JP4346252B2 - 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、回転する磁気ディスクに対して情報の記録再生を行なう磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置は磁気ディスクを回転し、磁気ディスク上の任意半径位置に位置決めされる磁気ヘッドにより複数の同心円上に情報を記録し或いは読み出すものであるが、磁気ヘッドはロータリーアクチュエータにより回転移動され任意トラックに位置決めされる。ロータリーアクチュエータはアルミ或いはマグネシウム合金製で、その先に磁気ヘッドを支えるためのステンレス板製のサスペンションが固定された状態で一体形成される。若しくは、ヘッドアームの先に先にステンレス板製の薄板のサスペンションが積層される。このロータリーアクチュエータは、当該ロータリーアクチュエータを支持及び回転させる回転軸を中心としてボイスコイルモータ（ＶＣＭ）によって磁気ディスクの半径方向に回転駆動される。小型装置のボイスコイルモータは、移動平面に平行な平面でコイルを巻いた平面型のものが普通用いられている。
【０００３】
ここで、上記の構成を持つロータリーアクチュエータでは、自身の発生する共振周波数が原因となり、磁気ヘッドの位置決め精度を向上できないという課題があった。即ち、磁気ヘッドは位置決めサーボ系で位置決めされているため、サーボ系に影響するロータリーアクチュエータの共振周波数が低いと、サーボ系で安定に位置決め制御のためのサーボが掛けられない。また、通常では安定にサーボが掛けられる場合でも、突発的な外乱によりロータリーアクチュエータの共振周波数の振動が生じたり、サーボ帯域をあまり上げることができず、結果として位置決め精度を向上できない。このため、ロータリーアクチュエータの共振周波数をなるべく高くするか、或いは共振ピークを低くする必要がある。どちらの施策によっても、外乱の影響を低減する、或いは、サーボ帯域の向上により位置決め精度の向上ができる。
【０００４】
ステンレスアーム製のロータリーアクチュエータのボイスコイルモータが原因の共振モードの一例を、図８、図９に示す。図８は、ロータリーアクチュエータに上下方向振動モードの共振周波数が発生している様子を示している。この例では、ロータリーアクチュエータ全体がシーク方向に倒れ、１ｋＨｚ付近に不安定なサブピークが発生している。図９は、ロータリーアクチュエータがシーク方向に振動している様子を示している。この例では、ロータリーアクチュエータに６．６ｋＨｚの主共振周波数のモードが発生している。図８、９に示すように、ロータリーアクチュエータに発生する共振周波数が障害となり、これらの共振周波数のモードが励起され発振などの不安定現象を起こすため、ロータリーアクチュエータに発生する共振周波数よりも高くサーボ帯域を上げたくとも上げることができなかった。
【０００５】
これを防止するためには、ロータリーアクチュエータに発生する共振周波数の値を上げる必要がある。しかし、共振周波数の値を上げる方法は限度があるためロータリーアクチュエータに対するダンピングを増加させることにより共振ゲインを低下させる必要がある。ロータリーアクチュエータにダンピングを与える方法としては特開平３−１７３３４２に、磁気回路の上部に粘性抵抗を有する部材と拘束板を貼る方法が提案されている。これはシーク時の残留振動を低減するために提案されているもので、磁気回路の振動を静止部材の拘束板と磁気回路の間に挟まれた粘性抵抗部材の変形で吸収するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の方法は、拘束板の拘束が不十分のためダンピング効果が少なく位置決めサーボ系が不安定化したり、また、磁気回路の他に拘束板が必要であるため、磁気回路自体が大きく重くなるという不具合がある。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、必要体積の少なく軽量で、且つ、ロータリーアクチュエータの共振周波数の共振ゲインを低減することを可能とし、以って位置決めサーボ系の安定度を向上することが可能な磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気ディスク装置は、情報を記録する磁気ディスクと、前記磁気ディスクに対して情報の記録及び再生を行なう磁気ヘッドと、前記磁気ディスクに対して前記磁気ヘッドを移動自在に支持するロータリーアクチュエータと、前記ロータリーアクチュエータを前記磁気ディスクの半径方向に回転駆動するボイスコイルモータとを具備し、前記ボイスコイルモータは、前記ロータリーアクチュエータと一体に形成された駆動コイルと、前記駆動コイルの両側に配置される一対の磁気回路と、前記磁気回路の一方の前記駆動コイルに対向する面に配置されたマグネットとからなり、前記磁気回路の少なくとも一方が粘弾性体を間に挟みこんだ構成であり、前記粘弾性体を間に挟みこんだ構成の磁気回路は、前記粘弾性体からみて前記駆動コイルに近い側の板厚が前記駆動コイルに遠い側の板厚よりも厚いことを特徴とする。
【０００９】
また本発明の磁気ディスク装置は、情報を記録する磁気ディスクと、前記磁気ディスクに対して情報の記録及び再生を行なう磁気ヘッドと、前記磁気ディスクに対して前記磁気ヘッドを移動自在に支持するロータリーアクチュエータと、前記ロータリーアクチュエータを前記磁気ディスクの半径方向に回転駆動するボイスコイルモータとを具備し、前記ボイスコイルモータは、前記ロータリーアクチュエータと一体に形成された駆動コイルと、前記駆動コイルの両側に配置される一対の磁気回路と、前記磁気回路の一方の前記駆動コイルと対向する面に配置されたマグネットとからなり、前記磁気回路の少なくとも一方が、前記駆動コイルに対向する面の反対面に粘弾性体を介して薄板を接着した構成を有すること特徴とする。
【００１０】
これにより、本発明の磁気ディスク装置では、必要体積の少なく軽量で、且つ、ロータリーアクチュエータの共振周波数の共振ゲインを低減することが可能となり、位置決めサーボ系の安定度を向上することが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の磁気ディスク装置の実施の形態について説明する。図１は、本発明のＨＤＤの概観を示す図である。
【００１２】
図１に示されるように、本発明の磁気ディスク装置は、上面の開口した矩形箱上の筐体１と、複数のねじにより筐体１にねじ止めされる筐体の上端開口を閉塞する図示しないトップカバーとを有している。筐体１内には、磁気ディスク２、この磁気ディスク２を支持および回転させる駆動手段としてのスピンドルモータ３、磁気ディスク２に対して情報の記録及び再生を行なう磁気ヘッド４、磁気ヘッド４を先端に搭載したサスペンションを有し且つ磁気ヘッド４を移動自在に支持するロータリーアクチュエータ５、ロータリーアクチュエータ５を回転自在に支持する回転軸６、回転軸６を介してロータリーアクチュエータ５を回動および位置決めするボイスコイルモータ７、ヘッドアンプ回路８が収納されている。
（第１の実施形態）
図２に、本発明の特徴となるボイスコイルモータ７の構成を示している。ボイスコイルモータ７は、例えば、２．５インチの磁気ディスク装置に適用されるものである。板厚が約１．８［ｍｍ］の下部磁気回路１１に板厚が約１．８［ｍｍ］のマグネット１３が粘弾性体４を介して接合されている。上部磁気回路１２及び下部磁気回路１１は、鉄などの磁性対により構成される。
【００１３】
粘弾性体４の板厚は、厚いほどダンピング効果が高いが、あまり厚いと下部磁気回路１１の効率が低下するので、約５０〜１００［μｍ］程度の厚さが好適である。また、粘弾性体４は、ロータリーアクチュエータ５の共振周波数を抑制可能とするために、１〜１０［ｋＨｚ］の周波数帯域の共振を抑制するダンピング効果を持つものが良い。更に、粘弾性体４の材料としては、シリコン（Ｓｉ）を全く含まないか、また含んでいても極微量であるものが良い。また、粘弾性体４の材料としては、ガスを発生しないか発生しても極微量な低発ガス性のものが良い。
【００１４】
マグネット１３と上部磁気回路１２との間には、約１．７［ｍｍ］の磁気ギャップがあり、この間にロータリーアクチュエータ５に一体形成された約１．２５［ｍｍ］厚の駆動コイル１５が配置されている。磁気ギャップ中には上下方向に磁束が走っており、平面型の駆動コイル１５に電流を流すと左右方向の駆動力が生じる。駆動コイル１５とマグネット１３、及び、駆動コイル１５と上部磁気回路１２との間隔は、それぞれ０．３［ｍｍ］程度に設定されている。この値は、駆動力を大きくするためにはなるべく小さくしたいものであるが、あまり小さくすると組立て誤差のため、駆動コイル１５がマグネット１３や上部磁気回路１２に接触する可能性があるので、０．３［ｍｍ］程度としている。
【００１５】
図３に、２．５インチの磁気ディスク装置に上述したボイスコイルモータを適用した場合の、ロータリーアクチュエータ５の共振ゲインの測定結果を示す。実線が本発明の場合の測定結果を示しており、５０［μｍ］厚の粘弾性体４を用いている。二点鎖線が、粘弾性体を用いていない従来の場合の測定結果を示している。図３から分かるように、共振ピークの値が最も大きい共振周波数の６．７［ｋＨｚ］付近では、従来に対して本発明は、約３［ｄＢ］共振ピークの値が低下している。その他の共振周波数でも、従来に対して本発明は、共振ピークの値が低下している。このように、共振ピークの値を低下することが可能であるため、その結果として、位置決めサーボ系の安定度を向上することが可能となる。
【００１６】
また、粘弾性体としては、例えば、日東電工（株）の「ＬＡ−５０」などの制振材を用いている。更に、下部磁気回路１１の上部には、マグネット１３を位置決めするために、０．４［ｍｍ］程度の高さの凸部が３乃至４箇所設けられる。この凸部によって、マグネット１３は、下部磁気回路１１の正しい位置に設置される。また予期しない過大な衝撃などでマグネット１３が下部磁気回路１１から浮き上がる場合が生じたとしても、マグネット１３は駆動コイル１５までの距離である約０．３［ｍｍ］程度しか浮き上がらないので、凸部から外れることは無い。衝撃が無くなると、マグネット１３は、下部磁気回路１１との間で作用する磁気吸引力によって、元の位置に自動的に戻る。
（第２の実施形態）
次に、図４に示す第２の実施形態の磁気ディスク装置のボイスコイルモータ７の構成を説明する。約１．８［ｍｍ］厚の下部磁気回路２１に約１．８［ｍｍ］のマグネット２３が接合されている。上部磁気回路２２は、０．７［ｍｍ］厚の磁気回路２２ａと０．７［ｍｍ］厚の磁気回路２２ｂとを０．１［ｍｍ］厚の粘弾性体２４を介して接合した構成としている。即ち、本実施形態では、上部磁気回路２２が、略同じ厚さの２つの磁気回路２２ａ、２２ｂが粘弾性体２４を挟みこんだ構成となっていることが特徴である。ここで粘弾性体２４は、磁気回路２２ａ及び磁気回路２２ｂに対して、接着するか或いは単に挟みこむことで、その中間に配置させる。マグネット２３と上部磁気回路２２との間には、約１．７［ｍｍ］の磁気ギャップがあり、この間にロータリーアクチュエータ５に一体形成された約１．２５［ｍｍ］厚の駆動コイル２５が配置されている。
【００１７】
磁気回路２１及び２２は、鉄などの磁性体により構成される。磁気回路２２ａ、２２ｂには、マグネット２３から発生する磁束が通過して磁気ギャップに磁場が形成される。ロータリーアクチュエータ５が共振すると、駆動コイル２５が発生する駆動力の反力が磁気回路２２ａ、２２ｂに入るため、磁気回路２２ａ、２２ｂは粘弾性体２４を挟んで独立に振動する。このため粘弾性体２４には大きな歪みが生じ、その結果、ロータリーアクチュエータ５の共振のエネルギーロスを生じさせることなるため、ロータリーアクチュエータ５の共振をダンピング（減衰させる）を与え、位置決めサーボ系をより安定化することができる。磁気回路２２ａ、２２ｂ及び粘弾性体２４は、制振鋼板として市販されている同様構成の板をプレス等で成形することで低コストとなる。
（第３の実施形態）
次に図５に示す第３の実施形態の磁気ディスク装置のボイスコイルモータ７の構成を説明する。図５では、駆動コイルを省略している。図４の構成に対して、図５では、磁気回路３２を構成する磁気回路３２ａと磁気回路３２ｂの板厚が異なる点が違っている。即ち、本実施形態では、マグネット３３に近い磁気回路３２ｂの板厚が、より遠い位置にある磁気回路３２ａよりも厚くなっている点に特徴がある。マグネット３３に近い磁気回路３２ｂの板厚を厚くすることで、磁気回路の効率が上がり図示しない駆動コイル（磁気回路３２ｂとマグネット３３との間に存在する）に発生する駆動力を大きくすることができる。
【００１８】
各構成の板厚は、例えば、磁気回路３２ａは約０．２［ｍｍ］、磁気回路３２ｂは１．２［ｍｍ］、粘弾性体３４は０．１［ｍｍ］、下部磁気回路３１は１．８［ｍｍ］、マグネット３３は１．８［ｍｍ］、図示せぬ駆動コイルは１．２５［ｍｍ］、磁気回路３２ｂとマグネット３３とのギャップは１．７［ｍｍ］である。
（第４の実施形態）
次に図６に示す第４の実施形態の磁気ディスク装置のボイスコイルモータ７の構成を説明する。図６では、駆動コイルを省略している。図６では、上部磁気回路４２に、シート状の薄板４５が粘弾性体４４によって接着されている構成に特徴がある。薄板４５は、磁性体、非磁性体のどちらでも良いが、粘弾性体４４と合わせても０．１〜０．２［ｍｍ］程度の板厚とする必要がある。薄板４５の板厚を非常に薄くし、磁気回路４４の板厚を十分厚くすることで、図示しない駆動コイルに大きな駆動力を発生させることが可能となる。ロータリーアクチュエータ５の共振時には、上部磁気回路４２が板厚方向に振動し粘弾性体４４も上下方向に歪もうとするが、粘弾性体４４の長手方向は薄板４５により拘束されるため、大きなせん断ひずみが生じることから、大きなダンピングを与えることができる。
【００１９】
各構成の板厚は、例えば、薄板４５は約０．０５［ｍｍ］、粘弾性体４４は０．０５［ｍｍ］、上部磁気回路４２は１．４［ｍｍ］、下部磁気回路４１は１．８［ｍｍ］、マグネット４３は１．８［ｍｍ］、図示せぬ駆動コイルは１．２５［ｍｍ］、上部磁気回路４２とマグネット４３とのギャップは１．７［ｍｍ］である。
（第５の実施形態）
次に図７に示す第５の実施形態の磁気ディスク装置のボイスコイルモータ７の構成を説明する。図７では、駆動コイルを省略している。図７では下部磁気回路５１が、磁気回路５１ａと磁気回路５１ｂとの間に粘弾性体５４を挟みこんだ構成となっていることが特徴である。ここで粘弾性体５４は、磁気回路５１ａ及び磁気回路５２ｂに対して、接着するか或いは単に挟みこむことで、その中間に配置させる。ロータリーアクチュエータ５の共振時は、図示しない駆動コイルが発生する駆動力の反力が磁気回路５１ａ、５１ｂに入るため、磁気回路５１ａ、５１ｂは粘弾性体５４を挟んで独立に振動する。このため粘弾性体５４には大きな歪みが生じ、その結果、ロータリーアクチュエータ５の共振のエネルギーロスを生じさせ共振をダンピング（減衰させる）することができる。
【００２０】
各構成の板厚は、例えば、磁気回路５１ａは約０．９［ｍｍ］、粘弾性体５４は０．１［ｍｍ］、磁気回路５１ｂは０．８［ｍｍ］、上部磁気回路５２は１．４［ｍｍ］、マグネット５３は１．８［ｍｍ］、図示せぬ駆動コイルは１．２５［ｍｍ］、上部磁気回路５２とマグネット５３とのギャップは１．７［ｍｍ］である。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明では、必要体積の少なく軽量で、且つ、ロータリーアクチュエータの共振周波数の共振ゲインを低減することが可能となり、位置決めサーボ系の安定度を向上することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気ディスク装置の概観を示す図。
【図２】第１の実施形態のロータリーアクチュエータの構成を示す図。
【図３】ロータリーアクチュエータの共振ゲインの測定結果を示す図。
【図４】第２の実施形態のロータリーアクチュエータの構成を示す図。
【図５】第３の実施形態のロータリーアクチュエータの構成を示す図。
【図６】第４の実施形態のロータリーアクチュエータの構成を示す図。
【図７】第５の実施形態のロータリーアクチュエータの構成を示す図。
【図８】ロータリーアクチュエータの上下方向振動モードの共振周波数が発生した際の様子を示す図。
【図９】ロータリーアクチュエータがシーク方向に振動している様子を示す図。
【符号の説明】
１…筐体、 ２…磁気ディスク、 ３…スピンドルモータ、 ４…磁気ヘッド、
５…ロータリーアクチュエータ、 ６…回転軸、 ７…ボイスコイルモータ、
８…ヘッドアンプ回路、
１１、２１、３１、４１、５１…下部磁気回路、
１２、２２、３２、４２、５２…上部磁気回路、
１３、２３、３３、４３、５３…マグネット、
１４、２４、３４、４４、５４…粘弾性体、
１５、２５…駆動コイル、
２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ、５１ａ、５１ｂ…磁気回路、
４５…薄板

Claims (2)

1. 情報を記録する磁気ディスクと、
   前記磁気ディスクに対して情報の記録及び再生を行なう磁気ヘッドと、
   前記磁気ディスクに対して前記磁気ヘッドを移動自在に支持するロータリーアクチュエータと、
   前記ロータリーアクチュエータを前記磁気ディスクの半径方向に回転駆動するボイスコイルモータとを具備し、
   前記ボイスコイルモータは、
   前記ロータリーアクチュエータと一体に形成された駆動コイルと、前記駆動コイルの両側に配置される一対の磁気回路と、前記磁気回路の一方の前記駆動コイルに対向する面に配置されたマグネットとからなり、前記磁気回路の少なくとも一方が粘弾性体を間に挟みこんだ構成であり、前記粘弾性体を間に挟みこんだ構成の磁気回路は、前記粘弾性体からみて前記駆動コイルに近い側の板厚が前記駆動コイルに遠い側の板厚よりも厚いことを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 情報を記録する磁気ディスクと、
   前記磁気ディスクに対して情報の記録及び再生を行なう磁気ヘッドと、
   前記磁気ディスクに対して前記磁気ヘッドを移動自在に支持するロータリーアクチュエータと、
   前記ロータリーアクチュエータを前記磁気ディスクの半径方向に回転駆動するボイスコイルモータとを具備し、
   前記ボイスコイルモータは、
   前記ロータリーアクチュエータと一体に形成された駆動コイルと、前記駆動コイルの両側に配置される一対の磁気回路と、前記磁気回路の一方の前記駆動コイルと対向する面に配置されたマグネットとからなり、
   前記磁気回路の少なくとも一方が、前記駆動コイルに対向する面の反対面に粘弾性体を介して薄板を接着した構成を有すること特徴とする磁気ディスク装置。

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