JPH0877527A - 情報記録再生ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】磁気ディスク４の回転機構，磁気ヘッド５の移
動機構，装置を構成する密閉容器２０、及び真空引きを
可能とする回転翼から成る。 【効果】高密度・高精度・長寿命及び安価の情報記録再
生ディスク装置が実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は情報記録再生ディスク装
置、特に、磁気ディスク装置のように、回転記録円板を
複数個間隙をもって積層した回転駆動装置、特に、稼働
時の回転記録板の熱歪み防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータに用いられる磁気ディスク
装置は、通常アルミニウム合金等の基盤に、複数個積層
した回転記録円板（ディスク）を高速回転させるスピン
ドル部と磁気ヘッドを移動させる磁気ヘッド駆動部等を
取付け、さらには防塵用として上蓋で基盤を密閉してい
る。

【０００３】磁気ディスク装置が稼働すると、ディスク
の風損による発熱や、スピンドル部のモータ，磁気ヘッ
ド駆動部のボイス・コイル・モータ等による発熱のた
め、磁気ディスク装置内はかなりの高温となり、起動直
後と、長時間運転後のヘッド・ディスクの温度が上昇し
たときでは、記録トラックと磁気ヘッドの位置関係がず
れる現象が生じる。すなわち、基盤の内側と外側の温度
差による基盤膨張量の差によって基盤が撓み、スピンド
ル部と磁気ヘッド駆動部が相対的に傾斜すると考えられ
る。その対策を施した１例の構造のものが提案されてい
る（特開昭57−36401 号公報）。

【０００４】図２に従来例の磁気ディスク装置の断面図
を示す。基盤１は、磁気デイスク４を取付けるスピンド
ル部２、これを回転させるモータ３及び磁気ヘッド５を
移動させるための磁気ヘッド駆動部６を搭載するための
金属部１０と、これを取り囲み基盤全体を形成する合成
樹脂部１１とから構成されている。合成樹脂部１１に
は、磁気ヘッド駆動部６に駆動力を与えるボイス・コイ
ル・モータ７が取付けられており、これら各部品を包み
込み磁気ヘッド５，磁気ディスク４等を密閉し防塵する
ための上蓋８が取付けられ、全体として磁気ディスク装
置を構成している。

【０００５】金属部１０の底面側には、複数個の縦横の
リブ１２で区切られた多数の窪み部が設けられ、かつこ
の窪み部には合成樹脂１３が充填されている。リブ１２
と窪み部の構造により、基盤１は軽量であると同時に十
分な強度を持つことができる。磁気ディスク装置内部の
ボイス・コイル・モータ７等の発熱により温度上昇し、
外部との間に温度差を生じるが、金属部１０と合成樹脂
部１１の熱伝導率の違いによって、温度勾配の大部分は
合成樹脂部１１に生じるために、金属部１０の表面に
は、温度差はわずかしか生じない。このため金属部１０
には表面温度差による応力が殆ど働かず、金属部に歪み
は生じない。

【０００６】一方、リブ１２の構造と合成樹脂部１１の
容積によって、合成樹脂部１１の温度膨張による応力を
リブ１２に受けさせ、金属部１０の歪みを補償する構造
とすることも可能である。なお、基盤１の多くの部分を
合成樹脂にすることにより、基盤１を軽量化できる利点
も合せもっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来提案されてい
る装置は、基盤の熱膨張差を小さくすること、及び磁気
ディスクへの熱伝導の問題に関しては効果がある。しか
し、記録トラックと磁気ヘッドの位置関係がずれる現象
の原因は、磁気ディスク・磁気ヘッド自身が熱伝達，熱
放射によって加熱され、熱膨張することで相対的に位置
変化することが考えられる。磁気ディスク装置を用いる
コンピュータは、電気回路，ディスクの風損，スピンド
ルモータ，ボイスコイルモータ等から生じる熱のため
に、室温から７０℃位の温度環境下となる。すなわち、
加熱された装置全体が空気を熱伝達媒体としてディスク
やヘッドを加熱することとなる。

【０００８】従来の磁気ディスク装置は、磁気ディスク
が熱膨張する現象を考慮して、記録トラックピッチを１
０μｍ程度としている。将来さらに情報記録を高密度化
するためには、記録トラックピッチを１〜２μｍへと狭
くする必要がある。そのときに、この熱膨張による変形
は避けられない問題として具現化してくる。

【０００９】ここで問題の一例を示す。ディスクの材質
がアルミニウムの場合、室温が２０℃のときに書き込ん
だ情報を、長時間使用した後に読み出すとき装置全体の
温度が７０℃程度であったと仮定する。熱伝導対策を施
しても、長時間使用しているために熱伝達及び熱放射で
も十分に磁気ディスクが伝熱される。この結果、磁気デ
ィスクも７０℃近くに加熱されることから、サーボトラ
ックから約１０mm離れた書込みトラックでは約８μｍず
れる計算となり、将来の磁気記録高密度化には大きな問
題となる。

【００１０】本発明の主な目的は、ディスク・ヘッドに
熱影響の少ない情報記録再生ディスク装置を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はディスク回転軸に軸線方向に間隔を隔てて
設置し、回転駆動される複数枚のディスクと、上記ディ
スクの面に向き合う記録再生ヘッドとを備えた情報記録
再生ディスク装置において、外気温度と各駆動モータ・
電源から加熱される基盤・上蓋からの熱がディスク・ヘ
ッドに伝わらないように、装置内に充満している熱伝達
媒体である空気を取り除くこととする。

【００１２】なお、真空断熱の他には、上蓋・基盤に放
熱用のフィンを付けて表面積を大きくし、ファン等で空
冷する方法や、Ｈｅ等の冷気ガスを装置内に封入するこ
とも磁気ディスクの冷却として考えられる。しかしこれ
らの方法は装置として大きな形状になるとともに、室内
配管・シリンダボックス等余分な部品を付加することが
必要となり、装置を小型化する技術の流れに逆行するこ
ととなる。

【００１３】

【作用】装置起動時には、容器内に空気が充満している
が、ディスクの回転によって徐々に装置内が真空状態に
なる。本発明は、基本的にスクリュウ型の真空ポンプの
構造を応用しているので、１０のマイナス２乗Ｐａ台ま
での到達圧力が可能となり、断熱効果は十分に得られ
る。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の装置内を真空にする情報記録
再生ディスク装置の一実施例の側断面図を示す。

【００１５】複数個の磁気ディスク４をスピンドル・モ
ータ３に直結されたスピンドル軸２の先端に固定された
ハブ１４にクランプリング１５を介して、ディスククラ
ンプ１６で同一間隔に圧接支持している。すなわち、複
数個の磁気ディスク４は回転軸の軸方向に間隔を隔てて
積層され、同時に駆動される。積層された磁気デイスク
４の面に対してスライドが可能となるように磁気ヘッド
５を、圧電素子９を介して、アーム１７に設置してい
る。なお圧電素子９は、磁気ディスク４の面に対して垂
直に伸縮できるように積層して構成されている。アーム
１７は磁気ディスク４の面上を半径方向に移動できるよ
うに、直進モータであるボイス・コイル・モータ７の出
力軸１８に取付けられている。

【００１６】この実施例の装置は、ディスククランプ１
６の上にバランス取りを十分に行ったスクリュウロータ
１９を取付けている。スクリュウロータ１９には、密閉
容器２０をかぶせ、ラビリンスシールのように微小な隙
間で、スクリュウロータ１９と非接触に構成している。

【００１７】磁気ディスク４の回転、すなわち、スクリ
ュウロータ１９の回転で空間２１に存在していた空気
が、密閉容器２０内に流入される。流入された空気はラ
ビリンスシール効果で逆流せず、スクリュウロータ１９
の回転が増すにつれて、装置内の圧力が低くなってい
く。なおここでは、スクリュウロータ１９が取付いたた
めに、スピンドル・モータ３のパワーアップを考える
が、装置内が真空環境下になると、ディスク等回転機構
の空気抵抗である風損がなくなるので、モータの総消費
電力は低くできる。

【００１８】この構造ではスピンドル軸の回転によって
圧力を可変するが、高速回転を維持した状態で大気圧よ
りやや負圧にも調整できるように、微小量のリーク調整
が可能であるマイクロリークバルブ２２を上蓋８に取付
ける。なお、マイクロリークバルブ２２には、装置内に
クリーンな空気が流入するように、エアフィルタを内蔵
している。装置の他の部品との接触部分には、汚れた空
気が流入しないよう、または、真空が保持できるよう
に、Ｏリング２３または磁性流体シール２４を用いてい
る。なお、真空容器は大気圧に耐える必要があるので、
大型装置となることが多いが、磁気ヘッド移動機構及び
磁気ディスク回転機構を設置する基盤１のみ耐圧用とし
て高剛性に構成しておけば、その他上蓋は、３.５ イン
チ用ディスク装置の場合、ステンレス材では５mmの厚さ
もあれば十分である。従って、この真空装置を、通常の
磁気ディスク装置と同様にコンパクトに構成することは
可能である。

【００１９】従来磁気ディスク装置は磁気ヘッド５を、
板ばねを介してアームに取付け、磁気ディスクの高速回
転から生じる動圧によって、磁気ディスク４を浮上させ
ているが、本発明では、装置内を真空にしたとき、動圧
を生じさせることができない。従って、圧電素子９の伸
縮を利用して、磁気ヘッド５を磁気ディスク４の面に対
して隙間を設けられるようにしている。また磁気ヘッド
５の近傍に光応用型または、静電容量型の変位測定機２
５を設け、距離量を圧電素子９を駆動させる制御機にフ
ィードバックさせ、磁気ヘッド５と磁気ディスク４との
距離が一定になるように制御している。

【００２０】以上の構造によって、磁気ディスク装置内
を容易に真空環境下とすることができるとともに記録再
生が可能となる。また真空断熱することで、ディスク・
ヘッドへの熱伝達の問題が解決する。さらに熱放射の伝
熱を防止するには、次に示す方法を実施する。様々な熱
源から加熱された上蓋・基盤は、放射熱エネルギを放射
し、放射熱エネルギは直接空間を通り低温度物体である
ディスク・ヘッドに到達する。熱量としては、熱伝達形
式に比べて小さい量であるが、磁気ディスク等への加熱
を完全に抑えるためには、基盤・上蓋とディスク・ヘッ
ドとの間に遮蔽板を設け、熱エネルギが直接にディスク
・ヘッドに放射されないようにする必要がある。またそ
の他の方法としては、磁気ディスクを白色の磁性材料で
構成するとともに、ヘッド及びヘッド保持機構も白色の
材質で構成すること、または白色の表面処理を施すこと
で、放射熱エネルギはディスク・ヘッドでは反射され
る。さらに上蓋・基盤の内側を黒色で構成すれば、上蓋
・基盤で放射熱エネルギが吸収でき、ディスク・ヘッド
への熱放射は防止できる。

【００２１】従って、伝熱の問題は、従来の公知技術で
熱伝導形式を解決させ、本発明では、熱伝達・熱放射形
式の問題を解決することとなる。

【００２２】また容器内を負圧にする本発明は断熱化す
る目的で考案したが、この構造は次に示す多大な効果も
同時に得られることから、将来の磁気ディスク装置の安
価・高密度・高効率・高精度・長寿命化には必要な技術
となる。

【００２３】（１）ディスクの風損が無くなるので、風
損による発熱を防ぐことができる。

【００２４】（２）ディスクの回転によって生じる空気
乱流によるディスクの振動を防ぐことができる。

【００２５】（３）装置内のごみを除去できるので、ヘ
ッドクラッシュの問題がなくなる。

【００２６】（４）大気圧以下の圧力の調整が可能であ
るので、動圧を利用した従来の磁気ヘッド浮上方式を使
用する場合は、スピンドル軸の回転数を下げることな
く、浮上量を小さくすることができる。従って、空気１
分子位の低浮上も可能となることから、さらなる高密度
の記録再生が可能になる。

【００２７】（５）磁気ヘッドと磁気ディスクとの常時
非接触が可能である。

【００２８】以上、本発明の最も有効な磁気ディスク装
置の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例
に限定されるものではない。光ディスク、その他の情報
記録再生用ディスクについても適用できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、磁気ディスクの熱歪を抑える
ため、回転ディスク，磁気ヘッドに熱影響の少ない情報
記録再生ディスク装置を実現することができ、今後の高
磁気記録密度化に大きく貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図。

【図２】従来の一実施例の断面図。

【符号の説明】

１…基盤、２…スピンドル部、３…モータ、４…磁気デ
ィスク、５…磁気ヘッド、７…ボイス・コイル・モー
タ、８…上蓋、９…圧電素子、１４…ハブ、１５…クラ
ンプリング、１６…ディスククランプ、１７…アーム、
１８…出力軸、１９…スクリュウロータ、２０…密閉容
器、２１…空間、２２…マイクロリークバルブ、２３…
Ｏリング、２４…磁性流体シール、２５…変位測定機。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数枚の磁気ディスクを回転軸に軸線方向
   に間隔を隔てて設置し、同時に前記磁気ディスクを回転
   させる磁気ディスク回転機構と、前記磁気ディスクの表
   面上で磁気ヘッドを直進及び揺動運動させる磁気ヘッド
   移動機構を備えたディスク装置において、前記磁気ディ
   スク回転機構と前記磁気ヘッド移動機構を構成して収め
   る密閉容器内の圧力を大気圧から１０のマイナス２乗Ｐ
   ａ台まで制御可能とし、かつ前記磁気ディスクと前記磁
   気ヘッドとの隙間を制御する機構を有して記録再生を可
   能とすることを特徴とする情報記録再生ディスク装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記磁気ヘッド移動機
   構の移動体に圧電素子を積層させ、積層した前記圧電素
   子に前記磁気ヘッドを取付けるように構成し、前記圧電
   素子を伸縮させることによって、前記磁気ディスクの面
   に対して直角の方向に前記磁気ヘッドを移動する情報記
   録再生ディスク装置。
3. 【請求項３】請求項２において、光応用型及び、静電容
   量型変位測定機を前記磁気ヘッドの近傍に設け、前記磁
   気ディスクと前記磁気ヘッドの面間距離を測定する情報
   記録再生ディスク装置。
4. 【請求項４】請求項３において、光応用型及び、静電容
   量型の前記変位測定機によって検出した前記磁気ディス
   クと前記磁気ヘッドの面間距離の情報を、前記圧電素子
   を駆動させる電源制御機に入力し、前記磁気ディスクと
   前記磁気ヘッドの面間距離を任意の距離となるように前
   記圧電素子を移動させる情報記録再生ディスク装置。