JPH07182771A - 光または磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】磁気ディスクが装着されるハブ１と、該ハブ内
のべり軸受２を回転可能に支持するスピンドル４を備え
たベースプレート３とを有し、該ベースプレート上のモ
ータステータ５とハブ１内のロータマグネット６により
回転されるものにおいて、スピンドル４はすべり軸受２
のスラスト軸受部２ｃを支持する段付き部７を有し、該
段付き部の上端部外周面と前記ベースプレートおよびハ
ブの内面とで構成され、前すべり軸受の摺動部と連通
し、かつ、スピンドル軸心と同心円状に形成された環状
のシール室１０を有し、該シール室は環状マグネット１
３と少なくとも２個の環状ポールピース１４とにより形
成された磁気ループにより保持された磁性流体によって
前記すべり軸受部の気密がシールされている磁気ディス
ク装置にある。 【効果】シール部がスピンドル軸面上にないので、すべ
り軸受の摺動面を長くすることができ、ディスクの回転
面の平坦性が優れた装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気密構造のスピンドル
ユニットを備え、かつ、高精度な回転が要求される光ま
たは磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータのダウンサイジング化に伴
い光または磁気ディスク装置は高速，小型，高精度化が
要求されている。

【０００３】磁気ディスク用スピンドルユニットは、こ
れまで一般に玉軸受が用いられて来たが、回転が高速化
されると、玉軸受方式では回転に同期しない非同期振動
が増加するため、磁気ディスクのトラックピッチを小さ
くすることができず、そのために記録密度に影響を及ぼ
ので、こうした磁気ディスク等の高速回転（６３００〜
１００００ｒｐｍ）用スピンドルユニットではすべり軸
受方式が有利である。

【０００４】しかし、玉軸受がグリース潤滑であるのに
対し、すべり軸受では油等の流体潤滑であるため潤滑剤
が漏洩し易く、ディスク等への汚染が問題となり、これ
を防止するためのシール装置が必要となる。

【０００５】しかし、こうした小型の磁気ディスク装置
では、そのフォームファクタが決められており、磁気デ
ィスクのサイズでハブの寸法（例えば、直径２０ｍｍ×
高さ１０ｍｍ程度のものもある）が決まる。従って、す
べり軸受方式を採用する場合、特開昭５９−１１０９６
１号公報に開示されるように環状永久磁石にポールピー
スを取り付け、ポールピース端面と回転軸との間の半径
方向ギャップを磁性流体で満たすことによりシールして
装置の小型化を図っている。

【０００６】また、特開平１−２３４６６２号公報に
は、磁石の中心孔周縁をＮ極とＳ極とに交互に分極し、
該磁石の中心孔に回転軸を嵌め合わせ、両者の隙間に磁
性流体を保持させ密封した軸の密封装置が開示されてい
る。

【０００７】さらにまた、特開平３−８９０７９号公報
には、円筒部とシャフトとの間に介装された磁性流体シ
ール装置において、上記シャフトに環状磁石を固着する
と共に、上記円筒部に内径方向に開口する箱形（コの字
形）のポールピースを取り付け、該箱形のポールピース
で上記環状磁石の上下面および外周面の３方を包囲し、
箱形ポールピースの各内面にリング状の突起、特に、環
状磁石の上下面と対向する面にはそれぞれ２つの突起を
設け、各突起と環状磁石との隙間に磁性流体からなるシ
ール部を形成した磁性流体シール装置が開示されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、いず
れも回転軸の半径方向にポールピースを設け、その間隙
を磁性流体によりシールするシール装置であるが、いず
れもシール装置が回転軸面に形成されているため、その
分だけ軸長が長く必要となり、小型磁気ディスク装置の
ようにフォームファクタが決められているものでは、シ
ール部の軸長方向の長さを極力短くする必要がある。し
かし、回転軸を短くすると回転ぶれを起こし易くなると
云う問題がある。

【０００９】特に、１.８インチ以下の小型の磁気ディ
スク装置においては、モータ容量の関係からインハブタ
イプの駆動モータの使用に制限があり、前記のシール装
置では、小型でシール特性の優れたものを得ることは容
易でない。

【００１０】また、シール部が１つのものではシール耐
圧が必然的に低いと云う問題があり、磁性流体によるデ
ィスク等の汚損防止が十分でないと云う問題があった。

【００１１】本発明の目的は、磁性流体を用いシール特
性の優れたシール装置を備えた光または磁気ディスク装
置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の要旨は次のとおりである。

【００１３】光または磁気ディスクが装着されるハブ
と、該ハブ内に設けたすべり軸受を挿着して該ハブを回
転可能に支持するスピンドルを備えたベースプレートを
有し、前記ベースプレートに設けたモータステータと前
記ハブ内に設けたロータマグネットによりモータ室を構
成し、前記ハブを回転駆動させる光または磁気ディスク
装置において、前記スピンドルは、挿着された前記すべ
り軸受のスラスト軸受部を支持する段付き部を有し、該
段付き部の上端部外周面と前記ベースプレートおよびハ
ブの内面とで構成され、前記すべり軸受部の摺動部と連
通し、かつ、前記スピンドルの軸心と同心円状に形成さ
れた環状のシール室を有し、前記シール室は、環状マグ
ネットと少なくとも２個の環状ポールピースにより磁気
ループが形成され、該磁気ループにより保持された磁性
流体によって前記すべり軸受部の気密がシールされてい
ることを特徴とする光または磁気ディスク装置にある。

【００１４】上記において、スピンドルとすべり軸受間
の潤滑剤として、磁性流体が封入されており、該磁性流
体は前記ポールピースおよびマグネットと共働してシー
ルを構成している。

【００１５】前記ベースプレートとハブとの最外周部に
両者がラップする部分を設け、該ラップ部の両者の対向
面に環状マグネットと少なくとも２個の環状ポールピー
スとを装着して磁気ループを形成し、該磁気ループによ
り保持された磁性流体によって前記モータ室内の気密を
シールする第２シール部を設けるのが好ましい。

【００１６】さらにまた、前記シール室のハブ外壁とこ
れに対向するよう形成したベースプレートスリーブとの
間にネジシールを構成して磁性流体の漏洩を防止するこ
とが望ましい。

【００１７】

【作用】本発明の光または磁気ディスク装置のスピンド
ルユニットにおいては、スピンドルと数ミクロンの隙間
を有して挿着されたすべり軸受は、磁性流体からなる潤
滑剤によって潤滑される。

【００１８】その際、すべり軸受の軸長が長いものほ
ど、回転時のディスク面のぶれが発生しにくい。このデ
ィスク面のぶれは、回転面の平坦性に大きく影響を及ぼ
し、ディスクの記録密度を左右するので重要である。本
発明の前記ディスク装置のスピンドルユニットは、上記
の点で従来のものに比べて優れている。特に、小型の磁
気ディスク装置においては軸方向の長さに制限があるた
め本発明のシール装置を備えたスピンドルユニットが有
利である。

【００１９】次は、第２シールを設けることにより軸受
部の耐圧をバックアップして磁性流体の外部への漏洩を
抑制できるので、上記ディスク等の汚染を防止すると云
う優れた作用を有する。

【００２０】更にまた、前記ネジシールを設けることに
よって、一層のシール効果を得ることができる。

【００２１】

【実施例】

〔実施例 １〕以下、本発明の一実施例を図１および図
２により詳細に説明する。

【００２２】図１は本発明の磁気ディスク装置のスピン
ドルユニット部の部分断面斜視図を、また、第２図は縦
断面図を示したもので、これにより説明する。

【００２３】磁気ディスク１９を装着するハブ１には、
すべり軸受２が嵌着されており、下部ベースプレート３
に取付けたスピンドル４によって回転可能に支持されて
いる。該すべり軸受２は、ラジアル軸受部２ａ，２ｂと
スラスト軸受部２ｃ，２ｄとで構成されている。

【００２４】ハブ１とベースプレート３とでモータ室１
１が構成されており、ベースプレート３上にモータステ
ータ５が取り付けられている。ハブ１のモータステータ
５と対向する半径方向の位置（ハブ１の裾部内周面）に
環状にロータマグネット６が取り付けられ、モータステ
ータ５とロータマグネット６とによりハブ１を回転駆動
するようになっている。

【００２５】また、前記スピンドル４は段付き部７を有
し、前記すべり軸受２の下端のスラスト軸受部２ｃによ
りハブ１とそれに取付けられた磁気ディスク１９の重量
をスラスト支持している。一方、スピンドル４の上端に
はスラストキャップ８が取り付けられており、すべり軸
受２の上端のスラスト軸受部２ｄを保持し、前記ハブ１
のスラスト方向の位置決め作用を有する。

【００２６】前記スピンドル４の段付き部７の上端部外
周には、スピンドル４とすべり軸受２のスラスト軸受
部，ラジアル軸受部およびスラスト軸受部の微小な間隙
と連通した空間からなるシール室１０が、前記モータ室
１１より内周側に、スピンドル軸と同心環状に設けられ
ており、磁性流体が封入されている。

【００２７】また、ハブ１のスピンドル４の上端との対
向部にはシールキャップ２０が装着され、外気と遮断さ
れている。

【００２８】次に、シール装置について説明する。前記
シール室１０内に設けられているシール構造の一例を図
３の部分縦断面図により説明する。

【００２９】シール室１０のベースプレート３側に半径
方向に着磁した環状のマグネット１３が挿着されてお
り、該マグネット１３を挾んで同心円上に形成された２
つの環状のポールピース１４とで、磁気ループが軸方向
に構成され、封入された磁性流体とでシール２１を構成
している。

【００３０】また、第２シール装置は、前記ロータマグ
ネット６が取付けられたハブ１の裾部の外周面に２つの
環状のポールピース１８が取付けられ、該ポールピース
１８と対向するベースプレート３の端部内面に取付けら
れた環状のマグネット１７とで磁気ループを形成し、封
入された磁性流体とでシール２２を構成している。

【００３１】なお、前記第１のシール２１または第２の
シール２２を構成する２つのポールピースとマグネット
の配置については、前記のいずれの構成であってもよ
い。例えば、第１のシール２１は図４に示すようにポー
ルピース１４を環状マグネット１３の対向面側に設けて
もよい。また、本実施例においては、いずれもポールピ
ースが２個の場合を示したが、必要に応じて２個以上設
けてもよい。但しいずれの場合も、鎖線で示される磁気
ループが形成され磁性流体１２が保持できるものでなけ
ればならない。

【００３２】また、前記第１シール装置の外周部に、ベ
ースプレート３のモータステータ５より内周側に設けた
ベースプレートスリーブ１５とハブ１とが接する軸方向
の接触面にネジシール１６を形成することにより、磁性
流体１２のモータ室１１内への漏洩防止の効果を大きく
することができる。上記ネジシール１６も必要に応じて
設けることができる。

【００３３】次に、本実施例の作用，効果について説明
する。磁気ディスク装置は使用条件により０〜５０℃の
温度環境に晒される。従って、磁気ディスク装置が静止
している場合でも、該ハブ１内の圧力はこれらの温度変
化に対応して上下するが、本実施例においては第２シー
ルがバックアップするため、ハブ１内の磁性流体はモー
タ室１１内に流出する恐れは少ない。何等かの異常によ
り内部圧力が第１シールのシール耐圧以上に上昇して
も、第２シールによってバックアップされているのでモ
ータ室１１へ漏洩するだけである。

【００３４】また、磁気ディスク装置が回転駆動され、
すべり軸受２の摩擦熱や潤滑油である磁性流体のせん断
による発熱、あるいは、ハブ１に装着された磁気ディス
ク１９の風損による発熱によって、ハブ１の温度が上昇
し、内圧が上昇する。一方、モータステータ５も発熱す
るためモータ室１１の内圧も上昇する。

【００３５】こうした温度上昇によるハブ１の内周から
外周にかけての圧力分布を図５に示す。ハブ１の軸受室
内が最も高温度になり易く、それに伴って圧力が最も高
くなるが、第１シールにより降圧され、更に、ネジシー
ル１６で降圧される。モータ室１１の内圧は第２シール
により降圧される。

【００３６】前記の様に第１シールをすべり軸受２の下
部（スピンドルの段付け部７）に設けたことにより、該
軸受の軸方向の長さが従来のものより大きくとれるの
で、ハブ１をより安定に支持することができ、磁気ディ
スクの回転面の平坦性をより高精度にすることが可能と
なる。

【００３７】〔実施例 ２〕次に、図５に本発明の他の
実施例を示す。図５は駆動モータがハブ１内に設けられ
た、いわゆるインハブタイプのスピンドルユニットで、
２.５インチ以上のクラスの比較的大型の磁気ディスク
装置に採用されるものである。

【００３８】本実施例の特徴は、スピンドルの頭部にも
第１シール２１と同様な構造の第３シール２３を設けた
ものである。なお、第１，第２シールは、前記実施例１
と同じ位置に設けられている。

【００３９】ベースプレート３にはモータステータ５が
ハブ１内に収納するように取り付けられ、これに対向す
るハブ１の内周面に環状にロータマグネット６が装着さ
れている。ハブ１にすべり軸受２が嵌着されてスピンド
ル４に挿着されている。なお、本実施例ではすべり軸受
２の挿着されているスピンドル４の中央部には、円周溝
が設けられており、上端部にはスラストキャップ８が取
り付けられている。前記第３シール２４はこのスラスト
キャップ８に設けられ大気を遮蔽している。

【００４０】すべり軸受２の両端にはテーパーランドの
スラスト軸受部２ｃ，２ｄが、スピンドル４と摺動接触
する内周面には非対称３円弧構造のラジアル軸受部２
ａ，２ｂがそれぞれ設けられている。また、ハブ１の上
端にはシールキャップ２０が設けられ、大気を遮蔽して
いる。

【００４１】なお、実施例１，２で用いた前記すべり軸
受２はテーパーランドのスラスト軸受部２ｃ，２ｄと、
スピンドル４と摺動面には非対称３円弧構造のラジアル
軸受部２ａ，２ｂとが一体に形成されたものである、特
に、構成材料としては焼結金属からなるものが望まし
い。該軸受の平面図を図７に示す。

【００４２】なお、前記スラストキャップ８の外周面
と、それに対向するハブ１の内周面にネジシール２６が
構成されている本実施例のスピンドルユニットのハブの
内外周の圧力分布を図８に示す。

【００４３】本実施例も前記実施例１と同様に、すべり
軸受２の軸長を長くとれるので、ハブ１を安定に支持で
き、回転時のぶれを抑制できるので、ディスクの回転面
の平坦性の高いスピンドルユニットを提供することがで
きる。

【００４４】なお、必要に応じて、スピンドル４の上端
をネジ２６等により固定した、両端固定形のスピンドル
ユニットとすることが可能である。

【００４５】前記実施例１および２ともに、第２シール
部を設けたが、場合によってはこれを省略することも可
能である。

【００４６】なお、実施例１，２共に磁気ディスク装置
で本発明を説明したが、スピンドルユニットが同様な構
造の光ディスク装置にも利用できることは述べるまでも
ない。

【００４７】

【発明の効果】本発明のスピンドルユニットは、従来の
ようにシール装置をスピンドル軸面上に設けていないの
で、すべり軸受の摺動面を長くすることができ、ハブが
安定に支持されることにより回転時のぶれ等が抑制さ
れ、ディスクの回転面の平坦性の高い光または磁気ディ
スク装置を提供することができる。

【００４８】また、前記第２シール部によりバックアッ
プすることにより、シール効果の高い光または磁気ディ
スク装置を提供することができる。

【００４９】更にまた、前記ネジシールを設けることに
より、シール効果を高めモータ室内への磁性流体の漏洩
を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における磁気ディスクス装置のスピン
ドルユニットの部分断面斜視図である。

【図２】図１の縦断面図である。

【図３】図１の第１シール部の要部断面図である。

【図４】図１の他の一実施例の第１シール部の要部断面
図である。

【図５】実施例１のスピンドルユニットのハブの内外周
の圧力分布の説明図である。

【図６】実施例２のインハブタイプの磁気ディスク装置
のスピンドルユニットの縦断面図である。

【図７】テーパーランドのスラスト軸受部と、軸受摺動
面に非対称３円弧構造のラジアル軸受部とが一体形成さ
れたすべり軸受の構成図である。

【図８】実施例２のスピンドルユニットのハブの内外周
の圧力分布の説明図である。

【符号の説明】

１…ハブ、２…すべり軸受、２ａ,２ｂ…ラジアル軸受
部、２ｃ,２ｄ…スラスト軸受部、３…ベースプレー
ト、４…スピンドル、５…モータステータ、６…ロータ
マグネット、７…段付き部、８…スラストキャップ、９
…ハブスリーブ、１０…シール室、１１…モータ室、１
２…磁性流体、１３…マグネット、１４…ポールピー
ス、１５…ベースプレートスリーブ、１６…ネジシー
ル、１７…マグネット、１８…ポールピース、１９…磁
気ディスク、２０…シールキャップ、２１…第１のシー
ル、２２…第２のシール、２３…第３のシール、２４…
マグネット、２５…ポールピース、２６…ネジ、３１…
導油溝、３２…テーパランド。

フロントページの続き (72)発明者 森 健次 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者 吉田 隆 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 河野 敬 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光または磁気ディスクが装着されるハブ
   と、該ハブ内に設けたすべり軸受を挿着して該ハブを回
   転可能に支持するスピンドルを備えたベースプレートを
   有し、前記ベースプレートに設けたモータステータと前
   記ハブ内に設けたロータマグネットによりモータ室を構
   成し、前記ハブを回転駆動させる光または磁気ディスク
   装置において、 前記スピンドルは、挿着された前記すべり軸受のスラス
   ト軸受部を支持する段付き部を有し、該段付き部の上端
   部外周面と前記ベースプレートおよびハブの内面とで構
   成され、前記すべり軸受部の摺動部と連通し、かつ、前
   記スピンドルの軸心と同心円状に形成された環状のシー
   ル室を有し、 前記シール室は、環状マグネットと少なくとも２個の環
   状ポールピースにより磁気ループが形成され、該磁気ル
   ープにより保持された磁性流体によって前記すべり軸受
   部の気密がシールされていることを特徴とする光または
   磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】 光または磁気ディスクが装着されるハブ
   と、該ハブ内に設けたすべり軸受を挿着して該ハブを回
   転可能に支持するスピンドルを備えたベースプレートを
   有し、前記ベースプレートに設けたモータステータと前
   記ハブ内に設けたロータマグネットによりモータ室を構
   成し、前記ハブを回転駆動させる光または磁気ディスク
   装置において、 前記スピンドルは、挿着された前記すべり軸受のスラス
   ト軸受部を支持する段付き部を有し、該段付き部の上端
   部外周面と前記ベースプレートおよびハブの内面とで構
   成され、前記すべり軸受部の摺動部と連通し、かつ、前
   記スピンドルの軸心と同心円状に形成された環状のシー
   ル室を有し、 前記シール室は環状マグネットと少なくとも２個の環状
   ポールピースにより磁気ループが形成され、該磁気ルー
   プにより保持された磁性流体によって前記すべり軸受部
   の気密をシールする第１シールを構成し、 前記ベースプレートの外周部とハブとの対向面に環状マ
   グネットと少なくとも２個の環状ポールピースとを設け
   て磁気ループを形成し、該磁気ループにより磁性流体を
   保持した第２シールを構成し、 前記第１シールと第２シールとで前記すべり軸受部の機
   密をシールすることを特徴とする光または磁気ディスク
   装置。
3. 【請求項３】 前記ベースプレートとハブとの最外周部
   に両者がラップする部分を設け、該ラップ部の両者の対
   向面に環状マグネットと少なくとも２個の環状ポールピ
   ースとを装着して磁気ループを形成し、該磁気ループに
   より保持された磁性流体によって前記モータ室内の気密
   をシールする第２シール部を設けた請求項２に記載の光
   または磁気ディスク装置。
4. 【請求項４】 前記シール室のハブ外壁とこれに対向す
   るよう形成したベースプレートスリーブとの間にネジシ
   ールを構成した請求項１，２または３に記載の光または
   磁気ディスク装置。
5. 【請求項５】 前記シール室を構成するハブとベースプ
   レートとの対向面のいずれか一方に環状ポールピースを
   設け、他の対向面には環状マグネットを装着した請求項
   １〜４のいずれかに記載の光または磁気ディスク装置。
6. 【請求項６】 前記すべり軸受は、テーパーランドのス
   ラスト軸受部と、スピンドルとの摺動面が非対称３円弧
   構造のラジアル軸受部とが一体に形成されている請求項
   １〜５のいずれかに記載の光または磁気ディスク装置。
7. 【請求項７】 前記すべり軸受は、テーパーランドのス
   ラスト軸受部と、スピンドルとの摺動面が非対称３円弧
   構造のラジアル軸受部とが焼結金属により一体に形成さ
   れている請求項１〜５のいずれかに記載の光または磁気
   ディスク装置。