JP4208202B2 - 耐衝撃構造を有するディスクドライブ - Google Patents

Description

本発明は、ディスクドライブに係り、より詳細には外部衝撃によるヘッドとディスクとの衝突を抑制できる耐衝撃構造を有するディスクドライブに関する。

情報記録装置の一つであるハードディスクドライブ(ＨＤＤ：Hard Disk Drive）は、ディスクに記録されたデータの再生、および、ディスクにデータを記録する装置である。このディスクドライブにおいて、アクチュエータに搭載された再生／記録ヘッドは、回転するディスクの記録面から所定の高さに浮き上がった状態で、所定の位置に移動することでディスクに保存されたデータを再生／記録する。

昨今、このような情報再生／記録装置の小型化に対する要求が増大している。このため、ロータリーアクチュエータを使用する情報再生／記録装置において、外部衝撃による再生／記録ヘッドと記録媒体であるディスクとの衝突と、これによる再生／記録ヘッドおよびディスクの損傷を防止することが、小型化を実現するための第一の課題となっている。

ここで、図１は従来のディスクドライブの構造の一例を概略的に示した斜視図であり、図２は図１に示した従来のディスクドライブのベース部材の平面図であり、図３は、図１に示した従来のディスクドライブの垂直断面図である。

図１ないし図３を参照して説明すると、ディスクドライブは主に、ベース部材１０、カバー部材２０、スピンドルモータ４０、およびアクチュエータ５０を含んで構成されている。

ディスク３０を回転させるスピンドルモータ４０は、ベース部材１０に取り付けられている。このために、ベース部材１０にはスピンドルモータ支持部１２が設けられ、ここにスピンドルモータ４０が設置されて支持される。

アクチュエータ５０は、再生／記録ヘッドをディスク３０上の所望の位置に移動させるためのものであって、ベース部材１０に回動可能に取り付けられる。このために、ベース部材１０にはピボット支持部１４が形成されており、ここにアクチュエータピボット５１が取り付けられる。アクチュエータピボット５１にはアクチュエータアーム５２が結合されており、アクチュエータアーム５２の先端部には再生／記録ヘッドが搭載されたスライダ５４をディスク３０の表面側に付勢するように支持するサスペンション５３が取り付けられている。そして、アクチュエータ５０は、アクチュエータアーム５２を回動させるためのボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Voice Coil Motor、以下ＶＣＭという）６０を有する。ＶＣＭ６０は、アクチュエータアーム５２の後端部に結合されるＶＣＭコイル６１と、ＶＣＭコイル６１に対向するように配置されたマグネット６２とを備える。このマグネット６２は、一般的にヨーク６３に取り付けられている。

ＶＣＭ６０は、ＶＣＭコイル６１に入力される電流とマグネット６２により形成された磁場との相互作用によって、フレミングの左手法則に従う方向にアクチュエータアーム５２を回動させる。すなわち、ディスクドライブの電源がオンになってディスク３０が回転し始めると、ＶＣＭ６０はアクチュエータアーム５２を反時計方向に回動させて再生／記録ヘッドが搭載されたスライダ５４をディスク３０の記録面上に移動させる。一方、ディスクドライブの電源がオフになってディスク３０の回転が停止すると、ＶＣＭ６０はアクチュエータアーム５２を時計方向に回動させて、前記スライダ５４をディスク３０の記録面から離隔させる。このようにディスク３０の記録面を離隔した再生／記録ヘッドは、ディスク３０の外側に設けられたランプ５９に移動する。

ところが、前記の構造を有する従来のディスクドライブにおいて、スライダ５４がディスク３０の表面上に位置した状態で、外部からベース部材１０に対してほぼ垂直方向の衝撃が加えられた場合、アクチュエータ５０の先端部が下方に曲がり、これによってスライダ５４とディスク３０との間に大きい反力が作用する。これにより、スライダ５４に搭載された再生／記録ヘッドとディスク３０とが一旦離れてから、アクチュエータアーム５２とサスペンション５３との弾性力によって、スライダ５４が高い速度で降下してディスク３０の表面に衝突する。これをヘッドスラップ(ｈｅａｄ ｓｌａｐ)と言い、このようなヘッドスラップが発生すると、スライダ５４に搭載された再生／記録ヘッドとディスクの表面とが損傷を受け、これによって再生／記録ヘッドの再生／記録性能が低下する。

本発明は前記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、特にヘッドとディスクとの損傷をもたらす外部衝撃によるヘッドスラップを抑制できる耐衝撃構造を有するディスクドライブを提供することを目的とする。

前記の技術的課題を達成するためになされた本発明は、ベース部材と、前記ベース部材に備えられたスピンドルモータ支持部に設けられ、データ記録用のディスクを回転させるスピンドルモータと、前記ベース部材に設けられピボット支持部に設けられたアクチュエータピボットに回動可能に結合されて、再生／記録ヘッドを前記ディスクの記録面上に移動させるアクチュエータと、前記ベース部材に設けられ、前記スピンドルモータ支持部および前記ピボット支持部のそれぞれの周囲に形成されて前記ベース部材の剛性を部分的に調節するスロットとを備えるディスクドライブを提供する。

ここで、前記スロットは、前記スピンドルモータ支持部の周囲のうち、前記ピボット支持部側に形成された第１スロットと、前記ピボット支持部の周囲のうち、前記スピンドルモータ支持部の反対側に形成された第２スロットとを含むことが望ましい。

また、前記第１スロットは、前記スピンドルモータ支持部の縁部に隣接し、その外周に沿って細長く形成され、前記第２スロットは、前記ピボット支持部の縁部に隣接し、その外周に沿って細長く形成されたことが望ましい。

また、前記第１スロットは、前記スピンドルモータ支持部の外周の１／４ないし１／２に対応する長さを有し、前記第２スロットは、前記ピボット支持部の外周の１／４ないし１／２に対応する長さを有することが望ましい。

さらに、前記スピンドルモータ支持部の周囲のうち、前記第１スロットの反対側には少なくとも一つの第１補助スロットが形成され、前記ピボット支持部の周囲のうち、前記第２スロットの反対側には少なくとも一つの第２補助スロットが形成されることが望ましく、前記第１補助スロットと前記第２補助スロットとは、それぞれ複数形成され、前記第１補助スロットの長さは、前記第１スロットより短く、前記第２補助スロットの長さは、前記第２スロットより短いことが望ましい。

本発明によると、スピンドルモータ支持部およびピボット支持部の周囲にスロットが形成されることによって、外部から衝撃が加えられた場合に、スピンドルモータとアクチュエータピボットとが同じ方向に傾くことになり、これにより、ヘッドとディスクとの衝突、すなわち、ヘッドスラップの発生が減少する。したがって、ヘッドスラップによるヘッドおよびディスクの損傷を抑制できるため、ヘッドの再生／記録性能に対する信頼性が向上する。特に、本発明は、昨今の情報記録装置の小型化に対する要求を満足させることができる。

以下、添付した図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施の形態による耐衝撃構造を有するディスクドライブを詳細に説明する。なお、各図面に示された同じ参照符号は同じ構成要素を示す。

ここで、図４は、本実施の形態のディスクドライブの構造の一例を概略的に示した斜視図であり、図５は、図４に示した本実施の形態のディスクドライブのベース部材の平面図であり、図６は、図１に示した本実施の形態のディスクドライブの垂直断面図である。

図４ないし図６に示すように、本実施の形態のディスクドライブは、ベース部材１１０とカバー部材１２０とを備え、このベース部材１１０には、ディスク１３０を回転させるためのスピンドルモータ１４０と、スライダ１５４に搭載された再生／記録ヘッドをディスク１３０上の所望の位置に移動させるためのアクチュエータ１５０とが取り付けられる。

カバー部材１２０は、ベース部材１１０の上部に結合されてディスク１３０とアクチュエータ１５０などを覆い包んで保護する役割を果たす。ベース部材１１０およびカバー部材１２０には一般的にアルミニウムが用いられる。

アクチュエータ１５０は、ベース部材１１０に設置されたアクチュエータピボット１５１に回動可能に結合されたアクチュエータアーム１５２と、このアクチュエータアーム１５２の先端部に設置された再生／記録ヘッドが搭載されたスライダ１５４をディスク１３０の表面側に付勢するように支持するサスペンション１５３とを有する。そして、アクチュエータ１５０には、アクチュエータアーム１５２を回動させるためのＶＣＭ１６０が備えられている。このＶＣＭ１６０は、アクチュエータアーム１５２の後端部に結合されるＶＣＭコイル１６１と、ＶＣＭコイル１６１に対向するように配置されてヨーク１６３に取り付けられたマグネット１６２とを備える。

ＶＣＭ１６０は、図示しないサーボ制御システムにより制御され、ＶＣＭコイル１６１に入力される電流とマグネット１６２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従う方向にアクチュエータアーム１５２を回動させる。すなわち、ディスクドライブの電源がオンになってディスク１３０が回転し始めると、ＶＣＭ１６０はアクチュエータアーム１５２を反時計方向に回動させて再生／記録ヘッドが搭載されたスライダ１５４をディスク１３０の記録面上に移動させる。前記スライダ１５４は、回転するディスク１３０により発生する揚力によってディスク１３０の表面から所定高さに浮き上がって、このような状態でスライダ１５４に搭載された再生／記録ヘッドは、ディスク１３０の記録面にデータを再生／記録する。

一方、ディスクドライブの電源がオフになってディスク１３０の回転が停止すれば、ＶＣＭ１６０はアクチュエータアーム１５２を時計方向に回動させて再生／記録ヘッドを搭載したスライダ１５４を、ディスク１３０の記録面から離隔させる。このようにディスク１３０の記録面から離隔した再生／記録ヘッドを移動させるためにディスク１３０の外側にはランプ１５９が設けられている。または、ランプ１５９の代りにディスク１３０の内周側にデータが記録されないパーキングゾーンを設け、このパーキングゾーンに再生／記録ヘッドを移動させても良い。一般的に、前者をランプローディング方式のヘッドパーキングシステム、後者をＣＳＳ(Contact Start Stop)方式のヘッドパーキングシステムと言う。

ベース部材１１０には、前記のようにスピンドルモータ１４０とアクチュエータ１５０とが取り付けられている。このため、ベース部材１１０には、スピンドルモータ１４０が取り付けられて支持されるスピンドルモータ支持部１１２と、アクチュエータピボット１５１が取り付けられて支持されるピボット支持部１１４とが設けられている。

そして、ベース部材１１０には、本発明の特徴部であって、ベース部材１１０の剛性を部分的に調節するための第１スロット１７１と第２スロット１８１とが設けられている。この第１スロット１７１は、スピンドルモータ支持部１１２の周りに形成され、第２スロット１８１は、ピボット支持部１１４の周りに形成されている。

具体的に、第１スロット１７１は、スピンドルモータ支持部１１２の周囲のうち、ピボット支持部１１４の方向に形成される。すなわち、第１スロット１７１は、スピンドルモータ支持部１１２とピボット支持部１１４との間に位置する。そして、第１スロット１７１は、スピンドルモータ支持部１１２の縁部に隣接してその外周に沿って狭幅に長く形成される。この第１スロット１７１は、スピンドルモータ支持部１１２の外周の１／４ないし１／２程度に対応する長さを有することが望ましい。この第１スロット１７１の長さがスピンドルモータ支持部１１２の外周の約１／２を超えると、スピンドルモータ支持部１１２の剛性が不足してスピンドルモータ１４０の回転時に振動が発生するおそれがあり、第１スロット１７１の長さがスピンドルモータ支持部１１２の外周の約１／４より短いと、後記する第１スロット１７１の役割をほとんど期待できないためである。

前記のように形成された第１スロット１７１により、スピンドルモータ支持部１１２は第１スロット１７１側の剛性がその反対側の剛性より低くなる。これによって、ベース部材１１０に外部から垂直方向の衝撃が加えられた場合、スピンドルモータ支持部１１２に取り付けられたスピンドルモータ１４０が第１スロット１７１側に、より傾くことになる。

一方、スピンドルモータ支持部１１２の周囲には、一つまたは複数の第１補助スロット１７２を形成することもできる。この第１補助スロット１７２は、第１スロット１７１の反対側に位置し、やはり、スピンドルモータ支持部１１２の縁部に隣接してその外周に沿って狭幅に形成される。そして、第１補助スロット１７２は、第１スロット１７１より短く形成される。

このように形成された第１補助スロット１７２は、第１スロット１７１によりスピンドルモータ支持部１１２の第１スロット１７１側の剛性とその反対側の剛性との間に大きな差がある場合、この剛性の差を減らす役割を果たす。

そして、第２スロット１８１は、ピボット支持部１１４の縁部に隣接してその外周に沿って狭幅に長く形成される。この第２スロット１８１は、ピボット支持部１１４の周囲のうち、スピンドルモータ支持部１１２の反対側に配置される。第２スロット１８１は、第１スロット１７１と同じ理由から、ピボット支持部１１４の外周の１／４ないし１／２程度に対応する長さを有することが望ましい。

前記のように形成された第２スロット１８１により、ピボット支持部１１４は、第２スロット１８１側の剛性がその反対側より低くなる。これにより、ベース部材１１０に外部から垂直方向の衝撃が加えられた場合、ピボット支持部１１４に取り付けられたアクチュエータピボット１５１が第２スロット１８１側に、より傾くことになる。

さらに、ピボット支持部１１４の周りには一つまたは複数の第２補助スロット１８２を形成することもできる。第２補助スロット１８２は、ピボット支持部１１４の周囲のうち、第２スロット１８１の反対側に位置し、やはり、ピボット支持部１１４の縁部に隣接してその外周に沿って狭幅に形成される。そして、この第２補助スロット１８２は、第２スロット１８１より短く形成される。このように形成された第２補助スロット１８２は、第１補助スロット１７２と同じ役割を果たす。

図７は、本実施の形態に係るディスクドライブに、外部衝撃が加えられた場合のスライダ１５４とディスク１３０との動作を示す断面図である。

図７を参照して説明すれば、ディスクドライブのベース部材１１０に対して、ほぼ垂直方向の衝撃が加えられた場合、前記したようにアクチュエータ１５０の先端部が下方に曲がる。ところが、本実施の形態では、前記の外部衝撃によってアクチュエータピボット１５１が、第２スロット１８１の形成された方向に傾くため、アクチュエータ１５０の先端部に設置されたスライダ１５４に作用する力が相殺されてスライダ１５４のディスク１３０方向への下降速度が減少する。そして、前記の外部衝撃によってスピンドルモータ１４０も第１スロット１７１が形成された方向に傾くため、スピンドルモータ１４０に取り付けられたディスク１３０も同じ方向に傾くことになる。したがって、ディスク１３０は、スライダ１５４から離れることになる。

このように、スライダ１５４の下降速度が低くなり、ディスク１３０もスライダ１５４から離れる方向に傾くため、スライダ１５４がディスク１３０に衝突するヘッドスラップの発生が減少する。そして、たとえヘッドスラップが発生したとしても、再生／記録ヘッドとディスク１３０とに加えられる衝撃量は顕著に減少するため、ヘッドスラップによる再生／記録ヘッドとディスク１３０の損傷が最小化される。

以下、シミュレーションを通じて本発明に係るディスクドライブにおける耐衝撃特性を、従来のディスクドライブと比較して説明する。

図８は、従来のディスクドライブにおいて、外部から衝撃が加えられた場合のディスクおよびスライダの垂直方向の変位と、そのときの衝突反力とを示すグラフであり、図９は、本発明に係るディスクドライブにおいて、外部から衝撃が加えられた場合のディスクおよびスライダの垂直方向の変位と、そのときの衝突反力とを示すグラフである。

まず、図８のグラフを見ると、従来のディスクドライブに外部から２００Ｇの垂直衝撃が加えられると、約１．８ｍｓ後にスライダがディスクに衝突するヘッドスラップが発生し、この時に５００ｍＮ以上の衝突反力が生じている。これによりヘッドスライダおよびディスクの損傷する可能性が大きい。一方、図９のグラフを見ると、本発明に係るディスクドライブに外部から２００Ｇの垂直衝撃が加えられると、約２．８ｍｓ後に１００ｍＮ程度の衝突反力が発生する。このように、本発明に係るディスクドライブでは、同じ衝撃入力に対するヘッドスライダとディスクとの衝突反力が、従来のディスクドライブに比べて非常に小さくなるという結果が得られた。したがって、本発明によれば大きな衝撃入力に対しても、再生／記録ヘッドとディスクとの損傷可能性が従来に比べて非常に減少することが期待できる。

また、図１０は、従来のディスクドライブにおいて、外部から衝撃が加えられた場合のスライダの垂直方向の速度変化を示すグラフであり、図１１は、本発明に係るディスクドライブにおいて、外部から衝撃が加えられた場合のスライダの垂直方向の速度変化を示すグラフである。

まず、図１０を見ると、従来のディスクドライブでは、スライダとディスクとの衝突が発生した２．５ｍｓ近くでスライダの急激な速度増加が示されている。一方、図１１を見ると、本発明に係るディスクドライブでは、衝突が発生した３．５ｍｓ近くで比較的、緩やかなスライダの速度変化を示している。

以上、本発明を、前記した実施の形態に基づいて説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これに基づいて、多様な変形および均等な他の実施例を実施可能である。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲に記載された技術的思想により定められる。

本発明は、ヘッドとディスクとの損傷をもたらす外部衝撃によるヘッドスラップを抑制できる耐衝撃構造を有するディスクドライブに用いられる。

従来のディスクドライブを概略的に示した斜視図である。 図１に示した従来のディスクドライブのベース部材の平面図である。 図１に示した従来のディスクドライブの垂直断面図である。 本発明の実施の形態に係るディスクドライブの分解斜視図である。 図４に示した本発明の実施の形態に係るディスクドライブのベース部材の平面図である。 図４に示した本発明の実施の形態に係るディスクドライブの垂直断面図である。 本発明の実施の形態に係るディスクドライブに、外部衝撃が加えられた場合のヘッドスライダとディスクとの動作を示す断面図である。 従来のディスクドライブにおいて、外部から衝撃が加えられた場合のディスクとスライダとの垂直方向の変位および衝突反力を示すグラフである。 本発明に係るディスクドライブにおいて、外部から衝撃が加えられた場合のディスクとスライダとの垂直方向の変位および衝突反力を示すグラフである。 従来のディスクドライブにおいて、外部から衝撃が加えられた場合のスライダの垂直方向の速度変化を示すグラフである。 本発明に係るディスクドライブにおいて、外部から衝撃が加えられた場合のスライダの垂直方向の速度変化を示すグラフである。

符号の説明

１１０ ベース部材
１１２ スピンドルモータ支持部
１１４ ピボット支持部
１３０ ディスク
１４０ スピンドルモータ
１５０ アクチュエータ
１５１ アクチュエータピボット
１７１ 第１スロット
１７２ 第１補助スロット
１８１ 第２スロット
１８２ 第２補助スロット

Claims (7)

1. ベース部材と、
   前記ベース部材に備えられたスピンドルモータ支持部に設けられ、データ記録用のディスクを回転させるスピンドルモータと、
   前記ベース部材に設けられ、ピボット支持部に設けられたアクチュエータピボットに回動可能に結合されて、再生／記録ヘッドを前記ディスクの記録面上に移動させるアクチュエータと、
   前記ベース部材に設けられ、前記スピンドルモータ支持部および前記ピボット支持部のそれぞれの周囲に形成されて前記ベース部材の剛性を部分的に調節するスロットと、
   を備えることを特徴とするディスクドライブ。
2. 前記スロットは、
   前記スピンドルモータ支持部の周囲のうち、前記ピボット支持部側に形成された第１スロットと、
   前記ピボット支持部の周囲のうち、前記スピンドルモータ支持部の反対側に形成された第２スロットと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。
3. 前記第１スロットは、
   前記スピンドルモータ支持部の縁部に隣接し、その外周に沿って細長く形成され、
   前記第２スロットは、
   前記ピボット支持部の縁部に隣接し、その外周に沿って細長く形成されたこと、
   を特徴とする請求項２に記載のディスクドライブ。
4. 前記第１スロットは、
   前記スピンドルモータ支持部の外周の１／４ないし１／２に対応する長さを有し、
   前記第２スロットは、
   前記ピボット支持部の外周の１／４ないし１／２に対応する長さを有すること、
   を特徴とする請求項３に記載のディスクドライブ。
5. 前記スピンドルモータ支持部の周囲のうち、前記第１スロットの反対側には少なくとも一つの第１補助スロットが形成され、
   前記ピボット支持部の周囲のうち、前記第２スロットの反対側には少なくとも一つの第２補助スロットが形成されること、
   を特徴とする請求項２に記載のディスクドライブ。
6. 前記第１補助スロットと前記第２補助スロットとは、それぞれ複数形成されること、
   を特徴とする請求項５に記載のディスクドライブ。
7. 前記第１補助スロットの長さは、前記第１スロットより短く、
   前記第２補助スロットの長さは、前記第２スロットより短いこと、
   を特徴とする請求項５に記載のディスクドライブ。

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