JPH09265702A

JPH09265702A - 磁気ディスク装置

Info

Publication number: JPH09265702A
Application number: JP7455096A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nagahiro; 真長廣; Toshiaki Kojima; 利昭小島; Masahiko Sega; 雅彦瀬賀; Tomio Suzuki; 冨男鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気ディスク装置の小型、薄型化に有効で、作
業性がよく信頼性が高いディスククランプおよびヘッド
クランプ構造を提供する。【解決手段】皿バネ状としたディスククランプ３および
ヘッドクランプ１０をハブ２およびピボットベアリング
７に圧入することにより固定する。圧入によって弾性変
形した皿バネの復元力により、磁気ディスク１およびヘ
ッドアーム６を押し付け、均一かつ十分な軸力でクラン
プを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気ディスク装置に
係り、装置の小型、薄型化に有効でかつ作業効率がよく
信頼性の高い、磁気ディスクおよびヘッドアームのクラ
ンプ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスクをハブに固定する方法とし
て従来より用いられてきた方法としては、例えば、特開
平６−６０５１３の中で従来例として用いられているね
じ締め方式クランプ（特開平６−６０５１３図９）など
がある。この方式では磁気ディスクを固定するディスク
クランプをハブ上面に切ったねじ穴にねじにより締結す
る方法が用いられている。しかし、この方法ではハブの
上でディスククランプが積層される構造となっており、
さらにディスククランプの上にねじ頭が入るスペースが
必要であり、装置の小型化に不利な構造である。磁気デ
ィスク装置は近年より一層の小型、薄型化かつ大容量化
が求められており、このような構造が採用できなくなり
つつある。

【０００３】そこで、小型、薄型化を達成する方法とし
て、例えば、特開平６−６０５１３（以下第一の従来例
と呼ぶ）および特開平４−３４９２６５（以下第二の従
来例と呼ぶ）に示される方法が知られている。

【０００４】第一の従来例においては、薄いリング状の
クランプをハブの上面に設けた突起に圧入する構造と
し、装置の薄型化を達成している。

【０００５】第二の従来例においては、ディスクをハブ
に装着固定することにより、クランプ部材や、ねじを削
除し、装置の薄型化を達成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来例に示す方法にお
いては次のような問題点がある。

【０００７】１．８インチ５ｍｍ、３．３ｍｍ厚用等に
代表される薄型ハードディスク装置においては、物理的
スペース上の制約により、機構部の構造により一層の省
スペース化が求められている。ディスククランプ構造部
に注目してみると、クランプ部はほんの僅かなスペース
しか許されていない。そこで、この限られたスペース
で、充分かつ安定したクランプ力を発生させるようなク
ランプ方法を提供することが必要である。

【０００８】第一の従来例ではクランプ部材の内周側は
ハブ上部に設けた突起部に圧入して固定されるため、そ
の高さ（ディスクの積層方向）は突起部の位置で決ま
る。一方磁気ディスクを押さえる外周側の高さはディス
クの高さで決まる。ディスクの高さは積層されるディス
クやスペーサの高さ公差の累積でばらつく。このためク
ランプ部材のたわみ量もばらつき、安定したクランプ力
が得られない。あるいは安定したクランプ力を得るため
にはディスククランプのばね定数を低く設定する必要が
あり、十分なクランプ力が得られなくなる。また、クラ
ンプ構造に要するスペースも大きくなっており、充分な
省スペース化が図られていない。

【０００９】第二の従来例ではディスクを接着剤で固定
するため、ディスクの交換は困難である。磁気ディスク
装置においては、製造工程において十分な性能が得られ
ないなどのため装置の手直しをする際には、ディスクの
交換が必要な場合が起こり得るが、この構造では手直し
が難しい。

【００１０】本発明の目的は第一及び第二の従来例にお
ける問題点を回避しつつ、装置の小型、薄型化に有効な
磁気ディスク、およびヘッドアームの固定方法を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する
為、本発明ではクランプ部材として非固定部材の外径よ
りも僅かに小さな内径をもった皿バネを用い、これを圧
入することによって固定する構造とする。あるいは、さ
らに圧入される部材（ハブあるいはピボットベアリン
グ）に皿バネを引っ掛けるるための溝を設けた構造とす
る。あるいは、クランプ部材である皿バネの内径側に、
１箇所または複数の箇所にてスリットを入れた構造とす
る。あるいは、クランプ部材である皿バネの内径側に、
３箇所または３つ以上の箇所にて突起を設けた構造とす
る。本クランプ部材はヘッドクランプおよびディスクク
ランプに適用可能であり、この２つのクランプを同一寸
法にできれば原価低減にもなる。

【００１２】皿バネをハブあるいはピボットベアリング
に圧入することによって、被固定部材を軸方向に押し付
ける力が作用する。これにより十分な押付け力が得ら
れ、ネジなどの固定部材が必要ないため、装置の薄型化
が図れる。また、圧入される側に皿バネを引っ掛けるた
めの溝を設ければ、最低限の押し付け力を安定して確保
することができ、かつ作業性が良い。また、クランプ部
材である皿バネの内径側に、１箇所または複数の箇所に
てスリットを入れた構造とすることによって圧入がしや
すくなる。さらに、ディスクを交換する際にも、スリッ
ト部に工具を引っ掛けるなどして円板を容易に取り外す
ことができ、作業性がよい。また、クランプ部材である
皿バネの内径側に、３箇所または３つ以上の箇所にて突
起を設けた構造とすることによって圧入がしやすくな
る。さらに、ディスクを交換する際にも、皿バネとハブ
あるいはピボットベアリングの隙間部に工具を引っ掛け
るなどして円板を容易に取り外すことができ、作業性が
よい。さらに、圧入による締め付け力が各突起に均等に
配分されるため、クランプ力の円周方向のばらつきを抑
える効果がある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明の実施例
について説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例を示す磁気ディス
ク装置の側面図であり図２は上面図である。

【００１５】まず、磁気ディスクの構造について説明す
る。

【００１６】情報を記録する磁気ディスク１はハブ２に
ディスククランプ３によって固定される。ハブ２はスピ
ンドルベアリング１８を介してスピンドルシャフト１６
に回転自在に支持されている。ハブ２にはモータロータ
１７が取り付けられており、モータロータ１７に相対し
て設置されたステータ４にモータケーブル１５を介して
電流を流すことにより、磁気ディスク１を所定の回転数
で回転させる。磁気ディスク１上には磁気ヘッド５があ
り、磁気ディスク１に対する情報の書き込みおよび読み
出しを行う。磁気ヘッド５はヘッド支持バネ１９を介し
てヘッドアーム６に取り付けられている。ヘッドアーム
６はコイルホルダ９とともにピボットベアリング７にヘ
ッドクランプ１０により固定される。コイルホルダ９に
はコイル８が取り付けられており、コイル８に相対して
磁気回路１１が設置される。ＦＰＣ１４を介してコイル
８に電流を流すことにより、コイル８に推力を発生させ
る。この推力によりヘッドアーム６をピボットベアリン
グ７を軸として回転させ、磁気ヘッド５を磁気ディスク
１の半径方向に移動させる。

【００１７】図３（ａ）はディスククランプ３の上面図
であり、図３（ｂ）はディスククランプ３断面図であ
り、その径は磁気ディスク１側３０２が大きく、反磁気
ディスク側３０１が小さい皿バネ形状となっており、内
径面の磁気ディスク側３０３にてハブ２と接触する。

【００１８】図４は図１のディスククランプ部の拡大図
であり、図３（ａ）（ｂ）に示すディスククランプ３が
取り付けられた状態を示す。

【００１９】図４にて、クランプ部分の詳細について説
明する。

【００２０】ハブ２は磁気ディスク１を支持する為の外
径の大きい部分があり、その上に磁気ディスク１を搭載
する。その上からディスククランプ３を挿入する。ディ
スククランプ３は皿バネ状になっており、かつ径の小さ
い３０１側の寸法はハブ２上部の挿入部の外径寸法より
小さくしておき、ハブ２に対してディスククランプ３
を、ディスククランプ３が押し付け力によって図４の如
く弾性変形するまで圧入することにより、磁気ディスク
１を軸方向に押し付けるとともに、ハブ２に固定する。
固定された状態ではディスククランプ３はハブ２と締め
合っている内径面の磁気ディスク側３０３から、半径方
向の力をうけ、またディスククランプ３自身の復元力に
よって、磁気ディスク側３０２において磁気ディスク１
を押し付ける方向に力が働く。皿バネの材質は例えばバ
ネ用ステンレス鋼等を用いるとよい。

【００２１】ここで、ディスククランプ３に必要なクラ
ンプ力を求めてみる。磁気ディスク１の質量をＭ
（ｇ）、暴走時の衝撃による加速度をＦｃ（Ｇ）、ディ
スククランプ３と磁気ディスク１の静摩擦係数をμとお
くと、衝撃によって磁気ディスク１が動かないために
は、クランプ力Ｐ（ｋｇｆ）が次の式を満たすことが必
要である。

【００２２】

【数１】

【００２３】いま、モデルとして厚さ５ｍｍの１．８イ
ンチディスクを用いた磁気ディスク装置を例に上げる
と、Ｍ＝１．６ｇ、Ｆｃ＝１０００Ｇ（最悪値）、μ＝
０．１（最悪値）であり、（数１）より、クランプ力Ｐ
は１６ｋｇｆ以上を満たすことが必要である。同時に、
皿バネが永久変形をしないよう、応力σはバネ用ステン
レス鋼の耐力である１００ｋｇ／ｍｍ²以下であること
が必要である。

【００２４】図４ではハブ２には磁気ディスク１が１枚
だけ搭載されているが、搭載される磁気ディスク１は複
数枚であってもよい。複数枚の磁気ディスク１を搭載す
る場合には従来の磁気ディスク装置と同様に磁気ディス
クと磁気ディスク１のあいだにスペーサリングを介在さ
せて積層し、最上面の磁気ディスクの上に図４と同様の
ディスククランプ３を固定し、磁気ディスク１を固定す
る。ここでは薄型１．８インチディスク装置について考
えるため、磁気ディスク１の枚数は最大で２枚とした。

【００２５】磁気ディスク１が２枚のディスク装置につ
いて考えた場合、暴走時の衝撃によって動こうとする質
量は、磁気ディスク１二枚分とスペーサリングの合計質
量となる。いま、スペーサリングの質量を０．５３ｇと
すると、衝撃によって磁気ディスク１が動かないために
は、（数１）より、クランプ力Ｐは３７．３ｋｇｆ以上
を満たすことが必要である。同時に、皿バネが永久変形
をしないよう、応力σはバネ用ステンレス鋼の耐力であ
る１００ｋｇ／ｍｍ²以下であることが必要である。

【００２６】また、ディスククランプ３には寸法上の制
限がある。図５のようなディスククランプ構造のモデル
を考えると、高さ方向は装置の高さを大きくしないため
にディスククランプ３の寸法はハブ２の高さＨ以下に抑
える必要があり、半径方向についてはデータ面を侵害し
ないよう、ハブ２の最大径位置Ｒ以内に抑える必要があ
る。今回考えている磁気ディスク装置のディスククラン
プ構造としては、最大でもＲ＝１．１５ｍｍ、Ｈ＝０．
８５ｍｍを満たさなければならず、これをモデルとした
皿バネによるディスククランプの実施例を示すこととし
た。

【００２７】一般的な皿バネの構造のモデルを図６に示
す。皿バネの外径Ｄ、内径ｄ、単体たわみδｓ、単体自
由高さｈｓ、単体全高Ｈｓ、板厚Ｔとすると、たわみδ
ｓによるクランプ力Ｐは次の式によって求められる。

【００２８】

【数２】

【００２９】また、応力σは次の式によって求められ
る。

【００３０】

【数３】

【００３１】なお、皿バネの材質は、バネ用ステンレス
ＳＵＳ３０１−ＣＳＰ−Ｈを用いており、耐力は１００
ｋｇｆ／ｍｍ²である。

【００３２】いま、Ｄ＝１３．７ｍｍ、ｄ＝１２．３ｍ
ｍ、Ｔ＝０．７ｍｍという皿バネを用い、高さ方向のた
わみをδｓ＝０．０５ｍｍとすると、たわみによるクラ
ンプ力Ｐは（数２）によって４２．２ｋｇｆと求めら
れ、２枚円板時の必要クランプ力３７．３ｋｇｆ以上を
満たしている。また、応力σ＝９７．９ｋｇｆ／ｍｍ²
となり、バネ用ステンレス鋼の耐力である１００ｋｇｆ
／ｍｍ²以下を満たしている。

【００３３】図７は、平板円板によるディスククランプ
（以下、円板クランパと呼ぶ）構造のモデルである。図
５の皿バネによるクランプ構造と比較するため、同じ寸
法条件下でのクランプ構造とした。磁気ディスク１のク
ランプ材として皿バネを用いず、円板クランパ７０１を
ハブ２に圧入し、クランプスペーサ７０２を配置するこ
とによって円板クランパ７０１を弾性変形させ、クラン
プ力を発生させている。なお、円板クランパ７０１の材
質は、ステンレスＳＵＳ３０３とし、耐力は２１ｋｇｆ
／ｍｍ²である。

【００３４】一般的に、円板クランパ７０１のような形
状における、外周に加わる荷重Ｐおよび応力σと外周に
おけるたわみ量ｗの関係は、外径を２ａ、内径を２ｂ、
板厚ｈ、縦弾性係数Ｅ、ポアソン比νとすると、次の式
のように表される。

【００３５】

【数４】

【００３６】いま、外径を１３．７ｍｍ、内径を１２ｍ
ｍ、板厚を最大限厚くして０．７ｍｍ、クランプスペー
サ７０２の高さを０．０１８ｍｍとしたところ、クラン
プ力Ｐ＝９．６８ｋｇｆ、応力σ＝２０．６ｋｇｆ／ｍ
ｍ²となり、２枚円板時の必要クランプ力３７．３ｋｇ
ｆ以上を大きく下回っている。クランプ力Ｐを上げるに
はクランプスペーサ７０２の高さを増やして円板クラン
パ７０１の変形量を増やすしかないが、これ以上クラン
プスペーサ７０２の高さを増やすと応力σがステンレス
ＳＵＳ３０３の耐力である２１ｋｇｆ／ｍｍ²を越えて
しまい、円板クランパ７０１が永久変形してしまう。ま
た、クランプスペーサ７０２という部品が新たに必要と
なるのでコスト的にも不利である。

【００３７】以上のことより、充分なクランプ力を確保
するためには皿バネによるディスククランプが最適であ
るということが分かる。

【００３８】図８は図１のヘッドクランプ１０部分の拡
大図である。ピボットベアリングのスリーブ８０１にヘ
ッドアーム６およびコイルホルダ９を積層し、その上か
ら図４のディスククランプ３と同様に皿バネ状にしたヘ
ッドクランプ１０を圧入により、スリーブ８０１に固定
する。図８では２本のヘッドアーム６を取り付けている
が、磁気ディスク１の枚数が複数枚の場合には、それに
みあった本数のヘッドアーム６を搭載する。また、通常
はヘッドアーム６、コイルホルダ９をピボットベアリン
グ７にヘッドクランプ１０にて予め固定しておき、この
磁気ヘッド組立体をベース１２に取り付け、磁気ディス
ク組立体に対して挿入する（ローディングと呼ぶ）方法
がとられるため、ヘッドクランプ１０の挿入方向は図８
とは逆に図の下から上に向けて取り付ける構造としても
よい。

【００３９】ローディングを装置のベース１２上で行う
場合には、ベース１２上で磁気ディスク１の横にヘッド
アーム６（磁気ディスク５を含む）が待避できるスペー
スを確保する必要があり、その部分には部品実装ができ
ないため、空間を有効に利用できない。また、ローディ
ングをベース１２の外部で行い、ローディングされた状
態でベース１２に固定する方法も用いられているが、組
立の為の治工具が複雑になり、作業工数も増加する。こ
れに対し、図１のようにヘッドアームを積層する構造と
すると、ヘッドアーム６と磁気ディスク１を交互に積層
して組立てることが可能となり、従来のローディング方
法での問題点を解決できる。ただし、このような組立方
法を採用するにあたっては、磁気ヘッド５の信号線をＦ
ＰＣ１４に接続する方法（はんだ付けやコネクタなど）
を確立する必要がある。

【００４０】図９は本発明の第三の実施例を示す磁気デ
ィスク装置のディスククランプ構造である。本図では図
４に対し、ハブに皿バネを引っ掛ける溝２０１が設けて
あるほかは図４と同様の構造である。このような形状と
した場合にも図４のディスククランプ３と同様のクラン
プ性能が得られ、最低限の押し付け力を安定して確保す
ることができ、かつ作業性が良い。

【００４１】図１０は本発明の第四の実施例を示す磁気
ディスク装置のディスククランプ構造に用いるディスク
クランプである。

【００４２】本図のディスククランプ２０２は、図３の
ディスククランプ３に対し、皿バネの内周側に１箇所ま
たは複数の箇所にスリット２０３があることを特徴とし
ており、これをハブ２圧入して磁気ディスク１を固定す
る。圧入の際、皿バネにスリット２０３があり、このス
リット２０３が押し付け力によって広がることにより、
通常よりも小さな圧入力で圧入することができ、作業性
が向上する。また、磁気ディスク１を交換する際にも、
スリット２０３に工具を引っ掛けるなどして円板を容易
に取り外すことができ、作業性がよい。

【００４３】図１１は本発明の第五の実施例を示す磁気
ディスク装置のディスククランプ構造に用いるディスク
クランプである。

【００４４】本図のディスククランプ２０４は、図３の
ディスククランプ３に対し、皿バネの内周側に３箇所ま
たは３つ以上の箇所に突起２０５があることを特徴とし
ており、これをハブ２に圧入して磁気ディスク１を固定
する。圧入の際、皿バネに突起２０５があり、ハブ２と
皿バネの接触箇所が限定されることによって、圧入がし
やすくなる。さらに、磁気ディスク１を交換する際に
も、皿バネとハブ２の隙間部に工具を引っ掛けるなどし
て円板を容易に取り外すことができ、作業性がよい。さ
らに、圧入による締め付け力が各突起に均等に配分され
るため、クランプ力の円周方向のばらつきを抑える効果
がある。

【００４５】なお、図９〜図１１はディスククランプの
構造として示したが、これらはどれもヘッドクランプの
構造としても適用できる。

【００４６】

【発明の効果】本発明により、省スペースでかつ十分か
つ安定した軸力が得られるディスククランプおよびヘッ
ドクランプ方式が達成され、小型、薄型かつ信頼性の高
い磁気ディスク装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す磁気ディスク装置の側
面図である。

【図２】本発明の一実施例を示す磁気ディスク装置の上
面図である。

【図３】（ａ）本発明の一実施例を示す磁気ディスク装
置のディスククランプ上面図である。（ｂ）本発明の一
実施例を示す磁気ディスク装置のディスククランプ断面
図である。

【図４】本発明の一実施例を示す磁気ディスク装置のデ
ィスククランプ部拡大図である。

【図５】皿バネによるディスククランプ構造のモデルで
ある。

【図６】皿バネの構造のモデルである。

【図７】円板クランパによるディスククランプ構造のモ
デルである。

【図８】本発明の第二の実施例を示す磁気ディスク装置
のヘッドクランプ部拡大図である。

【図９】本発明の第三の実施例を示すディスククランプ
構造である。

【図１０】本発明の第四の実施例を示すディスククラン
プである。

【図１１】本発明の第五の実施例を示すディスククラン
プである。

【符号の説明】

１…磁気ディスク、２…ハブ、３…ディスクク
ランプ、３０１…ディスククランプの反磁気ディスク
側、３０２…ディスククランプの磁気ディスク側、３０
３…ディスククランプ内径面の磁気ディスク側、４…ス
テータ、５…磁気ヘッド、６…ヘッドアーム、７…ピ
ボットベアリング、８…コイル、９…コイルホル
ダ、１０…ヘッドクランプ、１１…磁気回路、１２…
ベース、１３…カバー、１４…ＦＰＣ、１５…モー
タケーブル、１６…スピンドルシャフト、１７…モー
タロータ、１８…スピンドルベアリング、１９
…ヘッド支持バネ、２０１…皿バネ用の溝、２０２
…スリット付き皿バネ、２０３…皿バネのスリット、２
０４…突起付き皿バネ、２０５…皿バネの突起、７０１
…円板クランパ、７０２…クランプスペーサ、８０１…
スリーブ、８０２…ベアリング、８０３…ピボッ
トシャフト。

フロントページの続き (72)発明者鈴木冨男神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報を記録する磁気ディスクと、該磁気デ
ィスクを回転可能に支持するハブと、該ハブに前記磁気
ディスクを固定するディスククランプと、前記ハブに回
転力を与えるスピンドルモータと、前記磁気ディスクに
対して情報の読み書きを行う磁気ヘッドと、該磁気ヘッ
ドを支持するヘッドアームと、該ヘッドアームを支持し
前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクの約半径方向に移動
可能にするピボットベアリングと、前記ヘッドアームと
ともに前記ピボットベアリングに支持されるコイルおよ
びコイルホルダと、該コイルホルダおよび前記ヘッドア
ームを前記ピボットベアリングに固定するヘッドクラン
プと、前記コイルに相対して設置されコイルに駆動力を
与える磁気回路と、該磁気回路、前記ピボットベアリン
グ、前記ハブを支持するベースと、該ベースの開口部を
覆い内部を外気から遮断するカバーからなる磁気ディス
ク装置の、前記ディスククランプおよび前記ヘッドクラ
ンプの何れかまたは両方において、内径面の径を、被固
定部材側（前記磁気ディスクおよび前記ヘッドアームと
前記コイルホルダの何れかまたは両方を意味する）を大
きく、反対側を小さくなるような皿バネをクランプ部材
として用い、かつ前記クランプ部材（前記ディスククラ
ンプおよび前記ヘッドクランプの何れかまたは両方を意
味する）を前記ハブまたは前記ピボットベアリングに圧
入することによって被固定部材を固定することを特徴と
する磁気ディスク装置。
【請求項２】前記クランプ部材の圧入において、非固定
部材を、皿バネを引っ掛けるための溝をもつ構造とした
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】前記クランプ部材である皿バネの内径面
に、１箇所または複数の箇所においてスリットを設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】前記クランプ部材である皿バネの内径面
に、３箇所または３つ以上の箇所において突起を設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】パッケージを含めた装置高さが５ｍｍ以下
であることを特徴とする請求項１〜６に記載の磁気ディ
スク装置。