JP2000306319A

JP2000306319A - スピンドルモータとそれを用いた磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP2000306319A
Application number: JP11344211A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Arai; 勝敏新居; Masaru Muranishi; 勝村西; Shozo Saegusa; 省三三枝; Takeshi Takahashi; 高橋　　毅; Kenji Tomita; 謙二富田; Takashi Matsuki; 俊松木; Yuichi Yanase; 裕一柳瀬; Mitsusachi Tsuyuki; 光幸露木; Shinobu Yoshida; 忍吉田; Hiroshi Nishida; 博西田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2019-12-03
Also published as: US20030011929A1; US6771460B2; US20020196582A1; JP4215365B2; US6469866B1; US6680814B2; KR20000058038A; KR100370897B1

Abstract

(57)【要約】【課題】回転系を有する電子装置の高さを小さくする
と、軸受部の軸方向の高さも小さくする必要がある。軸
受部又は軸受装置が小さくなると軸受幅も短くなり、必
要な軸支持剛性が得らず、耐衝撃性が低下するなどの問
題がある。【解決手段】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する。また、磁性流
体を軸受の潤滑油として使用し、永久磁石をラジアル軸
受とスラスト軸受間に配置して、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う。

Description

【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１
０−２６７０３６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１０−２
６７０３６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〜６
ｍｍ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、３
ｍｍ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
った直径の半分をいう。

【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、ラジアル軸受の軸受内径Ｄと軸受幅Ｌの関係
が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５ｍ
ｍ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、１
２．５ｍｍ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１
８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３
０ｇ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Ｐ_R（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Ｐ
_R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Ｐ
_T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Ｐ_T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Ｋ_R）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Ｋ_T）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・Ｋ_T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・l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l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、１０
９、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δ_r、軸方向のｒの位置での微小変
位をδ_aとすると、ラジアル軸受７の部分ではＫ_R・δ_r
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Ｋ_T・δ_a・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＝Ｋ_R・δ_r・Ｌ₂＋Ｋ_T・δ_a・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６．５ｍ
ｍ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、１００
０Ｇ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Ｋ_T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、Ｋ_T＝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１０
６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１０
３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１０
６、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１０
７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１
０７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６−２２３４９
４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、ｘ
１、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】

【００５９】

【数２】

【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１
０３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】

【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１
２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１
０７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１
０６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ｈ
ｔ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、ｈ
ｔ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１
１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１０
２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１
１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１２
１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１
３１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１０
８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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三枝省三神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者高橋毅神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者富田謙二神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者松木俊神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者柳瀬裕一茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者露木光幸神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者吉田忍茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者西田博神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者河上和彦茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims

【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、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、前記動圧ラジアル軸受の内径Ｄと
軸受幅ＬがＬ／Ｄ＜１の関係になるように構成したこと
を特徴とする磁気ディスク装置。
【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１個の動圧ラジアル軸
受と、この動圧ラジアル軸受と前記スラスト軸受間にリ
ング状の永久磁石を配置し、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軸と、
前記スピンドルモータと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
動圧ラジアル軸受の内径Ｄと軸受幅Ｌの関係がＬ／Ｄ＜
１としたことを特徴とす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１個
の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リング状の永久磁石を配置する
とともに、軸受の潤滑油として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、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、かつ前記した動圧ラジアル
軸受の内径Ｄと軸受幅Ｌの関係がＬ／Ｄ＜１としたこと
を特徴とする。
【請求項４】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
た軸受ケースに配置され、前記回転軸は、動圧ラジアル
軸受及び前記動圧スラスト軸受により支持され、前記動
圧ラジアル軸受の軸受内径Ｄと軸受幅Ｌが、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、
前記磁気ディスクを支持しており、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０．２〜０．５の範囲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】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、前記軸受部材に設けられた動圧ラジアル軸受及
び動圧スラスト軸受により支持され、前記動圧ラジアル
軸受の軸受内径Ｄと軸受幅Ｌが、Ｌ／Ｄ＜１である磁気
ディスク装置。
【請求項１６】請求項１６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１７記載の磁気ディスク装置であ
って、更に前記ハブと、前記ケースとの間に、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、前記軸受部材に設けられた動圧ラジアル軸受及
び動圧スラスト軸受により支持され、前記動圧ラジアル
軸受の軸受内径Ｄと軸受幅Ｌが、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。