本発明は、スピンドルモータ組立体に関し、より詳細には、ハードディスクドライブや光ディスクドライブ等のディスク装置に用いられるスピンドルモータ組立体に関する。

ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）および光ディスクドライブ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ＯＤＤ）のようなコンピュータの情報記録装置は、スピンドルモータに装着されて回転するディスクに／からデータを記録／再生する装置である。

図１は、従来のスピンドルモータ組立体を示す部分断面図である。 図１に示すように、スピンドルモータ組立体は、例えば情報保存用のディスク４０と、ディスク４０を支持するとともに、ディスク４０を回転駆動するスピンドルモータ３０とを備える。 スピンドルモータ３０は、ベースフレーム１０上に回転自在に装着されたシャフト３１と、シャフト３１の周囲に固設された固定子３３と、シャフト３１と共に回転するものであって、固定子３３の外側に配置された回転子であるハブ３５とを備える。 ハブ３５は、その中央にスクリュー部材６０が挿通する上端部３５ａと、上端部３５ａから延びてディスク４０が挟まれる側壁部３５ｂと、側壁部３５ｂから半径方向に突出し、ディスク４０が載置されるフランジ部３５ｃとを備える。 フランジ部３５ｃは、内径Ｒｉ´と外径Ｒｏ´との間の領域として定義される支持面を提供する。

ハブ３５の上側には、ディスク４０を加圧して固定するクランプ部材５０が配置される。 クランプ部材５０は、スクリュー部材６０により加圧固定された一端部と、ディスク４０側に延びた他端部とを有する。 ディスク４０側の端部には、下部側に湾曲して突出された押圧部５１が形成される。 この押圧部５１により所定の圧力で押圧されたディスク４０は、押圧部５１とフランジ部３５ｃとの間で密着された状態に固定される。

ハブ３５とクランプ部材５０とに挟まれたディスク４０は、半径方向に沿って自重により下側方向に反り変形されるという問題点がある。 特に、従来技術では、押圧部５１の押圧点Ｐ１´がフランジ部３５ｃの支持中心Ｐ２´よりさらに外側に配置されることによって、すなわち図１において、押圧点Ｐ１´の半径Ｒ１´とフランジ部３５ｃの支持中心Ｐ２´の半径Ｒ２´との間に下記数式１の関係を有することにより、ディスク４０の反り変形を加重させる方向に回転モーメント力が作用するという問題点があった。

Ｒ１´＞Ｒ２´ ・・・（数式１）

一方、ハブ３５のフランジ部３５ｃの上面には、Ｕ字形に引き込まれた溝部３５´が形成される。 溝部３５´は、互いにほぼ垂直関係にあるフランジ部３５ｃと側壁部３５ｂとの切削加工のために必然的に形成されるものであって、フランジ部３５ｃと側壁部３５ｂとが合うコーナーに隣接して形成される。 しかし、従来技術では、このＵ字溝部３５´がフランジ部３５ｃ側に設けられることによって、その支持面積を一定に制限してしまうという問題点がある。 支持面積が制限されることによって、ディスク４０の支持構造が脆弱になり、その反り変形が加重される等の問題点があった。

そこで、本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ディスクの反り変形を抑制するとともに、クランピングによって無効領域となるディスク面積を縮小することの可能な、新規かつ改良されたハードディスクドライブのスピンドルモータ組立体を提供するところにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、少なくとも一つ以上のディスクと、ディスクを回転駆動し、ディスクが載置されるハブを有するスピンドルモータと、ディスクをハブに対して軸方向に固定するクランプ部材と、を備えるディスク装置のスピンドルモータ組立体が提供される。 かかるスピンドルモータ組立体は、クランプ部材がディスクを押圧する第１位置は、ハブがディスクを支持する支持面の支持中心である第２位置より内側に位置することを特徴とする。

本発明によれば、ディスクの反り変形が防止されるとともに、クランピングによって無効領域となるディスク面積を縮小させることができる。 これにより、有効領域であるデータゾーンを増大させることができ、ディスクの記録容量を向上させることができる。

ここで、ハブ上のディスクに載置されたクランプ部材を貫通してハブに螺合するスクリュー部材を備えることもできる。 また、クランプ部材には、ディスクの第１位置に接触するように、ディスク側に湾曲して突出した押圧部を形成することもできる。

ハブの支持面は、回転軸から半径Ｒｉを有する内周端と半径Ｒｏを有する外周端との間に形成された環状支持面である。 このとき、第２位置は、内周端の半径と外周端の半径との平均値（（Ｒｉ＋Ｒｏ）／２）を半径とする円周上に位置することができる。

また、ハブは、ディスクが挟まれる側壁部と、側壁部から半径方向に突出してディスクが載置されるフランジ部とを有する。 ここで、側壁部とフランジ部とが接するコーナー部には溝部が形成されている。 この溝部は、側壁部側に形成される。

また、本発明の他の観点によれば、少なくとも一つ以上のディスクと、ディスクが挟まれる側壁部および側壁部から半径方向に突出してディスクが載置されるフランジ部を有するハブを備えるディスクを回転駆動するスピンドルモータと、ディスクをハブに対して軸方向に固定するクランプ部材とを備えるディスク装置のスピンドルモータ組立体が提供される。 かかるスピンドルモータ組立体は、クランプ部材がディスクを押圧する第１位置が、ハブがディスクを支持する支持面の支持中心である第２位置より内側に位置するように決定される。 また、側壁部とフランジ部とが接するコーナー部の側壁部側には、溝部が形成されることを特徴とする。

ハブ上のディスクに載置されたクランプ部材を貫通してハブに螺合するスクリュー部材を備えることもできる。 また、クランプ部材は、ディスクの第１位置に接触するように、ディスク側に湾曲して突出した押圧部を形成してもよい。

ハブの支持面は、回転軸から半径Ｒｉを有する内周端と半径Ｒｏを有する外周端との間に形成された環状支持面である。 このとき、第２位置は、内周端の半径と外周端の半径との平均値（（Ｒｉ＋Ｒｏ）／２）を半径とする円周上に位置することができる。

以上説明したように本発明によれば、ディスクのクランピング構造を改善することによって、その反り変形を抑制し、クランピングによって無効領域となるディスク面積を縮小することができる。 これにより、ディスクの有効記録領域であるデータゾーンを極大化させ、ＨＤＤの保存容量を増大させることができる。

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、本明細書および図面において、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。

まず、図２および図３に基づいて、本発明の実施形態にかかるスピンドルモータ組立体およびそれを備えたＨＤＤについて説明する。 なお、図２は、本実施形態にかかるスピンドルモータ組立体を備えたＨＤＤを示す分解斜視図である。 図３は、図２に示したスピンドルモータ組立体の垂直断面図である。

本実施形態にかかるＨＤＤは、図２および図３に示すように、情報記録装置である例えばＨＤＤは、ベースフレーム１１０、カバー部材１１３、データ記録媒体である少なくとも一つのディスク１４０を有するスピンドルモータ組立体と、アクチュエータ１２０とから構成される。

ベースフレーム１１０は、通常、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、ダイキャスティングにより製造することができる。 ベースフレーム１１０の上側には、スピンドルモータ組立体およびアクチュエータ１２０などを収容するための空間が形成される。

カバー部材１１３は、ベースフレーム１１０の上面にねじ１１５などにより固定される部材である。 カバー部材１１３は、ディスク１４０、スピンドルモータ１３０およびアクチュエータ１２０などを取り囲んで保護する役割と共に、ディスクドライブの内部へのホコリや湿気の流入を防止し、ディスクドライブの内部で発生したノイズの外部への伝播を遮断する役割を行う。

スピンドルモータ組立体は、スピンドルモータ１３０と、ディスク１４０と、クランプ部材１５０とを備える。 スピンドルモータ１３０は、ディスク１４０を回転させる駆動部であり、ベースフレーム１１０上に設置される。 スピンドルモータ１３０は、ベースフレーム１１０に固設されたシャフト１３１と、シャフト１３１の外周に結合された固定子１３３と、固定子１３３の外側に配置された回転子であるハブ１３５とを有する。 ハブ１３５の外周には、ディスク１４０が挟まれる。

クランプ部材１５０は、ディスク１４０をスピンドルモータ１３０のハブ１３５に堅固に固定させる固定部材である。 クランプ部材１５０は、スクリュー部材１６０によりスピンドルモータ１３０の上端部、例えばシャフト１３１の上端部に結合されて、ディスク１４０を垂直方向に加圧する。

スピンドルモータ１３０と共に回転されるディスク１４０上には、時計または逆時計回り方向に旋回駆動されるアクチュエータ１２０がほぼディスク１４０の半径方向に沿って移動しつつ、ディスク１４０の目的トラックにアクセスして、ディスク１４０上に／からデータを記録／再生する。 アクチュエータ１２０は、スイングアーム１２３と、サスペンション１２５と、ボイスコイルモータ１２９とからなる。 スイングアーム１２３は、ベース部材１１０に設置されたピボット１２１に回転自在に結合される。 サスペンション１２５は、スイングアーム１２３の先端部に結合されて、ヘッドが搭載されたスライダをディスク１４０の表面側に付勢されるように支持する。 ボイスコイルモータ１２９は、スイングアーム１２３を回転させるための駆動力を提供する駆動部である。

ボイスコイルモータ１２９は、サーボ制御システムにより制御され、ボイスコイルに入力される電流とマグネットにより形成された磁場との相互作用により、フレミングの左手法則による方向にスイングアーム１２３を回転させる。 すなわち、ディスクドライブの電源がオンになってディスク１４０が回転し始めると、ボイスコイルモータ１２９は、スイングアーム１２３を逆時計回り方向に回転させて、ヘッドをディスク１４０の記録面上に移動させる。 逆に、ディスクドライブの電源がオフになってディスク１４０の回転が停止すると、ボイスコイルモータ１２９は、スイングアーム１２３を時計回り方向に回転させて、ヘッドがディスク１４０上から外す。 このとき、ディスク１４０の記録面から外れたヘッドは、ディスク１４０の外側に設けられたランプ１２７にパーキングされる。

図４は、図２のスピンドルモータ組立体の一部についての拡大断面図である。 図４に示すように、本実施形態にかかるハブ１３５は、上端部１３５ａと、上端部１３５ａから延びてディスク１４０が挟まれる側壁部１３５ｂと、側壁部１３５ｂから半径方向に突出されたフランジ部１３５ｃとを備える。 上端部１３５ａの中央には、スクリュー部材１６０が結合される。 スクリュー部材１６０の一端には、半径方向に突出された突出部１６１が形成され、この突出部１６１によりクランプ部材１５０の内側部が押されつつ位置が固定される。

クランプ部材１５０は、弾性素材を所定の形状にプレス加工して得られるが、その中央には、開口１５０´が設けられ、終端には、ディスク面に向かって湾曲して突出された押圧部１５１が設けられる。 スクリュー部材１６０を螺合させることにより、スクリュー部材１６０の突出部１６１がクランプ部材１５０を下側に押圧する。 これにより、クランプ部材１５０の終端に形成された押圧部１５１が弾性変形され、ディスク面に対して圧接される。 押圧部１５１は、所定の半径の円弧Ｒ１に沿ってディスク１４０に対する押圧点Ｐ１を形成する。

一方、フランジ部１３５ｃには、側壁部１３５ｂに挟まれたディスク１４０が載置され、載置されたディスク１４０は、ハブ１３５のフランジ部１３５ｃとクランプ部材１５０との間で挟持された状態で堅固に固定される。 フランジ部１３５ｃの最上面は、ディスク１４０に対して同時に接するように同じレベルに支持面を構成する。 この支持面は、Ｒｉの半径を有する内周端とＲｏの半径を有する外周端との間の領域と定義される。 フランジ部１３５ｃの支持面とクランプ部材１５０の押圧部１５１との間に位置したディスク１４０は、ハブ１３５と一体に回転するように堅固にクランピングされる。

本実施形態では、クランプ部材１５０の押圧部１５１、具体的には、ディスク１４０に対する押圧点Ｐ１がフランジ部１５０の支持中心Ｐ２より内側に形成される。 ここで、支持中心Ｐ２は、支持面上でディスク１４０に対して加えられる所定の分布荷重を仮想の集中荷重に等価変換させたとき、その集中荷重が同等に加えられる位置を意味するものであり、この支持中心Ｐ２は、シャフト軸で半径方向に内周Ｒｉと外周Ｒｏとの平均（（Ｒｉ＋Ｒｏ）／２）として算定される円周Ｒ２上にほぼ位置する。 一般的に、内周部が局部的にクランピングされたディスク１４０は、自重の影響を受けてクランピングされた部分から遠くなりつつ反り変形されるが、押圧部５１が支持中心Ｐ２より内側に位置することによって、ディスク１４０の反りに対して逆方向に抵抗する回転モーメント力が加えられる。

ここで、本実施形態の効果を確認するため、電算解析を行った。 その結果を図５、図６Ａ、図６Ｂに示す。 なお、図５は、本実施形態の効果を確認するための電算解釈の結果を示すグラフである。 図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ本解釈を適用したスピンドルモータ組立体の電算モデルを示すモデル図である。 ここでは、本実施形態としてクランプ部材の押圧点Ｐ１が支持中心Ｐ２より内側に位置したケースＡ（図６Ａ）と、従来技術として押圧点Ｐ１´が支持中心Ｐ２´より外側に位置したケースＢ（図６Ｂ）とを比較した。

図５において、横軸は正規化された半径方向距離を表し、ディスクの内周端を原点に設定している。 また、図５において、縦軸は垂直変位量を表し、スクリュー部材がハブに締結される以前の状態、すなわちディスクに対してクランプ力が加えられる以前の状態を基準として、正（＋）の符号は、基準線より上側に変位した場合、負の符号は、基準線より下側に変位した場合にそれぞれ付与した。

本実施形態の場合（ケースＡ）には、変位量自体が大きくなく、特にディスクの反り程度を表す変位量の最大幅が所定の範囲内に制限される。 しかし、従来技術の場合（ケースＢ）は、その変位量が半径方向の位置に比例して線形的に変化する傾向を有し、反り程度を表す変位量の最大幅も本実施形態より相対的に大きい値を有する。

一方、図４に示すように、ハブ１３５の側壁部１３５ｂおよびフランジ部１３５ｃが合うコーナー部分には、内側に引き込まれた溝部１３５´が側壁部１３５ｂを取り囲みつつ半径方向に形成される。 また、前述したように、フランジ部１３５ｃは、内周端Ｒｉと外周端Ｒｏとの間の領域と定義される支持面を有する。 本実施形態では、ハブ１３５の切削加工のために必然的に形成される溝部１３５´を側壁部１３５ｂ側に形成することによって、支持面積の増大を図る。 すなわち、従来では、図１に示したように、同じ溝部３５´がフランジ部３５ｃ側に形成されることによって、支持面積が不要に制限されるという問題点があり、支持面積を増大するには限界があった。

図７は、本実施形態として溝部が側壁部に形成されたケースＣと、従来技術として溝部がフランジ部に形成されたケースＤとの垂直変位量をそれぞれ計算した電算解釈結果を示すグラフである。 図７において、横軸は正規化された半径方向距離を表し、ディスクの内周端を原点に設定した。 なお、図７において、半径方向に沿って付与された図面符号Ｚ _１ ，Ｚ _２ ，Ｚ _３は、異なって機能する３つのディスク領域を表す。 ここで、Ｚ _１はディスクの最も内周に設けられたパーキングゾーン、Ｚ _２は最も外周に設けられたランプゾーン、そしてＺ _３はパーキングゾーンとランプゾーンとの間に設けられた、所定のデータの保存および読み取りが行われるデータゾーンを表す。

また、図７において、縦軸は、垂直変位量を表し、スクリュー部材がハブに締結される以前の状態、すなわちディスクに対してクランプ力が加えられる以前の状態を基準として、正（＋）の符号は、基準線より上側に変位した場合、負（−）の符号は、基準線より下側に変位した場合にそれぞれ付与した。 自重による反り変形の結果、本実施形態の場合（ケースＣ）および従来技術の場合（ケースＤ）のいずれにおいても、垂直変位量の絶対値は、半径方向に沿ってほぼ線形的に増加する傾向を表す。

一方、本実施形態および従来技術での垂直変位量（絶対値を意味する）を比較すると、パーキングゾーンＺ _１では、本実施形態（ケースＣ）が従来技術（ケースＤ）より大きい値を有し、逆に、データゾーンＺ _２では、本実施形態（ケースＣ）が従来技術（ケースＤ）より小さい値を有する。 データゾーンＺ _２は、実質的なディスク機能を行う有効領域であって、その変形が抑制されねばならない。 データゾーンＺ _２で反り変形程度を表す変位量の最大幅は、本実施形態（ケースＣ）の場合に約０．１μｍ、従来技術（ケースＤ）の場合に約０．２μｍであって、本実施形態の構成とすることにより、ディスクの変形程度がほぼ半分に減少したことを確認できる。 かかる結果は、溝部の位置変更を通じてディスクの支持面積が増大したことによるものである。

本実施形態では、支持面積の増大と共に他の効果もさらに達成できる。 例えば、支持面が内側に移動するにしたがい、クランプ部材の押圧部１５１をさらに内側に移動することができる。 これにより、クランピングのために無効領域であったディスク面積を縮小し、代わりに有効なデータゾーンを増大させることができる。 これにより、ハードディスクの保存容量が向上される。 このとき、本実施形態によりさらに確保できる有効なデータゾーンの面積は、約４５％に達する。

なお、図示していないが、本実施形態のスピンドルモータ組立体には、二つ以上の複数のディスクを含むこともできる。 この場合、それらのディスクの間には、間隔を一定に維持するためのスペーサを介在させることが望ましい。

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説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。 当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、そ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。

本発明は、ハードディスクドライブ関連の技術分野に適用可能である。

従来のスピンドルモータ組立体の部分断面図である。

本発明の実施形態にかかるスピンドルモータ組立体を備えるＨＤＤの分解斜視図である。

図１に示したＨＤＤの垂直断面構造を示す断面図である。

図２の部分拡大断面図である。

ディスクの半径方向距離による垂直変形量のプロファイルを計算した電算解釈結果であって、本実施形態のスピンドルモータ組立体と従来技術のスピンドルモータ組立体の変形量を比較したグラブである。

本実施形態にかかるスピンドルモータ組立体の、図４の電算解釈モデルを示すモデル図である。

従来技術のスピンドルモータ組立体の、図４の電算解釈モデルを示すモデル図である。

ディスクの半径方向距離による垂直変形量のプロファイルを計算した電算解釈結果であって、本実施形態のスピンドルモータ組立体と従来技術のスピンドルモータ組立体の変形量を比較したグラブである。

符号の説明

１１０ ベースフレーム １１３ カバー部材 １１５ ねじ １２０ アクチュエータ １２１ ピボット １２３ スイングアーム １２５ サスペンション １２７ ランプ １２９ ボイスコイルモータ １３０ スピンドルモータ １３５ ハブ １４０ ディスク １５０ クランプ部材