示すスリーブは、内周面が軸線方向に直線形状に延びており（回転軸に対して平行な面となっており）、段差や凹部が形成されていない。これらのスリーブは、上述した金型を用いた加工方法で加工され、それぞれ軸方向下側に形成される段部と、段部から軸方向上側に延びる内周面とを有している。さらに、内周面には、例えば、転造により、動圧発生溝が形成される。

（１）
図９（ａ）〜（ｄ）は、軸方向上下に連続して、へリングボーン形状の動圧発生溝が形成されたスリーブ１、２２、３２、４２について示している。
図９（ａ）に示すスリーブ１は、実施の形態１で説明したものと同様であるため、説明を省略する。

図９（ｂ）に示すスリーブ２２の内周面２２ｅには、軸方向上下に形成される動圧発生溝２９ａ、２９ｂと、動圧発生溝２９ａの軸方向外側端に軸方向直線状に形成される直線溝２９ｃとが形成されている。直線溝２９ｃ、動圧発生溝２９ａ、２９ｂは、それぞれ軸方向に連続して形成されており、直線溝２９ｃ、動圧発生溝２９ｂは、それぞれ、軸方向上下側に開口している。

図９（ｃ）に示すスリーブ３２の内周面３２ｅには、軸方向上下に形成される動圧発生溝３９ａ、３９ｂと、動圧発生溝３９ｂの軸方向外側端に形成される直線溝３９ｃとが形成されている。動圧発生溝３９ａ、３９ｂ、直線溝３９ｃは、それぞれ軸方向に連続して形成されており、動圧発生溝３９ａ、直線溝３９ｃは、それぞれ、軸方向上下側に開口している。

図９（ｄ）に示すスリーブ４２の内周面４２ｅには、軸方向上下に形成される動圧発生溝４９ａ、４９ｂと、動圧発生溝４９ａ、４９ｂの軸方向外側端に形成される直線溝４９ｃ、とが形成されている。直線溝４９ｃ、動圧発生溝４９ａ、４９ｂ、直線溝４９ｄは、それぞれ軸方向に連続して形成されており、直線溝４９ｃ、４９ｄは、それぞれ、軸方向上下側に開口している。

動圧発生溝の軸方向の有効長さは、動圧発生溝と、各シャフト（図１（ａ）、図２〜図８参照）に形成される凹部との組み合わせにより決定されている。より具体的には、動圧発生溝は、動圧発生に必要な長さより軸方向に長く形成されており、凹部は動圧発生溝に対して半径方向に対向することで、動圧発生溝の軸方向の有効長さを決定している。したがって、動圧発生溝に寸法のばらつきが生じていても、凹部によって動圧発生溝の有効長さを設定できるため、動圧の軸方向アンバランスが抑えられる。

動圧発生溝の軸方向外側端に形成された直線溝部分では動圧が発生しない。直線溝を設けることで、動圧発生溝のアンバランスを抑えるのが容易になる。具体的には、スリーブの製造誤差や反転タイミングのずれは直線溝によって吸収されるため、ヘリングボーン状溝の各傾斜部分の加工時間を等しくしておけば動圧の軸方向のアンバランスが生じにくい。

なお、図４、図６、図７、図８に示したシャフトのように、スリーブの段部と傾斜面との軸方向略中間部に対向する位置に凹部が形成されたシャフトと組み合わされる場合、軸方向上下に並んだ動圧発生溝の接続部分が、この凹部と対向するように配置されてもよい。
（２）
図１０（ａ）〜（ｄ）は、軸方向に並ぶ一対のへリングボーン形状の動圧発生溝と、その動圧発生溝を軸方向に連続させる軸方向直線状に形成される直線溝とが形成されたスリーブ５２、６２、７２、８２について示している。

図１０（ａ）に示すスリーブ５２の内周面５２ｅには、軸方向上下に形成される動圧発生溝５９ａ、５９ｂと、動圧発生溝５９ａ、５９ｂの軸方向内側に連続して形成される直線溝５９ｃとが形成されている。動圧発生溝５９ａ、直線溝５９ｃ、動圧発生溝５９ｂは、それぞれ軸方向に連続して形成されており、動圧発生溝５９ａ、５９ｂは、それぞれ、軸方向上下側に開口している。

図１０（ｂ）に示すスリーブ６２の内周面６２ｅには、軸方向上下に形成される動圧発生溝６９ａ、６９ｂと、動圧発生溝６９ａ、６９ｂの軸方向内側に連続して形成される直線溝６９ｃと、動圧発生溝６９ａの軸方向外側に動圧発生溝６９ａに連続して形成される直線溝６９ｄとが形成されている。直線溝６９ｄ、動圧発生溝６９ａ、直線溝６９ｃ、動圧発生溝６９ｂは、それぞれ軸方向に連続して形成されており、直線溝６９ｄ、動圧発生溝６９ｂは、それぞれ、軸方向上下側に開口している。

図１０（ｃ）に示すスリーブ７２の内周面７２ｅには、軸方向上下に形成される動圧発生溝７９ａ、７９ｂと、動圧発生溝７９ａ、７９ｂの軸方向内側に連続して形成される直線溝７９ｃと、動圧発生溝７９ｂの軸方向外側に動圧発生溝７９ｂに連続して形成される直線溝７９ｄとが形成されている。動圧発生溝７９ａ、直線溝７９ｃ、動圧発生溝７９ｂ、直線溝７９ｄは、それぞれ軸方向に連続して形成されており、動圧発生溝７９ａ、直線溝７９ｄは、それぞれ、軸方向上下側に開口している。

図１０（ｄ）に示すスリーブ８２の内周面８２ｅには、軸方向上下に形成される動圧発生溝８９ａ、８９ｂと、動圧発生溝８９ａ、８９ｂの軸方向内側に連続して形成される直線溝８９ｃと、動圧発生溝８９ａの軸方向外側に動圧発生溝８９ａに連続して形成される直線溝８９ｄと、動圧発生溝８９ｂの軸方向外側に動圧発生溝８９ｂに連続して形成される直線溝８９ｅとが形成されている。直線溝８９ｄ、動圧発生溝８９ａ、直線溝８９ｃ、動圧発生溝８９ｂ、直線溝８９ｅは、それぞれ軸方向に連続して形成されており、直線溝８９ｄ、８９ｅは、それぞれ、軸方向上下側に開口している。

動圧発生溝の軸方向の有効長さは、動圧発生溝と、各シャフト（図１（ａ）、図２〜図８参照）に形成される凹部との組み合わせにより決定されている。より具体的には、動圧発生溝は、動圧発生に必要な長さより軸方向に長く形成されており、凹部は動圧発生溝に対して半径方向に対向することで、動圧発生溝の軸方向の有効長さを決定している。したがって、動圧発生溝に寸法のばらつきが生じていても、凹部によって動圧発生溝の有効長さを設定できるため、動圧の軸方向アンバランスが抑えられる。

動圧発生溝の軸方向内側に形成されている直線溝部分では動圧が発生しない。このような直線溝を設けることで、動圧発生溝のアンバランスを抑えるのが容易になる。具体的には、スリーブの製造誤差や反転タイミングのずれは直線溝によって吸収されるため、ヘリングボーン状溝の各傾斜部分の加工時間を等しくしておけば動圧の軸方向のアンバランスが生じにくい。

なお、図４、図６、図７、図８に示したシャフトのように、スリーブの段部と傾斜面との軸方向略中間部に対向する位置に凹部が形成されたシャフトと組み合わされる場合、軸方向上下に並んだ動圧発生溝を接続する直線溝が、この凹部と対向するように配置されてもよい。
＜スピンドルモータの変形例＞
上述したシャフトおよびスリーブの構成は、図１（ａ）に示したスピンドルモータ以外にも適用可能である。例えば、シャフトはフランジを持たないフランジレスタイプであっても良い。

また、実施の形態１では、シャフトが回転側となる動圧軸受装置を備えるスピンドルモータについて説明したが、図１１（ａ）に示すように、シャフトが固定側となる動圧軸受装置に対しても、上述したシャフトおよびスリーブの構成を適用可能である。
図１１（ａ）に示すスピンドルモータは、ベース１０８に固定されたシャフト１０２と、シャフト１０２に対して相対回転可能に挿通されたスリーブ１０１と、シャフト１０２とスリーブ１０１との間に充填された潤滑材１１０とを有する動圧軸受装置を備える。

スリーブ１０１では、段部１０１ｂと、段部１０１ｂに連続して軸方向に直線形状に延びる内周面１０１ｅとが金型を用いた加工方法で形成される。
シャフト１０２は、ベース側の端部近傍において段部１０１ｂと軸方向に対向するスラストフランジ１０２ｂを備えている。スラストフランジ１０２ｂの軸方向いずれかの端面は、軸方向に対向する段部１０１ｂの軸方向面またはスリーブ１０１のベース側端部に圧入などにより固定された環状のスラストプレート１０１ｆとの間でスラスト軸受部を構成する。

シャフト１０２のスラストフランジ１０２ｂよりも軸方向上側の外周面１０２ａは、図１（ａ）、図２〜図８で示したいずれかの形状に加工されている。
スリーブ１０１の内周面１０１ｅには、図１１（ｂ）に示すように動圧発生溝が形成されている。なお、スリーブ１０１の内周面１０１ｅに形成される動圧発生溝は、図１１（ｂ）に示した形状に限らず、図９〜図１０に示したいずれの形状であってもよい。

以上のように構成したスピンドルモータは、実施の形態１のスピンドルモータと同様の効果を奏する。具体的には、スリーブ１０１の内周面１０１ｅが軸方向に直線形状に延びており、凹部等の段差が形成されていない。したがって、スリーブ１０１を金型などにより容易に製造可能となり、コストが低下する。
また、動圧発生溝は、転造により形成することが可能である。このため、加工を簡単にすることが可能となる。

＜他の実施形態＞
前記実施形態は本発明の一例として説明のために挙げたのであり、本発明を限定するものではない。本発明の要旨に反しない範囲では、様々な変形が可能である。

本発明は、動圧流体軸受、及びそれが適用されるスピンドルモータ等の様々な回転構造に適用される。

（ａ）本発明の実施の形態１に係る動圧軸受装置が採用されたスピンドルモータの縦断面概略図、（ｂ）動圧軸受装置を構成するスリーブの断面図 変形例としてのシャフトの構造を示す断面図 変形例としてのシャフトの構造を示す断面図 変形例としてのシャフトの構造を示す断面図 変形例としてのシャフトの構造を示す断面図 変形例としてのシャフトの構造を示す断面図 変形例としてのシャフトの構造を示す断面図 変形例としてのシャフトの構造を示す断面図 変形例としてのスリーブの構造を示す断面図 変形例としてのスリーブの構造を示す断面図 （ａ）変形例に係る動圧軸受装置が採用されたスピンドルモータの縦断面概略図、（ｂ）動圧軸受装置を構成するスリーブの断面図

符号の説明

１ スリーブ
１ａ 軸受孔
２ シャフト
９ａ 動圧発生溝
９ｂ 動圧発生溝

Claims (10)

1. 一端部側に設けられる段部と、前記段部に連続して軸方向に直線形状に延びる内周面とが、金型を用いた加工方法で形成されているスリーブと、
   前記スリーブの内周面に相対回転可能に挿入されたシャフトと、
   前記スリーブの前記内周面と前記シャフトの外周面との間に形成された空間に充填された潤滑剤と、
   を備え、
   前記内周面には、前記内周面の軸方向少なくとも一端において軸方向に開口し、かつ、前記一端から軸方向に連続する動圧発生溝が形成されている、
   動圧軸受装置。
2. 前記シャフトの前記外周面には、前記スリーブの前記内周面の前記一端部側または他端部側の少なくとも一方に対向する位置に環状溝が形成されている、
   請求項１に記載の動圧軸受装置。
3. 前記シャフトの前記外周面には、前記スリーブの前記内周面の前記一端部側に対向する位置、および他端部側に対向する位置にそれぞれ環状溝が形成されている、
   請求項２に記載の動圧軸受装置。
4. 前記シャフトの前記外周面には、前記スリーブの前記内周面の前記一端部側と他端部側の略中間部にに対向する位置に環状溝が形成されている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の動圧軸受装置。
5. 前記動圧発生溝は、前記スリーブの前記内周面の前記一端部側または前記他端部側の少なくとも一方から軸方向に直線形状に延びる直線溝部を有している、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の動圧軸受装置。
6. 前記動圧発生溝は、前記スリーブの前記内周面の前記一端部側および前記他端部側からそれぞれ軸方向に直線形状に延びる直線溝部を有している、
   請求項５に記載の動圧軸受装置。
7. 前記動圧発生溝は、一対の動圧発生部と、前記一対の動圧発生部の間を連続させる、軸方向に直線形状に形成された中間溝部とを有している、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の動圧軸受装置。
8. 前記動圧発生溝は、少なくとも１つの動圧発生部を有しており、
   前記シャフトの前記外周面には、前記動圧発生部の動圧発生中心に重ならない軸方向位置に環状溝が形成されている、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の動圧軸受装置。
9. 前記動圧発生溝は、前記内周面の軸方向両端において軸方向に開口し、かつ、軸方向に連続する、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の動圧軸受装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに１項に記載の動圧軸受装置を備えたスピンドルモータ。
    
    

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