【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸体支持部と軸体との隙間に充填された液体の動圧により軸体または軸体支持部を回転自在に支持する流体動圧軸受モータ、およびこの流体動圧軸受モータを備えた記録媒体駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、据え置き型のパーソナルコンピュータや携行可能なノートパソコン等の端末装置に搭載されるハードディスク装置（以下、ＨＤＤと呼ぶ。）には、磁気ディスク、光ディスク等の情報記録媒体を所定の回転速度で駆動するモータが設けられている。
上記用途のモータとしては、軸受部に所謂流体動圧軸受を用いたモータが用いられている。すなわち、例えば、ＨＤＤにおいては、情報記録媒体の記録密度が益々高くなる傾向にあり、これに伴って情報記録媒体の回転速度および回転精度を高めることが要求されている。この要求に応えるためには、高速回転の軸受特性に優れた流体動圧軸受モータを用いることが適している。なお、近年では、ＨＤＤを携帯電話機やデジタルカメラ等の小型の情報家電にも搭載できるように、この流体動圧軸受モータに対する小型化、薄型化の要求も高まっている。
【０００３】
この流体動圧軸受モータは、環状の永久磁石を固定すると共に情報記録媒体を取り付けるロータハブと、永久磁石の内周面に対向して配されたステータコイルと、ステータコイルに対してロータハブを回転自在に支持する流体動圧軸受部とを備えている。
流体動圧軸受部は、軸体と、軸体を回転自在に挿入する軸体挿入穴を有する有底円筒状の軸体支持部と、軸体の表面と軸体挿入穴との隙間に充填される潤滑油とから構成されている。軸体の表面や、これに対向する軸体挿入穴の内壁面には動圧発生溝が形成されている。
また、ステータコイルは、軸体支持部の外周面側に固定されている。そして、ロータハブは、この軸体に一体的に固定されており、軸体と共にステータコイルおよび軸体支持部に対して回転できるようになっている。
なお、潤滑油としては、エステル系、鉱油系、ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）系のものが一般的に使用されている。
【０００４】
この流体動圧軸受モータを構成する軸体、軸体支持部、ロータハブ等の各部材に使用される材料は、耐食性、対摩耗性の観点から、ステンレス鋼が多く用いられている。ただし、ロータハブおよび軸体に関しては、情報記録媒体の材料とほぼ同等の線膨張係数を有する材料であることが必要であるため、フェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０Ｆが一般的に用いられている。
また、これら各部材は、流体動圧軸受モータの小型化・薄型化に伴って、高い寸法精度が要求されるため、各部材を構成する材料には、被削性、圧延加工性、伸延加工性に優れていることが要求されている。なお、被削性、圧延加工性、伸延加工性の改善は、製品コストの削減にも非常に有効である。
また、軸体と軸体支持部との隙間は、動圧を発生させる部分に相当するため、軸体の外径寸法に対して特に高い精度が要求されていたが、ＳＵＳ４３０Ｆでは、切削加工による寸法管理が困難であったため、切削加工の後に研削加工を行っていた。
【０００５】
以上のことから、従来では、流体動圧軸受モータ用の材料として、ＳＵＳ４３０Ｆの構成に硫黄（Ｓ）、鉛（Ｐｂ）、テルル（Ｔｅ）、マンガン（Ｍｎ）を添加すると共に、炭素（Ｃ）の含有量を下げ、被削性、圧延加工性に優れたステンレス鋼を採用している（例えば、特許文献１参照。）。なお、ステンレス鋼に添加されるＳおよびＭｎは、マンガンサルファイト（ＭｎＳ）として材料中に存在している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２９８８９９号公報（第２頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ステンレス鋼に添加されるＰｂには、エステル系、鉱油系、ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）系からなる潤滑油をゲル化させる触媒作用がある。このことから、従来の流体動圧軸受モータを高温で長時間使用する状態においては、潤滑油の粘度が徐々に上昇して軸受抵抗の増大を招くため、流体動圧軸受モータの駆動力に要する消費電力が増大すると共に、情報記録媒体の回転性能が劣化するという問題があった。特に、Ｐｂの触媒作用により潤滑油がゼリー状になった場合には、流体動圧軸受部が焼き付いて流体動圧軸受モータの信頼性が低下するという問題があった。
【０００８】
さらに、ステンレス鋼中に存在するＭｎＳは、空気中の水分（Ｈ２Ｏ）と反応しやすく、その量に応じて硫化水素（Ｈ２Ｓ）ガスを多量に発生するものであるため、ステンレス鋼が腐食しやすいという問題があった。
また、前述のＨ２Ｓガスの粒子が情報記録媒体に付着するため、情報記録媒体に記録を書き込む際、もしくは、情報記録媒体から記録を読み出す際に不具合が生じるという問題があった。特に、情報記録媒体が磁気ディスクである場合には、磁気ディスクおよび磁気ヘッドの表面に形成された金属磁性膜を侵食してＨＤＤの記録再生性能が劣化するという問題があった。
【０００９】
なお、このステンレス鋼の腐食現象、および磁気ディスク、磁気ヘッドの侵食現象は反応式により、以下のように表される。
アウトガスの発生は、ＭｎＳ＋２Ｈ２Ｏ→Ｍｎ（ＯＨ）２＋Ｈ２Ｓ、である。そして、磁気ディスクに与える影響とは、Ｃｕ＋２Ｈ２Ｓ→Ｃｕ２Ｓ生成、である。ここで、銅（Ｃｕ）は、前述の金属磁性膜に含まれるものである。そして、Ｃｕ２Ｓは、電気の不良導体であるため電気的接触を劣化させることになる。
【００１０】
また、上述の侵食現象を防止するために、ステンレス鋼の表面に被膜を形成して、Ｈ２Ｓガスの発生を防止するものも提案されているが、小型化・薄型化が要求されている流体動圧軸受モータの各部品に被膜を形成することは困難であり、製品コストが高くなるという問題があった。
さらに、最近では環境保護が問題として取り上げられているため、毒性の強いＰｂやＴｅは、将来的に全廃物質として使用ができなくなる可能性が高いという問題があった。
【００１１】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、高速回転化、回転精度の向上を図ることができ、かつ、環境性に優れた流体動圧軸受モータ、およびこれを備えた情報記録再生装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の流体動圧軸受モータは、略円柱状に形成された円柱部を有する軸体と、該軸体を収容するための軸体挿入穴を有する軸体支持部と、前記軸体と前記軸体挿入穴との間に形成される隙間に液体を充填してなると共に、前記軸体と軸体支持部とをその軸線回りに相対的に回転させた際に前記液体を集めて動圧を発生する動圧発生溝を前記軸体の表面または前記挿入穴の内壁面の少なくとも一方に形成した動圧発生部と、前記軸体または前記軸体支持部のいずれか一方に、固定もしくは一体的に形成されたロータハブとを備えた流体動圧軸受モータであって、前記軸体、前記軸体支持部および前記ロータハブの少なくともいずれか１つが、重量比でＣ：０．００３〜０．０８％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｐ：０．０５〜０．１５％、Ｓ：０．１５〜０．４５％、Ｃｒ：１７〜２０％、Ｎｉ：０．０８〜０．５０％、Ｍｏ：０％より大きく０．５０％以下、Ｃｕ：０．５０〜１．００％、Ｏ：０．０１〜０．０５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的に混入する不純物からなるフェライト系ステンレス鋼から構成されていることを特徴とする。
【００１３】
上述した各元素の重量比を規定した理由を以下に記述する。
Ｃを０．００３〜０．０８％としたのは、Ｃは、基地に固溶されて硬さを上昇させる元素であるが、０．００３％以下の場合には、硬さが不十分となり、製鋼精錬時のコストが著しく増大するためである。また、０．０８％よりも大きい場合には、Cｒ２３Ｃ６、Ｃｒ３Ｃ２、Ｃｒ７Ｃ３、Ｆｅ３Ｃ、（Ｃｒ，Ｆｅ）２３Ｃ６等の炭化物の析出量が増加し、有効Ｃｒ量の減少による耐食性が劣化するためである。
【００１４】
Ｓｉを０．０５〜０．５０％としたのは、Ｓｉは、製鋼精錬時に脱酸元素として添加されるものであるが、０．０５％未満の場合には、脱酸剤としての効果が薄くなるためである。また、０．５％よりも大きい場合には、材料としての靭性が低下し、軸体、軸体支持部およびロータハブの加工性が劣化するためである。
【００１５】
Ｍｎを０．１〜０．５％としたのは、Ｍｎは、快削鋼において、被削性向上に寄与する硫化物系介在物であるＭｎＳを生成するために添加されるが、０．１％未満の場合には、ステンレス鋼の被削性が低下するためである。また、０．５％よりも大きい場合には、Ｈ２Ｓガスの発生量が多くなり、ステンレス鋼が腐食しやすくなるためである。
【００１６】
Ｐは、製鋼精錬の際に混入する不純物元素であるが、ステンレス鋼に固溶することにより、材料の被削性を向上させる有効な元素である。そして、このＰを０．０５〜０．１５％としたのは、０．０５％未満の場合には、被削性の効果得られないためであり、０．１５％より大きい場合には、粒界偏析などにより耐食性、被削性、靭性が劣化するためである。
Ｓは、ＭｎやＣｒの元素とともにサルファイドを生成し、これが鋼中に分散して存在することによって、切削抵抗を低減して工具寿命を改善する元素である。そして、このＳを０．１５〜０．４５％としたのは、０．１５％未満の場合には、切削抵抗が大きくなり、工具寿命の改善を十分に行うことができないためである。また、０．４５％よりも大きい場合には、軸体、軸体支持部およびロータハブの機械的強度の劣化を招き、熱間加工性を害するためである。
【００１７】
Ｃｒは、酸化保護皮膜の生成により耐食性を向上させ、かつ、前述のＳと化合してＣｒＳを作り硫化物の化学的安定度を向上させる元素である。そして、このＣｒを１７〜２０％としたのは、１７％未満の場合には、流体動圧軸受モータを構成する材料としては十分な耐食性が得られないためである。また、２０％よりも大きい場合には、熱間加工性が劣化し、靭性の低下が著しくなるためである。Ｎｉを０．０８〜０．５０％としたのは、Ｎｉは、耐食性を向上させる元素であるが、０．０８％未満の場合には、耐食性の効果が十分に得られないためである。また、０．５％よりも大きい場合には、熱間加工温度域でフェライト相が不安定になり、熱間加工性が悪化するためである。
Ｍｏを０％より大きく０．５０％以下としたのは、Ｍｏが耐食性の向上に非常に有効な元素であるため、その重量比を０％よりも大きくしている。また、Ｍｏは非常に高価であるため、流体動圧軸受モータの製造コストの削減を考慮して、その重量比を０．５０％以下としている。
【００１８】
Ｃｕは、被削性を向上させると共に、耐食性、特に還元性酸環境中での耐食性を向上させる元素である。そして、このＣｕを０．５０〜１．００％としたのは、０．５０％以下の場合には、被削性の効果を十分に発揮できないためである。また、１．００％よりも大きい場合には、粒界偏析などにより耐食性、加工性、靭性が劣化し、焼鈍時の硬さの上昇を招くためである。
Ｏは、製鋼精錬時に不可避的に溶鋼中に存在し、一般にはＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ等により脱酸される元素であるが、Ａｌの酸化物（Ａｌ２Ｏ３）は、前述した硫化物や酸化物（ＳｉＯ２）の生成時の核になり、これら硫化物および酸化物がフェライト系ステンレス鋼の被削性を向上させるために有用であることから、０．０１０％以上としている。一方、０．０５０％以上の場合には、多量の酸化物を生成し過ぎて、逆に被削性が低下するため、Ｏを０．０１０〜０．０５０％としている。
【００１９】
以上のことから、この発明に係る流体動圧軸受モータによれば、被削性に優れるＣｕおよびＯを新たに添加することにより、毒性の強いＰｂやＴｅを含まないフェライト系ステンレス鋼により、寸法精度の高い軸体や軸体支持部やロータハブを容易に形成することができる。
【００２０】
また、流体動圧軸受モータにおいて、前記フェライト系ステンレス鋼のＭｎとＳとの重量比が、０．６≦Ｍｎ／Ｓ≦２．０であることを特徴とする。
この発明に係る流体動圧軸受モータによれば、ステンレス鋼を構成するＭｎおよびＳは、いずれも被削性向上のために必要な元素であるが、Ｍｎ／Ｓを０．６〜２．０としたのは、２．０よりも大きい場合には、硫化物中のＭｎ量が過剰に増大するため、Ｃｒの含有量が減少して硫化物自体の耐食性を十分に得られないためである。すなわち、硫化物であるＭｎＳが増大するため、空気中のＨ２Ｏと反応してＨ２Ｓガスが発生しやすくなり、軸体、軸体支持部やロータハブが腐食しやすくなるためである。また、０．６よりも小さい場合には、Ｍｎの含有量が不足してステンレス鋼の被削性が低下するためである。
【００２１】
また、本発明に係る情報記録再生装置は、前記流体動圧軸受モータを備え、前記ロータハブに、薄板状の情報記録媒体を支持する固定部が設けられていることを特徴とする。
この発明に係る情報記録再生装置によれば、Ｈ２Ｓガスの発生、所謂アウトガスの発生を抑えることができるため、記録面となる情報記録媒体の表面にＨ２Ｓガスの粒子が付着することを抑制できる。また、情報記録媒体が磁気ディスクである場合には、Ｈ２Ｓガスの発生によって磁気ディスクや磁気ヘッドの表面に形成される金属磁性膜が侵食されること抑制できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１から図３はこの発明に係る一実施形態を示す図である。図１に示すように、この実施の形態に係るＨＨＤ（情報記録再生装置）１は、ＨＤＤ１の筐体を構成するベース部材３と、このベース部材３に取り付けられるモータ（流体動圧軸受モータ）５、およびヘッドスタックアッセンブリー（ＨＳＡ）７とを備えている。モータ５は、ステータコイル１１およびロータ部１３を備えている。
ステータコイル１１は、ベース部材３に固定されており、環状に形成されたヨーク１４と、ヨーク１４の内周面側に突出して形成された複数のコア１５と、各コア１５に巻き付けられたコイル１７とから構成されている。コイル１７は、図示しない電源と電気的に接続されており、コア１５およびコイル１７により交番磁界を形成できるようになっている。
【００２３】
ロータ部１３は、有底略円筒状に形成されるロータハブ２１と、ロータハブ２１を回転自在に支持する流体動圧軸受部２３とを備えている。そして、流体動圧軸受部２３は、図２に示すように、軸体２５と、この軸体２５を挿入する軸体挿入穴２７ａを有し、有底略円筒状に形成されたスリーブ２７と、軸体２５と軸体挿入穴２７ａとの隙間に充填された潤滑油（液体）２９とを備えている。この潤滑油２９には、従来と同様に、エステル系、鉱油系、ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）系からなるものが使用されている。
【００２４】
軸体２５は、略円柱状に形成されたラジアル軸部（円柱部）２６と、ラジアル軸部２６の一端部に円板状に形成されたスラスト軸部２８とを備えており、これらラジアル軸部２６とスラスト軸部２８とは一体的に形成されている。なお、ラジアル軸部２６の他端部には、中心軸線Ａ１方向にネジ穴２６ｂが形成されている。
スリーブ２７は、ベース部材３に固定されており、軸体挿入穴２７ａを構成する貫通孔２７ｂを備えたスリーブ本体３１と、貫通孔２７ｂの一端部側を閉塞するカウンタープレート３３とを備えている。
貫通孔２７ｂの一端部側には、スラスト軸部２８が挿入可能となるように、段部２７ｃが形成されている。また、貫通孔２７ｂの他端部側とラジアル軸部２６との間にはキャピラリーシールが施されており、このキャピラリーシールにより軸体２５と軸体挿入穴２７ａとの隙間から潤滑油２９が漏出しないようになっている。
【００２５】
ラジアル軸部２６の外周面（表面）２６ａ、スラスト軸部２８の軸方向端面（表面）２８ａ，２８ｂや、これら外周面２６ａおよび端面２８ａに対向する軸体挿入穴２７ａの内壁面２７ｄ，２７ｅ、およびカウンタープレート３３の表面３３ａには、潤滑油２９を集めるための動圧発生溝２４が形成されており、この動圧発生溝２４は、軸体２５を中心軸線Ａ１回りに回転させた際に、潤滑油２９を所定の隙間に集めて動圧を発生させる。そして、この動圧が軸受の役割を果たし、スリーブ２７に対して軸体２５を回転可能に支持するようになっている。
【００２６】
ロータハブ２１は、図１に示すように、有底略円筒状に形成されており、その底壁部３７の中央部には、中心軸線Ａ１を中心とした貫通孔３７ａが形成されている。このロータハブ２１は、この貫通孔３７ａにラジアル軸部２６の他端部を嵌め込むことにより軸体２５に固定されることになる。この底壁部３７の周縁から突出する円筒壁部３９の外周面３９ａには、環状に形成された永久磁石４１が固定されている。
永久磁石４１は、環状に複数の磁極を配列し、これら各磁極の磁束方向が永久磁石４１の径方向と一致する所謂ラジアル異方性のネオジウム磁石となっている。この永久磁石４１は、ロータハブ２１に固定された状態において、その外周面４１ａとコア１５の先端面１５ａとの間に一定の隙間を有するように位置している。したがって、ステータコイル１１において交番磁界を発生させた際には、この交番磁界が永久磁石４１に作用してロータハブ２１および軸体２５が、中心軸線Ａ１回りに回転することになる。
【００２７】
ロータハブ２１の底壁部３７の周縁には、薄板の円盤状に形成された磁気ディスク（情報記録媒体）９１を支持するための段部（固定部）３７ｂが形成されている。すなわち、この段部３７ｂに磁気ディスク９１の中央に形成された中央孔９１ａを嵌め込むように形成されている。また、軸体２５に形成されたネジ穴２６ｂを利用してクランプ部材３６が軸体２５にネジ止めされており、段部３７ｂと共に磁気ディスク９１を挟み込んでいる。この段部３７ｂおよびクランプ部材３６により、磁気ディスク９１がロータハブ２１に固定され、ロータハブ２１および軸体２５と共に中心軸線Ａ１回りに回転できるようになっている。
【００２８】
ＨＳＡ７は、磁気ヘッド４５、およびこの磁気ヘッド４５を所定の位置に位置決めする揺動手段４７とを備えている。磁気ヘッド４５の表面には、金属磁性膜が形成されており、磁気ディスク９１の情報を記録すると共に磁気ディスク９１に記録された情報を再生できるようになっている。なお、磁気ディスク９１の表面９１ｂおよび裏面９１ｃにも金属磁性膜が形成されており、これにより表面９１ｂおよび裏面９１ｃに情報を記録できるようになっている。
【００２９】
揺動手段４７は、ベース部材３に固定されており、スイングアーム５１を備えている。このスイングアーム５１は、中心軸線Ａ２を中心に揺動するようになっており、その先端部５１ａが、磁気ディスク９１の表面９１ｂおよび裏面９１ｃに沿って中央孔９１ａの周縁部と外周側の周縁部との間で移動可能となっている。なお、前述の磁気ヘッド４５は、磁気ディスク９１の表面９１ｂおよび裏面９１ｃに対向して位置するように、スイングアーム５１の先端部５１ａに固定されている。
【００３０】
また、ステータコイル１１と、磁気ヘッド４５および磁気ディスク９１との間には、円板状に形成された薄板の磁気遮蔽板５３が設けられている。この磁気遮蔽板５３は、ステータコイル１１において発生する交番磁界が磁気ヘッド４５や磁気ディスク９１に到達することを防止するものであり、ベース部材３に固定されている。
【００３１】
以上のように、ＨＤＤ１を構成する部材のうち、軸体２５、スリーブ２７、ロータハブ２１および磁気遮蔽板５３は、表１中に示す実施例のＮｏ．１〜６の化学成分を有するフェライト系ステンレス鋼から形成されている。なお、実施例５，６は、実施例１〜４にセレン（Ｓｅ）を添加したものである。
【００３２】
【表１】
【００３３】
なお、この表１には、従来使用していたフェライト系ステンレス鋼の化学成分も示されている。すなわち、従来例のＮｏ．７は、ＳＵＳ４３０Ｆであり、従来例のＮｏ．８〜１０は、ＳＵＳ４３０Ｆの構成からＣの含有量を減らす共に、Ｐｂ、Ｔｅを添加したものである。
また、比較例のＮｏ．１１，１２は、ＭｎとＳとの重量比Ｍｎ／Ｓに関して実施例のＮｏ．１〜６と異っており、いずれもＭｎ／Ｓが２以上となっている。
これら実施例のＮｏ．１〜６、従来例のＮｏ．７〜１０および比較例のＮｏ．１１，１２について、ＨＤＤ１を構成する部材の被削性、およびＨＤＤ１を構成する部材として必要な化学的性質について、以下の評価試験を行った。その結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】
各部材の被削性は、切削加工後の部材表面の面粗度（Ｒｚ）、切削加工時における切削抵抗および切り屑の排出性により評価を行った。なお、切り屑の排出性は、切削加工の際に排出される切り屑を観察し、切り屑の長さやカール形状、チップ形状等の切り屑の形状によりその優劣を判断した。
ここでの切削加工は、直径１４．９ｍｍである円柱状のステンレス鋼を用い、工具幅４．５ｍｍの超硬バイトにより突切加工を行った。また、この突切加工の試験条件は、切削油を使用せず、切削速度を７０ｍ／ｍｉｎ、送り速度を０．０５ｍｍ／ｒｅｖとした。
【００３６】
また、部材の化学的性質は、Ｈ２Ｓガスの発生に伴う部材の耐食性、部材から発生するＨ２Ｓガスによる磁気ディスク９１の表面９１ａ、裏面９１ｂの侵食性（以下、耐アウトガス性と呼ぶ。）、および毒性の強いＰｂ、Ｔｅの有無による環境性により評価を行った。
ここで、耐食性に関する試験は、脱脂・純水洗浄した試験片を温度８５℃、湿度８５％の恒温槽に１週間入れた後に、試験片表面の腐食状態を目視により観察して、その優劣を判断した。
また、耐アウトガス性に関する試験は、脱脂・純水洗浄した約１インチ角の試験片を磨いた銅線と共に洗浄したガラス瓶に入れて密封し、温度８０℃の恒温槽に２４時間入れた後に、銅線の変化（硫黄成分による変色）を目視により観察して、その優劣を判断した。
【００３７】
この表２の結果によれば、実施例１〜６は、面粗度に関して、０．３μｍ前後の値となっており良好な結果が得られた。また、切削抵抗が少なく、従来例７と同等の良好な結果が得られた。さらに、切り屑が長めのカール形状となっているため、切り屑排出性に関して従来例７よりも良好な結果が得られた。
これは、被削性向上に寄与するＣｒＳやＭｎＳ等の硫化物系介在物に加えて、ＣｕおよびＯをステンレス鋼中に添加したためである。すなわち、ステンレス鋼にＣｕおよびＯを添加した場合には、硫化物系介在物の結晶粒が小さくステンレス鋼中にほぼ均一に分散するため、ステンレス鋼の被削性の向上を図ることができる。
また、実施例１〜６においては、銅線の変化が視認されなかったため、良好な耐食性を有することが確認できた。これは、重量比Ｍｎ／Ｓを２以下に抑えてＭｎＳの含有量を減少させているためであり、これにより、ステンレス鋼を腐食するＨ２Ｓガスの発生が抑制されている。さらに、良好な耐アウトガス性を有する結果が得られたが、これは、前述のＨ２Ｓガスの発生を抑制できるため、Ｈ２Ｓガスの粒子が磁気ディスク９１の表面９１ａや裏面９１ｂに付着することを防止できる。また、このＨ２Ｓガスによって磁気ヘッド４５および磁気ディスク９１の金属磁性膜が侵食されることも防止できる。
【００３８】
なお、実施例５，６は、面粗度に関して実施例１〜４よりも低い値を示しており、Ｓｅを添加することにより加工性の向上を図れることが分かる。
すなわち、Ｓｅは、所謂快削性元素であり、Ｍｎ等の元素とともにセレナイドを生成する元素である。このセレナイドがステンレス鋼中に分散して存在する場合には、切削抵抗をさらに小さくして被削面の粗さを低減させ、工具寿命を改善できる。ただし、Ｓｅの添加量が重量比で０．３０％よりも大きくした場合には、被削性改善効果が飽和になり、また、熱間加工性を阻害するようになる。また、０．１０％よりも小さくした場合には、被削性を向上させる効果が得られないためである。したがって、Ｓｅの重量比は、０．１０〜０．３０％とすることが望ましい。
【００３９】
これに対して、従来例８は、環境性を除いて、ほぼ良好な結果が得られているものの、毒性の強いＰｂ、Ｔｅが含まれているため、環境上好ましくない。
従来例９，１０は、毒性の強いＰｂ、Ｔｅが含まれているため、環境上好ましくないことに加え、面粗度が大きい。これは、ステンレス鋼中の硫化物系介在物の結晶粒が大きくその分布が不均一となり、被削性が低下するためである。
また、比較例１１，１２は、環境性、コストに関しては良好な結果が得られているが、部材の耐食性、および耐アウトガス性に関しては、実施例１〜６や従来例７〜１０に対して劣っている。これは、Ｍｎ／Ｓ比が２以上であることから、耐食性および耐アウトガス性を低下させるＨ２Ｓガスの発生が多くなるためである。
【００４０】
さらに、従来例７は、切削抵抗、切り屑排出性、環境性、コストに関して良好な結果が得られているが、面粗度、耐食性、耐アウトガス性に関しては、実施例１〜６よりも劣っている。これは、前述したように、ステンレス鋼中の硫化物系介在物の結晶粒が実施例１〜６よりも大きいためにその分布が不均一となり、また、Ｍｎ／Ｓが２以上であることから耐食性および耐アウトガス性を低下させるＨ２Ｓガスの発生が多くなるためである。
【００４１】
また、上記の実験に加え、実施例４、従来例７および従来例１０について、超硬バイトによりロータハブ２１の貫通孔３７ａを形成する切削加工試験を行い、貫通孔３７ａの内径寸法を測定した結果を図３に示す。
なお、この切削加工の試験条件は、切削油を使用し、切削速度を６５ｍ／ｍｉｎ、送り速度を０．０１ｍｍ／ｒｅｖとし、目標とする貫通孔３７ａの内径寸法を３．５ｍｍとした。また、内径寸法の測定については、連続して１０００個の貫通孔３７ａを形成した後に、２０個の貫通孔３７ａを形成し、この２０個の貫通孔３７ａの内径寸法を測定した。
【００４２】
この測定結果によれば、従来例７により形成した貫通孔３７ａの内径寸法は、目標寸法３．５ｍｍに対して１μｍ以上のズレが発生している上、加工毎のばらつきも大きい。この結果からは、切削抵抗が大きく、超硬バイトの損傷が大きいことを示しており、従来例７の被削性が悪いことが分かる。
これに対して、実施例４および従来例１０により形成した貫通孔３７ａの内径寸法は、目標寸法３．５ｍｍに対して０．５μｍ以下のズレに収まっている上、加工毎のばらつきも小さい。したがって、これら実施例４および従来例１０は、いずれも優良な被削性を有すると共に、切削抵抗の低減により工具寿命を改善していることもわかる。
【００４３】
上記のように、このモータ５によれば、被削性に優れるＰ、Ｃｕ、Ｏを添加したステンレス鋼によって、寸法精度の高い軸体２５、スリーブ２７およびロータハブ２１を形成でき、特に高い加工精度を要するラジアル軸部２６の直径の寸法管理を切削加工のみにより行うことができるという効果を奏する。
このため、毒性の強いＰｂやＴｅを添加することなく、モータ５の小型化・薄型化を図っても回転速度や回転精度を容易に高めることができる。また、被削性が向上するため、モータ５の製造コストも削減できる。
ただし、Ｐの重量比を０．０５％未満としたり、Ｃｕの重量比を０．５０％未満とした場合には、被削性の向上が不十分である。また、Ｐの重量比を０．１５％より大きくしたり、Ｃｕの重量比を１．００％より大きくした場合には、粒界偏析等によって耐食性、被削性、靭性が劣化するため、Ｐを０．０５〜０．１５％とし、Ｃｕを０．５０〜１．００％とすることが好ましい。また、Ｏの重量比を、０．０１０％未満または０．０５０％とした場合には、被削性の向上が不十分となるため、Ｏを０．０１０〜０．０５０％とすることが好ましい。
【００４４】
また、これら軸体２５、スリーブ２７およびロータハブ２１が、ＰｂやＴｅを含まないフェライト系ステンレス鋼により形成されるため、環境性の向上を図ったモータ５を製造できる。
さらに、エステル系、鉱油系、ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）系からなる潤滑油２９を使用しても、潤滑油２９に触れる軸体２５、スリーブ２７にＰｂが含まれていないため、潤滑油２９の劣化を防止してモータ５の回転精度・回転性能の劣化を防ぐことができ、その信頼性を向上させることができる。
【００４５】
また、軸体２５、スリーブ２７およびロータハブ２１が、０．６≦Ｍｎ／Ｓ≦２．０以下のフェライト系ステンレス鋼から形成されているため、被削性を損なうことなく、ステンレス鋼中に存在するＭｎＳ成分が減少し、Ｈ２Ｓガスの発生を抑制できる。したがって、軸体２５、スリーブ２７やロータハブ２１の耐食性を向上させて、長期間にわたってモータ５を使用することができる。
さらに、このモータ５をＨＤＤ１に設けた場合には、Ｈ２Ｓガスの発生を抑制して耐アウトガス性を向上できるため、磁気ディスク９１の表面にＨ２Ｓガスの粒子が付着し、磁気ヘッド４５および磁気ディスク９１の金属磁性膜が侵食されることを防止できる。
【００４６】
また、ステータコイル１１と磁気ヘッド４５および磁気ディスク９１との間に配される磁気遮蔽板５３が、ヒステリシスが少なく鉄損の小さい実施例１〜６のフェライト系ステンレス鋼から形成されているため、磁気ヘッド４５および磁気ディスク９１にステータコイル１１の交番磁界の影響が及ぶことが無い。以上のことから、磁気ディスク９１に記録を書き込む際、もしくは、磁気ディスク９１から記録を読み出す際の不具合を防止することができる。
さらに、この磁気遮蔽板５３は、耐食性および耐アウトガス性に優れるため、長期間にわたって安定して使用することが可能となり、ＨＤＤ１の信頼性向上を図ることができる。
さらに、軸体２５は、被削性に優れているステンレス鋼により形成されているため、ＨＤＤ１の小型化を図っても、磁気ディスク９１の固定に利用する軸体２５のネジ穴２６ｂも容易に形成することが可能となる。
【００４７】
なお、上記の実施形態においては、軸体２５とスリーブ２７との隙間に潤滑油２９を充填するとしたが、これに限ることはなく、少なくとも液体によりスリーブ２７に対してロータハブ２１および軸体２５を回転自在とする構成であればよい。したがって、例えば、潤滑油２９の代わりに水を使用するとしてもよい。
また、磁気ディスク９１に限ることはなく、例えば、光ディスクであってもよい。この構成の場合には、スイングアーム５１の先端部５１ａには、磁気ヘッド４５の代わりに、光ディスクに情報を記録すると共に光ディスクに記録された情報を再生する光ピックアップを設ければよい。また、この場合には、磁気遮蔽板５３を特に設けなくても構わない。
【００４８】
また、軸体２５とロータハブ２１とは、各々別個に形成するとしたが、図４に示すように、実施例１〜６のフェライト系ステンレス鋼を用いて一体的に形成するとしても構わない。すなわち、実施例１〜６のステンレス鋼の場合には、被削性に関して優れているため、軸体２５とロータハブ２１とを一体的に形成しても加工精度を向上させることができ、ロータハブ２１に対する軸体２５の直角度の精度をも大幅に向上させることができる。
したがって、上記の構成の場合には、ロータハブ２１とスリーブ２７との隙間Ｒ１の寸法精度を向上させることもできる。このことから、互いに対向するロータハブ２１の底面３７ａやスリーブ２７の他端部側の端面２７ｆに動圧発生溝を形成すると共に、この隙間Ｒ１に潤滑油２９を満たして、スラスト方向（中心軸線Ａ１方向）の軸受部を構成しても良い。
【００４９】
また、この軸受部を構成する場合には、スラスト軸部２８やこれに対向する軸体挿入穴２７ａの内壁面に動圧発生溝を形成する必要が無くなる。したがって、軸体２５を構成するラジアル軸部２６およびスラスト軸部２８を一体的に形成する必要がなくなり、各々別個に形成してもよい。すなわち、例えば、ラジアル軸部２６の一端部側に突出部２６ｃを形成すると共に、スラスト軸部２８に突出部２６ｃに嵌合する貫通孔２８ｃを形成しても構わない。
また、軸体２５をスリーブ２７に対して回転させるとしたが、これに限ることはなく、スリーブを軸体に対して回転させるとしても良い。すなわち、例えば、軸体をベース部材３に固定し、軸体を軸体挿入穴に入れるようにスリーブを重ねる。この場合には、スリーブに磁気ディスクや光ディスクを固定するためのロータハブを取り付ける、もしくは、一体的に形成すればよい。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の流体動圧軸受モータによれば、被削性に優れるＰ、Ｓ、ＣｕおよびＯを添加したステンレス鋼によって寸法精度の高い軸体や軸体支持部やロータハブを形成できるため、モータの小型化・薄型化を図っても、モータの回転速度や回転精度を容易に高めることができる。また、被削性が向上するため、モータの製造コストも削減できる。
また、軸体や軸体支持部やロータハブが、毒性の強いＰｂやＴｅを含まないフェライト系ステンレス鋼により形成されるため、環境性に優れたモータを製造できる。
【００５２】
さらに、液体がエステル系、鉱油系、ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）系の潤滑油であっても、潤滑油に触れる軸体や軸体支持部を、Ｐｂを含まないステンレス鋼により形成できるため、潤滑油の劣化を防止して流体動圧軸受モータの回転精度・回転性能の劣化を防ぐことができ、その信頼性を向上させることができる。
また、軸体、軸体支持部やロータハブを、０．６≦Ｍｎ／Ｓ≦２．０以下のフェライト系ステンレス鋼から形成することにより、被削性を損なうことなく、ステンレス鋼中に存在するＭｎＳ成分が減少し、Ｈ２Ｓガスの発生を抑制できる。したがって、軸体、軸体支持部やロータハブの耐食性を向上させて、長期間にわたってモータを使用することができる。
【００５３】
また、この流体動圧軸受モータを情報記録再生装置に設けた場合には、Ｈ２Ｓガスの発生を防止できるため、情報記録媒体にＨ２Ｓガスの粒子が付着することを防止して、情報記録媒体に記録を書き込む際、もしくは、記録媒体から記録を読み出す際の不具合を防止することができる。すなわち、情報記録再生装置の耐アウトガス性を向上させることができる。また、情報記録媒体が磁気ディスクである場合には、磁気ディスク表面が侵食されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態に係るモータを備えたＨＤＤを示す断面図である。
【図２】 図１のＨＤＤにおいて、流体動圧軸受部を示す拡大断面図である。
【図３】 切削加工により形成したロータハブの貫通孔の内径寸法を比較するグラフである。
【図４】 他の実施形態に係るＨＤＤにおいて、流体動圧軸受部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ ＨＤＤ（情報記録再生装置）
５ モータ（流体動圧軸受モータ）
２１ ロータハブ
２４ 動圧発生溝
２５ 軸体
２６ ラジアル軸部（円柱部）
２６ａ 外周面（表面）
２７ スリーブ（軸体支持部）
２７ｄ，２７ｅ 内壁面
２８ａ，２８ｂ 端面（表面）
２９ 潤滑油（液体）
３７ｂ 段部（固定部）
９１ 磁気ディスク（情報記録媒体）
Ａ１ 中心軸線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid dynamic bearing motor that rotatably supports a shaft body or a shaft body support portion by dynamic pressure of a liquid filled in a gap between the shaft body support portion and the shaft body, and the fluid dynamic pressure bearing motor. The present invention relates to a provided recording medium driving device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an information recording medium such as a magnetic disk or an optical disk is driven at a predetermined rotational speed in a hard disk device (hereinafter referred to as an HDD) mounted on a terminal device such as a stationary personal computer or a portable laptop computer. A motor is provided.
As the motor for the above application, a motor using a so-called fluid dynamic pressure bearing for a bearing portion is used. That is, for example, in the HDD, the recording density of the information recording medium tends to increase more and more, and accordingly, it is required to increase the rotation speed and rotation accuracy of the information recording medium. In order to meet this requirement, it is suitable to use a fluid dynamic bearing motor that is excellent in high-speed rotation bearing characteristics. In recent years, there has been an increasing demand for miniaturization and thinning of the fluid dynamic bearing motor so that the HDD can be mounted on small information home appliances such as mobile phones and digital cameras.
[0003]
The fluid dynamic pressure bearing motor includes a rotor hub for fixing an annular permanent magnet and mounting an information recording medium, a stator coil disposed to face the inner peripheral surface of the permanent magnet, and the rotor hub rotatable with respect to the stator coil. And a fluid dynamic pressure bearing portion to be supported.
The fluid dynamic pressure bearing section fills the gap between the shaft body, the bottomed cylindrical shaft body support section having a shaft body insertion hole for rotatably inserting the shaft body, and the surface of the shaft body and the shaft body insertion hole. Lubricating oil. A dynamic pressure generating groove is formed on the surface of the shaft body and the inner wall surface of the shaft body insertion hole facing the shaft body.
Further, the stator coil is fixed to the outer peripheral surface side of the shaft body support portion. The rotor hub is integrally fixed to the shaft body, and can rotate with respect to the stator coil and the shaft body support portion together with the shaft body.
As the lubricating oil, ester-based, mineral oil-based, and polyalphaolefin (PAO) -based ones are generally used.
[0004]
Stainless steel is often used as a material used for each member such as a shaft body, a shaft body support portion, and a rotor hub constituting the fluid dynamic pressure bearing motor from the viewpoint of corrosion resistance and wear resistance. However, since the rotor hub and the shaft body need to be made of a material having a linear expansion coefficient substantially equal to that of the information recording medium, SUS430F, which is a ferritic stainless steel, is generally used.
In addition, each of these members requires high dimensional accuracy as the fluid dynamic pressure bearing motor becomes smaller and thinner, so the materials constituting each member include machinability, rolling workability, and distraction processing. It is required to have excellent properties. In addition, the improvement of machinability, rolling workability, and distraction workability is very effective for reducing product cost.
Further, since the gap between the shaft body and the shaft body support portion corresponds to a portion that generates dynamic pressure, a particularly high accuracy is required for the outer diameter of the shaft body. Since it was difficult to manage the dimensions, grinding was performed after cutting.
[0005]
From the above, conventionally, as a material for a fluid dynamic bearing motor, sulfur (S), lead (Pb), tellurium (Te), manganese (Mn) is added to the structure of SUS430F, and carbon (C) The stainless steel having a low content and excellent machinability and rolling workability is employed (for example, see Patent Document 1). Note that S and Mn added to the stainless steel are present in the material as manganese sulfite (MnS).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-298899 A (second page)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, Pb added to stainless steel has a catalytic action that gels lubricating oil composed of ester, mineral oil, and polyalphaolefin (PAO). Therefore, when the conventional fluid dynamic pressure bearing motor is used at a high temperature for a long time, the viscosity of the lubricating oil gradually increases to increase the bearing resistance. Therefore, it is necessary for the driving force of the fluid dynamic pressure bearing motor. There is a problem that power consumption increases and rotational performance of the information recording medium deteriorates. In particular, when the lubricating oil becomes jelly-like due to the catalytic action of Pb, there is a problem that the fluid dynamic pressure bearing portion is seized and the reliability of the fluid dynamic pressure bearing motor is lowered.
[0008]
Furthermore, MnS present in the stainless steel is the moisture in the air (H 2 It reacts easily with O), and hydrogen sulfide (H 2 S) Since a large amount of gas is generated, there is a problem that stainless steel is easily corroded.
In addition, the aforementioned H 2 Since the S gas particles adhere to the information recording medium, there is a problem that a problem occurs when the recording is performed on the information recording medium or when the recording is read from the information recording medium. In particular, when the information recording medium is a magnetic disk, there is a problem that the recording / reproducing performance of the HDD deteriorates due to erosion of the metal magnetic film formed on the surface of the magnetic disk and the magnetic head.
[0009]
The corrosion phenomenon of stainless steel and the erosion phenomenon of the magnetic disk and the magnetic head are expressed as follows by the reaction equation.
Outgassing is caused by MnS + 2H 2 O → Mn (OH) 2 + H 2 S. The effect on the magnetic disk is Cu + 2H. 2 S → Cu 2 S generation. Here, copper (Cu) is included in the metal magnetic film described above. And Cu 2 Since S is a defective conductor of electricity, the electrical contact is deteriorated.
[0010]
In order to prevent the above erosion phenomenon, a film is formed on the surface of the stainless steel, and H 2 Although it has been proposed to prevent the generation of S gas, it is difficult to form a coating on each component of a fluid dynamic bearing motor that is required to be reduced in size and thickness, resulting in an increase in product cost. There was a problem.
Furthermore, since environmental protection has recently been taken up as a problem, there has been a problem that highly toxic Pb and Te are likely not to be used as abolished substances in the future.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is a fluid dynamic bearing motor that can achieve high-speed rotation and improve rotational accuracy, and is excellent in environmental performance, and information including the same. An object of the present invention is to provide a recording / reproducing apparatus.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The fluid dynamic pressure bearing motor of the present invention includes a shaft body having a cylindrical portion formed in a substantially cylindrical shape, a shaft body support portion having a shaft body insertion hole for receiving the shaft body, the shaft body, and the shaft The gap formed between the shaft body insertion hole is filled with liquid, and when the shaft body and the shaft body support portion are relatively rotated around the axis, the liquid is collected and dynamic pressure is collected. The dynamic pressure generating groove for generating the pressure is fixed to or integrated with either the dynamic pressure generating portion formed on at least one of the surface of the shaft body or the inner wall surface of the insertion hole, and the shaft body or the shaft body support portion. A hydrodynamic pressure bearing motor having a rotor hub formed in a mechanical manner, wherein at least one of the shaft body, the shaft body support portion, and the rotor hub has a weight ratio of C: 0.003 to 0.08. %, Si: 0.05 to 0.50%, Mn: 0.1 to 0.5%, P 0.05 to 0.15%, S: 0.15 to 0.45%, Cr: 17 to 20%, Ni: 0.08 to 0.50%, Mo: more than 0% and 0.50% or less, Cu: 0.50-1.00%, O: 0.01-0.05%, the balance is made of ferritic stainless steel made of Fe and impurities inevitably mixed To do.
[0013]
The reason for defining the weight ratio of each element described above will be described below.
C is 0.003 to 0.08% because C is an element that is dissolved in the base to increase the hardness, but if it is 0.003% or less, the hardness is insufficient. This is because the cost for refining steelmaking is significantly increased. On the other hand, if it is larger than 0.08%, Cr 23 C 6 , Cr 3 C 2 , Cr 7 C 3 , Fe 3 C, (Cr, Fe) 23 C 6 This is because the precipitation amount of carbides such as these increases and the corrosion resistance due to the decrease in the effective Cr amount deteriorates.
[0014]
The reason why Si is set to 0.05 to 0.50% is that Si is added as a deoxidizing element during steelmaking refining. This is because it becomes thinner. Moreover, when larger than 0.5%, it is because the toughness as a material falls and the workability of a shaft body, a shaft body support part, and a rotor hub deteriorates.
[0015]
The reason why Mn is 0.1 to 0.5% is that Mn is added to produce MnS, which is a sulfide inclusion that contributes to improvement of machinability in free-cutting steel. If it is less than 1%, the machinability of the stainless steel is lowered. On the other hand, if it is larger than 0.5%, H 2 This is because the amount of S gas generated increases and stainless steel is easily corroded.
[0016]
P is an impurity element mixed during steelmaking refining, but is an effective element that improves the machinability of the material by dissolving in stainless steel. And, the reason why the P is set to 0.05 to 0.15% is that when it is less than 0.05%, the machinability effect cannot be obtained, and when it is greater than 0.15%, This is because corrosion resistance, machinability, and toughness deteriorate due to grain boundary segregation.
S is an element that produces sulfide together with the elements of Mn and Cr and is dispersed in the steel, thereby reducing cutting resistance and improving tool life. The reason why S is set to 0.15 to 0.45% is that when it is less than 0.15%, the cutting resistance increases, and the tool life cannot be sufficiently improved. Moreover, when larger than 0.45%, it is because the deterioration of the mechanical strength of a shaft body, a shaft body support part, and a rotor hub is caused, and hot workability is impaired.
[0017]
Cr is an element that improves the corrosion resistance by forming an oxidation protective film, and combines with the aforementioned S to form CrS and improve the chemical stability of sulfides. The reason why Cr is 17 to 20% is that when it is less than 17%, sufficient corrosion resistance as a material constituting the fluid dynamic bearing motor cannot be obtained. Moreover, when larger than 20%, hot workability deteriorates and the fall of toughness becomes remarkable. The reason why Ni is set to 0.08 to 0.50% is that Ni is an element that improves corrosion resistance, but when it is less than 0.08%, the effect of corrosion resistance cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if it is larger than 0.5%, the ferrite phase becomes unstable in the hot working temperature range, and the hot workability deteriorates.
The reason why Mo is set to be larger than 0% and 0.50% or less is that the weight ratio is made larger than 0% because Mo is an element that is very effective in improving the corrosion resistance. Moreover, Mo is very expensive, so that the weight ratio is set to 0.50% or less in consideration of the reduction in the manufacturing cost of the fluid dynamic bearing motor.
[0018]
Cu is an element that improves machinability and also improves corrosion resistance, particularly corrosion resistance in a reducing acid environment. The reason why Cu is set to 0.50 to 1.00% is that when it is 0.50% or less, the machinability effect cannot be sufficiently exhibited. Moreover, when larger than 1.00%, it is because corrosion resistance, workability, and toughness will deteriorate by grain boundary segregation etc., and will raise the hardness at the time of annealing.
O is inevitably present in molten steel during steelmaking refining, and is generally an element that is deoxidized by Si, Mn, Al, etc. 2 O 3 ) Is a sulfide or oxide (SiO 2 ), And these sulfides and oxides are useful for improving the machinability of ferritic stainless steel, so 0.010% or more. On the other hand, in the case of 0.050% or more, a large amount of oxide is generated, and machinability is conversely reduced, so O is made 0.010 to 0.050%.
[0019]
From the above, according to the fluid dynamic bearing motor according to the present invention, by adding Cu and O which are excellent in machinability, the ferritic stainless steel containing no strong Pb or Te, A highly accurate shaft body, shaft body support portion, and rotor hub can be easily formed.
[0020]
In the fluid dynamic bearing motor, the weight ratio of Mn and S of the ferritic stainless steel is 0.6 ≦ Mn / S ≦ 2.0.
According to the fluid dynamic bearing motor according to the present invention, Mn and S constituting the stainless steel are both elements necessary for improving machinability, but Mn / S is set to 0.6 to 2.0. The reason for this is that when the ratio is larger than 2.0, the amount of Mn in the sulfide increases excessively, so that the content of Cr decreases and the corrosion resistance of the sulfide itself cannot be sufficiently obtained. . That is, since MnS which is a sulfide increases, H in the air 2 H reacts with O 2 This is because S gas is easily generated, and the shaft body, the shaft body support portion, and the rotor hub are easily corroded. Moreover, when it is smaller than 0.6, the Mn content is insufficient, and the machinability of the stainless steel is lowered.
[0021]
The information recording / reproducing apparatus according to the present invention includes the fluid dynamic pressure bearing motor, and the rotor hub is provided with a fixing portion that supports a thin plate-like information recording medium.
According to the information recording / reproducing apparatus of the present invention, H 2 Since generation of S gas, that is, outgassing can be suppressed, H is formed on the surface of the information recording medium serving as a recording surface. 2 It can suppress that the particle | grains of S gas adhere. When the information recording medium is a magnetic disk, H 2 The generation of S gas can suppress the erosion of the metal magnetic film formed on the surface of the magnetic disk or the magnetic head.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 are views showing an embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 1, an HHD (information recording / reproducing apparatus) 1 according to this embodiment includes a base member 3 constituting a housing of the HDD 1 and a motor (fluid dynamic pressure bearing motor) attached to the base member 3. 5 and a head stack assembly (HSA) 7. The motor 5 includes a stator coil 11 and a rotor unit 13.
The stator coil 11 is fixed to the base member 3, and has a yoke 14 that is formed in an annular shape, a plurality of cores 15 that are formed to protrude toward the inner peripheral surface of the yoke 14, and a coil that is wound around each core 15. 17. The coil 17 is electrically connected to a power source (not shown), and an alternating magnetic field can be formed by the core 15 and the coil 17.
[0023]
The rotor portion 13 includes a rotor hub 21 formed in a substantially cylindrical shape with a bottom, and a fluid dynamic pressure bearing portion 23 that rotatably supports the rotor hub 21. As shown in FIG. 2, the fluid dynamic pressure bearing portion 23 includes a shaft body 25, a shaft body insertion hole 27 a into which the shaft body 25 is inserted, and a sleeve 27 formed in a substantially cylindrical shape with a bottom. And a lubricating oil (liquid) 29 filled in a gap between the shaft body 25 and the shaft body insertion hole 27a. As this lubricating oil 29, those made of ester, mineral oil, and polyalphaolefin (PAO) are used as in the prior art.
[0024]
The shaft body 25 includes a radial shaft portion (cylindrical portion) 26 formed in a substantially cylindrical shape, and a thrust shaft portion 28 formed in a disk shape at one end portion of the radial shaft portion 26, and these radial shafts The portion 26 and the thrust shaft portion 28 are integrally formed. A screw hole 26b is formed at the other end portion of the radial shaft portion 26 in the direction of the central axis A1.
The sleeve 27 is fixed to the base member 3, and includes a sleeve body 31 having a through hole 27b that constitutes a shaft body insertion hole 27a, and a counter plate 33 that closes one end of the through hole 27b. .
A step portion 27c is formed on one end portion side of the through hole 27b so that the thrust shaft portion 28 can be inserted. Further, a capillary seal is provided between the other end side of the through hole 27b and the radial shaft portion 26, and the lubricating oil 29 leaks from the gap between the shaft body 25 and the shaft body insertion hole 27a by this capillary seal. It is supposed not to.
[0025]
The outer peripheral surface (surface) 26a of the radial shaft portion 26, the axial end surfaces (front surfaces) 28a and 28b of the thrust shaft portion 28, and the inner wall surfaces 27d and 27e of the shaft body insertion hole 27a facing the outer peripheral surface 26a and the end surface 28a, Further, a dynamic pressure generating groove 24 for collecting the lubricating oil 29 is formed on the surface 33a of the counter plate 33. The dynamic pressure generating groove 24 is formed when the shaft body 25 is rotated around the central axis A1. Then, the lubricating oil 29 is collected in a predetermined gap to generate a dynamic pressure. The dynamic pressure serves as a bearing, and the shaft body 25 is rotatably supported with respect to the sleeve 27.
[0026]
As shown in FIG. 1, the rotor hub 21 is formed in a substantially cylindrical shape with a bottom, and a through hole 37 a centering on the central axis A <b> 1 is formed at the center of the bottom wall portion 37. The rotor hub 21 is fixed to the shaft body 25 by fitting the other end portion of the radial shaft portion 26 into the through hole 37a. An annular permanent magnet 41 is fixed to the outer peripheral surface 39 a of the cylindrical wall portion 39 protruding from the peripheral edge of the bottom wall portion 37.
The permanent magnet 41 is a so-called radial anisotropic neodymium magnet in which a plurality of magnetic poles are arranged in an annular shape and the magnetic flux direction of each of the magnetic poles coincides with the radial direction of the permanent magnet 41. When the permanent magnet 41 is fixed to the rotor hub 21, the permanent magnet 41 is positioned so as to have a certain gap between the outer peripheral surface 41 a and the front end surface 15 a of the core 15. Therefore, when an alternating magnetic field is generated in the stator coil 11, the alternating magnetic field acts on the permanent magnet 41, and the rotor hub 21 and the shaft body 25 rotate around the central axis A1.
[0027]
On the periphery of the bottom wall portion 37 of the rotor hub 21, a step portion (fixed portion) 37 b for supporting a magnetic disk (information recording medium) 91 formed in a thin disk shape is formed. That is, it is formed so that a center hole 91a formed at the center of the magnetic disk 91 is fitted into the stepped portion 37b. A clamp member 36 is screwed to the shaft body 25 using a screw hole 26b formed in the shaft body 25, and the magnetic disk 91 is sandwiched together with the stepped portion 37b. The magnetic disk 91 is fixed to the rotor hub 21 by the step portion 37b and the clamp member 36, and can be rotated around the central axis A1 together with the rotor hub 21 and the shaft body 25.
[0028]
The HSA 7 includes a magnetic head 45 and swinging means 47 for positioning the magnetic head 45 at a predetermined position. A metal magnetic film is formed on the surface of the magnetic head 45 so that information on the magnetic disk 91 can be recorded and information recorded on the magnetic disk 91 can be reproduced. Note that metal magnetic films are also formed on the front surface 91b and the back surface 91c of the magnetic disk 91, so that information can be recorded on the front surface 91b and the back surface 91c.
[0029]
The swing means 47 is fixed to the base member 3 and includes a swing arm 51. The swing arm 51 swings about the central axis A2, and the tip 51a of the swing arm 51 extends along the front surface 91b and the back surface 91c of the magnetic disk 91 and the peripheral edge of the central hole 91a. It is possible to move between departments. The magnetic head 45 described above is fixed to the front end portion 51a of the swing arm 51 so as to be opposed to the front surface 91b and the back surface 91c of the magnetic disk 91.
[0030]
In addition, a thin magnetic shielding plate 53 formed in a disk shape is provided between the stator coil 11 and the magnetic head 45 and the magnetic disk 91. The magnetic shielding plate 53 prevents the alternating magnetic field generated in the stator coil 11 from reaching the magnetic head 45 and the magnetic disk 91, and is fixed to the base member 3.
[0031]
As described above, among the members constituting the HDD 1, the shaft body 25, the sleeve 27, the rotor hub 21, and the magnetic shielding plate 53 are No. 1 in the examples shown in Table 1. It is formed from a ferritic stainless steel having 1 to 6 chemical components. In Examples 5 and 6, selenium (Se) was added to Examples 1 to 4.
[0032]
[Table 1]
[0033]
Table 1 also shows chemical components of conventionally used ferritic stainless steel. That is, the conventional example No. 7 is SUS430F. Nos. 8 to 10 are obtained by reducing the content of C from the structure of SUS430F and adding Pb and Te.
Moreover, No. of the comparative example. Nos. 11 and 12 are Nos. In Examples regarding the weight ratio Mn / S of Mn and S. 1 to 6, and Mn / S is 2 or more in any case.
No. of these examples. 1 to 6, Nos. 7 to 10 and Comparative Example No. 11 and 12, the following evaluation tests were performed on the machinability of the members constituting the HDD 1 and the chemical properties necessary for the members constituting the HDD 1. The results are shown in Table 2.
[0034]
[Table 2]
[0035]
The machinability of each member was evaluated by the surface roughness (Rz) of the surface of the member after cutting, the cutting resistance at the time of cutting, and the chip dischargeability. In addition, the chip | tip discharge | emission property observed the chip discharged | emitted in the case of cutting, and judged the superiority / inferiority by the shape of chips, such as the length of a chip, a curl shape, and a chip | tip shape.
For the cutting process, a cylindrical stainless steel having a diameter of 14.9 mm was used, and a parting process was performed using a carbide tool having a tool width of 4.5 mm. Moreover, the test conditions of this parting-off process did not use cutting oil, the cutting speed was 70 m / min, and the feed speed was 0.05 mm / rev.
[0036]
The chemical properties of the members are H 2 Corrosion resistance of members due to generation of S gas, H generated from members 2 The evaluation was performed based on the erosion property (hereinafter referred to as outgas resistance) of the front surface 91a and the back surface 91b of the magnetic disk 91 by S gas and the environmental property by the presence or absence of highly toxic Pb and Te.
Here, the test regarding corrosion resistance is performed by observing the corrosion state of the surface of the test piece visually after placing the degreased and pure water-washed test piece in a thermostatic bath at 85 ° C. and 85% humidity for one week. It was judged.
In addition, the test for outgas resistance was performed by putting a test piece of about 1 inch square degreased and washed with pure water into a glass bottle cleaned with a polished copper wire, and putting it in a thermostatic bath at a temperature of 80 ° C. for 24 hours. The change of the copper wire (discoloration due to the sulfur component) was visually observed to determine its superiority or inferiority.
[0037]
According to the results in Table 2, Examples 1 to 6 have values of about 0.3 μm with respect to the surface roughness, and good results were obtained. Moreover, there was little cutting resistance and the favorable result equivalent to the prior art example 7 was obtained. Furthermore, since the chip has a long curl shape, a better result than the conventional example 7 was obtained with respect to the chip discharge performance.
This is because Cu and O are added to the stainless steel in addition to sulfide inclusions such as CrS and MnS that contribute to improving machinability. That is, when Cu and O are added to stainless steel, the crystal grains of sulfide inclusions are small and are dispersed almost uniformly in the stainless steel, so that the machinability of the stainless steel can be improved.
Moreover, in Examples 1-6, since the change of the copper wire was not visually recognized, it has confirmed that it had favorable corrosion resistance. This is because the MnS content is reduced by reducing the weight ratio Mn / S to 2 or less. 2 Generation of S gas is suppressed. Furthermore, a result with good outgas resistance was obtained, which is the same as that described above. 2 Since the generation of S gas can be suppressed, H 2 S gas particles can be prevented from adhering to the front surface 91a and back surface 91b of the magnetic disk 91. This H 2 It is possible to prevent the magnetic head 45 and the metal magnetic film of the magnetic disk 91 from being eroded by the S gas.
[0038]
In addition, Example 5, 6 has shown the value lower than Examples 1-4 regarding surface roughness, and it turns out that workability can be improved by adding Se.
That is, Se is a so-called free-cutting element and is an element that generates selenide together with an element such as Mn. When this selenide is dispersed in the stainless steel, the cutting resistance can be further reduced to reduce the roughness of the work surface and improve the tool life. However, when the amount of Se added is greater than 0.30% by weight, the machinability improving effect becomes saturated and hot workability is inhibited. Moreover, it is because the effect which improves a machinability is not acquired when it makes it smaller than 0.10%. Therefore, the weight ratio of Se is desirably 0.10 to 0.30%.
[0039]
On the other hand, the conventional example 8 is not preferable in terms of environment because Pb and Te, which are highly toxic, are contained, although almost good results are obtained except for environmental properties.
Since Conventional Examples 9 and 10 contain highly toxic Pb and Te, in addition to being unfavorable to the environment, the surface roughness is large. This is because the crystal grains of the sulfide inclusions in the stainless steel are large and the distribution thereof is non-uniform, and the machinability is lowered.
In Comparative Examples 11 and 12, good results have been obtained with respect to environmental performance and cost, but with respect to the corrosion resistance and outgas resistance of the members, compared with Examples 1 to 6 and Conventional Examples 7 to 10. Inferior. This is because the Mn / S ratio is 2 or more, so that the corrosion resistance and the outgas resistance are reduced. 2 This is because the generation of S gas increases.
[0040]
Furthermore, although the conventional example 7 has obtained favorable results with respect to cutting resistance, chip discharge performance, environmental performance, and cost, it is inferior to Examples 1 to 6 in terms of surface roughness, corrosion resistance, and outgas resistance. ing. This is because, as described above, since the crystal grains of sulfide inclusions in stainless steel are larger than those in Examples 1 to 6, the distribution is non-uniform, and Mn / S is 2 or more. H to reduce corrosion resistance and outgas resistance 2 This is because the generation of S gas increases.
[0041]
Further, in addition to the above-described experiment, a cutting test for forming the through hole 37a of the rotor hub 21 with a carbide tool was performed on Example 4, Conventional Example 7 and Conventional Example 10, and the inner diameter dimension of the through hole 37a was measured. Is shown in FIG.
The cutting test conditions were such that cutting oil was used, the cutting speed was 65 m / min, the feed speed was 0.01 mm / rev, and the inner diameter of the target through-hole 37a was 3.5 mm. Regarding the measurement of the inner diameter, after continuously forming 1000 through holes 37a, 20 through holes 37a were formed, and the inner diameters of the 20 through holes 37a were measured.
[0042]
According to this measurement result, the inner diameter dimension of the through-hole 37a formed according to the conventional example 7 has a deviation of 1 μm or more with respect to the target dimension of 3.5 mm, and there is a large variation in processing. This result shows that the cutting resistance is large and the carbide tool is greatly damaged, and it is understood that the machinability of the conventional example 7 is poor.
On the other hand, the inner diameter dimension of the through hole 37a formed by the fourth embodiment and the conventional example 10 is within 0.5 μm or less with respect to the target dimension of 3.5 mm, and the variation in each processing is small. Therefore, it can also be seen that both Example 4 and Conventional Example 10 have excellent machinability and improved tool life by reducing cutting resistance.
[0043]
As described above, according to the motor 5, the shaft body 25, the sleeve 27, and the rotor hub 21 with high dimensional accuracy can be formed from stainless steel to which P, Cu, and O, which have excellent machinability, are added. Therefore, there is an effect that the dimensional management of the diameter of the radial shaft portion 26 that requires a large number of diameters can be performed only by cutting.
For this reason, even if the motor 5 is reduced in size and thickness without adding toxic Pb or Te, the rotation speed and the rotation accuracy can be easily increased. Further, since the machinability is improved, the manufacturing cost of the motor 5 can be reduced.
However, when the weight ratio of P is less than 0.05% or the weight ratio of Cu is less than 0.50%, the machinability is not sufficiently improved. Further, when the weight ratio of P is greater than 0.15% or the weight ratio of Cu is greater than 1.00%, corrosion resistance, machinability, and toughness deteriorate due to grain boundary segregation or the like. Is preferably 0.05 to 0.15%, and Cu is preferably 0.50 to 1.00%. Further, when the weight ratio of O is less than 0.010% or 0.050%, improvement of machinability becomes insufficient, so O may be made 0.010 to 0.050%. preferable.
[0044]
Further, since the shaft body 25, the sleeve 27, and the rotor hub 21 are made of ferritic stainless steel not containing Pb or Te, the motor 5 with improved environmental performance can be manufactured.
Further, even when the lubricating oil 29 made of ester, mineral oil, or polyalphaolefin (PAO) is used, the shaft 25 and the sleeve 27 that come into contact with the lubricating oil 29 do not contain Pb. Deterioration can be prevented to prevent the rotation accuracy and rotation performance of the motor 5 from deteriorating, and its reliability can be improved.
[0045]
Further, since the shaft body 25, the sleeve 27, and the rotor hub 21 are made of ferritic stainless steel of 0.6 ≦ Mn / S ≦ 2.0 or less, they exist in the stainless steel without impairing the machinability. MnS component is reduced, H 2 Generation of S gas can be suppressed. Therefore, the corrosion resistance of the shaft body 25, the sleeve 27, and the rotor hub 21 can be improved, and the motor 5 can be used over a long period of time.
Further, when this motor 5 is provided in the HDD 1, H 2 Since the outgas resistance can be improved by suppressing the generation of S gas, H on the surface of the magnetic disk 91 2 It is possible to prevent the S gas particles from adhering and eroding the magnetic magnetic film of the magnetic head 45 and the magnetic disk 91.
[0046]
In addition, since the magnetic shielding plate 53 disposed between the stator coil 11 and the magnetic head 45 and the magnetic disk 91 is formed from the ferritic stainless steel of Examples 1 to 6 with low hysteresis and low iron loss, The magnetic head 45 and the magnetic disk 91 are not affected by the alternating magnetic field of the stator coil 11. From the above, it is possible to prevent problems when writing a record on the magnetic disk 91 or reading a record from the magnetic disk 91.
Furthermore, since this magnetic shielding plate 53 is excellent in corrosion resistance and outgas resistance, it can be used stably over a long period of time, and the reliability of the HDD 1 can be improved.
Further, since the shaft body 25 is made of stainless steel having excellent machinability, the screw hole 26b of the shaft body 25 used for fixing the magnetic disk 91 can be easily formed even if the HDD 1 is downsized. It becomes possible to form.
[0047]
In the above embodiment, the lubricating oil 29 is filled in the gap between the shaft body 25 and the sleeve 27. However, the present invention is not limited to this, and at least the liquid is used to connect the rotor hub 21 and the shaft body 25 to the sleeve 27. Any configuration that allows rotation is acceptable. Therefore, for example, water may be used instead of the lubricating oil 29.
Further, the magnetic disk 91 is not limited, and may be an optical disk, for example. In the case of this configuration, instead of the magnetic head 45, an optical pickup that records information on the optical disk and reproduces the information recorded on the optical disk may be provided at the tip 51a of the swing arm 51. In this case, the magnetic shielding plate 53 may not be provided.
[0048]
Moreover, although the shaft body 25 and the rotor hub 21 are formed separately from each other, as shown in FIG. 4, they may be integrally formed using the ferritic stainless steels of Examples 1 to 6. That is, since the stainless steels of Examples 1 to 6 are excellent in machinability, the machining accuracy can be improved even if the shaft body 25 and the rotor hub 21 are integrally formed. The accuracy of the squareness of the shaft body 25 with respect to can also be greatly improved.
Therefore, in the case of the above configuration, the dimensional accuracy of the gap R1 between the rotor hub 21 and the sleeve 27 can be improved. For this reason, a dynamic pressure generating groove is formed on the bottom surface 37a of the rotor hub 21 and the end surface 27f on the other end side of the sleeve 27 facing each other, and the gap R1 is filled with the lubricating oil 29 so that the thrust direction (center axis A1 Direction) bearing portion.
[0049]
Further, when the bearing portion is configured, it is not necessary to form a dynamic pressure generating groove on the inner surface of the thrust shaft portion 28 or the shaft body insertion hole 27a facing the thrust shaft portion 28. Therefore, it is not necessary to integrally form the radial shaft portion 26 and the thrust shaft portion 28 constituting the shaft body 25, and they may be formed separately. That is, for example, the protrusion 26 c may be formed on one end side of the radial shaft portion 26, and the through hole 28 c that fits into the protrusion 26 c may be formed on the thrust shaft portion 28.
Although the shaft body 25 is rotated with respect to the sleeve 27, the present invention is not limited to this, and the sleeve may be rotated with respect to the shaft body. That is, for example, the shaft body is fixed to the base member 3, and the sleeve is overlapped so that the shaft body is inserted into the shaft body insertion hole. In this case, a rotor hub for fixing the magnetic disk or optical disk to the sleeve may be attached or formed integrally.
[0050]
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the fluid dynamic bearing motor of the present invention, a shaft body, a shaft body support portion, and a rotor hub with high dimensional accuracy are made of stainless steel to which P, S, Cu, and O, which are excellent in machinability, are added. Therefore, even if the motor is reduced in size and thickness, the rotation speed and rotation accuracy of the motor can be easily increased. In addition, since the machinability is improved, the manufacturing cost of the motor can be reduced.
In addition, since the shaft body, the shaft body support portion, and the rotor hub are formed of ferritic stainless steel that does not contain highly toxic Pb or Te, a motor with excellent environmental performance can be manufactured.
[0052]
Furthermore, even if the liquid is an ester-based, mineral oil-based, or polyalphaolefin (PAO) -based lubricating oil, the shaft body and the shaft body supporting portion that come into contact with the lubricating oil can be formed from stainless steel that does not contain Pb. It is possible to prevent the deterioration of the oil, to prevent the deterioration of the rotation accuracy and the rotation performance of the fluid dynamic pressure bearing motor, and to improve the reliability.
Further, by forming the shaft body, the shaft body support portion and the rotor hub from ferritic stainless steel of 0.6 ≦ Mn / S ≦ 2.0 or less, it exists in the stainless steel without impairing the machinability. MnS component decreases, H 2 Generation of S gas can be suppressed. Therefore, the corrosion resistance of the shaft body, the shaft body support portion and the rotor hub can be improved, and the motor can be used for a long time.
[0053]
When this fluid dynamic bearing motor is provided in an information recording / reproducing apparatus, H 2 Since the generation of S gas can be prevented, the information recording medium has H 2 By preventing the S gas particles from adhering, it is possible to prevent problems when writing the record on the information recording medium or reading the record from the recording medium. That is, the outgas resistance of the information recording / reproducing apparatus can be improved. Further, when the information recording medium is a magnetic disk, the magnetic disk surface can be prevented from being eroded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an HDD including a motor according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view showing a fluid dynamic pressure bearing portion in the HDD of FIG. 1;
FIG. 3 is a graph comparing inner diameter dimensions of through holes of a rotor hub formed by cutting.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a fluid dynamic pressure bearing portion in an HDD according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
1 HDD (information recording and playback device)
5 Motor (fluid dynamic pressure bearing motor)
21 Rotor hub
24 Dynamic pressure generating groove
25 shaft body
26 Radial shaft (cylindrical part)
26a Outer peripheral surface (surface)
27 Sleeve (shaft support)
27d, 27e inner wall
28a, 28b End face (surface)
29 Lubricating oil (liquid)
37b Step (fixed part)
91 Magnetic disk (information recording medium)
A1 center axis
