JP4661200B2 - 潤滑流体の漏洩防止向上する部材の接合方法および該接合方法を用いたスピンドルモータおよび該スピンドルモータを用いた記録ディスク駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、動圧軸受を有するスピンドルモータにおける潤滑流体の漏洩防止を目的とした部材の結合方法、この結合方法を用いたスピンドルモータ、およびこのスピンドルモータを用いた記録ディスク駆動装置に関する。

近年、スピンドルモータを搭載する記録ディスク駆動装置の小型化に伴い、スピンドルモータ自体の小型化が進み、また従来のボールベアリングタイプの軸受機構から潤滑流体を使用した動圧軸受への移行が急速に進んでいる。そして記録ディスク駆動装置の携帯化により、耐衝撃に強いスピンドルモータを求められている。これに伴い、潤滑流体のモータ外部への漏洩を防ぐために、潤滑流体と接する部材またはその付近の部材の各接合には、部材間の接合部の機密性の高い接合且つ接合部の締結力が強い接合方法が要求されている。この接合方法には、一般に溶接が用いられる。しかしながら溶接は熱影響が大きく、スピンドルモータのような小型部材間の接合では部材が熱変形を大きく生じてしまい、要求される取付精度に達することができない。そのためスピンドルモータの動圧軸受部のような溶接部が小さく、取付精度要求が高く、締結力が強くそして高い機密性を要求されるような部材間の接合には、従来から熱影響の少ないレーザー溶接が試みられている（この溶接の例として例えば特許文献１および特許文献２参照）。

米国登録特許６，５９４，８８３号公報 特開２００２−３６９４３８号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に見られるようなレーザー溶接による接合部には、非常に微細な気孔が発生する可能性がある。従来では、この気孔により製品の歩留まりの低下が発生していた。

また、溶接を行う際に、溶接部の酸化を防ぐために一般的な不活性のシールドガスであるアルゴンガスを溶接部に噴射して溶接部を大気中の酸素より保護する方法がとられるが、このシールドガスの噴射により溶接部の溶融部分に孔を設けてしまい、その状態のまま凝固し気孔となる場合もある。

したがって、溶接部には、複数の要因により非常に微細な気孔が発生する可能性があり、図５のようにモータ内部からその気孔を通過することにより潤滑流体の一部が漏洩してしまう可能性がある。この潤滑流体の漏洩により、潤滑流体がディスク駆動装置の磁気ディスク部に付着する可能性があり、その結果、磁気ディスクのリード／ライトに不具合が生じ、最悪の場合、磁気ディスクの記録が引き出せなくなる不具合を生じる可能性がある。

またこの気孔の大きさは、幅が数μmおよび長さが十数μｍと非常に微細であるために、スピンドルモータの製造工程で検出することが不可能な上、更にスピンドルモータを精密に検査しても、完全に気孔を検出・排除することは困難である。

本発明は、上記のような問題に鑑みて行われるものであり、その目的とするところは、部材間の溶接箇所より潤滑流体の漏洩を防止する接合方法およびその接合方法を用いることにより、歩留まりの少ないスピンドルモータおよびそのスピンドルモータを用いた記録ディスク駆動装置を提供することである。

本発明の請求項１に記載によれば、静止部材と、静止部材に対して回転自在に支持される回転部材と、静止部材と回転部材との間に介在し、潤滑液によって潤滑された動圧軸受機構と、上下方向に延びる中心軸に対して径方向に広がる外側円筒部及び外側円筒部の内縁部から上方へ延びる内側円筒部を有するハブと、内側円筒部に接合されるシール部材と、を備え、静止部材とシール部材の内周面との微少間隙と、静止部材と内側円筒部の内周面との微少間隙には潤滑液が充填され、内側円筒部の上端部とシール部材の外周面とが溶接される溶接部の上端部は、封止剤により塗布されていることを特徴とする。

本発明の請求項２の記載によれば、溶接部は、内側円筒部とシール部材の外周面とが重なり合った軸方向に延びる部位であることを特徴とする。

本発明の請求項３の記載によれば、溶接部よりも径方向内側には、静止部材とシール部の内周面との間に形成される気液界面が位置することを特徴とする。

本発明の請求項４の記載によれば、溶接部は、撥油剤を塗布することを特徴とする。

本発明の請求項５の記載によれば、溶接部は、樹脂を塗布することを特徴とする。

本発明の請求項６の記載によれば、溶接部は、接着剤を塗布することを特徴とする。

本発明の請求項７の記載によれば、請求項１に記載のスピンドルモータと、スピンドルモータの回転部に支持されたディスクに対し、情報の読み出しおよび書き込みの少なくとも一方を行うアクセス部と、スピンドルモータおよびアクセス部を収容するハウジングと、をディスク駆動装置に適用することを特徴とする。

本発明の請求項１乃至請求項３によれば、部材間の溶接箇所に表面処理を行うことにより、溶接箇所に気孔が発生し、潤滑流体がその気孔から漏洩しようとしても、封孔処理をしたことでその気孔した箇所に入り込み気孔を塞ぐことができるので、潤滑流体の漏洩を防ぐことができる。

本発明の請求項４乃至請求項６によれば、溶接箇所に撥油剤、樹脂および接着剤（以下、撥油剤等とする）のいずれかを塗布することにより、溶接により発生した気孔にこれら撥油剤等が入り込み気孔を塞ぐことができるので、潤滑流体の漏洩を防ぐことができる。

本発明の請求項７によれば、本発明のスピンドルモータおよび該スピンドルモータを搭載する記録ディスク駆動装置は、潤滑流体の漏洩のないより信頼性の高いものを提供することができる。

本発明の部材間の溶接の工程図を図１に示す。また、部材間の溶接におけるレーザー照射図を図２に示す。本発明の溶接方法を用いたスピンドルモータの実施形態の一例を図３に示す。そして本発明によるその接合部の溶接箇所にクラックが発生した場合における撥油剤等と潤滑流体との関係を図４に示す。また従来のクラックに撥油剤等を塗布していない場合を図５に示す。

まず図１および図２を参照して、本発明における部材間の溶接による接合方法について説明する。

図１において、まず部材と部材との接合にレーザー溶接を用いる（ステップＳ１）。そのレーザー溶接を示した図が図２となる。図２を参照して、集光系１００は、レーザー発振機（図示せず）から発振されたレーザーを集光し、レーザー１１０を照射する。そのレーザー１１０は溶接部２００に向い収縮しながら照射する。その溶接部２００の周囲には、シールドガスの役目を果たす不活性ガスである窒素を溶接部２００に向けて噴射している。この窒素を噴射することで、溶接部２００の酸化を防ぐとともに、溶接部２００内に発生する気泡を抑制する効果も併せ持つ。しかしながらこのシールドガスには、前述のように溶接部分に気孔を設けてしまう問題もある。その対策としてこのシールドガスに窒素を使用することにより、従来のアルゴンガスよりも分子が小さくなるので、溶接部２００に生成される気孔の大きさを小さくすることができる。また、溶接の最後にレーザー光を徐々に絞っていく、いわゆるフェードアウトを行う。これは、円周状に溶接を行う場合、溶接の始点と終点での溶接部が重なる場合が生じる。その重なった溶接部分では、熱が他の部分より余計に加わってしまい熱応力を多く発生してしまう。このフェードアウトによって、徐々にレーザー光を絞ることにより、重なった部分の熱入力を極力小さくして発生する熱応力を抑えることができる。その結果、部材の取付け精度の良い溶接を行うことができる。

次に溶接後に溶接部２００が一様に溶接できているかどうかの確認および潤滑流体の漏洩の有無の確認をするために顕微鏡にて外観検査を行う（ステップＳ２）。

次に溶接部２００に付着しているコンタミネーション等を排除するために溶接部２００を高圧エアーブローにて噴射する（ステップＳ３）。

次に真空チャンバー方式によるヘリウムリークテストにて、溶接部２００に気孔の有無を確認する（ステップＳ４）。

次に溶接部２００に封孔処理を行う（ステップＳ５）。この封孔処理に関しては、撥油剤等を塗布する方法とエネルギーを落としたレーザーにて再度溶接部２００を浅く溶かす方法とがある。その方法のそれぞれについて説明する。

まず撥油剤等を塗布する方法について説明する。

まず溶接部２００に一様に常温では液体である撥油剤等を塗布する。そして最後に溶接部２００を加熱して、撥油剤等を硬化させる（ステップＳ６）。本発明にて用いる撥油剤等は常温では、液体であるため、気孔に充填し界面をつくっている撥油剤は、衝撃等により気孔の外に出てしまう可能性があるが、加熱硬化することにより、気孔に撥油剤を保持することができるので、衝撃等により撥油剤が気孔の外側にでることはなくなる。ステップＳ６に関しては、撥油剤等を硬化させることが目的であり、その硬化方法は加熱に限らない。例えば、空気を遮断することや紫外線を塗布後の溶接部２００に照射すること等により硬化させてもよい。

このステップＳ５の撥油剤等の塗布により、溶接部２００に気孔が存在した際、その気孔の間隙に撥油剤等が侵入し、その間隙を表面張力により充填する。そしてステップＳ６により、撥油剤等を硬化することにより、その充填した部分は、完全に埋まってしまい気孔による間隙は消滅する。これにより気孔からモータ外部に漏洩しようとする潤滑流体は、間隙がなくなったことにより、漏洩できなくなる。

また溶接前に撥油剤等を塗布しても溶接前には気孔がないので意味を成さない。撥油剤等は、あくまで溶接により発生した気孔の間隙を充填し、潤滑流体のモータ外部の漏洩を防ぐ為のものであるので、溶接後に塗布する。

次にエネルギーを落としたレーザーにて再度溶接部２００を浅く溶かす方法について説明する。

レーザーの照射エネルギーを溶接部２００の表面が少し溶ける程度まで落とす。そして、その溶接後の溶接部２００を一様に照射する。これにより気孔の開口部が溶け、その開口部を塞ぐこととなるので、潤滑流体は出口を失い、モータ外部に漏洩することができなくなる。またこの場合には撥油剤等を使用していないので、ステップＳ６の硬化する工程は必要ない。

次にこの溶接方法を用いたスピンドルモータの実施例の一形態について図３を参照して説明する。

シャフト１は、円筒状の静止部材であり、その外周面に軸方向上側および下側に凹部が形成される中空円筒状のスリーブ２がシャフト１の外周面と微少間隙を介して対向して配置される。スリーブ２の軸方向上側および下側には、上側凹部２１および下側凹部２２が設けられ、それらの中に、それぞれ微少間隙を介して対向する上側ブッシュ３１および下側ブッシュ３２が配置される。

ハブ４は、内側円筒部４１と外側円筒部４２が形成されている。その内側円筒部４１の内周面とスリーブ２の外周面とは、固定される。また、外側円筒部４２の軸方向下側には、磁性体のヨーク５が固定されており、ヨーク５の内周面には、マグネット７が固定されている。

ハブ４の軸方向上端部４３と軸方向下端部４４とには、それぞれ上側シール６１と下側シール６２とが溶接にて固定されている。その溶接部４００には、撥油剤等が全周に塗布されている。上側シール６１と下側シール６２とは、それぞれ上側ブッシュ３１と下側ブッシュ３２と微少間隙を介して対向している。そして、上側シール６１と下側シール６２とは、それぞれシャフト１の外周面に対向して微少間隙が形成されている。

また、シャフト１とスリーブ２との微少間隙、スリーブ２と上側ブッシュ３１および下側ブッシュ３２との微少間隙、そして上側ブッシュ３１と上側シール６１との微少間隙および下側ブッシュ３２と下側シール６２との微少間隙には、潤滑流体が充填されている。そして上側ブッシュ３１と上側シール６１との微少間隙および下側ブッシュ３２と下側シール６２との微少間隙には、それぞれ気液界面が形成されている。

ベース８は、中央部に貫通孔８１が形成されており、この貫通孔８１にシャフト１の下端部１１が固定される。

ステータ９は、ベース８のステータ９載置部８２に固定されており、マグネット７と半径方向に間隙を介して対向して配置される。

次に上側シール６１とハブ４の軸方向上端部４３との溶接部４００と撥油剤等７００との関係を従来の撥油剤等７００を塗布しない場合と比較して説明する。

図５を参照して、溶接部４００に気孔５００が発生した場合、潤滑流体６００はこの気孔５００を通り、モータ外部に漏洩しようとする。しかしながら、図４を参照して、この気孔５００に、撥油剤等７００を塗布すると、潤滑流体６００は撥油剤等７００に撥ね返されモータ内部に戻される。したがって、撥油剤等７００により潤滑流体６００がモータ外部に漏洩することを防ぐことができる。その結果、磁気ディスクに影響を与えない信頼性の高いモータを提供することができる。

またこの原理は、溶接後、再度エネルギーを落としたレーザーにて照射する方法に関しても気孔５００を塞ぐ効果が同じであるので、同様のことがいえる。

本発明のスピンドルモータを使用した記録ディスク駆動装置について図６を参照して説明する。

記録ディスク駆動装置８００は、矩形状をしたハウジング８１０からなり、ハウジング８１０の内部は、塵・埃等が極度に少ないクリーンな空間を形成しており、その内部には、情報を記録する円板状のハードディスク８２０が装着されたスピンドルモータ８３０が配設されている。

また、ハウジング８１０の内部には、ハードディスク８２０に対して情報を読み書きするヘッド移動機構８４０が配置され、このヘッド移動機構８４０は、ハードディスク８２０上の情報を読み書きする磁気ヘッド８４１、この磁気ヘッド８４１を支えるアーム８４２および磁気ヘッド８４１およびアーム８４２をハードディスク８２０上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部８４３により構成される。

このような記録ディスク駆動装置８００のスピンドルモータ８３０として、図３に図示されるスピンドルモータを適用することで、十分な機能を確保した上で記録ディスク駆動装置８００の小型且つ薄型化を実現できると共に、信頼性並びに耐久性の高い記録ディスク駆動装置を提供することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能である。

例えば、本発明のスピンドルモータの実施例は、この上側シール６１および下側シール６２とハブ４の軸方向上端部４３および軸方向下端部４４との溶接のみに限定されるものではなく、潤滑流体と接している部材間の溶接であればよい。

本発明に係る接合方法であるレーザー溶接の工程図である。 本発明に係る接合方法であるレーザー溶接の溶接場面である。 本発明に係る接合方法を使用したスピンドルモータの実施形態の一例を示した軸方向断面図である。 本発明に係り、気孔が発生し、撥油剤等を塗布した場合の図である。 従来例に係り、気孔が発生した場合の図である。 本発明に係る接合方法を使用したスピンドルモータを搭載した記録ディスク駆動装置である。

４ ハブ
４３ 軸方向上端部
４４ 軸方向下端部
６１ 上側シール
６２ 下側シール
１００ 集光系
１１０ レーザー光
２００、４００ 溶接部
５００ 気孔
６００ 潤滑流体
７００ 撥油剤等
８００ 記録ディスク装置

Claims (7)

1. 静止部材と、
   前記静止部材に対して回転自在に支持される回転部材と、
   前記静止部材と前記回転部材との間に介在し、潤滑液によって潤滑された動圧軸受機構と、
   上下方向に延びる中心軸に対して径方向に広がる外側円筒部及び前記外側円筒部の内縁部から上方へ延びる内側円筒部を有するハブと、
   前記内側円筒部に接合されるシール部材と、
   を備え、
   前記静止部材と前記シール部材の内周面との微少間隙と、前記静止部材と前記内側円筒部の内周面との微少間隙には潤滑液が充填され、
   前記内側円筒部の上端部と前記シール部材の外周面とが溶接される溶接部の上端部は、封止剤が塗布されていることを特徴とするスピンドルモータ。
2. 前記溶接部は、前記内側円筒部と前記シール部材の外周面とが重なり合った軸方向に延びる部位であることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. 前記溶接部よりも径方向内側には、前記静止部材と前記シール部の内周面との間に形成される気液界面が位置することを特徴とする請求項１にスピンドルモータ。
4. 前記溶接部は、撥油剤を塗布することを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
5. 前記溶接部は、樹脂を塗布することを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載のスピンドルモータ。
6. 前記溶接部は、接着剤を塗布することを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載のスピンドルモータ。
7. 請求項１に記載のスピンドルモータと、
   前記スピンドルモータの前記回転部に支持された前記ディスクに対し、情報の読み出しおよび書き込みの少なくとも一方を行うアクセス部と、
   前記スピンドルモータおよび前記アクセス部を収容するハウジングと、
   を備えたディスク駆動装置。

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