JP2011002024A - 軸受装置、スピンドルモータ、及びディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑流体中に混入した気泡を効率よく外部へ排出できる軸受装置を提供する。
【解決手段】軸受装置は、シャフト３３と、スラストカップ３２と、回転部材とを備える。回転部材の下面と、スラストカップ３２の環状部３２１の上面との第２間隙５２は、テーパシール部５５ａに連通する第１領域と、第１領域より径方向内側に位置して第１領域より軸方向の間隔が小さい第２領域とを含む。そして、貫通孔４１５の下端部は、第１領域と第２領域との境界から径方向外側に離間した位置に開口している。回転部材の回転時には、第１領域において潤滑オイル５９の局所的な循環が発生する。このため、貫通孔４１５の下端部から第１領域へ移動した気泡は、テーパシール部５５ａ側へ効率よく運搬され、テーパシール部５５ａの潤滑オイル５９の液面から良好に排出される。
【選択図】図４

Description

本発明は、軸受装置、スピンドルモータ、及びディスク駆動装置に関する。

ハードディスク装置や光ディスク装置には、ディスクをその中心軸を中心として回転させるためのスピンドルモータが搭載されている。スピンドルモータは、装置のハウジングに固定される静止部と、ディスクを支持しつつ回転する回転部と、を有する。スピンドルモータは、静止部と回転部との間に発生する磁束により中心軸を中心としたトルクを発生させ、これにより、静止部に対して回転部を回転させる。

スピンドルモータの静止部と回転部とは、軸受装置を介して接続される。特に、近年のスピンドルモータには、静止部と回転部との間に潤滑流体を介在させた軸受装置が使用されている。潤滑流体を有する軸受装置の例として、特開２００２−５１７１号公報には、相対的に回転自在に支持される軸体とスリーブ体との間に、潤滑流体が充填された軸受装置が記載されている。
特開２００２−５１７１号公報

潤滑流体を有する軸受装置において、潤滑流体中に気泡が混入し、軸体とスリーブ体との間に気泡が蓄積すると、軸受装置の回転特性が低下してしまう虞がある。特に、軸体又はスリーブ体に動圧発生用の溝が設けられている場合には、当該溝の近傍に気泡が蓄積すると、潤滑流体に良好に動圧を発生させることが困難となる。その結果、軸体とスリーブ体との間に、十分な支持力を得ることが困難となる。

本発明の目的は、潤滑流体中に混入した気泡を、効率よく外部へ排出できる軸受装置を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、上下に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトと、前記シャフトの外周面に固定された環状部及び前記環状部の外縁部から上方へ向けて突出する円筒部を有するスラストカップと、前記スラストカップの上方に配置され、前記シャフトの周囲において前記中心軸を中心として回転可能に支持される回転部材と、を備え、前記回転部材には、軸方向に延びる貫通孔が形成され、前記貫通孔、前記シャフトの外周面と前記回転部材の内周面との第１間隙、及び、前記回転部材の下面と前記環状部の上面との第２間隙、を含む空間に、潤滑オイルが充填され、前記シャフトの外周面と前記回転部材の内周面との少なくとも一方には、前記第１間隙に介在する潤滑オイルに動圧を発生させる複数の動圧溝が設けられ、前記回転部材の回転時に、前記複数の動圧溝は、前記第１間隙に介在する潤滑オイルを、前記第１間隙において上側に向かって流動させ、前記回転部材の外周面と前記円筒部の内周面との間に、前記空間に連通するとともに、下方へ向けて径方向の間隔が縮小するテーパシール部を有し、前記潤滑オイルの液面が前記テーパシール部内に位置し、前記第２間隙は、前記テーパシール部に連通する第１領域と、前記第１領域より径方向内側に位置して前記第１領域より軸方向の間隔が小さい第２領域とを含み、前記貫通孔の上端部は、前記第１間隙に連通し、前記貫通孔の下端部は、前記第１領域と前記第２領域との境界から径方向外側に離間した位置に開口している軸受装置である。

本願の例示的な第１発明によれば、回転部材の回転時に、第１領域において潤滑オイルの局所的な循環が発生する。このため、貫通孔の下端部から第１領域へ移動した気泡は、テーパシール部側へ運搬され、テーパシール部の潤滑オイルの液面から排出される。

図１は、軸受装置の構成を示した図である。 図２は、ディスク駆動装置の縦断面図である。 図３は、スピンドルモータの縦断面図である。 図４は、スラストカップ、シャフト、スラストワッシャ、及びハブのスリーブ部と、これらの近傍部位の縦断面図である。 図５は、ハブの縦断面図である。 図６は、ハブの上面図である。 図７は、ハブの下面図である。 図８は、スリーブ部の下部の近傍の拡大縦断面図である。 図９は、スリーブ部の下部の近傍の拡大縦断面図である。 図１０は、スリーブ部の下部の近傍の拡大縦断面図である。 図１１は、スリーブ部の下部の近傍の拡大縦断面図である。 図１２は、スリーブ部の下部の近傍の拡大縦断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書において、カップ状のスラスト部材をスラストカップと呼ぶことにする。また、以下では、中心軸９に沿う方向を上下方向とし、スラストカップ１３２，３２に対して回転部材１４１又はハブ４１側を上として、各部材の形状や位置関係を説明する。ただし、これは、あくまで説明の便宜のために上下方向を定義したものであって、本発明に係る軸受装置、スピンドルモータ、及びディスク駆動装置が、実際の機器に搭載されたときの設置姿勢を限定するものではない。

＜１．一実施形態に係る軸受装置＞
図１は、本発明の一実施形態に係る軸受装置１０５の構成を示した図である。図１に示したように、軸受装置１０５は、シャフト１３３と、スラストカップ１３２と、回転部材１４１と、を備えている。シャフト１３３は、上下に延びる中心軸９に沿って配置されている。スラストカップ１３２は、シャフト１３３の外周面に固定された環状部１３２ａと、環状部１３２ａの外縁部から上方へ向けて突出する円筒部１３２ｂと、を有する。回転部材１４１は、スラストカップ１３２の上方に配置され、シャフト１３３の周囲において中心軸９を中心として回転可能に支持されている。

回転部材１４１には、軸方向（中心軸９に沿う方向。以下同じ）に延びる貫通孔１４１ａが形成されている。貫通孔１４１ａ、シャフト１３３の外周面と回転部材１４１の内周面との第１間隙１５１、及び、回転部材１４１の下面と環状部１３２ａの上面との第２間隙１５２、を含む空間には、潤滑オイル１５９が充填されている。

また、シャフト１３３の外周面と回転部材１４１の内周面との少なくとも一方には、第１間隙１５１に介在する潤滑オイル１５９に動圧を発生させる、複数の動圧溝１５１ａが設けられている。複数の動圧溝１５１ａは、回転部材１４１の回転時に、第１間隙１５１に介在する潤滑オイル１５９を、第１間隙１５１において上側に向かって流動させる。

また、回転部材１４１の外周面と円筒部１３２ｂの内周面との間には、第２間隙１５２に連通するとともに、下方へ向けて径方向（中心軸９に直交する方向。以下同じ）の間隔が縮小するテーパシール部１５４ａが設けられている。そして、潤滑オイル１５９の液面が、テーパシール部１５４ａ内に位置する。

第２間隙１５２は、テーパシール部１５４ａに連通する第１領域１５２ａと、第１領域１５２ａより径方向内側に位置し、第１領域１５２ａより軸方向の間隔が小さい第２領域１５２ｂと、を含む。また、貫通孔１４１ａの上端部は、第１間隙１５１に連通し、貫通孔１４１ａの下端部は、第１領域１５２ａと第２領域１５２ｂとの境界から径方向外側に離間した位置に開口している。

本実施形態の軸受装置１０５では、回転部材１４１の回転時に、第１領域１５２ａにて潤滑オイル１５９の局所的な循環Ｆ１が発生する。このため、貫通孔１４１ａの下端部から第１領域１５２ａへ移動した気泡は、テーパシール部１５４ａ側へ運搬され、テーパシール部１５４ａの潤滑オイル１５９の液面から排出される。

＜２．より具体的な実施形態＞
＜２−１．ディスク駆動装置の構成＞
続いて、本発明のより具体的な実施形態について説明する。

図２は、ディスク駆動装置１の縦断面図である。ディスク駆動装置１は、磁気ディスク１２（以下、単に「ディスク１２」という）を回転させつつ、ディスク１２に対する情報の読み出し及び書き込みを行う装置である。図２に示したように、ディスク駆動装置１は、装置ハウジング１１、２枚のディスク１２、アクセス部１３、及びスピンドルモータ２を備えている。

装置ハウジング１１は、２枚のディスク１２、アクセス部１３、及びスピンドルモータ２を、内部に収容する筐体である。アクセス部１３は、スピンドルモータ２に支持されたディスク１２の記録面に沿ってヘッド１３１を移動させて、ディスク１２に対する情報の読み出し及び書き込みを行う。なお、アクセス部１３は、ディスク１２に対して情報の読み出し及び書き込みのいずれか一方のみを行うものであってもよい。

＜２−２．スピンドルモータの構成＞
続いて、上記のスピンドルモータ２の構成について説明する。図３は、スピンドルモータ２の縦断面図である。図３に示したように、スピンドルモータ２は、ディスク駆動装置１の装置ハウジング１１に固定された静止部３と、ディスク１２を支持しつつ中心軸９を中心として回転する回転部４と、を備えている。

静止部３は、ベース部材３１、スラストカップ３２、シャフト３３、スラストワッシャ３４、及びステータユニット３５を有する。

ベース部材３１は、ディスク駆動装置１の装置ハウジング１１（図１参照）の一部であり、装置ハウジング１１の他の部位と一体に形成されている。ただし、ベース部材３１と装置ハウジング１１とは、互いに固定された別体の部材であってもよい。ベース部材３１は、径方向に広がる平板部３１１と、平板部３１１の内縁部から上方へ向けて突出した略円筒形状のホルダ部３１２と、を有する。ベース部材３１は、例えば、アルミニウム合金等の金属により形成されるとよい。

スラストカップ３２は、環状部３２１と、環状部３２１の外縁部から上方へ向けて突出した円筒部３２２と、を有するカップ状の部材である。スラストカップ３２は、円筒部３２２の外周面をベース部材３１のホルダ部３１２の内周面に接触させた状態で、ベース部材３１に固定されている。また、スラストカップ３２の環状部３２１は、シャフト３３の下端部に固定されている。スラストカップ３２は、例えば、金属や樹脂により形成されるとよい。

シャフト３３は、中心軸９に沿って配置された略円柱形状の部材である。シャフト３３の下端部は、スラストカップ３２の環状部３２１の内側に圧入されるとともに、接着剤によりスラストカップ３２に固定されているとよい。すなわち、シャフト３３は、スラストカップ３２を介してベース部材３１に固定されていることとなる。シャフト３３は、例えば、ステンレス等の金属により形成されるとよい。

スラストワッシャ３４は、スラストカップ３２より上方の位置にて、シャフト３３に固定された、略円環形状の部材である。スラストワッシャ３４は、シャフト３３の上端部の近傍に圧入されるとともに、接着剤によりシャフト３３に固定されているとよい。スラストワッシャ３４は、例えば、金属や樹脂により形成されるとよい。

なお、本実施形態では、スラストカップ３２及びスラストワッシャ３４が、シャフト３３とは別の部材となっているが、シャフト３３と、スラストカップ３２又はスラストワッシャ３４とが、単一の部材として構成されていてもよい。

ステータユニット３５は、ステータコア３５１と複数のコイル３５２と、を有する。ステータユニット３５は、コイル３５２に与えられた駆動電流に応じて、磁束を発生させる機能を有する。ステータコア３５１は、円環形状のコアバック３５１ａと、コアバック３５１ａから径方向外側に向けて突出した複数本のティース部３５１ｂと、を有する。コアバック３５１ａは、ベース部材３１のホルダ部３１２の外周面に固定されている。ステータコア３５１は、例えば、電磁鋼板を当該形状に複数打ち抜き、それらを軸方向に積層することにより得られる。また、コイル３５２は、ステータコア３５１の各ティース部３５１ｂの周囲に巻回された導線により構成されている。

回転部４は、ハブ４１及びロータマグネット４２を有する。

ハブ４１は、シャフト３３の周囲において、中心軸９を中心として回転する回転部材である。ハブ４１は、スリーブ部４１１、円板部４１２、外側円筒部４１３、及びフランジ部４１４を有する。スリーブ部４１１は、シャフト３３の外周面に対向する内周面を有する略円筒形状の部分である。スリーブ部４１１は、軸方向に関して、スラストカップ３２の環状部３２１とスラストワッシャ３４との間に、配置されている。円板部４１２は、スリーブ部４１１の上端部から径方向外側に向けて広がる部分である。外側円筒部４１３は、円板部４１２の外縁部から下方へ向けて延びる部分である。また、フランジ部４１４は、外側円筒部４１３の下端部から径方向外側へ向けて突出した部分である。

外側円筒部４１３の外周面は、２枚のディスク１２の内周部に当接する当接面となる。また、フランジ部４１４の上面は、下側のディスク１２を載置する載置面となる。下側のディスク１２は、フランジ部４１４の上面に載置され、その上部に、スペーサ１２１を介して上側のディスク１２が載置される。各ディスク１２の内周部は、外側円筒部４１３の外周面に当接し、これにより、各ディスク１２の径方向の位置が決定される。このように、外側円筒部４１３及びフランジ部４１４は、２枚のディスク１２を支持する支持部となっている。

ロータマグネット４２は、ハブ４１の外側円筒部４１３の内周面に固定されている。ロータマグネット４２は、中心軸９を中心とする円環形状をなしている。ロータマグネット４２の内周面は、ステータコア３５１の複数のティース部３５１ｂの外周面と径方向に対向する。また、ロータマグネット４２の内周面は、Ｎ極とＳ極とが交互に配列された磁極面となっている。

スラストカップ３２、シャフト３３、及びスラストワッシャ３４と、ハブ４１との間の微小な間隙には、潤滑オイル５９が介在する。潤滑オイル５９の上側の液面は、スラストワッシャ３４の外周面とハブ４１の円板部４１２の内周面との間に、位置する。また、潤滑オイル５９の下側の液面は、スラストカップ３２の円筒部３２２の内周面とハブ４１のスリーブ部４１１の外周面との間に、位置する。

また、ハブ４１のスリーブ部４１１には、上面から下面まで軸方向に延びる貫通孔４１５が形成されている。貫通孔４１５の内部にも、潤滑オイル５９が充填されている。なお、潤滑オイル５９としては、例えば、ポリオールエステル系オイルやジエステル系オイル等のエステルを主成分とするオイルが使用されるとよい。

ハブ４１は、スラストカップ３２、シャフト３３、及びスラストワッシャ３４に対して、潤滑オイル５９を介して回転自在に支持されている。すなわち、本実施形態では、スラストカップ３２、シャフト３３、スラストワッシャ３４、及びハブ４１が、静止部３と回転部４とを、相対回転可能な状態で接続する流体動圧軸受装置５を構成している。

このようなスピンドルモータ２において、静止部３のコイル３５２に駆動電流を与えると、ステータコア３５１の複数のティース部３５１ｂに径方向の磁束が発生する。そして、ティース部３５１ｂとロータマグネット４２との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生し、静止部３に対して回転部４が中心軸９を中心として回転する。ハブ４１に支持されたディスク１２は、ハブ４１とともに中心軸９を中心として回転する。

＜２−３．潤滑オイルについて＞
続いて、静止部３と回転部４との間に介在する潤滑オイル５９について、さらに説明する。

図４は、スラストカップ３２、シャフト３３、スラストワッシャ３４、及びハブ４１のスリーブ部４１１と、これらの近傍部位の縦断面図である。図４に示したように、以下では、シャフト３３の外周面とスリーブ部４１１の内周面との間の微小な間隙を「第１間隙５１」と呼び、スリーブ部４１１の下面とスラストカップ３２の環状部３２１の上面との間の微小な間隙を「第２間隙５２」と呼び、スリーブ部４１１の上面とスラストワッシャ３４の下面との間の微小な間隙を「第３間隙５３」と呼ぶ。第１間隙５１、第２間隙５２、第３間隙５３、及び貫通孔４１５は、互いに連通する空間を構成し、当該空間に潤滑オイル５９が充填されている。

図５は、ハブ４１の縦断面図である。図５に示したように、ハブ４１のスリーブ部４１１の内周面には、第１間隙５１に保持された潤滑オイル５９に動圧を発生させるラジアル動圧溝列５１１，５１２が、上下に設けられている。ラジアル動圧溝列５１１，５１２は、いずれも、いわゆるヘリングボーン形状の溝列を、周方向に配列した動圧溝である。シャフト３３に対してハブ４１が回転するときには、ラジアル動圧溝列５１１，５１２により、第１間隙５１の潤滑オイル５９が加圧される。ハブ４１は、第１間隙５１の潤滑オイル５９に発生する動圧により、径方向に支持されつつ回転する。

なお、ラジアル動圧溝列５１１，５１２は、ハブ４１のスリーブ部４１１の内周面と、シャフト３３の外周面との、少なくとも一方に設けられていればよい。

図５に示したように、上側のラジアル動圧溝列５１１は、中心軸９に対し傾斜し、かつ潤滑オイル５９に下向きの流れを発生させる複数の第１溝５１１ａと、中心軸９に対し傾斜し、かつ潤滑オイル５９に上向きの流れを発生させる複数の第２溝５１１ｂと、により構成されている。また、下側のラジアル動圧溝列５１２は、中心軸９に対し傾斜し、かつ潤滑オイル５９に下向きの流れを発生させる複数の第３溝５１２ａと、中心軸９に対し傾斜し、かつ潤滑オイル５９に上向きの流れを発生させる複数の第４溝５１２ｂと、により構成されている。

本実施形態では、第１溝５１１ａ及び第３溝５１２ａの軸方向の長さの和より、第２溝５１１ｂ及び第４溝５１２ｂの軸方向の長さの和の方が、大きくなるように設定されている。このため、第１溝５１１ａ及び第３溝５１２ａが潤滑オイル５９に発生させる下向きの圧力より、第２溝５１１ｂ及び第４溝５１２ｂが潤滑オイル５９に発生させる上向きの圧力の方が、大きくなる。このため、ラジアル動圧溝列５１１，５１２は、第１間隙５１に保持された潤滑オイル５９を、全体として上向きに流動させることとなる。

同様に、第１間隙５１において、潤滑オイル５９を上向きに流動させるためには、以下のようにしてもよい。すなわち、第１溝５１１ａ及び第３溝５１２ａの数より、第２溝５１１ｂ及び第４溝５１２ｂの数を多くしたり、第２溝５１１ａ及び第４溝５１２ａの幅や深さを、第１溝５１１ｂ及び第３溝５１２ｂの幅や深さより大きく設定したりする。

図６及び図７は、ハブ４１の上面図及び下面図である。図６に示したように、ハブ４１のスリーブ部４１１の上面には、第３間隙５３に保持された潤滑オイル５９に動圧を発生させるスラスト動圧溝列５３１が設けられている。また、図７に示したように、ハブ４１のスリーブ部４１１の下面には、第２間隙５２に保持された潤滑オイル５９に動圧を発生させるスラスト動圧溝列５２１が設けられている。

スラスト動圧溝列５３１，５２１は、いずれも、中心軸９を中心とするスパイラル状の動圧溝を、周方向に複数配列した溝列である。シャフト３３に対してハブ４１が回転するときには、スラスト動圧溝列５３１，５２１により潤滑オイル５９が加圧される。ハブ４１は、潤滑オイル５９に発生する動圧により、スラストワッシャ３４及びスラストカップ３２に対して軸方向に支持されつつ、回転する。

なお、スラスト動圧溝列５３１は、スリーブ部４１１の上面と、スラストワッシャ３４の下面との、少なくとも一方に設けられていればよい。また、スラスト動圧溝列５２１は、スリーブ部４１１の下面と、スラストカップ３２の環状部３２１の上面との、少なくとも一方に設けられていればよい。

スラスト動圧溝列５２１，５３１は、潤滑オイル５９に軸方向の支持力を発生させる際に、潤滑オイル５９を径方向内側へ流動させる。ただし、上述のように、第１間隙５１においては、主として上方へ向かう潤滑オイル５９の流れが形成されている。このため、第３間隙５３においては、径方向内側へ向かう潤滑オイル５９の流れとともに、径方向外側へ向かう潤滑オイル５９の流れも発生する。また、第３間隙５３を径方向外側へ流れる潤滑オイル５９が貫通孔４１５へ流入することにより、貫通孔４１５内には、下方へ向かう潤滑オイル５９の流れが形成される。

このように、潤滑オイル５９は、第１間隙５１、第３間隙の貫通孔４１５より径方向内側の部分、貫通孔４１５、第２間隙５２の貫通孔４１５より径方向内側の部分、の順に流れ、これらの空間を循環することとなる。

スラストワッシャ３４の外周面と、ハブ４１の円板部４１２の内周面とは、間隙（以下、「第４間隙」という）５４を介して対向する。第４間隙５４には、潤滑オイル５９の上側の液面が位置する。

図５に示したように、ハブ４１の円板部４１２の内周面には、ポンピング溝列５４１が設けられている。ポンピング溝列５４１は、第４間隙５４に保持された潤滑オイル５９に下方へ向かう圧力を発生させる。スラストワッシャ３４に対してハブ４１が回転するときには、ポンピング溝列５４１により、第４間隙５４の潤滑オイル５９が下向きに加圧される。潤滑オイル５９は、スラストワッシャ３４の下面側へ向かう圧力を受け、これにより、第４間隙５４からの潤滑オイル５９の漏れが防止される。

なお、ポンピング溝列５４１は、ハブ４１の円板部４１２の内周面と、スラストワッシャ３４の外周面との、少なくとも一方に設けられていればよい。

また、ポンピング溝列５４１の上方には、図４に示したように、テーパシール部５４ａが設けられている。テーパシール部５４ａでは、第４間隙５４の径方向の間隔が、上方へ向けて漸次に拡大する。潤滑オイル５９の上側の液面は、テーパシール部５４ａ内に位置し、表面張力により下方へ引き付けられる。これにより、第４間隙５４からの潤滑オイル５９の漏れが、さらに抑制される。

スラストカップ３２の円筒部３２２の内周面と、ハブ４１のスリーブ部４１１の外周面とは、間隙（以下、「第５間隙」という）５５を介して対向する。第５間隙５５は、第２間隙５２に連通する空間であり、潤滑オイル５９の下側の液面は、第５間隙５５内に位置する。第５間隙５５は、下方へ向けて径方向の間隔が漸次に縮小するテーパシール部５５ａを構成する。このため、潤滑オイル５９の下側の液面は、表面張力により下方へ引き付けられる。これにより、第５間隙５５からの潤滑オイル５９の漏れが、抑制される。

＜２−４．潤滑オイル中に混入した気泡の排出について＞
続いて、潤滑オイル５９中に混入した気泡の排出について、説明する。

図８は、スリーブ部４１１の下部の近傍の拡大縦断面図である。図８に示したように、スリーブ部４１１の下面には、段差４１１ｃが形成されている。そして、スリーブ部４１１の下面は、段差４１１ｃより径方向外側に位置する第１平面４１１ａと、段差４１１ｃより径方向内側に位置する第２平面４１１ｂと、を有する。第１平面４１１ａは、第２平面４１１ｂより高い位置に形成されている。

第２間隙５２は、第１平面４１１ａの下方に位置する第１領域５２ａと、第２平面４１１ｂの下方に位置する第２領域５２ｂと、を含む。上述の通り、第１領域５２ａに面する第１平面４１１ａは、第２領域５２ｂに面する第２平面４１１ｂより高い。このため、第１領域５２ａの軸方向の間隔ｄ１は、第２領域５２ｂの軸方向の間隔ｄ２より大きい。

第２平面４１１ｂは、上述したスラスト動圧溝列５２１が設けられる面である。したがって、第２領域５２ｂは、スラスト動圧溝列５２１により潤滑オイル５９が加圧される領域となる。一方、第１領域５２ａは、第２領域５２ａよりも径方向外側に位置し、第５間隙５５に連通する領域である。また、貫通孔４１５の下端部は、第１平面４１１ａ内の、段差４１１ｃから径方向外側に離間した位置に開口している。

スラストカップ３２に対してハブ４１が回転すると、第１領域５２ａ内の潤滑オイル５９のうち、第１平面４１１ａに沿って分布する潤滑オイル５９は、スリーブ部４１１の回転に伴う遠心力により、径方向外側へ流動する。一方、その反作用により、第１領域５２ａ内の他の潤滑オイル５９は、径方向内側へ流動する。この結果、第１領域５２ａ内には、潤滑オイル５９の局所的な循環Ｆ１が発生する。

第１領域５２ａの軸方向の間隔ｄ１が小さすぎると、このような局所的な循環Ｆ１が発生し難い。一方、第１領域５２ａの軸方向の間隔ｄ１が大きすぎると、径方向に広がる面に対して潤滑オイル５９が接する面積よりも、軸方向に延びる面に対して潤滑オイル５９が接する面積の方が広くなる。このため、径方向に広がる面の回転によって遠心力で潤滑オイル５９を循環させる効果よりも、軸方向に延びる面との摩擦抵抗の方が大きくなり、潤滑オイル５９が循環しにくくなる虞がある。したがって、潤滑オイル５９の局所的な循環Ｆ１を良好に発生させるためには、第１領域５２ａの軸方向の間隔ｄ１が適切に設定されることが望ましい。具体的には、間隔ｄ１は、５０μｍ以上に設定されることが望ましく、５０μｍ以上かつ２００μｍ以下に設定されることがより望ましい。

貫通孔４１５の下端部の開口から第１領域５２ａへ流入した潤滑オイル５９は、第１領域５２ａ内の循環Ｆ１により、径方向外側へ流動する。このため、潤滑オイル５９中に気泡が混入している場合には、当該気泡も、潤滑オイル５９とともに径方向外側へ運搬される。特に、貫通孔４１５の下端部は、段差４１１ｃに接する位置ではなく、段差４１１ｃから径方向外側に離間した位置に開口している。このため、貫通孔４１５から第１領域５２ａへ流入した気泡を、局所的な循環Ｆ１の流れに乗せやすい。潤滑オイル５９中の気泡は、局所的な循環Ｆ１の流れに乗って第５間隙５５の下端部付近へ運搬される。これにより、気泡は、第１領域５２ａから第５間隙５５へ高い確率で移動し、第５間隙５５内の液面から排出される。

また、本実施形態では、スリーブ部４１１の外周面は、上方へ向けて漸次に径方向内側へ収束する傾斜面となっている。このため、スラストカップ３２に対してハブ４１が回転すると、第５間隙５５内の潤滑オイル５９のうち、スリーブ部４１１の外周面に沿って分布する潤滑オイル５９は、スリーブ部４１１の回転に伴う遠心力により、下方へ流動する。一方、その反作用により、第５間隙５５内の他の潤滑オイル５９は、上方へ流動する。この結果、第５間隙５５内には、潤滑オイル５９の局所的な循環Ｆ２が発生する。

第５間隙５５内の循環Ｆ２は、第１領域５２ａから第５間隙５５の下端部付近へ運搬された気泡を捕捉し、捕捉した気泡を、潤滑オイル５９の液面まで運搬する。これにより、第５間隙５５内の潤滑オイル５９の液面から、気泡が排出されることとなる。

また、本実施形態では、第５間隙５５の下端部の径方向の間隔ｄ３は、第１領域５２ａの軸方向の間隔ｄ１より小さい。テーパシール部５５ａでは、潤滑オイル５９の圧力と潤滑オイル５９の液面の表面張力とが釣り合う位置で、潤滑オイル５９の液面が保持される。したがって、仮に、第５間隙５５の下端部の径方向の間隔ｄ３を大きく設定すると、潤滑オイル５９の液面の位置が定まり難くなる。本実施形態では、第５間隙５５の下端部の径方向の間隔ｄ３を小さくしているため、テーパシール部５５ａにて、潤滑オイル５９の液面を安定的に保持できる。また、第１領域５２ａの軸方向の間隔ｄ１も十分に確保されるため、第１領域５２ａにおいて、局所的な循環Ｆ１が発生する。

また、本実施形態では、潤滑オイル５９の上側の液面を保持するために、ハブ４１の円板部４１２の内周面に、ポンピング溝列５４１が設けられている。このように、潤滑オイル５９の一方の液面を、ポンピング溝列５４１により保持する構造にすれば、上下の液面の圧力の均衡を得やすいという利点がある。また、上下の液面をともにテーパシールのみで保持する場合に比べて、流体動圧軸受装置５の軸方向の寸法を抑制できるという利点もある。しかしながら、ポンピング溝列５４１は、潤滑オイル５９中に気泡を取り込み易いという性質もある。このため、本実施形態のようにポンピング溝列５４１を採用した流体動圧軸受装置５において、潤滑オイル５９の下側の液面から気泡を排出できる構造としたことは、特に高い技術的意義を有する。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

例えば、図９に示したように、スラストカップ３２の環状部３２１の上面に、段差３２１ｃを設けるようにしてもよい。図９の例では、環状部３２１の上面は、段差３２１ｃより径方向外側に位置する第１平面３２１ａと、段差３２１ｃより径方向内側に位置する第２平面３２１ｂと、を有する。そして、第１平面３２１ａは、第２平面３２１ｂより低い位置に形成されている。このような構造でも、第１平面３２１ａの上方に位置する、第１領域５２ａの軸方向の間隔ｄ１は、第２平面３２１ｂの上方に位置する、第２領域５２ｂの軸方向の間隔ｄ２より、大きくなる。したがって、第１領域５２ａに潤滑オイル５９の局所的な循環Ｆ１を発生させることができる。

ただし、段差４１１ｃ又は３２１ｃは、ハブ４１及びスラストカップ３２のうち、相対的に硬度の低い方の部材に形成されることが望ましい。これは、ハブ４１のスリーブ部４１１の下面と、スラストカップ３２の環状部３２１の上面とが接触したときに、硬度の低い方の部材の表面が、段差により損傷してしまうことを防止するためである。

また、図１０に示したように、第１領域５２ａを、その軸方向の間隔が径方向外側に向けて漸次に拡大するようなテーパ状の空間としてもよい。具体的には、ハブ４１側の第１平面４１１ａを、径方向外側に向けて漸次に高くなるような傾斜面としてもよいし、スラストカップ３２側の第１平面３２１ａを、径方向外側に向けて漸次に低くなるような傾斜面としてもよい。このようにすれば、スラスト動圧溝列５２１は、第２領域５２ｂ内だけではなく、第２領域５２ｂと第１領域５２ａとの境界付近においても、径方向外側及び径方向内側の双方の潤滑オイル５９の流れを発生させる。このため、第１領域５２ａと第２領域５２ｂとの境界付近において、潤滑オイル５９が滞留する領域が低減する。この結果、気泡の滞留が抑制され、気泡の排出効率がさらに向上する。

また、図１１に示したように、第１領域５２ａと第２領域５２ｂとの境界から第５間隙５５内の潤滑オイル５９の液面にかけて、第１領域５２ａ及び第５間隙５５の間隔を漸次に拡大するようにしてもよい。このようにすれば、第１領域５２ａと第５間隙５５との境界付近における気泡の滞留が抑制される。このため、気泡の排出効率がさらに向上する。

また、図１２に示したように、第１領域５２ａと第２領域５２ｂとの間に、軸方向に延びる第３領域５２ｃを設けるようにしてもよい。具体的には、スラストカップ３２の環状部３２１とハブ４１のスリーブ部４１１との双方に段差を形成し、これらの段差面同士が、第３間隙５２ｃを介して径方向に対向するようにすればよい。第３領域５２ｃにおいては、潤滑オイル５９の周方向以外の方向への流れが発生しにくい。このため、第１領域５２ａから第２領域５２ｂへの気泡の移動を抑制できる。したがって、気泡が、スラスト動圧溝列５２１やラジアル動圧溝列５１１の近傍へ、侵入することを抑制できる。

また、上記の実施形態や変形例の構成に加えて、スラストカップ３２の環状部３２１の上面のうち、第１領域５２ａに面する部分に、潤滑オイル５９を径方向内側へ流動させるための溝列を設けてもよい。溝列の形状は、例えば、スパイラル状とすればよい。このような溝列を設ければ、溝列に沿って分布する潤滑オイル５９は、積極的に径方向内側へ流動する。このため、第１領域５２ａにおける局所的な循環Ｆ１を、より良好に発生させることができる。

以上説明したように、本発明による軸受装置は、磁気ディスク装置用のスピンドルモータに適用できる。磁気ディスク用のスピンドルモータは、軸受装置の回転特性について、特に高い性能が要求される。このため、磁気ディスク用のスピンドルモータに本発明を適用する技術的意義は大きい。また、本発明による軸受装置は、光ディスク等のディスクを回転させるためのスピンドルモータにも適用できる。

本発明は、軸受装置、スピンドルモータ、及びディスク駆動装置に利用できる。

１ ディスク駆動装置
２ スピンドルモータ
３ 静止部
４ 回転部
５ 流体動圧軸受装置
９ 中心軸
１１ 装置ハウジング
１２ ディスク
１３ アクセス部
３１ ベース部材
３２，１３２ スラストカップ
３３，１３３ シャフト
３４ スラストワッシャ
３５ ステータユニット
４１ ハブ
４２ ロータマグネット
５１，１５１ 第１間隙
５２，１５２ 第２間隙
５２ａ，１５２ａ 第１領域
５２ｂ，１５２ｂ 第２領域
５２ｃ 第３領域
５３ 第３間隙
５４ 第４間隙
５４ａ，１５４ａ テーパシール部
５５ 第５間隙
５９，１５９ 潤滑オイル
１０５ 軸受装置
１３２ａ，３２１ 環状部
１３２ｂ，３２２ 円筒部
１４１ 回転部材
１４１ａ，４１５ 貫通孔
１５１ａ 動圧溝
３２１ａ，４１１ａ 第１平面
３２１ｂ，４１１ｂ 第２平面
３２１ｃ，４１１ｃ 段差
４１１ スリーブ部
５１１，５１２ ラジアル動圧溝列
５２１，５３１ スラスト動圧溝列
５４１ ポンピング溝列

Claims (13)

1. 上下に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトと、
   前記シャフトの外周面に固定された環状部及び前記環状部の外縁部から上方へ向けて突出する円筒部を有するスラストカップと、
   前記スラストカップの上方に配置され、前記シャフトの周囲において前記中心軸を中心として回転可能に支持される回転部材と、
   を備え、
   前記回転部材には、軸方向に延びる貫通孔が形成され、
   前記貫通孔、前記シャフトの外周面と前記回転部材の内周面との第１間隙、及び、前記回転部材の下面と前記環状部の上面との第２間隙、を含む空間に、潤滑オイルが充填され、
   前記シャフトの外周面と前記回転部材の内周面との少なくとも一方には、前記第１間隙に介在する潤滑オイルに動圧を発生させる複数の動圧溝が設けられ、前記回転部材の回転時に、前記複数の動圧溝は、前記第１間隙に介在する潤滑オイルを、前記第１間隙において上側に向かって流動させ、
   前記回転部材の外周面と前記円筒部の内周面との間に、前記空間に連通するとともに、下方へ向けて径方向の間隔が縮小するテーパシール部を有し、前記潤滑オイルの液面が前記テーパシール部内に位置し、
   前記第２間隙は、前記テーパシール部に連通する第１領域と、前記第１領域より径方向内側に位置して前記第１領域より軸方向の間隔が小さい第２領域とを含み、
   前記貫通孔の上端部は、前記第１間隙に連通し、前記貫通孔の下端部は、前記第１領域と前記第２領域との境界から径方向外側に離間した位置に開口している軸受装置。
2. 請求項１に記載の軸受装置において、
   前記スラストカップ及び前記回転部材のうちの一方の部材は、
   前記第１領域に面する第１平面と、
   段差を介して前記第１平面の径方向内側に位置し、前記第２領域に面する第２平面と、
   を有する軸受装置。
3. 請求項２に記載の軸受装置において、
   前記スラストカップ及び前記回転部材のうち、相対的に硬度の低い部材が、前記第１平面と前記第２平面とを有する軸受装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の軸受装置において、
   前記第１領域の軸方向の間隔は、少なくとも５０μｍである軸受装置。
5. 請求項１に記載の軸受装置において、
   前記第１領域の軸方向の間隔は、径方向外側に向けて漸次に拡大している軸受装置。
6. 請求項５に記載の軸受装置において、
   前記第１領域及び前記テーパシール部は、前記第１領域と前記第２領域との境界から前記潤滑オイルの液面にかけて、その間隔が漸次に拡大している軸受装置。
7. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の軸受装置において、
   前記テーパシール部の下端部の径方向の間隔は、前記第１領域の軸方向の間隔より小さい軸受装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載の軸受装置において、
   前記第１領域と前記第２領域との間に、前記環状部と前記回転部材とが径方向に対向する第３領域が設けられている軸受装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載の軸受装置において、
   前記回転部材の上方において、前記シャフトの外周面に固定された略円環状のスラストワッシャをさらに備える軸受装置。
10. 請求項９に記載の軸受装置において、
    前記回転部材と前記スラストワッシャとの間に、前記潤滑オイルの他方の液面が位置し、
    前記回転部材又は前記スラストワッシャに、前記他方の液面近傍の潤滑オイルを前記スラストワッシャの下面側へ圧送するためのポンピング溝が設けられている軸受装置。
11. 請求項９又は請求項１０に記載の軸受装置において、
    前記スラストワッシャの下面と前記回転部材の上面との第３間隙は、前記第１間隙及び前記貫通孔に連通し、前記第３間隙には潤滑オイルが充填され、
    前記スラストワッシャの下面と前記回転部材の上面との少なくとも一方には、前記回転部材の回転時に、前記第３間隙に介在する前記潤滑オイルに動圧を発生させる複数の動圧溝が設けられ、
    前記潤滑オイルは、前記第３間隙において径方向内側に向かって流動する圧力を受け、
    前記第１間隙において前記潤滑オイルを上側へ流動させる圧力は、前記第３間隙において前記潤滑オイルを径方向内側へ流動させる圧力より大きい軸受装置。
12. 前記シャフト及び前記スラストカップを有する静止部と、
    ディスクを支持する支持部及び前記回転部材を有し、請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の軸受装置を介して前記静止部に対して回転自在に支持される回転部と、
    前記静止部と前記回転部との間に前記中心軸を中心とするトルクを発生させるトルク発生部と、
    を備えたスピンドルモータ。
13. 請求項１２に記載のスピンドルモータと、
    前記スピンドルモータの前記回転部に支持された前記ディスクに対し、情報の読み出し及び書き込みの少なくとも一方を行うアクセス部と、
    前記スピンドルモータ及び前記アクセス部を収容するハウジングと、
    を備えたディスク駆動装置。

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