JP4401067B2

JP4401067B2 - 動圧軸受及びこの動圧軸受を備えたスピンドルモータ並びにこのスピンドルモータを用いたディスク駆動装置

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Publication number: JP4401067B2
Application number: JP2002343492A
Authority: JP
Inventors: 義人奥; 宗優住田; 真也矢野; 敏和姫野; 禎一廣野
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: JP2004132535A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動圧軸受及びこれを動圧軸受を備えたスピンドルモータ並びにこのスピンドルモータを用いたディスク駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ハードディスク等の記録ディスクを駆動するディスク駆動装置において使用されるスピンドルモータの軸受として、シャフトとスリーブとを相対回転自在に支持するために、両者の間に介在させたオイル等の潤滑流体の流体圧力を利用する動圧軸受が種々提案されている。
【０００３】
近年このようなスピンドルモータが使用されるディスク駆動装置は、携帯情報端末等の小型機器への適用が開始されており、更なる薄型化の要求が高まりつつある。
【０００４】
このため、本願の出願人は、スラスト軸受部を構成するためのスラストプレートを不要として、モータの小型・薄型化を可能としつつ、ラジアル軸受部間の間隔を可能な限り大きくして所望の軸受剛性を得ることを可能としたディスク駆動装置用スピンドルモータを提案した（特許文献１参照）。
【０００５】
このような動圧軸受を使用するスピンドルモータを図１に示す。図１（ａ）において図示するスピンドルモータは、ロータａの底面とスリーブｂの上端面との間にロータａの浮上力を発生するためのスラスト軸受部Ｓを構成し、またロータａに一体的に設けられたシャフトｃの外周面とスリーブｂの内周面との間に、外気に連通する空気介在部ｄを介してロータａの調心や倒れの防止に作用するための上部ラジアル軸受部Ｒ１及び下部ラジアル軸受部Ｒ２を構成している。また、スリーブｂが固定されるベース部材ｅには、ステータｆが装着されると共に、ロータａには、ステータｆと対向するようにロータマグネットｇが固着されている。
【０００６】
上記のスピンドルモータにおけるスラスト軸受部Ｓ及び上部ラジアル軸受部Ｒ１の概略構成を図１（ｂ）及び（ｃ）を参照して説明する。図１（ｂ）において拡大して示すように、ロータａの底面とスリーブｂの上端面との間に構成されるスラスト軸受部Ｓには、図１（ｂ）において矢印Ａで示す半径方向内方側に向かうオイルの流れを誘起するポンプイン型のスパイラル溝ＳＧが設けられており、これによりロータａの浮上方向の支持力が得られる。尚、スラスト軸受部Ｓに設けられるスパイラル溝ＳＧの具体的形状については図１（ｃ）に図示する。また、スラスト軸受部Ｓの半径方向内方に配置される上部ラジアル軸受部Ｒ１には、図１（ｂ）において示すようにスラスト軸受部Ｓ側に位置するスパイラル溝部ＲＳ１よりも空気介在部ｄ側に位置するスパイラル溝部ＲＳ２の方が軸線方向寸法が長く設定された、軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン溝ＨＧ１が設けられており、これにより、シャフトｃの上端部側における半径方向の支持力が得られる。このとき、軸線方向寸法の差の分、スパイラル溝部ＲＳ２のオイルに対するポンピング力がスパイラル溝部ＲＳ１のポンピング力を上回ることとなるので、上部ラジアル軸受部Ｒ１では、スラスト軸受部Ｓ側へと向かう動圧が発生する。
【０００７】
尚、動圧発生溝の形状は特に図示していないが、下部ラジアル軸受部Ｒ２には、一対のスパイラル溝部の軸線方向寸法が実質的に同等に設定された、軸線方向に対称な形状のヘリングボーン溝ＨＧ２が設けられており、これにより、シャフトｃの下端部側における半径方向の支持力が得られる。更に、ベース部材ｅのロータマグネットｇと軸線方向に対向する位置には、強磁性材製のリング状部材ｈが配置されており、ロータマグネットｇとリング状部材ｈとの間に作用する磁気吸引力によってロータａの浮上を抑制する方向の支持力を得ている。これらスラスト軸受部Ｓで発生する動圧による浮上力とロータマグネットｇとリング状部材ｈとの間に作用する磁気吸引力とをバランスさせて、ロータａにかかる軸線方向荷重を支持している。
【０００８】
上記の如き構成の動圧軸受を有することによって、図１（ａ）に図示されるスピンドルモータにおいては、軸受剛性を著しく低下させることなくモータの構造を簡略化し且つ低コスト化することが可能になるといったメリットを有する。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１９７３０９号公報（第４−６頁、第２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記図１に図示するスピンドルモータでは、スラスト軸受部Ｓよりも半径方向内方側の領域（図１（ｂ）において、一点鎖線で囲む領域Ｐとして示す）におけるロータａの底面とスリーブｂの上端面との間の間隙寸法が実質上スラスト軸受部Ｓと同等の間隙寸法となるよう設定されている。
【００１１】
通常であれば、動圧の発生に寄与しない領域Ｐの間隙寸法をスラスト軸受部Ｓの隙間寸法よりも数倍、より具体的には、軸受部では数μｍの間隙寸法に設定されるのに対し、領域Ｐでは約数十μｍ程度の大きな間隙寸法となるよう設定することでオイルの粘性に起因する回転時の損失を低減することができ、より効率化することができるのであるが、このように大きな間隙寸法を有する領域を軸受部に隣接して設けることで、動圧の作用しないモータの静止時に衝撃や振動といった外乱が加えられると、外乱によるロータａの軸線方向の振動が拡大することが新たに判明した。このような非動作時の振動は、スラスト軸受部Ｓで保持されるオイルが、外乱によってロータａがスリーブｂに押し付けられた際に間隙の大きな領域Ｐに逃げることで、オイルによるダンピング効果が低下することに起因していると考えられている。
【００１２】
このように非動作時とはいえロータａの振動が大きくなることで、ロータａに搭載されるディスクの振れも大きくなり、ディスクに近接配置されるヘッドと接触してこれが破壊される懸念がある。従って、これを回避するためにスラスト軸受部Ｓの半径方向内方側に位置する領域Ｐも軸受部と実質的に同一の間隙寸法に設定されている。
【００１３】
また、オイル中に気泡が混入していた場合には、上部ラジアル軸受部Ｒ１に設けられたヘリングボーン溝ＨＧ１とスラスト軸受部Ｓに設けられたスパイラル溝ＳＧによるポンピング作用によって、気泡はスラスト軸受部Ｓの半径方向内方に位置する領域Ｐに集められることとなる。しかしながら、領域Ｐは、軸受部と実質的に同一の隙間寸法の微小間隙であり且つ動圧溝が形成されていないことから、この領域Ｐに集められた気泡にはロータａの回転時にも周方向の流動しか生じず、その場に滞留してしまうこととなる。
【００１４】
このように、スラスト軸受部Ｓの半径方向内方側の領域Ｐに滞留した気泡は、モータの回転にともなって周方向に流動するうちに凝集され、やがて一つの円周方向の空気の帯となる。このように領域Ｐにおいてオイル中に空気の帯が発生すると、動作時の異常振動やＮＲＲＯ（非繰り返し性振れ成分）の悪化、あるいはスラスト軸受部Ｓに設けられたスパイラル溝ＳＧによるオイルの半径方向内方側への流動が阻害され、所定の浮上力が得られずロータａの浮上異常が生じる原因になる可能性がある。尚、オイル内に気泡が混入する原因としては、例えばオイル注入工程における作業者の不注意や、モータの回転時にヘリングボーン溝ＨＧ１のアンバランスなポンピングによって、空気介在部ｄ側に位置するスパイラル溝部ＲＳ２の下端部が空気中に露出してしまうことに起因してオイルの界面が乱れ、これにより空気がオイル内に巻き込まれ、気泡となって現れる等が考えられる。
【００１５】
本発明の目的は、作業者の問題や加工誤差等に起因してスラスト軸受部と上部ラジアル軸受部との間に連続して保持されるオイル内に気泡が混入しても排除することが可能な動圧軸受を提供することである。
【００１６】
また、本発明の別の目的は、軸受手段として上記動圧軸受を備えることで、気泡に起因する問題が回避され、信頼性の高いスピンドルモータ並びにこのスピンドルモータを用いたディスク駆動装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、微小間隙内に保持されたオイルに対して軸線方向の一の方向に作用する動圧を発生するスラスト軸受部と、該スラスト軸受部の半径方向内方側に配置され、且つ微小間隙内に保持されたオイルに対して半径方向に作用する動圧を発生するラジアル軸受部とからなる動圧軸受において、
前記スラスト軸受部には、動圧発生溝として前記オイルに対して半径方向内方側に向かう流れを誘起するポンプイン型のスパイラル溝列が円周方向に設けられており、
前記ラジアル軸受部には、動圧発生溝として前記オイルに対して発生する動圧の最大圧力が前記スラスト軸受部側に偏倚して現れるよう軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン溝列が円周方向に設けられており、
前記スラスト軸受部と前記ラジアル軸受部との間には、それぞれの微小間隙内に前記オイルが途切れることなく連続して保持されており、前記スラスト軸受部に設けられる前記スパイラル溝のうち複数のスパイラル溝は、他のスパイラル溝よりも半径方向内方側に延伸するよう設けられると共に、前記複数のスパイラル溝は円周方向等間隔に配置され、
前記ラジアル軸受部から前記スラスト軸受部にかけての間には、前記オイルで満たされた半径方向に広がる半径方向内方側の領域が設けられ、
前記他のスパイラル溝よりも半径方向内方側に延伸する複数のスパイラル溝は、前記スラスト軸受部の内側端部から前記半径方向内方側の領域に向かって伸びると共に前記半径方向内方側の領域の半径方向の全域に亘って設けられていることを特徴とする。
【００１８】
このように、スラスト軸受部に形成されるスパイラル溝のうち少なくとも一本を他のスパイラル溝よりも半径方向内方まで延伸させることで、スラスト軸受部の半径方向内方側の領域に気泡が滞留した場合も、その気泡が滞留している領域までスパイラル溝によるオイルの半径方向の流れが生じることとなる。これにより、滞留する気泡にも半径方向のオイルの流れが作用し、スラスト軸受部とラジアル軸受部のそれぞれの動圧発生溝の作用による圧力的に密封された状態が解除されるので、気泡の排出が可能になる。
【００２０】
更に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載に記載の動圧軸受において、前記他のスパイラル溝よりも半径方向内方側に延伸する複数のスパイラル溝は、前記スラスト軸受部の最外端に至るまで半径方向外方側にも延伸していることを特徴とする。
【００２１】
加えて、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載に記載の動圧軸受において、前記スパイラル溝列の半径方向外方側には、前記スラスト軸受部の最外端に至る少なくとも一本の溝が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明は、シャフトと、該シャフトが回転自在に遊挿される貫通孔が形成されたスリーブと、該スリーブの上端面と軸線方向に対向し且つ前記シャフトの外周面から半径方向外方側に伸びる底面を備え前記シャフトに固定された円形の天板を有するロータと、を備えてなるスピンドルモータであって、
前記スリーブの上端面及び該上端面と軸線方向に対向する前記天板の底面との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されると共に、前記ロータの回転に応じて該微小間隙に保持されるオイルに流体動圧を誘起する動圧発生溝が設けられることによってスラスト軸受部が構成され、
前記スリーブの貫通孔の内周面と前記シャフトの外周面との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されると共に、前記ロータの回転に応じて該微小間隙に保持されるオイルに流体動圧を誘起する動圧発生溝が設けられることによってラジアル軸受部が構成され、
前記スラスト軸受部が構成される前記スリーブの上端面及び天板の底面との間に形成される微小間隙は、該微小間隙の内径端側から外径端側まで、ほぼ同一の間隙寸法を有するよう形成されており、
前記スラスト軸受部と前記ラジアル軸受部とからなる動圧軸受が、請求項１乃至３のいずれか記載の動圧軸受であることを特徴とする。
【００２３】
更に、請求項５に記載の発明はシャフトと、該シャフトの外周面から半径方向外方に突設される環状の一対のスラストプレートと、前記一対のスラストプレートの軸線方向の一方の面とそれぞれ微小間隙を介して対向する一対のスラスト面と該スラスト面に連続し前記シャフトの外周面と微小間隙を介して半径方向に対向するラジアル内周面とが形成された中空円筒状のスリーブとを備えたスピンドルモータであって、
前記一対のスラストプレートの軸線方向の一方の面と前記一対のスラスト面との間に形成される微小間隙にはオイルが保持され、該オイルに動圧を誘起する動圧発生用溝が設けられることによってそれぞれスラスト軸受部が構成され、
前記シャフトの外周面と前記スリーブのラジアル内周面との間に形成される微小間隙にはオイルが保持され、該オイルに動圧を誘起する動圧発生用溝が設けられることによってラジアル軸受部が軸線方向に離間して一対構成され、
前記スラスト軸受部が構成される前記一対のスラストプレートの一方の面と前記スリーブの一対のスラスト面との間に形成される微小間隙は、それぞれ該微小間隙の内径端側から外径端側まで、ほぼ同一の間隙寸法を有するよう形成されており、
前記一対のスラスト軸受部と前記一対のラジアル軸受部とは、それぞれ一組のスラスト軸受部とラジアル軸受部とからなる一対の動圧軸受を構成し、該一対の動圧軸受がそれぞれ請求項１乃至３のいずれかに記載の動圧軸受であることを特徴とする。
【００２４】
加えて、請求項６に記載の発明は、情報を記録できる記録ディスクが回転駆動されるディスク駆動装置において、ハウジングと、該ハウジングの内部に固定され該記録ディスクを回転させるスピンドルモータと、該記録ディスクの所要の位置に情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段とを有するディスク駆動装置であって、前記スピンドルモータは、請求項４又は５に記載したスピンドルモータであることを特徴とする。
【００２５】
ところで、請求項１以外の請求項に記載する発明は、本発明の実施形態に即した構成に関するものであり、重複した記載を避けるために、各請求項に係る発明の構成による作用効果並びにその原理に関しては、下記発明の実施の形態及び発明の効果において詳述する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る動圧軸受に関し、これを用いたスピンドルモータとともに説明する共に、このスピンドルモータを用いたディスク駆動装置の各実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
【００２７】
本発明の実施の形態に関して、図２を参照して説明する。尚、この実施の形態では、上記した図１に図示するスピンドルモータに用いられる動圧軸受と実質上同一の構造を有していることから、重複した記載を避けるためにもこの図１に図示するスピンドルモータの動圧軸受との相違点についてのみ説明する。
【００２８】
図２に図示されるとおり、スラスト軸受部Ｓには、動圧発生溝としてポンプイン型のスパイラル溝ＳＧ１に加え、これらスパイラル溝ＳＧ１よりも半径方向内方側に延伸されるスパイラル溝ＳＧ１Ａが設けられている点で図１に開示される動圧軸受とは異なる。すなわち、スリーブｂの上端面には、その外周部に設けられたスパイラル溝ＳＧ１による動圧発生溝列と、これらスパイラル溝ＳＧ１よりも半径方向内方側に延伸され、スリーブｂの上端部内周縁にまで至る二本のスパイラル溝ＳＧ１Ａが円周方向等間隔に設けられている。
【００２９】
次に、これら二本の延伸するスパイラル溝ＳＧ１Ａを設けたことによる気泡排出の原理について説明する。
【００３０】
まず、スラスト軸受部Ｓに領域Ｐを介して隣接すると共に、これに連続してオイルが保持される上部ラジアル軸受部Ｒ１には、既に述べたように、スラスト軸受部Ｓ方向への動圧を発生する軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン溝ＨＧ１が設けられている。また、半径方向内方側に延伸するスパイラル溝ＳＧ１Ａが設けられているとはいえ、本実施の形態に係るスラスト軸受Ｓにおいても、スパイラル溝ＳＧ１及びＳＧ１Ａともにポンプイン型の形状を有していることから、半径方向内方側への動圧を発生する。
【００３１】
このとき、上記したような原因でオイル内に気泡が混入していた場合には、ラジアル軸受部とスラスト軸受部との動圧発生能力の差に起因して、ロータａの底面とスリーブｂの上端面との間に形成される微小間隙のうち、スラスト軸受部Ｓの半径方向内方側に位置する図１（ｂ）において一点鎖線で示す領域Ｐに気泡が集められる。尚、ラジアル軸受部とスラスト軸受部との動圧発生能力の差は、動圧発生溝の溝形状や軸受部に形成される微小間隙の間隙寸法の大小に起因する。
【００３２】
斯くして、スラスト軸受部Ｓの内方側に位置する領域Ｐは、気泡が溜まった状態となるが、このとき、領域Ｐが軸受部よりも間隙寸法が大きくなるよう設定されていた場合、比較的に大きな間隙内では、回転するロータａの底面側と静止しているスリーブｂの上端面側とでオイルに流速差が生じ、この流速差に起因してオイルに流動が生じるので、領域Ｐに集められた気泡も、そこに滞留することなく徐々に排出される。
【００３３】
しかしながら、領域Ｐとスラスト軸受部Ｓとが実質的に同一の間隙寸法になるよう形成されると、僅か数μｍしかない微小間隙内では、ロータａの底面側とスリーブｂの上端部側とのオイルの流速差は小さくなり、オイルには円周方向の流れのみ生じることとなる。
【００３４】
これに対して、本実施の形態のように、スラスト軸受部Ｓに設けられたスパイラル溝ＳＧ１のうち、他の溝よりも半径方向内方側に延伸するスパイラル溝ＳＧ１Ａを設けておくことで、ロータａの回転時、延伸するスパイラル溝ＳＧ１Ａによって領域Ｐ内にもオイルが流入するようになり、半径方向の流動が生じることとなる。このような半径方向の流動に乗じて領域Ｐに集められた気泡は順次半径方向外方側への移動を開始し、やがてスラスト軸受部Ｓの半径方向外方側に位置するオイル端部の界面から空気中に解放される。
【００３５】
このように、ロータａの底面とスリーブｂの上端面との間に形成される間隙をほぼ全体にわたってスラスト軸受部Ｓと同等の微小間隙とすることで、外乱に起因するロータａの非動作時の振動を抑制しながら、半径方向内方側に延伸するスパイラル溝ＳＧ１Ａを設けることで、気泡の滞留による異常振動やＮＲＲＯの悪化及びロータａの浮上異常といった種々の問題の解決を図ることが可能となる。
【００３６】
尚、半径方向内方に延伸するスパイラル溝ＳＧ１Ａは、図２（ｂ）に示すとおり、スリーブｂの上端面の外周端部（スラスト軸受部Ｓの最外端）に至るまで半径方向外方に延伸されるスパイラル溝ＳＧ１Ａ’とすることも可能である。このようにスパイラル溝ＳＧ１Ａ’を半径方向外方にも延伸した形状とすることで、気泡を領域Ｐから半径方向により離れた部位まで運ぶことができるようになり、且つオイルの動きもより大きくなることから、気泡の排出がより容易に行われることとなる。また、このスパイラル溝ＳＧ１Ａ’のうちスパイラル溝ＳＧ１よりも半径方向外方に延伸する部分は、必ずしもスパイラル溝ＳＧ１Ａ’に連続して設ける必要はなく、これとは独立して設けることも可能であるし、スパイラル溝ＳＧ１Ａ’の形成本数よりも多く設けることも可能である。
【００３７】
ところで、上記実施の形態では、半径方向内方に延伸するスパイラル溝ＳＧ１Ａを二本設けた構成を例にあげて説明したが、このようなスパイラル溝ＳＧ１Ａは、少なくとも一本設けておけば良い。しかしながら、このようなスパイラル溝ＳＧ１Ａによって、領域Ｐ内で半径方向のオイルの流れを生じさせることから、スパイラル溝ＳＧ１Ａの本数は多く設けた方が、気泡の排出効果を向上させることができ、スラスト軸受部Ｓの径等にもよるが、例えば図２（ｃ）に図示するように四本の延伸するスパイラル溝ＳＧ１Ａを円周方向等間隔に設けておくことも可能である。
【００３８】
また、このような動圧軸受は、図１（ａ）に図示されるような構成のスピンドルモータだけでなく他の構成のスピンドルモータにも適用可能である。次に、このような動圧軸受の他の構成のスピンドルモータへの適用例について図３を参照して説明する。
【００３９】
図３に図示されるスピンドルモータは、ブラケット２と、このブラケット２に設けられた中央開口内に一方の端部が外嵌固定されるシャフト４と、このシャフト４に対して相対的に回転自在なロータ６とを備える。ロータ６は、外周部に記録ディスク（図４においてディスク板５３として図示）が載置されるロータハブ６ａと、ロータハブ６ａの内周側に位置し、オイルが保持される微小間隙を介してシャフト４に軸支持されるスリーブ６ｂとを備えている。ロータハブ６ａの内周部には接着等の手段によってロータマグネット１０が固着されており、このロータマグネット１０と半径方向に対向してブラケット２にステータ１２が装着されている。
【００４０】
スリーブ６ｂの略中央部には内周面がシャフト４の外周面との間にオイルが保持される微小間隙を形成するようスリーブ６ｂを軸線方向に貫通する貫通孔６ｂ１が形成され、シャフト４の上部及び下部には、半径方向外方に突出する環状の上部スラストプレート１４及び下部スラストプレート１６がそれぞれ取付けられている。
【００４１】
スリーブ６ｂの軸線方向両端部には、上部スラストプレート１４及び下部スラストプレート１６に対応して、これら上部及び下部スラストプレート１４，１６の外径よりも大径な上部スラスト面６ｂ２及び下部スラスト面６ｂ３が形成されている。この上部スラスト面６ｂ２及び下部スラスト面６ｂ３の外周部には、環状で且つ中空円筒状の上部ブッシュ部材１８及び下部ブッシュ部材２０が装着されている。上部及び下部ブッシュ部材１８，２０の開放側端部は、上部シールキャップ２２及び下部シールキャップ２４によって閉塞されている。
【００４２】
また、スリーブ６ｂの外周部には、上部及び下部スラスト面６ｂ２，６ｂ３の間に、半径方向外方側に突出する環状突部６ｂ４が形成されており、この環状突部６ｂ４の外周面とロータハブ６ａの内周面とが、例えば圧入等の手段によって締結されている。
【００４３】
上部スラスト面６ｂ２と、上部スラストプレート１４の下面（軸線方向内側面）との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されており、上部スラスト軸受部２６が構成されている。
【００４４】
また、下部スラスト面６ｂ３と、下部スラストプレート１６の上面（軸線方向内側面）との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されており、下部スラスト軸受部２８が構成されている。
【００４５】
更に、貫通孔６ｂ１の内周面とシャフト４の外周面との間には、上部ラジアル軸受部３０及び下部ラジアル軸受部３２が構成されている。
【００４６】
これら、上部及び下部ラジアル軸受部３０，３２に動圧発生溝として、それぞれが隣接するスラスト軸受部２６，２８に向かう動圧を発生するよう、図１（ｂ）に図示されるような軸線方向にアンバランスな形状のへリングボーン溝ＨＧ１を設け、また上部及び下部スラスト軸受部２６，２８の構成を図１に図示されるスラスト軸受部Ｓと同様の構成として動圧発生溝として図２に図示されるポンプイン型のスパイラル溝ＳＧ１を設けると共に、半径方向内方に延伸するスパイラル溝ＳＧ１Ａ又はＳＧ１Ａ’を設けておく。すなわち、図１（ｂ）に図示される構成をラジアル軸受部Ｒ１とスラスト軸受部Ｓの組合せをシャフト４の上下部に一対形成することで、ロータ６を上下部から同一形状の軸受部によって支持することとなるので、例えば複数枚の記録ディスクを回転駆動するような高負荷のスピンドルモータにおいても安定して支持することが可能となり、また、気泡の滞留に起因する種々の問題の発生を回避することが可能になる。
【００４７】
従って、外乱の印加に起因するロータ６の非動作時の振動の抑制が可能であると同時に、動圧軸受に保持されるオイル内に混入した気泡を排出することが可能となるので、信頼性の高いスピンドルモータを得ることができる。
【００４８】
図４に、一般的なディスク駆動装置５０の内部構成を模式図として示す。ハウジング５１の内部は塵・埃等が極度に少ないクリーンな空間を形成しており、その内部に情報を記憶する円板状のディスク板５３が装着されたスピンドルモータ５２が設置されている。加えてハウジング５１の内部には、ディスク板５３に対して情報を読み書きするヘッド移動機構５７が配置され、このヘッド移動機構５７は、ディスク板５３上の情報を読み書きするヘッド５６、このヘッドを支えるアーム５５及びヘッド５６及びアーム５５をディスク板５３上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部５４により構成される。
【００４９】
このようなディスク駆動装置５０のスピンドルモータ５２として上記各実施形態のスピンドルモータを使用することで、信頼性の高いディスク駆動装置とすることが可能となる。
【００５０】
以上、本発明に従う動圧軸受及びこの動圧軸受を備えたスピンドルモータ並びにディスク駆動装置の一実施形態について説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の動圧軸受は、オイル中に混入した気泡の排出を可能にし、安定した性能を維持することが可能になる。
【００５２】
また、本発明のスピンドルモータでは、ロータの非動作時の振動を抑制すると同時に、気泡の滞留による問題の発生を回避することが可能になるので、信頼性の高いスピンドルモータとすることが可能になる。
【００５３】
更に、本発明のディスク駆動装置では、スピンドルモータの非動作時の振動に起因するディスクとの接触によるヘッドの破壊が防止されると同時に、スピンドルモータの軸受部内に滞留する気泡に起因する問題の発生も回避されるので、非常に安定した信頼性の高いディスク駆動装置とすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の前提構成となる従来のスピンドルモータ及びその軸受部の一部の概略構成を示す断面図であり、図１（ｃ）は、スラスト軸受部に設けられるスパイラル溝の形状を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るスパイラル溝及びその変形例の形状を示す平面図である。
【図３】本発明の動圧軸受のスピンドルモータへの適用例を示す断面図である。
【図４】ディスク駆動装置の内部構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
２６，２８，Ｓスラスト軸受部
３０，３２，Ｒ１ラジアル軸受部
ＳＧ，ＳＧ１，ＳＧ１Ａ，ＳＧ１Ａ’ スパイラル溝
ＨＧ１ヘリングボーン溝

Claims

微小間隙内に保持されたオイルに対して軸線方向の一の方向に作用する動圧を発生するスラスト軸受部と、該スラスト軸受部の半径方向内方側に配置され、且つ微小間隙内に保持されたオイルに対して半径方向に作用する動圧を発生するラジアル軸受部とからなる動圧軸受において、
前記スラスト軸受部には、動圧発生溝として前記オイルに対して半径方向内方側に向かう流れを誘起するポンプイン型のスパイラル溝列が円周方向に設けられており、
前記ラジアル軸受部には、動圧発生溝として前記オイルに対して発生する動圧の最大圧力が前記スラスト軸受部側に偏倚して現れるよう軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン溝列が円周方向に設けられており、
前記スラスト軸受部と前記ラジアル軸受部との間には、それぞれの微小間隙内に前記オイルが途切れることなく連続して保持されており、前記スラスト軸受部に設けられる前記スパイラル溝のうち複数のスパイラル溝は、他のスパイラル溝よりも半径方向内方側に延伸するよう設けられると共に、前記複数のスパイラル溝は円周方向等間隔に配置され、
前記ラジアル軸受部から前記スラスト軸受部にかけての間には、前記オイルで満たされた半径方向に広がる半径方向内方側の領域が設けられ、
前記他のスパイラル溝よりも半径方向内方側に延伸する複数のスパイラル溝は、前記スラスト軸受部の内側端部から前記半径方向内方側の領域に向かって伸びると共に前記半径方向内方側の領域の半径方向の全域に亘って設けられていることを特徴とする動圧軸受。
前記他のスパイラル溝よりも半径方向内方側に延伸する複数のスパイラル溝は、前記スラスト軸受部の最外端に至るまで半径方向外方側にも延伸していることを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受。
前記スパイラル溝列の半径方向外方側には、前記スラスト軸受部の最外端に至る少なくとも一本の溝が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の動圧軸受。
シャフトと、該シャフトが回転自在に遊挿される貫通孔が形成されたスリーブと、該スリーブの上端面と軸線方向に対向し且つ前記シャフトの外周面から半径方向外方側に伸びる底面を備え前記シャフトに固定された円形の天板を有するロータと、を備えてなるスピンドルモータであって、
前記スリーブの上端面及び該上端面と軸線方向に対向する前記天板の底面との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されると共に、前記ロータの回転に応じて該微小間隙に保持されるオイルに流体動圧を誘起する動圧発生溝が設けられることによってスラスト軸受部が構成され、
前記スリーブの貫通孔の内周面と前記シャフトの外周面との間には、オイルが保持される微小間隙が形成されると共に、前記ロータの回転に応じて該微小間隙に保持されるオイルに流体動圧を誘起する動圧発生溝が設けられることによってラジアル軸受部が構成され、
前記スラスト軸受部が構成される前記スリーブの上端面及び天板の底面との間に形成される微小間隙は、該微小間隙の内径端側から外径端側まで、ほぼ同一の間隙寸法を有するよう形成されており、
前記スラスト軸受部と前記ラジアル軸受部とからなる動圧軸受が、請求項１乃至３のいずれかに記載の動圧軸受であることを特徴とするスピンドルモータ。
シャフトと、該シャフトの外周面から半径方向外方に突設される環状の一対のスラストプレートと、前記一対のスラストプレートの軸線方向の一方の面とそれぞれ微小間隙を介して対向する一対のスラスト面と該スラスト面に連続し前記シャフトの外周面と微小間隙を介して半径方向に対向するラジアル内周面とが形成された中空円筒状のスリーブとを備えたスピンドルモータであって、
前記一対のスラストプレートの軸線方向の一方の面と前記一対のスラスト面との間に形成される微小間隙にはオイルが保持され、該オイルに動圧を誘起する動圧発生用溝が設けられることによってそれぞれスラスト軸受部が構成され、
前記シャフトの外周面と前記スリーブのラジアル内周面との間に形成される微小間隙にはオイルが保持され、該オイルに動圧を誘起する動圧発生用溝が設けられることによってラジアル軸受部が軸線方向に離間して一対構成され、
前記スラスト軸受部が構成される前記一対のスラストプレートの一方の面と前記スリーブの一対のスラスト面との間に形成される微小間隙は、それぞれ該微小間隙の内径端側から外径端側まで、ほぼ同一の間隙寸法を有するよう形成されており、
前記一対のスラスト軸受部と前記一対のラジアル軸受部とは、それぞれ一組のスラスト軸受部とラジアル軸受部とからなる一対の動圧軸受を構成し、該一対の動圧軸受がそれぞれ請求項１乃至３のいずれかに記載の動圧軸受であることを特徴とするスピンドルモータ。
情報を記録できる記録ディスクが回転駆動されるディスク駆動装置において、ハウジングと、該ハウジングの内部に固定され該記録ディスクを回転させるスピンドルモータと、該記録ディスクの所要の位置に情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段とを有するディスク駆動装置であって、
前記スピンドルモータは、請求項４又は５に記載したスピンドルモータである、ことを特徴とするディスク駆動装置。