JP2010015644A - スピンドル機構、電磁変換特性評価機、および情報記憶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本件は、バランス調整機構付きスピンドル機構等に関しバランス調整を繰り返し行なうことができるとともに回転による緩みが防止されたバランス調整機構を備える。
【解決手段】 クランプベース１２３とクランプカバー１２６との間に、クランプスクリュー１２８を締めることによりバランス調整用の螺子１２４に圧接されるクランプスプリング１２５を備え、バランス調整を行なう際にはクランプスクリュー１２８を緩めることによりクランプスクリュー１２５による螺子１２４の圧接を解除する。
【選択図】 図７

Description

本件は、バランス調整機構付きスピンドル機構、並びに、このスピンドル機構を備える電磁変換特性評価機及び情報記憶装置に関する。

情報を記憶する情報記憶装置としてハードディスクドライブ（ＨＤＤ）がコンピュータ等に広く採用されている。

ＨＤＤには、円盤形のハードディスク（ＨＤ）が備えられ、そのＨＤがスピンドルモータで回転制御され、そのＨＤ上の極めて近接した位置に磁気ヘッドが置かれて、その磁気ヘッドで、ＨＤ上に情報を記録し、およびＨＤに記憶されている情報が読み出される。

ここで、ＨＤＤ製造用の試験装置の１つとして、磁気ヘッドの電磁変換特性を評価する電磁変換特性評価機が使用されている。

図１は、電磁変換特性評価機の概要図である。

この電磁変換特性評価機１には、スピンドル機構部１０と、ＨＤ２０と、アナライザ３０とが備えられている。ＨＤ２０はスピンドル機構部１０に固定されており、スピンドルモータにより回転制御される。このＨＤ２０に近接して試験対象の磁気ヘッド２が配置され、その磁気ヘッド２でＨＤ２０のアクセス（ＨＤ２０への情報の記録およびＨＤ２０からの情報の読出し）を行ない、その結果がアナライザ３０で分析されて磁気ヘッド２の電磁変換特性が評価される。

ここで、この電磁変換特性評価機１を用いて磁気ヘッド２の特性を正確に評価するためには、ＨＤ２０を正確かつ円滑に回転させる必要があり、また、ＨＤ２０に劣化や破損等が発生したときにはそのＨＤ２０を容易に交換する必要があり、このためにはスピンドル機構部１０の構造が重要となる。

本件では、スピンドル機構部の構造に着目しており、以下では先ずスピンドル機構部１０の従来例について説明する。

図２は、シェルに収容されシェルの蓋が開いた状態の、従来のスピンドル機構部およびＨＤを示した斜視図、図３は、図２に示すスピンドル機構部の拡大斜視図、図４は、図２、図３に示すスピンドル機構部の分解斜視図である。

スピンドル機構部１０Ａ（図１に示すスピンドル機構部１０に相当する）およびＨＤ２０は、シェル４０のベース部４１に搭載され、そのベース部４１にヒンジ接続された蓋４２で覆われる構造となっている。

ＨＤ２０の中央の穴２１にスピンドルモータ１１０が嵌入しそのスピンドルモータ１１０の上には、図４に示すように、クランプベース１１１がネジ止めされている。そのクランプベース１１１の窪み部分１１１ａにはガイドベース１１２が配置され、そのガイドベース１１２の上、および、ここには３個のガイドベース１１２が配置されているがそれら３個のガイドベース１１２の中央部分には、クランプベースカバー１１３が配置され、そのクランプベースカバー１１３の上にロータリスケール１１４が配置されている。このロータリースケール１１４は、スピンドルモータ１１０の回転角度検出用のスケールである。

ここで、ガイドベース１１２には、回転の半径方向に貫通した穴が形成され、その穴から外向きにキャップストッパ１１２ａが突出し、内向きにはスプリング１１２ｂが突出している。このスプリング１１２ｂは、クランプベースカバー１１３の穴１１３ａに入り込んだ状態にあり、キャップストッパ１１２ａを外向きに付勢している。

このスピンドル機構部１０Ａには中空円筒形のキャップ１１５が備えられており、そのキャップ１１５が被せられると、そのキャップ１１５の内壁面にキャップストッパ１１２ａが押し当てられ、キャップ１１５が不用意には抜けない構造となっている。

ただし、このキャップ１１５は上に引き上げることによって容易に取り外すことができ、このキャップ１１５を取り外した状態でＨＤ２０も容易に取り外して交換することができる。

ここで、ＨＤは近年益々の微細化、大容量化が進み、磁気ヘッドもそれに伴って微細化が進み、ＨＤの回転のバランス補正をしない状態では磁気ヘッドの評価が正確には行なわれず、不良と判定される磁気ヘッドが数多く出現し、歩留りに大きく影響を及ぼす結果となってきている。このような傾向に対処するため、スピンドル機構にバランス調整機構を付与することが考えられる。一般のバランス調整機構として、回転工具の鍔状部の外周面に複数のねじ孔を設け、それらのねじ孔にバランス調整用ねじを螺嵌した構造が提案されている（特許文献１，２参照）。これらの特許文献１，２に提案されたバランス調整機構は、バランス調整自体には有効であるが、スピンドルモータは高速回転するため調整後のネジの緩みを防止するのが困難である。

ネジの緩みを防止する観点からは調整後のネジを接着剤などで固定して動かなくすることも考えられるが、図１に示すような電磁変換特性評価機１０の場合はＨＤ２０を交換する必要があり、交換のたびに再調整を行なう必要があるため、接着剤等で固定するのは現実的ではない。
実開平５−５３８３９号公報 特開２００１−１２９７４３号公報

本件開示のスピンドル機構、電磁変換特性評価機、および情報記憶装置の課題は、バランス調整を繰り返し行なうことができるとともに回転による緩みが防止されたバランス調整機構を備えることにある。

本件開示のスピンドル機構は、
所定の速度で回転制御されるスピンドルモータ部と、
スピンドルモータ部の上部に配置され、側面部に半径方向へ向かって形成される複数の螺子孔を有するクランプ基礎部と、
螺子孔に螺嵌され、クランプ基礎部の重心を可変させる複数の螺子と、
スピンドルモータ部とクランプ基礎部を固定するクランプ固定部と、
クランプ基礎部とクランプ固定部との間に配置されて上記螺子に圧接される弾性体と、
を備えている。

また、本件開示の電磁変換特性評価機は、
所定の速度で回転制御されるスピンドルモータ部と、スピンドルモータ部の上部に配置され、側面部に半径方向へ向かって形成される複数の螺子孔を有するクランプ基礎部と、螺子孔に螺嵌され、クランプ基礎部の重心を可変させる複数の螺子と、スピンドルモータ部とクランプ基礎部を固定するクランプ固定部と、クランプ基礎部とクランプ固定部との間に配置されて上記螺子に圧接される弾性体と、を有するスピンドル機構部と、
スピンドル機構部に拘止される記憶媒体と、
記憶媒体の情報の再生を行なう再生素子と記憶媒体への情報の記録を行なう記録素子とからなる磁気ヘッドの電磁変換特性を解析するアナライザ部と、
を備えている。

さらに、本件開示の情報記憶装置は、
所定の速度で回転制御されるスピンドルモータ部と、スピンドルモータ部の上部に配置され、側面部に半径方向へ向かって形成される複数の螺子孔を有するクランプ基礎部と、螺子孔に螺嵌され、クランプ基礎部の重心を可変させる複数の螺子と、スピンドルモータ部とクランプ基礎部を固定するクランプ固定部と、クランプ基礎部とクランプ固定部との間に配置されて上記螺子に圧接される弾性体と、を有するスピンドル機構部と、
スピンドル機構部に拘止される記憶媒体と、
記憶媒体の情報の再生を行う再生素子と記憶媒体へ情報の記録を行う記録素子とからなる磁気ヘッドと、
記憶媒体と磁気ヘッドとによる情報の再生信号と記録信号とを処理する信号処理基板と、
を備えている。

本件開示のスピンドル機構、電磁変換特性評価機、および情報記憶装置は、クランプ基礎部とクランプ回転部との間にバランス調整用の螺子に圧接される弾性体を備えたものであり、その弾性体が螺子に圧接しているため回転による緩みが防止されるとともに、クランプ固定部をクランプ基礎部から取り外して又は固定を緩めて、弾性体による螺子の圧接を解除することにより、容易に再調整することができる。

本件によれば、回転による緩みが防止され、かつバランス調整を繰り返し行なうことができる。

以下、本件の実施形態について説明する。

図１に示す電磁変換特性評価機の全体概念図は、本実施形態でもそのまま利用でき、ここでは、図１を本実施形態の電磁変換特性評価機の全体構成図としてもそのまま援用する。

図５は、シェルに収容されシェルの蓋が開いた状態の本実施形態のスピンドル機構部およびＨＤを示した斜視図、図６は、図５に示すスピンドル機構部の拡大斜視図、図７は、図５、図６に示すスピンドル機構部の分解斜視図である。また図８は、本実施形態におけるバランス調整用螺子の斜視図、図９は、本実施形態における、バランス調整用螺子を押えるクランプスプリングの斜視図である。

スピンドル機構部１０Ｂ（図１に示すスピンドル機構部１０に相当する）およびＨＤ２０は、図５に示すように、シェル４０のベース４１に搭載され、そのベース４１にヒンジ接続された蓋４２で覆われる構造となっている。

図７に示すように、ＨＤ２０の中央の穴２１にスピンドルモータ１２０が嵌入し、そのスピンドルモータ１２０の上には、ガイドベース１２１、クランプガイド１２２、およびクランプベース１２３からなるブロックが配置される。このブロックを構成するガイドベース１２１には、ＨＤ２０の回転の半径方向に貫通した穴が形成され、その穴から外向きにキャップストッパ１２１ａが突出し、内向きにはスプリング１２１ｂが突出している。このガイドベース１２１は３個備えられており、それら３個のガイドベース１２１の中央にはクランプガイド１２２が配置され、ガイドベース１２１に備えられたスプリング１２１ｂがそのクランプガイド１２２の穴１２２ａに挿入されている。ガイドベース１２１は、クランプベース１２３の下向きの凹部１２３ａに嵌入しクランプベース１２３に下側からネジ止めされている。クランプベース１２３は、ガイドベース１２１およびクランプガイド１２２と組み合わされた状態で、スピンドルモータ１２０上にネジ止めされている。

ここで、クランプベース１２３の上部には、周囲を取り巻くように立設した円弧状の立壁１２３ｂを有し、その立壁１２３ｂの側面部には半径方向へ向かって形成された９つの螺子孔１２３ｃが円周方向に分散して形成されている。これらの螺子孔１２３ｂには、図８に示す螺子１２４の、雄ネジが形成されたタップ部１２４ａが螺嵌されている。図８に示す螺子１２４は、先端部分にはネジがなくタップ部１２４ａよりも細径に形成されたシャフト部１２４ｂを有し、そのシャフト部１２４ｂは、立壁１２３ｂよりも内側においてクランプベース１２３の上面に乗り、そのシャフト部１２４ｂがクランプベース１２３により下から支えられている。

クランプベース１２３の上には、図９に示す形状のクランプスプリング１２５が配置されている。このクランプスプリング１２３は、中央に穴を有する環状の部材であり、図８に示す螺子１２４の円周方向の配置ピッチに合わせて９本の腕部１２５ａが放射状に延びている。

そのクランプスプリング１２５の上には、クランプカバー１２６が置かれ、そのクランプカバー１２６には、その上面にロータリスケール１２７が接着固定されている。このロータリスケール１２７は、スピンドルモータ１２０の回転角度検出用のスケールである。クランプカバー１２６には、図示しない溝が形成されており、クランプベース１２３と回転不能に嵌合し、クランプカバー１２６の、クランプペース１２３に対する回転方向の位置決めがなされている。これによりこのクランプカバー１２６を一旦取り外して再度取り付けたときの、そのクランプカバー１２６に接着固定されているロータリスケール１２７の回転方向の位置再現性が担保されている。

クランプベース１２３上にクランプスプリング１２５が置かれ、さらにその上に、ロータリスケール１２７が接着されたクランプカバー１２６が置かれた状態で、クランプスクリュー１２８により、クランプスプリング１２５、およびロータリスケール１２７付きのクランプカバー１２６がクランプベース１２３にネジ固定される。これにより、クランプスプリング１２５の各腕部１２５ａが各螺子１２４のシャフト部１２４ｂを上から押圧し、各螺子１２４のシャフト部１２４ｂがクランプベース１２３の上面に押し当てられた状態に固定される。

さらに、その上から円筒形状のキャップ１２９が被せられる。このキャップ１２９は、そのキャップ１２９の内壁面にキャップストッパ１２１ａが押し当てられ、キャップ１２９が不用意には抜けない構造となっている。また、このキャップ１２９の上面の高さは、クランプベース１２３の立壁１２３ｂに設けられた螺子孔１２３ｃよりも低く、キャップ１２９を被せたまま螺子１２４を回して、その螺子１２４の位置を半径方向に移動することができる。

さらに、このキャップ１２９は、上に引き上げることによって容易に取り外すことができ、このキャップ１２９を取り外しＨＤ２０を容易に交換することができる。

図１０は、本実施形態のスピンドル機構のバランス調整時の作業方法を示す図である。

図１０（Ａ）は、バランス調整前の状態を示す図であり、クランプスクリュー１２８が締められていることにより、バランス調整用の螺子１２４がクランプスプリング１２５によりクランプベース１２３に弾性的に圧接され、このスピンドル機構部１０Ｂが高速回転しても螺子１２４の緩みによるバランスの崩れが防止されている。

バランス調整を行なうにあたっては、先ず、図１０（Ｂ）に示すようにクランプスクリュー１２８を緩める。すると、クランプスプリング１２５による、バランス調整用の螺子１２４への押圧が解除され、その状態で、図１０（Ｃ）に示すように、螺子１２４が回されてその螺子１２４が半径方向に移動され、図１０（Ｄ）に示すようにクランプネジ１２８が再度締められる。バランス調整をさらに行なうときは、図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）の手順が繰り返される。

次に、これまで説明してきた本実施形態のスピンドル機構におけるバランス調整方法の一例について紹介しておく。

図１１は、バランス調整方法の一例を示すフローチャートである。

先ず、バランスモニタのピックアップを貼り付ける（ステップＳ０１）。ここで、ＨＤ２０やそのＨＤ２０をアクセスする磁気ヘッドは情報を磁気的に記録しおよび読み出すものであることから磁場環境を嫌うため、ピックアップは両面テープで貼り付けられる。ここではバランスモニタとして、例えば、ジグマ電子工業製ＳＢ−８８００Ｒ−Ｃを利用することができる。このバランスモニタのピックアップは、貼り付けられた部材の振動を検出するセンサであり、例えば、図５に示すシェル４０の蓋４２を閉めた状態における、そのシェル４０の、スピンドル機構１０Ｂの回転方向に関し位相が９０°異なる２箇所に１つずつ、合計２つのピックアップが取り付けられる。

次に、スピンドルモータを回転させて初期のバランス／アンバランス（変位の角度と変位量）を測定する（ステップＳ０２）。

次に、放射状に並ぶ９個の螺子１２４（図６〜図８、図１０参照）のうちの１つだけを外側に移動させる（ステップＳ０３）。

この際、図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）を参照して説明したように、先ずはクランプスクリュー１２８を緩め、９個の螺子１２４のうちの１つを回転させて外側に移動させ、その後クランプスクリュー１２８を再度締めるという手順をとる。ここで、移動させた１個の螺子１２４の、回転方向の角度を０°と定義する。

次に、スピンドルモータを再度回してバランス／アンバランスを測定し（ステップＳ０４）、初期バランス（ステップＳ０２）との妥当性、すなわち、初期バランスとの間のバランス上の有意差が存在するか否かが検討される。妥当性がない場合、すなわち、初期バランスとの十分な有意差が存在しないときは、バランスモニタ内でのバランス調整用の演算を十分な精度では行なうことができないため、ステップＳ０３で移動した螺子１２４を更に外側に移動させて（ステップＳ０５）、再度ステップＳ０４でバランス／アンバランスを測定する。

妥当性が存在するときは、ステップＳ０６に進み、ステップＳ０３で移動させた螺子１２４の移動量から算出される重量相当値をバランスモニタに入力する。

すると、バランスモニタ内で演算が行なわれ、バランスモニタの表示画面上に、バランス補正に必要な追加重量とその重量を追加すべき角度の情報が表示される（ステップＳ０７）。

そこで、その表示内容を見て補正が必要であるか否か、補正が必要な場合に補正可能な重量であるか否かが作業者によって判断される。補正可能な重量であるか否かは、９本の螺子１２４のうちの重量を追加すべき角度に存在する螺子１２４を半径方向に最大限移動させる範囲内でバランス調整が可能であるか否かにより決定される。

補正が必要ではないと判断したときは、その時点でバランス補正が完了し（ステップＳ１１）、補正可能重量ではないと判断したときは、ＨＤ２０を一旦取り外し再度装着させてステップＳ０２より再度バランス調整作業が繰り返される。

ステップＳ０８において、補正可能重量であると判断したときは、ステップＳ０９に進み、ステップＳ０７で検出された角度の螺子を外側に移動させる。このときの作業手順は、図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）を参照して説明した通りである。また、ここでの螺子の移動量は、バランスモニタに表示された追加重量から算出される移動量である。

その後、バランス補正がなされているか確認するために、もう一度、バランス／アンバランス測定が実施される（ステップＳ１０）。バランスモニタの表示を見てこれ以上のバランス補正は必要ではないと判断したときはバランス補正が完了し（ステップＳ１１）、バランス補正が未だ十分ではないと判断したときはステップＳ０９で再度、螺子の移動が行なわれる。

バランスモニタを利用して以上の各ステップを実行することにより、本実施形態のスピンドル機構のバランス補正が容易となる。

図１２は、ＨＤＤの実施形態を示す図である。

このＨＤＤ７０には、筐体７１内に本実施形態のスピンドル機構１０ＢとＨＤ２０が備えられている。また、ここにはボイスコイルモータ７２により回動駆動されるアーム７３が備えられており、そのアーム７３の先端にはＨＤ２０をアクセスする磁気ヘッド７４が備えられている。このアーム７３は、ボイスコイルモータ７２により駆動されて回動中心７３ａを中心に回動し、その先端に備えられた磁気ヘッド７４を、スピンドルモータにより回動駆動されているＨＤ２０の上に移動させる。

このＨＤＤ７０にはさらに、ＨＤ２０と磁気ヘッド７４とによる情報の再生信号と記録信号とを処理する信号処理基板７５が備えられており、磁気ヘッド７４は、信号処理基板７５上の回路の制御に従ってＨＤ２０をアクセスする。

このＨＤＤ７０は、バランス機構付きのスピンドル機構１０Ｂを備えた点以外については従来のＨＤＤの構造と変わりないため、これ以上の詳細説明は省略する。

このＨＤＤ７０は、前述のバランス機構付きのスピンドル機構１０Ｂを備えているため、ＨＤ２０を良好なバランスで回転させることができ、トラックピッチが従来よりも更に狭い、大容量化されたＨＤ２０を搭載することが可能となる。

電磁変換特性評価機の概要図である。 シェルに収容されシェルの蓋が開いた状態の従来のスピンドル機構部およびＨＤを示した斜視図である。 図２に示すスピンドル機構部の拡大斜視図である。 図２、図３に示すスピンドル機構部の分解斜視図である。 シェルに収容されシェルの蓋が開いた状態の本実施形態のスピンドル機構部およびＨＤを示した斜視図である。 図５に示すスピンドル機構部の拡大斜視図である。 図５、図６に示すスピンドル機構部の分解斜視図である。 本実施形態におけるバランス調整用螺子の斜視図である。 本実施形態における、バランス調整用螺子を押えるクランプスプリングの斜視図である。 本実施形態のスピンドル機構のバランス調整時の作業方法を示す図である。 バランス調整方法の一例を示すフローチャートである。 ＨＤＤの実施形態を示す図である。

符号の説明

１，１０ 電磁変換特性評価機
２ 磁気ヘッド
１０Ａ，１０Ｂ スピンドル機構部
２０ ＨＤ
２１ 穴
３０ アナライザ
４０ シェル
４１ ベース部
４２ 蓋
７０ ＨＤＤ
７１ 筐体
７２ ボイスコイルモータ
７３ アーム
７３ａ 回動中心
７４ 磁気ヘッド
７５ 信号処理基板
１１０，１２０ スピンドルモータ
１１１，１２３ クランプベース
１１１ａ 窪み部分
１１２，１２１ ガイドベース
１１２ａ，１２１ａ キャップストッパ
１１２ｂ，１２１ｂ スプリング
１１３ クランプベースカバー
１１３ａ 穴
１１４，１２７ ロータリスケール
１１５ キャップ
１２２ クランプガイド
１２２ａ 穴
１２３ クランプベース
１２３ａ 凹部
１２３ｂ 立壁
１２３ｃ 螺子孔
１２４ 螺子
１２４ａ タップ部
１２４ｂ シャフト部
１２５ クランプスプリング
１２５ａ 脚部
１２６ クランプカバー
１２８ クランプスクリュー
１２９ キャップ

Claims (5)

1. 所定の速度で回転制御されるスピンドルモータ部と、
   前記スピンドルモータ部の上部に配置され、側面部に半径方向へ向かって形成される複数の螺子孔を有するクランプ基礎部と、
   前記螺子孔に螺嵌され、前記クランプ基礎部の重心を可変させる複数の螺子と、
   前記スピンドルモータ部と前記クランプ基礎部を固定するクランプ固定部と、
   前記クランプ基礎部と前記クランプ固定部との間に配置されて前記螺子に圧接される弾性体と、
   を備えることを特徴とするスピンドル機構。
2. 前記螺子は、タップ部と、前記タップ部より径が小さいシャフト部を備えることを特徴とする請求項１記載のスピンドル機構。
3. 前記弾性体は、環状の板バネであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のスピンドル機構。
4. 所定の速度で回転制御されるスピンドルモータ部と、前記スピンドルモータ部の上部に配置され、側面部に半径方向へ向かって形成される複数の螺子孔を有するクランプ基礎部と、前記螺子孔に螺嵌され、前記クランプ基礎部の重心を可変させる複数の螺子と、前記スピンドルモータ部と前記クランプ基礎部を固定するクランプ固定部と、前記クランプ基礎部と前記クランプ固定部との間に配置されて前記螺子に圧接される弾性体と、を有するスピンドル機構部と、
   前記スピンドル機構部に拘止される記憶媒体と、
   前記記憶媒体の情報の再生を行なう再生素子と前記記憶媒体への情報の記録を行なう記録素子とからなる磁気ヘッドの電磁変換特性を解析するアナライザ部と、
   を備えることを特徴とする電磁変換特性評価機。
5. 所定の速度で回転制御されるスピンドルモータ部と、前記スピンドルモータ部の上部に配置され、側面部に半径方向へ向かって形成される複数の螺子孔を有するクランプ基礎部と、前記螺子孔に螺嵌され、前記クランプ基礎部の重心を可変させる複数の螺子と、前記スピンドルモータ部と前記クランプ基礎部を固定するクランプ固定部と、前記クランプ基礎部と前記クランプ固定部との間に配置されて前記螺子に圧接される弾性体と、を有するスピンドル機構部と、
   前記スピンドル機構部に拘止される記憶媒体と、
   前記記憶媒体の情報の再生を行う再生素子と前記記憶媒体へ情報の記録を行う記録素子とからなる磁気ヘッドと、
   前記記憶媒体と前記磁気ヘッドとによる情報の再生信号と記録信号とを処理する信号処理基板と、
   を備えることを特徴とする情報記憶装置。

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