JP2005216355A - アクチュエータ・アセンブリ及び回転円板形記憶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率のよいボイス・コイルを備えたアクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリを提供する。
【解決手段】 ボイス・コイル１００を従来のような扇形ではなく円形又はその他の形状にして、ボイス・コイルの効率を増加し、アクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリの振動及び騒音を軽減する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、磁気ディスク装置又は光磁気ディスク装置といった回転円板形記憶装置に使用するボイス・コイル・モータのボイス・コイルに関し、さらに詳細には、特有の形状により優れた性能を発揮するボイス・コイルに関する。

磁気ディスク装置では、ボイス・コイル・モータ（以下、ＶＣＭという。）がアクチュエータ・アセンブリを駆動して、ヘッドを磁気ディスク上の所定の位置に位置付ける。ＶＣＭは、アクチュエータ・アセンブリが搭載するボイス・コイル、ベースが支持するボイス・コイル・マグネット、及びボイス・コイル・ヨークで構成する。アクチュエータ・アセンブリの動作性能を向上させるためには、ボイス・コイルが軽量で強力な回転トルクを発生すると共に、不必要なトルクを発生しないことが重要である。

図１は、従来のアクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリ（以下、ＡＨＳＡという。）１と、ＡＨＳＡ１が搭載するボイス・コイル９を示す斜視図である。ボイス・コイル９は連続した導体巻線で形成し、コイル・サポート３が保持する。ボイス・コイル９のコイル面における平面的な形状として、これまで伝統的に図１に示すような略扇形の形状を採用してきた。扇形ボイス・コイルの各コイル部分をコイル辺ａ〜ｄで表したとき、ＡＨＳＡ１の回動軸に近いコイル辺ａに比べて、回動軸から遠いコイル辺ｂの方が長くなっている。その理由は、ボイス・コイル９がＡＨＳＡ１の回動限界に近づいてもコイル辺ｄとコイル辺ｃの一部（又はコイル辺ｃとコイル辺ｄの一部）がボイス・コイル・マグネットが形成するヨーク・ギャップにおいて同一極性の磁界中に存在することがないようにして、回動位置に対するトルク特性を極力平坦に維持しようとする点にあったと思われる。さらに、コイル辺ａとコイル辺ｂとをヨーク・ギャップの外に配置して、ボイス・コイル９による回動軸方向の力を最小化する目的もあったと思われる。

特許文献１は、ボイス・コイル・モータによるキャリッジの駆動トルクを損なうことなくシーク時における振動を低減して、磁気ヘッドの位置決め精度を向上させると共に磁気媒体の耐久性等への悪影響をなくし、信頼性を向上させる目的で、特有の形状をしたボイス・コイルを開示する。

特開平１０−３７６１号公報

昨今、磁気ディスクの記録密度が高くなるに伴い、トルクの増大、加速度の向上、又は振動の軽減等といったＡＨＳＡに対する動作特性上の要求が一層厳しくなってきた。ＡＨＳＡの動作特性を悪化させる原因の一つに、アクチュエータ・アセンブリの振動を挙げることができる。さらに、アクチュエータ・アセンブリが振動する原因の一つとして、ボイス・コイルが発生する面外力を挙げることができる。また、アクチュエータ・アセンブリの特性を改善するためには、軽量でトルクの大きいボイス・コイルが望ましい。

図２は、図１に示したボイス・コイル９がボイス・コイル・マグネット８とボイス・コイル・ヨーク６で形成したボイス・コイル磁気回路のヨーク・ギャップ中で回動するときの状態を示す図である。図２では、最上部に上部ヨーク６を配置し、その下部にヨーク・ギャップを形成するように上部ヨーク６に対向させてボイス・コイル・マグネット８を配置している。ボイス・コイル・マグネット８の下部には下部ヨーク（図示せず。）を配置して、上部ヨーク６及びボイス・コイル・マグネット８と共にボイス・コイル磁気回路を形成している。ＡＨＳＡ１は、コイル・サポート３が保持するボイス・コイル９をヨーク・ギャップに配置して、ピボット軸の中心Ｘの回りを回動できるように構成している。

図２においてボイス・コイル９については、ＡＨＳＡ１を磁気ディスクの最も外側方向に位置付けたときの位置であるボイス・コイル９Ａと、最もスピンドル軸方向に位置付けたときの位置であるボイス・コイル９Ｂとを示しており、ＡＨＳＡ１は中心線Ｌに対して左右対称に中心線Ｌ１と中心線Ｌ２の範囲で回動する。ボイス・コイル・マグネット８は、中心線Ｌを境にして中心線Ｌ１側と中心線Ｌ２側とがヨーク・ギャップに対してそれぞれ逆極性の磁極を備えている。従って、中心線Ｌ１の位置にあるボイス・コイル９Ａは、コイル辺ｃとコイル辺ｄが逆極性のヨーク・ギャップに置かれて、ボイス・コイルに流れる電流の方向で定まる同一方向のトルクを発生する。フレミングの左手の法則から明らかなように、コイル辺ａとコイル辺ｂとは、中心線Ｌ１方向でかつ相互に反対の方向に働く力を発生しそれらは相互にうち消し合い、両方の力の差が中心線Ｌ１方向の力として残る。

従来の扇形のボイス・コイル９では、コイル辺ａ及びコイル辺ｂは、ＡＨＳＡ１を回動させるトルクとしては寄与していなかった。また、領域Ｓ１と領域Ｓ２として示したコイル辺ｃ及びｄとコイル辺ｂとを連絡するコイル部分は、コイル面において回動方向に張り出しているため、ボイス・コイル・マグネット８の端部に接近している。ＶＣＭのトルクを増大するためにボイス・コイル・マグネットの面積を大きくして、コイル辺ｃとコイル辺ｄが発生する回転トルクを増大させようとすると、ボイス・コイル・マグネット８の端部と領域Ｓ１及び領域Ｓ２のコイル部分とが益々接近することになる。ボイス・コイル９は、回動方向にだけ回転トルクを発生するために、ボイス・コイル・マグネット８と上部ヨーク６とで形成するヨーク・ギャップ中の磁界のうち、磁力線が面に垂直に出入りする平等磁界を利用することが理想的である。

しかし、ボイス・コイル・マグネット８の端部では磁束が、ボイス・コイル・マグネット８及び上部ヨーク６の平面に対して垂直に出入りしないで多少外側に膨らんだり、傾斜したりして出入りするため、水平方向の成分を有する。この部分の磁束を漏洩磁束と呼ぶこともある。この結果、領域Ｓ１、Ｓ２のコイル部分はボイス・コイル９がコイル面に対して垂直な方向のいわゆる面外力を発生するように作用し、ＡＨＳＡ１に対して中心線Ｌ回りに捩る方向の力を加えていた。面外力は主として領域Ｓ１、Ｓ２が含むコイル辺ｂ、ｃ、ｄに働く力の合成として発生し、ＡＨＳＡ１に振動や騒音をもたらしていた。特に、領域Ｓ１及び領域Ｓ２のコイル部分は、中心線又は回動軸からの距離が長い分だけ大きなトルクとしてＡＨＳＡ１に作用していた。

ヨーク・ギャップ空間において、相互に投影面が重なるボイス・コイル・マグネットを二つ逆極性になるように対向させ、ボイス・コイル９をヨーク・ギャップの中央に正確に配置すれば、磁界の水平方向の成分生じないため面外力は発生しないが、このような構成はＶＣＭの製作上容易なことではなく、また、二つのボイス・コイル・マグネットを設ける分だけコスト増につながる。また、ボイス・コイル９に対して、ボイス・コイル・マグネット及びヨークを十分大きくして、ボイス・コイル９が漏洩磁束の影響を受けないように構成しようとすれば、磁気ディスク装置のスペース、コスト、及び重量等の制約を受けてしまい他の問題を生ずる。ボイス・コイルを小さくしようとすれば、所定のトルクを得るために巻数の増加に伴うコイルの厚さの増加、及びコイル電流の増大に伴う電力損失の増大等の問題を生じてしまう。

そこで本発明の目的は、軽量で効率のよいボイス・コイルを使用した回転円板形記憶装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、コイル面に垂直な方向に働く面外力を減少させ、振動や騒音を軽減した回転円板形記憶装置を提供することにある。

本発明の原理は、ボイス・コイルのコイル面における形状を先端部側のコイル間の間隔に比べて後端部側のコイル間の間隔が同一もしくは狭くなるように形成した点にある。これにより、従来の扇形ボイス・コイルの後端部側に存在していた張出部に相当するコイル部分をなくし、面外力を減少する点にある。さらに、扇形ボイス・コイルの張出部が占めていた重量を軽減して振動を抑制する点にある。

本発明の第１の態様は、回転円板形記録媒体と、前記回転円板形記録媒体にアクセスするヘッドを搭載し、ピボット軸を中心に回動可能なアクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリと、前記アクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリに取り付けたボイス・コイルと、前記ボイス・コイルと共にボイス・コイル・モータを構成するボイス・コイル・マグネットとを備え、前記ボイス・コイルのコイル軸と前記ボイス・コイルとが前記ピボット軸に近い交点Ａ１と前記ピボット軸から遠い交点Ａ２とで交差し、前記コイル軸に対して前記交点Ａ１と前記交点Ａ２との間で垂直に交差する垂直線が前記ボイス・コイルと交差する交点間の距離をＬｐとしたとき最も長いＬｐが前記交点Ａ１と前記交点Ａ２との中点上又は該中点と前記交点Ａ１との間にある回転円板形記憶装置を提供する。

前記ボイス・コイルの形状は例えばコイル面において、円の形状、楕円の形状、二つの平行な直線部分と該平行な直線部分の端部をそれぞれ連絡する半円部分とで構成する形状、四角形以上の多角形の形状、及び複数の直線部と各直線部を連絡する複数の曲線部を含む形状等として実現できる。本発明は、ここに例示的に記載した各形状を本発明の趣旨を逸脱しない範囲で僅かに変形させた形状までも含んでいる。コイル軸又は垂直線とボイス・コイルとの交点は、コイル軸又は垂直線とコイル幅の中心の交差位置で得ることができる。

本発明の第２の態様は、回転円板形記録媒体と、前記回転円板形記録媒体にアクセスするヘッドを搭載し、ピボット軸を中心に回動可能なアクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリと、前記アクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリに取り付けたボイス・コイルとを備え、前記ボイス・コイルを、コイル面において前記ピボット軸に近い部分を前記ピボット軸から遠い部分に対してコイル間隔の広い形状に形成した回転円板形記憶装置を提供する。コイル間隔は、ボイス・コイルをアクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリの中心を通る基準線又はヘッドとピボット軸の中心を通過する基準線が通過したとき、これらの基準線に垂直な垂直線とボイス・コイルとの二つの交点間の距離としてもよい。また、コイル間隔は、ボイス・コイルの重心とピボット軸の中心を結ぶ基準線に垂直な垂直線とボイス・コイルとの二つの交点間の距離としてもよい。

本発明の第３の態様は、回転円板形記録媒体と、前記回転円板形記録媒体にアクセスするヘッドを搭載し、ピボット軸を中心に回動可能なアクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリと、前記アクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリに取り付けたボイス・コイルとを備え、前記ボイス・コイルの質点系の重心が前記ピボット軸側に存在するように前記ボイス・コイルを形成した回転円板形記憶装置を提供する。

本発明により、軽量で効率のよいボイス・コイルを使用した回転円板形記憶装置を提供することができた。さらに本発明により、ボイス・コイルの面外力及び張出部の重量を減少することにより、振動や騒音を軽減した回転円板形記憶装置を提供することができた。

［本発明の実施の形態に係る磁気ディスク装置の説明］
図３及び図４を参照して、回転円板形記憶装置の一例として、本発明の実施の形態に係る磁気ディスク装置を説明する。図面の全体を通じて同一要素には同一の参照番号を付すことにする。図３は磁気ディスク装置１０の概略平面図であり、図４は磁気ディスク装置１０の分解斜視図である。磁気ディスク装置１０は、外部がディスク・エンクロージャのベース１２とディスク・エンクロージャのカバー１３で覆われている。ベース１２はアルミニウムのダイカスト鋳造又はステンレス等の鋼板のプレス加工により形成することができる。

回転円板形記録媒体の一例である磁気ディスク１１は、記録面を少なくとも片面に備え、下部に設けたスピンドル・モータの一部として回転するハブに取り付けられてスピンドル軸２３の回りを回転する。ＡＨＳＡ１５は、ヘッド・サスペンション・アセンブリ（ＨＳＡ）２０と、アクチュエータ・アーム１８と、コイル・サポート５０と、コイル・サポートに保持されるボイス・コイル１００とを含んで構成し、ピボット軸１７の回りをＡ方向とＢ方向に回動可能なようにピボット・カートリッジでベースに取り付ける。本発明においてＡＨＳＡ１５は、本実施の形態に限定するものではなく、積層型サスペンション等の周知の他のいかなる構成を採用してもよい。本実施の形態では、ボイス・コイル１００はコイル面において、実質的な円形の形状に形成している。ここで、コイル面とは、ボイス・コイルが回動する方向において構成する面をいう。本実施の形態では、コイル面と磁気ディスク１１の表面とは平行になっているが、必ずしも平行である必要はない。実質的な円形の形状とは、製造上の誤差により真円から僅かに外れた形状や、真円として形成したボイス・コイルに外力を加えて僅かに変形させた形状等を含む意味である。ボイス・コイル１００は、導体巻線を複数回巻いて形成するため、コイル面に平行な方向にコイル幅を、コイル面に垂直な方向にコイル厚さをもっている。

アクチュエータ・アーム１８、コイル・サポート５０、及びピボット軸周りを構成するピボット・カートリッジの取付部分（以後、ピボット軸受ハウジング部という。）はアクチュエータ・アセンブリといい本実施の形態では一体に形成している。アクチュエータ・アセンブリは、アルミニウムのダイカスト鋳造で形成したり、アクチュエータ・アームをアルミニウムで形成し、ボイス・コイルと共にプラスチック成形の型に入れて合成樹脂のピボット軸受ハウジング部と一体に形成したりして製作することができる。ＨＳＡ２０はアクチュエータ・アーム１８に取り付けたロード・ビームとロード・ビームに取り付けたフレキシャとを含んで構成し、ロード・ビームの先端部にはマージ・リップ１９又はタブを設けている。フレキシャはヘッド／スライダ１４をピボット運動が可能なように支持する。

ヘッド／スライダ１４は、磁気ディスク１１に対してデータの読み取り及び書き込み又はそのいずれか一方を行うヘッドと、ヘッドを搭載し回転する磁気ディスク表面の気流から浮力を受けて、記録面上に僅かの間隙を保って浮上するスライダとで構成する。スライダは、空気軸受面（以下、ＡＢＳという。）が磁気ディスク１１の記録面に対向するようにフレキシャに取り付ける。ロード・ビームはヘッド／スライダ１４を磁気ディスク１１の記録面に押しつける方向の圧力（押付荷重）を生成する。本実施の形態ではＨＳＡ２０及びアクチュエータ・アセンブリ、すなわちＡＨＳＡ１５を中心線ＣＬに対して左右対称に形成し、ボイス・コイル１００も中心線ＣＬに対して左右対称な形状に形成しているが、本発明の範囲には、ＨＳＡ、アクチュエータ・アセンブリ、又はボイス・コイルが中心線ＣＬから外れている場合や、非対称になっている場合も含む。

ＡＨＳＡ１５の後端部には、ボイス・コイル１００を保持するコイル・サポート５０を形成している。コイル・サポート５０には、必要に応じて中心線ＣＬ上に磁性体で形成した鉄片であるリトラクト・ピン３０を設けることができる。リトラクト・ピン３０の位置は必ずしも正確に中心線ＣＬ上である必要はなくその近辺であればよい。リトラクト・ピンの作用については、後にランプ２１と共に説明する。さらにボイス・コイル１００を覆うように、上部ヨーク２７がベース１２から支持されている。ボイス・コイル１００の下部には、ボイス・コイル・マグネット５４を配置し、ボイス・コイル・マグネット５４の下部には下部ヨーク５２を配置する。上部ヨーク２７と下部ヨーク５２とは、上部ヨークの脚部２７ａ〜２７ｃで磁気的に連絡しており、上部ヨーク２７、ボイス・コイル・マグネット５４、及び下部ヨーク５２は、ボイス・コイル磁気回路を構成する。ボイス・コイル・マグネットは、上部ヨーク２７の内面に接するようにさらに追加して設けてもよい。それにより、高さ方向のスペースは余分に必要になるが、水平成分が少なくより強力な磁界を得ることができる。ボイス・コイル磁気回路とボイス・コイル１００でＶＣＭを構成する。

ここで、ＡＨＳＡ１５の各部及びＶＣＭの各部が磁気ディスク１０における方向に関し、ヘッド／スライダ１４側を先端部側又は先端部といい、その反対側を後端部側又は後端部という。ヨーク・ギャップにはボイス・コイル・マグネット５４と上部ヨーク２７との間の面に垂直な２方向の磁界が形成されている。ボイス・コイル１００はヨーク・ギャップ中に水平方向に自由に移動できるように配置されており、ボイス・コイル１００に電流が流れるとそれぞれの方向の磁界からボイス・コイル１００の各辺が受ける力が合成され、ＡＨＳＡ１５はピボット軸１７を中心にＡ方向又はＢ方向に回動する。

ボイス・コイル１００に流れる電流の方向及び大きさを周知のサーボ制御技術を用いて変化させることでＡＨＳＡ１５はヘッドを磁気ディスク１１の所定のトラック位置に位置付けることができる。ＡＨＳＡ１５を、短時間で所定のトラックに移動させるには、ピボット軸１７を中心とするＡＨＳＡ１５の慣性モーメントを小さくし、ＶＣＭのトルクを大きくする必要がある。ＶＣＭのトルクを大きくするには、ヨーク・ギャップの磁束やボイス・コイルの巻数を多くしたり、ボイス・コイルの電流を大きくしたりする。ヨーク・ギャップの磁束を多くするには、ボイス・コイル・マグネットの磁化の強さを増大させたり、ボイス・コイル磁気回路の透磁率を増大させたりする必要があるが、コスト、スペース、及び重量等に制約がある。

ボイス・コイルの巻数を多くすることはボイス・コイルの重量の増加につながる。ＡＨＳＡ１５は、磁気ディスク１０に外部から平行移動する振動や衝撃があったときにＡＨＳＡ１５の動作に与える影響を軽減するために、一般に、重心がピボット軸１７上にくるように構成する。従って、ボイス・コイル１００の重量増加は、ヘッド側の重量バランスを伴いＡＨＳＡ１５全体の慣性モーメントを増大させてしまう点で限界がある。ボイス・コイル１００に流す電流を大きくすることは、電力損失が大きくなるためにやはり制約がある。本発明では、後述する実施形態で説明するようにこれらの問題をボイス・コイルの形状を工夫することで解決する。

上部ヨーク２７と下部ヨーク５２との間には、それぞれゴム等の弾性体を含んで形成したアウター・クラッシュ・ストップ３１とインナー・クラッシュ・ストップ２９をベース１２から立設するように取り付けている。アウター・クラッシュ・ストップ３１は、ＡＨＳＡ１５が磁気ディスク１１の外側に向かって回動する方向を制限し、インナー・クラッシュ・ストップ２９は、ＡＨＳＡ１５がスピンドル軸２３に向かって回動する方向を制限する。アウター・クラッシュ・ストップ３１は、リトラクト・ピン３０を吸引するマグネット片を弾性体の中に埋め込んでいる。磁気ディスク装置１０は、さらに電子部品６５と、ヘッド及びボイス・コイル２５と電子部品６５を接続するフレキシブル・ケーブル６３を備えている。磁気ディスク１１の外側近辺にはロード・アンロード方式を実現するためにランプ２１を設ける。ＡＨＳＡ１５は磁気ディスク１１の回転が停止しているときマージ・リップ１９をランプ２１の退避面上に係合させて退避する。マージ・リップ１９がランプ２１上の所定の停止位置に近づくと、アウター・クラッシュ・ストップ３１のマグネット片がリトラクト・ピン３０を吸引してＡＨＳＡ１５の停止位置を画定する。リトラクト・ピン３０は、扇形ボイス・コイルを採用していたときは、略Ｙ字形に形成したコイル・サポートの端部に設けていたが、
円形のボイス・コイルの場合は、ボイス・コイルの形状変化に伴ってボイス・コイル・マグネットの形状が変わる。リトラクト・ピン３０は、ボイス・コイル・マグネットの形状の変化に併せてコイル・サポートの中心線ＣＬ上又はその近辺に設けることが可能になる。尚、従来どおり、コイル・サポートの端部に配置することももちろん可能である。本発明は、ロード・アンロード方式に限らず、磁気ディスク１１上にヘッド／スライダ１４の退避領域を設けたコンタクト・スタート・ストップ方式（ＣＳＳ方式）にも適用できる。

［本発明の実施の形態に係るボイス・コイルの説明］
図５は、本発明の実施の形態に係るボイス・コイル１００の作用を説明する図である。図５には、ボイス・コイル１００の他に、説明のために従来の扇形のボイス・コイル１０１を記載している。ボイス・コイル１００は、ＡＨＳＡ１５の回動位置に応じて１００Ａ、１００Ｂとして記載し、ボイス・コイル１０１についても同様に記載している。図５では、ボイス・コイル１００Ｂ及び１０１Ｂが、１００Ａ、１０１Ａの下に配置してあるように記載しているが、これは図の簡略化のためである。ボイス・コイル１００はＡＨＳＡ１５の位置に応じてＶ１又はＶ２と記載しているコイル軸Ｖに対して対称な形状に形成している。コイル軸Ｖ１は、ピボット軸１７を中心に回動するＡＨＳＡ１５がアウター・クラッシュ・ストップ３１に当接する位置にあるときのＡＨＳＡ１５の中心線ＣＬに一致しており、コイル軸Ｖ２は、ＡＨＳＡ１５がインナー・クラッシュ・ストップ２９に当接する位置にあるときのＡＨＳＡ１５の中心線ＣＬに一致している。コイル軸Ｖ１及びコイル軸Ｖ２は、ピボット軸１７の中心とボイス・コイル１００Ａ、１００Ｂの幾何学的な中心を結んだ線上にあり、コイル軸Ｖを中心に左右に同一の角度だけ開いている。

ボイス・コイル・マグネット５４は、ボイス・コイル１００の下部に配置されており、ヨーク・ギャップに接する面が、コイル軸Ｖより左側と右側とで異なる極性に磁化されている。ボイス・コイル・マグネット５４は、一つの磁性体において、コイル軸Ｖに対応する位置を境にして、ヨーク・ギャップに接する面が徐々に一方の極性から他方の極性に遷移するように磁化してもよく、また、異なる極性のボイス・コイルを２個配置してもよい。

円形のボイス・コイル１００と扇形のボイス・コイル１０１と比較すると、ボイス・コイル１００には、ボイス・コイル１０１のような張出部１０３、１０５がない点が第１の特徴である。張出部１０３、１０５は、ボイス・コイル・マグネット５４の外周を形成する縁に近く、ヨーク・ギャップの漏洩磁束の影響を強く受ける。特に、ボイス・コイル・マグネット５４を、上部ヨーク又は下部ヨークの一方だけに設ける場合は、両方に設ける場合よりも、ボイス・コイル・マグネット５４の周辺部で磁束が水平成分を含む割合が大きくなり、漏洩磁束の影響が強くなる。

本実施の形態に係るボイス・コイル１００は、コイル面において円形の形状に形成しており、従来のボイス・コイル１０１が備える張出部１０３、１０５に対応するコイル部分はボイス・コイル・マグネットの周辺部から離れているため、漏洩磁束から受ける力はボイス・コイル１０１に比べて小さい。よって、ボイス・コイル１０１の張出部１０３、１０５は、漏洩磁束の水平成分の影響を受け、コイル面に垂直な方向の面外力を発生するが、ボイス・コイル１００に発生する面外力は小さい。

ボイス・コイル１００の第２の特徴は、ボイス・コイル１０１に比べて、ＡＨＳＡ１５を回動させるトルクに寄与する部分が多いことである。ボイス・コイル１０１では、図２を参照して説明したようにコイル辺ａ、ｂが、回転トルクに寄与しない無駄な部分を構成していた。一方、ボイス・コイル１００Ａは、コイル軸Ｖ１より左側のコイル部分と、コイル軸Ｖより右側の部分は例えばＡ１方向の回転トルクとなり、コイル軸Ｖ１とコイル軸Ｖとの間にあるコイル部分は、Ａ１と反対のＢ１方向の逆トルクとなる。ボイス・コイル１００Ｂにつても同様に考えることができる。

アウター・クラッシュ・ストップ位置及びインナー・クラッシュ・ストップ位置では、ボイス・コイル１００に逆トルクが発生しているので、一見するとトルク効率が低下しているようにみえるが、ＡＨＳＡ１５の全回動範囲についてみるとトルク効率は上昇する。ボイス・コイル１００Ａは、コイル軸Ｖ１がコイル軸Ｖに向かって回動するに従って逆トルクの割合が小さくなる。円形のボイス・コイルには図２で示したコイル辺ａ、ｂのような完全にトルクに寄与しないコイル部分はないので、回転トルクに寄与するコイル部分のトルク効率は高い。通常のＡＨＳＡ１５の動作は、コイル軸Ｖを中心にして左右に回動する頻度が高いと考えることができるので、実用的には、逆トルクの影響は問題にならない。ボイス・コイル１００は、円筒形の型にコイルを巻いていくだけで形成することができるので製作が容易である。

次に、ボイス・コイル１００の特徴をボイス・コイル１０１と比較して定量的に説明する。形状の異なる二つのコイルを比較するために、コイルの抵抗値を等しくし、さらに、ＡＨＳＡ１５の重心をピボット軸上に設けるという前提で比較する。つまり、両ボイス・コイルは同一電流に対する消費電力を同一に揃え、かつ、ピボット軸１７の中心からの重量による回転モーメントを同一にするという条件を設定して比較する。その結果、一例ではボイス・コイル１００はボイス・コイル１０１に比べて面外力を１／３まで低減することを確認できた。これは面外力による振動を低減し、ＡＨＳＡ１５の位置決め精度の向上につながる。また、騒音の低減にもつながる。面外力を低減できた理由は、従来のボイス・コイルに存在していた張出部１０３、１０５をなくしたことに起因する。

張出部１０３、１０５は、ピボット軸１７又はコイル軸Ｖからの距離が長い部分であり、トルクとしては大きく作用するので、ボイス・コイル１００の形状は有効である。この特徴は、コスト低減のためにボイス・コイル・マグネットを片面だけに設けるボイス・コイル磁気回路においてＡＨＳＡ１５の動作性能が低下することを押さえることができる点で特に有利である。すなわち、片面のボイス・コイル・マグネットは、周辺部で水平方向の成分の割合が高いからである。

続いて、ボイス・コイルの効率（Ｋｔ／Ｊ）を比較した。Ｋｔはトルク定数でボイス・コイルに流す単位電流当たりのトルクに相当し単位はＮ・ｍ／Ａである。ＪはＡＨＳＡ１５の慣性モーメントである。ボイス・コイルの効率は、単位電流を流したときにＡＨＳＡ１５が得る加速度の大きさに相当しており、ＡＨＳＡ１５が軽量で、かつ、ボイス・コイルのトルクが大きいほど大きな値になり動作性能が向上する。一例によると、ボイス・コイル１００の効率をボイス・コイル１０１に比べて２５％向上することができた。その内訳としてはまず、ボイス・コイル１００から図２に示した回転に寄与しないコイル辺ａ、ｂ部分を取り除いて軽量化することにより、ボイス・コイル１００の慣性モーメントを２５％低減した。ボイス・コイル１００を軽量化したことにより、ピボット軸１７にＡＨＳＡ１５の重心をおくようにＡＨＳＡ１５の先端部側を軽量化することができ、ＡＨＳＡ１５全体の慣性モーメントを１５％低減した。ボイス・コイル１００は、抵抗値同一の条件下で図１に示したコイル辺ａ、ｂに相当する部分を取り除いた分だけ巻数を多くすることができＫｔを１０％向上した。

次に、ボイス・コイル１００の特徴を定性的に説明する。ボイス・コイル１０１の張出部１０３、１０５は面外力としてＡＨＳＡ１５に作用するだけでなく、重量としても作用する。すなわち、ボイス・コイル１０１では、張出部１０３、１０５の重量がＡＨＳＡ１５に振動エネルギーを与え、減衰を妨げるように作用していたと考えることができるが、ボイス・コイル１００ではそのように作用するコイル部分がない。また、円形のボイス・コイル１００は、コイル面において後端部側でコイル軸に垂直な方向のコイル間隔が小さいため、コイル・サポートも小さくすることができ、ＡＨＳＡ１５の剛性を増大することができた。ＡＨＳＡ１５の剛性を増大し、かつ、ＡＨＳＡ１５を軽量化したので、ＡＨＳＡ１５の共振周波数が上昇した。その結果、振動の振幅を小さくして位置決め精度を一層向上することができた。さらに、円形状のコイルは、製造が容易であり製造時間及びコストを低減することもできた。

［本発明における他の実施の形態に係るボイス・コイルの説明］
図６は、本発明における他の実施の形態に係るボイス・コイルの形状を説明する図である。図６（Ａ）〜（Ｌ）に示すボイス・コイル１０３Ａ〜１０３Ｌは、コイル面における形状に関し、いずれもコイル軸Ｖに対して実質的に対称な形状になっている。ここに、コイルの断面形状は周知のいかなる形状であってもよい。ボイス・コイル１０３Ａ〜１０３Ｅは正多角形である。１０３Ａは正方形、１０３Ｂは正五角形、１０３Ｃは正六角形、１０３Ｄは正七角形、１０３Ｅは正八角形である。

さらに正多角形の辺の数を増加していけば円に近づくため、これら四角形以上の正多角形の形状をしたボイス・コイルは、すべて本発明の範囲に含む。正多角形の形状をしたボイス・コイルは、通常、各辺同士が連絡し合う部分に製造上発生する曲線部を含み、そのような形状も本発明の範囲に含む。ボイス・コイル１０３Ｆとボイス・コイル１０３Ｇは、コイル軸Ｖ方向に短い長方形と長い長方形である。また、ボイス・コイル１０３Ｈと１０３Ｉはコイル軸方向に短い楕円と長い楕円である。ボイス・コイル１０３Ｊは、コイル軸Ｖに垂直な二つの直線部分とその端部をそれぞれ半円部分で連絡した形状である。

ボイス・コイル１０３Ｋは卵型の形状をしている。ボイス・コイル１０３Ｌは、コイル軸Ｖに垂直な直線部と平行な直線部を曲線部で連絡した形状であり、ボイス・コイル１０３Ａに比べて、直線部分を連絡する曲線部分が長い。さらに、ボイス・コイル１０３Ｌの各直線部分を異なる長さにしたり、コイル軸Ｖに対して平行又は垂直以外の任意の角度で配置したりしてもよい。本発明の範囲に含むボイス・コイルの形状は、ここに例示した形状に限定するものではない。例えば、ボイス・コイル１０３Ｊをコイル軸方向に長い形状にしたりして、例示した形状から容易に想起し得るようなものを含み、さらに、製造上の理由等で僅かの変形を加えて非対称にしたような形状も本発明の効果を奏する限り含んでいる。このように本発明の範囲に含む様々なボイス・コイルの形状を例示したが、インナークラッシュ・ストップ又はアウター・クラッシュ・ストップの近辺で発生する逆トルクの程度とコイル軸近辺でのトルク効率とのバランスを図ったり、ＡＨＳＡ１５の回動位置に対して所望のトルク特性を得たり、あるいは、ボイス・コイル磁気回路との関係を最適化したりする場合に、必要に応じてこれらの形状の中からボイス・コイルの形状を任意に選択することができる。

図７は、コイル軸に対して対称な形状のボイス・コイルに対して本発明の範囲を一般化して説明する図である。ボイス・コイル１０５は、コイル軸Ｖに対してコイル面において対称な形状に形成している。コイル面において、ボイス・コイル１０５は外周１０７と内周１１１で画定するコイル幅を備え、コイル幅の中心を線１０９で示している。コイル軸Ｖと線１０９は、ボイス・コイル１０５の先端部側、つまり、ピボット軸に近い側において交点１１３で交差し、後端部側において交点１１５で交差する。垂直線１１７は、コイル軸Ｖに垂直で交点１１３と交点１１５の中点１１８を通る。垂直線１１７は線１０９と交点１２３及び交点１２５で交差する。

垂直線１１９は、垂直線１１７に平行で交点１１３と交点１１５の間でコイル軸Ｖと交差する線であり、交点１２７と交点１２９で線１０９と交差し、交点１２７と交点１２９との間にコイル間隔Ｌｘを与える。ここに本発明の範囲に含むボイス・コイルの形状は、コイル間隔Ｌｘが最も長くなる垂直線１１９が、垂直線１１７よりも先端部側、すなわち、中点１１８の位置か、中点１１８の位置よりも交点１１３側の位置でコイル軸Ｖと交差する形状ということができる。本実施の形態では、コイル間隔Ｌｘが最も長くなる垂直線１１９は垂直線１２１の位置で得ることができ、コイル間隔Ｌｘは、点１３１と点１３３とで画定する。コイル軸Ｖは、ＡＨＳＡ１５の長手方向の中心線ＣＬと一致していてもよく、ピボット軸１７と中点１１８を結んだ線に一致していてもよく、さらに、ヘッドとピボット軸１７を結ぶ線に一致していてもよい。さらにまたコイル軸Ｖは、これらの線に接近した線上にあってもよい。

図８は、基準線に対して非対称な形状のボイス・コイルに関して本発明の範囲を一般化して説明する図である。ボイス・コイル１５０は、基準線Ｗに対してコイル面において非対称に形成しており、図７に示したボイス・コイルのコイル幅の中心線を線１５１として代表して記載している。点１５９は、ボイス・コイル１５０の各コイル部分を細分化した質点系として考えたときのその質点系の重心の位置で、ボイス・コイル１５０の質量中心に相当する位置である。

基準線Ｗは、重心Ｗとピボット軸１７の中心とを結んだ線、又は重心Ｗとヘッドを結んだ線である。さらに基準線Ｗは、ＡＨＳＡ１５の長手方向の中心線、ヘッドとピボット軸１７の中心を通る線であってもよい。基準線Ｗは、交点１７３と交点１７５でコイル幅の中心線１５１と交差する。垂直線１５３は、重心１５９を通って基準線Ｗに垂直な線で、交点１６１と交点１６３でコイル幅の中心線１５１と交差し、交点１６１と交点１６３との間のコイル間隔Ｌｙを与える。垂直線１５５は、垂直線１５３に平行で、交点１７３と交点１７５との間で基準線Ｗと交差する任意の線で、交点１６５と交点１６７でコイル幅の中心線１５１と交差し、交点１６５と交点１６７との間にコイル間隔Ｌｙを与える。ここに本発明の範囲に含むボイス・コイルの形状は、コイル間隔Ｌｙが最も長くなる垂直線１５５が、垂直線１５３よりも先端部側、すなわち、重心１５９の位置か、重心１５９よりも交点１７３側の位置で基準線Ｗと交差する形状ということができる。本実施の形態では、コイル間隔Ｌｙが最も長くなる垂直線１５５は垂直線１５７の位置で得ることができ、コイル間隔Ｌｙは、交点１６９と交点１７１との距離として画定する。

図７のボイス・コイル１０５及び図８のボイス・コイル１５０は、いずれも先端部側に比べて後端部側の幅が同一か又は狭い形状をしており、従来の扇形の形状とはその点において逆になっている。あるいは、質点系の重心が先端部側に存在している。その結果、従来の扇形のボイス・コイルに比べて面外力の割合が小さくなり、重量として振動エネルギーに寄与する割合も小さくなる。さらに、正多角形の辺の数を増加していくほど円形に近くなり、上述した円形コイルと同等の作用効果を発揮するようになる。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定するものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

従来のボイス・コイルの形状を示す図である。 図１に示したボイス・コイルとボイス・コイル・マグネットの関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る磁気ディスク装置の概略構成を示す平面図である。 図３に示した磁気ディスク装置の分解斜視図である。 本実施の形態に係るボイス・コイルの作用を説明する図である。 他の実施の形態に係るボイス・コイルの形状を説明する図である。 コイル軸に対して対称な形状のボイス・コイルを一般化して説明する図である。 コイル軸に対して非対称な形状のボイス・コイルを一般化して説明する図である。

符号の説明

１０ 磁気ディスク装置
１１ 磁気ディスク
１２ ディスク・エンクロージャのベース
１３ ディスク・エンクロージャのカバー
１４ ヘッド／スライダ
１５ アクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリ（ＡＨＳＡ）
１７ ピボット軸
１８ アクチュエータ・アーム
２０ ヘッド・サスペンション・アセンブリ（ＨＳＡ）
２３ スピンドル軸
２７ 上部ヨーク
２９ インナー・クラッシュ・ストップ
３０ リトラクト・ピン
３１ アウター・クラッシュ・ストップ
５０ コイル・サポート
５２ 下部ヨーク
５４ ボイス・コイル・マグネット
１００、１０３、１５０ ボイス・コイル

Claims (20)

1. 回転円板形記録媒体と、
   前記回転円板形記録媒体にアクセスするヘッドを搭載し、ピボット軸を中心に回動可能なアクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリと、
   前記アクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリに取り付けたボイス・コイルと、
   前記ボイス・コイルと共にボイス・コイル・モータを構成するボイス・コイル・マグネットとを備え、
   前記ボイス・コイルのコイル軸と前記ボイス・コイルとが前記ピボット軸に近い交点Ａ１と前記ピボット軸から遠い交点Ａ２とで交差し、前記コイル軸に対して前記交点Ａ１と前記交点Ａ２との間で垂直に交差する垂直線が前記ボイス・コイルと交差する交点間の距離をＬｐとしたとき最も長いＬｐが前記交点Ａ１と前記交点Ａ２との中点上又は該中点と前記交点Ａ１との間にある
   回転円板形記憶装置。
2. 前記ボイス・コイルを前記コイル軸に対して対象に形成した請求項１記載の回転円板形記憶装置。
3. 前記ボイス・コイルをコイル面において円形の形状に形成した請求項２記載の回転円板形記憶装置。
4. 前記ボイス・コイルをコイル面において楕円の形状に形成した請求項２記載の回転円板形記憶装置。
5. 前記ボイス・コイルをコイル面において二つの平行な直線部分と該平行な直線部分の端部をそれぞれ接続する半円部分とで構成する形状に形成した請求項２記載の回転円板形記憶装置。
6. 前記ボイス・コイルをコイル面において四角形以上の多角形の形状に形成した請求項２記載の回転円板形記憶装置。
7. 前記多角形の各辺同士を曲線で連絡した形状に形成した請求項６記載の回転円板形記憶装置。
8. 前記ボイス・コイルをコイル面において複数の直線部と該直線部を連絡する複数の曲線部を含んだ形状に形成した請求項２記載の回転円板形記憶装置。
9. 前記アクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリの中心線の近辺にリトラクト・ピンを備える請求項１記載の回転円板形記憶装置。
10. 回転円板形記録媒体と、
    前記回転円板形記録媒体にアクセスするヘッドを搭載し、ピボット軸を中心に回動可能なアクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリと
    前記アクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリに取り付けたボイス・コイルとを備え、
    前記ボイス・コイルをコイル面において前記ピボット軸に近い部分を前記ピボット軸から遠い部分に対してコイル間隔の広い形状に形成した回転円板形記憶装置。
11. 前記ボイス・コイルを前記アクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリの中心を通る第１の基準線が通過し、該第１の基準線と前記ボイス・コイルとが前記ピボット軸に近い交点Ｂ１と前記ピボット軸から遠い交点Ｂ２とで交差し、前記第１の基準線に対して垂直な垂直線が前記交点Ｂ１と前記交点Ｂ２との間で前記ボイス・コイルと交差する交点間の距離をＬｑとしたとき最も長いＬｑが前記交点Ｂ１と前記交点Ｂ２との中点上又は該中点と前記交点Ｂ１との間にある請求項１０記載の回転円板形記憶装置。
12. 前記ボイス・コイルを前記ヘッドと前記ピボット軸の中心を通過する第２の基準線が通過し、該第２の基準線と前記ボイス・コイルとが前記ピボット軸に近い交点Ｃ１と前記ピボット軸から遠い交点Ｃ２とで交差し、前記第２の基準線に対して垂直な垂直線が前記交点Ｃ１と前記交点Ｃ２との間で前記ボイス・コイルと交差する交点間の距離をＬｒとしたとき最も長いＬｒが前記交点Ｃ１と前記交点Ｃ２との中点上又は該中点と前記交点Ｃ１との間にある請求項１０記載の回転円板形記憶装置。
13. 前記ボイス・コイルの重心と前記ピボット軸の中心とを第３の基準線が通過し、該第３の基準線と前記ボイス・コイルとが前記ピボット軸に近い交点Ｄ１と前記ピボット軸から遠い交点Ｄ２とで交差し、前記第３の基準線に対して垂直な垂直線が前記交点Ｄ１と前記交点Ｄ２との間で前記ボイス・コイルと交差する交点間の距離をＬｓとしたとき最も長いＬｓが前記交点Ｄ１と前記交点Ｄ２との中点上又は該中点と前記交点Ｄ１との間にある請求項１０記載の回転円板形記憶装置。
14. 回転円板形記録媒体と、
    前記回転円板形記録媒体にアクセスするヘッドを搭載し、ピボット軸を中心に回動可能なアクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリと、
    前記アクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリに取り付けたボイス・コイルとを備え、
    前記ボイス・コイルの質点系の重心が前記ピボット軸側に存在するように前記ボイス・コイルを形成した回転円板形記憶装置。
15. 前記ボイス・コイルを前記ヘッドと前記ピボット軸の中心を通過する第４の基準線が通過し、該第４の基準線と前記ボイス・コイルとが前記ピボット軸に近い交点Ｅ１と前記ピボット軸から遠い交点Ｅ２とで交差し、前記第４の基準線に対して垂直な垂直線が前記交点Ｅ１と前記交点Ｅ２との間で前記ボイス・コイルと交差する交点間の距離をＬｔとしたとき最も長いＬｔが前記重心上又は前記重心より前記ピボット軸側にある請求項１４記載の回転円板形記憶装置。
16. 前記ボイス・コイルの重心と前記ピボット軸の中心とを第５の基準線が通過し、該第５の基準線と前記ボイス・コイルとが前記ピボット軸に近い交点Ｆ１と前記ピボット軸から遠い交点Ｆ２とで交差し、前記第５の基準線に対して垂直な垂直線が前記交点Ｆ１と前記交点Ｆ２との間で前記ボイス・コイルと交差する交点間の距離をＬｕとしたとき最も長いＬｕが前記重心上又は前記重心より前記ピボット軸側にある請求項１４記載の回転円板形記憶装置。
17. アクチュエータ・アームと、
    前記アクチュエータ・アームに連絡するピボット軸受ハウジングと、
    前記ピボット軸受ハウジングに連絡するコイル・サポートと、
    前記コイル・サポートが保持するボイス・コイルとを含み、
    前記ボイス・コイルをコイル面において前記ピボット軸に近い部分を前記ピボット軸から遠い部分に対してコイル間隔の広い形状に形成したアクチュエータ・アセンブリ。
18. 前記ボイス・コイルのコイル軸と前記ボイス・コイルとが前記ピボット軸に近い交点Ａ１と前記ピボット軸から遠い交点Ａ２とで交差し、前記コイル軸に対して前記交点Ａ１と前記交点Ａ２との間で垂直に交差する垂直線が前記ボイス・コイルと交差する交点間の距離をＬｐとしたとき最も長いＬｐが前記交点Ａ１と前記交点Ａ２との中点上又は該中点と前記交点Ａ１との間にある請求項１７記載のアクチュエータ・アセンブリ。
19. 前記ボイス・コイルを前記アクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリの中心を通る第１の基準線が通過し、該第１の基準線と前記ボイス・コイルとが前記ピボット軸に近い交点Ｂ１と前記ピボット軸から遠い交点Ｂ２とで交差し、前記第１の基準線に対して垂直な垂直線が前記交点Ｂ１と前記交点Ｂ２との間で前記ボイス・コイルと交差する交点間の距離をＬｑとしたとき最も長いＬｑが前記交点Ｂ１と前記交点Ｂ２との中点上又は該中点と前記交点Ｂ１との間にある請求項１７記載のアクチュエータ・アセンブリ。
20. 前記ボイス・コイルを前記ヘッドと前記ピボット軸の中心を通過する第２の基準線が通過し、該第２の基準線と前記ボイス・コイルとが前記ピボット軸に近い交点Ｃ１と前記ピボット軸から遠い交点Ｃ２とで交差し、前記第２の基準線に対して垂直な垂直線が前記交点Ｃ１と前記交点Ｃ２との間で前記ボイス・コイルと交差する交点間の距離をＬｒとしたとき最も長いＬｒが前記交点Ｃ１と前記交点Ｃ２との中点上又は該中点と前記交点Ｃ１との間にある請求項１７記載のアクチュエータ・アセンブリ。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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