JP3782754B2 - ディスクドライブ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，ディスクドライブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より，ディスクドライブは，重要なデータ貯蔵技術である。記録−再生ヘッドは，ディスク表面上のトラック上においてデータ貯蔵媒体を含むディスク表面と直接的に通信する。
【０００３】
図１Ａは，典型的な従来のハードディスクドライブを示し，このディスクドライブは，例えば高容量ディスクドライブ１０である。このディスクドライブ１０は，アクチュエータアーム３０を有しており，このアクチュエータアーム３０は，ボイスコイル３２，アクチュエータ軸４０，サスペンション又はヘッドアーム５０をさらに有する。また，スライダー／ヘッドユニット６０は，データ貯蔵ディスク１２の間に位置する。
【０００４】
図１Ｂは，典型的な従来の高容量ディスクドライブ１０を示す。アクチュエータ２０は，ボイスコイル３２，アクチュエータ軸４０，ヘッドアーム５０及びスライダー／ヘッドユニット６０を具備したアクチュエータアーム３０を有する。スピンドルモータ８０は，ディスク１２を回転するために提供される。
【０００５】
１９８０年代より，高容量ディスクドライブ１０は，ボイスコイルアクチュエータ２０を用いて記録−再生ヘッドを特定のトラック上に位置づけてきている。前記ヘッドは，ヘッドスライダー６０上に装着され，このヘッドスライダーは，ディスクドライブ１０が作動時に回転ディスク１２の表面１２−１からやや離隔されて浮揚される。一般的に，一つのディスクドライブには複数のヘッドがあるが，経済的な理由から一般的にヘッドアーム５０を位置づけるために，ただ一つのボイスコイルアクチュエータ２０がある。
【０００６】
ボイスコイルアクチュエータ２０は，アクチュエータ軸４０を通じてのレバー動作を提供するためにボイスコイル３２により誘導されて経時的に変化する電磁気場と作用する固定磁石アクチュエータ２０をさらに具備する。前記レバー動作は，特定のトラック上にヘッドスライダーユニット６０を位置づけるようにヘッドアーム５０を移動させるように動作する。アクチュエータアーム３０は，例えばボイスコイル３２，アクチュエータ軸４０，ヘッドアーム５０及びスウェージマウント７０を含むことができる。スウェージマウントは，ヘッドスライダー６０をアクチュエータアーム３０に機械的に結合させる。アクチュエータアーム３０は単一ヘッドアーム５０を具備することもある。単一ヘッドアーム５２は，図１Ｂに示すように，二つのヘッドスライダー６０と連結されることもある。
【０００７】
図１Ｃは，従来のディスクドライブ１０の単一プラッタの断面図であり，図１Ｄは，従来のディスクドライブ１０の二重プラッタの断面図である。
【０００８】
各ディスクドライブ１０は，スピンドルモータ８０により回転されるディスク１２を包むディスクベース１００及びカバー１１０を含む。
【０００９】
記録−再生ヘッドのポジショニングエラーは，失敗及び性能低下の重要な点である。ポジショニングエラーは，部分的にディスクフラッタリングに起因する。ディスクフラッタリングは，ディスクの回転時にディスクが反ったり，あるいは揺れたりすることである。このようなディスクのフラッタリング問題は，前記ディスクを回転させるモータの不安定性に起因することもある。かかるフラッタリング問題は，一般的にスピンドルモータの製作会社が原因で発生する。
【００１０】
従来において，ディスクフラッタリング問題を提起する試みがあった。米国特許第６２２３９，９４３ Ｂ１号公報（題目”Ｓｑｕｅｅｚｅ ｆｉｌｍ ｄａｍｐｅｎｉｎｇ ｆｏｒ ａ ｈａｒｄ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅ”）は，ディスクフラッタリング問題を提起するための試みが開示している。この特許は，“スピンドルモータ．．．単一又は多重ディスク又はディスクのスタックを引き起こす．．．装着された．．．回転する底面又はトップ（あるいは両方とも）ディスク表面がディスクドライブキャスティング表面に密接に近づく。残存するエアーギャップにおいて，スキーズフィルムアクションはディスク振動の顕著な低減を提供する．．．典型的な実行は２．５インチ［ディスク］ドライブ用０．００４〜０．００６インチ及び３．５インチ［ディスク］ドライブ用０．００６〜０．０１０インチのエアーギャップを用いる”を開示している（コラム２，ライン１２〜２１）。”紹介された理論によれば．．．ディスク及びベースプレート間のスキーズフィルムにより提供された減衰はスピニング速度の関数になるべきではない。”コラム５，ライン５３〜５５）。”二つのディスクシステムにおいてトップディスクの振動の顕著な減少は底面ディスクだけスキーズフィルムダンピングを供給することにより成し遂げられる。実際のデザインにおいて底面ディスク以外のダンピングディスクは難しいこともあるために，これは重要である。”（コラム５，ライン６５〜コラム６，ライン２）。
【００１１】
発明者らは，米国特許第６，２３９，９４３号を高く評価するが，彼らはいくつかの短所を発見した。回転するディスクのディスク表面にアクセスするアクチュエータ上の記録−再生ヘッドの結合された関係はディスクドライブに作動成功をもたらすということは良く知られている。また，アクセスされるディスクの回転速度に起因して，記録−再生ヘッドアセンブリ及びアクチュエータに作用する重大な空気力学力があるということも良く知られている。アクチュエータに作用する重大な空気力学力，前記記録−再生ヘッド，又は両方とも引用された特許では説明されていない。また，回転速度に関わりうる重大なギャップ間隔が前記引用特許には説明されていない。音響的に，且つ機械的に物理的システムにおいて波動と関わる現象の発達を見ることから得る重大な通察力があるが，これらは引用特許では言及されていない。
【００１２】
増加された貯蔵密度及び増加されたスピンドル速度はディスクドライブ産業における競争の重要な要因である。貯蔵密度及びスピンドル速度が速まるに伴い，ヘッドポジショニング正確度及びヘッド−フライング安定性を共に必ず増加されなければならない。なお，ヘッドポジショニング正確度とは，磁気ヘッドがトラッキングシーキング動作及びトラックフォローイング動作を正確なす程度をいう。しかしながら，スピンドル速度が速くなるに伴い，空気流れに誘導された振動も増えて記録−再生ヘッドのポジショニングエラーを引き起こすヘッド−スライダーサスペンションの大きい振動を引き起こすこともある。加えて，回転するディスクに作用する空気流れに誘導された振動がディスクフラッタリングを引き起こし，このディスクフラッタリングはポジショニングエラーを招くこともある。従って，空気流れにより誘導された振動を低減することがヘッド−ポジショニング及び記録−再生エラーを減らす上で必須的である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，上記課題を解決するために案出されたものであり，本発明の目的は，貯蔵デバイスのディスク振動を減少させることが可能な新規かつ改良されたディスクドライブ，及びディスクドライブのトラッキングポジショニングエラーの減少方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は，貯蔵デバイスにおいて少なくとも一枚の回転するディスクに作用する空気力学力を減少させる減衰メカニズムを具備する。本発明はディスクフラッタリング及びアクチュエータアーム周りの少なくとも幾つかの形のエアーフロー誘導振動を減少させてヘッドポジショニング及び記録−再生エラーを減少させる。
【００１５】
回転ディスク又は回転ディスクのディスク表面の回転速度は，ディスク又はディスクが回転する所において空気キャビティに重大な空気力学力を及ぼすこともある。これらの空気力学力は記録−再生ヘッドアセンブリ，そのアクチュエータ，そしてヘッド−ポジショニング及び記録−再生エラーとディスクフラッタリングを招く回転ディスクに作用することもある。
【００１６】
境界層は，堅い表面に関わる相対速度を有さない堅い表面近傍の空気領域であるとここでは定義される。この領域は前記堅い表面及び空気間の摩擦効果に起因する。この領域の深さは，略前記表面速度で割った粘着性の自乗根に比例する。
【００１７】
空気力学力理論は，下記のことを示す。回転ディスク表面は，回転する空気境界層を生成する。この境界層は，前記ディスク表面の運動に平行に回転する傾向にある。ベース又はカバーのように，回転ディスクと対向するディスクドライブキャビティの静的な表面も境界層を生成する傾向にある。前記静的な表面及び前記ディスク表面間の距離が回転ディスク表面の前記境界層の厚みよりも長い場合には，前記回転ディスク表面からのフロー方向と反対方向にバックフローが生成される。このエアーバックフローは，ディスク表面に作用してディスクをフラッタリングさせることがあり，また，記録−再生ヘッドに作用してヘッドアセンブリを揺らすこともある。他の空気力学力のように，このエアーバックフローディスクもディスクフラッタリング，ヘッド−ポジショニング及び記録−再生エラーを誘導することもある。
【００１８】
作動するハードディスクドライブの同封されたディスク囲いにおいて回転するディスクの物理的システムを，音響的及び機械的振動のための共鳴キャビティを形成すると見なすことが有益である。発明者らのシミュレーション及び実験により理論又は従来の技術報告のいずれよりも遠い距離においてスピニングディスク近傍の減衰表面を提供するのに基づきそのようなキャビティのための共鳴周波数が減衰されることを発見した。
【００１９】
発明された減衰メカニズムは，減衰表面及びディスク表面間の距離又はギャップにおいて回転ディスク表面近傍に位置する不動の減衰表面を含む。ディスクフラッタリングの改善は境界層に同じ，又はそれよりも小さいエアーギャップによる。しかし，発明者らは，理論又は従来の技術が指すエアーギャップよりも大きいエアーギャップにおいて作動する密封された内部のディスクドライブと整合する実験条件で重大な減衰効果を観察した。
【００２０】
減衰メカニズムの減衰表面及び回転ディスク表面間の減少された距離又はエアーギャップは，回転ディスク表面及び減衰表面間のエアーバックフローの生成を抑制する。前記エアーギャップは，ディスク表面及びそのアクチュエータを含む記録−再生ヘッドアセンブリに作用するエアーバックフロー及び他の空気力学力を最小化させることもある。これは，ディスクフラッタリングを減少させ，ヘッド−ポジショニングを向上させ，ディスクドライブ性能の全体に亘っての品質を向上させる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
回転ディスク又は回転ディスクのディスク表面の回転速度は，ディスク又はディスクが回転する所において空気キャビティに重大な空気力学力を及ぼすこともある。これらの空気力学力は記録−再生ヘッドアセンブリ，そのアクチュエータ，そしてヘッド−ポジショニング及び記録−再生エラーとディスクフラッタリングを招く回転ディスクに作用することもある。
【００２３】
前記のように，境界層は堅い表面に関わる相対速度を有しない堅い表面近傍の空気領域である。この領域は前記堅い表面及び空気間の摩擦効果に起因する。この領域の深さは略前記表面速度で割った粘着性の自乗根に比例する。
【００２４】
図２Ａは，ディスクの下部表面１２−２及び底面ディスクキャビティ面間のエアーフローだけではなく，ディスクの上部表面１２−１及びトップディスクキャビティ面間のエアーフローを有する一枚のディスク１２とスピンドルモータ８０の断面を示す。前記ディスク表面は，一定の速度で回転する。
【００２５】
理論的に，回転ディスク表面は，ディスク表面の運動に平行に回転する空気境界層を生成する傾向にある。ベース又はカバーのように，回転ディスクと対向するディスクドライブキャビティの静的な表面も境界層を生成する傾向にある。前記静的な表面及び前記ディスク表面間の距離が回転ディスク表面の前記境界層よりも長い場合には，前記回転ディスク表面からのフロー方向と反対方向にバックフローが生成される。このエアーバックフローは，ディスク表面に作用してディスクをフラッタリングさせることがあり，また，記録−再生ヘッドに作用してヘッドアセンブリを揺らすこともある。ディスクが速く回転するほど，記録−再生ヘッドアセンブリ及び取り付けられたアクチュエータに対する空気力学効果は一層大きくなる。
【００２６】
図２Ａは，音響的及び機械的な共鳴を共に表示するようにそのような物理的システムの傾向に通察力を提供することもある。作動するハードディスクドライブの同封した状態で回転するディスクの物理的システムを音響的及び機械的振動のための共鳴キャビティを形成すると見なすことが有益である。発明者らのシミュレーション及び実験により理論又は従来の技術報告のいずれよりも遠い距離において，スピニングディスク近傍の減衰表面を提供するのに基づき，そのようなキャビティのための共鳴周波数が減衰されることを発見した。
【００２７】
図２Ｂは，韓国のソウルの延世大学，Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＩＳＤ）， ＨＤＤ Ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ国際シンポジウムにおいて，２００１年１１月９日の金デウン教授のプレゼンテーション（題目”Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｉｓｓｕｅｓ ｉｎ ＨＤＤ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ＣＩＳＤ”）から改作したものであり，ディスク振動の励起に導く，回転するエアーフローにより生じる外径領域近傍の強い動力（または動圧）を示す。ディスク１２及び１４間の外径近傍のエアーフローは不安定で且つ周期的な渦流を経験し，共鳴調和機械的振動を引き起こし，ディスク１２及び／又は１４をフラッタリングする。さらに，ディスクベース１００及び／又はカバー１１０（図１Ｃ及び図１Ｄに最適に示されている。）により形成された囲い領域近傍には，強くて荒いエアー領域が形成される。図２Ｃ及び図２Ｄに基づいて，このような現象をより詳細に説明する。
【００２８】
図２Ｃは，二つの分離された境界層の形成を示すディスク表面及び回転しない表面間の典型的なエアーフローを示す。
【００２９】
従来のハードディスクドライブにおいて，フローパターンは二次的フロー，ディスク近傍における半径外側方向，ハウジングにおける内側方向を有し，これらはエアーフローを支配する。エアーフローは，外周近傍及び軸近傍の軸方向フローに連結される。ディスク及び停止された表面間のギャップが，境界層の厚みのそれよりも大きい場合には，内部領域において多量の空気がメインフローから隔離される。前記隔離されたエアーは，略ディスクの１／２の角速度で堅い胴体として回転する。かかるフロー特性は，大きい渦流を作り，ディスク−チルト効果を加速し，これは深刻なポジションエラー信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ Ｓｉｇｎａｌ： ＰＥＳ）の問題をきたす。
【００３０】
半径方向の表面運動を含む状態において，境界層はしばしば１秒当たりラジアン単位の半径方向速度で割った粘着性の自乗根に比例すると公式として表われる。表１は，分当り回転数（ＲＰＭ）による境界層の厚みを表わす。
【００３１】
【表１】
【００３２】
図２Ｃは，ただ一枚のディスクよりなりうるディスクスタックのトップディスクの領域上に大きい渦流の存在を示す傾向である。この渦流は，ディスクフラッタリングを増やす機械的な力を提供する。回転するディスク表面近傍において，その縁部側に，エアーフロー速度は，シミュレーションにおいて１０ｍ／秒近傍と認識された。境界層のエッジにおいて，ディスク表面から約一つの境界層の厚みにおいて空気速度は０である。ディスク表面からさらに行けば，不動の表面との摩擦によりバックフローが形成される。
【００３３】
ディスク表面近傍の前記渦流を取り除ければ，機械的安定性が向上すると知られている。２次的なフローが存在すべく極めて狭いギャップを形成することにより，図２Ｄに示すように，エアーは，略直線の，ハウジング及びディスク間の接線速度プロファイルを有したクエットフローパターンを採用する。
【００３４】
従って，本発明の一実施形態において，固定された表面及び回転するディスク表面間の距離を顕著に狭めるべく回転するディスクの表面に近づくように減衰メカニズムを位置づける。このように減少された減衰メカニズム及びディスク表面間の距離，又はギャップが回転するディスクの境界層の厚みに近づくこともある。選択的に，前記エアーギャップはほとんど境界層よりも薄いこともある。
【００３５】
減衰メカニズム及びディスク表面間の減少された距離，又はギャップは回転するディスク表面及び不動の表面間のエアーのバックフロー生成を妨げることもある。また，前記エアーギャップは，エアーのバックフロー効果及びディスク表面及びアクチュエータを含む記録−再生ヘッドアセンブリに作用する空気力学力を最小化させることもある。これは，ディスクフラッタリングを減らすこともあり，ヘッド−ポジショニングを向上させることもある。前記エアーギャップが境界層の厚みよりも薄い場合には，ヘッドポジショニングがさらに向上され，ディスクプロッタリングが減少されることもある。
【００３６】
図３のグラフは，ディスク振動を分当り７２００回転速度で作動する従来の３．５インチの二つのプラッタディスクドライブ（図１Ｄ及び図２Ｂ参照）の回転速度の高調波を示し，ここで，ディスク１２及び１４は流体力学ベアリングモータ８０により駆動される１．２７ｍｍ厚みのアルミニウムディスクである。測定は，レーザドップラー速度計により測定されたトップディスクの外径における軸ディスク振動である。垂直軸は，１００ピコメートルから１００ナノメートルまでログスケールでメートル単位に測定された外径の変位を示す。左側の円により包まれたピークは，回転速度の調和波を表わし，右側の円に包まれたピークは，ディスク振動モードを表わす。
【００３７】
図４は，従来の技術で示した従来５７，０００トラック当りインチ（ＴＰＩ）ディスクドライブシステムにおいて，Ｎｏｎ−Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ Ｒｕｎ Ｏｕｔ（ＮＲＲＯ）ＰＥＳスペクトルで実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示すグラフである。左側の軸は，ナノメートル単位のＮＲＲＯ ＰＥＳを表わし，右側の軸は，トラックピッチの百分率単位にＮＲＲＯ ＰＥＳを等価で表わす。トレースは，ＰＥＳのための３標準偏差範囲内において目盛りを表わし，これは略３５．７ナノミリメートルまたはトラックピッチの７％である。ＰＥＳピーク４００は，フロー−渦流誘導結果に起因する。領域４１０内のＰＥＳピークは，ディスク振動により誘導される。
【００３８】
図３及び図４は共に，共鳴又は定常波現象を示す。図３のディスク振動モードの共鳴周波数は，図４の領域４１０内のＰＥＳピークと高い相関関係を有している。
【００３９】
図５は，単一ヘッドを用いた典型的な薄いディスクドライブ１０の概略的な展開図である。
【００４０】
薄いディスクドライブは，マルチメディアエンターテイメントセンター及びセットトップボックスなどの応用において好まれることもある。前記薄いディスクドライブは，好ましくは，唯一のヘッドを用い，表面，例えばベース１００及びディスク１２表面間のギャップの減少をさらに許すこともある。ディスクドライブにおいて単一ヘッドを用いれば，製造コストが低減されると共に，製造信頼性が向上する。
【００４１】
図５に示された典型的な構成において，ドライブ１０は，印刷回路基板アセンブリ１０２，ディスクドライブベース１００，スピンドルモータ８０，ディスク１２，ボイスコイルアクチュエータ３０，ディスククランプ８２及びディスクドライブカバー１１０を有する。ボイスコイルアクチュエータ３０は，ヘッド／スライダー６０上の単一記録−再生ヘッドをさらに含むことができ，ディスクドライブカバー１１０はディスク１２の上部表面近傍のトップ固定表面を提供する少なくとも一つの領域１１２をさらに含むことができる。
【００４２】
図６は，図５の薄いディスクドライブ１０の概略的な平面図である。
【００４３】
領域１１２が，アクチュエータアーム５０及びボイスコイルアクチュエータ３０のヘッドスライダー６０が組み立てられて正常動作時に移動する領域外方でもありうるということに注目する。領域１１２が，ブレーキ無しに連結された領域（領域のうち切断部分のない箇所）を提供することもある。領域１１２は，ある穿孔或いはホールのない単純に連結された表面をさらに提供することもある。
【００４４】
図７は，減衰表面（図示せず）がディスク１２の第１ディスク表面の第１ギャップ内に位置する所において１８０°以上の半径カバーリッジを提供する減衰メカニズム１２０を採用したディスクドライブ１０の概略的な平面図である。
【００４５】
図８は，ディスクドライブ１０に組み立てられる時に回転ディスク１２の第１ディスク表面近傍に第１ギャップを提供する少なくとも第１表面１２２を提供する少なくとも一枚のプレートを具備する減衰メカニズム１２０のある好ましい実施形態の斜視図であり，図１１Ａ〜図１２Ａに詳細に示されている。本発明の各種の実施形態は他のディスク表面に１以上の減衰表面を提供することもあるということに注目する。
【００４６】
図９は，減衰表面（図示せず）がディスク１２の第１ディスク表面の第１ギャップ内に位置する所において１８０°以下の半径カバーレッジを提供する本発明の他の実施形態の減衰メカニズム１２０を採用したディスクドライブ１０の概略的な平面図である。
【００４７】
いくつかの実施形態において，減衰表面は一つ又は二つ以上のプレートを形成することもある。図７及び図９に示した減衰表面は各々好ましく切頭環又は”Ｃ”形状を形成することがあり，各々スピンドルモータに向いて離れている外部境界１４２及び内部境界１４０を具備する。減衰表面は第１及び第２の非半径境界１４４及び１４６をさらに含むこともある。各種の好ましいプレートが図２３Ａ〜２３Ｅに示されている。
【００４８】
減衰メカニズム１２０は，また，ここではディスクダンパー，ディスクダンピング装置，減衰手段及びエアーフロースタビライザーとも呼ばれる。減衰メカニズム１２０は，図８に示されたプレートの少なくとも一つに堅く取り付けられ，図２２において詳細に説明するある好ましいケースにおいて，回転軸から離れて配された壁又は測板をさらに具備することもある。
【００４９】
図１０Ａ及び図１０Ｂは，図８及び図９に示された減衰メカニズム１２０と類似したエアーフロースタビライザーを用いたオフラインサーボトラック記録セットアップから得たトラックポジションエラーに関わる実験結果を示す。
【００５０】
図１０Ａの垂直軸は，マイクロインチ単位の平均自乗エラーの自乗根トラックポジションを示す。ボックス５２０は，減衰メカニズム１２０のない実験的なトラックポジションエラー結果を指し，０．０５６マイクロインチ平均自乗エラー自乗根を示す。ボックス５２２は，減衰メカニズム１２０を用いた実験的なトラックポジションエラー結果を指し，０．０３６マイクロインチ平均自乗エラー自乗根を示す。
【００５１】
図１０Ｂの垂直軸は，マイクロインチ当り可能性密度を示す。横軸は，マイクロインチ単位のトラックポジションエラーを示す。トレース５２４は，減衰メカニズム１２０を用いず，各種のポジションエラーにおける可能性密度を示す。トレース５２６は，減衰メカニズム１２０を用い，各種のポジションエラーにおける可能性密度を示す。
【００５２】
図１１Ａ及び図１１Ｂは，単一プラッタ１２ディスクドライブ１０を示す断面図である。
【００５３】
図１１Ｃは，本発明の二重プラッタ１２及びディスクドライブ１０の一つの実施形態の断面図である。
【００５４】
図１１Ａ〜１１Ｃは，第１ギャップにおいて第１ディスク１２に近く少なくとも一枚の減衰表面１２２を提供するプレートを含むこともある減衰メカニズム１２０を示す。図１１Ｃは，第２ギャップにおいて第２ディスク１４に近く減衰表面１２４をさらに提供する減衰メカニズム１２０を示す。
【００５５】
図１２Ａは，図１１Ａ〜図１１Ｃ，特に図１１Ｃと関わる減衰メカニズム１２０及び近傍のディスク１２，１４の詳細断面図である。減衰メカニズム１２０は，図１１Ａ〜１１Ｃに示されたように，空気層Ｇａｐ１によってディスク１２の第１ディスク表面１２−１から分離された第１減衰表面１２２を含む。
【００５６】
図１１Ａにおいて，前記第１ディスク表面１２−１はディスク１２の上部ディスク表面であるということに注目する。図１１Ｂ及び１１Ｃにおいて，第１ディスク表面１２−２は，ディスク１２の底面ディスク表面である。
【００５７】
減衰メカニズム１２０は，図１１Ｃ及び１２Ａに示すように，空気層Ｇａｐ２によって第２ディスク１４の，この場合には，第２ディスク表面１４−１から分離された第２減衰表面１２４をさらに含むこともある。
【００５８】
好ましくは，これらのギャップの各々は長くとも１ｍｍ未満の第１距離である。好ましくは，これらのギャップの各々は０．３ｍｍよりも大きい。好ましくは，これらのギャップの各々が０．３５〜０．６ｍｍである。
【００５９】
好ましくは，少なくとも一つのこれらギャップは境界層よりも薄い。好ましくは，ある実施形態においては，少なくとも一つのこれらのギャップが境界層の一部よりも薄い。
【００６０】
ある発明者らは，ディスク１２振動の減衰を，ディスク１２の弾性−振動波動領域及び第１ディスク表面１２−１及び第１減衰表面１２２を分離するギャップにおける近傍の空気媒体の音響圧力波動領域間の弾性−音響カップリング効果として記述する。これらの発明者らは，弾性−音響カップリング効果を，第１ディスク表面１２−１及び第１減衰表面１２２間のギャップにおける音響圧力波動領域及びディスク１２の弾性−振動波動領域間に生成されたカップリングとして定義する。
【００６１】
これらの発明者らの実験結果は，ディスク１２の弾性−振動波動領域に強い減衰力を提供するエアー層ギャップの音響圧力を指摘する。
【００６２】
これらの発明者らは，付加的にディスク１４振動の減衰を，ディスク１４の弾性−振動波動領域及び第２ディスク表面１４−１及び第２減衰表面１２４を分離するギャップにおける近傍の空気媒体の音響圧力波動領域間の類似した弾性−音響カップリング効果として記述する。
【００６３】
下記表２は，シミュレーション及び実験を含む各種の図面と関わる条件を示す。
【００６４】
【表２】
【００６５】
図１２Ｂは，図１２Ａの標準化されたギャップ高さＧａｐ１と関わる揺れるディスク表面１２のダンピング係数に関する弾性−音響カップリング効果の理論的な結果を示す。
【００６６】
前記標準化されたギャップ高さは，略０〜１０の範囲に対応した無次元単位で表わした。減衰係数は理論的な振動理論において用いられるものと同様に定義する。粘着性減衰において，減衰力は揺れるボディの速度に比例する。粘着性減衰係数ｃは，ｃ＝−Ｆ／ｖで表わされ，ここで，Ｆは減衰力であり，ｖは揺れるボディの速度である。負の表示は，減衰力が揺れるボディの速度方向と反対であることを示す。
【００６７】
図１２Ｃは，図１２Ａの標準化された第１減衰表面１２２に関わる揺れるディスク表面１２のダンピング係数に関する弾性−音響カップリング効果の理論的結果を示す。横軸はディスク表面１２領域に対する減衰表面１２２領域にファクター１０を乗じた比率を示し，これは図７及び図９の平面図に最もよく示されている。
【００６８】
図１３Ａ，１３Ｂ及び図１４は，内径，中央径及び外径における実験的に定まった０〜１ＫＨｚのアクチュエータ振動スペクトルを示し，これらの各々は，７２００ＲＰＭで回転する二つのプラッタの３．５インチディスクドライブで作動するアクチュエータにおいてレーザドップラー振動計を用いて得た目盛りである。前記アクチュエータは，サスペンションメカニズム，ヘッド−ジンバルアセンブリ及び４つのチャンネル記録−再生ヘッドを含む完全に組み立てられたアクチュエータである。
【００６９】
トレース５３０及び５３２は，各々周波数範囲において減衰メカニズム１２０のないアクチュエータ振動及び減衰メカニズム１２０のあるアクチュエータ振動を示す。減衰メカニズム１２０は，図７，８及び図１１Ｃに示すようにプレートであり，二枚のディスク１２，１４のディスク表面の各々から０．５ｍｍギャップ内に位置する。前記プレートは，２／３インチ又は約１７ｍｍの半径幅を有する。
【００７０】
ピーク５３４は，トレース５３０において約２５８Ｈｚにおける渦流−サウンド誘導アクチュエータ共鳴であり，これはトレース５３２においてほとんど完全に取り除かれる。ピーク５３６は，トレース５３０において約３４６Ｈｚにおける渦流−サウンド誘導アクチュエータ共鳴であり，これはトレース５３２においてほとんど完全に取り除かれる。
【００７１】
図１５Ａ及び図１５Ｂは，図１２Ａの各々０．６ｍｍ及び０．２ｍｍのギャップ高さＧａｐ１と関わる揺れるディスク表面１２のパワースペクトルに関する弾性−音響カップリング効果の実験結果を示す。垂直軸は，１００ピコメートルから１００ナノミリメートルまでログスケールにおいてメートル単位に測定された外径の変位を示す。
【００７２】
領域５４０及び５５０におけるピークは，発明者らによりディスク振動に起因すると知見された。０．６ｍｍギャップにおけるピーク５４２は，そのギャップが０．２ｍｍに減少する時にピーク５５２に減少される。
【００７３】
図１６Ａ及び図１６Ｂは，各々ディスク回転速度が７２００及び５４００ｒｐｍである図１２Ａの各種の値Ｇａｐ１と関わる揺れるディスク表面１２のパワースペクトルに関する弾性−音響カップリング効果の実験結果を示す。報告された振動データは，レーザドップラー速度計により測定されたトップディスクの外径から測定された軸方向ディスク振動である。
【００７４】
図１７は，２５ｍｍ半径幅の減衰メカニズムを有するもの５７０と減衰メカニズムのないもの５６０の揺れるディスク表面１２の変位周波数スペクトルに関する弾性−音響カップリング効果の実験結果を示す。
【００７５】
図１８は，従来の５７，０００トラック当りインチ（ＴＰＩ）ディスクドライブシステム５８０及びＰＥＳ３０％減少を提供する２５ｍｍ減衰メカニズムを採用したディスクシステム５９０においてＮＲＲＯＰＥＳスペクトルにより実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【００７６】
左側の軸は，ナノミリメートル単位のＮＲＲＯＰＥＳを示す。右側の軸は等価的にトラックピッチのＮＲＲＯＰＥＳを示す。トレース５８０は，略３６ナノミリメートル又は同等に７％トラックピッチのＰＥＳのための３標準偏差内における目盛りを示す。
【００７７】
トレース５９０は，略２４ナノミリメートル又は同等に４．７％トラックピッチのＰＥＳのための３標準偏差内における目盛りを示す。
【００７８】
図１９は，従来の５７，０００トラック当りインチ（ＴＰＩ）ディスクドライブシステム６００及び可変半径幅を有する減衰メカニズムを採用したディスクシステムにおいて，Ｎｏｎ−Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ Ｒｕｎ Ｏｕｔ（ＮＲＲＯ）ＰＥＳスペクトルにより実験的に定まるヘッドポジションエラー信号（ＰＥＳ）スペクトルを示す。
【００７９】
２５，１７及び１２．５ｍｍ半径幅の減衰メカニズム１２０からの結果は各々トレース６０２，６０４及び６０６で表示された。
【００８０】
図２０は，従来の５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステム６００及び可変半径幅を有する減衰メカニズムを採用したディスクシステムにおいて実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【００８１】
図１９及び図２０に示す実験において，一つのデータトラックのピッチは０．４４マイクロメートルである。垂直軸は，３標準偏差のＰＥＳレベルを示す。ボックス６００は，減衰メカニズムが用いられていない時の実験結果を示す。ボックス６０２，６０４及び６０６は各々半径幅が１インチ，２／３インチ及び１／２インチである減衰メカニズムが用いられた時の実験結果を示す。減衰メカニズム１２０は，図２３Ｅに示されたように，プレートである。
【００８２】
実験結果は，２５ｍｍ半径幅の減衰メカニズムが最も低いＰＥＳレベルを有することを示し，広幅減衰メカニズムは狭幅減衰メカニズムよりもＰＥＳレベルを下げるという仮説を支持する。
【００８３】
図２１は，従来の５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステム６００及び可変カバーリッジ角度と１インチ又は２５ｍｍの半径幅を有する減衰メカニズムを採用したディスクシステムにおいて実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【００８４】
これらの実験において，一つのデータトラックのピッチは０．４４マイクロメートルである。垂直軸は３標準偏差におけるＰＥＳレベルを示す。ボックス６００は，減衰メカニズムが用いられていない時の実験結果を示す。ボックス６０２，６０４及び６０６は各々カバーリッジ角度が２００，１３０及び８０°である減衰メカニズムが用いられた時の実験結果を示す。
【００８５】
図２１に示された実験結果は広角減衰メカニズムが狭角減衰メカニズムよりもＰＥＳをさらに減少させるという仮説を支持するものである。
【００８６】
図２２は，本発明のさらに他の好ましい実施形態のための図２Ａ及び図１２Ａの分析及び材料の拡張を示す。
【００８７】
図１１Ａ及び１２Ａでのように，減衰メカニズムは図１１Ａ〜１１Ｃに示されたように，空気層Ｇａｐ１によってディスク１２の第１ディスク表面１２−１から分離された第１減衰表面１２２を含む。減衰メカニズム１２０は，空気層Ｇａｐ２によって第１ディスク１２の，この場合には，第２ディスク表面１２−２から分離された第２減衰表面１２４をさらに含むこともある。
【００８８】
減衰メカニズム１２０は，ＨＧａｐによりディスク１２の外側エッジ１２−３から分離された第１垂直表面１３０を含む”垂直面”ディスクダンパーを含む。第１垂直表面１３０及びディスク１２の外側エッジ間の前記水平ギャップは空気媒体にディスクエッジを取り囲む波動領域を生成し，ディスク１２を安定化させるのにさらに寄与する。
【００８９】
図１２Ａに示すように，これらＧａｐｓ１−４各々は，長くとも第１距離であり，これは，好ましくは，１ｍｍ未満である。好ましくは，各ギャップが０．３５ｍｍ〜０．６ｍｍである。
【００９０】
好ましくは，少なくとも一つのこれらのギャップは境界層の厚みよりも短い。好ましくは，ある実施形態では，少なくとも一つのこれらのギャップが境界層の一部よりも短い。
【００９２】
図２２は，第３ギャップＧａｐ３によって第２ディスク１４に属する第３ディスク表面１４−１から分離された第３減衰表面１２６を含む減衰メカニズム１２０をさらに示す。
【００９３】
減衰メカニズム１２０は，ＨＧａｐ２によりディスク１４の外側エッジ１４−３から分離された第２垂直表面１３２を含む”垂直面”ディスクダンパーを含むこともある。第２垂直表面１３２及びディスク１４の外側エッジ１４−３間の前記水平ギャップは空気媒体においてディスクエッジを取り囲む波動領域を生成し，ディスク１４を安定化させるのにさらに寄与する。
減衰メカニズム１２０は，第４ギャップＧａｐ４によって第４ディスク表面１４−２から分離された第４減衰表面１２８をさらに含むこともある。
【００９４】
好ましくは，各水平ギャップは長くとも１ｍｍ未満の第２距離である。好ましくは，これらギャップの各々は，０．３ｍｍよりも大きい。好ましくは，これらギャップの各々は，０．３５〜０．６ｍｍである。好ましくは，少なくとも一つのこれら水平ギャップは，境界層の厚みよりも短い。好ましくは，ある実施形態では，少なくとも一つのこれらのギャップが境界層の厚みの一部よりも短い。
【００９５】
本発明は，ディスクベース１００を用い，少なくとも第４減衰表面１２８を減衰メカニズム１２０の部分に提供して，またディスクベース１００を用い，第２垂直表面１３０をさらに提供することができる。
【００９６】
図２３Ａ〜図２３Ｅは，先行図面の減衰メカニズムに用いられたプレート用各種の模様，エッジ及び材料を示す。
【００９７】
境界１４０〜１４６は，他の図面を簡単にするために図２３Ｅだけに表示されており，これは請求範囲を限定しようとするものではないということに注目する。
【００９８】
図２３Ａは，穿孔を有した境界１４０，１４４及び１４６上において鋭い階段エッジを含むアルミニウムプレート１２０を示す。好ましくは，前記穿孔は，アクチュエータ振動を最適に減少させるように直径が約５ｍｍである。
【００９９】
図２３Ｂは，境界１４０，１４４及び１４６上においてウェッジ形状のエッジを含む堅いプラスチック，好ましくは，ＬＥＸＡＮ（商標名）のようなポリカーボネート物質製のプレートを示したものである。図２３Ｃは，境界１４０，１４４及び１４６上において鋭い階段エッジを含む堅いプラスチックプレートを示したものである。図２３Ｄは，境界１４０，１４４及び１４６上においてラウンディング丸溝エッジを含むアルミニウムプレートを示したものである。
【０１００】
図２３Ｅは，境界１４０，１４４及び１４６上において鋭い階段エッジを含むアルミニウムプレートを示したものである。アルミニウムプレートを用いる実施形態においては，前記プレートは，好ましくは，少なくとも一つの表面にアルミニウムプラスプラスコーティングを含むこともある。
【０１０１】
図２３Ａ〜２３Ｅに示されたように，本発明は，アクチュエータ及びその部品の近傍において渦流の形成を妨害するように形成されたフィンガーをさらに含むことをより考慮することがある。
【０１０２】
また，先行図面において示されたように，減衰メカニズム１２０を採用したディスクドライブシステムは減少されたノイズレベルに恵まれる。下記表３は７２００ＲＰＭで回転する二枚のディスクを採用した各種のディスクドライブに対する実験を示す。前記実験はギャップ０．５ｍｍ，半径幅２／３インチ又は１７ｍｍ及びカバーリッジ角２００°の図２３Ｄに示された好ましい減衰メカニズム１２０を用いた。
【０１０３】
【表３】
【０１０４】
以上，本発明に係る好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる構成に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術思想の範囲内において，各種の修正例および変更例を想定し得るものであり，それらの修正例および変更例についても本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。
【０１０５】
【発明の効果】
以上のように，ヘッドポジショニングがさらに向上し，さらに，ディスクフラッタリングが減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ａは，従来におけるハードディスクドライブの構成を示す斜視図である。
Ｂは，従来における高容量ディスクドライブの構成を示す斜視図である。
Ｃは，従来における単一プラッタディスクドライブの構成を示す断面図である。
Ｄは，従来における二重プラッタディスクドライブの構成を示す断面図である。
【図２】 Ａは，ディスク表面の下部及び底面ディスクキャビティ面間のエアーフローと，ディスク表面の上部及びトップディスクキャビティ面間のエアーフローを有する一枚のディスク及びスピンドルモータの断面図である。
Ｂは，ディスク振動の励起に導く，回転するエアーフローにより生じる外径領域近傍の強い動力（または動圧）を示す。
Ｃは，二つの分離された境界層の形成を示す図２Ａのディスク上部表面１２−１及びトップディスクキャビティ面間のエアーフローシチュエーションを示す。
Ｄは，ただ一つの分離された境界層の形成を示す図２Ａのディスク下部表面１２−２及び底面ディスクキャビティ面間のエアーフローシチュエーションを示す。
【図３】 分当り７２００回転速度で作動する従来３．５インチの二つのプラッタディスクドライブ１０の回転速度のディスク振動高調波を示す。
【図４】 従来の技術に開示された従来５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステムにおいてＮＲＲＯ
ＰＥＳスペクトルにより実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【図５】 単一ヘッドを用いた薄いディスクドライブ１０の概略的な展開斜視図である。
【図６】 図５に示された単一ヘッドを用いる薄いディスクドライブ１０の概略的な平面図である。
【図７】 減衰表面（図示せず）がディスク１２の第１ディスク表面の第１ギャップ内に位置する所において１８０°以上の半径カバーリッジを提供する減衰メカニズム１２０を採用したディスクドライブ１０の概略的な平面図である。
【図８】 ディスクドライブ１０に組み立てられる時に回転ディスク１２の第１ディスク表面近傍に第１ギャップを提供する少なくとも第１表面１２２を提供する少なくとも一枚のプレートを具備する減衰メカニズム１２０のある好ましい実施形態の斜視図であり，その詳細は図１１Ａ〜図１２Ａに示されている。
【図９】 減衰表面（図示せず）がディスク１２の第１ディスク表面の第１ギャップ内に位置する所において１８０°以下の半径カバーリッジを提供する図７の本発明の他の実施形態の減衰メカニズム１２０を採用したディスクドライブ１０の概略的な平面図である。
【図１０】 図１０は，図８及び図９に示された減衰メカニズム１２０と類似したエアーフロースタビライザーを用いたオフラインサーボトラック記録セットアップから得たトラック位置エラーに関わる実験結果を示す。
【図１１】 Ａ及びＢは，本発明の単一プラッタ１２ディスクドライブ１０の二つの他の好ましい実施形態の断面図であり，
Ｃは，本発明の二重プラッタ１２及びディスクドライブ１０の好ましい実施形態の断面図である。
【図１２】 Ａは，図１１Ａ〜図１１Ｃと関わる詳細断面図であり，
Ｂは，図１２Ａの標準化したギャップ高さＧａｐ１と関わる揺れるディス ク表面１２のダンピング係数に関する弾性−音響カップリング効果の理論的な結果を示す。
Ｃは，図１２Ａの標準化した第１減衰表面１２２に関わる揺れるディスク表面１２のダンピング係数に関する弾性−音響カップリング効果の理論的な結果を示す。
【図１３】 図１３は，内径，中央径及び外径における実験的に定まった０〜１ＫＨｚのアクチュエータ振動スペクトルを示す。
【図１４】 図１４は，各々内径，中央径及び外径における実験的に定まった０〜１ＫＨｚのアクチュエータ振動スペクトルを示す。
【図１５】 図１５は，図１２Ａの各々０．６ｍｍ及び０．２ｍｍのギャップ高さＧａｐ１と関わる揺れるディスク表面１２のパワースペクトルに関する弾性−音響カップリング効果の実験結果を示す。
【図１６】 図１６は，各々ディスク回転速度が７２００及び５４００ｒｐｍである図１２Ａの各種の値Ｇａｐ１と関わる揺れるディスク表面１２のパワースペクトルに関する弾性−音響カップリング効果の実験結果を示す。
【図１７】 図１７は，２５ｍｍ半径幅の減衰メカニズムを有するもの５７０と減衰メカニズムのないもの５６０との揺れるディスク表面１２の変位周波数スペクトルに関する弾性−音響カップリング効果の実験結果を示す。
【図１８】 図１８は，従来の５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステム５８０及びＰＥＳにおいて３０％減少を提供する２５ｍｍ減衰メカニズムを採用したディスクシステム５９０において，ＮＰＲＯＰＥＳスペクトルにより実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【図１９】 図１９は，従来の５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステム６００及び可変半径幅を有する減衰メカニズムを採用したディスクシステムにおいて，ＮＲＲＯＰＥＳスペクトルにより実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【図２０】 図２０は，従来の５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステム６００及び可変半径幅を有する減衰メカニズムを採用したディスクシステムにおいて実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【図２１】 図２１は，従来の５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステム６００及び可変カバーリッジ角度と１インチ又は２５ｍｍの半径幅を有する減衰メカニズムを採用したディスクシステムにおいて実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【図２２】 図２２は，本発明のさらに他の好ましい実施形態のための図２Ａ及び図１２Ａの分析及び材料の拡張を示す。
【図２３】 図２３は，前記図面の減衰メカニズムに用いられたプレート用各種の模様，エッジ及び材料を示す。
【符号の説明】
１０ ディスクドライブ
１２ ディスク
３０ ボイスコイルアクチュエータ
５０ アクチュエータアーム
６０ ヘッド／スライダー
８０ スピンドルモータ
８２ ディスククランプ
１００ ディスクベース
１０２ 印刷回路基板アセンブリ
１１０ カバー
１１２ 領域
１２０ 減衰メカニズム
１２２ 第１表面
１４０ 内部境界
１４２ 外部境界
１４４ 第１の非半径境界
１４６ 第２の非半径境界
【発明の属する技術分野】
本発明は，ディスクドライブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より，ディスクドライブは，重要なデータ貯蔵技術である。記録−再生ヘッドは，ディスク表面上のトラック上においてデータ貯蔵媒体を含むディスク表面と直接的に通信する。
【０００３】
図１Ａは，典型的な従来のハードディスクドライブを示し，このディスクドライブは，例えば高容量ディスクドライブ１０である。このディスクドライブ１０は，アクチュエータアーム３０を有しており，このアクチュエータアーム３０は，ボイスコイル３２，アクチュエータ軸４０，サスペンション又はヘッドアーム５０をさらに有する。また，スライダー／ヘッドユニット６０は，データ貯蔵ディスク１２の間に位置する。
【０００４】
図１Ｂは，典型的な従来の高容量ディスクドライブ１０を示す。アクチュエータ２０は，ボイスコイル３２，アクチュエータ軸４０，ヘッドアーム５０及びスライダー／ヘッドユニット６０を具備したアクチュエータアーム３０を有する。スピンドルモータ８０は，ディスク１２を回転するために提供される。
【０００５】
１９８０年代より，高容量ディスクドライブ１０は，ボイスコイルアクチュエータ２０を用いて記録−再生ヘッドを特定のトラック上に位置づけてきている。前記ヘッドは，ヘッドスライダー６０上に装着され，このヘッドスライダーは，ディスクドライブ１０が作動時に回転ディスク１２の表面１２−１からやや離隔されて浮揚される。一般的に，一つのディスクドライブには複数のヘッドがあるが，経済的な理由から一般的にヘッドアーム５０を位置づけるために，ただ一つのボイスコイルアクチュエータ２０がある。
【０００６】
ボイスコイルアクチュエータ２０は，アクチュエータ軸４０を通じてのレバー動作を提供するためにボイスコイル３２により誘導されて経時的に変化する電磁気場と作用する固定磁石アクチュエータ２０をさらに具備する。前記レバー動作は，特定のトラック上にヘッドスライダーユニット６０を位置づけるようにヘッドアーム５０を移動させるように動作する。アクチュエータアーム３０は，例えばボイスコイル３２，アクチュエータ軸４０，ヘッドアーム５０及びスウェージマウント７０を含むことができる。スウェージマウントは，ヘッドスライダー６０をアクチュエータアーム３０に機械的に結合させる。アクチュエータアーム３０は単一ヘッドアーム５０を具備することもある。単一ヘッドアーム５２は，図１Ｂに示すように，二つのヘッドスライダー６０と連結されることもある。
【０００７】
図１Ｃは，従来のディスクドライブ１０の単一プラッタの断面図であり，図１Ｄは，従来のディスクドライブ１０の二重プラッタの断面図である。
【０００８】
各ディスクドライブ１０は，スピンドルモータ８０により回転されるディスク１２を包むディスクベース１００及びカバー１１０を含む。
【０００９】
記録−再生ヘッドのポジショニングエラーは，失敗及び性能低下の重要な点である。ポジショニングエラーは，部分的にディスクフラッタリングに起因する。ディスクフラッタリングは，ディスクの回転時にディスクが反ったり，あるいは揺れたりすることである。このようなディスクのフラッタリング問題は，前記ディスクを回転させるモータの不安定性に起因することもある。かかるフラッタリング問題は，一般的にスピンドルモータの製作会社が原因で発生する。
【００１０】
従来において，ディスクフラッタリング問題を提起する試みがあった。米国特許第６２２３９，９４３ Ｂ１号公報（題目”Ｓｑｕｅｅｚｅ ｆｉｌｍ ｄａｍｐｅｎｉｎｇ ｆｏｒ ａ ｈａｒｄ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅ”）は，ディスクフラッタリング問題を提起するための試みが開示している。この特許は，“スピンドルモータ．．．単一又は多重ディスク又はディスクのスタックを引き起こす．．．装着された．．．回転する底面又はトップ（あるいは両方とも）ディスク表面がディスクドライブキャスティング表面に密接に近づく。残存するエアーギャップにおいて，スキーズフィルムアクションはディスク振動の顕著な低減を提供する．．．典型的な実行は２．５インチ［ディスク］ドライブ用０．００４〜０．００６インチ及び３．５インチ［ディスク］ドライブ用０．００６〜０．０１０インチのエアーギャップを用いる”を開示している（コラム２，ライン１２〜２１）。”紹介された理論によれば．．．ディスク及びベースプレート間のスキーズフィルムにより提供された減衰はスピニング速度の関数になるべきではない。”コラム５，ライン５３〜５５）。”二つのディスクシステムにおいてトップディスクの振動の顕著な減少は底面ディスクだけスキーズフィルムダンピングを供給することにより成し遂げられる。実際のデザインにおいて底面ディスク以外のダンピングディスクは難しいこともあるために，これは重要である。”（コラム５，ライン６５〜コラム６，ライン２）。
【００１１】
発明者らは，米国特許第６，２３９，９４３号を高く評価するが，彼らはいくつかの短所を発見した。回転するディスクのディスク表面にアクセスするアクチュエータ上の記録−再生ヘッドの結合された関係はディスクドライブに作動成功をもたらすということは良く知られている。また，アクセスされるディスクの回転速度に起因して，記録−再生ヘッドアセンブリ及びアクチュエータに作用する重大な空気力学力があるということも良く知られている。アクチュエータに作用する重大な空気力学力，前記記録−再生ヘッド，又は両方とも引用された特許では説明されていない。また，回転速度に関わりうる重大なギャップ間隔が前記引用特許には説明されていない。音響的に，且つ機械的に物理的システムにおいて波動と関わる現象の発達を見ることから得る重大な通察力があるが，これらは引用特許では言及されていない。
【００１２】
増加された貯蔵密度及び増加されたスピンドル速度はディスクドライブ産業における競争の重要な要因である。貯蔵密度及びスピンドル速度が速まるに伴い，ヘッドポジショニング正確度及びヘッド−フライング安定性を共に必ず増加されなければならない。なお，ヘッドポジショニング正確度とは，磁気ヘッドがトラッキングシーキング動作及びトラックフォローイング動作を正確なす程度をいう。しかしながら，スピンドル速度が速くなるに伴い，空気流れに誘導された振動も増えて記録−再生ヘッドのポジショニングエラーを引き起こすヘッド−スライダーサスペンションの大きい振動を引き起こすこともある。加えて，回転するディスクに作用する空気流れに誘導された振動がディスクフラッタリングを引き起こし，このディスクフラッタリングはポジショニングエラーを招くこともある。従って，空気流れにより誘導された振動を低減することがヘッド−ポジショニング及び記録−再生エラーを減らす上で必須的である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，上記課題を解決するために案出されたものであり，本発明の目的は，貯蔵デバイスのディスク振動を減少させることが可能な新規かつ改良されたディスクドライブ，及びディスクドライブのトラッキングポジショニングエラーの減少方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は，貯蔵デバイスにおいて少なくとも一枚の回転するディスクに作用する空気力学力を減少させる減衰メカニズムを具備する。本発明はディスクフラッタリング及びアクチュエータアーム周りの少なくとも幾つかの形のエアーフロー誘導振動を減少させてヘッドポジショニング及び記録−再生エラーを減少させる。
【００１５】
回転ディスク又は回転ディスクのディスク表面の回転速度は，ディスク又はディスクが回転する所において空気キャビティに重大な空気力学力を及ぼすこともある。これらの空気力学力は記録−再生ヘッドアセンブリ，そのアクチュエータ，そしてヘッド−ポジショニング及び記録−再生エラーとディスクフラッタリングを招く回転ディスクに作用することもある。
【００１６】
境界層は，堅い表面に関わる相対速度を有さない堅い表面近傍の空気領域であるとここでは定義される。この領域は前記堅い表面及び空気間の摩擦効果に起因する。この領域の深さは，略前記表面速度で割った粘着性の自乗根に比例する。
【００１７】
空気力学力理論は，下記のことを示す。回転ディスク表面は，回転する空気境界層を生成する。この境界層は，前記ディスク表面の運動に平行に回転する傾向にある。ベース又はカバーのように，回転ディスクと対向するディスクドライブキャビティの静的な表面も境界層を生成する傾向にある。前記静的な表面及び前記ディスク表面間の距離が回転ディスク表面の前記境界層の厚みよりも長い場合には，前記回転ディスク表面からのフロー方向と反対方向にバックフローが生成される。このエアーバックフローは，ディスク表面に作用してディスクをフラッタリングさせることがあり，また，記録−再生ヘッドに作用してヘッドアセンブリを揺らすこともある。他の空気力学力のように，このエアーバックフローディスクもディスクフラッタリング，ヘッド−ポジショニング及び記録−再生エラーを誘導することもある。
【００１８】
作動するハードディスクドライブの同封されたディスク囲いにおいて回転するディスクの物理的システムを，音響的及び機械的振動のための共鳴キャビティを形成すると見なすことが有益である。発明者らのシミュレーション及び実験により理論又は従来の技術報告のいずれよりも遠い距離においてスピニングディスク近傍の減衰表面を提供するのに基づきそのようなキャビティのための共鳴周波数が減衰されることを発見した。
【００１９】
発明された減衰メカニズムは，減衰表面及びディスク表面間の距離又はギャップにおいて回転ディスク表面近傍に位置する不動の減衰表面を含む。ディスクフラッタリングの改善は境界層に同じ，又はそれよりも小さいエアーギャップによる。しかし，発明者らは，理論又は従来の技術が指すエアーギャップよりも大きいエアーギャップにおいて作動する密封された内部のディスクドライブと整合する実験条件で重大な減衰効果を観察した。
【００２０】
減衰メカニズムの減衰表面及び回転ディスク表面間の減少された距離又はエアーギャップは，回転ディスク表面及び減衰表面間のエアーバックフローの生成を抑制する。前記エアーギャップは，ディスク表面及びそのアクチュエータを含む記録−再生ヘッドアセンブリに作用するエアーバックフロー及び他の空気力学力を最小化させることもある。これは，ディスクフラッタリングを減少させ，ヘッド−ポジショニングを向上させ，ディスクドライブ性能の全体に亘っての品質を向上させる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
回転ディスク又は回転ディスクのディスク表面の回転速度は，ディスク又はディスクが回転する所において空気キャビティに重大な空気力学力を及ぼすこともある。これらの空気力学力は記録−再生ヘッドアセンブリ，そのアクチュエータ，そしてヘッド−ポジショニング及び記録−再生エラーとディスクフラッタリングを招く回転ディスクに作用することもある。
【００２３】
前記のように，境界層は堅い表面に関わる相対速度を有しない堅い表面近傍の空気領域である。この領域は前記堅い表面及び空気間の摩擦効果に起因する。この領域の深さは略前記表面速度で割った粘着性の自乗根に比例する。
【００２４】
図２Ａは，ディスクの下部表面１２−２及び底面ディスクキャビティ面間のエアーフローだけではなく，ディスクの上部表面１２−１及びトップディスクキャビティ面間のエアーフローを有する一枚のディスク１２とスピンドルモータ８０の断面を示す。前記ディスク表面は，一定の速度で回転する。
【００２５】
理論的に，回転ディスク表面は，ディスク表面の運動に平行に回転する空気境界層を生成する傾向にある。ベース又はカバーのように，回転ディスクと対向するディスクドライブキャビティの静的な表面も境界層を生成する傾向にある。前記静的な表面及び前記ディスク表面間の距離が回転ディスク表面の前記境界層よりも長い場合には，前記回転ディスク表面からのフロー方向と反対方向にバックフローが生成される。このエアーバックフローは，ディスク表面に作用してディスクをフラッタリングさせることがあり，また，記録−再生ヘッドに作用してヘッドアセンブリを揺らすこともある。ディスクが速く回転するほど，記録−再生ヘッドアセンブリ及び取り付けられたアクチュエータに対する空気力学効果は一層大きくなる。
【００２６】
図２Ａは，音響的及び機械的な共鳴を共に表示するようにそのような物理的システムの傾向に通察力を提供することもある。作動するハードディスクドライブの同封した状態で回転するディスクの物理的システムを音響的及び機械的振動のための共鳴キャビティを形成すると見なすことが有益である。発明者らのシミュレーション及び実験により理論又は従来の技術報告のいずれよりも遠い距離において，スピニングディスク近傍の減衰表面を提供するのに基づき，そのようなキャビティのための共鳴周波数が減衰されることを発見した。
【００２７】
図２Ｂは，韓国のソウルの延世大学，Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＩＳＤ）， ＨＤＤ Ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ国際シンポジウムにおいて，２００１年１１月９日の金デウン教授のプレゼンテーション（題目”Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｉｓｓｕｅｓ ｉｎ ＨＤＤ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ＣＩＳＤ”）から改作したものであり，ディスク振動の励起に導く，回転するエアーフローにより生じる外径領域近傍の強い動力（または動圧）を示す。ディスク１２及び１４間の外径近傍のエアーフローは不安定で且つ周期的な渦流を経験し，共鳴調和機械的振動を引き起こし，ディスク１２及び／又は１４をフラッタリングする。さらに，ディスクベース１００及び／又はカバー１１０（図１Ｃ及び図１Ｄに最適に示されている。）により形成された囲い領域近傍には，強くて荒いエアー領域が形成される。図２Ｃ及び図２Ｄに基づいて，このような現象をより詳細に説明する。
【００２８】
図２Ｃは，二つの分離された境界層の形成を示すディスク表面及び回転しない表面間の典型的なエアーフローを示す。
【００２９】
従来のハードディスクドライブにおいて，フローパターンは二次的フロー，ディスク近傍における半径外側方向，ハウジングにおける内側方向を有し，これらはエアーフローを支配する。エアーフローは，外周近傍及び軸近傍の軸方向フローに連結される。ディスク及び停止された表面間のギャップが，境界層の厚みのそれよりも大きい場合には，内部領域において多量の空気がメインフローから隔離される。前記隔離されたエアーは，略ディスクの１／２の角速度で堅い胴体として回転する。かかるフロー特性は，大きい渦流を作り，ディスク−チルト効果を加速し，これは深刻なポジションエラー信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ Ｓｉｇｎａｌ： ＰＥＳ）の問題をきたす。
【００３０】
半径方向の表面運動を含む状態において，境界層はしばしば１秒当たりラジアン単位の半径方向速度で割った粘着性の自乗根に比例すると公式として表われる。表１は，分当り回転数（ＲＰＭ）による境界層の厚みを表わす。
【００３１】
【表１】
図２Ｃは，ただ一枚のディスクよりなりうるディスクスタックのトップディスクの領域上に大きい渦流の存在を示す傾向である。この渦流は，ディスクフラッタリングを増やす機械的な力を提供する。回転するディスク表面近傍において，その縁部側に，エアーフロー速度は，シミュレーションにおいて１０ｍ／秒近傍と認識された。境界層のエッジにおいて，ディスク表面から約一つの境界層の厚みにおいて空気速度は０である。ディスク表面からさらに行けば，不動の表面との摩擦によりバックフローが形成される。
【００３３】
ディスク表面近傍の前記渦流を取り除ければ，機械的安定性が向上すると知られている。２次的なフローが存在すべく極めて狭いギャップを形成することにより，図２Ｄに示すように，エアーは，略直線の，ハウジング及びディスク間の接線速度プロファイルを有したクエットフローパターンを採用する。
【００３４】
従って，本発明の一実施形態において，固定された表面及び回転するディスク表面間の距離を顕著に狭めるべく回転するディスクの表面に近づくように減衰メカニズムを位置づける。このように減少された減衰メカニズム及びディスク表面間の距離，又はギャップが回転するディスクの境界層の厚みに近づくこともある。選択的に，前記エアーギャップはほとんど境界層よりも薄いこともある。
【００３５】
減衰メカニズム及びディスク表面間の減少された距離，又はギャップは回転するディスク表面及び不動の表面間のエアーのバックフロー生成を妨げることもある。また，前記エアーギャップは，エアーのバックフロー効果及びディスク表面及びアクチュエータを含む記録−再生ヘッドアセンブリに作用する空気力学力を最小化させることもある。これは，ディスクフラッタリングを減らすこともあり，ヘッド−ポジショニングを向上させることもある。前記エアーギャップが境界層の厚みよりも薄い場合には，ヘッドポジショニングがさらに向上され，ディスクプロッタリングが減少されることもある。
【００３６】
図３のグラフは，ディスク振動を分当り７２００回転速度で作動する従来の３．５インチの二つのプラッタディスクドライブ（図１Ｄ及び図２Ｂ参照）の回転速度の高調波を示し，ここで，ディスク１２及び１４は流体力学ベアリングモータ８０により駆動される１．２７ｍｍ厚みのアルミニウムディスクである。測定は，レーザドップラー速度計により測定されたトップディスクの外径における軸ディスク振動である。垂直軸は，１００ピコメートルから１００ナノメートルまでログスケールでメートル単位に測定された外径の変位を示す。左側の円により包まれたピークは，回転速度の調和波を表わし，右側の円に包まれたピークは，ディスク振動モードを表わす。
【００３７】
図４は，従来の技術で示した従来５７，０００トラック当りインチ（ＴＰＩ）ディスクドライブシステムにおいて，Ｎｏｎ−Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ Ｒｕｎ Ｏｕｔ（ＮＲＲＯ）ＰＥＳスペクトルで実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示すグラフである。左側の軸は，ナノメートル単位のＮＲＲＯ ＰＥＳを表わし，右側の軸は，トラックピッチの百分率単位にＮＲＲＯ ＰＥＳを等価で表わす。トレースは，ＰＥＳのための３標準偏差範囲内において目盛りを表わし，これは略３５．７ナノミリメートルまたはトラックピッチの７％である。ＰＥＳピーク４００は，フロー−渦流誘導結果に起因する。領域４１０内のＰＥＳピークは，ディスク振動により誘導される。
【００３８】
図３及び図４は共に，共鳴又は定常波現象を示す。図３のディスク振動モードの共鳴周波数は，図４の領域４１０内のＰＥＳピークと高い相関関係を有している。
【００３９】
図５は，単一ヘッドを用いた典型的な薄いディスクドライブ１０の概略的な展開図である。
【００４０】
薄いディスクドライブは，マルチメディアエンターテイメントセンター及びセットトップボックスなどの応用において好まれることもある。前記薄いディスクドライブは，好ましくは，唯一のヘッドを用い，表面，例えばベース１００及びディスク１２表面間のギャップの減少をさらに許すこともある。ディスクドライブにおいて単一ヘッドを用いれば，製造コストが低減されると共に，製造信頼性が向上する。
【００４１】
図５に示された典型的な構成において，ドライブ１０は，印刷回路基板アセンブリ１０２，ディスクドライブベース１００，スピンドルモータ８０，ディスク１２，ボイスコイルアクチュエータ３０，ディスククランプ８２及びディスクドライブカバー１１０を有する。ボイスコイルアクチュエータ３０は，ヘッド／スライダー６０上の単一記録−再生ヘッドをさらに含むことができ，ディスクドライブカバー１１０はディスク１２の上部表面近傍のトップ固定表面を提供する少なくとも一つの領域１１２をさらに含むことができる。
【００４２】
図６は，図５の薄いディスクドライブ１０の概略的な平面図である。
【００４３】
領域１１２が，アクチュエータアーム５０及びボイスコイルアクチュエータ３０のヘッドスライダー６０が組み立てられて正常動作時に移動する領域外方でもありうるということに注目する。領域１１２が，ブレーキ無しに連結された領域（領域のうち切断部分のない箇所）を提供することもある。領域１１２は，ある穿孔或いはホールのない単純に連結された表面をさらに提供することもある。
【００４４】
図７は，減衰表面（図示せず）がディスク１２の第１ディスク表面の第１ギャップ内に位置する所において１８０°以上の半径カバーリッジを提供する減衰メカニズム１２０を採用したディスクドライブ１０の概略的な平面図である。
【００４５】
図８は，ディスクドライブ１０に組み立てられる時に回転ディスク１２の第１ディスク表面近傍に第１ギャップを提供する少なくとも第１表面１２２を提供する少なくとも一枚のプレートを具備する減衰メカニズム１２０のある好ましい実施形態の斜視図であり，図１１Ａ〜図１２Ａに詳細に示されている。本発明の各種の実施形態は他のディスク表面に１以上の減衰表面を提供することもあるということに注目する。
【００４６】
図９は，減衰表面（図示せず）がディスク１２の第１ディスク表面の第１ギャップ内に位置する所において１８０°以下の半径カバーレッジを提供する本発明の他の実施形態の減衰メカニズム１２０を採用したディスクドライブ１０の概略的な平面図である。
【００４７】
いくつかの実施形態において，減衰表面は一つ又は二つ以上のプレートを形成することもある。図７及び図９に示した減衰表面は各々好ましく切頭環又は”Ｃ”形状を形成することがあり，各々スピンドルモータに向いて離れている外部境界１４２及び内部境界１４０を具備する。減衰表面は第１及び第２の非半径境界１４４及び１４６をさらに含むこともある。各種の好ましいプレートが図２３Ａ〜２３Ｅに示されている。
【００４８】
減衰メカニズム１２０は，また，ここではディスクダンパー，ディスクダンピング装置，減衰手段及びエアーフロースタビライザーとも呼ばれる。減衰メカニズム１２０は，図８に示されたプレートの少なくとも一つに堅く取り付けられ，図２２において詳細に説明するある好ましいケースにおいて，回転軸から離れて配された壁又は測板をさらに具備することもある。
【００４９】
図１０Ａ及び図１０Ｂは，図８及び図９に示された減衰メカニズム１２０と類似したエアーフロースタビライザーを用いたオフラインサーボトラック記録セットアップから得たトラックポジションエラーに関わる実験結果を示す。
【００５０】
図１０Ａの垂直軸は，マイクロインチ単位の平均自乗エラーの自乗根トラックポジションを示す。ボックス５２０は，減衰メカニズム１２０のない実験的なトラックポジションエラー結果を指し，０．０５６マイクロインチ平均自乗エラー自乗根を示す。ボックス５２２は，減衰メカニズム１２０を用いた実験的なトラックポジションエラー結果を指し，０．０３６マイクロインチ平均自乗エラー自乗根を示す。
【００５１】
図１０Ｂの垂直軸は，マイクロインチ当り可能性密度を示す。横軸は，マイクロインチ単位のトラックポジションエラーを示す。トレース５２４は，減衰メカニズム１２０を用いず，各種のポジションエラーにおける可能性密度を示す。トレース５２６は，減衰メカニズム１２０を用い，各種のポジションエラーにおける可能性密度を示す。
【００５２】
図１１Ａ及び図１１Ｂは，単一プラッタ１２ディスクドライブ１０を示す断面図である。
【００５３】
図１１Ｃは，本発明の二重プラッタ１２及びディスクドライブ１０の一つの実施形態の断面図である。
【００５４】
図１１Ａ〜１１Ｃは，第１ギャップにおいて第１ディスク１２に近く少なくとも一枚の減衰表面１２２を提供するプレートを含むこともある減衰メカニズム１２０を示す。図１１Ｃは，第２ギャップにおいて第２ディスク１４に近く減衰表面１２４をさらに提供する減衰メカニズム１２０を示す。
【００５５】
図１２Ａは，図１１Ａ〜図１１Ｃ，特に図１１Ｃと関わる減衰メカニズム１２０及び近傍のディスク１２，１４の詳細断面図である。減衰メカニズム１２０は，図１１Ａ〜１１Ｃに示されたように，空気層Ｇａｐ１によってディスク１２の第１ディスク表面１２−１から分離された第１減衰表面１２２を含む。
【００５６】
図１１Ａにおいて，前記第１ディスク表面１２−１はディスク１２の上部ディスク表面であるということに注目する。図１１Ｂ及び１１Ｃにおいて，第１ディスク表面１２−２は，ディスク１２の底面ディスク表面である。
【００５７】
減衰メカニズム１２０は，図１１Ｃ及び１２Ａに示すように，空気層Ｇａｐ２によって第２ディスク１４の，この場合には，第２ディスク表面１４−１から分離された第２減衰表面１２４をさらに含むこともある。
【００５８】
好ましくは，これらのギャップの各々は長くとも１ｍｍ未満の第１距離である。好ましくは，これらのギャップの各々は０．３ｍｍよりも大きい。好ましくは，これらのギャップの各々が０．３５〜０．６ｍｍである。
【００５９】
好ましくは，少なくとも一つのこれらギャップは境界層よりも薄い。好ましくは，ある実施形態においては，少なくとも一つのこれらのギャップが境界層の一部よりも薄い。
【００６０】
ある発明者らは，ディスク１２振動の減衰を，ディスク１２の弾性−振動波動領域及び第１ディスク表面１２−１及び第１減衰表面１２２を分離するギャップにおける近傍の空気媒体の音響圧力波動領域間の弾性−音響カップリング効果として記述する。これらの発明者らは，弾性−音響カップリング効果を，第１ディスク表面１２−１及び第１減衰表面１２２間のギャップにおける音響圧力波動領域及びディスク１２の弾性−振動波動領域間に生成されたカップリングとして定義する。
【００６１】
これらの発明者らの実験結果は，ディスク１２の弾性−振動波動領域に強い減衰力を提供するエアー層ギャップの音響圧力を指摘する。
【００６２】
これらの発明者らは，付加的にディスク１４振動の減衰を，ディスク１４の弾性−振動波動領域及び第２ディスク表面１４−１及び第２減衰表面１２４を分離するギャップにおける近傍の空気媒体の音響圧力波動領域間の類似した弾性−音響カップリング効果として記述する。
【００６３】
下記表２は，シミュレーション及び実験を含む各種の図面と関わる条件を示す。
【００６４】
【表２】
図１２Ｂは，図１２Ａの標準化されたギャップ高さＧａｐ１と関わる揺れるディスク表面１２のダンピング係数に関する弾性−音響カップリング効果の理論的な結果を示す。
【００６６】
前記標準化されたギャップ高さは，略０〜１０の範囲に対応した無次元単位で表わした。減衰係数は理論的な振動理論において用いられるものと同様に定義する。粘着性減衰において，減衰力は揺れるボディの速度に比例する。粘着性減衰係数ｃは，ｃ＝−Ｆ／ｖで表わされ，ここで，Ｆは減衰力であり，ｖは揺れるボディの速度である。負の表示は，減衰力が揺れるボディの速度方向と反対であることを示す。
【００６７】
図１２Ｃは，図１２Ａの標準化された第１減衰表面１２２に関わる揺れるディスク表面１２のダンピング係数に関する弾性−音響カップリング効果の理論的結果を示す。横軸はディスク表面１２領域に対する減衰表面１２２領域にファクター１０を乗じた比率を示し，これは図７及び図９の平面図に最もよく示されている。
【００６８】
図１３Ａ，１３Ｂ及び図１４は，内径，中央径及び外径における実験的に定まった０〜１ＫＨｚのアクチュエータ振動スペクトルを示し，これらの各々は，７２００ＲＰＭで回転する二つのプラッタの３．５インチディスクドライブで作動するアクチュエータにおいてレーザドップラー振動計を用いて得た目盛りである。前記アクチュエータは，サスペンションメカニズム，ヘッド−ジンバルアセンブリ及び４つのチャンネル記録−再生ヘッドを含む完全に組み立てられたアクチュエータである。
【００６９】
トレース５３０及び５３２は，各々周波数範囲において減衰メカニズム１２０のないアクチュエータ振動及び減衰メカニズム１２０のあるアクチュエータ振動を示す。減衰メカニズム１２０は，図７，８及び図１１Ｃに示すようにプレートであり，二枚のディスク１２，１４のディスク表面の各々から０．５ｍｍギャップ内に位置する。前記プレートは，２／３インチ又は約１７ｍｍの半径幅を有する。
【００７０】
ピーク５３４は，トレース５３０において約２５８Ｈｚにおける渦流−サウンド誘導アクチュエータ共鳴であり，これはトレース５３２においてほとんど完全に取り除かれる。ピーク５３６は，トレース５３０において約３４６Ｈｚにおける渦流−サウンド誘導アクチュエータ共鳴であり，これはトレース５３２においてほとんど完全に取り除かれる。
【００７１】
図１５Ａ及び図１５Ｂは，図１２Ａの各々０．６ｍｍ及び０．２ｍｍのギャップ高さＧａｐ１と関わる揺れるディスク表面１２のパワースペクトルに関する弾性−音響カップリング効果の実験結果を示す。垂直軸は，１００ピコメートルから１００ナノミリメートルまでログスケールにおいてメートル単位に測定された外径の変位を示す。
【００７２】
領域５４０及び５５０におけるピークは，発明者らによりディスク振動に起因すると知見された。０．６ｍｍギャップにおけるピーク５４２は，そのギャップが０．２ｍｍに減少する時にピーク５５２に減少される。
【００７３】
図１６Ａ及び図１６Ｂは，各々ディスク回転速度が７２００及び５４００ｒｐｍである図１２Ａの各種の値Ｇａｐ１と関わる揺れるディスク表面１２のパワースペクトルに関する弾性−音響カップリング効果の実験結果を示す。報告された振動データは，レーザドップラー速度計により測定されたトップディスクの外径から測定された軸方向ディスク振動である。
【００７４】
図１７は，２５ｍｍ半径幅の減衰メカニズムを有するもの５７０と減衰メカニズムのないもの５６０の揺れるディスク表面１２の変位周波数スペクトルに関する弾性−音響カップリング効果の実験結果を示す。
【００７５】
図１８は，従来の５７，０００トラック当りインチ（ＴＰＩ）ディスクドライブシステム５８０及びＰＥＳ３０％減少を提供する２５ｍｍ減衰メカニズムを採用したディスクシステム５９０においてＮＲＲＯＰＥＳスペクトルにより実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【００７６】
左側の軸は，ナノミリメートル単位のＮＲＲＯＰＥＳを示す。右側の軸は等価的にトラックピッチのＮＲＲＯＰＥＳを示す。トレース５８０は，略３６ナノミリメートル又は同等に７％トラックピッチのＰＥＳのための３標準偏差内における目盛りを示す。
【００７７】
トレース５９０は，略２４ナノミリメートル又は同等に４．７％トラックピッチのＰＥＳのための３標準偏差内における目盛りを示す。
【００７８】
図１９は，従来の５７，０００トラック当りインチ（ＴＰＩ）ディスクドライブシステム６００及び可変半径幅を有する減衰メカニズムを採用したディスクシステムにおいて，Ｎｏｎ−Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ Ｒｕｎ Ｏｕｔ（ＮＲＲＯ）ＰＥＳスペクトルにより実験的に定まるヘッドポジションエラー信号（ＰＥＳ）スペクトルを示す。
【００７９】
２５，１７及び１２．５ｍｍ半径幅の減衰メカニズム１２０からの結果は各々トレース６０２，６０４及び６０６で表示された。
【００８０】
図２０は，従来の５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステム６００及び可変半径幅を有する減衰メカニズムを採用したディスクシステムにおいて実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【００８１】
図１９及び図２０に示す実験において，一つのデータトラックのピッチは０．４４マイクロメートルである。垂直軸は，３標準偏差のＰＥＳレベルを示す。ボックス６００は，減衰メカニズムが用いられていない時の実験結果を示す。ボックス６０２，６０４及び６０６は各々半径幅が１インチ，２／３インチ及び１／２インチである減衰メカニズムが用いられた時の実験結果を示す。減衰メカニズム１２０は，図２３Ｅに示されたように，プレートである。
【００８２】
実験結果は，２５ｍｍ半径幅の減衰メカニズムが最も低いＰＥＳレベルを有することを示し，広幅減衰メカニズムは狭幅減衰メカニズムよりもＰＥＳレベルを下げるという仮説を支持する。
【００８３】
図２１は，従来の５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステム６００及び可変カバーリッジ角度と１インチ又は２５ｍｍの半径幅を有する減衰メカニズムを採用したディスクシステムにおいて実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【００８４】
これらの実験において，一つのデータトラックのピッチは０．４４マイクロメートルである。垂直軸は３標準偏差におけるＰＥＳレベルを示す。ボックス６００は，減衰メカニズムが用いられていない時の実験結果を示す。ボックス６０２，６０４及び６０６は各々カバーリッジ角度が２００，１３０及び８０°である減衰メカニズムが用いられた時の実験結果を示す。
【００８５】
図２１に示された実験結果は広角減衰メカニズムが狭角減衰メカニズムよりもＰＥＳをさらに減少させるという仮説を支持するものである。
【００８６】
図２２は，本発明のさらに他の好ましい実施形態のための図２Ａ及び図１２Ａの分析及び材料の拡張を示す。
【００８７】
図１１Ａ及び１２Ａでのように，減衰メカニズムは図１１Ａ〜１１Ｃに示されたように，空気層Ｇａｐ１によってディスク１２の第１ディスク表面１２−１から分離された第１減衰表面１２２を含む。減衰メカニズム１２０は，空気層Ｇａｐ２によって第１ディスク１２の，この場合には，第２ディスク表面１２−２から分離された第２減衰表面１２４をさらに含むこともある。
【００８８】
減衰メカニズム１２０は，ＨＧａｐによりディスク１２の外側エッジ１２−３から分離された第１垂直表面１３０を含む”垂直面”ディスクダンパーを含む。第１垂直表面１３０及びディスク１２の外側エッジ間の前記水平ギャップは空気媒体にディスクエッジを取り囲む波動領域を生成し，ディスク１２を安定化させるのにさらに寄与する。
【００８９】
図１２Ａに示すように，これらＧａｐｓ１−４各々は，長くとも第１距離であり，これは，好ましくは，１ｍｍ未満である。好ましくは，各ギャップが０．３５ｍｍ〜０．６ｍｍである。
【００９０】
好ましくは，少なくとも一つのこれらのギャップは境界層の厚みよりも短い。好ましくは，ある実施形態では，少なくとも一つのこれらのギャップが境界層の一部よりも短い。
【００９２】
図２２は，第３ギャップＧａｐ３によって第２ディスク１４に属する第３ディスク表面１４−１から分離された第３減衰表面１２６を含む減衰メカニズム１２０をさらに示す。
【００９３】
減衰メカニズム１２０は，ＨＧａｐ２によりディスク１４の外側エッジ１４−３から分離された第２垂直表面１３２を含む”垂直面”ディスクダンパーを含むこともある。第２垂直表面１３２及びディスク１４の外側エッジ１４−３間の前記水平ギャップは空気媒体においてディスクエッジを取り囲む波動領域を生成し，ディスク１４を安定化させるのにさらに寄与する。
減衰メカニズム１２０は，第４ギャップＧａｐ４によって第４ディスク表面１４−２から分離された第４減衰表面１２８をさらに含むこともある。
【００９４】
好ましくは，各水平ギャップは長くとも１ｍｍ未満の第２距離である。好ましくは，これらギャップの各々は，０．３ｍｍよりも大きい。好ましくは，これらギャップの各々は，０．３５〜０．６ｍｍである。好ましくは，少なくとも一つのこれら水平ギャップは，境界層の厚みよりも短い。好ましくは，ある実施形態では，少なくとも一つのこれらのギャップが境界層の厚みの一部よりも短い。
【００９５】
本発明は，ディスクベース１００を用い，少なくとも第４減衰表面１２８を減衰メカニズム１２０の部分に提供して，またディスクベース１００を用い，第２垂直表面１３０をさらに提供することができる。
【００９６】
図２３Ａ〜図２３Ｅは，先行図面の減衰メカニズムに用いられたプレート用各種の模様，エッジ及び材料を示す。
【００９７】
境界１４０〜１４６は，他の図面を簡単にするために図２３Ｅだけに表示されており，これは請求範囲を限定しようとするものではないということに注目する。
【００９８】
図２３Ａは，穿孔を有した境界１４０，１４４及び１４６上において鋭い階段エッジを含むアルミニウムプレート１２０を示す。好ましくは，前記穿孔は，アクチュエータ振動を最適に減少させるように直径が約５ｍｍである。
【００９９】
図２３Ｂは，境界１４０，１４４及び１４６上においてウェッジ形状のエッジを含む堅いプラスチック，好ましくは，ＬＥＸＡＮ（商標名）のようなポリカーボネート物質製のプレートを示したものである。図２３Ｃは，境界１４０，１４４及び１４６上において鋭い階段エッジを含む堅いプラスチックプレートを示したものである。図２３Ｄは，境界１４０，１４４及び１４６上においてラウンディング丸溝エッジを含むアルミニウムプレートを示したものである。
【０１００】
図２３Ｅは，境界１４０，１４４及び１４６上において鋭い階段エッジを含むアルミニウムプレートを示したものである。アルミニウムプレートを用いる実施形態においては，前記プレートは，好ましくは，少なくとも一つの表面にアルミニウムプラスプラスコーティングを含むこともある。
【０１０１】
図２３Ａ〜２３Ｅに示されたように，本発明は，アクチュエータ及びその部品の近傍において渦流の形成を妨害するように形成されたフィンガーをさらに含むことをより考慮することがある。
【０１０２】
また，先行図面において示されたように，減衰メカニズム１２０を採用したディスクドライブシステムは減少されたノイズレベルに恵まれる。下記表３は７２００ＲＰＭで回転する二枚のディスクを採用した各種のディスクドライブに対する実験を示す。前記実験はギャップ０．５ｍｍ，半径幅２／３インチ又は１７ｍｍ及びカバーリッジ角２００°の図２３Ｄに示された好ましい減衰メカニズム１２０を用いた。
【０１０３】
【表３】
以上，本発明に係る好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる構成に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術思想の範囲内において，各種の修正例および変更例を想定し得るものであり，それらの修正例および変更例についても本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。
【０１０５】
【発明の効果】
以上のように，ヘッドポジショニングがさらに向上し，さらに，ディスクフラッタリングが減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ａは，従来におけるハードディスクドライブの構成を示す斜視図である。
Ｂは，従来における高容量ディスクドライブの構成を示す斜視図である。
Ｃは，従来における単一プラッタディスクドライブの構成を示す断面図である。
Ｄは，従来における二重プラッタディスクドライブの構成を示す断面図である。
【図２】 Ａは，ディスク表面の下部及び底面ディスクキャビティ面間のエアーフローと，ディスク表面の上部及びトップディスクキャビティ面間のエアーフローを有する一枚のディスク及びスピンドルモータの断面図である。
Ｂは，ディスク振動の励起に導く，回転するエアーフローにより生じる外径領域近傍の強い動力（または動圧）を示す。
Ｃは，二つの分離された境界層の形成を示す図２Ａのディスク上部表面１２−１及びトップディスクキャビティ面間のエアーフローシチュエーションを示す。
Ｄは，ただ一つの分離された境界層の形成を示す図２Ａのディスク下部表面１２−２及び底面ディスクキャビティ面間のエアーフローシチュエーションを示す。
【図３】 分当り７２００回転速度で作動する従来３．５インチの二つのプラッタディスクドライブ１０の回転速度のディスク振動高調波を示す。
【図４】 従来の技術に開示された従来５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステムにおいてＮＲＲＯ
ＰＥＳスペクトルにより実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【図５】 単一ヘッドを用いた薄いディスクドライブ１０の概略的な展開斜視図である。
【図６】 図５に示された単一ヘッドを用いる薄いディスクドライブ１０の概略的な平面図である。
【図７】 減衰表面（図示せず）がディスク１２の第１ディスク表面の第１ギャップ内に位置する所において１８０°以上の半径カバーリッジを提供する減衰メカニズム１２０を採用したディスクドライブ１０の概略的な平面図である。
【図８】 ディスクドライブ１０に組み立てられる時に回転ディスク１２の第１ディスク表面近傍に第１ギャップを提供する少なくとも第１表面１２２を提供する少なくとも一枚のプレートを具備する減衰メカニズム１２０のある好ましい実施形態の斜視図であり，その詳細は図１１Ａ〜図１２Ａに示されている。
【図９】 減衰表面（図示せず）がディスク１２の第１ディスク表面の第１ギャップ内に位置する所において１８０°以下の半径カバーリッジを提供する図７の本発明の他の実施形態の減衰メカニズム１２０を採用したディスクドライブ１０の概略的な平面図である。
【図１０】 図１０は，図８及び図９に示された減衰メカニズム１２０と類似したエアーフロースタビライザーを用いたオフラインサーボトラック記録セットアップから得たトラック位置エラーに関わる実験結果を示す。
【図１１】 Ａ及びＢは，本発明の単一プラッタ１２ディスクドライブ１０の二つの他の好ましい実施形態の断面図であり，
Ｃは，本発明の二重プラッタ１２及びディスクドライブ１０の好ましい実施形態の断面図である。
【図１２】 Ａは，図１１Ａ〜図１１Ｃと関わる詳細断面図であり，
Ｂは，図１２Ａの標準化したギャップ高さＧａｐ１と関わる揺れるディス ク表面１２のダンピング係数に関する弾性−音響カップリング効果の理論的な結果を示す。
Ｃは，図１２Ａの標準化した第１減衰表面１２２に関わる揺れるディスク表面１２のダンピング係数に関する弾性−音響カップリング効果の理論的な結果を示す。
【図１３】 図１３は，内径，中央径及び外径における実験的に定まった０〜１ＫＨｚのアクチュエータ振動スペクトルを示す。
【図１４】 図１４は，各々内径，中央径及び外径における実験的に定まった０〜１ＫＨｚのアクチュエータ振動スペクトルを示す。
【図１５】 図１５は，図１２Ａの各々０．６ｍｍ及び０．２ｍｍのギャップ高さＧａｐ１と関わる揺れるディスク表面１２のパワースペクトルに関する弾性−音響カップリング効果の実験結果を示す。
【図１６】 図１６は，各々ディスク回転速度が７２００及び５４００ｒｐｍである図１２Ａの各種の値Ｇａｐ１と関わる揺れるディスク表面１２のパワースペクトルに関する弾性−音響カップリング効果の実験結果を示す。
【図１７】 図１７は，２５ｍｍ半径幅の減衰メカニズムを有するもの５７０と減衰メカニズムのないもの５６０との揺れるディスク表面１２の変位周波数スペクトルに関する弾性−音響カップリング効果の実験結果を示す。
【図１８】 図１８は，従来の５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステム５８０及びＰＥＳにおいて３０％減少を提供する２５ｍｍ減衰メカニズムを採用したディスクシステム５９０において，ＮＰＲＯＰＥＳスペクトルにより実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【図１９】 図１９は，従来の５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステム６００及び可変半径幅を有する減衰メカニズムを採用したディスクシステムにおいて，ＮＲＲＯＰＥＳスペクトルにより実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【図２０】 図２０は，従来の５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステム６００及び可変半径幅を有する減衰メカニズムを採用したディスクシステムにおいて実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【図２１】 図２１は，従来の５７，０００ＴＰＩディスクドライブシステム６００及び可変カバーリッジ角度と１インチ又は２５ｍｍの半径幅を有する減衰メカニズムを採用したディスクシステムにおいて実験的に定まるＰＥＳスペクトルを示す。
【図２２】 図２２は，本発明のさらに他の好ましい実施形態のための図２Ａ及び図１２Ａの分析及び材料の拡張を示す。
【図２３】 図２３は，前記図面の減衰メカニズムに用いられたプレート用各種の模様，エッジ及び材料を示す。
【符号の説明】
１０ ディスクドライブ
１２ ディスク
３０ ボイスコイルアクチュエータ
５０ アクチュエータアーム
６０ ヘッド／スライダー
８０ スピンドルモータ
８２ ディスククランプ
１００ ディスクベース
１０２ 印刷回路基板アセンブリ
１１０ カバー
１１２ 領域
１２０ 減衰メカニズム
１２２ 第１表面
１４０ 内部境界
１４２ 外部境界
１４４ 第１の非半径境界
１４６ 第２の非半径境界
Claims (17)
- 複数のディスク，第１ディスク表面を含む前記ディスクのうち第１ディスク及び第２ディスク表面を含む前記ディスクのうち第２ディスクと，
ディスクベースと，
前記第１ディスク表面に通信自在に結合される第１記録−再生ヘッドアセンブリ及び前記第２ディスク表面に通信自在に結合される第２記録−再生ヘッドアセンブリを提供し，前記ディスクベースにピボット結合されたアクチュエータと，
前記ディスクベースに堅く結合されており，前記ディスクを作動回転速度で回転軸の周りに回転さすべく提供されたスピンドルモータと，
前記ディスクベースに固定的に取り付けられたプレートを含み，前記ディスクの前記回転軸に対して少なくとも１７５°，且つ，前記ディスクの前記回転軸に対して少なくとも１６ｍｍの半径幅に第１ギャップによって前記第１ディスクから分離された第１減衰表面を備える減衰メカニズムとを具備し，
前記減衰メカニズムは，
前記ディスクの前記回転軸に対して少なくとも１７５°，且つ，前記ディスクの前記回転軸に対して少なくとも１６ｍｍの半径幅に第２ギャップによって前記第２ディスクから分離され，前記第１ギャップ及び前記第２ギャップは，最小限ほどの固定された距離である第２減衰表面と，
前記第１及び第２ディスク表面が前記ディスク作動回転速度で回転するに伴い，前記ディスク表面を安定化さすべく前記第１ディスク表面及び第２ディスク表面に作用する空気力学力を減少させる前記減衰メカニズムと，
前記第１及び第２ディスク表面が前記ディスク作動回転速度で回転するに伴い，前記アクチュエータに作用する空気力学力を減少させる前記減衰メカニズムと，
前記ディスクベースに取り付けられて，前記スピンドルモータ，前記複数のディスク，前記アクチュエータ及び前記減衰メカニズムを含む囲いを形成するディスクカバーとを具備し，前記第１減衰表面及び前記第２減衰表面とを含む前記減衰メカニズムの表面には，その直径が１ｍｍ〜６ｍｍの複数の穿孔が形成されている，ことを特徴とするディスクドライブ。 - 前記作動回転速度は，少なくとも５４００ＲＰＭである，ことを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。
- 前記作動回転速度は，５４００ＲＰＭよりも速い，ことを特徴とする請求項２に記載のディスクドライブ。
- 前記作動回転速度での前記ディスクの回転により，前記第１ディスク表面から境界層の厚みを生成し，且つ，前記固定された距離は，実質的に前記境界層の厚みである，ことを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。
- 前記固定された距離は，前記境界層の厚みよりも短い，ことを特徴とする請求項４に記載のディスクドライブ。
- 前記プレートは，ガスが放出されないプラスチック又は金属合金からなり，
前記金属合金は，アルミニウム，銅及び鉄よりなるグループのうちから選択された一つの部材よりなる，ことを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。 - 前記プレートは，アルミニウム合金よりなる，ことを特徴とする請求項６に記載のディスクドライブ。
- 前記プレートは，前記アルミニウム合金上に，コーティングが塗布された，ことを特徴とする請求項７に記載のディスクドライブ。
- 前記プレートはガス放出されないプラスチックであり，前記プラスチックは，ガス放出されないポリカーボネートをさらに具備する，ことを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。
- 前記複数ディスクの部材は，第３ディスク表面を含み，
前記減衰メカニズムは，第３ギャップによって前記第３ディスク表面から分離された第３減衰表面を，さらに具備する，
ことを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。 - 前記複数ディスクの部材は，第４ディスク表面を含み，
前記減衰メカニズムは，第４ギャップによって前記第４ディスク表面から分離された第４減衰表面を，さらに具備する，
ことを特徴とする請求項１０に記載のディスクドライブ。 - 前記第１減衰表面は，少なくとも一つの穿孔を含む，ことを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。
- 前記プレートは，前記スピンドルモータに面する内部境界を含む，ことを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。
- 前記内部境界は，丸いエッジを含み，
前記丸いエッジは，円形ラウンディング，楕円形ラウンディング，傾斜ラウンディング，丸溝ラウンディング及びナイフエッジラウンディングを含むコレクションの少なくとも一つの部材に近い，
ことを特徴とする請求項１３に記載のディスクドライブ。 - 前記固定距離は，長くとも１ｍｍである，
ことを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。 - 前記第１ギャップおよび前記第２ギャップは，少なくとも０．３５ｍｍである，ことを特徴とする請求項１５に記載のディスクドライブ。
- 前記固定された距離は，長くとも０．６ｍｍであり，
前記第１ギャップおよび前記第２ギャップは，少なくとも０．３５ｍｍである，
ことを特徴とする請求項１６に記載のディスクドライブ。
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