JP2008010063A - ディスク・ドライブ装置及びそれに使用されるヘッド・アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの屈曲振動によるヘッド位置精度の低下を抑制する。
【解決手段】本発明の一つの態様において、アクチュエータ１０６のキャリッジ・アーム１１１ａがねじれている。サスペンション１１０ａは、キャリッジ・アーム１１１ａのねじれに従って傾いている。キャリッジ・アーム１１１ａとサスペンション１１０ａの屈曲振動方向は、ねじれに従って記録面の法線方向に対して傾く。これによって、スキュー角と屈曲振動方向との関係に従うヘッド・スライダ１０５のオフ・トラック変位のピーク値を小さくする。
【選択図】図２

Description

本発明はディスク・ドライブ装置及びそれに使用されるヘッド・アセンブリに関し、特に、ヘッドを支持するヘッド支持部の屈曲振動によるヘッドの位置ずれを補償する技術に関する。

ディスク・ドライブ装置として、光ディスク、光磁気ディスクあるいはフレキシビル磁気ディスクなどの様々な態様のメディアを使用する装置が知られているが、その中で、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータの記憶装置として広く普及し、現在のコンピュータ・システムにおいて欠かすことができない記憶装置の一つとなっている。さらに、コンピュータ・システムにとどまらず、動画像記録再生装置、カー・ナビゲーション・システム、あるいはデジタル・カメラなどで使用されるリムーバブル・メモリなど、ＨＤＤの用途は、その優れた特性により益々拡大している。

ＨＤＤは、データを記憶する磁気ディスクと、磁気ディスクからのデータ読み出し及び／もしくは書き込みを行うヘッド・スライダ、及び、ヘッド・スライダを磁気ディスク上の所望の位置に移動するアクチュエータを備えている。アクチュエータはボイス・コイル・モータによって駆動され、回動軸を中心として回動することによって、回転する磁気ディスク上でヘッド・スライダを半径方向に移動する。

ヘッド・スライダは、スライダと、そのスライダの面上に形成されたヘッド素子部を備えている。ヘッド素子部は、磁気ディスクへの記憶データに応じて電気信号を磁界に変換する記録素子、及び／又は、磁気ディスクからの磁界を電気信号に変換する再生素子を有している。アクチュエータは弾性を有するサスペンション及びそのサスペンションが固定されたキャリッジ・アームを備える。ヘッド・スライダはサスペンションに固着されている。アクチュエータに支持されたヘッド・スライダは、回転する磁気ディスク上を一定のギャップを置いて浮上する。

アクチュエータの振動は、ヘッド・スライダの位置決め精度を悪化させる。アクチュエータの振動は、ＨＤＤ自身の振動や磁気ディスクの回転に伴うＨＤＤ内部の風の流れによって励起される。このため、アクチュエータの剛性を高めることよって、風乱などによるアクチュエータの振動を低減するための技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００４−２７２９７４号公報

アクチュエータの振動としては、横揺れ（Sway）、ねじれ（Torsion）そして縦ゆれ（Bending）などのモードが存在する。ここで、横は磁気ディスクの記録面（主面）に対して平行な方向を示し、縦は磁気ディスクの記録面に対して垂直な方向を示している。Swayは、磁気ディスク上のトラックに対して外れる方向にヘッド位置がずれるため、位置決め制御に与える影響が大きい。この問題に対しては、横方向剛性を上げる、あるいは、アクチュエータ周囲の風の流れをスムーズにするなどの対策が講じられている。

Torsionはキャリッジ・アームのねじれ動作であり、キャリッジ・アームの剛性中心において回動する。このとき、ヘッド素子部は剛性中心にないため、回動に応じて横方向にヘッド位置のずれが生じる。この問題に対しても、Swayと同様に、剛性強化や風の流れに対する対策が講じられている。

Bendingは、キャリッジ・アームが、その薄くて弱い方向に曲がる振動モードである。Bendingモードによって、ヘッド素子部（ヘッド・スライダ）は、アクチュエータの長手方向、つまり、ヘッド・スライダと回動軸との間で規定される方向において移動し、振動する。この振動方向（移動方向）は、トラックに対して平行に近いため、ヘッド位置精度に対する影響は、上記二つの振動に比較して小さい。

しかし、ＴＰＩ（Track Per Inch）の狭小化に伴い、SwayやTorsionの各モードのみならず、Bendingモードの低減も要求されるようになってきている。Sway／Torsionモードに関しては、従来から剛性が高いこともあり、同様の対策を講じることで相応の効果を得ることができる。しかし、近年、Bendingモードによる位置決め精度の悪化も大きな割合を占めるようになってきている。

ヘッド素子部のトラックに対する角度は、記録面の位置によって変化する。ヘッド素子部のトラックに対する角度は、スキュー角によって一般に定義される。スキュー角はヘッド素子部と回動軸中心とを結ぶ線とトラックの接線方向とによって規定される。典型的には、スキュー角は記録面の中央付近において０となり、内周及び外周に向かうにつれて絶対値が増加する。また、スキュー角が０となる位置の内周側と外周側では、スキュー角の方向（スキュー角の正負）が逆となる。

ヘッド素子部がBendingによって前後に揺れた場合、スキュー角のために、オフ・トラック方向、つまり半径方向の振動成分が存在する。現在要求されている高いＴＰＩを達成するためには、このBendingに対しても対策が必要となる。しかし、ＨＤＤは高さ方向（記録面の法線方向）における制約が厳しいため、キャリッジ・アームの厚みを増加させてBendingモードに対する剛性を上げることは難しい。また、キャリッジ・アームの体積も厚みと共に増加するため、アクチュエータのバランス／ダイナミクスに与える影響も大きい。

本発明の一態様に係るディスク・ドライブ装置は、データを記憶するディスクを回転するモータと、回転しているディスクにアクセスするヘッドと、前記ヘッドを支持するとともに、前記ディスクの記録面上で前記ヘッドを移動するヘッド支持部を備える。前記ヘッド支持部は屈曲振動するモードを有し、前記記録面上の少なくとも一部の位置において前記ディスクの半径方向における前記ヘッドの振動成分を低減するように、前記記録面の法線に対して前記ディスクの半径方向において傾いた方向において屈曲する。ヘッド支持部がこのように屈曲振動することで、ヘッド・ポジショニング精度の向上を図ることができる。

好ましい一例において、前記ヘッド支持部は、前記記録面の中央よりも外周側の領域内の少なくとも一部の位置において、前記ディスクの半径方向における前記ヘッドの振動成分を低減するように、前記記録面の法線に対して前記ディスクの半径方向において傾いた方向において屈曲する。これによって、振動が大きくなる外周側において効果的にヘッド・ポジショニング精度の低下を抑えることができる。

前記ヘッド支持部が回動軸を中心として回動し、前記記録面の最内周トラックから最外周トラックに向かう間にスキュー角の向きが変わる場合、好ましくは、前記記録面から離れる屈曲の方向が前記法線から外周側に傾き、前記記録面に近づく屈曲の方向が前記法線から内周側に傾いている。これによって、振動が大きくなる外周側において効果的にヘッド・ポジショニング精度の低下を抑えることができる。

前記ヘッド支持部は回動軸を中心として回動し、その回動軸から前記ヘッドへ向かう方向においてねじれていることが好ましい。これによって、容易な加工によって屈曲方向を調整することができる。

前記記録面の最内周トラックから最外周トラックに向かう間にスキュー角の向きが変わる場合、前記ヘッド支持部は、前記外周側に倒れるようにねじれていることが好ましい。これによって、振動が大きくなる外周側において効果的にヘッド・ポジショニング精度の低下を抑えることができる。あるいは、前記ヘッド支持部は、前記ヘッドを支持するサスペンションと、前記サスペンションと前記回動軸とを結合し前記回動軸から前記ヘッドへ向かう方向についてねじれているキャリッジ・アームを有することができる。
ここで、前記屈曲の方向の前記法線に対する角度は、０．０５°〜０．５１°であることが好ましい。これによって、効果的にヘッド・ポジショニング精度の向上することができる。

本発明の他の態様に係るディスク・ドライブ装置は、回転しているディスクにアクセスするヘッドと、前記ヘッドを支持するとともに回動軸を中心として回動することで前記ディスクの記録面上で前記ヘッドを移動するヘッド支持部を備える。前記ヘッド支持部は、前記回動軸から前記ヘッドへ向かう方向においてねじれており、前記記録面の法線に対して前記ディスクの半径方向において傾いた方向において屈曲振動する。

前記記録面の最内周トラックから最外周トラックに向かう間にスキュー角の向きが変わる場合、前記ヘッド支持部は、前記ヘッドを支持するサスペンションと、前記サスペンションと前記回動軸とを結合し前記回動軸から前記ヘッドへ向かう方向において外周側に倒れるようにねじれているキャリッジ・アームを有することが好ましい。

本発明の他の態様に係るヘッド・アセンブリは、データを記憶するディスクにアクセスするヘッドと、前記ヘッドを支持するとともに回動軸を中心として回動することで前記ディスクの記録面上で前記ヘッドを移動するヘッド支持部を備る。前記ヘッド支持部は屈曲振動するモードを有し、前記記録面上の少なくとも一部の位置において前記ディスクの半径方向における前記ヘッドの振動成分を低減するように、回動軸方向に対して前記ディスクの半径方向において傾いた方向において屈曲する。ヘッド支持部がこのように屈曲振動することで、ヘッド・ポジショニング精度の向上を図ることができる。

本発明によれば、ヘッド支持部の屈曲振動によるヘッド位置精度の低下を抑制することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。尚、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて各要素の重複説明は省略されている。以下においては、ディスク・ドライブ装置の一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）に例において、本発明の好ましい態様を説明する。

本形態のアクチュエータは、屈曲振動するモードを有している。本形態のＨＤＤにおいて、この屈曲振動の方向が、記録面の法線に対して、磁気ディスク半径方向において傾いている。これによって、オフ・トラック方向におけるヘッド位置精度の向上を図ることができる。まず、本発明が適用されるＨＤＤの全体構成について図１を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係るＨＤＤ１００の全体構成を模式的に示す上面図である。図１は、アクチュエータが動作時の配置にあるＨＤＤ１００の状態を示している。データを記憶するディスクの一例ある磁気ディスク１０１は不揮発性のディスクであって、磁性層が磁化されることによってデータを記録する。ベース１０２は、ガスケット（不図示）を介してベース１０２の上部開口を塞ぐカバー（不図示）と固定することによって筐体の一例であるディスク・エンクロージャを構成し、ＨＤＤ１００の各構成要素を収容することができる。

クランプ１０４は磁気ディスク１０１をスピンドル・モータ１０３に固定する。磁気ディスク１０１は、ベース１０２の底面に固定されたスピンドル・モータ１０３により所定の角速度（速さ）で回転駆動される。ヘッドの一例であるヘッド・スライダ１０５は、磁気ディスク１０１にアクセスする。ヘッド・スライダ１０５は、ヘッド素子部とヘッド素子部が固定されたスライダとを有している。ヘッド素子部は、磁気ディスク１１記録面の磁気データを電気信号に変換することによって読みだすリード素子と、電気信号によって磁界を生成し記録面に磁気データを書き込むライト素子とを有している。アクチュエータ１０６は、ヘッド・スライダ１０５を保持し、それを移動する。アクチュエータ１０６は回動軸１０７に回動自在に保持されており、自身を回動する駆動機構としてのボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１０９を備えている。

アクチュエータ１０６は、ヘッド・スライダ１０５が配置されたその先端部から、サスペンション１１０、キャリッジ・アーム１１１及びコイル・サポート１１２の順で結合された各構成部材を備えている。サスペンション１１０の記録面に対応する面にヘッド・スライダ１０５が固定されている。本明細書において、サスペンション１１０とヘッド・スライダ１０５のアセンブリを、ヘッド・ジンバル・アセンブリ（ＨＧＡ）と呼ぶ。

コイル・サポート１１２は、フラットコイル１１３を保持している。上側ステータ・マグネット保持板１１４は、下側ステータ・マグネット保持板（不図示）とともに、フラットコイル１１３を挟み込んでいる。ランプ１１５は磁気ディスク１０１の外周端部に近接し、磁気ディスク１０１の回転が停止するときなどに、ヘッド・スライダ１０５を磁気ディスク１０１の面上からアンロードする退避位置を備える。タブ１１６はサスペンション１１０の先端部に形成されており、ロード／アンロードにおいてランプ１１５上を摺動する。

磁気ディスク１０１からのデータの読み取り／書き込みのため、アクチュエータ１０６は回転している磁気ディスク１０１記録面のデータ領域上にヘッド・スライダ１０５を移動する。アクチュエータ１０６が回動することによって、ヘッド・スライダ１０５が磁気ディスク１０１の記録面の半径方向に沿って移動する。磁気ディスク１０１に対向するスライダのＡＢＳ（Air Bearing Surface）面で発生する力とサスペンション１１０による押し付け力とがバランスすることによって、ヘッド・スライダ１０５は磁気ディスク１０１上を所定のギャップを置いて浮上する。

ヘッド・スライダ１０５の信号は、アクチュエータ１０６に固定されているトレース１２２が伝送する。トレース１２２は、その一端がヘッド・スライダ１０５に接続され、その他端はプリアンプＩＣ１２３が実装されたＦＰＣ１４３に接続される。トレース１２２は、ヘッド・スライダ１０５とプリアンプＩＣ１２３との間の信号を伝送する。ＦＰＣ１４３はコネクタ１４７を介して、ベース１０２裏面に実装される制御回路基板（不図示）と回路的に接続されている。ＦＰＣ１４３は、制御回路とプリアンプＩＣ１２３との間の信号を伝送する。ＨＤＤ１００の動作制御及びその信号処理は、制御回路基板上の制御回路が行う。

図２は、本形態のヘッド・アセンブリの一例を模式的に示す斜視図であって、アクチュエータ１０６とヘッド・スライダ１０５とを備える。本例のヘッド・アセンブリは、４つのキャリッジ・アーム１１１ａ−１１１ｄ及び６つのＨＧＡを有している。つまり、６つのサスペンション１１０ａ−１１０ｆ及び、各サスペンション１１０ａ−１１０ｆに固定されたヘッド・スライダ１０５ａ−１０５ｆを有している。ＨＤＤ１は、各キャリッジ・アーム１１１ａ−１１１ｄ間に３枚の磁気ディスクを備えることになる。なお、以下において、ヘッド・スライダの任意の一つもしくは包括的にヘッド・スライダを説明するときは、アルファベットを付さずに、ヘッド・スライダ１０５と示す。サスペンションもしくはキャリッジ・アームについても同様である。

各キャリッジ・アーム１１１ａ−１１１ｄは、サスペンション１１０ａ−１１０ｆと回動軸１０７との間において長手方向に延びるとともに、これらを結合する。本例においては、各キャリッジ・アーム１１１ａ−１１１ｄは回動軸１０７を受ける回動軸受け部１０８に連続して形成されており、各サスペンション１１０ａ−１１０ｆとかしめ加工によって結合される。これらの構造として、他に知られたものを使用してもよい。

各サスペンション１１０ａ−１１０ｆは、ヒンジ部３６１を有している。図２においては、説明のため、サスペンション１１０ｆのみに符号を付している。ヒンジ部３６１は、孔３６２を有しており、その剛性が弱められている。孔３６２の回動方向の両側には棒状の金属層３６３ａ、３６３ｂがあり、ヘッド・スライダ１０５が磁気ディスク１０１の回転によって気流から受ける浮力に対抗する負圧を与えるバネ機能を示す。

図２において特徴的な点は、キャリッジ・アーム１１１ａがねじれていることである。図２において、手前が磁気ディスク１１の内周側であり、奥が磁気ディスク１１の外周側となる。従って、キャリッジ・アーム１１１ａは、その長手方向、つまり、回動軸１０７からヘッド・スライダ１０５に向かう方向を中心として、外周側に倒れるようにねじれている。ねじれの角度は、回動軸１０７側から先端のヘッド・スライダ１０５ａ側に向かうにつれて傾きが徐々に大きくなる。サスペンション１１０ａは、キャリッジ・アーム１１１ａのねじれに従って、外周側に傾いている。

ここで、アクチュエータ１０６の屈曲振動及びその屈曲振動に従うヘッド・スライダ１０５の振動について、図３を参照して説明する。キャリッジ・アーム１１１は、回動方向の幅及び記録面に平行な面において回動方向に略垂直な長手方向に比較して、回動軸方向（ＨＤＤ１における上下方向）の厚みが薄い構造となっている。キャリッジ・アーム１１１は、この薄い方向に曲がることによって振動するBendingモードを有している。この振動は、サスペンション１０５がヒンジ部３６１において曲がることによって振動する振動モードとカップリングする。これによって、ヘッドを支持するヘッド支持部の一例であるキャリッジ・アーム１１１とサスペンション１１０の結合体は、カップリングによる屈曲振動を行う。

図３は、このカップリングによる屈曲振動モードの一次の振動を示している。この屈曲振動の一次の振動の変動は大きく、それによるヘッド・スライダ１０５の変位も大きい。以下、この一次振動を屈曲振動として説明する。この屈曲振動は、キャリッジ・アーム１１１ａの根元、つまり回動軸受け部１０８との結合部において節を有する。また、この屈曲振動は、キャリッジ・アーム１１１の先端近傍に位置するヒンジ部３６１、もしくはその近傍において、磁気ディスク１１記録面に対して最大振幅を有する。

この屈曲振動において、キャリッジ・アーム１１１及びサスペンション１１０の長手方向の長さは一定であるので、ヘッド・スライダ１０５は、キャリッジ・アーム１１１の長手方向、つまり、ヘッド・スライダ１０５と回動軸１０７（回動軸受け部１０８）の間で規定される方向において、前後に振動する。ＡＢＳを介して浮上しているヘッド・スライダ１０５と磁気ディスク１０１記録面との間には、正圧とともに負圧が働いている。

このため、ヘッド・スライダ１０５が記録面に拘束されるようにその浮上高及び傾きが一定に維持され、記録面の法線方向には振動することなく、記録面と水平な方向に振動することになる。屈曲振動の振幅が最も大きいときに、ヘッド・スライダ１０５は回動軸１０７に最も近づき、振幅が最も小さい０のときに回動軸１０７から最も離れる。

ここで、ヘッド・スライダ１０５（ヘッド素子部）と、記録面上のトラックの接線方向との間には、記録面の半径位置によって変化するスキュー角が存在する。このスキュー角の存在のために、記録面上の半径位置によって、トラックの接線方向に対するヘッド・スライダ１０５の振動方向が、半径位置によって変化する。つまり、半径位置によって、ヘッド・スライダ１０５の振動の半径方向成分（オフ・トラック成分）の大きさが変化する。これについて、図４を参照して説明する。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、外周側（ＯＤ）、中央部（ＭＤ）及び内周側（ＩＤ）の各位置におけるスキュー角とヘッド振動との関係を模式的に示している。これらは、ヘッド・スライダ側から記録面に向かって見た図である。また、図の上側が、アクチュエータ１０６の先端側になる。スキュー角は、ヘッド素子部と回動軸中心との間で規定される方向と、トラックのヘッド位置における接線方向との間の角度として規定される。

図４（ａ）−（ｃ）においては、リード素子１５１が例示されている。実践で示した位置は屈曲振動の振幅が０に対応し、点線で示した位置は屈曲振動振幅が最も大きい状態に対応する。Ｄ１はトラックの接線方向であり、Ｄ２が回動軸中心とリード素子１５１とを結ぶ方向である。方向Ｄ１とＤ２との間の角度βがスキュー角に相当する。

また、図２を参照して説明したキャリッジ・アーム１１１のねじれが存在しない場合、ヘッド・スライダ１０５の振動方向、つまりリード素子１５１の振動方向は方向Ｄ２に一致する。図４の例においては、図４（ｂ）に示すように、中央部の特定の位置において、スキュー角が０となる。

典型的には、記録面上におけるスキュー角の絶対値の最大値を小さくするため、記録面の中央にスキュー角が０となる位置が存在するように、ＨＤＤ１は設計される。つまり、スキュー角０の位置に対して外周側と内周側とでは、スキュー角の向き（正負）が異なる。具体的には、外周側から内周側に向かうにつれて、接線方向Ｄ１に対して方向Ｄ２が反時計回りに変化していく。

図４（ｂ）に示したスキュー角が０の半径位置において、接線方向Ｄ１と、リード素子１５１の振動方向Ｄ２とが一致する。つまり、リード素子１５１は、接線方向（円周方向）の振動のみで半径方向の振動成分を有していない。そのため、振動しても、リード素子１５１はオン・トラック状態にある。これに対して、図４（ａ）に示した外周側の領域において、リード素子１５１の振動は、接線方向Ｄ１への振動成分のほかに、それと垂直の半径方向において内周側へ向かう振動成分を有している。振動のコサイン成分がトラックに対して平行であり、サイン成分はトラックに対して垂直である内周側へのオフ・トラック成分となる。

これとは反対に、図４（ｃ）に示した内周側の領域において、リード素子１５１の振動は、外周側への振動成分を有している。リード素子１５１の振動は、接線方向Ｄ１への振動成分のほかに、それと垂直の半径方向において外周側へ向かう振動成分を有している。振動のコサイン成分がトラックに対して平行であり、サイン成分はトラックに対して垂直である外周側へのオフ・トラック成分となる。

図２に示したアクチュエータ１０６は、ねじれたキャリッジ・アーム１１１ａを有する。キャリッジ・アーム１１１ａがねじれているため、それに従いサスペンション１１０ａのヒンジ部３６１が記録面に対して傾いている。これによって、屈曲振動の方向が、記録面の法線方向に対して傾く。図５（ａ）及び（ｂ）は、ねじれたキャリッジ・アーム１１１ａ、サスペンション１１０ａ及びヘッド・スライダ１０５ａを、ヘッド・スライダ１０５ａ側から見た状態を模式的に示す図である。

図５（ａ）は、アクチュエータ１０６がランプ１１５に退避しており、ヘッド・スライダ１０５ａが磁気ディスク１０１の記録面上から外れた位置にある状態を示している。一方、図５（ｂ）は、ヘッド・スライダ１０５ａが磁気ディスク１０１の記録面上で浮上している状態を示している。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、キャリッジ・アーム１１１ａは、回動軸１０７側から先端のヘッド・スライダ１０５ａ側に向かうにつれて傾きが徐々に大きくなるようにねじれている。ねじれの傾きは、外周側となっている。つまり、キャリッジ・アーム１１１ａの磁気ディスク対向面が、内周側を向くように傾いており、可動方向断面において、サスペンション１１０ａ（キャリッジ・アーム１１１ａ）の外周側端が内周側端よりも記録面に近い。

本例においては、サスペンション１１０ａはねじれておらずフラットである。図５（ａ）に示すように、アクチュエータ１０６がランプ１１５に退避している場合、ヘッド・スライダ１０５ａは、キャリッジ・アーム１１１ａのねじれに応じて磁気ディスク１１の記録面に対して傾いた状態にある。しかし、ヘッド・スライダ１０５ａが記録面上で浮上している場合、図５（ｂ）が一例として示すように、ヘッド・スライダ１０５ａは、記録面に対して調整された角度を保つ。上述のように、ヘッド・スライダ１０５ａと記録面との間には正圧及び負圧が存在し、ヘッド・スライダ１０５ａのＡＢＳ面と記録面との間の角度は、浮上高制御の点から設定された角度を維持する。

図６（ａ）及び（ｂ）を参照して、キャリッジ・アーム１１１ａ及びサスペンション１１０ａからなるアクチュエータ・アームの屈曲振動による、ヘッド・スライダ１０５ａの振動及び変位について説明する。図６（ａ）に示すように、キャリッジ・アーム１１１ａ及びサスペンション１１０ａからなるアクチュエータ・アームの屈曲振動によって、ヘッド・スライダ１０５ａは、外周側に移動するように振動する。

図６（ａ）は、屈曲の振幅が最も小さい場合の状態と、振幅が最も大きい場合の状態の各状態におけるヘッド・スライダ１０５の位置を模式的示している。ヘッド・スライダ１０５は、図に示した各位置の間において振動する。屈曲方向、つまり、ヒンジ部３６１の移動方向が記録面から離れる方向（UPPER）である場合と、屈曲方向が記録面に近づく方向（LOWER）である場合との双方において、ヘッド・スライダ１０５ａは略同様の動きを示す。なお、振幅は、記録面から離れる方向と近づく方向とで同一である場合も、同一でない場合もある。

屈曲方向は、記録面の法線に対して傾いている。図６（ｂ）は、トラックの接線方向において、アクチュエータ１０６の先端側から見た場合のヘッド・スライダ１０５の振動の様子を模式的に示している。記録面から離れる方向において、屈曲方向は法線方向Ｄ３に対して外周側に傾いている。一方、記録面に近づく方向において、屈曲方向は法線方向Ｄ３に対して内周側に傾いている。

図６（ｂ）においては、いずれの方向においても、記録面の法線方向Ｄ３に対する屈曲方向の傾き角をαと例示している。キャリッジ・アーム１１１ａのねじれによって、ヒンジ部３６１のヘッド・スライダ側の面が磁気ディスクの内周側を向いているため、ヘッド・スライダ１０５ａは、図６（ａ）及び（ｂ）に示したような振動を見せる。つまり、ヘッド・スライダ１０５ａの振動方向は、磁気ディスク１１の半径方向において外側に向かう成分を有している。

ここで、図４（ａ）を参照して説明したように、キャリッジ・アーム１１１ａにねじれがない場合、つまり、キャリッジ・アーム１１１ａ及びサスペンション１１０ａの屈曲方向が記録面の法線方向と一致する場合、ヘッド・スライダ１０５は、外周側領域において、内周側に移動するように振動する。これに対して、本実施例のヘッド・スライダ１０５ａの振動方向は、外周側に向かう成分を有している。このため、ヘッド・スライダ１０５ａのオフ・トラック方向の振動の全てもしくは一部を補償することができる。

ここで、ヘッド・スライダ１０５ａの半径方向振動成分の割合は、実質的に、いずれの半径位置においても同様である。つまり、ヘッド・スライダ１０５ａの振動の内、トラックの接線方向成分と半径方向成分の割合は、半径位置に寄らずに一定である。従って、特に図４（ｃ）に示した内周側の領域においては、ヘッド・スライダ１０５ａのオフ・トラック振動を大きくする結果となる。また、外周側領域においても、振動のオフ・トラック成分が小さい半径位置においては、半径方向の振動振幅を増加させる結果となりうる。

ここで重要なことは、記録面上において最も大きなオフ・トラック振動を小さくすることである。これによって、全体としてのヘッド・ポジショニングの精度を上げることができる。キャリッジ・アーム１１１及びサスペンション１１０の屈曲振動は、典型的には、外周側に向かうにつれて大きくなる。これは、磁気ディスク１１の回転の速さが外周側につれて大きくなり、風による屈曲振動も大きくなるからである。また、磁気ディスク１１端部においては、上下のディスク間に生じた圧力差によって激しい風の乱れが生じるため、屈曲振動はより大きくなる。

従って、記録面の中央よりも外周側領域内の位置において、特に最外周のトラックにおけるヘッド位置のずれを小さくするように、屈曲方向の傾きを調整することが好ましい。設計においては、例えば、屈曲方向の傾きを変化させることで、記録面上において最も大きなオフ・トラック量（ピーク値）を小さくする値を見出し、その値となるようにキャリッジ・アーム１１１ａのねじれを調整することができる。

従って、内周側において屈曲方向が法線方向に平行な場合にヘッド位置のずれが最も大きい場合は、上述とは反対の屈曲方向となるようにキャリッジ・アーム１１１ａのねじれを調整することもありうる。また、実際のＨＤＤにおいては、屈曲振動以外の振動成分が存在し、それによるヘッド位置精度の低下が起こる。従って、これらのずれを含むヘッド位置精度の低下を抑えるように、屈曲方向を調整しながら最適の傾きを決定する。

図２の例においては、トップ・カバー側の最上段のキャリッジ・アーム１１１ａのみがねじれを有している。しかし、他のキャリッジ・アーム１１１も同様のねじれを有し、屈曲方向を記録面法線方向に対して、半径方向において傾けることが好ましい。図７は、最上段と最下段（ベース１０２側）のキャリッジ・アーム１１１ａ及びキャリッジ・アーム１１１ｄのそれぞれをねじる例を示している。キャリッジ・アーム１１１ｄのねじれ方向は、キャリッジ・アーム１１１ａと同様に、ヒンジ部３６１が記録面に対して内周側を向くように調整されている。

ここで、中段のキャリッジ・アーム１１１ｂ、１１１ｃは、その両面にヘッド・スライダ１０５ｂ、ｃあるいは１０５ｄ、ｅを有しているため、キャリッジ・アーム１１１をねじることによって双方のヘッド・スライダ１０５に対応することができない。従って、図７のように、中段のキャリッジ・アーム１１１ｂ、１１１ｃについては、ねじることなく、その屈曲方向が記録面の法線方向を向くように調整してある。また、屈曲振動は、ディスク回転による風の影響によって、中段のキャリッジ・アーム１１１ｂ、１１１ｃよりも、端の位置にある最上段及び最下段のキャリッジ・アーム１１１ａ、１１１ｄにおいて大きくなる。従って、キャリッジ・アーム１１１ａ、１１１ｄの双方に対して本形態の対策を施すことが好ましい。

容易な加工方法でキャリッジ・アーム１１１及びサスペンション１１０の屈曲方向を調整することができるため、上述のように、キャリッジ・アーム１１１をねじることは好ましい方法である。具体的には、治具によって水平なキャリッジ・アーム１１１をねじった後に、サスペンション１１０をとりつけることで、上記のアクチュエータ・ヘッド・アセンブリを製造することができる。しかし、この他の方法によって、屈曲方向を調整してもよい。例えば、図８に示すように、キャリッジ・アーム１１１の厚みを、半径方向において変化させることで剛性を調整し、屈曲方向を調整することができる。

図８の例においては、中段のキャリッジ・アーム１１１ｂ、１１１ｃは、外周側から内周側に向かって徐々に薄くなる厚みを有している。このため、サスペンション１１０の外周端が記録面により近づくようにキャリッジ・アーム１１１に取り付けられる。従って、サスペンション１１０及びヘッド・スライダ１０５が記録面に対して外周側に傾き、上述のように屈曲方向を調整することができる。このように、キャリッジ・アーム１１１の厚みを調整することで、その両面にそれぞれ取り付けられるサスペンション１１０の傾きを個別に調整することができる。

この他、キャリッジ・アーム１１１の剛性を調整することで、屈曲方向を変化させることができる。具体的には、バランス・ホールの位置、大きさあるいは数を調整する、あるいは、補強材を取り付けるなど、キャリッジ・アーム１１１の位置によって剛性を変化させることで屈曲方向を調整することができる。

図７に示した態様のＨＤＤを製造し、サスペンション１１０の傾き、つまり、ヒンジ部３６０傾きの角度とヘッド位置のずれとの関係を測定した。図９は、その測定結果を示している。スキュー角が０なる位置は、データを記録する記録領域において最内周から最外周に向かって３：７ほどの位置であった。図９において、Ｙ軸はヒンジ部３６１の記録面に対する傾き、Ｘ軸は位置誤差信号（ＰＥＳ）を示している。ＰＥＳは、リード素子１５１が読み出したサーボ・データから算出され、ターゲット位置に対するずれの量を現す。プラスの角度が内周側への傾きであり、マイナスの角度が外周側への傾きとなる。従って、図７における傾きは、マイナス値となる。実測値から、ヒンジ部３６０の記録面に対する傾きは、０．０５°〜０．５１°であることが好ましい。より好ましくは、傾きは０．０９°〜０．３４°であり、さらに０．１１°〜０．２６°であることがより好ましい。

図９のグラフにおいて、点線で示された平均線の切片は−０．１７°である。これは、記録面の最外周トラックにおいて、傾きが０．１７°である場合に、位置誤差（ＰＥＳ）が０となることを意味する。上記範囲は、それぞれ、０．１７°の３分の１と３倍の値、２分の１と２倍の値、そして、１．５分の１と１．５値によって規定された範囲である。上述のように、最外周において屈曲振動は最も大きくなる。従って、この位置における値を基準として上述の範囲にあることによって、記録面の全面において平均的にヘッド振動を抑えることができる。なお、アクチュエータ１０６単体としては、例えば、回動軸受け部１０８の底面（ベース固定面）が記録面と平行に配置される場合は、その面に対する角度として測定することができる。

上述の各態様は、アクチュエータの形状にとって屈曲方向を調整するため、屈曲方向がいずれの半径位置においても一定である。ピエゾ素子などの素子を使用することで、半径位置に従って動的に屈曲方向を変化させることができる。キャリッジ・アーム１１１の記録面側もしくはその反対面にピエゾ素子を配置する。ピエゾ素子が、制御回路からの信号によって、回動方向（半径方向）に伸縮することによってキャリッジ・アーム１１１がねじれた状態となり、サスペンション１１０の傾き、つまり、屈曲方向の傾きを変化させることができる。例えば、ピエゾ素子の伸縮量をトラックによって変化させることで、いずれのトラックにおいても振動のオフ・トラック成分の低減を図ることができる。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。例えば、本発明は、他のタイプのディスクを使用する装置に適用することができる。また、設計によっては、常にスキュー角の向きが一定であるＨＤＤを製造し、それに本発明を適用することができる。

本実施形態において、ハードディスク・ドライブの全体構成を模式的に示す平面図である。 本実施形態において、アクチュエータとヘッド・スライダとを備えるヘッド・アセンブリの一例を模式的に示す斜視図である。 本実施形態において、キャリッジ・アームとサスペンションの屈曲振動の様子を模式的に示す図である。 本実施形態において、スキュー角とヘッド振動との関係を模式的に示している図である。 本実施形態において、ねじれたキャリッジ・アーム、サスペンション及びヘッド・スライダを、ヘッド・スライダ側から見た状態を模式的に示す図である。 本実施形態において、キャリッジ・アーム及びサスペンションからなるアクチュエータ・アームの屈曲振動による、ヘッド・スライダの振動及び変位を模式的に示す図である。 本実施形態において、最上段と最下段に、ねじれたキャリッジ・アームを有するＨＤＤの構成例を示している。 本実施形態において、ねじれたキャリッジ・アームと、半径方向において厚み変化するキャリッジ・アームを有するＨＤＤの構成例を示している。 本実施形態において、ヒンジ部の傾きの角度とヘッド位置のずれとの関係の測定結果である。

符号の説明

１００ ハードディスク・ドライブ、１０１ 磁気ディスク、１０２ ベース
１０３ スピンドル・モータ、１０４ トップ・クランプ、１０５ ヘッド・スライダ
１０６ アクチュエータ、１０７ アクチュエータ回動軸
１０９ ボイス・コイル・モータ、１１０ サスペンション、１４７ ＦＰＣコネクタ
１１１ キャッリッジ・アーム、１１２ コイル・サポート、１１３ フラットコイル
１１４ 上側ステータ・マグネット保持板、１１５ ランプ、１１６ タブ
１２３ プリアンプＩＣ、１４３ ＦＰＣ 、１２２ トレース、３６１ ヒンジ部
３６２ ヒンジ部孔、３６３ 棒状金属部

Claims (11)

1. データを記憶するディスクを回転するモータと、
   回転しているディスクにアクセスするヘッドと、
   前記ヘッドを支持するとともに、前記ディスクの記録面上で前記ヘッドを移動するヘッド支持部と、を備え、
   前記ヘッド支持部は屈曲振動するモードを有し、前記記録面上の少なくとも一部の位置において前記ディスクの半径方向における前記ヘッドの振動成分を低減するように、前記記録面の法線に対して前記ディスクの半径方向において傾いた方向において屈曲する、
   ディスク・ドライブ装置。
2. 前記ヘッド支持部は、前記記録面の中央よりも外周側の領域内の少なくとも一部の位置において、前記ディスクの半径方向における前記ヘッドの振動成分を低減するように、前記記録面の法線に対して前記ディスクの半径方向において傾いた方向において屈曲する、
   請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
3. 前記ヘッド支持部は、回動軸を中心として回動し、
   前記記録面の最内周トラックから最外周トラックに向かう間にスキュー角の向きが変わり、
   前記記録面から離れる屈曲の方向が前記法線から外周側に傾き、前記記録面に近づく屈曲の方向が前記法線から内周側に傾いている、
   請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
4. 前記ヘッド支持部は回動軸を中心として回動し、その回動軸から前記ヘッドへ向かう方向においてねじれている、
   請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
5. 前記記録面の最内周トラックから最外周トラックに向かう間にスキュー角の向きが変わり、
   前記ヘッド支持部は、前記外周側に倒れるようにねじれている、
   請求項４に記載のディスク・ドライブ装置。
6. 前記ヘッド支持部は、
   前記ヘッドを支持するサスペンションと、
   前記サスペンションと前記回動軸とを結合し、前記回動軸から前記ヘッドへ向かう方向についてねじれているキャリッジ・アームと、
   を有する、請求項４に記載のディスク・ドライブ装置。
7. 前記屈曲の方向の前記法線に対する角度は、０．０５°〜０．５１°である、
   請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
8. 回転しているディスクにアクセスするヘッドと、
   前記ヘッドを支持するとともに、回動軸を中心として回動することで前記ディスクの記録面上で前記ヘッドを移動するヘッド支持部と、を備え、
   前記ヘッド支持部は、前記回動軸から前記ヘッドへ向かう方向においてねじれており、前記記録面の法線に対して前記ディスクの半径方向において傾いた方向において屈曲振動する、
   ディスク・ドライブ装置。
9. 前記記録面の最内周トラックから最外周トラックに向かう間にスキュー角の向きが変わり、
   前記ヘッド支持部は、
   前記ヘッドを支持するサスペンションと、
   前記サスペンションと前記回動軸とを結合し、前記回動軸から前記ヘッドへ向かう方向において、外周側に倒れるようにねじれているキャリッジ・アームと、
   を有する、
   請求項８に記載のディスク・ドライブ装置。
10. 前記屈曲の方向の前記法線に対する角度は、０．０５°〜０．５１°である、
    請求項８に記載のディスク・ドライブ装置。
11. データを記憶するディスクにアクセスするヘッドと、
    前記ヘッドを支持するとともに、回動軸を中心として回動することで前記ディスクの記録面上で前記ヘッドを移動するヘッド支持部と、を備え、
    前記ヘッド支持部は屈曲振動するモードを有し、前記記録面上の少なくとも一部の位置において前記ディスクの半径方向における前記ヘッドの振動成分を低減するように、回動軸方向に対して前記ディスクの半径方向において傾いた方向において屈曲する、
    ヘッド・アセンブリ。

Images