JP2002147458A - 動圧気体軸受装置およびこれを用いたディスク装置 - Google Patents

動圧気体軸受装置およびこれを用いたディスク装置

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圭吾 日下
Takafumi Asada
隆文 淺田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 動圧気体軸受装置を使用したディスク装置の
信頼性を向上させることを目的とする。 【解決手段】 中空軸２０の貫通孔１５に、通気穴２を
有する通気板１を設け、異物１２を貫通孔１５を通し外
部１３ｂへ放出し、内部１３ａへの異物１２の放出を防
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、軸受として用いら
れる動圧気体軸受装置およびこれを用いたディスク装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気ディスクなど、記録再生用デ
ィスク装置は、高速化、大記憶容量化の傾向にあり、特
に、大記憶容量化にあたっては記録の高密度化が必須で
ある。そのためには、回転主軸部の高精度の回転技術が
必要であり、従来の玉軸受や真円すべり軸受に代わって
高精度な動圧気体軸受を採用する動きがある。
【０００３】図４と図５は従来の動圧気体軸受を用いた
ディスク装置を示す。図４において、軸９の外周面にラ
ジアルおよびスラスト方向の負荷を受ける動圧を発生さ
せるためのジグザグ状の動圧発生溝８が設けられてい
る。軸９はベース７に固定され、スリーブ１０内に挿入
され回転可能に支持している。
【０００４】ベース７に円形のコイル６が設けられてお
り、コイル６はスリーブ１０に設けられた凹部１０Ａ内
に挿入されている。凹部１０Ａの内壁には、環状のマグ
ネット５が前記のコイル６に対向して設けられている。
スリーブ１０には信号を磁気的または光学的に記録再生
できるディスク１４が取り付けられている。
【０００５】なお、この図４に示す装置は図５に示すよ
うにケース本体１３と前記ベース７とで形成される内部
空間１３ａに収納されている。コイル６に電流を流す
と、マグネット５とコイル６との間に電磁力が発生して
スリーブ１０が矢印Ｂ方向に回転する。この回転によ
り、軸９の動圧発生溝８のポンピング作用で軸９とスリ
ーブ１０との間のスリーブ内空間１１の空気圧が局部的
に外気圧より高くなる。この高くなった空気圧によっ
て、スリーブ１０を軸９のラジアル方向（矢印Ｒ方向）
に支持する。
【０００６】動圧発生溝８のパターンは、そのジグザグ
形状の頂点を通るラジアル方向の線に対して非対称に形
成されている。これにより生じるポンピング作用によっ
てスリーブ内空間１１を下から上へ流れる空気流が生
じ、軸９の上部の空間１１Ａの空気圧が外気圧より高く
なる。その結果、スリーブ１０は軸方向（スラスト方
向）に、軸９に対して浮上する。
【０００７】スリーブ１０の上部に設けたキャップ３の
通気板１は通気穴２を有するので、空間１１Ａ内の高い
圧力の空気は通気穴２を経て外部へ放出される。通気穴
２の穴径を所定値に設定することにより、前記の空気圧
を一定値に保ち、スリーブ１０のスラスト方向の浮上量
を所定値に保つことができる。このようにしてスリーブ
１０は軸９に非接触で回転する。
【０００８】そして、ベース７に設けたボイスコイルモ
ータ１９によって揺動軸１８を中心に矢印Ｃ方向に揺動
運動するヘッドアーム１７に取り付けられたヘッド１６
により、前記ディスク１４に対して信号の記録、または
前記ディスク１４に記録された信号の読み出しを行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような装置では、
スリーブ１０に軸９を挿入する際に、スリーブ内空間１
１に金属加工時に生じるバリのくず金属粉、摩耗粉など
の異物が入ることがある。また、スリーブ１０の回転に
際してスリーブ１０と軸９、およびその他が接触して異
物を生じることがある。
【００１０】これらの異物１２は、スリーブ空間１１内
を下から上へ流れる空気流によって軸９の頂部の空間１
１Ａに運ばれる。空間１１Ａに運ばれた異物１２は、ス
リーブ空間１１内を下から上へ流れ通気穴２から内部空
間１３ａへ放出される空気流に乗って通気穴２へ運ば
れ、通気穴２を通過して外へ出ようとする。
【００１１】このようにして異物１２が通気穴２を通過
して、内部空間１３ａに放出されると、スリーブ１０に
取り付けられているディスク１４の表面に付着し、ヘッ
ド１６のクラッシュや記録再生エラーと言った機器機能
の低下を招くという問題がある。
【００１２】本発明は、内部空間１３ａへの異物の放出
を防ぐことができ、ディスク装置の動作安定性と信頼性
の向上を図ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
動圧気体軸受装置は、基端が固定側のベースに支持され
た軸の先端に、一端が閉塞されたスリーブを取り付け、
前記軸の外周面とこの外周面と対向する前記スリーブの
内周面との少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、前記
スリーブの回転に伴って前記動圧発生溝のポンピング作
用によって前記スリーブを前記軸のラジアル方向に支持
する動圧気体軸受装置であって、前記軸の先端から基端
にかけて前記ベースの外部に連通する貫通孔を設け、前
記貫通孔には前記軸と前記スリーブの間の圧力を調節す
る通気穴を設けたことを特徴とする。
【００１４】この構成によると、軸を中空とし、軸の頂
部に通気穴を備えることにより、前記スリーブの回転に
よってスリーブ内空間の空気圧が大気圧より高くなり、
スリーブを中空軸のラジアル方向の正しい位置に支持さ
れる。軸とスリーブの組立時に両者間に入る微少な異物
やスリーブの回転に際してスリーブと軸その他が接触し
て発生する異物は、通気穴を通過する気体に伴われて軸
の貫通孔を通してケース外部に導く。従って、前記異物
がケースの内部空間へ放出されるのを防ぐことができ、
軸受装置の信頼性が向上する。
【００１５】本発明の請求項２記載のディスク装置は、
動圧気体軸受装置をケースの内部に配設したディスク装
置であって、前記動圧気体軸受装置を、基端が固定側の
ベースに支持された軸の先端に、一端が閉塞されたスリ
ーブを取り付け、前記軸の外周面とこの外周面と対向す
る前記スリーブの内周面との少なくとも一方に動圧発生
溝を形成し、前記スリーブの回転に伴って前記動圧発生
溝のポンピング作用によって前記スリーブを前記軸のラ
ジアル方向に支持して構成し、前記ベースを一部とする
前記ケースの内部空間に、前記スリーブに取り付けられ
た記録媒体と、スリーブを軸に対して回転駆動する駆動
機構と、前記記録媒体にアクセスして情報の読み書きを
実行するヘッドとを設け、前記ケースの内部空間と外部
とを、前記軸の貫通孔を介して連通するように構成した
ことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
１〜図３に基づいて説明する。なお、従来例を示す図
４，図５と同一の作用を成すものには同一の符号を付け
て説明する。
【００１７】図１は本発明の動圧気体軸受装置を使用し
たディスク装置の要部を示す。従来例の装置では、スリ
ーブ１０を支持する軸９は貫通孔が形成されていない中
実の軸であったが、この実施の形態では、スリーブ１０
を支持する軸には、先端から基端に至る貫通孔１５が形
成された中空軸２０で構成されている点が異なってい
る。
【００１８】また、従来例の装置では、通気板１はスリ
ーブ１０の側のキャップ３に設けられていたが、この実
施の形態では、中空軸２０の側に通気板１が設けられて
いる。
【００１９】基端がベース７に固定されたこの中空軸２
０は、外周面にラジアルおよびスラスト負荷を受けるた
めの動圧を発生させる既知の動圧発生溝８が形成されて
いる。
【００２０】キャップ３によって一端が閉塞されたスリ
ーブ１０は、中空軸２０の外側に被せられて回転可能に
支持されている。スリーブ１０の下部には下向きに開放
された環状の凹部１０Ａが形成され、この凹部１０Ａに
はマグネット５が取り付けられている。
【００２１】中空軸２０の先端には、通気穴２を有する
通気板１が、貫通孔１５の一部を塞ぐように取り付けら
れている。なお、通気穴２の位置は中空軸２０の軸心上
に形成された貫通孔１５の中心から外れた位置に穿設さ
れている。
【００２２】動圧気体軸受装置は、スリーブ１０を中空
軸２０に対して回転駆動する駆動機構を構成するコイル
６とマグネット５を有しており、ベース７の側に設けら
れたコイル６に電流を流すと、コイル６と前記マグネッ
ト５とにより生じる既知の電磁作用によりスリーブ１０
に回転力が発生しスリーブ１０が回転する。
【００２３】この回転により、動圧発生溝８の既知のポ
ンピング作用で中空軸２０の外周面とスリーブ１０の内
周面の間のスリーブ内空間１１の空気圧が大気圧より高
くなり、スリーブ１０を中空軸２０のラジアル方向（矢
印Ｒ方向）の正しい位置に支持する。また、ポンピング
作用により中空軸２０の上面２０Ａとキャップ３ａの間
の空間の空気圧が大気圧より高くなり、スリーブ１０は
中空軸２０に対して浮上する。中空軸２０の頂部に同心
に固定された円盤状の前記通気板１に設けた通気穴２の
穴径を所定値に設定して、この通気穴２から中空軸２０
の貫通孔１５を通って外部に放出される空気量を調節し
て内部の空気圧を一定に保つことにより、スリーブ１０
を中空軸２０の軸方向（スラスト方向）において所望の
位置に保持することができる。このようにしてスリーブ
１０は中空軸２０に非接触で回転する。
【００２４】このように構成された動圧気体軸受装置を
使用したディスク装置は、磁気的または光学的に信号を
記録再生できるディスク１４がスリーブ１０に取り付け
られており、この図１に示す装置は図２に示すようにケ
ース本体１３と前記ベース７とで形成される内部空間１
３ａに収納されている。２１はケース本体１３の一部に
形成された空気導入孔で、異物の侵入を防止して空気の
通過を許容するフィルタ２２で覆われている。
【００２５】回転する前記ディスク１４に対する信号の
記録または再生は、ボイスコイルモータ１９によって揺
動軸１８を中心に矢印Ｃ方向に揺動運動するヘッドアー
ム１７に取り付けられたヘッド１６により、前記ディス
ク１４に対して信号の記録、または前記ディスク１４に
記録された信号の読み出しを行う。
【００２６】スリーブ１０に中空軸２０を挿入して組み
立てるときには、これらの構成部品の加工時に生じた金
属粉等の異物がスリーブ内空間１１に入る場合が多い。
また、スリーブ１０の回転時にスリーブ１０と中空軸２
０その他が接触して生じる異物がスリーブ内空間１１に
発生する場合が多いが、この実施の形態では、次のよう
なメカニズムによって前記の異物の影響を排除できる。
【００２７】この実施の形態では、上記のようにスリー
ブ１０を支持する軸には、先端から基端に至る貫通孔１
５が形成された中空軸２０が採用されているため、スリ
ーブ１０が回転してスリーブ内空間１１に入った異物１
２は、ベース７とケース本体１３とで形成される内部空
間１３ａに放出されるのではなく、空気流に伴われて通
気穴２から中空軸２０の貫通孔１５へ移動し、矢印Ａで
示すように外部１３ｂへ放出される。
【００２８】従って、異物１２がディスク１４の表面に
付着することがなく、ヘッド１６のクラッシュや記録再
生エラーと言った機器機能の低下を招くことが無く、デ
ィスク装置の動作安定性と信頼性の向上を実現できる。
【００２９】上記の実施の形態では、通気穴２が形成さ
れた通気板１は、中空軸２０の先端に設けられていた
が、図３（ａ）に示すように中空軸２０の貫通孔１５の
途中に設けたり、図３（ｂ）に示すように貫通孔１５の
一部を塞ぐよう中空軸２０の基端に設けることによって
も実現できる。
【００３０】上記の実施の形態では、動圧発生溝８を中
空軸２０の周面に形成したが、スリーブ１０の前記中空
軸２０の周面と対向する内周面に動圧発生溝８を形成し
たり、この両方に動圧発生溝８を形成することによって
も実現できる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明の動圧気体軸受装置
は、スリーブを支持する軸を中空とし、軸の頂部に通気
穴を備えることにより、前記スリーブの回転によってス
リーブ内空間の空気圧が大気圧より高くなり、スリーブ
を中空軸のラジアル方向の正しい位置に支持され、軸と
スリーブの組立時に両者間に入る微少な異物やスリーブ
の回転に際してスリーブと軸その他が接触して発生する
異物は、前記通気穴を通過する気体に伴われて前記軸の
貫通孔を通してケース外部に導かれ、前記貫通孔より放
出されるため、ケース内に放出されることが防止でき
る。
【００３２】また、本発明のディスク装置は、軸とスリ
ーブの組立時に両者間に入る微少な異物やスリーブの回
転に際してスリーブと軸その他が接触して発生する異物
は、前記通気穴を通過する気体に伴われて前記軸の貫通
孔を通してケース外部に導かれ、ケース内の前記スリー
ブに取り付けられた記録媒体に前記異物が付着すること
が無く、ディスク装置の動作安定性と信頼性の向上を期
待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動圧気体軸受装置を使用したディスク
装置の要部の縦断面図
【図２】同実施の形態のディスク装置の完成状態の縦断
面図
【図３】別の実施の形態のディスク装置の中空軸の縦断
面図
【図４】従来の動圧気体軸受装置を使用したディスク装
置の要部の縦断面図
【図５】同従来例のディスク装置の完成状態の縦断面図
【符号の説明】
１ 通気板 ２ 通気穴 ５ マグネット ６ コイル ７ ベース ８ 動圧発生溝 １０ スリーブ １１ スリーブ内空間 １３ａ ケース本体１３とベース７とで形成される内
部空間 １３ｂ 外部 １４ ディスク １５ 貫通孔 ２０ 中空軸 ２０Ａ 中空軸の上面 ２１ 空気導入孔 ２２ フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J011 AA07 AA20 BA04 CA03 JA02 KA04 LA04 MA27 5D109 BA14 BA16 BA18 BB01 BB13 BB18 BB21 BB22

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基端が固定側のベースに支持された軸の先
    端に、一端が閉塞されたスリーブを取り付け、前記軸の
    外周面とこの外周面と対向する前記スリーブの内周面と
    の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、前記スリーブ
    の回転に伴って前記動圧発生溝のポンピング作用によっ
    て前記スリーブを前記軸のラジアル方向に支持する動圧
    気体軸受装置であって、 前記軸の先端から基端にかけて前記ベースの外部に連通
    する貫通孔を設け、 前記貫通孔には前記軸と前記スリーブの間の圧力を調節
    する通気穴を設けた動圧気体軸受装置。
  2. 【請求項２】動圧気体軸受装置をケースの内部に配設し
    たディスク装置であって、 前記動圧気体軸受装置を、 基端が固定側のベースに支持された軸の先端に、一端が
    閉塞されたスリーブを取り付け、前記軸の外周面とこの
    外周面と対向する前記スリーブの内周面との少なくとも
    一方に動圧発生溝を形成し、前記スリーブの回転に伴っ
    て前記動圧発生溝のポンピング作用によって前記スリー
    ブを前記軸のラジアル方向に支持して構成し、 前記ベースを一部とする前記ケースの内部空間に、 前記スリーブに取り付けられた記録媒体と、 スリーブを軸に対して回転駆動する駆動機構と、 前記記録媒体にアクセスして情報の読み書きを実行する
    ヘッドとを設け、 前記ケースの内部空間と外部とを、前記軸の貫通孔を介
    して連通するように構成したディスク装置。
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