JP3688679B2

JP3688679B2 - ディスク駆動装置

Info

Publication number: JP3688679B2
Application number: JP2002348304A
Authority: JP
Inventors: 稔武田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: JP2004185666A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高速で回転するディスクを備えた磁気ディスク装置等のディスク駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、磁気ディスク装置は、ケース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キャリッジアッセンブリ、キャリッジアッセンブリを駆動するボイスコイルモータ、基板ユニット等を備えている。
【０００３】
スピンドルモータは円筒状のハブを有し、このハブに、複数枚の磁気ディスクおよびスペーサリングが交互に積層されている。そして、これらの磁気ディスクおよびスペーサリングは、ハブの先端に取り付けられたディスククランパによりハブ外周に固定されている。
【０００４】
このような磁気ディスク装置において、高速なデータ処理を行うためには磁気ディスクの回転数を上げる必要がある。そのため、近年、高速回転型の磁気ディスク装置が研究されている。しかし、磁気ディスクが高速回転すると、磁気ディスクと同一回転方向の気流が発生し、この気流の乱れにより磁気ディスクが振動するディスクフラッタと呼ばれる現象が生じる。この場合、磁気ディスクに対する磁気ヘッドの位置決め精度が低下し、記録密度の向上に支障を生じる。
【０００５】
上記のような問題を解決するため、例えば、特許文献１に開示された磁気ディスク装置によれば、磁気ディスク近傍において、磁気ディスク回転時に内周から外周に向かう強制流を発生させる循環流路を形成し、気流の乱れを抑えることによりディスクフラッタ低減を図っている。
【０００６】
この磁気ディスク装置では、循環流路を形成するために、スピンドルモータのハブおよびスペーサに空気を通す切欠きあるいはテーパ部を加工し、同時に、これらの切欠きあるいはテーパ部に気流を導入するため、磁気ディスク装置のベースおよびトップカバーに空気導入路を合わせて形成している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１６２５４８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高記録密度を求められる磁気ディスク装置において、個々の部品の加工精度は装置性能に直接影響を及ぼす。そのため、循環流路を形成するために個々の部品を加工する場合、加工箇所の増加に伴い加工、仕上げコストの増加は避けられない。
【０００９】
また、前述したディスクフラッタを防止するため、トップカバーの形状を変更したり、あるいは、別部品を設置した磁気ディスク装置も提案されているが、いずれの装置も大幅な形状変更や部品点数の増加、組立精度の確保等、解決しなければならない問題が多い。
【００１０】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、製造コストの上昇を抑制しつつ、ディスクの振動を低減しディスクに対するヘッド位置決め精度の向上を図ることが可能なディスク駆動装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
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駆動装置は、ケースと、回転自在なハブを有し上記ケースに設けられたモータと、それぞれ上記ハブが挿通された内孔を有し上記ハブの外周に嵌合されたディスクと、上記ディスクに対して情報処理を行うヘッドと、を備え、上記ハブは、上記ディスク表面上の気流を整流する環状の整流部を一体に有し、上記整流部は上記ハブの外周から径方向外方に延出し上記ディスクの表面と隙間を置いて対向配置されているとともに上記ハブと一体的に回転自在に形成されていることを特徴としている。
【００１２】
上記のように構成されたディスク駆動装置によれば、モータのハブと一体に回転する整流板を設けることにより、ディスク表面上の気流を整流することが可能となる。その結果、ディスクが高速で回転した場合でも、ディスク付近で発生する気流の乱れを低減し、ディスクフラッタを効果的に低減することができる。これにより、製造コストの上昇を抑制しつつ、ディスクの振動を低減しディスクに対するヘッド位置決め精度が向上したディスク駆動装置を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係るディスク駆動装置としてハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤと称する）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はケース１０を備え、このケースは、矩形状の底壁１２ａを有しているとともに上面の開口した矩形箱状のベース１２と、複数のねじによりベースにねじ止めされてベースの上端開口を閉塞したトップカバー１１と、を有している。
【００１４】
ケース１０内には、ベース１２の底壁１２ａに取り付けられたスピンドルモータ１８と、このスピンドルモータによって支持および回転駆動される２枚の磁気ディスク１６ａ、１６ｂとが配設されている。また、ケース１０内には、磁気ディスク１６ａ、１６ｂに対して情報の記録、再生を行なう複数の磁気ヘッド、これらの磁気ヘッドを磁気ディスク１６ａ、１６ｂに対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリ２２、キャリッジアッセンブリ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）２４、磁気ヘッド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退避位置に保持するランプロード機構２５、およびプリアンプ等を有する基板ユニット２１が収納されている。
【００１５】
また、ベース１２の底壁１２ａ外面には、基板ユニット２１を介してスピンドルモータ１８、ＶＣＭ２４、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ている。
【００１６】
図１および図２に示すように、キャリッジアッセンブリ２２は、ベース１２の底壁１２ａ上に固定された軸受部２６と、軸受部から延出した複数のアーム３２と、を備えている。これらのアーム３２は、磁気ディスク１６ａ、１６ｂの表面と平行に、かつ、互いに所定の間隔を置いて位置しているとともに、軸受部２６から同一の方向へ延出している。また、キャリッジアッセンブリ２２は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンション３８を備えている。サスペンション３８は、板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム３２の先端に固定され、アームから延出している。なお、各サスペンション３８は対応するアーム３２と一体に形成されていてもよい。
【００１７】
サスペンション３８の延出端には磁気ヘッド４０が取り付けられている。磁気ヘッド４０は、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）ヘッドとを有し、サスペンション３０の先端部に形成されたジンバル部に固定されている。それぞれサスペンション３８に取り付けられた４つの磁気ヘッド４０は、２個づつ互いに向かい合って位置し、各磁気ディスクを両面側から挟むように配設されている。
【００１８】
一方、キャリッジアッセンブリ２２は、軸受部２６からアーム３２と反対の方向へ延出した支持枠４５を有し、この支持枠により、ＶＣＭ２４の一部を構成するボイスコイル４７が支持されている。支持枠４５は、合成樹脂によりボイスコイル４７の外周に一体的に成形されている。ボイスコイル４７は、ベース１２上に固定された一対のヨーク４９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図示しない磁石とともにＶＣＭ２４を構成している。そして、ボイスコイル４７に通電することにより、軸受部２６の回りでキャリッジアッセンブリ２２が回動し、磁気ヘッド４０は磁気ディスク１６ａ、１６ｂの所望のトラック上に移動および位置決めされる。
【００１９】
ランプロード機構２５は、ベース１２の底壁１２ａに設けられているとともに磁気ディスク１６ａ、１６ｂの外側に配置されたランプ５１と、各サスペンション３８の先端から延出したタブ５３と、を備えている。キャリッジアッセンブリ２２が回動し、磁気ヘッド４０が磁気ディスク１６ａ、１６ｂの外側の退避位置まで回動する際、各タブ５３は、ランプ５１に形成されたランプ面と係合し、その後、ランプ面の傾斜によって引き上げられ、磁気ヘッド４０をアンロードする。
【００２０】
図１および図２に示すように、磁気ディスク１６ａ、１６ｂは、直径６５ｍｍ（２．５インチ）に形成され、その中央部に内孔４２を有し、上面および下面に磁気記録層を有している。スピンドルモータ１８は、ロータとして機能するハブ４４を備え、このハブに、２枚の磁気ディスク１６ａ、１６ｂが互いに同軸的に嵌合され、ハブの軸方向に沿って所定の間隔をおいて積層されている。そして、磁気ディスク１６ａ、１６ｂは、スピンドルモータ１８により所定の速度でハブ４４と一体に回転駆動される。
【００２１】
詳細に説明すると、スピンドルモータ１８のハブ４４は上端が閉塞した円筒状に形成されている。ハブ４４の内側にはスピンドル軸６２が同軸的かつハブと一体的に設けられている。また、ベース１２の底壁１２ａには、ケースの内側に向かって突出した円筒部６３が一体に形成され、この円筒部の内周に軸受部６４が嵌合されている。そして、スピンドル軸６２は軸受部６４に挿入された状態で回転自在に支持されている。これにより、ハブ４４は、ケース１０内の所定位置に配置されている。軸受部６４の外周部にはステータ６６が設けられ、また、ハブ４４の内周には磁石６７が同軸的に設けられステータ６６と隙間を置いて対向している。
【００２２】
ハブ４４の下端部外周には、フランジ状のディスク受け部５０が形成されている。２枚の磁気ディスク１６ａ、１６ｂは、その内孔４２にハブ４４が挿通された状態でハブの外周面に嵌合され、ディスク受け部５０上に積層されている。また、ハブ４４の外周にはスペーサリング５４が嵌合され、磁気ディスク１２ａ、１２ｂ間に挟まれた状態で積層されている。また、ハブ４４の上端面にねじ５７によってディスククランパ５６がねじ止めされている。このディスククランパ５６の外周部は上段の磁気ディスク１６ａの中央部上面に当接し、２枚の磁気ディスク１６ａ、１６ｂおよびスペーサリング５４をハブ４４のディスク受け部５０に向かって押圧している。それにより、磁気ディスク１６ａ、１６ｂおよびスペーサリング５４は、ディスク受け部５０とクランプ部５８との間に挟持され、互いに密着した状態でハブ４４に固定保持されている。そして、ディスククランパ５６は、ハブ４４および磁気ディスク１６ａ、１６ｂと一体に回転駆動される。
【００２３】
本実施の形態によれば、ハブ４４は、その下端部外周から径方向外方に延出したほぼ環状の整流板７０を一体に備えている。整流部として機能する整流板７０は、例えば、板厚０．６ｍｍ程度のステンレス板により形成されている。そして、整流板７０は、ハブ４４および磁気ディスク１６ａ、１６ｂと同軸的に位置しているとともに、ハブ４４および磁気ディスク１６ａ、１６ｂと一体に回転駆動される。
【００２４】
整流板７０は、ベース１２の底壁１２ａと下段の磁気ディスク１６ｂとの間に延出し、磁気ディスク１６ｂの表面と所定の隙間を置いて対向している。整流板７０の磁気ディスク１６ａと対向する表面は平滑な平面に形成されている。そして、整流板７０と磁気ディスク表面との間隔は、磁気ディスク１６ｂ上を移動する磁気ヘッド４０およびキャリッジアッセンブリ２２と整流板７０とが干渉しない範囲で最小に設定されている。例えば、この間隔は、０．８５ｍｍ以下に設定され、本実施の形態では０．８５ｍｍに設定されている。
【００２５】
ベース１２の底壁１２ａ内面には、整流板７０の一部が位置した凹所７２が形成されている。そして、整流板７０と底壁１２ａ内面との間隔は、整流板と底壁とが接触しない最小の隙間とし、その寸法は例えば、０．７ｍｍ以下に設定されている。本実施の形態では０．７ｍｍに設定されている。なお、ベース１２の凹所７２は省略することも可能である。
【００２６】
整流板７０の外周半径ｄは、整流板の整流効果および他の構成部品との干渉等を考慮して、磁気ディスク１６ｂの外周半径Ｄの５０ないし１１０％、望ましくは、磁気ディスク外径の７５ないし１００％に形成されている。本実施の形態において、整流板７０の外周半径ｄは磁気ディスク１６ａ、１６ｂの外周半径Ｄの約９０％に設定されている。
【００２７】
上記のように構成されたＨＤＤによれば、磁気ディスク１６ａ、１６ｂが取り付けられているハブ４４に整流板７０を設け、この整流板の外周半径を磁気ディスクの外周半径と同程度まで大型化している。これにより、磁気ディスク１６ｂとベース１２の底壁１２ａとの間の空間を整流板７０によって効果的に減少させることができる。同時に、磁気ヘッド４０およびキャリッジアッセンブリ２２と干渉しない範囲で、整流板７０は磁気ディスク１６ｂに接近して配置されている。そして、整流板７０はハブ４４および磁気ディスク１６ａ、１６ｂと一体に回転する。そのため、専用の別部材を追加することなく、ハブ４４と一体の整流板７０により、磁気ディスク表面上の気流を整流することが可能となる。
【００２８】
その結果、磁気ディスク１６ａ、１６ｂが高速で回転した場合でも、磁気ディスク付近で発生する気流、特に、磁気ディスク１６ｂと底壁１２ａとの間における気流を整流し、気流の乱れによるディスクフラッタを低減することができる。これにより、製造コストの上昇を抑制しつつ、磁気ディスクの振動を低減し磁気ディスクに対するヘッド位置決め精度が向上したＨＤＤを得ることができる。
【００２９】
上述した実施の形態に係る整流板７０を備えたＨＤＤと整流体を持たない従来のＨＤＤとを用意し、それぞれのＨＤＤについて、磁気ディスク表面に対して垂直な方向のディスクフラッタを測定した。本実施の形態に係るＨＤＤの測定結果を図３（ａ）に、従来のＨＤＤの測定結果を図３（ｂ）にそれぞれ示す。また、これら測定結果の丸印Ａで示された部分を拡大して比較した結果を図４に示す。ディスクフラッタの測定には、レーザドップラー振動計（ＬＤＶ）を使用し、ＦＦＴアナライザにより各周波数のスペクトルを測定した。
【００３０】
図３（ａ）および図３（ｂ）において、スペクトルのピークは、磁気ディスク表面のうねり等による回転速度の整数倍のものと、気流の乱れに起因する振動のディスクフラッタ成分と、を含んでいる。図４において、丸印で示した３ヶ所は、ディスクフラッタ成分によるピークであり、従来のＨＤＤに比較して、本実施例に係るＨＤＤはディスクフラッタが約５％程度減少していることが解る。
【００３１】
次に、この発明の第２の実施の形態に係るＨＤＤについて説明する。図５に示すように、第２の実施の形態によれば、ハブ４４に取り付けられハブと一体に回転するディスククランパ５６は、ハブ４４の径よりも僅かに大きな外径を有する円盤状のクランプ部５８と、クランプ部から径方向外方に延出しほぼ環状の整流板６０とを一体に備えている。このディスククランパ５６は、例えば、板厚０．６ｍｍ程度のステンレス板を折り曲げて一体成形されている。
【００３２】
クランプ部５８は、ねじ５７によってハブ４４にねじ止め固定され、ハブの上端面に密着している。そして、クランプ部５８の外周部が上段の磁気ディスク１６ａの中央部上面に当接し、２枚の磁気ディスク１６ａ、１６ｂおよびスペーサリング５４をハブ４４のディスク受け部５０に向かって押圧している。それにより、磁気ディスク１６ａ、１６ｂおよびスペーサリング５４は、フランジ５０とクランプ部５８との間に挟持され、互いに密着した状態でハブ４４に固定保持されている。
【００３３】
また、整流部として機能するディスククランパ５６の整流板６０は、クランプ部５８よりも一段高く形成され、磁気ディスク１６ａ、１６ｂと同軸的に位置しているとともに、磁気ディスク１６ａの表面と所定の隙間を置いて対向している。整流板６０の磁気ディスク１６ａと対向する表面は平滑な平面に形成されている。そして、整流板６０と磁気ディスク表面との間隔は、磁気ディスク１６ａ上を移動する磁気ヘッド４０およびキャリッジアッセンブリ２２と整流板６０とが干渉しない範囲で最小に設定されている。例えば、この間隔は、０．８５ｍｍ以下に設定され、本実施の形態では０．８５ｍｍに設定されている。更に、整流板６０とトップカバー１１内面との間隔は、整流部とトップカバーとが接触しない最小の隙間とし、その寸法は例えば、０．７ｍｍ以下に設定されている。本実施の形態では０．７ｍｍに設定されている。
【００３４】
整流板６０の外周半径ｄは、整流部の整流効果および他の構成部品との干渉等を考慮して、磁気ディスクの外周半径Ｄの５０ないし１１０％、望ましくは、磁気ディスク外径の７５ないし１００％に形成されている。本実施の形態において、整流板６０の外周半径ｄは磁気ディスク１６ａ、１６ｂの外周半径Ｄの約９０％に設定されている。
他の構成は前述した実施の形態と同一であり、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。
【００３５】
上記のように構成されたＨＤＤによれば、磁気ディスク１６ａ、１６ｂを固定しているディスククランパ５６の外周半径を磁気ディスクの外周半径と同程度まで大型化することにより、磁気ディスクとトップカバー１１との間の空間をディスククランパによって効果的に減少させることができる。同時に、磁気ヘッド４０およびキャリッジアッセンブリ２２と干渉しない範囲で、ディスククランパ５６の整流板６０を磁気ディスク１６ａに接近している。また、ディスククランパ５６はハブ４４にねじ止めされ、磁気ディスク１６ａ、１６ｂと一体に回転する。そのため、トップカバーの形状を変更したり、専用の別部材を追加することなく、整流板６０を有したディスククランパ５６により、磁気ディスク１６ａ表面上の気流を整流することが可能となる。また、前述した実施の形態と同様に、ハブ４４に設けられた整流板７０により、磁気ディスク１６ｂ表面上の気流を整流することができる。
【００３６】
その結果、磁気ディスク１６ａ、１６ｂが高速で回転した場合でも、磁気ディスク付近で発生する気流、特に、磁気ディスクとケース１０との間における気流を整流し、気流の乱れによるディスクフラッタを低減することができる。これにより、製造コストの上昇を抑制しつつ、磁気ディスクの振動を低減し磁気ディスクに対するヘッド位置決め精度が向上したＨＤＤを得ることができる。
【００３７】
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で更に種々変形可能である。例えば、上述した実施の形態においては、２枚の磁気ディスクを備えた構成について説明したが、磁気ディスクの枚数は必要に応じて増減可能である。また、この発明は、磁気ディスク装置に限らず、他のディスク駆動装置にも適用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、製造コストの上昇を抑制しつつディスクの振動を低減し、ディスクに対するヘッドの位置決め精度向上を図ることが可能なディスク駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るＨＤＤの内部を示す平面図。
【図２】上記ＨＤＤのケース、スピンドルモータ、磁気ディスクを示す断面図。
【図３】上記実施の形態に係るＨＤＤおよび従来のＨＤＤのディスクフラッタの測定結果をそれぞれ示す図。
【図４】上記実施の形態に係るＨＤＤおよび従来のＨＤＤのディスクフラッタの測定結果を比較して示す図。
【図５】この発明の第２の実施の形態に係るＨＤＤのケース、スピンドルモータ、磁気ディスクを示す断面図。
【符号の説明】
１０…ケース
１１…トップカバー
１２…ベース
１６ａ、１６ｂ…磁気ディスク
１８…スピンドルモータ
２２…キャリッジアッセンブリ
４０…磁気ヘッド
４４…ハブ
５６…ディスククランパ
５８…クランプ部
６０、７０…整流板

Claims

ケースと、
回転自在なハブを有し上記ケースに設けられたモータと、
それぞれ上記ハブが挿通された内孔を有し上記ハブの外周に嵌合されたディスクと、
上記ディスクに対して情報処理を行うヘッドと、を備え、
上記ハブは、上記ディスク表面上の気流を整流する環状の整流部を一体に有し、上記整流部は上記ハブの外周から径方向外方に延出し上記ディスクの表面と隙間を置いて対向配置されているとともに上記ハブと一体的に回転自在に形成されていることを特徴とするディスク駆動装置。
上記整流部の外径は、上記ディスク外径の５０ないし１１０％に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のディスク駆動装置。
上記整流部の外径は、上記ディスク外径の７５ないし１００％に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のディスク駆動装置。
上記整流部と上記ディスク表面との間隔は、上記ヘッドに接触しない最小の間隔とし、０．８５ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のディスク駆動装置。
上記ケースは、上記モータが設けられた底壁を備え、上記整流部は上記ディスクと底壁との間に位置していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のディスク駆動装置。
上記整流部と底壁との間隔は、０．７ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項５に記載のディスク駆動装置。
上記ハブの端部に固定され、上記ディスクを上記ハブに保持したディスククランパと、を備え、上記ディスククランパは、上記ハブの端部に固定されて上記ディスクの中心部を保持したクランプ部と、クランプ部から径方向外方に延出し上記ディスクの表面と所定の隙間を置いて対向したほぼ環状の整流部とを一体に備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のディスク駆動装置。
上記ディスククランパの整流部の外径は、上記ディスク外径の５０ないし１１０％に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のディスク駆動装置。
上記ディスククランパの整流部の外径は、上記ディスク外径の７５ないし１００％に形成されていることを特徴とする請求項８に記載のディスク駆動装置。
上記ディスククランパの整流部と上記ディスク表面との間隔は、上記ヘッドに接触しない最小の間隔とし、０．８５ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載のディスク駆動装置。
上記ケースは、上記モータが取り付けられているとともに上部開口を有したベースと、上記ベースの上部開口を閉塞しているとともに上記ディスククランパの整流部に対向したトップカバーとを備え、上記トップカバーと整流部との間隔は、トップカバーと整流部とが接触しない最小の間隔とし、０．７ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載のディスク駆動装置。