JP2006331545A - ディスク装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】製造コストの増大を抑制し、かつ、信頼性を維持しながら、騒音の低減を図ることが可能なディスク装置を提供する。
【解決手段】ディスク装置の筐体11は、上面が開口した矩形状のベース10、およびベースにねじ止めされた矩形板状のカバー15を有している。カバーは、4つの角部、各長辺側の側縁中央部に設けられカバーとベースとを締結したねじがそれぞれ挿通された複数のねじ止め用の第1透孔40と、ヘッドアクチュエータ14の枢軸23に対向して設けられカバーを枢軸に締結したねじが挿通されたねじ止め用の第2透孔44と、を有している。カバーは、第2透孔の中心と、第1透孔の内、第2透孔に最も距離の近い2つの第1透孔の中心とを頂点とする三角形の領域Bであって、駆動部と対向する領域において、三角形の重心Cを含んだ位置に形成された透孔50を備えている。
【選択図】 図1

Description

この発明は、記録媒体としてのディスクを有したディスク装置に関する。
近年、コンピュータの外部記録装置や画像、音楽の記録再生装置として磁気ディスク装置、光ディスク装置などのディスク装置が広く用いられている。
例えば、磁気ディスク装置は、一般に、筐体内に配設された磁気ディスク、磁気ディスクを支持および回転駆動するスピンドルモータ、磁気ヘッドを支持したヘッドアクチュエータ、ヘッドアクチュエータを駆動するボイスコイルモータ、回路基板ユニット等を備えている。ヘッドアクチュエータは、ケースに取り付けられた軸受部と、軸受部に積層され軸受部から延出した複数のアームと、を備え、各アームには、サスペンションを介して磁気ヘッドが取り付けられている。
筐体は、複数の機構部が実装されているとともに上面が開口したベースと、ベースの開口を覆ったカバーとで構成されている。通常、カバーは複数のねじによりベースの上面周縁部にねじ止めされている。また、ヘッドアクチュエータの軸受部は枢軸を有し、この枢軸はベースに立設されているとともに、その先端部は、カバーにねじ止めされている。これにより、枢軸は両持ち支持された状態で、筐体内に配設されている。
このような磁気ディスク装置では、スピンドルモータおよび磁気ディスクの回転に伴う振動、磁気ディスクの回転に伴う風乱に起因したヘッドアクチュエータの振動、ヘッドアクチュエータのシーク動作に伴う振動などが発生する。振動発生部となるスピンドルモータ、ヘッドアクチュエータの振動は、ベースおよびヘッドアクチュエータの枢軸等を介して、板状のカバーに伝達される。これにより、カバーが振動し、騒音を発生する。特に、カバーが有する固有振動モード周波数と、カバーに伝達された振動周波数とが近い場合、共振に発展し、スピンドルモータやヘッドアクチュエータの振動振幅が増大する。その結果、騒音も増大してしまう。
近年、磁気ディスク装置は、種々の分野で使用され、騒音の低減が望まれている。そこで、上記のようなカバーの振動を低減するため、筐体のカバーにおいて、ヘッドアクチュエータの枢軸とカバーとを締結するねじが挿通されるねじ孔の外縁部の板厚を薄くする等により、ねじ孔外周部分の剛性をカバーの他の部分の剛性よりも低くした磁気ディスク装置が提案されている(例えば、特許文献1)。ねじ孔外周部分の剛性を低くすることにより、ベースおよび枢軸を介して伝達される振動を減衰し、カバーの振動を低減している。
特開2004−5783号公報
しかしながら、特許文献1に開示された磁気ディスク装置において、ヘッドアクチュエータの枢軸は、カバーおよびベースによって支持される両持ち構造を取っている。そのため、カバーのねじ孔外縁部の剛性を低下させると、枢軸を含む位置決め機構の自己振動が増加し、磁気ディスク装置としての信頼性が低下する可能性がある。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、製造コストの増大を抑制し、かつ、信頼性を維持しながら、騒音の低減を図ることが可能なディスク装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、この発明の態様に係るディスク装置は、上面が開口した矩形状のベース、および前記ベースにねじ止めされ前記上面の開口を閉じた矩形板状のカバーを有した筐体と、前記筐体内に設けられた磁気ディスクと、前記ベースに取り付けられ前記磁気ディスクを支持および回転するスピンドルモータと、上記磁気ディスクに対して情報の記録再生を行うヘッドと、前記磁気ディスクに対して前記ヘッドを移動させるヘッドアクチュエータと、を備え、
前記ヘッドアクチュエータは、前記ベースおよびカバーに固定された枢軸を有する軸受部と、前記軸受部から延出しているとともに前記ヘッドを支持したアームと、前記軸受部に対して前記アームと反対側に設けられ前記アームを回動させる駆動部と、を具備し、
前記カバーは、4つの角部、各長辺側の側縁中央部に設けられ前記カバーとベースとを締結したねじがそれぞれ挿通された複数のねじ止め用の第1透孔と、前記枢軸に対向して設けられ前記カバーを枢軸に締結したねじが挿通されたねじ止め用の第2透孔と、を有し、前記カバーは、前記第2透孔の中心と、前記第1透孔の内、前記第2透孔に最も距離の近い2つの第1透孔の中心とを頂点とする三角形の領域であって、前記駆動部と対向する領域において、前記三角形の重心を含んだ位置に形成された透孔を備えている。
この発明の他の態様に係るディスク装置は、上面が開口した矩形状のベース、および前記ベースにねじ止めされ前記上面の開口を閉じた矩形板状のカバーを有した筐体と、前記筐体内に設けられた磁気ディスクと、前記ベースに取り付けられ前記磁気ディスクを支持および回転するスピンドルモータと、上記磁気ディスクに対して情報の記録再生を行うヘッドと、前記磁気ディスクに対して前記ヘッドを移動させるヘッドアクチュエータと、を備え、
前記ヘッドアクチュエータは、前記ベースおよびカバーに固定された枢軸を有する軸受部と、前記軸受部から延出しているとともに前記ヘッドを支持したアームと、前記軸受部に対して前記アームと反対側に設けられ前記アームを回動させる駆動部と、を具備し、 前記カバーは、4つの角部、各長辺側の側縁中央部に設けられ前記カバーとベースとを締結したねじがそれぞれ挿通された複数のねじ止め用の第1透孔と、前記枢軸に対向して設けられ前記カバーを枢軸に締結したねじが挿通されたねじ止め用の第2透孔と、を有し、前記カバーは、前記第2透孔の中心と、前記第1透孔の内、前記第2透孔に最も距離の近い2つの第1透孔の中心とを辺に含み、前記カバーの外形と各辺がほぼ平行となる長方形の領域であって、前記駆動部と対向する領域に形成された凹凸部を備えている。
この発明の態様によれば、信頼性を維持しつつ製造コストの増大を抑制しながら、騒音の低減を図ることが可能なディスク装置を提供することができる。
以下図面を参照しながら、この発明の第1の実施形態に係るハードディスクドライブ(以下HDDと称する)について詳細に説明する。
図1に示すように、HDDは筐体11を備えている。この筐体11は、上面の開口した矩形箱状のベース10と、矩形板状のカバー15とを備え、カバーは、複数のねじによりベースにねじ止めされ、ベースの上端開口を閉塞する。
ベース10内には、記録媒体としての磁気ディスク12、磁気ディスクを支持および回転させるスピンドルモータ13、磁気ディスクに対して情報の記録、再生を行なう複数の磁気ヘッド、これらの磁気ヘッド33を磁気ディスク12に対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータ14、ヘッドアクチュエータを回動および位置決めするボイスコイルモータ(以下VCMと称する)22、磁気ヘッドが磁気ディスクの最外周に移動した際、磁気ヘッドを磁気ディスクから離間した位置に保持するランプロード機構18、HDDに衝撃等が作用した際、ヘッドクチュエータを退避位置に保持するイナーシャラッチ機構20、およびプリアンプ等の電子部品が実装されたフレキシブルプリント回路基板ユニット(以下、FPCユニットと称する)17が収納されている。
ベース10の外面には、FPCユニット17を介してスピンドルモータ13、VCM22、および磁気ヘッドの動作を制御する図示しないプリント回路基板がねじ止めされ、ベース10の底壁と対向して位置している。
磁気ディスク12は、例えば、直径65mm(2.5インチ)に形成され、上面および下面に磁気記録層を有している。磁気ディスク12は、スピンドルモータ13の図示しないハブに互いに同軸的に嵌合されているとともにクランプばね21によりクランプされ、ハブに固定されている。そして、磁気ディスク12は、駆動部としてのスピンドルモータ13により所定の速度、例えば、5400rpmの速度で回転駆動される。
ヘッドアクチュエータ14は、ベース10の底壁上に固定された軸受組立体24を備えている。軸受部として機能する軸受組立体24は、ベース10の底壁に立設された枢軸23と、枢軸に一対の軸受を介して回転自在に支持された円筒形状のハブ26と、を有している。ヘッドアクチュエータ14は、ハブ26に取り付けられた2本のアーム27、それぞれのアームから延出した2本のサスペンション30、サスペンションの延出端に支持された磁気ヘッド33、および複数のスペーサリングを備えている。
各磁気ヘッド33は、図示しないほぼ矩形状のスライダとこのスライダに形成された記録再生用のMR(磁気抵抗)ヘッド素子とを有し、サスペンション30の先端部に形成されたジンバル部に固定されている。各磁気ヘッド33は、それぞれ図示しない中継フレキシブルプリント回路基板(以下、中継FPCと称する)を介して後述するメインFPC42に電気的に接続されている。中継FPCは、ヘッドアクチュエータ14の各アーム27およびサスペンション30の表面に貼り付けられ、サスペンションの先端からアームの回動基端に亘って延びている。中継FPCは、全体として細長い帯状に形成され、その先端は磁気ヘッド33に電気的に接続されているとともに、その基端部はメインFPC42に電気的に接続されている。これにより、各磁気ヘッド33は、中継FPCおよびメインFPC42を介してFPCユニット17に電気的に接続されている。
ハブ26の外周に嵌合されたアーム27は所定の間隔を置いて互いに平行に位置し、これらのアームに取り付けられたサスペンション30および磁気ヘッド33は互いに向かい合って位置している。VCM22は、ハブ26からアーム27と反対方向に延出した図示しない支持フレーム、および支持フレームに支持されたボイスコイルを有している。ヘッドアクチュエータ14をベース10に組み込んだ状態において、ボイスコイルは、ベース10上に固定された一対のヨーク38間に位置し、これらのヨークおよび一方のヨークに固定された図示しない磁石とともにVCM22を構成している。そして、ボイスコイルに通電することにより、ヘッドアクチュエータ14が回動し、磁気ヘッド33は磁気ディスク12の所望のトラック上に移動および位置決めされる。
一方、矩形板状のカバー15は、例えば、板厚0.4mm程度のアルミニウム合金板をプレス成形することにより形成されている。カバー15の4つのコーナ部、および一対の長辺側の側縁のほぼ中央には、それぞれ第1透孔40が形成されている。カバー15は、各第1透孔40に挿通されたねじ16をベース10の周縁部に形成されたねじ孔にねじ込むことによりベースに締結され、ベースの上端開口を閉塞している。カバー15は、磁気ディスク12と所定の隙間をおいてほぼ平行に対向している。
カバー15において、軸受組立体24の枢軸23と対向する位置には、第2透孔44が形成されている。第2透孔44に挿通された固定ねじ43を枢軸23の上端部にねじ込むことにより、カバー15の一部と枢軸とが締結されている。従って、枢軸23は、筐体11のベース10およびカバー15により両端部が支持されている。このように、カバー15は、周縁部に位置した6つのねじ止め用の第1透孔40、および枢軸23上に位置したねじ止め用の第2透孔44を有している。
上記のように構成されたHDDを5400rpmでアイドル回転した状態において、カバー15の表面から垂直方向に300mm離れた位置で測定した音圧レベルの周波数分析結果を図5に示す。図5において、破線R2は、カバー15に後述する透孔50が設けられていないHDDの周波数分析結果を示している。この図から、3240Hzにおいて離散的なピークが卓越することが分かる。このピークはスピンドルモータ13の電磁音に起因するものであり、スピンドルモータの構成条件、すなわちステータのスロット数とロータの極数により卓越する周波数が決定される。一般に、5400rpmの回転速度で磁気ディスクが駆動される2.5インチのHDDにおいて、回転数(90Hz)の36倍となる成分の電磁音が卓越する。このスピンドルモータ13に起因した電磁音は、人間にとって耳障りな音として注目されてきている。そこで、本実施形態では、この離散周波数音の低減を図る構成としている。
図2は、5400rpmでアイドル回転状態にある2.5インチHDDにおいて、カバー15表面における3240Hzでの音圧マッピング結果を示している。音圧マッピングとは、HDD近傍の音圧レベルを、ある基準信号に対する位相情報とともに、二次元平面上にて格子状に測定し、得られた音圧レベルを位相情報をもとにプロットしたもので、音源を探索する有効な手法である。図2において、薄い色で示されたほぼ円形領域の中心部に位置したやや濃い領域A1が音圧が大きいことを示し、本結果から、3240Hzにおいて、VCM22の直上領域A1がカバー15表面の音源となる領域であることが特定できる。
図3は、有限要素法を用いたシミュレーション結果であり、本実施形態に係るHDDにおいて、カバー15の3240Hz近傍における振動モードを示している。VCM22の直上領域A2におけるカバー15の振幅が大きくなる振動モードの存在が確認され、図2に示した音源の領域A1と、同モードの振幅が大きい領域A2とがほぼ一致する。すなわち、図2に示す36次離散周波数音がカバー15の共振により増幅されているものと考えられる。
カバー15の振動モードは、カバー自体の形状よりも、カバー15とベース10とを結合するねじ止め位置、カバー材料、およびカバー板厚に大きく影響される。HDDの筐体11の外径寸法が高さ9.5mm×幅70mm×奥行100mm、筐体内に直径2.5インチの磁気ディスク12が収納されたHDDにおいて、カバー締結用のねじ止め位置は、スペースの関係上、同一仕様の他のHDDとほぼ同じ位置となる。一般に、2.5インチHDDのカバー15はアルミニウム合金板をプレス加工することによって形成され、軽量化やコスト低減のためにその厚さをできるだけ薄くする必要がある。図2に示した音圧マッピング測定および図3に示したシミュレーション結果の測定に用いたカバー15の板厚は0.4mmである。すなわち、アルミニウム合金により形成されたカバー15を有する2.5インチHDDでは、3240Hz近傍に図3に示した振動モードが存在するものと考えられる。
図4には、本実施形態に係るHDDのカバー15が示されている。カバー15において、枢軸23を介してベース10に連結される第2透孔44の中心と、6つの第1透孔40の内、第2透孔44に最も隣接した2つの第1透孔40の中心とを頂点とする三角形の領域Bに、この三角形の重心Cを含むように矩形の透孔50が形成されている。領域Bの重心Cは、図3で示した振動モードの振幅の最も大きくなる領域A2とほぼ一致する。そのため、この位置でカバー15に透孔50を形成し、振動体の質量を小さくすることにより、共振周波数を高める効果が得られる。従って、カバー15の36次離散周波数音との共振を回避することが可能となり、離散周波数音のピーク値も低下する。
透孔50の大きさは、共振周波数をどの程度シフトさせるかによって決められる。すなわち、透孔50を大きくする程、領域Bにおけるカバー15の質量が減少し、共振周波数が高くなる。透孔50として、重心Cを含むように10mm×10mmの角孔がカバー15に開けられたHDDにおける音圧レベルの周波数を測定した。その分析結果を図5に実線R1で示す。なお、筐体11内への塵埃などの粒子の侵入を防ぐように、カバー15の透孔50は、シール52により閉じられている。図5に示すように、カバー15に透孔50が形成されていないHDDに比較して、本実施形態に係るHDDでは、全体の騒音レベルの増加を最小限に抑えながら、3240Hzのピーク値が約5.6db低減する結果が得られた。
以上のように、本実施形態に係るHDDによれば、筐体11のカバー15は、軸受部の枢軸23とカバー15とをねじ止めする固定ねじ43が挿通された第2透孔44の中心と、カバー15とベース10とをねじ止めするねじ16が挿通された第1透孔40の内、第2透孔44に最も距離も近い2つの第1透孔40の中心とを頂点とした三角形の領域Bをカバー15の同一面内上に規定した際、その三角形の領域Bの重心Cを含む位置に形成された透孔50を備えている。そのため、カバー15が有する3240Hz近傍の共振周波数を高め、人間にとって耳障りな3240Hz近傍の離散周波数音を低減することができる。また、透孔50は、軸受部の枢軸23の支持部から離れて設けられているため、支持部の剛性低下を防止し、枢軸23を含む位置決め部の自己振動を抑制することができる。従って、簡単な構成で、製造コストを増大することなく、騒音を低減し、かつ、信頼性に優れたHDDが得られる。
次に、この発明の第2の実施形態に係るHDDについて説明する。図6には、HDDのカバー15が示され、図7には、カバーの断面が示されている。矩形板状のカバー15は、例えば、板厚0.4mm程度のアルミニウム合金板をプレス成形することにより形成されている。カバー15の4つのコーナ部、および一対の長辺側の側縁のほぼ中央には、それぞれ第1透孔40が形成されている。カバー15は、各第1透孔40に挿通されたねじを筐体のベースの周縁部に形成されたねじ孔にねじ込むことにより、ベースに締結され、ベースの上端開口を閉塞する。
カバー15において、前述した軸受組立体の枢軸と対向する位置には、第2透孔44が形成されている。そして、第2透孔44に挿通された固定ねじを枢軸23の上端部にねじ込むことにより、カバー15の一部と枢軸とが連結される。カバー15は、周縁部に位置した6つのねじ止め用の第1透孔40、および枢軸23上に位置したねじ止め用の第2透孔44を有している。
また、カバー15において、枢軸を介してベースに連結される第2透孔44の中心と、6つの第1透孔40の内、第2透孔44に最も隣接した2つの第1透孔40の中心とを辺に含み、カバー15の外径と各辺が平行となる長方形の領域Dを規定し、この領域D内に、カバーの板厚t以上の高さdを有した凹凸部54がプレス成形により形成されている。凹凸部54は、それぞれ領域Dの長辺と平行な方向に沿って延びた複数の矩形状のリブ54aを含んでいる。
図3で示した振動モードの振幅が大きくなる領域A2に対応する領域D、ここでは、VCM22の直上領域、に凹凸部54を設けることにより、カバー15の剛性が高まり、カバー15が有する3240Hz近傍の共振周波数を高くすることができる。これにより、人間にとって耳障りな3240Hz近傍の離散周波数音を低減する。また、凹凸部54はプレス成形によりカバー15と一体に成形することができ、簡単な構成で、製造コストを増大することなく、騒音低減を図ることができる。
なお、第2の実施形態において、HDDの他の構成は前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略した。
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、カバーに設けた透孔あるいは凹凸部の形状は上述した実施形態に限定されることなく、種々変更可能である。カバーの振動モードの振幅が大きくなる領域において、その質量を下げることにより、あるいは剛性を上げることにより、共振周波数を高くすることができる。そのため、カバーの振動モードの振幅が大きくなる領域に、前記透孔と凹凸部との両方を組み合わせて形成してもよい。
図1は、この発明の第1の実施形態に係るHDDを示す分解斜視図。 図2は、前記HDDのカバー15表面における3240Hzでの音圧マッピング結果を示す画像 図3は、前記HDDのカバーの3240Hz近傍における振動モードを示す画像。 図4は、前記HDDのカバーを示す斜視図。 図5は、前記カバーの表面から垂直方向に300mm離れた位置で測定した音圧レベルの周波数分析結果を示す図。 図6は、この発明の第2の実施形態に係るHDDのカバーを示す斜視図。 図7は、図6の線E−Eに沿った前記カバーの断面図。
符号の説明
10…ベース、 11…筐体、 12…磁気ディスク、
13…スピンドルモータ、 14…ヘッドアクチュエータ、 15…カバー、
22…VCM、 23…枢軸、 24…軸受組立体、 27…アーム、
30…サスペンション、 33…磁気ヘッド、 40…第1透孔、
44…第2透孔、 50…透孔、 52…シール、 54…凹凸部、 54a…リブ

Claims (7)

  1. 上面が開口した矩形状のベース、および前記ベースにねじ止めされ前記上面の開口を閉じた矩形板状のカバーを有した筐体と、
    前記筐体内に設けられた磁気ディスクと、
    前記ベースに取り付けられ前記磁気ディスクを支持および回転するスピンドルモータと、
    上記磁気ディスクに対して情報の記録再生を行うヘッドと、
    前記磁気ディスクに対して前記ヘッドを移動させるヘッドアクチュエータと、を備え、
    前記ヘッドアクチュエータは、前記ベースおよびカバーに固定された枢軸を有する軸受部と、前記軸受部から延出しているとともに前記ヘッドを支持したアームと、前記軸受部に対して前記アームと反対側に設けられ前記アームを回動させる駆動部と、を具備し、
    前記カバーは、4つの角部、各長辺側の側縁中央部に設けられ前記カバーとベースとを締結したねじがそれぞれ挿通された複数のねじ止め用の第1透孔と、前記枢軸に対向して設けられ前記カバーを枢軸に締結したねじが挿通されたねじ止め用の第2透孔と、を有し、
    前記カバーは、前記第2透孔の中心と、前記第1透孔の内、前記第2透孔に最も距離の近い2つの第1透孔の中心とを頂点とする三角形の領域であって、前記駆動部と対向する領域において、前記三角形の重心を含んだ位置に形成された透孔を備えているディスク装置。
  2. 前記カバーは、前記透孔を覆って閉塞したシールを含んでいる請求項1に記載のディスク装置。
  3. 前記カバーはアルミニウム合金板により形成され、前記磁気ディスクは直径2.5インチに形成されている請求項1又は2に記載のディスク装置。
  4. 上面が開口した矩形状のベース、および前記ベースにねじ止めされ前記上面の開口を閉じた矩形板状のカバーを有した筐体と、
    前記筐体内に設けられた磁気ディスクと、
    前記ベースに取り付けられ前記磁気ディスクを支持および回転するスピンドルモータと、
    上記磁気ディスクに対して情報の記録再生を行うヘッドと、
    前記磁気ディスクに対して前記ヘッドを移動させるヘッドアクチュエータと、を備え、
    前記ヘッドアクチュエータは、前記ベースおよびカバーに固定された枢軸を有する軸受部と、前記軸受部から延出しているとともに前記ヘッドを支持したアームと、前記軸受部に対して前記アームと反対側に設けられ前記アームを回動させる駆動部と、を具備し、
    前記カバーは、4つの角部、各長辺側の側縁中央部に設けられ前記カバーとベースとを締結したねじがそれぞれ挿通された複数のねじ止め用の第1透孔と、前記枢軸に対向して設けられ前記カバーを枢軸に締結したねじが挿通されたねじ止め用の第2透孔と、を有し、
    前記カバーは、前記第2透孔の中心と、前記第1透孔の内、前記第2透孔に最も距離の近い2つの第1透孔の中心とを辺に含み、前記カバーの外形と各辺がほぼ平行となる長方形の領域であって、前記駆動部と対向する領域に形成された凹凸部を備えているディスク装置。
  5. 前記凹凸部は、前記カバーの板厚よりも大きな凹凸高さを有している請求項4に記載のディスク装置。
  6. 前記凹凸部は、前記長方形の領域の長辺と平行な方向に沿って延びた複数のリブを含んでいる請求項4又は5に記載のディスク装置。
  7. 前記カバーはアルミニウム合金板により形成され、前記磁気ディスクは直径2.5インチに形成されている請求項4ないし6のいずれか1項に記載のディスク装置。
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