JP2004280966A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数本のネジによる締め付け力のばらつきに因る磁気ディスクの変形や歪みの分布を低減すること。
【解決手段】磁気ディスクを回転駆動させるスピンドルモーターと、サスペンションの端部に設けられた磁気ヘッドを磁気ディスクの任意の位置に回転支持するキャリッジと、を備えた磁気ディスク装置において、磁気ディスク１００を押圧するクランプがスピンドルモータのハブ１０２に複数のネジで取り付けられ、クランプは、ネジ１０１で締め付けられる円環状の第一クランプ１０４と、外周側の端部を前記磁気ディスクに押圧する円環状の第二クランプ１０５と、からなり、第一クランプと第二クランプは互いの内周側でのみ接触面２００を形成し、ネジの締め付け軸力は、ネジ、第一クランプ、接触面、第二クランプ、第二クランプの外周側端部、磁気ディスクの順に伝達されること。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速回転のスピンドルモーターに装着される磁気ディスクを押圧固定するクランプ機構を備えた磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の磁気ディスク装置は、図５に示すように、高速回転可能なスピンドルモーターに、単数又は複数枚の磁気ディスク４００と単数又は複数のスペーサー４０４を交互に積層させて、磁気ディスク４００を固定支持するクランプ機構を有している。図５に示すクランプ機構は、スピンドルモーターのハブ４０２に磁気ディスク４００を装着し、更に、複数枚の磁気ディスク４００を装着可能とするために、磁気ディスク４００の間にスペーサー４０４を装着し、磁気ディスク４００とスペーサー４０４が積層状態となるようにする。このような積層状態にある磁気ディスク４００の上部にクランプ４０１を装着し、このクランプ４０１を複数のネジ４０３（例えば、６個のネジ）によりスピンドルモーターのハブ４０２に固定する構造となっている。図５で例示する流体軸受け（ＦＤＢ）のスピンドルモータにおいては、ベース４０５にプレート４０６と軸受部４０７が組み込まれてこれらが固定関係となっており、シャフト４０８とハブ４０２は連結されていて回転部材を構成している。
【０００３】
また、従来技術として、上述したクランプ構造に加えて、磁気ディスクの円周方向の変形低減のために、磁気ディスクとクランプの間にトップスペーサーをクランプ外周側に接するように介し、複数のネジで固定するクランプ構成を有する磁気ディスク装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
更に、玉軸受け構造を用いた内輪回転のスピンドルモーターでは、回転軸に１本のネジによってクランプを固定する方式もある。
【０００５】
また、玉軸受け構造を用いた外輪回転のスピンドルモータで、スピンドルモーター高さを薄くして装置の薄型化を考慮したクランプ機構において、１本のネジに相当するクランプボルトを用い、このクランプボルトによって磁気ディスク押圧用のクランプ板を固定するような構成が知られている（例えば、特許文献２を参照）。この特許文献２によれば、軸受け中心の固定軸の周りに１本のクランプボルトを設け、このクランプボルトを螺入することで、クランプ板を介して磁気ディスクをスピンドルハブに固定している。このような構成によって、磁気ディスクの回転を高精度にするとともに装置薄型化を図っている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１２１９６２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平５−２５８４３７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に云えることであるが、従来の磁気ディスク装置に用いられるクランプ機構は、磁気ディスクが高速で回転する時に発生する遠心力によってズレが生じるのを防ぎ、且つ磁気ディスク装置に対して衝撃がかかった時に磁気ディスクがズレ無いように支持固定し、更に、熱変動の際に生じる熱変形による磁気ディスクズレなどを防ぐことが求められる。そのために、クランプの締め付け力は、前述した様々な磁気ディスクズレを発生させないようなクランプ締め付け力が必要とされ、特に、サーバー用磁気ディスク装置では、固定する磁気ディスク枚数が多いために、クランプ締め付け力を一層大きくする必要がある。
【０００９】
磁気ディスクのズレ防止のために、複数本のネジにより固定されるクランプ機構を開示した図５に示す従来技術では、複数本のネジの軸力をなるべく大きくする必要があって、その必要性が増す程にクランプ部材中に応力の不均一分布が発生し、その応力不均一分布が磁気ディスクに伝達されて磁気ディスクに歪分布を発生させていた。その結果、ＲＲＯ（Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ Ｒｕｎ Ｏｕｔ：繰り返し回転振れ）の悪化につながり、磁気ヘッドの位置決め精度の低下となっていた。
【００１０】
また、上記特許文献２に記載された構成は、スピンドルの外輪が回転するスピンドルモータを前提にした構成であり、スピンドルモータの中心軸の周囲をめぐる１本のクランプボルトを使用するものであって、スピンドルモータの構成が本発明と明らかに相違するものが発明対象となっている。
【００１１】
本発明の目的は、複数本のネジによる締め付け力のばらつき（ネジ毎のばらつきやネジ箇所とネジ不在箇所とのばらつき）に因る磁気ディスクの変形や歪みの分布を低減することのできる磁気ディスク装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
情報を記録する磁気ディスクと、前記磁気ディスクを回転駆動させるスピンドルモーターと、サスペンションの端部に設けられた磁気ヘッドを磁気ディスクの任意の位置に回転支持するキャリッジと、前記キャリッジを回転駆動するＶＣＭと、備えた磁気ディスク装置において、
前記磁気ディスクを押圧するクランプが前記スピンドルモータのハブに複数のネジで取り付けられ、
前記クランプは、前記ネジで締め付けられる円環状の第一クランプと、外周側の端部を前記磁気ディスクに押圧する円環状の第二クランプと、からなり、
前記第一クランプと前記第二クランプは互いの内周側でのみ接触面を形成し、
前記ネジの締め付け軸力は、前記ネジ、前記第一クランプ、前記接触面、前記第二クランプ、前記第二クランプの外周側端部、前記磁気ディスクの順に伝達される構成とする。
【００１３】
また、前記磁気ディスク装置において、前記第一クランプは剛性体又は弾性体の材料からなり、前記第二クランプは弾性体の材料からなる構成とする。
【００１４】
また、前記磁気ディスク装置において、前記第一クランプは前記第二クランプよりヤング率が高い材料である構成とする。更に、前記第一クランプの材料がセラミックである構成とする。
【００１５】
このような構成を採用することにより、本発明は、複数本のネジによる締め付け力のばらつきに因る磁気ディスクの変形や歪みの分布を低減することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置について、図１〜図４を参照しながら以下詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置におけるクランプ機構を示す図であり、図２は図１に示すクランプ機構の拡大図とネジ軸力の伝達経路図であり、図３は図１に示す磁気ディスク装置の実装組立図である。図４は本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置における他のクランプ機構を示す図である。
【００１７】
図１において、本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置は、情報を記録する磁気ディスク１００と、磁気ディスク１００を回転駆動させるハブ１０２、シャフト１０３、軸受部１０９、プレート１０８、磁気回路部１０７からなる流体軸受けのスピンドルモーターと、磁気ディスク１００に対して情報の記録再生を行う磁気ヘッド（図１では不図示）と、前記磁気ヘッドが端部に具備されたサスペンション（図１では不図示）と、前記サスペンションを固定して前記磁気ヘッドを磁気ディスク１００の任意の位置に回転支持するキャリッジ（図１では不図示）と、前記キャリッジを回転駆動するためのＶＣＭ（ボイスコイルモーター：図１では不図示）と、前記磁気ヘッドを磁気ディスクへロード又はアンロードさせ且つ磁気ヘッドを停止位置に支持するランプ（図１では不図示）と、磁気ディスク装置内を密封するカバー（図１では不図示）と、から構成されている。
【００１８】
図１に示す本実施形態においては、高速回転可能なスピンドルモーターのハブ１０２に磁気ディスク１００を装着し、複数枚の磁気ディスク１００を装着可能とするために磁気ディスク１００の間にスペーサー１０６を装着し、磁気ディスク１００とスペーサー１０６を積層状態として磁気ディスク１００を固定支持するように、クランプ機構が存在する。
【００１９】
本実施形態に関するクランプ機構の概要は、第一クランプ１０４と第二クランプ１０５の２つの構成要素（部品）から構成され、上述した積層状態にある磁気ディスク１００及びハブ１０２の上方部に第一クランプ１０４と第二クランプ１０５を装着し、第一クランプ１０４と第二クランプ１０５を複数のネジ１０１の締め付け力によって各クランプの内周側を連係させ、且つ第二クランプ１０５の外周部で磁気ディスク１００を押圧する構造となっている。
【００２０】
本実施形態に関するクランプ機構について、図１のクランプ機構の拡大図である図２、図１のクランプ機構の組立図である図３を用いて詳細に説明する。まず、図３を用いて第一クランプ１０４と第二クランプ１０５の関連構造を説明すると、それぞれのクランプには複数のネジ穴が設けられ（図示の例では１２個のネジ穴）、例えば、１つ置きのネジ穴にネジ１０１を挿通してハブ１０２に螺合する構造が１つの構成例である。また、図３に示すように、それぞれのクランプ１０４，１０５は、ハブ１０２の中央凸部に嵌合するように内周空洞部を設けていて、第二クランプ１０５はその内周空洞部から若干外周方向に向けた箇所に円環状凸部が形成され、この円環状凸部が第一クランプ１０４との接触面、即ち第一クランプ−第二クランプ接触面２００を形成している。また、図３を参照して、ハブ１０２には１２個のネジタップを設ける構成例が図示されている。
【００２１】
そして、第二クランプ１０５の最外周部が磁気ディスク１００に向いた凸形状が形成され、この凸形状部分が磁気ディスク１００を押圧してクランプしている。複数のネジ１０１によるばらつきのある締め付け力（各ネジ毎の締め付け力のばらつき、ネジ箇所に因る強い締め付け力とネジ間の箇所に因る弱い締め付け力のばらつき等が含まれる）は、図２の（２）に示すように第一クランプ、第二クランプを介する軸力伝達経路を経ることで、締め付け力のばらつきが吸収されて、磁気ディスク１００に均等なクランプ力が印加されることとなる。
【００２２】
具体例で敷衍すると、クランプ１０４，１０５の１２個のネジ穴の１つ置きに６個のネジを挿通して図１のようにネジ締め付けを行うと、少なくとも第一クランプ上にはその円周方向に６つの山及び谷特性のネジ軸力による応力分布が生じる。山特性についても各ネジの軸力によって山の高さや波形が異なり得る。また、ネジ穴のうちでネジの挿通していない箇所ではネジ軸力の影響がそれ程及ばずに谷特性を生じる。このように、第一クランプのみで磁気ディスクをクランプすれば、磁気ディスクに応力の変形や歪みの分布が生じることとなるのである。
【００２３】
本実施形態では、結論的に云えば、図２の（２）に示すように、第一クランプの内周側で第二クランプと連係させてネジ軸力の長い伝達経路を形成させることによって、更に、第一クランプからの軸力を第二クランプとの接触面２００で受けることによって、ディスクへの応力の不均一をできるだけ無くして均等に磁気ディスクにクランプ力を印加しようとするものである。換言すると、複数のネジの締め付け力に起因して磁気ディスクに多少の変形や歪み分布が生じることは当然に起こり得るが、変形や歪みの程度を第二クランプ−ディスク接触面の円環上で成る可く少なくする、即ち、このディスク円環上での変形や歪みの分布レベルを低減して均一化分布とすることが本発明の趣旨である。
【００２４】
図２を参照して、積層された磁気ディスク１００の上方部に第二クランプ１０５を装着し、第二クランプ１０５は第二クランプ−ディスク接触面２０１で磁気ディスク１００に接触している。第二クランプ１０５は、ネジ１０１を締めることによって図２に示しているような締め付け位置となるように、調整し成形されている（第二クランプの最外周部が円環状を形成していてこの円環状部が磁気ディスクに当接しており、第二クランプの内周部はディスクと略面一のハブ上面から離隔するような構造である）。
【００２５】
第二クランプ１０５を装着後、第一クランプ１０４を第二クランプ１０５の上部に装着する。さらに、第一クランプ１０４と第二クランプ１０５にネジ１０１が貫通するように位置決めを行い、複数本のネジ１０１をハブ１０２にネジ止めし、第一クランプ１０４と第二クランプ１０５を固定する。これによって、磁気ディスク１００がハブ１０２に対して支持固定される。
【００２６】
第一クランプ１０４は複数本のネジ１０１の軸力をネジ−第一クランプ接触面２０３で受け、ネジ軸力は第一クランプ１０５の内周側における第一クランプ−第二クランプ接触面２００で第二クランプに対して均一になるように印加する。図２の（１）から明らかなように、第一クランプ１０４は第二クランプ１０５に対して第一クランプ−第二クランプ接触面２００でしか接触しておらず、且つ第二クランプ１０５はネジ１０１とは接触していない。
【００２７】
図２の（２）に示すように、ネジ軸力は、ネジ−第一クランプ接触面、第一クランプ１０４を通して第一クランプ−第二クランプ接触面２００に伝わり、さらに、第二クランプ１０５中を伝達し、第二クランプ−ディスク接触面２０１で磁気ディスク１００に加えられ、磁気ディスクが押圧されクランプされる。
【００２８】
また、第一クランプと第二クランプの材質について説明すると、第一クランプ１０４はネジ軸力を第二クランプ１０５に与えるためのものであって、基本的には剛性体でもばね性体でも良く、第二クランプ１０５はネジ軸力に因る応力の不均一性を無くするために弾性体が適している。即ち、第一クランプ１０４にＳＵＳ４４０やセラミック等のヤング率の高い（剛性の高い）材質を用いることによって、ネジ１０１の軸力を第一クランプ１０４で減衰させることなく第二クランプ１０５に伝達させることが可能である。そして、第二クランプ１０５には、皿バネによく使用されるＳＵＳ４１０等の材料を用いプレス成形したものを用いると、第一クランプ１０４から伝えられたネジ軸力を磁気ディスク１００にたわみを少なく伝達して、磁気ディスクを固定することができる。また、第二クランプ１０５に剛体材を使用しても良く、この場合には、第一クランプ１０４に大きなネジ軸力を加えても、たわみ量が少なくて済み、ネジ軸力を強くしたい場合（例えば、磁気ディスクの積層枚数が多い場合）において効果的である。
【００２９】
このように、第一クランプと第二クランプについて、機械加工（削り加工）したりプレス成形したり、金型成形したものを自由に組み合わせることによって、更に材質を適宜に選択することによって、磁気ディスクの変形や歪みの分布を低減する（分布を成る可く均一化する）ための、ネジ軸力の設定範囲を拡げることができる。なお、図１の実施形態は流体軸受けのスピンドルモーターを例示したが、玉軸受けのスピンドルモーターの場合にも本実施形態は当然に適用可能であり、この場合には外輪回転のスピンドルモーターが対象となる。
【００３０】
図４には本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置における他のクランプ機構を示す。図示するクランプ５００は、図２に示すクランプ１０４，１０５と同様に円環形状を構成しており、単一の構成要素５００からなる。ハブ１０２の中央凸部に嵌合するようにクランプ５００は折り返し部を形成しており、折り返し部のそれぞれの外側にネジ１０１を挿通させるネジ穴が設けられている。図４の（２）は、ネジ１０１をハブ１０２に螺合したディスククランプ状態を示しており、ネジの締め付け力は、ネジ１０１、ネジ−クランプ接触面５０２、上方片部（短径部）、折り返し部近傍のクランプ同士接触面５０３、下方辺部（長径部）、クランプ−ディスク接触面５０１を通して磁気ディスク１００に伝達され、その伝達経路で複数ネジによる締め付け力のばらつきが吸収されて均等なクランプ力がディスクに印加されるようになる。図４に示すクランプ５００は、図１に示すクランプに比べて単一の構成要素で構成することができて、同等の機能乃至作用を奏するものである。
【００３１】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置は、次のような構成と機能乃至作用を奏することを特徴とする。即ち、情報を記録する磁気ディスクと、この磁気ディスクを回転駆動させるスピンドルモーターと、磁気ディスクに対して情報の記録再生を行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドが端部に具備されたサスペンションと、サスペンションが固定されて磁気ヘッドを磁気ディスクの任意の位置に回転支持するキャリッジと、キャリッジを回転駆動するためのＶＣＭ（ボイスコイルモーター）と、磁気ヘッドを磁気ディスクへロード又はアンロードさせ、且つ磁気ヘッドを停止位置に支持しているランプと、備え、磁気ディスクを保持固定するクランプが、第一クランプと第二クランプより構成されており、第一クランプはネジ締め付け力を受け、第二クランプは第二クランプの内周に第一クランプの軸力を受け、且つ第一クランプは内周の軸力を伝達させる領域以外に第二クランプと接触しておらず、且つ第二クランプはその軸力を磁気ディスクに伝達させて磁気ディスク固定する構成とする。
【００３２】
このような構成を採用することにより、第一クランプに対してはネジ軸力を受けることによって応力の不均一分布が発生するが、第二クランプに対しては第一クランプの軸力が、第二クランプの内周に均一に伝達するように、第一クランプと第二クランプとは内周面で接している。磁気ディスクに伝達される伝達経路が長いと、クランプの軸力の分布特性はなだらかになるため、磁気ディスクの変形分布を抑え、ＲＲＯの低減を防ぐこととなる。したがって、磁気ディスクの変形、歪みの分布を均一化し、高記録密度を可能とする磁気ディスク装置を実現することができる。
【００３３】
また、クランプ機構において、第一クランプが第二クランプよりヤング率が高い材料を用いると、第一クランプ中での応力の不均一分布が発生しにくくなり、磁気ディスクへの変形分布を更に小さく抑えることが可能となる。第一クランプと第二クランプの材質、成形乃至加工方法を組み合わせることによって、磁気ディスクの変形、歪みの分布をできるだけ均一化し、高密度記録の可能な磁気ディスク装置を実現することができる。また、クランプ機構を図４に示すように単一の構成要素としても図１に示すクランプ機構と同様の機能乃至作用を奏させることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気ディスクに直接に当接する第二クランプに応力の不均一分布が生じにくくなるため、磁気ディスクに変形又は歪みの分布を発生させにくくすることができる。したがって、複数本のネジによる応力不均一分布によって磁気ディスクのＲＲＯの悪化を防ぐことが可能となり、高記録密度を実現するための位置決め精度を向上させることができる。その結果、磁気ディスク装置の性能向上を実現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置におけるクランプ機構を示す図である。
【図２】図１に示すクランプ機構の拡大図とネジ軸力の伝達経路図である。
【図３】図１に示す磁気ディスク装置の実装組立図である。
【図４】本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置における他のクランプ機構を示す図である。
【図５】従来技術に関する磁気ディスク装置におけるクランプ機構を示す図である。
【符号の説明】
１００ 磁気ディスク
１０１ ネジ
１０２ ハブ
１０３ シャフト
１０４ 第一クランプ
１０５ 第二クランプ
１０６ スペーサー
１０７ 磁気回路部
１０８ プレート
１０９ 軸受
１１０ ベース
２００ 第一クランプ−第２クランプ接触面
２０１ 第二クランプ−ディスク接触面
２０３ ネジ−第一クランプ接触面
４００ 磁気ディスク
４０１ クランプ
４０２ ハブ
４０３ ネジ
４０４ スペーサー
４０５ ベース
４０６ プレート
４０７ 軸受部
４０８ シャフト
５００ クランプ
５０１ クランプ−ディスク接触面
５０２ ネジ−クランプ接触面
５０３ クランプ接触面

Claims (7)

1. 情報を記録する磁気ディスクと、前記磁気ディスクを回転駆動させるスピンドルモーターと、サスペンションの端部に設けられた磁気ヘッドを磁気ディスクの任意の位置に回転支持するキャリッジと、前記キャリッジを回転駆動するＶＣＭと、備えた磁気ディスク装置において、
   前記磁気ディスクを押圧するクランプが前記スピンドルモータのハブに複数のネジで取り付けられ、
   前記クランプは、前記ネジで締め付けられる円環状の第一クランプと、外周側の端部を前記磁気ディスクに押圧する円環状の第二クランプと、からなり、
   前記第一クランプと前記第二クランプは互いの内周側でのみ接触面を形成し、
   前記ネジの締め付け軸力は、前記ネジ、前記第一クランプ、前記接触面、前記第二クランプ、前記第二クランプの外周側端部、前記磁気ディスクの順に伝達される
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 請求項１において、
   前記スピンドルモーターが玉軸受け構造である場合に、前記クランプは外輪回転のスピンドルモーターに適用されることを特徴とする磁気ディスク装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記第一クランプは剛性体又は弾性体の材料からなり、前記第二クランプは弾性体の材料からなることを特徴とする磁気ディスク装置。
4. 請求項１又は２において、
   前記第一クランプは前記第二クランプよりヤング率が高い材料であることを特徴とする磁気ディスク装置。
5. 請求項４において、
   前記第一クランプの材料がセラミックであることを特徴とする磁気ディスク装置。
6. 請求項３、４又は５において、
   前記第一クランプと前記第二クランプは、機械加工又はプレス成形により製造されたものであることを特徴とする磁気ディスク装置。
7. 情報を記録する磁気ディスクと、前記磁気ディスクを回転駆動させるスピンドルモーターと、サスペンションの端部に設けられた磁気ヘッドを磁気ディスクの任意の位置に回転支持するキャリッジと、前記キャリッジを回転駆動するＶＣＭと、備えた磁気ディスク装置において、
   前記磁気ディスクを押圧するクランプが前記スピンドルモータのハブに複数のネジで取り付けられ、
   前記クランプは、前記ハブの内周側で折り返し部を有する短径部と長径部からなる円環状を形成した単一構成要素であり、
   前記短径部が前記ネジで締め付けられ、前記長径部の外周側端部が前記磁気ディスクを押圧し、
   前記ネジの締め付け軸力は、前記ネジ、前記短径部、前記折り返し部近傍の短径部−長径部接触面、前記長径部、前記長径部の外周側端部、前記磁気ディスクの順に伝達される
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。

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