JP2002269950A

JP2002269950A - 磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP2002269950A
Application number: JP2002067801A
Authority: JP
Inventors: Mikio Tokuyama; 幹夫徳山; Isato Shimizu; 勇人清水; Satomitsu Imai; 郷充今井; Shozo Saegusa; 省三三枝; Masahiko Sega; 雅彦瀬賀; Toshihisa Okazaki; 寿久岡崎; Yuzo Yamaguchi; 雄三山口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気ディスク装置において、ディスクの高速回
転化によって増大するフラッタにより、ヘッドの位置決
め誤差が増加する問題に対して、フラッタを抑えて高速
回転と高精度位置決めを両立させる。【解決手段】ディスクの外周側の周囲にディスクを囲む
シュラウド（外壁）を設け、ディスクの端面からシュラ
ウド迄の距離を所定の値まで狭小化することにより、デ
ィスクの両面（表裏）に発生する空気圧の差を無くする
事が出来、その結果としてフラッタを減少させる事が出
来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気ヘッドあるいは
光ヘッド等により回転する円板に情報を読み書きする回
転型記録装置に係り、回転円板に生ずる流体振動を低減
して高精度な位置決めを実現できる磁気ディスク装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置では、容量の増大に伴
って処理速度の高速化が求められており、ディスク回転
数が次第に増加している。しかし回転数の増加は、回転
にともなって発生する流体力によりディスク振動を増大
させ、位置決め精度を低下させる要因として新たな問題
になってきた。

【０００３】従来の技術としては特開昭５９−７２６８
０号公報に開示されているように、ディスクの外周に所
定の間隔を隔ててシュラウドを設けることにディスク上
下振動（以後フラッタと呼ぶ）を低減できる事が示され
ている。具体的に同公報では、シュラウドの内壁と磁気
ディスクの外周との距離をＤを変化させると、距離Ｄが
１２mmの場合の振動量は約２０μと大きく、距離Ｄが１
０mmの場合の振動量Gは約１０μ、距離Ｄが６mmの場合
の振動量は１５μ、距離Ｄが３mm以下の場合の振動量Ｅ
は８μと極めて少ない。従って、磁気ディスクの外周と
シュラウドの内壁との間隔Ｄを３mm以下にすると振動を
最小限に押さえることができると記載されている。

【０００４】また、特開平９−２０４７６７号公報には
シュラウド間隔を０．１mm以下にして磁気ディスク板表
面に被覆した液体潤滑剤の飛散を防止することが開示さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５９−７２
６８０号公報に示されるようにシュラウドの内壁とディ
スク外周との間隔に関しては２ｍｍまでしか開示されて
いない。

【０００６】また、特開平９−２０４７６７号公報では
０．１mm以下とすることしか開示がない。

【０００７】ところで、磁気ディスク装置では、記憶容
量の増大に伴ってデータ転送速度の高速化が求めれられ
ている。そのためディスクの回転速度は次第に増加して
きており、今後もこの傾向は続くと予想される。ディス
クの回転数の増加はディスクの振動であるフラッタを増
加させ、ヘッドの位置決め誤差を増加させる主要因とな
っているため、更なる振動低減を図る必要がある。

【０００８】そこで、ディスクフラッタを低減するには
大きく分けて２つの方法があり、一つは励振源である流
体力を低減（厳密には圧力分布を平均化）する方法であ
り、もう一つはディスクの剛性を高めて振動を小さくす
る方法である。ディスク剛性を高める手段として板厚を
増加させる方法があるが、板厚の増加は装置の大型化に
つながるため、好ましくない。

【０００９】本発明の目的は、高速回転による位置決め
誤差要因のフラッタ増加と、大容量化による位置決め精
度向上という相反する要求を満足する装置を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では励振源である
流体力を低減することによりフラッタ防ぎ、高速回転の
大容量磁気ディスク装置を提供する。具体的には、回転
ディスクの全周にキャリッジアームの挿入部を除いてシ
ュラウド（外壁）を設け、シュラウドとディスク外周側
端面の間隔（シュラウド間隔）を１ｍｍよりも小さい間
隔にすると共に、製作の難易性から0.1ｍｍよりも大き
な間隔とした。

【００１１】ディスク回転に伴い発生する空気流により
ディスク面の上面と下面の圧力差が発生し、これがディ
スクを加振してディスクのフラッタを発生させている。
シュラウド間隔を所定の間隔以下に狭小化すると、ディ
スクの上面と下面の空気が隔離され圧力差を低減するこ
とができる。

【００１２】これにより、フラッタ振幅を低減すること
が可能となり、高速回転の記録装置においてもヘッドの
位置決め精度を向上させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例を図１から
図４を用いて説明する。図１（１）は装置の全体図で、
図１（２）は上面図である。

【００１４】磁気ディスク１はスピンドルモータ２軸に
積層されており、情報を記録／再生する磁気ヘッド３は
スライダ４に搭載され、スライダ４は磁気ヘッド支持機
構５により支持され、支持機構５はアーム６に連結され
ている。キャリッジ９はガイドアーム６とピボットベア
リング７とボイスコイルモータ（以後、ＶＣＭ８と称す
る）から構成され、ピボットベアリングベアリング７を
中心にガイドアームアーム６がＶＣＭ８により回転させ
られる。そしてこれらはベース１０の上に設置されてお
り、ベースの周りは壁（シュラウド壁２０）で囲まれて
いる。ディスク１の外周とシュラウド２０の内壁間は所
定の距離（以後、シュラウド間隔と称する）を保ってい
る。

【００１５】シュラウド２０の１部にはガイドアーム６
をディスク１の面上に挿入するための開口部３０が設け
られている。この開口部３０の開口角度はアームの組立
易さ、ヘッドがディスク内周から外周に移動した場合に
もアームがシュラウドと接触することがなく、且つなる
べく小さくなるように設計されている。本実施例では開
口角度は約４５°に設定されている。

【００１６】装置のベース１０の周りには全周に壁が設
けられている。そして、ディスク側では壁がディスクの
外周を囲む壁（シュラウド２０）の役割をしているが、
開口部近傍では前述の壁とは別に、ディスクを囲むため
の壁（シュラウド２０）が延長して設けてある。

【００１７】一方、キャリッジ９側の壁４０は、ディス
ク１の外周を囲むシュラウド２０の役割は無く、キャリ
ッジを囲み装置を密閉する役割をしている。繰り返しに
なるが、ディスクの外周を囲む用に設けられ壁をここで
はシュラウド２０として定義し、そのように呼ぶ事とす
る。本発明はこのシュラウド２０とディスク１の端面の
間隔を所定の範囲に規定することで、ディスクの高速回
転時に発生するファラッタ振幅を低減するものである。
以下その詳細を説明する。

【００１８】図１（２）のＡ−Ａ断面を図２に示す。

【００１９】図２を用いてシュラウド間隔の定義を説明
する。

【００２０】図２に示すようにディスク１はスピンドル
モータ２軸に積層されておりベース１０にスピンドルモ
ータ２が設置されている。ベース１０からはベース１０
と一体成型されたシュラウド２０が設けられている。こ
のシュラウド（壁）２０の内壁２１はディスク１の端面
１１から所定の間隔（この間隔を以後シュラウド間隔と
呼ぶことにする）を保って、ディスクの全周に設けられ
ている。但し、キャリッジ９のアーム６がディスク面上
に挿入されている部分にはアーム６挿入用の開口部が設
けられている（図示せず）。シュラウドの内壁は略円形
で、その中心はディスク１、あるいはスピンドル２の回
転中心と略一致している。このため、前述したシュラウ
ド間隔はディスクの全周で略同一となる。但し、アーム
６挿入部には開口部が設けられておりシュラウド２０が
無いので、開口部は除く。

【００２１】図３にシュラウド隙間とフラッタ振幅の関
係を示す。

【００２２】フラッタ振幅は測定結果を示している。測
定には外径寸法が3.5インチの磁気ディスクを用い、７
２００rpmで回転させたときのフラッタ振幅をLDV（レー
ザドップラー）を用いる変位計で測定した。シュラウド
間隔を０．２mmから、０．４、０．６、０．８１、１．
２、２．５、４、６mmと変化させて測定を行なった。測
定結果は振幅の平均値を無次元化して表示している。

【００２３】図中の丸、三角、四角はフラッタ振動の周
波数の違いを示している。この測定結果から注目すべき
ことは、シュラウド間隔を０．６mm以下に狭小化してい
くとフラッタ振幅が低減するという点である。また、
０．６mmから６mmの範囲ではシュラウド間隔を小さくし
てもフラッタの振幅は小さくならない。一方、０．６mm
以下の場合には０．４mm、０．２mmとシュラウド間隔を
狭小化していくとフラッタの振幅を著しく低減できるこ
とがわかる。具体的には、シュラウド間隔が０．２mmで
は０．６mmのフラッタ振幅に比べて約１／１０以下に低
減することができる。

【００２４】本実施例では、シュラウド間隔を０．４mm
にしている。これはシュラウド間隔が約１mmとした場合
に比較して、その振幅を約半分にすることができる間隔
である。もちろん０．５mmにした場合にもその効果はあ
る。シュラウド間隔は狭ければ狭いほどフラッタ振幅の
低減という観点からは望ましいが、一方組立の観点から
は困難ととなっていく。

【００２５】また、ディスクの外径寸法公差以下に（±
０．０５）、組立公差などを加味すると、シュラウド間
隔を０．１mm以下にすることは困難と思われる。上述し
た結果より、シュラウド間隔は０．１mmより大きく０．
６mm以下に設定することにより、フラッタを低減できる
ことが明らかとなった。

【００２６】図４はシュラウド間隔を狭小化したときの
流れ解析を行い、その解析結果から求めたディスクの表
面と裏面との空気圧力の差を等高線として表示したもの
である。図４（１）はシュラウド間隔が２mm、図４
（２）は１mm、図４（３）は０.５mm、図４（４）は０.
２mmの場合の圧力差の等高線図を示している。

【００２７】同図からシュラウド間隔が２mmと１mmの場
合にはディスクの外周側にピーク値を持つ等高線の山が
見られる。これらの圧力差はディスクの加振力となりな
り、ディスクのフラッタの要因となっている。一方、シ
ュラウド間隔を０．５mm、０．２mmと狭小化した場合に
は、フラッタの要因となる圧力差のピーク値をもつ等高
線の山は見えない。換言すれば、圧力差が発生しないの
で、フラッタの振幅が小さくなる。この結果は図３の実
験結果と定性的にも定量的にも良く一致している。この
解析結果からもシュラウド間隔を０．５mm以下にするこ
とがフラッタ抑さえることに有効であることが分かっ
た。

【００２８】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
第２の実施例と本実施例と第１の実施例との違いは、本
実施例では、ディスクの外径寸法が２．５インチ（板厚
０．８mm）、回転数が１２６００rpmと高い点である。
また、本実施例では１４０°の開口部を設けている点で
ある。

【００２９】本実施例を用いて行った２.５インチ磁気
ディスク装置のシュラウド間隔とフラッタ振幅の関係を
示す（図５）。フラッタ測定条件を以下に示す。

【００３０】測定条件回転数１２６００rpm，円板板厚０．８mm 測定位置最上円板／最外周測定方法ＬＤＶで低次５つのフラッタ振幅を計測５つ振幅の平均値で効果を比較検討本実施例の測定結果も第１の実施例の効果と同様に、シ
ュラウド間隔を狭小化することがフラッタの低減に有効
で有ることを示している。本実施例ではシュラウド間隔
が０．４mm以下となった場合にそのフラッタ低減効果が
現われる。このため本実施例ではシュラウド間隔を０．
４mmとしている。これにより約１０％のフラッタ振幅を
低減することが可能である、また、０．２mmにすると約
５０％に低減することが可能となる。

【００３１】また、同図から開口部３０の角度を４５
°、８５°、１４０°に変化させた場合にもシュラウド
間隔を低減することによるフラッタ振幅の低減効果に大
きな差異は見られなかった。つまり、開口角度を４５°
から１４０°に拡大してもシュラウド間隔を小さくする
ことによりフラッタを低減できることを実験的に確認し
た。このため、本実施例では組立の容易性を考慮して開
口角度を約１４０°としている。また、シュラウド間隔
の下限値は、第１実施例と同様に、ディスクの製作公差
と組立公差により０．１mmより大きくする必要があると
考えられる。

【００３２】ここで、第１の実施例と第２の実施例のフ
ラッタ低減のシュラウド間隔は０．６mm、０．４mmと異
なるように見えるが、ディスクの直径で無次元化する
２．５インチでは約１／１５０、３．５インチでは約１
／１３０となり略一致することがわかった。本実施例に
おいても第１の実施例と同様に、シュラウド間隔の狭小
化によりフラッタを低減し、高速回転の大容量装置を提
供する事が可能である。

【００３３】また、シュラウドの１部に装置内の空気の
清浄化を目的としたエアフィルタを設置するためのポケ
ットを設けることにより、その部分のシュラウド間隔が
他の部分のシュラウド間隔よりも広くなった場合にも、
第１の実施例と同様の効果が得られることを確認してい
る。

【００３４】

【発明の効果】積層されたディスクの周囲に、円筒状の
シュラウドを設け、シュラウドとディスクの外周側の端
面との距離を所定の値以下にすることによりフラッタを
低減して、高速大容量の磁気ディスク装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例。

【図２】シュラウド間隔の定義。

【図３】シュラウド間隔とフラッタ振幅の関係１（測定
結果）。

【図４】ディスク表面と裏面の空気圧力差の等高線図
（解析結果）。

【図５】シュラウド間隔とフラッタ振幅の関係２（測定
結果）。

【符号の説明】

１…磁気ディスク、２…スピンドル、３…磁気ヘッド、
４…スライダ、５…磁気ヘッド支持機構、６…アーム、
７…ピボットベアリング、８…ボイスコイルモータ、９
…キャリッジ、１０…ベース、１１…端面、２０…シュ
ラウド（壁）、２１…内壁、２２…外壁、３０…開口
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今井郷充神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者三枝省三神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者瀬賀雅彦神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者岡崎寿久神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者山口雄三山口県下関市一の宮学園町５−10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スピンドルモータ軸の軸方向に積層した、
複数枚の円板形状を有する磁気ディスクと、前記磁気デ
ィスクに情報を記録又は再生するヘッドと、前記ヘッド
を支持するヘッド支持機構とを備え、前記磁気ディスク
を回転させて情報の記録再生を行う磁気ディスク装置に
おいて、前記複数の磁気ディスクの、前記スピンドルモータ軸の
軸方向を向く一方の面側と他方の面側の空気を隔離する
手段を設けたことを特徴とする磁気ディスク装置。