JP3156259B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置に係
り、小型・低消費電力型の大容量の磁気ディスク装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の小型な磁気ディスク装置は、ＰＣ
Ｔ／ＷＯ８９／０８３１３号公報に記載のように、約
２．５インチサイズの磁気ディスクを１枚、又は、それ
以上の円板枚数により構成されており、その中には、ロ
ータリアクチュエータ機構、磁気ヘッド位置決めサーボ
機構，低消費電力化手段などについて述べられている。

【０００３】具体的には、ロータリアクチュエータ機構
では、磁気ヘッドを動的にローディング／アンローディ
ングするためのカムフォロワを有するアームアセンブリ
を備えている。

【０００４】また、サーボ機構では、サーボアクチュエ
ータへの外力を低減し、ヘッド位置決め精度を向上する
ような機構としている。さらに、低消費電力化のための
ハードウェアとソフトウェアを備えている。

【０００５】なお、他の公技技術としては、特開昭６２
−２５６２９５号公報がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、２．
５インチサイズ以下の超小型化，高密度記録，スピンド
ルモータの回転速度，制御方法，電源電圧供給方法など
の点について配慮がされておらず、磁気ディスク装置の
実装スペースや低消費電力化，電子回路性能の問題があ
った。

【０００７】本発明の目的は、ノート型パーソナルコン
ピュータやパームトップ型パーソナルコンピュータ等の
小型情報処理システムへ磁気ディスク装置を適用するた
めに磁気ディスク装置の小型化を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による磁気ディスク装置は、制御用電子回路
を実装した基板上で磁気ディスクの回転制御機構、及び
磁気ヘッドの位置決め制御機構を支持し、制御用電子回
路の少なくとも一部が、磁気ディスクと基板との間に形
成される空間の基板上に配置され、基板及び、基板に装
着されるケースにより磁気ディスク、回転制御機構、磁
気ヘッド、位置決め制御機構、及び制御用電子回路を封
入したものである。

【０００９】

【作用】小型化を実現するために、磁気ディスク制御用
電子回路を実装する基板を磁気ディスク装置のケースの
一部として、各機構部を基板により支持するように構成
にする。また、磁気ディスクと基板との間に形成される
空間の基板上に、制御用 電子回路の少なくとも一部を配
置する。これにより、磁気ディスク装置の高さ方向、平
面方向のサイズを抑え、磁気ディスク装置の小型化を図
ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を超小型磁気ディス
ク装置に適用した場合について、図１，図２，図３，図
４，図５，図６，図７，図８により説明する。

【００１１】図１は、本発明の超小型磁気ディスク装置
の外観図１である。この装置は、機構部１とこれを制御
する電子回路部２からなる。前機構部１は、データを保
存するための磁気ディスク３、磁気ディスク３にデータ
を保存したり読み出したりするための磁気ヘッド４、磁
気ディスクを回転するためのスピンドルモータ５、前記
磁気ヘッドを支えるためのガイドアーム６、磁気ヘッド
４を移動するためのＶＣＭ（ボイス コイル モータ，
Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）７、磁気ディスク
３〜ＶＣＭ７を封入するためのケース８、磁気ディスク
３〜ＶＣＭ７を制御ための電子回路基板９よりなる。前
記電子回路基板は、上記機構部１を封入するためのケー
スの一部になっている。これにより、各機構部１を支え
る部材になっており磁気ディスク装置の小型化が実現で
きる。また、この電子回路基板を放熱性の良いセラミッ
クなども利用した場合、ＬＳＩチップをパッケージに封
入しないで直接回路基板に取り付けるベアチップ構成に
することにより、回路の小型化を実現することもでき
る。また、回路基板はＬＳＩのパッケージに比較して大
型のため、ＬＳＩの熱設計もやりやすくなる。本実施例
によれば、超小型な磁気ディスク装置が実現ができ、機
器に組み込むことに向いた磁気ディスク装置が実現でき
る。

【００１２】図２は、本発明の超小型磁気ディスク装置
の外観図２である。この装置は、機構部１とこれを制御
する電子回路部２からなる。前機構部は、図１と同じ構
成である。ここで、電子回路基板９は、フィルム状にな
っており、この上に電子部品を実装したものである。こ
の様にすることで、磁気ディスク装置のケース内のあい
ている空間に部品を納めることができ、磁気ディスク装
置の小型化が実現できる。または、電子回路の放熱等を
考慮して、磁気ディスク装置のケースの外側に取り付け
るか、または、磁気ディスク装置を組み込む外部システ
ムのあいている空間に取り付けても良い。本実施例によ
れば、超小型な磁気ディスク装置が実現ができ、機器に
組み込むことに向いた磁気ディスク装置が実現できる。

【００１３】図３は、本発明の超小型磁気ディスク装置
の構成図である。この装置は、機構部１とこれを制御す
る電子回路部２からなる。電子回路部２はその回路構成
をブロック図として示してある。前記機構部１は、デー
タを保存するための磁気ディスク３、前記磁気ディスク
にデータを保存したり読み出したりするための磁気ヘッ
ド４、前記磁気ディスクを回転するためのスピンドルモ
ータ５、前記磁気ヘッドを支えるためのガイドアーム
６、前記磁気ヘッドを移動するためのＶＣＭ７、磁気デ
ィスク３〜ＶＣＭ７を封入するためのケース８、磁気デ
ィスク３〜ＶＣＭ７を支えるための電子回路基板９から
なる。前記機構部を制御するための電子回路部２は、前
記磁気ディスク３へのデータの書き込み，データの読み
出しを行うためのリード／ライト機能部１０、前記磁気
ヘッドの目標トラックへの位置決め制御を行うための磁
気ヘッド４の位置決め制御と，前記磁気ディスク３の回
転数の制御をするためのメカ制御部１１と、前記リード
／ライト機能部１０と外部システムとの間でデータの制
御を行うためのデータ制御部１２からなる。さらに、各
部位は以下のものよりできている。リード／ライト機能
部１０は、磁気ディスク３にデータを記録したり再生し
たりするためのＲ／Ｗアンプ１３、磁気ディスクから読
み出された信号の波形を整える波形整形回路１４、前記
波形整形回路で形が整えられた読み出し波形から基準ク
ロックの抽出をおこなうデータセパレータ１５、前記波
形整形回路で形が整えられた読み出し波形と前記基準ク
ロックから磁気ディスクに記録された符号をＮＲＺ符号
に変換することと、データ制御部１２から送られてくる
ＮＲＺ信号を磁気ディスクに記録するのに向く符号に変
換を行う弁別回路１６からなる。メカ制御部１１は、磁
気ヘッド４から読み出された磁気ヘッド４の位置決め信
号から位置情報を生成するための位置信号生成回路１
７、この位置情報から磁気ヘッド４の位置決め制御処理
をおこなうヘッド位置決め制御回路１８、この位置決め
制御処理出力をＶＣＭ７に送るためのモータドライバ１
９、さらに、スピンドルモータの回転数制御を行うため
のスピンドルモータ制御／ドライバ２０、そして、前記
位置信号生成回路１７の出力からリード／ライト機能部
１０にライトクロックを送るためのライトクロック生成
回路２１よりなる。データ制御部１２は、外部ホストと
のデータの転送で標準的なＳＣＳＩ（スモール コンピ
ュータ システム インタフェース，Ｓｍａｌｌ Ｃｏ
ｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）プ
ロトコルの制御を行うＳＣＳＩコントローラ２２、外部
システムからのパラレルデータと磁気ディスク３にデー
タを記録再生するのに向いたデータ（一般的にはシリア
ルデータ）に変換するＨＤＣ（ハード ディスク コン
トローラ，Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ）
２３、外部ホストとＨＤＣ２３間のデータ転送速度と，
ＨＤＣ２３と磁気ディスク３間のデータ転送速度の差を
調整するためのバッファＲＡＭ２４、さらに磁気ディス
ク装置全体の各部位の制御を行うＣＰＵ２５からなる。
上記磁気ディスク装置において、磁気ディスク３の外形
寸法を約１．７インチにし、磁気ヘッド４の磁気ディス
クのデータの読み書きの位置に応じてデータセパレータ
により生成されるリードクロックの周波数と，ライトク
ロック生成回路２１にライトクロックの周波数の変更を
行う手段を設けることで、磁気ディスク３により多くの
データを記録することができる。さらに、磁気ディスク
３の回転数を変更する手段をスピンドルモータ制御／ド
ライバ２０に設けることで、磁気ディスク装置の低消費
電力化を実現することができる。また、この回転数の変
更手段を利用して、磁気ディスク３にデータを記録再生
するクロック周波数の変更手段を設けることなしに磁気
ディスク３により多くのデータを記録することを実現し
ても良い。また、磁気ディスク３により多くのデータを
記録するために、トラック密度を２５００ＴＰＩ（Ｔｒ
ａｃｋ Ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）以上にする。これは、磁気
ヘッドの位置決め信号を読み出す磁気ヘッドとデータを
読み書きする磁気ヘッド４が同一のデータ面サーボ方式
を採用した磁気ヘッド位置決め制御回路１８を持つこと
で実現することにする。もちろん、上記トラック密度を
実現するためにサーボ面サーボ方式、シ−ク時にサーボ
面サーボ方式でフォロイング時にデータ面サーボ方式、
または、サーボ面サーボ方式とデータ面サーボ方式の併
用を使用しても良い。本実施例によれば、超小型で大容
量、そして低消費電力の磁気ディスク装置が実現がで
き、機器に組み込むことに向いた超小型磁気ディスク装
置が実現できる。この図では、磁気ヘッドを移動する方
式に、回転移動方式であるＶＣＭを使用した例で説明し
たが、もちろん直線移動方式であるリニアモータを使用
してもかまわない。

【００１４】図４は、本発明の超小型磁気ディスク装置
のＶＣＭ７の機構図である。このＶＣＭ７は、磁気ヘッ
ド４、ジンバル２６、ガイドアーム６、バランサ２７、
コイル２８、マグネット２９、キャリッジ３０からな
る。バランサは磁気ヘッド、ジンバル、ガイドアームの
質量の総和と回転軸で静バランスを取るためのものであ
る。ここで、回転軸中心と力の中心が一致するようにコ
イル２８を設ける。回転軸中心と力の中心が不一致の場
合、ＶＣＭ７の駆動時に回転軸をたたき、磁気ヘッド４
の先端が振動することでフォロイング時の振動がかなり
の時間残ることになる。このため、制御性能を悪化させ
る。今回、回転軸中心と力の中心が一致するため、フォ
ロイング時の残留振動を大幅に減少することができ、制
御性能を向上することができる。本実施例によれば、磁
気ヘッドの位置決め制御性能を大幅に向上した機器に組
み込むことに向いた超小型磁気ディスク装置が実現でき
る。

【００１５】図５は、本発明の超小型磁気ディスク装置
の形状図１である。今日、磁気ディスク装置は、ノート
パソコンに代表される用に搭載装置の小型化，軽量化の
要求により、磁気ディスク装置も小型化，軽量化が求め
られている。このため、ハンディ装置に搭載される磁気
ディスク装置の大きさは、高さがおおよそ１２ｍｍ、長
手方向サイズをおおよそ７３ｍｍ、短手方向をおおよそ
５１ｍｍとする。また、この磁気ディスク装置は高さが
約１２ｍｍしかないため磁気ディスクを１枚のみ実装す
るものとする。さらに、記憶容量は搭載されるパソコン
等の処理能力から、前記１枚の磁気ディスクに少なくと
も４０ＭＢ以上は記憶できるものとする。

【００１６】この超小型磁気ディスク装置への供給電源
電圧は、単一電源電圧とし、現在最も小型ＯＡ機器で広
く使用されており、さらに、超小型磁気ディスク装置の
ドライブが可能なおおよそ５Ｖ、または、おおよそ３．
３Ｖとする。

【００１７】超小型磁気ディスク装置への電源電圧供給
方法は、図５に示すようなＤＩＰ形状の場合、既存のＴ
ＴＬのＤＩＰタイプの電源供給方法と同じにする。具体
的には、長手方向を横にして上よりディスク装置を眺め
た場合、電源供給端子３１，３２は、左上と右下にくる
ことになる。この一方の端子３１がＶｃｃで、もう一方
の端子３２がＶｓｓとする。これにより、基板の設計時
や実装時に端子を間違えないようにすることができる。

【００１８】本実施例によれば、超小型で大容量，そし
て低消費電力の磁気ディスク装置が実現ができ、機器に
組み込むことに向いた超小型磁気ディスク装置が実現で
きる。さらに、外部システムとの制御信号とデータ信号
の電気的接続部に、前記外部システムからの供給電圧を
受けるための電源端子を持っているため、外部システム
との接続スペースの減少を図る超小型磁気ディスク装置
が実現できる。

【００１９】図６は、超小型磁気ディスク装置の形状図
２である。この図は、超小型磁気ディスク装置への電源
供給方法を具体的に示したもので、図に示すような平行
ケーブルを使用する場合、外部システムと信号接続部３
３に、制御信号／データ信号ケーブル３４に合わせて外
部システムからの供給電圧を受けるための電源ケーブル
３５を設けたものである。このコネクタには、キ−付き
のフラットケーブルコネクタを使用することでコネクタ
の逆差し込みによる異常電圧の印加のための機器の破壊
を防ぐようになっている。本実施例によれば、外部シス
テムとの制御信号とデータ信号の電気的接続部に、前記
外部システムからの供給電圧を受けるための電源端子を
持っているため、外部システムとの接続スペースの減少
を図る超小型磁気ディスク装置が実現できる。もちろ
ん、磁気ディスク装置の電子回路の安定化を図るため
に、供給電源電圧を、アナログ回路用とディジタル回路
用に別々に分けて供給してもかまわない。

【００２０】図７は、超小型ディスク装置のスピンドル
モータ構造図を示したものである。

【００２１】この図は、スピンドルモータ５をアウトハ
ブ型構造で外輪回転方式の場合である。また、基板はス
ピンドルモータ軸の支持部材としての機能を合わせ持っ
ている。本実施例によれば、スピンドルモータ５の小型
化が実現でき、かつ、軸トルクを高めることができるの
で回転変動を低減する効果もある超小型ディスク装置が
実現できる。もちろん、小型化で回転の安定化が図れれ
ば、スピンドルモータ５の回転方式は、アウトハブ型構
造で内輪回転方式，インハブ型構造で外輪回転方式，イ
ンハブ型構造で内輪回転方式を採用してもかまわない。

【００２２】図８は、超小型ディスク装置の電子回路基
板の外観図を示したものである。図からも判るように、
１枚の基板上に信号接続部３６を持ち、電子回路は、磁
気ディスクへのデータの書き込みと前記磁気ディスクか
らのデータの読み出しを行うためのリード／ライト信号
処理系ＬＳＩ３７と、外部システムとの間でデータを制
御するためのデータ制御ＬＳＩ３８と、磁気ヘッドの位
置決めとスピンドルモータ５の回転を制御するためのア
クチュエータ制御ＬＳＩ３９と、装置全体の制御の管理
を行うマイクロコンピュータ４０と、データを格納する
ためのＲＡＭ４１／ＲＯＭ４２とで構成されている。本
実施例によれば、１枚の基板上に信号接続部と電子回路
が納まるため、超小型磁気ディスク装置が実現がでる。

【００２３】以上説明した実施例によれば、磁気ディス
ク制御用電子回路を実装する基板を磁気ディスク装置の
ケースの一部にするか、磁気ディスク制御用電子回路を
フィルム状の基板に実装して、磁気ディスク装置のあい
た空間に取り付けるので、磁気ディスク装置の小型化が
実現でき、機器に組み込むことに向く効果がある。

【００２４】また、磁気ディスク装置の外径寸法をおお
よそ１．７インチとし、データアクセス位置に応じてリ
ード／ライトクロックの周波数などを変更する記録／再
生系変更手段と、トラック密度を２５００ＴＰＩ以上に
するためのデータ面サーボ方式を備えたヘッド位置決め
制御手段と、磁気ディスクの回転速度を変更する手段を
有することにより、超小型で大容量，そして低消費電
力，機器に組み込むことに向く効果がある。もちろん、
位置決め制御方式は、位置決め制御性能が実現できれ
ば、サーボ面サーボ方式，シ−ク時はサーボ面サーボ方
式でフォロイング時にはデータ面サーボ方式、または、
サーボ面サーボ方式とデータ面サーボ方式の併用もかま
わない。

【００２５】また、磁気ヘッドの移動方式は、駆動部の
面積の取らない回転移動方式か、磁気ヘッドのオフセッ
ト角の存在がなく磁気ヘッド位置決め制御性能を出しや
すい直線移動方式を採用することによって、磁気ディス
ク装置の小型化や大容量化が実現でき、機器に組み込む
ことに向く効果がある。

【００２６】また、磁気ヘッドの移動方式に磁気ヘッド
の回転軸と力の回転中心が一致する回転移動方式を採用
することで、磁気ヘッドの移動時の残留振動を大幅に減
少することができ、フォロイング精度の向上、アクセス
時間の短縮の効果がある。上記により、超小型な磁気デ
ィスク装置の大容量化を実現することができる。

【００２７】また、磁気ディスク装置の高さ方向サイズ
をおおよそ１２ｍｍとすることにより、超小型で、機器
に組み込むことに向く効果がある。

【００２８】また、磁気ディスク装置の長手方向サイズ
をおおよそ７３ｍｍ，短手方向サイズをおおよそ５１ｍ
ｍとすることを有することにより、超小型で大容量，機
器に組み込むことに向く効果がある。

【００２９】また、磁気ディスク装置に磁気ディスクの
１枚実装で記憶容量４０ＭＢ以上を有することにより、
超小型で大容量，機器に組み込むことに向く効果があ
る。

【００３０】また、外部システムから磁気ディスク装置
への供給電源電圧をおおよそ５Ｖの単一電源電圧とする
ことにより、電源供給装置である小型ＯＡ機器で一般的
に使用されている電圧なので、機器に組み込むことに向
く効果がある。

【００３１】また、外部システムから磁気ディスク装置
への供給電源電圧をおおよそ３．３Ｖの単一電源電圧と
することにより、電源供給装置である小型ＯＡ機器で一
般的に使用されている電圧なので、機器に組み込むこと
にむく効果がある。

【００３２】また、外部システムと磁気ディスク装置と
の制御信号と、データ信号とを電気的に接続するための
信号接続部に、該外部システムからの該供給電圧を受け
るための電源端子を設けることにより、該外部システム
との接続スペースを少なくすることができ、機器に組み
込むことに向く効果がある。

【００３３】また、磁気ディスク装置において、外部シ
ステムから磁気ディスク装置への供給電源電圧をアナロ
グ回路用とディジタル回路用とに別々に供給することに
より、磁気ディスク装置の電子回路の性能向上を実現す
る効果がある。

【００３４】また、磁気ディスクを回転するためのスピ
ンドルモータをアウトハブ型構造とし、外輪回転方式ま
たは内輪回転方式とすることにより、スピンドルモータ
の小型化と軸トルクの向上による回転の安定化が図れる
効果がある。

【００３５】また、磁気ディスクを回転するためのスピ
ンドルモータをインハブ型構造とし、外輪回転方式また
は内輪回転方式とすることにより、スピンドルモータの
小型化と軸トルクの向上による回転の安定化が図れる効
果がある。

【００３６】また、磁気ディスク装置において、電子回
路を同一基板上に配置することにより、電子回路基板の
少スペース化が図れ、機器に組み込むことに向く効果が
ある。

【００３７】また、前記電子回路基板をスピンドルモー
タ軸の支持部材としての機能を合わせ持つことにより、
スピンドルモータの小型化が図れ、機器に組み込むこと
に向く効果がある。

【００３８】また、前記信号接続部を該電子回路基板上
に配置することにより基板の少スペース化が図れ、機器
に組み込むことに向く効果がある。

【００３９】また、磁気ディスク装置の電子回路を該磁
気ディスクへのデータ書き込みと該磁気ディスクからの
データ読み出しを行うためのリード／ライト信号処理系
ＬＳＩと、外部システムとの間でデータを制御するため
のデータ制御ＬＳＩと、該磁気ヘッドの位置決めと該ス
ピンドルモータの回転を制御するためのアクチュエータ
制御ＬＳＩと、装置全体の制御の管理を行うマイクロコ
ンピュータと、データを格納するためのＲＡＭ／ＲＯＭ
とで構成することにより、電子回路基板の少スペース化
が図れ、機器に組み込むことに向く効果がある。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、特に、ノート型パーソ
ナルコンピュータやパームトップ型パーソナルコンピュ
ータといった小型情報処理システムに適用して好適な小
型の磁気ディスク装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超小型磁気ディスク装置の一実施例の
外観図である。

【図２】本発明の超小型磁気ディスク装置の他の実施例
の外観図である。

【図３】本発明の超小型磁気ディスク装置一実施例の構
成図である。

【図４】本発明の超小型磁気ディスク装置のＶＣＭの機
構図である。

【図５】本発明の超小型磁気ディスク装置の一実施例の
形状図である。

【図６】本発明の超小型磁気ディスク装置の他の実施例
の形状図である。

【図７】本発明の超小型磁気ディスク装置のスピンドル
モータ構造図である。

【図８】本発明の超小型磁気ディスク装置の電子回路基
板の外観図である。

【符号の説明】

１…機構部、 ２…電子回路、 ３…磁気ディスク、 ４…磁気ヘッド、 ５…スピンドルモータ、 ７…ＶＣＭ、 ９…電子回路基板、 １０…リード／ライト機能部、 １１…メカ制御部、 １２…データ制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 哲士 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所マイクロエレクトロニ クス機器開発研究所内 (72)発明者 本田 聖志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所マイクロエレクトロニ クス機器開発研究所内 (72)発明者 白石 和久 神奈川県小田原市国府津2880番地株式会 社日立製作所小田原工場内 (56)参考文献 特開 平３−108178（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−79890（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 33/12 304

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気ディスクと、該磁気ディスクを回転さ
   せるための回転制御機構と、磁気ヘッドと、該磁気ヘッ
   ドの位置決め制御機構と、前記磁気ディスクへのデータ
   の読み書き、外部システムとの間でデータの転送、並び
   に、前記回転制御機構及び前記磁気ヘッドの位置決め制
   御機構を制御するための制御用電子回路とを有する磁気
   ディスク装置において、前記制御用電子回路を実装した
   基板上で前記回転制御機構、及び前記位置決め制御機構
   を支持し、前記制御用電子回路を構成する電子部品の少
   なくとも一部が、前記磁気ディスクと前記基板との間に
   形成される空間の前記基板上に配置され、前記基板及び
   前記基板に装着されるケースとで前記磁気ディスク、前
   記回転制御機構、前記磁気ヘッド、前記位置決め制御機
   構、及び前記制御用電子回路を封入したことを特徴とす
   る磁気ディスク装置。