(57)【要約】本発明は、スイングアーム等の回転体の高速駆動およびフリクショントルクの安定化を可能とするものである。また、ディスク駆動装置の高機能化を達成するものである。  この軸受装置は、スリーブ２７と、このスリーブ２７の中に組み込まれるボールベアリング２５，２６とを備え、スリーブ２７の材質を、アルミニウムと同程度の質量となる、アルミニウムを５０〜９０重量％含みシリコンを９〜４９重量％含むアルミシリコン合金としている。そして、２０℃のスリーブ２７の内径に対する８０℃の当該内径の広がり量をＸミクロンとし、２０℃のボールベアリング２５，２６の外径に対する８０℃の当該外径の広がり量をＹミクロンとしたとき、−１≦Ｘ−Ｙ≦３としたり、アルミシリコン合金の線膨張係数をボールベアリング２５，２６の値に対してマイナス１５％〜プラス２５％のものとしている。ディスク駆動装置は、このような軸受装置を軸受け部分に使用している。
2004036074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブと、このスリーブの中に組み込まれるボールベアリングとを備える軸受装置において、
上記スリーブの材質を、ステンレス鋼より質量が軽くアルミニウムと同程度の質量となる、アルミニウムを５０〜９０重量％含みシリコンを９〜４９重量％含むアルミシリコン合金とし、
そのアルミシリコン合金は、その線膨張係数が上記ボールベアリングの値に対してマイナス１５％〜プラス２５％のものであることを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
スリーブと、このスリーブの中に組み込まれるボールベアリングとを備える軸受装置において、
上記スリーブの材質を、ステンレス鋼より質量が軽くアルミニウムと同程度の質量となる、アルミニウムを５０〜９０重量％含みシリコンを９〜４９重量％含むアルミシリコン合金とし、
そのアルミシリコン合金の線膨張係数をＡとし、上記ボールベアリングの線膨張係数をＢとし、上記ボールベアリングの外輪の常温（２０℃）での外径をＺミクロンとしたとき、−１／（６０×Ｚ）≦Ａ−Ｂ≦１／（２０×Ｚ）となるようにしたことを特徴とする軸受装置。
【請求項３】
スリーブと、このスリーブの中に組み込まれるボールベアリングとを備える軸受装置において、
上記スリーブの材質を、ステンレス鋼より質量が軽くアルミニウムと同程度の質量となる、アルミニウムを５０〜９０重量％含みシリコンを９〜４９重量％含むアルミシリコン合金とし、
２０℃の上記スリーブの内径に対する８０℃の当該内径の広がり量をＸミクロンとし、２０℃の上記ボールベアリングの外径に対する８０℃の当該外径の広がり量をＹミクロンとしたとき、−１≦Ｘ−Ｙ≦３としたことを特徴とする軸受装置。
【請求項４】
前記アルミシリコン合金は、その線膨張係数が０℃〜１００℃の範囲の測定で１１×１０−６〜１５×１０−６となるものであることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の軸受装置。
【請求項５】
前記ボールベアリングは、外輪と、内輪と、上記外輪および上記内輪の間にはさみ込まれる複数の鋼球とを有し、上記外輪の線膨張係数は前記スリーブの線膨張係数より小さいものであることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の軸受装置。
【請求項６】
前記ボールベアリングにシャフトを挿入し、このシャフトは線膨張係数が前記スリーブの線膨張係数より小さいものであることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の圧軸受装置。
【請求項７】
ディスク駆動装置に用いられるヘッドを取り付けるスイングアーム用ブロックにおいて、上記ヘッドが取り付けられるアーム部の根元に設けられる円筒部の軸孔に請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項記載の軸受装置を嵌合させたことを特徴とするスイングアーム用ブロック。
【請求項８】
ディスク駆動装置に用いられるヘッドを取り付けるスイングアーム用ブロックにおいて、軸受装置が取り付けられる円筒部および上記磁気ヘッドが取り付けられるアーム部を、ステンレス鋼より質量が軽くアルミニウムと同程度の質量となる、アルミニウムを５０〜９０重量含み、シリコンを９〜４９重量％含むアルミシリコン合金とし、そのアルミシリコン合金の線膨張係数をＡとし、上記ボールベアリングの線膨張係数をＢとし、上記ボールベアリングの外輪の常温（２０℃）での外径をＺミクロンとしたとき、−１／（６０×Ｚ）≦Ａ−Ｂ≦１／（２０×Ｚ）となるようにしたことを特徴とするスイングアーム用ブロック。
【請求項９】
コイルを保持するコイル保持部を前記アルミシリコン合金にて前記円筒部および前記アーム部と共に一体成形されていると共にその一体成形は焼結によってなされたことを特徴とする請求の範囲第８項記載のスイングアーム用ブロック。
【請求項１０】
前記円筒部に設けられる軸孔にシャフト付きのボールベアリングを嵌合させたことを特徴とする請求の範囲第８項または第９項記載のスイングアーム用ブロック。
【請求項１１】
前記ボールベアリングを組み込むスリーブを有する軸受装置を、前記円筒部に設けられる軸孔に嵌合させると共に、前記ボールベアリングにシャフトを挿入し、このシャフトは線膨張係数が前記スリーブの線膨張係数より小さいものであることを特徴とする請求の範囲第８項または第９項記載のスイングアーム用ブロック。
【請求項１２】
請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項記載の軸受装置をヘッドが取り付けられるスイングアーム組の軸受け部分としたことを特徴とするディスク駆動装置。
【請求項１３】
請求の範囲第７項から第１１項のいずれか１項記載のスイングアーム用ブロックをヘッドが取り付けられるスイングアームの本体部分としたことを特徴とするディスク駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、軸受装置、スイングアーム用ブロックおよびディスク駆動装置に関する。
【背景技術】  ボールベアリングを使用した軸受装置は、ハードディスクドライブ装置（以下、ＨＤＤという。）や、デジタルバーサタイルディスク装置（以下、ＤＶＤという。）や、スキャナ装置などに搭載されるもので、ハードディスク、デジタルバーサタイルディスク等のディスク、磁気ヘッドが取り付けられるスイングアーム、ポリゴンミラー等を高速回転させたり、高速駆動させる際に使用される。
ディスク駆動装置の一種であるＨＤＤは、高性能化、すなわち高速化、高容量化、高信頼性などが要求されている。このような高度な要求を満足させるために、磁気ヘッドが取り付けられたスイングアームに対しても厳しい要求がなされている。
スイングアームに要求される特性の第１は、磁気ヘッドがディスク上の目的の読み出しまたは記録の位置に到達するまでの所要時間であるシークタイム（ＳＥＥＫ  ＴＩＭＥ）を高速化することである。要求される第２の特性は、記録密度が高ＴＰＩ化（ＴＰＩ：ｔｒａｃｋｓ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）することへの対応である。
シークタイムの高速化への対応とは、磁気ヘッドが取り付けられたスイングアームの軽量化を行うことでスイングアームの回転方向のリスポンス（応答速度）を改善する（向上させる）ことである。また、高ＴＰＩ化への対応とは、スイングアームの回転時のフリクショントルクを安定させ、ボイスコイル部分で発生する回転力を確実にアーム部に伝え、目的のトラックへ磁気ヘッドを安定的に移行させることである。
以上のような特性要求がある中で、現在、一対のボールベアリング（玉軸受）を保持するスリーブとしては、通常ステンレス鋼の３００系（ＳＵＳ−３００系）が採用されている。これは、次の理由による。すなわち、ボールベアリングの線膨張係数が１２．６×１０−６（常温２０℃）であるため、線膨張係数が１６．４×１０−６（２０℃）とボールベアリングの線膨張係数に近く、しかも切削加工性や耐腐食性の良いＳＵＳ−３００系（ＳＵＳ−３０４等）が使用されているのである。
このＳＵＳ−３００系によるスリーブを使用すると、その線膨張係数がボールベアリングの線膨張係数に近いので、ＨＤＤの組み立て時に使用される嫌気性熱硬化性の接着剤をベイキング処理（接着剤乾燥処理）する際の接着剤硬化によるボールベアリングの変形を防止することができる。このため、高ＴＰＩ化に対して適応できるが、ＳＵＳ−３００系のスリーブを使用すると回転部となるスリーブ等の質量が大きくなるため、シークタイムの高速化には不利であり、ＨＤＤの高性能化への要求に応えられなくなってきている。
質量軽減の対応策の１つとして、スリーブを使用せず、ボールベアリングを直接スイングアーム用ブロック（Ｅ−ブロックとも言われている）の軸孔に組み込む方式が特許文献１（特開２００２−３１１４９号公報）に記載されている。この技術を採用すれば軽量化が達成される。また、接着剤での固定部分が減少することで、接着剤使用による精度悪化を減少させることができる。
しかし、上述の特許文献１に記載されている技術の場合、スイングアーム用ブロックとしては、軽量化等を目的としてアルミニウムが９５％程度でＭｇやＣｕやＳｉ等を残量分含むアルミニウム合金が使用されるため、次のような問題が生ずる。
アルミニウム合金（例えばＴ６処理がなされたＡ６０６１）の場合、２３．６（２０〜１００℃）×１０−６となり、ボールベアリングの線膨張係数（１２．６×１０−６）に比べきわめて大きいため、周囲の温度変化によってボールベアリングの外輪の真円度が悪化することとなる。
これは、たとえば２０℃の常温で外周に嫌気性熱硬化性の接着剤を塗布したボールベアリングを同様の接着剤が内周面に塗布されたスイングアーム用ブロックに軽圧入して嵌合させたとする。ベイキング処理のため、この装置を８０℃にすると、スイングアーム用ブロックのボールベアリングを取り付ける軸孔の内径が大きく広がり、ボールベアリングの外輸の外径との間に大きな隙間が生じていく。この隙間へボールベアリングを固定するための接着剤が硬化する前に入り込む。この接着剤は、８０℃になると完全に硬化する。その後、常温に戻ると、上述した隙間が無くなる。このため、高温時に隙間に入り、その後に硬化した接着剤によってボールベアリングの外輪の外周が押されボールベアリングが変形してしまう。
特許文献１記載の技術を使用した場合、上述のようにベイキング処理によってボールベアリングの外輪の真円度が悪化してしまう。この悪化によって回転トルク（フリクショントルク）が不安定となり、スイングアームの高ＴＰＩ化への対応の妨げとなる。
また、スイングアームを軽量化してスイングアームの回転方向へのリスポンス速度を高くした場合、スリーブとボールベアリング（外輪と内輪と複数の鋼球）と内輪に固定される固定軸からなるピボットアッシー（ピボット組み）について共振（リゾナンス：ＲＥＳＯＮＡＮＣＥ）の問題が発生してくる。すなわち、ピボットアッシーが有するオリジナルな共振点が低いと、リスポンスの周波数がそのピボットアッシーの共振周波数に近づき、ピボットアッシーが共振してしまう危険性が生ずることが本出願人による実験および過去の経験により判明している。このため、過去においては、ＨＤＤを製造しているメーカーからピボットアッシー製造メーカーに対して、共振点として７ＫＨｚ以上となるものを要求していた。この共振点に関する要求は、年々高まってきており、最近では、８ＫＨｚ以上となる場合も存在する。
ボールベアリングの外輪の真円度の悪化は、ピボットアッシーのオリジナルな共振点のアップを期待どおりのものとしない。すなわち、外輪の真円度の悪化は、ボールベアリングの与圧の不十分さをもたらすと共に、ボールベアリングの鋼球の接触位置が安定しないことにつながる。このため、ピボットアッシーの上述したオリジナルな共振点もアップしない。
このように、特許文献１の技術を使用した場合、回転イナーシャの減少により、シークタイムをアップさせ、また接着剤使用部分を減らすことで精度アップを図ることができるが、ボールベアリングの回転トルクの不安定さによって、高ＴＰＩ制御には向かないものになってしまう。さらには、共振点の問題も解決できない。
また、スリーブを軽量化させるため、密度が７．９ｇ／ｃｍ３程度のステンレス鋼に代わる材料として、密度が２．７ｇ／ｃｍ３程度のアルミニウム合金も検討されている。しかし、スリーブをアルミニウム化（たとえばＡ６０６１）することは、上述した、スリーブを無くし、ボールベアリングを直接にアルミニウムのスイングアーム用ブロック（Ｅ−ブロック）の軸孔に嵌め込む技術と同様な問題を抱えるものとなる。
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、スイングアーム等の回転体の高速駆動およびフリクショントルクの安定化を可能とする軸受装置およびスイングアーム用ブロックを提供することを目的とする。また、他の発明は、スイングアームのシークタイムの高速化および装置の高ＴＰＩ化を可能とするディスク駆動装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
上述の目的を達成するため、本発明の軸受装置は、スリーブと、このスリーブの中に組み込まれるボールベアリングとを備える軸受装置において、スリーブの材質を、ステンレス鋼より質量が軽くアルミニウムと同程度の質量となる、アルミニウムを５０〜９０重量％含みシリコンを９〜４９重量％含むアルミシリコン合金とし、そのアルミシリコン合金は、その線膨張係数がボールベアリングの値に対してマイナス１５％〜プラス２５％のものとしている。
この構成では、軸受装置が軽量化され、軸受装置によって支持される回転体の高速駆動が可能となる。また、スリーブとボールベアリングの線膨張係数を近似させることで、回転トルクを安定させることができる。すなわち、従来の軸受装置は、ボールベアリングの線膨張係数である１２．６×１０−６に対して３０％以上大きい１６．４×１０−６の線膨張係数を有するＳＵＳ−３０４をスリーブとして使用している。また、スリーブとしてＳＵＳ−４３０を使用したとしても、その線膨張係数が１０．４×１０−６であるためマイナス１７％以上の差を有するものとなる。このため、ボールベアリングの線膨張係数に対してマイナス１５％〜プラス２５％のものをスリーブとして採用すれば、従来に比べ温度変化に対する回転トルクの変化がより安定したものとなる。
また他の発明の軸受装置は、スリーブと、このスリーブの中に組み込まれるボールベアリングとを備える軸受装置において、スリーブの材質を、ステンレス鋼より質量が軽くアルミニウムと同程度の質量となる、アルミニウムを５０〜９０重量％含みシリコンを９〜４９重量％含むアルミシリコン合金とし、そのアルミシリコン合金の線膨張係数をＡとし、ボールベアリングの線膨張係数をＢとし、ボールベアリングの外輪の常温（２０℃）での外径をＺミクロンとしたとき、−１／（６０×Ｚ）≦Ａ−Ｂ≦１／（２０×Ｚ）となるようにしている。
この構成では、軸受装置が軽量化され、軸受装置によって支持される回転体の高速駆動が可能となる。また、スリーブとボールベアリングの線膨張係数を近似させ、両者の広がりの差を本発明の構成とすることで、回転トルクを確実に安定させることができる。
また、他の発明の軸受装置は、スリーブと、このスリーブの中に組み込まれるボールベアリングとを備える軸受装置において、スリーブの材質を、ステンレス鋼より質量が軽くアルミニウムと同程度の質量となる、アルミニウムを５０〜９０重量％含みシリコンを９〜４９重量％含むアルミシリコン合金とし、２０℃のスリーブの内径に対する８０℃の当該内径の広がり量をＸミクロンとし、２０℃のボールベアリングの外径に対する８０℃の当該外径の広がり量をＹミクロンとしたとき、−１≦Ｘ−Ｙ≦３としている。
この構成では、軸受装置が軽量化され、軸受装置によって支持される回転体の高速駆動が可能となる。また、スリーブとボールベアリングの線膨張係数を近似させ、両者の広がりの差を本発明の構成とすることで、回転トルクを安定させることができる。すなわち、一般的には、ボールベアリングをスリーブに軽圧入する際、半径で１ミクロン（μｍ）（直径で２ミクロン）の重なりを持つように設計し圧入する。なお、このアルミシリコン合金では、切削面を滑らかにでき、その値が直径で３ミクロンとなる。このような重なりがあっても、スリーブの弾性力によってボールベアリングの外形を変形させることはない。
このため、本発明のように２０℃から８０℃への温度変化に対して、両者の広がりの差を−１ミクロンから３ミクロンとすると、常温（２０℃）時に、半径１．５ミクロン（直径３ミクロン）の重なりで軽圧入したとしても、８０℃では半径２ミクロンの重なり状態から重なりが全くない状態までの範囲となり、ボールベアリングの真円度を悪化させることはない。
また、仮に±０の精度にてボールベアリングが組み込まれたときであっても、８０℃では、半径で０．５ミクロンの重なり状態から最大で半径１．５ミクロンの隙間の状態が発生するに過ぎない。０．５ミクロンの重なりはスリーブの弾性力によってカバーできる範囲である。また、半径１．５ミクロンの隙間が生ずる場合、その隙間に接着剤が入り込み、その後、硬化した後、スリーブが元の径に戻ったとしても軽圧入時の半径１．５ミクロンの重なり状態と同様の圧力のみであり、スリーブの弾性力によってボールベアリングの外径は変化しない。
さらに、他の発明は、上述の各発明の軸受装置に加え、アルミシリコン合金は、その線膨張係数が０℃〜１００℃の範囲の測定で１１×１０−６〜１５×１０−６となるものとしている。
この構成を採用すると、スリーブの膨張は、ＳＵＳ−３０４より小さくなり、ＳＵＳ−４３０より大きくなる。このため、ボールベアリングとして、この間の線膨張係数を持つ適切なものを選択採用することができる。
加えて、他の発明は、上述の各発明の軸受装置に加え、ボールベアリングは、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間にはさみ込まれる複数の鋼球とを有し、外輪の線膨張係数はスリーブの線膨張係数より小さいものとしている。
ボールベアリングを外輪と内輪と複数の鋼球からなる通常の玉軸受とすると、低価格な市販のボールベアリングを採用でき、軸受装置を低価格化することができる。なお、ボールベアリングとしては、外輪が無く、内輪と鋼球のみのものとしたり、内輪が無く、外輪と鋼球のみのものとしても良い。外輪が無いボールベアリングの場合の外径は、組み込まれた鋼球がスリーブに当接する部分の径を指すこととなる。
また、他の発明は、上述の各発明の軸受装置に加え、ボールベアリングにシャフトを挿入し、このシャフトは線膨張係数がスリーブの線膨張係数より小さいものとしている。
シャフトを本発明の構成とすると、高温になった時、ボールベアリングの外輪または外輪に相当する部分に与圧が加わり、ボールベアリングの径が大きくなることによる与圧低下を補うこととなる。このため、ピボットアッシーとしてのオリジナルな共振点が下がることはない。
本発明のスイングアーム用ブロックは、ディスク駆動装置に用いられるヘッドを取り付けるスイングアーム用ブロックにおいて、ヘッドが取り付けられるアーム部の根元に設けられる円筒部の軸孔に本発明の軸受装置を嵌合させている。
本発明では、スイングアームとして回転駆動する軸受部分（スリーブ部分）が軽量化され、軸受装置によって支持されるスイングアームの高速駆動（高速回転）が可能となる。また、スリーブとボールベアリングの線膨張係数が従来以上に近似しているので、スイングアームとしての回転トルクを安定させることができる。
他の発明のスイングアーム用ブロックは、ディスク駆動装置に用いられるヘッドを取り付けるスイングアーム用ブロックにおいて、軸受装置が取り付けられる円筒部および磁気ヘッドが取り付けられるアーム部を、ステンレス鋼より質量が軽くアルミニウムと同程度の質量となる、アルミニウムを５０〜９０重量含み、シリコンを９〜４９重量％含むアルミシリコン合金とし、そのアルミシリコン合金の線膨張係数をＡとし、上記ボールベアリングの線膨張係数をＢとし、上記ボールベアリングの外輪の常温（２０℃）での外径をＺミクロンとしたとき、−１／（６０×Ｚ）≦Ａ−Ｂ≦１／（２０×Ｚ）となるようにしている。
このスイングアーム用ブロックは、従来のアルミニウムのブロックと同様に軽量化されている。また、その線膨張係数の関係を所定の関係となるようにしたので、ＳＵＳ−３０４やＳＵＳ−４３０等のステンレス鋼のスリーブを使用した軸受装置を組み込んでも、またスリーブ無しに直接鋼球を組み込んでも、このスイングアーム用ブロックと軸受装置の各線膨張係数は近似し、回転トルク（フリクショントルク）が安定すると共にボールベアリングの真円度の悪化を抑制することができる。
さらに他の発明は、上述の発明のスイングアーム用ブロックに加え、コイルを保持するコイル保持部をアルミシリコン合金にて円筒部およびアーム部と共に一体成形されていると共にその一体成形は焼結によってなされたものとしている。本発明の構成によると、コイル保持部を円筒部やアーム部と共に焼結にて一体成形されるので、スイングアーム用ブロックを低価格化させることができる。
また、円筒部に設けられる軸孔にシャフト付きのボールベアリングを嵌合させるのが好ましい。シャフト付きのボールベアリングがスイングアーム用ブロックに組み込まれることで、ヘッド等がまだ取り付けられていないアームアッセイが完成する。これによってアームアッセイとしての精度維持および精度向上を図ることが可能となる。このアームアッセイにヘッド等を取り付ければヘッドアッセイとなり、シャフトをディスク駆動装置の所定の箇所に固定させ、ボイスコイル駆動部を付加すればスイングアーム組が完成する。
さらに、ボールベアリングを組み込むスリーブを有する軸受装置を、円筒部に設けられる軸孔に嵌合させると共に、ボールベアリングにシャフトを挿入し、このシャフトは線膨張係数がスリーブの線膨張係数より小さいものとするのが好ましい。この発明では、軸受装置のスリーブの材質とスイングアーム用ブロックの材質とが同種のアルミシリコン合金で構成されるため、回転トルク（フリクショントルク）が安定すると共に、ボールベアリングの真円度の悪化を抑制することができる。また、シャフト付きのボールベアリングがスイングアーム用ブロックに組み込まれることで、ヘッド等がまだ取り付けられていないアームアッセイが完成する。これによってアームアッセイとしての精度維持および精度向上を図ることが可能となる。
本発明のディスク駆動装置は、上述の発明の軸受装置をヘッドが取り付けられたスイングアームの軸受け部分としている。
この構成のディスク駆動装置では、スイングアーム組の駆動部分が軽量化され、シークタイムの高速化を実現することができる。また、スリーブとボールベアリングの線膨張係数を近似させているので、温度変化が生じてもフリクショントルク（回転トルク）が安定する。このため、高ＴＰＩ化が可能となる。また、ボールベアリングの真円度が維持されるので、軸受装置部分のオリジナル共振点を高くすることができる。このため、このディスク駆動装置の一層の高性能化を図ることができる。
ディスク駆動装置としては、磁気ディスク駆動装置であるＨＤＤや、ＭＯを使用するＭＯ駆動装置や、ＤＶＤや、ＣＤ（コンパクトディスク）を使用するＣＤ駆動装置等がある。スイングアームとしては、磁気ヘッドが取り付けられたもの、光ピックアップが取り付けられたもの等が存在する。
他の発明のディスク駆動装置は、上述の発明のスイングアーム用ブロックを、ヘッドが取り付けられたスイングアームの本体部分としている。
この構成のディスク駆動装置では、スイングアーム組の駆動部分または／およびスイングアーム用ブロックの本体部分が軽量化され、シークタイムの高速化を実現することができる。また、スリーブとボールベアリングの線膨張係数を近似させたり、または／およびスイングアーム用ブロックの本体部分とボールベアリングの線膨張係数を近似させているので、温度変化が生じてもフリクショントルク（回転トルク）が安定する。このため、高ＴＰＩ化が可能となる。また、ボールベアリングの真円度が維持されるので、軸受装置部分のオリジナル共振点を高くすることができる。このため、このディスク駆動装置の一層の高性能化を図ることができる。
以上のように、本発明では、高速駆動およびフリクショントルク（回転トルク）の安定を可能とする軸受装置およびスイングアーム用ブロックを得ることができる。また、他の発明では、スイングアームのシークタイムの高速化および装置の高ＴＰＩ化を可能とするディスク駆動装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明の実施の形態に係るディスク駆動装置の構造を示す図で、カバーを取り外した状態の平面図である。
第２図は、第１図のディスク駆動装置に使用されているスイングアーム組中のスイングアーム用ブロックを示す斜視図である。
第３図は、第１図のディスク駆動装置に使用されているスイングアーム組中のピボットアッシーを示す断面図である。
第４図は、第１図のディスク駆動装置のスリーブとスイングアーム用ブロックに使用されているアルミシリコン合金を得るための製造方法のステップを示す図である。
第５図は、第１図のディスク駆動装置に使用されているピボットアッシーのボールベアリングに加えられる与圧を示す図で、（Ａ）は組み込み時の状態を説明する図で、（Ｂ）はベイキング処理時の状態を説明する図である。
第６図は、第１図のディスク駆動装置に使用されているピボットアッシー（本発明のピボットアッシー）と、アルミ合金（Ａ６０６１）をスリーブに使用したピボットアッシー（比較例のピボットアッシー）のベイキング処理前とベイキング処理後の常温でのリゾナンスの平均値を示すグラフである。
第７図は、第１図のディスク駆動装置に使用されているピボットアッシー（本発明のピボットアッシー）と、アルミ合金（Ａ６０６１）をスリーブに使用したピボットアッシー（比較例のピボットアッシー）のベイキング処理前とベイキング処理後の常温でのリゾナンスのバラツキを示すグラフである。
第８図は、第１図のディスク駆動装置に使用されているピボットアッシー（本発明のピボットアッシー）と、アルミ合金（Ａ６０６１）をスリーブに使用したピボットアッシー（比較例のピボットアッシー）のベイキング処理後の温度変化に対するリゾナンスの平均値の変化を示すグラフである。
第９図は、第１図のディスク駆動装置に使用されているピボットアッシー（本発明のピボットアッシー）と、アルミ合金（Ａ６０６１）をスリーブに使用したピボットアッシー（比較例のピボットアッシー）のベイキング処理後の温度変化に対するリゾナンスのバラツキの変化を示すグラフである。
第１０図は、第１図のディスク駆動装置に使用されているピボットアッシー（本発明のピボットアッシー）と、アルミ合金（Ａ６０６１）をスリーブに使用したピボットアッシー（比較例のピボットアッシー）のベイキング処理前とベイキング処理後の常温でのピークトルクの平均値を示すグラフである。
第１１図は、第１図のディスク駆動装置に使用されているピボットアッシー（本発明のピボットアッシー）と、アルミ合金（Ａ６０６１）をスリーブに使用したピボットアッシー（比較例のピボットアッシー）のベイキング処理前とベイキング処理後の常温でのピークトルクのバラツキを示すグラフである。
第１２図は、第１図のディスク駆動装置に使用されているピボットアッシー（本発明のピボットアッシー）と、アルミ合金（Ａ６０６１）をスリーブに使用したピボットアッシー（比較例のピボットアッシー）のベイキング処理前とベイキング処理後の常温での平均トルクの平均値を示すグラフである。
第１３図は、第１図のディスク駆動装置に使用されているピボットアッシー（本発明のピボットアッシー）と、アルミ合金（Ａ６０６１）をスリーブに使用したピボットアッシー（比較例のピボットアッシー）のベイキング処理前とベイキング処理後の常温での平均トルクのバラツキを示すグラフである。
第１４図は、第１図に示すディスク駆動装置に採用されるアームアッセイの他の例を示す部分断面図である。
第１５図は、第１図に示すディスク駆動装置に採用されるスリーブの他の例を示す図で、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図で、（Ｂ）は平面図で、（Ｃ）は斜視図である。
第１６図は、第１５図のスリーブを製造する際に使用する治具で、（Ａ）は有底円筒形治具の斜視図で、（Ｂ）は、有底円筒形治具に挿入される柱状治具の斜視図で、（Ｃ）は、柱状治具に被せられる押さえ治具の斜視図である。
第１７図は、第１５図のスリーブを製造する際における、２つの工程の状態を説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態に係る軸受装置、スイングアーム用ブロックおよびディスク駆動装置について、図面を参照しながら説明する。なお、ディスク駆動装置に関しては、スイングアームおよびその周辺を主として説明し、ディスクを駆動するスピンドルモータ部分、スピンドルモータやそのヘッド部分等を制御する制御回路等の回路部分および他の機構部分は、従来のディスク装置と同様であり、その説明を省略または簡略化する。
第１図は、本実施の形態に係るディスク駆動装置としてのＨＤＤの概略構成を示す平面図で、第２図は、本実施の形態に係るスイングアーム用ブロックを示す斜視図である。第３図は、スイングアーム用ブロックに組み込まれるピボットアッシーを示す断面図である。
ＨＤＤ１は、ヘッド・ロード・アンロード型の磁気ディスク駆動装置である。ＨＤＤ１は、箱形のアルミニウム合金製のベース２の開放側をカバー（図示省略）で覆うことによりディスク・エンクロージャを形成する。ベース２の中央に、ハブイン構造のスピンドル・モータ（図示省略）が設けられている。このスピンドル・モータのハブの上面には、ガラス基板またはアルミニウム基板からなる磁気ディスク３がクランプ４で固定されている。この磁気ディスク３は、スピンドル・モータのスピンドル５によって、第１図で反時計回りに回転駆動される。
磁気ディスク３は、データを記憶するディスク状の記憶媒体である。データの記憶は、ガラスまたはアルミニウム基板上に形成された磁気薄膜（図示省略）によってなされる。ベース２内には、磁気ディスク３に記録された情報を読み取ったり、新たな情報を磁気ディスク３に書き込むためのスイングアーム組６が設けられている。
このスイングアーム組６は、機能的にはスイングアームと軸受装置（第３図に示すピボットアッシー８）から構成されている。スイングアーム組６の主たる部分を構成するヘッドアッセイは、磁気ヘッド等が取り付けられていないアームアッセイと磁気ヘッド等の取付部材から構成される。アームアッセイは、第２図に示すスイングアーム用ブロック（Ｅ−ブロックともいう。）７と、第３図に示すピボットアッシー８とで構成される。
スイングアーム組６は、揺動軸部としてのピボット軸ホルダとなる円筒部１１と、円筒部１１の側面に取り付けられたＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）用のコイル１２と、円筒部１１を中心にしてコイル１２の反対の所定位置に取り付けられたアーム部１３，１４と、アーム部１３，１４の先端部に取り付けられたサスペンション・アーム１５と、サスペンション・アーム１５の先端部に取り付けられた磁気ヘッド１６と、ピボットアッシー８とを備えている。なお、この実施の形態では、２本のアーム部１３，１４が示されているが、アーム部としては１つまたは３本以上のものを採用しても良い。
アームアッセイを構成するスイングアーム用ブロック７は、第２図に示すように、ピボット軸ホルダとなる円筒部１１と、コイル１２が取り付けられるコイル保持部１７と、アーム部１３，１４が一体成形されている。この実施の形態では、後述するアルミシリコン合金を材料とし、焼結で一体成形した後、鍛造等により押し固めている。円筒部１１の中心には、第３図に示すピボットアッシー８が組み込まれる貫通孔となる軸孔１８が設けられている。
アームアッセイを構成するピボットアッシー８は、第３図に示すように、ベース２に固定されるシャフト２１と、外輪２２と内輪２３と両輪２２，２３の間にはさまれた複数の鋼球２４からなる円筒状の一対のボールベアリング２５，２６と、ボールベアリング２５，２６が嵌合される円筒状のスリーブ２７とから構成されている。なお、このボールベアリング２５，２６は、いわゆる玉軸受と呼ばれる軸受である。
シャフト２１は、ステンレス鋼のＳＵＳ−４００系、具体的はＳＵＳ−４３０から形成されている。ＳＵＳ−４３０は、鉄を主成分とし、クロム（Ｃｒ）を化学成分で１６〜１８％含有し、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｇ等を適宜、微量含むものである。ＳＵＳ−４３０は、線膨張係数が１０．４×１０−６で、常温での密度が７．７０ｇ／ｃｍ３で、熱伝導率が０．２６×１０２（Ｗ／ｍ℃）となる性質を有する。
ボールベアリング２５，２６を構成する外輪２２、内輪２３、鋼球２４は、それぞれ鉄鋼材料の一種である高炭素クロム軸受鋼材で形成され、その密度が７．９ｇ／ｃｍ３程度で、その線膨張係数は１２．６×１０−６となっている。スリーブ２７は、次に述べるアルミシリコン合金で形成され、先に述べたスイングアーム用ブロックの本体部分を形成するアルミシリコン合金と同一材料で形成されている。
このアルミシリコン合金は、Ａｌ（アルミニウム）が６７〜６８重量％で、Ｓｉ（シリコン）が３０重量％で、Ｃｕその他が２〜３重量％のアルミシリコン合金とされ、熱処理が施されたものである。熱処理としては、種々なものが採用できるが、この実施の形態では、Ｔ６処理のものとＴ１処理のものとを採用している。Ｔ６処理とは、溶体化処理、すなわちほとんど溶ける直前にまで温度を上げてから急冷する処理（焼き入れ処理）をし、その後、人工時効硬化処理、すなわち特定の時間、温度をかけ続け、ゆっくりと冷ます処理（焼きもどし処理）を行う処理のことを指す。また、Ｔ１処理とは、高温加工から冷却した後、常温で時効硬化させる処理のことをいう。
このアルミシリコン合金の密度は、２．６ｇ／ｃｍ３で、Ａ６０６１等の従来から知られているアルミ合金の２．７ｇ／ｃｍ３よりわずかに軽いものとなっている。また線膨張係数は、Ｔ６処理の場合、０℃〜１００℃範囲の測定で、１４×１０−６となり、そのうち４０℃〜１００℃の範囲の測定で、１４．７×１０−６となり、１００℃〜２００℃の範囲の測定で、１６．０×１０−６となり、２００℃〜３００℃の範囲の測定で、１７．６×１０−６となり、３００℃〜４００℃の範囲の測定で、１９．０×１０−６となる。また、Ｔ１処理の場合、０℃〜１００℃の範囲の測定で、１３．２×１０−６となり、４０℃〜１００℃の範囲での測定で、１３．６×１０−６となり、１００℃〜２００℃の範囲の測定で、１５．７×１０−６となり、２００℃〜３００℃の範囲の測定で、１６．６×１０−６となり、３００℃〜４００℃の範囲の測定で１８．７×１０−６となる。これらの測定中、４０℃〜４００℃の範囲については、示差膨張測定によって、室温から４００℃の範囲で、昇温速度は毎分１０℃で、窒素気流中という条件で行ったものである。
このように、このアルミシリコン合金は、その線膨張係数が、温度が高くなるほど、その値が高くなる（４０℃〜４００℃の範囲では、Ｔ６処理の場合、平均すると、１０℃当たり、約０．１５×１０−６の割合）ような性質を有し、Ｔ１処理の場合、１０℃当たり、約０．１５〜０．１８×１０−６の割合）ような性質を有するものである。この線膨張係数は、測定誤差や含有金属割合のわずかな変更等を考慮すると、ボールベアリング２５，２６側との関係では、０℃〜１００℃の範囲の測定で、１４×１０−６や１３．２×１０−６とせず、小さい方をＳＵＳ−４３０と同等の１０．４×１０−６とし、大きい方をアルミニウム（Ａ６０６１）の２３．６×１０−６より若干低い２１×１０−６とし、この範囲となるようにしたり、１１×１０−６〜１５×１０−６としたりしても良い。なお、最も好ましくは１４×１０−６の±５％以内とするのが良い。また、１００℃付近では、Ｔ６処理の場合１５．３×１０−６とせず、やはり１２×１０−６〜１６．５×１０−６以内の範囲とし、好ましくは１５．３×１０−６の±５％以内とするのが良い。
また、その材料配分としては、Ａｌが６０〜９０重量％で、Ｓｉが９〜３９重量％で、Ｃｕその他が１〜５重量％としても、十分従来のアルミ合金と異なる特性を持ち、本発明中のスリーブ２７やスイングアーム用ブロック７の特性を向上させる。なお、実験結果から判断すると、好ましくは、Ａｌが６５〜６９重量％で、Ｓｉが２８〜３２重量％で、Ｃｕその他が１〜５重量％の範囲とするのが良い。このように、アルミシリコン合金の線膨張係数を、０℃〜１００℃の範囲の測定で、１０．４×１０−６〜２１×１０−６の範囲としたり、１１×１０−６〜１５×１０−６の範囲としたり、１４×１０−６の±５％以内とするには、珪素（Ｓｉ）の含有量やＣｕその他のものの含有量によって調節することができる。
このように、スリーブ２７やスイングアーム用ブロック７の本外部分は、上述のような線膨張係数を有する、新たに開発されたアルミシリコン合金とされている。その硬さは、ボールベアリング２５，２６よりやわらかなものとされ、その硬度はビッカース硬さで約１１４〜１６５〔ｋｇ／ｍｍ〕とされている。なお、硬度も、熱処理の方法、条件によって変動するもので、装置として求められる値をこの範囲（ビッカース硬さ１１４〜１６５〔ｋｇ／ｍｍ〕）から適宜得ることができる。スリーブ２７がボールベアリング２５，２６（一般的に、ビッカース硬度で、３００〔ｋｇ／ｍｍ〕程度とされている）よりやわらかなものとされているため、ボールベアリング２５，２６にクリープ現象が生じない。
スリーブ２７は、後述する製造方法に基づき押し出し部材として形成された後、内面と外面が切削されスリーブ２７の形状とされる。その後、または切削前に、Ｔ６またはＴ１による熱処理が施される。スイングアーム用ブロック７は、押し出し部材から形成しても良いが、この実施の形態では、アルミ粉とシリコン粉とを混合し、所定の形状となるように焼結して固める。その後、鍛造等により押し固め、密度を高めることで、スイングアーム用ブロック７を得る。このアルミシリコン合金の場合、切削によりアルミニウム（Ａ６０６１）に比べ、その内面が極めてなめらかとなり、先に示した圧入代（重複部分）は、半径で１．５ミクロン、直径で３ミクロンを取ることができる。
なお、熱処理を施さない押し出し部材のままの場合は、ビッカース硬さで１１４〔ｋｇ／ｍｍ〕で、熱処理を施すことで得られるスリーブ２７等は、ビッカース硬さで１６５〔ｋｇ／ｍｍ〕となっている。熱処理の方法を変えることで、さらに若干は硬さを高くすることができる。このスリーブ２７は、押し出し部材を熱間鍛造で所定の形状とし、その後に切削や熱処理を加えている。
この実施の形態のピボットアッシー８の円柱状のシャフト２１は、常温（２０℃）でその直径Φ１が６ｍｍとされ、スリーブ２７から飛び出た一方側にベース２に固定するための固定部３１と、ボールベアリング２６の内輪２３に与圧をかけるためのはかま部３２とが設けられている。シャフト２１の他方側には、その中心軸に沿ってねじ穴３３が設けられ、平なカバーをねじによって取り付けることでボールベアリング２５，２６をはさみ込み可能としている。シャフト２１の中央部分の外周面には、２つの円形状の凹部３４，３５が設けられ、その凹部３３，３４内に嫌気性かつ熱硬化性の接着剤３６が注入されている。
ボールベアリング２５の外径、すなわち外輪２２の直径（外径）Φ２は、常温（２０℃）で８．５ｍｍとされている。スリーブ２７の外径Φ３は、常温（２０℃）で１１ｍｍとされ、軸方向長さＬ１は、常温で１２ｍｍとされている。スリーブ２７の内面中央には、中心側に突出した円筒状の突部３７が設けられ、その突部３７によって形成される両側の段部に各ボールベアリング２５，２６の外輪２２の軸方向端面が当接している。
ボールベアリング２５，２６の各内輪２３，２３とシャフト２１とは、上述した嫌気性熱硬化性の接着剤３６にて固定されている。スリーブ２７の内周面と各外輪２２との間にも嫌気性で熱硬化性の接着剤が入り込んでおり、スリーブ２７と各外輪２２，２２とが確実に固定されている。また、円筒部１１の軸孔１８に嵌るスリーブ２７の外周面と軸孔１８の内周面との間にも、嫌気性熱硬化性の接着剤が注入され、スイングアーム用ブロック７とスリーブ２７とは、その接着剤等にて固定されている。
したがって、コイル１２に通電すると、ＶＣＭ用のコイル１２とＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）ステータとによって、スイングアーム組６のスイングアームはシャフト２１を中心として揺動運動をする。なお、ＶＣＭ用のコイル１２とＶＣＭステータとによって、ＶＣＭを構成する。ベース２の外面（下面）には、回路基板（図示省略）が取り付けられ、この回路基板とスピンドル・モータとの間でモータ駆動用の電力、信号等の入出力が行われる。回路基板とスイングアーム組６との間では、コイル１２への通電や磁気ヘッド１６のリード・ライト等のための通電や制御信号の入出力が行われる。
このヘッド・ロード・アンロード型のＨＤＤ１は、非動作時にブロック３７にスイングアーム組６のスイングアームを保持することにより、磁気ヘッド１６を磁気ディスク３の表面に接触させずに退避位置にアンロードするものである。動作時には、スイングアーム組６が駆動することにより、磁気ヘッド１６は磁気ディスク３上をシークする。
このようなＨＤＤ１に使用されるスイングアーム用ブロック７やスリーブ２７の材料として用いられるアルミシリコン合金は、第４図に示すような製造方法により作られる。すなわち、まずアトマイズ法によってアルミ合金の急冷凝固粉末を製造する（ステップＳ５１）。アトマイズ法としては、ガスアトマイズ法、超音波ガスアトマイズ法等が採用される。
この急冷凝固粉末は、アルミニウムとケイ素とからなる合金の溶湯をタンディッシュ（底に穴を有する容器）から流出させると同時に、その溶湯流に噴霧媒（気体あるいは液体）のジェットを衝突させ、その溶湯が飛散して微細な液滴となった後に熱を奪われることで凝固して形成される。この粉末粒は、たとえば、２μｍ程度の径の多数のシリコンを含む１００μｍ程度の径のものとされる。
その後、セラミックスと特殊合金粉末からなる添加物を添加し（ステップＳ５２）、最終材料が、Ａｌが６７〜６８重量％で、Ｓｉが３０重量％で、Ｃｕ（銅）その他が２〜３重量％となるように、急冷凝固粉末と混合する。そして、熱間プレスによってビレット状の圧粉体を得る（ステップＳ５３）。その後、真空中あるいは非酸化性雰囲気中で加熱して粉末の各表面に吸着している酸化物や非酸化物を吸着した水分などを除去する脱ガス処理を行う（ステップＳ５４）。次に、熱間押出しを行う（ステップＳ５５）ことで、押出材が得られる。この押出材を加工してスリーブ２７やスイングアーム用ブロック７を形成する。この後、適宜、熱処理を行う。なお、スリーブ２７やスイングアーム用ブロック７を上述の押し出しではなく、焼結によって形成するようにしたり、インジェクションやゾルゲル法等の他の製造方法によって作成するようにしても良い。
得られるアルミシリコン合金の線膨張係数は、珪素（Ｓｉ）の含有率によって変化する。この実施の形態では、珪素が３０重量％含有されており、０℃〜１００℃の範囲の測定で、約１４×１０−６または１３．２×１０−６の線膨張係数を有している。珪素の含有率をさらに高めていくと、線膨張係数は、比例的に低下していき、珪素の含有率が約３６％となると、Ｔ６処理の場合、約１３×１０−６の線膨張係数となり、珪素の含有率が約４４〜４８％となると、約１０×１０−６の線膨張係数（これはＳＵＳ−４００系の線膨張係数と同程度）となる。なお、珪素のみを変化させるのではなく、珪素にニッケルをまぜ、この珪素とニッケルの合計量を３０重量％から徐々に上げていくようにして、線膨張率を下げるようにしても良い。
次に、スイングアーム組６の製造方法について説明する。
ステンレス鋼であるＳＵＳ−４３０の棒材の外周面を切削し、シャフト２１を製作する。また上述したアルミシリコン合金の押出材からスリーブ２７を作成する。スリーブ２７に、ボールベアリング２５，２６を常温（２０℃）にてそれぞれ軽圧入する。このとき、スリーブ２７の内周面と外輪２２の外周面には、事前に嫌気性で熱硬化性の接着剤が施されている。また、ボールベアリング２５，２６の各外輪２２の直径Φ２は、スリーブ２７の対応する内径に比べ２ミクロン（μｍ）程度、最高で３ミクロン大きくされている。しかし、スリーブ２７の弾性力によってスリーブ２７が広がるため、外輪２２は変形しない。
このスリーブ２７の弾性力が存在するため、ベイキング処理による温度変化によってスリーブ２７の内面の径が広がりすぎ、外輪２２との間に隙間が生じる状態に近づいたとしても、径方向で半径１ミクロン以内の両者の伸び量の差によっては隙間が生じないこととなる。ベイキング処理とは、次のような熱処理のことを言う。すなわち、組み立て時に使用した嫌気性熱硬化性の接着剤は、そのまま（常温のまま）ではアウトガスが発生してきて装置に問題を生じさせるのであるが、熱処理（８０℃まで温度を上げる処理）をすることで、接着剤を完全に硬化させ、そのアウトガスの発生を防止するために行う処理のことを言う。
この実施の形態では、ボールベアリング２５，２６の外輪２２の常温での外径Φ２が８．５ｍｍであるので、８０℃では、その外径は、６．４２６ミクロン（＝８．５ｍｍ×６０×１２．６×１０−６）増大する。一方、Ｔ６処理を施したアルミシリコン合金からなるスリーブ２７の対応する内径は、８０℃では、２０℃に比べ７．１４ミクロン（＝８．５ｍｍ×６０×１４×１０−６）増加する。この結果、８０℃では、両者間では、０．７１４ミクロン（＝半径では０．３５７ミクロン）だけ広がることとなる。しかし、上述したように、ボールベアリング２５，２６は、２０℃の状態ではスリーブ２７に対して半径１ミクロンの重なりをもって軽圧入されているので、８０℃となってもボールベアリング２５，２６の外輪２２とスリーブ２７との間に隙間は生じない。このため、隙間内に接着剤が侵入し硬化することによる弊害、すなわち外輪２２の真円度が悪化するという弊害は生じない。なお、最高で、直径３ミクロンの重なりを持たせて軽圧入しても良いが、この場合も、当然のことながら隙間は生じない。
なお、実際には、すべての機械加工部品は、必ず加工公差を持っている。このため、半径で１ミクロンの重なりをもって軽圧入されず、プラスマイナス零、すなわちボールベアリング２５，２６の外輪２２の外径とスリーブ２７の内径とが全く同一長とされて嵌合される場合が発生する。このような場合、直径で０．７１４ミクロンの隙間が生ずることとなり、この隙間が広がる際に接着剤は硬化しつつこの隙間に侵入する。
隙間に侵入した接着剤は、８０℃のベイキング処理によって完全に硬化する。この後、２０℃に戻ると、スリーブ２７は元に戻ろうとするが、隙間に入り込み硬化した接着剤が存在するため、隙間が零とはならない。しかも、このとき、硬化した接着剤によって外輪２２が中心側に強く押されることとなる。しかし、上述したように、スリーブ２７に存在する弾性力によって隙間内の接着剤分の径拡大は吸収されることとなり、ボールベアリング２５，２６の外輪２２の真円度は悪化しない。
なお、外輪２２の真円度が悪化すると、回転トルク（フリクショントルク）が不安定となり、スイングアーム組６の駆動電流が大きく変化してしまう。また、ボールベアリング２５，２６とスリーブ２７とシャフト２１とからなる軸受装置のオリジナルな共振点も、本来ならアルミシリコン合金の採用による軽量化によって向上するはずであるが、期待どおりには向上しないこととなる。
スリーブ２７にボールベアリング２５，２６を嵌合させた後、シャフト２１を組み込み、ピボットアッシー８を完成させる。シャフト２１を組み込む前にシャフト２１の凹部３４，３５に嫌気性で熱硬化性の接着剤３６を注入しておく。接着剤３６としては、上述した嫌気性の接着剤が好ましいが、他の性質の接着剤としても良い。
この実施の形態のピボットアッシー８は、そのオリジナルな共振点が高いものとなる。この点について、以下に説明する。
ピボットアッシー８のボールベアリング２５，２６に加わる与圧は、当初は第５図（Ａ）の矢印のように与えられることとなる。すなわち、シャフト２１のはかま部３２によりボールベアリング２６の内輪２３が図で上方に向く矢印のように上方に向けて与圧がかけられる。ボールベアリング２５については、シャフト２１を組み込む時に、内輪２３に図で下方に向く矢印のように下方に向けて与圧がかけられる。各ボールベアリング２５，２６の各外輪２２，２２は、突部３７の存在により、位置保持されるため、各内輪２３，２３に加えられる与圧を受け止めることとなり、ボールベアリング２５，２６には、第５図（Ａ）の矢印で示される与圧が十分付加されることとなる。
このような状態で、周囲温度が上昇すると、ボールベアリング２５，２６の内輪２２、外輪２３は、それぞれ径が拡大するが、各直径の違いによって鋼球２４がはさみ込まれている空間が広がることとなる。このため、ボールベアリング２５，２６に加わる与圧が減少し、共振点が下がることとなる。共振点が下がることとなれば、アルミシリコン合金のスリーブ２７の使用によって重量の軽量化を図り共振点を上げる、とする努力が相殺されてしまう。
この実施の形態のピボットアッシー８は、シャフト２１の材質をスリーブ２７の線膨張係数より小さい値を持つものとし、この与圧の減少を防止している。すなわち、シャフト２１をステンレス鋼のＳＵＳ−４３０としている。ＳＵＳ−４３０の線膨張係数は常温で１０．４×１０−６であり、アルミシリコン合金の１４×１０−６より小さいものとなっている。
このように線膨張係数がスリーブ２７より小さいシャフト２１を使用すると、何故、高温となっても与圧が減少しないかについて、第５図（Ｂ）に基づいて説明する。
ベイキング処理によって温度が上昇すると、上述したようにボールベアリング２５，２６の各径が第５図（Ｂ）の水平方向の矢示のように広がる。この広がりによって上述したように与圧は下がる傾向となる。一方、これと共にシャフト２１もスリーブ２７も、共に軸方向に伸びる。このとき、シャフト２１の線膨張係数がスリーブ２７の値より小さいので、相対的にはスリーブ２７側のみが軸方向に伸び、第５図（Ｂ）の垂直方向の矢示に示すような力が外輪２２に加わる。この外輪２２に加わる力は、与圧の付加力となり、ボールベアリング２５，２６の径拡大による与圧力の減少を防止する。
このように、この実施の形態のピボットアッシー８は、温度が上昇してもボールベアリング２５，２６の与圧力が減少しない。このため、ステンレス鋼の１／３程度の軽さのアルミシリコン合金の使用による軽量化によってオリジナルな共振点が高くなる効果を、このピボットアッシー８はそのまま維持することができる。
この実施の形態のピボットアッシー８、すなわち上述したＴ６処理またはＴ１処理を施したアルミシリコン合金でスリーブ２７を形成した場合のリゾナンスおよび回転トルクと、スリーブとしてアルミ合金であるＡ６０６１を使用したピボットアッシーの場合のリゾナンスおよび回転トルクとを比較したグラフを、第６図から第１３図に示す。各図に見られるように、両者は、共に軽量化がなされ、スリーブがステンレス鋼のもののリゾナンス（７ＫＨｚ）に比べ両者のリゾナンスは共に高くなっている。しかし、両者は、その良さの程度に大きな差が出ている。ここで第６図から第９図は、リゾナンスについて示すものであり、第１０図から第１３図は、回転トルク（フリクショントルク）について示すものである。
第６図と第７図は、２０℃（常温）での結果を示すものである。縦軸はＫＨｚを示し、横軸の「Ｂｅｆ  ｂａｋｅ」とはベイキング処理を行う前のものを指し、「Ａｆｔ  ｂａｋｅ」とはベイキング処理を施した後のものを指す。
常温においては、第６図に示すように、本発明で使用されるアルミシリコン合金のスリーブ２７を採用したピボットアッシー８（以下、本発明のピボットアッシーとも言う。）の方が、アルミ合金のＡ６０６１をスリーブに使用したピボットアッシー（以下、比較例のピボットアッシーとも言う。）に比べ、リゾナンスの値の平均値は大きく、第７図の標準偏差（１シグマ）の値に示されるように、バラツキは小さくなる。特に、第７図に示すように、ベイキング処理後のバラツキに大きな違いが生じている。これは、シャフト２１やスリーブ２７とボールベアリング２５，２６との線膨張係数の差がＡ６０６１の場合の線膨張係数の差に比べ小さいので、８０℃でのベイキング処理時にアルミシリコン合金の方がより安定した状態で接着剤が乾燥したためと推定される。
なお、ベイキング処理前にも本発明のピボットアッシーの方がリゾナンスの平均値が高いのは、本発明のアルミシリコン合金の方がアルミＡ６０６１に比べ軽量（密度が小さい）ためであると推定される。また、本発明のピボットアッシーの方がベイキング処理前にもバラツキが小さいのは、本発明のアルミシリコン合金の線膨張係数がアルミＡ６０６１に比べ半分程度であることが原因と推定される。
ベイキング処理した後の本発明のピボットアッシーとベイキング処理した後の比較例のピボットアッシーを共に温度を振って測定した結果が第８図、第９図であり、縦軸がＫＨｚを、横軸が温度を示している。なお、この第８図、第９図は、第６図、第７図に示される各ピボットアッシーとロットが異なるものであるため、第６図、第７図と、第８図、第９図の各数値は互いに関連しない。しかし、この第８図、第９図に示されるように、異なるロットのものであっても、本発明のピボットアッシーの方が全ての温度に渡ってリゾナンスの平均値が高く、バラツキは小さいものとなっている。
なお、バラツキに関しては、第９図に示すように、温度が上昇するとその差は小さくなる。これは、高温時におけるリゾナンスへの影響は、シャフトやスリーブの材質以外の要因、たとえば接着剤の軟化があるためと推定される。また、第６図〜第９図で示されているデータでは、過去にＨＤＤメーカーがピポットアッシーに要求していた７ＫＨｚ以上のリゾナンスを完全にクリアしているばかりではなく、常温では９ＫＨｚ程度となり、ステンレス鋼の場合の７ＫＨｚに比べ２ＫＨｚ以上も高いものとなっている。
回転トルク（フリクショントルク）については、第１０図，第１１図にピークトルクの状況を、第１２図、第１３図に平均トルクの状況をそれぞれ示す。各図で縦軸はｇ．ｃｍの単位であり、横軸は上述した「Ｂｅｆｂａｋｅ」と「Ａｆｔ  ｂａｋｅ」となっている。また、各データは、常温（２０℃）でのものである。
第１０図，第１１図に示されるように、ピークトルクの平均値もピークトルクのバラツキ（１シグマの標準偏差）も共に、ベイキング処理前は本発明のピボットアッシーも比較例のピボットアッシーも同一値であるが、ベイキング処理後は、本発明のピボットアッシーの方がピークトルクの平均値が低く、ピークトルクのバラツキが小さくなっている。
第１２図，第１３図に示されるように、平均トルクの平均値も平均トルクのバラツキも共に、ベイキング処理前は、本発明のピボットアッシーも比較例のピボットアッシーも同一値または近似値であるが、ベイキング処理後は、本発明のピボットアッシーの方が平均トルクの平均値が低く、平均トルクのバラツキが小さくなっている。
第３図に示すピボットアッシー８は、上述のような特性を有する。すなわち、スリーブ２７の部分がステンレス鋼に比べ大幅に軽いため、回転イナーシャが従来（ステンレス鋼）に比べ大幅に削減される。また、アルミ合金のＡ６０６１に比べても軽くなる。このため、シークタイムの高速化に有利となる。また、高リゾナンス化でき、スイングアームの応答速度を高くしても共振現象は生じない。さらに、回転トルク（フリクショントルク）が安定すると共に、その変化が小さくなるので高ＴＰＩ化が可能となる。
このような特性を有するピボットアッシー８をスイングアーム用ブロック７の軸孔１８に嵌め込むことで、アームアッセイが完成する。両者の嵌合に当たっては、事前にスリーブ２７の外周面と軸孔１８の内周面にそれぞれ嫌気性で熱硬化性の接着剤を施す。スイングアーム用ブロック７の本体部分の主要部となる円筒部１１とスリーブ２７とは、同材質のアルミシリコン合金であるため、ベイキング処理や周囲温度の変化によって生ずることとなる上述したような接着剤が原因の問題は生じない。また、円筒部１１、アーム部１３，１４、コイル保持部１７が上述したアルミシリコン合金で一体成形されているため、スイングアーム用ブロックの本体部分が従来のアルミ合金であるＡ６０６１に比べわずかではあるが軽くなる。
以上のことから、ピボットアッシー８をスイングアーム用ブロック７に嵌合して組み立てたアームアッセイは、ピボットアッシー８を従来のＡ６０６１のアルミ合金を使用したスイングアーム用ブロックに嵌合したアームアッセイに比べ、シークタイムの高速化、高ＴＰＩ化への対応で有利なものとなる。なお、ピボットアッシー８を従来のＡ６０６１のアルミ合金に嵌合したアームアッセイは、ステンレス鋼のスリーブを使用したピボットアッシーを従来のＡ６０６１のアルミ合金に嵌合した従来のアームアッセイに比べ、シークタイムの高速化、高ＴＰＩ化への対応の面でかなりの効果を有するものとなる。これは、スリーブ２７が上述したアルミシリコン合金とされているためである。
アームアッセイに磁気ヘッド１６等が取り付けられ、ヘッドアッセイが完成する。その後、ベース２にヘッドアッセイが取り付けられ、スイングアーム組６となる。以上の製造方法（組み立て方法）によりスイングアーム組６が完成する。
ベース２には、スピンドル・モータ等他の部材が取り付けられ、最後にベース２にカバーが取り付けられることで、ＨＤＤ１が完成する。完成したＨＤＤ１の動作は、既述したとおりである。
このＨＤＤ１は、ピポットアッシー８のスリーブ２７に上述したアルミシリコン合金を使用しているため、シークタイムの高速化、高ＴＰＩ化への各対応に有利となり、高性能化すなわち、高速化、高容量化が達成される。また、ＨＤＤ１は、スイングアーム用ブロック７の本体に上述したアルミシリコン合金を使用しているので、この点でも、シークタイムの高速化、高ＴＰＩ化への各対応に有利となり、高性能化すなわち、高速化、高容量化が達成される。
このＨＤＤ１は、スリーブ２７とスイングアーム用ブロック７の本体部分に上述したアルミシリコン合金を採用しているので、高性能化の程度は極めて高いものとなる。なお、スリーブ２７またはスイングアーム用ブロック７のいずれか一方にのみアルミシリコン合金を採用したＨＤＤとしても良い。このようにしても、上述したようにＨＤＤの高性能化が達成される。
上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更実施可能である。
たとえば、第１４図に示すように、スリーブ２７を無くし、スリーブ２７に相当する部分にスイングアーム用のブロック７の円筒部１１を配置するようにしても良い。この場合、上述した実施の形態におけるスリーブ２７の外周面とスイングアーム用ブロック７の円筒部１１の内周面との間の接着剤等による固定が不要となると共に、スリーブ２７が不要となるので、さらに高精度、高速化が可能となり、アームアッセイとしては、より高性能なＨＤＤへの採用が可能となる。また、ＨＤＤとしては、このようなアームアッセイを採用すると、一層の高速化や高容量化が可能となる。
また、スリーブを、第１５図に示すスリーブ２７Ａとしても良い。このスリーブ２７Ａは、中央の突部３７Ａが３分割されたものとなっている。スリーブ２７Ａは、第１６図に示す３つの金型（治具）を利用して形成される。第１６図（Ａ）は、有底円筒形治具４１で、第１６図（Ｂ）は、有底円筒形治具４１に挿入される柱状治具４２で、第１６図（Ｃ）は、柱状治具４２に被せられる押さえ治具４３である。
スリーブ２７Ａを製造するには、まず、有底円筒形治具４１の中に、柱状治具４２を入れ、その後、アルミ粉とシリコン粉（両者の混合体を符号４４で示す）を、有底円筒形治具４１の残りの空間内に入れる。第１７図（Ａ）にその状態を示す。その後、押さえ治具４３を、混合体４４を押さえつけながら（つぶしながら）柱状治具４２に被せると共に、治具４５にて他の部分を押さえつける。このとき、押さえ治具４３の３つの柱状部４３ａを柱状治具４２の３つの柱状切り欠き部４２ａにそれぞれ嵌合させる。このつぶされた部分がスリーブ２７Ａの突部３７Ａとなる。
このように、有底円筒形治具４１の開口部を治具４５にて塞ぎながら、かつ押さえ治具４３を柱状治具４２に被せた状態で、焼結する。この焼結状態を第１７図（Ｂ）に示す。このアルミとシリコンが混ざった焼結体を符号４６として示す。その後、各治具４１，４２，４３，４５を取り外し、焼結体４６を取り出す。この焼結体４６がスリーブ２７Ａとなる。
このスリーブ２７Ａは、柱状治具４２によって、ボールベアリング２５，２６を嵌合させる空間の同軸性が精度良く形成される。なお、スリーブ２７は、スリーブ形状を形成した後、スリーブ２７の内周面の同軸性を出すため、内周面を削っていたが、このスリーブ２７Ａでは、内周面の削りだしが不要となる。突部３７Ａは、３つではなく、２つとしたり、４つ以上としても良い。突部３７Ａを４つ以上とするためには、押さえ治具４３の柱状部４３ａを４つ以上とし、柱状治具４２の柱状切り欠き部４２ａを４つ以上とする必要がある。なお、上述した焼結工法は、第１４図のようなスリーブ２７に相当する部分にブロック７の円筒部１１を配置したアームアッセイの製造にも展開できる。
また、上述の実施の形態では、スリーブ２７等に使用されるアルミシリコン合金の密度を２０℃で約２．６ｇ／ｃｍ３のものを採用したが、その密度は２．５２〜２．６６ｇ／ｃｍ３であればスリーブ２７等が従来に比べ相当軽くなり、軽量化による効果をアルミ合金であるＡ６０６１よりも有するものとなる。また、この密度を得るには、シリコンの密度が２．３３ｇ／ｃｍ３であるので、アルミニウムを５０〜９０重量％の範囲とし、シリコンを９〜４９重量％と範囲とすれば容易に達成可能である。ただし、アルミニウムとシリコンの配合としては、アルミニウムが６５〜６９重量％で、シリコンが２８〜３２重量％とするのが好ましい。なお、密度は、アルミニウムとシリコン以外のわずかに含まれる金属の種類と量によって微妙に変化する。このため、微量に添加する金属材料を非常に重いものとした場合は、密度としては２．５〜２．８ｇ／ｃｍ３の範囲となるようにすることもできる。
また、上述の実施の形態では、２０℃のスリーブ２７の内径に対する８０℃の当該内径の広がり量をＸミクロンとし、２０℃のボールベアリング２５，２６の外径Φ２に対する８０℃の当該外径の広がり量をＹミクロンとすると、Ｘ−Ｙ＝０．７１４ミクロンとなる例を示したが、軽圧入の重複量（半径で１ミクロン）を考えると、Ｘ−Ｙ≦２ミクロンとすれば良い。また、スリーブ２７の内面の切削精度の向上を考慮すると、Ｘ−Ｙ≦３ミクロンとするのが好ましい。
また、軽圧入の際の平均の重複量を１ミクロン（半径で０．５ミクロン）程度とすると、Ｘ−Ｙ≧−１ミクロンとすると、半径０．５ミクロンの重複で軽圧入が行われたときの締めつけによる程度は半径で１．５ミクロンとなり、軽圧入の際の最大許容される重複量である半径１．５ミクロンと同等となり、真円度の維持が図られる。また、スリーブ２７の内径と外輪２２の外径とを全く同一にし、軽圧入しない場合でも、ベイキング処理時に隙間が生じないこととなるので接着剤による問題が生ぜず、しかもスリーブ２７とボールベアリング２５，２６の嵌合が容易となる利点も生ずる。
また、上述の実施の形態では、ボールベアリング２５，２６の線膨張係数に対し、アルミシリコン合金の線膨張係数は、約１１％大きいものとなっているが、ボールベアリングの線膨張係数に対し、−１５〜＋２５％の線膨張係数を有するアルミシリコン合金としても良い。このように、ボールベアリングの線膨張係数に近似な値のものを採用すると、接着剤の硬化による問題が生じにくくなり、回転トルクや共振点の面で効果を有するものとなる。
なお、線膨張係数が１２．６×１０−６の−（マイナス）１５％の場合は、１０．７×１０−６となり、＋（プラス）２５％の場合は、１５．７×１０−６となり、上限はＳＵＳ−３００系より小さくなり、下限はＳＵＳ−４００系と略同等となる。ボールベアリング２５，２６を使用してＳＵＳ−４００系より良くしたい場合は、下限としては、−１２％とするのが良い。この線膨張係数の値は、アルミニウムとシリコンの混合比や付加する微量の金属材料によって変化させることができ、必要とする線膨張係数を適宜得ることができる。
また、アルミシリコン合金の線膨張係数を、上述の実施の形態では、０℃から１００℃で１４×１０−６±５％以内としたが、アルミシリコン合金の線膨張係数は、０℃〜１００℃の温度範囲で、１１×１０−６〜１５×１０−６の範囲であれば、上述したように従来に比べ相当な効果を有するものとなる。また、上述の実施の形態では、アルミシリコン合金は、その線膨張係数が、温度が高くなるほど、その値が高くなる（１０℃当たり、約０．１５〜０．２×１０−６の割合）ような性質を有するものとしたが、その高くなる割合を他の値としたり、温度が高くなるほどその変化値が大きくなるものとしても良い。また、アルミシリコン合金は、０℃〜１００℃の範囲で、線膨張係数が一定値（約１１×１０−６〜１５×１０−６の範囲の特定値）となるものとしても良い。
また、シャフト２１としては、ＳＵＳ−４００系（たとえばＳＵＳ−４３０）が好ましいが、与圧低下防止をそれ程考慮する必要が無い場合は、スリーブ２７の線膨張係数より大きな線膨張係数を有するもの、たとえばＳＵＳ−３００系、具体的にはＳＵＳ−３０４等であっても良い。
また、上述の実施の形態では、ボールベアリング２５，２６の外輪２２の常温での外径Φ２を８．５ｍｍのものとしたが、仮に５ｍｍである場合、８０℃では、その外径は、３．７８ミクロン（＝５．０ｍｍ×６０×１２．６×１０−６）増大する。一方、アルミシリコン合金からなるスリーブ２７の対応する内径は、８０℃では２０℃に比べ、Ｔ６処理では４．２ミクロン（＝５．０ｍｍ×６０×１４×１０−６）増加し、Ｔ１処理では３．９６ミクロン（＝５．０ｍｍ×６０×１３．２×１０−６）増加する。この結果、８０℃では、Ｔ６処理の場合、両者間では０．４２ミクロン（＝半径では０．２１ミクロン）だけ広がり、Ｔ１処理の場合、両者間では０．１８ミクロン（＝半径では０．０９ミクロン）だけ広がる。このように、外径Φ２が小さなものとなると、スリーブ２７の内径とボールベアリング２５，２６の外輪２２の外径との間での広がり量は、小さなものとなる。
このため、外径Φ２をＺミクロンとすると、−１ミクロン≦Ｚ×６０×（Ａ−Ｂ）≦３ミクロン（但し、Ａはスリーブ２７の線膨張係数で、Ｂは外輪２２の線膨張係数）となるためには、−１／（６０×Ｚ）≦Ａ−Ｂ≦１／（２０×Ｚ）となる。たとえば、Ｚが５ｍｍ（５×１０３ミクロン）であると、−３．３３×１０−６≦Ａ−Ｂ≦１０×１０−６となる。このため、外輪２２の線膨張係数が１２．６×１０−６とすると、スリーブ２７の線膨張係数は９．３×１０−６〜２２．６×１０−６となる。
なお、ボールベアリング２５，２６の外輪２２の線膨張係数として、１２．６×１０−６の場合を示したが、１１．５×１０−６や１２．３×１０−６や、その他種々の線膨張係数のものが知られており、線膨張係数として、１２．６×１０−６以外のものを適宜採用することができる。
また、上述の実施の形態では、スリーブ２７の線膨張係数が外輪２２の線膨張係数より小さい場合を含むものとしたが、スリーブ２７の加工性やボールベアリング２５，２６の真円度維持を考慮すると、スリーブ２７の線膨張係数が外輪２２の線膨張係数より大きい方、すなわちスリーブ２７がボールベアリング２５，２６より柔らかい方が好ましい。よって、スリーブ２７の線膨張係数をＡとし、外輪２２の線膨張係数をＢとし、外輪２２の常温での外径Φ２をＺミクロンとすると、０＜Ａ−Ｂ≦１／（２０×Ｚ）となるようにするのが好ましい。また、より真円度の維持を考慮し、従来の２ミクロンの重複を考慮すると、０＜Ａ−Ｂ≦１／（３０×Ｚ）が好ましく、加工性や真円度の双方をさらに考慮すると、１／（１２０×Ｚ）≦Ａ−Ｂ≦１／（４０×Ｚ）が好ましい。
なお、上述の実施の形態では、スリーブ２７の内周面と、ボールベアリング２５，２６の外輪２２，２２の外周面との間には、接着剤が施されていたが、この接着剤を無くしても良い。温度が変化しても、軽圧入状態や圧入状態を維持するような線膨張係数を、ボールベアリング２５，２６とスリーブ２７に対して採用し、軽圧入または圧入させることで組み立てれば、接着剤を不要としても、両者の係合は維持される。具体的には、圧入の際の重合部分が１ミクロン程度で、温度が上昇してもその重合部分（圧入代）が存在しているような場合は、十分、両者の係合は維持される。
この発明では、このように、接着剤を不要とできる効果も発生する。しかし、係合の確実性を期する際には、軽圧入や圧入だけで一応の係合がなされる場合であっても、接着剤をさらに塗布するようにしても良い。
上述の実施の形態では、アルミシリコン合金に含有される金属として、アルミニウムとシリコン以外の添加材料としては、Ｃｕ（銅）その他が２〜３重量％のものとしたが、添加材料としては、銅、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）等の中からいずれか１つ、または複数を適宜選択採用することができる。また、添加材料の重量％としては、１〜１０重量％程度が好ましいが、実験データを考慮すると、アルミとシリコンの割合を増やし、添加材料を１〜５重量％の範囲とするのがさらに好ましい。また、４種類以上の微量の金属材料を添加すると、種々の特性が上がるため、総合的には、添加材料の重量％は、２〜４重量％が最も好ましいものとなる。
また、ボールベアリングとしては、一対（２個）ではなく、１個のみの場合にも本発明を適用することができる。さらに、ボールベアリングの外輪または内輪のいずれか一方が無いものの場合にも適用することができる。さらには、シャフト２１が固定されるものではなく、スリーブ２７の側が固定され、シャフト２１側が回転するものにも本発明を適用できる。
また、上述の実施の形態では、ディスク駆動装置としてＨＤＤ１を示したが、ＭＯ駆動装置、ＤＶＤ、ＣＤ駆動装置等の他のディスク駆動装置としても良い。また、軸受装置としては、ＨＤＤ以外のディスク駆動装置、光走査（スキャナ）装置、ＨＤＤ用や他の装置用のスピンドルモータ等に使用される軸受装置としても良い。
【産業上の利用可能性】  本発明の軸受装置は、高速駆動およびフリクショントルク（回転トルク）の安定が可能となり、ＨＤＤ、ＨＤＤ以外のディスク駆動装置、光走査（スキャナ）装置、ならびにＨＤＤ用や他の装置用のスピンドルモータ等に使用されることができる。また、高速駆動およびフリクショントルク（回転トルク）の安定を可能とするスイングアーム用ブロックを得ることができるため、ＨＤＤ、ＭＯ駆動装置、ＤＶＤ、ＣＤ駆動装置等のディスク駆動装置に用いると好適なものとなる。また、他の発明では、スイングアームのシークタイムの高速化および装置の高ＴＰＩ化を可能とでき、高機能化させたディスク駆動装置を得ることができる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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