JP3673799B2 - 流体動圧軸受、モータおよび記録媒体駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸体支持部との隙間に充填された流体の動圧により軸体を回転自在に支持する流体動圧軸受、この流体動圧軸受を備えたモータ、およびこのモータを備えた記録媒体駆動装置に関する。

近年では、モータの高速回転に対応しうる軸受として、オイル、水等の液体を利用した流体動圧軸受の開発が行われている。この流体動圧軸受は、軸体とハウジング（軸体支持部）との隙間に液体を満たして、これらが互いに接触しないように軸体とハウジングとを相互に回転させるものである。軸体は、その径方向外方側に突出する略円環状のフランジ（スラスト軸部）を備えており、フランジの表面及び裏面の環状領域には、ハウジングの内面との間に動圧を発生させるＶ字形の動圧発生溝が形成されている。この軸体をハウジングに対して回転させた際には、動圧発生溝によってフランジの内周縁側及び外周縁側から径方向に液体が引き込まれ、フランジの径方向の中途部において最大の動圧が発生することになる。
従来の流体軸受装置においては、軸体の回転の際にフランジの表面側及び裏面側の隙間で発生する動圧が等しくなるように、動圧発生溝を形成した環状領域の径方向内側に軸体の軸方向に貫通する貫通孔を形成している（例えば、特許文献１参照。）。
一般に、このフランジの動圧発生溝は、軸体の製造効率を考慮して、フランジを軸方向から挟み込むプレス加工により形成されている。なお、このプレス加工の際には、フランジの表面及び裏面のうち、動圧発生溝の形成部分が軸方向に押される。
特開平１０―１９６６４３号公報（第３頁、第１図）

前述のプレス加工の際には、フランジの外周縁側についてはプレス加工により押される部分がフランジの径方向外方側に逃げることができるが、フランジの内周縁側についてはプレス加工により押される部分の逃げ場が無い。このため、動圧発生溝の内周縁側が浅く、かつ、動圧発生溝の外周縁側が深く形成されることになり、動圧発生溝の深さ寸法がフランジの内周縁から外周縁に向けて順次深くなるように傾斜する。また、この動圧発生溝の傾斜角度はフランジの表面側と裏面側との間で相互に異なる。
そして、この軸体を回転させた際には、この動圧発生溝の傾斜に基づいて、フランジの内周縁側から引き込まれる液体の量と、外周縁側から引き込まれる液体の量とが相互に異なる。特に、フランジの内周縁側における局所的な液体の引き込み量が不安定となるため、動圧が最大となる位置が不安定になるという問題があった。さらに、動圧が最大となる位置が不安定になることにより、ハウジングに対して軸体が振動するという問題があった。
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、軸体を安定して回転させることができる流体動圧軸受を提供することを目的としている。

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。
本発明の流体動圧軸受は、略円柱状に形成された円柱部を有する軸体と、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る隙間に充填された流体とを備え、前記軸体または前記軸体支持部のいずれか一方に、半径方向外方に延びて鍔状に形成されたスラスト軸部が一体的に備えられ、他方に前記スラスト軸部に軸方向に対向するスラスト軸受面が備えられ、前記スラスト軸受面に対向する前記スラスト軸部の外面に、前記軸体と前記軸体支持部とを相対的に回転させた際に、前記スラスト軸部の内周縁および外周縁から径方向の中途部に向けて前記流体を引き込む動圧発生溝がプレス加工により形成され、該動圧発生溝を形成した前記外面の環状領域の内周縁側から前記中途部よりも径方向内側までの間に、前記軸体の中心軸線方向に貫通する少なくとも１つの貫通孔が形成されていることを特徴とする。

この発明に係る流体動圧軸受によれば、軸体と軸体支持部とを相対的に回転させた際には、動圧発生溝により流体がスラスト軸部の径方向の中途部に向けて引き込まれ、この中途部において軸体を軸方向に支持する流体の動圧が最大となる。
このとき、スラスト軸部の内周縁側から中途部に向けて引き込まれる流体が貫通孔側から安定して相互に供給されるため、軸体の中心軸線方向に面する動圧発生溝がスラスト軸部の内周縁から外周縁に向けて傾斜していても上／下の圧力差が均等になるので、スラスト軸部の内周縁側に位置する動圧発生溝における局所的な流体の引き込み量が安定する。したがって、動圧が最大となる位置が中途部から径方向に移動することを防止でき、軸体支持部に対して軸体が振動することを防止できる。

本発明の流体動圧軸受は、略円柱状に形成された円柱部を有する軸体と、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る隙間に充填された流体とを備え、前記軸体または前記軸体支持部のいずれか一方に、半径方向に延びて鍔状に形成されたスラスト軸部が備えられ、他方に前記スラスト軸部に軸方向に対向するスラスト軸受面が備えられ、前記スラスト軸受面または該スラスト軸受面に対向する前記スラスト軸部の外面に、前記軸体と前記軸体支持部とを相対的に回転させた際に、前記スラスト軸部の内周縁および外周縁から径方向の中途部に向けて前記流体を引き込む複数の動圧発生溝が形成され、該動圧発生溝を形成した前記外面の環状領域の内周縁側から前記中途部よりも径方向内側までの間に、中心軸線方向に貫通する少なくとも１つの貫通孔が形成され、該貫通孔が、前記動圧発生溝のいずれかに接続する位置に設けられていることを特徴とする。

この発明に係る流体動圧軸受によれば、軸体と軸体支持部とを相対的に回転させた際には、動圧発生溝により流体がスラスト軸部の径方向の中途部に向けて引き込まれ、この中途部において軸体を軸方向に支持する流体の動圧が最大となる。
この際には、スラスト軸部の内周縁側から中途部に向けて引き込まれる流体が貫通孔側から安定して相互に供給されるため、軸体の中心軸線方向に面する動圧発生溝がスラスト軸部の内周縁から外周縁に向けて傾斜していても上／下の圧力差が均等になるので、スラスト軸部の内周縁側に位置する動圧発生溝における局所的な流体の引き込み量が安定する。したがって、動圧が最大となる位置が中途部から径方向に移動することを防止でき、軸体支持部に対して軸体が振動することを防止できる。

上記発明においては。前記貫通孔のほぼ全体が、前記動圧発生溝を形成した前記環状領域に配置されていることが好ましい。
また、上記発明においては、前記環状領域の半径方向内方に、全周にわたって円環状に形成された溝からなるニゲ部が設けられ、前記貫通孔が、前記動圧発生溝、動圧発生溝以外の前記環状領域およびニゲ部に接続する位置に配置されていることとしてもよい。

また、上記発明においては、前記貫通孔が複数形成され、これら複数の貫通孔が前記中心軸線を中心として、前記スラスト軸部の周方向に等しい間隔をあけて配列されていることが好ましい。
この発明に係る流体動圧軸受によれば、周方向に等しい間隔を空けて配列された複数の貫通孔から流体が相互に供給されるため、軸体と軸体支持部とを相対的に回転させた際には、周方向にわたって中途部で発生する動圧が等しくなり、軸体支持部に対して軸体が振動することを確実に防止できる。

また、本発明に係るモータは、前記流体動圧軸受と、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を回転させても、軸体支持部に対して軸体が振動することを防止できるため、一定の駆動力で軸体を安定して回転させることができる。

また、本発明に係る記録媒体駆動装置は、モータを備え、前記軸体に薄板状の記録媒体を固定する固定部が設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、一定の駆動力により軸体及び記録媒体を安定して回転させることができ、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。

以上説明したように、本発明によれば、環状領域の内周縁側から中途部までの間に、軸体の軸線方向に貫通する貫通孔を形成することにより、動圧が最大となる位置が中途部から径方向に移動することを防止できるため、軸体支持部に対して軸体を安定して回転させることができる。
また、軸体と軸体支持部とを相対的に回転させた際に、スラスト軸部と軸体支持部とが相互に接触することを防止できるため、この接触による軸体及び軸体支持部が傷つくことを防止できる。
さらに、貫通孔を軸対称となる位置に配したり、周方向に均等に配することにより、軸体支持部に対して軸体が振動することを確実に防止でき、軸体をより安定して回転させることができる。

また、この流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図ることができる。
さらに、このモータを記録媒体駆動装置に設けた場合には、一定の駆動力により軸体及び記録媒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。

〔第１の実施の形態〕
図１から図３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流体動圧軸受は、薄板の円盤状に形成された磁気ディスク、光ディスク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、この記録媒体駆動装置１は、ステータ２と、ステータ２に対して中心軸線Ａ１回りに回転するロータ３と、ステータ２に対してロータ３を回転自在に支持する液体動圧軸受（流体動圧軸受）４とを備えている。
液体動圧軸受４は、断面略十字型の円柱状に形成された軸体６と、軸体６を回転自在に収容する断面略十字型の軸体挿入穴７ａを有するスリーブ（軸体支持部）７と、軸体挿入穴７ａと軸体６との隙間に充填されたオイル（流体）９とを備えている。

軸体６は、図２に示すように、その中心軸線Ａ１方向の中央部から径方向に突出して鍔状に形成されたスラスト軸部１１と、中心軸線Ａ１方向の両側に突出する略円柱状の支持部（円柱部）１３およびラジアル軸部（円柱部）１５とを備えており、これらスラスト軸部１１、支持部１３およびラジアル軸部１５は一体的に形成されている。

スリーブ７は、有底略円筒状のスリーブ本体１７と、軸体６の支持部１３を突出させた状態で、軸体６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。スリーブ本体１７は、小径円筒部２１と大径円筒部２３とから構成されている。
小径円筒部２１は、軸体挿入穴７ａのうち閉塞端側を形成する穴２５を有しており、この穴２５には隙間Ｒ１，Ｒ２を空けてラジアル軸部１５を挿入できるようになっている。大径円筒部２３は、軸体挿入穴７ａの開放端側を形成する貫通孔２７を有しており、この貫通孔２７には隙間Ｒ３を空けてスラスト軸部１１を挿入できるようになっている。これら小径円筒部２１および大径円筒部２３は、一体的に形成されている。

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１３を挿入するための貫通孔２９が形成されている。この貫通孔２９は、小径円筒部２１の穴２５および大径円筒部２３の貫通孔２７と共に軸体挿入穴７ａを構成している。また、このアッパープレート１９と支持部１３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６と軸体挿入穴７ａとの隙間からオイル９が漏出しないようになっている。
なお、スラスト軸部１１を大径円筒部２３の貫通孔２７に挿入し、かつ、アッパープレート１９により大径円筒部２３の貫通孔２７の一端を塞いだ状態においては、スラスト軸部１１の表面（外面）１１ａと表面１１ａに対向するアッパープレート１９の裏面（内面、スラスト軸受面）１９ａとの間に隙間Ｒ４が形成される。またこの状態においては、スラスト軸部１１の裏面（外面）１１bと裏面１１bに対向する小径円筒部２１の軸方向の端面（内面、スラスト軸受面）２１ａとの間に隙間Ｒ５が形成される。

前述したラジアル軸部１５の外周面１５ａには、へリングボーンと呼ばれるラジアル動圧発生溝３１が複数形成されている。このラジアル動圧発生溝３１は、軸体６を中心軸線Ａ１回りに回転させた際に、オイル９を小径円筒部２１の穴２５の内周面２５ａとの隙間Ｒ２に集めて動圧を発生させるものであり、この動圧がスリーブ７に対する軸体６の径方向の軸受の役割を果たしている。
また、スラスト軸部１１の表面１１ａ及び裏面１１bにも、図２，３に示すように、へリングボーンと呼ばれるＶ字状のスラスト動圧発生溝３３，３５が周方向に複数形成されている。これらスラスト動圧発生溝３３，３５は、軸体６を回転させた際に、アッパープレート１９及び小径円筒部２１との隙間Ｒ４，Ｒ５にオイル９を集めて動圧を発生させるものであり、この動圧がスリーブ７に対する軸体６の中心軸線方向の軸受の役割を果たしている。

なお、軸体６を回転させた際には、スラスト軸部１１の外周縁側及び内周縁側からそれぞれスラスト動圧発生溝３３，３５に沿う方向にオイル９が引き込まれる。そして、このオイル９の引き込みより発生する動圧は、スラスト動圧発生溝３３，３５の屈曲部３３ａ，３５ａ付近において最大となる、すなわち、スラスト軸部１１の径方向の中途部において最大となる。
これらオイル９、ラジアル動圧発生溝３１及びスラスト動圧発生溝３３，３５により、スリーブ７に対して軸体６を回転可能に支持する動圧発生部３０が構成されている。

また、スラスト軸部１１の表面１１ａ及び裏面１１bは、スラスト動圧発生溝３３，３５を形成した環状領域３７，３９と、環状領域３７，３９の径方向内側に位置し、スラスト動圧発生溝３３，３５が形成されていない内側領域３６，３８とに区画されている。そして、この環状領域３７，３９の内周縁側には、スラスト軸部１１の表面１１ａから裏面１１bまで中心軸線Ａ１方向に貫通する貫通孔４１が２つ形成されている。
各貫通孔４１は、環状領域３７，３９及び内側領域３６，３８の両方にわたって形成されると共に、スラスト動圧発生溝３３，３５に連結されている。また、２つの貫通孔４１は、中心軸線Ａ１を中心として相互に対称な位置に配されている。

ステータ２は、図１に示すように、浅底の略円筒状に形成されたべース部材５１と、ベース部材５１の内周面５１ａに固定された複数のコア５３と、各コア５３に巻き付けられた導線からなるコイル５５とを備えている。ベース部材５１の底壁部５２の中央部には、中心軸線Ａ１を中心とした穴５２ａが形成されており、この穴５２ａに液体動圧軸受４のスリーブ本体１７が固定されるようになっている。コイル５５は、図示しない電源と電気的に接続されており、コア５３およびコイル５５により交番磁界が形成できるようになっている。

ロータ３は、略円板状に形成された底壁部６１と、この底壁部６１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６３とから構成されている。
底壁部６１の中央部には、中心軸線Ａ１を中心とした貫通孔６１ａが形成されており、この貫通孔６１ａに軸体挿入穴７ａの外方に突出する軸体６の支持部１３の端部１３ａを嵌め込むことにより、ロータ３が軸体６に固定されることになる。また、円筒壁部６３の外周面６３ａには、円環状に形成された永久磁石６５が固定されている。

永久磁石６５は、円環状に複数の磁極を配列し、これら各磁極の磁束方向が永久磁石６５の径方向と略一致する所謂ラジアル異方性若しくは等方性のネオジウム磁石である。この永久磁石６５は、その外周面６５ａがコア５３及びコイル５５に対向するように配されている。したがって、コア５３及びコイル５５において発生させる交番磁界を永久磁石６５に作用させることにより、ロータ３がステータ２に対して中心軸線Ａ１を中心として回転することになる。
これらコア５３、コイル５５及び永久磁石６５により、ステータ２及びスリーブ７に対してロータ３及び軸体６を回転させる駆動手段５が構成され、また、液体動圧軸受４及び駆動手段５によりモータ７０が構成されている。

また、ロータ３の底壁部６１の周縁には、ディスク型記録媒体（記録媒体）８０を支持するための段部（固定部）６１bが形成されている。この段部６１bにディスク型記録媒体８０の中央に形成された中央孔８０ａを飲め込むことにより、ディスク型記録媒体８０が、ロータ３及び軸体６と共に中心軸線Ａ１回りに回転することができる。

このように構成された記録媒体駆動装置１によりディスク型記録媒体８０を回転させる際には、コア５３およびコイル５５において交番磁界を発生させ、この交番磁界を永久磁石６５に作用させてロータ３を回転させる。この際には、軸体６が中心軸線Ａ１回りに回転し、動圧発生部３０において発生する動圧によってスリーブ７が軸体６およびロータ３を回転可能に支持する。
また、この際には、スラスト動圧発生溝３３，３５によってスラスト軸部１１の内周縁側から中途部に向けて引き込まれるオイル９が、貫通孔４１側から安定して供給されるため、スラスト動圧発生溝３３，３５がプレス加工によりスラスト軸部１１の内周縁から外周縁に向けて傾斜していても、屈曲部３３ａ，３５ａよりもスラスト軸部１１の内周縁側に位置するスラスト動圧発生溝３３，３５における局所的なオイル９の引き込み量が安定する。したがって、動圧が最大となる位置が中途部から径方向に移動することを防止でき、スリーブ７に対して軸体６が振動することを防止できる。
なお、この回転の際には、オイル９が貫通孔４１からスラスト動圧発生溝３３，３５に供給されると共に、その一部が貫通孔４１内に引き戻される、すなわち、貫通孔４１からオイル９が相互に供給されることになる。

上記のように、この液体動圧軸受４によれば、スラスト動圧発生溝３３，３５を形成した環状領域３７，３９の内周縁側から中途部までの間に、軸体６の中心軸線Ａ１方向に貫通する貫通孔４１を形成することにより、動圧が最大となる位置が中途部から径方向に移動することを防止できるため、スリーブ７に対して軸体６を安定して回転させることができる。
また、軸体６とスリーブ７とを相対的に回転させた際に、スラスト軸部１１とスリーブ７とが相互に接触することを防止できるため、この接触による軸体６及びスリーブ７が傷つくことを防止できる。
さらに、回転の際には、軸対称の位置に配された２つの貫通孔４１からオイル９が相互に供給されるため、中心軸線Ａ１の軸対称に位置する中途部で発生する動圧が相互に等しくなり、スリーブ７に対して軸体６が振動することを確実に防止できる。

また、この液体動圧軸受４が、駆動手段５を備えたモータ７０に適用される場合には、駆動手段５の駆動力により軸体６を回転させても、スリーブ７に対して軸体６が振動することを防止できるため、一定の駆動力で軸体６を安定して回転させることができる。
さらに、このモータ７０が、ディスク型記録媒体８０を回転させる記録媒体駆動装置１に適用される場合には、一定の駆動力により軸体６及びディスク型記録媒体８０を安定して回転させることができ、ディスク型記録媒体８０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。

なお、上記の実施形態においては、貫通孔４１が、互いに軸対称となる位置に２つ形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、複数の貫通孔４１をスラスト軸部１１の周方向に等しい間隔を空けて配列するとしても良い。この構成の場合には、軸体６とスリーブ７とを相対的に回転させた際に、周方向にわたって中途部で発生する動圧が等しくなり、スリーブ７に対して軸体６が振動することを確実に防止できる。
また、貫通孔４１は、スラスト軸部１１の環状領域３７，３９及び内側領域３６，３８の両方にわたって形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも環状領域３７，３９のみに形成されるとしてもよい。

さらに、貫通孔４１は、動圧発生溝３３，３５に連結するように形成されるとしたが、これに限ることはなく、動圧発生溝３３，３５に連結されない環状領域３７，３９に形成するとしても良い。
また、貫通孔４１は、環状領域３７，３９の内周縁側に形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも動圧が最大となるスラスト軸部１１の中途部よりも径方向内方側に位置する環状領域３７，３９に形成されていればよい。

さらに、軸体６を回転させた際には、オイル９の一部が貫通孔４１内に引き戻されるとしたが、これに限ることはなく、オイル９が少なくとも貫通孔４１からスラスト動圧発生溝３３，３５に向けて供給されていればよい。
また、スラスト動圧発生溝３３，３５は、スラスト軸部１１の表面１１ａ及び裏面１１bの両方に形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも表面１１ａ若しくは裏面１１bのいずれか一方に形成されていればよい。ただし、例えば、スラスト軸部１１の表面１１ａにスラスト動圧発生溝３３を形成しない場合には、アッパープレート１９の裏面１９ａにスラスト動圧発生溝を形成する必要がある。また、例えば、スラスト軸部１１の裏面１１bにスラスト動圧発生溝３５を形成しない場合には、小径円筒部２１の端面２１ａにスラスト動圧発生溝を形成する必要がある。
あるいは、スラスト軸部１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂにスラスト動圧発生溝３３，３５を形成せずに、アッパープレート１９の裏面１９ａにスラスト動圧発生溝３３を形成し、小径円筒部２１の端面２１ａにスラスト動圧発生溝３５を形成してもよい。

さらに、軸体６と軸体挿入穴７ａとの隙間Ｒ１〜Ｒ５にオイル９を充填するとしたが、これに限ることはなく、少なくとも液体を充填していればよい。また、液体に限ることはなく、例えば、軸体６を回転可能に支持する気体を充填するとしても構わない。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図４から図８を参照して説明する。
本実施の形態の記録媒体駆動装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、液体動圧軸受の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図４および図８を用いて液体動圧軸受の周辺のみを説明し、ステータやロータ等の説明を省略する。
図４は、本実施の形態に係る記録媒体駆動装置における液体動圧軸受の構成を示す断面図である。
本実施形態に係る液体動圧軸受（流体動圧軸受）１１０は、図４に示すように、上述したロータ（軸体）１１６と、ロータ１１６を回転自在に支持する軸体挿入孔を有するスリーブ（軸体支持部）１２２と、スリーブ１２２からロータ１１６が抜けるのを防止する抜け止め部１３３と、から概略構成されている。
ロータ１１６は、略円柱状のシャフト（円柱部）１３４と、シャフト１３４の一端において、その外周面に全周にわたって半径方向外方に延びる鍔状の円板部１３５と、が一体的に構成されている。円板部１３５のスリーブ１２２と対向する面（内面、スラスト軸受面）には、後述するスラスト軸部１３９を収容する凹部１３６と、抜け止め部１３３と、が形成されている。また、円板部１３５には永久磁石１１４を保持するヨーク１５２が形成され、円板部１３５の上面（図４中の上向きの面）には、記録媒体ＨＤと嵌合する嵌合部（固定部）１１８が形成されている。

シャフト１３４の外周面には、へリングボーン溝と呼ばれるラジアル動圧発生溝１３７がシャフト１３４の軸線方向に２列並んで形成されている。これらラジアル動圧発生溝１３７は、シャフト１３４の一端側からシャフト１３４外周面を構成する円筒面の母線に対して一方向に傾斜して延びる溝と、円板部１３５側から逆方向に傾斜して延びる溝とを組み合わせて構成されている。つまり、これら一対の溝は、シャフト１３４の回転方向に向かって広がるように構成されている。また、ラジアル動圧発生溝１３７は、図４に示すように、交わらず溝同士の間に間隔が形成されているが、これら一対の溝が交わるように形成し、一本の屈曲した溝として形成されてもよい。

スリーブ１２２は、シャフト１３４を回転自在に支持する円筒部１３８と、円筒部１３８の一端において、その外周面に全面にわたって半径方向外方に延びる鍔状のスラスト軸部１３９と、から構成されている。
円筒部１３８の下方（図４中の下方向）の端部には、円筒部１３８の底面を形成する底板１４０が配置されている。

図５は、図４の液体動圧軸受１１０のキャピラリーシール１４２を説明する拡大断面図である。
円筒部１３８の下方には、図４および図５に示すように、ステータ１１１のボス部１１２に嵌合されるスリーブ嵌合部１４１が形成され、スラスト軸部１３９とスリーブ嵌合部１４１との間には、後述する抜け止め部シール面１５３とともにキャピラリーシール１４２を形成するスリーブシール面１４３が形成されている。スリーブシール面１４３は、スリーブ嵌合部１４１に向かって半径方向内方に傾斜する傾斜面として形成されている。また、スリーブシール面１４３とスリーブ嵌合部１４１との境目の段差には、面取り状に形成されたオイル切り面１４４が備えられている。

図６（ａ）は、本実施形態における流体動圧軸受のスラスト軸部１３９の上方の端面に形成されたスラスト動圧発生溝１４７を説明する平面図であり、図６（ｂ）は、本実施形態におけるスラスト軸部１３９の下方の端面に形成されたスラスト動圧発生溝１４７を説明する平面図である。
図４に示す、スラスト軸部１３９の厚さ方向の上方の端面（外面）１３９ａおよび下方の端面（外面）１３９ｂには、図６（ａ），（ｂ）にそれぞれ示すように、半径方向内方の全周にわたって形成された円環状のニゲ部１４５と、ニゲ部１４５の半径方向外方に隣接配置された円環状のスラスト面１４６とが備えられている。スラスト面１４６には、へリングボーン溝と呼ばれる多数のスラスト動圧発生溝（動圧発生溝）１４７が形成されている。これらのスラスト動圧発生溝１４７は、それぞれニゲ部１４５側から半径方向外方に向かって、半径方向に対し一方向に傾斜して円弧状に延びた後、途中位置（中途部）において屈曲し逆方向に傾斜して外周縁まで延びている。

また、スラスト軸部１３９には、図４および図６に示すように、スラスト軸部１３９を厚さ方向に貫通する２つの貫通孔１４８が設けられている。これらの貫通孔１４８は、シャフト１３４の中心軸線周りに１８０°の角度間隔をあけて、同一半径方向位置に形成されている。各貫通孔１４８は、ニゲ部１４５に隣接する位置のスラスト面１４６に形成されているとともに、スラスト面に開口する開口部に、開口方向に向かって漸次広がるテーパ状の面取り部１４９を備えている。面取り部１４９は、その開口端側において、ニゲ部１４５に重なる位置に形成されている。その結果、ニゲ部１４５の溝壁を一部切り欠いて、貫通孔１４８とニゲ部１４５とを接続する連通凹部を構成している。

抜け止め部１３３は、図４および図５に示すように、ロータ１１６がスリーブ１２２から抜けるのを防止する抜け止め円板１５０と、スリーブ１２２とともにキャピラリーシール１４２を形成するシール円筒１５１と、から概略構成されている。
抜け止め円板１５０は、ロータ１１６のヨーク１５２に固定されることにより、凹部１３６との間にスラスト軸部１３９を保持するように形成されている。抜け止め円板１５０とヨーク１５２とは、接着剤Ｇにより固定されてもよいし、溶接により固定されてよく、抜け止め円板１５０とヨーク１５２とが隙間なく固定されることが好ましい。このように隙間なく固定することにより、後述するオイルが抜け止め円板１５０とヨーク１５２との隙間から漏れ出すことがない。

シール円筒１５１は、抜け止め円板１５０の内周面にステータ１１１側に向かって延びるように配置されている。シール円筒１５１の内周には、上述したスリーブシール面１４３に対向する領域に、スリーブシール面１４３とともにキャピラリーシール１４２を形成する抜け止め部シール面１５３が形成されている。抜け止め部シール面１５３は、抜け止め円板１５０から離れる方向に向かって、半径方向内方に傾斜する傾斜面として形成されている。抜け止め部シール面１５３と抜け止め円板１５０から離れる方向に隣接する円筒内周面１５４には、円環状に溝１５５が形成されている。なお、円筒内周面１５４は、円筒状に形成されていてもよいし、抜け止め部シール面１５３と同様に傾斜した面から形成されていてもよい。
また、スリーブシール面１４３と抜け止め部シール面１５３との隙間から形成されるキャピラリーシール１４２は、抜け止め円板１５０から離れる方向に向かって、その隙間が広がるように構成されている。
なお、シール円筒１５１の半径方向外方の空間は、永久磁石１１４などを埋め込む空間として利用してもよい。

図４に示すように、シャフト１３４とスリーブ１２２との間、およびスリーブ１２２と抜け止め部１３３との間には、それぞれ隙間Ｃ１からＣ４が設けられている。すなわち、スラスト動圧発生溝１４７が形成されたスラスト軸部１３９の一方の端面１３９ａのスラスト面１４６と、これに対向するロータ１１６の凹部１３６の内面との間、および他方の端面１３９ｂのスラスト面１４６と、これに対向する抜け止め部の面との間には、それぞれ隙間Ｃ１，Ｃ２が形成されている。また、ラジアル動圧発生溝１３７が形成されたシャフト１３４の外周面と円筒部１３８の内周面との間には、円筒部１３８の中央にシャフト１３４が配置された状態で、均一な隙間Ｃ３が形成されるようになっている。さらに、シャフト１３４の端面とスリーブ１２２の底板１４０との間には、隙間Ｃ４が形成されている。
これら隙間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３には、オイル（流体）９が充填され、オイル９の液面がキャピラリーシール１４２に位置するように充填されている。そのため、キャピラリーシール１４２は、オイル９をその表面張力によって外部に漏れないように保持することができる。

これにより、ロータ１１６がスリーブ１２２に対して、その中心軸線回りに一方向に回転させられると、隙間Ｃ３のラジアル動圧発生溝１３７形成領域では、ラジアル動圧発生溝１３７に沿って、スリーブ１２２の底板１４０側および円板部１３５側からオイル９が引き込まれる。その結果、引き込まれたオイル９が集まる位置に動圧がピークとなる領域が全周にわたって形成される。この動圧のため、シャフト１３４がスリーブ１２２の半径方向略中央に保持される。
また、隙間Ｃ１および隙間Ｃ２には、スラスト動圧発生溝１４７に沿って、スラスト面１４６の外周縁側およびニゲ部１４５側からオイル９が引き込まれる。その結果、動圧が発生する円環状の動圧発生領域（環状領域）Ａが全周にわたって形成される。この動圧のため、スラスト軸部１３９は、凹部１３６の内面と抜け止め部１３３の面との間の軸方向の略中央位置に保持されつつ回転されることができる。

このように構成された本実施形態に係る流体動圧軸受１１０、これを備えるモータ１１７および記録媒体駆動装置１０１の作用について、以下に説明する。

また、ロータ１１６が一方向に回転させられると、ロータ１１６と一体のシャフト１３４も一方向に回転させられる。このとき、シャフト１３４に設けられたラジアル動圧発生溝１３７およびスリーブ１２２に設けられたスラスト動圧発生溝１４７により、隙間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に動圧が発生する。シャフト１３４の外周面に発生する動圧は、全周にわたって均一に発生するので、シャフト１３４がスリーブ１２２の中心軸線位置にバランスして保持される。また、スラスト軸部１３９のスラスト面１４６に発生する動圧は、それぞれが同等の動圧によってスラスト軸部１３９を厚さ方向に押圧するので、スラスト軸部１３９が、ロータ１１６の凹部１３６の内面と抜け止め部１３３の面との間の空間の軸方向の略中央位置にバランスして保持される。

この場合において、モータ１１７の停止時には、動圧が発生していないため、ロータ１１６はスリーブ１２２内において重力方向に下降している。したがって、例えば、図４に示すような上下関係に記録媒体駆動装置１０１が設置されている場合には、ロータ１１６がスリーブ１２２に対して軸方向に下降した状態となり、上側の隙間Ｃ１は下側の隙間Ｃ２よりも小さくなる。この状態でモータ１１７を起動すると、各隙間Ｃ１，Ｃ２においては、スラスト動圧発生溝１４７によりオイル９がニゲ部１４５側から半径方向外方に引き込まれる。このとき本実施形態に係る液体動圧軸受１１０によれば、スラスト面１４６に開口する貫通孔１４８が設けられているので、上側の狭い隙間Ｃ１には下側の広い隙間Ｃ２から貫通孔１４８を介してオイル９が供給される。

その結果、狭い隙間Ｃ１においてオイル９が引き込まれることによる過度の負圧状態の発生が防止され、オイル９中における気泡の発生が未然に防がれる。特に、貫通孔１４８をスラスト面１４６に開口させることにより、オイル９をスラスト面１４６に直接供給することができ、起動時の急激なオイル９の引き込みによっても気泡の発生を防止することができる。
また、本実施形態によれば、貫通孔１４８の開口部に面取り部１４９が設けられることにより、貫通孔１４８から動圧発生領域Ａに供給されるオイルが動圧発生部Ａに広がるようにスムーズに供給されることになるので、さらに効果的である。

オイル９内における気泡の発生を防止することにより、動圧発生領域Ａに発生する動圧の変動を防止して、ロータ１１６を振動させることなく安定して回転させることができる。また、気泡の発生を防止することにより、ロータ１１６とスリーブ１２２との間、およびスリーブ１２２と抜け止め部１３３との間に、常にオイル９を介在させておくことができる。その結果、ロータ１１６とスリーブ１２２との接触、またはスリーブ１２２と抜け止め部１３３との接触による損傷などを防止することができる。
さらに、気泡の発生によりオイル９が隙間Ｃ１からＣ４から追い出されることを防止して、オイル漏れ等の不具合発生を防止することができる。また、オイル漏れの発生を防止できるため、漏れたオイルを吸収する吸収部材を備える必要がなくなり、記録媒体駆動装置１０１の薄型化を図りやすくすることができる。

また、仮に気泡が発生した場合、あるいは、気泡が混入していた場合においては、ロータ１１６が回転することにより、気泡が貫通孔１４８内に引き込まれる。引き込まれた気泡は貫通孔１４８内に留まるため、動圧発生領域Ａに気泡が滞留して上述した種々の不都合の発生を防止することができる。
また、本実施形態に係る液体動圧軸受１１０においては、貫通孔１４８を中心軸線に対して軸対称の位置に２ヶ所設けたので、動圧発生領域Ａにオイル９を分配供給することができる。また、ロータ１１６の重量バランス、回転バランスを図ることもできる。
そして、このようにして構成された本実施形態に係る液体動圧軸受１１０およびモータ１１７を備えた記録媒体駆動装置１０１によれば、記録媒体ＨＤを振動させることなく安定して回転させることができる。そのため、記録媒体ＨＤへの情報の書き込み、および記録媒体ＨＤからの情報の読み出しを正確に行うことができる。

スラスト動圧発生溝１４７は、例えば、スラスト動圧発生溝１４７の屈曲点を半径方向外方に位置させたり、スラスト動圧発生溝１４７の高さを半径方向の内方と外方とで変えたりして、スラスト面１４６の内周縁周辺よりも外周縁周辺の方が、発生する動圧が高くなるように形成されている。そのため、スラスト面１４６の外周縁におけるロータ１１６とスリーブ１２２とを支持する力が強くなる。その結果、ロータ１１６の回転時に、ロータ１１６を安定して支持することができ、ＮＲＲＯ（Ｎｏｎ−Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ Ｒｕｎｏｕｔ）も向上する。

また、キャピラリーシール１４２中のオイル９には、表面張力によりその液面面積が小さくなる方向、つまり、スリーブシール面１４３と抜け止め部シール面１５３との間隔が狭くなる方向に押込められる力が働く。そのため、キャピラリーシール１４２は、オイル９が外部に漏れないように保持することができる。
さらに、ロータ１１６が回転すると、オイル９も抜け止め部シール面１５３との摩擦により回転し、オイル９に遠心力が働く。オイル９は遠心力により抜け止め部シール面１５３に押し付けられ、抜け止め部シール面１５３に沿ってスラスト軸部１３９側に押込められる。そのため、キャピラリーシール１４２は、ロータ１１６の回転時には、オイル９の保持性をさらに向上させることができる。
また、オイル漏れの発生を防止できるため、漏れたオイルを吸収する吸収部材を備える必要がなくなり、記録媒体駆動装置１０１の薄型化を図りやすくすることができる。

なお、本実施の形態においては、図５および図６に示すように、貫通孔１４８の開口部に形成した面取り部１４４によってニゲ部１４５と貫通孔１４８とを接続する構成を示したが、これに代えて、図７（ａ），（ｂ）に示すように、貫通孔１４８とニゲ部１４５とを直接接続する直溝状の連通凹部１７１を設けることにしてもよい。この場合、連通凹部１７１の深さとニゲ部１４５の深さとは略同程度であることが好ましい。ニゲ部１４５から貫通孔１４８へ気泡を逃す際に、段差に引っかかることなくスムーズに排出することができるからである。また、ニゲ部１４５から貫通孔１４８に向けて漸次深さが浅くなるスロープを設けてもよい。段差によることなくスロープによれば、気泡をスムーズに貫通孔１４８に放出することができるからである。
また、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、貫通孔１４８をいずれかのスラスト動圧発生溝１４７に一致する位置に形成し、貫通孔１４８とニゲ部１４５とを接続する連通凹部としてスラスト動圧発生溝１４７自体を利用することにしてもよい。

なお、スラスト動圧発生溝１４７は、上述のようにスラスト軸部１３９の端面１３９ａ，１３９ｂに形成されていてもよいし、端面１３９ａまたは円板部１３５の端面１３９ａに対向する面のいずれか一方、および、端面１３９ｂまたは抜け止め部１３３の端面１３９ｂに対向する面のいずれか一方にスラスト動圧発生溝１４７が形成されていてもよい。
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。

この発明の第１実施形態に係る記録媒体駆動装置を示す概略断面図である。 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１の記録媒体駆動装置において、スラスト軸部に形成された動圧発生溝を示しており、（ａ）は、スラスト軸部の表面側から見た概略平面図、（ｂ）は、スラスト軸部の裏面側から見た概略平面図である。 この発明の第２実施形態に係る記録媒体駆動装置における流体動圧軸受を示す拡大断面図である。 図４におけるキャピラリーシールを示す拡大断面図である。 図４におけるスラスト動圧発生溝および貫通孔を説明する平面図である。 スラスト動圧発生溝および貫通孔の他の実施例を説明する平面図である。 スラスト動圧発生溝および貫通孔のさらに別の実施例を説明する平面図である。

符号の説明

１，１０１ 記録媒体駆動装置
４，１１０ 液体動圧軸受（流体動圧軸受）
５ 駆動手段
６ 軸体
７，１２２ スリーブ（軸体支持部）
７ａ 軸体挿入穴
９ オイル（流体）
１１，１３９ スラスト軸部
１１ａ 表面（外面）
１１b 裏面（外面）
１３ 支持部（円柱部）
１５ ラジアル軸部（円柱部）
１９ アッパープレート
１９ａ 裏面（内面、スラスト軸受面）
２１ａ 端面（内面、スラスト軸受面）
３３，３５ スラスト動圧発生溝
３７，３９ 環状領域
４１，１４８ 貫通孔
６１ｂ 段部（固定部）
７０，１１７ モータ
８０ ディスク型記録媒体（記録媒体）
１１６ ロータ（軸体）
１１８ 嵌合部（固定部）
１３４ 略円柱状のシャフト（円柱部）
１３５ 円板部（スラスト軸受部）
１３９ａ，１３９ｂ 端面（外面）
１４７ スラスト動圧発生溝（動圧発生溝）
ＨＤ 記録媒体
Ａ１ 中心軸線
Ｒ１〜Ｒ５，Ｃ１〜Ｃ４ 隙間

Claims (7)

1. 略円柱状に形成された円柱部を有する軸体と、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る隙間に充填された流体とを備え、
   前記軸体または前記軸体支持部のいずれか一方に、半径方向外方に延びて鍔状に形成されたスラスト軸部が一体的に備えられ、他方に前記スラスト軸部に軸方向に対向するスラスト軸受面が備えられ、
   前記スラスト軸受面に対向する前記スラスト軸部の外面に、前記軸体と前記軸体支持部とを相対的に回転させた際に、前記スラスト軸部の内周縁および外周縁から径方向の中途部に向けて前記流体を引き込む動圧発生溝がプレス加工により形成され、
   該動圧発生溝を形成した前記外面の環状領域の内周縁側から前記中途部よりも径方向内側までの間に、前記軸体の中心軸線方向に貫通する少なくとも１つの貫通孔が形成されていることを特徴とする流体動圧軸受。
2. 略円柱状に形成された円柱部を有する軸体と、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る隙間に充填された流体とを備え、
   前記軸体または前記軸体支持部のいずれか一方に、半径方向に延びて鍔状に形成されたスラスト軸部が備えられ、他方に前記スラスト軸部に軸方向に対向するスラスト軸受面が備えられ、
   前記スラスト軸受面または該スラスト軸受面に対向する前記スラスト軸部の外面に、前記軸体と前記軸体支持部とを相対的に回転させた際に、前記スラスト軸部の内周縁および外周縁から径方向の中途部に向けて前記流体を引き込む複数の動圧発生溝が形成され、
   該動圧発生溝を形成した前記外面の環状領域の内周縁側から前記中途部よりも径方向内側までの間に、中心軸線方向に貫通する少なくとも１つの貫通孔が形成され、
   該貫通孔が、前記動圧発生溝のいずれかに接続する位置に設けられていることを特徴とする流体動圧軸受。
3. 前記貫通孔のほぼ全体が、前記動圧発生溝を形成した前記環状領域に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体動圧軸受。
4. 前記環状領域の半径方向内方に、全周にわたって円環状に形成された溝からなるニゲ部が設けられ、
   前記貫通孔が、前記動圧発生溝、動圧発生溝以外の前記環状領域およびニゲ部に接続する位置に配置さ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１項に記載の流体動圧軸受。
5. 前記貫通孔が複数形成され、これら複数の貫通孔が前記中心軸線を中心として、前記スラスト軸部の周方向に等しい間隔をあけて配列されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流体動圧軸受。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の流体動圧軸受と、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。
7. 請求項６に記載のモータを備え、前記軸体に薄板状の記録媒体を固定する固定部が設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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