(57)【要約】【課題】  ディスク枚数が増大して慣性モーメントが大きくなると、軸受剛性（軸の傾きに対する復元力）をそれに伴って高くしないと、外乱に対するリードライトのためのサーボ制御に限界があるためリードライト特性が低下するという課題があった。【解決手段】  ロータハブは、外周部にディスクを載置するディスク載置面を有し、軸受部材の外周部を覆うように底面からベースプレートに向かって延伸する垂下部を有し、ロータハブの底面の垂下部より内方側の内方底面の厚みは、垂下部の外方側の外方底面の厚みよりも小さい。【選択図】図２
2010035367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートと、
このベースプレートに立設された軸受部材と、
この軸受部材内に回転自在に支持された軸部材と、
この軸部材に固定された底面を有する逆カップ状のロータハブと、
前記ロータハブの内周面または外周面に固定されたマグネットと、
このマグネットと周方向に対向するように、前記ベースプレートに固定されたコイルが巻回されたステータコアと、
を有するスピンドルモータにおいて、
前記ロータハブは、外周部にディスクを載置するディスク載置面を有し、
前記軸受部材の外周部を覆うように底面から前記ベースプレートに向かって延伸する垂下部を有し、
前記ロータハブの底面の前記垂下部より内方側の内方底面の厚みＡは、前記垂下部の外方側の外方底面の厚みＢよりも小さいことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項２】
前記ロータハブの垂下部と底面との境界部の半径方向長さは、前記ロータハブの垂下部の軸方向長さと等しいかそれよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
【請求項３】
前記ロータハブの垂下部は、前記ロータハブの天面との境界部の外方側または内方側にテーパ部を形成していることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項４】
前記ロータハブの垂下部の外周側または内周側には、軸部材と同軸に加工された直線部分が形成されていることを特徴とする請求項１、２、３のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項５】
底面を有する逆カップ状で、外周部にディスク載置部を有し、底面から前記ベースプレートに向かって延伸する垂下部を有するロータハブの製造方法であって、
被加工素材を第１の加工機にセットした状態で前記ロータハブの逆カップ形状の裏面となる前記垂下部を含む領域を加工して、それを被加工素材から切り離してワーク材とする工程と、
前記切り離したワーク材の前記ロータハブの垂下部の外周側または内周側を第２の加工機に取り付けられたチャッキング治具によって保持し、前記ロータハブの逆カップ形状の表面となる前記ディスク載置面を含む領域を加工する工程、
とからなることを特徴とする（スピンドルモータに使用される）ロータハブの製造方法。
【請求項６】
底面を有する逆カップ状で、外周部にディスク載置部を有し、底面から前記ベースプレートに向かって延伸する垂下部を有するロータハブの製造方法であって、
前記ロータハブの逆カップ形状の裏面となる前記垂下部を含む領域を鍛造加工で形成してワーク材とする工程と、
前記ワーク材の前記ロータハブの垂下部の外周側または内周側を加工機に取り付けられたチャッキング治具によって保持し、前記ロータハブの逆カップ形状の表面となる前記ディスク載置面を含む領域を加工する工程、
とからなることを特徴とするロータハブの製造方法。
【請求項７】
垂下部を有するロータハブのチャッキング治具は、ダイアフラム式チャッキング機構に取り付けられて使用する製造治具であって、
前記ダイアフラム式チャッキング機構が軸方向に引き込まれる動作に連動して、内方に傾きを生じるように構成された複数の爪部を先端部に有する内側保持治具と、
前記内側保持治具の外周側に配置され、該ロータハブに軸方向に当接する当接部を先端部に有する外側保持治具と、から構成されていることを特徴とする製造治具。
【請求項８】
前記内側保持治具は前記ダイアフラム式チャッキング機構の可動部に固定され、前記外側保持治具は前記ダイアフラム式チャッキング機構の固定部に固定され、
前記内側保持治具と前記外側保持治具からなる製造治具にセットされたワーク材は、
前記内側保持治具の前記ダイアフラム式チャッキング機構可動部との取り付け部が傾くことによって前記複数の爪が内方に閉じて前記ロータハブの垂下部の外周側をチャッキングしながら引き込み、かつ外側保持治具が前記ロータハブの当接面に当接することによって、前記引き込み力とバランスした位置で軸方向に位置決めできることを特徴とする請求項７に記載された製造治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスピンドルモータ、およびそのスピンドルモータの構成部品であるロータハブの製造方法並びに製造治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転するディスクを用いたハードディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置等の記録再生装置は、その情報記憶容量が増大し、またデータの転送速度が高速化しているため、これらに使用されるスピンドルモータの軸受装置は常にディスク負荷を高精度に回転させることができるように、高い性能と信頼性が要求されている。そこでこれら記録再生装置には高速回転に適した動圧流体軸受装置およびそれを備えたスピンドルモータが用いられている。また、情報記憶容量の増大に伴って、搭載するディスク枚数が増え、外乱に対する軸受剛性の相対的な低下が記録再生装置のリードライト特性に影響を与えるので、軸受剛性のさらなる向上が要求されている。
【０００３】
スピンドルモータは、ベースプレートと、このベースプレートに立設された軸受部材と、この軸受部材内に回転自在に支持された軸部材と、この軸部材に固定された底面を有する逆カップ状のロータハブと、前記ロータハブの内周面または外周面に固定されたマグネットと、このマグネットと周方向に対向するように、前記ベースプレートに固定されたコイルが巻回されたステータコアと、から構成されている。また、軸部材と軸受部材を回転自在に支持するために、動圧流体軸受装置が用いられている。この動圧流体軸受装置は、軸部材と軸受部材との間に潤滑流体（一般的にはオイル）を介在させ、動圧発生溝によって回転時にポンピング圧力を発生し、これにより軸部材が軸受部材に対して非接触で回転する。このように動圧流体軸受装置は、非接触で機械的な摩擦が無いため高速回転に適している。
【０００４】
動圧流体軸受装置は、例えば、図１２に示すように、軸部材１０１、フランジ（径方向張出部）１０２、軸受部材（軸受スリーブ）１０３、スラスト板（プレート）１０４、潤滑流体（潤滑油）１０５から構成されており、さらにそれを備えたスピンドルモータ１００は、ロータハブ（ロータハブ本体）１０６、ロータマグネット１０７、巻線が巻回されたステータコア（ステータ）１０８、ベースプレート（固定部材）１０９から構成されている。
【特許文献１】特開２００１−１７８０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハードディスク装置等の記録再生装置は映像情報記録用途やサーバ用途等により記憶容量が年々増大しており、３．５インチでは１ＴＢ、２．５インチでは５００ＧＢ、１．８インチでは１００ＧＢの製品が市販され始めている。また、小型化・薄型化要求により、
例えば、２．５インチでは５００ＧＢで９．５ｍｍハイトの３枚ディスクの製品も市場に出てきている。このようにディスク枚数が増大して慣性モーメントが大きくなると、軸受剛性（軸の傾きに対する復元力）をそれに伴って高くしないと、外乱に対するリードライトのためのサーボ制御性能に限界があるため記録再生装置のリードライト特性が低下するという課題が出てきた。また、軸受剛性を高くするためには、ラジアル軸受長さを長くしたり、上軸受と下軸受のスパンを長くすることが必要となる。しかしながら、小型化・薄型化要求によりそれも実施することが難しくなってきている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明は、記録再生装置のリードライト特性の信頼性を高めることを目的としたものである。
そしてこの目的を達成するために、本発明の記録再生装置に使用されるスピンドルモータは、ベースプレートと、このベースプレートに立設された軸受部材と、この軸受部材内に回転自在に支持された軸部材と、この軸部材に固定された底面を有する逆カップ状のロータハブと、前記ロータハブの内周面または外周面に固定されたマグネットと、このマグネットと周方向に対向するように、前記ベースプレートに固定されたコイルが巻回されたステータコアと、を有し、前記ロータハブは、外周部にディスクを載置するディスク載置面を有し、前記軸受部材の外周部を覆うように底面から前記ベースプレートに向かって延伸する垂下部を有し、前記ロータハブの底面の前記垂下部より内方側の内方底面厚みＡは、前記垂下部の外方側の外方底面厚みＢよりも小さいことを特徴としている。
【０００７】
さらに、前記ロータハブの垂下部と底面との境界部の半径方向長さは、前記ロータハブの垂下部の軸方向長さと等しいかそれよりも大きいことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スピンドルモータに使用される動圧流体軸受装置の軸受剛性を向上させながら、ディスク載置面の撓みや変形を伴うことなく、必要な記録再生装置のリードライト特性を実現するものである。すなわち、本発明においては、ロータハブの底面の垂下部より内方側の厚みを小さくしてラジアル軸受長さまたはスパンを大きくし、軸受剛性を高くすると共に、垂下部より内方側の厚みが小さくなることによる機械的強度の低下によって、ロータハブのディスク載置面の精度にその影響が出ないようにしたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は本発明の動圧流体軸受装置とそれを使用したスピンドルモータの構成を示す断面図である。
[動圧流体軸受装置およびスピンドルモータの構成]
図１において、動圧流体軸受装置は、軸部材であるシャフト１、フランジ２、軸受部材であるスリーブ３、スラスト板４、潤滑流体５（オイル、高流動性グリス、イオン性液体等、図示しない）から構成され、前記動圧流体軸受装置を備えたスピンドルモータは、さらにロータハブ６、ロータ磁石７、コイルが巻線されたステータ８、ベースプレート９を有する。シャフト１はフランジ２を一体的に有し、軸１はスリーブ３の軸受孔３Ａに回転自在に挿入され、フランジ２はスリーブ３の下面部においてスリーブ３の凹部３Jに収納される。スリーブ３の内周面には動圧発生溝３Ｂ、３Ｃが設けられている。また、フランジ２のスリーブ３との対向面、及びフランジ２とスラスト板４との対向面には、それぞれの対向する面の少なくともいずれか一方には動圧発生溝２Ａ、２Ｂが設けられている。図１では、フランジ２の両面にそれぞれ動圧発生溝２Ａ、２Ｂが設けられている。尚、この説明ではフランジとシャフトを別体物としたが、一体に加工したものでもよい。
スラスト板４はスリーブ３に接着（例えば、エポキシ系接着剤を使用）、溶接（例えば、レーザで溶接）、溶浸（例えば、低融点金属を溶解して固化）等で気密性を有して固定されている。少なくとも各動圧発生溝３Ｂ、３Ｃ、２Ａ、２Ｂの付近の軸受隙間は潤滑流体５が保持されている。ロータハブ６は軸１に圧入接着やレーザ溶接等で固定され、ロータハブ６には、図示しないクランパー等によってディスク１０が固定される。３Ｄはスリーブ３の径大部であり、潤滑流体溜り部になっている。この潤滑流体溜り部３Ｄは、軸１側に径小部として加工することも可能である。
尚、本実施の形態において、軸１の材質はステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４２０）、高マンガンクロム鋼（例えば、ＡＳＫ８０００）、または炭素鋼を用いている。軸１のラジアル軸受面の表面粗さは、加工により０．０１〜０．８μｍの範囲に仕上げた材料を使用している。
【００１１】
尚、この説明ではフランジ付シャフトタイプで説明したが、本発明はフランジレスシャフトタイプでも適用可能である。
[動圧流体軸受装置およびスピンドルモータの動作]
以上のように構成された本発明の動圧流体軸受装置およびそれを備えたスピンドルモータ、また、それが搭載される記録再生装置について、その動作について説明する。図１において、図示しない制御回路によりステータ８のコイルに通電して回転磁界を発生させると、ロータ磁石７に回転力が与えられ、ロータハブ６、軸１、フランジ２、ディスク１０が回転を始める。この回転により、動圧発生溝３Ｂ、３Ｃ、２Ａ、２Ｂは潤滑流体５をかき集め、軸１とスリーブ３の間、及びフランジ２とスリーブ３の間、及びフランジ２とスラスト板４の間に動圧力（ポンピング圧力）を発生する。これにより、軸１はスリーブ３とスラスト板４に対して非接触で回転し、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドにより、ディスク１０上にデータの記録再生を行う。
[ロータハブの構成]
図２は、本発明のロータハブの形状を示したものである。ここではロータ磁石７がステータ８の外方に配置されるアウターロータ型のスピンドルモータで説明する。図２において、逆カップ状のロータハブ６の外周部下方にはディスク１０を載置するディスク載置面１１が形成されている。ロータハブ６の裏面側の径方向内周面にはロータ磁石７の取り付け面１２が形成され、その領域内に接着溝１３が形成されている。さらにロータハブ６の裏面側の軸方向内周面にはロータ磁石７の端面を当接させて軸方向に位置決めするための当接面１４が形成されている。ロータハブ６の正面側（図２においては上面側）の中央部には突起部１５が形成されており、その中には図示しないクランプネジのネジ頭が収納される凹部１６が形成されている。さらに中央部にはシャフト１を圧入接着やレーザ溶接で立設固定するための貫通孔１７が開けられている。この貫通孔１７の内周面には必要に応じて接着溝が形成されることもある。ロータハブ６の裏面側（図２においては下面側）で貫通孔１７の外方には、環状の垂下部１８（図２の○内領域を参照）が形成されている。垂下部１８は図１からもわかるようにスリーブ３の上端部を覆うように形成されている。オイル飛散防止のために、スリーブ３との間でラビリンスを構成することもある。
この垂下部１８の外周には外方底面１９が形成され、垂下部１８の内周には内方底面２０が形成される。この外方底面１９と垂下部１８の外周面との境界部にはテーパ部２１が形成されている。（テーパ部は内周底面２０と垂下部１８の内周面に形成されることもある）また、逆カップ状のロータハブ６の底面の正面側には、クランプ時にロータハブ６が回転しないように位置決めするための複数の位置決め穴２３が開けられている。
【００１２】
ここで本発明においては、記録再生装置のリードライト特性を向上するという目的を達成するために、具体的手段として動圧流体軸受装置の軸受剛性を向上させることとし、ラジアル軸受の長さおよびスパンを大きくするために、内方底面２０の厚みＡはできるだけ小さく形成されており、外方底面１９の厚みＢよりも小さく形成していることが特徴である。
【００１３】
Ａ＜Ｂ  これにより、スリーブ３に形成される動圧発生溝３Ｂ、３Ｃの長さおよびスパンを十分長く取れるようになり、軸受剛性を向上することができる。
【００１４】
しかしながら、この構成だけでは当初の目的は達成できないことがわかった。つまり、内方底面２０の厚みＡを小さくすることにより、ロータハブ６の機械的強度が低下し、ディスク１０のクランプ時にディスク載置面が歪み、これによって記録再生装置のリードライト特性が低下する。発明者らは、この問題を解決するために、内方底面２０付近に機械的強度の大きい円環状の垂下部１８を形成した。この垂下部１８を円環状に形成することにより、内方底面２０が歪もうとしても、この高強度の円環状の垂下部１８を同時に歪ませることができ難いため、結果として内方底面２０の歪みが抑制され、ディスク載置面１１の歪も抑制されることになるのである。この円環状の垂下部１８の寸法は円環長さ、円環厚みとも重要で、発明者らの検討によれば、円環厚みＣは円環長さＤと同じかそれよりも大きいことが必要であることがわかった。
【００１５】
Ｃ≧Ｄ  ここで、円環厚みＣは、外方底面１９および内方底面２０と垂下部１８との交わる寸法である。図２のように垂下部１８は先端部は根元より細くなっていても実用上は問題ない。このときテーパ部２１はこの円環厚みＣに含まれる。（図２参照）
また、円環長さＤは、外方底面１９から垂下部１８までの高さとする。
尚、後述するように、この円環状の垂下部１８の外周部には、ロータハブ６の加工時にチャッキングできる外周円筒面２６を加工することができる。または、内周部には、同じく加工時にチャッキングできる内周円筒面２７を加工することができる。これらの円筒面はチャッキング方法によって、少なくともいずれか一方を形成していればよい。
[ロータハブ構成の効果]
以上のように構成したロータハブ６の形状がディスク載置面１１に与える影響を図３および図４を用いて確認する。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、垂下部１８の形状を変化させてロータハブ６のクランプ時の応力を解析したものである。図示しないクランパとクランプネジによってディスクがクランプされている状態を示している。濃い色ほど、大きい応力が掛っていることを表す。
また、図４は図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応するディスクの変形量（撓み）を示したもので、図（ａ）は図４のＸ３、図（ｂ）は図４のＢ４、図（ｃ）は図４のＦｉｎａｌに対応する。
【００１６】
（ａ）は垂下部の形状が従来のオイルフェンスと呼ばれるスリーブ覆うように形成されている部分と同様の大きさの場合である。このときのディスク載置面１１の撓みは、図中の丸内の応力分布の範囲から、大きいことが分る。図４に示すグラフでは約２０μｍの撓みが発生していることがわかる。（Ｘ３の線）
（ｂ）は内方底面２０の厚みＡを０．８４ｍｍ、外方底面１９の厚みＢを１．１３ｍｍ、円環厚みＣを０．９２ｍｍ、円環長さＤを１．０２ｍｍであり、テーパ角度は４５度である。この条件でクランプ力を加えると、逆カップ状のロータロータハブ６の側面円筒部の付け根付近に大きな応力が発生していることがわかる。図４はこのときのディスク載置面１１の撓みを表したものである。図４に示すグラフでは約１７μｍの撓みが発生していることがわかる。（Ｂ４の線）
一方、（ｃ）は内方底面２０の厚みＡを１．０８ｍｍ、外方底面１９の厚みＢを１．２５ｍｍ、円環厚みＣを１．１０ｍｍ、円環長さＤを１．０７ｍｍとしたものであり、テーパ角度は４５度である。ここで、Ａ＜ＢおよびＣ≧Ｄの関係が成立している。この条件でクランプ力を加えると、逆カップ状のロータハブ６の側面円筒部の付け根付近の応力は小さくなっていることがわかる。図４に示すグラフでは約１２μｍの撓みになっていることがわかる。（Ｆｉｎａｌの線）
[ロータハブ形状のその他の効果]
図２に示すロータハブ６においては、垂下部１８が外周側のテーパ部２１と円筒部２２から形成されている。（もちろん図６、図７に示すように、堅牢な円筒部だけで形成してもよい）この円筒部２２は、テーパ部２１の径よりも小さい径となっているので、スピンドルモータの内部空間を増やすことができると共に、その外周面２６をロータハブ６の加工時にチャッキング領域として使用することができる。垂下部１８の実質的な強度はテーパ部２１で持たせている。またこの円筒部２２は、前述したように従来よりも高い強度を有しているので、後述するように堅牢なチャッキング領域として有用である。
【００１７】
以上のことから、本発明の動圧流体軸受装置とそれを使用したスピンドルモータは、記録再生装置のリードライト特性の信頼性を高めるために、ロータハブ６の内方底面２０の厚みＡを外方底面１９の厚みＢより小さくしているので、スリーブ３に形成した動圧発生溝３Ｂ、３Ｃの軸方向長さや軸方向スパンを大きくでき、外乱に対する動圧流体軸受の軸受剛性を高くすることが可能となる。また、内方底面２０の厚みＡを小さくすることによるディスク載置面１１の撓みは、逆カップ状のロータハブ６の裏面側に、（内方底面厚みＡ＜外方底面厚みＢ）および（円環厚みＣ≧円環長さＤ）の関係が成立するような垂下部１８を設けることで撓みを実用上問題のない程度に小さくできることがわかった。
【００１８】
尚、本実施の形態の動圧流体軸受装置およびそれを備えたスピンドルモータは、スラスト軸受をシャフトのフランジに設けた例で説明したが、スラスト板やスリーブ端面に設けてもよい。また、例えば特開２００１−１７８０７４号公報に示す様な、軸の上側にロータハブが固定され軸の下側にリング状部材が取り付けられ、このリング状部材周辺がラジアル軸受面に隣接する潤滑流体溜り部を有し、ロータの下面とスリーブの上面が対向してスラスト軸受面を形成している動圧流体軸受装置においても本発明は適用できるものである。
【００１９】
（実施の形態２）
上記に述べた垂下部１８の形状は、（内方底面厚みＡ＜外方底面厚みＢ）および（円環厚みＣ≧円環長さＤ）の関係が成立する様な形状であれば、図５に示すような様々な形状が可能である。
図５（ａ）は、垂下部３０の先端部において、ステータコア８の逃げ部３１を形成したものである。ステータコア８が厚い場合に有効である。
図５（ｂ）は、垂下部３２のエッジおよび外方底面と連続する部分を滑らかな曲線で形成したものである。ただし、円筒部２２の外周円筒面２６に相当する部分、または内周円筒面２７に相当する部分は、チャッキングのために直線領域を残している。
図５（ｃ）は、垂下部３３の前記内周円筒面２７に相当する部分をテーパ形状にしたものである。この場合は、ロータハブ６の加工時におけるチャッキングは、外周円筒面で行なう。チャッキングを内周円筒面で行なう場合は、図３（ａ）に例示したような外周がテーパ部から形成されているものであってもよい。
図５（ｄ）は、実施の形態１で説明した垂下部１８の他に、さらに他の垂下部３４を補強として追加してもよい。
【００２０】
（他の実施の形態）
上記のようなロータハブに形成した垂下部の形状を有効に利用することによって、ロータハブの加工精度を向上させることができる。または、従来と同等の精度でよい製品においては、製造工数を低減することができる。図６、図７、図１０を使ってこの効果を説明する。
[従来のロータハブの製造方法]
図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来のロータハブの製造方法を示したものである。図１３において、太い点線は粗加工範囲を示し、太い実線は仕上げ加工範囲を示す。細い点線はチャッキング箇所を概念的に示している。（以下、図１４や図６、７も同様）
図１３（ａ）は、まず被加工素材（例えば、ステンレス鋼DHS1）からワーク材を切り出す。このワーク材は図に示すとおり、最終形状に近い形まで粗加工される。次に、図１３（ｂ）のようにロータハブ外周円筒面１２４をチャッキングして、内面（ロータハブ裏面側）全体から最外径面１２５までの領域を仕上げ加工する。その後、図１３（ｃ）のように最外径面１２５をチャッキングして、外面（ロータハブ正面側）全体からディスク載置面までの領域を仕上げ加工する。この場合、チャッキング箇所は最外径面１２５ではなくマグネットの取り付け面１１２でもよい。図１３（ｃ）においては、ディスク載置面１１１とハブの貫通孔１１７を同時に加工することが肝要である。従って、１）ワーク材切り出しおよび粗加工、２）内面（ロータハブ裏面側）加工、３）外面（ロータハブ正面側）の３工程でロータハブを加工していた。
【００２１】
また、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、他の従来のロータハブの製造方法を示したものである。図１４（ａ）は、まず被加工素材からワーク材を切り出す。このワーク材は図に示すとおり、最終形状に近い形まで粗加工される。次に、図１４（ｂ）のようにロータハブ最外周面１２５をチャッキングして、外面（ロータハブ正面側）全体を仕上げ加工する。この場合も、チャッキング箇所は最外径面１２５ではなくマグネットの取り付け面１１２でもよい。図１３（ｂ）においても、ディスク載置面１１１とハブの貫通孔１１７を同時に加工することが肝要である。その後、図１４（ｃ）のようにロータハブ外周筒面１２４をチャッキングして、内面（ロータハブ裏面側）全体を仕上げ加工する。従って、１）ワーク材切り出しおよび粗加工、２）外面（ロータハブ表面側）加工、３）内面（ロータハブ裏面側）加工の３工程でロータハブを加工していた。
【００２２】
被加工素材から粗加工するには、パワーがあり堅牢な構造を持った加工機（第１の加工機）が必要である。これは、被加工素材は精度が必ずしも良くなく、工作機は被加工素材のアンバランスの影響を受けないだけのパワーと堅牢さが必要だからである。しかしながら、この加工機は反面精度が上げられない。その精度は、０．００１ｍｍ〜０．００３ｍｍ程度である。一方、仕上げ加工に使う加工機（第２の加工機）は、パワーは前記加工機ほどはないが、精度を出せるように構成されている。その精度は、０．０００５ｍｍ〜０．００１ｍｍである。
【００２３】
図１３（ａ）で、第１の加工機で０．００１ｍｍ〜０．００３ｍｍの精度で加工されたワーク材は同程度の真円度・円筒度を有しており、これを第２の加工機にロータハブ外周筒面２４でチャッキングすると、加工機のチャック部分の精度の方がはるかに良いので、ワーク材は加工機の精度に倣うように変形する。この状態で図１３（ｂ）の加工を行なうとロータハブ最外周面２５は、０．０００５ｍｍ〜０．００１ｍｍの精度で仕上がる。次にこの最外周面２５をチャッキングして図１３（ｃ）の加工を行なう訳であるが、図１３（ｂ）の状態からチャッキングを外すとワーク材は加工機のチャック部分の支えを失って元の形状に戻ろうとする。このため、図１３（ｂ）で仕上げた部分の加工精度は、チャッキング中よりチャッキング開放後の方が少し悪くなる。大まかに言うと、その精度は０．００１ｍｍ〜０．００３ｍｍよりは良く、０．０００５ｍｍ〜０．００１ｍｍよりは悪くなっている。次にこの精度で仕上がったロータハブ最外周面１２５をチャッキングすると、前記と同様に加工機のチャック部分の精度の方が良いので、ワーク材は僅かに加工機の精度に倣って変形する。この状態で図１３（ｃ）の加工を行なう。ここでは最も重要な加工部分であるディスク載置面１１１を含む領域を加工する。ここでも０．０００５ｍｍ〜０．００１ｍｍの精度で仕上がる。加工後にチャッキングを外すと、僅かにワーク材が有していた精度の悪さ分だけ元に戻り、ディスク載置面１１１も近くに配置されているのでその影響を受けて製品は仕上がる。従来のロータハブ６の形状は、加工時におけるチャッキング部とディスク載置面が近いので、このような粗加工機（第１の加工機）と仕上げ加工機（第２の加工機）の精度の違いの影響がディスク載置面の精度に出易いのである。
[本発明のロータハブの製造方法と効果]
これに対して本発明は、実施の形態１、２で述べた構造の垂下部１８を利用することによって、ロータハブの加工精度を著しく向上させることができる。
また、ロータハブの要求加工精度が従来と同等でよい場合は、ロータハブの製造工数を低減することができる。
【００２４】
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のロータハブ形状を利用したロータハブの製造方法を示したものである。まず、図６（ａ）のように、被加工素材（例えば、ステンレス鋼DHS1）からワーク材を切り出す。このワーク材は図に示すとおり、最終形状に近い形まで粗加工される。次に、図６（ｂ）のようにロータハブ外周円筒面２４をチャッキングして、内面（ロータハブ裏面側）全体からロータハブ最外径面２５までの領域を仕上げ加工する。その後、図６（ｃ）のように垂下部１８の外周面２６をチャッキングして、外面（ロータハブ正面側）全体からディスク載置面までの領域を仕上げ加工する。従来と異なる所は、図６（ｂ）において、ロータハブ外周円筒面２４のチャッキングを外したときに、ロータハブ外周円筒面２４は僅かに元の形状精度に戻るが、垂下部１８の外周面２６にはほとんど影響がないことである。これは垂下部１８の外周面２６がチャッキング領域から従来より遠く離れていることや垂下部１８が堅牢であるためである。よって、垂下部１８の外周面２６は、仕上げ加工機の精度の０．０００５ｍｍ〜０．００１ｍｍで加工されているといってもよい。図６（ｃ）においては、この精度のよい垂下部１８の外周面２６をチャッキングするので、チャッキング時の歪みがほとんどない。また、チャッキング領域がディスク載置面１１から遠く離れているので、たとえチャッキングを外したときに僅かな歪みが発生してもそれがディスク載置面１１の精度には影響を与えない。製造工程は、１）ワーク材切り出しおよび粗加工、２）内面（ロータハブ裏面側）加工、３）外面（ロータハブ表面側）加工の３工程である。
【００２５】
よって、この工程で仕上げしたディスク載置面１１の精度は、仕上げ加工機の精度の０．０００５ｍｍ〜０．００１ｍｍで加工されており、従来の精度よりも遙かに高い精度で仕上げることができるのである。これによって、現行要求精度よりも高い精度を要求されても、将来に亘って十分に対応することができる。
【００２６】
一方、図７（ａ）、（ｂ）は、本発明のロータハブの他の製造方法を示したものである。これは要求精度が現行精度と同等でよい場合である。この場合は、工程を１工程削減して製造コストを下げることができる。まず、図７（ａ）のように、被加工素材の端面を切り離しせずに直接、内周面全体に粗加工および仕上げ加工を行なう。次に、この内周面全体の加工を行なった被加工素材の端面を切り離してワーク材とする。このワーク材は前記のように内周面側は０．００１ｍｍ〜０．００３ｍｍの精度で加工されている。そして、図７（ｂ）のように、ロータハブの垂下部の外周側２６をチャッキングして外周面全体の粗加工および仕上げ加工を行なうのであるが、このチャッキングのときは仕上げ加工機のチャッキング部の精度の方がよいので、ワーク材は仕上げ加工機に倣って変形しようとする。しかしながら、垂下部１８が堅牢であるため、従来ほどは変形しない。この状態で加工すると、ディスク載置面１１の精度は０．０００５ｍｍ〜０．００１ｍｍで加工される。ここでチャッキングを外すと、チャッキング領域は僅かに元の形状精度に戻るが、その量は従来より少ない。また、ディスク載置面１１はチャッキング領域から遠く離れているので、ディスク載置面１１の精度が影響を受けることはほとんどない。従って、本発明によれば、１）内周面加工およびワーク材切り離し、２）外周面加工の２工程でロータハブを加工でき、かつ従来よりも精度よく加工できるようになった。
【００２７】
さらに、加工後の特性面においても、著しい効果が得られた。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、チャッキング位置を変化させて製作した場合のディスク載置面１１の変動２次成分を測定したものである。簡単に言えば、変動２次成分は１回転について２回発生する変動成分であり、ロータハブがいわゆるポテトチップス状に変化した時に生ずる変動である。この成分が記録再生装置のリードライト特性に大きく影響するため、評価項目とした。横軸は変動２次成分のゼロピーク値をμｍで表したものであり、縦軸は２０個のサンプルを測定したときの度数を表している。
【００２８】
図８（ａ）は、ロータハブ垂下部１８をチャッキングして、前記の２工程で製作したサンプルを評価したものである。図からわかるように、０．２μｍを中心として０．０５μｍから０．３５μｍの範囲に分布している。０．４μｍ以上の変動分は見られない。
図８（ｂ）は、図１１に示すような従来の最終工程でロータハブ最外周部２５をチャックする３工程の加工方法における変動２次成分である。図からわかるように、０．０５μｍから０．６μｍの範囲に分布しているが、０．９５μｍの成分を有するサンプルも出てきている。
【００２９】
図８（ｃ）は、図１２に示すような従来の最終工程でロータハブ外周円筒部２４をチャックした３工程の加工方法における変動２次成分である。図からわかるように、０．０５μｍから０．７μｍの範囲に分布している。
よって、ロータハブ垂下部の外周部２２をチャッキングする本発明の方法によれば、加工工数を低減できるのみならず、ディスク載置面１１の変動成分をより小さくすることができることがわかった。
本発明の図７の工法（２工程）でも、従来より精度よく加工できることがわかったが、本発明の図６の工法（３工程）によれば、さらに精度を上げることが可能である。
【００３０】
また、図７では被加工素材から切り出しを行なったが、ワーク材を鍛造加工で粗加工の精度に近いワーク材を製造し、その状態で垂下部１８をチャッキングして外周面を仕上げ加工する１工程の製造も可能である。
[ロータハブの製造治具]
上記のロータハブの製造においては、ロータハブの加工精度を確保するため、および加工工数を低減するために、新たな製造治具であるチャッキング治具を発明した。
【００３１】
ロータハブのワーク材のチャッキングは、従来より図１５に示すようなダイアフラム式チャッキング機構であるダイアフラムチャック４０が用いられている。これは円筒状の固定部４１の一方の端面側に特殊金属皮膜４２を設け、その皮膜から一体に削り出した複数の取付部４３に、別途作製した複数の爪部を有するチャッキング治具を固定し、皮膜の弾性を利用してチャッキング治具の爪部先端を傾かせて、ワーク材を均等にかつ柔らかい接触でチャッキングするものである。
【００３２】
従来はワーク材をチャッキングするとき、上記のようなダイアフラムチャック４０にチャッキング治具を固定し、図１６（ａ）のように爪部４５にストッパ機能を持たせて、爪部４５を傾かせてワーク材４４を引き込みながらチャッキングしていた。従って、軸方向位置はワーク材のチャッキング領域の径の大小に影響を受けていた。また、チャッキング領域とディスク載置面１１１が近いのでチャッキングの影響を受け易かった。加工機はＮＣプログラミングされているので、ワーク材の固定位置のバラツキに関わらず一定の加工を行なう。従って、ワーク材の固定位置のバラツキはそのまま製品のバラツキになるので、極力小さくすることが重要である。
【００３３】
このバラツキを小さくするために、図１６（ｂ）に示すような爪部４６とストッパ部４７が別体のチャッキング治具も使用されていた。これは爪部４６の内周側にストッパ部４７を設けるもので、ワーク材４４はストッパ部４７に当接しているので軸方向位置は規制されている。しかしながら、チャッキング領域とディスク載置面１１１が近いのでチャッキングの影響を受け易い。
【００３４】
そこで本発明のチャッキング治具５０は、図９（ａ）に示すような略円板状の内側本体部５１とそこから立設する内側中央凸部５２の先端側にワーク材７０のチャッキングを行なうための爪部５３を有するように形成された内側保持治具５６と（ただし、内側保持治具５６は複数の爪部が形成されるよう、ケーキを放射状に切るように扇形に分割されており、かつそれぞれの分割片５４は連結部５５にのみによって連結されている）、その内側保持治具５６を覆うように外周側に配置される略円板状の外側本体部５７とそこから立設する外側中央凸部５８からなる外側保持治具６０とで構成されている。外側中央凸部５８の先端には当接部５９が設けられている。ワーク材との当接部形状は面接触が望ましいが、線接触でもよいし、複数の点接触でもよい。
【００３５】
内側保持治具５６は、本発明においては、図１１に示すように、そのほとんどの部分が８個の扇形ケーキ状に分離されて分割片５４を形成しており、連結部５５のみで繋がっている。このため、８個の扇形ケーキ状分割片５４は、連結を保ちながらもそれぞれが独立に変位できるようになっている。つまり、分割片５４が８個集まって連結部５５で連結されて内側保持治具５６を構成している。内側保持治具５６は、内側取り付け部６１において、前記ダイアフラムチャック４０の複数の取付部４３に８個の扇形ケーキ状分割片５４がそれぞれねじ止め等で取り付けられている。
【００３６】
外側保持治具６０は、中央の外側中央凸部５８と、それを有する逆カップ状の外側本体部５７とから一体に形成されている。外側保持治具６０は、外側取り付け部６２において、前記ダイアフラムチャック４０の円筒状の固定部４１にねじ止め等で取り付けられている。よって、外側中央凸部５８の内部には、内側中央凸部５２が隙間を保って同軸に取り付けられる。図９（ｂ）は、ダイアフラムチャック４０に、内側保持治具５６と外側保持治具６０を取り付けた状態を示している。
【００３７】
次に、図９、図１０を使って、上記で述べたようなダイアフラムチャック４０およびチャッキング治具５０の動作を説明する。
【００３８】
図９（ｂ）のように、非チャッキング時は、前記特殊金属皮膜４２は平坦面状態である。
【００３９】
（実際に現場で行なう方法は、非チャッキング時にはまず特殊金属皮膜４２を軸方向外方に押し出しておいてチャッキング治具を調整加工し、チャッキング時にはその特殊金属皮膜４２を平坦状態に戻す方法であるが、説明を分かり易くするために、非チャッキング時にはまず特殊金属皮膜４２を平坦状態にしてチャッキング治具を調整加工し、チャッキング時にはその特殊金属皮膜４２を軸方向内方に引き込む方法で説明する）このとき、内側保持治具５６の内側中央凸部５２の内周の爪部５３の内径Ｄｉは、軸方向に平行になるように予め切削で調整加工されており、ワーク材７０の垂下部の外周面７１（図２の２６に相当）の径Ｄｏよりも僅かに大きい。この状態で、図１０（ａ）のようにワーク材７０の当接面７２（図２の１４に相当）を外側中央凸部５８の当接部５９に当接するように軽く挿入する。
【００４０】
チャッキング時は、図１０（ｂ）の矢印Ａように、特殊金属皮膜４２がダイアフラムチャック４０側に引き込まれるように円弧状に凹む変位をする。すると、特殊金属皮膜４２と一体で削り出し加工されている複数の取付部４３も中央軸線に向かって僅かに引き込まれながら傾く。よって、内側中央凸部５２の内周の爪部５３も、ダイアフラムチャック４０側に引き込まれながら僅かに内側に傾くので、ワーク材７０の垂下部の外周部７１を掴みながら引き込む動作を始める。さらに引き込みを続けると、ワーク材７０の内周底面の当接面７２が外側中央凸部５８の当接部５９に強く当接し、ダイアフラムチャック４０の引き込み力と均衡した位置で停止する。従って、ワーク材７０は、外側保持治具６０によって常に定位置に位置決めされることになる。
なお、上述したように、非チャッキング時にはまず特殊金属皮膜４２を軸方向ハブ側に押し出しておいてチャッキング治具を調整加工し、チャッキング時にはその特殊金属皮膜４２を平坦状態に戻す方法を採用することもできる。この方法の方が、加工時にダイアフラムチャック４０が安定したオフ状態であるので、より精度よくロータハブ加工を行なうことができる。
【００４１】
この場合は、まず非チャッキング時は、前記特殊金属皮膜４２は軸方向外方に押し出された状態である。このとき、内側保持治具５６の内側中央凸部５２の内周の爪部５３の内径Ｄｉは、軸方向に平行になるように予め切削で調整加工されており、ワーク材７０の垂下部の外周面７１（図２の２６に相当）の径Ｄｏよりも僅かに大きい。この状態で、ワーク材７０の当接面７２（図２の１４に相当）を外側中央凸部５８の当接部５９に当接するように軽く挿入する。
【００４２】
チャッキング時は、特殊金属皮膜４２が軸方向内方（ダイアフラムチャック４０側）に引き込まれるように平坦になるように変位をする。すると、特殊金属皮膜４２と一体で削り出し加工されている複数の取付部４３も中央軸線に向かって僅かに引き込まれながら傾く。よって、内側中央凸部５２の内周の爪部５３も、ダイアフラムチャック４０側に引き込まれながら僅かに内側に傾くので、ワーク材７０の垂下部の外周部７１を掴みながら引き込む動作を始める。さらに引き込みを続けると、ワーク材７０の内周底面の当接面７２が外側中央凸部５８の当接部５９に強く当接し、ダイアフラムチャック４０の引き込み力と均衡した位置で停止する。従って、ワーク材７０は、外側保持治具６０によって常に定位置に位置決めされることになる。
【００４３】
以上説明したチャッキング治具を使用することによって、加工機は常に一定位置で加工を始めることができるので、バラツキが少なく精度が安定した加工を行なうことができるようになった。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、ハードディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置等の記録媒体を使用した装置に用いられる動圧流体軸受装置、それを備えたスピンドルモータに関し、スピンドルモータに使用される動圧流体軸受装置の軸受剛性を向上させながら、ディスク載置面の撓みや変形を伴うことなく、必要な記録再生装置のリードライト特性を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る動圧流体軸受装置、スピンドルモータの断面図
【図２】同動圧流体軸受装置、スピンドルモータにおけるロータハブの部分断面図
【図３】同動圧流体軸受装置、スピンドルモータにおけるロータハブの応力解析図
【図４】同動圧流体軸受装置、スピンドルモータにおけるロータハブの撓み解析グラフ
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る動圧流体軸受装置、スピンドルモータにおけるロータハブの垂下部を示す部分断面図
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る動圧流体軸受装置、スピンドルモータにおけるロータハブの製造方法を示す図
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る動圧流体軸受装置、スピンドルモータにおける他のロータハブの製造方法を示す断面図
【図８】同動圧流体軸受装置、スピンドルモータにおけるロータハブのうねり成分の比較グラフ
【図９】同動圧流体軸受装置、スピンドルモータにおけるロータハブの製造治具状態を示す断面図
【図１０】同動圧流体軸受装置、スピンドルモータにおけるロータハブの製造治具状態を示す断面図
【図１１】同動圧流体軸受装置、スピンドルモータにおけるロータハブの製造治具の斜視図
【図１２】従来の動圧流体軸受装置、スピンドルモータの断面図
【図１３】従来のロータハブの製造方法を示す断面図
【図１４】従来の他のロータハブの製造方法を示す断面図
【図１５】ダイアフラムチャック外観図
【図１６】従来のチャッキング治具の概念図
【符号の説明】
【００４６】
１  シャフト（軸部材）
２  フランジ
３  スリーブ（軸受部材）
３Ａ  軸受孔
３Ｂ，３Ｃ  ラジアル動圧発生溝
２Ａ、２Ｂ  スラスト動圧発生溝
３Ｄ  径大部
３Ｊ  凹部
４  スラスト板
５  潤滑流体
６  ロータハブ
７  ロータ磁石
８  ステータ
９  ベースプレート
１０  ディスク
１１  ディスク載置面
１８  垂下部
１９  外方底面
２０  内方底面
２１  テーパ部
２２  円筒部
２３  位置決め穴
２４  ロータハブ外周円筒面
２５  ロータハブ最外径面
２６  外周円筒面
２７  内周円筒面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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