JPH02275113A - 磁気デイスク装置および軸受構成体 - Google Patents

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、さらには磁気ディスク装置
に組み込んで使用して特に好適な軸受構成体に関する。

〔従来の技術〕

磁気ディスク装置の記録の高密度化をはかる目的で、磁
気ディスクスピンドルユニットの高速、高精度回転化や
磁気ヘッドの高速、高精度位置決めに対する工夫、改良
がなされている。

本発明は、前者のスピンドルユニットに関するもので、
磁気ディスク装置の基本構成は、第１２図に示すように
、スピンドル１にハブ１０を介して取り付けられた磁気
ディスク２と磁気ヘッド７、さらにはボイスコイルモー
タ９からなる。磁気ディスク２への情報の読み、書きは
、ボイスコイルモータ９によって駆動されるキャリッジ
８に取り付けられた磁気ヘッド７によってなされ、磁気
ディスク２ば、モータによって毎分３０００〜３６００
回転の速さで定速駆動される。

従来、この磁気ディスク２の回転を高精度に維持するた
めに、スピンドル１の両端を玉軸受３で回転自在に支持
し、かつ玉軸受３に与圧をかけてラジアルおよびアキシ
アル方向の位置決めを確実にしている。

また、磁気ディスクの表面が１周辺の塵埃や蒸気の付着
によって汚染されると、情報の読み、書きができなくな
るため、磁気ディスク装置は、密閉状の容器内に収容さ
れている。さらに、玉軸受３に封入された潤滑グリース
の飛散による汚染を防止する目的で、エンドブラケット
５に磁性流体シール４が組み込まれている。この磁性流
体シール４は、磁気ディスク装置に不可欠の構成要素で
あり、スピンドル１が組み込まれた後で、磁性流体をシ
ール部に封入しており、封入量の管理や周辺の部品に磁
性流体が付着することのないよう、細心の注意をはらっ
て作業している。一方、玉軸受３は、転動体や転勤面の
加工精度上１回転精度に限界がある上、転勤面の精度に
関係する回転時の振動成分は、転勤面の玉通過に関係し
た非同期（スピンドル１の回転成分に対して）の振動成
分であり、振幅や周波数の大きさに規則性がなく、広範
囲の周波数成分をもつため、他の構成部品を加振する虞
れがある。また、磁気ヘッド７を前記したような周波数
成分に対して制御することは困粟である。このため、玉
軸受３の転勤面の劣化により非同期成分の振動が増大す
ると、情報の読み。

書きができなくなる。

しかるところ、記録の高密度化や前記した問題を解決す
る目的で、スピンドル１の回転成分に。

玉軸受３のような非同期成分のない流体潤滑膜で支持さ
れた軸受構成体の提案が先になされている。

特開昭６０−８８２２３号公報には、磁性流体を潤滑と
シールに共用し、あらかじめ軸受構成体に磁性流体を自
蔵した構成でスピンドル１を回転自在に支持できる磁性
流体を用いたラジアルおよびスラスト軸受の組立体が開
示されている。

また、特開昭５８−１３７６１７号公報においては、永
久磁石と磁性流体とでシール機能を有する磁性流体軸受
を構成し、精密回転用の軸受構成体とした例が示されて
いる。

°〔発明が解決しよ、うとする課題〕 ところで、従来、この種流体軸受の構成体は、前記した
ように、あらかじめ磁性流体が封入された軸受構成体に
回転軸を挿入してシール機能をもたせた構造と、回転軸
に対し軸受を装着した後に潤滑とシールに共用できる磁
性流体を封入する軸受構成体があり、前者は、立置きの
磁気ディスク装置に対してラジアルとスラスト軸受が構
成されているので、アキシアル方向の位置決めはされる
が、横置きの磁気ディスク装置に対しては、アキシアル
両方向の位置決めができない。

また、後者は、磁気ディスク装置のように、汚染が許さ
れない回転機に対しては、磁性流体を封入する際、磁性
流体が周辺の部品に付着する虞れがある。

さらに、前記いずれの軸受構成体も、組立時に塵埃が磁
性流体中に混入したり、回転軸に付着し、軸受を摩耗、
損傷させることもあり、軸受構成体や回転軸の管理に多
大の注意が必要である。

このようなことから、磁気ディスクスピンドルユニット
の軸受構成体として、前記したような汚染の心配がなく
、高精度に、しかも確実にスピンドルの位置決めのでき
る、取扱性のよい軸受構成体が望まれていた。

本発明は１以上の点を考慮してなされたもので、磁性流
体に関係した組立作業上のわずられしさや汚染の心配が
なく、しかも取扱性がよく、スピンドルを確実に精度よ
く位置決めできる軸受構成体を提供し、磁気ディスク装
置の高密度化と信頼性向上をはかることを目的としてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、スピンドルが軸受構成体によって回
転自在に支持され、この軸受構成体は、スピンドルに直
接嵌合固定できる内輪を有し、この内輪がラジアル軸受
によって回転自在に支持され、しかも内輪がラジアル軸
受に対して軸方向に外れない関係に構成してあり、この
ラジアル軸受の両端部には、内輪側の円筒面と永久磁石
および磁極片で構成された磁性流体シールが具備されて
いて、軸受構成体には、あらかじめ磁性流体を封入して
おき、このように、磁性流体自蔵の軸受構成体によって
スピンドルを回転自在に支持する。

また、軸受構成体の内輪にスラスト受部材を固着し、ラ
ジアル軸受の端面でアキシアル方向の荷重を支持するス
ラスト軸受を構成し、スピンドルの位置決めを確実にし
ている。さらに、スピンドルを精度よく位置決めするた
めに、負荷容量の異なるスラスト軸受を構成し、スラス
ト軸受摺動面に発生する動圧差を利用して、流体力によ
って与圧を与えており、以上の構成によって前記目的は
達成される。

〔作用〕

すなわち、本発明による軸受構成体は、あらかじめ潤滑
とシールに共用できる磁性流体が封入されていて、しか
もラジアル軸受によって回転自在に支持された内輪が軸
受構成体から外れないように構成されているので、スピ
ンドルに直接嵌合して組み立てられる。このため、磁性
流体が外部に漏れ出ないので、スピンドルや周辺の部品
を汚染させる虞れがない。また、流体力による与圧が与
えられるので、構造簡単にして磁気ディスクスピンドル
の位置決めが確実におこなわれる。さらに。

軸受構成体は、スピンドルと独立して構成されているの
で、軸受構成体には、周辺の塵埃が入ることもなく、軸
受構成体の取扱性や管理が容易となる。またさらに、組
立時においても、軸受構成体は、磁性流体シールに保護
されているので、摺動面が従来のように、塵埃の付着や
疵等による摩耗。

損傷の虞れがない。その上、本発明による軸受構成体を
用いた磁気ディスク装置においては、軸受構成体そのも
のがクリーンなことおよび流体軸受によって精度よく位
置決めされ、滑らかな回転で作動するので、情報量を高
密度に記録できる。

〔実施例〕

以下、本発明を図示実施例について説明する。

第１図に磁気ディスク装置スピンドルユニットの一実施
例を示す。

第１図にむいて、エンドブラケット５には１本発明に係
る軸受構成体１６が組み込まれていて、スピンドル１を
回転自在に支持している。また。

ハブ１ｏに取り付けられた磁気ディスク２は、スピンド
ル１と同体状となっていて、モータ６によって駆動され
る。この駆動方式は、ダイレクト１くライブ方式で、ケ
ース１５にモータ６が固着されており、スリーブ１１の
外周にモータロータ１２が装着されていて、スピンドル
１を直接回転させる。また、スピンドル１の両端部には
、軸受押え金具１３．１４が固定されていて、軸受構成
体１６によってスピンドル１がラジアル方向およびアキ
シアル方向いずれの方向にも確実に位置決めされている
。この軸受構成体１６の構造は、第２図に示すが、ラジ
アル軸受１９の一端にスラスト軸受が構成されていて、
２個のスラスト軸受が対向。

するようにスピンドル１の両端部に配置されている。

第３図は本発明の他の実施例を示すもので、スピンドル
ユニットの構成は、基本的には、第１図の実施例と同じ
である。異なる点は、スピンドル１の一端には、ラジア
ル軸受単体の軸受構成体１８が、他端には、ラジアル軸
受１９の両端にスラスト軸受を備えた軸受構成体１７が
配置されており、それぞれの構造が、第４図および第１
０図に示されている。第１図の構成においては、同じ軸
受構成体１６を用いているが、スピンドル１のアキシア
ル方向の寸法調整、すなわちスラスト軸受のギャップは
、第１図に示した実施例では、スピンドルユニットに装
着した状態で調整する。−方、第３図に示した実施例に
おいては、あらかじめ軸受構成体１７を組み立てる際に
、スラスト軸受のギャップを調整してスピンドルに装着
する。

したがって、第３図の実施例における磁気ディスク装置
のスピンドルユニットは、あらかじめ用意しておいた軸
受構成体１７を装着することにより回転自在に支持され
、精度よく位置決めできる。

次に、本発明による軸受構成体について説明する。

第４図はラジアル軸受単体からなる軸受構成体１８を示
したもので、内輪２０とラジアル軸受１９と磁性流体シ
ール４で軸受構成体１８が組み立てられ、潤滑とシール
に共用の磁性流体２４が外部に漏れ出ないように内輪２
０の両端部に磁性流体シール４が配置されている。この
磁性流体シール４は、永久磁石２１と磁極片２２．２３
および内輪２ｏとで構成されていて、磁性流体２４がラ
ジアル軸受１９に設けられた孔２６から適量封入される
と、磁極片２３と内輪２０との間に磁性流体が入り、磁
性流体シールが形成される。磁極片２２に対しても、同
様に、磁性流体２４が入り、磁性体シールを形成する。

また、内輪２０とラジアル軸受１９の摺動面には、ラジ
アルすきま２８が設けられている。さらに、内輪２０は
、ラジアル軸受１９との摺動面かられずか離れた位置で
両端部とも摺動面の外径よりも小径になっていて、磁極
片２３の内径との寸法関係を利用して軸受構成体から外
れない構成をとっており、軸受構成体１８に封入された
磁性流体２４は、磁性流体シール４が内輪２０の両端部
に配置されているため、外部に漏れることはない。した
がって、本発明による軸受構成体は、磁′性流体自蔵の
形でスピンドルに装着できるので、取扱性がよく、磁性
流体による汚染の心配もない。また、軸受構成体は、管
理されたクリンルーム等で組み立てられ、磁性流体２４
を封入後、栓２９で密封すると、磁性流体シール４が外
部の塵埃等をしゃ断するので、軸受摺動部は従来のよう
に使用前から取扱ミスによる疵の問題や異物が付着する
といったことがなく、常に健全な状態にあり、摩耗、損
傷等の虞れがない。

次に、第２図に示す軸受構成体１８の作用を、第４図お
よび第５図にもとづいて説明する。

なお、第５図に孔２５，２６と溝２７と内輪２０とのす
きま２８と磁性流体２４の封入量の関係を示し、第４図
および第５図にむいて、磁性流体２４が封入される孔２
６と軸方向に設けた孔２５と溝２７が連通していて、磁
性流体２４は、略２点鎖線で示した程度の位置まであら
かじめ封入する。封入量の適正量は、定量的に表現でき
ないが、基本的には、潤滑とシールに必要な量を封入す
ればよく、充満するほどの量を封入する必要はない。

第６図は内輪２０が回転している時の磁性流体２４の循
環の様子を示したもので、一部は、孔２６から軸受すき
ま２８に流れ、他の一部は、溝２７の両端に流れる。そ
して、再び孔２５から孔２６に流れ込み、全体として、
磁性流体２４が内輪２０の回転による遠心効果（ラジア
ル軸受１９の両端部）と軸受すきま２８への引込み等の
作用によって、矢印方向に自己循環する構成をとってい
る。これは、磁性流体中に分散している磁性粉が界面活
性剤に覆われているため、同じ摺動位置で粘性せん断が
繰り返されると、摩擦熱と粘性せん断の繰返しによって
界面活性剤が劣化する虞れがあるので、このような自己
循環構造をとっている。

したがって、磁性流体が軸受構成体の中で自己循環する
ので、この循環により、軸受摺動面の冷却も積極的にな
される。

第２図は第１図に示す軸受構成体１６の詳細を示したも
ので、本構成体においては、内輪２０の一端にスラスト
受部材３０が固定され、一方向のスラスト荷重をラジア
ル軸受１９の端面で受ける構造になっている。また、ス
ラスト受部材３０の摺動面には、ラジアル方向の溝３１
が設けられていて、摺動面に磁性流体を導くように構成
されている。第７図はスラスト受部材３ｏの摺動面を拡
大して示した図で、溝３１をハツチングで示してあり、
軸受との摺動面は３２となる。

第８図はスラスト受部材３０の他の実施例を示した図で
、溝３１と摺動面３２の間の符号３３の部分を第９図に
示すように、テーバランドの形状にして摺動面の動圧作
用を高めている。図示しないが、摺動面全周にスパイラ
ル状の浅い溝を設けて動圧作用を高めてもよい。また、
このような溝形状をラジアル軸受端面のスラスト軸受面
に設け、スラスト受部材３０を平面形状としてもよい。

なお、第１図に示したスピンドルユニットの一端に装着
された軸受構成体１６のスラスト受部材摺動部を第７図
の形状とし、前記スピンドルユニットの他端に装着され
た軸受構成体１６は、第８図の形状にしてスピンドル１
を駆動すると、スラスト軸受の負荷容量の差から、スピ
ンドル１には、アキシャル方向の荷重が自動的に作用し
、効果的な与圧力となる。この流体力に与圧力は起動時
発生しないので、起動トルクが増加しないことおよび起
動、停止の繰返しにおいても摺動面が摩耗しないといっ
た利点がある。

第１０図の実施例においては、内輪２０の両端にスラス
ト受部材３０が固着され、スラスト受部材３０とラジア
ル軸受１９の端面を用いて内輪２０の外れ止めとしてい
る。この実施例では、軸受構成体１７に両方向のアキシ
アル荷重を支持できるように構成されているので、アキ
シアル方向のすきま調整が部品寸法の組合せでできる。

また、既述のごとく、負荷容量の異なるスラスト軸受の
組合せによって流体力による与圧を与えることができる
。

第１１図は一方のスラスト受部材３０をアキシアル方向
に可動できる状態にしておき、リング状ばね３５を用い
てナツト３４を締め付け、リング状ばね３５のつぶし代
を設定して機械的に与圧を与える構造を示したものであ
る。

〔発明の効果〕

本発明は以上のごときであり、本発明によれば、（１）
内輪を用いた磁性流体自蔵の軸受構成体は、内輪が軸受
構成体から外れないように構成し、シール機能をもたせ
ているので、軸受構成体の内部が周辺の塵埃等から保護
され、持運びや組立中に摺動面を損傷させることがない
。

（２）軸受構成体がクリーンな環境で組み立てられた状
態にむいて、汚染の許されない磁気ディスク装置の回転
軸に直接組み込めるため、装置を汚すことがない。

（３）軸受構成体単独あるいは軸受構成体の組合せによ
って負荷容量の異なるスラスト軸受を用い。

軸の回転により流体力による与圧を与えることができる
ので、精度のよい位置決めができる。

（４）取扱性や軸受構成体の管理が容易であるといった
効果があり、特に、磁気ディスク装置に対して構成簡単
にして汚染の心配のない流体軸受が使用できるので、高
精度回転が可能となり、磁気ディスクの記録の高密度化
がはかれる。また、本発明による軸受構成体は、一般の
回転機械用軸受装置として使用できることは云うまでも
ないが、磁気ディスク装置と同様、レーザプリンタ用ポ
リゴンミラースキャナモータの軸受として用いても同等
の作用効果を奏し、汚染が問題とされる他のＯＡ、情報
機器の軸受にも適している。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１図
は磁気ディスク装置スピンドルユニッ１−の縦断面図、
第２図は第１図の部分拡大図、第３図〜第７図は本発明
の第２の実施例を示し、第３図は磁気ディスク装置スピ
ンドルユニットの縦断面図、第４図は第３図の部分拡大
図、第５図は第４図の縦断側面図、第６図は内輪２０が
回転している時の磁性流体２４の循環の様子を示す、ス
ピンドル軸受構成体の一部切欠縦断面図、第７図はスラ
スト受部材３０の摺動面を拡大して示す縦断面図、第８
図は本発明の第３の実施例を示すスラスト受部材３０の
縦断面図、第９図は第８図のｌ−１断面図、第１０図は
本発明の第４の実施例を示すスピンドル軸受構成体の縦
断面図、第１１図は本発明の第５の実施例を示すスピン
ドル軸受構成体の縦断面図、第１２図は磁気ディスク装
置の全体構成説明図である。 １・・・スピンドル、２・・・磁気ディスク、４・・・
磁性流体シール、６・・・モータ、１９・・・ラジアル
軸受、２０・・・内輪、２４・・・磁性流体。 第 図 １・・・スピンドル、２・・・磁気ディスク、４・・磁
性流体シール。 ６・・・モータ、１９・・・ラジアル軸受、２０・・・
内輪。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気ディスク装置のスピンドルが軸受構成体によつ
   て回転自在に支持され、スピンドルには、磁気ディスク
   が固着されたハブが嵌合されていて、スピンドルを回転
   自在に支持する軸受構成体が前記スピンドルに直接嵌合
   固定できる内輪を有し、この内輪がラジアル軸受によつ
   て回転自在に支持され、かつ内輪がラジアル軸受に対し
   て軸方向に外れず、しかも前記ラジアル軸受の両端部に
   は、内輪側の円筒面と永久磁石および磁極片で構成され
   た磁性流体シールを具備し、軸受構成体の内部には、磁
   性流体が封入されていて、この軸受構成体でスピンドル
   を回転自在に支持したことを特徴とする磁気ディスク装
   置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の発明において、軸受構
   成体の内輪に固着されたスラスト受部材によつてラジア
   ル軸受の端面でアキシアル方向荷重を支持し、スピンド
   ルの軸方向変位を規制した磁気ディスク装置。 ３、ラジアル軸受によつて回転自在に支持された内輪と
   、ラジアル軸受の両端に内輪側の円筒面で構成された磁
   性流体シールを具備し、かつ前記内輪が静止側の部材に
   よつて軸方向に外れず、しかもラジアル軸受には、潤滑
   およびシール用の磁性流体を封入する通路を設け、磁性
   流体を自蔵したことを特徴とする軸受構成体。 ４、特許請求の範囲第３項記載の発明において、自蔵さ
   れた磁性流体が自己循環すべく、ラジアル軸受に循環通
   路を設けた軸受構成体。 ５、特許請求の範囲第３項または第４項記載の発明にむ
   いて、内輪の一端あるいは両端側にスラスト受部材が固
   着されていて、ラジアル軸受の端面でアキシアル方向荷
   重を支持する構造の軸受構成体。 ６、特許請求の範囲第５項記載の発明において、回転軸
   をアキシアル両方向に位置決めすべく、軸受構成体を回
   転軸に装着し、ラジアル軸受端面と内輪に固着したスラ
   スト受部材で構成されたスラスト軸受の負荷容量を異な
   らしめるべく、スラスト受面の形状、寸法を相異させ、
   スラスト受面で回転によつて発生する流体力学的動圧に
   よつてアキシアル方向に与圧を与えた軸受構成体。