JP2007109377A - ハードディスクドライブのアクチュエータおよびハードディスクドライブ - Google Patents

Abstract

【課題】ローディング／アンローディングの動的特性が改善され、不意の衝撃に対する耐衝撃特性が向上されたアクチュエータを提供する。
【解決手段】本発明のアクチュエータ１３０は、ヘッド１３４が設けられたサスペンション１３３を先端に備え、アクチュエータピボット１３１を中心に回転動作するスイングアーム１３２と、スイングアーム１３２の後端部に結合され、スイングアーム１３２とともに回転するようにＶＣＭコイル１３７が設けられたコイル支持部１３６と、ＶＣＭコイル１３７とアクチュエータピボット１３１方向に対向して配置されたマグネット１５０とを備える。スイングアーム１３２の後端部には、磁性体から形成され、マグネット１５０に向かって突出する少なくとも１つのスイングアーム突出部が設けられることを特徴とする。これにより、ローディング／アンローディングの動的特性が向上し、不意の衝撃に対する耐衝撃特性が向上する。
【選択図】図２

Description

本発明は、アクチュエータおよびそれを備えたハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ；以下、「ＨＤＤ」という。）にかかり、より詳細には、ローディング／アンローディングの動的特性および外部衝撃に対する耐衝撃特性の向上する改善された構造のアクチュエータとそれを備えたＨＤＤに関する。

コンピュータの情報記録装置の１つであるＨＤＤは、書き込み／読み取りヘッド（以下、「ヘッド」という。）を使用して、ディスクへデータを書き込みしたり、ディスクからデータの読み取りを行う装置である。このようなＨＤＤにおいて、ヘッドは、回転するディスクの記録面から所定の高さに浮上した状態でアクチュエータにより所望の位置に移動しつつ、その機能を行う。

図１は、従来のＨＤＤの構成を示す概略的な斜視図である。図１に示すように、ＨＤＤには、例えばデータ保存用のディスク１０と、ディスク１０を回転させるスピンドルモータ２０と、データの記録および再生のためのヘッド３４をディスク１０上の所望の位置に移動させるアクチュエータ３０とを備える。アクチュエータ３０は、アクチュエータピボット３１に回転自在に結合されたスイングアーム３２と、スイングアーム３２の先端部に設けられ、ヘッド３４をディスク１０の表面側に付勢するように支持するサスペンション３３と、スイングアーム３２を回転させるボイスコイルモータ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ；以下、「ＶＣＭ」という。）とを有する。ＶＣＭは、スイングアーム３２の後端部に設けられてコイル支持部３６に結合されたＶＣＭコイル３７と、ＶＣＭコイル３７に対向するようにＶＣＭコイル３７の上部および下部にそれぞれ設けられるマグネット５０とを備える。

上記構成を有するＶＣＭは、ＶＣＭコイル３７に入力される電流と、マグネット５０により形成された磁場との相互作用により、フレミングの左手法則による方向にスイングアーム３２を回転させる。すなわち、ＨＤＤの電源がオンになって、ディスク１０が一定の角速度Ωで回転し始めると、ＶＣＭは、スイングアーム３２を所定方向、例えば、逆時計回り方向に回転させて、ヘッド３４をディスク１０の記録面上に移動させる。このように、ディスク１０上にローディングされたヘッド３４は、回転するディスク１０により発生する揚力により、ディスク１０の表面から所定の高さに浮上する。このような状態で、ヘッド３４は、ディスク１０の特定のトラックＴを追従し、ディスク１０の記録面にデータを書き込んだり、ディスク１０の記録面に保存されたデータを読み取ったりする。

一方、ＨＤＤの電源がオフになって、ディスク１０の回転が停止すると、ＶＣＭは、スイングアーム３２を逆方向、例えば、時計回り方向に回転させる。これにより、ヘッド３４は、ディスク１０の記録面から逸脱してアンローディング状態になり、ディスク１０の外郭に位置したランプ６０にパーキングされる。ここで、サスペンション３３の先端には、エンドタブ３５が突出しており、このエンドタブ３５がランプ６０の上面に乗って安全な位置に移動して、ランプ６０に設けられた支持面上に載置される。

特開平１１−１２０７２１号公報

このようなスイングアーム３２の回転動作において、スイングアーム３２にはさまざまな回転抵抗が作用する。例えば、アクチュエータピボット３１に加えられる回転抵抗や、スイングアーム３２のサイドに付着された軟性ケーブル７０による付勢抵抗、また、ランプ６０の表面とエンドタブ３５との間の摩擦抵抗、そして、コイル支持部３６の後端部に設けられたリトリート・ボール（図示せず）とマグネット５０との間に作用される磁気抵抗などが作用する。このような回転抵抗を解消し、スイングアーム３２が回転動作されるには、ＶＣＭによりスイングアーム３２に対して十分な回転力を供給せねばならず、特に、迅速な応答性等が要求される動的特性を満足させるためには、ボイスコイル３７に印加する駆動電流を増加しなければならない。この場合、アクチュエータ３０の消費電力が増加し、駆動効率が低下するという問題が発生する。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ローディング／アンローディングの動的特性が改善され、不意の衝撃に対する耐衝撃特性の向上させることの可能な、新規かつ改良されたアクチュエータおよびこれを備えたＨＤＤを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ディスクへデータの書き込み／読み取りを行うヘッドが設けられたサスペンションを先端に備え、ピボット軸を中心に回転動作するスイングアームと、スイングアームの後端部に結合され、スイングアームとともに回転するようにＶＣＭコイルが設けられたコイル支持部と、ＶＣＭコイルとピボット軸方向に対向して配置されたマグネットと、を備えるハードディスクドライブのアクチュエータが提供される。かかるアクチュエータのスイングアームの後端部には、マグネットによりバイアス回転力が加えられるように磁性体から形成され、マグネットに向かって突出する少なくとも１つのスイングアーム突出部が設けられることを特徴とする。

ここで、マグネットは、スイングアームの回転方向に隣接するよう設けられ、相異なる極性を有する第１磁極および第２磁極から構成される。

また、スイングアーム突出部は、スイングアームの回転方向において第２磁極よりもディスクから離れて配置された第１磁極に向かって突出するよう形成することができる。このとき、スイングアームには、ヘッドがディスクの外郭へ移動される方向の第１バイアス回転力が作用する。あるいは、スイングアーム突出部は、スイングアームの回転方向において第１磁極よりもディスク側に配置された第２磁極に向かって突出するよう形成してもよい。このとき、スイングアームには、ヘッドがディスク上へ移動される方向の第２バイアス回転力が作用する。また、スイングアーム突出部は、第１磁極に向かって突出する第１スイングアーム突出部と、第２磁極に向かって突出する第２スイングアーム突出部と、からなるよう形成してもよい。このとき、スイングアームには、ヘッドがディスクの外郭へ移動される方向の第１バイアス回転力と、ヘッドがディスク上へ移動される方向の第２バイアス回転力とがともに作用する。

マグネットは、ＶＣＭコイルの上方および下方に設けることができる。マグネットには、スイングアーム突出部に対してバイアス回転力を加えるように、マグネットからスイングアーム突出部側に突出して形成された少なくとも１つのマグネット突出形状部が設けられる。マグネット突出形状部は、スイングアーム突出部と対応するように、スイングアーム突出部が向かう第１磁極に設けられる。また、スイングアームに、第２磁極に向かって突出する追加スイングアーム突出部をさらに備えるようにしてもよい。このとき、第２磁極は、追加スイングアーム突出部に向かって突出して形成された追加マグネット突出形状部を備える。

また、バイアス回転力は、相対するスイングアーム突出部とマグネット突出形状部との隔離距離に応じて変化する。スイングアーム突出部およびマグネット突出形状部との隔離距離は、ヘッドがパーキングするためランプに進入するときに最短となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、１または２以上のディスクと、前記ディスクが装着され、前記ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、前記ディスクへのデータの書き込み／読み取りを行うヘッドを前記ディスク上の所定の位置に移動させるアクチュエータと、を備えるハードディスクドライブが提供される。かかるハードディスクドライブのアクチュエータは、ヘッドが設けられたサスペンションを先端に備え、ピボット軸を中心に回転動作するスイングアームと、スイングアームの後端部に結合され、スイングアームとともに回転するようにＶＣＭコイルが設けられたコイル支持部と、ＶＣＭコイルとピボット軸方向に対向して配置されたマグネットと、を備える。そして、スイングアームの後端部には、マグネットによりバイアス回転力が加えられるように磁性体から形成され、マグネットに向かって突出する少なくとも１つのスイングアーム突出部が設けられることを特徴とする。

ここで、マグネットは、スイングアームの回転方向に隣接するよう設けられ、相異なる極性を有する第１磁極および第２磁極から構成される。

また、スイングアーム突出部は、スイングアームの回転方向において第２磁極よりもディスクから離れて配置された第１磁極に向かって突出するよう形成することができる。このとき、スイングアームには、ヘッドがディスクの外郭へ移動される方向の第１バイアス回転力が作用する。あるいは、スイングアーム突出部は、スイングアームの回転方向において第１磁極よりもディスク側に配置された第２磁極に向かって突出するよう形成してもよい。このとき、スイングアームには、ヘッドがディスク上へ移動される方向の第２バイアス回転力が作用する。また、スイングアーム突出部は、第１磁極に向かって突出する第１スイングアーム突出部と、第２磁極に向かって突出する第２スイングアーム突出部と、からなるよう形成してもよい。このとき、スイングアームには、ヘッドがディスクの外郭へ移動される方向の第１バイアス回転力と、ヘッドがディスク上へ移動される方向の第２バイアス回転力とがともに作用する。

マグネットは、ＶＣＭコイルの上方および下方に設けることができる。マグネットには、スイングアーム突出部に対してバイアス回転力を加えるように、マグネットからスイングアーム突出部側に突出して形成された少なくとも１つのマグネット突出形状部が設けられる。マグネット突出形状部は、スイングアーム突出部と対応するように、スイングアーム突出部が向かう第１磁極に設けられる。また、スイングアームに、第２磁極に向かって突出する追加スイングアーム突出部をさらに備えるようにしてもよい。このとき、第２磁極は、追加スイングアーム突出部に向かって突出して形成された追加マグネット突出形状部を備える。

また、バイアス回転力は、相対するスイングアーム突出部とマグネット突出形状部との隔離距離に応じて変化する。ここで、ディスクの外郭には、ヘッドをパーキングさせるためのランプがさらに設けられている。ヘッドがパーキングするためランプに進入するときに、スイングアーム突出部およびマグネット突出形状部との隔離距離は最短となるよう形成することもできる。

本発明にかかるアクチュエータおよびこれを備えたＨＤＤによれば、アクチュエータのローディング／アンローディング動作時において、バイアス回転力を提供することが可能となる。これにより、応答の迅速性や駆動効率等の動的特性が向上し、また、問題発生による不意の衝突に対応した緊急保護措置を迅速に完了させることができるので、ＨＤＤの耐衝撃特性の向上に寄与できる。特に、アンローディング動作において、駆動トルクの余裕マージンを十分に確保することによってサスペンションのグラムロードを上昇させて、ヘッドスラップによるヘッドとディスクとの衝突を防止できる。

また、旋回動作するスイングアーム突出部と、マグネットの突出形状部との間の隔離距離を調節することによって、要求仕様を充足させるバイアス回転力のプロファイルを容易に設計できる。これにより、例えば、アンローディング動作においてヘッドがランプに進入する時に、スイングアーム突出部とマグネット突出形状部との間の隔離距離をできるだけ狭めることによって最大のバイアス回転力をスイングアームに提供することができる。また、ヘッドがディスク上にローディングされた状態では、この隔離距離が相対的に大きくなることによって、バイアス回転力によるトラッキング・エラーを減少させることができる。

以上説明したように本発明によれば、ローディング／アンローディングの動的特性が改善され、不意の衝撃に対する耐衝撃特性の向上させることの可能なアクチュエータおよびこれを備えたＨＤＤを提供することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、図２に基づいて、本発明の実施形態にかかるアクチュエータおよびこれを備えたＨＤＤについて説明する。なお、図２は、本実施形態にかかるＨＤＤの概略的な構造を示す平面図である。

本実施形態にかかるＨＤＤは、図２に示すように、ＨＤＤは、例えばデータ保存用のディスク１１０を回転させるスピンドルモータ１２０と、データの書き込みおよび読み取りのための書き込み／読み取りヘッド１３４をディスク１１０上の所定の位置に移動させるアクチュエータ１３０とを備える。

スピンドルモータ１２０は、ＨＤＤのベース部材１０１上に設けられる。スピンドルモータ１２０には、１または２以上のディスク１１０が装着される。ディスク１１０は、スピンドルモータ１２０の回転により所定の角速度Ωで回転する。

アクチュエータ１３０は、ベース部材１０１に設けられたアクチュエータピボット１３１と、スイングアーム１３２と、サスペンション１３３と、ヘッド１３４と、コイル支持部１３６と、ＶＣＭとを備える。スイングアーム１３２は、アクチュエータピボット１３１に回転自在に結合される。サスペンション１３３は、スイングアーム１３２の先端側（アクチュエータピボット１３１と反対側）に結合されて、ヘッド１３４をディスク１１０の表面側に付勢するように支持する。コイル支持部１３６は、スイングアーム１３２の後端側に設けられる。

ＶＣＭは、スイングアーム１３２を回転させるための駆動力を提供するものであって、ＶＣＭコイル１３７に入力される電流と、マグネット１５０により形成された磁場との相互作用により、フレミングの左手法則による方向にスイングアーム１３２を回転させる。ＶＣＭコイル１３７は、コイル支持部１３６に設けられる。マグネット１５０は、ＶＣＭコイル１３７に対向するように、ＶＣＭコイル１３７の上部および下部にそれぞれ配置される。マグネット１５０の支持構造として、ベース部材１０１上にヨーク１５５が設けられる。

また、マグネット１５０は、スイングアーム１３２と共に旋回動作するＶＣＭコイル１３７の移動軌跡に対応して、所定の曲率の円弧に沿う形状を有する。ここで、マグネット１５０は、その長手方向に沿ってほぼ均等に分割された左側の第１磁極１５０Ｌと、右側の第２磁極１５０Ｒとに区分され、隣接して設けられる第１磁極１５０Ｌと第２磁極１５０Ｒとは互いに逆極性を有する。ＶＣＭコイル１３７は、マグネット１５０により形成された磁束空間内に位置するように設けけられ、これに印加された駆動電流の方向によって、磁束空間中を時計回り方向または逆時計回り方向に回転する。

一方、アクチュエータ１３０の一側には、軟性ケーブル１７０が接続されている。軟性ケーブル１７０を介して伝送される作動信号または停止信号によって、ヘッド１３４がディスク１１０上へ移動してローディング状態になるか、またはディスク１１０上からディスク１１０の外側に移動してアンローディング状態になるかが決定する。軟性ケーブル１７０には、ベース部材１０１の下側に配置された回路基板（図示せず）から制御された駆動信号や電源が供給される。そのため、ベース部材１０１のコーナー部には、軟性ケーブル１７０と回路基板との接続を媒介するブラケット１７１が設けられる。

一方、スピンドルモータ１２０およびアクチュエータ１３０は、上下に対向するように結合されるベース部材１０１およびカバー部材１０２により形成される内部空間に収容される。ベース部材１０１およびカバー部材１０２は、外部の異物の浸透を防止して、内部に収納された部品を保護し、駆動ノイズが外部に伝達されないように遮断する機能を行う。

ＨＤＤの電源がオンになって、ディスク１１０が回転し始めると、ＶＣＭはスイングアーム１３２を所定方向、例えば逆時計回り方向に回転させて、ヘッド１３４をディスク１１０の記録面上へ移動して、ディスク１１０に記録されたデータをローディングさせる。ヘッド１３４は、回転するディスク１１０により発生する揚力により、ディスク１１０の表面から所定の高さに浮上する。このような状態で、ヘッド１３４はディスク１１０の特定のトラックを追従し、ディスク１１０の記録面にデータを記録したり（ローディング）、またはディスク１１０の記録面で保存されたデータを読み取ったりする（ライティング）。

ここで、ディスク１１０の記録面は、有効に情報を保存することの可能なディスク１１０面上の一部領域をいい、ディスク１１０の全面をいうのではない。より具体的には、ディスク１１０の半径方向の内側エッジは、ディスク１１０をスピンドルモータ１２０に結合するための領域として割り当てられ、また、ディスク１１０の外側エッジは、ヘッド１３４をパーキングさせるための領域として割り当てられる。したがって、情報の保存が可能な有効なディスク１１０面は、内径側の領域（Ｉｎｎｅｒ Ｄｉａｍｅｔｅｒ：ＩＤ）と外径側の領域（Ｏｕｔｅｒ Ｄｉａｍｅｔｅｒ：ＯＤ）との間の領域として定義することができる。

一方、ＨＤＤの電源がオフになって、ディスク１１０の回転が停止すると、ＶＣＭはスイングアーム１３２を逆方向、例えば時計回り方向に回転させて、ヘッド１３４をディスク１２０の記録面から逸脱させる。このように、ディスク１１０の記録面から逸脱したヘッド１３４は、ディスク１１０の外郭に設けられたランプ１６０にパーキングされる。

以上、本実施形態にかかるアクチュエータを備えるＨＤＤの構成について説明した。次に、図３〜図５に基づいて、本実施形態にかかるアクチュエータの動作について説明する。なお、図３〜図５は、本発明のアクチュエータを示す平面図であって、アクチュエータのアンローディング動作を回転角度によって順に示す平面図である。図３は、ヘッド１３４がローディングのためにディスク１１０上に移動された状態を示す。図４は、ヘッド１３４のアンローディング動作が開始されて、ヘッド１３４がランプ１６０に移動し始めたとき、ディスク１１０のＯＤの付近に位置した状態を示す。そして、図５は、ヘッド１３４がランプ１６０まで移動して、ランプ１６０に載置された状態を示す。

ここで、図３〜図５に示されたスイングアーム１３２の回転方向に対して、（＋）方向はスイングアーム１３２がローディングのためディスク１１０上へ移動される方向、すなわち各図では逆時計回り方向を意味し、（−）方向はスイングアーム１３２がアンローディングのためランプ１６０側に移動される方向、すなわち各図では時計回り方向を意味する。

図３〜図５に示すように、スイングアーム１３２の後端部には、マグネット１５０に向かって突出した第１突出部１４１が設けられる。第１突出部１４１は、マグネット１５０の第１磁極１５０Ｌに向かって突出する。第１突出部１４１は、マグネット１５０に反応するように磁性物質から形成されており、第１磁極１５０Ｌにより（−）方向に引っ張られる。

例えば、図３のように、ヘッド１３４がディスク１１０上に位置した場合、第１突出部１４１は、隣接した左側磁極１５０Ｌから（−）方向のバイアス回転力を提供され、ヘッド１３４のアンローディング動作に寄与する。アンローディングのため、ヘッド１３４をランプ１６０方向にさせるには、ランプ１６０との摩擦トルクや、アクチュエータ１３０一側に付着した軟性ケーブルによるバイアストルク、アクチュエータピボット１３１にかかるピボットトルクなどの回転負荷を克服せねばならない。ＶＣＭによりスイングアーム１３２に提供される回転力（τ）は、下記数式１のように、ボイスコイル１３７に印加される電流（ｉ）と、ＶＣＭの構造により決定されるトルク定数（Ｋｔ）とで定められる。
τ＝Ｋｔ×ｉ ・・・（数式１）

ここで、トルク定数（Ｋｔ）は、マグネット１５０の磁力や、ボイスコイル１３７の巻き数など、一旦設計されたＶＣＭに対しては変化しない固有な値になり、トルク定数（Ｋｔ）を任意に変更することは、全体ＨＤＤのコストやサイズなどに影響を与えるので望ましくない。したがって、スイングアーム１３２の回転力を増大させる方案として、印加電流（ｉ）を増大させることが考えられるが、消費電力が増大し、大電流に適した回路ボードの再設計が要求されるという面倒さがある。そこで、本実施形態では、アンローディング動作時の方向（例えば（−）方向）にバイアス回転力を受ける突出部１４１を形成することによって、製造コストが高くなったり消費電力が増大することなく、所望の回転力を得ることができる。

ここで、マグネット１５０は、図６に示すように、例えばＶＣＭコイルを配置するために、所定の間隙を有して上下に対向するように配置することもできる。マグネット１５０の間に設けられたＶＣＭコイルは、その上方および下方のマグネット１５０と電磁気的な相互作用を行いつつ回転駆動される。本実施形態において、マグネット１５０にはスイングアーム１３２側に向かってディスク１１０平面方向に突出した突出形状部１５８が設けられる。例えば、図３に示すように、突出形状部１５８は、第１磁極１５０Ｌのコーナーの付近で凸状に突出するように設けられる。なお、本実施形態において、突出形状部１５８は、円周方向であるマグネット１５０の長手方向Ｌに沿って１または２以上形成してもよく、突出形状部１５８の位置または数は、本発明の技術的範囲を制限するものではない。

上述したように、スイングアーム１３２の第１突出部１４１が隣接して配置されたマグネット１５０により引っ張られることによって、アンローディング動作時のバイアス回転力が提供される。このとき、マグネット１５０の突出形状部１５８を除く他の部分には、スイングアーム１３２の突出部１４１に対して略横方向の磁気的な引力が作用する。これに対し、突出形状部１５８には、スイングアーム１３２の突出部１４１に対して略対向する方向、すなわち該突出形状部１５８とスイングアーム１３２の突出部１４１とを結ぶ方向に磁気的な引力が作用する。これにより、スイングアーム１３２に対して相対的に大きなバイアス回転力が提供される。

スイングアーム１３２に作用するバイアス回転力は、マグネット１５０の突出形状部１５８とスイングアーム１３２の突出部１４１との間の距離によって変化する。スイングアーム１３２の回転動作によって、スイングアーム１３２の第１突出部１４１とマグネット１５０の突出形状部１５８とは、相互に接近したり離れたりする。例えば図４に示すように、スイングアーム１３２の突出部１４１とマグネット１５０の突出形状部１５８とが互いに最も近接した場合、図７からわかるように、スイングアーム１３２の突出部１４１とマグネット１５０の突出形状部１５８とが垂直方向（図７紙面上下方向）に相互重なり合うようになる。このとき、スイングアーム１３２には、最大のバイアス回転力が作用する。一方、図３および図５のように、スイングアーム１３２の突出部１４１とマグネット１５０の突出形状部１５０との間の距離が相対的に遠くなると、これらの間の磁気的な引力もこれらが離れるにつれて低下する。したがって、スイングアーム１３２に作用するバイアス回転力は、最大バイアス回転力に比べて相対的に弱くなる。

次いで、図４に示すように、ディスク１１０が停止して、ヘッド１３４のアンローディング動作が開始されたとき、サスペンション１３３の先端のエンドタブ１３５は、ディスク１１０の外郭に移動してランプ１６０の支持面に載置され、ランプ１６０上をディスク１１０から離れる方向に移動する。このとき、サスペンション１３３は、サスペンション１３３自体の弾性力により、ランプ１６０の支持面に対して所定の圧力がかかるように接触する。このため、エンドタブ１３５とランプ１６０との間には、少なくない摩擦力が作用する。したがって、ランプ１６０への進入時点で最大のバイアス回転力が発生するように、スイングアーム１３２の突出部１４１とマグネット１５０の突出形状部１５８との間の距離が最短となるように設計する。すなわち、図４に示すように、スイングアーム１３２の突出部１４１とマグネット１５０の突出形状部１５８とが相互に垂直方向に重なり合うように設計すれば、エンドタブ１３５に作用するランプ１６０の摩擦抵抗を克服することができ、アンローディング時の動的特性を改善することが可能となる。

また、ＨＤＤの耐衝撃特性を確保するために、ヘッド１３４は、ディスク１１０面から予め設定された浮上高さ以上に離隔させないことが望ましい。このため、ヘッド１３４をディスク１１０の表面方向に弾性加圧するサスペンション１３３のグラムロードを上昇させることがヘッドスラップの防止のため望ましい。ただし、サスペンション１３３のグラムロードは、ランプ１６０との摩擦抵抗を通じてアンローディング時の動作特性を阻害する原因になるので、アンローディング時の回転抵抗を考慮して決定するのがよい。本実施形態にかかるＨＤＤでは、サスペンション１３３の弾性強度を高めても、スイングアーム１３２とマグネット１５０との間のバイアス回転力を利用することによって、許容基準を満足する程度のアンローディング時の動作特性を得ることができる。したがって、サスペンション１３３の弾性強度を高めて耐衝撃特性を改善することが可能となる。

さらに、ＨＤＤに対する電力供給が突然中断したり、または取扱上の問題によってＨＤＤが落下するなどの非常時に、ディスク１１０上で機能しているヘッド１３４を迅速に安全なパーキング位置に待避させるようにしなければならない。仮に、何らの保護措置もなくＨＤＤに落下衝撃が加えられた場合、ヘッド１３４がディスク１１０面と衝突する、いわゆるヘッドスラップが発生し、ディスク１１０に保存されたデータが損傷されて再生不能となったり、ヘッド１３４自体が損傷してこれ以上機能を発揮できなくなったりする。したがって、ＨＤＤには、例えば、問題発生時に使用可能な最大電流をアクチュエータ１３０に印加してヘッド１３４を迅速にパーキング位置に待避させる、いわゆるイマージェンシーパーキング機能を備えることが望ましい。しかし、本実施形態では、最大使用可能電流を増加させるために、電源供給回路を再設計することなく比較的簡単なスイングアーム１３２および／またはマグネット１５０の形状の変更を行うことによって、アンローディング時におけるヘッド１３４の待避時間を最大限に短縮させることができる。

また、ヘッド１３４がローディングのためディスク１１０上に移動された状態、例えば、ＯＤとＩＤとの間の特定のトラックを追従しつつ、情報の記録／再生機能を行うときにも、ランプ１６０側にバイアスされた回転力がスイングアーム１３２に作用されれば、ヘッド１４８が追従中のトラックからディスク１１０の外郭へ離脱される、いわゆるトラッキング・エラーが発生する。これを防止するために、アンローディング時に移動する方向に作用するバイアス回転力に対して、その逆方向に所定のトルクを付加することが望ましい。以下では、これについて詳細に説明する。

スイングアーム１３２の後端部には、第１突出部１４１に加えて、第２突出部１４２をさらに設けることができる。第２突出部１４２は、マグネット１５０に反応するような磁性を有しており、マグネット１５０に向かって突出した形状を有する。ただし、上述のように、第１突出部１４１は、左側磁極１５０Ｌに向かって突出するのに対し、第２突出部１４２は、右側磁極１５０Ｒに向かって突出する。第２突出部１５０Ｒは、右側に配置されたマグネット１５０Ｒから（＋）方向に引っ張られる回転力を提供される。すなわち、図５のように、ヘッド１３４がランプ１６０上にパーキングされた場合、第２突出部１４２に作用する（＋）方向のバイアス回転力は、スイングアーム１３２のローディング時の動作を助ける効果を有する。この結果、ローディング時にスイングアーム１３２の動的特性が向上される。

また、第１突出部１４１と逆方向のバイアス回転力を誘導する第２突出部１４２とを設けることによって、（＋）／（−）の両方向のバイアス回転力がある程度均衡をなし、バイアス回転力によりヘッド１４８が追従中のトラックから離脱される、いわゆるトラッキング・エラーを減少させることができる。一方、図示されていないが、第１磁極と同様、例えば、第２突出部に向かうマグネットの第２磁極に、第２突出部に対応するようにさらに他の突出形状部を設けてもよい。そして、第２突出部に対して強い磁気的バイアスをこの突出形状部にかけることによって、例えばローディング時の動作に寄与できる。

ここで、第１突出部１４１および第２突出部１４２は、マグネット１５０との磁気的な相互作用のために、磁性を有する。第１突出部１４１および第２突出部１４２は、例えば素材自体が磁性を有する磁性素材、例えば、ＳＵＳ４３０等から形成することができる。また、これとは異なり、素材自体は磁性を有していない、もしくは非常に弱い磁性を有するが、製造過程で磁性を得る素材、例えばＳＵＳ３０４ｓｕ、ＳＵＳ３０１等から形成することができる。ただし、磁気的な方式で情報が記録される磁気ディスクに対しては、磁性を有する各突出部が露出されることによって、記録されていた既存のデータが変調されて、データの一部が削除されたり再生不良の状態となる可能性がある。したがって、これらの突出部が有する磁性の強度は、磁気ディスクとの関係で一定に制限されることが望ましい。

図８に、スイングアームの回転角度と、スイングアームに作用するバイアス回転力との関係を示す。ここで、バイアス回転力は、ＶＣＭが作動しない状態、すなわちボイスコイル１３７に駆動電流が印加されていない状態で、スイングアーム１３２に作用する回転力をいう。プロファイル‘Ｐ’は、従来のアクチュエータにおけるスイングアームのバイアス回転力を表し、プロファイル‘Ｎ１’は本実施形態の第１ケースを示し、後端部に第１突出部１４１が形成されたスイングアーム１３２のバイアス回転力を表す。また、プロファイル‘Ｎ２’は本実施形態の第２ケースを示し、後端部に第１突出部１４１と第２突出部１４２とが共に形成されたスイングアーム１３２のバイアス回転力を表す。そして、プロファイル‘Ｎ３’は本実施形態の第３ケースを示し、スイングアーム１３２の後端部に第１突出部１４１と第２突出部１４２とが共に形成されると共に、第１突出部１４１と相互に作用するようにマグネット１５０に突出形状部１５８が設けられたスイングアーム１３２のバイアス回転力を表す。

図８において、横軸はスイングアームの回転角度θを表す。スイングアーム１３２の回転角度θは、ヘッド１３４がランプ１６０にパーキングされた状態（図５）を基準（θ＝０）としたとき、スイングアーム１３２がディスク１１０側に回転されて、ヘッド１３４がＯＤに位置したときθ＝約２０°、そしてスイングアーム１３２がさらに回転されて、ヘッド１３４がＩＤに位置したときθ＝約３８°である。

図８に示すように、従来技術（プロファイル‘Ｐ’）では、スイングアーム１３２の回転状態によって大きさは変化するが、常に（＋）方向のバイアス回転力が作用していることがわかる。これは、スイングアーム１３２がローディングするためにヘッド１３４を（＋）方向に移動させる、すなわちディスク１１０側に付勢されていることを意味する。このような（＋）方向のバイアス回転力は、ローディング時の動作特性、例えば、信号に対する応答性や駆動効率などには有効に働くが、アンローディング時には、むしろ克服せねばならない回転負荷として作用するので、アンローディング時の動作特性が大きく低下するという問題点がある。

これに対し、本実施形態の第１ケース（プロファイル‘Ｎ１’）の場合は、スイングアーム１３２に常に（−）のバイアス回転力が作用する。これは、スイングアーム１３２がアンローディングするためにヘッド１３４を（−）方向に移動させる、すなわちランプ１６０側に付勢されていることを意味する。このように、従来技術と本実施形態の第１ケースとでバイアス回転力の方向が反転したのは、本実施形態の主たる特徴であって、スイングアーム１３２の後端部に第１突出部１４１が設けられたことによる。また、第１突出部１４１とマグネット１５０Ｌとの間に作用する磁気力は、スイングアーム１３２にかかるバイアス回転力にも大きな影響を与え、従来のバイアス回転力が最大２０（ｍＮ・ｍｍ）程度であることと比較すると、第１ケースでは逆方向に最大４０（ｍＮ・ｍｍ）程度のバイアス回転力が提供される。

本実施形態の第２ケース（プロファイル‘Ｎ２’）でも、大部分の領域で（−）のバイアス回転力が作用される。しかし、スイングアーム１３２に第１突出部１４１のみが形成されたプロファイル‘Ｎ１’と比較すると、その強度が非常に低下したということがわかる。すなわち、第１突出部１４１のみが形成された第１ケースの場合、バイアス回転力は最大４０（ｍＮ・ｍｍ）程度であるが、第１突出部１４１と共に第２突出部１４２も形成された第２ケースの場合には、バイアス回転力が最大２０（ｍＮ・ｍｍ）程度と、その強度がほぼ半分に低下する。すなわち、第２突出部１４２が形成されると、アンローディング時のバイアス回転力が低下するので、アンローディング時の動作特性はある程度犧牲になる。しかし、（−）方向のバイアス回転力は、ローディング動作時に逆方向に作用し、むしろ回転負荷として作用するので、ローディング動作の動的特性を考慮して、その強度を所定の範囲に制限することが望ましい。このため、スイングアーム１３２の後端部に第１突出部１４１と共に第２突出部１４２を形成する。

一方、本実施形態の第２ケースの場合、ヘッド１３４がローディングのためディスク１１０上に移動された状態、すなわちスイングアーム１３２の回転角度がＯＤ（θ＝２０°）とＩＤ（θ＝３８°）との間の範囲にあるとき、スイングアーム１３２に作用するバイアス回転力は非常に低いレベルを維持する。これは、スイングアーム１３２に第１突出部１４１と共に、逆方向のバイアス回転力を誘導する第２突出部１４２が設けられることによって、バイアス回転力を所定の範囲内に制限するためである。特に、ローディングするためにヘッド１３４がディスク１１０上に移動された状態で、スイングアーム１３２に作用するバイアス回転力が最小レベルを維持することにより、ヘッド１３４が追従中のトラックから離脱される、いわゆるトラッキング・エラーを防止することができる。

一方、スイングアーム１３２の第１突出部１４１に対応するように、マグネット１５０の一側に突出形状部１５８が設けられた本実施形態の第３ケース（プロファイル‘Ｎ３’）では、アンローディング時のヘッド１３４の移動方向（−）のバイアス回転力が大きく強化されるということがわかる。すなわち、マグネット１５０の形状に変化を与えない第２ケース（プロファイル‘Ｎ２’）と比較すると、第２ケースでバイアス回転力の最大値は、約２０ｍＮ・ｍｍであるのに対し、マグネット１５０に突出形状部１５８が設けられた第３ケースの場合には、最大３０ｍＮ・ｍｍ程度である。これは、マグネット１５０の突出形状部１５８が、スイングアーム１３２の第１突出部１４１に対して強い磁気的な引力を作用してアンローディング方向に引くためである。

ここで、バイアス回転力が最大になるスイングアーム１３２の回転角度θは約１６°であるが、この角度でスイングアーム１３２の突出部１４１とマグネット１５０の突出形状部１５８との間の距離は最短になる。このように、マグネット１５０の長手方向に沿って突出形状部１５８が配置される位置を適切に設計することによって、例えば、ヘッド１３４がランプ１６０に進入する時点で最大のバイアス回転力を提供できる。

以上、本発明の実施形態にかかるアクチュエータおよびそれを備えたハードディスクドライブについて説明した。かかる実施形態は、情報保存用ディスクおよび前記ディスク上へローディングおよびアンローディングされつつ、所定の情報を書き込みおよび読み取る書き込み／読み取りヘッドを備えるディスクドライブに適用でき、相対的に簡単な構造変更を通じて書き込み／読み取りヘッドの動的特性を改善できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、アクチュエータおよびそれを備えたハードディスクドライブに適用可能である。

従来のＨＤＤの概略的な構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態にかかるＨＤＤを示す平面図である。 図２のアクチュエータを示す一部平面図であって、ローディングのため、書き込み／読み取りヘッドがディスク上に移動された状態を示す。 図２のアクチュエータを示す一部平面図であって、アンローディング動作が開始されて、書き込み／読み取りヘッドがランプに進入し始める状態を示す。 図２のアクチュエータを示す一部平面図であって、書き込み／読み取りヘッドがランプにパーキングされた状態を示す。 図２のアクチュエータでマグネットの配置状態を示す斜視図である。 図４のアクチュエータの、スイングアーム突出部およびマグネットの突出形状部との間の配置状態を示す斜視図である。 スイングアームの回転角度と、スイングアームに作用するバイアス回転力との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０１ ベース部材
１０２ カバー部材
１１０ データ保存用ディスク
１２０ スピンドルモータ
１３０ アクチュエータ
１３１ アクチュエータピボット
１３２ スイングアーム
１３３ サスペンション
１３４ 書き込み／読み取りヘッド
１３５ エンドタブ
１３６ コイル支持部
１３７ ＶＣＭコイル
１４１ 第１突出部
１４２ 第２突出部
１５０ マグネット
１５０Ｌ 第１磁極
１５０Ｒ 第２磁極
１５５ ヨーク
１５８ 突出形状部
１６０ ランプ
１７０ 軟性ケーブル
１７１ ブラケット

Claims (24)

1. ディスクへデータの書き込み／読み取りを行うヘッドが設けられたサスペンションを先端に備え、ピボット軸を中心に回転動作するスイングアームと、
   前記スイングアームの後端部に結合され、前記スイングアームとともに回転するようにＶＣＭコイルが設けられたコイル支持部と、
   前記ＶＣＭコイルと前記ピボット軸方向に対向して配置されたマグネットと、
   を備え、
   前記スイングアームの後端部には、磁性体から形成され、前記マグネットに向かって突出する少なくとも１つのスイングアーム突出部が設けられることを特徴とする、ハードディスクドライブのアクチュエータ。
2. 前記マグネットは、前記スイングアームの回転方向に隣接するよう設けられ、相異なる極性を有する第１磁極および第２磁極からなることを特徴とする、請求項１に記載のハードディスクドライブのアクチュエータ。
3. 前記スイングアーム突出部は、前記スイングアームの回転方向において前記第２磁極よりも前記ディスクから離れて配置された前記第１磁極に向かって突出し、
   前記スイングアームには、前記ヘッドが前記ディスクの外郭へ移動される方向の第１バイアス回転力が作用することを特徴とする、請求項２に記載のハードディスクドライブのアクチュエータ。
4. 前記スイングアーム突出部は、前記スイングアームの回転方向において前記第１磁極よりも前記ディスク側に配置された第２磁極に向かって突出し、
   前記スイングアームには、前記ヘッドが前記ディスク上へ移動される方向の第２バイアス回転力が作用することを特徴とする、請求項２に記載のハードディスクドライブのアクチュエータ。
5. 前記スイングアーム突出部は、前記第１磁極に向かって突出する第１スイングアーム突出部と、前記第２磁極に向かって突出する第２スイングアーム突出部と、
   を備え、
   前記スイングアームには、前記ヘッドが前記ディスクの外郭へ移動される方向の第１バイアス回転力と、前記ヘッドが前記ディスク上へ移動される方向の第２バイアス回転力とがともに作用することを特徴とする、請求項２に記載のハードディスクドライブのアクチュエータ。
6. 前記マグネットは、前記ＶＣＭコイルの上方および下方に設けられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のハードディスクドライブのアクチュエータ。
7. 前記マグネットは、前記スイングアーム突出部に対してバイアス回転力を加えるように、前記マグネットから前記スイングアーム突出部側に突出して形成された少なくとも１つのマグネット突出形状部が設けられることを特徴とする、請求項１に記載のハードディスクドライブのアクチュエータ。
8. 前記マグネットは、前記スイングアームの回転方向に隣接するよう設けられ、相異なる極性を有する第１磁極および第２磁極からなり、
   前記マグネット突出形状部は、前記スイングアーム突出部と対応するように、前記スイングアーム突出部が向かう第１磁極に設けられることを特徴とする、請求項７に記載のハードディスクドライブのアクチュエータ。
9. 前記スイングアームは、前記第２磁極に向かって突出する追加スイングアーム突出部をさらに備えることを特徴とする、請求項８に記載のハードディスクドライブのアクチュエータ。
10. 前記第２磁極は、前記追加スイングアーム突出部に向かって突出して形成された追加マグネット突出形状部を備えることを特徴とする、請求項９に記載のハードディスクドライブのアクチュエータ。
11. 前記バイアス回転力は、相対する前記スイングアーム突出部と前記マグネット突出形状部との隔離距離に応じて変化することを特徴とする、請求項７に記載のハードディスクドライブのアクチュエータ。
12. 前記スイングアーム突出部および前記マグネット突出形状部との隔離距離は、前記ヘッドがパーキングするためランプに進入するときに最短となることを特徴とする、請求項７に記載のハードディスクドライブのアクチュエータ。
13. １または２以上のディスクと、前記ディスクが装着され、前記ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、前記ディスクへのデータの書き込み／読み取りを行うヘッドを前記ディスク上の所定の位置に移動させるアクチュエータと、を備えるハードディスクドライブであって、
    前記アクチュエータは、
    前記ヘッドが設けられたサスペンションを先端に備え、ピボット軸を中心に回転動作するスイングアームと、
    前記スイングアームの後端部に結合され、前記スイングアームとともに回転するようにＶＣＭコイルが設けられたコイル支持部と、
    前記ＶＣＭコイルと前記ピボット軸方向に対向して配置されたマグネットと、
    を備え、
    前記スイングアームの後端部には、磁性体から形成され、前記マグネットに向かって突出する少なくとも１つのスイングアーム突出部が設けられることを特徴とする、ハードディスクドライブ。
14. 前記マグネットは、前記スイングアームの回転方向に隣接するよう設けられ、相異なる極性を有する第１磁極および第２磁極からなることを特徴とする、請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
15. 前記スイングアーム突出部は、前記スイングアームの回転方向において前記第２磁極よりも前記ディスクから離れて配置された前記第１磁極に向かって突出し、
    前記スイングアームには、前記ヘッドが前記ディスクの外郭へ移動される方向の第１バイアス回転力が作用することを特徴とする、請求項１４に記載のハードディスクドライブ。
16. 前記スイングアーム突出部は、前記スイングアームの回転方向において前記第１磁極よりも前記ディスク側に配置された第２磁極に向かって突出し、
    前記スイングアームには、前記ヘッドが前記ディスク上へ移動される方向の第２バイアス回転力が作用することを特徴とする、請求項１４に記載のハードディスクドライブ。
17. 前記スイングアーム突出部は、前記第１磁極に向かって突出する第１スイングアーム突出部と、前記第２磁極に向かって突出する第２スイングアーム突出部と、
    を備え、
    前記スイングアームには、前記ヘッドが前記ディスクの外郭へ移動される方向の第１バイアス回転力と、前記ヘッドが前記ディスク上へ移動される方向の第２バイアス回転力とがともに作用することを特徴とする、請求項１４に記載のハードディスクドライブ。
18. 前記マグネットは、前記ＶＣＭコイルの上方および下方に設けられることを特徴とする、請求項１３〜１７のいずれかに記載のハードディスクドライブ。
19. 前記マグネットは、前記スイングアーム突出部に対してバイアス回転力を加えるように、前記マグネットから前記スイングアーム突出部側に突出して形成された少なくとも１つのマグネット突出形状部が設けられることを特徴とする、請求項１３に記載のハードディスクドライブ。
20. 前記マグネットは、前記スイングアームの回転方向に隣接するよう設けられ、相異なる極性を有する第１磁極および第２磁極からなり、
    前記マグネット突出形状部は、前記スイングアーム突出部と対応するように、前記スイングアーム突出部が向かう第１磁極に設けられることを特徴とする、請求項１９に記載のハードディスクドライブ。
21. 前記スイングアームは、前記第２磁極に向かって突出する追加スイングアーム突出部をさらに備えることを特徴とする、請求項２０に記載のハードディスクドライブ。
22. 前記第２磁極は、前記追加スイングアーム突出部に向かって突出して形成された追加マグネット突出形状部が設けられることを特徴とする、請求項２１に記載のハードディスクドライブ。
23. 前記バイアス回転力は、相対する前記スイングアーム突出部と前記マグネット突出形状部との隔離距離に応じて変化することを特徴とする、請求項１９に記載のハードディスクドライブ。
24. 前記ディスクの外郭には、前記ヘッドをパーキングさせるためのランプがさらに設けられ、
    前記スイングアーム突出部および前記マグネット突出形状部との隔離距離は、前記ヘッドがパーキングするためランプに進入するときに最短となることを特徴とする、請求項１９に記載のハードディスクドライブ。

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