JP3351545B2 - ハードディスク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スピンドルモータによ
ってハードディスクを駆動するハードディスク装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術及び解決しようとする課題】ノート型パー
ソナルコンピュータ等を始めとするコンピュータ装置等
に対する薄型化、小型化の要請は益々厳しくなりつつあ
り、そのような要請に対応するために、各種コンピュー
タ装置に利用されるハードディスク装置にも、より一層
の薄型化、小型化が要請されている。

【０００３】ところが、ハードディスク装置のディスク
室内に軸受の潤滑油等が飛散してハードディスクを汚損
し、読み／書きエラーを引き起すことを防ぐために、デ
ィスク室内におけるスピンドルモータの内外を、磁性流
体シールやラビリンスシール等の密封手段によってでき
る限り密封する必要があり、このような密封手段のスペ
ースが、ハードディスク駆動用スピンドルモータ延いて
はハードディスク装置全体のより一層の小型化・薄型化
を妨げる一つの要因となっている。

【０００４】また、ハードディスクをスピンドルモータ
のロータフレームに固定する場合、様々なクランプ部材
を用いてロータフレームとの間にハードディスクを挟圧
固定しているが、このような従来のクランプ部材の使用
も、ハードディスク装置のより一層の薄型化を妨げる要
因である。

【０００５】本発明は、従来技術に存した上記のような
問題点に鑑み行われたものであって、その目的とすると
ころは、潤滑油等によりディスク室内を汚染することが
なく、而も一層の小型化・薄型化を図ることが可能なハ
ードディスク装置、及び、ハードディスクの回転精度を
十分に達成しつつ一層の薄型化を図ることができるハー
ドディスク装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のハードディスク装置は、ロータフレームに
突設された回転軸が回転自在に支持されてなるハードデ
ィスク駆動用スピンドルモータを備えたハードディスク
駆動装置であって、一端開口の軸受穴が形成された軸受
部材を有し、この軸受穴に前記回転軸を収容し、ディス
ク室内の気体を潤滑剤に用いて回転軸の周面部及び端面
部をそれぞれ径方向内向き及び軸線方向における軸受穴
開口向きに支持する動圧気体軸受部と、内側に前記軸受
部材が固定されると共に、切欠部が設けられた円筒状突
部を有する基盤と、前記ロータフレームに装着されたロ
ータマグネットと、前記円筒状突部の外側に固定されて
このロータマグネットに対向配置されるステータコイル
が捲回されたステータコアと、軸線方向における軸受穴
奥向きの磁気力をロータフレームに作用させる磁気手段
とを備え、前記軸受穴及び回転軸は、それぞれ縦断面Ｕ
字状の回転対称形状をなし、前記軸受穴の内面と回転軸
の外面との間の気体の圧力を積極的に高めるための溝と
して、前記回転軸の湾曲端面部にスパイラル状の溝が設
けられると共に、前記軸受穴に収容された前記回転軸の
うち前記湾曲端面部から若干の軸線方向距離を隔てた帯
状部にヘリングボーン状の溝が設けられており、一端が
前記軸受穴のうち前記回転軸の湾曲端面部と帯状部の間
の位置に開口し他端が前記切欠部に臨む部分に開口して
おり、この切欠部を介してディスク室内に通じることに
より前記回転軸の外面と軸受穴の内面との間にディスク
室内からの気体を供給し得る連通孔を有し、前記動圧軸
受部と磁気手段とによって、前記回転軸が径方向及び軸
線方向に安定支持されるものとしている。

【０００７】また、上記ハードディスク装置は、上記軸
受部材は円柱状外形を有しており、また前記切欠部は基
盤の円筒状突部の一部を切欠きその横断面をＣ字形状と
することで形成されているものとすることができる。

【０００８】

【作用】請求項１の発明において、動圧気体軸受部は、
軸受穴に収容された回転軸の周面部のうち湾曲端面部か
ら若干の軸線方向距離を隔てた帯状部に設けられたヘリ
ングボーン状の溝によって軸受穴の内面と回転軸の外面
との間の気体の圧力を積極的に高めて十分な支持力を発
生させ、回転軸を径方向内向きに安定支持する。また動
圧気体軸受部は、回転軸の湾曲端面部に設けられたスパ
イラル状の溝によって軸受穴の内面と回転軸の外面との
間の気体の圧力を積極的に高めて十分な支持力を発生さ
せ、回転軸を軸線方向における軸受穴開口向きに支持
し、それと逆向きの磁気力が磁気手段によりロータフレ
ームに作用することによって、回転軸が軸線方向に安定
支持される。連通孔の一端が軸受穴のうち回転軸の湾曲
端面部と帯状部の間の位置に開口し、他端が軸受部材が
固定される基盤の円筒状突部に設けられた切欠部に臨む
部分に開口しており、この切欠部を介してディスク室内
に通じるので、回転軸が回転した際にその連通孔を通じ
てディスク質からの気体を回転軸の外面と軸受穴の内面
との間に供給することができる。すなわち、その連通孔
が軸受部材と切欠部を介してディスク室内と回転軸の外
面と軸受穴の内面との間とを連通可能となることから、
連通孔の軸受部材外周部側の開口位置にステータコアが
固着されていたとしてもディスク室内と回転軸の外面と
軸受穴の内面との間を連通することが可能になると共
に、軸受部材外周の形状や構成によらず、確実にディス
ク室内と回転軸の外面と軸受穴の内面との間が連通可能
になるため、設計の自由度が格段に向上する。また、動
圧気体軸受部の外周側にステータコアとロータマグネッ
トとを配置することができるため、スピンドルモータの
小型化並びに薄型化をより一層促進することが可能にな
る。動圧気体軸受部は、ディスク室内の気体を潤滑剤と
して用いるものであるから、潤滑油等によりディスク室
内を汚染することがない。

【０００９】請求項２の発明においては、切欠部は基盤
の円筒状突部の一部を切欠きその横断面をＣ字形状とす
ることで容易に形成することが可能となる。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の１実施例としてのハードディスク
装置の概略断面図である。

【００１１】１０は、ハードディスク装置におけるディ
スク室１２の基盤であって、箱形状をなしている。１４
はディスク室の蓋体、１６はスピンドルモータ、１８は
ハードディスクである。ディスク室１２内の気体は、通
常は空気を用いるが、その他に、例えば不活性ガス等を
用いることも可能である。

【００１２】基盤１０の中央部には、ディスク室１２の
内側、すなわち図１における上方へ突起する円筒状突部
２０が基盤１０と一体的に設けられている。円筒状突部
２０の横断面は、一部に切欠部２２を有するＣ字形状を
なしている。２４は、その円筒状突部２０の外周部に固
定されたステータコア、２６は、そのステータコア２４
に捲回されたステータコイルである。

【００１３】円筒状突部２０の内側には、図１における
上方に開口する縦断面Ｕ字状の回転対称形状の軸受穴２
８を有する円柱状外形の軸受部材３０が固定されてお
り、ディスク室１２の内外は密閉されている。３２は、
下方開口のカップ形状をなす鉄系材料製のロータハブ
（ロータフレーム）、３４は、ロータハブ３２における
基部３５の中央部において内方に突設された回転軸であ
る。回転軸３４は、縦断面Ｕ字状の回転対称形状をな
し、軸受穴２８内に収容されている。

【００１４】回転軸３４の湾曲端面部３６には、スパイ
ラル状の溝が万遍なく設けられており、回転軸３４の軸
受穴２８に収容された周面部のうち湾曲端面部３６から
若干の軸線方向距離を隔てた帯状部３８には、ヘリング
ボーン状の溝が万遍なく設けられている。軸受部材３０
に対し回転軸３４が回転した際に、軸受穴２８の内面と
回転軸３４の外面との間の空気の圧力を積極的に高めて
十分な支持力を発生させるようにするためである。な
お、それらの溝の形状や寸法等を適宜選択し得ることは
もちろんである。、

【００１５】４０は、軸受部材３０の外周部と軸受穴２
８とを連通する小径の連通孔である。この連通孔４０
は、軸受穴２８の側において、収容された回転軸３４の
湾曲端面部３６と帯状部３８の間の、平坦な周面部の位
置に開口し、軸受部材３０の外周部は、円筒状突部２０
における切欠部２２を介してディスク室１２内に通じて
おり、回転軸３４が回転した際に、その回転軸３４の外
面と軸受穴２８の内面との間に空気を供給することを可
能としている。

【００１６】円筒状突部２０の内側において、その円筒
状突部２０よりも低く構成されている軸受部材３０の上
端面に、内径が軸受穴２８よりも大きい環状の永久磁石
体４２が固定されている。この永久磁石体４２は、軸線
方向に着磁されており、ロータハブ３２における基部３
５の下面と若干の空隙を隔有してロータハブ３２に対し
軸線方向の吸引力を作用させている。

【００１７】ロータハブ３２の外周下端部すなわち開口
部４４の内周面には、環状のロータマグネット４６が固
定されており、このロータマグネット４６は、ステータ
コア２４と、径方向ギャップを隔てて外周側にて相対し
ている。この実施例におけるロータハブ３２は、ロータ
マグネット４６のヨークを兼ねている。

【００１８】ロータハブ３２の基部３５は、円形の上端
面３５ａと、その外周部に一段低く設けられた環状面３
５ｂを有している。ハードディスク１８は、アルミニウ
ム合金製からなり、ハードディスク１８の内周部下面１
８ａは、金（Ａｕ）めっきが施された上で、インジウム
（Ｉｎ）めっきが施された環状面３５ｂに拡散接合によ
り固定されている。拡散接合が引き起す変形は少ないの
で、ハードディスク１８の固定精度を損なうことは防が
れている。

【００１９】拡散接合は、例えば次のように行われる。
接合面であるハードディスク１８の内周部下面１８ａ及
びロータハブ３２の環状面３５ｂを平滑に仕上げて洗浄
を施す。真空雰囲気下で、ロータハブ３２の環状面３５
ｂとハードディスク１８の内周部下面を接触させ、表面
の凹凸にミクロ的な塑性変形が生じる程度の小さな圧力
をかける。これにより酸化膜などの表面層は破壊され、
金属面の真の接触部が増大する。同時に、ハードディス
ク１８及びロータハブ３２に悪影響を及ぼさない程度に
加熱を行って、表面の塑性変形をクリープ変形により促
進するようにすれば、必要な加圧力は低下する。一定時
間その圧力及び温度を保持すると、拡散により接合部の
ボイドの球状化、消失が起こる。

【００２０】この実施例の場合、ハードディスク１８に
おける内周部下面１８ａの金めっき膜とロータハブ３２
における環状面３５ｂのインジウムめっき膜を密着させ
て加熱すると、１００℃前後で拡散が始まる。従って各
金属の溶融温度よりも極めて低い温度で処理して接合す
ることができ、高温加熱によるハードディスク１８及び
ロータハブ３２の形状変形等の不都合が回避される。

【００２１】スピンドルモータ１６の運転により回転軸
３４が回転すると、主として帯状部３８と軸受穴２８の
内周面との間の空気に発生する動圧によって、回転軸３
４は径方向内向きに安定支持され、湾曲端面部３６と軸
受穴２８の湾曲底面部との間に発生する動圧によって、
回転軸３４は軸線方向上向きに支持される。この軸線方
向上向きの支持力は、永久磁石体４２がロータハブ３２
に及ぼす軸線方向下向きの磁気吸引力との間で釣合が保
たれ、回転軸３４が軸線方向に安定支持される。回転軸
３４の支持は、ディスク室１２内の空気を潤滑剤として
用いた動圧空気軸受と永久磁石体４２による磁気力とに
よって行われるものであるから、潤滑油等によりディス
ク室１２内を汚染することがなく、騒音も小さい。ま
た、スピンドルモータ１６の内外を密封する必要がない
ので、その分薄型化・小型化が可能である。

【００２２】更に、ハードディスク１８はロータハブ３
２に拡散接合により固定されており、クランプ部材など
を用いないので、その分軸線方向の寸法が短縮されてい
る。

【００２３】なお、上記実施例では、軸受部材３０の上
端面に設けた永久磁石体４２と鉄系材料製のロータハブ
３２の組合せを磁気手段として用いているが、永久磁石
体の位置を変更することや、非強磁性材料製のロータハ
ブに強磁性材料製の部材を設けることや、ロータハブの
側に永久磁石体を設けることなどは、必要に応じ適宜行
い得る。

【００２４】

【発明の効果】請求項１のハードディスク装置では、軸
受穴に収容された回転軸の周面部のうち湾曲端面部から
若干の軸線方向距離を隔てた帯状部に設けられたヘリン
グボーン状の溝により気体の圧力が積極的に高められて
回転軸が径方向内向きに安定支持され、回転軸の湾曲端
面部に設けられたスパイラル状の溝により気体の圧力が
積極的に高められて回転軸が軸線方向における軸受穴開
口向きに支持されると共に、それと逆向きの磁気力が磁
気手段によりロータフレームに作用することによって、
回転軸が軸線方向に安定支持される。回転軸が回転する
と、ディスク室からの気体が連通孔を通じて回転軸の外
面と軸受穴の内面との間に供給される。 また、潤滑油等
によりディスク室内を汚染することがないため密封手段
を用いる必要がなく、その分のスペースを節約し得る。
而も、軸線方向の安定が、回転軸の端面部に対する軸線
方向の軸受穴開口向きの支持力と磁気手段によるロータ
フレームに対する軸受孔奥向きの磁気力との釣合いによ
って実現されているため、磁気力を回転軸に作用させる
ことのみによって軸線方向の安定を図る場合に比し、軸
線方向の寸法を短縮することが可能となる。従って、一
層の小型化・薄型化を図ることが可能である。

【００２５】請求項２のハードディスク装置では、円筒
状突部の内側に固定された軸受部材に有する連通孔が、
軸受穴のうち回転軸の湾曲端面部と帯状部の間の位置
と、軸受部材の外周部のうち切欠部に臨む部分とを連通
し、その切欠部を介してディスク室内に通じているた
め、回転軸が回転した際に、切欠部及び連通孔を通じて
ディスク室からの気体を回転軸の外面と軸受穴の内面と
の間に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハードディスク装置の概略断面図である。

【符合の説明】

１２ ディスク室 １６ スピンドルモータ １８ ハードディスク １８ａ 内周部下面 ２８ 軸受穴 ３０ 軸受部材 ３２ ロータハブ ３４ 回転軸 ３５ｂ 環状面 ３６ 湾曲端面部 ３８ 帯状部 ４２ 永久磁石体

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータフレームに突設された回転軸が回転
   自在に支持されてなるハードディスク駆動用スピンドル
   モータを備えたハードディスク駆動装置であって、 一端開口の軸受穴が形成された軸受部材を有し、この軸
   受穴に前記回転軸を収容し、ディスク室内の気体を潤滑
   剤に用いて回転軸の周面部及び端面部をそれぞれ径方向
   内向き及び軸線方向における軸受穴開口向きに支持する
   動圧気体軸受部と、内側に前記軸受部材が固定されると共に、切欠部が設け
   られた円筒状突部を有する基盤と、 前記ロータフレームに装着されたロータマグネットと、
   前記円筒状突部の外側に固定されてこのロータマグネッ
   トに対向配置されるステータコイルが捲回されたステー
   タコアと、 軸線方向における軸受穴奥向きの磁気力をロータフレー
   ムに作用させる磁気手段とを備え、 前記軸受穴及び回転軸は、それぞれ縦断面Ｕ字状の回転
   対称形状をなし、 前記軸受穴の内面と回転軸の外面との間の気体の圧力を
   積極的に高めるための溝として、前記回転軸の湾曲端面
   部にスパイラル状の溝が設けられると共に、前記軸受穴
   に収容された前記回転軸のうち前記湾曲端面部から若干
   の軸線方向距離を隔てた帯状部にヘリングボーン状の溝
   が設けられており、 一端が前記軸受穴のうち前記回転軸の湾曲端面部と帯状
   部の間の位置に開口し他端が前記切欠部に臨む部分に開
   口しており、この切欠部を介してディスク室内に通じる
   ことにより前記回転軸の外面と軸受穴の内面との間にデ
   ィスク室内からの気体を供給し得る連通孔を有し、 前記動圧軸受部と磁気手段とによって、前記回転軸が径
   方向及び軸線方向に安定支持されることを特徴とするハ
   ードディスク駆動装置。
2. 【請求項２】上記軸受部材は円柱状外形を有しており、
   また前記切欠部は基盤の円筒状突部の一部を切欠きその
   横断面をＣ字形状とすることで形成されている請求項１
   記載のハードディスク装置。