JP2004146002A - ディスクドライブ装置、およびアクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】シークタイムの遅延を防止し、データ処理時間の向上を図るディスクドライブ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ディスクドライブ装置において、記録ディスク１２に対してデータを読み書きする磁気ヘッド３２を回動させるアクチュエータ３０に、アクチュエータ３０を駆動するボイスコイル３３の近傍であって、このボイスコイル３３を覆う領域を有するようにプレート３６を配置した。
【選択図】 図２
【解決手段】ディスクドライブ装置において、記録ディスク１２に対してデータを読み書きする磁気ヘッド３２を回動させるアクチュエータ３０に、アクチュエータ３０を駆動するボイスコイル３３の近傍であって、このボイスコイル３３を覆う領域を有するようにプレート３６を配置した。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハードディスク等のディスクドライブ装置等に関し、より詳しくは記録ディスクに対してデータの書き込みおよび読み出しを行なうためのアクチュエータを備えたディスクドライブ装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ装置におけるデータの主な格納先としてハードディスクドライブ等のディスクドライブ装置が多用されている。このようなディスクドライブ装置は、ディスクエンクロージャと称される筺体内に、データを記録するための円盤状の記録ディスクを収納した構成となっている。記録ディスクは、単数または複数が、筺体に固定されたスピンドルに回転自在に保持されて、スピンドルモータによって回転駆動される。そして、記録ディスクの近傍には、記録ディスクに対してデータの読み出し・書き込みを行なうためのアクチュエータが配置されている。
【０００３】
アクチュエータは、ディスクドライブ装置の筺体に固定されたピボットシャフトに、ベアリングを介して回動自在に設けられている。このアクチュエータは、ピボットシャフトに対して一方の側に延出するアームを備え、このアームの先端部に磁気ヘッドが設けられている。また、ピボットシャフトを挟んでアームの反対側にはコイルサポートが設けられ、コイルサポートにはこのアクチュエータを駆動するためのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を構成するボイスコイルが保持されている。
【０００４】
そして、アクチュエータのボイスコイルに対向する位置には、ＶＣＭを構成するステータが設けられており、ステータとＶＣＭとの間に生じる磁界を変化させることによって、アクチュエータをピボットシャフトの周りに駆動するようになっている。その結果、アクチュエータのアームの先端部に設けられた磁気ヘッドが記録ディスクの表面に沿った方向に移動し、記録ディスク表面上の目的のトラックにアクセスして、記録ディスクに記録されたデータの読み出し、あるいはデータの記録ディスクへの書き込みが行なわれるのである。
【０００５】
ところで、近年、ディスクドライブ装置は記録容量の大容量化が著しく、それに伴って記録ディスクに対するデータの読み書きの高速化も要求されている。これには、磁気ヘッドで読み書きするデータの処理速度もさることながら、記録ディスク上の目的のトラックに磁気ヘッドがアクセス（シーク）する際の、アクチュエータの機械的な回動動作速度の向上が重要な要素となる。そのため、アクチュエータを速く回動させて記録ディスク表面上の目的のトラックに素早くアクセスするために、アクチュエータの慣性モーメントを小さく構成するとともに、ボイスコイルに大量の電流を流すことが好ましい。
【０００６】
ここで、記録媒体上でアクチュエータを目的のトラックにアクセスする従来技術として、ＶＣＭによってアクチュエータを記録媒体の略半径方向に横切って移動させる際のアクチュエータの動作を制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−８３３１号公報（第４頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のディスクドライブ装置では、ボイスコイルに流す電流量は多いほどアクチュエータの回動スピードを上げることができる。しかしながら、ボイスコイルに流す電流量には設計上の上限があり、通常は最大１．６Ａ程度の電流が使用されるが、ボイスコイルに１．６Ａ程度の電流を流すとボイスコイルが発熱し、そのためにボイスコイル自体の抵抗値が上昇するという現象が生じる。その結果、記録ディスク上を磁気ヘッドがシーク動作を続けている間にボイスコイルの電流量が低下し、シークタイムが遅延するという問題が生じていた。
特に、３ｉｎｃｈの記録ディスクを１００００ｒｐｍで使用したり、２．５ｉｎｃｈの記録ディスクを１５０００ｒｐｍで使用する、大容量のデータを処理するサーバ装置では、シークタイムの遅延はデータ処理時間に大きな影響を及ぼすこととなる。
【０００９】
なお、上記の特許文献１に記載された技術では、記録媒体上でアクチュエータを目的のトラックにアクセスする技術は開示されているが、アクチュエータのシークタイムの遅延を防止するための有効な技術は開示されていない。
【００１０】
そこで本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、シークタイムの遅延を防止し、データ処理時間の向上を図るディスクドライブ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明のディスクドライブ装置は、コイルを装着したアクチュエータが、コイルの近傍であってこのコイルを覆う領域を有するように配置されたプレートを備えたことを特徴とする。このようにコイルの近傍であってこのコイルを覆う領域を有するようにプレートを配置することにより、コイルの温度上昇に基づく抵抗値の上昇を抑えることができ、コイルに十分な電流を供給できる。このプレートは、放熱板として機能する。また、このプレートは、アクチュエータの回動軸の近傍に配置することが好ましい。これにより、プレートを配置したことによるアクチュエータの慣性モーメントの増加を最小限に抑えることができる。
また、プレートは、複数枚配置することができる。プレートを複数枚配置することによってコイルからの熱の吸収量を増やすことができる。特に、複数のプレートはコイルを挟んで両側に配置するのが好ましい。
さらに、プレートは、表面に溝を形成した構成とすることができる。これにより、プレートの放熱量を大きくし、同時に軽量化が図れる。また、プレートは、プレートの断面形状が矩形または波形で構成することもできる。
【００１２】
本発明のディスクドライブ装置は、アクチュエータの回動軸の近傍に配置した放熱部材を有することを特徴とする。このような構成によって、コイルの温度上昇に基づく抵抗値の上昇を抑えると同時に、放熱部材を配置したことによるアクチュエータの慣性モーメントの増加を最小限に抑えることができる。また、放熱部材は、アクチュエータの回動軸と一体的に構成することができる。さらに、放熱部材は、アクチュエータの回動軸に接着して構成してもよい。
【００１３】
本発明をアクチュエータとして捉えれば、このアクチュエータは、ヘッドと、回動軸を中心に回動可能な支持部材と、コイルと、コイルの近傍であってこのコイルを覆う領域を有するように配置したプレートと、を有することを特徴とする。このような構成によって、コイルの温度上昇に基づく抵抗値の上昇を抑えることができる。
【００１４】
また、本発明をアクチュエータとして捉え、このアクチュエータは、ヘッドと、 回動軸を中心に回動可能な支持部材と、コイルと、回動軸の近傍に配置した放熱部材と、を有することを特徴とする。このような構成によって、コイルの温度上昇に基づく抵抗値の上昇を抑えることができ、また、放熱部材を配置したことによるアクチュエータの慣性モーメントの増加を最小限に抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明について詳細に説明する。図１に示すものは、本実施の形態におけるハードディスクドライブ（ディスクドライブ装置）２０を説明する図である。このハードディスクドライブ２０は、図示しないＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）に内蔵または外付けされ、ホスト側となるＰＣからの命令に基づき、データの読み出し・書き込み動作等を行う。
ハードディスクドライブ２０は、ディスクエンクロージャ（筺体）１１内に、所定枚数の記録ディスク（ディスク状媒体、データ記録媒体）１２と、アクチュエータ３０とを備えている。
【００１６】
ディスクエンクロージャ１１は、上部に開放した有底箱状のベース１３と、このベース１３の上部の開口を塞ぐカバー（図示せず）とから構成されている。
記録ディスク１２は、例えば磁気ディスク等の不揮発性の記録媒体であり、ベース１３に設けられたスピンドル１０にセットされている。ここで、記録ディスク１２を複数枚備える場合には、スピンドル１０に所定枚数の記録ディスク１２を積層させる。スピンドル１０は、ハブイン構造のスピンドルモータ（ディスク駆動源：図示せず）を一体に備えたものであり、このスピンドルモータにより記録ディスク１２をスピンドル１０の軸線周りに所定の回転速度で回転駆動させることができるようになっている。
【００１７】
アクチュエータ３０は、中間部においてピボット（回動軸）３１を介してベース１３に対して回動自在に取り付けられており、ピボット３１を中心として記録ディスク１２の表面に沿った面内で回動可能となっている。
アクチュエータ３０は、ピボット３１に対してその一方の側にアーム３７が延出し、アーム３７の先端部にサスペンションアーム３８が設けられ、このサスペンションアーム３８に磁気ヘッド３２が設けられた構成となっている。ここで、磁気ヘッド３２は、ハードディスクドライブ２０に備えられる記録ディスク１２のそれぞれに対し、上下２個一対となるよう備えられている。
また、このアクチュエータ３０は、アーム３７とはピボット３１を挟んで反対側に延出する略Ｕ字状またはＶ字状の一対のコイル保持アーム３４Ａ、３４Ｂが備えられている。そして、この一対のコイル保持アーム３４Ａ、３４Ｂには、所定の巻き数を有したボイスコイル３３が保持されている。
【００１８】
アクチュエータ３０のボイスコイル３３に対向する位置には、ボイスコイル３３との間で磁界を発生させるための上下一対のステータ４０Ｌ、４０Ｕがベース１３に固定されて設けられている。これらボイスコイル３３とステータ４０Ｌ、４０Ｕとによって、アクチュエータ３０をピボット３１の周りに回動させるための駆動源としてのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が構成され、ボイスコイル３３への通電を制御することによってステータ４０Ｌ、４０Ｕとボイスコイル３３との間に生じる磁界を変化させ、これによってアクチュエータ３０が回動するようになっている。その結果、アクチュエータ３０は、ＶＣＭの駆動によってピボット３１を中心として回動し、磁気ヘッド３２が記録ディスク１２の略半径方向にシークして記録ディスク１２上の目的のトラックに対向した位置にアクセスし、記録ディスク１２に記録されたデータの読み出しあるいはデータの記録ディスク１２への書き込みを行うのである。
【００１９】
図２は本実施の形態におけるアクチュエータ３０を説明する図である。図２に示したように、アクチュエータ３０は、０．３ｍｍ厚のアルミニウムの平板で構成されたプレート３６が、ピボット軸受部３５のボイスコイル３３側の側面３５Ａに、ボイスコイル３３面と略平行に配置されている。さらに、プレート３６は、ボイスコイル３３が配置された領域のうち、ピボット軸受部３５側領域の一部を覆うように配置されている。
すなわち、ボイスコイル３３はロの字形で構成され、ボイスコイル３３面がピボット３１と直交するように配置されているが、プレート３６は、ボイスコイル３３のうちピボット軸受部３５側に位置する１辺３３Ａの略全面を覆うように配置されている。
【００２０】
図３はアクチュエータ３０のボイスコイル３３側の断面図である。図３（ａ）は図２におけるＹＹ’断面を示し、図３（ｂ）は図２におけるＺＺ’断面を示している。図３に示したように、ボイスコイル３３には、ボイスコイル３３を挟んで上下方向に、ボイスコイル３３に近接してステータ４０Ｌ、４０Ｕが配置されているが、アクチュエータ３０を回動させるトルクを発生させるのは、ボイスコイル３３の各辺のうちピボット３１の方向を向く２辺３３Ｂ、３３Ｃである。したがって、ステータ４０Ｌ、４０Ｕはボイスコイル３３の各辺のうちピボット３１の方向を向く２辺３３Ｂ、３３Ｃが移動する領域のみに配置され（図３（ｂ））、ボイスコイル３３のうちピボット軸受部３５側の１辺３３Ａおよび外周部側の１辺３３Ｄが移動する領域には配置されていない（図３（ａ））。そこでプレート３６は、ピボット軸受部３５とステータ４０Ｌ、４０Ｕとの間のボイスコイル３３の１辺３３Ａが占める領域において、ボイスコイル３３のコイル面の法線方向近傍に配置している。また、プレート３６は、ボイスコイル３３の法線方向上下双方に２枚装着している。
【００２１】
ボイスコイル３３に電圧が印加されると、アクチュエータ３０は回動して磁気ヘッド３２が記録ディスク１２の略半径方向にシークして記録ディスク１２の目的のトラックに対向した位置に移動する。その際、ボイスコイル３３には１．６Ａ程度の電流が流され、ボイスコイル３３は自己の抵抗により発熱する。そのためにボイスコイル３３の温度は上昇して、ボイスコイル３３の抵抗値が上がるという現象が起こる。その結果、ボイスコイル３３を流れる電流量が減少して、所望のシークスピードを得ることができなくなる。
【００２２】
本実施の形態におけるアクチュエータ３０では、プレート３６はボイスコイル３３のコイル面の法線方向近傍において、ボイスコイル３３のピボット軸受部３５側に位置する１辺３３Ａの略全面を覆うように配置されているので、ボイスコイル３３のピボット軸受部３５側の１辺３３Ａで発生した熱はプレート３６に放射され、プレート３６によって吸収される。それによってボイスコイル３３の温度は全体的に低下することとなる。
すなわち、プレート３６により、ボイスコイル３３で発生した熱は、ピボット軸受部３５側の１辺３３Ａを介してプレート３６に流れ、さらにその吸収された熱を外部に放射するという経路が形成される。それによって、ボイスコイル３３の熱を効率よく外部に流出させることが可能となった。
【００２３】
実験では、シークスピードを５０ｉｏｐｓ（ｉｎｐｕｔ ｏｕｔｐｕｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）に設定した場合には、プレート３６を装着しない場合にボイスコイル３３の温度が４５．３℃に上昇していたものが、プレート３６を装着することによって３５．７℃に抑えることが可能であった。また、シークスピードを１５０ｉｏｐｓに設定した場合には、プレート３６を装着しない場合に８１．３℃に上昇していたものが、プレート３６を装着することによって６９．３℃に抑えることが可能であった。
【００２４】
図４および図５に示すものは、シークスピードを変えて、プレート３６を装着した場合と、装着しない場合とについて、平均シークタイムをシミュレーション実験した結果を表す図である。すなわち、図４は、アクチュエータ３０が記録ディスク１２をシークスピード５０ｉｏｐｓでシークする場合のボイスコイル３３に流れる電流量を縦軸にとり、横軸に時間経過を表している。また、図５はシークスピード１５０ｉｏｐｓでシークする場合を表している。
図４および図５より、同一のシークスピードで比較した場合に、シークスピード５０ｉｏｐｓ，１５０ｉｏｐｓのいずれの場合にもボイスコイル３３に流れる電流量の減少を改善することが可能となることが判明した。その結果、シークスピード５０ｉｏｐｓでは、プレート３６を装着しない場合にシークタイムが５．４４５８０ｍｓｅｃであったものが、プレート３６を装着することによって５．２９３３２ｍｓｅｃと短縮することが可能となって、シークタイムに３．１％の改善がみられた。また、シークスピード１５０ｉｏｐｓでは、プレート３６を装着しない場合にシークタイムが５．７８８６９ｍｓｅｃであったものが、プレート３６を装着することによって５．６７４９０ｍｓｅｃと短縮することが可能となって、シークタイムに２．２％の改善がみられた。
【００２５】
ところで、プレート３６は、ピボット軸受部３５のボイスコイル３３側の側面３５Ａに配置した。プレート３６をアクチュエータ３０の回動中心の近傍であるピボット軸受部３５に配置することで、プレート３６を配置したことによるアクチュエータ３０の慣性モーメントの増加を最小限に抑えることが可能となった。これによって、アクチュエータ３０の回動性は損なわれず、シークタイムの遅延に与える影響を最小限に抑えることができる。
さらに、アクチュエータ３０の慣性モーメントを小さくするためには、プレート３６の材質は、アルミニウムやマグネシウム合金のような比重が軽いものを選択するのが好ましい。
【００２６】
また、プレート３６は、ボイスコイル３３とは０．５ｍｍだけ離して配置した。なお、ボイスコイル３３で発生した熱をより効率よく吸収するためには、ボイスコイル３３に近づける方が熱吸収効果は大きい。そのため、プレート３６はボイスコイル３３と接触させた構成が好ましい。
一方、プレート３６は、表面積を大きくすることにより熱容量を大きくするとともに、ボイスコイル３３からの熱の吸収量および熱の放射量も増やすことができ、ボイスコイル３３の冷却効果が大きくなる。ただし、表面積を大きくするとプレート３６の重量が増えアクチュエータ３０の慣性モーメントが増加するため、ボイスコイル３３の冷却効果とアクチュエータ３０の慣性モーメントの増加とを比較考量した上で最適値が決定することが適当である。
【００２７】
図６はプレート３６の表面形状を示した図である。図６において、プレート３６の表面に溝３６Ａを形成したものである。プレート３６の表面に溝３６Ａを形成することによって、プレート３６の表面積を大きくするとともに、プレート３６の軽量化が図れるのでアクチュエータ３０の慣性モーメントを小さく設計することが可能となる。なお、形成する溝３６Ａの方向は、いずれの方向でもよいが、溝３６Ａの密度は大きい方がボイスコイル３３からの熱の吸収量および熱の放射量を増やす効果を大きくすることができる。
なお、溝３６Ａはプレート３６の片側一面に形成したが、両面に形成することにより、より優れた効果が得られる。
また、図７はプレート３６の他の表面形状を示した図である。図７に示したように、プレート３６の断面形状を矩形または波形としても同様の効果が得られる。
【００２８】
また、アクチュエータ３０本体はアルミニウムを押出成型して製造されるが、その際、プレート３６はアクチュエータ３０本体と一体的に構成される。一体的に構成することによって、プレート３６で吸収された熱がアクチュエータ３０本体に発散されるのでボイスコイル３３の冷却効果をより高めることが可能である。
なお、プレート３６は、アクチュエータ３０本体を製造した後に、接着剤で接着して構成してもよい。接着して構成する場合は、断面形状が矩形や波形などの複雑な形状のプレート３６を装着する場合に、生産性を向上することができる。この場合、接着剤としては、熱伝導率の高いものを使用するのが好ましい。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、ボイスコイル３３の温度上昇は抑えられ、ボイスコイル３３の抵抗値の過度な上昇を防止することができるためにボイスコイル３３に十分な電流を供給することが可能となって、シークタイムの遅延を生じることなく高速なデータアクセスを実行することができる。特に、大容量のデータを高速で処理するサーバ装置では、高速なデータアクセスを実行することができる効果が大きい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シークタイムの遅延を防止し、データ処理時間の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態が適用されるハードディスク装置を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態が適用されるアクチュエータを示す斜視図である。
【図３】本実施の形態が適用されるアクチュエータのボイスコイル側の断面図であり、（ａ）は図２におけるＹＹ’断面を示し、（ｂ）は図２におけるＺＺ’断面を示している。
【図４】シークスピード５０ｉｏｐｓでのボイスコイルを流れる電流を比較した図である。
【図５】シークスピード１５０ｉｏｐｓでのボイスコイルを流れる電流を比較した図である。
【図６】プレートの表面形状を説明するための図である。
【図７】プレートの他の表面形状を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…スピンドル、１１…ディスクエンクロージャ、１２…記録ディスク、１３…ベース、２０…ハードディスクドライブ、３０…アクチュエータ、３１…ピボット、３２…磁気ヘッド、３３…ボイスコイル、３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ…ボイスコイルの辺、３４Ａ，３４Ｂ…コイル保持アーム、３５…ピボット軸受部、３６…プレート、３６Ａ…プレートの溝、３７…アーム、３８…サスペンションアーム、４０Ｌ，４０Ｕ…ステータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハードディスク等のディスクドライブ装置等に関し、より詳しくは記録ディスクに対してデータの書き込みおよび読み出しを行なうためのアクチュエータを備えたディスクドライブ装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ装置におけるデータの主な格納先としてハードディスクドライブ等のディスクドライブ装置が多用されている。このようなディスクドライブ装置は、ディスクエンクロージャと称される筺体内に、データを記録するための円盤状の記録ディスクを収納した構成となっている。記録ディスクは、単数または複数が、筺体に固定されたスピンドルに回転自在に保持されて、スピンドルモータによって回転駆動される。そして、記録ディスクの近傍には、記録ディスクに対してデータの読み出し・書き込みを行なうためのアクチュエータが配置されている。
【０００３】
アクチュエータは、ディスクドライブ装置の筺体に固定されたピボットシャフトに、ベアリングを介して回動自在に設けられている。このアクチュエータは、ピボットシャフトに対して一方の側に延出するアームを備え、このアームの先端部に磁気ヘッドが設けられている。また、ピボットシャフトを挟んでアームの反対側にはコイルサポートが設けられ、コイルサポートにはこのアクチュエータを駆動するためのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を構成するボイスコイルが保持されている。
【０００４】
そして、アクチュエータのボイスコイルに対向する位置には、ＶＣＭを構成するステータが設けられており、ステータとＶＣＭとの間に生じる磁界を変化させることによって、アクチュエータをピボットシャフトの周りに駆動するようになっている。その結果、アクチュエータのアームの先端部に設けられた磁気ヘッドが記録ディスクの表面に沿った方向に移動し、記録ディスク表面上の目的のトラックにアクセスして、記録ディスクに記録されたデータの読み出し、あるいはデータの記録ディスクへの書き込みが行なわれるのである。
【０００５】
ところで、近年、ディスクドライブ装置は記録容量の大容量化が著しく、それに伴って記録ディスクに対するデータの読み書きの高速化も要求されている。これには、磁気ヘッドで読み書きするデータの処理速度もさることながら、記録ディスク上の目的のトラックに磁気ヘッドがアクセス（シーク）する際の、アクチュエータの機械的な回動動作速度の向上が重要な要素となる。そのため、アクチュエータを速く回動させて記録ディスク表面上の目的のトラックに素早くアクセスするために、アクチュエータの慣性モーメントを小さく構成するとともに、ボイスコイルに大量の電流を流すことが好ましい。
【０００６】
ここで、記録媒体上でアクチュエータを目的のトラックにアクセスする従来技術として、ＶＣＭによってアクチュエータを記録媒体の略半径方向に横切って移動させる際のアクチュエータの動作を制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−８３３１号公報（第４頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のディスクドライブ装置では、ボイスコイルに流す電流量は多いほどアクチュエータの回動スピードを上げることができる。しかしながら、ボイスコイルに流す電流量には設計上の上限があり、通常は最大１．６Ａ程度の電流が使用されるが、ボイスコイルに１．６Ａ程度の電流を流すとボイスコイルが発熱し、そのためにボイスコイル自体の抵抗値が上昇するという現象が生じる。その結果、記録ディスク上を磁気ヘッドがシーク動作を続けている間にボイスコイルの電流量が低下し、シークタイムが遅延するという問題が生じていた。
特に、３ｉｎｃｈの記録ディスクを１００００ｒｐｍで使用したり、２．５ｉｎｃｈの記録ディスクを１５０００ｒｐｍで使用する、大容量のデータを処理するサーバ装置では、シークタイムの遅延はデータ処理時間に大きな影響を及ぼすこととなる。
【０００９】
なお、上記の特許文献１に記載された技術では、記録媒体上でアクチュエータを目的のトラックにアクセスする技術は開示されているが、アクチュエータのシークタイムの遅延を防止するための有効な技術は開示されていない。
【００１０】
そこで本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、シークタイムの遅延を防止し、データ処理時間の向上を図るディスクドライブ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明のディスクドライブ装置は、コイルを装着したアクチュエータが、コイルの近傍であってこのコイルを覆う領域を有するように配置されたプレートを備えたことを特徴とする。このようにコイルの近傍であってこのコイルを覆う領域を有するようにプレートを配置することにより、コイルの温度上昇に基づく抵抗値の上昇を抑えることができ、コイルに十分な電流を供給できる。このプレートは、放熱板として機能する。また、このプレートは、アクチュエータの回動軸の近傍に配置することが好ましい。これにより、プレートを配置したことによるアクチュエータの慣性モーメントの増加を最小限に抑えることができる。
また、プレートは、複数枚配置することができる。プレートを複数枚配置することによってコイルからの熱の吸収量を増やすことができる。特に、複数のプレートはコイルを挟んで両側に配置するのが好ましい。
さらに、プレートは、表面に溝を形成した構成とすることができる。これにより、プレートの放熱量を大きくし、同時に軽量化が図れる。また、プレートは、プレートの断面形状が矩形または波形で構成することもできる。
【００１２】
本発明のディスクドライブ装置は、アクチュエータの回動軸の近傍に配置した放熱部材を有することを特徴とする。このような構成によって、コイルの温度上昇に基づく抵抗値の上昇を抑えると同時に、放熱部材を配置したことによるアクチュエータの慣性モーメントの増加を最小限に抑えることができる。また、放熱部材は、アクチュエータの回動軸と一体的に構成することができる。さらに、放熱部材は、アクチュエータの回動軸に接着して構成してもよい。
【００１３】
本発明をアクチュエータとして捉えれば、このアクチュエータは、ヘッドと、回動軸を中心に回動可能な支持部材と、コイルと、コイルの近傍であってこのコイルを覆う領域を有するように配置したプレートと、を有することを特徴とする。このような構成によって、コイルの温度上昇に基づく抵抗値の上昇を抑えることができる。
【００１４】
また、本発明をアクチュエータとして捉え、このアクチュエータは、ヘッドと、 回動軸を中心に回動可能な支持部材と、コイルと、回動軸の近傍に配置した放熱部材と、を有することを特徴とする。このような構成によって、コイルの温度上昇に基づく抵抗値の上昇を抑えることができ、また、放熱部材を配置したことによるアクチュエータの慣性モーメントの増加を最小限に抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明について詳細に説明する。図１に示すものは、本実施の形態におけるハードディスクドライブ（ディスクドライブ装置）２０を説明する図である。このハードディスクドライブ２０は、図示しないＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）に内蔵または外付けされ、ホスト側となるＰＣからの命令に基づき、データの読み出し・書き込み動作等を行う。
ハードディスクドライブ２０は、ディスクエンクロージャ（筺体）１１内に、所定枚数の記録ディスク（ディスク状媒体、データ記録媒体）１２と、アクチュエータ３０とを備えている。
【００１６】
ディスクエンクロージャ１１は、上部に開放した有底箱状のベース１３と、このベース１３の上部の開口を塞ぐカバー（図示せず）とから構成されている。
記録ディスク１２は、例えば磁気ディスク等の不揮発性の記録媒体であり、ベース１３に設けられたスピンドル１０にセットされている。ここで、記録ディスク１２を複数枚備える場合には、スピンドル１０に所定枚数の記録ディスク１２を積層させる。スピンドル１０は、ハブイン構造のスピンドルモータ（ディスク駆動源：図示せず）を一体に備えたものであり、このスピンドルモータにより記録ディスク１２をスピンドル１０の軸線周りに所定の回転速度で回転駆動させることができるようになっている。
【００１７】
アクチュエータ３０は、中間部においてピボット（回動軸）３１を介してベース１３に対して回動自在に取り付けられており、ピボット３１を中心として記録ディスク１２の表面に沿った面内で回動可能となっている。
アクチュエータ３０は、ピボット３１に対してその一方の側にアーム３７が延出し、アーム３７の先端部にサスペンションアーム３８が設けられ、このサスペンションアーム３８に磁気ヘッド３２が設けられた構成となっている。ここで、磁気ヘッド３２は、ハードディスクドライブ２０に備えられる記録ディスク１２のそれぞれに対し、上下２個一対となるよう備えられている。
また、このアクチュエータ３０は、アーム３７とはピボット３１を挟んで反対側に延出する略Ｕ字状またはＶ字状の一対のコイル保持アーム３４Ａ、３４Ｂが備えられている。そして、この一対のコイル保持アーム３４Ａ、３４Ｂには、所定の巻き数を有したボイスコイル３３が保持されている。
【００１８】
アクチュエータ３０のボイスコイル３３に対向する位置には、ボイスコイル３３との間で磁界を発生させるための上下一対のステータ４０Ｌ、４０Ｕがベース１３に固定されて設けられている。これらボイスコイル３３とステータ４０Ｌ、４０Ｕとによって、アクチュエータ３０をピボット３１の周りに回動させるための駆動源としてのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が構成され、ボイスコイル３３への通電を制御することによってステータ４０Ｌ、４０Ｕとボイスコイル３３との間に生じる磁界を変化させ、これによってアクチュエータ３０が回動するようになっている。その結果、アクチュエータ３０は、ＶＣＭの駆動によってピボット３１を中心として回動し、磁気ヘッド３２が記録ディスク１２の略半径方向にシークして記録ディスク１２上の目的のトラックに対向した位置にアクセスし、記録ディスク１２に記録されたデータの読み出しあるいはデータの記録ディスク１２への書き込みを行うのである。
【００１９】
図２は本実施の形態におけるアクチュエータ３０を説明する図である。図２に示したように、アクチュエータ３０は、０．３ｍｍ厚のアルミニウムの平板で構成されたプレート３６が、ピボット軸受部３５のボイスコイル３３側の側面３５Ａに、ボイスコイル３３面と略平行に配置されている。さらに、プレート３６は、ボイスコイル３３が配置された領域のうち、ピボット軸受部３５側領域の一部を覆うように配置されている。
すなわち、ボイスコイル３３はロの字形で構成され、ボイスコイル３３面がピボット３１と直交するように配置されているが、プレート３６は、ボイスコイル３３のうちピボット軸受部３５側に位置する１辺３３Ａの略全面を覆うように配置されている。
【００２０】
図３はアクチュエータ３０のボイスコイル３３側の断面図である。図３（ａ）は図２におけるＹＹ’断面を示し、図３（ｂ）は図２におけるＺＺ’断面を示している。図３に示したように、ボイスコイル３３には、ボイスコイル３３を挟んで上下方向に、ボイスコイル３３に近接してステータ４０Ｌ、４０Ｕが配置されているが、アクチュエータ３０を回動させるトルクを発生させるのは、ボイスコイル３３の各辺のうちピボット３１の方向を向く２辺３３Ｂ、３３Ｃである。したがって、ステータ４０Ｌ、４０Ｕはボイスコイル３３の各辺のうちピボット３１の方向を向く２辺３３Ｂ、３３Ｃが移動する領域のみに配置され（図３（ｂ））、ボイスコイル３３のうちピボット軸受部３５側の１辺３３Ａおよび外周部側の１辺３３Ｄが移動する領域には配置されていない（図３（ａ））。そこでプレート３６は、ピボット軸受部３５とステータ４０Ｌ、４０Ｕとの間のボイスコイル３３の１辺３３Ａが占める領域において、ボイスコイル３３のコイル面の法線方向近傍に配置している。また、プレート３６は、ボイスコイル３３の法線方向上下双方に２枚装着している。
【００２１】
ボイスコイル３３に電圧が印加されると、アクチュエータ３０は回動して磁気ヘッド３２が記録ディスク１２の略半径方向にシークして記録ディスク１２の目的のトラックに対向した位置に移動する。その際、ボイスコイル３３には１．６Ａ程度の電流が流され、ボイスコイル３３は自己の抵抗により発熱する。そのためにボイスコイル３３の温度は上昇して、ボイスコイル３３の抵抗値が上がるという現象が起こる。その結果、ボイスコイル３３を流れる電流量が減少して、所望のシークスピードを得ることができなくなる。
【００２２】
本実施の形態におけるアクチュエータ３０では、プレート３６はボイスコイル３３のコイル面の法線方向近傍において、ボイスコイル３３のピボット軸受部３５側に位置する１辺３３Ａの略全面を覆うように配置されているので、ボイスコイル３３のピボット軸受部３５側の１辺３３Ａで発生した熱はプレート３６に放射され、プレート３６によって吸収される。それによってボイスコイル３３の温度は全体的に低下することとなる。
すなわち、プレート３６により、ボイスコイル３３で発生した熱は、ピボット軸受部３５側の１辺３３Ａを介してプレート３６に流れ、さらにその吸収された熱を外部に放射するという経路が形成される。それによって、ボイスコイル３３の熱を効率よく外部に流出させることが可能となった。
【００２３】
実験では、シークスピードを５０ｉｏｐｓ（ｉｎｐｕｔ ｏｕｔｐｕｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）に設定した場合には、プレート３６を装着しない場合にボイスコイル３３の温度が４５．３℃に上昇していたものが、プレート３６を装着することによって３５．７℃に抑えることが可能であった。また、シークスピードを１５０ｉｏｐｓに設定した場合には、プレート３６を装着しない場合に８１．３℃に上昇していたものが、プレート３６を装着することによって６９．３℃に抑えることが可能であった。
【００２４】
図４および図５に示すものは、シークスピードを変えて、プレート３６を装着した場合と、装着しない場合とについて、平均シークタイムをシミュレーション実験した結果を表す図である。すなわち、図４は、アクチュエータ３０が記録ディスク１２をシークスピード５０ｉｏｐｓでシークする場合のボイスコイル３３に流れる電流量を縦軸にとり、横軸に時間経過を表している。また、図５はシークスピード１５０ｉｏｐｓでシークする場合を表している。
図４および図５より、同一のシークスピードで比較した場合に、シークスピード５０ｉｏｐｓ，１５０ｉｏｐｓのいずれの場合にもボイスコイル３３に流れる電流量の減少を改善することが可能となることが判明した。その結果、シークスピード５０ｉｏｐｓでは、プレート３６を装着しない場合にシークタイムが５．４４５８０ｍｓｅｃであったものが、プレート３６を装着することによって５．２９３３２ｍｓｅｃと短縮することが可能となって、シークタイムに３．１％の改善がみられた。また、シークスピード１５０ｉｏｐｓでは、プレート３６を装着しない場合にシークタイムが５．７８８６９ｍｓｅｃであったものが、プレート３６を装着することによって５．６７４９０ｍｓｅｃと短縮することが可能となって、シークタイムに２．２％の改善がみられた。
【００２５】
ところで、プレート３６は、ピボット軸受部３５のボイスコイル３３側の側面３５Ａに配置した。プレート３６をアクチュエータ３０の回動中心の近傍であるピボット軸受部３５に配置することで、プレート３６を配置したことによるアクチュエータ３０の慣性モーメントの増加を最小限に抑えることが可能となった。これによって、アクチュエータ３０の回動性は損なわれず、シークタイムの遅延に与える影響を最小限に抑えることができる。
さらに、アクチュエータ３０の慣性モーメントを小さくするためには、プレート３６の材質は、アルミニウムやマグネシウム合金のような比重が軽いものを選択するのが好ましい。
【００２６】
また、プレート３６は、ボイスコイル３３とは０．５ｍｍだけ離して配置した。なお、ボイスコイル３３で発生した熱をより効率よく吸収するためには、ボイスコイル３３に近づける方が熱吸収効果は大きい。そのため、プレート３６はボイスコイル３３と接触させた構成が好ましい。
一方、プレート３６は、表面積を大きくすることにより熱容量を大きくするとともに、ボイスコイル３３からの熱の吸収量および熱の放射量も増やすことができ、ボイスコイル３３の冷却効果が大きくなる。ただし、表面積を大きくするとプレート３６の重量が増えアクチュエータ３０の慣性モーメントが増加するため、ボイスコイル３３の冷却効果とアクチュエータ３０の慣性モーメントの増加とを比較考量した上で最適値が決定することが適当である。
【００２７】
図６はプレート３６の表面形状を示した図である。図６において、プレート３６の表面に溝３６Ａを形成したものである。プレート３６の表面に溝３６Ａを形成することによって、プレート３６の表面積を大きくするとともに、プレート３６の軽量化が図れるのでアクチュエータ３０の慣性モーメントを小さく設計することが可能となる。なお、形成する溝３６Ａの方向は、いずれの方向でもよいが、溝３６Ａの密度は大きい方がボイスコイル３３からの熱の吸収量および熱の放射量を増やす効果を大きくすることができる。
なお、溝３６Ａはプレート３６の片側一面に形成したが、両面に形成することにより、より優れた効果が得られる。
また、図７はプレート３６の他の表面形状を示した図である。図７に示したように、プレート３６の断面形状を矩形または波形としても同様の効果が得られる。
【００２８】
また、アクチュエータ３０本体はアルミニウムを押出成型して製造されるが、その際、プレート３６はアクチュエータ３０本体と一体的に構成される。一体的に構成することによって、プレート３６で吸収された熱がアクチュエータ３０本体に発散されるのでボイスコイル３３の冷却効果をより高めることが可能である。
なお、プレート３６は、アクチュエータ３０本体を製造した後に、接着剤で接着して構成してもよい。接着して構成する場合は、断面形状が矩形や波形などの複雑な形状のプレート３６を装着する場合に、生産性を向上することができる。この場合、接着剤としては、熱伝導率の高いものを使用するのが好ましい。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、ボイスコイル３３の温度上昇は抑えられ、ボイスコイル３３の抵抗値の過度な上昇を防止することができるためにボイスコイル３３に十分な電流を供給することが可能となって、シークタイムの遅延を生じることなく高速なデータアクセスを実行することができる。特に、大容量のデータを高速で処理するサーバ装置では、高速なデータアクセスを実行することができる効果が大きい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シークタイムの遅延を防止し、データ処理時間の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態が適用されるハードディスク装置を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態が適用されるアクチュエータを示す斜視図である。
【図３】本実施の形態が適用されるアクチュエータのボイスコイル側の断面図であり、（ａ）は図２におけるＹＹ’断面を示し、（ｂ）は図２におけるＺＺ’断面を示している。
【図４】シークスピード５０ｉｏｐｓでのボイスコイルを流れる電流を比較した図である。
【図５】シークスピード１５０ｉｏｐｓでのボイスコイルを流れる電流を比較した図である。
【図６】プレートの表面形状を説明するための図である。
【図７】プレートの他の表面形状を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…スピンドル、１１…ディスクエンクロージャ、１２…記録ディスク、１３…ベース、２０…ハードディスクドライブ、３０…アクチュエータ、３１…ピボット、３２…磁気ヘッド、３３…ボイスコイル、３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ…ボイスコイルの辺、３４Ａ，３４Ｂ…コイル保持アーム、３５…ピボット軸受部、３６…プレート、３６Ａ…プレートの溝、３７…アーム、３８…サスペンションアーム、４０Ｌ，４０Ｕ…ステータ
Claims (16)
- データを記憶する回転可能なディスク状媒体と、
回動軸を中心に回動可能に構成され、前記ディスク状媒体に記憶されたデータの読み出しまたは書き込みのいずれか一方または双方を行なうヘッドと、当該回動軸を挟んで当該ヘッドとは反対側に装着されたコイルとを有するアクチュエータと、を備え、
前記アクチュエータは、前記コイルの近傍であって当該コイルを覆う領域を有するように配置されたプレートを有することを特徴とするディスクドライブ装置。 - 前記プレートは放熱板であることを特徴とする請求項１記載のディスクドライブ装置。
- 前記プレートは前記回動軸の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１記載のディスクドライブ装置。
- 前記プレートは複数枚配置されていることを特徴とする請求項１記載のディスクドライブ装置。
- 複数枚配置された前記プレートは前記コイルを挟んで両側に配置されていることを特徴とする請求項４記載のディスクドライブ装置。
- 前記プレートは表面の少なくともいずれか一面に溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載のディスクドライブ装置。
- 前記プレートは断面形状が矩形または波形であることを特徴とする請求項１記載のディスクドライブ装置。
- データを記憶する回転可能なディスク状媒体と、
回動軸を中心に回動可能に構成され、前記ディスク状媒体に記憶されたデータの読み出しまたは書き込みのいずれか一方または双方を行なうヘッドと、当該回動軸を挟んで当該ヘッドとは反対側に装着されたコイルとを有するアクチュエータと、を備え、
前記アクチュエータは、前記回動軸の近傍に配置した放熱部材を有することを特徴とするディスクドライブ装置。 - 前記放熱部材は前記回動軸と一体的に構成したことを特徴とする請求項８記載のディスクドライブ装置。
- 前記放熱部材は前記回動軸に接着して構成したことを特徴とする請求項８記載のディスクドライブ装置。
- データの読み出しまたは書き込みのいずれか一方または双方を行なうヘッドと、
前記ヘッドを支持し、回動軸を中心に回動可能な支持部材と、
前記支持部材の前記回動軸を挟んで前記ヘッドとは反対側に設けられたコイルと、
前記コイルの近傍であって当該コイルを覆う領域を有するように配置したプレートと、
を有するアクチュエータ。 - 前記プレートは前記回動軸の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１１記載のアクチュエータ。
- 前記プレートは複数枚配置されていることを特徴とする請求項１１記載のアクチュエータ。
- データの読み出しまたは書き込みのいずれか一方または双方を行なうヘッドと、
前記ヘッドを支持し、回動軸を中心に回動可能な支持部材と、
前記支持部材の前記回動軸を挟んで前記ヘッドとは反対側に装着されたコイルと、
前記回動軸の近傍に配置した放熱部材と、
を有するアクチュエータ。 - 前記放熱部材は前記回動軸と一体的に構成したことを特徴とする請求項１４記載のアクチュエータ。
- 前記放熱部材は前記回動軸に接着して構成したことを特徴とする請求項１４記載のアクチュエータ。
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