軸受装置、 スィ ングアーム用プロ ックおよびディスク駆
明
田
技術分野
本発明は、 軸受装置、 スイングアーム用ブロ ックおよびディスク駆動 装置に関する。
背景技術
ボールベアリ ングを使用 した軸受装置は、 ハー ドディスク ドライブ装 置 (以下、 H D D とい う。 ) や、 デジタルバーサタイルディ スク装置
(以下、 D V Dという。 ) や、 スキャナ装置などに搭載されるもので、 ハー ドディスク、 デジタルバーサタイルディスク等のディスク、 磁気へ ッ ドが取り付けられるスイングアーム、 ポリ ゴンミ ラー等を高速回転さ せたり、 高速駆動させる際に使用される。
ディスク駆動装置の一種である H D Dは、 高性能化、 すなわち高速化. 高容量化 高信頼性などが要求されている。 このよ う な高度な要求を満 足させるために、 磁気へッ ドが取り付けられたスイ ングアームに対して も厳しい要求がなされている。
スイングアームに要求される特性の第 1は、 磁気へッ ドがディスク上
の目的の読み出しまたは記録の位置に到達するまでの所要時間であるシ ークタイム (SEEK TIME) を高速化することである。 要求される第 2の 特性は、 記録密度が高 T P I 化 (T P I : tracks per inch) するこ と への対応である。
シークタイ ムの高速化への対応とは、 磁気ヘッ ドが取り付けられたス ィングアームの軽量化を行う ことでスイングアームの回転方向のリスポ ンス (応答速度) を改善する (向上させる) ことである。 また、 高 T P I化への対応とは、 スイングアームの回転時のフリ クショ ン トルクを安 定させ、 ボイスコイル部分で発生する回転力を確実にアーム部に伝え、 目的の トラックへ磁気へッ ドを安定的に移行させることである。
以上のよ う な特性要求がある中で、 現在、 一対のボールベアリ ング
(玉軸受) を保持するス リーブと しては、 通常ステンレス鋼の 3 0 0系 ( S U S— 3 0 0系) が採用されている。 これは、 次の理由による。 す なわち、 ボールベア リ ングの線膨張係数が 1 2. 6 X 1 0—6 (常温 2 0 °C) であるため、 線膨張係数が 1 6. 4 X 1 0 - 6 ( 2 0 °C ) とポー ルベアリ ングの線膨張係数に近く、 しかも切削加工性ゃ耐腐食性の良い S U S— 3 0 0系 ( S U S— 3 0 4等) が使用されているのである。 この S U S— 3 0 0系によるス リーブを使用すると、 その線膨張係数 がボールべァリ ングの線膨張係数に近いので、 HDDの組み立て時に使 用される嫌気性熱硬化性の接着剤をべィキング処理 (接着剤乾燥処理) する際の接着剤硬化によるボールベアリ ングの変形を防止するこ とがで きる。 このため、 高 T P I ィヒに対して適応できるが、 3113— 3 0 0系 のス リープを使用すると回転部となるス リーブ等の質量が大きく なるた め、 シークタイムの高速化には不利であり、 HD Dの高性能化への要求 に応えられなく なってきている。
質量軽減の対応策の 1つ 'と して、 ス リーブを使用せず、 ボールべァリ
ングを直接スィ ングアーム用プロ ック (E—プロ ック と も言われてい る) の軸孔に組み込む方式が特許文献 1 (特開 2 0 0 2— 3 1 1 4 9号 公報) に記載されている。 この技術を採用すれば軽量化が達成される。 また、 接着剤での固定部分が減少することで、 接着剤使用による精度悪 ィ匕を減少させるこ とができる。
しかし、 上述の特許文献 1 に記載されている技術の場合、 スイ ングァ ーム用プロ ック と しては、 軽量化等を目的と してアルミニウムが 9 5 % 程度で M gや C uや S i 等を残量分含むアルミニゥム合金が使用される ため、 次のよ う な問題が生ずる。 .
アルミ ニウム合金 (例えば T 6処理がなされた A 6 0 6 1 ) の場合、 2 3. 6 ( 2 0〜 1 0 0 °C) X I 0— 6 となり 、 ボールベア リ ングの線 膨張係数 ( 1 2. 6 X 1 0— 6 ) に比べきわめて大きいため、 周囲の温 度変化によつてポールベアリ ングの外輪の真円度が悪化すること となる ( これは、 たとえば 2 0 °Cの常温で外周に嫌気性熱硬化性の接着剤を塗 布したボールべァリ ングを同様の接着剤が内周面に塗布されたスイ ング アーム用ブロックに軽圧入して嵌合させたとする。 べィキング処理のた め、 この装置を 8 0 °Cにすると、 スイ ングアーム用ブロ ックのポールべ ァリ ングを取り付ける軸孔の内径が大き く広がり 、 ボールべァリ ングの 外輪の外径との間に大きな隙間が生じていく。 この隙間へポールベアリ ングを固定するための接着剤が硬化する前に入り込む。 この接着剤は、 8 0 °Cになると完全に硬化する。 その後、 常温に戻ると、 上述した隙間 が無く なる。 このため、 高温時に隙間に入り、 その後に硬化した接着剤 によってボールべァリ ングの外輪の外周が押されボールべァリ ングが変 形してしま う。
特許文献 1記載の技術を使用した場合、 上述のよ うにべィキング処理 によってボールべァリ ングの外輪の真円度が悪化してしま う。 この悪化
によって回転 トルク (フ リ クショ ン トルク) が不安定となり 、 スイ ング アームの高 T P I化への対応の妨げとなる。
また、 スィングアームを軽量化してスィングアームの回転方向へのリ スポンス速度を高く した場合、 ス リープとボールベア リ ング (外輪と内 輪と複数の鋼球) と内輪に固定される固定軸からなるピボッ トアッシー (ピボッ ト組み) について共振 (リ ゾナンス : RESONANCE) の問題が発 生してく る。 すなわち、 ピボッ トアッシーが有するオリ ジナルな共振点 が低いと、 リ スポンスの周波数がそのピポッ トアツシ一の共振周波数に 近づき、 ピボッ トアツシ一が共振してしま う危険性が生ずることが本出 願人による実験および過去の経験によ り判明している。 このため、 過去 においては、 H D Dを製造しているメーカーからピボッ トアッシー製造 メーカーに対して、 共振点と して 7 K H z以上となるものを要求してい た。 この共振点に関する要求は、 年々高まってきており、 最近では、 8 K H z以上となる場合も存在する。
ボールベアリ ングの外輪の真円度の悪化は、 ピボッ トアッシーのオリ ジナルな共振点のアップを期待どおり のものと しない。 すなわち、 外輪 の真円度の悪化は、 ボールベアリ ングの与圧の不十分さをもたらすと共 に、 ボールベアリ ングの鋼球の接触位置が安定しないことにつながる。 このため、 ピボッ トアツシ一の上述したオリ ジナルな共振点もアップし ない。
このよ うに、 特許文献 1 の技術を使用した場合、 回転イナ一シャの減 少によ り、 シークタイムをアップさせ、 また接着剤使用部分を減らすこ とで精度ァップを図ることができるが、 ボールべァリ ングの回転 トルク の不安定さによって、 高 T P I 制御には向かないものになってしま う。 さ らには、 共振点の問題も解決できない。
また、 ス リーブを軽量化させるため、 密度が 7 . 9 g / c m 3程度の
ステンレス鋼に代わる材料と して、 密度が 2 . T g Z c rn 3程度のアル ミニゥム合金も検討されている。 しかし、 ス リ ーブをアルミニウム化 (たとえば A 6 0 6 1 ) することは、 上述した、 ス リープを無く し、 ボ ールベアリ ングを直接にアルミニウムのスイングアーム用プロ ック ( E 一ブロック) の軸孔に嵌め込む技術と同様な問題を抱えるものとなる。 本発明は、 上述した問題を解決するためになされたものであり 、 スィ ングアーム等の回転体の高速駆動およぴフリ ク ショ ン トルクの安定化を 可能とする軸受装置およびスィングアーム用プロックを提供することを 目的とする。 また、 他の発明は、 スイングアームのシークタイムの高速 化および装置の高 T P I化を可能とするディスク駆動装置を提供するこ とを目的とする。 発明の開示
上述の目的を達成するため、 本発明の軸受装置は、 ス リーブと、 この スリーブの中に組み込まれるボールべァリ ングとを備える軸受装置にお いて、 ス リープの材質を、 ステンレス鋼よ り質量が軽く アルミニウムと 同程度の質量となる、 アルミニウムを 5 0〜 9 0重量%含みシリ コンを 9〜 4 9重量%含むアルミ シリ コン合金と し、 そのアルミ シリ コ ン合金 は、 その線膨張係数がボールベア リ ングの値に対してマイナス 1 5 %〜 プラス 2 5 %のものと している。
この構成では、 軸受装置が軽量化され、 軸受装置によって支持される 回転体の高速駆動が可能となる。 また、 ス リーブとボールベア リ ングの 線膨張係数を近似させるこ とで、 回転トルクを安定させることができる ( すなわち、 従来の軸受装置は、 ボールベア リ ングの線膨張係数である 1 2 . 6 X 1 0— 6に対して 3 0 %以上大きレヽ 1 6 . 4 X 1 0— 6の線膨張 係数を有する S U S— 3 0 4をス リーブと して使用している。 また、 ス
リーブと して S U S— 4 3 0を使用したと しても、 その線膨張係数が 1 0. 4 X I CD - 6であるためマイナス 1 7 %以上の差を有するものとな る。 このため、 ボールベア リ ングの線膨張係数に対してマイナス 1 5 % 〜プラス 2 5 %のものをス リーブと して採用すれば、 従来に比べ温度変 ィヒに対する回転トルクの変化がよ り安定したものとなる。
また他の発明の軸受装置は、 ス リーブと、 このス リ ーブの中に組み込 まれるボールペアリ ングとを備える軸受装置において、 ス リーブの材質 を、 ステンレス鋼よ り質量が軽く アルミニウムと同程度の質量となる、 アルミ ニウムを 5 0〜 9 0重量%含みシリ コンを 9〜 4 9重量%含むァ ルミ シリ コン合金と し、 そのアルミ シリ コン合金の線膨張係数を Aと し, ボールベアリ ングの線膨張係数を B と し、 ボールベアリ ングの外輪の常 温 ( 2 0 °C) での外径を Z ミ ク ロンと したとき、 一 1 / ( 6 0 X Z ) ≤ A - B≤ 1 / ( 2 0 X Z ) となるよ うにしている。
この構成では、 軸受装置が軽量化され、 軸受装置によって支持される 回転体の高速駆動が可能となる。 また、 スリーブとポールベアリ ングの 線膨張係数を近似させ、 両者の広がりの差を本発明の構成とすることで. 回転トルクを確実に安定させることができる。
また、 他の発明の軸受装置は、 ス リーブと、 このス リ ーブの中に組み 込まれるボールべァリ ングとを備える軸受装置において、 スリーブの材 質を、 ステンレス鋼よ り質量が軽く アルミニウムと同程度の質量となる アルミニウムを 5 0〜 9 0重量%含みシリ コンを 9〜 4 9重量%含むァ ルミ シリ コン合金と し、 2 0 °Cのス リーブの内径に対する 8 0 °Cの当該 内径の広がり量を Xミ ク ロンと し、 2 0 °Cのボールべァリ ングの外径に 対する 8 0 °Cの当該外径の広がり量を Yミ クロンと したとき、 ー 1 ≤ X 一 と している。
この構成では、 軸受装置が軽量化され、 軸受装置によって支持される
回転体の高速駆動が可能となる。 また、 ス リーブとポールベア リ ングの 線膨張係数を近似させ、 両者の広がり の差を本発明の構成とすることで 回転トルクを安定させるこ とができる。 すなわち、 一般的には、 ボール ベアリ ングをスリーブに軽圧入する際、 半径で 1 ミ ク ロン (μ πι) (直 径で 2 ミ クロン) の重なり を持つよ うに設計し圧入する。 なお、 このァ ルミシリ コン合金では、 切削面を滑らかにでき、 その値が直径で 3 ミ ク ロンとなる。 このよ うな重なりがあっても、 ス リーブの弾性力によって ボールベアリ ングの外形を変形させることはない。
このため、 本発明のように 2 0 °Cから 8 0 °Cへの温度変化に対して、 両者の広がり の差を _ 1 ミ ク ロンから 3 ミ ク ロンとする と、 常温 ( 2 0 °C) 時に、 半径 1. 5 ミ ク ロ ン (直径 3 ミ ク ロ ン) の重なりで軽圧入 したと しても、 8 0 °Cでは半径 2 ミ ク ロンの重なり状態から重なりが全 く ない状態までの範囲となり、 ボールべァリ ングの真円度を悪化させる ことはない。
また、 仮に ± 0の精度にてボールベアリ ングが組み込まれたときであ つても、 8 0 °Cでは、 半径で 0. 5 ミ ク ロ ンの重なり状態から最大で半 径 1. 5 ミクロンの隙間の状態が発生するに過ぎない。 0. 5 ミ クロン の重なりはス リーブの弾性力によってカバーできる範囲である。 また、 半径 1. 5 ミ ク ロ ンの隙間が生ずる場合、 その隙間に接着剤が入り込み その後、 硬化した後、 ス リーブが元の径に戻ったと しても軽圧入時の半 径 1. 5 ミ ク ロ ンの重なり状態と同様の圧力のみであり、 ス リーブの弾 性力によつてボールベアリ ングの外径は変化しない。
さ らに、 他の発明は、 上述の各発明の軸受装置に加え、 アルミシリ コ ン合金は、 その線膨張係数が 0 °C〜 1 0 0 °Cの範囲の測定で 1 1 X 1 0 6〜 : L 5 X 1 0— 6となるものと してレ、る。
この構成を採用すると、 ス リーブの膨張は、 3113— 3 0 4ょ り小さ
く なり、 S U S— 4 3 0 よ り大き く なる。 このため、 ボールベアリ ング と して、 この間の線膨張係数を持つ適切なものを選択採用することがで きる。
加えて、 他の発明は、 上述の各発明の軸受装置に加え、 ボールべァリ ングは、 外輪と、 内輪と、 外輪および内輪の間にはさみ込まれる複数の 鋼球とを有し、 外輪の線膨張係数はスリ一ブの線膨張係数よ り小さいも のと している。
ボールベアリ ングを外輪と内輪と複数の鋼球からなる通常の玉軸受と すると、 低価格な市販のボールベア リ ングを採用でき、 軸受装置を低価 格化するこ とができる。 なお、 ボールベアリ ングと しては、 外輪が無く、 内輪と鋼球のみのものと したり、 内輪が無く 、 外輪と鋼球のみのものと しても良い。 外輪が無いボールベアリ ングの場合の外径は、 組み込まれ た鋼球がス リーブに当接する部分の径を指すこと となる。
また、 他の発明は、 上述の各発明の軸受装置に加え、 ボールべアリ ン グにシャフ トを揷入し、 このシャフ トは線膨張係数がス リーブの線膨張 係数よ り小さいものと している。
シャフ トを本発明の構成とすると、 高温になった時、 ボールべア リ ン グの外輪または外輪に相当する部分に与圧が加わり、 ボールベアリ ング の径が大きく なることによる与圧低下を補う こと となる。 このため、 ピ ボッ トァッシーと してのオリ ジナルな共振点が下がることはない。
本発明のスィングアーム用プロ ックは、 ディスク駆動装置に用いられ るへッ ドを取り付けるスイングアーム用プロ ックにおいて、 へッ ドが取 り付けられるアーム部の根元に設けられる円筒部の軸孔に本発明の軸受 装置を嵌合させている。
本発明では、 スイ ングアームと して回転駆動する軸受部分 (ス リーブ 部分) が軽量化され、 軸受装置によって支持されるスイ ングアームの高
速駆動 (高速回転) が可能となる。 また、 ス リープとボールベアリ ング の線膨張係数が従来以上に近似しているので、 スイングアームと しての 回転トルクを安定させることができる。
他の発明のスイングアーム用ブロ ックは、 ディスク駆動装置に用いら れるヘッ ドを取り付けるスイングアーム用ブロ ックにおいて、 軸受装置 が取り付けられる円筒部および磁気ヘッ ドが取り付けられるアーム部を、 ステンレス鋼よ り質量が軽く アルミニウムと同程度の質量となる、 アル ミ ニゥムを 5 0〜 9 0重量含み、 シリ コンを 9〜 4 9重量%含むアルミ シリ コ ン合金と し、 そのアルミ シリ コン合金の線膨張係数を Aと し、 上 記ボールベア リ ングの線膨張係数を B と し、 上記ボールベア リ ングの外 輪の常温 ( 2 0 °C ) での外径を Z ミ ク ロンと したとき、 - 1 / ( 6 0 X Z ) ≤ A - B≤ 1 / ( 2 0 X Z ) となるよ うにしている。
このスイングアーム用ブロ ックは、 従来のアルミニウムのブロ ック と 同様に軽量化されている。 また、 その線膨張係数の関係を所定の関係と なるよ うにしたので、 S U S— 3 0 4や S U S— 4 3 0等のステンレス 鋼のス リーブを使用した軸受装置を組み込んでも、 またスリープ無しに 直接鋼球を組み込んでも、 このスイ ングアーム用ブロ ック と軸受装置の 各線膨張係数は近似し、 回転 トルク (フ リ ク ショ ン トルク) が安定する と共にボールベア リ ングの真円度の悪化を抑制することができる。
さ らに他の発明は、 上述の発明のスイングアーム用プロックに加え、 コイルを保持するコイル保持部をアルミ シリ コン合金にて円筒部および アーム部と共に一体成形されていると共にその一体成形は焼結によって なされたものと している。 本発明の構成によると、 コイル保持部を円筒 部やアーム部と共に焼結にて一体成形されるので、 スイングアーム用ブ ロ ックを低価格化させるこ とができる。
また、 円筒部に設けられる軸孔にシャフ ト付きのボールべァリ ングを
嵌合させるのが好ましい。 シャフ ト付きのボールベアリ ングがスイング アーム用ブロ ックに組み込まれることで、 へッ ド等がまだ取り付けられ ていないアームアツセィが完成する。 これによつてアームアツセィ と し ての精度維持および精度向上を図るこ とが可能となる。 このアームアツ セィにヘッ ド等を取り付ければヘッ ドアツセィ となり、 シャフ トをディ スク駆動装置の所定の箇所に固定させ、 ボイスコイル駆動部を付加すれ ばスイングアーム組が完成する。
さ らに、 ボールベアリ ングを組み込むスリープを有する軸受装置を、 円筒部に設けられる軸孔に嵌合させる と共に、 ボールベアリ ングにシャ フ トを挿入し、 このシャフ トは線膨張係数がス リ ーブの線膨張係数よ り 小さいものとするのが好ま しい。 この発明では、 軸受装置のス リーブの 材質とスイングアーム用ブロ ックの材質とが同種のアルミシリ コン合金 で構成されるため、 回転トルク (フ リ クショ ン トルク) が安定すると共 に、 ボールベア リ ングの真円度の悪化を抑制することができる。 また、 シャフ ト付きのボールベア リ ングがスィングアーム用ブロ ックに ,袓み込 まれることで、 へッ ド等がまだ取り付けられていないアームァッセィが 完成する。 これによつてアームアツセィ と しての精度維持および精度向 上を図ることが可能となる。
本発明のディスク駆動装置は、 上述の発明の軸受装置をへッ ドが取り 付けられたスイ ングアームの軸受け部分と している。
この構成のディスク駆動装置では、 スィングアーム組の駆動部分が軽 量化され、 シークタイムの高速化を実現するこ とができる。 また、 ス リ ープとボールべァリ ングの線膨張係数を近似させているので、 温度変化 が生じてもフリ クショ ン トルク (回転 トルク) が安定する。 このため、 高 T P I 化が可能となる。 また、 ボールベア リ ングの真円度が維持され るので、 軸受装置部分のオリ ジナル共振点を高くすることができる。 こ
のため、 このディスク駆動装置の一層の高性能化を図ることができる。 ディスク駆動装置と しては、 磁気ディスク駆動装置である H D Dや、 M Oを使用する M O駆動装置や、 D V Dや、 C D (コ ンパク トデイ ス ク) を使用する C D駆動装置等がある。 スイ ングアームと しては、 磁気 へッ ドが取り付けられたもの、 光ピックアップが取り付けられたもの等 が存在する。
他の発明のディスク駆動装置は、 上述の発明のスイングアーム用ブロ ックを、 へッ ドが取り付けられたスイングアームの本体部分と している : この構成のディスク駆動装置では、 スィングアーム組の駆動部分また は/およびスイングアーム用プロ ックの本体部分が軽量化され、 シーク タイムの高速化を実現することができる。 また、 ス リーブとボールベア リ ングの線膨張係数を近似させたり 、 または Zおよびスイ ングアーム用 ブロ ックの本体部分とボールベアリ ングの線膨張係数を近似させている ので、 温度変化が生じてもフ リ クショ ン トルク (回転トルク) が安定す る。 このため、 高 T P Iィ匕が可能となる。 また、 ポールベアリ ングの真 円度が維持されるので、 軸受装置部分のオリ ジナル共振点を高くするこ とができる。 このため、 このディスク駆動装置の一層の高性能化を図る ことができる。
以上のよ うに、 本発明では、 高速駆動およびフ リ クショ ン トルク (回 転 トルク) の安定を可能とする軸受装置およびスイ ングアーム用プロ ッ クを得るこ とができる。 また、 他の発明では、 スイングアームのシーク タイムの高速化および装置の高 T P I化を可能とするディスク駆動装置 を得るこ とができる。
図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の実施の形態に係るディスク駆動装置の構造を示す 図で、 カバーを取り外した状態の平面図である。
第 2図は、 第 1 図のディスク駆動装置に使用されているスイングァー ム組中のスイングアーム用ブロ ックを示す斜視図である。
第 3図は、 第 1 図のディスク駆動装置に使用されているスイングァー ム組中のピボッ トアツシーを示す断面図である。
第 4図は、 第 1 図のディスク駆動装置のス リーブとスイングアーム用 ブロ ックに使用されているアルミシリ コン合金を得るための製造方法の ステツプを示す図である。
第 5図は、 第 1 図のディスク駆動装置に使用されているピボッ トアツ シ一のボールベア リ ングに加えられる与圧を示す図で、 ( A ) は組み込 み時の状態を説明する図で、 (B ) はべィキング処理時の状態を説明す る図である。
第 6図は、 第 1 図のディスク駆動装置に使用されているピボッ トアツ シー (本発明のピボッ トァッシー) と、 アルミ合金 ( A 6 0 6 1 ) をス リーブに使用したピポッ トアッシー (比較例のピボッ トアッシー) のべ ィキング処理前とべィキング処理後の常温でのリ ゾナンスの平均値を示 すグラフである。
第 7図は、 第 1 図のディスク駆動装置に使用されているピボッ トアツ シー (本発明のピボッ トアッシー) と、 アルミ合金 ( A 6 0 6 1 ) をス リーブに使用したピボッ トアッシー (比較例のピボッ トアッシー) のべ ィキング処理前とべィキング処理後の常温でのリ ゾナンスのバラツキを 示すグラフである。
第 8図は、 第 1 図のディスク駆動装置に使用されているピボッ トアツ シー (本発明のピボッ トァッシー) と、 アルミ合金 ( A 6 0 6 1 ) をス リーブに使用したピボッ トアッシー (比較例のピボッ トアッシー) のべ
ィキング処理後の温度変化に対する リ ゾナンスの平均値の変化を示すグ ラフである。
第 9図は、 第 1 図のディスク駆動装置に使用されているピボッ トアツ シー (本発明のピボッ トァッシー) と、 アルミ合金 ( A 6 0 6 1 ) をス リーブに使用したピボッ トァッシー (比較例のピボッ トアッシー) のべ ィキング処理後の温度変化に対する リ ゾナンスのバラツキの変化を示す グラフである。
第 1 0図は、 第 1 図のディスク駆動装置に使用されているピボッ トァ ッシー (本発明のピボッ トァッシー) と、 アルミ合金 ( A 6 0 6 1 ) を ス リーブに使用したピボッ トアッシー (比較例のピボッ トアッシー) の べィキング処理前とべィキング処理後の常温でのピーク トルクの平均値 を示すグラフである。
第 1 1 図は、 第 1 図のディスク駆動装置に使用されているピボッ トァ ッシー (本発明のピボッ トァッシー) と、 アルミ合金 ( A 6 0 6 1 ) を ス リーブに使用したピボッ トアッシー (比較例のピボッ トアッシー) の べィキング処理前とべィキング処理後の常温でのピーク トルクのパラッ キを示すグラフである。
第 1 2図は、 第 1 図のディスク駆動装置に使用されているピボッ トァ ッシー (本発明のピボッ トァッシー) と、 アルミ合金 ( A 6 0 6 1 ) を ス リープに使用したピボッ トアッシー (比較例のピボッ トアッシー) の べィキング処理前とべィキング処理後の常温での平均 トルクの平均値を 示すグラフである。
第 1 3図は、 第 1 図のディスク駆動装置に使用されているピボッ トァ ッシー (本発明のピボッ トア ッシー) と、 アルミ合金 ( A 6 0 6 1 ) を ス リープに使用したピボッ トアッシー (比較例のピボッ トアッシー) の べィキング処理前とべィキング処理後の常温での平均 トルクのバラツキ
を示すダラフである。
第 1 4図は、 第 1図に示すディスク駆動装置に採用されるアームアツ セィの他の例を示す部分断面図である。
第 1 5図は、 第 1図に示すディスク駆動装置に採用されるスリープの 他の例を示す図で、 (A ) は (B ) の A— A線断面図で、 (B ) は平面 図で、 (C ) は斜視図である。
第 1 6図は、 第 1 5図のス リーブを製造する際に使用する治具で、 ( A ) は有底円筒形治具の斜視図で、 (B ) は、 有底円筒形治具に挿入 される柱状治具の斜視図で、 (C ) は、 柱状治具に被せられる押さえ治 具の斜視図である。
第 1 7図は、 第 1 5図のス リーブを製造する際における、 2つの工程 の状態を説明するための図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態に係る軸受装置、 スイングアーム用プロッ クおよびディスク駆動装置について、 図面を参照しながら説明する。 な お、 ディスク駆動装置に関しては、 スイングアームおよびその周辺を主 と して説明し、 ディスクを駆動するス ピン ドルモータ部分、 ス ピン ドル モータやそのヘッ ド部分等を制御する制御回路等の回路部分および他の 機構部分は、 従来のディスク装置と同様であり、 その説明を省略または 簡略化する。
第 1図は、 本実施の形態に係るディスク駆動装置と しての H D Dの概 略構成を示す平面図で、 第 2図は、 本実施の形態に係るスイ ングアーム 用ブロックを示す斜視図である。 第 3図は、 スイ ングアーム用プロック に組み込まれるピボッ トアツシーを示す断面図である。
H D D 1 は、 ヘッ ド . ロー ド . アンロード型の磁気ディスク駆動装置 である。 H D D 1は、 箱形のアルミニウム合金製のベース 2の開放側を カバー (図示省略) で覆う ことによ りディスク ' ェンクロージャを形成 する。 ベース 2の中央に、 ハブイン構造のスピン ドル ' モータ (図示省 略) が設けられている。 このス ピン ドル ' モータのハブの上面には、 ガ ラス基板またはアルミニゥム基板からなる磁気ディスク 3がクランプ 4 で固定されている。 この磁気ディスク 3は、 スピンドル ' モータのス ピ ン ドル 5によって、 第 1 図で反時計回り に回転駆動される。
磁気ディスク 3は、 データを記憶するディスク状の記憶媒体である。 データの記憶は、 ガラスまたはアルミニウム基板上に形成された磁気薄 膜 (図示省略) によってなされる。 ベース 2内には、 磁気ディスク 3 に 記録された情報を読み取ったり 、 新たな情報を磁気ディスク 3に書き込 むためのスイングアーム組 6が設けられている。
このスイ ングアーム組 6 は、 機能的にはスイ ングアームと軸受装置 (第 3図に示すピボッ トアッシー 8 ) から構成されている。 スイ ングァ ーム組 6 の主たる部分を構成するへッ ドアッセィは、 磁気へッ ド等が取 り付けられていないアームァッセィ と磁気へッ ド等の取付部材から構成 される。 アームアツセィは、 第 2図に示すスイングアーム用ブロ ック ( E —ブロ ック ともレヽう。 ) 7 と、 第 3図に示すピボッ トアッシー 8 と で構成される。
スイ ングアーム組 6は、 摇動軸部と してのピボッ ト軸ホルダとなる円 筒部 1 1 と、 円筒部 1 1 の側面に取り付けられた V C M (ボイス · コィ ル . モータ) 用のコイル 1 2 と、 円筒部 1 1 を中心にしてコイル 1 2の 反対の所定位置に取り付けられたアーム部 1 3, 1 4 と、 アーム部 1 3 1 4 の先端部に取り付けられたサスペンショ ン · アーム 1 5 と、 サスぺ ンショ ン · アーム 1 5 の先端部に取り付けられた磁気へッ ド 1 6 と、 ピ
ボッ トアッシー 8 とを備えている。 なお、 この実施の形態では、 2本の アーム部 1 3 , 1 4が示されているが、 アーム部と しては 1つまたは 3 本以上のものを採用しても良い。
アームアツセィを構成するスィングアーム用プロ ック 7は、 第 2図に 示すよ う に、 ピボッ ト軸ホルダとなる円筒部 1 1 と、 コイル 1 2が取り 付けられるコイル保持部 1 7 と、 アーム部 1 3 , 1 4がー体成形されて いる。 この実施の形態では、 後述するアルミシリ コン合金を材料と し、 焼結で一体成形した後、 鍛造等によ り押し固めている。 円筒部 1 1 の中 心には、 第 3図に示すピボッ トア ッシー 8が組み込まれる貫通孔となる 軸孔 1 8が設けられている。
アームァッセィを構成するピボッ トアツシー 8は、 第 3図に示すよ う に、 ベース 2に固定されるシャフ ト 2 1 と、 外輪 2 2 と内輪 2 3 と両輪 2 2 , 2 3の間にはさまれた複数の鋼球 2 4からなる円筒状の一対のボ ールベアリ ング 2 5 , 2 6 と、 ボールベアリ ング 2 5 , 2 6が嵌合され る円筒状のス リーブ 2 7 とから構成されている。 なお、 このボールベア リ ング 2 5, 2 6は、 いわゆる玉軸受と呼ばれる軸受である。
シャフ ト 2 1 は、 ステンレス鋼の S U S— 4 0 0系、 具体的は S U S 一 4 3 0から形成されている。 S U S— 4 3 0は、 鉄を主成分と し、 ク ロム ( C r ) を化学成分で 1 6〜 1 8 %含有し、 C、 S i 、 M g等を適 宜、 微量含むものである。 S U S— 4 3 0は、 線膨張係数が 1 0 . 4 χ 1 0— 6で、 常温での密度が 7. 7 0 g Z c m 3で、 熱伝導率が 0. 2 6 x l 0 2 (W/m°C) となる性質を有する。
ボールべァリ ング 2 5 , 2 6 を構成する外輪 2 2、 内輪 2 3、 鋼球 2 4は、 それぞれ鉄鋼材料の一種である高炭素クロム軸受鋼材で形成され その密度が 7. 9 g / c m 3程度で、 その線膨張係数は 1 2. 6 x 1 0 " 6となっている。 ス リ ーブ 2 7は、 次に述べるアルミ シリ コ ン合金で形
成され、 先に述べたスイ ングアーム用ブロックの本体部分を形成するァ ルミシリ コン合金と同一材料で形成されている。
このアルミ シ リ コン合金は、 A 1 (アルミニウム) 力 6 7〜 6 8重 量%で、 S i (シリ コン) が 3 0重量%で、 C uその他が 2〜 3重量% のアルミ シリ コン合金とされ、 熱処理が施されたものである。 熱処理と しては、 種々なものが採用できるが、 この実施の形態では、 T 6処理の ものと T 1処理のものとを採用している。 T 6処理とは、 溶体化処理、 すなわちほとんど溶ける直前にまで温度を上げてから急冷する処理 (焼 き入れ処理) をし、 その後、 人工時効硬化処理、 すなわち特定の時間、 温度をかけ続け、 ゆっく り と冷ます処理 (焼きもどし処理) を行う処理 のこ とを指す。 また、 T 1処理とは、 高温加工から冷却した後、 常温で 時効硬化させる処理のことをいう。
このアルミ シリ コン合金の密度は、 2. 6 g / c m3で、 A 6 0 6 1 等の従来から知られているアルミ合金の 2. 7 g / c m3よりわずかに 軽いものとなっている。 また線膨張係数は、 T 6処理の場合、 0 °C〜 1 0 0 °C範囲の測定で、 1 4 x 1 0 _ eとなり、 そのぅち 4 0 °〇〜 1 0 0で の範囲の測定で、 1 4. 7 X 1 0 _ 6となり、 1 0 0 °C〜 2 0 0 °Cの範囲 の測定で、 1 6. 0 X 1 0 6となり、 2 0 0 °C〜 3 0 0 °Cの範囲の測定 で、 1 7. 6 X 1 0 6となり、 3 0 0 °C〜 4 0 0 °Cの範囲の測定で、 1 9. 0 x 1 0— 6となる。 また、 T 1処理の場合、 0°C〜 1 0 0 °Cの範囲 の測定で、 1 3. 2 X 1 0 6となり、 4 0 °C〜 1 0 0 °Cの範囲での測定 で、 1 3. 6 X 1 0 6となり、 1 0 0 °C〜 2 0 0 °Cの範囲の測定で、 1 5. 7 x 1 0— 6となり、 2 0 0 ° (:〜 3 0 0 °Cの範囲の測定で、 1 6. 6 X 1 0 6となり、 3 ◦ 0。C〜 4 0 0 °Cの範囲の測定で 1 8. 7 x 1 0 ~ 6 となる。 これらの測定中、 4 0 °C〜 4 0 0 °Cの範囲については、 示差膨 張測定によって、 室温から 4 0 0 °Cの範囲で、 昇温速度は毎分 1 0 °Cで.
窒素気流中という条件で行ったものである。
このよ うに、 このアルミシリ コン合金は、 その線膨張係数が、 温度が 高く なるほど、 その値が高く なる ( 4 0 °C〜 4 0 0 °Cの範囲では、 T 6 処理の場合、 平均すると、 1 0 °C当たり、 約 0. 1 5 x 1 0— 6の割合) よ うな性質を有し、 T 1処理の場合、 1 0 °C当たり、 約 0. 1 5〜 0. 1 8 x 1 0— 6の割合) よ うな性質を有するものである。 この線膨張係数 は、 測定誤差や含有金属割合のわずかな変更等を考慮すると、 ボールべ ァリ ング 2 5 , 2 6側との関係では、 0 °C〜 1 0 0 °Cの範囲の測定で、 1 4 x 1 0— 6や 1 3. 2 x 1 0— 6とせず、 小さい方を S U S— 4 3 0 と 同等の 1 0. 4 χ1 0 _ 6と し、 大きい方をアルミニウム (A 6 0 6 1 ) の 2 3. 6 X 1 0— 6よ り若干低レ、 2 1 X 1 0— 6と し、 この範囲となるよ うにしたり、 1 1 x 1 0— 6〜 1 5 x 1 0— 6と したり しても良い。 なお、 最も好ましく は 1 4 x 1 0— 6の ±5 %以内とするのが良い。 また、 1 0 0。C付近では、 T 6処理の場合 1 5. 3 x 1 0— 6とせず、 やはり 1 2 x 1 0— 6〜 1 6. 5 x 1 0— 6以内の範囲と し、 好ましく は 1 5. 3 1 0 — 6の ± 5 %以内とするのが良い。
また、 その材料配分と しては、 A 1 力 S 6 0 ~ 9 0重量%で、 S i 力 S 9 〜 3 9重量%で、 C uその他が 1〜 5重量%と しても、 十分従来のアル ミ合金と異なる特性を持ち、 本発明中のスリーブ 2 7やスイングアーム 用ブロック 7の特性を向上させる。 なお、 実験結果から判断すると、 好 ましくは、 A 1 力 S 6 5〜 6 9重量0 /0で、 S i 力 S 2 8〜 3' 2重量0 /0で、 C uその他が 1〜 5重量%の範囲とするのが良い。 このよ うに、 アルミシ リ コン合金の線膨張係数を、 0 °C〜 1 0 0 °Cの範囲の測定で、 1 0. 4 1 0— 6〜 2 1 1 0— 6の範囲と したり、 1 1 x 1 0— 6〜 1 5 x 1 0— 6 の範囲と したり、 1 4 x 1 0一 6の ±5 %以内とするには、 珪素 ( S i ) の含有量や C uその他のものの含有量によって調節することができる。
このよ う に、 ス リープ 2 7やスイングアーム用ブロ ック 7の本外部分 は、 上述のよ うな線膨張係数を有する、 新たに開発されたアルミシリ コ ン合金と されている。 その硬さは、 ボールベアリ ング 2 5, 2 6 よ りや わらかなものと され、 その硬度はビッカース硬さで約 1 1 4〜 1 6 5 [ k g /mm] と されている。 なお、 硬度も、 熱処理の方法、 条件によ つて変動するもので、 装置と して求められる値をこの範囲 (ビッカース 硬さ 1 1 4〜 1 6 5 C k g / m m ] ) から適宜得ることができる。 ス リ ーブ 2 7がボールベアリ ング 2 5, 2 6 (一般的に、 ビッカース硬度で. 3 0 0 〔 k g Zmm〕 程度と されている) よ りやわらかなものと されて いるため、 ボールベアリ ング 2 5, 2 6にク リープ現象が生じなレ、。
ス リーブ 2 7は、 後述する製造方法に基づき押し出し部材と して形成 された後、 内面と外面が切削されス リーブ 2 7の形状と される。 その後. または切削前に、 T 6または T 1 による熱処理が施される。 スイ ングァ ーム用ブロ ック 7は、 押し出し部材から形成しても良いが、 この実施の 形態では、 アルミ粉とシリ コン粉とを混合し、 所定の形状となるよ うに 焼結して固める。 その後、 鍛造等によ り押し固め、 密度を高めることで. スイングアーム用ブロック 7を得る。 このアルミシリ コン合金の場合、 切削によ りアルミニウム ( A 6 0 6 1 ) に比べ、 その内面が極めてなめ らかとなり、 先に示した圧入代 (重複部分)' は、 半径で 1 . 5 ミ ク ロ ン. 直径で 3 ミ ク ロ ンを取るこ とができる。
なお、 熱処理を施さない押し出し部材のままの場合は、 ビッカース硬 さで 1 1 4 C k g /mm] で、 熱処理を施すことで得られるス リーブ 2 7等は、 ビッカース硬さで 1 6 5 〔 k g /mm〕 となっている。 熱処理 の方法を変えるこ とで、 さ らに若干は硬さを高くすることができる。 こ のス リーブ 2 7は、 押し出し部材を熱間鍛造で所定の形状と し、 その後 に切削や熱処理を加えている。
この実施の形態のピボッ トアッシー 8の円柱状のシャフ ト 2 1は、 常 温 ( 2 0 °C) でその直径 Φ 1が 6 mmと され、 ス リーブ 2 7から飛び出 た一方側にベース 2に固定するための固定部 3 1 と、 ポールベアリ ング 2 6の内輪 2 3に与圧をかけるためのはかま部 3 2 とが設けられている。 シャフ ト 2 1の他方側には、 その中心軸に沿ってねじ穴 3 3が設けられ、 平なカバーをねじによって取り付けることでボールベアリ ング 2 5, 2 6をはさみ込み可能と している。 シャフ ト 2 1の中央部分の外周面には、 2つの円形状の凹部 3 4, 3 5が設けられ、 その凹部 3 3, 3 4内に嫌 気性かつ熱硬化性の接着剤 3 6が注入されている。
ボールベア リ ング 2 5の外径、 すなわち外輪 2 2の直径 (外径) Φ2 は、 常温 ( 2 0 °C) で 8. 5 mmと されている。 ス リープ 2 7の外径 Φ 3は、 常温 ( 2 0 °C) で 1 1 mmと され、 軸方向長さ L 1は、 常温で 1 2 m mと されている。 ス リープ 2 7の内面中央には、 中心側に突出した 円筒状の突部 3 7が設けられ、 その突部 3 7によって形成される両側の 段部に各ボールベアリ ング 2 5, 2 6の外輪 2 2の軸方向端面が当接し ている。
ボールベアリ ング 2 5, 2 6の各内輪 2 3, 2 3 とシャフ ト 2 1 とは. 上述した嫌気性熱硬化性の接着剤 3 6にて固定されている。 ス リーブ 2 7の内周面と各外輪 2 2 との間にも嫌気性で熱硬化性の接着剤が入り込 んでおり、 ス リープ 2 7 と各外輪 2 2, 2 2 とが確実に固定されている c また、 円筒部 1 1の軸孔 1 8に嵌るス リーブ 2 7の外周面と軸孔 1 8の 内周面との間にも、 嫌気性熱硬化性の接着剤が注入され、 スイ ングァー ム用ブロック 7 とス リーブ 2 7 とは、 その接着剤等にて固定されている c したがって、 コイル 1 2に通電すると、 V CM用のコィノレ 1 2 と V C M (ボイス · コィノレ ' モータ) ステータ と によって、 スイ ングアーム糸且 6のスイ ングアームはシャフ ト 2 1 を中心と して揺動運動をする。 なお.
V C M用のコイル 1 2 と V C Mステータとによって、 V C Mを構成する c ベース 2の外面 (下面) には、 回路基板 (図示省略) が取り付けられ、 この回路基板とスピン ドル ' モータ との間でモータ駆動用の電力、 信号 等の入出力が行われる。 回路基板とスイングアーム組 6 との間では、 コ ィル 1 2への通電ゃ磁気へッ ド 1 6のリー ド . ライ ト'等のための通電ゃ 制御信号の入出力が行われる。
このへッ ド ' ロー ド ' アンロー ド型の H D D 1 は、 非動作時にブ口 ッ ク 3 7にスイングアーム組 6のスイングアームを保持することによ り、 磁気へッ ド 1 6 を磁気ディスク 3の表面に接触させずに退避位置にアン ロー ドするものである。 動作時には、 スイングアーム組 6が駆動するこ とによ り、 磁気へッ ド 1 6 は磁気ディスク 3上をシークする。
このよ うな H D D 1 に使用されるスイングアーム用ブロック 7ゃス リ ーブ 2 7の材料と して用いられるアルミシリ コン合金は、 第 4図に示す よ うな製造方法によ り作られる。 すなわち、 まずア トマイズ法によって アルミ合金の急冷凝固粉末を製造する (ステップ S 5 1 ) 。 ア トマイズ 法と しては、 ガスア トマイズ法、 超音波ガスア トマイズ法等が採用され る。
この急冷凝固粉末は、 アルミニウムとケィ素とからなる合金の溶湯を タンディ ッシュ (底に穴を有する容器) から流出させると同時に、 その 溶湯流に噴霧媒 (気体あるいは液体) のジェッ トを衝突させ、 その溶湯 が飛散して微細な液滴となった後に熱を奪われることで凝固して形成さ れる。 この粉末粒は、 たと えば、 2 μπι程度の径の多数のシリ コンを含 む 1 0 0 μηι程度の径のものと される。
その後、 セラ ミ ックスと特殊合金粉末からなる添加物を添加し (ステ ップ S 5 2 ) 、 最終材料が、 A 1 力 S 6 7〜 6 8重量0 /0で、 S i 力 S 3 0重 量%で、 C u (銅) その他が 2〜 3重量%となるよ うに、 急冷凝固粉末
と混合する。 そして、 熱間プレスによってビレッ ト状の圧粉体を得る (ステップ S 5 3 ) 。 その後、 真空中あるいは非酸化性雰囲気中で加熱 して粉末の各表面に吸着している酸化物や非酸化物を吸着した水分など を除去する脱ガス処理を行う (ステップ S 5 4 ) 。 次に、 熱間押出しを 行う (ステップ S 5 5 ) こ とで、 押出材が得られる。 この押出材を加工 してスリーブ 2 7やスイングアーム用ブロ ック 7を形成する。 この後、 適宜、 熱処理を行う。 なお、 ス リーブ 2 7やスイングァーム用プロ ック 7 を上述の押し出しではなく 、 焼結によって形成するよ うにしたり、 ィ ンジェクショ ンゃゾルゲル法等の他の製造方法によつて作成するよ う に しても良い。
得られるアルミ シリ コ ン合金の線膨張係数は、 珪素 ( S i ) の含有率 によって変化する。 この実施の形態では、 珪素が 3 0重量。 /0含有されて おり、 0 °C〜 1 0 0 °Cの範囲の測定で、 約 1 4 X 1 0 6または 1 3 . 2 1 0— 6の線膨張係数を有している。 珪素の含有率をさ らに高めていく と、 線膨張係数は、 比例的に低下していき、 珪素の含有率が約 3 6 %と なると、 T 6処理の場合、 約 1 3 X 1 0 6の線膨張係数となり、 珪素の 含有率が約 4 4〜 4 8 %となると、 約 1 0 x 1 0— 6の線膨張係数 (これ は S U S _ 4 0 0系の線膨張係数と同程度) となる。 なお、 珪素のみを 変化させるのではなく 、 珪素にニッケルをまぜ、 この珪素とニッケルの 合計量を 3 0重量%から徐々に上げていく よ う にして、 線膨張率を下げ るよ うにしても良い。
次に、 スイ ングアーム組 6 の製造方法について説明する。
ステンレス鋼である S U S— 4 3 0の棒材の外周面を切削し、 シャフ ト 2 1 を製作する。 また上述したアルミシリ コン合金の押出材からス リ ーブ 2 7を作成する。 ス リーブ 2 7に、 ボールベア リ ング 2 5 , 2 6 を 常温 ( 2 0 °C ) にてそれぞれ軽圧入する。 このとき、 ス リーブ 2 7の内
周面と外輪 2 2の外周面には、 事前に嫌気性で熱硬化性の接着剤が施さ れている。 また、 ボールベアリ ング 2 5 , 2 6の各外輪 2 2の直径 Φ 2 は、 ス リーブ 2 7 の対応する内径に比べ 2 ミ ク ロ ン (μπι) 程度、 最高 で 3 ミ ク ロン大きく されている。 しかし、 ス リーブ 2 7 の弾性力によつ てス リーブ 2 7が広がるため、 外輪 2 2は変形しない。
このス リーブ 2 7 の弾性力が存在するため、 べィキング処理による温 度変化によってス リーブ 2 7の内面の径が広がりすぎ、 外輪 2 2 との間 に隙間が生じる状態に近づいたと しても、 径方向で半径 1 ミ クロン以内 の両者の伸び量の差によつては隙間が生じないこと となる。 べィキング 処理とは、 次のよ うな熱処理のことを言う。 すなわち、 組み立て時に使 用した嫌気性熱硬化性の接着剤は、 そのまま (常温のまま) ではアウ ト ガスが発生してきて装置に問題を生じさせるのであるが、 熱処理 ( 8 0 °Cまで温度を上げる処理) をすることで、 接着剤を完全に硬化させ、 そのアウ トガスの発生を防止するために行う処理のことを言う。
この実施の形態では、 ポールベアリ ング 2 5 , 2 6の外輪 2 2の常温 での外径 Φ2が 8 . 5 mmであるので、 8 0 °Cでは、 その外径は、 6 . 4 2 6 ミ ク ロン (= 8 . 5 mmx 6 0 x l 2 . 6 x 1 0— 6) 増大する。 一 方、 T 6処理を施したアルミ シリ コン合金からなるス リーブ 2 7 の対応 する内径は、 8 0 °Cでは、 2 0 °Cに比べ 7. 1 4 ミ ク ロ ン (= 8 . 5 m mx 6 0 X 1 4 X 1 0 — 6 ) 増加する。 この結果、 8 0 °Cでは、 両者間では. 0 . 7 1 4 ミクロン (=半径では 0 . 3 5 7 ミ クロン) だけ広がること となる。 しかし、 上述したよ うに、 ボールベアリ ング 2 5 , 2 6は、 2 0 °Cの状態ではス リーブ 2 7に対して半径 1 ミ ク ロ ンの重なり をもって 軽圧入されているので、 8 0 °Cとなってもボールベアリ ング 2 5 , 2 6 の外輪 2 2 とス リーブ 2 7 との間に隙間は生じない。 このため、 隙間内 ' に接着剤が侵入し硬化するこ と による弊害、 すなわち外輪 2 2 の真円度
が悪化するという弊害は生じない。 なお、 最高で、 直径 3 ミ クロンの重 なりを持たせて軽圧入しても良いが、 この場合も、 当然のことながら隙 間は生じない。
なお、 実際には、 すべての機械加工部品は、 必ず加工公差を持ってい る。 このため、 半径で 1 ミ クロンの重なりをもって軽圧入されず、 プラ スマイナス零、 すなわちボールべァリ ング 2 5 , 2 6の外輪 2 2の外径 とスリーブ 2 7の内径とが全く 同一長とされて嵌合される場合が発生す る。 このような場合、 直径で 0 . 7 1 4 ミクロンの隙間が生ずることと なり、 この隙間が広がる際に接着剤は硬化しつっこの隙間に侵入する。 隙間に侵入した接着剤は、 8 0 °Cのべィキング処理によって完全に硬 化する。 この後、 2 0 °Cに戻ると、 スリーブ 2 7は元に戻ろう とするが、 隙間に入り込み硬化した接着剤が存在するため、 隙間が零とはならない しかも、 このとき、 硬化した接着剤によつて外輪 2 2が中心側に強く押 されることとなる。 しかし、 上述したように、 スリーブ 2 7に存在する 弾性力によって隙間内の接着剤分の径拡大は吸収されること となり、 ボ ールベアリ ング 2 5 , 2 6の外輪 2 2の真円度は悪化しなレ、。
なお、 外輪 2 2の真円度が悪化すると、 回転トルク (フリ クショ ント ルク) が不安定となり、 スイングアーム組 6の駆動電流が大きく変化し てしま う。 また、 ボールベアリ ング 2 5, 2 6 とスリーブ 2 7 とシャフ ト 2 1 とからなる軸受装置のオリジナルな共振点も、 本来ならアルミシ リ コン合金の採用による軽量化によって向上するはずであるが、 期待ど おりには向上しないこと となる。
スリーブ 2 7にボールベアリ ング 2 5 , 2 6を嵌合させた後、 シャフ ト 2 1 を組み込み、 ピボッ トアッシー 8を完成させる。 シャフ ト 2 1 を 組み込む前にシャフ ト 2 1の凹部 3 4 , 3 5に嫌気性で熱硬化性の接着 剤 3 6を注入しておく。 接着剤 3 6 と しては、 上述した嫌気性の接着剤
が好ましいが、 他の性質の接着剤と しても良い。
この実施の形態のピボッ トアッシー 8は、 そのオリ ジナルな共振点が 高いものとなる。 この点について、 以下に説明する。
ピボッ トアツシー 8のボールベアリ ング 2 5, 2 6に加わる与圧は、 当初は第 5図 (A ) の矢印のよ うに与えられること となる。 すなわち、 シャフ ト 2 1 のはかま部 3 2によ り ボールベアリ ング 2 6の内輪 2 3が 図で上方に向く矢印のよ うに上方に向けて与圧がかけられる。 ボールべ ァリ ング 2 5については、 シャフ ト 2 1 を組み込む時に、 内輪 2 3に図 で下方に向く矢印のよ う に下方に向けて与圧がかけられる。 各ボールべ ァリ ング 2 5, 2 6の各外輪 2 2 , 2 2は、 突部 3 7の存在によ り、 位 置保持されるため、 各内輪 2 3 , 2 3に加えられる与圧を受け止めるこ と となり、 ボールベアリ ング 2 5 , 2 6には、 第 5図 (A ) の矢印で示 される与圧が十分付加されるこ と となる。
このよ うな状態で、 周囲温度が上昇すると、 ボールベアリ ング 2 5 , 2 6の内輪 2 2、 外輪 2 3は、 それぞれ径が拡大するが、 各直径の違い によって鋼球 2 4がはさみ込まれている空間が広がること となる。 この ため、 ボールベア リ ング 2 5 , 2 6 に加わる与圧が減少し、 共振点が下 がること となる。 共振点が下がるこ と となれば、 アルミ シリ コン合金の ス リーブ 2 7の使用によつて重量の軽量化を図り共振点を上げる、 とす る努力が相殺されてしま う。
この実施の形態のピボッ トアツシー 8は、 シャフ ト 2 1 の材質をス リ ープ 2 7の線膨張係数よ り小さい値を持つものと し、 この与圧の減少を 防止している。 すなわち、 シャフ ト 2 1 をステンレス鋼の S U S— 4 3 0 と してレ、る。 S U S— 4 3 0の線膨張係数は常温で 1 0 . 4 x 1 0 一 6 であり、 アルミシリ コン合金の 1 4 X 1 0 — 6よ り小さいものとなってい る。
このよ うに線膨張係数がス リーブ 2 7 よ り小さいシャフ ト 2 1 を使用 する と、 何故、 高温となっても与圧が減少しないかについて、 第 5 図 ( B ) に基づいて説明する。
べィキング処理によつて温度が上昇すると、 上述したよ う にボールべ ァリ ング 2 5 , 2 6の各径が第 5図 (B ) の水平方向の矢示のよ うに広 がる。 この広がり によって上述したよ う に与圧は下がる傾向となる。 一 方、 これと共にシャフ ト 2 1 もス リーブ 2 7 も、 共に軸方向に伸びる。 このとき、 シャフ ト 2 1 の線膨張係数がス リーブ 2 7の値よ り小さいの で、 相対的にはス リーブ 2 7側のみが軸方向に伸び、 第 5図 ( B ) の垂 直方向の矢示に示すよ うな力が外輪 2 2に加わる。 この外輪 2 2に加わ る力は、 与圧の付加力となり、 ボールベアリ ング 2 5, 2 6の径拡大に よる与圧力の減少を防止する。
このよ うに、 この実施の形態のピボッ トアッシー 8は、 温度が上昇し てもボールベアリ ング 2 5, 2 6の与圧力が減少しない。 このため、 ス テンレス鋼の 1 / 3程度の軽さのアルミ シリ コン合金の使用による軽量 化によつてオリ ジナルな共振点が高く なる効果を、 このピボッ トアツシ 一 8はそのまま維持することができる。
この実施の形態のピボッ トアッシー 8、 すなわち上述した T 6処理ま たは T 1処理を施したアルミシリ コ ン合金でス リーブ 2 7を形成した場 合のリ ゾナンスおよび回転 トルク と、 ス リーブと してアルミ合金である A 6 0 6 1 を使用したピボッ トアッシーの場合のリ ゾナンスおよび回転 トルク とを比較したグラフを、 第 6図から第 1 3図に示す。 各図に見ら れるよ う に、 両者は、 共に軽量化がなされ、 ス リーブがステンレス鋼の もののリ ゾナンス ( 7 K H z ) に比べ両者のリ ゾナンスは共に高く なつ ている。 しかし、 両者は、 その良さの程度に大きな差が出ている。 ここ で第 6 図から第 9図は、 リ ゾナンスについて示すものであり、 第 1 0図
から第 1 3図は、 回転トルク (フ リ クショ ン トルク) について示すもの である。
第 6図と第 7図は、 2 0 °C (常温) での結果を示すものである。 縦軸 は K H z を示し、 横軸の 「Bef bakej とはべィキング処理を行う前のも のを指し、 「Aft bake」 とはべィキング処理を施した後のものを指す。 常温においては、 第 6図に示すよ うに、 本発明で使用されるアルミシ リ コン合金のス リープ 2 7を採用したピボッ トアツシー 8 (以下、 本発 明のピボッ トアッシーとも言う。 ) の方が、 アルミ合金の A 6 0 6 1 を ス リープに使用したピボッ トアッシー (以下、 比較例のピボッ トアツシ 一とも言う。 ) に比べ、 リ ゾナンスの値の平均値は大き く 、 第 7図の標 準偏差 ( 1 シグマ) の値に示されるよ うに、 バラツキは小さ く なる。 特 に、 第 7図に示すよ うに、 べィキング処理後のパラツキに大きな違いが 生じている。 これは、 シャフ ト 2 1やス リープ 2 7 とボールべァリ ング 2 5 , 2 6 との線膨張係数の差が A 6 0 6 1 の場合の線膨張係数の差に 比べ小さいので、 8 0 °Cでのべィキング処理時にアルミ シリ コン合金の 方がよ り安定した状態で接着剤が乾燥したためと推定される。
なお、 ペイキング処理前にも本発明のピボッ トアッシーの方がリ ゾナ ンスの平均値が高いのは、 本発明のアルミシリ コン合金の方がアルミ A
6 0 6 1 に比べ軽量 (密度が小さい) ためである と推定される。 また、 本発明のピボッ トアッシーの方がべィキング処理前にもバラツキが小さ いのは、 本発明のアルミシリ コン合金の線膨張係数がアルミ A 6 0 6 1 に比べ半分程度であることが原因と推定される。
べィキング処理した後の本発明のピボッ トアツシーとべィキング処理 した後の比較例のピボッ トアツシーを共に温度を振って測定した結果が 第 8図、 第 9図であり、 縦軸が K H z を、 横軸が温度を示している。 な お、 この第 8図、 第 9図は、 第 6図、 第 7図に示される各ピボッ トアツ
シ一とロ ッ トが異なるものであるため、 第 6図、 第 7図と、 第 8図、 第 9図の各数値は互いに関連しない。 しかし、 この第 8図、 第 9図に示さ れるよ うに、 異なるロ ッ トのものであっても、 本発明のピボッ トアツシ 一の方が全ての温度に渡ってリ ゾナンスの平均値が高く、 バラツキは小 さレヽものとなっている。
なお、 バラツキに関しては、 第 9図に示すよ うに、 温度が上昇する と その差は小さ く なる。 これは、 高温時における リ ゾナンスへの影響は、 シャフ トゃス リープの材質以外の要因、 たとえば接着剤の軟化があるた めと推定される。 また、 第 6図〜第 9図で示されているデータでは、 過 去に HD Dメーカーがピポッ トアッシーに要求していた 7 KH z以上の リ ゾナンスを完全にク リ アしているばかりではなく 、 常温では 9 K H z 程度となり、 ステンレス鋼の場合の 7 KH z に比べ 2 KH z以上も高い ものとなっている。
回転 トルク (フ リ ク ショ ントルク) については、 第 1 0図, 第 1 1 図 にピーク トルク の状況を、 第 1 2図、 第 1 3図に平均 トルクの状況をそ れぞれ示す。 各図で縦軸は g . c mの単位であり、 横軸は上述した 「Be f bake」 と 「Aft bake」 となっている。 また、 各データは、 常温 ( 2 0 °C) でのものである。
第 1 0図, 第 1 1 図に示されるよ う に、 ピーク トルクの平均値もピー ク トルクのバラツキ ( 1 シグマの標準偏差) も共に、 べィキング処理前 は本発明のピボッ トァッ,シーも比較例のピボッ トアツシーも同一値であ るが、 べィキング処理後は、 本発明のピボッ トアッシーの方がピーク ト ルクの平均値が低く 、 ピーク トルク のバラツキが小さ く なつている。 第 1 2図, 第 1 3図に示されるよ うに、 平均 トルクの平均値も平均 ト ルクのバラツキも共に、 べィキング処理前は、 本発明のピボッ トアツシ 一も比較例のピボッ トアッシーも同一値または近似値であるが、 べィキ
ング処理後は、 本発明のピポッ トアツシ一の方が平均 トルクの平均値が 低く 、 平均 トルクのバラツキが小さく なつている。
第 3図に示すピボッ トアッシー 8は、 上述のよ うな特性を有する。 す なわち、 ス リーブ 2 7 の部分がステンレス鋼に比べ大幅に軽いため、 回 転イナ一シャが従来 (ステンレス鋼) に比べ大幅に削減される。 また、 アルミ合金の A 6 0 6 1 に比べても軽く なる。 このため、 シークタイム の高速化に有利となる。 また、 高リ ゾナンス化でき、 スイ ングアームの 応答速度を高く しても共振現象は生じない。 さ らに、 回転トルク (フ リ ク シヨ ン トルク) が安定すると共に、 その変化が小さく なるので高 T P I化が可能となる。
このよ うな特性を有するピボッ トアッシー 8をスイングアーム用プロ ック 7の軸孔 1 8に嵌め込むことで、 アームアツセィが完成する。 両者 の嵌合に当たっては、 事前にス リーブ 2 7 の外周面と軸孔 1 8 の内周面 にそれぞれ嫌気性で熱硬化性の接着剤を施す。 スイ ングアーム用プロ ッ ク 7の本体部分の主要部となる円筒部 1 1 とス リーブ 2 7 とは、 同材質 のアルミシリ コン合金であるため、 べィキング処理や周囲温度の変化に よつて生ずること となる上述したよ うな接着剤が原因の問題は生じない, また、 円筒部 1 1 、 アーム部 1 3, 1 4、 コイル保持部 1 Ίが上述した アルミシリ コン合金で一体成形されているため、 スイングアーム用ブロ ックの本体部分が従来のアルミ合金である A 6 0 6 1 に比べわずかでは あるが軽く なる。
以上のことから、 ピボッ トアッシー 8をスイングアーム用ブロ ック 7 に嵌合して組み立てたアームァッセィは、 ピボッ トアツシー 8を従来の A 6 0 6 1 のアルミ合金を使用したスイ ングアーム用ブロ ックに嵌合し たアームアツセィに比べ、 シークタイムの高速化、 高 T P I化への対応 で有利なものとなる。 なお、 ピボッ トアッシー 8 を従来の A 6 0 6 1 の
アルミ合金に嵌合したアームアツセィは、 ステンレス鋼のス リーブを使 用したピボッ トアッシーを従来の A 6 0 6 1 のアルミ合金に嵌合した従 来のアームアツセィに比べ、 シークタイムの高速化、 高 T P I化への対 応の面でかなりの効果を有するものとなる。 これは、 ス リーブ 2 7が上 述したアルミシリ コン合金と されているためである。
アームアツセィに磁気へッ ド 1 6等が取り付けられ、 へッ ドアッセィ が完成する。 その後、 ベース 2にヘッ ドアツセィが取り付けられ、 スィ ングアーム組 6 となる。 以上の製造方法 (組み立て方法) によ りスイン グアーム組 6が完成する。
ベース 2には、 スピン ドル · モータ等他の部材が取り付けられ、 最後 にベース 2にカバーが取り付けられることで、 H D D 1が完成する。 完 成した H D D 1 の動作は、 既述したとおりである。
この H D D 1 は、 ピポッ トアッシー 8のス リーブ 2 7に上述したアル ミ シリ コン合金を使用しているため、 シークタイ ムの高速化、 高 T P I 化への各対応に有利となり、 高性能化すなわち、 高速化、 高容量化が達 成される。 また、 H D D 1 は、 スイ ングアーム用ブロ ック 7 の本体に上 述したアルミシリ コン合金を使用しているので、 この点でも、 シークタ ィムの高速化、 高 T P I 化への各対応に有利となり、 高性能化すなわち. 高速化、 高容量化が達成される。
この H D D 1 は、 ス リーブ 2 7 とスイ ングアーム用ブロ ック 7 の本体 部分に上述したアルミシリ コ ン合金を採用しているので、 高性能化の程 度は極めて高いものとなる。 なお、 ス リープ 2 7またはスイ ングアーム 用ブロ ック 7のいずれか一方にのみアルミ シリ コン合金を採用した H D Dと しても良い。 このよ う にしても、 上述したよ う に H D Dの高性能化 が達成される。
上述した実施の形態は、 本発明の好適な実施の形態の例であるが、 本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更実施可能である。
たとえば、 第 1 4図に示すように、 ス リーブ 2 7を無く し、 ス リーブ 2 7に相当する部分にスイングアーム用のブロック 7の円筒部 1 1 を配 置するようにしても良い。 この場合、 上述した実施の形態におけるス リ ーブ 2 7の外周面とスイングアーム用ブロック 7の円筒部 1 1の内周面 との間の接着剤等による固定が不要となると共に、 ス リーブ 2 7が不要 となるので、 さらに高精度、 高速化が可能となり、 アームアツセィとし ては、 より高性能な H D Dへの採用が可能となる。 また、 H D Dと して は、 このようなアームアツセィを採用すると、 一層の高速化や高容量化 が可能となる。
また、 ス リーブを、 第 1 5図に示すス リーブ 2 7 Aと しても良い。 こ のス リーブ 2 7 Aは、 中央の突部 3 7 Aが 3分割されたものとなってい る。 ス リーブ 2 7 Aは、 第 1 6図に示す 3つの金型 (治具) を利用して 形成される。 第 1 6 図 (A ) は、 有底円筒形治具 4 1 で、 第 1 6 図 ( B ) は、 有底円筒形治具 4 1に挿入される柱状治具 4 2で、 第 1 6図 ( C ) は、 柱状治具 4 2に被せられる押さえ治具 4 3である。
ス リーブ 2 7 Aを製造するには、 まず、 有底円筒形治具 4 1 の中に、 柱状治具 4 2を入れ、 その後、 アルミ粉とシ リ コ ン粉 (両者の混合体を 符号 4 4で示す) を、 有底円筒形治具 4 1の残りの空間内に入れる。 第 1 7図 (A) にその状態を示す。 その後、 押さえ治具 4 3を、 混合体 4 4を押さえつけながら (つぶしながら) 柱状治具 4 2に被せると共に、 治具 4 5にて他の部分を押さえつける。 このとき、 押さえ治具 4 3の 3 つの柱状部 4 3 aを柱状治具 4 2の 3つの柱状切り欠き部 4 2 aにそれ ぞれ嵌合させる。 このつぶされた部分がスリーブ 2 7 Aの突部 3 7 Aと なる。
このよ うに、 有底円筒形治具 4 1 の開口部を治具 4 5にて塞ぎながら
かつ押さえ治具 4 3を柱状治具 4 2に被せた状態で、 焼結する。 この焼 結状態を第 1 7図 (B) に示す。 このアルミ とシリ コンが混ざった焼結 体を符号 4 6 と して示す。 その後、 各治具 4 1, 4 2, 4 3 , 4 5を取 り外し、 焼結体 4 6を取り出す。 この焼結体 4 6がス リーブ 2 7 Aとな る。
このスリーブ 2 7 Aは、 柱状治具 4 2によって、 ポールベアリ ング 2 5, 2 6を嵌合させる空間の同軸性が精度良く形成される。 なお、 ス リ ープ 2 7は、 ス リーブ形状を形成した後、 ス リーブ 2 7の内周面の同軸 性を出すため、 内周面を削っていたが、 このス リーブ 2 7 Aでは、 内周 面の削りだしが不要となる。 突部 3 7 Aは、 3つではなく、 2つと した り、 4つ以上と しても良い。 突部 3 7 Aを 4つ以上とするためには、 押 さえ治具 4 3の柱状部 4 3 aを 4つ以上と し、 柱状治具 4 2の柱状切り 欠き部 4 2 a を 4つ以上とする必要がある。 なお、 上述した焼結工法は. 第 1 4図のようなス リーブ 2 7に相当する部分にブロック 7の円筒部 1 1 を配置したアームアツセィの製造にも展開できる。
また、 上述の実施の形態では、 ス リーブ 2 7等に使用されるアルミシ リ コン合金の密度を 2 0 °Cで約 2. 6 g Z c m 3のものを採用したが、 その密度は 2. ' 5 2〜 2. 6 6 g / c m3であればス リーブ 2 7等が従 来に比べ相当軽くなり、 軽量化による効果をアルミ合金である A 6 0 6 1 より も有するものとなる。 また、 この密度を得るには、 シリ コンの密 度が 2. 3 3 g / c m 3であるので、 アルミニウムを 5 0〜 9 0重量0 /0 の範囲と し、 シリ コンを 9〜 4 9重量%と範囲とすれば容易に達成可能 である。 ただし、 アルミニウムとシリ コンの配合と しては、 アルミユウ ムが 6 5〜 6 9重量。 /0で、 シリ コンが 2 8〜 3 2重量%とするのが好ま しレ、。 なお、 密度は、 アルミニウムとシリ コ ン以外のわずかに含まれる 金属の種類と量によって微妙に変化する。 このため、 微量に添加する金
属材料を非常に重いものと した場合は、 密度と しては 2. 5〜 2. 8 g Z c m3の範囲となるよ う にすることもできる。
また、 上述の実施の形態では、 2 0 °Cのス リープ 2 7の内径に対する 8 0 °Cの当該内径の広がり量を Xミ クロンと し、 2 0 °Cのボールべァリ ング 2 5 , 2 6の外径 Φ 2に対する 8 0 °Cの当該外径の広がり量を Yミ ク ロンとすると、 X— Y = 0. 7 1 4 ミ クロンとなる例を示したが、 軽 圧入の重複量 (半径で 1 ミ クロン) を考えると、 X— Υ≤ 2 ミク ロンと すれば良い。 また、 ス リーブ 2 7の内面の切削精度の向上を考慮すると、 X— Υ≤ 3 ミ クロンとするのが好ましい。
また、 軽圧入の際の平均の重複量を 1 ミ ク ロン (半径で 0. 5 ミ クロ ン) 程度とすると、 X— Y≥— l ミ ク ロ ンとすると、 半径 0. 5 ミ ク ロ ンの重複で軽圧入が行われたときの締めつけによる程度は半径で 1 . 5 ミ クロンとなり、 軽圧入の際の最大許容される重複量である半径 1 . 5 ミ クロンと同等となり、 真円度の維持が図られる。 また、 ス リーブ 2 7 の内径と外輪 2 2の外径とを全く 同一にし、 軽圧入しない場合でも、 ベ ィキング処理時に隙間が生じないこと となるので接着剤による問題が生 ぜず、 しかもス リーブ 2 7 とボールベア リ ング 2 5 , 2 6の嵌合が容易 となる利点も生ずる。
また、 上述の実施の形態では、 ポールベアリ ング 2 5 , 2 6の線膨張 係数に対し、 アルミシリ コン合金の線膨張係数は、 約 1 1 %大きいもの となっている力 S、 ボールベア リ ングの線膨張係数に対し、 一 1 5〜+ 2 5 %の線膨張係数を有するアルミ シリ コン合金と しても良い。 このよ う に、 ボールベア リ ングの線膨張係数に近似な値のものを採用する と、 接 着剤の硬化による問題が生じにく く なり、 回転トルクや共振点の面で効 果を有するものとなる。
なお、 線膨張係数が 1 2. 6 x 1 0— 6の一 (マイナス) 1 5 %の場合
は、 1 0. 7 x 1 0— 6となり、 + (プラス) 2 5 %の場合は、 1 5. 7 x l 0一 6となり、 上限は S U S— 3 0 0系よ り小さく なり、 下限は S U S— 4 0 0系と略同等となる。 ボールベアリ ング 2 5, 2 6 を使用して S U S— 4 0 0系よ り良く したい場合は、 下限と しては、 一 1 2 %とす るのが良い。 この線膨張係数の値は、 アルミニウムとシリ コンの混合比 や付加する微量の金属材料によって変化させることができ、 必要とする 線膨張係数を適宜得ることができる。
また、 アルミシリ コン合金の線膨張係数を、 上述の実施の形態では、 0 °Cから 1 0 0 °Cで 1 4 x 1 0— 6 ± 5 %以内と したが、 アルミ シリ コン 合金の線膨張係数は、 0 °C〜 1 0 0 °Cの温度範囲で、 1 1 x 1 0— 6〜 1 5 x 1 0— 6の範囲であれば、 上述したよ う に従来に比べ相当な効果を有 するものとなる。 また、 上述の実施の形態では、 アルミシリ コン合金は. その線膨張係数が、 温度が高く なるほど、 その値が高く なる ( 1 0 °C当 たり、 約 0. 1 5〜 0. 2 x 1 0— 6の割合) よ うな性質を有するものと したが、 その高く なる割合を他の値と したり、 温度が高く なるほどその 変化値が大きく なるものと しても良い。 また、 アルミシリ コ ン合金は、 0 °C〜 1 0 0 °Cの範囲で、 線膨張係数が一定値 (約 1 1 x 1 0— 6〜 1 5 X 1 0— 6の範囲の特定値) となるものと しても良い。
また、 シャフ ト 2 1 と しては、 S U S— 4 0 0系 (たとえば S U S— 4 3 0 ) が好ましいが、 与圧低下防止をそれ程考慮する必要が無い場合 は、 ス リーブ 2 7の線膨張係数よ り大きな線膨張係数を有するもの、 た とえば S U S— 3 0 0系、 具体的には S U S— 3 0 4等であっても良い, また、 上述の実施の形態では、 ボールベアリ ング 2 5 , 2 6の外輪 2 2の常温での外径 Φ2を 8. 5 mmのものと したが、 仮に 5 mmである 場合、 8 0 °Cでは、 その外径は、 3 . 7 8 ミ クロン (= 5. 0 m m χ 6 0 x 1 2. 6 χ 1 0— 6) 増大する。 一方、 アルミ シリ コ ン合金からなる
ス リーブ 2 7の対応する内径は、 8 0 °Cでは 2 0 °Cに比べ、 T 6処理で は 4. 2 ミ ク ロ ン (= 5. 0 mmx 6 O x l 4 x 1 0 _ 6) 増加し、 T 1処 理では 3. 9 6 ミ クロン (= 5. 0 mmx 6 0 1 3. 2 x 1 0— 6) 增カロ する。 この結果、 8 0 °Cでは、 T 6処理の場合、 両者間では 0. 4 2 ミ ク ロ ン (=半径では 0. 2 1 ミ ク ロ ン) だけ広がり、 T 1処理の場合、 両者間では 0. 1 8 ミクロン ( =半径では 0. 0 9 ミ クロン) だけ広が る。 このよ う に、 外径 Φ2が小さなものとなる と、 ス リーブ 2 7の内径 とボールべァリ ング 2 5 , 2 6の外輪 2 2の外径との間での広がり量は、 小さなものとなる。
このため、 外径 Φ 2を Z ミ クロンとすると、 一 1 ミ ク ロン≤ Ζ χ 6 0 χ (A— Β) ≤ 3 ミ ク ロン (但し、 Aはス リーブ 2 7の線膨張係数で、 B は外輪 2 2の線膨張係数) となるためには、 一 1 / ( 6 0 X Z ) ≤ A - B≤ 1 / ( 2 0 X Z ) となる。 たとえば、 Zが 5 m m ( 5 1 0 3 ミ ク ロ ン) であると、 一 3. 3 3 x 1 0一 6≤ Α— Β≤ 1 0 χ 1 0一 6となる。 こ のため、 外輪 2 2の線膨張係数が 1 2. 6 x 1 0— 6とする と、 ス リーブ 2 7の線膨張係数は 9. 3 x 1 0— 6〜 2 2. 6 x 1 0— 6となる。
なお、 ボールベアリ ング 2 5, 2 6の外輪 2 2の線膨張係数と して、 1 2. 6 X 1 0— 6の場合を示したが、 1 1 . 5 x 1 0— 6や 1 2. 3 x 1
0—6や、 その他種々の線膨張係数のものが知られており 、 線膨張係数 と して、 1 2. 6 X 1 0 - 6以外のものを適宜採用することができる。
また、 上述の実施の形態では、 ス リーブ 2 7の線膨張係数が外輪 2 2 の線膨張係数よ り小さい場合を含むものと したが、 スリーブ 2 7の加工 性やボールベア リ ング 2 5 , 2 6の真円度維持を考慮すると、 ス リーブ 2 7の線膨張係数が外輪 2 2の線膨張係数よ り大きい方、 すなわちス リ ーブ 2 7がボールベアリ ング 2 5 , 2 6 よ り柔らかい方が好ましい。 よ つて、 ス リーブ 2 7の線膨張係数を Aと し、 外輪 2 2の線膨張係数を B
と し、 外輪 2 2の常温での外径 Φ2を Z ミクロンとすると、 0 < A— B ≤ 1 / ( 2 0 χΖ ) となるようにするのが好ましい。 また、 より真円度 の維持を考慮し、 従来の 2 ミ ク ロ ンの重複を考慮すると、 0 < Α— Β≤ 1 / ( 3 0 Ζ ) が好ましく、 加工性や真円度の双方をさらに考慮する と、 1 ( 1 2 0 χΖ ) ≤Α— B ^ l Z C O xZ) が好ましレ、。
なお、 上述の実施の形態では、 ス リープ 2 7の内周面と、 ポールベア リ ング 2 5 , 2 6の外輪 2 2 , 2 2の外周面との間には、 接着剤が施さ れていたが、 この接着剤を無く しても良い。 温度が変化しても、 軽圧入 状態や圧入状態を維持するような線膨張係数を、 ボールベアリ ング 2 5 , 2 6 とス リーブ 2 7に対して採用し、 軽圧入または圧入させることで組 み立てれば、 接着剤を不要と しても、 両者の係合は維持される。 具体的 には、 圧入の際の重合部分が 1 ミクロン程度で、 温度が上昇してもその 重合部分 (圧入代) が存在しているような場合は、 十分、 両者の係合は 維持される。
この発明では、 このよ うに、 接着剤を不要とできる効果も発生する。 しかし、 係合の確実性を期する際には、 軽圧入や圧入だけで一応の係合 がなされる場合であっても、 接着剤をさらに塗布するようにしても良い ( 上述の実施の形態では、 アルミシリ コン合金に含有される金属と して. アルミニウムとシリ コン以外の添加材料と しては、 C u (銅) その他が 2〜 3重量%のものと したが、 添加材料と しては、 銅、 マグネシウム (M g ) 、 鉄 (F e ) 、 マンガン (Mn ) 、 ク ロム (C r ) 、 亜鉛 ( Z n ) 、 チタン (T i ) 等の中からいずれか 1つ、 または複数を適宜選択 採用することができる。 また、 添加材料の重量%と しては、 1 〜 1 0重 量%程度が好ましいが、 実験データを考慮すると、 アルミ とシリ コンの 割合を増やし、 添加材料を 1〜 5重量%の範囲とするのがさらに好まし レ、。 また、 4種類以上の微量の金属材料を添加すると、 種々の特性が上
がるため、 総合的には、 添加材料の重量%は、 2〜 4重量%が最も好ま しいものとなる。
また、 ポールベアリ ングと しては、 一対 ( 2個) ではなく、 1個のみ の場合にも本発明を適用することができる。 さらに、 ボールベアリ ング の外輪または内輪のいずれか一方が無いものの場合にも適用することが できる。 さらには、 シャフ ト 2 1が固定されるものではなく、 スリープ 2 7の側が固定され、 シャフ ト 2 1側が回転するものにも本発明を適用 できる。
また、 上述の実施の形態では、 ディスク駆動装置と して HD D 1 を示 したが、 M〇駆動装置、 D VD、 C D駆動装置等の他のディスク駆動装 置と しても良い。 また、 軸受装置と しては、 HD D以外のディスク駆動 装置、 光走查 (スキャナ) 装置、 HD D用や他の装置用のスピンドルモ ータ等に使用される軸受装置と しても良い。
産業上の利用可能性
本発明の軸受装置は、 高速駆動おょぴフリ クショ ン トルク (回転トル ク) の安定が可能となり、 HD D、 H D D以外のディスク駆動装置、 光 走查 (スキャナ) 装置、 ならびに HD D用や他の装置用のスピン ドルモ —タ等に使用されることができる。 また、 高速駆動およびフ リ クショ ン トルク (回転トルク) の安定を可能とするスイングアーム用ブロックを 得ることができるため、 HD D、 MO駆動装置、 D VD、 C D駆動装置 等のディスク駆動装置に用いると好適なものとなる。 また、 他の発明で は、 スイングアームのシークタイムの高速化おょぴ装置の高 T P Iィヒを 可能とでき、 高機能化させたディスク駆動装置を得ることができる。