JP2008192286A - ヘッドスタックアセンブリおよびハードディスクドライブ - Google Patents

ヘッドスタックアセンブリおよびハードディスクドライブ Download PDF

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Abstract

【課題】アームベンディングによるオフトラックの大きさを減少させることが可能なHSAおよびこれを備えたHDDを提供する。
【解決手段】本発明のHSA120Aは、HDD100のベース部材に回動自在に結合されるコア126、およびコア126から水平方向に延びた少なくとも一つのアームブレード127a、127bを備えるスイングアーム125Aと、アームブレード127a、127bの先端部から延びるサスペンション136a、136bと、サスペンション136a、136bの先端部に搭載されるヘッドスライダー138a、138bとを備える。スイングアーム125Aの幅方向の一側には、アームブレード127a、127bをコア126側に拡張して形成されたブレード拡張部128が設けられ、スイングアーム125Aの幅方向の他側には、周辺のアームブレード127a、127bの厚さより薄い剛性弱化部130a、130bが設けられる。
【選択図】図3

Description

本発明は、ヘッドスタックアセンブリ(Head Stack Assembly;以下、「HSA」とする。)およびハードディスクドライブ(Hard Disk Drive;以下、「HDD」とする。)に係り、より詳細には、振動によるオフトラックの大きさが減少されるHSAおよびそれを備えたHDDに関する。
HDDは、例えばコンピュータ、MP3プレーヤー、モバイルフォンなどに使用される補助記憶装置の一例であって、データの記録/再生媒体であるヘッドスライダーによりデータ記録媒体であるディスクに保存されたデータを再生したり、ディスクに新たなデータを記録したりする装置である。HDDの作動中、ヘッドスライダーは、ディスクから一定間隔ほどフローティングされた状態を維持し、ヘッドスライダーに形成された磁気ヘッドが、ディスクに保存されたデータを読み込んで再生したり、ディスクに新たなデータを記録したりする機能を行う。ヘッドスライダーを先端部に付着して支持し、ディスク上の所定位置に移動させる器具をHSAという。
図1は、従来のHSAの一例を示す平面図であり、図2は、図1のHSAを示す側面図である。
図1および図2に示すように、HSA20は、ピボット軸受22が挿入されてベース部材(図示せず。)に回動自在に結合されるコア26、およびコア26から水平方向に延びたアームブレード27を備えるスイングアーム25と、結合プレート31を介してアームブレード27の先端部に付着されるサスペンション33と、サスペンション33の先端部に搭載されるヘッドスライダー35と、を備える。また、HSA20は、コア26に結合され、巻回されたボイスコイル24を備えたオーバーモールド23を備える。
スイングアーム25には、HSA20の回動がディスク10により妨害されないように、アームブレード27がコア26側に拡張されたブレード拡張部28が設けられる。例えば、図1に示すように、コア26の外周部のうちディスク10と対向する部分を略円弧状に形成し、ブレード拡張部28を設けることにより、HSA20とディスク10との接触を回避することができる。HSA20の先端部に搭載されたヘッドスライダー35は、回転するディスク10の特定のトラックT上に浮き上がった状態で特定のトラックTにデータを記録したり、特定のトラックTに記録されたデータを読み取ったりする。
一方、外部からの外乱またはスピンドルモータ5およびHSA20の作動によりディスク10やヘッドスライダー35に振動が誘発されてヘッドスライダー35が特定のトラックTから外れる、オフトラックという現象が発生することがある。HDDに加えられる振動の周波数によって、特定の周波数では、主にディスク10の振動に起因したオフトラックが誘発され、他の特定の周波数では、主にHSA20の振動に起因したオフトラックが誘発される。
図2に示したように、HSA20のアームブレード27の上下揺動により発生するオフトラックをいわゆる「アームベンディングによるオフトラック」という。アームブレード27が上側に揺動すれば、サスペンション33が湾曲し、ヘッドスライダー35が実線で示す正常位置から仮想線で示す(i)の位置に移動する。逆にアームブレード27が下側に揺動すれば、サスペンション33がまっすぐに伸びてヘッドスライダー35が仮想線で示す(ii)の位置に移動する。
しかし、上述したブレード拡張部28によりアームブレード27の剛性がHSA20の中央線L1を基準として両側対称をなさず、アームブレード27の上下揺動時にねじれが誘発される。これにより、アームブレード27が上側に揺動すれば、ヘッドスライダー35が中央線L1から外れて図1の仮想線で示す(i)の位置に移動し、逆にアームブレード27が下側に揺動すれば、ヘッドスライダー35が中央線L1から外れて図1の仮想線で示す(ii)の位置に移動する。したがって、ヘッドスライダー35が中央線L1上で揺動する場合よりオフトラックが拡大するという問題点がある。
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、アームベンディングによるオフトラックの大きさを減少させることが可能な、新規かつ改良されたHSAおよびそれを備えた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、ハードディスクドライブのベース部材に回動自在に結合されるコア、およびコアから水平方向に延びた少なくとも一つのアームブレードを備えるスイングアームと、アームブレードの先端部から延びるサスペンションと、サスペンションの先端部に搭載されるヘッドスライダーと、を備えるヘッドスタックアセンブリが提供される。本発明のヘッドスタックアセンブリは、スイングアームの幅方向の一側には、アームブレードをコア側に拡張して形成されたブレード拡張部が設けられ、スイングアームの幅方向の他側には、周辺のアームブレードの厚さより薄い剛性弱化部が設けられることを特徴とする。
スイングアームの幅方向の一側に設けられたブレード拡張部は、ハードディスクドライブのディスクとの干渉を回避するために設けられる。また、スイングアームの幅方向の他側に設けられた剛性弱化部は、ブレード拡張部によるアームブレードの幅方向の剛性差を緩和するために設けられる。なお、「スイングアームの幅方向」とは、ヘッドスライダーとヘッドスタックアセンブリの回動中心とを結ぶ線に対して略直交する方向をいう。
ここで、剛性弱化部は、コアとアームブレードとの境界部に形成される。また、スイングアームは、複数のアームブレードを備えることもできる。このとき、各アームブレードには剛性弱化部がそれぞれ備えられる。
また、剛性弱化部は、ヘッドスライダーとヘッドスタックアセンブリの回動中心とを結ぶ線に対してブレード拡張部と反対側に設けられるようにしてもよい。剛性弱化部は、例えば、アームブレードの上面または底面を部分的に除去することにより形成することができる。
さらに、剛性弱化部の厚さをTw、剛性弱化部周辺のアームブレードの厚さをToとしたとき、0.1≦Tw/To<1を満たすようにしてもよい。
また、剛性弱化部は、コアと前記アームブレードとの間に設けてもよい。このとき、剛性弱化部は、コアとアームブレードとの境界線上に位置し、ディスクから最も遠く離隔する一点を中心とする半径7mm以内の領域に形成される。
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、ベース部材、ベース部材上で高速回転可能なデータ記録媒体であるディスク、およびベース部材に回動自在に装着されるヘッドスタックアセンブリを備えた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ヘッドスタックアセンブリは、ベース部材に回動自在に結合されるコア、およびコアからディスク面に対して水平方向に延びる少なくとも一つのアームブレードを備えるスイングアームと、アームブレードの先端部から延びるサスペンションと、サスペンションの先端部に搭載されるヘッドスライダーと、を備える。そして、スイングアームの幅方向の一側には、アームブレードをコア側に拡張して形成されたブレード拡張部が設けられ、スイングアームの幅方向の他側には、周辺のアームブレードの厚さより薄い剛性弱化部が設けられることを特徴とする。
本発明のヘッドスタックアセンブリおよびこれを備えたハードディスクドライブによれば、アームベンディングによるオフトラックを小さくすることができるので、PES(Positioning Error Signal)特性を向上させることができる。これにより、データ処理速度の向上を期待できる。また、単位長さ当たりトラック数(Tracks Per Inch:TPI)を増加させて高集積化されたディスクを有するHDDの実現を可能にする。
以上説明したように本発明によれば、アームベンディングによるオフトラックの大きさを減少させることが可能なHSAおよびそれを備えた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、本発明の実施形態にかかるHSA(Head Stack Assembly)およびそれを備えたHDD(Hard Disk Drive)について説明する。なお、図3は、本実施形態にかかるHDDを示す平面図である。図4は、図3に示した本実施形態にかかるHSAの側面図である。図5および図6は、本実施形態にかかる他のHSAを示す平面図である。
HDD100は、図3および図4に示すように、ベース部材101およびそれに結合されたカバー部材(図示せず。)からなるハウジング内に、スピンドルモータ105、データ記録媒体である一枚のディスク110およびHSA120Aを備える。スピンドルモータ105は、ディスク110を高速回転させるためのものであって、ベース部材101に固設される。ディスク110は、スピンドルモータ105に結合されて、図1に示す矢印方向に高速回転されるものである。ディスク110の高速回転により、ディスク110の表面には矢印と同じ方向に流動する空気流が誘導される。
HSA120Aは、データの記録または再生を行う磁気ヘッド(図示せず。)が設けられたヘッドスライダー138a、138bを備える。ヘッドスライダー138a、138bは、ディスク110上の特定のトラックに移動してディスク110上にデータを記録したり、ディスク110に記録されたデータを再生したりする。HSA120Aは、スイングアーム125Aと、スイングアーム125Aの先端部に結合プレート135a、135bを介して設けられるサスペンション136a、136bと、サスペンション136a、136bの先端部に搭載されるヘッドスライダー138a、138bと、を備える。また、HSA120Aの他端部側(先端部と反対側)には、スイングアーム125Aに結合され、巻回されたボイスコイル141を備えるオーバーモールド140が備えられる。
オーバーモールド140の上側および下側には、マグネット142と、マグネット142を支持するヨーク144とが設けられる。マグネット142、ヨーク144およびHSA120Aのボイスコイル141は、ボイスコイルモータを構成してHSA120Aを回動させる駆動力を提供する。なお、本実施形態では、ディスク110の回転軸方向を上下方向とし、図4に示すサスペンション136a側を上側、サスペンション136b側を下側と規定する。
ディスク110の高速回転により誘導された空気流は、ディスク110の表面とヘッドスライダー138a、138bのディスクの対向面との間を通過しつつ、ヘッドスライダー138a、138bに揚力を作用させる。揚力とヘッドスライダー138a、138bをディスク110側に向かうように加圧するサスペンション136a、136bの弾性加圧力とが平衡をなす高さにおいて、ヘッドスライダー138a、138bは、フローティング状態を維持する。かかるフローティング状態で、ヘッドスライダー138a、138bに形成された磁気ヘッド(図示せず。)は、ディスク110にデータの記録/読み取り機能を行う。
HDD100は、HSA120Aとベース部材101の下部に配された主回路基板(図示せず。)とを電気的に連結するFPC(Flexible Printed Circuit)150と、HDD100の内部で流動する空気に含有されたパーティクルなどの異物をフィルタリングするための循環フィルタ155と、をさらに備える。また、HDD100は、HSA120Aの時計回り方向の回動を制限するクラッシュストッパー157を備える。
HSA120Aのスイングアーム125Aは、ピボット軸受122が挿入されてベース部材101に回動自在に結合されるコア126と、コア126から水平方向に延びた一対のアームブレード127a、127bと、を備える。アームブレード127a、127bの先端部には、一対の結合プレート135a、135bがスエージングにより結合され、各結合プレート135a、135bにサスペンション136a、136bが固定される。
スイングアーム125Aには、ディスク110との干渉を回避するために、アームブレード127a、127bがコア126側に拡張されたブレード拡張部128が設けられる。例えば、コア126の外周部のうちディスク110と対向する部分を略円弧状に形成し、ブレード拡張部128を形成することにより、HSA120Aとディスク110との接触を回避することができる。図示していないが、第1アームブレード127aにブレード拡張部128が設けられたように、第2アームブレード127bにもブレード拡張部が設けられる。ブレード拡張部128は、HSA120Aの回動中心であるピボット軸受122の中央とヘッドスライダー138a、138bとを仮想連結した中央線L2を基準として、スピンドルモータ105に近い一側、すなわちスピンドルモータ105と対向する側に設けられる。ブレード拡張部128を設けることにより、HSA120Aの回動がディスク110により妨害されない。
一方、アームブレード127a、127bには、ブレード拡張部128によるアームブレード127a、127bの幅方向の剛性差を緩和するための剛性弱化部130a、130bが備えられる。剛性弱化部130a、130bは、剛性弱化部130a、130b周辺のアームブレードの厚さToより薄い厚さTwを有する。スイングアーム125Aは、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、剛性弱化部130a、130bは、例えばマイクロマシニングによりアームブレード127a、127bの上面および底面を部分的に除去して形成することができる。なお、図4に示した実施形態と異なり、アームブレード127a、127bの上面および底面のうち一面のみを凹状に切断して剛性弱化部を形成することもできる。
剛性弱化部130a、130bは、中央線L2を基準としてブレード拡張部128が設けられた一側の反対側であるアームブレード127a、127bの他側に設けられる。剛性弱化部130a、130bは、コア126とアームブレード127a、127bとの境界部に形成される。具体的には、剛性弱化部130a、130bは、コア126とアームブレード127a、127bとの境界線L3上に位置し、ディスク110の回転中心であるスピンドルモータ105から最も遠く離隔された一点134を中心に、約7mmの半径R以内の領域に形成される。また、剛性弱化部130a、130bの厚さをTw、剛性弱化部130a、130bの周辺のアームブレード127a、127bの厚さをToとしたとき、0.1≦Tw/To<1となるように形成される。
図3および図4に示すHSA120Aは、略長方形に窪んだ形状の剛性弱化部130a、130bを備えるが、本発明のHSAはかかる例に限定されず、これと異なる形状の剛性弱化部を備えることができる。具体的には、例えば図5に示すように略扇状の剛性弱化部131aを備えたHSA120Bを形成することもでき、図6に示すように略三角形の剛性弱化部132aを備えたHSA120Cを形成することもできる。
以上、本実施形態にかかるHSA120Aおよびこれを備えるHDD100の構成について説明した。ここで、本実施形態にかかるHSA120Aの効果を検証するために、図1および図2に示した従来のHSA20と、図3および図4に示した本実施形態のHSA120Aとを対象として、アームベンディングによるオフトラックの大きさをコンピュータシミュレーションを用いて解析した。
図7A、図7Bおよび図7Cは、従来のHSA20についての解析結果を示すグラフである。図7Aは、従来のHSA20にアームベンディングが発生するとき、ヘッドスライダーの中央線L1方向の移動に起因したオフトラックの大きさ(以下、“Uskew”という)を表す。図7Bは、HSA20にアームベンディングが発生するとき、ヘッドスライダーの中央線L1に直交する法線方向の移動に起因したオフトラックの大きさ(以下、“Uasym”という)を表す。図7Cは、図7Aおよび図7Bのオフトラックを合わせた大きさ(以下、“UY”という)を表す。
また、図8A、図8Bおよび図8Cは、本実施形態にかかるHSA120Aについての解析結果を示すグラフである。図8Aは、本実施形態にかかるHSA120Aに対するUskewを表す。図8Bは、HSA120Aに対するUasymを表す。図8Cは、HSA120Aに対するUYを表す。
コンピュータシミュレーションにおいて、従来のHSA20のアームブレード27の厚さと、本実施形態にかかるHSA120Aのアームブレード127a、127bの厚さToを約1.1mm、本実施形態にかかるHSA120Aの剛性弱化部130a、130bの厚さTwを約0.53mm、剛性弱化部130a、130bの面積を約4.4×4.5mmと仮定した。また、これらのグラフにおいて、横軸はHDDに加えられる振動の周波数を表しており、単位はHzである。一方、縦軸はオフトラックの大きさを表しており、単位は×10−4mm/mNである。なお、従来のHSA20と本実施形態のHSA120Aとは、それぞれ一対のヘッドスライダーを備えるが、コンピュータシミュレーション結果は、一対のヘッドスライダーに対して同一に表れる。
図7A、図7Bおよび図7Cを参照すれば、従来のHSA20でアームベンディングによるオフトラックは、周波数が約1010〜1130Hzの振動により発生し、UskewおよびUasymが単純に合算されてUYがUskewより大きくなるということが分かる。一方、図8A、図8Bおよび図8Cを参照すれば、本実施形態にかかるHSA120Aで、アームベンディングによるオフトラックは、周波数が約850〜930Hz付近の振動により発生し、HSA120AのUskewおよびUasymがそれぞれ従来のHSA20に対するUskewおよびUasymより大きいが、HSA120AのUYは、HSA120AのUskewからUasymが差し引かれた大きさであって、従来のHSA20のUYより約44%小さくなるということが分かる。
図7A、図7B、図7Cおよび図8A、図8B、図8Cを参照して説明したオフトラックの減少の効果を下記表1に示す。
Figure 2008192286
以上、本発明の実施形態にかかるHSAおよびHDDについて説明した。本実施形態のHSAによれば、アームベンディングによるオフトラックを小さくすることができる。これにより、PES特性が向上し、データ処理速度の向上を期待できる。また、単位長さ当たりトラック数を増加させて高集積化されたディスクを有するHDDの実現を可能にすることができる。
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詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、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、これらについても、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、HDD関連の技術分野に適用可能である。
従来のHSAの一例を示す平面図である。 図1のHSAを示す側面図である。 本発明の実施形態にかかるHDDを示す平面図である。 図3の本実施形態にかかるHSAの側面図である。 本実施形態にかかる他のHSAを示す平面図である。 本実施形態にかかる他のHSAを示す平面図である。 図1および図2のHSAに対して加えられる振動の周波数とオフトラックの大きさとの関係を示すグラフである。 図1および図2のHSAに対して加えられる振動の周波数とオフトラックの大きさとの関係を示すグラフである。 図1および図2のHSAに対して加えられる振動の周波数とオフトラックの大きさとの関係を示すグラフである。 図3および図4に示した本発明の望ましい実施形態によるHSAに対して加えられる振動の周波数とオフトラックの大きさとの関係を示すグラフである。 図3および図4に示した本発明の望ましい実施形態によるHSAに対して加えられる振動の周波数とオフトラックの大きさとの関係を示すグラフである。 図3および図4に示した本発明の望ましい実施形態によるHSAに対して加えられる振動の周波数とオフトラックの大きさとの関係を示すグラフである。
符号の説明
100 HDD
101 ベース部材
110 ディスク
120A HSA
125A スイングアーム
126 コア
127a、127b アームブレード
128 ブレード拡張部
130a、130b 剛性弱化部
134 スピンドルモータから最も遠く離隔する一点
135a、135b 結合プレート
136a、136b サスペンション
138a、138b ヘッドスライダー
140 オーバーモールド
141 ボイスコイル
142 マグネット
144 ヨーク
150 FPC
155 循環フィルタ
157 クラッシュストッパー

Claims (14)

  1. ハードディスクドライブのベース部材に回動自在に結合されるコア、および前記コアから水平方向に延びた少なくとも一つのアームブレードを備えるスイングアームと、
    前記アームブレードの先端部から延びるサスペンションと、
    前記サスペンションの先端部に搭載されるヘッドスライダーと、
    を備え、
    前記スイングアームの幅方向の一側には、前記アームブレードをコア側に拡張して形成されたブレード拡張部が設けられ、
    前記スイングアームの幅方向の他側には、周辺の前記アームブレードの厚さより薄い剛性弱化部が設けられることを特徴とする、ヘッドスタックアセンブリ。
  2. 前記剛性弱化部は、前記コアと前記アームブレードとの境界部に形成されることを特徴とする、請求項1に記載のヘッドスタックアセンブリ。
  3. 前記スイングアームは、複数のアームブレードを備え、前記各アームブレードに前記剛性弱化部がそれぞれ備えられることを特徴とする、請求項1または2に記載のヘッドスタックアセンブリ。
  4. 前記剛性弱化部は、前記ヘッドスライダーと前記ヘッドスタックアセンブリの回動中心とを結ぶ線に対して前記ブレード拡張部と反対側に設けられることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のヘッドスタックアセンブリ。
  5. 前記剛性弱化部は、前記アームブレードの上面または底面を部分的に除去することにより形成されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のヘッドスタックアセンブリ。
  6. 前記剛性弱化部の厚さをTw、前記剛性弱化部周辺の前記アームブレードの厚さをToとしたとき、0.1≦Tw/To<1であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のヘッドスタックアセンブリ。
  7. 前記剛性弱化部は、
    前記コアと前記アームブレードとの間に設けられ、
    前記コアと前記アームブレードとの境界線上に位置し、前記ディスクから最も遠く離隔する一点を中心とする半径7mm以内の領域に形成されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のヘッドスタックアセンブリ。
  8. ベース部材、前記ベース部材上で高速回転可能なデータ記録媒体であるディスク、および前記ベース部材に回動自在に装着されるヘッドスタックアセンブリを備えたハードディスクドライブにおいて、
    前記ヘッドスタックアセンブリは、
    前記ベース部材に回動自在に結合されるコア、および前記コアから前記ディスク面に対して水平方向に延びる少なくとも一つのアームブレードを備えるスイングアームと、
    前記アームブレードの先端部から延びるサスペンションと、
    前記サスペンションの先端部に搭載されるヘッドスライダーと、
    を備え、
    前記スイングアームの幅方向の一側には、前記アームブレードをコア側に拡張して形成されたブレード拡張部が設けられ、
    前記スイングアームの幅方向の他側には、周辺の前記アームブレードの厚さより薄い剛性弱化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。
  9. 前記剛性弱化部は、前記コアと前記アームブレードとの境界部に形成され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。
  10. 前記スイングアームは、複数のアームブレードを備え、前記各アームブレードは前記剛性弱化部をそれぞれ備えることを特徴とする、請求項8または9に記載のハードディスクドライブ。
  11. 前記剛性弱化部は、前記ヘッドスライダーと前記ヘッドスタックアセンブリの回動中心とを結ぶ線に対して前記ブレード拡張部と反対側に設けられることを特徴とする、請求項8〜10のいずれかに記載のハードディスクドライブ。
  12. 前記剛性弱化部は、前記アームブレードの上面または底面を部分的に除去することにより形成されることを特徴とする、請求項8〜11のいずれかに記載のハードディスクドライブ。
  13. 前記剛性弱化部の厚さをTw、前記剛性弱化部周辺の前記アームブレードの厚さをToとしたとき、0.1≦Tw/To<1であることを特徴とする、請求項8〜12のいずれかに記載のハードディスクドライブ。
  14. 前記剛性弱化部は、
    前記コアと前記アームブレードとの間に設けられ、
    前記コアと前記アームブレードとの境界線上に位置し、前記ディスクから最も遠く離隔する一点を中心とする半径7mm以内の領域に形成されることを特徴とする、請求項8〜13のいずれかに記載のハードディスクドライブ。
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