JPH04255964A - 磁気ディスク装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置においては、磁気ヘッ
ドによって、記録すべき情報が磁気ディスク面に同心円
状に形成されたトラックへ書き込まれる。また、磁気ヘ
ッドにより記憶された情報が読み出される。

【０００３】磁気データの読み出し，書き込みが正確に
行われるためには、書き込まれたトラックと読み出し時
に磁気ヘッドがたどる軌跡とが正確に一致する必要があ
る。その要求精度は数μｍ以下であり、磁気ディスクの
大容量化に伴い、更に小さくなる傾向にある。

【０００４】この精度劣化の原因の１つとして、磁気デ
ィスク装置のスピンドルの軸振動があり、その対策とし
てベアリングには予圧を付加する方法がとられている。 予圧を与える方法は図５に示すように、軸に予圧ばねを
取り付け、ベアリングに適当な力を加えるものが多く用
いられている。この種の装置としては、例えば、特開昭
５９−２２３９２５号，特開昭６２−１７２２７３号公
報に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、ベアリングの剛性に比べて小さいばね剛性を持つ予
圧ばねによりベアリングに予圧を付加していたので、軸
方向剛性が小さく、小さな衝撃でも回転精度が劣化する
という不具合があった。一方、上記定圧予圧法の不具合
を改善するものとして、ベアリングの外輪あるいは内輪
にシムやナット等を介して直接予圧を付加する定位置予
圧法が考えられるが、軸方向剛性は大きくできるものの
、温度変化により軸系を構成する各部材に熱変形が生じ
、軸を支承するベアリング間の距離が変化する。そのた
め、予圧を受け持っている部材の軸方向剛性が大きいの
で、ベアリングに過大な予圧が加わったり、予圧抜けの
現象を起こす可能性が生ずるという不具合があった。

【０００６】本発明の目的は、温度変化があってもベア
リングの予圧量が変化することがないと同時に、耐衝撃
性の大きな磁気ディスク装置を実現することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、静止軸と静止軸に固定して取付けられた第１のベア
リングと、静止軸に軸方向に移動可能に取り付けられた
第２のベアリングと、記録情報の書き込み又は読み出し
に供する磁気円板を間隔をおいて積層して形成した中空
軸回転体の一部を形成し、第１のベアリングと第２のベ
アリングを固定して取り付けたスリーブとを備えた磁気
ディスク装置において、スリーブと静止軸との軸方向の
熱変形差を吸収するように、温度補償部材（温度ダンパ
）が第２のベアリングに当接し、かつ、静止軸に取りつ
けたものである。

【０００８】また、静止軸と静止軸に固定して取り付け
られた第１および第２のベアリングと、記録情報の書き
込み又は読み出しに供する磁気円板を間隔をおいて積層
して形成した中空軸回転体の一部を形成し、第１のベア
リングを固定して取り付け、かつ第２のベアリングを軸
方向に移動可能に取り付けたスリーブとを備えた磁気デ
ィスク装置において、スリーブと静止軸との軸方向の熱
変形差を吸収するように、温度補償部材（温度ダンパ）
が第２のベアリングに当接し、かつ、スリーブに取り付
けたものである。

【０００９】

【作用】ベアリングの予圧方法を定位置予圧とし、予圧
部材を所定の熱膨張率とする。環境温度と組立時の温度
との違いにより、２つのベアリング間には熱変形が生じ
、その変形量はスリーブ側と軸側とで異なる値となる。 この２つの変形量の差を、予圧部材の熱膨張によって補
償する。その結果、ベアリングのスリーブ側と軸側の相
対位置を変化させることがないので、ベアリングの予圧
量の変化もなく、安定した回転系が得られる。

【００１０】

【実施例】本発明の基本的な原理を図１２，図１３を用
いて説明する。図１２は、定位置予圧の温度上昇に対す
るベアリングの相対的位置変化の様子を、図１３は、本
発明の温度ダンパを用いた場合を示す。

【００１１】静止軸１の熱膨張率をａ１，スリーブ７の
熱膨張率をａ２，ベアリング間長さをｑ，温度上昇をｄ
ｔとすると、ベアリング間の相対位置変化ＤＬは次式の
ようになる。

【００１２】 　　　　静止軸の伸び　　　　ＤＬ１＝ａ１×ｑ×ｄｔ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１
）　　　　スリーブの伸び　　ＤＬ２＝ａ２×ｑ×ｄｔ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２
）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＤＬ
＝ＤＬ１−ＤＬ２　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　＝（ａ１−ａ２）×ｑ×ｄｔ　　　
　　　　　　　　　　…（３） 　　概略計算を行うと、

【００１３】

【数１】

【００１４】となる。ここで、図１２に示してある定位
置予圧の場合、予圧はベアリングの軸方向ばね定数ｋ＝
４．９（ＭＮ／ｍｍ）とすると、予圧量変動ＤＦは次の
ようになる。

【００１５】 　　　　　　ＤＦ＝Ｋ×ＤＬ＝３５．３（Ｎ）　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（５） 　　予圧量は一般に１９．６ないし３９．２（Ｎ）に設
定されると考えると、上記の変動量は予圧量の１．７５
〜０．９倍となり、大きすぎることになる。

【００１６】図１３に示した本発明の場合には、温度ダ
ンパ１０が静止軸１に取りつけられ、ベアリング４に予
圧を付加する構造となっている。この場合の温度上昇に
対するベアリング間の相対位置変化ＤＬは、温度ダンパ
１０の熱膨張率をａ３、その長さをｑ１とすると、次式
で表わされる。

【００１７】 　　　　静止軸の伸び　　　　　　ＤＬ１＝ａ１×ｑ×
ｄｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（６
）　　　　スリーブの伸び　　　　ＤＬ２＝ａ２×ｑ×
ｄｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（７
）　　　　温度ダンパの伸び　　ＤＬ３＝ａ３×ｑ×ｄ
ｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（８）
　　　　　　　　　　　　　　　　ＤＬ＝ＤＬ１−ＤＬ
２−ＤＬ３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
＝（（ａ１−ａ２）×ｑ−ａ３×ｑ１）×ｄｔ　　　　
　…（９） 　　前記の条件の場合について、概略計算を行う。

【００１８】

【数２】

【００１９】（９）式より容易に類推できるように、右
辺の括弧内を０にするようにａ３及びｑ１を選べば、軸
受間相対位置変化ＤＬはどのような温度変化ｄｔに対し
ても０にすることができる。前記条件について、温度ダ
ンパの材質をアルミニウムとして、概略計算を行う。

【００２０】

【数３】

【００２１】となり、十分実現できることが分かる。

【００２２】同様に、静止軸１とスリーブ７の間に温度
差がある場合、静止軸１の温度変化がｄｔ１，スリーブ
７の温度変化がｄｔ２の場合には、次式が０になるよう
にａ３及びｑ１を選べばよい。

【００２３】 　　　　　　ＤＬ＝（ａ１×ｄｔ１−ａ２×ｄｔ２）×
ｑ−ａ３×ｑ１×ｄｔ１次に、本発明の一実施例につい
て詳細に説明する。図３及び図４は磁気ディスク装置の
概略図である。

【００２４】磁気ディスク３はクランプ２によりハブ６
に固定されており、モータにより静止軸１を中心に高速
回転を行っている。磁気ディスク３の表面は非常に滑ら
かに仕上げられており、この表面は磁性体によりコーテ
ィングされている。この磁性層に磁気ヘッド１６を非常
に接近させ、磁界を変化させることにより磁気的に情報
の書き込みを行う。読み出しは逆に、磁気ディスク３上
の残留磁界を磁気ヘッド１６により読み取ることにより
磁気情報の読みだしを行う。磁気情報は、磁気ディスク
３の機械的回転中心と同じ中心を持つ同心円状に書き込
まれる。この１つづきの磁気情報をトラックと呼ぶ。磁
気ヘッド１６は、ヘッドアーム１７及びキャリジ１８に
より支えられ、シャフト２４のまわりを回転できる構造
になっており、任意のトラックに移動することができる
。磁気ヘッド１６の位置決め及び各トラック間の移動に
は、コイル２３及びマグネット２１より形成されるボイ
スコイルモータが使われ、高速でかつ正確な位置決めを
行っている。

【００２５】この（磁気ディスク３−磁気ヘッド１６−
アーム１７−キャリッジ１８）による１組の磁気記憶機
構は、図４に示されているように、回転軸方向に反復積
層することにより高密度化が図られている。

【００２６】次に図１に示す回転系について説明する。

【００２７】磁気ディスク３はハブ６の軸方向にスペー
サ５を介して積層され、クランプ２により固定されてい
る。ハブ６とスリーブ７とはその半径方向において１カ
所、あるいは２カ所において焼きばめにより結合されて
いる。スリーブ７は軸方向の２カ所において、ベアリン
グ４および１２により静止軸１に回転自在に取り付けら
れている。スリーブ７の中央部にはマグネット１１が設
けられており、静止軸１のこれと相対する位置に設けら
れているステータコイル１４との間でモータを形成し前
記回転部分を駆動している。

【００２８】ベアリング１２の静止軸１と接する内輪側
およびスリーブ７と接する外輪側はいずれも軸方向に移
動しないように接着，しまりばめ等の方法で固定されて
いる。これに対して、ベアリング４のスリーブ７と接す
る外輪側はベアリング１２の場合と同じく接着，焼きば
めもしくはねじ止め等で固定されているが、静止軸１と
接する内輪側はすきまばめとなっており、静止軸１と相
対的に軸方向に移動することができる。ベアリング４の
ベアリング１２と反対側の端面には温度補償部材　　（
温度ダンパ）１０が当接させられている。温度ダンパ１
０のベアリング４と反対の端面は、静止軸１に固定され
ているとめ金具２８に固定される。ここで、ベアリング
の回転振動をおさえるための予圧は、組立て時にベアリ
ング１２の内外周面及びベアリング４の外周面を固定し
た上でベアリング４の内輪に適切な予圧をかけながらこ
の予圧止め金具２８を軸方向に固定することにより行わ
れている。この方法としては、波板状ワッシャを介して
、Ｅ形止め輪やＣ形止め輪で止める方法、ベアリングを
ワッシャを介してナットで軸に締結する方法、焼きばめ
する方法等が用いられる。また、予圧止め金具２８を省
いて、ベアリング４の内輪と軸１とに予圧をかけながら
接着等の方法により直接固定してもよい。いずれの場合
もこの予圧量により、各ベアリングの内輪側と外輪側は
軸方向にその剛性に比例して若干変化し、これにより加
えられた予圧と釣り合うことになる。予圧量が一定であ
るためには、この各ベアリングの軸方向位置が内輪側と
外輪側で常に一定である必要がある。図１の実施例のよ
うな構成にすることにより、ベアリング４の内輪側位置
は、環境温度が変化すると静止軸１の熱膨張量から温度
ダンパ１０の熱膨張量を差し引いた量だけ移動すること
になる。この移動量とスリーブ７の熱膨張によるベアリ
ング４の外輪側移動量を一致させるように温度ダンパ１
０の材質及び形状を選ぶことにより、温度変化による膨
張量は静止軸１側（内輪側）においても、スリーブ７側
（外輪側）においても同じにすることができ、どのよう
な温度変化にたいしても予圧量の変動がない安定した回
転系が得られる。

【００２９】図６は他の実施例で、図７は図６の温度ダ
ンパの部分の拡大図である。静止軸１の熱膨張率よりス
リーブ７の熱膨張率が大きいか、あるいはスリーブ７の
温度上昇が静止軸１の温度上昇よりも大きい場合に適用
されるものである。この場合、温度ダンパ１０は図１あ
るいは図２に示した第１の実施例とはベアリング４に対
して反対側の端面に取り付けられている。ベアリング１
２の内輪と静止軸１およびベアリング１２の外輪とスリ
ーブ７とは接着あるいは焼きばめ等の方法により固定さ
れている。ベアリング４の外輪とスリーブ７とはすきま
ばめになっており、この端面に図に示すような方向に所
定の予圧を加えながら接着や止め金具等の方法で位置が
変化しないように固定する。このように構成することに
より、ベアリング４とベアリング１２の内輪側の熱膨張
量は静止軸１の熱膨張量と温度ダンパ１０の熱膨張量の
和となる。この熱膨張量がスリーブ７によるベアリング
４とベアリング１２の外輪側の熱膨張量に等しくなるよ
うに温度ダンパ１０の材質と長さを選んでやればベアリ
ング４と１２の内輪側と外輪側の相対位置の差（予圧量
変化）は第１の実施例の場合と同様、温度ダンパ１０に
より調整され常に一定となり予圧量の変動を起こすこと
がない。

【００３０】図８は温度ダンパ１０をスリーブ７側に設
けた実施例である。この実施例の場合ベアリング１２の
外輪側と内輪側及びベアリング４の内輪側と静止軸１は
接着または焼きばめ等の方法により固定されている。ベ
アリング４の外輪とスリーブ７はすきまばめになってい
る。予圧はベアリング１２の内輪に加えられその位置で
ベアリング１２の外輪側は止め金具２７あるいは接着等
の方法でスリーブ７に対して軸方向に移動しないように
固定される。ベアリング４とベアリング１２の外輪側の
熱膨張量はスリーブ７の熱膨張量から温度ダンパ１０の
熱膨張量を差し引いたものとなる。これとベアリング内
輪側の熱膨張量（静止軸１の熱膨張量）が等しくなるよ
うに温度ダンパ１０の材質と形状を設定することにより
、熱によるベアリング間相対位置変化（予圧量変化）を
なくすことができる。この構成は図６で示した実施例の
場合と同様に、スリーブ７の方が静止軸１よりも熱変形
の大きい場合に適用される。

【００３１】図９は静止軸１のベアリング１２側に温度
ダンパ１０を設けた実施例である。この実施例は図１に
示した実施例の上下を反転したものと一致し、静止軸１
の熱変形がスリーブ７の熱変形より大きい場合に効果が
ある。スペース的に図１の構成が適用出来ない場合に適
用される。

【００３２】図１０は静止軸１側のベアリング４とベア
リング１２の両方に温度ダンパ１０を設けた実施例であ
り、静止軸１の熱変形がスリーブ７の熱変形よりも大き
な場合に適用される。ベアリング４とベアリング１２の
外輪はスリーブ７に接着または焼きばめ等の方法で固定
される。ベアリング４とベアリング１２の内輪側は組み
立て時にはすきまばめになっているが、予圧をかけたの
ちに、軸方向には移動しないようにとめ金具２７あるい
は接着等の方法で固定される。この実施例は図１の実施
例よりも大きな熱変形の差があり図１の実施例では温度
ダンパ１０の長さが構造的にとれないような場合に有効
である。

【００３３】図１１はスリーブ７側のベアリング４とベ
アリング１２に温度ダンパ１０をもうけた実施例である
。ベアリング４とベアリング１２の内輪は静止軸１に接
着または焼きばめにより固定される。外輪はいずれもす
きまばめになっており、図のように予圧をかけた状態で
軸方向に移動しないように固定される。この実施例は図
６に示した実施例と同様に、スリーブ７の熱変形が静止
軸１の熱変形より大きい場合に適応され、温度ダンパ１
０の長さが大きくとれるため、熱変形差の大きな場合に
適応される。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、広い温度変化に対して
予圧量変動を起こすことのない磁気ディスク装置を得る
ことができる。また従来の装置に比べて耐衝撃性の大き
な回転系を得ることができる。これより、装置の信頼性
を損なうことなく使用環境を広げることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の縦断面図である。

【図２】図１の中の温度ダンパの部分の説明図である。

【図３】磁気ディスク装置の全体図である。

【図４】図３の側面図である。

【図５】従来のスピンドルの縦断面図である。

【図６】本発明の第２の実施例の縦断面図である。

【図７】図６の温度ダンパ部の説明図である。

【図８】本発明の第３の実施例の縦断面図である。

【図９】本発明の第４の実施例の縦断面図である。

【図１０】本発明の第５の実施例の縦断面図である。

【図１１】本発明の第６の実施例の縦断面図である。

【図１２】従来技術のスピンドルの熱膨張の説明図であ
る。

【図１３】本発明による温度ダンパの効果の説明図であ
る。

【符号の説明】

１…静止軸、４…ベアリング、６…ハブ、７…スリーブ
、１０…温度補償部材（温度ダンパ）、１２…ベアリン
グ、２５…予圧ばね、２６…予圧止め金具、２７…止め
金具。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静止軸と該静止軸に固定して取付けられた
   第１のベアリングと、該静止軸に軸方向に移動可能に取
   り付けられた第２のベアリングと、記録情報の書き込み
   又は読み出しに供する磁気円板を間隔をおいて積層して
   形成した中空軸回転体の一部を形成し、該第１のベアリ
   ングと第２のベアリングとを固定して取り付けたスリー
   ブとを備えた磁気ディスク装置において、該スリーブと
   該静止軸との軸方向の熱変形差を吸収するように、温度
   補償部材が該第２のベアリングに当接し、かつ該静止軸
   に取り付けてあることを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】静止軸と該静止軸に固定して取り付けられ
   た第１および第２のベアリングと、記録情報の書き込み
   又は読み出しに供する磁気円板を間隔をおいて積層して
   形成した中空軸回転体の一部を形成し、該第１のベアリ
   ングを固定して取り付け、かつ該第２のベアリングを軸
   方向に移動可能に取り付けたスリーブとを備えた磁気デ
   ィスク装置において、該スリーブと該静止軸との軸方向
   の熱変形差を吸収するように、温度補償部材が該第２の
   ベアリングに当接し、かつ該スリーブに取り付けてある
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
3. 【請求項３】静止軸と該静止軸に固定して取り付けられ
   た第１のベアリングと、該静止軸に軸方向に移動可能に
   取り付けられた第２のベアリングと、記録情報の書き込
   み又は読み出しに供する磁気円板を積層して形成した中
   空軸回転体の一部を形成し、該第２のベアリングを固定
   して取り付け、かつ該第１のベアリングを軸方向に移動
   可能に取り付けたスリーブとを備えた磁気ディスク装置
   において、該スリーブと該静止軸との軸方向の熱変形差
   を吸収するように、第１の温度補償部材が前記第１のベ
   アリングに当接し、かつ該スリーブに取り付けてあり、
   第２の温度補償部材が前記第２のベアリングに当接し、
   かつ、前記静止軸に取り付けてあることを特徴とする磁
   気ディスク装置。
4. 【請求項４】温度補償部材が静止軸と一体に結合されて
   なることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装
   置。
5. 【請求項５】温度補償部材がスリーブと一体に結合され
   てなることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク
   装置。