JP2004515867A - 流れ場の乱れを減少させる駆動装置レベルの流れ場調節 - Google Patents

Abstract

流れで誘発される振動を減少させるためのデータ記憶装置用の流れ制御装置（１２０）。流れ制御装置（１２０）は、ディスク表面に沿う流れ場での乱流を減少させるために、複数の流線通路（１２２）を含む。従って、データ・ディスクの回転によって誘発される空気の流れは複数の流線通路（１２２）を通して方向を定められ、乱流を減少させてヘッド（１０８）および懸架部材の励振や加振を制限する。

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明はデータ記憶装置に関する。特に、本発明はディスク表面に沿う流れ場での流れの乱れを減少させるための流れ場の調節装置に関する。
【０００２】
（発明の背景）
データ記憶装置は回転するディスクにデジタル情報を保存する。この回転するディスクの表面に対してヘッドが支持されて、ディスクからデータを読み取り、またはディスクにデータを書き込む。ディスクの回転はディスク表面付近の空気の流路、すなわち流れ場を形成する。極近または近接による記録を行うために、ヘッド・トランスデューサ部材は空気支持スライダに担持されて読み／書きヘッドを形成している。空気支持スライダは、アクチュエータ組立体の作動アームに連結された懸架組立体によってディスク表面に対して支持されている。空気支持スライダまたはスライダ懸架装置の付近の流れ場における乱れた空気流はヘッドおよび懸架部材を励振または加振することになりかねない。ヘッドおよび懸架部材の振動は、ヘッド−ディスク間隔の変動を生じるヘッド懸架組立体の共振モード周波数を励振したり、読み／書き作動を悪化させるトラック外れの動きをヘッドにもたらしかねない。本発明はこれらの問題および他の問題に対処し、これまで知られていない適切な解決策を提供する。
【０００３】
（発明の概要）
本発明は流れによって誘発される振動を減少させるためのデータ記憶装置用の流れ制御装置に関する。この流れ制御装置は、ディスク表面に沿う流れ場での乱流を減少させるための複数の流線通路を含む。これらの、および他のさまざまな特徴、ならびに本発明の特徴とする利点は、以下の詳細な説明を読み、添付図面を参照することで明白となるであろう。
【０００４】
（図示実施例の詳細な説明）
図１はデータ記憶装置１００の実施例を示しており、このデータ記憶装置はデジタル情報の保存に適用されるディスク１０４を支持するスピンドル組立体１０２を含む。ヘッド組立体１０６は、ディスク１０４に対する情報の読み／書きを行うためにディスク１０４の表面に対して複数のヘッド１０８を支持する。スピンドル組立体１０２はスピンドル駆動装置１０８（模式的に示す）を含み、このスピンドル駆動装置は読み書き作動のためにディスク１０４をスピンドル軸線１１０のまわりに回転させる。
【０００５】
ディスク１０４の回転は、図１中の矢印１１２で示すように、ディスク表面に沿って空気の流れ、すなわち流れ場を形成する。ヘッド組立体１０６はアクチュエータ・ブロック１１８の作動アーム１１６に連結された弾性的な懸架組立体１１４で支持されているヘッド１０８を含む。アクチュエータ・ブロック１１８は読み／書き作動のためにボイス・コイル・モーター１１９で付勢され、ヘッド組立体１０６を移動させる。ヘッド組立体１０６付近の乱流は、懸架部材、作動アームまたはヘッド１０８を加振または励振する。ヘッドおよび懸架部材の励振は共振振動を誘発して、ヘッドのトラック外れの動きやヘッドとディスクとの間隔変動を増大しかねない。
【０００６】
本発明は、流れ場の乱れを減少させるために、図１中のブロック１２０で模式的に示される流れ場制御装置に関する。特に、本発明は流れ制御装置１２０に係わり、この流れ制御装置は流れ場における大きな渦を減少して、流れにより誘発されるヘッドおよび懸架部材の振動振幅を減少させる。図１の図示実施例では、流れ制御装置１２０は複数の流線通路１２２を含んでいる。流れ制御装置１２０は通路内またはデス間表面近傍の流れ場内に支持される。流線通路１２２は、乱れを滑らかな状態にするために全長に沿う流れを得られる流線通路を形成するために、またヘッドおよび懸架部材の励振または振動を減少させるために懸架部材を越えてさらに層流状態の流れ場を形成するために、一定の横断面積または寸法を有する。他の実施例で流れ制御装置装置の通路は、以下に説明するように、一般に懸架部材へ向けて流入または懸架部材から流れ出る流れを方向決めするために形成されることができる。
【０００７】
図２−１および図２−２は、ディスク表面１２６付近の流れ場の中に支持されたフロー・ゲート１２４−１を含む流れ制御装置の１実施例を示している。図示したように、フロー・ゲート１２４−１はディスク表面１２６の上方に支持されたハニカム構造１３０で形成されている。ハニカム構造１３０は複数の流線通路１２２−１を形成しており、これらの流線通路は全長に亘って一定の横断寸法を有し、より層流の流れを形成する。図２−２に示されるように、流線通路１２２−１は入口１３２−１およびその入口１３２−１から間隔を隔てられた出口１３４−１を含み、入口１３２−１および出口１３４−１の間に一定した横断寸法を有している。矢印１３６で示した乱流は入口１３２−１に流入して流線通路１２２−１に沿い、出口１３４−１から流出する。
【０００８】
流線通路１２２−１を通過した乱流空気は、矢印１３８で示されるように、より層流の流れとして流出し、流れ場における乱流を減少し、流れにより誘発されるヘッドおよび懸架部材の振動を減少させる。流れ制御装置は懸架部材およびヘッドに作用する圧力および速度も減少させる。フロー・ゲート１２４−１の厚さ１３９は入口１３２と出口１３４との間の流線通路１２２−１の長さを定める。この厚さは、フロー・ゲート１２４−１および回転するディスク１０４の相対面の間の、せん断力に基づいて発生する回転ディスクに対しての許容できない抗力を生じることなく、流れ場内の乱流を減少させる通路長さを定める。これらの相対面間の抗力は、スピンドル駆動装置１０８に必要とされる動力を増大しかねない。
【０００９】
図３−１〜図３−３はブロック構造１４０で形成された代替例のフロー・ゲートの実施例１２４−２を示している。図示されるように、ブロック構造１４０は、これまで説明したように流れによって誘発される振動を減少させるように流れを制御するために、入口１３２−２と出口１３４−２（図３−３に示されているように）を有する複数の流線通路１２２−２を同様に含んでいる。代替例のフロー・ゲート構造を使用することもでき、応用例は図示した特定の実施例に限定されない。特に、図３−１に示した実施例では３列の流線通路１２２−２を含み、また図３−２〜図３−３では４列の流線通路１２２−２を含むフロー・ゲート構造が示されているが、応用例はいかなる特定の通路数にも限定されない。図示実施例で、ブロック構造１４０の外側部分は複数の境界チップ１４１を含み、それらの境界チップはプレートまたは他の構造によって塞がれることのない開放通路１２２−２を形成している。チップ１４１はディスク表面近傍の表面積を小さくしてせん断力が作用するせん断力面積を減少し、抗力を減少させる。
【００１０】
図４に示されている代替実施例で、フロー・ゲート１２４−３はアレー、すなわち複数のチューブ１４２で形成されている。図示されるように、複数のチューブ１４２は入口１３２−３および出口１３４−３を有する複数の流線通路１２２−３を形成し、別の実施例に関して先に説明したように、流れ場における空気流を制御する。
【００１１】
流れがヘッド組立体１０６の進路に沿って強制されると、流れ場における流れの乱れはヘッド組立体１０６の近傍で増大する。ヘッド組立体１０６に沿う乱流は懸架部材およびヘッド部材の励振や加振を増大する。従って、図５に示されるように、ヘッド組立体１０６の励振（および再現性のない位置ずれ「ＮＲＲＯ」）を制限するためにヘッド組立体１０６へ向かう流路の上流側の乱流、またヘッド組立体１０６により強制された流れの乱れを滑らかな状態にするためにヘッド組立体１０６の下流側の乱流を減少させるために、先に説明したようにフロー・ゲートを流れ場内に配置することができる。
【００１２】
図５に示されるように、第１の流入ゲート１４６はヘッドおよび懸架組立体の上流側に配置され、流出ゲート１４８はヘッド組立体１０６の下流側に配置される。先に説明したように、流入ゲート１４６および流出ゲート１４８は各々が乱流を減少させるように複数の流線通路１２２を含んでいる。流入ゲート１４６はヘッド組立体１０６に向かう乱流を減少させるためにヘッド組立体１０６の上流側に配置され、流出ゲート１４８はヘッド組立体１０６で強制または励振された流れを制御するためにヘッド組立体１０６の下流側に配置される。
【００１３】
図５に示されるように、流入ゲート１４６および流出ゲート１４８はディスク駆動装置（模式的に示されている）のシャーシ１５０に対して支持される。ヘッド組立体１０６はシャーシ１５０に対して枢支され、ディスク１０４に対するデータの読み書きのためにディスク１０４の内径１５２および外径１５４に対する内側位置および外側位置の間でヘッド１０８を移動させる（図５に示されるように）。図示された１実施例で、ゲート１４６，１４８の幅１５６はヘッド組立体１０６の内側位置と外側位置との間を延在し、図５に示されたような内側位置および外側位置の間に枢支されたヘッドのための流れ場を制御して、流れで誘発される振動を減少させる。図５は特別な流入ゲート１４６および流出ゲート１４８を示しているが、本発明の応用例は図５に示した流入ゲート１４６および流出ゲート１４８のこの特別な配列に限定されることはない。流入ゲート１４６および流出ゲート１４８に関する特別な配向が図示されているが、応用例は流入ゲート１４６および流出ゲート１４８のいずれの特別な配向、またはそのいずれの特別な幅にも限定されることはない。
【００１４】
代替実施例で、流れ調節装置は流れの方向決め、または長手方向の制御を行う。図６−１〜図６−２に示した１実施例で、流れ調節装置はフロー・ゲート１２４−４を含み、このフロー・ゲートは複数の流れを方向決めする通路１２２−４を含む。通路１２２−４は一定の横断面積または寸法を有しており、また入口１３２−４と出口１３４−４との間で角度を付されるか湾曲されて、矢印１５８で示されるように通路１２２−４を通る流れの方向を制御または変化させている。図７−１に示されるように、フロー・ゲート１２４−４はヘッドおよび懸架組立体１０６の上流側に配置され、懸架組立体から離れて全体的に内方へとディスク１０４の内径１５２へ向けて流れを方向決めし、懸架部材との相互作用を制限して、流れにより誘発される振動を減少させることができる。図７−２に示される代替実施例で、フロー・ゲート１２４−５は角度を付されるか湾曲された通路を含み、ヘッドおよび懸架組立体から離れてディスクの外径１５４へ向けて流れを方向決めし、懸架部材との相互作用を制限して、流れにより誘発される振動を減少させる
【００１５】
本発明の適用例はディスク積層式組立体の流れ場の乱れを制御することにも使用できる。図８はスピンドル組立体１０２で支持された複数のディスク１０４−１，１０４−２，１０４−３，１０４−４を含むディスク組立体を示しており、スピンドル組立体は軸受１６４（模式的に示される）でスピンドル軸１６２のまわりに回転するように支持されたスピンドル・ハブ１６０を含む。図示されるように、ディスク１０４はハブ１６０の上に積層されており、スペーサ１６６で隔てられてディスク間の複数の間隙１６８が形成されている。流れ場の制御は、流れ制御組立体１７０によってディスク・スタックのディスク１０４の間の間隙１６８内で行われ、流れ制御組立体は流れ制御ブロック１７２を含み、このブロックは突出する複数の積層フロー・ゲート１７４を支持している。積層フロー・ゲート１７４は、先に説明したように、複数の流線通路を含んでおり、流れによって誘発されるヘッドおよび懸架部材の振動を制限する。
【００１６】
流れ制御ブロック１７２はデータ記憶装置のシャーシに対して支持されて、ディスク１０４の間の間隙１６８内に積層フロー・ゲート１７４を支持する。流れ制御組立体１７０は、ディスク駆動装置のシャーシ１５０に対するディスク・スタックの組み立てよりも先にディスク・スタックと合わされる。図示実施例で、制御ブロック１７２はディスク駆動装置（模式的に示される）のシャーシ・ベース１７８に固定された第１の端部１７６と、ディスク駆動装置（模式的に示される）のシャーシ・カバー１８２に対して固定された第２の端部１８０とを含み、説明したように流れ場での振動制御を行う。上側ディスク１０４−１および下側ディスク１０４−４の流れ制御装置はシャーシ・カバー１８２およびシャーシ・ベース１７８に直接に連結される。
【００１７】
図９に示された実施例では、ハニカム構造１３０が間隙１６８内に支持されてディスク１０４−１の下面およびディスク１０４−２の上面のためのフロー・ゲートすなわち流れ制御装置を形成する。図１０の実施例で、フロー・ゲート１２４−６はプレート１８４上に支持された複数のチューブ１４２を含む。プレート１８４はディスク１０４に対して（例えば、間隙１６８内に）支持される。図示実施例で、プレート１８４は第１および第２のフロー・ゲート部分１８６−１，１８６−２を支持し、積層状態に支持された第１のディスクの下面および第２のディスクの上面のための流れ制御装置を形成する。プレート１８４は流れ場内に遮断体を形成して空気の流れを減速し、また流れ場内のエネルギーを減少させて、懸架部材およびヘッドに対する励振作用を減少させる。
【００１８】
図１１に示された実施例で、フロー・ゲート１２４−７は、プレート１９０上に支持されてそこから突出されているフィン１８８で形成された複数の通路１２２を含む。図示実施例で、プレート１９０は第１および第２のフロー・ゲート部分１９２−１，１９２−２を支持し、積層状態に支持された第１のディスクの下面および第２のディスクの上面のための流れ制御を行う。プレート１９０は通路を制限して乱れエネルギーを減少させ、流れ場に沿ってより層流状態の流れを形成する。特定の流れ制御装置が図９〜図１１に示されているが、適用例はこれらの特定の実施例または図示構造に限定されることはない。
【００１９】
図１２，図１３は代替の流れ制御装置の実施例を示している。図１２，１３に示されるように、流れ制御装置はディスクの円周方向に延在している。図示装置はディスクの内径と外径との間でディスクの円周方向に延在する複数の半径方向に間隔を隔てた円周通路１９４を含んでいる。図示実施例で、円周通路１９４は半径方向に間隔を隔てた円周方向のフィン１９６で形成されている。図１２はディスク１０４−１，１０４−２を含むディスク・スタックのための円周方向の流れ制御装置の実施例を示している。図示されるように、フィン１９６−１，１９６−２はシャーシ・カバー１８２およびシャーシ・ベース１７８の上に支持されて、それぞれディスク１０４−１の上面およびディスク１０４−２の下面のための通路を形成している。フィン１９６−３，フィン１９６−４は１９８の上に支持されて、それぞれディスク１０４−１の下面および１０４−２の上面のためのフィンを形成している。１９８は磁気記録ディスク１０４に似た形状のディスクである。円周方向のフィン１９６は大きな渦を「破壊」するための流線通路を形成してディスク表面上の圧力不均衡を減少し、ディスクのフラッタ振動を減少し、トラック維持性能を向上させると共に、懸架組立体と、懸架組立体を支持する作動アームとに作用する圧力および速度の変動を減少させる。
【００２０】
本発明は、流れによって誘発される振動を減少させるためのデータ記憶システム用の流れ制御装置に関する。１実施例で、この流れ制御装置は、ディスク表面に沿う流れ場における乱流を減少させるために、複数の流線通路（１２２のようなもの）を含むフロー・ゲート（１２４のようなもの）を含む。１実施例で、フロー・ゲート（１２４のようなもの）はヘッド懸架組立体の上流側および（または）その下流側に配置される。他の実施例では、流れ制御装置は半径方向に間隔を隔てた複数の円周方向の通路（１９４のようなもの）を含む。
【００２１】
本発明のさまざまな実施例における多くの特徴および利点が本発明のさまざまな実施例の構造および機能の詳細と共に前述で説明されたが、この開示は図解のためのもので、細部に変更を行うことができ、特に特許請求の範囲に記載された用語の一般的な広い意味によって示される全範囲に亘り、本発明の基本に含まれる範囲内で構造および配置に変更を行うことができる。例えば、特定の部材はその特別な適用に応じて、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、同じ機能を実質的に保持して、変更されることができる。さらに、好ましい実施例として磁気ディスク駆動装置が示されたが、当業者には本発明の教示がその範囲および精神から逸脱することなく光または磁光システムのような他のシステムに対して適用できることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
流れ制御または調整装置を含むデータ記憶システムの斜視図である。
【図２−１】
流れ制御装置のフロー・ゲート構造の１実施例の立面図である。
【図２−２】
フロー・ゲート構造の実施例の図２−１の線２−２−２−２に沿う横断面図である。
【図３−１】
流れ制御装置のフロー・ゲート構造の１実施例の斜視図である。
【図３−２】
フロー・ゲート構造の実施例の図３−１に示したような流れ制御装置の立面図である。
【図３−３】
図３−２のフロー・ゲート構造の実施例の図３−２の線３−３−３−３に沿う横断面図である。
【図４】
流れ制御装置のフロー・ゲート構造の１実施例の図である。
【図５】
ヘッド組立体のための流入ゲートおよび流出ゲートを含む流れ制御組立体の１実施例の図である。
【図６−１】
流れの方向を定めるための複数の通路を含む流れ制御装置の１実施例の模式的な図である。
【図６−２】
図６−１の流れ制御装置の通路の模式的な図である。
【図７−１】
ヘッド懸架組立体から離れて全体的に内方へ流れ方向を定めるために図６−１〜図６−２の流れ制御装置の作動を示す概略的な図である。
【図７−２】
ヘッド懸架組立体から離れて全体的に外方へ流れ方向を定めるために図６−１〜図６−２の流れ制御装置の作動を示す概略的な図である。
【図８】
ディスク・スタック組立体のディスク近傍の流れ場における流れを制御するための流れ制御組立体の模式的な図である。
【図９】
ディスク・スタックの隣接するディスク間の間隙内に支持された流れ制御装置の１実施例の概略的な図である。
【図１０】
ディスク・スタックの隣接するディスク間の間隙内に支持された流れ制御装置の１実施例の概略的な図である。
【図１１】
ディスク・スタックの隣接するディスク間の間隙内に支持された流れ制御装置の１実施例の概略的な図である。
【図１２】
フィン間に形成された半径方向に間隔を隔てた円周方向の通路を含むディスク・スタック用の流れ制御組立体の斜視図である。
【図１３】
図１２の実施例の模式的な立面図である。

Claims (10)

1. シャーシと、
   少なくとも１つのディスクと、
   前記少なくとも１つのディスクの回転によってその表面に沿う流れ場を形成するために、シャーシに対して前記少なくとも１つのディスクを回転可能に支持するスピンドル組立体と、
   ディスク表面付近に位置決めできる少なくとも１つのヘッドを支持する懸架装置を含むヘッド組立体と、
   ディスク表面に沿う流れ場の中に支持される流れ制御装置であって、流れ場の乱れを減少させるために複数の流線通路を含む流れ制御装置と、
   を含むディスク駆動装置。
2. 流れ制御装置が、ヘッド組立体に向かう流れ場の流れの上流側に支持されたフロー・ゲートまたはヘッド組立体からの流れ場の流れの下流側に支持されたフロー・ゲートの何れかである請求項１に記載されたディスク駆動装置。
3. 流れ制御装置が、ヘッド組立体へ向かう流れを調節するための流入流れゲートおよびヘッド組立体で乱された流れを調節するための流出流れゲートを含む複数のフロー・ゲートを含む請求項１に記載されたディスク駆動装置。
4. 複数の流線通路が円周方向の半径方向に間隔を隔てた流路が含まれる請求項１に記載されたディスク駆動装置。
5. 流れ制御装置は、複数の流線通路を形成するハニカム構造、複数の流線通路を形成するブロック構造、または複数の流線通路を形成するチューブ配列の１つを有するフロー・ゲートを含む請求項１に記載されたディスク駆動装置。
6. 流れ場の流れを向け直すために、流線通路が通路の入口および出口の間で角度をなしている請求項１に記載されたディスク駆動装置。
7. 前記少なくとも１つのディスクの内径へ向けて内方へ、または少なくとも１つのディスクの外径へ向けて外方へ、流線通路が角度を付されている請求項６に記載されたディスク駆動装置。
8. シャーシに回転可能に連結されたスピンドル組立体により支持され、少なくとも１つのディスクの回転によってその表面に沿う流れ場を誘起させるために回転可能な前記少なくとも１つのディスクと、
   流れ場の中に支持され、流れ場での流れの乱れを減少させるために複数の流線通路を含む流れ制御装置との組合せ。
9. 複数の流線通路には、複数の半径方向に間隔を隔てた円周方向の通路の１つ、または複数の流線通路を含むフロー・ゲートが含まれる請求項８に記載された組合せ。
10. 流れ場の流れを向け直すために流線通路が角度付けされている請求項８に記載された組合せ。

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