(57)【要約】【課題】  データの記録・再生を行うための処理速度を上げるとともに消費電力を下げる。【解決手段】  回転自在に支持され駆動源によって回転駆動される駆動軸２と、この駆動軸２に軸着された磁気ディスク１０と、磁気ディスク１０に記録・再生を行う磁気ヘッド１３とを備えている。磁気ディスク１０と外形が同じ形状を呈する従動円板１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂが、磁気ディスク１０に対向するように磁気ディスク１０と同軸上に回転自在に支持されている。【選択図】  図１
2007273009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するディスクと、このディスクにデータを再生・記録する処理を行う情報処理手段とを備えたディスク装置において、前記ディスクと外形が略同じ形状を呈する従動円板を前記ディスクに対向するように前記ディスクと同軸上に回転自在に支持させたことを特徴とするディスク装置。
【請求項２】
請求項１記載のディスク装置において、前記ディスクを一対の従動円板の間に複数設けたことを特徴とするディスク装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のディスク装置において、前記従動円板と前記ディスクの回転軸との間にシール部材を介装したことを特徴とするディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスクを高速で回転させ磁気ヘッド等によりディスクにデータを記録・再生の処理をするパソコンのハードディスクドライブ等に採用されるディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のディスク装置は、スピンドルに軸着された磁気ディスクと、アクチュエータに取り付けられたアームと、このアームの先端に設けられた磁気ヘッドとを備え、スピンドルによって磁気ディスクを例えば高速（３６００ｒｐｍ）で回転させ、アクチュエータによって磁気ヘッドを磁気ディスクの目的トラックに移動・位置決めし、この磁気ヘッドによって磁気ディスクにデータを記録・再生するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−２３６６７０号公報（段落「００３８」および「００４５」、図２および図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来のディスク装置においては、磁気ディスクを高速で回転させることにより、磁気ディスクが大きな空気抵抗を受け、抵抗による損失、いわゆる風損によって回転速度が上がらないため、データの記録・再生を行うための処理速度が向上しにくいという問題があった。また、回転速度を上げるためにスピンドルモータへの電力の供給を増大させると消費電力が増加するという問題があった。
【０００４】
本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、データの記録・再生を行うための処理速度を上げるとともに消費電力を下げることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、回転するディスクと、このディスクにデータを再生・記録する処理を行う情報処理手段とを備えたディスク装置において、前記ディスクと外形が略同じ形状を呈する従動円板を前記ディスクに対向するように前記ディスクと同軸上に回転自在に支持させたものである。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ディスクを一対の従動円板の間に複数設けたものである。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記従動円板と前記ディスクの回転軸との間にシール部材を介装したものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、回転するディスクに対する空気抵抗が低下することにより、ディスクの回転速度を上げることができるため、処理手段による記録・再生をする処理速度が向上するとともに、ディスクを回転させるための消費電力を低減することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明によれば、よりディスクの回転速度を上げることができる。
【００１０】
請求項３に係る発明によれば、ディスクの高速回転によってディスクと従動円板との間の流体および従動円板間の流体が遠心力により外部に排出される一方で、ディスクの中心部に装置外部から流体が流入するのをシール部材によって規制できる。このため、ディスクと従動円板との間に流体が流れ込まないので、回転するディスクに対する流体抵抗が下がることによりディスクの回転速度が上がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１（Ａ）は本発明に係るディスク装置を一部破断して示す斜視図、同図（Ｂ）は要部の断面図である。同図に全体を符号１で示すディスク装置は、後述するディスク１０および第１および第２の従動円板１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂを覆う容器２を備えており、この容器２は図示を省略した装置のケース内に取り付けられている。この容器２は、円板状に形成され互いに対向するアッパーケーシング３、ロアーケーシング４と、これらケーシング３，４の互いの周端間を連結する筒部５とによって略密閉状態の筒体状に形成されている。筒部５の一部には、後述するアーム１２を可動させるための窓５ａが設けられ、アッパーケーシング３とロアーケーシング４の中央部には大径筒部６Ａ，６Ｂと小径筒部７Ａ，７Ｂとが連設されている。
【００１２】
８は図示を省略したモータを駆動源として回転する駆動軸であって、容器２の小径筒部７Ａ，７Ｂのそれぞれに軸受９，９を介して回転自在に支持されており、この駆動軸８の中央部に磁気ディスク１０が軸着されている。１２，１２は磁気ディスク１０を挟んで設けられた一対のアームであって、これらアーム１２，１２の揺動端部のそれぞれには、情報処理手段としての磁気ヘッド１３，１３が取り付けられている。アーム１２の基端部はアクチュエータ１２ａに連結されており、アクチュエータ１２ａを駆動することにより、磁気ヘッド１３が磁気ディスク１０の半径方向に移動して、磁気ディスク１０上の目的トラックに移動・位置決めされ、磁気ディスク１０にデータを非接触状態で記録・再生をする処理が行われるように構成されている。
【００１３】
１４Ａ，１４Ｂは中央部に立設した筒部１４ａ，１４ａと筒部１６ａ，１６ａとの間に設けた軸受１７，１７を介して駆動軸８に回転自在に支持された第１の従動円板であって、これら第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂは、磁気ディスク１０の上下に磁気ディスク１０に近接するように対向しており、外形が磁気ディスク１０と略同じ寸法に形成されている。１６Ａ，１６Ｂは回転自在に支持された第２の従動円板である。
【００１４】
この第２の従動円板１６Ａ，１６Ｂは、筒部１６ａ，１６ａと容器２の上下のアッパーケーシング３とロアーケーシング４の大径筒部６Ａ，６Ｂとの間に設けられた軸受１８，１８を介して容器２に回転自在に支持されている。また、これら第２の従動円板１６Ａ，１６Ｂのそれぞれは、第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂの上下に近接するように対向し、かつ容器２の上下のアッパーケーシング３とロアーケーシング４に近接するように対向しており、外形が第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂと略同じ寸法に形成されている。すなわち、これら第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂおよび第２の従動円板１６Ａ，１６Ｂは、共に磁気ディスク１０の回転軸である駆動軸８を回転中心として、磁気ディスク１０と同軸上に回転自在に支持されている。
【００１５】
ここで、磁気ディスク１０が回転自在に支持された駆動軸８に軸受１７を介して磁気ディスク１０に隣接する第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂを回転自在に支持し、この第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂにこれと隣接する第２の従動円板１６Ａ，１６Ｂを軸受１８を介して回転自在に支持している。このように、駆動軸８に第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂと第２の従動円板１６Ａ，１６Ｂとを、軸受１７，１８とを介して直列状態で接続する構造としているため、駆動軸８に第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂと第２の従動円板１６Ａ，１６Ｂとを個別に支持する、並列状態で接続する構造よりも回転損失を低減することができる。
【００１６】
また、磁気ディスク１０と外形が略同じ形状を呈する第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂを磁気ディスク１０に対向するように磁気ディスク１０と同軸上に回転自在に支持させるとともに、第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂと外形が略同じ形状を呈する第２の従動円板１６Ａ，１６Ｂを第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂに対向するように第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂと同軸上に回転自在に支持させている。このような構成とすることにより、磁気ディスク１０とこれと隣接する第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂとの間および第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂとこれと隣接する第２の従動円板１６Ａ，１６Ｂとの間の相対速度が減少するため、風損を低減することができる。以下、風損が減少する原理について説明する。
【００１７】
すなわち、磁気ディスク１０等、回転体における単位面積当たりの流体抵抗Ｄは、流体の密度をρ、レイノズル数や動粘性係数等で決定される係数をＡ、回転体の速度をＶとすると、
Ｄ＝（１／２）ρＡＶ2
で表されることが知られている。
【００１８】
すなわち、Ａは係数であるから、抵抗Ｄは速度の２乗に比例していることが分かる。したがって、回転体全体が受ける抵抗は回転体の角速度の２乗に比例することが分かり、回転体が流体抵抗によって受けるトルクをＱ、流体の密度をρ、トルク係数をＢ、回転体の角速度をωとすると、トルクＱは
Ｑ＝（１／２）ρＢω2
で表される。
【００１９】
ここで、この方式を本発明に適用する。先ず、第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂのみが設けられている場合を説明する。磁気ディスク１０と第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂとの表面積が略同じであり、磁気ディスク１０の角速度ω1 と、第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂの角速度ω2と が釣り合って回転しているとし、磁気ディスク１０と第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂとの間の流体抵抗によるトルクをＱ1 とし、第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂと第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂの外側との間の流体抵抗によるトルクをＱ2とすると、Ｑ1，Ｑ2は
Ｑ1＝（１／２）ρＢ（ω1−ω2）2
Ｑ2＝（１／２）ρＢω22
【００２０】
この両者は釣り合って回転しており、両者のトルクＱ1とＱ2は等しいため、Ｑ1＝Ｑ2の関係が成立し、上記Ｑ1とＱ2の式から、次の関係が導かれる。
（１／２）ρＢ（ω1−ω2）2＝（１／２）ρＢω22
この式を整理すると、ω2＝ω1／２が得られる。これは第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂの角速度ω2が磁気ディスク１０の角速度ω1の１／２の速度で回転することを示している。
【００２１】
次に、従動円板が任意数ある場合について説明する。従動円板をｎ対設けたときに各従動円板のトルクをＱ1，Ｑ2，Ｑ3，…，Ｑn-1、Ｑnとすると、それらは全て同じ値になり、それぞれの相対角速度はω1／（ｎ＋１）で等しくなる。また、磁気ディスク１０および従動円板に接する流体の数は（ｎ＋１）層となるため、従動円板を設けなかった場合の磁気ディスク１０を回転させる場合の流体抵抗によるトルクをＱ0 とすると、従動円板をｎ個設けたときの流体抵抗によるトルクＱnは、
Ｑｎ＝Ｑ0／（ｎ＋１）2
となる。したがって、磁気ディスク１０が受ける流体抵抗は、従動円板が一対、二対、三対、…と増えるにしたがって１／４、１／９、１／１６…のように減少する。
【００２２】
このように、磁気ディスク１０に従動円板を多数設けることにより、磁気ディスク１０が受ける流体抵抗が減少し、いわゆる風損を減少できることが分かる。したがって、駆動軸８を回転させる駆動源が同じ駆動力で磁気ディスク１０の回転速度を上げることができるため、磁気ヘッド１３による記録・再生の処理速度が向上する。また、流体抵抗が減少することにより磁気ディスク１０を回転駆動するための駆動源の負荷が低減するので、駆動源の消費電力を低減することができる。
【００２３】
図２は本発明の第２の実施の形態を示し、同図（Ａ）は一部を破断して示す斜視図、同図（Ｂ）は要部を示す断面図である。この第２の実施の形態においては、アッパーケーシング３、ロアーケーシング４と駆動軸８との間に、第１のシール部材２３，２３が介装され、第２の従動円板１６Ａ，１６Ｂの筒部１６ａ，１６ａのそれぞれと駆動軸８との間に、円環状に形成された第２のシール部材２１，２１が介装されているとともに、第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂの筒部１４ａ，１４ａのそれぞれと駆動軸８との間に、円環状に形成された第３のシール部材２２，２２が介装されている。
【００２４】
このように構成されていることにより、磁気ディスク１０が高速で回転することにより、磁気ディスク１０と第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂとの間の空気が遠心力により外側に移動し、容器２の窓５ａから外部に排出される。一方、第１、第２および第３のシール部材２３，２１，２２が設けられていることにより、容器２の小径筒部７Ａ，７Ｂの上下の開口を通って装置外部から磁気ディスク１０の中心部に空気が流入するのが規制される。したがって、磁気ディスク１０と第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂとの間に流体が流れ込まないので、駆動軸８を回転させる駆動源の出力を上げることなく磁気ディスク１０の回転速度を上げることができる。
【００２５】
図３は本発明の第３の実施の形態を示す要部の断面図である。この第３の実施の形態においては、２枚の磁気ディスク１０，１０が間隔をおいて互いに対向するように駆動軸８に軸着されており、これら磁気ディスク１０，１０のそれぞれを挟むようにして、先端部に磁気ヘッド１３が取り付けられた二対のアーム１２が設けられている。
【００２６】
２枚の磁気ディスク１０，１０のそれぞれと、容器２の上下のアッパーケーシング３、ロアーケーシング４との間には、２枚の従動円板３３，３３が、これら従動円板３３，３３の中央部に立設した筒部３３ａ，３３ａと容器２の大径筒部６Ａ，６Ｂとの間に設けた軸受３５，３５を介して容器２に回転自在に支持されている。駆動軸８は容器２のアッパーケーシング３、ロアーケーシング４の間に設けられた軸受９，９に回転自在に支持されている。したがって、従動円板３３，３３は駆動軸８の磁気ディスク１０と同軸上に回転自在に支持されている。このように、磁気ディスク１０と外形が略同じ形状を呈する従動円板３３，３３を磁気ディスク１０に対向するように磁気ディスク１０と同軸上に回転自在に支持させたことにより、上述した第１の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【００２７】
図４は本発明の第４の実施の形態を示す要部の断面図である。この第４の実施の形態が上述した第３の実施の形態と異なる点は、２枚の従動円板３３，３３のそれぞれの筒部３３ａ，３３ａと駆動軸８との間に円環状に形成されたシール部材４１，４１を介装し、アッパーケーシング３、ロアーケーシング４と駆動軸８との間に円環状に形成されたシール部材４２，４２を介装した点にある。このように構成することにより、シール部材４１，４１によって、容器２の小径筒部７Ａ，７Ｂの上下の開口を通って装置外部から磁気ディスク１０の中心部に空気が流入するのが規制されるから、上述した第２の実施の形態と同様に、磁気ディスク１０，１０と従動円板３３，３３との間に流体が流れ込まないので、駆動軸８を回転させる駆動源の出力を上げることなく磁気ディスク１０の回転速度が上がる。
【００２８】
図５は本発明に係るディスク装置において、磁気ディスクおよび従動円板を回転自在に支持する軸受の支持構造の他の実施の形態を示すモデル図である。同図（Ａ）に示すディスク装置においては、装置全体が水平に配置されており、第１の従動円板１４Ｂがこの第１の従動円板１４Ｂと磁気ディスク１０の駆動軸８との間に設けられた軸受１５によって回転自在に支持されており、第２の従動円板１６Ａ，１６Ｂは、この第２の従動円板１６Ａ，１６Ｂに隣接する第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂとの間に設けられた軸受１７，１７によって回転自在に支持されている。同図（Ｂ）ないし（Ｄ）に示すディスク装置は駆動軸８が水平に配置されたものであり、同図（Ｂ）に示すものでは、磁気ディスク１０の駆動軸８の軸受９は容器２によって支持されており、第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂは、この第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂに隣接する第２の従動円板１６Ａ，１６Ｂとの間に設けられた軸受１７によって回転自在に支持されている。第２の従動円板１６Ａ，１６Ｂは、容器２に支持された軸受１８によって回転自在に支持されている。
【００２９】
同図（Ｃ）に示すディスク装置においては、第１の従動円板１４Ａは、この第１の従動円板１４Ａと磁気ディスク１０の駆動軸８との間に設けられた軸受１５によって回転自在に支持されている。同図（Ｄ）に示すディスク装置においては、第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂは、共にこの第１の従動円板１４Ａ，１４Ｂのそれぞれと磁気ディスク１０の駆動軸８との間に設けられた軸受１５，１５によって回転自在に支持されている。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、従動円板を二対設けた例を説明したが、必要に応じて三対以上設けてもよく、また磁気ディスク１０の上下に対として設けるのではなくどちらか一方に少なくとも一つ設けるようにしてもよい。また、記録媒体を磁気ディスク１０としたが、光学ディスクとしてもよく、また非接触型の磁気ヘッド１３としたが、接触型の磁気ヘッドとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】同図（Ａ）は本発明に係るディスク装置を一部破断して示す斜視図、同図（Ｂ）は要部の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示し、同図（Ａ）は一部破断して示す斜視図、同図（Ｂ）は要部の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す要部の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示す要部の断面図である。
【図５】本発明に係るディスク装置において、磁気ディスクおよび従動円板を回転自在に支持する軸受の支持構造の他の実施の形態を示すモデル図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…ディスク装置、２…容器、８…駆動軸、１０…磁気ディスク、１３…磁気ヘッド、１４Ａ，１４Ｂ…第１の従動円板、１７，１８…軸受、１６Ａ，１６Ｂ…第２の従動円板、２１，２２，２３…シール部材、３３…従動円板、４１，４２…シール部材。
【図１】
2007273009.tif 000003
【図２】
2007273009.tif 000004
【図３】
2007273009.tif 000005
【図４】
2007273009.tif 000006
【図５】
2007273009.tif 000007