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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Festplattenlaufwerk,
bei der Vibrationen einer Gleiteinrichtung effektiv reduziert werden
können,
die durch einen Luftstrom entstehen, der verursacht wird, wenn eine
Platte rotiert.
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht eines üblichen
Einkanal-Festplattenlaufwerks, das eine einzelne Platte oder einen
einzelnen Kopf antreibt. Bezugnehmend auf 1, beinhaltet
das Festplattenlaufwerk eine Platte 1, die eine Aufzeichnungsfläche hat,
auf der Informationen aufgezeichnet werden, und eine Head Gimbal
Assembly (HGA) 2.
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Die
Platte 1 wird durch Spindelmotor 4 gedreht, der
auf dem Unterteil 3 installiert ist. Die HGA 2 beinhaltet
eine Gleiteinrichtung (nicht dargestellt), die einen Magnetkopf
hat, zum Schreiben von Daten auf und Lesen von Daten von der Aufzeichnungsfläche der
Platte 1. Die HGA 2 ist mit einer Aufhängung 7 verbunden,
die mit einem Zugriffsarm 6 verbunden ist, der durch einen
Linearmotor 5 angetrieben wird, um in Bezug auf ein Drehlager 6a rotiert
zu werden. Der Aufbau der HGA 2 ist recht bekannt auf dem
Gebiet der Plattenaufzeichnung/wiedergabegeräte und es wird deshalb auf
deren detaillierte Beschreibung hier verzichtet.
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Die
Aufzeichnungsfläche
der Platte 1 ist dem Unterteil 3 zugekehrt und
die HGA 2 ist zwischen dem Unterteil 3 und der
Platte 1 positioniert und bewegt sich entlang der Aufzeichnungsfläche der
Platte 1. Wie in 2 gezeigt,
wird ein Bereich für
die Platte 1 und die oben erwähnten zusammenhängenden Elemente
durch einen Rahmen 3a eingefaßt. Der Rahmen 3a haftet
fest an einem Deckel (nicht dargestellt), der den Bereich abdichtet.
Eine Rampe 3b ist an dem Boden des Unterteils 3 ausgeformt,
sehr nah zu der Aufzeichnungsfläche
der Platte 1, um einen Luftdämpfungsbereich für die Platte
zu bilden. Ein Gleiteinrichtungsbewegungsbereich 3c ist
ein Bereich, in der die HGA 2 und die Aufhängung 7,
die die HGA trägt,
sich bewegen. Der Gleiteinrichtungsbewegungsbereich 3c ist
niedriger als die Rampe 3b. Ebenfalls ist eine Aussparung 4b an
einem Flansch 4a des Spindelmotors 4 ausgebildet,
um gleich zu sein mit dem Gleiteinrichtungsbewegungsbereich 3c. Die
Aussparung 4b erlaubt es der Aufhängung 7 sich innerhalb
des Gleiteinrichtungsbewegungs bereiches 3c zu bewegen.
Zusammengefasst ist die Rampe 3b niedriger als der Flansch 3a und
der Gleiteinrichtungsbewegungsbereich 3c niedriger als
die Rampe 3b. Auch ist der Abstand zwischen Platte 1 und
dem Unterteil 3 sehr gering, außer beim Gleiteinrichtungsbewegungsbereich 3c.
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In
solch einem Festplattenlaufwerk rotiert die Platte 1 innerhalb
eines Bereiches, der durch das Unterteil und den Deckel, welcher
auf das Unterteil 3 gesetzt ist, um den Bereich zu verschließen, definiert ist.
Die Rotation der Platte 1 ermöglicht Luft entlang der Kontur
des Bereiches zu strömen,
der in dem Festplattenlaufwerk gebildet ist. Die Rotation der Platte 1 bedingt
einen Luftstrom innerhalb des Festplattenlaufwerks, und nachfolgend
verursacht der Luftstrom die HGA 2 zu einer Gleichgewichtsposition anzusteigen,
an der eine Hebekraft des Luftstroms gleich ist und entgegengesetzt
zu einer Vorspannung (oder Gram Load) ist, die auf den Kopf einwirkt.
Eine Kopfaufhängungsanordnung
(Head Suspension Assembly) (HSA), welche aus der HGA 2 und
der Aufhängung 7 besteht,
vibriert wegen des Luftstroms, verursacht durch die Rotation der
Platte 1, weil die Aufhängung 7 und
die HGA 2, welche an einem Vorderteil der Aufhängung 7 befestigt
ist, vibrieren, aufgrund des Luftstroms in dem Festplattenlaufwerk. Die
Aufhängung 7 und
die HGA 2 vibrieren bei einer speziellen Bandbreite oder
Frequenz, insbesondere um 10 KHz.
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Im
allgemeinen ist die HSA dafür
ausgelegt, um der Gleiteinrichtung eine Vorspannung zu applizieren,
so dass die Gleiteinrichtung eine Steighöhe (Z-Höhe) haben kann, gemäß der Rotationsgeschwindigkeit.
Allerdings, wenn zu viel oder nicht genügend Vorspannung auf die Geleiteinrichtung
appliziert wird oder die Gleiteinrichtung anormal in der HGA 2 positioniert
ist, vibrieren die Gleiteinrichtung 7 und die HGA 2 lokal
mit einem hohen Grad bei einer speziellen Frequenzbandbreite, z.
B. 10 KHz. Diese lokale Vibration verschlechtert ein Position Error
Signal (Positionsfehlersignal) (PES) und verursacht als Ergebnis
Fehler. Beispielsweise, wenn die Gleiteinrichtung (genauer gesagt
ein Leseelement oder ein Schreibelement, die in der Gleiteinrichtung
enthalten sind) eine Schreib-/Leseoperation an einer Zielbahn ausführt, kann
die Vibration die Gleiteinrichtung veranlassen, Daten auf oder von
einer angrenzenden Bahn und nicht der Zielbahn zu schreiben oder
lesen, und dabei die Leistung des Festplattenlaufwerks zu verschlechtern
sowie die Servokennwerte des Festplattenlaufwerks.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Festplattenlaufwerk bereit, in
dem Vibrationen einer HGA wegen eines Luftstroms, effektiv unterdrückt werden können.
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Gemäß eines
Gesichtspunktes der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Festplattenlaufwerk eine
Platte, auf der Informationen gespeichert sind; eine Gleiteinrichtung,
die einen Kopf beinhaltet, führt Schreib-
und Leseoperationen auf der Platte aus; eine Antriebseinheit, die
die Gleiteinrichtung antreibt; und ein Unterteil, das eine Luftdämpfungsplatte,
angrenzend zu der Aufzeichnungsfläche der Platte, beinhaltet,
und einen Bewegungsbereich, in dem die Gleiteinrichtung und die
Antriebseinheit sich bewegen, wobei der Boden des Bewegungsbereiches niedriger
als die Luftdämpfungsplatte
ist. Hier ist eine Rinne ausgebildet, die auf dem Boden des Bewegungsbereiches
ausgefurcht ist, wobei die Rinne sich entlang des Bewegungsweges
der Gleiteinrichtung erstreckt.
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Die
Rinne mag ein vorgegebener Abstand von einem Rand der Luftdämpfungsrampe
sein oder sich zu der Luftdämpfungsrampe
erstrecken.
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Vorzugsweise
sind die Seitenwände
der Rinne geneigt in Bezug auf den Boden der Rinne, wobei die Seitenwände der
Rinne bis zu Graden von 45° oder
weniger geneigt sind.
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Vorzugsweise
ist die Rinne unterhalb der Gleiteinrichtung ausgebildet.
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Die
Antriebseinheit beinhaltet einen Zugriffsarm, der durch einen Linearmotor,
der auf dem Unterteil montiert ist, gedreht wird und eine Aufhängung, von
der ein Ende mit dem Zugriffsarm verbunden ist und von der das andere
Ende mit der Gleiteinrichtung verbunden ist.
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Die
obenstehenden und andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden deutlicher werden durch eine detaillierte Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
mit Bezug zu den beigefügten
Zeichnungen, von denen:
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1 ist
eine schematische Draufsicht eines konventionellen Festplattenlaufwerks;
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2 ist
eine Querschnittsansicht des Festplattenlaufwerks der 1;
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3 ist
eine schematische Draufsicht eine Festplattenlaufwerks entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine Querschnittsansicht des Festplattenlaufwerks der 3;
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5A und 5B sind
vergrößerte Ansichten
der Festplattenlaufwerke, die in den 2 bzw. 4 gezeigt
sind;
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5C ist
eine Querschnittsansicht eines Festplattenlaufwerks entsprechend
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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6 bis 8 sind
Graphen, die ein Schwenkkopffrequenzgang (radial head frequency response),
wie in den 5A bis 5C dargestellt des
Festplattenlaufwerks, illustrieren, wenn eine normale Head Gimbal
Assembly (HGA) und eine anormale HGA mit diesen Festplattenlaufwerken
versehen sind.
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3 ist
eine schematische Draufsicht eines Einkanal-Festplattenlaufwerks,
welches eine Einzelplatte und einen Einzelkopf aufweist, entsprechend einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Festplattenlaufwerk der 3 beinhaltet eine
Rinne 30d in einem Gleiteinrichtungsbewegungsbereich 30c,
um die Head Gimbal Assembly (HGA) 20 und die Aufhängung 70 innerhalb
des Gleiteinrichtungsbewegungsbereiches 30c zu bewegen. Die
Rinne 30d erweitert einen Weg, entlang dessen die Luft
auf einer Oberseite eines Unterteils 30 strömt.
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Gemäß 3 ist
eine Platte 10, die eine Aufzeichnungsfläche aufweist,
d. h. die Unterseite, auf der Informationen gespeichert sind, mit
einem Spindelmotor 40 verbunden, der auf dem Unterteil 30 installiert
ist. Die Platte 10 ist von einem Rahmen 30a eingerahmt
und eine Luftdämpfungsrampe 30b ist auf
der Innenseite des Rahmes 30a gebildet, angrenzend zu der
Aufzeichnungsfläche
(Unterseite) der Platte 10. Ebenfalls ist die HGA 20 an
der Aufzeichnungsfläche
der Platte 10 positioniert und beinhaltet weiterhin eine
Gleiteinrichtung (nicht dargestellt), die einen magnetischen Kopf
hat, der Schreib- und Leseoperationen ausführt. Wie es auf dem technischen Gebiet
bekannt ist, beinhaltet die Gleiteinrichtung Lese- und Schreibelemente,
die die Informationen von der und auf die Aufzeichnungsfläche der
Platte 10 lesen und schreiben. Ein Ende der Aufhängung 70 ist mit
der HGA 2 und ein anderes Ende ist mit einem Zugriffsarm 60 verbunden,
der sich um ein Drehlager 60a durch die Kraft eines Linearmotors 50 dreht.
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Wie
obenstehend erwähnt,
sind die HGA 20 und die Aufhängung 70, die die
HGA 20 hält,
in dem Gleiteinrichtungsbewegungsbereich 30c installiert. Der
Gleiteinrichtungsbewegungsbereich 30c ist durch die Luftdämpfungsrampe 30b gebildet,
in der Art, dass die Luftdämpfungsrampe 30b eine
C-Form beschreibt, die um die Drehachse der Platte 10 gestaltet
ist.
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Entsprechend 4 und 5B ist
die Aufzeichnungsfläche
der Platte 10 sehr nah an einer Oberseite der Luftdämpfungsrampe 30b auf
dem Unterteil 30. Um den äußeren Umfang der Luftdämpfungsrampe 30b herum
fungiert der Rahmen 30a als Flansch. Der Rahmen 30a ist
fest mit einem Deckel (nicht dargestellt) verbunden, der die Platte
und die vorstehend erwähnten
zusammenhängenden
Elemente abdeckt.
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Der
Gleiteinrichtungsbewegungsbereich 30c, in der die HGA 20 und
die Aufhängung 70 sich bewegen,
ist derart geformt, dass er tiefer als die Luftdämpfungsrampe 30b ist.
Für die
Bewegung der Aufhängung 70,
beinhaltet ein Flansch 40a des Spindelmotors 40 eine
Furche 40b, die gleich mit dem Gleiteinrichtungsbewegungsbereich 30c ist.
Das heißt,
die Luftdämpfungsrampe 30b ist
niedriger als der Rahmen 30a und der Gleiteinrichtungsbewegungsbereich 30c ist
niedriger als die Luftdämpfungsrampe 30b.
Der Abstand zwischen der Platte 10 und dem Unterteil 30 ist
sehr eng, außer
an dem Gleiteinrichtungsbewegungsbereich 30c.
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Die
Rinne 30d, welche durch Seitenwände a und b begrenzt ist, wird
mit einer vorbestimmte Tiefe in den Boden des Unterteils 30 direkt
unter der HGA 20 geformt, dadurch den Weg des Luftstroms
länger machend.
Der Boden der Rinne 30d ist mit dem Boden des Gleiteinrichtungsbewegungsbereiches 30c über die
Seitenwände
a und b verbunden und die Oberfläche
der Luftdämpfungsrampe 30b ist
mit dem Boden Gleiteinrichtungsbewegungsbereich 30c über eine
schräge
Fläche
c und einen gerundeten Rand der Luftdämpfungsrampe 30b verbunden,
wie in 5B dargestellt. Bevorzugt haben
die Seitenwände
a und b Neigungen von 45° oder
weniger, um die Erscheinung eines Luftwirbels während des Luftstroms zu unterdrücken. Weiterhin
bevorzugt hat die schräge
Fläche
c der Luftdämpfungsrampe 30b eine Neigung
von 45° oder
weniger.
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Wie
in 5B dargestellt, schneidet eine zentrale Linie
X-X', die durch
die HGA 20 führt,
mit vorbestimmten Abständen
L1 und L2 von den Seitenwänden
a und b den Boden der Rinne 30d. Vibrationen der HGA 20 und
der Aufhängung 70 werden durch
die Gestaltung der Rinne 30d stark unterdrückt, insbesondere
eine lokale Vibration bei einer Frequenz von annäherungsweise 10 KHz, wegen des
Eintrags einer anormalen Vorspannung auf die Gleiteinrichtung oder
einer ungünstigen
Anordnung der Gleiteinrichtung mit dem HGA 20.
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Eine
Vorspannung wird auf eine Kopfaufhängungsanordnung aufgebracht,
welche die HGA 20 und die Aufhängung 70, die die
HGA 20 hält,
beinhaltet. Auf diese Weise hebt sich die Gleiteinrichtung, wenn
die Platte 10 in dem Festplattenlaufwerk rotiert, auf eine Gleichgewichtsposition,
in der die Balance zwischen der Kraft, die auf die Gleiteinrichtung
wirkt, hervorgerufen durch den Luftstrom, und der Vorspannung erreicht
wird. Die Vorspannung ist festgelegt, um einen gewünschten
Gleichgewichtsabstand von der Aufzeichnungsfläche der Platte zu erreichen. Wenn
die Gleiteinrichtung sich in die Gleichgewichtsposition hebt, wandelt
sich der Luftstrom in einen Luftwirbel am Vorderteil der Aufhängung 70,
insbesondere um die HGA 20 herum, dadurch anormale Vibrationen
an der HGA 20 verursachend. Die HGA 20 vibriert
intensiver, wenn die Vorspannung, die auf die HGA 20 appliziert
wird, nicht genau vorbestimmt ist, in Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit
der Platte 10.
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Um
Vibrationen der HGA 20 zu vermeiden, beinhaltet weiterhin
das Festplattenlaufwerk gemäß der vorliegenden
Erfindung die Rinne 30d in dem Unterteil, die schräge Seitenwände a und
b hat. Mit der Gestaltung der Rinne 30d ist es möglich, den
Bereich zu weiten, durch den die Luft strömt, vorbei an der HGA, entlang
der Oberfläche
des Unterteils 30, damit die Luft auch entlang der schrägen Seitenwände a und
b und des Bodens der Rinne 30d, der angrenzend zur HGA 20 ist,
strömt.
Als Resultat nimmt der Durchfluss der Luft ab, um den Luftwirbel,
der sich um die HGA 20 gebildet hat, zu reduzieren, und
so nehmen auch die Vibrationen, wegen des Luftwirbels, der HGA 20 ab.
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Das
Unterteil 30 gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Rinne 30d', wie in der 5C dargestellt.
Im Vergleich zu der Rinne 30d gemäß der ersten Ausführungsform,
erstreckt sich die Länge
der Rinne 30d' zu
einer Luftdämpfungsrampe 30b und
die Rinne 30d' hat
eine schräge
Seitenwand b', die
mit der Seitenwand b und der schrägen Fläche c der Rinne 30d der 5B verbunden
ist. Entsprechend 5C teilt eine zentrale Linie
X-X', die sich durch die
HGA 20 erstreckt, den Boden der Rinne 30d' an vorbestimmten
Distanzen L1 und L3 von den schrägen
Seitenwänden
a und b'. Wie in
dem Unterteil 30 gemäß der ersten
Ausführungsform,
haben die Seitenwände
a und b' der Rinne 30d' bevorzugt Neigungen
von 45° oder
weniger. 6 ist ein Graph, der den Schwenkkopffrequenzgang
eines konventionellen Festplattenlaufwerkes illustriert. 7 und 8 sind
Graphen, die die Schwenkkopffrequenzgänge von Festplattenlaufwerken
entsprechend der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung illustrieren.
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B1
kennzeichnet das Unterteil 3 des konventionellen Festplattenlaufwerkes
der 1, das Unterteil 3 beinhaltet einen Gleiteinrichtungsbewegungsbereich,
der eine flache Oberfläche
hat, wie in 5A gezeigt. B2 kennzeichnet
das Unterteil 30, wie in 4 gezeigt,
eines Festplattenlaufwerkes entsprechend der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, das Unterteil 20 weist die
Rinne 30d unterhalb der HGA 20 auf, wie in 5B gezeigt.
B3 kennzeichnet das Unterteil 30 in einem Festplattenlaufwerk
entsprechend der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie in 5C gezeigt.
H1 kennzeichnet eine HGA, deren Leistung gut ist, außer dass
eine unangemessene Vorspannung darauf einwirkt oder eine HGA mit strukturellen
Defekten. H2 und H3 kennzeichnen normale HGA unterschiedlicher Typen,
deren Leistungen gut sind, eine angemessene Vorspannung auf sie
einwirkt und die strukturell stabil sind. Beispielsweise kennzeichnet
B1H1 ein konventionelles Festplattenlaufwerk, das ein Unterteil
beinhaltet mit einem flachen Gleiteinrichtungsbewegungsbereiche und
einer HGA auf die eine unangemessene Vorspannung einwirkt oder die
einen strukturellen Defekt hat.
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Wenn
die, bezugnehmend auf 6, defekte HGA H1 einem üblichen
Unterteil B1, die keine Rinne hat, zugefügt ist, treten hohe Versatz-Vibrationen
in dem Festplattenlaufwerk bei bestimmten Frequenzen auf. Solche
Vibrationen unterbrechen das Position Error Signal (PES), insbesondere
bei ungefähr
10 KHz, dadurch die Leistung des Festplattenlaufwerks verschlechternd.
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Wenn
die, bezugnehmend auf 7, HGA H1 in dem Unterteil 30 B3,
die die Rinne 30d' wie
in 5C gezeigt hat, installiert ist, sind Vibrationen merklich
reduziert, insbesondere bei ungefähr 10 KHz, verglichen mit 6.
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8 illustriert
den Schwenkkopffrequenzgang von Festplattenlaufwerken, das normale
HGA H2 und H3 hat, die auf den drei Typen von Unterteilen B1, B2
respektive B3 installiert sind. 8 zeigt
auf, dass die Festplattenlaufwerke beinahe den gleichen Schwenkkopffrequenzgang
aufweisen, ungeachtet des Vorhandenseins einer Rinne in dem Unterteil, wenn
normale HGA H2 und H3 gewählt
sind.
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Ebenso
zeigen 6 bis 8 auf, dass es möglich ist,
Vibrationen einer HGA signifikant zu reduzieren, wenn die Unterteile
B2 und B3 die Kanäle 30d und 30d' haben, wie in 5B und 5C verwendet.
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Wie
obenstehend beschrieben, ist in einem Festplattenlaufwerke gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Rinne in einem Gleiteinrichtungsbewegungsbereich
ausgebildet, mithin einen um eine Head Gimbal Assembly (HGA) auftretenden
Luftwirbel reduzierend, wegen des Eintrags einer unangemessenen
Vorspannung auf die HGA oder einer defekten HGA. Entsprechend nehmen
die Vibrationen der HGA ab, die durch den Luftwirbel verursacht
werden, und ein Position Error Signal (PES) wird exakter und verlässlicher.