JP2595022B2 - 磁気ディスク装置の回転軸機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気ディスク装置における回転軸機構に関
し、特に、磁気流体シール部から磁気ディスク装置内へ
漏れる磁性流体の漏洩防止に適用して有効な技術に関す
るものである。

〔従来の技術〕

近年、磁気ディスク装置における磁気ディスクと磁気
ヘッドとの間隔（以下、浮上ギャップという）は、記録
密度の向上に伴い益々狭小化している。この浮上ギャッ
プは、サブミクロン単位で規制されているため、微笑塵
埃が入り込んでも不安定なものとなり、さらには磁気ヘ
ッドと磁気ディスクとの接触（以下、ヘッドクラッシュ
という）を誘発し磁気ディスクに記録された重要な情報
を破壊してしまう原因となる。

このため、磁気ディスクと磁気ヘッドは、通常、ベー
スプレートとカバーとからなる密閉容器で収容され、外
部塵埃から遮断されている。このようにして塵埃を減少
させることで、浮上ギャップの狭小化を実現している。
これがヘッド・ディスク・アセンブリ（以下、HDAとい
う）である。

ところで、上記したように外部塵埃を防ぐため、回転
軸機構部において、HDAを外から完全に密閉する必要が
ある。このため、第４図に示すように、ハウジング６の
上端部に磁性流体シール部（以下、シール部という）16
が設けられている。このシール部16においては、同図に
示すように、スピンドルシャフト５とヨーク16aとの間
に磁性流体16cが環状に充填され、HDAの内外の遮断が実
現されている。

ところが、例えば、磁性流体16cは、スピンドルシャ
フト５が高速回転するにつれ、内部の熱揺乱が活発とな
り、その磁化が低下する。また、例えば、磁性流体16c
は、温度上昇に伴いスピンドルシャフト５の遠心力等の
影響によりシール部16から飛散してしまう。このような
条件により磁性流体16cはシール部16から漏洩してしま
い、HDA内部の磁気ディスク９の表面に付着し、浮上ギ
ャップを不安定にさせ、さらにはヘッドクラッシュ等を
誘発させ磁気ディスク９に記録された重要な情報を破壊
させてしまう問題があった。

磁性流体のHDA内の漏洩を防止する方法としては、例
えば実開昭58−163047号、および実開昭59−25691号公
報に開示されており、上記公報においては、シール部近
傍に磁石を設け、漏れ出た磁性流体を吸着させる方法が
記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記各公報に記載された技術においては、
シール部から漏洩した磁性流体が、シール部近傍に設置
された磁石によって充分保持されず、スピンドルシャフ
ト５の外周面より、漏洩経路2a,22bを経て、HDA内に流
出してしまうおそれがある。

また、磁性流体は、磁界中においては、磁性粉末とそ
の分散媒であるベースオイルとが分離を起こす、いわゆ
る偏析現象を起こすが、上記ベースオイルは磁性を持た
ないため、シール部近傍に設けられた磁石に吸着され
ず、そのままHDA内へ飛散してしまう。特に、偏析現象
が要因となって、ヘッドクラッシュ等を誘発する場合が
多いが、上記各公報に記載された技術では、偏析現象に
よる漏洩防止はできなっかた。

本発明の目的は、HDA内部へ磁性流体が漏洩すること
防止し、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間の浮上ギャッ
プを安定させ、ヘッドクラッシュ等による情報の破壊を
回避し、信頼性の高い磁気ディスク装置を提供すること
にある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面によって明らかになるで
あろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記の通りである。

磁気ディスク装置において、回転軸とスピンドルハブ
との嵌合面において回転軸の外周面またはスピンドルハ
ブの内周面に沿って帯状に伸びるシール剤が充填された
第１の溝と、磁性流体シール部とハウジングとの間にお
いてスピンドルハブ内壁に沿って帯状に伸びる第２の溝
と、磁性流体シール部とハウジングとの間において回転
軸の周方向に形成された第３の溝との３つの溝のうちの
少なくとも１つの溝を設けたものである。

また、非磁性材料からなる回転軸において、磁性流体
シール部の内周面に対向する回転軸の外周面に、磁性体
からなるカラーが嵌合され、該嵌合面に、該嵌合面の周
方向に伸びるシール剤が充填された第４の溝を設けたも
のである。

〔作用〕

上記した手段によれば、第１の溝に充填されたシール
剤により、回転軸とスピンドルハブとの嵌合面は確実に
密閉される。

また、第２の溝を設ければ、磁性流体シール部から漏
洩し、スピンドルハブ内壁を伝う磁性流体あるいはベー
スオイルをスピンドルハブの遠心力により該溝内に確実
に保持される。

なお、漏洩する磁性流体あるいはベースオイルは、ス
ピンドルハブ停止後も第２の溝内に吸着される。

また、第３の溝を設ければ、磁性流体シール部から漏
洩し、回転軸の外周面を伝わる磁性流体あるいはベース
オイルは毛管現象により該溝内に確実に吸着される。

そして、回転軸が非磁性体の場合には、第４の溝内に
充填されたシール剤により、回転軸とカラーとの嵌合面
が確実に密閉される。

〔実施例１〕 第１図は本発明の一実施例である磁気ディスク装置の
概略要部断面図、第２図は本発明の他の実施例である磁
気ディスク装置の概略要部断面図、第３図は磁気ディス
ク装置の全体を示す概略破断断面図、第４図は従来の磁
気ディスク装置の概略要部断面図である。

第３図に示すように、HDA1の内部は、ベースプレート
２とカバー３とが接合されることにより、塵埃が入り込
まないように外気から遮断され密閉されている。第３図
に示すように、HDA1の内部の左方下部には、モーター４
が設置固定されている。上記モーター４の回転軸である
例えばマルテンサイト系のステンレス等の磁性材料から
なるスピンドルシャフト５は、上記ベースプレート２に
固定されたハウジング６の内周に沿って設置固定された
ベアリング7a,7bによって、回転可能に軸支されてい
る。また、第３図に示すように、スピンドルシャフト５
の先端は、ハウジング６の上部を貫通して、HDA1の内部
に伸び、その先端には、アルミニウム合金等からなるス
ピンドルハブ８が例えば焼ばめあるいは圧入法等により
嵌合されている。

スピンドルハブ８とベアリング7aとの間のスピンドル
シャフト５の外周には、スピンドルハブ８が軸下方向に
移動することを抑止するため、大径部5aが、また、スピ
ンドルシャフト５が軸下方向に移動することを抑止する
ため、大径部5bが削成されている。また、大径部5aと大
径部5bとの間には、さらに大径の大径部5cが削成されて
いる。

上記スピンドルハブ８の外周には、複数の環状の磁気
ディスク９が、所定の間隔をあけてスピンドルハブ８の
軸方向に平行に固着されており、この磁気ディスク９の
表面には、図示しない同心円状のトラックが複数形成さ
れている。なお、このようなスピンドルハブ８は、上記
モーター４の回転に連動し、例えば2700回転／分から36
00回転／分で高速回転するようになっている。

このような磁気ディスク９の回転によって生じる空気
流を利用し、第３図に示すようにスピンドルシャフト５
の先端部上方には、磁気ディスク９の付近に常に清浄な
空化を供給し、また、上記HDA1の内部を清浄に保持する
ようエアフィルター10が設置されている。

一方、第３図に示すように、上記HDA1の内部の右方、
すなわち各磁気ディスク９の側方近傍には、情報を記録
・再生する磁気ヘッド11を磁気ディスク９の半径方向に
移動させるとともに、所定のトラック位置へ配置させる
例えばボイス・コイル・モータ等の位置決め機構12が設
置されている。この位置決め機構12には、できるだけ高
速移動できるように例えばアルミニウム合金等の軽い材
料からなる複数のアーム13が接合されている。上記各ア
ーム13の先端部には、先端部がＹ字状に分岐した板ばね
14がそれぞれ固定されている。この板ばね14のＹ字状の
分岐端の各々には、複数の磁気ディスク９の表面の各々
に対向する状態で、上記した磁気ヘッド11が各々支持さ
れている。

このような磁気ヘッド11は、磁気ディスク９の回転に
よって生じる空気流により、磁気ディスク面から一定の
間隔（浮上ギャップ）を開けて浮上し、記録・再生等が
行われる構造となっている。この時、上記浮上ギャップ
が大きいと、例えば記録しようとする磁気ヘッド11の磁
界が広がって記録密度が向上しないので、塵埃等を防い
で浮上ギャップをなるべく低浮上にする必要がある。

ここで、第１図に示すように、ハウジング４上端部に
図示しないねじ等により固定された環状の固定部15の内
周には、回転するスピンドルシャフト５において、HDA1
の内部と外部とを確実に遮断するため、上記大径部5cの
外周を覆うように磁性流体シール部（以下、シール部と
いう）16が接合固定されている。

上記シール部16は、それぞれ環状の２枚のヨーク16a,
16aと、それに挟持された環状の磁石16bと、上記ヨーク
16a,16aとスピンドルシャフト５との間隙に磁気力によ
り保持されている磁性流体16c,16cとにより構成されて
いる。上記磁石16bは、面方向に着磁されており、シー
ル部16とスピンドルシャフト５とにより磁気閉回路が形
成されている。

磁性流体16cは、例えば、マグネタイト等の強磁性体
の固定微粒子を、分散媒であるベースオイル中に界面活
性剤を用いて安定分散させたコロイド溶液で、スピンド
ルシャフト５とハウジング６とを完全に密閉し、HDA1の
内部のハブ内室17とHDA1の外部の回転機構室18とを形成
している。

ところで、上記磁性流体16cは、スピンドルシャフト
５が高速回転するにつれ、内部の熱揺乱が活発となり、
その磁化が低下し、スピンドルシャフト５の遠心力等の
影響によりシール部16から漏洩してしまう。また、偏析
現象等により、シール部16から漏洩してしまう。

このため、本実施例１においては、第１図に示すよう
に、スピンドルハブ８の上面、スピンドルシャフト５と
スピンドルハブ８との嵌合部において、スピンドルシャ
フト５の外周面に沿って環状に伸びる溝が、例えば旋盤
等により機械的に削成されており、そして、該溝内部に
は例えばエポキシ樹脂等からなるシール剤が充填されて
いる（以下、密閉溝部19（第１の溝）という）。

また、ハブ内室17におけるスピンドルハブ８の内周面
には、その内周面の円周方向に伸びる狭小溝20が例えば
スピンドルハブ８内周壁形成時に旋盤等により形成され
ている。

さらに、上記シール部16から漏洩し、大径部5a外周を
伝わる磁性流体16cあるいはベースオイルをより効果的
に吸着するため、大径部5aの外周面には、その円周方向
に伸びる互いに平行な２本の軸溝21が削成されている。
上記軸溝21は、例えばスピンドルシャフト５形成時に旋
盤等により削成されたもので、その溝幅は例えば0.5mm
程度と狭いほうがよく、また、溝数は多いほうが漏れた
磁性流体16cあるいはベースオイルをより効果的に吸着
する。

ここで、第４図で示した磁性流体16cあるいはベース
オイルの漏洩経路22a,22bを例として、第１図を用いて
本実施例１の作用を説明する。

なお、以下の説明では、簡単のため偏析現象により、
シール部16から漏洩したベースオイル（以下、漏れベー
スオイルという）について説明する。

まず、上記軸溝21がない場合、第４図の漏洩経路22a
で示すように、漏れベースオイルは、大径部5aの外周面
を伝わり、ハブ内室17におけるスピンドルシャフト５と
スピンドルハブ８との嵌合部に到達する。

ところで、スピンドルシャフト５とスピンドルハブ８
との嵌合部および嵌合面には微小隙間が存在するため、
従来技術の場合は、微小の漏れベースオイルが毛管現象
等により上記嵌合部から嵌合面に侵入し、第４図に示す
ようにスピンドルハブ８上面からにじみ出し、磁気ディ
スク９面へ飛散してしまう。

しかし、本実施例１のHDA1の場合は、第１図に示すよ
うに、密閉溝部19により上記嵌合面が完全に密閉されて
いるため、磁気ディスク９面への漏れベースオイルの飛
散が確実に防止される。

次に、例えば、上記嵌合部から侵入できなかった漏れ
ベースオイルは、第４図の漏洩経路22bのように、スピ
ンドルハブ８の内壁面を伝って流れるが、スピンドルハ
ブ８の回転遠心力によって、第１図に示す狭小溝20に確
実に保持される。

さらに、第１図に示すように軸溝21を形成すれば、大
径部5aの外周面に伝わる漏れベースオイルは、毛管現象
により該軸溝21に吸着される。

このように本実施例１によれば、第１図に示される密
閉溝部19により、シール部16から漏洩した磁性流体16c
あるいはベースオイルが、第４図の漏洩経路22a等を経
て磁気ディスク９面に飛散することが確実に防止され
る。

また、第１図に示される狭小溝20を設けたことによ
り、シール部16から漏洩した磁性流体16cあるいはベー
スオイルが、第４図の漏洩経路22b等を経て磁気ディス
ク９面へ飛散することが確実に防止される。

さらに、第１図の軸溝21を設けたことにより、シール
部16から漏洩して大径部5a外周面を伝わる磁性流体16c
あるいはベースオイルが、磁気ディスク９面へ飛散して
しまうことがいっそう確実に防止される。

したがって、浮上ギャップが安定し、磁性流体16cあ
るいはベースオイルの漏洩によるヘッドクラッシュ等が
確実に回避されるため、磁気ディスク９からの信号の授
受が安定し、かつ、大切な情報の破壊が確実に防止され
る信頼性の高いHDA1が提供される。

〔実施例２〕 本実施例２においては、回転軸として、例えば非磁性
のステンレス等からなるスピンドルシャフト23を使用し
た場合について説明する。

第２図に示すように、回転機構室18におけるスピンド
ルシャフト23の外周には、大径部5dが削成されている。
そして、該大径部5dとスピンドルハブ８との間における
スピンドルシャフト23の外周には、磁性材からなる環状
のカラー24が嵌合されており、このカラー24と磁性流体
シール部16とにより磁気閉回路が形成されている。この
ため、大径部5dとカラー24との嵌合部において、カラー
24の端面に沿って大径部5dの円周方向に伸びる溝25（第
４の溝）を削成し、該溝の内部に例えばエポキシ樹脂等
のシール剤が充填してある。また、カラー24外周におい
て、実施例１の大径部5aにあたる位置には、円周方向に
伸びる軸溝21が２本それぞれ平行に削成されている。

上記した以外は、前記実施例１と同じ構造であるが、
本実施例２においては、以下の作用および効果がある。

すなわち、回転機構室18のヨーク16aとカラー24との
間隙から漏洩した磁性流体16cあるいはベースオイル
が、カラー24と大径部5dとの嵌合面に侵入し、ハブ内室
17あるいはスピンドルシャフト５とスピンドルハブ８と
の嵌合面へ漏洩することを確実に防止する。

上記した以外は、前記実施例と同じ作用および効果が
ある。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能である。

例えば、本実施例１においては、溝を３個所形成して
いるが、１個所でも優れた効果がある。

また、実施例２においても、溝は１個所でも優れた効
果がある。

また、実施例において、スピンドルハブと大径部5aと
の嵌合部において、大径部5aの周方向に伸びる溝を設
け、該溝内部にシール剤を充填し、スピンドルシャフト
とスピンドルハブとの嵌合面を密閉してもよい。

また、本実施例において、２本の軸溝は平行である
が、平行でなくてもよい。また、軸溝の溝幅は狭いほど
よく、溝数は、多いほうがより効果的に漏れを防止する
ことができる。

また、各部の材料および溝の形成方法等は、実施例で
記載したものに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的のなものに
よって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りで
ある。

すなわち、回転軸とスピンドルハブとの嵌合面におい
て回転軸の外周面またはスピンドルハブの内周面に沿っ
て帯状に伸びるシール剤が充填された第１の溝と、磁性
流体シール部とハウジングとの間においてスピンドルハ
ブ内壁に沿って帯状に伸びる第２の溝と、磁性流体シー
ル部とハウジングとの間において回転軸の周方向に伸び
る第３の溝とのうちの少なくとも１つの溝を設けたこと
により、第１の溝によれば、回転軸とスピンドルハブと
の嵌合面が確実に密閉されるため、磁性流体あるいはベ
ースオイルが上記嵌合面を伝い磁気ディスク装置内部に
飛散することが確実に防止される。

また、第２の溝が設けられたことにより、磁性流体シ
ール部から漏洩し、スピンドルハブ内壁面を伝う磁性流
体あるいはベースオイルは、該溝に保持され、磁気ディ
スク装置内部に飛散することが確実に防止される。

さらに、第３の溝を設ければ、磁性流体シール部から
漏洩し、回転軸の外周面を伝う磁性流体あるいはベース
オイルは、該溝に保持され、磁気ディスク装置内部に飛
散することがより確実に防止される。

また、磁性流体シール部の内周面に対向する非磁性材
料からなる回転軸の外周面に、磁性体からなるカラーが
嵌合され、該嵌合面の周方向に伸びるシール剤が充填さ
れた第４の溝を該嵌合面に設けたことにより、該嵌合面
が確実に密閉されるため、磁性流体シール部から漏洩し
た磁性流体あるいはベースオイルが、該嵌合面に侵入し
て、磁気ディスク装置内部に飛散することが確実に防止
される。

したがって、浮上ギャップが安定し、磁性流体あるい
はベースオイルの漏洩によるヘッドクラッシュ等が確実
に回避されるため、大切な情報の破壊が確実に防止され
る信頼性の高い磁気ディスク装置が提供される

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である磁気ディスク装置の概
略要部断面図、 第２図は本発明の他の実施例である磁気ディスク装置の
概略要部断面図、 第３図は磁気ディスク装置の全体を示す概略破断断面
図、 第４図は従来の磁気ディスク装置の概略要部断面図であ
る。 １……HDA、２……ベースプレート、３……カバー、４
……モーター、５……スピンドルシャフト（回転軸）、
5a〜5d……大径部、６……ハウジング、7a,7b……ベア
リング、８……スピンドルハブ、９……磁気ディスク、
10……エアフィルター、11……磁気ヘッド、12……位置
決め機構、13……アーム、14……板ばね、15……固定
部、16……シール部（磁性流体シール部）、16a……ヨ
ーク、16b……磁石、16c……磁性流体、17……ハブ内
室、18……回転機構室、19……密閉溝部（第１の溝）、
20……狭小溝（第２の溝）、21……軸溝（第３の溝）、
22a,22b……漏洩経路、23……スピンドルシャフト（回
転軸）、24……カラー、25……軸溝（第４の溝）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海老原 進 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 館山 健一 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社日立製作所小田原工場内 (56)参考文献 特開 昭62−73480（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングの中空中心に回転可能に軸支さ
   れ、少なくとも一部に磁性流体を有する磁気ディスク装
   置の回転軸機構において、 前記回転軸であるスピンドルシャフトの上端に嵌合され
   たスピンドルハブと、 前記嵌合部分の下方であって、前記スピンドルシャフト
   に設けられたカラーと、 前記スピンドルシャフトを軸支する前記ハウジングの端
   部と前記カラーとの間に設けられ、前記カラーと磁気閉
   回路を形成する磁性流体シール部と、 前記スピンドルシャフトを前記ハウジングの端部で軸支
   するベアリングと、 前記スピンドルシャフトと前記スピンドルハブとの嵌合
   端において前記スピンドルシャフトの外周面または前記
   スピンドルハブの内周面に沿って帯状に伸びるシール剤
   が充填された第１の溝と、 前記第１の溝と前記ベアリングとの間において前記スピ
   ンドルハブ内壁に沿って帯状に伸びる第２の溝と、 前記カラーの周方向に形成された第３の溝とを有する磁
   気ディスク装置の回転軸機構。