(57)【要約】【課題】  モータの回転軸を傾かせる方向の剛性、すなわち、軸倒れ剛性を高くして、軸倒れ加重に対し強固で、信頼性の高い流体動圧軸受、スピンドルモータ及び磁気ディスク装置を提供することにある。【解決手段】  本願の流体動圧軸受、スピンドルモータ及び磁気ディスク装置に用いられるスピンドルモータの流体動圧軸受は、ラジアル軸受手段とスラスト軸受手段を有する流体動圧軸受であって、前記ラジアル軸受手段は、ヘリングボーン型軸受で構成され、前記スラスト軸受手段は、外周部にスパイラルポンプイン型の軸受が形成され、当該スパイラルポンプイン型の軸受の内周部に平面軸受が形成されるとともに、前記スパイラルポンプイン型軸受と前記平面軸受が同一面上でかつ同心円状に形成されるものである。【選択図】      図６
2006084009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアル軸受手段とスラスト軸受手段を有する流体動圧軸受であって、
前記ラジアル軸受手段は、ヘリングボーン型軸受で構成され、
前記スラスト軸受手段は、外周部にスパイラルポンプイン型の軸受が形成され、当該スパイラルポンプイン型の軸受の内周部に平面軸受が形成されるとともに、前記スパイラルポンプイン型軸受と前記平面軸受が同一面上でかつ同心円状に形成される
ことを特徴とする流体動圧軸受。
【請求項２】
前記スラスト軸受手段は、前記内周部に形成された平面軸受の半径方向の幅をＷ１とし、その外周部に形成されたスパイラルポンプイン型軸受の半径方向の幅をＷ２としたとき、それぞれの半径方向の幅の比率であるＷ１：Ｗ２が、３：７乃至７：３の間の比率で構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
【請求項３】
前記ラジアル軸受手段は、１個のヘリングボーン型軸受のみにより構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載する流体動圧軸受と、
情報を記録可能なディスクを搭載可能とし、前記流体動圧軸受によって回転自在に支持されるハブと、
前記ハブと一体に回転するよう固定されたロータマグネットと、
前記ロータマグネットを回転駆動するステータと
を有するスピンドルモータ。
【請求項５】
互いにほぼ等しい寸法に形成された第１シェルと第２シェルで構成された筐体と、
前記筐体に固定された請求項４に記載のスピンドルモータと、
前記ハブに固定され、情報を記録可能な磁気ディスクと、
前記磁気ディスクの所望の位置に対して情報の書き込みまたは読み出しをおこなう磁気ヘッドと、
を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項６】
前記磁気ヘッドが奇数本搭載される
ことを特徴とする請求項５に記載の磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体動圧軸受、スピンドルモータ及び磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シャフトとこのシャフトを囲むスリーブ部材とが相対的に回転可能となるように支持するために、両者間に介在された潤滑流体の流体圧力を利用する動圧軸受を用い、この動圧軸受を用いたモータによって記録ディスクを回転駆動するディスク駆動装置が知られている。
【０００３】
これらディスク駆動装置は、コンピュータの外部記録装置や画像記録装置として広く用いられ、磁気ディスク装置、光ディスク装置など種々のディスク駆動装置が存在している。
【０００４】
ディスク装置として、例えば、磁気ディスク装置は、一般に、矩形箱状の筐体を有している。筐体内には、磁気記録媒体としての磁気ディスク、この磁気ディスクを支持および回転させるスピンドルモータ、磁気ディスクに対して情報の書き込み、読み出しを行なう複数の磁気ヘッド、これらの磁気ヘッドを磁気ディスクに対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータ、ヘッドアクチュエータを回動および位置決めするボイスコイルモータ、ヘッドＩＣ等を有する基板ユニット等が収納されている。
【０００５】
また、筐体外部には、ディスク装置内の磁気ディスクの回転速度、磁気ヘッドへの記録電流等を制御する制御回路を搭載したプリント回路基板が、筐体に設けられたねじ孔とプリント回路基板に設けられたねじ孔にねじを挿嵌することによって固定される。
【０００６】
これに用いられるディスク駆動装置としては、例えば、米国特許第５，５０４，６３７号にその構造が開示されており、ラジアル方向の荷重を支持する手段として、シャフトとこのシャフトの外周面との間に微少間隔を有して半径方向に対向するスリーブ部材の内周面間に潤滑流体を充填し、シャフトの外周面及び／又はスリーブ部材の内周面に軸線方向上下部に離間して形成された、例えばヘリングボーン状溝からなる動圧発生用溝によって、ロータハブの回転中、潤滑流体中に動圧を生じさせる一対のラジアル軸受部を有するとともに、アキシャル方向の荷重を支持する手段として、シャフトの端部に固着された円盤状のスラストプレートとこのスラストプレートの上下面との間に微少間隔を有して軸線方向に対向するスリーブ部材に形成された段部の上面あるいはスラストブッシュの下面等との間に潤滑流体を充填し、スラストプレートの上下面及び／又は段部の上面並びにスラストブッシュの下面に形成された例えばヘリングボーン状溝からなる動圧発生用溝によってロータハブの回転中、潤滑流体中に動圧を発生させる一対のするスト軸受部を有する。
【０００７】
上述のような記録ディスク駆動装置においては、ロータハブの回転時の軸振れ等の姿勢の保持は、専ら、その保持力が各ラジアル軸受部の軸受剛性と軸受中心部間の間隔、すなわち、上下ラジアル軸受部間に介在する距離によって決定される、一対のラジアル軸受部に依存しており、スラスト軸受部はロータハブを浮かせる程度の機能しか担っていなかった。
【０００８】
そこで、ラジアル軸受部に１個または２個のヘリングボーン型の溝を設けスラスト軸受部にスパイラスポンプイン型の溝を設け、小型で高い軸支持力を有するとともに、加工、組立が容易且つ安価で、電気的効率の流体動圧軸受が開発されてきていた。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，５０４，６３７明細書（図１、概要）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した流体動圧軸受は、スラスト軸受が、その全面がスパイラルポンプイン型の軸受のみによって形成されているため、ロータ回転時に最も大きい動圧が発生する、所謂、最大圧力発生位置は、スラスト軸受の最内周部になる。
【００１１】
ここで、ロータの回転軸を傾かせる方向（軸倒れ方向）にモーメント加重Ｍｈが加わることを想定すると、この際スラスト軸受部には、この加重に対して軸倒れを戻そうとするような反力が発生する。この反力を発生させるバネ剛性のことを軸倒れ剛性と呼ぶが、この反力の元となるのは、軸受の最大圧力発生位置に作用する動圧である。
【００１２】
仮に発生する動圧が一定であるとすれば、動圧の作用する点が傾きの中心から遠くなるほど、より大きなモーメントとして作用することになるため、スラスト軸受の最大圧力発生位置が外周にあるほど、この軸倒れ剛性を高めることが可能となる。
【００１３】
そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、モータの回転軸を傾かせる方向の剛性、すなわち、軸倒れ剛性を高くして、軸倒れ加重に対し強固で、信頼性の高い流体動圧軸受、スピンドルモータ及び磁気ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の課題を解決するために、この発明に係る流体動圧軸受は、ラジアル軸受手段とスラスト軸受手段を有する流体動圧軸受であって、前記ラジアル軸受手段は、ヘリングボーン型軸受で構成され、前記スラスト軸受手段は、外周部にスパイラルポンプイン型の軸受が形成され、当該スパイラルポンプイン型の軸受の内周部に平面軸受が形成されるとともに、前記スパイラルポンプイン型軸受と前記平面軸受が同一面上でかつ同心円状に形成されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、上記のような構成をとることにより、モータの回転軸を傾かせる方向の剛性、すなわち、軸倒れ剛性を高くして、軸倒れ加重に対し強固で、信頼性の高い流体動圧軸受、スピンドルモータ及び磁気ディスク装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係るディスク装置として、ハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤと称する）について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、ＨＤＤは後述する種々の部材が収納されたほぼ矩形箱状の筐体１０と、筐体１０の外面に重ねて設けられた矩形状のプリント回路基板１２と、を備えている。筐体１０およびプリント回路基板１２は、例えば、長さＬが３２ｍｍ、幅Ｗが２４ｍｍに形成され、筐体およびプリント回路基板を含む厚さＴは、収納するディスクの枚数に応じて、例えば、３．３ｍｍあるいは５ｍｍ程度に設定されている。
【００１７】
図２ないし図５に示すように、筐体１０は、互いにほぼ等しい寸法に形成された第１シェル１０ａおよび第２シェル１０ｂにより構成されている。第１および第２シェル１０ａ、１０ｂは、それぞれ磁性体材料によりほぼ矩形状に形成され、周縁部には側壁が立設されている。第１および第２シェル１０ａ、１０ｂは、その周縁部同士が対向した状態で、互いに向い合わせて配置されている。第１および第２シェル１０ａ、１０ｂの周縁部には帯状のシール材１６が巻き付けられ、このシール材により周縁部が互いに接続されているとともに、周縁部間の隙間がシールされている。これにより、矩形箱状の密閉された筐体１０が構成されている。
【００１８】
第１シェル１０ａの底面は矩形状の実装面１１を形成している。実装面１１の角を含む筐体１０の４つの角は円弧状に丸めて形成されている。これにより、筐体１０の周縁部に巻装されたシール材１６が、筐体の角で損傷することを防止しているとともに、シール材の浮きによる気密性の悪化を防止している。
【００１９】
筐体１０内において、筐体の周縁部には複数の支持ポスト１８が設けられている。各支持ポスト１８は、第１シェル１０ａの内面に固定された基端を有し、第１シェルの内面に対してほぼ垂直に立設されている。各支持ポスト１８の位置で、実装面１１にねじ孔が形成され、支持ポスト内まで延びている。
【００２０】
筐体１０内には、ディスク状の媒体として機能する例えば、直径０．８５インチの磁気ディスク２０、この磁気ディスクを支持および回転させるスピンドルモータ２２、磁気ディスクに対して情報の書き込み、読み出しを行なう磁気ヘッド２４（ヘッド）、磁気ディスク２０に対して磁気ヘッドを移動自在に支持したキャリッジ２６、キャリッジを回動および位置決めする駆動モータとしてのボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと称する）２８、磁気ヘッドが磁気ディスクの周縁部に移動した際、磁気ヘッドを磁気ディスクから離間した位置にアンロードして保持拘束するランプロード機構３０、キャリッジを退避位置に保持する電磁ラッチ機構３２、およびヘッドＩＣ等を有する基板ユニット３４等が収納されている。なお、キャリッジ２６およびＶＣＭ２８は、磁気ヘッド２４を磁気ディスク２０に沿って移動させる本発明のアクチュエータとして機能する。
【００２１】
スピンドルモータ２２は、第１シェル１０ａに取り付けられている。スピンドルモータ２２は枢軸（シャフト）３６を有し、この枢軸（シャフト）は第１シェル１０ａの内面に固定され、この内面に対してほぼ垂直に立設されている。枢軸（シャフト）３６の延出端は、第２シェル１０ｂの外側からねじ込まれた固定ねじ３７により第２シェルにねじ止めされている。これにより、枢軸（シャフト）３６は第１および第２シェル１０ａ、１０ｂに両持ち支持されている。
【００２２】
枢軸（シャフト）３６には、図示しない軸受を介してロータが回転自在に支持されている。ロータの第２シェル１０ｂ側の端部は円柱形状のハブ４３を構成し、このハブには、磁気ディスク２０が同軸的に嵌合されている。ハブ４３の端部には、環状のクランプリング４４が嵌合されて、磁気ディスク２０の周縁部を保持している。これにより、磁気ディスク２０はロータに固定され、ロータと一体的に回転可能に支持されている。
【００２３】
ロータの第１シェル１０ａ側の端部には図示しない環状の永久磁石が固定され、ロータと同軸的に位置している。スピンドルモータ２２は、第１シェル１０ａに取り付けられたステータコア、およびこのステータコアに巻回された複数のコイルを有し、これらステータコアおよびコイルは、永久磁石の外側に隙間を置いて配置されている。
【００２４】
ヘッドアクチュエータを構成するキャリッジ２６は、第１シェル１０ａの内面上に固定された軸受組立体５２を備えている。軸受組立体５２は、第１シェル１０ａの内面に対して垂直に立設された枢軸（シャフト）５３と、一対の軸受を介して枢軸（シャフト）５３に回転自在に支持された円筒形状のハブ５４と、を有している。枢軸（シャフト）５３の延出端は、第２シェル１０ｂの外側からねじ込まれた固定ねじ５６により第２シェルにねじ止めされている。これにより、枢軸（シャフト）５３は第１および第２シェル１０ａ、１０ｂに両持ち支持されている。軸受部として機能する軸受組立体５２は、スピンドルモータ２２に対し、筐体１０の長手方向に並んで配設されている。
【００２５】
キャリッジ２６は、ハブ５４から延出したアーム５８、アームの先端から延出した細長い板状のサスペンション６０、ハブ５４からアームと反対方向に延出した支持フレーム６２を備えている。サスペンション６０の延出端には、図示しないジンバル部を介して磁気ヘッド２４が支持されている。磁気ヘッド２４はサスペンション６０のばね力により磁気ディスク２０表面に向かって所定のヘッド荷重が印加されている。支持フレーム６２には、ＶＣＭ２８を構成するボイスコイル６４（コイル）が一体的に固定されている。
【００２６】
キャリッジ２６を軸受組立体５２の回りで回動させるＶＣＭ２８は、後に詳述するように、第１シェル１０ａの内面から離間して対向配置されたトップヨーク６３と、トップヨーク６３の内面に固定されボイスコイル６４に対向した磁石８１と、を備えている。本実施の形態では、第１シェル１０ａが冷間圧延鋼板やＳＵＳ４３０などの磁性体の板を形状加工することにより形成されているため、第１シェル１０ａがボトムヨークとして機能し、磁石８１を有するトップヨーク６３との間で磁気回路を構成するようになっている。
【００２７】
そして、ボイスコイル６４に通電することにより、キャリッジ２６は、図３に示す退避位置と磁気ディスク２０の表面上に位置する動作位置との間を回動し、磁気ヘッド２４は磁気ディスク２０の所望のトラック上に位置決めされる。
【００２８】
第１シェル１０ａに固定された電磁ラッチ機構３２は、退避位置に移動したキャリッジ２６をラッチし、ＨＤＤが衝撃等の外力を受けた際、キャリッジ２６が退避位置から作動位置へ移動することを防止する。
【００２９】
ランプロード機構３０は、第１シェル１０ａの内面に固定され磁気ディスク２０の周縁部に対向したランプ部材７０と、サスペンション６０の先端から延出し係合部材として機能するタブ７２と、を備えている。ランプ部材７０は樹脂を金型成型することにより製造され、タブ７２が係合可能なランプ面７３を有している。キャリッジ２６が磁気ディスク２０の内周部から磁気ディスク外周の退避位置まで回動すると、タブ７２は、ランプ部材７０のランプ面７３に係合し、その後、ランプ面の傾斜によって引き上げられ、磁気ヘッド２４のアンロード動作を行なう。キャリッジ２６が退避位置まで回動すると、タブ７２はランプ部材７０のランプ面７３上に支持され、磁気ヘッド２４は磁気ディスク２０の表面から離間した状態に保持される。
【００３０】
基板ユニット３４は、フレキシブルプリント回路基板により形成された本体３４ａを有し、この本体３４ａは第１シェル１０ａの内面に固定されている。本体３４ａ上にはヘッドＩＣ、ヘッドアンプ等の電子部品が実装されている。基板ユニット３４は本体３４ａから延出したメインフレキシブルプリント回路基板（以下、メインＦＰＣと称する）３４ｂを有している。メインＦＰＣ３４ｂの延出端は、キャリッジ２６の軸受組立体５２近傍に接続され、更に、アーム５８およびサスペンション６０上に設けられた図示しないケーブルを介して磁気ヘッド２４に電気的に接続されている。基板ユニット３４の本体底面にはプリント回路基板１２と接続するためのコネクタ３４ｃが実装されている。このコネクタ３４ｃは、第１シェル１０ａに形成された開孔を介して第１シェルの実装面１１に露出している。
【００３１】
図２および図４に示すように、プリント回路基板からなるプリント回路基板１２は筐体１０の実装面１１とほぼ等しい長さおよび幅を有した矩形状を有している。筐体１０の実装面１１には、スピンドルモータ２２に対応した円形の凸部７０ａ、および軸受組立体５２に対応した円形の凸部７０ｂがそれぞれ形成されている。プリント回路基板１２には、これらの凸部７０ａ、７０ｂにそれぞれ対応した円形の開口７２ａ、７２ｂが形成されている。プリント回路基板１２の４つの角部は、それぞれ斜めに、例えば、各辺に対して４５度の角度で斜めに切欠かれ、それぞれ切欠き部７７を形成している。プリント回路基板１２の内面上、つまり、筐体１０と対向する面上には、複数の電子部品７４、およびコネクタ７１が実装されている。また、プリント回路基板１２にはＨＤＤを外部機器と電気的に接続するためのフレキシブルプリント回路基板７６が接続されている。フレキシブルプリント回路基板７６はプリント回路基板１２の一方の短辺から外方に引き出され、その延出端には複数の接続端子７５が形成されている。
【００３２】
上記構成のプリント回路基板１２は、筐体１０の実装面１１に重ねて配置され、複数のねじ８０により第１シェル１０ａにねじ止めされている。この際、プリント回路基板１２は、４つの辺が実装面１１の４辺とそれぞれ整列した状態、つまり、実装面１１の４辺と一致した状態で配置されている。実装面１１に形成された凸部７０ａ、７０ｂは、それぞれプリント回路基板１２の開口７２ａ、７２ｂ内に配置されている。プリント回路基板１２上に実装されたコネクタ７１は、基板ユニット３４のコネクタに接続される。
【００３３】
プリント回路基板１２の４つの角部に形成された切欠き部７７は、それぞれ実装面１１の４つの角部に位置している。これにより、実装面１１の４つの角部はプリント回路基板１２によって覆われることなく外部に露出している。実装面１１の露出した４つの角部を含む筐体１０の角部は、プリント回路基板１２に接触することなく筐体を保持するための保持部７８をそれぞれ構成している。
【００３４】
次に、本実施形態に係るＨＤＤの流体動圧軸受の構造とスピンドルモータの構造について図面を用いて詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図６は本発明の第１の実施形態に係るスピンドルモータの構造を示す断面図である。
枢軸（シャフト）３６及びフランジ１０５と呼ばれる部材が固定側（ステータ側）を形成し、スリーブ１０４と呼ばれる部材が回転側（ロータ側）を形成している。シャフト３６の側面、もしくはそれに非常に狭い隙間を隔てて相対するスリーブ１０４の表面のいずれかに、へリングボーン型と呼ばれる“く”の字型の溝が複数本成型されている。ロータがステータに対して回転することで、両者の間に充填されているオイルが前述のへリングボーン型溝に沿って流れ、動圧を発生させる。これによりラジアル軸受１０２が形成されている。
【００３５】
一方、フランジ１０５の上側の表面、もしくはそれに非常に狭い隙間を隔てて相対するスリーブ１０４の表面のいずれかに、特定のパターンの溝が掘られている。ロータがステータに対して回転することで、両者の間に充填されているオイルが前述の溝に沿って流れ、動圧を発生させる。これによりスラスト軸受１０１が形成されている。
【００３６】
本実施形態においては、スラスト軸受１０１を形成する溝の形に特徴がある。その溝形状の詳細を図７に示す。スラスト軸受１０１の外周部分は、溝が掘られて窪んだ部分(グルーブ)１０１ｄとそうでない部分(リッジ)１０１ｃが交互に渦巻状に並んでおり、ロータがステータに対して回転することで、両者の間に充填されているオイルが内周方向に流れるような溝パターンが成型されている。この部分をスパイラルポンプイン軸受１０１ｂと呼ぶ。
【００３７】
一方で、スラスト軸受１０１の内周部分には溝(グルーブ)１０１ｄが存在せず、全部分の表面高さが、外周部スパイラルポンプイン軸受１０１ｂにおけるリッジ部分１０１ｃの表面と同じ高さになっている。そのためこの部分では、フランジ１０５とスリーブ１０４ともに溝のない平らな表面同士で相対することになる。このことからこの部分を平面軸受１０１ａと呼ぶ。
【００３８】
このように、スラスト軸受１０１は外周部にスパイラルポンプイン型軸受１０１ｂ、内周部に平面軸受１０１ａという２種類の軸受構造が同心円状に組み合わされた構成になっている。
【００３９】
本実施例の従来技術に対する優位性について図８を用いて説明する。従来のスラスト軸受は、全面がスパイラルポンプイン軸受によって形成されている。この軸受において、ロータ回転時に最も大きい動圧が発生する“最大圧力発生位置”は、スラスト軸受の最内周部分になる。一方で、本実施形態のスラスト軸受１０１では、最大圧力発生位置はちょうど外周部スパイラルポンプイン軸受１０１ｂと内周部平面軸受１０１ａの境界線あたりの位置になる。従って、ロータの回転中心軸から最大圧力発生位置までの距離は、本実施形態のスラスト軸受１０１のほうが長く取れていることになる。
【００４０】
ここで、ロータの回転軸を傾かせる方向（軸倒れ方向）にモーメント加重Ｍｈが加わることを想定する。この際スラスト軸受部１０１には、この加重に対して軸倒れを元に戻そうとするような反力が発生する。この反力を発生させるバネ剛性のことを軸倒れ剛性（図中Ｂ方向の力）と呼ぶ。この反力の元となるのは、軸受の最大圧力発生位置に作用する動圧である。仮に発生する動圧が一定であるとすれば、動圧の作用する点が傾きの中心から遠くなるほど、より大きなモーメントとして作用することになる。即ち、スラスト軸受の最大圧力発生位置が外周にあるほど、この軸受の軸倒れ剛性が高いことになる。本実施形態のスラスト軸受１０１は、従来技術のスラスト軸受より最大動圧発生位置が外周方向にあるため、高い軸倒れ剛性を有し、より軸倒れ加重に対して強い、高信頼性の軸受となっている。
【００４１】
但し、最大圧力発生位置をより外周に持っていこうとして、平面軸受１０１ａの幅を極端に大きくしすぎてしまうと、外周部のスパイラルポンプイン軸受１０１ｂにおけるオイルをポンピングする力が減ってしまうため、発生する動圧が小さくなり、軸倒れ剛性は却って減ることがわかった。また、平面軸受１０１ａの幅を大きくすることは、スラスト軸受部１０１で発生する損失トルクの増加にも繋がることがわかった。図９のグラフは、この関係を表したものである。
【００４２】
本グラフのＸ軸は２５℃での軸受損失トルクの大きさを表すものである。同グラフのＹ軸は８５℃環境下で軸受にある一定の軸倒れ加重を与えたとき、スラスト軸受１０１端の隙間がどの程度残るかを表したものであり、隙間が広いほど軸倒れ剛性が高いことを意味する。同グラフ上の曲線は、ある一定の幅を持つスラスト軸受１０１において、平面軸受１０１ａの半径方向の幅をＷ１、その外周部に形成されたスパイラルポンプイン型軸受１０１ｂの半径方向の幅をＷ２としたとき、それぞれの半径方向の幅の比率であるＷ１：Ｗ２を徐々に変更しながら、上述の２つのパラメータをシミュレーションによって計算し、その点をプロットしたものである。
【００４３】
スパイラルポンプイン軸受１０１ｂの幅の比率が極端に大きい場合（Ｗ１：Ｗ２＝０：１０の点）においては、極端に軸倒れ剛性が弱くなり、逆に平面軸受（１０１ａが大きすぎる場合（Ｗ１：Ｗ２＝８：２の点）においては、軸倒れ剛性が減り始め、損失トルクが極端に増加していることがわかる。すなわち、このグラフから判断されるＷ１、Ｗ２両者の最適比率は、２：８〜７：３であることを上述のシミュレーション結果から導き出すことができた。
【００４４】
なお、上述の第１の実施形態においてはスラスト軸受１０１のＷ１：Ｗ２の比率が６：４となるように設計されており、図９に示すグラフから判断される最適領域に含まれている。
【００４５】
＜第２の実施形態＞
図１０は本発明の第２の実施形態に係るスピンドルモータの構造を示す断面図である。
スリーブ２０４がステータを形成し、シャフト３６及びハブ２０６と呼ばれる部材がロータを形成している。シャフト３６の側面、もしくはそれに非常に狭い隙間を隔てて相対するスリーブ２０４の表面のいずれかに、へリングボーン型の溝が複数本成型されている。ロータがステータに対して回転することで、両者の間に充填されているオイルが溝に沿って流れ、動圧を発生させる。これによりラジアル軸受２０２が形成されている。
【００４６】
一方、スリーブ２０４の上側の表面、もしくはそれに非常に狭い隙間を隔てて相対するハブ２０６の裏面のいずれかに、特定のパターンの溝が掘られている。ロータがステータに対して回転することで、両者の間に充填されているオイルが溝に沿って流れ、動圧を発生させる。これによりスラスト軸受２０１が形成されている。他の部分は前述の第１の実施形態と同様である。
【００４７】
＜第３の実施形態＞
図１１は本発明の第３の実施形態に係るスピンドルモータの構造を示す断面図である。
スリーブ３０４及びカウンタプレート３１０と呼ばれる部材がステータを形成し、シャフト３６及びハブ３０６がロータを形成している。シャフト３６の側面、もしくはそれに非常に狭い隙間を隔てて相対するスリーブ３０４の表面のいずれかに、へリングボーン型の溝が複数本成型されている。ロータがステータに対して回転することで、両者の間に充填されているオイルが溝に沿って流れ、動圧を発生させる。これによりラジアル軸受３０２が形成されている。
【００４８】
一方、シャフト３６の底面、もしくはそれに非常に狭い隙間を隔てて相対するカウンタプレート３１０の表面のいずれかに、特定のパターンの溝が掘られている。ロータがステータに対して回転することで、両者の間に充填されているオイルが溝に沿って流れ、動圧を発生させる。これによりスラスト軸受３０１が形成されている。他の部分は前述の第１の実施形態と同様である。
【００４９】
＜第４の実施形態＞
図１２は本発明の第４の実施形態に係るスピンドルモータの構造を示す断面図である。
スリーブ４０４及びカウンタプレート４２０と呼ばれる部材がステータを形成し、シャフト３６及びハブ４０６、フランジ４０５がロータを形成している。シャフト３６の側面、もしくはそれに非常に狭い隙間を隔てて相対するスリーブ４０４の表面のいずれかに、へリングボーン型の溝が複数本成型されている。ロータがステータに対して回転することで、両者の間に充填されているオイルが溝に沿って流れ、動圧を発生させる。これによりラジアル軸受４０２が形成されている。
【００５０】
一方、フランジ４０５の底面、もしくはそれに非常に狭い隙間を隔てて相対するカウンタプレート４１０の表面のいずれかに、特定のパターンの溝が掘られている。ロータがステータに対して回転することで、両者の間に充填されているオイルが溝に沿って流れ、動圧を発生させる。これによりスラスト軸受４０１が形成されている。他の部分は前述の第１の実施形態と同様である。
【００５１】
ここで、上述の第１の実施形態乃至第４の実施形態におけるラジアル軸受１０２、２０２、３０２、４０２は、全てただ１個のへリングボーン溝を有するラジアル軸受で構成されている例で説明した。しかし、これを図１３の右側の図に示すような２個のへリングボーン溝で置き換えても構わない。
【００５２】
２個のへリングボーン溝で構成されるラジアル軸受１０２ａ、２０２ａ、３０２ａ、４０２ａは、溝によって発生するオイル動圧が最大となる点が２点存在することになるため、回転軸を倒すような外力に対して強く、即ち軸倒れ剛性が高く維持することが可能となる。
【００５３】
＜第５の実施形態＞
図１４は本発明の第５の実施形態に係るスピンドルモータ及びＨＤＤの構造を示す断面図である。
本実施形態に係るＨＤＤは、データを記録する磁気ディスク２０を回転させるためのスピンドルモータ２２に、上述の第１の実施形態の流体動圧軸受を使用している。もちろん、この代わりに他の実施形態である第２の実施形態〜第４の実施形態に係る流体動圧軸受を利用しても構わない。
【００５４】
本実施形態に係るＨＤＤは、具体的には、その筐体１０の外界寸法が、縦３２ｍｍ、横２４ｍｍ、厚さ５ｍｍのサイズを有しており、搭載された磁気ディスク２０の直径が０．８５インチとなっている。もちろん、本発明は、磁気ディスクの直径が２．５インチであるＨＤＤや、他のディメンジョンのＨＤＤに対しても適用可能である。このＨＤＤには、磁気ディスク２０上のデータを読み書きするためのヘッド素子２４が２個搭載されている。
【００５５】
磁気ディスク２０にデータを読み書きするために、ヘッド２４が磁気ディスク２０上にロードした際のＨＤＤの断面図を図１４に示す。ヘッド２４が磁気ディスク２０上を浮上する際には、ヘッド２４から磁気ディスク２０に対してある一定の加重Ｆｈが作用している。これをヘッド加重と呼ぶ。本実施形態において、磁気ディスク２０の上面に対向するヘッド２４の加重をＦｈ１、磁気ディスク２０の下面に対向するヘッド２４の加重をＦｈ２で表している。
【００５６】
本実施形態において、ＨＤＤに搭載されているヘッド２４が偶数個である場合、ヘッド２４は図１４に示すように１枚のディスク２０の表裏に向かい合って設置されるのが一般的である。このため、２つのヘッド２４のヘッド加重Ｆｈ１とＦｈ２が互い相殺され、スピンドルモータ２２に対して軸倒れモーメントが作用することはほとんどない。図１４ではこの軸倒れモーメントＣを破線で示しているが、これは０になっている。
【００５７】
＜第６の実施形態＞
図１５は本発明の第６の実施形態に係るスピンドルモータ及びＨＤＤの構造を示す断面図である。
ＨＤＤの概要は図１４に示す第５の実施例と同じであるが、搭載されているヘッド２４がディスク２０の上面に対向しているただ１個だけであるという点が異なっている。また、このＨＤＤは、具体的に縦３２ｍｍ、横２４ｍｍ、厚さ３．３ｍｍのサイズを有している。図１５に示すように、ヘッド２４が奇数個しか搭載されていない場合、ヘッド加重Ｆｈが相殺されないため、ヘッド加重Ｆｈはそのまま軸倒れモーメント加重Ｍｈとして作用することになる。よって、スピンドルモータ２２内の流体動圧軸受は、この軸倒れ荷重Ｍｈに耐えられるだけの十分な軸倒れ剛性を有している必要がある。
【００５８】
従来はこの軸倒れ剛性を確保するために、ラジアル軸受のへリングボーン溝を２個設けるのが一般的であった。しかし、上述の第１乃至第４の実施形態における構造の流体動圧軸受においては、十分な軸倒れ剛性を有しているため、ラジアル軸受にへリングボーン溝を２個設けることなく奇数個のヘッドを搭載するＨＤＤが実現可能となる。
【００５９】
本実施形態において、特に、図１５に示したようにヘッド２４をただ１本だけ搭載するようにすれば、ヘッド２４を２本搭載した場合と比べてヘッド１本分の組み込みスペースが不要になり、より装置厚さの薄いＨＤＤを構築することが可能となる。本実施形態のＨＤＤでは、この効果に加えてラジアル軸受のへリングボーン溝を１個しか設けないことによる相乗効果で、僅か３．３ｍｍという極めて薄いＨＤＤの装置厚みを実現することが可能となる。
【００６０】
なお、本実施形態のＨＤＤにおいては、現存する磁気ディスクのうちで最も小さい半径の０．８５インチサイズの磁気ディスクが搭載している。これには、装置の小型化を実現すると共に、ヘッド２４がディスク上にロードした際のヘッド加重モーメントＦｈを軽減するという目的もある。
【００６１】
以上述べたように、流体動圧軸受のスラスト軸受を、外周部にスパイラルポンプイン型軸受、内周部に平面軸受という２種類の軸受構造を、それぞれ最適な幅で同心円状に組み合わせて構成することで、流体動圧軸受の回転軸を傾ける方向の剛性（軸倒れ剛性）を高くすることが可能となる。この流体動圧軸受をＨＤＤのスピンドルモータに組み込むことにより、軸倒れ加重に対する耐性の強い、高信頼性の磁気ディスク装置を提供することが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態のようなスラスト軸受を用いて軸倒れ剛性を増強すれば、その分ラジアル軸受部分を小型化することが可能となり、これにより装置高さの低い、薄型の磁気ディスク装置を提供することが可能となる。
【００６３】
更に、本実施形態のようなスラスト軸受を用いて軸倒れ剛性を増強すれば、ヘッドを奇数個搭載したときに働くヘッド起因の軸倒れ加重にも耐える構造を実現することが可能となり、これにより磁気ディスクに搭載するヘッドの個数を１個に減らすことができ、より装置高さの低い、薄型の磁気ディスク装置を提供することが可能となる。
【００６４】
以上のように構成された流体動圧軸受によれば、モータの回転軸を傾かせる方向の剛性、すなわち、軸倒れ剛性を高くして、軸倒れ加重に対し強固で、信頼性の高い流体動圧軸受、スピンドルモータ及び磁気ディスク装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態に係るＨＤＤの斜視図
【図２】図１のＨＤＤの分解斜視図。
【図３】図１のＨＤＤの筐体及び内部構造を示す平面図。
【図４】図１のＨＤＤのプリント回路基板側を示す斜視図。
【図５】図１の線Ａ−Ａに沿ったＨＤＤの断面図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るスピンドルモータの断面図。
【図７】本発明の実施形態に係る流体動圧軸受のスラスト軸受の溝形状を示す図。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るスピンドルモータの最大圧力発生位置と軸倒れモーメントの発生状態を説明する図。
【図９】本発明の実施形態に係る流体動圧軸受のスラスト軸受のスパイラルポンプイン軸受−平面軸受の幅比率と軸受損失トルクの関係を示した図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るスピンドルモータの断面図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るスピンドルモータの断面図。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るスピンドルモータの断面図。
【図１３】本発明の実施形態に係る流体動圧軸受のラジアル軸受の溝形状を示す図。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係るスピンドルモータ及びＨＤＤの断面図。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係るスピンドルモータ及びＨＤＤの断面図。
【符号の説明】
【００６６】
１０……筐体
１０ａ……第１シェル
１０ｂ……第２シェル
１２……プリント回路基板
１２ａ……切り欠き部
１６……シールド部材
２０……磁気ディスク
２２……ＳＰＭ
２６……キャリッジ
２８……ＶＣＭ
３０……ランプロード機構
４４……クランパ
６３……トップヨーク
１０１、２０１、３０１、４０１……スラスト軸受部
１０１ａ……平面軸受部
１０１ｂ……スパイラルポンプイン軸受部
１０１ｃ……リッジ部分
１０１ｄ……グルーブ部分
１０２、２０２、３０２、４０２……ラジアル軸受部
１０２ａ、２０２ａ、３０２ａ、４０２ａ……ラジアル軸受部
１０４、２０４、３０４、４０４……スリーブ
１０５、４０５、５０５、６０５……フランジ
１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６……ハブ
１０７、２０７、３０７、４０７、５０７、６０７……ロータマグネット
１０８、２０８、３０８、４０８、５０８、６０８……ステータコイル
１０９、２０９、３０９、４０９、５０９、６０９……ステータコア
３１０、４１０……カウンタプレート
【図１】
2006084009.tif 000003
【図２】
2006084009.tif 000004
【図３】
2006084009.tif 000005
【図４】
2006084009.tif 000006
【図５】
2006084009.tif 000007
【図６】
2006084009.tif 000008
【図７】
2006084009.tif 000009
【図８】
2006084009.tif 000010
【図９】
2006084009.tif 000011
【図１０】
2006084009.tif 000012
【図１１】
2006084009.tif 000013
【図１２】
2006084009.tif 000014
【図１３】
2006084009.tif 000015
【図１４】
2006084009.tif 000016
【図１５】
2006084009.tif 000017