JP2011220427A - ピボットアッシー軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ピボットアッシー軸受の軸受内輪とシャフト、軸受外輪とハウジングを接着固定する接着剤であって、接着剤から発生するアウトガスの低減と接着剤硬化時間の短縮及び表面タック特性の改善されたピボットアッシー軸受を提供する。
【解決手段】軸受内輪とシャフト、軸受外輪とハウジングを、ウレタンアクリレート：１５％〜２５％、アクリル酸ジエステル：４５％〜５５％、アクリル酸モノマー：３％未満、ヒドロキシアルキルメタクリレート：１５％〜３０％、嫌気触媒：３％未満、および光重合開始剤：３％未満からなり、必要に応じて着色剤を添加した紫外線硬化型の嫌気性接着剤を用いて接着固定したピボットアッシー軸受。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハードディスク駆動装置に使用されるピボットアッシー軸受に係り、特に、ピボットアッシー軸受に使用される接着剤に関する。

コンピュータの記憶装置の一つであるハードディスク駆動装置は、図１および図２に示すように、ハードディスク駆動装置Ｄにおいて、ピボットアッシー軸受１によって揺動可能に支えられたアクチュエータ３の先端にある磁気ヘッド４が、磁気ディスク５の上を移動することにより、情報を磁気ディスク５に記録したり、記録した情報を磁気ディスク５から読み出したりしている。ピボットアッシー軸受１は、通常、シャフトとシャフトを囲むハウジング（スリーブ）の間に一対の玉軸受を配置した構造になっており、上部支持部２及び下部支持部（図示せず）により支持されている。

近年、記録情報の高容量化及び情報の読み書きの高速化にともなって、磁気ディスクに記録される情報を正確に読み書きするためにハードディスク駆動装置内の清浄度維持が益々重要になっている。このため、ハードディスク駆動装置内に使用される接着剤から揮発し、ハードディスク駆動装置の構成部品に影響を及ぼす成分である所謂アウトガスの低減に対する要求が一段と厳しくなっている。また、同時に、ピボットアッシー軸受に対するコストダウンの要求も一段と強くなってきている。

このような要求に対して、ピボットアッシー軸受において玉軸受内輪とシャフト、玉軸受外輪とハウジングをそれぞれ固定する際は、紫外線硬化型の嫌気性接着剤を使用することが知られており、例えば、メタクリル酸ジエステル：８０〜９６モル％、ヒドロキシアルキルメタクリレート：２〜１０モル％、およびアクリル酸ダイマー：１〜１０モル％を含むモノマー組成に、モノマー組成物１００重量部に対して光重合剤を１〜５重量部、モノマー組成物１００重量部に対して有機ハイドロパーオキサイドを０．２〜２重量部加えた紫外線硬化型の嫌気性接着剤を用いて接着固定したピボットアッシー軸受が開示されている（特許文献１参照）。

特許第３９９５４９０号

しかしながら、特許文献１に開示されたピボットアッシー軸受であっても、近年一段と厳しくなってきたアウトガス低減およびコストダウンに対する要求を充分に満足させるまでには至っていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ピボットアッシー軸受の軸受内輪とシャフト、軸受外輪とハウジングを接着固定する接着剤であって、接着剤から発生するアウトガスの低減と接着剤硬化時間の短縮及び表面タック特性の改善されたピボットアッシー軸受を提供することを目的としている。

本発明のピボットアッシー軸受は、軸受内輪とシャフト、軸受外輪とハウジングを、１５％〜２５％のウレタンアクリレート、４５％〜５５％のアクリル酸ジエステル、３％未満のアクリル酸モノマー、１５％〜３０％のヒドロキシアルキルメタクリレート、３％未満の嫌気触媒、および３％未満の光重合開始剤からなり、必要に応じて着色剤を添加した紫外線硬化型の嫌気性接着剤を用いて接着固定したことを特徴としている。嫌気性接着剤は、空気に触れている間は液状を保つが、薄膜の状態で嵌合部などの金属同士の隙間において空気が遮断されると急速に重合硬化するという性質を有する。また、紫外線硬化型接着剤は、紫外線を照射することにより硬化する性質を有する。本発明に係る紫外線硬化型の嫌気性接着剤は、この両性質を併せ持つ接着剤である。

本発明においては、軸受内輪と前記シャフトの接着領域、および軸受外輪と前記ハウジングの接着領域のそれぞれの領域からはみ出した余剰の接着剤部分に対して、紫外線を照射してさらに硬化させたことを好ましい態様としている。

また、本発明のピボットアッシー軸受の製造方法は、軸受を治具に保持させ、軸受内輪とシャフト及び軸受外輪とハウジングの所定の箇所に、１５％〜２５％のウレタンアクリレート、４５％〜５５％のアクリル酸ジエステル、３％未満のアクリル酸モノマー、１５％〜３０％のヒドロキシアルキルメタクリレート、３％未満の嫌気触媒、および３％未満の光重合開始剤からなり、必要に応じて着色剤を添加した紫外線硬化型の嫌気性接着剤を塗布又は注入し、部品同士を組み合わせた後に所定時間静置させて嵌合隙間内の接着剤を硬化させ、さらに、軸受内輪とシャフトの接着領域、および軸受外輪とハウジングの接着領域からはみ出した余剰の接着剤部分については紫外線を照射して、さらに硬化させることを特徴としている。

本発明のピボットアッシー軸受は、特許文献１に開示されたピボットアッシー軸受と比較して、アウトガスのさらなる低減により、ハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤと略称する場合がある）等のハードディスク駆動装置の信頼性を向上させる事ができる。また、同じ接着強度を得るまでの硬化時間の短縮が可能になり、従来のピボットアッシー軸受よりも低コストでの生産が可能になった。さらに、本発明のピボットアッシー軸受に用いた接着剤のはみ出し部は紫外線照射後にベタツキが残らず早く硬化するので表面タック特性が改善され取り扱い性が向上するので次工程へ速やかに進めることができ、製造コストが低減できる。

ピボットアッシー軸受を備えたハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の透視斜視図である。 ピボットアッシー軸受の断面図である。 接着剤はみ出し部の説明図である。

図２には、本発明の実施形態の軸受装置であるピボットアッシー軸受１が示されている。ピボットアッシー軸受１は、図１に示すハードディスク駆動装置Ｄにおいて情報を読み書きする磁気ヘッド４が取り付けられたスイングアーム３を揺動自在に支持する用途に利用される。ピボットアッシー軸受１は、図示されていないスイングアームブロックの貫通孔に嵌合され用いられる。

ピボットアッシー軸受１は、シャフト１２を備えている。シャフト１２は、上部と下部の一対の玉軸受１１により回転自在な状態で保持されている。すなわち、各玉軸受１１は、内輪１１ｂ（１１ｄ）と外輪１１ａ（１１ｆ）との間に転動体１１ｃ（１１ｅ）を保持している。そして内輪１１ｂおよび１１ｄは、シャフト１２の外周に固定され、外輪１１ａおよび１１ｆは、筒状構造体であるハウジング１３の内側に固定されている。また、内輪１１ｂ（１１ｄ）と外輪１１ａ（１１ｆ）との隙間、転動体１１ｃ（１１ｅ）の周囲には、潤滑用のグリース、潤滑油等の潤滑剤が封入されている。

シャフト１２には、下端側（図の下側）と上端側（図の上側）があり、ハードディスク駆動装置Ｄのベースに設けられた下部支持部（図示省略）に固定されるシャフト１２の下端側にはハウジング１３の内径よりも小さい外径寸法を有するフランジ１２ａが形成されている。フランジ１２ａの外径寸法は、内輪１１ｄを当接させて予圧をかけられる寸法であればよいが、大きすぎると材料が無駄になるので、内輪１１ｄの外径寸法と同じか、好ましくはわずかに大きいくらいが望ましい。

ハウジング１３の内周面には、上部と下部の一対の玉軸受１１を軸方向に離間して位置決めするため、外輪１１ａおよび１１ｆの端面が当接するスペーサ１４が設けられている。なお、ハウジング１３とスペーサ１４は、図２のように一体成型されたものに限定されず、ハウジング１３とスペーサ１４が別々の部品であってもよい。

以下、ピボットアッシー軸受１を組み立てる手順の一例を説明する。まず、シャフト１２の下端側外周面に、本発明の紫外線硬化型嫌気性接着剤を塗布する。そして、シャフト１２の上端側から玉軸受１１を隙間嵌めして、玉軸受１１の内輪１１ｄの端面をフランジ１２ａに当接させる。余剰の接着剤がはみ出さないように、フランジ１２ａに隣接して余剰の接着剤を収容する周溝が設けられている。玉軸受１１の内輪１１ｄとシャフト１２の下端側外周面の間の嵌合隙間内の接着剤は空気から遮断されるので硬化が起こる。このようにして、太線で示した接着領域１０ｄが接着され、玉軸受１１をシャフト１２の下端部に固定した（シャフト−下側玉軸受）ユニットを得る。

次に、シャフト１２の上端側の外周面と対向するハウジング１３の上端側内周面にも本発明の嫌気性紫外線硬化型接着剤を塗布する。そして、ハウジング１３の上端側から玉軸受１１を隙間嵌めして、玉軸受１１の外輪１１ａの端面を、ハウジング１３の内周面に設けられたスペーサ１４に当接させる。余剰の接着剤がはみ出さないように、ハウジング１３の内周面には余剰の接着剤を収容する周溝が設けられている。玉軸受１１の外輪１１ａとハウジング１３の下端側外周面の間の嵌合隙間内の接着剤は空気から遮断されるので硬化が起こる。このようにして、接着領域１０ａが接着され、玉軸受１１をハウジング１３の内側に固定した（ハウジング−上側玉軸受）ユニットを得る。

次に、シャフト側ユニットのシャフト１２の上端側外周面に予め設けられた接着剤塗布用Ｖ溝と、ハウジング側ユニットのハウジング１３の下端側内周面に本発明の嫌気性紫外線硬化型接着剤を塗布する。そして、シャフト側ユニットを、図の下の方向からハウジング側ユニットの内側に挿入する。この際、上側玉軸受の内輪１１ｂをシャフト１２の上端側から隙間嵌めし、下側玉軸受の外輪１１ｆをハウジング１３の下端側内周面に隙間嵌めして外輪１１ｆの上側の端面をスペーサ１４に当接させる。こうして、新たに接着領域１０ｂと１０ｃが接着される。

最後に、上側玉軸受の内輪１１ｂとシャフト１２の上端側外周面の間からはみ出した余剰の接着剤は空気に触れているため硬化しないので紫外線を照射して硬化させる。こうして、図２に示すピボットアッシー軸受１を得る。

本発明のピボットアッシー軸受に用いられる紫外線硬化型嫌気性接着剤は、１５％〜２５％のウレタンアクリレート、４５％〜５５％のアクリル酸ジエステル、３％未満のアクリル酸モノマー、１５％〜３０％のヒドロキシアルキルメタクリレート、３％未満の嫌気触媒、および３％未満の光重合開始剤からなり、必要に応じて着色剤を添加することを特徴としているが、その中でも特に、実施例でも示すように、ウレタンアクリレート２０％、アクリル酸ジエステル４６％、アクリル酸モノマー２％、ヒドロキシアルキルメタアクリレート２８％、嫌気触媒２％、光重合開始剤２％（着色剤を必要に応じて追加してもよい。）を加えた接着剤組成物が、表面タック特性およびアウトガス特性が特に優れていて好ましい。

本発明で、上記の組成を有する紫外線硬化型嫌気性接着剤を用いる理由は、アウトガスの発生がより少ないばかりでなく、所定の接着強度が得られるまでの接着剤硬化時間を大幅に短縮でき、表面タック特性に優れていることが判明したからである。

本発明では、ピボットアッシー軸受を組み立て後、所定時間静置させて、嫌気性特性を利用して接着剤を硬化させた後、さらに、紫外線を照射して余剰の接着剤を硬化させた。余剰の接着剤とは、たとえば図３に示すごとく上側玉軸受の内輪１１ｂとシャフト１２の上端側外周面の間にあるような接着剤はみ出し部分６のことを示す。この結果、不完全硬化の接着剤がなくなり、アウトガスの発生がより少ないばかりでなく、所定の接着強度が得られるまでの接着剤硬化時間が大幅に短縮されたピボットアッシー軸受を製造可能になった。

本発明に用いられる紫外線硬化型嫌気性接着剤は、上記の組成を有し、かつガラス転移点が１２０℃以上の紫外線硬化型嫌気性接着剤を言う。ガラス転移点を１２０℃以上とするのは、アウトガス発生をより少なくする目的で、接着剤が完全硬化したピボットアッシー軸受を一旦１００〜１１０℃程度に加熱してガス抜きを行うことができるからである。ガラス転移点が１２０℃以下ではガス抜き時の加熱温度に近すぎて接着強度が損なわれる恐れがある。なお、本発明に用いられる紫外線硬化型嫌気性接着剤は、必要に応じて慣用の硬化促進剤や安定剤などを適宜含んでも良い。

はみ出し部分６は、基本的に紫外線を照射して硬化させることができるが、閉じた空間にあるはみ出し部分は、紫外線により硬化させることができない。接着剤の未硬化部分は、モノマーが存在するので、アウトガスとなり、記録媒体（磁気ディスク）表面に吸着され、磁気ディスク腐食するだけでなく、高密度の磁気ディスクにおいては、誤動作の直接の原因となる。そこで、閉じた空間におけるは乱し部分を最小限に抑えるために余剰の接着剤を収容する周溝を設けてある。また、接着剤の量を加減することにより、閉じた空間にあるはみ出し部分をさらに小さくすることができる。

以下、本発明の実施の形態をまとめると以下のとおりである。
（１）軸受内輪とシャフト、軸受外輪とハウジングを、ウレタンアクリレート１５〜２５％、アクリル酸ジエステル４５〜５５％、アクリル酸モノマー３％未満、ヒドロキシアルキルメタアクリレート１５〜３０％、嫌気触媒３％未満、光重合開始剤３％未満からなり、必要に応じて着色剤を追加した紫外線硬化型嫌気性接着剤を用いて接着固定したピボットアッシー軸受。
（２）上記（１）に記載した紫外線硬化型嫌気性接着剤を用いて、紫外線を照射して、余剰の接着剤をさらに硬化させた上記（１）に記載したピボットアッシー軸受。

以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。以下の記載で、Ｔｇはガラス転移点を意味する。
［実施例１］
（Ｔｇ１２０℃の紫外線硬化型嫌気性接着剤の作製）
ウレタンアクリレート２０％、アクリル酸ジエステル４６％、アクリル酸モノマー２％、ヒドロキシアルキルメタアクリレート２８％、嫌気触媒２％、光重合開始剤２％、必要に応じて着色剤、重合促進剤、安定剤をさらに配合して、嫌気性雰囲気中でＴｇ１２０℃のポリマーを作る接着剤組成物を得た。

（ピボットアッシー軸受への適用及び一次硬化）
ピボットアッシー用の一対の軸受とハウジングを用意し、ノズルを用いて、図２に示す塗布部１０ａ〜１０ｄの各４ケ所に、実施例１の接着剤を塗布し組み立てた。そのまま温度２５℃の雰囲気の中で、組み立てられたピボットアッシー軸受を１５分間静置させた。

（ピボットアッシー軸受への適用及び二次硬化）
１５分間静置後のピボットアッシー軸受に、２０００ｍＪ／ｃｍ^２に相当する紫外線を照射した。このとき、図３に示すように、紫外線が当たるピボットアッシー軸受の上部からはみ出した、はみ出し部６が紫外線により完全硬化した。

［比較例１］
（Ｔｇ１４０℃の紫外線硬化型嫌気性接着剤の作製）
メタクリル酸ジエステル（エポキシジメタクリレート）８５モル％、ヒドロキシアルキルメタアクリレート１０モル％、アクリル酸ダイマー５モル％からなるモノマー比の配合組成物に、有機ハイドロパーオキサイド、光重合開始剤、重合促進剤、安定剤をさらに配合して、嫌気性雰囲気中でＴｇ１４０℃のポリマーを作る接着剤組成物を得た。

（ピボットアッシー軸受への適用及び一次硬化）
ピボットアッシー用の一対の玉軸受とハウジングを用意し、ノズルを用いて、図２に示す塗布部１０ａ〜１０ｄの各４ケ所に、比較例１の接着剤を塗布し組み立てた。温度２５℃の雰囲気中で、組み立てられたピボットアッシー軸受を１５分間静置させた。

（ピボットアッシー軸受への適用及び二次硬化）
１５分間静置後のピボットアッシー軸受に、２０００ｍＪ／ｃｍ^２に相当する紫外線を照射した。このとき、図３に示すように、紫外線が当たるピボットアッシー軸受の上部からはみ出した、はみ出し部６が紫外線により完全硬化した。

［アウトガス特性および表面タック特性の試験］
実施例１及び比較例１で用いた接着剤を使って、下記の要領でアウトガス特性及び表面タック特性のテストを行った。表１にそのテスト結果を示す。
アウトガス特性：用いた接着剤を充分に硬化させたのち、８５℃×３時間加熱による発生ガス量をガスクロマトグラフにて定量分析し、接着剤１ｇ当たりの発生アウトガス量を測定した。
表面タック特性：金属板材の表面に塗布した接着剤に対して、雰囲気温度２５℃で紫外線照射後の表面硬化状態を顕微鏡により観察した。

表１から実施例１のピボットアッシー軸受は、比較例１のピボットアッシー軸受に対して接着剤から発生するアウトガス量が３８．５％低減されたことがわかる。また、実施例１と比較例１のピボットアッシー軸受に使用する接着剤に紫外線を照射した後の接着剤表面の状態を顕微鏡により観察した。その結果、実施例１に使用する接着剤の表面は完全に硬化してベタツキがないのに対し、比較例１のピボットアッシー軸受に使用する接着剤の表面には完全に硬化しない膜が残っており、実施例１の接着剤は比較例１の接着剤に比べて表面タック特性が改善されていた。

なお、比較例１の完全に硬化しない膜は蒸発してアウトガスの原因になるため、接着剤の組成に起因するアウトガスの低減ばかりではなく、表面タック特性の向上によるアウトガスの低減も加わって、実施例１のピボットアッシー軸受はアウトガス量が大幅に低減された。

［接着強度試験］
実施例１及び比較例１のピボットアッシー軸受に使用する接着剤をそれぞれ塗布し組み立てた各ピボットアッシー軸受について測定治具により２５℃で５分毎に測定した。測定治具は、実施例１および比較例１の軸受のシャフトフランジ外径よりわずかに大きい内径の凹溝と底面にロードセルを備えた基台部の凹溝上にピボットアッシー軸受を配置し、ピボットアッシー軸受のシャフトの上部から力を加えられるよう構成されている。そして、シャフトの上部から力を加えた時に内輪がシャフトから剥離した時の力を接着強度として測定した。その測定結果を表２に示す。

表２に示すように、シャフトと軸受を嵌合してから実施例１の１５分後の接着強度は８０４Ｎあるのに対して、比較例１の軸受では４７０Ｎしかなかった。また、実施例１のピボットアッシー軸受では５分後に３９２Ｎの接着強度が得られるのに対し、比較例１のピボットアッシー軸受では実施例１のピボットアッシー軸受と同レベルの接着強度が得られるまでの時間が１０分以上必要であった。すなわち、実施例１のピボットアッシー軸受は比較例１のピボットアッシー軸受に比べて同じ接着強度が得られるまでの接着剤硬化時間を半減させることができた。これにより、組み立て後の次工程へ仕掛品をより速やかに流すことが可能となった。

以上、表１と表２の結果から明らかなように、本発明によるピボットアッシー軸受は紫外線照射後の接着剤表面を完全に硬化できた。この結果、従来のピボットアッシー軸受に比べて接着剤から発生するアウトガスを大幅に低減でき、ハードディスク駆動装置の信頼性を向上できた。また、同じ接着強度を得るまでの硬化時間を短縮できるので、従来のピボットアッシー軸受に比べて生産性が向上して低コストのピボットアッシー軸受の提供が可能になり、実用上の効果は大きなものがある。

本発明は、ピボットアッシー軸受およびこの軸受を利用したハードディスク駆動装置を始めとする各種の製品に利用することができる。

１…ピボットアッシー軸受、
１０ａ、１０ｃ…軸受外輪とハウジングとの接着部、
１０ｂ、１０ｄ…軸受内輪とシャフトとの接着部、
１１…玉軸受、
１１ａ、１１ｆ…軸受外輪、
１１ｂ、１１ｄ…軸受内輪、
１１ｃ、１１ｅ…転動体、
１２…シャフト、
１２ａ…フランジ部、
１３…ハウジング、
１４…スペーサ、
２…軸受の上部支持部、
３…ヘッドアクチュエータ、
４…磁気ヘッド、
５…磁気ディスク、
６…接着剤はみ出し部分、
Ｄ…ハードディスク駆動装置。

Claims (2)

1. 軸受内輪とシャフト、軸受外輪とハウジングを、ウレタンアクリレート：１５％〜２５％、アクリル酸ジエステル：４５％〜５５％、アクリル酸モノマー：３％未満、ヒドロキシアルキルメタクリレート：１５％〜３０％、嫌気触媒：３％未満、および光重合開始剤：３％未満からなり、必要に応じて着色剤を添加した紫外線硬化型の嫌気性接着剤を用いて接着固定したピボットアッシー軸受。
2. 前記軸受内輪と前記シャフトの接着領域、および前記軸受外輪と前記ハウジングの接着領域からはみ出した余剰の接着剤部分に対して、紫外線を照射して余剰の接着剤を硬化させたことを特徴とする請求項１に記載のピボットアッシー軸受。

Images