JPH05198107A

JPH05198107A - 磁気ディスク装置

Info

Publication number: JPH05198107A
Application number: JP727292A
Authority: JP
Inventors: Shigehisa Shimizu; 重久清水; Yuji Nishimura; 裕司西村; Takeshi Takahashi; 高橋　　毅
Original assignee: Hitachi Computer Peripherals Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Telecommunication Engineering Ltd
Priority date: 1992-01-20
Filing date: 1992-01-20
Publication date: 1993-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】サーマルオフトラックの発生を確実に防止す
ることが可能な磁気ディスク装置を提供する。【構成】磁気ディスク５を回転駆動するスピンドル軸
４の両端を支持する軸受２ａおよび軸受２ｂを、ハウジ
ング１に対して与圧用ばね３ａおよび与圧用ばね３ｂに
より、径方向の異なる方向に与圧し、環境温度の変化に
よってスピンドル軸４が傾動する構造とする。傾動方向
および量は、たとえばキャリッジ９の温度変化に伴う磁
気ディスク５に対する姿勢の変化を打ち消す方向に設定
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置に関
し、特に、両端支持型のスピンドル軸を有する磁気ディ
スク装置に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、情報処理機器の外部記憶装置
などとして用いられる磁気ディスク装置では、媒体であ
る磁気ディスクにおける情報の記録密度の増大などに伴
って、当該磁気ディスクを支持するスピンドル軸などの
支持構造にも高い精度が要求されるようになってきてい
る。

【０００３】このため、従来では、たとえば、特開平２
−７６１６４号公報に開示される支持構造が知られてい
る。すなわち、当該技術では、ハウジングに２ヵ所の平
面部を形成し、その平面部と軸受外輪とを接触させ、さ
らに接触部の反対側からばねなどの付勢力を加えて軸受
外輪とハウジングとの間に生じる隙間を除去するもので
ある。

【０００４】通常、ハウジングは、アルミニウム合金
製、軸受はステンレス鋼製であり、ステンレス鋼の熱膨
張率はアルミニウム合金に比較して、小さいため、環境
温度が変化した場合に、アルミニウム製のハウジング
と、軸受との間隙寸法が変化し、前記従来技術では、こ
のような隙間の除去が可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来技術では、温度変化などに伴って発生するハウジ
ングと軸受との隙間の除去についてはそれなりの効果が
あるものの、磁気ディスクにアクセスする磁気ヘッドを
駆動するキャリッジの姿勢が、環境温度の変化に伴って
変化することに起因して発生するサーマルオフトラック
については考慮されていなかった。

【０００６】ここで、環境温度の変化によるキャリッジ
の姿勢変化とは、たとえば、リニアアクセス型の磁気デ
ィスク装置では、キャリッジが進行方向に対して倒れた
り、進行方向の軸の回りに回動したり、キャリッジの進
行方向軸が磁気ディスク面に平行な面内でずれてしまう
ことであり、ロータリーアクセス型の磁気ディスク装置
では、キャリッジの回動軸が傾くことである。

【０００７】本発明の目的は、サーマルオフトラックを
防止することが可能な磁気ディスク装置を提供すること
にある。

【０００８】本発明の上記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願に於いて開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。

【００１０】すなわち、本発明の磁気ディスク装置は、
複数の磁気ディスクと、これらの磁気ディスクを所定の
間隔で同軸かつ平行な姿勢で一体に支持するスピンドル
軸と、このスピンドル軸の両端をそれぞれ回転可能に支
持する複数の軸受と、この軸受を保持するハウジング
と、複数の磁気ヘッドを磁気ディスクの径方向に駆動位
置決めするアクチュエータとを備えた磁気ディスク装置
であって、複数の軸受の各々とハウジングとの間に介設
され、当該各軸受をスピンドル軸に交差する方向に独立
に付勢する第１の構造、および複数の軸受の各々とハウ
ジングとの間に介設され、当該各軸受をスピンドル軸に
交差する任意の方向に独立に所望の値だけ変位させる第
２の構造、および複数の軸受の各々の外径寸法を相互に
異なる値ににした第３の構造、および複数の軸受の各々
を、線膨張係数の異なる材料で構成した第４の構造、お
よび複数の軸受の各々をハウジングに形成された異なる
角度のＶ形溝と、このＶ形溝の各々に各軸受を押圧して
固定する付勢手段とからなる第５の構造、の少なくとも
一つを備えるようにしたものである。

【００１１】

【作用】上記した本発明の磁気ディスク装置によれば、
たとえば、第１の構造として、個々の軸受とハウジング
との間に、温度変化などによるキャリッジの磁気ディス
クに対する姿勢変化を打ち消す方向に磁気ディスクを支
持するスピンドル軸が傾動するように、スプリングを介
設することにより、サーマルオフトラックを防止するこ
とができる。

【００１２】また、第２の構造として、個々の軸受とハ
ウジングとの間に外部からの印加電圧によって形状が変
化する複数の圧電素子をそれぞれ介設し、環境温度の変
化に応じて、各圧電素子に対する印加電圧を制御し、温
度変化によるキャリッジの磁気ディスクに対する姿勢変
化を打ち消すように、スピンドル軸を傾動させることに
より、サーマルオフトラックを防止することができる。

【００１３】また、第３の構造として、スピンドル軸の
両端を支持する各軸受の外径寸法を相異なる値に設定
し、各軸受における熱膨張変形の差によって、温度変化
によるキャリッジの磁気ディスクに対する姿勢変化を打
ち消すように、スピンドル軸を傾動させることにより、
サーマルオフトラックを防止することができる。

【００１４】また、第４の構造として、スピンドル軸の
両端を支持する各軸受を互いに熱膨張係数の異なる材料
で構成し、各軸受における熱膨張変形の差によって、温
度変化によるキャリッジの磁気ディスクに対する姿勢変
化を打ち消すように、スピンドル軸を傾動させることに
より、サーマルオフトラックを防止することができる。

【００１５】また、第５の構造では、スピンドル軸の両
端の各軸受を支持するＶ形溝の角度の相違を、温度変化
によるキャリッジの磁気ディスクに対する姿勢変化を打
ち消すように、スピンドル軸が傾動するように設定する
ことにより、サーマルオフトラックを防止することがで
きる。

【００１６】

【実施例１】以下、図面を参照しながら本発明の一実施
例である磁気ディスク装置について詳細に説明する。

【００１７】図１は、本実施例の磁気ディスク装置の構
成の一例を示す略断面図である。

【００１８】ハウジング１の内部には、複数の磁気ディ
スク５を軸方向に所定の間隔で平行な姿勢で保持したス
ピンドル軸４が設けられており、両端にそれぞれ配置さ
れた複数の軸受２ａおよび軸受２ｂを介して、ハウジン
グ１に回転自在に保持されている。ハウジング１の外側
には、スピンドル軸４の一端に接続されたモータ６が配
置されており、スピンドル軸４に保持された複数の磁気
ディスク５を所定の速度で回転駆動する構造となってい
る。

【００１９】また、ハウジング１の内部において、磁気
ディスク５の側方には、たとえばボイスコイルモータな
どの磁気回路１０によって、当該磁気ディスク５の半径
方向に直線的に往復動するキャリッジ９が配置されてい
る。このキャリッジ９の端面には、磁気ディスク５の配
列方向に沿って配列され、先端部が隣接する磁気ディス
ク５の間隙に位置する複数のヘッドアーム９ａが突設さ
れている。各ヘッドアーム９ａの先端部には、一対の板
ばね９ｂが固定されており、各板ばね９ｂの先端部に
は、磁気ディスク５の記録面にそれぞれ対向する姿勢で
磁気ヘッド８が支持されている。また、スピンドル軸４
に保持された複数の磁気ディスク５のうち中央部に位置
する磁気ディスク５の一つの記録面には、通常のデータ
とは異なる図示しないサーボパターンが記録されてお
り、この記録面に対向して配置された磁気ヘッドは、磁
気ヘッド８の位置決め動作を行うキャリッジ９の駆動制
御などのために用いられるサーボ情報を専ら読み出すサ
ーボヘッド７として機能するように構成されている。

【００２０】この場合、スピンドル軸４の両端をそれぞ
れ支持する軸受２ａおよび軸受２ｂの各々と、ハウジン
グ１との間には、与圧用ばね３ａおよび与圧用ばね３ｂ
が介設されており、当該軸受２ａおよび２ｂをハウジン
グ１に対して、当該スピンドル軸４の中心軸方向に交差
する互いに異なる方向から常時押圧する動作を行ってい
る。なお、この与圧用ばね３ａおよび与圧用ばね３ｂの
各々による与圧方向および与圧力の大きさは、予め測定
された環境温度変化によるハウジング１などの熱膨張に
起因して発生するキャリッジ９の磁気ディスク５に対す
る姿勢の変化が打ち消されるように、設定される。

【００２１】以下、本実施例の作用の一例を説明する。

【００２２】図１の状態から、環境温度が上昇した場合
を考える。軸受２ａおよび２ｂと、ハウジング１の線膨
張係数を、それぞれαｂおよびαａとし、軸受２ａおよ
び２ｂの外輪の半径をＲとする。軸受２ａおよび２ｂの
材質を一般的な軸受鋼とすると、αｂは、１2.５×１０
^-6／ｄｅｇ程度であり、ハウジング１の材質をアルミニ
ウム合金とすると、αａは、２３×１０^-6／ｄｅｇ程度
である。

【００２３】従って、環境温度がΔＴ上昇すると、ハウ
ジング１と軸受２ａおよび２ｂの接触面に、次式（１）
で示されるΔｘの隙間が生じる。

【００２４】 Δｘ＝Ｒ×（αａ−αｂ）×ΔＴ・・・（１）このようにして発生する間隙は、与圧用ばね３ａ，３ｂ
の付勢力の作用によって埋められるが、各軸受２ａおよ
び２ｂは、ハウジング１に対して異なる方向に押圧され
ているので、図１における反時計回りにスピンドル軸４
が傾く。

【００２５】すなわち、正確な磁気ヘッド８の位置決め
動作を行うためには、サーボ情報を読み出すサーボヘッ
ド７と、他の磁気ヘッド８の、磁気ディスク５の径方向
における位置が一致していなければならないが、たとえ
ば、温度上昇によってヘッドアーム９ａの先端部が下が
る方向にキャリッジ９の姿勢が変化するものとすると、
従来のように、スピンドル軸４（磁気ディスク５）の位
置が変化しない場合、サーボヘッド７よりも下側に位置
する磁気ヘッド８は、当該サーボヘッド７の位置よりも
外側にずれて位置決めされることとなり、サーマルオフ
トラックが発生することとなる。

【００２６】これに対して、本実施例の磁気ディスク装
置では、前述のように、温度上昇とともにスピンドル軸
４が反時計回り方向に傾動するので、磁気ディスク５の
姿勢が、キャリッジ９の姿勢変化に起因する磁気ヘッド
８とサーボヘッド７との位置ずれを相殺する方向に変化
するので、サーマルオフトラックの発生が防止され、環
境温度の変動に影響されることなく、信頼性の高いデー
タの記録／再生動作を遂行することができる。

【００２７】

【実施例２】図２は、本発明の他の実施例である磁気デ
ィスク装置の構成の一例を示す略断面図である。

【００２８】この実施例２の場合には、スピンドル軸４
の両端に設けられた軸受２ａおよび２ｂの各々とハウジ
ング１との間に圧電素子１１ａおよび圧電素子１１ｂを
それぞれ介設し、スピンドル軸４の中心軸に交差する方
向に付勢する与圧用ばね３ａおよび与圧用ばね３ｂによ
って固定する構造としたものである。

【００２９】圧電素子１１ａおよび１１ｂの各々には、
図示しない温度センサからの出力に応じて図示しない圧
電素子コントローラから独立に所望の電圧を印加するこ
とが可能になっている。これにより、温度センサによっ
て検知される環境温度の変化に応じて、圧電素子１１ａ
および１１ｂの各々に対する印加電圧を制御し、当該圧
電素子１１ａおよび１１ｂの変形量を制御することによ
り、スピンドル軸４を傾動させて、磁気ディスク５に対
するキャリッジ９の温度変化に起因する姿勢の変化を打
ち消し、サーマルオフトラックの発生を防止するもので
ある。

【００３０】

【実施例３】図３は、本発明のさらに他の実施例である
磁気ディスク装置の構成の一例を示す略断面図である。

【００３１】この実施例３の場合には、スピンドル軸４
の両端をそれぞれ支持する軸受２ａおよび軸受２ｂの外
輪の寸法を、軸受２ａのほうが軸受２ｂよりも大きくな
るように設定し、与圧用ばね３ａおよび与圧用ばね３ｂ
によって径方向にハウジング１に対して押圧固定する構
造としたものである。すなわち、軸受２ａの外輪の半径
Ｒａは、軸受２ｂの外輪の半径Ｒｂよりも大きくなって
いる。

【００３２】軸受２ａおよび２ｂと、ハウジング１の線
膨張係数を、それぞれαｂおよびαａとし、軸受２ａお
よび２ｂの材質を一般的な軸受鋼とすると、前述のよう
に、αｂは、１2.５×１０^-6／ｄｅｇ程度であり、ハウ
ジング１の材質をアルミニウム合金とすると、αａは、
２３×１０^-6／ｄｅｇ程度である。

【００３３】従って、環境温度がΔＴ上昇した時には、
軸受２ａおよび２ｂとハウジング１との接触面には、前
述の実施例１において例示したようにそれぞれΔｘの隙
間が生じるが、当該Δｘは、個々の軸受２ａ，２ｂの各
々の半径ＲａおよびＲｂに比例するので、各軸受２ａお
よび２ｂとハウジング１との間に発生する間隙をそれぞ
れΔｘａおよびΔｘｂとすると、Δｘａ＞Δｘｂとな
る。

【００３４】各軸受２ａおよび２ｂは、与圧用ばね３ａ
および３ｂによってそれぞれ付勢されているので、当該
間隙Δｘａ，Δｘｂに追随して異なる長さだけ変位し、
この変位によって、スピンドル軸４は、反時計回りに傾
動し、温度変化に伴うキャリッジ９の磁気ディスク５に
対する姿勢の変動が打ち消されて、サーマルオフトラッ
クの発生が回避される。

【００３５】また、キャリッジ９の姿勢の変化が逆の場
合には、軸受２ａと２ｂの位置を入れ替えて設置するこ
とは言うまでもない。

【００３６】

【実施例４】特に図示しないが、この実施例４の場合に
は、図３において、各軸受２ａおよび２ｂの外輪の寸法
を互いに異なるように設定する代わりに、各々の軸受２
ａおよび２ｂを、線膨張係数の異なる材料によって構成
するものである。

【００３７】これにより、前記実施例３の説明から容易
に類推されるように、温度変化に応じて、スピンドル軸
４を傾動させることにより、キャリッジ９の温度変化に
伴う磁気ディスク５に対する姿勢の変化を打ち消すこと
ができ、サーマルオフトラックの発生を防止することが
できる。

【００３８】

【実施例５】図４は、本発明のさらに他の実施例である
磁気ディスク装置の構成の一例を示す略断面図であり、
図５（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図４において、
矢印Ａおよび矢印Ｂの方向から見た平面図、また、図６
はその作用の一例を示す概念図である。

【００３９】この実施例５の場合には、スピンドル軸４
の両端をそれぞれ支持する軸受２ａおよび２ｂをそれぞ
れ保持するハウジング１の保持部が、当該軸受２ａおよ
び２ｂの各々に２ヵ所で線接触する二つの平面をなすＶ
形溝１ａおよびＶ形溝１ｂに形成されており、このＶ形
溝１ａおよびＶ形溝１ｂの内部に径方向に与圧用ばね３
ａおよび与圧用ばね３ｂによって軸受２ａおよび２ｂを
押圧する構造としたものである。

【００４０】個々のＶ形溝１ａおよびＶ形溝１ｂにおけ
る二つの平面のなす角度は、図５に例示したようにＶ形
溝１ａの側はθａ，Ｖ形溝１ｂの側はθｂとなってお
り、θｂの方がθａよりも大となっている。

【００４１】また、軸受２ａおよび２ｂの材質は一般的
な軸受鋼であり、線膨張係数は１2.５×１０^-6／ｄｅｇ
程度であり、ハウジング１は、線膨張係数が２３×１０
^-6／ｄｅｇ程度のアルミニウム合金である。

【００４２】図６に示すように、環境温度がΔＴ上昇す
ると、ハウジング１（Ｖ形溝１ａおよびＶ形溝１ｂ）は
破線で示す１′のように熱膨張し、これより熱膨張の小
さい軸受２ａ，２ｂの外輪との接触面にΔｘの隙間が生
じるが、与圧用ばね３ａ，３ｂの付勢力によって軸受２
ａ，２ｂは１′の変形に追随して移動し、スピンドル軸
４の中心はΔＳだけずれる。

【００４３】ここで、軸受２ａ，２ｂの外輪とハウジン
グ１との接触面の隙間Δｘの値は、前記式（１）によっ
て求められ、それによって発生するスピンドル軸４のず
れΔＳの値は、次の式（２）によって示される値とな
る。

【００４４】 ΔＳ＝Δｘ／ｓｉｎ（θ／２）・・・（２）例えば、軸受２ａおよび２ｂの外輪の半径Ｒが５０mm、
軸受２ａと２ｂの距離Ｌが１００mm、前記θａおよびθ
ｂが、それぞれ１２０度，６０度、軸受２ａ，２ｂの線
膨張係数αｂ＝１2.５×１０^-6／ｄｅｇ、ハウジング１
の線膨張係数αａ＝２３×１０^-6／ｄｅｇ、であるとす
る。

【００４５】環境温度の上昇ΔＴが１０度Ｃであるとす
ると、軸受２ａ，２ｂと、ハウジング１の接触部に生じ
る隙間Δｘは、前記式（１）より、 Δｘ＝５０×（２３×１０^-6−１2.５×１０^-6）×１０＝0.００５２５（mm）となり、軸受２ａおよび軸受２ｂ（スピンドル軸４の各
端部）の中心のずれ量ΔＳａ，ΔＳｂは、それぞれ、 ΔＳａ＝0.００５２５÷ｓｉｎ（１２０／２）＝0.００６１（mm） ΔＳｂ＝0.００５２５÷ｓｉｎ（６０／２）＝0.０１０５（mm）となる。

【００４６】すなわち、環境温度が変化した時の軸受２
ａおよび２ｂの中心位置のずれ量が互いに異なるので、
当該ずれ量および方向が、キャリッジ９の温度変化に起
因する姿勢の変動を打ち消す方向に設定しておくことに
より、サーマルオフトラックの発生を確実に防止するこ
とができる。

【００４７】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００４９】すなわち、本発明の磁気ディスク装置によ
れば、サーマルオフトラックの発生を確実に防止できる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である磁気ディスク装置の構
成の一例を示す略断面図である。

【図２】本発明の他の実施例である磁気ディスク装置の
構成の一例を示す略断面図である。

【図３】本発明の他の実施例である磁気ディスク装置の
構成の一例を示す略断面図である。

【図４】本発明の他の実施例である磁気ディスク装置の
構成の一例を示す略断面図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は、その一部を取り出して
示す平面図である。

【図６】その作用の一例を示す概念図である。

【符号の説明】

１ハウジング１ａＶ形溝１ｂＶ形溝２ａ軸受２ｂ軸受３ａ与圧用ばね３ｂ与圧用ばね４スピンドル軸５磁気ディスク６モータ７サーボヘッド８磁気ヘッド９キャリッジ９ａヘッドアーム９ｂ板ばね１０磁気回路１１ａ圧電素子１１ｂ圧電素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋毅神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所小田原工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の磁気ディスクと、これらの磁気デ
ィスクを所定の間隔で同軸かつ平行な姿勢で一体に支持
するスピンドル軸と、このスピンドル軸の両端をそれぞ
れ回転可能に支持する複数の軸受と、この軸受を保持す
るハウジングと、複数の磁気ヘッドを前記磁気ディスク
の径方向に駆動位置決めするアクチュエータとを備えた
磁気ディスク装置であって、複数の前記軸受の各々と前
記ハウジングとの間に介設され、当該各軸受を前記スピ
ンドル軸に交差する方向に独立に付勢する第１の構造、
および複数の前記軸受の各々と前記ハウジングとの間に
介設され、当該各軸受を前記スピンドル軸に交差する任
意の方向に独立に所望の値だけ変位させる第２の構造、
および複数の前記軸受の各々の外径寸法を相互に異なる
値にした第３の構造、および複数の前記軸受の各々を、
線膨張係数の異なる材料で構成した第４の構造、および
複数の前記軸受の各々を前記ハウジングに形成された異
なる角度のＶ形溝と、このＶ形溝の各々に前記各軸受を
押圧して固定する付勢手段とからなる第５の構造、の少
なくとも一つを備えたことを特徴とする磁気ディスク装
置。