(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不動軸と、転がり軸受けを介して不動軸回りで回転自在に不動軸に支持されるハブ本体と、ハブ本体よりも熱膨張率が小さく、転がり軸受けの周囲で少なくともハブ本体の一部を囲む金属部材とを備え、前記金属部材の表面には、前記ハブ本体との接触面で前記不動軸の軸方向に配列され、不動軸回りに延びる溝が形成されることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のスピンドルモータにおいて、前記金属部材はハブ本体に鋳込まれることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスピンドルモータにおいて、前記金属部材は、前記不動軸の長さ方向に連続する円筒から構成されることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項４】
ハウジングに固定される不動軸と、転がり軸受けを介して不動軸回りで回転自在に不動軸に支持され、記録ディスクが装着されるハブ本体と、ハブ本体よりも熱膨張率が小さく、転がり軸受けの周囲で少なくともハブ本体の一部を囲む金属部材とを備え、前記金属部材の表面には、前記ハブ本体との接触面で前記不動軸の軸方向に配列され、不動軸回りに延びる溝が形成されることを特徴とする記録ディスク装置。
【請求項５】
請求項４に記載の記録ディスク装置において、前記金属部材はハブ本体に鋳込まれることを特徴とする記録ディスク装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の記録ディスク装置において、前記金属部材は、前記不動軸の長さ方向に連続する円筒から構成されることを特徴とする記録ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を始めとする記録ディスク装置に利用されるスピンドルモータに関し、特に、記録ディスク装置のハウジングに固定される不動軸と、転がり軸受けを介して不動軸回りで回転自在に不動軸に支持され、記録ディスクが装着されるハブ本体とを備えるスピンドルモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般のＨＤＤに使用されるスピンドルモータでは、軽量化の要求に応えるためにハブ本体がアルミニウムから構成される場合が多い。加えて、アルミニウム製のＨＤＤ記録媒体に対して材料の線膨張係数を合わせることによって温度変化によるずれを回避する目的から、記録媒体を保持するスピンドルモータのハブにアルミニウム材が用いられることが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アルミニウムは比較的熱膨張率（２３．５ｘ１０-6／℃）が大きいことから、ＨＤＤ使用時の温度上昇に伴ってハブ本体は熱膨張する。この熱膨張は、ハブ本体を半径方向に押し広げ、回転中心の偏心や、転がり軸受けの環状外枠に対するがたつきを生じさせる。特に、アルミニウムに比べて比較的に熱膨張率の小さな鋼といった材料から環状外枠が構成されると、こうした偏心やがたつきが顕著になると予想される。これらの偏心やがたつきは、目標記録シリンダに対する磁気ヘッドの位置ずれを生む。したがって、こうした偏心やがたつきを防止しなければ、磁気ディスクに対する記録密度の一層の向上を実現することは困難となる。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、温度変化に応じてハブ本体の偏心やがたつきが生じることを極力回避することができるスピンドルモータや記録ディスク装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、不動軸と、転がり軸受けを介して不動軸回りで回転自在に不動軸に支持されるハブ本体と、ハブ本体よりも熱膨張率が小さく、転がり軸受けの周囲で少なくともハブ本体の一部を囲む部材とを備えることを特徴とするスピンドルモータが提供される。
【０００６】
かかるスピンドルモータによれば、温度が上昇してハブ本体が熱膨張しようとしても、その熱膨張は部材の拘束によって抑制される。なぜなら、部材は、ハブ本体よりも熱膨張率が小さいからである。こうしてハブ本体の熱膨張が抑制されれば、転がり軸受けに対してハブ本体の回転中心が偏心したり、転がり軸受けに対してハブ本体ががたついたりすることが防止される。
【０００７】
こうしたスピンドルモータが記録ディスク装置に適用されると、不動軸は記録ディスク装置のハウジングに固定され、ハブ本体に記録ディスクが装着されることとなる。スピンドルモータではハブ本体の偏心やがたつきが防止されるので、記録ディスクの回転ぶれが抑制され、記録密度の一層の向上に寄与することができる。記録ディスク装置には、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に代表される磁気ディスク装置のほか、光ディスク装置や光磁気ディスク装置が含まれてもよい。
【０００８】
前記部材はハブ本体に鋳込まれることが望ましい。鋳込むことによってハブ本体に部材を固定すれば、ハブ本体に部材をはめ込む場合に比べて、高い寸法精度で部材を仕上げる必要がなく、部材の形状が制限されることもない。
【０００９】
部材がハブ本体に鋳込まれたスピンドルハブを製造するには、例えば、ハブ本体の材料よりも熱膨張率の小さな材料から部材を用意する工程と、用意された部材をハブ本体成形用の鋳型に設置する工程と、ハブ本体の材料を溶融して鋳型に流し込む工程とを備えるスピンドルハブの製造方法が提供されればよい。ハブ本体の材料には、例えばアルミニウムといった柔軟な金属が採用されればよい。
【００１０】
前記部材の表面には滑り抑止機構が形成されてもよい。滑り抑制機構は、無短部材とハブ本体との間の滑りを防止して、ハブ本体の回転軸に沿った熱膨張を抑制することができる。滑り抑止機構は、部材から不動軸に向かって延びるフランジであってもよく、部材の表面に形成される溝であってもよい。
【００１１】
前記部材は、前記不動軸の長さ方向に連続する円筒から構成されることが望ましい。このように部材が連続することによって、ハブ本体の長さ方向に均一に熱膨張を抑制することができる。その結果、局部的な過度の熱膨張によってハブ本体が変形することを回避することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１３】
図１は記録ディスク装置の一具体例としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を示す。ＨＤＤ１０のハウジング１１は、箱型のハウジング本体１２と、ハウジング本体１２の開口を閉鎖するカバー１３とに大きく分割される。こうしたＨＤＤ１０は、例えばコンピュータ本体に組み込まれて使用されてもよく、コンピュータ本体から独立した単体の外部記録装置として使用されてもよい。
【００１４】
図２に示すように、ハウジング１１には、本発明に係るスピンドルモータ１５に装着される磁気ディスク１６と、磁気ディスク１６に対向する磁気ヘッド１７とが収容される。磁気ヘッド１７は、揺動軸１８回りで揺動することができるキャリッジアーム１９の先端に固着される。磁気ディスク１６に対する情報の記録や再生時には、磁気回路から構成されるアクチュエータ２０によってキャリッジアーム１９が揺動駆動され、その結果、磁気ヘッド１７が磁気ディスク１６上の所望の記録トラックに位置決めされることとなる。
【００１５】
図３から明らかなように、スピンドルモータ１５は、ハウジング本体１２の底面に固定される不動軸２１を備える。ハウジング本体１２にカバー１３が結合されると、不動軸２１の先端には、カバー１３を貫通するネジ２２がねじ込まれる。これによって不動軸２１はハウジング１１に対して強固に固定される。
【００１６】
不動軸２１には、上下一対の転がり軸受け２３を介してハブ本体２４が不動軸２１回りで回転自在に支持される。各転がり軸受け２３は、周知のとおり、不動軸２１に回転不能にはめ込まれる環状内枠と、この環状内枠の周囲でハブ本体２４の内周面に回転不能にはめ込まれる環状外枠とを備える。環状内枠および環状外枠の間に挟み込まれた複数個のボールによって環状内枠および環状外枠の相対回転が許容され、その結果、不動軸２１回りでハブ本体２４が回転することとなる。ただし、転がり軸受け２３には、こういった玉軸受けだけでなく、ころ軸受けが使用されてもよい。
【００１７】
ハブ本体２４の回転は、不動軸２１側に固定されたコイル２６と、本体ハブ２４側に固定されてコイル２６に対向する永久磁石２７とによって駆動される。コイル２６の通過電流が磁力を発生し、その磁力が永久磁石２７との間で駆動力を生むこととなる。
【００１８】
磁気ディスク１６は、ハブ本体２４の外周に装着される。磁気ディスク１６は、ハブ本体２４の外周に形成された外向きフランジ２４ａと、ハブ本体２４の先端に固定されるクランプ２８との間に挟み込まれてハブ本体２４に固定される。磁気ディスク１６同士の間には、磁気ディスク１６同士に所定の間隔を形成する間隔リング２９が挟み込まれている。クランプ２８は、例えば複数個のネジ３０によってハブ本体２４の先端に固定されればよい。
【００１９】
ハブ本体２４内には、転がり軸受け２３の周囲で少なくともハブ本体２４の一部を囲む部材３１が固定される。例えば、この部材３１は、ハブ本体２４の鋳造時にハブ本体２４に鋳込まれて固定される。部材３１は、無端形状を有することが望ましく、例えば図４に示されるように、ハブ本体２４よりも熱膨張率の小さな材質を用いて環状リングや円筒形に形成される。部材３１は、鋳造に対する耐熱性やハブの変形防止のための剛性が要求されることから、例えば鉄やステンレスといった金属から形成されればよい。鉄の線膨張係数は１２．１ｘ１０-6／℃であって、ステンレスの線膨張係数は１１．０〜１３．０ｘ１０-6／℃である。ハブ本体２４と部材３１とによってスピンドルハブが構成されることとなる。
【００２０】
以上のハブ本体２４を製造するには、まず、図４に示される部材３１を用意する。部材３１は、鋳造や鍛造その他の任意の製造方法によって製造されればよい。図５に示されるように、用意された部材３１は、ハブ本体２４成形用の鋳型（金型）３３に形成されたキャビティ３４に設置される。その後、溶融されたハブ本体２４の材料すなわちアルミニウムがキャビティ３４に流し込まれる。冷却後に鋳型３３の上型３３ａと下型３３ｂとを分離させれば、部材３１が鋳込まれたスピンドルハブが得られる。得られたスピンドルハブは、不動軸２１や転がり軸受け２３その他の部品とともにスピンドルモータ１５に組み立てられていく。
【００２１】
いま、完成されたスピンドルモータ１５がＨＤＤ１０に組み込まれて使用される場合を考える。ＨＤＤ１０の作動によって生じる熱や、周囲の環境変化によってＨＤＤ１０の温度が上昇すると、熱膨張によってハブ本体２４は膨張しようとする。熱膨張の度合いは、アルミニウムの熱膨張係数とハブ本体２４の寸法との積によって決定される。
【００２２】
例えば図６に示されるように、ハブ本体２４の円周方向長さに比べてハブ本体２４の半径方向長さ（幅）が十分に小さい場合を想定する。この場合、ハブ本体２４の円周方向に熱膨張係数が大きく作用し、転がり軸受け２３が接するハブ本体２４の内周面２４ｂが半径方向に広がろうとすると考えられる。従来では、こういった膨張によれば、ハブ本体２４が回転中心に対して偏心したり、転がり軸受け２３の環状外枠に対してハブ本体２４ががたついたりすることが考えられる。しかしながら、本実施形態では、ハブ本体２４に鋳込まれた部材３１の働きによってそういった膨張が抑制されることとなる。なぜなら、部材３１の熱膨張率がハブ本体２４よりも小さいからである。したがって、前述した回転中心の偏心や、転がり軸受けに対するがたつきは極力回避されることとなる。その結果、スピンドルハブの回転ぶれが抑制され、磁気ディスク１６の振動が抑制されることとなる。磁気ヘッド１７の正確なトラッキング動作を実現することができる。
【００２３】
部材３１の表面には、部材３１とハブ本体２４との間の滑りを防止してハブ本体２４の回転軸に沿った熱膨張を抑制する滑り抑止機構が形成されてもよい。こうした滑り抑止機構は、例えば図７や図８に示されるように、部材３１から不動軸２１に向かって延びるフランジ４０であってもよく、図９に示されるように、部材３１の表面に形成される溝４１であってもよい。溝４１は、例えばネジ溝等であってもよく、無端部材３１の内周面に形成されても外周面に形成されてもよい。
【００２４】
以上の実施形態では、上側の転がり軸受け２３と下側の転がり軸受け２３とに個別に部材３１を用意したが、部材３１は、図１０や図１１に示されるように、不動軸２１の長さ方向に連続する円筒から構成されてもよい。このように部材３１が連続することによって、ハブ本体２４の長さ方向に均一に熱膨張を抑制することができる。その結果、局部的な過度の熱膨張によってハブ本体２４が変形することを回避することができる。反対に、上側の転がり軸受け２３と下側の転がり軸受け２３とのいずれか一方のみを部材３１によって囲ませてもよい。
【００２５】
なお、前述した実施形態では、鋳込むことによってハブ本体２４に部材３１を固定したが、ハブ本体２４の外周に部材３１をはめ合わせるといった手法で部材３１を固定させてもよい。ただし、鋳込むことによって部材３１を固定すれば、はめ合い等に要求される高い寸法精度で部材３１を仕上げる必要がない、部材３１の形状に制約が課されない、接着工数を削減することができる、接着による部品のばらつきを低減することができる、といった利点を有する。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ハブ本体よりも熱膨張率の小さな部材によって転がり軸受けの周囲で少なくともハブ本体の一部を囲ませたので、回転中心の偏心や、転がり軸受けの環状外枠に対するがたつきを防止することができる。その結果、ハブ本体の回転ぶれが抑制され、記録ディスクに対する記録密度の一層の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ハードディスクドライブの外観を示す斜視図である。
【図２】  ＨＤＤの内部構造を示す平面図である。
【図３】  図２の３−３線に沿った本発明の一実施形態に係るスピンドルモータの拡大断面図である。
【図４】  部材を示す斜視図である。
【図５】  スピンドルハブの製造に用いられる鋳型の断面図である。
【図６】  熱膨張の様子を示すハブ本体の拡大平面図である。
【図７】  変形例に係る部材の斜視図である。
【図８】  図７の部材が固定されたスピンドルモータの拡大断面図である。
【図９】  他の変形例に係る部材の斜視図である。
【図１０】  さらに他の変形例に係る部材が固定されたスピンドルモータの拡大断面図である。
【図１１】  さらに他の変形例に係る部材が固定されたスピンドルモータの拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  記録ディスク装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、１５  スピンドルモータ、２１  不動軸、２３  転がり軸受け、２４  ハブ本体、３１部材、３３  鋳型、４０  滑り抑止機構としてのフランジ、４１  滑り抑止機構としての溝。
【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】
0004050391.tif 000009
【図９】
0004050391.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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