JP2020095765A - ベースプレートおよびハードディスク装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】低密度気体を使用するハードディスク装置の筐体は、より高い気密性を有するベースプレートを提供すること。【解決手段】ハードディスク装置のベースプレートは、鋳造品であるベース本体40を有する。ベース本体40の底板部41の内面は、切削された内側加工面81と、切削されていない内側非加工面82とを有する。ベース本体40の外面は、切削された外側加工面91と、切削されていない外側非加工面92とを有する。外側加工面と、内側非加工面とは、軸方向に重なる。このため、内側加工面81と外側加工面91とが接近しない。したがって、ベース本体40のチル層45が切削により除去されている場合でも、筐体の内部から、内側加工面81および外側加工面91を通って筐体の外部へ、気体が漏れ出すことを抑制できる。その結果、筐体の気密性を高めることができる。【選択図】図5

Description

本発明は、ベースプレートおよびハードディスク装置に関する。
ハードディスク装置は、磁気ディスクを回転させるモータと、モータを支持するベースプレートとを有する。ハードディスク装置は、ベースプレートとカバーとで構成される筐体の内部において、ディスクを高速回転させながら、ヘッドを移動させて、情報の書き込みおよび読み出しを行う。従来のハードディスク装置については、例えば、特許文献1に記載されている。
特開2007−335022号公報
ハードディスク装置の駆動時には、高速で動作するディスクおよびヘッドと、筐体の内部に存在する空気との間に、粘性抵抗が生じる。この粘性抵抗は、ハードディスク装置の駆動時の騒音および消費電力を増大させる要因となる。このため、近年では、ハードディスク装置の筐体の内部に、ヘリウム等の低密度気体が充填される場合がある。低密度気体を使用すれば、上記の粘性抵抗を減らすことができる。ただし、低密度気体は、僅かな間隙でも通過しやすい。このため、低密度気体を使用する場合には、ハードディスク装置の筐体に、より高い気密性が求められる。
ベースプレートは、アルミニウム等の金属の鋳造により作製される場合が多い。鋳造品の表面には、他の部分よりも密度が高い、いわゆる「チル層」が形成される。このチル層により、ベースプレートを介した低密度気体の漏れ出しを防止することができる。ただし、鋳造品のベースプレートの表面は、高い寸法精度を得るために、鋳造後に部分的に切削される。この切削により、チル層が除去される場合がある。
本発明の目的は、ハードディスク装置のベースプレートにおいて、表面のチル層が切削により除去されている場合でも、ベースプレートからの気体の漏れ出しを抑制できる構造を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明は、ハードディスク装置の筐体の一部となるベースプレートであって、鋳造品であるベース本体を有し、前記ベース本体の内面は、切削された内側加工面と、切削されていない内側非加工面と、を有し、前記ベース本体の外面は、切削された外側加工面と、切削されていない外側非加工面と、を有し、前記外側加工面と、前記内側非加工面とが、前記ハードディスク装置のディスクの回転軸と平行な方向である軸方向に重なる。
本発明によれば、内側加工面と外側加工面とが接近しない。このため、ベース本体の表面のチル層が切削により除去されている場合でも、筐体の内部から、内側加工面および外側加工面を通って筐体の外部へ、気体が漏れ出すことを抑制できる。その結果、筐体の気密性を高めることができる。
図1は、第1実施形態に係るハードディスク装置の縦断面図である。 図2は、ベースプレートの上面図である。 図3は、ベースプレートの下面図である。 図4は、ベースプレートの製造手順を示したフローチャートである。 図5は、凸部の付近における底板部の部分縦断面図である。 図6は、第2実施形態に係るベースプレートの、凸部の付近における部分縦断面図である。
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明では、ディスクの回転軸と平行な方向を「軸方向」、回転軸に直交する方向を「径方向」、回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本発明では、軸方向を上下方向とし、ベースプレートに対してカバー側を上として、各部の形状および位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るベースプレートおよびハードディスク装置の使用時の向きを限定する意図はない。
<1.第1実施形態>
<1−1.ハードディスク装置の構成>
図1は、第1実施形態に係るハードディスク装置1の縦断面図である。
このハードディスク装置1は、中央に円孔を有する円板状のディスク12を回転させながら、ディスク12への情報の書き込みおよびディスク12からの情報の読み出しを行う装置である。図1に示すように、ハードディスク装置1は、モータ11、ディスク12、ベースプレート13、カバー14、アクセス部15、および回路基板16を有する。
モータ11は、ディスク12を支持しながら、回転軸A1を中心としてディスク12を回転させる装置である。モータ11は、静止部2と回転部3とを有する。静止部2は、ベースプレート13に固定される。回転部3は、静止部2に対して回転可能に支持される。静止部2には、電機子であるステータ21が含まれる。ステータ21は、複数のコイルを有する。回転部3には、ロータマグネット31が含まれる。ステータ21のコイルに駆動電流が供給されると、ステータ21とロータマグネット31との間に、回転磁界が生じる。これにより、静止部2に対して回転部3が、回転軸A1を中心として回転する。
ディスク12は、情報を磁気的に記憶可能な磁気ディスクである。ディスク12は、モータ11の回転部3に固定される。モータ11を駆動させると、回転部3とともにディスク12も、回転軸A1を中心として回転する。本実施形態のハードディスク装置1は、1枚のディスク12を有する。ただし、ハードディスク装置1は、2枚以上のディスク12を有していてもよい。
ベースプレート13は、モータ11およびアクセス部15を支持する略板状の部材である。ベースプレート13は、鋳造品であるベース本体40と、ベース本体40の表面を覆う電着塗装膜50とを有する。ベース本体40は、金型に溶融金属を流し込んで硬化させることによって得られる。ベース本体40の材料となる金属には、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられる。電着塗装膜50は、例えば、エポキシ系樹脂の絶縁膜である。
図2は、ベースプレート13の上面図である。図3は、ベースプレート13の下面図である。図1〜図3に示すように、ベースプレート13は、底板部41、側壁部42、ステータ支持部43、およびピボットポスト44を有する。底板部41は、モータ11、ディスク12、およびアクセス部15の下方において、回転軸A1に対して垂直に広がる。上面視における底板部41の形状は、長辺と短辺とを有する矩形状である。側壁部42は、底板部41の輪郭部から上方へ向けて延びる、矩形かつ筒状の部位である。ベースプレート13の上部には、上方へ向けて開いた開口130が形成されている。
以下では、ベースプレート13の長辺に沿う方向を「長手方向」と称し、ベースプレート13の短辺に沿う方向を「短手方向」と称する。図2に示すように、底板部41の上面は、長手方向の一方側に位置する円形の第1領域411と、長手方向の他方側に位置する矩形の第2領域412とを有する。第1領域411には、モータ11およびディスク12が配置される。ステータ支持部43は、第1領域411の中央から、上方へ向けて突出する。モータ11のステータ21は、このステータ支持部43に固定される。第2領域412には、後述するアクセス部15の揺動機構153等が配置される。ピボットポスト44は、第2領域412から上方へ向けて突出する。
図3に示すように、底板部41の下面は、基板配置領域413を有する。基板配置領域413は、モータ11の回転軸A1よりも長手方向の他方側に位置する。基板配置領域413は、底板部41の下面の他の領域よりも、上方へ凹んでいる。図3中に二点鎖線で示したように、回路基板16は、この基板配置領域413に配置される。本実施形態の基板配置領域413は、長手方向の他方側の端縁と、短手方向の一方側の端縁とに沿って、略L字状に広がる。しかしながら、基板配置領域413の形状は、他の形状であってもよい。
カバー14は、ベースプレート13の側壁部42の上端面に支持される。ベースプレート13の上部の開口130は、カバー14によって塞がれる。ベースプレート13とカバー14とは、例えば、ねじ止めで固定される。また、ベースプレート13とカバー14との接合部は、ガスケット等のシール部材により封止される。モータ11、ディスク12、およびアクセス部15は、ベースプレート13とカバー14とで形成される筐体100の内部に収容される。
筐体100の内部には、ヘリウム、水素、もしくはヘリウムと水素との混合気体、またはこれらのいずれかと空気との混合気体が、充填される。これらの気体は、筐体100外部の空気よりも密度が低い。このように、筐体100の内部に、空気よりも低密度の気体を充填すれば、ハードディスク装置1の駆動時に、ディスク12およびアクセス部15にかかる粘性抵抗が低減される。
アクセス部15は、アーム151と、アーム151の先端に設けられたヘッド152と、揺動機構153とを有する。アーム151は、ベースプレート13のピボットポスト44に、軸受を介して取り付けられる。揺動機構153は、アーム151およびヘッド152を揺動させるための機構である。揺動機構153を駆動させると、アーム151は、軸方向に延びる揺動軸A2を中心として揺動する。これにより、ヘッド152が、ディスク12の記録面に沿って移動する。ヘッド152は、ディスク12の上面または下面に対向し、ディスク12への情報の書き込およびディスク12からの情報の読み出しを行う。
なお、ヘッド152は、ディスク12への情報の書き込みおよびディスク12からの情報の読み出しの、いずれか一方のみを行うものであってもよい。
回路基板16は、底板部41の下面の、上述した基板配置領域413に固定される。回路基板16には、例えば、柔軟性の小さい、いわゆるリジッド基板が用いられる。回路基板16には、ハードディスク装置1の駆動に必要な電気回路が実装されている。電気回路は、モータ11を動作させための回路であってもよく、揺動機構153を動作させるための回路であってもよく、あるいは、種々の信号を検出するための回路であってもよい。回路基板16の表面には、電気回路を構成する複数の電子部品が搭載される。
<1−2.ベースプレートの製造方法>
続いて、上述したベースプレート13の製造方法について説明する。図4は、ベースプレート13の製造手順を示したフローチャートである。
ベースプレート13を製造するときには、まず、製造者は、一対の金型を組み合わせることによって、金型の内部に、ベースプレート13の形状に対応する空洞を形成する。次に、製造者は、金型内の当該空洞に、溶融金属を流し込む(ステップS1)。溶融金属は、例えば、金型の長手方向のディスク側の端部(例えば、図2、図3の白抜き矢印Gの位置)に設けられたゲートから、流し込まれる。溶融金属には、例えば、加熱溶融されたアルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられる。このステップS1において、溶融金属を流し込む前の金型の温度は、溶融金属の温度よりも低い。
金型内の空洞に溶融金属が行き渡ると、続いて、製造者は、溶融金属を冷却することにより硬化させる(ステップS2)。これにより、ベース本体40が形成される。その後、製造者は、一対の金型を開いて、金型からベース本体40を離型する(ステップS3)。
続いて、製造者は、ベース本体40の内面を切削する(ステップS4)。具体的には、製造者は、ベース本体40の底板部41の上面に相当する面と、側壁部42の内側面に相当する面とのうち、必要な部分を切削する。この切削によって、切削された面の寸法精度を向上させることができる。これにより、後の組み立て工程において、ベースプレート13に対して、モータ11およびアクセス部15を精度よく組み付けることができる。また、ディスク12およびアクセス部15が、ベースプレート13の内面に接触することを抑制できる。
続いて、製造者は、ベース本体40の表面に電着塗装を施す(ステップS5)。具体的には、エポキシ系樹脂の塗装材料を含む液体中にベース本体40を浸漬させ、塗装材料とベース本体40との間に電圧を加えることにより、ベース本体40の表面に塗装材料を付着させる。これにより、ベース本体40の表面に、電着塗装膜50が形成される。
その後、製造者は、ベース本体40の外面を切削する(ステップS6)。具体的には、製造者は、ベース本体40の底板部41の下面に相当する面のうち、必要な部分を切削する。このステップS6では、ステップS5で形成された電着塗装膜50の一部分と、ベース本体40の表面の一部分とが、切削される。したがって、切削された部分においては、電着塗装膜50が除去されて、ベース本体40の金属が露出する。
この切削によって、切削された面の寸法精度を向上させることができる。後の工程において回路基板16を配置するときには、このステップS6において形成された切削面に、回路基板16を接触させる。これにより、ベースプレート13に対して、回路基板16を精度よく配置することができる。
<1−3.凸部について>
図2および図3に示すように、ベースプレート13の底板部41は、凸部60と平坦部70とを有する。図5は、凸部60の付近における底板部41の部分縦断面図である。図5における底板部41の上面は、ベースプレート13の内面の一部である。また、図5における底板部41の下面は、ベースプレート13の外面の一部である。凸部60は、底板部41の下方、すなわち筐体100の外側へ向けて突出する。凸部60の上面は、底板部41の上面から下方へ向けて凹む凹面となっている。凸部60の下面は、底板部41の下面から下方へ向けて突出する凸面となっている。平坦部70は、凸部60の周囲に位置し、回転軸A1に対して垂直に広がる部分である。
図5に示すように、本実施形態の凸部60は、頂部61と傾斜部62とを有する。頂部61は、平坦部70よりも下方に位置し、かつ、回転軸A1に対して垂直に広がる。傾斜部62は、頂部61と平坦部70とを繋ぐ円環状の部分である。傾斜部62は、軸方向(底板部41の厚み方向)に対して傾斜する傾斜方向に延びる。
底板部41の上面は、内側加工面81と、内側非加工面82とを有する。内側加工面81は、上述したステップS4において、切削された面である。内側非加工面82は、上述したステップS4において、切削されていない面である。ただし、内側加工面81および内側非加工面82は、いずれも、電着塗装膜50に覆われている。より具体的には、内側加工面81は、平坦部70の上面を含む。内側非加工面82は、凸部60の内側の凹面を含む。
また、底板部41の下面は、外側加工面91と、外側非加工面92とを有する。外側加工面91は、上述したステップS6において、切削された面である。外側加工面91は、電着塗装膜50から露出している。外側非加工面92は、上述したステップS6において、切削されていない面である。外側非加工面92は、電着塗装膜50に覆われている。具体的には、外側加工面91は、頂部61の下面を含む。外側非加工面92は、平坦部70の下面および傾斜部62の下面を含む。
ベース本体40の鋳造時には、上述したステップS1〜S2において、金型と接触する部分の溶融金属が、金型から離れた部分の溶融金属よりも、早く冷却されて硬化する。これにより、鋳造後のベース本体40は、表面付近に、内部よりも密度の高い層が形成される。この密度の高い層は、チル層45と呼ばれる。チル層45は、金属の密度が高いため、ヘリウム等の低密度気体を通過させにくい。これにより、ハードディスク装置1の筐体100の内部から、ヘリウム等の低密度気体が外部へ漏れ出すことを抑制できる。ただし、上述したステップS4およびステップS6において切削された加工面81,91においては、ベース本体40の表面のチル層45が、除去されている場合がある。このため、仮に、ベース本体40の内側加工面81と外側加工面91とが接近していると、これらの加工面81,91を介して外部へ、低密度気体が漏れ出す虞がある。
しかしながら、図5のように、本実施形態の底板部41においては、外側加工面91と内側非加工面82とが、軸方向に重なる。また、内側加工面81と外側非加工面92とが、軸方向に重なる。さらに、内側非加工面82と外側非加工面92とが、軸方向に重なる。このため、内側加工面81と外側加工面91とは、軸方向に重ならない。すなわち、内側加工面81と外側加工面91とが接近していない。したがって、上述したステップS4およびステップS6の切削により、ベース本体40のチル層45が除去されていたとしても、筐体100の内部から、内側加工面81および外側加工面91を通って筐体100の外部へ、ヘリウム等の低密度気体が漏れ出すことを抑制できる。その結果、筐体100の気密性を高めることができる。
特に、近年では、ハードディスク装置1の薄型化のために、ベースプレート13の底板部41の厚みも薄くすることが求められている。このため、凸部60の軸方向の厚み(例えば頂部61の軸方向の厚み)も、1.5mm以下とされる場合がある。この場合、仮に、内側加工面81と外側加工面91とが接近していると、低密度気体の漏れが、特に生じやすくなる。しかしながら、本実施形態の構造では、上述の通り、内側加工面81と外側加工面91とが、軸方向に重ならない。これにより、低密度気体の漏れを抑制できる。すなわち、ハードディスク装置1の薄型化と、低密度気体の漏れ防止という、両立困難な2つの技術的課題を両立できる。
<2.第2実施形態>
続いて、第2実施形態に係るベースプレート13について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
図6は、第2実施形態に係るベースプレート13の底板部41の、凸部60の付近における部分縦断面図である。図6における左側は、図6における右側よりも、ディスク12に近い。すなわち、ハードディスク装置1のディスク12は、図6の左側に配置されるものとする。
既述の通り、ベース本体40の鋳造時には、溶融金属が、金型の長手方向のディスク12側の端部(例えば、図2、図3の白抜き矢印Gの位置)に設けられたゲートから、流し込まれる。したがって、金型内の空洞において、溶融金属は、図6における左側から右側へ向けて流れる。
図6の例では、凸部60の頂部61よりもディスク12側において、傾斜部62の厚みが、頂部61から離れるにつれて徐々に厚くなっている。また、頂部61よりもディスク12側における、傾斜部62の内側の面の傾斜方向の長さをL1とし、傾斜部62の外側の面の傾斜方向の長さをL2とすると、L1<L2の関係が成立する。
また、図6のように、頂部61よりもディスク12側において、傾斜部62の内側の面の頂部61側の端部と、傾斜部62の外側の面の頂部61側の端部との距離をd1とし、傾斜部62の内側の面のディスク12側の端部と、傾斜部62の外側の面のディスク12側の端部との距離をd2とすると、d1<d2の関係が成立する。
また、図6のように、頂部61よりもディスク12側において、平坦部70の表面に対する傾斜部62の内側の面の傾斜角度をθ1とし、平坦部70の表面に対する傾斜部62の外側の面の傾斜角度をθ2とすると、θ1>θ2の関係が成立する。角度θ1は、例えば、30°〜45°とすることが好ましい。また、角度θ2は、例えば、10°〜20°とすることが好ましい。
このような形状にすれば、ベース本体40の鋳造時に、ディスク12側から流れ込む溶融樹脂を、凸部60に効率よく行き渡らせることができる。したがって、凸部60を精度よく鋳造できる。その結果、凸部60付近における低密度気体の漏れを、より抑制できる。
特に、近年では、ハードディスク装置1の薄型化のために、ベースプレート13の底板部41の厚みも薄くすることが求められている。このため、凸部60の軸方向の厚み(例えば頂部61の軸方向の厚み)も、1.5mm以下とされる場合がある。この場合、ベースプレート13の鋳造時に、底板部41の凸部60に溶融樹脂を良好に行き渡らせることが、特に困難となる。そうすると、低密度気体の漏れが、特に生じやすくなる。しかしながら、本実施形態の構造では、上述の通り、傾斜部62の形状を工夫することによって、凸部60に溶融樹脂を良好に行き渡らせることが可能となる。その結果、凸部60を介した低密度気体の漏れを抑制できる。すなわち、ハードディスク装置1の薄型化と、低密度気体の漏れ防止という、両立困難な2つの技術的課題を両立できる。
<3.変形例>
以上、一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態には限定されない。
上記の実施形態では、ベースプレート13に、1つの凸部60が設けられていた。しかしながら、ベースプレート13に設けられる凸部60の数は、2つ以上であってもよい。
また、上記の実施形態では、ベースプレート13の基板配置領域13に、凸部60が設けられていた。しかしながら、凸部60の位置は、ベースプレート13の他の位置であってもよい。
また、各部品の細部の形状については、本発明の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の各実施形態および変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
本発明は、ベースプレートおよびハードディスク装置に利用できる。
1 ハードディスク装置
2 静止部
3 回転部
11 モータ
12 ディスク
13 ベースプレート
14 カバー
15 アクセス部
16 回路基板
21 ステータ
31 ロータマグネット
40 ベース本体
41 底板部
42 側壁部
43 ステータ支持部
44 ピボットポスト
45 チル層
50 電着塗装膜
60 凸部
61 頂部
62 傾斜部
70 平坦部
81 内側加工面
82 内側非加工面
91 外側加工面
92 外側非加工面
100 筐体
130 開口
151 アーム
152 ヘッド
153 揺動機構
411 第1領域
412 第2領域
413 基板配置領域
A1 回転軸
A2 揺動軸

Claims (12)

  1. ハードディスク装置の筐体の一部となるベースプレートであって、
    鋳造品であるベース本体を有し、
    前記ベース本体の内面は、
    切削された内側加工面と、
    切削されていない内側非加工面と、
    を有し、
    前記ベース本体の外面は、
    切削された外側加工面と、
    切削されていない外側非加工面と、
    を有し、
    前記外側加工面と、前記内側非加工面とが、前記ハードディスク装置のディスクの回転軸と平行な方向である軸方向に重なる、ベースプレート。
  2. 請求項1に記載のベースプレートであって、
    前記内側加工面と、前記外側非加工面とが、前記軸方向に重なる、ベースプレート。
  3. 請求項1または請求項2に記載のベースプレートであって、
    前記ベース本体は、
    外側へ向けて突出する凸部
    を有し、
    前記外側加工面は、前記凸部の頂部の下面を含み、
    前記内側非加工面は、前記凸部の内側の凹面を含む、ベースプレート。
  4. 請求項3に記載のベースプレートであって、
    前記ベース本体は、
    前記凸部の周囲に位置する平坦部
    を有し、
    前記内側加工面は、前記平坦部の上面を含み、
    前記外側非加工面は、前記平坦部の下面を含む、ベースプレート。
  5. 請求項4に記載のベースプレートであって、
    前記凸部は、
    前記頂部と前記平坦部とを繋ぎ、前記軸方向に対して傾斜する傾斜方向に延びる傾斜部
    を有し、
    前記頂部よりもディスク側において、
    前記傾斜部の内側の面の前記傾斜方向の長さをL1とし、
    前記傾斜部の外側の面の前記傾斜方向の長さをL2としたときに、
    L1<L2を満たす、ベースプレート。
  6. 請求項5に記載のベースプレートであって、
    前記頂部よりも前記ディスク側において、
    前記傾斜部の内側の面の前記頂部側の端部と、前記傾斜部の外側の面の前記頂部側の端部との距離をd1とし、
    前記傾斜部の内側の面の前記ディスク側の端部と、前記傾斜部の外側の面の前記ディスク側の端部との距離をd2としたときに、
    d1<d2を満たす、ベースプレート。
  7. 請求項5または請求項6に記載のベースプレートであって、
    前記頂部よりも前記ディスク側において、
    前記平坦部の表面に対する前記傾斜部の内側の面の傾斜角度をθ1とし、
    前記平坦部の表面に対する前記傾斜部の外側の面の傾斜角度をθ2としたときに、
    θ1>θ2を満たす、ベースプレート。
  8. 請求項7に記載のベースプレートであって、
    前記θ1は、30°〜45°であり、
    前記θ2は、10°〜20°である、ベースプレート。
  9. 請求項3から請求項8までのいずれか1項に記載のベースプレートであって、
    前記凸部の厚みが、1.5mm以下である、ベースプレート。
  10. 請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載のベースプレートであって、
    前記ベース本体の表面の少なくとも一部を覆う電着塗装膜
    を有し、
    前記内側加工面は、前記電着塗装膜に覆われ、
    前記外側加工面は、前記電着塗装膜から露出する、ベースプレート。
  11. 請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載のベースプレートと、
    前記ベースプレートとともに前記筐体を形成するカバーと、
    前記ベースプレートに支持されるモータと、
    前記筐体の内部において、前記モータにより回転するディスクと、
    を有するハードディスク装置。
  12. 請求項11に記載のハードディスク装置であって、
    前記筐体の内部に、空気よりも低密度の気体が充填されているハードディスク装置。
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