JPH04505379A - デイスクとハブとの同心性を確保する手段を有するデイスク・フアイル - 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】 □　ディスクとハブとの同心性を確保する手段を有するディスク・ファイル 発明の技術分野 本発明はディスク・ファイル装置の技術分野に関する。特に、記録用にディスク のトラックが、ディスク・ファイル内の温度変化の際にも、ディスク・モータの スピンドルとの同心性を確保する手段に関する。

ディスク・ファイルの設計では、単一のディスク上に大量の情報を記録で診るよ うな高密度のトラックを常に指向している。普及型のディスク・ファイルでは、 多数のディスクを用い、各ディスク間にスペーサを挟持した配列になっている。

このディスク積層体は、１つの表面に支持される。この１つの表面というのは、 ディスク・モータのスピンドルを貫通する軸を中心として回転するハブから放射 方向に延びる棚状の面である。そのディスク積層体を所定の位置に係止するのに 軸方向の力が加えられる。このようなディスク・ドライブ（駆動装置）では、情 報が一旦各ディスクや専用のサーボ・ディスクに書込まれたら、回転軸との同心 性からディスクが殆んど若しくは全く外れないよう確保することが重要である。

ディスク及びそのディスクを支持するハブの部分が異なる熱膨張率を有するディ スク・ファイルでは、熱サイクル中、異なる熱膨張率が、ハブとディスクとの界 面のところに大きな力を生じさせる。熱膨張による力が大きくなるとぎ、上述の 係止の際の負荷により発生きれる摩擦力は、その膨張する力を抑えるには不十分 であり、係止されるべきディスクが放射方向にずれてしまう。このずれるような 動きは、通常、その大９！−きも方向も予測できず、ディスクが回転軸から外れ る原因となり得る。その結果として生じるトラックの偏心により、ディスク上に 既にあるデータの取出しが出来なくなる。

この問題を解決しようとした幾つかの試みが従来も存在する。

先ず英国特許第２１６３５２５号（特開昭５７−１２９７６５号）には、ＭＹＬ ＡＲ（登録商標）即ちマイラでできたワッシャを一番下のディスクとハブ・フラ ンジとの間に位置づけることが記きれている（そのフランジとディスクとは異な る熱膨張率を有する）。温度変化によりディスクとフランジとの間に相対移動が 生じワッシャに剪断力が働らく。そのワッシャは（その弾性により）、温度がそ の元の値に戻るとき、ディスクをその元の位置に戻すよう作用する筈であるが、 実際には反復性のないことか分った。

米国特許第４７５４３５１号には、スピンドルとディスクとの間のクリアランス 即ち間隙を軸方向の条片が画成し、これによってディスクに誘起される異なる熱 膨張の際、はぼ一様なりリアランスを維持する働らきがある。

米国特許第４７１７９７７号には、鋼製のモータ・シリンダの廻りにアルミニウ ムのスリーブを位置づけたものを使用していることが記されている。この２つの 部分間の係合は、その重なり合う表面の中心付近の一部分に限られる。この場合 、モータのサイズは、余分のアルミニウムのスリーブが必要なために制限される 。

ＰＣＴ出願ＷＯ３８１０６７８１号には、ディスク・ドライブ用のインハブ・モ ータ・アセンブリが記されている。そのディスクは中空のアルミニウムのスピン ドル上に装着され、またそのスピンドルは取外し可能な鋼製のスリーブを含み、 その中にモータの磁石が装着される。そのスピンドルがアルミニウムであるので 、異なる熱膨張率により生じた熱歪みが取除かれるが、モータのサイズは拘束き れる。

発明の開示 これらの従来技術は、予測し難いディスクのずれによって生じる問題を克服する ための種々の解決策を記しているが、ディスク・ファイルの寿命全体にわたって 効率的で、コンパクトで、信頼性の高いシステムが必要である、という絶えざる 要求がある。

従って、本発明は、下記のようなディスク・アセンブリを含むディスク・ファイ ルで上記の要求に応えている。即ち、本発明のディスク・ファイルは、壁部及び 周囲のフランジを有する、中心軸廻りに回転し得るハブと、上記フランジとは異 なる熱膨張率を有し、且つ上記フランジにより支持きれる少なくとも１枚の記憶 用のディスクと、上記ディスクを上記フランジに係止する係止手段と、温度が変 化する際にも上記ディスクが上記ハブとの同心性を確保するため、上記フランジ の面と上記ディスクの対向する面との間に位置づけられる補償手段とより成る。

そして、上記補償手段は、上記ハブの熱膨張率とは異なる熱膨張率を有する膨張 手段であって、上記ハブの壁部に取付けられ且つ上記ハブと同心の浮出し部分が 、上記ディスクの面と滑りなしに接触する上記膨張手段と、温度変化の際、上記 膨張手段が上記フランジに対し放射方向に移動できるよう上記膨張手段及び上記 フランジ間に介装された手段とを有することを特徴とする。

上記の膨張手段は、温度が変化する際、ディスクと膨張手段との間の膨張度合の 差が、ディスクとハブ・フランジとの間に存在する筈の膨張度合の差に比べて小 きくなるよう設計きれる。この様にして、ディスクと膨張手段との界面に生じる ｗ１擦力が小きくなり、予測し得ないようなディスクのずれが生じる危険性が小 きくなる。膨張手段がディスクとともに移動できるようにするために、膨張手段 とハブ・フランジとの間に介装きれる手段が必要である。温度が変化する際、ハ ブ壁部に取付けられているこの膨張手段の放射方向の剛性が、求心力を与えるの で、膨張手段、従フてディスクがハブとの同心性を維持する。

好適な実施例のディスク・ファイルでは、ハブの材料はディスクの材料よりも低 い熱膨張率を有し、且つ膨張手段の材料はディスクの材料よりも高い熱膨張率を 有する。普及型の磁気ディスク・ファイルでば、ディスクがアルミニウム製であ り、ハブが鋼製である。膨張手段（例えば亜鉛又はマグネシウム）のこのような 高い熱膨張率が、ディスク及び膨張手段の熱膨張率の「一致」を与え、ディスク と膨張手段との間に発生される摩擦力を小ざくすることかで営る。

本発明は、別のシステム、例えば光ディスク・メモリで使用されることも可能で ある。この場合、ハブがアルミニウム製で、ディスクがプラスチック製又はガラ ス製であるというように、ハブの材料の熱膨張率がディスクのものよりも高いと いうことがある。このようなシステムでは、ハブ・フランジが、ディスクよりも 速く膨張する筈であり、膨張手段はハブよりも熱膨張率を低くして、ディスク及 び膨張手段の界面に発生きれる摩擦力を小ざくする。

空間がそれほど貴重であるという訳ではない成る種のディスク・ファイルでは、 膨張手段が簡単な環状のリングを含み、これがハブ壁部の上方に嵌合してこれに 結合きれるようにすることができる。その性質（例えば熱膨張率）及び膨張手段 としてのリングの形状は、リング及びディスクの界面の膨張度合の差が小きくな るよう選択されよう。

しかし今日の多くのディスク・ファイルでは形状的な拘束があるので、ディスク と膨張手段との間の接触位置での膨張率の一致を得るため、もつと洗練された設 計の膨張手段が必要となりそうである。従って好適な実施例のディスク・ファイ ルでは、膨張手段が、浮出し部分の放射方向内側に位置づけられた弾性の弱め部 分を含む環状のリングから成る。この浮出し部分は、ハブと同心の円形の畝の形 をとることが望ましい。この様にして、何らかのフレキシビリティが膨張手段の 中に組込まれ、ディスクと、それが接触する表面との間の熱膨張の差を減じる。

その弱め部分は、膨張手段の外側の部分がもっと自由に膨張することができるよ うにする。

好適な実施例では、その弱め部分が、浮出し部分を含む平坦な外側部分から横方 向にのびる壁部を含む。温度が変化すると、その壁部は撓む。

別の実施例では、弱め部分がリングの中に複数個のスロットを切込んであり、基 本的に同様の態様で作用する。

上述の実施例ではね膨張手段とハブ・フランジとの間に介装きれる手段がワッシ ャであり、好ましくはポリエチレン・テレフタレート又はポリテトラフルオロエ チレン（ＰＴＦＥ）製のワッシャである。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明によるディスク・ファイルの断面図であ第２図は、本発明によ るディスク・ファイルで使用きれる膨張リングの第１の実施例の断面図である。

第３図は、膨張リングの拡大斜視図である。

第４図は、膨張リングの他の実施例の拡大斜視図である。

発明の詳細な説明 第１図に示すディスク・ファイルは、２つの主要なアセンブリ（組立体）から成 る。即ちボイス・コイル・モータ型のリニア・アクチュエータ１０とディスク積 層体アセンブリ２０とであり、後者にはインハブ・モータ（ハブがモータの磁気 回路の一部をなすモータ）が含まれている。剛体のベース・キャスティング（鋳 物）６０がディスク・ファイル包囲体の一部を形成するが、そのベース・キャス ティング６０中にリンフ・アクチュエータ１０及びディスク積層体アセンブリ２ ０が装着される。ディスク・ファイル包囲体は、前述のベース・キャスティング ６０の各端部に取外し可能に取付けられた端部カバー６２．６４により、包囲を 完成する。

第１図に示すリニア式のボイス・コイル・アクチュエータ１０は、固定の磁石ア センブリと移動可能なキャリッジ・アセンブリとより成る。後者は、１１枚の剛 体の磁気ディスク２２からデータをアクセスするために２０個の読取り書込みア センブリ１６を含むとともに、サーボ情報を専用のサーボ・ディスク面２４から 読出すために１個のサーボ・ヘッド１８を含む。動作時には、電流の形式の信号 がコイルに与えられ、磁石アセンブリにより用意きれた磁界とその′Ｒ流が相互 作用してキャリッジ及びそれに取付けられたヘッド積層体の移動を生じる。

ディスク積層体２０は、スピンドルの個々の端部に取付けた１対のベアリング３ ０．３２によって、シリンダ状のハブ２６が静止スピンドル２８を中心として回 転できるように該ベアリングに装着された鋼製から成る。このハブ２６は、その 底の方の端部に周囲にのびるフランジ３３を含み、その上にスペーサ・リング３ ４で互いに隔てられた１２枚の磁気ディスク２２．２４の積層体を支持している 。このディスク積層体は係止リング３６によってハブに係止される。係止リング ３６は、その上面の凹みに位置づけられたねじ３８によってハブの上部に固着き れる。この係止リングは、積層体中の一番上のディスクと接触する円周方向にの びたリム４０を含む。

第１図に示すように、ディスク積層体アセンブリはベース・キャスティング６０ にねじ６６．６８によって装着きれる。

これらのねじはスピンドルの上部及び底部に位置づけられた孔及びキャスティン グ中の２つの上部及び底部の孔に通されて上記の装着を生じる。

ディスクを駆動するためのモータは、ベアリング及びハブの内面に画成きれる空 所に位置づけられる。ハブの内面は、ブラシレス（無刷子）ＤＣモータのロータ を形成するシリンダ状の多極パー磁石４４を担持する。積層コア上の巻線より成 るステータ４６が、静止スピンドルに取付けられる。その磁気回路は、鋼のよう な軟磁性材料より成るハブ及びスピンドルによって完成きれる。磁気回路の一部 としてハブ及びスピンドルを使用すると、インハブ・モータを一層小型にできる 。

前述のとおり、ディスク・ファイル内で温度変化が生じる間、ディスク及びハブ ・フランジの膨張率が異なっていれば、予測し得ないディスクのずれ（放射方向 の位置付は誤差）が生じ得る。この問題は、積層体とハブ・フランジ中の一番下 のディスク２２“との間に位置づけられたポリエチレン・テレフタレートのワッ シャ５１　（これは７５ミクロンの一般的な厚ざを有する）と膨張リング５０と によって解決される。

第２図は、膨張リングの一実施例を含むディスク積層体アセンブリの下部を示す 。また第４図は、膨張リングの第２の実施例の斜視図を示す。各実施例の膨張リ ングは、ハブの壁部３１に、例えば粘着剤により又は押し蔽めにより保合きれ、 ディスクの下側を、リング上に形成された放射方向の畝５２と係合させる。この 畝の位置は、積層体中の一番上のディスクと、係止リング上のリム４０との間の 接点４１の位置に関して定義され、これによって積層体中のディスクが互いに平 行に維持きれるよう確保する。この畝は、ディスクと畝それ自体との間の興なる 熱膨張の問題を回避するため狭い輻の座でディスクに係合する。

膨張リングの熱的な特性は、畝のところでディスクとリングの膨張率がほぼ同じ になるように設計きれる。この様にして、ディスク及び膨張リングが前述の係止 リングにより互いに係止きれると営、両者間にその異なる熱膨張によって生じる 摩耗力は、鋼製のフランジと直接接触するディスクとの間に従来技法であれば生 じていたであろうものと比較してはるかに小きくなる。その結果、摩擦力が予測 し得ないディスクのずれを生じさせないよう確保するために必要な係止力も小ざ くて済む。しかし、リングの材料が、フランジの下側の鋼よりも早い割合で膨張 するので、リングがハブ・フランジに対し放射方向に自由に移動できるよう確保 ・する必要がある。

リングの下面とハブ・フランジの上面との間に介装されるワッシャが軸受面とし て作用し、フランジに対するリングの移動を許容する。このようにして、リング 及びディスクがフランジに対して移動することができるので、リング及びフラン ジの界面に殆んど摩耗力が生じず、予期し得ないディスクのずれというものも生 じない。

リングの心力が、リングとハブとの間の同心性を確保する。このリングは大きな 心力を得るために高い放射方向の剛性を有するよう設計される。

温度が上昇する間に、ハブ、リング及びディスクの材料は異なる割合で膨張する 。リングがハブに取付けられているので、リングの自由な移動というものは、も っと小ざい膨張率の銅（約１１　ｐｐ＋ｉ／　℃）により拘束される。斯して、 膨張の一致を得るためには、リングがディスクより高い熱膨張率を有する必要が ある。このような熱膨張率を有する材料はマグネシウムや亜鉛（両方とも約２７ ｐｐ■／℃）を含む。

インハブ・モータを含む第１図のディスク・ファイル或いは同様な型のディスク ・ファイルに於て、ハブの外面と畝の位置との間に限られた空間がある。このよ うなディスク・ファイルに於て、ハブの拘束効果を克服するために、リングをハ ブから「結合解除」して、リングの外側部分、即ち畝を含む平坦な部分が自由に 動けるようにする必要がある。これはハブと畝との間のリングの部分を弱くする ことによって得られる。

第１図、第２図及び第３図は、そのような弱い部分を、垂直な壁部５３の形で導 入するリング構造を示す。その断面に於て、リングは階段状であり、その垂直壁 部５３は、リングの平坦な外側部分５４を、リング５５がそのハブに取付けられ る部分に結合している。その壁部はディスクの内面とハブとの閏の空所の中にそ の壁部の外側部分５４から接方向にのびている。

温度が高くなる間、リング垂直壁部及びリング外側部分間の接合部５６が放射方 向外向営に移動し、その壁部が撓んでリング外側部分の自由な移動を許容し、こ れによって膨張を合せるという要求を満たす。温度が下るとき、リングが収縮し 、壁部はその元の位置に戻り、そのリング内の心力がディスク及びハブの同心性 を確保する。

第４図は、リングの内側部分が、リングに形成された多数のスロット５７によっ て「弱められた」代替実施例のリングの斜視図である。これらのスロットはリン グの外側部分がハブにより拘束されず、もっと自由に動けるようにするので、前 述のと同様の効果を奏する。それらのスロットの大ききゃ数は、膨張を合せると いう要求を満すように設計きれる。

国際調査報告　ＯｒＴ／Ｉ’！Ｑ。ｎ／ｎｎｎ７ｎ国際調査報告 ＧＢ９００００２０ Ｓ＾３３５９２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ディスク・アセンブリ（２０）を含むディスク・ファイルにして、 壁部（３１）及びその周囲のフランジ（３３）を有する、中心軸廻りに回転し得 るハブ（２６）と、上記フランジとは異なる熱膨張率を有し、且つ上記フランジ により支持される少なくとも１枚の記憶用のディスク（２２，２２′）と、 上記ディスクを上記フランジに係止する係止手段（３６）と、 温度が変化する際にも上記ディスクが上記ハブとの同心性を確保するため、上記 フランジの面と上記ディスクの対向する面との間に位置づけられる補償手段（５ ０，５１）とより成り、 上記補償手段は、上記ハブの熱膨張率とは異なる熱膨張率を有する膨張手段であ って、上記ハブの壁部に取付けられ且つ上記ハブと同心の浮出し部分（５２）が 、上記ディスク（２２′）の面と滑りなしに接触する上記膨張手段と、温度変化 の際、上記膨張手段が上記フランジに対し放射方向に移動できるよう上記膨張手 段及び上記フランジ間に介装される手段（５１）とを有することを特徴とするデ ィスク・ファイル。 （２）上記ハブが、上記ディスクのより低い熱膨張率の材料から成り、且つ 上記膨張手段が、上記ディスクのより高い熱膨張率の材料から成ることを特徴と する請求項（１）に記載のディスク・ファイル。 （３）上記ハブの材料が鋼であり、上記ディスクの材料がアルミニウムであり、 且つ上記膨張手段の材料がマグネシウム又は亜鉛であることを特徴とする請求項 （２）に記載のディスク・ファイル。 （４）上記膨張手段が、上記ハブ壁部の上方に嵌合するよう取付けられた環状の リングを含むことを特徴とする請求項（１）乃至（３）のいずれかに記載のディ スク・ファイル。 （５）上記膨張手段が、上記浮出し部分の放射方向内側に弾性の弱め部分（５３ ，５７）を含む環状のリングから成ることを特徴とする請求項（１）乃至（３） のいずれかに記載のディスク・ファイル。 （６）上記弱め部分が、上記平坦な外側部分（５４）から横方向にのびる壁部（ ５３）を含むことを特徴とする請求項（５）に記載のディスク・ファイル。 （７）上記弱め部分が、上記ハブと同心の複数個のスロット（５７）を含むこと を特徴とする請求項（５）に記載のディスク・ファイル。 （８）上記浮出し部分が、円形の畝より成ることを特徴とする請求項（１）乃至 （７）のいずれかに記載のディスク・ファイル。 （９）上記フランジ及び上記膨張手段間に介装される手段が、ワッシャであるこ とを特徴とする請求項（１）乃至（８）のいずれかに記載のディスク・ファイル 。 （１０）上記ワッシャの材料がポリエチレン・テレフタレート若しくはポリテト ラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項（９）に記載のディスク・フ ァイル。