(57)【要約】      （修正有）【課題】ＨＤＤの耐衝撃性能およびモータ剛性を確保することの可能な、クランプ機構を提供する。【解決手段】クランプ機構は、ディスクの回転軸となるシャフト１４０と、シャフト１４０が挿通される貫通孔が中心部に形成された略円盤状の部材であって、外周部に載置されたディスクを支持するハブ１２０と、ハブ１２０と回転軸方向に対向して設けられ、ディスクを押圧するクランプ１３０と、シャフト１４０の中心部に形成された挿入孔１４４に螺合され、クランプ１３０を固定するスクリュー１５０と、を備え、スクリュー１５０の締結時に、ハブ１２０の貫通孔の内周面とシャフト１４０の外周側面１４１とが固定される固定部分の上端位置が、ハブ１２０の上面と当接するクランプ１３０の最下面１３１よりも回転軸方向上方に位置する。【選択図】図２
2011138561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクの回転軸となるシャフトと、
前記シャフトが挿通される貫通孔が中心部に形成された略円盤状の部材であって、外周部に載置された前記ディスクを支持するハブと、
前記ハブと回転軸方向に対向して設けられ、前記ディスクを押圧するクランプと、
前記シャフトの中心部に形成された挿入孔に螺合され、前記クランプを固定するスクリューと、
を備え、
前記スクリューの締結時に、前記ハブの貫通孔の内周面と前記シャフトの外周側面とが固定される固定部分の上端位置が、前記ハブの上面と当接する前記クランプの最下面よりも回転軸方向上方に位置することを特徴とする、クランプ機構。
【請求項２】
前記ハブは、前記貫通孔の周に沿って、当該ハブの上面から回転軸方向上方に突出する突起部を備え、
前記シャフトの上端位置は、前記ハブの突起部の上端位置よりも低いことを特徴とする、請求項１に記載のクランプ機構。
【請求項３】
前記ハブの径方向における前記突起部の長さは、前記スクリュー締結時に前記スクリューからの衝撃に耐え得る長さに形成されることを特徴とする、請求項２に記載のクランプ機構。
【請求項４】
前記スクリューは、
前記クランプの内周部を押圧する頭部と、
前記シャフトの挿入孔に螺合するねじ部と、
前記頭部と前記ねじ部とを接続する首部と、
を有し、
前記スクリューの首部は、前記シャフトの挿入孔に埋設されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のクランプ機構。
【請求項５】
前記スクリューの頭部の回転軸方向における高さは、前記スクリューの頭部に形成された、当該スクリューを締結させる締結器具が装着されるリセスの回転軸方向における深さと略同一であることを特徴とする、請求項４に記載のクランプ機構。
【請求項６】
前記スクリューのねじ部の直径は１．６ｍｍであり、前記頭部の直径は４．２ｍｍであることを特徴とする、請求項４または５に記載のクランプ機構。
【請求項７】
ディスクと、
前記ディスクを回転させるディスク駆動モータと、
前記スピンドルモータを支持するベース板と、
前記ディスクに対してデータを記録および／または再生するヘッドを回転移動させるアクチュエータと、
を備え、
前記ディスク駆動モータにより回転される前記ディスクは、前記請求項１〜６のいずれか１項に記載のクランプ機構により固定されることを特徴とする、ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランプ機構およびディスク装置に関し、より詳細には、ディスクをディスク駆動モータに固定するクランプ機構およびこれを用いたディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯情報端末や、携帯型オーディオ機器、デジタルビデオカメラ、ノートブック型コンピュータ等の小型化に伴い、これらの機器に搭載されるハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」とする。）の小型化・薄型化も進められてきた。また、ＨＤＤの用途が多様化するにつれ、ＨＤＤに要求される耐衝撃性や精度も高くなっている。
【０００３】
ＨＤＤは、略矩形上のハウジング内に、データ記録媒体であるディスクと、ディスクを回転するスピンドルモータと、ディスクにデータを記録および／または再生するヘッドを備えたアクチュエータと、を備える。ディスクは、例えば図４に示すようなクランプ機構によりスピンドルモータに固定されている。ＨＤＤ１のディスク１０を回転させるスピンドルモータは、図４に示すように、モータベース６０上に支持されたディスク１０の回転中心となるシャフト４０に、ディスク１０の内周部が載置されるハブ２０が固定され、ベース６０に固定されるスリーブ８０において動圧を発生することにより回転している。ハブ２０とモータベース６０との間の空間には、コイル７４が巻回されたステータ７２とマグネット７６とがディスク１０の径方向に対向して配置されており、モータベース６０上にヨーク７８が設けられている。
【０００４】
スピンドルモータのハブ２０に載置されたディスク１０は、上方からハブ２０側に向かってディスク１０を押圧するクランプ３０を、スクリュー５０によってシャフト４０に固定することで、スピンドルモータに固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５８０２９号公報
【特許文献２】国際公開第０６／０７５６３９号
【特許文献３】特許第４０４３８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、薄型のＨＤＤの設計において、スピンドルモータにディスクを固定するためのクランピング領域を確保すると、ＨＤＤに要求される耐衝撃性能とモータの剛性とをともに維持することは困難であった。耐衝撃性能に関しては、例えば、図５に示すように、ディスク１０の回転中心となるシャフト４０の外周側面とハブ２０の内周面との締結部分（以下、「ハブシャフト締結部」とする。）Ａｆａｓの長さがクランピング領域を確保するために小さくなり、十分な耐衝撃性能を保持することができなくなる。また、モータの剛性に関しても、クランピング領域を確保すると、図４に示す、設計上許容されるスペース内にスピンドルモータのスリーブ８０に設けられるラジアルベアリングのベアリングスパンＨ０を大きくすることができなくなっていた。
【０００７】
このような問題に対して、耐衝撃性能を高めるためにハブシャフト締結部Ａｆａｓの長さを考慮して、クランプの位置決めをする方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。しかし、上記特許文献１〜３の方法では、モータの剛性に関係するベアリングスパンについては考慮されておらず、耐衝撃性能は十分であってもモータの剛性を維持することは困難である。
【０００８】
また、ハブシャフト締結部とモータの剛性とをともに確保するために、クランピング領域をセンターからアウトサイドで確保することで、上記問題を解決することも可能である。しかし、薄型のＨＤＤにおいて、アウトサイドでのディスクのクランプは磁気回路領域を失うため、消費電力が大きくなり、モータ性能を悪化させることになる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ＨＤＤの耐衝撃性能およびモータ剛性を確保することの可能な、新規かつ改良されたクランプ機構およびＨＤＤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ディスクの回転軸となるシャフトと、シャフトが挿通される貫通孔が中心部に形成された略円盤状の部材であって、外周部に載置されたディスクを支持するハブと、ハブと回転軸方向に対向して設けられ、ディスクを押圧するクランプと、シャフトの中心部に形成された挿入孔に螺合され、クランプを固定するスクリューと、を備え、スクリューの締結時に、ハブの貫通孔の内周面とシャフトの外周側面とが固定される固定部分の上端位置が、ハブの上面と当接するクランプの最下面よりも回転軸方向上方に位置することを特徴とする、クランプ機構が提供される。
【００１１】
本発明によれば、ハブの貫通孔の内周面とシャフトの外周側面とが固定される固定部分を回転軸方向上方に延ばし、固定部分の上端位置がハブの上面と当接するクランプの最下面よりも上方に位置するようにして、固定部分の長さを大きくする。これにより、耐衝撃性能を向上させることができるとともに、モータの動圧を大きくするラジアルベアリングのベアリングスパンを長くしてモータの剛性も高めることができる。
【００１２】
ここで、ハブは、貫通孔の周に沿って、当該ハブの上面から回転軸方向上方に突出する突起部を備え、シャフトの上端位置は、ハブの突起部の上端位置よりも低くしてもよい。これにより、シャフトがスクリューの押圧力を受けて、衝撃を受けてしまうのを防止することができる。
【００１３】
また、ハブの径方向における突起部の長さは、スクリュー締結時にスクリューからの衝撃に耐え得る長さに形成するのがよい。
【００１４】
スクリューは、クランプの内周部を押圧する頭部と、シャフトの挿入孔に螺合するねじ部と、頭部とねじ部とを接続する首部と、を有する構成としてもよい。このとき、スクリューの首部は、シャフトの挿入孔に埋設されるようにクランプ機構を構成する。これにより、回転軸方向上方にハブの貫通孔の内周面とシャフトの外周側面とが固定される固定部分を延ばして耐衝撃性能を高めることができ、かつベアリングスパンの長さも大きくしてモータの剛性も高めることもできる。
【００１５】
スクリューの頭部の回転軸方向における高さは、スクリューの頭部に形成された、当該スクリューを締結させる締結器具が装着されるリセスの回転軸方向における深さと略同一とすることもできる。これにより、スクリューによってクランプを固定させるために必要な押圧力を生じさせることができる。
【００１６】
例えば、スクリューのねじ部をＭ１．６とし、頭部の直径を４．２ｍｍとすることもできる。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ディスクと、ディスクを回転させるディスク駆動モータと、スピンドルモータを支持するベース板と、ディスクに対してデータを記録および／または再生するヘッドを回転移動させるアクチュエータと、を備え、ディスク駆動モータにより回転されるディスクは、上記のクランプ機構により固定されるディスク装置が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、ＨＤＤの耐衝撃性能およびモータ剛性を確保することの可能なクランプ機構およびＨＤＤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るクランプ機構を備えるＨＤＤの構成を示す断面図である。
【図２】同実施形態に係るクランプ機構の構成を説明するための図であって、図１の部分拡大図である。
【図３】同実施形態に係るクランプ機構の構成を説明するための図であって、図１の部分拡大図である。
【図４】従来のクランプ機構を備えるＨＤＤの構成を示す断面図である。
【図５】従来のクランプ機構の構成を説明するための図であって、図４の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
＜ＨＤＤの構成＞
まず、図１に基づいて、本発明の実施形態に係るクランプ機構を備えるＨＤＤ１００の構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係るクランプ機構を備えるＨＤＤ１００の構成を示す断面図である。
【００２２】
本実施形態に係るＨＤＤ１００は、データ記録媒体であるディスク１１０と、ディスク１１０を回転するスピンドルモータと、ディスク１１０にデータを記録および／または再生するヘッドを備えたアクチュエータ（図示せず。）と、を備える。ＨＤＤ１００は、データの記録や再生に応じて、スピンドルモータによりディスク１１０を回転させ、アクチュエータを駆動してディスク１１０の書き込み位置または読み取り位置にヘッドを移動させる。
【００２３】
このようなＨＤＤ１００のスピンドルモータは、図１に示すように、ディスク１１０を保持するハブ１２０と、ディスク１１０の回転中心となるシャフト１４０と、シャフト１４０を支持するモータベース１６０とを備える。また、スピンドルモータには、モータベース１６０に対してスリーブ１８０を固定し、ハブ１２０およびシャフト１４０を回転させるための動力を発生させる、コイル１７４が巻回されたステータ１７２とマグネット１７６とが、ディスク１１０の径方向に対向して設けられており、モータベース１６０上にヨーク１７８が設けられている。また、図示していないが、シャフト１４０は軸方向（ｚ軸方向）に配置される２つのラジアルベアリングによって回転可能に支持されている。
【００２４】
ハブ１２０は、シャフト１４０に挿通される貫通孔１２１が形成された略円盤状の部材である。貫通孔１２１の内周面は、シャフト１４０の外周側面１４１と接着剤等により固定されている。したがって、ハブ１２０とシャフト１４０とは一体となって回転する。ハブ１２０の上面の外周部は内周部より段状に低くなっており、段差部分の壁部と上面外周部でディスク１１０を支持している。また、ハブ１２０の内周部には、貫通孔１２１の内周面を上方に延ばすように突起部１２２が形成されている。突起部１２２は、クランプ１３０の位置決めのために設けられる。
【００２５】
シャフト１４０は、ディスク１１０の回転中心となる回転軸であって、その中心部には、上方から挿入されるスクリュー１５０が挿入される挿入孔１４４が形成されている。挿入孔１４４には、スクリュー１５０のねじ部（図２の符号１５１）が螺合する溝が形成されている。シャフト１４０の上端付近は、挿入孔１４４に挿入されたスクリュー１５０の首部（図２の符号１５２）の径と接触しないように、挿入孔１４４の内径が、ねじ部が挿入される部分よりも広くなっている。
【００２６】
ハブ１２０に載置されたディスク１１０は、クランプ１３０によって上方からハブ１２０側に向かって押圧される。そして、スクリュー１５０によってクランプ１３０を上方から押圧し、スクリュー１５０をシャフト１４０に固定させることにより、ディスク１１０がスピンドルモータに固定される。
【００２７】
本実施形態の、ディスク１１０をスピンドルモータに固定するためのクランプ機構は、適用可能なディスクサイズに制限はないが、特に、２．５インチ以下の薄型のＨＤＤ１００の構成において、ＨＤＤ１００の耐衝撃性能およびモータの剛性を維持するために有利な構成である。すなわち、ＨＤＤ１００の高さ方向において、ディスク１１０の固定に必要なクランピング領域を確保しつつ、耐衝撃性能に関係するハブシャフト締結部を十分に確保することができ、さらに、モータの剛性に関係するベアリングスパンを十分に確保することができる構成となっている。以下、図２および図３に基づいて、本実施形態に係るクランプ機構の構成について詳細に説明する。なお、図２および図３は、本実施形態に係るクランプ機構の構成を説明するための、図１の部分拡大図である。
【００２８】
＜クランプ機構の構成＞
クランプ機構の構成を見ると、上述したように、ディスク１１０は、スピンドルモータのハブ１２０に載置されたディスク１１０を押圧する略円盤状のクランプ１３０と、クランプ１３０を押圧してディスク１１０をスピンドルモータに固定するスクリュー１５０と用いて、スピンドルモータに固定される。
【００２９】
クランプ１３０は、略円盤状の部材であって、ディスク１１０をハブ１２０側へ押圧するように、下向き（ｚ軸負方向）に突出する突出部を外周部に備えている。このとき、クランプ１３０の内周部はハブ１２０の上面に当接している。なお、本実施形態では、このハブ１２０の上面に当接するクランプ１３０の下面を最下面１３１と称している。クランプ１３０の中央部には、貫通孔１３２が形成されている。貫通孔１３２はハブ１２０の突起部１２２に嵌め込まれる。また、ハブ１２０の突起部１２２の高さとクランプ１３０の厚みとは、略同一の長さとなっている。これにより、スクリュー１５０の頭部１５３の押圧力が、クランプ１３０に加わるようになる。
【００３０】
スクリュー１５０は、図２に示すように、シャフト１４０の挿入孔１４４に挿入されるねじ部１５１と、クランプ１３０を抑える頭部１５３と、ねじ部１５１と頭部１５３との間に設けられる首部１５２とからなる。ねじ部１５１、首部１５２および頭部１５３の径の大きさは、この順に大きくなっている。
【００３１】
例えば、２．５インチのＨＤＤ１００の構築においてＭ１．６のスクリュー１５０を用いたとき、首部１５２の径ｒ２は１．８ｍｍ、頭部１５３の径Ｒは４．２ｍｍとすることができる。なお、２．５インチのＨＤＤ１００の構築においては、このようにねじ部１５１の径ｒ２が１．６ｍｍだけでなく２．０ｍｍ以下のスクリュー１５０を使用することが可能である。また、頭部１５３の径Ｒを大きくし過ぎると、ディスク１１０を固定する際スクリュー１５０に反りが生じてしまい、ディスク１１０を平坦に支持することができなくなる。このため、頭部１５３の径Ｒはスクリュー１５０の反りが生じないように、クランプ１３０を固定することができ、かつスクリュー１５０に反りの生じない長さとする必要がある。上記の例では、スクリュー１５０の頭部１５３の径Ｒを４．２ｍｍ以下とするのが望ましい。
【００３２】
このような構成のクランプ機構には、耐衝撃性能およびモータの剛性を維持するために、以下のような構成上の特徴がある。
【００３３】
（ハブシャフト締結部の構成）
まず、本実施形態に係るクランプ機構では、ハブシャフト締結部Ａｆａｓの高さを従来と比較して大きくすることができる。ハブシャフト締結部Ａｆａｓは、図２に示すように、ハブ１２０の内周面とシャフト１４０の外周側面１４１との固定部分であって、この高さ方向（ｚ軸方向）の長さが大きいほどハブ１２０とシャフト１４０との固定部分が大きくなるため、ＨＤＤ１００の耐衝撃性能を向上させることができる。本実施形態では、スクリュー１５０の首部１５２の径ｒ１を小さくして、シャフト１４０の挿入孔１４４の内部に埋め込ませることにより、シャフト１４０の外周側部１４１との接触部分を増大させている。
【００３４】
従来のクランプ機構では、図５に示すように、スクリュー５０の首部５２の径ｒ０がシャフト４０の挿入孔４４の径よりも大きく、首部５２がシャフト４０と接触と接触しないように、シャフト４０の上端位置を低くする必要があった。このため、ハブ２０の内周面とシャフトの外周側面との固定部分であるハブシャフト締結部Ａｆａｓの上端位置は、クランプ３０の最下面３１よりも低い位置となる。このため、ハブシャフト締結部Ａｆａｓの高さが十分に確保されず、ＨＤＤ１の耐衝撃性能は低くなってしまっていた。
【００３５】
これに対して、本実施形態に係るクランプ機構では、図２に示すように、スクリュー１５０の首部１５２の径ｒ１がシャフト１４０の挿入孔１４４に埋め込まれるように小さく形成されている。すなわち、スクリュー１５０の首部１５２がシャフト１４０の挿入孔１４４に埋め込まれるようにその径ｒ１を小さくすることで、外周側面を面一となったままシャフト１４０の上端位置を高くすることができる。シャフト１４０の上端位置が高くなった分、ハブ１２０の貫通孔１２１の内周面を面一に高さ方向に延ばすと、ハブシャフト締結部Ａｆａｓが大きくなる。
【００３６】
これにより、シャフト１４０を上方に長くとることができ、ハブ１２０の内周面とシャフト１４０の外周側部１４１との固定部分が増大する。このとき、クランプ１４０の最下面１３１よりもハブシャフト締結部Ａｆａｓの上端位置が上方に位置するようになる。このように、クランプ１３０の最下面１３１よりもハブシャフト締結部Ａｆａｓの上端位置となるようにクランプ機構を構成することで、耐衝撃性能が確保されたＨＤＤ１００を提供することができる。
【００３７】
ここで、シャフト１４０の高さは、ハブ１２０の突起部１２２の高さよりも僅かに低くするのが望ましい。図３に示すように、クランプ１３０の最下面１３１から、シャフト１４０の上端位置および突起部１２２の上端位置までの高さ（ｚ軸方向への長さ）をそれぞれｈ１、ｈ２としたとき、ｈ１＜ｈ２となるようにシャフト１４０が形成される。これは、スクリュー１５０の頭部１５３がクランプ１３０をハブ１２０側に押圧する際に、シャフト１４０にその押圧力がかかり、シャフト１４０に衝撃を与えないようにするためである。
【００３８】
また、上述したように、クランプ１３０の厚みとハブ１２０の突起部１２２の高さを略同一とするため、スクリュー１５０の頭部１５３がクランプ１３０を押圧する力は、ハブ１２０の突起部１２２にも加わる場合もある。このため、突起部１２２の径方向の長さｗは、この押圧力による衝撃に耐え得る長さが必要である。例えば、２．５インチのＨＤＤ１００の構築においては、約０．３ｍｍ以上とするのが望ましい。
【００３９】
なお、スクリュー１５０の頭部１５３は、クランプ１３０を押圧してディスク１１０を確実に固定するために必要な押圧力を加えることが可能な厚さに形成される。この頭部１５３の厚さｄ１は、スクリュー１５０をシャフト１４０に固定する際に、スクリュー１５０を回す締結器具が装着されるリセス１５４の深さｄ２と略同一となるように決定される。例えば、２．５インチのＨＤＤ１００の構築においては、頭部１５３の厚さｄ１は、約０．４ｍｍ〜０．６０ｍｍとすることができる。
【００４０】
（ベアリングスパンの拡張）
シャフト１４０をハブ１２０の突起部１２２の部分まで延ばして、シャフト１４０の上方でハブシャフト締結部Ａｆａｓを大きくとることにより、モータベース１６０の上面とハブ１２０の下面との間に形成される空間部に設けられるスリーブ１８０のラジアルベアリングのベアリングスパンＨ１を大きくすることができる。すなわち、従来の構成では、図４に示すように、スクリュー５０がハブ２０やシャフト４０と接触する可能性があるため、シャフト４０の上方でハブシャフト締結部Ａｆａｓを確保することはできない。したがって、ハブシャフト締結部Ａｆａｓを増大させるにはシャフト４０の下方側に延ばすことになる。しかし、ハブシャフト締結部Ａｆａｓを下方側に増大させると、スリーブ８０のベアリングスパンＨ０が短くなり、モータの剛性が低下してしまう。
【００４１】
一方、本実施形態に係るクランプ機構では、図１に示すように、ハブシャフト締結部Ａｆａｓをシャフト１４０の上方に増大させることができる。このため、クランピング領域およびハブシャフト締結部Ａｆａｓを十分に確保することができ、さらにスリーブ１８０のベアリングスパンＨ１を大きくとることができる。これにより、モータの剛性も上昇させることができる。
【００４２】
このように、本実施形態に係るクランプ機構は、クランプ１３０の最下面１３１よりも上方にハブシャフト締結部Ａｆａｓの上端位置が位置するように構成される。これによりＨＤＤ１００の耐衝撃性能に関係するハブシャフト締結部Ａｆａｓを十分に確保することができるとともに、モータの剛性に関係するベアリングスパンも大きくすることができる。したがって、薄型のＨＤＤ１００のように高さ方向（ｚ軸方向）に制限のある場合にも、その制限内でクランピング領域、ハブシャフト締結部Ａｆａｓおよびベアリングスパンを確保することができる。また、かかるクランプ機構の構成により、高精度回転体のぶれにも有利な頭部１５３の小さいスクリューや、完成の小さいスクリューの設定も可能となる。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４４】
例えば、上記実施形態では、スクリュー１５０の形状は、ねじ部１５１、首部１５２および頭部１５３を有するものとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、皿ねじ等の他の形状のスクリューを用いてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１００    ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）
１１０    ディスク
１２０    ハブ
１２１    貫通孔
１２２    突起部
１３０    クランプ
１３２    貫通孔
１４０    シャフト
１４１    外周側部
１４４    挿入孔
１５０    スクリュー
１５１    ねじ部
１５２    首部
１５３    頭部
１５４    リセス
１６０    モータベース
【図１】
2011138561.tif 000003
【図２】
2011138561.tif 000004
【図３】
2011138561.tif 000005
【図４】
2011138561.tif 000006
【図５】
2011138561.tif 000007