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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Festplattenlaufwerk,
und genauer gesagt auf ein Betätigungselement
eines Festplattenlaufwerks mit einer Struktur, die dazu dient, eine
Verbindungskraft zwischen einem Betätigungsarm und einem Formbereich
zu verstärken.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Bei
einem Festplattenlaufwerk (HDD) handelt es sich um eine Hilfsspeichervorrichtung
zum Auslesen und Aufzeichnen von Daten von einer und auf eine Magnetplatte
unter Verwendung eines Magnetkopfes.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein herkömmliches Festplattenlaufwerk
zeigt. Unter Bezugnahme auf die Zeichnung umfasst ein herkömmliches
Festplattenlaufwerk ein Gehäuse 10, eine
Magnetplatte (Festplatte) 20, bei der es sich um ein in
dem Gehäuse 10 angeordnetes
Aufzeichnungsmedium handelt, einen Spindelmotor 30, der an
einer Basisplatte 11 des Gehäuses 10 befestigt ist,
um die Platte 20 zu drehen, und ein Betätigungselement 40 mit
einem Magnetkopf zum Aufzeichnen/Auslesen von Daten.
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Das
Gehäuse 10 ist
in einem Hauptkörper
eines Computers angeordnet und umfasst die Basisplatte 11 zum
Halten des Spindelmotors 30 und des Betätigungselementes 40,
und eine Abdeckplatte 12, die mit der Basisplatte 11 verbunden
ist, um die Platte 20 zu schließen und zu schützen. Das
Gehäuse 10 ist
normalerweise aus rostfreiem Aluminiummaterial hergestellt.
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Die
Platte 20 ist ein Aufzeichnungsmedium zum Aufzeichnen von
Daten, und eine einzelne oder mehrere Platten sind derart angeordnet,
dass sie um einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt positioniert
und mit Hilfe des Spindelmotors 30 gedreht werden können. Eine
sogenannte Landing-Zone 21 ist an der Innenumfangsseite
der Platte 20 vorgesehen, in der ein Gleitelement 42,
an dem ein Magnetkopf (nicht gezeigt) befestigt ist, aufgenommen wird,
wenn die Energiezufuhr ausgeschaltet ist. Eine Datenzone 22,
in der Daten gespeichert werden, ist außerhalb der Landing-Zone 21 vorgesehen.
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Das
Betätigungselement 40 umfasst
einen Betätigungsarm 46,
der derart angeordnet ist, dass er um einen Schwenkschaft 47,
der an dem Basiselement 11 vorgesehen ist, schwenkend bewegbar
ist, das Gleitelement 42, an dem der Magnetkopf befestigt
ist, und eine Aufhängung 44,
die an einem Endbereich des Betätigungsarms 46 positioniert
ist, um das Gleitelement 42 derart zu halten, dass es in
Richtung der Fläche
der Platte 20 vorgespannt ist. Die Bezugsziffer 48 bezeichnet
einen Schwingspulenmotor zum Schwenken des Betätigungsarms 46.
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Bei
dem herkömmlichen
Festplattenlaufwerk, das die zuvor beschriebene Struktur aufweist, wird
das Gleitelement 42, wenn die Energiezufuhr ausgeschaltet
wird, in der Landing-Zone 21 der Platte 20 durch
eine elastische Kraft der Aufhängung 44 aufgenommen.
Wenn die Energiezufuhr eingeschaltet wird, beginnt sich die Platte 20 zu
drehen, woraufhin ein Auftrieb durch einen Luftdruck erzeugt wird. Entsprechend
wird das Gleitelement 42 angehoben. Das angehobene Gleitelement 42 wird
zu der Datenzone 22 in der Platte 20 durch die
Schwenkbewegung des Betätigungsarms 46 des
Betätigungselementes 40 bewegt
und das Gleitelement 42 behält in der Datenzone 22 einen
angehobenen Zustand auf einer Höhe
bei, auf welcher der Auftrieb durch die Drehung der Platte 20 und
die elastische Kraft durch die Aufhängung 44 ausgeglichen
sind. Entsprechend zeichnet der Magnetkopf, der an dem Gleitelement 42 befestigt
ist, Daten in Bezug auf die Platte 20 auf und liest solche
aus, während
er einen vorbestimmten Abstand von der sich drehenden Platte 20 beibehält.
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In
dem zuvor beschriebenen Festplattenlaufwerk sind eine einzelne oder
mehrere Platten angeordnet. Normalerweise sind vier oder mehr Platten
in dem Festplattenlaufwerk vorgesehen, um die Datenspeicherkapazität zu erhöhen. Derzeit
können
bei starkem Anstieg der Flächenaufzeichnungsdicke
einer Platte eine oder zwei Platten ein ausreichendes Datenvolumen
speichern. Genauer gesagt wurde ein Festplattenlaufwerk bei einem
Verfahren untersucht und entwickelt, das eine einzelne Platte verwendet und
Da ten auf beiden Seitenflächen
der Platte aufzeichnet. Da in diesem Fall nur ein oder zwei Magnetköpfe erforderlich
sind, umfasst das Betätigungselement
einen oder zwei Betätigungsarme,
und es wird ein Niedrigprofilbetätigungselement
mit einer relativ geringen Höhe
verwendet.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein herkömmliches Niedrigprofilbetätigungselement zeigt. 3 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
entlang der Linie A-A in 2.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 und 3 umfasst
ein herkömmliches
Niedrigprofilbetätigungselement 50 einen
Betätigungsarm 56,
an dessen mittlerem Bereich ein Schwenkloch 57 angeordnet
ist. Eine Aufhängung 54 zum
Halten des Gleitelements 52 derart, dass dieses elastisch
in Richtung der Fläche
einer Platte (nicht gezeigt) vorgespannt ist, ist an einem Endbereich
des Betätigungsarms 56 vorgesehen.
Eine Spule 58a eines Schwingspulenmotors 58 ist
mit dem anderen Endbereich des Betätigungsarms 56 verbunden.
Ein Magnet 58b des Schwingspulenmotors 58 ist
oberhalb und unter der Spule 58a derart positioniert, dass
diese um einen vorbestimmten Abstand getrennt voneinander angeordnet
sind und zueinander weisen.
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Der
Betätigungsarm 56 wird
mittels Pressbearbeitung oder Stanzbearbeitung aus einem Metallmaterial
hergestellt, beispielsweise aus einer Aluminiumplatte. Die Spule 58a ist
mit dem anderen Endbereich des Betätigungsarms 56 durch
Einfügen
eines Formbereichs 59 zwischen diesen verbunden. Das heißt, der
Formbereich 59 wird durch Einspritzen von Kunststoffharz
zwischen der Spule 58a und dem Betätigungsarm 56 derart
ausgebildet, dass die Spule 58a fest mit dem Betätigungsarm 56 durch
eine Haftkraft zwischen dem Formbereich 59 und der Spule 58a sowie
dem Betätigungsarm 56 fest
verbunden ist.
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Das
Betätigungselement 50,
das die zuvor beschriebene Struktur aufweist, wird durch ein Servosteuersystem
(nicht dargestellt) gesteuert und bewegt sich in einer Richtung
gemäß Fleming's Linker Hand Regel
durch die Interaktion zwischen dem der Spule 58a zugeführten Strom
und einem durch den Magneten 58b erzeugtes Magnetfeld.
Vorliegend können
die Richtungen, in denen das Betätigungselement 50 schwenkt,
entsprechend der Richtung, in welche der Spule 58a durch
das Servosteuersystem Strom zugeführt wird, sehr schnell geändert werden, und
die Geschwindigkeit der Bewegung des Magnetkopfs 51 ist
ein wichtiger Faktor, der eine Suchzeit des Festplattenlaufwerks
bestimmt. Zur Erzielung einer besseren Leistung ist es somit vorteilhaft,
eine starke Kraft (Moment) durch eine ausreichende Strommenge und
eine ausreichende Intensität
des Magnetfeldes zu erzeugen.
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Während das
Festplattenlaufwerk angetrieben wird, wird eine Operation einer
plötzlichen Änderung
der Richtung, in der das Betätigungselement 50 schwenkt,
um den Magnetkopf 51 zu einer gewünschten Position zu bewegen,
wiederholt. Eine Vibration mit verschiedenen Frequenzen und Amplituden
wird durch die zuvor beschriebene Richtungsänderungsoperation am Betätigungselement 50 erzeugt.
Eine solche Vibration bildet schließlich einen Faktor, der den
Magnetkopf 51 vibrieren lässt. Wenn der Magnetkopf 51 vibriert,
nimmt ein Positionsfehlersignal (PES) zu, das eine Funktion des
Magnetkopfes 51 beeinträchtigt,
welche ein Schreiben/Lesen entlang einer auf der Platte ausgebildeten
Spur durchführt.
Da die Leistung eines Festplattenlaufwerks durch Minimieren der
Vibration verbessert werden kann, müssen die dynamischen Eigenschaften jedes
Bauteils optimal ausgelegt werden, und ein Verbindungszustand zwischen
den entsprechenden Bauteilen muss fest beibehalten werden.
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Da
bei dem herkömmlichen
Betätigungselement 50 jedoch
eine Kontaktfläche
zwischen dem Betätigungsarm 56 und
dem Formbereich 59 zum Verbinden der Spule 58a mit
dem Betätigungsarm 56 einfach
flach ausgebildet ist, ist die Verbindungskraft zwischen diesen
Bauteilen gering. Wenn an dem Betätigungselement 50 entsprechend
eine Vibration erzeugt wird, wird der Formbereich 59 leicht
teilweise von dem Betätigungsarm 56 getrennt.
Entsprechend nimmt die Vibration des Betätigungselementes 50 zu, weshalb
die Leistung des Magnetkopfs 51 verschlechtert wird. Ferner
kann der Formbereich 59 von dem Betätigungsarm 56 durch
einen Stoß gelöst werden,
der eingeleitet werden kann, wenn das Betätigungselement 50 hergestellt
oder das Festplattenlaufwerk montiert oder geliefert wird. Wenn
sich der Verbindungszustand zwischen dem Formbereich 59 und
dem Betätigungsarm 56 verschlechtert,
neigt eine Resonanzfrequenz des Betätigungselementes 50 dazu,
abzunehmen. Wenn die Resonanzfrequenz sich derart verringert, dass
sie außerhalb
eines Bereichs liegt, in dem diese durch das Servosteuersystem gesteuert
werden kann, ist eine normale Operation des Betätigungselementes 50 nicht
mehr möglich.
Da genauer gesagt die Dicke des Betätigungsarms 56 bei
dem Niedrigprofilbetätigungselement 50 sehr
gering ist, ist eine Kontaktfläche
zwischen dem Formbereich 59 und dem Betätigungsarm 56 klein, so
dass die zuvor beschriebenen Probleme gravierend werden.
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Das
US-Patent Nr. 5,165,000 offenbart
ein Schwing-Betätigungselement,
bei dem eine Nut an der Außenumfangsfläche einer
Spule ausgebildet ist, um eine feste Festigkeit zwischen der Spule
und einem Halteelement zu erhöhen.
Es ist jedoch schwer, eine Nut an der Außenumfangsfläche der
Spule auszubilden, und diese Ausbildung erfordert einen zusätzlichen
Produktionsschritt. Ferner kann das bekannte Verfahren für einen
Fall geeignet sein, in dem die Spule direkt mit dem Halteelement,
das aus thermoplastischem Harz hergestellt ist, verbunden ist. Es ist
jedoch schwer, das zuvor beschriebene Verfahren auf einen Arm anzuwenden,
der aus einem Metallmaterial hergestellt ist, wie beispielsweise
Aluminium, wie es bei dem unter Bezugnahme auf die
2 und
3 beschriebenen
Beispiel der Fall ist.
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Die
US-A-201/0033461 offenbart
die Bearbeitung einer Betätigungselementperipherie
zum Reduzieren einer Resonanzvibration. Das Betätigungselement wird mittels
Extrusion oder Gießen
hergestellt, wobei die Profilabmessung größer als eine gewünschte Endprofilabmessung
ist. Die Umfangsfläche
weist nach dem Bearbeiten eine Anzahl von Aussparungen auf, wobei
ein Grund für
das Vorsehen der Aussparungen darin besteht, das Gewicht des entsprechenden
Betätigungselementes
zu verringern.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betätigungselement
für ein
Festplattenlaufwerk zu schaffen, das eine Struktur aufweist, die
eine Verbindungskraft zwischen einem Betätigungsarm und einem Formbereich
verstärkt,
indem eine Kontaktfläche
in horizontalen und vertikalen Richtungen des Betätigungsarms
und des Formbereichs vergrößert wird,
um eine stabile Operation des Betätigungselementes zu realisieren.
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Zur
Lösung
der oben genannten Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein
Betätigungselement
eines Festplattenlaufwerks mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
offenbart.
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Die
zuvor genannte Aufgabe und die Aufgaben der vorliegenden Erfindung
werden anhand der nachfolgenden genauen Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen
derselben unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich,
in denen:
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1 eine
perspektivische Explosionsansicht eines herkömmlichen Festplattenlaufwerks
ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Niedrigprofilbetätigungselementes ist;
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3 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Spulenbereichs entlang der Linie A-A in 2 ist;
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4 eine
perspektivische Explosionsansicht eines Betätigungselementes eines Festplattenlaufwerks
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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5 eine
Schnittansicht eines Spulenbereichs entlang der Linie B-B in 4 ist;
und
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6 eine
Draufsicht eines modifizierten Beispiels der in 4 dargestellten
Vorsprünge
ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter
Bezugnahme auf die 4 und 5 handelt
es sich bei einem Betätigungselement 150 eines
Festplattenlaufwerks gemäß der vorliegenden Erfindung
um eine Vorrichtung zum Bewegen eines Magnetkopfes 151 zu
einer vorbestimmten Position auf einer Platte (nicht gezeigt), um
Daten auf der Platte aufzuzeichnen oder von dieser auszulesen. Die
Betätigungseinrichtung 150 umfasst
einen Betätigungsarm 156,
der an einer Basisplatte (nicht gezeigt) des Festplattenlaufwerks
derart gehalten ist, dass er schwenkbar bewegt werden kann. Zu diesem Zweck
ist an dem mittleren Bereich des Betätigungsarms 156 ein
Schwenkloch 157 ausgebildet. Ein Gleitelement 152,
an dem der Magnetkopf 151 befestigt ist, ist durch eine
Aufhängung 154 derart
gehalten, dass es den Magnetkopf elastisch in Richtung der Fläche der
Platte vorspannt.
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Die
Bezugsziffer 158 bezeichnet einen Schwingspulenmotor 158,
der den Betätigungsarm 156 schwenkt.
Der Schwenkspulenmotor 158 umfasst eine Spule 158a,
die mit dem anderen Endbereich des Betätigungsarms 156 durch
Zwischenschalten eines Formbereichs 159 zwischen diesem verbunden
ist, und einen Magneten 158b, der derart angeordnet ist,
dass er um einen vorbestimmten Abstand von der Spule 158a getrennt
und der Bodenfläche
der Spule 158a zugewandt ist. Ein Permanentmagnet wird
als der Magnet 158b verwendet und an der Basisplatte des
Festplattenlaufwerks angeordnet. Obwohl 4 zeigt,
dass nur ein Magnet 158b vorgesehen ist, kann der Magnet,
wie es in 2 dargestellt ist, oberhalb
der Spule 158a derart positioniert werden, dass er zu der
oberen Fläche
der Spule 158a weist.
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Der
Betätigungsarm 156 ist
mit Hilfe einer Press- oder Stanzbearbeitung aus einem Metallmaterial
hergestellt, wie beispielsweise aus einer Aluminiumplatte. Der Formbereich 159 wird
verwendet, um die Spule 158a mit dem anderen Endbereich
des Betätigungsarms 156 zu
verbinden, und wird hergestellt, indem ein Kunststoffharz zwischen
der Spule 158a und dem Betätigungsarm 156 eingespritzt
wird. Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind mehrere Vorsprünge 161,
die in Richtung des Formbereichs 159 vorstehen, an einer
Kontaktfläche 156a des
Betätigungsarms 156,
der den Formbereich 159 berührt, ausgebildet. Die Vorsprünge 161 können zeitgleich
hergestellt werden, wenn der Betätigungsarm 156 ausgebildet
wird. Das heißt,
die Vorsprünge 161 können gleichzeitig
ausgebildet werden, wenn eine Aluminiumplatte pressbearbeitet oder
stanzbearbeitet wird, um den Betätigungsarm 156 herzustellen. Entsprechend
ist kein zusätzlicher
Schritt zum Produzieren der Vorsprünge 161 erforderlich.
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Wie
es in den Zeichnungen dargestellt ist, umfassen die Vorsprünge 161 eine
Sägezahnform und
sind sequentiell in Längsrichtung
der Kontaktfläche 156a ausgebildet.
Auch können
die Vorsprünge 161 derart
ausgebildet werden, dass sie um einen vorbestimmten Abstand voneinander
und über
ein Teil oder die gesamte Kontaktfläche 156a angeordnet
sind. Eine Kontaktfläche
zwischen dem Formbereich 159 und dem Betätigungsarm 156 in
den horizontalen und vertikalen Richtungen wird durch die Vorsprünge 161 vergrößert, so
dass eine Verbindungskraft zwischen diesen verstärkt wird. Da die Vorsprünge 161 eine
Relativbewegung des Formbereichs 159 und des Betätigungsarms 156 in
der horizontalen Richtung verhindern, wird der Formbereich 159 zudem
daran gehindert, sich von dem Betätigungsarm 156 aufgrund
einer Vibration oder eines Aufpralls in der horizontalen Richtung
zu trennen. Da die Vibration des Betätigungsarms 150 aufgrund
eines defekten Verbindungszustands zwischen dem Formbereich 159 an
dem Betätigungsarm 156 reduziert
wird, wird entsprechend ein Positionsfehlersignal (PES) verringert,
so dass eine stabile Operation des Magnetkopfes 151 gewährleistet
werden kann, wodurch die Leistung des Festplattenlaufwerks verbessert
wird.
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Bevorzugt
umfasst jeder der Vorsprünge 161 eine
Dicke, die dünne
als diejenige des Betätigungsarms 156 ist,
und ist an dem vertikalen Mittelbereich der Kontaktfläche 156a ausgebildet.
Die oberen und unteren Flächen
der entsprechenden Vorsprünge 161 werden
entsprechend durch den Formbereich 159 umschlossen. Eine
solche Struktur verhindert sicher, dass der Formbereich 159 von
dem Betätigungsarm 156 aufgrund
einer Vibration oder eines Stoßes
in der vertikalen Richtung gelöst
wird.
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6 zeigt
ein modifiziertes Beispiel der in 4 dargestellten
Vorsprünge.
In 6 bezeichnen gleiche Bezugsziffern wie diejenigen
in 4 gleiche Bauelemente.
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Unter
Bezugnahme auf 6 weist jeder der Vorsprünge 261 eine
Form auf, bei der eine Breite B2 eines vorstehenden
Endbereichs desselben größer als
die Breite B1 eines Basisendbereichs desselben ist.
Das heißt,
jeder der Vorsprünge 261 hat
eine Form, bei der ein Bereich in der Nähe der Kontaktfläche 156a des
Betätigungsarms 156 eine
schmalere Breite aufweist, während
ein Bereich des Vorsprungs, der tief in den Formbereich 159 eingesetzt ist,
eine größere Breite
aufweist. Anstelle der in 6 dargestellten
Form können
die Vorsprünge 261 auch
verschiedene andere Formen aufweisen, wie beispielsweise eine umgekehrte
dreieckige Form, welche die Bedingung erfüllen, dass die Breite W2 des Vorsprungendbereichs breiter als die
Breite W1 des Basisendbereichs ist. Die
Vorsprünge 261, welche
die zuvor beschriebenen Formen aufweisen, können eine Kontaktfläche zwischen
dem Formbereich 159 und dem Betätigungsarm 156 in
den horizontalen und vertikalen Richtungen vergrößern, was dahingehend recht
effektiv ist, dass verhindert wird, dass der Formbereich 159 von
dem Betätigungsarm 156 aufgrund
einer Vibration oder eines Stoßes
in der horizontalen Richtung getrennt wird. Ferner können die
in 6 dargestellten Vorsprünge 261, wie es zuvor
beschrieben wurde, zeitgleich mit der Herstellung des Betätigungsarms 156 erzeugt
werden.
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Da
bei dem Betätigungselement
eines Festplattenlaufwerks gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie zuvor beschrieben, eine Kontaktfläche zwischen dem Formbereich
und dem Betätigungsarm
in den horizontalen und vertikalen Richtungen vergrößert ist,
wird eine Verbindungskraft zwischen diesen vergrößert. Da die Vibration des
Betätigungselementes aufgrund
eines defekten Verbindungszustands zwischen dem Formbereich und
dem Betätigungsarm reduziert
wird, wird entsprechend ein Positionsfehlersignal verringert, so
dass eine stabile Operation des Magnetkopfes gewährleistet werden kann, wodurch die
Leistung des Festplattenlaufwerks verbessert wird. Ferner kann die
Trennung des Formbereichs von dem Betätigungsarm aufgrund der Vibration
in den horizontalen und vertikalen Richtungen oder eines äußeren Stoßes verhindert
werden. Da die Vorsprünge,
die an dem Betätigungsarm
ausgebildet sind, zeitgleich mit der Herstellung des Betätigungsarms
ausgebildet werden können,
ist ein zusätzlicher Produktionsschritt
nicht erforderlich.
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Während die
vorliegende Erfindung speziell unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten
Ausführungsformen
dargestellt und beschrieben wurde, sollte Fachleuten klar sein,
dass verschiedene Änderungen
in Bezug auf Form und Details durchgeführt werden können, ohne
den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch
die beiliegenden Ansprüche
definiert ist. Obwohl bei der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform
ein Betätigungselement
mit einem einzelnen Betätigungsarm beschrieben
wurde, sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung auch auf
ein Betätigungselement mit
zwei oder mehr Betätigungsarmen
angewendet werden kann. Ferner sollte klar sein, dass der Vorsprung
verschiedene Formen aufweisen kann, solange die Form den Bedingungen
genügt,
die zum Erzielen des Zwecks der vorliegenden Erfindung erforderlich
sind.