溶接構造、流体軸受装置、スピンドルモータ、情報装置
【課題】 曲げ剛性が小さい部材を曲げ剛性の大きい部材にレーザ溶接を行う際の部材の変形を抑制できる溶接構造を提供する。
【解決手段】 曲げ剛性が大きいスリーブ２にスラストプレート４を受ける段受け部３１と嵌合段部２ｃを設けて、ここにスラストプレート４を嵌合した状態でレーザ４０を、斜めに照射することで、溶融部７の最奥部における角部の二等分線ＣＬを傾斜させる。これにより、スラストプレート４と溶融部７との境界線７ｂをスラストプレート４の平面部に対して垂直に近づけると共に、境界線７ｂの長さを小さくする。これによりスラストプレート４に加わる熱量を抑制すると共に、スラストプレート４に対する曲げモーメントを小さくする。
【解決手段】 曲げ剛性が大きいスリーブ２にスラストプレート４を受ける段受け部３１と嵌合段部２ｃを設けて、ここにスラストプレート４を嵌合した状態でレーザ４０を、斜めに照射することで、溶融部７の最奥部における角部の二等分線ＣＬを傾斜させる。これにより、スラストプレート４と溶融部７との境界線７ｂをスラストプレート４の平面部に対して垂直に近づけると共に、境界線７ｂの長さを小さくする。これによりスラストプレート４に加わる熱量を抑制すると共に、スラストプレート４に対する曲げモーメントを小さくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部材同士の溶接接合構造に関するものであり、特にハードディスク装置などの磁気ディスク装置、光ディスク装置、レーザスキャナ装置などの情報装置のスピンドルモータに使用される流体軸受装置に適用するのに適したものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等のディスク状の記録媒体やポリゴンミラーなどを回転駆動する各種情報装置において使用されるスピンドルモータの軸受として、シャフトとスリーブとの間に介在させたオイル等の潤滑流体の流体圧力を利用して両者を相対回転自在に支持する流体軸受装置が採用されている。
【０００３】
近年これら流体軸受装置が採用される情報装置は、ノートＰＣやビデオカメラなどといったモバイル用途に広く採用されつつあり、これに伴ってスピンドルモータや流体軸受装置も耐衝撃性の向上が求められてきている。ここで耐衝撃性を向上するために、たとえば特許文献１に示すように、ＹＡＧレーザ等を用いて軸受装置を構成する複数の部品を固定することが行われる。そしてその強度をさらに高めるために段付きを設けて薄肉にした一方の部材に他方の部材を乗せて、その状態で開先位置よりも薄肉部材側にレーザ照射位置をずらして溶接する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−３２４７５３号公報
【特許文献２】特開平１０−１５６５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら溶接される複数の部材の組み合わせが、たとえば特許文献１における軸受スリーブとその端面に固定されるスラスト軸受を構成するプレートのように、一方の部材が曲げ剛性が大きい円筒状をなし他方が曲げ剛性が低い略平板状をなす場合に、曲げ剛性の小さい部材は溶接後に数ミクロンから数十ミクロンオーダで大きく変形してしまうことが生じ得る。この原因はレーザ溶接後の熱変形と、溶接後の冷却過程における熱収縮とによって溶融部と部材の間で生ずる応力分布の不均一による。この応力分布は板厚に垂直な方向に対して不均一であるほど部材に対する曲げモーメントが大きくなり反りが大きくなる。そして反りの量は平板状部材の厚さが１ｍｍ以下であると曲げ剛性が小さくなるために急激に大きくなる。ここでたとえばハードディスクなどに用いられる流体軸受装置では、一般にミクロンオーダもしくはそれ以下の精度を必要とする部分が多い。特にスラスト軸受部における浮上量は数ミクロン程度に過ぎないため、スラスト軸受部がこの浮上量に匹敵するオーダで変形してしまうと、温度変化や外乱振動等の変動要因があると、本来非接触回転すべき流体軸受が、摺動しながら回転することになり、軸受摩耗が生じてしまう。
【０００５】
なお特許文献２に記載された構成（レーザ照射位置を開先からずらすこと）を採用することによってその強度はわずかに改善される場合があるが、薄肉化した部材により多くの熱量が加わってしまうため、反りはかえって大きくなってしまう。
【０００６】
本発明はレーザ溶接によって複数の部材を溶接する際に、溶接後の強度を確保すると共に、部材変形を低減できるレーザ溶接構造および、その溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る溶接構造は、第１部材と、第１部材の外周部のほぼ全周にわたって嵌合すると共に第１部材の一方の平面部に当接して第１部材を保持する段受け部を有し、第１部材よりも曲げ剛性が高い第２部材と、第１部材と第２部材が嵌合する領域に設けられ、第１部材に対して段受け部とは反対側の領域からレーザを照射することで第１部材と第２部材とを溶融して形成され、その断面形状が逆三角形または楕円弧で近似される溶融部とを有し、溶融部が逆三角形で近似される場合において、溶融部の最奥部の角部の二等分線は、溶融部の最奥部からレーザの照射源側に向かうにつれて第１部材より遠ざかるように傾斜し、溶融部が楕円弧で近似される場合において、楕円弧の長軸は、溶融部の最奥部からレーザの照射源側に向かうにつれて第１部材より遠ざかるように傾斜していることを特徴とする。
【０００８】
また本発明に係る溶接方法は、第１部材と、第１部材の外周部のほぼ全周にわたって嵌合すると共に第１部材の一方の平面部に当接して第１部材を保持する段受け部を有する第２部材とを、レーザを照射して溶接する溶接方法において、
レーザの光軸は、その照射中心が第２部材の表面上であると共に、溶融部の最奥部に向かうにつれて第１部材に近接するようにレーザを傾斜して照射することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明による溶接構造によれば、レーザ溶接によって形成される溶融部の形状を、その溶融部が三角形で近似される場合は最奥部の頂点における角部の二等分線が、溶融部が楕円弧で近似される場合はその長軸が、レーザの照射源側に向かうにつれて曲げ剛性が低い部材から遠ざかるように傾斜するようにしたことにより、曲げ剛性が低い第１部材と溶融部との境界線が、第１部材の板厚に垂直な方向に近づくので、第１部材に対する曲げモーメントが小さくなり、第１部材の反り量を小さくすることができる。
【００１０】
また本発明による溶接方法によれば、レーザの照射中心を曲げ剛性が高い第２部材側として、かつレーザ光軸を傾斜させることによって、曲げ剛性が低い第１部材と溶融部との境界線が第１部材の板厚に垂直な方向に近づくので、第１部材に加わる熱量を抑制することができると共に、溶融部が第１部材に及ぼす曲げモーメントが小さくなり、第１部材の反り量を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の溶接構造の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における流体軸受装置を備えたハードディスク装置用のスピンドルモータの断面図、図２は、同実施の形態における流体軸受装置の断面図である。なお、以下の説明は、便宜上、図１および図２に示すように、スリーブ２の軸受孔２ａにおける開口端が上方に、閉鎖端が下方に配置された状態で説明するが、実際に使用する場合はこの配置に限られるものではない。
【００１２】
ベース３０には軸受装置を構成する両端開口したスリーブ２が接着などによって固定されている。ベース３０にはさらにステータコア２０が接着や圧入などによって固定される。ステータコア２０には図示しない絶縁被覆が形成され、コイル２１が巻回される。
【００１３】
このスピンドルモータの流体軸受装置は、開口する上側の円形の開口端とカバー部材としてのスラストプレート４によって閉鎖された下側の閉鎖端とを有する軸受孔２ａを有する円筒状のスリーブ２に、円柱状のシャフト１が所定の間隙（空間）を介して回転自在な状態で挿入されている。
【００１４】
シャフト１の上端部にはハブ１８が圧入、接着、溶接など適切な手段で固定される。このハブ１８には図示しないディスク状媒体が搭載されて情報が記録再生される。そしてハブ１８の内周円筒面にはマグネット１９が、ステータコア２０に対向するように固定されている。このマグネット１９とステータコア２０，コイル２１とが協働してハブ１８に対して回転力を付与する。
【００１５】
またシャフト１の下端部には、円板状で大径のスラストフランジ３を圧入、接着、カシメ等の外嵌結合やねじ止め、あるいは溶接などにより固定している。この大径のスラストフランジ３は、軸受孔２ａにおける閉鎖端側である円形段状の大径孔部２ｂに、かつこの大径孔部２ｂの上側天面に対して軸方向に間隙を介して配置されている。さらに、スラストフランジ３の下面と対向するようにスリーブ２の底部に円板状のスラストプレート４を固定している。こうしてシャフト１とスラストフランジ３は、スリーブ２とスラストプレート４とに対して相対回転自在な状態に保持される。またスリーブ２の上端側にはシール部材５を固着し、これによって潤滑流体６を軸受内部に保持する。
【００１６】
上記構成において、スリーブ２とスラストプレート４はレーザ溶接にて互いに固定される。スリーブ２は鉄系焼結合金または鉄系合金、ステンレス合金あるいは銅系合金、アルミ合金などよりなる。またスラストプレート４はスリーブ２と溶接可能な材料であるステンレス合金等、あるいは銅合金、アルミ合金等よりなる。第１部材であるスラストプレート４はほぼ平板状をなし、スラストプレート４の外周部のほぼ全周にわたって、第２部材であるスリーブ２に嵌合すると共に、スリーブ２に設けた段受け部３１に当接する。ここでスラストプレート４（第１部材）よりも、スリーブ２の曲げ剛性が大きくなるように構成している。
【００１７】
なおここでいう曲げ剛性とは図６に示すように、スラストプレート４の場合は、溶融部７が形成される外周面４ｆに、スラストプレート４をたわませるモーメントが印加されたときのたわみにくさを意味する。具体的には、外周面４ｆに単位曲げモーメントＭ１が印加されたときに、スラストプレート４は球面状に変形するが、このときの曲率半径Ｒ１との積（Ｍ１・Ｒ１）に比例する。またスリーブ２の場合は、溶融部７が形成される嵌合段部２ｃの内周面２ｈに、嵌合段部２ｃをたわませるモーメントが印加されたときのたわみにくさを意味する。具体的には、内周面２ｈに単位曲げモーメントＭ２が印加されたときにおける嵌合段部２ｃの曲率半径Ｒ２との積（Ｍ２・Ｒ２）に比例する。
【００１８】
ここで図２において破線で囲んだスリーブ下端コーナ部Ａの部分断面図を図３に示す。図３（ａ）はレーザ溶接前の状態を示す断面であり、図２に図示された姿勢とは上下反対の状態を示している。ここでスリーブ２とスラストプレート４の間には接着剤が塗布され段受け部３１で当接している。そしてスリーブ２とスラストプレート４の間には外側接着剤溜まり部１１ａ、内側接着剤溜まり部１１ｂを形成する。この外側接着剤溜まり部１１ａ、内側接着剤溜まり部１１ｂはスリーブ２とスラストプレート４との間で接着剤を毛管力によって保持する。
【００１９】
また外側接着剤溜まり部１１ａに隣接して環状空洞部１３を設ける。ここで溶融部７に近い側の外側接着剤溜まり部１１ａにおいてスリーブ２とスラストプレート４とがなすテーパ角度θ１は、溶融部７よりも遠い側の内側接着剤溜まり部１１ｂにおいてスリーブ２とスラストプレート４とがなすテーパ角度θ２よりも大きくして、接着剤に対する毛管力が軸受部側境界部周辺（内側接着剤溜まり部１１ｂ側）よりも環状空洞部側境界部周辺（外側接着剤溜まり部１１ａ側）で小さくなるよう設定する。これによって接着剤が環状空洞部１３側に大きくはみ出ることはない。
【００２０】
なお、接着剤は通常はエポキシ系の熱硬化型接着剤を用いることが多いが、このような接着剤は、温度上昇につれて粘度が徐々に下がり硬化直前に大幅に粘度が下がる傾向がある。そのため接着剤の比重が大きく外側接着剤溜まり部１１ａにおける毛管力が小さいと環状空洞部１３内で拡がってしまう可能性がある。そのような広がりを抑制するために、環状空洞部１３には、さらに外側接着剤溜まり部１１ａ側に近接して深溝部１５を設けて、万一接着剤が熱硬化時の高温環境下で粘度が下がって流動しても、溶融部７側に近接させないようにする。ここで深溝部１５の深さは、０．１〜０．２ｍｍ程度である。また深溝部１５の最も深い部分は図３（ｂ）における溶融部７よりも外側接着剤溜まり部１１ａに近接するようにその形状を設定されている。
【００２１】
次に図３（ａ）に示すように、図示しないレーザ照射源側から見てスラストプレート４、外側接着剤溜まり部１１ａ、内側接着剤溜まり部１１ｂが溶融部７よりも遠い側になるようにレーザ４０を照射する。具体的には、溶接されるスリーブ２上面に対してθｒ＝４０〜６０度となるように、ＹＡＧレーザまたはＣＯ２レーザを傾斜して照射する。ハードディスク用流体軸受装置のように対象となる部品が薄く小さい場合は、出力と効率がＣＯ２レーザに比較して劣るが、波長が短く、光ファイバで伝送可能なＹＡＧレーザを用いることが好ましい。
【００２２】
ここでレーザスポット直径は０．３±０．１ｍｍ程度であり、図３（ａ）に示すように照射中心位置をスリーブ２とスラストプレート４の嵌合面７ｆよりも若干（ｄＲ＝０．３±０．１ｍｍ程度）ずらして照射する。ここでスリーブ２は、スラストプレート４との嵌合面７ｆにおけるスラストプレート４の外周部よりもｄＨ＝０．０６±０．０２ｍｍ程度高くしている。これによって、レーザスポットの大半はスリーブ２に照射され、スラストプレート４に直接照射されることはない。その結果、スラストプレート４に対してはスリーブ２との嵌合面７ｆ（スラストプレート４の外周面４ｆ）において外周近傍のみが浅く溶融するのに必要な最小限の熱量が加わるだけであり、スラストプレート４の変形を抑制することができる。すなわちレーザ４０を斜めに当てることによって、溶融部７のスラストプレート４側の境界線７ｂは平板状部分に対してほぼ直角に近くなり、溶融部７のスラストプレート４側の溶接深さが大きくなることが防止される。
【００２３】
ここでスラストプレート４が薄い場合（１ｍｍ以下）、溶接後のスラストプレート４の反りを防止する観点から、θｒは９０度よりできるだけ小さくすることが望ましい。以下その理由を述べる。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、レーザを照射したときに形成される溶融部７はほぼ三角形形状または、図４（ｂ）に示すようにほぼ楕円弧形状に近似される形状をなす。ここでレーザ４０の光軸が図３（ａ）に示すように角度θｒで傾斜していると、その際に形成される溶融部７は図３（ｂ）または図４（ｂ）に示すように傾斜した状態になる。
【００２５】
すなわち、溶融部７がスリーブ２との境界線７ａとスラストプレート４との境界線７ｂで表される三角形形状で近似される場合は、図３（ｂ）に示すように境界線７ａ，７ｂの交点である溶融部７の最奥部Ｃｔにおける角部の二等分線ＣＬは傾斜する。このとき二等分線ＣＬは、溶融部７の最奥部Ｃｔからレーザ４０の照射源側に向かうにつれて第１部材であるスラストプレート４より遠ざかるように傾斜する。なお二等分線ＣＬはレーザ４０の傾斜角θｒとほぼ等しくなる。
【００２６】
また溶融部７が楕円弧で近似される場合は、図４（ｂ）に示すように楕円弧の長軸ＬＡが傾斜する。このとき、長軸ＬＡは、溶融部７の最奥部Ｃｏからレーザ４０の照射源側に向かうにつれて第１部材であるスラストプレートより遠ざかるように傾斜している。
【００２７】
このようにレーザ４０を、照射源側からみてスラストプレート４が溶融部７よりも遠い側に位置するように傾斜して溶融部７を傾斜させる事によって、図３（ｂ），図４（ｂ）に示すように、曲げ剛性が低い第1部材であるスラストプレート４側の境界線７ｂは平板部に対して垂直な方向に近づく。
【００２８】
ここで溶接部における二等分線ＣＬが傾斜している場合である図３（ｂ）とほぼ垂直である（またはレーザ４０の照射源からみて溶融部７に対してスリーブ２が遠い側にある）場合を示す図５とで、その溶融部７の形状を比較する。
【００２９】
図５に示すように、二等分線ＣＬがほぼ垂直である（またはレーザ４０の照射源からみて溶融部７に対してスリーブ２が遠い側にある）場合に比較して、図３（ｂ）のようにレーザ４０の照射源からみて溶融部７に対してスラストプレート４が遠い側にあるように二等分線ＣＬが傾斜していると、スラストプレート４側の境界線７ｂが平板部に対して垂直な方向に近づく。ここで図３（ｂ）、図５における境界線７ｂの長さＬｐ、Ｌｐ’を比較すると、Ｌｐ＜ＬＰ’となる。
【００３０】
これは溶融部７が楕円弧形状の場合も図４に示すように同様の傾向を示す。さらに図４を用いて溶融部７の形成状況を考察する。図４（ａ），（ｂ）に示すように溶融部７はレーザ照射源に近い側から次第に高温になり溶融範囲ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・と拡大していく。ここで図４（ａ）に示すように、レーザ４０が照射源側からみて、溶融部７よりもスリーブ２が遠い側にあると、スラストプレート４側の境界線７ｂ近傍の領域Ｘには、溶融時刻が異なる領域が密集する。そのため、領域Ｘ近傍では冷却時において発生する熱応力が不均一になりやすい。一方図４（ｂ）のようにレーザ４０が照射源側からみて、溶融部７よりもスラストプレート４が遠い側にあると、スラストプレート４側の境界線７ｂ近傍の領域Ｘには溶融時刻が異なる領域が密集することはなくなる。したがって図４（ｂ）における領域Ｘ近傍では冷却時において発生する熱応力（引張応力）はほぼ一様になりやすい。
【００３１】
したがって図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すようにレーザ４０の照射源からみて溶融部７に対してスラストプレート４が遠い側にあるようにレーザを照射することによって、境界線７ｂの長さＬｐをより短くできると共に、境界線７ｂにおける引張応力がより均一化される。その結果、溶融部７からスラストプレート７が受ける曲げモーメントを小さくすることが可能になる。その結果、スラストプレート４における反りを抑制することが可能になる。
【００３２】
なおスリーブ２が焼結合金である場合、溶接強度を向上させる観点からもθｒが小さいほど、より好ましくは６０度よりも小さくすることが望ましい。これは以下の理由による。焼結合金は金属粉末を圧縮成形して成形体を作成するが、原理的にその内部に空洞を有するために、引張強度が低くなる傾向がある。ここで図５に示すように溶融部７の二等分線ＣＬがスラストプレート４に対してほぼ直角をなすように形成された場合を想定する。この場合、スリーブ２との境界線７ａの長さＬｓ’と、スラストプレート４との境界線７ｂの長さＬｐ’とはほぼ等しい長さになる。このような状態でスラストプレート４の抜け強度（スラストプレート４の中心部を押圧してスリーブ２から抜け落ちる時の荷重）を測定すると、スリーブ２が丸棒からの切削品である場合に比較して大幅に低下してしまう。このときの破断面は境界線７ａに沿って焼結体（スリーブ２）側で生ずる。これは溶融部７の内部にほとんど空洞がない状態であるため引張強度はスラストプレート４に匹敵するほど高くなるのに対して、焼結体側は引張強さが低いことによる。ここで境界線７ａは断面積が最も小さく、その結果引張応力が最大となるために引張強さが低い焼結体側で破断してしまうためである。そこで図３（ｂ）に示すように、二等分線ＣＬを傾斜させることによって、境界線７ａの長さＬｓを大きくする。これによって焼結体側での引張応力を緩和して、スラストプレート４の抜け強度を向上でき、軸受装置の耐衝撃性を向上させることが可能になる。
【００３３】
なお図７にスリーブ２、スラストプレート４、レーザ４０の照射中心位置４０ｃの位置関係を平面図で示すように、レーザ４０を嵌合面７ｆに対してほぼ接線方向から照射されるように照射中心位置４０ｃをスリーブ２の中心からｄＹだけずらすと共に、嵌合面７ｆからｄＸだけずらすようにすると、溶接時におけるスパッタ付着が抑制されるのでより好ましい。なおこの場合、被照射物（ここではスリーブ２とスラストプレート４）の回転方向Ｃに対して、下流側に向かうような接線方向から照射するのが良い。その理由は以下の通りである。被照射物を移動させながらレーザ照射した場合、スパッタは主に被照射物の移動方向の下流側（図中の矢印ＳＬ側）に飛散するが、それらは溶融直後の金属部分に飛散するので、溶融部の中に溶け込み、溶融部７以外へはほとんど付着しない。また仮に上流側(図中の矢印Ｓｕ側)にスパッタが飛散して被照射物の表面に付着しても、被照射物の回転によって、すぐに被照射物と共にレーザ照射されて溶融部７の中に溶け込んでしまう。その結果、スパッタの溶融部以外の製品表面への付着を抑制することが出来る。
【００３４】
（実施の形態２）
図８は本発明の他の実施の形態２における流体軸受装置を備えたハードディスク装置用のスピンドルモータの半断面図である。ベース２３０には、先端側にスラストフランジ２０３を一体的に固定したシャフト２０１が固定されている。そしてシャフト２０１、スラストフランジ２０３と微小隙間を介して軸受孔２０２ａを有するスリーブ２０２が挿入されている。さらにスリーブ２０２にはスラストフランジ２０３と所定の微小隙間をもって略平板状のスラストプレート２０４が後述するようにレーザ溶接によって固定されている。そしてシャフト２０１，スリーブ２０２，スラストフランジ２０３とスラストプレート２０４との間の微小隙間には潤滑流体２０６が注入されている。ここでシャフト２０１の外周面と軸受孔２０２ａの内周面の少なくともいずれかには動圧発生溝が形成されてラジアル軸受２２４，２２５が構成されている。またスラストフランジ２０３，スラストプレート２０４，スリーブ２０２の軸方向隙間の少なくともいずれかには図示しない動圧発生溝が形成されてスラスト軸受２２６，２２７を構成している。
【００３５】
ここでスリーブ上端Ｂの部分断面図を図９に示す。上記実施の形態１と同様に、スラストプレート２０４よりもスリーブ２０２は曲げ剛性が大きい。スリーブ２０２の段受け部２３１にはスラストプレート２０４の一方の平面部が当接し、スリーブ２０２の嵌合段部２０２ｃにはスラストプレート２０４が挿入嵌合される。
【００３６】
そしてレーザ４０をスリーブ２０２の斜め上方から照射する。これにより溶融部２０７は逆三角形または楕円弧で近似される形状となり、その最奥部ＣｔＣｔにおける角部の二等分線ＣＬ（または楕円弧の長軸）は傾斜する。そして溶融部２０７とスリーブ２０２との境界線２０７ａは大きく傾斜し、スラストプレート２０４と溶融部２０７との境界線２０７ｂはスラストプレート２０４の平板部に対してほぼ垂直になる。そして境界線２０７ａの長さＬｓは境界線２０７ａの長さＬｐよりも大きくなる。これによりスラストプレート２０４に対する曲げモーメントを小さくすることができ、スラストプレート２０４の反りを抑制できる。またスリーブ２０２を焼結体で形成した場合でも、溶融部２０７との境界線２０７ａが大きいので、スラストプレート２０４のスリーブ２０２に対する抜け強度を大きくすることができる。
【００３７】
（実施の形態３）
図１０は本願発明における実施の形態３の流体軸受装置の断面図である。
【００３８】
両端開口したスリーブ４０２の軸受孔４０２ａにシャフト４０１が回転自在に挿入されている。このシャフト４０１の外周円筒面と軸受孔４０２ａの内周円筒面の少なくとも何れかには図示しない動圧発生溝が形成されてラジアル軸受４２４を構成している。またスリーブ４０２の下端側開口端はスラストプレート４０４によって封止されている。さらにシャフト４０１の先端には、スリーブ４０２の開口部を覆うように、カップ形状をなすハブ４１８が配置されている。なおここではハブ４１８とシャフト４０１はそれぞれ別個の部品から構成されているが、本願発明はこれに限定されるものではなく、ハブ４１８とシャフト４０１は一体に構成されたものでも良い。
【００３９】
そしてハブ４１８の内周下面とスリーブ４０２の上面の何れかには図示しない動圧発生溝が形成されてスラスト軸受４２６を構成している。さらにハブ４１８の下面には、垂下円筒部４２９が形成されており、この垂下円筒部４２９とスリーブ４０２の外周円筒面との間には、テーパシール部４２８が構成されている。そしてシャフト４０１、スリーブ４０２、スラストプレート４０４、ハブ４１８等によって構成された微小隙間には潤滑流体４０６が充填されており、テーパシール部４２８によって潤滑流体の漏れを防止されている。こうしてシャフト４０１，ハブ４１８はスリーブ４０２に対して回転自在に支承される。
【００４０】
ここで垂下円筒部４２９の内周円筒面下方には、スリーブ４０２から回転体（シャフト４０１、ハブ４１８、及びこれに固定された部材等）が衝撃などで抜けないように、抜け止め部材４３０を接着とレーザ溶接によって固定している。この抜け止め部材４３０は軸受内に異物などが外部から入り込まないようにするためのカバー部材としても機能する。ここで抜け止め部材４３０に対して、垂下円筒部４２９下端の曲げ剛性が高くなるように構成されている。
【００４１】
そして抜け止め部材４３０を垂下円筒部４２９に固定するために、段受け部４３１を形成する。そして垂下円筒部４２９と抜け止め部材４３０の下端にレーザ４４０を外周側から斜めに照射して、溶融部４０７を形成して両者を固定する。これにより曲げ剛性が低い抜け止め部材４３０を曲げ剛性が高い垂下円筒部４２９に溶接しても、抜け止め部材４３０の反りを抑制することができる。その結果、抜け止め部材４３０とスリーブ４０２との間のアキシャル方向遊び量のバラツキを抑制することができる。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４３】
（Ａ）
上記実施の形態では第１部材は略平板状をなす例を挙げたが、本願発明はこれに限定されるものではない。たとえば第１部材は深絞り形状であっても良い。
【００４４】
（Ｂ）
上記実施の形態は流体軸受用の円筒状部品に適用した例を用いたが、本願発明はこれに限定されるものではない。たとえば第1部材は四角形、台形、その他の多角形形状をなすものであっても良い。また軸受以外の部品に適用するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスピンドルモータの断面図
【図２】実施の形態１における流体軸受装置の断面図
【図３】（ａ）スリーブ下端コーナ部Ａのスリーブとスラストプレートの溶接前の断面図、（ｂ）溶融部が逆三角形で近似される場合における断面図
【図４】（ａ）溶融部が楕円弧で近似される場合において、楕円弧の長軸が溶融部の最奥部から照射源側に向かうにつれてスリーブより遠ざかるように傾斜するようにレーザ照射した時の溶融状態を示す断面図、（ｂ）溶融部が楕円弧で近似される場合において、楕円弧の長軸が溶融部の最奥部から照射源側に向かうにつれてスラストプレートより遠ざかるように傾斜するようにレーザ照射した時の溶融状態を示す断面図
【図５】溶融部が逆三角形で近似される場合において二等分線ＣＬがほぼ垂直である場合の断面図
【図６】スラストプレートとスラストフランジの曲げ剛性を説明する斜視図
【図７】レーザ照射位置を示す流体軸受装置の部分平面図
【図８】本発明の実施の形態２におけるスピンドルモータの断面図
【図９】スリーブ上端コーナ部Ｂのスリーブとスラストプレートの溶融部が逆三角形で近似される場合における断面図
【図１０】実施の形態３における流体軸受装置の断面図
【符号の説明】
【００４６】
１、２０１、４０１ シャフト
２、２０２、４０２ スリーブ
２ａ、２０２ａ、４０２ａ 軸受穴
２ｂ 大径孔部
３、２０３ スラストフランジ
４、２０４、４０４ スラストプレート
５ シール部材
６、２０６、４０６ 潤滑流体
７、２０７、４０７ 溶融部
１１ａ 外側接着剤溜まり部
１１ｂ 内側接着剤溜まり部
１３ 環状空洞部
１５ 深溝部
１８、２１８、４１８ ハブ
１９ マグネット
２０ コイル
２１、 ステータコア
３０、２３０ ベース
３１、２３１ 段受け部
４０ レーザ
４０ｃ 照射中心位置
２２４、２２５、４２４ ラジアル軸受
２２６、２２７、４２６ スラスト軸受
４２８ テーパシール部
４２９ 垂下円筒部
４３０ 抜け止め部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部材同士の溶接接合構造に関するものであり、特にハードディスク装置などの磁気ディスク装置、光ディスク装置、レーザスキャナ装置などの情報装置のスピンドルモータに使用される流体軸受装置に適用するのに適したものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等のディスク状の記録媒体やポリゴンミラーなどを回転駆動する各種情報装置において使用されるスピンドルモータの軸受として、シャフトとスリーブとの間に介在させたオイル等の潤滑流体の流体圧力を利用して両者を相対回転自在に支持する流体軸受装置が採用されている。
【０００３】
近年これら流体軸受装置が採用される情報装置は、ノートＰＣやビデオカメラなどといったモバイル用途に広く採用されつつあり、これに伴ってスピンドルモータや流体軸受装置も耐衝撃性の向上が求められてきている。ここで耐衝撃性を向上するために、たとえば特許文献１に示すように、ＹＡＧレーザ等を用いて軸受装置を構成する複数の部品を固定することが行われる。そしてその強度をさらに高めるために段付きを設けて薄肉にした一方の部材に他方の部材を乗せて、その状態で開先位置よりも薄肉部材側にレーザ照射位置をずらして溶接する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−３２４７５３号公報
【特許文献２】特開平１０−１５６５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら溶接される複数の部材の組み合わせが、たとえば特許文献１における軸受スリーブとその端面に固定されるスラスト軸受を構成するプレートのように、一方の部材が曲げ剛性が大きい円筒状をなし他方が曲げ剛性が低い略平板状をなす場合に、曲げ剛性の小さい部材は溶接後に数ミクロンから数十ミクロンオーダで大きく変形してしまうことが生じ得る。この原因はレーザ溶接後の熱変形と、溶接後の冷却過程における熱収縮とによって溶融部と部材の間で生ずる応力分布の不均一による。この応力分布は板厚に垂直な方向に対して不均一であるほど部材に対する曲げモーメントが大きくなり反りが大きくなる。そして反りの量は平板状部材の厚さが１ｍｍ以下であると曲げ剛性が小さくなるために急激に大きくなる。ここでたとえばハードディスクなどに用いられる流体軸受装置では、一般にミクロンオーダもしくはそれ以下の精度を必要とする部分が多い。特にスラスト軸受部における浮上量は数ミクロン程度に過ぎないため、スラスト軸受部がこの浮上量に匹敵するオーダで変形してしまうと、温度変化や外乱振動等の変動要因があると、本来非接触回転すべき流体軸受が、摺動しながら回転することになり、軸受摩耗が生じてしまう。
【０００５】
なお特許文献２に記載された構成（レーザ照射位置を開先からずらすこと）を採用することによってその強度はわずかに改善される場合があるが、薄肉化した部材により多くの熱量が加わってしまうため、反りはかえって大きくなってしまう。
【０００６】
本発明はレーザ溶接によって複数の部材を溶接する際に、溶接後の強度を確保すると共に、部材変形を低減できるレーザ溶接構造および、その溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る溶接構造は、第１部材と、第１部材の外周部のほぼ全周にわたって嵌合すると共に第１部材の一方の平面部に当接して第１部材を保持する段受け部を有し、第１部材よりも曲げ剛性が高い第２部材と、第１部材と第２部材が嵌合する領域に設けられ、第１部材に対して段受け部とは反対側の領域からレーザを照射することで第１部材と第２部材とを溶融して形成され、その断面形状が逆三角形または楕円弧で近似される溶融部とを有し、溶融部が逆三角形で近似される場合において、溶融部の最奥部の角部の二等分線は、溶融部の最奥部からレーザの照射源側に向かうにつれて第１部材より遠ざかるように傾斜し、溶融部が楕円弧で近似される場合において、楕円弧の長軸は、溶融部の最奥部からレーザの照射源側に向かうにつれて第１部材より遠ざかるように傾斜していることを特徴とする。
【０００８】
また本発明に係る溶接方法は、第１部材と、第１部材の外周部のほぼ全周にわたって嵌合すると共に第１部材の一方の平面部に当接して第１部材を保持する段受け部を有する第２部材とを、レーザを照射して溶接する溶接方法において、
レーザの光軸は、その照射中心が第２部材の表面上であると共に、溶融部の最奥部に向かうにつれて第１部材に近接するようにレーザを傾斜して照射することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明による溶接構造によれば、レーザ溶接によって形成される溶融部の形状を、その溶融部が三角形で近似される場合は最奥部の頂点における角部の二等分線が、溶融部が楕円弧で近似される場合はその長軸が、レーザの照射源側に向かうにつれて曲げ剛性が低い部材から遠ざかるように傾斜するようにしたことにより、曲げ剛性が低い第１部材と溶融部との境界線が、第１部材の板厚に垂直な方向に近づくので、第１部材に対する曲げモーメントが小さくなり、第１部材の反り量を小さくすることができる。
【００１０】
また本発明による溶接方法によれば、レーザの照射中心を曲げ剛性が高い第２部材側として、かつレーザ光軸を傾斜させることによって、曲げ剛性が低い第１部材と溶融部との境界線が第１部材の板厚に垂直な方向に近づくので、第１部材に加わる熱量を抑制することができると共に、溶融部が第１部材に及ぼす曲げモーメントが小さくなり、第１部材の反り量を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の溶接構造の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における流体軸受装置を備えたハードディスク装置用のスピンドルモータの断面図、図２は、同実施の形態における流体軸受装置の断面図である。なお、以下の説明は、便宜上、図１および図２に示すように、スリーブ２の軸受孔２ａにおける開口端が上方に、閉鎖端が下方に配置された状態で説明するが、実際に使用する場合はこの配置に限られるものではない。
【００１２】
ベース３０には軸受装置を構成する両端開口したスリーブ２が接着などによって固定されている。ベース３０にはさらにステータコア２０が接着や圧入などによって固定される。ステータコア２０には図示しない絶縁被覆が形成され、コイル２１が巻回される。
【００１３】
このスピンドルモータの流体軸受装置は、開口する上側の円形の開口端とカバー部材としてのスラストプレート４によって閉鎖された下側の閉鎖端とを有する軸受孔２ａを有する円筒状のスリーブ２に、円柱状のシャフト１が所定の間隙（空間）を介して回転自在な状態で挿入されている。
【００１４】
シャフト１の上端部にはハブ１８が圧入、接着、溶接など適切な手段で固定される。このハブ１８には図示しないディスク状媒体が搭載されて情報が記録再生される。そしてハブ１８の内周円筒面にはマグネット１９が、ステータコア２０に対向するように固定されている。このマグネット１９とステータコア２０，コイル２１とが協働してハブ１８に対して回転力を付与する。
【００１５】
またシャフト１の下端部には、円板状で大径のスラストフランジ３を圧入、接着、カシメ等の外嵌結合やねじ止め、あるいは溶接などにより固定している。この大径のスラストフランジ３は、軸受孔２ａにおける閉鎖端側である円形段状の大径孔部２ｂに、かつこの大径孔部２ｂの上側天面に対して軸方向に間隙を介して配置されている。さらに、スラストフランジ３の下面と対向するようにスリーブ２の底部に円板状のスラストプレート４を固定している。こうしてシャフト１とスラストフランジ３は、スリーブ２とスラストプレート４とに対して相対回転自在な状態に保持される。またスリーブ２の上端側にはシール部材５を固着し、これによって潤滑流体６を軸受内部に保持する。
【００１６】
上記構成において、スリーブ２とスラストプレート４はレーザ溶接にて互いに固定される。スリーブ２は鉄系焼結合金または鉄系合金、ステンレス合金あるいは銅系合金、アルミ合金などよりなる。またスラストプレート４はスリーブ２と溶接可能な材料であるステンレス合金等、あるいは銅合金、アルミ合金等よりなる。第１部材であるスラストプレート４はほぼ平板状をなし、スラストプレート４の外周部のほぼ全周にわたって、第２部材であるスリーブ２に嵌合すると共に、スリーブ２に設けた段受け部３１に当接する。ここでスラストプレート４（第１部材）よりも、スリーブ２の曲げ剛性が大きくなるように構成している。
【００１７】
なおここでいう曲げ剛性とは図６に示すように、スラストプレート４の場合は、溶融部７が形成される外周面４ｆに、スラストプレート４をたわませるモーメントが印加されたときのたわみにくさを意味する。具体的には、外周面４ｆに単位曲げモーメントＭ１が印加されたときに、スラストプレート４は球面状に変形するが、このときの曲率半径Ｒ１との積（Ｍ１・Ｒ１）に比例する。またスリーブ２の場合は、溶融部７が形成される嵌合段部２ｃの内周面２ｈに、嵌合段部２ｃをたわませるモーメントが印加されたときのたわみにくさを意味する。具体的には、内周面２ｈに単位曲げモーメントＭ２が印加されたときにおける嵌合段部２ｃの曲率半径Ｒ２との積（Ｍ２・Ｒ２）に比例する。
【００１８】
ここで図２において破線で囲んだスリーブ下端コーナ部Ａの部分断面図を図３に示す。図３（ａ）はレーザ溶接前の状態を示す断面であり、図２に図示された姿勢とは上下反対の状態を示している。ここでスリーブ２とスラストプレート４の間には接着剤が塗布され段受け部３１で当接している。そしてスリーブ２とスラストプレート４の間には外側接着剤溜まり部１１ａ、内側接着剤溜まり部１１ｂを形成する。この外側接着剤溜まり部１１ａ、内側接着剤溜まり部１１ｂはスリーブ２とスラストプレート４との間で接着剤を毛管力によって保持する。
【００１９】
また外側接着剤溜まり部１１ａに隣接して環状空洞部１３を設ける。ここで溶融部７に近い側の外側接着剤溜まり部１１ａにおいてスリーブ２とスラストプレート４とがなすテーパ角度θ１は、溶融部７よりも遠い側の内側接着剤溜まり部１１ｂにおいてスリーブ２とスラストプレート４とがなすテーパ角度θ２よりも大きくして、接着剤に対する毛管力が軸受部側境界部周辺（内側接着剤溜まり部１１ｂ側）よりも環状空洞部側境界部周辺（外側接着剤溜まり部１１ａ側）で小さくなるよう設定する。これによって接着剤が環状空洞部１３側に大きくはみ出ることはない。
【００２０】
なお、接着剤は通常はエポキシ系の熱硬化型接着剤を用いることが多いが、このような接着剤は、温度上昇につれて粘度が徐々に下がり硬化直前に大幅に粘度が下がる傾向がある。そのため接着剤の比重が大きく外側接着剤溜まり部１１ａにおける毛管力が小さいと環状空洞部１３内で拡がってしまう可能性がある。そのような広がりを抑制するために、環状空洞部１３には、さらに外側接着剤溜まり部１１ａ側に近接して深溝部１５を設けて、万一接着剤が熱硬化時の高温環境下で粘度が下がって流動しても、溶融部７側に近接させないようにする。ここで深溝部１５の深さは、０．１〜０．２ｍｍ程度である。また深溝部１５の最も深い部分は図３（ｂ）における溶融部７よりも外側接着剤溜まり部１１ａに近接するようにその形状を設定されている。
【００２１】
次に図３（ａ）に示すように、図示しないレーザ照射源側から見てスラストプレート４、外側接着剤溜まり部１１ａ、内側接着剤溜まり部１１ｂが溶融部７よりも遠い側になるようにレーザ４０を照射する。具体的には、溶接されるスリーブ２上面に対してθｒ＝４０〜６０度となるように、ＹＡＧレーザまたはＣＯ２レーザを傾斜して照射する。ハードディスク用流体軸受装置のように対象となる部品が薄く小さい場合は、出力と効率がＣＯ２レーザに比較して劣るが、波長が短く、光ファイバで伝送可能なＹＡＧレーザを用いることが好ましい。
【００２２】
ここでレーザスポット直径は０．３±０．１ｍｍ程度であり、図３（ａ）に示すように照射中心位置をスリーブ２とスラストプレート４の嵌合面７ｆよりも若干（ｄＲ＝０．３±０．１ｍｍ程度）ずらして照射する。ここでスリーブ２は、スラストプレート４との嵌合面７ｆにおけるスラストプレート４の外周部よりもｄＨ＝０．０６±０．０２ｍｍ程度高くしている。これによって、レーザスポットの大半はスリーブ２に照射され、スラストプレート４に直接照射されることはない。その結果、スラストプレート４に対してはスリーブ２との嵌合面７ｆ（スラストプレート４の外周面４ｆ）において外周近傍のみが浅く溶融するのに必要な最小限の熱量が加わるだけであり、スラストプレート４の変形を抑制することができる。すなわちレーザ４０を斜めに当てることによって、溶融部７のスラストプレート４側の境界線７ｂは平板状部分に対してほぼ直角に近くなり、溶融部７のスラストプレート４側の溶接深さが大きくなることが防止される。
【００２３】
ここでスラストプレート４が薄い場合（１ｍｍ以下）、溶接後のスラストプレート４の反りを防止する観点から、θｒは９０度よりできるだけ小さくすることが望ましい。以下その理由を述べる。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、レーザを照射したときに形成される溶融部７はほぼ三角形形状または、図４（ｂ）に示すようにほぼ楕円弧形状に近似される形状をなす。ここでレーザ４０の光軸が図３（ａ）に示すように角度θｒで傾斜していると、その際に形成される溶融部７は図３（ｂ）または図４（ｂ）に示すように傾斜した状態になる。
【００２５】
すなわち、溶融部７がスリーブ２との境界線７ａとスラストプレート４との境界線７ｂで表される三角形形状で近似される場合は、図３（ｂ）に示すように境界線７ａ，７ｂの交点である溶融部７の最奥部Ｃｔにおける角部の二等分線ＣＬは傾斜する。このとき二等分線ＣＬは、溶融部７の最奥部Ｃｔからレーザ４０の照射源側に向かうにつれて第１部材であるスラストプレート４より遠ざかるように傾斜する。なお二等分線ＣＬはレーザ４０の傾斜角θｒとほぼ等しくなる。
【００２６】
また溶融部７が楕円弧で近似される場合は、図４（ｂ）に示すように楕円弧の長軸ＬＡが傾斜する。このとき、長軸ＬＡは、溶融部７の最奥部Ｃｏからレーザ４０の照射源側に向かうにつれて第１部材であるスラストプレートより遠ざかるように傾斜している。
【００２７】
このようにレーザ４０を、照射源側からみてスラストプレート４が溶融部７よりも遠い側に位置するように傾斜して溶融部７を傾斜させる事によって、図３（ｂ），図４（ｂ）に示すように、曲げ剛性が低い第1部材であるスラストプレート４側の境界線７ｂは平板部に対して垂直な方向に近づく。
【００２８】
ここで溶接部における二等分線ＣＬが傾斜している場合である図３（ｂ）とほぼ垂直である（またはレーザ４０の照射源からみて溶融部７に対してスリーブ２が遠い側にある）場合を示す図５とで、その溶融部７の形状を比較する。
【００２９】
図５に示すように、二等分線ＣＬがほぼ垂直である（またはレーザ４０の照射源からみて溶融部７に対してスリーブ２が遠い側にある）場合に比較して、図３（ｂ）のようにレーザ４０の照射源からみて溶融部７に対してスラストプレート４が遠い側にあるように二等分線ＣＬが傾斜していると、スラストプレート４側の境界線７ｂが平板部に対して垂直な方向に近づく。ここで図３（ｂ）、図５における境界線７ｂの長さＬｐ、Ｌｐ’を比較すると、Ｌｐ＜ＬＰ’となる。
【００３０】
これは溶融部７が楕円弧形状の場合も図４に示すように同様の傾向を示す。さらに図４を用いて溶融部７の形成状況を考察する。図４（ａ），（ｂ）に示すように溶融部７はレーザ照射源に近い側から次第に高温になり溶融範囲ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・と拡大していく。ここで図４（ａ）に示すように、レーザ４０が照射源側からみて、溶融部７よりもスリーブ２が遠い側にあると、スラストプレート４側の境界線７ｂ近傍の領域Ｘには、溶融時刻が異なる領域が密集する。そのため、領域Ｘ近傍では冷却時において発生する熱応力が不均一になりやすい。一方図４（ｂ）のようにレーザ４０が照射源側からみて、溶融部７よりもスラストプレート４が遠い側にあると、スラストプレート４側の境界線７ｂ近傍の領域Ｘには溶融時刻が異なる領域が密集することはなくなる。したがって図４（ｂ）における領域Ｘ近傍では冷却時において発生する熱応力（引張応力）はほぼ一様になりやすい。
【００３１】
したがって図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すようにレーザ４０の照射源からみて溶融部７に対してスラストプレート４が遠い側にあるようにレーザを照射することによって、境界線７ｂの長さＬｐをより短くできると共に、境界線７ｂにおける引張応力がより均一化される。その結果、溶融部７からスラストプレート７が受ける曲げモーメントを小さくすることが可能になる。その結果、スラストプレート４における反りを抑制することが可能になる。
【００３２】
なおスリーブ２が焼結合金である場合、溶接強度を向上させる観点からもθｒが小さいほど、より好ましくは６０度よりも小さくすることが望ましい。これは以下の理由による。焼結合金は金属粉末を圧縮成形して成形体を作成するが、原理的にその内部に空洞を有するために、引張強度が低くなる傾向がある。ここで図５に示すように溶融部７の二等分線ＣＬがスラストプレート４に対してほぼ直角をなすように形成された場合を想定する。この場合、スリーブ２との境界線７ａの長さＬｓ’と、スラストプレート４との境界線７ｂの長さＬｐ’とはほぼ等しい長さになる。このような状態でスラストプレート４の抜け強度（スラストプレート４の中心部を押圧してスリーブ２から抜け落ちる時の荷重）を測定すると、スリーブ２が丸棒からの切削品である場合に比較して大幅に低下してしまう。このときの破断面は境界線７ａに沿って焼結体（スリーブ２）側で生ずる。これは溶融部７の内部にほとんど空洞がない状態であるため引張強度はスラストプレート４に匹敵するほど高くなるのに対して、焼結体側は引張強さが低いことによる。ここで境界線７ａは断面積が最も小さく、その結果引張応力が最大となるために引張強さが低い焼結体側で破断してしまうためである。そこで図３（ｂ）に示すように、二等分線ＣＬを傾斜させることによって、境界線７ａの長さＬｓを大きくする。これによって焼結体側での引張応力を緩和して、スラストプレート４の抜け強度を向上でき、軸受装置の耐衝撃性を向上させることが可能になる。
【００３３】
なお図７にスリーブ２、スラストプレート４、レーザ４０の照射中心位置４０ｃの位置関係を平面図で示すように、レーザ４０を嵌合面７ｆに対してほぼ接線方向から照射されるように照射中心位置４０ｃをスリーブ２の中心からｄＹだけずらすと共に、嵌合面７ｆからｄＸだけずらすようにすると、溶接時におけるスパッタ付着が抑制されるのでより好ましい。なおこの場合、被照射物（ここではスリーブ２とスラストプレート４）の回転方向Ｃに対して、下流側に向かうような接線方向から照射するのが良い。その理由は以下の通りである。被照射物を移動させながらレーザ照射した場合、スパッタは主に被照射物の移動方向の下流側（図中の矢印ＳＬ側）に飛散するが、それらは溶融直後の金属部分に飛散するので、溶融部の中に溶け込み、溶融部７以外へはほとんど付着しない。また仮に上流側(図中の矢印Ｓｕ側)にスパッタが飛散して被照射物の表面に付着しても、被照射物の回転によって、すぐに被照射物と共にレーザ照射されて溶融部７の中に溶け込んでしまう。その結果、スパッタの溶融部以外の製品表面への付着を抑制することが出来る。
【００３４】
（実施の形態２）
図８は本発明の他の実施の形態２における流体軸受装置を備えたハードディスク装置用のスピンドルモータの半断面図である。ベース２３０には、先端側にスラストフランジ２０３を一体的に固定したシャフト２０１が固定されている。そしてシャフト２０１、スラストフランジ２０３と微小隙間を介して軸受孔２０２ａを有するスリーブ２０２が挿入されている。さらにスリーブ２０２にはスラストフランジ２０３と所定の微小隙間をもって略平板状のスラストプレート２０４が後述するようにレーザ溶接によって固定されている。そしてシャフト２０１，スリーブ２０２，スラストフランジ２０３とスラストプレート２０４との間の微小隙間には潤滑流体２０６が注入されている。ここでシャフト２０１の外周面と軸受孔２０２ａの内周面の少なくともいずれかには動圧発生溝が形成されてラジアル軸受２２４，２２５が構成されている。またスラストフランジ２０３，スラストプレート２０４，スリーブ２０２の軸方向隙間の少なくともいずれかには図示しない動圧発生溝が形成されてスラスト軸受２２６，２２７を構成している。
【００３５】
ここでスリーブ上端Ｂの部分断面図を図９に示す。上記実施の形態１と同様に、スラストプレート２０４よりもスリーブ２０２は曲げ剛性が大きい。スリーブ２０２の段受け部２３１にはスラストプレート２０４の一方の平面部が当接し、スリーブ２０２の嵌合段部２０２ｃにはスラストプレート２０４が挿入嵌合される。
【００３６】
そしてレーザ４０をスリーブ２０２の斜め上方から照射する。これにより溶融部２０７は逆三角形または楕円弧で近似される形状となり、その最奥部ＣｔＣｔにおける角部の二等分線ＣＬ（または楕円弧の長軸）は傾斜する。そして溶融部２０７とスリーブ２０２との境界線２０７ａは大きく傾斜し、スラストプレート２０４と溶融部２０７との境界線２０７ｂはスラストプレート２０４の平板部に対してほぼ垂直になる。そして境界線２０７ａの長さＬｓは境界線２０７ａの長さＬｐよりも大きくなる。これによりスラストプレート２０４に対する曲げモーメントを小さくすることができ、スラストプレート２０４の反りを抑制できる。またスリーブ２０２を焼結体で形成した場合でも、溶融部２０７との境界線２０７ａが大きいので、スラストプレート２０４のスリーブ２０２に対する抜け強度を大きくすることができる。
【００３７】
（実施の形態３）
図１０は本願発明における実施の形態３の流体軸受装置の断面図である。
【００３８】
両端開口したスリーブ４０２の軸受孔４０２ａにシャフト４０１が回転自在に挿入されている。このシャフト４０１の外周円筒面と軸受孔４０２ａの内周円筒面の少なくとも何れかには図示しない動圧発生溝が形成されてラジアル軸受４２４を構成している。またスリーブ４０２の下端側開口端はスラストプレート４０４によって封止されている。さらにシャフト４０１の先端には、スリーブ４０２の開口部を覆うように、カップ形状をなすハブ４１８が配置されている。なおここではハブ４１８とシャフト４０１はそれぞれ別個の部品から構成されているが、本願発明はこれに限定されるものではなく、ハブ４１８とシャフト４０１は一体に構成されたものでも良い。
【００３９】
そしてハブ４１８の内周下面とスリーブ４０２の上面の何れかには図示しない動圧発生溝が形成されてスラスト軸受４２６を構成している。さらにハブ４１８の下面には、垂下円筒部４２９が形成されており、この垂下円筒部４２９とスリーブ４０２の外周円筒面との間には、テーパシール部４２８が構成されている。そしてシャフト４０１、スリーブ４０２、スラストプレート４０４、ハブ４１８等によって構成された微小隙間には潤滑流体４０６が充填されており、テーパシール部４２８によって潤滑流体の漏れを防止されている。こうしてシャフト４０１，ハブ４１８はスリーブ４０２に対して回転自在に支承される。
【００４０】
ここで垂下円筒部４２９の内周円筒面下方には、スリーブ４０２から回転体（シャフト４０１、ハブ４１８、及びこれに固定された部材等）が衝撃などで抜けないように、抜け止め部材４３０を接着とレーザ溶接によって固定している。この抜け止め部材４３０は軸受内に異物などが外部から入り込まないようにするためのカバー部材としても機能する。ここで抜け止め部材４３０に対して、垂下円筒部４２９下端の曲げ剛性が高くなるように構成されている。
【００４１】
そして抜け止め部材４３０を垂下円筒部４２９に固定するために、段受け部４３１を形成する。そして垂下円筒部４２９と抜け止め部材４３０の下端にレーザ４４０を外周側から斜めに照射して、溶融部４０７を形成して両者を固定する。これにより曲げ剛性が低い抜け止め部材４３０を曲げ剛性が高い垂下円筒部４２９に溶接しても、抜け止め部材４３０の反りを抑制することができる。その結果、抜け止め部材４３０とスリーブ４０２との間のアキシャル方向遊び量のバラツキを抑制することができる。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４３】
（Ａ）
上記実施の形態では第１部材は略平板状をなす例を挙げたが、本願発明はこれに限定されるものではない。たとえば第１部材は深絞り形状であっても良い。
【００４４】
（Ｂ）
上記実施の形態は流体軸受用の円筒状部品に適用した例を用いたが、本願発明はこれに限定されるものではない。たとえば第1部材は四角形、台形、その他の多角形形状をなすものであっても良い。また軸受以外の部品に適用するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスピンドルモータの断面図
【図２】実施の形態１における流体軸受装置の断面図
【図３】（ａ）スリーブ下端コーナ部Ａのスリーブとスラストプレートの溶接前の断面図、（ｂ）溶融部が逆三角形で近似される場合における断面図
【図４】（ａ）溶融部が楕円弧で近似される場合において、楕円弧の長軸が溶融部の最奥部から照射源側に向かうにつれてスリーブより遠ざかるように傾斜するようにレーザ照射した時の溶融状態を示す断面図、（ｂ）溶融部が楕円弧で近似される場合において、楕円弧の長軸が溶融部の最奥部から照射源側に向かうにつれてスラストプレートより遠ざかるように傾斜するようにレーザ照射した時の溶融状態を示す断面図
【図５】溶融部が逆三角形で近似される場合において二等分線ＣＬがほぼ垂直である場合の断面図
【図６】スラストプレートとスラストフランジの曲げ剛性を説明する斜視図
【図７】レーザ照射位置を示す流体軸受装置の部分平面図
【図８】本発明の実施の形態２におけるスピンドルモータの断面図
【図９】スリーブ上端コーナ部Ｂのスリーブとスラストプレートの溶融部が逆三角形で近似される場合における断面図
【図１０】実施の形態３における流体軸受装置の断面図
【符号の説明】
【００４６】
１、２０１、４０１ シャフト
２、２０２、４０２ スリーブ
２ａ、２０２ａ、４０２ａ 軸受穴
２ｂ 大径孔部
３、２０３ スラストフランジ
４、２０４、４０４ スラストプレート
５ シール部材
６、２０６、４０６ 潤滑流体
７、２０７、４０７ 溶融部
１１ａ 外側接着剤溜まり部
１１ｂ 内側接着剤溜まり部
１３ 環状空洞部
１５ 深溝部
１８、２１８、４１８ ハブ
１９ マグネット
２０ コイル
２１、 ステータコア
３０、２３０ ベース
３１、２３１ 段受け部
４０ レーザ
４０ｃ 照射中心位置
２２４、２２５、４２４ ラジアル軸受
２２６、２２７、４２６ スラスト軸受
４２８ テーパシール部
４２９ 垂下円筒部
４３０ 抜け止め部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、
前記第１部材の外周部のほぼ全周にわたって嵌合すると共に前記第１部材の一方の平面部に当接して前記第１部材を保持する段受け部を有し、前記第１部材よりも曲げ剛性が高い第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材が嵌合する領域に設けられ、前記第１部材に対して前記段受け部とは反対側の領域からレーザを照射することで前記第１部材と前記第２部材とを溶融して形成され、その断面形状が逆三角形または楕円弧で近似される溶融部とを有し、
前記溶融部が前記逆三角形で近似される場合において、前記溶融部の最奥部の角部の二等分線は、前記溶融部の最奥部から前記レーザの照射源側に向かうにつれて前記第１部材より遠ざかるように傾斜し、
前記溶融部が前記楕円弧で近似される場合において、前記楕円弧の長軸は、前記溶融部の最奥部から前記レーザの前記照射源側に向かうにつれて前記第１部材より遠ざかるように傾斜している
溶接構造
【請求項２】
前記レーザの照射中心位置は前記第２部材の表面上である請求項１に記載の溶接構造
【請求項３】
前記第２部材は焼結金属製であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の溶接構造。
【請求項４】
前記第１部材はシャフト部材に対向配置された円形のスラストプレートであり、前記第２部材は前記シャフト部材を相対回転自在に保持し、実質的に円筒形状をなす軸受スリーブである請求項１乃至３のいずれかに記載の溶接構造を有した流体軸受装置。
【請求項５】
第１部材と、前記第１部材の外周部のほぼ全周にわたって嵌合すると共に前記第１部材の一方の平面部に当接して前記第１部材を保持する段受け部を有する第２部材とを、レーザを照射して溶接する溶接方法において、
前記レーザの光軸は、その照射中心が前記第２部材の表面上であると共に、溶融部の最奥部に向かうにつれて前記第１部材に近接するように前記レーザを傾斜して照射する溶接方法。
【請求項６】
前記第１部材はシャフト部材に対向配置された円形のスラストプレートであり、前記第２部材は前記シャフト部材を相対回転自在に保持し、実質的に円筒形状をなす軸受スリーブである請求項５に記載の溶接方法を用いた溶接構造を有した流体軸受装置。
【請求項７】
請求項４または６に記載の流体軸受装置を搭載したスピンドルモータ。
【請求項８】
請求項７に記載のスピンドルモータを搭載した情報装置。
【請求項１】
第１部材と、
前記第１部材の外周部のほぼ全周にわたって嵌合すると共に前記第１部材の一方の平面部に当接して前記第１部材を保持する段受け部を有し、前記第１部材よりも曲げ剛性が高い第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材が嵌合する領域に設けられ、前記第１部材に対して前記段受け部とは反対側の領域からレーザを照射することで前記第１部材と前記第２部材とを溶融して形成され、その断面形状が逆三角形または楕円弧で近似される溶融部とを有し、
前記溶融部が前記逆三角形で近似される場合において、前記溶融部の最奥部の角部の二等分線は、前記溶融部の最奥部から前記レーザの照射源側に向かうにつれて前記第１部材より遠ざかるように傾斜し、
前記溶融部が前記楕円弧で近似される場合において、前記楕円弧の長軸は、前記溶融部の最奥部から前記レーザの前記照射源側に向かうにつれて前記第１部材より遠ざかるように傾斜している
溶接構造
【請求項２】
前記レーザの照射中心位置は前記第２部材の表面上である請求項１に記載の溶接構造
【請求項３】
前記第２部材は焼結金属製であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の溶接構造。
【請求項４】
前記第１部材はシャフト部材に対向配置された円形のスラストプレートであり、前記第２部材は前記シャフト部材を相対回転自在に保持し、実質的に円筒形状をなす軸受スリーブである請求項１乃至３のいずれかに記載の溶接構造を有した流体軸受装置。
【請求項５】
第１部材と、前記第１部材の外周部のほぼ全周にわたって嵌合すると共に前記第１部材の一方の平面部に当接して前記第１部材を保持する段受け部を有する第２部材とを、レーザを照射して溶接する溶接方法において、
前記レーザの光軸は、その照射中心が前記第２部材の表面上であると共に、溶融部の最奥部に向かうにつれて前記第１部材に近接するように前記レーザを傾斜して照射する溶接方法。
【請求項６】
前記第１部材はシャフト部材に対向配置された円形のスラストプレートであり、前記第２部材は前記シャフト部材を相対回転自在に保持し、実質的に円筒形状をなす軸受スリーブである請求項５に記載の溶接方法を用いた溶接構造を有した流体軸受装置。
【請求項７】
請求項４または６に記載の流体軸受装置を搭載したスピンドルモータ。
【請求項８】
請求項７に記載のスピンドルモータを搭載した情報装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２１００３０（Ｐ２０１０−２１００３０Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５７７１２（Ｐ２００９−５７７１２）
【出願日】平成２１年３月１１日（２００９．３．１１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１１日（２００９．３．１１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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