(57)【要約】【課題】動圧気体軸受装置およびディスク記録再生装置の信頼性と動作特性を向上させることを目的とする。【解決手段】二組のラジアル動圧発生溝のうち、マグネット６およびコイル５に近い方の第２のラジアル動圧発生溝２ｄが位置する領域の軸２の外周面における表面処理膜２１の膜厚Ｃを、他方の第１のラジアル動圧発生溝２ｃが位置する領域の軸２の表面における表面処理膜２２の膜厚Ｂよりも厚くすることにより、スリーブ１の回転開始時および回転停止時における第２のラジアル動圧発生溝２ｄの部分的な接触による損傷を避けることができると共に、第２のラジアル動圧発生溝２ｄにおける軸受部の剛性を大きくすることができ、動圧気体軸受装置およびディスク記録再生装置の信頼性および動作特性を向上させることができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースに立設され、かつ表面処理された固定軸と、前記固定軸に回転自在に嵌合し、上端に通気穴を有するキャップを備えたスリーブと、前記軸の外周面と前記スリーブの内周面の少なくとも一方に設けられ、ラジアル方向に支持力を発生する少なくとも二組のラジアル動圧発生溝と、前記軸の上端面とこの上端面に対向する前記キャップの内面の少なくとも一方に設けられ、スラスト方向に支持力を発生するスラスト動圧発生溝と、前記スリーブに取り付けられたマグネットと、前記マグネットに対向して前記ベースに取り付けられ、前記スリーブに回転力を与えるコイルとを備え、
前記二組のラジアル動圧発生溝のうち、前記マグネットおよびコイルに近い方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の前記軸の表面における表面処理膜の膜厚を、他方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の前記軸の表面における表面処理膜の膜厚よりも厚くしたことを特徴とする動圧気体軸受装置。
【請求項２】
軸の外周面に形成された表面処理膜は、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）処理膜からなることを特徴とする請求項１記載の動圧気体軸受装置。
【請求項３】
マグネットおよびコイルに近い方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の軸表面における表面処理膜の厚さを、他方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の表面処理膜の厚さよりも０．５〜１．０μｍ厚くしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の動圧気体軸受装置。
【請求項４】
ディスクの回転駆動部における軸受装置として、請求項１または請求項２または請求項３に記載の動圧気体軸受装置を設置したことを特徴とするディスク記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク等の記録再生用ディスクを回転させ、電気信号の記録再生を行うためのハードディスク装置等に用いられる動圧気体軸受装置およびそれを用いたディスク記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスクなど、記録再生用ディスク装置は、高速化、大記憶容量化の傾向にあり、特に、大記憶容量化にあたっては記録の高密度化が必須である。
【０００３】
そのためには、回転主軸部の高精度の回転技術が必要であり、従来の玉軸受や真円すべり軸受に代わって高精度な動圧気体軸受を採用する動きがある。
【０００４】
図５は、従来の動圧気体軸受装置を使用したディスク記録再生装置の主要部を示したものである。通気穴４を有するキャップ３を備えたスリーブ１の外周にはディスク８が固着されており、固定側としての軸２と回転体としてのスリーブ１との間に気体が充填されている。軸２の上端面にはスラスト軸受部２ｂが設けられており、軸２の下端部２ａはベース７に固定されている。
【０００５】
２ｃ，２ｄは軸２に形設されたラジアル方向に圧力を発生する第１および第２の動圧発生溝、２ｅはスラスト方向に圧力を発生するスラスト動圧発生溝、５はコイル、６はマグネットである。また、軸２の外周面には、均一な膜厚Ｅの表面処理が施されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
次に、以上のように構成された従来の動圧気体軸受装置について、その動作を説明する。図５において、まず、コイル５に通電すると、コイル５とマグネット６との間に電磁力が発生して、スリーブ１は、矢印Ａ方向に回転を始める。この時、軸２の外周面のラジアル動圧発生溝２ｃ、２ｄは気体をかき集め、ラジアル方向に圧力を発生してスリーブ１を浮上させる。一方、スラスト軸受部２ｂのラジアル動圧発生溝２ｅは、対面するキャップ３との間で圧力を発生し、スリーブ１をスラスト方向に支持する。これによって、スリーブ１の回転位置は定まり、非接触で回転し、スリーブ１に固定された記録再生用のディスク８は高精度に回転する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−６５５７１号公報（第３−４頁、第４図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような構成では、次のような問題がある。スリーブ１に取り付けられた回転駆動用のマグネット６の部品精度および組立精度と、ベース７に取り付けられたコイル５の部品精度および組立精度により、両者の間でラジアル方向（軸２と垂直な方向）に偏心が生じ、軸受装置においてはマグネット６とコイル５が位置する動圧軸受部にはラジアル方向の偏心力が作用する。
【０００９】
流体として、油と比較して粘性が低く潤滑性がない気体を用いている動圧気体軸受装置においては、スリーブ１の回転開始時および回転停止時に、上述したラジアル方向の偏心力が図中の第２のラジアル動圧発生溝２ｄに作用し、軸受装置の性能上重要な二組のラジアル動圧発生溝部のうち、第２のラジアル動圧発生溝２ｄにおいて一方的な損傷を引き起こすことがある。また、スリーブ１の回転中においても、このラジアル方向の偏心力により図中の第１のラジアル動圧発生溝２ｃと第２のラジアル動圧発生溝２ｄに作用する力が、コイル５およびマグネット６の部品・組立精度によって異なっていることから、スリーブ１のふれ回りを引き起こすという問題がある。
【００１０】
本発明は、ラジアル動圧発生溝の部分的な損傷を防ぐと共に、軸受装置の回転性能を向上させるようにした動圧気体軸受装置およびそれを用いたディスク記録再生装置を提供することを目的とする
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の動圧気体軸受装置は、ベースに立設され、かつ表面処理された固定軸と、前記固定軸に回転自在に嵌合し、上端に通気穴を有するキャップを備えたスリーブと、前記軸の外周面と前記スリーブの内周面の少なくとも一方に設けられ、ラジアル方向に支持力を発生する少なくとも二組のラジアル動圧発生溝と、前記軸の上端面とこの上端面に対向する前記キャップの内面の少なくとも一方に設けられ、スラスト方向に支持力を発生するスラスト動圧発生溝と、前記スリーブに取り付けられたマグネットと、前記マグネットに対向して前記ベースに取り付けられ、前記スリーブに回転力を与えるコイルとを備え、前記二組のラジアル動圧発生溝のうち、前記マグネットおよびコイルに近い方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の前記軸の表面における表面処理膜の膜厚を、他方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の前記軸の表面における表面処理膜の膜厚よりも厚くしたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、コイルおよびマグネットの部品・組立精度によって両者間に発生するラジアル方向の偏心力が動圧軸受部に作用した際に、軸受装置の性能上重要な二組のラジアル動圧発生溝部のうち、第２のラジアル動圧発生溝における一方的な損傷を避けることができると共に、スリーブの回転中におけふれ回りを抑えることができる。
【００１３】
従って、ラジアル動圧発生溝の部分的な損傷を防ぐと共に、軸受装置の回転性能を向上させることができ、動圧気体軸受装置の信頼性と動作特性が向上する。
【００１４】
また、軸に施す表面処理として、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）処理を適用することにより、他の表面処理（メッキ、樹脂コーティング、等）に比べて上記の形状が形成しやすい。
【００１５】
さらに、マグネットおよびコイルに近い方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の軸表面における表面処理膜の厚さを、他方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の表面処理膜の厚さよりも０．５〜１．０μｍ厚くすることが望ましい。
【００１６】
また、本発明のディスク記録再生装置は、ディスクの回転駆動部における軸受装置として本発明の動圧気体軸受装置を設置している。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。なお、従来例と同一作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態における動圧気体軸受装置の要部を示したものである。図１において、２は、ベース７に下端部２ａが固定され、かつ外周面に表面処理膜２１，２２が施された軸、１は、軸２に回転自在に嵌合し、上端に通気穴４を有するキャップ３を備えたスリーブ、２ｃ，２ｄは、軸２の外周面に設けられ、ラジアル方向に支持力を発生する二組の第１および第２のラジアル動圧発生溝、２ｂは軸２の上端面に設けられたスラスト軸受部、２ｅは、スラスト軸受部２ｂにおけるキャップ３の内面に対向する面に設けられ、スラスト方向に支持力を発生するスラスト動圧発生溝、６はスリーブ１に取り付けられたマグネット、５はマグネット６に対向してベース７に取り付けられ、スリーブ１に回転力を与えるコイル、８はスリーブ１の外周に固定されたディスクである。固定側としての軸２と回転体としてのスリーブ１との間には気体が充填されている。
【００１９】
ここで、二組のラジアル動圧発生溝２１，２２のうち、マグネット６およびコイル５に近い方の第２のラジアル動圧発生溝２ｄが位置する領域の軸２の表面における表面処理膜２１の膜厚を、他方の第１のラジアル動圧発生溝２ｃが位置する領域の軸２の表面における表面処理膜２２の膜厚よりも厚くしている。
【００２０】
次に、上記のように構成された本実施の形態における動圧気体軸受装置の動作を説明する。まず、コイル５に通電されると、コイル５とマグネット６との間に電磁力が発生して、スリーブ１は矢印Ａ方向に回転を始める。この時、軸２の外周面に設けられた第１および第２のラジアル動圧発生溝２ｃ，２ｄは気体をかき集め、ラジアル方向に圧力を発生してスリーブ１を浮上させる。一方、図２に示すスラスト軸受部２ｂのスラスト動圧発生溝２ｅが対面するキャップ３との間で発生する圧力によってスリーブ１をスラスト方向に支持する。これにより、スリーブ１は、その回転位置が定まり、非接触で回転し、スリーブ１に固定された記録再生用のディスク８は高精度で回転する。
【００２１】
この結果、コイル５およびマグネット６の部品・組立精度によって発生するラジアル方向の偏心力が、第２のラジアル動圧発生溝２ｄに一方的に作用した時において、スリーブ１の内周面と軸２の第２のラジアル動圧発生溝２ｄの接触に対する耐摩耗性が向上し、軸受装置の性能上重要な二組のラジアル動圧発生溝部のうち第２のラジアル動圧発生溝２ｄにおける一方的な損傷を避けることができる。
【００２２】
また、スリーブ１の回転中においても、第２のラジアル動圧発生溝２ｄにおける軸２とスリーブ１のすきまは、第１のラジアル動圧発生溝２ｃにおける軸２とスリーブ１のすきまよりも小さく設定でき、コイル５およびマグネット６の部品・組立精度により発生するラジアル方向の偏心力が作用する第２のラジアル動圧発生溝２ｄにおける軸受剛性は向上し、スリーブ１のふれ回りを抑えることができる。
【００２３】
ここで、軸２に施す表面処理は、図３に示したように、真空容器９中において、イオン源１０により炭化水素ガスをプラズマ中で分解し、プラズマ中のイオンや励起分子を軸２にぶつけることにより、軸２の外周面に成膜するＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）処理とする。
【００２４】
なお、軸２とイオン源１０の間には、軸２の外周面に形成された二組のラジアル動圧発生溝２ｃ，２ｄのうち、第１のラジアル動圧発生溝２ｃの部分をカバーする大きさのマスク板１１を軸２から距離をおいて設置する。また、軸２には回転駆動用のモータ１２が取り付けられている。
【００２５】
この結果、真空容器９の中のイオンや励起分子は、軸２の外周面のうち第２のラジアル動圧発生溝２ｄの部分に膜厚ＣのＤＬＣ膜を形成すると共に、軸２の外周面のうち第１のラジアル動圧発生溝２ｃの部分にはマスク板１１と軸２のすきまの上下からイオンや励起分子が回り込んで、膜厚Ｃよりも薄い膜厚ＢのＤＬＣ膜を形成する。このとき、軸２はモータ１２によって回転させるので、軸２の外周面には均一に上記の形状の成膜がなされる。
【００２６】
このＤＬＣ処理により、処理時に軸２にマスキングを装着する必要のある他の表面処理（メッキ、樹脂コーティング、等）に比べ、容易に上記の形状が形成される。
【００２７】
膜厚ＢおよびＣについては、形成されたＤＬＣ膜の耐摩耗性および耐剥離性の観点から、コイル５とマグネット６に近い方の第２のラジアル動圧発生溝２ｄの領域の表面処理膜２１の膜厚Ｃを、第１のラジアル動圧発生溝２ｃの領域の表面処理膜２２の膜厚Ｂよりも０．５〜１．０μｍ大きくすることが望ましい。具体的には腰厚Ｃを１．０〜１．３μｍとする。なお、これ以上の厚さのＤＬＣ膜では剥離しやすくなる可能性がある。また、表面処理膜２２の膜厚Ｂは、軸２とスリーブ１の円筒度といった加工精度の関係から、本発明の目的を果たすために上記の０．５〜１．０μｍの膜厚の差を持たせる必要があり、よって０．３〜０．５μｍとする。
【００２８】
なお、本実施の形態では、ラジアル動圧発生溝を軸２の外周面に形成した場合を示したが、スリーブの内周面に形成した場合でも同様に、マグネットおよびコイルに近い方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の軸の表面における表面処理膜の膜厚を、他方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の軸の表面における表面処理膜厚の膜厚よりも厚くする。
【００２９】
図４は、上記の本発明の動圧気体軸受装置が使用されたディスク記録再生装置の概略構成を示したものである。ヘッドアーム１４は、ベース７に設けたボイスコイルモータ１６によって揺動軸１５を中心に揺動運動する。そして、ヘッドアーム１４に取り付けられたヘッド１３は、回転するディスク８の表面上で揺動運動を行い、任意の位置に位置決めされ、ディスク８との間で信号の記録再生を行うように構成されている。
【００３０】
本発明の動圧気体軸受装置を使用することにより、ディスクを高精度に回転させることができ、記録再生において高い信頼性のあるディスク記録再生装置を提供することができる。
【００３１】
なお、実施の形態では、スラスト動圧発生溝がスラスト軸受部にあって、軸側やスラストフランジ（キャップ）側にない場合について説明したが、逆に、軸側やスラストフランジ側にあってスラスト軸受部側にない場合でも同様である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の動圧気体軸受装置は、二組のラジアル動圧発生溝のうち、マグネットおよびコイルに近い方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の軸の表面における表面処理膜の膜厚を、他方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の軸の表面における表面処理膜厚の膜厚よりも厚くすることにより、スリーブの回転開始時および回転停止時に軸受装置として性能上重要なラジアル動圧発生溝部の部分的な接触による損傷を避けることができると共に、スリーブの回転開始時においてはコイルおよびマグネットの部品・組立精度により発生するラジアル方向の偏心力が作用する軸受部の剛性を大きくすることができ、軸受装置の回転性能を著しく向上させることができる。
【００３３】
また、軸に施す表面処理として、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）処理を採用することにより、他の表面処理（メッキ、樹脂コーティング、等）に比べて、容易に所望の形状が得られる。
【００３４】
加えて、二組のラジアル動圧発生溝のうち、マグネットおよびコイルに近い方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の軸の表面における表面処理膜の膜厚を、他方のラジアル動圧発生溝が位置する領域の軸の表面における表面処理膜厚の膜厚よりも０．５〜１．  ０μｍ大きくすることにより、軸とスリーブの部品精度に影響されずに上記の効果を期待することができる。
【００３５】
そして、この動圧気体軸受装置を備えたディスク記録再生装置は、信頼性や動作特性を向上することができるため、サーバー用途やモバイル機器用途のハードディスクドライブなどとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における動圧気体軸受装置の要部を示す縦断面図
【図２】図１に示すスラスト軸受部の上面図
【図３】本発明の実施の形態における軸の表面処理の説明図
【図４】本発明の実施の形態におけるディスク記録再生装置の概略構成図
【図５】従来例を示す縦断面図
【符号の説明】
１  スリーブ
２  軸
２ａ  軸の下端部
２ｂ  スラスト軸受部
２ｃ  第１のラジアル動圧発生溝
２ｄ  第２のラジアル動圧発生溝
２ｅ  スラスト動圧発生溝
３  キャップ
４  通気穴
５  コイル
６  マグネット
７  ベース
８  ディスク
９  真空容器
１０  イオン源
１１  マスク板
１２  モータ
１３  ヘッド
１４  ヘッドアーム
１５  揺動軸
１６  ボイスコイルモータ
２１，２２  表面処理膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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