JPH11325086A - Ｈｄｄ用転がり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より低アウトガス化を図り、なお且つ長期的
音響性能に優れたグリースを封入したＨＤＤ用転がり軸
受を提供する。 【解決手段】 内・外輪の間に保持器を介して複数個の
転動体を保持して構成された転がり軸受に、芳香族エス
テル単独、或いは前記芳香族エステルとポリオールエス
テルとの混合油からなる基油に、リチウム石鹸系増ちょ
う剤を配合してなるグリースを封入したことを特徴とす
るＨＤＤ用転がり軸受。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブ（以下ＨＤＤと称する）用転がり軸受に関し、特
にＨＤＤの構成部品の一部であるアクチュエータ（特に
スイングアーム）やスピンドルに好適なＨＤＤ用転がり
軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ関連産業は、他の産業分野
に比較すると歴史の浅い業種であるにも関わらず技術革
新のスピードが速い。特に、ＨＤＤは一つの機種の存在
期間が短い上、新技術を導入した新機種（高信頼性、小
電力化、高応答性、高精度化、コンパクト化等）が次々
と開発されている。このＨＤＤのスイングアームやスピ
ンドル等に組み込まれる転がり軸受は、例えば図１に示
されるように、外周面に内輪軌道面１を有する内輪２
と、内周面に外輪軌道面３を有する外輪４とを同心に配
置し、内輪２の内輪軌道面１と外輪４の外輪軌道面３と
の間に配置した複数個の転動体としての玉５を保持器６
が転動自在に保持し、更に封入グリース（図示せず）の
外部への漏洩を防止するためのシール部材７を固定して
概略構成される。また、このシール部材７は外部に浮遊
している塵芥が軸受内部に侵入するのを防止する役目も
果たしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近のＨＤ
Ｄはより高記録密度化、高精度化が進み、それに伴って
磁気ヘッド部と磁気ディスクの間隙（フライングハイ
ト）が１００ｎｍ以下へと極端に狭まってきている。こ
の様な微小隙間において、磁気ディスク上への異物の付
着は致命的な障害になりかねず、ＨＤＤに組み込まれる
部品や使用材料には、よりコンタミネーションの少ない
ことが望まれている。特に、グリースが封入されている
軸受では、軸受の温度上昇に伴ってグリース中の基油が
蒸発して磁気ディスク表面に付着し、これらが磁気ヘッ
ドとの隙間に入り込んでヘッドクラッシュを起こすこと
があり、フライングハイトの微小化に際してこのような
アウトガス発生を抑えることが重要となってきている。

【０００４】これに対して、従来のＨＤＤ用転がり軸受
では、最新機種と比較してフライングハイトがある程度
広く設定されていたため、磁気ディスク上に小量の異物
が付着しても、上記のような致命的な障害は発生し難
く、ＨＤＤ用転がり軸受に封入されるグリースには潤滑
性能の向上（例えば、長期的音響性能）が最優先課題と
されており、アウトガスの発生を抑えることはそれ程重
要視されていなかった。

【０００５】このようなアウトガス発生の抑制に関する
要望は年々厳しくなってきており、ＨＤＤにおける重要
な検討課題となっている。そこで、本発明は、より低ア
ウトガス化を図り、なお且つ長期的音響性能に優れたグ
リースを封入したＨＤＤ用転がり軸受を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明
の、内・外輪の間に保持器を介して複数個の転動体を保
持して構成された転がり軸受に、芳香族エステル単独、
或いは前記芳香族エステルとポリオールエステルとの混
合油からなる基油に、リチウム石鹸系増ちょう剤を配合
してなるグリースを封入したことを特徴とするＨＤＤ用
転がり軸受によって達成される。

【０００７】

【作用】本発明のＨＤＤ用転がり軸受は、蒸気圧の低い
芳香族エステル単独、或いは芳香族エステルとポリオー
ルエステルとの混合油を基油とするグリースを封入した
ため、グリースからのアウトガスの低減が図れ、ＨＤＤ
中の磁気ディスクを潤滑油等で汚染する恐れはない。ま
た、リチウム石鹸系増ちょう剤を用いることにより、ス
ピンドルのような高速回転で使用される軸受において
も、ＨＤＤ用途での使用温度範囲におけるグリースの流
動性や熱硬化性が、増ちょう剤としてウレア樹脂を用い
たグリースよりも優れているため、長期的な軸受音響特
性の劣化を抑えることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のＨＤＤ用転がり
軸受についての詳細を説明する。本発明のＨＤＤ用転が
り軸受は、その構造自体は特に制限されるものではな
く、例えば図１に示したように、外周面に内輪軌道面１
を有する内輪２と、内周面に外輪軌道面３を有する外輪
４とを同心に配置し、内輪２の内輪軌道面１と外輪４の
外輪軌道面３との間に配置した複数個の転動体としての
玉５を保持器６が転動自在に保持し、更に封入グリース
（図示せず）の外部への漏洩を防止するためのシール部
材７を固定して概略構成される。

【０００９】本発明は、上記ＨＤＤ用転がり軸受に封入
するグリースに特徴がある。即ち、封入されるグリース
は、芳香族エステル単独、或いは芳香族エステルとポリ
オールエステルとの混合油からなる基油にリチウム石鹸
系増ちょう剤を配合したものである。

【００１０】上記基油に使用される芳香族エステルとし
ては芳香族ジカルボン酸エステル、芳香族トリカルボン
酸エステル、芳香族テトラカルボン酸エステル等の芳香
族カルボン酸エステルが好ましく、中でも蒸気圧が低
く、潤滑性能に優れ、コスト的にも安価であるトリオク
チルトリメリテート（ＴＯＴＭ）、トリデシルトリメリ
テート（ＴＤＴＭ）、トリオクチルピロメリテート（Ｔ
ＯＰＭ）が好ましい。また、これらの芳香族エステル同
士の混合油も使用可能である。

【００１１】基油は、芳香族エステル同士の混合油を含
めて、芳香族エステル単独であることが好ましい。しか
し、一般的に工業汎用として生産されている芳香族エス
テルは高粘度油であることが多く、ＨＤＤの機種によっ
ては、より低トルク化が望まれる場合もあるため、芳香
族エステルよりは蒸気圧が若干高いものの、低粘度油で
あって、比較的低蒸気圧であるポリオールエステルを混
合して粘度の調整を行うことが必要となる。特に、芳香
族トリカルボン酸エステルや芳香族テトラカルボン酸エ
ステルは高粘度油であり、ポリオールエステルで希釈し
て使用することが好ましい。好適なポリオールエステル
としてトリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、ペンタエリ
スリトール（ＰＥ）、ジペンタエリスリトール（ＤＰ
Ｅ）、ネオペンチルグリコール（ＮＰＧ）、２−メチル
−２−プロピル−１，３−プロパン（ＭＰＰＤ）等の多
価アルコールのエステルが挙げられるが、潤滑性能に優
れたペンタエリスリトール（ＰＥ）やジペンタエリスリ
トール（ＤＰＥ）のエステルが特に好ましい。

【００１２】図２は芳香族エステルとポリオールエステ
ルとの混合割合を変えて蒸発減量を測定した結果を示す
グラフであるが、芳香族エステルの割合が多くなるほど
蒸発減量が小さくなることが判る。同図から、芳香族エ
ステルとポリオールエステルとを混合する場合、本発明
が目的とする低アウトガス化の向上を図るためには、芳
香族エステルを５０重量％以上とすることが好ましいと
言える。

【００１３】増ちょう剤としては、ＨＤＤ用途での使用
温度範囲におけるグリースの流動性、熱硬化性が優れて
いるリチウム石鹸系が好ましい。このリチウム石鹸系増
ちょう剤とは、リチウム１２ヒドロキシステアレート、
リチウムステアレート、リチウムコンプレックス、また
はその混合物のことを言い、本発明においては何れのリ
チウム石鹸系増ちょう剤も使用可能である。また、この
リチウム石鹸系増ちょう剤のグリース中の含有量として
は５〜２０重量％であることが好ましい。増ちょう剤量
が５重量％未満であると増ちょう剤が基油を保持しきれ
ず、増ちょう剤と基油とが分離してしまうため発塵量が
多くなる。また、増ちょう剤量が２０重量％を超える
と、グリースが硬くなりすぎ、良好な音響寿命性能が得
られなくなる。

【００１４】本発明のＨＤＤ用転がり軸受に封入される
グリースには、更に公知とされる酸化防止剤、防錆剤、
油性剤、極圧剤、摩耗防止剤等の添加剤を配合してもよ
い。以下に代表的なものを例示する。

【００１５】酸化防止剤としては、含窒素化合物系酸化
防止剤とフェノール系酸化防止剤との混合物及び硫黄系
酸化防止剤が好ましい。含窒素化合物系酸化防止剤とし
ては、フェニル−α−ナフチルアミン、ジフェニルアミ
ン、フェニレンジアミン、オレイルアミドアミン、フェ
ノチアジン等がある。フェノール系酸化防止剤として
は、ｐ−ｔ−ブチル−フェニルサリシレート、２，６−
ジ−ｔ−ブチル−ｐ−フェニルフェノール、２，２′−
メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−オクチルフェノー
ル）、４，４′−ブチリデンビス−６−ｔ−ブチル−ｍ
−クレゾール、テトラキス〔メチレン−３−（３′，
５′−ジ−ｔ−ブチル−４′−ヒドロキシフェニル）プ
ロピオネート〕メタン、１，３，５−トリメチル−２，
４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロ
キシベンジル）ベンゼン、ｎ−オクタデシル−β−
（４′−ヒドロキシ−３′，５′−ジ−ｔ−ブチルフェ
ニル）プロピオネート、２−ｎ−オクチル・チオ−４，
６−ジ（４′−ヒドロキシ−３′，５′−ジ−ｔ−ブチ
ル）フェノキシ−１，３，５−トリアジン、４，４′−
チオビス−〔６−ｔ−ブチル−ｍ−クレゾール〕、２−
（２′−ヒドロキシ−３′−ｔ−ブチル−５′−メチル
フェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール等のヒンダ
ードフェノールがある。

【００１６】防錆剤としては、有機系スルフォン酸金属
またはエステル類が好ましい。有機系スルフォン酸塩と
しては、例えば、ジノニルナフタレンスルホン酸及び、
重質アルキルベンゼンスルフォン酸等が使用され、その
金属塩としてカルシウムスルフォネート、バリウムスル
フォネート、ナトリウムスルフォネート等がある。エス
テル類としてソルビタン誘導体では多塩基カルボン酸及
び多価アルコールの部分エステルとしてソルビタンモノ
ラウレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタン
モノオレエート、ソルビタントリオレエート等がある。
アルキル・エステル型ではポリオキシエチレンラウレー
ト、ポリオキシエチレンオレエート、ポリオキシエチレ
ンステアレート等がある。

【００１７】油性剤としては、高級脂肪酸としてオレイ
ン酸、ステアリン酸等、高級アルコールとしては、ラウ
リルアルコール、オレイルアルコール等、アミンではス
テアリルアミン、セチルアミン等、りん酸エステルでは
りん酸トリクレジル等が好ましく、これらを単独若しく
は混合して使用にすることが出来る。

【００１８】極圧剤としては、有機金属系のものとして
は、ジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリ
ブデン等の有機モリブデン化合物、ジチオカルバミン酸
亜鉛、ジチオリン酸亜鉛、亜鉛フェネート等の有機亜鉛
化合物、ジチオカルバミン酸アンチモン、ジチオリン酸
アンチモン等の有機アンチモン化合物、ジチオカルバミ
ン酸セレン等の有機セレン化合物、ナフテン酸ビスマ
ス、ジチオカルバミン酸ビスマス等の有機ビスマス化合
物、ジチオカルバミン酸鉄、オクチル酸鉄等の有機鉄化
合物、ジチオカルバミン酸銅、ナフテン酸銅等の有機銅
化合物、ナフテン酸鉛、ジチオカルバミン酸鉛等の有機
鉛化合物、マレイン酸スズ、ジブチルスズスルファイド
等の有機スズ化合物、あるいは、アルカリ金属、アルカ
リ土類金属の有機スルホネート、フェネート、ホスホネ
ート、金、銀、チタン、カドミウム等の有機金属化合物
も必要なら使用できる。硫黄系化合物としては、ジベン
ジルジスルフィド等のスルフィドあるいはポリスルフィ
ド化合物、硫化油脂類、無灰系カルバミン酸化合物類、
チオウレア系化合物、もしくはチオカーボネート類等を
使用ことができる。リン酸系極圧剤としては、トリオク
チルフォスフェート、トリクレジルフォスフェート等の
リン酸エステル、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステ
ル、酸性亜リン酸エステル等のリン酸エステル系化合物
を使用することができる。また、その他、塩素化パラフ
ィン等のハロゲン系の極圧剤、あるいは、二硫化モリブ
デン、二硫化タングステン、グラファイト、ＰＴＦＥ、
硫化アンチモン、窒化硼素などの硼素化合物等の固体潤
滑剤を使用することができる。これらの極圧剤の中で、
ジチオカルバミン酸系化合物やジチオリン酸系化合物を
好適に使用できる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を明
確にする。表１に示すように、種々の基油及び増ちょう
剤に共通の添加剤（酸化防止剤、防錆剤）を配合してグ
リースを調製した。試験軸受には単列深溝玉軸受（非接
触ゴムシール（Ｖ形）、呼び番号：６９５、寸法：内径
５ｍｍ×外径１３ｍｍ×幅４ｍｍ）を用い、その軸受空
間に各グリースを１２ｍｇ封入した。上記のように作成
した試験軸受について、以下に示す項目の各種試験を行
い、それぞれの試験結果を表１に併記した。

【００２０】（１）軸受音響試験 この試験は軸受の高速回転性能及びその耐久性能（音響
寿命）を評価するために行うものであり、試験条件は以
下の通りである。 軸受回転数：１００００ｒｐｍ（外輪回転） 荷重（Ｆａ）：２ｋｇｆ 雰囲気温度：７０℃ 音響測定はアンデロンメータを用いて行い、グリースを
封入した直後の軸受アンデロン値（初期アンデロン）と
２０００時間後の軸受アンデロン値とを比較し、その上
昇値を表１に下記の記号で表記した。尚、アンデロン値
は２．５以下を合格とした。 判定基準 ◎：１．０以下 合格 ○：１．１〜２．５ 合格 △：２．６〜５．０ 不合格 ×：５．１以上 不合格

【００２１】また、実施例１の試験軸受と比較例３の試
験軸受について、回転時間の経過に伴うアンデロン値の
変化を測定した結果を図３に示す。尚、縦軸は初期アン
デロン値を１とした時の増加率で示してある。同図か
ら、リチウム石鹸系増ちょう剤を用いることにより、長
期にわたり良好な音響特性を維持できることがわかる。

【００２２】（２）アウトガス性能試験Ｉ（蒸発減量試
験） この試験はグリースの基油の揮発性を評価するために行
うものであり、グリースを直径３ｃｍのシャーレに１ｇ
計り取り、均一にひろげ、１００℃の恒温槽に３００時
間静置した後の重量減少を測定した。測定結果を下記の
記号で表１に表記した。尚、蒸発減量は１．５ｗｔ％以
下を合格とした。 判定基準 ◎：減量１．０ｗｔ％以下 合格 ○：減量１．１〜１．５ｗｔ％以下 合格 ×：減量１．６ｗｔ％以上 不合格

【００２３】（３）アウトガス性能試験II（発塵試験） この試験は増ちょう剤及び添加剤の飛散量を評価するた
めに行うものであり、密封された容器中で軸受外輪を７
２００ｒｐｍで回転させ、その際に発生する塵の数をア
ウトパーティクルカウンタで測定し、発塵量とした。発
塵量は、０．０１ｃｆ（立方フィート）中に存在する粒
径０．３μｍ以上の塵の数をカウントし、１時間経過し
た時点での発塵量（個数）で判定した。測定結果を下記
の記号で表１に示した。尚、発塵量は１５０個以下を合
格とした。 判定基準 ○：１５０個以下 合格 ×：１５１個以上 不合格

【００２４】

【表１】

【００２５】表１から明らかなように、基油を芳香族エ
ステル単独もしくは芳香族エステルとポリオールエステ
ルとの混合油とし、リチウム石鹸系増ちょう剤を配合し
たグリースを封入した本発明に係る試験軸受は、軸受音
響試験及びアウトガス試験の全てにおいて優れた結果が
得られた。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アウトガスの発生が少なく、長期的音響性能にも優れた
ＨＤＤ用転がり軸受が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＨＤＤ用転がり軸受の一例を示す断面
図である。

【図２】基油の芳香族エステルとポリオールエステルと
の混合比と蒸発減量の関係を示すグラフである。

【図３】増ちょう剤の種類と音響特性の経時変化を示す
グラフである。

【符号の説明】

１ 内輪軌道面 ２ 内輪 ３ 外輪軌道面 ４ 外輪 ５ 玉 ６ 保持器 ７ シール部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中 道治 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内・外輪の間に保持器を介して複数個の
   転動体を保持して構成された転がり軸受に、芳香族エス
   テル単独、或いは前記芳香族エステルとポリオールエス
   テルとの混合油からなる基油に、リチウム石鹸系増ちょ
   う剤を配合してなるグリースを封入したことを特徴とす
   るＨＤＤ用転がり軸受。