JP2008010033A - ディスク装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化および薄型化を図ることができるとともにディスクを安定して駆動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内には、ディスク状の記録媒体14、記録媒体を支持しているとともに回転させる駆動モータと、記録媒体に対して情報の記録再生を行うヘッド16、ヘッドを移動自在に支持したヘッドアクチュエータ18、が設けられている。駆動モータは、流体軸受けにより回転自在に支持されたロータと、ロータの外周に円周方向に沿って設けられ、ロータの磁極に対向した複数の磁極を有したステータ50と、を有している。ステータは、ヘッドの移動経路上に位置しているとともに円周方向の全角度360度に対して25%以下に相当する範囲で磁極が除去された除去部63と、除去部を除いて円周方向にほぼ等間隔に配置された複数のステータ磁極60と、除去部において、ロータに隣接対向して設けられた磁気吸引板66と、を具備している。
【選択図】 図3

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け部と、軸受け部に積層され軸受け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、上述した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トップカバーとで構成されている。通常、トップ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。
一般に、スピンドルモータは、軸受けによって回転自在に支持されたロータ、およびベース上に設けられロータの周囲に対向して位置した環状のステータを有している。例えば、ロータは複数の磁極を有する永久磁石を有し、ステータは、鉄心にコイルが巻装された複数の磁極を有し、これらの磁極はロータの周囲に円周方向に沿って等間隔で全周に亘って配置されている。
近年、磁気ディスク装置の小型化が進められ、磁気ディスク自体およびその機構部も小型化が図られている。しかし、精度や性能の都合上、スピンドルモータはある程度以下には小さくすることが出来ない。そのため、小型の磁気ディスク装置においては、ステータの外周縁は磁気ディスクの内周形状寸法に比して、相当大きくなってしまうのが一般的である。また、ディスク装置全体の薄型化を図る場合、磁気ディスクとステータとの隙間を小さくする必要がある。
このような場合、磁気ディスクとモータとの間に磁気ヘッドが入れるスペースがないと、磁気ヘッドは磁気ディスクの内周部まで移動することができない。そのため、磁気ヘッドの移動範囲が小さくなり、磁気ディスクの内、記録再生用に使用できる面積が著しく減少する。その結果、磁気ディスクの持つ記録容量を効率的に利用することが困難となる。逆に、磁気ヘッドの移動を許容するために、磁気ディスクとステータとの高さ方向の隙間を大きくした場合、磁気ディスク装置を薄型化する上で支障となる。
そこで、小型の磁気ディスク装置において、ステータの内、磁気ヘッドの移動範囲に相当する部分を取り除くことにより、磁気ヘッドの移動範囲を大きく確保したものが提案されている(例えば、特許文献1)。この装置によれば、磁気ディスクとステータとの高さ方向の隙間を大きくすることなく、磁気ヘッドを磁気ディスクの内周部まで移動させることが可能となる。これにより、装置の薄型化および記録容量の向上を図ることができる。
特開2003−61304号公報
しかしながら、近年、小形の磁気ディスク装置では、スピンドルモータの低騒音化などの目的で、ロータを支持する軸受けとして、流体軸受けを用いることが一般的になってきた。流体軸受けの場合、玉軸受けのような軸を機械的に支持する固体ボールを備えておらず、軸の周囲に充填された流体によって支持する構造となっている。そのため、前記のようにステータの一部を除去し、円周方向に沿って磁極が均等に配置されていない構成とした場合、ロータとステータとの吸引力に偏りが発生し、ロータの軸が中心から外れて回転する現象や、ロータの軸が倒れて回転する現象などが生じる。この場合、磁気ディスクに対する磁気ヘッドの記録精度および読み出し精度が低下する。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、小型化および薄型化を図ることができるとともにディスクを安定して駆動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、ベースを有した筐体と、前記筐体内に設けられたディスク状の記録媒体と、前記ベース上に設けられ、前記記録媒体を支持しているとともに回転させる駆動モータと、上記記録媒体に対して情報の記録再生を行うヘッドと、前記筐体内に設けられ、前記ヘッドを移動自在に支持しているとともに前記ヘッドを前記記録媒体に対して移動させるヘッドアクチュエータと、を備えている。
前記駆動モータは、円周方向に沿って設けられた複数の磁極を有するロータと、ロータを回転自在に支持した流体軸受けと、前記ロータの外周に円周方向に沿って設けられ、前記ロータの磁極に対向した複数の磁極を有するステータと、を含み、
前記ステータは、前記ヘッドの移動経路上に位置しているとともに円周方向の全角度360度に対して25%以下に相当する範囲で磁極が除去された除去部と、前記除去部を除いて円周方向にほぼ等間隔に配置された複数のステータ磁極と、前記除去部において、前記ロータに隣接対向して設けられた磁気吸引板と、を具備している。
上記構成によれば、小型化および薄型化を図ることができるとともにディスクを安定して駆動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、この発明のディスク装置をハードディスクドライブ(以下HDDと称する)に適用した第1の実施形態について詳細に説明する。
図1および図2に示すように、HDDは筐体10を備えている。この筐体10は、上面の開口した矩形箱状のベース11と、矩形板状のトップカバー12とを備え、トップカバーは、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している。これにより、筐体10内部は気密に保持され、図示しない呼吸フィルターを通してのみ、外部と通気可能となっている。ベース11およびトップカバー12は例えば鉄によって形成されている。
ベース11上には、記録媒体としての磁気ディスク14、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15、磁気ディスクに対して情報の記録、再生を行なう複数、例えば、2つの磁気ヘッド16、これらの磁気ヘッド16を磁気ディスク14の表面に対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータ18、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が配設されている。また、ベース11上には、磁気ヘッド16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24、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図示しないイナーシャラッチ機構、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)26が設けられている。
ベース11の外面には、FPCユニット26を介してスピンドルモータ15、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11の底壁と対向して位置している。
磁気ディスク14は、例えば、直径約22mm(0.85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14は、後述するスピンドルモータ15の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25によりクランプされ、ハブに固定されている。磁気ディスク14は、駆動モータとしてのスピンドルモータ15により所定の速度、例えば、3600rpmの速度で回転駆動される。
ヘッドアクチュエータ18は、ベース11の底壁上に固定された軸受け組立体28を備えている。軸受け部として機能する軸受け組立体28は、ベース11の底壁に立設された枢軸23と、枢軸に一対の軸受けを介して回転自在に支持された円筒形状のハブ30と、を有している。ヘッドアクチュエータ18は、ハブ30に取り付けられた2本のアーム32、それぞれのアームから延出した2本のサスペンション34、サスペンションの延出端に支持された磁気ヘッド16、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16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34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16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FPF36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18の各アーム32およびサスペンション34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FPC36に電気的に接続されている。これにより、各磁気ヘッド16は、中継FPCおよびメインFPF36を介してFPCユニット26に電気的に接続されている。
ハブ30の外周に嵌合された2本のアーム32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34および磁気ヘッド16は、磁気ディスク14を間に挟んで互いに向かい合って位置している。VCM22は、ハブ30からアーム32と反対方向に延出した支持フレーム38、および支持フレームに支持されたボイスコイル40を有している。ヘッドアクチュエータ18をベース11に組み込んだ状態において、ボイスコイル40は、ベース11上に固定された一対のヨーク42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磁石44とともにVCM22を構成している。
磁気ディスク14を回転した状態で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18が回動し、磁気ヘッド16は磁気ディスク14の所望のトラック17上に移動および位置決めされる。この際、磁気ヘッド16は、図1に矢印Aで示すように、磁気ディスク14の径方向に沿って、磁気ディスクの内周縁部と外周縁部との間を移動される。一方の磁気ヘッド16は、磁気ディスク14の一方の表面とトップカバー12との間を移動され、他方の磁気ヘッド16は、磁気ディスクの他方の表面とベース11の内面との間を移動される。
次に、スピンドルモータ15について説明する。
図3は、スピンドルモータ15のステータ50およびヘッドアクチュエータ18を示して、図4は、スピンドルモータの断面を示している。
図3および図4に示すように、スピンドルモータ15は、回転体としてのロータおよび固定体としてのステータ50を備えている。前述したように、スピンドルモータ15は、ロータとして機能するハブ52およびハブに固定されたスピンドル軸54を備えている。ハブ52は上端が閉塞された円筒形状に形成されている。スピンドル軸54は、ハブの上端部に固定されハブと同軸的に延びている。スピンドル軸54は、流体軸受け55よりベース11に対して回転自在に支持されている。
流体軸受け55は、ベース11に固定された円筒状の軸受スリーブ57を有している。スピンドル軸54の下端部は、その外面側に僅かな隙間をおいて軸受スリーブ57内に挿通されている。軸受スリーブ57の内面とスピンドル軸54の外面との隙間には、流体、例えば潤滑油が充填されている。また、スピンドル軸54の外面には、スピンドル軸が回転することによりラジアル方向の動圧を発生させる動圧発生溝、例えば、へリングボーン形状の溝61、およびスラスト方向の動圧を発生される図示しない他の動圧発生溝が形成されている。
ハブ52の下端部外周面には環状の磁石62が固定され、スピンドル軸54と同軸的に位置している。磁石62は、円周方向に沿って交互に、かつ、等間隔を置いて形成された複数のN極およびS極を有している。ハブ52の外周面中間部には環状のフランジ65が一体に形成されている。更に、ハブ52の周囲には磁気ディスク14が同軸的に嵌合され、フランジ65上に当接している。
一方、ステータ50は、後述するように除去部63を除いてほぼ環状に形成されている。ステータ50は、ベース11上にスピンドル軸54と同軸的に固定され、ハブ52の外側に対向して位置している。ステータ50は、複数枚の金属板を積層して形成されたコア56と、コアに巻装された複数のコイル58とを有し、これらコアおよびコイルにより複数の磁極60を形成している。これらの磁極60は、円周方向に沿って等間隔で設けられ、磁石62の磁極と対向して位置している。
ステータ50は、磁気ヘッド16の移動経路上に位置しているとともに円周方向の全角度360度に対して25%以下、つまり、90度以下に相当する範囲で磁極が除去された除去部63を有している。ステータ50の磁極60は、除去部63を除いて円周方向にほぼ等間隔に配置されている。本実施形態において、除去部63は、ステータ50の全周360度に対して65度の範囲に形成されている。
図5は、コア56を構成する金属板64を示している。この金属板64は、円弧状のフレーム部64a、フレーム部からその中心に向かって延出した複数のコイル支持部64b、および各コイル支持部の延出端に形成された円弧状の係止部64cを一体に備えている。フレーム部64aは、除去部63に相当する円周部分が除去され、一部が開放した円弧状に形成されている。金属板64は、磁性材料、例えば、鉄によって形成されている。
コア56は、金属板64を複数枚、例えば、4枚積層して構成されている。そして、各コイル支持部64bの積層部分に、コイル58が巻装されている。ステータ50をベース11上に実装した状態において、コア56の各係止部64cは、磁石62の外周面と隣接対向している。
図3および図4に示すように、スピンドルモータ15は、ステータ50の除去部63において、ハブ52および磁石62の外周面に隣接対向して設けられた磁気吸引板66を有している。この磁気吸引板66は、ベース11の一部を筐体10内部に向かって切り起こすことによって形成されている。磁気吸引板66は、円弧状に形成され、ステータ50を構成するコア56の各係止部64cと同芯円上に並んでいる。後述するように、磁気吸引板66は、ステータ50の除去部63において、磁石62とステータ50との吸引力を他の部分と同様に発生させ、吸引力の偏りを低減してロータの安定した回転を維持する。
スピンドルモータ15は、磁石62と対向する部分を除いて、ステータ50の外面を覆った磁気シールド板68を備えている。磁気シールド板68は例えば、パーマロイによって形成されている。磁気シールド板68は、磁気吸引板66の外周面、および、除去部63の両端部も覆っている。
以上のように構成されたHDDによれば、スピンドルモータ15のステータ50の内、下側の磁気ヘッド16、すなわち、磁気ディスク14とベース11との間に設けられた磁気ヘッド16の移動路上に位置した部分は、除去され、除去部63を構成している。そのため、HDD全体を薄型化した場合でも、ステータ50によって磁気ヘッド16の移動を妨げることがなく、磁気ヘッドの移動範囲を充分に確保することができる。これにより、磁気ディスク14の内周縁部まで情報の記録再生用に使用することができ、磁気ディスクの持つ記録容量を効率的に利用することが可能となる。
この際、ステータ50の除去部63には磁気吸引板66が設けられ磁石62に隣接対向している。そのため、磁石62とステータ50との吸引力を他の部分と同様に発生させ、ステータ50の円周方向に沿った吸引力の偏りを低減することができる。これにより、ステータ50に除去部63を設けた場合でも、ロータの安定した回転を維持することが可能となる。また、磁気吸引板66は、ベース11の一部を利用することにより容易に形成することができる。
以上のことから、小型化および薄型化を図ることができるとともにディスクを安定して駆動可能なディスク装置が得られる。
上述した第1の実施形態において、磁気吸引板66はベース11の一部によって形成する構成としたが、これに限定されることはない。図6ないし図9に示すように、この発明の第2の実施形態に係るHDDによれば、磁気吸引板66は、コアの一部を折り曲げて構成されている。
詳細に述べると、ステータ50のコア56は、複数枚、例えば、4枚の金属板を積層して構成されている。コア56は、図8に示すベース金属板70に、図9に示す積層金属板64を3枚重ねて形成されている。
ベース金属板70は、環状のフレーム部70a、フレーム部からその中心に向かって延出した複数のコイル支持部70b、および各コイル支持部の延出端に形成された円弧状の係止部70cを一体に備えている。複数、例えば9つのコイル支持部70bが、フレーム部70aの円周方向に沿って等間隔離間して設けられている。複数の係止部70cの内、隣接した2つの係止部70cは、フレーム部70aの中心に向かって他の係止部よりも大きく延出し、延出部70dを形成している。後述するように、各延出部70dは、コイル支持部70bに対して直角に折曲げられ、磁気吸引板66を構成している。
図9に示すように、各積層金属板64は、円弧状のフレーム部64a、フレーム部からその中心に向かって延出した複数のコイル支持部64b、および各コイル支持部の延出端に形成された円弧状の係止部64cを一体に備えている。フレーム部64aは、除去部63に相当する円周部分が除去され、一部が開放した円弧状に形成されている。本実施形態において、積層金属板64は、ベース金属板70に比較して、2つ分のコイル支持部64bが除去された形状を有している。ベース金属板70および積層金属板64は、磁性材料、例えば、鉄によって形成されている。
図6および図7に示すように、コア56は、コイル支持部70b、64bが整列して重なった状態で、ベース金属板70上に3枚の積層金属板64を順に積層して構成されている。コア56の内、積層金属板64の除去された部分は、ベース金属板70のコイル支持部70bおよび延出部70dのみが位置し、除去部63を規定している。また、2つの延出部70dは、コイル支持部70bに対して直角に、かつ上方に折曲げられ、磁気吸引板66を形成している。磁気吸引板66は、円弧状に形成され、ステータ50を構成するコア56の係止部64cと同芯円上に並んでいる。
延出部70dが設けられたコイル支持部70bを除いて、ベース金属板70のコイル支持部70bと積層金属板64のコイル支持部64bとの積層体には、それぞれコイル58が巻装されている。これにより、複数の磁極60を有したステータ50が構成されている。
図6に示すように、ステータ50は、ベース11上にスピンドル軸54と同軸的に固定され、ハブ52の外側に対向している。ステータ50の複数の磁極60は、円周方向に沿って等間隔で設けられ、磁石62の磁極と対向している。磁気吸引板66は、磁石62に隣接対向している位置している。ステータ50の除去部63は、磁気ヘッド16の移動経路上に位置している。
なお、除去部63は、ステータ50の円周方向の全角度360度に対して25%以下、つまり、90度以下に相当する範囲に形成されている。本実施形態において、除去部63は、ステータ50の全周360度に対して、例えば、65度の範囲に形成されている。また、除去部63において、ベース金属板70および磁気吸引板66の外面に重ねて磁気シールド板68が設けられている。
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する。
上記のように構成された第2の実施形態に係るHDDにおいても、前述した第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、第2の実施形態によれば、ステータ50を構成するコアの一部を利用して磁気吸引板を構成していることから、筐体のベースに特別な加工を施す必要がなく、従来と同一構造のベースを用いることができる。これにより、製造コストの低減を図ることが可能となる。
なお、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、この発明のディスク装置は、ディスク径が0.85インチのものに限らず、例えば、ディスク径が1インチ、あるいは1.8インチなどのディスク装置にも適用可能である。磁気ディスクおよび磁気ヘッドの数は、上述した実施形態に限らず、必要に応じて増加可能である。また、筐体、コア、磁気シールド板等、各構成部材の材質は、上述した実施形態に限らず、種々選択可能である。
図1は、この発明の第1の実施形態に係るHDDを示す平面図。 図2は、上記HDDを示す断面図。 図3は、前記HDDのヘッドアクチュエータおよびスピンドルモータのステータを示す平面図。 図4は、図3の線B−Bに沿った前記スピンドルモータの断面図。 図5は、前記ステータをコアを構成する金属板を示す平面図。 図6は、この発明の第2の実施形態に係るHDDを示す断面図。 図7は、第2の実施形態に係るHDDにおけるスピンドルモータのコアを示す斜視図。 図8は、前記コアを形成するベース金属板を示す平面図。 図9は、前記コアを形成する積層金属板を示す平面図。
符号の説明
10…筐体、 11…ベース、 14…磁気ディスク、 15…スピンドルモータ、
16…磁気ヘッド、 18…ヘッドアクチュエータ、 22…VCM、 23…枢軸、
50…ステータ、 52…ハブ(ロータ)、 54…スピンドル軸、
55…流体軸受け、56…コア、 58…コイル、 60…磁極、 62…磁石、
63…除去部、 64…金属板、 66…磁気吸引板、 68…磁気シールド板、
70…ベース金属板、 70d…延出部

Claims (6)

  1. ベースを有した筐体と、
    前記筐体内に設けられたディスク状の記録媒体と、
    前記ベース上に設けられ、前記記録媒体を支持しているとともに回転させる駆動モータと、
    上記記録媒体に対して情報の記録再生を行うヘッドと、
    前記筐体内に設けられ、前記ヘッドを移動自在に支持しているとともに前記ヘッドを前記記録媒体に対して移動させるヘッドアクチュエータと、を備え、
    前記駆動モータは、
    円周方向に沿って並んで設けられた複数の磁極を有するロータと、
    ロータを回転自在に支持した流体軸受けと、
    前記ロータの外周に円周方向に沿って設けられ、前記ロータの磁極に対向した複数の磁極を有するステータと、を含み、
    前記ステータは、前記ヘッドの移動経路上に位置しているとともに円周方向の全角度360度に対して25%以下に相当する範囲で磁極が除去された除去部と、
    前記除去部を除いて円周方向にほぼ等間隔に配置された複数のステータ磁極と、
    前記除去部において、前記ロータに隣接対向して設けられた磁気吸引板と、を具備しているディスク装置。
  2. 前記磁気吸引板は、前記ベースの一部を切り起こして形成されている請求項1に記載のディスク装置。
  3. 前記ステータは、複数の金属板を積層して構成されたコアと、コアに巻装された複数のコイルと、を備え、
    前記コアは、環状に形成されたているとともに、前記磁気吸引板を構成した延出部を有するベース金属板と、それぞれ前記除去部に対応する部分が除去された円弧状に形成され前記ベース金属板上に積層された複数の積層金属板と、を備えている請求項1に記載のディスク装置。
  4. 前記駆動モータは、前記磁気吸引板の外周側に設けられた磁気シールド板を備えている請求項1ないし3のいずれか1項に記載のディスク装置。
  5. 前記ヘッドアクチュエータは、前記ベース上に支持された軸受け部と、前記軸受け部により回動自在に支持されているとともに前記軸受け部から延出し前記磁気ヘッドを支持したサスペンションとを備えている請求項1に記載のディスク装置。
  6. 前記駆動モータは、前記流体軸受けに支持されたスピンドル軸と、前記スピンドル軸に固定され前記ロータを構成したハブと、前記スピンドル軸と同軸的に前記ハブに固定され前記複数の磁極を構成した環状の磁石と、を備え、前記記録媒体は、前記ハブに固定され前記スピンドル軸と同軸的に保持されている請求項1に記載のディスク装置。
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