JP2000310225A - 流体軸受装置およびそれを使用した磁気ディスク装置 - Google Patents

流体軸受装置およびそれを使用した磁気ディスク装置

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lubricant
bearing sleeve
shaft
magnetic disk
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Takumi Kono
巧 河野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転時においても、回転部に帯電した静
電気による誤動作や故障のない安定した流体軸受装置お
よびそれを使用した磁気ディスク装置を提供する。 【解決手段】 軸受スリーブ２と軸体３との間の軸受隙
間に帯電防止剤が混入された導電性の潤滑剤６を充填し
て流体軸受装置を構成することにより、回転部である軸
体６に帯電する静電気を、常時、前記導電性の潤滑剤６
を通じて固定部である前記軸受スリーブ２に流すように
した。このことにより、回転部である軸体６に静電気が
帯電しなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
における磁気ディスク駆動用スピンドルモータなどに用
いられる動圧型の流体軸受装置およびその流体軸受装置
を使用した磁気ディスク装置に関するものであり、特
に、高速回転の場合に生ずる回転部の静電気の帯電を防
止する手段に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の動圧型流体軸受装置の一例として
軸体回転型のラジアル軸受を図５、軸体固定型のラジア
ル軸受を図６に示す。まず、図５を参照し、この従来の
動圧型流体軸受装置の構成および動作について説明す
る。図５において、２は軸受スリーブ、３は軸体、４は
動圧発生溝である。７は潤滑剤であって軸受スリーブ２
の軸受面と軸体３の受面の間の軸受隙間に毛管現象によ
って保持されている。動作時には、軸体３は、図示しな
い駆動部によって回転駆動され、回転が始まると、動圧
発生溝４から生じる潤滑剤７の動圧によって軸体３は軸
受スリーブ２から離れる。さらに、回転が高まるに伴
い、潤滑剤７の動圧も高まり、軸体３は軸受スリーブ２
に対して精度良くセンターリングし、やがて軸体３と軸
受スリーブ２は潤滑剤７を介して完全に非接触状態とな
る。次に図６を参照し、軸体固定型のラジアル軸受の構
成および動作について説明する。図５と同様に２は軸受
スリーブ、３は軸体、４は動圧発生溝、７は潤滑剤であ
って軸受スリーブ２と軸体３の間の軸受隙間に毛管現象
によって保持されている。動作時には、図示しない駆動
部によって軸受スリーブ２を回転させ、回転が始まる
と、動圧発生溝４から生じる潤滑剤７の動圧によって軸
受スリーブ２は軸体３から離れる。さらに、回転が高ま
るに伴い、潤滑剤７の動圧も高まり、軸受スリーブ２は
軸体３に対して精度良くセンターリングし、やがて軸受
スリーブ２と軸体３は潤滑剤７を介して完全に非接触状
態となる。以上のように軸体回転型、軸体固定型いずれ
の流体軸受装置においても回転時には軸体と軸受スリー
ブは潤滑剤を介して非接触状態となる。これら従来の動
圧型流体軸受装置においては、潤滑剤として鉱油や合成
炭化水素油、エステル油、シリコーン油、フッ素系油な
ど非導電性の合成油が用いられてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】磁気ディスク装置をは
じめとする情報記録機器は、高速化、高容量化が著し
く、その磁気ディスク駆動用スピンドルモータなどに用
いられる流体軸受装置においても、アクセス時間短縮等
を目指してより一層の高速回転化が進みつつある。その
結果、従来には注目されなかった新たな技術的課題が浮
かび上がってきた。即ち、流体軸受装置や磁気ディスク
への帯電である。
【０００４】流体軸受装置では軸体もしくは軸受スリー
ブの一方が潤滑剤を介して回転する。この回転部には、
潤滑剤の流動に基づく帯電が生じ、また、その上に搭載
された、例えば磁気ディスク等の機構部品には空気との
摩擦に基づく帯電が生じる。これらの帯電は高速回転に
なるほど大きくなる。従来の流体軸受装置では軸体と軸
受スリーブが非接触であり、かつ軸体と軸受スリーブ間
に介在する潤滑剤は非導電性であるため、軸受回転部や
その上に固定された磁気ディスク等に生じた電荷は逃げ
る経路がなく、蓄えられる一方であった。
【０００５】従って、軸受回転部や磁気ディスクに帯電
した静電気は、何らかの引き金で放電する恐れを常に有
しており、電気的に不安定な状態にあった。そして放電
が生じた際には、データ書き込み、読みとりエラー等の
誤動作や磁気ディスクや磁気ヘッドの静電破壊が生じる
などの恐れがあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の流体軸受装置およびそれを使用した磁気デ
ィスク装置は、流体軸受を構成する軸受隙間に充填され
た潤滑剤に導電性を持たせることにより、この潤滑剤を
通じて回転部と固定部とを電気的に接続し、回転部に生
じる静電気の帯電を防止せんとするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の流体軸
受装置は、軸受スリーブに設けた軸受面が軸体に設けた
受面と軸受隙間に充填された潤滑剤を介して対向し、前
記軸受スリーブと前記軸体受面の少なくとも一方に動圧
発生用の溝を有する流体軸受装置において、前記軸受ス
リーブと前記軸体が前記潤滑剤を介して電気的に接続さ
れていることを特徴とするものであり、軸体もしくは軸
受スリーブに生じる静電気を軸受スリーブもしくは軸体
に潤滑剤を介して伝えることによって帯電を防止し、軸
受に搭載する機構部品に対して静電気を放電しない、電
気的に安定した高速回転構造を実現しうるものである。
【０００８】次に、本発明の請求項２に記載された流体
軸受装置は、前記潤滑剤が帯電防止剤を含むことを特徴
とする請求項１に記載の流体軸受装置であり、帯電防止
剤により、常に一定の導電性を潤滑剤に付与することに
よって軸体と軸受スリーブ間の導通経路を確実かつ安定
に保つことができる。
【０００９】次に、本発明の請求項３に記載の流体軸受
装置は、前記帯電防止剤がポリエーテルまたはその誘導
体、エステルまたはその誘導体、アゾールまたはその誘
導体、第４級アンモニウム塩またはその誘導体、ベタイ
ン類及び炭素材のいづれか１つ以上の成分を含有するこ
とを特徴とする請求項２記載の流体軸受装置であり、潤
滑剤の基油の種類に応じて添加することによって効率良
く導電性を発現することができる。
【００１０】次に、本発明の請求項４に記載の磁気ディ
スク装置は、軸受スリーブに設けた軸受面が軸体に設け
た受面と軸受隙間に充填された導電性の潤滑剤を介して
対向し、前記軸受スリーブと前記軸体受面の少なくとも
一方に動圧発生用の溝を形成して流体軸受を構成し、そ
の流体軸受の前記軸体と軸受スリーブの一方に磁気ディ
スクを固定し，前記磁気ディスクが、前記潤滑剤を通じ
て前記軸体と軸受けスリーブの他方と電気的に接続され
ていることを特徴とする磁気ディスク装置であり、磁気
ディスクに生じる静電気を軸受スリーブもしくは軸体に
潤滑剤を介して伝えることによって帯電を防止し、磁気
ディスクや磁気ヘッドの静電破壊が起こらない安定した
性能を発現することができる。
【００１１】次に、本発明の請求項５に記載された磁気
ディスク装置は、前記潤滑剤が帯電防止剤を含むことを
特徴とする請求項４に記載の磁気ディスク装置であり、
帯電防止剤により、常に一定の導電性を潤滑剤に付与す
ることによって軸体と軸受スリーブ間の導通経路を確実
かつ安定に保つことができる。
【００１２】次に、本発明の請求項６に記載の磁気ディ
スク装置は、前記帯電防止剤がポリエーテルまたはその
誘導体、エステルまたはその誘導体、アゾールまたはそ
の誘導体、第４級アンモニウム塩またはその誘導体、ベ
タイン類及び炭素材のいづれか１つ以上の成分を含有す
ることを特徴とする請求項５記載の磁気ディスク装置で
あり、潤滑剤の基油の種類に応じて添加することによっ
て効率良く導電性を発現することができる。
【００１３】(実施の形態1)以下に、本発明の請求項1な
いし請求項３に記載された発明の実施の形態について、
図１、図２を用いて説明する。図１は軸体回転型のラジ
アル軸受装置の要部側断面図、図２は軸体固定型のラジ
アル軸受装置の要部側断面図である。図１において、２
は軸受スリーブ、３は軸体、４は動圧発生溝、６は導電
性を有する潤滑剤であって、軸受スリーブ２と軸体３の
間の隙間に毛管現象によって保持されている。すなわ
ち、潤滑剤が導電性であることを除いて、前述した従来
構成と同じ構成である。動作時には、図示しない駆動部
によって軸体３が回転を始めると、動圧発生溝４から生
じる潤滑剤６の動圧によって軸体３は軸受スリーブ２か
ら離れる。やがて軸体３と軸受スリーブ２は潤滑剤６を
介して非接触状態となるが、潤滑剤６が導電性を有して
いるため、軸体３は軸受スリーブ２と常時電気的につな
がっている。次に図２において、２は軸受スリーブ、３
は軸体、４は動圧発生溝、６は導電性を有する潤滑剤で
あって、軸受スリーブ２が回転を始めると、動圧発生溝
４から生じる潤滑剤６の動圧によって軸受スリーブ２は
軸体３から離れる。やがて軸受スリーブ２と軸体３は潤
滑剤６を介して非接触状態となるが、潤滑剤６が導電性
を有しているため、軸受スリーブ２は軸体３と常時電気
的につながっている。かかる構成によれば、軸体回転
型、軸体固定型いずれの流体軸受装置においても、軸体
と軸受スリーブが潤滑剤を介して電気的につながってい
るため、回転中に、回転部である軸体３もしくは軸受ス
リーブ２に静電気が生じても、容易に固定部である軸受
スリーブ２もしくは軸体３に静電気を逃がすことができ
る。尚、軸体回転型では軸受スリーブ２、軸体固定型で
は軸体３が軸受装置の筐体を通じてアースされている。
また、軸受スリーブ２、軸体３には真鍮やステンレスな
ど各種金属材料が通常用いられるが、プラスチック、セ
ラミックス及びガラスなどの絶縁材料であっても金属メ
ッキや溶射等の表面処理を施すなどして導電性を有して
いればよい。潤滑剤６は、導電性をもたせるための帯電
防止剤を基油に添加したものである。基油は、軸受の動
圧発生に必要な粘度を有していれば特に限定されるもの
ではなく、鉱油や合成炭化水素油、エステル油、シリコ
ーン油、フッ素系油など従来のものを用いてよい。ま
た、帯電防止剤はポリエチレングリコールやポリオキシ
エチレンジアミンなどのポリエーテルまたはその誘導
体、ソルビンタンモノ脂肪酸エステルやヒドロキシエチ
ルイミダドリン酸エステルなどのエステルまたはその誘
導体、ベンゾトリアゾールやオキサゾールなどのアゾー
ルまたはその誘導体、ポリビニルベンジルトリメチルア
ンモニウムクロライドやポリジメチルアミノエチルメタ
クリレートなどの第４級アンモニウム塩またはその誘導
体、トリメチルグリシンをはじめとするベタイン類及び
カーボンブラックやグラファイトなどの炭素材のいづれ
か１つ以上の成分からなり、基油に溶解もしくは分散し
やすく、かつ、基油の分解や重合等の反応を生じさせな
いという観点から基油の種類に応じて任意に選択する。
【００１４】(実施の形態２)次に、本発明の請求項４な
いし請求項６に記載された発明の実施の形態について、
図３、図４を用いて説明する。図３は軸体回転型の流体
軸受を組み込んだ磁気ディスク装置の側断面図、図４は
軸体固定型の流体軸受を組み込んだ磁気ディスク装置の
側断面図である。尚、前述した実施の形態と同じ構成に
ついては同じ符号を用い、説明を省略する。図３におい
て、３枚の磁気ディスク１３はスペーサ１２を間に挟ん
だ状態でハブ１０に積層され、クランプ１１で固定され
ている。ハブ１０の内周側にはロータマグネット９が設
けられており、固定側に設けられているステータコイル
８との間でモータを形成し、磁気ディスク１３やハブ１
０等の回転部を高速で回転駆動する。ステータコイル８
は軸受スリーブ２の外周に設けられており、軸受スリー
ブ２はアースにつながるベース１に固定されている。ハ
ブ１０には軸体３が圧入されており、軸体３は軸受スリ
ーブ２に挿入されている。軸体３に取り付けられたスラ
スト受５と軸受スリーブ２間のスラスト隙間１５、軸体
３と軸受スリーブ２間のラジアル隙間１４には導電性の
潤滑剤が充填されており、回転に伴って生じる動圧によ
って軸体３が浮上する。以上の構成において、磁気ディ
スク１３に接するスペーサ１２やクランプ１１に例えば
金属や導電性樹脂等の導電性材料を用いることにより、
磁気ディスク１４とハブ１０を電気的に接続することが
できる。ハブ１０は通常、アルミニウムや鉄系の金属材
料からなり、圧入された軸体３と電気的に等価となって
いる。従って、磁気ディスク１３は、潤滑剤を介して軸
受スリーブ２と電気的に接続された構造となる。次に図
４において、軸体３はアースにつながるベース１に固定
されており、軸体３の他端にはスラスト受５が取り付け
られている。磁気ディスク１３はハブ１０にスペーサ１
２を介して積層され、クランプ１１で固定されている。
ハブ１０の内周面には軸受スリーブ２が圧入されてい
る。ハブ１０の外周内側にはロータマグネット９が設け
られており、ベース１から立ち上がっているステータコ
イル８との間でモータを形成し、磁気ディスク１３やハ
ブ１０等の回転部を高速で回転駆動する。軸体３に取り
付けられたスラスト受５と軸受スリーブ２間のスラスト
隙間１５、軸体３と軸受スリーブ２間のラジアル隙間１
４には導電性の潤滑剤が充填されており、回転に伴って
生じる動圧によって軸受スリーブ２が浮上する。以上の
構成において、磁気ディスク１３に接するスペーサ１２
やクランプ１１に例えば金属や導電性樹脂等の導電性材
料を用いることにより、磁気ディスク１３とハブ１０を
電気的に接続することができる。ハブ１０は通常、アル
ミニウムや鉄系の金属材料からなり、圧入された軸受ス
リーブ２と電気的に等価となっている。従って、磁気デ
ィスク１３は、潤滑剤を介して軸体３と電気的に接続さ
れた構造となる。かかる構成によれば、軸体回転型、軸
体固定型いずれの流体軸受を組み込んだ磁気ディスク装
置においても、磁気ディスク１３と軸受スリーブ２もし
くは軸体３が潤滑剤を介して電気的につながっているた
め、回転中に磁気ディスク１３に静電気が生じても容易
にベース１に静電気を逃がすことができる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、本発明の流体軸受装置お
よびそれを使用した磁気ディスク装置によれば、軸受ス
リーブと軸体が帯電防止剤を含む導電性の潤滑油を介し
て電気的に接続されることによって、高速回転におい
て、回転部の軸受スリーブあるいは軸体などに生じる静
電気の帯電を防止し、流体軸受装置を組み込む機器が静
電気による誤作動や故障がない安定した性能を発揮でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における軸体回転型の流体
軸受装置の要部の概略を示す側断面図
【図2】本発明の実施の形態1における軸体固定型の流体
軸受装置の要部の概略を示す側断面図
【図３】本発明の実施の形態２における軸体回転型の流
体軸受装置を使用した磁気ディスク装置の側断面図
【図４】本発明の実施の形態２における軸体固定型の流
体軸受装置を使用した磁気ディスク装置の側断面図
【図５】従来の軸体回転型の流体軸受装置の要部の概略
を示す側断面図
【図６】従来の軸体固定型の流体軸受装置の要部の概略
を示す側断面図
【符号の説明】
１ ベース ２ 軸受スリーブ ３ 軸体 ４ 動圧発生溝 ５ スラスト受 ６，７ 潤滑剤 ８ ステータコイル ９ ロータマグネット １０ ハブ １１ クランプ １２ スペーサ １３ 磁気ディスク １４ ラジアル隙間 １５ スラスト隙間

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸受スリーブに設けた軸受面が軸体に設
    けた受面と軸受隙間に充填された潤滑剤を介して対向
    し、前記軸受スリーブと前記軸体受面の少なくとも一方
    に動圧発生用の溝を有する流体軸受装置において、前記
    軸受スリーブと前記軸体が導電性を有する前記潤滑剤を
    介して電気的に接続されていることを特徴とする流体軸
    受装置。
  2. 【請求項２】 前記潤滑剤が帯電防止剤を含むことを特
    徴とする請求項１に記載の流体軸受装置。
  3. 【請求項３】 前記帯電防止剤がポリエーテルまたはそ
    の誘導体、エステルまたはその誘導体、アゾールまたは
    その誘導体、第４級アンモニウム塩またはその誘導体、
    ベタイン類及び炭素材のいづれか１つ以上の成分を含有
    することを特徴とする請求項２記載の流体軸受装置。
  4. 【請求項４】 軸受スリーブに設けた軸受面が軸体に設
    けた受面と軸受隙間に充填された導電性の潤滑剤を介し
    て対向し、前記軸受スリーブと前記軸体受面の少なくと
    も一方に動圧発生用の溝を形成して流体軸受を構成し、
    その流体軸受の前記軸体と軸受スリーブの一方に磁気デ
    ィスクを固定し，前記磁気ディスクが、前記潤滑剤を通
    じて前記軸体と軸受けスリーブの他方と電気的に接続さ
    れていることを特徴とする磁気ディスク装置。
  5. 【請求項５】 前記潤滑剤が帯電防止剤を含むことを特
    徴とする請求項４に記載の磁気ディスク装置。
  6. 【請求項６】 前記帯電防止剤がポリエーテルまたはそ
    の誘導体、エステルまたはその誘導体、アゾールまたは
    その誘導体、第４級アンモニウム塩またはその誘導体、
    ベタイン類及び炭素材のいづれか１つ以上の成分を含有
    することを特徴とする請求項５記載の磁気ディスク装
    置。
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