JP2004229333A - スピンドルモータ、これを備えたハードディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの外周部に、ロータの偏重心に起因する触れ回りを修正する機構を形成することによる部材コスト及び加工コストの増大を抑え、量産性に優れたスピンドルモータ、及びこれを備えたハードディスク駆動装置を提供すること。
【解決手段】シャフト６と、シャフト６に回転自在に支持されるロータ８と、ロータ８の外周部から垂下し、ハードディスク３０が配置される周壁部１１ａと、周壁部１１ａの下方に位置し、ハードディスク３０が載置される鍔部１１ｂとを備えるスピンドルモータにおいて、ロータ８の鍔部１１ｂの径方向外方に、ロータ８の偏重心に起因する触れ回りを修正するバランスリング２２を固定的に保持する、バランスホルダ２０を装着する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ハードディスクを回転駆動するスピンドルモータ及びこれを備えたハードディスク駆動装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
一般に、ハードディスクを回転駆動するスピンドルモータは、固定部材が軸受手段を介し回転体であるロータを回転自在に支持し、ロータの外周部にはハードディスクが配置される構成となっている。そして、上記スピンドルモータを備えたハードディスク駆動装置には、磁気ヘッドが配置されており、その磁気ヘッドは、ディスクに対し情報を読み／書き込み行為を行うために、ディスクの記録面と１μｍにも満たない間隙を介し対向している。
【０００３】
このようなモータにおいては、ロータやハードディスク等の各構成部材の加工誤差や組立精度等による偏重心に起因する異常振動や騒音の発生が問題となることがある。このような加工誤差や偏重心は、加工技術の進歩により、それぞれ精度を向上することで改善が図られているが、公差等の一定の誤差を許容しているため、ロータやハードディスク等の偏重心の発生を完全に無くすことは困難である。
【０００４】
ロータが低速回転するハードディスク駆動装置では、上記振動の発生は、ディスクへの読み／書き込みに影響を与えない程度で許容範囲内といえるが、ロータが７２００回転／分、１００００回転／分、或いはそれ以上の回転数で高速回転するハードディスク駆動装置では、その影響がより顕著となり、磁気ヘッドによるハードディスクへの読み／書き込みに不具合を及ぼすことがあるため、このような影響を極力抑える機構をモータに設ける必要がある。
【０００５】
このようなロータの偏重心を修正する方法としては、例えば、ブラケットに固定されているシャフトが、軸受手段を介しロータを回転自在に支持するモータにおいて、ロータの外周部上方には、外周部から垂下し、ハードディスクを固定的に保持する周壁部と、ロータの周壁部下方には、ハードディスクが載置される鍔部とが設けられており、鍔部の径方向外方には、ロータの偏重心を修正するバランスリングを固定保持する環状保持部がロータと一体に形成されている構造が一般的である（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許出願公開第２００２／００８９２５２号公報（第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなロータの偏重心を修正する機構は、より高い修正効果が得られるロータの外周側に配置するのが好ましい。これは、回転軸芯から遠ざかるにつれて、ロータの振れ回り量がより大となるからである。
【０００８】
しかしながら、このように環状保持部をロータの外周部より径方向外方に一体に形成する構造では、以下の問題が生じてくる。
【０００９】
ハードディスクを回転駆動するハードディスク駆動装置の場合、上記したとおりディスクの記録面と磁気ヘッドとの間には、僅か１μｍに満たない間隔しか設けられていないことから、微細な粉塵の発生もディスクやヘッドの破損に繋がる可能性があると共に、磁性体の材料によっては、油煙や化学物質等もハードディスクや磁気ヘッドの性能を劣化させる原因となり得ることから、使用されるモータやヘッドアクチュエータ等に対しては高い清浄性が要求されることとなる。
【００１０】
このため、表面に微細な空孔が露出し、洗浄による加工粉や加工油等の除去が困難な鋳造等の加工手段によってモータ等を構成する部材を形成することはできず、金属の棒材を切削加工することにより形成する方法が一般に採用されている。また、ガラスを基盤材料とするハードディスクが増加していることから、ロータの材料としては、その熱膨張係数等の特性を勘案して、従来多く用いられてきたアルミニウムやアルミニウム合金よりもステンレス鋼が多く用いられるようになってきている。
【００１１】
しかしながら、そのようなステンレス鋼等の棒材は外径が３５ｍｍ以下のものしかないが、３．５インチのハードディスクを駆動するモータにおいては、ロータの外周部に重心補正のためのバランスリングを保持する環状保持部を一体に形成した場合、ロータの外径が３５ｍｍを超えることもある。
【００１２】
従って、ハードディスク駆動装置において要求される清浄性を維持するためには、ロータの材料となる棒材を特注する必要があるが、そのためにはあらたに製造設備を整える等大幅な設備投資が必要となり、部材コストの面から実現が困難である。さらに、バランスリングを保持する環状保持部のみを残すため切削部が多くなり、加工コストの面からも非効率である。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みたものであり、その目的は、ロータの外周部に環状保持部を形成する際の部材コスト及び加工コストの増大を回避し、量産性に優れたスピンドルモータ、及びこれを備えたハード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】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のスピンドルモータでは、固定部材と、ステンレス鋼を切削加工することにより略カップ状に成形され、固定部材に回転自在に支持されるロータと、ロータの外周部から垂下し、記録ディスクが配置される周壁部と、周壁部の下方に位置し、記録ディスクが載置される鍔部と、ロータの外周部に、ロータの重心位置の偏りを修正する機構と、を備えたスピンドルモータにおいて、ロータの重心位置の偏りを修正する機構は、ロータの重心位置の偏りを修正する略リング状の部材と、略リング状の部材を固定的に保持し、ロータの外周部に装着される環状部材とから構成されていることを特徴とする。
【００１４】
ここでロータの外周部とは、ロータの周壁部の内周部及び外周部と、ロータの鍔部の内周部、外周部、及び下端部とを示す。
【００１５】
ロータの外周部に、略リング状の部材を装着した環状部材を固定することにより、ロータの径を小径化することができる。すなわち、ロータとロータの重心位置の偏りを補正する機構とが別部材によって形成されているため、ロータとロータの重心位置の偏りを補正する機構とが一体となっているものに比べ、ロータの径を小径化することができる。
【００１６】
従って、ロータを形成する部材は、ステンレス鋼の３５ｍｍ以下の棒材を使用することができるので、ロータの大径化に伴う部材コストの増大を抑えることができる。また、製造工程においても、ロータとロータの重心位置の偏りを補正する機構とが別部材によって形成されているため、一体に形成するものに比べ、切削による加工時間、及び加工工数を減らすことができ、生産効率が向上して量産性に優れたスピンドルモータを提供することができる。
【００１７】
請求項２に記載のスピンドルモータでは、環状部材は、ロータの鍔部の径方向外方に固定されていることを特徴とする。
【００１８】
このようにすることにより、ロータの径を小径化することができることに加え、ロータの重心位置の偏りによるロータの触れ回りをより一層効果的に修正することができる。
【００１９】
請求項３に記載のハードディスク駆動装置では、ハウジングと、ハウジングの天面側及び底面側にそれぞれ固定された、請求項１及び２のいずれかに記載のスピンドルモータと、スピンドルモータのロータ外周部に固定された、情報を読み書きできる記録ディスクと、記録ディスクの所要の位置に情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
このようなスピンドルモータを用いることで、ハードディスク駆動装置としての振動や騒音の発生も低減され、且つ低コスト化することが可能になる。そのため、ハードディスク・ビデオレコーダのような静粛性が要求される機器にも好適に使用することが出来る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るスピンドルモータ、及びこれを備えたハードディスク駆動装置を図１乃至図４を参照して説明する。尚、本実施形態の説明では便宜上各図面の上下方向を「上下方向」とするが、実際の取り付け状態における方向を限定するものではない。
【００２２】
図１に図示するとおり、本実施形態に係るスピンドルモータは、基本的には、ベースプレート２と、これに立設固定されるシャフト６と、このシャフト６によって回転自在に支持されるロータ８とから構成されている。
【００２３】
静止部材を構成するベースプレート２の中央部には、シャフト６の一方の端部が嵌合固定される中心孔の周囲に環状のボス部２ａが設けられており、このボス部２ａの外周側には、ステータ４が圧入又は接着等の手段によって固定される円筒部２ｂが形成されている。また、シャフト６は、これを軸線方向に貫通する貫通孔が形成された中空の円柱であり、鉄やステンレス鋼等比較的に剛性の高い部材から形成されている。
【００２４】
回転部材であるロータ８は、シャフト６が挿通される中央孔が形成された中空円筒状のスリーブ１０と、このスリーブ１０が内嵌固定される略カップ状のロータハブ１１とから構成されている。この場合、スリーブ１０は加工性を考慮し銅合金等の比較的に軟質な金属から形成され、ロータハブ１１は、熱膨張係数の小さいＤＨＳ（登録商標）−１等のステンレス鋼から形成されている。
【００２５】
ロータハブ１１の外壁を構成する周壁部１１ａの外周面には、ハードディスク３０が載置される環状の鍔部１１ｂが設けられており、また周壁部１１ｂの内周面にはロータマグネット１２が接着等の手段によって固着されている。
【００２６】
次に軸受構造について説明する。スリーブ１０の内周面は、シャフト６の外周面と潤滑油が保持された微少間隙を介し互いに径方向に対向すると共に、その微少間隙には、軸方向に離間された一対のラジアル動圧軸受１３、１４が形成されている。
【００２７】
ラジアル動圧軸受１３、１４には、スリーブ１０の内周面に、ロータ８回転時に、潤滑油に対して軸方向外方（スリーブ１０の上下端部方向）に移動圧力を誘起するよう、軸方向にアンバランスな形状を有するヘリングボーン溝が形成されている。
【００２８】
また、シャフト６の上部及び下部には、径方向外方に突出する円盤状のスラストプレート１５，１６がそれぞれ固定されていると共に、スリーブ１０の上部及び下部には、これらスラストプレート１５，１６を収納するための段部が形成されている。スラストプレート１５、１６の下端面と、スラストプレート１５、１６と軸方向に対向するスリーブ１０の端面とは、潤滑油が保持された微少間隙を介し軸方向に対向すると共に、軸方向に離間された一対のスラスト動圧軸受１８、１９が形成されている。
【００２９】
スラスト動圧軸受１８、１９には、スラストプレート１５、１６と軸方向に対向するスリーブ１０の段部平坦面に、ロータ８回転時に、潤滑油に対して径方向内方（シャフト６の外周方向）に移動圧力を誘起するよう、スパイラル溝が形成されている。
【００３０】
次に、図２を参照して本発明の構成並びに原理について説明する。図２は、図１において、ロータハブ１１の周壁部１１ａの下部近傍を示す部分拡大断面図である。
【００３１】
周壁部１１ａの外周面下部には、周壁部１１ａの外周部より径方向外方に張り出した円環状の鍔部１１ｂが設けられている。鍔部１１ｂの上面には、ハードディスク３０が載置され、鍔部１１ｂの上面とクランプ部材３４とによって軸方向から挟持され、固定的に保持されている。
【００３２】
鍔部１１ｂの外周側には、バランスホルダ２０が圧入、接着等の手段によって嵌合固定されている。バランスホルダ２０は、環状部材であり、中心部には貫通孔を有し、その中心部は、ロータハブ１１の鍔部１１ｂの外周部に嵌合固定される。
【００３３】
バランスホルダ２０の内部には、凹部が環状に設けられており、凹部の内周面には、バランスリング２２が嵌合固定される環状溝２０ａが軸方向に離間されて一対設けられている。
【００３４】
バランスリング２２は、図３に図示されるように、平面視略Ｃ字状の部材であり、その一部が切り欠かれた開口部２２ａを有している。
【００３５】
バランスリング２２は、モータ回転時に測定されたロータ８の加工誤差や組立誤差等によって重心に偏りが生じている部位に、バランスリング２２の開口部２２ａが配置されるよう、バランスホルダ２０に嵌合固定される。
【００３６】
このようにすることにより、バランスリング２２の重心が、ロータ８の偏心している部位とは１８０度相対する部位に配置されるので、ロータ８の偏心による触れ回りを良好に修正することができ、ロータ８の振動や、これに起因する騒音の発生を抑制することができる。
【００３７】
このようなバランスホルダ２０及びバランスリング２２は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等から成形されるが、中でも、高速回転時にロータハブ１１が熱膨張することにより、バランスホルダ２０及びバランスリング２２がロータハブ１１及びバランスホルダ２０から嵌合抜けを起こさないよう、ロータハブ１１と同程度の熱膨張係数を有する部材が適し、例えば磁性材のステンレス鋼が好ましい。
【００３８】
なお、バランスリング２２は、バランスホルダ２０の凹部の環状溝２０ａに１枚或いは複数枚設けることができ、ロータ８の偏重心に起因する振動を抑えるよう、適宜選択可能である。
【００３９】
また、本発明の実施の形態では、バランスホルダ２０の環状溝２０ａを軸方向に離間して設けてあるが、これに限らず、径方向に離間させて設け、バランスリングを径方向に互いに並列に配置することも可能である。
【００４０】
上述のように、ロータハブ１１の鍔部１１ｂの径方向外方にバランスホルダ２０を固定することにより、ロータ８の径を小径化することができる。すなわち、ロータ８とロータ８の重心位置の偏りを補正する機構とが別部材によって形成されているため、ロータ８とロータ８の重心位置の偏りを補正する機構とが一体となっているものに比べ、ロータ８の径を小径化することができる。
【００４１】
従って、ロータ８を形成する部材には、ステンレス鋼の３５ｍｍ以下の棒材を使用することができるので、ロータ８の大径化に伴う部材コストの増大を抑えることができる。また、製造工程においても、ロータ８とロータ８の重心位置の偏りを補正する機構とが別部材によって形成されているため、一体に形成するものに比べ、切削による加工時間、及び加工工数を減らすことができ、生産効率が上がる。加えて、ロータハブ１１の鍔部１１ｂの径方向外方にバランスホルダ２０を固定することにより、ロータハブ１１の偏重心による触れ回りをより一層効果的に修正することができる。
【００４２】
次に、一般的なハードディスク駆動装置４０の内部構成について、図４を参照して説明する。
【００４３】
ハードディスク駆動装置４０は、矩形状をしたハウジング４２からなり、ハウジング４２の内部は、塵・埃等が極度に少ないクリーンな空間を形成しており、その内部には、情報を記録する円板状のディスク板４６が装着されたスピンドルモータ４４が配設されている。
【００４４】
また、ハウジング４２の内部には、ディスク板４６に対して情報を読み書きするヘッド移動機構５４が配置され、このヘッド移動機構５４は、ディスク板４６上の情報を読み書きするヘッド５２、このヘッド５２を支えるアーム５０及びヘッド５２及びアーム５０をディスク板４６上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部４８により構成される。
【００４５】
以上、本発明に係る実施形態の説明を行ったが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００４６】
例えば、本実施形態では、軸受の構造として動圧軸受を用いたが、ボールベアリングを使用した玉軸受のモータを用いても、本発明と同様の作用、効果が得られる。
【００４７】
また、本実施形態では、動圧軸受の流体として潤滑油を用いたが、空気を流体とした、いわゆるエア動圧軸受を用いたモータを用いても、本発明と同様の作用、効果を得られる。
【００４８】
加えて、本実施形態では、シャフト固定のモータであるが、これに限らず、シャフトがロータと一体的に回転するシャフト回転のモータを用いても、本発明と同様の作用、効果を得られる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１に記載のスピンドルモータでは、ロータの外周部に、ロータの重心位置の偏りを補正する機構が設けられているため、ロータと、該機構とを一体に形成するものに比べ、ロータを小径化することができる。
【００５０】
請求項２に記載のスピンドルモータでは、環状部材がロータの鍔部の径方向外方に固定されていることにより、ロータの径を小径化することができることに加え、ロータの重心位置の偏りによるロータの触れ回りをより一層効果的に修正することができる。
【００５１】
請求項３に記載のハードディスク駆動装置では、請求項１、及び請求項２に記載のスピンドルモータを用いることにより、ハードディスク駆動装置としての振動や騒音の発生も低減され、且つ低コスト化することが可能になる。
【００５２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る要部拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るバランスリングを示す図である。
【図４】ハードディスク駆動装置を示す断面図である。
【符号の説明】
２ ベースプレート
４ ステータ
６ シャフト
８ ロータ
１０ スリーブ
１１ ロータハブ
１１ａ 周壁部
１１ｂ 鍔部
２０ バランスホルダ
２０ａ 環状溝
２２ バランスリング
２２ａ 開口部
３０ ハードディスク

Claims (3)

1. 固定部材と、
   ステンレス鋼を切削加工することにより略カップ状に成形され、該固定部材に回転自在に支持されるロータと、
   該ロータの外周部から垂下し、記録ディスクが配置される周壁部と、
   該周壁部の下方に位置し、該記録ディスクが載置される鍔部と、
   該ロータの外周部に、該ロータの重心位置の偏りを修正する機構と、を備えたスピンドルモータにおいて、
   前記ロータの重心位置の偏りを修正する機構は、
   該ロータの重心位置の偏りを修正する略リング状の部材と、
   該略リング状の部材を固定的に保持し、前記ロータの外周部に装着される環状部材とから構成されていることを特徴とするスピンドルモータ。
2. 前記環状部材は、前記ロータの鍔部の径方向外方に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. ハウジングと、
   該ハウジングの天面側及び底面側にそれぞれ固定された、請求項１及び２のいずれかに記載のスピンドルモータと、
   該スピンドルモータのロータ外周部に固定された、情報を読み書きできる記録ディスクと、
   該記録ディスクの所要の位置に情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段とを備えたハードディスク駆動装置。

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