JPH04502977A - ディスクドライブの熱分離および安定性が改良された装置および方法 - 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】 ディスクドライブの熱分離および安定性が改良された装置および方法発明の前景 １、　本発明の分野 本発明はディスクドライブ記憶装置の分野に関するものである。

２、　前景技術 ディスクドライブ記憶４！置の性能は、いくつかのダイナミックな部品と静止部 品の相互作用と、それらの部品の間の機械的な許容誤差を維持および１Ｉ１１卿 できる精度とに依存する。したがって、差動的な熱膨張の影響をディスクドライ ブ記憶装置の設計と動作に際して慎直に考慮および制御して、とくにパブキング （ｂａｃｋｉｎｇ）　の位置合わせの狂いにより障害と性能の低下を阻止せねば ならない。

従来技術においては、専用のサーボ装置が位置ぎめ情報をディスクドライブ装置 へ供給するために採用される１つの方法である。１つまたは複数のデータヘッド に対して固定された関係を有するサーボヘッドが専用サーボ表面上のサーボトラ ック、たとえばサーボトラックｎ１の上に位置させられてデータトラック、たて は、専用サーボのアプローチは適切な位置情報を供給する。トラックのピッチラ ックの輻が約５−１０ｘであるとすると、サーボヘッドがトラックｎの上方に一 ボトラックに対するデータディスクの差動位置が許容限度をこえたとすると、サ ーボヘッドがサーボトラックの上方に位置させられた時にデータヘッドをトラッ クｎ′＋１の上方に位置させて、読み出し／書き込み誤差を生じさせることがし たがって、専用サーボドライブ用のトラック密度はサーボディスクに対するの閏 のこの位置の差は、ヘッド／ディスク組立体（ＨＤＡ）における不均一な熱分布 による軸とモータ、巻線および関連する部品の間の差動的な熱膨張によりひき起 こされる。

より高いトラック密度を達成するための１つの従来技術の試みは、サーボ情報の バーストがデータトラック自体と織り混ぜられるような「くさび」または「セク タ」サーボスキームを用いることである。これは、専用サーボ装置の相対的な位 置情報と興なって、絶対位置情報が各トラックへ供給されるから、熱膨張の相対 的な影響がなくされる。しかし、セクタサーボスキームは専用サーボスキームと 比較して性能と速度が低〜１゜探した後で、セクタサーボのシリンダー内の各ヘ ッドをボールし、サーボセクタが下を通ることを侍って位置情報を決定しなけれ ばならないから、探す時間が加え合わされて性能が低（なる。

したがって、本発明の目的は、トラック密度が高（、シかも熱膨張の変化の影響 をなくすことができる専用サーボディスクドライブを得ることである。

本発明の別の目的は、熱に敏感な部品が外部の源からの熱の変化から分離される ような専用サーボディスクドライブを得ることである。

本発明の別の目的は、ある内部発熱部品が熱に敏感な部品から分離されるような 専用のサーボディスクドライブを得ることである。

本発明の更に別の目的は、差動熱膨張の影響を減少させ、または安定させるため に熱に敏感な部品が熱対称的に配置されるような専用サーボディスクドライブを 得ることである。

本発明の他の目的、および本発明の方法と装置の他の利点は、図面と本発明の説 明から明らかであろう。

本発明の概要 本発明は、熱的に十分独立している、トラック密度が高い専用サーボディスクド ライブへ向けられる０本発明は、サーボディスク、データディスク、軸および支 えのような、熱に敏感な部品の差動熱膨張によるトラッキング外れを最小にする 二重アプローチに依存する。本発明は、温度を許容範囲内に保ち、差動熱膨張を ひき起こすことがある温度こう配をなくすことをめるものである。第１のステッ プは温度に敏感な部品を外部の温度変化からの熱分離を利用する。本発明の好適 な実施例は、それらの外部温度をこう配に対して熱的に緩衝するために分離され た「箱の中の箱」アーキテクチャを利用する。ディスク、駆動軸、アクチュエー タモータ、アクチュエータモータを含んでいる内部ＨＤＡ支持構造が、外部源か らの熱伝導を阻止する熱絶縁分離器を有する外部ハウジングへ連結される。

外部構造と熱分離器は、内部ＨＤＡ支持構造を外部熱源から遮へいするために熱 バッファを構成する。

本発明は、可能な場合には、紺の内部の箱の対称的な熱設計中に統合されていな いある種の発熱部品を、熱に敏感な部品から分離することも行う。たとえば、い （つかの熱源を含んでいる制御盤、プリント回路板が、ＨＤＡに対するそれの影 響を減少させるためにハウジングの底に配置される。

本発明は、温度の過渡中にトラッキングを劣化させることができる熱に敏感な部 品の区域内に熱対称的な環境も提供するもである０本発明は、熱膨張率が非常に 良く一致する部品を用い、熱に敏感な部品と熱伝導のＨＤＡの水平中心平面に関 して対称的な輪郭を形成することにより、それを達成するものである。部品が同 じ熱膨張率を持つとしても、環境に温度こう配が存在するならば、不均一な膨張 と不均一な収縮の少なくとも一方が生ずる結果となって、性能が低下することに なる。したがって、本発明は、ＨＤＡを水平方向に二分割する物理的平面を中心 とするほぼ対称的であるアーキテクチャを採用する。

図面の簡単な説明 第１図は本発明のディスクドライブ組立体の上面図である。

第２図は本発明のディスク／軸ハウジング組立体の側面図である。

第３図は本発明の熱分離器の拡大上面図である。

第４図は第３図の熱分離器の斜視図である。

第５図は本発明のディスクドライブハウジング組立体の斜視図である。

第６図は本発明のアクチュエータモータ組立体の斜視図である。

第７図は本発明のスピンドルモータ組立体の斜視図である。

第８図は本発明の分離器の別の実施例の上面図である。

第９図は第８図の分離器の斜視図である。

発明の詳細な説明 トラッキング外れを減少または無くすために、差動＃ｌ１ｌＥＨの影響を減少す るディスクドライブについて説明する本発明を完全に理解できるようにするため に、以下の説明においては、ディスクの数、トラックのピッチ等のような特定の 事項の詳細について数多く述べである。しかし、そのような特定の詳細事項なし に本発明を実施できることが当業者には明らかであろう。その他の場合には、本 発明を不必要に詳しく説明して本発明をあいまいにしないようにするために、周 知の構成は説明しなかった。

磁気ディスク１８と１クチユ工−タアーム組立体１４を含んでいるディスクドラ イブ組立体の上面図と側面図がそれぞれ示されている第１図と第２図を全体とし て参照する０本発明の好適な実施例においては、スピンドル２０に複数のハード ディスク！８がスタック状に配置される。ディスクはスピンドル２０へ固定され る。そのスピンドルは軸２２を中心として回転する。この好適な実施例において は、スピンドルモータ１１、（第７図参照）、はスピンドル組立体と一体である 。ディスク１８とスピンドル２０が互いに平行で、垂直なスタックに配置される ように、ディスク１８はスピンドル２０に装着される。好適な実施例においては 、ディスクの直径は約８．８９ｃｍ（約３　ｌ／３インチ）であって、磁気被覆 されたアルミニウムで製作される。ディスクの上側と下側が、それの上の同心の データ「トラック」に配置されているディスク記憶装置のために用いられる。

アクチュエータアーム組立体１４、（第６図参照）、は複数のアーム要素１６を 含む。それらのアーム要素は軸３０へ枢着される。ボイスコイルモータ組立体３ Ｉがアームセット３３の反対側に設けられる。それによりアームセットは、この 技術において周知のように、軸３０を中心として回ることができるようにされる 。ボイスコイルモータは中心柱３２と、この中心柱を囲むコイル３４と、上側磁 石フレーム３６と、下ａｍ石フレーム３８とを含む。

軸に関してボイスコイルモータの反対側にはたわみ部材４８がアーム要素の端部 へ取付けられる。各たわみ部材は磁気ヘッド５０が装着され、かつ装着パッド５ ４を含む、たわみ部材はポールスウエジ（ｓｕａｇｅ）を用いてアーム要素へ取 付けられる。そのポールスウエジは、ボール４６がボス４４に圧入させられた時 にボール４６の中にしまりばめされて、たわみ部材を装着板５４を介してアーム 要素へ固定する。

本発明の熱分離されている）ＩＤＡ支持構造が示されている第１図と第２図を再 び参照する。ＨＤＡは、カバー６４と底６６で構成されているハウジング６２の 中にほぼ含まれる。そのハウジング６２は外部環境から生じさせられる熱衝撃か らＨＤＡを保護する。カバー６４はそれの全表面領域から熱を放散して、熱衝撃 のこう配の作用を減少する。ハウジング６２はＨＤＡに封じられた環境も提供し 、本発明においては、ハウジング６２の内部の湿気と酸素を減少させるために、 そのハウジングには乾燥窒素が充てんされる。

ＨＤＡを熱の変化から更に保護するためにｒ箱の中の箱」アーキテクチャを構成 するように、ＨＤＡ自体はＨＤＡ支持構造によりハウジング６２の内部に装着さ れる。ＨＤＡ支持構造は上側装着板５６と下側装着板５８で構成される。ＨＤＡ は上側板５６と下側板５８の間に直接装着される。モータとアクチュエータアー ム組立体は、スタンドオフ６０とボイスコイル磁石フレームを介して配置されて いる板の中への圧入により、板の間に固定される。それらの板は、外部ハウジン グ６２の内側の隅にほぼ配置されている熱分離器７６により外部ハウジング６２ へ連結される。それらの熱分離器は）ＩＤＡへの熱伝導を阻止する。本発明の好 適的な実施例においては、分離器はゴムで構成される。しかし、本発明の範囲を 逸脱することなしに適当な熱不導体を使用できる。

次に、駆動ハウジングの斜視図と、内部の分離されているＨＤＡに対する関係が 示されている第５図を参照する。ＨＤＡの部品は上側板５６と下側板５８の上と 間に装着される。全ＨＤＡ／上側板および下側板組立体は外部駆動ハウジングの 内部に配置される。駆動ハウジングはカバー６４と底６６で構成される。カバー ６４はほぼひつくり返えされた箱であって、ＨＤＡと板の上からかぶせられる。

下側板５６と下側板５８の隅と間に装着されているスタンドオフ６０がＨＤＡＺ 板組立体の垂直寸法を定める。したがって、カバー６４が全組立体を受けること ができるように、カバー６４の垂直寸法はＨＤＡ／板の組立体より僅かに大きい 。

更に第５図と、分離器７６の装着が示されている第３図および第４図を参照する 。ここで説明している好適な実施例においては、分離器は、ゴムのような、弾力 のある絶縁材料のくさびである。分層器は板の隅８２を受けるためのスロット８ ０を育する。板の隅は分離器のそれらのスロットを受けることができるように係 合するために弧状の隔部分を有する。分離器は外部環境からの熱と、衝撃および 震動からＨＤＡを分離する。分離器はハウジングと板の間に僅かに圧縮された状 態で保持される。したがって、板５６と５８へ装着されているＨＤＡは、カバー ６４と底６６により形成されて、ハウジングの内部でカバー６４と底６６の隅領 域内にしっかり支持されて〜する外囲器の中に固定される。

次に、本発明の別の実施例が示されている第８図と第９図を参照する。この実施 例においては、底６６をカバー６４へ固定するために雄ねじその他の固定具のた めの装着点を設けるために、カバー６４の内側隅はボス８１を含む。したがって 、分離器７６Ａは、分離器７８Ａが内径８７と外径８９を有するように、ボス８ １に接触する弧状を成す。また、この実施例の分ｌＩｌ器７６Ａの横断面は、＃ １ｌ１８２の縁部９１に沿って延長する延長部材８３により示すようにほぼｒＬ Ｊ字形である。更に、分ｍｕｆｆ　７６　Ａは評６４と板５８．５８の間に圧入 される。

再び第２図を参照して、ドライブのための動作電子部品を含むプリント回路板６ ８が底の下側に装着される。プリント回路板の発熱部品がＨＤＡ内部に温度こう 配が生ずることを阻止するために、プリント回路板６８は！！６６の下側に装着 される。したがって、底６６はプリント回路板６８からの熱衝撃に対する障壁と して作用する。更に、プリント回路板６８により発生されたどのような温度こう 配も底６６とカバー６４により最終的に消費されて、ＨＤＡ内の温度輪郭を一層 一様にする。コネクタ７０がフレキシブル回路７２を介してＨＤＡのスピンドル モータへ電気的に接続する。第２のフレキシブル回路７８がアクチュエータ組立 体へ電気的に接続する。

本発明のドライブの設計は、ＨＤＡを二等分する中心平面１０の上と下でほぼ対 称的である。ＨＤＡのための熱回路を設ける。これを行うために、トラッキング 外れをひき起こす結果となる、すなわち、ＨＤＡ、温度過渡に典型的にさらされ る主ドライブ部品が、それらの部品中に発生された角が、中心平面１０の上側下 側でほぼ一致する平衡された輪郭で伝えられるように、二等分する中心平面を中 心として角平衡させられるようセとくに設計される。

アクチュエータモータは、中心平面１０の上下で互いにほぼ鏡像関係にある部品 で製作される。したがって、第６図かられかるように、アクチュエータモータは 、同じ材料でほぼ同じ寸法に製作された、向き合う一対の磁石フレーム３６と３ ８を含む。同様に、中心磁極とコイルは中心平面１０の上下で同じ横断面を有す る。同様に、アームセット３３の横断面は中心平面の上下で一様であり、たわみ ４８も同様である。同様に、軸は中心平面１０を中心として対称的である。

次に第７図のスピンドル組立体を参照する。そのスピンドル組立体に装着されて いるディスク１８が等しい間隔で隔てられ、ＨＤＡの横断する中心平面１０の上 下でそれらのディスクの位置と数が一致する。スピンドルモータから熱を伝導で 故敵させるための主調伝導路を構成するスピンドル組立体の他の部品の寸法、材 料および位置がＨＤＡの中心平面の上下でほぼ一致して、中心平面の上下で対称 的かつ一様なＭ伝導を行うようにする。このように、この構成のディスクドライ ブはほぼ一様な温度輪郭と熱慣性を中心平面１０の上下で維持する。

次に第５図を再び参照する。モータの軸とアクチュエータアームの組立体が中心 平面を中心として対称的である。更に、同じ熱膨張率を持つ材料で軸と板が製作 される。本発明の好適な実施例にお〜箋ては、それらの部品は鋼で製作される。

しかし、本発明の範囲を逸脱することなしに他の熱的に一致する材料も同様に利 用できる。

電力はスピンドルモータにおいては固定子の巻線において消費され、アクチュエ ータにおいてはボイスコイルにおいて消費される。この電力消費により温度こう 配が生ずる。その温度こう配はドライブの性能に影響を及ぼして、トラッキング 外れ誤差を生ずることになる。したがって、軸と、中心平面の上下の関連する部 品において熱が一様に消費されるように、モータの巻線とボイスコイル巻線は中 心平面の両側に対称的に配置される。

本発明の好適な実施例のモータは、本発明の譲受人へ譲渡された、ディスクドラ イブ用のスピンドル内モータ組立体およびそれの製作方法（ＩＮ　−５ＰＩＮＤ ＬＥ　Ｎ０ＴＯＲＡＳＥＭＢＬＹ　ＦＯＲＤＩＳＫ　ＤＲＩＶＥ　ＡＮＤ　ＩＩ ＥＴＨＯＤ　ＦＯＲＦＡＢＲＩＣＡＴＩＮＧ　ＳＡＭＥ）　トＬ１　ウ■■■ 未決の特許出１１０７１０２０．１３０に記載されている、アルミニウムスピン ドル内モータ組立体である。この場合には、モータは中心平面を中心として、そ れのほぼ熱伝導部品に関して対称的である。そのモータが第７図に示されている 。

ディスク１８とスペーサ１８で構成されて埴るディスクスタックが、１番下のデ ィスクがフランジ２３の上にのるようにして、スピンドル２０に取付けられる。

□　ディスク１８とスペーサ１８はアルミニウムで製作することが好ましい。ス ピンドル２０はスピンドルハブ２５と軸受スリーブ２７で構成される。好適な実 施例においてはスピンドルハブと軸受スリーブもアルミニウムで製作される。ア ルミニウムのような熱的に一致する部品でモータを製作することにより、熱によ る歪みと位置のずれがほぼ無くされる。本発明のモータは強磁性体製の磁束スリ ーブ２９も含む、この磁束スリーブはたとえば低炭素鋼で製作されて、モータの 磁石のための磁束路を構成する。モータ組立体は軸受３７を介して固定子軸３５ へ連結される。

駆動動作中は、スピンドルモータと、ディスクの回転と、プリント回路板６８と 、アクチュエータモータとから熱が発生される。その熱は本発明に従って一様に 、かつ同じ率で中心平面１０の上下で伝えられる。動作中は外部ハウジングは、 熱衝撃を受けた時に、ハウジング全体にわたって熱を消費する。ディスクの内部 環境かい（らか温度上昇したとすると、内部の熱は熱的に一致しているＨＤＡ部 品の間に一様に分布させられる。更に、分離器７６がＨＤＡを熱衝撃から分離す る。内部部品から発生された熱は中心平面の上下のスピンドル軸２０を介して板 へ一様に、かつ中心平面の上下の熱的に一致している他の部品へ最終的に伝えら れる。

ＨＤＡの熱輪郭は一様であるから、サーボディスクとディスクドライブの閏の熱 膨張によりひき起こされる間隔の差は、約プラスマイナス約１．３ミクロン（約 ５０マイクロインチ）のオーダーと、非常に小さい許容誤差内に保たれる。した がって、専用サーボ構成を利用しながら、高いトラック密度を達成できる。本発 明の好適な実施例においては、ＩＣ−当たり約６３０〜７９トラツク（約１６０ ０〜２００ｔｐｌ）のトラック密度が達成される。

以上、熱変化とはほぼ独立しているディスクドライブについて説明した。

手続補正書く方式） 平成４年２月２０日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．底へ連結されたカバーを有するハウジングと、スピンドルモータ組立体へ装 着された複数のディスクと、それらのディスクの近くに枢着されたアクチュエー タアーム組立体と、このアクチュエータアーム組立体に装着された複数の読み出 し／書き込みヘッドと、前記アクチュエータアーム組立体へ連結されたアームモ ータとを含むヘッドディスク組立体（ＨＤＡ）と、前記ＨＤＡへ連結されて、前 記ＨＤＡを位置させ、かつ保持するために、前記ＨＤＡへ連結されて、複数の分 離器が連結されている上側板および下側板を含むＨＤＡ支持構造と、 を備え、前記分離器が前記カバーに接触し、かつ前記カバーと前記上側板の間お よび前記カバーと前記下側板の間に配置されるように、前記ＨＤＡ支持構造は前 記カバーの内部に配置されるディスクドライブ装置。
2. ２．請求項１記載の装置において、前記分離器は熱を伝えない、弾力のある材料 で構成される装置。
3. ３．請求項２記載の装置において、前記分離器はゴムで構成される装置。
4. ４．請求項１記載の装置において、下側に配置されて、前記底へ連結されている 電子回路を含む制御盤により発生された熱こう配が前記底により消費されるよう に、前記装置を制御する前記制御盤を更に含む装置。
5. ５．請求項１記載の装置において、前記スピンドルモータ組立体に垂直に二等分 する中心平面を中心として対称的に配置されるように前記ＨＤＡは配置される装 置。
6. ６．請求項１記載の装置において、前記ハウジングは封じられ、前記ハウジング の内部の湿気と酸素を減少させるように前記ハウジングの内部には窒素が充され る装置。
7. ７．請求項１記載の装置において、この装置は専用サーボ構のサーボ装置を備え る装置。
8. ８．請求項１記載の装置において、前記スピンドルモータ組立体はスピンドル内 モータ組立体を備える装置。