(57)【要約】【課題】スピンドルモータのシャフトにハブを固定するために両者をレーザ溶接しているが、この溶接工程によって生じる種々の障害を除くこと。【解決手段】レーザ溶接を行うシャフトとハブの溶接部にＶ字型の凹部をあらかじめ形成しておき、レーザビームをこの凹部に照射して両者を溶接する。レーザ溶接時にはシャフトのねじ穴をシール治具で塞いで溶接時に飛散するスラッジがねじ穴に入るのを防ぐ。溶接後、溶接部に熱硬化性の樹脂を塗布して、スピンドルモータの動作中に、溶接部に生じたマイクロクラックから金属の微粒子が飛び出すのを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトを回転可能に支持するスリーブ、
前記シャフトが圧入される孔を有し、前記孔の端部領域に、表面から所定距離だけ落ち込んだ凹部及び前記凹部の内周部に設けた内面取り部を有し、前記孔に圧入したシャフトに、前記内面取り部にレーザビームを照射することにより溶接されたハブ、及び
前記ハブに固定され、前記スリーブが固定されたハウジングに取り付けられるステータコイルに対向するロータマグネット
を有するスピンドルモータ。
【請求項２】
端面にねじ穴を有する円柱状のシャフト、
前記シャフトを回転可能に支持するスリーブ、
前記シャフトの前記端面を有する端部が圧入される孔を有し、前記孔の端部領域に、表面から所定距離だけ落ち込んだ凹部及び前記凹部の内周部に設けた内面取り部を有するハブ、及び
前記ハブに固定され、前記スリーブが固定されたハウジングに取り付けられるステータコイルに対向するロータマグネットを有するスピンドルモータの製造方法であって、
前記シャフトの前記ねじ穴を有する端部を、前記孔に圧入する工程、
前記シャフトの端面の前記ねじ穴をシール治具によって一時的に塞ぐ工程、
前記内面取り部にレーザビームを照射して、ハブとシャフトを溶接する工程、及び
溶接後、前記溶接した部分に接着性を有する樹脂を塗布する工程
を有するスピンドルモータの製造方法。
【請求項３】
前記樹脂を塗布する工程においてのみ前記ねじ穴を前記シール治具で塞ぐことを特徴とする請求項２記載のスピンドルモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスクや光ディスクなどのディスクを回転駆動するスピンドルモータに関するものであり、特にディスクを保持するハブをシャフトに取り付ける構成のスピンドルモータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、大量のデータを記録再生できる記憶装置として、パーソナルコンピュータのみならず、オーディオビジュアル製品を含む各種の家電製品においても、ＨＤＤを組み込んだものが普及しはじめている。ＨＤＤでは、ディスクを高速かつ高精度で回転させる必要があるとともに、長期間の使用に耐える耐久性（長寿命）を必要とすることから、モータには、動圧流体軸受を用いたスピンドルモータが使用されている。
近年ＨＤＤを組み込んだ、小型の携帯用音楽記録再生装置やデジタルカメラ用の記録媒体等、小型のデジタル機器の普及にともなって、ＨＤＤは更なる小型化・薄型化が求められている。ＨＤＤを小型化・薄型化するためには、ディスクを回転駆動するスピンドルモータを小型かつ薄型にする必要がある。このようなスピンドルモータの従来例が特許文献１に示されている。
【０００３】
図４は特許文献１に示されているスピンドルモータの断面図である。図において、ハウジング１の中央部にスリーブ部３が設けられており、シャフト４がスリーブ部３の軸受孔に回転可能に挿入されている。スリーブ部３、シャフト４及びスラスト受板５によって、当技術分野では周知の動圧流体軸受が構成され、シャフト４はスリーブ部３に非接触で回転する。シャフト４にはロータハブ部２が取り付けられている。ロータハブ部２の内周部にはマグネット６が取り付けられており、外周部には磁気ディスク９が取り付けられている。シャフト４は、ねじ穴１３を有し、ねじ穴１３にクランプ部材１１を固定するクランプねじ１２をねじ込む。クランプ部材１１は、前記の磁気ディスクを保持するための部材である。マグネット６は、ハウジング１に固定されたステータコア７から駆動力を受けて、ロータハブ部２及びシャフト４を回転させる。
【０００４】
図４に示すスピンドルモータにおいて、ロータハブ部２はシャフト４に強固に取り付けられる必要がある。典型的な取付方法では、ロータハブ部２の孔にシャフト４を圧入している。しかし、ロータハブ部２の孔の内径及びシャフト４の外径はある程度の製作誤差を有するため、圧入のみでは確実かつ強固な取付が出来ない場合もある。そこでロータハブ部２の孔にシャフト４を圧入するとともに両者を溶接して、より確実かつ強固な取付を実現している。上記のロータハブ部２とシャフト４との取付方法について、図５を参照して説明する。
【０００５】
図５の（ａ）は、ロータハブ部２とシャフト４の第１の取付方法を示す要部の拡大断面図である。図において、シャフト４の上端の角部にはあらかじめアール部又は面取り部１４を形成している。またロータハブ部２の孔の上端の角部にはあらかじめ面取り部１５を形成している。ロータハブ部２の孔の内径はシャフト４の外径より若干小さくなされており、ロータハブ部２の孔にシャフト４を圧入すると、両者はしまり嵌めで固定される。
次にアール部１４と面取り部１５で形成されるＶ字形の凹部１６にレーザビームを照射して凹部１６近傍のロータハブ部２とシャフト４とを溶融させてレーザ溶接をする。
【０００６】
図５の（ｂ）はロータハブ部２とシャフト４との第２の取付方法を示す要部の拡大断面図である。図において、ロータハブ部２の孔の周囲に、シャフト４の上端部４ａが突出するように凹部１７を形成する。シャフト４にロータハブ部２を取り付けるとき、ロータハブ部２の孔にシャフト４を圧入した後、角部１８にレーザビームを照射してレーザ溶接をする。
上記の両取付方法では、圧入とレーザ溶接によりロータハブ部２がシャフト４に固定されるので、高い固定強度が得られる。
【特許文献１】特許第３２８２９４５号公報
【特許文献２】実開平６−２１３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来例のスピンドルモータにおいては以下に示す問題がある。
図５の（ａ）に示す第１の取付方法では、凹部１６近傍のロータハブ部２とシャフト４をレーザビームで溶接したとき、溶接部の表面に長さ１〜２μｍ、深さ１〜１．５μｍのひび割れであるマイクロクラックが発生する。マイクロクラック内には通常のクリーニング処理では容易に除去できない微少な金属粒子が入り込んでいる。この微少な金属粒子はスピンドルモータの動作中にその振動などによりマイクロクラックから飛び出して磁気ディスクの表面に付着し、磁気ヘッドによるデータの記録再生に障害を与えることがある。またレーザ溶接時に発生する溶接ヒューム（溶接時に高温の金属から生成される酸化物の微粉末）がねじ孔１３に入り、後の工程でクランプ部材１１をねじ止めするとき支障をきたすことがある。
【０００８】
図５の（ｂ）に示す第２の取付方法では、凹部１７の深さＬを深くして、シャフト４の上端部４ａの突出する長さＬを大きくすると、スラッジがねじ穴１３に入り込むのを防止できる。しかし、スピンドルモータの厚さを極力薄くするために、シャフト４の上端部４ａの長さＬは極力短くするのが望ましい。しかし長さＬを短くすると、溶接ヒュームがねじ穴１３に入りやすくなる。またマイクロクラックの発生は避けられないので、第１の方法の場合と同じ問題も有している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のスピンドルモータは、シャフトを回転可能に支持するスリーブ、前記シャフトが圧入される孔を有し、前記孔の端部領域に、表面から所定距離だけ落ち込んだ凹部及び前記凹部の内周部に設けた内面取り部を有し、前記孔に圧入したシャフトに、前記内面取り部にレーザビームを照射することにより溶接されたハブ、及び前記ハブに固定され、前記スリーブが固定されたハウジングに取り付けられるステータコイルに対向するロータマグネットを有する。
【００１０】
この発明によれば、シャフトを圧入したハブの孔の端部領域に、表面から所定距離だけ落ち込んだ凹部を形成し、さらに凹部の内周部に内面取り部を形成している。この内面取り部のＶ字形の底部にレーザビームを照射してハブとシャフトを溶接する。Ｖ字形の谷状の底部にレーザビームを照射するので、溶接時の溶接ヒュームがシャフトのねじ穴の方向に飛びにくい。
【００１１】
本発明のスピンドルモータの製造方法は、端面にねじ穴を有する円柱状のシャフト、前記シャフトを回転可能に支持するスリーブ、前記シャフトの前記端面を有する端部が圧入される孔を有し、前記孔の端部領域に、表面から所定距離だけ落ち込んだ凹部及び前記凹部の内周部に設けた内面取り部を有するハブ、及び前記ハブに固定され、前記スリーブが固定されたハウジングに取り付けられるステータコイルに対向するロータマグネットを有するスピンドルモータの製造方法であって、
前記シャフトの前記ねじ穴を有する端部を、前記孔に圧入する工程、前記シャフトの端面の前記ねじ穴をシール治具によって一時的に塞ぐ工程、前記内面取り部にレーザビームを照射して、ハブとシャフトを溶接する工程、及び溶接後、前記溶接した部分に接着性を有する樹脂を塗布する工程を有する。
【００１２】
この発明の製造方法によれば、シャフトとハブを溶接するとき、シャフトのねじ穴をシール治具で塞ぐ。そのため溶接時に発生する溶接ヒュームがねじ穴に入るのを防止できる。また溶接後、溶接部に塗布する樹脂がマイクロクラックを覆うので、マイクロクラックから金属微粒子が飛び出すのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シャフトを圧入するハブの孔の端部領域に表面から約０．１ｍｍ落ち込んだ凹部を形成し、さらに凹部の内周部に内面取り部を形成している。この内面取り部のＶ字形の底部にレーザビームを照射してレーザ溶接をするので、溶接時に発生する溶接ヒュームがシャフトのねじ穴に入りにくい。内面取り部で溶融した金属が上方にあふれても、前記の凹部内にとどまり、ハブの表面にまで出ることはない。
ハブとシャフトの溶接時には、シャフトのねじ穴をシール治具で塞ぐ。従って溶接ヒュームがねじ穴に入ることはない。
溶接後、溶接部に接着剤などの樹脂を塗布するので、スピンドルモータの動作中に、溶接によって生じたマイクロクラックから金属の微粒子が飛散することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良の実施の形態を図１から図３を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態のスピンドルモータの断面図である。
図において、ハウジング２１は、中央部に円筒部２１ａを有し、円筒部２１ａにスリーブ２２が取り付けられている。スリーブ２２の軸受孔２２ａにはシャフト２３が回転可能に挿入されている。シャフト２３の下端には、フランジ２５が取り付けられている。スリーブ２２の下端の開口は、スラスト受板２４により密閉されている。シャフト２３とスリーブ２２との間、及びスラスト受板２４とフランジ２５との間にはオイル等の流体が充填されており、当技術分野では周知の動圧流体軸受が構成されている。
本実施の形態においては、ハウジング２１にはアルミダイカスト材または鉄材が用いられる。スリーブ２２には真鍮材（銅合金）にニッケルメッキしたものが用いられる。シャフト２３にはステンレス鋼材（例えばＳＵＳ４２０Ｊ２）が用いられ、フランジ２５にはステンレス鋼材（例えばＳＵＳ３０４）が用いられる。スラスト受板２４にはステンレス鋼材（例えばＳＵＳ４２０Ｊ２）が用いられ、ハブ２７にはステンレス鋼材（例えばＤＨＳ１）またはアルミ材が用いられている。
【００１５】
シャフト２３の上端部には、ハブ２７が、後で詳しく説明する方法で取り付けられている。
シャフト２３の中央部には、シャフト２３の軸方向に並行するねじ穴３１が設けられている。ねじ穴３１に図示を省略したねじをねじ込みクランプ部材を固定することにより、ハブ２７の外周部のディスク受け面２７ｇに取り付ける磁気ディスク等が保持される。ハブ２７の内側にはロータマグネット３７が設けられている。ロータマグネット３７に対向するように、ステータコイル２９がハウジング２１に取り付けられている。
【００１６】
シャフト２３とハブ２７との取付方法について以下に説明する。
図２は、シャフト２３とハブ２７との取付部の拡大断面図である。シャフト２３にハブ２７を取り付けるときは、まずシャフト２３をハブ２７の孔２７ｂに圧入する。シャフト２３の外径は孔２７ｂの内径より４〜１１μｍ大きくなされており、圧入による抜け強度は約１０ｋｇｆ程度である。圧入した後のシャフト２３の上端面２３ａとハブ２７の上端面２７ａとはほぼ同じレベルになされている。シャフト２３の外周の角部は半径が約０．１ｍｍの曲面（以下、Ｒ面という）になされている。ハブ２７の取付孔２７ｂの内周の角部は約０．０５ｍｍの内面取り加工がなされて内面取り部２７ｃが形成されている。内面取り部２７ｃにつながる平面部２７ｄは、上端面２７ａからの深さが約０．１ｍｍの凹部２７ｆになされている。前記凹部２７ｆの約０．１ｍｍの深さは、小型のスピンドルモータであればサイズにかかわらずほぼ同じ深さ（約０．１ｍｍ）でよい。凹部２７ｆの０．１ｍｍの深さは微小であるので、スピンドルモータの小型化薄型化に大きな影響は与えない。平面部２７ｄと上端面２７ａとの間には斜面部２７ｅが形成されている。
【００１７】
次にＹＡＧレーザ等を用いるレーザ溶接装置により、シャフト２３とハブ２７を溶接する。溶接をする前に、図３に示すように、先端にねじ穴３１の直径より少し大きい直径の金属の球体又は円錐体を設けたシール治具３２をねじ穴３１に当てて、ねじ穴３１を塞ぐ。シール治具３２でねじ穴３１を塞ぐことにより、溶接時に溶接ヒュームが発生しても、それがねじ穴３１内に入るのを防ぐことができる。ただし、他の溶接ヒューム除去手段があるときはシール治具３２は、使用しないこともある。
【００１８】
溶接工程では、レーザビームを、シャフト２３の外周面と前記内面取り部２７ｃとで形成される谷状凹部の底部３０に向けて照射する。レーザビームの強度及び照射時間は、底部３０の近傍のシャフト２３及びハブ２７の金属材料が溶融して、溶融金属が面取り部２７ｃを含む谷状凹部を埋める程度に設定する。もし溶融金属が谷状凹部からあふれ出る場合があっても、凹部２７ｆを設けているので、溶融金属は凹部２７ｆに流入する。そのため溶融金属がハブ２７の表面２７ａを超えてあふれ出るのを防止できる。
レーザ溶接の終了後、平面部２７ｄを含む溶接部を洗浄用溶剤及びブラシを用いて洗浄する。洗浄用溶剤を完全に蒸発させた後平面部２７ｄを含む凹部２７ｆに樹脂を塗布する。この工程を「オーバコート工程」という。樹脂は塗布後に短時間で硬化し、硬化後にガスの放出をしない材料が好ましい。この樹脂として入手容易で安価なものは、熱硬化性のエポキシ系接着剤である。例えば２液性のエポキシ接着剤を用いてもよい。樹脂の塗布量はシャフト直径２ｍｍのスピンドルモータで約０．１ｍｇ程度である。
【００１９】
オーバコート工程においても、シール治具３２を用いて樹脂の塗布時にねじ穴３１を塞いでおけば、余分な樹脂がねじ穴３１内に入るのを防止することができる。レーザ溶接後のシャフト２３とハブ２７の抜け強度は約８０ｋｇｆであり、十分な強度が得られた。溶接時にシール治具３２でねじ穴３１を塞ぐので、溶接ヒュームがねじ穴３１に入ることはなかった。また溶接後のオーバコート工程においても、シール治具３２でねじ穴３１を塞いでおけば、余分な樹脂がねじ穴３１に入ることはなかった。
【００２０】
以上のように本発明の製造方法によれば、スピンドルモータの製造歩留まりを大幅に向上させることができた。
溶接部を樹脂でオーバコートすることにより、レーザ溶接で発生したマイクロクラックは樹脂で被覆される。そのためスピンドルモータの動作中にマイクロクラックから金属の微粒子が飛び出すことはなく、このスピンドルモータを用いたＨＤＤなどの信頼性と寿命が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、スピンドルモータの製造において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態のスピンドルモータの断面図
【図２】図１に示すスピンドルモータのシャフトとハブの取付部の要部拡大断面図
【図３】図１に示すスピンドルモータの、シャフトとハブの溶接工程時の要部拡大断面図
【図４】従来のスピンドルモータの断面図
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、図４に示すスピンドルモータのシャフトとハブの取付部を示す要部拡大断面図
【符号の説明】
【００２３】
１  ハウジング
２  ロータハブ部
３  スリーブ部
４  シャフト
５  スラスト受板
６  マグネット
９  ディスク
１１  クランプ部材
１３、３１  ねじ穴
２１  ハウジング
２１ａ  円筒部
２２  スリーブ
２２ａ  軸受孔
２３  シャフト
２３ａ、２７ａ  上端面
２４  スラスト受板
２５  フランジ
２７  ハブ
２７ｃ  内面取り部
２７ｅ  斜面部
２７ｆ  凹部
２９  ステータコイル
３０  底部
３２  シール治具
３７  ロータマグネット
【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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