ハードディスク装置、ハードディスク装置の冷却装置及びハードディスク装置の冷却システム
【課題】多数枚の記録ディスクを装着した回転軸であっても、高速回転可能なハードディスク装置と、このハードディスク装置を効率よく冷却して高速回転性能を維持できるハードディスク装置の冷却装置及びハードディスク装置の冷却システムとを提供する。
【解決手段】ハウジング４に回転軸８を回転可能に支持し、永久磁石１０を備えた回転子９及び記録ディスク１３を回転軸８に装着する。回転軸８を両端支持構造とする。回転軸８の両端部を支持する軸受を、傾動自在な複数のティルティングパッド２２を周方向に配列し当該ティルティングパッド２２と回転軸８の端部との間に気体を介在させて回転軸８を支持する気体動圧式のティルティングパッドジャーナル軸受１９とする。
【解決手段】ハウジング４に回転軸８を回転可能に支持し、永久磁石１０を備えた回転子９及び記録ディスク１３を回転軸８に装着する。回転軸８を両端支持構造とする。回転軸８の両端部を支持する軸受を、傾動自在な複数のティルティングパッド２２を周方向に配列し当該ティルティングパッド２２と回転軸８の端部との間に気体を介在させて回転軸８を支持する気体動圧式のティルティングパッドジャーナル軸受１９とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に記録ディスクが装着されたハードディスク装置、ハードディスク装置の冷却装置及びハードディスク装置の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、ハードディスク装置には、大容量のデータを正確且つ高速で読込み及び書込みができることが要求されている。これらの要求に応える技術として液体動圧軸受及び気体動圧軸受を用いたハードディスク装置が検討されている。
液体動圧軸受を用いたハードディスク装置は、例えば特許文献１に開示されている。このハードディスク装置は、記録ディスクが装着された回転軸の両端部を、潤滑油による液体動圧で支持する構成である。
気体動圧軸受を用いたハードディスク装置は、例えば特許文献２に開示されている。このハードディスク装置は、記録ディスクが装着された回転軸の一端部を、空気による気体動圧で支持する構成である。
【特許文献１】特開２０００−４１３６０号公報
【特許文献２】特開２００４−２７０８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、ハードディスク装置に装着される記録ディスクは多くても数枚である。しかし、サーバ等で使用されるハードディスク装置においては、一層の大容量化、高速処理化が要求されている。これに対処するために、単位面積当たりの記録密度を向上させる他に記録ディスクを多数枚装着し、回転振動が小さくなるよう高精度回転することが検討されている。更に、高速処理化のために記録ディスクを高速回転することが検討されている。一方、ハードディスク装置特有の使用条件として、ハードディスク装置が転倒したり落下したりした場合や運送時の衝撃などを想定して、据え置き型のハードディスク装置でも、動作時で７０Ｇ、非動作時で３００Ｇ程度の外部からの衝撃荷重に対しても耐えられることが要求されている。
【０００４】
特許文献１のハードディスク装置の回転軸に多数枚の記録ディスクを装着した場合、潤滑油の粘性が大きいため、発熱が大きくなることや、潤滑油の漏れが生じる可能性があるため、高速回転に限界がある。
特許文献２のハードディスク装置の回転軸では、気体動圧軸受を用いていることにより、高速回転は可能である。しかし、気体の粘度は潤滑油の粘度の１０００分の１と小さいため、ダンピング性能と軸受負荷容量が小さく、衝撃荷重に弱い問題がある。特に、回転軸が片持ち支持された構造であるので、衝撃時に回転軸の軸心まわりに作用する衝撃モーメントに対して弱い。更に、多数枚のディスクを装着した場合には、回転軸の質量が大きくなり衝撃荷重も大きくなり軸受の耐衝撃性の向上が課題となる。
【０００５】
そこで、回転軸を気体動圧軸受により両端支持することが考えられる。しかしながら、多数枚の記録ディスクを回転軸に装着するためには回転軸を長くする必要がある。この場合、回転軸が長くなればなるほど、軸受を装着するハウジングの加工誤差や組立て誤差等によって回転軸の両端を支持する軸受同士が心ずれを生じやすくなる。又、衝撃時に回転軸と軸受が部分的に接触し損傷する等の不具合が生じやすくなり、その結果、やはり、高速回転の実現が困難となる。
【０００６】
又、多数枚のディスクを高速回転させるとディスクの風損やモータの発熱等で高温になるため、ハードディスクを強制冷却する必要がある。従来はハードディスク装置の外側からハウジングを介してハードディスク装置内部の気体を通風冷却や水冷却をしている。しかしながら、ハウジングを介して熱交換が行われるため、効率が良くない。又、ハードディスク装置の内部の空気や回転する部材（回転軸等）をハウジング内面の限られた面積で冷却するため、ハウジングに固定された軸受と回転軸との間（軸受隙間）に温度差が生じやすい。軸受隙間が温度差によって縮小すると、最悪の場合には回転軸と軸受が焼付いてしまうため、軸受隙間を大きめに設定する必要がある。しかし、気体軸受は、潤滑剤である気体の粘度が小さく、軸受性能が軸受隙間に大きく左右されるため、軸受隙間が大きいとダンピング性能や軸受負荷容量が小さく、動作時の耐衝撃性が低くなり、又、非動作時においてもガタが大きいために耐衝撃性に欠けるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、多数枚の記録ディスクを装着した回転軸であっても、高速回転可能で且つ衝撃荷重に耐えられるハードディスク装置を提供するところにあり、第２の目的は、上記ハードディスク装置を効率良く冷却して適正な軸受隙間を維持することによって、高速且つ高精度の回転性能を維持できるハードディスク装置の冷却装置及びハードディスク装置の冷却システムを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、記録ディスクが装着された回転軸を、両端支持構造とし、当該回転軸の両端部を支持する軸受を、傾動自在な複数のティルティングパッドを周方向に配列し当該ティルティングパッドと回転軸の端部との間に気体を介在させて回転軸を支持する気体動圧式のティルティングパッドジャーナル軸受としたことを特徴としている。
【０００９】
ティルティングパッドジャーナル軸受は、ティルティングパッド自体が傾動する機構により各ティルティングパッドで発生する圧力の合力の方向が回転軸の中心方向を向いているため、回転軸の軸がアンバランス等の変動荷重で偏心した場合でもティルティングパッドジャーナル軸受の中心方向に復元する。従って、ティルティングパッドジャーナル軸受は、軸受面が固定した軸受に見られるようなホワールを極力生じさせない特徴を持っている（例えば、社団法人 日本トライボロジー学会編、「トライボロジーハンドブック」、養賢堂出版、２００１年３月３０日発行、ｐ．６３ 参照）。
【００１０】
多数枚の記録ディスクを回転軸に装着するために回転軸が長い場合に、ティルティングパッドジャーナル軸受を装着するハウジングの加工誤差や組立て誤差等によって回転軸の両端を支持するティルティングパッドジャーナル軸受同士が心ずれすることがある。例えば、ハウジングの両端のティルティングパッドジャーナル軸受を取付ける嵌合孔が心ずれしている場合、径方向にも軸方向にも傾動可能なティルティングパッドジャーナル軸受による両端支持構造により、ティルティングパッドはピボットの先端の支持点周りの圧力によるモーメントがつり合うように傾動し、心ずれは解消される。
【００１１】
又、ティルティングパッドジャーナル軸受に回転軸の衝撃荷重が作用した場合、ティルティングパッドが回転軸と平行になるように傾動するので、そのティルティングパッドの傾動により衝撃力が吸収され、又、回転軸がティルティングパッドに局部的ではなく広い範囲で受けられるようになり、更には、回転軸とティルティングパッドとの間に存在する気体がクッションの作用をなす等によって、回転軸やティルティングパッドの損傷を極力防止することができる。
【００１２】
本発明は、固定子、記録ディスク及びティルティングパッドジャーナル軸受が、回転軸の軸方向の異なる位置に配置されている構成とすることができる。
このように構成によれば、固定子のコイルで発生した熱は、回転軸の軸方向の異なる位置に設けられているティルティングパッドジャーナル軸受に伝達されるまでに放熱されやすくなる。これにより、ティルティングパッドジャーナル軸受が固定子のコイルの熱の影響で膨張及び縮小してしまうことを極力防止することができる。
【００１３】
本発明は、回転軸の軸方向の両端部に、回転軸と一体に回転する樹脂からなる円筒状のジャーナル部材を設け、このジャーナル部材がティルティングパッドジャーナル軸受に支持される構成とすることができる。
このように構成すれば、ジャーナル部材は、樹脂製で低摩擦係数である上に、径方向の厚さ寸法が長いために長期間使用でき、又、薄膜のコーティングのように母材から剥離することがない。従って、駆動モータの起動・停止を頻繁に繰返しても、ジャーナル部材は、ティルティングパッドジャーナル軸受との摩擦が小さく、又、低摩耗となるから、軸受性能の経年変化が小さく且つ軸受寿命を長くすることができる。
【００１４】
本発明は、ハードディスク装置のハウジング内の気体の圧力を大気圧以下の圧力に減圧する構成とすることができる。
このように構成すれば、ハウジング内で発生する風損を小さくできる。更に、記録ディスクや、記録ディスクの読込み及び書込みを行うヘッドが記録ディスクの回転で生じる風で振動してしまうことを抑えることができる。これにより、記録ディスクをより高速に回転させることが可能になる。尚、ハウジング内を減圧すると、ティルティングパッドジャーナル軸受周辺の圧力も低下し気体軸受の負荷容量は低下するが、絶対圧力で０．０５ＭＰａ程度であればティルティングパッドジャーナル軸受の寸法を大きくすることで必要な軸受負荷容量を得ることができる。
【００１５】
本発明は、ハウジングに、記録ディスク側の空間とティルティングパッドジャーナル軸受側の空間とを仕切るシール部材を設け、このシール部材を、回転する部材と非接触のラビリンスシール部材から構成することができる。
【００１６】
回転軸は、駆動モータの起動・停止時に気体動圧式のティルティングパッドジャーナル軸受に接触するので、その際に摩耗紛が発生することがある。しかし、シール部材で記録ディスク側の空間とティルティングパッドジャーナル軸受側の空間とを仕切ることにより、駆動モータの起動・停止時にジャーナル部材とティルティングパッドの接触によって生じた摩耗粉が、記録ディスク側の空間へ飛散してしまうのを防ぎ、摩耗粉が原因となって記録ディスクとヘッドとが接触してしまうのを防ぐことができる。そして、このシール部材を、回転する部材と非接触のラビリンスシール部材から構成することで、回転する部材の回転を維持しつつ、摩耗粉の記録ディスク側の空間への飛散を防止することができる。尚、ここで言う回転する部材とは、回転軸、及び回転軸にジャーナル部材が設けられた場合にはジャーナル部材、回転軸にジャーナル部材以外の部材が設けられた場合にはその部材を指す。
【００１７】
本発明は、ハウジングに、回転軸の軸方向の両端面を支持する２個のスラスト軸受を傾動可能に設け、この両スラスト軸受を気体動圧式の軸受で構成し、両スラスト軸受のうちの少なくともいずれか一方を、予圧手段により回転軸側に付勢するように構成することができる。
【００１８】
このように回転軸を気体動圧式のスラスト軸受で支持することにより、低摩擦で回転軸を回転させることができると共に、液体動圧軸受を用いた構成よりも、回転軸を高速回転させることができる。そして、スラスト軸受は、傾動可能な構成であるので、回転軸の端面に対して平行になるように当たり、回転軸の端面とスラスト軸受との間で片当たりを防止でき負荷容量及び耐衝撃性を大きくすることができる。
スラスト軸受を予圧手段により回転軸側に付勢する構成としたので、回転軸が軸方向にふらつくことを極力防止でき、且つスラスト軸受と回転軸との隙間を小さくでき、気体動圧を発生しやすくすることができる。
【００１９】
本発明は、駆動モータを回転子が固定子の内周側に径方向に隙間を介して配置された内転型とすることができる。
このように構成すれば、回転子の慣性モーメントを小さくすることができる。
【００２０】
本発明は、ジャーナル部材の外径を、記録ディスクの装着部の外径よりも大きく設定することができる。
このように構成すれば、周速と軸受面積を大きくできるので、低速回転でも回転軸を非接触で支持できる。これにより、回転軸とティルティングパッドジャーナル軸受との接触時間を短くでき、ジャーナル部材の摩耗量を極力低減することができる。又、多数枚の記録ディスクを装着することで回転軸の総重量が重くなっても、回転軸を非接触支持することが可能である。
【００２１】
本発明は、ジャーナル部材とティルティングパッドジャーナル軸受との線膨張係数の差が４×１０−５℃−１以内の材料から形成することができる。
このように構成すれば、ジャーナル部材及びティルティングパッドジャーナル軸受が熱の影響を受けても、両者の線膨張係数の差が比較的小さいので、回転中にジャーナル部材が大きく膨張して軸受隙間が小さくなり軸受性能が変化したり、ティルティングパッドに接触してしまうといった不具合の発生を極力防止することができる。又、ジャーナル部材とティルティングパッドジャーナル軸受が膨張していない場合に、ジャーナル部材とティルティングパッドとの間に大きな隙間が生じてしまうことも軸受性能が変化することも極力防止することができる。
【００２２】
本発明は、ティルティングパッドジャーナル軸受側の空間と記録ディスク側の空間とを連通する循環路を形成し、ハウジングの内部の気体をティルティングパッドジャーナル軸受側の空間から循環路に送り、循環路から記録ディスク側の空間に気体を送るようし、循環路中にろ過手段を設けるように構成しても良い。
このように構成によれば、摩耗紛がろ過手段により回収されるので、摩耗粉が記録ディスク側の空間に飛散する不具合をより一層防止することができる。
【００２３】
以上のようなハードディスク装置を冷却するために、本発明は、ハウジングの内部の気体を吸込んだ後に当該ハウジングの内部に戻す循環用の送風手段と、送風手段から吐出されてハウジングの内部に戻される気体を冷却し乾燥する冷却手段及び乾燥手段とを備えた冷却装置を採用することができると共に、上記のハードディスク装置とこの冷却装置とを有してなるハードディスク装置の冷却システムを採用することができる。
【００２４】
このように構成すれば、ハードディスク装置のハウジングの内部の気体を、直接冷却及び乾燥させることができる。又、記録ディスクや電気部品を熱的に保護するだけでなく回転軸を冷却できて回転軸の熱膨張を防止し軸受隙間の変化を小さくすることができると共に、水分が記録ディスクに付着して記録ディスクとヘッドとが張り付いてしまうことを極力防止することができる。
【００２５】
又、本発明では、以上のようなハードディスク装置を複数台まとめたハードディスク装置群を冷却するために、各ハウジングの内部の気体を、並列の収集路を介して吸込んだ後に並列の配給路を介してそれぞれのハウジングの内部に戻す循環用の送風手段と、送風手段から吐出された気体を配給路に至るまでの間に冷却し乾燥する冷却手段及び乾燥手段とを備えた冷却システムを採用することができる。
【００２６】
このように構成すれば、ハードディスク装置群のハウジングの内部の気体を、冷却及び乾燥させることができる。又、ハードディスク装置群の各回転軸を冷却できて回転軸の熱膨張を防止し軸受隙間の変化を小さくすることができると共に、水分が記録ディスクに付着して記録ディスクとヘッドが張り付いてしまうことを極力防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の第１の実施形態を図１から図６に基づいて説明する。
図１にハードディスク装置１の全体構成を示し、図２にハードディスク装置１を複数台備えたハードディスク装置群２、ハードディスク装置１の冷却装置１０１、及びハードディスク装置群２と冷却装置１０１とを有してなるハードディスク装置１の冷却システム１０２を示す。冷却装置１０１は、ハードディスク装置群２の各ハードディスク装置１のハウジング４の内部を冷却する装置である。この冷却装置１０１及び冷却システム１０２は、後で詳述する。
【００２８】
ハードディスク装置１の外郭は、図１に示すようにハウジング４と２個の蓋部５とを組合せて構成されている。ハウジング４及び蓋部５は、軽量で熱伝導性に優れる材料、例えばアルミニウム製である。ハウジング４は、内部に円筒状の空間を有している。蓋部５は、ハウジング４の円筒部分の両端部を塞ぐように設けられている。尚、ハウジング４は実際には複数の部品を組合せて構成されている。
【００２９】
ハウジング４の内部には、複数のコイル６を備えた円環状の固定子７が装着されている。この場合、固定子７の外周側はハウジング４に固定されており、コイル６の熱がハウジング４に伝達されやすくなっている。又、ハウジング４の内部には、回転軸８が回転可能に支持されている。この回転軸８は、磁性材料または軽金属材料、本実施形態ではアルミニウムでできており、回転軸８にモータの回転子９が装着されている。この回転軸８の軸は、固定子７の中心を通るように設けられている。
【００３０】
回転子９は、回転軸８の外周面であって固定子７の内側に存する部分に設けられている。この回転子９は、円筒状の永久磁石１０を有している。本実施形態では、回転軸８に円環状のヨーク１１を介して永久磁石１０を固定し回転子９が構成される。そして、固定子７及び回転子９及びヨーク１１により永久磁石型の駆動モータ１２が構成されている。この駆動モータ１２は、回転子９が固定子７の内周側に径方向に隙間を介して配置された内転型である。
【００３１】
回転軸８の軸方向中央部は、多数枚、この場合１０枚の記録ディスク１３を装着した装着部１４とされている。即ち、この装着部１４は、固定子７に対して回転軸８の軸方向に異なる位置にある。各記録ディスク１３は、一般に用いられるハードディスクと同一構成の磁気ディスクである。尚、記録ディスク１３は、光ディスクであっても良い。
【００３２】
ハウジング４には、記録ディスク１３からデータを読込んだり、記録ディスク１３にデータを書込んだりするためのヘッド１５が各記録ディスク１３に対応して設けられている。各ヘッド１５は、各記録ディスク１３を挟むようにした構成であり、記録ディスク１３の表面及び裏面に微小な隙間を介して設けられている。尚、ヘッド１５は、図示しない駆動機構によって記録ディスク１３の所定の位置に移動する構成である。
【００３３】
ここで、回転軸８の軸受構成につき説明する。
回転軸８の両端部には、図１に示すように記録ディスク１３が装着された装着部１４の外径よりも小さい外径の径小部１６が形成されている。回転軸８の径小部１６の外周側には、回転軸８と一体に回転する円筒状の金属製のカラー１７が固着されている。このカラー１７の外周側には、回転軸８及びカラー１７と一体に回転する円筒状のジャーナル部材１８が固着されている。ジャーナル部材１８の外径は、回転軸８の装着部１４の外径よりも大きく設定されている。又、ジャーナル部材１８は、後述するティルティングパッドジャーナル軸受１９との線膨張係数の差が４×１０−５℃−１以内である樹脂からなる材料、例えばアラミド樹脂からなっている。ジャーナル部材１８の軸方向の長さは、カラー１７の軸方向の長さよりもやや長めに設定され、これにより、ジャーナル部材１８の端面が回転軸８の端面及びカラー１７の端面よりも軸方向の外側に突出している。
【００３４】
ここで、回転軸８の外径仕上げ加工は、回転軸８の両端にカラー１７及びジャーナル部材１８を嵌め着けた後に、ジャーナル部材１８の外径仕上げ加工と同時に行うようにしており、これによって回転軸８とジャーナル部材１８との高い同心精度が確保される。尚、記録ディスク１３は、一旦回転軸８からカラー１７及びジャーナル部材１８を取外した後に、回転軸８に嵌込まれる。そして、再度、回転軸８にカラー１７及びジャーナル部材１８が取付けられる。
【００３５】
回転軸８は、両端部が気体動圧式のティルティングパッドジャーナル軸受１９，１９で支持された、いわゆる両端支持構造である。本実施形態では、回転軸８の両端部の外周側にジャーナル部材１８，１８が位置しているので、ティルティングパッドジャーナル軸受１９，１９は、直接的にはジャーナル部材１８，１８を介して回転軸８を支持する構成である。又、このティルティングパッドジャーナル軸受１９は、固定子７及び記録ディスク１３と回転軸８の軸方向の異なる位置に配置されている。尚、本実施形態では、気体として空気を用いて説明する。
【００３６】
ティルティングパッドジャーナル軸受１９は、アルミニウムやステンレス等の金属製であり、図１及び図３に示すように円筒状の外輪２０と、この外輪２０の内周面から中心に向かって複数本、本実施形態では３本突出し各先端部が球面状であるピボット２１と、各ピボット２１の先端部に径方向にも軸方向にも傾動自在に支持されたティルティングパッド２２とを有して構成されている。外輪２０は、ハウジング４に形成された嵌合孔４ａ内に嵌合固定されている。ティルティングパッド２２は、一つの円筒を相互間に隙間が生じるように３分割したような円弧面状をなしている。
【００３７】
このティルティングパッド２２の外周面には、円弧に沿った方向の一端に偏って凹部２２ａが形成されており、この凹部２２ａ内にピボット２１を嵌込むことによって、このティルティングパッド２２が外輪２０の周方向に配列されている。この場合、ティルティングパッド２２は、外周側の面の中間よりもやや回転軸８が回転する方向（図３では、矢印の先端が位置する方向（反時計回り方向））側の部位にピボット２１が位置するように、ピボット２１に取付けられている。そして、ティルティングパッドジャーナル軸受１９は、ティルティングパッド２２の回転軸８の回転方向の前側が回転軸８の外周面に最も接近するように構成されている。
【００３８】
ハウジング４の内部であって蓋部５の内側の面には、図１に示すように回転軸８の軸方向の両端面、この場合、ジャーナル部材１８の端面を支持する２個のスラスト軸受２３，２３が設けられている。スラスト軸受２３は、ステンレス製の気体動圧式の軸受である。即ち、図４及び図５に示すようにスラスト軸受２３の回転軸８側に位置する表面部には、溝部２４、傾斜部２５及び平坦部２６が周方向に等間隔に複数形成されている。溝部２４は、径方向に延びる溝であり、溝の幅は外周側に向かって広くなっている。平坦部２６は、回転軸８の端面に最も近づくように形成された面である。傾斜部２５は、溝部２４と平坦部２６をつなぐ傾斜面であり、周方向に傾斜している。
【００３９】
このスラスト軸受２３は、図６に示すように両スラスト軸受２３，２３のうちの少なくともいずれか一方、本実施形態では両スラスト軸受２３，２３の裏面の中心部分に円錐状の凹部２７が形成されている。又、蓋部５の内側の面にあってスラスト軸受２３の凹部２７に対応する位置には、凹部２８が形成されている。
【００４０】
凹部２７と凹部２８とで構成される空間には、スラスト軸受２３を回転軸８のジャーナル部材１８側の端面に付勢する予圧手段２９が設けられている。予圧手段２９は、球状の支持体３０と、支持体３０をスラスト軸受２３側に付勢するバネ３１とを有して構成されている。支持体３０は、導電性に優れる材料、例えば金属製であり、支持体３０の一部がスラスト軸受２３の凹部２７に当接し、他方の部分がバネ３１に当接している。バネ３１も、導電性に優れる材料、例えば金属製である。これらの構成により、スラスト軸受２３は、支持体３０を中心として傾動可能に支持された状態になり、又、回転軸８が回転した際に生じる静電気は、支持体３０及びバネ３１を介して蓋部５及びハウジング４側に逃がされる構成である。
【００４１】
記録ディスク１３とティルティングパッドジャーナル軸受１９との間には、シール部材３２が設けられている。このシール部材３２は、回転する部材、この場合回転軸８及びジャーナル部材１８と非接触のラビリンスシール部材である。シール部材３２は、具体的には、ハウジング４に、回転軸８の外周面に向かって延び、記録ディスク１３側の空間とティルティングパッドジャーナル軸受１９側の空間とを仕切るように設けられている。この場合、シール部材３２のハウジング４側は、ハウジング４に固定される。シール部材３２の回転軸８側は、回転軸８（径小部１６）とカラー１７とジャーナル部材１８とによって形成された回転軸８の軸中心側に凹む凹部３３内に非接触に挿入されている。尚、シール部材３２の回転軸８側の先端部は、凹凸が形成されていても、或いは平坦でも良い。図面では平坦で示している。
【００４２】
このシール部材３２は、ジャーナル部材１８とティルティングパッドジャーナル軸受１９との摩擦によって生じる摩耗粉、及びジャーナル部材１８とスラスト軸受２３との摩擦によって生じる摩耗粉が記録ディスク１３側の空間に移動することを極力防止するためのものである。尚、シール部材３２をハウジング４に一体に形成しても良い。
【００４３】
ハードディスク装置１のハウジング４には、図１及び図２に示すように排気孔３４及び給気孔３５が形成されている。排気孔３４は、ハウジング４内の気体を外部に排出するための孔であり、記録ディスク１３とティルティングパッドジャーナル軸受１９との間、本実施形態ではティルティングパッドジャーナル軸受１９とシール部材３２との間に形成されている。給気孔３５は、ハウジング４内に気体を供給するための孔であり、本実施形態ではハウジング４の記録ディスク１３が位置する部分、即ち、シール部材３２，３２間に形成されている。給気孔３５は、ハウジング４に１箇所以上形成されている。
【００４４】
上記した冷却装置１０１は、上述したようにハードディスク装置群２の各ハードディスク装置１のハウジング４の内部を冷却する装置であり、送風手段である還流ファン３６と、冷却手段である冷却器３７と、乾燥手段である乾燥器３８とを有して構成されている。
【００４５】
冷却装置１０１の入り口とハウジング４の排気孔３４の出口とは収集路４０で連通されている。収集路４０は、一方側が複数の排気孔３４と連通するように並列の形状になっており、他方側が冷却装置１０１につながるように一つの経路になっており、中間部で合流するように形成されている。冷却装置１０１の出口とハウジング４の給気孔３５の入り口とは配給路４１で連通されている。配給路４１は、一方側が冷却装置１０１につながるように一つの経路になっており、他方側が複数の給気孔３５と連通するように並列の形状になっており、中間部で分岐するように形成されている。この収集路４０と配給路４１とから循環路４２が形成される。この循環路４２により、ティルティングパッドジャーナル軸受１９側の空間と記録ディスク１３側の空間とが連通された構成になる。
【００４６】
還流ファン３６は、複数台のハードディスク装置１の各ハウジング４の内部の気体を、収集路４０を介して吸込んだ後に冷却装置１０１及び配給路４１を介してそれぞれのハウジング４の内部に戻す循環用のファンであり、冷却装置１０１の上流部に設けられている。
冷却器３７は、還流ファン３６から吐出された気体を配給路４１に至るまでの間に冷却するものであり、この場合、冷凍サイクルの冷却器又は空冷、水冷の熱交換器によって構成されている。
乾燥器３８は、還流ファン３６から吐出された気体、具体的には冷却器３７で冷却された気体を配給路４１に至るまでの間に乾燥するものである。
【００４７】
配給路４１中の分岐する部分（分岐点）より上流側には、ハウジング４内の気体の圧力を大気圧以下の圧力に減圧する減圧手段４４が設けられている。この減圧手段４４は、減圧ポンプ４５と圧力制御弁４６とを有して構成されている。又、ハウジング４内には、図示しない圧力センサが設けられている。減圧ポンプ４５は、圧力センサが所定の圧力、例えば大気圧の半分の圧力以上を検出したときに、減圧する作動が開始されるように設定されており、この場合、絶対圧力で０．０５ＭＰａになるまで減圧される。この減圧時のハウジング４内の余分な気体は、外部に放出される。圧力制御弁４６は、この圧力制御弁４６の出口側（排出側）の気体の圧力が絶対圧力で０．０５ＭＰａになるように、圧力制御弁４６からの排出量を調整している。
【００４８】
配給路４１中の減圧手段４４と分岐点との間には、ろ過手段である除塵器４８が設けられている。除塵器４８は、還流する気体に含まれる摩耗粉等を取り除く装置であり、フィルタや遠心分離器、いわゆるサイクロン等により構成される。
【００４９】
次に上記構成のハードディスク装置１の作用及び効果について説明する。尚、ハードディスク装置１は横軸形に設置されている場合で説明するが、縦軸形に設置された場合であっても良い。
固定子７のコイル６に電流を流すことにより、回転子９と共に回転軸８も回転し、記録ディスク１３も回転する。
そして、回転軸８の回転が開始すると、当初、回転軸８のジャーナル部材１８，１８はティルティングパッドジャーナル軸受１９，１９の内周面に摺接しながら回転する。
【００５０】
一方、回転軸８が回転し始めると、回転軸８の周りの気体、この場合空気がジャーナル部材１８とティルティングパッド２２との隙間に引込まれる。隙間内に引込まれた気体は、回転軸８の回転方向の前側に送られ、回転軸８の回転速度の上昇と共に、隙間内の気体の圧力は次第に高くなる。そして、回転軸８がある回転速度に達すると、ジャーナル部材１８は、ティルティングパッド２２との間に介在する気体の動圧により、非接触で支持される。
【００５１】
更に、ティルティングパッドジャーナル軸受１９にあっては、ジャーナル部材１８とティルティングパッド２２との隙間内の各部の気体圧力を合成した圧力は、一点（回転軸８の回転中心）を通る方向に作用するという特性がある。このため、回転軸がほぼ回転数の約１/２の周波数で旋回するホワール現象を生ずることなく回転する。従って、回転軸８は、低速回転域から、所定の高速回転まで安定且つ高精度に回転する。
【００５２】
ところで、多数枚の記録ディスク１３を回転軸８に装着するために回転軸８が長い場合に、ティルティングパッドジャーナル軸受１９を装着するハウジング４の加工誤差や組立て誤差等によって回転軸８の両端を支持するティルティングパッドジャーナル軸受１９同士が心ずれすることがある。この場合、ジャーナル部材１８とティルティングパッド２２との隙間内の気体の圧力について、円周方向各位置において大きさは異なるが、円周方向各位置の軸方向に沿った圧力については、モーメントがつり合うように傾動する。これにより、回転軸８の両端部を支持するティルティングパッドジャーナル軸受１９，１９の軸心が一致するようになる。従って、回転軸８は、軸心が一致した２つのティルティングパッドジャーナル軸受１９によって支持され、心ぶれや片当たり等を生ずることなく回転する。
【００５３】
又、回転軸８の回転が開始すると、ジャーナル部材１８の端面はスラスト軸受２３の表面に摺接しながら回転する。回転軸８が回転すると、回転軸８のスラスト荷重はスラスト軸受２３によって支持される。即ち、回転軸８のジャーナル部材１８がスラスト軸受２３の溝部２４から平坦部２６の周方向に回転すると、ジャーナル部材１８とスラスト軸受２３との間に存在する気体は平坦部２６に移動し、ジャーナル部材１８とスラスト軸受２３の平坦部２６との隙間内の気体の動圧は次第に高くなる。そして、回転軸８がある回転速度に達すると、ジャーナル部材１８は、スラスト軸受２３との間に介在する気体の動圧により非接触で支持される。
【００５４】
このような実施形態によれば、多数の記録ディスク１３を装着することにより、回転軸８の総重量が重くなっても才差運動を生じさせることなく正常に支持できる。しかも、ティルティングパッドジャーナル軸受１９による両端支持構造であるから、ハウジング４の両端の嵌合孔４ａ，４ａが心ずれを生じていても、ティルティングパッド２２がピボット２１の先端の支持点周りのモーメントがつり合うように傾動するので、心ずれが解消される。
【００５５】
又、衝撃荷重が作用した場合、ティルティングパッド２２が回転軸８と平行になるように傾動するので、そのティルティングパッド２２の傾動により衝撃力が吸収され、又、回転軸８がティルティングパッド２２に局部的ではなく広い範囲で受けられるようになり、更には、回転軸８とティルティングパッド２２との間に存在する気体がクッションの作用をなす等によって、回転軸８やティルティングパッド２２の損傷を極力防止することができる。
【００５６】
ティルティングパッドジャーナル軸受１９を用いることにより、ジャーナル部材１８とティルティングパッド２２との摩擦で生じた摩耗粉を、ジャーナル部材１８が回転する際に周方向に並ぶティルティングパッド２２の間から外輪２０側に排除させることができる。これより、ジャーナル部材１８とティルティングパッドジャーナル軸受１９との間に摩耗粉が存在することによる焼付を極力防止することができる。
【００５７】
固定子７、記録ディスク１３及びティルティングパッドジャーナル軸受１９が、回転軸８の軸方向の異なる位置に配置されているので、固定子７のコイル６で発生した熱が回転軸８の軸方向の異なる位置に設けられているティルティングパッドジャーナル軸受１９に伝達されるまでに放熱されやすくなる。これにより、ティルティングパッドジャーナル軸受１９が固定子７のコイル６の熱の影響で膨張及び縮小してしまうことを極力防止することができる。
【００５８】
樹脂からなるジャーナル部材１８を回転軸８の軸方向の両端部に設けて、このジャーナル部材１８をティルティングパッドジャーナル軸受１９に支持されるように構成した。ジャーナル部材１８は、樹脂製で低摩擦係数である上に、径方向の厚さ寸法が長いために長期間使用でき、又、薄膜のコーティングのように母材から剥離することがない。従って、駆動モータ１２の起動・停止を頻繁に繰返しても、ジャーナル部材１８は、ティルティングパッドジャーナル軸受１９との摩擦が小さく、又、低摩耗となるから、軸受性能の経年変化が小さく且つ軸受寿命を長くすることができる。
【００５９】
本発明者は、ジャーナル部材が、金属製である場合、金属製の上に薄膜のコーティングを施した場合、樹脂製である場合の耐久性及び耐衝撃性の効果の違いを確認した。本発明者は、次の表１及び表２に示す試料（実施例１〜４及び比較例１，２）を製作し、耐久性試験及び耐衝撃性試験を行った。表１に耐久性試験の結果を示し、表２に耐衝撃性試験の結果を示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】
実施例１は、回転軸８をステンレスで形成し、その回転軸８の表面に、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）と４０％のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）とを混合して得られる樹脂でコーティングし、この樹脂コーティングした回転軸８をステンレスのティルティングパッドジャーナル軸受１９のティルティングパッド２２で支持した構成である。
実施例２は、回転軸８にアラミド樹脂で製作したジャーナル部材１８（アラミドロッド）を取付け、ジャーナル部材１８を実施例１と同様のティルティングパッドジャーナル軸受１９のティルティングパッド２２で支持した構成である。
比較例１は、実施例１と同様にして得た樹脂コーティングした回転軸８をステンレス製の動圧溝付気体軸受で支持した構成である。
【００６３】
このようにして得られた実施例１,２及び比較例１の試料に対して行った耐久性試験は、駆動モータ１２をオンオフして、試料が取付けられた回転子９（回転軸８）を繰返し起動・停止させ、試料が何回まで損傷しなかったかを確認する試験である。
表１中の「起動・停止繰返し回数」は、起動・停止の運転を繰返し、起動摩擦トルクが急増したときの回数、言い換えると、摩擦係数が１．０を超えたときまでの回数を表している。試料に当てる軸受の面圧は、４ｋＰａ及び８ｋＰａの２通りで行った。尚、駆動モータ１２の停止から１５０００ｒｐｍに達するまでを約０．５秒間とし、１５０００ｒｐｍを３秒間維持し、１５０００ｒｐｍから駆動モータの停止までを約０．５秒間とし、この一連の制御を起動・停止の１回とした。
【００６４】
実施例３,４及び比較例２の試料に対して行った耐衝撃性試験は、ジャーナル軸受としてのティルティングパッドジャーナル軸受１９（実施例３，４）と溝付気体動圧軸受（比較例２）との耐衝撃性の比較の試験である。この試験では、各試料の回転軸８を両端支持し、回転軸８の質量を５００ｇ、ジャーナル径を２５ｍｍ、軸受幅を１５ｍｍに設定している。そして、回転軸８と各試料の軸受はステンレスで、実施例３及び比較例２では回転軸８の表面に一般的な固体潤滑剤である二硫化モリブデンを塗布している。実施例４は、回転軸８にジャーナル部材１８が取付けられている。このジャーナル部材１８は、実施例２と同様のアラミドロッドで形成されている。この耐衝撃性試験は軸受装置を落下させることによって段階的に衝撃荷重を与え、試験後に回転試験を行った。そして、回転軸８の非繰返し振動が規定値の５０ｎｍ以下であるときの最大の衝撃加速度を求めた。
【００６５】
次に、耐久性試験及び耐衝撃性試験の試験結果について説明する。
耐久性試験の結果において、実施例１，２と比較例１との比較から、樹脂コーティングした回転軸８及び回転軸８に取付けたジャーナル部材１８をティルティングパッドジャーナル軸受１９で支持することで、摺動面の損傷を低減することができる。更に、実施例１と実施例２との比較から、回転軸８にジャーナル部材１８を取付けることにより、樹脂コーティングが母材（回転軸８）から剥離する問題はなく、又、樹脂の径方向の厚さ寸法が長くなり、摺動面の損傷を長期間低減することができる。
【００６６】
耐衝撃性試験の結果において、実施例３，４と比較例２との比較から、回転軸８及び回転軸８に取付けたジャーナル部材１８をティルティングパッドジャーナル軸受１９で支持することで、耐衝撃性が向上することが理解できる。更に、実施例３と実施例４との比較から、回転軸８にジャーナル部材１８を取付けることにより、樹脂の径方向の厚さ寸法が長くなり、耐衝撃性を一層向上させることができる。
【００６７】
又、実使用時においては、ハードディスク装置１は、常に回転軸８をアイドリング回転させておき、読込み及び書込み時に所定の高回転数まで立ち上げていく制御を行う。このとき、ジャーナル部材１８が樹脂製であるから、金属で形成する場合に比べて、回転軸８の総重量が軽くなり、上記所定の高回転数まで回転速度を上昇させていくときの加速性に優れたものとなる。
【００６８】
ジャーナル部材１８の外径を、記録ディスク１３の装着部１４の外径よりも大きくすることにより、周速と軸受面積とが大きくなり、低速回転でも回転軸８を非接触で支持できる。これにより、回転軸８とティルティングパッドジャーナル軸受１９との接触時間を短くでき、ジャーナル部材１８の摩耗量を極力低減することができる。又、多数枚の記録ディスク１３を装着することで回転軸８の総重量が重くなっても、回転軸８を非接触支持することが可能である。
【００６９】
ジャーナル部材１８を、ティルティングパッド２２との線膨張係数の差が４×１０−５℃−１以内である材料から形成した。具体的には、ジャーナル部材１８をアラミド樹脂から成形し、ティルティングパッド２２をステンレスから形成した。この場合、アラミド樹脂の線膨張係数は５×１０−５℃−１であり、ティルティングパッド２２の線膨張係数は１．７×１０−５℃−１であり、これらの線膨張係数の差は、３．３×１０−５℃−１である。
【００７０】
ティルティングパッドジャーナル軸受１９の性能に対しては、ジャーナル部材１８とティルティングパッド２２との隙間（軸受隙間）の影響が大きく、設定した軸受隙間は、ジャーナル部材１８とティルティングパッドジャーナル軸受１９の温度差によって変化する。ジャーナル部材１８とティルティングパッドジャーナル軸受１９の実用上想定される温度差を約３０℃、軸受隙間の許容変化率を１０％とすると、両者の線膨張係数の差が４×１０−５℃−１以内である必要がある。尚、一般にジャーナル部材１８である樹脂材料の線膨張係数は大きく方向性を持つ場合が多いが、ジャーナル部材１８の線膨張係数の小さな方向とティルティングパッドジャーナル軸受１９の線膨張係数の差を４×１０−５℃−１以内とし、その方向をジャーナル部材１８の径方向にすれば軸受隙間の変化を小さくできる。
【００７１】
この構成により、ジャーナル部材１８及びティルティングパッドジャーナル軸受１９が熱の影響を受けても、両者の線膨張係数の差が比較的小さいので、ジャーナル部材１８の回転中に、ジャーナル部材１８が大きく膨張して軸受隙間が小さくなり軸受性能が変化したり、ティルティングパッド２２に接触したりしまうといった不具合の発生を極力防止することができる。又、ジャーナル部材１８とティルティングパッドジャーナル軸受１９が膨張していない場合に、ジャーナル部材１８とティルティングパッド２２との間に大きな隙間が生じてしまうことも軸受性能が変化することも極力防止することができる。
【００７２】
回転軸８の軸方向の両端面を気体動圧式のスラスト軸受２３で支持する構成としたので、低摩擦で回転軸８を回転させることができると共に、液体動圧軸受を用いた構成よりも、回転軸８を高速回転させることができる。そして、スラスト軸受２３を傾動可能な構成としたので、回転軸８の端面に対して平行になるように当たり、回転軸８の端面とスラスト軸受２３との間で片当たりを防止でき負荷容量を大きくすることができる。
【００７３】
スラスト軸受２３を予圧手段により回転軸８側に付勢する構成としたので、回転軸８が軸方向にふらつくことを極力防止でき、且つスラスト軸受２３と回転軸８との隙間を小さくでき、気体動圧を発生しやすくすることができる。又、予圧手段２９を構成する支持体３０及びバネ３１を伝導性に優れる材料で構成したので、回転軸８側で発生する静電気を蓋部５及びハウジング４側に逃がすことができる。
【００７４】
駆動モータ１２を回転子９が固定子７の内周側に径方向に隙間を介して配置された内転型としたので、回転子９の慣性モーメントを小さくすることができる。又、コイル６を有した固定子７をハウジング４側に設ける構成としたので、コイル６で発生する熱はハウジング４を伝って外部に拡散されやすくなる。従って、コイル６の熱がティルティングパッドジャーナル軸受１９に伝達されて、ティルティングパッドジャーナル軸受１９が熱の影響により膨張、縮小しまうことを極力防止することができる。
【００７５】
シール部材３２で記録ディスク１３側の空間とティルティングパッドジャーナル軸受１９側の空間とを仕切る構成としたので、駆動モータ１２の起動・停止時にジャーナル部材１８とティルティングパッド２２の接触によって生じた摩耗粉が、記録ディスク１３側の空間へ飛散してしまうのを防ぎ、摩耗粉が原因となって記録ディスク１３とヘッド１５とが接触してしまうのを防ぐことができる。そして、このシール部材３２を、回転する部材（回転軸８、ジャーナル部材１８）と非接触のラビリンスシール部材から構成することで、回転する部材の回転を維持しつつ、摩耗粉の記録ディスク１３側の空間への飛散を防止することができる。
【００７６】
ハードディスク装置１のハウジング４内の気体の圧力を大気圧以下の圧力に減圧する構成としたので、ハウジング４内で発生する風損を小さくできる。更に、記録ディスク１３やヘッド１５が、記録ディスク１３の回転で生じる風で振動してしまうことを抑えることができる。これにより、記録ディスク１３をより高速に回転させることが可能になる。尚、ハウジング４内を減圧すると、ティルティングパッドジャーナル軸受１９周辺の圧力も低下し気体軸受の負荷容量は低下するが、絶対圧力で０．０５ＭＰａ程度であればティルティングパッドジャーナル軸受１９の寸法を大きくすることで必要な軸受負荷容量を得ることができる。
【００７７】
ティルティングパッドジャーナル軸受１９側の空間と記録ディスク１３側の空間とを連通する循環路４２を形成し、循環路４２中に除塵器４８を設けて、除塵器４８でハウジング４内の摩耗粉等を回収するように構成したので、摩耗粉等が記録ディスク１３側の空間に飛散する不具合を一層防止することができる。
【００７８】
ハードディスク装置群２の各ハードディスク装置１のハウジング４の内部の気体を、冷却装置１０１に通して冷却及び乾燥を行い、再び各ハウジング４に戻す構成とした。この構成により、各ハードディスク装置１のハウジング４の内部の気体を、直接冷却及び乾燥させることができる。又、記録ディスク１３や電気部品を熱的に保護するだけでなく回転軸８を冷却できて回転軸８の熱膨張を防止することができると共に、水分が記録ディスク１３に付着して記録ディスク１３とヘッド１５とが張り付いてしまうことを極力防止することができる。
【００７９】
次に、本発明の第２の実施形態を図７を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第２の実施形態のハードディスク装置５１が、第１の実施形態のハードディスク装置１と異なるところは、多数枚の記録ディスク１３を駆動モータ１２の片側だけでなく、駆動モータ１２の両側に位置させたところによる。即ち、固定子７及び永久磁石１０を中心にして左右対称に記録ディスク１３、ジャーナル部材１８、ティルティングパッドジャーナル軸受１９等が配置された構成である。尚、給気孔３５は回転軸８の長さに応じて適宜設けられている。
【００８０】
第２の実施形態のハードディスク装置５１においても、第１の実施形態のハードディスク装置１と同様の作用効果を奏する。
更に、このハードディスク装置５１の固定子７と各ティルティングパッドジャーナル軸受１９との距離は、第１の実施形態の構成と比較して記録ディスク１３が介在する分だけ長くなる。従って、固定子７のコイル６が発熱しても、この熱はティルティングパッドジャーナル軸受１９に伝達され難くなる。これにより、ジャーナル部材１８やティルティングパッドジャーナル軸受１９のティルティングパッド２２が熱の影響により膨張或いは縮小してしまうことを、第１の実施形態の構成に比較してより良く防止することができる。
【００８１】
次に、本発明の第３の実施形態を図８及び図９を参照して説明する。尚、上記第２の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第３の実施形態のハードディスク装置６１が、第２の実施形態のハードディスク装置５１と異なるところは、回転軸８の両端部にカラー１７及びジャーナル部材１８が設けられておらず、その代わりに回転軸８の両端部が径大に形成され、ティルティングパッドジャーナル軸受１９が回転軸８を直接支持する構成である。
【００８２】
又、第３の実施形態は、第１の実施形態の予圧手段２９の少なくとも一方を予圧手段６２に変更した構成である。即ち、図９に示すように、回転軸８の両端部うちの少なくともいずれか一方の端部の中央部に、凹部６３が形成されている。この凹部６３内に予圧手段６２が設けられている。この予圧手段６２は、支持体３０と同じ構成の支持体６４と、バネ３１と同じ構成のバネ６５とから構成されている。又、予圧手段６２が設けられている側の蓋部５には、凹部２８よりも浅い凹部６６が形成されている。この凹部６６内には、自動調心のために支持体３０と同じ構成の支持体６７が設けられている。
【００８３】
これらの構成により、スラスト軸受２３は、支持体６７を中心として傾動可能に支持された状態になる。又、回転軸８が回転した際に生じる静電気は、回転軸８から直接スラスト軸受２３に、又はバネ６５及び支持体６４を介してスラスト軸受２３に伝達される。そして、スラスト軸受２３に伝達された静電気は、直接蓋部５に、又は支持体６７を介して蓋部５に伝達されるようになる。
第３の実施形態のハードディスク装置６１においても、第２の実施形態のハードディスク装置５１と同様の作用効果を奏する。
【００８４】
次に、本発明の第４の実施形態を図１０を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第４の実施形態のハードディスク装置７１が、第１の実施形態のハードディスク装置１と異なるところは、駆動モータ７２が外転型の構成である。即ち、固定子７が回転軸８に近接して配置されるように、ハウジング４の一部、この場合、ハウジング４の支持部７３が回転軸８側まで延びている。支持部７３は、図１０に示すように縦断正面がＬ字状をなしている。そして、固定子７とティルティングパッドジャーナル軸受１９とは、支持部７３によって仕切られている。又、固定子７の径方向の外側には、固定子７に隙間を介して永久磁石１０が設けられている。永久磁石１０は、ヨーク１１及び保持部材７４を介して回転軸８に取付けられている。保持部材７４は、円筒状で記録ディスク１３側が閉塞され、回転軸８に固定されている。そして、永久磁石１０が保持部材７４の内周面に固定されており、固定子７が保持部材７４に内包されている。
【００８５】
第４の実施形態のハードディスク装置７１においても、固定子７のコイル６に電流を流すことにより、回転軸８及び回転子９は回転する。これにより、第１の実施形態のハードディスク装置１と同様の作用効果を奏する。又、本実施形態は、回転軸８の外径が大きくなるので、大きなトルクが得られる。
更に、固定子７のコイル６が発熱しても、この熱は支持部７３を介してハウジング４に伝達されて拡散される。これにより、ティルティングパッドジャーナル軸受１９が固定子７のコイル６の熱の影響を受けてしまうことを極力防止することができる。
【００８６】
次に、本発明の第５の実施形態を図１１を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第５の実施形態のハードディスク装置８１が、第１の実施形態のハードディスク装置１と異なるところは、駆動モータ８２が外転型の構成である。即ち、固定子７は、蓋部５から回転軸８側に延びる円柱状の支持部８３に固定されている。回転軸８は、この固定子７を内包するように、回転軸８の端部のうちの固定子７が位置する側の端部が円筒状に形成されている。この回転軸８の空間内に内周面には、永久磁石１０が固定されている。固定子７と永久磁石１０との間には、隙間が設けられている。又、固定子７が位置する側（図１１で左側）のスラスト軸受８４には、支持部８３が貫通する孔が形成されている。そして、ハウジング４のスラスト軸受８４側には予圧手段２９は設けられていない。尚、回転軸８の端部のうちの固定子７が位置しない側（図１１で右側）の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００８７】
第５の実施形態のハードディスク装置８１においても、固定子７のコイル６に電流を流すことにより、回転軸８及び回転子９は回転する。これにより、第１の実施形態のハードディスク装置１と同様の作用効果を奏する。尚、駆動モータ８２は外転型であるので、外転型の効果を奏する。
更に、固定子７のコイル６が発熱しても、この熱は支持部８３を介して蓋部５に伝達されて拡散される。これにより、ティルティングパッドジャーナル軸受１９が固定子７の熱の影響を受けてしまうことを極力防止することができる。
【００８８】
次に、本発明の第６の実施形態を図１２を参照して説明する。尚、上記第３の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第６の実施形態のハードディスク装置９１が、第３の実施形態のハードディスク装置６１と異なるところは、駆動モータ９２が外転型の構成である。即ち、固定子７が回転軸８に近接して配置されるように、ハウジング４の一部、この場合、支持部９３が回転軸８側まで延びている。支持部９３は、縦断正面がＬ字状をなし、先端側に固定子７が固定されている。この固定子７は、記録ディスク１３間、即ち、回転軸８の軸方向の中央に相当する位置に配置されている。又、固定子７の径方向の外側には、固定子７に隙間を介して永久磁石１０が設けられている。永久磁石１０は、ヨーク１１及び保持部材９４を介して回転軸８に取付けられている。保持部材９４は、円筒状で記録ディスク１３側が閉塞され、回転軸８に固定されている。そして、永久磁石１０が保持部材９４の内周面に固定されており、固定子７が回転軸８に内包されている。
【００８９】
第６の実施形態のハードディスク装置９１においても、固定子７のコイル６に電流を流すことにより、回転軸８及び回転子９は回転する。これにより、第１の実施形態のハードディスク装置１と同様の作用効果を奏する。更に、駆動モータ９２は外転型であるので、外転型の効果を奏する。
又、固定子７のコイル６が発熱しても、この熱は支持部９３を介してハウジング４に伝達されて拡散される。これにより、ティルティングパッドジャーナル軸受１９が固定子７の熱の影響を受けてしまうことを極力防止することができる。
【００９０】
次に、本発明の第７の実施形態を図１３を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第７の実施形態のスラスト軸受９６が、第１の実施形態のスラスト軸受２３と異なる。即ち、スラスト軸受９６は、スラスト軸受２３と同様に気体動圧式の軸受であるが、第１の実施形態の溝部２４、傾斜部２５及び平坦部２６の代わりに、渦巻き状の溝部９７及び平坦部９８が形成されている。溝部９７及び平坦部９８は、周方向に交互に配置され、外周側に向かって広くなっている。尚、第７の実施形態では、傾斜部は設けられていない。
【００９１】
このスラスト軸受９６をスラスト軸受２３の代わりに使用した場合において、回転軸８のジャーナル部材１８がスラスト軸受９６の溝部９７及び平坦部９８の渦巻き方向に回転すると、ジャーナル部材１８とスラスト軸受９６との間に存在する気体はスラスト軸受９６の内周側に移動し、ジャーナル部材１８とスラスト軸受９６との間の気体動圧が高くなる。その結果、スラスト軸受２３がジャーナル部材１８、即ち、回転軸８を気体動圧で支持するようになる。これにより、スラスト軸受９６は、第１の実施形態のスラスト軸受２３と同様の作用効果を奏する。
【００９２】
次に、本発明の第８の実施形態を図１４を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第８の実施形態のハードディスク装置１１１は、冷却装置１０１と連結されない構成のものである。即ち、第８の実施形態のハウジング４には、排気孔３４及び給気孔３５は形成されていない。尚、第１の実施形態のハウジングの排気孔３４及び給気孔３５を閉塞する構成でも良い。
上記構成においては、ハウジング４内の冷却、減圧、除塵が行われない以外は、第１の実施形態のハードディスク装置１と同様の作用効果を奏する。
【００９３】
尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは変更が可能である。
軸受の潤滑流体である気体は、空気が一般的であるが、窒素ガス、ヘリウム等の気体を使用しても良い。
第１，第２，第４，第５，第８の実施形態ではカラー１７が用いられているが、回転軸８にジャーナル部材１８を直接取付ける構成としても良い。
回転軸の両端部の構成は、互いが異なった形状でも良く、例えば第１から第６の実施形態の構成の端部を適宜組合せても良い。
冷却装置、減圧手段、除塵手段は、必要に応じて単独で或いはこれらを適宜組合せて構成しても良い。
【００９４】
予圧手段２９及び予圧手段６２とを適宜組合せても良く、必要がない場合には予圧手段を省略しても良い。
複数台のハードディスク装置の内部の気体を冷却装置１０１に送る構成であるが、このハードディスク装置の種類は、第１から第７の実施形態のハードディスク装置１，５１，６１，７１，８１，９１の異なる種類を組合せても良い。
上記した構成部品の数及び材料等について、適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるハードディスク装置を示す縦断正面図
【図２】ハードディスク装置ユニットの縦断正面図と冷却システムの概略図
【図３】ティルティングパッドジャーナル軸受の縦断側面図
【図４】スラスト軸受の正面図
【図５】ジャーナル部材とスラスト軸受との関係を示す図
【図６】予圧手段を拡大して示す縦断正面図
【図７】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図８】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図
【図９】図６相当図
【図１０】本発明の第４の実施形態を示す図１相当図
【図１１】本発明の第５の実施形態を示す図１相当図
【図１２】本発明の第６の実施形態を示す図１相当図
【図１３】本発明の第７の実施形態を示す図４相当図
【図１４】本発明の第８の実施形態を示す図１相当図
【符号の説明】
【００９６】
図面中、図中、１，５１，６１，７１，８１，９１，１１１はハードディスク装置、４はハウジング、６はコイル、７は固定子、８は回転軸、９は回転子、１０は永久磁石、１２，７２，８２，９２は駆動モータ、１３は記録ディスク、１４は装着部、１５はヘッド、１８はジャーナル部材、１９はティルティングパッドジャーナル軸受、２１はピボット、２２はティルティングパッド、２３，９６はスラスト軸受、２９，６２は予圧手段、３２はシール部材、３６は還流ファン（送風手段）、３７は冷却器（冷却手段）、３８は乾燥器（乾燥手段）、４０は収集路、４１は配給路、４２は循環路、４４は減圧手段、４８は除塵器（ろ過手段）、１０１は冷却装置、１０２は冷却システムを示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に記録ディスクが装着されたハードディスク装置、ハードディスク装置の冷却装置及びハードディスク装置の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、ハードディスク装置には、大容量のデータを正確且つ高速で読込み及び書込みができることが要求されている。これらの要求に応える技術として液体動圧軸受及び気体動圧軸受を用いたハードディスク装置が検討されている。
液体動圧軸受を用いたハードディスク装置は、例えば特許文献１に開示されている。このハードディスク装置は、記録ディスクが装着された回転軸の両端部を、潤滑油による液体動圧で支持する構成である。
気体動圧軸受を用いたハードディスク装置は、例えば特許文献２に開示されている。このハードディスク装置は、記録ディスクが装着された回転軸の一端部を、空気による気体動圧で支持する構成である。
【特許文献１】特開２０００−４１３６０号公報
【特許文献２】特開２００４−２７０８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、ハードディスク装置に装着される記録ディスクは多くても数枚である。しかし、サーバ等で使用されるハードディスク装置においては、一層の大容量化、高速処理化が要求されている。これに対処するために、単位面積当たりの記録密度を向上させる他に記録ディスクを多数枚装着し、回転振動が小さくなるよう高精度回転することが検討されている。更に、高速処理化のために記録ディスクを高速回転することが検討されている。一方、ハードディスク装置特有の使用条件として、ハードディスク装置が転倒したり落下したりした場合や運送時の衝撃などを想定して、据え置き型のハードディスク装置でも、動作時で７０Ｇ、非動作時で３００Ｇ程度の外部からの衝撃荷重に対しても耐えられることが要求されている。
【０００４】
特許文献１のハードディスク装置の回転軸に多数枚の記録ディスクを装着した場合、潤滑油の粘性が大きいため、発熱が大きくなることや、潤滑油の漏れが生じる可能性があるため、高速回転に限界がある。
特許文献２のハードディスク装置の回転軸では、気体動圧軸受を用いていることにより、高速回転は可能である。しかし、気体の粘度は潤滑油の粘度の１０００分の１と小さいため、ダンピング性能と軸受負荷容量が小さく、衝撃荷重に弱い問題がある。特に、回転軸が片持ち支持された構造であるので、衝撃時に回転軸の軸心まわりに作用する衝撃モーメントに対して弱い。更に、多数枚のディスクを装着した場合には、回転軸の質量が大きくなり衝撃荷重も大きくなり軸受の耐衝撃性の向上が課題となる。
【０００５】
そこで、回転軸を気体動圧軸受により両端支持することが考えられる。しかしながら、多数枚の記録ディスクを回転軸に装着するためには回転軸を長くする必要がある。この場合、回転軸が長くなればなるほど、軸受を装着するハウジングの加工誤差や組立て誤差等によって回転軸の両端を支持する軸受同士が心ずれを生じやすくなる。又、衝撃時に回転軸と軸受が部分的に接触し損傷する等の不具合が生じやすくなり、その結果、やはり、高速回転の実現が困難となる。
【０００６】
又、多数枚のディスクを高速回転させるとディスクの風損やモータの発熱等で高温になるため、ハードディスクを強制冷却する必要がある。従来はハードディスク装置の外側からハウジングを介してハードディスク装置内部の気体を通風冷却や水冷却をしている。しかしながら、ハウジングを介して熱交換が行われるため、効率が良くない。又、ハードディスク装置の内部の空気や回転する部材（回転軸等）をハウジング内面の限られた面積で冷却するため、ハウジングに固定された軸受と回転軸との間（軸受隙間）に温度差が生じやすい。軸受隙間が温度差によって縮小すると、最悪の場合には回転軸と軸受が焼付いてしまうため、軸受隙間を大きめに設定する必要がある。しかし、気体軸受は、潤滑剤である気体の粘度が小さく、軸受性能が軸受隙間に大きく左右されるため、軸受隙間が大きいとダンピング性能や軸受負荷容量が小さく、動作時の耐衝撃性が低くなり、又、非動作時においてもガタが大きいために耐衝撃性に欠けるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、多数枚の記録ディスクを装着した回転軸であっても、高速回転可能で且つ衝撃荷重に耐えられるハードディスク装置を提供するところにあり、第２の目的は、上記ハードディスク装置を効率良く冷却して適正な軸受隙間を維持することによって、高速且つ高精度の回転性能を維持できるハードディスク装置の冷却装置及びハードディスク装置の冷却システムを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、記録ディスクが装着された回転軸を、両端支持構造とし、当該回転軸の両端部を支持する軸受を、傾動自在な複数のティルティングパッドを周方向に配列し当該ティルティングパッドと回転軸の端部との間に気体を介在させて回転軸を支持する気体動圧式のティルティングパッドジャーナル軸受としたことを特徴としている。
【０００９】
ティルティングパッドジャーナル軸受は、ティルティングパッド自体が傾動する機構により各ティルティングパッドで発生する圧力の合力の方向が回転軸の中心方向を向いているため、回転軸の軸がアンバランス等の変動荷重で偏心した場合でもティルティングパッドジャーナル軸受の中心方向に復元する。従って、ティルティングパッドジャーナル軸受は、軸受面が固定した軸受に見られるようなホワールを極力生じさせない特徴を持っている（例えば、社団法人 日本トライボロジー学会編、「トライボロジーハンドブック」、養賢堂出版、２００１年３月３０日発行、ｐ．６３ 参照）。
【００１０】
多数枚の記録ディスクを回転軸に装着するために回転軸が長い場合に、ティルティングパッドジャーナル軸受を装着するハウジングの加工誤差や組立て誤差等によって回転軸の両端を支持するティルティングパッドジャーナル軸受同士が心ずれすることがある。例えば、ハウジングの両端のティルティングパッドジャーナル軸受を取付ける嵌合孔が心ずれしている場合、径方向にも軸方向にも傾動可能なティルティングパッドジャーナル軸受による両端支持構造により、ティルティングパッドはピボットの先端の支持点周りの圧力によるモーメントがつり合うように傾動し、心ずれは解消される。
【００１１】
又、ティルティングパッドジャーナル軸受に回転軸の衝撃荷重が作用した場合、ティルティングパッドが回転軸と平行になるように傾動するので、そのティルティングパッドの傾動により衝撃力が吸収され、又、回転軸がティルティングパッドに局部的ではなく広い範囲で受けられるようになり、更には、回転軸とティルティングパッドとの間に存在する気体がクッションの作用をなす等によって、回転軸やティルティングパッドの損傷を極力防止することができる。
【００１２】
本発明は、固定子、記録ディスク及びティルティングパッドジャーナル軸受が、回転軸の軸方向の異なる位置に配置されている構成とすることができる。
このように構成によれば、固定子のコイルで発生した熱は、回転軸の軸方向の異なる位置に設けられているティルティングパッドジャーナル軸受に伝達されるまでに放熱されやすくなる。これにより、ティルティングパッドジャーナル軸受が固定子のコイルの熱の影響で膨張及び縮小してしまうことを極力防止することができる。
【００１３】
本発明は、回転軸の軸方向の両端部に、回転軸と一体に回転する樹脂からなる円筒状のジャーナル部材を設け、このジャーナル部材がティルティングパッドジャーナル軸受に支持される構成とすることができる。
このように構成すれば、ジャーナル部材は、樹脂製で低摩擦係数である上に、径方向の厚さ寸法が長いために長期間使用でき、又、薄膜のコーティングのように母材から剥離することがない。従って、駆動モータの起動・停止を頻繁に繰返しても、ジャーナル部材は、ティルティングパッドジャーナル軸受との摩擦が小さく、又、低摩耗となるから、軸受性能の経年変化が小さく且つ軸受寿命を長くすることができる。
【００１４】
本発明は、ハードディスク装置のハウジング内の気体の圧力を大気圧以下の圧力に減圧する構成とすることができる。
このように構成すれば、ハウジング内で発生する風損を小さくできる。更に、記録ディスクや、記録ディスクの読込み及び書込みを行うヘッドが記録ディスクの回転で生じる風で振動してしまうことを抑えることができる。これにより、記録ディスクをより高速に回転させることが可能になる。尚、ハウジング内を減圧すると、ティルティングパッドジャーナル軸受周辺の圧力も低下し気体軸受の負荷容量は低下するが、絶対圧力で０．０５ＭＰａ程度であればティルティングパッドジャーナル軸受の寸法を大きくすることで必要な軸受負荷容量を得ることができる。
【００１５】
本発明は、ハウジングに、記録ディスク側の空間とティルティングパッドジャーナル軸受側の空間とを仕切るシール部材を設け、このシール部材を、回転する部材と非接触のラビリンスシール部材から構成することができる。
【００１６】
回転軸は、駆動モータの起動・停止時に気体動圧式のティルティングパッドジャーナル軸受に接触するので、その際に摩耗紛が発生することがある。しかし、シール部材で記録ディスク側の空間とティルティングパッドジャーナル軸受側の空間とを仕切ることにより、駆動モータの起動・停止時にジャーナル部材とティルティングパッドの接触によって生じた摩耗粉が、記録ディスク側の空間へ飛散してしまうのを防ぎ、摩耗粉が原因となって記録ディスクとヘッドとが接触してしまうのを防ぐことができる。そして、このシール部材を、回転する部材と非接触のラビリンスシール部材から構成することで、回転する部材の回転を維持しつつ、摩耗粉の記録ディスク側の空間への飛散を防止することができる。尚、ここで言う回転する部材とは、回転軸、及び回転軸にジャーナル部材が設けられた場合にはジャーナル部材、回転軸にジャーナル部材以外の部材が設けられた場合にはその部材を指す。
【００１７】
本発明は、ハウジングに、回転軸の軸方向の両端面を支持する２個のスラスト軸受を傾動可能に設け、この両スラスト軸受を気体動圧式の軸受で構成し、両スラスト軸受のうちの少なくともいずれか一方を、予圧手段により回転軸側に付勢するように構成することができる。
【００１８】
このように回転軸を気体動圧式のスラスト軸受で支持することにより、低摩擦で回転軸を回転させることができると共に、液体動圧軸受を用いた構成よりも、回転軸を高速回転させることができる。そして、スラスト軸受は、傾動可能な構成であるので、回転軸の端面に対して平行になるように当たり、回転軸の端面とスラスト軸受との間で片当たりを防止でき負荷容量及び耐衝撃性を大きくすることができる。
スラスト軸受を予圧手段により回転軸側に付勢する構成としたので、回転軸が軸方向にふらつくことを極力防止でき、且つスラスト軸受と回転軸との隙間を小さくでき、気体動圧を発生しやすくすることができる。
【００１９】
本発明は、駆動モータを回転子が固定子の内周側に径方向に隙間を介して配置された内転型とすることができる。
このように構成すれば、回転子の慣性モーメントを小さくすることができる。
【００２０】
本発明は、ジャーナル部材の外径を、記録ディスクの装着部の外径よりも大きく設定することができる。
このように構成すれば、周速と軸受面積を大きくできるので、低速回転でも回転軸を非接触で支持できる。これにより、回転軸とティルティングパッドジャーナル軸受との接触時間を短くでき、ジャーナル部材の摩耗量を極力低減することができる。又、多数枚の記録ディスクを装着することで回転軸の総重量が重くなっても、回転軸を非接触支持することが可能である。
【００２１】
本発明は、ジャーナル部材とティルティングパッドジャーナル軸受との線膨張係数の差が４×１０−５℃−１以内の材料から形成することができる。
このように構成すれば、ジャーナル部材及びティルティングパッドジャーナル軸受が熱の影響を受けても、両者の線膨張係数の差が比較的小さいので、回転中にジャーナル部材が大きく膨張して軸受隙間が小さくなり軸受性能が変化したり、ティルティングパッドに接触してしまうといった不具合の発生を極力防止することができる。又、ジャーナル部材とティルティングパッドジャーナル軸受が膨張していない場合に、ジャーナル部材とティルティングパッドとの間に大きな隙間が生じてしまうことも軸受性能が変化することも極力防止することができる。
【００２２】
本発明は、ティルティングパッドジャーナル軸受側の空間と記録ディスク側の空間とを連通する循環路を形成し、ハウジングの内部の気体をティルティングパッドジャーナル軸受側の空間から循環路に送り、循環路から記録ディスク側の空間に気体を送るようし、循環路中にろ過手段を設けるように構成しても良い。
このように構成によれば、摩耗紛がろ過手段により回収されるので、摩耗粉が記録ディスク側の空間に飛散する不具合をより一層防止することができる。
【００２３】
以上のようなハードディスク装置を冷却するために、本発明は、ハウジングの内部の気体を吸込んだ後に当該ハウジングの内部に戻す循環用の送風手段と、送風手段から吐出されてハウジングの内部に戻される気体を冷却し乾燥する冷却手段及び乾燥手段とを備えた冷却装置を採用することができると共に、上記のハードディスク装置とこの冷却装置とを有してなるハードディスク装置の冷却システムを採用することができる。
【００２４】
このように構成すれば、ハードディスク装置のハウジングの内部の気体を、直接冷却及び乾燥させることができる。又、記録ディスクや電気部品を熱的に保護するだけでなく回転軸を冷却できて回転軸の熱膨張を防止し軸受隙間の変化を小さくすることができると共に、水分が記録ディスクに付着して記録ディスクとヘッドとが張り付いてしまうことを極力防止することができる。
【００２５】
又、本発明では、以上のようなハードディスク装置を複数台まとめたハードディスク装置群を冷却するために、各ハウジングの内部の気体を、並列の収集路を介して吸込んだ後に並列の配給路を介してそれぞれのハウジングの内部に戻す循環用の送風手段と、送風手段から吐出された気体を配給路に至るまでの間に冷却し乾燥する冷却手段及び乾燥手段とを備えた冷却システムを採用することができる。
【００２６】
このように構成すれば、ハードディスク装置群のハウジングの内部の気体を、冷却及び乾燥させることができる。又、ハードディスク装置群の各回転軸を冷却できて回転軸の熱膨張を防止し軸受隙間の変化を小さくすることができると共に、水分が記録ディスクに付着して記録ディスクとヘッドが張り付いてしまうことを極力防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の第１の実施形態を図１から図６に基づいて説明する。
図１にハードディスク装置１の全体構成を示し、図２にハードディスク装置１を複数台備えたハードディスク装置群２、ハードディスク装置１の冷却装置１０１、及びハードディスク装置群２と冷却装置１０１とを有してなるハードディスク装置１の冷却システム１０２を示す。冷却装置１０１は、ハードディスク装置群２の各ハードディスク装置１のハウジング４の内部を冷却する装置である。この冷却装置１０１及び冷却システム１０２は、後で詳述する。
【００２８】
ハードディスク装置１の外郭は、図１に示すようにハウジング４と２個の蓋部５とを組合せて構成されている。ハウジング４及び蓋部５は、軽量で熱伝導性に優れる材料、例えばアルミニウム製である。ハウジング４は、内部に円筒状の空間を有している。蓋部５は、ハウジング４の円筒部分の両端部を塞ぐように設けられている。尚、ハウジング４は実際には複数の部品を組合せて構成されている。
【００２９】
ハウジング４の内部には、複数のコイル６を備えた円環状の固定子７が装着されている。この場合、固定子７の外周側はハウジング４に固定されており、コイル６の熱がハウジング４に伝達されやすくなっている。又、ハウジング４の内部には、回転軸８が回転可能に支持されている。この回転軸８は、磁性材料または軽金属材料、本実施形態ではアルミニウムでできており、回転軸８にモータの回転子９が装着されている。この回転軸８の軸は、固定子７の中心を通るように設けられている。
【００３０】
回転子９は、回転軸８の外周面であって固定子７の内側に存する部分に設けられている。この回転子９は、円筒状の永久磁石１０を有している。本実施形態では、回転軸８に円環状のヨーク１１を介して永久磁石１０を固定し回転子９が構成される。そして、固定子７及び回転子９及びヨーク１１により永久磁石型の駆動モータ１２が構成されている。この駆動モータ１２は、回転子９が固定子７の内周側に径方向に隙間を介して配置された内転型である。
【００３１】
回転軸８の軸方向中央部は、多数枚、この場合１０枚の記録ディスク１３を装着した装着部１４とされている。即ち、この装着部１４は、固定子７に対して回転軸８の軸方向に異なる位置にある。各記録ディスク１３は、一般に用いられるハードディスクと同一構成の磁気ディスクである。尚、記録ディスク１３は、光ディスクであっても良い。
【００３２】
ハウジング４には、記録ディスク１３からデータを読込んだり、記録ディスク１３にデータを書込んだりするためのヘッド１５が各記録ディスク１３に対応して設けられている。各ヘッド１５は、各記録ディスク１３を挟むようにした構成であり、記録ディスク１３の表面及び裏面に微小な隙間を介して設けられている。尚、ヘッド１５は、図示しない駆動機構によって記録ディスク１３の所定の位置に移動する構成である。
【００３３】
ここで、回転軸８の軸受構成につき説明する。
回転軸８の両端部には、図１に示すように記録ディスク１３が装着された装着部１４の外径よりも小さい外径の径小部１６が形成されている。回転軸８の径小部１６の外周側には、回転軸８と一体に回転する円筒状の金属製のカラー１７が固着されている。このカラー１７の外周側には、回転軸８及びカラー１７と一体に回転する円筒状のジャーナル部材１８が固着されている。ジャーナル部材１８の外径は、回転軸８の装着部１４の外径よりも大きく設定されている。又、ジャーナル部材１８は、後述するティルティングパッドジャーナル軸受１９との線膨張係数の差が４×１０−５℃−１以内である樹脂からなる材料、例えばアラミド樹脂からなっている。ジャーナル部材１８の軸方向の長さは、カラー１７の軸方向の長さよりもやや長めに設定され、これにより、ジャーナル部材１８の端面が回転軸８の端面及びカラー１７の端面よりも軸方向の外側に突出している。
【００３４】
ここで、回転軸８の外径仕上げ加工は、回転軸８の両端にカラー１７及びジャーナル部材１８を嵌め着けた後に、ジャーナル部材１８の外径仕上げ加工と同時に行うようにしており、これによって回転軸８とジャーナル部材１８との高い同心精度が確保される。尚、記録ディスク１３は、一旦回転軸８からカラー１７及びジャーナル部材１８を取外した後に、回転軸８に嵌込まれる。そして、再度、回転軸８にカラー１７及びジャーナル部材１８が取付けられる。
【００３５】
回転軸８は、両端部が気体動圧式のティルティングパッドジャーナル軸受１９，１９で支持された、いわゆる両端支持構造である。本実施形態では、回転軸８の両端部の外周側にジャーナル部材１８，１８が位置しているので、ティルティングパッドジャーナル軸受１９，１９は、直接的にはジャーナル部材１８，１８を介して回転軸８を支持する構成である。又、このティルティングパッドジャーナル軸受１９は、固定子７及び記録ディスク１３と回転軸８の軸方向の異なる位置に配置されている。尚、本実施形態では、気体として空気を用いて説明する。
【００３６】
ティルティングパッドジャーナル軸受１９は、アルミニウムやステンレス等の金属製であり、図１及び図３に示すように円筒状の外輪２０と、この外輪２０の内周面から中心に向かって複数本、本実施形態では３本突出し各先端部が球面状であるピボット２１と、各ピボット２１の先端部に径方向にも軸方向にも傾動自在に支持されたティルティングパッド２２とを有して構成されている。外輪２０は、ハウジング４に形成された嵌合孔４ａ内に嵌合固定されている。ティルティングパッド２２は、一つの円筒を相互間に隙間が生じるように３分割したような円弧面状をなしている。
【００３７】
このティルティングパッド２２の外周面には、円弧に沿った方向の一端に偏って凹部２２ａが形成されており、この凹部２２ａ内にピボット２１を嵌込むことによって、このティルティングパッド２２が外輪２０の周方向に配列されている。この場合、ティルティングパッド２２は、外周側の面の中間よりもやや回転軸８が回転する方向（図３では、矢印の先端が位置する方向（反時計回り方向））側の部位にピボット２１が位置するように、ピボット２１に取付けられている。そして、ティルティングパッドジャーナル軸受１９は、ティルティングパッド２２の回転軸８の回転方向の前側が回転軸８の外周面に最も接近するように構成されている。
【００３８】
ハウジング４の内部であって蓋部５の内側の面には、図１に示すように回転軸８の軸方向の両端面、この場合、ジャーナル部材１８の端面を支持する２個のスラスト軸受２３，２３が設けられている。スラスト軸受２３は、ステンレス製の気体動圧式の軸受である。即ち、図４及び図５に示すようにスラスト軸受２３の回転軸８側に位置する表面部には、溝部２４、傾斜部２５及び平坦部２６が周方向に等間隔に複数形成されている。溝部２４は、径方向に延びる溝であり、溝の幅は外周側に向かって広くなっている。平坦部２６は、回転軸８の端面に最も近づくように形成された面である。傾斜部２５は、溝部２４と平坦部２６をつなぐ傾斜面であり、周方向に傾斜している。
【００３９】
このスラスト軸受２３は、図６に示すように両スラスト軸受２３，２３のうちの少なくともいずれか一方、本実施形態では両スラスト軸受２３，２３の裏面の中心部分に円錐状の凹部２７が形成されている。又、蓋部５の内側の面にあってスラスト軸受２３の凹部２７に対応する位置には、凹部２８が形成されている。
【００４０】
凹部２７と凹部２８とで構成される空間には、スラスト軸受２３を回転軸８のジャーナル部材１８側の端面に付勢する予圧手段２９が設けられている。予圧手段２９は、球状の支持体３０と、支持体３０をスラスト軸受２３側に付勢するバネ３１とを有して構成されている。支持体３０は、導電性に優れる材料、例えば金属製であり、支持体３０の一部がスラスト軸受２３の凹部２７に当接し、他方の部分がバネ３１に当接している。バネ３１も、導電性に優れる材料、例えば金属製である。これらの構成により、スラスト軸受２３は、支持体３０を中心として傾動可能に支持された状態になり、又、回転軸８が回転した際に生じる静電気は、支持体３０及びバネ３１を介して蓋部５及びハウジング４側に逃がされる構成である。
【００４１】
記録ディスク１３とティルティングパッドジャーナル軸受１９との間には、シール部材３２が設けられている。このシール部材３２は、回転する部材、この場合回転軸８及びジャーナル部材１８と非接触のラビリンスシール部材である。シール部材３２は、具体的には、ハウジング４に、回転軸８の外周面に向かって延び、記録ディスク１３側の空間とティルティングパッドジャーナル軸受１９側の空間とを仕切るように設けられている。この場合、シール部材３２のハウジング４側は、ハウジング４に固定される。シール部材３２の回転軸８側は、回転軸８（径小部１６）とカラー１７とジャーナル部材１８とによって形成された回転軸８の軸中心側に凹む凹部３３内に非接触に挿入されている。尚、シール部材３２の回転軸８側の先端部は、凹凸が形成されていても、或いは平坦でも良い。図面では平坦で示している。
【００４２】
このシール部材３２は、ジャーナル部材１８とティルティングパッドジャーナル軸受１９との摩擦によって生じる摩耗粉、及びジャーナル部材１８とスラスト軸受２３との摩擦によって生じる摩耗粉が記録ディスク１３側の空間に移動することを極力防止するためのものである。尚、シール部材３２をハウジング４に一体に形成しても良い。
【００４３】
ハードディスク装置１のハウジング４には、図１及び図２に示すように排気孔３４及び給気孔３５が形成されている。排気孔３４は、ハウジング４内の気体を外部に排出するための孔であり、記録ディスク１３とティルティングパッドジャーナル軸受１９との間、本実施形態ではティルティングパッドジャーナル軸受１９とシール部材３２との間に形成されている。給気孔３５は、ハウジング４内に気体を供給するための孔であり、本実施形態ではハウジング４の記録ディスク１３が位置する部分、即ち、シール部材３２，３２間に形成されている。給気孔３５は、ハウジング４に１箇所以上形成されている。
【００４４】
上記した冷却装置１０１は、上述したようにハードディスク装置群２の各ハードディスク装置１のハウジング４の内部を冷却する装置であり、送風手段である還流ファン３６と、冷却手段である冷却器３７と、乾燥手段である乾燥器３８とを有して構成されている。
【００４５】
冷却装置１０１の入り口とハウジング４の排気孔３４の出口とは収集路４０で連通されている。収集路４０は、一方側が複数の排気孔３４と連通するように並列の形状になっており、他方側が冷却装置１０１につながるように一つの経路になっており、中間部で合流するように形成されている。冷却装置１０１の出口とハウジング４の給気孔３５の入り口とは配給路４１で連通されている。配給路４１は、一方側が冷却装置１０１につながるように一つの経路になっており、他方側が複数の給気孔３５と連通するように並列の形状になっており、中間部で分岐するように形成されている。この収集路４０と配給路４１とから循環路４２が形成される。この循環路４２により、ティルティングパッドジャーナル軸受１９側の空間と記録ディスク１３側の空間とが連通された構成になる。
【００４６】
還流ファン３６は、複数台のハードディスク装置１の各ハウジング４の内部の気体を、収集路４０を介して吸込んだ後に冷却装置１０１及び配給路４１を介してそれぞれのハウジング４の内部に戻す循環用のファンであり、冷却装置１０１の上流部に設けられている。
冷却器３７は、還流ファン３６から吐出された気体を配給路４１に至るまでの間に冷却するものであり、この場合、冷凍サイクルの冷却器又は空冷、水冷の熱交換器によって構成されている。
乾燥器３８は、還流ファン３６から吐出された気体、具体的には冷却器３７で冷却された気体を配給路４１に至るまでの間に乾燥するものである。
【００４７】
配給路４１中の分岐する部分（分岐点）より上流側には、ハウジング４内の気体の圧力を大気圧以下の圧力に減圧する減圧手段４４が設けられている。この減圧手段４４は、減圧ポンプ４５と圧力制御弁４６とを有して構成されている。又、ハウジング４内には、図示しない圧力センサが設けられている。減圧ポンプ４５は、圧力センサが所定の圧力、例えば大気圧の半分の圧力以上を検出したときに、減圧する作動が開始されるように設定されており、この場合、絶対圧力で０．０５ＭＰａになるまで減圧される。この減圧時のハウジング４内の余分な気体は、外部に放出される。圧力制御弁４６は、この圧力制御弁４６の出口側（排出側）の気体の圧力が絶対圧力で０．０５ＭＰａになるように、圧力制御弁４６からの排出量を調整している。
【００４８】
配給路４１中の減圧手段４４と分岐点との間には、ろ過手段である除塵器４８が設けられている。除塵器４８は、還流する気体に含まれる摩耗粉等を取り除く装置であり、フィルタや遠心分離器、いわゆるサイクロン等により構成される。
【００４９】
次に上記構成のハードディスク装置１の作用及び効果について説明する。尚、ハードディスク装置１は横軸形に設置されている場合で説明するが、縦軸形に設置された場合であっても良い。
固定子７のコイル６に電流を流すことにより、回転子９と共に回転軸８も回転し、記録ディスク１３も回転する。
そして、回転軸８の回転が開始すると、当初、回転軸８のジャーナル部材１８，１８はティルティングパッドジャーナル軸受１９，１９の内周面に摺接しながら回転する。
【００５０】
一方、回転軸８が回転し始めると、回転軸８の周りの気体、この場合空気がジャーナル部材１８とティルティングパッド２２との隙間に引込まれる。隙間内に引込まれた気体は、回転軸８の回転方向の前側に送られ、回転軸８の回転速度の上昇と共に、隙間内の気体の圧力は次第に高くなる。そして、回転軸８がある回転速度に達すると、ジャーナル部材１８は、ティルティングパッド２２との間に介在する気体の動圧により、非接触で支持される。
【００５１】
更に、ティルティングパッドジャーナル軸受１９にあっては、ジャーナル部材１８とティルティングパッド２２との隙間内の各部の気体圧力を合成した圧力は、一点（回転軸８の回転中心）を通る方向に作用するという特性がある。このため、回転軸がほぼ回転数の約１/２の周波数で旋回するホワール現象を生ずることなく回転する。従って、回転軸８は、低速回転域から、所定の高速回転まで安定且つ高精度に回転する。
【００５２】
ところで、多数枚の記録ディスク１３を回転軸８に装着するために回転軸８が長い場合に、ティルティングパッドジャーナル軸受１９を装着するハウジング４の加工誤差や組立て誤差等によって回転軸８の両端を支持するティルティングパッドジャーナル軸受１９同士が心ずれすることがある。この場合、ジャーナル部材１８とティルティングパッド２２との隙間内の気体の圧力について、円周方向各位置において大きさは異なるが、円周方向各位置の軸方向に沿った圧力については、モーメントがつり合うように傾動する。これにより、回転軸８の両端部を支持するティルティングパッドジャーナル軸受１９，１９の軸心が一致するようになる。従って、回転軸８は、軸心が一致した２つのティルティングパッドジャーナル軸受１９によって支持され、心ぶれや片当たり等を生ずることなく回転する。
【００５３】
又、回転軸８の回転が開始すると、ジャーナル部材１８の端面はスラスト軸受２３の表面に摺接しながら回転する。回転軸８が回転すると、回転軸８のスラスト荷重はスラスト軸受２３によって支持される。即ち、回転軸８のジャーナル部材１８がスラスト軸受２３の溝部２４から平坦部２６の周方向に回転すると、ジャーナル部材１８とスラスト軸受２３との間に存在する気体は平坦部２６に移動し、ジャーナル部材１８とスラスト軸受２３の平坦部２６との隙間内の気体の動圧は次第に高くなる。そして、回転軸８がある回転速度に達すると、ジャーナル部材１８は、スラスト軸受２３との間に介在する気体の動圧により非接触で支持される。
【００５４】
このような実施形態によれば、多数の記録ディスク１３を装着することにより、回転軸８の総重量が重くなっても才差運動を生じさせることなく正常に支持できる。しかも、ティルティングパッドジャーナル軸受１９による両端支持構造であるから、ハウジング４の両端の嵌合孔４ａ，４ａが心ずれを生じていても、ティルティングパッド２２がピボット２１の先端の支持点周りのモーメントがつり合うように傾動するので、心ずれが解消される。
【００５５】
又、衝撃荷重が作用した場合、ティルティングパッド２２が回転軸８と平行になるように傾動するので、そのティルティングパッド２２の傾動により衝撃力が吸収され、又、回転軸８がティルティングパッド２２に局部的ではなく広い範囲で受けられるようになり、更には、回転軸８とティルティングパッド２２との間に存在する気体がクッションの作用をなす等によって、回転軸８やティルティングパッド２２の損傷を極力防止することができる。
【００５６】
ティルティングパッドジャーナル軸受１９を用いることにより、ジャーナル部材１８とティルティングパッド２２との摩擦で生じた摩耗粉を、ジャーナル部材１８が回転する際に周方向に並ぶティルティングパッド２２の間から外輪２０側に排除させることができる。これより、ジャーナル部材１８とティルティングパッドジャーナル軸受１９との間に摩耗粉が存在することによる焼付を極力防止することができる。
【００５７】
固定子７、記録ディスク１３及びティルティングパッドジャーナル軸受１９が、回転軸８の軸方向の異なる位置に配置されているので、固定子７のコイル６で発生した熱が回転軸８の軸方向の異なる位置に設けられているティルティングパッドジャーナル軸受１９に伝達されるまでに放熱されやすくなる。これにより、ティルティングパッドジャーナル軸受１９が固定子７のコイル６の熱の影響で膨張及び縮小してしまうことを極力防止することができる。
【００５８】
樹脂からなるジャーナル部材１８を回転軸８の軸方向の両端部に設けて、このジャーナル部材１８をティルティングパッドジャーナル軸受１９に支持されるように構成した。ジャーナル部材１８は、樹脂製で低摩擦係数である上に、径方向の厚さ寸法が長いために長期間使用でき、又、薄膜のコーティングのように母材から剥離することがない。従って、駆動モータ１２の起動・停止を頻繁に繰返しても、ジャーナル部材１８は、ティルティングパッドジャーナル軸受１９との摩擦が小さく、又、低摩耗となるから、軸受性能の経年変化が小さく且つ軸受寿命を長くすることができる。
【００５９】
本発明者は、ジャーナル部材が、金属製である場合、金属製の上に薄膜のコーティングを施した場合、樹脂製である場合の耐久性及び耐衝撃性の効果の違いを確認した。本発明者は、次の表１及び表２に示す試料（実施例１〜４及び比較例１，２）を製作し、耐久性試験及び耐衝撃性試験を行った。表１に耐久性試験の結果を示し、表２に耐衝撃性試験の結果を示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】
実施例１は、回転軸８をステンレスで形成し、その回転軸８の表面に、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）と４０％のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）とを混合して得られる樹脂でコーティングし、この樹脂コーティングした回転軸８をステンレスのティルティングパッドジャーナル軸受１９のティルティングパッド２２で支持した構成である。
実施例２は、回転軸８にアラミド樹脂で製作したジャーナル部材１８（アラミドロッド）を取付け、ジャーナル部材１８を実施例１と同様のティルティングパッドジャーナル軸受１９のティルティングパッド２２で支持した構成である。
比較例１は、実施例１と同様にして得た樹脂コーティングした回転軸８をステンレス製の動圧溝付気体軸受で支持した構成である。
【００６３】
このようにして得られた実施例１,２及び比較例１の試料に対して行った耐久性試験は、駆動モータ１２をオンオフして、試料が取付けられた回転子９（回転軸８）を繰返し起動・停止させ、試料が何回まで損傷しなかったかを確認する試験である。
表１中の「起動・停止繰返し回数」は、起動・停止の運転を繰返し、起動摩擦トルクが急増したときの回数、言い換えると、摩擦係数が１．０を超えたときまでの回数を表している。試料に当てる軸受の面圧は、４ｋＰａ及び８ｋＰａの２通りで行った。尚、駆動モータ１２の停止から１５０００ｒｐｍに達するまでを約０．５秒間とし、１５０００ｒｐｍを３秒間維持し、１５０００ｒｐｍから駆動モータの停止までを約０．５秒間とし、この一連の制御を起動・停止の１回とした。
【００６４】
実施例３,４及び比較例２の試料に対して行った耐衝撃性試験は、ジャーナル軸受としてのティルティングパッドジャーナル軸受１９（実施例３，４）と溝付気体動圧軸受（比較例２）との耐衝撃性の比較の試験である。この試験では、各試料の回転軸８を両端支持し、回転軸８の質量を５００ｇ、ジャーナル径を２５ｍｍ、軸受幅を１５ｍｍに設定している。そして、回転軸８と各試料の軸受はステンレスで、実施例３及び比較例２では回転軸８の表面に一般的な固体潤滑剤である二硫化モリブデンを塗布している。実施例４は、回転軸８にジャーナル部材１８が取付けられている。このジャーナル部材１８は、実施例２と同様のアラミドロッドで形成されている。この耐衝撃性試験は軸受装置を落下させることによって段階的に衝撃荷重を与え、試験後に回転試験を行った。そして、回転軸８の非繰返し振動が規定値の５０ｎｍ以下であるときの最大の衝撃加速度を求めた。
【００６５】
次に、耐久性試験及び耐衝撃性試験の試験結果について説明する。
耐久性試験の結果において、実施例１，２と比較例１との比較から、樹脂コーティングした回転軸８及び回転軸８に取付けたジャーナル部材１８をティルティングパッドジャーナル軸受１９で支持することで、摺動面の損傷を低減することができる。更に、実施例１と実施例２との比較から、回転軸８にジャーナル部材１８を取付けることにより、樹脂コーティングが母材（回転軸８）から剥離する問題はなく、又、樹脂の径方向の厚さ寸法が長くなり、摺動面の損傷を長期間低減することができる。
【００６６】
耐衝撃性試験の結果において、実施例３，４と比較例２との比較から、回転軸８及び回転軸８に取付けたジャーナル部材１８をティルティングパッドジャーナル軸受１９で支持することで、耐衝撃性が向上することが理解できる。更に、実施例３と実施例４との比較から、回転軸８にジャーナル部材１８を取付けることにより、樹脂の径方向の厚さ寸法が長くなり、耐衝撃性を一層向上させることができる。
【００６７】
又、実使用時においては、ハードディスク装置１は、常に回転軸８をアイドリング回転させておき、読込み及び書込み時に所定の高回転数まで立ち上げていく制御を行う。このとき、ジャーナル部材１８が樹脂製であるから、金属で形成する場合に比べて、回転軸８の総重量が軽くなり、上記所定の高回転数まで回転速度を上昇させていくときの加速性に優れたものとなる。
【００６８】
ジャーナル部材１８の外径を、記録ディスク１３の装着部１４の外径よりも大きくすることにより、周速と軸受面積とが大きくなり、低速回転でも回転軸８を非接触で支持できる。これにより、回転軸８とティルティングパッドジャーナル軸受１９との接触時間を短くでき、ジャーナル部材１８の摩耗量を極力低減することができる。又、多数枚の記録ディスク１３を装着することで回転軸８の総重量が重くなっても、回転軸８を非接触支持することが可能である。
【００６９】
ジャーナル部材１８を、ティルティングパッド２２との線膨張係数の差が４×１０−５℃−１以内である材料から形成した。具体的には、ジャーナル部材１８をアラミド樹脂から成形し、ティルティングパッド２２をステンレスから形成した。この場合、アラミド樹脂の線膨張係数は５×１０−５℃−１であり、ティルティングパッド２２の線膨張係数は１．７×１０−５℃−１であり、これらの線膨張係数の差は、３．３×１０−５℃−１である。
【００７０】
ティルティングパッドジャーナル軸受１９の性能に対しては、ジャーナル部材１８とティルティングパッド２２との隙間（軸受隙間）の影響が大きく、設定した軸受隙間は、ジャーナル部材１８とティルティングパッドジャーナル軸受１９の温度差によって変化する。ジャーナル部材１８とティルティングパッドジャーナル軸受１９の実用上想定される温度差を約３０℃、軸受隙間の許容変化率を１０％とすると、両者の線膨張係数の差が４×１０−５℃−１以内である必要がある。尚、一般にジャーナル部材１８である樹脂材料の線膨張係数は大きく方向性を持つ場合が多いが、ジャーナル部材１８の線膨張係数の小さな方向とティルティングパッドジャーナル軸受１９の線膨張係数の差を４×１０−５℃−１以内とし、その方向をジャーナル部材１８の径方向にすれば軸受隙間の変化を小さくできる。
【００７１】
この構成により、ジャーナル部材１８及びティルティングパッドジャーナル軸受１９が熱の影響を受けても、両者の線膨張係数の差が比較的小さいので、ジャーナル部材１８の回転中に、ジャーナル部材１８が大きく膨張して軸受隙間が小さくなり軸受性能が変化したり、ティルティングパッド２２に接触したりしまうといった不具合の発生を極力防止することができる。又、ジャーナル部材１８とティルティングパッドジャーナル軸受１９が膨張していない場合に、ジャーナル部材１８とティルティングパッド２２との間に大きな隙間が生じてしまうことも軸受性能が変化することも極力防止することができる。
【００７２】
回転軸８の軸方向の両端面を気体動圧式のスラスト軸受２３で支持する構成としたので、低摩擦で回転軸８を回転させることができると共に、液体動圧軸受を用いた構成よりも、回転軸８を高速回転させることができる。そして、スラスト軸受２３を傾動可能な構成としたので、回転軸８の端面に対して平行になるように当たり、回転軸８の端面とスラスト軸受２３との間で片当たりを防止でき負荷容量を大きくすることができる。
【００７３】
スラスト軸受２３を予圧手段により回転軸８側に付勢する構成としたので、回転軸８が軸方向にふらつくことを極力防止でき、且つスラスト軸受２３と回転軸８との隙間を小さくでき、気体動圧を発生しやすくすることができる。又、予圧手段２９を構成する支持体３０及びバネ３１を伝導性に優れる材料で構成したので、回転軸８側で発生する静電気を蓋部５及びハウジング４側に逃がすことができる。
【００７４】
駆動モータ１２を回転子９が固定子７の内周側に径方向に隙間を介して配置された内転型としたので、回転子９の慣性モーメントを小さくすることができる。又、コイル６を有した固定子７をハウジング４側に設ける構成としたので、コイル６で発生する熱はハウジング４を伝って外部に拡散されやすくなる。従って、コイル６の熱がティルティングパッドジャーナル軸受１９に伝達されて、ティルティングパッドジャーナル軸受１９が熱の影響により膨張、縮小しまうことを極力防止することができる。
【００７５】
シール部材３２で記録ディスク１３側の空間とティルティングパッドジャーナル軸受１９側の空間とを仕切る構成としたので、駆動モータ１２の起動・停止時にジャーナル部材１８とティルティングパッド２２の接触によって生じた摩耗粉が、記録ディスク１３側の空間へ飛散してしまうのを防ぎ、摩耗粉が原因となって記録ディスク１３とヘッド１５とが接触してしまうのを防ぐことができる。そして、このシール部材３２を、回転する部材（回転軸８、ジャーナル部材１８）と非接触のラビリンスシール部材から構成することで、回転する部材の回転を維持しつつ、摩耗粉の記録ディスク１３側の空間への飛散を防止することができる。
【００７６】
ハードディスク装置１のハウジング４内の気体の圧力を大気圧以下の圧力に減圧する構成としたので、ハウジング４内で発生する風損を小さくできる。更に、記録ディスク１３やヘッド１５が、記録ディスク１３の回転で生じる風で振動してしまうことを抑えることができる。これにより、記録ディスク１３をより高速に回転させることが可能になる。尚、ハウジング４内を減圧すると、ティルティングパッドジャーナル軸受１９周辺の圧力も低下し気体軸受の負荷容量は低下するが、絶対圧力で０．０５ＭＰａ程度であればティルティングパッドジャーナル軸受１９の寸法を大きくすることで必要な軸受負荷容量を得ることができる。
【００７７】
ティルティングパッドジャーナル軸受１９側の空間と記録ディスク１３側の空間とを連通する循環路４２を形成し、循環路４２中に除塵器４８を設けて、除塵器４８でハウジング４内の摩耗粉等を回収するように構成したので、摩耗粉等が記録ディスク１３側の空間に飛散する不具合を一層防止することができる。
【００７８】
ハードディスク装置群２の各ハードディスク装置１のハウジング４の内部の気体を、冷却装置１０１に通して冷却及び乾燥を行い、再び各ハウジング４に戻す構成とした。この構成により、各ハードディスク装置１のハウジング４の内部の気体を、直接冷却及び乾燥させることができる。又、記録ディスク１３や電気部品を熱的に保護するだけでなく回転軸８を冷却できて回転軸８の熱膨張を防止することができると共に、水分が記録ディスク１３に付着して記録ディスク１３とヘッド１５とが張り付いてしまうことを極力防止することができる。
【００７９】
次に、本発明の第２の実施形態を図７を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第２の実施形態のハードディスク装置５１が、第１の実施形態のハードディスク装置１と異なるところは、多数枚の記録ディスク１３を駆動モータ１２の片側だけでなく、駆動モータ１２の両側に位置させたところによる。即ち、固定子７及び永久磁石１０を中心にして左右対称に記録ディスク１３、ジャーナル部材１８、ティルティングパッドジャーナル軸受１９等が配置された構成である。尚、給気孔３５は回転軸８の長さに応じて適宜設けられている。
【００８０】
第２の実施形態のハードディスク装置５１においても、第１の実施形態のハードディスク装置１と同様の作用効果を奏する。
更に、このハードディスク装置５１の固定子７と各ティルティングパッドジャーナル軸受１９との距離は、第１の実施形態の構成と比較して記録ディスク１３が介在する分だけ長くなる。従って、固定子７のコイル６が発熱しても、この熱はティルティングパッドジャーナル軸受１９に伝達され難くなる。これにより、ジャーナル部材１８やティルティングパッドジャーナル軸受１９のティルティングパッド２２が熱の影響により膨張或いは縮小してしまうことを、第１の実施形態の構成に比較してより良く防止することができる。
【００８１】
次に、本発明の第３の実施形態を図８及び図９を参照して説明する。尚、上記第２の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第３の実施形態のハードディスク装置６１が、第２の実施形態のハードディスク装置５１と異なるところは、回転軸８の両端部にカラー１７及びジャーナル部材１８が設けられておらず、その代わりに回転軸８の両端部が径大に形成され、ティルティングパッドジャーナル軸受１９が回転軸８を直接支持する構成である。
【００８２】
又、第３の実施形態は、第１の実施形態の予圧手段２９の少なくとも一方を予圧手段６２に変更した構成である。即ち、図９に示すように、回転軸８の両端部うちの少なくともいずれか一方の端部の中央部に、凹部６３が形成されている。この凹部６３内に予圧手段６２が設けられている。この予圧手段６２は、支持体３０と同じ構成の支持体６４と、バネ３１と同じ構成のバネ６５とから構成されている。又、予圧手段６２が設けられている側の蓋部５には、凹部２８よりも浅い凹部６６が形成されている。この凹部６６内には、自動調心のために支持体３０と同じ構成の支持体６７が設けられている。
【００８３】
これらの構成により、スラスト軸受２３は、支持体６７を中心として傾動可能に支持された状態になる。又、回転軸８が回転した際に生じる静電気は、回転軸８から直接スラスト軸受２３に、又はバネ６５及び支持体６４を介してスラスト軸受２３に伝達される。そして、スラスト軸受２３に伝達された静電気は、直接蓋部５に、又は支持体６７を介して蓋部５に伝達されるようになる。
第３の実施形態のハードディスク装置６１においても、第２の実施形態のハードディスク装置５１と同様の作用効果を奏する。
【００８４】
次に、本発明の第４の実施形態を図１０を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第４の実施形態のハードディスク装置７１が、第１の実施形態のハードディスク装置１と異なるところは、駆動モータ７２が外転型の構成である。即ち、固定子７が回転軸８に近接して配置されるように、ハウジング４の一部、この場合、ハウジング４の支持部７３が回転軸８側まで延びている。支持部７３は、図１０に示すように縦断正面がＬ字状をなしている。そして、固定子７とティルティングパッドジャーナル軸受１９とは、支持部７３によって仕切られている。又、固定子７の径方向の外側には、固定子７に隙間を介して永久磁石１０が設けられている。永久磁石１０は、ヨーク１１及び保持部材７４を介して回転軸８に取付けられている。保持部材７４は、円筒状で記録ディスク１３側が閉塞され、回転軸８に固定されている。そして、永久磁石１０が保持部材７４の内周面に固定されており、固定子７が保持部材７４に内包されている。
【００８５】
第４の実施形態のハードディスク装置７１においても、固定子７のコイル６に電流を流すことにより、回転軸８及び回転子９は回転する。これにより、第１の実施形態のハードディスク装置１と同様の作用効果を奏する。又、本実施形態は、回転軸８の外径が大きくなるので、大きなトルクが得られる。
更に、固定子７のコイル６が発熱しても、この熱は支持部７３を介してハウジング４に伝達されて拡散される。これにより、ティルティングパッドジャーナル軸受１９が固定子７のコイル６の熱の影響を受けてしまうことを極力防止することができる。
【００８６】
次に、本発明の第５の実施形態を図１１を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第５の実施形態のハードディスク装置８１が、第１の実施形態のハードディスク装置１と異なるところは、駆動モータ８２が外転型の構成である。即ち、固定子７は、蓋部５から回転軸８側に延びる円柱状の支持部８３に固定されている。回転軸８は、この固定子７を内包するように、回転軸８の端部のうちの固定子７が位置する側の端部が円筒状に形成されている。この回転軸８の空間内に内周面には、永久磁石１０が固定されている。固定子７と永久磁石１０との間には、隙間が設けられている。又、固定子７が位置する側（図１１で左側）のスラスト軸受８４には、支持部８３が貫通する孔が形成されている。そして、ハウジング４のスラスト軸受８４側には予圧手段２９は設けられていない。尚、回転軸８の端部のうちの固定子７が位置しない側（図１１で右側）の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００８７】
第５の実施形態のハードディスク装置８１においても、固定子７のコイル６に電流を流すことにより、回転軸８及び回転子９は回転する。これにより、第１の実施形態のハードディスク装置１と同様の作用効果を奏する。尚、駆動モータ８２は外転型であるので、外転型の効果を奏する。
更に、固定子７のコイル６が発熱しても、この熱は支持部８３を介して蓋部５に伝達されて拡散される。これにより、ティルティングパッドジャーナル軸受１９が固定子７の熱の影響を受けてしまうことを極力防止することができる。
【００８８】
次に、本発明の第６の実施形態を図１２を参照して説明する。尚、上記第３の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第６の実施形態のハードディスク装置９１が、第３の実施形態のハードディスク装置６１と異なるところは、駆動モータ９２が外転型の構成である。即ち、固定子７が回転軸８に近接して配置されるように、ハウジング４の一部、この場合、支持部９３が回転軸８側まで延びている。支持部９３は、縦断正面がＬ字状をなし、先端側に固定子７が固定されている。この固定子７は、記録ディスク１３間、即ち、回転軸８の軸方向の中央に相当する位置に配置されている。又、固定子７の径方向の外側には、固定子７に隙間を介して永久磁石１０が設けられている。永久磁石１０は、ヨーク１１及び保持部材９４を介して回転軸８に取付けられている。保持部材９４は、円筒状で記録ディスク１３側が閉塞され、回転軸８に固定されている。そして、永久磁石１０が保持部材９４の内周面に固定されており、固定子７が回転軸８に内包されている。
【００８９】
第６の実施形態のハードディスク装置９１においても、固定子７のコイル６に電流を流すことにより、回転軸８及び回転子９は回転する。これにより、第１の実施形態のハードディスク装置１と同様の作用効果を奏する。更に、駆動モータ９２は外転型であるので、外転型の効果を奏する。
又、固定子７のコイル６が発熱しても、この熱は支持部９３を介してハウジング４に伝達されて拡散される。これにより、ティルティングパッドジャーナル軸受１９が固定子７の熱の影響を受けてしまうことを極力防止することができる。
【００９０】
次に、本発明の第７の実施形態を図１３を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第７の実施形態のスラスト軸受９６が、第１の実施形態のスラスト軸受２３と異なる。即ち、スラスト軸受９６は、スラスト軸受２３と同様に気体動圧式の軸受であるが、第１の実施形態の溝部２４、傾斜部２５及び平坦部２６の代わりに、渦巻き状の溝部９７及び平坦部９８が形成されている。溝部９７及び平坦部９８は、周方向に交互に配置され、外周側に向かって広くなっている。尚、第７の実施形態では、傾斜部は設けられていない。
【００９１】
このスラスト軸受９６をスラスト軸受２３の代わりに使用した場合において、回転軸８のジャーナル部材１８がスラスト軸受９６の溝部９７及び平坦部９８の渦巻き方向に回転すると、ジャーナル部材１８とスラスト軸受９６との間に存在する気体はスラスト軸受９６の内周側に移動し、ジャーナル部材１８とスラスト軸受９６との間の気体動圧が高くなる。その結果、スラスト軸受２３がジャーナル部材１８、即ち、回転軸８を気体動圧で支持するようになる。これにより、スラスト軸受９６は、第１の実施形態のスラスト軸受２３と同様の作用効果を奏する。
【００９２】
次に、本発明の第８の実施形態を図１４を参照して説明する。尚、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この第８の実施形態のハードディスク装置１１１は、冷却装置１０１と連結されない構成のものである。即ち、第８の実施形態のハウジング４には、排気孔３４及び給気孔３５は形成されていない。尚、第１の実施形態のハウジングの排気孔３４及び給気孔３５を閉塞する構成でも良い。
上記構成においては、ハウジング４内の冷却、減圧、除塵が行われない以外は、第１の実施形態のハードディスク装置１と同様の作用効果を奏する。
【００９３】
尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは変更が可能である。
軸受の潤滑流体である気体は、空気が一般的であるが、窒素ガス、ヘリウム等の気体を使用しても良い。
第１，第２，第４，第５，第８の実施形態ではカラー１７が用いられているが、回転軸８にジャーナル部材１８を直接取付ける構成としても良い。
回転軸の両端部の構成は、互いが異なった形状でも良く、例えば第１から第６の実施形態の構成の端部を適宜組合せても良い。
冷却装置、減圧手段、除塵手段は、必要に応じて単独で或いはこれらを適宜組合せて構成しても良い。
【００９４】
予圧手段２９及び予圧手段６２とを適宜組合せても良く、必要がない場合には予圧手段を省略しても良い。
複数台のハードディスク装置の内部の気体を冷却装置１０１に送る構成であるが、このハードディスク装置の種類は、第１から第７の実施形態のハードディスク装置１，５１，６１，７１，８１，９１の異なる種類を組合せても良い。
上記した構成部品の数及び材料等について、適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるハードディスク装置を示す縦断正面図
【図２】ハードディスク装置ユニットの縦断正面図と冷却システムの概略図
【図３】ティルティングパッドジャーナル軸受の縦断側面図
【図４】スラスト軸受の正面図
【図５】ジャーナル部材とスラスト軸受との関係を示す図
【図６】予圧手段を拡大して示す縦断正面図
【図７】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図８】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図
【図９】図６相当図
【図１０】本発明の第４の実施形態を示す図１相当図
【図１１】本発明の第５の実施形態を示す図１相当図
【図１２】本発明の第６の実施形態を示す図１相当図
【図１３】本発明の第７の実施形態を示す図４相当図
【図１４】本発明の第８の実施形態を示す図１相当図
【符号の説明】
【００９６】
図面中、図中、１，５１，６１，７１，８１，９１，１１１はハードディスク装置、４はハウジング、６はコイル、７は固定子、８は回転軸、９は回転子、１０は永久磁石、１２，７２，８２，９２は駆動モータ、１３は記録ディスク、１４は装着部、１５はヘッド、１８はジャーナル部材、１９はティルティングパッドジャーナル軸受、２１はピボット、２２はティルティングパッド、２３，９６はスラスト軸受、２９，６２は予圧手段、３２はシール部材、３６は還流ファン（送風手段）、３７は冷却器（冷却手段）、３８は乾燥器（乾燥手段）、４０は収集路、４１は配給路、４２は循環路、４４は減圧手段、４８は除塵器（ろ過手段）、１０１は冷却装置、１０２は冷却システムを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、
複数のコイルを備えた固定子が前記ハウジングの内部に装着され、永久磁石を備えた回転子が前記回転軸に装着された永久磁石型の駆動モータと、
前記回転軸に装着された記録ディスクとを具備し、
前記回転軸を両端支持構造とし、
当該回転軸の両端部を支持する軸受を、傾動自在な複数のティルティングパッドを周方向に配列し当該ティルティングパッドと前記回転軸の端部との間に気体を介在させて前記回転軸を支持する気体動圧式のティルティングパッドジャーナル軸受としたことを特徴とするハードディスク装置。
【請求項２】
前記固定子、前記記録ディスク及び前記ティルティングパッドジャーナル軸受は、前記回転軸の軸方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載のハードディスク装置。
【請求項３】
前記回転軸の軸方向の両端部に、当該回転軸と一体に回転する樹脂からなる円筒状のジャーナル部材が設けられ、
前記ジャーナル部材は、前記ティルティングパッドジャーナル軸受に支持されていることを特徴とする請求項１又は２記載のハードディスク装置。
【請求項４】
前記ハウジング内の気体の圧力を大気圧以下の圧力に減圧する減圧手段が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項５】
前記ハウジングに、前記回転軸の外周面に向かって延び、前記記録ディスク側の空間と前記ティルティングパッドジャーナル軸受側の空間とを仕切るシール部材が設けられ、
前記シール部材は、回転する部材と非接触のラビリンスシール部材からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項６】
前記ハウジングに、前記回転軸の軸方向の両端面を支持する２個のスラスト軸受が傾動可能に設けられ、
前記両スラスト軸受は、気体動圧式の軸受であり、
前記両スラスト軸受のうちの少なくともいずれか一方は、予圧手段により前記回転軸側に付勢されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項７】
前記駆動モータは、前記回転子が前記固定子の内周側に径方向に隙間を介して配置された内転型であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項８】
前記ジャーナル部材の外径は、前記回転軸の前記記録ディスクの装着部の外径よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項９】
前記ジャーナル部材は、前記ティルティングパッドジャーナル軸受との線膨張係数の差が４×１０−５℃−１以内の材料からなることを特徴とする請求項３から８のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項１０】
前記ティルティングパッドジャーナル軸受側の空間と前記記録ディスク側の空間とを連通する循環路が形成され、
前記ハウジングの内部の気体を前記ティルティングパッドジャーナル軸受側の空間から前記循環路に送り、当該循環路から前記記録ディスク側の空間に前記気体を送る循環用の送風手段が設けられ、
前記循環路中にろ過手段が設けられていることを特徴とする請求項５から９のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載のハードディスク装置を冷却する装置であって、
前記ハードディスク装置の前記ハウジングの内部の気体を吸込んだ後に当該ハウジングの内部に戻す循環用の送風手段と、
前記送風手段から吐出されて前記ハウジングの内部に戻される気体を冷却し乾燥する冷却手段及び乾燥手段を備えてなるハードディスク装置の冷却装置。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれかに記載のハードディスク装置と、
前記ハードディスク装置の前記ハウジングの内部の気体を吸込んだ後に当該ハウジングの内部に戻す循環用の送風手段と、前記送風手段から吐出されて前記ハウジングの内部に戻される気体を冷却し乾燥する冷却手段及び乾燥手段を備えてなるハードディスク装置の冷却装置とを有してなるハードディスク装置の冷却システム。
【請求項１３】
複数台の請求項１から１０のいずれかに記載のハードディスク装置からなるハードディスク装置群と、
各前記ハードディスク装置の前記ハウジングの内部の気体を、並列の経路を介して吸込んだ後に再び当該ハウジングに並列の経路を介してそれぞれの前記ハウジングの内部に戻す循環用の送風手段と、前記送風手段から吐出された気体を前記配給路に至るまでの間に冷却し乾燥する冷却手段及び乾燥手段を備えてなるハードディスク装置の冷却装置とを有してなるハードディスク装置の冷却システム。
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、
複数のコイルを備えた固定子が前記ハウジングの内部に装着され、永久磁石を備えた回転子が前記回転軸に装着された永久磁石型の駆動モータと、
前記回転軸に装着された記録ディスクとを具備し、
前記回転軸を両端支持構造とし、
当該回転軸の両端部を支持する軸受を、傾動自在な複数のティルティングパッドを周方向に配列し当該ティルティングパッドと前記回転軸の端部との間に気体を介在させて前記回転軸を支持する気体動圧式のティルティングパッドジャーナル軸受としたことを特徴とするハードディスク装置。
【請求項２】
前記固定子、前記記録ディスク及び前記ティルティングパッドジャーナル軸受は、前記回転軸の軸方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載のハードディスク装置。
【請求項３】
前記回転軸の軸方向の両端部に、当該回転軸と一体に回転する樹脂からなる円筒状のジャーナル部材が設けられ、
前記ジャーナル部材は、前記ティルティングパッドジャーナル軸受に支持されていることを特徴とする請求項１又は２記載のハードディスク装置。
【請求項４】
前記ハウジング内の気体の圧力を大気圧以下の圧力に減圧する減圧手段が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項５】
前記ハウジングに、前記回転軸の外周面に向かって延び、前記記録ディスク側の空間と前記ティルティングパッドジャーナル軸受側の空間とを仕切るシール部材が設けられ、
前記シール部材は、回転する部材と非接触のラビリンスシール部材からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項６】
前記ハウジングに、前記回転軸の軸方向の両端面を支持する２個のスラスト軸受が傾動可能に設けられ、
前記両スラスト軸受は、気体動圧式の軸受であり、
前記両スラスト軸受のうちの少なくともいずれか一方は、予圧手段により前記回転軸側に付勢されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項７】
前記駆動モータは、前記回転子が前記固定子の内周側に径方向に隙間を介して配置された内転型であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項８】
前記ジャーナル部材の外径は、前記回転軸の前記記録ディスクの装着部の外径よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項９】
前記ジャーナル部材は、前記ティルティングパッドジャーナル軸受との線膨張係数の差が４×１０−５℃−１以内の材料からなることを特徴とする請求項３から８のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項１０】
前記ティルティングパッドジャーナル軸受側の空間と前記記録ディスク側の空間とを連通する循環路が形成され、
前記ハウジングの内部の気体を前記ティルティングパッドジャーナル軸受側の空間から前記循環路に送り、当該循環路から前記記録ディスク側の空間に前記気体を送る循環用の送風手段が設けられ、
前記循環路中にろ過手段が設けられていることを特徴とする請求項５から９のいずれかに記載のハードディスク装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載のハードディスク装置を冷却する装置であって、
前記ハードディスク装置の前記ハウジングの内部の気体を吸込んだ後に当該ハウジングの内部に戻す循環用の送風手段と、
前記送風手段から吐出されて前記ハウジングの内部に戻される気体を冷却し乾燥する冷却手段及び乾燥手段を備えてなるハードディスク装置の冷却装置。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれかに記載のハードディスク装置と、
前記ハードディスク装置の前記ハウジングの内部の気体を吸込んだ後に当該ハウジングの内部に戻す循環用の送風手段と、前記送風手段から吐出されて前記ハウジングの内部に戻される気体を冷却し乾燥する冷却手段及び乾燥手段を備えてなるハードディスク装置の冷却装置とを有してなるハードディスク装置の冷却システム。
【請求項１３】
複数台の請求項１から１０のいずれかに記載のハードディスク装置からなるハードディスク装置群と、
各前記ハードディスク装置の前記ハウジングの内部の気体を、並列の経路を介して吸込んだ後に再び当該ハウジングに並列の経路を介してそれぞれの前記ハウジングの内部に戻す循環用の送風手段と、前記送風手段から吐出された気体を前記配給路に至るまでの間に冷却し乾燥する冷却手段及び乾燥手段を備えてなるハードディスク装置の冷却装置とを有してなるハードディスク装置の冷却システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１５２９５４（Ｐ２０１０−１５２９５４Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２７５５２（Ｐ２００８−３２７５５２）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５９１００１２８２）大同メタル工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５９１００１２８２）大同メタル工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
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