(57)【要約】【課題】流体軸受の摩耗を減少させて寿命を延ばすための方法およびシステム、ならびにディスク滑りを減少させるまたは無くすための方法およびシステムを提供する。【解決手段】熱補償流体軸受モータは、固定部材と、固定部材を中心に回転可能な回転可能部材とを含む。ハブは、回転可能部材と結合され、第１の熱膨張係数を有するセラミック材料を含み、ハブは、データ記憶ディスクと結合されるように動作可能である。さらに、第１の熱膨張係数は、データ記憶ディスクの第２の熱膨張係数と実質的に等しい。【選択図】図４
2013246866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
前記シャフトを中心に回転可能なスリーブと、
前記スリーブによって支持され、第１の熱膨張係数を有するセラミック材料を含むハブとを備える装置であって、前記ハブは、データ記憶ディスクと結合されるように動作可能であり、
さらに、前記第１の熱膨張係数は、前記データ記憶ディスクの第２の熱膨張係数と実質的に等しい、装置。
【請求項２】
前記スリーブはセラミック材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ハブおよび前記スリーブは、単一のセラミック材料片によって形成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
データ記憶ディスクは、前記ハブに結合された複数のデータ記憶ディスクを備え、前記装置はさらに、前記複数のデータ記憶ディスクのそれぞれのディスクの間に配置されたスペーサを備え、前記スペーサは、前記第２の熱膨張係数と実質的に等しい第３の熱膨張係数を有するセラミック材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記スリーブは第３の熱膨張係数を有し、前記シャフトは第４の熱膨張係数を有し、前記第４の熱膨張係数は前記第３の熱膨張係数よりも大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記スリーブは、前記第１の熱膨張係数と実質的に等しい第３の熱膨張係数を有し、前記シャフトは、前記第１の熱膨張係数よりも大きな第４の熱膨張係数を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記セラミック材料は炭化ケイ素である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
固定部材と、
前記固定部材を中心に回転可能な回転可能部材と、
前記回転可能部材と結合され、第１の熱膨張係数を有するセラミック材料を含むハブとを備える装置であって、前記ハブは、ディスク基板と結合されるように動作可能であり、
さらに、前記第１の熱膨張係数は、前記ディスク基板の第２の熱膨張係数と実質的に一致する、装置。
【請求項９】
前記回転可能部材は、軸方向ボアを有し、かつ、第３の熱膨張係数を有するスリーブを備え、
前記固定部材は、前記スリーブの前記軸方向ボア内に配置され、第４の熱膨張係数を有するシャフトを備え、前記回転可能部材と前記固定部材との間に位置する界面領域をさらに備え、前記界面領域は流体軸受を規定し、
前記第４の熱膨張係数は、前記第３の熱膨張係数よりも大きい、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記固定部材は、軸方向ボアを有し、かつ、第３の熱膨張係数を有するスリーブを備え、
前記回転可能部材は、前記スリーブの前記軸方向ボア内に配置され、第４の熱膨張係数を有するシャフトを備え、前記回転可能部材と前記固定部材との間に位置する界面領域をさらに備え、前記界面領域は流体軸受を規定し、
前記第４の熱膨張係数は、前記第３の熱膨張係数よりも大きい、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記回転可能部材はセラミック材料を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記ハブおよび前記回転可能部材は、一体のセラミック材料片によって形成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記ハブに結合された複数の前記ディスク基板と、
前記複数のディスク基板のそれぞれのディスクの間に配置されたスペーサとをさらに備え、前記スペーサは、前記第２の熱膨張係数と実質的に一致する第３の熱膨張係数を有するセラミック材料を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記回転可能部材は、前記第１の熱膨張係数と実質的に一致する第３の熱膨張係数を有し、前記固定部材は、前記第１の熱膨張係数よりも大きな第４の熱膨張係数を有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
固定部材と、
前記固定部材を中心に回転可能な回転可能部材と、
前記回転可能部材と結合され、第１の熱膨張係数を含むハブと、
前記ハブと結合された複数のディスク基板とを備える装置であって、
前記複数のディスク基板は、局部加熱された時に磁気的に書込まれるように動作可能な材料を含み、
前記材料は、前記第１の熱膨張係数と実質的に等しい第２の熱膨張係数を含む、装置。
【請求項１６】
前記回転可能部材は、前記第１の熱膨張係数と実質的に等しい第３の熱膨張係数を有するセラミック材料を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記固定部材は、前記第１の熱膨張係数と実質的に等しい第３の熱膨張係数を有するセラミック材料を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記ハブおよび前記回転可能部材は、前記第１の熱膨張係数を有する単一のセラミック材料片によって形成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記複数のディスク基板のそれぞれのディスクの間に配置されたスペーサをさらに備え、前記スペーサは、前記第１の熱膨張係数と実質的に等しい第３の熱膨張係数を有するセラミック材料を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記固定部材は、前記第１の熱膨張係数よりも大きな第３の熱膨張係数を有する材料を含む、請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
分野
本発明に係る実施例は一般に流体軸受モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
例えばディスクドライブ記憶装置で用いられる磁気記録媒体においては、ハードディスク上でデジタルビットを表わす磁気素子に情報が書込まれ、磁気素子から情報が読出される。これらの磁気素子は、１つ以上のディスクの表面上の円形かつ同軸のデータトラックに配置されてもよい。ディスクは、モータのシャフトを中心に回転するハブと結合されてもよい。
【０００３】
所与の領域内に記憶できる情報の量を増大させるために、磁気素子をより高密度に位置決めできるようにディスクの表面上の磁気素子間のサイズおよび距離を小さくしてもよい。例えば、このような目標を達成する１つの方法は、熱アシスト磁気記録（heat-assisted magnetic recording：ＨＡＭＲ）技術を用いるというものである。ＨＡＭＲでは、ディスク基板上の高保磁力材料上にデータを磁気的に記録するために集中的な加熱および磁気記録が用いられてもよく、これにより磁気素子の面密度を高くすることができる。
【０００４】
高保磁力材料の場合、データを書込むために用いられる磁場の強さは、通常の温度でこのような材料の磁気の向きを変化させるほどに強くはないかもしれない。例えばレーザ熱アシスタンスを用いて、高保磁力材料はその高保磁力をなくすように局部的かつ一時的に加熱されてもよく、これにより磁場がデータを材料に書込むことができる。
【０００５】
本発明は限定目的ではなく例示目的として示され、添付図面の図において、同様の参照番号は同様の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施例を実現可能なデータ記憶装置の平面図である。
【図２】本発明の実施例においてデータ記憶ディスクに用いられ得る垂直磁気記録媒体の簡略化した断面図である。
【図３】本発明の実施例において用いられ得る、ヘッドユニットを備えた垂直磁気記録媒体の一部の簡略化した断面図である。
【図４】本発明の実施例に係る流体軸受モータの断面図である。
【図５】本発明の実施例に係る、結合されたハブ部およびシャフト部を備えた流体軸受モータの断面図である。
【図６】本発明の実施例に係る、結合されたハブ部およびスリーブ部を備えた流体軸受モータの断面図である。
【図７Ａ】本発明の実施例に係る熱補償流体軸受モータの断面図である。
【図７Ｂ】本発明の実施例に係る、冷却された熱補償流体軸受モータの断面図である。
【図８】本発明の実施例に係る熱補償流体軸受モータの例示的な動作プロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
発明の詳細な説明
ここで、実施例について詳細に記載し、その例は添付の図面に示される。図面と関連させて実施例について説明するが、それらは実施例を限定することを意図したものではないということが理解されるであろう。それどころか、実施例は代替例、変形例および等価物を包含するよう意図されている。さらに、以下の詳細な説明には、完全に理解できるようにするために多数の具体的な詳細が記載されている。しかし、これらの具体的な詳細がなくても実施例を実現できることが当業者によって認識されるであろう。他の場合には、実施例の局面を不必要に曖昧にしないようにするために、周知の方法、手順、構成要素および回路については詳細に記載しなかった。
【０００８】
説明の目的で、「軸方向に」または「軸方向」という用語は、シャフトの中心線軸長、例えば図４中のシャフト４０８の中心線軸４０１に沿った方向を指し、「径方向に」または「径方向」は、中心線軸４０１に垂直な方向を指す。本明細書において用いられる「水平な」という用語は、その向きに関わらず物体の面または表面に平行な面を指す。「垂直な」という用語は、今しがた定義した水平に対して垂直な方向を指す。「上方」、「下方」、「底部」、「最上部」、「側部」、「より高い」、「下部」、「上部」、「上」および「下」などの用語は、この水平な面を基準にしている。
【０００９】
本発明の実施例は、流体軸受、例えばハードディスク記憶装置において用いられる流体軸受の摩耗を減少させて寿命を延ばすための方法およびシステムを提供する。しかし、本発明の実施例は、流体軸受を利用するいかなる装置にも適用可能である。さらに、本発明の実施例は、ディスク滑りを減少させるまたは無くすための方法およびシステムを提供する。例えば、ハードディスク記憶装置の構成要素の熱膨張係数を、ディスクまたはディスク基板、例えば熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）技術で用いられるディスクまたはディスク基板の熱膨張係数と実質的に一致させてもよい。
【００１０】
ハードディスク記憶装置は、温度変動に晒され得る。例えば、ディスクドライブは、航空機の貨物倉に保管されている間は低い温度に晒され、その後、夏の暑い日に屋外で使用される時に高い温度に晒され得る。逆に、ディスクドライブは、高い温度に晒された後、低い温度に晒される場合もある。例えば高温から低温、逆に低温から高温のようにこのような温度変動に晒されることを熱サイクルと呼ぶことができる。
【００１１】
材料の熱膨張係数（coefficient of thermal expansion：ＣＴＥ）は、温度変化に応答して材料が体積を変化させる傾向があることを説明する。材料は、加熱または冷却されると、一般にはそれぞれ膨張または収縮する。材料が異なれば、温度変化に応答して異なる速度で膨張または収縮し得る。温度変化で除した膨張度合いが材料のＣＴＥである。
【００１２】
ハードディスク記憶装置の構成要素が異なるＣＴＥを有している場合、構成要素が異なれば、熱サイクルの間に異なる速度で膨張および収縮し得る。膨張および収縮速度が異なることにより、ハードディスク記憶装置の構造が破壊される恐れがあり、ひいては少なくともディスク滑りおよび／または歪みが引起される恐れがある。ディスク滑りまたは歪みは性能の問題を引起す恐れがある。なぜなら、データトラックの絶対位置が変化する可能性があり、工場での較正または事前設定がもはや正確ではなくなる可能性があるためである。
【００１３】
例えば、ディスク滑りは、１つの構成要素がディスクを押している可能性がある場合に生じ得る。径方向の力が十分に高く、摩擦力が十分に低ければ、ディスクは径方向に滑る可能性がある。しかし、力が軸方向であるかまたは径方向の力が摩擦力に打ち勝つのに不十分である場合には、ディスクは軸方向、径方向、または両方の方向に歪むことになる。これはヘッドの浮上性の問題を引起し、信頼性の問題またはディスク滑りが引起す問題と同じトラッキングの問題につながる。
【００１４】
特定の技術、例えばＨＡＭＲ技術は、ＣＴＥが高い材料を利用してハードディスクを形成する。本発明の実施例により、ハードディスク記憶装置の複数の構成要素が実質的に同様のＣＴＥを有することができ、その結果、ディスク滑りを減少させるまたは無くすことができる。例えば、ハードディスク記憶装置の複数の構成要素は、ＨＡＭＲ技術によりハードディスクを形成するために用いられる材料と同じＣＴＥを実質的に有してもよい。
【００１５】
さらに、本発明のいくつかの実施例は、流体軸受の摩耗を減少させ、その結果、このような軸受の寿命を延ばす。例えば、軸受の摩耗を減少させるために、流体軸受のハブ、スリーブ、基板スペーサおよび／またはシャフトにセラミック材料が用いられてもよい。
【００１６】
また、さまざまな実施例により、流体軸受の熱補償が可能である。例えば、流体軸受は、一部が、ＣＴＥが低いハブまたはスリーブによって形成されてもよい。動作変化または環境要因によって流体軸受内で温度が変化するにつれて、軸受油の粘性が変化する可能性があり、軸受の剛性に影響を及ぼす。
【００１７】
温度変化の影響を打ち消すために、シャフトはハブまたはスリーブよりもＣＴＥが高い材料によって形成されてもよい。シャフトがハブまたはスリーブよりも急速に膨張または収縮し得るので、油が存在するジャーナル軸受またはスラスト軸受の間隙の体積がそれぞれ減少または増大し得る。その結果、油の粘性の増大により剛性が増大すると、増大したジャーナル軸受またはスラスト軸受の体積はその剛性を維持するように作用し得る。逆に、油の粘性の減少により剛性が減少すると、減少したジャーナル軸受またはスラスト軸受の体積はその剛性を維持するように作用し得る。
【００１８】
図１は、本発明の実施例を実現可能なデータ記憶装置の平面図である。ディスクドライブ１００は一般に、ベースプレート１０２と、さまざまなディスクドライブ構成要素のための密閉ハウジングを規定するようにベースプレート１０２上に配置され得るカバー（図示せず）とを含む。ディスクドライブ１００は、コンピュータ可読データ記憶媒体の１つ以上のディスク基板またはデータ記憶ディスク１０４を含む。一般に、各々のデータ記憶ディスク１０４の主面は両方とも、データ記憶の目的で、同軸に配置された複数のトラックを含む。各々のデータ記憶ディスク１０４はハブまたはスピンドル１０６に取付けられており、当該ハブまたはスピンドル１０６はさらに、ベースプレート１０２および／またはカバーと回転可能に相互接続されている。複数のデータ記憶ディスク１０４は一般に、垂直方向に間隔を空けた平行な関係で、スピンドル１０６に取付けられている。スピンドルモータ１０８はデータ記憶ディスク１０４を回転させる。
【００１９】
ディスクドライブ１００は、ピボット軸受１１２を中心に回動するアクチュエータアームアセンブリ１１０も含み、当該アクチュエータアームアセンブリ１１０はさらに、ベースプレート１０２および／またはカバーによって回転可能に支持されている。アクチュエータアームアセンブリ１１０は、ピボット軸受１１２付近から外に延びる１つ以上の個々の剛性アクチュエータアーム１１４を含む。一般に、複数のアクチュエータアーム１１４が垂直方向に間隔を空けた関係で配置され、１つのアクチュエータアーム１１４がディスクドライブ１００の各々のデータ記憶ディスク１０４の各々のデータ記憶主面に設けられている。他のタイプのアクチュエータアームアセンブリの構成、例えば共通の構造から片持ち梁のように形成された１つ以上の剛性アクチュエータアーム先端などを有する「Ｅ」ブロックも利用可能である。アクチュエータアームアセンブリ１１０の動きは、音声コイルモータ１１６などのアクチュエータアーム駆動アセンブリによってなされる。音声コイルモータ１１６は、制御電子機器１１８の管理下でアクチュエータアームアセンブリ１１０の動作を制御する磁気アセンブリである。
【００２０】
各アクチュエータアーム１１４およびその片持ち梁の自由端に、ロードビームまたはサスペンション１２０が取付けられている。一般に、サスペンション１２０は、ばねのような力によって、概してその対応するデータ記憶ディスク１０４の方に付勢される。各サスペンション１２０の自由端にまたは自由端付近に、スライダ１２２が配置されている。一般に読出し／書込みヘッド（例えばトランスデューサ）と呼ばれるものがスライダ１２２の下にヘッドユニット（図示せず）として適切に取付けられており、ディスクドライブ読出し／書込み動作で用いられる。スライダ１２２の下のヘッドユニットは、異方性磁気抵抗（anisotropic magnetoresistive：ＡＭＲ）技術、巨大磁気抵抗（giant magnetoresistive：ＧＭＲ）技術、トンネル磁気抵抗（tunneling magnetoresistive：ＴｕＭＲ）技術、他の磁気抵抗技術、または他の好適な技術などのさまざまなタイプの読出しセンサ技術を利用してもよい。
【００２１】
スライダ１２２の下のヘッドユニットはプリアンプ１２６に接続されており、当該プリアンプ１２６は、一般にアクチュエータアームアセンブリ１１０に取付けられた可撓ケーブル１２８によって、ディスクドライブ１００の制御電子機器１１８と相互接続されている。ディスクドライブ読出し／書込み動作のために、ヘッドユニットとその対応するデータ記憶ディスク１０４との間で信号がやり取りされる。この点で、音声コイルモータ１１６を利用して、アクチュエータアームアセンブリ１１０を回動させ、同時に経路１３０に沿って対応するデータ記憶ディスク１０４を横切るようにスライダ１２２を移動させ、ディスクドライブ読出し／書込み動作のためにデータ記憶ディスク１０４上の適切な位置にヘッドユニットを位置決めする。
【００２２】
ディスクドライブ１００が動作していない時には、アクチュエータアームアセンブリ１１０は「駐車位置」に回動されて、概してその対応するデータ記憶ディスク１０４の外周または外周を越えたところであるが、いかなる場合にもその対応するデータ記憶ディスク１０４に対して垂直方向に間隔を空けた関係で、各スライダ１２２を配置させる。この点で、ディスクドライブ１００はランプアセンブリ１３２を含み、当該ランプアセンブリ１３２は、データ記憶ディスク１０４の外周を越えたところに配置されて、その対応するデータ記憶ディスク１０４から垂直方向に離れるように対応するスライダ１２２を移動させ、アクチュエータアームアセンブリ１１０に対してある程度の保持力をかけることも行なう。
【００２３】
図２は、ディスク基板またはデータ記憶ディスク１０４（図１）に用いられ得る垂直磁気記録媒体２００の簡略化した断面図である。垂直磁気記録媒体２００は、ディスク基板２０２上に構築された複数の層を含み得る装置である。シード層２０８は、基板の上に構築される層であってもよい。ベース層２１０は、シード層２０８の上に構築される層であってもよい。垂直磁気記録アイランド２１２は、ベース層２１０内であってシード層２０８上に構築される記録領域である。
【００２４】
基板２０２は、ＨＡＭＲ技術とともに用いられ得る材料および／または高保磁力を有する材料を含む、ハードディスク記憶装置の磁気記録媒体に有用であることが当業者に知られている材料から作製できる。例えば、基板２０２は、ニッケルリン（ＮｉＰ）の層でコーティングされたアルミニウム（Ａｌ）、ガラスセラミックスを含むガラスおよびガラス含有材料、ならびに結晶性セラミックス、部分的に結晶性のセラミックスおよび非晶質セラミックスを含むセラミックスから作製してもよい。高保磁力材料は、２０〜５０キロ・エルステッド（ｋＯｅ）の保磁力を有していてもよい。基板２０２は、上に残りの層を配置できる平滑な表面を有していてもよい。残りの層は、ＨＡＭＲ技術とともに用いられ得る材料、例えば鉄‐白金（ＦｅＰｔ）合金またはコバルト‐白金（ＣｏＰｔ）合金などの高保磁力磁性化合物を含んでいてもよい。
【００２５】
さらなる実施例においては、バッファ層２０４が基板２０２の上に構築されてもよく、軟性下地層２０６がバッファ層２０４の上に構築されてもよく、シード層２０８が軟性下地層２０６の上にあってもよい。バッファ層２０４は、タンタル（Ｔａ）などの要素から構築することができる。軟性下地層２０６は、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ、ＦｅＣｏＢおよびＦｅＴａＣなどの軟磁性材料から構築することができる。軟性下地層２０６は、透過性が高くかつ保磁力が低い状態で形成できる。例えば、ある実施例においては、軟性下地層２０６は、約１０エルステッド（Ｏｅ）以下の保磁力および少なくとも約５０の透磁性を有していてもよい。軟性下地層２０６は、単一の軟性下地層から成っている場合もあれば、複数の軟性下地層から成っている場合もあり、スペーサによって切離されていてもよい。複数の軟性下地層が存在する場合には、軟性下地層は同一の軟磁性材料または異なる軟磁性材料から作製できる。
【００２６】
示される実施例においては、シード層２０８は軟性下地層２０６の上に配置される。シード層２０８は、例えばＲｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇまたは他の合金などの貴金属材料から、例えば物理蒸着（physical vapor deposition：ＰＶＤ）または化学蒸着（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）によって構築することができる。これらの材料を用いることにより、垂直磁気記録アイランド２１２の所望の成長特性が得られる。
【００２７】
本明細書に記載される垂直磁気記録アイランド２１２は、本発明の実施例によれば、ベース層２１０内であってシード層２０８上に形成されてもよい。垂直磁気記録アイランド２１２は、垂直磁気記録媒体２００の表面に対して垂直に向けられた磁化容易軸（例えばＣ軸）を有するように構築することができる。垂直磁気記録アイランド２１２の有用な材料は、例えば最密六方（hexagonal close packed：ｈｃｐ）構造を有するコバルトベースの合金を含み得る。コバルトは、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、ホウ素（Ｂ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）およびタンタル（Ｔａ）などの要素と合金にすることができる。
【００２８】
また、垂直磁気記録媒体２００は、垂直磁気記録アイランド２１２および／またはベース層２１０の上に、保護炭素層などの保護層（図示せず）と、当該保護層の上に配置された潤滑油層とを含み得る。これらの層は、始動／停止動作中の記録媒体と読出し／書込みヘッドとの相互作用による損傷を減少させるように適合されている。本発明の実施例は、他の記録媒体、例えば長手記録媒体、ビットパターン媒体（bit-patterned media：ＢＰＭ)、ディスクリート・トラック・レコーディング（discrete track recording：ＤＴＲ）、他の非垂直磁気記録媒体なども用いて適用可能であることが理解されるべきである。本発明の実施例は、非ＨＡＭＲ技術装置、例えばＣＴＥが高い他のディスクまたはディスク基板を用いて適用可能であることも理解されるべきである。
【００２９】
図３は、ヘッドユニット３００を備えた垂直磁気記録媒体２００の一部の簡略化した断面図である。書込みプロセス中に、垂直書込みヘッド３０２は垂直磁気記録媒体２００の上方を飛行または浮動する。垂直書込みヘッド３０２は、補助電極３０６に結合された書込み電極３０４を含む。示される矢印は磁束３０８の経路を示しており、磁束３０８は、垂直書込みヘッド３０２の書込み電極３０４から発せられ、書込み電極３０４の下方の領域における少なくとも１つの垂直磁気記録アイランド２１２に入ってそこを通過し、軟性下地層２０６に入って軟性下地層２０６内をある距離にわたって進む。軟磁性下地層２０６は、ヘッドユニット３００から発せられて記録アイランド２１２を通る磁束を導く働きをし、書込み可能性を向上させる。磁束３０８が補助電極３０６の方に進み、補助電極３０６に戻ってくると、磁束３０８は消散する。
【００３０】
磁束３０８は、書込み電極３０４に集中して、書込み電極３０４からの入力に従って書込み電極３０４の下の垂直磁気記録アイランド２１２を磁気的に整列させる。磁束３０８が補助電極３０６に戻って消散すると、磁束３０８は再び１つ以上の垂直磁気記録アイランド２１２と遭遇し得る。しかし、磁束３０８はもはや集中することはなく、垂直磁気記録アイランド２１２の磁気整列に悪影響を及ぼすことなく垂直磁気記録アイランド２１２を通過する。
【００３１】
しかし、ＨＡＭＲ技術とともに用いられる磁気記録媒体は、さらに、垂直磁気記録アイランド２１２の磁気整列が影響を受けるように局部加熱を用いてもよい。ＨＡＭＲでは、磁気素子の面密度を高くすることができる高保磁力材料上にデータが磁気的に記録される。高保磁力材料の場合、データを書込むために用いられる磁場の強さは、一般に、通常の温度でこのような材料の磁気の向きを変化させるほどに強くはない。
【００３２】
レーザ熱アシスタンスを用いて、高保磁力材料はその高保磁力をなくすように局部的かつ一時的に加熱されてもよく、これにより磁場がデータを材料に書込むことができる。しかし、このようなＨＡＭＲ技術とともに用いられる高保磁力材料は、一般に、ハードディスクドライブのハブおよび他の構成要素の従来の材料のＣＴＥとは大幅に異なるＣＴＥを有する。
【００３３】
図４は、本発明の実施例に係る流体軸受モータ４００の断面図である。流体軸受モータ４００は、ディスクドライブ１００（図１）において用いられてもよい。例えば、ディスク基板またはデータ記憶ディスク４０４は、ディスク基板もしくはデータ記憶ディスク１０４（図１）またはディスク基板２０２（図２）に対応し得る。
【００３４】
流体軸受モータ４００は、ハブ４０６、シャフト４０８および／またはスリーブ４１０の整列を維持しながら摩擦を減少させることによって摩耗を減少させることができる。データ記憶ディスク４０４は、流体軸受モータ４００によって支持されて中心線軸４０１を中心に回転されてもよい。
【００３５】
データ記憶ディスク４０４は、動作中、磁石（図示せず）およびステータ（図示せず）を用いて高速で回転されてもよい。例えばハブ４０６に取付けられた磁石は、ステータに対するハブ４０６の回転を引起すようにステータと相互作用してもよい。磁石は、一体の環状リングとして形成されてもよく、またはハブの外周の周りに間隔を空けて配置される複数の個々の磁石として形成されてもよい。磁石は２つ以上の磁極を形成するように磁化されてもよい。
【００３６】
流体軸受モータ４００は、固定構成要素と回転可能構成要素とを含む。回転可能構成要素は、固定構成要素に対して回転し、両者の間に流体ジャーナル軸受４２０およびスラスト軸受４２２を規定する。図５および図６は、本発明の実施例に従う固定構成要素および回転可能構成要素のさまざまな例を示す。
【００３７】
図５は、本発明の実施例に係る、回転可能構成要素５２４と固定構成要素５２６とを備えた流体軸受モータ５００の断面図である。一実施例においては、回転可能構成要素５２４はハブ部５０６とシャフト部５０８とを含んでいてもよく、固定構成要素５２６はスリーブ４１０を含んでいる。例えば、ハブ部５０６およびシャフト部５０８は、単一の一体部品を形成して中心線軸４０１を中心にともに回転するように互いに結合されてもよい。
【００３８】
代替的に、ハブ部５０６およびシャフト部５０８は、もともと単一の材料片から形成されてもよい。シャフト部５０８とスリーブ４１０との界面は流体ジャーナル軸受４２０を規定し得て、ハブ部５０６とスリーブ４１０との界面はスラスト軸受４２２を規定し得る。いくつかの実施例によれば、シャフト部５０８は一定回転するようにハブ部５０６を支持する。
【００３９】
図６は、本発明の実施例に係る、回転可能構成要素６２４と固定構成要素６２６とを備えた流体軸受モータ６００の断面図である。一実施例においては、回転可能構成要素６２４はハブ部６０６とスリーブ部６１０とを含んでいてもよく、固定構成要素６２６はシャフト４０８を含んでいる。例えば、ハブ部６０６およびスリーブ部６１０は、単一の一体部品を形成して中心線軸４０１を中心にともに回転するように互いに結合されてもよい。
【００４０】
代替的に、ハブ部６０６およびスリーブ部６１０は、もともと単一の材料片から形成されてもよい。ハブ部６０６とシャフト４０８との界面および／またはスリーブ部６１０とシャフト４０８との界面は、流体ジャーナル軸受４２０を規定し得る。また、スリーブ部６１０の下またはハブ部６０６の上方（図示せず）にスラスト軸受４２２が配置されてもよい。
【００４１】
図４に戻って、いくつかの実施例においては、流体、例えば潤滑油または強磁性流体が、ジャーナル軸受４２０、スラスト軸受４２２、ならびに／または、ハブ４０６、シャフト４０８および／もしくはスリーブ４１０間の界面領域４３０、および他の固定構成要素と回転可能構成要素（図示せず）との界面領域を充填する。本明細書に記載される潤滑流体は例示的なものであり、本発明の実施例の範囲を限定することを意図したものではないということが理解される。例えば、流体は、潤滑液体、潤滑ガス、または潤滑液体と潤滑ガスとの組合せを含み得る。
【００４２】
一実施例においては、シャフト４０８および／またはスリーブ４１０は、圧力発生溝（図示せず）を含んでいてもよい。圧力発生溝は非対称的な溝および／または対称的な溝を含み得るということが理解される。非対称的な溝および対称的な溝は、例えばヘリンボーンパターンまたは正弦波パターンを含むパターンを有していてもよい。圧力発生溝は、例えばシャフト４０８の回転中に高い動圧および径方向剛性を有する局部領域を生成するために界面領域４３０において流体流を引起すように動作可能であってもよい。
【００４３】
ハブ４０６は、データ記憶ディスク４０４と結合されてもよい。例えば、ハブ４０６の外縁４０７は、データ記憶ディスク４０４の内縁４０５と直接接触してもよい。スペーサ４１２が、データ記憶ディスク４０４の各々の間に配置され、それらを支持してもよく、データ記憶ディスク４０４を互いに切離してもよい。ハブ４０６はまた、スペーサ４１２と結合されてもよい。例えば、ハブ４０６の外縁４０７は、スペーサ４１２の内縁４１３と直接接触してもよい。スペーサ４１２およびデータ記憶ディスク４０４は、シャフト４０８を径方向に取囲んでもよい。
【００４４】
また、ハブ４０６は、中心線軸４０１を中心に回転するようにデータ記憶ディスク４０４およびスペーサ４１２を支持してもよい。例えば、ハブ４０６は、突起４０９によりデータ記憶ディスク４０４およびスペーサ４１２を垂直方向に支持してもよい。その結果、ハブ４０６を回転させると、ハブ４０６はその結果としてデータ記憶ディスク４０４およびスペーサ４１２を回転させることができる。
【００４５】
データ記憶ディスク４０４は、高保磁力材料、ＣＴＥが低い材料、またはＨＡＭＲ技術で用いられ得る他の材料によって形成されてもよい。例えば、データ記憶ディスク４０４は、鉄‐白金（ＦｅＰｔ）合金またはコバルト‐白金（ＣｏＰｔ）合金によって形成されてもよい。このような材料により、ＨＡＭＲ技術を用いることで磁気データ記憶素子のより高い面密度を達成できる。
【００４６】
さまざまな実施例においては、ハブ４０６は、データ記憶ディスク４０４のＣＴＥと同様のＣＴＥを有する材料によって形成されてもよい。例えば、ハブ４０６は、セラミック材料またはセラミック酸化物、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）によって形成されてもよい。したがって、ハブ４０６のＣＴＥは、データ記憶ディスク４０４のＣＴＥと実質的に一致していてもよい。その結果、ハブ４０６およびデータ記憶ディスク４０４は、熱サイクルの間に比例的に膨張したり収縮したりし得る。したがって、ディスク滑りを減少させる、または実質的に防ぐことができる。
【００４７】
いくつかの実施例においては、ハブ４０６もスリーブ４１０も、データ記憶ディスク４０４のＣＴＥと同様のＣＴＥを有する材料によって形成されてもよい。例えば、ハブ４０６およびスリーブ４１０は、セラミック材料またはセラミック酸化物、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）によって形成されてもよい。したがって、スリーブ４１０のＣＴＥは、ハブ４０６のＣＴＥと実質的に一致していてもよい。その結果、スリーブ４１０およびハブ４０６は、熱サイクルの間に比例的に膨張したり収縮したりし得る。したがって、ディスク滑りを減少させる、または実質的に防ぐことができる。
【００４８】
さまざまな実施例においては、スペーサ４１２は、データ記憶ディスク４０４のＣＴＥと同様のＣＴＥを有する材料によって形成されてもよい。その結果、データ記憶ディスク４０４およびスペーサ４１２は比例的に膨張したり収縮したりし得て、ディスク滑りを減少させる、または実質的に防ぐことができる。さらなる実施例においては、シャフト４０８は、データ記憶ディスク４０４のＣＴＥと同様のＣＴＥを有する材料によって形成されてもよい。その結果、シャフト４０８およびデータ記憶ディスク４０４は比例的に膨張したり収縮したりし得て、ディスク滑りを減少させる、または実質的に防ぐことができる。
【００４９】
図７Ａは、本発明の実施例に係る、温度上昇に反応する熱補償流体軸受モータ７００の断面図である。図７Ａの熱補償流体軸受モータ７００は、図４の流体軸受モータ４００と類似していてもよい。しかし、図７Ａでは、シャフト７０８は、ハブ４０６および／またはスリーブ４１０よりもＣＴＥが高い材料によって形成されてもよい。
【００５０】
流体軸受の温度が変化すると、本発明の実施例は、温度変化の影響を打ち消すことによって熱補償を行なうことができる。例えば、動作の継続または環境要因のために流体軸受モータ７００内の温度が上昇するにつれて、流体または油の粘性が減少し得る。流体または油の粘性が減少すると、流体軸受モータ７００の剛性が減少し得る。
【００５１】
温度変化の影響を打ち消すために、シャフト７０８は、ハブ４０６および／またはスリーブ４１０よりもＣＴＥが高い材料によって形成されてもよい。例えば、シャフト７０８は、いくつかの高保磁力材料またはＨＡＭＲ技術で用いられ得る他の材料よりもＣＴＥが高いアルミニウムまたは鋼によって形成されてもよい。同時に、ハブ４０６および／またはスリーブ４１０は、ＣＴＥが低い高保磁力材料、例えばセラミック材料によって形成されてもよい。
【００５２】
したがって、ＣＴＥがより高いシャフト７０８は、温度上昇に応答して、ハブ４０６またはスリーブ４１０よりも速い速度で膨張し得る。したがって、シャフト７０８とハブ４０６（すなわちジャーナル軸受４２０の間隙）またはスリーブ４１０（すなわちスラスト軸受４２２の間隙）との間の距離は、温度上昇に応答して小さくなり得る。その結果、温度が上昇するにつれて流体または油の粘性が低くなり得たとしても、ジャーナル軸受４２０および／またはスラスト軸受４２２の体積の減少がジャーナル軸受４２０および／またはスラスト軸受４２２の剛性を維持するように作用する。
【００５３】
図７Ｂは、本発明の実施例に係る、温度低下に反応する熱補償流体軸受モータ７００の断面図である。例えば動作の減少または環境要因により流体軸受モータ７００内の温度が低下するにつれて、流体または油の粘性が増大し得る。その結果、流体または油の粘性が増大すると、流体軸受モータ７００の剛性が増大し得る。
【００５４】
温度低下に応答して、ハブ４０６および／またはスリーブ４１０よりもＣＴＥが高いシャフト７０８は、ハブ４０６またはスリーブ４１０よりも速い速度で収縮し得る。したがって、シャフト７０８とハブ４０６またはスリーブ４１０との間の距離は、温度上昇に応答して大きくなり得る。その結果、流体または油の粘性が高くなり得たとしても、ジャーナル軸受４２０および／またはスラスト軸受４２２の体積の増大がジャーナル軸受４２０および／またはスラスト軸受４２２の剛性を維持するように作用する。
【００５５】
図８は、本発明の実施例に係る熱補償流体軸受モータの例示的な動作プロセスのフローチャート８００を示す。ブロック８０２において、固定部材を固定する。例えば、図５では、固定構成要素は、中心線軸を有するスリーブを含んでいてもよい。代替的に、例えば図６では、固定構成要素は、ハウジングに対して回転しない、中心線軸を有するシャフトを含んでいてもよい。
【００５６】
さまざまな実施例においては、回転可能部材はセラミック材料を含む。例えば、図５および図６では、シャフト部またはスリーブ部はそれぞれセラミック材料によって形成されてもよい。いくつかの実施例においては、固定部材はセラミック材料を含む。例えば、図５および図６では、スリーブ部またはシャフト部はそれぞれセラミック材料によって形成されてもよい。
【００５７】
セラミック材料は、モータで現在用いられている多くの材料よりも優れた摩耗特性を提供することができる。本発明の実施例によりハブおよび／またはスリーブにセラミック材料を用いることができるので、流体軸受内の構成要素はより遅い速度で摩耗し得て、それによってこのような軸受の寿命を延ばす。
【００５８】
ブロック８０４において、第１の熱膨張係数を有するセラミック材料を含むハブを回転可能部材と結合する。例えば、図４〜図６では、ハブまたはハブ部はセラミック材料から形成されてもよい。いくつかの実施例においては、ハブはスリーブによって支持される。例えば、図４および図６では、スリーブまたはスリーブ部は、それぞれハブまたはハブ部を支持してもよい。
【００５９】
さまざまな実施例においては、シャフトとスリーブとの間に位置する界面領域が流体軸受を規定する。例えば、図４では、シャフトとスリーブとの間に位置する界面領域がジャーナル軸受および／またはスラスト軸受を規定する。いくつかの実施例においては、スリーブはセラミック材料を含む。例えば、図４〜図６では、スリーブはセラミック材料によって形成されてもよい。
【００６０】
さまざまな実施例においては、ハブおよび回転可能部材は、単一のまたは一体のセラミック材料片によって形成される。さらなる実施例においては、ハブおよびスリーブは、単一のまたは一体のセラミック材料片によって形成される。例えば、図４または図６では、ハブまたはハブセクションは、それぞれスリーブまたはスリーブ部とともに、単一のまたは一体の材料片を形成してもよい。代替的に、例えば図４または図５では、ハブまたはハブセクションは、それぞれシャフトまたはシャフト部とともに、単一のまたは一体の材料片を形成してもよい。さらに、単一のまたは一体の材料片はセラミック材料であってもよい。
【００６１】
いくつかの実施例においては、回転可能部材は軸方向ボアを有するスリーブであり、固定部材はスリーブの軸方向ボア内に配置されたシャフトである。例えば、図４および図６では、回転可能部材は軸方向ボアを有するスリーブであってもよく、固定部材はスリーブの軸方向ボア内に配置されたシャフトであってもよい。他の実施例においては、固定部材は軸方向ボアを有するスリーブであり、回転可能部材はスリーブの軸方向ボア内に配置されたシャフトである。例えば、図４および図５では、固定部材は軸方向ボアを有するスリーブであってもよく、回転可能部材はスリーブの軸方向ボア内に配置されたシャフトであってもよい。
【００６２】
図８のブロック８０６において、第１の熱膨張係数と実質的に等しい第２の熱膨張係数を含むデータ記憶ディスクをハブと結合する。例えば、図４〜図６では、データ記憶ディスクはハブと結合されてもよく、データ記憶ディスクおよびハブは実質的に同じ熱膨張係数を有する。
【００６３】
いくつかの実施例においては、複数のデータ記憶ディスクと、当該複数のデータ記憶ディスクのそれぞれのディスクの間に配置されたスペーサとがあってもよく、スペーサはセラミック材料を含む。例えば、図４〜図６では、複数のデータ記憶ディスクと、当該複数のデータ記憶ディスクの間のスペーサとがあってもよい。さらに、図４〜図６では、スペーサはセラミック材料によって形成されてもよい。
【００６４】
一実施例においては、複数のデータ記憶ディスクは、局部加熱された時に磁気的に書込まれるように動作可能な材料を含む。例えば、図４では、データ記憶ディスクは、ＨＡＭＲ技術で用いられる材料、例えばＦｅＰｔ、ＣｏＰｔまたは他の高保磁力材料によって形成されてもよい。
【００６５】
さまざまな実施例においては、回転可能部材は、第１の熱膨張係数と実質的に等しい第３の熱膨張係数を有する材料を含み、固定部材は、第１の熱膨張係数よりも大きな第４の熱膨張係数を有する材料を含む。一実施例においては、スリーブは、第１の熱膨張係数と実質的に等しい第３の熱膨張係数を有する材料を含み、シャフトは、第１の熱膨張係数よりも大きな第４の熱膨張係数を有する材料を含む。
【００６６】
例えば、図４および図６では、スリーブまたはスリーブ部は、ハブおよび／またはデータ記憶ディスクの熱膨張係数と実質的に等しい熱膨張係数を含んでいてもよい。さらに、シャフトは、ハブおよび／またはデータ記憶ディスクの熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を含んでいてもよい。
【００６７】
逆に、シャフトまたはシャフト部は、ハブおよび／またはデータ記憶ディスクの熱膨張係数と実質的に等しい熱膨張係数を含んでいてもよい。さらに、スリーブは、ハブおよび／またはデータ記憶ディスクの熱膨張係数よりも大きな熱膨張係数を含んでいてもよい。
【００６８】
いくつかの実施例においては、セラミック材料は炭化ケイ素である。例えば、図４〜図６では、ハブ、ハブ部、スリーブ、スリーブ部、シャフトおよび／またはシャフト部のセラミック材料は炭化ケイ素であってもよい。
【００６９】
図８のブロック８０８において、固定部材を中心に回転可能部材を回転させる。例えば、図５では、ハブ部およびシャフト部はスリーブを中心に回転する。代替的に、図６では、ハブ部およびスリーブ部はシャフトを中心に回転する。
【００７０】
説明の目的で、具体的な実施例を参照して上記の説明を記載してきた。しかし、上記の例示的な説明は、網羅的であること、または、開示されている厳密な形態に本発明を限定することを意図したものではない。上記の教示に鑑みて多くの変形例および変更例が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
４００  流体軸受モータ、４０４  データ記憶ディスク、４０６  ハブ、４０８  シャフト、４１０  スリーブ。
【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７Ａ】
2013246866.tif 000009
【図７Ｂ】
2013246866.tif 000010
【図８】
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【外国語明細書】
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