JP4801997B2 - ディスク装置 - Google Patents

Description

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. 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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