(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスク記憶装置であって、
ベースと、
回転軸線を有する回転式磁気記憶ディスクと、
該磁気ディスクに対して情報の読取り及び書込みを行う変換ヘッドと、
前記ベースに取り付けられた固定部材にして、互いに対して対向している、回転軸線に沿って内向きに凸形状の第１及び第２の軸受部分を両端に担持しているシャフトを有した固定部材と、
回転軸線上を前記固定部材に対して回転する磁気ディスクに取り付けられた回転部材にして、内向きに凹形状の第１の軸受部分であって、前記第１の凸形状軸受部分と回転可能に係合してそれらの間に第１の軸受界面を形成し、該第１の軸受界面は曲面であり、第１のギャップを有している、第１の凹形状軸受部分と、内向きに凹形状の第２の軸受部分であって、前記第２の凸形状軸受部分と回転可能に係合してそれらの間に第２の軸受界面を形成し、該第２の軸受界面は曲面であり、第２のギャップを有している、第２の凹形状軸受部分と、前記第１及び第２の凹形状軸受部分の間を延在し、前記シャフトを回転可能に受け入れているスリーブとを有している、回転部材と、
前記第１及び第２のギャップ内にあり、前記第１の凸形状軸受部分から前記第１の凹形状軸受部分を分離し、前記第２の凸形状軸受部分から前記第２の凹形状軸受部分を分離している潤滑流体と、
前記回転部材に作動連結し、該回転部材を回転させる手段とを有しており、
前記スリーブが前記第１及び第２の凹形状軸受部分の間を延在している膨張スリーブを有し、該膨張スリーブが前記第１及び第２の凹形状軸受部分の膨張係数よりも大きい膨張係数を有していて、それにより前記第１及び第２の軸受界面に形成されたギャップが温度に逆比例して変化する大きさを有している磁気ディスク記憶装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気ディスク装置において、前記第１及び第２の軸受界面が球面を形成している、磁気ディスク記憶装置。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気ディスク装置において、前記第１及び第２の凸形状軸受部分は金属射出モールド成型によって形成され、前記潤滑流体と相互作用する溝を有している、磁気ディスク記憶装置。
【請求項４】
請求項１に記載の磁気ディスク装置において、前記第１及び第２の凸形状軸受部分は前記シャフトに接着剤によって取り付けられている、磁気ディスク記憶装置。
【請求項５】
請求項１に記載の磁気ディスク装置において、前記スリーブの熱膨張係数は前記シャフトの熱膨張係数よりも大きい、磁気ディスク記憶装置。
【請求項６】
請求項１に記載の磁気ディスク装置において、前記潤滑流体を前記シャフトを通り、前記第１及び第２の凸形状軸受部分の回り、前記シャフトと前記スリーブの間を運ぶオイル路が設けられている、磁気ディスク記憶装置。
【請求項７】
請求項１に記載の磁気ディスク装置において、前記第１及び第２の軸受界面は先端の幅より狭い基端の幅を有している、磁気ディスク記憶装置。
【請求項８】
請求項１に記載の磁気ディスク装置において、前記第１及び第２の凸形状軸受部分と前記シャフトが前記膨張スリーブとほぼ等しい膨張係数を有している、磁気ディスク記憶装置。
【請求項９】
磁気ディスク記憶装置であって、
ベースと、
回転軸線を有する回転式磁気記憶ディスクと、
該磁気ディスクに対して情報の読取り及び書込みを行う変換ヘッドと、
前記ベースに取り付けられた固定部材にして、凹形状の第１及び第２の軸受部分を両端に担持しているスリーブを有した固定部材と、
回転軸線上を前記固定部材に対して回転する磁気ディスクに取り付けられた回転部材にして、回転軸線に沿って内向きに凸形状の第１の軸受部分であって、前記第１の凹形状軸受部分と回転可能に係合してそれらの間に第１の軸受界面を形成し、該第１の軸受界面は曲面であり、第１のギャップを有している、第１の凸形状軸受部分と、回転軸線に沿って内向きに凸形状の第２の軸受部分であって、前記第２の凹形状軸受部分と回転可能に係合してそれらの間に第２の軸受界面を形成し、該第２の軸受界面は曲面であり、第２のギャップを有している、第２の凸形状軸受部分と、前記第１及び第２の凸形状軸受部分の間を延在し、前記スリーブに回転可能に担持されているシャフトとを有している、回転部材と、
前記第１及び第２のギャップ内にあり、前記第１の凹形状軸受部分から前記第１の凸形状軸受部分を分離し、前記第２の凹形状軸受部分から前記第２の凸形状軸受部分を分離している潤滑流体と、
前記回転部材に作動連結し、該回転部材を回転させる手段とを有しており、
前記スリーブが前記第１及び第２の凹形状軸受部分の間を延在している膨張スリーブを有し、該膨張スリーブが前記第１及び第２の凹形状軸受部分の膨張係数よりも大きい膨張係数を有していて、それにより前記第１及び第２の軸受界面に形成されたギャップが温度に逆比例して変化する大きさを有している磁気ディスク記憶装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の磁気ディスク装置において、前記第１及び第２の軸受界面が球面を形成している、磁気ディスク記憶装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の磁気ディスク装置において、前記第１及び第２の凸形状軸受部分は金属射出モールド成型によって形成され、前記潤滑流体と相互作用する溝を有している、磁気ディスク記憶装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の磁気ディスク装置において、前記第１及び第２の凸形状軸受部分は前記シャフトに接着剤によって取り付けられている、磁気ディスク記憶装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の磁気ディスク装置において、前記スリーブの熱膨張係数は前記シャフトの熱膨張係数よりも大きい、磁気ディスク記憶装置。
【請求項１４】
請求項９に記載の磁気ディスク装置において、前記潤滑流体を前記シャフトを通り、前記第１及び第２の凹形状軸受部分の回り、前記シャフトと前記スリーブの間を運ぶオイル路が設けられている、磁気ディスク記憶装置。
【請求項１５】
請求項９に記載の磁気ディスク装置において、前記第１及び第２の軸受界面は先端の幅より狭い基端の幅を有している、磁気ディスク記憶装置。
【請求項１６】
請求項９に記載の磁気ディスク装置において、前記第１及び第２の凸形状軸受部分と前記シャフトが前記膨張スリーブとほぼ等しい膨張係数を有している、磁気ディスク記憶装置。
【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駆動記憶装置に関する。特に、本発明は磁気ディスク駆動記憶装置に使用するための流体圧軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク駆動装置は情報を磁気的に記憶することに使用される。磁気駆動ディスクでは、磁気ディスクが高速度で回転し、変換ヘッドがディスク面の上を「浮動」する。変換ヘッドは、ディスクに磁界を作用させることでディスク面に情報を記録する。情報は該ヘッドを使用して、ディスク面の磁化を検出することで読出すことができる。変換ヘッドはディスク面を半径方向に横切って移動して、異なるデータトラックを読出しできるようになされる。
【０００３】
長年にわたり記憶密度は増大の傾向を見せ、記憶装置の寸法は減少の傾向を見せている。この傾向は、極めて高い精度、および磁気記憶ディスクの製造および作動における小さな公差をもたらした。例えば、高い記憶密度を達成するために、変換ヘッドは記憶ディスクの面にますます接近させて位置されねばならない。この接近は、ディスクが実質的に１つの平面内で回転することを要求する。ディスク回転における僅かな動揺、すなわち振れは、ディスクヘッドに対する変換ヘッドの接触を引き起こす。これは「クラッシュ」として知られており、変換ヘッドおよび記憶ディスク面を損傷してデータを失うことになりかねない。
【０００４】
前述の説明から、記憶ディスクを支持する軸受組立体は非常に重要である。１つの典型的な軸受組立体は、一対のレース間に支持されて記憶ディスクのハブを固定部材に対して回転させるボール軸受を含む。しかしながら、ボール軸受は、摩耗、振れ、および製造し難さのような多くの機械的問題を抱えている。したがって、高密度磁気記憶ディスクに使用する代替軸受組立体が調査されている。
【０００５】
研究された１つの代替軸受設計は流体圧軸受である。流体圧軸受では、空気や液体のような潤滑流体がハウジングの固定部材とディスクハブの回転部材との間に軸受面を形成する。空気に加えて、典型的な潤滑剤はオイルまたは強磁性流体を含む。流体圧軸受は軸受界面を、並んだ点界面を含むボール軸受組立体と比較して大きな面積部分に拡大する。このことは、拡大された軸受面が回転部材および固定部材の間の動揺、すなわち振れ、を減少させるので、望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、流体圧軸受自体は多くの欠点を有している。これらの欠点には剛性対出力比の小さいこと、ジャイロ作用で損傷を受けやすいことが含まれる。これらの問題点は、外部荷重や衝撃に対する軸受の感受性を大きくしている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
磁気ディスク記憶装置は、ベースと、回転軸線を有する回転式磁気記憶ディスクを含む。ディスク面に接近される変換ヘッドが、ディスク面における情報の読取りおよび書込みを行うために、使用される。ディスクに取り付けられた回転部材は、回転軸線上でベースに取り付けられている固定部材のまわりを回転する。回転部材および固定部材が両者間に流体圧軸受を形成し、該流体圧軸受は両部材間に界面を形成する面を有する。回転軸線に対して界面のなす角度は、鋭角である。１つの実施例では、軸受の中央部分に近い内側面の幅は、中央部分の先端側の内側面の幅よりも小さい。幅は回転軸線に直角な方向に測定される。
【０００８】
１つの実施例では、界面は球形スリーブ内で回転する球形の一部を形成する。
【０００９】
１つの実施例では、流体圧軸受は金属射出モールド成形を伴う工程を使用して製造される。軸受の軸方向位置は自動位置決め技術を使用して決定されるのであり、軸受はディスク記憶装置内に自動的に位置決めされるので、公差は重要でなくなる。１つの実施例では、これには空気を流体圧軸受内に噴射して界面の間隙を予め定めた制限内に設定するようになすことが含まれる。
【００１０】
流体圧軸受組立体は、軸受の動揺、振れ、またはジャイロ作用による歳差運動に応答して大きな復元力を与える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による磁気ディスク記憶装置１０の分解斜視図である。記憶装置１０はハウジングベース１２を含み、該ハウジングベースは駆動ローター１４を有しており、このスピンドルは記憶ディスク１６を回転可能に担持している。電機子組立体１８はディスク１６の面を横切って変換ヘッド２０を移動させる。ディスク１６の周囲はシール２２およびカバー２４で密閉される。作動において、ディスク１６は高速度で回転する一方、変換ヘッド２０はディスク１６の面を横切って半径方向へ移動される。これは、変換ヘッド２０が磁気的にコード化された情報を選択した位置にてディスク１６の面で読み書きできるようにしている。
【００１２】
図２は、流体圧軸受を備えた従来技術の駆動スピンドル組立体３０の横断面図である。スピンドル組立体３０は回転ハブを含み、これが固定シャフト３４と相対回転する。ハブ３２はスリーブ３３を含み、スリーブ３３は固定シャフト３４の溝付き軸承部３６を受け入れる。流体圧軸受はハブ３２に連結されたカウンタプレート３８、およびシャフト３４に連結されたスラストプレート４０を含む。流体力学作用をする流体４２は、流体圧軸受の固定部分と回転部分との間の間隙内に担持される。作動において、ハブ３２が回転すると、流体力学作用をする流体４２は流体圧軸受を通して循環される。流体力学作用をする流体は回転部分を固定部分から引き離して、両者間に軸受面を形成する。
【００１３】
図２は寸法ｄ2 およびｅ2 を示している。寸法ｄ2 はスラストプレート４０の直径であり、ｅ2 はスラストプレート４０の肉厚である。図２は力ＰR2も示している。
【００１４】
図３は、図１に示されたディスク駆動記憶装置１０のスピンドルの横断面図である。スピンドル５０はシャフト５２に回転可能に連結されたローター１４を含む。シャフト５２は、スリーブ５８に受け入れられる上側半球形部分５４および下側半球形部分５６を含む。シャフト５２はハウジングベース１２の一部であるベース６０に固定的に取り付けられる。スリーブ５８はシャフト５２の軸承部６２を受け入れ、また上側半球形凹部６４および下側半球形凹部６６を有する。充填開口６８もシャフト５２に備えられ、またローター１４はカウンタプレート７０を含む。
【００１５】
図３は寸法ｅ1およびｄ1も示している。寸法ｅ1は半球形部分５４および５６の厚さであり、寸法ｄ1は半球形部分５４，５６に接し且つシャフト５２の中心を通過する直線の長さである。図３はまた力ＰR1も示している。図３に示されるように、部分５４および５６によって形成された流体力学作用をする界面５５は、スピンドル５０の回転軸線５７と鋭角をなす。
【００１６】
作動において、図２および図３の両方に示された軸受は、流体圧軸受であり、これにおいてオイルのような潤滑流体が固定部材と回転部材との間の間隙を通して循環する。回転部材の回転は潤滑流体を循環させる。図３に示されるように、オイルは発散形の毛細管シール７２によって流体圧軸受に保持される。
【００１７】
本発明は、外部荷重および衝撃に対しての流体圧軸受の性能を改善する要望から得られた。本発明の１つの概念は、モーターのジャイロ作用による影響を減少させることに向けられる。更に、本発明は損傷を生じないで外部荷重および衝撃に耐えることのできる能力に関してモーターを強化する。
【００１８】
本発明はこれらの２つの主目的を多数の見地から達成するのであり、これらの見地には、
１．  軸受の剛性対出力比（揺動モード）を増大する。
２．  軸受接触面積を増大し、線接触の生じないことを保証する。
３．  シャフト／軸受構造の曲げ強度および剛性を増大する。
が含まれる。流体圧軸受の角度剛性対出力比は（長さ）2 ／（間隙）2 に比例するのであり、ここで長さは復元力のモーメントアーム（ｄ）であり、間隙は軸受内のオイルの厚さを示す。間隙寸法の更なる減少は困難であるので、本発明では長さが変化される。モーターの高さは固定であるので、本発明はモーターの形態（トポロジー）を変化させる。これは図３に示すような双球形の形状を組み入れることで達成された。
【００１９】
図３に示されるように、本発明は「双球形」の流体圧軸受を提供する。双球形軸受の剛性は、図２に示されるような平坦なスラストプレートを備えた軸受の剛性に増して増大される。平坦なスラストプレートを備えた軸受では、角度復元モーメント（ｄＭ／ｄθ）はスラストプレートの直径ｄ2 の関数であるが、軸受の全長、すなわちスラストプレートから軸承部の中心までの距離の関数ではない。これは、双球形軸受の場合ではない。図３で見られるように、モーメントアームｄ1 は半球形に接し且つ軸承部の中心を通って引かれた直線である。軸受全長が増大すれば、剛性対出力比は（長さ）2 で増大する。図２に示された軸受と比較すれば、図３の双球形軸受は、出力消費の増大なく２０％の角度剛性の増大を得る。
【００２０】
衝撃、または接触に関係した損傷に関する閾値は、接触面積が実質的にボールおよびソケット連結であれば増大される。換言すれば、ほぼ同一の半径を有し、オイル膜で分離された２つの球面間で接触が行われる。
【００２１】
軸受の増大された構造強度は、以下の３つの要因による。すなわち、
１．  シャフトの最も狭い部分（ジャーナル・センター）は双球形成形において一層短い。
２．  シャフトの底部における応力が集中する幾何学形状は排除された。
３．  半球形は同じ寸法のモーターの既存のスラストプレートのほぼ２倍の厚さであり、したがって、圧入による保持力、または接着力が２倍ほどに大きくなる。また、横断面が厚くなると一層大きな圧入干渉を許容して、半球形の歪みが小さくなる。
【００２２】
以下の等式は、図２に示した従来技術に比較して、図３に示されるような本発明の利点を示している。図３および図２に示された軸受の復元モーメントはそれぞれ、
【数１】
ＭR1  ＝  ２ｄ1ＰR1
【数２】
ＭR2  ＝  ２ｄ2ＰR2
である。
図３および図２に示した例に関しては、ｄ1＝２ｄ2であり、力ＰR1およびＰR2が同じであれば、ＭR1＝２ＭR2となる。図示したように、本発明の利点は軸承部の全高が増大するにつれて増大する。この例では、図３の軸受の剛性は図２の軸受の２倍である。しかしながら、出力損失は本発明を使用する軸受の方が典型的な従来の軸受の出力損失よりも僅かながら大きい。この出力損失は、図２の従来の軸受の出力損失の２倍よりは格段に小さい。出力損失のこの増大は、双球形軸受の面積増大による。例えば、これは図２のスラストプレートの直径が８ｍｍであるのに対して球形軸受が６．６ｍｍの直径を有することと仮定される。このような直径を有するのであれば、軸受長さの４．３ｍｍの増大は、角度剛性を約３０％増大させる。８ｍｍ直径の半球形が使用されて軸受間隔が増大されないとするならば、この角度剛性は２００％を超えて増大する（出力消費も同様となる）。
【００２３】
本発明は図３に示されるように、図２に示されたような従来設計に増して整合性および強度を改善される。これは、スピンドル５０の係合厚さｅ1 が従来のスピンドル３０の係合厚さｅ2 の２倍であることによる。半球形部分がシャフトに取り付けられた箇所での増大された厚さｅ1 は、図２に示された従来技術のスラストプレートおよびシャフトに比較して、半球形部分およびシャフトの間に一層強力な連結を形成する。この増大された面積部分は、半球形部分をシャフトに接着するために使用できる。本発明の他の利点は、傾動時（ジャイロ作用による歳差運動）の半球形部分とスリーブとの間の接触が、従来設計の場合のような縁部接触とならないことである。その代わりに、接点は１つの滑らかな面が他の滑らかな面に対する摺動となる。これは、典型的な従来技術の設計の場合に比べて格段に広い面積に荷重を拡散させるようになす。
【００２４】
本発明はまた、図３に示された流体圧軸受組立体を組み立てる方法を含む。１つの実施例では、スリーブ５８はアルミニウムで作られ、大気温度を超える温度、例えば大気温度よりも９０゜Ｃ高い温度に熱せられて膨張される。例えば、この膨張が０．８μｍ／ｍｍであってスリーブが約１０ｍｍの高さを有すならば、全膨張は約８μｍ、すなわち上側で４μｍ、下側で４μｍとなる。スリーブが加熱されている間に流体圧軸受は組み立てることができ、半球形部分５４および５６はスリーブ５８に接触を許される。スリーブが冷えると、各半球形部分とスリーブとの間に４μｍの間隙が残される。この概念は、別の温度または他の材料を使用することにより、所望の界面間隙を達成するために拡張することができる。同様な材料を使用できるが、大きな温度差が要求される。半球形部分をシャフトに取り付けるための例とする技術は、接着、圧入、すえ込み（ｓｗａｇｉｎｇ）、ねじ込み（例えば２つの部品が互いに螺合される）、またはレーザー溶接を含む。
【００２５】
他の実施例は、流体圧軸受を個別のカートリッジとして製造する方法を含む。これは、回転式シャフトの設計の場合に関心を持たれる。何故なら、軸受が組み立てられた後にハブが取り付けられるからである。このような設計は、図４に示されている。図４は回転式シャフトの設計に関する駆動スピンドル組立体１００の横断面図である。スピンドル組立体１００は、シャフト１０４に取り付けられたハブ１０２を含む。半球形部分１０６および１０８はシャフト１０４の上部および底部にそれぞれ連結されている。部分１０６および１０８、およびシャフト１０４は固定されたスリーブ１１０に受け入れられており、該スリーブは部分１０６および１０８をそれぞれ受け入れる半球形の受入れ部分１１２および１１４、およびシャフト１０４の軸承部１１８を受け入れるための軸承部受入れ部分１１６を含んでいる。図４の実施例では、シャフト１０４および半球形部分１０６および１０８はスリーブ１１０の内部で流体力学作用する界面に沿って回転し、これによりハブ１０２を回転させる。この実施例では、ハブ１０２は軸受カートリッジの組み立ての後にその軸受カートリッジのシャフト１０４に対して、接着、ねじ止め、または他の取付け方法で固定できる。
【００２６】
図５は、ベース１２１に取り付けられた固定シャフト１２０を有するカートリッジ式設計の流体圧軸受の横断面である。シャフト１２０は半球形部分１２２および１２３に取り付けられ、また回転スリーブ１２４に受け入れられている。オイルは通路１２６を通して循環する。流体圧軸受内でオイルは拡張形の毛細管シール１２５を使用して保持される。
【００２７】
本発明による半球形部分を形成する１つの技術は、金属射出モールド成形である。図６は、金属射出モールド成形によって形成された半球形部分の横断面図である。図６では、半球形部分１３０はシャフト１３２に取り付けられる前の状態で示されている。半径方向のオイル溝１３４がモールド成形時に部分１３０の頂部に形成される。部分１３０はオイルの逆流のための解放部分１３６を含む。更に部分１３０が支持面として使用されるとき、解放部分１３６はその外径上に力を分散させる。図６は、部分１３０がシャフト１３２のショルダ上に係止されるような、ショルダ式取付け形状を示している。部分１３０のシャフト１３２に対する取り付けは、例えば接着結合で行われる。
【００２８】
流体圧軸受を製造する他の技術が図７に示されている。この設計では、スリーブ１４４に受け入れられたシャフト１４２の入口１４０に、圧力空気が供給される。シャフト１４２は球形部分１４６および１４８に連結されている。接着剤が部分１４６および１４８と、シャフト１４２との間に付与されている。Ｏ−リングシール１５０および１５２が部分１４６および１４８をそれぞれシャフト１４２に保持している。力Ｆsが部分１４６および１４８に加えられている。この力は入口１４０にて供給された空気圧力とバランスし、また間隙１５４の寸法を決定するために予め定められた制限で設定されている。供給される空気の流量が監視されて、間隙１５４の寸法を決定するようになす。軸受に所定の力Ｆsを加えることの代替として、部材１４６および１４８はクランプで保持することができる。これらのクランプは、圧力空気が供給されたときに軸受ブロックに大きな間隙１５４が形成できるようにする。間隙の寸法は供給空気の流量を監視することで測定され得る。接着のために使用された接着剤は、低粘性の嫌気性接着剤とされねばならない。球形部材１４６および１４８をシャフト１４２に装着するより前に、それらの部材の内径に沿って接着剤を付与しなければならない。正圧空気は、接着剤が流体圧軸受の内部に流入するのを防止し、Ｏ−リング１５０および１５２は接着剤が接着面積部分から滲み出るのを防止する。
【００２９】
図８は、他の実施例によるスピンドル組立体１６０の横断面図である。スピンドル１６０はディスク１６４を担持したローターハブ１６２を含み、シャフト１６６に回転連結されている。シャフト１６６は、カートリッジスリーブ１７２に受け入れられている上側半球形部分１６８および下側半球形部分１７０を含む。スリーブ１７２はシャフト１６６の軸承部１７４を受け入れている。シャフト１６６の上部はシール１７６で密閉され、これを通して軸承部１７４が延在している。ハブススペーサ１７８はローターハブ１６２に連結され、また永久磁石１８０を担持する。シャフト１６６はベース１８２に受け入れられ、また充填開口１８４を含む。充填開口１８４は通路１８６に連結しており、該通路はシャフト１６６の中心を延在している。通路１８６は中心通路１８８および先端通路１９０に連結している。作動において、オイルは中心通路１８８を通って通路１８６の中に流入し、先端通路１９０から流出する。これは、通路１８６内の矢印で示されている。
【００３０】
図９（Ａ）および（Ｂ）は他の実施例によるスピンドル２００の横断面図であり、熱補償のための技術を示すように位置されている。留意すべきは、潤滑剤の粘性は流体圧軸受の作動範囲にわたって変化するということである。この変化は、荷重能力、剛性、および軸受の出力消費に強調されて影響する。図９（Ａ）および（Ｂ）は流体圧軸受の内部の間隙寸法の変化によって、潤滑剤の粘性の変化を補償する技術を示している。一般に、間隙寸法は軸受温度が上昇するに連れて減少する。図９（Ａ）および（Ｂ）では、スピンドル２００は膨張スリーブ２０２と、スリーブ２０４と、シャフト組立体２０６とを含む。熱補償は、膨張係数の小さい材料をスリーブ２０４に使用することで達成される。同様に、膨張スリーブ２０２およびシャフト組立体２０６（半球形部分を含む）は、大きな膨張係数を有する材料で形成される。図９（Ａ）は膨張前のスピンドル２００を示し、図９（Ｂ）は熱膨張後の図９（Ａ）に示されるよりも高い温度でのスピンドル２００を示す。ライン２０８は２つの図面の間の膨張による位置の関連した変化を示す。加熱過程の間、軸受座は他の部材よりも格段に遅い速度で膨張する。膨張スリーブ２０２は、シャフトおよび軸受半球形部分の膨張速度と同じ速度で軸受座を引き離す。これは、軸受座が半球形部分へ向かう効果的な収縮を引き起こす。これは、間隙の実質的に均等な閉じを引き起こす。この技術はシャフトおよびスリーブの長さと無関係である。何故なら、それらは同一材料で作られているからである。２つの異なる材料間の熱膨張係数の差が約１４×１０-6／゜Ｃ場合、２５゜Ｃから７０゜Ｃまでの温度の変化は、３．５ｍｍの半径方向の半球形部分の間隙に、約２．２μｍの閉じを生じる。これらの膨張係数はそれぞれアルミニウムおよび４００系ステンレス鋼で与えられる。留意すべきは、膨張スリーブ２０２は軸受座に取り付けられている箇所で半径方向にて可撓性でなければならないことであり、これは軸受座が組立体の温度変化に応じて歪むのを防止するためである。
【００３１】
本発明では、流体圧軸受の界面は従来技術の設計よりも広い範囲にわたって膨張される。これは、増大した軸受剛性および安定性を与える。更に、復元モーメントは、軸承部の中心から軸受部材の外縁部へ延在する直線の長さに基づいて、決定される。典型的な従来技術の設計では、流体圧軸受の界面は回転軸線に対して特定の角度とされていた。しかしながら本発明によれば、界面と回転軸線との間の角度は鋭角、すなわち平行でない。これは内側部で狭い幅を有し、軸受外縁へ向かって拡がるようにすることで、達成される。軸受の湾曲面もまた滑らかな作動を容易にし、また外部荷重または衝撃または歳差運動の影響を減少させる。一般に、軸受に作用する力は、半球形部分を受入れ部分の内部でその中心のまわりに回転させる。この設計は、駆動シャフトの小さな傾斜がスラストプレートの長いレベルアームの先端を比較的大きな距離について移動させるような従来技術の平坦なスラストプレートの設計に比べて、損傷する可能性の小さいことは明白となろう。
【００３２】
本発明は好ましい実施例を参照して説明してきたが、当業者は本発明の精神および範囲から逸脱せずに、形状および詳細部に変更をなし得ることが認識されよう。例えば、本発明の流体圧軸受は、磁気ディスク記憶装置に使用される他の典型的な単一組立体に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による流体圧軸受を含む磁気ディスク記憶装置の分解斜視図である。
【図２】従来技術のスピンドル組立体の横断面図である。
【図３】図１に示されたスピンドル組立体の横断面図である。
【図４】回転式シャフトの設計に関する流体圧軸受カートリッジの横断面図である。
【図５】固定式シャフトの設計における流体圧軸受カートリッジの横断面図。
【図６】流体圧軸受の一部分の組み立てを示す横断面図。
【図７】本発明による流体圧軸受の組立体を示す横断面図。
【図８】他の実施例によるスピンドル組立体の横断面図。
【図９】（Ａ）および（Ｂ）は熱補償の技術を示す他の実施例の横断面図。
【符号の説明】
１０  磁気ディスク記憶装置
１２  ベース
１４  駆動スピンドル
１６  記憶ディスク
５０  スピンドル
５２  固定シャフト
５４，５６  半球形部分
５５  界面
５８  スリーブ
６０  ベース
６４，６６  半球形凹部
１００  スピンドル組立体
１０２  ハブ
１０４  シャフト
１０６，１０８  半球形部分
１１２，１１４  半球形受入れ部分
１２０  固定シャフト
１２１  ベース
１２２，１２３  半球形部分
１２４  回転スリーブ
１２６  通路
１３０  半球形部分
１３２  シャフト
１３４  オイル溝
１４２  シャフト
１４４  スリーブ
１４６，１４８  球形部分
１５４  間隙
１６２  ハブ
１６４  ディスク
１６６  シャフト
１６８，１７０  半球形部分
１７２  スリーブ
２００  スピンドル
２０２  膨張スリーブ
２０４  スリーブ
２０６  シャフト組立体
【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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