JP3365386B2

JP3365386B2 - ディスク装置の騒音低減機構

Info

Publication number: JP3365386B2
Application number: JP2000027826A
Authority: JP
Inventors: 基恭宇都宮
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2020-02-04
Also published as: JP2001222880A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク、光
ディスク等を記録再生媒体として使用するディスク装置
の筐体内に収容され、このディスク装置から発生する騒
音を低減するための騒音低減機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、磁気ディスク装置の一例を示
す平面図である。以下、この図面に基づき説明する。

【０００３】磁気ディスク装置５０は、コンピュータの
外部記憶装置として用いられ、情報を格納する磁気ディ
スク５２、複数の磁気ディスク５２をスタックして高速
回転させるスピンドルモータ５４、磁気ヘッド５６を磁
気ディスク５２上の所定位置へ移動させるヘッド位置決
め機構５８等を備え、これらが筐体（DE：Disk Enclosu
re）６０内に密閉されたものである。図面では、筐体６
０の上面を切り欠いた状態で示している。

【０００４】ヘッド位置決め機構５８は、磁気ヘッド５
６を搭載したスライダ（符号省略）を支持するサスペン
ション６２、磁気ディスク５２の枚数に応じて用意され
た複数のサスペンション６２を保持するキャリッジアー
ム６４、ベアリング支持されたキャリッジアーム６４を
回転駆動するＶＣＭ（Voice Coil Motor）６６等から構
成されている。ＶＣＭ６６の可動コイルに制御電流を印
加することで駆動力を発生させて、キャリッジアーム６
４を回転駆動することにより、磁気ヘッド５６を任意の
トラック上に位置決めする。

【０００５】磁気ディスク装置５０の動作時には、スピ
ンドルモータ５４によって磁気ディスク５２が数千〜１
万回転／分で高速回転する。これによって生じる空気粘
性流６８をスライダのＡＢＳ面（Air Bearing Surfac
e：図示せず）で受けることにより、磁気ディスク５２
上に磁気ヘッド５６を微小隙間浮上させる（空気膜潤滑
作用）。この状態で、磁気ディスク５２に対し非接触で
情報の記録再生を行う。

【０００６】このような磁気ディスク装置は、記録容量
及びランダムアクセス性能に優れているため、パーソナ
ルコンピュータなどでは固定型の二次記録装置として標
準装備され、可換性に優れた光ディスク装置（ＣＤ−Ｒ
ＯＭ,ＤＶＤ−ＲＯＭ等）とともに広く利用されてい
る。

【０００７】一方では、近々本格化する高精細ディジタ
ル放送に対応したハイビジョン（ＨＤＴＶ）用録画再生
装置の記録メディアとしても、磁気ディスク装置や光デ
ィスク装置の利用が検討されている。これは、高精細デ
ィジタル放送の長時間録画に、従来放送の四倍近くの記
憶容量が必要になるためである。特にディジタル放送固
有の多チャンネル同時記録、多チャンネル同時特殊再
生、タイムシフト視聴、タイムフリー視聴等の新しい利
用法を提供するには、高速スループット性能が不可欠と
なるため、磁気ディスク装置を利用した録画再生装置な
どは次世代の情報家電として期待されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような情報家電に
磁気ディスク装置又は光ディスク装置を利用する場合、
低コスト及び省電力とともに低騒音が重要な設計課題と
なる。パーソナルコンピュータをオフィス環境で利用し
たりホームユースで使用するような場合、利用者が直接
作業を行うためドライブ騒音はあまり問題にされていな
かった。しかし、録画用の情報家電として磁気ディスク
装置や光ディスク装置を稼動させる場合、生活空間のバ
ックグランドで連続運転を行うため、ドライブ騒音の抑
制は快適な利用環境を提供する上で重要なキーテクノロ
ジとなってくる。

【０００９】従来のパーソナルコンピュータ用ドライブ
ユニットの騒音対策としては、筐体外壁に吸音材や遮音
材を貼付したり、制振鋼板をカバーや筐体の一部に利用
したり、パーソナルコンピュータ本体とドライブとの固
定に除振効果を考慮したりする技術が採られている。し
かし、こうした場合でも騒音低減の効果は数ｄＢ程度し
か得られていない。

【００１０】一方、ドライブ装置の騒音抑制に能動的音
響制御を応用した技術が特開平１０−９２１２１号公報
に開示されている。この従来の騒音低減装置を図１１及
び図１２に示す。図１１は構成を示すブロック図、図１
２は作用及び効果を示すグラフである。以下、これらの
図面に基づき説明する。

【００１１】図１１に示すように、騒音低減装置７０
は、ドライブ装置から発生した騒音信号を検出するマイ
クロフォン７２と、マイクロフォン７２で検出された騒
音信号に対して位相が１８０度反転した音響信号を出力
する制御回路７４と、制御回路７４から出力された音響
信号を音響に変換して出力するスピーカ７６とからな
る。制御回路７４は、プロセッサ７４１、出力信号演算
器７４２、位相補正回路７４３、Ａ／Ｄコンバータ７４
４、Ｄ／Ａコンバータ７４５、増幅器７４６，７４７等
からなる。

【００１２】図１２に示すように、騒音低減装置７０
は、ドライブ装置から発生した騒音信号をマイクロフォ
ン７２で拾い、騒音振幅に対応し位相が１８０度反転し
た音響をスピーカ７６から出力して、音響干渉によりド
ライブ騒音を低減させるものである。このように特定音
源に対して振幅が等しく位相の異なる音響を干渉させて
音圧を抑制する能動的音響制御は、車両内等の密閉室内
におけるこもり音の低減を目的として、古くから利用さ
れている（US Patent, No.2043416 (1936)）。

【００１３】しかしながら、騒音低減装置７０には次の
ような問題があった。．構成が複雑であるため、製造
コストが高くなる。．スピーカ駆動電圧など制御用の
外部電源を必要とするため、消費電力が増加する。．
部品点数が多く、個々の部品も大きいため、大型化す
る。

【００１４】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、モータ回転音
やシーク動作音等のドライブ騒音を、簡単な構成を用い
て大幅に低減できるとともに、従来の騒音低減装置に比
べて低コスト化、省電力化及び小型化も達成できる、デ
ィスク装置の騒音低減機構を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るディスク装
置の騒音低減機構は、磁気ディスク装置、光ディスク装
置等のディスク装置の筐体内に、ディスクの回転によっ
て生じる空気粘性流を受けて音響を発生する音源が配置
されたものである。そして、この音響は、ディスク装置
の動作音と干渉して、動作音を低減させる性質を有す
る。このような性質は、音源の構造、形状、大きさ、材
質、位置、向き等を少しずつ変えながら動作音が低減す
るか否かを判断することにより、実験的に（すなわち試
行錯誤的に）実現させる。なぜなら、騒音は感覚的なも
のであるので、理論的な設計がなじまないからである。

【００１６】例えば、音響は、動作音と干渉して、動作
音の周波数分布を変えることにより、動作音を低減させ
る。この一例を述べれば、動作音の中心的な周波数に対
して音響の中心的な周波数をわずかに異ならせるととも
に、動作音の中心的な周波数の振幅に対して音響の中心
的な周波数の振幅をほぼ同じにすることにより、低い周
波数の「うなり」を発生させる。これにより、動作音の
周波数分布が変わって、動作音が耳障りでなくなる。一
方、音響と動作音との周波数差が大きくなれば、単位時
間中に起こる強め合い及び弱め合いの回数は増加するか
ら、合成音の強さの消長は聞き分け難くなる。したがっ
て、周波数差が一定の限度を越えれば「うなり」は現わ
れ得ない。しかし、こういう場合でも、「差音」及び
「和音」からなる「合音」が生ずるので、動作音の周波
数分布が変わって、動作音が耳障りでなくなる。「差
音」とは、二音の周波数の差に等しい周波数の合音であ
り、これを第一次差音という。この合音は、また始めの
二音のどれかに対して差音を作る。これを第二次差音と
いう。同様にして、多数次の差音が得られる。「和音」
とは、二音の周波数の和に等しい周波数の合音であり、
これを第一次和音という。この合音は、また始めの二音
のどれかに対して和音を作る。これを第二次和音とい
う。同様にして、多数次の和音が得られる。

【００１７】また、音響は、動作音と干渉して、動作音
をマスキングすることにより、動作音を低減させる。
「マスキング」とは、ある音の大きさが他の音の存在に
よって減少する現象をいう（電子情報通信ハンドブック
第１版第１１５４〜１１５５頁参照）。

【００１８】言葉を変えてもう一度説明すると、本発明
に係るディスク装置の騒音低減機構は、磁気ディスクド
ライブ、光ディスクドライブ等のディスク装置の筐体内
に、音響管、音響ホーン又は共振板などからなる小型の
音源を設置し、ディスク回転によって筐体内に生じる空
気粘性流をこの音源で受けることによって、当該音源か
ら特定の音響を発生させ、この音響とドライブ騒音との
音波干渉を引き起こして音圧を抑制させ、又は干渉音響
（騒音）の周波数を可聴帯域からずらして静寂時最小可
聴値の高い周波数帯域へシフトさせることにより、利用
者が感じる騒音レベルを低減させている。

【００１９】例えば、筐体内に小型の音響管を設置して
おき、ディスクの高速回転によって生じる空気流を音響
管に流入させることにより管内で気柱振動を生じさせ、
ドライブ騒音特性に合わせて最適化された特定音響を発
生させている。これにより、音響管からの共鳴音とドラ
イブ動作音（騒音）とが音波干渉を起こして音圧を減衰
させ、又は騒音周波数を変化させて可聴域から退避させ
ることにより、耳障りなドライブ騒音の抑制を図ってい
る。この場合、ドライブ動作音と筐体内空気流分布を予
め計測し、その騒音特性に合わせて音源を設計し干渉音
の調律を行うことになる。本発明によれば、構造がシン
プルなため低コストで実現でき、かつ制御動作に外部エ
ネルギを必要としないため省電力でドライブ騒音の低減
効果を得ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るディスク装
置の騒音低減機構の第一実施形態を示す平面図である。
図２は図１における音響管を拡大して示したものであ
り、図２［１］は斜視図、図２［２］は図２［１］にお
けるII−II線縦断面図である。以下、これらの図面に基
づき説明する。ただし、図１において図１０と同じ部分
には同じ符号を付す。

【００２１】本実施形態の騒音低減機構は、磁気ディス
ク装置５０の筐体６０内に、磁気ディスク５２の回転に
よって生じる空気粘性流６８を受けて音響１０を発生す
る音響管１２が配置されたものである。そして、音響１
０は、磁気ディスク装置５０の動作音と干渉して、動作
音を低減させる性質を有する。

【００２２】固定型の磁気ディスク装置５０は、アルミ
基板又はガラス基板等に磁性体を塗布した一枚又は複数
枚の磁気ディスク５２と、磁気ディスク５２を回転させ
るスピンドルモータ５４と、記録再生用の磁気ヘッド５
６を搭載したスライダ（符号省略）を支持するヘッド位
置決め機構５８とが、筐体６０内に組み込まれ密閉され
たものである。磁気ディスク装置５０の動作時には、ス
ピンドルモータ５４にスタックされた磁気ディスク５２
が数千〜１万回転／分の速度で回転する。その高速回転
に伴って発生する空気粘性流６８をスライダが受けるこ
とにより、スライダが空気膜潤滑作用により微小浮上す
る。これにより、磁気ヘッド５６と磁気ディスク５２と
の間に、適量の磁気スペースが設けられる。そして、ヘ
ッド位置決め機構５８のＶＣＭ６６を制御して磁気ヘッ
ド５６を任意のトラック上に回転駆動させることによ
り、データアクセスを実行する。

【００２３】筐体６０内の空隙には、小型の音響管１２
が配置されている。音響管１２は、一端が閉管となって
いる剛壁で作られた均一断面の円筒管である。ディスク
回転に伴って発生する空気粘性流６８が音響管１２の他
端の開口部から管内に導入されることで、管内に気柱振
動が生じ、これにより特定周波数の音響１０が発生す
る。

【００２４】音響管１２の管径ｕは、発生させる音響１
０の波長に比べて十分小さくなるように設定しておく。
管長Ｌ１は、管端における共鳴音（発生音響）波長の整
数倍になるように設定しておく。音響１０の物理量（波
長及び振幅）は、音響管１２内に流入する空気流の偏心
及び流速によっても左右される。ここでいう偏心とは、
音響管１２に流入する空気流分布中心面の、管孔エッジ
に対する管軸方向への偏り量を指している。偏心距離が
大きくなると、管内共鳴波形の上下非対称性が大きくな
ってパルス波形に近くなり、低・中音域における（同一
流速での）音量が大きくなる。一方、音響管１２に導入
される空気流速は、全音域における発生音圧を左右す
る。例えば流速がおよそ６.５［ｍ／ｓｅｃ］〜２２
［ｍ／ｓｅｃ］までの範囲ならば、発生音圧は流速の約
４乗に比例して大きくなる。しかし、これ以上の速度に
なると、比例係数は次第に小さくなってくる。したがっ
て、音響管１２の設置場所は、密閉された筐体６０内の
空隙において、音響管１２の開口端部に流入する空気流
速及び方向を考慮した上で決定される。ここでは、一例
として、ヘッド位置決め機構部５８に隣接したＦＰＣ
（Flexible Printed Circuit）１４の揺動隙間部に配置
している。

【００２５】このように、磁気ディスク装置５０の稼動
（磁気ディスク５２の高速回転）によって生じる空気粘
性流６８を音響管１２内に流入させることによって音響
１０を発生させ、音響１０をドライブ騒音と音波干渉さ
せることによって騒音振幅を減衰させ、又は騒音波長を
変化させることで音圧の低減を図っている。このとき音
響管１０からは、ドライブ騒音振幅に対応して位相が１
８０度反転した相殺音を生成できれば理想的である。し
かし、そのような設計が困難な場合は、相殺音と干渉し
たドライブ騒音（相殺音が重畳された騒音）の周波数帯
域を、図３に示すように静寂時最小可聴値Ｌ_Ｔ（ある一
つの正弦音をぎりぎり知覚しうる音圧レベル）の大きな
帯域までシフトするように、相殺音（音響管１２が発生
する干渉音）を設定すればよい。

【００２６】図４は、音響管の他の例を示す断面図であ
る。図１では説明を簡単にするために一端閉となる等断
面の音響管１２を示したが、必要とする干渉音（相殺音
響）の設定によっては、図４［１］〜［４］にそれぞれ
示す音響管１２１〜１２４を利用しても良い。音響管１
２１は、両端に開口部を有し、共鳴音の波長は一端閉管
に比べて１／２となる。音響管１２２は、迂回管１６２
を設けて管長を伸ばすことで共鳴音の制御を行うもので
あり、筐体６０内に実装する管長が不足する場合に適し
ている。音響管１２３，１２４は、空気流入端部（開口
部）にエッジ片１６３やリード片１６４を設けることに
より、発生音響の調律を図っている。音響管１２１〜１
２４によれば、干渉音設計の自由度を広げることができ
る。

【００２７】図５は、本発明に係るディスク装置の騒音
低減機構の第二実施形態を示す平面図である。図６は図
５における音響ホーンを拡大して示した斜視図である。
以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図５に
おいて図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明
を省略する。

【００２８】本実施形態の騒音低減機構は、磁気ディス
ク装置５０の筐体６０内に、磁気ディスク５２の回転に
よって生じる空気粘性流６８を受けて音響２０を発生す
る音響ホーン２２が配置されたものである。そして、音
響２０は、磁気ディスク装置５０の動作音と干渉して、
動作音を低減させる性質を有する。

【００２９】音響ホーン２２は、断面積Ｓ（ｘ）が長さ
方向に一様でない管であり、詳しくは喉部２２１から口
部２２２に向かってＳ（ｘ）＝Ｓ_０ｅ^ｍｘで表される指
数ホーンである。音響ホーン２２より発生する干渉音
は、管断面Ｓ（ｘ）及び管長Ｌ２によって調整される。
すなわち、音響２０は、磁気ディスク装置５０の動作音
を音波干渉により減衰、又は動作音を可聴帯域からシフ
トできるように、ドライブ騒音特性に合わせて最適化さ
れている。

【００３０】図７は、音響ホーンの他の例を示す断面図
である。図７［１］に示す音響ホーン２４は、断面積Ｓ
（ｘ）＝Ｓ_０ｘ^２で表される円錐ホーンである。空気流
入端にリード片２４１を設けることにより、発生音響の
調律を図っている。図７［２］に示す音響ホーン２６
は、ホーン形状をリップリード楽器のように指数ホーン
（朝顔部２６１）、音響管（円筒部２６２）及び円錐ホ
ーン（テーパー管部２６３）により構成し、空気流入端
部に絞り部２６４や抜き穴部２６５を設けている。これ
により、効果的な音響制御が実現できるように、干渉音
を調律することができる。

【００３１】図８は、本発明に係るディスク装置の騒音
低減機構の第三実施形態を示す平面図である。図９は図
８における共振板を拡大して示したものであり、図９
［１］は側面図、図９［２］は図９［１］におけるIX−
IX線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明
する。ただし、図８において図１と同じ部分は同じ符号
を付すことにより説明を省略する。

【００３２】本実施形態の騒音低減機構は、磁気ディス
ク装置５０の筐体６０内に、磁気ディスク５２の回転に
よって生じる空気粘性流６８を受けて音響３０を発生す
る共振板３２が配置されたものである。そして、音響３
０は、磁気ディスク装置５０の動作音と干渉して、動作
音を低減させる性質を有する。

【００３３】共振板３２は、薄い一枚又は複数枚の板か
らなり、固定部３４によって一端が固定されている。ま
た、共振板３２は、ドライブ稼働時に発生する空気流を
受けて振動し、その共振音がドライブ動作音と干渉する
ことで、騒音の減衰、又は騒音の可聴域からの周波数シ
フトを促している。この場合も、共振板３２の板厚ｔ、
板幅ｗ、長さＬ３等のディメンジョンをドライブ騒音に
合わせて最適化しておく。

【００３４】なお、言うまでもないが、本発明は上記第
一乃至第三実施形態に限定されるものではない。例え
ば、磁気ディスク装置の代わりに光ディスク装置として
もよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係るディスク装置の騒音低減機
構によれば、ディスクの回転によって生じる空気粘性流
を受けて音響を発生する音源がディスク装置の筐体内に
配置され、この音響がディスク装置の動作音と干渉して
動作音を低減させることにより、モータ回転音やシーク
動作音等のドライブ騒音を、簡単な構成を用いて大幅に
低減できる。しかも、簡単な構成であるために低コスト
化及び小型化を達成できるとともに、電力を要せずに動
作するので省電力化も達成できる

【００３６】言葉を変えてもう一度説明すると、本発明
に係るディスク装置の騒音低減機構によれば、ドライブ
装置の密閉された筐体内の空隙に、記録媒体の高速回転
に伴って生じる空気粘性流を受けて特定音響を発生させ
る音源を設置することにより、音源からの音響とドライ
ブ騒音とを音波干渉させて、その騒音振幅を低減し、又
は騒音周波数を静寂時最小可聴値の高い帯域へとシフト
させることによりドライブ騒音の低減を図っている。こ
の場合、ドライブ装置内部に簡易な構成の機構を配置
し、装置動作に伴って発生する空気流を干渉音生成に利
用しているため、低コストかつ省電力でドライブ騒音の
低減を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るディスク装置の騒音低減機構の第
一実施形態を示す平面図である。

【図２】図１における音響管を拡大して示したものであ
り、図２［１］は斜視図、図２［２］は図２［１］にお
けるII−II線縦断面図である。

【図３】図１の騒音低減機構において、音波干渉を用い
て騒音周波数を最小可聴値の高い帯域へシフトさせたと
きの騒音低減効果を示したグラフである。

【図４】図１における音響管の他の例を示す断面図であ
り、図４［１］は第一例、図４［２］は第二例、図４
［３］は第三例、図４［４］は第四例である。

【図５】本発明に係るディスク装置の騒音低減機構の第
二実施形態を示す平面図である。

【図６】図５における音響ホーンを拡大して示した斜視
図である。

【図７】図５における音響ホーンの他の例を示す断面図
であり、図７［１］は第一例、図７［２］は第二例であ
る。

【図８】本発明に係るディスク装置の騒音低減機構の第
三実施形態を示す平面図である。

【図９】図８における共振板を拡大して示したものであ
り、図９［１］は側面図、図９［２］は図９［１］にお
けるIX−IX線縦断面図である。

【図１０】磁気ディスク装置の一例を示す平面図であ
る。

【図１１】従来の騒音低減装置の構成を示すブロック図
である。

【図１２】従来の騒音低減装置の作用及び効果を示すグ
ラフであり、図１２［１］はマイクロフォンが検出した
ドライブ騒音、図１２［２］はスピーカが出力する相殺
音響、図１２［３］は音響制御された装置動作音であ
る。

【符号の説明】

５０磁気ディスク装置（ディスク装置）６０筐体５２磁気ディスク（ディスク）６８空気粘性流１０，２０，３０音響１２，１２１，１２２，１２３，１２４音響管（音
源）１６２迂回管１６３エッジ片１６４，２４１リード片２２，２４，２６音響ホーン（音源）３２共振板（音源）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ディスク装置、光ディスク装置等の
ディスク装置の筐体内に、ディスクの回転によって生じ
る空気粘性流を受けて音響を発生する音源が配置され、前記音響は前記ディスク装置の動作音と干渉して当該動
作音を低減させる性質を有する、ディスク装置の騒音低減機構。
【請求項２】前記音響は、前記動作音と干渉して、当
該動作音の周波数分布を変えることにより、当該動作音
を低減させる、請求項１記載のディスク装置の騒音低減機構。
【請求項３】前記音響は、前記動作音と干渉して、当
該動作音をマスキングすることにより、当該動作音を低
減させる、請求項１記載のディスク装置の騒音低減機構。
【請求項４】前記音源が円筒状の音響管である、請求項１，２又は３記載のディスク装置の騒音低減機
構。
【請求項５】前記音響管の一端が閉じられた、請求項４記載のディスク装置の騒音低減機構。
【請求項６】前記音響管の空気流入端にリード片又は
エッジ片が設けられた、請求項４記載のディスク装置の騒音低減機構。
【請求項７】前記音響管の途中に管長を伸ばすための
迂回管が設けられた、請求項４記載のディスク装置の騒
音低減機構。
【請求項８】前記音源が音響ホーンである、請求項１，２又は３記載のディスク装置の騒音低減機
構。
【請求項９】前記音源が共振板である、請求項１，２又は３記載のディスク装置の騒音低減機
構。