JP2011129173A - 磁気ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】衝撃入力時の磁気ディスクの振動を低減するように構成された磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】磁気ディスク3と、スピンドルモータにより回転するスピンドルハブ10と、スピンドルハブ10の受け面に接触するように配置された磁気ディスク3を固定するクランプ2と、を有する磁気ディスク装置において、スピンドルハブ10の受け面は円周方向の溝12によって複数の接触領域13A,13Bに分割され、磁気ディスクの中心軸線から前記クランプ2と磁気ディスク3の間の接触点P2までの距離をR2、磁気ディスクの中心軸線からハブ10のディスク受け面の内縁までの距離及び外縁までの距離を、それぞれRi、Roとすると、(Ri+Ro)/2<R2<Roである。
【選択図】図3
【解決手段】磁気ディスク3と、スピンドルモータにより回転するスピンドルハブ10と、スピンドルハブ10の受け面に接触するように配置された磁気ディスク3を固定するクランプ2と、を有する磁気ディスク装置において、スピンドルハブ10の受け面は円周方向の溝12によって複数の接触領域13A,13Bに分割され、磁気ディスクの中心軸線から前記クランプ2と磁気ディスク3の間の接触点P2までの距離をR2、磁気ディスクの中心軸線からハブ10のディスク受け面の内縁までの距離及び外縁までの距離を、それぞれRi、Roとすると、(Ri+Ro)/2<R2<Roである。
【選択図】図3
Description
本発明は磁気ディスク装置に係わり、特にスピンドルハブとクランプによってディスクを固定する構造の磁気ディスク装置に関する。
磁気ディスク装置、特に2.5インチ以下の小型の磁気ディスク装置は、ノート型PCや音楽プレーヤーなどのモバイル機器において広く使用されている。そのため、小型の磁気ディスク装置では、落下等に起因した衝撃に対する信頼性を確保することが望まれている。耐衝撃特性を高めるには、磁気ディスク装置の中で特に重要な構造物である磁気ディスクの応答振幅を低減することが必要である。
特開2005−18930号公報には、磁気ディスクの固定状態を安定化するための構造の例が示されている。この公報には、スピンドルハブのディスク受け部に、傾斜面、又は、高さの異なる突出部を設けることが記載されている。クランプにより磁気ディスクがスピンドルハブに固定されると、この傾斜面又は突起部と磁気ディスクとが面接触するよう構成されている。
スピンドルハブとクランプによって磁気ディスクを固定するように構成された磁気ディスク装置では、−Z方向の衝撃入力に対するディスク応答が、+Z方向の衝撃入力の場合よりも大きくなる傾向がある。そこで、磁気ディスク装置における磁気ディスクの耐衝撃特性を向上させるためには、特に−Z方向の衝撃に対するディスク応答を低減することが重要である。
しかしながら、磁気ディスクの応答低減のために、部品追加によるコストアップや、記録エリアの減少などが伴わないことが必要である。
本発明の目的は、上記の点に鑑みてなされたものであり、衝撃入力時の磁気ディスクの応答、特に−Z方向の衝撃入力時の磁気ディスク応答を低減するように構成された磁気ディスク装置を提供することにある。
本発明によると、磁気ディスクと、スピンドルモータにより回転するスピンドルハブと、スピンドルハブの受け面に接触するように配置された磁気ディスクを固定するクランプと、を有する磁気ディスク装置において、スピンドルハブの受け面は円周方向の溝によって複数の接触領域に分割され、磁気ディスクの中心軸線から前記クランプと磁気ディスクの間の接触点までの距離をR2、磁気ディスクの中心軸線からハブのディスク受け面の内縁までの距離及び外縁までの距離を、それぞれRi、Roとすると、(Ri+Ro)/2<R2<Roである。
本発明によると、磁気ディスク装置において、衝撃入力時の磁気ディスクの応答、特に−Z方向の衝撃入力時の磁気ディスク応答を低減することができる。
図1に、本発明による磁気ディスク装置の例を示す。磁気ディスク装置には、様々な形態のものがあるが、図1はモバイル機器に使用される形式として代表的な2.5インチタイプ磁気ディスク装置を示す。磁気ディスク装置は、磁気ディスク3と、先端に磁気ヘッドを備えたアーム1と、ベース本体6を有する。磁気ディスク3はクランプ2によってスピンドルに固定されている。
磁気ディスク装置において、磁気ディスクの下側から上側の方向を+Z方向、上側から下側の方向を−Z方向とする。磁気ディスク装置に衝撃が加わると、磁気ディスクは振動応答する。特に磁気ディスクの外縁部分の振動振幅が大きい。磁気ディスクの応答振幅は、+Z方向の衝撃の場合よりも−Z方向の衝撃の場合のほうが大きい。−Z方向の衝撃は、例えば、磁気ディスク装置を裏返した状態で落下させたときに発生する。
図2を参照して、磁気ディスク装置における磁気ディスクの固定機構の一般的な構造の例を説明する。ベース本体6には、中心軸線O−O周りに回転可能な円筒状のスピンドルハブ10が装着されている。スピンドルハブ10の中心部にはスピンドルシャフト5が形成されている。図示の例では、スピンドルハブ10とスピンドルシャフト5は一体に形成されているが、両者を別個に形成し、接合してもよい。スピンドルハブ10の外縁には、ディスク受け面13が形成されている。
ベース本体6とスピンドルハブ10の間に、スピンドルモータ7が装着されている。モータ7は、ベース本体6に装着されたステータ7Aと、スピンドルハブ10に装着されたロータ7Bを有する。ベース本体6とスピンドルハブ10の間に、軸受け8A、8Bが設けられている。スピンドルハブ10の上には、図示しないネジによってクランプ2が固定されている。
図2の例では、2枚の磁気ディスク3A、3Bが装着されている。しかしながら、磁気ディスクの枚数は2枚に限定されるものではない。2つの磁気ディスクの間にはスペーサ4が挿入されている。磁気ディスクの内端は、ディスク受け面13とクランプ2によって挟まれている。磁気ディスクの内端は、ディスク受け面13に面接触している。
図3を参照して本発明の磁気ディスク装置の第1の例を説明する。磁気ディスク3の内端は、クランプ2とスピンドルハブ10のディスク受け面によって挟まれている。ディスク受け面の内縁には凹部11が形成されている。本例では、ディスク受け面には1本のリング状の溝12が形成されている。即ち、1本の溝12によって、ディスク受け面は2つの接触領域13A、13Bに分割される。磁気ディスク3の内端はディスク受け面の接触領域13A、13Bに面接触している。
クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2の半径をR2とし、ディスク受け面における磁気ディスクの接触点p1の半径をR1とする。ディスク受け面における磁気ディスクの接触点p1は、ディスク受け面に作用する力の合力の作用点であるが、ディスク受け面の中心位置によって近似する。ディスク受け面の内縁の位置pi及び外縁の位置poの半径を、それぞれRi、Roとすると、R1=(Ri+Ro)/2である。これらの半径R1、R2、Ri、Roは、磁気ディスクの中心軸線O−Oからの距離である。
本例によると、R2>R1である。即ち、ディスク受け面における磁気ディスクの接触点p1は、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2より、半径方向内方にある。但し、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2が、ディスク受け面の外側にあると、クランプ2によって磁気ディスク3を固定したとき、磁気ディスクに曲げ応力が発生する。そこで、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2は、ディスク受け面の外縁の位置poより半径方向内方に配置する。即ち、Ro>R2>R1である。
ここでは、クランプ2と磁気ディスク3は、接触点p2において接触すると仮定しているが、実際には、クランプ2と磁気ディスク3は、所定の大きさを有する接触領域にて接触している。クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2は、両者の間の接触領域の中心位置によって近似してよい。
図4A及び図4Bは、図3に示した本発明の磁気ディスク装置の第1の実施例について、磁気ディスクに発生する応力を解析した結果を示す。図4Aの影の部分は、クランプによって磁気ディスク3をスピンドルハブ10のディスク受け面に固定した直後に発生する圧縮応力を示し、図4Bの影の部分は、磁気ディスク装置に−Z方向の衝撃を印加したときに発生する圧縮応力を示す。クランプ2と磁気ディスク3の間の接触点p2における応力は、クランプ2による固定の直後と−Z方向の衝撃を印加した時では、殆ど変化がない。一方、ディスク受け面における応力では変化がある。クランプによる固定の直後では、内側の接触領域13Aにおける応力は比較的小さいが、外側の接触領域13Bにおける応力は比較的大きい。しかしながら、−Z方向の衝撃を印加すると、内側の接触領域13Aにおける応力は比較的大きいが、外側の接触領域13Bにおける応力は比較的小さい。これは、磁気ディスク3に働く慣性力によって、磁気ディスク3に対してクランプ方向に変位する力が働くため、内側の接触領域13Aにおける応力の方が、外側の接触領域13Bにおける応力より大きくなる。即ち、−Z方向の衝撃を印加しないとき、磁気ディスクの上下面は、主として外側の接触領域13Bにて支持されるが、−Z方向の衝撃を印加すると、磁気ディスクの上下面は、内側と外側の2つ離れた接触領域13A、13Bにおいて支持されることになる。そのため、−Z方向の衝撃を受けても、磁気ディスクは、ディスク受け面から浮き上がることがない。また、磁気ディスクの変位の増大も防止できる。
図5A、図5B、図5C、及び、図5Dを参照して、本願の発明者が行った、応答振幅の解析の結果を説明する。今回の解析では、磁気ディスク装置の磁気ディスクの固定構造として3つの例を用意し、これらの例に、それぞれ、−Z方向に、2msecの正弦半波400G の衝撃を印加した。図5A、図5B、及び、図5Cは、今回の解析に用いた磁気ディスク装置の磁気ディスクの固定構造の3つの例を示す。図5Aに示すCase1は、図3に示した本発明の第1の例である。ディスク受け面には溝が設けられており、また、R2>R1である。図5Bに示すCase2は、従来例であり、ディスク受け面には溝が設けられていない。クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2とディスク受け面における磁気ディスクの接触点p1の半径方向位置は同一である。図5Cに示すCase3では、ディスク受け面には溝が設けられているが、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2とディスク受け面における磁気ディスクの接触点p1の半径方向位置は同一である。通常、図5B及び図5Cに示すように、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2とディスク受け面13における接触点p1の半径方向位置は略同一である。即ち、R2=R1である。これらの3つのケースについて−Z方向の衝撃を印加する実験を行い、応答振幅を測定した。尚、ディスク受け面における磁気ディスクの接触点p1は、ディスク受け面の中心点によって近似する。
図5Dは、3つのケースについて応答振幅の計算結果を示す。図示のように、応答振幅の大きさは、Case2>Case3>Case1となっている。即ち、図5Aに示す本発明の第1の例では、応答振幅が最も小さかった。従って、ディスク受け面にリング状の溝を形成し、溝によって、ディスク受け面を2つの接触領域に分割し、ディスク受け面における磁気ディスク3の接触点p1の半径R1を、クランプ2と磁気ディスク3の間の接触点p2の半径R2より小さくすることによって、−Z方向の衝撃に対する応答振幅を抑制することができる。また、図5BのCase 2と図5CのCase3を比較すると、図5CのCase3のほうが、応答振幅が小さい。従って、ディスク受け面にリング状の溝を形成し、溝によって、ディスク受け面を2つの接触領域に分割したほうがディスク受け面に溝を設けない場合より、−Z方向の衝撃に対する応答振幅を抑制することができる。
図6を参照して本発明の磁気ディスク装置の第2の例を説明する。磁気ディスクの内端は、クランプ2とスピンドルハブ10のディスク受け面によって挟まれている。ディスク受け面の内縁には凹部11が形成されている。本例では、ディスク受け面には2本のリング状の溝12A、12Bが形成されている。内縁の凹部11と2本の溝12A、12Bによって、ディスク受け面は3つの接触領域13A、13B、13Cに分割される。
第1の例と同様に、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2の半径をR2とし、ディスク受け面における磁気ディスクの接触点p1の半径をR1とする。ディスク受け面における磁気ディスクの接触点p1は、ディスク受け面に作用する力の合力の作用点であるが、ここでは、ディスク受け面の中心位置によって近似する。ディスク受け面の内縁の位置pi及び外縁の位置poの半径を、それぞれRi、Roとすると、R1=(Ri+Ro)/2である。これらの半径R1、R2、Ri、Roは、磁気ディスクの中心軸線O−Oからの距離である。
本例によると、R2>R1である。但し、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2が、ディスク受け面の外側にあると、磁気ディスクに曲げ応力が発生する。そこで、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2は、ディスク受け面の外縁より内側に配置される必要がある。従って、Ro>R2>R1である。こうして、本例によると、Ro>R2>R1とすることにより、−Z方向の衝撃に対する応答振幅を抑制することができる。
図7Aを参照して本発明の磁気ディスク装置の第3の例を説明する。本例の磁気ディスク装置は2枚の磁気ディスク3A、3Bを有する。2枚の磁気ディスク3A、3Bの間にはスペーサ4が挿入されている。スペーサ4は、断面が略四辺形のリング状部材であり、内縁は、スピンドルハブ10の外面にほぼ接触している。本例では、スペーサ4の内側の角部には面取り部4a、4bが形成されている。こうして、面取り部4a、4bを形成することにより、スペーサ4と磁気ディスクの間の接触領域の中心位置を半径方向外方に移動させることができる。
図7Bは、クランプ2と上側の磁気ディスク3Aの間の接触領域A2及び接触点p2、上側の磁気ディスク3Aとスペーサ4の間の接触領域A3及び接触点p3、スペーサ4と下側の磁気ディスク3Bの間の接触領域A4及び接触点p4、スピンドルハブ10のディスク受け面A1及び接触点p1を模式的に示す。クランプ2と上側の磁気ディスク3Aの間の接触点p2は、両者の間の接触領域A2の中心点によって近似し、磁気ディスクの中心軸線O−Oからの距離をR2とする。上側の磁気ディスク3Aとスペーサ4の間の接触点p3は、両者の間の接触領域A3の中心点によって近似し、磁気ディスクの中心軸線O−Oからの距離をR3とする。スペーサ4と下側の磁気ディスク3Bの間の接触点p4は、両者の間の接触領域A4の中心点によって近似し、磁気ディスクの中心軸線O−Oからの距離をR4とする。スピンドルハブ10のディスク受け面における磁気ディスクの接触点p1は、ディスク受け面A1の中心点によって近似し、磁気ディスクの中心軸線O−Oからの距離をR1とする。スピンドルハブ10のディスク受け面A1の内縁から、磁気ディスクの中心軸線O−Oまでの距離をRiとする。スピンドルハブ10のディスク受け面A1の外縁から、磁気ディスクの中心軸線O−Oまでの距離をRoとする。
先ず、上側の磁気ディスク3Aとスペーサ4の間の接触点p3と、スペーサ4と下側の磁気ディスク3Bの間の接触点p4の、半径方向の位置は略同一であるとする。即ち、R3=R4とする。また、上側の磁気ディスク3Aとスペーサ4の間の接触領域A3の外縁と、スペーサ4と下側の磁気ディスク3Bの間の接触領域A4の外縁と、スピンドルハブ10のディスク受け面A1の外縁の、半径方向の位置は略同一であるとする。
図7Aを参照して説明したように、スペーサ4の内側の角部に面取り部4a、4bを形成することによって、スペーサ4と磁気ディスク3A、3Bの間の接触領域A3、A4を半径方向外方に移動させることができる。それによって、このように、接触領域A3、A4、A1の外縁の半径方向の位置を整合させることができる。
本例でも、R2>R1である。即ち、ディスク受け面における磁気ディスクの接触点p1は、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2より、半径方向内方にある。しかしながら、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2が、ディスク受け面A1の外側にあると、クランプ2によって磁気ディスク3を固定したとき、磁気ディスクに曲げ応力が発生する。そこで、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2は、ディスク受け面A1の外縁より半径方向内方に配置する。従って、Ro>R2>R1>Riである。
次に、R2>R3とする。即ち、上側の磁気ディスク3Aとスペーサ4の間の接触点p3は、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2より、半径方向内方にある。また、図示のように、R4>R1とする。即ち、スペーサ4と下側の磁気ディスク3Bの間の接触点p4は、ディスク受け面における磁気ディスクの接触点p1より外側にある。このとき、次の関係式が成り立つ。
Ro>R2>R3=R4>R1>Ri
こうして、本例によると、Ro>R2>R3=R4>R1>Riとすることにより、−Z方向の衝撃に対する応答振幅を抑制することができる。
本例ではR3=R4としたが、スペーサの面取り部の形状によってR3>R4とすることもでき、その場合はRo>R2>R3>R4>R1>Riとなって、−Z方向の衝撃に対する応答振幅を抑制することができる。
図8Aを参照して本発明の磁気ディスク装置の第4の例を説明する。磁気ディスク3の内端は、クランプ2とスピンドルハブ10のディスク受け面13によって挟まれている。本例では、図3に示した第2の例と同様に、ディスク受け面13には1本のリング状の溝12が形成され、ディスク受け面13は2つの接触領域13A、13Bに分割される。
図8Bを参照して説明する。クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2の半径をR2とし、スピンドルハブ10のディスク受け面における磁気ディスクの接触点p1の半径をR1とする。ディスク受け面における磁気ディスクの接触点p1は、ディスク受け面に作用する力の合力の作用点であるが、ここでは、ディスク受け面の半径方向の中心位置によって近似する。ディスク受け面の内縁の位置pi及び外縁の位置poの半径を、それぞれRi、Roとすると、R1=(Ri+Ro)/2である。
本例では、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2の位置は、ディスク受け面の内縁の位置と外縁の位置を2対1に内分する内分点pdより半径方向外側にある。この内分点pdの半径Rdは、Rd=(Ri+2Ro)/3である。従って、(Ri+2Ro)/3<R2となる。但し、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2が、ディスク受け面の外側にあると、クランプ2によって磁気ディスク3を固定したとき、磁気ディスクに曲げ応力が発生する。そこで、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2は、スピンドルハブ10のディスク受け面の外縁より半径方向内方に配置する。従って、本例では、以下の式が成り立つ。
R1<(Ri+2Ro)/3<R2<Ro
クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2は、スピンドルハブ10のディスク受け面の外縁より半径方向内方に配置する必要がある。しかしながら、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2は、できるだけ半径方向外方に配置したほうがよい。設計上、クランプ2と磁気ディスクの間の接触点p2を、スピンドルハブ10のディスク受け面の外縁よりほんの僅かに内側に配置することは好ましくない。そこで、本例によると、上述のように、内分点pdより半径方向外側に配置することとした。本例によると、−Z方向の衝撃に対する応答振幅を有効に抑制することができる。
上述の本発明の例では、スピンドルハブ10のディスク受け面に溝を設け、ディスク受け面を複数の接触領域に分割する場合を説明した。しかしながら、本発明によると、スピンドルハブ10のディスク受け面に溝を設けないで、ディスク受け面がそのまま単一の接触領域を構成するようにしてもよい。
以上本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは、当業者によって容易に理解されよう。
1…アーム、2…クランプ、3…磁気ディスク、4…スペーサ、5…スピンドルシャフト、6…ベース本体、7…モータ、8…軸受け、10…スピンドルハブ、13…ディスク受け面、13A、13B…接触領域
Claims (13)
- 磁気ディスクと、スピンドルモータにより回転するスピンドルハブと、前記スピンドルハブの受け面に接触するように配置された前記磁気ディスクを固定するクランプと、を有する磁気ディスク装置において、
前記スピンドルハブの受け面に円周方向に沿って延びる溝が形成され、前記スピンドルハブの受け面は、前記溝によって複数の接触領域に分割され、
前記磁気ディスクの中心軸線から前記クランプと前記磁気ディスクの間の接触点までの距離をR2、前記磁気ディスクの中心軸線から前記ハブのディスク受け面の内縁までの距離及び外縁までの距離を、それぞれRi、Roとすると、(Ri+Ro)/2<R2<Roであることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項1記載の磁気ディスク装置において、
更に、(Ri+2Ro)/3<R2<Roであることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項1記載の磁気ディスク装置において、
前記磁気ディスクは複数の磁気ディスクを含み、隣接する磁気ディスクの間にはスペーサが配置されていることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 複数の磁気ディスクと、前記磁気ディスクの間に配置されたスペーサと、スピンドルモータにより回転するスピンドルハブと、前記磁気ディスクの内縁を前記スピンドルハブの受け面に固定するクランプと、を有する磁気ディスク装置において、
前記クランプと前記最も上側の磁気ディスクの間の接触点の半径方向の位置は、前記ハブのディスク受け面の内縁と外縁の間にあり、且つ、前記ハブのディスク受け面における前記最も下側の磁気ディスクの接触点より半径方向外方にあることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項4記載の磁気ディスク装置において、
前記スペーサと前記複数の磁気ディスクの接触領域の半径方向の中心位置は互いに整合していることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項4記載の磁気ディスク装置において、
前記スペーサと前記磁気ディスクの間の接触領域の半径方向の中心位置は、前記クランプと前記最も上側の磁気ディスクの間の接触点の位置より半径方向内方にあり、且つ、前記ハブのディスク受け面の半径方向の中心位置より半径方向外方にあることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項4記載の磁気ディスク装置において、
前記スペーサの内側の角部には面取り部が形成されていることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 磁気ディスクと、スピンドルモータにより回転するスピンドルハブと、前記スピンドルハブの受け面に接触するように配置された前記磁気ディスクを固定するクランプと、を有する磁気ディスク装置において、
前記クランプと前記磁気ディスクの間の接触点の半径方向の位置は、前記ハブのディスク受け面の内縁と外縁の間にあり、且つ、前記ハブのディスク受け面における前記磁気ディスクの接触点より半径方向外方にあることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項8記載の磁気ディスク装置において、
前記ハブのディスク受け面における前記磁気ディスクの接触点は、前記ハブのディスク受け面における半径方向の中心位置として設定されることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項8記載の磁気ディスク装置において、
前記スピンドルハブの受け面に円周方向に沿って延びる溝が形成され、前記スピンドルハブの受け面は、前記溝によって複数の接触領域に分割され、前記ハブのディスク受け面における前記磁気ディスクの接触点は、前記ハブのディスク受け面における半径方向の中心位置として設定されることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項8記載の磁気ディスク装置において、
前記磁気ディスクの中心軸線から前記クランプと前記磁気ディスクの間の接触点までの距離をR2、前記磁気ディスクの中心軸線から前記ハブのディスク受け面の内縁までの距離及び外縁までの距離を、それぞれRi、Roとすると、(Ri+2Ro)/3<R2<Roであることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項8記載の磁気ディスク装置において、
前記スピンドルハブの受け面の内縁に凹部が形成されていることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項8記載の磁気ディスク装置において、
前記磁気ディスクは複数の磁気ディスクを含み、隣接する磁気ディスクの間にはスペーサが配置されていることを特徴とする磁気ディスク装置。
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