JP5306086B2 - ディスク駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスクを回転駆動するディスク駆動装置に関する。

近年、ＨＤＤ（Hard disk drive）などのディスク駆動装置は、流体動圧軸受ユニットを備えることにより回転精度が飛躍的に向上し、高密度・大容量化を可能としている。このため、流体動圧軸受ユニットを備えたディスク駆動装置は、あらゆる機器に搭載されるようになり、使用環境が広範囲になっている。

例えば特許文献１に、シャフトの外周面には、テーパ角度θ１の第１のテーパ面を形成し、スリーブの内周面には、テーパ角度θ２の第２のテーパ面を形成し、テーパ角度θ１およびテーパ角度θ２はθ１＞θ２の関係を有するスピンドルモータが開示されています。

特開２００２−２６６８５２号公報

ところで、ディスク駆動装置の配置の自由度を高めるため、ディスク駆動装置のシャフトを水平にした状態においても高い信頼性を発揮することが望まれる。すなわち、ディスク駆動装置のシャフトを水平にした状態において、衝撃が加わっても安定し、正常に磁気データのリードおよびライトができ、かつ耐用年数が短くならないような特性のディスク駆動装置が求められている。

同じ流体動圧軸受ユニットを備えたディスク駆動装置であっても、シャフトを垂直にして使用する場合より、シャフトを水平にして使用すると耐用年数が短くなる現象がある。特に、シャフトを水平にした状態で衝撃が加わった場合に顕著に耐用年数が短くなることがある。そこで発明者は、これらの現象を生じるメカニズムについて検討し、以下のような知見を得た。

流体動圧軸受ユニットの潤滑剤が減耗することで軸受としての機能が低下し、回転が不安定となり、正常な磁気データのリードおよびライトの動作が損なわれると、ディスク駆動装置の耐用年数に至る。シャフトを水平にした状態で使用すると潤滑剤の気液界面が重力を受けて傾斜する。この潤滑剤の気液界面の傾斜角が大きいと空気との接触面積が増えて、潤滑剤の蒸発減耗が早くなり耐用年数が短くなる。

また、傾いた潤滑剤の一部は、流体動圧軸受ユニットの開口部分に近づくことになり、小さな衝撃によっても流体動圧軸受ユニット外へ飛散するおそれがある。潤滑剤が流体動圧軸受ユニット外へ飛散して減少すると、耐用年数が短くなる。

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、流体動圧軸受ユニットを備えるディスク駆動装置のシャフトを水平にした状態で、潤滑剤の減少を低減し、耐用年数の短縮を抑えるディスク駆動装置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は、ベース部材と、ベース部材に設けられ、シャフトと当該シャフトを内挿するスリーブとが相対回転するように構成した軸受ユニットと、軸受ユニットを介して支持されるハブと、を備える。軸受ユニットは、回転中心となるシャフトと、スリーブの内周面およびシャフトの外周面の少なくとも一方に設けられ、潤滑剤にラジアル動圧を発生させるラジアル動圧溝と、スリーブのハブ側の端部の内周面に形成されるスリーブ凹部と、スリーブ凹部と、スリーブ凹部に対向するシャフトの外周面に形成されるシャフト凹部とにより形成され、スリーブ凹部とシャフト凹部との隙間がスリーブのハブ側に向かって拡大するように形成されるキャピラリーシール部と、を備える。シャフト凹部のベース部材側の傾斜開始端の外周の直径をＤ０とし、スリーブ凹部のハブ側の傾斜開始端の内周の直径をＤ１とし、スリーブ凹部の傾斜開始端の内周と径方向に対向するシャフト凹部の対向外周の直径をＤ２とし、スリーブ凹部の最も凹んだ内周の直径をＤ３としたときに、Ｄ２はＤ０より小さく、Ｄ３はＤ１より大きく、Ｄ３とＤ０の差はＤ０とＤ２の差より大きい。

この態様によると、シャフトを水平にした状態において、キャピラリーシール部の潤滑剤の気液界面の傾斜を緩和し、潤滑剤の減少を低減し、耐用年数の短縮を抑えることができる。

本発明によれば、流体動圧軸受ユニットを備えるディスク駆動装置のシャフトを水平にした状態で、潤滑剤の減少を低減し、耐用年数の短縮を抑えることができる。

（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係るディスク駆動装置を示す図である。 実施形態に係るディスク駆動装置のの一部の断面図である。 実施形態に係るキャピラリーシール部を示す図である。 比較技術に係るキャピラリーシール部を示す図である。 実施形態に係るキャピラリーシール部についてシャフトを水平にした状態を示す図である。 比較技術に係るキャピラリーシール部についてシャフトを水平にした状態を示す図である。

以下、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。

実施形態に係るディスク駆動装置は、ハードディスクドライブに搭載され磁気記録ディスクを駆動するディスク駆動装置、ＣＤ（Compact Disc）装置、およびＤＶＤ（Digital Versatile Disc）装置等の光学ディスク記録再生装置に搭載されるディスク駆動装置に好適である。

図１（ａ）および（ｂ）は、実施形態に係るディスク駆動装置１００を示す。図１（ａ）は、ディスク駆動装置１００の上面図であり、図１（ｂ）は、ディスク駆動装置１００の側面図である。なお、図１（ａ）は、トップカバー２６を取り外した状態である。また、図２は、実施形態に係るディスク駆動装置１００の一部の断面図である。図２は、図１（ａ）のＡ−Ｂ部の断面図である。

ディスク駆動装置１００は、ＨＤＤに搭載され、直径が９５ｍｍ（ミリメートル）の３．５インチ型の２枚の記録ディスク５を回転させる。２枚の記録ディスク５のそれぞれの中央孔の直径は２５ｍｍ、厚みは１．２７ｍｍである。

ディスク駆動装置１００は、ベース部材１０と周環壁部２４とを有するシャーシ２２と、ドーナツ形状の記録ディスク５を載置するハブ６と、ベース部材１０上に配設され、ハブ６を回転自在に支持する軸受ユニット３０と、ハブ６を回転駆動するスピンドル駆動ユニット２８と、ヘッド駆動ユニット２０と、トップカバー２６と、スクリュウ１７とを備える。

また、ディスク駆動装置１００は、回転をしない固定部材で構成された固定体部と回転する部材で構成された回転体部とから構成される。固定体部は、シャーシ２２と、ステータコア１１と、コイル１２と、スリーブ１と、カウンタープレート２とを含んで構成される。また、回転体部は、記録ディスク５を載置する略受け皿状のハブ６と、シャフト７と、フランジ３と、マグネット９と、ヨーク８とを含んで構成される。なお、ベース部材１０に対してハブ６が配置されている側を上側として説明に用いる。

シャーシ２２は、窪み部分の平面領域であるベース部材１０とベース部材１０の外周に壁状に形成された周環壁部２４とを有する。ベース部材１０は、スリーブ１およびシャフト７が挿入される軸受孔１０Ａとを有する。周環壁部２４の外周面は矩形に形成される。周環壁部２４の内周面は、記録ディスク５を囲む環状部と、ヘッド駆動ユニット２０が載置される領域を囲む矩形部とが連結されて形成される。周環壁部２４は、シャフト７の回転軸方向に支持するディスク駆動装置１００の支持部材として機能する。一方、ベース部材１０は、シャフト７の回転軸方向とは垂直方向に支持するディスク駆動装置１００の支持部材として機能する。

図１（ｂ）に記載のトップカバー２６は、周環壁部２４の上端に設けられ、周環壁部２４の上端面に形成されたスクリュウ孔２４ａにスクリュウ１７を螺合することにより固定される。シャーシ２２と、シャーシ２２の窪み部分の空間を覆うトップカバー２６とで密閉されて、清浄空気空間が形成される。清浄空気空間内には、磁気記録媒体である記録ディスク５と、回転体部と、ヘッド駆動ユニット２０とが配置される。

ハブ６は、軸受ユニット３０を介して回転可能に支持される。ハブ６の中央にはシャフト穴が形成され、シャフト穴の周りに環状の中央部６ａが形成される。ハブ６の上端面には２段の環状段差が形成され、中央部６ａが最上段に位置する。中央部６ａから一段下に凹んだ凹部６ｂが、上端面に円環状に形成される。凹部６ｂの上面には周状の等間隔の位置にねじ穴６ｃが複数設けられている。クランパ１６は凹部６ｂ上に配置され、クランパ１６の中央穴が中央部６ａと凹部６ｂとの間の環状段差に嵌合される。クランパ１６は、ねじ穴６ｃにクランパ用のスクリュウ１７を螺合することでハブ６の上端面に固定される。

凹部６ｂの外周端からさらに凹んだ２段目の環状段差が外筒部６ｅとして形成され、外筒部６ｅから径方向外側に延出する環状延出部６ｄが形成される。２枚の記録ディスク５の中央孔がハブ６の外筒部６ｅに嵌合され、下側の記録ディスク５が環状延出部６ｄの上面に載置される。なお、外筒部６ｅの直径は２５ｍｍである。

円環状の第１スペーサ１４は、２枚の記録ディスク５の間に挿入される。クランパ１６は、円環状の第２スペーサ１５を介して２枚の記録ディスク５および第１スペーサ１４をハブ６に対して押しつけて固定する。クランパ１６は、複数のクランパ用のスクリュウ１７によってハブ６の上面に対して固定される。ハブ６は、ヨーク８と２枚の記録ディスク５とによって挟まれる円筒状の隔壁を有する。

スピンドル駆動ユニット２８は、ベース部材１０に固定されたステータコア１１と、ステータコア１１の突極に巻かれた３相のコイル１２と、略円筒状のマグネット９と、マグネット９のバックヨークとして機能するヨーク８と、を含む。

ステータコア１１は、円環部と、そこから半径方向に延伸された１２個の突極とを有する。ステータコア１１は、１８枚の薄型電磁鋼板が積層され、レーザ溶接により一体化されて形成される。コイル１２は、ステータコア１１のそれぞれの突極にワイヤが巻回されて形成される。ステータコア１１の円環部の内周面が、ベース部材１０に隙間ばめによって接着固定される。

突極の突端と対向するマグネット９は、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ（ネオジウム−鉄−ボロン）系の希土類材料で形成され、表面に電着塗装やスプレー塗装などによる防錆処理が施される。また、マグネット９は、マグネット９の内周部の円周方向に沿って例えば１２極の駆動用磁極を有する。マグネット９はヨーク８を介してハブ６に固定される。

ヨーク８は、断面が逆Ｌ字型に形成され、鉄などの磁性材料により形成される。ヨーク８は、ハブ６の隔壁の内周面に接着と圧入とを併用して固定される。ハブ６の隔壁の内周面には、ヨーク８が圧入される際にヨーク８が押し当てられる複数の凸部が形成される。ハブ６の隔壁の内周面とヨーク８の外周面との間には接着剤が充填される。これはヨーク８をハブ６に圧入する際、ハブ６の隔壁の内周面に適量の接着剤を塗布することにより実現される。

所定の駆動回路により３相の略正弦波状の電流がコイル１２に通電されると、コイル１２はステータコア１１の突極に回転磁界を発生する。マグネット９の駆動用磁極と、当該回転磁界との相互作用により回転駆動力が生じ、回転体部が回転する。即ちスピンドル駆動ユニット２８は、回転体部を回転駆動する。

軸受ユニット３０は、ベース部材１０に設けられ、また、軸受ユニット３０は、シャフト７と、スリーブ１と、カウンタープレート２と、フランジ３と、ラジアル動圧溝３２と、スラスト動圧溝３４と、キャピラリーシール部２１とを含む。軸受ユニット３０は、シャフト７とスリーブ１とが相対回転するように構成する。

シャフト７は回転軸として機能し、回転中心となる。シャフト７の上端部は、ハブ６の中央に形成されるシャフト穴に固定される。シャフト７の下端部にはフランジ３が圧入状態で固着される。シャフト７は、略円筒状のスリーブ１に内挿される。スリーブ１の外周面の一部はベース部材１０の中央部の軸受孔１０Ａに固定されている。

スリーブ１のフランジ３側の下端部には、カウンタープレート２が接着剤により固定され、カウンタープレート２は、潤滑剤が外部に漏れないように封止している。

ラジアル動圧溝３２およびスラスト動圧溝３４は、ハブ６を回転自在に支持する軸受として機能する。２つのヘリングボーン形状のラジアル動圧溝３２が、スリーブ１の内周面およびシャフト７の外周面の少なくとも一方に上下に離間して形成され、潤滑剤にラジアル動圧を発生させる。また、ヘリングボーン形状またはスパイラル形状のスラスト動圧溝３４が、フランジ３の上面と、フランジ３の下面と、に形成される。

ディスク駆動装置１００の回転時に、ラジアル動圧溝３２およびスラスト動圧溝３４により潤滑剤１９に生成される動圧が、回転体部をラジアル方向およびスラスト方向に支持する。

キャピラリーシール部２１は、スリーブ１の内周面とシャフト７の外周面とにより形成され、スリーブ１の内周面とシャフト７の外周面との隙間が上方のハブ６側に向かって徐々に拡がるように形成される。ラジアル動圧溝３２とそれに対向する面、スラスト動圧溝３４とそれに対向する面、およびキャピラリーシール部２１によって形成される空間には、オイルなどの潤滑剤が注入される。潤滑剤が外気と接する気液界面は、キャピラリーシール部２１の中途の位置に設定される。キャピラリーシール部２１は、潤滑剤の漏れ出しを毛細管力により防ぐことができる。キャピラリーシール部２１について、さらに具体的に説明する。

図３は、実施形態に係るキャピラリーシール部２１を示す。本図は、図２に示す円３６で囲んだ箇所の拡大図である。スリーブ凹部１ｂは、スリーブ１のハブ６側の端部の内周面に形成され、スリーブ１の内周面を凹ませるよう形成されている。シャフト凹部７ａは、スリーブ凹部１ｂに対向するシャフト７の外周面に形成され、シャフト７の外周面を凹ませるよう形成されている。

キャピラリーシール部２１は、スリーブ凹部１ｂと、シャフト凹部７ａとにより形成され、スリーブ凹部１ｂとシャフト凹部７ａとの隙間がスリーブ１のハブ６側に向かって拡大するように形成されている。

シャフト凹部７ａは、シャフト凹部７ａのベース部材１０側の傾斜開始端７ｂから上方のハブ６側に向かって、シャフト７の外周面７ｄが縮径するよう形成され、シャフト凹部７ａの最も凹んだ箇所は、スリーブ１の開放端部１ａより軸方向上方に位置する。なお、シャフト凹部７ａのベース部材１０側の傾斜開始端７ｂと、スリーブ凹部１ｂの最も凹んだ内周１ｃとの位置は、軸方向に同じ位置であってよい。

スリーブ凹部１ｂは、スリーブ凹部１ｂのベース部材１０側の傾斜開始端１ｄから上方のハブ６側に向かって、スリーブ１の内周面が急傾斜に拡径し、スリーブ凹部１ｂの最も凹んだ内周１ｃからスリーブ凹部１ｂのハブ６側の傾斜開始端１ｅに向かってスリーブ１の内周面１ｆが緩やかに縮径するように形成される。

シャフト凹部７ａのベース部材１０側の傾斜開始端７ｂの外周の直径をＤ０とする。スリーブ凹部１ｂのハブ６側の傾斜開始端の内周の直径をＤ１とする。スリーブ凹部１ｂのハブ６側の傾斜開始端１ｅの内周と径方向に対向するシャフト凹部７ａの対向外周７ｃの直径をＤ２とする。スリーブ凹部１ｂの最も凹んだ内周１ｃの直径をＤ３とする。

なお、動圧を発生する領域のスリーブ１の内周面とシャフト７の外周面との隙間は、キャピラリーシール部２１のスリーブ１とシャフト７の隙間より非常に狭いため、無視できる大きさである。したがって、直径Ｄ０と直径Ｄ３の差は、スリーブ凹部１ｂの凹んだ大きさを示している。

ここで、本発明者が認識した課題を説明する。図４は、比較技術に係るキャピラリーシール部５０を示す。キャピラリーシール部５０は、シャフト５２の外周面とスリーブ５４の内周面により形成され、スリーブ５４の傾斜開始端５４ａから上方のハブ５６側に向かって、スリーブ５４の内周面が拡径するように形成される。キャピラリーシール部５０を形成するシャフト５２の外周面は円筒面である。

図５は、実施形態に係るキャピラリーシール部２１について、シャフト７を水平にした状態を示す。また、図６は、比較技術に係るキャピラリーシール部５０について、シャフト５２を水平にした状態を示す。

ここで、シャフト５２を水平にした場合のキャピラリーシール部５０の潤滑剤５８は、重力により図６の下方の開口部側に向けた力を受ける。図６に示すように、潤滑剤５８のスリーブ５４に接する気液界面の最下点（以下、気液界面の最下点を「ＢＴ」という）には、当該気液界面の最上点（以下、気液界面の最上点を「ＴＰ」という）との高低差に応じた大きさの軸方向の外向きの圧力（以下、軸方向の外向きの圧力を「Ｐｄ」という）が加わる。この圧力ＰｄによりＢＴは軸方向外側（図６の左側方向）に移動する。気液界面が移動することで、毛細管力はＢＴでもＴＰでも左方向に働く。この結果、毛細管力の差し引きがＰｄとバランスする位置に気液界面が傾いて安定する。
すなわち、図６に示すように、スリーブ５４の潤滑剤５８の気液界面に接する部分の内径が大きいためにＴＰとＢＴの高低差は大きい。ＴＰとＢＴの高低差が大きいことにより、潤滑剤５８のＢＴとＴＰが、傾斜してしまう。そして、潤滑剤５８のＢＴがキャピラリーシール部２１の開口部に近づいた状態となる。また、キャピラリーシール部５０を形成するスリーブ５４の内周面は、径方向外向きに傾斜しているため、回転時の遠心力によって、潤滑剤５８が径方向外向きの軸受外部に漏れ出しやすい。

一方、図５に示すように、スリーブ凹部１ｂの潤滑剤１９の気液界面に接する部分の内径が小さいためにＴＰとＢＴの高低差は、図６に示す例より小さい。ＴＰとＢＴの高低差が小さいことにより、Ｐｄも小さくなる。Ｐｄが小さいから、潤滑剤１９は垂直に近い角度を保つことができる。すなわち、潤滑剤１９のＴＰと潤滑剤１９のＢＴとが、図６に示す潤滑剤５８の界面の傾斜より垂直に近い角度を保つことができる。

図３に戻る。潤滑剤１９の気液界面のＴＰとＢＴの高低差を小さくするため、実施形態に係るディスク駆動装置１００において、直径Ｄ２を直径Ｄ０より小さくする。これにより、キャピラリーシール部２１を形成するシャフト７の外周面が凹んで形成され、キャピラリーシール部２１を形成する隙間の内径が小さくなる。このため、スリーブ凹部１ｂの内径が小さくなり、ＴＰとＢＴの高低差が小さくなる。また、キャピラリーシール部２１自体を開口部に向かって径方向内向きに傾かせ、シャフト７を水平にした状態で、潤滑剤１９が径方向外向きに漏れることを低減できる。

次に、潤滑剤１９と空気との接触面積を減らして、潤滑剤１９の蒸発による減耗を小さくする。このために、スリーブ凹部１ｂの直径Ｄ１を小さくして開口面積を減らす。すなわち、直径Ｄ１を直径Ｄ３より小さくする。この結果、潤滑剤１９の蒸発による減耗が低減される。

さらに、潤滑剤１９の蒸発等による減耗に対する耐久性を持たせるために、潤滑剤１９の所定量の体積を確保する必要がある。このために、直径Ｄ０より直径Ｄ３を大きくして、スリーブ１を窪ます。そして、キャピラリーシール部２１は、直径Ｄ３と直径Ｄ０の差を直径Ｄ０と直径Ｄ２の差より大きくするよう形成される。これにより、スリーブ１とシャフト７の両面が凹んで形成されたキャピラリーシール部２１において、スリーブ１の方がシャフト７より大きく凹み、キャピラリーシール部２１に必要な潤滑剤１９の体積を確保することができる。

軸受ユニット３０に充填済みの潤滑剤１９が少ないと蒸発等による減耗に対して耐用年数が短くなる。このため、軸受ユニット３０の生産の際に直接キャピラリーシール部２１内の潤滑剤１９の量を確認する。この確認にはレーザー距側計を用いると簡便である。この確認は、組み立て時にハブ６が取り付けられていない状態で、図３の図面上方からレーザー光線を潤滑剤１９の気液界面に反射させて行われる。このとき、傾斜開始端１ｅの位置によっては、レーザー光線を遮ることになり、測定の障害となる。これに対応して、直径Ｄ０が直径Ｄ１と直径Ｄ２との平均値となるようキャピラリーシール部２１が形成される。この結果、レーザー光線を通して直接キャピラリーシール部２１内の潤滑剤１９の量を確認できるようになる。

次に、回転数が高くなれば、回転により潤滑剤１９に遠心力が作用し潤滑剤１９が飛散するおそれがある。これに対応して、スリーブ凹部１ｂのハブ６側の傾斜開始端１ｅの内周と最も凹んだ内周１ｃとの間の内周面１ｆは、回転軸に対して内向きに傾斜している。すなわち、直径Ｄ３を直径Ｄ１より大きくし、シャフト７の外周面が、スリーブ凹部１ｂの最も凹んだ内周１ｃからスリーブ凹部１ｂのハブ６側の傾斜開始端１ｅに向かって、縮径するように形成される。これにより、シャフト７を水平にした状態でキャピラリーシール部２１の潤滑剤１９が、軸受ユニット３０外へ径方向外向きに漏れ出すことを低減できる。

このスリーブ凹部１ｂのハブ６側の傾斜開始端１ｅの内周と最も凹んだ内周１ｃとの間の内周面１ｆの傾斜が０．５°以上である場合に、遠心力に対して潤滑剤１９の飛散を防止する効果が確認された。また、かかる傾斜が３°以下である場合にスリーブ凹部１ｂの加工が容易であることが確認された。そこで、スリーブ凹部１ｂのハブ６側の傾斜開始端１ｅの内周と最も凹んだ内周１ｃとの間の内周面１ｆは、回転軸に対して０．５°〜３°傾斜しているように形成されることが好ましい。

次に、潤滑剤１９は隙間が小さくなるほど軸方向外向けの圧力を大きく受ける。キャピラリーシール部２１を形成する隙間が軸方向上方に向かって徐々に拡大することで、キャピラリーシール部２１は漏れ出し防止の効果を生じる。この漏れ出し防止の効果確保のため、シャフト凹部７ａの外周面の傾斜はスリーブ凹部１ｂの内周面の傾斜より少なくとも１°以上大きくなるように形成される。また、シャフト凹部７ａの外周面の傾斜が８°以下の範囲であれは、加工が容易であることが確認された。そこで、シャフト凹部７ａの傾斜開始端７ｂの外周と対向外周７ｃとの間の外周面７ｄが、回転軸に対して４°〜８°傾斜するよう形成されると、毛細管力を確保し加工容易である点で好ましい。

さらに、シャフト７水平時の潤滑剤１９の気液界面が大きく傾斜すること低減したい課題がある。これに対応して、シャフト凹部７ａの外周面７ｄの面粗度は、ラジアル動圧溝３２が設けられるシャフト７の外周面またはラジアル動圧溝３２が設けられるスリーブ１の内周面に対向するシャフト７の外周面の平均的な面粗度より大きくなるよう形成される。すなわち、ラジアル動圧溝３２が設けられる空間のシャフト７の外周面より、シャフト凹部７ａの外周面７ｄが粗くなるよう形成する。シャフト凹部７ａの面粗度を大きいと、実効的な表面積が広くなり潤滑剤１９の接触角が大きくなることで、潤滑剤１９に加わる表面張力が大きくなる。表面張力が大きくなると毛細管力も大きくなり、シャフト７水平時の潤滑剤１９の気液界面の傾斜を小さくことができる。なお、「面粗度が大きい」とは、表面が粗いことを示し、「面粗度が小さい」とは、表面が滑らかであることを示す。また、スリーブ凹部１ｂの内周面１ｆの面粗度は、ラジアル動圧溝３２が設けられるスリーブ１の内周面またはラジアル動圧溝３２が設けられるシャフト７の外周面に対向するスリーブ１の内周面の面粗度より大きくなるよう形成されてもよい。

次に、スリーブ１の上端部の内周面には、スリーブ凹部１ｂのハブ６側の傾斜開始端１ｅからハブ６側に向かって拡径するテーパが形成される。これにより、スリーブ凹部１ｂに加えて、さらに上端部側に急なテーパを設け、潤滑剤１９の漏れ出しを防ぐことができる。また、スリーブ１にシャフト７を挿入する際に、シャフト７がスリーブ凹部１ｂの端部に接触して削れ粉を生じることがある。削れ粉が軸受ユニット３０内に入り込むと軸受の焼き付き等の原因となる課題がある。スリーブ１の上端部にテーパを設けることで、組み立て時にシャフト７がスリーブ凹部１ｂの端部に接触することを低減できる。

次に、シャフト７を水平に使用する状態において、潤滑剤１９で満たされた動圧軸受の隙間に空気を巻き込み、十分な動圧が発揮できない可能性がある。これに対応して、ディスク駆動装置１００を製造したときに、シャフト７を水平にした状態で潤滑剤１９が少なくともスリーブ凹部１ｂの最も凹んだ内周１ｃを覆うようにする。たとえば、スリーブ凹部１ｂの最も凹んだ内周１ｃとの軸方向の位置が、シャフト凹部７ａのベース部材１０側の傾斜開始端７ｂと同じ位置であり、適度な量の潤滑剤１９があれば、シャフト７水平時に潤滑剤１９が傾斜してもスリーブ凹部１ｂの最も凹んだ内周１ｃは潤滑剤１９に覆われる。これにより、シャフト７を水平に使用する状態において、動圧軸受の隙間に空気を巻き込む可能性を減少することができる。

次に、キャピラリーシール部２１における潤滑剤１９の気液界面がスリーブ凹部１ｂの開放端部１ａに近いと、ディスク駆動装置１００に衝撃が加わったときに容易に潤滑剤１９が飛散する課題がある。実施形態に係るディスク駆動装置１００において、シャフト７を鉛直にした状態でキャピラリーシール部２１の潤滑剤１９の気液界面は、スリーブ凹部１ｂの開放端部１ａから０．４ｍｍ以上離す位置まで充填して、シャフト７を水平にした状態で２ｍｓ（ミリセカンド）の時間の４５０Ｇ（gravity）以下の加速度をかけても潤滑剤１９が飛散しないことが確認された。そこで、シャフト７を鉛直にしてディスク駆動装置が静止した状態でキャピラリーシール部２１の潤滑剤の気液界面は、スリーブ凹部１ｂのハブ６側の開放端面から軸方向に０．４ｍｍ以上離れて位置するようにする。すなわち、シャフト７を鉛直にしてディスク駆動装置１００が静止した状態で、キャピラリーシール部２１の潤滑剤１９の気液界面と、スリーブ凹部１ｂの開放端部１ａとの軸方向距離Ｘは０．４ｍｍ以上とする。これにより、容易に潤滑剤１９が飛散する課題が低減される。

潤滑剤１９をキャピラリーシール部２１に注入する際に、少なくとも直径が０．３ｍｍの大きさの潤滑剤注入ノズルを挿入可能であると効率的に作業できる。なお、潤滑剤１９は、ハブ６が取り付けられていない状態で、キャピラリーシール部２１に潤滑剤注入ノズルを挿入して注入される。これに対応して、直径Ｄ２は、直径Ｄ０より０．３ｍｍ以上小さくなるようにしてよい。この結果、潤滑剤１９の注入が容易になる。

なお、キャピラリーシール部２１の開口部が１ｍｍ以下であれば、潤滑剤１９の蒸発による減耗に対して実用上使用可能であることを確認した。したがって、直径Ｄ２と直径Ｄ１との差が１ｍｍ以下になるようにしてもよい。

次に、回転数が高くなり回転の遠心力で潤滑剤１９が飛散する課題に対応して、スリーブ凹部１ｂの端部１ａに円環状のカバー部材（不図示）を設けるようにしてもよい。すなわち、カバー部材は、スリーブ凹部１ｂのハブ６側の端部１ａにキャピラリーシール部２１の潤滑剤の気液界面を覆う。たとえばカバー部材は、キャピラリーシール部２１の開口部に配置され、スリーブ凹部１ｂの端部１ａに固着される。カバー部材を取り付けることで、遠心力で潤滑剤１９が飛散することを防止できる。

次に、スリーブ凹部１ｂはスリーブ１と一体であると加工に手間がかかる課題がある。これに対応して、スリーブ凹部１ｂは、ラジアル動圧溝３２が形成されたスリーブ１の本体部と別体であるとしてよい。たとえばスリーブ凹部１ｂは、ドーナツ状に形成され、スリーブ凹部１ｂの加工後にスリーブ１の本体部に固定してもよい。これにより、加工に手間がかかる課題が軽減される。

ディスク駆動装置１００について軽量化の課題がある。これに対応して、スリーブ凹部１ｂはプラスチックで形成してもよい。この結果、軽量化の課題が軽減される。

次に、シャフト７の水平時の潤滑剤１９の傾斜を小さくするために、キャピラリーシール部２１の毛細管力をさらに大きくしたい課題がある。これに対応して、スリーブ凹部１ｂおよびシャフト凹部７ａの少なくともいずれかに親水化処理をしてよい。ここで、親水化処理とは、表面を改質して液体に対する表面の接触角を小さくする処理をいう。スリーブ凹部１ｂやシャフト凹部７ａの表面を親水化処理することで、接触角が小さくなり、キャピラリーシール部２１の毛細管力を大きくすることができる。

親水化処理としては、種々の技術を適用することができる。例えば、チタンコーティング、ガラスコーティング、シリカコーティング、有機−無機複合型セラミックコーティング、ＵＶ照射による親水化処理は、作業が容易および親水化効果が良好である点で好ましい。また、親水化処理の内で、接触角が１０°以下となるような処理を特に超親水化処理と呼ぶ。スリーブ凹部１ｂやシャフト凹部７ａの少なくとも何れかの表面を超親水化処理してもよい。この結果、一層毛細管力は大きくなる点で好ましい。

次に、シャフト７を水平使用で設置時などの衝撃により潤滑剤１９が飛散する課題がある。これに対応して、発明者はディスク駆動装置１００の設置時にディスク駆動装置１００に加わる衝撃は２ｍｓの短時間に４５０Ｇ以下であることを見いだした。シャフト７の軸方向を水平にした状態において、２ｍｓの時間で４５０Ｇの加速度をかけてもキャピラリーシール部２１の潤滑剤１９が保持されるように構成される。この結果、シャフト７を水平にした状態で使用したとき、設置時などの衝撃により潤滑剤１９が飛散する課題が軽減される。ディスク駆動装置１００に対して、２ｍｓの時間で４５０Ｇの加速度の衝撃試験を行うことで、潤滑剤１９の飛散を確認することができる。

以上、実施形態にもとづき本発明を説明したが、実施形態は、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。

たとえば実施形態ではマグネット９がステータコア１１の径方向外側に位置する、いわゆるアウターロータ型のディスク駆動装置１００について説明したが、これに限られない。たとえばマグネットがステータコアの内側に位置する、いわゆるインナーロータ型のディスク駆動装置であってもよい。

実施形態に係るディスク駆動装置１００ではスリーブ１がベース部材１０に固定され、シャフト７がスリーブ１に対して回転する構成について説明したが、たとえばシャフトがベース部材に固定され、スリーブがハブと共にシャフトに対して回転するようなシャフト固定型のディスク駆動装置であってもよい。

１ スリーブ、 １ｂ スリーブ凹部、 ２ カウンタープレート、 ３ フランジ、 ５ 記録ディスク、 ６ ハブ、 ７ シャフト、 ７ａ シャフト凹部、 ８ ヨーク、 ９ マグネット、 １０ ベース部材、 １１ ステータコア、 １２ コイル、 １４ 第１スペーサ、 １５ 第２スペーサ、 １６ クランパ、 １７ スクリュウ、 １９ 潤滑剤、 ２０ ヘッド駆動ユニット、 ２１ キャピラリーシール部、 ２２ シャーシ、 ２４ 周環壁部、 ２６ トップカバー、 ２８ スピンドル駆動ユニット、 ３０ 軸受ユニット、 ３２ ラジアル動圧溝、 ３４ スラスト動圧溝、 ５０ キャピラリーシール部、 ５２ シャフト、 ５４ スリーブ、 １００ ディスク駆動装置。

Claims (12)

1. ベース部材と、
   前記ベース部材に設けられ、シャフトと当該シャフトを内挿するスリーブとが相対回転するように構成した軸受ユニットと、
   前記軸受ユニットを介して支持されるハブと、を備え、
   前記軸受ユニットは、
   回転中心となる前記シャフトと、
   前記スリーブの内周面および前記シャフトの外周面の少なくとも一方に設けられ、潤滑剤にラジアル動圧を発生させるラジアル動圧溝と、
   前記スリーブの前記ハブ側の端部の内周面に形成されるスリーブ凹部と、
   前記スリーブ凹部と、前記スリーブ凹部に対向する前記シャフトの外周面に形成されるシャフト凹部とにより形成され、前記スリーブ凹部と前記シャフト凹部との隙間が前記スリーブの前記ハブ側に向かって拡大するように形成されるキャピラリーシール部と、を備え、
   前記シャフト凹部の前記ベース部材側の傾斜開始端の外周の直径をＤ０とし、前記スリーブ凹部の前記ハブ側の傾斜開始端の内周の直径をＤ１とし、前記スリーブ凹部の前記傾斜開始端の内周と径方向に対向する前記シャフト凹部の対向外周の直径をＤ２とし、前記スリーブ凹部の最も凹んだ内周の直径をＤ３としたときに、Ｄ２はＤ０より小さく、Ｄ３はＤ１より大きく、Ｄ３とＤ０の差はＤ０とＤ２の差より大きいことを特徴とするディスク駆動装置。
2. 前記シャフト凹部の外周面の面粗度は、前記ラジアル動圧溝が設けられる前記シャフトの外周面または前記ラジアル動圧溝が設けられる前記スリーブの内周面に対向する前記シャフトの外周面の面粗度より大きいことを特徴とする請求項１に記載のディスク駆動装置。
3. 前記スリーブ凹部の前記傾斜開始端の内周と前記最も凹んだ内周との間の内周面は、回転軸に対して内向きに傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載のディスク駆動装置。
4. 前記スリーブ凹部の前記傾斜開始端の内周と前記最も凹んだ内周との間の内周面は、回転軸に対して０．５°〜３°傾斜していることを特徴とする請求項３に記載のディスク駆動装置。
5. Ｄ０は、Ｄ１とＤ２との平均値であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のディスク駆動装置。
6. 前記シャフトを水平にした状態で前記潤滑剤が少なくとも前記スリーブ凹部の前記最も凹んだ内周を覆うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のディスク駆動装置。
7. 前記スリーブの内周面は、前記スリーブ凹部の前記ハブ側の前記傾斜開始端から前記ハブ側に向かって拡径するテーパが形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のディスク駆動装置。
8. 前記シャフト凹部の前記傾斜開始端の外周と前記対向外周との間の外周面は、回転軸に対して４°〜８°傾斜していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のディスク駆動装置。
9. 前記シャフトを鉛直にした状態で前記キャピラリーシール部の潤滑剤の気液界面は、前記スリーブ凹部の前記ハブ側の端面から０．４ｍｍ以上離れて位置することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のディスク駆動装置。
10. Ｄ２は、Ｄ０より０．３ｍｍ以上小さいことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のディスク駆動装置。
11. 前記スリーブ凹部および前記シャフト凹部の少なくともいずれかに親水化処理をしたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のディスク駆動装置。
12. ベース部材と、
    前記ベース部材に固定され、半径方向隙間を介して相対回転する一方の部材の内周面と他方の部材の外周面の少なくとも一方に設けられ潤滑剤にラジアル動圧を発生させるラジアル動圧溝を含む軸受ユニットと、
    前記ベース部材に対して前記軸受ユニットを介して支持されるハブと、を備え、
    前記ハブの回転軸に沿った方向を軸方向と、当該軸方向において前記ベース部材に対して前記ハブが設けられる方向を第１方向というとき、
    前記軸受ユニットは、環囲部材と前記環囲部材に相対回転可能に環囲される円筒部材とを備え、
    前記環囲部材はその内周面に環囲部材凹部が設けられ、
    前記円筒部材はその外周面に前記環囲部材凹部に対向する円筒部材凹部が設けられ、
    前記円筒部材凹部と前記環囲部材凹部との隙間は前記第１方向側に向かって拡大するとともに前記潤滑剤の気液界面が接するキャピラリーシール部を構成し、
    前記円筒部材凹部の前記ベース部材側の傾斜開始端の外周の直径をＤ０とし、前記環囲部材凹部の前記第１方向側の傾斜開始端の内周の直径をＤ１とし、前記環囲部材凹部の前記傾斜開始端の内周と径方向に対向する前記円筒部材凹部の対向外周の直径をＤ２とし、前記環囲部材凹部の最も凹んだ内周の直径をＤ３としたときに、Ｄ２はＤ０より小さく、Ｄ３はＤ１より大きく、Ｄ３とＤ０の差はＤ０とＤ２の差より大きいことを特徴とするディスク駆動装置。

Images