JP3725903B2 - ベアリング組立体、そのベアリング組立体を用いたスピンドルモータ及びアクチュエータ、並びに磁気ディスク装置 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は磁気ディスク装置などの情報機器に係り、特に装置の厚さが薄い小型磁気ディスク装置及びそれに用いるベアリング組立体の構造に関する。
背景技術
情報機器には、情報を記録したり、または、読み込んだりするための装置があり、その一つとして磁気ディスク装置がある。
従来の磁気ディスク装置の代表的な構造を、第２０図に示す断面図により説明する。磁気情報を記録・保持する磁気ディスク１３０２を回転させるスピンドルモータは、中心にベアリング１３０３及び１３０５を軸方向に重ねて配置し、その内輪に結合して回転する軸と一体化した部材１３０８を備え、部材１３０８側にマグネット１３０７、ベース１３０９側にコイル１３０６を配置した構造となっている。磁気ディスク１３０２は部材１３０８に固定部材１３１０により固定されている。
また、磁気ディスク１３０２の表面を移動し磁気情報の記録及び／または再生を行う磁気ヘッドを搭載したスライダを位置決めするためのアクチュエータは、ベース１３０１に圧入される軸１３１３と、軸に直列に２個取り付けられたベアリング１３１２及び１３１４と、軸を中心に揺動運動するキャリッジ１３１５と、キャリッジに磁界を与えるマグネット１３１６と、磁気ヘッドを搭載したスライダを支持し、キャリッジに取り付けられるロードアーム１３１１とからなっている。
また、スピンドルモータとアクチュエータを固定するベースと、気密性を保ちながらスピンドルモータやアクチュエータを覆うカバー１３１７を備え、磁気ディスク装置を制御するための制御回路は、ベースの下に配置した基板１３１８に備えており、外部からの電源供給及び情報の入出力用のコネクタ１３１９が、基板１３１８に接続されている。
このような従来の磁気ディスク装置においては、スピンドルモータやアクチュエータにベアリングが２個使用され、かつ軸に直列に配置されているため薄型化に限界がある。
磁気ディスク装置の薄型化構造としては、特開平３−１６９２５０号公報に、２個のベアリングを同じ平面内に並べて、ハブの外周面とこれに対向するハウジングの内周面との間に第２のベアリングを同軸的に設置したものが開示されている。
発明の開示
近年コンピュータのダウンサイジングにより、省スペース化・軽量化を図るために、周辺機器も小型化される傾向にある。磁気ディスク装置においても例外ではなく、薄型化・小型化の要求が高まっている。これらの要求を実現するための方法の１つとして磁気ディスク装置のベアリング構造の薄型化が考えられる。
ベアリング構造では、特殊なベアリングを使用するとコストが上昇するため、一般に入手可能なベアリングで構成することが必要である。
磁気ディスク装置の薄型化は、ＩＣカードに代る大容量記憶装置として磁気ディスク装置を考える場合必要となってくる。ＩＣカードにはＰＣＭＣＩＡ規格があり、例えば、ＰＣＭＣＩＡ ＴＹＰＥ１では厚さ３．３ｍｍ、ＴＹＰＥ２では厚さ５ｍｍ、ＴＹＰＥ３では厚さ１０．５ｍｍとなっており、これらに準拠するためには磁気ディスク装置の薄型化、特にベアリング構造の薄型化が課題となる。
磁気ディスク装置のベアリングとしては、滑り型または転がり型のベアリングが用いられる。
しかし、滑り型のベアリングは、ベアリング剛性が低いこと、回転時の抵抗が大きいこと、小型・薄型化した場合に製造が難しいこと、温度による影響を受け易いこと、回転を開始させるときのトルクが大きいこと、コストが高いことなどの課題が存在する。
また、転がり型のベアリングは、上記すべりベアリングの課題を解決できるものであるが、１個のベアリングのみで軸を支持する場合、ベアリングの内輪と外輪と玉あるいはころの転動体との間にガタが存在するため、ベアリングの内輪と外輪の回転軸を一致させることが困難であること、ベアリングの剛性がベアリング単体では低いことなどの課題がある。
したがって通常２個の転がり型のベアリングの組み合せで使用される。２個の転がり型ベアリングを使用した場合、予圧をかけることによって、ベアリングの内輪、外輪及び転動体のガタを抑制し、ベアリングの内輪と外輪の回転軸を一致させることができる。またベアリングの剛性を高くすることができる。
しかし従来技術の内、２個のベアリングを軸に直列に配置させるものにおいては、ベアリング単体の厚みの２倍以下にベアリング構造の厚みを減じる
２つのベアリングへの予圧による力の作用点が同時に逆方向に遷移し、その遷移途中においてはベアリングの球体への力の作用点が不安定になり振動発生の要因となる。また、この現象を防止するために、例えば径の小さい第１のベアリングの外輪に弾性体を配置して軸方向の力をさらに加えているが、この反力に打ち勝つためには永久磁石の磁気吸引力を大きくする必要がある。この場合、径の大きい第２のベアリングの内輪には大きな磁気吸引力がそのまま加わり、適正予圧以上の力が常に加わる可能性があり寿命低下、摩擦トルクの増加等の不具合を来す場合がある。
本発明の第１の目的は、２つのベアリングを有するが厚さが約１つのベアリング分の厚さしかなく、２つのベアリングへの予圧のかけ方が互いにベアリングに対し逆向きに、かつこれらのベアリングへ外力が加わっても常に外力の方向に対して対抗するように予圧が作用するベアリング組立体を備えた磁気ディスク装置を実現することにある。
上記目的を達成するために、本発明の磁気ディスク装置は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、前記スピンドルモータと前記アクチュエータとを固定するベースとを備えてなる磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、径の大きいベアリングと前記径の大きいベアリングの内側に配置された径の小さいベアリングとを有し、前記径の小さいベアリングの内輪を前記ベースに一体成形された固定軸にその軸方向に移動しないように前記固定軸の一方の端部から固定部材によって固定し、前記径の大きいベアリングの内輪を前記固定軸の軸方向において他方の端部から前記ベースで保持し、前記径の大きいベアリングの外輪と径の小さいベアリングの外輪を外輪結合部材で結合したものである。
上記の装置においては、以下の態様がある。
（１）前記内輪結合部材は固定し、前記外輪結合部材は回転する。
（２）前記内輪結合部材は回転し、前記外輪結合部材は固定する。
（３）前記径の小さいベアリングは、前記径の大きいベアリングの内輪の内径が形成する空間の内側に配置した。
（４）（１）において、前記径の小さいベアリングは、前記径の大きいベアリングの内輪の内径が形成する空間の内側に配置した。
（５）（２）において、前記径の小さいベアリングは、前記径の大きいベアリングの内輪の内径が形成する空間の内側に配置した。
（６）（１）において、前記径の大きいベアリングの内輪は、前記内輪結合部材と一体形成した。
（７）前記ベアリング組立体はその厚さが１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。
（８）前記磁気ディスク装置は少なくとも前記スピンドルモータ、アクチュエータ若しくはトランスデューサの駆動を制御する駆動制御回路を備え、該駆動制御回路は前記スピンドルモータの半径方向の回りに配置した。
また、本発明の第７の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、前記スピンドルモータ及び前記アクチュエータを固定するベースと、を備えている磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、径の大きいベアリングと径の小さいベアリングを有し、径の小さいベアリングの内輪は前記ベースに一体化した軸に一体形成したことにある。
また、本発明の第８の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、前記スピンドルモータ及び前記アクチュエータを固定するベースと、を備えている磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、径の大きいベアリングと径の小さいベアリングを有し、径の小さいベアリングの外輪は前記径の大きいベアリングの外輪に結合する部材に一体形成したことにある。
また、本発明の第９の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、を備えてなる磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、径の大きいベアリングと径の小さいベアリングを有し、径の大きいベアリングの内輪と径の小さいベアリングの内輪を結合する内輪結合部材と、径の大きいベアリングの外輪と径の小さいベアリングの外輪を結合する外輪結合部材とを備え、前記内輪結合部材は径の大きいベアリングの内輪と一体形成するとともに回転可能であり、外輪結合部材は固定することにある。
また、本発明の第１０の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、を備えてなる磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、径の大きいベアリングと径の小さいベアリングを有し、径の大きいベアリングの内輪と径の小さいベアリングの内輪を結合する内輪結合部材と、径の大きいベアリングの外輪と径の小さいベアリングの外輪を結合する外輪結合部材とを備え、前記内輪結合部材は回転可能であり、前記外輪結合部材は径の小さいベアリングの外輪と一体形成するとともに固定することにある。
上記の装置の態様として、前記内輪結合部材は径の大きいベアリングの内輪と一体形成する。
また、本発明の第１１の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、を備えてなる磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、前記ベアリング組立体は上記本発明の第１乃至第４の特徴のいずれかのものを用い該磁気ディスク装置の厚さが、ＰＣＭＣＩＡ規格ＴＹＰＥ１のフォームファクタを持つことにある。
また、本発明の第１２の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、を備えてなる磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、前記ベアリング組立体は上記本発明の第１乃至第４の特徴のいずれかのものを用い該磁気ディスク装置の厚さが、ＰＣＭＣＩＡ規格ＴＹＰＥ２のフォームファクタを持つことにある。
また、本発明の第１３の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、を備えてなる磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、前記ベアリング組立体は上記本発明の第１乃至第４の特徴のいずれかのものを用い該磁気ディスク装置の厚さが、ＰＣＭＣＩＡ規格ＴＹＰＥ３のフォームファクタを持つことにある。
本願発明は、上記の特徴を有することにより、２個のベアリングを軸方向に直列に配置することがなく、径の大なるベアリングのベアリング内径内に径の小なるベアリングを高さ方向に重なるように配置することによって、従来ベアリングの高さ２個分の厚みが必要であったのが、ベアリングの高さ１個分で構成できるようになるので、装置全体の薄型化が図れる。
このように２個のベアリングを有する装置においてベアリング組立体部分を１個分の厚さで形成できるため、ベアリング厚さが約１ｍｍのものを用いると、磁気ディスクを内部に実装した状態で装置の厚さをＰＣＭＣＩＡ規格ＴＹＰＥ１のフォームファクタに相当する厚さ３．３ｍｍ以内に作成できる。また、磁気ディスクの取付枚数を増した磁気ディスク装置の厚さ寸法をＰＣＭＣＩＡ規格ＴＹＰＥ２の５ｍｍ、ＴＹＰＥ３の１０．５ｍｍの寸法内に形成できることは容易である。
また、径の大きいベアリングと径の小さいベアリングのそれぞれの内輪同志及び外輪同志を結合部材で結合することにより、２つのベアリングへの予圧のかけ方が互いにベアリングに対し逆向きになり、かつこれらのベアリングへの予圧をかける方向が逆向きとなる。
このように加工したことにより、これらのベアリング組立体にどの方向から外力が加わっても、常に外力の方向に対して対抗するように予圧が作用するため、ベアリング組立体が不安定にならず振動を発生することがない。
即ち第２１図に示すように、例えば結合部材ｊに軸方向の荷重Ｆ又はＧが加わった場合、まず荷重Ｆに対しては径の大きいベアリングａが荷重を受け、荷重Ｇに対しては径の小さいベアリングｂが荷重を受け、ともにベアリングに予圧の加わっている方向（図中のｃ方向、回転軸に対し片側のみ表示）に荷重が作用する。したがって、２個のベアリングの片方は適正な荷重方向で荷重を受けることができる。
ベアリングに対する予圧は、径の小さいベアリングと径の大きいベアリングへの内輪と外輪への転動体への予圧方向が逆となるように加えるため、以下に示すように内輪結合部材と外輪結合部材の寸法を決める。
すなわち、第２１図に示すように内輪結合部材の、径の小さいベアリングの内輪への固定部上面から径の大きいベアリングの内輪の下面までの軸方向の距離ｍと、外輪結合部材の、径の小さいベアリングの外輪への固定部である下面から径の大きいベアリングの外輪の上面までの軸方向の距離ｎとを、２つのベアリングの軸方向位置に基づき、径の小さいベアリングと径の大きいベアリングへの内輪と外輪への転動体への予圧方向が逆となってかかるように決めて加工する。
なお、内輪結合部材または外輪結合部材と、ベアリングの内輪または外輪が一体形成されている場合には、一体形成されている内輪または外輪が転動体に上記のように予圧を加えるように寸法を決めると良い。
内輪結合部材または外輪結合部材と、ベアリングの内輪または外輪を一体形成すると部品点数を低減できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１実施例に係る磁気ディスク装置の斜視図である。
第２図は、図１のＡ−Ａ部の断面図である。
第３図は、図２のベアリング組立体Ａ部分の拡大断面図である。
第４図は、図２のベアリング組立体Ｂ部分の拡大断面図である。
第５図は、本発明の第１実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体の組立方法を説明する図である。
第６図は、本発明の第１実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体への弾性体挿入位置を説明する断面図である。
第７図は、本発明の第１実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体への弾性体挿入位置を説明する断面図である。
第８図は、本発明の第２実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第９図は、本発明の第３実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第１０図は、本発明の第４実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第１１図は、本発明の第５実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第１２図は、本発明の第６実施例に係る磁気ディスク装置の断面図である。
第１３図は、第１２図のベアリング組立体Ｃ部分の拡大断面図である。第１４図は、本発明の第６実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体への弾性体挿入位置を説明する断面図である。
第１５図は、本発明の第６実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体への弾性体挿入位置を説明する断面図である。
第１６図は、本発明の第６実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体への組立方法を説明する図である。
第１７図は、本発明の第７実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第１８図は、本発明の第８実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第１９図は、本発明の第９実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第２０図は、従来の磁気ディスク装置の断面図である。
第２１図は、本願発明のベアリング結合部材の作用を説明する断面図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明に関する実施例を、図を用い説明する。
本発明の第１の実施例を、第１図乃至第７図を用いて説明する。
本実施例の磁気ディスク装置の分解図斜視図を第１図に示す。
第２図は、第１図から下カバー１０１０と配線基板１００９及び電気コネクタ１０１１を除いた第１図のＥ−Ｅ部の断面図である。
本実施例の磁気ディスク装置は、第１図及び第２図に示すように、電気的な信号を磁気的な信号に変換したり、磁気的な信号を電気的な信号に変換するトランスデューサと、トランスデューサを支持するトランスデューサ支持部８と、トランスデューサおよびトランスデューサ支持部を揺動運動させるためのマグネット１７及びキャリッジ９を備えるアクチュエータ９と、磁気的な信号をその表面に保持する磁気ディスク１と、磁気ディスク１を固定する固定部材１４と、磁気ディスク１を回転させるスピンドルモータと、アクチュエータおよびスピンドルモータを固定するベース７ａ，１１ａおよび蓋１５を備えている。
配線基板１００９は、第２図に示すスピンドルモータの半径方向の周囲に形成される軸方向の高さｈの空間部分に配置される。また、電気コネクタ１０１１は、磁気ディスク１の平面に平行な配線基板１００９の端面に形成されており、外部と結合することにより磁気ディスク装置への電源供給と信号の入出力を行う。
本実施例の磁気ディスク装置においては、磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａと、アクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂの２つのベアリング組立体がある。
磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａは、第２図を部分拡大した第３図により説明する。
ベース７ａにはベアリングを固定する固定軸が一体成形されている。径の小なる第１のベアリング６ａは、ベース７ａに一体成形された固定軸にベアリングの内輪が軸方向に移動しないように、固定部材２７によって固定されている。径の小なる第１のベアリング６ａの外輪と、径の大なる第２のベアリング５ａの外輪とは、ベアリング結合部材２ａによって、第２のベアリング５ａの内径内に第１のベアリング６ａがベアリング高さ方向においてオーバーラップするように連結され、回転保持される。
ベアリング結合部材２ａは、第１のベアリング６ａの外輪の軸方向下面側と第２のベアリング５ａの外輪の上面側とを連結している。
径の大なる第２のベアリング５ａの内輪は、ベース７ａに接触保持されている。マグネット３とコイル４によって、ベアリング結合部材２ａは回転する。
ベアリング結合部材２ａが、第１のベアリング６ａの外輪と、第２のベアリング５ａの外輪と接する端面間の軸方向の距離は、ベアリング固定部材２７によって第１のベアリング６ａの内輪を軸方向に押し込んだときに第１のベアリング６ａと第２のベアリング５ａの軸方向にそれぞれ逆方向の荷重が作用するように決める。
したがって、それぞれのベアリングには常に逆方向の予圧が加わっているため、ベアリングの軸方向に種々方向の荷重が負荷しても、常に予圧が加わるベアリングで荷重を受けることができ、振動を発生することなく、回転精度を維持し騒音の発生を低減することができる。
また、アクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂは、第２図を部分拡大した第４図により説明する。ベース１１ａには固定軸が一体成形されている。径の小なる第３のベアリング１２ａは、ベース１１ａに一体成形された固定軸にベアリングの内輪が、固定部材１０５によって移動しないように接触保持されている。径の小なる第３のベアリング１２ａの外輪と、径の大なる第４のベアリング１３ａの外輪とは、ベアリング結合部材１０によって、第４のベアリング１３ａの内径内に第２のベアリング１２ａがベアリング高さ方向においてオーバーラップするように連結され、回転保持される。
径の大なる第４のベアリング１３ａの内輪は、ベース１１ａに固定されている。ベアリング結合部材１０が、第３のベアリング１２ａの外輪と、外輪と接する端面間の軸方向の距離は、ベアリング固定部材１０５によって第３のベアリングの内輪を軸方向に押し込んだときに、第３のベアリング１２ａと第４のベアリング１３ａの軸方向にそれぞれ逆方向の荷重が作用するように決める。
したがって、それぞれのベアリングには常に逆方向の予圧が加わっているため、ベアリングの軸方向に種々方向の荷重が負荷しても、常に予圧が加わるベアリングで荷重を受けることができ、振動を発生することなく、回転精度を維持し騒音の発生を低減することができる。
トランスデューサを支持するトランスデューサ支持部８を揺動運動させるアクチュエータ９は、ベアリング結合部材１０の外径側に装着若しくは圧入等により固定される。
次に、２つのベアリング組立体の組立方法を説明する。
まず、磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａとアクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂの構造は、ベアリング組立体Ａのベアリング結合部材２ａはベアリング組立体Ｂのベアリング結合部材１０に対して、コイル４を越えた位置に配置するマグネット３を保持するために外径が大きくなっている点と、径の大きいベアリングの外輪のコイル４と近接する部分が覆われていない点が異なるが、基本的に同じであり、組立方法は、アクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂについて説明する。
第５図によりアクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂの組立方法を説明する。まず、軸を一体成形したベース１１ａに径の大なるベアリング１３ａの内輪がベース１１ａに設けてある固定部５０１に位置決めする。この時、ベアリング１３ａの内輪とベース１１ａに一体形成してある軸５０３との中心が合うように位置決め用の治具を用いて芯出しを行い両者を接着剤で固定する。なお位置決めは接着によらず固定部５０１部分に段差を設けベアリング１３ａの内輪を嵌め込むようにしてもよい。
つぎに、ベアリング結合部材１０のベアリング収納部５０２に、径の大なるベアリング１３ａが収まるように設置する。この状態でベアリング１３ａの外輪の外周部が収納部５０２の外側の円周部分に、また外輪の軸方向の端面部分は収納部５０２の上面部分に設けた固定部５０４により位置決めされる。この時ベアリング１３ａの外輪と収納部５０２の外側の円周部分及び固定部５０４とを接着して固定する。なお固定方法は、接着に限らず、圧入でもよい。
その後、ベース１１ａに一体成形された軸５０３に径の小なるベアリング１２ａの内径がはめ合わされ、ベアリング固定部材１０５で固定する。
この組立方法において、ベアリング結合部材１０の収納部５０２に径の大なるベアリング１３ａを挿入した後に、ベース１１ａに組み合わせてもよい。
組立に際しあらかじめベアリングの回転精度を計測しておき、径の大きいベアリングと径の小さいベアリングの回転振れが互いに打ち消すように組み付けることにより、ベアリング単体の時より回転精度を向上することができる。
本実施例の磁気ディスク装置においては、第２図に示すように、ベース７ａの下面から磁気ディスク１を固定する固定部材１４までの高さｄは、ベアリングの軸方向の高さ（厚さ）に約０．５ｍｍ加えた寸法で製作可能であり、現在市販されている最も小型のベアリングの高さ１．０ｍｍから考慮して、１．５ｍｍ程度まで薄くできる。
これにより、磁気ディスク装置全体の厚さをＰＣＭＣＡ規格ＴＹＰＥ１の厚さ３．３ｍｍ以内に製作することができる。したがって、当然、ＰＣＭＣＡ規格ＴＹＰＥ２の厚さ５ｍｍ及びＴＹＰＥ３の厚さ１０．５ｍｍの磁気ディスク装置を容易に形成できる。この場合、磁気ディスクを取り付ける部分を軸方向に厚くし、複数枚の磁気ディスクを配置することができる。
以上のように磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａと、アクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂの２つのベアリング組立体を薄型に構成できる。
本実施例によれば、ベアリングとして径の異なるものを用い、それらを組み合わせることによりベアリング組立体を薄型化できる。これにより、磁気ディスク装置自体が薄型化できる。
また径の小さいベアリングを固定する固定軸が
ベース７ａ及び１１ａと一体成形されるため、部品点数の低減が図れる。
なお、上述のように磁気ディスク装置を構成するベアリング組立体Ａとベアリング組立体Ｂの構造は、ベアリング結合部材の形状が径の大きいベアリング保持部分で異なるがその他はほぼ同一であり、かつ本発明は両方に適用可能なため以下の構造説明は、ベアリング組立体Ａにより代表して行う。
ベアリングは適正に回転するには予圧が必要である。本実施例のベアリング組立体においても、ベアリング結合部材２ａの径の小なるベアリング６ａの外輪と接触する面と、径の大なるベアリング５ａの外輪と接触する面との高さはそれぞれのベアリングに予圧が作用するように規定されている。それぞれのベアリングに予圧が作用することによって、スピンドルモータの回転精度が向上する。
回転精度を向上させる予圧方法としては、磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａの構造として、第６図に示すように径の大きいベアリング５ａの内輪のベース７ｂへの固定部分に弾性体２８を配してもよい。また、第７図に示すように軽の小さいベアリング６ａの外輪とベアリング結合部材２ｂとの間に弾性体２９を配してもよい。第６図及び第７図に示すように、弾性体を配置すると部品の製作精度が多少ばらついても予圧力をほぼ一定にすることができる、いわゆる定圧予圧とすることができる。
本発明の第２実施例を、第８図を用いて説明する。第８図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例は、第１実施例に対し、径の小さいベアリングを固定する固定軸の構造が異なる。固定軸１０６は、ベース１０７に一体形成せず別部品として作成し、ベース１０７に圧入されている。
このように、固定軸を別部品とすることによりベース１０７の加工が容易となる。なお、圧入後にベース１０７に対する直角度を出すために追加工を施すとよい。
本発明の第３実施例を、第９図を用いて説明する。第９図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例は、第１実施例に対し、径の小さいベアリングを固定する固定軸の構造が異なる。径の小さいベアリング６ｂを固定する固定軸はベース７ｃと一体加工しているが、この固定軸はさらに径の小さいベアリングの内輪を兼ねた形状になっている。本実施例のベアリング組立体の組立は、前記第１実施例の場合とベアリング結合部材を取り付けるところまでは同じである。径の小さいベアリングは、まず外輪を固定軸の回りに入れた後、外輪をベアリング結合部材に接するように片側に寄せ固定軸と外輪との間を広くしてボールを入れ、ボールをリテーナ（図示せず）によって固定軸の回りの所定位置に位置決めする。したがって、ベアリング結合部材と径の小さいベアリングの外輪との間隔は、外輪を片寄せしたときにボールが挿入できる広さが必要である。本実施例の構造に前記第１の実施例の第６図及び第７図に示す弾性体を配置してもよい。
本発明の第４実施例を、第１０図を用いて説明する。第１０図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例は、第１実施例に対し、ベアリング結合部材２ｃの構造が異なる。本実施例では径の小さいベアリング６ｃの外輪がベアリング結合部材２ｃと一体加工されている。本実施例のベアリング組立体の組立は、前記第３実施例と異なり、あらかじめ径の小さいベアリング６ｃを構成するボールと内輪とをベアリング結合部材２ｃに挿入しリテーナで位置決めした後に、ベアリング結合部材２ｃを固定軸及び径の大きいベアリングの外輪に挿入することにより行う。本実施例においても径の大きいベアリングの外輪とベース７ａとの固定部に第６図に示す弾性体を配置してもよい。
本発明の第５実施例を、第１１図を用いて説明する。第１１図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例は、第１実施例に対し、ベース７ｄの形状が異なる。本実施例は径の大きいベアリング５ｂの内輪をベース７ｄに一体加工している。本実施例においても、径の大きいベアリングをボールと外輪とを別々にベース７ｄの内輪相当部分に挿入し固定した後は、第１実施例と同様に組立ることができる。
本実施例においても径の小さいベアリングの外輪とベアリング結合部材２ａとの固定部に第７図に示す弾性体を配置してもよい。
上記第３乃至第５実施例の構造によればベアリング結合部材がベアリングの部品と一体加工されているため部品の点数が少なくてよいという効果がある。
本発明の第６実施例を、第１２図乃至第１６図を用いて説明する。
第１２図は、本実施例に係る磁気ディスク装置を示す断面図である。
本実施例の磁気ディスク装置は、第１２図に示すように、前記第１実施例の磁気ディスク装置を示す第２図に対し、トランスデューサと、トランスデューサ支持部８と、アクチュエータ９と、磁気ディスク１と、磁気ディスク１を固定する固定部材１４と、磁気ディスク１を回転させるスピンドルモータと、アクチュエータおよびスピンドルモータを固定するベースおよび蓋１５は同じであり、磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａ’（第２図のＡに相当）と、アクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂ’（第２図のＢに相当）の２つのベアリング組立体のある点も同じである。なお、本実施例では第１２図に示す構造においてベアリング組立体Ｂ’は第２図のベアリング組立体Ｂと同一の構造である。
なお、ｈ、ｄは図２と同様であり、ｈは配線基板設置用の空間を示し、ｄはベースからディスク固定部材までの高さを示す。
前述までの第１乃至第５実施例と異なる点は、磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａ’の回転中心である固定軸が、ベアリング組立体Ｃと一緒に回転する構造になっていることである。この構造を、第１２図のベアリング組立体Ａ’の部分を拡大した第１３図により詳細に説明する。
回転する部分はベアリング結合部材４１ａであり、ベアリング結合部材４１ａにはマグネット３が取り付けられている。マグネット３に対向する位置にベース４６ａに固定されたコイル４がある。このマグネット３とコイル４によって、ベアリング結合部材４１ａは回転する。
径の小なる第１のベアリング４５ａの内輪と、径の大なる第２のベアリング４４ａの内輪とは、ベアリング結合部材４１ａによって連結され、径の大なる第２のベアリング４４ａの内径内に径の小なる第１のベアリング４５ａがベアリング高さ方向においてオーバーラップするように連結され、回転保持される。径の小なる第１のベアリング４５ａの外輪と径の大なる第２のベアリング４４ａの外輪とは、ベース４６ａを介して保持される。
ベアリング結合部材４１ａと径の小なる第１のベアリング４５ａの内輪とは固定部材４７によってベアリング４５ａの内輪のベース側で固定される。固定は接着によってもネジで締結してもよい。
このとき、径の小なる第１のベアリング４５ａの外輪と径の大なる第２のベアリング４４ａの外輪とが接触する面間の高さは、それぞれのベアリングに予圧が作用するように規定されるため、スピンドルモータの回転精度が向上する。
回転精度を向上させる予圧の方法としては、第１４図に示すように、径の小なる第１のベアリング４５ａの外輪とベース４６ａとが接触する面に弾性体４８を挟んでもよい。また、第１５面のように、径の大なる第２のベアリング４４ａの外輪とベース４６ａとが接触する面に弾性体４９を挟んでもよい。弾性体を配置すると部品の製作精度が多少ばらついても予圧力をほぼ一定にすることができる、いわゆる定圧予圧とすることができる。
本実施例のベアリング組立体の組立方法は、第１６図に示すようにベース４６ａと径の小なるベアリング４５ａとがはめ合わされる。次に径の大なるベアリング４４ａと回転軸５１５を有するベアリング結合部材４１ａとがはめ合わされる。その後、径の大なるベアリング４４ａがはめ合わされたベアリング結合部材４１ａの回転軸５１５をベース４６ａにはめ合わされた径の小なるベアリング４５ａの内輪にはめ合せることによって、径の大なるベアリングの内径内に径の小なるベアリングを配置することができる。最後に、ベアリングを固定するために固定部材４７を回転軸５１５とベアリング４５ａの内輪とを固定するように配置する。この実施例によれば、ベアリング組立体の組立が各部品ごとに位置決めされるため、簡単に行えるとともに組立行程が少ないので量産に向く。
以上に示すように、径の大なる第２のベアリング４４ａの内径内に径の小なる第１のベアリング４５ａが配置されるように保持されるため、ベアリング組立体の高さを薄くすることができ、磁気ディスク装置全体の高さを薄くできる。
本発明の第７実施例を、第１７図を用いて説明する。第１７図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例は、第６実施例に対し、ベアリング結合部材４１ｂの構造が異なる。ベアリング結合部材４１ｂには、径の大きいベアリング４４ｂの内輪が一体形成されている。
本実施例においても、回転精度を向上させるための予圧方法として、第６実施例に示す第１４図及び第１５図と同様に弾性体を配置してもよい。
本発明の第８実施例を、第１８図を用いて説明する。第１８図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例は、第６実施例に対し、ベース４６ｂの構造が異なる。ベース４６ｂは、径の小さいベアリング４５ｂの内輪が一体形成されている。
本実施例においても、回転精度を向上させるための予圧方法として、径の大きいベアリング４４ａの外輪とベース４６ｂの固定部、及び径の大きいベアリング４４ａの内輪とベアリング結合部材４１ａとの固定部に弾性体を配置してもよい。
本発明の第９実施例を、第１９図を用いて説明する。第１９図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例ベアリング組立体Ａの構造は、第７実施例と第８実施例とを合わせた点が他の実施例と異なる。すなわち、ベース４６ｂは第８実施例と同様の径の小さいベアリング４５ｂの内輪が一体形成されているものを用い、ベアリング結合部材４１ｂは第７実施例の径の大きいベアリング４４ｂの内輪が一体形成されたものを用いている。
本実施例においても、回転精度を向上させるための予圧方法として、径の大きいベアリング４４ｂの外輪とベース４６ｂの固定部に弾性体を配置してもよい。
上記第７乃至第９実施例の構造によればベアリング結合部材がベアリングの部品と一体加工されているため部品の点数が少なくてよいという効果がある。
本発明によれば、大きさの異なる２個のベアリングを、径の大きいベアリングの内輪内に径の小さいベアリングを配置するようにしたために、ベアリング組立体のが薄くできこのベアリング組立体を用いた磁気ディスク装置の小型・薄型化が達成できる。
本発明は磁気ディスク装置などの情報機器に係り、特に装置の厚さが薄い小型磁気ディスク装置及びそれに用いるベアリング組立体の構造に関する。
背景技術
情報機器には、情報を記録したり、または、読み込んだりするための装置があり、その一つとして磁気ディスク装置がある。
従来の磁気ディスク装置の代表的な構造を、第２０図に示す断面図により説明する。磁気情報を記録・保持する磁気ディスク１３０２を回転させるスピンドルモータは、中心にベアリング１３０３及び１３０５を軸方向に重ねて配置し、その内輪に結合して回転する軸と一体化した部材１３０８を備え、部材１３０８側にマグネット１３０７、ベース１３０９側にコイル１３０６を配置した構造となっている。磁気ディスク１３０２は部材１３０８に固定部材１３１０により固定されている。
また、磁気ディスク１３０２の表面を移動し磁気情報の記録及び／または再生を行う磁気ヘッドを搭載したスライダを位置決めするためのアクチュエータは、ベース１３０１に圧入される軸１３１３と、軸に直列に２個取り付けられたベアリング１３１２及び１３１４と、軸を中心に揺動運動するキャリッジ１３１５と、キャリッジに磁界を与えるマグネット１３１６と、磁気ヘッドを搭載したスライダを支持し、キャリッジに取り付けられるロードアーム１３１１とからなっている。
また、スピンドルモータとアクチュエータを固定するベースと、気密性を保ちながらスピンドルモータやアクチュエータを覆うカバー１３１７を備え、磁気ディスク装置を制御するための制御回路は、ベースの下に配置した基板１３１８に備えており、外部からの電源供給及び情報の入出力用のコネクタ１３１９が、基板１３１８に接続されている。
このような従来の磁気ディスク装置においては、スピンドルモータやアクチュエータにベアリングが２個使用され、かつ軸に直列に配置されているため薄型化に限界がある。
磁気ディスク装置の薄型化構造としては、特開平３−１６９２５０号公報に、２個のベアリングを同じ平面内に並べて、ハブの外周面とこれに対向するハウジングの内周面との間に第２のベアリングを同軸的に設置したものが開示されている。
発明の開示
近年コンピュータのダウンサイジングにより、省スペース化・軽量化を図るために、周辺機器も小型化される傾向にある。磁気ディスク装置においても例外ではなく、薄型化・小型化の要求が高まっている。これらの要求を実現するための方法の１つとして磁気ディスク装置のベアリング構造の薄型化が考えられる。
ベアリング構造では、特殊なベアリングを使用するとコストが上昇するため、一般に入手可能なベアリングで構成することが必要である。
磁気ディスク装置の薄型化は、ＩＣカードに代る大容量記憶装置として磁気ディスク装置を考える場合必要となってくる。ＩＣカードにはＰＣＭＣＩＡ規格があり、例えば、ＰＣＭＣＩＡ ＴＹＰＥ１では厚さ３．３ｍｍ、ＴＹＰＥ２では厚さ５ｍｍ、ＴＹＰＥ３では厚さ１０．５ｍｍとなっており、これらに準拠するためには磁気ディスク装置の薄型化、特にベアリング構造の薄型化が課題となる。
磁気ディスク装置のベアリングとしては、滑り型または転がり型のベアリングが用いられる。
しかし、滑り型のベアリングは、ベアリング剛性が低いこと、回転時の抵抗が大きいこと、小型・薄型化した場合に製造が難しいこと、温度による影響を受け易いこと、回転を開始させるときのトルクが大きいこと、コストが高いことなどの課題が存在する。
また、転がり型のベアリングは、上記すべりベアリングの課題を解決できるものであるが、１個のベアリングのみで軸を支持する場合、ベアリングの内輪と外輪と玉あるいはころの転動体との間にガタが存在するため、ベアリングの内輪と外輪の回転軸を一致させることが困難であること、ベアリングの剛性がベアリング単体では低いことなどの課題がある。
したがって通常２個の転がり型のベアリングの組み合せで使用される。２個の転がり型ベアリングを使用した場合、予圧をかけることによって、ベアリングの内輪、外輪及び転動体のガタを抑制し、ベアリングの内輪と外輪の回転軸を一致させることができる。またベアリングの剛性を高くすることができる。
しかし従来技術の内、２個のベアリングを軸に直列に配置させるものにおいては、ベアリング単体の厚みの２倍以下にベアリング構造の厚みを減じる
２つのベアリングへの予圧による力の作用点が同時に逆方向に遷移し、その遷移途中においてはベアリングの球体への力の作用点が不安定になり振動発生の要因となる。また、この現象を防止するために、例えば径の小さい第１のベアリングの外輪に弾性体を配置して軸方向の力をさらに加えているが、この反力に打ち勝つためには永久磁石の磁気吸引力を大きくする必要がある。この場合、径の大きい第２のベアリングの内輪には大きな磁気吸引力がそのまま加わり、適正予圧以上の力が常に加わる可能性があり寿命低下、摩擦トルクの増加等の不具合を来す場合がある。
本発明の第１の目的は、２つのベアリングを有するが厚さが約１つのベアリング分の厚さしかなく、２つのベアリングへの予圧のかけ方が互いにベアリングに対し逆向きに、かつこれらのベアリングへ外力が加わっても常に外力の方向に対して対抗するように予圧が作用するベアリング組立体を備えた磁気ディスク装置を実現することにある。
上記目的を達成するために、本発明の磁気ディスク装置は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、前記スピンドルモータと前記アクチュエータとを固定するベースとを備えてなる磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、径の大きいベアリングと前記径の大きいベアリングの内側に配置された径の小さいベアリングとを有し、前記径の小さいベアリングの内輪を前記ベースに一体成形された固定軸にその軸方向に移動しないように前記固定軸の一方の端部から固定部材によって固定し、前記径の大きいベアリングの内輪を前記固定軸の軸方向において他方の端部から前記ベースで保持し、前記径の大きいベアリングの外輪と径の小さいベアリングの外輪を外輪結合部材で結合したものである。
上記の装置においては、以下の態様がある。
（１）前記内輪結合部材は固定し、前記外輪結合部材は回転する。
（２）前記内輪結合部材は回転し、前記外輪結合部材は固定する。
（３）前記径の小さいベアリングは、前記径の大きいベアリングの内輪の内径が形成する空間の内側に配置した。
（４）（１）において、前記径の小さいベアリングは、前記径の大きいベアリングの内輪の内径が形成する空間の内側に配置した。
（５）（２）において、前記径の小さいベアリングは、前記径の大きいベアリングの内輪の内径が形成する空間の内側に配置した。
（６）（１）において、前記径の大きいベアリングの内輪は、前記内輪結合部材と一体形成した。
（７）前記ベアリング組立体はその厚さが１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。
（８）前記磁気ディスク装置は少なくとも前記スピンドルモータ、アクチュエータ若しくはトランスデューサの駆動を制御する駆動制御回路を備え、該駆動制御回路は前記スピンドルモータの半径方向の回りに配置した。
また、本発明の第７の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、前記スピンドルモータ及び前記アクチュエータを固定するベースと、を備えている磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、径の大きいベアリングと径の小さいベアリングを有し、径の小さいベアリングの内輪は前記ベースに一体化した軸に一体形成したことにある。
また、本発明の第８の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、前記スピンドルモータ及び前記アクチュエータを固定するベースと、を備えている磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、径の大きいベアリングと径の小さいベアリングを有し、径の小さいベアリングの外輪は前記径の大きいベアリングの外輪に結合する部材に一体形成したことにある。
また、本発明の第９の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、を備えてなる磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、径の大きいベアリングと径の小さいベアリングを有し、径の大きいベアリングの内輪と径の小さいベアリングの内輪を結合する内輪結合部材と、径の大きいベアリングの外輪と径の小さいベアリングの外輪を結合する外輪結合部材とを備え、前記内輪結合部材は径の大きいベアリングの内輪と一体形成するとともに回転可能であり、外輪結合部材は固定することにある。
また、本発明の第１０の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、を備えてなる磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、径の大きいベアリングと径の小さいベアリングを有し、径の大きいベアリングの内輪と径の小さいベアリングの内輪を結合する内輪結合部材と、径の大きいベアリングの外輪と径の小さいベアリングの外輪を結合する外輪結合部材とを備え、前記内輪結合部材は回転可能であり、前記外輪結合部材は径の小さいベアリングの外輪と一体形成するとともに固定することにある。
上記の装置の態様として、前記内輪結合部材は径の大きいベアリングの内輪と一体形成する。
また、本発明の第１１の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、を備えてなる磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、前記ベアリング組立体は上記本発明の第１乃至第４の特徴のいずれかのものを用い該磁気ディスク装置の厚さが、ＰＣＭＣＩＡ規格ＴＹＰＥ１のフォームファクタを持つことにある。
また、本発明の第１２の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、を備えてなる磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、前記ベアリング組立体は上記本発明の第１乃至第４の特徴のいずれかのものを用い該磁気ディスク装置の厚さが、ＰＣＭＣＩＡ規格ＴＹＰＥ２のフォームファクタを持つことにある。
また、本発明の第１３の特徴は、磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、を備えてなる磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、前記ベアリング組立体は上記本発明の第１乃至第４の特徴のいずれかのものを用い該磁気ディスク装置の厚さが、ＰＣＭＣＩＡ規格ＴＹＰＥ３のフォームファクタを持つことにある。
本願発明は、上記の特徴を有することにより、２個のベアリングを軸方向に直列に配置することがなく、径の大なるベアリングのベアリング内径内に径の小なるベアリングを高さ方向に重なるように配置することによって、従来ベアリングの高さ２個分の厚みが必要であったのが、ベアリングの高さ１個分で構成できるようになるので、装置全体の薄型化が図れる。
このように２個のベアリングを有する装置においてベアリング組立体部分を１個分の厚さで形成できるため、ベアリング厚さが約１ｍｍのものを用いると、磁気ディスクを内部に実装した状態で装置の厚さをＰＣＭＣＩＡ規格ＴＹＰＥ１のフォームファクタに相当する厚さ３．３ｍｍ以内に作成できる。また、磁気ディスクの取付枚数を増した磁気ディスク装置の厚さ寸法をＰＣＭＣＩＡ規格ＴＹＰＥ２の５ｍｍ、ＴＹＰＥ３の１０．５ｍｍの寸法内に形成できることは容易である。
また、径の大きいベアリングと径の小さいベアリングのそれぞれの内輪同志及び外輪同志を結合部材で結合することにより、２つのベアリングへの予圧のかけ方が互いにベアリングに対し逆向きになり、かつこれらのベアリングへの予圧をかける方向が逆向きとなる。
このように加工したことにより、これらのベアリング組立体にどの方向から外力が加わっても、常に外力の方向に対して対抗するように予圧が作用するため、ベアリング組立体が不安定にならず振動を発生することがない。
即ち第２１図に示すように、例えば結合部材ｊに軸方向の荷重Ｆ又はＧが加わった場合、まず荷重Ｆに対しては径の大きいベアリングａが荷重を受け、荷重Ｇに対しては径の小さいベアリングｂが荷重を受け、ともにベアリングに予圧の加わっている方向（図中のｃ方向、回転軸に対し片側のみ表示）に荷重が作用する。したがって、２個のベアリングの片方は適正な荷重方向で荷重を受けることができる。
ベアリングに対する予圧は、径の小さいベアリングと径の大きいベアリングへの内輪と外輪への転動体への予圧方向が逆となるように加えるため、以下に示すように内輪結合部材と外輪結合部材の寸法を決める。
すなわち、第２１図に示すように内輪結合部材の、径の小さいベアリングの内輪への固定部上面から径の大きいベアリングの内輪の下面までの軸方向の距離ｍと、外輪結合部材の、径の小さいベアリングの外輪への固定部である下面から径の大きいベアリングの外輪の上面までの軸方向の距離ｎとを、２つのベアリングの軸方向位置に基づき、径の小さいベアリングと径の大きいベアリングへの内輪と外輪への転動体への予圧方向が逆となってかかるように決めて加工する。
なお、内輪結合部材または外輪結合部材と、ベアリングの内輪または外輪が一体形成されている場合には、一体形成されている内輪または外輪が転動体に上記のように予圧を加えるように寸法を決めると良い。
内輪結合部材または外輪結合部材と、ベアリングの内輪または外輪を一体形成すると部品点数を低減できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１実施例に係る磁気ディスク装置の斜視図である。
第２図は、図１のＡ−Ａ部の断面図である。
第３図は、図２のベアリング組立体Ａ部分の拡大断面図である。
第４図は、図２のベアリング組立体Ｂ部分の拡大断面図である。
第５図は、本発明の第１実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体の組立方法を説明する図である。
第６図は、本発明の第１実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体への弾性体挿入位置を説明する断面図である。
第７図は、本発明の第１実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体への弾性体挿入位置を説明する断面図である。
第８図は、本発明の第２実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第９図は、本発明の第３実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第１０図は、本発明の第４実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第１１図は、本発明の第５実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第１２図は、本発明の第６実施例に係る磁気ディスク装置の断面図である。
第１３図は、第１２図のベアリング組立体Ｃ部分の拡大断面図である。第１４図は、本発明の第６実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体への弾性体挿入位置を説明する断面図である。
第１５図は、本発明の第６実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体への弾性体挿入位置を説明する断面図である。
第１６図は、本発明の第６実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体への組立方法を説明する図である。
第１７図は、本発明の第７実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第１８図は、本発明の第８実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第１９図は、本発明の第９実施例に係る磁気ディスク装置のベアリング組立体の断面図である。
第２０図は、従来の磁気ディスク装置の断面図である。
第２１図は、本願発明のベアリング結合部材の作用を説明する断面図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明に関する実施例を、図を用い説明する。
本発明の第１の実施例を、第１図乃至第７図を用いて説明する。
本実施例の磁気ディスク装置の分解図斜視図を第１図に示す。
第２図は、第１図から下カバー１０１０と配線基板１００９及び電気コネクタ１０１１を除いた第１図のＥ−Ｅ部の断面図である。
本実施例の磁気ディスク装置は、第１図及び第２図に示すように、電気的な信号を磁気的な信号に変換したり、磁気的な信号を電気的な信号に変換するトランスデューサと、トランスデューサを支持するトランスデューサ支持部８と、トランスデューサおよびトランスデューサ支持部を揺動運動させるためのマグネット１７及びキャリッジ９を備えるアクチュエータ９と、磁気的な信号をその表面に保持する磁気ディスク１と、磁気ディスク１を固定する固定部材１４と、磁気ディスク１を回転させるスピンドルモータと、アクチュエータおよびスピンドルモータを固定するベース７ａ，１１ａおよび蓋１５を備えている。
配線基板１００９は、第２図に示すスピンドルモータの半径方向の周囲に形成される軸方向の高さｈの空間部分に配置される。また、電気コネクタ１０１１は、磁気ディスク１の平面に平行な配線基板１００９の端面に形成されており、外部と結合することにより磁気ディスク装置への電源供給と信号の入出力を行う。
本実施例の磁気ディスク装置においては、磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａと、アクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂの２つのベアリング組立体がある。
磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａは、第２図を部分拡大した第３図により説明する。
ベース７ａにはベアリングを固定する固定軸が一体成形されている。径の小なる第１のベアリング６ａは、ベース７ａに一体成形された固定軸にベアリングの内輪が軸方向に移動しないように、固定部材２７によって固定されている。径の小なる第１のベアリング６ａの外輪と、径の大なる第２のベアリング５ａの外輪とは、ベアリング結合部材２ａによって、第２のベアリング５ａの内径内に第１のベアリング６ａがベアリング高さ方向においてオーバーラップするように連結され、回転保持される。
ベアリング結合部材２ａは、第１のベアリング６ａの外輪の軸方向下面側と第２のベアリング５ａの外輪の上面側とを連結している。
径の大なる第２のベアリング５ａの内輪は、ベース７ａに接触保持されている。マグネット３とコイル４によって、ベアリング結合部材２ａは回転する。
ベアリング結合部材２ａが、第１のベアリング６ａの外輪と、第２のベアリング５ａの外輪と接する端面間の軸方向の距離は、ベアリング固定部材２７によって第１のベアリング６ａの内輪を軸方向に押し込んだときに第１のベアリング６ａと第２のベアリング５ａの軸方向にそれぞれ逆方向の荷重が作用するように決める。
したがって、それぞれのベアリングには常に逆方向の予圧が加わっているため、ベアリングの軸方向に種々方向の荷重が負荷しても、常に予圧が加わるベアリングで荷重を受けることができ、振動を発生することなく、回転精度を維持し騒音の発生を低減することができる。
また、アクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂは、第２図を部分拡大した第４図により説明する。ベース１１ａには固定軸が一体成形されている。径の小なる第３のベアリング１２ａは、ベース１１ａに一体成形された固定軸にベアリングの内輪が、固定部材１０５によって移動しないように接触保持されている。径の小なる第３のベアリング１２ａの外輪と、径の大なる第４のベアリング１３ａの外輪とは、ベアリング結合部材１０によって、第４のベアリング１３ａの内径内に第２のベアリング１２ａがベアリング高さ方向においてオーバーラップするように連結され、回転保持される。
径の大なる第４のベアリング１３ａの内輪は、ベース１１ａに固定されている。ベアリング結合部材１０が、第３のベアリング１２ａの外輪と、外輪と接する端面間の軸方向の距離は、ベアリング固定部材１０５によって第３のベアリングの内輪を軸方向に押し込んだときに、第３のベアリング１２ａと第４のベアリング１３ａの軸方向にそれぞれ逆方向の荷重が作用するように決める。
したがって、それぞれのベアリングには常に逆方向の予圧が加わっているため、ベアリングの軸方向に種々方向の荷重が負荷しても、常に予圧が加わるベアリングで荷重を受けることができ、振動を発生することなく、回転精度を維持し騒音の発生を低減することができる。
トランスデューサを支持するトランスデューサ支持部８を揺動運動させるアクチュエータ９は、ベアリング結合部材１０の外径側に装着若しくは圧入等により固定される。
次に、２つのベアリング組立体の組立方法を説明する。
まず、磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａとアクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂの構造は、ベアリング組立体Ａのベアリング結合部材２ａはベアリング組立体Ｂのベアリング結合部材１０に対して、コイル４を越えた位置に配置するマグネット３を保持するために外径が大きくなっている点と、径の大きいベアリングの外輪のコイル４と近接する部分が覆われていない点が異なるが、基本的に同じであり、組立方法は、アクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂについて説明する。
第５図によりアクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂの組立方法を説明する。まず、軸を一体成形したベース１１ａに径の大なるベアリング１３ａの内輪がベース１１ａに設けてある固定部５０１に位置決めする。この時、ベアリング１３ａの内輪とベース１１ａに一体形成してある軸５０３との中心が合うように位置決め用の治具を用いて芯出しを行い両者を接着剤で固定する。なお位置決めは接着によらず固定部５０１部分に段差を設けベアリング１３ａの内輪を嵌め込むようにしてもよい。
つぎに、ベアリング結合部材１０のベアリング収納部５０２に、径の大なるベアリング１３ａが収まるように設置する。この状態でベアリング１３ａの外輪の外周部が収納部５０２の外側の円周部分に、また外輪の軸方向の端面部分は収納部５０２の上面部分に設けた固定部５０４により位置決めされる。この時ベアリング１３ａの外輪と収納部５０２の外側の円周部分及び固定部５０４とを接着して固定する。なお固定方法は、接着に限らず、圧入でもよい。
その後、ベース１１ａに一体成形された軸５０３に径の小なるベアリング１２ａの内径がはめ合わされ、ベアリング固定部材１０５で固定する。
この組立方法において、ベアリング結合部材１０の収納部５０２に径の大なるベアリング１３ａを挿入した後に、ベース１１ａに組み合わせてもよい。
組立に際しあらかじめベアリングの回転精度を計測しておき、径の大きいベアリングと径の小さいベアリングの回転振れが互いに打ち消すように組み付けることにより、ベアリング単体の時より回転精度を向上することができる。
本実施例の磁気ディスク装置においては、第２図に示すように、ベース７ａの下面から磁気ディスク１を固定する固定部材１４までの高さｄは、ベアリングの軸方向の高さ（厚さ）に約０．５ｍｍ加えた寸法で製作可能であり、現在市販されている最も小型のベアリングの高さ１．０ｍｍから考慮して、１．５ｍｍ程度まで薄くできる。
これにより、磁気ディスク装置全体の厚さをＰＣＭＣＡ規格ＴＹＰＥ１の厚さ３．３ｍｍ以内に製作することができる。したがって、当然、ＰＣＭＣＡ規格ＴＹＰＥ２の厚さ５ｍｍ及びＴＹＰＥ３の厚さ１０．５ｍｍの磁気ディスク装置を容易に形成できる。この場合、磁気ディスクを取り付ける部分を軸方向に厚くし、複数枚の磁気ディスクを配置することができる。
以上のように磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａと、アクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂの２つのベアリング組立体を薄型に構成できる。
本実施例によれば、ベアリングとして径の異なるものを用い、それらを組み合わせることによりベアリング組立体を薄型化できる。これにより、磁気ディスク装置自体が薄型化できる。
また径の小さいベアリングを固定する固定軸が
ベース７ａ及び１１ａと一体成形されるため、部品点数の低減が図れる。
なお、上述のように磁気ディスク装置を構成するベアリング組立体Ａとベアリング組立体Ｂの構造は、ベアリング結合部材の形状が径の大きいベアリング保持部分で異なるがその他はほぼ同一であり、かつ本発明は両方に適用可能なため以下の構造説明は、ベアリング組立体Ａにより代表して行う。
ベアリングは適正に回転するには予圧が必要である。本実施例のベアリング組立体においても、ベアリング結合部材２ａの径の小なるベアリング６ａの外輪と接触する面と、径の大なるベアリング５ａの外輪と接触する面との高さはそれぞれのベアリングに予圧が作用するように規定されている。それぞれのベアリングに予圧が作用することによって、スピンドルモータの回転精度が向上する。
回転精度を向上させる予圧方法としては、磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａの構造として、第６図に示すように径の大きいベアリング５ａの内輪のベース７ｂへの固定部分に弾性体２８を配してもよい。また、第７図に示すように軽の小さいベアリング６ａの外輪とベアリング結合部材２ｂとの間に弾性体２９を配してもよい。第６図及び第７図に示すように、弾性体を配置すると部品の製作精度が多少ばらついても予圧力をほぼ一定にすることができる、いわゆる定圧予圧とすることができる。
本発明の第２実施例を、第８図を用いて説明する。第８図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例は、第１実施例に対し、径の小さいベアリングを固定する固定軸の構造が異なる。固定軸１０６は、ベース１０７に一体形成せず別部品として作成し、ベース１０７に圧入されている。
このように、固定軸を別部品とすることによりベース１０７の加工が容易となる。なお、圧入後にベース１０７に対する直角度を出すために追加工を施すとよい。
本発明の第３実施例を、第９図を用いて説明する。第９図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例は、第１実施例に対し、径の小さいベアリングを固定する固定軸の構造が異なる。径の小さいベアリング６ｂを固定する固定軸はベース７ｃと一体加工しているが、この固定軸はさらに径の小さいベアリングの内輪を兼ねた形状になっている。本実施例のベアリング組立体の組立は、前記第１実施例の場合とベアリング結合部材を取り付けるところまでは同じである。径の小さいベアリングは、まず外輪を固定軸の回りに入れた後、外輪をベアリング結合部材に接するように片側に寄せ固定軸と外輪との間を広くしてボールを入れ、ボールをリテーナ（図示せず）によって固定軸の回りの所定位置に位置決めする。したがって、ベアリング結合部材と径の小さいベアリングの外輪との間隔は、外輪を片寄せしたときにボールが挿入できる広さが必要である。本実施例の構造に前記第１の実施例の第６図及び第７図に示す弾性体を配置してもよい。
本発明の第４実施例を、第１０図を用いて説明する。第１０図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例は、第１実施例に対し、ベアリング結合部材２ｃの構造が異なる。本実施例では径の小さいベアリング６ｃの外輪がベアリング結合部材２ｃと一体加工されている。本実施例のベアリング組立体の組立は、前記第３実施例と異なり、あらかじめ径の小さいベアリング６ｃを構成するボールと内輪とをベアリング結合部材２ｃに挿入しリテーナで位置決めした後に、ベアリング結合部材２ｃを固定軸及び径の大きいベアリングの外輪に挿入することにより行う。本実施例においても径の大きいベアリングの外輪とベース７ａとの固定部に第６図に示す弾性体を配置してもよい。
本発明の第５実施例を、第１１図を用いて説明する。第１１図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例は、第１実施例に対し、ベース７ｄの形状が異なる。本実施例は径の大きいベアリング５ｂの内輪をベース７ｄに一体加工している。本実施例においても、径の大きいベアリングをボールと外輪とを別々にベース７ｄの内輪相当部分に挿入し固定した後は、第１実施例と同様に組立ることができる。
本実施例においても径の小さいベアリングの外輪とベアリング結合部材２ａとの固定部に第７図に示す弾性体を配置してもよい。
上記第３乃至第５実施例の構造によればベアリング結合部材がベアリングの部品と一体加工されているため部品の点数が少なくてよいという効果がある。
本発明の第６実施例を、第１２図乃至第１６図を用いて説明する。
第１２図は、本実施例に係る磁気ディスク装置を示す断面図である。
本実施例の磁気ディスク装置は、第１２図に示すように、前記第１実施例の磁気ディスク装置を示す第２図に対し、トランスデューサと、トランスデューサ支持部８と、アクチュエータ９と、磁気ディスク１と、磁気ディスク１を固定する固定部材１４と、磁気ディスク１を回転させるスピンドルモータと、アクチュエータおよびスピンドルモータを固定するベースおよび蓋１５は同じであり、磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａ’（第２図のＡに相当）と、アクチュエータ９部分のベアリング組立体Ｂ’（第２図のＢに相当）の２つのベアリング組立体のある点も同じである。なお、本実施例では第１２図に示す構造においてベアリング組立体Ｂ’は第２図のベアリング組立体Ｂと同一の構造である。
なお、ｈ、ｄは図２と同様であり、ｈは配線基板設置用の空間を示し、ｄはベースからディスク固定部材までの高さを示す。
前述までの第１乃至第５実施例と異なる点は、磁気ディスク１を回転させるベアリング組立体Ａ’の回転中心である固定軸が、ベアリング組立体Ｃと一緒に回転する構造になっていることである。この構造を、第１２図のベアリング組立体Ａ’の部分を拡大した第１３図により詳細に説明する。
回転する部分はベアリング結合部材４１ａであり、ベアリング結合部材４１ａにはマグネット３が取り付けられている。マグネット３に対向する位置にベース４６ａに固定されたコイル４がある。このマグネット３とコイル４によって、ベアリング結合部材４１ａは回転する。
径の小なる第１のベアリング４５ａの内輪と、径の大なる第２のベアリング４４ａの内輪とは、ベアリング結合部材４１ａによって連結され、径の大なる第２のベアリング４４ａの内径内に径の小なる第１のベアリング４５ａがベアリング高さ方向においてオーバーラップするように連結され、回転保持される。径の小なる第１のベアリング４５ａの外輪と径の大なる第２のベアリング４４ａの外輪とは、ベース４６ａを介して保持される。
ベアリング結合部材４１ａと径の小なる第１のベアリング４５ａの内輪とは固定部材４７によってベアリング４５ａの内輪のベース側で固定される。固定は接着によってもネジで締結してもよい。
このとき、径の小なる第１のベアリング４５ａの外輪と径の大なる第２のベアリング４４ａの外輪とが接触する面間の高さは、それぞれのベアリングに予圧が作用するように規定されるため、スピンドルモータの回転精度が向上する。
回転精度を向上させる予圧の方法としては、第１４図に示すように、径の小なる第１のベアリング４５ａの外輪とベース４６ａとが接触する面に弾性体４８を挟んでもよい。また、第１５面のように、径の大なる第２のベアリング４４ａの外輪とベース４６ａとが接触する面に弾性体４９を挟んでもよい。弾性体を配置すると部品の製作精度が多少ばらついても予圧力をほぼ一定にすることができる、いわゆる定圧予圧とすることができる。
本実施例のベアリング組立体の組立方法は、第１６図に示すようにベース４６ａと径の小なるベアリング４５ａとがはめ合わされる。次に径の大なるベアリング４４ａと回転軸５１５を有するベアリング結合部材４１ａとがはめ合わされる。その後、径の大なるベアリング４４ａがはめ合わされたベアリング結合部材４１ａの回転軸５１５をベース４６ａにはめ合わされた径の小なるベアリング４５ａの内輪にはめ合せることによって、径の大なるベアリングの内径内に径の小なるベアリングを配置することができる。最後に、ベアリングを固定するために固定部材４７を回転軸５１５とベアリング４５ａの内輪とを固定するように配置する。この実施例によれば、ベアリング組立体の組立が各部品ごとに位置決めされるため、簡単に行えるとともに組立行程が少ないので量産に向く。
以上に示すように、径の大なる第２のベアリング４４ａの内径内に径の小なる第１のベアリング４５ａが配置されるように保持されるため、ベアリング組立体の高さを薄くすることができ、磁気ディスク装置全体の高さを薄くできる。
本発明の第７実施例を、第１７図を用いて説明する。第１７図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例は、第６実施例に対し、ベアリング結合部材４１ｂの構造が異なる。ベアリング結合部材４１ｂには、径の大きいベアリング４４ｂの内輪が一体形成されている。
本実施例においても、回転精度を向上させるための予圧方法として、第６実施例に示す第１４図及び第１５図と同様に弾性体を配置してもよい。
本発明の第８実施例を、第１８図を用いて説明する。第１８図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例は、第６実施例に対し、ベース４６ｂの構造が異なる。ベース４６ｂは、径の小さいベアリング４５ｂの内輪が一体形成されている。
本実施例においても、回転精度を向上させるための予圧方法として、径の大きいベアリング４４ａの外輪とベース４６ｂの固定部、及び径の大きいベアリング４４ａの内輪とベアリング結合部材４１ａとの固定部に弾性体を配置してもよい。
本発明の第９実施例を、第１９図を用いて説明する。第１９図は、本実施例の磁気ディスク装置のベアリング組立体Ａの部分を示す断面図である。本実施例ベアリング組立体Ａの構造は、第７実施例と第８実施例とを合わせた点が他の実施例と異なる。すなわち、ベース４６ｂは第８実施例と同様の径の小さいベアリング４５ｂの内輪が一体形成されているものを用い、ベアリング結合部材４１ｂは第７実施例の径の大きいベアリング４４ｂの内輪が一体形成されたものを用いている。
本実施例においても、回転精度を向上させるための予圧方法として、径の大きいベアリング４４ｂの外輪とベース４６ｂの固定部に弾性体を配置してもよい。
上記第７乃至第９実施例の構造によればベアリング結合部材がベアリングの部品と一体加工されているため部品の点数が少なくてよいという効果がある。
本発明によれば、大きさの異なる２個のベアリングを、径の大きいベアリングの内輪内に径の小さいベアリングを配置するようにしたために、ベアリング組立体のが薄くできこのベアリング組立体を用いた磁気ディスク装置の小型・薄型化が達成できる。
Claims (1)
- 磁気情報を保持する磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、前記磁気ディスクへの情報の書き込み及び／または読み出しを行うためのトランスデューサを前記磁気ディスク表面で移動させるアクチュエータと、前記スピンドルモータと前記アクチュエータとを固定するベースとを備えてなる磁気ディスク装置において、前記スピンドルモータを回転させるためのベアリング組立体と前記アクチュエータを揺動させるためのベアリング組立体の少なくとも一方が、径の大きいベアリングと前記径の大きいベアリングの内側に配置された径の小さいベアリングとを有し、前記径の小さいベアリングの内輪をベースに一体成形された固定軸にその軸方向に移動しないように前記固定軸の一方の端部から固定部材によって固定し、前記径の大きいベアリングの内輪を前記固定軸の軸方向において他方の端部から前記ベースで保持し、前記径の大きいベアリングの外輪と前記径の小さいベアリングの外輪を外輪結合部材で結合したことを特徴とする磁気ディスク装置。
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