(57)【要約】【課題】低温雰囲気でスピンドルモータを円滑に駆動できる構造のスピンドルモータ構造体及びこれを採用したハードディスクドライブを提供する。【解決手段】ハードディスクドライブは、ベースと、ベース上に設置されて流体動圧によってシャフトを回転自在に支持する流体動圧ベアリングと、電磁気力によりシャフトを回動させる駆動源を備えたスピンドルモータと、スピンドルモータのシャフトに設置され、データが保存される少なくとも一つのディスクと、ベース上に回動自在に設置されて、ディスクに対してデータの記録／再生を行う記録／再生ヘッドをディスク上の所定位置に移動させるアクチュエータと、ベースと対向して設置され、記録／再生ヘッド、駆動源及びアクチュエータを電気的に作動させるための回路基板と、回路基板上の流体動圧ベアリングと対向する位置に設置されて、流体動圧ベアリングを加熱するヒーターとを備える。【選択図】 図４
2006204089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース上に設置されて、流体動圧によってシャフトを回転自在に支持する流体動圧ベアリングと、電磁気力により前記シャフトを回動させる駆動源とを備えたスピンドルモータと、
前記ベースと対向して設置され、前記駆動源に駆動電源を印加する回路基板と、
前記回路基板上の前記流体動圧ベアリングと対向する位置に設置されて、流体動圧ベアリングを加熱するヒーターと、を備えることを特徴とするスピンドルモータ構造体。
【請求項２】
前記流体動圧ベアリングは、
流体が注入される内部空間を持つベアリングハウジングと、
前記ベアリングハウジング内に位置して、前記シャフトを半径方向に支持するジャーナルベアリング部と、
前記ベアリングハウジング内に位置し、前記シャフトの一端に結合設置されて前記シャフトを軸方向に支持するスラストベアリング部と、
前記ベアリングハウジングの端部に結合されて前記スラストベアリング部の下部を支持するキャップ部材と、を備え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構造体。
【請求項３】
前記ヒーターは、
印加された電流により発熱される発熱部と、
前記発熱部と回路基板との間に配置され、前記発熱部で発生した熱が前記回路基板に伝導されることを遮断する絶縁本体と、
前記回路基板に電気的に接続される接続端子と、を備えることを特徴とする請求項２に記載のスピンドルモータ構造体。
【請求項４】
前記発熱部は、前記キャップ部材の下部に接触して前記キャップ部材を直接加熱することを特徴とする請求項３に記載のスピンドルモータ構造体。
【請求項５】
前記キャップ部材と前記発熱部との接触部分に塗布されて、熱伝導率を高めるサーマルグリースをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のスピンドルモータ構造体。
【請求項６】
前記スピンドルモータと前記回路基板との間に前記ヒーターを回避して介在され、前記ベースと前記回路基板とを電気的に絶縁させる絶縁部材をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載のスピンドルモータ構造体。
【請求項７】
ベースと、
前記ベース上に設置されて、流体動圧によってシャフトを回転自在に支持する流体動圧ベアリングと、電磁気力により前記シャフトを回動させる駆動源を備えたスピンドルモータと、
前記スピンドルモータのシャフトに設置され、データが保存される少なくとも一つのディスクと、
前記ベース上に回動自在に設置されて、前記ディスクに対してデータの記録／再生を行う記録／再生ヘッドを前記ディスク上の所定位置に移動させるアクチュエータと、
前記ベースと対向して設置され、前記記録／再生ヘッド、前記駆動源及び前記アクチュエータを電気的に作動させるための回路基板と、
前記回路基板上の前記流体動圧ベアリングと対向する位置に設置されて、流体動圧ベアリングを加熱するヒーターと、を備えることを特徴とするハードディスクドライブ。
【請求項８】
前記流体動圧ベアリングは、
流体が注入される内部空間を持つベアリングハウジングと、
前記ベアリングハウジング内に位置して、前記シャフトを半径方向に支持するジャーナルベアリング部と、
前記ベアリングハウジング内に位置して、前記シャフトの一端に結合設置されて前記シャフトを軸方向に支持するスラストベアリング部と、
前記ベアリングハウジングの端部に結合されて前記スラストベアリング部の下部を支持するキャップ部材と、を備えることを特徴とする請求項７に記載のハードディスクドライブ。
【請求項９】
前記ヒーターは、
印加された電流により発熱される発熱部と、
前記発熱部と回路基板との間に配置され、前記発熱部で発生した熱が前記回路基板に伝導されることを遮断する絶縁本体と、
前記回路基板に電気的に接続される接続端子と、を備えることを特徴とする請求項８に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１０】
前記発熱部は、前記キャップ部材の下部に接触して、前記キャップ部材を直接加熱することを特徴とする請求項９に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１１】
前記キャップ部材と前記発熱部との接触部分に塗布されて、熱伝導率を高めるサーマルグリースをさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１２】
前記ベースと前記回路基板との間に前記ヒーターを回避して介在され、前記スピンドルモータと前記回路基板との間を電気的に絶縁させる絶縁部材をさらに備えることを特徴とする請求項７ないし１１のうちいずれか1項に記載のハードディスクドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体動圧ベアリングによって支持されるスピンドルモータ構造体及びこれを採用したハードディスクドライブ（ＨＤＤ；Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）に関し、さらに詳細には、スピンドルモータ自体に構造的な改変を行わなくても、スピンドルモータに熱を加えて、低温雰囲気でスピンドルモータを円滑に駆動可能とした構造のスピンドルモータ構造体及びこれを採用したＨＤＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報記録媒体のうち一つであるＨＤＤは、記録／再生ヘッドを使用して、スピンドルモータによって回動されるディスクにデータを記録し、ディスクからデータを再生する装置である。
【０００３】
図１は、従来のＨＤＤを示す分離斜視図であり、図２は、図１の部分断面図である。図面を参照すれば、ＨＤＤ１０は、ベース１１と、前記ベース１１に結合されるカバー部材１２を備える。前記ベース１１上には、ディスク２０を回転させるためのスピンドルモータ３０と、記録／再生ヘッド４４をディスク２０上の所望の位置に移動させるためのアクチュエータ４０とが設置される。
【０００４】
前記アクチュエータ４０は、前記ベース１１上に設置されたアクチュエータピボット４１に回転自在に結合されたスイングアーム４２と、スイングアーム４２の一側端部に設置されて前記ヘッド４４をディスク２０側に付勢されるように支持するサスペンション４３と、スイングアーム４２を回転させるためのボイスコイルモータ５０とを持つ。
【０００５】
そして、前記ベース１１の下部には、絶縁体６０を介して結合設置された印刷回路基板７０が設けられる。この印刷回路基板７０には、前記スピンドルモータ３０、記録／再生ヘッド４４及びアクチュエータ４０などを作動させるための半導体チップ７１と各種回路素子７３とが搭載されている。
【０００６】
ここで、前記スピンドルモータ３０は、ベース１１に対して固設されたステータ３１と、前記ディスク２０を固定させるものであって前記ステータ３１に対して回転自在に設置されたローター３３と、前記ステータ３１とローター３３との間に介在されて前記ローター３３を回転自在に支持する流体動圧ベアリング３５及び、前記ローター３３に対して回動力を提供する磁気駆動部３９を備える。
【０００７】
前記流体動圧ベアリング３５は、前記ローター３３の回転軸３３ａを半径方向に支持するジャーナルベアリング部３６と、回転軸３３ａを軸方向に支持するスラストベアリング部３７と、前記ジャーナルベアリング部３６及びスラストベアリング部３７内に注入された流体３８とを備える。したがって、前記流体動圧ベアリング３５は、前記磁気駆動部３９による前記ディスク２０の回動時、ジャーナル及びスラストベアリング部３６、３７と回転軸３３ａとの間に注入された流体３８が油膜を形成して動圧を発生させる。したがって、流体動圧ベアリング３５は、ステータ３１とローター３３とが互いに非接触の状態で、前記回転軸３３ａが回転するように支持して摩擦負荷を低減させることができる。
【０００８】
一方、前記のように構成された流体動圧ベアリングを適用したスピンドルモータは、低温で流体動圧ベアリングの性能が低下するという問題点がある。
【０００９】
図３は、流体動圧ベアリングの温度変化による摩擦トルク変化を示すグラフである。図面を参照すれば、流体動圧ベアリングが適用されるＨＤＤは、周辺温度が約１５℃以上では、スラストベアリング部の摩擦トルクが約１．５×１０−４［Ｎ・ｍ］以下であり、ジャーナルベアリング部の摩擦トルクが約０．５×１０−４［Ｎ・ｍ］以下であり、特別な問題は発生しない。しかし、周辺温度が約５℃以下に下がる場合には、流体の粘度が上昇して、ジャーナル及びスラストベアリング部それぞれと回転軸との摩擦トルクが大きくなる。例えば、スラストベアリング部の温度変化による摩擦トルク変化を説明すれば、−５℃では約３．１×１０−４［Ｎ・ｍ］程度の摩擦トルクを持つ一方、これより５℃低い−１０℃では急増して約４．２×１０−４［Ｎ・ｍ］程度の摩擦トルクを持つということが分かる。すなわち、５℃差による摩擦トルク変化幅△Ｔｆ値が約１．１×１０−４［Ｎ・ｍ］で非常に大きいということが分かる。
【００１０】
前記の結果から、流体動圧ベアリングを適用したＨＤＤは、零下、特に−５℃以下の温度では、スピンドルモータを回転させるのに必要な起動電流が増加し、所定時間内に正常な回転起動が困難となるという問題点があった。
【００１１】
このような問題点を解決するために、ＨＤＤに熱を加えて流体の粘度を低めることによってスピンドルモータの回転速度を上昇させる方式が特許文献１に開示された。この開示された装置は、スピンドルモータ内にヒーターを内蔵した構造を持つことによって、低温環境でヒーターにより加熱して潤滑剤の粘度を低める。
【００１２】
一方、特許文献１に開示された装置は、前記したヒーターをスピンドルモータ内部に内蔵する構造を持つことにより、スピンドルモータ構造が複雑になってコスト高となるという短所がある。
【００１３】
また、流体動圧ベアリングを適用してＨＤＤを構成することにおいて、前記したヒーター構造を含むスピンドルモータの採用時にのみその性能が発揮され、図２に示すような構造のヒーター構造を含んでいないスピンドルモータの採用時には、低温環境で前記摩擦トルクの増加による起動不良の問題点を依然として内包するという問題点がある。
【特許文献１】特開平５−１６６２９１号公報（公開日：１９９３年７月２日、発明の名称：磁気ディスク装置のスピンドルモータ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前記点を鑑みてなされたものであり、スピンドルモータ自体に構造的な改変を行わなくても、流体動圧ベアリング構造のスピンドルモータに熱を加えて、低温雰囲気でスピンドルモータを円滑に駆動できる構造のスピンドルモータ構造体及びそれを採用したＨＤＤを提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記した目的を達成するための本発明によるスピンドルモータ構造体は、ベース上に設置されて、流体動圧によってシャフトを回転自在に支持する流体動圧ベアリングと、電磁気力により前記シャフトを回動させる駆動源とを備えたスピンドルモータと、前記ベースと対向して設置され、前記駆動源に駆動電源を印加する回路基板と、前記回路基板上の前記流体動圧ベアリングと対向する位置に設置されて、流体動圧ベアリングを加熱するヒーターと、を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、前記した目的を達成するための本発明によるＨＤＤは、ベースと、前記ベース上に設置されて、流体動圧によってシャフトを回転自在に支持する流体動圧ベアリングと、電磁気力により前記シャフトを回動させる駆動源を備えたスピンドルモータと、前記スピンドルモータのシャフトに設置され、データが保存される少なくとも一つのディスクと、前記ベース上に回動自在に設置されて、前記ディスクに対してデータの記録／再生を行う記録／再生ヘッドを前記ディスク上の所定位置に移動させるアクチュエータと、前記ベースと対向して設置され、前記記録／再生ヘッド、前記駆動源及び前記アクチュエータを電気的に作動させるための回路基板と、前記回路基板上の前記流体動圧ベアリングと対向する位置に設置されて、流体動圧ベアリングを加熱するヒーターと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるスピンドルモータ構造体は、ヒーターを備えて流体動圧ベアリングをなす流体を加熱することによって、低温雰囲気で流体の粘度を低めてスピンドルモータの初期の起動不良を防止できる。
【００１８】
また、前記ヒーターを回路基板上に実装して流体を加熱する構造を持つことによって、流体動圧ベアリング構造のスピンドルモータ自体に構造的な改変を行わなくても、低温雰囲気でスピンドルモータを円滑に駆動できる。したがって、一般的なスピンドルモータを採用してＨＤＤを構成できて、構成を単純化し、かつコストダウンできるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
図４は、本発明の実施形態によるスピンドルモータ構造体及びこれを採用したＨＤＤを示す分離斜視図であり、図５は、図４の部分断面図である。
【００２１】
図面を参照すれば、本発明の実施形態によるＨＤＤは、ベース１１１と、前記ディスク１１５に対してデータの記録／再生を行う記録／再生ヘッド１２１と、前記ベース１１１上に設置されて前記記録／再生ヘッド１２１を駆動するアクチュエータ１２０と、前記ディスク１１５を回動させるスピンドルモータ構造体１３０とを備える。
【００２２】
前記ベース１１１上には、その上部に設置された構成要素を保護するカバー部材１１３がネジ１１４によって結合設置されている。したがって、前記ベース１１１とカバー部材１１３との間の内部空間に備わったディスク１１５、記録／再生ヘッド１２１、アクチュエータ１２０などの構成要素を保護する。
【００２３】
前記ディスク１１５は、少なくとも１枚のディスクを備えた構造とされており、前記スピンドルモータ構造体１３０のシャフト１４３ａに設置されて回動される。
【００２４】
前記アクチュエータ１２０は、前記ベース１１１上に設置されたアクチュエータピボット１２３に回転自在に結合されたスイングアーム１２５と、スイングアーム１２５の一側端部に設置されて前記記録／再生ヘッド１２１を前記ディスク１１５側に付勢されるように支持するサスペンション１２７と、前記スイングアーム１２５を回転させるためのボイスコイルモータ１２９と、を持つ。
【００２５】
前記スピンドルモータ構造体１３０は、スピンドルモータ１４０、回路基板１６０及びヒーター１７０を備えて構成される。
【００２６】
前記スピンドルモータ１４０は、ベース１１１に対して固設されたステータ１４１と、前記ディスク１１５を固定するものであって前記ステータ１４１に対して回転自在に設置されたローター１４３と、前記ステータ１４１とローター１４３との間に介在されて前記ローター１４３を回転自在に支持する流体動圧ベアリング１５０と、電磁気力により前記ローター１４３に対して前記シャフト１４３ａを回動させる駆動源１４５と、を備える。
【００２７】
前記流体動圧ベアリング１５０は、流体１５７が注入される内部空間を持つベアリングハウジング１５１と、前記ベアリングハウジング１５１の内部に設けられるものであって前記シャフト１４３ａを半径方向に支持するジャーナルベアリング部１５３と、前記ベアリングハウジング１５１の内部に設けられるものであってシャフト１４３ａを軸方向に支持するスラストベアリング部１５５と、前記ベアリングハウジング１５１の端部に結合されて前記スラストベアリング部１５５の下部を支持するキャップ部材１５９とを備える。したがって、前記流体動圧ベアリング１５０は、前記駆動源１４５によって前記ディスク１１５の回動時、前記ジャーナル及びスラストベアリング部１５３、１５５と前記シャフト１４３ａとの間に注入された流体１５７が油膜を形成して動圧を発生させる。これにより、流体動圧ベアリング１５０は、ローター１４３とステータ１４１とが互いに非接触の状態で前記シャフト１４３ａが回転するように支持して、摩擦負荷を低減させることができる。
【００２８】
ここで、前記スピンドルモータ１４０が駆動されない場合、前記流体１５７は、自重によって前記ベアリングハウジング１５１の下部、すなわち、前記スラストベアリング部１５５の周辺に主に存在している。
【００２９】
前記回路基板１６０は、前記ベース１１１と対向して設置され、前記駆動源１４５に駆動電源を印加する。また、前記回路基板１６０は、前記記録／再生ヘッド１２１及びアクチュエータ１２０などを電気的に作動させる。そのために、この回路基板１６０には、多数の半導体チップ１６１と、複数の電気回路素子１６５とが搭載されている。
【００３０】
前記ヒーター１７０は、前記回路基板１６０上の前記流体動圧ベアリング１５０と対向する位置に設置される。このヒーター１７０は、低温環境で前記ベアリングハウジング１５１内に注入された流体１５７を加熱することによって、その粘度を低めることにより初期起動時にスラストベアリング部１５５の摩擦トルクを低減する。
【００３１】
そのために、前記ヒーター１７０は、電流印加時に発熱される発熱部１７１と、絶縁本体１７３及び前記回路基板１６０に電気的に接続して前記発熱部１７１に電流を印加する接続端子１７５とを備える。前記絶縁本体１７３は、前記ヒーター１７０の本体をなす部分であって、発熱部１７１と前記回路基板１６０との間に配置されて前記発熱部１７１で発生した熱が前記回路基板１６０側に伝導されることを遮断する。前記発熱部１７１は、ニッケル−クロム系列などの発熱体を塗布またはメッキによって前記絶縁本体１７３上に形成することによって製作される。ここで、前記発熱部１７１は、前記キャップ部材１５９の下部に接触して、前記キャップ部材１５９を直接加熱することが望ましい。また、前記キャップ部材１５９と前記発熱部１７１との接触部分にサーマルグリース１７９を塗布し、熱伝導率を高めることが望ましい。
【００３２】
前記ヒーター１７０は、前記接続端子１７５の構造に基づいて、図６及び図７に示すような形状を持つことができる。図６は、接続端子として前記絶縁本体１７３の下部に突出した一対のリード１７５ａを示すものである。この場合、図５に示すように、回路基板１６０上に設けられた結合孔（図示せず）に前記リード１７５ａを結合し、ハンダ付けなどを通じて回路基板１６０上の通電経路に連結することによって前記ヒーター１７０の装着が完了する。図７は、接続端子として前記絶縁本体１７３の側部に引出された一対のリード１７５ｂを示したものである。この場合は、回路基板１６０上のボンディングパッド（図示せず）に対して前記リード１７５ｂを表面実装することで、ヒーター１７０を装着できる。
【００３３】
前記ヒーター１７０は、スピンドルモータ構造体１３０周辺の温度が低くて流体１５７の粘度が高くなることによって、前記ディスク１１５が正常に回転しない場合に前記流体１５７を加熱してその粘度を低める。したがって、低温環境で初期駆動時に引き起こされる摩擦トルクによる起動不良を防止できる。ここで、前記ヒーター１７０は、ディスク１１５の回転速度が正常速度未満に検出された場合、前記流体１５７を加熱し始めてディスク１１５の回転速度が正常速度以上になるまで加熱することによって、周辺温度を測定する温度感知センサーを別途設けなくても、低温環境でスピンドルモータを正常に駆動できる。
【００３４】
また、前記スピンドルモータ１４０と前記回路基板１６０との間には、前記ヒーター１７０を回避して介在された絶縁部材１８０をさらに備えることが望ましい。この絶縁部材１８０は、前記回路基板１６０とその上部に位置したベース１１１との間を電気的に絶縁する。
【００３５】
前記した実施形態は例示的なものに過ぎず、当業者ならばこれより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲内で定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ハードディスクドライブの関連技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来のＨＤＤを示す分離斜視図である。
【図２】図１の部分断面図である。
【図３】流体動圧ベアリングの温度変化による摩擦トルク変化を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態によるＨＤＤを示す分離斜視図である。
【図５】図４の部分断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるオン−ＰＣＢヒーターを示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるオン−ＰＣＢヒーターを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１１１  ベース
１１３  カバー部材
１１４  ネジ
１１５  ディスク
１２０  アクチュエータ
１２１  記録／再生ヘッド
１２３  アクチュエータピボット
１２５  スイングアーム
１２７  サスペンション
１２９  ボイスコイルモータ
１３０  スピンドルモータ構造体
１６０  回路基板
１６１  半導体チップ
１６５  電気回路素子
１７０  ヒーター
１８０  絶縁部材
【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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