JP3941385B2

JP3941385B2 - ディスク装置

Info

Publication number: JP3941385B2
Application number: JP2000376542A
Authority: JP
Inventors: 謙一明官; 丈雄林; 達也木村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2020-12-11
Also published as: EP1213708A2; US20020071202A1; US7027259B2; EP1213708A3; KR100692442B1; JP2002184154A; KR20020046138A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディスク媒体上を移動するヘッドによってディスクに情報の書込みまたは読出しを行うディスク装置の構造に関し、特に、ディスクの回転によって起きる空気流を整流し、ヘッドのディスクに対する位置決め精度を向上させるための構造に関する。
【０００２】
近年、磁気ディスク装置に代表されるディスク装置は、情報記録装置の中心である。現在のディスク装置は、近年のコンピュータの爆発的な進歩と普及により、記憶容量の大容量化、処理速度の高速化、低コスト化、或いは小型化といった様々な要求がされている。
【０００３】
これらの要求に応えるための技術的な課題の中心は、ヘッドの位置決め精度の向上である。ヘッドの位置決め精度を悪化させる要因には、ディスクの回転に同期する外乱とディスクの回転と非同期の外乱がある。このうち、非同期外乱には、ディスク装置の機械的な共振やディスク回転時に発生する空気流による風外乱が挙げられる。
【０００４】
この風外乱は、近年、特に大きな問題となってきている。その原因として主に次の２点が挙げられる。１点は、高速動作実現のためにディスクの回転速度が高速化し、それに伴って装置内部に発生する空気流が高速化したことである。もう１点は、記録密度の増大に伴い、ヘッド位置決め精度がより微細化し、空気流による影響が相対的に大きくなったことである。
【０００５】
このように、ディスク装置においては、高記録密度化及び高速動作を実現するには、風外乱を低減させなければならない。
【０００６】
【従来技術】
従来のディスク装置において、風外乱を低減させる手段としては次の２つが挙げられる。
【０００７】
一つはシュラウドと呼ばれるものである。これは、ディスクの表面に垂直で、ディスクの外周端の一部を非接触で囲む面を持つ壁である。シュラウドは、ディスクの回転によって発生する空気流をその壁面に沿って流れるように整流したり、ディスクの回転方向以外の方向の振動を低減したりする。
【０００８】
もう一つは、スポイラと呼ばれるものである。これは、ディスクの表面に垂直な方向に所定の高さを持ち、ディスクの表面上をディスクと非接触で延伸する部品であり、ディスク表面上を流れる空気流を減速させると共に、スポイラの延伸方向に空気流を整流することにより、位置決め系への風外乱の影響を低減することが知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のように、近年、位置決め精度に対する風外乱の影響は大きくなってきており、シュラウドやスポイラを個別に用いることでは位置決め精度の向上は困難になってきている。
【００１０】
そこで、本発明では、このような背景を踏まえ、ハウジング内に発生する風外乱を低減し、位置決め精度の向上を達成することを目的とする。
【００１１】
また、本発明では、風外乱を低減する部品の低コスト化を図り、安価で高性能なディスク装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面では、シュラウドとスポイラとを併用したディスク装置を提供する。本発明によると、シュラウドとスポイラの相乗効果により、位置決め機構に対する風外乱の影響をシュラウドやスポイラをそれぞれ単独で使用させる場合よりも低減させる。
【００１３】
また、本発明では、シュラウドやスポイラをディスクの回転方向についてアクチュエータよりも上流に設ける。この構造によると、空気流は減速及び整流されてからアクチュエータに流れ込むため、空気流との衝突によるアクチュエータの振動が抑制され、位置決め精度の向上が図れる。
【００１４】
本発明では、また、シュラウドをディスクの回転方向についてスポイラよりも上流に設けることを特徴とする。この構造によると、空気流はシュラウドによって整流されてからスポイラに流れこむ。従って、空気流を確実にスポイラに集めることができ、空気流が高速且つ乱流成分を含んだ状態でアクチュエータに流れ込むことがほぼ解消される。
【００１５】
更に、本発明では、シュラウドの下流端とスポイラの空気受け面との間の距離を５ｍｍ以下にすることにより、スポイラの空気流に対する減速及び整流効果が向上することを見出した。
【００１６】
また、本発明では、シュラウドとスポイラが一体形成されることを特徴とする。これにより、部品点数の削減が図れると共に、シュラウドとスポイラの相乗効果が最大限に発揮され、高性能化と低コスト化を両立させることができる。
【００１７】
また、本発明の他の側面では、ハウジングの内壁とディスクの外周端とが並走する領域と、ハウジングの内壁とディスク外周端との間隔が拡大する領域との境界にスポイラが設けられる。この構造によると、ハウジング内壁によって整流されていた空気流がハウジングの内壁とディスク外周端との間隔が拡大する領域に出る直前に、つまり、空気流が広い空間に出ることによって乱れる前に、スポイラによって減速及び整流される。従って、高速で且つ乱流成分を含んだ空気流がアクチュエータに流れ込むことが防止され、ヘッドの高精度な位置決めが実現できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態においては、ディスク装置として磁気ディスク装置を採り上げる。図１は、本発明の実施形態における磁気ディスク装置のカバーが外された状態の平面図である。ここでは、３．５インチ型磁気ディスク装置を扱うものとするが、他の型のドライブであっても適用可能である。
【００１９】
図１において、ハウジングを構成するベース１０には、磁気ディスク２０を回転させるスピンドルモータ３０、磁気ヘッド６０を支持するアクチュエータ５０、アクチュエータ５０を磁気ディスク２０の半径方向に回転駆動する磁気回路４０が搭載されている。磁気ディスク２０はネジ３１によってスピンドルモータ３０に固定され、本実施形態においては反時計方向に回転する。磁気ヘッド６０は、アクチュエータ５０によって磁気ディスク２０の記録面上の所定位置に位置決めされ、磁気ディスク２０に対し情報の読出しや書込みを行う。ＦＰＣ５１は、ハウジング外部に設けられた図示されない制御回路とハウジング内部との間で、アクチュエータ５０に対する駆動電流や磁気ヘッド６０に対する読出信号や書込信号を伝送する。
【００２０】
ここで、図１に示されるように、磁気ディスク２０の外周の大部分はベース１０の内壁１３によって近接して囲まれているが、ベース１０には、アクチュエータ５０や磁気回路４０を搭載する領域が確保されているため、磁気ディスク２０の外周全てにわたってベース１０の内壁１３を近接させることはできない。ベース１０の内壁１３が磁気ディスク２０の外周に近接していることにより、磁気ディスク２０の回転によって発生する空気流を整流することができる。一方、アクチュエータ５０の近辺では、磁気ディスク２０はベース１０の内壁１３から遠ざけられる。それによると、アクチュエータ５０の近傍では、磁気ディスク２０の回転によって発生する空気流が乱れ、アクチュエータ５０を振動させる。その結果、磁気ヘッド６０の位置決め精度が低下し、高記録密度化や処理速度の高速化が困難になる。
【００２１】
そこで、本発明においては、磁気ディスク２０の外周とアクチュエータ５０或いは磁気回路４０との間の空間を利用して、シュラウド７０及びスポイラ８０が配置される。
【００２２】
シュラウド７０は、磁気ディスク２０の表面に垂直で、磁気ディスク２０の外周端２１から半径方向について隔離された面を持つ。シュラウド７０は、磁気ディスク２０の表面上を流れる空気流をシュラウド７０の壁面に沿う方向に流れるように整流する。
【００２３】
スポイラ８０は、磁気ディスク２０の表面に垂直な方向に所定の高さを持ち、磁気ディスク２０の表面から軸方向に所隔離され、磁気ディスク２０の外周から内周に向かって延伸する。スポイラ８０は、磁気ディスク２０の表面上を流れる空気流を受けて止めて減速させ、スポイラ８０の延伸方向に沿って流れるように整流する。
【００２４】
本実施形態では、シュラウド７０は磁気ディスク２０の回転方向についてスポイラ８０よりも上流側に設けられる。図１では、シュラウド７０の下流端７１とスポイラ８０の空気受け面８１との距離は５ｍｍを想定しているが、それ以下でもよい。図１に示される構成においては、磁気ディスク２０は反時計方向に回転するため、磁気ディスク２０の回転によって発生する空気流も反時計方向の向きを持つ。空気流は、まずシュラウド７０によってシュラウド７０の壁面に沿う方向（ここでは、磁気ディスク２０の円周方向）に整流され、スポイラ８０に向かって突入する。スポイラ８０は、シュラウド７０によって整流された空気流を空気受け面８１で受け止めて減速させ、更に、空気流の方向をスポイラ８０の延伸方向（ここでは、ディスク２０の半径方向）に変える。このようにして、空気流とアクチュエータ５０との衝突が緩和される。
【００２５】
なお、図１においては、ベース１０は周囲に壁を有し、その内壁１３の一部が磁気ディスク２０の外周端２１を囲んでいるが、ベース１０は平面体であってもよい。ベース１０が平面体からなれば、カバーの周囲に壁が設けられ、その内壁の一部が磁気ディスク２０の外周端２１を囲む。
【００２６】
図２は、図１に示されたシュラウド７０及びスポイラ８０の側面図であり、図２（ａ）はシュラウド７０の側面を、図２（ｂ）はスポイラ８０の側面をそれぞれ示す。
【００２７】
図２（ａ）において、磁気ディスク２０はスピンドルモータ３０に２枚積層され、シュラウド７０はベース１０の底面からカバー方向に向けて直立する。磁気ディスク２０の枚数は２枚に限らず、１枚であっても、３枚以上であってもよい。シュラウド７０の壁面７２と磁気ディスク２０の外周端２１との間隔（ｍ）は、０．１≦ｍ≦５（ｍｍ）が好ましい。この距離は、図１におけるベース１０の内壁１３とディスク外周端２１との間の距離にほぼ等しい。ここでは、シュラウド７０の壁面７２は、磁気ディスク２０の外周端２１に沿った曲率を有しているが、平面であってもよい。シュラウド７０の頂点とカバー１１との間の距離（ｎ）は、０＜ｎ≦５（ｍｍ）が好ましい。シュラウド７０の高さは、ベース１０とカバー１１の間隔に依存する。
【００２８】
なお、図２（ａ）においては、シュラウド７０はベース１０に固定されているが、カバー１１に固定されるものであってもよい。また、シュラウド７０とベース１０、或いはシュラウド７０とカバー１１は別部材であっても、一体形成されていてもよい。シュラウド７０をベース１０やカバー１１と別部材で構成するならば、シュラウド７０の材質はステンレスやアルミ合金等の金属、または、ポリカーボネイド等の樹脂材がよい。
【００２９】
図２（ｂ）において、スポイラ８０は磁気ディスク２０に垂直な面を持ち、側面は櫛歯状を示す。ここでは、３本の歯８２が磁気ディスク２０の外周から内周に向かって延伸する。歯８２の数は磁気ディスク２０の積層枚数に依存する。磁気ディスク２０の表面とそれに対向する歯８２の隙間（ｙ）は、０＜ｙ≦２（ｍｍ）が好ましい。従って、２枚の磁気ディスクの間に挿入される歯８２の軸方向の高さは、磁気ディスクの積層間隔に依存する。また、磁気ディスク２０の外周端２１から歯８２の先端までの距離（ｘ）は、長ければ空気流の減速及び整流効果が上がるが、消費電力が大きくなりる。本形態においては、１≦ｘ≦２０（ｍｍ）を適値として設定している。磁気ディスクの外周端２１と歯８２の付け根との間隔（ｚ）は、０＜ｚ≦５（ｍｍ）が好ましい。
【００３０】
なお、図２（ｂ）においては、スポイラ８０の歯８２は、板状で磁気ディスク２０の表面に垂直な面を持ち、空気受け面８１が平面であるが、これに限らず、スポイラ８０の歯は、円柱状で空気受け面が曲面であってもよい。また、スポイラ８０はベース１０に固定されているが、カバー１１に固定されるものであってもよい。更に、スポイラ８０とベース１０、或いはスポイラ８０とカバー１１は別部材であっても、一体形成されていてもよい。スポイラ７０をベース１０やカバー１１と別部材で構成するならば、スポイラ７０の材質はステンレスやアルミ合金等の金属、または、ポリカーボネイド等の樹脂材がよい。
【００３１】
次に、本発明では、スポイラとシュラウドを併用することによる相乗効果を検証すべく、空気流に対する減速及び整流効果について、図１に示される磁気ディスク装置と図３に示される磁気ディスク装置との比較を行った。図３に示される磁気ディスク装置においては、スポイラ８０は設けられているが、シュラウドは設けられていない。
【００３２】
図１に示される磁気ディスク装置においては、磁気ディスク２０が回転しているときは、図１に示される矢印の方向に空気流が発生する。ベース１０の内壁１３付近の空気流は、内壁１３に沿うように流れる。そして、シュラウド７０に突入すると、シュラウド７０に沿って整流されてスポイラ８０へ向かう。空気流はシュラウド７０によって整流された状態を維持したままスポイラ８０に突入する。スポイラ８０に突入した空気流は、空気受け面８１で受け止められて減速され、更に、スポイラ８０の延伸方向に沿って整流される。従って、空気流とアクチュエータ５０との衝突が緩和され、アクチュエータ５０に対する風外乱の影響が軽減される。
【００３３】
一方、図３に示されるディスク装置においては、スポイラ８０は、磁気ディスク２０外周端２１とベース１０の内壁１３との距離が広いところに配置されている。この構造によると、磁気ディスク２０の外周端２１とベース１０の内壁１３との間の狭い空間から広い空間に出てきた空気流は、スポイラ８０に到達する前に様々な方向に拡散する。そして、スポイラ８０には乱流成分を含んだ空気流が突入するため、スポイラ８０は十分に空気流を減速したり整流したりすることができない。その結果、高速で乱流成分を含んだ空気流がアクチュエータ５０に衝突し、アクチュエータ５０が振動し、位置決め精度の低下を引き起こす。
【００３４】
本発明では、具体的な整流効果を検証すべく、図１に示される磁気ディスク装置と図３に示される磁気ディスク装置に対し、磁気ディスク装置全体の回転非同期外乱による位置決め機構の揺れ幅（ＮＲＰＥ）が、スポイラもシュラウドも付けない磁気ディスク装置と比較してどれだけ低下するか検証した。その結果は以下の通りである。
【００３５】
図３に示される磁気ディスク装置では、スポイラもシュラウドも付けない磁気ディスク装置によりもＮＲＰＥが２．５％低下した。一方、図１に示される磁気ディスク装置ではＮＲＰＥが１５％に低下した。ＮＲＰＥは、風外乱以外の要素にも影響される。つまり、この結果は、本発明による風外乱の低減効果が、シュラウドとスポイラを併用することにより、スポイラのみ用いるよりも６倍以上も発揮できることを意味する。
【００３６】
本発明では、更に、シュラウド７０とスポイラ８０との設置位置と整流効果の関係を明確にすべく、図１に示される磁気ディスク装置と図４に示される磁気ディスク装置の整流効果を検証した。
【００３７】
図４に示される磁気ディスク装置においては、シュラウド７０もスポイラ８０も設けられているが、シュラウド７０の下流端７１とスポイラ８０の空気受け面８１との距離は５ｍｍ以上開いており、図１に示される磁気ディスク装置よりも広い。図４に示される磁気ディスク装置においては、空気流はシュラウド７０によって整流されるが、シュラウド７０の下流端７１を出た後には、図示のように様々な方向に拡散してしまう。そして、スポイラ８０に乱流成分を含んだ空気流が突入し、スポイラ８０は十分に空気流を減速したり整流したりすることができない。その結果、アクチュエータ５０に高速で且つ乱流成分を含んだ空気流が衝突し、アクチュエータ５０が振動し、位置決め精度の低下を引き起こす。この検証結果から、シュラウド７０の下流端７１とスポイラ８０の空気受け面８１との距離は５ｍｍ以下が好ましいといえる。
【００３８】
図５は、図１に示される磁気ディスク装置の変形例を示す図である。
【００３９】
本例においては、シュラウドとスポイラとが一体形成され一体部材９０を構成している。一体化されても、シュラウド部９０ａ及びスポイラ部９０ｂの各寸法や磁気ディスク２０との位置関係は、図１に示されたシュラウド７０及びスポイラ８０のそれらに準ずる。この構造によると、部品点数の削減によるコストダウンが図れるだけでなく、シュラウ部９０ａの下流端とスポイラ部９０ｂの空気受け面の距離がゼロとなるため、前述の検証結果に則った理想的な構造であり、シュラウドとスポイラの相乗効果を最大限に発揮できるといえる。
【００４０】
なお、シュラウド・スポイラ一体部材９０がベース１０に固定されても、カバー１１に固定されてもよい。また、ベース１０或いはカバー１１と一体形成されても、それらと別部材であってもよく、別部材で形成される場合、一体部材９０の材質は図１に示されたシュラウド７０やスポイラ８０と同様でよい。
【００４１】
図６は、本発明の他の実施形態における磁気ディスク装置の平面図である。
【００４２】
図６に示される磁気ディスク装置においては、シュラウドは設けられておらず、ベース１０の内壁１３と磁気ディスク２０の外周端２１が並走する領域と、ベース１０の内壁１３が磁気ディスク２０の外周端２１から遠ざかる領域との境界１２近傍にスポイラ８０が設けられる。スポイラ８０の空気受け面８１の位置はこの境界１２から下流に５ｍｍ以内の範囲にあるのが好ましい。
【００４３】
図６に示される磁気ディスク装置は、シュラウドが設けられていない点では図３に示される磁気ディスク装置と同じであるが、本形態におけるスポイラ８０は図３に示されるそれよりも上流に配置される。この構造によると、ベース１０の内壁１３によって整流された空気流が広い空間に放出されて拡散する前に、スポイラ８０が空気流を減速させて整流する。よって、アクチュエータ５０と空気流との衝突が緩和され、ヘッドの位置決め精度の向上が図れる。本例によると、空気流の整流効果の向上が期待できると共に、シュラウドが不要であるため、部品点数の削減が図れる。
【００４４】
なお、図６においては、ベース１０は周囲に壁を有し、その内壁１３の一部が磁気ディスク２０の外周端２１を囲んでいるが、ベース１０は平面体であってもよい。ベース１０が平面体からなれば、カバーの周囲に壁が設けられ、その内壁の一部が磁気ディスク２０の外周端２１を囲む。
【００４５】
本形態におけるスポイラ８０の側面形状は図２（ｂ）に示されるものとほぼ同じであるが、磁気ディスク２０を囲む内壁１３に接合されているほうがよい。スポイラ８０は、ベース１０側に固定されていても、カバー１１に固定されていたもよい。また、ベース１０或いはカバー１１と一体形成されていても、別部材であってよい。スポイラ８０をベース１０やカバー１１と別部材で構成するならば、スポイラ７０の材質はステンレスやアルミ合金等の金属、または、ポリカーボネイド等の樹脂材がよい。
【００４６】
以上の説明に関して、更に、以下の各項を開示する。
（付記１）ハウジング内に、ディスク及び該ディスクに対して情報の読出または書込を行うヘッドを支持するアクチュエータとが収容されてなるディスク装置において、
前記ディスクの表面に垂直で、該ディスクの外周端と対向する面を有するシュラウドと、
前記ディスクの回転軸方向に所定の高さを有し、該ディスク表面上を該ディスクの外周から内周に向けて延伸するスポイラと、
を有することを特徴とするディスク装置。
（付記２）前記シュラウドおよびスポイラは、前記ディスクの回転方向について前記アクチュエータより上流側に設けられることを特徴とする付記１に記載されるディスク装置。
（付記３）前記シュラウドは、前記ディスクの回転方向について前記スポイラよりも上流側に設けられることを特徴とする付記２に記載のディスク装置。
（付記４）前記シュラウドの前記ディスク回転方向についての下流端と前記スポイラの空気受け面との距離は５ｍｍ以下であることを特徴とする付記３に記載のディスク装置。
（付記５）前記シュラウドとスポイラは一体形成されてなることを特徴とする付記ないし付記のいずれか１項に記載のディスク装置。
（付記６）ハウジング内にディスク及び該ディスクに対して情報の読出または書込を行うヘッドを駆動するアクチュエータとが収容されてなるディスク装置において、
前記ハウジングの内壁が前記ディスクの外周端と並走する領域と、該ハウジングの内壁と該ディスク外周端との距離が拡大する領域との境界近傍に、前記ディスクの回転軸方向に所定の高さを有し、該ディスク表面上に架設されるスポイラが設けられることを特徴とするディスク装置。
（付記７）前記スポイラは、前記ディスクの回転方向について前記アクチュエータよりも上流側に設けられることを特徴とする付記６に記載されるディスク装置。
（付記８）前記ハウジングの内壁が前記ディスクの外周端と並走する領域と該ハウジングの内壁と該ディスク外周端との距離が拡大する領域との境界から前記前記スポイラの空気受け面との距離は５ｍｍ以下であることを特徴とする付記７に記載のディスク装置。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、シュラウドとスポイラを併用することにより、スポイラによる空気流の減速効果及び整流効果が向上し、ヘッドの位置決め精度の向上が達成される。また、このとき、シュラウドとスポイラを一体形成することにより、部品コストの削減だけでなく、スポイラとシュラウドの相乗効果を最大限に発揮させることができる。
【００４８】
また、スポイラをディスクの回転方向について、より上流側に設置することにより、シュラウドが無くても空気流の減速及び整流効果を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における磁気ディスク装置の平面図である。
【図２】シュラウドとスポイラの断面図である。
【図３】シュラウドを設けられていない磁気ディスク装置の平面図である。
【図４】シュラウドとスポイラの最短距離が５ｍｍ以上離れた磁気ディスク装置の平面図である。
【図５】シュラウドとスポイラが一体形成された磁気ディスク装置の平面図である。
【図６】本発明の他の実施形態における磁気ディスク装置の平面図である。
【符号の説明】
１０・・・ベース
１１・・・カバー
２０・・・磁気ディスク
３０・・・スピンドルモータ
４０・・・磁気回路
５０・・・アクチュエータ
６０・・・磁気ヘッド
７０・・・シュラウド
８０・・・スポイラ

Claims

ハウジング内に、ディスク及び該ディスクに対して情報の読出または書込を行うヘッドを支持するアクチュエータとが収容されてなるディスク装置において、
前記ディスクの表面に垂直で、該ディスクの外周端に対向して、ディスクの外周端からの距離が０．１ｍｍ以上５ｍｍ以内の面を有するシュラウドと、
前記ディスクの回転軸方向に所定の高さを持ち、該ディスク表面上に架設されるスポイラと、
を有し、前記シュラウドのディスク回転方向における下流端と、前記スポイラのディスク回転方向における上流側の空気を受ける面との距離が５ｍｍ以内であることを特徴とするディスク装置。
前記シュラウドおよびスポイラは、前記ディスクの回転方向について前記アクチュエータより上流側に設けられることを特徴とする請求項１に記載されるディスク装置。
前記シュラウドは、前記ディスクの回転方向について前記スポイラよりも上流側に設けられることを特徴とする請求項２に記載のディスク装置。
前記シュラウドとスポイラは一体形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のディスク装置。
ハウジング内にディスク及び該ディスクに対して情報の読出または書込を行うヘッドを駆動するアクチュエータとが収容されてなるディスク装置において、
前記ハウジングの内壁が前記ディスクの外周端と０．１ｍｍ以上５ｍｍ以内の距離を保って並走する領域と、該ハウジングの内壁と該ディスク外周端との距離が拡大する領域との境界近傍に、前記ディスクの回転軸方向に所定の高さを持ち、該ディスク表面上に架設されるスポイラが設けられ、前記並走する領域のディスク回転方向における下流端と、前記スポイラのディスク回転方向における上流側の空気を受ける面との距離が５ｍｍ以内であることを特徴とするディスク装置。