JP5342959B2

JP5342959B2 - ディスク駆動装置

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Publication number: JP5342959B2
Application number: JP2009184769A
Authority: JP
Inventors: 光生児玉
Original assignee: サムスン電機ジャパンアドバンスドテクノロジー株式会社
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-08-07
Also published as: US20110033144A1; US8757883B2; JP2011038564A

Description

本発明は、ディスクを回転駆動するディスク駆動装置に関する。

コンピュータの記憶装置等に使用されるメディアとして、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）がある。このような記録ディスクを駆動する装置は総称してディスク駆動装置と呼ばれている。ディスク駆動装置は、磁気データを記録するための記録トラックが形成された記録ディスクをブラシレスモータ（以下、単に「モータ」という）により高速で回転させている。そして、記録ディスクに対して磁気データのリード／ライトを実行する磁気ヘッドが記録ディスクの記録面の上方に僅かな隙間をもって配置され、記録トラックをトレースするように構成されている。

このディスク駆動装置を構成するモータは一般に、電機子コイルが設けられたステータ、ステータに対向配置されるマグネットが設けられたロータ、およびロータをステータに対して回転自在に支持する軸受部を含んで構成されている。このようなモータとして、回転中心となるシャフトがロータを構成し、ステータに固定されたスリーブに支持されつつ回転するタイプと、逆にスリーブがロータを構成し、ステータに固定されたシャフトに支持されつつ回転するタイプが存在する。記録ディスクは、そのロータを構成するシャフトまたはスリーブに固定されたハブ部材に取り付けられ、モータの駆動によりそのハブ部材とともに高速回転する。モータの高性能化を実現するために、軸受部には流体動圧軸受が採用されるものが多い（例えば特許文献１参照）。

この流体動圧軸受は、上述したシャフトとスリーブとの間に構成される。シャフトは、その一端部にフランジ部を有する。スリーブは、有底筒状をなし、シャフトの外周面に微少間隙を介して半径方向に対向するとともに、フランジ部の上下面に微少間隙を介して軸線方向に対向する。各微少間隙内には潤滑流体としてのオイルが充填される。スリーブの内周面には軸方向に離間した一対のラジアル動圧対応部が設けられ、各ラジアル動圧対応部にはシャフトとの間に適正なラジアル動圧を発生させるためのラジアル動圧溝が形成される。一方、シャフトのフランジ部の上下面にもスラスト動圧対応部が設けられ、各スラスト動圧対応部にはスリーブとの間に適正なスラスト動圧を発生させるスラスト動圧溝が形成される。シャフトおよびスリーブの一方が他方に対して回転を開始すると、各軸受部において動圧が発生し、ロータがステータに対して非接触状態で回転自在に支持される。すなわち、軸受部内の圧力を大気圧以上にしてロータを浮上させる。近年、ディスク駆動装置は、このような流体動圧軸受を備えることによりその回転精度が飛躍的に向上し、記録可能な磁気データの高密度・大容量化を実現している。その結果、あらゆる機器に搭載されるようになり、使用環境が広範囲になってきている。

特開平１−２１０６１５号公報

ところで、このようなディスク駆動装置は、それが搭載されるコンピュータの設置態様に応じた配置上の要請などから、その設置方向にかかわらず高い信頼性が求められている。すなわち、このような流体動圧軸受を備えたディスク駆動装置は一般に、ロータを構成するシャフトまたはスリーブの一端側にハブ部材が連結される。このため、特にシャフトを水平にして使用する場合には、そのハブ部材の重心がシャフトの一端側に偏り、いわゆる片持ち状となる。このため、特に動圧が作用しない回転停止時にはシャフトが傾き、シャフトとスリーブの軸線の傾きがずれるようになる。

また、スリーブは一般に、そのラジアル動圧対応部そのものの形状から動圧を効果的に発生させるとともに潤滑剤を外部に逃がさないよう、スリーブの軸方向中心部から外側に向かうにつれてそのラジアル動圧対応部とシャフトとの間隙が小さくなるようやや傾斜した構造を有している。このような形状を有するため、上述のようにシャフトとスリーブの軸線がずれた場合には、回転停止時にラジアル動圧対応部とシャフトとが局所当たり状態となり、その当接部の面圧が高くなる。すなわち、特にディスク駆動装置をシャフトを、水平にして設置するような場合、ロータの回転を停止したとき、シャフトがラジアル動圧対応部に局部的に接触するようになるため、その接触時の圧力が大きくなる。したがって、ディスク駆動装置が回転の起動、停止を繰り返すとラジアル動圧対応部が磨耗し、その結果、回転安定性が損なわれ、リード／ライトが正常に行われなくなるまでの寿命が短くなるといった問題があった。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動停止時に回転軸が傾くようなことがあっても寿命を長く保つことができ、データの正常なリード／ライトを確保して信頼性を維持できるディスク駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のディスク駆動装置は、ベース部材と、ベース部材に配設され、ベース部材に対して記録ディスクを回転自在に支持する軸受ユニットと、を備える。軸受ユニットは、記録ディスクの回転中心となるシャフトと、シャフトを収容するとともに、シャフトを軸として相対的な回転を許容するスリーブと、スリーブの内壁面とシャフトの外壁面との間に形成されるラジアル空間部と、ラジアル空間部においてスリーブの軸方向の一端側の内壁面および他端側の内壁面とシャフトの外壁面との間にそれぞれラジアル動圧を発生させる一対のラジアル動圧生成部と、ラジアル空間部に充填される潤滑剤と、を含む。一対のラジアル動圧生成部の少なくとも一方に対応するスリーブの内壁面の部分であるスリーブの動圧対応部が、スリーブの軸方向外側に向かって拡径するように設けられている。

ここで、「相対的な回転を許容」とは、シャフトおよびスリーブのいずれが回転体となる場合も含みうることを意味する。すなわち、軸受ユニットは、シャフトが回転するタイプであってもよいし、スリーブが回転するタイプであってもよい。また、「ラジアル動圧生成部」は、シャフトとスリーブとの間にラジアル動圧が生成される部分を意味し、ここでいう「動圧対応部」はそのスリーブ側の部分を意味する。「ラジアル動圧生成部」は、スリーブの形状により動圧を高めるものであってもよいし、さらにシャフト側およびスリーブ側の少なくとも一方にラジアル動圧を発生させるラジアル動圧溝が形成されたものでもよい。「動圧対応部」は、テーパ面を形成することでスリーブの軸方向外側に向かって拡径するものであってもよい。

この態様によると、スリーブの内壁面において一対のラジアル動圧生成部の少なくとも一方に対応する動圧対応部が、そのスリーブの軸方向外側に向かって拡径している。このため、仮にシャフトの軸線が鉛直方向からずれる形で当該ディスク駆動装置が設置され、軸受ユニットの回転停止時においてシャフトとスリーブの軸線がずれたとしても、その拡径形状を有する動圧対応部についてはシャフトとの接触面積を大きく保持できる。すなわち、シャフトとスリーブとの接触時の圧力を抑制することができる。この結果、回転の起動・停止が繰り返されても動圧対応部の磨耗を抑制できる。その結果、ディスク駆動装置の寿命を長く保つことができ、データの正常なリード／ライトを確保して信頼性を維持することができる。なお、このように動圧対応部の磨耗を抑制する観点からは、一対のラジアル動圧生成部の双方に対応する動圧対応部が、それぞれスリーブの軸方向外側に向かって拡径する形状をなすのが好ましい。

本発明の別の態様もまた、ディスク駆動装置である。この装置は、ベース部材と、ベース部材に配設され、そのベース部材に対して記録ディスクを回転自在に支持する軸受ユニットと、を備える。軸受ユニットは、記録ディスクの回転中心となるシャフトと、シャフトを収容するとともに、そのシャフトを軸として相対的な回転を許容するスリーブと、スリーブの内壁面とシャフトの外壁面との間に形成されるラジアル空間部と、ラジアル空間部においてスリーブの軸方向の一端側の内壁面および他端側の内壁面とシャフトの外壁面との間にそれぞれラジアル動圧を発生させる一対のラジアル動圧生成部と、ラジアル空間部に充填される潤滑剤と、を含む。一対のラジアル動圧生成部の少なくとも一方に対応するシャフトの外壁面の部分である動圧対応部が、スリーブの軸方向外側に向かって縮径するように設けられている。

ここで、「相対的な回転を許容」および「ラジアル動圧生成部」の意義については上述のとおりである。一方、ここでいう「動圧対応部」は、ラジアル動圧生成部のシャフト側の部分を意味する。「ラジアル動圧生成部」は、シャフトの形状により動圧を高めるものであってもよいし、さらにシャフト側およびスリーブ側の少なくとも一方にラジアル動圧を発生させるラジアル動圧溝が形成されたものでもよい。「動圧対応部」は、テーパ面を形成することでスリーブの軸方向外側に向かって縮径するものであってもよい。

この態様によると、シャフトの外壁面において一対のラジアル動圧生成部の少なくとも一方に対応する動圧対応部が、そのスリーブの軸方向外側に向かって縮径している。このため、仮にシャフトの軸線が鉛直方向からずれる形で当該ディスク駆動装置が設置され、軸受ユニットの回転停止時においてシャフトとスリーブの軸線がずれたとしても、その縮径形状を有する動圧対応部についてはスリーブとの接触面積を大きく保持できる。すなわち、シャフトとスリーブとの接触時の圧力を抑制することができる。この結果、回転の起動・停止が繰り返されても動圧対応部の磨耗を抑制できる。その結果、ディスク駆動装置の寿命を長く保つことができ、データの正常なリード／ライトを確保して信頼性を維持することができる。なお、このように動圧対応部の磨耗を抑制する観点からは、一対のラジアル動圧生成部の双方に対応する動圧対応部が、それぞれスリーブの軸方向外側に向かって縮径する形状をなすのが好ましい。

本発明によれば、回転軸を鉛直方向に限定せず使用してもその寿命を長く保つことができ、データの正常なリード／ライトを確保して信頼性を維持可能なディスク駆動装置を提供することができる。

実施形態に係るディスク駆動装置の内部構成を説明する説明図である。ディスク駆動装置におけるブラシレスモータの概略断面図である。本実施形態における軸受ユニットの主要部の概略構成を表す断面図である。本実施形態の軸受ユニットの構造を表す図である。比較例における軸受ユニットの主要部の概略構成を表す断面図である。変形例にかかる軸受ユニットの構造を表す図である。

以下、本発明の実施の形態（以下「実施形態」という）を、図面に基づいて説明する。本実施形態は、ハードディスクドライブ装置（単に「ＨＤＤ」、「ディスク駆動装置」ともいう）に搭載されて記録ディスクを駆動するブラシレスモータや、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）装置、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）装置等の光学ディスク記録再生装置（単に「ディスク駆動装置」ともいう）に搭載されるディスク駆動モータ等に用いられる。

図１は、実施形態に係るディスク駆動装置の内部構成を説明する説明図である。なお、図１は、内部構成を露出させるためにカバーを取り外した状態を示している。
ディスク駆動装置１０は、ＨＤＤとして構成されており、そのベース部材１２の上面にブラシレスモータ１４、アーム軸受部１６、ボイスコイルモータ１８等が載置されている。ブラシレスモータ１４は、記録ディスク２０を搭載するためのハブ部材２２を回転軸上に支持し、例えば磁気的にデータを記録可能な記録ディスク２０を回転駆動する。ブラシレスモータ１４は、例えばスピンドルモータとすることができる。ブラシレスモータ１４は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相に駆動電流が流れることにより駆動する。アーム軸受部１６は、スイングアーム２４を可動範囲ＡＢ内でスイング自在に支持する。ボイスコイルモータ１８は、外部からの制御指示にしたがってスイングアーム２４をスイングさせる。スイングアーム２４の先端には磁気ヘッド２６が取り付けられている。ディスク駆動装置１０が稼働状態にある場合、磁気ヘッド２６はスイングアーム２４のスイングに伴って記録ディスク２０の表面から僅かな隙間を介して可動範囲ＡＢ内を移動し、データをリード／ライトする。なお、図１において、点Ａは記録ディスク２０の最外周の記録トラックの位置に対応する点であり、点Ｂは記録ディスク２０の最内周の記録トラックの位置に対応する点である。スイングアーム２４は、ディスク駆動装置１０が停止状態にある場合に記録ディスク２０の脇に設けられた待避位置に移動してもよい。

なお、本実施形態において、記録ディスク２０、スイングアーム２４、磁気ヘッド２６、ボイスコイルモータ１８等の磁気データをリード／ライトする構造を全て含むものをディスク駆動装置と表現する場合もあるし、ＨＤＤと表現する場合もある。また、記録ディスク２０を回転駆動する部分のみをディスク駆動装置と表現する場合もある。

図２は、ディスク駆動装置におけるブラシレスモータの概略断面図である。
ブラシレスモータ１４は、ディスク駆動装置１０に搭載される例えば直径が約９５ｍｍの３．５インチ型の記録ディスク２０を２枚回転させる。なお、この場合、２枚の記録ディスク２０のそれぞれの中央の孔の直径は２５ｍｍ、厚みは１．２７ｍｍである。ブラシレスモータ１４は、略カップ状のハブ部材２２と、シャフト２８と、フランジ３０と、ヨーク３２と、円筒状マグネット３４とで、回転体として機能するロータ３６を構成する。具体的には、シャフト２８の一端がハブ部材２２の中心に設けられた開口部２２ａに圧入と接着を併用して固着されている。また、シャフト２８の他端にはフランジ３０が圧入状態で固着されている。したがって、ブラシレスモータ１４の回転時にはロータ３６が一体となってモータ回転軸Ｒの回りを回転する。

ハブ部材２２は、モータ回転軸Ｒを中心とする外形が凸状の部品である。本実施形態のブラシレスモータ１４は、２枚の記録ディスク２０がハブ部材２２に載置されるタイプとして構成されている。ハブ部材２２の図中矢印Ａ方向に突出した円筒部の外筒面２２ｂに２枚の記録ディスク２０ａ，２０ｂの中央の孔が嵌合される。なお、本実施形態においては説明の便宜上、図中矢印Ａ方向を「上方向」や「上面側」という場合があるが、その位置関係や方向はディスク駆動装置１０の設置方向によって変わる相対的なものであることは言うまでもない。２枚の記録ディスク２０のうち記録ディスク２０ａは、ハブ部材２２の外筒面２２ｂの端部から半径方向に張り出した着座部２２ｃに着座する。記録ディスク２０ａ，２０ｂの間には、円環状の第１スペーサ４６が配置されている。そして、第１スペーサ４６が記録ディスク２０ｂを着座部２２ｃに対して支持する。また、記録ディスク２０ｂの上面側には第２スペーサ４８が配置され、２枚の記録ディスク２０を固定するクランパ５０により押圧固定されている。クランパ５０は複数のクランプネジ５２によってハブ部材２２に固定される。なお、本実施形態の場合、ハブ部材２２の外筒面２２ｂの直径は例えば２５ｍｍである。

ハブ部材２２は、ヨーク３２と２枚の記録ディスク２０ａ，２０ｂとによって挟まれる円筒状の隔壁部２２ｄを有する。ヨーク３２はその断面形状がＬ字型であり、鉄などの磁性材料により形成されている。ヨーク３２は隔壁部２２ｄの内周面に接着と圧入との併用により固定されている。隔壁部２２ｄの内周面には、ヨーク３２が圧入される際にヨーク３２が押し当てられる複数の凸部が形成されている。そして、隔壁部２２ｄの内周面に適量の接着剤を塗布しておき、ヨーク３２をハブ部材２２に圧入することにより、隔壁部２２ｄの内周面とヨーク３２の外周面との間に接着剤が充填され、均質な接着強度が得られるようにしている。

さらに、ヨーク３２の内周面には円筒状マグネット３４が接着固定されている。円筒状マグネット３４は、ネオジウム、鉄、ホウ素などの希土類材料によって形成され、積層コア３８に形成された例えば１２個の突極と径方向に対向可能に配置されている。円筒状マグネット３４にはその周方向にｎ極（ｎは２以上の偶数）の駆動用着磁が施されている。つまり、円筒状マグネット３４はヨーク３２を介してハブ部材２２に固定される。

本実施形態のブラシレスモータ１４において、ベース部材１２と、積層コア３８と、コイル４０と、スリーブ４２と、カウンタープレート４４とが固定体として機能するステータ５４を構成する。ステータ５４は、ブラシレスモータ１４の回転時にロータ３６を回転自在に支持する。ベース部材１２はディスク駆動装置１０のハウジングとしても機能することができる。ベース部材１２にはモータ回転軸Ｒを中心とした円筒状部１２ａが設けられ、その円筒状部１２ａの内周面にスリーブ４２が接着固定されている。スリーブ４２は、円筒中空形状の収納部４２ａを有し、さらに、スリーブ４２の端部には、当該スリーブ４２に連続して形成され、シャフト２８の端部に固定されたフランジ３０を回転自在に収納するフランジ収納空間部４２ｂを有する。フランジ収納空間部４２ｂは、スリーブ４２に連続してフランジ３０の半径方向外側に形成されるフランジ周囲壁部４２ｅにより画成される。つまり、収納部４２ａ、フランジ収納空間部４２ｂを含むスリーブ４２にフランジ３０が固定されたシャフト２８が回転自在に収まることになる。また、スリーブ４２のフランジ収納空間部４２ｂを画成するフランジ周囲壁部４２ｅの端面にはカウンタープレート４４が接着剤５６により固定されている。なお、ベース部材１２はＨＤＤのハウジングと別体とされてもよい。

ロータ３６の一部であるシャフト２８およびフランジ３０と、ステータ５４の一部であるスリーブ４２およびカウンタープレート４４との間には潤滑剤が注入されている。そして、シャフト２８、フランジ３０、潤滑剤、スリーブ４２およびカウンタープレート４４はハブ部材２２を回転自在に支持する軸受ユニット１００を構成する。

スリーブ４２は、銅合金またはステンレス鋼材を切削加工等して得られ、その内周面には、軸方向（図の上下方向）に離間した１組のラジアル動圧対応部ＲＢ１，ＲＢ２が周設されている。なお、スリーブ４２を銅合金にて形成すれば切削抵抗が小さくなるため、特に後述するラジアル動圧溝などの微細加工が容易となる。また、スリーブ４２をステンレス鋼材にて形成すれば耐食性に優れるため、別途メッキ等を施す必要がなくなる。

各ラジアル動圧対応部は、スリーブ４２の内周面に半径方向内向きにやや突出し、その内周面には動圧を発生するヘリングボーン形状のラジアル動圧溝が形成されている。なお、ラジアル動圧対応部ＲＢ１，ＲＢ２の具体的構造については後述する。一方、フランジ３０には、スリーブ４２とのスラスト方向の対向面（スリーブ対向面）にスラスト動圧対応部ＳＢ１が設けられ、カウンタープレート４４とのスラスト方向の対向面（カウンタープレート対向面）にスラスト動圧対応部ＳＢ２が設けられている。各スラスト動圧対応部には、動圧を発生するヘリングボーン形状のスラスト動圧溝が形成されている。

ブラシレスモータ１４の回転時には、これらの動圧溝と潤滑剤とによって生成される動圧によって、シャフト２８およびフランジ３０が周囲の壁面から離反し、ロータ３６がラジアル方向およびスラスト方向に非接触状態にて支持される。なお、本実施形態ではラジアル動圧溝をスリーブ４２の各ラジアル動圧対応部に形成したが、変形例においてはそのスリーブ４２の各ラジアル動圧対応部に対向するシャフト２８の外壁面に形成してもよい。あるいは、スリーブ４２の各ラジアル動圧対応部とシャフト２８の対向面との双方に形成してもよい。そのようにしても、同様のラジアル動圧を発生させることができる。また、本実施形態ではスラスト動圧溝をフランジ３０の各スラスト動圧対応部に形成したが、変形例においてはそのフランジ３０の各スラスト動圧対応部に対向するスリーブ４２の対向面およびカウンタープレート４４の対向面に形成してもよい。あるいは、フランジ３０の各スラスト動圧対応部と、スリーブ４２およびカウンタープレート４４の各対向面との双方に形成してもよい。そのようにしても、同様のスラスト動圧を発生させることができる。

なお、スリーブ４２の開放端側には、スリーブ４２の内周面とシャフト２８の外周面との間の隙間が上方に向けて徐々に広がるキャピラリーシール部５８が形成されている。キャピラリーシール部５８は毛細管現象により潤滑剤がその充填部から漏れ出すのを防止する機能を有する。

積層コア３８は、円環部とそこから半径方向外側に伸びる１２個の突極を有する。この積層コア３８は、例えば１８枚の薄型電磁鋼板を積層してレーザ溶接等により一体化して形成されている。それぞれの突極にはコイル４０が巻回されている。このコイル４０に３相の略正弦波状の駆動電流を流すことにより突極に沿って駆動磁束が発生する。積層コア３８は、円環部の内周面がベース部材１２の円筒状部１２ａの外周面に隙間ばめによって嵌め込まれ、接着剤等により固定されている。そして、積層コア３８とコイル４０と円筒状マグネット３４によって、駆動ユニット１０２が構成されている。

以上のように構成されたブラシレスモータ１４は、コイル４０に駆動電流が供給されると、１２個の突極に沿って駆動磁束が発生し、円筒状マグネット３４に回転方向のトルクが与えられてロータ３６全体が回転する。シャフト２８がスリーブ４２に対して回転するとラジアル方向の動圧が発生してシャフト２８がスリーブ４２に対して非接触状態で支持される。また、フランジ３０がスリーブ４２およびカウンタープレート４４に対して回転するとスラスト方向の動圧が発生してフランジ３０がスリーブ４２とカウンタープレートの間に非接触状態で支持される。この結果、ロータ３６がステータ５４に対して非接触状態で支持されつつ回転する。

次に、本実施形態における軸受ユニット１００の主要部の構成および作用を、比較例と対比しつつ説明する。
図３は、本実施形態における軸受ユニットの主要部の概略構成を表す断面図である。図３（Ａ）は軸受ユニットの主要部を表し、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ部拡大図を表し、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＢ部拡大図を表している。なお、本実施形態ではディスク駆動装置１０をその回転軸がほぼ水平になるように設置する場合を想定しているため、図示の軸受ユニット１００は、図２のディスク駆動装置１０を９０度傾けた態様を示している。図４は、本実施形態の軸受ユニットの構造による作用効果を表す図である。同図においては上段からラジアル動圧対応部の形状、ラジアル動圧溝の形状がそれぞれ示されている。同図の横軸はラジアル動圧対応部における軸方向位置を示しており、図中左側がステータ側（つまり軸受ユニット１００の内側）を示し、右側がロータ側（つまり軸受ユニット１００の外側）を示す。

図３（Ａ）に示すように、本実施形態の軸受ユニット１００においては、スリーブ４２の内壁面とシャフト２８の外壁面との間に形成されるラジアル空間部Ｓにおけるスリーブ４２の両端間の長さをＬ、シャフト２８の回転時におけるスリーブ４２の開口端部とシャフト２８との間のクリアランスをｒ、シャフト２８の非回転時におけるスリーブ４２の軸線に対するシャフトの傾きをθとした場合に、ｔａｎθ＜２ｒ／Ｌの関係が満たされるよう、ラジアル動圧対応部ＲＢ１，ＲＢ２のテーパ面の傾きが設定されている。その結果、シャフト２８とスリーブ４２の相対的な回転がなされていないときにも、ラジアル空間部Ｓにおけるスリーブ４２の両端の開口端部がいずれもシャフト２８に当接しないようになっている。なお、同図に破線にて示すように、シャフト２８の回転時にはラジアル動圧により、シャフト２８とスリーブ４２とが互いの軸線をほぼ一致させるようになる。

また、このようなラジアル動圧対応部ＲＢ１，ＲＢ２のテーパ形状により、ディスク駆動装置１０の回転駆動が停止されているとき、つまりシャフト２８とスリーブ４２の相対的な回転がなされていないときには、図３（Ｂ）および（Ｃ）にも示すように、シャフト２８がその軸線に対して反対側の位置にて一対のラジアル動圧対応部ＲＢ１，ＲＢ２のそれぞれに面接触する。すなわち、ディスク駆動装置１０の回転停止時および回転開始時にシャフト２８が片持ち構造によりスリーブ４２に対して傾いた状態で回転したとしても、安定な支持状態を維持することができる。

また、ラジアル動圧対応部ＲＢ１，ＲＢ２には、ラジアル動圧を高めるためのヘリングボーン形状のラジアル動圧溝が形成されている。説明の便宜上、図４は図３（Ｃ）に相当し、一方のラジアル動圧対応部ＲＢ２の構造および作用を例示している。同図上段に示されるように、ラジアル動圧対応部ＲＢ２は、ラジアル空間部Ｓの内側から外側に向かって拡径するテーパ面６２を有し、そのテーパ面６２にヘリングボーン形状のラジアル動圧溝６４が形成されている。同図中段にテーパ面６２の表面を示すように、ラジアル動圧溝６４は、切削等によりヘリングボーン形状に加工され、その各折り返し部がラジアル動圧対応部ＲＢ２の周方向に沿って配列されるように形成されている。

それぞれの動圧対応部のラジアル動圧溝は潤滑剤に対してニュートラルに設定する方法もある。しかし、製造上のバラツキによりポンプイン又はポンプアウトの状態を生じることがある。動圧対応部がポンプアウト状態になると、潤滑剤をスリーブの外側に押し出すように作用する。潤滑剤がスリーブから押し出されると、動圧対応部は潤滑剤不足に陥り、装置の寿命が短くなる。この課題に対応して、スリーブの動圧対応部にラジアル動圧を発生させるラジアル動圧溝が形成し、動圧対応部においてラジアル動圧溝による最大のラジアル動圧を発生させるポイントが、動圧対応部の軸方向中央よりも内側に位置するように形成してもよい。この構成により、動圧対応部のラジアル動圧溝は潤滑剤に対してポンプインの状態に設定される。この結果、製造上のバラツキがあってもポンプアウトの状態を生じ難くなり、前述の課題を軽減できる。

また、ラジアル動圧溝をヘリングボーン形状とした場合は、ラジアル動圧溝による最大のラジアル動圧を発生させるポイントはヘリングボーン形状の折り返し部に位置する。従って、ラジアル動圧対応部ＲＢ２におけるそのヘリングボーン形状の折り返し部より軸方向外側の長さａが軸方向内側の長さｂより大きくなるように形成してもよい。これは加工が容易である点でも好ましい。図４は、ラジアル動圧対応部ＲＢ２におけるそのヘリングボーン形状の折り返し部より軸方向外側の長さａが軸方向内側の長さｂより大きくなるように形成されていることを示している。

図５は、比較例における軸受ユニットの主要部の概略構成を表す断面図である。図５（Ａ）は軸受ユニットの主要部を表し、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ部拡大図を表し、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のＢ部拡大図を表している。

図５（Ａ）に示したように、ラジアル動圧対応部ＲＢ１１，１２がラジアル空間部Ｓの内側から外側に向かって縮径するテーパ状をなすため、ディスク駆動装置の回転駆動が停止されているとき、つまりシャフト２８とスリーブ１４２の相対的な回転がなされていないときには、図５（Ｂ）および（Ｃ）にも示すように、各ラジアル動圧対応部の外側端部が局部的にシャフト２８に接触（ほぼ線接触）するようになる。このため、ディスク駆動装置の回転停止時および回転開始時にはその接触部における圧力が局所的に大きくなり、摩耗を引き起こす要因となる。つまり、ディスク駆動装置が起動・停止を繰り返すごとに摩耗が進み、ディスク駆動装置の寿命を短くしてしまう可能性がある。言い換えれば、上記実施形態ではラジアル動圧対応部をラジアル空間部Ｓの内側から外側に向かって拡径する形状としたことから、そのような摩耗の発生を抑制することができる。

以上に説明したように、本実施形態のディスク駆動装置１０においては、ラジアル動圧対応部ＲＢ１，ＲＢ２をスリーブ４２の軸方向外側に向かって拡径する構造とし、ディスク駆動装置１０の回転駆動が停止されるときにシャフト２８がラジアル動圧対応部ＲＢ１，ＲＢ２のそれぞれに面接触するように構成されている。その結果、ディスク駆動装置１０が回転の起動・停止を繰り返しても各ラジアル動圧対応部の磨耗を抑制でき、ディスク駆動装置１０としての寿命を長く維持することができる。また、ヘリングボーン形状のラジアル動圧溝６４を、その折り返し部より軸方向外側の長さが軸方向内側の長さより大きくなるように形成することで、製造上のバラツキがあってもポンプアウトの状態が生じ難くなり、ポンプインの状態を確保したため、軸受ユニット１００による軸受機能を安定に維持することができる。

また、ラジアル動圧溝をヘリングボーン形状とした場合は、ラジアル動圧溝の深さが深い方が高い圧力の動圧を生じる。従って、図６に示すようにラジアル動圧溝は、ヘリングボーン形状の折り返し部より軸方向外側の深さｄ１が軸方向内側の深さｄ２より大きくなるように形成してもよい。この結果、製造上のバラツキがあってもポンプアウトの状態を生じ難くなり、前述の課題を軽減できる。

図６は、変形例にかかる軸受ユニットの構造による作用効果を表す図である。同図は図４に対応し、上段からラジアル動圧対応部の形状、ラジアル動圧溝の形状がそれぞれ示されている。同図の横軸はラジアル動圧対応部における軸方向位置を示している。なお、各図において上記実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付している。

なお、上述した実施形態では、円筒状マグネット３４が積層コア３８の外側に位置する、いわゆるアウターロータ型のブラシレスモータについて説明したが、例えばマグネットが積層コアの内側に位置する、いわゆるインナーロータ型のブラシレスモータであっても本実施形態と同様な効果を得られる。上述した実施形態では、シャフト２８がハブ部材２２に固定されてロータを構成し、ステータに固定されたスリーブ４２に支持されつつ回転するモータを例示したが、逆にスリーブがハブ部材に固定されてロータを構成し、ステータに固定されたシャフトに支持されつつ回転するモータとして構成することもできる。

また、上述した実施形態では、積層コアを用いる場合について説明したが、コアは積層コアでなくてもよい。また、各実施形態では、ＨＤＤ用のブラシレスモータ１４の構造について説明したが、この他、ＣＤ装置、ＤＶＤ装置等の光学ディスク記録再生装置に搭載されるディスク駆動モータにおいても本実施形態の技術が適用可能であり、同様の効果を得られる。

また、上述した実施形態では、スリーブ４２側に半径方向内向きに突出するラジアル動圧対応部を設ける例を示した。変形例においては、シャフト側に半径方向外向きに突出するラジアル動圧対応部を設け、そのラジアル動圧対応部がスリーブの軸方向外側に向かって縮径するように構成してもよい。その場合にも、各ラジアル動圧対応部にヘリングボーン形状のラジアル動圧溝を形成し、そのヘリングボーン形状の折り返し部より軸方向外側の長さが軸方向内側の長さより大きくなるように形成するとよい。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得られる。

１０ディスク駆動装置、１２ベース部材、１４ブラシレスモータ、２０記録ディスク、２２ハブ部材、２８シャフト、３４円筒状マグネット、３６ロータ、３８積層コア、４０コイル、４２スリーブ、４４カウンタープレート、５４ステータ、５６接着剤、５８キャピラリーシール部、６２テーパ面、６４ラジアル動圧溝、１００軸受ユニット、１４２スリーブ、１６２テーパ面、１６４ラジアル動圧溝、２４２，３４２スリーブ、ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ１１，ＲＢ１２，ＲＢ２２，ＲＢ３２ラジアル動圧対応部、ＳＢ１，ＳＢ２スラスト動圧対応部。

Claims

ベース部材と、
前記ベース部材に配設され、前記ベース部材に対して記録ディスクの中央孔が嵌合する嵌合外筒面を有するハブ部材を回転自在に支持する軸受ユニットと、
を備え、
前記軸受ユニットは、
前記記録ディスクの回転中心となるシャフトと、
前記シャフトを収容するとともに、前記シャフトを軸として相対的な回転を許容するスリーブと、
前記スリーブの内壁面と前記シャフトの外壁面との間に形成されるラジアル空間部と、
前記ラジアル空間部において前記スリーブの軸方向の一端側の内壁面および他端側の内壁面と前記シャフトの外壁面との間にそれぞれラジアル動圧を発生させる一対のラジアル動圧生成部と、
前記ラジアル空間部に連続的に充填される潤滑剤と、
を含み、
前記一対のラジアル動圧生成部のうち軸方向で前記ハブに近い側のラジアル動圧生成部の前記スリーブの内壁面の部分である前記スリーブの動圧対応部が、前記スリーブの軸方向外側に向かって拡径する動圧生成部テーパ面領域を形成し、
前記動圧生成部テーパ面領域にはヘリングボーン形状のラジアル動圧溝が形成され、
前記潤滑剤に対してポンプインの状態を生じるように前記ラジアル動圧溝は前記ヘリングボーン形状の折り返し部が前記動圧生成部テーパ面領域の軸方向外端より前記動圧生成部テーパ面領域の軸方向内端に近い位置に設けられることを特徴とするディスク駆動装置。
前記動圧生成部テーパ面領域の軸方向外端は、前記嵌合外筒面に環囲され、軸方向において前記嵌合外筒面の前記ベース部材側の端より前記ベース部材から遠い位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載のディスク駆動装置。
前記ハブ部材が前記シャフトの一端部に連結され、
前記スリーブの内周面と前記シャフトの外周面との間の隙間が前記ハブ部材側に向けて徐々に広がるキャピラリーシール部が形成され、
前記シャフトの前記外周面には、前記ハブ部材に連結されるハブ連結部と、前記キャピラリーシール部に対応するシール対応部と、前記動圧生成部テーパ面領域に半径方向に対向するテーパ面対向部と、がこの順で軸方向に連設されることを特徴とする請求項１または２に記載のディスク駆動装置。
前記シャフトの前記外周面の前記テーパ面対向部と前記ハブ連結部の間には半径方向内向きに凹む凹部が形成されることを特徴とする請求項３に記載のディスク駆動装置。
前記ラジアル動圧溝は、前記ヘリングボーン形状の折り返し部より軸方向外側の深さが軸方向内側の深さより大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のディスク駆動装置。
前記スリーブが銅合金またはステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のディスク駆動装置。
前記ラジアル動圧溝が、少なくとも切削加工が用いられ形成されたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のディスク駆動装置。