(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報が記録、再生される磁気ディスクと、前記磁気ディスクを駆動するスピンドルモータを備えた磁気ディスク装置において、
前記スピンドルモータは、
一端が開放され他端が動圧を発生する軸受摺動面を備えた動圧スラスト軸受で閉じられた軸受ケースの同軸上に開放端側からリング状の板と間隔をおいて設けられた動圧ラジアル軸受と、
前記軸受ケースに潤滑油が封入され、前記軸受によって回転自在に支持された軸と、
前記スピンドルモータ及び軸受部を囲む前記軸に締結したカップ状の磁気ディスクを搭載したハブとを備え、
前記動圧スラスト軸受の外径Ｄと軸受幅Ｌが０．２≦Ｌ／Ｄ＜１の関係になるように構成した磁気ディスク装置。
【請求項２】
情報が記録、再生される磁気ディスクと、前記磁気ディスクを駆動するスピンドルモータを備えた磁気ディスク装置において、
前記スピンドルモータは、
一端が開放され他端が動圧を発生する軸受摺動面を備えた動圧スラスト軸受で閉じられた軸受ケースに、同軸上に開放端側からリング状の板と間隔をおいて設けられた動圧ラジアル軸受と、
この動圧ラジアル軸受と前記スラスト軸受間に配置されたリング状の永久磁石と、
潤滑油に磁性流体を用いた軸受部によって回転自在に支持された軸と、
前記スピンドルモータ及び軸受部を囲む前記軸に締結したカップ状の磁気ディスクを搭載したハブとを備え、
前記動圧スラスト軸受の外径Ｄと軸受幅Ｌの関係が０．２≦Ｌ／Ｄ＜１である磁気ディスク装置。
【請求項３】
情報が記録、再生される磁気ディスクと、前記磁気ディスクを駆動するスピンドルモータを備えた磁気ディスク装置において、
前記スピンドルモータは、
一端が開放され他端が動圧を発生する軸受摺動面を備えた透磁性の動圧スラスト軸受で閉じられた非磁性の軸受ケースに同軸上に開放端側からリング状の板と間隔をおいて設けられた透磁性の動圧ラジアル軸受と、
この動圧ラジアル軸受と前記スラスト軸受間に配置されたリング状の永久磁石と、
前記軸受の潤滑油に磁性流体を用いた軸受部によって回転自在に支持された透磁性の軸と、
前記スピンドルモータ及び軸受部を囲む前記軸に締結したカップ状の磁気ディスクを搭載したハブとを備え、
前記動圧スラスト軸受の外径Ｄと軸受幅Ｌの関係が０．２≦Ｌ／Ｄ＜１とした磁気ディスク装置。
【請求項４】
情報が記録、再生される磁気ディスクと、前記磁気ディスクを駆動するスピンドルモータを備えた磁気ディスク装置において、
前記スピンドルモータは、
一端が開放され他端が動圧を発生する軸受摺動面を有する動圧スラスト軸受で閉じられた軸受ケースの同軸上に設けられた動圧ラジアル軸受と、
前記軸受ケースに潤滑油が封入され、前記軸受によって回転自在に支持された回転軸と、
前記スピンドルモータ及び軸受部を囲む前記軸に締結したカップ状の磁気ディスクを搭載したハブとを備え、
前記動圧スラスト軸受外径Ｄと前記動圧ラジアル軸受の軸受幅Ｌが、０．２≦Ｌ／Ｄ＜１である磁気ディスク装置。
【請求項５】
請求項４記載の磁気ディスク装置であって、
更に前記回転軸は、らせん溝を有するハブを介在して、前記軸受ケースに支持されており、前記軸受ケース内に潤滑油が封入されている磁気ディスク装置。
【請求項６】
請求項５記載の磁気ディスク装置であって、
更に前記ハブと、前記軸受ケースとの間に、リング状の板を有する磁気ディスク装置。
【請求項７】
請求項４記載の磁気ディスク装置であって、
前記Ｌ／Ｄが０．５以下となる磁気ディスク装置。
【請求項８】
請求項５記載の磁気ディスク装置であって、
前記潤滑油は、磁性流体である磁気ディスク装置。
【請求項９】
請求項４記載の磁気ディスク装置であって、
更に前記軸受ケースに、前記回転軸に対しその軸方向に力を及ぼす永久磁石を配置している磁気ディスク装置。
【請求項１０】
請求項４記載の磁気ディスク装置であって、
前記軸受ケースが非磁性の部材からなる磁気ディスク装置。
【請求項１１】
請求項４記載の磁気ディスク装置であって、
前記軸受摺動面とこれに当接する前記回転軸は、これらが囲む空間を有する磁気ディスク装置。
【請求項１２】
請求項６記載の磁気ディスク装置であって、
前記リング状の板は永久磁石である磁気ディスク装置。
【請求項１３】
請求項５記載の磁気ディスク装置であって、
更に、前記動圧ラジアル軸受は油溝を有する磁気ディスク装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の磁気ディスク装置であって、
更に、前記軸受摺動面にテーパランドを有する磁気ディスク装置。
【請求項１５】
情報が記録、再生される磁気ディスクと、前記磁気ディスクを駆動するスピンドルモータを備えた磁気ディスク装置であって、
前記スピンドルモータは、
一端が開放され他端が閉じられた軸受ケースに配置され、
動圧ラジアル軸受及び動圧を発生する軸受摺動面を備えた動圧スラスト軸受により前記軸受ケースに対して回転可能に支持された前記磁気ディスクを支持する回転軸を備え、
前記動圧スラスト軸受の外径Ｄと前記動圧ラジアル軸受の軸受幅Ｌが、０．２≦Ｌ／Ｄ＜１である磁気ディスク装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の磁気ディスク装置であって、
前記軸受ケースは、一の部材から成る磁気ディスク装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の磁気ディスク装置であって、
更に前記ハブと、前記軸受ケースとの間に、リング状の板を有する磁気ディスク装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の磁気ディスク装置であって、
更に前記軸受ケースに、前記回転軸に対しその軸方向に力を及ぼす永久磁石を配置している磁気ディスク装置。
【請求項１９】
磁気ディスク装置であって、
磁気ディスク、および前記磁気ディスクを回転可能に支持する回転軸とを有し、
前記回転軸は、一端が開放され他端が軸受部材を有する軸受ケースに配置され、
前記回転軸は、前記軸受部材はその内面に動圧ラジアル軸受を備え、その端面に動圧を発生する軸受摺動面を備えた動圧スラスト軸受により前記軸受ケースに対して回転可能に支持され、
前記動圧スラスト軸受の外径Ｄと前記動圧ラジアル軸受の軸受幅Ｌが、０．２≦Ｌ／Ｄ＜１である磁気ディスク装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の磁気ディスク装置であって、
更に前記回転軸は、ロータ磁石を有するハブを介在して、前記磁気ディスクを支持しており、前記回転軸の軸方向に与圧をあたえる位置に、前記ロータ磁石と対向して設けられた磁性部材を有する磁気ディスク装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の磁気ディスク装置であって、
前記回転軸と前記ハブとが一の部材から成る磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報処理装置の磁気ディスク装置に係り、特に、耐衝撃性を強化した薄型のスピンドルモータを有する磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報処理装置としての磁気ディスク装置は、大容量化や情報の記録の高密度化が進められている。特に、パーソナルコンピュータ、電子カメラその他の携帯型電子装置に使用される磁気ディスク装置は、可搬性が重視されると共に、薄型化、耐衝撃性、低騒音化、低消費電力化などが要求されている。
【０００３】
ところで、従来磁気ディスク駆動用のスピンドルモータは、玉軸受を使用して精密な回転を維持し、磁気ディスク装置の大容量化や情報の記録の高密度化を図ってきた。しかし、玉軸受を用いた磁気ディスク駆動用スピンドルモータは、回転精度の向上に限界がある。そこで、特開平６−２２３４９４号公報や特開平１０−２６７０３６号公報、特開平１０−１４６０１４号公報に開示のように、動圧軸受を用いた磁気ディスク駆動用スピンドルモータが提案されている。すなわち、動圧軸受を用いることで回転精度の向上を図ると共に、モータの取付姿勢や可搬性の要求から、モータの磁気吸引力を用いて軸方向の位置決めを行うものである。
【０００４】
また、パーソナルコンピュータや電子カメラへ磁気ディスク装置を設けると、取付け時や可搬時に落下させて衝撃力が作用することもあり、衝撃が作用しても情報の記録、再生機能を維持できるようにしておく必要がある。耐衝撃性は、玉軸受では、５００Ｇ程度であるが、最近のノート型パーソナルコンピュータに要求されている耐衝撃性が１０００Ｇ（落下時）にもなると動圧軸受しか対応できない。
【０００５】
動圧軸受は、通常回転軸ないしは軸受面に動圧発生用のへリングボーン溝を設けて、軸の回転により軸受面に発生する流体圧力で回転軸を支持する軸受である。特開平６−２２３４９４号公報や特開平１０−２６７０３６号公報では、精度よく回転体を支持するために通常２個の軸受を用いた構成が開示されている。また、特開平１０−１４６０１４号公報には、１個の軸受で回転体を精度よく支持するために軸受内径Ｄと軸受幅Ｌの関係をＬ／Ｄ＞１とし、必要な軸受剛性を持たせたものが開示されている。上記の軸受装置を磁気ディスク駆動用スピンドルモータに用いると、玉軸受を用いたモータに比較して、より精密な回転が得られると共に低騒音化、耐衝撃性向上が図れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子装置に搭載される磁気ディスク装置は、装置の姿勢や取り扱いが特定されないため、これらを配慮した磁気ディスク装置が必要である。また、ノート型のパーソナルコンピュータでは、これに加え薄型化が進められており、装置の筐体の高さが１２．５ｍｍから９．５ｍｍ、６．５ｍｍといった寸法になっている。従って、動圧軸受を採用しても、従来の動圧軸受では、軸方向の寸法の制約から必要な軸受剛性がえられなくなってきている。
【０００７】
すなわち、磁気ディスク駆動用のスピンドルモータは、軸受で回転軸の振れを０．５μｍ以下に抑制し、磁気ディスクを精度よく支持する必要がある。ところで、装置の筐体の高さ寸法が１２．５ｍｍから９．５ｍｍ、６．５ｍｍと薄くなるに従い軸受部の軸方向の高さもそれに対応して３ｍｍ〜５ｍｍまたは３ｍｍ〜６ｍｍという寸法になる。このような軸受部又は軸受装置の寸法になると軸受幅が短くなるため、必要な軸支持剛性が得らず、動圧軸受を２個配置することも困難となる。特に、筐体の高さが６．５ｍｍにもなると、玉軸受といえどもこれに対応できる薄い玉軸受が市販されていない。このため、特殊な仕様の軸受になりコスト高になるばかりでなく、耐衝撃性が低下するなどの問題を抱えている。
【０００８】
さらに、パーソナルコンピュータに取り付けられる磁気ディスク装置では、後で説明するように、磁気ディスクがセンタークランプ方式で回転軸を利用して固定されるものが多い。このため、それらの磁気ディスク装置では、回転軸の最少直径が、磁気ディスクに作用する衝撃荷重とクランプねじの寸法との関係から、３ｍｍ以上になる。また、軸受の半径隙間は磁気ディスクと情報を読み書きするヘッドとのスぺーシング寸法の制約から、２μｍ以下に押さえて静止時の回転軸の倒れ角を小さくする必要がある。一方、ラジアル軸受２個で振動を抑制している従来の軸支持機構では、装置の筐体の高さ寸法が１２．５ｍｍから９．５ｍｍ、６．５ｍｍと薄くなるに従い、必要な軸支持剛性を得るために、回転軸の直径を少なくとも４ｍｍ以上にする必要がある。しかし、従来の軸支持機構では、回転軸の直径を最少径で３ｍｍから４ｍｍにすると軸受損失が増大し、パーソナルコンピュータその他の電子機器への適用が困難になる。
【０００９】
また、装置の筐体の高さ寸法が９．５ｍｍや６．５ｍｍになると軸受装置のシールは、寸法の制約から一つのシール部品ではスピンドルモータに封入した潤滑油の漏れを防止することが難しい。特に、磁気ディスク装置は、ディスクの汚染が許されないので、動圧軸受を用いた磁気ディスク駆動用スピンドルモータは、油漏れに対する工夫が必要であり信頼性の高いシールが必要となる。
【００１０】
一方、動圧軸受を用いると軸受から回転音は発生しないが、特開平１０−２６７０３６号公報に開示のモータでは、モータ固定子の磁気中心とモータ駆動用マグネットの磁気中心をずらして軸方向に磁気予圧を与えているので、電磁音が発生する可能性がある。特開平６−２２３４９４号公報に開示のモータでは、スラスト軸受面で軸方向の位置決めを行ってモータの磁気中心を一致させ、モータ駆動用マグネットの端面に対向した位置にリング状の磁性板を配置し、磁気吸引力によって軸方向に予圧を与えるため、電磁音はほとんど発生しない。この構造は、薄型モータになるとモータ駆動用マグネットの端面と磁性板の隙間も０．１ｍｍ前後になるので、隙間の管理が難しくなり、一定した磁気吸引力が得られなくなることがある。従って、動圧軸受といえども薄型磁気ディスク装置への適用には上記した問題を抱えている。
【００１１】
本発明は、上記した従来技術の課題に鑑みなされたもので、動圧軸受の特徴を活かした薄型、耐衝撃性、低騒音、低消費電力のスピンドルモータと、前記スピンドルモータを適用した磁気ディスク装置を提案し、動圧軸受を用いた可搬性に優れたパーソナルコンピュータその他の電子装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第一に振動抑制手段として１個の動圧ラジアル軸受と動圧スラスト軸受によって回転軸を回転自在に支持するとともに、回転軸に作用する不釣り合い力による振動成分のうち軸の並進モードをラジアル軸受で受け、コニカルモードをスラスト軸受で受けて高精度の回転を維持する構造とした。すなわち、回転体の不釣り合い力によるモーメント荷重を、スラスト軸受で発生する動圧によるモーメント剛性とバランスさせ、コニカルモードの振動を抑制すると共に、前記のように並進モードをラジアル軸受で受ける構成とし、軸受内径に対して軸受幅Ｌの関係をＬ／Ｄ＜１にして磁気ディスクを精度良く支持している。
【００１３】
ここで、軸受幅Ｌとは、軸受作用を担う軸受面において回転軸の軸方向に計った、端部の面取り部分の寸法を除く、有効軸受幅をいう。また、軸受内径（Ｄ）とは、軸受作用を担う軸受面のラジアル方向に計った直径、つまりスラスト軸受の外径或いはラジアル軸受の内径のことをいう。
【００１４】
本発明では、前記ラジアル軸受とスラスト軸受で受ける構造とし、スラスト軸受の軸受剛性とラジアル軸受の損失から動圧ラジアル軸受の内径を約４ｍｍから約５ｍｍとし、内径Ｄと軸受幅Ｌの関係をＬ／Ｄ＝０．２〜０．５に最適化し、軸受損失の低減を図りつつ磁気ディスクを精度よく支持した。
【００１５】
すなわち、従来のこの種のモータでは、軸の曲げ剛性と軸受損失の面から回転軸の直径を決めている。本発明のモータではロータの不釣り合い力によるモーメント荷重をスラスト軸受のモーメント剛性から回転軸の直径を決めている。従って、本発明の磁気ディスク装置では、動圧スラスト軸受の外径或いは動圧ラジアル軸受の軸受内径Ｄと軸受幅Ｌの関係が０．２≦Ｌ／Ｄ＜１とし、スラスト軸との組合わせで精密な回転を維持できるようにした。
【００１６】
さらに、これに加えスラスト軸受のモーメント剛性を利用し、衝撃荷重と軸受損失の面からラジアル軸受の軸受幅Ｌを１ｍｍないしは２ｍｍ以下に小さくして軸受機能を損なわない範囲で軸受損失を低減すると共に、軸受幅を短くすることによるラジアル軸受の剛性低下をラジアル軸受の軸受内径Ｄを約４ｍｍから約５ｍｍに大きくすることによってスラスト軸受のモーメント剛性を高めて、精密な回転を維持しつつ軸受損失の低減も可能にした。
【００１７】
また、第一の手段に加え磁性流体を軸受の潤滑油として使用し、透磁性の（透磁率の高い材料の）又は磁性材からなる回転軸と、透磁性又は磁性材のラジアル軸受及びスラスト軸受を用い、永久磁石をラジアル軸受とスラスト軸受間に配置した。これにより、軸受及び磁性流体を磁化して軸受摺動面に磁性流体を保持させ、確実な潤滑を行わせると共に磁気吸引力によって封入した磁性流体を軸受装置の外に漏れない構造とした。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。図１は、ノート型パーソナルコンピュータの部分断面図を示したものである。
【００１９】
パーソナルコンピュータは、液晶パネルからなる情報を表示する表示部２７と、キーボード２３や磁気ディスク装置１、電子部品２５と電子部品２５等を搭載した基盤２４等が配設されている本体部２２からなる。この本体２２の厚さＨ1は最近では２０ｍｍ程度まで薄型化が進められている。本発明は、これより薄いパーソナルコンピュータを実現するために、本体部２２に内臓する磁気ディスク装置１を薄くしたものである。磁気ディスク装置１を薄くするために、本発明では搭載される磁気ディスクドライブ用のスピンドルモータＡの高さを１０ｍｍ以下の寸法にした構成とした。以下、どのようにしてスピンドルモータの薄型化を図ったかを説明する。
【００２０】
図２は、パーソナルコンピュータ等に用いられる本発明の磁気ディスク装置の外観を示す斜視図である。
【００２１】
磁気ディスク装置１の主構成は、筐体２の中に情報を記録する磁気ディスク３と、この情報を記録、再生するためにキャリッジ７の先端に設けられた磁気ヘッド６と、磁気ディスク３を駆動するスピンドルモータＡからなっている。この磁気ディスク３は、センタークランプ方式で固定され、図のようにスピンドルモータＡにクランパー４を介してクランプねじ5で固定されている。この図では、筐体２に取り付けられるカバーは説明の関係で図示していないが、筐体２の高さＨ2はディスクトップタイプのパーソナルコンピュータでは、１２．５ｍｍ前後の寸法のものがよく用いられている。ノート型のパーソナルコンピュータではＨ2＝９．５ｍｍ及び６．５ｍｍ前後の寸法になる。
【００２２】
図３は、本発明の一実施例を示す磁気ディスク装置１のスピンドルモータ部の縦断面図である。
【００２３】
磁気ディスク３を駆動するためのスピンドルモータＡは、ハブ１１の内周に多極着磁のロータ磁石１２と磁界発生用の電機子巻線１４と電機子鉄心１３から構成されている。電機子鉄心１３は筐体２の凸出部に勘合されている。ハブ１１には、直径５ｍｍ前後の透磁性の回転軸６が締結され、磁気ディスク３がクランパー４を介してクランプねじ５によってハブ１１に固定されている。また、軸受部は非磁性の軸受ケース１０の開口部側から、リング状の蒸発抑制板１６と、軸受幅２ｍｍ以下の透磁性の動圧ラジアル軸受７と永久磁石８とストッパーリング１５と透磁性のスラスト軸受９を同軸上に配置し、潤滑用の磁性流体１９が封入されている。従って、磁性流体１９は、永久磁石８によって磁力を受けるので、通常の取り扱いやスピンドルモータＡの回転時には漏れることはない。
【００２４】
また、本実施例では磁気ディスク装置１に衝撃が作用し、軸受装置に封入した磁性流体１９が軸受ケース１０の開口部側に配置したリング状の蒸発抑制板１６の端面とハブ１１の面とで構成された隙間に飛散した場合、磁性流体１９がモータ固定子１３の方に飛散しない構成としている。すなわち、軸受ケース１０の開口端部と対向するハブ１１の面に、図１０に示すようならせん溝１７を設け、ハブ１１の回転によって前記した隙間に飛散した磁性流体を引き戻すようにしている。このらせん溝は、リング状の蒸発抑制板１６の端面に設けても同等の作用効果を奏する。
【００２５】
図４は、軸受部又は軸受装置の断面を示した図である。
【００２６】
ハブ１１に締結された回転軸６は、軸受ケース１０に磁性流体１９を保持するための永久磁石８の両端に配置した、動圧ラジアル軸受７と動圧スラスト軸受９によって回転自在に支持され、回転軸６の端面で軸方向の荷重を支持している。さらに、スラスト軸受９とラジアル軸受７との間に、ストッパーリング１５の外周側が挟み込まれている。ストッパーリング１５の内周側は、軸６に設けた溝の部分に非接触状態で配置し、軸６が軸方向に抜けないようにしている。また、軸受ケース１０の開口部には蒸発による磁性流体１９の減少を抑制するために、リング状の蒸発抑制板１６（軸６との隙間は１０μｍ〜２０μｍ）を設けてある。ラジアル軸受７の端面と蒸発抑制板１６との間には、空間１８を設けている。
【００２７】
軸受部には、磁性流体１９がラジアル軸受７の上端面かそれよりも若干下部に至る位置まで封入してある。なお、空間１８は磁性流体１９の温度上昇による体積膨張を吸収するために設けたものである。空間１８も軸方向の寸法の制約を受けるので、図のように軸受外径よりも大きい径の空間を構成するなどの工夫をしている。
【００２８】
次に、本実施例の軸受部の機能をさらに詳しく説明する。ラジアル軸受７とスラスト軸受９とストッパーリング１５と回転軸６とを透磁性の材料を用いて、軸受部に配置した永久磁石８（軸方向に磁極ＮＳとした着磁）で磁化している。従って、図４に示すように点線Ｍで示す磁束の流れになる。このため、軸受部に封入した磁性流体１９は、ラジアル軸受面及びスラスト軸受面に磁気吸引されて捕捉される。また、回転軸６の端面とスラスト軸受９の面は、磁気通路を構成しているので、磁気吸引力が作用する。この軸方向に作用する磁気吸引力は、磁気ディスク３やハブ１１等の回転部材の重量（パーソナルコンピュータの磁気ディスク装置では３０ｇ前後）の３倍から５倍の予圧力になるように設計している。
【００２９】
従って、スピンドルモータＡは、取付姿勢に関係なく、磁気吸引力で磁気ディスク３を軸方向に精度よく位置決めする。そして、本構成のスピンドルモータでは、スラスト軸受面で軸方向に位置決めするため、ハブ１１に取り付けられたロータ磁石１２の磁気センターと電機子固定子１３の磁気センターを一致させることができ、回転中電磁音がほとんど発生しない。同時に、磁性流体１９は永久磁石８によって磁化されているので、軸受部に封入した磁性流体１９は軸受装置の外に漏れることがない。
【００３０】
図５は、動圧ラジアル軸受７の形状を示したものである。軸受７は、軸受内面と軸受両端面と軸受外周面を連通する油溝２０を３箇所設けている。軸受７に設けた油溝２０の間の軸受内面は、回転軸６と同心の円弧半径で加工された同心円弧部θ（２０°から３０°）と回転軸６と非同心の円弧半径で加工された非同心円弧部で結ばれており、この二つの円弧面からなる複合円弧面を持つ軸受である。ここでは、この軸受を複合三円弧軸受と呼ぶ。
【００３１】
複合三円弧軸受は、軸６の回転によって軸受面に捕捉されている磁性流体１９の油膜の楔作用によって図に示す動的流体圧力ＰR（動圧と呼ぶ）が発生する。従って、軸６はこの軸受面３箇所の動的流体圧力ＰRによって支持される。この動圧ラジアル軸受７は、鉄系ないしは鉄−銅系の焼結材を用いて精密成形加工によって作られている。また、この動圧ラジアル軸受７は、鉄系ないしは鉄−銅系の焼結材を用いているので、軸受部に配置した永久磁石８により磁化されるので、磁性流体１９が軸受面に捕捉される。
【００３２】
また、この複合三円弧軸受は、軸受面に回転軸６と同心の円弧半径で加工された同心円弧部θを持たせているので、１０００Ｇの衝撃が作用したてもこの同心円弧部で衝撃力を受けるので軸受面が変形することがなく、軸受性能は損なわれない。また、この動圧ラジアル軸受７は、前記のように軸受内径Ｄと軸受幅Ｌの関係をＬ／Ｄ＜１とし、スラスト軸受９と組合わせでスピンドルモータＡの振動を抑制している。
【００３３】
図６は、動圧スラスト軸受９の形状の一実施例を示したものである。軸６を支持する軸受摺動面には、テーパランド軸受面Ｔを構成し、動圧が発生するようにしている。図７（ａ）は、テーパランド軸受面Ｉ−Ｉの断面を示したもので、図７（ｂ）はII−II断面、すなわち、半径方向の断面を示したものである。（ａ）に示すように、軸受面の周方向にテーパ面Ｔと非テーパ面Ｗを設けて軸６の回転によりラジアル軸受と同様動圧ＰTを発生させ、軸方向の荷重を支持している。
【００３４】
図７（ｂ）の実施例では半径方向にＷと同一平面となる平面Ｌを持たせて荷重支持能力を高めている。このテーパランドスラスト軸受９は、平面Ｌで示したランド部を設けなくても動圧ＰTが発生するので必要に応じてランド部を設ければよい。また、このテーパランドスラスト軸受９は、テーパランドの周方向の長さとテーパ深さ寸法によって軸受損失が決まるので、テーパランドの周方向の長さとテーパ深さを大きくすることによって損失低減が図れる。
【００３５】
軸６が回転すると、スラスト軸受面は起動、停止時に瞬時ではあるが接触摺動するので、長期間起動停止を繰り返すと軸受面が摩耗する。従って、本発明ではスラスト軸受面にはＴiＮやＴiＣなどのセラミックコーティングして摩耗の防止を図っている。また、スラスト軸受９は、ラジアル軸受７と同様、軸方向の衝撃に対して平面で衝撃力を受けるので、１０００Ｇの衝撃が作用しても軸受性能は損なわれることがない。
【００３６】
上記の実施例の軸受装置は、従来の磁気ディスクドライブ用スピンドルモータに適用されている軸受装置の構成とは異なり、以下に説明する軸支持機構で磁気ディスク３を精度よく支持するものである。すなわち、本発明の磁気ディスク装置は、前記のように筐体の高さＨ2がディスクトップタイプのパーソナルコンピュータでは、１２．５ｍｍ前後の寸法になる。ノート型のパーソナルコンピュータではＨ2は９．５ｍｍ及び６．５ｍｍ前後の寸法になる。従って、軸方向の寸法の制約から軸受ケース１０の寸法は５ｍｍ前後の高さになるので、ラジアル軸受の幅Ｌが１ｍｍ〜２ｍｍ程度になる。一方、従来のラジアル軸受を２個配置している軸受では、動圧グルーブ軸受といえども本発明の軸受部に比較して軸受幅が狭くなるので、軸６を精度良く支持するだけの軸受剛性を与えることが困難になる。
【００３７】
具体的に図８を用いて説明する。図８は、本発明による軸支持機構の振動モデルを示したものである。
【００３８】
本発明の軸支持機構は、図のように１個のラジアル軸受７（ばね定数ＫＲ）で並進モードの振動を抑制し、コニカルモードの振動はスラスト軸受９（ばね定数ＫＴ）によって抑制している。すなわち、スラスト軸受のモーメント力はスラスト軸受面の軸方向の微小変位をδとするとｒ・δ・ＫＴになる。このモーメント力は、回転部材の不釣り合いによるモーメント力Ｆ・Ｌ１と釣り合うようにスラスト軸受の直径（２ｒ）を決めている。具体的には、筐体２の高さが６．５ｍｍの場合、本発明の磁気ディスク装置の場合、概略Ｌ１が４ｍｍ、ラジアル軸受の直径Ｄが４ｍｍから５ｍｍとなり、軸受幅Ｌが１ｍｍから１．５ｍｍの寸法になる。すなわち、本発明の軸受装置では、Ｌ／Ｄ＜１の関係にすることによって、スラスト軸受によってコニカルモードの振動を抑制できる。このため、ラジアル軸受７は軸６の並進モードの振動を抑制するだけの軸受剛性でよいのでラジアル軸受の幅を前記した寸法にしても、磁気ディスク３を精度良く支持できる。
【００３９】
スラスト軸受のばね定数ＫＴは、テーパ深さ数μｍのスラスト軸受９を用いると１５０ｋｇ／ｍｍ前後のばね定数が得られるので、上記した関係から回転軸６の振幅の許容値（０．５μｍ）以下に抑制することができる。なお、本発明の軸受部では、前記したＬ／Ｄの関係がＬ／Ｄ＜１とする１個の動圧ラジアル軸受７で軸の並進モードの振動を抑制するので、従来の動圧グルーブ軸受を用いても同等の作用効果を奏する。また、上記した本発明の磁気ディスク装置では磁性流体を潤滑に用いているが、通常使用されている潤滑油を用いた軸受部でも同様の作用効果を奏する。
【００４０】
ここで、前記の軸受面と軸方向の微小変位との関係を、軸振れとその支持の関係として、更に説明する。
【００４１】
回転軸６（図１１以降は、１０７、以下同じ）が回転すると磁気ディスク３（図１１以降は、１０９、以下同じ）や回転部材が持っている不釣合い量によって軸振れが発生する。この磁気ディスク３や回転部材が持っている不釣合い量を、図８では磁気ディスク３に集中マスとして表示して軸支持機構を説明する。
【００４２】
不釣合い量によるアンバランス力Ｆは、ラジアル軸受７（図１１以降は１０６、以下同じ）とスラスト軸受９（図１１以降は１０３、以下同じ）で受けるようにしている。ここで、ラジアル軸受７の位置での半径方向の微小変位をδr、軸方向のｒの位置での微小変位をδaとすると、ラジアル軸受７の部分ではＫR・δrの力によって半径方向の振動、すなわち並進モードの振動を抑制するようにしている。また、スラスト軸受９の部分ではＫT・δa・ｒのモーメント力によって回転軸６の軸端を基点とする振れ回り振動、すなわちコニカルモードの振動を抑制するようにしている。
【００４３】
従って、本発明の軸支持機構では、回転部材の不釣り合いによるモーメント力Ｆ・Ｌ1は
Ｆ・Ｌ1＝ ＫR・δr・Ｌ2＋ ＫT・δa・ｒ
で表わすことができるので、１個のラジアル軸受７とスラスト軸受９によって精度よく回転軸６の振動を抑制できる。
【００４４】
ところで、前記のように筐体の高さＨ2がディスクトップタイプのパーソナルコンピュータでは、１２．５ｍｍ前後の寸法になる。ノート型のパーソナルコンピュータでは、Ｈ2＝９．５ｍｍ及び６．５ｍｍ前後の寸法になる。従って、軸方向の寸法の制約から軸受ケース１０（図１１以降では１０２、以下同じ）の寸法は５ｍｍ前後の高さになる。筐体の高さＨ2が６．５ｍｍにもなると、軸受ケース１０の高さが４ｍｍ以下の寸法になる。このため、ラジアル軸受２個で並進モードとコニカルモードモードの振動を抑制している従来の軸支持機構では、動圧グルーブ軸受といえどもこのような寸法のため、回転軸６を精度よく支持するだけの軸受剛性を獲得することが困難になる。
【００４５】
本発明の軸支持機構では、前記したように１個のラジアル軸受７で並進モードの振動を抑制し、スラスト軸受９でコニカルモードの振動を抑制するようにしているので、回転軸６の直径を大きくしてスラスト軸受のモーメント剛性を高めるとともに、軸受幅Ｌを小さくして軸受損失を低減し、軸受損失を増加させることなく必要な軸支持剛性が得られるようにしている。
【００４６】
具体的には、本発明の軸支持機構では、筐体の高さがＨ2が６．５ｍｍの場合、概略Ｌ1が３ｍｍになる。ラジアル軸受の直径Ｄは、スラスト軸受９のモーメント剛性と軸受損失の許容限界から、従来の回転軸６の最小直径３ｍｍに対して、約４ｍｍ〜約５ｍｍと大きくでき、軸受幅Ｌは１ｍｍ程度ないし２ｍｍ程度の寸法にすることによって、軸受部の必要な支持剛性の確保と軸受損失の低減を図った。すなわち、本発明の軸受装置ではＬ／Ｄ＜１の関係とした。軸受幅は従来のラジアル軸受の１/３程度に軸受幅を薄くしてもラジアル軸受７は、回転軸６の並進モードの振動を抑制するだけでよい。このため、前述のように軸受半径の隙間が２μｍ以下という条件で、軸受幅Ｌが１ｍｍの寸法でも必要なラジアル軸受剛性を与えることができる。また、軸受幅Ｌを短くすることによって軸受損失の低減も図った。
【００４７】
さらに、本発明の軸受部は、ラジアル軸受として軸受面に回転軸６と同心の円弧半径で加工された、同心円弧部θを持たせた、図５に示す又はこれに類似の、複合三円弧軸受を用いている。このため、１０００Ｇの衝撃力が作用しても、この同心円弧部で衝撃力を受けるので軸受面が変形することがなく、軸受性能は損なわれない。なお、ラジアル軸受部に１０００Ｇの衝撃力が作用すると、例えば図３では、ラジアル軸受７は、軸受ケース１０に圧入しているため、軸方向に抜けることがある。また、軸受面の変形を回避すること等から、軸受幅Ｌは１ｍｍが許容限界である。ここで軸受幅Ｌとは、軸受作用をになう軸受面の端部における面取り部分の寸法を除く、有効軸受幅をいう。
【００４８】
一方、スラスト軸受のばね定数ＫTは、回転軸６の直径４ｍｍ、テーパ深さ数μｍのスラスト軸受９を用いると、ＫT＝１５０ｋｇ／ｍｍ前後ないしはそれ以上のばね定数が得られるので、上記したラジアル軸受の剛性の効果と併せて、回転軸６の振幅を許容値（０．５μｍ）以下に抑制することができる。尚、本発明の軸受部では、前記のＬ／Ｄの関係を、Ｌ／Ｄ＜１とすることで１個の動圧ラジアル軸受７で軸の並進モードの振動を抑制できるので、従来の動圧グルーブ軸受を用いても同等の作用効果を奏する。スラスト軸受の軸受損失は、従来の軸支持機構もラジアル軸受７の端面でスラスト荷重を受けているので、同程度の軸受損失になる。
【００４９】
本発明の軸受部は、前述の軸受寸法とすることで、回転軸６の振動を抑制するため、動圧グルーブ軸受としても同等の作用効果を奏する。また、本実施例の磁気ディスク装置では、潤滑に磁性流体を用いたが、通常使用されている潤滑油を用いても同様の作用効果を奏する。
【００５０】
また、スラスト軸受９は、ラジアル軸受７と同様、軸方向の衝撃に対して平面で衝撃力を受けるので、１０００Ｇの衝撃が作用しても軸受性能は損なわれることがない。
【００５１】
さらに、本発明の軸支持機構では上記した軸受寸法から動圧ラジアル軸受の内径Ｄと軸受幅Ｌの関係をＬ／Ｄ＝０．２〜０．５の範囲にすることで、スピンドルモータと磁気ディスク装置の更なる薄型化を図った。
【００５２】
図９は、本発明の他の実施例を示したもので、図３の実施例では軸受装置に配置した永久磁石８の外周面がスラスト軸受９によって覆われているので、磁気回路的には短絡状態になっている。従って、軸６に通す磁束が減少するので、図９の実施例では永久磁石８の外周にリング状の磁気絶縁体２１を配置して永久磁石８の磁束を軸６側に有効に流すようにした軸受装置の構成を示したものである。この永久磁石８の外周に設けたリング状の磁気絶縁体２１は、その厚さや軸方向の幅の設定によって軸６側に通す磁束の調整ができるので、軸６に作用する磁気吸引力の調整ができる。
【００５３】
図１１から図１５を用いて、本発明の他の実施例について説明する。図１１は本発明のスピンドルモータの断面図、図１２は従来のスピンドルにおいて必要とされる軸受剛性に関する説明図、図１３は本発明のスピンドルにおいて必要とされる軸受剛性に関する説明図、図１４、１５はラジアル軸受の幅よりもスラスト軸受の直径を大きくする事が必要な理由を説明するための説明図である。
【００５４】
図１１において、ハウジング１０２はベース１０１に固定されている。ハウジング１０２にはスラスト軸受１０３、スペーサ１０４、ラジアル軸受１０６が固定されている。スペーサ１０４とラジアル軸受１０６に挟まれる形で、ストッパーリング１５（図１１以降１０５、図１６においては１２３、以下同じ）が取り付けられている。ラジアル軸受１０６、スラスト軸受１０３によって軸１０７がその中心軸周りに回転可能な状態で支えられている。軸１０７にはハブ１１（図１１以降１０８、以下同じ）が固定されており、ハブ１０８には磁気ディスク１０９がクランパ４（図１１以降１１０、以下同じ）、クランプねじ５（図１１以降１１１、以下同じ）によって固定されている。ハブ１０８はカップ状の形状をしており、その内側にロータ磁石１２（図１１以降１１２、以下同じ）が取り付けられている。ベース１０１にはステータヨーク１３（図１１以降１１３、以下同じ）が取り付けられており、ステータヨーク１１３にはコイル１４（図１１以降１１４、以下同じ）が巻き付けられている。コイル１１４に所定の電流を流す事により、ロータ磁石１１２とコイル１１４の間にトルクが発生し、ハブ１０８をベース１０１に対し回転させる。スラスト軸受１０３には予圧用磁石１１５が固定されている。軸１０７の材質は、防錆性、ラジアル軸受１０６、スラスト軸受１０３との耐摩耗性を考え、マルテンサイト系のステンレス鋼とする。マルテンサイト系のステンレス鋼は常温では磁石に吸引されるので、予圧用磁石１１５と軸１０７の間には吸引力が作用し、軸１０７はスラスト軸受１０３に押し付けられる。
【００５５】
ラジアル軸受１０６の内面は、３円弧軸受等多円弧軸受、あるいはへリングボーン型のグルーブ軸受とする事が可能である。この場合、軸１０７の側面は単純な円筒面となる。反対に、軸１０７の側面にへリングボーン形状のグルーブを設け、ラジアル軸受１０６の内面を単純な円筒面としても良い。スラスト軸受１０３と軸１０７の端面との関係も同様である。ラジアル軸受１０６と軸１０７の間、スラスト軸受１０３と軸１０７の間には潤滑油が充填されている。軸１０７が回転すると前述の多円弧もしくはへリングボーンによって潤滑油に圧力が発生し、軸１０７を支える。軸１０７が回転することによって潤滑油に発生する圧力によって、軸１０７はスラスト軸受１０３に対して所定の隙間を保って浮き上がる。この浮き上がり量が小さい程、軸１０７とスラスト軸受１０３の隙間の潤滑油に発生する圧力は大きくなり、浮き上がり量が小さい程圧力は小さくなる。前述の通り、軸１０７はスラスト軸受１０３に押し付けられており、軸１０７とスラスト軸受１０３の隙間の潤滑油に発生する圧力を積分した値と、前述の押し付け力の釣合いの条件から浮き上がり量が決定される。
【００５６】
本発明を磁気ディスク装置等の情報記録再生装置に応用した場合、潤滑油の漏洩が問題となる。ハウジング１０２とハブ１０８の間隔Δｒを10μｍ程度と小さくし、表面張力によって潤滑油の漏洩を防いでいる。さらに、予圧用磁石１１５を図１１のように着磁し、スラスト軸受１０３、スペーサ１０４をフェライト系もしくはマルテンサイト系ステンレスのような強磁性の材料で作り、予圧用磁石１１５、軸１０７、ラジアル軸受１０６、スペーサ１０４、スラスト軸受１０３で磁気回路を構成する。さらに潤滑油を磁性流体とする事で、潤滑油を軸１０７とラジアル軸受１０６の間、軸１０７とスラスト軸受１０３との間に保持する事が可能となる。
【００５７】
ラジアル軸受１０６とスラスト軸受１０３には所定の軸受剛性が必要であるが、従来の軸受に対する必要な軸受剛性の考え方を図１２に示し、本発明との違いを明瞭にしておく。例えば、特開平６−２２３４９４号公報のような、従来の軸受の構成においては、ラジアル方向に作用する力に対し、ラジアル軸受２個を用いて軸を支えていた。軸のアンバランスに作用する遠心力や、外部から印加される振動等の慣性力に対し軸を支えるためには、ラジアル方向の力の釣合いだけでなく、モーメントの釣合いも考える必要がある。図１２において、軸を支える２個の軸受を上側軸受、下側軸受と呼び、各々の軸受剛性をｋ１、ｋ２とする。軸に作用する外力Ｆに対し、上側軸受、下側軸受の位置で軸が、外力が作用していない時の軸心から各々ｘ１、ｘ２だけ変位したものとする。ここで、説明を簡略化するため、ｘ１、ｘ２の絶対値は図１２のｙ１、ｙ２に比較して十分小さいと仮定する。力とモーメントの釣合いより、
【００５８】
【数１】
0004215365.tif 000002
【００５９】
【数２】
0004215365.tif 000003
【００６０】
となる。ｘ１、ｘ２の絶対値は通常装置仕様から所定の値以下とする必要があり、そのためには、（１）Ｆを小とする、（２）ｋ１、ｋ２を大とする、（３）ｙ２−ｙ１を大きくする、（４）ｙ１、ｙ２を小さくする、とする必要がある。図１２の構成の軸受を薄型の磁気ディスク装置に用いる場合、前述の（２）と（３）を実現する事が特に困難となる。装置の薄型化を図った場合、軸受幅は小さくせざる得ない。このため軸受剛性も不可避に小さくなってしまう。軸受隙間を小さくする事で軸受剛性を上げる事も原理的には可能であるが、通常の磁気ディスク装置に使用する場合、軸受隙間は２〜３μｍとなり、加工精度の面から隙間を小さくする事には限界がある。また装置薄型化を進める上では、ｙ２−ｙ１、も小さくする必要があり、ｘ１、ｘ２は大きくならざるを得ない。
【００６１】
本発明における軸受剛性の考え方を示したものが図１３である。図１３のkｒは図１１のラジアル軸受１０６の軸受剛性を、図１３のｋｍは図１１のスラスト軸受１０３のモーメント剛性を示している。ここでモーメント剛性とは、スラスト軸受１０３表面の法線に対し、軸１０７の軸心が角度Δθ傾いた時の、軸１０７の軸心をスラスト軸受１０３表面の法線方向に戻そうとするモーメントΔＭに対し、ΔＭ/Δθ、で定義される量である。本発明の構成においても、軸のアンバランスに作用する遠心力や、外部から印加される振動等の慣性力に対し軸を支えるためには、ラジアル方向の力の釣合いだけでなく、モーメントの釣合いも考える必要がある。本発明では、モーメントの釣合いはスラスト軸受１０３のモーメント剛性ｋｍで、力の釣合いはラジアル軸受１０６の軸受剛性ｋｒで受け持っている。
【００６２】
ここで、仮に図１２の上側軸受と下側軸受、図１１のラジアル軸受１０６を同じ寸法の軸受とし、軸受剛性に関しても、ｋ１＝ｋ２＝ｋｒ、と仮定する。さらに外力Ｆの大きさも図１２の系と図１３の系で同じとする。図１３のｘは、
【００６３】
【数３】
0004215365.tif 000004
【００６４】
で与えられる。図１２の系において、外力Ｆの中心が２個の軸受の間にある場合、ｘ１、ｘ２の絶対値は明らかにｘの絶対値よりも小さくなる。しかし現実の２.５インチ磁気ディスク装置において、回転する部分の重心やアンバランスの中心を2個の軸受の間に入れる事は容易ではない。さらに、装置の薄型化が進むにつれて装置設計の自由度なくなるため、薄型の磁気ディスク装置では外力Ｆの中心を２個の軸受の間に入れる事は現実には困難である。このため、薄型の磁気ディスク装置においては、ｘの絶対値はｘ１、ｘ２よりも小さくできる。さらに、ラジアル軸受においては、所定の剛性を得るためには、所定の軸受幅が原理的に必要となるが、スラスト軸受のモーメント剛性においては、軸方向の寸法に関しては原理的な制限はない。このため、図１２に示す従来の構成よりも図１３の構成の方が薄型に向いた構成となっている。
【００６５】
さらに、図１３の構成が現実的に成り立つためには、図１４の様な考察が必要となる。図１３の構成に対する説明において、ｋｍはスラスト軸受のモーメント剛性とした。しかし、モーメント剛性はスラスト軸受１０３だけが有しているのではなく、実はラジアル軸受１０６も有している。ラジアル軸受１０６とスラスト軸受１０３がモーメント剛性を有する理由は、図１４のように軸が傾いた時に潤滑油の油膜厚さが変化する事にある。図１４の上図において、軸１０７と、スラスト軸受１０３、ラジアル軸受１０６の間に隙間があり、この隙間には潤滑油が充填されている。図１４の下図において軸１０７が角度θ（但し、θの絶対値は１よりも十分小さい）だけ傾いた場合、ラジアル軸受１０６の上部と下部では、軸１０７との隙間に、θ・Ｌ、だけ差ができる。潤滑油膜に発生する圧力は一般に油膜厚さが小さい程大きくなるため、図１４に示す通り、軸の右側では軸受下側の圧力が軸受上側の圧力よりも高くなり、左側では軸受上側の圧力が下側の圧力よりも高くなる。このため、軸１０７を図１４で時計回りに回そうとするモーメントが発生する。これがラジアル軸受１０６のモーメント剛性となる。図１４の下図において軸１０７が角度θ（但し、θの絶対値は１よりも十分小さい）だけ傾いた場合、スラスト軸受の右側と左側では、軸１０７との隙間に、θ・Ｄ、だけ差ができる。潤滑油膜に発生する圧力は一般に油膜厚さが小さい程大きくなるため、図１４に示す通りスラスト軸受１０３において、軸の右側よりも左側の方が発生する圧力が高くなる。このため、軸１０７を図１４で時計回りに回そうとするモーメントが発生する。これがスラスト軸受１０３のモーメント剛性となる。
【００６６】
装置を薄型化しようとした場合、ラジアル軸受の軸受幅Ｌは小さくならざるを得ない。この場合、ラジアル軸受１０６の上下での油膜厚さの差、θ・Ｌ、が小さくなる。また、モーメントは油膜圧力に腕の長さをかけて積分する事で求められる訳であるが、腕の長さも短くならざるを得ず、ラジアル軸受１０６のモーメント剛性は非常に小さくなってしまう。
【００６７】
モーメントの釣合いをラジアル軸受でとることをあきらめ、スラスト軸受１０３のモーメント剛性で行う事が本発明の発想である。これが可能となるためには、少なくともスラスト軸受１０３のモーメント剛性は、ラジアル軸受のモーメント剛性よりも大きくなる必要がある。突き詰めて考えると、モーメント剛性の原因は軸の傾きによって生ずる油膜厚さの変化であり、軸受剛性を高くするためには、同じ傾き角に対する油膜厚さの変化を大きくする必要がある。即ち、ラジアル軸受１０６における油膜厚さの変化、θ・Ｌ、よりも、スラスト軸受１０３における油膜厚さの変化、θ・Ｄ、を大きくする必要がある。この事から、Ｄ＞Ｌ、の条件が導かれる。
【００６８】
Ｄ＞Ｌ、の条件の誘導には、ラジアル軸受１０６における軸受隙間ｈｒと、スラスト軸受における軸受隙間ｈｔがほぼ同じである事が暗に仮定されている。例えば、ｈｒ＞＞ｈｔ、の条件では、Ｄ＜Ｌ、の条件でもスラスト軸受１０３のモーメント剛性よりもラジアル軸受１０６のモーメント剛性を大きくする事が原理的には可能である。しかし、部品の加工精度の問題を考えると、ｈｒ＞＞ｈｔ、なる軸受を構成する事は現実には難しく、スラスト軸受１０３のモーメント剛性よりもラジアル軸受１０６のモーメント剛性を大きくするためには、Ｄ＞Ｌ、が必要となる。具体的に数値を挙げると、磁気ディスク用の軸受でｈｒは概ね２〜３μｍとなる。ラジアル軸受１０６の内面１１８に対するスラスト軸受１０３の上面１１９の直角度は、通常の加工精度では概ね２〜３μmが限度であり、軸１０７の側面１１６に対する端面１１７の直角度も同様である。軸受隙間ｈｔは、ラジアル軸受１０６の内面１１８に対するスラスト軸受１０３の上面１１９の直角度と、軸１０７の側面１１６に対する端面１１７の直角度の和よりも大きくなる必要があり、典型的には概ね5μm以上は必要である。よって、ｈｒ＞＞ｈｔ、なる軸受を構成する事は現実的でない。
【００６９】
また、ラジアル軸受１０６、スラスト軸受１０３をグルーブ軸受もしくは３円弧等の多円弧軸受とした場合、軸受の設計パラメータによって多少条件は変わるが、軸受の特性に最も効くのは軸受隙間、ｈｒ、ｈｔであり、上述の議論より、Ｄ＞Ｌ、なる条件無しでスラスト軸受１０３よりもラジアル軸受１０６のモーメント剛性を高くすることは現実には困難である。
【００７０】
図１４では、ラジアル軸受が１個の場合について説明したが、ラジアル軸受が２個の場合でも、図１５のように、軸受幅Ｌを下側軸受の下面から上側軸受の上面まで取れば同じ議論ができる。
【００７１】
図１６を用いて、本発明の実施の形態における別の例について説明する。本実施例では、図１１から図１５を用いて説明した例と比較して、ベース１０１に取りつけられるハウジング１０２の形状と、ハウジング１０２内部の構成、軸１０７の形状が異なっている。図１１において、ハウジング１０２は円筒状の形状をしていたが、図１６ではカップ状の形状をしている。図１１の構造では、ハウジング１０２とスラスト軸受１０３の間での潤滑油の漏洩が懸念されるが、図１６の構造ではその心配が無くなる。図１６の構造のハウジング１０２は、例えば深絞り加工等の塑性加工によって安価に製造可能である。
【００７２】
さらにこの実施例においては、２つの軸受機能を有する軸受部材である軸受メタル１２１が用いられている。ここで、軸受メタル１２１（図３の９、図１１の１０３に対応する）の内面にラジアル軸受が、端面にスラスト軸受が設けれられており、１個の部品軸受メタル１２１によって軸１０７を支持している。図１１では、ラジアル軸受１０６、スラスト軸受１０３という２個の部品で軸１０７を支持していた。図１１の例においては、ラジアル軸受１０６の中心軸に対する、スラスト軸受１０３の直角度を出すことが一つの問題となるが、図１６の例においては、ラジアル軸受とスラスト軸受けが１個の部品である軸受メタル１２１に設けられているため、直角度を出すことが比較的容易である。
【００７３】
軸受メタル１２１上に、スペーサ１２２、押さえ板１２４に挟まれる形でストッパーリング１２３が取りつけられている。
【００７４】
軸１０７は軸受メタル１２１で支持されるために、軸が段付になっている。軸１０７は強磁性体でできており、予圧用磁石１１５で軸受メタル１２１に押し付けられている。
【００７５】
この実施例においても、スラスト軸受の直径が、ラジアル軸受の幅よりも小さくなっている事は前述の実施例と同様である。
【００７６】
図１７を用いて、別の実施例について説明する。この実施例においては、図１６と比較して、ハウジング１０２内の構成と、スラスト軸受に対する予圧力のかけ方が異なっている。ハウジング１０２内部には、スペーサ１０４と軸受メタル１２１にはさまれた形でストッパーリング１０５が設置してある。軸受メタル１２１の構造に関しては、図１６の場合と同様である。
【００７７】
さらにこの実施例では、軸受メタル１２１に、スラスト軸受の軸方向の予圧を与えるための強磁性の磁性部材である鉄片１３１が設けられている。鉄片１３１とロータ磁石１１２の間に作用する磁力が予圧力となる。従って、鉄片１３１はリング状としてもよいし、これを分割した部材としても良い。
【００７８】
この実施例においても、スラスト軸受の直径が、ラジアル軸受の幅よりも小さくなっている事は前述の実施例と同様である。
【００７９】
図１８を用いて、別の実施例について説明する。この実施例においては、図１７の実施例において、軸１０７とハブ１０８が一体となり、一の部材から成る一体化ハブ１４１となっているところが異なっている。図１７の実施例においては、軸１０７の軸受メタル１２１のスラスト軸受と接触する面１３２と、ハブ１０８の磁気ディスク１０９を支える面１３３との平行度が問題となる。
【００８０】
これに対して、図１８においては、図１７の軸１０７とハブ１０８が一体化ハブ１４１となっているので、平行度を出すことが容易となる。
【００８１】
この実施例においても、スラスト軸受の直径が、ラジアル軸受の幅よりも小さくなっている事は前述の実施例と同様である。
【００８２】
【発明の効果】
本発明による磁気ディスク装置においては、磁気ディスク駆動用のスピンドルモータは耐衝撃性に優れた１個の動圧ラジアル軸受と動圧スラスト軸受の組み合わせによって回転軸を回転自在に支持し、回転軸に作用する不釣り合い力による振動成分のうち軸の並進モードの振動をラジアル軸受で受け、コニカルモードモードの振動をスラスト軸受で受ける軸受構成としているので、磁気ディスク駆動用のスピンドルモータと磁気ディスク装置の薄型化が図れる。
【００８３】
さらに、軸受装置の潤滑とシールは、磁性流体を軸受の潤滑油として使用し、透磁性の回転軸とラジアル軸受及びスラスト軸受を用い、永久磁石をラジアル軸受とスラスト軸受間に配置して、軸受及び磁性流体を磁化して軸受摺動面に磁性流体を保持させる構成にした。このため、確実な流体潤滑と密封性を維持でき、磁気ディスクの汚染防止と精密回転の維持による記録の高密度化やスピンドルモータの長寿命化が図れることができ、信頼性の高い磁気ディスク装置を提供することができる。
【００８４】
また、軸受部内に永久磁石を配置して回転軸とスラスト軸受間に磁気吸引力を作用させて軸方向の位置決めを行っているので、モータ駆動永久磁石と電機子固定子の磁気センターを一致させることができるので、磁気ディスク装置の低騒音化が図れる。また、上記したように本発明の磁気ディスク装置は任意の取付姿勢で使用でき、耐衝撃性に優れた動圧軸受を用いているので可搬性に優れ、かつラジアル軸受とスラスト軸受の新規な構成により薄型のノート型パーソナルコンピュータやその他の電子装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パーソナルコンピュータの部分断面図である。
【図２】磁気ディスク装置の斜視図である。
【図３】本発明による磁気ディスク駆動用スピンドルモータの構造を示す縦断面図である。
【図４】本発明による磁気ディスク駆動用スピンドルモータの構造を示す部分縦断面図である。
【図５】本発明に用いた動圧軸受の形状を示す断面図である。
【図６】本発明に用いた動圧スラスト軸受の部分平面図である。
【図７】図５に示したスラスト軸受のＩ−Ｉ及びII−II断面図である。
【図８】本発明の軸受部の振動系を示す説明図である。
【図９】本発明による磁気ディスク駆動用スピンドルモータの構造を示す部分縦断面図である。
【図１０】ハブに設けた動圧発生用の螺旋溝形状の一実施例を示す平面図である。
【図１１】本発明による他の磁気ディスク駆動用スピンドルモータの構造を示す縦断面図である。
【図１２】従来の軸受に必要な剛性を説明するための図である。
【図１３】本発明の軸受に必要な剛性を説明するための図である。
【図１４】本発明の動作原理の説明図である。
【図１５】本発明の動作原理の別の説明図である。
【図１６】本発明による他の磁気ディスク駆動用スピンドルモータの構造を示す縦断面図である。
【図１７】本発明による他の磁気ディスク駆動用スピンドルモータの構造を示す縦断面図である。
【図１８】本発明による他の磁気ディスク駆動用スピンドルモータの構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…磁気ディスク装置、２…筐体、３…磁気ディスク、６…軸、７…ラジアル軸受、８…永久磁石、９…スラスト軸受、１０…軸受ケース、１１…ハブ、１７…らせん溝、１９…磁性流体、２０…油溝、１０２…軸受ケース、１０３…スラスト軸受、１０４…スペーサ、１０６…ラジアル軸受、１０７…軸、１０８…ハブ、１０９…磁気ディスク。
【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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【図１８】
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