JP2022018421A

JP2022018421A - ディスク装置

Info

Publication number: JP2022018421A
Application number: JP2020121518A
Authority: JP
Inventors: 幸司園田; Koji Sonoda
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2022-01-27
Also published as: US20220020391A1; CN113948110A

Abstract

【課題】塵埃による障害を抑制し、信頼性の向上したディスク装置を提供する。【解決手段】ディスク装置は、筐体１０と、筐体内に回転自在に設けられた複数枚の磁気ディスク１８と、磁気ディスクに対して情報を処理する磁気ヘッド１７と、筐体内に設けられ、磁気ヘッドを移動可能に支持するヘッドアクチュエータアッセンブリ２２と、帯電列においてポリカーボネート系以上に帯電し易い材料で形成され、筐体内に配置された捕獲部品としての呼吸フィルタ４０とを備えている。【選択図】図１

Description

この発明の実施形態は、ディスク装置に関する。

ディスクドライブとして、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、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するスピンドルモータ、磁気ディスクに対して情報処理を行う磁気ヘッド、磁気ヘッドを移動可能に支持したヘッドアクチュエ、このヘッドアクチュエータを駆動するボイスコイルモータ等を備えている。

筐体内の塵埃が磁気ヘッドと磁気ディスクの間に介在すると、磁気ヘッドの記録素子や磁気ディスクの記録面が傷つき、記録再生が困難となる場合がある。そのため、通常、ディスクドライブでは、磁気ディスクの回転により発生する空気流の流路に循環フィルタが設置され、この循環フィルタにより塵埃を捕獲している。

特開２０００－１７３０３０号公報特開平３－２０１２８６号公報特開平６－１１１２４７号公報米国特許第９，７１１，１７３号明細書米国特許第６，３３９，５１７号明細書

近年のＨＤＤの高記録密度化、それに伴う磁気ヘッドと磁気ディスクとの間のスペーシングの狭小化により、より小さな塵埃でも障害を引き起こすようになり、循環フィルタだけでは対策として不十分になってきている。
そこで、この発明の実施形態の課題は、塵埃による障害を抑制し、信頼性の向上したディスク装置を提供することにある。

実施形態によれば、ディスク装置は、筐体と、前記筐体内に回転自在に設けられた磁気ディスクと、前記磁気ディスクに対して情報を処理する磁気ヘッドと、前記筐体内に設けられ、前記磁気ヘッドを移動可能に支持するヘッドアクチュエータと、帯電列においてポリカーボネート系以上に帯電し易い材料で形成され、前記筐体内に配置された捕獲部品と、を備えている。

図１は、第１実施形態に係るハードディスクドライブ（ＨＤＤ）をトップカバーを分解して示す斜視図。図２は、前記ＨＤＤの磁気ヘッドおよび磁気ディスクを拡大して模式的に示す側面図。図３は、前記ＨＤＤの呼吸フィルタを概略的に示す断面図。図４は、前記ＨＤＤのスポイラを概略的に示す断面図。図５は、印加電圧とスクラッチ発生数との関係を示す図。

以下図面を参照しながら、実施形態に係る磁気ディスク装置ついて説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の大きさ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１実施形態）
磁気ディスク装置として、実施形態に係るハードディスクドライブ（ＨＤＤ）について詳細に説明する。
図１は、トップカバーを外して示す実施形態に係るＨＤＤの分解斜視図である。
ＨＤＤは、偏平なほぼ矩形状の筐体１０を備えている。筐体１０は、上面の開口した矩形箱状のベース１２と、トップカバー１４と、を有している。ベース１２は、トップカバー１４と隙間を置いて対向する矩形状の底壁１２ａと、底壁１２ａの周縁に沿って立設された側壁１２ｂとを有し、例えば、アルミニウムにより一体に成形されている。トップカバー１４は、例えば、ステンレスにより矩形板状に形成されている。トップカバー１４は、複数のねじ１３によりベース１２の側壁１２ｂ上にねじ止めされ、ベース１２の上部開口を閉塞する。

筐体１０内には、ディスク状の記録媒体として複数枚の磁気ディスク１８、および磁気ディスク１８を支持および回転させるスピンドルモータ１９が設けられている。スピンドルモータ１９は、底壁１２ａ上に配設されている。各磁気ディスク１８は、例えば、直径９６ｍｍ（３．５インチ）に形成され、その上面または下面に磁気記録層を有している。各磁気ディスク１８は、スピンドルモータ１９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２０によりクランプされ、ハブに固定されている。これにより、各磁気ディスク１８は、ベース１２の底壁１２ａと平行に位置した状態に支持されている。磁気ディスク１８は、スピンドルモータ１９により所定の回転数で回転される。
なお、図１に示すように、本実施形態においては、例えば７枚の磁気ディスク１８が筐体１０内に配置されているが、磁気ディスク１８の枚数はこれに限られない。

筐体１０内には、磁気ディスク１８に対して情報の記録、再生を行なう複数の磁気ヘッド１７、および、これらの磁気ヘッド１７を磁気ディスク１８に対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータアッセンブリ２２が設けられている。また、筐体１０内には、ヘッドアクチュエータアッセンブリ２２を回動および位置決めするボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２４、磁気ヘッド１７が磁気ディスク１８の最外周に移動した際、磁気ヘッド１７を磁気ディスク１８から離間したアンロード位置に保持するランプロード機構２５、変換コネクタ等の電子部品が実装された基板ユニット（ＦＰＣユニット）２１、およびスポイラ５０が設けられている。
ベース１２の底壁１２ａの外面には、プリント回路基板２７がねじ止めされている。プリント回路基板２７は、スピンドルモータ１９の動作を制御するとともに、基板ユニット２１を介してＶＣＭ２４および磁気ヘッド１７の動作を制御する制御部を構成している。

ヘッドアクチュエータアッセンブリ２２は、アクチュエータブロック２９と、アクチュエータブロック２９から同一方向に延出する複数本、例えば、８本のアーム３０と、各アーム３０の延出端に取付けられた複数のヘッドジンバルアッセンブリ（ＨＧＡ）３２と、を有している。アクチュエータブロック２９は、底壁１２ａに立設された支持シャフト（枢軸）２６に、ユニット軸受を介して、回動自在に支持されている。各ＨＧＡ３２は、アーム３０から延出するサスペンション（ロードビーム）と、ロードビームおよびアーム３０上に配置されたフレキシャ（配線部材）２８（図２参照）と、フレキシャ２８のジンバル部２８ａに搭載された磁気ヘッド１７と、を有している。

ヘッドアクチュエータアッセンブリ２２は、アクチュエータブロック２９からアーム３０と反対の方向に延出した図示しない支持フレームと、この支持フレームに取付けられたボイスコイルと、を更に備えている。ボイスコイルは、底壁１２ａに設置された一対のヨーク３８間に位置し、これらのヨーク３８、および何れかのヨーク３８に固定された磁石とともにＶＣＭ２４を構成している。

ＦＰＣユニット２１は、フレキシブルプリント回路基板により形成された本体２１ａを有し、この本体２１ａはベース１２の底壁１２ａに固定されている。本体２１ａ上には変換コネクタ等の電子部品が実装されている。変換コネクタは、底壁１２ａを貫通して、プリント回路基板２７に接続されている。ＦＰＣユニット２１は本体２１ａから延出した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）２１ｂを有している。中継ＦＰＣ２１ｂの延出端部は、アクチュエータブロック２９の側面（設置面）に取付けられている。中継ＦＰＣ２１ｂの延出端部は、前述したフレキシャ２８を介して磁気ヘッド１７に電気的に接続されている。

ランプロード機構２５は、底壁１２ａの上に設置され磁気ディスク１８の外周縁の近傍に位置するランプ３４と、各サスペンションの先端に設けられたタブ３５（図２参照）とを有している。一例では、ランプ３４は合成樹脂で形成されている。磁気ヘッド１７が磁気ディスク１８の最外周に移動した際、サスペンションのタブ３５がランプ３４に乗り上げ、欄ロード位置に保持される。

筐体１０内において、側壁１２ｂの近傍に循環フィルタ（捕集フィルタ）３１が設けられ、磁気ディスク１８の外側に位置している。循環フィルタ３１は、磁気ディスク１８の回転により発生する空気流の流路に設置され、可動部の稼動によって筐体１０内に発生した塵埃を捕獲する。
本実施形態によれば、ＨＤＤは、筐体１０内に設けられた呼吸フィルタ（デシカント）４０を更に備えている。呼吸フィルタ４０は、トップカバー１４に形成された呼吸孔４１に対向して、トップカバー１４の内面に固定されている。呼吸フィルタ４０は、呼吸孔４１から筐体１０内に入る外気中の塵埃、パーティクルを捕獲し、除去する。呼吸フィルタ４０の詳細については後述する。

図２は、ＨＤＤの磁気ヘッドおよび磁気ディスクを拡大して模式的に示す側面図である。
図示のように、磁気ディスク１８は、円板状に形成され非磁性体からなる基板１０１を有している。基板１０１の各表面に、下地層として軟磁性層１０２と、その上層部に、磁気記録層１０３と、保護膜１０４とが順次積層されている。磁気ディスク１８は、スピンドルモータ１９により所定の速度で矢印Ｂ方向に回転される。
各ＨＧＡ３２は、アーム３０から延出するサスペンション（ロードビーム）３３と、ロードビーム３３およびアーム３０上に配置されたフレキシャ（配線部材）２８と、フレキシャ２８のジンバル部２８ａに搭載された磁気ヘッド１７と、を有している。ロードビーム３３の先端からリブ３５が延出している。

磁気ヘッド１７は浮上型のヘッドとして構成され、流入端１５ａおよび流出端１５ｂを有するほぼ直方体状のスライダ１５と、スライダ１５の流出端１５ｂの側の端部に形成されたヘッド部３７とを有している。スライダ１５は、例えば、アルミナとチタンカーバイドの焼結体（アルチック）で形成され、ヘッド部３７は複数層の薄膜により形成され、ライト素子およびリード素子を構成している。ヘッド部３７は、フレキシャ２８の配線を介してヘッドＩＣ、および制御部（プリント回路基板２７に電気的に接続されている。
スライダ１５は、磁気ディスク１８の表面に対向するほぼ矩形状のディスク対向面（ＡＢＳ）ＳＡを有している。磁気ヘッド１７は、磁気ディスク１８の回転によってディスク表面とディスク対向面ＳＡとの間に生じる空気流Ｃにより、磁気ディスク１８の表面から所定量浮上した状態に維持される。

本実施形態では、磁気ヘッド１７は、スライダ１５に設けられた接触センサ、例えば、抵抗検出型の熱接触センサＴＳを更に備えている。熱接触センサＴＳは、ほぼ矩形状に形成された抵抗素子で構成され、スライダ１５の流出端１５ｂに実装されている。熱接触センサＴＳは、フレキシャ２８の配線、ＦＰＣユニット２１を介して制御部（プリント回路基板２７に電気的に接続されている。熱接触センサＴＳは、制御部から通電されるとともに、検出信号（接触信号）を制御部に送ることができる。後述するように、熱接触センサＴＳは、磁気ヘッド１７と磁気ディスク１８との間の電位差（電圧）を調整する調整器としても機能する。

図４は、前記ＨＤＤのスポイラを概略的に示す断面図である。
図示のように、スポイラ５０は、本体５２と、本体５２からほぼ垂直に延出した複数枚の羽根５４と、を有し、例えば、合成樹脂により一体に成形されている。複数枚の羽根５４は、所定の間隔を置いて互いにほぼ平行に並んでいる。スポイラ５０は、磁気ディスク１８の回転方向に関しヘッドアクチュエータアッセンブリ２２の上流側で、磁気ディスク１８の外周縁近傍に配置される。本体５２は、底壁１２ａ上にほぼ垂直に立設され、複数枚の羽根５４は、それぞれ磁気ディスク１８の外周部表面に隙間を置いて対向している。

図３は、呼吸フィルタを概略的に示す断面図である。
図示のように、呼吸フィルタ４０は、例えば、合成樹脂で形成されたケース４２と、それぞれ不織布等により形成されケース４２内に配置された一対のフィルタ４４ａ、４４ｂと、ケース４２内で一対のフィルタ４４ａ、４４ｂの間に充填された活性炭等の吸湿剤Ｓ１、Ｓ２と、を有している。ケース４２は、トップカバー１４の内面に貼付された天井壁４２ａと、天井壁４２ａに間隔を置いて対向した下部開口４２ｂと、を有している。天井壁４２ａには流入口４５が形成されている。流入口４５はトップカバー１４の吸気孔４１に対向および連通している。フィルタ４４ａは、流入口４５を塞ぐように配置され、フィルタ４４ｂは下部開口４２ｂを塞ぐように配置されている。
吸気孔４１から流入口４５を通して流入する外気は、フィルタ４４ａ、吸湿剤Ｓ１，Ｓ２、およびフィルタ４４ｂを通して筐体１０内に流入する。呼吸フィルタ４０は、フィルタ４４ａ、４４ｂにより外気中の塵埃を捕獲するとともに、吸湿剤Ｓ１、Ｓ２により外気中の湿気を吸湿する。

ＨＤＤは、筐体１０内で磁気ディスク１８の近傍に配設され筐体内の塵埃を捕獲する捕獲部品を備えている。本実施形態では、捕獲部品として、呼吸フィルタ４０を用いている。
すなわち、呼吸フィルタ４０のケース４２は、帯電列においてポリカーボネート系以上に帯電し易い材料、好ましくは、マイナスに帯電し易い材料、例えば、ポリカーボネートで形成している。ポリカーボネートにより形成されたケース４２と磁気ディスク１８の回転により生じた空気流との摩擦帯電が発生し、ケース４２はマイナスに帯電する。そのため、ケース４２に付着若しくは接近する塵埃は逆の極性、プラスに帯電し、ケース４２の表面に吸着し捕獲される。これにより、筐体１０内においける塵埃を低減し、塵埃による障害を抑制することが可能となる。
なお、帯電列においてポリカーボネート系以上に帯電し易い材料は、ポリカーボネートの他、テフロン（登録商標）、塩化ビニル、ポリエチレン、アクリル等の合成樹脂を用いることができる。

一方、ＨＤＤに何らかの衝撃が作用した際、ケース４２に付着した塵埃がケース４２から脱離する場合が考えられる。そこで、本実施形態によれば、ＨＤＤは、塵埃が脱離したとしても、磁気ヘッド１７に付着しないように、磁気ヘッド１７側が塵埃と同極性のプラスとなるように磁気ヘッド１７と磁気ディスク１８との間の電位を調整する調整器を備えている。本実施形態では、調整器として、磁気ヘッド１７に設けられた熱接触センサ（抵抗素子）ＴＳを用いている。制御部（プリント回路基板２７）から熱接触センサＴＳに電圧を印加することで、磁気ヘッド１７の電位を±１Ｖ程度、変化させることができる。

磁気ヘッド１７の電位は０．５Ｖ以上に設定することが望ましい。
図５は、帯電し易い材料（例えば、ポリカーボネート）で形成されたケース４２と、帯電し難い材料で形成されたケースと、を用いた場合において、磁気ディスクを回転させた状態で筐体内にパーティクルを定量投入して、磁気ヘッドへの電位と磁気ディスク１８に発生するスクラッチ（傷）の発生数との関係を測定した結果を示す図である。

図示のように、磁気ヘッドに電圧を印加しない場合、傷の発生数が多いことが分かる。帯電し難い材料を用いた場合、磁気ヘッドの電位を＋０．５Ｖにしても傷の発生数は低減されない。帯電し易い材料を用いた場合、磁気ヘッドの印加電圧が＋０．５Ｖ以上で差異が明らかに見え、印加電圧が高い方が傷の発生数が少なくなる。但し、消費電力や磁気ヘッドと磁気ディスクと間のスペーシングへの影響を考慮すると、＋１Ｖ以下が望ましい。以上のことから、磁気ヘッド１７の電位は０．５Ｖ以上、１Ｖ以下に設定することが望ましい。
磁気ヘッド１７に上記電圧を印加することにより、磁気ヘッド１７に塵埃が付着することを抑制し、磁気ディスクの傷付きを防止することができる、すなわち、塵埃による障害を抑制することができる。
なお、磁気ヘッド１７の電圧を調整する調整器は、熱接触センサに限らず、他の任意の調整手段を用いてもよい。

以上のように構成された本実施形態に係るＨＤＤによれば、帯電し易い材料で形成された捕獲部品を筐体内で磁気ディスク１８の近傍に設けることにより、筐体内で発生した塵埃を捕獲部品により捕獲し、塵埃による障害を抑制することができる。更に、捕獲部品から塵埃が脱離し筐体内に移動した場合でも、磁気ヘッドに塵埃と逆極性の電圧を印加することにより、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間に塵埃が介在することを防止し、塵埃による磁気ヘッドおよび磁気ディスクへの障害を抑制することができる。これにより、塵埃による障害を抑制し、信頼性の向上した磁気ディスク装置が得られる。

本実施形態によれば、捕獲部品の材料をマイナスに帯電しやすい合成樹脂にすることにより、帯電量が大きくなり、より高い塵埃除去効果が期待できる。更に、磁気ヘッドに印加する電位を適正に設定することで塵埃除去効果が高まり、信頼性の高い磁気ディスク装置を提供することができる。
本実施形態によれば、捕獲部品として、既存の呼吸フィルタを用いることにより、構成部品を追加することなく、塵埃除去効果を得ることができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。

次に、他の実施形態に係る捕獲部品について説明する。以下に述べる他の実施形態において、上述した第１実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化し、第１の施形態と異なる部分を中心に説明する。
（第２実施形態）
第２実施形態では、図１に示すＨＤＤにおいて、呼吸フィルタ４０に代えて、スポイラ５０を捕獲部品として構成している。すなわち、スポイラ５０は、帯電列においてポリカーボネート系以上に帯電し易い材料、好ましくは、マイナスに帯電し易い材料、例えば、ポリカーボネートで形成されている。磁気ディスク１８の回転により生じた空気流とスポイラ５０との摩擦帯電が発生し、スポイラ５０はマイナスに帯電する。そのため、ケース４２に付着若しくは接近する塵埃は逆の極性、プラスに帯電し、スポイラ５０の表面に吸着し捕獲される。

（第３実施形態）
第３実施形態では、図１に示すＨＤＤにおいて、呼吸フィルタ４０に代えて、ランプ３４を捕獲部品として構成している。すなわち、ランプ３４は、帯電列においてポリカーボネート系以上に帯電し易い材料、好ましくは、マイナスに帯電し易い材料、例えば、ポリカーボネートで形成されている。磁気ディスク１８の回転により生じた空気流とランプ３４との摩擦帯電が発生し、ランプ３４はマイナスに帯電する。そのため、ランプ３４に付着若しくは接近する塵埃は逆の極性、プラスに帯電し、ランプ３４の表面に吸着し捕獲される。

上述した第２実施形態および第３実施形態において、ＨＤＤの他の構成は、第１実施形態に係るＨＤＤと同一である。第２実施形態および第３実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、捕獲部品は１つに限らず、２つ以上設けることも可能である。例えば、呼吸フィルタ、スポイラ、ランプのうちの２つ、あるいは、全部を捕獲部品として構成してもよい。捕獲部品は、既存の部品に限らず、独立した捕獲部品を筐体内に設置する構成としてもよい。捕獲部品は、筐体内において、空気流の流れが速いところに設置するのが望ましい。

本発明は上述した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、捕獲部品は、呼吸フィルタ、スポイラ、ランプに限らず、構成樹脂で形成され磁気ディスクの近傍に配置されている他の部品に適用してもよい。また、上述したように、既存の部品に限らず、独立した捕獲部品を筐体内に設置する構成としてもよい。ＨＤＤにおいて、磁気ディスクは７枚に限らず、６枚以下あるいは８枚以上としてもよく、ＨＧＡの数および磁気ヘッドの数も磁気ディスクの設置枚数に応じて増減すればよい。

１０…筺体、１２…ベース、１２ａ…底壁、１２ｂ…側壁、１４…トップカバー、
１７…磁気ヘッド、１８…磁気ディスク、１９…スピンドルモータ、
２１…ＦＰＣユニット、２２…ヘッドアクチュエータアッセンブリ、
３４…ランプ、４０…呼吸フィルタ、４２…ケース、５０…スポイラ、
ＴＳ…接触センサ（抵抗素子）

Claims

筐体と、
前記筐体内に回転自在に設けられた磁気ディスクと、
前記磁気ディスクに対して情報を処理する磁気ヘッドと、
前記筐体内に設けられ、前記磁気ヘッドを移動可能に支持するヘッドアクチュエータと、
帯電列においてポリカーボネート系以上に帯電し易い材料で形成され、前記筐体内に配置された捕獲部品と、
を備えるディスク装置。
前記磁気ヘッドと前記磁気ディスクとの間に、前記捕獲部品と逆極性の電圧を印加する調整器を更に備える請求項１に記載のディスク装置。
前記磁気ヘッドに印加する電圧は、０．５Ｖ以上、１Ｖ以下である請求項２に記載のディスク装置。
前記捕獲部品は、前記磁気ディスクの回転により生じる空気流と接触可能な位置に配置されている請求項１に記載のディスク装置。
前記捕獲部品は、前記材料で形成されたケースと前記ケース内に収容された吸湿剤と、を有するフィルタである請求項１に記載のディスク装置。
前記捕獲部品は、前記材料で形成され、前記磁気ディスクの外周部に隣接して配置されたスポイラである請求項１に記載のディスク装置。
前記捕獲部品は、前記材料で形成され、前記磁気ディスクの外周部に隣接して配置されたランプである請求項１に記載のディスク装置。
前記材料は、マイナスに帯電しやすいポリカーボネート、テフロン、塩化ビニル、ポリエチレン、アクリルのいずれかを含む合成樹脂である請求項１から７のいずれか１項に記載のディスク装置。