(57)【要約】  ディスク駆動装置は、記録ディスクが載置されるように構成されているハブを備え、ハブに記録ディスクが載置された状態における２次ロッキングモード共振の非回転時の固有周波数をＦ０（Ｈｚ）とし、ハブの使用回転数をＮ（Ｈｚ）とした場合、固有周波数Ｆ０がＦ０＞Ｎ・（３・Ｐ＋２）を満たすように、ハブの外延部の径方向寸法が第２の外筒部の軸方向寸法より小さく形成される。
2011070619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材と、
記録ディスクが載置されるように構成されているハブと、
前記ハブを前記ベース部材に対して相対回転可能に支持する軸受ユニットと、
前記ベース部材に固定され、円環部と前記円環部から径方向に伸びる複数の突極とを含むコアと、
前記複数の突極に巻きつけるように形成される３相のコイルと、
前記ハブに固定されるヨークと、
前記ヨークの内周に固定され、前記複数の突極と径方向に対向し、周方向にＰ極（Ｐは２以上の偶数）の駆動用着磁が施されたマグネットと、を備え、
前記ハブは、
記録ディスクの中央孔が嵌合され、軸方向に延設された第１の外筒部と、
前記第１の外筒部に連設され径方向外向きに延設され、記録ディスクが着座される着座面と、
前記着座面に連設され軸方向に延設された第２の外筒部と、
前記第２の外筒部に連設され径方向外向きに延設された外延部と、を有し、
前記ハブに記録ディスクが載置された状態における２次ロッキングモード共振の非回転時の固有周波数をＦ０（Ｈｚ）とし、前記ハブの使用回転数をＮ（Ｈｚ）とした場合、前記固有周波数Ｆ０がＦ０＞Ｎ・（３・Ｐ＋２）を満たすように、前記外延部の径方向寸法が前記第２の外筒部の軸方向寸法より小さく形成されることを特徴とするディスク駆動装置。
【請求項２】
前記第２の外筒部は、記録ディスクに対して記録再生をする記録再生ヘッドの径方向の可動範囲を確保するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のディスク駆動装置。
【請求項３】
前記マグネットは、記録ディスクと接する前記着座面の部分より径方向内側に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のディスク駆動装置。
【請求項４】
前記第２の外筒部は、径方向において、前記マグネットの外周面よりも前記ヨークの外周面に近い位置に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のディスク駆動装置。
【請求項５】
前記第２の外筒部の直径は、前記ヨークの外周面の直径と実質的に同じ大きさであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のディスク駆動装置。
【請求項６】
前記第２の外筒部は、前記第１の外筒部と実質的に同心となるように、前記第１の外筒部の加工と連続して加工されて構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のディスク駆動装置。
【請求項７】
前記着座面の外周端は、前記ハブの外形に外接する外接円錐面の径方向内側に設けられて構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のディスク駆動装置。
【請求項８】
前記使用回転数Ｎに加えて前記使用回転数Ｎより大きな使用回転数Ｍ（Ｈｚ）で用いられる場合、前記固有周波数Ｆ０が、Ｆ０＜Ｍ・（３・Ｐ−２）の関係を満たすように、前記外延部の径方向寸法を構成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のディスク駆動装置。
【請求項９】
前記ハブは、前記外延部に連設され軸方向に延設された環状壁部をさらに有し、
前記ヨークは、前記環状壁部の内周面に固定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のディスク駆動装置。
【請求項１０】
ベース部材と、
記録ディスクが載置されるように構成されているハブと、
前記ハブを前記ベース部材に対して相対回転可能に支持する軸受ユニットと、
前記ベース部材に固定され、円環部と前記円環部から径方向に伸びる複数の突極とを含むコアと、
前記複数の突極に巻きつけるように形成される３相のコイルと、
前記ハブに固定されるヨークと、
前記ヨークの内周に固定され、前記複数の突極と径方向に対向し、周方向にＰ極（Ｐは２以上の偶数）の駆動用着磁が施されたマグネットと、を備え、
前記ハブに記録ディスクが載置された状態における２次ロッキングモード共振の非回転時の固有周波数をＦ０（Ｈｚ）とし、前記ハブの使用回転数をＮ（Ｈｚ）および前記使用回転数Ｎより大きな使用回転数Ｍ（Ｈｚ）とした場合、前記固有周波数Ｆ０がＮ・（３・Ｐ＋２）＜Ｆ０＜Ｍ・（３・Ｐ−２）を満たすように構成されたことを特徴とするディスク駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ディスクを回転駆動するディスク駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの記憶装置等に使用される記憶メディアとして、ハードディスクドライブが知られている。ハードディスクドライブは回転精度が飛躍的に向上し、それに応じて一層の高密度化および大容量化が求められている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
ハードディスクドライブでは、記録トラックが形成された記録ディスクがブラシレスモータによって高速で回転される。この記録トラックに含まれる磁気データの記録再生のために、記録再生ヘッドが記録ディスクの表面に対して微少な隙間を介して配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９８５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ハードディスクドライブの大容量化を進めるひとつの手法として、記録トラックの幅を狭くし、記録再生ヘッドの配置を記録ディスクの表面に近づける方法がある。ブラシレスモータのトルクリップルと２次ロッキングモード共振に起因する振動が大きくなることがあり、記録トラックの幅を狭くすると、その振動により記録再生ヘッドが振動されて、記録トラックのトレースが乱れる可能性がある。【０００６】
また、記録再生ヘッドと記録ディスクの表面との隙間をより狭くすると、記録再生ヘッドの少しの振動により、この隙間が大きく変化し、記録再生ヘッドの出力信号の振幅が大きく変化する。記録トラックのトレースが乱れたり、記録再生ヘッドの出力信号の振幅が変化すると、ハードディスクドライブのデータの記録再生時の誤動作の頻度を増加させうる。【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動時に生じる振動を低減する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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のディスク駆動装置は、ベース部材と、記録ディスクが載置されるように構成されているハブと、ハブをベース部材に対して相対回転可能に支持する軸受ユニットと、ベース部材に固定され、円環部と円環部から径方向に伸びる複数の突極とを含むコアと、複数の突極に巻きつけるように形成される３相のコイルと、ハブに固定されるヨークと、ヨークの内周に固定され、複数の突極と径方向に対向し、周方向にＰ極（Ｐは２以上の偶数）の駆動用着磁が施されたマグネットと、を備える。ハブは、記録ディスクの中央孔が嵌合され、軸方向に延設された第１の外筒部と、第１の外筒部に連設され径方向外向きに延設され、記録ディスクが着座される着座面と、着座面に連設され軸方向に延設された第２の外筒部と、第２の外筒部に連設され径方向外向きに延設された外延部と、を有する。このディスク駆動装置は、ハブに記録ディスクが載置された状態における２次ロッキングモード共振の非回転時の固有周波数をＦ０（Ｈｚ）とし、ハブの使用回転数をＮ（Ｈｚ）とした場合、固有周波数Ｆ０がＦ０＞Ｎ・（３・Ｐ＋２）を満たすように、外延部の径方向寸法が第２の外筒部の軸方向寸法より小さく形成される。【０００９】
この態様によると、トルクリップル周波数と２次ロッキングモード共振の固有周波数とが一致することにより発生する振動を低減することができる。【００１０】
本発明の別の態様もまた、ディスク駆動装置である。この装置は、ベース部材と、記録ディスクが載置されるように構成されているハブと、ハブをベース部材に対して相対回転可能に支持する軸受ユニットと、ベース部材に固定され、円環部と円環部から径方向に伸びる複数の突極とを含むコアと、複数の突極に巻きつけるように形成される３相のコイルと、ハブに固定されるヨークと、ヨークの内周に固定され、複数の突極と径方向に対向し、周方向にＰ極（Ｐは２以上の偶数）の駆動用着磁が施されたマグネットと、を備える。このディスク駆動装置は、ハブに記録ディスクが載置された状態における２次ロッキングモード共振の非回転時の固有周波数をＦ０（Ｈｚ）とし、ハブの使用回転数をＮ（Ｈｚ）および使用回転数Ｎより大きな使用回転数Ｍ（Ｈｚ）とした場合、固有周波数Ｆ０がＮ・（３・Ｐ＋２）＜Ｆ０＜Ｍ・（３・Ｐ−２）を満たすように構成される。【００１１】
この態様によると、異なる回転数で使用した場合にも、トルクリップル周波数と２次ロッキングモード共振の固有周波数とが一致することにより発生する振動を低減することができる。【００１２】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ディスク駆動装置の駆動時に生じる振動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るディスク駆動装置を示す上面図である。
【図２】実施形態に係るディスク駆動装置の断面図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で部材の一部は省略して表示する。
【００１６】
実施形態に係るディスク駆動装置は、記録ディスクを搭載し回転駆動するハードディスクドライブに好適に用いられる。ディスク駆動装置は、記録ディスクを駆動するための装置であってもよく、例えばブラシレスモータであってもよい。
【００１７】
図１は、実施形態に係るディスク駆動装置１００を示す上面図である。図１は、ディスク駆動装置１００の内部の構成を示すため、トップカバー（不図示）を外した状態を示す。ディスク駆動装置１００は、ベース部材５０と、記録ディスク２００と、記録ディスク２００が載置されるハブ１０と、データリードライト部８と、トップカバーと、を備える。
【００１８】
記録ディスク２００は、ハブ１０に載置され、ハブ１０の回転に伴って回転する。ベース部材５０はアルミニウムの合金をダイカストにより成型して形成される。ベース部材５０は、軸受を介してハブ１０を回転自在に支持する。
【００１９】
データリードライト部８は、記録再生ヘッド８ａと、スイングアーム８ｂと、ピボットアセンブリ８ｃと、ボイスコイルモータ８ｄと、を含む。記録再生ヘッド８ａは、スイングアーム８ｂの先端部に取り付けられ、記録ディスク２００の上面または下面に接近して記録ディスク２００にデータを記録し、記録ディスク２００からデータを読み取る。記録ディスク２００の両面を用いることで、記録ディスク２００の記録容量を増すことができる。
【００２０】
ピボットアセンブリ８ｃは、ピボットアセンブリ８ｃの中心を回転軸として、スイングアーム８ｂをベース部材５０に対して揺動自在に支持する。ボイスコイルモータ８ｄは、データリードライト部８の駆動部として機能し、スイングアーム８ｂを揺動させ、記録再生ヘッド８ａを記録ディスク２００の記録面上の所望の位置に移動させる。データリードライト部８は、ヘッドの位置を制御する公知の技術を用いて構成されてよい。
【００２１】
図２は、実施形態に係るディスク駆動装置１００の断面図を示す。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。ディスク駆動装置１００は、直径が９５ｍｍの３．５インチ型の２枚の記録ディスク２００を搭載し、それらの記録ディスク２００を回転させる。想定される２枚の記録ディスク２００のそれぞれの中央の孔の直径は２５ｍｍ、厚みは１．５０ｍｍである。
【００２２】
ディスク駆動装置１００は、シャフト２０と、フランジ２２と、ヨーク３０と、マグネット４０と、積層コア６０と、コイル７０と、スリーブ８０と、プレート９０と、潤滑剤と、制振リング１１０と、をさらに備える。
【００２３】
ハブ１０はモータ回転軸Ｒを中心として円形に形成され、外形は凸状に形成される。またハブ１０の内形は、軸受を囲繞するように形成される。ハブ１０は記録ディスク２００を保持するために軸受ユニットの軸方向に延設された第１の外筒部１０ｂと、記録ディスクを着座するために、第１の外筒部１０ｂに連設され径方向外側に延設された着座面１０ｃとを有する。第１の外筒部１０ｂに２枚の記録ディスク２００の中央孔が嵌合される。第１の外筒部１０ｂの直径は２５ｍｍである。より正確には第１の外筒部１０ｂの直径は、２４．９７８±０．０１ｍｍである。
【００２４】
ハブ１０の着座面１０ｃには、２枚の記録ディスク２００のうち下側の記録ディスクを着座させるための上側に突き出た隆起部１３が形成される。隆起部１３は、モータ回転軸Ｒの周りに円環状に形成され、隆起部１３のうち記録ディスクが着座する部分の面は、滑らかな曲面である。その曲面の断面は円弧状であり、記録ディスク２００は着座面１０ｃに線状に接することとなる。
【００２５】
円環状の第１スペーサ２０２は、２枚の記録ディスク２００の間に挿入される。クランパ２０６は、円環状の第２スペーサ２０４を介して２枚の記録ディスク２００および第１スペーサ２０２をハブ１０に対して押しつけて固定する。クランパ２０６は、複数のクランプネジ２０８によってハブ１０の上面１０ａに対して固定される。
【００２６】
ハブ１０は、記録再生ヘッド８ａの可動を妨げないよう記録再生ヘッド８ａの可動範囲を確保するため、着座面１０ｃの外周に径方向内向きに環状に凹んだ環状凹部１０ｇを形成している。なお、記録再生ヘッド８ａの可動範囲とは、記録ディスク２００のデータを記録再生する場合に記録再生ヘッド８ａが動作する空間をいう。環状凹部１０ｇは、着座面１０ｃに連設され軸方向に延設された第２の外筒部１０ｄと、第２の外筒部１０ｄに連設され径方向外向きに延設された外延部１０ｅとを含んで構成されている。さらにハブ１０は、外延部１０ｅに連設され軸方向に延設された環状壁部１０ｆを有している。
【００２７】
ヨーク３０は環状に鉄などの磁性材料により形成され、その断面は逆Ｌ字型である。ヨーク３０は環状壁部１０ｆの内周面に接着と圧入とを併用して固定される。環状壁部１０ｆの内周面には、ヨーク３０が圧入される際にヨーク３０が押し当てられる凸部１６が形成される。凸部１６は、円環状に形成され、モータ回転軸Ｒを軸として配置される。環状壁部１０ｆの内周面とヨーク３０の外周面との間には接着剤が充填される。これはヨーク３０をハブ１０に圧入する際、環状壁部１０ｆの内周面に適量の接着剤を塗布しておくことにより実現される。
【００２８】
ヨーク３０の内周面にはマグネット４０が接着固定される。すなわち、マグネット４０はヨーク３０を介してハブ１０に固定される。マグネット４０は、ネオジウム、鉄、ホウ素などの希土類材料によって形成され、積層コア６０の突極と径方向に対向する。マグネット４０にはその周方向にＰ極（Ｐは２以上の偶数）の駆動用着磁が施される。
【００２９】
たとえば、ハブ１０はアルミニウム合金から形成し、シャフト２０はＳＵＳ４２０Ｊ２というステンレス材から形成される。ハブ１０とシャフト２０をこの材料で形成した場合、ハブ１０の線膨張係数はシャフト２０の線膨張係数より大きい。シャフト２０の一端はハブ１０の中心に設けられた開口部１０ｈにしまり嵌めによって固着される。シャフト２０の他端にはフランジ２２がしまり嵌めにより固着される。なお、これらのしまり嵌めには接着剤を併用してもよい。
【００３０】
ベース部材５０の中央には、モータ回転軸Ｒを中心軸とした突出部５２が設けられる。その突出部５２の外周面５２ａは、円筒状の側面である。突出部５２の内周面５２ｂは、貫通孔を形成し、スリーブ８０が接着固定される。スリーブ８０はシャフト２０を内挿する。スリーブ８０のフランジ２２側の開放端にはプレート９０が接着固定される。
【００３１】
シャフト２０およびフランジ２２と、スリーブ８０およびプレート９０とにより形成される隙間には潤滑剤が注入される。シャフト２０、フランジ２２、潤滑剤、スリーブ８０およびプレート９０はハブ１０を回転自在に支持するための軸受を構成する。
【００３２】
スリーブ８０の内周面には、上下に離間した１組のヘリングボーン形状のラジアル動圧溝８２が形成される。フランジ２２の上面には、ヘリングボーン形状の第１スラスト動圧溝２４が、フランジ２２の下面には、ヘリングボーン形状の第２スラスト動圧溝２６が形成される。ディスク駆動装置１００の駆動時には、これらの動圧溝が潤滑剤に生成する動圧によって、ハブ１０およびシャフト２０は径方向および軸方向に支持される。
【００３３】
スリーブ８０の開放端側には、スリーブ８０の内周面とシャフト２０の外周面との間の隙間が上方に向けて徐々に広がる部分であるキャピラリーシール部９８が形成される。キャピラリーシール部９８は毛細管現象により潤滑剤の漏れ出しを防止する。
【００３４】
積層コア６０は、円環部と、円環部から径方向外向きに伸びる９本の突極と、を有する。積層コア６０は、厚さ０．３５ｍｍの無方向電磁鋼板を８枚積層し、カシメにより一体化して形成される。この積層コア６０の製造方法としては、まず表面に絶縁処理が施された電磁鋼板が、プレス加工されて、ハーフパンチを形成しつつ所望の形状に打ち抜かれる。そして、プレス加工された８枚の電磁鋼板は、ハーフパンチを用いた型内かしめによってかしめられることで一体化される。この一体化の後、積層コア６０は、表面の剥がれ等を防止するために表面処理が施される。この表面処理は種々の方法を採用可能である。例えば、スプレー塗装やカチオン電着等の方法によりエポキシ樹脂を付着する方法は、均一な塗膜を形成できる点で有利である。
【００３５】
積層コア６０のそれぞれの突極にはコイル７０が巻回される。このコイル７０に３相の略正弦波状の駆動電流が流れることにより突極に沿って駆動磁束が発生する。
【００３６】
制振リング１１０は、積層コア６０の電磁鋼板よりも柔らかい材料、例えば軽量で加工容易なアルミニウムによって形成された筒状の部材である。制振リング１１０は、積層コア６０の円環部と突出部５２との間に圧入されて設けられ、積層コア６０の振動を抑制する。
【００３７】
以上のように構成されたディスク駆動装置１００の動作について説明する。記録ディスク２００を回転させるために、３相の駆動電流がコイル７０に供給される。コイル７０は、駆動電流が供給されると、それぞれの突極に沿って駆動磁束を形成する。この駆動磁束によってマグネット４０にトルクが与えられ、ハブ１０やシャフト２０などのロータが回転する。
【００３８】
以下に実施形態に係るディスク駆動装置１００における、トルクリップルと共振について説明する。前提としてディスク駆動装置１００には２枚の記録ディスクが載置されているものとする。
【００３９】
まずトルクリップルについて考察する。ディスク駆動装置１００では、コイル７０により形成される磁束と、マグネット４０の磁極との相互作用により駆動トルクが生成される。トルクリップルは、この駆動トルクに含まれる脈動成分であり、トルクリップルの基本波の周波数（以下、トルクリップル中心周波数という）は、ディスク駆動装置１００の１秒当りの回転数Ｎ（Ｈｚ）およびマグネット４０の磁極数に比例し、理論的には下記の式１で示される。
３・Ｐ・Ｎ（Ｈｚ）…（式１）
そして現実には、ロータに働く駆動トルクはロータの１回転を通じて均一ではないという相互作用の不均一性があるので、トルクリップルは、回転数Ｎ（Ｈｚ）と等しい周波数の変調を受ける。したがってトルクリップルは下記の式２に示される周波数のサイドバンド成分を含む。
３・Ｐ・Ｎ±Ｎ＝（３・Ｐ±１）・Ｎ（Ｈｚ）…（式２）
以降、トルクリップルは、トルクリップル中心周波数３・Ｐ・Ｎと、その２つのサイドバンド成分（３・Ｐ±１）・Ｎを含む。これら３つの周波数をとくに区別しない場合は、単にトルクリップル周波数という。
【００４０】
次に共振について考察する。記録ディスク２００が載置された状態のディスク駆動装置１００において、記録ディスク２００に対して２次のロッキングモードでの共振が発生しうる。ディスク駆動装置１００の非回転時の２次ロッキングモード共振の固有周波数をＦ０（以下、固有周波数Ｆ０という）とする。
【００４１】
本発明者は、記録ディスク２００が回転すると、２次ロッキングモード共振の固有周波数Ｆ０が回転数Ｎ（Ｈｚ）の上昇とともにジャイロ効果により回転方向と反回転方向とにスプリットする現象が確認した。具体的には、記録ディスクが回転数Ｎ（Ｈｚ）で回転した場合には、当該スプリット量は±Ｎ（Ｈｚ）となり、２次ロッキングモード共振の２つのスプリット周波数ＦｓはＦ０±Ｎ（Ｈｚ）となる。したがって、本発明者は、２次ロッキングモード共振を用いる場合に、この２つのスプリット周波数Ｆｓについて考慮した。
【００４２】
上述した３つのトルクリップル周波数のいずれかと、２次ロッキングモード共振の２つのスプリット周波数のいずれかとが一致すると、共振により記録ディスク２００に大きな振動が生じる。この振動は、記録トラックのトレースの乱れを引き起こしてデータの記録再生時の誤動作の頻度を悪化させ得るので、ディスク駆動装置１００を用いるハードディスクなどの高密度化・大容量化の障害となりうる。
【００４３】
ここで本発明者は、ディスク駆動装置１００の回転数Ｎ（Ｈｚ）が定まっている場合、実施形態に係るディスク駆動装置１００を採用することにより、２次ロッキングモード共振の固有周波数Ｆ０が下記の式３の条件を満足するようなディスク駆動装置１００を実現できることを見出した。
Ｆ０＞（３・Ｐ＋２）・Ｎ（Ｈｚ）…（式３）
式３が満足されている状態においては、２つのスプリット周波数のうちの低い方の周波数が、トルクリップル周波数における最も高い周波数よりも高くすることができる。したがって、トルクリップル周波数とスプリット周波数とが一致することを避けることができ、ディスク駆動装置１００に生じる振動を低減することができる。
【００４４】
なお、温度の変化、経時変化、部品精度のばらつきや、製造上のばらつきなどにより周波数が変化して、式３を満たさなくなる可能性がある。これに対応するため、余裕を考慮して、下記の式４の条件を満足するようにすることもできる。
Ｆ０＞Ｎ・（３・Ｐ＋３）（Ｈｚ）…（式４）
これにより、温度変化等のぶれがある場合においてもディスク駆動装置１００に生じる振動を低減することができる。
【００４５】
本発明者は、実施形態に係るディスク駆動装置１００が式３を満足するための条件を定めるため、下記の実験を行った。まず、ディスク駆動装置１００は、直径が９５（ｍｍ）の３．５インチ型の２枚の記録ディスク２００を搭載する。この記録ディスク２００は、中央孔の直径が２５（ｍｍ）であり、厚みが１．５０（ｍｍ）である。マグネット４０は、周方向にＰ＝８極の駆動用着磁を有する。ディスク駆動装置１００の回転数は、回転数Ｎ＝９０（Ｈｚ）（５４００ｒ／ｍに相当する）に設定する。この条件によれば、式３を満足する固有周波数Ｆ０は、２３４０（Ｈｚ）より大きければよい。
【００４６】
以下、実験により固有周波数Ｆ０を確認した。なお、以下に示す長さの単位はすべてｍｍである。
［１］第１実験
外筒部１０ｄの軸方向寸法Ｌｄ＝１．６５
第１の外筒部の直径Ｄ１＝２５．０
第２の外筒部の直径Ｄ２＝３０．２
環状壁部の直径Ｄ３＝３３．９
外延部１０ｅの径方向寸法Ｌｅ＝（３３．９−３０．２）／２＝１．８５
このように、ハブ１０の外延部１０ｅの径方向寸法Ｌｅを第２の外筒部１０ｄの軸方向寸法Ｌｄより長くした場合、固有周波数Ｆ０＝２３３０Ｈｚを得た。
【００４７】
［２］第２実験
外筒部１０ｄの軸方向寸法Ｌｄ＝１．６５
第１の外筒部の直径Ｄ１＝２５．０
第２の外筒部の直径Ｄ２＝３０．６
環状壁部の直径Ｄ３＝３３．９
外延部１０ｅの径方向寸法Ｌｅ＝（３３．９−３０．６）／２＝１．６５
このように、ハブ１０の外延部１０ｅの径方向寸法Ｌｅと第２の外筒部１０ｄの軸方向寸法Ｌｄとを等しくした場合、固有周波数Ｆ０＝２３４０Ｈｚを得た。
【００４８】
［３］第３実験
外筒部１０ｄの軸方向寸法Ｌｄ＝１．６５
第１の外筒部の直径Ｄ１＝２５．０
第２の外筒部の直径Ｄ２＝３１．９
環状壁部の直径Ｄ３＝３３．９
外延部１０ｅの径方向寸法Ｌｅ＝（３３．９−３１．９）／２＝１．００
このように、ハブ１０の外延部１０ｅの径方向寸法Ｌｅを第２の外筒部１０ｄの軸方向寸法Ｌｄより短くした場合、固有周波数Ｆ０＝２３８０Ｈｚを得た。
【００４９】
［４］第４実験
外筒部１０ｄの軸方向寸法Ｌｄ＝１．６５
第１の外筒部の直径Ｄ１＝２５．０
第２の外筒部の直径Ｄ２＝３２．６
環状壁部の直径Ｄ３＝３３．９
外延部１０ｅの径方向寸法Ｌｅ＝（３３．９−３２．６）／２＝０．６５
このように、第３実験と比較して、ハブ１０の外延部１０ｅの径方向寸法Ｌｅを第２の外筒部１０ｄの軸方向寸法Ｌｄより一層短くした場合、固有周波数Ｆ０＝２４００Ｈｚを得た。
【００５０】
［５］第５実験
外筒部１０ｄの軸方向寸法Ｌｄ＝１．６５
第１の外筒部の直径Ｄ１＝２５．０
第２の外筒部の直径Ｄ２＝３３．２
環状壁部の直径Ｄ３＝３３．９
外延部１０ｅの径方向寸法Ｌｅ＝（３３．９−３３．２）／２＝０．３５
このように、第４実験と比較して、ハブ１０の外延部１０ｅの径方向寸法Ｌｅを第２の外筒部１０ｄの軸方向寸法Ｌｄより一層短くした場合、固有周波数Ｆ０＝２４２０Ｈｚを得た。
【００５１】
第１実験〜第５実験を検討すると、固有周波数Ｆ０は、外延部１０ｅの径方向寸法を長くすると低くなり、短くすると高くなる傾向にあるとの知見を得た。ここで固有周波数Ｆ０が２３４０（Ｈｚ）より大きい場合に、式３を満足する。
【００５２】
第１実験のＬｅ＞Ｌｄである場合は、固有周波数Ｆ０＝２３３０（Ｈｚ）となり、式３を満足しない。第２実験のＬｅ＝Ｌｄである場合は、固有周波数Ｆ０＝２３４０Ｈｚとなり、式３を満足しない。第３実験のＬｅ＝１．００でＬｅ＜Ｌｄである場合は、固有周波数Ｆ０＝２３８０Ｈｚとなり、式３を満足する。第４実験のＬｅ＝０．６５でＬｅ＜Ｌｄの場合は固有周波数Ｆ０＝２４００Ｈｚとなり、式３を満足する。第５実験のＬｅ＝０．３５でＬｅ＜Ｌｄの場合は固有周波数Ｆ０＝２４２０Ｈｚとなり、式３を満足する。したがって、ハブ１０の外延部１０ｅの径方向寸法を第２の外筒部１０ｄの軸方向寸法より短く形成すると式３を満足しうるディスク駆動装置１００が得られることが分かる。
【００５３】
ここで、ヨーク３０およびマグネット４０などの大きさを変えずに外延部１０ｅの径方向寸法Ｌｅを小さくすると、第２の外筒部１０ｄの直径Ｄ２が大きくなる。そして、第２の外筒部１０ｄの直径Ｄ２が大きくなると、記録再生ヘッド８ａの可動範囲が制限されるから、記録ディスク２００の中央孔に近い部分に対してデータのリードおよびライトができなくなる課題がある。
【００５４】
したがって、第２の外筒部１０ｄの直径を大きくすることで、外延部１０ｅの径方向寸法を第２の外筒部１０ｄの軸方向寸法より小さくした場合に、第２の外筒部１０ｄは、径方向において記録再生ヘッド８ａの可動範囲を確保するように構成する。たとえば、第２の外筒部１０ｄの直径Ｄ２は、記録再生ヘッド８ａの可動範囲の最外周に対して隙間を形成するように構成する。当業者としての経験から、このような隙間には部材の寸法誤差や取り付け誤差が最大０．１ｍｍ存在することが判っている。このため、第２の外筒部の直径Ｄ２は、予め定めた記録再生ヘッド８ａの可動範囲に対して０．１ｍｍ以上の隙間を確保する寸法としてもよい。すなわち、モータ回転軸Ｒとピボットアセンブリ８ｃの回転軸との距離が、第２の外筒部１０ｄの直径Ｄ２と、ピボットアセンブリ８ｃの回転軸から記録再生ヘッド８ａの先端までの長さと、を足した距離より０．１ｍｍ以上大きくなるように構成される。これにより、製造過程において個体差が生じても、記録再生ヘッド８ａが第２の外筒部１０ｄに接触することを防ぐことができる。なお、ディスク駆動装置１００の小型化という観点から、モータ回転軸Ｒとピボットアセンブリ８ｃの回転軸との距離はできるだけ小さいことが好ましい。
【００５５】
上記の検討結果から、第３実験に示すように、第２の外筒部１０ｄの直径Ｄ２が３１．９ｍｍより大きく形成されると、固有周波数Ｆ０が式３を満足して、ディスク駆動装置１００に生じる振動を低減することができる。また、実施形態において記録再生ヘッド８ａの可動範囲の最外周の直径が３３．１ｍｍである場合、第２の外筒部１０ｄの直径Ｄ２は３３ｍｍ以下とすれば、ディスク駆動装置１００を小型化にしつつ、記録再生ヘッド８ａの最外周の可動範囲が確保できる。
【００５６】
記録ディスク２００が磁気記録媒体である場合に、マグネット４０の磁極から生じた漏洩磁束が、記録再生ヘッド８ａに作用して、記録再生ヘッド８ａの出力信号にノイズ信号として重畳され、記録再生時の誤動作の頻度を増加させる可能性がある。このため、マグネット４０は、軸方向において記録ディスク２００と接する着座面１０ｃの部分と重複しないように、記録ディスク２００と接する着座面１０ｃの部分より径方向内側に設けられる。
【００５７】
径方向において記録再生ヘッド８ａがマグネット４０に接近しすぎると、漏洩磁束が記録再生ヘッド８ａに作用して、記録再生ヘッド８ａの出力信号にノイズ信号として重畳されて記録再生時の誤動作の頻度を増加させる可能性がある。このため、径方向において記録再生ヘッド８ａの可動範囲がマグネット４０と重複しないように、第２の外筒部１０ｄは径方向において、マグネット４０の外周面よりもヨーク３０の外周面に近い位置に設けられる。
【００５８】
第２の外筒部１０ｄの直径Ｄ２を大きくしていくと記録再生ヘッド８ａの可動範囲が制限されるから、第２の外筒部１０ｄの直径Ｄ２はたとえばヨーク３０の外周面の直径と同じ大きさに構成してもよい。これにより、記録再生ヘッド８ａの可動範囲を確保しつつ、漏洩磁束の影響を軽減できる。なお、直径が同じ大きさとは、互いの直径の差が０．１ｍｍ以内である場合を含む。
【００５９】
第２の外筒部１０ｄの中心が第１の外筒部１０ｂの中心とずれていると、ハブ１０が回転したときに第２の外筒部１０ｄは径方向に振れを生じる。この径方向の振れが大きくなると記録再生ヘッド８ａが第２の外筒部１０ｄに接触することがある。このため、第２の外筒部１０ｄは、第１の外筒部１０ｂと同心となるように、第１の外筒部１０ｂの加工と連続して加工されて構成してもよい。たとえば、ハブ１０を回転させながら、第１の外筒部１０ｂと、第２の外筒部１０ｄと、ハブ１０の軸受ユニットに直接支持される内周部分と、を連続的に回転軸に沿って平坦になるように切削加工する。この結果、ハブ１０が回転した場合に、第２の外筒部１０ｄの径方向の振れが予め定めた基準値以下とすることができる。なお、同心とは、互いの中心の距離が０．１ｍｍ以内に収まっている場合を含む。
【００６０】
ディスク駆動装置１００の生産工程において、ディスク駆動装置１００が誤って生産設備等に衝突することがある。この際に、ハブ１０の着座面１０ｃの外周端が変形する可能性がある。着座面１０ｃの外周端が変形すると、記録ディスク２００は傾斜して載置されうる課題がある。
【００６１】
この課題に対応して、着座面１０ｃの外周端の変形を防止するように、着座面１０ｃの外周端は、ハブ１０の外形に外接する外接円錐面５００の径方向内側に配設するように構成する。図２において、外接円錐面５００はハブ１０の外形に外接し、ベース部材５０側からハブ１０方向に向かって縮径する。着座面１０ｃの外周端は、外接円錐面５００の内側に設けられ、かつ外接円錐面５００に接しないように構成される。これにより、ディスク駆動装置１００が生産設備に衝突した場合において、外接円錐面５００の何れかが衝突し、着座面１０ｃの外周端が直接的に生産設備等に衝突する可能性を低くすることができる。つまり、記録ディスク２００が傾斜して載置されうる可能性が低減される。
【００６２】
ディスク駆動装置１００を、たとえば映像を記録再生する民生用のハードディスクレコーダとして使用する場合は、消費電力を抑えて、相対的に低速である第１使用回転数ＮＬ（Ｈｚ）でハブ１０を回転駆動させる。この場合、消費電力が軽減される点で有利である。
【００６３】
他方、ディスク駆動装置１００を業務用のサーバとして使用する場合は、ディスク駆動装置１００は、第１使用回転数ＮＬより相対的に高速である第２使用回転数ＮＨ（Ｈｚ）でハブ１０を回転駆動させる。この場合、データの記録再生時の動作が高速である点で有利である。これらを別々に設計して製造する方法もあるが、金型や生産設備が複数必要であり、生産コストが高くなり、省資源に反する点でも好ましくない。このため、一つのディスク駆動装置１００について複数の速度で使用したい要請がある。
【００６４】
一つのディスク駆動装置について第１使用回転数ＮＬより大きな第２使用回転数ＮＨで使用すると、トルクリップルと２次ロッキングモード共振とに起因して大きな振動を生じることがある。実施形態において、たとえば固有周波数Ｆ０が２４２０（Ｈｚ）で使用回転数ＮＨを１１０（Ｈｚ）（６６００ｒ／ｍ）で使用した場合、トルクリップル中心周波数の下側のサイドバンド成分（（３・Ｐ−１）・Ｎ）が、２次ロッキングモード共振の上側のスプリット周波数（Ｆ０＋Ｎ）と一致して大きな振動を生じる可能性がある。
【００６５】
これに対応して、ハブの使用回転数をＮＬに加えてハブの使用回転数をＮＨ（Ｈｚ）で用いられる場合に、固有周波数Ｆ０が、Ｆ０＋Ｎ＜（３・Ｐ−１）・Ｎ、すなわちＦ０＜ＮＨ・（３・Ｐ−２）の関係を満たすように、ハブ１０の外延部１０ｅの径方向寸法を構成する。たとえば第１使用回転数ＮＬと第２使用回転数ＮＨとを使用する場合に、固有周波数Ｆ０が、ＮＬ・（３・Ｐ＋２）＜Ｆ０＜ＮＨ・（３・Ｐ−２）の関係を満たすように外延部１０ｅの径方向寸法Ｌｅを構成する。これにより、複数の回転数を使用する場合においても、振動を低減することができる。
【００６６】
一例として、固有周波数Ｆ０が、ＮＬ・（３・Ｐ＋２）とＮＨ・（３・Ｐ−２）の中央値となるように第２の外筒部１０ｄの直径Ｄ２を構成する。ＮＬ＝９０（Ｈｚ）、ＮＨ＝１１０（Ｈｚ）、Ｐ＝８を代入して、固有周波数Ｆ０の中央値は、（２３４０＋２４２０）／２＝２３８０（Ｈｚ）と求められる。所望の固有周波数Ｆ０＝２３８０（Ｈｚ）が得られるように、外延部１０ｅの径方向寸法Ｌｅは、環状壁部１０ｆの直径Ｄ３と、第２の外筒部１０ｄの直径Ｄ２と、第２の外筒部１０ｄの軸方向寸法Ｌｄと、をパラメータとして変更して、実験により定められる。
【００６７】
実施形態においては、環状壁部１０ｆの直径Ｄ３が３３．９ｍｍで、第２の外筒部１０ｄの軸方向寸法Ｌｄが１．６５ｍｍである場合に、第２の外筒部１０ｄの直径３１．９ｍｍでＦ０＝２３８０（Ｈｚ）が得られた。この構成により、一つのディスク駆動装置について複数の使用回転数である９０（Ｈｚ）と１１０（Ｈｚ）とで使用できる。
【００６８】
実施形態においては、主にハードディスクドライブに用いられる場合について説明したが、これに限られない。例えば、図２に示される構造のディスク駆動装置１００を製作し、そのディスク駆動装置１００をＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）装置、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）装置等の光学ディスク記録再生装置に搭載してもよい。
【００６９】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識にもとづいて各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明によれば、記録ディスクが載置されたハブを回転駆動するディスク駆動装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
８  データリードライト部、  ８ａ  記録再生ヘッド、  ８ｂ  スイングアーム、  ８ｃ  ピボットアセンブリ、  ８ｄ  ボイスコイルモータ、  １０  ハブ、  １０ａ  上面、  １０ｂ  第１の外筒部、  １０ｃ  着座面、  １０ｄ  第２の外筒部、  １０ｅ  外延部、  １０ｆ  環状壁部、  １０ｇ  環状凹部、  １３  隆起部、  １６  凸部、  ２０  シャフト、  ２２  フランジ、  ２４  第１スラスト動圧溝、  ２６  第２スラスト動圧溝、  ３０  ヨーク、  ４０  マグネット、  ５０  ベース部材、  ５２  突出部、  ５２ａ  外周面、  ５２ｂ  内周面、  ６０  積層コア、  ６２  円環部、  ６４  突極、  ７０  コイル、  ８０  スリーブ、  ８２  ラジアル動圧溝、  ９０  プレート、  ９８  キャピラリーシール部、  １００  ディスク駆動装置、  １１０  制振リング、  ２００  記録ディスク、  ２０２  第１スペーサ、  ２０４  第２スペーサ、  ２０６  クランパ、  ２０８  クランプネジ、  ５００  外接円錐面。
【図１】
2011070619.tif 000003
【図２】
2011070619.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月14日(2010.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材と、
記録ディスクが載置されるように構成されているハブと、
前記ハブを前記ベース部材に対して相対回転可能に支持する軸受ユニットと、
前記ベース部材に固定され、円環部と前記円環部から径方向に伸びる複数の突極とを含むコアと、
前記複数の突極に巻きつけるように形成される３相のコイルと、
前記ハブに固定されるヨークと、
前記ヨークの内周に固定され、前記複数の突極と径方向に対向し、周方向にＰ極（Ｐは２以上の偶数）の駆動用着磁が施されたマグネットと、を備え、
前記ハブは、
記録ディスクの中央孔が嵌合され、軸方向に延設された第１の外筒部と、
前記第１の外筒部に連設され径方向外向きに延設され、記録ディスクが着座される着座面と、
前記着座面に連設され軸方向に延設された第２の外筒部と、
前記第２の外筒部に連設され径方向外向きに延設された外延部と、を有し、
前記着座面の外周端は、前記ハブの外形に外接する外接円錐面の径方向内側に設けられて構成され、
前記ハブに記録ディスクが載置された状態における２次ロッキングモード共振の非回転時の固有周波数をＦ０（Ｈｚ）とし、前記ハブの使用回転数をＮ（Ｈｚ）とした場合、前記固有周波数Ｆ０がＦ０＞Ｎ・（３・Ｐ＋２）を満たすように、前記外延部の径方向寸法が前記第２の外筒部の軸方向寸法より小さく形成されることを特徴とするディスク駆動装置。
【請求項２】
ベース部材と、
記録ディスクが載置されるように構成されているハブと、
前記ハブを前記ベース部材に対して相対回転可能に支持する軸受ユニットと、
前記ベース部材に固定され、円環部と前記円環部から径方向に伸びる複数の突極とを含むコアと、
前記複数の突極に巻きつけるように形成される３相のコイルと、
前記ハブに固定されるヨークと、
前記ヨークの内周に固定され、前記複数の突極と径方向に対向し、周方向にＰ極（Ｐは２以上の偶数）の駆動用着磁が施されたマグネットと、を備え、
前記ハブは、
記録ディスクの中央孔が嵌合され、軸方向に延設された第１の外筒部と、
前記第１の外筒部に連設され径方向外向きに延設され、記録ディスクが着座される着座面と、
前記着座面に連設され軸方向に延設された第２の外筒部と、
前記第２の外筒部に連設され径方向外向きに延設された外延部と、を有し、
前記第２の外筒部の直径は、前記ヨークの外周面の直径と実質的に同じ大きさであり、
前記ハブに記録ディスクが載置された状態における２次ロッキングモード共振の非回転時の固有周波数をＦ０（Ｈｚ）とし、前記ハブの使用回転数をＮ（Ｈｚ）とした場合、前記固有周波数Ｆ０がＦ０＞Ｎ・（３・Ｐ＋２）を満たすように、前記外延部の径方向寸法が前記第２の外筒部の軸方向寸法より小さく形成されることを特徴とするディスク駆動装
置。
【請求項３】
前記第２の外筒部の直径は、前記ヨークの外周面の直径と実質的に同じ大きさであることを特徴とする請求項１に記載のディスク駆動装置。
【請求項４】
前記第２の外筒部は、記録ディスクに対して記録再生をする記録再生ヘッドの径方向の可動範囲を確保するように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のディスク駆動装置。
【請求項５】
前記マグネットは、記録ディスクと接する前記着座面の部分より径方向内側に設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のディスク駆動装置。
【請求項６】
前記第２の外筒部は、径方向において、前記マグネットの外周面よりも前記ヨークの外周面に近い位置に設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のディスク駆動装置。
【請求項７】
前記第２の外筒部は、前記第１の外筒部と実質的に同心となるように、前記第１の外筒部の加工と連続して加工されて構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のディスク駆動装置。
【請求項８】
前記使用回転数Ｎに加えて前記使用回転数Ｎより大きな使用回転数Ｍ（Ｈｚ）で用いられる場合、前記固有周波数Ｆ０が、Ｆ０＜Ｍ・（３・Ｐ−２）の関係を満たすように、前記外延部の径方向寸法を構成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のディスク駆動装置。
【請求項９】
前記ハブは、前記外延部に連設され軸方向に延設された環状壁部をさらに有し、
前記ヨークは、前記環状壁部の内周面に固定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のディスク駆動装置。
【国際調査報告】
2011070619.tif 000005
2011070619.tif 000006
2011070619.tif 000007
2011070619.tif 000008