(57)【要約】【課題】、機械の回転可能な構成要素のクランプ装置を提供すること。【解決手段】機械の回転可能な構成要素をシャフトに結合するクランプ装置であって、カウンターウェイトを閉じ込めるように構成された平衡穴を含む、クランプ装置。クランプ装置は円形板を含む。円形板は、固定具を受けるように構成された少なくとも１つの固定具穴と、少なくとも１つの平衡穴とを含む。固定具は、固定具を締め付けて、上記構成要素をシャフトに結合するように構成される。平衡穴は、カウンターウェイトを受けるように構成されたキャビティを含む。カウンターウェイトは、シャフトが回転する際に少なくとも円形板の回転移動のバランスをとるように構成される。さらに、キャビティは、シャフトが回転する際にカウンターウェイトに対するシャフトの回転の影響により、キャビティの端部にカウンターウェイトを閉じ込めるように構成される。【選択図】図１
2012069234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械の回転可能な構成要素をシャフトに結合するクランプ装置であって、カウンターウェイトを閉じ込めるように構成された平衡穴を含み、前記クランプ装置は、
円形板を備え、前記円形板は、
前記クランプ装置を締め付けて、前記構成要素を前記シャフトに結合するように構成された固定具を受けるように構成された少なくとも１つの固定具穴と、
少なくとも１つの平衡穴と、
を備え、前記少なくとも１つの平衡穴は、
カウンターウェイトを受けるように構成されたキャビティを備え、前記カウンターウェイトは、前記シャフトが回転する際に少なくとも前記円形板の回転移動のバランスをとるように構成され、
前記キャビティは、前記シャフトが回転する際に前記カウンターウェイトに対する前記シャフトの回転の影響により、前記カウンターウェイトを前記キャビティの端部に閉じ込めるように構成される、クランプ装置。
【請求項２】
前記キャビティは、
前記円形板の第１の側に配置された開口部を備え、
前記キャビティの前記端部は、前記円形板の前記第１の側の下に配置され、
前記キャビティの両側は前記開口部を前記キャビティの前記端部に接続し、
前記キャビティの前記端部は、前記開口部が前記円形板の中心から配置されるよりも、前記円形板の前記中心から離れて配置される、請求項１に記載のクランプ装置。
【請求項３】
前記キャビティの前記端部は、前記円形板の前記第１の側とは逆の前記円形板の第２の側に配置された第２の開口部を備える、請求項２に記載のクランプ装置。
【請求項４】
前記キャビティは略円筒形のチャネルを備える、請求項１に記載のクランプ装置。
【請求項５】
前記円筒形チャネルは、前記円形板の第１の側から前記円形板を通り、前記円形板の前記第１の側とは逆の前記円形板の第２の側に延びる、請求項４に記載のクランプ装置。
【請求項６】
前記円形板は、複数のカウンターウェイトを受けるように構成された複数の平衡穴をさらに備える、請求項１に記載のクランプ装置。
【請求項７】
前記円形板は、複数の固定具を受けるように構成された複数の固定具穴をさらに備える、請求項１に記載のクランプ装置。
【請求項８】
少なくとも１つの前記カウンターウェイトをさらに備える、請求項１に記載のクランプ装置。
【請求項９】
前記カウンターウェイトは、前記機械内での回転する構成要素の回転の不平衡を相殺するのに十分な密度を有する材料をさらに備える、請求項８に記載のクランプ装置。
【請求項１０】
磁気記録ディスクをハードディスクドライブのスピンドルに結合するディスククランプであって、カウンターウェイトを閉じ込めるように構成された平衡穴を含み、前記ディスククランプは、
円形板を備え、前記円形板は、
前記ディスククランプを締め付けて、前記磁気記録ディスクを前記スピンドルに結合するように構成された複数の固定具を受けるように構成された複数の固定具穴と、
複数のカウンターウェイトを受けるように構成された複数の平衡穴と、
を備え、前記複数の平衡穴のうちの１つの平衡穴は、カウンターウェイトを受けるように構成されたキャビティを備え、前記カウンターウェイトは、前記スピンドルが回転する際に少なくとも前記円形板の回転移動のバランスをとるように構成され、
前記キャビティは、前記スピンドルが回転する際に前記カウンターウェイトに対する前記スピンドルの回転の影響により、前記カウンターウェイトを前記キャビティの端部に閉じ込めるように構成される、ディスククランプ。
【請求項１１】
前記キャビティは、
前記円形板の第１の側に配置された開口部を備え、
前記キャビティの前記端部は、前記円形板の前記第１の側の下に配置され、
前記キャビティの両側は前記開口部を前記キャビティの前記端部に接続し、
前記キャビティの前記端部は、前記開口部が前記円形板の中心から配置されるよりも、前記円形板の前記中心から離れて配置される、請求項１０に記載のディスククランプ。
【請求項１２】
前記キャビティの前記端部は、前記円形板の前記第１の側とは逆の前記円形板の第２の側に配置された第２の開口部を備える、請求項１１に記載のディスククランプ。
【請求項１３】
前記キャビティは略円筒形のチャネルを備える、請求項１０に記載のディスククランプ。
【請求項１４】
前記円筒形チャネルは、前記スピンドルの回転軸に対して傾斜して配置される、請求項１３に記載のディスククランプ。
【請求項１５】
前記スピンドルの前記回転軸に対する前記傾斜は約１５°〜４５°である、請求項１４に記載のディスククランプ。
【請求項１６】
前記円筒形チャネルは、前記円形板の第１の側から前記円形板を通り、前記円形板の前記第１の側とは逆の前記円形板の第２の側に延びる、請求項１３に記載のディスククランプ。
【請求項１７】
少なくとも１つの前記カウンターウェイトをさらに備える、請求項１０に記載のディスククランプ。
【請求項１８】
前記カウンターウェイトは、約１．０ｇｍ／ｃｍ３の密度を有する材料をさらに備える、請求項１７に記載のディスククランプ。
【請求項１９】
複数のカウンターウェイトをさらに備える、請求項１０に記載のディスククランプ。
【請求項２０】
ハードディスクドライブであって、
スピンドルと、
少なくとも１つの磁気記録ディスクと、
前記磁気記録ディスクからのデータの読み取りおよび前記磁気記録ディスクへのデータの書き込みを行うために配置される少なくとも１つの磁気記録ヘッドと、
カウンターウェイトを閉じ込めるように構成された平衡穴を含み、前記磁気記録ディスクを前記スピンドルに結合するように構成されたディスククランプと、
を備え、前記ディスククランプは、
円形板を備え、前記円形板は、
前記ディスククランプを締め付けて、前記磁気記録ディスクを前記スピンドルに結合するように構成された複数の固定具を受けるように構成された複数の固定具穴と、
複数のカウンターウェイトを受けるように構成された複数の平衡穴と、
を備え、前記複数の平衡穴のうちの１つの平衡穴は、
カウンターウェイトを受けるように構成されたキャビティを備え、前記カウンターウェイトは、前記スピンドルが回転する際に少なくとも前記円形板の回転移動のバランスをとるように構成され、
前記キャビティは、前記スピンドルが回転する際に前記カウンターウェイトに対する前記スピンドルの回転の影響により、前記カウンターウェイトを前記キャビティの端部に閉じ込めるように構成される、ハードディスクドライブ。
【請求項２１】
ハブをさらに備え、前記ハブは、前記スピンドルに結合され、少なくとも１つの前記磁気記録ディスクを前記ディスククランプと前記ハブとの間に締め付けて、少なくとも１つの前記磁気記録ディスクを前記スピンドルに結合するための前記固定具を受けるように構成される、請求項２０に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２２】
少なくとも１つの前記カウンターウェイトをさらに備える、請求項２０に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２３】
前記カウンターウェイトは、前記スピンドルが回転する際に、前記磁気記録ディスク、前記スピンドル、およびハブのうちの少なくとも１つの回転移動のバランスをとるように構成される、請求項２２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２４】
前記カウンターウェイトが前記キャビティから抜け出るのを防ぐように構成されたディスク−クランプ封止をさらに備える、請求項２２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項２５】
前記カウンターウェイトは、締まりなしで前記平衡穴に嵌るように構成され、任意の形状を有する、請求項２２に記載のハードディスクドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に回転可能な構成要素のクランプ装置を有する機械に関し、特に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＤＤ技術の進歩に伴い、磁気記録ヘッドと磁気記録ディスクとの間隔は、数ナノメートル（ｎｍ）のオーダでますます小さくなっている。その結果、ヘッドとディスクとの間隔、すなわち飛行高さに影響し得る空気流の小さな機械的擾乱がますます大きな問題となっている。例えば、回転する磁気記録ディスクに関連する機械的発振は、飛行高さに影響し得るヘッド−ディスク干渉（ＨＤＩ）事象を生じさせる恐れがあると共に、磁気記録ディスクに記憶されている情報の記録または検索にエラーを生じさせる恐れさえある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、ＨＤＤの開発に携わる技術者および科学者は、情報の記録に対して信頼性の高いＨＤＤ環境およびＨＤＤ設計を低コストで提供することにますます関心を持つようになっている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の特定の実施形態は、機械の回転可能な構成要素をシャフトに結合するクランプ装置であって、カウンターウェイトを閉じ込めるように構成された平衡穴を含む、クランプ装置を含む。このクランプ装置は円形板を含む。円形板は、固定具を受けるように構成された少なくとも１つの固定具穴と、少なくとも１つの平衡穴とを含む。固定具は、クランプ装置を固定して、上記構成要素をシャフトに結合するように構成される。平衡穴は、カウンターウェイトを受けるように構成されたキャビティを含む。カウンターウェイトは、シャフトが回転する際に少なくとも円形板の回転移動のバランスをとるように構成される。さらに、キャビティは、シャフトが回転する際のカウンターウェイトに対するシャフトの回転の影響により、キャビティの端部にカウンターウェイトを閉じ込めるように構成される。さらに、本発明の他の実施形態は、カウンターウェイトを閉じ込めるように構成された平衡穴を含む、磁気記録ディスクをＨＤＤのスピンドルに結合するためのディスククランプ、ならびにディスククランプを含むＨＤＤを含む。
【０００５】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部をなす添付図面は、本発明の実施形態を示し、説明と共に本発明の実施形態を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】機械の回転可能な構成要素をシャフトに結合する本発明の実施形態によるクランプ装置における、平衡穴および固定具穴の配置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の例示的な環境内の例示的なクランプ装置、ディスククランプの配置を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態による、ディスククランプと、図２のＨＤＤのスピンドルに対して磁気記録ディスクを締め付けるハブとの配置を詳細に示す、図２の線３−３に沿った横断立面図である。
【図４】本発明の別の実施形態による、図２のＨＤＤのディスククランプの平衡穴内のカウンターウェイトの配置およびスピンドルが回転する際のカウンターウェイトを平衡穴の端部に閉じ込めるように作用する力の作用を詳細に示す、図２の線３−３に沿った横断立面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
この説明において参照される図面は、特記される場合を除き、一定の縮尺で描かれているものと理解すべきではない。
【０００８】
これより、本発明の代替の実施形態を詳細に参照する。本発明を代替の実施形態と併せて説明するが、本発明をこれら実施形態に限定する意図がないことが理解されよう。逆に、本発明は、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の主旨および範囲内に含まれ得る代替、変更、および均等物を包含することを意図される。
【０００９】
さらに、本発明の実施形態の以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多くの特定の詳細が記される。しかし、これら特定の詳細なしでも本発明の実施形態を実施し得ることを理解されたい。場合によっては、周知の方法、手順、および構成要素については、本発明の実施形態を不必要に曖昧にしないように、詳細に説明しない。図面全体を通して、同様の構成要素は同様の参照番号で示され、繰り返しの説明は、必要ない場合、説明を明確にするために省略される。
【００１０】
ここで図１を参照すると、本発明の実施形態による、例えば、図２に示されるようなハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２０１のディスククランプ１２２であるがこれに限定されないクランプ装置の斜視図が示され、クランプ装置は、機械の回転可能な構成要素をシャフトに結合し、例えば、図２に示されるように、ＨＤＤ２０１の磁気記録ディスク２２０をスピンドル２２６に結合するが、これに限定されない。続けて説明するように、機械は、例えば、ＨＤＤであり得るが、クランプ装置を使用し得る他の例示的な環境としては、タービン、モータ、発電機、ファン、コンプレッサ、ポンプ、および回転可能な構成要素を有する他の機械等の機械が挙げられるが、これらに限定されない。図１は、複数の平衡穴１３２（１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ、１３２ｅ、および１３２ｆ）と、固定具穴１３０が一例である固定具穴との配置を示す。限定ではなく例として、クランプ装置の平衡穴１３２ａ〜１３２ｆ、固定具穴１３０が一例である固定具穴、および縁部は急な角を有するものとして示されるが、本発明の実施形態は、機械の信頼性を損ねる恐れがある粒子が組立体内で発生しないように、面取りされたクランプ装置の平衡穴、固定具穴、および縁部も含む。例えば、機械がＨＤＤを含む環境では、そのような粒子は摩耗ならびに磁気記録プロセスでの読み取りエラーおよび書き込みエラーの原因として知られている。本発明の実施形態によれば、カウンターウェイト４３２ａ（図１には示されないが、図４参照のこと）を閉じ込めるように構成された平衡穴１３２ａを含む、機械の回転可能な構成要素をシャフトに結合するクランプ装置、例えば、ディスククランプ１２２は、円形板を含む。本発明の実施形態によれば、円形板は、固定具を受けるように構成された少なくとも１つの固定具穴１３０と、少なくとも１つの平衡穴１３２ａとを含む。本発明の実施形態によれば、固定具は、クランプ装置、例えば、ディスククランプ１２２を締めて、構成要素をシャフトに結合するように構成される。本発明の一実施形態では、固定具はネジであり得るが、これに限定されず、リベット等であるが、これに限定されない他の固定具も本発明の主旨および範囲内である。本発明の実施形態によれば、平衡穴は、カウンターウェイトを受けるように構成されたキャビティを含む。限定ではなく例として、本発明の実施形態によれば、カウンターウェイトは、シャフトが回転する際に、少なくとも円形板、例えば、ディスククランプ１２２の回転移動のバランスをとるように構成されるが、本発明の実施形態は、ハブ、磁気記録ディスクであってもよく、またはそうでなくてもよい１つまたは複数のディスク、１つまたは複数のプロペラブレード、１つまたは複数のタービンブレード、１つまたは複数のモータ巻線、１つまたは複数の発電機巻線、１つまたは複数のインペラ、１つまたは複数のベーン、ならびにシャフト自体等であるがこれらに限定されない、シャフトに締め付け得る回転可能な他の構成要素の回転移動のバランスをとるように構成されたカウンターウェイトも含む。本発明の実施形態によれば、カウンターウェイトは、回転構成要素の組立体の重心をシャフトの中心に向けて移動させて、シャフトが回転する際にシャフトの軸を中心としたシャフトの「揺れ」を軽減するように選択される。
【００１１】
図１をさらに参照すると、本発明の実施形態によれば、キャビティは、シャフトが回転する際にカウンターウェイトに対するシャフトの回転の影響により、カウンターウェイトをキャビティの端部に閉じ込めるように構成される。図４を参照して続けて説明するように、カウンターウェイトに対するシャフトの回転の影響については、カウンターウェイトをクランプ装置の外径（ＯＤ）に向けて駆動する、遠心力等の、回転するクランプ装置に固定された基準系内の慣性の力に関して説明することができ、キャビティの形状により、カウンターウェイトはキャビティの端部に向かって移動するため、クランプ装置内で終端するキャビティの端部またはカウンターウェイトが平衡穴から出るのを防ぐ、キャビティの端部を閉塞させるように配置される部分のいずれかにより、カウンターウェイトを閉じ込める、または留めることができる。したがって、本発明の実施形態は、カウンターウェイトが穴から出て機械内に移動することを防ぐ手段を提供し、緩んだカウンターウェイトは、機械の回転する構成要素に対する破損の原因を呈する。例えば、穴からずり上がって出る可能性がある緩んだカウンターウェイトの部分は、クランプ装置およびシャフトの上に配置された他の静止部分を擦ることから、粒子破片を生じさせる恐れがあり、粒子破片はカウンターウェイトならびに１つまたは複数の静止部分に摩耗および破損を生じさせる。さらに、そのような粒子破片は、例えば、機械がＨＤＤを含む環境において、機械の動作を邪魔する恐れがあり、緩んだカウンターウェイトにより生じるそのような粒子破片が磁気記録プロセスにおいて読み取りエラーおよび書き込みエラーの原因となり得ることを本発明者等は認識した。さらに、平衡穴から抜け出る恐れのあるカウンターウェイトは、回転する構成要素に影響するカウンターウェイトの慣性により、機械のシャフトに固定された回転する構成要素にとって大変な障害を呈し、破滅的ではない場合でも、そのような回転する構成要素を含む機械に対してかなりの破損を生じさせる。
【００１２】
図１をさらに参照すると、本発明の実施形態によれば、クランプ装置のキャビティは、円形板の第１の側に配置された開口部を含み、キャビティの端部は円形板の第１の側の下に配置され、開口部が円形板の中心から配置されるよりも、キャビティの側部が円形板の中心から離れて配置されるように、開口部をキャビティの端部に接続する。例として、本発明の一実施形態では、第１の側は円形板の上側であり得、この場合、専門用語「上」は、シャフトに取り付けられた回転可能な構成要素から外側に離れるように面する板の側を指す。あるいは、第１の側は円形板の下側であってもよく、この場合、専門用語「下」は、シャフトに取り付けられた回転可能な構成要素に向かって面する板の側を指す。したがって、本発明の実施形態は、シャフトのより近くに配置された開口部が円形板の上、または代替として円形板の下に配置され、それに対応して、シャフトから離れて配置されたキャビティの端部が円形板の下、または代替として円形板の上に配置されるように、キャビティの中心を通って定義される軸がシャフトに向かって斜めになる構成を含む。本発明の実施形態によれば、キャビティの端部が円形板の上に配置される場合、カウンターウェイトがキャビティから抜け出ないように、続けて後述するディスク−クランプ封止３３０（図３参照）等に限定されない、キャビティの端部を閉塞させる手段が設けられる。したがって、上記説明から、本発明の一実施形態では、キャビティの端部は、円形板の第１の側とは逆の円形板の第２の側に配置された第２の開口部を含み得る。本発明の別の実施形態では、キャビティは略円筒形のチャネルを含む。本明細書において使用される「略円筒形」は、チャネルが、チャネルの機械加工、穿孔、または研削等の製造プロセスの限度内で円筒形を有することを意味する。あるいは、他の形状のチャネルも本発明の実施形態の主旨および範囲内である。本発明の別の実施形態では、円筒形のチャネルは、円形板の第１の側から円形板を通り、円形板の第１の側とは逆の円形板の第２の側に延びる。本発明のさらに別の実施形態では、円形板は、複数のカウンターウェイトを受けるように構成された複数の平衡穴をさらに含む。例として、本発明の別の実施形態では、クランプ装置は、単一のカウンターウェイトに限定されずに、少なくとも１つのカウンターウェイトをさらに含み、したがって、本発明の実施形態は、カウンターウェイトが、シャフトの回転中心の近傍で、回転する１つまたは複数の構成要素の重心を移動させるように配置されるように、２つ以上のカウンターウェイトを含み得る。本発明の別の実施形態では、円形板は、複数の固定具を受けるように構成された複数の固定具穴をさらに含む。本発明の別の実施形態では、カウンターウェイトは、機械内での回転する構成要素の回転の不平衡を相殺するのに十分な密度を有する材料をさらに含み、したがって、特定の容積を有するキャビティ、例えば、特定の半径および長さを有する円筒形キャビティの場合、本発明の実施形態は、回転する１つまたは複数の構成要素の重心をシャフトの回転軸に向けてずらすのに十分な密度を有する材料で構成されるカウンターウェイトを含む。
【００１３】
これより図２を参照すると、本発明の実施形態によれば、ＨＤＤ２０１の平面図を示す。図２は、上述したクランプ装置の一例であるディスククランプ１２２を含むＨＤＤ２０１内の構成要素の構成を示す。後述するＨＤＤ２０１およびディスククランプ１２２において、本発明の実施形態は、ＨＤＤ２０１の環境内への組み込みに適した、クランプ装置について上述された本発明の実施形態ならびにディスククランプ１２２について後述する本発明の実施形態をＨＤＤ２０１の環境内に組み込む。さらに、ＨＤＤ２０１は本発明の実施形態に対する代表的な一環境にすぎず、本発明の実施形態は、本発明の主旨および範囲内に、より一般的に、上述したように回転する構成要素を有する他の機械のクランプ装置も包含する。
【００１４】
図２をさらに参照すると、本発明の実施形態によれば、ＨＤＤ２０１は、磁気記録ヘッド２１０ａと、磁気記録ヘッド２１０ａに取り付けられたリードサスペンション２１０ｃと、スライダ２１０ｂに取り付けられた負荷ビーム２１０ｄとを含む少なくとも１つのヘッド−ジンバル組立体（ＨＧＡ）２１０を含み、ヘッド−ジンバル組立体（ＨＧＡ）２１０は、磁気記録ヘッド２１０ａをスライダ２１０ｂの遠位端部に含み、スライダ２１０ｂは、負荷ビーム２１０ｄの遠位端部において負荷ビーム２１０ｄのジンバル部分に取り付けられる。ＨＤＤ２０１は、スピンドル２２６上に回転可能に取り付けられた少なくとも１つの磁気記録ディスク２２０と、ディスクエンクロージャ（ＤＥ）基部２６８内に取り付けられると共に、スピンドル２２６に取り付けられて、磁気記録ディスク２２０を回転させる駆動モータ（図示せず）とも含む。書き込み要素、いわゆるライタと、読み取り要素、いわゆるリーダとを含む磁気記録ヘッド２１０ａが、ＨＤＤ２０１の磁気記録ディスク２２０に記憶された、専門用語では「データ」と呼ばれる情報の書き込みおよび読み取りのそれぞれを行うために配置される。ディスククランプ１２２を使用して、１つの磁気記録ディスク２２０または複数の磁気記録ディスク（図示せず）をスピンドル２２６に固定することができる。ＨＤＤ２０１は、ＨＧＡ２１０に取り付けられたアーム２３４と、キャリッジ２３６と、キャリッジ２３６に取り付けられたボイスコイル２４０を含む電機子２３８を含むボイスコイルモータ（ＶＣＭ）と、ボイスコイル磁石（図示せず）を含む固定子２４４とをさらに含み、ＶＣＭの電機子２３８は、キャリッジ２３６に取り付けられ、キャリッジ２３６が、旋回ベアリング組立体２５２を介在させて旋回シャフト２４８上に取り付けられた際、アーム２３４およびＨＧＡ２１０を移動させて、磁気記録ディスク２２０の部分にアクセスさせるように構成される。ＨＤＤ２０１は、磁気記録ディスク２２０の近傍の磁気記録ヘッド２１０ａが飛行する位置からアーム２３４が退避した場合、ＨＧＡ２１０の遠位端においてＨＧＡ２１０のタング２１０ｅに係合するように構成されたＨＧＡ２１０のロード−アンロードランプ２９０も含む。
【００１５】
図２をさらに参照すると、本発明の実施形態によれば、電気信号、例えば、ＶＣＭのボイスコイル２４０への電流、磁気記録ヘッド２１０ａへの書き込み信号、および電磁記録ヘッド２１０ａからの読み取り信号は、フレキシブルケーブル２５６により提供される。フレキシブルケーブル２５６と磁気記録ヘッド２１０ａとの相互接続は、アーム−電子回路（ＡＥ）モジュール２６０により提供し得、アーム−電子回路（ＡＥ）モジュール２６０は、読み取り信号のオンボードプリアンプならびに他の読み取りチャネル電子構成要素および書き込みチャネル電子構成要素を有し得る。フレキシブルケーブル２５６は電気コネクタブロック２６４に結合され、電気コネクタブロック２６４は、ＤＥ基部２６８により提供される電気フィードスルー（図示せず）を通して電気通信を提供する。ＤＥ基部２６８は、ＤＥ基部２６８が鋳造されるか否かに応じてキャスティングとも呼ばれ、ＤＥカバー（図１に図示せず）と併せて、封止された保護ＤＥをＨＤＤ２０１の情報記憶構成要素に提供する。
【００１６】
図２をさらに参照すると、本発明の実施形態によれば、ディスクコントローラと、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含むサーボ電子回路とを含む他の電子構成要素（図示せず）が、電気信号を駆動モータ、ＶＣＭのボイスコイル２４０、およびＨＧＡ２１０の磁気記録ヘッド２１０ａに提供する。駆動モータに提供される電気信号は、駆動モータを回転させて、スピンドル２２６にトルクを提供できるようにし、このトルクは次に、ディスククランプ１２２によりスピンドル２２６に固定された磁気記録ディスク２２０に伝達され、その結果、磁気記録ディスク２２０は方向２７２に回転する。回転する磁気記録ディスク２２０は、空気ストリームを含む空気流と、スライダ２１０ｂが、スライダ２１０ｂと情報が記録される磁気記録ディスク２２０との接触を最小にしながら磁気記録ディスク２２０の表面の近傍を飛行するように、スライダ２１０ｂのエアベアリング面（ＡＢＳ）が乗る空気ベアリングとして機能する空気クッションとを生み出す。ＶＣＭのボイスコイル２４０に提供される電気信号は、ＨＧＡ２１０の磁気記録ヘッド２１０ａが、情報が記録されるトラック２７６にアクセスできるようにする。したがって、ＶＣＭの電機子２３８は弧２８０を通してスウィングし、アーム２３４により電機子２３８に取り付けられたＨＧＡ２１０が、磁気記録ディスク２２０上の様々なトラックにアクセスできるようにする。情報は、磁気記録ディスク２２０において、磁気記録ディスク２２０上のセクタ、例えば、セクタ２８４に配置された複数の同心円トラック（図示せず）に記録される。それに対応して、各トラックは、複数のセクタトラック部分、例えば、セクタトラック部分２８８で構成される。各セクタトラック部分２８８は、記録されたデータならびにトラック２７６を識別するサーボバースト信号パターン、例えば、ＡＢＣＤサーボバースト信号パターン情報およびエラー補正符号情報を含むヘッダで構成される。トラック２７６にアクセスする際、ＨＧＡ２１０の磁気記録ヘッド２１０ａの読み取り要素はサーボバースト信号パターンを読み取り、サーボバースト信号パターンは、ＶＣＭのボイスコイル２４０に提供される電気信号を制御するサーボ電子回路に位置エラー信号（ＰＥＳ）を提供し、磁気記録ヘッド２１０ａがトラック２７６を辿れるようにする。トラック２７６を見つけ、特定のセクタトラック部分２８８を識別すると、磁気記録ヘッド２１０ａは、外部エージェント、例えば、コンピュータシステムのマイクロプロセッサからディスクコントローラが受信する命令に応じて、トラック２７６からデータを読み取るか、またはトラック２７６にデータを書き込む。
【００１７】
図２をさらに参照すると、本発明の実施形態は、その範囲内に、スピンドル２２６と、少なくとも１つの磁気記録ディスク２２０と、磁気記録ディスク２２０からのデータの読み取りおよび磁気記録ディスク２２０へのデータの書き込みを行うために配置される少なくとも１つの磁気記録ヘッド２１０ａと、ディスククランプ１２２とを含むＨＤＤ２０１を包含する。さらに、本発明の実施形態は、その範囲内に、磁気記録ディスク２２０をＨＤＤ２０１のスピンドル２２６に結合するディスククランプ１２２自体も含む。本発明の実施形態によれば、ディスククランプ１２２は、磁気記録ディスク２２０をスピンドル２２６に結合するように構成され、カウンターウェイト４３２ａを閉じ込めるように構成された平衡穴１３２ａを含む。本発明の実施形態によれば、ディスククランプ１２２は円形板を含み、円形板は、固定具穴１３０が一例である複数の固定具穴と、複数の平衡穴１３２ａ〜１３２ｆとを含む。本発明の実施形態によれば、固定具穴１３０が一例である複数の固定具穴は、固定具がディスククランプ１２２を締め付けて磁気記録ディスク２２０をスピンドル２２６に結合するように構成され、固定具２３０（Ｔｏｒｘ（登録商標）ネジの代表的な六角形「星」型で示される）が一例である複数の固定具を受けるように構成される。本発明の実施形態によれば、複数の平衡穴１３２ａ〜１３２ｆは、カウンターウェイト４３２ａが一例である（図４参照）複数のカウンターウェイトを受けるように構成され、複数の平衡穴１３２ａ〜１３２ｆのうちの平衡穴１３２ａは、カウンターウェイト、例えば、カウンターウェイト４３２ａを受けるように構成されたキャビティを含み、カウンターウェイト４３２ａは、スピンドル２２６が回転する際に少なくとも円形板の回転移動のバランスをとるように構成される。さらに、本発明の実施形態によれば、キャビティは、スピンドル２２６が回転する際に、カウンターウェイト４３２ａに対するスピンドル２２６の回転の影響により、カウンターウェイト４３２ａをキャビティの端部に閉じ込めるように構成される。本発明の実施形態によれば、ＨＤＤ２０１はハブ３２０をさらに含み、ハブ３２０については、線３−３に沿った断面図を使用して次に説明する。
【００１８】
これより図３を参照して、本発明の実施形態による図２の線３−３に沿った横断立面図を示す。図３は、磁気記録ディスク２２０を図２のＨＤＤ２０１のスピンドル２２６に締め付けるディスククランプ１２２およびハブ３２０を詳細に示す。本発明の実施形態によれば、ＨＤＤ２０１は、スピンドル２２６に結合されるようなハブ３２０をさらに含み、ハブ３２０は、少なくとも１つの磁気記録ディスク２２０をディスククランプ１２２とハブ３２０との間で締め付けて、少なくとも１つの磁気記録ディスク２２０をスピンドル２２６に結合する、固定具２３０が一例である固定具を受けるように構成される。あるいは、本発明の別の実施形態では、ディスククランプを使用して、２つ以上の磁気記録ディスクをハブに対して締め付けることができ、この場合、スペーサリング（図示せず）を磁気記録ディスク間に配置することもできる。本発明の実施形態によれば、ディスククランプ１２２の平衡穴１３２ａのキャビティは、円形板の第１の側に配置された開口部を含み、キャビティの端部は円形板の第１の側の下に配置され、キャビティの側部は、開口部が円形板の中心から配置されるよりも、キャビティの端部が円形板の中心から離れて配置されるように、開口部をキャビティの端部に接続する。本発明の一実施形態では、キャビティの端部は、円形板の第１の側とは逆の円形板の第２の側に配置された第２の開口部を含み得る。本発明の別の実施形態では、キャビティは略円筒形のチャネルを含む。本発明の別の実施形態では、円筒形チャネルは、円形板の第１の側から円形板を通り、円形板の第１の側とは逆の円形板の第２の側に延びる。ＨＤＤ２０１はディスク−クランプ封止３３０をさらに備え、ディスク−クランプ封止３３０は、例えば、スピンドルが静止または回転せず、次に説明する力がカウンターウェイト４３２ａを平衡穴１３２ａの端部に閉じ込めるように作用しない場合に、カウンターウェイト４３２ａがキャビティから抜け出すのを防ぐように構成される。
【００１９】
これより図４を参照して、本発明の実施形態による図２の線３−３に沿った別の横断立面図を示す。図４は、限定ではなく、スピンドル２２６が回転する際の図２のＨＤＤのディスククランプ１２２の平衡穴１３２ａ内のカウンターウェイト４３２ａの配置およびカウンターウェイト４３２ａを平衡穴１３２ａの端部に閉じ込めるように作用する力の作用を詳細に示す。粒子、特に、平衡穴から出て隆起し、ＤＥカバーを擦るカウンターウェイトから削られ得る粒子破片は、スライダ２１０ｂの安定した飛行に潜在的な問題を呈し、さらには、粒子が磁気記録ディスク２２０からのデータの読み取りおよび磁気記録ディスク２２０へのデータの書き込みにエラーを生じさせ得るように、スライダ２１０ｂの安定した飛行には影響せずに磁気記録ディスク２２０を破損する恐れさえある。本発明の実施形態は、ＨＤＤ２０１のＤＥ内でのそのような粒子の発生を可動式カウンターウェイトにより防ぐ手段を提供する。したがって、本発明の一実施形態では、ディスククランプ１２２の円筒形チャネルは、図４では便宜上、軸４０４に平行に示されるが、平行に限定されないスピンドル２２６の回転軸４０２に対して角度４０８(θ)に配置される。本発明の実施形態によれば、ＨＤＤ２０１のディスククランプ１２２は少なくとも１つのカウンターウェイト４３２ａをさらに含む。スピンドルが、例えば、単位時間当たりのラジアンの単位で付与し得る角速度ωで回転すると、カウンターウェイト４３２ａを回転の中心から離れて外側に向けて移動させるように働く慣性の力４２０（Ｆ）が、回転するディスクの基準系内で生成される。慣性の力４２０（Ｆ）の大きさは、Ｆ＝ｍＣＷω２ｒにより与えられ、式中、ｒは、慣性の力４２０（Ｆ）が向けられる方向での回転軸４０２からのカウンターウェイト４３２ａの重心の半径距離であり、ｍＣＷはカウンターウェイト４３２ａの質量である。慣性の力４２０（Ｆ）は、２つの成分：軸方向成分の力４２８および法線成分の力４２４に分解し得る。例えば、円筒形平衡穴１３２ａの軸４０６が回転軸４０２と交わる円筒形平衡穴１３２ａの場合、軸方向成分の力４２８は、円筒形平衡穴１３２ａの軸４０６に沿って向けられた慣性の力４２０（Ｆ）の成分により定義され、法線成分の力４２４は、円筒形平衡穴１３２ａの軸４０６に対して直角に向けられた慣性の力４２０（Ｆ）の成分により定義される。したがって、本発明の一実施形態では、軸方向成分の力４２８の大きさはＦｓｉｎθにより与えられ、法線成分の力４２４の大きさはＦｃｏｓθにより与えられる。しかし、本発明の他の実施形態によれば、円筒形平衡穴１３２ａの軸４０６は回転軸４０２と交わらなくてもよく、それでもなお、軸方向成分の力４２８はやはり、円筒形平衡穴１３２ａの軸４０６に沿って向けられた慣性の力４２０（Ｆ）の成分により定義し得、法線成分の力４２４もやはり、円筒形平衡穴１３２ａの軸４０６に対して直角に向けられた慣性の力４２０（Ｆ）により定義し得る。本発明の他の実施形態によれば、円筒形平衡穴１３２ａの軸４０６が回転軸４０２と交わらない場合、円筒形平衡穴の軸４０６がもはや、回転軸４０２および慣性の力４２０（Ｆ）の方向に一致するディスクの半径方向により定義される平面と同じ平面にない場合があるため、もはや単純にＦｓｉｎθにより与えることはできない軸方向成分の力４２８の大きさおよびもはや単純にＦｃｏｓθにより与えることができない法線成分の力４２４の大きさを特定するために、軸４０４をディスククランプ１２２の表面に対して垂直な軸とし得、このような状況下では、軸方向成分の力４２８および法線成分の力４２４に対してより複雑な式を取得し得る。それにも関わらず、本発明の実施形態によれば、軸方向成分の力４２８は、スピンドルが回転する際に、カウンターウェイトに対するスピンドルの回転の効果によりカウンターウェイトをキャビティの端部に閉じ込めるように働き、法線方向の成分４２４は、カウンターウェイト４３２ａとディスククランプ１２２の外径のより近くに配置された円筒形平衡穴１３２ａの壁との摩擦力を増大させるように働き、これにより、円筒形平衡穴１３２ａ内のカウンターウェイト４３２ａの移動性をさらに制限し得る。本発明の一実施形態では、スピンドル２２６の回転軸４０２に対する角度４０８（θ）は約１５°〜４５°である。したがって、本発明の実施形態によれば、スピンドルモータが回転している場合、軸方向成分の力４２８は、カウンターウェイト４３２ａが平衡穴１３２ａ内に留まるか、または平衡穴１３２ａ内でさらに下に移動するのを助け得る。さらに、その結果、本発明の実施形態によれば、平衡穴１３２ａに嵌るために隙間を有するカウンターウェイト４３２ａを実施する場合、角度４０８(θ)は、設置されたカウンターウェイト４３２ａがＤＥカバーに向かって持ち上がるのを防ぎ得、そのような持ち上がりはＤＥカバーの干渉および摩耗に繋がる恐れがある。
【００２０】
図４をさらに参照すると共に、図２をさらに参照すると、本発明の実施形態によれば、ＨＤＤ２０１のディスククランプ１２２は、例えば、カウンターウェイト４３２ａと同様の複数のカウンターウェイトをさらに含み得、平衡穴１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ、１３２ｅ、および１３２ｆが例である複数の他の平衡穴のうちの別の平衡穴が、そのような追加のカウンターウェイトを収容し得る。あるいは、本発明の別の実施形態では、ＨＤＤ２０１のディスククランプ１２２は、少なくとも１つのカウンターウェイト４３２ａをさらに含み得る。本発明の別の実施形態では、ＨＤＤ２０１のディスククランプ１２２のカウンターウェイト４３２ａは、立方センチメートル当たり約１．０グラム（ｇｍ／ｃｍ３）の密度を有する材料をさらに含み得る。本発明の別の実施形態では、ＨＤＤ２０１のディスククランプ１２２のカウンターウェイト４３２ａは、スピンドル２２６が回転する際に、磁気記録ディスク２２０、スピンドル２２６、およびハブ３２０のうちの少なくとも１つの回転移動のバランスをとるように構成してもよい。本発明のさらに別の実施形態では、ＨＤＤ２０１のディスククランプ１２２のカウンターウェイト４３２ａは、締まりなし（平衡穴と干渉することなし）で平衡穴１３２ａ内に嵌るように構成してもよく、任意の形状を有し得る。したがって、本発明の実施形態によれば、角度４０８(θ)は、複数の平衡穴１３２ａ〜１３２ｆの各平衡穴内への挿入に複数のサイズのカウンターウェイトを使用できるようにし得、これにより、カウンターウェイトを平衡穴内に保持するためのカウンターウェイトと平衡穴の直径との締まり嵌め（平衡穴との干渉構造）を有する設計制約が軽減する。したがって、本発明の実施形態によれば、任意の単一の平衡穴に使用されるカウンターウェイトの形状およびサイズのオプションでの選択肢がより多いことを理由として、ＨＤＤ２０１内の回転する構成要素の不平衡を低減するために、より厳しい設計仕様を達成することができる。
【００２１】
開発中、本発明の実施形態の範囲内にない従来の設計のカウンターウェイトが、不適切に設置されたり、または時間の経過に伴って平衡穴から転がり出たりする恐れがあることを本発明者等は観察した。本発明の特定の実施形態は、スピンドル２２６の回転軸４０２に対して角度４０８(θ)をなして配置される平衡穴を利用して、カウンターウェイトが平衡穴から持ち上がって出る傾向性を低減する。さらに、本発明者等は、ＨＤＤの回転する構成要素の設計において、本発明の実施形態がカウンターウェイトをその場その場の様式で平衡穴に設置して、個々のＨＤＤ内の回転する構成要素の不平衡を低減することにより達成可能なより厳しい平衡使用を提供することを認識した。
【００２２】
本発明の特定の実施形態の上記説明は、例示および説明のために提示された。本発明の特定の実施形態の上記説明は、網羅的である、すなわち、本発明を開示される厳密な形態に限定することを意図せず、上記教示に鑑みて多くの変更および変更が可能である。本明細書において説明された実施形態は、本発明の原理および本発明の実際用途を最良に説明し、それにより、当業者が、意図される特定の用途に合うように様々な変更を行って本発明および様々な実施形態を最良に利用できるようにするために選択され説明された。本発明の範囲は、本明細書に添付される特許請求の範囲およびその均等物により定義されることが意図される。
【符号の説明】
【００２３】
１２２  ディスククランプ
１３０  固定具穴
１３２ａ〜１３２ｆ  平衡穴
１３２  複数の平衡穴
２０１  ハードディスクドライブ
２１０  ヘッド−ジンバル組立体
２１０ａ  磁気記録ヘッド
２１０ｂ  スライダ
２１０ｃ  リードサスペンション
２１０ｄ  負荷ビーム
２１０ｅ  タング
２２０  磁気記録ディスク
２２６  スピンドル
２３０  固定具
２３４  アーム
２３６  キャリッジ
２３８  電機子
２４０  ボイスコイル
２４４  固定子
２４８  旋回シャフト
２５２  旋回ベアリング組立体
２５６  フレキシブルケーブル
２６０  アーム電子回路モジュール
２６４  電気コネクタブロック
２６８  ディスクエンクロージャ基部
２７２  方向
２７６  トラック
２８０  弧
２８４  セクタ
２８８  セクタトラック部分
２９０  ロード−アンロードランプ
３２０  ハブ
３３０  ディスク−クランプ封止
４０２、４０４、４０６  軸
４０８  角度θ
４２０  慣性の力Ｆ
４２４  法線成分の力
４２８  軸方向成分の力
４３２ａ  カウンターウェイト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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