JP4860014B2 - ディスク駆動装置のサブアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、ディスク駆動装置のサブアッセンブリ、特に記録ディスクを載置する面の傾斜を低減させる技術に関する。

コンピュータの記憶装置等に使用されるメディアとしては、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）が知られている。ＨＤＤでは、記録トラックが形成された記録ディスクをブラシレスモータにより高速で回転させている。この高速回転時に、記録トラックに含まれる磁気データをリード／ライトするために、記録ディスクの表面に対して僅かな隙間を維持するように記録再生ヘッドが配置されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１２７４０５号公報

ところで、ＨＤＤの大容量化を進めるひとつの手法として、記録トラックの幅を狭くするとともに、記録再生ヘッドを記録ディスクの表面にさらに近づけることが考えられる。しかし、記録ディスクが傾いた状態でブラシレスモータの回転部分であるハブに支持されている場合がある。記録ディスクは、ブラシレスモータのハブに形成された外延部で支持されるが、例えば、外延部のディスク着座面の軸方向の高さが周方向でばらついている場合がある。言い換えれば、着座面が回転軸に対して傾いていることにより、軸方向高さについて最高値と最低値が存在してその高低差（以下、着座面傾き、その値を着座面傾き値という。）が生じている場合がある。この着座面傾きがある場合、記録ディスクは傾斜して取り付けられることになる。記録ディスクが傾斜すると、記録再生ヘッドが傾いてトレースすることになり、いわゆるヘッドタッチ特性が悪くなる。ヘッドタッチ特性が悪くなると、ＨＤＤのデータのリード／ライトのエラーレートを悪化させ、大容量化を妨げる要因となることがある。特に、いわゆる３．５インチ型のＨＤＤは、記録ディスクの直径が約９５ｍｍと大きく、記録再生ヘッドがその外周付近をトレースしている場合に記録ディスクの傾きによる影響が顕著に現れる。

また、組立初期では、着座面傾き値が小さいブラシレスモータであっても、経時変化によりシャフトとハブの接合部分の残留応力が開放されることで、ハブが回転軸に対して傾き、着座面傾き値が増大することがある。これにより載置している記録ディスクの傾斜も増大して、上述した問題を生じる場合がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、経時変化を含めて記録ディスクを載置する面の傾斜を低減させたディスク駆動装置のサブアッセンブリを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のディスク駆動装置のサブアッセンブリは、ベース部材と、記録ディスクが載置されるべきハブと、ハブの中心の開口孔部に結合するシャフトと、シャフトをベース部材に対して相対回転可能に支持する軸受ユニットと、を備える。ハブは、記録ディスクを保持するために軸受ユニットの軸方向に延設された外筒部と、外筒部に連設され記録ディスクの半径方向外側に延設された外延部と、外延部に形成されたディスク着座面とを有する。軸方向と直交する面に対して、ハブの開口孔部とシャフトとの結合状態で定まるディスク着座面の傾き値が予め定められた最大許容値以下となるように、開口孔部は、ハブとシャフトの少なくとも結合部に時効処理を施すときの処理の温度においてシャフトとの圧接状態を維持するように構成した。

この態様によると、ハブとシャフトの少なくとも結合部に時効処理を施すときの処理温度においてシャフトと開口孔部との圧接状態が維持される。つまり、ハブとシャフトの結合部における残留応力を除去するために施した時効処理中に接合部において熱膨張が発生しようとしても、ハブとシャフトは圧接状態にあるため両者の姿勢は時効処理の前後で変化し難くい。つまり、ハブとシャフトの圧接状態をハブの開口孔部とシャフトとの結合状態で定まるディスク着座面の傾き値が予め定められた最大許容値以下となるように決定しておけば、時効処理を施してもディスク着座面の傾き値が大きく変化してしまうことが抑制できる。また、時効処理により残留応力の一部が開放できるので、アッセンブリ後の経時変化において残留応力の開放による着座面傾きの発生が抑制できる。なお、「ディスク駆動装置のサブアッセンブリ」は、記録ディスクを駆動するための装置であってもよく、例えばブラシレスモータであってもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、経時変化を含めて記録ディスクを載置する面の傾斜を低減させたディスク駆動装置のサブアッセンブリが提供できる。

本実施形態のディスク駆動装置のサブアッセンブリを搭載したＨＤＤの一例の内部構成を説明する説明図である。 本実施形態のディスク駆動装置のサブアッセンブリにおけるブラシレスモータの概略断面図である。 本実施形態のディスク駆動装置のサブアッセンブリにおける表示マークとウエイト部材の配置例を説明する説明図である。 本実施形態のディスク駆動装置のサブアッセンブリに装着するウエイト部材の形状を説明する説明図である。

以下、本発明を好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

本発明の実施の形態に係るディスク駆動装置のサブアッセンブリは、例えば磁気的にデータの書き込み／読み取りを行う記録ディスクを搭載して回転駆動するハードディスクドライブ装置（単にＨＤＤ、ディスク駆動装置という場合もある）に搭載されて記録ディスクを駆動するブラシレスモータに適用できる。

図１は、本実施の形態に係るディスク駆動装置のサブアッセンブリ１００を搭載したディスク駆動装置を示す上面図である。図１では、サブアッセンブリ１００の内側の構成を示すため、トップカバー（不図示）を外した状態が示される。サブアッセンブリ１００は、ベース部材として機能するベースプレート１０と、ハブ１２とを備える。ディスク駆動装置はさらに、記録ディスク２００と、データリードライト部１４と、トップカバー（不図示）とを備える。以降ベースプレート１０に対してハブ１２が搭載される側（図１の紙面上側）を上側として説明する。

記録ディスク２００は、ハブ１２に載置され、ハブ１２の回転に伴って回転する。ベースプレート１０は例えばアルミニウムの合金をダイカストにより成型して形成される。ベースプレート１０は、後述の軸受を介してハブ１２を回転自在に支持する。データリードライト部１４は、記録再生ヘッド１４ａ、スイングアーム１４ｂ、ピボットアッセンブリ１４ｃ、ボイスコイルモータ１４ｄを含む。記録再生ヘッド１４ａは、スイングアーム１４ｂの先端部に取り付けられ、記録ディスク２００にデータを記録し、また記録ディスク２００からデータを読み取る。ピボットアッセンブリ１４ｃは、スイングアーム１４ｂをベースプレート１０に対してヘッド回転軸の周りに揺動自在に支持する。ボイスコイルモータ１４ｄは、スイングアーム１４ｂをヘッド回転軸の周りに揺動させ、記録再生ヘッド１４ａを記録ディスク２００の記録面上の所望の位置に移動させる。データリードライト部１４は、ヘッドの位置を制御する公知の技術を用いて構成される。

図２は、図１にけるＡ−Ａ線断面図である。ディスク駆動装置のサブアッセンブリ１００は、例えば直径が９５ｍｍの３．５インチ型の２枚の記録ディスク２００を搭載し、それらを回転させる。想定される２枚の記録ディスク２００のそれぞれの中央の孔の直径は２５ｍｍであり、厚みは１．２７ｍｍである。

サブアッセンブリ１００は、略カップ状のハブ１２と、シャフト１６と、フランジ１８と、ヨーク２０と、円筒状マグネット２２と、ベースプレート１０と、積層コア２４と、コイル２６と、スリーブ２８と、カウンタープレート３０と、潤滑剤３２と、接着剤３４と、制振リング３６とを備える。

ハブ１２は、モータ回転軸Ｒを中心とする凸状に形成される。本実施の形態では、前述したように２枚の記録ディスク２００がハブ１２に載置される場合を考えるが、１枚でもよい。ハブ１２のうち上側に突き出た部分の円筒状の外筒面１２ａに２枚の記録ディスク２００の中央の孔が嵌合される。また、２枚の記録ディスク２００のうち下側の記録ディスク２００ａは、ハブ１２の表面のうち外筒面１２ａの下端から半径方向に張り出した着座面１２ｂに着座する。なお、外筒面１２ａの直径は例えば２５ｍｍである。より正確には外筒面１２ａの直径は、２４．９７８±０．０１ｍｍである。

記録ディスク２００ａの上面には、円環状の第１スペーサ３８が配置され、もう１枚の記録ディスク２００ｂとの間に空間を形成する。記録ディスク２００ｂの上面には、円環状の第２スペーサ４０が配置され、その上面にクランパ４２が装着される。したがって、クランパ４２は、第２スペーサ４０を介して２枚の記録ディスク２００および第１スペーサ３８をハブ１２に対して押圧状態で固定する。クランパ４２は、複数のクランプネジ４４によってハブ１２の上面１２ｃに固定される。

ハブ１２は、円筒状のヨーク２０と記録ディスク２００ａとによって挟まれる円盤状の外延部４６を有し、さらに、この外延部４６の端部からモータ回転軸Ｒ方向にベースプレート１０に向かって延びる円筒状の垂直壁４８を有する。ヨーク２０はモータ回転軸Ｒの沿う方向の断面が逆Ｌ字型であり、鉄などの磁性材料により形成される。ヨーク２０は外延部４６の下面および垂直壁４８の内周面に接着と圧入とを併用して固定される。垂直壁４８に内周面には、ヨーク２０が圧入される際にヨーク２０が押し当てられる凸部４８ａが形成されている。凸部４８ａは、垂直壁４８の内壁面でモータ回転軸Ｒの周りに形成された円環状の部分である。外延部４６の下面および垂直壁４８の内周面とヨーク２０の外周面との間には接着剤５０が充填される。これはヨーク２０をハブ１２に圧入する際、外延部４６の下面および垂直壁４８の内周面に適量の接着剤５０を塗布しておくことにより実現される。

外延部４６の上面であるハブ１２の着座面１２ｂには、記録ディスク２００ａを着座させるために、上側に突き出た隆起部５２が形成される。隆起部５２は、モータ回転軸Ｒの周りに円環状に形成され、隆起部５２のうち少なくとも記録ディスク２００ａが着座する部分の面は滑らかな曲面で形成されている。その曲面の断面は円弧状であり、記録ディスク２００ａは着座面１２ｂに線接触することになる。

また、ヨーク２０の内周面には円筒状マグネット２２が接着固定される。円筒状マグネット２２は、ネオジウム、鉄、ホウ素などの希土類材料によって形成され、積層コア２４に形成された９本の突極と半径方向に対向する。円筒状マグネット２２にはその周方向に１２極の駆動用着磁が施される。なお、円筒状マグネット２２はヨーク２０を介してハブ１２に固定されている。

シャフト１６の一端は、ハブ１２の中心に設けられた開口孔部１２ｄにしまり嵌めによって固着される。また、シャフト１６の他端にはフランジ１８がしまり嵌めにより固着される。ハブ１２は線膨張係数は約２０×１０^−６である素材から形成してもよい。例えば、ハブ１２はアルミニウム合金から形成される。シャフト１６は線膨張係数は約１０×１０^−６である素材から形成してもよい。例えば、シャフト１６はＳＵＳ４２０Ｊ２から形成される。つまり、ハブ１２の線膨張係数はシャフト１６の線膨張係数の約２倍としている。ハブ１２とシャフト１６の線膨張係数の差は約１０×１０^−６としている。この場合、ハブ１２の線膨張係数はシャフト１６の線膨張係数より大きい。

ベースプレート１０の上面１０ａには、モータ回転軸Ｒを中心とした突出部５４が設けられている。その突出部５４の外周面５６は、モータ回転軸Ｒを中心とする円筒状の側面となる。また、突出部５４の内周面５８には、スリーブ２８が接着固定される。スリーブ２８にはシャフト１６が回転自在に収納されている。なお、スリーブ２８においてシャフト１６に固定されたフランジ１８が収納されている端部にはカウンタープレート３０が接着固定されている。

シャフト１６およびフランジ１８と、スリーブ２８およびカウンタープレート３０との間には潤滑剤３２が注入されている。そして、シャフト１６、フランジ１８、潤滑剤３２、スリーブ２８およびカウンタープレート３０はハブ１２を回転自在に支持するための流体軸受を構成する。

スリーブ２８の内周面には、上下に離間した１組のヘリングボーン形状のラジアル動圧溝ＲＢ１、ＲＢ２が形成される。また、フランジ１８の上面には、ヘリングボーン形状の第１スラスト動圧溝ＳＢ１が形成され、フランジ１８の下面には、ヘリングボーン形状の第２スラスト動圧溝ＳＢ２が形成されている。ＨＤＤの駆動時には、これらのラジアル動圧溝ＲＢ、スラスト動圧溝ＳＢにおいて潤滑剤３２中で発生する動圧によって、ハブ１２およびシャフト１６はラジアル方向およびスラスト方向に周囲の構成部材と非接触状態で支持される。

スリーブ２８の開放端側には、スリーブ２８の内周面とシャフト１６の外周面との間の隙間が上方に向けて徐々に広がる部分であるキャピラリーシール部６０が形成されている。キャピラリーシール部６０は毛細管現象により潤滑剤３２の漏れ出しを防止している。

積層コア２４は、円環部２４ａと、そこから半径方向外側に伸びる９本の突極部２４ｂとで構成されている。積層コア２４は、例えば厚さ０．３５ｍｍの無方向電磁鋼板を８枚積層して例えばカシメにより一体化して形成される。この積層コア２４の製造方法としては、まず表面に絶縁処理が施された電磁鋼板をプレス加工し、ハーフパンチを形成しつつ所望のコア形状に打ち抜くことで個々の電磁鋼板を形成する。次に、コア形状の８枚の電磁鋼板を上述のハーフパンチを用いた型内かしめによってかしめることで一体化する。この一体化形成の後、積層コアの表面の剥がれ等を防止するために表面処理を施す。この表面処理には種々の方法が採用できる。例えば、スプレー塗装やカチオン電着等の方法によりエポキシ樹脂を付着する方法は、均一な塗膜を形成できる点で好ましい。

積層コア２４のそれぞれの突極部２４ｂにはコイル２６が巻回される。このコイル２６に３相の略正弦波状の駆動電流を流すことにより突極部２４ｂに沿って駆動磁束が発生する。

制振リング３６は、積層コア２４の電磁鋼板よりも柔らかい材料、例えば軽量で加工容易なアルミニウムによって形成された筒状の部材である。制振リング３６は、積層コア２４と突出部５４との間に位置し、積層コア２４の円環部２４ａに圧入されることで積層コア２４の個々の電磁鋼板を軸方向にさらに固定して、モータ回転軸Ｒ方向における積層コア２４の振動を抑える機能を有する。

以上のように構成されたディスク駆動装置、すなわちブラシレスモータの動作について説明する。ブラシレスモータを回転させるために、３相の駆動電流がブラシレスモータに供給される。その駆動電流がコイル２６を流れることにより、それぞれの突極部２４ｂに沿って駆動磁束が発生する。この駆動磁束と円筒状マグネット２２の発生する磁界とが作用しあってトルクが発生してハブ１２を含むロータ全体が回転する。

ところで、上述したようなブラシレスモータで構成されるディスク駆動装置において、ベースプレート１０に対して記録ディスク２００が傾いている場合がある。前述したように、記録ディスク２００は、ハブ１２に形成された外延部である着座面１２ｂに支持される。この場合、ハブ１２の開口孔部１２ｄとシャフト１６との接合部の接合状態によって、シャフト１６に対しハブ１２が傾いて固定されてしまう場合がある。この場合、ハブ１２が回転すると着座面１２ｂの軸方向の高さが周方向で軸方向にばらつくことになる。言い換えれば、着座面が回転軸に対して傾いてしまうことにより、軸方向高さについて最高値と最低値が存在して高低差である着座面傾きが生じている。この着座面傾きがある場合、記録ディスク２００は傾斜して取り付けられることになる。記録ディスク２００が傾斜すると、記録再生ヘッド１４ａが記録ディスク２００上を傾いてトレースすることになり、いわゆるヘッドタッチ特性が悪くなる。ヘッドタッチ特性が悪くなると、データのリード／ライトのエラーレートを悪化する。

まず、着座面１２ｂの軸方向高さの最高値と最低値、およびそれに基づく「着座面傾き」について考察する。ハブ１２がシャフト１６に対して直角に固定されている場合、着座面１２ｂの軸方向の高さは周方向のいずれの位置においても実質的に同じとなる。しかし、ハブ１２がシャフト１６に対して傾いている場合、着座面１２ｂに軸方向高さで最高値である部分（以下、ＨＰという）と軸方向高さの最低値である部分（以下、ＬＰという）とが存在する。一般的には、ＨＰとＬＰとはモータ回転軸Ｒを挟んで対向する角度位置に存在する。

本実施の形態のサブアッセンブリ１００を搭載したＨＤＤにおいて、データのエラーレートに対する着座面傾きの影響は実験により求められる。本発明者らは、例えば、３．５インチ型のＨＤＤにおいて、着座面傾き値（ＨＰとＬＰの高低差）が３μｍ以下の場合には、エラーレートへの有意な影響は観察されないという実験結果を得た。つまり、本実施の形態において、３．５インチ型のＨＤＤの着座面傾き値の最大許容値は、３μｍとすることができる。また、着座面傾き値が１０μｍ以下の場合には、最大許容値からは外れているものの後述するウエイト部材を備えることによりエラーレートへの影響を軽減できるとの実験結果を得た。そこで、本発明者らは、サブアッセンブリ１００の構造および製造工程を詳細に検証した。その結果、「着座面傾き」が発生する原因の１つとして、ハブ１２の開口孔部１２ｄとシャフト１６との接合部をしまり嵌めによって固定した際に生じた応力を除去するために施す時効処理のときに生じる熱膨張が関与していることを突き止めた。なお、ハブ１２とシャフト１６の少なくとも結合部に時効処理を施すことにより、接合部における残留応力の一部が開放できるので、アッセンブリ後に残留応力に起因してハブ１２とシャフト１６の接合状態が変化し難くできる。つまり、経時変化として着座面傾きが生じる増大する可能性を時効処理によって低減できる。

上述したように、本実施の形態に係るサブアッセンブリ１００では、ハブ１２とシャフト１６の結合部の残留応力に起因して経時変化として生じる着座面傾きを防止するために、ハブ１２とシャフト１６の結合部に時効処理を施している。例えば時効処理として、接合した状態のシャフト１６とハブ１２とを８０〜９０℃の雰囲気中に３０分〜１８０分静置する。この結果、接合部分の残留応力の一部が開放される。つまり、経時変化による着座面傾き値の増大を軽減できる。

ところで、ハブ１２の中心に設けられた開口孔部１２ｄは、シャフト１６を固定した場合に直角度が出せるようにその円筒形状の内周面は本来高精度に加工されていなければならない、しかしながら、厳密にはその内周面には、真円でない部分や軸方向に平坦でない部分などの不規則面が存在する。このため、時効処理の際に開口孔部１２ｄが熱膨張すると、その不規則面のうち、それまで隙間であった部分（非圧接部）で新たに圧接状態になる部分やそれまでの圧接状態を維持する部分がランダムに生じる。このとき、膨張により生じた圧接部には、開口孔部１２ｄがシャフト１６を締め付ける応力が集中して、その部分を押しつぶす。その結果、開口孔部１２ｄの接合部全体としては不規則的な不可逆的な変形が生じて、開口孔部１２ｄとシャフト１６の接合状態が変化する。この状態で、時効処理部を室温に戻して膨張部分が収縮するとその膨張していた部分が、時効処理前より塑性変形していることになる。つまり、シャフト１６との間に隙間が生じる結果となる。その結果、開口孔部１２ｄとシャフト１６の接合関係において、時効処理前より直角状態が悪化する可能性が高くなる。言い換えれば、着座面１２ｂの着座面傾き値が大きくなることがある。

そこで、本実施の形態のサブアッセンブリ１００においては、ハブ１２の開口孔部１２ｄとシャフト１６との結合状態で定まる記録ディスク２００の着座面傾き値が予め定められた最大許容値以下となるように、開口孔部１２ｄは、ハブ１２とシャフト１６の少なくとも結合部に時効処理を施すときの処理温度においてシャフト１６との圧接状態を維持するように構成している。このように、時効処理時の処理温度に、接合部全体において圧接状態を維持できようにすることによって、開口孔部１２ｄに不規則面が存在しても、膨張による応力集中が回避し易くなるので、開口孔部１２ｄの表面が変形することを抑制できる。即ち、時効処理の処理温度では、開口孔部１２ｄに変形が生じず、処理後の室温に戻ったときでも着座面傾き値を大きくするような非圧接面を生じ難くなる。

上述のように、時効処理の処理温度において、開口孔部１２ｄが実質的にシャフト１６と圧接状態を維持するひとつの手法として、開口孔部１２ｄの不規則面の度合いである表面粗さを時効処理の処理温度における開口孔部１２ｄの直径とシャフト１６の直径の直径差より実質的に小さくなるように構成する。例えば、時効処理の処理温度における開口孔部１２ｄとシャフト１６の直径の差が４μｍである場合には、開口孔部１２ｄの表面粗さは２μｍ以下の範囲に構成する。このようにすることで、時効処理の処理温度において開口孔部１２ｄとシャフト１６との間に生じている圧接力が開口孔部１２ｄの表面粗さによって生じている隙間により低下することが抑制される。つまり、時効処理の処理温度においても開口孔部１２ｄが実質的にシャフト１６との圧接状態を維持できる。

なお、時効処理の処理温度において開口孔部１２ｄが実質的にシャフト１６と圧接状態を維持しているか否かを確認することが望ましい。例えば、ハブ１２の温度を時効処理の温度にしておいて、シャフト１６とハブ１２との間に軸方向の分離試験加重を加えて、実質的にシャフト１６とハブ１２との結合が維持できる結合力と、時効処理後の着座面傾き値との関係を実験により求める。例えば、本実施の形態において、シャフト１６の直径が４ｍｍである場合には、シャフト１６とハブ１２との間に軸方向に分離試験加重として例えば３Ｎの力を加えた。このとき、シャフト１６とハブ１２の間に実質的にシャフト１６とハブ１２との結合を維持する結合力を有する場合、時効処理後の着座面傾き値が予め定めた最大許容値（例えば３μｍ）以下とすることが確認できた。つまり、分離試験加重として例えば３Ｎをシャフト１６とハブ１２との間に軸方向に加えてもシャフト１６との間で実質的な結合状態を維持する結合力を有するように開口孔部１２ｄの形状とサイズ、表面粗さ、材質等を決定すればよいことになる。

ところで、時効処理を施した着座面傾き値が予め定めた最大許容値（例えば３μｍ）を超える規格外品が生産されることがある。この場合、着座面傾き値が予め定めた最大許容値以下となるように、着座面１２ｂの軸方向寸法を修正する修正処理を施してもよい。例えば、サブアッセンブリ１００を固定して、ハブ１２に対して着座面傾き値が縮小する方向の力を加えて、着座面傾き値を縮小する。この作業は着座面傾き値が予め定めた最大基最大許容値以下となるまで繰り返すことが望ましい。

一方、ディスク駆動装置の生産工程において、所定品質を維持するためにサブアッセンブリ１００の着座面傾き値が最大許容値以内に収まっていることを確認する必要がある。しかし、確認後に規格外品が誤って規格内のサブアッセンブリ１００に混入することがある。上述したような規格外品のサブアッセンブリ１００に記録ディスク２００等が搭載されてディスク駆動装置が生産されてしまうと、ディスク駆動装置のエラーレートが低下する可能性がある。そのような場合、修理には多大な手間がかかる。そこで、サブアッセンブリ１００が、着座面傾き値の確認が行われたか否か、そして、それが規格内であるか否かを明確にすること望ましい。

そこで、本実施の形態においては、着座面傾き値を確認したか否かが判別できるように、着座面傾き値に対応した表示マークをサブアッセンブリ１００のいずれかの位置に付している。このような表示マークを付することにより、規格外品が規格内品に混在しても容易に識別できる。

表示マークはサブアッセンブリ１００のいずれの位置に表示してもよい。例えば、ハブ１２の外筒部の上面１２ｃに表示すると判別しやすい点で好ましい。この表示マークはＨＰの角度位置対応して表示してもよい。例えば、ハブ１２の上面１２ｃのＨＰの角度位置に表示すると、記録ディスク２００を搭載後でも判別できる点で好ましい。図３には、本実施の形態における表示マーク３００をハブ１２の外筒部の上面１２ｃのＨＰの角度位置に対応して表示している例を示している。表示マーク３００を付することにより、着座面傾き値を確認済みであることが容易に分かる。また、表示マーク３００の位置がＨＰの位置であることが容易に分かり、後工程や修理作業時に着座面傾き値の修正が必要になった場合でも表示マーク３００の位置に基づきＨＰの位置が容易に検出できるので修正作業を効率的に行うことができる。表示マーク３００はハブ１２の開口孔部１２ｄにシャフト１６を結合した時点で表示するようにしてもよい。つまり、表示マーク３００はハブ１２の開口孔部１２ｄにシャフト１６を結合の作業に連続して表示することができる。また、表示マーク３００は時効処理前に表示してもよい。この場合、表示マーク３００の付与作業が容易である点で有利である。また、表示マーク３００は時効処理後に表示するようにしてもよい。この場合、表示マーク３００が時効処理により変色などの影響を受けない点で有利である。なお、図３は、表示マーク３００としてもっともシンプルな黒点マークを示したが、この表示マーク３００に着座面傾き値の確認やＨＰの位置等の情報に加え、他の情報を持たせてもよい。例えば、表示マーク３００に具体的な着座面傾き値の大きさや着座面傾き値を修正する作業を行ったか否かなどの情報を持たせてもよい。このような情報は、例えば、表示マーク３００の形状や色、付与個数などに対応して予め定めておくことができる。例えば、表示マーク３００の外形寸法は、着座面傾き値が小さい場合には小さく、着座面傾き値が大きい場合には大きくすることができる。

次に、着座面傾き値が最大許容値である３μｍより大きい規格外になった場合でもデータのエラーレートに対する影響を軽減する構成について図３および図４に基づいて説明する。この場合には、記録ディスク２００は傾斜を有して搭載されることになる。前述したようにディスク駆動装置では、高速で回転する記録ディスク２００上に僅かな隙間を介して記録再生ヘッド１４ａがトレースする。なお、図３では、理解を容易にするため記録再生ヘッド１４ａが最も記録ディスク２００から離れる領域に位置する状況（ＬＰ対応位置）と最も近づく領域に位置する状況（ＨＰ対応位置）とを同時に表現するように、左右に２個の記録再生ヘッド１４ａを描いている。

記録ディスク２００が回転すると周囲の空気の粘性により回転方向の空気流が生じる。記録ディスク２００が傾斜している場合に、図３においてモータ回転軸Ｒより左側に描いた記録再生ヘッド１４ａは空気流により、図３の矢印Ｍのように外向きの力を加える。他方、図３において回転軸より右側に描いた記録再生ヘッド１４ａは空気流により、図３の矢印Ｎのように内向きの力を加える。この結果、記録再生ヘッド１４ａは記録ディスク２００の傾斜（着座面傾き値に基づく傾斜）に対応してオフトラックを生じることがある。このオフトラックに対応して、予め記録ディスク２００と外筒面１２ａとの隙間２５０を一方に片寄せして搭載するようにする。例えば記録ディスク２００を、ＨＰ側（図３においてモータ回転軸Ｒより右側）の隙間を最小とするように片寄せしてハブ１２の外筒面１２ａに勘合させて搭載する。このように記録ディスク２００を搭載することで、記録ディスク２００の傾斜に起因するオフトラックの影響を軽減できる。

しかし、前述のように記録ディスク２００を片寄せしてハブ１２の外筒面１２ａに勘合させて搭載すると、記録ディスク２００の重心がモータ回転軸ＲからＨＰの反対側へ偏倚する。このため、回転体全体としてののアンバランスが増大して記録ディスク２００の回転時にアンバランスによる振動がさらに生じる場合がある。そこで、本実施の形態では、記録ディスク２００の振動を抑制するように、着座面の傾き値に応じたウエイト部材４００をハブ１２に装着している。ウエイト部材４００は例えばＨＰに対応する位置に装着することができる。この結果、ウエイト部材４００による外力がＨＰの位置で軸方向高さを小さくする方向に働くことになり、記録ディスク２００のモータ回転軸Ｒ方向の振動が軽減できる。

ウエイト部材４００は、ハブ１２において、ＨＰに対応する位置であればいずれの箇所に取り付けてもよい。例えば、ハブ１２の外延部４６の内周側に取り付けるようにするとハブ１２の回転時に遠心力でウエイト部材４００が外れる可能性が低くなり好ましい。また、ハブ１２の外延部４６の内周側に周方向に延在しモータ回転軸Ｒ側に開口を有する溝部を形成して、そこに取り付けてもよい。この場合、ウエイト部材４００が一層外れ難くなる点で好ましい。

また、図３に示すように、ハブ１２はモータ回転軸Ｒ方向において外延部４６と重複する位置に周方向に延在する溝部１２ｅを形成して、ウエイト部材４００を溝部１２ｅの中に取り付けるようにしてもよい。この場合、溝部１２ｅはハブ１２の内側の開口部に近いから、ウエイト部材４００を取り付ける作業が容易である点で好ましい。

ウエイト部材４００は種々の形状とすることができる。例えば図４に示すように、ウエイト部材４００は、中心部に所定の質量を有する質量部４００ａを有し、その両側に質量部４００ａを溝部１２ｅ内に保持する略半円形のスプリング部４００ｂと有して構成してもよい。スプリング部４００ｂを設けることで、ウエイト部材４００は、溝部１２ｅ内でスプリング部４００ｂの弾性により保持されつつ容易に摺動可能になる。その結果、溝部１２ｅへの挿入作業や取付位置の決定作業が容易となる。

本実施の形態においては、軸受ユニットは１対のラジアル動圧溝ＲＢ１，ＲＢ２を有している。ウエイト部材４００は、ハブ１２の内周部のモータ回転軸Ｒ方向においてラジアル動圧溝ＲＢ１，ＲＢ２の間の位置に取り付けるようにしてもよい。この位置にウエイト部材４００を配置することにより、ウエイト部材４００の存在がラジアル動圧溝ＲＢ１，ＲＢ２の動圧発生バランスに影響することを最小限に抑える効果が期待できる。

また、ウエイト部材４００はハブ１２の半径方向において、ハブ１２の外筒面１２ａよりもモータ回転軸Ｒに近い位置に取り付けるようにしてもよい。ハブ１２の外筒面１２ａの内側に取り付けることで、ハブ１２の半径方向の肉厚を厚く維持できるので剛性を低下させない点で有利である。また、ウエイト部材４００はハブ１２の半径方向において、軸受ユニットの外周より外側の位置に取り付けるようにしてもよい。このような位置に配置することにより、ウエイト部材４００を取り付ける際の作業空間が広いため取り付け作業が容易となる点で有利である。

ウエイト部材４００を取り付ける際に、最初の作業で所望の位置に取り付けることができないことがある。本実施の形態では、上述したように、ウエイト部材４００は、スプリング部４００ｂを有している。ウエイト部材４００はスプリング部４００ｂの弾性力を利用して溝部１０ｅ内で摺動可能であり、所望の位置で停止させて取り付けられる。ただし、ハブ１２の回転によりウエイト部材４００が所望の位置から移動してしまうと、上述した振動抑制効果を薄れる場合がある。そこで、本実施の形態のウエイト部材４００は、ハブ１２が回転を開始するときおよび回転を停止するときのいずれにおいても溝部１２ｅ内で取り付けた位置での停止状態を実質的に維持する装着力を有するように構成されている。例えば、ウエイト部材４００は、その装着力を得るために、スプリング部４００ｂのバネ性や形状、長さ等を決定することが望ましい。なお、この装着力は、予め試験により回転開始時および停止時に受ける慣性力を考慮して決定することが望ましい。

また、ウエイト部材４００は取り外し可能に取り付けるようにしてもよい。例えば、スプリング部４００ｂの弾性力を着脱時にも利用することができる。このように着脱自在にすることによりウエイト部材４００の質量を後から調整することが可能になるとともに、ウエイト部材４００の取り替える作業も容易である。

ところで、本実施の形態において、ハブ１２の開口孔部１２ｄの直径は約４ｍｍに形成される。また、シャフト１６の直径はハブ１２の開口孔部１２ｄの直径よりやや大きく形成される。シャフト１６はハブ１２の開口孔部１２ｄに挿入してしまり嵌めにより固着している。また、必要に応じて補助的に接着剤を併用してもよい。しかし、ハブ１２の開口孔部１２ｄの直径がシャフト１６の直径より小さい状態で挿入すると、挿入の際の摩擦抵抗が大きく、また開口孔部１２ｄの表面が均一でないため、ハブ１２がシャフト１６に傾いて固着されることがある。そこで、本実施の形態では、ハブ１２の開口孔部１２ｄの直径をシャフト１６の直径より大きくした状態で、開口孔部１２ｄにシャフト１６を挿入して固着するようにしてもよい。具体的にはハブ１２の開口孔部１２ｄを加熱して熱膨張させ、開口孔部１２ｄの直径をシャフト１６の直径より大きくする。この状態でシャフト１６を挿入し室温に戻すことで固着する。この結果、ハブ１２がシャフト１６に傾いて固着されることが防止される。また、圧入とならないのでハブ１２の変形や残留応力の発生も軽減できる点で好ましい。

開口孔部１２ｄの加熱温度は、開口孔部１２ｄの直径とハブ１２を構成する母材の線膨張係数とシャフト１６の直径などのパラメータにより計算と実験により求め得る。例えば、シャフト１６を挿入する際の開口孔部１２ｄの加熱温度は時効処理の処理温度より５０℃以上高くすると、シャフト１６の挿入が容易でかつ時効処理時の着座面傾き値の増大を軽減できる点で有利であるという実験結果を発明者らは得ている。なお、開口孔部１２ｄの加熱温度は１５０℃以下とすると、開口孔部１２ｄ付近に変形や変色を生じさせる可能性が低くなる点で有利であるという実験結果を発明者らは得ている。

例えば、本実施の形態における一例では、２５℃でのシャフト１６の直径は開口孔部１２ｄの直径より２〜９μｍ大きく、時効処理温度は８０℃〜９０℃で、シャフト１６を挿入する際の開口孔部１２ｄの加熱温度は１２０〜１４０℃に設定している。この設定によると、時効処理を施した着座面傾き値が予め定めた最大基準値を超える規格外品が生産される可能性が低いという実験結果を発明者らは得ている。

ところで、ディスク駆動装置の生産工程において、サブアッセンブリ１００が誤って生産設備等に衝突することがある。この際に、ハブ１２の外延部４６に傷や変形を生じる可能性がある。この外延部４６が変形すると、記録ディスク２００の装着安定性が損なわれ、傾斜して載置される可能性が増加する。そこで、本実施の形態においては、外延部４６の外淵部は、軸方向において外淵部を挟んで一方および他方に存在するハブ１２の構成部位に外接する外接面よりモータ回転軸Ｒ側に位置するように構成している。一例として、図２に示すように、外延部４６の外淵部４６ａはハブ１２の外形に外接する外接円錐面５００の半径方向内側に配設するように構成している。すなわち、図２において、ハブ１２の外形に外接し、ベースプレート１０側からハブ１２方向に向かって縮径する外接円錐面５００を想定する。外淵部４６ａは、当該外淵部４６ａに最も近い外接円錐面５００の半径方向内側に内包してかつ接しないように構成している。その結果、サブアッセンブリ１００が生産設備の平面部に衝突した場合は、外接円錐面５００の何れかが衝突する。したがって、外淵部４６ａが直接的に生産設備等に衝突して変形を生じる可能性が低くなる。この結果、衝突等が原因で記録ディスク２００が傾斜して載置されてしまうことを抑制できる。なお、外淵部４６ａは、他の構成部品よりモータ回転軸Ｒ方向側に引っ込んでいればよく、外接円錐面５００のように円錐面でなくてもよい。例えば、外淵部４６ａを内包する円筒面でもよく、同様の効果を得ることができる。

本実施の形態は主にＨＤＤに用いられる場合について説明したが、これに限られない。例えば、図２に示される構造のブラシレスモータを製作し、そのブラシレスモータをＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）装置、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）装置等の光学ディスク記録再生装置に搭載してもよい。

以上、実施の形態にもとづき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎないことはいうまでもなく、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能であることはいうまでもない。

本発明によれば、ハードディスクドライブなどのディスク駆動装置のサブアッセンブリに利用することができる。

１２ ハブ
１２ｂ 着座面
１２ｄ 開口孔部
１２ｅ 溝部
１６ シャフト
２８ スリーブ
４６ 外延部
４６ａ 外淵部
ＲＢ ラジアル動圧溝
ＳＢ スラスト動圧溝
５８ 内周面
１００ サブアッセンブリ
２００ 記録ディスク
３００ 表示マーク
４００ ウエイト部材。

Claims (20)

1. ベース部材と、
   記録ディスクが載置されるべきハブと、
   前記ハブの中心の開口孔部に結合するシャフトと、
   前記シャフトを前記ベース部材に対して相対回転可能に支持する軸受ユニットと、
   を備え、
   前記ハブは、前記記録ディスクを保持するために前記軸受ユニットの軸方向に延設された外筒部と、前記外筒部に連設され前記記録ディスクの半径方向外側に延設された外延部と、前記外延部に形成されたディスク着座面とを有し、
   前記開口孔部は、前記ハブと前記シャフトの少なくとも結合部に時効処理を施すときの処理の温度において前記シャフトとの圧接状態を維持するように当該開口孔部の表面粗さを前記時効処理の温度における前記開口孔部の直径と前記シャフトの直径の直径差より小さくして構成したことを特徴とするディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
2. 前記開口孔部の表面粗さは２μｍ以下の範囲に構成されることを特徴とする請求項１に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
3. 前記開口孔部は、前記時効処理の温度において前記シャフトと前記ハブとの間に前記軸方向の分離試験加重を加えた場合に前記シャフトとの間で実質的な結合状態を維持する結合力を有するように前記シャフトを結合するように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
4. 前記ハブは、前記時効処理を施した後、前記ディスク着座面の傾き値を縮小するように、前記ディスク着座面の軸方向寸法を修正する修正処理が施されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
5. 前記ディスク着座面の傾き値を示す表示マークを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
6. 前記表示マークは、前記外筒部の上面に表示されることを特徴とする請求項５に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
7. 前記表示マークは、前記ディスク着座面の傾き値に対応した形状にされることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
8. 前記表示マークは、前記ディスク着座面の軸方向の最高位置に対応して配置されることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
9. 前記表示マークは、前記開口孔部に前記シャフトを結合した時点で表示されることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか１項に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
10. 前記表示マークは、前記時効処理後に表示されることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか１項に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
11. 前記表示マークは、前記ディスク着座面の着座面傾き値を修正する作業を行ったか否かの情報を持たせることを特徴とする請求項５から請求項１０のいずれか１項に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
12. 前記ハブは、前記ディスク着座面の傾き値に応じたウエイト部材を備えることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
13. 前記ウエイト部材は、前記ハブの内周面の周方向に延在し前記ハブの回転軸側に開口する溝部に取り付けられることを特徴とする請求項１２に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
14. 前記ウエイト部材は、前記軸方向において前記外延部と重複する位置に取り付けられることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
15. 前記ウエイト部材は、前記溝部内で摺動可能に取り付けられ、前記ハブが回転を開始するときおよび前記ハブが回転を停止するときのいずれにおいても前記溝部内で取り付けた位置での停止状態を実質的に維持する装着力を有することを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
16. 前記ウエイト部材は、中心部に所定の質量を有する質量部と、その両側に略半円形のスプリング部と、を有していることを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
17. 前記ウエイト部材は、取り外し可能に取り付けるようにしたことを特徴とする請求項１３から請求項１６いずれか１項に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
18. 前記シャフトは、前記開口孔部の直径を前記シャフトの直径より大きくした状態で前記開口孔部に挿入して結合されることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
19. 前記外延部の外淵部は、前記軸方向において前記外淵部を挟んで一方および他方に存在する前記ハブの構成部位に外接する外接面より前記ハブの回転軸側に位置することを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。
20. 前記外淵部は、前記ハブの外形に外接して前記ベースプレート側から前記ハブ方向に向かって縮径する外接円錐面のうち、前記外淵部に最も近い外接円錐面の半径方向内側に内包してかつ接しないように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載のディスク駆動装置のサブアッセンブリ。

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