JP2002058200A

JP2002058200A - スピンドルモータおよびフロッピー（登録商標）ディスク装置

Info

Publication number: JP2002058200A
Application number: JP2000242429A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nishizawa; 宏西澤; Kiwamu Itsukaichi; 究五日市
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2002-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】スピンドルモータに用いる真円含油軸受のオ
イルフォワールの発生を防止し、軸受振れを低減して、
互換性に優れた、信頼性の高いフロッピーディスク装置
を提供する。【解決手段】スピンドルモータの軸受２に用いる真円
焼結含油軸受の内径部分におけるポーラス密度を不均一
にして、発生油圧の分布を真円軸受の分布状態にならな
いようにすることで、真円軸受特有のオイルフォワール
の発生を防止し、軸受振れを低減して、互換性に優れ
た、信頼性の高いフロッピーディスク装置を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スピンドルモータとこ
れを用いる、パーソナルコンピュータなどの外部記憶装
置などに使用するフロッピーディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスピンドルモータは、特
開平１０−１０６１３２号公報に示されるようにスピン
ドルモータに関して、焼結された軸受の構成が知られて
いる。また、この種のスピンドルモータを用いたフロッ
ピーディスク装置は、記録再生用の磁気ヘッドをキャリ
ッジおよびアームに固定し、ステップモータ等のアクチ
ュエータで記録媒体であるフロッピーディスクの所要の
トラックに位置決めするとともに、フロッピーディスク
をスピンドルモータで回転駆動させることにより、デー
タ等の記録、または再生を行うことができる。スピンド
ルモータとしては軸振れの少ないことが求められる。軸
振れは、スピンドル軸との隙間を詰めることや軸受のス
パンを長くすることによって実現することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のスピンドルモータにおいては、真円軸受で構成して
ある。また、軸振れの大きさを低減するために、軸と軸
受の隙間を小さくしたりする。真円軸受においては、回
転数の半分（１／２）の回転数に対する周期で大きく軸
が振れまわることがある。これは、ハーフスピードオイ
ルフォワールと呼ばれている。このハーフスピードオイ
ルフォワールは、一度発生するとなかなかおさまらな
い。これによって、スピンドルモータの軸振れ要求仕様
を満たさなくなることがあった。軸と軸受の隙間を大き
くしたり、軸受面積を小さくしたりすることにより、対
策することが知られているが、これでは、スピンドルモ
ータの軸振れや、寿命の要求仕様を満たせなくなること
があった。また、フロッピーディスク装置においては、
スピンドルモータがハーフスピードオイルフォワールの
発生により大きく軸が振れることにより、磁気記録媒体
上の同心円状のトラックが偏芯してエラーが発生して互
換性が取れないという問題があった。本発明は、このよ
うな従来の問題を解決するものであり、簡単な構成でハ
ーフスピードオイルフォワールを確実に防止することに
より、安価で、信頼性の高い優れたスピンドルモータ、
およびこれを用いたフロッピーディスク装置を提供する
ことを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題を解決
するために、本発明の請求項１に記載の発明は、ロータ
上部にフロッピーディスクを回転駆動させるチャッキン
グ部を有するスピンドルモータであって、ロータの回転
中心としてのスピンドル軸と前記スピンドル軸をラジア
ル方向に軸支するための含油焼結軸受とを有し、含油焼
結軸受の内径部分におけるポーラス密度を不均一にし
て、発生油圧の分布を真円軸受の状態とならないように
したことを特徴とするスピンドルモータである。

【０００５】この構成により、スピンドル軸と軸受の隙
間において発生する油圧の分布を真円軸受の状態となら
ないようにしてハーフスピードオイルフォワールの発生
を防止することができる。

【０００６】本発明の請求項２に係る発明は、含油焼結
軸受の内径部分は、スラスト方向に延びる凸形状の突起
を有し、凸形状の突起を塑性変形させて内径が仕上げら
れることを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ
である。

【０００７】この構成により、凸形状が塑性変形するこ
とによって、内径部分におけるポーラス密度を不均一に
することができる。

【０００８】本発明の請求項３に係る発明は、含油焼結
軸受の前記チャッキング部と反対側に前記スピンドル軸
をスラスト方向に支持するためのスラスト受けの位置決
め手段を有することを特徴とする請求項１または請求項
２記載のスピンドルモータである。

【０００９】この構成により、ラジアル軸受とスラスト
軸受位置合わせの精度が向上できることにより、軸振れ
が容易に低減できる。

【００１０】本発明の請求項４に係る発明は、スラスト
受けは、ピボット型式の軸受であることを特徴とする請
求項３記載のスピンドルモータである。

【００１１】この構成により、スラスト軸受の軸損失を
低減し消費電力の低減ができる。

【００１２】本発明の請求項５に係る発明は、請求項１
記載のスピンドルモータを有することを特徴とするフロ
ッピーディスク装置である。

【００１３】この構成により、ハーフスピードオイルフ
ォワールの発生が防止でき、互換性が確保できる、信頼
性の高いフロッピーディスク装置が実現できる。更に
は、軸スパンを短くしても軸振れの低減が可能となり、
薄型のフロッピーディスク装置が容易に実現できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。

【００１５】図１は、本発明の実施の形態のスピンドル
モータの断面図である。図２は、本発明のスピンドルモ
ータのロータの平面図である。図３は、本発明のスピン
ドルモータのロータの断面図である。

【００１６】図１、図２および図３において、スピンド
ルモータ４０は、通称３．５インチフロッピーディスク
と呼ばれ、ＪＩＳＸ６２２３などで規定されており、
磁気記録媒体としてのフロッピーディスクを使用するフ
ロッピーディスク装置に用いられるものである。スピン
ドルシャフト１は、スピンドルモータ４０の出力軸とな
っている。本発明の実施の形態において、スピンドル
シャフト１は、ＳＵＳ−４２０Ｊ２で直径４ｍｍのバー
材を焼き入れ焼戻し研磨して、所要の形状に仕上げられ
ている。特に、両端部の球Ｒは同じ大きさとしてあ
り、方向性をなくし作業性を良くしてある。スピンドル
シャフト１は、ロータヨーク５の中央に設けられたバー
リング穴に直接圧入固定されている。ロータヨーク５
は、亜鉛処理鋼鈑で０．６ｍｍの板厚のものをプレス加
工により所要の形状に仕上げてある。また、開口部の端
面は、絞って外側を抜き落とす、いわゆるフチギリとし
てあるので、マグネットを挿入する際の作業が簡単にな
る。ロータヨーク５は、スピンドルシャフト１を中心に
回転可能に軸受２によって軸持されている。軸受２は、
含油焼結軸受（通称メタル）のラジアル軸受である。本
発明の実施の形態においては、銅系の焼結品を用いてい
る。これは、ＳＵＳ−４２０Ｊ２で作られたスピンドル
シャフトとの初期なじみなどの相性が良いので選んであ
る。寿命面を重視するならば鉄系や鉄−銅系のものを用
いるのも良い。

【００１７】軸受２の下側には、スラスト受け４との位
置決めを行うためのガイド部分３が設けられている。ガ
イド部分３により、スラスト受け４との位置合わせ作業
を簡便でしかも精度良くできるようにしてある。はめ合
いの隙間については、特性と組み立て性などを考慮して
適宜選択することができる。スラスト受け４は、滑りの
良い樹脂で作られている。樹脂としては、ＰＯＭ（ポリ
アセタール）や、ＰＢＴ（ポリブチィーレンテレフタレ
ート）などが適している。本発明の実施の形態にては、
ポリプラスチックのＰＯＭ（Ｍ−９０）を用いてある。
オイルや、グリースを用いて潤滑しても良い。この際に
は、含油焼結軸受に用いるオイルとの相性の良いものを
使うことが望ましい。ロータヨーク５の内側には、スピ
ンドルモータの回転駆動力を発生するための駆動マグネ
ット６が取付けられている。駆動マグネット６は、回転
駆動力を発生するための駆動着磁がなされている。本発
明の実施の形態においては、厚み方向に異方化した、フ
ェライト系のゴムマグネットを用い面内に１６極の着磁
が施されている。駆動マグネット６の下面には、回転数
検出のためのＦＧ（Frequency Generator）着磁をした
ＦＧマグネット７が形成してある。ＦＧは、対向して設
けられた、プリント基板１６に銅箔により作られたＦＧ
パターン（通称ジグザグコイル）とによって構成されて
いる。ＦＧマグネット７は、１２０極に着磁され毎分３
００回転し、３００ＨｚのＦＧ信号を生成するようにし
てある。ステータコア８は、板厚０．５ｍｍの無方向性
の珪素鋼鈑をプレスにより打ちぬき、５枚積層してあ
る。表面をエポキシ樹脂などにより絶縁して、コイル９
が巻かれている。ステータコア８は、駆動マグネット６
に対応して、１２スロットとしてある。

【００１８】本発明の実施の形態においては、スピンド
ルモータ４０は、周対向型の３相のモータとしてある。
周対向型のスピンドルモータは、駆動マグネット６とス
テータコア８との間に発生するスラスト方向の吸引力が
面対向型と比べて小さいためスラスト受けを樹脂で構成
でき安価にすることができる利点がある。もちろん、面
対向型に対してもスラスト受けの材質や、形状を工夫し
て用いることは可能である。プレート１０は、スピ
ンドルモータの各部品を組み立てる基台となる部分で、
ＳＥＣＣ（亜鉛めっき鋼鈑）の０．６ｍｍの板厚のもの
が用いられている。プレート１０は、さらに、外来ノイ
ズに対するシールドと、ＦＧマグネット７に対するバッ
クヨークとしての機能も有している。ロータヨーク５の
外周の一部には、１回転に１つの位置検出信号を生成す
るためのインデックスマグネット１３が取付けてある。
ロータヨーク５の上部には、フロッピーディスクを回転
駆動させるためのチャッキング部が設けられている。

【００１９】チャッキング部としては、フロッピーディ
スクに設けられる磁性体の金属で作られるメタルコア
（図示せず）を吸着させるためのチャッキングマグネッ
ト１１とフロッピーディスクを回転駆動するための駆動
ピン１２および駆動ピン１２の回動支点となる軸１５、
および回動レバー１４より成っている。本発明の実施の
形態においては、チャッキングマグネット１１には、フ
ェライト系のプラスチックマグネットを、面内に２０極
に着磁したものを用いている。また、ステンレス系のば
ね材で作られた回動レバー１４の回動がスムーズにいく
ようにバインダーとしてのプラスチックには、摺動性の
良いポリアミドさらに具体的には、ナイロン１２が用い
てある。駆動ピン１２には、ステンレスの焼結体を用い
ている。

【００２０】図４は、本発明の軸受部分の加工を説明す
る図で、（ａ）は焼成状態における斜視図と平面図を、
また（ｂ）はサイジング後の斜視図と平面図をそれぞれ
示している。含油焼結軸受の製作工程は、粉末の焼成材
料を金型で、所要の形状にプレス機械によって作る。こ
の後に電気炉などによって焼成し、必要なオイルに浸漬
し、さらに真空ポンプなどにより減圧させて、オイルを
焼結軸受に含浸させる。オイルは、焼結軸受にほぼ一様
に分布する粉末と粉末の結合した隙間（以下ポーラスと
略す）の中に含浸される。次に、内径などの精度の特に
必要とする部分を、超硬材料などで作られた仕上げのた
めの治具などを通すことにより、ポーラスを押しつぶし
て、減少することにより僅かに塑性変形させて所要の形
状・精度に仕上げる。この作業は通称サイジングと呼ば
れる。

【００２１】本発明においては、粉末の焼成材料を金型
で、所要の形状にプレスする際に、軸受部分の内径部２
２にスラスト方向に延びる凸形状の突起２０を形成させ
ておく。焼成しオイルを含浸させた後に内径を超硬材料
で作ったサイジング用の棒を通してサイジングして仕上
げられる。これによって、凸形状の突起２０は押しつぶ
されて、他の部分と比較してポーラスが少ないか、また
はポーラスの容積の減少した部分２１が形成される。従
ってこれによって内径部分におけるポーラス密度を不均
一にして、発生油圧の分布を真円軸受の状態とならない
ようにすることができる。つまり、含油焼結軸受の内径
が真円になっていても、発生油圧の分布が真円軸受の状
態とならないために真円軸受特有のハーフスピードオイ
ルフォワールの発生を防止できるようにしたものであ
る。ポーラスは、この種の含油焼結軸受材料において
は、１５〜３０ｖｏｌ％（体積パーセント）程度であ
り、凸形状の突起２０の高さや、形状およびサイジング
による塑性変形量を適宜選択してハーフスピードオイル
フォワールの発生が防止できるポーラスの密度とすれば
良い。本発明の実施の形態においては、ポーラスの容積
の減少した部分２２が約５ｖｏｌ％、その他の部分が約
２５ｖｏｌ％としてハーフスピードオイルフォワールの
発生が防止できた。ポーラスの密度は、この値に限定さ
れることなく、軸受の形態により適宜選択できる。

【００２２】また、ハーフスピードオイルフォワールの
発生が防止できる軸受として、真円軸受でない二円弧軸
受や、三円弧軸受などが知られているが、形状が複雑に
なり、製作コストが高くなるなどの問題がある。

【００２３】本発明のロータ上部にはチャッキング部を
設けてある。これによって、チャッキング部とロータの
部での機能が部品を共用して実現することが可能にな
る。例えば、ロータヨーク５が、チャッキングマグネッ
ト１１のバックヨークとして働くのでチャッキングマグ
ネットを薄くしても十分な吸着力が得られる。これによ
って、スピンドルモータの薄型化にも有利になる。逆
に、バックヨークが別部品としてある場合には、ロータ
ヨークが、バックヨークとして働くので、バックヨーク
のための別部品が削減できコストの低減と軽量化にも効
果的である。

【００２４】さて、ロータ上部に設けたチャッキング部
の反対側で、軸受２の下側には、スラスト受け４との位
置決めを行うためのガイド部分３が設けられている。ス
ラスト受け４は、滑りの良い樹脂で作られている。スピ
ンドル軸の球形状の端面と平板状のスラスト受けによっ
てスピンドル軸をスラスト方向に支持するピボット型式
の軸受を形成してある。これによって、スラスト軸受の
トルクとしての損失は、作用する距離を殆ど０とするこ
とができるために非常に小さく抑えられる。これによっ
て、消費電力の低減が実現できる。また、スピンドル軸
の球形状の端面と平板状のスラスト受けによって構成し
てあるために、平板状のスラスト受けが、ラジアル軸受
との位置合わせが容易にできる。また、スラスト受けの
傾きに関してもスピンドル軸への傾きの影響は、角度の
Ｃｏｓθ（余弦相当分）でしか影響しないために、無視
できるほど小さく抑えられる。

【００２５】次に、図５とともに本発明におけるフロッ
ピーディスク装置について説明する。図５において、ベ
ースプレート３０は、ＳＥＣＣの板厚０．８ｍｍのもの
をプレス加工によって所要の形状に仕上げてある。ベー
スプレート３０は、フロッピーディスク装置における基
台となっており、必要な部品がこのベースプレート３０
に取付けられている。スピンドルモータ４０、磁気ヘッ
ド３４、キャリッジ３３、ステップモータ３１、及び図
示しない制御回路等から構成されている。

【００２６】キャリッジ３３の基部にはアーム（図示せ
ず）の基部がロールピボットと呼ばれる薄板ばねなどを
用いて上下方向に回動可能に連結されている。キャリッ
ジ３３の先端部とアームの先端部には、対向してそれぞ
れサイド０とサイド１の磁気ヘッド３４が取付けてあ
る。サイド０の磁気ヘッド３４はキャリッジ３３に剛性
の高いプレート（図示せず）により固定され、サイド１
の磁気ヘッド３４はアームにジンバルばね（図示せず）
によりローリングおよびピッチング方向に変位できるよ
うに固定されている。アームは荷重ばね（図示せず）に
よりキャリッジ３３側へ付勢され、磁気ヘッド３４によ
りフロッピーディスクを両側より挟んで読み出し、また
は書き込みを行うことができる。ベースプレート３０に
取付けたステップモータ３１の出力軸であるリードスク
リュー３２の回転運動により、キャリッジ３３に設けら
れたフォロワー（図示せず）とキャリッジ３３をトラッ
ク方向に正確にガイドするガイドロッド３５により、キ
ャリッジ３３をトラック方向に移動する。これによっ
て、磁気ヘッド３４を所要トラックへと移動し、データ
の記録及び再生を行うことができる。

【００２７】フロッピーディスクは交換型の記録媒体で
あるために、同心円状に設けられた記録トラックと、磁
気ヘッド３４とのトラック方向の位置ずれ（通称オッフ
トラックと呼ばれている）が発生する。このオフトラッ
クの量が一定以上大きくなると、データの読み取りエラ
ーが発生し、互換性が保てなくなる。フロッピーディス
クの記録トラックは、通常複数（一般的には、１８）の
セクターと呼ばれる記録のブロックに分割されている。
記録トラックは、スピンドルシャフト１を同心円の中心
として設けられているために、スピンドルシャフト１の
軸振れはフロッピーディスクの互換性に大きく影響す
る。通常の軸振れは、１回転を周期として発生するの
で、万一オフトラックの量が一定以上大きくなりデータ
の読み取りエラーが発生した場合にも、オフトラックの
量が一定以上大きいセクターにおいてのみエラーが発生
する。しかしながら、ハーフスピードオイルフォワール
の発生による軸振れは、１回転の半分の周期として発生
するので、全てのセクターにおいてデータの読み取りエ
ラーが発生してしまうために致命的な問題となる。本発
明は、このようなハーフスピードオイルフォワールの発
生を防止したスピンドルモータを用いてフロッピーディ
スク装置を構成したために読み取りエラーの少ない信頼
性の高いフロッピーディスク装置が実現できた。さらに
フロッピーディスク装置の薄型化に対しても、軸スパン
が短くなってもハーフスピードオイルフォワールの発生
が防止できるために有効に活用ができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ピンドルモータの含油焼結軸受の内径部分におけるポー
ラス密度を不均一にしたことにより、スピンドル軸と軸
受の隙間において発生する油圧の分布を真円軸受の状態
とならないようにしたので、ハーフスピードオイルフォ
ワールの発生を防止できる効果がある。

【００２９】また、本発明によれば、ハーフスピードオ
イルフォワールの発生が防止でき、互換性が確保でき
る、信頼性の高いフロッピーディスク装置が実現でき
る。更には、軸スパンを短くしても軸振れの低減が可能
となり、薄型のフロッピーディスク装置が容易に実現で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるスピンドルモータ
の断面図

【図２】本発明の実施の形態のスピンドルモータにおけ
るロータの平面図

【図３】本発明の実施の形態のスピンドルモータにおけ
るロータの断面図

【図４】本発明の実施の形態のスピンドルモータにおけ
る軸受部分の加工を説明する図で、（ａ）は焼成状態に
おける斜視図と平面図、（ｂ）はサイジング後の斜視図
と平面図

【図５】本発明の実施の形態のフロッピーディスク装置
の要部平面図

【符号の説明】

１スピンドルシャフト２軸受３ガイド部分４スラスト受け５ロータヨーク６駆動マグネット７ＦＧマグネット８ステータコア９コイル１０プレート１１チャッキングマグネット１２駆動ピン１３インデックスマグネット１４回動レバー１５軸１６プリント基板２０凸形状の突起２１ポーラスの容積の減少した部分２２軸受部分の内径部３０ベースプレート３１ステップモータ３２リードスクリュー３３キャリッジ３４磁気ヘッド３５ガイドロッド４０スピンドルモータ

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｆ１６Ｃ 33/20 Ｆ１６Ｃ 33/20 ＺＧ１１Ｂ 19/20 Ｇ１１Ｂ 19/20 ＥＨ０２Ｋ 5/16 Ｈ０２Ｋ 5/16 Ｚ 7/14 7/14 Ｃ 21/22 21/22 ＭＦターム(参考） 3J011 AA20 BA02 BA08 CA04 DA01 DA02 JA02 KA02 LA01 MA02 SB19 SC13 SC20 5D109 BB05 BB12 BB17 BB21 BB23 BB40 5H605 BB05 BB14 BB19 CC04 CC05 CC08 DD03 EB03 EB06 EB13 EB21 FF06 GG12 5H607 BB01 BB14 BB17 BB25 CC01 CC05 CC07 DD01 DD02 DD03 DD16 FF12 GG01 GG03 GG09 GG10 GG25 HH03 HH09 5H621 BB07 GA01 HH01 JK17 JK19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータ上部にフロッピーディスクを回転
駆動させるチャッキング部を有するスピンドルモータで
あって、前記ロータの回転中心としてのスピンドル軸と
前記スピンドル軸をラジアル方向に軸支するための含油
焼結軸受とを有し、前記含油焼結軸受の内径部分におけ
るポーラス密度を不均一にして、発生油圧の分布を真円
軸受の状態とならないようにしたことを特徴とするスピ
ンドルモータ。
【請求項２】前記含油焼結軸受の内径部分は、スラス
ト方向に延びる凸形状の突起を有し、前記凸形状の突起
を塑性変形させて内径が仕上げられることを特徴とする
請求項１記載のスピンドルモータ。
【請求項３】前記含油焼結軸受の前記チャッキング部
と反対側に前記スピンドル軸をスラスト方向に支持する
ためのスラスト受けの位置決め手段を有することを特徴
とする請求項１または請求項２記載のスピンドルモー
タ。
【請求項４】前記スラスト受けは、ピボット型式の軸
受であることを特徴とする請求項３記載のスピンドルモ
ータ。
【請求項５】請求項１記載のスピンドルモータを有す
ることを特徴とするフロッピーディスク装置。