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技術 記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法、及び搭載平行度の測定方法、並びに記録媒体ディスクの搭載高さ測定装置、及びその搭載平行度の測定装置

出願人 日本電産株式会社
発明者 堀弘明五明正人
出願日 2001年4月13日 (19年7ヶ月経過) 出願番号 2001-114996
公開日 2002年10月23日 (18年1ヶ月経過) 公開番号 2002-310615
状態 未査定
技術分野 光学的手段による測長装置 ディスクのクランプ及びカードの案内 ディスクの回転軸への保持または締結
主要キーワード 位置移動装置 センサーアンプ 非接触センサー 回転体部分 接合穴 アルミ系金属 固定基台 環状駆動
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

記録媒体ディスクDの搭載高さ及び搭載平行度の測定を、非接触で容易に可能とする。

解決手段

記録媒体ディスクDの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれにおける測定値最大仮想円Cmax及び最小仮想円Cminを作成し、それらの最大仮想円Cmaxにおける最大値Hmaxと、前記最小仮想円Cminにおける最小値Hminとを、回転時における前記記録媒体ディスクの搭載高さの最大値Dmax及び最小値Dminとして採用したもの。

概要

背景

近年、パソコン装置などの分野で、磁気ディスク光ディスクなどの各種記録媒体ディスクを、高速かつ高精度に回転駆動させることによって、高密度な記録・再生を可能とする試みがが行われつつあるが、それに伴って、記録媒体ディスクと、記録再生を行うヘッドとの位置関係を厳密に設定しておく必要が生じており、そのため、上記記録媒体ディスクの搭載高さ及び平行度を測定することが従来から行われている。

その記録媒体ディスクの搭載高さ及び平行度を測定するにあたって、ボールベアリングからなる一般的な軸受装置により記録媒体ディスクを支承している場合には、モータを含む駆動装置全体を治具で回転させながら、記録媒体ディスクに接触式変位計を当接させて、上記記録媒体ディスクの搭載面の高さ及び平行度を測定するようにしている。

概要

記録媒体ディスクDの搭載高さ及び搭載平行度の測定を、非接触で容易に可能とする。

記録媒体ディスクDの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれにおける測定値最大仮想円Cmax及び最小仮想円Cminを作成し、それらの最大仮想円Cmaxにおける最大値Hmaxと、前記最小仮想円Cminにおける最小値Hminとを、回転時における前記記録媒体ディスクの搭載高さの最大値Dmax及び最小値Dminとして採用したもの。

目的

そこで、本発明は、記録媒体ディスクの搭載高さ及び平行度を、簡易かつ正確に測定することができるようにした、記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法、及び搭載平行度の測定方法、並びに記録媒体ディスクの搭載高さ測定装置、及びその搭載平行度の測定装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

適宜の駆動装置により回転駆動される回転部材に対して記録媒体ディスクを搭載し、その記録媒体ディスクの外周縁部の回転軸方向における搭載高さを、適宜に定められた基準面に基づいて測定するようにした記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法において、上記記録媒体ディスクの回転駆動時における前記搭載高さを、当該記録媒体ディスクの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)で測定し、それら少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれにおける測定値最大値(P1P,P2P,P3P)どうしを結んで得られる最大仮想円Cmaxと、最小値(P1B,P2B,P3B)どうしを結んで得られる最小仮想円Cminとを作成し、上記最大仮想円Cmaxにおける最大値Hmaxと、前記最小仮想円Cminにおける最小値Hminとを、回転時における前記記録媒体ディスクの搭載高さの最大値Dmax及び最小値Dminとして採用するようにしたことを特徴とする記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法。

請求項2

軸部材軸受部材とが潤滑流体動圧により相対回転自在に支承された動圧軸受装置により前記記録媒体ディスクを軸方向に浮上させた状態で、前記記録媒体ディスクの搭載高さの測定を行うようにしたことを特徴とする請求項1記載の記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法。

請求項3

前記記録媒体ディスクを回転停止させた時の当該記録媒体ディスクの傾斜に伴う搭載高さの変動範囲の最大値H1及び最小値H2と、前記動圧軸受装置により支承される記録媒体ディスクの回転駆動時における軸方向の浮上量T3と、を測定しておき、前記回転時における記録媒体ディスクの搭載高さ変動の最大値Dmaxから、上記記録媒体ディスクの軸方向の浮上量T3を減じてた得た暫定値に対して、前記記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さの最大値H1と最小値H2との中間値加算した値を、前記記記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さの最大値Smaxとして採用する一方、前記回転時における記録媒体ディスクの搭載高さ変動の最小値Dminから、上記記録媒体ディスクの軸方向の浮上量T3を減じた暫定値に対して、前記記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さの最大値H1と最小値H2との中間値を減算して得た値を、前記記記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さの最小Sminとして採用するようにしたことを特徴とする請求項2記載の記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法。

請求項4

適宜の駆動装置により回転駆動される回転部材に対して記録媒体ディスクを搭載し、その記録媒体ディスクの外周縁部の回転軸方向における搭載高さの測定値に基づいて、適宜に定められた基準面に対する上記記録媒体ディスクの平行度を測定するようにした記録媒体ディスクの搭載平行度の測定方法において、上記記録媒体ディスクの回転駆動時における前記搭載高さを、当該記録媒体ディスクの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)で測定する一方、それら少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれにおける測定値における最大値(P1P,P2P,P3P)と最小値(P1B,P2B,P3B)との中間値を求め、それら少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)の各中間値どうしを結んで得られる中間仮想円Cmidにおける最大値Pmaxと最小値Pminとの差を、前記記録媒体ディスクの搭載平行度として採用するようにしたことを特徴とする記録媒体ディスクの搭載平行度の測定方法。

請求項5

適宜の駆動装置により回転駆動される回転部材に対して搭載された記録媒体ディスクと、その記録媒体ディスクの外周縁部の回転軸方向における搭載高さを、適宜に定められた基準面に基づいて測定するように配置された非接触センサーと、上記記録媒体ディスクの回転駆動時における前記搭載高さを、当該記録媒体ディスクの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)で測定可能とするように、上記記録媒体ディスクにおける少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)と、前記非接触センサーの配置位置とを、相対移動させて位置合わせする位置移動装置と、上記少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれにおける測定値における最大値(P1P,P2P,P3P)どうしを結んで得られる最大仮想円Cmaxと、最小値(P1B,P2B,P3B)どうしを結んで得られる最小仮想円Cminとを作成し、上記最大仮想円Cmaxにおける最大値Hmaxと、前記最小仮想円Cminにおける最小値Hminとを、回転時における前記記録媒体ディスクの搭載高さ最大値Dmax及び最小値Dminとして採用する演算装置と、を具備したことを特徴とする記録媒体ディスクの搭載高さ測定装置

請求項6

適宜の駆動装置により回転駆動される回転部材に対して搭載された記録媒体ディスクと、その記録媒体ディスクの外周縁部の回転軸方向における搭載高さを、適宜に定められた基準面に基づいて測定するように配置された非接触センサーと、上記記録媒体ディスクの回転駆動時における前記搭載高さを、当該記録媒体ディスクの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)で測定可能とするように、上記記録媒体ディスクにおける少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)と、前記非接触センサーの配置位置とを、相対移動させて位置合わせする位置移動装置と、それら少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれにおける測定値における最大値(P1P,P2P,P3P)と最小値(P1B,P2B,P3B)との中間値を求め、それら少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)の各中間値どうしを結んで得られる中間仮想円Cmidにおける最大値Pmaxと最小値Pminとの差を、前記記録媒体ディスクの搭載平行度として採用する演算装置と、を具備したことを特徴とする記録媒体ディスクの搭載平行度の測定装置。

技術分野

0001

本発明は、回転駆動される磁気ディスクなどの各種記録媒体ディスクの搭載高さ及び平行度を測定するようにした、記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法、及び搭載平行度の測定方法、並びに記録媒体ディスクの搭載高さ測定装置、及びその搭載平行度の測定装置に関する。

背景技術

0002

近年、パソコン装置などの分野で、磁気ディスクや光ディスクなどの各種記録媒体ディスクを、高速かつ高精度に回転駆動させることによって、高密度な記録・再生を可能とする試みがが行われつつあるが、それに伴って、記録媒体ディスクと、記録再生を行うヘッドとの位置関係を厳密に設定しておく必要が生じており、そのため、上記記録媒体ディスクの搭載高さ及び平行度を測定することが従来から行われている。

0003

その記録媒体ディスクの搭載高さ及び平行度を測定するにあたって、ボールベアリングからなる一般的な軸受装置により記録媒体ディスクを支承している場合には、モータを含む駆動装置全体を治具で回転させながら、記録媒体ディスクに接触式変位計を当接させて、上記記録媒体ディスクの搭載面の高さ及び平行度を測定するようにしている。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、このような従来の接触式の測定手段では、接触圧等による誤差が発生しやすいことから、高精度な測定に限界がある。特に、潤滑流体動圧によって軸部材軸受部材とを相対回転自在に支承させるようにした動圧軸受装置を備えている場合には、記録媒体ディスクが回転時に軸方向に浮上状態となることから、上述した接触式の測定手段では、浮上している記録媒体ディスクを接触圧によって傾斜させたり下降させてしまうこととなって、測定した搭載高さや平行度に大きな誤差を生じるおそれがある。

0005

ここで、図9に示されているような動圧軸受装置を備えたディスク駆動モータ1に搭載された記録ディスク2の搭載高さの変動要因を考えてみる。なお、この図9に示されたディスク駆動モータ1は、モータフレーム3の取付基準面3aが図示を省略したドライブシャーシ側に固定される構造になされている。

0006

まず、上記ディスク駆動モータ1の定格回転時における記録ディスク2の搭載高さの変動要因としては、図9(a)に示されているようなスラスト軸受部4における軸方向の浮上量hがある。浮上時には、モータ姿勢によってスラスト軸受部4に加わる負荷が変動したり、各軸受部を構成している部品加工精度組立精度バラツキによって、上記記録ディスク2の搭載高さも変動を受けやすい。また、図9(b)に示されているように、上記記録ディスク2を保持している回転ハブ5が、軸部材6に対して正確な直角度を備えていない場合においても、記録ディスク2が振れ状態となって搭載高さが変動する。さらに、図9(c)に示されているように、モータフレーム3に対して軸受装置の全体が正確な直角度を有していない場合も、記録ディスク2の搭載高さの変動要因となる。さらに、記録ディスク2の搭載高さに関するその他の変動要因として、回転フラッターや動圧軸受装置の回転振れなどもあるが、それらは1μm以下の微少量であり、直接的な影響はない。

0007

さらに、ディスク駆動モータ1が回転停止状態にある場合には、図10(a)に示されているように、記録ディスク2が取付基準面3aに対して完全に平行状態となることはほとんどあり得ない。これは、図10(b)及び(c)に示されているように、マグネットコア巻線を含む駆動磁気回路による磁気吸引力や、モータ姿勢、回転体部分アンバランスなどによって、軸部材6が軸受隙間の分だけ傾斜して停止することとなるからである。

0008

また、記録再生ヘッドが、回転停止時に記録媒体ディスクの半径方向外方に位置するランプ部を備えたランプロード(ロードアドロード)方式(図2参照)である場合には、記録媒体ディスク2の全周にわたってランプ部との接触関係を判定することが困難になり、接触の有無を確認するためにランプ部を実装させた状態で回転させようとしても、実際に接触を起こした場合には、記録媒体ディスク2の修理が不可能になってしまうおそれがある。

0009

そこで、本発明は、記録媒体ディスクの搭載高さ及び平行度を、簡易かつ正確に測定することができるようにした、記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法、及び搭載平行度の測定方法、並びに記録媒体ディスクの搭載高さ測定装置、及びその搭載平行度の測定装置を提供することを目的とする。

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、請求項1にかかる記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法では、記録媒体ディスクの回転駆動時における前記搭載高さを、当該記録媒体ディスクの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)で測定し、それら少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれにおける測定値最大値(P1P,P2P,P3P)どうしを結んで得られる最大仮想円Cmaxと、最小値(P1B,P2B,P3B)どうしを結んで得られる最小仮想円Cminとを作成し、上記最大仮想円Cmaxにおける最大値Hmaxと、前記最小仮想円Cminにおける最小値Hminとを、回転時における前記記録媒体ディスクの搭載高さの最大値Dmax及び最小値Dminとして採用するようにしている。従って、このような構成を有する記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法によれば、記録媒体ディスクを、実際の定格回転数使用姿勢定格負荷の条件下において回転させながら、当該記録媒体ディスクの搭載高さ測定が、非接触で容易に可能となる。

0011

また、請求項2にかかる記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法では、上記請求項に加えて、軸部材と軸受部材とが潤滑流体の動圧により相対回転自在に支承された動圧軸受装置により前記記録媒体ディスクを軸方向に浮上させた状態で、前記記録媒体ディスクの搭載高さの測定を行うようにしており、特に、このような動圧軸受装置において極めて良好な測定が可能となる。

0012

さらに、請求項3にかかる記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法では、上記請求項2に加えて、記録媒体ディスクを回転停止させた時の当該記録媒体ディスクの傾斜に伴う搭載高さの変動範囲の最大値H1及び最小値H2と、前記動圧軸受装置により支承される記録媒体ディスクの回転駆動時における軸方向の浮上量T3と、を測定しておき、前記回転時における記録媒体ディスクの搭載高さの最大値Dmaxから、上記記録媒体ディスクの軸方向の浮上量T3を減じてた得た暫定値に対して、前記記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さ変動の最大値H1と最小値H2との中間値加算した値を、前記記記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さの最大値Smaxとして採用する一方、前記回転時における記録媒体ディスクの搭載高さの最小値Dminから、上記記録媒体ディスクの軸方向の浮上量T3を減じた暫定値に対して、前記記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さ変動の最大値H1と最小値H2との中間値を減算して得た値を、前記記記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さの最小Sminとして採用するようにしている。従って、このような構成を有する記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法によれば、記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さ及び平行度の非接触による測定も、簡易かつ正確に行われる。

0013

さらにまた、請求項4にかかる記録媒体ディスクの搭載平行度の測定方法では、記録媒体ディスクの回転駆動時における前記搭載高さを、当該記録媒体ディスクの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)で測定する一方、それら少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれにおける測定値における最大値(P1P,P2P,P3P)と最小値(P1B,P2B,P3B)との中間値を求め、それら少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)の各中間値どうしを結んで得られる中間仮想円Cmidにおける最大値Pmaxと最小値Pminとの差を、前記記録媒体ディスクの搭載平行度として採用するようにしている。従って、このような構成を有する記録媒体ディスクの搭載平行度の測定方法によれば、記録媒体ディスクを、実際の定格回転数、使用姿勢、定格負荷の条件下において回転させながら、当該記録媒体ディスクの搭載平行度の測定が、非接触で容易に可能となる。

0014

一方、請求項5にかかる記録媒体ディスクの搭載高さ測定装置では、適宜の駆動装置により回転駆動される回転部材に対して搭載された記録媒体ディスクと、その記録媒体ディスクの外周縁部の回転軸方向における搭載高さを、適宜に定められた基準面に基づいて測定するように配置された非接触センサーと、上記記録媒体ディスクの回転駆動時における前記搭載高さを、当該記録媒体ディスクの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)で測定可能とするように、上記記録媒体ディスクにおける少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)と、前記非接触センサーの配置位置とを、相対移動させて位置合わせする位置移動装置と、上記少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれにおける測定値における最大値(P1P,P2P,P3P)どうしを結んで得られる最大仮想円Cmaxと、最小値(P1B,P2B,P3B)どうしを結んで得られる最小仮想円Cminとを作成し、上記最大仮想円Cmaxにおける最大値H1max及び最小値H1minと、前記最小仮想円Cminにおける最大値H2max及び最小値H2minとを、回転時における前記記録媒体ディスクの搭載高さ最大値Dmax及び最小値Dminとして採用する演算装置と、を具備している。従って、このような構成を有する記録媒体ディスクの搭載高さ測定装置によれば、記録媒体ディスクを、実際の定格回転数、使用姿勢、定格負荷の条件下において回転させながら、当該記録媒体ディスクの搭載高さ測定が、非接触で容易に可能となる。

0015

また、請求項6にかかる記録媒体ディスクの搭載平行度の測定装置では、適宜の駆動装置により回転駆動される回転部材に対して搭載された記録媒体ディスクと、その記録媒体ディスクの外周縁部の回転軸方向における搭載高さを、適宜に定められた基準面に基づいて測定するように配置された非接触センサーと、上記記録媒体ディスクの回転駆動時における前記搭載高さを、当該記録媒体ディスクの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)で測定可能とするように、上記記録媒体ディスクにおける少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)と、前記非接触センサーの配置位置とを、相対移動させて位置合わせする位置移動装置と、それら少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれにおける測定値における最大値(P1P,P2P,P3P)と最小値(P1B,P2B,P3B)との中間値を求め、それら少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)の各中間値どうしを結んで得られる中間仮想円Cmidにおける最大値Pmaxと最小値Pminとの差を、前記記録媒体ディスクの搭載平行度として採用する演算装置と、を具備している。従って、このような構成を有する記録媒体ディスクの搭載平行度の測定装置によれば、記録媒体ディスクを、実際の定格回転数、使用姿勢、定格負荷の条件下において回転させながら、当該記録媒体ディスクの搭載平行度の測定が、非接触で容易に可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、それに先立って、まず、本発明による測定対象の一例としてのハードディスク駆動装置(HDD)の概要を説明しておく。

0017

図1に示されている軸回転のHDDスピンドルモータの全体は、固定部材としてのステータ組10と、そのステータ組10に対して図示上側から組み付けられた回転部材としてのロータ組20とから構成されている。そのうちステータ組10は、図示を省略した固定基台側にネジ止めされる固定フレーム11を有している。この固定フレーム11は、軽量化を図るためにアルミ系金属材料から形成されているが、当該固定フレーム11の略中央部分に立設するようにして形成された環状の軸受ホルダー12の内周面側には、中空円筒状に形成された固定軸受部材としての軸受スリーブ13が、圧入又は焼嵌めによって上記軸受ホルダー12に接合されている。この軸受スリーブ13は、小径孔加工等を容易化するためにリン青銅などの銅系材料から形成されている。

0018

また、前記軸受ホルダー12の外周取付面には、電磁鋼板積層体からなるステータコア14が嵌着されている。このステータコア14に設けられた各突極部には、駆動コイル15がそれぞれ巻回されている。

0019

さらに、上記軸受スリーブ13に設けられた中心孔内には、上述したロータ組20を構成する回転軸21が回転自在に挿入されている。すなわち、上記軸受スリーブ13の内周壁部に形成された動圧面は、上記回転軸21の外周面に形成された動圧面に対して半径方向に対向するように配置されており、その微小隙間部分にラジアル動圧軸受部RBが構成されている。より詳細には、上記ラジアル動圧軸受部RBにおける軸受スリーブ13側の動圧面と、回転軸21側の動圧面とは、数μmの微少隙間を介して周状対向配置されており、その微少隙間からなる軸受空間内に、潤滑オイル磁性流体エアー等の潤滑流体Fが軸方向に連続するように注入又は介在されている。

0020

さらに、上記軸受スリーブ13及び回転軸21の両動圧面の少なくとも一方側には、例えば、へリングボーン形状等からなるラジアル動圧発生用溝が、軸方向に2ブロックに分けられて環状に凹設されており、回転時に、当該ラジアル動圧発生用溝のポンピング作用により潤滑流体Fが加圧されて動圧を生じ、その潤滑流体Fの動圧によって、上記回転軸21とともに後述する回転ハブ22が、上記軸受スリーブ13に対してラジアル方向に非接触状態軸支持される構成になされている。

0021

また、上記各ラジアル動圧軸受部RBを構成している軸受空間の図示上端部分に、毛細管シール部RSが配置されている。この毛細管シール部RSは、上記回転軸21又は軸受スリーブ13側に形成された傾斜面によって、隙間を軸受外方側に向かって徐々に拡大したものであって、例えば20μmから300μmに設定されている。この毛細管シール部RSには、モータの回転・停止のいずれの場合にも上記潤滑流体Fの液面が位置するように構成されている。

0022

さらに、上記回転軸21とともにロータ組20を構成している回転ハブ22は、アルミ系金属からなる略カップ状部材からなり、当該回転ハブ22の中心部分に設けられた接合穴22aが、上記回転軸21の図示上端部分に対して圧入又は焼嵌めによって一体的に接合されている。この回転ハブ22は、後述するような磁気ディスク等の記録媒体ディスクを外周部に搭載する略円筒状胴部22bを有しているとともに、その胴部22bから半径方向外方に張り出して記録媒体ディスクを軸方向に支持するディスク載置部22cを備えており、図示を省略したクランパの図示上方側からの押圧力によって、上記記録媒体ディスクの固定が行われるようになっている。

0023

また、上記回転ハブ22の胴部22bの図示下側の内周壁面側には、バックヨーク22dを介して環状駆動マグネット22eが取り付けられている。この環状駆動マグネット22eは、前述したステータコア14の外周側端面に対して環状に対向するように近接配置されている。

0024

一方、前記回転軸21の図示下端側の先端部分には、円盤状のスラストプレート23が、焼き嵌めや、圧入によって固着されている。このスラストプレート23は、上述した軸受スリーブ13の図示下端側の中心部分に凹設された円筒状の窪み部13a内に収容されるように配置されていて、その軸受スリーブ13の窪み部13a内において、上記スラストプレート23の図示上側面に設けられた動圧面が、上記軸受スリーブ13の窪み部13a内に設けられた動圧面に対して、軸方向に近接するように対向配置されている。そして、上記スラストプレート23の図示上側の動圧面には、図示を省略したへリングボーン形状からなるスラスト動圧発生溝が形成されていて、そのスラストプレート23及び上記軸受スリーブ13の両動圧面どうしの対向隙間部分に、上側のスラスト動圧軸受部SBaが形成されている。

0025

さらにまた、上記スラストプレート23の図示下側の動圧面に近接するようにして、比較的大径の円盤状部材からなるカウンタープレート16が配置されている。このカウンタープレート16は、上記軸受スリーブ13の下端側の開口部分を閉塞するように配置されていて、当該カウンタープレート16の外周側部分が、上記軸受スリーブ13側に対してカシメなどにより固定されている。そして、上記スラストプレート23の図示下側の動圧面に、図示を省略したへリングボーン形状からなるスラスト動圧発生溝が形成されており、それによって下側のスラスト動圧軸受部SBbが構成されている。

0026

このようにして軸方向に隣接して配置された一組のスラスト動圧軸受部SBa,SBbを構成しているスラストプレート23側の両動圧面と、それに近接対向する軸受スリーブ13及びカウンタープレート16側の両動圧面とは、それぞれ数μmの微少隙間を介して軸方向に対向配置されているとともに、その微少隙間からなる軸受空間内に、オイルや磁性流体やエアー等の潤滑流体Fが、前記スラストプレート23の外周側通路を介して軸方向に連続するように注入又は介在されていて、回転時に、上述したスラストプレート23に設けられたスラスト動圧発生用溝23a,23bのポンピング作用によって潤滑流体Fが加圧されて動圧を生じ、その潤滑流体Fの動圧により、上述した回転軸21及び回転ハブ22がスラスト方向に浮上した非接触状態で軸支持されるように構成されている。

0027

このようなHDDスピンドルモータにおいては、図2に示されているような記録媒体ディスクDが、上述した回転ハブ22の胴部22bに対して、軸方向に一対配置されたスペーサ22f,22gどうしの間に狭持されるようにして装着されている。上記一対のスペーサ22f,22gは、回転ハブ22の図示上面部分にネジ止めされたクランパ22hの押圧力によって固定されている。そして、上記記録媒体ディスクDには、当該記録媒体ディスクDに対して記録・再生を行うランプロード(ロードアンドロード)方式の記録再生ヘッドHが付設されている。この記録再生ヘッドHは、記録媒体ディスクDの両面を挟み込むようにして、半径方向に往復移動される。

0028

次に、このような構成を備えたHDDスピンドルモータに搭載された上記記録媒体ディスクDの搭載高さ及び搭載平行度を測定する計測装置の一実施形態について説明する。

0029

すなわち、上述した前記記録媒体ディスクDが装着されたHDDスピンドルモータは、図3に示されているような測定装置30に設けられたX−Yステージ31上に取り付けられて測定が行われるようになっている。上記X−Yステージ31は、互いに直行するX,Yの各方向に往復移動するXアーム31aと、Yアーム31bとを備えていて、そのX−Yステージ31上に設けられたモータチャック部32に対して、上述したHDDスピンドルモータが、高精度に位置決めされた状態で保持される。

0030

また、上記X−Yステージ31のチャック部32の直上位置には、軸方向(図示上下方向)に往復移動するZステージ33が配置されている。そして、それらの各X−Yステージ31及びZステージ33は、パソコン34に接続されたテーブルコトローラ35からの位置制御信号に基づいて、任意の位置に適宜に移動される構成になされている。

0031

さらに、上記Zステージ33には、非接触型レーザ変位計36が取り付けられている。この非接触型レーザ変位計36は、上述した記録媒体ディスクDの外周縁部に対して検査光照射するように構成されていて、その検査光の記録媒体ディスクDからの反射光が、上記非接触型レーザ変位計36に再び戻されて受光されることによって、上記記録媒体ディスクDの外周縁部における軸方向(図示上下方向)の搭載高さ、及びその変動量が、非接触により計測されるように構成されている。

0032

すなわち、上記非接触型レーザ変位計36からは、記録媒体ディスクDの外周縁部における軸方向(図示上下方向)の搭載高さの測定信号が出力され、その測定信号は、センサーアンプユニット37に受け入れられ、当該センサーアンプユニット37から、上述したパソコン34内の演算装置に取り入れられるようになっている。このパソコン34内の演算装置の機能については後述する。

0033

次に、上述した計測装置30を用いた本発明の一実施形態にかかる記録媒体ディスクDの搭載高さ測定方法を説明する。まず、前述したような構成を有するHDDスピンドルモータを、前記計測装置30のモータチャック部32に取り付けるが、その前提として、HDDスピンドルモータが取り付けられる面の搭載高さを非接触型のレーザ変位計36により測定してゼロリセットしておくとともに、上記計測装置30のモータチャック部32の基準面となる面の高さを、上記非接触型レーザ変位計36により計測してパソコン34内に記憶させておく。

0034

ついで、記録媒体ディスクDを搭載したHDDスピンドルモータを、計測装置30のモータチャック部32に取り付けて、モータを回転駆動させる。そして、上記記録媒体ディスクDを回転駆動させながら、記録媒体ディスクDの搭載高さを、前記非接触型レーザ変位計36により測定し、当該記録媒体ディスクDの振れ信号を得る。

0035

このような非接触型レーザ変位計36による振れ測定は、例えば図4に示されているように、上記記録媒体ディスクDの周方向に沿った3箇所の測定位置(P1,P2,P3)で行い、それら3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれの各測定値における振れを、図5に示されているな信号として得る。そして、その測定信号から、測定値の最大値(ピーク値;P1P,P2P,P3P)、及び最小値(ボトム値;P1B,P2B,P3B)を算出する。

0036

このときの上記3箇所の測定位置(P1,P2,P3)は、周方向の任意の位置で良いが、図4のように周方向に沿って等間隔で配置しておいた方が、容易に測定を行うことができる。例えば、本実施形態では、上述した3箇所の測定位置(P1,P2,P3)を、半径30mmの円周上において、約120°の等間隔で設定している。

0037

このように、記録媒体ディスクDの周方向に沿った3箇所の測定位置(P1,P2,P3)における各々の測定値の最大値(ピーク値;P1P,P2P,P3P)及び最小値(ボトム値;P1B,P2B,P3B)をそれぞれ測定した後、前記パソコン34内の演算装置によって、図6に示されているように、それらの最大値(ピーク値;P1P,P2P,P3P)どうしを結んで得られる最大仮想円Cmaxと、最小値(ボトム値;P1B,P2B,P3B)どうしを結んで得られる最小仮想円Cminとをそれぞれ作成する。

0038

ついで、上述した最大仮想円Cmaxにおける最大値Hmaxを求めるとともに、前記最小仮想円Cminにおける最小値Hminを求め、それらの最大値Hmax及び最小値Hminを、モータ回転時における記録媒体ディスクDの搭載高さの最大値及び最小値として採用する。

0039

一方、モータ回転時における記録媒体ディスクの搭載平行度を求めるには、まず、前述した3箇所の測定位置(P1,P2,P3)の各々の測定値における最大値(ピーク値;P1P,P2P,P3P)及び最小値(ボトム値;P1B,P2B,P3B)から、それぞれの中間値を求める。本実施形態にける中間値としては、それらの平均値((P1P+P1B)/2,(P2P+P2B)/2,(P3P+P3B)/2)を採用しており、それらの中間値(平均値)どうしを結んで、中間仮想円Cmidを作成する。そして、その中間仮想円Cmidにおける最大値Pmax及び最小値Pminとの差を、平行度として採用するようにしている。

0040

さらにまた、モータの回転停止時における記録媒体ディスクDの搭載高さを求めるには、まず、前述した図10(b),(c)に示されているように、回転軸6を強制的に両方向に傾斜させてみて、それらの両傾斜状態における記録媒体ディスク2の高さ位置変動の最大値T1及びT2を、上述した非接触型レーザ変位計36により測定し記憶させておく。

0041

ついで、非接触型のレーザ変位計36を、前記回転軸の直上位置に移動させ、モータの回転停止時における回転軸の高さ位置と、回転駆動時における回転軸の高さ位置とを、それぞれ測定する。そして、これら両高さ位置の差を演算することによって、動圧軸受装置のスラスト方向の浮上量T3を算出して、記憶させておく。

0042

ついで、前述したようにして求めた回転時における記録媒体ディスクの搭載高さ最大値Dmaxから、上述した記録媒体ディスクの軸方向の浮上量T3を減じた暫定値を求めておき、その暫定値に対して、上述した回転停止時における記録媒体ディスクの高さ位置変動の最大値T1及びT2の中間値、本実施形態では平均値((T1+T2)/2)の値を加算した値を、記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さの最大値Smaxとして採用する。

0043

また、記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さの最小値Sminとしては、前述したようにして求めた回転時における記録媒体ディスクの搭載高さ最小値Dminから、当該記録媒体ディスクの軸方向の浮上量T3を減じた暫定値を求めておき、その暫定値から、上述した回転停止時における記録媒体ディスクの搭載高さ変動最大値T1及びT2の中間値としての平均値((T1+T2)/2)の値を減算した値を採用する。

0044

このような構成を有する記録媒体ディスクの搭載高さ、及び平行度の測定方法及び装置によれば、記録媒体ディスクを、実際の定格回転数、使用姿勢、定格負荷の条件下において回転させながら、当該記録媒体ディスクの搭載高さ、及び平行度の測定が、非接触で容易に可能となる。また、記録媒体ディスクの回転停止時における記録媒体ディスクの搭載高さ、及び平行度も、同様にして、良好に測定可能である。

0045

特に、本実施形態では、軸受スリーブ13に対して回転軸21が、潤滑流体Fの動圧により回転自在に支承された動圧軸受装置により記録媒体ディスクDを軸方向に浮上させた状態で、記録媒体ディスクDの搭載高さの測定を行うようにしており、特に、このような動圧軸受装置において極めて良好な測定が可能となる。

0046

さらに、本発明は、図8に示されているような軸固定型の動圧軸受装置に対しても同様に適用することができる。この図8に示されたHDDスピンドルモータは、固定側部材としてのステータ組50と、そのステータ組50に対して相対回転可能に支持された回転側部材としてのロータ組60とから構成されている。このうちステータ組50は、図示を省略したドライブ装置本体のシャーシ側にネジ止め固定されるフレーム51を有している。このフレーム51の略中央部分には軸部材としての固定軸52が立設されており、図示上端部分がタップ穴を利用してシャーシ側にネジ止めされるようになっている。かかるモータ構造は両軸固定型モータと呼ばれている。

0047

上記固定軸52の外周側には、ロータ組60を構成する軸受部材としての軸受スリーブ61を介して、当該軸受スリーブ61と一体的に設けられたカップ状のハブ62が回転可能に接合されている。ハブ62の周壁内面にはバックヨーク62aを介して環状の駆動マグネット62bが装着されている。

0048

また、軸受スリーブ61の中心孔の内周面には一組の軸受突部が軸方向に所定間隔離れて形成されており、これらの軸受突部が上記固定軸52の外周面に近接対向している。そして、これらの各軸受突部の内周面に形成された動圧面と、固定軸52の外周面に形成された動圧面とにより一組のラジアル動圧軸受部RB,RBが軸方向に並列して設けられている。これら一組のラジアル動圧軸受部RB,RBによって、上記軸受スリーブ61及びハブ62が固定軸52に対してラジアル方向に回転自在となるように支承されている。

0049

さらに、上記回転軸52の先端側部分(図示上端部分)には、スラストプレート53が固定されている。このスラストプレート53は軸受スリーブ61の図示上側中心部分に凹設された収納部に配置されており、その軸受スリーブの61動圧面に対してスラストプレート53の図示下端面に設けられた動圧面が軸方向に近接対向することによって、図示下側のスラスト軸受部SBaが構成されている。

0050

また、上記スラストプレート53の図示上面側の動圧面に近接するようにして、当該スラストプレート53より大径のカウンタープレート63が、上記軸受スリーブ61の開口部を閉塞するようにして取り付けられている。そして、このカウンタープレート63の図示下面側に設けられた動圧面と、前記スラストプレート53の図示上面側に設けられた動圧面とにより図示上側のスラスト軸受部SBbが構成されている。これら両スラスト軸受部SBa,SBbおよび上記ラジアル動圧軸受部RB,RBには、潤滑オイルや磁性流体、空気等の潤滑流体が連続的に充填されている。

0051

このような軸固定型のHDDスピンドルモータにおいても、前述した実施形態と同様な記録媒体ディスクが搭載されることとなるが、前述したものと同様な計測装置30を用いた測定方法によって、記録媒体ディスクの搭載高さ、及び平行度が、簡易かつ良好に測定される。

0052

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのは言うまでもない。

0053

例えば、上述した実施形態では、記録媒体ディスクの円周方向の3箇所(P1,P2,P3)において、測定を行っているが、4箇所以上で測定を行うことも可能である。

発明の効果

0054

以上説明したように、請求項1にかかる記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法は、記録媒体ディスクの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれにおける測定値の最大仮想円Cmax及び最小仮想円Cminを作成し、それらの最大仮想円Cmaxにおける最大値Hmaxと、前記最小仮想円Cminにおける最小値Hminとを、回転時における前記記録媒体ディスクの搭載高さの最大値Dmax及び最小値Dminとして採用したものであるから、記録媒体ディスクを、実際の定格回転数、使用姿勢、定格負荷の条件下において回転させながら、当該記録媒体ディスクの搭載高さ測定が、非接触で容易に可能となり、迅速かつ高精度な測定を行うことができる。

0055

また、請求項2にかかる記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法は、上記請求項に加えて、軸部材と軸受部材とが潤滑流体の動圧により相対回転自在に支承された動圧軸受装置により前記記録媒体ディスクを軸方向に浮上させた状態で、前記記録媒体ディスクの搭載高さの測定を行うようにしていることから、特に、動圧軸受装置において極めて良好な測定が可能となり、動圧軸受装置の信頼性及び生産性を向上させることができる。

0056

さらに、請求項3にかかる記録媒体ディスクの搭載高さ測定方法は、上記請求項2に加えて、回転時における記録媒体ディスクの搭載高さの最大値Dmax又は最小値Dminから浮上量T3を減じてた得た暫定値に対して、記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さ変動の最大値H1と最小値H2との中間値を加算又は減算した値を、記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さの最大値Smax又は最小Sminとして採用するようにしたものであるから、記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さ及び平行度の非接触による測定が、簡易かつ正確に可能となり、迅速かつ高精度な測定を行うことができる。

0057

さらにまた、請求項4にかかる記録媒体ディスクの搭載平行度の測定方法は、記録媒体ディスクの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれにおける測定値における最大値(P1P,P2P,P3P)と最小値(P1B,P2B,P3B)との中間値どうしを結んで得られる中間仮想円Cmidにおける最大値Pmaxと最小値Pminとの差を記録媒体ディスクの搭載平行度として採用したものであるから、記録媒体ディスクを、実際の定格回転数、使用姿勢、定格負荷の条件下において回転させながら、当該記録媒体ディスクの搭載平行度の測定が、非接触で容易に可能となり、迅速かつ高精度な測定を行うことができる。

0058

一方、請求項5にかかる記録媒体ディスクの搭載高さ測定装置は、記録媒体ディスクの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれについて非接触センサーにより測定して、それらの測定値に関する最大仮想円Cmax及び最小仮想円Cminとを作成し、上記最大仮想円Cmaxにおける最大値Hmaxと、前記最小仮想円Cminにおける最小値Hminとを、回転時における前記記録媒体ディスクの搭載高さの最大値Dmax及び最小値Dminとして採用する演算装置を備えたものであるから、記録媒体ディスクを、実際の定格回転数、使用姿勢、定格負荷の条件下において回転させながら、当該記録媒体ディスクの搭載高さ測定が、非接触で容易に可能となり、迅速かつ高精度な測定を行うことができる。

0059

また、請求項6にかかる記録媒体ディスクの搭載平行度の測定装置は、記録媒体ディスクの周方向に沿って少なくとも3箇所の測定位置(P1,P2,P3)のそれぞれについて非接触センサーにより測定して、それらの測定値に関する最大値(P1P,P2P,P3P)と最小値(P1B,P2B,P3B)との中間仮想円Cmidにおける最大値Pmaxと最小値Pminとの差を記録媒体ディスクの搭載平行度として採用する演算装置を備えたものでであるから、記録媒体ディスクを、実際の定格回転数、使用姿勢、定格負荷の条件下において回転させながら、当該記録媒体ディスクの搭載平行度の測定が、非接触で容易に可能となり、迅速かつ高精度な測定を行うことができる。

図面の簡単な説明

0060

図1流体動圧軸受装置を備えた軸回転型のHDD用スピンドルモータの縦断面説明図である。
図2図1に示されたHDD用スピンドルモータに対して磁気ディスクを搭載したものを記録再生装置内に配置した状態を表した縦断面説明図である。
図3本発明の一実施形態にかかる計測装置の構成例を表した外観斜視説明図である。
図4記録媒体ディスクにおける測定位置を表した平面説明図である。
図5記録媒体ディスクの測定信号の一例を表した線図である。
図6測定値の最大仮想円Cmax及び最小仮想円Cminの一例を表した線図である。
図7測定値の中間仮想円Cmidの一例を表した線図である。
図8流体動圧軸受装置を備えた軸固定型のHDD用スピンドルモータの縦断面説明図である。
図9動圧軸受装置を備えたディスク駆動モータに搭載された記録媒体ディスクの回転駆動時における搭載高さの変動要因を表した模式図である。
図10動圧軸受装置を備えたディスク駆動モータに搭載された記録媒体ディスクの回転停止時における搭載高さの変動要因を表した模式図である。

--

0061

13軸受スリーブ(軸受部材)
21回転軸(軸部材)
RBラジアル動圧軸受部
F潤滑流体
22回転ハブ
SBa,SBbスラスト動圧軸受部
D記録媒体ディスク
H記録再生ヘッド
30測定装置
31 X−Yステージ
32モータチャック部
33 Zステージ
34パソコン(演算装置)
35 テーブルコントローラ
36非接触型のレーザ変位計
37センサーアンプユニット
P1,P2,P3 測定位置

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