JP4200013B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データが記録されるディスクと、該ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、ディスク上のトラックにデータのリード／ライトを行う磁気ヘッドとを、ディスクエンクロージャの内部に備えた磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報処理システム等で扱うデータ量の増大に伴い、磁気ディスク装置は大容量化だけでなく高速化が進んでいる。そして、利用分野によっては、特に高速化の要求が高まっている。高速化の要求を満たすために、ディスクを高速回転させる場合、ディスクの風損により発生する熱を効率よく発散させる必要がある。
【０００３】
そこで、複数のディスクが嵌挿固定されたスピンドルを回転させるタイプの磁気ディスク装置において、スピンドルを円筒状に形成し、その内壁に羽根車を設け、ディスク回転時に、羽根車による強制送風で、冷却を行うように構成した磁気ディスク装置がある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６０−１３３５８５号公報（第１図および第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の一般的な磁気ディスク装置では、大きなデータ領域を確保するために、ディスクの外径に比べてかなり小さい直径のディスク中央部（たとえば、ディスク外径の１／３程度の直径の円形部分）をスピンドルモータで把持し、ディスクを回転させている。このため、ディスクを高速回転させると、次のような問題が発生する。
▲１▼ディスクの高速回転により発生するディスク間の空気流（風外乱）により、ディスクが振動し、磁気ヘッドの位置決め精度が低下する。
▲２▼ディスクの高速回転により発生するディスク間の空気流により、磁気ヘッドを支えるサスペンション等が振動し、磁気ヘッドの位置決め精度が低下する。
▲３▼ディスクの高速回転により、ディスクとその周囲の空気との間の摩擦力が増大し、消費電力が増加し、発生する熱も大きくなる。
【０００６】
特許文献１で示した磁気ディスク装置では、円筒状スピンドルを用い、その中央の貫通穴に設けた羽根車で、空気を循環させているため、▲３▼の熱的な問題はある程度解消しているが、貫通穴内壁に設けた羽根車を回転させる構造のため、消費電力がかえって増加するという欠点がある。また、▲１▼および▲２▼の問題は依然として残っており、磁気ディスク装置の高速化には対応できない。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するもので、高速化に対応できる磁気ディスク装置を実現することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、データが記録されるディスクと、該ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、ディスク上のトラックにデータのリード／ライトを行う磁気ヘッドとを、ディスクエンクロージャの内部に備えた磁気ディスク装置であって、そのスピンドルモータが、本発明の実施の形態例を示す図１を用いて説明すると、両端がディスクエンクロージャ１に固定され、かつディスクエンクロージャ１の外部に開口する貫通穴１１Ａが中心軸上に形成された円筒状のシャフト１１と、該シャフト１１の外周部に取り付けられたステータコイル１４と、シャフト１１に回転可能に支持され、外周部には複数のディスク２２が円板状のスペーサ１８を介して積層配置されたハブ１７と、該ハブ１７の内周部に設けられた磁石２０とを有したものであり、スペーサ１８の外径ｄは、ディスク２の外径Ｄの１／２以上に選ばれていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、スペーサ１８の外径ｄが従来のものに比べて大きいため、スペーサ１８から半径方向に突き出たディスク２のデータ領域部分は短く、その分、ディスク２のデータ領域部分の厚み方向の剛性が高くなるため、高速回転時にディスク２間に高速の空気流（風外乱）が生じても、ディスク２の振動は小さい。また、ディスク２間のスペースが小さくなるので、ディスク２間に存在する空気量も少なくなり、風外乱の強度が低下するため、磁気ヘッドを支えるサスペンション等の振動も小さい。よって、ディスク２を高速回転させても、磁気ヘッドの位置決め精度がそれほど低下しないため、磁気ディスク装置の高速化に対応できる。
【００１０】
さらに、本発明では、ディスク２の周速の高い部分のみをデータ領域として使用することになるため、アクセスタイムを向上させることができ、この点からも、磁気ディスク装置の高速化に対応できる。
【００１１】
また、高速回転時におけるディスク２とその周囲の空気との間の摩擦により発生する熱は、シャフト１１の貫通穴１１Ａの内壁面より外部に放出されるため、温度上昇を理由に磁気ディスク装置の高速化が阻害されることもない。
【００１２】
さらに、請求項１に係る発明は、シャフトの貫通穴に固定棒を差し込むことで、複数の磁気ディスク装置を容易に整列させ固定できるるようにしたものである。
又、請求項２に係る発明は、この固定棒を冷却することにより、複数の磁気ディスク装置をまとめて効率良く冷却できるようにしたものである。
請求項３に係る発明は、シャフトの貫通穴の内壁面に冷却フィンを設け、シャフトでの冷却能力を高めたものである。
【００１４】
【実施の形態】
本発明に係る磁気ディスク装置の実施の形態例について、図１および図２を用いて説明する。まず、図２は、ディスクエンクロージャのカバーを外した状態での磁気ディスク装置の内部構造を示した平面図である。図２において、装置内部を密閉するディスクエンクロージャ１の中央には、ディスク２が回転可能に配置され、このディスク２の外周部近傍に、キャリッジアーム３が軸４を中心に回転可能に設けられている。キャリッジアーム３の先端は、サスペンション５が取り付けられ、そこに、ディスク２上のトラックにデータのリード／ライトを行う磁気ヘッド（磁気ヘッドスライダ）６が取り付けられている。
【００１５】
キャリッジアーム３の基端側には、キャリッジアーム３を回転駆動するアクチュエータ（ボイスコイルモータ）７が設けられている。このアクチュエータ７の構成は、ディスクエンクロージャ１側に磁気ギャップを有する磁気回路を固定し、キャリッジアーム３にボイスコイル（ムービングコイル）を固着したものである。アクチュエータ７内のボイスコイルに駆動電流を流すと、磁気ギャップ内にあるボイスコイル部分に推力が発生し、キャリッジアーム３が回転し、磁気ヘッド６がディスク２のトラック幅方向Ｔに移動することになる。
【００１６】
ディスク２を回転駆動するスピンドルモータ１０は、図１に示すような構成を有している。図１において、ディスクエンクロージャ１を構成する容器状のベース１Ａと平板状のカバー１Ｂとの間には、シャフト１１の両端が複数のビス１２，１３でもって固定されている。このシャフト１１は、円筒状をしており、中心軸上に、ディスクエンクロージャ１の外部に開口する貫通穴１１Ａが形成されている。
【００１７】
シャフト１１の外周部には、ステータコイル１４が取り付けられるとともに、ベアリング１５，１６を介してハブ１７が回転可能に取り付けられている。ハブ１７の外周部には、つば部１７Ａが形成されており、その上に複数のディスク２が円板状のスペーサ１８を介して積層配置されている。これらディスク２の積層状態を固定するために、押え部材１９がハブ１７にねじ止めされている。
【００１８】
ハブ１７の内周部には、磁石２０や図示しないヨークが取り付けられており、ステータコイル１４を駆動（励磁）することにより、磁石２０が回転力を受け、ハブ１７が回転し、ディスク２も回転するようになっている。ここで、スペーサの外径ｄは、ディスクの外径Ｄの１／２以上に選ばれている。このため、たとえば、３．５インチフォーマットのディスク２を用いる磁気ディスク装置の場合、従来のものと比べて、スピンドルモータ１０の把持部の外径（スペーサ１８の外径ｄに等しい）はかなり大きくなっている。
【００１９】
この結果、シャフト１１の外径を大きくできると同時に貫通穴１１Ａの内径も大きくでき、シャフト１１の冷却を良好に行える。また、シャフト１１は両端固定されしかも外径が大きくなることから、シャフト１１の支持状態が強固なものとなり、ハブ１７の軸ぶれが小さいスピンドルモータ１０を構成することができる。
【００２０】
本形態例では、上記の通り、スペーサ１８の外径ｄが従来のものに比べて大きいため、スペーサ１８から半径方向に突き出たディスク２のデータ領域部分が短く、その分、ディスク２のデータ領域部分の厚み方向の剛性が高くなる。このため、高速回転時にディスク２間に高速の空気流（風外乱）が生じても、ディスク２の振動は小さい。また、ディスク２のデータ領域部分が短いため、ディスク２間のスペースが小さくなる。よって、ディスク２間に存在する空気量も少なくなり、その結果、風外乱の強度が低下し、磁気ヘッド６を支えるサスペンション５等の振動も小さい。以上の点から、本形態例では、ディスク２を高速回転させても、磁気ヘッド６の位置決め精度がそれほど低下せず、磁気ディスク装置の高速化に対応できる。
【００２１】
さらに、本形態例では、ディスク２の周速の高い外周側部分のみをデータ領域として使用することになるため、アクセスタイムを向上させることができ、この点からも、磁気ディスク装置の高速化に対応できる。
【００２２】
また、高速回転時におけるディスク２とその周囲の空気との間の摩擦により発生する熱は、シャフト１１の貫通穴１１Ａの内壁面より外部に放出されるため、温度上昇を理由に磁気ディスク装置の高速化が阻害されることもない。
【００２３】
なお、シャフト１１に大径の貫通穴１１Ａを形成できることから、上記形態例でも放熱が有効になされるが、たとえば、図３に示すように、シャフト１１の貫通穴１１Ａの内壁面に軸方向を向いた矩形板状の冷却フィン２５を中心軸の周りに放射状に配設すれば、シャフト１１での冷却能力を一層高めることができる。
【００２４】
また、ファイル装置のような大規模ストレージ製品では、多くの磁気ディスク装置を装填することになるが、このような場合、従来は、ディスクエンクロージャ１の表面にタップを設けて、ビス等で磁気ディスク装置を固定していたが、図１および図２に示した形態例においては、図４に示すように、シャフト１１の貫通穴１１Ａに固定棒２６を差し込むことで、複数の磁気ディスク装置３０を容易に整列させ固定することができる。
【００２５】
この場合に、図４に示すように、冷却装置３１，３２を固定棒２６の上下に設け、固定棒２６を冷却するように構成すれば、複数の磁気ディスク装置３０をまとめて効率良く冷却することができる。固定棒２６として、ヒートパイプを用いれば、簡素な構造で上記効果が得られる。
【００２６】
なお、本発明は上記形態例の構成に限られるものではない。たとえば、ディスク２の積層枚数は、図１のものに限らない。また、３．５インチフォーマットのディスクを用いる磁気ディスク装置の場合について説明したが、他のサイズのディスク、たとえば、２．５インチフォーマットのディスクを用いる磁気ディスク装置の場合についても本発明を適用でき、この場合においても、スペーサの外径を、ディスクの外径の１／２以上に選べば、従来のものと比べて、スピンドルモータの把持部の外径をかなり大きくでき、同様な効果を得ることができる。ここで、ディスクの外径の１／２以上という数値範囲は、従来の構成との差異を明らかにするものであり、このような範囲は、ディスクの大容量化を追求する従来の発想からは、得られないものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、スペーサの外径ｄが従来のものに比べて大きいため、スペーサから半径方向に突き出たディスクのデータ領域部分は短く、その分、ディスクのデータ領域部分の厚み方向の剛性が高くなる。よって、高速回転時にディスク間に高速の空気流（風外乱）が生じても、ディスクの振動は小さい。また、ディスク間のスペースが小さくなるので、ディスク間に存在する空気量も少なくなり、風外乱の強度が低下するため、磁気ヘッドを支えるサスペンション等の振動も小さい。よって、本発明によれば、ディスクを高速回転させても、磁気ヘッドの位置決め精度がそれほど低下しないため、高速化に対応できる磁気ディスク装置を実現できる。
【００２８】
さらに、本発明によれば、ディスクの周速の高い部分のみをデータ領域として使用することになるため、アクセスタイムを向上させることができ、この点からも、高速化に対応できる磁気ディスク装置を実現できる。
【００２９】
また、本発明では、高速回転時におけるディスクとその周囲の空気との間の摩擦により発生する熱は、シャフトの貫通穴の内壁面より外部に放出されるため、温度上昇を理由に磁気ディスク装置の高速化が阻害されることもない。さらに、フィンを回転駆動するものではないので、消費電力が増加することもない。
さらに請求項１に係る発明によれば、シャフトの貫通穴に固定棒を差し込むことにより、複数の磁気ディスク装置を容易に整列させ固定できる磁気ディスク装置を実現できる。
請求項２に係る発明によれば、固定棒を冷却することにより、複数の磁気ディスク装置をまとめて効率良く冷却することが可能な磁気ディスク装置を実現できる。
【００３０】
請求項３に係る発明によれば、シャフトの貫通穴の内壁面に冷却フィンを設けたので、シャフトでの冷却能力を高めた磁気ディスク装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例の縦断面を概念的に示した図である。
【図２】本発明の実施の形態例（カバーを外した状態）を示す平面図である。
【図３】他のシャフト形状を示す平面図である。
【図４】複数の磁気ディスク装置の配置状態を示す図である。
【符号の説明】
１ ディスクエンクロージャ
１Ａ ベース
１Ｂ カバー
２ ディスク
３ キャリッジアーム
４ 軸
５ サスペンション
６ 磁気ヘッド
７ アクチュエータ
１０ スピンドルモータ
１１ シャフト
１１Ａ 貫通穴
１４ ステータコイル
１７ ハブ
１８ スペーサ
２０ 磁石
２５ 冷却フィン
２６ 固定棒
３０ 磁気ディスク装置
３１，３２ 冷却装置

Claims (3)

1. データが記録されるディスクと、該ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、前記ディスク上のトラックにデータのリード／ライトを行う磁気ヘッドとを、ディスクエンクロージャの内部に備えた磁気ディスク装置であって、
   前記スピンドルモータとして、両端が前記ディスクエンクロージャに固定され、かつ前記ディスクエンクロージャの外部に開口する貫通穴が中心軸上に形成された円筒状のシャフトと、該シャフトの外周部に取り付けられたステータコイルと、前記シャフトに回転可能に支持され、外周部には複数の前記ディスクが円板状のスペーサを介して積層配置されたハブと、該ハブの内周部に設けられた磁石とを有し、前記スペーサの外径が、前記ディスクの外径の１／２以上であるスピンドルモータを備え、
   磁気ディスク装置を複数重ねて配置する場合には、前記シャフトの貫通穴に固定棒を差し込むように構成された磁気ディスク装置。
2. 前記固定棒を冷却することにより磁気ディスク装置を冷却させることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
3. 前記シャフトの貫通穴の内壁面には、冷却フィンが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気ディスク装置。

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