JPH11315827A - 滑り軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は減圧環境下にあっても潤滑流体
の漏洩のない滑り軸受を構成する事にある。 【解決手段】潤滑流体を磁性流体とすると共に、軸受内
部に膨張した潤滑流体を保持する空間を設け、この空間
から軸受外部へつながる通路から遠い部分へ磁性体を配
置して、磁性流体の漏洩を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軸を支える軸受，物
体を回転させるスピンドルモータ，円板状の情報記録媒
体に対して情報の記録再生を行う情報記録再生装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】通常、光ディスク装置や磁気ディスク装
置のような、回転する円板状の情報記録媒体に情報を記
録する装置では、同心円もしくは渦巻き状のトラックを
情報記録媒体上に設け、これに沿って情報が記録され
る。現実の装置においては、同心円もしくは渦巻きの中
心と回転中心のずれに起因するトラックの揺動や、軸受
の振動等があり、トラックに沿って情報の記録または再
生を行うためには、情報の記録再生を行うヘッドをこれ
らの揺動や振動に追従させ、ヘッドとトラックを精密に
位置決めする必要がある。情報記録媒体上の記録密度を
高くするためには、トラックの間隔は狭くする必要があ
り、これに伴ってヘッドとトラックの位置決め精度もよ
り厳しくする必要がある。

【０００３】ヘッドとトラックをより精密に位置決めす
るためには、トラックの揺動や振動を少なくする事が有
効であり、特に軸受の振動を低減するためには従来用い
られていた転がり軸受をすべり軸にする事が有効であ
る。この事から、円板状の情報記録媒体を支える軸受を
滑り軸受とする事が、光ディスクや磁気ディスク装置を
高密度化する上で有効である。転がり軸受を滑り軸受に
変更した場合、潤滑流体の漏洩が問題となるが、この問
題に対しては潤滑流体を磁性流体とし、磁気シールを用
いる方法がこれまでに提案されている。

【０００４】潤滑流体として磁性流体を用いる滑り軸受
に関しては、論文誌「トライボロジスト」第４１巻第６
号，４６４ページに記載がある。

【０００５】磁気シールに関しては、特開平3−51514号
公報，特開平5−280545 号公報等の特許が出願されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】滑り軸受の組み立て時
には、潤滑流体に微細な気泡が混入する事がある。この
気泡の混入は、通常大気圧下の使用では問題にならない
事もある。しかし、潤滑流体に気泡の混入した滑り軸受
が減圧環境下に置かれた場合、混入した気泡が膨張して
潤滑流体を軸受外部に漏洩させてしまい、軸受周囲の環
境を汚染したり、軸受の潤滑流体が不足して軸受性能が
劣化する。軸受からの潤滑流体の漏洩を防ぐために、潤
滑流体を磁性流体とし、磁気シールを用いる方法が従来
提案されているが、通常用いられる永久磁石と、磁性流
体の組み合わせでは、磁気シールの耐圧は１０ｋＰａ程
度が限度である。よって、磁気シールを有する滑り軸受
であっても大気圧から１０ｋＰａ以上低い環境に置いた
場合、やはり潤滑流体の漏洩が起こる。

【０００７】動作環境が通常大気圧であっても、輸送の
途中で航空貨物等を利用する場合、貨物室は減圧環境と
なる。例えば、軸受を積んだ飛行機が高度１００００ｍ
を飛んだ場合、その場所における大気圧は約２６.５ｋ
Ｐａ となる。地上との圧力差は約７４.８ｋＰａ にも
なり、磁気シールでは潤滑流体を保持できず、輸送中に
周囲を汚染したり、性能が劣化する事が考えられる。

【０００８】前述の通り、光ディスク装置や磁気ディス
ク装置を高密度化する上で、滑り軸受を用いる事が有効
であるが、滑り軸受を用いた光ディスク装置や磁気ディ
スク装置を減圧環境下に置いた場合には、上述の問題が
発生する。

【０００９】本発明の目的は、減圧環境下や、航空便を
用いて輸送した場合においても性能の劣化や周囲の汚染
のない滑り軸受，スピンドルモータ，情報記録再生装置
を構成する事にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】ハウジングと、前記ハウ
ジングの内部に軸受メタルと潤滑流体を有し、前記潤滑
流体が磁性流体である滑り軸受を、ハウジング内部に空
間と、前記空間とハウジング外部との間に、空気が出入
り可能な通路とを有し、さらにハウジング内部に磁石を
有し、前記磁石の作り出す磁場により、前記磁性流体が
前記通路から離れた位置に吸引される事を特徴とする滑
り軸受とする。

【００１１】ハウジングと、前記ハウジングの内部に軸
受メタルと潤滑流体を有し、前記潤滑流体が磁性流体で
ある滑り軸受を、ハウジング内部に軸を環状に取り囲む
形の空間と、前記空間とハウジング外部との間に、空気
が出入り可能な通路を有し、前記通路が前記ハウジング
と前記軸の側面との間の隙間であるとともに、さらにハ
ウジング内部に磁石を有し、前記磁石の作り出す磁束を
前記空間の外周部へ導く磁性体を有する事を特徴とする
滑り軸受とする。

【００１２】ハウジングと、前記ハウジングの内部に軸
受メタルと潤滑流体を有し、前記潤滑流体が磁性流体で
ある滑り軸受を、ハウジング内部に軸を環状に取り囲む
形の空間と、前記空間とハウジング外部との間に、空気
が出入り可能な通路を有し、前記通路が前記ハウジング
と前記軸の側面との間の隙間であるとともに、さらに前
記空間の外周部に前記磁性流体を吸引する磁石を有する
事を特徴とする滑り軸受とする。

【００１３】回転軸と、これを支える軸受と、回転軸に
固定されたロータと、軸受に固定されたステータとを有
し、前記ロータまたはステータに所定の電流を供給する
事により両者の間に作用するトルクによって、前記回転
軸が前記軸受の周りに回転するスピンドルモータを前記
軸受が請求項１に該当する事を特徴とするスピンドルモ
ータとする。

【００１４】円板状の形状をし、その表面に磁気的に情
報を記録する記録媒体と、前記記録媒体に対して磁気的
方法で情報を記録再生する磁気ヘッドと、前記記録媒体
を回転させるスピンドルモータと、前記磁気ヘッドを前
記記録媒体の半径方向に移動させるアクチュエータと、
装置外部からの命令によって前記スピンドルモータと、
前記アクチュエータと、磁気ヘッドを動作させて前記媒
体上の所定の位置に対して情報の記録再生を行うシステ
ムコントローラを有し、前記磁気ヘッドが、前記記録媒
体の回転によって生ずる流体力により、前記記録媒体か
ら浮上しながら前記媒体と相対運動をするスライダに搭
載されている磁気ディスク装置を、前記記録媒体と、前
記磁気ヘッドと、前記スピンドルモータと、前記アクチ
ュエータとが、装置外部と、フィルターを設けた通気口
を通して空気の出入りが可能な空間に設置されており、
かつ前記スピンドルモータである事を特徴とする磁気デ
ィスク装置とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１から図６を用いて、本発明の
実施の形態の第１の例について説明する。図１は本発明
の実施の形態の第１の例であるスピンドルモータの断面
図、図２は油溜めの様子の説明図、図３は図１のヨーク
がない場合の油溜めの説明図、図４，図５は軸受メタル
近傍の構造の説明図、図６は磁気ディスク装置の断面図
である。

【００１６】本発明の実施の形態の第１の例であるスピ
ンドルモータは、図１に示すように、軸１，これを支え
る軸受ユニット２，軸１に固定されたハブ３，軸受ユニ
ット２を固定するベース４，ハブ３に固定された駆動磁
石５，コイル６，鉄心７から構成されている。軸１は、
軸受ユニット２により、スラスト方向，ラジアル方向の
両方の向きに対して後述する方法で固定され、その中心
軸の周りに回転可能となっている。コイル６に所定の電
流を流すと、鉄心７に磁化が生じて、駆動磁石５との間
に電磁気的な力が作用する。

【００１７】この力により、軸１，ハブ３，駆動磁石５
がその中心軸の周りに回転する。ハブ３には、スペーサ
１０を挟んで２枚の磁気ディスク８，９が、クランパ１
１，ネジ１２によって固定されており、これらもハブ３
と一緒に回転する。ハブ３に錆びが発生すると、酸化物
の微粒子が発生する。これが磁気ディスク８，９に付着
すると、ヘッドクラッシュの原因となる。よって、ハブ
３は錆びの生じない材質で作られている事が望ましい。
また、駆動磁石５が作る磁束が磁気ディスク８，９の部
分に漏洩すると、記録された情報が破壊される恐れがあ
るので、ハブ３を磁性を有する材質で作って磁気回路を
構成し、駆動磁石５の作る磁束が磁気ディスク８，９の
部分に漏れないようにする事が望ましい。

【００１８】これらの事から、ハブ３はSUS420J2，SUS4
40C のような磁性を有するステンレスで形成する事が望
ましい。このように、本発明の実施の形態の第１の例で
あるスピンドルモータを磁気ディスク装置へ応用する事
で、磁気ディスクを回転させる事ができる。

【００１９】軸受ユニット２は図１に示すように、メタ
ルハウジング１３，スラスト受け１４，ふた１５，軸受
メタル１６，１９，ヨーク１７，２０，磁石１８から構
成されている。メタルハウジング１３，スラスト受け１
４，ふた１５が、磁性流体２１を保持するハウジングを
構成している。図１中で磁性流体２１は黒く塗りつぶし
て表示してある。磁性流体２１には、気泡２２が混入し
ている。軸受メタル１６，１９は後述する構造をしてお
り、軸１をラジアル方向に支持している。駆動磁石５と
鉄心７は図１の上下方向に関して、中心位置をずらした
形で設置してあり、駆動磁石５は鉄心７から図１の下方
向への吸引力を受ける。この力はハブ３，軸１へと作用
し、軸１をスラスト受け１４に押し付ける力となる。こ
の力によって、軸１はスラスト受け１４に押し付けられ
る。図１に示すように、軸１の端面は球面状に加工され
ており、スラスト受け１４はピボット軸受となってい
る。このピボット軸受によって、軸１はスラスト方向に
位置決めされる。

【００２０】メタルハウジング１３，スラスト受け１
４，ふた１５で構成される空間内に磁性流体２１を保持
するために、磁石１８が同じ空間内に設置されている。
磁石１８は、通常の永久磁石材料を用いる事ができ、図
１に記載された矢印の方向に磁化されている。磁性流体
２１は軸受メタル１６，１９と軸１の間を潤滑する潤滑
流体なので、軸受メタル１６，１９と軸１の間にはでき
る限り潤沢に供給される事が望ましい。そのためには、
軸１を磁性材料で作り、磁石５で部分的に磁化させて軸
１に磁性流体２１を吸着させる事が有効である。また、
軸１に錆びが発生した場合、磁性流体２１中に酸化物の
微粒子が混入する事となり、軸受性能を劣化させる。

【００２１】これらの事から、軸１の材質もSUS420J2，
SUS440C のような磁性を有するステンレスである事が望
ましい。軸１の材質をSUS420J2，SUS440C のような磁性
を有するステンレスとした場合、焼き付き，摩耗等の問
題を考えると、これと摺動する軸受メタル１６，１８，
スラスト受け１４の材質はステンレスとは異なる材質、
例えば黄銅等の銅系の合金を用いる事が望ましい。

【００２２】磁性流体２１には気泡２２が混入してお
り、減圧環境下ではこの気泡２２が膨張する。軸受メタ
ル１６とふた１５の間には油溜め２３が設けられてお
り、気泡２２によって押し出された磁性流体２１はここ
に保持される。減圧環境下で気泡２２によって押し出さ
れた磁性流体２１が、ふた１５と軸１側面との隙間であ
る隙間２４から漏洩しないように、軸受メタル１６の外
側にヨーク１７が設けられている。気泡２２のような気
泡は一般に潤滑流体には混入しない事が望ましいが、現
実の組み立て工程では、混入をなくす事は困難であり、
気泡が混入しても性能劣化，周囲の汚染を引き起こさな
い構造が必要となる。

【００２３】図２，図３を用いて、ヨーク１７の機能に
ついて説明する。図２は図１の油溜め２３近傍の拡大図
である。図２の上は通常大気圧時、下は減圧時である。
ヨーク１７は磁性材料で出来ている。ヨーク１７も錆び
が発生すると、軸受性能を劣化させるので、SUS420J2，
SUS440C のような磁性を有するステンレスで作る事が望
ましい。図１に示すように、ヨーク１７は磁石１８と接
触しており、磁石１８の作る磁場により磁化が生じてい
る。軸受メタル１６は銅系の合金によって作られている
ので、磁性を持っていない。よって、通常大気圧におい
ても図２の上のように、油溜め２３内の磁性流体２１は
ヨーク１７に吸い寄せられる。

【００２４】減圧環境下に置いた場合、図１の気泡２２
が膨張し、その体積分の磁性流体２１が油溜め２３内に
流入する。磁性流体２１はヨーク１７に吸い寄せられる
ので、図２の下のように、油溜め２３の半径の大きい方
から磁性流体２１に満たされて行く。よって、ふた１５
と軸１側面の間の隙間２４の部分には空気しか存在せ
ず、図１の気泡２２が膨張しても磁性流体２１は隙間２
４からは漏洩しない。この場合、混入した気泡の膨張に
応じた油溜め２３の体積が必要である。

【００２５】次にヨーク１７がない場合について説明
し、ヨーク１７の必要性を述べる。図３は図１の油溜め
２３近傍の拡大図であるが、ヨーク１７がない所だけが
違っている。前述の通り、軸１が磁性材料からできてい
る事が望ましい。この場合、軸１は磁石１８の作る磁場
で磁化されるので、磁性流体２１は油溜め２３の中で軸
１に吸い寄せられ、図３の上のようになる。減圧環境下
では、やはり気泡２２は膨張し、その体積分の磁性流体
２１は油溜め２３の中に入って来る。ヨーク１７がない
場合、磁性流体２１は軸１に吸引されるので、図３の下
のように、油溜め２３は軸１に近い方から磁性流体２１
に満たされる。図３の下のように、隙間２４は磁性流体
２１でふさがれた状態からさらに圧力が下がった場合、
気泡２２，油溜め２３に閉じ込められた空気が膨張する
ので、磁性流体２１は隙間２４から軸受外部に漏洩す
る。

【００２６】ヨーク１７がない場合でも、図３の下側の
状態になるまでは、油溜め２３はその機能を果すが、中
に空気が閉じ込められるので、その体積は一部しか有効
に作用しない。これに比較してヨーク１７がある場合、
油溜め２３は隙間２４から遠い所から磁性流体２１に満
たされるので、油溜め２３の体積全てを有効に活用する
事ができる。ヨーク１７を、図１の上下方向に着磁した
磁石としても同じ効果が得られる。ヨーク１７がある場
合においても、軸１は磁石１８によって磁化されている
ので、油溜め２３内の磁性流体２１は軸１にも吸引され
る。しかし、ヨーク１７は磁石１８に密着してるのに対
し、軸１は磁石１８から離れているので、ヨーク１７の
磁化は軸１の油溜め２３の部分の磁化よりも大きく、ヨ
ーク１７の吸引力の方が軸１の吸引力よりも大きくな
る。よってヨーク１７がある場合は、油溜め２３内の磁
性流体２１はヨーク１７に吸引される。

【００２７】図４（ａ)，(ｂ）に軸受メタル１６とヨー
ク１７の構造をより詳細に記載したものを示す。上は平
面図、下は断面図である。軸受メタル１６は４個の軸受
面３１，３２，３３，３４と４本の油溝３５，３６，３
７，３８を有している。軸１は図４に記載の方向から見
て反時計回りに回転し、くさび膜効果により、軸受面３
１，３２，３３，３４と軸１側面に作用する流体力によ
って軸１をラジアル方向に支持する。ヨーク１７は軸受
メタル１６の外周に位置している。軸受メタル１９は軸
受メタル１６と、ヨーク２０はヨーク１７と同じ構造を
している。ヨーク２０はなくても良いのであるが、コス
ト低減のためには同じ部品を使う事が望ましいので、同
じ構造となっている。

【００２８】図４（ａ)，(ｂ）では、所謂４円弧軸受の
場合について説明しているが、図５（ａ)，(ｂ）のよう
に３円弧軸受とする事も可能である。

【００２９】図６に図１から図５を用いて説明したスピ
ンドルモータを搭載した磁気ディスク装置の断面図を示
す。ベース４に軸受ユニット２が取り付けられ、軸受ユ
ニット２で規定される回転軸の回りにハブ３が回転する
事、ハブ３には磁気ディスク８，９，スペーサ１０がク
ランパ１１，ネジ１２で固定されている事は、上述の通
りである。コネクタ５２によりこの磁気ディスク装置は
装置外部と接続され、電力の供給や情報の記録再生の命
令を受けると共に、記録する情報を受け取ったり、再生
した情報を出力する。基板５１にはこの磁気ディスク装
置を動作させるための電気回路が構成されている。

【００３０】コネクタ５２から電力の供給を受けると、
基板５１は、図６のハブ３内に設けられた、図１のコイ
ル６に所定の電流を供給し、ハブ３とこれに固定された
磁気ディスク８，９が回転する。磁気ディスク８，９に
は同心円状に複数のトラックが設けられており、情報は
このトラックに沿って形成された磁気的なマークによっ
て記録されている。図６に示すように、磁気ディスク９
の上面に設けられたトラックに対してはヘッド６３が、
磁気ディスク９の下面に設けられたトラックに対しては
ヘッド６４が、磁気ディスク８の上面に設けられたトラ
ックに対してはヘッド６５が、磁気ディスク８の下面に
設けられたトラックに対してはヘッド６６が、情報の記
録再生を行う。

【００３１】情報を記録再生するためには、ヘッド６
３，６４，６５，６６を磁気ディスク８，９の半径方向
へ動かして、所定のトラックの位置に位置決めする必要
がある。この機能を行うのが、軸５５，アクチュエータ
軸受５６，アーム５９，６０，６１，６２，コイル５
７，磁気回路５８である。軸５５はベース４に固定され
ており、アクチュエータ軸受５６は軸５５の中心軸の周
りに回転する。アクチュエータ軸受５６にはアーム５
９，６０，６１，６２が固定されており、アーム５９，
６０，６１，６２の先端にヘッド６３，６４，６５，６
６が固定されている。アクチュエータ軸受５６が軸５５
の中心軸の周りに回転する事により、ヘッド６３，６
４，６５，６６は磁気ディスク８，９の半径方向に移動
する。

【００３２】アクチュエータ軸受５６にはコイル５７が
固定されている。コイル５７には磁気回路５８によって
磁場が印加されており、電流を流す事によりローレンツ
力が作用し、アクチュエータ軸受５６を回転させるトル
クとなる。磁気ディスク９の上面に設けられたトラック
内には、そのトラックとヘッド６３との位置ずれを示す
信号を発生させるためのマークが設けられており、この
マークの上をヘッド６３が通過した時にヘッド６３から
発生する信号は基板５１に入力され、基板５１内の電気
回路で位置ずれを示す信号に変換される。この信号をコ
イル５７にフィードバックする事で、ヘッド６３を磁気
ディスク９の上面に設けられた所定のトラック上に位置
決めする。ヘッド６４，６５，６６を所定のトラック上
に位置決めする方法も同様である。

【００３３】コネクタ５２から信号の記録の命令が入力
された場合、基板５１は命令に基づいてどのトラックに
記録を行うかを決定する。以下、このトラックが磁気デ
ィスク９の上面に設けられているとして説明を行う。他
の面に設けられていた場合についても同様である。決定
を行った後、基板５１はコイル５７に電流を供給してヘ
ッド６３を記録を行うトラック上に位置決めする。トラ
ック上には個々のトラックを識別するマークが設けられ
ており、このマークから得られた信号によって、ヘッド
６３が所定のトラック上に位置決めされたか否かを確認
できる。所定のトラック上に位置決めされていなかった
場合、基板５１は５７に改めて電流の供給を行い、再度
位置決めを行う。所定のトラック上への位置決めが確認
された後、基板５１はヘッド６３に記録すべき情報に対
応した電流を流し、そのトラック上に磁気的なマークを
形成して情報を記録する。

【００３４】コネクタ５２から信号の再生の命令が入力
された場合、基板５１は命令に基づいてどのトラックか
ら再生を行うかを決定する。以下、このトラックが磁気
ディスク９の上面に設けられているとして説明を行う。
他の面に設けられていた場合についても同様である。所
定のトラックに対する位置決めの方法は記録の場合と同
様である。所定のトラックへの位置決めが確認された
後、基板５１はヘッド６３から得られた信号に所定の処
理を加えてコネクタ５２から出力する。

【００３５】ベース４にはふた６７が取り付けられてお
り、両者の間は密封されており、両者の隙間からは空気
の出入りはできないようになっている。また、ベース４
と軸受ユニット２の間も密封されており、この両者の隙
間からも空気の出入りはできないようになっている。ベ
ース４と軸５５の間も同様に密封されている。ハブ３内
に存在するコイル６や、ヘッド６３，６４，６５，６
６，コイル５７と基板５１の間で電気的信号や電磁気的
エネルギーをやりとりするために、ベース４にはコネク
タ５４が、基板５１にはコネクタ５３が設けられてい
る。

【００３６】コネクタ５３と５４は接続されており、基
板５１と、ハブ３内に存在するコイル６や、ヘッド６
３，６４，６５，６６，コイル５７とは信号やエネルギ
ーのやり取りをする事ができる。コネクタ５４とベース
４の間も密封されており、コネクタ５４自身も空気が出
入り出来ない構造となっている。ベース４にはフィルタ
６８が設けられており、フィルタ６８を通ってのみ、ベ
ース４とふた６７の間の空間と装置外部とは空気が出入
りできる。通常の環境においては、ベース４とふた６７
の間の空間には通常大気圧の空気が充満している。

【００３７】ヘッド６３は、図７に示すように、スライ
ダ７１と磁気ヘッド７２から構成されている。ヘッド６
３の位置における、磁気ディスク９の回転によるディス
ク周速はＶであり、図７中でＶの近傍に描かれた矢印の
方向に回転している。前述の通り、ベース４とふた６７
の間の空間には通常大気圧の空気が充満しているので、
磁気ディスク９の回転に伴って、磁気ディスク９の近傍
には空気流が発生する。この空気流に起因する流体力に
よってスライダ７１は磁気ディスク９から所定の間隔ｈ
を保って浮上している。情報の記録再生は、スライダ７
１に取り付けられた磁気ヘッド７２によって行うが、ス
ライダ７１と磁気ディスク９の間隔ｈが大き過ぎると情
報の記録再生が困難となり、小さ過ぎるとスライダ７１
と磁気ディスク９が何かの原因で衝突する危険性が大き
くなる。よって、スライダ７１と磁気ディスク９の間隔
ｈは一定の範囲の中に収まっている必要がある。

【００３８】スライダ７１と磁気ディスク９の間隔ｈに
影響を与えるパラメータとして、ベース４とふた６７の
間の空間の圧力がある。ベース４とふた６７の間の空間
が密閉されていた場合、例えば装置の動作に起因する温
度上昇や、周囲の環境の温度の変化によってベース４と
ふた６７の間の空間の圧力が変化してしまう。これに起
因して、スライダ７１と磁気ディスク９の間隔ｈが変化
してしまう。通常、磁気ディスク装置は通常の大気圧化
で使用される。よって、ベース４とふた６７の間の空間
と装置外部とで、空気の出入りができるようになってい
れば、ベース４とふた６７の間の空間の圧力はほぼ一定
に保つ事ができる。

【００３９】磁気ディスク９は図７に示すように、基板
７５の上に磁気記録膜７４、その上に保護膜７３を成膜
した構造となっている。磁気記録膜７４にかかれている
矢印は、磁気記録膜７４内の磁化の方向を示しており、
磁化のパターンによってマークを形成し、情報を記録し
ている。ベース４とふた６７の間の空間を充満している
空気に塵埃が混入していた場合、この塵埃がスライダ７
１と磁気ディスク９の間に噛み込まれると、磁気記録膜
７４が破壊され、記録されていた情報が破壊される。

【００４０】これを防ぐために保護膜７３が成膜されて
いるのが、塵埃の硬さ，大きさ，個数によっては、保護
膜７３を突き破って、磁気記録膜７４が破壊される恐れ
がある。よって、ベース４とふた６７の間の空間を充満
する空気の中には殆ど塵埃を含まない事が望ましい。こ
の磁気ディスク装置の組み立てをクリーンルームのよう
な清浄な環境で行えば、組み立て直後に関して言えば、
ベース４とふた６７の間の空間を充満する空気の中に塵
埃を殆ど含まない状態とする事ができる。

【００４１】前述の通り、ベース４とふた６７の間の空
間と、装置外部とは空気が出入りできる事が望ましい。
装置外部は通常の環境である事が多いので、一般には空
気に塵埃が混入している。よって、空気が出入りできる
場所を制限し、そこにフィルター６８を設け、装置外部
からベース４とふた６７の間の空間に空気が入って来る
時に、塵埃を除去する。こうする事で、ベース４とふた
６７の間の空間を充満する空気を清浄に保つと同時に、
圧力をほぼ一定とする事ができる。

【００４２】この磁気ディスク装置が減圧環境に置かれ
た場合、軸受ユニット２内の気泡２２が膨張するが、軸
受ユニット２は前述の構造をしており、磁性流体２１の
漏洩は起こらず、周囲を汚染や軸受の性能が劣化は発生
しない。

【００４３】通常の磁気ディスク装置では、同心円状の
トラックを情報記録媒体上に設け、これに沿って情報が
記録される。現実の装置においては、同心円の中心と回
転中心のずれに起因するトラックの揺動や、軸受の振動
等があり、トラックに沿って情報の記録または再生を行
うためには、情報の記録再生を行う磁気ヘッドをこれら
の揺動や振動に追従させ、ヘッドとトラックを精密に位
置決めする必要がある。情報記録媒体上の記録密度が高
くするためには、トラックの間隔は狭くする必要があ
り、これに伴ってヘッドとトラックの位置決め精度もよ
り厳しくする必要がある。

【００４４】ヘッドとトラックをより精密に位置決めす
るためには、トラックの揺動や振動を少なくする事が有
効であり、特に軸受の振動を低減するためには従来用い
られていた転がり軸受をすべり軸にする事が有効であ
る。この事から、円板状の情報記録媒体を支える軸受を
滑り軸受をする事が、磁気ディスク装置を高密度化する
上で有効である。転がり軸受を滑り軸受に変更した場
合、潤滑流体の漏洩が問題となるが、この問題に対して
は潤滑流体を磁性流体とし、磁気シールを用いる方法が
これまでに提案されている。

【００４５】前述の通り、滑り軸受の組み立て時には、
潤滑流体に微細な気泡が混入する事がある。この気泡の
混入は、通常大気圧下の使用では問題にならない事もあ
る。しかし、潤滑流体に気泡の混入した滑り軸受が減圧
環境下に置かれた場合、混入した気泡が膨張して潤滑流
体を軸受外部に漏洩させてしまい、軸受周囲の環境を汚
染したり、軸受の潤滑流体が不足して軸受性能が劣化す
る。軸受からの潤滑流体の漏洩を防ぐために、潤滑流体
を磁性流体とし、磁気シールを用いる方法が従来提案さ
れているが、通常用いられる永久磁石と、磁性流体の組
み合わせでは、磁気シールの耐圧は１０ｋＰａ程度が限
度である。よって、磁気シールを有する滑り軸受であっ
ても大気圧から１０ｋＰａ以上低い環境に置いた場合、
やはり潤滑流体の漏洩が起こる。

【００４６】動作環境が通常大気圧であっても、輸送の
途中で航空貨物等を利用する場合、貨物室は減圧環境と
なる。例えば、軸受を積んだ飛行機が高度１００００ｍ
を飛んだ場合、その場所における大気圧は約２６.５ｋ
Ｐａ となる。地上との圧力差は約７４.８ｋＰａ にも
なり、磁気シールでは潤滑流体を保持できず、輸送中に
周囲を汚染したり、性能が劣化する事が考えられる。

【００４７】前述の通り、磁気ディスク装置を高密度化
する上で、滑り軸受を用いる事が有効であるが、滑り軸
受を用いた磁気ディスク装置を減圧環境下に置いた場合
には、上述の問題が発生する。本発明により、減圧環境
下や、航空便を用いて輸送した場合においても性能の劣
化や周囲の汚染のない滑り軸受，スピンドルモータ、こ
れらを用いた高密度磁気ディスク装置が構成可能であ
る。

【００４８】図８〜図１０を用いて、本発明の実施の形
態の第２の例について説明する。図８は本発明の実施の
形態の第２の例であるスピンドルモータの断面図、図９
は油溜めの様子の説明図、図１０は軸受メタルの構造図
である。

【００４９】本発明の実施の形態の第２の例において
は、光ディスク装置へ応用した例について説明する。

【００５０】図８に示す、本発明の実施の形態の第２の
例であるスピンドルモータの軸１，軸受ユニット２，ハ
ブ３，ベース４，駆動磁石５，コイル６，鉄心７，メタ
ルハウジング１３，スラスト受け１４，ふた１５，磁石
１８，磁性流体２１の構造，機能は本発明の実施の形態
の第１の例の場合と同様である。第１の例の場合と同
様、磁性流体２１には気泡２２が混入している。第１の
例の場合と異なり第２の例においては、ヨーク１７，２
０が設けられていない他、油溜め２３内に磁石４１が設
けられている。また、軸１にはチャッキング機構４３が
固定されており、軸１が回転する事により、チャッキン
グ機構４３に取り付けられた光ディスク４２を回転させ
る事が出来る。軸受メタル４５，４６の構造については
後述する。このように、本発明の実施の形態の第２の例
であるスピンドルモータを光ディスク装置へ応用する事
で、光ディスクを回転させる事ができる。

【００５１】図９を用いて、磁石４１の機能について説
明する。磁石４１は通常の磁石材料を用いる事ができ、
図９の上側で示したように着磁されている。このため、
油溜め２３内の磁性流体２１は磁石４１に吸引される。
このスピンドルモータを減圧環境に置いた場合、図８の
気泡２２が膨張する。膨張した体積分の磁性流体２１
が、油溜め２３内に流入する。流入した磁性流体２１は
図９の下側のように磁石４１に吸引されるので、隙間２
４からは空気のみが漏洩し、磁性流体２１は漏洩しな
い。通常の光ディスク装置では、スピンドルモータは装
置外部と空気の出入りが出来る空間に設置されている。
このため、光ディスク装置を減圧環境に置いた場合、ス
ピンドルモータも必然的に減圧環境に置かれる事にな
る。本発明の実施の形態の第２の例であるスピンドルモ
ータを光ディスクに応用した場合、減圧環境においても
周囲の汚染や性能の劣化のない光ディスク装置を構成可
能である。

【００５２】図１０（ａ)，(ｂ）に、図８の軸受メタル
４５，４６の構造を示す。軸受面の形状は真円となって
いる。図８に示すように、軸１にはグルーブ４４が設け
られており、この部分で発生する流体力により、軸１を
ラジアル方向に支持する。

【００５３】

【発明の効果】本発明により、減圧環境下や、航空便を
用いて輸送した場合においても性能の劣化や周囲の汚染
のない滑り軸受，スピンドルモータ，磁気ディスク装
置，光ディスク装置が構成可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の例であるスピンドルモー
タの断面図。

【図２】油溜めの拡大図。

【図３】油溜めの拡大図。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は軸受メタルおよびヨークの
構造を示す平面図及び同図（ａ）の断面図。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は軸受メタルおよびヨークの
構造を示す平面図及び同図(ａ)の断面図。

【図６】磁気ディスク装置の構造図。

【図７】ヘッドの構造図。

【図８】本発明の実施の形態の例であるスピンドルモー
タの断面図。

【図９】油溜めの拡大図。

【図１０】（ａ）及び（ｂ）は軸受メタルの構造を示す
平面図及び同図（ａ）の断面図。

【符号の説明】

１，５５…軸、２…軸受ユニット、３…ハブ、４…ベー
ス、５…駆動磁石、６，５７…コイル、７…鉄心、８，
９…磁気ディスク、１０…スペーサ、１１…クランパ、
１２…ネジ、１３…メタルハウジング、１４…スラスト
受け、１５，６７…ふた、１６，１９，４５，４６…軸
受メタル、１７，２０…ヨーク、１８，４１…磁石、２
１…磁性流体、２２…気泡、２３…油溜め、２４…隙
間、３１，３２，３３，３４…軸受面、３２，３６，３
７，３８…油溝、４２…光ディスク、４３…チャッキン
グ機構、４４…グルーブ、５１，７５…基板、５２，５
３，５４…コネクタ、５６…アクチュエータ軸受、５８
…磁気回路、５９，６０，６１，６２…アーム、６３，
６４，６５，６６…ヘッド、６８…フィルタ、７１…ス
ライダ、７２…磁気ヘッド、７３…保護膜、７４…磁気
記録膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新居 勝敏 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 河野 敬 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 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 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングと、前記ハウジングの内部に軸
   受メタルと潤滑流体を有し、前記潤滑流体が磁性流体で
   ある滑り軸受において、ハウジング内部に空間と、前記
   空間とハウジング外部との間に、空気が出入り可能な通
   路とを有し、さらにハウジング内部に磁石を有し、前記
   磁石の作り出す磁場により、前記磁性流体が前記通路か
   ら離れた位置に吸引される事を特徴とする滑り軸受。