(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される円盤状の磁気ディスクと、
前記磁気ディスクに対して情報を読み書きする磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを支持して移動するアームと、
ディスク面に近接しディスク内周側に延びるスポイラーと、
前記磁気ディスク、前記磁気ヘッド、前記アーム及び前記スポイラーを格納した筐体と、を備えた磁気ディスク装置において、
前記スポイラーは、前記アームよりもディスク回転方向の上流側に配置されると共に、ディスク外周外側からディスク内周側に延びる第１スポイラー部と、前記第１スポイラー部よりもディスク回転方向の下流側に配置され且つディスク外周外側からディスク内周側に延びる第２スポイラー部とを有し、前記第１スポイラー部と前記第２スポイラー部とは略平行に形成され、前記第２スポイラー部のディスク径方向の長さが前記第１スポイラー部のディスク径方向の長さより長く、
前記第１スポイラー部と前記第２スポイラー部との間に位置し、軸方向両側に開放され且つディスク径方向に長く形成された流速抑制空隙を有し、前記第１スポイラー部の上下両側を通る空気流が前記流速抑制空隙の内部にカルマン渦となって流入するよう前記流速抑制空隙を形成したことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
請求項１に記載された磁気ディスク装置において、前記流速抑制空隙の周方向寸法を前記第１スポイラー部の厚さ寸法の５〜８倍の範囲内としたことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項３】
請求項１に記載された磁気ディスク装置において、前記第１スポイラー部及び前記第２スポイラー部のディスク内周側を何れも遊端として前記流速抑制空隙がディスク中心方向にも開放されていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置に係り、特に磁気ディスク装置の回転時に生ずる空気流に起因するヘッド位置決め誤差の低減技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な磁気ディスク装置は、単数または複数の磁気ディスクを同軸上に配置し、それをスピンドルモータで駆動する構造を有している。磁気ディスクに対する情報の読み書きは、磁気ディスクに対向して設けた磁気ヘッドにより行われる。磁気ヘッドは、アームに支持され、アクチュエータで駆動されることにより、磁気ディスク上の各トラックへのアクセスが可能となっている。
【０００３】
一般に、磁気ディスク装置に求められる性能は、記憶容量と情報の読み書きの速度とで測られ、それぞれの性能向上のためにさまざまな手法が用いられている。前者の性能向上は、磁気ディスク１枚あたりの情報記録容量を上げることにより達成される。また、後者の性能向上は、情報の読み書きにかかる時間を減らすために、磁気ディスクの回転数を上げることにより達成される。
【０００４】
以上のように磁気ディスク装置の性能を向上する手法が用いられているが、これらの手法の成否を決定する要因として磁気ヘッドの位置決め誤差が挙げられる。磁気ヘッドの位置決め誤差とは、目標トラックと磁気ヘッドとの相対的な位置のずれのことである。この位置決め誤差を小さくすることにより、トラック幅も小さくすることができ、より高密度な大容量磁気ディスク装置の設計が可能となる。
【０００５】
情報の読み書きの速度を上げるためにディスク回転数を単純に上げた場合、磁気ディスクの回転に伴う空気流の乱れが大きくなり、磁気ヘッドを支持するアームの振動の増大や、磁気ディスク自体の振動であるディスクフラッタの増大などを招く。その結果、磁気ヘッドの位置決め誤差を悪化させ、記録密度を向上あるいは維持することが困難となる。
【０００６】
したがって、記録密度の向上を目的としたトラック幅の狭小化と、情報の読み書き速度の向上を目的としたディスク回転数の高速化はトレードオフの関係にある。磁気ディスク装置として要求される性能を向上させるには、このトレードオフの関係を解消する何らかの対策が必要となる。
【０００７】
現在の３．５型磁気ディスク装置のディスク回転数は、デスクトップ向けにおいては７，２００［ｍｉｎ−１］、サーバ向けでは１０，０００〜１５，０００［ｍｉｎ−１］が主流である。また、記憶容量は最大で５００［ＧＢｙｔｅ］程度である。要求される性能としては、記憶容量の向上と情報読み書きの速度の向上であるが、現在の製品市場ではマルチメディアが普及し、情報量の増大が急速に進んでいると言う背景から、記憶容量の向上が製品にとって重要な性能評価指標となっている。
【０００８】
記録容量の向上、すなわち大容量化を図る手段の一つにトラック幅を狭め高密度化を図る方法があるが、そのためには磁気ヘッドの位置決め誤差を低減する必要がある。
【０００９】
磁気ヘッドの位置決め誤差は先に述べたように、磁気ディスクの回転に伴う空気流の乱れに起因する流体力が大きな要因となっている。流体力を低減するために従来から用いられている手法として、スポイラーと呼ばれる整流板を磁気ヘッド付近に設ける方法がある。これは磁気ヘッドあるいはアームへ直接当たる流れを抑制することにより、磁気ヘッドあるいはアームにかかる流体の変動力を抑える効果を持っている。
【００１０】
なお、このスポイラーに関する特許文献としては、例えば、特開平６−８４３１３号公報（特許文献１）、特開２００４−２３４７８４号公報（特許文献２）が挙げられる。
【００１１】
また、乱流によるアクチュエータアームの振動を抑制する事により、位置決め精度の高い磁気ディスク装置を提供する手法として、特開２００４−１７１７１３号公報（特許文献３）に示されたものがある。この磁気ディスク装置は、ディスクの高速回転に伴ってディスク表面を流れる旋回空気流に対してアクチュエータアームを迂回する分岐流路と分岐流路に空気流を導く２つの壁を上下流部に設ける事により、旋回空気流の大部分を分岐流路に迂回させ、アクチュエータアームに対する空気流量を減少させるものである。
【００１２】
【特許文献１】特開平６−８４３１３号公報
【特許文献２】特開２００４−２３４７８４号公報
【特許文献３】特開２００４−１７１７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、今後更に大容量の磁気ディスク装置を実現するために、上述した特許文献１、２に示されたスポイラーの効果を上回る効果をもつ構造が必要となってきている。
【００１４】
また、特許文献３に示された磁気ディスク装置では、分岐流路を必要とする複雑な構造であり、装置の大型化及び製造コストの増大を招くという問題があった。
【００１５】
本発明の目的は、装置の大型化及び製造コストの増大を防止しつつ、磁気ヘッドの位置決め誤差を低減し、より高密度で大容量の磁気ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前述の目的を達成するために、本発明は、回転駆動される円盤状の磁気ディスクと、前記磁気ディスクに対して情報を読み書きする磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを支持して移動するアームと、ディスク面に近接しディスク内周側に延びるスポイラーと、前記磁気ディスク、前記磁気ヘッド、前記アーム及び前記スポイラーを格納した筐体と、を備えた磁気ディスク装置において、前記スポイラーは、前記アームよりもディスク回転方向の上流側に配置されると共に、ディスク外周外側からディスク内周側に延びる第１スポイラー部と、前記第１スポイラー部よりもディスク回転方向の下流側に配置され且つディスク外周外側からディスク内周側に延びる第２スポイラー部とを有し、前記第１スポイラー部と前記第２スポイラー部とは略平行に形成され、前記第２スポイラー部のディスク径方向の長さが前記第１スポイラー部のディスク径方向の長さより長く、前記第１スポイラー部と前記第２スポイラー部との間に位置し、軸方向両側に開放され且つディスク径方向に長く形成された流速抑制空隙を有し、前記第１スポイラー部の上下両側を通る空気流が前記流速抑制空隙の内部にカルマン渦となって流入するよう前記流速抑制空隙を形成したことにある。
【００１７】
係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記流速抑制空隙の周方向寸法を前記第１スポイラー部の厚さ寸法の５〜８倍の範囲内としたこと。
（２）前記第２スポイラー部のディスク径方向の長さを前記第１スポイラー部のディスク径方向の長さより長くしたこと。
【発明の効果】
【００１８】
かかる本発明によれば、装置の大型化及び製造コストの増大を防止しつつ、磁気ヘッドの位置決め誤差を低減し、より高密度で大容量の磁気ディスク装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態及び比較例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の磁気ディスク装置を図１から図７を用いて説明する。
【００２０】
まず、図１及び図２を参照しながら、本実施形態の磁気ディスク装置５０の概要を説明する。図１は本発明の第１実施形態の磁気ディスク装置５０のトップカバー６を外した状態の平面図、図２は図１の磁気ディスク装置５０のスポイラー１１付近を縦断面した図である。
【００２１】
磁気ディスク装置５０は、磁気ディスク１、スピンドルモータ４、筐体５、トップカバー６、磁気ヘッド（図示せず）、サスペンション７、アーム８、ボイスコイルモータ１０、及びスポイラー１１を主要構成要素として構成されている。
【００２２】
筐体５は内部に各部品（１〜４、７〜１１）を格納する空間を設けている。筐体５は上部に開口部を有している。トップカバー６によってその開口部を塞ぐことにより、筐体５の内部が外部と隔てられている。筐体５は、磁気ディスク１の外周縁に近接してこれを取り囲むように形成された筐体シュラウド面５ａを有している。アーム８及びスポイラー１１が磁気ディスク１の内側に挿入される部分には筐体シュラウド面５ａが形成されておらず、開放されている。
【００２３】
筐体５の内部には、円盤状の磁気ディスク１を複数枚積層したスピンドルを有し、磁気ディスク１を回転させるためのスピンドルモータ４を備えている。本実施形態では、図１における反時計回りに定格回転数７、２００［ｍｉｎ−１］で駆動するためのスピンドルモータ４に、５枚の磁気ディスク１が積層されている。また、各磁気ディスク１を一定間隔で積層するために、各磁気ディスク１の間にスペーサ３が設置備えられており、積層された各磁気ディスク１及び各スペーサ３を固定するためのディスククランパ２を有する。ディスククランパ２は最上段の磁気ディスク１を押さえつけた状態でスピンドルモータ４にねじ止めされている。本実施形態では、スペーサ３は全て２ｍｍの厚みであり、各磁気ディスクを２ｍｍの間隔で平行に積層することを可能にしている。なお、本発明は、磁気ディスク１が１枚の場合でも適用可能である。
【００２４】
磁気ディスク１に対して磁気情報を読み書きするための磁気ヘッドは、アーム８の先端部に固定されたサスペンション７に取り付けられており、磁気ディスク１の各記録面に対向するように配置されている。アーム８はアーム軸受９を中心に回転可能であり、磁気ヘッドを支持してディスク径方向に移動することにより磁気ヘッドを目標のトラックに移動させることができる。アーム８はアクチュエータであるボイスコイルモータ１０によって駆動、制御される。
【００２５】
次に、図１から図４を参照しながら、スポイラー１１の詳細を説明する。図３は図１の磁気ディスク装置５０のスポイラー１１付近を示す平面図、図４は図３のＡ−Ａ’断面図である。
【００２６】
スポイラー１１は、磁気ディスク１の回転方向を下流方向、その逆方向を上流方向としたとき、アーム８の上流側に近接して配置されている。また、スポイラー１１は、当該スポイラー１１の周方向中央部に位置して軸方向両側に開放され且つディスク径方向に長く形成された流速抑制空隙１３を有している。
【００２７】
本実施形態におけるスポイラー１１は、第１スポイラー部１１ａと、第２スポイラー部１１ｂと、第１スポイラー部１１ａと第２スポイラー部１１ｂとを連結するスポイラーシュラウド部１１ｃと、から構成されている。スポイラー１１は筐体５に対してねじ止めなどの方法により固定されている。
【００２８】
第１スポイラー部１１ａは、角柱状に形成されてディスク外周外側からディスク内周側に延びている。第２スポイラー部１１ｂは、第１スポイラー部１１ａよりもディスク回転方向の下流側に配置されており、角柱状に形成されてディスク外周外側からディスク内周側に延びている。第１スポイラー部１１ａと第２スポイラー部１１ｂとはディスク外周外側からディスク内周側に略平行に延びるように設置されている。第１スポイラー部１１ａと第２スポイラー部１１ｂとの間に形成される空間が流速抑制空隙１３を構成している。
【００２９】
第１スポイラー部１１ａ及び第２スポイラー部１１ｂのディスク内周側は何れも遊端とされ、流速抑制空隙１３がディスク中心方向にも開放されている。第２スポイラー部１１ｂのディスク径方向の長さは第１スポイラー部１１ａのディスク径方向の長さより長くなっている。
【００３０】
そして、第１スポイラー部１１ａ及び第２スポイラー部１１ｂは、各磁気ディスク１の間にも設置されている。
【００３１】
また、スポイラーシュラウド部１１ｃは磁気ディスク１の回転軸を中心軸とする円筒面の一部を有しており、磁気ディスク１の側面を部分的に囲んでいる。スポイラーシュラウド部１１ｃは、筐体シュラウド面５ａから僅かな間隙を有して実質的に連続するスポイラーシュラウド面を有している。このシュラウド面によっても、磁気ディスク１のディスクフラッタを低減することができる。また、スポイラーシュラウド部１１ｃは、第１スポイラー部１１ａと第２スポイラー部１１ｂとを連結しており、１つの構造物として一体となっている。これによって、スポイラー１１の構造を簡単で安価なものとすることができる。
【００３２】
なお、本発明は、この一体構造に限定されるものではなく、別の構造物として構成されていてもよく、スポイラーシュラウド部１１ｃを必要に応じて無くしてもよい。また、各磁気ディスク１の上面に配置されている第１スポイラー部１１ａ及び第２スポイラー部１１ｂは一体の構造物として構成されているが、全て別の構造物であってもよい。
【００３３】
本実施形態におけるスポイラー１１は、第１スポイラー部１１ａを幅×長さ×板厚＝２．０×９．０×１．０ｍｍの角柱で構成し、第２スポイラー部１１ｂを幅×長さ×板厚＝３．０×１５．５×１．０ｍｍの角柱で構成している。第１スポイラー部１１ａ及び第２スポイラー部１１ｂは磁気ディスク１の記録面に衝突しないように磁気ディスク１の記録面からやや離れた平面内に、磁気ディスク１の記録面と平行あるいはほぼ平行に配置される。本実施形態では、各磁気ディスク１間の隙間が２ｍｍであり、第１スポイラー部１１ａ及び第２スポイラー部１１ｂは磁気ディスク１の各記録面間の中央平面内に配置されている。すなわち、磁気ディスク１の記録面と第１スポイラー部１１ａ及び第２スポイラー部１１ｂとの隙間は０．５ｍｍであり、磁気ディスク１の記録面と平行に配置されている。
【００３４】
第１スポイラー部１１ａと第２スポイラー部１１ｂとの隙間寸法、すなわち流速抑制空隙１３の周方向寸法は、磁気ディスク１の回転軸を中心軸とし第１スポイラー部１１ａ及び第２スポイラー部１１ｂの双方の断面を有する円筒面上で決められる。この円筒面上において、第１スポイラー部１１ａの断面の磁気ディスク１の回転軸方向の長さ（第１スポイラー部１１ａの厚さ）をＤ、第１スポイラー部１１ａの後端と第２スポイラー部１１ｂの前端との距離（第１スポイラー部１１ａと第２スポイラー部１１ｂとの隙間寸法）をＬとしたとき、Ｌ／Ｄを５．０から８．０の間になるようＬを決定する。本実施形態ではＤ＝１ｍｍ、Ｌ＝５ｍｍとしている。
【００３５】
また、第１スポイラー部１１ａ及び第２スポイラー部１１ｂのスポイラーシュラウド部１１ｃから内周側への挿入長さは、長ければ長いほど流れを抑制する効果が高く位置決め誤差の低減効果も高いが、実際には消費電力や磁気ディスク１の記録面との衝突の問題などがあるため、設計上許容される長さに決定される。本実施形態では、第１スポイラー部１１ａの長さを９．０ｍｍ、第２スポイラー部１１ｂの長さを１５．５ｍｍとしている。第１スポイラー部１１ａより第２スポイラー部１１ｂを長くしているのは、流れを効率的に外周側から内周側へ導くことを目的としているためであり、これによって特に位置決め誤差が悪化しやすいアーム外周時のアームの振動をより効果的に抑制することができる。
【００３６】
上記の実施形態によるスポイラー１１の効果を調べるため、磁気ディスク１の面外方向の振幅を測定し、ディスクフラッタに相当する成分を積分した結果を図５に示す。図５は比較例のディスク振幅及び本実施形態の流速抑制空隙１３の周方向寸法Ｌが２ｍｍから８ｍｍにおけるディスクフラッタの測定結果を示す図である。
【００３７】
図５における比較例は、図６に示すように、流速抑制空隙１３を有しない板状スポイラー１１を備えたものであり、比較例のその他の構成は本実施形態と同一である。図５では、比較例のディスク振幅を基準として、本実施形態の流速抑制空隙１３の周方向寸法Ｌを３．０ｍｍ〜８．０ｍｍに変化させた場合のディスク振幅を表す。その結果、Ｌが２．０ｍｍから５．０ｍｍにかけてはほぼ直線的にディスクフラッタが減少し、Ｌ＝５．０ｍｍにおいて最大１２％のディスクフラッタ低減効果が確認された。また、Ｌが６．０ｍｍ以上の領域では徐々にその効果が下がるもののＬ＝８．０ｍｍでも１０％以上のディスクフラッタ低減効果が確認された。
【００３８】
この結果から、少なくともＬが８．０ｍｍ以下の範囲では本実施形態のスポイラー１１がディスクフラッタ低減効果を持つことが分かった。特にＬを５．０ｍｍから８．０ｍｍの間にすることで高いディスクフラッタ低減効果が得られることが分かった。このディスクフラッタ低減効果は、図７に示すように、空気流に対して直列に配置された第１スポイラー部１１ａ及び第２スポイラー部１１ｂ間にカルマン渦などの渦が生じ、この渦と第２スポイラー部１１ｂとの干渉が起こることにより、抗力係数（流れに対する抵抗）が大きくなり、流速を抑制する効果が高まるためである。
【００３９】
本実施形態によれば、回転駆動される円盤状の磁気ディスク１と、磁気ディスク１に対して情報を読み書きする磁気ヘッドと、磁気ヘッドを支持して移動するアーム８と、ディスク面に近接しディスク径方向に延びるスポイラー１１と、これらを格納した筐体５と、を備えた磁気ディスク装置５０において、スポイラー１１は、アーム８よりもディスク回転方向の上流側に配置されると共に、当該スポイラー１１の周方向中央部に位置して軸方向両側に開放され且つディスク径方向に長く形成された流速抑制空隙１３を有する構成としているので、小さい部品で構成されたスポイラー１１により磁気ディスク１の高速回転に伴う空気流の流速を効果的に低減することができ、流体の変動も抑制することができる。これによって、装置の大型化及び製造コストの増大を防止しつつ、磁気ヘッドの位置決め誤差を低減し、より高密度で大容量の磁気ディスク装置を実現することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の磁気ディスク装置５０について図８及び図９を用いて説明する。図８は本発明の第２実施形態の磁気ディスク装置５０のトップカバー６を外した状態の平面図、図９は比較例のディスク振幅及び第２実施形態の流速抑制空隙１３の周方向寸法Ｌが３ｍｍから８ｍｍにおけるディスク振幅を示す図である。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００４０】
スポイラー１１は、磁気ディスク１の記録面の法線方向に貫通孔を有しており、この貫通孔を流速抑制空隙１３としている。このスポイラー１１は、第１スポイラー部１１ａと、第２スポイラー部１１ｂと、スポイラーシュラウド部１２ｃと、先端連結部１１ｄとから構成されている。第１スポイラー部１１ａの内側先端部と第２スポイラー部１１ｂの内側先端部とは先端連結部１１ｄで連結されている。
【００４１】
この第２実施形態のスポイラー１１は、第１スポイラー部１１ａを幅×長さ×板厚＝１．０×１４．０×１．０ｍｍの角柱で構成し、第２スポイラー部１１ｂを幅×長さ×板厚＝１．０×１５．５×１．０ｍｍの角柱で構成、先端連結部１１ｄを幅×長さ×板厚＝１．０×７．０×１．０ｍｍの角柱で構成している。
【００４２】
この第２実施形態によるスポイラー１１の効果を調べるため、第１実施形態と同様に、磁気ディスク１の面外方向の振幅を測定し、ディスクフラッタに相当する成分を積分した結果を図９に示す。図９は比較例のディスク振幅及び第２実施形態の流速抑制空隙１３の周方向寸法Ｌが３ｍｍから９ｍｍにおけるディスクフラッタの測定結果を示す図である。
【００４３】
比較例を基準形状として、貫通孔で形成される流速抑制空隙１３周方向寸法Ｌを３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍとして実験を行った。その結果、Ｌ＝５ｍｍまでは単調に減少し、Ｌ＝７ｍｍで極小となり、Ｌ＝８ｍｍより大きくすると徐々に効果が減少した。特にＬが５．０ｍｍから８．０ｍｍの範囲ではディスクフラッタが８％程度低減されており、高いディスクフラッタ低減効果をもつことが確認できた。これは第１実施形態とほぼ同様の傾向であり、いずれにしてもＬが５．０ｍｍから８．０ｍｍの間において高いディスクフラッタ低減効果があることが分かる。
【００４４】
また、第２実施形態では、先端連結部１１ｄを有しているので、第１スポイラー部１１ａの内側先端部と第２スポイラー部１１ｂの内側先端部の位置を安定させることができ、ディスク面との接触の可能性を低減することができる。
【００４５】
なお、流速抑制空隙の周方向寸法Ｌを維持する限り、貫通孔を複数設けるようにしてもよい。その場合には、スポイラ１１の強度を更に増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態の磁気ディスク装置のトップカバーを外した状態の平面図である。
【図２】図１の磁気ディスク装置のスポイラー付近を縦断面した図である。
【図３】図１の磁気ディスク装置のスポイラー付近を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ’断面図である。
【図５】比較例のディスク振幅及び第１実施形態の流速抑制空隙の周方向寸法が３ｍｍから８ｍｍにおけるディスクフラッタの測定結果を示す図である。
【図６】比較例のスポイラー付近を示す平面図である。
【図７】第１実施形態の流速抑制空隙におけるカルマン渦の発生状態を説明する図である。
【図８】本発明の第２実施形態の磁気ディスク装置のトップカバーを外した状態の平面図である。
【図９】比較例のディスク振幅及び第１実施形態の流速抑制空隙の周方向寸法が３ｍｍから９ｍｍにおけるディスクフラッタの測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…磁気ディスク、２…ディスククランパ、３…スペーサ、４…スピンドルモータ、５…筐体、５ａ…筐体シュラウド面、６…トップカバー、７…サスペンション、８…アーム、９…アーム軸受け、１０…ボイスコイルモータ、１１…スポイラー、１１ａ…第１スポイラー部、１１ｂ…第２スポイラー部、１１ｃ…スポイラーシュラウド部、１１ｄ…先端連結部、１３…流速抑制空隙、５０…磁気ディスク装置。
【図１】
0004795853.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004795853.tif 000008
【図８】
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【図９】
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