JP4801997B2 - ディスク装置 - Google Patents

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本発明は、磁気ディスク等のディスクを強固に保持しながら、当該ディスクを面振れすることなく高精度に回転駆動させることのできるディスク駆動用モータに関する。
近年、ハードディスクドライブ(HDD)をはじめとするディスク装置において、ディスクの高密度大容量化や装置の小型薄型化が進み、これに伴ってディスクを高速で高精度に回転させる必要性が高まっている。
ここに、HDDは、磁気ディスク、駆動装置、並びに磁気ヘッドなどを一体に組み付けて構成されるが、係る駆動装置として動圧軸受を利用したモータ(スピンドルモータ)がよく知られている(例えば、特許文献1、2)。
特許文献1に開示されるスピンドルモータの構造を図3に示して概説すれば、Bsはベース(ハウジング)であり、その円筒部Cyの内周に軸スリーブSvが取り付けられ、円筒部Cyの外周にはコイルAcを巻装したステータコアScが固着されている。又、Rhは中央のロータ軸Rs(シャフト)を中心として回転するロータハブであり、ロータ軸RsとロータハブRhはレーザ溶接にて固着一体化され、ロータハブRhの内側にはN極とS極を周方向に交互に着磁した円筒状のマグネットMが固着されている。更に、ロータ軸Rsの端面にはネジ孔Shが穿設されており、そのネジ孔Shに螺入するクランプネジCsによりクランプ部材Cpが締め付けられ、その締付力によりロータハブRhとクランプ部材Cpとの間でディスクDがクランプされるようになっている。
一方、特許文献2のモータ構造を図4に示して概説すると、特許文献2ではベースBsと軸スリーブSvとの間に筒状磁石Smを設けると共に、その上下両端にヨークYkとスラスト板Thとを設け、筒状磁石Smから出た磁束がヨークYkとスラスト板Thとの間でループを形成することにより、軸スリーブSvとロータ軸Rs(回転軸)との隙間に充満する磁性オイルの外部流出が防止されるようにしている。又、特許文献2では、ロータ軸Rsに小径段部Lsを形成し、その小径段部LsにてロータハブRh(ハブロータ)を固定している。
特許第3282945号公報
特開2002−369476号公報
上記のような特許文献1、2において、先ず特許文献1によると、ロータハブRhにロータ軸Rsを圧入嵌合してレーザ溶接で固着していることから、ロータハブRhが熱変形したりロータハブRhの内径が熱の影響で拡大したりしてロータハブRhの取付状態が不適切となり、これによりディスクDが回転中に大きく面振れし、ディスクDに対する記録信号のリード/ライトエラーを発生したり、ディスクDに近接する磁気ヘッドを破壊したりしてしまう虞があった。又、特許文献1では、ディスクDのクランプ力を高めるためにクランプネジCsを強固に締め付けた場合、その締付力により溶接部が破断してしまう虞がある。
一方、特許文献2では、ロータ軸Rsに形成されるネジ孔(図4に点線で示される)を利用して特許文献1のようなクランプ部材CpをロータハブRhに締結する場合、クランプ部材Cpに大きな締付力を作用させると、小径段部LsとロータハブRhとの接合面に大きな圧力が発生し、その圧力により小径段部Lsとの接触部分でロータハブRhが塑性変形し、これによってロータハブRhの高さが変わってディスクが図示せぬ磁気ヘッドに接触してしまう虞があった。
又、特許文献2によれば、ロータハブRhの塑性変形を防止するべくクランプ部材に対する締付力を小さくすると、ロータハブRhがロータ軸Rs方向にがたついてディスクDの面振れを惹起してしまう。
本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は磁気ディスク等のディスクを強固に保持しながら、これを面振れすることなく高精度に回転駆動させることのできるディスク駆動用モータを提供することにある。
本発明は上記目的を達成するため、
ステータコア2Aを固定したベース1と、前記ステータコア2Aに対向するマグネット8を有して外周部にディスクDが装着されるロータハブ3と、前記ベース1に固定した軸スリーブ4と、この軸スリーブ4により回転自在に支持されて一端側が前記ロータハブ3の中心孔3Bに固定されるロータ軸5と、を備えたディスク駆動用モータにおいて、
前記ロータ軸5は、前記軸スリーブ4に嵌合する大径部5Aと前記ロータハブ3の前記中心孔3Bに嵌合する小径部5Bとを有し、
前記大径部5Aより小さく前記小径部5Bと嵌合可能な内径と、前記大径部5Aよりも大なる外径とを有して前記ロータハブ3よりも高硬度の平板ワッシャ14を、前記ロータハブ3と前記ロータ軸5の大径部5Aとの間に挟み込んで固定して成ることを特徴とする。
本発明のディスク駆動用モータによれば、軸スリーブに嵌合する大径部とロータハブの中心孔に嵌合する小径部とを有するロータ軸にして、その小径部に大径部よりも外径が大きく且つロータハブよりも高硬度の平板ワッシャを嵌め、その平板ワッシャをロータハブとロータ軸の大径部との間に挟み込んで固定したことから、ロータハブの締結に際して締付トルクを高くしても平板ワッシャがロータハブよりも硬質であるからこれが圧縮変形せず、しかも外径の大なる平板ワッシャによりロータハブの中心孔の周縁に作用する圧力が分散させるためにロータハブの塑性変形も防止される。
従って、ロータハブにて保持されるディスクを面振れさせることなく所定の一平面内で高精度に回転させることが可能となり、結果として磁気ヘッドの破損や磁気ヘッドによる記録信号のリード/ライトエラーが防止され、装置の信頼性が大幅に向上する。
以下、図面に基づいて本発明を詳しく説明する。図1は本発明に係るディスク駆動用モータを示した断面図である。図1において、1は中心部に円筒部1Aを形成するベースであり、その円筒部1Aの外側にはステータ2が固定される。ステータ2はロータハブ3を回転させるための回転磁界を発生するもので、これは円筒部1Aに嵌着固定される環状のステータコア2Aと該コアに巻装されるステータコイル2Bとにより構成される。
又、ベースの円筒部1Aの内側には軸スリーブ4が嵌合状態で固定され、その軸スリーブ4によりロータ軸5が回転自在に支持される構成としてある。
軸スリーブ4は動圧軸受を構成する円筒状の部品であり、その内部にはロータ軸5との間で潤滑油が充填され、軸スリーブ4の一端開口部は潤滑油の流出を防止するべく平板状のシールド6により密封される。
一方、ロータ軸5には、その一端外周にシールド6と対面するフランジ部7が固設される。又、ロータ軸5の他の一端部は軸スリーブ4から突出され、その突端にロータハブ3が固定されるようにしてある。
ロータハブ3は、ロータ軸5を中心に回転する断面凹字形の回転体であり、その内側にはステータコア2Aに対向するマグネット8が固定される。マグネット8はN極とS極を周方向に交互に着磁した環状の永久磁石であり、これはステータ2に近接する状態で該ステータの周囲に配される。又、ロータハブ3の外周縁には環状の受座3Aが形成され、その受座3AによりディスクDが支持されるようにしてある。
本例において、ディスクDは二枚一組の磁気ディスクであり、その両者はスペーサ9により所定の間隔だけ隔てられた状態で内周縁がロータハブの受座3Aとクランプ部材10とによりクランプされるようになっている。
クランプ部材10は、クランプネジ11によりロータハブ3に締結される円板状の部品で、その周縁はディスクDの内周縁に接触し、その接触圧がクランプネジ11の締付力により調整可能とされている。尚、クランプネジ11はロータ軸5に螺入される雄ネジ部品であり、ロータ軸5の端面にはクランプネジ11を螺入すべきネジ孔12が穿設される。そして、そのネジ孔12にクランプネジ11を螺入してこれを締め付けたとき、クランプ部材10の中央部がクランプネジ11のヘッド11Aに押されて撓み、その撓み反力によりディスクDの内周縁がクランプされるようになっている。
次に、図2には以上のように構成されるディスク駆動用モータの軸受部分を拡大して示す。図2から明らかなように、ロータ軸5の外周部において軸スリーブ4にはラジアル荷重を受ける動圧発生用の凹溝13Aが形成される。又、軸スリーブ4にはロータ軸のフランジ部7に対向する位置でスラスト荷重を受ける動圧発生用の凹溝13Bが形成され、シールド6にもロータ軸5の端面に対向する位置でスラスト荷重を受ける動圧発生用の凹溝13Cが形成される。尚、それら凹溝13A〜13Cは潤滑油で満たされるヘリングボーン形とされるが、凹溝13Aはロータ軸5に形成してもよい。又、凹溝13Bはフランジ部7に形成してもよく、凹溝13Cではその形成対象がフランジ部7でもロータ軸5でもよい。因みに、図2における凹溝13A〜13Cは、それらが形成される場所を模式的に示している。
一方、ロータ軸5は大径部5Aと小径部5Bの二段構成とされる。このうち、大径部5Aは軸スリーブ4内に嵌合される部位で、その外周面は潤滑油を介して軸スリーブ4の内周面と僅かな隙間をもって対向している。又、小径部5Bは、軸スリーブ4から突出される部位で、その外径を大径部5Aより小さくして成るものであり、この小径部5Bがロータハブ3の中心孔3Bに圧入状態で嵌合するようになっている。尚、小径部5Bは円柱状でもよいが、これを角柱状にするほか、ロータハブの中心孔3Bを角孔とすれば、ロータハブ3とロータ軸5の相対的な回転を防止することができる。
又、図2から明らかなように、小径部3Bにはロータハブ3のほか平板ワッシャ14が圧入状態に嵌着され、その平板ワッシャ14がロータハブ3とロータ軸の大径部5Aとの間に挟み込まれて固定されるようにしてある。係る平板ワッシャ14は内径がロータ軸の大径部5Aよりも小さく、当該大径部5Aよりも外径が大きい穴あき板であり、その内周縁は大径部5Aと小径部5Bとを連ねる段部5Cにより支持される。
又、平板ワッシャ14はロータハブ3よりも高硬度とされる。本例において、ロータハブ3の材質は秋山精鋼株式会社製DHS−1(SUS430相当)であり、その硬度(ビッカース硬さ)は約400HVとされる。一方、平板ワッシャ14はロータ軸5と同じ材質(SUS420J2:焼入れ処理)であり、その硬度は約700HVとされる。
しかして、ロータハブ3の締結に際してクランプネジ11を高トルク(例えば、0.3〜0.5Nm)で締め付けても、平板ワッシャ14がロータハブ3より硬質であるからこれが圧縮変形せず、しかも平板ワッシャ14の外径がロータ軸の大径部5Aよりも大きく設定されることにより、ロータハブの中心孔3Bの周縁に作用する単位面積あたりの圧力が小さくなるため、ロータハブ3の塑性変形も防止される。
従って、ロータハブの受座3Aとクランプ部材10により、ディスクDの内周縁を堅固にクランプしながら、ディスクDを面振れさせることなく所定の一平面内で高精度に回転させることが可能となる。この結果、ディスクに近接して配置される図示せぬ磁気ヘッドの破損や当該磁気ヘッドによる記録信号のリード/ライトエラーが防止され、装置の信頼性が大幅に向上する。
以上、本発明について説明したが、本発明は上記例に限定されず、例えば軸スリーブを用いた動圧軸受に代えて玉軸受を用いてもよい。又、係るディスク駆動用モータは、HDDのディスク駆動装置としてだけでなく、光ディスクや光磁気ディスクといったディスクの駆動用として利用することもできる。
本発明に係るディスク駆動用モータの断面図 同モータの中央軸受部分を示す拡大断面図 従来モータの構造を示す断面図 他の従来モータの構造を示す断面図
符号の説明
1 ベース
2 ステータ
2A ステータコア
2B ステータコイル
3 ロータハブ
3B 中心孔
4 軸スリーブ
5 ロータ軸
5A 大径部
5B 小径部
6 シールド
7 フランジ部
8 マグネット
9 スペーサ
10 クランプ部材
11 クランプネジ
12 ネジ孔

Claims (5)

  1. ースと、外周部にディスクが装着されるべきロータハブと、前記ベースに固定した軸スリーブと、この軸スリーブにより回転自在に支持されて一端側が前記ロータハブの中心孔に固定されるロータ軸と、を備え、
    前記ロータ軸は、前記軸スリーブに嵌合する大径部と前記ロータハブの前記中心孔に嵌合する小径部とを有し、
    前記大径部より小さく前記小径部と嵌合可能な内径と、前記大径部よりも大なる外径とを有して前記ロータハブと一体に回転すると共に前記ロータハブよりも高硬度のワッシャを、前記ロータハブと前記ロータ軸の大径部との間に挟み込んで固定し、前記ロータハブと前記ワッシャとの接触面積が前記大径部と前記ワッシャとの接触面積より大きいことを特徴とするディスク装置
  2. ベースと、外周部にディスクが装着されるべきロータハブと、前記ベースに固定した軸スリーブと、この軸スリーブにより回転自在に支持されて一端側が前記ロータハブの中心孔に固定されるロータ軸と、を備え、
    前記ロータ軸は、前記軸スリーブに嵌合する大径部と前記ロータハブの前記中心孔に嵌合する小径部とを有し、
    前記大径部より小さく前記小径部と嵌合可能な内径と、前記大径部よりも大なる外径とを有してその外周縁が前記ロータハブに接して前記ロータハブと一体に回転すると共に前記ロータハブよりも高硬度のワッシャを、前記ロータハブと前記ロータ軸の大径部との間に挟み込んで固定して成ることを特徴とするディスク装置。
  3. ベースと、外周部にディスクが装着されるロータハブと、前記ベースに固定した軸スリーブと、この軸スリーブにより回転自在に支持されて一端側が前記ロータハブの中心孔に固定されると共に前記ロータハブ側の端面に開口を有するネジ孔が形成されたロータ軸と、前記ディスクをクランプするクランプ部材と、前記ネジ孔に螺入して前記クランプ部材を固定するクランプネジと、前記ロータハブの前記ベース側の面に接するワッシャと、を備え、
    前記ディスクは、前記クランプネジが前記クランプ部材と前記ロータハブと前記ワッシャとを貫通して前記ネジ孔に螺入して前記クランプ部材を前記ロータハブに押し付けることにより前記ロータハブにクランプされ、
    前記ロータ軸は、前記軸スリーブに嵌合する大径部と前記ロータハブの前記中心孔に嵌合する小径部とを有し、
    前記ワッシャは、前記大径部より小さく前記小径部と嵌合可能な内径と、前記大径部よりも大なる外径とを有して前記ロータハブよりも高硬度であり、前記ロータハブと前記ロータ軸の大径部との間に挟み込んで前記ロータハブと一体に回転するように固定されて成ることを特徴とするディスク装置。
  4. 前記ワッシャは、前記ディスクが前記ロータハブにクランプされる際に押圧されることを特徴とする請求項3に記載したディスク装置。
  5. 前記ワッシャは、その外周縁が前記ロータハブに接することを特徴とする請求項3又は4に記載のディスク装置。
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