JPH08212687A - 動圧型流体軸受式ディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 外力の衝撃に耐えると共に、高い浮上量を確
保し得る動圧型流体軸受式ディスク駆動装置を得る。 【構成】 ステータ部を備えたベース２２上に一端部に
て垂設された固定軸２１と、前記固定軸の段部に一端部
の位置が規制されたスラスト軸受２８と、外周面に動圧
発生部が形成され、前記スラスト軸受２８の他端部を位
置規制するよう前記固定軸２１に嵌挿された筒状部材２
９と、前記スラスト軸受２８に潤滑剤を介して回転自在
に支持されディスクを保持する回転体と、前記固定軸２
１の他端部側で装置の固定部２１と前記筒状部材２９を
介して前記スラスト軸受２８を前記段部に圧接する固定
手段とよりなる動圧型流体軸受式ディスク駆動装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円盤状記録媒体を回転
駆動するのに好適な動圧型流体軸受式ディスク駆動装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、機器の小型化に伴って情報を記録
する手段としての磁気ディスク装置等、記録再生用ディ
スク駆動装置の薄型化及び小型化が進んでいる。そし
て、この種の装置の心臓部である回転駆動部は、駆動ハ
ブの中に軸受とモータ部の両方を内蔵し、かつ駆動ハブ
の外周に複数枚の記録再生用のディスクを取付けること
により、装置の小型化と記憶容量の増大を図る動きがあ
る。また、記録の高密度化を図るためには回転主軸部の
精度を飛躍的に高める必要がある。

【０００３】図３はこの種の動圧型流体軸受式ディスク
駆動装置の一例を示す断面図、図４はスラスト軸受部の
拡大断面図である。両図において、固定部であるベース
２に垂設したステンレス製の固定軸１には、情報記録媒
体であるアルミニウム製の複数枚のディスク３，３を保
持したディスク保持体４が動圧軸受部によって回転自在
に支持される構成としてある。

【０００４】ディスク保持体４は外周面でディスク３を
保持する回転主体であるアルミニウム製のハブ５と、こ
のハブ５の最内周面にて固定軸１と潤滑剤を介して摺接
するスリーブ６と、ハブ５のディスク３の取付け側の外
周部にて磁性材からなるバックヨーク７を介して保持さ
れるマグネット８と、固定軸１の上部に圧入にて固定さ
れたスラスト軸受９をスリーブ６間で保持するようハブ
５にねじ１０にて固定されたトップカバー１１とよりな
る。従って、ディスク保持体４はスラスト軸受を規準と
して上下方向の所定以上の移動が規制されることにな
る。

【０００５】トップカバー１１と対向するスラスト軸受
９の上面には動圧発生用のヘリングボーン状の溝９Ａが
形成されている。

【０００６】固定軸１とスリーブ６との摺接面には動圧
発生用のヘリングボーン状の溝１２，１３が形成されて
おり、これらのヘリングボーン状の溝１２，１３は固定
軸１またはスリーブ６の一方の面に形成されていれば良
いものである。また、固定軸１のトップカバー１１との
対向面には螺旋状の動圧発生溝１４が形成される一方、
軸の上端部は装置の天板１５がねじ１６にて固定されて
いる。

【０００７】また、ベース２上には上記マグネット８と
所定の間隔を保って対向配置されたステータ１７が固定
されている。このマグネット８のステータ１７に対する
吸引力によりディスク保持体４はＰｚ方向に常時引き寄
せられている。

【０００８】そして、ディスク保持体４は固定軸１及び
スラスト軸受９を中心として上記ヘリングボーン状の溝
１２，１３、動圧発生溝９Ａ内に挿入されたオイルまた
はグリース等の潤滑剤１８を介して回転する。

【０００９】ここで、ステータ１７に通電するとマグネ
ット８を保持したディスク保持体４は所定方向に回転駆
動されることにより、上記動圧発生用のヘリングボーン
状の溝１２，１３のポンピング力（浮上力）によりスリ
ーブ６が固定軸１に対して半径方向にセンタリングされ
る一方、スラスト軸受９上の上記動圧発生用のヘリング
ボーン状の溝９Ａによりトップカバー１１を軸方向に浮
上（約５〜１０μｍ）させることにより、ディスク保持
体４は固定軸１に対して無接触で回転する。この回転に
より、固定軸１上に形成された上記螺旋状の動圧発生溝
１４の作用によるポンピング力によって動圧発生部に充
填された潤滑剤１８はハブ５の内部に押し込まれ固定軸
１の上端におけるトップカバー１１と天板１５との隙間
ｇからの漏洩が阻止される。

【００１０】また、図８は動圧型流体軸受式ディスク駆
動装置の他の従来例を示す断面図、図９は図８における
スラスト軸受部の拡大断面図である。即ち、この図にあ
っては、上記した例におけるスラスト軸受９を固定軸１
に圧入固定する代わりに、上記図３，図４に採用されて
いる固定軸１より短い寸法の固定軸１Ａとし、スラスト
軸受９を固定軸１に螺合する延長固定軸１Ｂとで挟持す
る形態である。そして、この延長固定軸１Ｂは上記と同
様に螺旋状の動圧発生溝１Ｂ₁ がトツプカバー１１との
対向面に形成されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記図３，図４におけ
る従来装置にあっては、固定軸１に圧入固定されたスラ
スト軸受９によってディスク保持体４の上方向の移動は
スリーブ６の上端面によって規制され、また下方向への
移動はトップカバー１１によってそれぞれの方向が規制
されることにより、図５に示すように浮上量が確保され
ることになる。

【００１２】ところで、この種動圧型流体軸受式ディス
ク駆動装置に課せられた衝撃値の一般的な仕様は、 回転時…２Ｇ 非回転時…１００〜５００Ｇ である。上記した各部品を組立てたディスク保持体４の
重量は、ディスク５枚の実装品で１５０ｇ、ディスク１
０枚の実装品で２５０ｇであり、ディスク１０枚の実装
品ではディスク保持体４には最大１２５Ｋｇ（＝５００
×２５０）の衝撃荷重が作用することになる。この衝撃
荷重はトップカバー１１の下端面またはスリーブ６の上
端面にそれぞれ作用するものであるからスラスト軸受９
の固定軸１に対する固定状態が非常に重要な要素とな
る。

【００１３】スラスト軸受９の固定軸１に対する固定に
おける圧入力が弱いと、スラスト軸受９は上記した衝撃
荷重に耐えられなくなって初期設定位置より移動し、こ
れに伴ってディスク保持体４も固定軸１上を大きく移動
してしまって装置全体に致命的な欠陥を引き起こすこと
になる。

【００１４】またスラスト軸受９の固定軸１に対する適
宜な圧入力が確保されたとしても、このスラスト軸受９
はこの周囲が潤滑剤１８で満たされているため、潤滑剤
１８が圧入部に浸透して圧入部の静摩擦係数が０．２５
以下に低下してしまい圧入強度には限界がある。

【００１５】また、図６は固定軸１上のスラスト軸受９
の垂直度とディスク保持体４の浮上量との関係を示すグ
ラフであり、スラスト軸受９の垂直度が４〜５μｍ以上
になると浮上量は急激に低下し、浮上量が０．８μｍ以
下になった場合にはスラスト軸受９とトップカバー１１
とが接触する危険性があり、安定した浮上を望む事がで
きないばかりか、モータ電流の増加、装置の信頼性の低
下等重大な欠陥となる。

【００１６】ここで、上記した圧入強度及び垂直度の課
題に対して固定軸１の外径及びスラスト軸受９の内径の
加工精度の向上が考えられるが、両者の接合面を高精度
に仕上げることは高精度に管理された設備により加工及
び圧入する必要があり、これは多大な加工工数の増加に
伴ってコストＵＰにつながる結果となる。

【００１７】また、固定軸１の上部に形成された潤滑剤
漏洩防止用の螺旋状の動圧発生溝１４は図７、図１１か
ら分かるように螺旋状の溝の条数が１条、２条、４条と
多くなるほど、また螺旋状の溝部の隙間ΔＲが少ないほ
どポンピング力が強くなり、固定軸１の上端部の隙間ｇ
からの潤滑剤１８の漏洩を防止するには効果的である。
しかしながら、固定軸１の材質は動圧流体軸受用シャフ
トとしてこれまで実績のあるステンレスを使用する必要
があるため、このステンレスはねばい材料のため被削性
が悪く、ポンピング力を高めるために螺旋の条数を多く
することは加工上困難性が伴ない、これまたコストＵＰ
となる。

【００１８】一方、上記図８，９に示す延長固定軸を利
用した動圧型流体軸受式ディスク駆動装置にあつては、
固定軸Ａ１と延長固定軸１Ｂは相互に螺合することによ
り所定の長さの固定軸とし、両者の螺合によってスラス
ト軸受９を軸方向に圧接・挟持するものであるが、固定
軸Ａ１の外周と雌ねじ１Ａ₁ の同芯度を高精度に管理す
ることが非常に困難であり、同様に延長固定軸１Ｂの外
周と雄ねじ１Ｂ₁ の同芯度を高精度に管理することもま
た非常に困難である。

【００１９】従って、両軸を接続して所定の固定軸とし
た場合、固定軸１Ａと延長固定軸１Ｂとの同芯度が悪く
なり、図１０に示すように偏よりが生じてしまう結果と
なる。この偏りにより延長固定軸１Ｂとトップカバー１
１との接触が発生して回転不良を引き起こすため、この
構成によればこれまでは延長固定軸１Ｂとトップカバー
１１との隙間を小さくすることができなかった。従っ
て、この例にあっては潤滑剤の漏洩を余儀なくされてい
た。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、固定軸とスラスト軸受とを高精
度の垂直度を保って確実に固定すると共に、固定軸とト
ップカバーとの同芯度を確保し得る動圧型流体軸受式デ
ィスク駆動装置を提供するのである。

【００２１】そのために、ステータ部を備えたベース上
に一端部にて垂設された固定軸と、前記固定軸の段部に
一端部の位置が規制されたスラスト軸受と、外周面に動
圧発生部が形成され、前記スラスト軸受の他端部を位置
規制するよう前記固定軸に嵌挿された筒状部材と、前記
スラスト軸受に潤滑剤を介して回転自在に支持されディ
スクを保持する回転体と、前記固定軸の他端部側で装置
の固定部と前記筒状部材を介して前記スラスト軸受を前
記段部に圧接する固定手段とよりなる動圧型流体軸受式
ディスク駆動装置。

【００２２】また、前記筒状部材は銅系またはアルミ系
合金などの被削性の良い材質とした動圧型流体軸受式デ
ィスク駆動装置を提供するものである。

【００２３】

【実施例】以下に本発明に係る動圧型流体軸受式ディス
ク駆動装置の好適な一実施例を図１乃至図２を参照して
詳細に説明する。図１は動圧型流体軸受式ディスク駆動
装置の断面図、図２は図１におけるスラスト軸受部の拡
大断面図である。

【００２４】両図において、ディスクを保持するディス
ク保持体２４を密閉空間内に収納するためのベース２２
上には円盤状のブッシュ２３がねじ２５にて堅固に固定
されている。

【００２５】ブッシュ２３の中央に形成された嵌合孔２
３ａ内にステンレス製の固定軸２１が垂設される一方、
嵌合孔２３ａの外周部には上方に突出する円筒状の環状
突部２３ｂが形成されている。そして、この環状突部２
３ｂの外周面にはステータ部であるステータコイル２６
が巻回されたステータコア２７が固定されている。

【００２６】上記固定軸２１は基部より延出される大径
部２１ａとこの大径部２１ａより上方へ連設された小径
部２１ｂとよりなり、大径部２１ａにはヘリグボーン状
の動圧発生溝２１ｃ，２１ｄが軸方向に所定の間隔を保
って形成されている。小径部２１ｂと「すきまばめ」の
嵌め合いによって嵌合するスラスト軸受２８は、大径部
２１ａと小径部２１ｂとの段部を基準として下方への位
置が規制されている。

【００２７】２９は筒状部材であり被削性の良い例えば
銅系合金またはアルミ系合金からなり、スラスト軸受２
８上にて小径部２１ｂと軽圧入により勘合してスラスト
軸受２８の上方への移動を規制する。なお筒状部材２９
の材質としては上記材料に限らず被削性の良いものであ
れば良い。

【００２８】このようにスラスト軸受２８を固定軸２１
に組立てることにより、スラスト軸受２８は固定軸２１
の段部の垂直度を管理するのみで固定軸２１に対する垂
直度を確保し得ると共に、正確な同芯度を持って組立て
られる。

【００２９】上記スラスト軸受２８とトップカバー３７
の摺動面にはヘリングボーン状の動圧発生溝２８ａが形
成されており、これらの動圧発生溝２８ａはスラスト軸
受２８またはトップカバー３７の一方の面に形成されて
いれば良い。

【００３０】一方、上記筒状部材２９の外周面には潤滑
剤の漏洩を防止するための螺旋状または幅１．５ｍｍ以
下の溝２９ａが全周に亘って形成されており、筒状部材
２９の上端部は固定軸２１の小径部２１ｂより若干突出
しており、この状態で装置の天板３０を固定ねじ３１に
て小径部２１ｂに螺合することにより固定部が組立てら
れる。

【００３１】上記した天板３０とベース２２間にて固定
軸２１に対して回転自在に支持されるディスク保持体２
４は、その外周面にアルミニウム製の複数枚のディスク
３２，３２を保持する外周部３３ａと固定軸２１に対応
する内周部３３ｂとより回転主体であるアルミニウム製
の筒状のハブ３３を有する。

【００３２】外周部３３ａの内側には上記ステータコア
２７と所定の間隔を保った筒状のマグネット３４がバッ
クヨーク３５を介して固定されている。一方内周部３３
ｂは上記したブッシュ２２の環状突部２２ｂの内側に所
定の間隔を保って位置しており、固定軸２１の大径部２
１ａと勘合する筒状のスリーブ３６が固定されている。

【００３３】また、ハブ３３の上部の環状凹部３３ｃに
は上記筒状部材２９を嵌挿するトッブカバー３７がねじ
３８にて固定される。これにより固定軸２１上のスラス
ト軸受２８は筒状のスリーブ３６を含む上記内周部３３
ｂとより構成される軸受部とトッブカバー３７との間に
形成された空間部内に囲繞されることにより、この空間
及び固定軸２１とスリーブ３６との間に充填された潤滑
剤３９によって動圧軸受部が構成され、スリーブ３６は
固定軸２１の軸線方向に浮上（移動）可能とされる。

【００３４】上記の如く構成された本発明の動圧型流体
軸受式ディスク駆動装置によれば、外部からの衝撃によ
ってディスク保持体３４が固定軸２１の軸方向に移動し
ようしても、スラスト軸受３６の下部は固定軸２１の段
部に、また上部は筒状部材２９を介した天板３０にて位
置規制されるため、このスラスト軸受３６に保持される
形態のディスク保持体３４は初期の組立て位置が完全に
確保される。

【００３５】また、図２からも分かるように固定軸２１
の大径部２１ａと筒状部材２９の同芯度を向上させるた
めには固定軸２１の大径部２１ａ、小径部２１ｂの同芯
度及び筒状部材２９の内外径の同芯度を管理することに
可能となる。これらの部品の加工は例えば円筒研削盤に
おける同時加工が可能であることは明らかであるから、
その管理は容易になし得る。また更に、筒状部材２９の
外径とトップカバー３７の内径における半径方向の隙間
を５０μｍ以下に設定しても、両者は接触するようなこ
とはなく、上記図１１の特性図からも理解できるよう
に、筒状部材２９のハブ３３の上面から突出する隙間よ
り潤滑剤３９の漏出を極力押さえることが可能となる。
さらに、上記したように筒状部材２９は被削性の良い銅
系合金またはアルミ系合金を使用しているため、表面に
条数の多い螺旋状の溝を加工することができ、潤滑剤３
９の漏出防止効果は大なるものとなる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述した本発明に係る動圧型流体軸
受式ディスク駆動装置によると、組立て時固定軸に対す
るスラスト軸受の垂直度を確保し得るとともに、外部か
ら作用する衝撃力によってスラスト軸受が移動するよう
なことがなく、高い浮上力に伴う耐久性が高まり装置の
信頼性が向上する。また、本発明の筒状部材は被削性の
良い銅系合金またはアルミ系合金を使用しているため、
その表面に条数の多い螺旋状の溝を加工することがで
き、潤滑剤の漏出防止効果は大なるものとなるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動圧型流体軸受式ディスク駆動装置の
一実施例を示す縦断側面図である。

【図２】本発明の動圧型流体軸受式ディスク駆動装置の
スラスト軸受部の拡大断面図である。

【図３】従来の動圧型流体軸受式ディスク駆動装置の縦
断側面図である。

【図４】図３におけるスラスト軸受部の拡大断面図であ
る。

【図５】図３のスラスト軸受部における動圧発生状態を
示す図である。

【図６】スラスト軸受の固定軸に対する垂直度とディス
ク保持体の浮上量との関係を示す図である。

【図７】螺旋条数とポンピング力との関係を示す図であ
る。

【図８】他の従来の動圧型流体軸受式ディスク駆動装置
の縦断側面図である。

【図９】図８におけるスラスト軸受部の拡大断面図であ
る。

【図１０】図８，図９における固定軸と延長固定軸の同
芯度を示す図である。

【図１１】螺旋条溝におけ半径方向の隙間とポンピング
力との関係を示す図である。

【符号の説明】

２１…固定軸、２１ａ…大径部、２１ｂ…小径部、２２
…ベース、２６…ステータコイル、２７…ステータコ
ア、２８…スラスト軸受、２９…筒状部材３２…ディス
ク、３３…ハブ、３４…ディスク保持体、３７…トップ
カバー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステータ部を備えたベース上に一端部にて
   垂設された固定軸と、前記固定軸の段部に一端部の位置
   が規制されたスラスト軸受と、外周面に動圧発生部が形
   成され、前記スラスト軸受の他端部を位置規制するよう
   前記固定軸に嵌挿された筒状部材と、前記スラスト軸受
   に潤滑剤を介して回転自在に支持されディスクを保持す
   る回転体と、前記固定軸の他端部側で装置の固定部と前
   記筒状部材を介して前記スラスト軸受を前記段部に圧接
   する固定手段とよりなる動圧型流体軸受式ディスク駆動
   装置。
2. 【請求項２】前記筒状部材は銅系またはアルミ系合金な
   どの被削性の良い材質とした請求項１記載の動圧型流体
   軸受式ディスク駆動装置。