JP3689628B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ディスク装置に係り、特に、エアラッチ機構を備えたディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置ではディスクが非回転時にアームを固定し、ディスクが回転時にアームの固定を解除するためにエアラッチが使用される場合がある。これはディスクの回転により発生する気流の力を利用してアームの固定を解除するものである。
【０００３】
従来の技術としては特開平４−２２８１５８号公報や米国特許第４５３８１９３号がある。特開平４−２２８１５８号公報ではディスク内に突出する固定空気ベーンを用いて、ディスクの回転によって発生する空気流を、ディスクに隣接する徐々に狭くなる通路に向け、その通路上に設けたエアベーンに空気流が当たり、角移動させてアクチュエータ・アセンブリを開放する構造となっている。すなわち、空気流の流路をふさぐ形でエアベーンが設けられ、角移動した場合も空気流路はふさぐ方向になっている。
【０００４】
また米国特許第４５３８１９３号では、ディスクが回転したときに生じる空気流を受ける、所定軸に関して回転可能にした風翼をディスク回転円板内に突出させ、ディスクの回転によって発生する空気流を利用してアクチュエータロックを開放する構造となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平４−２２８１５８号公報の構成では、エアベーンがディスクからの空気流をふさぐと共に、ディスク間に突出した固定空気ベーンを設けている。このため、ディスク間の流が乱されるために、消費電力の増加や流体起因のディスク振動（以後「フラッタ」と呼ぶ）が発生する問題がある。また、米国特許第４５３８１９３号公報の構成でも、エアベーンがディスク間に突出しており、同様の問題がある。その他に、前記空気ベーンが装置内で広いスペースを占有することや、部品点数が多くなり製造コストが高くなるなどの問題があげられる。
【０００６】
本発明の目的は上記の問題点を解決し、小型で、高性能なエアラッチ機構を備えた磁気ディスク装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記目的を達成するために、回転軸上に積層された複数の磁気ディスクと、磁気ヘッドを支持して前記磁気ディスク間に挿入されるアームと、前記アームを移動させるロータリーアクチュエータと、前記磁気ディスクの非回転時に前記アームをハウジングに固定し、前記磁気ディスクの回転時に発生する気流の力を利用して前記アームの固定を解除するエアラッチと、前記ハウジングの一部によって前記磁気ディスクの外周端面を囲むように形成された前記磁気ディスクと同心円弧状のシュラウド部分とを備えた磁気ディスク装置において、前記エアラッチは、回転軸と、前記回転軸に連結され前記回転軸に連結された側とは反対側の端面が前記磁気ディスクの外周端面と対向する風受け部と、前記回転軸に連結され前記アームと係合するラッチ部を有する腕部とを備え、前記風受け部の風受け面と対向するハウジング内側面は前記風受け面側に突出するような曲面で形成され、前記ハウジング内側面と前記風受け面とで形成される流路の幅は前記磁気ディスクから遠ざかるにつれて狭くなるように構成したものである。
【０００８】
このとき、エアラッチの風受け面の先端付近を直線状にし、前記直線の延長線が磁気ディスクの回転軸方向へ向かうようにするとよい。
【０００９】
また磁気ヘッドをロード・アンロードするためのランプを備え、ランプはエアラッチの風受け面とハウジング内側面とで構成される流路を流れた空気流がロータリーアクチュエータ部を通過して磁気ディスクに戻る戻り流路の一部を構成するようにするとよい。
また磁気ディスクの外周端面を囲むように形成された磁気ディスクと同心円弧状のシュラウド部分とは別にロータリアクチュエータと磁気ディスクとの間に設けたシュラウド部材とを備え、エアラッチがアームの固定を解除する際にエアラッチの風受け部先端が前記シュラウド部材側に移動するようにするとよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を、図１から図６を用いて説明する。図１は本実施例を適用した磁気ディスク装置の構成を説明する図である。図２は図１のエアラッチ機構の拡大図を示し、図３はディスクからエアラッチに向かう流路の拡大図を示している。図４、図５、図６はディスクからエアラッチに向かう流路における空気の流れを数値解析した結果であり、本実施例の効果を説明したものである。計算条件は、ディスク直径を８４ｍｍ、ディスク回転数を１００００回転／分、作動流体を常温の空気として数値解析を行った。計算条件は後で説明する図８と図９でも同一である。
【００１１】
図１に示したように、本実施例の磁気ディスク装置は以下の構成を備える。磁気ディスク１は、図示しないスピンドルモータに接続された磁気ディスク回転軸２に複数枚積層して固定されている。アーム４は、アーム回転軸３を中心に駆動する。アーム４を駆動するために、アーム回転軸３側のアーム４には図示していないコイルが設けられ、そのコイルに対向してボイスコイルモータ（VCM１２）に設けられた磁石とでロータリーアクチュエータを構成している。アーム４の先端には磁気ディスク読み書きヘッド５が設けられている。ヘッド５は、ディスク１が非回転時にはディスク１の外にあるロードアンロードするためのランプ部１０で保持される。
【００１２】
これらの他に、回転により発生した空気流は、ボイスコイルモータ側に流出する開口部から流路１１を通り、ボイスコイルモータ１２部を通過して、ランプ部の裏側から磁気ディスクに再度戻るように循環する構造となっている。この流路１１の途中には磁気ディスク内の空気を清浄するためのフィルタ７やエアラッチ９（図２の風受け部９a、ラッチ９ｂ、ロック保持部９ｃ、回転軸９ｄで構成される）などが設けられている。この磁気ディスク装置のハウジング６内部は、外部とは分離され、密閉されている。
【００１３】
ディスク１の外周端面は、アーム４が回転する空間部やロータリーアクチュエータ部を除いて、ハウジング６内側面であるシュラウド(壁)２６によって囲まれている。このシュラウド２６とディスク端面との間隔は概ね０．１mmから０．６ｍｍとなっている。また、エアラッチ９を設けた側のＶＣＭ１２と磁気ディスク１の間には、ハウジング側のシュラウド２６とは流路部１１により分離されたシュラウドが、シュラウド部材２０により形成されている。このようにシュラウドでディスク端面を囲むように構成することで、ディスク回転に伴って発生する気流の乱れや、ディスク面間の圧力変動を抑制でき、フラッタの発生を抑制できる。また、エアラッチを空気の循環流路形成するように動作させることで、密閉されたディスク装置内の空気流は整流されて、装置内の乱流の発生を小さくしている。これにより、消費電力の低減が図れると共に、乱流発生によるディスク面やアームの振動を小さくすることができる。
【００１４】
また、ＶＣＭ１２とディスク端面との間にシュラウド部材２０を設けることで、エアラッチの風受け部９ａに、ディスク回転により発生する空気流が効率よく当たるようにしている。
【００１５】
図１において、ディスク１が反時計まわりに回転すると、ディスク１の上の空気はディスクと共に回転する。その回転空気の一部は、図１の矢印のように空気流路１１の開口部に設けた、エアラッチ９の風受け部９ａに当たり、風受け部９ａはその風力で、ＶＣＭ１２(又はシュラウド部材２０）側に移動する。装置の深さ方向の空気流は、風受け部９ａや腕部９ｅのわき及び、フィルタ７やＶＣＭ１２を通って、ランプ１０部の背後から再びディスク１に戻る。なお、図１の矢印はディスク表面と略同じ面の風の流れを示したもので、深さ方向の風の流れは若干異なり、略ハウジング周辺のシュラウドに沿って流れる。
【００１６】
図２を用いて本発明のエアラッチ機構について説明する。図２は図１のエアラッチ部を三次元的に拡大して示したものである。
【００１７】
ディスク１から流入した気流は、風受け部９aに当たる。本実施例では、この風受け部９ａは、風を受ける面積を大きく取るために、先端部近くを風を受ける方向に曲げている。なお、この風受け部の形状は、本実施例の形状に限らず曲面でもよく、十分に大きな風力を得られるのであれば、平板（直線状の板）で形成していも良い。
【００１８】
なお、エアラッチは、回転軸９ｄで支えられており、気流が風受け部９aに当たると図２の矢印の方向（時計回り）に角運動する。この風受け部９ａは、回転軸９ｄに連結されている。さらに、回転軸９dには、腕部９ｅが連結されており、この腕部９ｅの先端にラッチ９ｂが設けられている。なお、この風受け部９ａの長さは、回転移動してもディスク１の外周端には接触しないように、風受け部９ａの端面とディスク外周端面が略対向するように構成されている。
【００１９】
ディスクが非回転時には、磁気ヘッドはランプ１０に駐機しており、ラッチ９ｂはアーム４後部の突起８に引っ掛けられている。このため、アームは固定されて移動することが出来ない構造になっている。しかし、ディスクが回転して風受け部９aに風が当たると、風受け部９ａが回転軸９ｄの中心に時計まわりに回転する。すなわち、風受け部９ａで構成される空気流路１１が広がる方向に回転する。この回転軸の回転に伴って腕部９ｅも回転し、ラッチ９ｂが突起８からはずれてアーム４の固定が解除される構造となっている。腕部９ｅやラッチ９ｂの表面積は、風受け部９aよりも十分に小さいために、この部分の気流の抵抗は無視できる程度に小さいと考えられる。
【００２０】
また、回転軸９ｄには、ＶＣＭ１２の中に突出したロック保持部９ｃが設けられている。ロック保持部９ｃの部材には磁力に反応する金属が含まれており、この金属とＶＣＭ１２の間の磁力を適当に設定することにより、ラッチ９ｂが突起８から外れるために必要な力を調節することが可能となる。なお、ロック保持部材９ｃは前述のように含有させるのではなく、磁性材料で形成してもよい。さらに、本実施例ではロック保持部９ｃを回転軸９ｄに設けたが、腕部９ｅに設けても良いことは言うまでもない。
【００２１】
図３はエアラッチがアームを固定している時の、ディスク１からエアラッチ９に向かう流路１１の拡大図を示したものである。図５（a）は図３の流路１１（図３の斜線部）付近での空気の流れを数値解析により求めたものである。
【００２２】
図５(ａ)に示すように、ディスク１周辺の空気の流れは、ディスク外周に沿う方向の成分が大きいことがわかる。従って、風受け部９ａの端部は、ディスク端面に近い方が良い。しかし、ディスク面まで入り込むようにすると、風受け部９ａの形状を工夫する必要があると共に、ディスク端面部とは接触しないようにする必要がある。そのため、風受け部９ａの端部はディスク端面部と対向する長さとするとよい。
【００２３】
さらに、エアラッチの風受け部９ａがより大きな空気力を得るにためは、図３において、回転軸中心Ｂと風受け部の先端Ｃとを結ぶ直線Ｆは、ディスク１外周の接線Ｇとなす角度Ｈが９０度であることが望ましい。ただし、風受け部９ａの形状が直線Ｆから大きく外れるぐらいに変形している場合は、風受け部９ａの先端付近と接線Gがなす角度Hが９０度になるようにするのが望ましい。また風受け部９ａの先端はディスク１面内に入らないのであれば（風受け部９ａが移動後の位置も考慮する必要がある）、出来るだけディスク外周に近いほうが望ましい。
【００２４】
また、流路１１の幅Ｄを、エアラッチの風受け部９ａから対向する流路側面に伸ばした直線が最も短くなる値で定義すると、流路幅Ｄはディスクから遠ざかるにつれて徐々に狭くなる形状となっている。ただし、図のＣ点よりディスク１側の流路幅は、直線Ｆ上から対向する流路側面に伸ばした直線の最短距離を流路幅と定義するBすなわち、ディスク端面とシュラウド２６の開口部から、シュラウド部分はエアラッチ側に突出するような曲面で形成され、この曲面壁とエアラッチ９の風受け部９ａとで回転流の流路が形成されている。このように突出した曲面で形成することで、エアラッチの風受け部９ａが回転流を受け易くしているものである。
【００２５】
この流路形状による効果について、図４から図６を用いて説明する。各図の（ａ）は速度分布、（ｂ）は圧力分布を示し、後で説明する図８と図９に関しても同様である。図４は、本実施例の流路構造を設けない場合において、エアラッチが動く前の風受け部近傍での流れを数値解析した結果である。図４（ａ）の速度分布からわかるように、風受け部９ａ近傍では大きな渦が発生していることがわる。この結果、図４（ｂ）の圧力分布では、風受け部のＳでの圧力が低くなっている。
【００２６】
これに対して、図５は本実施例の流路形状で、エアラッチが動く前の計算結果を示したものである。図５（ａ）の速度分布からわかるように渦のサイズが小さくなる。この結果として、図５（ｂ）の圧力分布（図５のＳの圧力は図４のＳの圧力と同じ大きさを表している）では、風受け部９ａの風受け面近傍Ｔでの圧力が高く（Ｔでの圧力はＳでの圧力よりも大きい）なっており、風受け部９ａの空気力が本実施例の流路構造を設けない場合よりも大きいことがわかる。
【００２７】
図６は、本実施例におけるエアラッチ機構の風受け部が気流を受けて移動した後（すなわちディスク１の回転時）でのエアラッチ近傍の流れを数値解析した結果である。図６（ａ）の速度場の渦は、図５の場合よりは大きくなっている。しかし、図６（ｂ）の風受け部の圧力に関しては、図５（ｂ）と同様に高い圧力（図６のＳとＴの圧力は、図５のＳとＴの圧力と同じ大きさである）が得られており、風受け部９ａが移動したディスク回転時でもエアラッチの保持力が得られることがわかる。
【００２８】
図４（a）と図５（a）の速度分布に示されるように、風受け部９a付近において流速が速い領域の境は点線Ｋである。この流速の境は、図４（a）と図５（a）ではほぼ同じ位置である。この境と風受け部９ａとの幅Ｓ２は、本実施例では略５ｍｍ程度であった。なお、図４と図５において、エアラッチの風受け部９aの先端とディスク１の距離Ｓ１は３ｍｍである。図４（a）と図５（a）を比較すると、前記の幅５ｍｍ以外の領域で渦が形成され圧力低下の原因となっている。よって、前記のディスク外形や回転数では、エアラッチに向かう流路の最小幅は、５ｍｍ以下であることが望ましいといえる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施例について図７を用いて説明する。本実施例と、先の実施例との相違点は、ディスクからの流路１１の開口部近傍に整流板を設けて、空気流を分流し、下流側で合流する構成とした点である。即ち、図７に示すように、エアラッチ９とフィルタ７を隣接して設け、その間に整流板１３を用いて仕切った構造としたものである。なお整流板１３とハウジング６のフィルタの取付部は、フィルタの交換が容易にできるように、差し込み用のガイドが設けてある。
【００３０】
本実施例においても、エアラッチの風受け部９aと整流板１３の間で形成される流路形状は、図３と同様にディスク１から遠ざかるにつれて狭く構成することで、風受け部９aが受ける空気力を増加することが可能である。本実施例のように、ディスク１の近傍にフィルタ７とエアラッチ９を隣接して設けた場合は、フィルタ７だけをディスク近傍に設置した場合に比べて、フィルタ効果は低下する。しかし、ディスク装置内の流れは、密閉空間内を循環するために、本実施例の構成としても十分なフィルタ効果が得られる。一方、フィルタ７とエアラッチ９を隣接して配置することにより、コンパクトな設計が可能になるという大きな利点が得られる。また、整流板１３をハウジング６と同時に一体加工することにより、部品点数を低減することが可能となる。
【００３１】
図８に整流板を設けずにフィルタを空気流路１１に設けた場合の、エアラッチが移動する前の風受け部９a近傍の流れ場の数値解析を行った結果を示す。図９は整流板１３を設けた場合の、エアラッチが移動する前の風受け部９a近傍の流れ場の数値解析を行った結果である。各図の(a)は速度分布を表し、(b)は圧力分布を表す。計算条件は図４、図５、図６と同一である。図８のように整流板１３がないと図８（ａ）の速度分布のように大きな渦が発生して、フィルタ７の効果を弱めることがわかる。また、図８（ｂ）の圧力分布に関しても、エアラッチの風受け部９aでは圧力が低く（図８のＳの圧力は図４のＳの圧力と同じ大きさである）なっていることがわかる。
【００３２】
一方、図９の整流板１３がある場合に関しては、図９（ａ）の速度場では大きな渦の発生が抑制されて、フィルタ部の流れは図８の場合よりも整流されている。また、図９（ｂ）の圧力分布に関しても、エアラッチの風受け部９aでは圧力が高く（図９のＳとＴの圧力は図５のＳとＴの圧力の大きさと同じで、Ｔの圧力がＳの圧力よりも大きい）なっており、整流板１３がない図８の場合よりも大きな気流の力が風受け部９aに作用していることがわかる。
【００３３】
図１０を用いて第３の実施例について説明する。本実施例では、エアラッチの回転軸９ｄをＶＣＭ１２に取り付けたものである。回転軸９ｄをハウジング６に設ける場合は、装置のカバーにも回転軸の軸受部を加工する必要があるために、加工費が高くなり、組み立てが複雑になるなどの問題がある。これに対し、回転軸９ｄをVCM１２のカバー部に設けると加工費が安く、組み立てが容易であるという利点がある。
【００３４】
さらに、本実施例では、回転軸９ｄを設ける位置の関係から、風受け部９aがシュラウド側に沿うように変形させている。風受け部９aではディスク１に近い程気流による力が大きく発生するため、風受け部９aの先端部側を直線状にし、その直線を延ばした線はディスク１の回転軸２中心に向かうようにしている。このような形状にすることにより、図５で示したようなディスク１外周の気流を効率よく風受け部９aに当てて、大きな空気力を得ることが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の磁気ディスク装置では、エアラッチの風受け部端面が磁気ディスクの外周端面と対向するように構成されることにより、エアラッチの風受け部が磁気ディスク面上に突出しないので、フラッタや消費電力を増加させることがない。また、エアラッチの風受け面と対向するハウジング内側面を風受け面側に突出するような曲面で形成すると共に、ハウジング内側面と風受け面とで形成される流路の幅を磁気ディスクから遠ざかるにつれて狭くなるように構成したので、エアラッチに効率よくディスク回転に伴い発生する空気流による力を加えて、安定なエアラッチ駆動が実現出来る。また小スペースでエアラッチを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例。
【図２】第1の実施例のエアラッチ部の拡大図。
【図３】ディスクからエアラッチに向かう流路の拡大図。
【図４】エアラッチ風受け部に対向する壁面が直線形状の場合の数値解析結果。
【図５】エアラッチ風受け部に対向する壁面がエアラッチ側に凸形状とした流路形状でのエアラッチ移動前の数値解析結果。
【図６】図５の流路形状でエアラッチ移動後の数値解析結果。
【図７】本発明の第２実施例。
【図８】整流板を設けない場合の数値解析結果。
【図９】整流板を設ける場合の数値解析結果。
【図１０】本発明の第３実施例。
【符号の説明】
１…磁気ディスク、２…磁気ディスク回転軸、３…アクチュエータ回転軸、４…アーム、５…ヘッド、６…ハウジング、７…フィルタ、８…アームの突起部、９…エアラッチ、１０…ロードアンロード、１１…エアラッチに向かう流路、１２…ＶＣＭ、１３…整流板。

Claims (4)

1. 回転軸上に積層された複数の磁気ディスクと、磁気ヘッドを支持して前記磁気ディスク間に挿入されるアームと、前記アームを移動させるロータリーアクチュエータと、前記磁気ディスクの非回転時に前記アームをハウジングに固定し、前記磁気ディスクの回転時に発生する気流の力を利用して前記アームの固定を解除するエアラッチと、前記ハウジングの一部によって前記磁気ディスクの外周端面を囲むように形成された前記磁気ディスクと同心円弧状のシュラウド部分とを備えた磁気ディスク装置において、
   前記エアラッチは、回転軸と、前記回転軸に連結され前記回転軸に連結された側とは反対側の端面が前記磁気ディスクの外周端面と対向する風受け部と、前記回転軸に連結され前記アームと係合するラッチ部を有する腕部とを備え、
   前記風受け部の風受け面と対向するハウジング内側面は前記風受け面側に突出するような曲面で形成され、前記ハウジング内側面と前記風受け面とで形成される流路の幅は前記磁気ディスクから遠ざかるにつれて狭くなることを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 請求項１に記載の磁気ディスク装置において、前記エアラッチの風受け面の先端付近を直線状にし、前記直線の延長線が前記磁気ディスクの回転軸方向へ向かうようにしたことを特徴とする磁気ディスク装置。
3. 請求項１に記載の磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドをロード・アンロードするためのランプを備え、前記ランプは前記エアラッチの前記風受け面と前記ハウジング内側面とで構成される前記流路を流れた空気流が前記ロータリーアクチュエータ部を通過して前記磁気ディスクに戻る戻り流路の一部を構成することを特徴とする磁気ディスク装置。
4. 請求項１に記載の磁気ディスク装置において、前記シュラウド部分とは別に前記ロータリアクチュエータと前記磁気ディスクとの間に設けたシュラウド部材とを備え、前記エアラッチが前記アームの固定を解除する際に前記エアラッチの風受け部先端が前記シュラウド部材側に移動することを特徴とする磁気ディスク装置。

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