磁気ディスク装置およびモータ構造
【課題】動圧による浮力のアンバランスの発生を防止することが可能な磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】本発明の磁気ディスク装置は、動圧軸受であって、固定されたスリーブの軸受部に挿通されたシャフトと、中心部を貫通するハブ貫通孔をシャフトに挿通させて当該シャフトに固定された、１または複数の記録媒体を保持するハブとからなる、シャフトおよびハブが一体となった軸回転構造の回転体を有する構造のモータと、中心部を貫通するトップクランプ貫通孔が形成され、ハブに保持された記録媒体をハブとともに挟持するトップクランプと、トップクランプ貫通孔およびハブ貫通孔を挿通させて、シャフトに形成されたねじ溝に螺合されるねじと、を備え、ハブのスラスト面は、回転中心軸から外周に向かうにつれて、回転中心軸に対して直交する面からねじ側へ離隔する傾斜が設けられる。
【解決手段】本発明の磁気ディスク装置は、動圧軸受であって、固定されたスリーブの軸受部に挿通されたシャフトと、中心部を貫通するハブ貫通孔をシャフトに挿通させて当該シャフトに固定された、１または複数の記録媒体を保持するハブとからなる、シャフトおよびハブが一体となった軸回転構造の回転体を有する構造のモータと、中心部を貫通するトップクランプ貫通孔が形成され、ハブに保持された記録媒体をハブとともに挟持するトップクランプと、トップクランプ貫通孔およびハブ貫通孔を挿通させて、シャフトに形成されたねじ溝に螺合されるねじと、を備え、ハブのスラスト面は、回転中心軸から外周に向かうにつれて、回転中心軸に対して直交する面からねじ側へ離隔する傾斜が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置およびモータ構造に関し、より詳細には、動圧力を利用して回転体を保持・浮上させている軸受構造にてシャフトにねじを取り付ける構造を有するモータを備える磁気ディスク装置およびモータ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
２．５インチ以下の小型の磁気ディスク装置の設計において、記録媒体であるディスクを固定するトップクランプは、ねじを回転体であるシャフトに螺合させることによって固定されるのが主流である。本明細書においては、「ねじ」はこのような役割を有する部材であるものとする。このような構造では、ねじとシャフトとの螺合による接触点を支点とし、トップクランプがディスクに接触する部分が力点としてトップクランプがディスクを押す方向への軸力が加わる。この際、ディスクは上述の軸力によりハブ側に押し付けられることによりハブの浮上に関する動圧面（以下、「スラスト面」とも記載する。）が軸力と同方向へ撓むことが確認されている。
【０００３】
動圧により浮力を生じさせる作用の一部をハブが担っているモータ構造では、スラスト面が軸力によって、トップクランプがディスクを押す方向と同じ方向に回転中心軸から外周に向かうにつれ大きく撓むような椀形状となる。これにより、内周部と外周部との動圧力のアンバランスが生じ、回転体の浮上開始の回転数が高くなるため、固定部との接触による信頼性悪化等の障害発生率が高くなる。（同一の動圧力であっても回転体の形状により浮上量は小さく見積もられてしまう。そのため、浮上開始にはより大きい動圧力を必要とするため、浮上開始回転数は高くなる。）
【０００４】
このような問題を解決するため、ハブのスラスト面に表面処理を施し摩耗を防止する等の対策が行われている（例えば、特許文献１）。例えば、ハブのスラスト面にモリブデンコーティングをすることで、浮上力の不安定で浮上開始する回転数が高くなっても動圧溝の摩耗や回転体と固定部との焼き付きの発生を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２６３３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、スラスト面に対して表面処理を施すには工数を必要とし、コストも上昇する。しかし、信頼性（特に高温でのスタート・ストップ試験）を維持するためには除外することが困難である。また、表面処理を施さずに固定部に銅系の焼結材を用いることで凝着、および摩耗性を改善することもなされているが、浮上回転数が高くなると信頼性の悪化を回避することは困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、動圧による浮力のアンバランスの発生を防止することが可能な、新規かつ改良された磁気ディスク装置およびこれに備えられるモータの構造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、本発明のある観点によれば、動圧軸受であって、固定されたスリーブの軸受部に挿通されたシャフトと、中心部を貫通するハブ貫通孔をシャフトに挿通させて当該シャフトに固定された、１または複数の記録媒体を保持するハブとからなる、シャフトおよびハブが一体となった軸回転構造の回転体を有する構造のモータと、中心部を貫通するトップクランプ貫通孔が形成され、ハブに保持された記録媒体をハブとともに挟持するトップクランプと、トップクランプ貫通孔およびハブ貫通孔を挿通させて、シャフトに形成されたねじ溝に螺合されるねじと、を備え、ハブのスラスト面は、回転中心軸から外周に向かうにつれて、回転中心軸に対して直交する面からねじ側へ離隔する傾斜が設けられることを特徴とする、磁気ディスク装置が提供される。
【０００９】
本発明によれば、ハブをクランプしたときに生じるハブの撓みを予め考慮して、ハブのスラスト面に、回転中心軸から外周に向かうにつれてねじ側へ離隔する傾斜を設ける。これにより、クランプ時にハブが撓んだ際、スラスト面とこれに対向する固定部との間隔が回転中心側や外周側を問わず略均等に保つことができ（すなわち浮上量を十分に確保することができ）、浮上回転速度が低減されるため、接触による障害発生に対する信頼性を高めることができる。なお、本発明において、ハブとシャフトとは別個の部品を固定して一体とされたものであってもよく、ハブとシャフトとが一体形成されたものであってもよい。
【００１０】
ここで、スラスト面の傾斜量は、ねじによりトップクランプおよびハブがシャフトにクランプされたときに予測されるハブの撓み量に基づいて決定してもよい。
【００１１】
あるいは、スラスト面の傾斜量は、ねじによりトップクランプおよびハブがシャフトにクランプされたときに、スラスト面が回転中心軸に対して直交する固定部の面と平行となるように決定してもよい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、動圧軸受であって、固定されたスリーブの軸受部に挿通されたシャフトと、中心部を貫通するハブ貫通孔をシャフトに挿通させて当該シャフトに固定された、１または複数の記録媒体を保持するハブとからなる、シャフトおよびハブが一体となった軸回転構造の回転体を有するモータ構造が提供される。かかるモータ構造では、中心部を貫通するトップクランプ貫通孔が形成され、ハブに保持された記録媒体をハブとともに挟持するトップクランプを、ねじをシャフトに形成されたねじ溝に螺合したときに、ハブのスラスト面は、回転中心軸から外周に向かうにつれて、回転中心軸に対して直交する面からねじ側へ離隔する傾斜が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明によれば、動圧による浮力のアンバランスの発生を防止することが可能な磁気ディスク装置およびこれに備えられるモータの構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置のモータ部分を示す部分断面図である。
【図２】ハブのスラスト面に撓みがある場合とない場合とで、同じ動圧力の際に浮上量が減少するメカニズムを示すモデル図である。
【図３】同実施形態に係る回転体の撓み量を背面側からみた斜視図で示すモデル図である。
【図４】同実施形態に係る回転体の撓み量を断面図で示すモデル図である。
【図５】同実施形態に係るハブを用いた場合の作用を説明するための説明図である。
【図６】従来のハブのクランプ前とクランプ後のスラスト面の撓みを示す説明図である。
【図７】図６に示す従来のハブのクランプ前とクランプ後のスラスト面の撓み量を示すグラフである。
【図８】同実施形態に係るハブのクランプ前とクランプ後のスラスト面の撓みを示す説明図である。
【図９】図８に示す同実施形態に係るハブのクランプ前とクランプ後のスラスト面の撓み量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
＜１．ディスク装置の概略＞
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置のモータ構造の概略構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る磁気ディスク装置のモータ部分を示す部分断面図である。
【００１７】
本実施形態に係る磁気ディスク装置は、記録媒体であるディスクに対して磁気記憶方式でデータを読み書きする装置である。磁気ディスク装置は、１つまたは複数のディスクと、当該ディスクを回転させる回転駆動部であるモータと、モータを支持するベースと、ディスクに対してデータを記録および／または再生するヘッドを回転移動させるアクチュエータとを備える。
【００１８】
本実施形態に係るモータ１００は、図１に示すように、流体を使用した動圧軸受を用いており、１つまたは複数のディスクを搭載可能なハブ１１０と、当該ハブ１１０の中心に設けられたシャフト１２０とからなる軸回転の回転体の構造を有する。なお、本実施形態において、ハブ１１０とシャフト１２０とは別個の部品を固定して一体とされたものであってもよく、ハブ１１０とシャフト１２０とが一体形成されたものであってもよい。
【００１９】
ハブ１１０は、ディスクを外周部で支持する部材であって、ハブ１１０の中心部に形成されたハブ貫通孔１１２にシャフト１２０を挿通させて、シャフト１２０の上端部側に設けられる。ハブ１１０はシャフト１２０に固定されており、一体となって回転する。
【００２０】
シャフト１２０は、ディスクの回転中心となる回転軸である。シャフト１２０は図１に示すように管状に形成されており、その内部にはねじ溝が形成されている。シャフト１２０の上端側（ハブ１１０が設けられている側）のねじ溝にはトップクランプ（図示せず。）によりディスクを保持するためのねじ（図示せず。）が螺合される。そして、回転体の抜けを防止するためのストッパー（図示せず）が、例えばシャフト１２０の下端側（ベース側）のねじ溝に固定される。このシャフト１２０の内部をねじ取付部１２２とも称する。シャフト１２０およびハブ１１０の一部と、ベースに固定されたスリーブ１３０との間には、オイル等の流体が満たされているため、固定部には軸受内の流体を封止するキャップ（図示せず。）が取り付けられる。
【００２１】
このようなモータ１００を備える磁気ディスク装置は、ディスク中心に形成された貫通孔をハブ１１０に挿通させてハブ１１０の外周部にディスクを載置した後、ハブ１１０に載置されたディスクを上方からトップクランプにより押圧してディスクを固定している。なお、複数のディスクを搭載する場合には、ディスク間のスペースを確保するためのスペーサ（図示せず。）をディスク間に挟むようにして各ディスクがハブ１１０に取り付けられる。トップクランプは、その外周部でディスクの内周部をハブ１１０側へ押圧する。トップクランプの中心部には、ねじを挿通させるためのトップクランプ貫通孔が形成されている。
【００２２】
ねじは、トップクランプ貫通孔を介して、シャフト１２０のねじ取付部１２２に螺合される。これにより、ねじのフランジ部でトップクランプのトップクランプ貫通孔周りの上面部分が押圧され、ディスクがハブ１１０およびトップクランプにより挟持される。
【００２３】
＜２．モータ構造＞
［２−１．モータ構造の概要］
動圧により浮力を生じさせる作用の一部をハブ１１０が担っている構造のモータ１００において、浮上力が不安定となる原因として、回転体・固定部の表面精度や動圧溝のアンバランスや、回転体・固定部の組み付け精度の他に、ハブ１１０がトップクランプから受ける押圧力によって撓むことも考えられる。トップクランプによってディスクを押圧する力がハブ１１０のフランジ面に掛かることにより、ハブ１１０のスラスト面１１４の外周側が固定部に向かって撓んでしまう。このため、回転体を撓みのない形状の回転体と同程度まで浮上させるためにはより大きな動圧力が必要となる。換言すると、回転体を浮上させるためには撓みのない形状の回転体と比べて浮上開始回転数が高くなってしまうということである。
【００２４】
図２に、ハブ１１０のスラスト面１１４に撓みがある場合とない場合とのモデルを示す。図２左に示すように、一定の動圧力で回転体が固定部に対して浮上している場合、回転体と固定部との対向する面が略平行であるため、これらの間隔は略均一（例えば約１０μｍ）となる。一方、図２右に示すように、図２左と同様に動圧力が掛かっている場合でも回転体を構成するハブ１１０が撓むと回転体と固定部との対向する面の平行性が失われ、対向する位置によってこれらの間隔が異なる。この場合、回転体の浮上量は回転体と固定部とが最も近接する部分、すなわち最もマージンの無い部分となるため、図２左に示したスラスト面に撓みがない場合と比較して浮上量が小さくなる。
【００２５】
一例として、トップクランプによりディスクを押圧するために、ねじをシャフト１２０に螺合したときの回転体の撓み量を図３および図４に示す。図３は、本実施形態に係る回転体の撓み量を背面側からみた斜視図で示すモデル図である。図４は、本実施形態に係る回転体の撓み量を断面図で示すモデル図である。図３および図４ではハブ１１０およびシャフト１２０を回転体として一体に示している。これらのモデル図では、回転体の変形量が大きいほど濃い色で示している。
【００２６】
図３および図４に示すように、回転軸の変形量は、シャフト１２０から外周側へ向かうにつれて大きくなり、図４に示すように、スラスト面１１４も下方（ｚ軸負方向側）へ撓んで傾斜してしまい浮上量が小さくなってしまうことがわかる。
【００２７】
ハブ１１０のスラスト面１１４が撓むと、回転体の浮上量は図２左に示したスラスト面に撓みがない場合と比較して浮上量が小さくなる。この際、シャフト１２０が外乱（ジャイロ衝撃）により傾くと、回転軸が傾くことにより回転体と固定部との間隔で最もマージンが少ない外周側にて接触し、凝着・摩耗による信頼性の悪化や接触時のスレ音による騒音を引き起こす要因となる。
【００２８】
そこで、本実施形態では、回転体を構成するハブ１１０のスラスト面１１４を、シャフト１２０にクランプスクリューで固定したときの撓みを考慮してスラスト面１１４に傾斜を設ける。これにより、クランプ後のスラスト面１１４の平面度を小さくすることができるので、浮上回転速度を低下させることができ、かつ安定した浮上を得ることができる。
【００２９】
［２−２．ハブの構成］
以下、図５〜図９に基づいて、本実施形態に係るハブ１１０の形状について説明する。なお、図５は、本実施形態に係るハブ１１０を用いた場合の作用を説明するための説明図である。図６は、従来のハブ１０のクランプ前（初期状態）とクランプ後のスラスト面１２の撓みを示す説明図である。図７は、従来のハブ１０のクランプ前とクランプ後のスラスト面１２の撓み量を示すグラフである。図８は、本実施形態に係るハブ１１０のクランプ前（初期状態）とクランプ後のスラスト面１１４の撓みを示す説明図である。図９は、本実施形態に係るハブ１１０のクランプ前とクランプ後のスラスト面１１４の撓み量を示すグラフである。
【００３０】
スラスト面１１４の傾斜量は、スラスト部分におけるハブ１１０の厚さやハブ１１０の全体的形状、軸力等によって変化するため、適宜調整される。具体的には、事前にクランプによるハブ１１０の撓み量を測定する実験を行うことでスラスト面１１４の傾斜量が決定される。このスラスト面１１４の傾斜量の調整は、図５に示す考え方に基づき行われる。図５左にシャフト１２０に固定する前の回転体（ハブ１１０）と固定部（スリーブ１３０）との関係を示し、図５右にシャフト１２０に固定した後の回転体と固定部との関係を示す。本実施形態に係るハブ１１０では、図５右に示すように、ハブ１１０をクランプしたときに、回転体のスラスト面１１４とこれに対向する固定部の面とが略平行となるように構成される。このため、図５に示すように、予め回転体のスラスト面１１４に傾斜が設けられる。
【００３１】
図３および図４を用いて説明したように、ハブ１１０はクランプされるとシャフト１２０から外周側へ向かうにつれてｚ軸負方向側に変形する。この特性を考慮して、本実施形態では、図５に示すように、クランプされていない初期状態において、ハブ１１０のスラスト面１１４を内周側よりも外周側が高くなるように形成する。このように予めスラスト面１１４の撓みを考慮することで、クランプした際に、ハブ１１０のスラスト面１１４はこれと対向する固定部の面と略平行となる。なお、動圧部におけるスラスト面１１４の傾きは、例えばスラスト面１１４に形成された溝の内周径と外周径とで表すものとする。
【００３２】
図６〜図９に基づき、従来のハブ１０と本実施形態に係るハブ１１０とについて、クランプ前後でのスラスト面の撓み量の違いをより詳細に説明する。まず、図６および図７に基づいて従来のハブ１０のスラスト面１２の撓み量を説明すると、図６上に示すように、従来のハブ１０のスラスト面１２は、シャフト１２０にクランプされる前の初期状態において回転中心軸Ｃに対して略直交するように形成されている。このハブ１０をシャフト１２０にクランプすると、ハブ１０が撓み、図６下に示すようにスラスト面１２は外周側に向かうにつれて初期状態よりｚ軸負方向側に下がっている。
【００３３】
図７に、図６に示したクランプ前後におけるスラスト面１２の撓み量を示す。図７では、ｘ軸方向が０の位置を回転中心軸Ｃとする。図７からもわかるように、回転中心軸Ｃから外周側に向かうにつれて、クランプ後はｚ軸方向の高さが低くなっている。このように、従来のハブ１０では、シャフト１２０にクランプすると浮上量が小さくなってしまう。
【００３４】
これに対して、本実施形態に係るハブ１１０のスラスト面１１４は、図８上に示すように、シャフト１２０にクランプされる前の初期状態において、外周側に向かうにつれて回転中心軸Ｃに対して略直交する位置より高くなるように（すなわち、ｚ軸正方向側にあるように）形成されている。このハブ１１０をシャフト１２０にクランプすると、ハブ１１０が撓み、図８下に示すようにスラスト面１１４は回転中心軸Ｃに対して略直交するようになる。
【００３５】
図９に、図８に示したクランプ前後におけるスラスト面１１４の撓み量を示す。図９でも図７と同様、ｘ軸方向が０の位置を回転中心軸Ｃとする。図９より、回転中心軸Ｃから外周側に向かうにつれてクランプ前はｚ軸方向の高さが低くなっているが、クランプ後は略同一の高さとなっていることがわかる。すなわち、本実施形態に係るハブ１１０は、シャフト１２０にクランプしても所定の浮上量を維持することができるので、浮上開始回転数を下げることができ、且つ安定した浮上を得ることができる。
【００３６】
なお、本実施形態に係るハブ１１０は、図８等に示したように初期状態においてスラスト面１１４が回転中心軸Ｃから外周側に向かうにつれてｚ軸方向の高さが直線的に高くなる傾斜面となるように形成されていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、スラスト面１１４の傾斜の形状は曲線的であってもよく、回転中心軸Ｃから外周側に向かうにつれてｚ軸方向の高さが高くなる形状であればよい。
【００３７】
以上、本実施形態に係るモータ１００の構造とこれを備える磁気ディスク装置について説明した。本実施形態に係るモータ１００では、クランプ時のハブ１１０の撓み量を考慮して、動圧部であるハブ１１０のスラスト面１１４に対して回転中心軸Ｃから外周側に向かうにつれて高くなる（固定部のスリーブ１３０から離隔する）ように傾斜を形成している。これにより、ハブ１１０をクランプしたときにスラスト面１１４が撓んでも、スラスト面１１４はこれと対向する固定部の面と略平行となり、必要な浮上量を確保することができる。したがって、安定した浮上を維持でき、かつ浮上回転数を低下させることもできるので、摩耗も低減することができる。また、スラスト面１１４に適切な傾斜を設けることで、クランプによってハブ１１０が変形しても、回転体と固定部との異常接触も防止することができ、回転体と固定部とのスレ音を抑制することもできる。
【００３８】
このようなハブ１１０を用いることで、ディスクを取り付けて磁気ディスク装置を構成したときに、動圧部とこれに対向するスラスト面１１４とが略平行となるため、ダンピング力が高まり、耐衝撃性が向上する。また、このとき動圧部とこれに対向するスラスト面１１４とが略平行となることで、浮上開始前や外部衝撃による接触時の接触が面接触となり、局部的な摩耗を防止することができる。これにより信頼性の向上が期待できる。さらに、動圧部とこれに対向するスラスト面１１４とが略平行となることで、回転体を周方向に略均一に浮上させることができるため、浮上量に対する動圧力を最小にすることができる。この際、浮上回転数が最小となり、低回転での軸受のスレ回りによる摩耗を抑制できる。
【００３９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４０】
１００ モータ
１１０ ハブ
１１２ ハブ貫通孔
１１４ スラスト面
１２０ シャフト
１２２ ねじ取付部
１３０ スリーブ
１４０ 固定部の構成部材
１５０ ベース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置およびモータ構造に関し、より詳細には、動圧力を利用して回転体を保持・浮上させている軸受構造にてシャフトにねじを取り付ける構造を有するモータを備える磁気ディスク装置およびモータ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
２．５インチ以下の小型の磁気ディスク装置の設計において、記録媒体であるディスクを固定するトップクランプは、ねじを回転体であるシャフトに螺合させることによって固定されるのが主流である。本明細書においては、「ねじ」はこのような役割を有する部材であるものとする。このような構造では、ねじとシャフトとの螺合による接触点を支点とし、トップクランプがディスクに接触する部分が力点としてトップクランプがディスクを押す方向への軸力が加わる。この際、ディスクは上述の軸力によりハブ側に押し付けられることによりハブの浮上に関する動圧面（以下、「スラスト面」とも記載する。）が軸力と同方向へ撓むことが確認されている。
【０００３】
動圧により浮力を生じさせる作用の一部をハブが担っているモータ構造では、スラスト面が軸力によって、トップクランプがディスクを押す方向と同じ方向に回転中心軸から外周に向かうにつれ大きく撓むような椀形状となる。これにより、内周部と外周部との動圧力のアンバランスが生じ、回転体の浮上開始の回転数が高くなるため、固定部との接触による信頼性悪化等の障害発生率が高くなる。（同一の動圧力であっても回転体の形状により浮上量は小さく見積もられてしまう。そのため、浮上開始にはより大きい動圧力を必要とするため、浮上開始回転数は高くなる。）
【０００４】
このような問題を解決するため、ハブのスラスト面に表面処理を施し摩耗を防止する等の対策が行われている（例えば、特許文献１）。例えば、ハブのスラスト面にモリブデンコーティングをすることで、浮上力の不安定で浮上開始する回転数が高くなっても動圧溝の摩耗や回転体と固定部との焼き付きの発生を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２６３３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、スラスト面に対して表面処理を施すには工数を必要とし、コストも上昇する。しかし、信頼性（特に高温でのスタート・ストップ試験）を維持するためには除外することが困難である。また、表面処理を施さずに固定部に銅系の焼結材を用いることで凝着、および摩耗性を改善することもなされているが、浮上回転数が高くなると信頼性の悪化を回避することは困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、動圧による浮力のアンバランスの発生を防止することが可能な、新規かつ改良された磁気ディスク装置およびこれに備えられるモータの構造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、本発明のある観点によれば、動圧軸受であって、固定されたスリーブの軸受部に挿通されたシャフトと、中心部を貫通するハブ貫通孔をシャフトに挿通させて当該シャフトに固定された、１または複数の記録媒体を保持するハブとからなる、シャフトおよびハブが一体となった軸回転構造の回転体を有する構造のモータと、中心部を貫通するトップクランプ貫通孔が形成され、ハブに保持された記録媒体をハブとともに挟持するトップクランプと、トップクランプ貫通孔およびハブ貫通孔を挿通させて、シャフトに形成されたねじ溝に螺合されるねじと、を備え、ハブのスラスト面は、回転中心軸から外周に向かうにつれて、回転中心軸に対して直交する面からねじ側へ離隔する傾斜が設けられることを特徴とする、磁気ディスク装置が提供される。
【０００９】
本発明によれば、ハブをクランプしたときに生じるハブの撓みを予め考慮して、ハブのスラスト面に、回転中心軸から外周に向かうにつれてねじ側へ離隔する傾斜を設ける。これにより、クランプ時にハブが撓んだ際、スラスト面とこれに対向する固定部との間隔が回転中心側や外周側を問わず略均等に保つことができ（すなわち浮上量を十分に確保することができ）、浮上回転速度が低減されるため、接触による障害発生に対する信頼性を高めることができる。なお、本発明において、ハブとシャフトとは別個の部品を固定して一体とされたものであってもよく、ハブとシャフトとが一体形成されたものであってもよい。
【００１０】
ここで、スラスト面の傾斜量は、ねじによりトップクランプおよびハブがシャフトにクランプされたときに予測されるハブの撓み量に基づいて決定してもよい。
【００１１】
あるいは、スラスト面の傾斜量は、ねじによりトップクランプおよびハブがシャフトにクランプされたときに、スラスト面が回転中心軸に対して直交する固定部の面と平行となるように決定してもよい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、動圧軸受であって、固定されたスリーブの軸受部に挿通されたシャフトと、中心部を貫通するハブ貫通孔をシャフトに挿通させて当該シャフトに固定された、１または複数の記録媒体を保持するハブとからなる、シャフトおよびハブが一体となった軸回転構造の回転体を有するモータ構造が提供される。かかるモータ構造では、中心部を貫通するトップクランプ貫通孔が形成され、ハブに保持された記録媒体をハブとともに挟持するトップクランプを、ねじをシャフトに形成されたねじ溝に螺合したときに、ハブのスラスト面は、回転中心軸から外周に向かうにつれて、回転中心軸に対して直交する面からねじ側へ離隔する傾斜が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明によれば、動圧による浮力のアンバランスの発生を防止することが可能な磁気ディスク装置およびこれに備えられるモータの構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置のモータ部分を示す部分断面図である。
【図２】ハブのスラスト面に撓みがある場合とない場合とで、同じ動圧力の際に浮上量が減少するメカニズムを示すモデル図である。
【図３】同実施形態に係る回転体の撓み量を背面側からみた斜視図で示すモデル図である。
【図４】同実施形態に係る回転体の撓み量を断面図で示すモデル図である。
【図５】同実施形態に係るハブを用いた場合の作用を説明するための説明図である。
【図６】従来のハブのクランプ前とクランプ後のスラスト面の撓みを示す説明図である。
【図７】図６に示す従来のハブのクランプ前とクランプ後のスラスト面の撓み量を示すグラフである。
【図８】同実施形態に係るハブのクランプ前とクランプ後のスラスト面の撓みを示す説明図である。
【図９】図８に示す同実施形態に係るハブのクランプ前とクランプ後のスラスト面の撓み量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
＜１．ディスク装置の概略＞
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置のモータ構造の概略構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る磁気ディスク装置のモータ部分を示す部分断面図である。
【００１７】
本実施形態に係る磁気ディスク装置は、記録媒体であるディスクに対して磁気記憶方式でデータを読み書きする装置である。磁気ディスク装置は、１つまたは複数のディスクと、当該ディスクを回転させる回転駆動部であるモータと、モータを支持するベースと、ディスクに対してデータを記録および／または再生するヘッドを回転移動させるアクチュエータとを備える。
【００１８】
本実施形態に係るモータ１００は、図１に示すように、流体を使用した動圧軸受を用いており、１つまたは複数のディスクを搭載可能なハブ１１０と、当該ハブ１１０の中心に設けられたシャフト１２０とからなる軸回転の回転体の構造を有する。なお、本実施形態において、ハブ１１０とシャフト１２０とは別個の部品を固定して一体とされたものであってもよく、ハブ１１０とシャフト１２０とが一体形成されたものであってもよい。
【００１９】
ハブ１１０は、ディスクを外周部で支持する部材であって、ハブ１１０の中心部に形成されたハブ貫通孔１１２にシャフト１２０を挿通させて、シャフト１２０の上端部側に設けられる。ハブ１１０はシャフト１２０に固定されており、一体となって回転する。
【００２０】
シャフト１２０は、ディスクの回転中心となる回転軸である。シャフト１２０は図１に示すように管状に形成されており、その内部にはねじ溝が形成されている。シャフト１２０の上端側（ハブ１１０が設けられている側）のねじ溝にはトップクランプ（図示せず。）によりディスクを保持するためのねじ（図示せず。）が螺合される。そして、回転体の抜けを防止するためのストッパー（図示せず）が、例えばシャフト１２０の下端側（ベース側）のねじ溝に固定される。このシャフト１２０の内部をねじ取付部１２２とも称する。シャフト１２０およびハブ１１０の一部と、ベースに固定されたスリーブ１３０との間には、オイル等の流体が満たされているため、固定部には軸受内の流体を封止するキャップ（図示せず。）が取り付けられる。
【００２１】
このようなモータ１００を備える磁気ディスク装置は、ディスク中心に形成された貫通孔をハブ１１０に挿通させてハブ１１０の外周部にディスクを載置した後、ハブ１１０に載置されたディスクを上方からトップクランプにより押圧してディスクを固定している。なお、複数のディスクを搭載する場合には、ディスク間のスペースを確保するためのスペーサ（図示せず。）をディスク間に挟むようにして各ディスクがハブ１１０に取り付けられる。トップクランプは、その外周部でディスクの内周部をハブ１１０側へ押圧する。トップクランプの中心部には、ねじを挿通させるためのトップクランプ貫通孔が形成されている。
【００２２】
ねじは、トップクランプ貫通孔を介して、シャフト１２０のねじ取付部１２２に螺合される。これにより、ねじのフランジ部でトップクランプのトップクランプ貫通孔周りの上面部分が押圧され、ディスクがハブ１１０およびトップクランプにより挟持される。
【００２３】
＜２．モータ構造＞
［２−１．モータ構造の概要］
動圧により浮力を生じさせる作用の一部をハブ１１０が担っている構造のモータ１００において、浮上力が不安定となる原因として、回転体・固定部の表面精度や動圧溝のアンバランスや、回転体・固定部の組み付け精度の他に、ハブ１１０がトップクランプから受ける押圧力によって撓むことも考えられる。トップクランプによってディスクを押圧する力がハブ１１０のフランジ面に掛かることにより、ハブ１１０のスラスト面１１４の外周側が固定部に向かって撓んでしまう。このため、回転体を撓みのない形状の回転体と同程度まで浮上させるためにはより大きな動圧力が必要となる。換言すると、回転体を浮上させるためには撓みのない形状の回転体と比べて浮上開始回転数が高くなってしまうということである。
【００２４】
図２に、ハブ１１０のスラスト面１１４に撓みがある場合とない場合とのモデルを示す。図２左に示すように、一定の動圧力で回転体が固定部に対して浮上している場合、回転体と固定部との対向する面が略平行であるため、これらの間隔は略均一（例えば約１０μｍ）となる。一方、図２右に示すように、図２左と同様に動圧力が掛かっている場合でも回転体を構成するハブ１１０が撓むと回転体と固定部との対向する面の平行性が失われ、対向する位置によってこれらの間隔が異なる。この場合、回転体の浮上量は回転体と固定部とが最も近接する部分、すなわち最もマージンの無い部分となるため、図２左に示したスラスト面に撓みがない場合と比較して浮上量が小さくなる。
【００２５】
一例として、トップクランプによりディスクを押圧するために、ねじをシャフト１２０に螺合したときの回転体の撓み量を図３および図４に示す。図３は、本実施形態に係る回転体の撓み量を背面側からみた斜視図で示すモデル図である。図４は、本実施形態に係る回転体の撓み量を断面図で示すモデル図である。図３および図４ではハブ１１０およびシャフト１２０を回転体として一体に示している。これらのモデル図では、回転体の変形量が大きいほど濃い色で示している。
【００２６】
図３および図４に示すように、回転軸の変形量は、シャフト１２０から外周側へ向かうにつれて大きくなり、図４に示すように、スラスト面１１４も下方（ｚ軸負方向側）へ撓んで傾斜してしまい浮上量が小さくなってしまうことがわかる。
【００２７】
ハブ１１０のスラスト面１１４が撓むと、回転体の浮上量は図２左に示したスラスト面に撓みがない場合と比較して浮上量が小さくなる。この際、シャフト１２０が外乱（ジャイロ衝撃）により傾くと、回転軸が傾くことにより回転体と固定部との間隔で最もマージンが少ない外周側にて接触し、凝着・摩耗による信頼性の悪化や接触時のスレ音による騒音を引き起こす要因となる。
【００２８】
そこで、本実施形態では、回転体を構成するハブ１１０のスラスト面１１４を、シャフト１２０にクランプスクリューで固定したときの撓みを考慮してスラスト面１１４に傾斜を設ける。これにより、クランプ後のスラスト面１１４の平面度を小さくすることができるので、浮上回転速度を低下させることができ、かつ安定した浮上を得ることができる。
【００２９】
［２−２．ハブの構成］
以下、図５〜図９に基づいて、本実施形態に係るハブ１１０の形状について説明する。なお、図５は、本実施形態に係るハブ１１０を用いた場合の作用を説明するための説明図である。図６は、従来のハブ１０のクランプ前（初期状態）とクランプ後のスラスト面１２の撓みを示す説明図である。図７は、従来のハブ１０のクランプ前とクランプ後のスラスト面１２の撓み量を示すグラフである。図８は、本実施形態に係るハブ１１０のクランプ前（初期状態）とクランプ後のスラスト面１１４の撓みを示す説明図である。図９は、本実施形態に係るハブ１１０のクランプ前とクランプ後のスラスト面１１４の撓み量を示すグラフである。
【００３０】
スラスト面１１４の傾斜量は、スラスト部分におけるハブ１１０の厚さやハブ１１０の全体的形状、軸力等によって変化するため、適宜調整される。具体的には、事前にクランプによるハブ１１０の撓み量を測定する実験を行うことでスラスト面１１４の傾斜量が決定される。このスラスト面１１４の傾斜量の調整は、図５に示す考え方に基づき行われる。図５左にシャフト１２０に固定する前の回転体（ハブ１１０）と固定部（スリーブ１３０）との関係を示し、図５右にシャフト１２０に固定した後の回転体と固定部との関係を示す。本実施形態に係るハブ１１０では、図５右に示すように、ハブ１１０をクランプしたときに、回転体のスラスト面１１４とこれに対向する固定部の面とが略平行となるように構成される。このため、図５に示すように、予め回転体のスラスト面１１４に傾斜が設けられる。
【００３１】
図３および図４を用いて説明したように、ハブ１１０はクランプされるとシャフト１２０から外周側へ向かうにつれてｚ軸負方向側に変形する。この特性を考慮して、本実施形態では、図５に示すように、クランプされていない初期状態において、ハブ１１０のスラスト面１１４を内周側よりも外周側が高くなるように形成する。このように予めスラスト面１１４の撓みを考慮することで、クランプした際に、ハブ１１０のスラスト面１１４はこれと対向する固定部の面と略平行となる。なお、動圧部におけるスラスト面１１４の傾きは、例えばスラスト面１１４に形成された溝の内周径と外周径とで表すものとする。
【００３２】
図６〜図９に基づき、従来のハブ１０と本実施形態に係るハブ１１０とについて、クランプ前後でのスラスト面の撓み量の違いをより詳細に説明する。まず、図６および図７に基づいて従来のハブ１０のスラスト面１２の撓み量を説明すると、図６上に示すように、従来のハブ１０のスラスト面１２は、シャフト１２０にクランプされる前の初期状態において回転中心軸Ｃに対して略直交するように形成されている。このハブ１０をシャフト１２０にクランプすると、ハブ１０が撓み、図６下に示すようにスラスト面１２は外周側に向かうにつれて初期状態よりｚ軸負方向側に下がっている。
【００３３】
図７に、図６に示したクランプ前後におけるスラスト面１２の撓み量を示す。図７では、ｘ軸方向が０の位置を回転中心軸Ｃとする。図７からもわかるように、回転中心軸Ｃから外周側に向かうにつれて、クランプ後はｚ軸方向の高さが低くなっている。このように、従来のハブ１０では、シャフト１２０にクランプすると浮上量が小さくなってしまう。
【００３４】
これに対して、本実施形態に係るハブ１１０のスラスト面１１４は、図８上に示すように、シャフト１２０にクランプされる前の初期状態において、外周側に向かうにつれて回転中心軸Ｃに対して略直交する位置より高くなるように（すなわち、ｚ軸正方向側にあるように）形成されている。このハブ１１０をシャフト１２０にクランプすると、ハブ１１０が撓み、図８下に示すようにスラスト面１１４は回転中心軸Ｃに対して略直交するようになる。
【００３５】
図９に、図８に示したクランプ前後におけるスラスト面１１４の撓み量を示す。図９でも図７と同様、ｘ軸方向が０の位置を回転中心軸Ｃとする。図９より、回転中心軸Ｃから外周側に向かうにつれてクランプ前はｚ軸方向の高さが低くなっているが、クランプ後は略同一の高さとなっていることがわかる。すなわち、本実施形態に係るハブ１１０は、シャフト１２０にクランプしても所定の浮上量を維持することができるので、浮上開始回転数を下げることができ、且つ安定した浮上を得ることができる。
【００３６】
なお、本実施形態に係るハブ１１０は、図８等に示したように初期状態においてスラスト面１１４が回転中心軸Ｃから外周側に向かうにつれてｚ軸方向の高さが直線的に高くなる傾斜面となるように形成されていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、スラスト面１１４の傾斜の形状は曲線的であってもよく、回転中心軸Ｃから外周側に向かうにつれてｚ軸方向の高さが高くなる形状であればよい。
【００３７】
以上、本実施形態に係るモータ１００の構造とこれを備える磁気ディスク装置について説明した。本実施形態に係るモータ１００では、クランプ時のハブ１１０の撓み量を考慮して、動圧部であるハブ１１０のスラスト面１１４に対して回転中心軸Ｃから外周側に向かうにつれて高くなる（固定部のスリーブ１３０から離隔する）ように傾斜を形成している。これにより、ハブ１１０をクランプしたときにスラスト面１１４が撓んでも、スラスト面１１４はこれと対向する固定部の面と略平行となり、必要な浮上量を確保することができる。したがって、安定した浮上を維持でき、かつ浮上回転数を低下させることもできるので、摩耗も低減することができる。また、スラスト面１１４に適切な傾斜を設けることで、クランプによってハブ１１０が変形しても、回転体と固定部との異常接触も防止することができ、回転体と固定部とのスレ音を抑制することもできる。
【００３８】
このようなハブ１１０を用いることで、ディスクを取り付けて磁気ディスク装置を構成したときに、動圧部とこれに対向するスラスト面１１４とが略平行となるため、ダンピング力が高まり、耐衝撃性が向上する。また、このとき動圧部とこれに対向するスラスト面１１４とが略平行となることで、浮上開始前や外部衝撃による接触時の接触が面接触となり、局部的な摩耗を防止することができる。これにより信頼性の向上が期待できる。さらに、動圧部とこれに対向するスラスト面１１４とが略平行となることで、回転体を周方向に略均一に浮上させることができるため、浮上量に対する動圧力を最小にすることができる。この際、浮上回転数が最小となり、低回転での軸受のスレ回りによる摩耗を抑制できる。
【００３９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４０】
１００ モータ
１１０ ハブ
１１２ ハブ貫通孔
１１４ スラスト面
１２０ シャフト
１２２ ねじ取付部
１３０ スリーブ
１４０ 固定部の構成部材
１５０ ベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動圧軸受であって、固定されたスリーブの軸受部に挿通されたシャフトと、中心部を貫通するハブ貫通孔を前記シャフトに挿通させて当該シャフトに固定された、１または複数の記録媒体を保持するハブとからなる、前記シャフトおよび前記ハブが一体となった軸回転構造の回転体を有する構造のモータと、
中心部を貫通するトップ貫通孔が形成され、前記ハブに保持された前記記録媒体を前記ハブとともに挟持するトップクランプと、
前記トップクランプ貫通孔および前記ハブ貫通孔を挿通させて、前記シャフトに形成されたねじ溝に螺合されるねじと、
を備え、
前記ハブのスラスト面は、回転中心軸から外周に向かうにつれて、前記回転中心軸に対して直交する面から前記ねじ側へ離隔する傾斜が設けられることを特徴とする、磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記スラスト面の傾斜量は、前記ねじにより前記トップクランプおよび前記ハブが前記シャフトにクランプされたときに予測される前記ハブの撓み量に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１に記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】
前記スラスト面の傾斜量は、前記ねじにより前記トップクランプおよび前記ハブが前記シャフトにクランプされたときに、前記スラスト面が前記回転中心軸に対して直交する固定部の面と平行となるように決定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】
動圧軸受であって、固定されたスリーブの軸受部に挿通されたシャフトと、中心部を貫通するハブ貫通孔を前記シャフトに挿通させて当該シャフトに固定された、１または複数の記録媒体を保持するハブとからなる、前記シャフトおよび前記ハブが一体となった軸回転構造の回転体を有するモータ構造であって、
中心部を貫通するトップクランプ貫通孔が形成され、前記ハブに保持された前記記録媒体を前記ハブとともに挟持するトップクランプを、ねじを前記シャフトに形成されたねじ溝に螺合したときに、
前記ハブのスラスト面は、回転中心軸から外周に向かうにつれて、前記回転中心軸に対して直交する面から前記ねじ側へ離隔する傾斜が設けられることを特徴とする、モータ構造。
【請求項１】
動圧軸受であって、固定されたスリーブの軸受部に挿通されたシャフトと、中心部を貫通するハブ貫通孔を前記シャフトに挿通させて当該シャフトに固定された、１または複数の記録媒体を保持するハブとからなる、前記シャフトおよび前記ハブが一体となった軸回転構造の回転体を有する構造のモータと、
中心部を貫通するトップ貫通孔が形成され、前記ハブに保持された前記記録媒体を前記ハブとともに挟持するトップクランプと、
前記トップクランプ貫通孔および前記ハブ貫通孔を挿通させて、前記シャフトに形成されたねじ溝に螺合されるねじと、
を備え、
前記ハブのスラスト面は、回転中心軸から外周に向かうにつれて、前記回転中心軸に対して直交する面から前記ねじ側へ離隔する傾斜が設けられることを特徴とする、磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記スラスト面の傾斜量は、前記ねじにより前記トップクランプおよび前記ハブが前記シャフトにクランプされたときに予測される前記ハブの撓み量に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１に記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】
前記スラスト面の傾斜量は、前記ねじにより前記トップクランプおよび前記ハブが前記シャフトにクランプされたときに、前記スラスト面が前記回転中心軸に対して直交する固定部の面と平行となるように決定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】
動圧軸受であって、固定されたスリーブの軸受部に挿通されたシャフトと、中心部を貫通するハブ貫通孔を前記シャフトに挿通させて当該シャフトに固定された、１または複数の記録媒体を保持するハブとからなる、前記シャフトおよび前記ハブが一体となった軸回転構造の回転体を有するモータ構造であって、
中心部を貫通するトップクランプ貫通孔が形成され、前記ハブに保持された前記記録媒体を前記ハブとともに挟持するトップクランプを、ねじを前記シャフトに形成されたねじ溝に螺合したときに、
前記ハブのスラスト面は、回転中心軸から外周に向かうにつれて、前記回転中心軸に対して直交する面から前記ねじ側へ離隔する傾斜が設けられることを特徴とする、モータ構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図７】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図７】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１０１７３２（Ｐ２０１３−１０１７３２Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４６０８（Ｐ２０１１−２４４６０８）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
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