JPH10311330A - 動圧軸受及びこれを用いたモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スリーブの加工を簡素化して高精度な動圧軸受
及びこれを用いたモータを簡単に得られるようにする。 【解決手段】スリーブ２２のシャフト挿通用の円筒状挿
通孔２３の内周面に、複数の溝３６から成る動圧発生用
溝部３５を形成する。これら各溝３６を挿通孔２３の内
周面の母線方向に形成し、このとき各溝３６それぞれの
上、下端部は同一方向に屈曲した“く”字状を成すと共
に、各溝３６それぞれの中央部が“く”字状の上、下端
部をつなぐ直線状を成すようにし、各溝３６の上端及び
下端側それぞれに各溝３６を連結した環状溝３７、３８
を形成する。また、各溝３６の直線部分に対向するシャ
フトの周面には環状凹部を形成して、この環状凹部での
シャフトの径をその他の部分よりも小径にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザビームプ
リンタ（以下、ＬＢＰという）の光走査等に用いられる
ポリゴンミラーの回転用モータや、記録ディスク用スピ
ンドルモータ等の高精度な駆動モータに使用される動圧
軸受及びこれを用いたモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＢＰの光走査用のポリゴンミラーの回
転用モータや、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、フロッ
ピディスク、ハードディスク等の記録ディスク用のスピ
ンドルモータでは、従来より小型化、高速化、静粛性の
要請に対応するために、転がり軸受に代わり滑り軸受の
一種である動圧軸受が広く採用されている。

【０００３】一般に動圧軸受は、固定側として内周面が
円筒状の挿通孔を有するスリーブと呼ばれる部材の内側
に、円柱状のシャフトが遊通され、このシャフトの外周
面或いはスリーブの内周面の少なくとも一方にはヘリン
グボーン状溝が刻設され、スリーブの挿通孔の内周面と
シャフトの外周面との間の隙間にはオイル等の潤滑剤が
充填されている。

【０００４】そして、モータの回転によりシャフトの外
周面とスリーブの挿通孔内周面との間において、ヘリン
グボーン状溝付近に動圧が発生し、この動圧によって転
がり軸受と同様にシャフトとスリーブとは相対的に回転
自在に支持されるのである。

【０００５】従来の動圧軸受の詳細な構成について説明
すると、図７に示すように、スリーブ１に内周面が円筒
状の挿通孔２が形成され、この挿通孔２の一端の開口側
にこの開口を閉塞すべくスラスト受３がスリーブ１に嵌
着されている。また、円柱状のシャフト４が挿通孔２に
遊通され、このシャフト４の一端は曲面状に加工されて
スラスト受３に当接し、シャフト４の外周面の２箇所に
ヘリングボーン状溝５、６が刻設されている。尚、シャ
フト４の他端側には、図示しないポリゴンミラーやディ
スク等の負荷がかかるようになっている。

【０００６】ところで、両ヘリングボーン状溝５、６は
シャフト４の安定支持のために所定の間隔を隔てて刻設
されており、挿通孔２の内周面の両ヘリングボーン状溝
５、６間及びその両側に対向する位置には、潤滑剤の溜
部としての環状凹部７及び８、９が形成されている。さ
らに、スリーブ１の挿通孔２の開口と反対側には、挿通
孔２の外周方向に漸次拡開したテーパ面１０が挿通孔２
の周面に連続して形成されており、このように拡開した
テーパ面１０に潤滑剤が表面張力によって保持されるの
である。

【０００７】そして、上記した環状凹部７〜９を形成す
ることによって、挿通孔２の内周面の両ヘリングボーン
状溝５、６それぞれに対向する位置には環状凸部１２、
１３が形成され、環状凹部８とテーパ面１０との境界付
近にも環状凸部１４が形成されると共に、スリーブ１の
スラスト受３の嵌着側端部にも環状凸部１５が形成され
ている。

【０００８】このとき、環状凸部１２、１３の内径は共
にＲ１に設定され、環状凸部１４、１５の内径も共にＲ
２（≧Ｒ１）に設定される一方、各環状凹部７〜９の内
径は全て同じ値であるＲ３に設定され、これら各寸法
は、Ｒ１≦Ｒ２＜Ｒ３の関係を満たすように設定されて
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の動圧軸受の構成では、スリーブ１に挿通孔２を形成
し、更にその挿通孔２の内周面を切削加工して環状凹部
７〜９や環状凸部１２〜１５を形成しなければならない
ため、スリーブ１の加工に非常に手間がかかるという問
題があった。

【００１０】特に加えて、挿通孔２の環状凹部７〜９の
加工が断続的になり、加工具の押圧力が均一にならない
ため、加工精度を維持するのに熟練を要するものであっ
た。

【００１１】また、挿通孔２の中心軸を含む断面におい
て、テーパ面１０と挿通孔２の内周面とが、図８に示す
ように角張った状態で連続している。そして、他端側の
負荷によってシャフト４が低速回転時等の不安定な状態
にあるとスラスト受３に当接した一端側を中心としたす
りこぎ運動をすることがあり、そのときにシャフト４が
テーパ面１０と挿通孔２の内周面との角張った交差部Ｃ
に当たってシャフト４とスリーブ１が互いに摩耗し、摩
耗粉が潤滑剤に混入し、潤滑作用の低下を招いたり回転
の抵抗となって回転効率の低下を招くなどのおそれがあ
った。

【００１２】この発明が解決しようとする課題は、スリ
ーブの加工を簡素化して高精度な動圧軸受及びこれを用
いたモータを簡単に得られるようにすることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
内周面が円筒状の挿通孔を有するスリーブと、前記挿通
孔に遊通されたシャフトと、前記スリーブの前記挿通孔
の内周面に刻設された動圧発生用溝部とを備え、前記動
圧発生用溝部が前記挿通孔の内周面の母線方向に形成さ
れた複数の溝から成り、前記各溝が、少なくとも２箇所
のく字状部分とこれらく字状部分をつなぐ直線部分とか
ら成り、前記シャフトの前記各溝の直線部分に対向する
部分が前記シャフトの他の部分より小径であることを特
徴としている。

【００１４】このような構成によれば、各溝それぞれの
く字状部分により動圧が発生し、各溝の直線部分では動
圧はほとんど発生せずにシャフトとの間の隙間に潤滑体
が保持され、しかもく字状部分を少なくとも２箇所設け
ているため、シャフトのバランスをとることができ、シ
ャフトの安定した支持が可能になる。このとき、従来の
ように挿通孔内周面に環状凹部を形成するためにスリー
ブを切削加工する必要がなく、同一径の挿通孔内周面に
動圧発生用溝部の各溝を転造加工等により比較的簡単に
加工できるため、従来に比べてスリーブの加工を精度低
下させることなく簡素化できる。なお、内周面が円筒状
とは、全て同一径のことである。

【００１５】このとき、請求項２に記載のように、前記
動圧発生用溝部の前記各溝が、転造加工により連続的に
形成されていると、加工工具を取り替えることもなくい
わゆる一筆書きのように動圧発生用溝部の各溝が形成さ
れるため、簡単かつ高精度に各溝を形成できる。

【００１６】また、請求項３に記載のように、前記動圧
発生用溝部の前記各溝が転造加工により連続的に形成さ
れ、前記各溝の両端側それぞれに前記各溝を連結した環
状溝が転造加工または切削加工により形成されている
と、この環状溝が潤滑体の溜部となると共に、母線方向
の複数の溝が連結されるので、両端部での動圧が均一に
なり、安定した軸受機能を実現できる。

【００１７】さらに、請求項４に記載のように、前記挿
通孔の開口端部に漸次拡開したテーパ面が前記挿通孔の
内周面に連続して形成され、前記挿通孔の内周面と前記
テーパ面との境界部分が曲面状を成していると、シャフ
トがすりこぎ運動をして、この挿通孔の内周面とテーパ
面との境界にシャフトが接触しても、その接触部分にお
ける応力は、角張っている場合に比べて小さくなり、シ
ャフトやスリーブの摩耗が緩和される。

【００１８】また、請求項５に記載のように、上記した
動圧軸受を備えたモータとすると、安価で長寿命かつ低
騒音のモータが実現される。なお、このモータとは、例
えばＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、フロッピディスク
等のリムーバブル型ディスク或いはハードディスク等の
記録ディスクの駆動用モータや、ＬＢＰ用モータであ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態について図
１ないし図６を参照して説明する。但し、図１はこの発
明の動圧軸受を用いたフロッピディスク用モータの断面
図、図２は図１の一部の断面図、図３は図２の一部の展
開図、図４はある状態の一部の断面図、図５及び図６は
動作説明図である。

【００２０】まず、モータの構成を示す図１について説
明する。

【００２１】図１において、２１は固定されたベース
板、２２はベース板２１に固定されたスリーブであり、
内周面が円筒状の挿通孔２３がスリーブ２２の中央部に
上下方向に形成されている。２４は挿通孔２３の下端の
開口を閉塞すべくスリーブ２２に嵌着されたスラスト
受、２５は下端がスラスト受２４に当接した状態で挿通
孔２３に挿通されたシャフト、２６はケイ素鋼板が積層
されて成りスリーブ２２に装着されベース板２１に固定
されたコア、２７はステータコイルであり、コア２６に
巻装され、コア２６と共にステータ２８を構成してい
る。このとき、シャフト２５の外周面と挿通孔２３の内
周面との間には潤滑体としてオイル等の潤滑剤が充填さ
れている。

【００２２】さらに図１において、３０はシャフト２５
の上端部に圧入等により固着されたロータハブで、記録
ディスク（図示せず）であるフロッピディスクが載置さ
れるもので、３１はロータハブ３０の周縁部下面に固定
して取り付けられた皿状のロータヨーク、３２はロータ
ヨーク３１上に載置されるようにしてロータハブ３０の
上面に取り付けられたクランプマグネットで、ロータハ
ブ３０に載置される記録ディスクを磁気吸引して保持す
るもので、３３は駆動用マグネットであり、ロータヨー
ク３１の周縁内側に固定して取り付けられ、ステータ２
８と磁気作用をなす。

【００２３】ところで、スリーブ２２の挿通孔２３の内
周面には、図２に示すような動圧発生用溝部３５が形成
されており、この動圧発生用溝部３５は詳細には図３に
示すように複数の溝３６から成り、挿通孔２３にシャフ
ト２５が挿通されることにより動圧軸受が構成されるの
である。

【００２４】そして、これら各溝３６は挿通孔２３の内
周面の母線方向（ここでは上下方向）に形成されて周方
向に等間隔に配置され、各溝３６それぞれの上、下端部
が同一方向に屈曲した“く”字状を成すと共に、各溝３
６それぞれの中央部が“く”字状の上、下端部をつなぐ
直線状を成している。また各溝３６の上端及び下端側そ
れぞれには、各溝３６を連結した環状溝３７、３８が形
成されている。

【００２５】さらに、図３に示すように各溝３６の直線
部分に対向するシャフト２５の周面には環状凹部４０が
形成され、図１や図４にも示されているようにシャフト
２５のその他の部分よりも小径になっている。そして、
このシャフト２５の環状凹部４０と挿通孔２３の内周面
との間の隙間は、環状凹部４０以外のシャフト２５の外
周面と挿通孔２３の内周面との間の隙間よりも広くなっ
ており、その結果シャフト２５の環状凹部４０と挿通孔
２３の内周面との間の隙間はオイル等の潤滑剤の溜部と
して機能し、かつ隙間の広いところは狭いところよりも
動圧が小さく作用し、実質的には挿通孔２３の上下端部
でシャフト２５を安定に支持するようになる。また、挿
通孔２３の上端部及び下端部には、図４に示すように、
挿通孔２３の外周の方向に漸次拡開したテーパ面４２、
４３が連続的に形成され、挿通孔２３の内周面とテーパ
面４２、４３それぞれとの境界部分が従来のように角張
ることなく曲面状を成している。

【００２６】次に、動圧発生用溝部３５の各溝３６の加
工手順について展開状態を示す図５及び図６を参照して
説明する。これら各溝３６は転造加工により形成され、
このとき使用される加工工具は、例えばその外周面にボ
ールが回転自在に取り付けられており、これにより挿通
孔２３内をその中心軸方向及び周方向に摺動させてボー
ルが当接する面に溝が形成されるようになっている。

【００２７】まず、図５に示すように上記した加工工具
が周方向に一周摺動されて下側の環状溝３８が形成さ
れ、その後加工工具がスタート位置Ｓに配置されて挿通
孔２３内を中心軸方向及び周方向に摺動され、挿通孔２
３の内周面に下から上に向かって“く字”、“直線”及
び“く字”から成る１つ目の溝３６が連続的に形成され
る。

【００２８】次いで、溝３６の周端で加工工具が隣接す
る溝３６の間隔ｄに相当する分だけ周方向に摺動され、
今度は上から下に向かって２つ目の溝３６が形成され、
これらの動作が繰り返されて複数の溝３６が連続的に形
成され、最後の溝３６の終端Ｅに加工工具が達すると、
加工工具が周方向にほぼ一周摺動されて上側の環状溝３
７が形成され、動圧発生用溝部３５の加工が完了する。
このようにひとつの加工工具によって動圧発生用溝部３
５がいわゆる一筆書きにて連続的に形成されるのであ
る。

【００２９】このとき、下側の環状溝３８の形成後にひ
とつの溝３６を形成し、次いで上側の環状溝３７を形成
して残りの溝３６を上記したように順次形成してもよ
い。尚、環状溝３７、３８に関しては、上述のほかに溝
３６とは別に転造加工或いは切削加工により形成しても
構わない。

【００３０】さらに、動圧発生用溝部３５の各溝３６そ
れぞれの両端のく字部分により動圧が発生する一方、各
溝３６の両端部間の直線部分ではく字部分に比べて動圧
は極小になり、シャフト２５の環状凹部４０との間の隙
間に潤滑剤が保持されるため、シャフト２５が上下端の
動圧による軸受機能によって安定して回転自在に支持さ
れる。また、潤滑剤が流出しても環状凹部４０の潤滑剤
が補給されるため、それだけ軸受機能が維持できる。

【００３１】従って、上記実施形態によれば、従来のよ
うに環状凹部の形成のためにスリーブ２の挿通孔２３は
開口部付近（テーパ面４２等）以外は実質的に同一径の
内周面とすることができる。このような同一径の内周面
はバイト等の加工具の位置を変更する必要がなく、被切
削部に対する加工具の押圧力が変動しないので、加工面
を均一にすることができ、従来に比べて簡単かつ高精度
に仕上げることができる。

【００３２】よって、従来では加工が困難であったスリ
ーブ２２の挿通孔２３が加工し易くなったことで、この
動圧軸受は簡単かつ高精度に形成することができる。

【００３３】また、動圧発生用溝部３５の各溝３６の両
端に環状溝３７、３８を形成することによって、図５に
示すように上端で分断されている母線方向の溝３６同士
が連結されるので両端部での動圧が均一になると共に、
環状溝３７、３８が潤滑剤の溜部としても機能するた
め、動圧発生用溝部３５により発生する動圧の安定化を
図ることが可能になる。

【００３４】さらに、挿通孔２３の内周面とテーパ面４
２、４３との境界部分が曲面状を成すようにしたため、
シャフト２５が低速回転時にすりこぎ運動をして、この
挿通孔２３の内周面とテーパ面４２、４３との境界にシ
ャフト２５が接触しても、その接触部分における応力は
角張っている場合よりも小さくなり、シャフト２５やス
リーブ２２の摩耗を緩和することができる。また、接触
抵抗も緩和されるので、回転効率の低下を招かないし、
当然摺動音も低くなるので、低騒音のモータとなる。

【００３５】なお、上記実施形態では、挿通孔２３の内
周面とテーパ面４２、４３との境界部分が曲面状を成す
ようにした場合について説明したが、挿通孔２３の内周
面とテーパ面４２、４３との境界が、従来のように曲面
状を成さずに角張った状態で交差してもよく、この場合
には上記したスリーブ２２の加工の更なる簡素化という
効果を得ることができる。

【００３６】また、上記実施形態では、フロッピディス
クを駆動するためのモータに適用した場合について説明
しているが、それ以外の記録ディスクであってもこの発
明は適用でき、回転数が１０００[ｒｐｍ]以上の高速回
転のモータが好ましい。また、ＬＢＰに用いられる高精
度を要請されるモータにも適用でき、上記と同等の効果
を達成することができるのは勿論である。

【００３７】さらに、動圧発生用溝部３５の各溝３６の
く字状部分は上記したように２箇所に限るものではな
く、各溝３６のく字状部分が３箇所以上であり、これら
く字状部分が直線部分によりつながれているものであれ
ばよく、この場合も上記実施形態と同等の効果を得るこ
とが可能である。

【００３８】また、上記した動圧軸受は潤滑体としてオ
イル等の潤滑剤を用いているが、空気を用いても構わな
い。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、スリーブの同一径の挿通孔内周面に動圧発生用
溝部の各溝を形成するため、従来のように挿通孔内周面
に環状凹部を形成するためにスリーブを切削加工する必
要がなく、動圧発生用溝部の各溝は転造加工等により比
較的簡単かつ高精度に加工でき、従来に比べてスリーブ
の加工を簡素化できる。

【００４０】また、各溝それぞれに少なくとも２箇所の
く字状部分を設け、これらく字状部分を直線部分でつな
ぐようにしたため、シャフトのバランスをとることがで
き、シャフトの安定した支持が可能になる。

【００４１】さらに、請求項２に記載の発明によれば、
動圧発生用溝部の各溝を転造加工により連続的に形成す
ることにより、加工工具を取り替えることもなくいわゆ
る一筆書きのように動圧発生用溝部の各溝を形成するこ
とができ、簡単かつ高精度に各溝を形成することが可能
になる。

【００４２】また、請求項３に記載の発明によれば、転
造加工によって連続的に形成した動圧発生用溝部の各溝
の両端側それぞれに転造加工または切削加工により環状
溝を形成することにより、これらの環状溝が潤滑体の溜
部として機能するため、動圧の安定化を図ることが可能
になる。

【００４３】さらに、請求項４に記載の発明によれば、
シャフトがすりこぎ運動をしても、挿通孔の内周面とテ
ーパ面との境界部分によってシャフトやスリーブが摩耗
することを緩和でき、従来のような潤滑剤の潤滑作用の
低下を緩和することが可能になる。

【００４４】また、請求項５に記載の発明によれば、安
価で長寿命かつ低騒音のモータを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態であるモータの断面図で
ある。

【図２】同上の一部の断面図である。

【図３】同上の一部の展開図である。

【図４】同上のある状態の一部の断面図である。

【図５】同上の動作説明図である。

【図６】同上の動作説明図である。

【図７】従来例の断面図である。

【図８】同上の動作説明図である。

【符号の説明】

２２ スリーブ ２３ 挿通孔 ２５ シャフト ３５ 動圧発生用溝部 ３６ 溝 ３７、３８ 環状溝 ４０ 環状凹部 ４２、４３ テーパ面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面が円筒状の挿通孔を有するスリー
   ブと、前記挿通孔に遊通されたシャフトと、前記スリー
   ブの前記挿通孔の内周面に刻設された動圧発生用溝部と
   を備え、 前記動圧発生用溝部が前記挿通孔の内周面の母線方向に
   形成された複数の溝から成り、前記各溝が、少なくとも
   ２箇所のく字状部分とこれらく字状部分をつなぐ直線部
   分とから成り、前記シャフトの前記各溝の直線部分に対
   向する部分が前記シャフトの他の部分より小径であるこ
   とを特徴とする動圧軸受。
2. 【請求項２】 前記動圧発生用溝部の前記各溝が、転造
   加工により連続的に形成されていることを特徴とする請
   求項１に記載の動圧軸受。
3. 【請求項３】 前記動圧発生用溝部の前記各溝が転造加
   工により連続的に形成され、前記各溝の両端側それぞれ
   に前記各溝を連結した環状溝が転造加工または切削加工
   により形成されていることを特徴とする請求項１に記載
   の動圧軸受。
4. 【請求項４】 前記挿通孔の開口端部に漸次拡開したテ
   ーパ面が前記挿通孔の内周面に連続して形成され、前記
   挿通孔の内周面と前記テーパ面との境界部分が曲面状を
   成していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   かに記載の動圧軸受。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の動
   圧軸受を備えて成るモータ。