JPH01290164A

JPH01290164A - 磁気ディスク装置のスピンドル構造

Info

Publication number: JPH01290164A
Application number: JP11911888A
Authority: JP
Inventors: Akio Takatsuka; 章郎高塚; Hideaki Amano; 天野　英明; Kiyoshi Fukunaga; 福長　清; Marutomo Gotou; 丸朋後藤; Yoichi Inoue; 陽一井上; Chikayuki Sogabe; 曽我部　親之; Hirohisa Aihara; 裕寿相原; Toshio Shiono; 塩野　敏夫; Atsushi Naruse; 成瀬　淳; Takeshi Takahashi; 毅高橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-05-18
Filing date: 1988-05-18
Publication date: 1989-11-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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係り一特にインナーロータ
ー型スピンドルモータを使った磁気ディスク装置におい
て、熱変位に起因するサーマルオフトラックを防止する
に好適な磁気ディスク装置のスピンドル構造に関する。

〔従来の技術〕

従来のインナーローター型スピンドルモータを使った磁
気ディスク装置は、特開昭６１−１６０８７６号公報に
記載されているように、ディスク円板を搭載するハブに
ローターが固定されておシ、ステーターはシャフトに固
定されている。該ハブは２つのベアリングによってシャ
フトに保持され、モーターの回転力によ〕回転する。こ
れを第７図を用いて説明する。

第７図は、従来の磁気ディスク装置の内部構造を示す縦
断面図で、ディスク円板（図示せず〕を搭載するための
ハブ２１に、ベアリング２４、ブダシ＆５１、ベアリン
グ２５が接合されている。この接合は一般に接着剤が用
いられる。ハブ２１は、２つのベアリング２４．２５を
介してシャフト２６に支持されている。マグネウド２５
は、ヨーク３９を介してハブ２１に接合されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の装置においては、一般にハブ２１の材質はアルミ
材、ベアリング２４．２５の材質は軸受鋼、マグネウド
２３の材質はフェライト又はコバルト系合金、プツシ為
５１の材質は８８４１鋼等の鋼が用いられる。

一般に磁気ディスク装置の動作中は、モーター部、ベア
リング部、及び、制御回路のＩＣ，ＬＳＩ素子等が熱を
発生し、磁気ディスク装置全体の温度が上昇する。各金
属に熱膨張が生じると、ハブ２１には熱膨張係数の異な
る異種金属が多数結合されるため、ハブ２１の各部分の
熱変位は均一にならない。具体的に言えば、第７図にお
いて、ハブ２１の回転軸方向上部はハブ２１の肉厚が厚
いためハブ２１の熱変位は主としてハブ２１の熱膨張量
に依存する。ハブ２１の回転軸方向中央部の熱変位は、
ハブ２１の肉厚が薄いため主としてマグネウド２３の熱
膨張量に依存する。ハブ２１の回転軸方向下部の熱変位
は、ハブ２１の肉厚が薄いためベアリング２５、プツシ
為５１の熱膨張量に大きく依存する。

これらの異なる熱膨張量は、接合された金属の不均一な
熱膨張によシ、ハブ２１のゆがみ、ハブ２１に搭載され
るディスク円板（図示せず）の傾きを引き起こす。これ
を具体的に説明する。

第８図は第７図で円で囲んだ部分５１の拡大断面図テあ
る。ハブ２１は接着剤によりでプ噌シェと接着されてい
る。プッシ１５１の熱膨張量（第８図の矢印ａ）がハブ
２１の熱膨張！（第８図の矢印ｂ）より大きい場合は、
ハブυは熱膨張によシ点線の状態から集線の状態に変形
し、結果として、ハブ２１上に搭載される磁気ディスク
円板（図示せず）が傾（ことになる。

また、接着剤による各金属の接合では接着剤を接合部分
に完全に均一に塗ることは難しい。すると、接着剤の量
の多少によシ接着力が異なるので、熱膨張が発生した場
合にハブ２１の熱変位は局所的に異なることになる。従
って、ハブ２１の重心が変化し、回転軸の傾きが生じる
ことがあった。

以上の理由によって、特にサーボ面サーボ方式の磁気デ
ィスク装置においてサーマル・オフトラックが生じるこ
とがあった。

本発明の目的は、異種金属間接合によシ生じるハブ各部
分の不拘−表熱変形、磁気ディスク円板の傾き、及び、
回転軸の傾きを除去し、サーマルオフトラックを防止す
ることのできる磁気ディスク装置のスピンドル構造を提
供することにある。

〔課題を解決するための手汐〕

上記課題は、インナーローター型スピンドルモータを使
った磁気ディスク装置において、以下の様に構成するこ
とによって達成される。

シャフトと、該シャフトに固定されたステータと、該シ
ャフトのステータの両側に配置された２組のベアリング
と、該ベアリングによって回転可能なように支持され少
なくとも１枚の磁気ディスク円板を搭載するハブと、該
ハブの内周面に該ステータと対向して設けられたロータ
を有する磁気ディスク装置において、上記ベアリンブト
上記ハブ間にベアリングの外局部に沿りて円筒形のスリ
ーブを挿入する。該スリーブは上記ベアリングによって
回転可能なように支持する。そして、この一体スリーブ
の軸方向ほぼ中央の内周面にスピンドルモータの磁界を
形成するためのマグネート（ロータ）を設ける。一体ス
リーブはベアリングの材質（軸受鋼）とほぼ同じ熱膨張
係数で、かつ、マグネダトの磁力を強め、ヨークの役目
を果たす磁性体、例えば８８４１鋼によ〕作成する。一
体スリーブ外周面とハブの内周面は、回転軸方向ほぼ中
央部付近の円環状の一部分、例えば幅１ｏ■の領域にて
接合する。接合の方法としては、焼きばめ結合すること
が望ましい。接合部以外の一体スリーブの外周面とハブ
の内周面は、両者が接触しないように微小なる隙間を持
たせる。さらに、ハブの内周で接合部付近に円環状の切
欠き溝を設ける。

また、上側のベアリングは、その外周部のみをハブと接
着固定するが、内周部は、シャフトとベアリング内周面
との間にヘダドシーク方向に圧力を加えるようにおよそ
１７３周分の長さのＯリングを挿入し、隙間を持たせる
。下側のベアリングはその内外周面ともに接着固定する
。上部のベアリングは、下部のベアリングより小さいサ
イズのものを用いる。

〔作用〕

以上のように構成した磁気ディスク装置は、ベアリング
と一体スリーブに熱膨張が生じても、両者は熱膨張係数
がほぼ等しいので、両者はほぼ等しく膨張する。また、
一体スリーブとハブは熱膨張係数の異なる金属で形成さ
れるが、円環状の微小領域の接合部以外の領域では両者
は接触しておらず隙間になっているため、ハブ２１はベ
アリングやプリシェ等の金属の熱膨張の影響を受けずに
、ハブ自身の熱膨張係数に応じて均一に熱膨張する。

また、接合部はハブの回転軸方向中央部付近にあるため
、一体スリーブの熱膨張がハブの熱膨張に影響を及ぼし
たとしても、ハブは回転軸方向に対称に膨張するため、
軸方向の両端に有る磁気ディスク面の熱変位をほぼ同一
にすることができ、各ディスク面の熱変位の差を極小に
することが出来る。

また、接合部付近のハブの内周に、円環状の溝を設けて
いるので、一体スリーブのハブに及ぼす熱膨張の影響は
この円環溝部によって吸収されるので、結果として、ハ
ブは他の異種金属の熱膨張の影響をほとんど受けないこ
とになる。

また、上部のベアリング内周面とシャフトは接着固定せ
ずに隙間になっており、上部のベアリングは磁気へ曖ド
のシータ方向にラジアル与圧（回転軸方向と垂直方向へ
の与圧）が与えられるので、剛性が高くなり、回転軸の
触れ回りを小さくすることができる。

さらに、シャフトとベアリングの熱膨張量の差により生
ずる回転軸の変化も、上部ベアリングの内径を下部ベア
リングの内径より小さくすることによってその影響を減
少することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面にて説明する。

第５図は、本実施例にかかる磁気ディスク装置全体を示
す斜視図である。カバー１とベース２はネジ結合され、
ヘッド・ディスク−アセンブリ（ＨＤＡ）を構成してい
る。ＨＤＡは防振ゴム４２を介してフレーム３に取付け
られておシ、防振ゴム４２によルフレームに加わる振動
をＨＤＡに伝達しないようにしている。また、ベース２
の下部には、上位機種とのデータのやシ取シ、または、
磁気ディスク装置を駆動するための制御を行なうパ噌ケ
ージボ―ド４が取付けられている。

第６図は、ＨＤＡ内部の構造を示す分解斜視図テする。

ベース２の一方にはスピンドルモータ８がねじ止めされ
る。スピンドルモータ８のハブ２１の上には、磁気ディ
スク円板６とディスクスペーサ７が交互に所定の枚数積
み重ねられ、ディスククランプ５によりスピンドルモー
タ８上に固定される。スピンドルモータ８のシャフト２
６はカバー１によりネジ止めされる。

一方ｔベース２の他方には、ピボｖ）ベース９が増付け
られている。ピボットベース９には、磁気ディスク円板
６上に書かれた情報の読み出し／書き込みを行なうため
のへブトコア１０、及びへヴド１１が搭載されたキャリ
ッジアッシー１６が挿入される。ボイスコイルモータ２
０のコイル１９へ電流を流すと、ピボットベース９のシ
ャフト周りのトルクが発生し、へヴド１０を磁気ディス
ク円板６の所定の位置に移動、位置決めする。ヘッド１
１は、磁気ディスク円板上でのヘッド姿勢を保つための
ジンバルスプリング１２に結合され、ジンバルスプリン
グ１２はヘッド１０を円盤表面上に押し付ける作用をす
るａ−トスプリング１５に取付けられている。

ロードスプリング１５は、ヘッドアーム１４に取付けら
れ、ヘッドアーム１４は、キャリダシハブ４０の上部よ
りヘッドクランプ１５によシ固定される◎キャリリレア
ーム１６の側面には、リード／ライトＩＣを搭載した基
板１７が固定されており、基盤１７からＨＤＡ　外部に
フレキシブルプリンテダドサーキ雫ド１８が引きだされ
る。

第１図は、本実施例にかかる磁気ディスク装置のスピン
ドルモータ一部の断面図である。ディスク円板６の記載
は省略しである６シャフト２６は、２つの径をもつ円柱形の形状を有し、
プラケ嗜ト３５を介して、ベース２にねじ止めされる（
図示せず）。シャフト２６の上、下部にはベアリング２
４．２５が設けられている。ここでベアリング２４と、
ベアリング２５は大きさの異なるベアリングを用い、上
部のベアリング２４を小さくする。下部のベアリング２
５の外局には円筒状のブツシェ５１がはめこまれている
。この、プツシＳ５１は、後述する円筒状の一体スリー
ブ２２に円筒状のマグネット２５を挿入する際の製造上
の容易さのために用いられるものであ夛、特に磁気ディ
スク装置の構成上必要不可欠とされるものではない。ベ
アリング２４、プツシＳ３１の外周部には、これらを覆
うような円筒形の一体スリーブ２２が取付けられている
。一体スリーブ２２及びブダシ為５１は同一の材料、例
えば８８４１鋼が用いられる。

ステータコア２Ｂはシャフト２６に固定され、マグネッ
ト２５は一体スリーブ２２の内周に固定され、これらは
ＤＣブラシレスモータを構成している。

一体スリーブ２２は、第７図のヨーク３９の役目もかね
ている。マグネット２５は、例えばフェライト系合金よ
りなる永久磁石である。

一体スリーブ２２の上部及び下部には、磁気ディスク円
板を有する空間と、モーターを有する空間を気密に保た
めに磁性流体シール５０．５４が設けられている。これ
らの磁性流体シールについては、例えば特開昭５７−９
７９６５号公報、実開昭５９−２５６９１号公報に示さ
れているように周知の技術であるので、説明は省略する
。

一体スリーブ２２の外側には、複数の磁気ディスク円板
（図示せず）を搭載し九ハブ２１が配置され、一体スリ
ーブ２２とハブ２１は、ハブ２１０回転軸方向ほぼ中央
部付近の円周方向に帯状の領域、例えば幅１０票の領域
にて焼きばめ接合される。焼きばめ接合をするのは、接
合する２つの金属の加工精度を良くすれば接合状態を均
一にできること、接合力が強いこと、接合に対して接着
剤等の他の物質を介さないため不均一な熱変位が起きに
くいことによる・焼きばめ接合された領域、焼きばめ部３７は一定の幅で
円周上の全領域であることが好ましいが、円周上の数個
所の領域であっても良い。焼きばめ部５７以外は、一体
スリーブ２２とハブ２１は接触しておらず、両金属が熱
膨張しても接触しまいような十分な隙間、例えば約０．
２−の隙間になっている。

サラバネ２９は、ベアリング２４にスラスト与圧（回転
軸方向に与える与圧）を与えるためのバネである。ベア
リング２４．２５は一体スリーブ２４トシャ７ト２６に
接着固定されると、一体スリーブ２４とシャフト２６の
熱膨張量の違いによってベアリング２４゜２５に軸方向
の力が加わる。これを防ぐためにベアリング２４の内周
面はシャフト２６には接着さすに微小なる隙間を持たせ
、サラバネ２９で支持することによって軸方向の力を吸
収している。

位ｆ１ｍ出用マグ木ヴト５２は、対向して設けられるホ
ール素子（図示せず）によシ磁気ディスク装置を搭載し
たハブ２１０回転位置を検出するためのものである。基
板５Ｓは、ＤＣブラシレスモーターの回転を制御するた
めの制御回路を搭載した基板である。

以上のような構成にすることにより以下のような効果を
有する。

一体スリーブ２２とプ噌シエ５１は同一材質のため均一
に熱変形し、ゆがみが生ずることはない。ベアリング２
４．、２５と一体スリーブ２２は異種金属接合であるの
で異なる熱変形によるゆがみが生ずるＯしかし、一体ス
リーブ２２はハブ２１トは焼きばめ領域５７だけでしか
接触しておらず、この一体スリーブ２２とハブ２１の異
種金属接合によ）生ずるハブ２１のゆがみは極めて少な
い。

従って、ハブ２１は他の異種全厚による熱変形の影響を
受けずに熱膨張する。仮に、一体スリーブ２２の熱膨張
の影響を受けるにしても、接合領域が軸方向中央部に有
るので、ハブ２１は軸方向に対称に熱変位する。ハブ２
１に搭載されるディスク円板は一般にハブ２１と口しア
ルミ材を基材としているため、ハブ２１の同様に熱膨張
するので、磁気ディスク円板の傾きや、回転軸の変位を
除去できサーマルオフトラリフを防止することが出来る
。

第２図は、第１図における焼きばめ部５７において、ハ
ブ２１の焼きばめ領域５７付近に切欠き溝５６を設けた
例を示す。切欠き溝５６は例えば幅１■、深さ１５ｍの
溝を円周方向に連続的に設けたものである。この切欠き
３６を設けることによって、ハブ２１の焼きばめ領域５
７付近で生ずるゆがみの影響は、切欠き＠５６によって
吸収されハブ２１の回転軸方向に伝わりにくくする効果
がある。

さらに本実施例では、サーマルオフトラリフを防止する
手段として、ベアリング２４の内輪とシャフト２６０間
に例えば１Ａ周分のＯリング２７をはさみ、磁気ヘッド
のシータ方向と同方向にラジアル与圧を加える。

第３図は、ベアリング２４に加える与圧方向を示した第
１図のＡ−Ａ部の断面図でおる。シャフト２６には加工
が容易な同心溝４１が加工されている。

この同心＠　４１に約１７３周分のＯリング２７が接着
固定し、へりドシーク方向にベアリング２４を片寄せる
ように圧力を加えている。この方法によれば一加工の難
しい偏心溝を形成し、この溝に全周分の０リングを挿入
するという従来の方法に比べ、簡単な構成でラジアル与
圧できるという効果を有する。

ラジアル与圧は、ヘダドシーク方向に加えられる。一般
に、磁気ヘッドを搭載したリニアクチェエータがヘリド
シーク方向に往復移動をすると、磁気円板を搭載したハ
ブやスピンドルモーターはへラドシーク方向に振れが生
ずる。この場合、第５図で与圧方向とへラドシーク方向
が直角方向であるとすると、与圧方向、即ち、振れの生
ずる方向に隙間５０があることになるから十分な剛性を
得られないからである。

また、本実施例ではベアリング２４の内径は、ベアリン
グ２５の内径より小さい物を用いる。一般に、熱変形に
よる径の変化は、（直径）×（熱膨張係数）×（温度変
化）の式で表される。この式から、シャフト２６とベア
リング２４の内周の熱膨張による隙間の変化量は、直径
に比例して大きくなる。従うて一ベアリング２４に小さ
いサイズのベアリングを用いると熱膨張による影響を小
さくすることが出来る。

同様に、ベアリング２５も小さいサイズのベアリングを
用いると、熱膨張の影響を小さく出来る。

しかし、磁気ディスク円板等を搭載したノ１プ２１、一
体スリーブ２２、マグネ噌ト２５を支えるのは２つのベ
アリング２４．２５であり、このうちベアリング２４の
内周はシャフト２６には接着固定されていないので、こ
れらの重量をささえ、なおかつ剛性を高くするためには
ベアリング２５に大きいベアリングを用いることが必要
となる。

よって、ベアリング２４のサイズをベアリング２５のサ
イズよりも小さくするのである。

次に、第４図において本発明の第２の実施例を説明する
。第４図において、第１図と同一部分には同じ符号をつ
けている。ここで、第１図に示した実施例と異なるのは
、ハブ２１の軸方向中央点５８に対して軸方向に対称と
なる２カ所の焼きばめ領域４０．４１で、ハブ２１と一
体スリーブ２４を焼きばめ結合した点にある。

本実施例においても、第１の実施例と同様に回転軸の傾
き、サーマルオフトラダクを防止することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ベアリングと一体スリーブに熱膨張が
生じても、部分的な接合部以外の領域では両者は接触し
ておらず隙間になっているため、ハブはベアリングやブ
ヴシエ等の金属の熱膨張の影響を受けずにハブ自身の熱
膨張係数に応じて均一に熱膨張し、ハブのゆがみ、重心
の変化を防止することが出来る。

また、接合部はハブの回転軸方向中央部付近にあるため
、ハブは回転軸方向に対称に膨張し、軸方向の両端に有
る磁気ディスク面の熱変位をほぼ同一にすることができ
、各ディスク面の熱変位の差を極小にすることが出来る
。

また、接合部付近のハブの内周に、円環状の溝を設けて
いるので、一体スリーブの／）プに及ぼす　−熱膨張の
影響をこの円環溝部に吸収させることが可能になる。

また、上部のベアリング内周面とシャフトは接着固定せ
ずに隙間になっておシ、上部のベアリングは磁気ヘッド
のシータ方向にラジアル与圧（回転軸方向と垂直方向へ
の与圧）が与えられるので、剛性が高くなり、回転軸の
触れ回りを小さくすることができる。

さらに、シャフトとベアリングの熱膨張量の差によシ生
ずる回転軸の変化も、上部ベアリングの大きさを下部ベ
アリングの大きさよシ小さくすることによってその影響
を減少することができる。

以上のように、ハブは他の異種金属による熱膨張の影響
を受けずに熱膨・張し、仮に、一体スリーブの熱膨張の
影響を受けるにしても、回転軸方向に対称に熱変位して
重心の変化も生じないので、磁気ディスク円板の傾きや
、回転軸の変位を除去できサーマルオフトラヴクを防止
することが出来る０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す磁気ディスク装置
のスピンドル構造の断面図、第２図は第。１図の焼きばめ領域５７付近の詳細を示す断面図、第３
図は第１図のＡ−Ａのベアリング部の断面図、第４図は
本発明の第２の実施例を示す磁気ディスク装置のスピン
ドル構造の断面図、第５図は磁気ディスク装置全体を示
す斜視図、第６図は磁気ディスク装置の内部構造を説明
するための分解斜視図、第７図は従来の磁気ディスク装
置のスピンドル構造を示す断面図、第８図は第７図のハ
ブ２１の下部５１の拡大断面図である。２１・・・ハブ、２２・・・一体スリーブ、２４．２５
・・・ペアリング、２６・・・シャフト、２７・・・Ｏ
リング、２８・・・ステータコア、５１・・・ブヴシ為
、５５・・・プラケート、５６・・・切欠き溝、３７・
・・焼きばめ領域、４１・・・同心溝。躬　１　圀第　２図閉　３区躬　４　圃躬　６区第　７　口筋　８巴

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シャフトと、該シャフトに固定されたステータと
、該シャフトの軸方向にあってステータの両側に配置さ
れた２組のベアリングと、該ベアリングによって回転可
能なように支持されたスリーブと、該スリーブの上記ス
テータと対向する位置に配置されたロータと、該スリー
ブと部分的な領域で固定され、少なくとも１枚の磁気デ
ィスク円板を搭載するハブを有することを特徴とする磁
気ディスク装置のスピンドル構造。
（２）上記スリーブと上記ハブは実質的に円筒形状をな
し、両者は該固定領域以外は接触しない様に配置されて
いることを特徴とする請求項第１項記載の磁気ディスク
装置のスピンドル構造。
（３）上記スリーブと上記ハブの固定された部分的な領
域は、ハブの内周に形成された円周方向に連続した凸部
であることを特徴とする請求項第１項記載の磁気ディス
ク装置のスピンドル構造。
（４）上記凸部は、軸方向中央部に対応する位置のハブ
の内周面に設けられたことを特徴とする請求項第３項記
載の磁気ディスク装置のスピンドル構造。
（５）上記スリーブと上記ハブは、焼きばめ結合によっ
て固定されることを特徴とする請求項第１項ないし第４
項のいずれかの項に記載の磁気ディスク装置のスピンド
ル構造。
（６）上記スリーブと上記ハブは、上記ベアリングを通
る軸方向と垂直な平面以外の領域で固定されることを特
徴とする請求項第１項ないし第５項のいずれかの項に記
載の磁気ディスク装置。スピンドル構造。
（７）上記ハブの内周面に、円周に沿って微小なる溝を
設けたことを特徴とする請求項第１項記載の磁気ディス
ク装置のスピンドル構造。
（８）上記スリーブと上記ベアリングは、ほぼ同じ熱膨
張係数の材質よりなることを特徴とする請求項第１項記
載の磁気ディスク装置のスピンドル構造。
（９）シャフトと、該シャフトの中央部に配置したステ
ータと、該シャフトのステータの両側に配置された２組
のベアリングと、回転可能なように支持され少なくとも
１枚の磁気ディスク円板を搭載するハブと、該ハブの内
側であって該ステータに対向する位置に配置されたロー
タを有する磁気ディスク装置において、上記ベアリング
を通る軸方向と垂直な平面上であって上記ハブと上記ベ
アリングの間に空間を有することを特徴とする磁気ディ
スク装置のスピンドル構造。
（１０）シャフトと、該シャフトの中央部に配置したス
テータと、該シャフトに固定された第１のベアリングと
、該シャフトに押圧されて固定される第２のベアリング
と、少なくとも１枚の磁気ディスク円板を搭載するハブ
と、該ハブの内側に該ステータと対向して配置されたロ
ータを有する磁気ディスク装置において、上記第１のベ
アリングの大きさを上記第２のベアリングの大きさより
も大きくしたことを特徴とする磁気ディスク装置のスピ
ンドル構造。
（１１）ベアリングと、該ベアリングの内周面と接触し
て保持するシャフトを有するベアリング保持構造におい
て、上記シャフトの上記ベアリングとの接触する部分に
帯状の溝を設け、該溝に沿って上記ベアリングの内周面
と上記シャフトの間に、少なくとも１／２周以下の長さ
のＯリングを挿入して、該ベアリングに対して特定方向
に圧力を加えるようにしたことを特徴とするベアリング
保持構造。
（１２）請求項第１項の磁気ディスク装置に使用される
磁気ディスク用スリーブ。