WO2004079741A1

WO2004079741A1 - 磁気ディスク装置

Info

Publication number: WO2004079741A1
Application number: PCT/JP2004/002511
Authority: WO
Inventors: Junichiro Morioka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2004-09-16
Also published as: CN100495565C; CN1757073A; JPWO2004079741A1; US7256959B2; US20060146440A1

Abstract

簡単な構造で剛性が高く、外部からの圧力による変形を生じにくいカバーの構造を有する磁気ディスク装置を提供することを目的とする。磁気ディスク（２，４３）と対向する位置のカバー（４０）の少なくとも一部表面の包絡面形状（４６）を、モーターの回転軸近傍を中心として、磁気ディスクの外周方向に向かうに従って磁気ディスクとの距離が小さくなるように略円錐形形状とすることによって、特にモーターの回転軸近傍の変形量を少なくした。

Description

明細 ^:

磁気ディスク装置

技術分野

本発明はコンピュータ等で用いられる小型磁気ディスク装置に関するものである。

景技術

近年、ノ一トパソコン等のモパイル機器に搭載される磁気ディスク装置において、カバーの磁気ディスク面方向に対する剛性を確保しなければならないという問題が発生している。ノートバソコンとそれに内蔵される磁気ディスク装置の場合を例にとると、磁気ディスク装置はキーボードより手前のアームレスト部の下に内蔵されることが多い。この場合人間がアームレスト部を強く押したりするとその部分がたわみ、さらにその下に内蔵されている磁気ディスク装置のカバ一を押してしまう。磁気ディスク装置のカバーは一般的に薄い板金で作られていることが多く、最悪の場合たわんだカバーの一部が磁気ディスク装置内部に回転している磁気ディスクの一部に接触してしまうことがある。モパイル機器やそれに内蔵される磁気ディスク装置には薄型化が求められているため、今後この問題はますます顕著になると思われる。

この問題に対して、カバーの剛性をあげる工夫が行われてきた。たとえば磁気ディスクとカバーの間の空間に高剛性材料の補強部材を配置し、補強部材は締結用のねじを利用してカバーとベースに固定する方法である（たとえば特開 2 0 0 2— 3 4 3 0 7 1号公参照 ) o

ここで従来のカバー形状につき、図 6ないし図 8を用いて説明する。図 6は従来のカバーを用いた磁気ディスク装置、図 7は従来のカバーの断面図、図 8はモーターの回転軸を通る断面図である。図 7からわかるようにカバーの剛性を確保するために、断面が半円型の絞り加工 7 0が、磁気ディスクと対向する位置の上方に扇型の経路をたどりながら形成されている。発明の開示

発明が解決しょうとする課題

従来の補強部材を配置するのは、カバ一以外の部品が必要になりコス卜が上がる点や、装置の厚さが厚くなるので薄型の装置に適さないなどの問題があった。課題を解決するための手段

前記課題を解決するために本発明の磁気ディスク装置は、磁気デイスクと、前記磁気ディスクをその回転軸によって回転させるモーターと、前記磁気ディスクへのデ一夕の書込みあるいは前記磁気ディスクからのデータの読取りを行うためのへッドと、前記へッドを支持するアームと、前記磁気ディスクを横切って概ね半径方向に前記へッドを移動させるために前記アームに連結されているァクチュエー夕と、前記磁気ディスクと前記モーター及び前記ァクチユエ一夕を支持し収容するベースと、前記ベースとともに装置全体を密閉するためのカバーを備えた磁気ディスク装置であって、

前記カバーは、前記磁気ディスクに対向して配置され、前記カバ一の内面と前記磁気ディスクとの間の間隙が、前記モー夕一の前記回転軸部から前記磁気ディスクの外周方向に向かうに従って小さくなるように形成されたことを特徴としたものである。

本発明によれば、簡単な構造で、外部からの圧力に対して変形しにくいカバーを備えた磁気ディスク装置を提供できる。発明の効果

本発明のカバー形状によれば、カバーの静的剛性を向上させることにより外部からの圧力を周辺に分散させることができ応力の減少と応力による変形を防止することができ、磁気ディスク装置の薄型化に対応することができる。図面の簡単な説明

図 1は本発明における磁気ディスク装置の斜視図である。

図 2は本発明における磁気ディスク装置の斜視図である。

図 3は本発明における磁気ディスク装置の分解図である。

図 4は本発明における磁気ディスク装置の断面図である。

図 5は本発明におけるカバ一の斜視図である。

図 6は従来例における磁気ディスク装置の斜視図である。

図 7は従来例におけるカバーの斜視図である。

図 8は従来例における磁気ディスク装置の断面図である。

図 9は本発明の実施例 1におけるカバーの応力集中を表す平面図である。

図 1 0は従来例におけるカバーの応力集中を表す平面図である。図 1 1は本発明と従来例におけるシミュレ一ションの結果を表す図である。

図 1 2は本発明の実施例 2におけるカバ一の斜視図である。

図 1 3は本発明の実施例 2におけるカバーの断面を示す斜視図である。

図 1 4は本発明の実施例 2における磁気ディスク装置の断面図である。

図 1 5は本発明と従来例におけるシミュレーションの結果を表す図である。

図 1 6は本発明の実施例 3における磁気ディスク装置の他の断面図である。

図 1 7は本発明の実施例 2における磁気ディスク装置の他の断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下に図面とともに、本発明の磁気ディスク装置の実施.の形態を詳細に説明する。

' (実施例 1 )

図 1、図 2は、本発明の第 1の実施例を示す磁気ディスク装置の斜視図、また図 3はその分解図である。図 1はカバーを開いた状態の図であり、磁気ディスク装置の使用状態では 7本のねじによってカバーがベースに固定される。図 2はカバーをはずした状態であり、この磁気ディスク装置はべ一ス 1、磁気ディスク 2、及びァクチユエ一夕 3を備える。磁気ディスク 2はスピンドルモーター 4によつて駆動され回転する。ァクチユエ一夕 3の一端において、サスぺンシヨン 5が取り付けられ、サスペンション 5の先端部にはヘッド素子が取り付けられる。また上ヨーク 7の裏側にはマグネットが固定されて、下ヨーク 9と所定の間隔を保ってベース 1に固定され、磁気回路を形成している。動作時には前記磁気回路とァクチユエ一夕コイル 8の電磁相互作用よってァクチユエ一夕 3をピボット軸 6を中心に旋回させてへッド素子を磁気ディスク 2上の所望の位置に位置決めする。また 1 0と 1 1はァクチユエ一夕 3の回動範囲の端に設けられァクチユエ一夕 3の回動範囲を規制するとともに衝突時の衝撃力を緩和する働きのあるクラッシュストップである。 1 0 と 1 1は円筒形の弾性体からできておりべ一ス 1に固定されている図 4はモ一夕一の回転軸 1 2を通る断面図である。 4 0はカバ一、 4 3は磁気ディスク、 4 1は磁気ディスク 4 3をモータ一ハブ 4 5に固定するためのクランプである。カバ一 4 0の外形形状に対する包絡面 4 6が円錐状になっている。ここで外部からカバ一 4 0を押す力 4 4が加えられたとき、カバ一 4 0はたわみ、隙間 4 2が減少する。通常この隙間 4 2は 0 . 5 mm程度しか確保できないため、カバーの剛性を確保することが重要となる。また図 5はこのカバ —の断面を表す斜視図である。

前述の図 6ないし図 8の従来のカバーと本発明のカバーの剛性を比較するために有限要素法による計算シミュレーシヨンを行った。実施例におけるカバーの形状は、図 4の断面図、図 5の斜視図、図 9の平面図に示すようにステップ円錐形状である。即ち、カバーの平面図の図 9において、回転軸 1 2からクランプ 4 1に亘る回転中心部上の力パーに形成される円形を中心とする同心状の円形が形成される。そして、同心状円形間に形成されるカバーの段差が一定であり、図 4の 46に示すように、カバー 40の外形形状に対する包絡面 46は円錐状である。このようなカバーの形状は、回転軸 1 2部上の力バー形状が平坦な円形となるが、ステツプ円錐形状と呼ぶ。

図 9は本発明のカバーの平面図、図 1 0は従来のカバーの平面図である。まず有限要素解析ソフトを使ってこれらのカバ一のモデルを作成し、 1辺が約 2. 0 mmのシェル要素モデルでメッシュに分割した。次にねじ固定に使う穴（図 9の 9 0、 9 1、 92、 9 3、 94、 9 5、 9 6、図 1 0の 1 0 0， 1 0 1 , 1 0 2, 1 0 3， 1 04、 1 0 5， 1 0 6) を完全拘束条件で固定し、カバー上のモー夕一の回転軸の位置にカバーを押す方向に 1 ONの圧力を加えた。実際にはモータ一の回転軸を中心に直径 2 3 mmの範囲に全体で 1 0 Nになるような分布荷重を加えた (図 4の 44、図 8の 8 0を参照）。カバ一は厚さ 0. 4mmのアルミニウム製である。この条件でどれくらいのたわみが生じるかを計算した。図 1 1にこれらの計算結果を示す。どちらも最大たわみは磁気ディスクの回転軸上 (図 9の 9 7、図 1 0の 1 0 7 ) で生じたが、本発明のカバーは従来のカバーの 4倍以上の静的剛性があることがわかる。カバーに生じる主応力を調べてみると、本発明のカバーでは周辺部のリング状部分 (図 9の塗りつぶした部分 9 8) に分布しているのに対し、従来のカバーでは十字状部分（図 1 0の塗りつぶした部分 1 0 8) に集中していることがわかった。

即ち、剛性の弱い部分に応力が集中的にかかるのが判明した。従つて、従来のカバーでは、十字状部分の剛性が弱くなるので、その部分に応力が集中する。本発明のカバーは、中央部を周辺部より盛り上がらせて段差を形成することにより中央部の剛性が周辺部に対して高くなつている。段差を設けているので、周辺部にいくにつれて剛性が弱くなり、応力が分散されるので、カバーの変形が小さくなる。

つまり、応力は剛性が弱い部分に集中するので、従来のカバーでは中央部の十字状の狭い範囲に応力が集中してカバーが大きく変形する。本発明のカバ一は剛性が中央部より周辺部へ順次弱くなり、即ち、応力が周辺部に分散するため最大応力が小さくなるとともにカバーの変形も小さくなる。

シミュレーションの結果、その最大応力値は従来のカバ一では 3 . 7 X 1 0 ⁷ (N/m²) から 5 X 1 0 ⁷ (N m²) であったのに対し、本発明のカバ一は 2 · 5 X 1 0⁷ (N/m²) から 2. 7 X 1 0⁷ (N/m²) であった。つまり本発明のカバ一は加えられた圧力を十分に分散し最大応力が低く抑えられるため、たわみを小さくできることがわかった。

即ち、段差を付けることによって、段差が付加された周辺部に応力が分散されることによって剛性が確保できる。本実施例では、段差が 4つの場合を示したが、段差の数を多くすることにより周辺部に応力を分散さすことができる。また、段差を付けることにより周辺部側に応力を分散できるので、 4つ以外の段差でもカバーの剛性を高めることができる。段差を 3つ以上設ければ、圧力を分散でき最大応力を減少さす効果が得られるが、 4つ以上とすることが望ましい。

なお、カバーの平面図の図 9において、カバーは回転軸 1 2からクランプ 4 1に亘る回転軸中心部上に形成される円形部分を中心とする同心状の円形で、同心状円形間に形成される段差が一定で、力バー 4 0の外形形状に対する包絡面 4 6は円錐形状であつたが、包絡面 4 6が円錐形状でなくても同様の効果が得られる。即ち、段差が一定でなく、また、同心円と次の同心円間の距離が一定でなく包絡面 4 6が円錐形状とならなくても同様の効果が得られる。

以上のように、簡単な構造で製造しやすく、剛性が高く外部からの圧力を階段形状部分で吸収するため、カバーの面外方向のたわみ量、すなわち、磁気ディスク面方向へのたわみ量の少ないカバー構造が実現できる。

即ち、カバ一にかかる応力を分散してカバーのたわみを減少さすことができるため、磁気ディスク装置を薄型化した場合、たわんだ磁気ディスク装置のカバーの一部が磁気ディスク装置内部に回転している磁気ディスクの一部に接触してしまうという最悪の事態を回避することができる。

また、カバ一の材質を、カバ一面に垂直方向の圧力に対する剛性の高いアルミニウム、ステンレスあるいはそれらの合金等の金属としたため、プレス等の容易な方法により磁気ディスク面方向へのたわみ量の少ないカバー構造を実現できる。

(実施例 2 )

次に図 1 2から図 1 4を用いて別の実施例におけるカバーの形状について説明する。図 1 2はカバーの斜視図、図 1 3はカバーの断面を示す斜視図、図 1 4はモ一ターの回転軸を通る断面図である。実施例 1では図 4の 4 6に示すように円錐形状を成すのはカバーの表面形状の包絡面の一部であつたが、実施例 2ではカバーの表面形状が直接円錐形状を形成している。実際は、回転軸 1 2部上のカバ —形状は平坦な円形となり円錐台形状であるが、実施例 1 との関連上円錐形状と呼ぶ。

また図 1 5は実施例 2におけるカバーの特性の有限要素法による計算値である。条件等は図 1 1に示した実施例 1 と同様である。この図 1 5からわかるように図 1 1 とほぼ同等の特性が得られている。カバーに使用する材料やカバ一の製造方法、あるいは収容される部品寸法の制約等の点からカバー表面形状の包絡面を円錐形状にするより、カバーの表面形状を直接円錐形状に形成するほうが都合がよい場合が考えられる。そのような場合、実施例 2は有効である。本実施例 2において、図 1 5より実施例 1 と同様な有限要素法によるシミュレ一ションにおける最大たわみは、実施例 1 と同様に磁気ディスクの回転軸上において 0 . 1 4 mm、最大応力は、周辺部において 3 . 0 X 1 0 7 ( N /m ² ) であった。即ち、円錐形状にした場合でも、カバ一の剛性を高くする効果が得られる。

即ち、カバー形状を円錐形状とすることにより、実施例 1 と同様に応力を周辺部に分散させることができ、カバ一の剛性を高めることができる。

なお、カバー表面形状をドーム形状にすることによつても、カバ一の剛性を高くすることができる。

(実施例 3 )

図 1 6に、カバーをステップ状にして、カバー表面の包絡面は円錐形状でなくドーム形状（以下、ステップドームという）に形成した場合を示す。図 1 6はモーターの回転軸を通る断面図であり、図 1 6の 1 6 1に示すようにステツプドーム形状は、磁気ディスク装置のカバーにステップ状の段差を設け、そのカバーの表面形状の包絡面をドーム形状とする。

実施例 1 との違いは、剛性を確保するためのカバー表面形状の包絡面 1 6 1が円錐ではなくステップドーム形状になっている点である。この場合もカバーは加えられた圧力を十分に分散し最大応力が低く抑えられ、たわみを小さくできる。カバーに使用する材料や力バーの製造方法、あるいは収容される部品寸法の制約などの点からカバ一表面の包絡面を円錐形状にするよりステツプドーム形状に形成するほうが都合がよい場合が考えられる。

更に、ステップドームのカバー表面形状を滑らかなドーム形状にして剛性を確保することができる。図 1 7に、ドーム形状をした力バー表面形状の場合を示す。図 1 7はモーターの回転軸を通る断面図である。図 1 7の 1 7 1に示すように、磁気ディスク装置のカバ一表面形状がドーム形状に形成することにより、加えられた圧力を十分に分散し最大応力が低く抑えられ、たわみを小さくできる。力バ一に使用する材料やカバーの製造方法、あるいは収容される部品寸法の制約などの点からカバー表面の包絡面をドーム形状にするより、カバ一の表面形状を直接ドーム形状に形成するほうが都合がよい場合が考えられる。そのような場合、有効である。

以上のように、カバーの形状を、応力が周辺部に分散するような構造を採用することにより、カバ一の変形量を減少さすことができる。

そして、磁気ディスク装置のカバ一の材質を、カバーに垂直方向の圧力に対する剛性の高いアルミニウム、ステンレスあるいはそれらの合金等の金属としたため、プレス等の容易な方法により磁気デイスク面方向へのたわみ量の少ないカバ一構造を実現できる。

Claims

+請求の範囲

1. 磁気ディスクと、前記磁気ディスクをその回転軸（1 2) によって回転させるモーター（4) と、前記磁気ディスクへのデータの書込みあるいは前記磁気ディスクからのデータの読取りを行うためのヘッドと、前記ヘッドを支持するアームと、前記磁気ディスクを横切って概ね半径方向に前記へッドを移動させるために前記ァームに連結されているァクチユエ一夕 (3) と、前記磁気ディスクと前記モーター (4) 及び前記ァクチユエ一夕 (3) を支持し収容するベース ( 1) と、前記ベース ( 1) とともに装置全体を密閉するためのカバー（4 Ό) を備えた磁気ディスク装置であって、

前記カバー（40) は、前記磁気ディスクに対向して配置され、前記カバー（40) の内面と前記磁気ディスクとの間の間隙が、前記モーター (4) の前記回転軸部から前記磁気ディスクの外周方向に向かうに従って小さくなるように形成されることを特徴とする磁気ディスク装置。

2. 磁気ディスクと、前記磁気ディスクをその回転軸 ( 1 2) によって回転させるモ一ター (4) と、前記磁気ディスクへのデータの書込みあるいは前記磁気ディスクからのデ一夕の読取りを行うためのヘッドと、前記ヘッドを支持するアームと、前記磁気ディスクを横切って概ね半径方向に前記へッドを移動させるために前記ァームに連結されているァクチユエ一夕（3) と、前記磁気ディスクと前記モーター（4) 及び前記ァクチユエ一夕（3) を支持し収容するベース（ 1) と、前記べ一ス（ 1) とともに装置全体を密閉するためのカバ一（40) を備えた磁気ディスク装置であって、前記カバ一（40) は、前記磁気ディスクに対向して配置され、前記カバー（40) の内面と前記磁気ディスクとの間の間隙が、前記モーター（4) の前記回転軸部から前記磁気ディスクの外周方向に向かうに従って順次小さくなる段差を有する円形ステップドーム状に形成されることを特徴とする磁気ディスク装置。

3 · 前記カバー (40) の円形ステップドーム状部は、前記磁気ディスクに対向する部分に形成されることを特徴とする請求項 2に記載の磁気ディスク装置。

4. 磁気ディスクと、前記磁気ディスクをその回転軸 ( 1 2) によって回転させるモーター (4) と、前記磁気ディスクへのデータの書込みあるいは前記磁気ディスクからのデ一夕の読取りを行うためのヘッドと、前記ヘッドを支持するアームと、前記磁気ディスクを横切って概ね半径方向に前記へッドを移動させるために前記ァ一ムに連結されているァクチユエ一夕（3) と、前記磁気ディスクと前記モータ一（4) 及び前記ァクチユエ一夕（3) を支持し収容するベース（ 1) と、前記べ一ス（ 1) とともに装置全体を密閉するためのカバー (40) を備えた磁気ディスク装置であって、

前記カバー（40) は、前記磁気ディスクに対向して配置され、前記カバー（40) の内面と前記磁気ディスクとの間の間隙が、前記モーター（4) の前記回転軸部から前記磁気ディスクの外周方向に向かうに従って一定の段差で小さくなるステップ円錐形状に形成されていることを特徴とする磁気ディスク装置。

5. 前記ステップ円錐形状部は、前記カバ一（40) の前記磁気ディスクに対向する部分に形成されることを特徴とする請求項 4に記載の磁気ディスク装置。

6. 磁気ディスクと、前記磁気ディスクをその回転軸（1 2) によって回転させるモータ一（4) と、前記磁気ディスクへのデータの書込みあるいは前記磁気ディスクからのデータの読取りを行うためのへッドと、前記へッドを支持するアームと、前記磁気ディスクを横切って概ね半径方向に前記へッドを移動させるために前記ァームに連結されているァクチユエ一夕 (3) と、前記磁気ディスク ( 2) と前記モー夕一 (4) 及び前記ァクチユエ一夕 (3) を支持し収容するベース ( 1 ) と、前記ベース（ 1) とともに装置全体を密閉するためのカバー（40) を備えた磁気ディスク装置であって、前記カバー（40) は、前記磁気ディスクに対向して配置され、前記カバー（40) の内面と前記磁気ディスクとの間の間隙が、前記モーター (4) の前記回転軸部 ( 1 2) から前記磁気ディスクの外周方向に向かうに従って小さくなる円形ドーム形状に形成されることを特徴とする磁気ディスク装置。

7. 前記円形ドーム形状部は、前記カバー（40) の前記磁気デイスク（2) に対向する部分に形成されることを特徴とする請求項 6に記載の磁気ディスク装置。

8. 前記カバー（40) の材質は前記カバ一（40) に垂直方向の圧力に対する剛性の高いアルミニウム、ステンレスあるいはそれらの合金等の金属であることを特徴とする請求項 1に記載の磁気デイスク装置。

9. 前記カバ一（40) の前記モーター（4) の前記回転軸部（ 1 2) 上のカバー形状は平坦な円形であることを特徴とする請求項 1に記載の磁気ディスク装置。