JP3839251B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置のアクチュエータのロック機構に係り、特に非動作時や運搬時等の衝撃によりディスク装置内のアクチュエータや磁気ヘッド及び記録媒体であるディスク表面が破損することを防止する為のアクチュエータのロック構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置は、情報を含む同心円のデータトラックを有する回転ディスク、それぞれのトラックでデータの読み取り／書き込みを行うヘッド、及び読み取り／書き込み動作の間に所望のトラックにヘッドを移動し、且つそれをトラック上に保持する為にヘッドのキャリヤに連結されたアクチュエータを用いる情報記憶装置である。
【０００３】
アクチュエータは、ディスクの半径方向に高速移動できる機能を有している。このためディスク装置の運搬時や非動作時等に於いては、外部からの衝撃によりアクチュエータが移動し、ヘッドがディスクの記録面上に粘着する等の障害を防止するために、アクチュエータは所定の位置にロックされる。
【０００４】
耐衝撃性は、磁気ディスク装置に要求される性能の一つであり、特に携帯が可能であり、運搬が容易なラップトップコンピュータに搭載される磁気ディスク装置に於いては耐衝撃性の要求が高まっている。一般に、携帯時や運搬時及び落下時に磁気ディスク装置に外部から加わる衝撃は、印加時間が短く衝突加速度が大きい。しかも、衝撃が加わる方向も一方向にのみ加わるのではなく、あらゆる方向から加わるので、方向に依存しない耐衝撃性向上への要求が、益々大きくなってきている。
【０００５】
従来、アクチュエータのロック機構に関する技術は、例えば、特開平７−２６２７１６号公報に記載され提案されている。この従来技術は、アクチュエータを回転移動させる外部からの衝撃が加わった場合に、その衝撃による慣性でロックレバーを回転させ、ロックレバーがアクチュエータにかみ合うことでロックする機構であり、ロックレバーは、アクチュエータと同じ回転軸方向に自由度をもつ回転し易い構造を有する。
【０００６】
この従来技術は、アクチュエータの移動方向と同一方向の衝撃即ちアクチュエータが角加速度を持つ回転衝撃に対しては高い耐衝撃性を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁気ディスク装置全体に同一方向からの衝撃に対しては、アクチュエータ及びヘッドを含む回転体の重心位置が当該回転体の回転中心にある場合は比較的高い耐衝撃性を有するが、前記回転体の重心位置が回転中心から離れていると耐衝撃性は低下する。重心位置が回転中心から離れていると、回転体の回転平面に平行な成分の衝撃に於いて回転体は角加速度を持つ為、回転体、特にアクチュエータをロックする必要があるが、ロックレバーは、その回転中心に対しマスバランスのとれた構造であるため、回転体回転平面に平行な衝撃に対しては回転し難く、アクチュエータをロックできないという課題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、外部からの衝撃に対してアクチュエータの動きを確実に制限できるロック機構を有するディスク装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は主として次の様な構成を採用する。
【００１０】
記録媒体であるディスクと、前記ディスクを回転させるモータと、前記ディスクの情報を書込む又は前記ディスクから情報を読取るヘッドと、前記ヘッドをディスク上を横切ってディスクの径方向に移動させる回転式アクチュエータと、を備えた磁気ディスク装置において、
前記アクチュエータの旋回軸に対して直交する方向に回転軸を有するロックレバーを有し、
前記ロックレバーはその一端部に永久磁石を設けて前記回転軸を中心に回転し、
前記永久磁石に対応する位置に鉄心を有する電磁石を設置し、
前記鉄心と前記永久磁石との磁気的吸着作用で前記ロックレバーをロック位置に保持し、
前記ロック位置に保持するときの前記ロックレバーの回転方向と前記鉄心の軸とは同一方向をなし、
前記ロックレバーのロック位置への保持によって、前記ロックレバーの他端部が前記アクチュエータのディスク外側から内側への移動を抑止する構成とする。
【００１１】
また、前記磁気ディスク装置において、前記ディスク、前記アクチュエータ及び前記ロックレバーを内蔵した非磁性材料からなるベースを備え、前記電磁石を前記ベースの外側に設置する磁気ディスク装置。
【００１２】
前記磁気ディスク装置において、前記ヘッド動作中での電源の遮断時に、前記モータに発生する逆起電力を駆動源として前記電磁石に通電するとともに前記アクチュエータのコイルに時間遅れで通電して、前記ロックレバーのロック位置を解除した後に前記アクチュエータを前記ディスクの外側に移動させる構成とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置について、図１〜図７を用いて以下説明する。図１は、本発明の実施形態に係るロータリアクチュエータのロック機構におけるロック状態を示す図であり、図２は、ロータリアクチュエータが磁気ディスク外側のランプに係留（パーク）されている状態を示す磁気ディスクの構成図である。図３は、ロータリアクチュエータのロック解除状態を示す図であり、図４は、ロータリアクチュエータコイルとロック機構の電磁石とに電流を流す電気回路の構成図である。図５は、本発明の他の実施形態に係るロータリアクチュエータのロック機構を示す図である。図６は、電磁石をベース外側に設けた場合のロック状態の図であり、図７は、ＶＣＭの漏洩磁気力を利用した場合のロック状態の図である。
【００１４】
図２には、ロード／アンロード式磁気ディスク装置についてカバーを取り外して上からみた状態を示しており、一般にロード／アンロード方式の磁気ディスク装置は、ディスク駆動機構、即ちスピンドルモータ（図示せず）がベース１に固定され、ディスク２、ロータリアクチュエータ３、ランプ４、及びロック機構１５を備える。
【００１５】
一般にロータリアクチュエータ３の回転は、ロータリボイスコイルモータ（ＶＣＭ）により行われる。これは、アクチュエータ３に取り付けられたコイル５がベース１に取り付けられたマグネットアセンブリ（図示せず）の固定磁界中を通って移動することにより、ロータリアクチュエータ３は、ベース１に取り付けられた旋回軸６を中心に回転（より正確には揺動）する仕組みである。
【００１６】
外周ストッパー７及び内周ストッパー８は、ベース１に取り付けられ、ロータリアクチュエータ３の移動を制限する。一般にストッパーは、ゴム等の弾性体が用いられる。
【００１７】
ロータリアクチュエータ３は、旋回軸６に対してコイル５と反対の端に堅固なアーム９を有する。懸架部１０は、アーム９の端に取り付けられヘッドスライダ１１を支持し、スライダ１１を越えて伸びるタブ１２を備える。即ち、ロータリアクチュエータ３は、図２に於いて、コイル５とコイルホルダ３０とアーム９と懸架部１０とタブ１２（ランプ４と係合するもの）とを備えている。
【００１８】
ディスク上へのデータの読取り／書込み変換器であるヘッド（図示せず）は、スライダ１１の端に形成されており、一般には、誘導性の読取り及び書込み変換器、または磁気抵抗性読取り変換器を有する書込み変換器が用いられる。
【００１９】
ロード／アンロードランプ４は、ベース１に取り付けられる。図２は、アンロードした状態、即ちディスク装置が動作していない状態、またはデータの読出し／書込みを行わない待機状態であり、アクチュエータ３がランプ４にパーク（係留）している様子を示す。懸架部１０のタブ１２は、ランプ４によって支持されており、スライダ１１は、ディスクの領域から離れた場所に位置する。これによりスライダ１１とディスク２の粘着が起きることを防ぐ。
【００２０】
更に、アクチュエータ３は、外周ストッパー７に押し付けられ、外周ストッパー７に組込まれた永久磁石１３の作用によりパークエリアに固定されている。アクチュエータ３には、外周ストッパー７と接触する場所１４に鉄片等の磁性体を有しており、アクチュエータ３を外周ストッパー７に吸着させる役目を持つ。ロードする時には、永久磁石１３の吸引力に打ち勝つ電流をコイル５に与えアクチュエータ３をパークエリアに固定した状態から解放する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係るロック機構１５をディスク装置の側面から見た図であり、ロック機構はベース１に取付けられたロックレバー１６、回転軸１７、電磁石１８から構成される。回転軸１７はアクチュエータ３の旋回軸６と直交する方向に取付けられており、ロックレバー１６は、アクチュエータ３の回転方向に対して垂直方向の回転自由度を持つ。ロックレバー１６の重心位置は回転軸１７の軸中心にあり、回転軸１７に対してマスバランスのとれた構造をしている。ロックレバー１６の端には永久磁石２０が取付けられ、永久磁石２０と電磁石１８との磁気的作用によりロックレバー１６を固定又は回転移動させる。
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係るロック機構の動作形態について説明する。図１は、ロック機構がアクチュエータ３の回転移動を制限するロック状態であることを示す。この状態は、磁気ディスク装置の電源をオフしているか、または動作中における待機状態であり、アクチュエータ３はパークエリアに位置する。ロックレバー１６は永久磁石２０が電磁石１８の鉄心２１に吸着することで固定されており、ロックレバー１６の先端部２２はアクチュエータ３の回転軌道上に位置している（図１ではアクチュエータ３の一構成要素であるコイルホルダ３０がロックレバー１６により移動を阻止されるように図示している）。
【００２３】
磁気ディスク装置に外部からの大きな衝撃が加わった場合、その衝撃は２つの方向成分に分解して考えることができ、１つはアクチュエータの回転平面に平行な面方向であり、他は前記アクチュエータ回転面方向に垂直な面方向、即ちロックレバー１６の回転平面に平行な面方向である。
【００２４】
ここにおいて、外部からの衝撃でその大部分がアクチュエータ回転面方向の力である場合、その衝撃による慣性力が、ストッパ７に組込まれた永久磁石１３の磁気吸引力に打ち勝ち、アクチュエータ３は回転移動するが、ロックレバー１６は、前述の如く固定された状態であって且つ衝撃による回転しようとする力が殆ど働かないため、アクチュエータ３（図１では具体的にはコイルホルダ３０）を先端部２２で確実に捕らえてロックすることができる。
【００２５】
これに対して、外部からの衝撃でその大部分がロックレバー１６の回転面方向の力である場合、ロックレバー１６は、永久磁石２０が鉄心２１から外れ回転移動する可能性が生じるが、仮に回転移動しても磁気吸引力により直ちに再び固定状態に復帰する。ロックレバー１６は、アクチュエータ３に対して慣性モーメントを小さくしている為、アクチュエータ３が回転移動を始めたとしても、アクチュエータ３がロックレバー１６に到達するより前に、ロックレバー１６は固定状態に復帰するので、ロック機構は正常に作動することができる。
【００２６】
図３は、ロックを解除した状態を示す。ロック解除は電磁石１８に通電し永久磁石２０との反発作用によりロックレバー１６を回転軸１７を中心に、反時計周りに回転させて先端部２２をアクチュエータ３の回転軌道上から移動させることで行われる。磁気ディスク装置の電力消費量を節約するために電磁石１８に使用する電力もまた少ない方が望ましい。
【００２７】
ロックレバー１６の回転軸１７の方向はアクチュエータ３の旋回軸６の方向と直交しているので、外部からの衝撃による慣性力のうちアクチュエータ３を回転移動させる方向成分の力は、ロックレバー１６の回転に対しては殆ど作用しない。従って、ロックレバー１６を固定させる力即ち永久磁石２０の磁気力を小さくすることができるので、ロックを解除する時の電磁石１８の電流も小さくすることができる。
【００２８】
逆に、回転軸１７と旋回軸６を同一方向にした場合では、ロックレバーには前記回転方向成分の力が大きく作用する為、衝撃印加時にロック解除を起こさない様に磁気力を大きくしなければならないことから、本実施形態に示すような電磁石を用いたロック機構には適さない。
【００２９】
また、ロード／アンロード時のみロック解除する様に制御することで更に電力消費低減がなされる。即ち、図１に示すロック状態では永久磁石２０と鉄心２１とが吸着していて電磁石１８には通電しておらず、図３に示すロック解除の時のみ電磁石１８への通電してアクチュエータを磁気ディスク上へと移動させ、その直後に電磁石への通電を止めて磁気ディスクの動作中は再び図１のロック状態になるので、電力消費は少なく済むのである。
【００３０】
図４は、電磁石１８及びアクチュエータコイル５に電流を送る経路を示した摸式図である。通常動作時は図４の経路Ａで示され、電磁石１８に通電するタイミングは磁気ディスク装置の回路基板に組込まれた制御部２３により制御され、ロード／アンロード時アクチュエータ３が移動する前にロックを解除し、アクチュエータ３が指示された場所に回転移動した後で再びロック状態に戻る。
【００３１】
磁気ディスク装置が動作中に電源供給を遮断された場合は経路Ｂで示され、スピンドルモータの慣性により発生する逆起電力を駆動源として利用し、アクチュエータコイル５と電磁石１８に並列に電流を流してロック解除とアクチュエータ３の移動を行うことで、異常時におけるアクチュエータ緊急避難の為のアンロードが行われる。
【００３２】
この時アクチュエータ３とロック状態にあるロックレバー１６が衝突しない様に、アクチュエータ３がロックレバー１６に到達する前にロックが解除されている必要がある。本実施形態では、逆起電力による電流をアクチュエータコイル５に送る経路にインダクタンス２４を介在させることでアクチュエータ３の移動の立ち上り時間を遅らせ、ロック解除後にアクチュエータ３がロックレバー１６を通過するように制御している。ここで、電磁石１８のインダクタンスがアクチュエータコイル５のインダクタンスよりも充分に小さければ、ロック状態はアクチュエータ３の立ち上りよりも充分早く解除されるので、インダクタンス２４を組み込まなくても良い。
【００３３】
スピンドルモータが減速するにつれて電磁石１８に流れる電流は減衰していきアクチュエータ３がパーク状態に戻った後、ロック機構は自然にロック状態に復帰する。
【００３４】
前述した様なアクチュエータ３とロックレバー１６の衝突は、動作中に制御系に異常が生じアクチュエータ３がアンロード方向に暴走した場合にも起こり得るが、永久磁石２０の磁気力を、衝突時にアクチュエータ３がロックレバー１６に加える力よりも小さく設定することで、ロックレバー１６はアクチュエータ３により強制的に回転させられ、アクチュエータ３は、パークエリアに到達することができる。
【００３５】
図５は、本発明の他の実施形態に係るロック機構を示す。図５はロック状態であり、ロックレバー２５は、アクチュエータ３と接触する側に鉄片２６が組込まれており、鉄片２６に対向して、鉄心２８を中心にしてコイルばね２７、電磁石３２がベース１に取付けられている。
【００３６】
ロック状態では電磁石３２は通電されておらず、ロックレバー２５はコイルばね２７により時計周り方向の力をうけ固定されている。電磁石３２に通電し鉄心２８が磁気吸引力で鉄片２６を吸着することでロックは解除される。ロックレバー２５は回転軸２９を中心にバランスのとれた構造をもち、回転軸２９の方向がアクチュエータ３の旋回軸６の方向に対して直交しているため、コイルばね２７の剛性はロックレバーの回転軸が旋回軸６と同一方向である場合よりも小さくすることが可能で、図１及び図３で示した実施形態と同じ効果を有するロック機構が提供できる。
【００３７】
図６は、電磁石１８をベースの外側に設けた場合の図であり、ロック機構はベース１に取り付けられたロックレバー１６、回転軸１７及びベースの外側に取り付けられた電磁石１８及び鉄心２１から構成される。回転軸１７は、アクチュエータ３の旋回軸６と直行する方向に取り付けられており、ロックレバー１６は、アクチュエータ３の回転方向に対して垂直方向の回転自由度を持つ。ロックレバー１６の重心位置は、回転軸１７の軸中心にあり、回転軸１７に対してマスバランスのとれた構造をしている。ロックレバー１６の端には永久磁石２０が取付けられ、永久磁石２０とベースを介して取付けられた電磁石１８との磁気的作用によりロックレバー１６を固定又は回転移動させる。
【００３８】
図６において、ベース１は、アクチュエータ、ロックレバー及び磁気ディスク等を備えたＨＤＡ（Ｈｅａｄ Ｄｉｓｋ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）のベースであり、このＨＤＡと回路基板であるＰＣＢＡ（Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）とでＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を構成している。そして、ベース１は、非磁性材料である例えばアルミダイキャストで形成されていて、図６に示す電磁石１８と鉄心２１をベースの外側面に取り付けるものである。また、電磁石及び鉄心をベースの外側面ではなくて、ベースを挟んで永久磁石２０に対向する側の回路基板（不図示）に取り付けても良い。
【００３９】
図６に示すように、電磁石をベースの外側に配置することによって、電磁石への電気配線のためのベース穴開けを不要とする効果が有り、また、電磁石をＨＤＡ内部に配置すると内部温度の上昇によるコイルからのコンタミが発生してヘッド、ディスクを汚すという現象を無くする効果がある。
【００４０】
図７は、図１にＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）３１を配置した場合の図であり、ロック機構はベース１に取り付けられたロックレバー１６、回転軸１７及び電磁石１８から構成される。回転軸１７は、アクチュエータ３の旋回軸６と直行する方向に取り付けられており、ロックレバー１６は、アクチュエータ３の回転方向に対して垂直方向の回転自由度を持つ。ロックレバー１６の重心位置は、回転軸１７の軸中心にあり、回転軸１７に対してマスバランスのとれた構造をしている。ロックレバー１６の端には永久磁石２０が取付けられ、ＶＣＭ３１の漏洩磁気力及び永久磁石２０と電磁石１８との磁気的作用によりロックレバー１６を固定又は回転移動させる。
【００４１】
図７に示す符号３１はＶＣＭのヨークを示しており、ヨークに取り付けられた永久磁石からの磁束が図２に示すコイル５を通って上下のヨークに導かれるような磁路を形成している。図７に示す永久磁石２０は、前記ヨークからの漏洩磁束が通るような磁路経路に配置されているので、ＶＣＭの漏洩磁束が永久磁石２０による吸着作用の補助機能を奏している。これにより、永久磁石を小型化でき得る。ここで、図７では電磁石をベースの内側に設置した構造を示したが、電磁石をベースの外側に設置しても良い。
【００４２】
以上説明した様に、本発明の実施形態は次のような構成、機能乃至作用を奏するものを含むものである。即ち、通常のロード・アンロードの際には少ない電力でロック機構を解除し、アクチュエータを移動させることができ、非常の際には、ヘッドのアンロードとこれに引き続くロックの設定が確実に行える構成である。具体的には、アクチュエータの旋回軸に対して直交する方向に回転軸を有するロックレバーにより、アクチュエータがディスク方向へ近づくことを抑止する。このロックレバーは、電磁石により変位可能であり、ロック位置においてアクチュエータをロックする。ロック位置ではロックレバーは永久磁石によりその位置を保持する。ロック位置でのロックレバーは、電磁石が通電されることでロックが解除されると共に、非常の際のアクチュエータの動きにより強制的な物理力を受けて、ロックが一時的に解除される。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、アクチュエータロック機構は外部からのあらゆる方向の衝撃に対してもアクチュエータの回転を確実に抑制できると共に、ロック機構の電力消費を低減することができるという効果を奏する。
【００４４】
そして、ロータリアクチュエータの旋回軸と直交する方向に回転軸を有するロックレバーを設けることによって、アクチュエータの回転面方向の力を強く受ける外部からの衝撃によってもロックレバーのロック機能を十分に奏させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るロータリアクチュエータのロック機構におけるロック状態を示す図である。
【図２】ロータリアクチュエータが磁気ディスク外周側のランプに係留（パーク）されている状態を示す磁気ディスクの構成図である。
【図３】ロータリアクチュエータのロック機構におけるロック解除状態を示す図である。
【図４】ロータリアクチュエータコイルとロック機構の電磁石とに電流を流す電気回路の構成図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るロータリアクチュエータのロック機構を示す図である。
【図６】電磁石をベースの外側に設けた場合のロータリアクチュエータのロック機構を示す図である。
【図７】ＶＣＭの漏洩磁気力を利用した場合のロータリアクチュエータのロック機構を示す図である。
【符号の説明】
１ ベース
２ ディスク
３ ロータリアクチュエータ
４ ランプ
５ アクチュエータコイル
６ 旋回軸
７ 外周ストッパー
８ 内周ストッパー
９ アーム
１０ 懸架部
１１ ヘッドスライダ
１２ タブ
１３ 永久磁石
１４ アクチュエータの外周ストッパーとの接触部
１５ ロック機構
１６ ロックレバー
１７ ロックレバーの回転軸
１８ 電磁石
１９ アクチュエータの回転移動方向
２０ 電磁石
２１ 鉄心
２２ ロックレバーのアクチュエータとのかみ合い部
２３ ロック機構を操作する磁気ディスク装置内の制御部
２５ ロックレバー
２６ 鉄片
２７ コイルばね
２８ 鉄心
２９ ロックレバーの回転軸
３０ コイルホルダ
３１ ＶＣＭ
３２ 電磁石、

Claims (4)

1. 記録媒体であるディスクと、前記ディスクを回転させるモータと、前記ディスクの情報を書込む又は前記ディスクから情報を読取るヘッドと、前記ヘッドをディスク上を横切ってディスクの径方向に移動させる回転式アクチュエータと、を備えた磁気ディスク装置において、
   前記アクチュエータの旋回軸に対して直交する方向に回転軸を有するロックレバーを有し、
   前記ロックレバーはその一端部に永久磁石を設けて前記回転軸を中心に回転し、
   前記永久磁石に対応する位置に鉄心を有する電磁石を設置し、
   前記鉄心と前記永久磁石との磁気的吸着作用で前記ロックレバーをロック位置に保持し、
   前記ロック位置に保持するときの前記ロックレバーの回転方向と前記鉄心の軸とは同一方向をなし、
   前記ロックレバーのロック位置への保持によって、前記ロックレバーの他端部が前記アクチュエータのディスク外側から内側への移動を抑止する
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 請求項１に記載の磁気ディスク装置において、
   前記電磁石への通電により前記ロックレバーのロック保持を解除することを特徴とする磁気ディスク装置。
3. 請求項１又は２に記載の磁気ディスク装置において、
   前記ヘッド動作中での電源の遮断時に、前記モータに発生する逆起電力を駆動源として前記電磁石に通電するとともに前記アクチュエータのコイルに時間遅れで通電して、前記ロックレバーのロック位置を解除した後に前記アクチュエータを前記ディスクの外側に移動させることを特徴とする磁気ディスク装置。
4. 請求項１に記載の磁気ディスク装置において、
   前記ディスク、前記アクチュエータ及び前記ロックレバーを内蔵した非磁性材料からなるベースを備え、前記電磁石を前記ベースの外側に設置することを特徴とする磁気ディスク装置。

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