| 【発明の名称】 |
接着剤タイプのシール構造及び該シール構造を備えたモータ及び該モータを備えたディスク装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】岡山 佳樹
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| 【要約】 |
【課題】２種類の部材の連結部であって、モータ作動時に部材間で振動が発生する場合や温度変化の激しい動作環境下での部材の熱膨張収縮が異なる場合であっても、当該２つの部材を固着しつづけて、シール性能を維持することができる接着剤タイプのシール構造、及び当該シール構造により汚染源からクリーンな環境を守ることができるモータ、及び当該モータを使用したディスク装置を提供する。
【解決手段】第１部材と第２部材との境界に設けられるシールの構造であって、該第１部材と該第２部材とを接着剤で固着している第１硬化層と；該第１硬化層の上に積層されている嫌気性接着剤からなり、該嫌気性接着剤が未硬化の状態にある未硬化層と；該未硬化層の上に積層されている接着剤の硬化体である第２硬化層とを含むシール構造。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１部材と第２部材との境界に設けられるシールの構造であって、該第１部材と該第２部材とを接着剤で固着している第１硬化層と、該第１硬化層の上に積層されている嫌気性接着剤からなり、該嫌気性接着剤が未硬化の状態にある未硬化層と、該未硬化層の上に積層されている接着剤の硬化体である第２硬化層とを含む接着剤タイプのシール構造。
【請求項２】 前記嫌気性接着剤は、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、金属イオン存在下で硬化反応を開始する接着剤である請求項１に記載の接着剤タイプのシール構造。
【請求項３】 前記第１硬化層は、未硬化層に用いられる嫌気性接着剤の硬化体である請求項１または２に記載の接着剤タイプのシール構造。
【請求項４】 モータの内部空間と外部空間を遮断するシール装置が、シャフトと該シャフトに支持されたハブとの間の間隙に備えられたモータであって、該シール装置が、前記ハブと前記シャフトとの相対運動可能にシールするシール本体と、該シール本体を前記ハブと前記シャフトとの間に保持するシールホルダーとを有し、前記シールホルダーと前記ハブとの接合部に、該シールホルダーと該ハブとを接着剤で固着している第１硬化層と；該第１硬化層の上に積層されている嫌気性接着剤からなり、該嫌気性接着剤が未硬化の状態にある未硬化層と；該未硬化層の上に積層されている接着剤の硬化体である第２硬化層とを含むシール構造を有するシールが設けられていることを特徴とするモータ。
【請求項５】 モータの内部空間と外部空間を遮断するシール装置が、シャフトと該シャフトに支持されたハブとの間の間隙に備えられたモータであって、該シール装置が、前記ハブと前記シャフトとの相対運動可能にシールするシール本体と、該シール本体を前記ハブと前記シャフトとの間に保持するシールホルダーとを有し、前記シールホルダーと前記シール本体との接合部に、該シールホルダーと該シール本体とを接着剤で固着している第１硬化層と；該第１硬化層の上に積層されている嫌気性接着剤からなり、該嫌気性接着剤が未硬化の状態にある未硬化層と；該未硬化層の上に積層されている接着剤の硬化体である第２硬化層とを含むシール構造を有するシールが設けられていることを特徴とするモータ。
【請求項６】 前記嫌気性接着剤は、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、前記シールホルダー手段又は前記シールホルダー又は前記ハブを構成している金属のイオン存在下で硬化反応を開始する接着剤である請求項４又は５に記載のモータ。
【請求項７】 前記シール本体は磁性流体シールである請求項４〜６のいずれかに記載のモータ。
【請求項８】 情報を記憶する記録媒体が装着されるディスク受け部を有するスピンドルモータと、該記録媒体の所要位置に情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段と、前記スピンドルモータ及び前記情報アクセス手段を固定するとともに、内部に収納するハウジングを備えたディスク装置であって、前記スピンドルモータは、請求項４〜７のいずれかに記載のモータであることを特徴とするディスク装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスク用スピンドルモータのハブとシールホルダーやシールホルダーとシール本体との組み合わせのように、嵌合される２つの部材の隙間を埋めるために用いられる接着剤タイプのシール構造に関し、より詳しくは、熱膨張率が異なる２つの部材の境界部に用いられ、熱膨張率の差異によりシールを構成している接着剤の接着剤固化部が剥がれたりするような場合があっても、即座に自己修復して、優れた密封性を維持することができるシール構造、及び当該シール構造を備えたモータ、及び当該モータを用いたディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディスク装置は、一般に図１に示すような構成を有している。すなわち、図１に示すディスク装置３０は、情報を記憶できる略円板状の記録媒体３３を保持して回転することができる回転機構を有するスピンドルモータ３２と、該スピンドルモータ３２に装着された記録媒体３３に情報を書き込み又は該記録媒体３３から情報を読み出しするための情報アクセス手段３４を備え、該スピンドルモータ３２及び情報アクセス手段３４を固定保持するとともに、これらを収納するハウジング３１から構成されている。情報アクセス手段３４は、記録媒体に対して情報を読み書きするヘッド３５と、該ヘッド３５を適宜位置に移動できるアーム３６と、該アーム３６を適宜位置に移動させるアクチエータ部３７とを備えている。このような構成を有するディスク装置３０においては、ハウジング３１内部は、記録媒体３３から情報を読み書きするための空間（以下「ディスク収納空間３８」という）を形成している。従って、ディスク収納空間３８に該当するハウジング内部は、記録媒体３３に塵、埃が付着しないように、クリーンな環境を保持する必要がある。
【０００３】一方、ディスク装置に用いられるスピンドルモータ３２としては、特に限定しないが、図２に示すような構成を有するスピンドルモータ１が一般に用いられる。このスピンドルモータ３２は、ブラケット４の中心部にシャフト２が固着保持されるとともに、該シャフト２の周辺位置にステータ３が固着保持されている。シャフト２は、軸線方向に間隔をおいて配置されている一対の軸受け５，５′を介して、ブラケット４に枢支されている。ステータ３と相対向する位置にロータマグネット6を固定保持し、且つ外周部にてハードディスクを支持するディスク受け部７を備えている概ね円筒状のロータハブ８が、シャフト２に軸支されている。そして、ロータハブ８とシャフト２との間隙を閉塞するシール装置９が、上側軸受け５′の上方に設けられている。
【０００４】ここで、シール装置９は、ロータハブ８の回転を可能にしつつ、ロータハブ８とシャフト２間の間隙を閉塞するシール装置で、ロータハブ８を支持している軸受け５，５′からのグリース又は潤滑剤やモータ内部の汚染空気が、モータ外部に漏出してディスク収納空間３８に保持されている記録媒体３８を汚染することを防止するために設けられている。
【０００５】このようなシール装置９としては、一般に図３に示すような磁性流体シール装置が用いられている。この磁性流体シール装置９は、磁性流体シール１２をシール本体として用いたもので、シールホルダー１１により、磁性流体シール１２をロータハブ８の内周側に固定している。磁性流体シール１２は、一般に、永久磁石からなるスペーサ１３と、該スペーサ１３の両面に配置された一対の磁性プレート１４，１４と、該磁性プレート１４，１４とシャフト２との間の空間に配置されている磁性流体１５とから構成され、磁性流体１５をシャフト２の周囲に保持している。
【０００６】このような構成を有するハードディスク用のスピンドルモータにおいて、記録媒体３３に情報の読み書きが行われるディスク収納空間３８、すなわちディスク装置３０のハウジング３１内をクリーンな環境に保持するためには、シール本体１２とシールホルダー１１との嵌合部分Ａ、ロータハブ８とシールホルダー１１との嵌合部Ｂもシールする必要がある。このため、一般に、嵌合されている２つの部材を接着剤で固着連結して嵌合部Ａ，Ｂを閉塞することにより、密閉性を保っている。図３中、嵌合部Ａを密閉するための接着剤固化部が１６で表わされ、嵌合部Ｂを密閉するための接着剤固化部が１７で表わされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モータを取り巻く環境の温度変化により、あるいはモータの作動時の振動等により、接着剤固化部１６，１７が剥がれたり、接着剤固化部１６，１７にクラックが発生したりする。特に、シールホルダー１１は加工が容易なアルミニウム材等の金属で一般に構成されるのに対し、ロータハブ８は強度の必要性から一般にステンレスで構成され、さらに磁性プレート１４は磁性を有するステンレスで構成されるなど、連結される２つの部材の材質は異なる場合が多い。この場合、熱膨張率の差異によって嵌合部の部材間の間隙が変化すると、その接着剤固化部が部材端面から剥がれやすくなる。接着剤固化部の剥がれやクラックは、軸受けからのグリースやモータ内部の汚染空気が、ディスク収納空間内に漏出することを意味し、収納空間をクリーンな環境に保持できなくなる。
【０００８】ハードディスク用スピンドルモータに限らず、クリーンな環境を必要とする空間を汚染環境から隔離するために、連結嵌合される２種類の部材の境界部分を高度にシールしたいという要求は強く、特にスピンドルモータのように高速回転運動が予定されているモータにおいては、作動中に発生する振動や温度変化の激しい動作環境に伴う熱膨張収縮の差異が大きくても、シール性能を維持することができるシール構造、換言すると嵌合連結部の固着による密封を維持できる接着剤タイプのシール構造が望まれている。
【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２種類の部材の連結部であって、モータ作動時に部材間で振動が発生する場合や温度変化の激しい動作環境下での部材の熱膨張収縮が異なる場合であっても、当該２つの部材を固着しつづけて、シール性能を維持することができる接着剤タイプのシール構造、及び当該シール構造により汚染源からクリーンな環境を守ることができるモータ、及び当該モータを使用したディスク装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の接着剤タイプのシール構造は、第１部材と第２部材との境界に設けられるシールの構造であって、該第１部材と該第２部材とを接着剤で固着している第１硬化層と；該第１硬化層の上に積層されている嫌気性接着剤からなり、該嫌気性接着剤が未硬化の状態にある未硬化層と；該未硬化層の上に積層されている接着剤の硬化体である第２硬化層とを含むことを特徴とする。前記嫌気性接着剤は、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、金属イオン存在下で硬化反応を開始する接着剤であることが好ましい。前記第１硬化層は、未硬化層に用いられる嫌気性接着剤の硬化体であってもよい。
【００１１】本発明のモータは、上記本発明のシール構造を備えたものである。すなわち、モータの内部空間と外部空間を遮断するシール装置が、シャフトと該シャフトに支持されたハブとの間の間隙に備えられたモータであって、該シール装置が、前記ハブと前記シャフトとの相対運動可能にシールするシール本体と、該シール本体を前記ハブと前記シャフトとの間に保持するシールホルダーとを有し、前記シールホルダーと前記ハブとの接合部に、該シールホルダーと該ハブとを接着剤で固着している第１硬化層と；該第１硬化層の上に積層されている嫌気性接着剤からなり、該嫌気性接着剤が未硬化の状態にある未硬化層と；該未硬化層の上に積層されている接着剤の硬化体である第２硬化層とを含むシール構造を有するシールが設けられていることを特徴とする。あるいは、前記シールホルダーと前記シール本体との接合部に、該シールホルダーと該シール本体とを接着剤で固着している第１硬化層と；該第１硬化層の上に積層されている嫌気性接着剤からなり、該嫌気性接着剤が未硬化の状態にある未硬化層と；該未硬化層の上に積層されている接着剤の硬化体である第２硬化層とを含むシール構造を有するシールが設けられていることを特徴とする。
【００１２】前記嫌気性接着剤は、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、前記シールホルダー手段又は前記シールホルダー又は前記ハブを構成している金属のイオン存在下で硬化反応を開始する接着剤であることが好ましい。また、前記シール本体は磁性流体シールであることが好ましい。
【００１３】本発明のディスク装置は、情報を記憶する記録媒体が装着されるディスク受け部を有するスピンドルモータと；該記録媒体の所要位置に情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段と；前記スピンドルモータ及び前記情報アクセス手段を固定するとともに、内部に収納するハウジングを備えたディスク装置であって、前記スピンドルモータは、上記本発明のモータであることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】はじめに、本発明のシール機構を、図４に基づいて説明する。
【００１５】図４は、例えば図３に示すようなシール装置のハブ８−シールホルダー１１間に用いられる接着剤固化部１７、又はシール本体１２−シールホルダー１１間に用いられる接着剤固化部１６に代えて用いられる接着剤タイプのシールの構造を示している。つまり、ハブ８−シールホルダー１１間に用いられる場合、ハブが第１部材２１でシールホルダー１１が第２部材２２に該当し、シール本体１２−シールホルダー１１間に用いられる場合には、シール本体１２が第１部材２１でシールホルダー１１が第２部材２２に該当する。
【００１６】本発明に係るシール構造を有する接着剤タイプのシール２３は、第１部材２１と第２部材２２との接合部２７に設けられていて、接合部２７の隙間の小さい側から順に、接着剤が硬化してなる第１硬化層２４、接着剤が未硬化で流体状態にある未硬化層２５、接着剤が硬化してなる第２硬化層２６の３層積層構造を有している。
【００１７】ここで、第１部材２１及び第２部材２２は、一般に端部が面取りされているので、連結される第１部材２１及び第２部材２２の面取り部分により形成される凹部に、本発明のシール構造２３は設けられることになる。
【００１８】第１硬化層２４は、面取り部分により形成される凹部の先端から、第１部材２１と第２部材２２との間のクリアランスに設けられた接着剤の硬化体である。
【００１９】第１硬化層２４に用いられる接着剤としては、被着体である第１部材２１及び第２部材２２、具体的には金属と濡れ性が良好な接着剤で、塗布後迅速に硬化できる接着剤であればよく、第２硬化層２６に用いられる接着剤と同種類のものであってもよいし、異なる種類のものであってもよい。具体的には、従来からシールホルダーとシール本体や、シールホルダーとハブとの連結部を固着するのに用いられてきた接着剤、例えば紫外線硬化型接着剤などが用いられる。具体的には、ロックタイト社の６４８Ｖ、スリーボンド社の３０Ｙ−１５７Ｃなどが挙げられる。この他、未硬化層２５に用いられる接着剤（嫌気性接着剤）と同種の接着剤を用いることもできる。第１硬化層２４に用いられている接着剤が嫌気性接着剤の場合、嫌気性接着剤が第１部材２１と第２部材２２との間のクリアランスに入って空気が遮断されることにより硬化している。
【００２０】未硬化層２５は、嫌気性接着剤が未硬化で流体状態にある層である。嫌気性接着剤とは、反応形アクリル系接着剤の一種で、後述する硬化条件を満足しない間は硬化せず、長時間液状を保っていることができる。具体的には、分子構造の一部に、アクリロイル基、メタクリロイル基を有しているポリエステル型ポリマーあるいはポリエーテル型ポリマーを主成分とするもので、これらのポリマーを空気酸化して嫌気性を付与することにより、あるいは重合開始剤として有機過酸化物を添加することにより、嫌気性接着剤となる。
【００２１】このような嫌気性接着剤は、■空気（酸素）の遮断、換言すると重合形成を阻止するのに十分な酸素が供給されない状態で、■金属と接触し、■適正な温度、■適度なクリアランスが存在するという４つの硬化条件を満足したときに硬化する。つまり、空気に触れている間は発生したラジカルが酸素と反応して不活性になるため液状を保っているが、一旦、金属の隙間において薄膜の状態となり空気が遮断されると、すなわち重合禁止作用を有する酸素が遮断されると、金属イオンが開始触媒となって開始ラジカルを生じ、この開始ラジカルがアクリロイル基またはメタクリロイル基のラジカルを発生させる。発生したアクリロイル基またはメタクリロイル基のラジカルは結合しあって（ラジカル重合）、ポリマーの架橋構造が形成され、硬化することができる。
【００２２】未硬化層２５を構成している嫌気性接着剤の上記特性は、第１硬化層２４にクラックが発生したり、第１硬化層２４が第１部材２１または第２部材２２から剥がれてシールの密封性が損なわれたときに、即座にシールの密封性を回復するのに役立つ。すなわち、温度変化に伴う第１部材２１の膨張収縮と第２部材２２の膨張収縮の差異により、あるいはモータの回転運動に伴う振動の伝播により、第１硬化層２４にクラックがはいったり、第１硬化層２４が第１部材２１または第２部材２２から剥がれる場合がある。このようにして生じた隙間に、未硬化層２５の嫌気性接着剤が流入し、重合を阻止するのに十分な酸素が供給されない状態になると、第１部材２１又は第２部材２２の構成金属が重合開始剤となって嫌気性接着剤が硬化する。このようにして、第１硬化層２４の剥がれ等により生じた第１部材２１と第２部材２２間の隙間が塞がれ、損なわれた接着剤固化部の密封性が修復されることになる。つまり、モータの回転運動により、接着固化部が剥がれたり、クラックを生じることがあっても、本発明のシール構造を有するシール２３であれば密封性を回復することができる。
【００２３】尚、嫌気性接着剤には、バインダーの主成分となるメタクリロイル基またはアクリロイル基を有するポリマー、重合開始剤の他、硬化反応を速めるためのプライマー、重合促進剤、重合禁止剤、粘度調整剤、接着強さ調整剤、着色剤、その他の改質添加剤が、必要に応じて含有されていてもよい。
【００２４】第２硬化層２６は、未硬化層２５の上に積層されている接着剤の硬化体で、流体の接着剤からなる未硬化層２５を保持するために設けられる。つまり、第２硬化層２６は流体の上に積層されていることになるが、未硬化層２５及び第２硬化層２６の比重等を調整することにより、本発明の３層の積層構造を維持することができる。具体的には、第２硬化層２６の比重が未硬化層２５の比重より小さくすることが好ましい。
【００２５】第２硬化層２６は、静止状態では、第１部材２１及び第２部材２２に固着している。第２硬化層２６は、第１硬化層２４と同様に、モータの回転運動に伴う振動の伝播等が原因となって第１部材２１又は第２部材２２から剥がれて、シールの密封性が損なわれる場合が生じ得る。しかし、この場合も、生じた隙間に、未硬化層２５の嫌気性接着剤が流入し、重合形成を阻止するのに十分な酸素が供給されない状態になると、第１部材又は第２部材２２の構成金属が重合開始剤となって嫌気性接着剤が硬化する。
【００２６】以上のように、本発明の接着剤タイプのシール構造２３は、モータの回転運動等によりシールの密封性が損なわれることがあっても、即座に修復して、再び密封性を回復することができる。
【００２７】本発明のモータは、モータの内部空間と外部空間を遮断するシール装置が、シャフトと該シャフトに支持されたハブとの間の間隙に備えられたモータであって、該シール装置が、前記ハブと前記シャフトとの相対運動可能にシールするシール本体と、該シール本体を前記ハブとシャフトとの間に保持するシールホルダーとを有し、前記シールホルダーと前記ハブとの接合部に、あるいは前記シールホルダーと前記シール本体との接合部に、上記本発明の接着剤タイプのシール構造を有するシールが設けられている。本発明のシール構造を有するシールは、固定部分に設けられるシールであって、従来接着剤で固着していた部分に使用される。従って、前記シールホルダーと前記ハブとの接合部、前記シールホルダーと前記シール本体との接合部、あるいはこれらの双方に、本発明のシール構造を有するシールが設けられる。
【００２８】本発明のモータは、記録媒体が装着されるディスク受け部がハブに備えられていて、ハブが回転するタイプのスピンドルモータの場合、図２に示すような構成を基本的に有することになる。シール本体としては、シール本体を挟持している２つの部材の相対運動可能にしつつ、シール性能が優れたものであれば特に限定しないが、図３に示すような磁性流体シールが好ましく用いられる。
【００２９】以上のような構成を有する本発明のモータは、モータの回転に伴う振動や、接合連結されている２種類の金属の熱膨張率の相違により、シール本体を支持固定する接着剤固化部が剥がれて接合連結している２つの金属部材間に隙間が生じても、未硬化層を構成している嫌気性接着剤がその隙間に入り込み、そこで硬化することにより、連結部を再び固定し、シール機能を回復できる。特に、シール本体として磁性流体シールを用いる場合、一般にシールホルダーはアルミニウムで構成され、シール本体はステンレスで構成されるため、両者の熱膨張率の差異により既に硬化した接着剤固化部の剥がれやクラックを引き起こし易かったが、本発明のシール構造を有する接着剤タイプのシールであれば、破れたシールを即座に修復できるので、高度なシール機能を維持することができる。
【００３０】尚、未硬化層２５の嫌気性接着剤が流入して硬化できる隙間、クラックの大きさは、嫌気性接着剤の種類により異なるが、例えばスリーボンド社のＴＢ１３７３Ｎの場合に０．０１〜０．２ｍｍ程度である。
【００３１】また、上記説明においては、シャフトが回転しない方式のスピンドルモータを例にとって説明したが、本発明はシャフトが回転する方式のスピンドルモータにおいても適用できる。
【００３２】本発明のディスク装置は、備えられているスピンドルモータが、上記本発明のモータ、すなわち本発明のシール構造を備えたスピンドルモータで、その基本的構造は、図１に示すディスク装置と同様である。すなわち、記録媒体を保持できるディスク受け部を有するスピンドルモータ３２と、該記録媒体の所要位置に情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段３４を有し、前記スピンドルモータ３２と前記情報アクセス手段３４は、ハウジング３１内に収納固定されている。
【００３３】このような構成を有するディスク装置では、スピンドルモータ３２の外部、すなわちディスク収納空間は、スピンドルモータに備えられたシール構造を有するシールの作用により、クリーンな環境が維持される。つまり、記録媒体３３をクリーンな環境で保持することができるので、情報アクセス手段３４による情報の読み取り及び書き込みに際して、スピンドルモータ内の汚染空気やオイルミストに起因する誤読や誤書込みを防止することができる。
【００３４】尚、本発明のシール構造は、モータのハブ−シールホルダー間、シールホルダーとシール本体間に限定されず、熱膨張率が異なる２種類の金属から構成される部材の連結部のシール一般に、適用することが可能である。
【００３５】
【発明の効果】本発明の接着剤タイプのシール構造は、静止状態では未硬化の流体状態であり、金属の隙間に流入して硬化することができる嫌気性接着剤からなる未硬化層を有しているので、モータの回転や接合されている２種類の部材の熱膨張率の差異により、接着剤の硬化部が剥がれたり、クラックが発生して、密封性が損なわれるような場合が発生しても、即座に隙間に嫌気性接着剤が流入して固化し、密封性を回復することができる。
【００３６】従って、本発明のシール構造を備えたモータは、熱膨張率が異なる２種類の部材を接合連結部に用いても、温度変化の激しい動作環境下で高度なシール機能を維持することができる。
【００３７】本発明のディスク装置は、シール機能が優れているスピンドルモータを用いているので、ディスク収納空間をクリーンな環境に保持することができ、塵や埃による誤読、誤書込みが少ない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２３２３０２
【氏名又は名称】日本電産株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１月１４日（２０００．１．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６７８２８
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 悦司 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２００９３２（Ｐ２００１−２００９３２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月２７日（２００１．７．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１０２０９（Ｐ２０００−１０２０９） |
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