JP2011165286A - ディスク駆動装置の生産方法及びその生産方法により生産されたディスク駆動装置 - Google Patents

ディスク駆動装置の生産方法及びその生産方法により生産されたディスク駆動装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ディスク駆動装置の清浄度を向上し、磁気ヘッドがトレースするときの磁気ヘッドと記録ディスクとの隙間を小さくした場合にTA障害の発生率を低く保つことのできる技術を提供する。
【解決手段】ディスク駆動装置の生産方法は、クリーンルーム101内でハブ20に少なくとも軸受ユニット48を組み付けてサブアセンブリを組み立てる組立工程と、軸受ユニット48に潤滑剤を注入する注入工程110と、ハブ20に洗浄液203を吐出する洗浄液吐出工程210と、ハブ20に吐出した洗浄液203を吸入する洗浄液吸入工程220と、サブアセンブリを密封材に封入する密封工程400と、を含む。
【選択図】図4

Description

本発明は、軸受ユニットを備えるディスク駆動装置の生産方法及びその生産方法により生産されたディスク駆動装置に関する。
近年、HDD(Hard Disk Drive)などのディスク駆動装置は、小型化および大容量化が求められるようになった。例えば磁気的にデータを記録するディスク駆動装置は、記録トラックを有する記録ディスクを高速で回転させておき、磁気ヘッドがその記録トラックの上を僅かな隙間を保って浮上しながら、データのリードおよびライトを実行する。このようなディスク駆動装置を小型化および大容量化するためには、記録トラックの幅を狭くする必要がある。また、この記録トラックの幅の狭小化に伴い、磁気ヘッドと記録ディスクとの隙間をさらに狭くする必要が生じている。その磁気ヘッドと記録ディスクとの隙間は例えば、10nm以下の極めて狭い隙間にすることが求められている。
また、ディスク駆動装置の小型化のため、磁気ヘッドに磁気抵抗効果型素子(以下、「MR素子」という)が用いられている。その一方で、MR素子が微少な隙間で用いられることにより、サーマルアスペリティ障害(以下、「TA障害」という)やヘッドクラッシュ障害が磁気ヘッドに発生するおそれがある。具体的にTA障害とは、磁気ヘッドの浮上トレース中にMR素子に記録ディスクの表面上の微小な異物が接触して、それらの異物の運動エネルギーによりMR素子に瞬間的に熱が生じ、MR素子が瞬間的に加熱または冷却されて、MR素子の抵抗値が瞬間的に変動し、変動した抵抗値が再生信号にノイズとして重畳され、正確な再生信号の読み出しが阻害されてしまうことをいう。
本発明者による検討の結果、TA障害はディスク駆動装置の内部に付着していた0.1μm〜数μm程度の異物(以下、「パーティクル」particleという)が、振動や空気の流れなどにより、記録ディスクの表面に付着することにより発生しているとの知見を得た。ここで特許文献1には、ベース部材などの各種部品を洗浄する洗浄装置が記載されている。
特開平7−124529号公報
しかし、ディスク駆動装置を構成するたとえばハブや軸受ユニットなどの部材を洗浄したとしても、ハブに軸受ユニットを結合した後に軸受ユニットに潤滑剤を含ませる場合には、その潤滑剤がハブに付着することがある。例えば、組み立て設備や工具又は作業者の手先に付着していた潤滑剤がハブに移る場合がある。ハブに付着した潤滑剤はパーティクルとなりうる。
このように組み付け時に付着したパーティクルは、従来のディスク駆動装置の生産方法では除去できず、一般的なディスク駆動装置の内部の清浄度の水準は低かった。パーティクルが多く残留すると、磁気ヘッドが浮上する隙間を小さくした場合にTA障害の発生率が高くなり、ディスク駆動装置の小型化および大容量化の障害となっていた。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ディスク駆動装置の清浄度を向上し、磁気ヘッドがトレースするときの磁気ヘッドと記録ディスクとの隙間を小さくした場合にTA障害の発生率を低く保つことのできる技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様のディスク駆動装置の生産方法は、クリーンルーム内でハブに少なくとも軸受ユニットを組み付けてサブアセンブリを組み立てる組立工程と、軸受ユニットに潤滑剤を注入する注入工程と、ハブに洗浄液を吐出する洗浄液吐出工程と、ハブに吐出した洗浄液を吸入する洗浄液吸入工程と、サブアセンブリを密封材に封入する密封工程と、を含む。
この態様によると、生産工程においてディスク駆動装置に付着したパーティクルを低減でき、TA障害の発生率を低減することができる。
本発明によれば、ディスク駆動装置の清浄度が向上され、磁気ヘッドがトレースするときの磁気ヘッドと記録ディスクとの隙間を小さくした場合にTA障害の発生率を低く保つことのできる。
実施形態に係るディスク駆動装置の内部構成を説明する説明図である。 実施形態に係るディスク駆動装置の断面図である。 実施形態に係るディスク駆動装置の第1サブアセンブリを示す断面図である。 実施形態に係るディスク駆動装置の生産方法の各工程を示す図である。 実施形態に係るディスク駆動装置の生産方法の洗浄液吐出工程および洗浄液吸入工程を示す図である。 従来の生産方法で生産されたディスク駆動装置の清浄度を示す図である。 実施形態に係るディスク駆動装置の生産方法で生産されたディスク駆動装置の清浄度を示す図である。
以下、本発明を好適な実施の形態(以下実施形態という)をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
実施形態に係るディスク駆動装置は、記録ディスクを搭載するハードディスクドライブ(単にHDDという場合もある)として好適に用いられる。またディスク駆動装置がHDDであってもよい。
図1は、実施形態に係るディスク駆動装置100の内部構成を説明する説明図である。なお、図1のディスク駆動装置100は、内部構成を露出させるためにカバーを取り外した状態を示している。
ベース部材10の上面には、ブラシレスモータ114、アーム軸受部116、ボイスコイルモータ118および記録ディスク120が載置される。ブラシレスモータ114は、記録ディスク120を載置するためのハブ20を回転可能に支持し、例えば磁気的にデータを記録可能な記録ディスク120を回転駆動する。ブラシレスモータ114は、例えばスピンドルモータとすることができる。ブラシレスモータ114はU相、V相、W相からなる3相の駆動電流により駆動される。アーム軸受部116は、スイングアーム122を可動範囲AB内でスイング自在に支持する。ボイスコイルモータ118は外部からの制御データにしたがってスイングアーム122をスイングさせる。スイングアーム122の先端には磁気ヘッド124が取り付けられている。ディスク駆動装置100が稼働状態にある場合、磁気ヘッド124はスイングアーム122のスイングに伴って記録ディスク120の表面を僅かな隙間を介して可動範囲AB内を移動し、データをリードおよびライトする。なお、図1において、点Aは記録ディスク120の最外周の記録トラックの位置に対応する点であり、点Bは記録ディスク120の最内周の記録トラックの位置に対応する点である。スイングアーム122は、ディスク駆動装置100が停止状態にある場合には記録ディスク120の外周脇に設けられる待避位置に移動してもよい。
図2は、実施形態に係るディスク駆動装置100の断面図である。図2は、シャフト22の軸方向に沿った断面である。ディスク駆動装置100は、固定体Sおよび回転体Rを含む。固定体Sは、ベース部材10、ステータコア12、ハウジング14およびスリーブ16を含む。回転体Rは、ハブ20、シャフト22、マグネット24およびスラスト部材26を含む。
ハウジング14は、溝14a、底部14b、円筒部14c、開放端部14dおよび外周面14eを有する。スリーブ16は、内周面16a、周状張出部16bおよび円筒部16cを有する。ステータコア12には、コイル18が巻きつけられている。ハブ20は、中央孔20a、円筒下垂部20b、外周壁部20c、外延部20dおよび台座部20fを有する。シャフト22は、段部22a、先端部22bおよび外周面22cを有する。スラスト部材26は、スラスト上面26a、スラスト下面26b、下垂部26c、内周面26dおよびフランジ部26eを有する。なお、以下の説明では、全体として、便宜上説明図に示された下方を下と、上方を上と表現する。
ベース部材10は、中心孔10bと、該中心孔10bの上方に設けられ、該中心孔10bより内径が大きい円筒部10aと、ベース延在部10dとを有する。また、ベース部材10は、中心孔10bによってハウジング14を保持するとともに、ハウジング14を環囲する円筒部10aの外周側にステータコア12を固着する。なお、ハウジング14の外周と円筒部10aの内周とが対向する間に第2領域部42が形成されている。第2領域部42は環状の空間である。ベース部材10は、アルミダイキャストを切削加工するか、または、アルミ板またはニッケルメッキを施した鉄板をプレス加工して形成される。
ステータコア12は、ケイ素鋼板等の磁性材を積層した後に、表面に電着塗装や粉体塗装等による絶縁コーティングを施して形成される。また、ステータコア12は、円環部とそこから外方向に突出する複数の突極を有するリング状であり、各突極にはコイル18が巻回されている。突極数は、例えばディスク駆動装置100が3相駆動であれば9極とされる。コイル18の巻き線端末は、ベース部材10の底面に配設されたFPC(フレキシブル基板)上に半田付けされている。所定の駆動回路によりFPCを通じて3相の略正弦波状の電流がコイル18に通電されると、コイル18はステータコア12の突極に回転磁界を発生する。そして、マグネット24の駆動用磁極と、当該回転磁界との相互作用により回転駆動力が生じて、回転体Rが回転する。
なお、リング状のマグネット24の下端面と隙間を介して対向するベース部材10上の位置に吸引プレート44が固定されている。吸引プレート44は、リング状の部材であり、軟磁性材料で例えば冷間圧延鋼板や珪素鋼板をプレスすることで形成される。吸引プレート44の表面には防錆のためにたとえばニッケルメッキが施される。吸引プレート44はマグネット24と間に軸方向の磁気吸引力を生じる。つまり、吸引プレート44は回転体Rがベース部材10に引き寄せられる方向の吸引力を生じさせる。そして、回転体Rの回転時に後述するラジアル動圧発生部RBおよびスラスト動圧発生部SBを含む軸受構造による浮上力と吸引力と回転体R全体に働く重力との三者がバランスして、周囲の部材と非接触で回転体Rが回転する。
ハウジング14は、スリーブ16を環囲する円筒部14cと、ハブ20側に設けられ軸方向端面を有する開放端部14dと、開放端部14dとは反対側の端部を密閉する底部14bとを有し、略カップ状に形成される。このような形状のハウジング14は、スリーブ16の下端を塞ぎ、かつスリーブ16の上端を開放端部14dより上方に突出させるように配置される。なお、底部14bと円筒部14cとは一体に形成されてもよいし、底部14bと円筒部14cとを別々の部材で形成して両者を固着してもよい。ハウジング14は、銅系の合金、粉末冶金による焼結合金、ステンレスのほか、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドなどの樹脂材料によって形成されてもよい。ハウジング14が樹脂材料で形成される場合は、ディスク駆動装置100の静電気除去性能を確保するため、ハウジング14の固有抵抗が10の6乗(Ω・m)以下となるよう、樹脂材料に例えばカーボン繊維等を含ませて構成することが望ましい。
ハウジング14の内周面には、溝14aが軸方向に形成されている。この溝14aは、円筒部14c内にスリーブ16を嵌合させた際、ハウジング14の両端を連結する連通孔となる。この連通孔は、潤滑剤28が充填されることによって連通路Iとなる。溝14aの断面形状は、凹んだ円弧状または矩形状とする。
スリーブ16は、ハウジング14の内周面に接着または圧入により固着され、ベース部材10の中心孔10bと同軸に固定されている。また、スリーブ16は、シャフト22を収納して支承する円筒部16cと、円筒部16cのハブ20側の端部において径方向外側に延在された周状張出部16bと、を結合した形状である。スリーブ16の内周面16aはシャフト22を囲む。スリーブ16の内周面16aとシャフト22の外周面22cとの間にはラジアル空間部が形成され、このラジアル空間部においてラジアル動圧を発生させる第1ラジアル動圧発生部RB1と第2ラジアル動圧発生部RB2が設けられる。周状張出部16bと円筒部16cとは一体に形成されてもよいし、周状張出部16bと円筒部16cとを別々の部材で形成して両者を固着してもよい。なお、周状張出部16bとハウジング14の開放端部14dとの間に第1領域部40が形成されている。第1領域部40は環状の空間である。スリーブ16は、銅系の合金、粉末冶金による焼結合金、ステンレス等で形成できる。スリーブ16は、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドなどの樹脂材料によって形成されてよい。スリーブ16を樹脂材料で形成する場合は、ディスク駆動装置100の静電気除去性能を確保するため、スリーブ16の固有抵抗が10の6乗(Ω・m)以下となるよう、樹脂材料は例えばカーボン繊維等を含ませて構成されることが望ましい。
ハブ20は、中心部分に設けられた中央孔20aと、中央孔20aを囲むように設けられた円筒下垂部20bと、円筒下垂部20bの外側に配設される外周壁部20cと、外周壁部20cの下部に径方向に外延された外延部20dとを含んで構成される。ハブ20は、略カップ状の形状を有し、軟磁性を有し、例えばSUS430F等の鉄鋼材料が用いられる。ハブ20は、鉄鋼板をプレス加工や切削加工などにより加工されて、所定の形状に形成される。例えば、大同特殊鋼株式会社が供給する商品名DHS1のステンレスはアウトガスが少なく、加工容易である点でハブ20の材料として好ましい。また、同様に商品名DHS2のステンレスはさらに耐食性が良好な点でハブ20の材料としてより好ましい。
ハブ20の円筒下垂部20bの内周面にはスラスト部材26が固着される。外周壁部20cの内周面にはマグネット24が固着される。ここで、マグネット24は、ベース部材10に固着されたステータコア12の突極と径方向に対向し、シャフト22と同軸に固着される。記録ディスク120は、その中心部分の孔が外周壁部20cの外周面に係合して外延部20dに載置される。
シャフト22は、ハブ20の中央孔20aに固着される。ここで、組み立ての際、中央孔20aにシャフト22が圧入される。シャフト22の外周面には段部22aが設けられ、ハブ20は段部22aにより軸方向下向きの移動を規制されるとともに、所定の直角度でシャフト22と一体化される。シャフト22は、スリーブ16に内挿される。シャフト22はステンレス材により形成される。
スラスト部材26は、スリーブ16を環囲するフランジ部26eと、ハウジング14を環囲する下垂部26cとを有する。ここで、フランジ部26eの一部は、円筒下垂部20bの内壁に接着剤で固着され、下垂部26cは、フランジ部26eの外縁部分に結合されるとともに円筒下垂部20bの内壁に接着剤で固着される。つまり、下垂部26cの外周面は円筒下垂部20bの内周面に接着により固着されている。このようにして、フランジ部26eは、スリーブ16の円筒部16cの外周を、隙間を介して囲み、かつ周状張出部16bの下方に狭い隙間を介して配置される。さらに、スラスト部材26は、ハブ20と一体的に回転するが、その際、フランジ部26eは、第1領域部40内で回転し、下垂部26cは、第2領域部42内で回転する。
フランジ部26eは、図2に示すように、スラスト上面26aとスラスト下面26bとを有し、軸方向に薄い形状を有する。また、下垂部26cは、フランジ部26eの外周端から軸方向下向きに延びる。スラスト下面26bとハウジング14の開放端部14dの上端面とで第1スラスト動圧発生部SB1を構成し、スラスト上面26aと周状張出部16bの下面とで第2スラスト動圧発生部SB2を構成する。スラスト部材26は、フランジ部26eと下垂部26cとを結合して形成されており、図2に示すように、アルファベットのLの大文字を上下逆にしたいわば逆L字形状の断面を有する。下垂部26cの内周面26dは、フランジ部26eが形成されている側とは逆側に向かって径が小さくなるテーパー状を有しており、後述するキャピラリーシール部TSを形成する。このようなスラスト部材26は、例えば、板状の金属材料にプレス加工等を施すことにより容易かつ安価に形成できる。また、プレス加工等では、スラスト部材26が小型で薄くなっても良好な寸法精度で作成できる。その結果、ディスク駆動装置100の小型化や軽量化に寄与できる。
スラスト部材26は、スラスト動圧発生部を構成する他に、回転体Rが固定体Sから抜けることを防止する機能を有する。衝撃によって、回転体Rと固定体Sとが相対的に移動すると、フランジ部26eは周状張出部16bの下面と接触する。その結果、スラスト部材26は、固着されている円筒下垂部20bから外れる方向に応力を受ける。下垂部26cと円筒下垂部20bの接合距離が短いと、接合強度が弱くなるので、小さな衝撃でも、接合が破壊される可能性が高くなる。つまり、下垂部26cと円筒下垂部20bとの接合距離を長くするほど、衝撃に強くなる。
一方、フランジ部26eが厚くなると、キャピラリーシール部TSが短くなり、キャピラリーシール部TSにおいて保持可能な潤滑剤28の容量が小さくなる。そのため、衝撃によって、潤滑剤28が飛散すると潤滑剤不足となる可能性がある。このような潤滑剤不足によって、流体動圧軸受は機能を低下させられ、焼き付きなどの機能不全が生じやすくなる。そのため実施形態のディスク駆動装置100は、フランジ部26eを薄くすることによって、キャピラリーシール部TSを上下方向に長くしている。その結果、保持可能な潤滑剤28の量が大きくなり、衝撃によって潤滑剤28が飛散しても容易には潤滑剤不足とならないように構成している。つまり、スラスト部材26の軸方向の距離は、下垂部26cに対して長く、フランジ部26eに対して短くなるようにしている。また、保持可能な潤滑剤28の量が大きいから、潤滑剤28が蒸発し減耗しても容易には潤滑剤不足とならない。
マグネット24は、外周壁部20cの内周面に固着されて、ステータコア12の外周に対向するように狭い隙間を介して設けられる。また、マグネット24は、Nd−Fe−B(ネオジウム−鉄−ボロン)系の材料で形成され、表面には電着塗装やスプレー塗装が施され、内周側は周方向に12極の駆動用着磁が施されている。
次に、ディスク駆動装置100の動圧軸受について説明する。ラジアル方向の動圧軸受は複数のラジアル動圧発生部を有し、複数のラジアル動圧発生部は、シャフト22の外周面22cと、スリーブ16の内周面16aと、両者の間隙に充填されたオイル等の潤滑剤28と、を含んで構成される。第1ラジアル動圧発生部RB1および第2ラジアル動圧発生部RB2は、ラジアル方向の動圧を発生して回転体Rを支持する。第1ラジアル動圧発生部RB1と第2ラジアル動圧発生部RB2は、対向する外周面22cと内周面16aとの少なくとも一方に動圧を発生させるための第1ラジアル動圧溝、第2ラジアル動圧溝を有する。
一方、スラスト方向の動圧軸受は、図2に示すように、第1スラスト動圧発生部SB1および第2スラスト動圧発生部SB2を有する。第1スラスト動圧発生部SB1および第2スラスト動圧発生部SB2は、軸方向の間隙の少なくとも一方の面に、動圧を発生させるためのスラスト動圧溝(図示せず)を有する。このスラスト動圧溝は、例えばスパイラル状またはラジアル動圧溝と同様のヘリングボーン状に形成される。スラスト動圧発生部SBは、回転体Rの回転にともなって、全体としては潤滑剤28をキャピラリーシール部TSから軸受内部に送り込む方向であるポンプイン方向の動圧を発生し、この圧力により軸方向の力、つまり浮上力を回転体Rに作用させる。第1ラジアル動圧発生部RB1、第2ラジアル動圧発生部RB2、第1スラスト動圧発生部SB1おける第2スラスト動圧発生部SB2における間隙に充填された潤滑剤28は、互いに共用されるとともに、キャピラリーシール部TSによりシールされて外部への漏出が防止されている。
キャピラリーシール部TSは、ハウジング14の外周面14eとスラスト部材26の内周面26dとによって構成されている。外周面14eは、下方に向かうにしたがって小径となるような傾斜面を有する。一方、これに対向する内周面26dも、下方に向かうにしたがって小径となるような傾斜面を有する。このような構成によって、外周面14eおよび内周面26dは、それらの隙間が下方に向かうにしたがって拡がるような、キャピラリーシール部TSを形成する。ここで、キャピラリーシール部TSの途中に、潤滑剤28と外気との境界面(以下、場合により「気液界面」という)が位置するように、潤滑剤28の充填量が設定されているので、毛細管現象により潤滑剤28は、このキャピラリーシール部TSによりシールされる。その結果、潤滑剤28の外部への漏出が防止されている。潤滑剤28は、第1ラジアル動圧発生部RB1、第2ラジアル動圧発生部RB2、第1スラスト動圧発生部SB1、第2スラスト動圧発生部SB2を形成する空間、ハウジング14とスラスト部材26との間の空間、周状張出部16bとハブ20との間の空間等を含む潤滑剤保持部に充填される。ベース部材10とハブ20との間に形成される領域に流体動圧軸受の潤滑剤保持部の気液界面が設けられている。
また、前述のごとく、キャピラリーシール部TSは、外側の傾斜面である内周面26dが下方に向かうにしたがって小径となるように設定されている。そのため、回転体Rの回転にともない潤滑剤28に対して潤滑剤保持部の内部方向に移動させるように遠心力が作用するので、外部への潤滑剤28の漏出がより確実に防止される。
連通路Iにより第1ラジアル動圧発生部RB1の上端と第2ラジアル動圧発生部RB2の下端が連通されているので、双方の圧力バランスが崩れても、すぐに復帰可能であり、全体の圧力バランスが良好に維持される。また、回転体Rに外部から力が加わるなどの外乱によって、ラジアル動圧発生部およびスラスト動圧発生部における動圧のバランスが崩れても、即座に圧力が平均化してバランスが維持される。その結果、固定体Sに対する回転体Rの浮上量が安定し、信頼性の高いディスク駆動装置100が得られる。
図3は、実施形態に係るディスク駆動装置100の第1サブアセンブリ50を示す断面図である。第1サブアセンブリ50は、ディスク駆動装置100の生産過程での途中の状態である。第1サブアセンブリ50はハウジング14、スリーブ16、シャフト22、マグネット24およびスラスト部材26を有する軸受ユニットにハブ20を結合して、組み立てられる。
第1サブアセンブリ50は、ハウジング14、スリーブ16、ハブ20、シャフト22、マグネット24およびスラスト部材26を含んで構成される。また、第1サブアセンブリ50は、第1ラジアル動圧発生部RB1、第2ラジアル動圧発生部RB2、第1スラスト動圧発生部SB1、第2スラスト動圧発生部SB2、キャピラリーシール部TS、および連通路Iを有する。
コイル18とステータコア12とを組み込んだベース部材10の中心孔10bに、第1サブアセンブリ50のハウジング14を接着または圧入により固着した状態を、ディスク駆動装置100の第2サブアセンブリという。つまり、第2サブアセンブリは、ベース部材10、ステータコア12、コイル18および第1サブアセンブリ50を備え、ディスク駆動装置100の生産過程での途中の状態である。そして、ディスク駆動装置100は、第2サブアセンブリに対して、記録ディスク120、磁気ヘッド124、スイングアーム122、アーム軸受部116、ボイスコイルモータ118および全体を覆うカバーを取り付けて完成される。第1サブアセンブリ50のハブ20または第2サブアセンブリのハブ20は洗浄の対象となる。
図4は、実施形態に係るディスク駆動装置100の生産方法の各工程を示す図である。図4では、図面左側から図面右側に向かって生産工程が進行されている。ディスク駆動装置100の生産工程は、第1サブアセンブリ組立工程105、潤滑剤28の注入工程110、洗浄液吐出工程210、洗浄液吸入工程220、第2サブアセンブリ組立工程230、乾燥工程300および密封工程400を含む。クリーンルーム101内には清浄空気が満たされている。
搬送装置102がクリーンルーム101内に設けられている。例えば搬送装置102は、ベルトコンベアである。ハブ20やベース部材10などが搬入口(不図示)からクリーンルーム101に入れられる。第1サブアセンブリ組立工程105では、ハブ20に少なくとも軸受ユニット48を組み付けて第1サブアセンブリ50が組み立てられる。注入工程110では、第1サブアセンブリ50に潤滑剤28が注入される。なお、潤滑剤28は、ハブ20を結合する前の軸受ユニット48に含ませる場合もある。
次に、第1サブアセンブリ50は、搬送手段により洗浄液吐出工程210に搬送される。洗浄液吐出工程210では、吐出口202からハブ20に洗浄液203を吐出する。この洗浄液203の沸点は大気圧下で40℃以上である場合に蒸発による減耗が少ない点で好ましい。また洗浄液203の沸点は大気圧下で90℃以下である場合に揮発容易で除去しやすい点で好ましい。
洗浄液203は、ヘキサンなどの炭化水素系洗浄液の他種々の洗浄液であってよい。例えばイソプロパノールなどのアルコール系の洗浄液を用いると、毒性が低く引火点が比較的高い点で有利である。洗浄液203にパーティクルが含まれている場合がある。これに対応して洗浄液203のパーティクルは、吐出される前に除去される。例えば適切なフィルターにより洗浄液203を濾過すれば、パーティクルが第1サブアセンブリ50に付着する可能性が軽減される点で好ましい。ここで低温の洗浄液203で洗浄すると、ハブ20上に残留する潤滑剤28の粘度が上昇し、潤滑剤28の除去が難しくなることがある。このため、潤滑剤28の粘度の上昇を抑えるために、洗浄液203の温度は20℃以上とすることが望ましい。また、洗浄液203自体の蒸発を抑えるため、洗浄液203の温度は40℃以下とすることが好ましい。ここで、図5を用いて洗浄液吐出工程210と洗浄液吸入工程220について具体的に説明する。
図5は、実施形態に係るディスク駆動装置100の生産方法の洗浄液吐出工程210および洗浄液吸入工程220を示す図である。本図は、ハブ20の上面に洗浄液203を吐出し、その洗浄液203を吸入している状態を示す。ハブ20にパーティクルが付かないように、吐出口202および吸入口204はハブ20に対して非接触に配置される。
洗浄液吐出工程210において、洗浄液203の吐出口202をハブ20の所定の位置に狙いを定めて配置し、吐出口202から洗浄液203を吐出する。これによりハブ20の所望の位置に効率的に洗浄液203を吐出できる。
また、本発明者は、TA障害の主な発生原因は、記録ディスク120をハブ20に載置した際に記録ディスク120が接触する領域に付着したパーティクルであるとの知見を得た。そこで、洗浄液吐出工程210において、記録ディスク120をハブ20に載置する際に記録ディスク120が接触するハブ20の領域に、少なくとも洗浄液203が到達するよう洗浄液203を吐出する。これにより、TA障害の要因となるパーティクルを効率的に除去することができる。実施形態においては、少なくとも外延部20dと、外延部20dに連設された外周壁部20cの外周面と、に洗浄液203が到達するようにする。さらに洗浄液203はハブ20の上面の半分以下の領域に到達するように吐出されてよい。
ハブ20に洗浄液203を吐出する際に、洗浄液203がハブ20の上面を径方向外向きおよび周方向に向かって拡がるように、ハブ20を矢印205示す方向に回転させる。ハブ20は、吐出口202から吐出された洗浄液203が吸入口204に向かうように回転される。これにより、洗浄のムラが軽減され、ハブ20の全体が洗浄できる点で有利である。
なお、ハブ20の回転速度は100r/m以上であれば、洗浄液203がハブ20上で拡がる効果が確保される。また、ハブ20の回転速度を500r/m以上とすると作業時間が短くなる点で有利である。また、ハブ20の回転速度を1000r/m以上とすると一層作業時間が短くなる点で有利である。また、ハブ20の回転速度はディスク駆動装置100の予め定めた実使用回転速度以下とすることで、軸受ユニット48を損傷する可能性が軽減される点で好ましい。
なお、ハブ20に洗浄液203を吐出する際に、ハブ20は振動を与えられてよい。これにより、ハブ20上の洗浄液203が拡がり、洗浄のムラを軽減することができる。また、振動によってパーティクルがはがれやすくなり、効率的に洗浄することができる。
図4に示すように、洗浄液吐出工程210において、洗浄液203を吐出する際にハブ20を傾けた状態にする。ハブ20の回転と組み合わせることで、洗浄液203に一方向への流動性を与え、洗浄液203を効率的に吸入口204に向かわせることができる。また、洗浄のムラを軽減できる。このハブ20を傾斜の角度は5度以上で洗浄液203がハブ20上を流れる効果が確保される。また、この傾斜の角度は45度以下とすることで、洗浄液203が急速に流れることなく、ハブ20上を効率的に流れる点で好ましい。
次に、洗浄液吸入工程220において、洗浄液203の吸入口204をハブ20の所定の位置に狙いを定めて配置し、吸入口204によって洗浄液203を吸入する。この吸入口204は真空ノズルである。実施形態では、吐出した洗浄液203が拡散して流れてくる方向に吸入口204を設けて洗浄液203を吸入する。これにより、ハブ20に付着した潤滑剤28が洗浄液203と共に吸入口204に吸入されて除去される。また、真空ノズルである吸入口204の周辺は気圧が低下するため、洗浄液203の沸点が低下して揮発を促進できる。吸入口204の大きさはハブ20の半径以上であってよい。これにより、拡散する洗浄液203を容易に吸い取ることができる。
吐出口202と吸入口204とが離れすぎていると、洗浄液203が遠心力などにより飛散することがある。図5に示すように、吐出口202および吸入口204は、ハブ20の上面を半分に分割した領域のいずれか一方の上方にともに位置するように配置される。これにより、洗浄液203の外部への飛散量が低減できる。さらに好ましくは、吸入口204は、吐出口202を基準としてハブ20の回転方向に略120度以内の範囲のハブ20上方の領域に配置されてよい。なお、この吐出口202および吸入口204の開口部の中心がその位置を示す。
洗浄後、次に第1サブアセンブリ50は、第2サブアセンブリ組立工程230を行う搬送装置103に移動される。第2サブアセンブリ組立工程230では、ベース部材10の中心孔10bに第1サブアセンブリ50のハウジング14の外周面が嵌め合わされ、たとえば接着または圧入により固着されて第2サブアセンブリ60が組み立てられる。搬送装置103に、ベース部材10が載せられて搬送され、そのベース部材10にステータコア12およびコイル18が組み付けられ、次に、第1サブアセンブリ50が組み付けられる。なお、前述した洗浄液吐出工程210と洗浄液吸入工程220はこの第2サブアセンブリ60に対して実施されてもよい。これにより、第2サブアセンブリ組立工程230においてハブ20に付着したパーティクルも除去できる。
洗浄液吸入工程220後にハブ20の表面に洗浄液203が残留すると、残留した洗浄液203がハブ20と反応して、ハブ20の表面を変質させることがある。この変質したハブ20の表面の部分が、剥離してパーティクルとなり、TA障害の原因となることがある。そこで実施形態に係るディスク駆動装置100の生産方法は、第2サブアセンブリ60に残留した洗浄液203を乾燥する乾燥工程300を含む。
まず組み立てられた第2サブアセンブリ60は高温槽301に移動させられる。高温槽301の内部は、60℃〜120℃に保たれた清浄空気で満たされている。第2サブアセンブリ60は、高温槽301内に60分〜180分間入れられて、加熱されながら乾燥される。加熱しながら乾燥することで残留した洗浄液203を効率良く取り除くことができる。
第2サブアセンブリ60を高温槽301に入れておく時間を60分以上に設定することで、残留した洗浄液203を除去して、第2サブアセンブリ60の表面の変質を生じにくくする。また第2サブアセンブリ60を高温槽301に入れておく時間を180分以下に設定することで、作業効率の低下を抑える。高温槽301の内部温度を60℃以上に保つことで乾燥時間を短くすることができ、120℃以下に保つことで軸受ユニット48内部の潤滑剤28の蒸発を抑えることができる。
次に、乾燥工程300後に空気中に浮遊するパーティクルが第2サブアセンブリ60に再度付着する可能性がある。また、空気中の水分がハブ20やベース部材10と反応して表面を変質させる可能性がある。そこで実施形態に係るディスク駆動装置100の生産方法は、第2サブアセンブリ60を清浄空気空間で密封材に封入する密封工程400を有することで、パーティクルが再度付着する可能性および第2サブアセンブリ60の表面が変質する可能性を低減できる。
乾燥工程300後の第2サブアセンブリ60は、密封工程400に移行する。密封材は、トレイ401およびトレイ402と、所定の気密性を有する袋403を有する。密封工程400では、第2サブアセンブリ60は、トレイ401およびトレイ402により全体を囲むように狭持される。そして、挟持された第2サブアセンブリ60は、袋403により包まれる。その後、袋403の内部の空気を抜いて、袋403の入口403aを閉じる。密封材を2重構造とすることで、より確実に密封することができる。また内部の密封材に比較的硬いトレイを用いることで、密封材が第2サブアセンブリ60に接触する領域を少なくして、密封材からパーティクルが付着する可能性を低減できる。
例えばトレイ401をPET(PolyEthyleneTerephthalate)で形成することで、トレイ401は、ハブ20およびベース部材10より硬度が低くなり、第2サブアセンブリ60を傷つけることがほとんどなくなる。また密封材をPETで形成した場合は、所定の気密性を確保しやすい点で有利である。例えば袋403の入口403aを加熱圧着して閉じる方法は、閉じる際にパーティクルを発生しにくい点で有利である。なお、所定の気密性とは、初期の袋403の内部気圧を0.8atmとすれば、大気中に袋403を24時間放置した後の内部気圧が0.9atm以下である気密性をいう。
密封工程400後、第2サブアセンブリ60は、排出口(不図示)から排出される。そして、第2サブアセンブリ60は、組み立て最終工程に移行し、記録ディスク120、磁気ヘッド124、スイングアーム122、アーム軸受部116およびボイスコイルモータ118が清浄な空間で取り付けられる。その後、清浄な空間で全体を覆うトップカバーが取り付けられて、ディスク駆動装置100が完成する。
ところで第2サブアセンブリ60は、その生産工程において第2サブアセンブリ60のシール領域に空気漏れが生じる可能性がある。具体的にシール領域としては、ベース部材10の中心孔10bに第1サブアセンブリ50のハウジング14を嵌合している箇所がある。すなわちベース部材10と軸受ユニット48とが結合されている領域である。例えば洗浄液吐出工程210で、ハブ20に振動を与えると、空気漏れが生じる可能性がある。第2サブアセンブリ60に僅かでも空気漏れがあると、パーティクルを含んだ非清浄な空気が、組み立て後のディスク駆動装置100の内部に侵入し、TA障害が生じる可能性がある。
これに対応して、乾燥工程300後で密封工程400の前に、第2サブアセンブリ60のシール領域に空気漏れが生じているかどうかを確認する空気漏れ確認工程を含んでもよい。これにより、空気漏れが生じた第2サブアセンブリ60を不良品とすることができる。なお、この空気漏れ確認工程は、乾燥工程300後に実行される。
具体的には、第2サブアセンブリ60および空間形成部材により所定の空間を画定し、この所定の空間に所定気圧より高い気圧の所定の気体を満たす。そして、所定の空間の気圧の低下速度と予め定めた基準とにもとづいて第2サブアセンブリ60に空気漏れが生じているかどうかを確認する。つまり、第2サブアセンブリ60のシール領域に予め定めた高い気圧を加え、第2サブアセンブリ60がシール領域の気密状態を実質的に維持できるか否かが確認される。この方法は、パーティクルを発生しにくい点で有利である。なお空気漏れ確認工程において、所定の気体は清浄空気であってよい。また、所定気圧は、クリーンルーム内の気圧であってよく、大気圧であってもよい。
第2サブアセンブリ60のシール領域に生じた空気漏れが非常に小さくても、熱膨張や経時変化によってその空気漏れが拡大する可能性があり、できるだけ小さな空気漏れも発見したい要請がある。これに対応して、所定の気体は、窒素より分子量の小さな気体を大気圧に含まれる割合より多い割合で含んでよい。分子量の小さな気体は分子の大きさも小さいから極めて小さな隙間をも通り抜けることができる。たとえばヘリウムは不活性な単原子分子であり、分子量が窒素の1/7と小さい。このため、所定の気体としてヘリウムを多く含んだ気体を用いることにより、より小さな隙間も確認することができる。たとえば、所定の気体はヘリウムを50%以上の割合で含んでよい。また、所定の気体としてヘリウムを用いることもできる。これにより、所定の空間に充填された所定の気体が小さな隙間からも抜け出すため、非常に小さな空気漏れも検出することができ、より短時間で空気漏れの有無を確認することができる。
ディスク駆動装置100の生産工程において、第2サブアセンブリ60のコイル18の巻き線が断線することがある。コイル18の巻き線が断線すると、回転が不安定になり、最悪の場合、ディスク駆動装置100が駆動しないことがある。そこで、乾燥工程300後で密封工程400の前に、コイル18の抵抗値を確認する抵抗値確認工程を含んでよい。これにより、コイル18の巻き線の断線を検出できる。
具体的には、第2サブアセンブリ60のFPCの端子が、コイル18の抵抗値を確認するための駆動回路に接続される。そして、駆動回路が駆動されて、検出した回転時の電流の大きさや電流の変動の状況から予め定めた基準にもとづいて、コイル18の抵抗値が妥当であるかどうか確認する。この方法は、パーティクルを発生しにくい点で有利である。
さらにディスク駆動装置100の清浄度を向上したい課題がある。この課題に対応して、ディスク駆動装置100の生産工程は、第2サブアセンブリ60に振動または衝撃を加えつつ清浄空気を吹き付けて洗浄する空気洗浄工程を含んでよい。例えば、第2サブアセンブリ60に振動および衝撃を加えると、付着したパーティクルが浮き上がり、清浄空気を吹き付けることによって、浮き上がったパーティクルが第2サブアセンブリ60から離れる。そして、第2サブアセンブリ60から離れたパーティクルを吸引装置により吸い出すことで、第2サブアセンブリ60を洗浄できる。液体を使用しないので液体を除去する手間が必要ない点で有利である。
空気洗浄工程において、加えられる振動および衝撃の大きさは、第2サブアセンブリ60の機能を損なわないレベルに定められる。これはディスク駆動装置100の機能を低下させない点で有利である。実験によって、衝撃により第2サブアセンブリ60に与える荷重の大きさは200G以下で第2サブアセンブリ60の機能を損なわず、100G以上の荷重を与えることにより効果的にパーティクルを浮き上がらせることができるという結果を得た。また、第2サブアセンブリ60を反転姿勢にして清浄空気を吹き付けて洗浄してよい。反転姿勢とはベース部材10にハブ20が配置されているハブ20の面を下方にした状態をいう。浮き上がったパーティクルが、トップカバーに密閉される第2サブアセンブリ60の表面に再度付着しにくい点で有利である。また、吹き付ける清浄空気は、イオナイズドエアーであってよい。これにより、第2サブアセンブリ60に帯電した静電気を低減して、パーティクルの再付着を抑制できる。
ディスク駆動装置100の清浄度は、例えば、1平方cm当たりの0.5μm以上のパーティクルの数(以下、LPCという)で評価される。LPCは、例えば純水2000ccを満たした水槽の中に被検体を浸し、68kHzで98wの超音波を120秒間照射した後、この純水中に存在するパーティクルの数である。この液中のパーティクルの数を計るには、例えば米国PMS社製CLS−700またはLS200などのパーティクル計数器を用いる。
図6は、従来の生産方法で生産されたディスク駆動装置の清浄度を示す。図7は、実施形態に係るディスク駆動装置100の生産方法で生産されたディスク駆動装置100の清浄度を示す。図6および図7に示すディスク駆動装置の清浄度はLPCで表される。
図6に示す、被検体数5台の従来のディスク駆動装置のLPCは5000個から10000個の間にバラツキ、安定して8000個以下とすることが難しいことが分かる。これに対して、図7に示す実施形態の生産方法で生産されたディスク駆動装置100のLPCは、被検体数3台において、概ね2000個以下に低減されており、バラツキも小さいという結果が得られた。
このように、LPCが5000個から10000個程度である従来の生産方法で得られるディスク駆動装置では、個体ごとのパーティクル数のバラツキが大きい。このためディスク駆動装置の検査工程でパーティクルを検査する必要があり、手間が余計にかかる。また、パーティクル数の多いディスク駆動装置が発見された場合には、TA障害の発生確率を下げるために記録ディスク120の回転速度を低く抑えて使用する対応をとることがあり、データの読み出しが遅くなることもあった。
これに対し、実施形態に係るディスク駆動装置100の生産方法で生産されたディスク駆動装置100は、LPCを2000個以下にすることができる。つまり、個体ごとのパーティクル数のバラツキが小さく抑えられる。その結果、記録ディスク120の回転速度を低く抑えて使用する必要もなくなり、高性能のディスク駆動装置100を提供できる。
実施形態では、ディスク駆動装置の一例としてシャフト回転タイプのディスク駆動装置100を例に説明したが、シャフト固定タイプのディスク駆動装置など、構造の異なるディスク駆動装置の生産にも適用可能であり、実施形態と同様な効果を得ることができる。
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施の形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれ得る。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。
実施形態では、一つのクリーンルーム101内で生産する方法を示したが、各工程においてクリーンルーム101とは別のクリーンルームで生産されてもよい。例えば、第1サブアセンブリ50はクリーンルーム101とは別のクリーンルームで組み立てられ、クリーンルーム101に搬入されてよい。また、軸受ユニット48も別のクリーンルームで組み立てられてもよい。
RB1 第1ラジアル動圧発生部、 SB1 第1スラスト動圧発生部、 RB2 第2ラジアル動圧発生部、 SB2 第2スラスト動圧発生部、 10 ベース部材、 10a 円筒部、 10d ベース延在部、 12 ステータコア、 14 ハウジング、 14a 溝、 14b 底部、 14c 円筒部、 14d 開放端部、 14e 外周面、 16 スリーブ、 16a 内周面、 16b 周状張出部、 16c 円筒部、 18 コイル、 20 ハブ、 20a 中央孔、 20b 円筒下垂部、 20c 外周壁部、 20d 外延部、 20f 台座部、 22 シャフト、 22a 段部、 22b 先端部、 22c 外周面、 24 マグネット、 26 スラスト部材、 26a スラスト上面、 26b スラスト下面、 26c 下垂部、 26d 内周面、 26e フランジ部、 28 潤滑剤、 40 第1領域部、 42 第2領域部、 44 吸引プレート、 48 軸受ユニット、 50 第1サブアセンブリ、 60 第2サブアセンブリ、 100 ディスク駆動装置、 101 クリーンルーム、 102,103 搬送装置、 110 注入工程、 114 ブラシレスモータ、 TS キャピラリーシール部、 116 アーム軸受部、 118 ボイスコイルモータ、 120 記録ディスク、 122 スイングアーム、 124 磁気ヘッド、 202 吐出口、 203 洗浄液、 204 吸入口、 210 洗浄液吐出工程、 220 洗浄液吸入工程、 230 第2サブアセンブリ組立工程、 300 乾燥工程、 301 高温槽、 400 密封工程。

Claims (10)

  1. クリーンルーム内でハブに少なくとも軸受ユニットを組み付けてサブアセンブリを組み立てる組立工程と、
    前記軸受ユニットに潤滑剤を注入する注入工程と、
    前記ハブに洗浄液を吐出する洗浄液吐出工程と、
    前記ハブに吐出した前記洗浄液を吸入する洗浄液吸入工程と、
    前記サブアセンブリを密封材に封入する密封工程と、を含むことを特徴とするディスク駆動装置の生産方法。
  2. 前記洗浄液吐出工程において、前記洗浄液を吐出する際に前記ハブを回転させることを特徴とする請求項1に記載のディスク駆動装置の生産方法。
  3. 前記洗浄液吐出工程において、前記洗浄液を吐出する際に前記ハブを傾けた状態にすることを特徴とする請求項1または2に記載のディスク駆動装置の生産方法。
  4. 前記洗浄液吐出工程において、少なくとも記録ディスクを前記ハブに載置する際に前記記録ディスクが接触する前記ハブの領域に、前記洗浄液が到達するよう前記洗浄液を吐出することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のディスク駆動装置の生産方法。
  5. 前記洗浄液吐出工程において、前記洗浄液の吐出口を前記ハブの所定の位置に狙いを定めて配置し、前記吐出口から前記洗浄液を吐出することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のディスク駆動装置の生産方法。
  6. 前記洗浄液吸入工程において、前記洗浄液の吸入口を前記ハブの所定の位置に狙いを定めて配置し、前記吸入口によって前記洗浄液を吸入することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のディスク駆動装置の生産方法。
  7. 前記洗浄液吸入工程と前記密封工程との間に、前記サブアセンブリを加熱しながら乾燥する乾燥工程をさらに含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のディスク駆動装置の生産方法。
  8. 前記洗浄液吸入工程と前記密封工程との間に、前記サブアセンブリのシール領域に空気漏れが生じているかどうかを確認する空気漏れ確認工程を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のディスク駆動装置の生産方法。
  9. 前記空気漏れ確認工程において、前記サブアセンブリと空間形成部材とにより画定された所定の空間を所定気圧より高い気圧であるヘリウムを含む気体によって満たし、前記所定の空間の気圧の低下の速度を検出し、検出した前記気圧の低下の速度にもとづいて前記サブアセンブリに空気漏れが生じているかどうかを確認することを特徴とする請求項8に記載のディスク駆動装置の生産方法。
  10. 請求項1〜9のいずれかに記載のディスク駆動装置の生産方法により生産されたディスク駆動装置。
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