JP2010281403A - 流体動圧軸受、流体動圧軸受を備えるスピンドルモータ、並びにスピンドルモータを備える記録ディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】起動時の潤滑流体の循環を向上し、起動時のトルクを低減し、軸受の損傷を防止する。
【解決手段】カバー部材３０の内側底面からスリーブ１１４ａのスラスト軸受面までの距離Ｌ１と、ストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａからスラスト軸受構成部１６のスラスト軸受面までの距離Ｌ２との間に、Ｌ１<Ｌ２の関係が成立することにより、スリーブ１１４ａが回転を静止している時、カバー部材３０の内側底面がストッパー面１８ａａに当接し、スリーブ１１４ａのスラスト軸受面とスラスト軸受構成部１６のスラスト軸受面との間に隙間が確保され、潤滑流体が存在し、起動時のトルクが低減され損傷が防止される。
【選択図】図３

Description

本発明は、磁気ディスク、光ディスクなどの記録ディスクを回転駆動させるための流体動圧軸受、該流体動圧軸受を備えるスピンドルモータ、並びにスピンドルモータを備える記録ディスク駆動装置に関するものである。

記録ディスク駆動装置は、記録ディスクを回転駆動するために流体動圧軸受を用いたスピンドルモータを備えている。流体動圧軸受は、回転部材と静止部材との間の動圧発生溝を含む微小隙間に潤滑流体が充填されたスラスト動圧軸受部およびラジアル動圧軸受部を備えている。そして、スピンドルモータが回転するとスラスト動圧軸受部に発生する流体動圧により、回転部材が静止部材に対して浮上し非接触状態で回転する。

ところが、スピンドルモータが回転していない状態では、流体動圧による浮上作用が無いために、スラスト動圧軸受部に含まれる回転部材と静止部材との軸受面同士が面接触し、起動または停止の際に擦れて、双方の軸受面に傷を付ける虞がある。また、スピンドルモータの回転始動の際に、スラスト軸受面同士の隙間間隔が小さいため潤滑流体の循環阻止作用が働き、速やかには流体層が出来難く、回転部材の速やかな浮上が行われず流体動圧軸受としての機能に支障を来すことが起こり得る。

特許文献１には、スラスト・ラジアル両荷重を支持する流体動圧軸受を介して回転体を固定部で支持し、流体動圧軸受の軸端部で相対向してスラスト軸受部を形成する略平坦状の面部のうち一方の面部に、この一方の面部とは別体に製造された１個または複数個の凸部を、回転体の回転静止時に他方の面部に当接するように設けたスピンドルモータが開示されている。この構成によって、回転体の回転静止時に凸部が対向面に当接し、流体動圧軸受の相対向する略平坦状の端面部の間に隙間が形成され、この相対向する両端面部の一方は相手側の端面部に対して浮いた状態になり、スラスト軸受部が略全面接触状態となることを回避できると記載されている。

特許文献２には、スラスト軸受と、これに対向する軸部材の一端面との間にスラスト軸受隙間を形成した動圧型軸受ユニットにおいて、スラスト軸受に突出部を形成した構成が記載されている。これにより、軸部材の起動・停止時に、スラスト支持力が減少または消滅して軸部材が落ち込んでスラスト軸受と摺接した際にも、この摺接がスラスト軸受に形成された突出部との間で行われることにより、摺接に伴うスラスト軸受やフランジ部の摩耗を抑制し、軸受ユニットの寿命向上を図ることができると記載されている。

また特許文献３には、スリーブの上端面とロータハブの天板の底面とによって、スラスト軸受部が形成され、スリーブの上端面とロータハブの天板の底面のいずれか一方には、スラスト軸受部よりも微小隙間の軸線方向の隙間寸法が小となるように環状突部が設けられたスピンドルモータが開示されている。この構成によって、起動／停止時におけるロータハブとスリーブとの接触が環状突部が形成される部分に限定され、スラスト軸受部での接触が防止されることにより、スラスト軸受部が保護され、スラスト軸受部の摩耗が抑制され、スピンドルモータの耐久性並びに信頼性を改善することができる点が記載されている。

特開２００３−１８７９２号公報 特開２００２−３２７７３４号公報 特開２００３−３２９５９号公報

ところで、特許文献１に記載されたスピンドルモータのように、凸部を別体で作り、スラスト軸受部の略平坦状の面部のうち一方の面部に圧入等により一体化して形成する場合、一体化された部品の複数の凸部の面部からの突出量を精度よく一定の寸法にするのが困難である。また、凸部が１個や２個程度の数である場合は、静止状態ではスラスト軸受部を形成する略平坦状の面部同士が傾いて接触する可能性がある。そのような状態から回転を起動するのはエネルギー損失が大きくなり、スラスト軸受面の摩耗を十分防止することができないばかりか、高精度な回転を実現する妨げにもなる。また、別体の凸部を加工したり、圧入したりするための工程数の増大により製造コストの上昇を招くこととなる。

また、特許文献１〜３は、いずれもスラスト軸受部を構成するいずれか一方の軸受面に他方の軸受面に設けた突出部を当接させて、軸受面同士の面接触を防止する技術的思想を開示している。しかしながら、突出部と軸受面との間の接触は点接触や線接触に近いものになるので、接触部分では軸受面同士の面接触よりも高い接触圧力が生じることになる。したがって、回転始動時においては、高い接触圧力下で突出部と軸受面が摺動することになるので、スラスト軸受面を傷つけることを十分に防止することはできない。

さらに、特許文献１〜３はいずれもスラスト軸受部の隙間内に突出部を形成したため、突出部が形成されている位置の隙間は他の部分の隙間より間隔が狭くなっている。これにより、スピンドルモータの回転始動の際、軸受流体の円滑な循環が妨げられてエネルギー損失が大きくなり、速やかに流体層が出来難く、回転部の速やかな浮上や十分な大きさの浮上が行われず、流体動圧軸受としての機能が損なわれることになる。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、流体動圧軸受の損傷や摩耗を確実に防止するとともに、軸受流体の円滑な循環により起動トルクが低く長寿命な流体動圧軸受、流体動圧軸受を備えるスピンドルモータ、並びにスピンドルモータを備える記録ディスク駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の流体動圧軸受は、
一方の端部がベースプレートに対して相対的に固定された固定シャフトと、
前記固定シャフトの外周面に位置する第１のラジアル軸受面に対して、第１の隙間を隔てて対向する第２のラジアル軸受面を有し、相対的に回転可能に支持されたラジアル軸受構成部と、
前記ラジアル軸受構成部の一方の端部に位置する第１のスラスト軸受面に対して、前記第１の隙間と連通した第２の隙間を隔てて対向する第２のスラスト軸受面を有し、前記ベースプレートに対して相対的に固定されたスラスト軸受構成部と、
前記第１の隙間及び前記第２の隙間に充填された潤滑流体と、
前記固定シャフトの他方の端部に設けられ、ストッパー面を有するストッパー部と、
前記ラジアル軸受構成部の他方の端部に固定され、中心孔を有し、前記中心孔の周辺領域に、前記ストッパー面と対向する環状領域を有するカバー部材と、
を備え、
前記回転軸方向に沿う、前記カバー部材の前記環状領域から前記ラジアル軸受構成部の前記第１のスラスト軸受面までの距離Ｌ１と、前記ストッパー部の前記ストッパー面から前記スラスト軸受構成部の前記第２のスラスト軸受面までの距離Ｌ２との間に、Ｌ１＜Ｌ２の関係が成立することにより、
前記ラジアル軸受構成部が前記固定シャフトに対して相対的に回転している時は、前記カバー部材の前記環状領域と前記ストッパー部の前記ストッパー面との間に隙間が存在し、
前記ラジアル軸受構成部が前記固定シャフトに対して相対的に回転を静止している時は、前記カバー部材の前記環状領域が前記ストッパー部の前記ストッパー面に当接し、前記ラジアル軸受構成部の前記第１のスラスト軸受面と、前記スラスト軸受構成部の前記第２のスラスト軸受面との間に隙間が存在し、前記潤滑流体が存在することを特徴とする。

本発明のスピンドルモータは、
前記流体動圧軸受と、
前記流体動圧軸受が有する前記ラジアル軸受構成部を回転駆動させる駆動装置と、
を備えることを特徴とする。

本発明の記録ディスク駆動装置は、
前記スピンドルモータと、
前記ラジアル軸受構成部の円周領域に取り付けられ、前記駆動装置により前記ラジアル軸受構成部と共に回転駆動される環状の記録ディスクと、
を備えることを特徴とする。

本発明の流体動圧軸受、流体動圧軸受を備えるスピンドルモータ、並びにスピンドルモータを備える記録ディスク駆動装置によれば、軸受装置が静止した状態において、スラスト軸受部以外の箇所であるストッパー部とカバー部材とが当接しスラスト軸受面同士は接触せずに隙間が確保されているので、隙間内には潤滑流体が途切れることなく存在している。また、スラスト軸受面同士の隙間において局所的に狭くなる箇所がない。このため、スピンドルモータ起動時にスラスト軸受面同士が接触することなく、潤滑流体の循環が円滑かつ速やかに形成され、スラスト軸受が早く安定な浮上位置に達することができる。また、スピンドルモータ停止時にも、スラスト軸受面同士が接触することがない。これにより、起動トルクが低減され、スラスト軸受面を傷つけることもなく、スラスト軸受面の摩耗も確実に防止することができる。

また、摩耗粉によって潤滑流体が汚染されることも防止することができる。スラスト軸受面の摩耗の虞がないのでスラスト軸受面にＤＬＣコーティングのような耐摩耗処理を施す必要が無く、コストが低減される。潤滑流体の循環が速やかに形成されることによって、潤滑流体が漏出する虞も低減される。さらには、軸方向に衝撃を受けたような場合であってもスラスト軸受面同士は接触しないため、スラスト軸受面が保護され耐久性や信頼性が向上する。

本発明の実施の形態１による流体動圧軸受、流体動圧軸受を備えるスピンドルモータ、並びにスピンドルモータを備える記録ディスク駆動装置の主要部における断面構造を示した縦断面図。 同流体動圧軸受におけるスラスト軸受面に設けられたスパイラル状の動圧溝の一例を示した平面図。 同流体動圧軸受において、回転時のストッパー面とカバー部材の内側底面との相対的な位置関係を示す縦断面図。 同流体動圧軸受において、静止時のストッパー面とカバー部材の内側底面との相対的な位置関係を示す縦断面図。 本発明の実施の形態２による流体動圧軸受、流体動圧軸受を備えるスピンドルモータ、並びにスピンドルモータを備える記録ディスク駆動装置の主要部における断面構造を示した縦断面図。 本発明の実施の形態３による流体動圧軸受、流体動圧軸受を備えるスピンドルモータ、並びにスピンドルモータを備える記録ディスク駆動装置の主要部における断面構造を示した縦断面図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（１）実施の形態１
本発明の実施の形態１による流体動圧軸受、またこの流体動圧軸受を備えるスピンドルモータについて説明する。

図１に、本発明の実施の形態１による流体動圧軸受、これを備えるスピンドルモータの主要部分における縦断面構造を示す。スピンドルモータは、記録ディスクを駆動するための記録ディスク駆動装置に用いられる。

このスピンドルモータは、中央にほぼ円筒状の開口部が設けられ、そこにブッシングに相当するスラスト軸受構成部１６が嵌合され収容されたベースプレート１０を備えている。

このスラスト軸受構成部１６は、中央に開口部が設けられたほぼカップ状の形状として、底部と、底部から図中上方に向かって連続する環状壁部を有し、環状壁部に囲まれた開口部には固定シャフト１２が取り付けられている。

固定シャフト１２の上側端部には、環状に、かつ固定シャフト１２と一体に形成されたフランジ部１８が配置され、フランジ部１８の上部には環状のストッパー面１８ａａを有するストッパー部１８ａ、さらにその上部の中央部には先端部１８ｂを有する。

ここで、フランジ部１８の外径ＤＦ、環状のストッパー面１８ａａの外径Ｄ１および先端部１８ｂの外径ＤＳは、ＤＦ≧Ｄ１＞ＤＳの関係が成立する寸法を有する。さらに、図示されないが、固定シャフト１２の先端部１８ｂの端面には、スピンドルモータを記録ディスク駆動装置のハウジング蓋と結合するためのねじ穴が開孔されている。

固定シャフト１２の周囲には、固定シャフト１２に対して相対的に回転可能に挿入されたスリーブ１１４ａが設けられており、このスリーブ１１４ａの上端部には中央が開孔されて先端部１８ｂが挿入された、カップ状の形状を有するカバー部３０が固定されている。

ここで、スリーブ１１４ａの上端部では、固定シャフト１２のフランジ部１８を収容するためにこの収納箇所では内周が拡径しており、さらにカバー部材３０の環状壁部と嵌合する箇所では外周面が縮径している。

スリーブ１１４ａの上端部の内側端面は、固定シャフト１２のフランジ部１８の下面と微小隙間を隔てて対向しており、またスリーブ１１４ａの下端面はスラスト軸受構成部１６の内側底面と微小隙間を隔てて対向している。

図２に、スリーブ１１４ａの下端面におけるスラスト軸受面に設けられたスパイラル状の動圧溝の一例を示す。図２（ａ）にスラスト軸受面の平面、図２（ｂ）に図２（ａ）における一点鎖線Ｘにおける縦断面の表面部分を示す。このように、複数の溝１１４ａ１と凸状のランド１１４ａ２とが交互にスパイラル状に設けられていてもよい。しかし、このスラスト軸受面の形状は一例であって、動圧を発生し得る構造であれば他の形状であってもよい。

このようにして、スリーブ１１４ａはフランジ部１８の下面との微小隙間を経た空間、およびスラスト軸受構成部１６の内側底面との微小隙間を経た空間に回転可能に配置されている。スリーブ１１４ａの外周面には、記憶ディスクが積載されるロータハブ１１４ｂが取り付けられる。尚、本実施の形態１では、スリーブ１１４ａとロータハブ１１４ｂとでラジアル軸受構成部を構成する。

カバー部材３０は、その内側底面がスリーブ１１４ａの上端部の外側端面に当接するように固定される。これによりカバー部材３０が正確に位置決めされ、カバー部材３０の底面と、フランジ部１８のストッパー部１８ａの環状の端面、即ちストッパー面１８ａａとの間で、回転軸４６方向における高精度な相対的位置関係が得られる。

スラスト軸受構成部１６の底部は、固定シャフト１２の下端部が嵌合される支持孔を有する。この底部は、固定シャフト１２を確実に固定するために必要な厚さと剛性とを有している。スラスト軸受構成部１６の円周壁は、その外周面がベースプレート１０に設けられた円筒部の内周面に嵌合されて固定される。

尚、固定シャフト１２とスラスト軸受構成部１６との間、ならびにスラスト軸受構成部１６とベースプレート１０との間には接着剤を塗布しても良い。その場合、嵌合部分のいずれかの一方の面に溝を設けると接着剤が嵌合部分において保持されやすくなるので望ましい。

本実施の形態１では、固定シャフト１２、スリーブ１１４ａ、カバー部材３０およびスラスト軸受構成部１６がそれぞれ単体部品で構成されている。このため、予めこれらを組み付けて単体の流体軸受を製造することができる。その後に、ベースプレート１０とロータハブ１１４ｂを取り付けることで、スピンドルモータを得ることができる。

固定シャフト１２、スリーブ１１４ａおよびスラスト軸受構成部１６のそれぞれの間には、両側が開口した微小隙間が形成され、例えばエステル油などの潤滑流体が途切れることなく連続的に充填されている。

互いに対向するスリーブ１１４ａの上端部の内周面とフランジ部１８の外周面の間の微小隙間の上側開口端には、テーパ状に図中上方に向かって徐々に広がる隙間によって第１の毛細管シール部が形成されている。上側の潤滑流体の界面は、この第１の毛細管シール部内に位置する。

また、フランジ部１８の外周面には、潤滑流体を矢印２１で示された下方へ押し下げるポンピングシールの機能を果たすスパイラル溝１３６が形成されている。これらの二種類のシール機能の複合的な作用とカバー部材３０とによって、上側開口端側からの潤滑流体の漏出が確実に防止される。

スパイラル溝１３６は、フランジ部１８とスリーブ１１４ａとの間において、好ましくはテーパ状の図中上方に向かって徐々に広がる断面形状を有するシール隙間３２に連通している。シール隙間３２は実質的に回転軸４６と平行な方向に延在しており、回転軸４６に対して相対的に好ましくは内方に向かって傾いたスリーブ１１４ａ及びフランジ部１８の相互に対向する表面によって形成されている。これにより潤滑流体が、流体動圧軸受が回転動作中において遠心力によって図中下方の軸受隙間２０の方向へ押圧される。

カバー部材３０と固定シャフト１２の端部１８ｂとの間の隙間において、ラビリンスシール４８が形成されており、空気の交換及びこれに伴う潤滑流体の蒸発が低減される。これにより、シール隙間３２の潤滑流体が外に漏出するのを防止する効果をより確実に高めることができる。

互いに対向するスリーブ１１４ａの下端部の外周面とスラスト軸受構成部１６の環状壁内周面との間の微小隙間の下側開口端には、テーパ状に図中上方に向かって徐々に広がる隙間によって第２の毛細管シール部が形成され、さらにこれに連続する潤滑流体保持空間３４が形成されている。下側の潤滑流体の界面は、この第２の毛細管シール部内に位置する。

潤滑流体保持空間３４は、軸受隙間２０より広い半径方向に延在する領域を含んでおり、この領域は、スリーブ１１４ａの外周面及びスラスト軸受構成部１６の内周面によって形成される、ほぼ回転軸４６方向に延在するテーパ状開口領域へと連続している。この潤滑流体保持空間３４は、毛細管シールとしての機能に加えて、流体貯溜部としての機能を有する。これにより、潤滑流体が相応に蒸発した際に軸受隙間２０へ取り込むことにより、軸受としての耐用寿命に必要とされる流体量を確保することができる。

通常は、第２の毛細管シール部の働きによって、下側開口端における潤滑流体の漏出が防止される。仮に、潤滑流体が第２の毛細管シール部を越えた場合であっても、流体保持空間３４内に収まるため、漏出は防止される。さらに、スリーブ１１４ａの上端側の微小隙間と、スリーブ１１４ａの下端側のスラスト軸受部２６との間に、矢印２９で示された方向に潤滑流体を流す連通孔１２８を設けることにより、潤滑流体が円滑に循環する。このため、軸受が動作し潤滑流体内に気泡が発生して熱膨張したような場合であっても外部に速やかに排除することができる。このため、気泡が温度上昇によって膨張し潤滑流体を漏出させる現象が回避される。

また、潤滑流体保持空間３４は、潤滑流体の充填量の公差を補償することができる。この潤滑流体保持空間３４のテーパ状領域を形成するスリーブ１１４ａ及びスラスト軸受構成部１６の両方の対向面は、それぞれ回転軸４６に対して相対的に内方に向かって傾いている。これにより、潤滑流体は軸受の回転中において遠心力により中心に向かって軸受隙間２０の方向へ押圧されることとなる。

固定シャフト１２の外周面と、本実施の形態１においてラジアル軸受構成部に相当するスリーブ１１４ａの内周面との間には、固定シャフト１２の回転軸４６に沿った図中上下方向に離間した第１のラジアル軸受部２２ａおよび第２のラジアル軸受部２２ｂが構成されている。

より詳細には、固定シャフト１２の回転軸４６方向に沿って、その中央付近に配置された円周溝２４によって上下に分離されたスリーブ１１４ａの二つのラジアル軸受面は、数ミクロンの間隔の軸受隙間２０を形成しながら固定シャフト１２を包囲するとともに、適当な動圧溝構造を備えている。

これにより、固定シャフト１２において回転軸４６方向に沿って上下に分離されそれぞれ対向するラジアル軸受面とともに、第１の動圧ラジアル軸受部２２ａおよび第２の動圧ラジアル軸受部２２ｂを構成するようになっている。

尚、動圧溝構造は、スリーブ１１４ａのラジアル軸受面に形成されていてもよく、あるいはその替わりに固定シャフト１２のラジアル軸受面上に形成されていてもよい。

第１の動圧ラジアル軸受部２２ａ、第２の動圧ラジアル軸受部２２ｂにそれぞれ形成された動圧溝構造は、例えば潤滑流体を回転軸４６に沿って上方又は下方に向かって送出するための半正弦波形をした複数の動圧溝を有している。

第２のラジアル軸受部２２ｂの図中下側には、半径方向に延在するスリーブ１１４ａのスラスト軸受面、およびこれに対応して対向するスラスト軸受構成部１６のスラスト軸受面が形成されており、その間には半径方向に延在する軸受隙間２０の領域が設けられている。これらのスラスト軸受面は、固定シャフト１２の回転軸４６に対して直交する円環状の軸受面を有するスラスト軸受部２６を構成する。

スラスト軸受部２６において、潤滑流体を矢印２７で示された回転軸４６の中心へ向かって送出するスパイラル状の動圧溝構造が、スリーブ１１４ａのスラスト軸受面またはスラスト軸受構成部１６のスラスト軸受面、あるいはその両方のスラスト軸受面に形成されている。また、このスパイラル状の動圧溝構造は、スリーブ１１４ａのスラスト軸受面の一部領域に設けることもできる。しかし、より動圧を全域に渡って発生させるためには、この面全域にわたって、即ち内縁部から外縁部まで延在するように形成することが望ましい。

この動圧溝構造により、スラスト軸受部２６における軸受隙間２０の全域に渡って正の圧力分布が得られ、負圧の存在する領域の発生が回避される。これは、スラスト軸受部２６の半径方向内側の位置から半径方向外側の位置へ、流体圧力が連続的に減少していくことに起因する。このように、半径方向外側に向かって減少していく圧力勾配により、潤滑流体にガスが発生したような場合であっても、そのガスが半径方向外側に向かって導かれ、スラスト軸受部２６から排出される。

尚、本実施の形態１では、スラスト軸受部２６がスパイラル状の動圧溝構造を有する場合について説明したが、動圧を発生し得る形状であればスパイラル状には限定されない。

スピンドルモータの電磁駆動装置は、ベースプレート１０の円筒部に配置されたステータ構造４２と、ロータハブ１１４ｂの内側の円周面に配置され、隙間を介してステータ構造４２を取り囲む環状の永久磁石４４とによって構成されている。ステータ構造４２のコイルに電流が流れると、ロータハブ１１４ｂとスリーブ１１４ａとを含むロータ部が回転する。これにより、第１のラジアル軸受部２２ａ及び第２のラジアル軸受部２２ｂ、ならびにスラスト軸受部２６において動圧が発生し、ロータ部が浮上して非接触状態で支持されながら回転する。

ところで、このスピンドルモータはスラスト軸方向に関し、流体動圧によって上方向にロータ部を浮上させる力を生成するスラスト軸受部２６のみ有し、下方向に力を生成する軸受部は有していない。

そこで、スラスト軸方向で上下の力の均等がとれるように相等の反力や初期荷重を付与する必要がある。本実施の形態１では、ベースプレート１０に、永久磁石４４に軸方向において対向し、磁気的に吸引される強磁性リング４０を設けている。この磁気吸引力は、スラスト軸受部２６に発生する流体動圧による上方向の力と反対向きに下方向に作用するものであり、これによりスラスト軸方向における力の均等がとれるため安定的にロータ部を保持することができる。

ところで、ロータ部が安定的に回転している間は、カバー部材３０の内側底面とストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａとの間に微小隙間が形成される。この微小隙間は、スラスト軸受部２６において形成される軸受隙間２０よりも小さくなるように設定されている。スピンドルモータの回転が止まると、ロータ部を支持する動圧による浮上力が作用しなくなり、ロータ部はカバー部材３０の内側底面がストッパー部１８ａの上面であるストッパー面１８ａａに当接するまで下がる。

しかしながら、スラスト軸受部２６において、互いに対向するスリーブ１１４ａとスラスト軸受構成部１６のそれぞれのスラスト軸受面は接触せずに微小な軸受隙間２０が残る。これにより、スラスト軸受面同士が接触することによって生じる傷や摩耗を確実に防止することができる。また、スラスト軸方向に衝撃を受けたような場合であっても、スラスト軸受部２６において、互いに対向するスラスト軸受面同士は接触せずに微小な軸受隙間２０が確保されるので、スラスト軸受面における損傷を防止することが可能である。

さらに、本実施の形態１ではスラスト軸受部２６におけるスラスト軸受面に凸部等が設けられていない。これにより、スラスト軸受部２６における微小な軸受隙間２０の間隔が局所的に狭められることが無い。この結果、回転始動時等においてスラスト軸受部２６における潤滑流体の円滑な循環が行われて速やかに流体層が形成され、スラスト軸受面同士の接触により生じる傷や摩耗を防止することができる。

このような本実施の形態１におけるスピンドルモータの起動時における潤滑流体の循環を向上して軸受の損傷を防止するための構造について、以下に詳述する。

上述したように、固定シャフト１２のフランジ部１８の上面に、段差のあるストッパー面１８ａａを有するストッパー部１８ａが設けられている。

図３に、スピンドルモータの回転時におけるフランジ部１８のストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａと、カバー部材３０との相対的な位置関係を示す。

ストッパー面１８ａａの外径Ｄ１と、カバー部材３０の穴の内径Ｄ２との間には、Ｄ１＞Ｄ２の関係が成立する。この外径Ｄ１と内径Ｄ２との差分Ｄ１−Ｄ２が、カバー部材３０の内側底面とストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａとの接触し得るリング状領域の幅寸法に対応する。

また、カバー部材３０の内側底面からスリーブ１１４ａの下表面までの距離Ｌ１と、ストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａから軸受構成部品１６の内側上面までの距離Ｌ２との間には、Ｌ２＞Ｌ１の関係が成立する。よって、カバー部材３０の内側底面に、ストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａが当接した状態で、スリーブ１１４ａの下表面と軸受構成部品１６の内側上面との間、即ちスラスト軸受部２６におけるそれぞれのスラスト軸受面の間には軸受隙間２０が存在することになる。

スピンドルモータの回転時には、カバー部材３０の内側底面とストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａとの間に隙間が存在し、かつスリーブ１１４ａの下表面と軸受構成部品１６の内側上面との間に軸受隙間２０が存在する。

図４に、スピンドルモータの静止時におけるフランジ部１８のストッパー部１８ａと、カバー部材３０との相対的な位置関係を示す。

スピンドルモータの回転が静止すると、上述したようにロータ部を支持する動圧による浮上力が作用しなくなり、カバー部材３０の内側底面がストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａに当接するまで下がる。この状態で、スラスト軸受部２６におけるスラスト軸受面同士は接触しておらず、両者の間には軸受隙間２０が確保され潤滑流体が存在している。

この静止状態からスピンドルモータが回転を開始した時に、軸受隙間２０に存在していた潤滑流体が速やかに循環され、図３に示されたような安定した位置関係に早く到達する。起動時において接触する箇所は、カバー部材３０の内側底面とストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａとの当接面のみに限られる。この当接面は、幅方向の寸法Ｄ１−Ｄ２を有するリング状領域であり、スラスト軸受面と比較し面積が遙かに小さく設定できる。また、凸部のような局所的な接触と異なり面接触である。このため摩耗する箇所が殆どなく、スラスト軸受面同士の表面の損傷が回避されるとともに、起動トルクを大幅に減少させることが可能である。

また、流体動圧軸受が軸方向に衝撃を受けたような場合であっても、カバー部材３０の内側底面とストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａとが当接し、スラスト軸受面同士の接触を回避することができるので、軸受の損傷を防止することが可能である。さらに、対向するそれぞれのスラスト軸受面同士に耐摩耗処理を施す必要が無く、コスト低減に寄与することができる。

尚、ストッパー部１８ａは、固定シャフト１２を加工する際にフランジ部１８の上面に段差を付けて一体加工で形成することができる。よって、スラスト軸受面に別部品の凸部を圧入するような処理とは異なり、低コストかつ高精度な寸法や位置関係を実現することができる。固定シャフト１２に耐摩耗処理を行う際には、一体加工ゆえストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａにも処理が施されることとなり、工数の増加を伴わず低コストならびに製造時間の短縮が可能である。

（２）実施の形態２
本発明の実施の形態２による流体動圧軸受を備えたスピンドルモータ、さらにはこのスピンドルモータを備えた記録ディスク駆動装置について、その縦断面構造を示した図５を参照して説明する。ここで、上記実施の形態１と同等の構成部品又は機能が実質的に同等である構成部品には同じ符号を付すものとする。

尚、本実施の形態２ではスリーブとハブとが一体となってロータ部１４として構成されている。このため、実施の形態２は流体動圧軸受単体では存在せず、軸受を備えたスピンドルモータ、あるいはこのスピンドルモータを備えた記録ディスク駆動装置として存在する。

ロータ部１４の外側のカップ状の部分には、記録ディスク駆動装置における記憶ディスク５８が取り付けられる。複数の環状ディスク状の記憶ディスク５８は、ロータ部１４においてスペーサ６０によって相互に分離された状態で載置されている。記憶ディスク５８は、ロータ部１４のねじ穴５６においてネジで取り付けが可能な保持部５４により保持されている。記録ディスク駆動装置の上面は、ハウジング蓋５０で覆われている。

上記実施の形態１では、上面中心部にねじ穴５２が設けられた固定シャフト１２のフランジ部１８の上面に段差を付けてストッパー面１８ａａを設けたストッパー部１８ａを有する。これに対し本実施の形態２では、固定シャフト１２のフランジ部１８の円周領域における上部端面を直接ストッパー面１８ａａとしている。

このストッパー面１８ａａが、ロータ部１４に固定されたカバー部材３０の内側底面に当接して、スラスト軸受部２６におけるスラスト軸受面同士の接触を防ぐことができる。

このように静止状態において、ロータ部１４に固定されたカバー部材３０に当接して、スラスト軸受部２６におけるスラスト軸受面同士の接触を防ぐことができるのであれば、ストッパー面１８ａａとして作用する端面の形成位置は限定されない。

尚、本実施の形態２における流体動圧軸受のラジアル軸受構成部は、上記実施の形態１と異なり、スリーブとロータハブとが一体化したロータ部１４として構成されている。このように、本発明ではラジアル軸受構成部を別個の単体部品であるスリーブとロータハブとで構成してもよく、あるいは両者を一体化した一部品であるロータ部として構成してもよい。

（３）実施の形態３
本発明の実施の形態３による流体動圧軸受、及びこれを備えたスピンドルモータ、さらにはこのスピンドルモータを備えた記録ディスク駆動装置について、その特徴的部分の縦断面構造を示した図６を参照して説明する。

本実施の形態３では、上記実施の形態１におけるカバー部材３０の底部における中心孔の縁を内側に折り曲げて当接面３０ａを形成し、フランジ部１８上面に設けられたストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａに当接するように構成してもよい。

この場合におけるカバー部材３０の当接面３０ａと内側底面との間には、寸法Ｌ４が存在する。カバー部材３０の内側底面から寸法Ｌ４とストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａから軸受構成部品１６の内側上面までの距離Ｌ５とを加算したＬ５＋Ｌ４と、カバー部材３０の内側底面からスリーブ１１４ａの下表面までの距離Ｌ３との間には、Ｌ５＋Ｌ４＞Ｌ３の関係が成立する。これにより、ストッパー部１８ａのストッパー面１８ａａに、カバー部材３０の当接面３０ａが当接した状態で、スリーブ１１４ａの下表面と軸受構成部品１６の内側上面との間、即ちスラスト軸受部２６におけるそれぞれのスラスト軸受面の間には軸受隙間２０が存在する。このため、上記実施の形態１と同様に静止状態で、スラスト軸受部２６におけるスラスト軸受面同士が接触せず両者の間に軸受隙間２０が確保されて潤滑流体が存在する。この静止状態から回転を開始した時、潤滑流体が速やかに循環されるのでスラスト軸受面同士の表面の損傷を防止し起動トルクを大幅に減少させることができる。また、スピンドルモータが停止するときも、スラスト軸受面同士の表面の損傷を防止させることが出来る。

また、同様に上記実施の形態２におけるカバー部材３０の底部における中心孔の縁を内側に折り曲げて、フランジ部１８の周辺領域におけるストッパー面１８ａａに当接するように構成してもよい。

上記いずれの場合においても、カバー部材とストッパー面の少なくともいずれか一方の接触部位に、耐摩耗処理を施すことが望ましい。これにより、カバー部材とストッパー面との間の摩耗が低減される。

耐磨耗処理としては、例えば硬質膜を形成して表面硬度を上げる処理、あるいは固体潤滑剤皮膜を形成して摩擦係数を低減する処理等を用いることができる。

硬質膜としては、硬度が高く摩擦係数が低いＤＬＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、あるいはＡｌ_２Ｏ_３等による被膜を用いてもよい。固体潤滑剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）、黒鉛、窒化ホウ素（ＢＮ）等を用いた固体潤滑剤を用いてもよい。しかし、耐摩耗処理、硬質膜、固体潤滑剤は上述したものには限定されない。

上記実施の形態はいずれも一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲内において様々に変形することが可能である。

１０ ベースプレート
１２ 固定シャフト
１４ ロータ部
１６ スラスト軸受構成部
１８ フランジ部
１８ａ ストッパー部
１８ａａ ストッパー面
１８ｂ シャフトの先端部
２０ 軸受隙間
２１、２７、２９ 矢印方向
２２ａ 第１の動圧ラジアル軸受部
２２ｂ 第２の動圧ラジアル軸受部
２４ 円周溝
２６ スラスト軸受部
２８、１２８ 連通孔
３０ カバー部材
３２ シール隙間
３４ 潤滑流体保持空間
４０ 強磁性リング
４２ ステータ構造
４４ 永久磁石
４６ 回転軸
４８ ラビリンスシール
５０ ハウジング蓋
５２ ねじ穴
５４ ロータ部
５６ ねじ穴
５８ 記憶ディスク
６０ スペーサ
１１４ａ スリーブ
１１４ｂ ロータハブ
１３６ スパイラル溝

Claims (13)

1. 一方の端部がベースプレートに対して相対的に固定された固定シャフトと、
   前記固定シャフトの外周面に位置する第１のラジアル軸受面に対して、第１の隙間を隔てて対向する第２のラジアル軸受面を有し、相対的に回転可能に支持されたラジアル軸受構成部と、
   前記ラジアル軸受構成部の一方の端部に位置する第１のスラスト軸受面に対して、前記第１の隙間と連通した第２の隙間を隔てて対向する第２のスラスト軸受面を有し、前記ベースプレートに対して相対的に固定されたスラスト軸受構成部と、
   前記第１の隙間及び前記第２の隙間に充填された潤滑流体と、
   前記固定シャフトの他方の端部に設けられ、ストッパー面を有するストッパー部と、
   前記ラジアル軸受構成部の他方の端部に固定され、中心孔を有し、前記中心孔の周辺領域に、前記ストッパー面と対向する環状領域を有するカバー部材と、
   を備え、
   前記回転軸方向に沿う、前記カバー部材の前記環状領域から前記ラジアル軸受構成部の前記第１のスラスト軸受面までの距離Ｌ１と、前記ストッパー部の前記ストッパー面から前記スラスト軸受構成部の前記第２のスラスト軸受面までの距離Ｌ２との間に、Ｌ１<Ｌ２の関係が成立することにより、
   前記ラジアル軸受構成部が前記固定シャフトに対して相対的に回転している時は、前記カバー部材の前記環状領域と前記ストッパー部の前記ストッパー面との間に隙間が存在し、
   前記ラジアル軸受構成部が前記固定シャフトに対して相対的に回転を静止している時は、前記カバー部材の前記環状領域が前記ストッパー部の前記ストッパー面に当接し、前記ラジアル軸受構成部の前記第１のスラスト軸受面と、前記スラスト軸受構成部の前記第２のスラスト軸受面との間に隙間が確保され、前記潤滑流体が存在することを特徴とする流体動圧軸受。
2. 前記ストッパー部の前記ストッパー面が、外径Ｄ１を有し、
   前記カバー部材の前記中心孔が内径Ｄ２を有し、
   前記カバー部材の前記環状領域は、前記外径Ｄ１から前記内径Ｄ２の範囲内に存在し、この環状領域と、前記ストッパー面が当接可能であることを特徴とする請求項１記載の流体動圧軸受。
3. 前記カバー部材は、前記中心孔の円周に沿う縁が折り曲げられた円周壁を有し、この円周壁の端面が前記環状領域に相当することを特徴とする請求項１又は２記載の流体動圧軸受。
4. 前記ストッパー面と、前記カバー部材の前記環状領域の少なくともいずれか一方において、耐摩耗処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流体動圧軸受。
5. 前記固定シャフトは、前記一方の端部が、前記スラスト軸受構成部を介して前記ベースプレートに対して相対的に固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流体動圧軸受。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流体動圧軸受と、
   前記流体動圧軸受が有する前記ラジアル軸受構成部を回転駆動させる駆動装置と、
   を備えることを特徴とするスピンドルモータ。
7. 請求項６記載のスピンドルモータと、
   前記ラジアル軸受構成部の円周領域に取り付けられ、前記駆動装置により前記ラジアル軸受構成部と共に回転駆動される環状の記録ディスクと、
   を備えることを特徴とする記録ディスク駆動装置。
8. 一方の端部がベースプレートに対して相対的に固定された固定シャフトと、
   前記固定シャフトの外周面に位置する第１のラジアル軸受面に対して、第１の隙間を隔てて対向する第２のラジアル軸受面を有し、相対的に回転可能に支持されたラジアル軸受構成部と、
   前記ラジアル軸受構成部の一方の端部に位置する第１のスラスト軸受面に対して、前記第１の隙間と連通した第２の隙間を隔てて対向する第２のスラスト軸受面を有し、前記ベースプレートに対して相対的に固定されたスラスト軸受構成部と、
   前記第１の隙間及び前記第２の隙間に充填された潤滑流体と、
   前記固定シャフトの他方の端部に設けられ、ストッパー面を有するストッパー部と、
   前記ラジアル軸受構成部の他方の端部に固定され、前記ストッパー面と対向する環状領域を有するカバー部材と、
   前記ラジアル軸受構成部を回転駆動させる駆動装置と、
   を備え、
   前記回転軸方向に沿う、前記カバー部材の前記環状領域から前記ラジアル軸受構成部の前記第１のスラスト軸受面までの距離Ｌ１と、前記ストッパー部の前記ストッパー面から前記スラスト軸受構成部の前記第２のスラスト軸受面までの距離Ｌ２との間に、Ｌ１<Ｌ２の関係が成立することにより、
   前記ラジアル軸受構成部が前記固定シャフトに対して相対的に回転している時は、前記カバー部材の前記環状領域と前記ストッパー部の前記ストッパー面との間に隙間が存在し、
   前記ラジアル軸受構成部が前記固定シャフトに対して相対的に回転を静止している時は、前記カバー部材の前記環状領域が前記ストッパー部の前記ストッパー面に当接し、前記ラジアル軸受構成部の前記第１のスラスト軸受面と、前記スラスト軸受構成部の前記第２のスラスト軸受面との間に隙間が確保され、潤滑流体が存在することを特徴とするスピンドルモータ。
9. 前記ストッパー部の前記ストッパー面が、外径Ｄ１を有し、
   前記カバー部材の前記中心孔が内径Ｄ２を有し、
   前記カバー部材の前記環状領域は、前記外径Ｄ１から前記内径Ｄ２の範囲内に存在し、この環状領域と、前記ストッパー面が当接可能であることを特徴とする請求項８記載のスピンドルモータ。
10. 前記カバー部材は、前記中心孔の円周に沿う縁が折り曲げられた円周壁を有し、この円周壁の端面が前記環状領域に相当することを特徴とする請求項８又は９記載のスピンドルモータ。
11. 前記ストッパー面と、前記カバー部材の前記環状領域の少なくともいずれか一方において、耐摩耗処理が施されていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
12. 前記固定シャフトは、前記一方の端部が、前記スラスト軸受構成部を介して前記ベースプレートに対して相対的に固定されていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
13. 請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のスピンドルモータと、
    前記ラジアル軸受構成部の円周領域に取り付けられ、前記駆動装置により前記ラジアル軸受構成部と共に回転駆動される環状の記録ディスクと、
    を備えることを特徴とする記録ディスク駆動装置。

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