JP2001286093A - ディスク装置及びスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の滑り軸受を用いたスピンドルモータを適
用したディスク装置では、外部から衝撃力が加わると、
軸受ユニットからの潤滑油の漏れを発生し、ディスクが
汚染され記録再生ができなくなる恐れがある。 【解決手段】そこで、磁気ディスクを搭載するハブの回
転軸側に、軸受内径よりも大径のリング要素を構成し、
このリング要素を軸受ユニット内に延長させると共に、
軸受ユニット内に封入した潤滑油（磁性流体）の液面と
軸受ユニット内に延長させたリング要素の端面との間に
空間を構成した。これにより、衝撃力が作用した時の潤
滑油の漏れを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディスク装置に係
り、特にディスクを駆動するスピンドルモータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディスク装置は、パーソナルコンピュー
タの著しい普及に伴い、記録の高密度、大容量化及び装
置の小型、高速化が進められている。これに用いられる
ディスクドライブ装置は、益々、高速、高精度回転化、
耐衝撃性が要求されている。この高速回転を実現するた
めに、ディスク駆動装置に滑り軸受を用いたスピンドル
モータが提案されている。

【０００３】例えば、特開平１１−９６６５８号公報で
は、軸受に関しては動圧軸受の採用によって耐衝撃性向
上図る等の解決手段が開示されている。また、軸受ユニ
ットに封入した潤滑油(磁性流体)のシールに関しては、
特開平８−２２６６８号公報のように軸受ハウジングの
開口部に磁性流体シールを設けてシール性能を高めてい
る。又、特開平９−１８９３２９号公報にはハブの回転
軸側部分を軸受ハウジング内まで突出させている構造が
開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、パーソナルコ
ンピュータを持ち運び中に落下させ、１０００Ｇの衝撃
が作用すると、前述の磁気吸引力のみではシールが困難
で、軸受ユニットに封入した潤滑油は衝撃によって漏れ
ることがある。磁気ディスク装置では、磁気ディスクに
微量の潤滑油が付着しても磁気ディスクに書き込まれた
情報を読み出すことができなくなるので、軸受ユニット
からの潤滑油の漏れは許されない。

【０００５】ところで、特開平９−１８９３２９号公報
では、ハブの回転軸近傍を突出させている構成が開示さ
れているが、この構成では、突出部の径はラジアル軸受
の径より小さく、潤滑油の飛散の恐れが大きく、その対
策として磁気シールを設けている。このように飛散防止
用磁気シールを設けると部品点数が増加し、モータの大
きさも大きくなる。

【０００６】本発明は、このような従来技術の欠点に鑑
みなされたもので、その目的は耐衝撃性に優れる信頼性
の高い磁気ディスク装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、外部からディスク駆動用スピンドルモータに作用す
る衝撃力に対して、磁気ディスクを搭載するハブに締結
した軸に軸受内径よりも大径のリング要素を構成し、こ
のリング要素を軸受ユニット内に延長させると共に、軸
受ユニット内に封入した潤滑油（磁性流体）の液面と軸
受ユニット内に延長させたリング要素の端面との間に空
間を構成した。前記リング要素の端面の面積を大きくと
ることで、潤滑油を受け止め、かつ潤滑油の表面張力を
活用して、直接軸受ユニット外に潤滑油が飛散しない構
成とした。また、本発明ではリング要素の端面に潤滑油
が付着し、回転により潤滑油は遠心力を受けるが、その
場合でも軸受ユニット内で飛散するに留まり、軸受ユニ
ット外に潤滑油（磁性流体）が漏れ出ない構成にしてい
る。さらに、前記リング要素及び軸受ハウジングには、
フッ素樹脂を用いるか、フッ素コーティングを施し、潤
滑油（磁性流体）の付着を軽減し、軸受ユニット内での
飛散量の抑制効果を高めている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施例について説明する。図１は、本発明を磁気ディスク
に適用した一実施例を示したもので、ディスク駆動用ス
ピンドルモータの縦断面図である。

【０００９】磁性材の回転軸1に締結したハブ２にリン
グ１２を介してクランパー１０で複数枚の情報を記録又
は再生するための磁気ディスク１１が固定されている。
なお図示していないが、この磁気ディスクに情報を記録
する又は再生するためのヘッドや、ヘッドを位置決めす
るアクチュエータ等が設けられている。磁気ディスクを
固定したハブ２には、多極着磁のモータマグネット１４
がその内周側に固定されている。軸受ユニットは、非磁
性の軸受ハウジング８に開口部側からラジアル軸受３
a、永久磁石４、ラジアル軸受３b、抜け止め７及びスラ
スト軸受６で構成されている。また、軸受ハウジング８
の中には、潤滑油（磁性流体）５ａが封入されている。

【００１０】回転軸１はラジアル軸受３ａ、３ｂ及びス
ラスト軸受６によって回転自在に支持されている。モー
タケース１５には、この軸受ユニットとモータコイル１
６を備えたモータ固定子１３が固定されている。本構成
のモータは、ＤＣブラシレスモータであり、ハブ２を駆
動する回転磁界発生部材は、コイル１６とモータ固定子
１３とモータマグネット１４から構成されている。そし
て、コイル１６に通電したときに発生する回転磁界と多
極着磁のモータマグネット１４の持つ磁界によってハブ
２が駆動される。

【００１１】図２は、図１に示した軸受ユニットの縦断
面の拡大図を示したものである。

【００１２】軸１に締結したハブ２には○で囲んで示し
たように、軸受内外径よりも大径のリング要素Ａを構成
している。即ちハブ２の回転軸１の取付部側を軸受側に
凸状に突出させて、ラジアル軸受３ａの外形より大きく
カバーするように構成したものである。軸受ハウジング
８のハブ２側には、環状の溝１８を設けてある。本実施
例では、この溝はハウジング端面から０．３〜０．４ｍ
ｍの位置から開けられ、深さも０．３〜０．４ｍｍで、
幅も同程度に形成してある。リング要素Ａは、軸受ユニ
ット内に延長させていて、非磁性の軸受ハウジング８の
開口部側に設けた溝１８の位置まで延長している。な
お、軸受ハウジング８とリング要素Ａ側面の最も間隔の
狭い部分は０．１ｍｍ〜１０μｍ程度に設定してある。

【００１３】このような構成とすることにって、ラジア
ル軸受端面と、軸受ハウジング８と、リング要素Ａとで
一種のラビリンス構造を形成している。このため回転に
伴う磁性流体がハブ２側に流出することを防止してい
る。さらに、軸受ハウジングに溝18を設けたことによ
り、溝１８に軸受より漏れ出た磁性流体が溜り、ハブ２
への流出の防止効果が顕著になる。

【００１４】軸１は、パーソナルコンピュータに用いら
れる磁気ディスクドライブ用スピンドルモータでは、軸
１の直径は３ｍｍから５ｍｍ程度の大きさである。そし
て、軸受ユニットには潤滑油として１０μｌ前後から２
０μｌ前後の磁性流体５ａが、ラジアル軸受３ａの上部
まで封入されている。この磁性流体５ａの液面Ｂは、リ
ング要素Ａの端面とは間隔（０．４〜０．５ｍｍ）を置
いて構成され、リング要素Ａの端面と液面Ｂは空間とな
っている。リング要素Ａの端面と液面Ｂ（ラジアル軸受
３ａの端面）との間隔は、磁性流体５ｂを磁気吸引力で
ラジアル軸受３ａに引き戻どせるよう０．３ｍｍ前後の
距離に設定している。また、ハブ２と非磁性の軸受ハウ
ジング８で構成される隙間１９は、磁性流体５ａの漏れ
を流体の表面張力を利用して抑えることができるように
１０μｍ前後の狭い隙間に設定している。また、ラジア
ル軸受３ａ、３ｂと軸１との隙間は、軸１の回転によっ
て発生する動圧効果を高めるために数μｍに設定してい
る。

【００１５】また、上記したようにリング要素Ａと非磁
性の軸受ハウジング８で構成される隙間１９を１０μｍ
前後の狭い隙間に設定しておくと、リング要素Ａの端面
が軸受ハウジング８の開口部端面と同じ位置か軸受ハウ
ジング８の内側であれば、リング要素Ａの端面に付着し
た磁性流体５ｂは軸１の回転によって遠心力を受けて
も、隙間１９での流体の表面張力によって隙間の広い溝
１８の方に飛散するのでハブ２側に漏れる恐れはない。

【００１６】本構成の軸受ユニットでは、ラジアル軸受
３ａ、３ｂ間に永久磁石４が配置され、磁性流体５ａを
磁化すると共に、スピンドルモータの停止及び回転中に
おける磁性流体５ａの漏れを磁気吸引力で防止してい
る。また、スピンドルモータが磁気ディスク装置に組み
込まれて、取扱い時に落下等で衝撃が加わった場合に、
磁性流体５ａは軸方向に移動する。しかし、本発明では
軸受内径よりも大径のリング要素Ａを設け、リング要素
Ａを軸受ユニット内に延長させているため、軸１とラジ
アル軸受３ａの隙間に介在している磁性流体５ａに衝撃
が作用しても磁性流体５ａはリング要素Ａの端面で止め
られる。従って、本発明のスピンドルモータでは、図の
ようにリング要素Ａの端面に磁性流体５ｂが付着するに
留まり、軸受ユニット外には飛散しない。

【００１７】図６に従来の軸受ユニットの断面図を示
す。図のようにリング要素Ａがない場合は、磁性流体５
ａに衝撃力が作用するとラジアル軸受３ａの隙間に介在
する磁性流体５ａは、図示の上方向に向かう矢印方向に
勢いよく軸１とシールキャップ１７とで構成される隙間
を通過して軸受ユニット外に飛散し、ハブ２に付着す
る。そして、スピンドルモータが回転すると、ハブ２に
付着した磁性流体は遠心力を受け図示の左右方向に向か
う矢印方向にオイルミスト状になって飛散し、磁気ディ
スク１１を汚染することになる。

【００１８】本構成とすることで、磁性流体５ａに衝撃
が作用しても磁性流体５ａはリング要素Ａの端面で止め
られる。そのため、直接磁性流体が軸受ユニット外に飛
散することなく、磁性流体５ｂがリング要素Ａの端面に
付着するに留まる。そして、スピンドルモータが回転す
ると、リング要素Ａの端面に付着した磁性流体５ｂは遠
心力を受け、リング要素Ａの端面と磁性流体５ａの液面
Ｂで構成された空間内で飛散するが、飛散した磁性流体
５ｂは溝１８の部分に付着するので軸受ユニット外に漏
れることはない。

【００１９】また、ハブ2及びリング要素Ａと軸受ハウ
ジング８とで構成される隙間を１０μｍ前後と狭く設定
している。このため、隙間に磁性流体が付着すると表面
張力の作用によって、軸受ユニット外に磁性流体はほと
んど漏れない。すなわち、本発明の軸受ユニットでは、
潤滑油としての磁性流体５ｂは上記した磁気吸引力の
他、ハブ2と軸受ハウジング８との間を狭い隙間とする
ことで、磁性流体の表面張力によってシールできるよう
に構成している。

【００２０】さらに、この狭い隙間の部分は、軸受ハウ
ジング内とハブ２側をラビリンスシールすることができ
るので、軸受ハウジング側のオイルミストのシールにな
っている。この隙間を広くすると、それぞれのシール作
用が期待できない。このため、表面張力の作用効果を発
揮させるために０．１ｍｍ以下に設定することが望まし
い。隙間の下限は、加工精度で決まり、１０μｍ前後の
寸法になる。

【００２１】また、パーソナルコンピュータに用いられ
る磁気ディスクドライブ用スピンドルモータでは、軸受
ハウジング８の端面と対向するハブ２の板厚は１ｍｍ前
後である。従って、リング要素Ａを設けることによっ
て、軸１とハブ２の締結部を長くすることができる。こ
のため、ハブ２と軸１との抜気力を高めることができ、
軸１とハブ２の締結力を増加すできため機械的強度も向
上し、磁気ディスク装置の強度信頼性が向上する。

【００２２】さらに、本発明の軸受ユニットでは、ラジ
アル軸受３ａ、３ｂ間に永久磁石４を配置している。こ
のため、磁性材のラジアル軸受を用いるとラジアル軸受
３aが磁化される。また、リング要素Ａの端面と液面Ｂ
の間隔は、磁性流体５ｂを磁気吸引力でラジアル軸受３
ａに引き戻どせるように０．３ｍｍ前後の距離に設定し
ている。従って、リング要素Ａの端面に付着した磁性流
体５ｂは磁気吸引力によりラジアル軸受３ａ側に引き戻
され、リング要素Ａの端面に付着する磁性流体５ｂの量
が少なくなる。

【００２３】従って、磁性材を軸１及びラジアル軸受３
ａ、３ｂに用いた上記構成の軸受ユニットを搭載したス
ピンドルモータは、軸１の回転によってラジアル軸受３
ａが磁化される。このため、磁性流体５ａはラジアル軸
受３ａに引き寄せられ、軸受ユニット外への磁性流体の
漏れ防止がより確実になる。

【００２４】図３は、本発明の他の実施例を示したもの
で、図2と異なる点はリング要素Ａの端面の形状をテー
パ状にした点である。リング要素Ａの端面にテーパを付
けることによって、リング要素Ａの端面に付着した磁性
流体５ｂは、軸１の回転によって溝１８の部分に飛散す
る。従って、図２の実施例と同様、軸受ユニットの外へ
の飛散が防止できる。

【００２５】図４は、さらに他の実施例の断面図を示し
たものである。図４の実施例では、リング要素Ａの端面
を凹形状にしたものである。この構成とすることによっ
て、衝撃力が作用した時に、軸受隙間から飛散する磁性
流体５ｂを凹部に溜め、軸受ユニット外への飛散防止を
図ったものである。

【００２６】図３及び図４の実施例において、図２のよ
うに磁性材のラジアル軸受３ａ、３ｂを用いると、リン
グ要素Ａの端面に付着した磁性流体５ｂは、軸１の回転
によって遠心力を受け、軸受ユニット内で飛散してもラ
ジアル軸受３a側に吸引されるので、軸受ユニット外へ
の漏れは防止できる。

【００２７】図５は、本発明の他の実施例を示したもの
である。本実施例は、軸１に軸受内外径よりも大径でハ
ブ２とは異なる部材で構成したリング要素Ｂを配置した
ものである。リング要素Ｂの端面を軸受ユニット内に延
長させている。その他の構成は図２の構成と同じであ
る。

【００２８】先に示した実施例では、ハブ２と一体とな
っておりハブと同じ材質となっている。本実施例は、ハ
ブ２とは別に構成しているため、リング要素Ｂの材質を
任意に選ぶことができる。

【００２９】通常、ハブ２は磁性材を用いて構成される
ことが多い。先の実施例でハブ２が磁性材で作られてい
る場合、ハブ２も磁化されるので、リング要素Ａの端面
に付着する磁性流体５ｂの量は、ハブ２が磁化されない
場合に比較して若干多くなる。ところが、本実施例で
は、ハブ２の材質に関係なく非磁性のリング要素Ｂを用
いることができるので、リング要素Ｂの端面に付着する
磁性流体５ｂの量は、磁性材のリング要素Ａに比較して
少なくなるので、磁性流体の飛散防止がより確実にな
る。

【００３０】さらに、本実施例で、リング要素Ｂを撥油
性のフッ素樹脂（例えばＰＴＦＥ）で形成すると、リン
グ要素Ｂの端面には磁性流体５ｂがほとんど付着しなく
なる。そのため、磁性流体５ｂの飛散が軽減される。ま
た、本実施例では前記フッ素樹脂製のリング要素Ｂとフ
ッ素樹脂製の軸受ハウジング８を用いると、軸受ハウジ
ング８と軸１との隙間を磁性流体５ｂが通過しようとし
ても、撥油作用によって磁性流体５ｂはシールされ、軸
受外への漏れが防止できる。

【００３１】上記した図２〜図４の実施例において、リ
ング要素Ａ及び軸受ハウジング８にフッ素コーティング
を処理することによって、図５で説明したように、フッ
素樹脂製の軸受ハウジング８とハブ２を用いることで、
リング要素Ａもフッ素樹脂製となり、先の図５の実施例
と同等の作用、効果が得られる。

【００３２】本発明では、潤滑油として磁性流体を用い
た実施例を示した。これに対して、通常の潤滑油を用い
た場合に、潤滑油に衝撃力が作用しても、潤滑油はリン
グ要素Ａ又はＢの端面で止められる。従って、磁性流体
を用いた場合と同様に直接潤滑油が軸受ユニット外に飛
散することない。また、本発明のスピンドルモータはリ
ング要素Ａ又はＢを前述のように軸受ユニット内に延長
させると共に、軸受ユニット内に封入した潤滑油（磁性
流体）の液面と軸受ユニット内に延長させたリング要素
の端面との間に空間を構成している。このため、軸受ハ
ウジング８に溝１８を設けなくても、溝１８を設けた場
合と同様に漏れ防止ができる。さらに、本発明のスピン
ドルモータは、リング要素Ａ又はＢを軸受ユニット内に
延長させているので、磁気ディスク装置の軸方向の寸法
を変えることなく適用できる。

【００３３】なお、本実施例では磁気ディスクを例にと
って説明したが、光ディスク等のディスク駆動用スピン
ドルモータにも適用できることは言うまでもない。

【００３４】

【発明の効果】本発明のスピンドルモータは、ディスク
を搭載するハブに締結した軸に軸受内径よりも大径のリ
ング要素を構成し、このリング要素を軸受ユニット内に
延長させ、軸受ユニット内に封入した潤滑油（磁性流
体）の液面と軸受ユニット内に延長させたリング要素の
端面との間に空間を構成しているので、スピンドルモー
タに衝撃が作用しても軸受ユニットに封入した潤滑油
（磁性流体）の飛散を防止できる。従って、本発明のス
ピンドルモータをパーソナルコンピュータ用ディスク装
置に用いると信頼性の高いディスク装置を提供すること
ができる。さらに、前記リング要素及び軸受ハウジング
にフッ素樹脂を用いるか、フッ素コーティングを施こす
ことによって軸受ユニット外への潤滑油（磁性流体）の
漏れを防止することができるのでより信頼性の高いパー
ソナルコンピュータ用ディスク装置を提供することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるディスク駆動用スピンドルモータ
の１実施例の縦断面図。

【図２】図１に示した軸受ユニット部の縦断面図。

【図３】本発明の他の実施例を示す軸受ユニットの縦断
面図。

【図4】本発明の他の実施例を示す軸受ユニットの縦断
面図。

【図５】本発明の他の実施例を示す軸受ユニットの縦断
面図。

【図６】従来の軸受ユニットの縦断面図。

【符号の説明】

１…軸、２…ハブ、３ａ、３ｂ…ラジアル軸受、４…永
久磁石、５ａ、５ｂ…磁性流体、６…スラスト軸受、８
…軸受ハウジング、１１…磁気ディスク、１７…シール
キャップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 19/20 Ｇ１１Ｂ 19/20 Ｅ ５Ｈ６２１ Ｈ０２Ｋ 5/10 Ｈ０２Ｋ 5/10 Ａ 5/16 5/16 Ｚ 7/14 7/14 Ｃ 21/22 21/22 Ｍ // Ｇ１１Ｂ 17/038 Ｇ１１Ｂ 17/038 (72)発明者 竹花 敏一 千葉県松戸市稔台520番地 日立粉末冶金 株式会社内 (72)発明者 水本 宗男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 3J011 AA07 BA02 BA04 JA03 KA04 MA21 RA04 3J016 AA02 AA03 AA06 BA03 BB17 BB25 5D109 BB01 BB12 BB17 BB21 BB22 BB31 BB34 BC14 BC18 5H605 AA02 AA03 BB05 BB14 BB19 CC01 CC04 CC05 DD03 DD09 DD16 EB03 EB21 EB26 EB28 EB33 FF06 GG21 5H607 AA05 AA06 BB01 BB09 BB14 BB17 BB25 CC01 CC05 DD01 DD02 DD03 DD08 DD16 FF12 GG01 GG03 GG12 GG15 GG25 GG28 KK07 KK10 5H621 BB07 GA01 HH01 JK07 JK19

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報が記録、再生されるディスクを駆動す
   るスピンドルモータにおいて、 ディスクを搭載したハブと、前記ハブに勘合した軸と、
   前記軸を回転自在に支持する軸受ユニットと、前記ハブ
   を駆動する回転磁界発生部材を備え、軸受ハウジングは
   一端が開放され、他端が閉じられていて、前記軸受ハウ
   ジングには前記軸を支持するラジアル軸受、スラスト軸
   受及び潤滑油を備え、前記ハブは軸受内径よりも大径の
   リング要素を前記軸側に設け、前記リング要素を軸受ユ
   ニットの開放端より軸受側に延長し、、軸受ユニット内
   に封入した潤滑油の液面と軸受ユニット内に延長させた
   リング要素の端面との間に空間を構成したことを特徴と
   するスピンドルモータ。
2. 【請求項２】情報が記録、再生されるディスクを駆動す
   るスピンドルモータにおいて、前記スピンドルモータ
   は、磁気ディスクを搭載したハブと、前記ハブに勘合し
   た軸と、前記軸を回転自在に支持す軸受ユニットと、前
   記ハブを駆動する回転磁界発生部材とで構成され、前記
   軸受ハウジングは一端が開放され、他端が閉じられ、前
   記軸受ハウジングには前記軸を支持するラジアル軸受、
   スラスト軸受及びラジアル軸受に密着させて配置したリ
   ング状の永久磁石と磁性流体を備え、前記ハブの前記軸
   側には軸受内径よりも大径のリング要素を形成し、前記
   リング要素を軸受ユニットの開放端より内側に延長し、
   前記軸受ユニット内に封入した磁性流体の液面と前記リ
   ング要素の端面との間に空間を構成したことを特徴とす
   るスピンドルモータ。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２のいずれかに記載の
   スピンドルモータにおいて、 前記軸受ハウジングの開放端より内側内周面に円周状の
   溝を設け、前記円周状の溝は軸受ユニット内に延長させ
   たリング要素の端面の外周に対向した位置に設けたこと
   を特徴とするスピンドルモータ。
4. 【請求項４】請求項１又は請求項２のいずれかに記載の
   スピンドルモータにおいて、 前記軸受ハウジングの開放端より内側内周面に円周状の
   溝を設け、前記円周状の溝は軸受ユニット内に延長させ
   たリング要素の端面の外周に対向した位置に設け、かつ
   軸受ハウジングの開放端の内周面とリング要素の外周面
   で構成された隙間を０．１ｍｍ以下としたことを特徴と
   するスピンドルモータ。
5. 【請求項５】請求項１及び請求項２のいずれかに記載の
   スピンドルモータにおいて、 前記リング要素は前記ハブとは別部材で構成したことを
   特徴とするスピンドルモータ。
6. 【請求項６】請求項５に記載のスピンドルモータにおい
   て、前記リング要素はフッ素樹脂で形成したことを特徴
   とするスピンドルモータ。
7. 【請求項７】情報を記録するためのディスクと、前記デ
   ィスクの情報を再生又は記録するためのヘッドと、前記
   ディスクを回転するためスピンドルモータを備えた磁気
   ディスク装置において、 前記スピンドルモータは、回転軸を支持する軸受ユニッ
   トと、前記回転を駆動する回転磁界発生部材を備え、軸
   受ハウジングは一端が開放され、他端が閉じられてい
   て、前記軸受ハウジングには前記軸を支持するラジアル
   軸受、スラスト軸受及び潤滑油を備えた構成とし、前記
   回転軸にはディスクを取付けるハブが固定され、前記ハ
   ブには軸受内径よりも大径のリング要素を前記回転軸側
   に設け、前記リング要素を軸受ユニットの開放端より軸
   受ハウジング内に突出させ、前記リング要素の突出部端
   面に対向する前記軸受ハウジング内周部に溝を設けたこ
   とを特徴とするディスク装置。