JP5020706B2 - ディスク駆動装置の組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスク駆動装置の組立方法に係り、特に、ハードディスクや光ディスクなどのディスク状記録媒体を回転駆動するディスク駆動装置の組立方法に好適に利用できる技術に関する。

モータに対しては小型化が望まれており、特に、ディスク駆動装置に搭載され、ハードディスクや光ディスクなどのディスク状記録媒体を回転駆動するモータに対しては、小型化のみならず薄型化も強く望まれている。

このような従来のモータの一例として、特許文献１に記載されたモータがある。
このモータは、軸を支持するすべり軸受である内スリーブ体と、それを内周面に固定した外スリーブ体と、を備え、内スリーブ体と外スリーブ体とが接着剤で固定されているものである。
具体的には、内スリーブ体の外周面に軸方向に延在する接着溝を設け、この接着溝に接着剤を充填して内外スリーブ体を接着固定するようになっている。

また、軸を支持するすべり軸受であるスリーブと、それを内周面に固着するハウジングと、を備え、ハウジングの内周面またはスリーブの外周面に周溝を設け、その周溝に接着剤を充填してスリーブとハウジングとを固着したモータも知られている。

ハウジングの内周面に周溝を設けた例を図１０に、また、ハウジングの内周面とスリーブの外周面との両方に周溝を設けた例を図１１に示す。

図１０において、ハウジング１０４の内周面１０４ａには周溝１０２が形成されており、ハウジング１０４は、内周面１０４ａとスリーブ１０５の外周面１０５ａとが対向するようにスリーブ１０５に挿着され、周溝１０２に充填された図示しない接着剤により両部材は固着される。

一方、図１１において、ハウジング１０４の内周面１０４ａには周溝１０２が軸方向に離隔して２箇所形成されており、また、スリーブ１０５の外周面１０５ａにも周溝１０３が軸方向に離隔して２箇所形成されており、内周面１０４ａにスリーブ１０５の外周面１０５ａが挿着され、各周溝１０２，１０３に充填された図示しない接着剤により両部材は固着される。

特開２００３−１２０６６２号

ところで、モータの軸受を構成する部品は、主としてスリーブ，シャフト（軸），フランジ（スラストリングと称して後述する）,及びハブの４点であったが、近年、小型化及び薄型化しても十分な動特性が得られるように複雑な構造を有するモータも開発されている。
具体的には、上記４点に加えて、従来技術でも説明したスリーブを固定するハウジングを追加した５点で構成されるものが多く提案されている。

しかしながら、この構成部品点数の増加に伴ってモータの固有振動数がばらつき、このばらつきにより共振周波数の低い個体の割合が大量生産において増加している。
共振周波数が低下すると、ディスクの駆動周波数と干渉して大きな振動や異音が生じる可能性が高くなる。

一方、ディスク駆動装置が可搬型装置（モバイルパソコンなど）に搭載されるハードディスクドライブの場合、耐落下衝撃特性として、１０００Ｇの加速度にも耐え得ることが要求されており、軸受を構成する部材同士をより高強度で固定する必要がある。

これに対して、特許文献１に記載された、軸方向に延在して設けられた接着溝に接着剤を充填してハウジングとスリーブとを固着する構造においては、周方向（以下、Ｃｉｒｃｕｌａｒ方向とも称する）の接着面積比率が小さく、十分な接着強度を得ることは難しかった。

また、図１０示した、ハウジングの内周面に周溝を設けて接着剤を充填させる固着方法では、接着剤が接触する軸方向の長さが極めて短いため、軸方向（以下、Ａｘｉａｌ方向とも称する）に十分な接着強度を得ることは難しかった。
この接着強度を向上させるためには、溝の幅を広くしたり、溝の本数を増やすことが考えられるが、もともと薄型化すべく設計されているために、スリーブとハウジングとの軸方向の嵌合長さは短いために、接着強度向上には限界があった。

一方、図１１に示した、スリーブの外周面とハウジングの内周面との双方に溝を設けて接着剤を充填させる固着方法では、図１２に示すように、双方の溝１０２,１０３を対向させて両部材１０４，１０５にまたがる空間１０６を設け、その空間に接着剤１０７を充填させることで、接着剤１０７の剪断強度も加味したより高い強度を得ることができる。

しかしながら、空間１０７に接着剤を充填することは、製造上極めて難しい。
例えば、一方のハウジング１０４側の周溝１０２に空間１０６を埋めるに足る量の接着剤１０６を内周面１０４ａから盛り上がるように塗布したとしても、スリーブ１０５を挿着する際にその端面で盛り上がった分の接着剤はこそぎ落とされてしまい、空間１０６には空隙が生じてしまう。

また、両方の溝１０２，１０３に接着剤１０６を塗布した場合も、スリーブ１０５の挿着の際に、ハウジング１０４とスリーブ１０５との双方の端面で互いの接着剤をこそぎ落とすことになるので、他の部位への接着剤１０６の付着がより懸念されるばかりでなく、接着剤の硬化特性を考慮するとハウジングとスリーブとにほぼ同時に接着剤を塗布しなければならず、作業は非常に難しいものとなる。
また、空間１０６により、その部位の肉厚が他の部位に比べて極端に薄くなるので、軸受としての撓み剛性が低下するという問題も生じる。

このように、従来の、軸方向に延材する溝や周方向に延材する周溝に接着剤を充填する固着方法では、得られるＡｘｉａｌ方向（軸方向），Ｃｉｒｃｕｌａｒ方向の剛性を高めることが難しく、上述した各課題を解決してその剛性を更に高める技術が望まれている。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ハウジングとスリーブを接着して成る軸受装置のＡｘｉａｌ方向（軸方向），Ｃｉｒｃｕｌａｒ方向の撓み剛性を高くしたディスク駆動装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明のある態様のディスク駆動装置の組立方法は、貫通孔を有するベースと、ディスクが載置されるべきハブとハブに固定されたシャフトとを含むロータと、ベースに対してロータを回転自在に支持する軸受装置と、を備え、軸受装置は、シャフトを回転自在にラジアル方向に支持するようにその内周面に動圧溝が形成されたスリーブと、スリーブを収納しベースとは別に形成されたハウジングと、を含み、スリーブの外周面とハウジングの内周面とのいずれか一方に周方向に延在して接着剤が介在する周溝を有し、スリーブの外周面とハウジングの内周面とのいずれか一方にスリーブの軸方向に延在して接着剤が介在する軸方向溝を有し、軸受装置は、スリーブが接着剤により固着されたハウジングが貫通孔に固定されるディスク駆動装置の組立方法であって、周溝に接着剤を塗布する工程と、スリーブをハウジングにハブが設けられる方向から挿入する工程と、を含み、接着剤は、周溝から突出するように塗布されることを特徴とする。

本発明によれば、ハウジングとスリーブとのＡｘｉａｌ方向及びＣｉｒｃｕｌａｒ方向の接着強度が高く、接着されたハウジング及びスリーブの撓み剛性を高くしたディスク駆動装置を提供しうるという効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図９を用いて説明する。
図１は、本発明のモータの実施例を示しており、このモータ５０は、ディスク駆動装置に搭載されハードディスクを回転駆動するモータである。

このモータ５０は、ステータＳとロータＲとを備えている。

ステータＳは、貫通孔１ａとその周囲に立ち上げられた周壁部１ｂとを有するモータベース１と、周壁部１ｂの外周部に固着されコイル２が捲回されたコア３と、貫通孔１ａに固定されたハウジング４と、ハウジング４の貫通孔４ｋにおける内周面４ａに固着されたスリーブ５と、を備えている。
ハウジング４とスリーブ５とは黄銅で形成され、このハウジング４とスリーブ５とでラジアル方向の軸受装置５０Ｊが構成される。
スリーブ５のモータベース１とは反対側の端部には、外方へ突出するフランジ部５ｆが形成されている。

一方、ロータＲは、貫通孔６ａが形成された略円形の基部６ｂとその外周縁に設けられた周壁部６ｃとを有するハブ６と、周壁部６ｃの内面に固着されたリング状のマグネット７と、を備えている。
その周壁部６ｃの先端には、外方へ突出するフランジ部６ｄが設けられており、このフランジ部６ｄにディスクＤが載置される。このディスクＤは図示しない固定手段によりハブ６に固定される。
ハブ６の貫通孔６ａには、シャフト８が圧入固定されている。
また、ハブ６には貫通孔６ａと同心で、周壁部６ｃよりも小径なる内周壁部６ｅが形成されている。

内周壁部６ｅの内周面には、スラストリング（フランジ）９が固着されている。
シャフト８は、スリーブ５の貫通孔５ｋに挿入されており、スラストリング９は、ハウジング４の上端面４ｊ（図１における上側の面）とスリーブ５のフランジ部５ｆの下端面５ｆ１（図１における下側の面）との間に微小隙間を有して挟まれている。
また、ハウジング４のモータベース１側の開口部には、スリーブ５とシャフト８の先端面８ｂを覆うようにスラストプレート１０が固定されている。

スラストリング９において、ハウジング４の上端面４ｊとフランジ部５ｆの下端面５ｆ１とに対向するそれぞれの面には、スラスト動圧溝（図示せず）が形成されている。
この各スラスト動圧溝と、これに対向する相手側の面と、両者の間に充填された潤滑油１１とでスラスト動圧軸受部ＳＢ１，ＳＢ２が構成されている。
一方、スリーブ４の内周面４ａには軸ＣＬ方向に離隔して一対の動圧溝（図示せず）が形成されており、この各動圧溝とこれに対向するシャフト８の外周面と、両者の間に充填された潤滑油１１とでラジアル動圧軸受部ＲＢ１，ＲＢ２が構成されている。

潤滑油１１は、スラストプレート１０とシャフト８の先端面８ａとの間隙を最奥として、ラジアル動圧軸受部ＲＢ１，ＲＢ２、スリーブ５の上端面５ｊとハブ６の内側面６ｆとの間隙、スラスト動圧軸受部ＳＢ１，ＳＢ２を経て液面１１ａが位置するテーパシール部ＴＳまでの間隙経路に充填されている。

以上の構成により、図示しない配線基板を介してコイル２に外部から通電されると、ステータＳに対してロータＲが回転を始め、この回転に伴い各動圧溝により発生する動圧でロータは浮上しつつ回転自在に支持される。

次に、ハウジング４とスリーブ５との接着剤１２による固着について詳述する。

図２（ａ）は、ハウジング４の断面図であり、図２（ｂ）はその底面図である。
これらの図からわかるように、ハウジング４の貫通孔４ｋにおける内周面４ａには、スリーブ５の軸でもある回転軸ＣＬ（以下、単に軸ＣＬとも称する）方向に延在する溝４ｂ（以下、軸方向溝４ｂとも称する）が形成されている。
この実施例においては、矩形の断面形状を有する３つの軸方向溝４ｂ１〜４ｂ３が周方向に等角度間隔で切削加工により形成されている。
この矩形の寸法例としては、周方向幅Ｗ４が０．５ｍｍ，深さｄ４が０．５ｍｍである。
この幅Ｗ４はハウジング４の内周面４ａの周長の約１．４％であり、深さｄ４は、ハウジング４の内周面４ａの内径φ₄の約０．７％である。
また、この実施例においては、３つの軸方向溝４ｂ１〜４ｂ３の合計幅ＷＴ４は内周面４ａの周長の４．２％であり、この値は、４．１〜４．３％の範囲にあるのが望ましい。

図３は、スリーブ５の側面図であり、スリーブ５の外周面５ａには、矩形の断面形状を有する２つの周溝５ｂ１，５ｂ２が軸ＣＬ方向に離隔して形成されている。
この矩形の寸法例としては、軸方向幅Ｗ５が０．５ｍｍ，深さｄ５が０．５ｍｍである。
この幅Ｗ５はスリーブ５の外周面５ａの内、ハウジング４の内周面４ａと対向する範囲の軸方向長さＬ５の約６．１％であり、深さｄ５は、ハウジング４の内周面４ａの内径φ_４の約０．７％である。
この実施例においては、２つの周溝５ｂ１，５ｂ２の合計幅ＷＴ５は外周面５ａにおけるハウジング４の内周面４ａと対向する範囲の軸方向長さＬ５の１２．２％であり、この値は、１１．８〜１２．６％の範囲にあるのが望ましい。

次に、上述したハウジング４とスリーブ５とを固着する手順について説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、スリーブ５の周溝５ｂ１，５ｂ２に接着剤１２を塗布する。
接着剤１２として、潤滑油１１に侵され難く物性的に安定した接着剤を用いる。
具体例として、エポキシ系熱硬化性接着剤の３５３ＮＤ（ＥＰＯＸＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製、粘度：３，０００〜５，０００ ｍＰ・ｓ）を挙げることができる。
ここで、接着剤１２は、周溝５ｂ１，５ｂ２に充填されるばかりでなく外周面５ａから突出するように塗布される。

次に、図４（ｂ）に示すように、スリーブ５をハウジング４に矢印の方向から挿入する。これにより、周溝５ｂ１，５ｂ２に塗布されて外周面５ａから突出した接着剤１２が、スリーブ５の外周面５ａとハウジング４の内周面４ａとのわずかな隙間に浸透すると共に、周面４ａに形成した軸方向溝４ｂにも毛細管現象により流れ込んで軸ＣＬ方向に広がって充填される〔図４（ｂ）のＬ１２の部分〕。

従って、接着剤１２を周方向のみに塗布しても、それが軸方向にも回り込んでＡｘｉａｌ方向のみならずＣｉｒｃｕｌａｒ方向の接着強度も向上する。
接着剤１２を周溝５ｂ１，５ｂ２と軸方向溝４ｂとの両方に塗布することもできるが、軸方向の塗布よりは周方向の塗布の方が容易であるので、上述したような、周溝５ｂ１，５ｂ２のみに塗布する方法の方がはるかに作業性がよい。

また、スリーブ５をハウジング４に装着する際に、軸方向溝４ｂに対して接着剤１２がより入り込みやすくするために、矢印ＳＵで示すような、軸ＣＬ方向の少なくとも１回以上の往復動作を行ってもよい。
この往復動作により、接着剤１２の軸方向の充填長さＬ１２をより長くして接着強度を更に向上させることができる。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

＜変形例１＞
周溝５ｂは、２つ以上設けるのが望ましいが、モータ５０のさらなる薄型化を実現するために、図５（ａ）に示すように１つの周溝５ｂとしてもよい。
一方、ハウジング４の内周面４ａに形成する軸方向溝４ｂは、図５（ｂ）に示すように、軸ＣＬと平行でなく傾斜して形成してもよい。この傾斜は、内周面４ａにおける軸ＣＬに対する平行線となす角度が４５°以下であるのが望ましく、軸ＣＬに平行であるのが最も望ましい。

＜変形例２＞
図６に示すように、ハウジング４側に周溝４ｃを設け、スリーブ５側に軸ＣＬ方向に延在する軸方向溝５ｃを設けてもよい。

＜変形例３＞
この変形例３は、軸方向溝と周溝とを同じ部材、つまり、ハウジング４またはスリーブ５のいずれか一方に設けた例である。図７には、ハウジング４側に軸方向溝４ｄと周溝４ｅとを形成し、スリーブ５の外周面５ａに溝を形成しない例を示している。
この変形例３は、実施例や変形例１，２ほどの接着強度を得にくく、また、加工も連続ではなく断続加工となるので加工効率も実施例や変形例１，２に及ばないものの、軸方向及び周方向の溝に接着剤が入り込むので、従来よりも高い接着強度を得ることができる。

上述した実施例，変形例１，及び変形例２は、適宜組み合わせることができる。溝の位置や数も任意に設定することができるが、重量バランスを考慮して、軸方向溝については軸対称に設定することが望ましい。

また、図８に示すように、軸方向の溝ＪＭ〔図８（ａ）参照〕や周方向の溝（周溝）ＳＭ〔図８（ｂ）参照〕の断面形状は矩形に限定されるものではなく、円弧状などであってもよい。

また、接着剤１２に対してより良好なアンカー効果を得るために、溝の内面に凹凸を形成すると更に好ましい。
具体的な例としては、図９に示すように、周方向の溝ＳＭについては、周方向の稜線ＳＭ１を有する凹凸形状〔図９（ａ）参照〕とし、軸方向の溝ＪＭについては、軸ＣＬに平行な稜線ＪＭ１を有する凹凸形状〔図９（ｂ）参照〕とすることができる。これにより、前者についてはＡｘｉａｌ方向に対するに対する高いアンカー効果が得られ、後者については、Ｃｉｒｃｕｌａｒ方向高いアンカー効果が得られる。

以上詳述した実施例，変形例１〜３によれば、軸方向及び周方向の溝に接着剤が介在してハウジングとスリーブとが固着されるので、Ａｘｉａｌ方向のみならず、Ｃｉｒｃｕｌａｒ方向についても高い固着強度を得ることができる。

また、周溝にのみ接着剤を塗布しても、軸方向溝にも接着剤が入り込んで高い強度が得られるので、作業は容易で簡単であり、作業性がとても良い。

また、ハウジングとスリーブとに跨る空間が形成される部位が、周溝と軸方向溝との交差する部位のみの、極めて局部的な部位であるので、強度低下への影響はほとんどなく、軸受装置は高い撓み強度を発揮することができる。
そのため、この軸受装置を搭載したモータは、部品点数が増加することがないので固有振動数が安定して共振周波数が低下しにくい。
従って、ディスクの駆動周波数と干渉せず、大きな振動や異音を生じにくい。
また、この軸受装置を搭載したモータは、高い耐落下衝撃特性が得られるので、可搬型装置に搭載されるディスクドライブ用として好適に用いることができる。

本発明のモータの実施例を説明するための断面図である。 本発明の軸受装置の実施例を説明するためのハウジングの図である。 本発明の軸受装置の実施例を説明するためのスリーブの図である。 本発明の軸受装置における実施例の組み立て手順を説明するための図である。 本発明の軸受装置の実施例に対する変形例１を説明するための図である。 本発明の軸受装置の実施例に対する変形例２を説明するための図である。 本発明の軸受装置の実施例に対する変形例２を説明するための図である。 本発明の軸受装置の実施例に対する他の変形例を説明するための第１の図である。 本発明の軸受装置の実施例に対する他の変形例を説明するための第２の図である。 従来のモータを説明するための第１の図である。 従来のモータを説明するための第２の図である。 従来のモータを説明するための第３の図である。

符号の説明

１ モータベース
２ コイル
３ コア
４ ハウジング
４ａ 内周面
４ｂ，４ｂ１〜４ｂ３．４ｄ 軸方向溝
４ｃ，４ｅ 周溝
４ｊ 上端面
４ｋ 貫通孔
５ スリーブ
５ａ 外周面
５ｂ，５ｂ１，５ｂ２ 周溝
５ｃ 軸方向溝
５ｆ フランジ部
５ｆ１ 下端面
５ｋ 貫通孔
６ ハブ
６ａ 貫通孔
６ｂ 基部
６ｃ 周壁部
６ｆ 内側面
７ マグネット
８ シャフト
８ａ 先端面
８ｂ 外周面
９ スラストリング
１０ フランジ
１１ 潤滑油
１１ａ 液面
１２ 接着剤
５０ モータ
５０Ｊ 軸受装置
ＪＭ 軸方向の溝
ＪＭ１ 稜線
ＲＢ１，ＲＢ２ ラジアル動圧軸受
ＳＢ１，ＳＢ２ スラスト動圧軸受
ＳＭ 周溝
ＳＭ１ 稜線
ＴＳ テーパシール部

Claims (3)

1. 貫通孔を有するベースと、
   ディスクが載置されるべきハブと前記ハブに固定されたシャフトとを含むロータと、
   前記ベースに対して前記ロータを回転自在に支持する軸受装置と、
   を備え、
   前記軸受装置は、前記シャフトを回転自在にラジアル方向に支持するようにその内周面に動圧溝が形成されたスリーブと、前記スリーブを収納し前記ベースとは別に形成されたハウジングと、を含み、前記スリーブの外周面と前記ハウジングの内周面とのいずれか一方に周方向に延在して接着剤が介在する周溝を有し、前記スリーブの外周面と前記ハウジングの内周面とのいずれか一方に前記スリーブの軸方向に延在して接着剤が介在する軸方向溝を有し、
   前記軸受装置は、前記スリーブが接着剤により固着された前記ハウジングが前記貫通孔に固定されるディスク駆動装置の組立方法であって、
   前記周溝に前記接着剤を塗布する工程と、
   前記スリーブを前記ハウジングに前記ハブが設けられる方向から挿入する工程と、
   を含み、
   前記接着剤は、前記周溝から突出するように塗布されることを特徴とするディスク駆動装置の組立方法。
2. 前記周溝に塗布した前記接着剤は毛細管現象により軸方向溝に移動し前記スリーブの軸方向に広がって充填され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の組立方法。
3. 前記スリーブを前記ハウジングに装着する際に、前記スリーブの軸方向の少なくとも１回以上の往復動作を行うようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディスク駆動装置の組立方法。

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