JP6117561B2 - ハードディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハードディスク装置に関するものである。

従来、ハードディスク装置のスイングアームを揺動可能に支持する軸受装置は、２つの転がり軸受を軸方向に隣接して配置し、内輪同士あるいは外輪同士を相互に近接させる方向に加圧することで予圧をかけることが一般的である。このような構造の軸受装置においては、スイングアームの動作時における軸受の共振を回避するためにスイングアームの制御周波数を軸受の共振周波数より低く抑える必要があり、スイングアーム先端のヘッドの位置決め精度を向上することができないという不都合がある。
軸受において発生した振動がスイングアームに伝達されることを防止するための防振部材を備えた軸受装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）

特開２００６−２４２２９２号公報

しかしながら、特許文献１の軸受装置は、防振部材を軸受とスイングアームとの間に介在させることで、防振を図るものであるため、軸受の振動自体を抑えるものではない。また、転がり軸受とスイングアームとの間に変形可能な防振部材を介在させると、スイングアームを転がり軸受によって精度よく支持させることができないという不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、転がり軸受によりスイングアームを高精度に支持させた状態で、転がり軸受の防振を図り、制御周波数を向上してヘッドの位置決め精度を向上することができるハードディスク装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、固定部材と、該固定部材に対して回転する回転部材と、該回転部材を前記固定部材に対して回転可能に支持する１以上の転がり軸受とを備え、前記固定部材と前記回転部材との間に、両者が軸方向に相対的に移動したときに内容積が変化するように画定され、内部に粘性流体が充填された流体室と、該流体室に連続し該流体室の内容積変化に応じて粘性流体が流動させられる流路とが設けられている軸受装置と、該軸受装置によって揺動可能に支持され、先端にヘッドを有するスイングアームとを備えるハードディスク装置を提供する。

本態様によれば、固定部材に対して１以上の転がり軸受により回転可能に支持された回転部材を回転させることにより、回転部材を精度よく回転させることができる。この場合において、回転部材の駆動周波数をその固有振動数に近づけていくと、回転部材と固定部材とが相対的に軸方向に移動するような成分を含む振動が発生させられるようになる。

相対的な軸方向の移動が発生すると流体室の内容積が変化して粘性流体が流路を通過させられる。流路を十分に狭く形成しておくことにより、粘性流体が流路を通過する際の粘性抵抗によって振動が減衰されるダンパー効果が発生する。これにより、固定部材に対して回転部材を精度よく回転可能に支持するとともに、駆動周波数を高くしても共振の発生を防止することができる。
そして、高い制御周波数でスイングアームを揺動させても、転がり軸受の共振を防止でき、スイングアームの先端のヘッドの位置決め精度を向上することができる。

上記態様においては、前記固定部材と前記回転部材とを相対回転可能に封止するシール部を備えていてもよい。
このようにすることで、固定部材と回転部材との軸方向の相対移動により、流体室の内容積が変動して、粘性流体が流路を流動した場合でも、シール部によって外部に漏れることが防止され、長時間にわたって防振効果を持続させることができる。

また、上記態様においては、前記転がり軸受に予圧を付与する予圧手段を備えていてもよい。
このようにすることで、予圧手段によって付与された予圧により転がり軸受のボールとレース面との間のガタをなくして、位置決め精度を向上し、回転時の負荷トルクのバラツキを防止することができる。

また、上記態様においては、単一の前記転がり軸受を備え、前記予圧手段が、前記固定部材または前記回転部材の一方に固定された磁石と、前記固定部材または前記回転部材の他方に、前記磁石と軸方向に対向して配置された磁性体とを備えていてもよい。
このようにすることで、磁石と磁性体との間に発生する磁気吸引力または磁気反発力によって固定部材と回転部材とを相互に軸方向に付勢して単一の転がり軸受に予圧を付与することができる。予圧を付与することにより、位置決め精度を向上し、回転時の負荷トルクのバラツキを防止できる。また、軸方向に２つの転がり軸受を配置する場合と比較して、単一の転がり軸受に予圧を付与でき、軸方向の薄型化を図ることができる。

また、上記態様においては、前記固定部材および前記回転部材が磁気回路を構成する磁性体を備えていてもよい。
このようにすることで、予圧を付与するための磁石の磁束が磁気回路によって閉じることにより、外部に漏洩することを防止することができる。

また、上記態様においては、２つの転がり軸受を備え、前記予圧手段が、前記転がり軸受の内輪どうしまたは外輪どうしを軸方向に近接させた位置に予圧を付与していてもよい。
このようにすることで、予圧手段によって付与された予圧により転がり軸受のボールとレース面との間のガタをなくして、位置決め精度を向上し、回転時の負荷トルクのバラツキを防止することができる。

また、上記態様においては、前記流体室内に前記転がり軸受が配置され、前記粘性流体がオイルであってもよい。
このようにすることで、防振のための粘性流体を転がり軸受の潤滑用に兼用することができる。また、オイルを使用することにより、増調剤等を原因とする転がり軸受の回転時のトルク変動を防止することができる。

また、上記態様においては、前記固定部材および前記回転部材の前記流路に面する部分の材料の線膨張係数が、他の部分の線膨張係数より大きくてもよい。
このようにすることで、温度変化による粘性流体の粘度の変化に合わせて、流路の流通断面積を変化させ、温度変化に関わらず一定の防振効果を維持することができる。

また、上記態様においては、前記粘性流体が、リン酸エステルまたはフッ素を主成分とする流体であってもよい。
このようにすることで、これらの成分は低アウトガスの成分であり、ハードディスク装置に用いた場合においても記憶媒体へのアウトガス成分の付着を防止して、記憶媒体の健全性を維持することができる。

また、上記態様においては、前記シール部の外側に前記転がり軸受が配置されていてもよい。
このようにすることで、防振のための粘性流体の量を最小限に抑えることができ、軸受装置全体を小型化することができる。

本発明によれば、転がり軸受によりスイングアームを高精度に支持させた状態で、転がり軸受の防振を図り、制御周波数を向上してヘッドの位置決め精度を向上することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るハードディスク装置を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る軸受装置を示す縦断面図である。 図２の軸受装置のシール部を示す部分的な拡大縦断面図である。 図２の軸受装置の第１の変形例を示す縦断面図である。 図２の軸受装置の第２の変形例を示す縦断面図である。 図２の軸受装置の第３の変形例を示す縦断面図である。

本発明の一実施形態に係る軸受装置２およびハードディスク装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る軸受装置２は、図１に示されるように、ハードディスク装置１に備えられている。

本実施形態に係るハードディスク装置１は、円板状の磁気記憶媒体３と、該磁気記憶媒体３への情報の読み書きを行うヘッド４と、該ヘッド４を先端に固定したスイングアーム５と、該スイングアーム５を揺動可能に支持する本実施形態に係る軸受装置２と、スイングアーム５を駆動するボイスコイルモータ６とを備えている。

本実施形態に係る軸受装置２は、図２に示されるように、中央に柱状部７を有する固定部材８と、一端が閉塞された円筒状のスリーブ部９を有する回転部材１０と、固定部材８の柱状部７と回転部材１０のスリーブ部９との間に配置され、固定部材８に対して回転部材１０を回転可能に支持する単一の転がり軸受１１と、該転がり軸受１１に予圧を付与する予圧手段１２とを備えている。

転がり軸受１１は、固定部材８の柱状部７を嵌合させる内輪１１ａと、回転部材１０のスリーブ部９に嵌合される外輪１１ｂと、これら内輪１１ａと外輪１１ｂとの間に挟まれ周方向に間隔を空けて複数配置されたボール１１ｃとを備えている。内輪１１ａおよび外輪１１ｂには、ボール１１ｃを転動させるレース面１１ｄが設けられており、内輪１１ａと外輪１１ｂとを軸方向にずらす方向に力を加えることにより、予圧をかけ、ボール１１ｃとレース面１１ｄとのガタをなくすことができるようになっている。

予圧手段１２は、固定部材８の柱状部７の先端に埋め込まれた磁石１３と、回転部材１０の内、少なくとも磁石１３に軸方向に間隔を空けて対向する位置に配置される部分に設けられた磁性体１４とを備えている。これにより、固定部材８に対して回転部材１０は、磁石１３と磁性体１４との間の磁気吸引力によって相互に軸方向に近接する方向に付勢されるようになっている。
すなわち、磁石１３と磁性体１４との間の磁気吸引力によって、転がり軸受１１に予圧が付与され、ボール１１ｃとレース面１１ｄとのガタをなくすことができる。

固定部材８の柱状部７の基端側には、柱状部７より一段外径の大きな大径部１５が設けられている。回転部材１０のスリーブ部９の開放端は、大径部１５と半径方向に対向する位置まで延び、大径部１５との間に円環状の隙間を空けて配置されるようになっている。また、回転部材１０のスリーブ部９の開放端には、先端に向かって広がるテーパ内面１６が設けられている。

これにより、転がり軸受１１を収容する空間は回転部材１０および固定部材８によって円環状の隙間以外を閉塞された空間となっている。該空間は、オイル（粘性流体：図３参照。）１７が充填される流体室１８として構成されている。オイル１７としては、例えば、リン酸エステルを主成分とするオイル、または、フッ素を主成分とするオイルを使用することが好ましい。

円環状の隙間は、流体室１８に接続する流路１９を構成している。流路１９を構成する隙間の厚さは、３μm以上１３μm以下であることが好ましい。
また、テーパ内面１６と大径部１５の外面との間に形成される開放端に向かって漸次広がる部分は、図３に示されるように、オイル１７の液面が配置されることによりその表面張力によってオイル１７を流体室１８および流路１９内に保持するシール部２０として機能するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る軸受装置２およびハードディスク装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る軸受装置２によれば、固定部材８に設けられた磁石１３と回転部材１０に配置されている磁性体１４との磁気吸引力によって固定部材８と回転部材１０とが軸方向に相互に近接する方向に吸引され、予圧が付与された状態となってボール１１ｃとレース面１１ｄとのガタが低減される。これにより、スイングアーム５が滑らかに揺動して、先端に設けられたヘッド４を精度よく位置決めすることができる。

この状態で、ボイスコイルモータ６の作動によりスイングアーム５を高い制御周波数で揺動させると、制御周波数が固有振動数に近づくに連れて、転がり軸受１１に振動が発生しようとするが、流体室１８にオイル１７が充填されているので、流体室１８の内容積が変動する方向に振動すると、流体室１８内のオイル１７が流路１９を流動するようになる。流路１９は、十分に薄く形成され、オイル１７は粘性流体であるので、オイル１７が流路１９を流動する際の粘性抵抗によって振動が減衰させられる。

すなわち、スイングアーム５を固有振動数に近い制御周波数によって駆動しても、共振の発生を抑えることができ、高い位置決め精度でヘッド４を位置決めすることができるという利点がある。オイル１７は、流体室１８に連絡する流路１９およびシール部２０にまで充填されており、シール部２０におけるオイル１７液面の表面張力によって、流路１９から外部に漏洩しないように保持される。したがって、長時間にわたって、ダンパー効果を発揮することができる。

また、流体室１８内に転がり軸受１１が配置されていることにより、防振用のオイル１７を転がり軸受１１の潤滑用にも兼用することができる。また、オイル１７として、リン酸エステルを主成分とするオイル、または、フッ素を主成分とするオイルを使用しているので、アウトガスの発生を抑えて、磁気記憶媒体３の健全性を維持することができる。さらに、グリスのように増調剤を含んでいないので、増調剤を原因とする負荷トルクの変動を防止することができるという利点もある。

また、本実施形態においては、単一の転がり軸受１１に磁石１３と磁性体１４との磁気吸引力により予圧を付与しているので、軸方向に２つの転がり軸受１１を配置して予圧を付与する従来構造のものと比較して、軸方向の寸法を低減し、薄型に構成することができるという利点がある。また、転がり軸受１１が単一であるため、ヒステリシスを小さくすることができ、ヘッド４の位置決め精度を向上することができる。その結果、磁気記憶媒体３の読み書き動作を安定させることができる。また、負荷トルクも小さくなるため、位置決めのための電力を低減することができる。

なお、本実施形態においては、固定部材８に磁石１３、回転部材１０に磁性体１４を配置したが、これに代えて、図４に示されるように、固定部材８に磁性体１４、回転部材１０に磁石１３を配置してもよい。また、両方とも磁石１４によって構成してもよい。また、磁気吸引力によって転がり軸受１１に予圧を付与することとしたが、これに代えて、磁気反発力によって予圧を付与することにしてもよい。

また、本実施形態においては、磁石１３と磁性体１４との磁気吸引力によって単一の転がり軸受１１に予圧を付与することとしたが、これに代えて、図５に示されるように、従来構造と同様に、２つの転がり軸受１１を軸方向に配列し、内輪１１ａどうしあるいは外輪１１ｂどうしを近接させる方向に加圧して予圧をかけることにしてもよい。図５に示す例では、外輪１１ｂ間にスペーサ２１を配置し、内輪１１ａどうしを近接させる方向に加圧することで予圧をかけている。

また、転がり軸受１１を流体室１８内に配置して潤滑材と防振用のオイル１７とを兼用したが、これに代えて、図６に示されるように、シール部２０の外側に転がり軸受１１を配置してもよい。
このようにすることで、防振用のオイル１７を潤滑材として兼用することはできないが、オイル１７の量を低減することができ、また、シール部２０をコンパクトに構成して全体としてコンパクトな軸受装置２を提供することができるという利点がある。

また、本実施形態においては、固定部材８および回転部材１０の流路に面する部分の材料が、他の部分の材料より大きい線膨張係数を有するように構成してもよい。このようにすることで、粘性流体が高温になって粘性が低下した場合には、線膨張係数の大きい部分が他の部分より大きく膨張して流路の流通断面積を縮小させる。また、粘性流体が低温になって粘性が増大した場合には流路の流通断面積を拡大させる。これにより、一定の流動抵抗を維持して一定の防振効果を維持ことができるという利点がある。

１ ハードディスク装置
２ 軸受装置
４ ヘッド
５ スイングアーム
８ 固定部材
１０ 回転部材
１１ 転がり軸受
１１ａ 内輪
１１ｂ 外輪
１３ 磁石（予圧手段）
１４ 磁性体（予圧手段）
１７ オイル（粘性流体）
１８ 流体室
１９ 流路
２０ シール部

Claims (10)

1. 固定部材と、該固定部材に対して回転する回転部材と、該回転部材を前記固定部材に対して回転可能に支持する１以上の転がり軸受とを備え、
   前記固定部材と前記回転部材との間に、両者が軸方向に相対的に移動したときに内容積が変化するように画定され、内部に粘性流体が充填された流体室と、該流体室に連続し該流体室の内容積変化に応じて粘性流体が流動させられる流路とが設けられている軸受装置と、
   該軸受装置によって揺動可能に支持され、先端にヘッドを有するスイングアームとを備えるハードディスク装置。
2. 前記固定部材と前記回転部材とを相対回転可能に封止するシール部を備える請求項１に記載のハードディスク装置。
3. 前記転がり軸受に予圧を付与する予圧手段を備える請求項１または請求項２に記載のハードディスク装置。
4. 単一の前記転がり軸受を備え、
   前記予圧手段が、前記固定部材または前記回転部材の一方に固定された磁石と、前記固定部材または前記回転部材の他方に、前記磁石と軸方向に対向して配置された磁性体とを備える請求項３に記載のハードディスク装置。
5. 前記固定部材および前記回転部材が磁気回路を構成する磁性体を備える請求項４に記載のハードディスク装置。
6. ２つの転がり軸受を備え、
   前記予圧手段が、前記転がり軸受の内輪どうしまたは外輪どうしを軸方向に近接させた位置に予圧を付与している請求項３に記載のハードディスク装置。
7. 前記流体室内に前記転がり軸受が配置され、
   前記粘性流体がオイルである請求項１から請求項６のいずれかに記載のハードディスク装置。
8. 前記粘性流体が、リン酸エステルまたはフッ素を主成分とする流体である請求項１から請求項７のいずれかに記載のハードディスク装置。
9. 前記シール部の外側に前記転がり軸受が配置されている請求項２に記載のハードディスク装置。
10. 前記固定部材および前記回転部材の前記流路に面する部分の材料の線膨張係数が、他の部分の線膨張係数より大きい請求項１から請求項９のいずれかに記載のハードディスク装置。

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