JP2007273009A - Disk device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディスクを高速で回転させ磁気ヘッド等によりディスクにデータを記録・再生の処理をするパソコンのハードディスクドライブ等に採用されるディスク装置に関するものである。 The present invention relates to a disk device employed in a hard disk drive or the like of a personal computer that rotates a disk at a high speed and records / reproduces data on the disk with a magnetic head or the like.
従来のディスク装置は、スピンドルに軸着された磁気ディスクと、アクチュエータに取り付けられたアームと、このアームの先端に設けられた磁気ヘッドとを備え、スピンドルによって磁気ディスクを例えば高速(3600rpm)で回転させ、アクチュエータによって磁気ヘッドを磁気ディスクの目的トラックに移動・位置決めし、この磁気ヘッドによって磁気ディスクにデータを記録・再生するものがある(例えば、特許文献1参照)。
上述した従来のディスク装置においては、磁気ディスクを高速で回転させることにより、磁気ディスクが大きな空気抵抗を受け、抵抗による損失、いわゆる風損によって回転速度が上がらないため、データの記録・再生を行うための処理速度が向上しにくいという問題があった。また、回転速度を上げるためにスピンドルモータへの電力の供給を増大させると消費電力が増加するという問題があった。 In the conventional disk device described above, since the magnetic disk is rotated at a high speed, the magnetic disk receives a large air resistance, and the rotation speed does not increase due to a loss due to the resistance, so-called windage loss. Therefore, there is a problem that the processing speed is difficult to improve. In addition, if the supply of power to the spindle motor is increased in order to increase the rotation speed, there is a problem that power consumption increases.
本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、データの記録・再生を行うための処理速度を上げるとともに消費電力を下げることにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to increase the processing speed for recording / reproducing data and reduce the power consumption.
この目的を達成するために、請求項1に係る発明は、回転するディスクと、このディスクにデータを再生・記録する処理を行う情報処理手段とを備えたディスク装置において、前記ディスクと外形が略同じ形状を呈する従動円板を前記ディスクに対向するように前記ディスクと同軸上に回転自在に支持させたものである。 In order to achieve this object, the invention according to claim 1 is a disc device comprising a rotating disc and information processing means for performing processing for reproducing and recording data on the disc, and the outer shape of the disc is substantially the same. A follower disk having the same shape is rotatably supported on the same axis as the disk so as to face the disk.
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記ディスクを一対の従動円板の間に複数設けたものである。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1または2に係る発明において、前記従動円板と前記ディスクの回転軸との間にシール部材を介装したものである。
The invention according to
請求項1に係る発明によれば、回転するディスクに対する空気抵抗が低下することにより、ディスクの回転速度を上げることができるため、処理手段による記録・再生をする処理速度が向上するとともに、ディスクを回転させるための消費電力を低減することができる。 According to the first aspect of the invention, since the rotational speed of the disk can be increased by reducing the air resistance to the rotating disk, the processing speed for recording / reproducing by the processing means is improved, and the disk is Power consumption for rotation can be reduced.
請求項2に係る発明によれば、よりディスクの回転速度を上げることができる。
According to the invention of
請求項3に係る発明によれば、ディスクの高速回転によってディスクと従動円板との間の流体および従動円板間の流体が遠心力により外部に排出される一方で、ディスクの中心部に装置外部から流体が流入するのをシール部材によって規制できる。このため、ディスクと従動円板との間に流体が流れ込まないので、回転するディスクに対する流体抵抗が下がることによりディスクの回転速度が上がる。 According to the third aspect of the invention, the fluid between the disk and the driven disk and the fluid between the driven disk are discharged to the outside by centrifugal force due to the high-speed rotation of the disk, while the device is disposed at the center of the disk. The flow of fluid from the outside can be restricted by the seal member. For this reason, fluid does not flow between the disk and the follower disk, so that the fluid resistance to the rotating disk decreases and the rotation speed of the disk increases.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図1(A)は本発明に係るディスク装置を一部破断して示す斜視図、同図(B)は要部の断面図である。同図に全体を符号1で示すディスク装置は、後述するディスク10および第1および第2の従動円板14A,14B,16A,16Bを覆う容器2を備えており、この容器2は図示を省略した装置のケース内に取り付けられている。この容器2は、円板状に形成され互いに対向するアッパーケーシング3、ロアーケーシング4と、これらケーシング3,4の互いの周端間を連結する筒部5とによって略密閉状態の筒体状に形成されている。筒部5の一部には、後述するアーム12を可動させるための窓5aが設けられ、アッパーケーシング3とロアーケーシング4の中央部には大径筒部6A,6Bと小径筒部7A,7Bとが連設されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a partially cutaway perspective view showing a disk device according to the present invention, and FIG. The disk device generally indicated by reference numeral 1 in FIG. 1 includes a
8は図示を省略したモータを駆動源として回転する駆動軸であって、容器2の小径筒部7A,7Bのそれぞれに軸受9,9を介して回転自在に支持されており、この駆動軸8の中央部に磁気ディスク10が軸着されている。12,12は磁気ディスク10を挟んで設けられた一対のアームであって、これらアーム12,12の揺動端部のそれぞれには、情報処理手段としての磁気ヘッド13,13が取り付けられている。アーム12の基端部はアクチュエータ12aに連結されており、アクチュエータ12aを駆動することにより、磁気ヘッド13が磁気ディスク10の半径方向に移動して、磁気ディスク10上の目的トラックに移動・位置決めされ、磁気ディスク10にデータを非接触状態で記録・再生をする処理が行われるように構成されている。
14A,14Bは中央部に立設した筒部14a,14aと筒部16a,16aとの間に設けた軸受17,17を介して駆動軸8に回転自在に支持された第1の従動円板であって、これら第1の従動円板14A,14Bは、磁気ディスク10の上下に磁気ディスク10に近接するように対向しており、外形が磁気ディスク10と略同じ寸法に形成されている。16A,16Bは回転自在に支持された第2の従動円板である。
14A and 14B are first driven discs rotatably supported on the
この第2の従動円板16A,16Bは、筒部16a,16aと容器2の上下のアッパーケーシング3とロアーケーシング4の大径筒部6A,6Bとの間に設けられた軸受18,18を介して容器2に回転自在に支持されている。また、これら第2の従動円板16A,16Bのそれぞれは、第1の従動円板14A,14Bの上下に近接するように対向し、かつ容器2の上下のアッパーケーシング3とロアーケーシング4に近接するように対向しており、外形が第1の従動円板14A,14Bと略同じ寸法に形成されている。すなわち、これら第1の従動円板14A,14Bおよび第2の従動円板16A,16Bは、共に磁気ディスク10の回転軸である駆動軸8を回転中心として、磁気ディスク10と同軸上に回転自在に支持されている。
The second driven
ここで、磁気ディスク10が回転自在に支持された駆動軸8に軸受17を介して磁気ディスク10に隣接する第1の従動円板14A,14Bを回転自在に支持し、この第1の従動円板14A,14Bにこれと隣接する第2の従動円板16A,16Bを軸受18を介して回転自在に支持している。このように、駆動軸8に第1の従動円板14A,14Bと第2の従動円板16A,16Bとを、軸受17,18とを介して直列状態で接続する構造としているため、駆動軸8に第1の従動円板14A,14Bと第2の従動円板16A,16Bとを個別に支持する、並列状態で接続する構造よりも回転損失を低減することができる。
Here, the first driven
また、磁気ディスク10と外形が略同じ形状を呈する第1の従動円板14A,14Bを磁気ディスク10に対向するように磁気ディスク10と同軸上に回転自在に支持させるとともに、第1の従動円板14A,14Bと外形が略同じ形状を呈する第2の従動円板16A,16Bを第1の従動円板14A,14Bに対向するように第1の従動円板14A,14Bと同軸上に回転自在に支持させている。このような構成とすることにより、磁気ディスク10とこれと隣接する第1の従動円板14A,14Bとの間および第1の従動円板14A,14Bとこれと隣接する第2の従動円板16A,16Bとの間の相対速度が減少するため、風損を低減することができる。以下、風損が減少する原理について説明する。
In addition, the first driven
すなわち、磁気ディスク10等、回転体における単位面積当たりの流体抵抗Dは、流体の密度をρ、レイノズル数や動粘性係数等で決定される係数をA、回転体の速度をVとすると、
D=(1/2)ρAV2
で表されることが知られている。
That is, the fluid resistance D per unit area in the rotating body such as the
D = (1/2) ρAV 2
It is known that
すなわち、Aは係数であるから、抵抗Dは速度の2乗に比例していることが分かる。したがって、回転体全体が受ける抵抗は回転体の角速度の2乗に比例することが分かり、回転体が流体抵抗によって受けるトルクをQ、流体の密度をρ、トルク係数をB、回転体の角速度をωとすると、トルクQは
Q=(1/2)ρBω2
で表される。
That is, since A is a coefficient, it can be seen that the resistance D is proportional to the square of the speed. Therefore, it can be seen that the resistance received by the entire rotating body is proportional to the square of the angular velocity of the rotating body. Assuming ω, the torque Q is Q = (1/2) ρBω 2
It is represented by
ここで、この方式を本発明に適用する。先ず、第1の従動円板14A,14Bのみが設けられている場合を説明する。磁気ディスク10と第1の従動円板14A,14Bとの表面積が略同じであり、磁気ディスク10の角速度ω1 と、第1の従動円板14A,14Bの角速度ω2と が釣り合って回転しているとし、磁気ディスク10と第1の従動円板14A,14Bとの間の流体抵抗によるトルクをQ1 とし、第1の従動円板14A,14Bと第1の従動円板14A,14Bの外側との間の流体抵抗によるトルクをQ2とすると、Q1,Q2は
Q1=(1/2)ρB(ω1−ω2)2
Q2=(1/2)ρBω2 2
Here, this method is applied to the present invention. First, a case where only the first driven
Q 2 = (1/2) ρBω 2 2
この両者は釣り合って回転しており、両者のトルクQ1とQ2は等しいため、Q1=Q2の関係が成立し、上記Q1とQ2の式から、次の関係が導かれる。
(1/2)ρB(ω1−ω2)2=(1/2)ρBω2 2
この式を整理すると、ω2=ω1/2が得られる。これは第1の従動円板14A,14Bの角速度ω2が磁気ディスク10の角速度ω1の1/2の速度で回転することを示している。
Since both of them rotate in balance and their torques Q 1 and Q 2 are equal, the relationship of Q 1 = Q 2 is established, and the following relationship is derived from the above formulas of Q 1 and Q 2 .
(1/2) ρB (ω 1 −ω 2 ) 2 = (1/2) ρBω 2 2
Rearranging this equation gives ω 2 = ω 1/2 . This indicates that the angular velocity ω 2 of the first driven
次に、従動円板が任意数ある場合について説明する。従動円板をn対設けたときに各従動円板のトルクをQ1,Q2,Q3,…,Qn-1、Qnとすると、それらは全て同じ値になり、それぞれの相対角速度はω1/(n+1)で等しくなる。また、磁気ディスク10および従動円板に接する流体の数は(n+1)層となるため、従動円板を設けなかった場合の磁気ディスク10を回転させる場合の流体抵抗によるトルクをQ0 とすると、従動円板をn個設けたときの流体抵抗によるトルクQnは、
Qn=Q0/(n+1)2
となる。したがって、磁気ディスク10が受ける流体抵抗は、従動円板が一対、二対、三対、…と増えるにしたがって1/4、1/9、1/16…のように減少する。
Next, a case where there are an arbitrary number of driven disks will be described. When n pairs of driven disks are provided and the torque of each driven disk is Q 1 , Q 2 , Q 3 ,..., Q n−1 , Q n , they all have the same value, and their relative angular velocities Is equal to ω 1 / (n + 1). Further, since the number of fluids in contact with the
Qn = Q 0 / (n + 1) 2
It becomes. Therefore, the fluid resistance received by the
このように、磁気ディスク10に従動円板を多数設けることにより、磁気ディスク10が受ける流体抵抗が減少し、いわゆる風損を減少できることが分かる。したがって、駆動軸8を回転させる駆動源が同じ駆動力で磁気ディスク10の回転速度を上げることができるため、磁気ヘッド13による記録・再生の処理速度が向上する。また、流体抵抗が減少することにより磁気ディスク10を回転駆動するための駆動源の負荷が低減するので、駆動源の消費電力を低減することができる。
Thus, it can be seen that by providing a large number of driven disks in the
図2は本発明の第2の実施の形態を示し、同図(A)は一部を破断して示す斜視図、同図(B)は要部を示す断面図である。この第2の実施の形態においては、アッパーケーシング3、ロアーケーシング4と駆動軸8との間に、第1のシール部材23,23が介装され、第2の従動円板16A,16Bの筒部16a,16aのそれぞれと駆動軸8との間に、円環状に形成された第2のシール部材21,21が介装されているとともに、第1の従動円板14A,14Bの筒部14a,14aのそれぞれと駆動軸8との間に、円環状に形成された第3のシール部材22,22が介装されている。
2A and 2B show a second embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a partially cutaway perspective view and FIG. 2B is a cross-sectional view showing the main part. In the second embodiment,
このように構成されていることにより、磁気ディスク10が高速で回転することにより、磁気ディスク10と第1の従動円板14A,14Bとの間の空気が遠心力により外側に移動し、容器2の窓5aから外部に排出される。一方、第1、第2および第3のシール部材23,21,22が設けられていることにより、容器2の小径筒部7A,7Bの上下の開口を通って装置外部から磁気ディスク10の中心部に空気が流入するのが規制される。したがって、磁気ディスク10と第1の従動円板14A,14Bとの間に流体が流れ込まないので、駆動軸8を回転させる駆動源の出力を上げることなく磁気ディスク10の回転速度を上げることができる。
With this configuration, when the
図3は本発明の第3の実施の形態を示す要部の断面図である。この第3の実施の形態においては、2枚の磁気ディスク10,10が間隔をおいて互いに対向するように駆動軸8に軸着されており、これら磁気ディスク10,10のそれぞれを挟むようにして、先端部に磁気ヘッド13が取り付けられた二対のアーム12が設けられている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an essential part showing a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, two
2枚の磁気ディスク10,10のそれぞれと、容器2の上下のアッパーケーシング3、ロアーケーシング4との間には、2枚の従動円板33,33が、これら従動円板33,33の中央部に立設した筒部33a,33aと容器2の大径筒部6A,6Bとの間に設けた軸受35,35を介して容器2に回転自在に支持されている。駆動軸8は容器2のアッパーケーシング3、ロアーケーシング4の間に設けられた軸受9,9に回転自在に支持されている。したがって、従動円板33,33は駆動軸8の磁気ディスク10と同軸上に回転自在に支持されている。このように、磁気ディスク10と外形が略同じ形状を呈する従動円板33,33を磁気ディスク10に対向するように磁気ディスク10と同軸上に回転自在に支持させたことにより、上述した第1の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
Between each of the two
図4は本発明の第4の実施の形態を示す要部の断面図である。この第4の実施の形態が上述した第3の実施の形態と異なる点は、2枚の従動円板33,33のそれぞれの筒部33a,33aと駆動軸8との間に円環状に形成されたシール部材41,41を介装し、アッパーケーシング3、ロアーケーシング4と駆動軸8との間に円環状に形成されたシール部材42,42を介装した点にある。このように構成することにより、シール部材41,41によって、容器2の小径筒部7A,7Bの上下の開口を通って装置外部から磁気ディスク10の中心部に空気が流入するのが規制されるから、上述した第2の実施の形態と同様に、磁気ディスク10,10と従動円板33,33との間に流体が流れ込まないので、駆動軸8を回転させる駆動源の出力を上げることなく磁気ディスク10の回転速度が上がる。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is different from the above-described third embodiment in that it is formed in an annular shape between the
図5は本発明に係るディスク装置において、磁気ディスクおよび従動円板を回転自在に支持する軸受の支持構造の他の実施の形態を示すモデル図である。同図(A)に示すディスク装置においては、装置全体が水平に配置されており、第1の従動円板14Bがこの第1の従動円板14Bと磁気ディスク10の駆動軸8との間に設けられた軸受15によって回転自在に支持されており、第2の従動円板16A,16Bは、この第2の従動円板16A,16Bに隣接する第1の従動円板14A,14Bとの間に設けられた軸受17,17によって回転自在に支持されている。同図(B)ないし(D)に示すディスク装置は駆動軸8が水平に配置されたものであり、同図(B)に示すものでは、磁気ディスク10の駆動軸8の軸受9は容器2によって支持されており、第1の従動円板14A,14Bは、この第1の従動円板14A,14Bに隣接する第2の従動円板16A,16Bとの間に設けられた軸受17によって回転自在に支持されている。第2の従動円板16A,16Bは、容器2に支持された軸受18によって回転自在に支持されている。
FIG. 5 is a model diagram showing another embodiment of a bearing support structure for rotatably supporting a magnetic disk and a driven disk in the disk apparatus according to the present invention. In the disk apparatus shown in FIG. 2A, the entire apparatus is horizontally arranged, and the first driven
同図(C)に示すディスク装置においては、第1の従動円板14Aは、この第1の従動円板14Aと磁気ディスク10の駆動軸8との間に設けられた軸受15によって回転自在に支持されている。同図(D)に示すディスク装置においては、第1の従動円板14A,14Bは、共にこの第1の従動円板14A,14Bのそれぞれと磁気ディスク10の駆動軸8との間に設けられた軸受15,15によって回転自在に支持されている。
In the disk apparatus shown in FIG. 2C, the first driven
なお、本実施の形態においては、従動円板を二対設けた例を説明したが、必要に応じて三対以上設けてもよく、また磁気ディスク10の上下に対として設けるのではなくどちらか一方に少なくとも一つ設けるようにしてもよい。また、記録媒体を磁気ディスク10としたが、光学ディスクとしてもよく、また非接触型の磁気ヘッド13としたが、接触型の磁気ヘッドとしてもよい。
In this embodiment, an example in which two pairs of driven disks are provided has been described. However, three or more pairs may be provided if necessary, and either one is not provided as a pair above and below the
1…ディスク装置、2…容器、8…駆動軸、10…磁気ディスク、13…磁気ヘッド、14A,14B…第1の従動円板、17,18…軸受、16A,16B…第2の従動円板、21,22,23…シール部材、33…従動円板、41,42…シール部材。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Disk apparatus, 2 ... Container, 8 ... Drive shaft, 10 ... Magnetic disk, 13 ... Magnetic head, 14A, 14B ... 1st driven disk, 17, 18 ... Bearing, 16A, 16B ... 2nd driven
Claims (3)
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- 2006-03-31 JP JP2006098343A patent/JP2007273009A/en active Pending
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