JP2015064016A - 回転機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、動圧発生溝の耐摩耗性を向上し、小型化した場合でも耐衝撃性の低下を抑制できる回転機器を提供することを目的とする。【解決手段】回転機器は、回転機器は、回転軸方向に延伸する部分を含む軸体と、軸体の一部を収納して軸体と相対回転自在に構成された軸受体と、軸受体の内周面の溝形成部に設けられ潤滑媒体に動圧を発生させるように構成された溝と、を備え、軸受体は、溝形成部のめっき厚が回転軸方向外側に向かって徐々に大きくされる傾斜めっき層を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、流体動圧軸受を備えた回転機器に関する。

回転機器の一種であるハードディスクドライブなどのディスク駆動装置は、小型化、大容量化が進み、種々の電子機器に搭載されている。特にノートパソコンや携帯型音楽再生機器などの携帯型の電子機器へのディスク駆動装置の搭載が進んでいる。このような携帯型の電子機器に搭載されるディスク駆動装置に対しては、落下などの衝撃や持ち運びによる振動にも耐えうるように耐衝撃性、耐振動性の向上が求められている。

例えば特許文献１や特許文献２では、軸受に流体動圧軸受機構を採用したディスク駆動装置が記載されている。

特開２０１２−１９１７０８号公報 特開２０１３−０５５７９１号公報

特許文献１や特許文献２に記載されているような従来のディスク駆動装置では、軸受体の溝形成部に動圧発生溝が形成されており、このような回転機器を小型化していくと、溝形成部が小さくなり流体動圧軸受の剛性の低下を招きやすい。また従来のディスク駆動装置では溝形成部の表面硬度を調整するために、その形成領域は動圧発生溝を形成した後にその表面にめっき層が設けられている。めっき後の動圧発生溝はめっき前の溝に比べてエッジ部が丸くなり形状精度が低下し動圧が減少することがある。
また、このようなディスク駆動装置では、静止時または低速回転時に、シャフトは傾いた状態でシャフト環囲部に保持される。この場合に、シャフトはシャフト環囲部の内周面の回転軸方向外側領域、つまり内の端部寄りの領域に接触している。このようにシャフトが接触した状態でディスク駆動装置が起動・停止を繰り返すと、その接触部分の摩耗量が他の部分より多くなる。また、ディスク駆動装置が衝撃や振動を受けると、シャフト環囲部のシャフトと接触する部分には大きな応力が加わり変形を生じることがあり、最悪の場合は故障の原因となりうる。特に、シャフト環囲部の当該接触部分のめっき層のめっき厚が薄い場合は、起動・停止時の摩耗に対する耐久性や耐衝撃性が低下する懸念がある。

このような課題は、携帯型の電子機器に搭載される回転機器に限らず他の種類の例えば据置型の電子機器に搭載される回転機器でも生じうる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は動圧発生溝の耐摩耗性を向上して小型化した場合でも耐衝撃性の低下を抑制できる回転機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一の側面の回転機器は、回転軸方向に延伸する部分を含む軸体と、軸体の一部を収納して軸体と相対回転自在に構成された軸受体と、軸受体の内周面の溝形成部に設けられ潤滑媒体に動圧を発生させるように構成された溝と、を備え、軸受体は、溝形成部のめっき厚が回転軸方向外側に向かって徐々に大きくされる傾斜めっき層を有する。

上記課題を解決するために、本発明の別の側面の回転機器は、軸体と、軸体の一部を収納して軸体と相対回転自在に構成された軸受体と、軸体と軸受体の一方の溝形成部に設けられ潤滑媒体に動圧を発生させるように構成された溝と、を備え、溝形成部は、めっき層の表面側に溝が刻設された溝刻設めっき層を含む。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、動圧発生溝の耐摩耗性を向上して小型化した場合でも耐衝撃性の低下を抑制できる回転機器を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る回転機器の一種であるディスク駆動装置を示す分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面の主に左半分を示す断面図である。 図２のディスク駆動装置のシャフト環囲部を模式的に示す拡大断面図である。 ディスク駆動装置のシャフト環囲部の溝形成部の一例の構成を模式的に示す拡大断面図である。 図４に対応する別例の構成を模式的に示す拡大断面図である。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

実施の形態は回転機器の一種であるディスク駆動装置を示している。実施の形態に係るディスク駆動装置は、例えば、磁気的にデータを記録する磁気記録ディスクを搭載し、それを回転駆動するハードディスクドライブなどのディスク駆動装置として好適に用いられる。

図１は、実施の形態に係るディスク駆動装置１００を示す斜視図である。図１は、発明の理解を容易にするため、トップカバー２を分離した状態を示す。図１では説明する上で重要ではない例えば電子回路等は省略して示している。ディスク駆動装置１００は、固定体と、固定体に対して回転する回転体と、回転体に取り付けられる磁気記録ディスク８と、データリード／ライト部１０と、を備える。固定体は、ベース４と、ベース４に対して固定されたシャフト２６と、シャフト２６を支持するハウジング１０２と、トップカバー２と、６つのねじ２０と、シャフト固定ねじ６と、を含む。回転体は、ハブ２８と、クランパ３６と、カバーリング１２と、を含む。
以降ベース４に対してハブ２８が搭載される側を上側として説明する。

例えば、磁気記録ディスク８は、直径が６５ｍｍのガラス製の２．５インチ型磁気記録ディスクであり、その中央の孔の直径は２０ｍｍ、厚みは０．６５ｍｍである。ハブ２８は１枚の磁気記録ディスク８を搭載する。

（ベース）
ベース４は、ディスク駆動装置１００の底部を形成する底板部４ａと、磁気記録ディスク８の載置領域を囲むように底板部４ａの外周に沿って形成された外周壁部４ｂと、を有する。外周壁部４ｂの上面４ｃには、例えば６つのねじ孔２２が設けられる。ベース４は、例えば、アルミニウムの合金をダイカストにより成型して形成される。ベース４は鋼板やアルミニウム板などからプレス加工により形成されてもよい。ベース４は表面の剥離を防止するために表面にエポキシ樹脂などによる樹脂コーティング３８が施される。ベース４は樹脂コーティングに代えてニッケルやクロムなどの金属材料のめっきを施してもよい。

（データリード／ライト部）
データリード／ライト部１０は、記録再生ヘッド（不図示）と、スイングアーム１４と、ボイスコイルモータ１６と、ピボットアセンブリ１８と、を含む。記録再生ヘッドは、スイングアーム１４の先端部に取り付けられ、磁気記録ディスク８にデータを記録し、磁気記録ディスク８からデータを読み取る。ピボットアセンブリ１８は、スイングアーム１４をベース４に対してヘッド回転軸Ｓの周りに揺動自在に支持する。ボイスコイルモータ１６は、スイングアーム１４をヘッド回転軸Ｓの周りに揺動させ、記録再生ヘッドを磁気記録ディスク８の上面上の所望の位置に移動させる。ボイスコイルモータ１６およびピボットアセンブリ１８は、ヘッドの位置を制御する公知の技術を用いて構成される。

（トップカバー）
トップカバー２は、例えば６つのねじ２０を用いてベース４の外周壁部４ｂの上面４ｃに固定される。６つのねじ２０は、６つのねじ孔２２にそれぞれ対応する。特にトップカバー２と外周壁部４ｂの上面４ｃとは、それらの接合部分からディスク駆動装置１００の内側へリークが生じないように互いに固定される。ここでディスク駆動装置１００の内側とは具体的には、ベース４の底板部４ａと、ベース４の外周壁部４ｂと、トップカバー２と、で囲まれる清浄空間２４である。この清浄空間２４は密閉されるように、つまり外部からのリークインもしくは外部へのリークアウトが無いように設計される。清浄空間２４は、パーティクルが除去された清浄な充填気体で満たされる。充填気体としては空気など種々の気体を用いることができる。実施の形態では清浄空間２４にヘリウムや水素など窒素より分子量の小さな気体を充填している。

（シャフト）
シャフト２６は、シャフト固定ねじ６がトップカバー２を貫通して、シャフト２６の上端面に設けられるシャフト固定ねじ孔１５２に螺合されることによって、トップカバー２に固定される。シャフト２６は、例えば、ステンレス鋼のＳＵＳ４２０Ｊ２などの鉄鋼材料から切削加工や研削加工などにより形成され、所望の硬度に調整するために焼入れなどの熱処理が施されている。

図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面の主に左半分を示す断面図である。図２に示される断面はディスク駆動装置１００のモータ部分の半断面に相当する。
回転体は、ハブ２８と、クランパ３６と、マグネット３２と、カバーリング１２と、を含む。固定体は、ベース４と、ステータコア４０と、コイル４２と、ハウジング１０２と、シャフト２６と、リング部１０４と、磁性体板３４と、ワイヤ支持部材７２とを含む。回転体と固定体との隙間の一部に潤滑剤９２が連続的に介在する。
また、ハウジング１０２と、シャフト２６と、リング部１０４と、シャフト環囲部３０と、潤滑剤９２と、は流体動圧ベアリング４８を構成する。

（ハブ）
ハブ２８は、上面視で回転軸Ｒを中心に環状の略カップ状の所定の形状に形成される。ハブ２８は、一例として、軟磁性を有するステンレスのＳＵＳ４３０等の鉄鋼材料を切削加工またはプレス加工することにより形成される。ハブ２８は、表面の剥離を抑制するために、例えば、無電解ニッケルめっきなどの表面層形成処理を施してもよい。ハブ２８は、シャフト２６を環囲するシャフト環囲部３０と、シャフト環囲部３０よりも半径方向外側に設けられ、磁気記録ディスク８の中央孔に嵌るハブ突出部２８ｇと、ハブ突出部２８ｇよりも半径方向外側に設けられた載置部２８ｈと、を有する。ハブ突出部２８ｇの外周面２８ｄには電解加工（electrochemical machining）された電解加工面を含んでいる。

（クランパ）
磁気記録ディスク８は、載置部２８ｈの上面であるディスク載置面２８ａ上に載置される。磁気記録ディスク８は、クランパ３６と載置部２８ｈとに挟まれることによりハブ２８に対して固定される。クランパ３６は、磁気記録ディスク８の上面に軸方向下向きの力を加え、磁気記録ディスク８をディスク載置面２８ａに圧接させる。クランパ３６はハブ突出部２８ｇの外周面２８ｄに係合される。クランパ３６はハブ突出部２８ｇの外周面２８ｄに、螺合、かしめ、圧入などの機械的結合手法により結合されてもよい。

（マグネット）
マグネット３２は、回転軸Ｒを中心とする円筒状で、ハブ２８の内側の円筒面に相当する円筒状内周面に接着固定される。マグネット３２は、一例として、ネオジウム系希土類磁石材料によって形成される。マグネット３２はフェライト磁石材料など他の材料から形成されてもよい。実施の形態ではマグネット３２にはその周方向（回転軸Ｒを中心とし回転軸Ｒに垂直な円の接線方向）に例えば１２極の駆動用磁極を有する。マグネット３２は、ステータコア４０の例えば９本の突極と半径方向（すなわち回転軸Ｒに直交する方向）に対向する。

（ステータコア）
ステータコア４０は円環部とそこから半径方向外側に伸びる９本の突極とを有し、ベース４の上面４ｄ側に固定される。ステータコア４０は、例えば、厚さが０．２ｍｍの６枚の薄型電磁鋼板を積層しカシメにより一体化して形成される。ステータコア４０の表面には電着塗装や粉体塗装などによる表面塗装が施される。ステータコア４０の各突極にはコイル４２が巻回される。このコイル４２に３相の略正弦波状の駆動電流が流れることにより突極に沿って駆動磁束が発生する。

（ベース突出部）
ベース４は、回転体の回転軸Ｒを中心とした環状のベース突出部４ｅを有する。ベース突出部４ｅは、ハウジング１０２を環囲するように上向きに突出する。ステータコア４０の円環部の中心孔がベース突出部４ｅの外周面に嵌合されることでステータコア４０はベース４に対して固定される。特にステータコア４０の円環部はベース突出部４ｅに圧入されもしくは隙間嵌めによって接着固定される。

（軸受孔）
ベース４には回転軸Ｒを中心とする軸受孔４ｋが設けられる。軸受孔４ｋはベース突出部４ｅに環囲され、ベース４を貫通している。軸受孔４ｋは非貫通孔としてもよい。ベース４には、半径方向でベース突出部４ｅと軸受孔４ｋの中間に、軸方向下向きに窪む環状のベース環状凹部５８が設けられる。ベース環状凹部５８には後述するハウジング凸部６０が軸方向に進入する。ベース環状凹部５８の内周側には軸方向上向きに突出する環状の凸部６２が設けられる。凸部６２は、後述する第１ベース側環囲部１１２とハウジング凸部６０との間の半径方向空間に進入する。軸受孔４ｋの内周面の下側の部分には雌ねじ６８が設けられる。

（絶縁シート）
ベース４の上面４ｄのうちコイル４２に対応する部分には、環状の絶縁シート４６が設けられる。絶縁シート４６は、ＰＥＴ等の樹脂から形成され、接着などでベース４に固定される。

（磁性体板）
ベース４の上面４ｄのうちマグネット３２に対応する部分には、上面視で環状の磁性体板３４が設けられる。磁性体板３４は、磁性材料であるケイ素鋼板や圧延鉄板などの鉄鋼材料あるいはその他の磁性材料から形成され、マグネット３２を磁気的に吸引する。この結果、マグネット３２を含む回転体は磁性体板３４を含む固定体に引き寄せられる。磁性体板３４の内側部の回転軸Ｒからの距離はマグネット３２の内周の回転軸Ｒからの距離よりも大きい。磁性体板３４外側部の回転軸Ｒからの距離はマグネット３２の外周の回転軸Ｒからの距離よりも大きい。

固定体は、ベース４の上面４ｄから下面に貫通するワイヤ孔７０と、ワイヤ孔７０に固定されるワイヤ支持部材７２と、ワイヤ支持部材７２に支持される引出電極７４と、を含む。ワイヤ孔７０は上面視で円形に形成された複数の環状段部を含む。ワイヤ支持部材７２は、中空円筒状で、一例として、樹脂などの絶縁材料からプラスチックモールド成形により形成される。ワイヤ支持部材７２の外周面にはワイヤ孔７０の環状段差に対応する外周段部が設けられる。ワイヤ支持部材７２は、外周面がワイヤ孔７０に嵌合して、例えば、接着により固定される。コイル４２の引き出し線４４は、ワイヤ支持部材７２の中空部を突き抜けてベース４の下面に導出され、配線部材７６の導電パターン８０の端子に、例えば半田付けによって電気的に接続される。ワイヤ支持部材７２の中空部はリークインやリークアウトを防ぐようにシール材８２が満たされる。

（ハウジング）
次に、流体動圧ベアリング４８について説明する。
ハウジング１０２は、流体動圧ベアリング４８の外形部の一部を構成する。
ハウジング１０２は、上面視でそれぞれ環状である、ハウジング底部１１０と、支持突出部１０８と、第１ベース側環囲部１１２と、第２ベース側環囲部１２２と、ハウジング凸部６０と、カバー部１２４と、コア接触部１２６と、を含む。

ハウジング底部１１０は、平たい円盤状で半径方向に延在する。支持突出部１０８は、ハウジング底部１１０の内周側に固定され回転軸Ｒに沿って略棒状に延在する。ハウジング１０２は、シャフト２６と共にシャフト環囲部３０の下端が進入する環状の凹部を形成する。第１ベース側環囲部１１２は、軸方向上向に延在する中空円筒状の部材で、ハウジング底部１１０の外周側に固定される。第２ベース側環囲部１２２は、軸方向上向に延在する中空円筒状の部材で、半径方向で第１ベース側環囲部１１２より外側で、軸方向で第１ベース側環囲部１１２より上側の位置に設けられる。ハウジング凸部６０は、軸方向下向きに延出し、一例として、第２ベース側環囲部１２２に固定されている。ハウジング凸部６０は、ベース環状凹部５８に軸方向に進入している。カバー部１２４は、ベース突出部４ｅの上端を覆うように第２ベース側環囲部１２２に固定されている。

コア接触部１２６は、ステータコア４０の円環部の上面に接触するようにカバー部１２４から軸方向下向きに延出している。この結果、ステータコア４０の円環部はベース４とコア接触部１２６とに軸方向に挟まれて固定される。コア接触部１２６と第２ベース側環囲部１２２との間の空間にはベース突出部４ｅの上端側が軸方向に進入している。

（雄ねじ）
ハウジング１０２の外周面には、ベース４に設けられた雌ねじに螺合される雄ねじが設けられる。雄ねじと雌ねじの間にはシール剤として接着剤が介在する。実施の形態では、一例として、第１ベース側環囲部１１２の外周面の下端に近い位置に雄ねじ６６が形成される。雄ねじ６６は、軸受孔４ｋの内周面に設けられた雌ねじ６８に螺合される。雄ねじ６６と雌ねじ６８の間にはシール剤９４が介在する。なお、雄ねじは、第２ベース側環囲部１２２の外周面に設けられ、雌ねじはベース突出部４ｅの内周面に設けられてもよい。

ハウジング１０２は、一例として、ハウジング底部１１０と、支持突出部１０８と、第１ベース側環囲部１１２と、第２ベース側環囲部１２２と、ハウジング凸部６０と、カバー部１２４と、コア接触部１２６と、が一体に形成される。ハウジング１０２のいずれかの部材は別体に形成され、結合されてもよい。ハウジング１０２は、一例として、スレンレスのＳＵＳ４３０や銅合金などの金属材料から切削加工やプレス加工などの機械的加工によって形成される。ハウジング１０２は、無電解ニッケルめっきなどの表面処理が施された部分を含んでもよい。ハウジング１０２は、樹脂材料からプラスチック成型によって形成された部分を含んでもよい。

（シール剤）
流体動圧ベアリング４８とベース４との隙間には、所定の領域にシール剤９４が介在している。実施の形態では、第１ベース側環囲部１１２の外周面と、第２ベース側環囲部１２２の外周面および下端面の一部と、ハウジング凸部６０の内周面及び下端面と、カバー部１２４の下端面と、コア接触部１２６の内周面と、これらの面と対向する対向面との間にシール剤９４が介在する。
シール剤９４としては、一例として、エポキシ系あるいはアクリル系の接着剤を用いることができる。それぞれのシール面には異なる種類のシール剤９４を併用して塗布してもよい。実施の形態では連続するシール面には共通のシール剤９４が連続的に塗布されている。

支持突出部１０８の上端面１０８ｂには、回転軸Ｒに沿って、非貫通のねじ孔であるシャフト固定ねじ孔１５２が形成される。シャフト固定ねじ６はシャフト固定ねじ孔１５２に進入し、螺合される。結合強度向上のために、螺合と接着とを併用してもよい。シャフト２６と支持突出部１０８とシャフト固定ねじ６との位置関係について説明すると、支持突出部１０８は半径方向においてシャフト２６とシャフト固定ねじ６とに挟まれる、または支持突出部１０８はシャフト２６とシャフト固定ねじ６とに介在する。シャフト固定ねじ６はシャフト２６と接触しないが、シャフト２６に間接的に固定される。

（シャフト）
シャフト２６はハブ２８の回転軸Ｒに沿って延在する。軸方向において、シャフト固定ねじ孔１５２の形成領域は、後述する第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２の形成領域を超えて延在する。シャフト２６は、回転軸Ｒに沿って延在し支持突出部１０８を環囲するボディ部２６ｆと、ボディ部２６ｆの上端部から半径方向外向きに延在するフランジ部２６ｇと、を含む。支持突出部１０８は支持孔２６ｄに圧入と接着とを併用して固定される。

（リング部）
リング部１０４は、フランジ部２６ｇを環囲してフランジ部２６ｇの外周面に固定される。リング部１０４はフランジ部２６ｇに圧入と接着とを併用して固定される。リング部１０４とフランジ部２６ｇとの間の接着剤は、リング部１０４とフランジ部２６ｇとの隙間をシールして潤滑剤９２の漏れ出しを防ぐシール剤としても機能する。

シャフト環囲部３０はボディ部２６ｆを環囲する。シャフト環囲部３０とボディ部２６ｆとの間の隙間には潤滑剤９２が介在する。
シャフト環囲部３０は、軸方向（すなわち、回転軸Ｒと平行な方向）においてフランジ部２６ｇおよびリング部１０４とハウジング１０２とに挟まれている。シャフト環囲部３０とリング部１０４、および、シャフト環囲部３０とフランジ部２６ｇ、および、シャフト環囲部３０とハウジング１０２、とのそれぞれの間に潤滑剤９２が介在する。フランジ対向面２８ｌは回転軸Ｒと略平行な法線を有するディスク状の面である。シャフト環囲部３０の下面２８ｍとハウジング底部１１０の上面１１０ｂとは軸方向隙間を介して対向し、当該隙間は潤滑剤９２で満たされている。

（テーパ空間）
固定体と回転体とには、軸体と軸受体との隙間に潤滑剤充填領域から気体領域に向けて隙間が徐々に広がるテーパ空間が設けられる。テーパ空間は、その途中に潤滑剤の気液界面が設けられ、潤滑剤を保持するように構成される。テーパ空間は、毛細管現象により潤滑剤の漏れ出しを抑止するキャピラリーシールとし作用する。特に、実施の形態では第１テーパ空間１１４と第２テーパ空間１１８とが設けられる。なお、テーパ空間はテーパーシールと表記することがある。

（第１テーパ空間）
第１ベース側環囲部１１２はシャフト環囲部３０の下部を環囲する。第１ベース側環囲部１１２とシャフト環囲部３０との間には、第１ベース側環囲部１１２の内周面とシャフト環囲部３０の下部の外周面との間の隙間が上方に向けて徐々に広がる空間である第１テーパ空間１１４が形成される。第１テーパ空間１１４は潤滑剤９２を保持するように構成される。第１テーパ空間１１４は、その途中に潤滑剤９２の第１気液界面１１６が接している。

（リング環囲体）
回転体は、ハブ２８にリング部１０４の少なくとも一部を隙間を介して環囲するリング環囲体３８を含む。リング環囲体３８は回転軸Ｒを中心とした上面視で環状に形成される。実施の形態ではリング環囲体３８はハブ２８と一体に形成されているが、リング環囲体３８はハブ２８と別体に形成されて結合されてもよい。

（環囲部凹部）
シャフト環囲部３０の上面には、回転軸Ｒを中心とした環状の環囲部凹部１５４が形成される。環囲部凹部１５４は下向きに凹んでいる。リング部１０４の少なくとも外周部の一部は環囲部凹部１５４に進入する。環囲部凹部１５４の内周面はリング環囲体３８の内周面に含まれる。

（第２テーパ空間）
リング環囲体３８の内周面とリング部１０４の外周面との間の隙間は、上方に向けて徐々に広がる部分である第２テーパ空間１１８を形成する。第２テーパ空間１１８は潤滑剤９２の第２気液界面１２０を有し、毛細管現象により潤滑剤９２の漏れ出しを抑止する。

（ラジアル動圧発生溝）
固定体と回転体とには、軸体と軸受体との隙間に、軸体と軸受体とが相対回転するとき、潤滑剤にラジアル方向の離反力であるラジアル動圧を発生させるように構成されたラジアル動圧発生溝が設けられる。実施の形態では、ラジアル動圧発生溝は第１ラジアル動圧発生溝５０と第２ラジアル動圧発生溝５２とを含む。

シャフト環囲部３０の内周面３０ｂには、ハブ２８がシャフト２６に対して回転するとき潤滑剤９２に半径方向の動圧を発生させるために第１ラジアル動圧発生溝５０と第２ラジアル動圧発生溝５２とが軸方向に離間して形成される。第１ラジアル動圧発生溝５０と第２ラジアル動圧発生溝５２とはヘリングボーン形状またはスパイラル形状に形成される。第１ラジアル動圧発生溝５０と第２ラジアル動圧発生溝５２のうちの少なくともひとつは、シャフト環囲部３０の内周面３０ｂの代わりにボディ部２６ｆの外周面に形成されてもよい。

（スラスト動圧発生溝）
固定体と回転体とには、軸体と軸受体との隙間に、軸体と軸受体とが相対回転するとき、潤滑剤にスラスト方向の離反力であるスラスト動圧を発生させるように構成されたスラスト動圧発生部が設けられる。実施の形態では、スラスト動圧発生部は第１スラスト動圧発生溝５４と第２スラスト動圧発生溝５６とを含む。

（第１スラスト動圧発生溝）
シャフト環囲部３０の下面２８ｍには、ハブ２８がシャフト２６に対して回転するとき、潤滑剤９２に軸方向の動圧を発生させる第１スラスト動圧発生溝５４が形成される。第１スラスト動圧発生溝５４はヘリングボーン形状またはスパイラル形状に形成される。第１スラスト動圧発生溝５４は、シャフト環囲部３０の下面２８ｍの代わりにハウジング底部１１０の上面１１０ｂに形成されてもよい。

（第２スラスト動圧発生溝）
シャフト環囲部３０のフランジ対向面２８ｌには、ハブ２８がシャフト２６に対して回転するとき潤滑剤９２に軸方向の動圧が発生する第２スラスト動圧発生溝５６が形成される。第２スラスト動圧発生溝５６はヘリングボーン形状またはスパイラル形状に形成される。第２スラスト動圧発生溝５６はシャフト環囲部３０のフランジ対向面２８ｌの代わりにフランジ部２６ｇの下面２６ｉに形成されてもよい。

回転体が固定体に対して相対的に回転するとき、第１ラジアル動圧発生溝５０、第２ラジアル動圧発生溝５２、第１スラスト動圧発生溝５４、第２スラスト動圧発生溝５６はそれぞれ潤滑剤９２に動圧を生じさせる。この動圧によって回転体は、固定体と非接触のまま半径方向および軸方向に支持される。

ラジアル動圧発生溝５０、５２とスラスト動圧発生溝５４、５６を刻設する方法についてその一例を説明する。動圧発生溝は、例えば、溝形成部３０ｃに加工ツールを強い力を加えて押付けて溝形成部３０ｃの表面を塑性変形させることによって溝を刻設する転造法、所定の電解液中で溝形成部３０ｃに所定の電極を対向させてこれらの間に電圧を印加して電気化学的に溝を刻設する電解加工法などのエッチング法、あるいはピエゾ素子などの交番駆動手段によって切削ツールの先端を交番駆動させて溝形成部３０ｃの表面を交番切削することによって溝を刻設する交番切削法などによって刻設されることができる。

ラジアル動圧発生溝５０、５２とスラスト動圧発生溝５４、５６とは、すべて同じ方法を用いて刻設されてもよく、それぞれ別々の方法により刻設されてもよい。本実施形態では、第１、第２ラジアル動圧発生溝５０、５２と、第１、第２スラスト動圧発生溝５４、５６とは、交番切削法を用いて刻設される。

また、転造法を用いて刻設された動圧発生溝は塑性加工された塑性変形部を含み、エッチング法を用いて刻設された動圧発生溝はエッチングされたエッチング部を含み、交番切削法を用いて刻設された動圧発生溝は切削された切削部を含む。実施の形態で、ラジアル動圧発生溝５０、５２とスラスト動圧発生溝５４、５６とは、切削された切削部を含んでいる。

（シャフト環囲部）
図３は、図２の実施の形態のディスク駆動装置１００のシャフト環囲部３０の内周面３０ｂ付近を模式的に示す拡大断面図であり、理解を容易にするために傾斜を強調して示している。
シャフト環囲部３０は、ステンレス鋼のＳＵＳ４３０などの鉄鋼材料や黄銅などの非金属材料から、例えば切削加工により母材３０ａが形成される。実施の形態では、シャフト環囲部３０は、一例として、黄銅から切削加工された母材３０ａの内周面３０ｄに無電解ニッケルめっきによってめっき層７４が形成される。ストライクめっきなどの下地処理によって下地めっき層が形成されてもよい。シャフト環囲部３０のめっき層７４とシャフト２６の硬度差が小さいと、これらが接触したときに焼き付きを生じるとこがある。このため、シャフト環囲部３０のめっき層７４は、シャフト２６より硬度が高くなるよう熱処理が施される。

（めっき層）
次に、シャフト環囲部３０の内周面３０ｂのめっき層７４について説明する。シャフト環囲部３０は、溝形成部３０ｃに内周面３０ｂの回転軸Ｒ方向外側に向かってめっき厚が徐々に拡大される傾斜めっき層７４ｂが形成される。つまり、シャフト環囲部３０は当該接触部分のめっき層７４のめっき厚が他の部分より厚く構成されてる。

シャフト環囲部３０は、内周面３０ｂに傾斜めっき層７４ｂを形成すると内周面３０ｂの平行度が増大し、ラジアル動圧発生溝の形状精度が低下することがある。実施の形態では、シャフト環囲部３０は、傾斜めっき層７４ｂを除いた状態の母材３０ａの内周面３０ｄが回転軸Ｒ方向外側に向かって徐々に拡径される。この結果、傾斜めっき層７４ｂを形成した内周面３０ｂの平行度は小さくされ、ラジアル動圧発生溝の形状精度の低下を抑制することができる。

次に、傾斜めっき層７４ｂを形成する方法の一例について説明する。
めっき層７４は、前処理済みのシャフト環囲部３０の母材３０ａを無電解ニッケルめっき液中に浸し、所定の方向に揺動することで、その液中で酸化還元反応を生じてシャフト環囲部３０の母材３０ａの表面にニッケルが析出することで形成される。
発明者の検討の結果、以下の条件を組み合わせることにより、内周面３０ｂの回転軸Ｒ方向外側に向かって徐々に大きくされる傾斜めっき層７４ｂを形成できることが判明した。
（１）シャフト環囲部３０の母材３０ａを、めっき液中でその中心軸方向に揺動する。
（２）シャフト環囲部３０の母材３０ａの揺動のストロークを長くし、揺動の周期を短くすると、内周面３０ｂの端部近傍で酸化還元反応が顕著になり、相対的に軸方向外側部のめっき厚が大きくなる。例えば、揺動の周期が１．２秒である場合は、周期が２．５秒である場合と比較して、内周面３０ｂの端部近傍の最大めっき厚と中央近傍の最小めっき厚との差が有意に増大した。
（３）めっき液中における酸化還元反応を抑制する働きを有する安定剤の濃度を高くすると、内周面３０ｂの端部近傍で顕著に酸化還元反応が抑制され、相対的に内周面３０ｂの両端部近傍のめっき厚が小さくなる。
（４）めっき前のシャフト環囲部３０の母材３０ａの内周面３０ｂの外側に向かって徐々に拡径される傾斜を有する場合は、相対的に軸方向外側部のめっき厚が大きくなる。
これらの結果から、所望の傾斜を有するめっき層を形成する条件は、揺動方向、揺動ストローク、揺動周期、安定剤の濃度などをパラメータにして実験により定めうる。

実施の形態において、シャフト環囲部３０の溝形成部３０ｃは、傾斜めっき層７４ｂの軸方向外側部の最大めっき厚Ｈ２が軸方向内側部の最小めっき厚Ｈ１より大きくされる。最大めっき厚Ｈ２と最小めっき厚Ｈ１の差Ｈｄを０．１μｍ以上に設定することで摩耗耐久性向上の効果が見られ、さらに製造上の誤差を考慮すると、めっき厚の差Ｈｄを０．２μｍ以上に設定することが好ましい。発明者の検討によると、シャフト環囲部３０は、めっき厚の差Ｈｄが０．５μｍ以下の範囲では製造上の特別の障害はなかった。

なお上述の方法は一例であって、傾斜めっき層７４ｂは別の方法によって形成されてもよい。また、上述の方法を変形することよって、シャフト環囲部３０の内周面３０ｂの溝形成部３０ｃに、めっき厚が内周面３０ｂの回転軸Ｒ方向外側に向かって徐々に小さくされる逆傾斜めっき層も形成しうることも判明した。

（動圧発生溝）
図４、図５はディスク駆動装置のシャフト環囲部の溝形成部の一例の構成を模式的に示す拡大断面図である。図４は、母材に形成しためっき層の表面に溝を設ける例を示す。特に、図４の第１ラジアル動圧発生溝５０は、母材３０ａにめっき層７４を形成した後にめっき層７４の表面に刻設される。図５は、図４に対応する別例の構成を模式的に示す拡大断面図であって、母材に溝を刻設した後にめっき層を設ける例を示す。特に、図５のラジアル動圧発生溝５００は、めっき層７４０が設けられる前のシャフト環囲部３００の母材３００ａに溝５００ｂが刻設され、その後にめっき層７４０が形成される。
図５の構成も採用可能であるが、実施の形態では図４の構成を採用している。図４の第１ラジアル動圧発生溝５０のエッジ５０ａは、図５のラジアル動圧発生溝５００のエッジ５００ａと比較して鋭利に形成される。

図４の溝形成部３０ｃにおいては、第１ラジアル動圧発生溝５０を刻設した後のめっき層７４の非溝部の最小めっき厚Ｄ１は、第１ラジアル動圧発生溝５０の最大溝深さＤ２より大きくしてもよい。例えば、動圧発生溝の最大溝深さＤ２を３μｍ〜６μｍに設定した場合に、めっき厚Ｄ１は７μｍ以上に設定できる。めっき層７４のめっき厚Ｄ１を大きくするとめっき工程の作業時間が長くなり生産性が低下することがある。このため、めっき層７４のめっき厚は３０μｍ以下に設定してもよい。実施の形態においては、めっき層７４のめっき厚Ｄ１は８μｍ以上で２０μｍ以下の範囲に設定している。このように構成したことによって、シャフト環囲部３０は実用的な作業時間内に製造しうる。

なお、第１ラジアル動圧発生溝５０を刻設した後のめっき層７４は、第１ラジアル動圧発生溝５０の最小めっき厚Ｄ３を溝の最大溝深さＤ２より大きく構成してもよい。例えば、めっき厚Ｄ３を５μｍ、溝の最大深さＤ２を４μｍとしてもよい。

実施の形態では、第２ラジアル動圧発生溝５２は、シャフト環囲部３０にめっき層７４を形成した後に刻設され、上述した第１ラジアル動圧発生溝５０と同様の特徴を備える。
また、スラスト動圧発生溝５４、５６は、シャフト環囲部３０の下面２８ｍ及びフランジ対向面２８ｌにめっき層を形成した後に刻設され、上述したラジアル動圧発生溝５０と同様の特徴を備える。

（カバーリング）
カバーリング１２は、ステンレスなどの金属材料や樹脂材料から円環状に形成され、第２テーパ空間１１８を覆う。カバーリング１２は、回転体のハブ２８や固定体のフランジ部２６ｇになどに接着、カシメ、圧入あるいはこれらを併用により固定される。カバーリング１２は、焼結体などの多孔質体やチャコールフィルターなどの潤滑剤捕捉体を含んでもよい。

（バイパス連通孔）
シャフト環囲部３０には、シャフト環囲部３０を軸方向に沿って貫通するバイパス連通孔１６４が形成される。バイパス連通孔１６４は、例えば動圧に不均衡が存在しても、潤滑剤９２の充填領域における圧力差を抑制して第１気液界面１１６および第２気液界面１２０のレベルを適正に保つことができる。

以上のように構成されたディスク駆動装置１００の動作を説明する。磁気記録ディスク８を回転させるために、配線部材７６の導電パターン８０を通じて３相の駆動電流がコイル４２に供給される。その駆動電流がコイル４２を流れることにより、９本の突極に沿って磁束が発生する。この磁束によってマグネット３２にトルクが与えられ、回転体およびそれに嵌合された磁気記録ディスク８が回転する。同時にボイスコイルモータ１６がスイングアーム１４を揺動させることによって、記録再生ヘッドが磁気記録ディスク８上の揺動範囲を行き来する。記録再生ヘッドは磁気記録ディスク８に記録された磁気データを電気信号に変換して制御基板（不図示）へ伝え、また制御基板から電気信号の形で送られてくるデータを磁気記録ディスク８上に磁気データとして書き込む。

次に、実施の形態の利点について、以下具体的に説明する。
実施の形態に係るディスク駆動装置１００によると、シャフト環囲部３０の溝形成部３０ｃのめっき厚が回転軸方向外側に向かって徐々に大きくされる傾斜めっき層７４ｂを有しているから、軸受体の内周面３０ｂの端部寄りの部分のめっき層を相対的に厚くできる。この結果、軸受体の内周面３０ｂの端部寄りの部分がシャフトと接触することに起因する耐摩耗性が向上する。

実施の形態に係るディスク駆動装置１００によると、シャフト環囲部３０の溝形成部３０ｃは、傾斜めっき層７４ｂの軸方向外側部の最大めっき厚が軸方向内側部の最小めっき厚より０．１μｍから０．５μｍの範囲で厚くすることができるから、シャフト環囲部３０の生産性の低下を抑えながら耐摩耗性を向上できる。

実施の形態に係るディスク駆動装置１００によると、シャフト環囲部３０は、傾斜めっき層７４ｂを除いた状態の母材３０ａの内周面３０ｄが回転軸方向外側に向かって徐々に拡径されるから、内周面３０ｂの平行度の低下を抑えられる。

実施の形態に係るディスク駆動装置１００によると、シャフト環囲部３０は、めっき層７４の表面側に動圧発生溝が刻設されるから、動圧発生溝のエッジの形状精度の低下を抑え動圧を向上することができる。めっき厚を厚くした場合でも動圧発生溝のエッジの形状精度の低下を抑えられる。

実施の形態に係るディスク駆動装置１００によると、シャフト環囲部３０の溝が刻設されためっき層７４は、非溝部の最小めっき厚Ｄ１が溝の最大溝深さD２より大きいから、製造誤差に起因してめっき厚が薄くなった場合でも、溝の底部にシャフト環囲部３０の母材３０ｂの表面の露出を防止できる。

実施の形態に係るディスク駆動装置１００によると、シャフト環囲部３０の動圧発生溝は、塑性加工された塑性変形部と切削された切削部とエッチングされたエッチング部の少なくともいずれかを含むから、動圧発生溝の形状精度を向上できる。

実施の形態に係るディスク駆動装置１００によると、シャフト環囲部３０の溝が刻設されためっき層７４は、シャフト２６のめっき層７４と対向する部分より表面硬度が高くされるから、めっき層７４の耐久性が向上し、焼き付きの可能性が抑えられる。

実施の形態に係るディスク駆動装置１００によると、シャフト環囲部３０の溝が刻設されためっき層７４は、動圧発生溝の最小めっき厚Ｄ３が動圧発生溝の最大溝深さＤ２より大きいから、全体としてめっき層７４のメッキ厚を厚くできる。

実施の形態に係るディスク駆動装置１００によると、シャフト環囲部３０の溝が刻設されためっき層７４は、非溝部の最大めっき厚Ｄ１が８μｍから２０μｍの範囲で形成されるから、めっき層７４の耐久性を向上しながら生産性の低下を抑制することができる。

実施の形態に係るディスク駆動装置１００によると、シャフト環囲部３０の溝が刻設されためっき層７４は、母材３０ａの表面に形成された下地めっき層を含むから、無電解ニッケルめっき層を安定して形成することができる

以上、実施の形態に係るディスク駆動装置の構成と動作について説明した。この実施の形態は例示であり、その各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態で、２以上の複数の部分が別々に形成されて結合される場合について説明した部材は、仕様や製造上の要請に対応して一体に形成されてもよく、一体に形成される場合について説明した部材は、仕様や製造上の要請に対応して２以上の複数の部分が別々に形成されて結合されてもよい。このような結合には、例えば、接着、締り嵌め、溶接などの方法を単独にあるいは２以上の方法を組み合わせて用いることができる。

２ トップカバー、
４ ベース、
６ シャフト固定ねじ、
８ 磁気記録ディスク、
１０ データリード／ライト部、
１２ カバーリング、
１４ スイングアーム、
１６ ボイスコイルモータ、
１８ ピボットアセンブリ、
２０ ねじ、
２２ ねじ孔、
２４ 清浄空間、
２６ シャフト、
２８ ハブ、
３０、３００ シャフト環囲部、
３２ マグネット、
３４ 磁性体板、
３６ クランパ、
３８ リング環囲体、
４０ ステータコア、
４２ コイル、
４４ 引き出し線、
４６ 絶縁シート、
４８ 流体動圧ベアリング、
５０ 第１ラジアル動圧発生溝、
５２ 第２ラジアル動圧発生溝、
５４ 第１スラスト動圧発生溝、
５６ 第２スラスト動圧発生溝、
５８ ベース環状凹部、
６０ ハウジング凸部、
６２ 凸部、
６６ 雄ねじ、
６８ 雌ねじ、
７０ ワイヤ孔、
７２ ワイヤ支持部材、
７４、７４０ めっき層、
７６ 配線部材、
８０ 導電パターン、
８２ シール剤、
９２ 潤滑剤、
９４ シール剤、
１００ ディスク駆動装置、
１０２ ハウジング、
１０４ リング部、
１０８ 支持突出部、
１１０ ハウジング底部、
１１２ 第１ベース側環囲部、
１１４ 第１テーパ空間、
１１６ 第１気液界面、
１１８ 第２テーパ空間、
１２０ 第２気液界面、
１２２ 第２ベース側環囲部、
１２４ カバー部、
１２６ コア接触部、
１５２ シャフト固定ねじ孔、
１５４ 環囲部凹部、
１６４ バイパス連通孔、
Ｒ 回転軸。

Claims (10)

1. 回転軸方向に延伸する部分を含む軸体と、
   前記軸体の一部を収納して前記軸体と相対回転自在に構成された軸受体と、
   前記軸受体の内周面の溝形成部に設けられ潤滑媒体に動圧を発生させるように構成された溝と、
   を備え、
   前記軸受体は、前記溝形成部のめっき厚が回転軸方向外側に向かって徐々に大きくされる傾斜めっき層を有することを特徴とする回転機器。
2. 前記溝形成部は、前記傾斜めっき層の軸方向外側部の最大めっき厚が軸方向内側部の最小めっき厚より０．１μｍ以上で０．５μｍ以下の範囲で大きいことを特徴とする請求項１に記載の回転機器。
3. 前記軸受体は、前記傾斜めっき層を除いた状態の前記溝形成部が回転軸方向外側に向かって徐々に拡径されることを特徴とする請求項１または２に記載の回転機器。
4. 前記溝形成部は、前記傾斜めっき層の表面側に前記溝が刻設されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転機器。
5. 軸体と、
   前記軸体の一部を収納して前記軸体と相対回転自在に構成された軸受体と、
   前記軸体と前記軸受体の一方の溝形成部に設けられ潤滑媒体に動圧を発生させるように構成された溝と、
   を備え、
   前記溝形成部は、めっき層の表面側に前記溝が刻設された溝刻設めっき層を含むことを特徴とする回転機器。
6. 前記溝刻設めっき層は、非溝部の最小めっき厚が前記溝の最大溝深さより大きく、
   前記溝は、塑性加工された塑性変形部と切削された切削部とエッチングされたエッチング部の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項５に記載の回転機器。
7. 前記溝刻設めっき層は、前記軸体と前記軸受体の他方の前記溝刻設めっき層と対向する部分より表面硬度が大きいことを特徴とする請求項５または６に記載の回転機器。
8. 前記溝刻設めっき層は、前記溝の最小めっき厚が前記溝の最大溝深さより大きいかまたは等しいことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の回転機器。
9. 前記溝刻設めっき層は、前記非溝部の最大めっき厚が８μｍ以上で２０μｍ以下の範囲で形成されることを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の回転機器。
10. 前記溝刻設めっき層は、前記溝形成部の表面に形成された下地めっき層と、前記溝が刻説される無電解ニッケルめっき層と、を含むことを特徴とする請求項５から９のいずれかに記載の回転機器。

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