JP4024217B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気ディスク装置に係り、特に、ディスク変形低減して磁気ディスクを固定するに好適な磁気ディスク装置に関する。

従来のディスク装置における磁気ディスクの固定方法としては、例えば、特開２００１−２９１３０１号公報に記載されているように、ハブの下部に形成したフランジ部の上面を環状のディスク支持面として、このディスク支持面上に磁気ディスクとスペーサとを交互に積層し、一番上にクランプを載せ、クランプネジを締め付け、その締め付け力でクランプを変形させ、クランプ力をかけて磁気ディスクを固定するものが知られている。

また、上述の構造において、例えば、特開平６−２８７５２号公報に記載のように、磁気ディスクとスペーサとの間にポリウレタンゴムのような摩擦係数の大きい弾性部材を挟んで組み立てられることも知られている。

特開２００１−２９１３０１号公報 特開平６−２８７５２号公報

しかしながら、特開２００１−２９１３０１号公報に記載されたようなクランプは、板金加工で製作されるのが一般的である。板金加工で製作されたクランプでは加工精度を出すことが困難であり、磁気ディスクとの接触面での荷重分布に偏りが生じ、磁気ディスクの変形するという問題が生じる。

また、特開平６−２８７５２号公報に記載されているように、磁気ディスクとスペーサとの間に弾性部材を挟む構成では、弾性部材が磁気ディスクに直接接触する構造となっている。この場合、高精度な加工が困難な弾性部材によって、ディスク変形が生じるという問題がある。

ところで、最近の磁気ディスク装置は、益々小型化大容量化が進んでいる。小型化の点からは、最近では、１．８”や１”の磁気ディスク装置が実用化されている。例えば、１”の磁気ディスク装置の容量は、現時点では、最大４ＧＢであるが、さらに、４ＧＢ以上の例えば，６ＧＢ，８ＧＢ等の大容量ディスクでは、ディスク変形の影響が顕著となる。１枚の磁気ディスクで、さらに大容量化を図る際には、単位面積当たりの容量を大きくする他に、内周域まで記録可能にする必要がある。例えば、４ＧＢ以上の１”磁気ディスクでは、記録領域の最内周半径が７ｍｍ程度となる。一方、磁気ディスクの変形による書き込みエラーは、半径の自乗に反比例して増加する。従って、小型化大容量化を達成するためには、ディスク変形を極力低減する必要が生じる。

本発明の目的は、磁気ディスクの変形を小さくできる磁気ディスク装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、回転駆動されて情報を記録する磁気ディスクと、外周に前記磁気ディスクを回転可能に支持するハブと、前記磁気ディスクの他方の面と接触して前記磁気ディスクを固定するためのクランプとを有し、前記磁気ディスクを回転させて、磁気ヘッドにより情報の記録再生を行う磁気ディスク装置において、前記ハブの外周に配置されたリング状のロータマグネットと、このロータマグネットと前記磁気ディスクとの間に介装されるとともに、前記クランプより低剛性の弾性部材と、前記磁気ディスクと前記弾性部材との間に介装されたスペーサとを備え、前記ハブ上面と前記クランプの下面とが接触することにより、前記ハブ上面が前記磁気ディスクの高さの基準となるようにしたものである。
かかる構成により、磁気ディスクの変形を小さくし得るものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記クランプの前記磁気ディスクとの接触部と、前記スペーサの前記磁気ディスクとの接触部の少なくとも一つを、前記磁気ディスクに対して凸形状としたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記磁気ディスクと接触する前記スペーサの接触部と、前記クランプの前記磁気ディスクとの接触部との少なくとも一つを、対向する前記磁気ディスクの接触面の平面度以内としたものである。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記弾性部材の自然長の内径を、前記ハブの外径以下としたものである。

（５）上記（１）において、好ましくは、前記スペーサと前記クランプの少なくとも一つが、前記磁気ディスクとの接触面の表面粗さが、前記磁気ディスクの表面粗さと同等の高精度であり、前記磁気ディスクと前記スペーサ若しくは前記クランプが吸着するようにしたものである。

本発明によれば、磁気ディスクの変形を小さくすることができる。

以下、図１〜図４を用いて、本発明の第１の実施形態による磁気ディスク装置の構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による磁気ディスク装置に用いるスピンドルモータの構成を示す断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態による磁気ディスク装置の全体構成を示す平面図である。図３は、本発明の第１の実施形態による磁気ディスク装置の固定部の詳細構成を示す断面図である。図４は、比較例による磁気ディスク装置の固定部の断面図である。なお、各図において、同一符号は、同一部分を示している。

最初に、図２を用いて、本実施形態による磁気ディスク装置の全体構成について説明する。

磁気ディスク装置１は、磁気情報を記録する磁気ディスク２と、磁気ディスク２に情報の書き込み・読み出しを行なう磁気ヘッド３とを備えている。磁気ヘッド３は、磁気ディスク２に対向して設けられ、磁気ディスク２の回転中は磁気ディスク２に対し、微小の浮上量で浮上する。

ヘッドアセンブリ４は、先端部に磁気ヘッド３を保持するアーム５と、アーム５を磁気ディスク２の半径方向に回転移動を可能とするピボット８とにより構成されている。

磁気ディスク２は、ネジ２０によってスピンドルモータ９に固定され、スピンドルモータ９よって回転可能に支持されている。

次に、図１を用いて、スピンドルモータ９の構成について説明する。

スピンドルモータ９は、ステータ１２と、円筒状のハブ１０の内径側に固定されたロータマグネット１１とを備えている。ステータ１２には、コイル１３が巻回されている。ロータマグネット１１は、ステータ１２と対向している。ハブ１０は、ベースプレート１４に固定されたスリーブ１５に対して、すべり軸受により回転自在に支持されている。ステータ１２は、ベースプレート１４に固定されている。コイル１３に通電することにより、ハブ１０が回転駆動される。

磁気ディスク２は、クランプ１９と、Ｏリング１７及びスペーサ１８との間に挟まれ、ネジ２０によってハブ１０に対して固定されている。Ｏリング１７は、クランプより低剛性の弾性部材からなる。また、Ｏリング１７の自然長の内径は、ハブ１０の外径以下となっている。このような寸法とすることにより、荷重を掛ける際のばらつきを低減できる。なお、磁気ディスク２の固定部の詳細構成については、図３を用いて後述する。

次に、図１，図２を用いて、磁気ディスク装置１の動作について説明する。

磁気ディスク装置１が起動すると、スピンドルモータ９が回転する。また、磁気ディスク２の面上から退避していたヘッドアセンブリ４の先端部の磁気ヘッド３が、磁気ディスク２に対して微小量に浮上して磁気ディスク２の半径方向に移動する。磁気ヘッド３を用いて、磁気ディスク２上の位置信号の情報を書き込みや読み出しが行なわれる。

磁気ディスク２に対する情報の書き込みや読み出しの作業が終了すると、スピンドルモータ９が停止する際には、ヘッドアセンブリ４先端の磁気ヘッド３は、磁気ディスク２の面上から退避する。

次に、図３を用いて、磁気ディスクの固定部の詳細構成について説明する。

ハブ１０の外周側には、一体的にフランジ部１６が形成されている。磁気ディスク２の下面とフランジ部１６の上面との間には、ゴムを材質とするＯリング１７と、スペーサ１８とが介装されている。また、磁気ディスク２の上面に、スペーサ１８の下端面が接触している。ハブ１０に対してネジ２０を締結することで、Ｏリング１７が変形し、ハブ１０の上面の高さとクランプ１９の下面の高さが一致する高さでクランプ１９を固定する。

クランプ１９とスペーサ１８の材質は、マルテンサイト系ステンレス鋼としている。磁気ディスク２の基板材質としては、ガラスとアルミニウムとの二種類存在するが、磁気ディスク２と接触する磁気クランプ１９とスペーサ１８の材質であるマルテンサイト系ステンレス鋼との線膨張係数の差が小さいガラスが好ましいものである。

磁気ディスク装置１では、ヘッドアセンブリ４先端部の磁気ヘッド３が磁気ディスク２上を微小量で浮上するため、磁気ディスク２の設定高さの基準を精度よく設定する必要があるが、本発明の実施形態の磁気ディスク２の高さ基準は、ネジ２０を締結しハブ１０上面と接触させて固定するクランプ１９の下面となる。

クランプ１９とスペーサ１８とは、磁気ディスク２と接触する面を平面研削しており、磁気ディスク接触面の平面度を２μm以下にしている。このディスク固定方法により、磁気ディスク２の上下の接触面にかかる荷重は磁気ディスク接触面に関して垂直となり、荷重分布は均一にできる。そのため、磁気ディスク２の変形を抑制することができる。なお、平面度を２μｍ以下にする方法としては、平面研削以外に、エッチング法等を用いることもできる。なお、プレス加工による平面度はせいぜい３０μｍであり、旋盤加工による平面度は１５μｍ程度である。

特開２００１−２９１３０１号公報に記載されているクランプは、板金加工で成型されているため、クランプの磁気ディスクとの接触部の平面度は３０μm程度である。また、磁気ディスクと接触するハブのフランジ部は、旋盤加工されるため、その平面度は１５μm程度である。このように平面度が悪い状態で、特開２００１−２９１３０１号公報に記載されているように、クランプで磁気ディスクを固定した場合、クランプ及びハブの平面度が低い影響により、クランプ及びハブの表面の凹凸にならう形で、磁気ディスクが変形することになる。

一方、本実施形態では、磁気ディスク２と接触するクランプ１９の平面度、スペーサ１８の平面度は、２μm程度であることから、磁気ディスク２との接触面の平面度による磁気ディスク２の変形は低減することができる。

さらに、磁気ディスク２との接触面の平面度を、磁気ディスク２自体の平面度よりも高精度にすることで、磁気ディスク２の変形を抑制するだけでなく、磁気ディスク２自体の平面度を矯正する効果もある。

また、スペーサ１８とクランプ１９の磁気ディスク２との接触面の表面粗さを、磁気ディスク２の表面粗さと同程度の５ｎｍという高精度としていることにより、磁気ディスク２とスペーサ１８及びクランプ１９との接触面において、互いに吸着することとなり、クランプ力を増加することができる。

上述したクランプ１９の固定方法により、磁気ディスク２とスペーサ１８とを介して、圧縮されたＯリング１７の弾性力を、磁気ディスク２とスペーサ１８間、磁気ディスク２とクランプ１９間とに伝達する。この弾性力は、衝撃時でも磁気ディスク２がずれない荷重とする。

フランジ部１６の上面とクランプ１９下面との間隔Ｂにより、磁気ディスク２の厚みとスペーサ１８の板厚，Ｏリング１７の変形後の厚みが決まるため、磁気ディスク接触面にかかる荷重は、仕様に示す衝撃により磁気ディスク２がずれない荷重となるように、Ｏリング１７の断面径，変形量，硬度等を設定する。例えば、１”の磁気ディスクで、ずれないための仕様荷重４ｋｇの場合、Ｏリング１７の断面径を８φ，変形量を１５０μｍ，硬度を８０とする。

ここで、特開平６−２８７５２号公報のように弾性部材を挟む構成では、回転軸に沿う方向における磁気ディスクの組み付け精度の悪化を招く恐れがあるが、本実施形態のように、磁気ディスクをクランプとスペーサで挟む構成とし、弾性部材であるＯリング１７の弾性力で保持するようにしているため、磁気ディスクの組み付け精度を向上できる。

本実施形態では、ハブ１０のフランジ部１６が変形をしても、Ｏリング１７のたわみによって、Ｏリング１７の真上のスペーサ１８の磁気ディスクとの接触面２９は、ネジ２０による締結時にハブ１０の軸方向に垂直な面に平行に移動するために、磁気ディスク２の下面では、ハブ１０の軸方向と平行に均等な荷重がかかる。

特開２００１−２９１３０１号公報に記載されているクランプ方式では、ネジの締結によるクランプのたわみによって、磁気ディスクを固定するための荷重を発生させる機構となっているため、その荷重が磁気ディスク下面と接触するハブの磁気ディスク接触面にかかることで、ハブのフランジ部が変形することになる。そのために、磁気ディスクもフランジ部の変形にならい、ひずみや反り等の変形が生じることになる。

一方、本実施形態では、上述したように、Ｏリング１７のたわみを利用して、スペーサ１８をハブ１０の軸方向に垂直な面に平行に移動するために、磁気ディスク２の下面では、ハブ１０の軸方向と平行に均等な荷重がかかるので、ハブ１０のフランジ部１６が変形することを防止でき、その結果、磁気ディスク２のひずみや反り等の変形を防止できる。

また、特開平６−２８７５２号公報に記載されたものは、磁気ディスク下面が弾性部材と接触する構造であるため、弾性部材のたわみによって生じる荷重分布は、弾性部材の加工精度に依存するため、荷重分布にばらつきが生じ、ディスク変形をもたらすが、本実施形態では、磁気ディスクと接触するのは、スペーサ１８であるため、荷重分布のばらつきを少なくすることができる。さらに、磁気ディスクが弾性部材と接触する構造では、長時間使用する磁気ディスク装置としては望ましくない構造であるが、本実施形態では、弾性部材は磁気ディスクとは直接接触しないため、好ましいものである。

また、本実施形態では、図３に示すように、スペーサ１８の上面の外径が、下面の外径より小さい構造である凸部２９を有するスペーサ１８を用いており、この凸形状を有するスペーサ１８を用いることで、ディスク変形を低減することができる。

例えば、図４に示す比較例のように、スペーサ１８と磁気ディスク２との接触面やクランプ１９と磁気ディスク２との接触面が平坦である場合には、磁気ディスク２が反ると、ディスク２の上面とクランプ１９との接触位置Ｘ１と、ディスク２の下面とスペーサ１８との接触位置Ｘ２との軸方向の位置がずれるため、磁気ディスク２が変形する。このような磁気ディスク２に生じる反りにより、磁気ヘッド３が、磁気ディスク２の径方向に移動するときに、磁気ディスク２と衝突してしまい、磁気ディスク２上の磁気情報の読み取りや書き込みが不可能となる恐れがある。それに対して、本実施形態のように、凸形状を有するスペーサ１８を用いることで、たとえ、磁気ディスク２が反ったとしても、ディスク２の下面とスペーサ１８との接触位置Ｙ２（図３に図示）が変化しないため、ディスク変形を低減することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、磁気ディスク２とスペーサ１８とを介して、圧縮されたＯリング１７の弾性力を、磁気ディスク２とスペーサ１８間、磁気ディスク２とクランプ１９間とに伝達するようにしているので、磁気ディスクの変形を小さくできる。したがって、例えば、１”で４ＧＢ以上の磁気ディスク装置を実用化できるものである。

また、ハブ１０のフランジ部１６が変形をしても、Ｏリング１７のたわみによって、Ｏリング１７の真上のスペーサ１８の磁気ディスクとの接触面２９は、ネジ２０による締結時にハブ１０の軸方向に垂直な面に平行に移動するために、磁気ディスク２の下面では、ハブ１０の軸方向と平行に均等な荷重がかかるので、ハブのフランジ部が変形することを防止でき、その結果、磁気ディスクのひずみや反り等の変形を防止できる。

さらに、クランプ１９やスペーサ１８の磁気ディスク２と接触面は、平面研削やエッチングにより平面度をよくすることにより、磁気ディスク２の上下の接触面にかかる荷重は磁気ディスク接触面に関して垂直となり、荷重分布は均一にできる。そして、平面度を良くすることにより、磁気ディスク２との接触面の平面度による磁気ディスク２の変形は低減することができる。また、磁気ディスク２自体の平面度を矯正することもできる。

また、磁気ディスク２の高さ基準は、クランプ１９の下面となるので、磁気ディスク２の設定高さの基準を精度よく設定できる。

さらに、凸部２９を有するスペーサ１８を用いることで、ディスク変形を低減することができる。

次に、図５を用いて、本発明の第２の実施形態による磁気ディスク装置の構成について説明する。なお、磁気ディスク装置の全体構成は、図２に示したものと同様である。また、磁気ディスク装置に用いるスピンドルモータの全体構成は、図１に示したものと同様である。
図５は、本発明の第２の実施形態による磁気ディスク装置の固定部の詳細構成を示す断面図である。なお、図１〜図３と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態においては、スペーサ１８Ａと、クランプ１９Ａの形状を、図３に示したものとは異ならせている。すなわち、スペーサ１８Ａは、図３のスペーサ１８のように凸部２９を有しておらず、磁気ディスク２との接触面は平板状である。一方、クランプ１９Ａは、外周部より内周側に円環状の窪み３０が形成され、よって、最外周部には、磁気ディスク２のと接触する凸部３１が形成されている。窪み３０の内径は磁気ディスク２の内径より小さく、外径は磁気ディスク２の内径より大きく形成されている。

凸部３１を有するクランプ１９Ａは、Ｏリング１７の弾性力により数μm上方向にたわむが、そのたわみにより、磁気ディスク２との接触部が凸部３１の内径部の位置Ｚ１となり、接触部形状は円となる。一方、磁気ディスク２の下面の荷重分布のモーメント中心を位置Ｚ２とすると、凸部３１の内径部の位置Ｚ１を位置Ｚ２に一致させることにより、磁気ディスク２に反りを無くすことができる。

なお、図３に示したスペーサ１８の凸部２９と、図５に示したクランプ１９Ａの凸部３１の両方を備えても良いものである。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に、図６を用いて、本発明の第３の実施形態による磁気ディスク装置の構成について説明する。なお、磁気ディスク装置の全体構成は、図２に示したものと同様である。また、磁気ディスク装置に用いるスピンドルモータの全体構成は、図１に示したものと同様である。
図６は、本発明の第３の実施形態による磁気ディスク装置の固定部の詳細構成を示す断面図である。なお、図１〜図３，図５と同一符号は、同一部分を示している。

図３及び図５に示した実施形態では、Ｏリング１７の圧縮による生じる弾性力を、磁気ディスク２とスペーサ１８との間、磁気ディスク２とクランプ１９との間に伝達したのに対して、本実施形態では、Ｏリング１７の代りに、皿バネ２３を用いて、皿バネ２３を圧縮することによる弾性力を利用している。なお、皿バネ２３の代わりに、円錐筒形状のゴムを用いても同様の効果を得ることができる。

本実施形態によれば、前述の実施形態と同様に、磁気ディスク２にかかる荷重分布は均一にすることができ、磁気ディスク２の変形を抑制することができる。また、磁気ディスク２との接触面の平面度は、磁気ディスク２自体の平面度よりも高精度にすることで、磁気ディスク２の変形を抑制するだけでなく、磁気ディスク２自体の平面度を矯正することもできる。

次に、図７を用いて、本発明の第４の実施形態による磁気ディスク装置の構成について説明する。なお、磁気ディスク装置の全体構成は、図２に示したものと同様である。また、磁気ディスク装置に用いるスピンドルモータの全体構成は、図１に示したものと同様である。
図７は、本発明の第４の実施形態による磁気ディスク装置の固定部の詳細構成を示す断面図である。なお、図１〜図３と同一符号は、同一部分を示している。
本実施形態では、スピンドルモータ９Ａの構造が、図３に示したものとは異なっている。すなわち、ハブ１０Ａの外周に沿ってロータマグネット１１Ａが備えられる。ロータマグネット１１Ａに対向して設置したステータ１２Ａのコイル１３Ａに通電することで、ハブ１０Ａを回転駆動する。また、ハブ１０Ａは、ベースプレート１４に固定されたスリーブ１５に対して、すべり軸受により回転自在に支持された構造となっている。ロータマグネット１１Ａの上面には、ロータマグネット１１Ａによって生じる磁界が磁気ヘッド３に影響を及ぼさないように磁気シールド２４が設けてある。磁気シールド２４上面には、第１の実施形態と同様に、順にＯリング１７、スペーサ１８、磁気ディスク２を載せ、ネジ２０を締結することで、クランプ１９の下面がハブ１０Ａ上面に接触する位置でクランプ１９を固定する。

以上の構成により、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、磁気ディスク２にかかる荷重分布は均一にすることができ、磁気ディスク２の変形を抑制することができる。さらに、磁気ディスク２との接触面の平面度は、磁気ディスク２自体の平面度よりも高精度にすることで、磁気ディスク２の変形を抑制するだけでなく、磁気ディスク２自体の平面度を矯正することもできる。

本発明の第１の実施形態による磁気ディスク装置に用いるスピンドルモータの構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態による磁気ディスク装置の全体構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態による磁気ディスク装置の固定部の詳細構成を示す断面図である。 図４は、比較例による磁気ディスク装置の固定部の断面図である。 本発明の第２の実施形態による磁気ディスク装置の固定部の詳細構成を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態による磁気ディスク装置の固定部の詳細構成を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態による磁気ディスク装置の固定部の詳細構成を示す断面図である。

符号の説明

１…磁気ディスク装置
２…磁気ディスク
３…磁気ヘッド
４…ヘッドアセンブリ
５…アーム
８…ピボット
９…スピンドルモータ
１０…ハブ
１１…ロータマグネット
１２…ステータ
１３…コイル
１４…ベースプレート
１５…スリーブ
１６…フランジ部
１７…Ｏリング
１８…スペーサ
１９…クランプ
２０…ネジ
２３…皿バネ
２４…磁気シールド
２９，３１…凸部
３０…窪み

Claims (5)

1. 回転駆動されて情報を記録する磁気ディスクと、外周に前記磁気ディスクを回転可能に支持するハブと、前記磁気ディスクの他方の面と接触して前記磁気ディスクを固定するためのクランプとを有し、
   前記磁気ディスクを回転させて、磁気ヘッドにより情報の記録再生を行う磁気ディスク装置において、
   前記ハブの外周に配置されたリング状のロータマグネットと、
   このロータマグネットと前記磁気ディスクとの間に介装されるとともに、前記クランプより低剛性の弾性部材と、
   前記磁気ディスクと前記弾性部材との間に介装されたスペーサとを備え、
   前記ハブの上面と前記クランプの下面とが接触することにより、前記ハブの上面が前記磁気ディスクの高さの基準となることを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 請求項１に記載の磁気ディスク装置において、
   前記クランプの前記磁気ディスクとの接触部と、前記スペーサの前記磁気ディスクとの接触部の少なくとも一つが、前記磁気ディスクに対して凸形状であることを特徴とする磁気ディスク装置。
3. 請求項１に記載の磁気ディスク装置において、
   前記磁気ディスクと接触する前記スペーサの接触部と、前記クランプの前記磁気ディスクとの接触部との少なくとも一つが、対向する前記磁気ディスクの接触面の平面度以内であることを特徴とする磁気ディスク装置。
4. 請求項１に記載の磁気ディスク装置において、
   前記弾性部材の自然長の内径が、前記ハブの外径以下であることを特徴とする磁気ディスク装置。
5. 請求項１に記載の磁気ディスク装置において、
   前記スペーサと前記クランプの少なくとも一つが、前記磁気ディスクとの接触面の表面粗さが、前記磁気ディスクの表面粗さと同等の高精度であり、前記磁気ディスクと前記スペーサ若しくは前記クランプが吸着することを特徴とする磁気ディスク装置。

Images