JPH03168988A - 熱的予測可能なディスクドライブ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は一般に、寸法の安定性および温度変化がある場
合の寸法変化の予測可能性を向上させる対策を行うディ
スクドライブに関する。

【従来の技術】

ディスクドライブは、コンピュータやデータ処理装置に
関する用途で大量のデータ記憶装置として使用されてい
る。データはこ的ようなドライブの記憶ディスクの表面
に格納される。記憶ディスクはディスクドライブの基体
または主フレームのような支持構造に取何６ノられたデ
ィスクスピンドルに軸受りされて回転ずる。データディ
スクの表面の狭いデータトラックに書込むのにデータヘ
ッドを使用するが、これを後に、１・ラック追尾モード
と呼ぶモー・ドで、ディスクか回転ずるにつれてデータ
ヘッドをこれら狭いｆ−クｌ・ラック上に位置決めする
ことにより繰返（，て読み戻すことができる。ディスク
面尤のデータトラックの幅は現在のところ約１０ミクロ
ンである。このような狭い記録済みデータｌ・ラックか
らデータを確実に読取るには、データヘッドをデータｌ
・ラック上１・ラックの中心から約１−／２ミクロン以
内に位置決めしなければならない。 データヘッドは、記録ディスクを回転可能に取ｎけてい
るスピンドルこ同じ支持構造に取付けられている可動ボ
ジショナすなわちアクチュ工一夕の一部から成るアーム
スタックの各アームの端に柔軟に同定きれている。これ
は同転アクチュエータまたは直動アクチュエータとする
ことができる。最も高性能のディスク１！ライブでは、
専用ヘッド（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ　ｈｅａｄ）と呼ばれ
る一つのヘッド、およびザーボコードに専用される隣接
ディスク面を使用（７て１・ラック探索および１・ラッ
ク追尾の目的アヘッド位置決めザーボに入力を供給して
いる。位置決めザーボは，、専用ヘッドからの信号を使
用して、データトラックがデータディスク面上の対応す
るｌ・ラックに８込まれているεき、トラック追尾動作
モードで専用ヘッドを専用記憶ディスクの表面上の所定
のサーボコードトラックの七に正確に位置決めする。デ
ータをデータディスク面上のデータトラックに書込んで
からは、機械的変位、すなわち、ザーボヘッドとデータ
ヘッドとの間に生ずる相対位置の変化があれば、データ
ヘッドがトラックの中心から片寄り、読取られているデ
ータの完全性が損なわれる。たとえば、温度変動がある
ため位置決め誤差が予測不能であれば、読取り中のデー
タの完全性を留めることはほとんどできない。他ノｊ、
発牛する位置決め誤差が予測可能であれば、後に説明す
るように、サーボシステムへの補正フィードバック情４
ｇ．．ｌｌ７．ｌ特性を決め、組込むことが可能である
。典型的に、ディスクドライブ支持構造は、続く読取り
動作時にヘッドがディスクの書込み済みデータト・ラッ
クのトラック中心からの片寄りを最少限にする目的で可
能な限り剛く且つ堅く作られている。ドライブ内の各種
部品の各々に使用される特定の材料は、機能および費用
が最適になるように選定される。しかし、このため、ド
ライブ性能Ｌの幾つかの問題が屡々発生している。 第１に、剛く以つ堅い部品を互いに締付＋Ｊると、それ
らはもはや互いに無関係に寸法を変える自由が無い。デ
ィスクドライブの製作時に、部品はほとんどほぼ同じ温
度で組立てられる。 しかしドライブが動作すると、熱が発生し、温度勾配が
生ずる。これら温度勾配のためドライブの秤々ク）部品
の寸法が変化し、締付け部位に部品の相対位置に関して
微小な予測不能の滑りを起ご１２１″σ）に充分な応力
を発生ずる可能性がある。 第２に、ディスクドライブの措造部品を異なる材料から
作ると、熱膨脹係数も異なる傾向かある。これらの剛い
部品を共に締付けると、輸送中に屡々発生する、ディス
クドライブ支持構造が極端な温度にさらされる場合のよ
うに接続部分で発生する応力が接続を永続的に滑らせる
可能性がある。さらに、この滑りは何時どれだけ発生す
るかについて予測することができない。 実用上、ディスクドライブは、接続部分の応力を幾分で
も開放１，、これにより熱的に誘起される位置決め誤差
を可能な限り少なくしようと（７てディスク面のデータ
トラックに書込む１｛１ｊに熱サイクルを加えられてい
る。このプロセスで１・′ライブの長期位置決め精度の
確からしさは向上ずるが、熱ザイクルを受けるドライブ
の問題および幾らかの受容不能の割合はなお位霞決め問
題と］７て残される傾向がある。ディスクドライブの熱
サイクルを行う生産数漬の時間および費用も望ましくな
い。

【発明が解決しようとする課題】

本発明は、熱的に変化ずる環境轟、少なくともザーボに
より処理することができる範囲内で、寸法のずれが予測
可能であり、またはサーボヘッドを位異決めずる際に補
正ずるこたができる予測可能なデー・夕を発生（７、典
型的な動作中および保管中の温度環境から生ずる永続的
寸法変化の発生を可能な限り少な＜　Ｌ、貝つ組立後お
よびデータＬラックのフＨ−マッｌ・作製前に熱ザイク
ルを必要としない、改良されたディスクドライブの提供
を目的こしている。

【課題を解決するだめの手段】

これらの改良および長所は、ディスクドライブの構造部
品のすべてを、値が小さく、公称的には等１，い、熱膨
脹係数を有する材料から作ることにより達戊される。そ
の他、或る程度の構造的柔軟さが、必要な剛さおよび堅
さを維持しながら、ディスクドライブの構造部品に与え
られる。 本発明の第コの部分は、実質」二同じ熱膨脹係数を有す
る祠料のディスクドライブの構造構或要素を設計するこ
とである。膨脹の割合が小，さければ小さい程良い。一
つの用途では、鋼を使用するが、これは鋼の膨脹係数が
賀通の低価格の拐料の中で小さいからである。本発明の
第２の部分は、ディスクドライブ構進向に、製品の正常
使用中に生ずる部品の寸法変化により部品を互いに接続
する部分に大きな応力が加わらないように柔軟性を設計
するこ占である。接続部分の応力は、最悪の熱暴露下で
ら、接手の滑りやクリープが発生ｌ７ないよう充分低く
しておかなければならない。これが生ずると矛測不能な
片寄りが生ずるからである。 ディスクドライブ機措に、接手での滑りを未然に防止す
る柔軟性を取人れ、月、つ予測可能性を達或する小さな
調和した熱膨脹係数を有する構造が本発明の主題である
。

【実施例】

唯一つの図面を参照するε、ディスクドライブは、ディ
スクスピンドル２を取付ける泉体ｒなわち主フレーム１
を備えている。ディスクスタックアセンブリ３は、個別
のディスク３ａから構戊されているが、ディスクスピン
ドル２に軸受（ラされている。このディスクスタックア
センブリはディスクスピンドルと一体部分を或ず駆動モ
ータにより定速回転する。本発明は、静ＩＪ−．支持体
がアクチュエータを移動可能に取付けている、直動アク
チュエータ形式または回転アクチュエータ形式の双方の
ディスクドライブに適用可能である。図示（７てあるデ
ィスクドライブは回転アクチュエータ形式のものである
。この目的で、静止支持体はディスクスタックアセンブ
リ３の縁に隣接ずる主フｌノーム１．に固定きれたアク
チコ，エータスピンドル４である。アクチュエータの軸
受ハウジング５はアクチュエータスピンドル４に軸受け
され、磁気ヘッド８をその極端位置に柔軟に取付けてい
る撓み体７を取｛＝ｊける複数のアーム６を取付けてい
る。わかるとおり、アーム６は磁気ヘッド８を個々のデ
ィスクの隣接する各面に位置決めする目的でディスクス
タックアセンブリの個々のディスク３ａの間に突出して
いる。これら磁気ヘッド８はアームアセンブリの長手方
向におよび互いに関して横方向に精密に整列（７て図示
きれているアームスタックに互いに重なるように配設さ
れており、この物理的整列により磁気ヘッド８をそれぞ
れのディスクの対応する１・ラックの上に位置決めする
ことができる。一つの磁気ヘッド、通常は最下ディスク
山下側の下アームの磁気ヘッド、が専用ヘッドであり、
それで専用ディスク面は個々の１・ラックを規定するサ
ーボコードが記録きれている下ディスクの下面である。 全般に９と記してある電磁駆動装置が回転アクチュエー
タを駆動するのに利用きれる。この電磁駆動装置９は軸
受ハウジング５に固定されたコイル１０および永久磁石
１１から戊る永久磁石構造を備えており、永久磁石山図
示ｊ７てあるものはコイル１０の下に設置され、他の図
示してないものはコイル１０の上に設置されている。こ
のコイルは、永久磁石の磁界ε相互作用する可逆極性の
直流でエネルギを供給ざれてアクチュエ一夕のスピンド
ル４の軸の周りに一方向にまたは逆方向にコイルを動か
ず電磁的に発生された力を生じ、アクチコ、エータのス
ピンドル４の周りに弧状に、ディスク面上を放射状に磁
気ヘッド８を動かすようになりでいる。この方法で、ト
ラック探索が行われ、所定のトラックが見つかるεトラ
ック追尾が行われる。 カバーｌ２は、止板ｌ３およびその側面および端面１４
を有するが、ディスクドライブアセンブリを囲っでいる
。閃では、このカバー１２はディスクドライブの上方１
と持４二げてディスクドライブの構成要素を見ることか
できるようにしてある。 組立てた位置で、カバー１２の上板ｌ３の内面は、塾体
または主フレーム１に固定されそこがら上向きに突出し
ているボスト１５の」二端の上に座る。 力ｔ＜−ｘｚの上板ｌ３を貫く穴ｌ６はボスト１５の上
端にあるねじ穴１７と同一直線」二にある。カバーはこ
れらポストの」二端に小ねじ１８により固定きれ、子ね
じｌ８はその一つだけを図示してあるが、上板１３を貫
いて延び、各ポストｌ５の」二端にある隣接ねじ穴１７
に個別にねじ込まれる。その他に、小ねじ１９は、その
ーっだけを図示してあるが、上板１３のそれぞれの穴２
０を貫いて個別に延び、各ディスクスピンドル２および
回転アクチュエータのスピンドル４の上端にあるねじ穴
２１にねじ込まれる。ディスクスピンドル２およびアク
チェエータスピンドル４の上端をカバー１２の−ヒ板１
３に固定することにより、これらスピンドルの上端がカ
バー１２に対して安定する。スピンドルの基底を主フレ
ームに固定した状態で、」ユ端が自由のままであれば、
スピンドルが傾き、データ読出しの完全性に悪影饗を及
ぼず可能性がある。 ポスト１５およびスピンドル２および４の長さは板１３
の上面に対して寸法を決めてあるから、そこで対向する
面の部分はすべて、カバー１２をディスクドライブアセ
ンブリの上に設置したεき、変形させる必要無１，に、
接触するようになる。この位置で、カバー板の垂下側面
および端面ｌ４の下部周縁は基体または主フレーム１の
周辺」二面部に接触しない。小ねじ１８および１９を取
付けると、アセンブリは固定され、特にスピンドル２お
よび４がその端で主フレームおよびカバーに固定される
。 これらディスクドライブを汚染物、特にほこりの侵入に
対して保護することが不可欠である。 主フレーム１とカバー１２との間の最終封止は、表面に
感圧接着剤が塗布してあるがカバー１２と主フレーム１
との間の接合部の周辺封止を行うテーブ２２を用いて行
われるが、テーブ２２はその断面だけを図示してある。 カバー１２と主フレームｌこの間の接合から汚染物の侵
入を禁止する他に、比較的高い剪断強さを備えているテ
ーブ２２は、カバー１２ε主フレーム１との隣接部分間
の相対的平行移動に対しても抵抗する。 典型的には、ディスクドライブの主フレームとカバーと
の間のシールは主フレー△とカバーこの間の隙間内で圧
縮される弾性ガスケットである。始めから終りまで、お
よび特に高温で、ガスケッ１内部の圧力が減少し、ガス
ケットが主フレームおよびカバーに及ぼす力も減少する
。 この力の減少により典梨的にディスクドライブの構造部
材に微小な寸法変化およびひずみが生じ、データヘッド
対トラックの重大な位置決め誤差が生ずる。テーブシー
ルは、主フレームまたはカバーに初期応力を及ぼさない
ので、および感圧接着剤の性質がいろいろなので、この
問題を解決（７、ディスクドライブの動作温度範囲にわ
たり応力変化を生ずることもない。それ故、テーブシー
ルは、ディスクドライブ内に時間および温度にわたり寸
法ひずみを生じない簡単で低価格の封正解決法である。 このディスクドライブの構或は安定な位置決めおよびサ
ーボシステムの動作に必要なディスクスピンドル２およ
びアクチュエータスピンドル４の端の安定性を提供する
。主フレームをディスクスピンドル２、アクチュエータ
スピンドル４、およびポスト１５を通してカバーに接続
することにより、主フレーム己カバーとの間の熱的に生
ずる寸法差により接続部分（カバーとポスｌ・との接合
）に充分な応力が発生してこれら区域に予測不能な滑り
が生じないようにする独特な柔軟性が構造に導入されて
いる。しか（７、この構戒を用いても、これらスピンド
ルの上端間に主フレーム１の材料とカバーｌ２の材料と
の間の熱膨脹の不釣合の結果と（２てそれらスピンドル
の下端に対する相対運動が発生ずることがある。更に、
カバー１２と主フレーム１この間で熱膨脹係数が同じで
あっても、またはほぼ同じであっても、これら部品の受
１−１る湯度が異なれば、受容不能な変位が生ずるこ占
がある。 したがって基体まだは主フレーム１．１！：カバー１２
タの間で熱膨脹係数を調和させる他に、これら熱膨脹係
数を可能な限り小キクシてディスクスピンドル２の軸と
アクチュエータスピンドル４の軸との間の寸法変化が極
小になるようにするここも重要である。たとえば、鋼は
、その熱膨脹係数が小さいので、この点について満足な
材料である。必要な柔軟性を有する構造を設ｊＪること
により、および主フレーム１、カバー１２、ボス１・１
５、ディスクスピンドル２、およびアクチコ．エータス
ピンドル４を同じ材料から、および熱膨脹係数の小さい
材料から、作ることによりディスクドライブにおける片
寄りの予測可能性が達或きれ、本発明の主目的が戒就さ
れる。 ヘッドの片寄りを生ずる寸法変化の予測可能性が達成さ
れる場合、ディスクドライブ専用サーボ位置決めシステ
ムに専用サーボヘッドをそのトラック中心から外して、
理想的には得られるデータヘッド対トラックの位Ｗ誤差
をＯにまで減らすように放射状に位置決めする片寄りを
取入れる対策を行うここができる。初期誤差が大きくな
れば発生する絶対的不確実性が太き《なるので、必要な
片寄りの値は小きい程良い。 いずれの場合においても、実際の片寄りの不確実性はデ
ータの確実な読取りおよび書込みを確保する最大許容デ
ータヘッド対しラック誤差より少なくなければならない
。 このように説明した補正ブａセスには、必要なサーボヘ
ッド対トラックの片寄りが達ｒｆｉ．キれてしまうまで
データの読取りおよび書込みを遅延させる必要がある。 データが処理されている時間中、データを不確実にする
予測不能な位置決め誤差が発生しないという重要な仮定
を行う。 取入れられる片寄りは所定の時間間隔またはディスクド
ライブの温度の所定の変化が起こるまで受容可能であり
、その時刻後、システムは片寄りの更新を必要すると仮
定する。予測不能な位置決め誤差が発生すれば、ディス
クドライブは片寄りを組込んでからはデータを安全に読
取ったり書込んだりすることができない。何故なら必要
な片寄りはそれに続くデータ処理期間中変化しない已い
う確信が無いからである。 これまでの説明は固定片寄りプロセスについて行ったが
、ディスクが取付けられているスピンドルの回転中心に
対するデータ１・ラックの偏心のような、動的片寄りを
評価することら可能である。位置決め情報の完全１・ラ
ックを各データデスク面で利用可能であるとすれば、一
定の片寄りに偏心補正を加えたものをサーボ位置決めに
取入れてこれら一廣複雑な誤差を補償するこεができる
。もう一度、これら誤差が予測可能なように発生しない
限り、適用する補正がそれに続くデータ処理期間中有効
であると仮定することはできない。 ディスクドライブ構造の幾つかの組込み部品の間で熱膨
脹係数を厳密に調和させることの重要性は、ウェイン・
イー・フート（Ｗａｙｎｅ　Ｅ．　Ｆｏｏ１ｅ）等のｒ
Ｍａｇｎｅｔｉｅ　Ｈｅａｄ　Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　
Ａｓｓｅｍ＋ｂｌｙ　ｉｎ　Ａ　Ｄｉｓｃ　Ｄｒｉｖｅ
ｌ　ｌ！：題する同時係属の出願、第４３４，７４９号
およびウェイン・イー・フー｝　　　（Ｗａｙｒｕｅ　
　Ｅ．　　　Ｆｏｏｔｅ）　　の　　ｒＡｎ　　Ａｅｔ
ｕａｔ．ｏｒ　　Ｓｔｒｕｅｔｕｒｅ　Ｆｏｒ　Ａ　Ｍ
ａｇｎｅｔｉｃ　Ｈｅａｄ　Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　Ａ
ｓｓｅｍｌｙｉｎ　Ａ　Ｄｉｓｋ　ＤｒｉｖｅＪ　己題
するもう一つの同時係属出願、第４３４，６６２号、に
も説明されている。 これら出願書は本出願ε同日に出願きれ、本発明の譲受
人に譲渡きれている。 ウェイン０イーやフート（Ｗａｙｎｅ　Ｅ．　Ｆｏｏｔ
ｅ）等の上記出願は、ここに例示したもののような回転
アクチュエータのヘッド支持（　ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ
）アセンブリを目的たしており、磁気ヘッドを支持ずる
アームの質皿がトラック探索動作での所要１・ルクを可
能な限り小さ《する目的で可能な限り小きくなっている
。このウェイン・イー・フート（Ｗａｙｎｅ　Ｅ．　Ｆ
ｏｏｔｅ）等の出願は、データの読取りを妨げるこよに
なる、部品の不必要目，つ予測不能な物理的変位を可能
な限り小さくするのに磁気ヘッド支持アセンブリの部品
の間で熱膨脹係数が同じかまたは実質上同じの材料を使
用することの徂要性をも強調している。 ウユイン・イーｂ　７　−　ｈ　（Ｗａｙｎｅ　Ｅ．　
Ｆｏｏｔｅ）の出願はアクチスエータ軸受ハウジング５
の構造を目的としており、それ目体で、磁気ヘッドを支
持するアーム構造６および７と関連して、この軸受ハウ
ジング５に、同じかまたは実質上同じの熱膨脹係数を備
えるように材料を使用することの重嬰性を強調している
。 回転アクチュエータ構造のこれらそれぞれの構造組織に
関するこれら出願書の教示は、ディスクスタックおよび
回転アクチＪ，エータのような主要構或要素の間で寸法
の安全性を保存することを目的どする本発明の教示と共
に、ディスクドライブから読取ったデータの完全性が可
能な限り大きいディスクドライブを提供するものである
。 熱膨脹係数が小さく且つ主フｌノーム、カバースピンド
ル用モータなとに選定（７た材料のものと厳密に調和す
る熱膨脹係数を有する材料のディスクを設ζプるこどに
より、ディスクから読取ったデータの安全性の保存に関
１−で一層の改善が実現される。磁気ディスクドライブ
において、鋼はディスク祠料として受容できない。しか
し、ガラスディスクはこの要求事項を満たすことができ
る。この目的に対して受容可能なガラスディスクの一つ
はコーニング・ガラス（ＣｏｒｎｉｎｇＧｌａｓｓ）か
ら得られる。次にディスクに薄い磁気記録層を被覆（７
、これにサーボコードおよびデータの磁気双ビッｌ・を
記録することができる。 磁気的に被覆したディスクは日本の製造元、ホヤ（Ｈｏ
ｙａ）　、アザキ（Ａｓａｋｉ）　、および目本板硝子
（ＮＬｐｐｏｎ　Ｓｈｅｅｔ　Ｇｌａｓｓ）からも市販
きれている。これらガラスディスクはアルミニウムディ
スクに使用した占同じ構造を用いて、ここに例示したも
ののようなスタック状に組立てるここができる。 本発明の唯一つの実施例について回転アクチュエータ形
式の磁気ディスクドライブに関連してここに図示｛７、
実証してきたが、本発明はこのような用途に限定される
ものではなく、直動アクチュエータディスクドライブお
よび光学式記録読取技法に関連するもののような用途に
拡張するこたができるこεが明らかであろう。 同転アクチュエータを備えたディスクドライブにおいて
、アクチュエータおよびディスクスヒ゛ンドルを例示し
たようにしてその反対端で圃定（７てスピンドルを安定
にすることにより、および少《とも同じかまたは実質的
に同じの小さな熱膨脹係数を有する材料を採用すること
により性能のかなりな改善が達戊きれる。 本発明の原理を具体化するディスクドライブは少なくと
もコンピュータおよびデータ処理の環境に適用すること
ができる。 〔発明の効果】 以上のように、本発明によれば、熱的に変化する環境で
、少なくともザーボにより処理することができる範囲内
で、寸法のずれが予測可能であり、またはサーボヘッド
を位置決めする際に補正することができる予測可能なデ
ータを発生【７、典型的な動作中および保管中の温度環
境から生ずる永続的寸法変化の発生を可能な限り少なく
し、且つ組立後およびデータトラックのフォーマット作
製前に熱ザイクルを必要としない、改良されたディスク
ドライブが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理に基づくディスクドライブの同
寸法の分解図である。 〔符号の説明】 １・・・主フレーム、２・・・ディスクスピンドル、３
・・・ディスクスタック、 福・・・アクチュエータスピンドル、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ベースと； 少なくとも１つのメモリディスクと； 前記ベースの一方端で固定されるディスクスピンドルと
   ； 前記ディスクスピンドル上で前記メモリディスクを軸支
   する軸受手段と； 少なくとも１つの磁気ヘッドと： 前記ベース上の静止支持体と： 前記ディスクの表面付近に前記磁気ヘッドを移動可能に
   指示するための、前記静止支持体上の可動アクチュエー
   タと； カバーと； 前記ベースと共に前記メモリディスクと前記可動アクチ
   ュエータ手段を囲むべく、所定位置で、前記カバーを前
   記ベースに対して固定するための第１の固定手段と； 前記スピンドルと前記静止支持体を前記カバーに固定す
   るための第２の固定手段と； 前記ベース、前記スピンドル、前記可動アクチュエータ
   手段、前記カバー及び前記第１の固定手段が、概ね同一
   の熱膨張係数を有する材料から製造されること； から成ることを特徴とするディスクドライブ。