ディスク駆動装置
【課題】大型化や駆動性能の低下を抑制しつつ流体動圧軸受の剛性を向上できる構造を有するディスク駆動装置を提供する。
【解決手段】ディスク駆動装置は軸受ユニットと駆動ユニットを含む。軸受ユニットは、シャフト２８と当該シャフト２８を軸として相対的な回転を許容するスリーブ４２と、シャフト２８の半径方向に突出し、当該シャフト２８と一体で回転するフランジ３０と、スリーブ４２に連続して設けられ、フランジ３０を回転自在に収納するフランジ収納空間部４２ｂと、フランジ３０の軸方向の端面と対向すると共にフランジ収納空間部４２ｂを封止する第１面４４ａとその反対側の第２面４４ｂとで構成されるカウンタープレート４４とを含む。そして、フランジ３０の突出寸法は、フランジ収納空間部４２ｂを画成するフランジ周囲壁部４２ｅのフランジの半径方向の肉厚寸法より大きく形成する。
【解決手段】ディスク駆動装置は軸受ユニットと駆動ユニットを含む。軸受ユニットは、シャフト２８と当該シャフト２８を軸として相対的な回転を許容するスリーブ４２と、シャフト２８の半径方向に突出し、当該シャフト２８と一体で回転するフランジ３０と、スリーブ４２に連続して設けられ、フランジ３０を回転自在に収納するフランジ収納空間部４２ｂと、フランジ３０の軸方向の端面と対向すると共にフランジ収納空間部４２ｂを封止する第１面４４ａとその反対側の第２面４４ｂとで構成されるカウンタープレート４４とを含む。そして、フランジ３０の突出寸法は、フランジ収納空間部４２ｂを画成するフランジ周囲壁部４２ｅのフランジの半径方向の肉厚寸法より大きく形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスク駆動装置、特に大型化や駆動性能の低下を抑制しつつ流体動圧軸受の剛性を向上させたディスク駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）がある。このような記録ディスクを駆動する装置は総称してディスク駆動装置と呼ばれている。ディスク駆動装置は、磁気データを記録するための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。そして、記録ディスクに対して磁気データのリード／ライトを実行する磁気ヘッドが記録ディスクの記録面の上方に僅かな隙間をもって配置され、記録トラックをトレースするように構成されている。
【０００３】
このようなディスク駆動装置の軸受部には、流体動圧軸受が採用されている場合が多い。流体動圧軸受の一般的な構造が、例えば特許文献１に開示されている。流体動圧軸受は、シャフトなどの回転体の一部に動圧発生用の動圧溝を備え、回転体の回転時に周囲に充填された油などの潤滑剤と相互に作用して動圧を発生させる。そして、発生した動圧により潤滑剤中の回転体を周囲の構造部品から離反させて非接触状態とすることにより荷重を受ける軸受である。
【０００４】
このような流体動圧軸受を備えることによりディスク駆動装置の回転精度が飛躍的に向上し磁気データの高密度・大容量化が可能になった。その結果、流体動圧軸受を備えるディスク駆動装置は、様々な機器に搭載されるようになり使用環境が広範囲となった。例えば、モバイル機器に搭載される場合が増えた。このような使用状況下において、ディスク駆動装置は、当該ディスク駆動装置またはディスク駆動装置を搭載する機器に衝撃等が加えられても安定した回転駆動を実現し、正常に磁気データのリード／ライトが実行できる性能が求められている。特にモバイル機器に搭載されるディスク駆動装置は、耐衝撃性能が重要視される傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３０４０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ディスク駆動装置において、例えばスラスト方向の衝撃が加えられた場合でも当該ディスク駆動装置の動作を安定的に維持するためには、記録ディスクのスラスト位置が衝撃に対して変動しないようにすることが望ましいということを本発明者らは認識している。つまり、流体動圧軸受のスラスト方向の剛性を高めることが有効であるとの認識を得ている。例えば、記録ディスクを回転させるシャフトに固定されたフランジと、このフランジを回転自在に収納するフランジ収納部を備えると共にシャフトを収納できるスリーブを含むディスク駆動装置を考える。この場合、フランジはスラスト方向の動圧を発生する機能を有するので、フランジの直径を増加させればスラスト方向の剛性を向上させられる。しかしながら、小型化が強く要求されるディスク駆動装置においては、その外形を構成するハウジングを大きくすることは望ましくない。そのため、フランジの直径を大きくすると、フランジより外周側に配置される駆動ユニットの配置スペースの圧迫を招く。駆動ユニットが小さくなると、必要なトルクを発生させるための駆動電流が増大し、当該ディスク駆動装置を搭載する電子機器側の要求性能を満たせなくなる場合がある。また、駆動電流を増大させない場合、最大トルクが低下するので回転が不安定となり、磁気データのリード／ライト精度を低下させてしまうことがあった。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、大型化や駆動性能の低下を抑制しつつ流体動圧軸受の剛性を向上できる構造を有するディスク駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、ベース部材に配置され当該ベース部材に対して記録ディスクを回転自在に支持する軸受ユニットと、軸受ユニットに支持される記録ディスクを回転駆動する駆動ユニットと、を含む。軸受ユニットは、回転中心となるシャフトと、シャフトを収納する収納部を有すると共に、当該シャフトを軸として相対的な回転を許容するスリーブと、スリーブの収納部の内壁面とシャフトの外壁面とで定義されるラジアル空間部と、ラジアル空間部を定義するスリーブの内壁面とシャフトの外壁面の少なくとも一方に形成されてラジアル動圧を発生させるラジアル動圧溝と、シャフトの半径方向に突出し、当該シャフトと一体で回転するフランジと、スリーブに連続してフランジの半径方向外側に形成されるフランジ周囲壁部により画成され、フランジを回転自在に収納するフランジ収納空間部と、フランジの軸方向の端面と対向すると共にフランジ収納空間部を封止する第１面と、当該第１面の反対側の第２面とで構成されるカウンタープレートと、フランジとフランジ収納空間部のスラスト方向に対向する面との少なくとも一方、及びフランジとカウンタープレートの第１面との少なくとも一方に形成されてスラスト動圧を発生させるスラスト動圧溝と、ラジアル空間部とフランジ収納空間部とに充填される潤滑剤と、を備える。フランジの突出寸法は、フランジ周囲壁部のフランジの半径方向の肉厚寸法より大きく形成する。
【０００９】
フランジの突出寸法は、シャフトの半径方向外側に突出した部分の寸法であり、この突出寸法が大きくなれば、その分スラスト動圧を発生させるスラスト動圧溝を増やすことが可能になりスラスト動圧が増大できる。つまり、スラスト動圧の発生に関与しないフランジ収納空間部を画成するフランジ周囲壁部の肉厚部分を低減しつつ、スラスト動圧の発生に直接関与するフランジの突出寸法を増大することで、スリーブの外形寸法に影響を与えることなく大型化を回避しつつスラスト動圧の増大ができる。また、スリーブより外周側にある駆動ユニットの配置スペースが狭くなることが抑制できる。その結果、大型化や駆動性能の低下を抑制しつつ流体動圧軸受の剛性が向上できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大型化や駆動性能の低下を抑制しつつ流体動圧軸受の剛性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態のディスク駆動装置の一例であるＨＤＤの内部構成を説明する説明図である。
【図２】本実施形態のディスク駆動装置におけるブラシレスモータの概略断面図である。
【図３】本実施形態のディスク駆動装置のブラシレスモータにおいて、スリーブの端部とカウンタープレートとによって形成されるフランジ収納空間部とその周辺の拡大断面図である。
【図４】比較例のブラシレスモータにおいて、スリーブの端部とカウンタープレートとによって形成されるフランジ収納空間部とその周辺の拡大断面図である。
【図５】本実施形態のディスク駆動装置のブラシレスモータにおいて、スリーブの端部とカウンタープレートの間に塗布される接着剤の硬化状態を説明する説明図である。
【図６】比較例のブラシレスモータにおいて、スリーブの端部とカウンタープレートの間に塗布される接着剤の硬化状態を説明する説明図である。
【図７】本実施形態のディスク駆動装置の他の構造を説明する部分断面図である。
【図８】本実施形態のディスク駆動装置の他の構造を説明する部分断面図である。
【図９】本実施形態のディスク駆動装置の他の構造を説明する部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。
本実施形態は、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や、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（単に、ディスク駆動装置ともいう）に搭載されるディスク駆動モータ等に用いられる。
【００１３】
図１は、本実施形態のディスク駆動装置の一例であるＨＤＤ１０（以下、単にディスク駆動装置１０という）の内部構成を説明する説明図である。なお、図１は、内部構成を露出させるためにカバーを取り外した状態を示している。
【００１４】
ベース部材１２の上面には、ブラシレスモータ１４、アーム軸受部１６、ボイスコイルモータ１８等が載置されている。ブラシレスモータ１４は、記録ディスク２０を搭載するためのハブ部材２２を回転軸上に支持し、例えば磁気的にデータを記録可能な記録ディスク２０を回転駆動する。ブラシレスモータ１４は、例えばスピンドルモータとすることができる。ブラシレスモータ１４はＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相に駆動電流が流れることにより駆動する。アーム軸受部１６は、スイングアーム２４を可動範囲ＡＢ内でスイング自在に支持する。ボイスコイルモータ１８は外部からの制御データにしたがってスイングアーム２４をスイングさせる。スイングアーム２４の先端には磁気ヘッド２６が取り付けられている。ディスク駆動装置１０が稼働状態にある場合、磁気ヘッド２６はスイングアーム２４のスイングに伴って記録ディスク２０の表面から僅かな隙間を介して可動範囲ＡＢ内を移動し、データをリード／ライトする。なお、図１において、点Ａは記録ディスク２０の最外周の記録トラックの位置に対応する点であり、点Ｂは記録ディスク２０の最内周の記録トラックの位置に対応する点である。スイングアーム２４は、ディスク駆動装置１０が停止状態にある場合に記録ディスク２０の脇に設けられた待避位置に移動してもよい。
【００１５】
なお、本実施形態において、記録ディスク２０、スイングアーム２４、磁気ヘッド２６、ボイスコイルモータ１８等の磁気データをリード／ライトする構造を全て含むものをディスク駆動装置と表現する場合もあるし、ＨＤＤと表現する場合もある。また、記録ディスク２０を回転駆動する部分のみをディスク駆動装置と表現する場合もある。
【００１６】
図２は、本実施形態のディスク駆動装置１０におけるブラシレスモータ１４の概略断面図である。
ブラシレスモータ１４はディスク駆動装置に搭載される例えば直径が約９５ｍｍの３．５インチ型の記録ディスク２０を２枚回転させる。なお、この場合、２枚の記録ディスク２０のそれぞれの中央の孔の直径は２５ｍｍ、厚みは１．２７ｍｍである。ブラシレスモータ１４は、略カップ状のハブ部材２２と、シャフト２８と、フランジ３０と、ヨーク３２と、円筒状マグネット３４とで、回転体として機能するロータ３６を構成する。具体的には、シャフト２８の一端がハブ部材２２の中心に設けられた開口部２２ａに圧入と接着を併用して固着されている。また、シャフト２８の他端にはフランジ３０が圧入状態で固着されている。したがって、ブラシレスモータ１４の回転時にはロータ３６が一体となってモータ回転軸Ｒの回りを回転する。
【００１７】
ハブ部材２２は、モータ回転軸Ｒを中心とする外形が凸状の部品である。本実施形態のブラシレスモータ１４は、２枚の記録ディスク２０がハブ部材２２に載置されるタイプを示す。ハブ部材２２の図中矢印Ａ方向に突出した円筒部の外筒面２２ｂに２枚の記録ディスク２０ａ，２０ｂの中央の孔が嵌合される。なお、本実施形態において図中矢印Ａ方向を「上方向」や「上面側」という場合がある。２枚の記録ディスク２０のうち記録ディスク２０ａは、ハブ部材２２の外筒面２２ｂの端部から半径方向に張り出した着座部２２ｃに着座する。記録ディスク２０ａ，２０ｂの間には、円環状の第１スペーサ４６が配置されている。そして、第１スペーサ４６が記録ディスク２０ｂを着座部２２ｃに対して支持する。また、記録ディスク２０ｂの上面側には第２スペーサ４８が配置され、２枚の記録ディスク２０を固定するクランパ５０により押圧固定されている。クランパ５０は複数のクランプネジ５２によってハブ部材２２に固定される。なお、本実施形態の場合、ハブ部材２２の外筒面２２ｂの直径は例えば２５ｍｍである。
【００１８】
ハブ部材２２は、ヨーク３２と２枚の記録ディスク２０ａ，２０ｂとによって挟まれる円筒状の隔壁部２２ｄを有する。ヨーク３２はその断面形状がＬ字型であり、鉄などの磁性材料により形成されている。ヨーク３２は隔壁部２２ｄの内周面に接着と圧入との併用により固定されている。隔壁部２２ｄの内周面には、ヨーク３２が圧入される際にヨーク３２が押し当てられる複数の凸部が形成されている。そして、隔壁部２２ｄの内周面に適量の接着剤を塗布しておき、ヨーク３２をハブ部材２２に圧入することにより、隔壁部２２ｄの内周面とヨーク３２の外周面との間に接着剤が充填され、均質な接着強度が得られるようにしている。
【００１９】
さらに、ヨーク３２の内周面には円筒状マグネット３４が接着固定されている。円筒状マグネット３４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３８に形成された例えば１２個の突極と径方向に対向可能に配置されている。円筒状マグネット３４にはその周方向にｎ極（ｎは２以上の偶数）の駆動用着磁が施されている。つまり、円筒状マグネット３４はヨーク３２を介してハブ部材２２に固定される。
【００２０】
本実施形態のブラシレスモータ１４において、ベース部材１２と、積層コア３８と、コイル４０と、スリーブ４２と、カウンタープレート４４とが固定体として機能するステータ５４を構成する。ステータ５４は、ブラシレスモータ１４の回転時にロータ３６を回転自在に支持する。ベース部材１２はディスク駆動装置１０のハウジングとしても機能することができる。ベース部材１２にはモータ回転軸Ｒを中心とした円筒状部１２ａが設けられ、その円筒状部１２ａの内周面にスリーブ４２が接着固定されている。スリーブ４２は、円筒中空形状の収納部４２ａを有し、さらに、スリーブ４２の端部には、当該スリーブ４２に連続して形成され、シャフト２８の端部に固定されたフランジ３０を回転自在に収納するフランジ収納空間部４２ｂを有する。フランジ収納空間部４２ｂは、スリーブ４２に連続してフランジ３０の半径方向外側に形成されるフランジ周囲壁部４２ｅにより画成される。つまり、収納部４２ａ、フランジ収納空間部４２ｂを含むスリーブ４２にフランジ３０が固定されたシャフト２８が回転自在に収まることになる。また、スリーブ４２のフランジ収納空間部４２ｂを画成するフランジ周囲壁部４２ｅの端面にはカウンタープレート４４が接着剤５６により固定されている。なお、ベース部材１２はＨＤＤのハウジングと別体とされてもよい。
【００２１】
ロータ３６の一部であるシャフト２８およびフランジ３０と、ステータ５４の一部であるスリーブ４２およびカウンタープレート４４との間には潤滑剤が注入されている。そして、シャフト２８、フランジ３０、潤滑剤、スリーブ４２およびカウンタープレート４４はハブ部材２２を回転自在に支持する軸受ユニット１００を構成する。
【００２２】
スリーブ４２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が形成されている。また、フランジ３０のスリーブ対向面には、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、カウンタープレート対向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。ブラシレスモータ１４の回転時には、これらの動圧溝と潤滑剤とによって生成される動圧によって、シャフト２８およびフランジ３０を周囲の壁面から離反させ、ロータ３６をラジアル方向およびスラスト方向に支持する。なお、ラジアル動圧溝ＲＢ１，ＲＢ２は、スリーブ４２の内壁面とシャフト２８の外壁面の少なくとも一方に形成されればよく、同様のラジアル動圧を発生できる。同様に、スラスト動圧溝ＳＢ１，ＳＢ２は、フランジ３０とフランジ収納空間部４２ｂのスラスト方向に対向する面との少なくとも一方、及びフランジ３０とカウンタープレート４４の第１面４４ａとの少なくとも一方に形成されればよく、同様のスラスト動圧を発生できる。
【００２３】
なお、スリーブ４２の開放端側には、スリーブ４２の内周面とシャフト２８の外周面との間の隙間が上方に向けて徐々に広がるキャピラリーシール部５８が形成されている。キャピラリーシール部５８は毛細管現象により潤滑剤がその充填部から漏れ出すのを防止する機能を有する。
【００２４】
積層コア３８は、円環部とそこから半径方向外側に伸びる１２個の突極を有する。この積層コア３８は、例えば１８枚の薄型電磁鋼板を積層してレーザ溶接等により一体化して形成されている。それぞれの突極にはコイル４０が巻回されている。このコイル４０に３相の略正弦波状の駆動電流を流すことにより突極に沿って駆動磁束が発生する。積層コア３８は、円環部の内周面がベース部材１２の円筒状部１２ａの外周面に隙間ばめによって嵌め込まれ、接着剤等により固定されている。そして、積層コア３８とコイル４０と円筒状マグネット３４によって、駆動ユニット１０２が構成されている。
【００２５】
このように構成されるブラシレスモータ１４の動作について説明する。ブラシレスモータ１４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１４のコイル４０に供給される。駆動電流がコイル４０を流れることにより、１２個の突極に沿って駆動磁束が発生し、円筒状マグネット３４に回転方向のトルクが与えられてロータ３６全体が回転する。
【００２６】
次に、本実施形態における流体動圧軸受の剛性を向上させるための構造を当該本実施形態の構造と比較例の構造を用いて説明する。
図３は、本実施形態のディスク駆動装置１０のブラシレスモータ１４において、スリーブ４２の端部とカウンタープレート４４とによって形成されるフランジ収納空間部４２ｂとその周辺の拡大断面図である。また、図４は、比較例におけるディスク駆動装置のブラシレスモータにおいて、スリーブ２００の端部とカウンタープレート２０２とによって形成されるフランジ収納空間部２００ａとその周辺の拡大断面図である。
【００２７】
まず、比較例においてフランジ２０４を収納するフランジ収納空間部２００ａの構成およびカウンタープレート２０２の接続構造について説明する。なお、ブラシレスモータの軸受ユニットや駆動ユニットの基本構造は、図２に示すブラシレスモータ１４の構造と同等であり、その詳細な説明は省略する。
【００２８】
比較例を含め従来のブラシレスモータの多くの構造において、フランジ収納空間部２００ａを塞ぐカウンタープレート２０２は、スリーブ２００におけるカウンタープレート２０２の嵌込部の内周面に接着剤２０６を塗布してから嵌め込み、その後に接着剤２０６を硬化させる。したがって、カウンタープレート２０２を嵌め込むとき、接着剤２０６はカウンタープレート２０２によって余剰分が押し出され、カウンタープレート２０２とスリーブ２００の対向面である径方向接合部２００ｂに移動する。このとき、フランジ収納空間部２００ａに対して径方向接合部２００ｂの距離が短いと、接着剤２０６がフランジ収納空間部２００ａに侵入してしまう場合がある。例えば、接着剤２０６がフランジ２０４とスリーブ２００との隙間やフランジ２０４とカウンタープレート２０２との隙間に入り込んでしまう場合がある。これらの隙間は極めて狭く構成されているため、接着剤２０６の侵入はそのままブラシレスモータの回転不具合の原因となる。
【００２９】
以下、比較例における各部材の具体的なサイズの一例を示す。図４において、シャフト２０８の外周直径（以下外径という）は４．０ｍｍで、カウンタープレート２０２の外径φａは９．０ｍｍ、厚みｍは０．５ｍｍとする。また、フランジ２０４の外径φｂは６．５ｍｍ、フランジ収納空間部２００ａの内周直径（以下内径と略す）φｃは６．８ｍｍで、フランジ収納空間部２００ａに対応するスリーブ２００の外径φｄは１０．７ｍｍである。したがって、接着剤２０６の塗布部とフランジ収納空間部２００ａとの距離ＬＳは、（ａ−ｃ）／２＝１．１ｍｍとなる。
【００３０】
ところで、流体動圧軸受を構成するフランジ付きのシャフトが回転することより発生するスラスト動圧に基づくスラスト方向の剛性は、フランジの外形の大きさに概ね比例するという実験結果を本発明者らは得ている。このため、比較例においても、フランジ２０４の外径φｂを大きくしてスラスト方向の剛性を高めることができる。この場合、フランジ２０４の外径とフランジ収納空間部２００ａの内径部との隙間を同じにしつつ、フランジ２０４の外径φｂを大きくするとフランジ収納空間部２００ａの内径φｃも同様に大きくなる。内径φｃが大きくなると接着剤２０６の存在領域である径方向接合部２００ｂの距離ＬＳが短くなる。前述したように径方向接合部２００ｂの距離ＬＳが短くなると接着剤２０６がフランジ収納空間部２００ａに侵入する確率が高くなり、ブラシレスモータが回転不良を起こす確率が高くなるという問題が生じる。
【００３１】
一方、流体動圧軸受のスラスト方向の剛性を高めるのに、フランジ２０４の外径φｂを大きくすると共に、スリーブ２００の外形φｄを大きくすれば、フランジ２０４の外径とフランジ収納空間部２００ａの内径部との隙間を維持しつつ径方向接合部２００ｂの距離も維持できる。しかし、ブラシレスモータを含むディスク駆動装置のハウジングの大きさは、当該ディスク駆動装置が搭載される機器における搭載スペースにより制限を受けるため大きくすることが困難である。したがって、スリーブ２００の外径φｄが大きくなれば、その分だけ駆動ユニットを収納するスペースが減少することになる。つまり、積層コアの配置位置が半径方向外側に押し出され、積層コアの内径が大きくなる。その結果、コイルを巻ける巻線空間が減少し、コイルの巻数が大幅に減る。コイルの巻数が減ると、その減少分に比例してトルクが減少しロータの回転が不安定となり、正常な磁気データのリード／ライト動作の障害となるという問題が生じる。また、必要なトルクを維持しようとすると駆動電流を増大する必要が生じて省電力化の妨げとなり性能上好ましくない。
【００３２】
本発明者らは、比較例の検討から、流体動圧軸受のスラスト方向の剛性を高めるためには、フランジ収納空間部の内径を大きく構成しつつ積層コアの内径を小さくできるように、フランジ収納空間部に対応するスリーブの外径を小さく構成することが望ましいとの考えに到った。
【００３３】
そこで、本実施形態のブラシレスモータ１４のフランジ３０、スリーブ４２、カウンタープレート４４は、図３に示すような寸法の関係を有するようにしている。第１段階として、フランジ３０の突出寸法Ｘをフランジ収納空間部４２ｂを画成するフランジ周囲壁部４２ｅのフランジ３０の半径方向の肉厚寸法Ｙより大きく形成する。そして、第２段階として、カウンタープレート４４の厚み寸法Ｄをフランジ収納空間部４２ｂを封止するときにカウンタープレート４４の第１面４４ａがフランジ周囲壁部４２ｅの端部４２ｃと対向する対向幅寸法Ｚより大きくする。
【００３４】
第１段階の構成を採用することによりフランジ３０の外形を増大できるので、ブラシレスモータ１４のスラスト方向の剛性を向上できる。また、第２段階の構成を採用することにより、接着剤５６の塗布位置をフランジ収納空間部４２ｂからカウンタープレート４４の厚み寸法Ｄの増加分だけ遠ざけられる。つまり、カウンタープレート４４を接着固定するための接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂに至るまでの距離を長くすることができて、接着剤５６のフランジ収納空間部４２ｂへの侵入の可能性を低減できる。
【００３５】
図３に示すように、スリーブ４２は、フランジ収納空間部４２ｂをカウンタープレート４４で封止するために当該カウンタープレート４４を受け入れる嵌込部４２ｄをフランジ周囲壁部４２ｅより下方に有している。この嵌込部４２ｄはスリーブ４２の端部外周部を延出することで形成できる。本実施形態において、スリーブ４２にカウンタープレート４４を接着固定する場合、まずカウンタープレート４４を嵌込部４２ｄに嵌め込む。その後、カウンタープレート４４の第１面４４ａの反対側である第２面４４ｂに接着剤５６を塗布する。より具体的には、カウンタープレート４４と嵌込部４２ｄとの間で、カウンタープレート４４の周部に沿って接着剤５６を塗布して硬化させる。なお、接着剤５６の接着強度に応じて、接着剤５６は、カウンタープレート４４における第２面４４ｂ側の外縁角部と、当該外縁角部と対向する嵌込部４２ｄとを跨ぐように外縁角部の周部に沿って連続して塗布してもよいし、周部に間欠的に塗布してもよい。このように、カウンタープレート４４の外縁角部と対向する嵌込部４２ｄとを跨ぐように接着剤５６を塗布することにより接着強度を容易に向上できる。
【００３６】
上述した第１段階の構成および第２段階の構成において、接着剤５６を上述のように塗布することにより、接着剤５６の塗布位置からフランジ収納空間部４２ｂまでの距離をカウンタープレート４４の厚み寸法Ｄの増加分だけ長くできる。したがって、フランジ収納空間部４２ｂへ接着剤５６が侵入する可能性を効果的に低減できる。特に、第１段階の構成と第２段階の構成を兼ね備えたブラシレスモータ１４において、上述のような接着剤５６の塗布を行うことにより、ブラシレスモータ１４のスラスト方向の剛性向上と接着剤５６の侵入回避が同時に可能になりブラシレスモータ１４の品質向上に寄与できる。
【００３７】
以下、図３のブラシレスモータにおける各部材の具体的なサイズの一例を示す。
シャフト２８の外径は４．０ｍｍで、フランジ３０の外径φＡは７．８ｍｍに、フランジ収納空間部４２ｂの内径φＢは８．１ｍｍに拡大する。一方、カウンタープレート４４の外径φＣは９．０ｍｍで、フランジ収納空間部４２ｂが対応するスリーブ４２の外径φＥは１０．７ｍｍとする。この構成により、フランジの径方向寸法Ｘ＝１．９ｍｍで、スリーブ４２のフランジ収納空間部４２ｂに対応するフランジ周囲壁部４２ｅのフランジの半径方向の肉厚寸法Ｙ＝１．３ｍｍが確保できる。このような寸法構成にすることにより、比較例に対して流体動圧軸受のスラスト方向の剛性を高めながら、積層コア３８の内径を小さいままとし、コイル４０の巻回数低下による駆動電流の増大やトルクの低下を防止できる。その結果、安定したブラシレスモータ１４の回転も実現できる。なお、コイル４０の巻回数低下による駆動電流の増大を防止できるので、ディスク駆動装置１０の省電力化も維持できる。
【００３８】
また、本実施形態においては、スラスト方向の剛性を向上しながらトルク低下を防止するために、フランジ３０の外径を大きくする一方で、スリーブ４２の外径は大きくしない。つまり、カウンタープレート４４の第１面４４ａとスリーブ４２におけるフランジ周囲壁部４２ｅの端部４２ｃが対向する対向寸法Ｚはできるだけ小さくする。その一方で、接着剤５６の塗布領域とフランジ収納空間部４２ｂとの距離を長くするために、カウンタープレート４４の厚み寸法Ｄを大きくしている。具体的には、カウンタープレート４４の第１面４４ａがスリーブ４２におけるフランジ周囲壁部４２ｅの端部４２ｃと対向する対向寸法Ｚは、Ｚ＝（φＣ−φＢ）／２＝（９．０−８．１）／２＝０．４５ｍｍのように小さくしている。また、カウンタープレート４４の厚み寸法Ｄは、Ｄ＝１．０ｍｍのように大きくしている。この結果、スラスト方向の剛性向上とトルク低下防止を実現しつつ、接着剤５６の塗布領域とフランジ収納空間部４２ｂとの距離ＬＳは、ＬＳ＝Ｚ＋Ｄ＝１．４５ｍｍになり、比較例における距離ＬＳ＝１．１より長くできる。その結果、接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂに侵入する可能性を低下させることが可能となり、ブラシレスモータ１４の信頼性向上に寄与できる。
【００３９】
ところで、カウンタープレート４４の接合強度をより向上しようとする場合、接着剤５６の塗布量を増加させることが考えられるが、その反面、接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂに侵入する可能性も高くなる。そこで、本実施形態においては、図５に示すように、嵌込部４２ｄは、カウンタープレート４４の第２面４４ｂ側の外縁角部４４ｃに対応する位置とカウンタープレート４４の第１面４４ａ側の外縁角部４４ｄに対応する位置との間にシャフトの半径方向に窪んだ第１凹部６０を有する。このような第１凹部６０を形成することにより、第１凹部６０の容積分だけ多くの量の接着剤５６を塗布することが可能になり接着強度を向上できると共に、第１凹部６０がない場合より多くの接着剤５６を塗布しても、接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂに侵入する可能性を低減できる。
【００４０】
ディスク駆動装置１０に落下などの原因で衝撃力が加わると、シャフト２８はカウンタープレート４４に衝突して、カウンタープレート４４が嵌込部４２ｄから脱落する方向の衝撃応力Ｆを受けることなる。本実施形態では、図５に示すように、カウンタープレート４４の第２面４４ｂの外縁角部４４ｃが第１凹部６０の窪みに対応させてカウンタープレート４４を嵌込部４２ｄに嵌め込むようにしている。この場合、第１凹部６０の窪みの中央部分と外縁角部４４ｃが対応するようにすることが好ましい。このような配置にすることより、接着剤５６は、カウンタープレート４４の第２面４４ｂと第１凹部６０を覆い、第１凹部６０と第２面４４ｂが対応しない場合に比べてより多くの接着剤５６が第２面４４ｂを支持固定して接着強度を向上できる。その結果、ディスク駆動装置１０に衝撃が加わった場合でもその衝撃力を接着剤５６により吸収して、カウンタープレート４４の脱落抑制の効果を向上できる。
【００４１】
図６に、カウンタープレートの接着の比較例を示す。この比較例の場合、硬化した接着剤２０６がカウンタープレート２０２の第２面２０２ａを覆っていない。前述したように、ディスク駆動装置に衝撃力が加えられた場合、衝撃応力Ｆが作用する。この場合の衝撃応力Ｆは、接着剤２０６の接着部に剪断応力Ｒ又は引張応力として作用する。このような剪断応力Ｒ又は引張応力により接着部の一部に剥離が生じると、残った接着部に応力が集中するため剥離が連鎖的に拡大して接合強度が低下する。
【００４２】
一方、図５に示す本実施形態のように、硬化した接着剤５６がカウンタープレート４４の第２面４４ｂと第１凹部６０を覆う場合は、衝撃応力Ｆは矢印Ｐで示すように接着部に圧縮の応力として作用する。このような圧縮の応力は、接着剤５６の連続的な剥離を誘発させ難く、カウンタープレート４４の接合強度を比較例より高く維持することが可能になる。その結果、接着剤５６の塗布を第１凹部６０と第２面４４ｂの周辺のみでとどめることが可能になり、接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂ側へ侵入する可能性をさらに軽減できる。
【００４３】
また、本実施形態では図５に示すように、スリーブ４２の嵌込部４２ｄには、カウンタープレート４４の第１面４４ａ側でシャフト２８の半径方向に窪んだ第２凹部６２を設けられる。この第２凹部６２は、接着剤５６の余剰分を捕捉できるので、接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂ側へ侵入する確率をさらに軽減できる。
【００４４】
また、図５に示すように、本実施形態では、カウンタープレート４４の側面４４ｅにプレート凹部６４を設けることもできる。この場合、プレート凹部６４の凹部にも余剰分の接着剤５６が捕捉され、接着剤５６のフランジ収納空間部４２ｂへの侵入抑制効果をさらに高める。また、プレート凹部６４にも接着剤５６が溜まることによりカウンタープレート４４の接着強度の向上に寄与できるので、ディスク駆動装置１０に衝撃が加わった場合のカウンタープレート４４の脱落を防止する効果を高められる。また、この部分でも衝撃応力Ｆは圧縮応力Ｐとして作用するので、接着剤５６の隔離の拡大を抑制する効果が得られる。
【００４５】
図７は、本実施形態のディスク駆動装置１０の他の構造を説明する部分断面図である。この例の場合、図３等に示す構造に対し、カウンタープレート４４の側面４４ｅの形状と、スリーブ４２の嵌込部４２ｄの形状が異なる。この変形例では図７に示すように、カウンタープレート４４の側面４４ｅに斜面を設けている。具体的には、第１面４４ａ側より第２面４４ｂ側が小形化されている。本実施形態の場合、カウンタープレート４４は円盤形状なので、第１面４４ａ側の直径より第２面４４ｂ側の直径が小径化されていることになる。また、スリーブ４２のカウンタープレート４４の嵌込部４２ｄはフランジ収納空間部４２ｂを画成するフランジ周囲壁部４２ｅ側に向かって拡形化されている。本実施形態の場合、スリーブ４２は円筒形状なので、嵌込部４２ｄがフランジ周囲壁部４２ｅに向かい拡径化されている。このような形状にすることで、嵌込部４２ｄとカウンタープレート４４の側面４４ｅとの間の空間が拡大され、余剰分の接着剤５６の捕捉能力が向上できて、接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂに侵入する可能性をさらに軽減できる。また、スリーブ４２とカウンタープレート４４を接着するための接着剤５６の量を増やすことも可能であり、接着強度を容易に向上できる。さらに、ディスク駆動装置１０に衝撃が加わったときも、接着剤５６は斜面に挟まれて存在するため、そこに作用する応力は圧縮応力となり、前述のように衝撃応力Ｆが加えられた場合でも接着面の剥離拡大を抑制する効果が得られる。
【００４６】
図８は、本実施形態のディスク駆動装置１０のさらに他の構造を説明する部分断面図である。この例の場合、図７等に示す構造に対し、カウンタープレートの構成が異なる。この例の場合、２枚のカウンタープレート６６ａ、６６ｂにより図７に示すカウンタープレート４４と同等の厚みを実現している。例えば、カウンタープレート６６ａ、６６ｂの厚みを各々０．５ｍｍとして積層して、カウンタープレート４４と同等の１．０ｍｍにしている。その結果、図３で説明した例と同様に接着剤５６の塗布位置からフランジ収納空間部４２ｂまでの距離を増大可能となり、フランジ収納空間部４２ｂへの接着剤５６の侵入抑制効果を得られる。また、カウンタープレート６６ａ、６６ｂの側面に互いに逆方向に傾く斜面を形成することにより、プレート凹部６４と同等の機能を発揮する窪みを容易に形成できる。なお、カウンタープレート６６ａ、６６ｂは、接着剤、レーザ溶接またはその両方を用いて接合できる。
【００４７】
図９は、本実施形態のディスク駆動装置１０のさらに他の構造を説明する部分断面図である。この例の場合、図３等に示す構造に対し、カウンタープレートの形状が異なる。この例の場合、カウンタープレート６８の外周部にシャフト２８の軸方向に延びる周状壁部６８ａが周設されている。そして、この周状壁部６８ａの内周面をフランジ収納空間部４２ｂの一部としている。この構造の場合も図３で説明した例と同様に接着剤５６の塗布位置からフランジ収納空間部４２ｂまでの距離を増大できるので、フランジ収納空間部４２ｂへの接着剤５６の侵入抑制効果を得られる。
【００４８】
ところで、通常カウンタープレートをスリーブの嵌込部に接着固定する場合、熱硬化型の液状の接着剤が利用される場合が多い。この場合、加熱炉に入れるまでの間や加熱炉内で硬化するまでの間に液状の接着剤が流れて拡がってしまうことがある。このため、粘度の低い液状接着剤が使用できず、接着剤をカウンタープレート外周に均一塗布するために要する作業時間が長くなってしまう不都合が生じていた。そこで、本実施形態で使用する接着剤５６は、紫外線照射と加熱との併用が可能なものを使用する。つまり、まず必要な接着領域に液状の接着剤５６を塗布する。そして、直ぐに紫外線を照射をして表面を硬化させる。この紫外線照射時間は、実験等により適宜設定可能であるが、接着剤５６の表面が硬化すれば、内部は非硬化状態でも接着剤の流れは防止できるので、短時間の照射で十分である。そして、その後、バッチ処理や連続処理など生産方式に従い加熱炉に入れて内部の硬化を実施する。この結果、粘度の低い液状の接着剤５６が使用可能となり作業時間の短縮や作業者の作業負荷の軽減に寄与できる。
【００４９】
このような接着剤５６としては、例えば、エポキシアクリルハイブリッド接着剤を主成分としたものが好適である。この接着剤の場合、波長が２００〜４００ｎｍの紫外線照射により短時間で接着剤５６の表面を硬化させることが可能で、流れを防止して作業時間の短縮および労力の軽減を行う。さらに加熱することで内部を硬化させて接着強度の確保を図る。なお、紫外線による表面硬化後は、接着剤５６の内部から接着剤成分の揮発を抑制可能となるのでアウトガス対策を別途行う必要がなくなり、生産面および品質面でも有利である。なお、液状の接着剤５６の２５℃における粘度を例えば１６Ｐａ・ｓ以下に保つことでカウンタープレート４４の接着位置に均一塗布が容易に実施可能となり、作業に必要な時間も十分に短くできる。また、接着剤５６の粘度を４Ｐａ・ｓ以上に保つとことで液状の接着剤５６の過剰な拡がりを防止できる。そのため、接着剤５６の粘度は、４Ｐａ・ｓ以上、１６Ｐａ・ｓ以下の範囲に保つことが作業面、および品質面において好ましい。
【００５０】
前述したように、近年ディスク駆動装置１０はモバイル機器への搭載の要望が高く、落下時の耐衝撃性能の向上が求められている。例えば、図４，図６等に示す比較例の場合、カウンタープレート２０２の接合強度が６００Ｎ程度のものもあり、耐えられる衝撃が２ｍｓの短時間の衝撃付加で２００Ｇ程度のものもあるという実験結果が得られた。上述のようにディスク駆動装置１０のモバイル機器への搭載が盛んに行われる中で、３００Ｇ以上の衝撃が加えられてしまう場合もあり、それに対する対策が求められている。
【００５１】
本実施形態のディスク駆動装置１０におけるカウンタープレート４４の構造および接着構造によれば、カウンタープレート４４の接合強度は１０００Ｎ以上にできるという結果が得られた。例えば、図３に示すように、シャフト外径を４．０ｍｍ、フランジ３０の外径φＡを７．８ｍｍ、フランジ収納空間部４２ｂの内径φＢを８．１ｍｍ、カウンタープレート４４の外径φＣを９．０ｍｍ、スリーブ４２の外径φＥを１０．７ｍｍ、カウンタープレート４４の厚み寸法Ｄを１．０ｍｍする。また、図５に示すように、スリーブ４２のカウンタープレート４４の嵌込部４２ｄの内筒面の開放側の位置に第１凹部６０を設け、当該第１凹部６０とカウンタープレート４４の第２面４４ｂとを跨ぐように接着剤５６を塗布する。このとき、カウンタープレート４４の第２面４４ｂ側の外縁角部４４ｃが第１凹部６０の凹部中央に位置するよう配置して接着する。そして、このときの接着剤５６の量を調整することで、フランジ収納空間部４２ｂへの接着剤５６の侵入を防止しつつカウンタープレート４４の接合強度を１０００Ｎ以上に向上できることが実験により確認できた。なお、この構成において必要な接着剤５６の量は実験により求められる。このように、カウンタープレート４４の接合強度が１０００Ｎ以上であるディスク駆動装置１０については、２ｍｓの短時間の衝撃付加で３５０Ｇが加わってもカウンタープレート４４の接合部分は破壊されないことが確認された。
【００５２】
なお、カウンタープレート４４の接合強度を過剰に大きくすると、より多くの接着剤５６を用いることになり硬化に必要な時間が長くなり、省資源化の観点からも好ましくない。このためカウンタープレート４４の接合強度は３０００Ｎ以下が作業効率の点で有利である。
【００５３】
上述した各実施形態では、円筒状マグネット３４が積層コア３８の外側に位置する、いわゆるアウターロータ型のブラシレスモータについて説明したが、例えばマグネットが積層コアの内側に位置する、いわゆるインナーロータ型のブラシレスモータであっても本実施形態と同様な効果を得られる。
【００５４】
また、上述した各実施形態では、積層コアを用いる場合について説明したが、コアは積層コアでなくてもよい。また、各実施形態では、ＨＤＤ用のブラシレスモータ１４の構造について説明したが、この他、ＣＤ装置、ＤＶＤ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モータにおいても本実施形態の技術が適用可能であり、同様の効果を得られる。
【００５５】
本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得られる。
【符号の説明】
【００５６】
１０ ディスク駆動装置、 １２ ベース部材、 ２０ 記録ディスク、 ２８ シャフト、 ３０ フランジ、 ４２ スリーブ、 ４２ａ 収納部、 ４２ｂ フランジ収納空間部、 ４２ｄ 嵌込部、４２ｅ フランジ周囲壁部、 ４４ カウンタープレート、 ４４ａ 第１面、 ４４ｂ 第２面、 ４４ｅ 側面、 ＲＢ ラジアル動圧溝、 ＳＢ スラスト動圧溝、 ５６ 接着剤、 ６０ 第１凹部、 ６２ 第２凹部、 ６４ プレート凹部、 ６６，６８ カウンタープレート、 １００ 軸受ユニット、 １０２ 駆動ユニット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスク駆動装置、特に大型化や駆動性能の低下を抑制しつつ流体動圧軸受の剛性を向上させたディスク駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）がある。このような記録ディスクを駆動する装置は総称してディスク駆動装置と呼ばれている。ディスク駆動装置は、磁気データを記録するための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。そして、記録ディスクに対して磁気データのリード／ライトを実行する磁気ヘッドが記録ディスクの記録面の上方に僅かな隙間をもって配置され、記録トラックをトレースするように構成されている。
【０００３】
このようなディスク駆動装置の軸受部には、流体動圧軸受が採用されている場合が多い。流体動圧軸受の一般的な構造が、例えば特許文献１に開示されている。流体動圧軸受は、シャフトなどの回転体の一部に動圧発生用の動圧溝を備え、回転体の回転時に周囲に充填された油などの潤滑剤と相互に作用して動圧を発生させる。そして、発生した動圧により潤滑剤中の回転体を周囲の構造部品から離反させて非接触状態とすることにより荷重を受ける軸受である。
【０００４】
このような流体動圧軸受を備えることによりディスク駆動装置の回転精度が飛躍的に向上し磁気データの高密度・大容量化が可能になった。その結果、流体動圧軸受を備えるディスク駆動装置は、様々な機器に搭載されるようになり使用環境が広範囲となった。例えば、モバイル機器に搭載される場合が増えた。このような使用状況下において、ディスク駆動装置は、当該ディスク駆動装置またはディスク駆動装置を搭載する機器に衝撃等が加えられても安定した回転駆動を実現し、正常に磁気データのリード／ライトが実行できる性能が求められている。特にモバイル機器に搭載されるディスク駆動装置は、耐衝撃性能が重要視される傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３０４０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ディスク駆動装置において、例えばスラスト方向の衝撃が加えられた場合でも当該ディスク駆動装置の動作を安定的に維持するためには、記録ディスクのスラスト位置が衝撃に対して変動しないようにすることが望ましいということを本発明者らは認識している。つまり、流体動圧軸受のスラスト方向の剛性を高めることが有効であるとの認識を得ている。例えば、記録ディスクを回転させるシャフトに固定されたフランジと、このフランジを回転自在に収納するフランジ収納部を備えると共にシャフトを収納できるスリーブを含むディスク駆動装置を考える。この場合、フランジはスラスト方向の動圧を発生する機能を有するので、フランジの直径を増加させればスラスト方向の剛性を向上させられる。しかしながら、小型化が強く要求されるディスク駆動装置においては、その外形を構成するハウジングを大きくすることは望ましくない。そのため、フランジの直径を大きくすると、フランジより外周側に配置される駆動ユニットの配置スペースの圧迫を招く。駆動ユニットが小さくなると、必要なトルクを発生させるための駆動電流が増大し、当該ディスク駆動装置を搭載する電子機器側の要求性能を満たせなくなる場合がある。また、駆動電流を増大させない場合、最大トルクが低下するので回転が不安定となり、磁気データのリード／ライト精度を低下させてしまうことがあった。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、大型化や駆動性能の低下を抑制しつつ流体動圧軸受の剛性を向上できる構造を有するディスク駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、ベース部材に配置され当該ベース部材に対して記録ディスクを回転自在に支持する軸受ユニットと、軸受ユニットに支持される記録ディスクを回転駆動する駆動ユニットと、を含む。軸受ユニットは、回転中心となるシャフトと、シャフトを収納する収納部を有すると共に、当該シャフトを軸として相対的な回転を許容するスリーブと、スリーブの収納部の内壁面とシャフトの外壁面とで定義されるラジアル空間部と、ラジアル空間部を定義するスリーブの内壁面とシャフトの外壁面の少なくとも一方に形成されてラジアル動圧を発生させるラジアル動圧溝と、シャフトの半径方向に突出し、当該シャフトと一体で回転するフランジと、スリーブに連続してフランジの半径方向外側に形成されるフランジ周囲壁部により画成され、フランジを回転自在に収納するフランジ収納空間部と、フランジの軸方向の端面と対向すると共にフランジ収納空間部を封止する第１面と、当該第１面の反対側の第２面とで構成されるカウンタープレートと、フランジとフランジ収納空間部のスラスト方向に対向する面との少なくとも一方、及びフランジとカウンタープレートの第１面との少なくとも一方に形成されてスラスト動圧を発生させるスラスト動圧溝と、ラジアル空間部とフランジ収納空間部とに充填される潤滑剤と、を備える。フランジの突出寸法は、フランジ周囲壁部のフランジの半径方向の肉厚寸法より大きく形成する。
【０００９】
フランジの突出寸法は、シャフトの半径方向外側に突出した部分の寸法であり、この突出寸法が大きくなれば、その分スラスト動圧を発生させるスラスト動圧溝を増やすことが可能になりスラスト動圧が増大できる。つまり、スラスト動圧の発生に関与しないフランジ収納空間部を画成するフランジ周囲壁部の肉厚部分を低減しつつ、スラスト動圧の発生に直接関与するフランジの突出寸法を増大することで、スリーブの外形寸法に影響を与えることなく大型化を回避しつつスラスト動圧の増大ができる。また、スリーブより外周側にある駆動ユニットの配置スペースが狭くなることが抑制できる。その結果、大型化や駆動性能の低下を抑制しつつ流体動圧軸受の剛性が向上できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大型化や駆動性能の低下を抑制しつつ流体動圧軸受の剛性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態のディスク駆動装置の一例であるＨＤＤの内部構成を説明する説明図である。
【図２】本実施形態のディスク駆動装置におけるブラシレスモータの概略断面図である。
【図３】本実施形態のディスク駆動装置のブラシレスモータにおいて、スリーブの端部とカウンタープレートとによって形成されるフランジ収納空間部とその周辺の拡大断面図である。
【図４】比較例のブラシレスモータにおいて、スリーブの端部とカウンタープレートとによって形成されるフランジ収納空間部とその周辺の拡大断面図である。
【図５】本実施形態のディスク駆動装置のブラシレスモータにおいて、スリーブの端部とカウンタープレートの間に塗布される接着剤の硬化状態を説明する説明図である。
【図６】比較例のブラシレスモータにおいて、スリーブの端部とカウンタープレートの間に塗布される接着剤の硬化状態を説明する説明図である。
【図７】本実施形態のディスク駆動装置の他の構造を説明する部分断面図である。
【図８】本実施形態のディスク駆動装置の他の構造を説明する部分断面図である。
【図９】本実施形態のディスク駆動装置の他の構造を説明する部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。
本実施形態は、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や、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（単に、ディスク駆動装置ともいう）に搭載されるディスク駆動モータ等に用いられる。
【００１３】
図１は、本実施形態のディスク駆動装置の一例であるＨＤＤ１０（以下、単にディスク駆動装置１０という）の内部構成を説明する説明図である。なお、図１は、内部構成を露出させるためにカバーを取り外した状態を示している。
【００１４】
ベース部材１２の上面には、ブラシレスモータ１４、アーム軸受部１６、ボイスコイルモータ１８等が載置されている。ブラシレスモータ１４は、記録ディスク２０を搭載するためのハブ部材２２を回転軸上に支持し、例えば磁気的にデータを記録可能な記録ディスク２０を回転駆動する。ブラシレスモータ１４は、例えばスピンドルモータとすることができる。ブラシレスモータ１４はＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相に駆動電流が流れることにより駆動する。アーム軸受部１６は、スイングアーム２４を可動範囲ＡＢ内でスイング自在に支持する。ボイスコイルモータ１８は外部からの制御データにしたがってスイングアーム２４をスイングさせる。スイングアーム２４の先端には磁気ヘッド２６が取り付けられている。ディスク駆動装置１０が稼働状態にある場合、磁気ヘッド２６はスイングアーム２４のスイングに伴って記録ディスク２０の表面から僅かな隙間を介して可動範囲ＡＢ内を移動し、データをリード／ライトする。なお、図１において、点Ａは記録ディスク２０の最外周の記録トラックの位置に対応する点であり、点Ｂは記録ディスク２０の最内周の記録トラックの位置に対応する点である。スイングアーム２４は、ディスク駆動装置１０が停止状態にある場合に記録ディスク２０の脇に設けられた待避位置に移動してもよい。
【００１５】
なお、本実施形態において、記録ディスク２０、スイングアーム２４、磁気ヘッド２６、ボイスコイルモータ１８等の磁気データをリード／ライトする構造を全て含むものをディスク駆動装置と表現する場合もあるし、ＨＤＤと表現する場合もある。また、記録ディスク２０を回転駆動する部分のみをディスク駆動装置と表現する場合もある。
【００１６】
図２は、本実施形態のディスク駆動装置１０におけるブラシレスモータ１４の概略断面図である。
ブラシレスモータ１４はディスク駆動装置に搭載される例えば直径が約９５ｍｍの３．５インチ型の記録ディスク２０を２枚回転させる。なお、この場合、２枚の記録ディスク２０のそれぞれの中央の孔の直径は２５ｍｍ、厚みは１．２７ｍｍである。ブラシレスモータ１４は、略カップ状のハブ部材２２と、シャフト２８と、フランジ３０と、ヨーク３２と、円筒状マグネット３４とで、回転体として機能するロータ３６を構成する。具体的には、シャフト２８の一端がハブ部材２２の中心に設けられた開口部２２ａに圧入と接着を併用して固着されている。また、シャフト２８の他端にはフランジ３０が圧入状態で固着されている。したがって、ブラシレスモータ１４の回転時にはロータ３６が一体となってモータ回転軸Ｒの回りを回転する。
【００１７】
ハブ部材２２は、モータ回転軸Ｒを中心とする外形が凸状の部品である。本実施形態のブラシレスモータ１４は、２枚の記録ディスク２０がハブ部材２２に載置されるタイプを示す。ハブ部材２２の図中矢印Ａ方向に突出した円筒部の外筒面２２ｂに２枚の記録ディスク２０ａ，２０ｂの中央の孔が嵌合される。なお、本実施形態において図中矢印Ａ方向を「上方向」や「上面側」という場合がある。２枚の記録ディスク２０のうち記録ディスク２０ａは、ハブ部材２２の外筒面２２ｂの端部から半径方向に張り出した着座部２２ｃに着座する。記録ディスク２０ａ，２０ｂの間には、円環状の第１スペーサ４６が配置されている。そして、第１スペーサ４６が記録ディスク２０ｂを着座部２２ｃに対して支持する。また、記録ディスク２０ｂの上面側には第２スペーサ４８が配置され、２枚の記録ディスク２０を固定するクランパ５０により押圧固定されている。クランパ５０は複数のクランプネジ５２によってハブ部材２２に固定される。なお、本実施形態の場合、ハブ部材２２の外筒面２２ｂの直径は例えば２５ｍｍである。
【００１８】
ハブ部材２２は、ヨーク３２と２枚の記録ディスク２０ａ，２０ｂとによって挟まれる円筒状の隔壁部２２ｄを有する。ヨーク３２はその断面形状がＬ字型であり、鉄などの磁性材料により形成されている。ヨーク３２は隔壁部２２ｄの内周面に接着と圧入との併用により固定されている。隔壁部２２ｄの内周面には、ヨーク３２が圧入される際にヨーク３２が押し当てられる複数の凸部が形成されている。そして、隔壁部２２ｄの内周面に適量の接着剤を塗布しておき、ヨーク３２をハブ部材２２に圧入することにより、隔壁部２２ｄの内周面とヨーク３２の外周面との間に接着剤が充填され、均質な接着強度が得られるようにしている。
【００１９】
さらに、ヨーク３２の内周面には円筒状マグネット３４が接着固定されている。円筒状マグネット３４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３８に形成された例えば１２個の突極と径方向に対向可能に配置されている。円筒状マグネット３４にはその周方向にｎ極（ｎは２以上の偶数）の駆動用着磁が施されている。つまり、円筒状マグネット３４はヨーク３２を介してハブ部材２２に固定される。
【００２０】
本実施形態のブラシレスモータ１４において、ベース部材１２と、積層コア３８と、コイル４０と、スリーブ４２と、カウンタープレート４４とが固定体として機能するステータ５４を構成する。ステータ５４は、ブラシレスモータ１４の回転時にロータ３６を回転自在に支持する。ベース部材１２はディスク駆動装置１０のハウジングとしても機能することができる。ベース部材１２にはモータ回転軸Ｒを中心とした円筒状部１２ａが設けられ、その円筒状部１２ａの内周面にスリーブ４２が接着固定されている。スリーブ４２は、円筒中空形状の収納部４２ａを有し、さらに、スリーブ４２の端部には、当該スリーブ４２に連続して形成され、シャフト２８の端部に固定されたフランジ３０を回転自在に収納するフランジ収納空間部４２ｂを有する。フランジ収納空間部４２ｂは、スリーブ４２に連続してフランジ３０の半径方向外側に形成されるフランジ周囲壁部４２ｅにより画成される。つまり、収納部４２ａ、フランジ収納空間部４２ｂを含むスリーブ４２にフランジ３０が固定されたシャフト２８が回転自在に収まることになる。また、スリーブ４２のフランジ収納空間部４２ｂを画成するフランジ周囲壁部４２ｅの端面にはカウンタープレート４４が接着剤５６により固定されている。なお、ベース部材１２はＨＤＤのハウジングと別体とされてもよい。
【００２１】
ロータ３６の一部であるシャフト２８およびフランジ３０と、ステータ５４の一部であるスリーブ４２およびカウンタープレート４４との間には潤滑剤が注入されている。そして、シャフト２８、フランジ３０、潤滑剤、スリーブ４２およびカウンタープレート４４はハブ部材２２を回転自在に支持する軸受ユニット１００を構成する。
【００２２】
スリーブ４２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が形成されている。また、フランジ３０のスリーブ対向面には、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、カウンタープレート対向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。ブラシレスモータ１４の回転時には、これらの動圧溝と潤滑剤とによって生成される動圧によって、シャフト２８およびフランジ３０を周囲の壁面から離反させ、ロータ３６をラジアル方向およびスラスト方向に支持する。なお、ラジアル動圧溝ＲＢ１，ＲＢ２は、スリーブ４２の内壁面とシャフト２８の外壁面の少なくとも一方に形成されればよく、同様のラジアル動圧を発生できる。同様に、スラスト動圧溝ＳＢ１，ＳＢ２は、フランジ３０とフランジ収納空間部４２ｂのスラスト方向に対向する面との少なくとも一方、及びフランジ３０とカウンタープレート４４の第１面４４ａとの少なくとも一方に形成されればよく、同様のスラスト動圧を発生できる。
【００２３】
なお、スリーブ４２の開放端側には、スリーブ４２の内周面とシャフト２８の外周面との間の隙間が上方に向けて徐々に広がるキャピラリーシール部５８が形成されている。キャピラリーシール部５８は毛細管現象により潤滑剤がその充填部から漏れ出すのを防止する機能を有する。
【００２４】
積層コア３８は、円環部とそこから半径方向外側に伸びる１２個の突極を有する。この積層コア３８は、例えば１８枚の薄型電磁鋼板を積層してレーザ溶接等により一体化して形成されている。それぞれの突極にはコイル４０が巻回されている。このコイル４０に３相の略正弦波状の駆動電流を流すことにより突極に沿って駆動磁束が発生する。積層コア３８は、円環部の内周面がベース部材１２の円筒状部１２ａの外周面に隙間ばめによって嵌め込まれ、接着剤等により固定されている。そして、積層コア３８とコイル４０と円筒状マグネット３４によって、駆動ユニット１０２が構成されている。
【００２５】
このように構成されるブラシレスモータ１４の動作について説明する。ブラシレスモータ１４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１４のコイル４０に供給される。駆動電流がコイル４０を流れることにより、１２個の突極に沿って駆動磁束が発生し、円筒状マグネット３４に回転方向のトルクが与えられてロータ３６全体が回転する。
【００２６】
次に、本実施形態における流体動圧軸受の剛性を向上させるための構造を当該本実施形態の構造と比較例の構造を用いて説明する。
図３は、本実施形態のディスク駆動装置１０のブラシレスモータ１４において、スリーブ４２の端部とカウンタープレート４４とによって形成されるフランジ収納空間部４２ｂとその周辺の拡大断面図である。また、図４は、比較例におけるディスク駆動装置のブラシレスモータにおいて、スリーブ２００の端部とカウンタープレート２０２とによって形成されるフランジ収納空間部２００ａとその周辺の拡大断面図である。
【００２７】
まず、比較例においてフランジ２０４を収納するフランジ収納空間部２００ａの構成およびカウンタープレート２０２の接続構造について説明する。なお、ブラシレスモータの軸受ユニットや駆動ユニットの基本構造は、図２に示すブラシレスモータ１４の構造と同等であり、その詳細な説明は省略する。
【００２８】
比較例を含め従来のブラシレスモータの多くの構造において、フランジ収納空間部２００ａを塞ぐカウンタープレート２０２は、スリーブ２００におけるカウンタープレート２０２の嵌込部の内周面に接着剤２０６を塗布してから嵌め込み、その後に接着剤２０６を硬化させる。したがって、カウンタープレート２０２を嵌め込むとき、接着剤２０６はカウンタープレート２０２によって余剰分が押し出され、カウンタープレート２０２とスリーブ２００の対向面である径方向接合部２００ｂに移動する。このとき、フランジ収納空間部２００ａに対して径方向接合部２００ｂの距離が短いと、接着剤２０６がフランジ収納空間部２００ａに侵入してしまう場合がある。例えば、接着剤２０６がフランジ２０４とスリーブ２００との隙間やフランジ２０４とカウンタープレート２０２との隙間に入り込んでしまう場合がある。これらの隙間は極めて狭く構成されているため、接着剤２０６の侵入はそのままブラシレスモータの回転不具合の原因となる。
【００２９】
以下、比較例における各部材の具体的なサイズの一例を示す。図４において、シャフト２０８の外周直径（以下外径という）は４．０ｍｍで、カウンタープレート２０２の外径φａは９．０ｍｍ、厚みｍは０．５ｍｍとする。また、フランジ２０４の外径φｂは６．５ｍｍ、フランジ収納空間部２００ａの内周直径（以下内径と略す）φｃは６．８ｍｍで、フランジ収納空間部２００ａに対応するスリーブ２００の外径φｄは１０．７ｍｍである。したがって、接着剤２０６の塗布部とフランジ収納空間部２００ａとの距離ＬＳは、（ａ−ｃ）／２＝１．１ｍｍとなる。
【００３０】
ところで、流体動圧軸受を構成するフランジ付きのシャフトが回転することより発生するスラスト動圧に基づくスラスト方向の剛性は、フランジの外形の大きさに概ね比例するという実験結果を本発明者らは得ている。このため、比較例においても、フランジ２０４の外径φｂを大きくしてスラスト方向の剛性を高めることができる。この場合、フランジ２０４の外径とフランジ収納空間部２００ａの内径部との隙間を同じにしつつ、フランジ２０４の外径φｂを大きくするとフランジ収納空間部２００ａの内径φｃも同様に大きくなる。内径φｃが大きくなると接着剤２０６の存在領域である径方向接合部２００ｂの距離ＬＳが短くなる。前述したように径方向接合部２００ｂの距離ＬＳが短くなると接着剤２０６がフランジ収納空間部２００ａに侵入する確率が高くなり、ブラシレスモータが回転不良を起こす確率が高くなるという問題が生じる。
【００３１】
一方、流体動圧軸受のスラスト方向の剛性を高めるのに、フランジ２０４の外径φｂを大きくすると共に、スリーブ２００の外形φｄを大きくすれば、フランジ２０４の外径とフランジ収納空間部２００ａの内径部との隙間を維持しつつ径方向接合部２００ｂの距離も維持できる。しかし、ブラシレスモータを含むディスク駆動装置のハウジングの大きさは、当該ディスク駆動装置が搭載される機器における搭載スペースにより制限を受けるため大きくすることが困難である。したがって、スリーブ２００の外径φｄが大きくなれば、その分だけ駆動ユニットを収納するスペースが減少することになる。つまり、積層コアの配置位置が半径方向外側に押し出され、積層コアの内径が大きくなる。その結果、コイルを巻ける巻線空間が減少し、コイルの巻数が大幅に減る。コイルの巻数が減ると、その減少分に比例してトルクが減少しロータの回転が不安定となり、正常な磁気データのリード／ライト動作の障害となるという問題が生じる。また、必要なトルクを維持しようとすると駆動電流を増大する必要が生じて省電力化の妨げとなり性能上好ましくない。
【００３２】
本発明者らは、比較例の検討から、流体動圧軸受のスラスト方向の剛性を高めるためには、フランジ収納空間部の内径を大きく構成しつつ積層コアの内径を小さくできるように、フランジ収納空間部に対応するスリーブの外径を小さく構成することが望ましいとの考えに到った。
【００３３】
そこで、本実施形態のブラシレスモータ１４のフランジ３０、スリーブ４２、カウンタープレート４４は、図３に示すような寸法の関係を有するようにしている。第１段階として、フランジ３０の突出寸法Ｘをフランジ収納空間部４２ｂを画成するフランジ周囲壁部４２ｅのフランジ３０の半径方向の肉厚寸法Ｙより大きく形成する。そして、第２段階として、カウンタープレート４４の厚み寸法Ｄをフランジ収納空間部４２ｂを封止するときにカウンタープレート４４の第１面４４ａがフランジ周囲壁部４２ｅの端部４２ｃと対向する対向幅寸法Ｚより大きくする。
【００３４】
第１段階の構成を採用することによりフランジ３０の外形を増大できるので、ブラシレスモータ１４のスラスト方向の剛性を向上できる。また、第２段階の構成を採用することにより、接着剤５６の塗布位置をフランジ収納空間部４２ｂからカウンタープレート４４の厚み寸法Ｄの増加分だけ遠ざけられる。つまり、カウンタープレート４４を接着固定するための接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂに至るまでの距離を長くすることができて、接着剤５６のフランジ収納空間部４２ｂへの侵入の可能性を低減できる。
【００３５】
図３に示すように、スリーブ４２は、フランジ収納空間部４２ｂをカウンタープレート４４で封止するために当該カウンタープレート４４を受け入れる嵌込部４２ｄをフランジ周囲壁部４２ｅより下方に有している。この嵌込部４２ｄはスリーブ４２の端部外周部を延出することで形成できる。本実施形態において、スリーブ４２にカウンタープレート４４を接着固定する場合、まずカウンタープレート４４を嵌込部４２ｄに嵌め込む。その後、カウンタープレート４４の第１面４４ａの反対側である第２面４４ｂに接着剤５６を塗布する。より具体的には、カウンタープレート４４と嵌込部４２ｄとの間で、カウンタープレート４４の周部に沿って接着剤５６を塗布して硬化させる。なお、接着剤５６の接着強度に応じて、接着剤５６は、カウンタープレート４４における第２面４４ｂ側の外縁角部と、当該外縁角部と対向する嵌込部４２ｄとを跨ぐように外縁角部の周部に沿って連続して塗布してもよいし、周部に間欠的に塗布してもよい。このように、カウンタープレート４４の外縁角部と対向する嵌込部４２ｄとを跨ぐように接着剤５６を塗布することにより接着強度を容易に向上できる。
【００３６】
上述した第１段階の構成および第２段階の構成において、接着剤５６を上述のように塗布することにより、接着剤５６の塗布位置からフランジ収納空間部４２ｂまでの距離をカウンタープレート４４の厚み寸法Ｄの増加分だけ長くできる。したがって、フランジ収納空間部４２ｂへ接着剤５６が侵入する可能性を効果的に低減できる。特に、第１段階の構成と第２段階の構成を兼ね備えたブラシレスモータ１４において、上述のような接着剤５６の塗布を行うことにより、ブラシレスモータ１４のスラスト方向の剛性向上と接着剤５６の侵入回避が同時に可能になりブラシレスモータ１４の品質向上に寄与できる。
【００３７】
以下、図３のブラシレスモータにおける各部材の具体的なサイズの一例を示す。
シャフト２８の外径は４．０ｍｍで、フランジ３０の外径φＡは７．８ｍｍに、フランジ収納空間部４２ｂの内径φＢは８．１ｍｍに拡大する。一方、カウンタープレート４４の外径φＣは９．０ｍｍで、フランジ収納空間部４２ｂが対応するスリーブ４２の外径φＥは１０．７ｍｍとする。この構成により、フランジの径方向寸法Ｘ＝１．９ｍｍで、スリーブ４２のフランジ収納空間部４２ｂに対応するフランジ周囲壁部４２ｅのフランジの半径方向の肉厚寸法Ｙ＝１．３ｍｍが確保できる。このような寸法構成にすることにより、比較例に対して流体動圧軸受のスラスト方向の剛性を高めながら、積層コア３８の内径を小さいままとし、コイル４０の巻回数低下による駆動電流の増大やトルクの低下を防止できる。その結果、安定したブラシレスモータ１４の回転も実現できる。なお、コイル４０の巻回数低下による駆動電流の増大を防止できるので、ディスク駆動装置１０の省電力化も維持できる。
【００３８】
また、本実施形態においては、スラスト方向の剛性を向上しながらトルク低下を防止するために、フランジ３０の外径を大きくする一方で、スリーブ４２の外径は大きくしない。つまり、カウンタープレート４４の第１面４４ａとスリーブ４２におけるフランジ周囲壁部４２ｅの端部４２ｃが対向する対向寸法Ｚはできるだけ小さくする。その一方で、接着剤５６の塗布領域とフランジ収納空間部４２ｂとの距離を長くするために、カウンタープレート４４の厚み寸法Ｄを大きくしている。具体的には、カウンタープレート４４の第１面４４ａがスリーブ４２におけるフランジ周囲壁部４２ｅの端部４２ｃと対向する対向寸法Ｚは、Ｚ＝（φＣ−φＢ）／２＝（９．０−８．１）／２＝０．４５ｍｍのように小さくしている。また、カウンタープレート４４の厚み寸法Ｄは、Ｄ＝１．０ｍｍのように大きくしている。この結果、スラスト方向の剛性向上とトルク低下防止を実現しつつ、接着剤５６の塗布領域とフランジ収納空間部４２ｂとの距離ＬＳは、ＬＳ＝Ｚ＋Ｄ＝１．４５ｍｍになり、比較例における距離ＬＳ＝１．１より長くできる。その結果、接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂに侵入する可能性を低下させることが可能となり、ブラシレスモータ１４の信頼性向上に寄与できる。
【００３９】
ところで、カウンタープレート４４の接合強度をより向上しようとする場合、接着剤５６の塗布量を増加させることが考えられるが、その反面、接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂに侵入する可能性も高くなる。そこで、本実施形態においては、図５に示すように、嵌込部４２ｄは、カウンタープレート４４の第２面４４ｂ側の外縁角部４４ｃに対応する位置とカウンタープレート４４の第１面４４ａ側の外縁角部４４ｄに対応する位置との間にシャフトの半径方向に窪んだ第１凹部６０を有する。このような第１凹部６０を形成することにより、第１凹部６０の容積分だけ多くの量の接着剤５６を塗布することが可能になり接着強度を向上できると共に、第１凹部６０がない場合より多くの接着剤５６を塗布しても、接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂに侵入する可能性を低減できる。
【００４０】
ディスク駆動装置１０に落下などの原因で衝撃力が加わると、シャフト２８はカウンタープレート４４に衝突して、カウンタープレート４４が嵌込部４２ｄから脱落する方向の衝撃応力Ｆを受けることなる。本実施形態では、図５に示すように、カウンタープレート４４の第２面４４ｂの外縁角部４４ｃが第１凹部６０の窪みに対応させてカウンタープレート４４を嵌込部４２ｄに嵌め込むようにしている。この場合、第１凹部６０の窪みの中央部分と外縁角部４４ｃが対応するようにすることが好ましい。このような配置にすることより、接着剤５６は、カウンタープレート４４の第２面４４ｂと第１凹部６０を覆い、第１凹部６０と第２面４４ｂが対応しない場合に比べてより多くの接着剤５６が第２面４４ｂを支持固定して接着強度を向上できる。その結果、ディスク駆動装置１０に衝撃が加わった場合でもその衝撃力を接着剤５６により吸収して、カウンタープレート４４の脱落抑制の効果を向上できる。
【００４１】
図６に、カウンタープレートの接着の比較例を示す。この比較例の場合、硬化した接着剤２０６がカウンタープレート２０２の第２面２０２ａを覆っていない。前述したように、ディスク駆動装置に衝撃力が加えられた場合、衝撃応力Ｆが作用する。この場合の衝撃応力Ｆは、接着剤２０６の接着部に剪断応力Ｒ又は引張応力として作用する。このような剪断応力Ｒ又は引張応力により接着部の一部に剥離が生じると、残った接着部に応力が集中するため剥離が連鎖的に拡大して接合強度が低下する。
【００４２】
一方、図５に示す本実施形態のように、硬化した接着剤５６がカウンタープレート４４の第２面４４ｂと第１凹部６０を覆う場合は、衝撃応力Ｆは矢印Ｐで示すように接着部に圧縮の応力として作用する。このような圧縮の応力は、接着剤５６の連続的な剥離を誘発させ難く、カウンタープレート４４の接合強度を比較例より高く維持することが可能になる。その結果、接着剤５６の塗布を第１凹部６０と第２面４４ｂの周辺のみでとどめることが可能になり、接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂ側へ侵入する可能性をさらに軽減できる。
【００４３】
また、本実施形態では図５に示すように、スリーブ４２の嵌込部４２ｄには、カウンタープレート４４の第１面４４ａ側でシャフト２８の半径方向に窪んだ第２凹部６２を設けられる。この第２凹部６２は、接着剤５６の余剰分を捕捉できるので、接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂ側へ侵入する確率をさらに軽減できる。
【００４４】
また、図５に示すように、本実施形態では、カウンタープレート４４の側面４４ｅにプレート凹部６４を設けることもできる。この場合、プレート凹部６４の凹部にも余剰分の接着剤５６が捕捉され、接着剤５６のフランジ収納空間部４２ｂへの侵入抑制効果をさらに高める。また、プレート凹部６４にも接着剤５６が溜まることによりカウンタープレート４４の接着強度の向上に寄与できるので、ディスク駆動装置１０に衝撃が加わった場合のカウンタープレート４４の脱落を防止する効果を高められる。また、この部分でも衝撃応力Ｆは圧縮応力Ｐとして作用するので、接着剤５６の隔離の拡大を抑制する効果が得られる。
【００４５】
図７は、本実施形態のディスク駆動装置１０の他の構造を説明する部分断面図である。この例の場合、図３等に示す構造に対し、カウンタープレート４４の側面４４ｅの形状と、スリーブ４２の嵌込部４２ｄの形状が異なる。この変形例では図７に示すように、カウンタープレート４４の側面４４ｅに斜面を設けている。具体的には、第１面４４ａ側より第２面４４ｂ側が小形化されている。本実施形態の場合、カウンタープレート４４は円盤形状なので、第１面４４ａ側の直径より第２面４４ｂ側の直径が小径化されていることになる。また、スリーブ４２のカウンタープレート４４の嵌込部４２ｄはフランジ収納空間部４２ｂを画成するフランジ周囲壁部４２ｅ側に向かって拡形化されている。本実施形態の場合、スリーブ４２は円筒形状なので、嵌込部４２ｄがフランジ周囲壁部４２ｅに向かい拡径化されている。このような形状にすることで、嵌込部４２ｄとカウンタープレート４４の側面４４ｅとの間の空間が拡大され、余剰分の接着剤５６の捕捉能力が向上できて、接着剤５６がフランジ収納空間部４２ｂに侵入する可能性をさらに軽減できる。また、スリーブ４２とカウンタープレート４４を接着するための接着剤５６の量を増やすことも可能であり、接着強度を容易に向上できる。さらに、ディスク駆動装置１０に衝撃が加わったときも、接着剤５６は斜面に挟まれて存在するため、そこに作用する応力は圧縮応力となり、前述のように衝撃応力Ｆが加えられた場合でも接着面の剥離拡大を抑制する効果が得られる。
【００４６】
図８は、本実施形態のディスク駆動装置１０のさらに他の構造を説明する部分断面図である。この例の場合、図７等に示す構造に対し、カウンタープレートの構成が異なる。この例の場合、２枚のカウンタープレート６６ａ、６６ｂにより図７に示すカウンタープレート４４と同等の厚みを実現している。例えば、カウンタープレート６６ａ、６６ｂの厚みを各々０．５ｍｍとして積層して、カウンタープレート４４と同等の１．０ｍｍにしている。その結果、図３で説明した例と同様に接着剤５６の塗布位置からフランジ収納空間部４２ｂまでの距離を増大可能となり、フランジ収納空間部４２ｂへの接着剤５６の侵入抑制効果を得られる。また、カウンタープレート６６ａ、６６ｂの側面に互いに逆方向に傾く斜面を形成することにより、プレート凹部６４と同等の機能を発揮する窪みを容易に形成できる。なお、カウンタープレート６６ａ、６６ｂは、接着剤、レーザ溶接またはその両方を用いて接合できる。
【００４７】
図９は、本実施形態のディスク駆動装置１０のさらに他の構造を説明する部分断面図である。この例の場合、図３等に示す構造に対し、カウンタープレートの形状が異なる。この例の場合、カウンタープレート６８の外周部にシャフト２８の軸方向に延びる周状壁部６８ａが周設されている。そして、この周状壁部６８ａの内周面をフランジ収納空間部４２ｂの一部としている。この構造の場合も図３で説明した例と同様に接着剤５６の塗布位置からフランジ収納空間部４２ｂまでの距離を増大できるので、フランジ収納空間部４２ｂへの接着剤５６の侵入抑制効果を得られる。
【００４８】
ところで、通常カウンタープレートをスリーブの嵌込部に接着固定する場合、熱硬化型の液状の接着剤が利用される場合が多い。この場合、加熱炉に入れるまでの間や加熱炉内で硬化するまでの間に液状の接着剤が流れて拡がってしまうことがある。このため、粘度の低い液状接着剤が使用できず、接着剤をカウンタープレート外周に均一塗布するために要する作業時間が長くなってしまう不都合が生じていた。そこで、本実施形態で使用する接着剤５６は、紫外線照射と加熱との併用が可能なものを使用する。つまり、まず必要な接着領域に液状の接着剤５６を塗布する。そして、直ぐに紫外線を照射をして表面を硬化させる。この紫外線照射時間は、実験等により適宜設定可能であるが、接着剤５６の表面が硬化すれば、内部は非硬化状態でも接着剤の流れは防止できるので、短時間の照射で十分である。そして、その後、バッチ処理や連続処理など生産方式に従い加熱炉に入れて内部の硬化を実施する。この結果、粘度の低い液状の接着剤５６が使用可能となり作業時間の短縮や作業者の作業負荷の軽減に寄与できる。
【００４９】
このような接着剤５６としては、例えば、エポキシアクリルハイブリッド接着剤を主成分としたものが好適である。この接着剤の場合、波長が２００〜４００ｎｍの紫外線照射により短時間で接着剤５６の表面を硬化させることが可能で、流れを防止して作業時間の短縮および労力の軽減を行う。さらに加熱することで内部を硬化させて接着強度の確保を図る。なお、紫外線による表面硬化後は、接着剤５６の内部から接着剤成分の揮発を抑制可能となるのでアウトガス対策を別途行う必要がなくなり、生産面および品質面でも有利である。なお、液状の接着剤５６の２５℃における粘度を例えば１６Ｐａ・ｓ以下に保つことでカウンタープレート４４の接着位置に均一塗布が容易に実施可能となり、作業に必要な時間も十分に短くできる。また、接着剤５６の粘度を４Ｐａ・ｓ以上に保つとことで液状の接着剤５６の過剰な拡がりを防止できる。そのため、接着剤５６の粘度は、４Ｐａ・ｓ以上、１６Ｐａ・ｓ以下の範囲に保つことが作業面、および品質面において好ましい。
【００５０】
前述したように、近年ディスク駆動装置１０はモバイル機器への搭載の要望が高く、落下時の耐衝撃性能の向上が求められている。例えば、図４，図６等に示す比較例の場合、カウンタープレート２０２の接合強度が６００Ｎ程度のものもあり、耐えられる衝撃が２ｍｓの短時間の衝撃付加で２００Ｇ程度のものもあるという実験結果が得られた。上述のようにディスク駆動装置１０のモバイル機器への搭載が盛んに行われる中で、３００Ｇ以上の衝撃が加えられてしまう場合もあり、それに対する対策が求められている。
【００５１】
本実施形態のディスク駆動装置１０におけるカウンタープレート４４の構造および接着構造によれば、カウンタープレート４４の接合強度は１０００Ｎ以上にできるという結果が得られた。例えば、図３に示すように、シャフト外径を４．０ｍｍ、フランジ３０の外径φＡを７．８ｍｍ、フランジ収納空間部４２ｂの内径φＢを８．１ｍｍ、カウンタープレート４４の外径φＣを９．０ｍｍ、スリーブ４２の外径φＥを１０．７ｍｍ、カウンタープレート４４の厚み寸法Ｄを１．０ｍｍする。また、図５に示すように、スリーブ４２のカウンタープレート４４の嵌込部４２ｄの内筒面の開放側の位置に第１凹部６０を設け、当該第１凹部６０とカウンタープレート４４の第２面４４ｂとを跨ぐように接着剤５６を塗布する。このとき、カウンタープレート４４の第２面４４ｂ側の外縁角部４４ｃが第１凹部６０の凹部中央に位置するよう配置して接着する。そして、このときの接着剤５６の量を調整することで、フランジ収納空間部４２ｂへの接着剤５６の侵入を防止しつつカウンタープレート４４の接合強度を１０００Ｎ以上に向上できることが実験により確認できた。なお、この構成において必要な接着剤５６の量は実験により求められる。このように、カウンタープレート４４の接合強度が１０００Ｎ以上であるディスク駆動装置１０については、２ｍｓの短時間の衝撃付加で３５０Ｇが加わってもカウンタープレート４４の接合部分は破壊されないことが確認された。
【００５２】
なお、カウンタープレート４４の接合強度を過剰に大きくすると、より多くの接着剤５６を用いることになり硬化に必要な時間が長くなり、省資源化の観点からも好ましくない。このためカウンタープレート４４の接合強度は３０００Ｎ以下が作業効率の点で有利である。
【００５３】
上述した各実施形態では、円筒状マグネット３４が積層コア３８の外側に位置する、いわゆるアウターロータ型のブラシレスモータについて説明したが、例えばマグネットが積層コアの内側に位置する、いわゆるインナーロータ型のブラシレスモータであっても本実施形態と同様な効果を得られる。
【００５４】
また、上述した各実施形態では、積層コアを用いる場合について説明したが、コアは積層コアでなくてもよい。また、各実施形態では、ＨＤＤ用のブラシレスモータ１４の構造について説明したが、この他、ＣＤ装置、ＤＶＤ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モータにおいても本実施形態の技術が適用可能であり、同様の効果を得られる。
【００５５】
本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得られる。
【符号の説明】
【００５６】
１０ ディスク駆動装置、 １２ ベース部材、 ２０ 記録ディスク、 ２８ シャフト、 ３０ フランジ、 ４２ スリーブ、 ４２ａ 収納部、 ４２ｂ フランジ収納空間部、 ４２ｄ 嵌込部、４２ｅ フランジ周囲壁部、 ４４ カウンタープレート、 ４４ａ 第１面、 ４４ｂ 第２面、 ４４ｅ 側面、 ＲＢ ラジアル動圧溝、 ＳＢ スラスト動圧溝、 ５６ 接着剤、 ６０ 第１凹部、 ６２ 第２凹部、 ６４ プレート凹部、 ６６，６８ カウンタープレート、 １００ 軸受ユニット、 １０２ 駆動ユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材と、
前記ベース部材に配置され当該ベース部材に対して記録ディスクを回転自在に支持する軸受ユニットと、前記軸受ユニットに支持される記録ディスクを回転駆動する駆動ユニットと、
を含み、
前記軸受ユニットは、
回転中心となるシャフトと、
前記シャフトを収納する収納部を有すると共に、当該シャフトを軸として相対的な回転を許容するスリーブと、
前記スリーブの前記収納部の内壁面と前記シャフトの外壁面とで定義されるラジアル空間部と、
前記ラジアル空間部を定義する前記スリーブの内壁面と前記シャフトの外壁面の少なくとも一方に形成されてラジアル動圧を発生させるラジアル動圧溝と、
前記シャフトの半径方向に突出し、当該シャフトと一体で回転するフランジと、
前記スリーブに連続して前記フランジの半径方向外側に形成されるフランジ周囲壁部により画成され、前記フランジを回転自在に収納するフランジ収納空間部と、
前記フランジの軸方向の端面と対向すると共に前記フランジ収納空間部を封止する第１面と、当該第１面の反対側の第２面とで構成されるカウンタープレートと、
前記フランジと前記フランジ収納空間部のスラスト方向に対向する面との少なくとも一方、及び前記フランジと前記カウンタープレートの第１面との少なくとも一方に形成されてスラスト動圧を発生させるスラスト動圧溝と、
前記ラジアル空間部と前記フランジ収納空間部とに充填される潤滑剤と、
を備え、
前記フランジの突出寸法は、前記フランジ周囲壁部の前記フランジの半径方向の肉厚寸法より大きく形成することを特徴とするディスク駆動装置。
【請求項２】
前記カウンタープレートの厚み寸法は、前記フランジ収納空間部を封止するときに前記カウンタープレートの前記第１面が前記フランジ周囲壁部の端部と対向する対向幅寸法より大きいことを特徴とする請求項１記載のディスク駆動装置。
【請求項３】
前記スリーブは、前記フランジ収納空間部を前記カウンタープレートで封止するために当該カウンタープレートを受け入れる嵌込部を有し、
前記カウンタープレートと前記嵌込部との間に前記カウンタープレートの周部に沿って接着剤を塗布する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。
【請求項４】
前記接着剤は、前記カウンタープレートにおける前記第２面側の外縁角部と、当該外縁角部と対向する前記嵌込部とを跨ぐように前記外縁角部の周部に沿って連続して塗布することを特徴とする請求項３記載のディスク駆動装置。
【請求項５】
前記嵌込部は、前記カウンタープレートの前記第２面側の外縁角部に対応する位置と当該カウンタープレートの前記第１面側の外縁角部に対応する位置との間に前記シャフトの半径方向に窪んだ第１凹部を有することを特徴とする請求項３または請求項４記載のディスク駆動装置。
【請求項６】
前記カウンタープレートは、前記第２面側の前記外縁角部が前記第１凹部の窪みに対応するように前記嵌込部に嵌め込まれることを特徴とする請求項５記載のディスク駆動装置。
【請求項７】
前記嵌込部は、前記第１凹部により前記第１面側の外縁角部に近い位置に前記シャフトの半径方向に窪んだ第２凹部を有す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。
【請求項８】
前記カウンタープレートの側面部に前記シャフトの半径方向に窪んだプレート凹部を有することを特徴とする請求項３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。
【請求項９】
前記カウンタープレートの前記第１面側より前記第２面側が小形化されていることを特徴とする請求項３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。
【請求項１０】
前記嵌込部は、前記フランジ収納空間部側に向かって拡形化されていることを特徴とする請求項３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。
【請求項１１】
前記接着剤は、紫外線照射と加熱とを併用して硬化することを特徴とする請求項３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。
【請求項１２】
前記カウンタープレートが前記フランジ収納空間部を封止する場合の接合強度は１０００Ｎ以上であるとしたことを特徴とする請求項１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。
【請求項１】
ベース部材と、
前記ベース部材に配置され当該ベース部材に対して記録ディスクを回転自在に支持する軸受ユニットと、前記軸受ユニットに支持される記録ディスクを回転駆動する駆動ユニットと、
を含み、
前記軸受ユニットは、
回転中心となるシャフトと、
前記シャフトを収納する収納部を有すると共に、当該シャフトを軸として相対的な回転を許容するスリーブと、
前記スリーブの前記収納部の内壁面と前記シャフトの外壁面とで定義されるラジアル空間部と、
前記ラジアル空間部を定義する前記スリーブの内壁面と前記シャフトの外壁面の少なくとも一方に形成されてラジアル動圧を発生させるラジアル動圧溝と、
前記シャフトの半径方向に突出し、当該シャフトと一体で回転するフランジと、
前記スリーブに連続して前記フランジの半径方向外側に形成されるフランジ周囲壁部により画成され、前記フランジを回転自在に収納するフランジ収納空間部と、
前記フランジの軸方向の端面と対向すると共に前記フランジ収納空間部を封止する第１面と、当該第１面の反対側の第２面とで構成されるカウンタープレートと、
前記フランジと前記フランジ収納空間部のスラスト方向に対向する面との少なくとも一方、及び前記フランジと前記カウンタープレートの第１面との少なくとも一方に形成されてスラスト動圧を発生させるスラスト動圧溝と、
前記ラジアル空間部と前記フランジ収納空間部とに充填される潤滑剤と、
を備え、
前記フランジの突出寸法は、前記フランジ周囲壁部の前記フランジの半径方向の肉厚寸法より大きく形成することを特徴とするディスク駆動装置。
【請求項２】
前記カウンタープレートの厚み寸法は、前記フランジ収納空間部を封止するときに前記カウンタープレートの前記第１面が前記フランジ周囲壁部の端部と対向する対向幅寸法より大きいことを特徴とする請求項１記載のディスク駆動装置。
【請求項３】
前記スリーブは、前記フランジ収納空間部を前記カウンタープレートで封止するために当該カウンタープレートを受け入れる嵌込部を有し、
前記カウンタープレートと前記嵌込部との間に前記カウンタープレートの周部に沿って接着剤を塗布する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。
【請求項４】
前記接着剤は、前記カウンタープレートにおける前記第２面側の外縁角部と、当該外縁角部と対向する前記嵌込部とを跨ぐように前記外縁角部の周部に沿って連続して塗布することを特徴とする請求項３記載のディスク駆動装置。
【請求項５】
前記嵌込部は、前記カウンタープレートの前記第２面側の外縁角部に対応する位置と当該カウンタープレートの前記第１面側の外縁角部に対応する位置との間に前記シャフトの半径方向に窪んだ第１凹部を有することを特徴とする請求項３または請求項４記載のディスク駆動装置。
【請求項６】
前記カウンタープレートは、前記第２面側の前記外縁角部が前記第１凹部の窪みに対応するように前記嵌込部に嵌め込まれることを特徴とする請求項５記載のディスク駆動装置。
【請求項７】
前記嵌込部は、前記第１凹部により前記第１面側の外縁角部に近い位置に前記シャフトの半径方向に窪んだ第２凹部を有す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。
【請求項８】
前記カウンタープレートの側面部に前記シャフトの半径方向に窪んだプレート凹部を有することを特徴とする請求項３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。
【請求項９】
前記カウンタープレートの前記第１面側より前記第２面側が小形化されていることを特徴とする請求項３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。
【請求項１０】
前記嵌込部は、前記フランジ収納空間部側に向かって拡形化されていることを特徴とする請求項３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。
【請求項１１】
前記接着剤は、紫外線照射と加熱とを併用して硬化することを特徴とする請求項３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。
【請求項１２】
前記カウンタープレートが前記フランジ収納空間部を封止する場合の接合強度は１０００Ｎ以上であるとしたことを特徴とする請求項１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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２８１３４９（Ｐ２０１０−２８１３４９Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３３４０７（Ｐ２００９−１３３４０７）
【出願日】平成２１年６月２日（２００９．６．２）
【出願人】（５０８１０００３３）アルファナテクノロジー株式会社 (100)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２日（２００９．６．２）
【出願人】（５０８１０００３３）アルファナテクノロジー株式会社 (100)
【Ｆターム（参考）】
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