JP5233854B2 - 軸受装置、スピンドルモータ、及びディスク駆動装置 - Google Patents

軸受装置、スピンドルモータ、及びディスク駆動装置 Download PDF

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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
特開２００２−５１７１に記載の軸受装置は、ラジアル動圧軸受部とポンピング作用部とを有している。しかしながら、このような構造の軸受装置を軸方向に薄型化しようとすると、ラジアル動圧軸受部及びポンピング作用部の双方の軸方向の長さを確保することが困難となる。このため、ラジアル動圧軸受部及びポンピング作用部の双方の機能を十分に得ることが困難となる。
また、ポンピング作用部は、潤滑流体をポンピングする際に、潤滑流体中に気泡を混入させてしまう場合がある。潤滑流体中に混入した気泡は、スラスト動圧軸受部やラジアル動圧軸受部の近傍に蓄積すると、潤滑流体に対する動圧の発生を阻害する。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り、軸受装置の回転特性を低下させてしまう虞がある。
本発明の目的は、ラジアル動圧溝列及びポンピング溝列を軸方向に大きく確保しつつ、軸受装置全体の軸方向の寸法を抑制し、さらに、潤滑オイル中に混入した気泡を、貫通孔を介して下方へ効率よく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、上下にのびる中心軸に沿って配置されて静止部材を構成する静止シャフトと、前記静止シャフトから径方向外側に延びる円板部を有し前記静止部材を構成する第１カップ部と、前記静止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、前記第１カップ部は、前記円板部の外縁部から下方へ向けて突出する円筒部をさらに有し、前記回転部材は、前記円板部の下面に対向する第１上面と、前記円筒部の少なくとも下端部を収容する環状凹部と、前記静止シャフトの外周面に対向する第１内周面と、前記第１カップ部の外周面に対向する第２内周面と、を有し、前記静止部材の表面と前記回転部材との間の間隙には、潤滑オイルが介在し、前記静止シャフトの外周面及び前記回転部材の前記第１内周面の少なくとも一方には、ラジアル動圧溝列が設けられ、前記ラジアル動圧溝列は、前記回転部材の回転時に、前記静止シャフトの外周面と前記回転部材の前記第１内周面との間に介在する前記潤滑オイルを上方へ向けて流動させ、前記第１カップ部の外周面と前記回転部材の前記第２内周面との間に、前記潤滑オイルの上液面が位置し、前記環状凹部より下方において、前記回転部材と前記静止部材との間に、前記潤滑オイルの下液面が位置し、前記潤滑オイルで満たされ、一端が前記環状凹部内に開口し、他端が前記環状凹部よりも下方において前記回転部材と前記静止部材との間の間隙に開口する、貫通孔を前記回転部材は有し、前記第１カップ部の外周面又は前記回転部材の前記第２内周面には、前記回転部材の回転時に、前記潤滑オイルを前記円筒部の下端部側へ押し下げるためのポンピング溝列が設けられ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、ラジアル動圧溝列及びポンピング溝列を軸方向に大きく確保しつつ、軸受装置全体の軸方向の寸法を抑制できる。また、ポンピング溝列により潤滑オイル中に混入した気泡を、貫通孔を介して下方へ効率よく排出できる。
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、静止シャフト、第１カップ部、第２カップ部、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、第１カップ部とその近傍部位の拡大縦断面図である。 図７は、ハブの上面図である。 図８は、ハブの下面図である。
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、以下では、中心軸９に沿う方向を上下方向とし、第１カップ部１３３，３３の円筒部１３３ｂ，３３２が突出する向きを下として、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、静止シャフト１３２及び第１カップ部１３３により構成される静止部材と、回転部材１４１とを備えている。静止シャフト１３２は、上下にのびる中心軸９に沿って配置されている。第１カップ部１３３は、円板部１３３ａと円筒部１３３ｂとを有する。円板部１３３ａは、静止シャフト１３２から径方向外側に延びる部分を構成する。円筒部１３３ｂは、円板部１３３ａの外縁部から下方へ向けて突出した部分である。
回転部材１４１は、静止シャフト１３２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。図１に示したように、回転部材１４１は、第１内周面１４１ａ、第１上面１４１ｂ、環状凹部１４１ｄ、及び第２内周面１４１ｅを有する。第１内周面１４１ａは、静止シャフト１３２の外周面に対向する面である。第１上面１４１ｂは、第１カップ部１３３の円板部１３３ａの下面に対向する面である。環状凹部１４１ｄは、第１カップ部１３３の円筒部１３３ｂの少なくとも下端部を収容する。第２内周面１４１ｅは、第１カップ部１３３の外周面に対向する面である。
静止部材と回転部材１４１との間の間隙には、潤滑オイル１５９が介在する。潤滑オイル１５９の上液面は、第１カップ部１３３の外周面と回転部材１４１の第２内周面１４１ｅとの間に位置する。また、潤滑オイル１５９の下液面は、環状凹部１４１ｄより下方において、静止部材と回転部材１４１との間に位置する。
回転部材１４１は、貫通孔１４１ｆを有している。貫通孔１４１ｆの一端は、環状凹部１４１ｄ内に開口している。貫通孔１４１ｆの他端は、環状凹部１４１ｄよりも下方において、回転部材１４１と静止部材との間の間隙に開口している。貫通孔１４１ｆは、潤滑オイル１５９で満たされている。
静止シャフト１３２の外周面及び回転部材１４１の第１内周面１４１ａの少なくとも一方には、ラジアル動圧溝列１５１が設けられている。回転部材１４１の回転時には、ラジアル動圧溝列１５１の作用により、静止シャフト１３２の外周面と回転部材１４１の第１内周面１４１ａとの間に介在する潤滑オイル１５９は、上方へ向けて流動する。
また、第１カップ部１３３の外周面又は回転部材１４１の第２内周面１４１ｅには、ポンピング溝列１５４が設けられている。回転部材１４１の回転時には、ポンピング溝列１５４の作用により、潤滑オイル１５９が円筒部１３３ｂの下端部側へ押し下げられる。
本実施形態では、第１カップ部１３３が、下方へ向けて突出した円筒部１３３ｂを有するとともに、回転部材１４１が、円筒部１３３ｂの少なくとも下端部を収容する環状凹部１４１ｄを有する。このため、ラジアル動圧溝列１５１及びポンピング溝列１５４を軸方向に大きく確保しつつ、軸受装置１０５全体の軸方向の寸法を抑制できる。また、本実施形態では、貫通孔１４１ｆの一端が、環状凹部１４１ｄ内に開口している。このため、ポンピング溝列１５４により潤滑オイル１５９中に混入した気泡を、貫通孔１４１ｆを介して下方へ効率よく排出できる。
＜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、およ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、およ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、静止シャフト３２、第１カップ部３３、第２カップ部３４、及びステータユニット３５を有する。静止シャフト３２の上端部は、装置ハウジング１１のカバー部材に固定されている（図２参照）。また、静止シャフト３２の下端部は、第２カップ部３４を介してベース部材３１に固定されている。
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２参照）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。
静止シャフト３２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。静止シャフト３２の上端部の近傍には、第１カップ部３３が固定されている。また、静止シャフト３２の下端部の近傍には、第２カップ部３４が固定されている。静止シャフト３２は、例えば、ステンレス等の金属により形成される。
第１カップ部３３は、静止シャフト３２の外周面に固定された円環状の部材である。第１カップ部３３は、静止シャフト３２の上端部の近傍に圧入されるとともに、接着剤により静止シャフト３２に固定されている。第１カップ部３３は、円板部３３１と円筒部３３２とを有する。円板部３３１は、静止シャフト３２の外周面に固定され、静止シャフト３２から径方向外側へ延びた部分を構成する。また、円筒部３３２は、円板部３３１の外縁部から下方へ向けて突出した円筒形状の部分である。第１カップ部３３は、円板部３３１及び円筒部３３２により、その縦断面の形状が略Ｌ字形状となっている。第１カップ部３３は、例えば、銅を主成分とする金属や、樹脂により形成される。
第２カップ部３４は、第１カップ部３３より下方の位置において静止シャフト３２の外周面に固定された、円環状の部材である。第２カップ部３４は、静止シャフト３２の下端部の近傍に圧入されるとともに、接着剤により静止シャフト３２に固定されている。第２カップ部３４は、円板部３４１と円筒部３４２とを有する。円板部３４１は、静止シャフト３２の外周面に固定され、静止シャフト３２から径方向外側へ延びた部分を構成する。また、円筒部３４２は、円板部３４１の外縁部から上方へ向けて突出した円筒形状の部分である。第２カップ部３４は、円板部３４１及び円筒部３４２により、その縦断面の形状が略Ｌ字形状となっている。第２カップ部３４は、例えば、銅を主成分とする金属や、樹脂により形成される。
第２カップ部３４は、円筒部３４２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。したがって、静止シャフト３２は、第２カップ部３４を介して間接的にベース部材３１に固定されていることとなる。なお、静止シャフト３２と、第１カップ部３３又は第２カップ部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、電磁鋼板を軸方向に積層させた積層鋼板に、打ち抜き加工を行う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、静止シャフト３２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、平板部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、静止シャフト３２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、第１カップ部３３の円板部３３１と第２カップ部３４の円板部３４１との間に配置されている。平板部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、平板部４１２の外縁部から下方へ向けてのびる部分である。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。下段のディスク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を介して上段のディスク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の径方向の位置が定められる。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。
静止シャフト３２、第１カップ部３３、及び第２カップ部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、第１カップ部３３の円筒部３３２の外周面とハブ４１の平板部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、第２カップ部３４の円筒部３４２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のびる貫通孔４１５が形成されている。貫通孔４１５の内部にも、潤滑オイル５９が満たされている。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。
ハブ４１は、静止シャフト３２、第１カップ部３３、及び第２カップ部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、静止シャフト３２、第１カップ部３３、第２カップ部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を構成する。静止シャフト３２、第１カップ部３３、及び第２カップ部３４は、流体動圧軸受装置５の静止部材となる。また、ハブ４１は、流体動圧軸受装置５の回転部材となる。
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．潤滑オイルに接する各部材の構成＞
続いて、潤滑オイル５９に接する各部材の構成について、さらに説明する。
図４は、静止シャフト３２、第１カップ部３３、第２カップ部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、静止シャフト３２の外周面とスリーブ部４１１の内周面４１ａとの間隙５１、スリーブ部４１１の上面と第１カップ部３３の下面との間隙５２、スリーブ部４１１の下面と第２カップ部３４の円板部３４１の上面との間隙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。
（ａ）ラジアル動圧溝列について
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（以下、「第１内周面」という）４１ａには、間隙５１に保持された潤滑オイル５９に流体動圧を誘起す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、鉤形の動圧発生溝を周方向に複数配列した、いわゆるヘリングボーン形状の溝列である。静止シャフト３２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、間隙５１の潤滑オイル５９が加圧される。ハブ４１は、間隙５１の潤滑オイル５９に発生する流体動圧により、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の第１内周面４１ａと、静止シャフト３２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、潤滑オイル５９に下向きの流れを発生させる複数の第１平行溝５１１ａと、潤滑オイル５９に上向きの流れを発生させる複数の第２平行溝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、潤滑オイル５９に下向きの流れを発生させる複数の第３平行溝５１２ａと、潤滑オイル５９に上向きの流れを発生させる複数の第４平行溝５１２ｂとにより構成されている。
本実施形態では、第１平行溝５１１ａ及び第３平行溝５１２ａの軸方向の長さの和より、第２平行溝５１１ｂ及び第４平行溝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平行溝５１１ａ及び第３平行溝５１２ａが潤滑オイル５９に発生させる下向きの流れより、第２平行溝５１１ｂ及び第４平行溝５１２ｂが潤滑オイル５９に発生させる上向きの流れの方が、大きくなる。このため、ラジアル動圧溝列５１１，５１２は、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。
なお、第１平行溝５１１ａ及び第３平行溝５１２ａの数より、第２平行溝５１１ｂ及び第４平行溝５１２ｂの数を多くしたり、第１平行溝５１１ａ及び第３平行溝５１２ａの幅や深さより、第２平行溝５１１ｂ及び第４平行溝５１２ｂの幅や深さを大きく設定したりすることにより、間隙５１において、潤滑オイル５９を上向きに流動させるようにしてもよい。
（ｂ）上部スラスト溝列及びポンピング溝列について
図６は、第１カップ部３３とその近傍部位の拡大縦断面図である。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１上面４１ｂと、円筒面４１ｃと、第２上面４１ｄとが設けられている。第１上面４１ｂは、第１内周面４１ａの上端部から径方向外側へ向けて広がる面である。円筒面４１ｃは、第１上面４１ｂの外縁部から下方へ向けてのびる面である。また、第２上面４１ｄは、円筒面４１ｃの下端部から径方向外側へ向けて広がる面である。
第１上面４１ｂは、第１カップ部３３の円板部３３１の下面に、第１間隙５２ａを介して対向する。円筒面４１ｃは、第１カップ部３３の円筒部３３２の内周面に、第２間隙５２ｂを介して対向する。また、第２上面４１ｄは、第１カップ部３３の円筒部３３２の下面に、第３間隙５２ｃを介して対向する。第２上面４１ｄは、スリーブ部４１１の上面に形成された環状凹部の底面となっている。当該環状凹部には、第１カップ部３３の円筒部３３２の下端部が収容されている。
図７は、ハブ４１の上面図である。図７に示したように、ハブ４１の第１上面４１ｂには、第１間隙５２ａに保持された潤滑オイル５９に流体動圧を誘起する上部スラスト動圧溝列５２１が設けられている。
上部スラスト動圧溝列５２１は、中心軸９を中心とするスパイラル状の動圧発生溝を、周方向に複数配列した溝列である。静止シャフト３２に対してハブ４１が回転するときには、上部スラスト動圧溝列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に発生する流体動圧により、第１カップ部３３に対して軸方向に支持されつつ、回転する。
なお、上部スラスト動圧溝列５２１は、スリーブ部４１１の第１上面４１ｂと、第１カップ部３３の円板部３３１の下面との、少なくとも一方に設けられていればよい。
図６に戻る。回転時において、第１間隙５２ａの軸方向の間隔ｄ１は、第２間隙５２ｂの径方向の間隔ｄ２及び第３間隙５２ｃの軸方向の間隔ｄ３より、小さくなるように設定されていることが望ましい。例えば、間隔ｄ１が３０μｍ以下となるように設定され、間隔ｄ２，ｄ３がそれぞれ５０μｍ以上となるように設定されることが望ましい。このようにすれば、第１間隙５２ａにおいて、潤滑オイル５９に良好に流体動圧を発生させることができるとともに、第２間隙５２ｂ及び第３間隙５２ｃにおいて、摩擦によるトルクの損失を低減させることができる。
ハブ４１の平板部４１２の内周面（以下、「第２内周面」という）４１ｅは、第１カップ部３３の円筒部３３２の外周面と、第４間隙５４を介して対向する。図５に示したように、ハブ４１の第２内周面４１ｅには、第４間隙５４に保持された潤滑オイル５９に下方へ向かう流体動圧を誘起するポンピング溝列５４１が設けられている。
ポンピング溝列５４１は、斜めにのびる動圧発生溝を、周方向に複数配列した溝列である。第１カップ部３３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、第１カップ部３３の円筒部３３２の下端部側へ向けて押し下げられ、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の第２内周面４１ｅと、第１カップ部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。
図６に戻る。回転時において、第４間隙５４の径方向の間隔ｄ４は、第２間隙５２ｂの径方向の間隔ｄ２及び第３間隙５２ｃの軸方向の間隔ｄ３より、小さくなるように設定されていることが望ましい。例えば、間隔ｄ４が１０〜４０μｍとなるように設定され、間隔ｄ２，ｄ３がそれぞれ５０μｍ以上となるように設定されていることが望ましい。このようにすれば、第４間隙５４において、潤滑オイル５９を良好に押し下げることができるとともに、第２間隙５２ｂ及び第３間隙５２ｃにおいて、摩擦によるトルクの損失を低減させることができる。
また、第４間隙５４の径方向の間隔ｄ４は、静止シャフト３２の外周面とハブ４１の第１内周面４１ａとの間隙５１の径方向の間隔ｄ５より、大きくなるように設定されていることが望ましい。
また、回転時において、第２間隙５２ｂの径方向の間隔ｄ２は、第３間隙５２ｃの軸方向の間隔ｄ３より、小さくなるように設定されていることが望ましい。回転時の温度等の条件が変化すると、軸方向の間隔ｄ３は、径方向の間隔ｄ２より大きく変動する。間隔ｄ３をより大きく設定しておけば、間隔ｄ３の変化が回転精度やトルクに与える影響を、抑制できる。
ポンピング溝列５４１の上方には、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テーパシール部５４ａが設けられている。潤滑オイル５９の上側の液面はテーパシール部５４ａ内に位置する。このため、潤滑オイル５９の上側の液面は、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。
本実施形態の第１カップ部３３は、円板部３３１及び円筒部３３２により、その縦断面の形状が略Ｌ字形状となっている。また、ハブ４１の上面には、それに対応する環状凹部が形成されている。このため、ハブ４１の第１内周面４１ａ及び第２内周面４１ｅは、軸方向に関して部分的に重複する部分を有する。これにより、ハブの第１内周面４１ａ及び第２内周面４１ｅの、双方の軸方向の長さを確保できる。したがって、ラジアル動圧溝列５１１，５１２及びポンピング溝列５４１を、ともに軸方向の広い範囲に設けつつ、流体動圧軸受装置５の全体の軸方向の寸法を抑制できる。
（ｃ）下部スラスト溝列について
図８は、ハブ４１の下面図である。図８に示したように、ハブ４１のスリーブ部４１１の下面には、間隙５３に保持された潤滑オイル５９に流体動圧を誘起する下部スラスト動圧溝列５３１が設けられている。
下部スラスト動圧溝列５３１は、中心軸９を中心とするスパイラル状の動圧発生溝を、周方向に複数配列した溝列である。静止シャフト３２に対してハブ４１が回転するときには、下部スラスト動圧溝列５３１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に発生する流体動圧により、第２カップ部３４に対して軸方向に支持されつつ、回転する。
なお、下部スラスト動圧溝列５３１は、スリーブ部４１１の下面と、第２カップ部３４の円板部３４１の上面との、少なくとも一方に設けられていればよい。
図４に戻る。第２カップ部３４の円筒部３４２の内周面と、ハブ４１のスリーブ部４１１の外周面とは、間隙５５を介して対向する。潤滑オイル５９の下側の液面は、間隙５５内に位置する。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、間隙５５からの潤滑オイル５９の漏れが、抑制される。
（ｄ）貫通孔について
ハブ４１の第２上面４１ｄには、貫通孔４１５の上端となる開口が形成されている。すなわち、貫通孔４１５の上端は、ハブ４１の上面に形成された環状凹部と、第１カップ部３３の円筒部の下端部との間の第３間隙５２ｃへ向けて、開口している。そして、第３間隙５２ｃの下方に、貫通孔４１５が延びている。一方、ハブ４１のスリーブ部４１１の下面には、貫通孔４１５の下端となる開口が形成されている。
上部スラスト動圧溝列５２１及び下部スラスト動圧溝列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、間隙５１には、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、間隙５２には、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、間隙５２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、間隙５１、間隙５２の貫通孔４１５より径方向内側の部分、貫通孔４１５、間隙５３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。
第４間隙５４では、ポンピング溝列５４１が、潤滑オイル５９を押し下げる際に、潤滑オイル５９中に気泡を混入させてしまう場合がある。本実施形態では、このような気泡を良好に排出し得るように、貫通孔４１５の位置が設定されている。すなわち、本実施形態では、ハブ４１の上面に、第１カップ部３３の円筒部３３２の下端部を収容するような環状凹部が形成されている。そして、貫通孔４１５の上端を、当該環状凹部内に向けて開口させている。また、貫通孔４１５内には、下方へ向かう潤滑オイル５９の流れが形成されている。このため、気泡は、第４間隙５４及び第３間隙５２ｃから貫通孔４１５へ、効率よく流入する。その後、気泡は、貫通孔４１５及び間隙５３を通って、間隙５５へ運搬され、潤滑オイル５９の下側の液面から、外部へ排出される。
本実施形態では、動圧溝列５１１，５１２，５２１，５３１に面する領域への気泡の侵入が抑制される。このため、気泡の侵入により、動圧溝列５１１，５１２，５２１，５３１の機能が低下してしまうことを、防止できる。
なお、回転時において、貫通孔４１５の径方向の寸法ｄ６は、第２間隙５２ｂの径方向の寸法ｄ２及び第３間隙５２ｃの軸方向の寸法ｄ３より、大きくなるように設定されていることが望ましい。このようにすれば、気泡をより効率よく貫通孔４１５へ流入させることができる。
＜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。
第１カップ部の円筒部の下端部は、上記の実施形態のような平面状であってもよいし、曲面状であってもよい。また、回転部材の環状凹部は、上記の第２上面４１ｄのような平面を有するものであってもよいし、傾斜面や曲面のみで構成された凹部であってもよい。環状凹部内に、第１カップ部の円筒部の少なくとも下端部が収容されるとともに、環状凹部内に向けて、貫通孔の一端が開口していればよい。
また、貫通孔は、上記の実施形態のように中心軸に沿ってのびていてもよいし、中心軸に対して傾斜した方向に延びていてもよい。貫通孔の下端の開口は、環状凹部より下方において、静止部材と回転部材との間の間隙に向けて開口していればよい。例えば、貫通孔の下端の開口が、静止シャフトの外周面と回転部材の内周面との間の間隙に、直接的に連通していてもよい。
また、潤滑オイルの下側の液面は、環状凹部より下方の静止部材と回転部材との間であれば、上記の実施形態とは異なる位置に設けられていてもよい。
また、本発明は、磁気ディスク以外の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。ただし、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。
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 静止シャフト
３３，１３３ 第１カップ部
３４ 第２カップ部
３５ ステータユニット
４１ ハブ
４１ａ，１４１ａ 第１内周面
４１ｂ，１４１ｂ 第１上面
４１ｃ 円筒面
４１ｄ 第２上面
４１ｅ，１４１ｅ 第２内周面
４２ ロータマグネット
５１，５２，５３，５５ 間隙
５２ａ 第１間隙
５２ｂ 第２間隙
５２ｃ 第３間隙
５４ 第４間隙
５４ａ テーパシール部
５９，１５９ 潤滑オイル
１０５ 軸受装置
１４１ 回転部材
１４１ｄ 環状凹部
１４１ｆ，４１５ 貫通孔
１５４，５４１ ポンピング溝列
３３１，１３３ａ 円板部
３３２，１３３ｂ 円筒部
３４１ 円板部
３４２ 円筒部
５１１，５１２，１５１ ラジアル動圧溝列
５２１ 上部スラスト動圧溝列
５３１ 下部スラスト動圧溝列

Claims (11)

  1. 上下にのびる中心軸に沿って配置されて静止部材を構成する静止シャフトと、
    前記静止シャフトから径方向外側に延びる円板部を有し前記静止部材を構成する第１カップ部と、
    前記静止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、
    前記第１カップ部は、
    前記円板部の外縁部から下方へ向けて突出する円筒部
    をさらに有し、
    前記回転部材は、
    前記円板部の下面に対向する第１上面と、
    前記円筒部の少なくとも下端部を収容する環状凹部と、
    前記静止シャフトの外周面に対向する第１内周面と、
    前記第１カップ部の外周面に対向する第２内周面と、
    を有し、
    前記静止部材の表面と前記回転部材との間の間隙には、潤滑オイルが介在し、
    前記静止シャフトの外周面及び前記回転部材の前記第１内周面の少なくとも一方には、ラジアル動圧溝列が設けられ、
    前記ラジアル動圧溝列は、前記回転部材の回転時に、前記静止シャフトの外周面と前記回転部材の前記第１内周面との間に介在する前記潤滑オイルを上方へ向けて流動させ、
    前記第１カップ部の外周面と前記回転部材の前記第２内周面との間に、前記潤滑オイルの上液面が位置し、
    前記環状凹部より下方において、前記回転部材と前記静止部材との間に、前記潤滑オイルの下液面が位置し、
    前記潤滑オイルで満たされ、一端が前記環状凹部内に開口し、他端が前記環状凹部よりも下方において前記回転部材と前記静止部材との間の間隙に開口する、貫通孔を前記回転部材は有し、
    前記第１カップ部の外周面又は前記回転部材の前記第２内周面には、前記回転部材の回転時に、前記潤滑オイルを前記円筒部の下端部側へ押し下げるためのポンピング溝列が設けられている軸受装置。
  2. 請求項１に記載の軸受装置において、
    前記回転部材は、
    前記円筒部の内周面に対向する円筒面を有し、
    前記第１カップ部と前記回転部材との間に、
    前記円板部の下面と前記第１上面との間の第１間隙と、
    前記円筒部の内周面と前記円筒面との間の第２間隙と、
    前記円筒部の下端部と前記環状凹部との間の第３間隙と、
    前記円筒部の外周面と前記第２内周面との間の第４間隙と、
    が形成され、
    前記第４間隙の径方向の間隔は、前記第２間隙の径方向の間隔、及び、前記第３間隙の軸方向の間隔より、小さい軸受装置。
  3. 請求項２に記載の軸受装置において、
    前記円板部の下面又は前記回転部材の前記第１上面には、前記回転部材の回転時に、潤滑オイルに流体動圧を発生させるスラスト動圧溝列が設けられている軸受装置。
  4. 請求項３に記載の軸受装置において、
    前記第１間隙の軸方向の間隔は、前記第２間隙の径方向の間隔、及び、前記第３間隙の軸方向の間隔より、小さい軸受装置。
  5. 請求項２から請求項４までのいずれかに記載の軸受装置において、
    前記貫通孔の径方向の寸法は、前記第２間隙の径方向の間隔、及び、前記第３間隙の軸方向の間隔より、大きい軸受装置。
  6. 請求項２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、
    前記第２間隙の径方向の間隔は、前記第３間隙の軸方向の間隔より、小さい軸受装置。
  7. 請求項２から請求項６までのいずれかに記載の軸受装置において、
    前記第４間隙の径方向の間隔は、前記静止シャフトの外周面と前記回転部材の前記第１内周面との径方向の間隔より、大きい軸受装置。
  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、
    前記ポンピング溝の上方に、前記第１カップ部の外周面と、前記回転部材の前記第２内周面との径方向の隙間が上方へ向けて漸次に拡大するテーパシール部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、
    前記回転部材の下方において、前記静止シャフトの外周面に固定された第２カップ部をさらに備え、
    前記回転部材と前記第２カップ部との間に、前記潤滑オイルの前記下液面が位置する軸受装置。
  10. 前記静止シャフト及び前記第１カップ部を有する静止部と、
    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９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ステータ及びマグネットと、
    を備えたスピンドルモータ。
  11. 請求項１０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、情報の読み出しおよ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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