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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kopfaufhängungsanordnung eines Plattenlaufwerks
zum Tragen und Bewegen eines Kopfes, um Informationen auf ein Aufzeichnungsmedium
zu schreiben und von ihm zu lesen.
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Im
Allgemeinen enthält
ein Plattenlaufwerk, wie ein Festplattenlaufwerk, eine Kopfaufhängungsanordnung
zum Tragen eines Kopfes, der Informationen auf eine Spur einer drehbar
in einem Gehäuse angebrachten
Platte schreibt und von ihr liest.
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Die
Kopfaufhängungsanordnung
enthält
eine Aufhängung,
das heißt
einen Stabausleger, der von einem Endabschnitt eines durch einen
Linearmotor gedrehten Zugriffsarms getragen wird, einen Kardanring,
der mit einem Endabschnitt der Aufhängung verbunden ist, und ein
Gleitelement, das von dem Kardanring getragen wird und den Kopf
aufweist. Die mit dem Zugriffsarm gedrehte Aufhängung bewegt das Gleitelement über die
Platte hinweg zu einer gewünschten
Position. Der Kopf, der bewegt wird, während er gleichzeitig von dem
Gleitelement getragen wird, muss so positioniert werden, dass er
einer vorgegebenen Spur einer Vielzahl von Spuren entspricht, die
auf der Platte bereitgestellt werden, auf die Informationen zu schreiben
sind oder von der Informationen zu lesen sind. Die Genauigkeit der
Spurnachführung
des Kopfes ist wichtig für
die Integrität von
Informationen, die geschrieben und gelesen werden.
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Es
ist ein Trend der jüngsten
Zeit, dass die Größe eines
Plattenlaufwerks selbst klein ist, während die Speicherkapazität davon
groß ist.
Folglich nehmen die Spuren pro Zoll (TPI – Tracks per Inch) einer Platte
zu. Wenn die Spuren pro Zoll und die Drehgeschwindigkeit einer Platte
steigen, wird genaue Steuerung der Position des Kopfes schwierig.
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Zur
Lösung
des vorgenannten Problems wird eine Kopfaufhängungsanordnung mit einem zusätzlichen
genauen Spurnachführungsmotor
oder Mikro-Aktuator vorgeschlagen und ein Beispiel davon wird in 1 gezeigt.
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1 zeigt
eine Kopfaufhängungsanordnung,
die in dem
US-Patent Nr. 5.867.347 offengelegt
wird. Die Kopfaufhängungsanordnung
enthält
einen Stabausleger
10 mit einem horizontalen Abschnitt
15,
der über
einen Endabschnitt
11 und einen mittleren Endabschnitt
13 davon
hinweg ausgebildet ist und von einem Endabschnitt eines Zugriffsarms (nicht
gezeigt) getragen wird. Ein Kardanring
17 wird an dem Endabschnitt
11 des
Stabauslegers
10 bereitgestellt. Ein Gleitelement (nicht
gezeigt) mit einem Kopf zum Lesen/Schreiben (nicht gezeigt) wird
von dem Kardanring
17 getragen. Außerdem sind der Endabschnitt
11 und
der mittlere Endabschnitt
13 des Stabauslegers
10 durch
einen Verbindungsabschnitt
30 elastisch verbunden. Ein
Mikro-Aktuator
20 mit einer ersten Spuleneinheit
21 und
einer zweiten Spuleneinheit
23 ist um den Verbindungsabschnitt
30 herum
installiert.
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Wenn
Strom an die Spulen 22 und 24 der ersten und zweiten
Spuleneinheit 21 und 23 angelegt wird, wird auf
Grund einer elektromagnetischen Kraft zwischen den Spuleneinheiten 21 und 23 eine
vertikale Abstoßungskraft
erzeugt. Dann wird jede der Spuleneinheiten 21 und 23 durch
die vertikale Abstoßungskraft
auf- und abwärts
bewegt und die vertikalen Schienenabschnitte 31 und 33 des
Verbindungsabschnitts 30 werden in eine horizontale Richtung gebogen.
Daher schwenkt der Endabschnitt 11 in eine horizontale
Richtung, das heißt
in eine Spurrichtung, in Bezug auf den mittleren Endabschnitt 13,
so dass das Gleitelement geringfügig
reguliert wird.
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Eine
solche herkömmliche
Kopfaufhängungsanordnung
erfordert jedoch eine große
Zahl von Teilen und die Struktur des Stabauslegers ist so kompliziert,
dass eine praktische Anwendung schwierig ist und die Herstellungskosten
hoch sind. Außerdem
wird eine große
Triebkraft benötigt,
um den Stabausleger, der das Gleitelement enthält, anzutreiben. Bei dem Prozess
des Umwandelns der zwischen den Spuleneinheiten erzeugten vertikalen Abstoßungskraft
durch den Verbindungsabschnitt in eine horizontale Richtung geht
jedoch viel Leistung verloren.
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US-A-5.901.010 offenbart
ein Magnetplatten-Speichersystem mit zwei Aufzeichnungsköpfen. Jeder
Aufzeichnungskopf ist mit dem distalen Ende eines oberen und unteren
Ladeauslegers verbunden, die von einem Linearmotor-Drehaktuator
simultan positioniert werden. Wenigstens ein Silizium-Mikro-Aktuator
ist an dem distalen Ende der Ladeausleger angeordnet, um unabhängiges Positionieren
der Aufzeichnungsköpfe
bereitzustellen. Die Silizium-Mikro-Aktuatoren umfassen ein Paar
Mikrospulen, die einen Magnetfluss erzeugen, der eine Drehkraft
ausübt
und eine bewegliche Plattform schwenkt, wobei radiale Bewegung über eine
Platte hinweg bereitgestellt wird. Dieses Dokument stellt die Basis
für den
Oberbegriff des hierzu angehängten
unabhängigen
Anspruchs 1 bereit.
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Im
Hinblick auf das Lösen
oder Verringern der vorgenannten Probleme ist es ein Ziel von Ausführungen
der vorliegenden Erfindung, eine Kopfaufhängungsanordnung eines Plattenlaufwerks
mit einer verbesserten Struktur bereitzustellen, bei der das Gleitelement
in Bezug auf den Stabausleger schwenken kann.
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Nach
einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Kopfaufhängungsanordnung
eines Festplattenlaufwerks bereitgestellt, die einen Stabausleger,
der mit einem Endabschnitt eines Zugriffsarms verbunden ist, der
in einer Richtung den Spuren einer Platte folgend geschwenkt werden
kann, ein Gleitelement, das von einem Endabschnitt des Stabauslegers
getragen wird, um Daten von der Platte zu lesen und auf sie zu schreiben,
sowie einen Mikro-Aktuator, der das Gleitelement in Bezug auf den
Stabausleger bewegt, enthält
und dadurch gekennzeichnet ist, dass der Mikro-Aktuator ein erstes
magnetisches Element, das an dem Stabausleger installiert ist und ein
Magnetfeld erzeugt; ein zweites magnetisches Element, das an dem
Gleitelement vertikal von dem ersten magnetischen Element beabstandet
installiert ist und eine Spule aufweist, an die Strom angelegt wird;
und eine Verbindungsvorrichtung, die das erste magnetische Element
und das zweite magnetische Element elastisch verbindet, umfasst,
wobei der Mikro-Aktuator das Gleitelement mittels elektromagnetischer
Kräfte,
die durch das erste und das zweite magnetische Element erzeugt werden,
geringfügig
bewegt.
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Es
wird bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass das erste magnetische
Element einen ersten Spulenträger,
der von dem Endabschnitt des Stabauslegers getragen wird, und ein
Paar Spuren umfasst, die an einer Unterseite des ersten Spulenträgers installiert
sind und beim Ansteuern das Magnetfeld bilden, das zweite magnetische
Element einen zweiten Spulenträger
umfasst, der an einer Oberseite des Gleitelementes dem ersten Spulenträger entsprechend
angebracht ist, und die Spule des zweiten magnetischen Elementes
an einer oberen Fläche
des zweiten Spulenträgers
dem Paar Spulen des ersten magnetischen Elementes entsprechend installiert
ist.
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Außerdem wird
bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die Spulen des ersten
magnetischen Elementes in einer Kreisform an der linken und der
rechten Seite in Bezug auf eine vorgegebene Mittellinie an dem Gleitelement
die Spurrichtung schneidend installiert sind und, wenn Strom angelegt wird,
ein induziertes Magnetfeld in einer vertikalen Richtung an einer
Oberfläche
des Gleitelementes ausgebildet wird.
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Außerdem wird
bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die Spule des zweiten
magnetischen Elementes in einer rechteckigen Form an einer oberen
Fläche
des zweiten Spulenträgers
gewickelt ist, um eine elektromagnetische Kraft an einem linken
und einem rechten wirksamen Spulenabschnitt in Bezug auf eine vorgegebene
Mittellinie an dem Gleitelement die Spurrichtung schneidend zu erzeugen.
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Außerdem wird
bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass ein vertiefter Abschnitt
an der unteren Fläche
des ersten Spulenträgers
ausgebildet ist, der die Spulen des ersten magnetischen Elementes
so aufnimmt, dass sie um einen vorgegebenen Abstand von der Spule
des zweiten magnetischen Elementes getrennt sind.
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Außerdem wird
bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die Verbindungsvorrichtung eine
Verbindungsplatte umfasst, die eine an einer unteren Fläche des
ersten magnetischen Elementes ausgebildete Öffnung aufweist, die das zweite
magnetische Element zur Bewegung darin aufnimmt, und ein elastisches
Element, das eine Innenfläche
der Öffnung
und eine Außenfläche des
zweiten magnetischen Elementes elastisch verbindet.
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Außerdem wird
bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass das elastische Element
Haarnadelfedern umfasst, die in Bezug auf eine Mittellinie an dem
Gleitelement die Spurrichtung schneidend symmetrisch vorhanden sind.
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Außerdem wird
bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass das elastische Element
einen Torsionsstab umfasst, der zwischen der Innenfläche der Öffnung und
entweder einem vorderen Endabschnitt oder einem hinteren Endabschnitt
des zweiten magnetischen Elementes so angeordnet ist, dass das zweite
magnetische Element in Bezug auf das erste magnetische Element geschwenkt
werden kann, während
er durch eine elektromagnetische Kraft zwischen den magnetischen
Elementen gebogen wird.
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Außerdem wird
bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die Verbindungsplatte
und das elastische Element integral mit dem zweiten magnetischen
Element ausgebildet sind.
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Außerdem wird
bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass das erste magnetische
Element einen Magnetträger,
der von dem Endabschnitt des Stabauslegers getragen wird und einen
vertieften Abschnitt aufweist, der an einer unteren Fläche desselben
ausgebildet ist, und ein Paar Magnete, die an dem vertieften Abschnitt
des Magnetträgers
so installiert sind, dass Magnetisierungsrichtungen einander entgegengesetzt
sind, umfasst.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung und um zu zeigen, wie Ausführungen derselben ausgeführt werden
können,
wird nun auf beispielhafte Weise auf die begleitenden schematischen
Zeichnungen Bezug genommen, bei denen:
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1 eine
Perspektivansicht ist, die eine herkömmliche Kopfaufhängungsanordnung
eines Plattenlaufwerks zeigt;
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2 eine
als Explosionsdarstellung ausgeführte
Perspektivansicht ist, die eine Kopfaufhängungsanordnung eines Plattenlaufwerks
nach einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
Seitenansicht der in 2 gezeigten Kopfaufhängungsanordnung
ist;
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4 eine
Vorderansicht der in 2 gezeigten Kopfaufhängungsanordnung
ist;
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5 und 6 Draufsichten
sind, um den Betrieb der Kopfaufhängungsanordnung eines Plattenlaufwerks
nach der bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung zu erklären;
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7 eine
Perspektivansicht ist, die wesentliche Abschnitte einer Kopfaufhängungsanordnung eines
Plattenlaufwerks nach einer anderen bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 eine
Perspektivansicht ist, die wesentliche Abschnitte einer Kopfaufhängungsanordnung eines
Plattenlaufwerks nach noch einer anderen bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt; und
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9 eine
Draufsicht ist, um den Betrieb der in 8 gezeigten
Kopfaufhängungsanordnung
zu erklären.
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Mit
Bezugnahme auf die 2 bis 4 wird eine
Kopfaufhängungsanordnung
zum geringfügigen
Bewegen eines davon getragenen Kopfes (nicht gezeigt) bereitgestellt,
um Informationen auf eine Spur einer Platte D in einer durch einen
Pfeil A angezeigten Richtung die Platte D schneidend zu schreiben
und von ihr zu lesen. Die Kopfaufhängungsanordnung enthält einen
Stabausleger 41, der mit einem Endabschnitt eines Aktuators 40 verbunden
ist, ein Gleitelement 43, das von einem Endabschnitt des
Stabauslegers 41 getragen wird, um sich über die
Platte D zu bewegen, während
es den Kopf trägt,
einen Mikro-Aktuator 50, der zwischen dem Gleitelement 43 und
dem Stabausleger 41 installiert ist, und eine Verbindungsvorrichtung.
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Der
Mikro-Aktuator 50 enthält
ein erstes magnetisches Element 60, das an dem Endabschnitt des
Stabauslegers 41 installiert ist, und ein zweites magnetisches
Element 70, das an dem Gleitelement 43 installiert
ist, wobei ein vorgegebener Abstand zu dem ersten magnetischen Element 60 beibehalten wird.
Die magnetischen Elemente 60 und 70 ändern ihre
Stellungen durch eine elektromagnetische Kraft, die zwischen ihnen
wirkt, wenn Strom daran angelegt wird, so dass das Gleitelement 43 in
Bezug auf den Stabausleger 41 geringfügig geschwenkt wird.
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Das
erste magnetische Element 60 enthält einen ersten Spulenträger 61,
der von dem ersten Endabschnitt des Stabauslegers 41 getragen
wird, und ein Paar erster Spulen 63, die an der Unterseite des
ersten Spulenträgers 61 installiert
sind. Der erste Spulenträger 61 weist
einen vertieften Abschnitt 61a auf, der mit einer vorgegebenen
Tiefe an der Unterseite davon ausgebildet ist, um die erste Spule 63 aufzunehmen
und zu tragen. Die ersten Spulen 63, die jeweils eine Kreisform
aufweisen, sind in Bezug auf eine vorgegebene Mittellinie C, die
das Gleitelement 53 zu der Spurrichtung A schneidet, symmetrisch
links und rechts installiert. Wenn Strom an die ersten Spulen 63 angelegt
wird, wird ein induziertes Magnetfeld in eine vertikale Richtung
an der Oberfläche des
Gleitelementes 43 ausgebildet. Die erste Spule 63 kann
in dem vertieften Abschnitt 61a installiert werden, indem
sie beschichtet, plattiert oder gewickelt wird.
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Das
zweite magnetische Element 70 enthält einen zweiten Spulenträger 71,
der an der Oberseite des Gleitelementes 43 entsprechend
dem ersten Spulenträger 61 angebracht
ist, und eine zweite Spule 73, die an dem zweiten Spulenträger 71 installiert ist.
Die zweite Spule 73 ist in einer rechteckigen Form installiert,
so dass eine magnetische Kraft an wirksamen Spulenabschnitten an
beiden Seiten in Bezug auf die Mittellinie C erzeugt wird. Die zweite
Spule 73 kann an der Oberseite des zweiten Spulenträgers 71 installiert
werden, indem sie beschichtet, plattiert oder gewickelt wird.
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Die
Verbindungsvorrichtung enthält
eine Verbindungsplatte 81, die an der Unterseite des ersten Spulenträgers 61 befestigt
ist, und ein elastisches Element 83, das die Verbindungsplatte 81 und
den zweiten Spulenträger 71 elastisch
verbindet. Eine Öffnung 81a,
um den zweiten Spulenträger 71 so
aufzunehmen, dass er sich bewegen kann, ist an der Verbindungsplatte 81 ausgebildet.
Das elastische Element 83 verbindet die Öffnung 81a (die
Innenfläche
davon) und den zweiten Spulenträger 71 (die
Außenfläche davon).
Bei der vorliegenden Ausführung ist
das elastische Element 83 vorzugsweise ein Torsionsstab,
der den zweiten Spulenträger 71 (den
vorderen Endabschnitt davon) und die Öffnung 81a (die Innenfläche davon)
elastisch verbindet. Außerdem
ist das elastische Element 83 integral mit dem zweiten Spulenträger 71 ausgebildet.
Das elastische Element 83 wird durch eine äußere Kraft
elastisch verformt, so dass der zweite Spulenträger 71 in Bezug auf
den ersten Spulenträger 61 in
Bezug auf die Mittellinie C geringfügig geschwenkt wird.
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Der
Betrieb der Kopfaufhangungsanordnung eines Plattenlaufwerks nach
einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf die 2, 5 und 6 beschrieben.
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Wenn
Strom in unterschiedlichen Richtungen an jede der ersten Spulen 63 angelegt
wird, wird ein induziertes Magnetfeld in einer vertikalen Richtung
an der Oberfläche
des Gleitelementes 43 ausgebildet. Wenn in einem Zustand,
in dem das induzierte Magnetfeld durch die erste Spule 63 ausgebildet
wird, Strom an die zweite Spule 73 angelegt wird, wird
eine Magnetkraft gemäß der Linke-Hand-Regel nach
Fleming an wirksamen Spulenabschnitten an beiden Seiten der zweiten
Spule 73 in Bezug auf die Mittellinie C erzeugt. Durch
die erzeugte Magnetkraft wird der zweite Spulenträger 71 geringfügig in eine Richtung
in Bezug auf die Mittellinie C bewegt, während das elastische Element 83 elastisch
verformt wird. Daher kann das mit dem zweiten Spulenträger 71 verbundene
Gleitelement 43 geringfügig
in die Spurrichtung A der Platte D schwenken. Das heißt, dass,
während
der erste Spulenträger 61 an
dem Stabausleger 41 befestigt ist und die Verbindungsplatte 81 an
dem ersten Spulenträger 61 angebracht ist,
das Gleitelement 43 durch die Magnetkraft mit dem ersten
Spulenträger 71 schwenkt.
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Wie
oben beschrieben, muss, während
das Gleitelement 43 unter Verwendung der Magnetkraft gemäß der Linke-Hand-Regel
nach Fleming schwenkt, die Richtung der Kraft nicht geändert werden.
Daher kann im Vergleich zu der herkömmlichen Technologie viel Leistung
erzeugt werden. Da die Struktur der Anordnung einfach ist, wird
außerdem die
eigentliche Herstellung und Ausführung
davon durch eine Herstellungstechnologie eines mikroelektromechanischen
Systems (MEMS) leicht gemacht.
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Wie
in 7 gezeigt wird, wird als eine Alternative zu dem
ersten magnetischen Element 60 ein erstes magnetisches
Element 160 bereitgestellt, das einen Magnetträger 161,
der an dem Endabschnitt des Stabauslegers 41 installiert
ist, und ein Paar Magneten 163 enthält. An der unteren Fläche des
Magnetträgers 161 ist
ein vertiefter Abschnitt 162 zum Aufnehmen der Magnete 163 ausgebildet.
Die Magneten 163 weisen jeweils S- und N-Pole an den Ober- bzw. Unterseiten
davon auf und sind so installiert, dass Magnetisierungsrichtungen
einander entgegengesetzt sind. Das erste magnetische Element 160 mit der
vorgenannten Struktur bildet einen Mikro-Aktuator, der das Gleitelement 43 veranlassen
kann, zusammen mit dem zweiten elektrischen Element 70 von 2 geringfügig zu schwenken.
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Außerdem wird
als ein anderes Beispiel für die
Verbindungsvorrichtung, wie in 8 gezeigt,
ein Paar elastische Elemente 84 bereitgestellt, die die Öffnung 81a (die
Innenfläche
davon) der Verbindungsplatte 81 und den zweiten Spulenträger 71 (die Außenfläche davon)
elastisch verbinden. Die elastischen Elemente 84 verbinden
die linke und rechte Fläche
des zweiten Spulenträgers 71 symmetrisch
in Bezug auf die Mittellinie C. Außerdem sind die elastischen
Elemente 84 vorzugsweise Haarnadelfedern, die zu einer
vorgegebenen Form mehrfach gebogen sind. Somit wird, wie durch eine
imaginäre Linie
in 9 gezeigt, wenn der zweite Spulenträger 71 durch
eine Magnetkraft bewegt wird, eines der elastischen Elemente 84 zusammengedrückt, während das
andere gestreckt wird, so dass das Gleitelement 43 so getragen
wird, dass es sich geringfügig
bewegen kann. Außerdem
können,
auch wenn dies nicht gezeigt wird, die elastischen Elemente 84 so
an der Mittellinie C installiert werden, dass sie gleichzeitig gestreckt
werden können,
wenn das Gleitelement 43 bewegt wird. Das heißt, dass
die elastischen Elemente 84 mit dem vorderen bzw. hinteren
Endabschnitt des zweiten Spulenträgers 71 verbunden
werden können.
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Wie
oben beschrieben, weist die Kopfaufhängungsanordnung eines Plattenlaufwerks
nach der vorliegenden Erfindung eine einfache Struktur auf und kann
daher leicht so hergestellt werden, dass sie klein ist. Außerdem ist,
da im Vergleich zu der herkömmlichen
Technologie mehr Leistung erzielt werden kann, der Verbrauch elektrischer
Leistung geringer und das Gleitelement kann geringfügig gesteuert werden.
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Unterdessen
kann die Kopfaufhängungsanordnung
eines Plattenlaufwerks nach der vorliegenden Erfindung, die mit
einer einfachen Struktur genau angesteuert werden kann, für die meisten
bestehenden Festplattenlaufwerksvorrichtungen und Nahfeld-Aufzeichnungslaufwerke übernommen
werden, die aktuell und in breitem Umfang in Verbindung mit einer
optischen Technologie, wie einem optischen Kopf, untersucht werden.
Somit kann die vorliegende Erfindung zur genauen Steuerung eines
optischen Kopfes mit einer hohen Oberflächendichte im Vergleich zu
herkömmlichen
Festplattenlaufwerken nützlich
sein. Außerdem
kann die vorliegende Erfindung für
Laser-Abtaster oder -Drucker verwendet werden, um Ansteuerspiegel,
die optische Vorrichtungen sind, geringfügig zu steuern.