JP2004335107A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
装置の小型化及び薄型化、大容量高記録密度化、情報処理速度の高速化に適した位置決め構造を達成する磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】
ヘッドと同等の固有振動数を有する部材を、ヘッドを１本搭載したヘッドアームの反対面に設ける。また、ヘッドと同等の固有振動数を有する部材は、ディスクに対向する最外形（磁気ディスク面に対して垂直な方向へ投影されたプロフィール）がヘッドと同等か、あるいは、これをはみ出さない範囲の形状とする。また、ヘッドと同等の固有振動数を有する部材を、ヘッドと同じ手段でヘッドアームに設ける。
【選択図】 図５

Description

本発明は、コンピュータの記憶装置の一つである磁気ディスク装置に係り、特に、磁気ディスク装置の小型化及び薄型化、大容量高記録密度化、情報処理速度の高速化に好適な位置決め構造を有する磁気ディスク装置に関する。

従来から、装置の小型化及び薄型化、大容量高記録密度化、情報処理速度の高速化を達成するための位置決め機構としては、特開平８−４５２０５号公報（以下第一の従来例という。）及び特開平５−３２５４５９号公報（以下第二の従来例という。）に記載の例がある。上記第一、第二の従来技術は、磁気ディスク装置に発生する振動を抑制して、位置決め精度を高めるものである。

すなわち、第一の従来例は、ボイスコイルモータとベースを粘弾性部材等を介して固定することにより、キャリッジの移動によって発生するボイスコイルモータの振動がベースに伝達されることを抑制するものである。

また、上記第二の従来例は、スプリングアームに振動吸収材を設けることにより、シーク時のスプリングアームによる残留振動を抑制するものである。

特開平８−４５２０５号 特開平５−３２５４５９号

磁気ディスク装置は、ノートブック型のパ−ソナルコンピュータの内部に実装されるなど、従来から小型化及び薄型化、大容量高記録密度化が要求されている。また、このようなノートブック型のパ−ソナルコンピュータ等は外部からの給電以外に、内部にバッテリーを搭載し身近にコンセントが無くても使用できるタイプが主流であることから、低消費電力化についても要求されている。この他にも、装置の信頼性や低価格化、情報処理速度の高速化が要求されていることはいうまでもない。

上記の要求から、磁気ディスク装置の位置決め機構としては、ディスクとヘッドの相対的な位置ズレをできるだけ小さくしなければならない。その要因としてはヘッドやこれを支持するキャリッジ揺動部の振動及びディスクやこれを支持するスピンドルモータ回転部の振動がある。

ヘッドがディスク面上に円周状に記録された情報を読み出す時に、振動の幅が大きいと、目的の位置の半径方向に隣接する情報にかかってしまうため、情報の半径方向の間隔を大きく設けなければならない。これでは大容量化ははかれない。また、小型化及び薄型化にも問題がある。

また、ヘッドの振動は位置決め制御において、ヘッド位置の補正を繰り返す回数が多くなり、目的の位置に正確に位置決めするまでの時間を要することから、磁気ディスク装置の情報処理速度の高速化に問題がある。

また、従来から、搭載されたディスクの全面を使用するために、キャリッジのヘッドアームには、図６に示すようにヘッドが２本搭載された部分と、図７に示すようにヘッドが１本搭載された部分とがある。ヘッドが１本搭載された部分は、ヘッドが２本搭載された部分よりも、振動（振幅）が大きいという問題点がある。

これらの課題を解決する方法として、前記第一の従来例、第二の従来例にあるような方式が検討されてきたが、ヘッドが１本搭載された部分の振動（振幅）を抑えるには、不十分であった。

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑み成されたもので、ヘッドが１本搭載された部分の振動（振幅）を抑制し、装置の小型化及び薄型化、大容量高記録密度化、情報処理速度の高速化に適した位置決め機構を備えた磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明による磁気ディスク装置は、両面（第１の記録面及び第２の記録面）が情報を記録する記録面である磁気ディスクと、前記ベースに固定され、前記磁気ディスクを回転するスピンドルモータと、前記記録面に対して情報の記録再生を行うヘッドと、前記ヘッドがマウントされるスライダと、前記スライダを支持する第１のサスペンションと、前記磁気ディスクと前記ベースとの間に設けられ、前記記録面の側に前記第１のサスペンションを備えるヘッドアームと、前記第１のヘッドアームの前記ベースの側に設けられ、前記第１のサスペンションの固有振動数とほぼ同等の固有振動数を有する第２のサスペンションと、前記磁気ディスクと前記カバーとの間に設けられ、前記記録面の側に第１のサスペンションを備える第２のヘッドアームと、前記ヘッドアームの前記カバーの側に設けられ、前記第１のサスペンションの固有振動数とほぼ同等の固有振動数を有する第２のサスペンションと、前記ベースに固定され、前記ヘッドアームを揺動させ、前記ヘッドを前記磁気ディスクの半径方向に移動し位置決めするキャリッジとを有することを第１の特徴とする。

前記第２のサスペンションは、情報の記録再生に使用しないヘッドとスライダとを支持するダミーサスペンションであることを第２の特徴とし、前記第２のサスペンションが、前記ヘッド及び前記スライダを支持しない部材であることを第３の特徴とし、前記第２のサスペンションを記録面に対して垂直な方向へ投影した場合の該第２のサスペンションの輪郭が、前記第１のサスペンションを前記記録面に対して垂直な方向へ投影した場合の該第１のサスペンションの輪郭と、ほぼ同等であるか、または、該第１のサスペンションの輪郭をはみ出さないことを第４の特徴とし、前記第２のサスペンションが、前記第１のサスペンションと同じ構造で前記ヘッドアームに取り付けられていることを第５の特徴とする。

なお、ヘッドを１本搭載したヘッドアームの反対面に、２本のヘッドを搭載したアームと同等の振動数を発生するように部材を設けても良い。さらに、ヘッドを１本搭載したヘッドアームの反対面に、２本のヘッドを搭載したアームと同等の振動数を発生するように設けた部材について、上記第１の発明を適用しても良い。

本発明によれば、ヘッドが１本搭載された部分のヘッドアームの振動（振幅）を抑制し、装置の小型化及び薄型化、大容量高記録密度化、情報処理速度の高速化に適した位置決め機構を備えた磁気ディスク装置を提供することが可能になる。

以下、添付の図面に示す実施の形態により、さらに詳細に本発明について説明する。

図１から図３は、本発明の磁気ディスク装置の一実施の形態の基本構造を示す一部断面図であり、磁気ディスク装置を３分割して現したものである。また、図４は磁気ディスク装置の一実施の形態の基本構造（図１から図３と同等）を示す上面図（カバ−開放状態）である。なお、以下の説明において、ヘッドとはスライダを搭載したジンバル部分を示すものとする。

図１から図３に示す磁気ディスク装置の基本構造において、アルミニウムまたは硝子を基板材料とし、その表面に磁性膜を形成した磁気的に情報を保持するディスク５は、スピンドルモ−タにより回転駆動される。スピンドルモータは、次のように構成されている。すなわち、ステンレスを素材とするモータシャフト６ｆと、この上下に圧入したモータベアリング６ｂを介して精度良く回転するアルミニウムを素材とするハブ６ａがあり、ハブ６ａは軸方向にスプリング（図示せず）で予圧をかけられている。モータシャフト６ｆのモータベアリング６ｂ間に固定されたモータコイル６ｃとそれに対向するハブ６ａ内面に永久磁石のモータ磁石６ｄを固定し、モータコイル６ｃに通電することによってハブ６ａを回転させる。ハブ６ａにディスク５を挿入し、アルミニウムまたはステンレスまたは鉄を素材とし、リング形状となっているクランプリング４を用いて、ディスク５をハブ６ａに締結する。クランプリング４の締結方法は、ハブ６ａに焼きばめして締結する。あるいは、ハブ６ａの上面にネジを用いて、締結しても良い。

回転駆動しているディスク５の表面上に、０．１ミクロン以下の一定な空間を保ちながら浮上させて、磁気的に情報を書き込み或いは読みだす為の電気信号と磁界との間を変換する電磁コイルを備えるフェライトまたは金属薄膜による形成を主流とした材料でつくられたヘッド１６と、これをディスク５の面上に正確に位置決めするためのアルミニウムまたはマグネシウムを素材としたキャリッジ３があり、これらは絶縁皮膜のあるアルミニウム線または銅線にて巻き線状態としたコイル９と永久磁石のマグネット２ａとこれを支持し磁気回路を形成するためのヨーク２ｂにより構成されるボイスコイルモータ２により駆動位置決めされる。ヨーク２ｂの一方は、コイル９に対してＳ極になっているマグネット２ａとコイル９に対してＮ極になっているマグネット２ａの２種類を備えている。これらはディスク５面上に情報を書き込み或いは読み出すためにヘッド１６が移動する時の、コイル９移動角度の中心から左右方向にコイル９が移動する円弧に沿ってそれぞれ固定されている。もう一方のヨーク２ｂには上記マグネット２ａ位置とコイル９をはさんで対象な位置にマグネット２ａが固定されており、マグネット２ａの極性は、コイル９を介在させて対向するマグネット２ａの極性と逆になっている。これによってマグネット２ａの間の同一方向に巻き線されたコイル９に電力量と電流方向を制御しながら流すことによりキャリッジ３を駆動位置決めする。

ここで、従来の磁気ディスク装置と異なる新規な点は、図２において、複数のディスク５のうち最上位及び最下位のディスク５のヘッドアーム３ａには、その第１の面にヘッド１６が搭載され、第２の面（第１の面の反対面）に、ダミーサスペンション１が搭載されている点である。

また、実装上ボイスコイルモータ２のカウンタヨーク２ｃを外した状態で、キャリッジ３のコイル９部をボイスコイルモータ２のマグネット２ａ間に挿入し、その後カウンタヨーク２ｃをヨーク２ｂどうしを連結するように接触させて、ネジにてヨーク２ｂに締結する。ヘッド１６の読み書き時の信号は、ヘッド１６に設けられた電磁コイルの細線によって、キャリッジ３のヘッド１６を支持しているヘッドアーム３ａを通り（図示せず）、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１４（図４参照）によってヘッド１６の読み書き時の信号を制御するリードライト制御基板１２に伝達され、さらにリードライト制御基板１２の下面に位置するアルミニウムまたはステンレスまたは鉄を素材としたベース７に接着することにより設けられた密閉型コネクタ１０によって、ヘッドディスク組立体（以下、ＨＤＡと称する）外に伝達されている。密閉型コネクタ１０とは、ＨＤＡ内外間の電気信号を中継するもので、信号を伝達するための複数からなるピンとそれを保持するためのモールド成型部分との密閉が完全になっているものである。コイル９の電流についても、ＦＰＣ１４を通って密閉型コネクタ１０に伝達されている。

上記密閉型コネクタ１０はＨＤＡ外に設けられた装置を制御するための回路基板１１に伝達されている。また、スピンドルモ−タ６の駆動電流はモータシャフト６ｆの下方から回路基板１１にケーブルとコネクタにて伝達されている（図示せず）。異常時にコイル９に規定以上の電流が流れキャリッジ３が暴走し、ヘッド１６によってディスク５を損傷したり、あるいは、ヘッド１６がディスク５面上から脱落することを防止するため、ストッパ１９が設けられている。また、ヘッド１６がディスク５上の位置を検知するための情報を、製造時にディスク５上に装置のヘッド１６で記録する作業があり、コイル９に０．１Ａ程度の電流を流して、キャリッジ３をストッパ１９に押し付けた状態から情報を記録し始めるので、その位置決めの役割ももっている。モ−タシャフト６ｆとキャリッジ３の回転中心軸、ボイスコイルモータ２はベ−ス７に固定し、アルミニウムまたはステンレスまたは鉄を素材としたカバー８をネジにてベ−ス７、モータシャフト６ｆ、キャリッジ３の回転中心軸、ボイスコイルモータ２に固定する。カバー８に設けられたネジの穴付近は、ネジ頭が締結後にカバー８の上面から飛び出ないように凹んでいる。ＨＤＡ内を外気から密閉するためにベ−ス７とカバー８の合わせ面上に湿気を透さない程度の厚みをもったアルミニウム泊を素材としその片面に接着剤を施した密閉シール１７を貼り付ける（図１〜図３参照）。

上記のように構成されるＨＤＡは、ヘッド１６とディスク５の間の情報の書き込み或いは読みだす動作状態において、その信号を正確に処理するために、この空間に介在物が進入して磁界を妨げてはならないことから、常に清浄に保たなければならないので、内部フィルタ１３（図４参照）を設け、ディスク５の回転により発生するＨＤＡ内部の空気循環によって内部塵埃の捕獲を行なうようにしている。

また、ＨＤＡ内部の湿度制御やガスの吸着をするために空調剤１５を搭載して、ＨＤＡ内の湿度を常に一定の範囲内に設定するとともに、ヘッド１６とディスク５間の接触耐力に悪影響のあるガスを吸着させて装置の信頼性を向上させている。大容量形の磁気ディスク装置は、記憶容量を得るために複数のディスク５を搭載しており、このディスク５の面に対しそれぞれヘッド１６が存在するため、ディスク５とディスク５の間にディスクスペ−サ１８（図１〜図３参照）を設け、ヘッド１６とヘッド１６の間隔はキャリッジ３のヘッド１６取付け面を精度良く仕上げることにより間隔を一定に保つようしている。

次に、上記した図１から図４に示す磁気ディスク装置が従来技術と異なっている点、すなわち、複数のディスク５のうち最上位及び最下位のディスク５のヘッドアーム３ａの第１の面にヘッド１６が搭載され、第２の面（第１の面の反対面）に、ダミーサスペンション１が搭載されている点について、詳しく説明する。

図５は、片面にダミーサスペンション１を搭載し、反対面にヘッド１６（スライダを搭載したジンバル部分）を搭載（１本）したヘッドアーム３ａを示した図である。また、図６は、ヘッド１６が２本搭載されたヘッドアーム３ａを示した図（従来技術）である。また、図７はヘッド１６が１本搭載されたヘッドアーム３ａを示した図（従来技術）である。

図７に示すヘッド１６が１本搭載されたヘッドアーム３ａは、ヘッド１６の振動を相殺する部材がないため、振幅が大きくなる。これに対して、図５に示すように、ヘッド１６を１本搭載しているヘッドアーム３ａ（図５）の反対面にダミーサスペンション１を搭載する（図２）ことにより、ヘッド１６の振動をダミーサスペンション１で相殺することができ、キャリッジ３の振幅を低減することができる。

ダミーサスペンション１は、ヘッドアーム３ａに搭載されてヘッド１６と同じ振動数を発生するように、形状及び板厚によって重量のバランスを考慮したものである。実施の形態では、ステンレス鋼を素材とし、ヘッド１６と固有振動数が同じになる形状とし、プレス加工で作成した。これを、ヘッド１６と同じ手段であるスウエッジにてヘッドアーム３ａに固定した（図５参照）。

ダミーサスペンション１の形状に関しては、キャリッジ３の揺動によってベース７やクランプリング４またはハブ６ａにダミーサスペンション１が接触したり、これによってディスク５上をヘッド１６が移動する範囲を狭くすることがないように、実施の形態ではディスク５に対向する外形（磁気ディスク面に対して垂直な方向へ投影されたプロフィール）がヘッド１６と同等か、あるいは、これをはみ出さない範囲の形状としている。

また、ディスク５面に垂直な方向の厚さも、できるだけ薄くなければならない。実施例ではステンレスの板であり、装置の衝撃許容値に対してダミーサスペンション１の固定されていない側の先端が、カバー８またはベース７に接触しない程度のすき間を確保している。実施例のダミーサスペンション１は板厚０．１２ｍｍであり、装置の非動作時衝撃許容値５０Ｇにて先端が０．１３ｍｍたわむ程度である。

図８は、本発明の一実施の形態の磁気ディスク装置（最上位及び最下位のディスク５に対して、ダミーサスペンション１と１本のヘッド１６を搭載したヘッドアーム３ａ備えた装置、図５参照）の振動特性を表したグラフであり、横軸に周波数、縦軸に変位／加振電流＝変位／加速度をプロットしたものである。伝達関数は、変位／加速度の伝達率をみているので、理想的な伝達率は図示するように、−４０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅの直線８０となる。しかし、実際の磁気ディスク装置は共振点をもっているので、直線８０よりも上に持ち上がる波形となる。したがって、共振点の大きさは、直線８０のラインを基準（０）として表される。

図９は、従来の１本のヘッド１６を搭載したヘッドアーム３ａ（図５参照）を有する磁気ディスク装置の振動特性を表したグラフである。

図９においては、横軸に表す周波数５．３ＫＨｚ付近に３２ｄＢ程度（直線８０を基準（０）とする）のピークがみられる。周波数５．３ＫＨｚは、１本のヘッド１６を搭載したヘッドアーム３ａの振動に起因するピークであることが判明している。これに対して、図８では横軸に表す周波数５．３ＫＨｚ付近の値は２２ｄＢ程度（直線８０を基準（０）とする）であり、従来技術と比較してピークが大幅に低減しており、顕著な効果がみられる。

以上により、図７に示す１本のヘッド１６を搭載したヘッドアーム３ａを有する装置に比べてキャリッジ３の振動ピーク値を大幅に低くできるので、ヘッド１６が目的の位置に正確に位置決めするまでの時間が短縮でき、磁気ディスク装置の情報処理速度の高速化がはかれる。また、ディスク５上の隣接する情報との間隔を狭めることができるので磁気ディスク装置の大容量高記録密度化がはかれる。

また、ダミーサスペンション１は板厚０．１２ｍｍであり、装置の小型化及び薄型化に適している。

（対応する記載がないため、記載を省略する）

本発明の磁気ディスク装置の一実施の形態の基本構造を３分割した左端部分の一部断面図である。 本発明の磁気ディスク装置の一実施の形態の基本構造を３分割した中央部分の一部断面図である。 本発明の磁気ディスク装置の一実施の形態の基本構造を３分割した右端部分の一部断面図である。 磁気ディスク装置の一実施の形態の基本構造（図１から図３参照）を示す上面図（カバ−開放状態）である。 片面にダミーサスペンションを搭載し、反対面にヘッドを搭載（１本）したヘッドアームを示した図である。 ヘッドが２本搭載されたヘッドアームを示した図である。 ヘッドが１本搭載されたヘッドアームを示した図である。 最上位及び最下位のディスク５に対して、ダミーサスペンション１と１本のヘッド１６を搭載したヘッドアーム３ａ備えた磁気ディスク装置（図５参照）の振動特性を表したグラフである。 従来の１本のヘッドを搭載したヘッドアーム（図７参照）を有する磁気ディスク装置の振動特性を表したグラフである。

符号の説明

１：ダミーサスペンション、２：ボイスコイルモータ、２ａ：マグネット、２ｂ：ヨーク、２ｃ：カウンタヨーク、３：キャリッジ、３ａ：ヘッドアーム、４：クランプリング、５：ディスク、６：スピンドルモータ、６ａ：ハブ、６ｂ：モータベアリング、６ｃ：モータコイル、６ｄ：モータ磁石、６ｆ：モータシャフト、７：ベース、８：カバー、９：コイル、１０：密閉型コネクタ、１１：回路基板、１２：リードライト制御基板、１３：内部フィルタ、１４：ＦＰＣ、１５：空調剤、１６：ヘッド、１７：密閉シール、１８：ディスクスペーサ、１９：ストッパ。

Claims (4)

1. 情報を記録する記録面を両面（第１の記録面及び第２の記録面）に有する磁気ディスクと、
   前記磁気ディスクを回転するスピンドルモータと、
   前記第１の記録面に対して情報の記録再生を行う第１のヘッドと、
   前記第１のヘッドがマウントされてなる第１のスライダと、
   前記第１のスライダを支持する第１のサスペンションと、
   前記第１のサスペンションの固有振動数とほぼ同等の固有振動数を有する第３のサスペンションと、
   前記第１のサスペンションと前記第３のサスペンションとを具備する第１のヘッドアームと、
   前記第２の記録面に対して情報の記録再生を行う第２のヘッドと、
   前記第２のヘッドがマウントされてなる第２のスライダと、
   前記第２のスライダを支持する第２のサスペンションと、
   前記第２のサスペンションの固有振動数とほぼ同等の固有振動数を有する第４のサスペンションと、
   前記第２のサスペンションと前記第４のサスペンションとを具備する第２のヘッドアームと、
   前記第１及び前記第２のヘッドアームを揺動させ、前記第１及び前記第２のヘッドを前記磁気ディスクの半径方向に移動し位置決めするキャリッジと、
   を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 前記第３及び前記第４のサスペンションは、それぞれ、情報の記録再生に使用しないヘッドとスライダとを支持するダミーサスペンション、又は、前記ヘッド及び前記スライダを支持しない部材である請求項１記載の磁気ディスク装置。
3. 前記第３若しくは前記第４のサスペンションを記録面に対して垂直な方向へ投影した場合の当該第３若しくは当該第４のサスペンションの輪郭が、前記第１若しくは前記第２のサスペンションを前記記録面に対して垂直な方向へ投影した場合の当該第１若しくは当該第２のサスペンションの輪郭と、ほぼ同等であるか、又は、当該第１若しくは当該第２のサスペンションの輪郭をはみ出さない請求項１記載の磁気ディスク装置。
4. 前記第３又は前記第４のサスペンションは、前記第１又は前記第２のサスペンションと同じ構造で、前記第１又は前記第２のヘッドアームに取り付けられている請求項１記載の磁気ディスク装置。
   

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