(57)【要約】【課題】動圧気体軸受装置の信頼性と動作特性を向上させる。【解決手段】軸２の外周面において、２組の周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅの間に表面処理された膜厚さＢを、２組の周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅに表面処理された膜厚さＣよりも大きくすることにより、スリーブ１の回転開始および停止時における軸２の外周面とスリーブ１の内周の接触面積を小さくし、動圧気体軸受装置の信頼性と動作特性の向上を図る。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定軸と、内周面が前記固定軸の外周面に回転可能に対向し、上部が通気孔を有するキャップで閉塞したスリーブと、前記固定軸の外周面と該外周面に対向する前記スリーブの内周面と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２組の周面側動圧発生溝と、前記固定軸の上端面と前記キャップにおける前記軸の上端面に対向する面との少なくとも一方に設けられて、スラスト方向に支持力を発生させる上面側動圧発生溝と、前記スリーブを回転駆動する駆動部とを備えた動圧気体軸受装置であって、前記固定軸の外周面における前記周面側動圧発生溝の間に表面処理される膜厚さを、前記固定軸の外周面における前記周面側動圧発生溝の形成部分に表面処理される膜厚さよりも大きく設定したことを特徴とする動圧気体軸受装置。
【請求項２】
前記固定軸の外周面に成膜する表面処理を、ダイヤモンド・ライク・カーボン処理としたことを特徴する請求項１記載の動圧気体軸受装置。
【請求項３】
前記固定軸の外周面における前記周面側動圧発生溝の間に表面処理される膜厚さを、前記固定軸の外周面における前記周面側動圧発生溝の形成部分に表面処理される膜厚さよりも０．５〜１．０μｍ大きくしたことを特徴とする請求項２記載の動圧気体軸受装置。
【請求項４】
記録／再生用のディスクを回転駆動させて、電気信号の記録／再生を行うディスク記録／再生装置において、前記ディスクの回転駆動部に請求項１，２または３記載の動圧気体軸受装置を搭載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、磁気ディスクなどの記録／再生用のディスクを回転させる駆動部に適用される動圧気体軸受装置、およびディスクに対して電気信号の記録／再生を行うためのハードディスク装置などの当該動圧気体軸受装置を搭載するディスク記録／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、大記憶容量化に当たって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、従来の玉軸受あるいは真円すべり軸受に代えて、特許文献１に例示するような、高精度な動圧気体軸受を採用する傾向にある。
【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す断面図であり、通気孔４を有するキャップ３により閉塞されたスリーブ１の外周には、記録／再生用のディスク８が固定されており、固定軸である軸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は、軸本体２ａと、軸本体２ａの下方に伸びる突出軸部２ｂとから構成され、軸２の上端面にはスラスト軸受部２ｃが設けられている。突出軸部２ｂはベース７に固定されている。また、軸本体２ａの外周面には、膜厚さＥの表面処理が均一に施されている。
【０００５】
さらに、図５において、２ｄ，２ｅはラジアル方向に圧力を発生する周面側動圧発生溝、２ｆはスラスト方向に圧力を発生する上面側動圧発生溝であり、５はコイル、６はマグネットである。
【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。このとき、軸２の外周面の周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅ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。
【０００７】
一方、スラスト軸受部２ｃの上面側動圧発生溝２ｆ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がスラスト方向に支持され、スリーブ１の回転位置が定まって非接触で回転し、スリーブ１に固定されたディスク８は高精度に回転する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−３３６７４７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の動圧気体軸受装置の構成では、次のような問題がある。すなわち、流体として、油と比較して潤滑性がない気体を用いている動圧気体軸受装置では、スリーブ１の回転開始時および回転停止時において、軸本体２ａの外周面の周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅは、対向するスリーブ１の内周面と接触を生じ、軸受装置として性能上、重要な動圧発生溝部の損傷を引き起こすことがある。
【００１０】
また、油と比較して粘性が低い気体を用いている動圧気体軸受装置では、軸受のラジアル方向の剛性および負荷容量を大きくするために固定軸２の直径は大きく、軸方向の長さは長く設定する。このため、スリーブ１の回転開始時においては軸２の外周面とスリーブ１の内周面の接触面積は大きくなり、コイル５に投入する起動電流が多くなると共に、軸受に発熱が生じることによりコイル５の回転効率が悪化する。その結果、軸受装置のバッテリーの消耗，消費電力の増加などを引き起こすという問題がある。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題点に鑑み、動圧発生溝の損傷を防ぐと共に、軸受装置の回転効率を向上させることができ、動圧気体軸受装置およびそれを用いたディスク記録／再生装置の信頼性と動作特性の向上を図ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の動圧気体軸受装置は、固定軸と、内周面が前記固定軸の外周面に回転可能に対向し、上部が通気孔を有するキャップで閉塞したスリーブと、前記固定軸の外周面と該外周面に対向する前記スリーブの内周面と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２組の周面側動圧発生溝と、前記固定軸の上端面と前記キャップにおける前記軸の上端面に対向する面との少なくとも一方に設けられて、スラスト方向に支持力を発生させる上面側動圧発生溝と、前記スリーブを回転駆動する駆動部とを備えた動圧気体軸受装置であって、前記固定軸の外周面における前記周面側動圧発生溝の間に表面処理される膜厚さを、前記固定軸の外周面における前記周面側動圧発生溝の形成部分に表面処理される膜厚さよりも大きく設定したことを特徴とする。
【００１３】
この構成により、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、重要な動圧発生溝部の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軸の外周面とスリーブの内周面の接触面積は小さくすることができ、コイルに投入する起動電流は低下し、軸受の発熱を抑えることができる。したがって、動圧発生溝の損傷を防ぐと共に、軸受装置の回転効率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）処理を行うことにより、他の表面処理（メッキ、樹脂コーティングなど）に比べ、上記の形状が形成しやすくなる。
【００１５】
加えて、形成膜の耐摩耗性および耐剥離性の観点から、固定軸の外周面における周面側動圧発生溝の間に表面処理される膜厚さを、固定軸の外周面における周面側動圧発生溝の形成部分に表面処理される膜厚さよりも０．５〜１．０μｍ大き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、前記動圧気体軸受装置を搭載したことにより、信頼性および動作特性が向上でき、サーバー用、あるいはモバイル機器用のハードディスクドライブなどとして好適なものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明に係る動圧気体軸受装置の実施形態を説明するためのディスク記録再生装置の要部を示す断面図である。
【００１９】
図１に示すように、通気孔４を有するキャップ３により閉塞したスリーブ１の外周には、記録／再生用のディスク８が固定されており、固定軸である軸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は、軸本体２ａと、軸本体２ａの下方に伸びる突出軸部２ｂとから構成される。軸２の上端面にはスラスト軸受部２ｃが設けられている。突出軸部２ｂはベース７に固定されている。
【００２０】
２ｄ，２ｅはラジアル方向に圧力を発生する複数（本例では２組のものを示している）の周面側動圧発生溝、２ｆはスラスト方向に圧力を発生する上面側動圧発生溝である。また、軸本体２ａの外周面において、２組の周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅ間には、周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅが形成された部分よりも膜厚さが大きい表面処理が施されている。なお、図中、５はコイル、６はマグネットであって、スリーブ１の回転駆動部を構成している。
【００２１】
前記のように構成された本実施形態の動圧気体軸受装置では、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。このとき、軸本体２ａの外周面の周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅ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２ｃにおける上面側動圧発生溝２ｆ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がスラスト方向に支持され、スリーブ１の回転位置が定まって非接触で回転し、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。
【００２２】
この結果、スリーブ１の回転開始時および回転停止時において、軸２の外周面とスリーブ１の内周面の接触部は、軸本体２ａの外周面に形成された周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅの間の部分に設定することができ、よって、軸受装置として性能上、重要な動圧発生溝部の接触による損傷を避けることができる。さらに、スリーブ１の回転開始時においては軸本体２ａの外周面とスリーブ１の内周面の接触面積を小さくすることができるため、コイル５に投入する起動電流は低下し、軸受の発熱による軸受装置の回転効率の劣化を抑えることができる。
【００２３】
軸本体２ａに施す表面処理は、図３に示すように真空容器９の中でイオン源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あるいは励起分子を軸２に衝突させることにより、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】
また、この表面処理装置において、軸２とイオン源１０との設置位置の間に、軸本体２ａの外周面に形成された周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅ間に対向した空所１１ａを有し、各周面側動圧発生溝２ｄ，２ｆの形成部分をカバーするような大きさのマスク板１１を、軸２から距離をおいて設置している。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】
このため、真空容器９の中のイオンあるいは励起分子はマスク板１１の空所１１ａを通り、周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅ間の軸本体２ａの外周面に膜厚さＢのＤＬＣ膜を形成すると共に、マスク板１１と軸２との間隙Ｓにおける上下からイオンあるいは励起分子が回り込んで、軸本体２ａの外周面に形成された周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅの部分に膜厚さＣのＤＬＣ膜を形成する。そして、処理中には、軸２はモータ１２によって回転（矢印Ｅ方向）するため、軸２の外周面に均一に前記膜厚さで成膜がなされる。
【００２６】
このＤＬＣ処理により、処理時に軸本体２ａにマスキングを装着する必要がある他の表面処理（メッキ，樹脂コーティングなど）に比べて、容易に前記膜厚さの被膜が形成される。
【００２７】
また、形成されたＤＬＣ膜の耐摩耗性および耐剥離性の観点から、軸２の外周面における周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅ間に表面処理される膜厚さＢを、軸２の外周面における周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅが形成されている部分に表面処理される膜厚さＣよりも０．５〜１．０μｍ大きくすることが望ましい。具体的には、軸２の外周面における周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅ間に表面処理される膜厚さＢは１．０〜１．３μｍとする。なお、これ以上の大きさのＤＬＣ膜では剥離しやすくなる可能性がある。また、軸２の外周面における周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅに表面処理された膜厚さＣ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前記０．５〜１．０μｍの膜厚さの差を持たせる必要があり、よって０．３〜０．５μｍとする。
【００２８】
図４は本発明に係る動圧気体軸受装置が使用されたディスク記録／再生装置の実施形態の構成図である。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（矢印Ｄ方向）する。そして、ヘッドアーム１４にそれぞれ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。
【００２９】
このようにディスク記録／再生装置に図１〜図３にて説明したような動圧気体軸受装置を使用することにより、ディスク８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があるディスク記録／再生装置を提供することができる。
【００３０】
なお、本実施形態において、周面側動圧発生溝２ｄ，２ｅは、軸２の外周面と該外周面に対向するスリーブ１の内周面との少なくとも一方に設けられ、また、上面側動圧発生溝２ｆは、軸２の上端面とキャップ３における軸２の上端面に対向する面との少なくとも一方に設けられていればよく、図１〜図５にて説明した設置構造に限定されない。
【００３１】
【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、軸の外周面における周面側動圧発生溝の間に表面処理される膜厚さを、軸の外周面における周面側動圧発生溝の形成部分に表面処理される膜厚さよりも大きく設定したことにより、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、重要な動圧発生溝部の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軸の外周面とスリーブの内周面の接触面積は小さくすることができ、コイルに投入する起動電流は低下し、軸受の発熱を抑えることができ、軸受装置の回転効率を向上させることができる。
【００３２】
また、本発明のディスク記録再生装置は、前記動圧気体軸受装置を備えたことにより、信頼性や動作特性が向上できるため、サーバー用あるいはモバイル機器用としてのハードディスクドライブなどに用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る動圧気体軸受装置の実施形態を説明するためのディスク記録再生装置の要部を示す断面図
【図２】図１の動圧気体軸受装置のスラスト軸受部を示す平面図
【図３】図１の動圧気体軸受装置の軸本体に施す表面処理を行う処理装置の説明図
【図４】本発明に係る動圧気体軸受装置が使用されたディスク記録／再生装置の実施形態の構成図
【図５】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す断面図
【符号の説明】
１    スリーブ
２  軸（固定軸）
２ａ  軸本体
２ｂ  突出軸部
２ｃ  スラスト軸受部
２ｄ，２ｅ  周面側動圧発生溝
２ｆ  上面側動圧発生溝
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
【図１】
2004218668.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004218668.tif 000005
【図４】
2004218668.tif 000006
【図５】
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