JP2006236410A

JP2006236410A - ハードディスクドライブアクチュエータ用転がり軸受及び軸受ユニット

Info

Publication number: JP2006236410A
Application number: JP2005045738A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Fujita; 安伸藤田; Norihiro Aoki; 則広青木; Koji Yamamoto; 晃司山本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2005-02-22
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】低アウトガス化、耐久性の更なる向上を図ったＨＤＤアクチュエータ用の転がり軸受及び軸受ユニットを提供する。
【解決手段】ハードディスクドライブ装置のアクチュエータに組み込まれる転がり軸受であって、内輪、外輪の間に保持器を介して複数個の転動体を保持してなり、芳香族エステル油を含有する基油に、増ちょう剤として脂環族炭化水素基及び脂肪族炭化水素基の少なくとも１種を骨格中に有するジウレア化合物を配合してなるグリースを封入してなるＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受、及び前記ＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受をハウジングに収容してなるＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受ユニット。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハードディスクドライブ装置（以下「ＨＤＤ」と称する）の構成部品であるアクチュエータ（特にスイングアーム）に組込まれるＨＤＤのアクチュエータ用転がり軸受、または前記転がり軸受をハウジングに収容してユニット化したＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受ユニットに関する。

コンピュータ関連産業は、他の産業分野に比較すると歴史の浅い業種であるにも関わらず、技術革新のスピードが速い。特に、ＨＤＤは一つの機器の存在期間が短い上に新技術を導入した新機種（高信頼性、小電力化、高応答性、高精度化、コンパクト化等）が次々と開発されちる。ＨＤＤ用転がり軸受の関わる作動系構成部品として、従来は最新機種と比較して、磁気ヘッド部と磁気ディスクとの間隙（フライングハイト）がある程度広く設定されているため、磁気ディスク上に少量の異物が付着しても、磁気ヘッド部と異物との接触に起因する致命的な障害は発生しにくかった。そのため、ＨＤＤ用転がり軸受に使用される潤滑剤には、潤滑性能の向上（長期的音響性能）が最優先課題とされてきた。

例えば、音響特性を改善するために、芳香族エステル油、または芳香族エステル油とポリオールエステル油との混合油を基油とし、これにリチウム石けん系増ちょう剤を配合したグリースを封入したＨＤＤ用転がり軸受が知られている（特許文献１参照）。

特開平１１−３２５０８６号公報

しかし、近年のＨＤＤでは、より高記録密度化、高精度化が進み、フライングハイトが５０ｎｍ以下へと極端に狭まってきている。このような微小隙間を有するＨＤＤにおいては、磁気ディスク上への異物の付着は致命的な障害になりかねない。そこで、ＨＤＤ用転がり軸受で使用される部材には、ケミカルコンタミネーチョン（化学的汚染）が少ないことが要求されている。また、潤滑剤は、アクチュエータの運転に伴う発熱により揮発した成分が液化もしくは固化して磁気ディスク上に付着することがあり、例えば、グリースから揮発して液化した潤滑油が磁気ディスク表面に付着すると、磁気ディスクと磁気ヘッドとの隙間に潤滑油が溜まり、磁気ディスクと磁気ヘッドとが吸着を起こしたり、潤滑油により「揺らぎ」が生じて正常な読み書きができなる等の問題が発生する。そのため、潤滑剤には、低アウトガス化が強く要求されるようになってきている。

また、磁気ディスクの大容量化に伴い、ＨＤＤもサーバーでの利用が拡大してきている。サーバーでは耐久性が非常に重要であり、ＨＤＤ用転がり軸受には摩耗によるトルク変動が起こらないように耐触動摩耗性に優れることも切望されている。

ＨＤＤの小型化、高性能化、大記録容量化は今後も継続し、上記したような要求は益々大きくなる。そこで、本発明は、低アウトガス化、耐久性の更なる向上を図ったＨＤＤアクチュエータ用の転がり軸受及び軸受ユニットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、ＨＤＤのアクチュエータに組み込まれる転がり軸受であって、内輪、外輪の間に保持器を介して複数個の転動体を保持してなり、芳香族エステル油を含有する基油に、増ちょう剤として脂環族炭化水素基及び脂肪族炭化水素基の少なくとも１種を骨格中に有するジウレア化合物を配合してなるグリースを封入してなることを特徴とするＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受、並びに前記ＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受をハウジングに収容してなることを特徴とするＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受ユニットを提供する。

本発明のＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受では、封入グリースの基油に低揮発性の芳香族エステル油を用いたため、アウトガス量が少なく、磁気ディスクを汚染するおそれがない。また、増ちょう剤として特定のウレア化合物を用いたため、耐摩耗性にも優れる。そのため、本発明のＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受及び軸受ユニットは、ＨＤＤにおける読み書き動作を正確に、かつ安定して長期にわたり維持できる。

以下、本発明のＨＤＤのアクチュエータ用転がり軸受（以下、単に「転がり軸受」と称する）に関して図面を参照して詳細に説明する。

本発明の転がり軸受は、その構成自体には制限が無く、例えば図１に示されるように、外周面に内輪軌道１を有する内輪２と、内周面に外輪軌道３を有する外輪４とを同心に配置し、内輪軌道１と外輪軌道３との間に複数個の玉５を保持器７により転動自在に設け、内輪２と外輪４との隙間をシール部材６で密封して構成される。そして、後述されるグリースが封入される。

また、本発明の転がり軸受は、ユニット化することもできる。図２はその一例を示す断面図であるが、本発明の転がり軸受８を一対で使用し、外輪をハウジング９に、内輪を軸１０に装着して軸受ユニットを構成することができる。

グリースの基油は、芳香族エステル油を含有する。芳香族エステル油の中では、下記の一般式（Ｉ）で表されるトリメリット酸エステル油及び一般式（II）で表されるピロメリット酸エステル油が好ましい。これらは、それぞれ単独で使用してもよく、組み合わせて使用することもできる。

式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は炭素数６〜１０の炭化水素基であり、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。また、これらの炭化水素基は飽和又は不飽和の直鎖又は分岐アルキル基を表す。

式中、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７は炭素数が６〜１０の炭化水素基であり、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。また、これらの炭化水素基は飽和又は不飽和の直鎖又は分岐アルキル基を表す。

耐熱性に優れる基油として、ポリフェニルエーテル油やシリコーン油、フッ素油等が知られているが、これらは何れも高価であり、しかもシリコーン油やフッ素油は一般的に潤滑性が低い。これに対し芳香族エステル油はポリフェニルエーテル油やシリコーン油、フッ素油に比べると安価でありながらも、耐熱性や耐酸化性、耐摩耗性に優れるという利点を有する。特に上記のトリメリット酸エステルやピロメリット酸エステルは、流動点が低く、粘度指数も高くいため、−２０℃程度の極低温から１００℃程度の高温まで優れた潤滑性能を示し、前記温度での使用環境を要求されるＨＤＤ用として好適である。更には、揮発性も低いため、磁気ディスクを汚染することもない。

また、上記のトリメリット酸エステルとして、花王（株）製「トリメックスＴ−０８」、同「トリメックスＮ−０８」、旭電化工業（株）製「アデカプルーバーＴ−４５」、同「Ｔ−９０」、同「ＰＴ−５０」、ＵＮＩＱＥＭＡ社製「ＥＭＫＡＲＡＴＥ８１３０」、同「ＥＭＫＡＲＡＴＥ９１３０」、同「ＥＭＫＡＲＡＴＥ１３２０」等を市場から入手することができ、上記のピロメリット酸エステルとしては旭電化工業（株）製「アデカプルーバーＬＸ−１８９１」、同「アデカプルーバーＬＸ−１８９２」等を市場から入手することもできる。

基油を、上記の芳香族エステル油と他の潤滑油との混合油とすることもできる。混合使用可能な潤滑油としては、耐熱性、低温流動性に優れた潤滑油が好ましく、合成炭化水素油、エーテル油、エステル油が好ましい。具体的には、合成炭化水素油としてはポリα‐オレフィン油等を、エーテル油としてはアルキルジフェニルエーテル油、アルキルトリフェニルエーテル油等を、エステル油としてはジエステル油、ネオペンチル型ポリオールエステル油またはこれらのコンプレックスエステル油等を好適に挙げることができる。中でも、低温でのトルク性能を勘案すると、ペンタエリスリトールエステル油、ジペンタエリスリトールエステル油等のポリオールエステル油やポリα‐オレフィン油が好ましい。これらの潤滑油は、それぞれ単独で、あるいは適宜組みわせて上記の芳香族エステル油と混合することができる。但し、混合油とする場合は、芳香族エステル油が有する低アウトガス性や耐熱性、耐摩耗性等を有効に発現させるためには、芳香族エステル油は基油全量の３０質量％以上を占めることが好ましい。

また、基油は、低トルク性を勘案すると、４０℃における動粘度は１００ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましい。また、下限値については、十分な耐フレッチング摩耗性を有する油膜を形成することを勘案すると、３０ｍｍ^２／ｓ（４０℃）以上が好ましい。基油を混合油とする場合は、このような動粘度となるように調整する。

グリースの増ちょう剤には、脂環族炭化水素基及び脂肪族炭化水素基の少なくとも１種を骨格中に有するジウレア化合物を用いる。中でも、下記一般式（III）で表されるジウレア化合物が耐摩耗性に特に優れることから好ましい。
Ｒ_８−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ_９−ＨＮＯＣＨＮ−Ｒ_１０・・・（III）

式中、Ｒ_９は炭素数６〜１５の芳香族系炭化水素基を表す。Ｒ_８，Ｒ_１０は炭素水素基または縮合環炭化水素基を表し、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。また、Ｒ_８，Ｒ_１０における炭化水素基は、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基の何れでもよく、縮合炭化水素基の炭素数は９〜１９が好ましい。

上記一般式（III）で表されるジウレア化合物は、基油中で、Ｒ_９を骨格中に含むジイソシアネート１モルに対して、Ｒ_８またはＲ_１０を骨格中に含むモノアミンを合計で２モルの割合で反応させることにより得られる。

Ｒ_８を骨格中に含むジイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ビフェニレンジイソシアネート、ジメチルジフェニルイソシアネートあるいはこれらのアルキル置換体を好適に使用できる。

Ｒ_８またはＲ_１０として炭化水素基を骨格中に含むモノアミンとしては、オクチルアミン、オクタデシルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、ノニルアミン、エチルヘキシルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ナノデシルアミン、エイコデシルアミン、オレイルアミン、リノレイルアミン、リノレニルアミン、シクロヘキシルアミン、メチルシクロヘキシルアミン、エチルシクロヘキシルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジエチルシクロヘキシルアミン、ブチルシクロヘキシルアミン、プロピルシクロヘキシルアミン、アミルシクロヘキシルアミン、シクロオクチルアミン等を好適に使用できる。

上記ジウレア化合物は、グリース全量の５〜３５質量％の割合で配合される。配合量が５質量％未満では、グリース状態を維持することが困難となり、３５質量％を超えるとグリースが硬すぎて十分な潤滑効果を発揮することができなくなる。グリースの軟化及び潤滑効果を勘案すると、配合量は１０〜３０質量％が好ましい。

上記グリースには、必要に応じて各種添加剤を添加することができる。添加剤は、本発明の目的を損なわない限り、その種類や添加量には制限がない。

また、グリースの封入量にも制限がなく、通常のＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受の封入量に準じることができる。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

（実施例１〜５、比較例１〜３）
表１に示す基油及び増ちょう剤を用いて、試験グリースを調製した。尚、ジウレア化合物は一般式（III）で表される化合物であり、Ｒ_８，Ｒ_１０を表記の比率となるように原料アミンの混合比を調整した。また、何れの試験グリースにも酸化防止剤及び防錆剤を同量添加した。そして、各試験グリースを下記に示す（１）フレッチング耐久試験、（２）アウトガス試験及び（３）トルク試験に供した。それぞれの評価結果を表１に併記する。

（１）フレッチング耐久試験
日本精工（株）製軸受「ＳＲ１８１０」（外径１２．７ｍｍ、内径７．９４ｍｍ、幅３．９７ｍｍ）に、各試験グリースを軸受内部空間容積の約５％となるように封入し、試験軸受とした。そして、試験軸受を下記条件にて揺動運動させて経時的にトルク変動を観察し、±４°近傍にトルク変動が現われた回数が２０００万回以上を合格とし、表中に○印を記した。また、変動が発生したものを不合格とし、表中に×印を記した。
揺動角度：８°
周波数：３０Ｈｚ
予圧（Ｆａ）：９．８Ｎ

（２）アウトガス試験
日本精工（株）製軸受「ＳＲ１８１０」（外径１２．７ｍｍ、内径７．９４ｍｍ、幅３．９７ｍｍ）に、各試験グリースを軸受内部空間容積の約３％となるように封入し、試験軸受とした。そして、試験軸受を８５℃で、１時間加熱し、発生したガスを質量分析型ガスクロマトグラフィー（ＧＣ−ＭＳ）にて分析し、発生した炭化水素の合計量（デカン換算）を求めた。結果は、比較例２のガス発生量を１とする相対値とし、それより少ないものを合格として表１に○印を記し、多いものを不合格として表１に×印を記した。

（３）トルク試験
日本精工（株）製軸受「ＳＲ１８１０」（外径１２．７ｍｍ、内径７．９４ｍｍ、幅３．９７ｍｍ）に、各試験グリースを軸受内部空間容積の約５％となるように封入し、試験軸受とした。そして、試験軸受を下記条件にて低速回転させ、外輪のトルクを測定した。結果は、比較例２のトルク値をとする１相対値とし、それより小さいものを合格として表１に○印を記し、大きいものを不合格として表１に×印を記した。
試験温度：−５℃
回転数：２ｒｐｍ
アキシャル荷重：９．８Ｎ

表１から、本発明に従う各実施例は、耐摩耗性に優れ、アウトガスの発生も少なく、低トルクであり、総合的に良好な結果を示している。これに対し、増ちょう剤をリチウム石けんに変えた比較例１では耐久性に劣るようになり、基油を鉱油に変えた比較例３ではアウトガスの発生量が多く、トルク変動も大きい。また、基油及び増ちょう剤とも本発明外である比較例２は、リチウムステアレートよりは耐久性向上に効果のある１２ヒドロキシリチウムステアテートを増ちょう剤に用いたため、比較例１に比べて耐フレッチング性は改善されているものの、比較例３と同様にアウトガスの発生量が多く、トルク変動も大きい。

本発明のＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受の一例を示す断面図である。ＨＤＤアクチュエータ用転がり軸受ユニットの一例を示す断面図である。

符号の説明

１内輪軌道
２内輪
３外輪軌道
４外輪
５玉
６シール部材
７保持器
８転がり軸受
９ハウジング
１０軸

Claims

ハードディスクドライブ装置のアクチュエータに組み込まれる転がり軸受であって、内輪、外輪の間に保持器を介して複数個の転動体を保持してなり、芳香族エステル油を含有する基油に、増ちょう剤として脂環族炭化水素基及び脂肪族炭化水素基の少なくとも１種を骨格中に有するジウレア化合物を配合してなるグリースを封入してなることを特徴とするハードディスクドライブアクチュエータ用転がり軸受。
請求項１に記載のハードディスクドライブアクチュエータ用転がり軸受をハウジングに収容してなることを特徴とするハードディスクドライブアクチュエータ用転がり軸受ユニット。