JP4257852B2

JP4257852B2 - 動的特性が向上したアクチュエータとこれを具備したディスクドライブ

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Publication number: JP4257852B2
Application number: JP2004205352A
Authority: JP
Inventors: 行修李; 聲宇姜; 永勳金
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd; Institute for Information Tech Advancement
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd; Institute for Information Tech Advancement
Priority date: 2003-11-22
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2024-07-13
Also published as: JP2005158225A; KR100537515B1; US20050111140A1; KR20050049660A; US7298592B2

Description

本発明は、ディスクドライブに係り、より詳細には向上した動的特性を有するアクチュエータとこれを具備したディスクドライブに関する。

コンピュータの情報記憶装置の一つであるハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）は、リード／ライトヘッドを使ってディスクに保存されたデータを再生し、ディスクにデータを記録する装置である。このようなハードディスクドライブにおいて、前記ヘッドは、回転するディスクの記録面から所定高さに浮き上がった状態でアクチュエータによって所定位置に移動しながらその機能であるデータの読み取り／書き込みを行なう。

ディスクドライブは、その記憶容量が、年々増大してきている。ディスクドライブの記憶容量は面記録密度に比例し、面記録密度はＢＰＩ（bits per inch）で表す線記録密度とＴＰＩ（tracks per inch）で表すトラック密度との積で決まる。ＢＰＩの増加は専ら磁気記録技術の発展の影響を受けるが、ＴＰＩの増加はアクチュエータの動的特性の向上に大きく依存する。

図１は、従来のディスクドライブの構成を示す概略的な斜視図であり、図２Ａは、図１に示す従来のアクチュエータの平面図である。図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ′線に沿った垂直断面図により従来のアクチュエータを示す図であり、図１に示すボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Voice Coil Motor）のコイルとマグネットの配置を示す。

図１と図２Ａと図２Ｂに示すように、ディスクドライブは、データ記憶用ディスク１０と、このディスク１０を回転させるためのスピンドルモータ２０と、データの記録および再生のためのリード／ライトヘッド３４をディスク１０上の所定位置に移動させるためのアクチュエータ３０とを具備する。前記アクチュエータ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の先端部に設置されて前記ヘッド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を回転させるためのＶＣＭとを有する。前記ＶＣＭは、スイングアーム３２の後端部に設けられたコイル支持部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の上部と下部にそれぞれ配置されたマグネット３８とを具備する。前記マグネット３８それぞれは、図２Ｂに示すように、二つの極、すなわちＮ極とＳ極を有するように磁化されている。このようなマグネット３８は、通常、ヨーク３９に取り付けることにより支持される。

前記のように構成されたＶＣＭは、ＶＣＭコイル３７に入力される電流とマグネット３８によって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、ディスクドライブ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、例えば反時計回りに回転させて、リード／ライトヘッド３４をディスク１０の記録面上に移動させる。前記ヘッド３４は、回転するディスク１０によって発生する揚力により、ディスク１０の表面から所定高さに浮き上がる。このような状態で、前記ヘッド３４は、ディスク１０の特定トラック１２に追従して、ディスク１０の記録面にデータを記録し、ディスク１０の記録面に記録されたデータを再生する（読み取る）。

一方、ディスクドライブの電源がオフになってディスク１０の回転が停止すると、ＶＣＭはスイングアーム３２を反対方向、例えば時計回りに回転させる。これによって、ヘッド３４はディスク１０の記録面から退避する。

このような構成を有するディスクドライブにおいて、前記アクチュエータ３０の動作は、ディスク１０上の複数のトラックの中から所定の特定トラック１２を探す探索動作と、特定トラック１２に追従するトラッキング動作とに分けられる。具体的にこのような動作は、下記のようになる。

図２Ａに示すように、ＶＣＭコイル３７に一定の方向に電流が流れると、この電流とマグネット３８によって形成された磁場との相互作用により、ＶＣＭコイル３７には、フレミングの左手法則による方向の力Ｆが作用する。この力Ｆは、ＶＣＭコイル３７に対して直角方向に作用し、これによってアクチュエータ３０は、アクチュエータピボット３１を中心に回転しながらアクチュエータ３０の先端部に設けられたヘッド３４を移動させる。

上述したように、ディスクドライブの記憶容量は漸次増加の一途をたどっており、ディスク１０上のトラックの数もそれに伴い増加傾向にある。このようにトラックの数が増加すると、すなわちＴＰＩが増加すると、各トラックの幅は狭くなる。したがって、前記ヘッド３４に、非常に狭い幅を有するトラックを、エラー信号、すなわち位置誤差信号（Position Error Signal：ＰＥＳ）、を生成せずに追従させるためには、ヘッド３４を移動させるアクチュエータ３０のより精緻な制御が要求される。

ところが、従来のアクチュエータ３０はさまざまな共振モードを有し、中でも、平面上の共振モード（in-plane resonance mode）がアクチュエータ３０のトラッキング動作に最大の影響を及ぼすことが知られている。

図３は、図２Ａに示す従来のアクチュエータ３０における、平面上の共振モードの形態を図示するものである。図３に示すように、従来のアクチュエータ３０において、平面上の共振モードは、アクチュエータピボット３１を中心にスイングアーム３２とコイル支持部３６とが同じ位相で拗じれる形態を示す。このような平面上の共振モードを、一般に、バタフライモードともいう。

再び図２Ａを参照すると、アクチュエータ３０のＶＣＭコイル３７に作用する力Ｆは、トラックの方向に平行なＸ方向の分力とトラックの方向に垂直なＹ方向の分力とに分けられることがわかる。このうち、Ｙ方向の分力は前記のバタフライモードを加振（励振）させる加振力として作用する。

図４は、図２Ａに示す従来のアクチュエータのトラッキング動作において、ヘッドの平面応答（in-plane response）を示すグラフである。

図４のグラフによれば、おおよそ４８００Ｈｚの周波数で大きい振幅を有するピークＰが現われていることがわかる。このピークＰは、平面上の共振モード、すなわちバタフライモードによるものである。

前記のように、アクチュエータ３０の平面上の共振モード、すなわちバタフライモードは、ＶＣＭコイル３７に作用するＹ方向の分力によって加振され、大きい振幅を有するピークＰを表す。これによって、アクチュエータ３０のトラッキング動作において、狭小化したトラック幅に対応するヘッド３４の精緻なトラック追従が難しくなり、トラック幅が狭くなるほどＰＥＳが高くなってしまう。また、このピークＰの周波数と振幅とによってサーボ制御のための帯域幅が制限され、高周波応答不良がもたらされるので、ディスクドライブの性能が劣化する。

図５Ａおよび図５Ｂは、前記の従来の問題点を改善するための二重ＶＣＭコイルを有するアクチュエータを示す図面である。図５Ａは探索動作の時の電流の流れを示し、図５Ｂはトラック追従動作の時の電流の流れを示す。ここに図示するアクチュエータは、特許文献１に開示されている。

まず、図５Ａを参照すれば、アクチュエータ９０の後端部には、外部コイル９２と内部コイル９４とからなる二重ＶＣＭコイルが設置されていることがわかる。このようなアクチュエータ９０において、所与の特定トラックを探す探索動作を行なうときには、外部コイル９２に流れる電流Ｉ_oの方向と内部コイル９４に流れる電流Ｉ_iの方向とを一致させる。それにより、外部コイル９２と内部コイル９４とに等しい方向の力Ｆ_o、Ｆ_iが作用するので、アクチュエータ９０は高速で探索動作を行える。

次に、図５Ｂに示すように、トラッキング動作を行なうときには、外部コイル９２に流れる電流Ｉ_oの方向と内部コイル９４に流れる電流Ｉ_iの方向とを逆方向になるようにする。それにより、外部コイル９２に作用する力Ｆ_oの方向と内部コイル９４に作用する力Ｆ_iの方向とが反対になるので、二つの力Ｆ_o、Ｆ_iのＹ方向分力が相殺されてアクチュエータ９０に作用するＹ方向分力の和が最小化される。

前記の構成によれば、ヘッドがトラックに追従するとき、アクチュエータ９０に平面上のバタフライモードが存在はするものの、Ｙ方向分力による加振が最小化されるので、バタフライモードに対応するピークの高さが低くなることでアクチュエータの動的特性が向上されるのである。

しかし、このような構成を有するアクチュエータ９０においては、二つのコイル９２、９４を製作し、これらをアクチュエータ９０の後端部に結合しなければならないなどの製作上の困難がある。さらに、二つのコイル９２、９４によってアクチュエータ９０の後端部が重くなるので、アクチュエータ９０の全体重量の均衡をとるのが難しいという問題もある。また、二つのコイル９２、９４を独立的に駆動できる二つの入力電源が必要になることや、アクチュエータ９０がトラック追従動作中か探索動作中かを認知して、それによって各コイル９２、９４に流れる電流の方向を同一方向または反対方向に変えなければならないサーボ制御上の難点などの問題がある。
米国特許第６,１０４,５８１号明細書

本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために創案されたものであり、特に、トラック追従性能の向上のため、アクチュエータの平面上の共振モードを加振させる作用を有する、トラックに対して直角方向の加振力を最小化できるアクチュエータとこれを具備したディスクドライブを提供することを課題とする。

前記の技術的課題を果たすために、本発明は、データの記録および再生のためのリード／ライトヘッドをディスク上の所定位置に移動させるためのディスクドライブのアクチュエータにおいて、前記ディスクドライブのベース部材に設置されたアクチュエータピボットと、前記アクチュエータピボットに回転自在に結合され、その先端部には前記ヘッドを支持するサスペンションが設置されたスイングアームと、前記スイングアームの後端部に設けられたコイル支持部と、前記コイル支持部に結合され、それぞれ一定の方向を有する四つの部分を含むＶＣＭコイルと、前記ＶＣＭコイルと対向するように配置され、前記ＶＣＭコイルの四つの部分それぞれに対応する四つの極を有するマグネットとを具備し、前記アクチュエータの長さ方向をＸ方向とし、前記アクチュエータの幅方向をＹ方向とすると、前記ＶＣＭコイルの四つの部分の中で第１部分および第２部分は前記アクチュエータピボットから遠く離れてＸ方向中心線の両側に位置して、Ｘ方向中心線に対して線対称となるように傾いた方向を有し、第３部分および第４部分は前記アクチュエータピボット近くでＸ方向中心線の両側に位置して、Ｘ方向中心線と平行な方向を有し、前記マグネットの四つの極は、互いに接したもの同士で反対の極性を有するように磁化されることを特徴とするディスクドライブのアクチュエータを提供する。

また、前記マグネットは、前記ＶＣＭコイルの上部に配置された上部マグネットと前記ＶＣＭコイルの下部に配置された下部マグネットとを含み、前記上部マグネットの四つの極と前記下部マグネットの四つの極とは互いに向かい合うもの同士で反対の極性を有するように磁化されることが望ましい。

また、前記の技術的課題を果たすために、本発明は、データ記憶用ディスクと、前記ディスクを回転させるためのスピンドルモータと、データの記録および再生のためのリード／ライトヘッドを前記ディスク上の所定位置に移動させるためのアクチュエータとを有するディスクドライブにおいて、前記アクチュエータは、前記ディスクドライブのベース部材に設置されたアクチュエータピボットと、前記アクチュエータピボットに回転自在に結合されて、その先端部には前記ヘッドを支持するサスペンションが設置されたスイングアームと、前記スイングアームの後端部に設けられたコイル支持部と、前記コイル支持部に結合され、それぞれ一定の方向を有する四つの部分を含むＶＣＭコイルと、前記ＶＣＭコイルと対向するように配置され、前記ＶＣＭコイルの四つの部分それぞれに対応する四つの極を有するマグネットとを具備し、前記アクチュエータの長さ方向をＸ方向とし、前記アクチュエータの幅方向をＹ方向とすると、前記ＶＣＭコイルの四つの部分の中で、第１部分および第２部分は前記アクチュエータピボットから遠く離れてＸ方向中心線の両側に位置して、Ｘ方向中心線に対して線対称となるように傾いた方向を有し、第３部分および第４部分は前記アクチュエータピボット近くでＸ方向中心線の両側に位置して、Ｘ方向中心線と平行な方向を有し、前記マグネットの四つの極は、互いに接したもの同士で反対の極性を有するように磁化されることを特徴とするディスクドライブを提供する。

本発明によれば、アクチュエータの平面上の共振モードを加振するトラックに対して直角方向の加振力を最小化またはゼロ化できる。したがって、平面上の共振モードに対応するピークの振幅が減少するので、ヘッドのトラック追従動作の時の精度と性能とが向上される。また、サーボ制御に必要なサーボ帯域幅を従来よりも広くすることができ、ＰＥＳが減少し、ディスクドライブの性能が向上される。

また、アクチュエータの向上された動的特性に基づいてトラック数が増加可能となるので、より高い記憶容量を有するディスクドライブを具現できる。

また、一つのコイルのみを使うものなので、コイル数の増加による製作工程上の問題や、サーボ制御上の困難が発生しない。

以下、添付図面を参照しながら本発明によるアクチュエータとこれを具備したディスクドライブの望ましい実施の形態を詳しく説明する。以下の図面で同じ参照符号は等しい構成要素を示す。

図６は本発明の第１実施例によるアクチュエータが具備されたディスクドライブの平面図である。図６に示すように、ディスクドライブは、データ記憶用ディスク１１０を回転させるためのスピンドルモータ１２０と、データの記録および再生のためのリード／ライトヘッド１３４を前記ディスク１１０上の所定位置に移動させるためのアクチュエータ１３０とを具備する。

前記スピンドルモータ１２０は、ディスクドライブのベース部材１０１上に設置される。このスピンドルモータ１２０には、一つまたは複数のデータ記憶用ディスク１１０が装着され、このディスク１１０は前記スピンドルモータ１２０によって一定の角速度で回転する。

前記アクチュエータ１３０は、前記ベース部材１０１に設置さ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、リード／ライトヘッド１３４と、コイル支持部１３６と、ＶＣＭとを含む。前記スイングアーム１３２は、前記アクチュエータピボット１３１に回転自在に結合される。前記サスペンション１３３は、スイングアーム１３２の先端部に結合されて、前記ヘッド１３４をディスク１１０の表面側に付勢するように支持する。前記コイル支持部１３６は、スイングアーム１３２の後端部に設けられる。

前記ＶＣＭは、前記スイングアーム１３２を回転させるための駆動力を提供し、ＶＣＭコイル１３７に入力される電流とマグネット１３８によって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。前記ＶＣＭコイル１３７は前記コイル支持部１３６に結合される。前記マグネット１３８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、ヨーク１３９に取り付けることで支持される。前記ＶＣＭコイル１３７とマグネット１３８とについては後で詳細に説明する。

ディスクドライブ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、例えば反時計回りの方向に回転させ、前記ヘッド１３４をディスク１１０の記録面上にローディングさせる。前記ヘッド１３４は、回転するディスク１１０によって発生する揚力により、ディスク１１０の表面から所定高さに浮き上がる。このような状態で、前記ヘッド１３４は、ディスク１１０の特定トラック１１２に追従してディスク１１０の記録面にデータを記録し、ディスク１１０の記録面に保存されたデータを再生する。

一方、ディスクドライブの電源がオフになってディスク１１０の回転が停止すれば、ＶＣＭは、スイングアーム１３２を反対方向、例えば時計回りの方向に回転させ、前記ヘッド１３４がディスク１１０の記録面上から外れるように退避させる。このようにディスク１１０の記録面から退避したヘッド１３４は、ディスク１１０の外側に設けられたランプ１４０にパーキングする。

前記のようなアクチュエータ１３０の動作は、前述したように、ディスク１１０上の多数のトラックの中から所定の特定トラック１１２を探す探索動作と、特定トラック１１２に追従するトラッキング動作とを含む。

図７は、図６に示すアクチュエータの平面図であり、図８Ａおよび図８Ｂはそれぞれ図７に示すＡ−Ａ′線およびＢ−Ｂ′線に沿ったアクチュエータの垂直断面図であって、ＶＣＭコイルとマグネットの配置を示す。図中、アクチュエータの長さ方向、すなわちトラック方向に平行な方向をＸ方向とし、アクチュエータの幅方向、すなわちトラック方向と直角を成す方向をＹ方向とする。

図７、図８Ａおよび図８Ｂを共に参照すれば、本発明の第１実施例によるアクチュエータ１３０において、前記ＶＣＭコイル１３７は、四つの部分１３７ａ、１３７ｂ、１３７ｃ、１３７ｄを含み、これらはそれぞれ互いに異なる方向に向けて配列されていることがわかる。前記ＶＣＭコイル１３７の第１部分１３７ａおよび第２部分１３７ｂはアクチュエータピボット１３１から遠く離れて位置し、前記第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄはアクチュエータピボット１３１の近くに位置する。

そして、前記第１部分１３７ａおよび第２部分１３７ｂは、アクチュエータピボット１３１の中心を通るＸ軸の延長線、すなわちＸ方向中心線を基準にその両側に位置して、前記Ｘ方向中心線に対して線対称となるように傾いた方向を有する。また、前記第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄも前記Ｘ方向中心線を基準にその両側に位置し、前記Ｘ方向中心線に対して線対称となるように傾いた方向を有する。前記Ｘ方向中心線を基準として、一方に共に位置する第１部分１３７ａと第４部分１３７ｄの傾斜方向は互いに反対方向であり、Ｘ方向中心線を基準に他方に共に位置する第２部分１３７ｂと第３部分１３７ｃの傾斜方向も互いに反対方向である。

具体的には、前記ＶＣＭコイル１３７は、図７に示すように、平面上でおおよそ六角形の形状を有するものとすることができる。すなわち、ＶＣＭコイル１３７の第１部分１３７ａ、第２部分１３７ｂ、第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄは、アクチュエータ１３０の回転方向、すなわちＹ方向に平行な六角形の二つの辺を除いた残り四つの辺にそれぞれ対応するよう配置される。したがって、このように構成されたＶＣＭコイル１３７に流れる電流は、第１部分１３７ａ、第２部分１３７ｂ、第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄそれぞれでその方向が変わる。

前記マグネット１３８は、ＶＣＭコイル１３７の上部に配置された上部マグネット１３８ａと、ＶＣＭコイル１３７の下部に配置された下部マグネット１３８ｂとを含む。上部マグネット１３８ａと下部マグネット１３８ｂとは、それぞれ上部ヨーク１３９ａと下部ヨーク１３９ｂとに取り付けることにより支持される。

上部マグネット１３８ａは、ＶＣＭコイル１３７の第１部分１３７ａ、第２部分１３７ｂ、第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄそれぞれに対応する四つの極を有するように分割され、前記四つの極は接したもの同士で互いに反対の極性を有するように磁化される。そして、下部マグネット１３８ｂもＶＣＭコイル１３７の第１部分１３７ａ、第２部分１３７ｂ、第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄそれぞれに対応する四つの極を有するように分割され、前記四つの極は接したもの同士で反対の極性を有するように磁化される。また、上部マグネット１３８ａの四つの極と下部マグネット１３８ｂの四つの極とは、互いに向かい合うもの同士で反対の極性を有するように磁化される。

このような構成を有する本発明の第１実施例によるアクチュエータ１３０において、前記ＶＣＭコイル１３７に電流を印加すると、ＶＣＭコイル１３７の第１部分１３７ａ、第２部分１３７ｂ、第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄをそれぞれ一定の方向に流れる電流と、マグネット１３８によって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ＶＣＭコイル２３７の第１部分１３７ａ、第２部分１３７ｂ、第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄそれぞれに力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄが作用する。この力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄは、ＶＣＭコイル１３７の第１部分１３７ａ、第２部分１３７ｂ、第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄそれぞれに対して直角方向に作用するので、そのそれぞれの方向は互いに異なる。

図９は図６に示すアクチュエータにおいて、ＶＣＭコイルの各部分に作用する力のＸ方向およびＹ方向の分力を示す図面であり、図１０はＶＣＭコイルに作用する合力を示す図面である。

先に図９を参照すれば、前記ＶＣＭコイル１３７の第１部分１３７ａ、第２部分１３７ｂ、第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄそれぞれに作用する四つの力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄは、それぞれＸ方向分力Ｆａｘ、Ｆｂｘ、Ｆｃｘ、ＦｄｘとＹ方向分力Ｆａｙ、Ｆｂｙ、Ｆｃｙ、Ｆｄｙとに分解できることがわかる。ここで、ＶＣＭコイル１３７全体に作用するＹ方向分力Ｆａｙ、Ｆｂｙ、Ｆｃｙ、Ｆｄｙは互いに相殺しあう。より詳細に説明すれば、アクチュエータピボット１３１から遠く離れた第１部分１３７ａおよび第２部分１３７ｂに作用する第１Ｙ方向分力Ｆａｙおよび第２Ｙ方向分力Ｆｂｙとアクチュエータピボット１３１に近い第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄに作用する第３Ｙ方向分力Ｆｃｙおよび第４Ｙ方向分力Ｆｄｙとは正反対の方向を有するので互いに相殺しあう。

したがって、ＶＣＭコイル１３７の第１部分１３７ａ、第２部分１３７ｂ、第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄそれぞれの長さおよび／または方向を調節することで、第１Ｙ方向分力Ｆａｙ、第２Ｙ方向分力Ｆｂｙ、第３Ｙ方向分力Ｆｃｙおよび第４Ｙ方向分力Ｆｄｙの合力をゼロ化または最小化できる。

前記ＶＣＭコイル１３７に印加されるＹ方向分力Ｆａｙ、Ｆｂｙ、Ｆｃｙ、Ｆｄｙは、前述したように、アクチュエータ１３０の平面上の共振モード、すなわちバタフライモードを加振する主要な加振力として作用する。したがって、Ｙ方向分力Ｆａｙ、Ｆｂｙ、Ｆｃｙ、Ｆｄｙの合力をゼロ化すると、アクチュエータ１３０の平面上の共振モードを加振する主要な加振力が消えるので望ましいと言える。しかし、アクチュエータ１３０をより速く駆動させるためには、Ｙ方向分力Ｆａｙ、Ｆｂｙ、Ｆｃｙ、Ｆｄｙを完全にゼロ化してしまうのではなく極小化して、ある程度のＹ方向分力Ｆａｙ、Ｆｂｙ、Ｆｃｙ、Ｆｄｙを残存させることも望ましい。

前記のように、本発明によるアクチュエータ１３０によれば、アクチュエータ１３０のトラッキング動作の時に、平面上のバタフライモードが存在はするものの、Ｙ方向分力Ｆａｙ、Ｆｂｙ、Ｆｃｙ、Ｆｄｙによる加振が最小化されるので、アクチュエータ１３０の動的特性を向上させることができる。すなわち、アクチュエータ１３０のトラッキング動作に最大の影響を及ぼすバタフライモードに対応するピークが低くなり、ヘッド１３４のトラック追従動作の時の精度と性能とが向上する。これについては後でさらに説明する。

前記のように、ＶＣＭコイル１３７の第１部分１３７ａ、第２部分１３７ｂ、第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄそれぞれに作用する力のＹ方向分力Ｆａｙ、Ｆｂｙ、Ｆｃｙ、Ｆｄｙは互いに相殺しあってゼロ化または最小化されるが、ＶＣＭコイル１３７の第１部分１３７ａ、第２部分１３７ｂ、第３部分１３７ｃおよび第４部分１３７ｄそれぞれに作用するＸ方向分力Ｆａｘ、Ｆｂｘ、Ｆｃｘ、Ｆｄｘは相殺されず、アクチュエータ１３０を駆動させる駆動力として作用する。

より詳細に説明すれば、ＶＣＭコイル１３７の第１部分１３７ａおよび第４部分１３７ｄに作用する第１Ｘ方向分力Ｆａｘおよび第４Ｘ方向分力ＦｄｘはＸ方向中心線を基準に一方に位置し、ＶＣＭコイル１３７の第２部分１３７ｂおよび第３部分１３７ｃに作用する第２Ｘ方向分力Ｆｂｘおよび第３Ｘ方向分力ＦｃｘはＸ方向中心線を基準に他方に位置する。そして、前記第１Ｘ方向分力Ｆａｘおよび第４Ｘ方向分力Ｆｄｘと第２Ｘ方向分力Ｆｂｘおよび第３Ｘ方向分力Ｆｃｘとは互いに異なる方向に作用している。

したがって、図１０に示すように、ＶＣＭコイル１３７の第１部分１３７ａおよび第４部分１３７ｄに作用するＸ方向合力Ｆｘ₁と、第２部分１３７ｂおよび第３部分１３７ｃに作用するＸ方向合力Ｆｘ₂とは相異なる方向を有し、Ｘ方向中心線を基準に反対側に位置するので、アクチュエータピボット１３１を中心にアクチュエータ１３０を回転させるトルクを発生させることができる。これにより、アクチュエータ１３０はアクチュエータピボット１３１を中心に回転できるので、アクチュエータ１３０の探索動作とトラッキング動作とを行える。そして、前述したように、ある程度のＹ方向分力Ｆａｙ、Ｆｂｙ、Ｆｃｙ、Ｆｄｙを残存させた場合には、アクチュエータ１３０を回転させるトルクが大きくなるのでアクチュエータ１３０をより速く駆動できることになる。

図１１は、本発明の第２実施例によるアクチュエータの平面図である。図１１に示すように、本発明の第２実施例によるアクチュエータ２３０も、アクチュエータピボット２３１と、スイングアーム２３２と、サスペンション２３３と、リード／ライトヘッド２３４と、コイル支持部２３６とを含む。このような構成要素は前述の第１実施例と等しいので詳細な説明は略する。

本実施例によるアクチュエータ２３０は、前記スイングアーム２３２を回転させるための駆動力を提供するＶＣＭを具備する。前記ＶＣＭは、前記コイル支持部２３６に結合されるＶＣＭコイル２３７と、前記ＶＣＭコイル２３７に対向するようにその上部と下部とにそれぞれ配置されるマグネット２３８とを含む。前記ＶＣＭコイル２３７とマグネット２３８の構成は、ＶＣＭコイル２３７の形状を除き前述の第１実施例と等しい。

本実施例において、前記ＶＣＭコイル２３７は、互いに異なる方向に配列された四つの部分２３７ａ、２３７ｂ、２３７ｃ、２３７ｄを含む。具体的に、前記ＶＣＭコイル２３７の第１部分２３７ａおよび第２部分２３７ｂはアクチュエータピボット２３１から遠く離れて位置し、前記第３部分２３７ｃおよび第４部分２３７ｄはアクチュエータピボット２３１に近く位置する。そして、前記第１部分２３７ａおよび第２部分２３７ｂはＸ方向中心線を基準にその両側に位置し、Ｘ方向中心線に対して線対称となるように傾いた方向を有する。

前記ＶＣＭコイル２３７の第３部分２３７ｃおよび第４部分２３７ｄはＸ方向中心線を基準にその両側に位置し、Ｘ方向中心線と平行な方向を有する。したがって、このように構成されたＶＣＭコイル２３７に流れる電流は、第１部分２３７ａ、第２部分２３７ｂ、第３部分２３７ｃおよび第４部分２３７ｄそれぞれでその方向が異なる。

前記マグネット２３８は、前述の第１実施例のマグネット１３８と等しい構成を有するので、これについての詳細な説明は略する。また、ＶＣＭコイル２３７とマグネット２３８の垂直断面構成は、図８Ａおよび図８Ｂに図示するところと等しい。

このような構成を有する本発明の第２実施例によるアクチュエータ２３０において、前記ＶＣＭコイル２３７に電流を印加すると、ＶＣＭコイル２３７の第１部分２３７ａ、第２部分２３７ｂ、第３部分２３７ｃおよび第４部分２３７ｄをそれぞれ一定の方向に流れる電流と、マグネット２３８によって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よる方向に、ＶＣＭコイル２３７の第１部分２３７ａ、第２部分２３７ｂ、第３部分２３７ｃおよび第４部分２３７ｄそれぞれに力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄが作用する。この力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄは、ＶＣＭコイル２３７の第１部分２３７ａ、第２部分２３７ｂ、第３部分２３７ｃおよび第４部分２３７ｄそれぞれに対して直角方向に作用する。

図１２は、本発明の第２実施例によるアクチュエータにおいて、ＶＣＭコイルの各部分に作用する力のＸ方向およびＹ方向の分力を示す図面であり、図１３は、本発明の第２実施例によるアクチュエータにおいて、ＶＣＭコイルに作用する合力を示す図面である。

先に図１２を参照すれば、前記ＶＣＭコイル２３７の第１部分２３７ａおよび第２部分２３７ｂそれぞれに作用する二つの力Ｆａ、Ｆｂは、それぞれＸ方向分力Ｆａｘ、ＦｂｘとＹ方向分力Ｆａｙ、Ｆｂｙとに分解できることがわかる。一方、前記ＶＣＭコイル２３７の第３部分２３７ｃおよび第４部分２３７ｄはＸ方向と平行なので、これらのそれぞれに作用する二つの力Ｆｃ、Ｆｄは、Ｙ方向に作用することになるため、Ｙ方向分力Ｆｃｙ、Ｆｄｙだけ残ることになる。ここで、アクチュエータピボット２３１から遠く離れた第１部分２３７ａおよび第２部分２３７ｂに作用する第１Ｙ方向分力Ｆａｙおよび第２Ｙ方向分力Ｆｂｙとアクチュエータピボット２３１に近い第３部分２３７ｃおよび第４部分２３７ｄに作用する第３Ｙ方向分力Ｆｃｙおよび第４Ｙ方向分力Ｆｄｙとは、正反対の方向を有するので互いに相殺しあう。

したがって、前述の第１実施例と同じく、本実施例でもＶＣＭコイル２３７の第１部分２３７ａ、第２部分２３７ｂ、第３部分２３７ｃおよび第４部分２３７ｄそれぞれの長さおよび／または方向を調節することで、第１Ｙ方向分力Ｆａｙ、第２Ｙ方向分力Ｆｂｙ、第３Ｙ方向分力Ｆｃｙおよび第４Ｙ方向分力Ｆｄｙの合力をゼロ化または最小化できる。このことによる効果も前述の第１実施例と等しい。

一方、本発明による第２実施例においては、ＶＣＭコイル２３７の第１部分２３７ａおよび第２部分２３７ｂにだけＸ方向分力Ｆａｘ、Ｆｂｘが作用するようになるので、これらは相殺されずにアクチュエータ２３０を駆動させる駆動力として作用する。

より詳細に説明すれば、図１３に示すように、ＶＣＭコイル２３７の第１部分２３７ａに作用する第１Ｘ方向分力Ｆａｘと第２部分２３７ｂに作用する第２Ｘ方向分力Ｆｂｘとは、Ｘ方向中心線を基準に異なる側に位置するようになり、相異なる方向を有する。したがって、第１Ｘ方向分力Ｆａｘと第２Ｘ方向分力Ｆｂｘとにより、アクチュエータピボット２３１を中心にアクチュエータ２３０を回転させるトルクを発生させることができる。したがって、アクチュエータ２３０は、アクチュエータピボット２３１を中心に回転できるので、アクチュエータ２３０の探索動作とトラッキング動作とを行える。

図１４は、図７に示す本発明の第１実施例によるアクチュエータのトラッキング動作において、ヘッドの平面応答を示すグラフである。

図１４のグラフを見れば、本発明によるアクチュエータにおいて、平面上の共振モード、すなわちバタフライモードに対応するピークＰがおおよそ５０００Ｈｚの周波数で現われ、このピークＰの振幅は従来（図４参照）と比べて非常に小さくなったことがわかる。

その理由は、前述したように、本発明によるアクチュエータにおいてバタフライモードを加振する加振力、すなわちＶＣＭコイルに作用するＹ方向分力の和が最小化またはゼロ化されるからである。このように、バタフライモードに対応するピークＰの振幅が小さくなれば、アクチュエータの非常に精緻なトラッキング動作が可能になるのでＰＥＳも低くなる。また、このピークＰの振幅が小さくなるので、サーボ制御のための帯域幅を広げることができるようになってディスクドライブの性能を向上させることができる。

下記の表１は、本発明によるアクチュエータにおけるサーボ帯域幅およびＰＥＳを従来のアクチュエータにおけるサーボ帯域幅およびＰＥＳと比べて表したものである。

表１で、ＲＲＯ(Repeatable Run-Out)は繰り返し振動であり、ＮＲＲＯ(Non Repeatable Run-Out)は非繰り返し振動である。

表１を見れば、本発明によるアクチュエータでのサーボ帯域幅は、従来のアクチュエータに比べて２５％位広くなったことを分かる。そして、本発明によるアクチュエータでの繰り返し振動と非繰り返し振動とを含む全体振動によるＰＥＳは、従来のアクチュエータに比べておおよそ３２.５％位減少したことがわかる。

以上、図面に示し実施例として記載した具体的な実施の態様によって、本発明を詳しく説明したが、これらの記載は例示的なものに過ぎず、当該技術分野の当業者なら多様な変形および均等な他の実施例が可能である。例えば、本発明によるアクチュエータのＶＣＭコイルは、図７または図１１に示す形状を有するものとして説明したが、前記ＶＣＭコイルはこのような形状でなくとも、本発明の目的を達成できる範囲内で多様な形状を有するものが考えられる。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は特許請求の範囲によって定義されるものとする。

本発明の、動的特性が向上したアクチュエータとこれを具備したディスクドライブは、例えば、コンピュータの情報記憶装置の一つであるハードディスクドライブに適用できる。

従来のディスクドライブの構成を示す概略的な斜視図である。図１に示す従来のアクチュエータの平面図である。図２Ａに示すＡ−Ａ′線に沿った従来のアクチュエータの垂直断面図であり、図１に示すＶＣＭコイルとマグネットの配置を示す図面である。図２Ａに示す従来のアクチュエータの平面上の共振モードの形態をシミュレーションした結果を示す図面である。図２Ａに示す従来のアクチュエータのトラッキング動作において、ヘッドの平面応答を示すグラフである。従来の二重ＶＣＭコイルを有するアクチュエータを図示した図面であり、探索動作の時の電流の流れを示す。従来の二重ＶＣＭコイルを有するアクチュエータを図示した図面であり、トラック追従動作の時の電流の流れを示す。本発明の第１実施例によるアクチュエータを具備するディスクドライブの平面図である。図６に示すアクチュエータの平面図である。図７に示すＡ−Ａ′線に沿ったアクチュエータの垂直断面図であり、ＶＣＭコイルとマグネットの配置を示す。図７に示すＢ−Ｂ′線に沿ったアクチュエータの垂直断面図であり、ＶＣＭコイルとマグネットの配置を示す。図６に示すアクチュエータにおいて、ＶＣＭコイルの各部分に作用する力のＸ方向およびＹ方向の分力を示す図面である。図６に示すアクチュエータにおいて、ＶＣＭコイルに作用する合力を示す図面である。本発明の第２実施例によるアクチュエータの平面図である。図１１に示すアクチュエータにおいて、ＶＣＭコイルの各部分に作用する力のＸ方向およびＹ方向の分力を示す図面である。図１１に示すアクチュエータにおいて、ＶＣＭコイルに作用する合力を示す図面である。図７に示すアクチュエータのトラッキング動作において、ヘッドの平面応答を示すグラフである。

符号の説明

１０１ベース部材
１１０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リード／ライトヘッド
１３６コイル支持部
１３７ＶＣＭコイル
１３８マグネット
１３９ヨーク

Claims

データの記録および再生のためのリード／ライトヘッドをディスク上の所定位置に移動させるためのディスクドライブのアクチュエータにおいて、
前記ディスクドライブのベース部材に設置されたアクチュエータピボットと、
前記アクチュエータピボットに回転自在に結合され、その先端部には前記ヘッドを支持するサスペンションが設置されたスイングアームと、
前記スイングアームの後端部に設けられたコイル支持部と、
前記コイル支持部に結合され、それぞれ一定の方向を有する四つの部分を含むＶＣＭコイルと、
前記ＶＣＭコイルと対向するように配置され、前記ＶＣＭコイルの四つの部分それぞれに対応する四つの極を有するマグネットとを具備し、
前記アクチュエータの長さ方向をＸ方向とし、前記アクチュエータの幅方向をＹ方向とすると、前記ＶＣＭコイルの四つの部分の中で第１部分および第２部分は前記アクチュエータピボットから遠く離れてＸ方向中心線の両側に位置して、Ｘ方向中心線に対して線対称となるように傾いた方向を有し、第３部分および第４部分は前記アクチュエータピボット近くでＸ方向中心線の両側に位置して、Ｘ方向中心線と平行な方向を有し、
前記マグネットの四つの極は、互いに接したもの同士で反対の極性を有するように磁化されることを特徴とするディスクドライブのアクチュエータ。
前記第１部分と第２部分とに作用する力の方向は相異なり、前記第３部分と第４部分とに作用する力の方向は等しいことを特徴とする、請求項１に記載のディスクドライブのアクチュエータ。
前記マグネットは、前記ＶＣＭコイルの上部に配置された上部マグネットと前記ＶＣＭコイルの下部に配置された下部マグネットとを含み、前記上部マグネットの四つの極と前記下部マグネットの四つの極とは互いに向かい合うもの同士で反対の極性を有するように磁化されることを特徴とする、請求項１に記載のディスクドライブのアクチュエータ。
データ記憶用ディスクと、前記ディスクを回転させるためのスピンドルモータと、データの記録および再生のためのリード／ライトヘッドを前記ディスク上の所定位置に移動させるためのアクチュエータとを有するディスクドライブにおいて、
前記アクチュエータは、
前記ディスクドライブのベース部材に設置されたアクチュエータピボットと、
前記アクチュエータピボットに回転自在に結合されて、その先端部には前記ヘッドを支持するサスペンションが設置されたスイングアームと、
前記スイングアームの後端部に設けられたコイル支持部と、
前記コイル支持部に結合され、それぞれ一定の方向を有する四つの部分を含むＶＣＭコイルと、
前記ＶＣＭコイルと対向するように配置され、前記ＶＣＭコイルの四つの部分それぞれに対応する四つの極を有するマグネットとを具備し、
前記アクチュエータの長さ方向をＸ方向とし、前記アクチュエータの幅方向をＹ方向とすると、前記ＶＣＭコイルの四つの部分の中で、第１部分および第２部分は前記アクチュエータピボットから遠く離れてＸ方向中心線の両側に位置して、Ｘ方向中心線に対して線対称となるように傾いた方向を有し、第３部分および第４部分は前記アクチュエータピボット近くでＸ方向中心線の両側に位置して、Ｘ方向中心線と平行な方向を有し、
前記マグネットの四つの極は、互いに接したもの同士で反対の極性を有するように磁化されることを特徴とするディスクドライブ。
前記第１部分と第２部分とに作用する力の方向は相異なり、前記第３部分と第４部分とに作用する力の方向は等しいことを特徴とする、請求項４に記載のディスクドライブ。
前記マグネットは、前記ＶＣＭコイルの上部に配置された上部マグネットと前記ＶＣＭコイルの下部に配置された下部マグネットとを含み、前記上部マグネットの四つの極と前記下部マグネットの四つの極とは互いに向かい合うもの同士で反対の極性を有するように磁化されることを特徴とする、請求項４に記載のディスクドライブ。