磁気ディスク装置およびモータ構造
【課題】クランプ時のシャフトの変形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締結されるねじと、を備え、シャフトおよびねじの動圧力発生部分の位置する部分は、ねじをシャフトのねじ溝に螺合させたときにシャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成される。
【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締結されるねじと、を備え、シャフトおよびねじの動圧力発生部分の位置する部分は、ねじをシャフトのねじ溝に螺合させたときにシャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成される。
【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、動圧を用いた軸受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】
軸受部が動圧軸受により構成され、シャフトにねじ（本明細書においては、「ねじ」はシャフトに取り付ける役割を有する部材であるとする。）を取り付ける構造のモータを備える２．５インチ以下の磁気ディスク装置の設計において、磁気ディスク装置に要求される性能を維持するために、部材の精度や工程の管理は重要である。しかしながら、シャフトのねじ溝（めねじ）とねじの製造誤差のため、シャフトとねじとの固定部分を把握することは困難である。また、動圧付近にてシャフトとねじとが固定されている磁気ディスク装置では、ねじ取付による動圧部付近のシャフトの、軸に対して垂直な方向への膨れ、及び歪みにより、動圧力に影響のある回転側と固定側との距離が周上にて均一でなくなることがある。これにより引き起こされる動圧のアンバランスによって回転精度が悪化したり、最悪の場合、モータの回転側と固定側とが接触する可能性もあるため、部材の精度や工程の管理を厳しくせざるを得ない状況である。
【０００３】
このような問題に対し、例えば特許文献１には、ねじによるシャフト変形量を見越してスリーブの内径を広げる、あるいはシャフト外径形状を狭める構造を有する動圧流体軸受装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８３７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来、シャフトのねじ溝とねじとを締結する際に最終的にシャフトに対して螺合による力のかかる部分は、シャフトおよびねじの各ねじ山形状の製造誤差によって大きくばらつくものである。すなわち、シャフトの動圧が発生する箇所に対する変形量はねじの螺合箇所により個体差があるため、上記特許文献１のように一様に変形があると見越してスリーブ内径形状あるいはシャフト外径形状を調整すると反って動圧力の個体差が大きくなり、特に剛性が弱くなってしまうような場合はモータの特性として好ましくない。また、ねじによる変形の仕方は一様ではなく、真円度が悪化するような高次の変形もあるため、シャフト変形量を正確に見越すことは困難である。
【０００６】
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、シャフトにねじを取り付ける際のシャフトの変形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モータ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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締結されるねじと、を備え、シャフトおよびねじの動圧力発生部分の位置する部分は、ねじをシャフトのねじ溝にて螺合させたときにシャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成されることを特徴とする、磁気ディスク装置が提供される。
【０００８】
本発明によれば、ねじをシャフトのねじ溝にて螺合させたときにシャフトの径方向への歪みによる膨れ（膨張）が許容値以下となるように、シャフトおよびねじの動圧力発生部分に位置する部分を螺合による膨張や歪みの発生が抑えられる形状に形成する。これにより、ねじに起因するシャフトの動圧力発生部分における膨張や歪みの発生を防止することができる。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。
【０００９】
ここで、許容値はゼロとすることができる。
【００１０】
また、動圧力発生部分において、シャフトとねじとは非接触に設けてもよい。
【００１１】
さらに、動圧力発生部分において、ねじはシャフトに対して螺合時の応力によるラジアル方向の力、もしくは直接的なラジアル方向の圧力がかかるような接触を加えないように設けてもよい。
【００１２】
また、動圧力発生部分において、ねじと対向する部分のシャフトの内周を平滑面にしてもよい。
【００１３】
さらに、動圧力発生部分において、シャフトと対向する部分のねじの外周を平滑面にしてもよい。
【００１４】
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、シャフトの動圧力発生部分の位置する部分は、ねじをシャフトのねじ溝にて螺合させたときにシャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成されることを特徴とする。
【００１５】
シャフトのねじ溝のうち、ねじが締結される側と反対側にはストッパーが締結されており、シャフトの動圧力発生部分の位置する部分は、ストッパーをシャフトのねじ溝にて締結させたときにシャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、シャフトにねじを取り付ける際のシャフトの変形を防止することが可能な磁気ディスク装置およびモータ構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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断面図である。
【図２】従来のシャフトの構成と同実施形態に係るシャフトの構成を示す説明図である。
【図３】従来のシャフトにおいて、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周にねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を示す説明図である。
【図４】従来のシャフトにおいて、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周面の１点でねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を示す説明図である。
【図５】同実施形態に係るシャフトにおいて、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周にねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を示す説明図である。
【図６】従来のシャフトにおいて、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周にねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を側面および平面から示す説明図である。
【図７】従来のシャフトにおいて、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周面の対向する２点でねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を側面および平面から示す説明図である。
【図８】同実施形態に係るシャフトにおいて、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周にねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を側面および平面から示す説明図である。
【図９】同実施形態に係るシャフトにおいて、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周面の対向する２点でねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を側面および平面から示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
＜１．磁気ディスク装置のモータ構造＞
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るディスク装置である磁気ディスク装置のモータ構造について説明する。なお、図１は、実施形態に係る磁気ディスク装置のモータ部分を示す断面図である。
【００２０】
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。
【００２１】
まず、本実施形態に係るモータ１００の一例として、図１に示すような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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、動圧発生部分を除いて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）に形成されたねじ溝にはトップクランプ１４０によりディスクを保持するためのねじ１５０が螺合されている。一方、シャフト１２０の下端側（ベース側）に形成されたねじ溝には抜けを防止するためのストッパー１６０が螺合されている。なお、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、ストッパー１６０の下側にあたる固定側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。
【００２４】
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１４０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１４０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１４０の中心部には、ねじ１５０を挿通させるためのトップクランプ貫通孔１４２が形成されている。
【００２５】
ねじ１５０は、トップクランプ貫通孔１４２、ハブ貫通孔１１２を介して、シャフト１２０の回転中心に形成されたねじ溝に螺合される。これにより、ねじ１５０のフランジ部でトップクランプ１４０のトップクランプ貫通孔１４２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１４０により挟持される。
【００２６】
＜２．シャフトの変形防止＞
本実施形態に係る磁気ディスク装置のモータ１００は、シャフト１２０にねじ１５０を螺合する際に、シャフト１２０が動圧力の発生箇所にて変形するのを防止するように構成されている。すなわち、本実施形態に係るモータ１００では、動圧力が発生する部分（動圧力発生部分）においてシャフト１２０の外径部が局所的に許容値を超えて膨らむ方向に変形するのを防止するように構成される。
【００２７】
ここで、動圧軸受について説明すると、使用される流体としては一般的にオイルが用いられており、オイルは図１中の矢印で示すように、シャフト１２０とスリーブ１３０との間を下方（ｚ軸負方向側）に流れて、ストッパー１６０とスリーブ１３０との間を外周方向に向かって流れる。その後、オイルはスリーブ１３０に少なくとも１つ以上形成された循環孔を通過してハブ１１０のスラスト面へ流れ、再びシャフト１２０とスリーブ１３０との間に流れ込む。このような循環機構により、オイル内に負圧（大気圧より低い圧力となる部分）を作り出すことなく動圧力を加えることができる。
【００２８】
仮に、ねじ１５０を締結した際にシャフト１２０の外径が膨張したり変形したりすると、上述したオイルの循環機構におけるオイルの通路が狭まってしまい、オイルの循環を妨げることになる。例えば、シャフト１２０が周方向において均等に膨張する場合（例えば後述する図３等。）、シャフト１２０とスリーブ１３０との間が狭くなることで動圧力は高まるが、オイルの流れが悪くなり、予期しない箇所に負圧が生じたり、スラスト部のオイルの流れが悪化して浮上量も低下したりする傾向がある。
【００２９】
また、例えばシャフト１２０が変形する場合には、シャフト１２０の周方向においてシャフト１２０とスリーブ１３０との間が狭い箇所と広い箇所とが生じる。この際、動圧力が強い箇所と弱い箇所都が１周の間に数回繰り返して発生するため、オイルに振動が発生する。この振動が回転精度を悪化させ、磁気ディスク装置全体としての性能悪化、ひいては生産性・歩留まりを落とすことにつながる。そこで、本実施形態に係る磁気ディスク装置のモータ１００は、シャフト１２０にねじ１５０を螺合する際に、シャフト１２０が許容値を超えて変形するのを防止するように構成されている。
【００３０】
具体的には、動圧力発生部分に対応するシャフト１２０とねじ１５０とが接触しないようにすることや、動圧力発生部分でシャフト１２０とねじ１５０とが接触したとしても当該部分でねじ１５０がねじとしての機能である固定力を発生させず、シャフト１２０の軸に対して垂直な方向へ当該シャフト１２０を押圧する力を発生させないようにすることが考えられる。このように、ねじ１５０が螺合により主たる応力を発生させている箇所が、動圧力発生部分ではなく、シャフト１２０がハブ１１０と締結されている箇所となるように、シャフト１２０またはねじ１５０の形状を工夫する。なお、シャフト１２０が径方向に膨張する方向への変形量の許容値は例えばゼロとすることができる。
【００３１】
［動圧力発生部分でのシャフトとねじ非接触構造］
まず、図２〜図９に基づいて、シャフト１２０の変形防止のために動圧力発生部分に対応するシャフト１２０の内周面とねじ１５０とが接触しないように構成されたモータ構造について説明する。
【００３２】
図２は、従来のシャフト１０の構成と本実施形態に係るシャフト１２０の構成を示す説明図である。本実施形態に係るモータは、例えば図２に示すように、従来シャフト１０の内周面全体に設けられていたねじ溝１２のうち動圧力発生部分のねじ溝を除去して平滑面１２４とし、動圧力発生部分に対応するシャフト１２０とねじ１５０とが接触しないようにする。すなわち、図２右に示すように、シャフト１２０の内部は、ねじ１５０のねじ部の上端側が螺合する第１のねじ溝１２２ａと、ねじ１５０のねじ部の下端側が対向する平滑面１２４と、当該平滑面１２４に関して第１のねじ溝１２２ａと反対側に位置する第２のねじ溝１２２ｂとからなる。平滑面１２４は、ねじ溝を除去することで、その内径がねじ溝の形成された部分より大きくなり、ねじ１５０が接触しないようになる。
【００３３】
図２に示した従来のシャフト１０と本実施形態に係るシャフト１２０とについて、ねじ１５０を螺合させたときの各シャフト１０、１２０の変形の程度を検証した。検証結果を以下、図３〜図９に基づき説明する。
【００３４】
（検証１）
まず、図３〜図５に基づき、従来のシャフト１０および本実施形態に係るシャフト１２０に関し、シャフトに圧力を加えたときのシャフトの変形について説明する。図３は、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示す説明図である。図４は、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周面の１点でねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示す説明図である。図５は、本実施形態に係るシャフト１２０において、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示す説明図である。なお、図３〜図５のシャフトの変形量を示す図では、ハッチングが淡い程シャフトの変形量が小さく、ハッチングが濃い程シャフトの変形量が大きいことを表している。
【００３５】
まず、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた場合についてみる。図３左に示すように、圧力が加えられている圧力部分Ｐは動圧力がかかっている動圧力発生部分の中央近辺である。この場合、図３右に示すように圧力部分Ｐ近辺ではシャフト１０の径が縮小している。その一方で、ねじ１５０が螺合している大径部分１０ｂの圧力部分Ｐより上方の径が、圧力部分Ｐで径が縮小した分膨張している。このように、従来のシャフト１０では、圧力部分Ｐに全面的に力を加えると大径部分１０ｂにおいて膨張してしまう部分が生じてしまう。
【００３６】
次いで、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周面の１点でねじ１５０による上向きの力を加えた場合についてみる。図４左に示すように、図３と同様、動圧力がかかっている動圧力発生部分近辺で圧力が圧力点Ｐで加えられている。この場合、図４右の通り圧力点Ｐでは局所的にシャフト１０の径が内側に押しこまれる方向への応力により変形し、さらに圧力点Ｐを中心としてシャフト１０の真円度や円筒度が悪化する。このように、従来のシャフト１０では、動圧力発生部分近辺の圧力点Ｐで力を加えると、シャフト１０が変形する部分が生じてしまう。
【００３７】
これに対して、本実施形態に係るシャフト１２０において、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた場合についてみると、図５左に示すように、圧力が加えられている圧力部分Ｐは第１のねじ溝１２２ａのうち平滑部１２４との隣接部分である。シャフト１２０は、動圧力に対向する部分にねじ溝が形成されていない平滑部１２４が位置するため、シャフト１２０にねじ１５０は接触しない。これにより、ねじ１５０をシャフト１２０に螺合したときにねじ１５０によって動圧力発生部分に位置するシャフト大径部分１０ｂへかかる応力が従来と比較して大幅に軽減でき、シャフト１２０が膨張する方向の変形を防止することができる。
【００３８】
例えば、図５右に示すように、圧力部分Ｐにおいてシャフト１２０の径が縮小しているが、図３等に示した従来のシャフト１０の変形量と比較して僅かな量であり、シャフト１２０の変形を効果的に防止できていることがわかる。
【００３９】
（検証２）
次に、図６〜図９に基づき、従来のシャフト１０および本実施形態に係るシャフト１２０に関し、シャフトに圧力を加えたときのシャフトの変形について説明する。検証２においても検証１と同様にシャフトにねじ１５０を螺合したときのシャフトの変形量を検証する。図６〜図９では、シャフトの変形を側面および平面から示している。具体的には、図６は、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示し、図７は、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周面の対向する２点でねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示している。図８は、本実施形態に係るシャフト１２０において、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示し、図９は、本実施形態に係るシャフト１２０において、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周面の対向する２点でねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示している。
【００４０】
まず、図６についてみると、図６は、検証１の図３と同様に、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた場合を示している。図６下に示すように、動圧力がかかっている動圧力発生部分近辺の圧力部分Ｐに圧力が加えられている。このとき圧力部分Ｐには周状に均一にねじ１５０が螺合されている。これにより、シャフト１０には図６上に示すように外周方向に押圧される応力が働き、圧力部分Ｐ近辺でシャフト１０の径が縮小するとともに、大径部分１０ｂの圧力部分Ｐよりも上方の径が膨張する。このように、従来のシャフト１０では、圧力部分Ｐに全面的に力を加えると膨張してしまう部分が生じてしまう。
【００４１】
次に、図７に、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周面の対向する２点でねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示している。図７のシャフト１０では、シャフト外周段差部、すなわち小径部分１０ａと大径部分１０ｂとの連結部分において、約１８０°の間隔を有して配置された位置でねじ１５０との螺合が行われている。したがって、シャフト１０とねじ１５０との螺合位置である圧力部分Ｐにてシャフト１０にねじ１５０による上向きの力が加わる。
【００４２】
この力によって、図７下の側面図に示すように、圧力部分Ｐでシャフト１０の径が縮小し、圧力部分Ｐの上方（ｚ軸正方向側）のシャフト１０の径が膨張する。図７の場合、図６のように周方向に均一にシャフト１０の径が膨張するのではなく、軸方向において圧力位置Ｐと同一の位置にある部分で特に膨張しており、シャフト１０はより大きく変形している。
【００４３】
一方、本実施形態に係るシャフト１２０についてみると、まず図８に示すように、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた場合では、動圧発生部分よりも上方（この場合は、ワーストケースとしてハブ締結部に対抗する箇所での最も下方を圧力部分Ｐとした。）の圧力部分Ｐに圧力が加えられている。このとき圧力部分Ｐには周状に均一にねじ１５０が螺合されている。この場合は、図８に示すように、シャフト大径部分１０ｂの上方寄りの箇所にて内周方向に押圧される力が働き、大径部分１０ｂの上方寄りの箇所にて径が非常に軽微であるが縮小する。
【００４４】
また、図９に示すように、本実施形態に係るシャフト１２０において、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周面の対向する２点でねじ１５０による上向きの力を加えた場合をみると、シャフト外周段差部、すなわち小径部分１２０ａと大径部分１２０ｂとの連結部分において、約１８０°の間隔を有して配置された位置でねじ１５０との螺合が行われている。したがって、シャフト１２０とねじ１５０との螺合位置である圧力部分Ｐにてシャフト１２０にねじ１５０による上向きの力が加わる。
【００４５】
しかしながら、圧力部分Ｐより下方（ｚ軸負方向側）ではシャフト１２０の内周面は平滑面１２４となっているため、シャフト１２０とねじ１５０とは接触しない。このため、シャフト１２０は、その歪みは大きくなるが、図８と同様にシャフト大径部分１０ｂの上方寄りの箇所にて内周方向に押圧される力が働き、圧力部分Ｐでシャフト１０の径が縮小する。
【００４６】
このように、シャフト１２０の動圧力発生部分に対応する位置におけるねじ１５０との接触を回避するための平滑部１２４をシャフト１２０の内周部に形成することで、図８および図９に示すように、ねじ１５０に起因するシャフト１２０の動圧力発生部分における膨張や歪みの発生を防止することができる。また、ねじ１５０によるシャフト１２０の変形位置も管理できるようになる。
【００４７】
ねじ１５０螺合時のシャフト１２０の膨張や歪みを抑制できることで、磁気ディスク装置の製造時においてシャフト１２０の動圧力発生部分における膨張や歪みによって生じていたＮＲＲＯ（非周期振れ）のばらつきを抑制することができる。また、シャフト１２０の膨張や歪みを防止することで、シャフト１２０の外径と固定側との間隔の設計マージンを増加させることができるので、より間隔の狭い設計が可能となる。この結果、高剛性のモータ設計が可能となる。さらに、上述したように、圧力部分Ｐの上方ではシャフト１２０が膨張する可能性がある。そこで、シャフト１２０の膨張する位置をシャフト１２０とハブ１１０との締結部分近辺にすることで、シャフト１２０とハブ１１０との嵌合をより強固にすることができる。
【００４８】
なお、動圧発生部分でシャフト１２０とねじ１５０とを非接触にするには、図２右に示したようにシャフト１２０側に平滑面１２４を形成する以外に、シャフト１２０のねじ溝は全て形成した状態でねじ１５０の動圧発生部分に対向する箇所にあたるねじ山を除去してもよい。これにより、図２右と同様、シャフト１２０とねじ１５０とを動圧発生部分で非接触にすることができる。また、シャフト１２０とねじ１５０とを螺合させた際に、それぞれの動圧発生部分に位置する部分のねじ溝、ねじ山を除去して非接触状態とするようにしてもよい。
【００４９】
［動圧力発生部分でのシャフトとねじとの間の締結力調整］
シャフト１２０にねじ１５０を螺合する際に、シャフト１２０が変形するのを防止するための一方法として、動圧力発生部分でシャフト１２０とねじ１５０とが接触したとしても当該部分でねじ１５０がねじとしての機能である固定力を発生させず、シャフト１２０の外周方向へ当該シャフト１２０を押圧する力を発生させないようにすることが考えられる。
【００５０】
例えば、シャフト１２０の内周面は図２右に示すように平滑面１２４でなくてもよく、シャフト１２０の内周面の形状が軸方向に径の大きさが変化するような曲面であってもよく、シャフト１２０とねじ１５０とが一部接触するような形状であってもよい。これらの形状であっても、結果としてねじ１５０をシャフト１２０に螺合させることによってシャフト１２０が膨張しないような、例えばねじ１５０がシャフト１２０に対してラジアル方向の応力を加えないような状態であればよい。したがって、図２右に示した本実施形態に係るシャフト１２０の内面の形状は一例であって、このような状態を満たせばその形状はこの例に限定されるものではない。
【００５１】
これにより、シャフト１２０が膨張しないため、オイルが循環する通路を狭めることがなく、オイルの流れの悪化により予期しない箇所に負圧が生じたり浮上量が低下したりするのを防止することができる。また、例えばシャフト１２０に変形が生じるのも防止できるので、オイルの振動の発生が抑制される。これにより、回転精度が悪化し、磁気ディスク装置全体としての生産性・歩留まりを落とすこともない。
【００５２】
［ストッパーによるシャフトの変形防止］
シャフト１２０にねじ１５０を螺合する際にシャフト１２０が膨張等して変形する可能性があるのと同様に、回転側に抜けを防止するために設けられたストッパー１６０をシャフト１２０に螺合して固定する場合にもシャフト１２０が膨張等して変形することが考えられる。この場合にも、ねじ１５０をシャフト１２０に螺合させた際に、ねじ１５０がクランプ１２０を膨張しないようにシャフト１２０とねじ１５０との形状を工夫したのと同様に、シャフト１２０およびストッパー１６０も同様の関係を満たすように形成すれば、ストッパー１６０によるシャフト１２０の膨張を防止することができる。
【００５３】
例えば、動圧力発生部分においてシャフト１２０とストッパー１６０とが対向する部分においてシャフト１２０の内周面とストッパー１６０の外周面とが接触しないようにする。あるいは、シャフト１２０とストッパー１６０とが動圧力発生部分にて接触していたとしても、その接触部分においてストッパー１６０が加える圧力によってシャフト１２０が膨張しないようにする。これにより、シャフト１２０の膨張がより抑制され、オイルの循環機構を正常に機能させることができる。
【００５４】
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】
【００５５】
１００ モータ
１１０ ハブ
１２０ シャフト
１３０ スリーブ
１４０ トップクランプ
１５０ ねじ
１６０ ストッパー
【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、動圧を用いた軸受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】
軸受部が動圧軸受により構成され、シャフトにねじ（本明細書においては、「ねじ」はシャフトに取り付ける役割を有する部材であるとする。）を取り付ける構造のモータを備える２．５インチ以下の磁気ディスク装置の設計において、磁気ディスク装置に要求される性能を維持するために、部材の精度や工程の管理は重要である。しかしながら、シャフトのねじ溝（めねじ）とねじの製造誤差のため、シャフトとねじとの固定部分を把握することは困難である。また、動圧付近にてシャフトとねじとが固定されている磁気ディスク装置では、ねじ取付による動圧部付近のシャフトの、軸に対して垂直な方向への膨れ、及び歪みにより、動圧力に影響のある回転側と固定側との距離が周上にて均一でなくなることがある。これにより引き起こされる動圧のアンバランスによって回転精度が悪化したり、最悪の場合、モータの回転側と固定側とが接触する可能性もあるため、部材の精度や工程の管理を厳しくせざるを得ない状況である。
【０００３】
このような問題に対し、例えば特許文献１には、ねじによるシャフト変形量を見越してスリーブの内径を広げる、あるいはシャフト外径形状を狭める構造を有する動圧流体軸受装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８３７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来、シャフトのねじ溝とねじとを締結する際に最終的にシャフトに対して螺合による力のかかる部分は、シャフトおよびねじの各ねじ山形状の製造誤差によって大きくばらつくものである。すなわち、シャフトの動圧が発生する箇所に対する変形量はねじの螺合箇所により個体差があるため、上記特許文献１のように一様に変形があると見越してスリーブ内径形状あるいはシャフト外径形状を調整すると反って動圧力の個体差が大きくなり、特に剛性が弱くなってしまうような場合はモータの特性として好ましくない。また、ねじによる変形の仕方は一様ではなく、真円度が悪化するような高次の変形もあるため、シャフト変形量を正確に見越すことは困難である。
【０００６】
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、シャフトにねじを取り付ける際のシャフトの変形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モータ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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締結されるねじと、を備え、シャフトおよびねじの動圧力発生部分の位置する部分は、ねじをシャフトのねじ溝にて螺合させたときにシャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成されることを特徴とする、磁気ディスク装置が提供される。
【０００８】
本発明によれば、ねじをシャフトのねじ溝にて螺合させたときにシャフトの径方向への歪みによる膨れ（膨張）が許容値以下となるように、シャフトおよびねじの動圧力発生部分に位置する部分を螺合による膨張や歪みの発生が抑えられる形状に形成する。これにより、ねじに起因するシャフトの動圧力発生部分における膨張や歪みの発生を防止することができる。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。
【０００９】
ここで、許容値はゼロとすることができる。
【００１０】
また、動圧力発生部分において、シャフトとねじとは非接触に設けてもよい。
【００１１】
さらに、動圧力発生部分において、ねじはシャフトに対して螺合時の応力によるラジアル方向の力、もしくは直接的なラジアル方向の圧力がかかるような接触を加えないように設けてもよい。
【００１２】
また、動圧力発生部分において、ねじと対向する部分のシャフトの内周を平滑面にしてもよい。
【００１３】
さらに、動圧力発生部分において、シャフトと対向する部分のねじの外周を平滑面にしてもよい。
【００１４】
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、シャフトの動圧力発生部分の位置する部分は、ねじをシャフトのねじ溝にて螺合させたときにシャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成されることを特徴とする。
【００１５】
シャフトのねじ溝のうち、ねじが締結される側と反対側にはストッパーが締結されており、シャフトの動圧力発生部分の位置する部分は、ストッパーをシャフトのねじ溝にて締結させたときにシャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、シャフトにねじを取り付ける際のシャフトの変形を防止することが可能な磁気ディスク装置およびモータ構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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断面図である。
【図２】従来のシャフトの構成と同実施形態に係るシャフトの構成を示す説明図である。
【図３】従来のシャフトにおいて、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周にねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を示す説明図である。
【図４】従来のシャフトにおいて、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周面の１点でねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を示す説明図である。
【図５】同実施形態に係るシャフトにおいて、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周にねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を示す説明図である。
【図６】従来のシャフトにおいて、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周にねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を側面および平面から示す説明図である。
【図７】従来のシャフトにおいて、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周面の対向する２点でねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を側面および平面から示す説明図である。
【図８】同実施形態に係るシャフトにおいて、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周にねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を側面および平面から示す説明図である。
【図９】同実施形態に係るシャフトにおいて、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周面の対向する２点でねじによる上向きの力を加えた際に生じる変形を側面および平面から示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
＜１．磁気ディスク装置のモータ構造＞
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るディスク装置である磁気ディスク装置のモータ構造について説明する。なお、図１は、実施形態に係る磁気ディスク装置のモータ部分を示す断面図である。
【００２０】
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。
【００２１】
まず、本実施形態に係るモータ１００の一例として、図１に示すような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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、動圧発生部分を除いて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）に形成されたねじ溝にはトップクランプ１４０によりディスクを保持するためのねじ１５０が螺合されている。一方、シャフト１２０の下端側（ベース側）に形成されたねじ溝には抜けを防止するためのストッパー１６０が螺合されている。なお、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、ストッパー１６０の下側にあたる固定側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。
【００２４】
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１４０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１４０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１４０の中心部には、ねじ１５０を挿通させるためのトップクランプ貫通孔１４２が形成されている。
【００２５】
ねじ１５０は、トップクランプ貫通孔１４２、ハブ貫通孔１１２を介して、シャフト１２０の回転中心に形成されたねじ溝に螺合される。これにより、ねじ１５０のフランジ部でトップクランプ１４０のトップクランプ貫通孔１４２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１４０により挟持される。
【００２６】
＜２．シャフトの変形防止＞
本実施形態に係る磁気ディスク装置のモータ１００は、シャフト１２０にねじ１５０を螺合する際に、シャフト１２０が動圧力の発生箇所にて変形するのを防止するように構成されている。すなわち、本実施形態に係るモータ１００では、動圧力が発生する部分（動圧力発生部分）においてシャフト１２０の外径部が局所的に許容値を超えて膨らむ方向に変形するのを防止するように構成される。
【００２７】
ここで、動圧軸受について説明すると、使用される流体としては一般的にオイルが用いられており、オイルは図１中の矢印で示すように、シャフト１２０とスリーブ１３０との間を下方（ｚ軸負方向側）に流れて、ストッパー１６０とスリーブ１３０との間を外周方向に向かって流れる。その後、オイルはスリーブ１３０に少なくとも１つ以上形成された循環孔を通過してハブ１１０のスラスト面へ流れ、再びシャフト１２０とスリーブ１３０との間に流れ込む。このような循環機構により、オイル内に負圧（大気圧より低い圧力となる部分）を作り出すことなく動圧力を加えることができる。
【００２８】
仮に、ねじ１５０を締結した際にシャフト１２０の外径が膨張したり変形したりすると、上述したオイルの循環機構におけるオイルの通路が狭まってしまい、オイルの循環を妨げることになる。例えば、シャフト１２０が周方向において均等に膨張する場合（例えば後述する図３等。）、シャフト１２０とスリーブ１３０との間が狭くなることで動圧力は高まるが、オイルの流れが悪くなり、予期しない箇所に負圧が生じたり、スラスト部のオイルの流れが悪化して浮上量も低下したりする傾向がある。
【００２９】
また、例えばシャフト１２０が変形する場合には、シャフト１２０の周方向においてシャフト１２０とスリーブ１３０との間が狭い箇所と広い箇所とが生じる。この際、動圧力が強い箇所と弱い箇所都が１周の間に数回繰り返して発生するため、オイルに振動が発生する。この振動が回転精度を悪化させ、磁気ディスク装置全体としての性能悪化、ひいては生産性・歩留まりを落とすことにつながる。そこで、本実施形態に係る磁気ディスク装置のモータ１００は、シャフト１２０にねじ１５０を螺合する際に、シャフト１２０が許容値を超えて変形するのを防止するように構成されている。
【００３０】
具体的には、動圧力発生部分に対応するシャフト１２０とねじ１５０とが接触しないようにすることや、動圧力発生部分でシャフト１２０とねじ１５０とが接触したとしても当該部分でねじ１５０がねじとしての機能である固定力を発生させず、シャフト１２０の軸に対して垂直な方向へ当該シャフト１２０を押圧する力を発生させないようにすることが考えられる。このように、ねじ１５０が螺合により主たる応力を発生させている箇所が、動圧力発生部分ではなく、シャフト１２０がハブ１１０と締結されている箇所となるように、シャフト１２０またはねじ１５０の形状を工夫する。なお、シャフト１２０が径方向に膨張する方向への変形量の許容値は例えばゼロとすることができる。
【００３１】
［動圧力発生部分でのシャフトとねじ非接触構造］
まず、図２〜図９に基づいて、シャフト１２０の変形防止のために動圧力発生部分に対応するシャフト１２０の内周面とねじ１５０とが接触しないように構成されたモータ構造について説明する。
【００３２】
図２は、従来のシャフト１０の構成と本実施形態に係るシャフト１２０の構成を示す説明図である。本実施形態に係るモータは、例えば図２に示すように、従来シャフト１０の内周面全体に設けられていたねじ溝１２のうち動圧力発生部分のねじ溝を除去して平滑面１２４とし、動圧力発生部分に対応するシャフト１２０とねじ１５０とが接触しないようにする。すなわち、図２右に示すように、シャフト１２０の内部は、ねじ１５０のねじ部の上端側が螺合する第１のねじ溝１２２ａと、ねじ１５０のねじ部の下端側が対向する平滑面１２４と、当該平滑面１２４に関して第１のねじ溝１２２ａと反対側に位置する第２のねじ溝１２２ｂとからなる。平滑面１２４は、ねじ溝を除去することで、その内径がねじ溝の形成された部分より大きくなり、ねじ１５０が接触しないようになる。
【００３３】
図２に示した従来のシャフト１０と本実施形態に係るシャフト１２０とについて、ねじ１５０を螺合させたときの各シャフト１０、１２０の変形の程度を検証した。検証結果を以下、図３〜図９に基づき説明する。
【００３４】
（検証１）
まず、図３〜図５に基づき、従来のシャフト１０および本実施形態に係るシャフト１２０に関し、シャフトに圧力を加えたときのシャフトの変形について説明する。図３は、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示す説明図である。図４は、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周面の１点でねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示す説明図である。図５は、本実施形態に係るシャフト１２０において、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示す説明図である。なお、図３〜図５のシャフトの変形量を示す図では、ハッチングが淡い程シャフトの変形量が小さく、ハッチングが濃い程シャフトの変形量が大きいことを表している。
【００３５】
まず、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた場合についてみる。図３左に示すように、圧力が加えられている圧力部分Ｐは動圧力がかかっている動圧力発生部分の中央近辺である。この場合、図３右に示すように圧力部分Ｐ近辺ではシャフト１０の径が縮小している。その一方で、ねじ１５０が螺合している大径部分１０ｂの圧力部分Ｐより上方の径が、圧力部分Ｐで径が縮小した分膨張している。このように、従来のシャフト１０では、圧力部分Ｐに全面的に力を加えると大径部分１０ｂにおいて膨張してしまう部分が生じてしまう。
【００３６】
次いで、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周面の１点でねじ１５０による上向きの力を加えた場合についてみる。図４左に示すように、図３と同様、動圧力がかかっている動圧力発生部分近辺で圧力が圧力点Ｐで加えられている。この場合、図４右の通り圧力点Ｐでは局所的にシャフト１０の径が内側に押しこまれる方向への応力により変形し、さらに圧力点Ｐを中心としてシャフト１０の真円度や円筒度が悪化する。このように、従来のシャフト１０では、動圧力発生部分近辺の圧力点Ｐで力を加えると、シャフト１０が変形する部分が生じてしまう。
【００３７】
これに対して、本実施形態に係るシャフト１２０において、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた場合についてみると、図５左に示すように、圧力が加えられている圧力部分Ｐは第１のねじ溝１２２ａのうち平滑部１２４との隣接部分である。シャフト１２０は、動圧力に対向する部分にねじ溝が形成されていない平滑部１２４が位置するため、シャフト１２０にねじ１５０は接触しない。これにより、ねじ１５０をシャフト１２０に螺合したときにねじ１５０によって動圧力発生部分に位置するシャフト大径部分１０ｂへかかる応力が従来と比較して大幅に軽減でき、シャフト１２０が膨張する方向の変形を防止することができる。
【００３８】
例えば、図５右に示すように、圧力部分Ｐにおいてシャフト１２０の径が縮小しているが、図３等に示した従来のシャフト１０の変形量と比較して僅かな量であり、シャフト１２０の変形を効果的に防止できていることがわかる。
【００３９】
（検証２）
次に、図６〜図９に基づき、従来のシャフト１０および本実施形態に係るシャフト１２０に関し、シャフトに圧力を加えたときのシャフトの変形について説明する。検証２においても検証１と同様にシャフトにねじ１５０を螺合したときのシャフトの変形量を検証する。図６〜図９では、シャフトの変形を側面および平面から示している。具体的には、図６は、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示し、図７は、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周面の対向する２点でねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示している。図８は、本実施形態に係るシャフト１２０において、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示し、図９は、本実施形態に係るシャフト１２０において、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周面の対向する２点でねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示している。
【００４０】
まず、図６についてみると、図６は、検証１の図３と同様に、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた場合を示している。図６下に示すように、動圧力がかかっている動圧力発生部分近辺の圧力部分Ｐに圧力が加えられている。このとき圧力部分Ｐには周状に均一にねじ１５０が螺合されている。これにより、シャフト１０には図６上に示すように外周方向に押圧される応力が働き、圧力部分Ｐ近辺でシャフト１０の径が縮小するとともに、大径部分１０ｂの圧力部分Ｐよりも上方の径が膨張する。このように、従来のシャフト１０では、圧力部分Ｐに全面的に力を加えると膨張してしまう部分が生じてしまう。
【００４１】
次に、図７に、従来のシャフト１０において、動圧発生部分に対向する箇所にあたる内周面の対向する２点でねじ１５０による上向きの力を加えた際に生じる変形を示している。図７のシャフト１０では、シャフト外周段差部、すなわち小径部分１０ａと大径部分１０ｂとの連結部分において、約１８０°の間隔を有して配置された位置でねじ１５０との螺合が行われている。したがって、シャフト１０とねじ１５０との螺合位置である圧力部分Ｐにてシャフト１０にねじ１５０による上向きの力が加わる。
【００４２】
この力によって、図７下の側面図に示すように、圧力部分Ｐでシャフト１０の径が縮小し、圧力部分Ｐの上方（ｚ軸正方向側）のシャフト１０の径が膨張する。図７の場合、図６のように周方向に均一にシャフト１０の径が膨張するのではなく、軸方向において圧力位置Ｐと同一の位置にある部分で特に膨張しており、シャフト１０はより大きく変形している。
【００４３】
一方、本実施形態に係るシャフト１２０についてみると、まず図８に示すように、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周にねじ１５０による上向きの力を加えた場合では、動圧発生部分よりも上方（この場合は、ワーストケースとしてハブ締結部に対抗する箇所での最も下方を圧力部分Ｐとした。）の圧力部分Ｐに圧力が加えられている。このとき圧力部分Ｐには周状に均一にねじ１５０が螺合されている。この場合は、図８に示すように、シャフト大径部分１０ｂの上方寄りの箇所にて内周方向に押圧される力が働き、大径部分１０ｂの上方寄りの箇所にて径が非常に軽微であるが縮小する。
【００４４】
また、図９に示すように、本実施形態に係るシャフト１２０において、ハブ締結部に対向する箇所にあたる内周面の対向する２点でねじ１５０による上向きの力を加えた場合をみると、シャフト外周段差部、すなわち小径部分１２０ａと大径部分１２０ｂとの連結部分において、約１８０°の間隔を有して配置された位置でねじ１５０との螺合が行われている。したがって、シャフト１２０とねじ１５０との螺合位置である圧力部分Ｐにてシャフト１２０にねじ１５０による上向きの力が加わる。
【００４５】
しかしながら、圧力部分Ｐより下方（ｚ軸負方向側）ではシャフト１２０の内周面は平滑面１２４となっているため、シャフト１２０とねじ１５０とは接触しない。このため、シャフト１２０は、その歪みは大きくなるが、図８と同様にシャフト大径部分１０ｂの上方寄りの箇所にて内周方向に押圧される力が働き、圧力部分Ｐでシャフト１０の径が縮小する。
【００４６】
このように、シャフト１２０の動圧力発生部分に対応する位置におけるねじ１５０との接触を回避するための平滑部１２４をシャフト１２０の内周部に形成することで、図８および図９に示すように、ねじ１５０に起因するシャフト１２０の動圧力発生部分における膨張や歪みの発生を防止することができる。また、ねじ１５０によるシャフト１２０の変形位置も管理できるようになる。
【００４７】
ねじ１５０螺合時のシャフト１２０の膨張や歪みを抑制できることで、磁気ディスク装置の製造時においてシャフト１２０の動圧力発生部分における膨張や歪みによって生じていたＮＲＲＯ（非周期振れ）のばらつきを抑制することができる。また、シャフト１２０の膨張や歪みを防止することで、シャフト１２０の外径と固定側との間隔の設計マージンを増加させることができるので、より間隔の狭い設計が可能となる。この結果、高剛性のモータ設計が可能となる。さらに、上述したように、圧力部分Ｐの上方ではシャフト１２０が膨張する可能性がある。そこで、シャフト１２０の膨張する位置をシャフト１２０とハブ１１０との締結部分近辺にすることで、シャフト１２０とハブ１１０との嵌合をより強固にすることができる。
【００４８】
なお、動圧発生部分でシャフト１２０とねじ１５０とを非接触にするには、図２右に示したようにシャフト１２０側に平滑面１２４を形成する以外に、シャフト１２０のねじ溝は全て形成した状態でねじ１５０の動圧発生部分に対向する箇所にあたるねじ山を除去してもよい。これにより、図２右と同様、シャフト１２０とねじ１５０とを動圧発生部分で非接触にすることができる。また、シャフト１２０とねじ１５０とを螺合させた際に、それぞれの動圧発生部分に位置する部分のねじ溝、ねじ山を除去して非接触状態とするようにしてもよい。
【００４９】
［動圧力発生部分でのシャフトとねじとの間の締結力調整］
シャフト１２０にねじ１５０を螺合する際に、シャフト１２０が変形するのを防止するための一方法として、動圧力発生部分でシャフト１２０とねじ１５０とが接触したとしても当該部分でねじ１５０がねじとしての機能である固定力を発生させず、シャフト１２０の外周方向へ当該シャフト１２０を押圧する力を発生させないようにすることが考えられる。
【００５０】
例えば、シャフト１２０の内周面は図２右に示すように平滑面１２４でなくてもよく、シャフト１２０の内周面の形状が軸方向に径の大きさが変化するような曲面であってもよく、シャフト１２０とねじ１５０とが一部接触するような形状であってもよい。これらの形状であっても、結果としてねじ１５０をシャフト１２０に螺合させることによってシャフト１２０が膨張しないような、例えばねじ１５０がシャフト１２０に対してラジアル方向の応力を加えないような状態であればよい。したがって、図２右に示した本実施形態に係るシャフト１２０の内面の形状は一例であって、このような状態を満たせばその形状はこの例に限定されるものではない。
【００５１】
これにより、シャフト１２０が膨張しないため、オイルが循環する通路を狭めることがなく、オイルの流れの悪化により予期しない箇所に負圧が生じたり浮上量が低下したりするのを防止することができる。また、例えばシャフト１２０に変形が生じるのも防止できるので、オイルの振動の発生が抑制される。これにより、回転精度が悪化し、磁気ディスク装置全体としての生産性・歩留まりを落とすこともない。
【００５２】
［ストッパーによるシャフトの変形防止］
シャフト１２０にねじ１５０を螺合する際にシャフト１２０が膨張等して変形する可能性があるのと同様に、回転側に抜けを防止するために設けられたストッパー１６０をシャフト１２０に螺合して固定する場合にもシャフト１２０が膨張等して変形することが考えられる。この場合にも、ねじ１５０をシャフト１２０に螺合させた際に、ねじ１５０がクランプ１２０を膨張しないようにシャフト１２０とねじ１５０との形状を工夫したのと同様に、シャフト１２０およびストッパー１６０も同様の関係を満たすように形成すれば、ストッパー１６０によるシャフト１２０の膨張を防止することができる。
【００５３】
例えば、動圧力発生部分においてシャフト１２０とストッパー１６０とが対向する部分においてシャフト１２０の内周面とストッパー１６０の外周面とが接触しないようにする。あるいは、シャフト１２０とストッパー１６０とが動圧力発生部分にて接触していたとしても、その接触部分においてストッパー１６０が加える圧力によってシャフト１２０が膨張しないようにする。これにより、シャフト１２０の膨張がより抑制され、オイルの循環機構を正常に機能させることができる。
【００５４】
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】
【００５５】
１００ モータ
１１０ ハブ
１２０ シャフト
１３０ スリーブ
１４０ トップクランプ
１５０ ねじ
１６０ ストッパー
【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締結されるねじと、
を備え、
前記シャフトおよび前記ねじの動圧力発生部分の位置する部分は、前記ねじを前記シャフトの前記ねじ溝に螺合させたときに前記シャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成されることを特徴とする、磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記許容値はゼロであ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】
前記動圧力発生部分において、前記シャフトと前記ねじとは非接触に設けら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】
前記動圧力発生部分において、前記ねじは前記シャフトに対してラジアル方向の力を加えないように設けられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】
前記動圧力発生部分において、前記ねじと対向する部分の前記シャフトの内周を平滑面にすることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項６】
前記動圧力発生部分において、前記シャフトと対向する部分の前記ねじの外周を平滑面にすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項７】
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、
前記シャフトの動圧力発生部分の位置する部分は、前記ねじを前記シャフトの前記ねじ溝にて螺合させたときに前記シャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成されることを特徴とする、モータ構造。
【請求項８】
前記シャフトの前記ねじ溝のうち、前記ねじが締結される側と反対側にはストッパーが締結されており、
前記シャフトの動圧力発生部分の位置する部分は、前記ストッパーを前記シャフトの前記ねじ溝にて螺合させたときに前記シャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成されることを特徴とする、請求項７に記載のモータ構造。
【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締結されるねじと、
を備え、
前記シャフトおよび前記ねじの動圧力発生部分の位置する部分は、前記ねじを前記シャフトの前記ねじ溝に螺合させたときに前記シャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成されることを特徴とする、磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記許容値はゼロであ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】
前記動圧力発生部分において、前記シャフトと前記ねじとは非接触に設けら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】
前記動圧力発生部分において、前記ねじは前記シャフトに対してラジアル方向の力を加えないように設けられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】
前記動圧力発生部分において、前記ねじと対向する部分の前記シャフトの内周を平滑面にすることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項６】
前記動圧力発生部分において、前記シャフトと対向する部分の前記ねじの外周を平滑面にすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項７】
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、
前記シャフトの動圧力発生部分の位置する部分は、前記ねじを前記シャフトの前記ねじ溝にて螺合させたときに前記シャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成されることを特徴とする、モータ構造。
【請求項８】
前記シャフトの前記ねじ溝のうち、前記ねじが締結される側と反対側にはストッパーが締結されており、
前記シャフトの動圧力発生部分の位置する部分は、前記ストッパーを前記シャフトの前記ねじ溝にて螺合させたときに前記シャフトの径方向への膨張が許容値以下となるように形成されることを特徴とする、請求項７に記載のモータ構造。
【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２０１３−９７８３５（Ｐ２０１３−９７８３５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４００３７（Ｐ２０１１−２４００３７）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【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２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【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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