JP2001057014A

JP2001057014A - ディスクドライブ

Info

Publication number: JP2001057014A
Application number: JP11227639A
Authority: JP
Inventors: Yotaro Sanada; 洋太郎眞田; Toshio Mamiya; 敏夫間宮; Kazuyuki Yamamoto; 一幸山本; Takashi Yamada; 孝山田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2001-02-27

Abstract

(57)【要約】【課題】スピンドルモータを支持する流体軸受けの温
度を使用環境温度の変化に抗して適正な範囲に制御し、
低負荷トルクと高剛性を実現する。【解決手段】ベース１にスピンドルモータ２や磁気ヘ
ッドアーム機構３等が組み付けられており、カセットケ
ース４に装着された磁気ディスク５をスピンドルモータ
２によって回転駆動し、磁気ヘッド６によって各種情報
の記録、再生を行う。スピンドルモータ２は流体軸受け
２２を有し、この流体軸受け２２に近接する部分にペル
チェ素子１０と温度センサを設けている。そして、温度
センサによって流体軸受け２２における温度を判定し、
この温度を所定の設定値と比較することにより、上述し
たペルチェ素子１０に対する印加電圧の極性及びレベル
を制御し、流体軸受け２２の温度を一定の範囲内に維持
するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にポータブル機
器に用いて有効なディスクドライブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のハードディスクドライブは、デス
クトップ型のコンピュータで用いられる場合が多く、ま
た、最近ではノート型のモバイルコンピュータに搭載さ
れることが一般的になっているが、いずれにしても、ハ
ードディスクの駆動中に外部から大きな振動が加わるよ
うな形態では使用されないものであった。しかしなが
ら、最近では、記録媒体にハードディスクスを用いた携
帯型のビデオカメラが実用化されており、このようなビ
デオカメラでは、撮影中のパン等によって、駆動中のハ
ードディスクドライブに各種の外乱が加わることにな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように駆動中のハードディスクドライブに外乱が加わる
と、この外乱がハードディスクドライブのスピンドルモ
ータにジャイロモーメント等として作用し、スピンドル
モータの回転数変動の要因となり、サーボ制御が外れ
て、適正な記録再生動作が実行できなくなるという問題
が生じる。図６は、このような外乱によるスピンドルモ
ータの回転数変動の実測例を示す説明図であり、縦軸が
回転数（Ｈｚ）を示し、横軸が駆動時間（ｓｅｃ）を示
している。通常のハードディスクにおいて、スピンドル
モータの回転数は３６００ｒｐｍ〜７２００ｒｐｍ程度
であり、例えば回転数を３６００ｒｐｍとすると、１回
転は１６．６７ｍｓｅｃ（すなわち２秒で１２０回転）
となる。図６に示す例では、このようなハードディスク
を２秒間駆動する間に、２回の回転数変動を起した状態
を示している。特にハードディスクは、フロッピディス
ク等に比べて記録密度が高く、図示のような微細な回転
数変動も、適正な記録再生動作を行う上での障害とな
る。そこで、このようなスピンドルモータの回転数変動
を抑えるためには、スピンドル軸受けの剛性を高くする
方法がある。しかし、この種のスピンドルモータにおい
て、一般に剛性を高くし過ぎると、負荷トルクが大きく
なって、消費電力が大きくなってしまう。

【０００４】ところで、流体軸受けを使用したスピンド
ルモータでは、流体軸受けにおける流体の温度特性によ
り、低温時には、流体の粘性が上り負荷トルクが大きく
なるとともに軸受けの剛性は低下し、高温時には逆に、
流体の粘性が下がり負荷トルクが小さくなるとともに軸
受けの剛性は高くなる。一般に、流体軸受けを用いたス
ピンドルモータでは、負荷トルクは小さく軸受け強度は
大きくという相反する要求があるため、使用環境温度が
例えば０°Ｃから６０°Ｃと幅があるハードディスクド
ライブでは、全ての温度範囲で低負荷トルク高剛性を実
現することは困難であった。

【０００５】そこで本発明の目的は、スピンドルモータ
を支持する流体軸受けの温度を使用環境温度の変化に抗
して適正な範囲に制御することができ、低負荷トルクと
高剛性を実現することができるディスクドライブを提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、流体軸受けを用いたスピンドルモータと、前
記流体軸受けの温度を制御する温度制御手段とを有し、
前記温度制御手段により前記流体軸受けの温度を所定の
範囲に維持するようにしたものである。本発明のディス
クドライブにおいて、スピンドルモータを支持した流体
軸受けは、低温時には流体の粘性が上り、負荷トルクが
大きくなり、軸受けの剛性は低下し、高温時には逆に流
体の粘性が下がり、負荷トルクが小さくなり、かつ軸受
けの剛性は高くなる。

【０００７】そこで温度制御手段では、例えば温度検出
手段によって検出された温度に基づくフィードバック制
御により、あるいは予め決定されている制御信号による
フィードフォワード制御により、流体軸受けを加熱ある
いは冷却することにより、その温度を好適な温度に維持
する。この結果、流体軸受けの温度が一定の範囲内に制
御されることになり、使用環境温度の変化に抗して、で
きるだけ最適な剛性（すなわち耐振動性）と低負荷トル
クとを実現する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるディスクドラ
イブの実施の形態について詳細に説明する。図１〜図３
は、本発明の実施の形態によるハードディスクドライブ
の構造を示す図であり、図１は平面図、図２は側面図、
図３は底面図である。このハードディスクドライブは、
ベース１に、スピンドルモータ２、磁気ヘッドアーム機
構３、カセット挿排機構７等を組み付けたものであり、
カセットケース４に装着された磁気ディスク５をカセッ
ト挿排機構７によってベース１上の所定位置にセットす
ることにより、この磁気ディスク５をスピンドルモータ
２によって回転駆動し、磁気ヘッドアーム機構３に搭載
した磁気ヘッド６によって各種情報の記録、再生を行
う。

【０００９】磁気ヘッドアーム機構３は、磁気ヘッド６
を支持したアーム３１と、このアーム３１を旋回駆動し
て磁気ヘッド６の位置制御を行うボイスコイルモータ３
２等を有するものである。カセット挿排機構７は、ベー
ス１上にスライド自在に取り付けられたスライド枠７１
と、このスライド枠７１をスライド駆動する駆動機構を
構成するモータ７２及び減速ギア機構７３等を有するも
のであり、磁気ディスク５を内蔵したカセットケース４
をベース１上（すなわちハードディスクドライブ内）に
引き込んで、磁気ディスク５を所定位置に収納するとと
もに、反対に収納状態にあるカセットケース４を外方に
排出するよう動作する。

【００１０】また、スピンドルモータ２は、スピンドル
シャフト２１の軸受けに流体軸受け２２を用いたもので
あり、本体ハウジング２３がベース１に位置決め固着さ
れている。図４は、スピンドルモータ２の構造例を示す
断面図である。このスピンドルモータ２は、本体ハウジ
ング２３に組み込んだ流体軸受け２２を構成するスリー
ブ２２Ａとスラストプレート２２Ｂとでスピンドルシャ
フト２１を回転自在に支持したものである。スピンドル
シャフト２１は、下端部にフランジ部２１Ａを有し、こ
のフランジ部２１Ａを挟んで上端側にスリーブ２２Ａが
配置され、底面側にスラストプレート２２Ｂが配置され
ている。本例の流体軸受け２２では、スリーブ２２Ａの
内周面でスピンドルシャフト２１の外周面を軸回り方向
にスライド自在に受け止めるラジアル軸受け部（図４で
×印で示す）を構成している。また、スリーブ２２Ａの
下端面とスラストプレート２２Ｂの上面との間にスピン
ドルシャフト２１のフランジ部２１Ａを軸方向に受け止
めるスラスト（アキシャル）軸受け部（図４で△印で示
す）を構成している。

【００１１】また、本体ハウジング２３は、ステータ２
４のハウジングを構成しており、スリーブ２２Ａの外周
側に位置してステータ２４の駆動コイル２４Ａが設けら
れている。また、スピンドルシャフト２１の上端には、
ロータ２５が取り付けられ、このロータ２５のマグネッ
ト２５Ａがステータ２４の駆動コイル２４Ａと対向した
状態で配置されている。そして、ロータ２５に設けたマ
グネット２５Ａに対して、ステータ２４に設けた駆動コ
イル２４Ａに交流電流を供給することにより、ロータ２
５とスピンドルシャフト２１を回転駆動するものであ
る。

【００１２】また、本例のハードディスクドライブで
は、このようなスピンドルモータ２の底面部分、すなわ
ち、流体軸受け２２のスラストプレート２２Ｂに近接す
る部分に、温度制御手段としてのペルチェ素子１０を設
けたものである。図５は、本例で用いるペルチェ素子の
外観を示す斜視図である。一般にペルチェ効果とは、２
つの異種金属の接合部を通して電流を流したときに、そ
の接合部で熱が発生し、または熱が吸収される現象をい
うものであり、本例のペルチェ素子１０は、ペルチェ効
果を得るための素子本体１０１の両側にセラミックス板
等を用いた熱変動面１０２、１０３を設けたものであ
る。

【００１３】素子本体１０１は異種金属として、ｎ型半
導体とｐ型半導体を多層構造で接合し、各接合部でペル
チェ効果を得るようにしたものであり、この素子本体１
０１の両極部に接続された一対のリード線１０４、１０
５の間に電圧を印加することにより、各熱変動面１０
２、１０３の間に温度差を生じさせるものである。そし
て、各リード線１０４、１０５の間に印加する電圧の極
性を切り替えることにより、各熱変動面１０２、１０３
の高温側と低温側が切り替わり、各リード線１０４、１
０５の間に印加する電圧のレベルを切り替えることによ
り、各熱変動面１０２、１０３の温度レベルを制御す
る。このようなペルチェ素子１０は、一方の熱変動面１
０２をスピンドルモータ２の底面部に密着させた状態で
装着されている。

【００１４】また、本例のハードディスクドライブで
は、スピンドルモータ２の近傍に、図示しない温度セン
サ（温度検出手段）が設けられており、この温度センサ
によってスピンドルモータ２における周辺温度を検出
し、この検出値に基づいて流体軸受け２２の温度を判定
するようになっている。

【００１５】以上のような構成のハードディスクドライ
ブでは、動作の起動時やその後の周期的な動作によって
温度センサによって流体軸受け２２における温度を判定
し、この温度を所定の設定値と比較することにより、上
述したペルチェ素子１０に対する印加電圧の極性及びレ
ベルを制御し、流体軸受け２２の温度を一定の範囲内に
維持するように制御する。具体的には、温度センサの検
出値が設定値に対して低い場合には、スピンドルモータ
２に近接して配置した一方の熱変動面１０２の温度が高
くなり、他方の熱変動面１０３の温度が低くなるように
印加電圧の極性及びレベルを制御し、流体軸受け２２の
温度を上げるようにする。また、温度センサの検出値が
設定値に対して高い場合には、スピンドルモータ２に近
接して配置した一方の熱変動面１０２の温度が低くな
り、他方の熱変動面１０３の温度が高くなるように印加
電圧の極性及びレベルを制御し、流体軸受け２２の温度
を下げるようにする。

【００１６】以上のようにして、流体軸受け２２の温度
を一定の範囲内に保ち、最適な低負荷トルクと高剛性を
実現することができる。これにより、例えばこのハード
ディスクドライブが設けられるビデオカメラ等の携帯機
器を乱暴に扱って、スピンドルモータ２にジャイロモー
メント等の外乱が加わった場合でも、あるレベル以上軸
受け剛性を確保でき、スピンドルモータの回転数変動を
一定値以内に抑えることが可能となる。したがって、外
乱等に対して十分に強力で、かつ負荷トルクを抑制した
ハードディスクドライブを提供できる。

【００１７】なお、この種の装置として、流体軸受けの
温度を加熱するためのヒータを設けたものが知られてい
るが、このようにヒータで温度制御を行う構成では、流
体軸受けの温度を上げることはできても、下げることは
できず、本発明のように流体軸受けの温度を好適な温度
に維持することはできないものである。したがって、本
発明は、このような先行技術の存在にかかわらず、十分
な特許性を有するものである。

【００１８】また、以上の例では、流体軸受け２２の温
度制御を行うための基準となる設定値を１つ設けた例に
ついて説明したが、例えば高温、ニュートラル、低温の
３段階の設定値を設け、これをユーザによるスイッチ操
作によって切り換えるようにしてもよい。また、以上の
例では、温度制御手段としてペルチェ素子を用いたが、
同様の機能を有する他の素子を用いてもよい。また、加
熱素子と冷却素子との組み合わせによって温度を制御す
るようにしてもよい。

【００１９】また、以上の例では、流体軸受け２２の温
度を判定するための温度センサを設け、この温度センサ
によって検出された温度に基づくフィードバック制御に
より温度を制御するようしたが、このような温度検出に
よるフィードバック制御ではなく、予め決定されている
制御信号によるフィードフォワード制御により、流体軸
受けの温度を所定範囲に保持するようにしてもよい。ま
た、この場合にも、流体軸受けの温度を、例えば高温、
ニュートラル、低温の３段階にスイッチ操作によって切
り換えるようにしてもよい。

【００２０】また、以上の例では、流体軸受け２２の近
傍に温度センサを設けて、流体軸受け２２の温度を検出
するようにしたが、このような専用の温度センサを設け
るのではなく、例えば、このハードディスクドライブが
搭載されるビデオカメラ等の装置側に設けられた温度セ
ンサによる検出温度に基づいて、流体軸受け２２の周囲
温度を判定し、これに基づいて、流体軸受けの温度を所
定範囲に保持するようにしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のハードディ
スクドライブでは、流体軸受けを用いたスピンドルモー
タと、前記流体軸受けの温度を制御する温度制御手段と
を有し、前記温度制御手段により前記流体軸受けの温度
を所定の範囲に維持するようにした。このため、流体軸
受けの温度が一定の範囲内に制御されることになり、使
用環境温度の変化に抗して、できるだけ最適な剛性（す
なわち耐振動性）と低負荷トルクとを実現することが可
能となり、各種の携帯装置に最適なハードディスクドラ
イブを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるハードディスクドラ
イブの構造例を示す平面図である。

【図２】図１に示すハードディスクドライブの構造例を
示す側面図である。

【図３】図１に示すハードディスクドライブの構造例を
示す底面図である。

【図４】図１に示すハードディスクドライブのスピンド
ルモータの構造例を示す断面図である。

【図５】図１に示すハードディスクドライブで用いるペ
ルチェ素子の外観を示す斜視図である。

【図６】外乱によるスピンドルモータの回転数変動の実
測例を示す説明図である。

【符号の説明】

１……ベース、２……スピンドルモータ、３……磁気ヘ
ッドアーム機構、４……カセットケース、５……磁気デ
ィスク、６……磁気ヘッド、７……カセット挿排機構、
１０……ペルチェ素子、２１……スピンドルシャフト、
２２……流体軸受け、２２Ａ……スリーブ、２２Ｂ……
スラストプレート、２３……本体ハウジング、１０１…
…素子本体、１０２、１０３……熱変動面、１０４、１
０５……リード線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田孝東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 3J011 AA08 BA02 CA02 JA02 KA04 MA12 MA22 5D109 BA36 BB04 BB12 BB17 BB21 BB22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体軸受けを用いたスピンドルモータ
と、前記流体軸受けの温度を制御する温度制御手段とを有
し、前記温度制御手段により前記流体軸受けの温度を所定の
範囲に維持するようにした、ことを特徴とするディスクドライブ。
【請求項２】前記温度制御手段は、前記流体軸受けに
近接して配置した熱変動素子によって前記流体軸受けの
温度を制御するものであることを特徴とする請求項１記
載のディスクドライブ。
【請求項３】前記流体軸受けの温度を検出する温度検
出手段を有し、前記温度制御手段は、前記温度検出手段
からの検出温度を所定の設定温度値と比較し、その比較
結果に基づいて前記熱変動素子に供給する電圧を制御す
ることを特徴とする請求項２記載のディスクドライブ。
【請求項４】前記熱変動素子は、ペルチェ素子である
ことを特徴とする請求項２記載のディスクドライブ。
【請求項５】前記ペルチェ素子は、一方の熱変動面が
前記流体軸受けに近接して配置され、前記温度制御手段
は、前記ペルチェ素子に供給する電圧の極性及びレベル
を制御することを特徴とする請求項４記載のディスクド
ライブ。
【請求項６】前記温度制御手段における設定温度値を
切り換え操作する切り換え操作手段を有することを特徴
とする請求項３記載のディスクドライブ。