(57)【要約】【課題】共振を抑制して位置決め精度を高くすることができる軸受装置を提供する。【解決手段】軸線Ｌ１を中心とした円柱状に形成されたシャフト４０と、シャフト４０の径方向に所定間隔離間して同軸状に配置され、内部に潤滑流体Ｊが充填される円筒状のスリーブ６０と、円筒状をなしてシャフト４０とスリーブ６０との間に配置され、外周面７１が前記スリーブに固定されるとともに、内周面７２が潤滑流体Ｊを介してシャフト４０の外周面４１に対向する対向面７３とされた軸受本体７０とを備えたピボット軸（軸受装置）１０において、対向面７３からシャフト４０の外周面４１に向かって突出して潤滑流体Ｊの流動を制限する凸部７４を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を中心とした円柱状に形成されたシャフトと、
前記シャフトの径方向に所定間隔離間して同軸状に配置され、内側に潤滑流体が充填される円筒状のスリーブと、
円筒状をなして前記シャフトと前記スリーブとの間に配置され、外周面が前記スリーブに固定されるとともに、内周面が前記潤滑流体を介して前記シャフトに対向する対向面とされた軸受本体と、
前記シャフトの外周面に軸線方向に離間して一対が固定され、前記軸線方向両側から該軸受本体に前記潤滑流体を介してそれぞれ接触する支持部材とを備えた軸受装置において、
前記対向面と前記シャフトの外周面とのいずれか一方から他方に向かって突出して、前記潤滑流体の流動を制限する凸部が設けられたことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記軸受本体の内周面の両端開口部がそれぞれ開口側に向かって拡径する一対のテーパ受け面とされ、
前記支持部材が、前記一対のテーパ受け面と前記潤滑流体を介して接触する円錐面を有することを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記凸部が、前記対向面又は前記シャフトの外周面の周方向に連続して形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記凸部と前記シャフトの外周面の少なくとも一方に、摩擦係数を低減させるコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の軸受装置と、
前記軸受装置の周りを回動可能に構成されたキャリッジと、
前記キャリッジの先端に装着されたヘッドジンバルアセンブリと、
前記ヘッドジンバルアセンブリの先端に配置された磁気記録再生ヘッドと、
前記磁気記録再生ヘッドに対向配置されて一定方向に回転する磁気記録媒体とを備えていることを特徴とする情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受装置及び該軸受装置を用いた情報記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種の情報を磁気的又は光学的にディスクに記憶・再生させるハードディスク等の情報記録再生装置が知られている。一般的に、情報記録再生装置は、軸受装置の周りを回動可能に構成されたキャリッジと、キャリッジの先端に装着されたヘッドジンバルアセンブリと、ヘッドジンバルアセンブリの先端に配置された磁気記録再生ヘッドと、磁気記録再生ヘッドに対向配置されて一定方向に回転する磁気記録媒体とを備えている。
このような情報記録再生装置においては、モータ等によって上記軸受装置を回動させることで、キャリッジを水平面に沿って回動させることができ、キャリッジ先端にヘッドジンバルアセンブリを介して配置された磁気記録再生ヘッドを磁気記録媒体の所定位置に移動することで、信号や記録の再生を行うことができるのである。
【０００３】
近年、コンピュータ機器におけるハードディスク等の容量増加に伴って、単一記録面内における情報の記録密度が増加しており、これに対応すべく、磁気ヘッドの位置制御の精度向上が望まれている。しかしながら、軸受装置を構成する各部品の軸芯がずれていると、軸受装置を中心にキャリッジを回動させたときに磁気ヘッドの位置制御の精度が低下する。また、このように軸受装置の軸芯がずれていると、トルクに乱れを生じさせる原因となったり、ノイズや共振等が発生する原因となったりする。
【０００４】
このような問題を解消するために、転がり軸受の内輪とシャフトの固定、及び転がり軸受の外輪とスリーブとの固定を、接着剤を用いて行う転がり軸受装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、上記のような転がり軸受を用いた軸受装置の他、一対の半球体又は円錐面が固定された軸を、該半球体又は円錐面と接する支持体によって摺動可能に支持する軸受装置が提案されている。この軸受装置においては、半球体及び円錐面がセラミックスから形成されており、これら半球体、円錐面と支持体とのすべりを利用して軸受の機能を実現している（例えば特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２１４９４２号公報
【特許文献２】特開２００２−２５０３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、磁気ヘッドの位置決め制御をする際、一般的に装置自体の共振周波数が低く、またはゲインが高い場合には、高精度での位置決めが困難となってしまう。したがって、磁気ヘッドの位置決めを行う軸受装置においては、共振周波数が高く、また、そのゲインが低い方が好ましい。
しかしながら、上記特許文献１のように転がり軸受を採用した軸受装置の場合、構造上、共振周波数を高くすることは困難であり、また、そのゲインも高いため、位置決め精度をある程度以上に高くすることができなかった。
【０００８】
一方、上記特許文献２に記載の半球体又は円錐体を用いた軸受装置の場合、転がり軸受に比べて共振周波数及びゲインを低くすることができるものの、それでもやはりシャフトの振動に起因する共振を抑制することができず、位置決め精度が低下してしまうという問題があった。
【０００９】
この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、共振を抑制して位置決め精度を高くすることができる軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題に鑑みて、本発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る軸受装置は、軸線を中心とした円柱状に形成されたシャフトと、前記シャフトの径方向に所定間隔離間して同軸状に配置され、内側に潤滑流体が充填される円筒状のスリーブと、円筒状をなして前記シャフトと前記スリーブとの間に配置され、外周面が前記スリーブに固定されるとともに、内周面が前記潤滑流体を介して前記シャフトに対向する対向面とされた軸受本体と、前記シャフトの外周面に軸線方向に離間して一対が固定され、前記軸線方向両側から該軸受本体に前記潤滑流体を介してそれぞれ接触する支持部材とを備えた軸受装置において、前記対向面と前記シャフトの外周面とのいずれか一方から他方に向かって突出して、前記潤滑流体の流動を制限する凸部が設けられたことを特徴としている。
【００１１】
このような特徴の軸受装置によれば、スリーブ及び軸受本体に対するシャフトの振動が生じた際には、軸受本体の対向面とシャフトの外周面との間の潤滑流体が流動して該潤滑流体が対向面と凸部との間のクリアランスを通過しようとする。その際、潤滑流体の流動が制限されることで該潤滑流体の圧力が高まり、シャフトの振動に対する抵抗力が生じる。即ち、凸部が潤滑流体の流動を抑制する弁として機能しダンピング効果が発現されることで、シャフトの振動を減衰させることが可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る軸受装置においては、前記軸受本体の内周面の両端開口部がそれぞれ開口側に向かって拡径する一対のテーパ受け面とされ、前記支持部材が、前記一対のテーパ受け面と前記潤滑流体を介して接触する円錐面を有することを特徴としている。
【００１３】
このような特徴の軸受装置によれば、一対のテーパ受け面がシャフトに固定された支持部材の円錐面に摺接する構成とすることで、シャフトを軸受本体の内周側に確実に保持することが可能となる。また、転がり軸受を採用する場合に比べて、共振周波数及びゲインを低くすることができるため、共振の発生を抑制することが可能となる。
【００１４】
さらに、本発明に係る軸受装置においては、前記凸部が、前記対向面又は前記シャフトの外周面の周方向に連続して形成されていることを特徴とする。
【００１５】
シャフトの周方向全域において弁としてのダンピング効果を得ることができるため、より効果的にシャフトの振動を減衰させることが可能となる。
【００１６】
さらにまた、本発明に係る軸受装置においては、前記凸部と前記シャフトの外周面の少なくとも一方に、摩擦係数を低減させるコーティング層が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
このような特徴の軸受装置によれば、凸部とシャフトの外周面とが接触した場合の摩擦トルクを低減することができる。
【００１８】
本発明に係る情報記録再生装置は、上記いずれかの軸受装置と、該軸受装置の周りを回動可能に構成され、ヘッドジンバルアセンブリを支持するアーム部を有するキャリッジと、一定方向に回転する磁気記録媒体とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
このような特徴の情報記録再生装置によれば、上記軸受装置を備えていることからシャフトの振動を効果的に減衰させることができ、磁気記録媒体に対してヘッドジンバルアセンブリを高精度に位置制御をすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の軸受装置によれば、軸受本体の対向面又はシャフトの外周面に凸部を設けて潤滑流体の流動を抑制する弁として機能させることにより、シャフトの振動を効果的に減衰させて、共振の発生を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態における情報記録再生装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態におけるピボット軸の断面図である。
【図３】図２における要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明に係る軸受装置の実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。なお、本実施形態では、軸受装置が情報記録再生装置のピボット軸に用いられている場合について説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る情報記録再生装置１の概略構成図である。なお、本実施形態の情報記録再生装置１は、垂直記録層を有するディスク（磁気記録媒体）Ｄに対して、推力記録方式で書き込みを行う装置である。
【００２４】
図１に示すように、情報記録再生装置１は、キャリッジ１１と、キャリッジ１１の先端側に支持されたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１２と、ヘッドジンバルアセンブリ１２をディスク面Ｄ１（ディスクＤの表面）に平行な水平面内方向にスキャン移動させるアクチュエータ６と、ディスクＤを軸線Ｌ２を中心に回転させるスピンドルモータ７と、情報に応じて変調した電流をヘッドジンバルアセンブリ１２のスライダ２に対して供給する制御部５と、これら各構成品を内部に収容するハウジング９とを備えている。
【００２５】
ハウジング９は、アルミニウム等の金属材料からなる上部開口部を有する箱型形状のものであり、上面視四角形状の底部９ａと、該底部９ａの周縁において底部９ａに対して鉛直方向に立設する周壁（不図示）とで構成されている。そして、周壁に囲まれた内側には、上述した各構成品を収容する凹部が形成される。なお、図１においては、説明を理解しやすくするために、ハウジング９の周囲を囲む周壁を省略している。
【００２６】
また、このハウジング９には、ハウジング９の開口を塞ぐように図示しない蓋が着脱可能に固定されるようになっている。底部９ａの略中心には、上記スピンドルモータ７が取り付けられており、該スピンドルモータ７に中心孔を嵌め込むことでディスクＤが着脱自在に固定されている。
【００２７】
ディスクＤの外側で底部９ａの１つの隅角部には、上述したアクチュエータ６が取り付けられている。このアクチュエータ６には、ピボット軸（軸受装置）１０の軸線Ｌ１を中心に水平面に沿って回動可能なキャリッジ１１が取り付けられている。このキャリッジ１１は、基端部から先端部に向けて（ディスクＤ方向に向けて）延設されたアーム部１４と、このアーム部１４を基端部を介して片持ち状に支持する基部１５とが、削り出し加工等により一体形成されたものである。基部１５は、略直方体形状に形成されたものであり、ピボット軸１０まわりを回動可能に支持されている。即ち、基部１５はピボット軸１０を介してアクチュエータ６に連結されており、このピボット軸１０がキャリッジ１１の回転中心となっている。
【００２８】
アーム部１４は、基部１５におけるアクチュエータ６が取り付けられた側面１５ａと反対側の側面（隅角部の反対側の側面）１５ｂにおいて、基部１５の上面の面方向（水平面内方向）と平行に延出する平板状のものであり、基部１５の高さ方向（垂直方向）に沿って３枚延出している。
具体的には、アーム部１４は、基端部から先端部に向かうに従って先細るテーパ形状に形成されており、各アーム部１４、１４間に、ディスクＤが挟み込まれるように配置されている。即ち、アーム部１４とディスクＤとが、交互に配置可能に構成されており、アクチュエータ６の駆動によってアーム部１４がディスクＤの表面に平行な方向（水平面内方向）に移動可能になっている。なお、キャリッジ１１及びヘッドジンバルアセンブリ１２は、ディスクＤの回転停止時にアクチュエータ６の駆動によって、ディスクＤ上から退避するようになっている。
【００２９】
ヘッドジンバルアセンブリ１２は、アーム部１４の先端に連接されており、サスペンション３と、該サスペンション３の先端に取り付けられたスライダ２とを備えている。    
【００３０】
（軸受装置）
図２に示すように、ピボット軸１０は、略円柱状に形成されたシャフト４０と、シャフト４０に対して所定間隔離間して配置される略円筒状のスリーブ６０と、シャフト４０とスリーブ６０との間に介装される軸受本体７０と、上記シャフト４０に固定される一対の支持部材５０，５０とを有している。
【００３１】
シャフト４０は、軸線Ｌ１を中心に配置される略円柱形状の棒状部材であって、その外周面４１の上部及び下部に所定間隔を空けて一対の支持部材５０，５０が固定されている。
【００３２】
スリーブ６０は、略円筒形状に形成された部材であり、その内径はシャフト４０の外周面の外径よりも十分に大きなものとされ、内部にシャフト４０を収容するようにして該シャフト４０と同軸に配置されている。
【００３３】
上記シャフト４０及びスリーブ６０の間の部分には、略円筒形状をなす軸受本体７０がこれらシャフト４０及びスリーブ６０と同軸となるように、即ち、軸線Ｌ１を中心軸として介装されている。
この軸受本体７０の軸線方向の長さは上記スリーブ６０よりも小さく形成されており、軸受本体７０全体がスリーブ６０内側に収容されている。また、該軸受本体７０の外周面７１は上記スリーブ６０の内周面６１に固定され、軸受本体７０とスリーブ６０とが一体に回転するように構成されている。
【００３４】
軸受本体７０の内周面７２のうち、軸線Ｌ１方向略中央の部分は、該軸線Ｌ１を中心とした円筒面状をなすとともに、該シャフト４０の外周面４１に対向する対向面７３とされている。この対向面７３の内径はシャフト４０の外周面４１の外径よりも大きなものとされており、これによって、対向面７３とシャフトの外周面４１との間には空間が形成されている。
【００３５】
そして、この軸受本体７０には、詳しくは図３に示すように、その対向面７３からシャフト４０の外周面４１に向かって、即ち、径方向内側に向かって、断面矩形状に突出し、軸線Ｌ１を中心として周方向に連続する環状に形成された凸部７４が設けられている。この凸部７４の対向面７３からの高さは、対向面７３の内径とシャフト４０の外周面４１の外径の半径差よりも僅かに小さく、即ち、対向面７３とシャフトの外周面４１との間の空間の径方向の厚さよりも僅かに小さく形成されている。これにより、凸部７４とシャフト４０の外周面４１との間にはクリアランスｄが形成されている。
また、この凸部７４によって対向面７３とシャフトの外周面４１との間の空間は２つに隔たれて、これら２つの空間はクリアランスｄを介して連通状態とされている。
【００３６】
また、図２及び図３に示すように、軸受本体７０の内周面７２のうち、軸線Ｌ１方向の両開口端部側、即ち、対向面７３の軸線Ｌ１方向両側の部分には、対向面７３の端部からそれぞれ開口側（軸受本体７０の軸方向端面側）に向かうに従って軸線Ｌ１を中心として漸次拡径するテーパ受け面７５，７５が形成されている。これらテーパ受け面７５，７５は、軸受本体７０の軸線Ｌ１方向中央部を境界として互いに対称となるように形成されている。
【００３７】
そして、シャフト４０に一対が固定された支持部材５０，５０は、概略円筒リング状をなしており、内径がシャフト４０の外周面４１の外径と略同一の寸法に形成されている。これにより、支持部材５０は、シャフト４０の外周面４１に隙間なく外嵌されて径方向外側に向かって張り出すように該シャフト４０に固定一体化される。
【００３８】
このような一対の支持部材５０，５０の軸線Ｌ１方向の離間距離は、上記軸受本体７０の対向面７３の軸線Ｌ１方向の長さと略同一とされており、また、これら一対の支持部材５０，５０の互いに対向する端部のそれぞれの筒厚みは、軸受本体７０の対向面７３の半径とシャフト４０の外周面４１の半径との径差と略同一に形成されている。
【００３９】
そして、支持部材５０，５０は、上記のような円筒厚みを有する端部から互いに離間する方向に向かうに従って拡径する円錐面５１を有しており、この円錐面５１が軸受本体７０のテーパ受け面７５，７５にそれぞれ接触するように構成されている。
【００４０】
また、スリーブ６０は内部にシャフト４０、支持部材５０及び軸受本体７０を収容した状態において、その上部開口が円板状をなす上蓋部６５によって密閉されており、さらに、下部開口が中央にシャフト４０を液密に挿通させる貫通孔を有するドーナツ円板状をなす下蓋部６６によって密閉されている。
【００４１】
このように密閉状態とされたスリーブ６０内側には潤滑流体Ｊが充填されており、これにより各部材の間の隙間に潤滑流体Ｊが介在する。即ち、図２及び図３に示すように、軸受本体７０の対向面７３とシャフト４０の外周面４１との間の空間、凸部７４とシャフト４０の外周面４１との間のクリアランスｄ、テーパ受け面７５と円錐面にも潤滑流体Ｊが介在することになる。
【００４２】
この潤滑流体Ｊとしては、極圧性の高いオイル、グリース等が好ましく、特に、動粘度が２０℃において１５〜２０センチストークスとなるものが好ましい。なお、この他潤滑流体Ｊとして空気等の気体を用いてもよい。
【００４３】
また、軸受本体７０の凸部７４及びシャフト４０の外周面４１の少なくとも一方に、低摩擦係数のコーティング層が設けられた構成であってもよい。
このコーティング層としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）や二硫化モリブデンからなる層が挙げられる。ＤＬＣの場合には蒸着やスパッタ等の手法によって、二硫化モリブデンの場合には塗装や転写等の手法によってコーティング層を形成することができる。
【００４４】
以上のような構成のピボット軸１０は、シャフト４０が軸線Ｌ１に沿って固定された状態でスリーブ６０が軸線Ｌ１を中心に回動する。即ち、シャフト４０とスリーブ６０とが軸線Ｌ１を中心をとして配置された状態において、テーパ受け面７５と円錐面５１、特に凸曲面５３とを摺接させながら、該軸線Ｌ１を中心に互いに相対回転するのである。
【００４５】
本実施形態のピボット軸１０においては、スリーブ６０及び軸受本体７０に対するシャフト４０の振動が生じた場合、軸受本体７０の対向面７３とシャフト４０の外周面７１との間の空間に存在する潤滑流体Ｊが流動して、該潤滑流体Ｊがシャフト４０の外周面４１と凸部７４との間のクリアランスｄを通過しようとする。その際、潤滑流体Ｊの流動が制限されることで潤滑流体Ｊの圧力が高まり、シャフト４０の振動に対する抵抗力が生じる。
即ち、凸部７４が潤滑流体Ｊの流動を抑制する弁として機能することで、ダンピング効果が発現されるのである。これによって、シャフト４０の振動を減衰させて共振の発生を抑制することが可能となる。
【００４６】
また、ピボット軸１０においては、一対のテーパ受け面７５がシャフト４０に固定された支持部材５０に摺接する構成とされているため、シャフト４０を軸受本体７０の内周側にの内周側に確実に保持することができる。また、転がり軸受を採用する場合に比べて、共振周波数及びゲインを低くすることができるため、共振の発生をより確実に抑制することが可能となる。
【００４７】
さらに、凸部７４が軸線Ｌ１を中心とした環状に形成されているため、シャフト４０の周方向全域において弁としてのダンピング効果を得ることができる。したがって、より効果的にシャフトの振動を減衰させることが可能となる。
【００４８】
さらにまた、本発明に係る軸受装置においては、凸部７４とシャフト４０の外周面４１の少なくとも一方に低摩擦係数のコーティング層が形成されているため、凸部７４とシャフト４０の外周面４１とが接触した場合の摩擦トルクを低減することができる。
【００４９】
そして、本実施形態の情報記録再生装置１においては、上記のようにシャフト４０の振動を減衰させて共振の発生を抑制することができるピボット軸１０を用いてアーム部１４（ヘッドジンバルアセンブリ１２）を回動させることができるため、ディスクＤに対してヘッドジンバルアセンブリ１２を高精度に位置制御することができる。つまり、ディスクＤへの記録密度を増加することができ、情報記録再生装置１の容量を増加することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
【００５１】
例えば、実施形態においては、凸部７４が軸受本体７０の対向面７３から突出したものについて説明したが、これに代えて、シャフト４０の外周面４１から軸受本体７０の対向面７３に向けて突出したものであってもよい。これによっても、潤滑流体Ｊの流動を制限する弁としてのダンピング効果を発現することができるため、シャフト４０の振動を減衰させて共振の発生を防止することが可能となる。
【００５２】
また、実施形態においては、シャフト４０に固定された支持部材５０が軸受本体７０のテーパ受け面７５に摺接することでシャフト４０が軸受本体７０に支持される構成としたが、例えば、支持部材５０として、軸受本体７０の軸線Ｌ１方向の端面に摺接するスラスト板を採用した構成であってもよい。これによっても、シャフト４０を軸受本体７０の内周側にの内周側に確実に保持することができ、また、転がり軸受を採用する場合に比べて、共振周波数及びゲインを低くすることができるため、共振の発生をより確実に抑制することが可能となる。
【００５３】
なお、実施形態では、シャフト４０及び支持部材５０が別体に形成されているが、これに限定されず、シャフト４０及び支持部材５０が一体に形成されていてもよい。
なお、実施形態では、スリーブ６０及び軸受本体７０が別体に形成されているが、これに限定されず、スリーブ６０及び軸受本体７０が一体に形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１    情報記録再生装置
１０  ピボット軸
１１  キャリッジ
１２  ヘッドジンバルアセンブリ
１４  アーム部
４０  シャフト
４１  外周面
５０  支持部材
５１  円錐面
６０  スリーブ
６１  内周面
７０  軸受本体
７１  外周面
７２  内周面
７３  対向面
７４  凸部
７５  テーパ受け面
【図１】
2010185546.tif 000003
【図２】
2010185546.tif 000004
【図３】
2010185546.tif 000005