JP4460237B2 - アクチュエータおよびハードディスクドライブ - Google Patents

Description

本発明は，アクチュエータおよびこれを採用したハードディスクドライブに関する。

ハードディスクドライブ（ＨＤＤ；Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）は，コンピュータの補助記憶装置のうちの一つであって，磁気ヘッドにより磁気ディスクに貯蔵されたデータを再生するか，あるいは磁気ディスクにデータを記録する装置である。図１は従来のＨＤＤを概略的に示す斜視図である。

図１を参照すれば，従来のＨＤＤはハウジング１０と，このハウジング１０内に設けられる記録媒体の磁気のディスク（ハードディスク）２０と，ハウジング１０のベースプレート１１上に設けられてディスク２０を回転させるスピンドルモータ３０と，データの記録／再生用磁気ヘッドを有するアクチュエータ４０とを具備している。

ハウジング１０はコンピュータの本体内に設けられるものであって，スピンドルモータ３０とアクチュエータ４０とを支持するベースプレート１１と，ベースプレート１１の上部に結合されてディスク２０などを包むカバープレート１２とから構成されている。

ディスク２０はデータの記録のための記録媒体であって，一つまたは複数が互いに所定間隔離れてスピンドルモータ３０により回転できるように設けられる。そして，ディスク２０の内周側には電源オフ時に磁気ヘッドが搭載されたスライダ４２が載置されるパーキングゾーン２１が設けられており，パーキングゾーン２１の外周側にはデータが貯蔵されるデータゾーン２２が設けられている。

アクチュエータ４０は，ベースプレート１１上に設けられた回動軸４７を中心に回動できるように設けられたアーム４６と，磁気ヘッドが搭載されたスライダ４２と，アーム４６の先端部に設けられてスライダ４２をディスク２０の表面側に付勢するように支持するサスペンション４４とを具備する。アーム４６の回動はボイスコイルモータ５０により行われる。一方，ベースプレート１１上には下部ヨーク５１が固設され，下部ヨーク５１上には上部ヨーク５２が結合されている。

このような構成を有する従来のＨＤＤにおいて，データの記録／再生作業が進む間には，磁気ヘッドが搭載されたスライダ４２にはディスク２０の回転による揚力とサスペンション４４による弾性力とが作用する。これにより，スライダ４２は前記揚力と弾性力とが平衡をなす高さでディスク２０のデータゾーン２２上に浮き上がった状態を維持するので，スライダ４２に搭載された磁気ヘッドは回転するディスク２０と一定間隔を維持しながらディスク２０にデータを記録するか，あるいはディスク２０に記録されたデータを再生する。一方，電源がオフになってディスク２０の回転が停止する場合には，スライダ４２を持ち上げた揚力が消えるので，その前にスライダ４２がディスク２０のデータゾーン２２を抜け出すようにして，スライダ４２とデータゾーン２２との接触によるデータゾーン２２の損傷を防止する。すなわち，ディスク２０の回転が完全に停止する前にスライダ４２がディスク２０のパーキングゾーン２１上に移動するようにボイスコイルモータ５０によりアクチュエータ４０のアーム４６を回動させれば，ディスク２０の回転が停止してもスライダ４２はパーキングゾーン２１に載置されるので，データゾーン２２の損傷は防止できる。そして，逆に電源がオンになってディスク２０が再び回転し始めれば，揚力が再び発生し，これによりスライダ４２は浮き上がる。スライダ４２は浮き上がった状態でボイスコイルモータ５０によるアーム４６の回動によりディスク２０のデータゾーン２２に移動し，スライダ４２に搭載された磁気ヘッドは上記のようにディスク２０のデータゾーン２２にデータを記録するか，あるいは記録されたデータを再生する作業を行う。

図２は従来のアクチュエータを示す斜視図である。図２を参照すれば，従来のアクチュエータ４０はアーム４６を具備し，このアーム４６の中間部位には回動軸４７（図１参照）が挿入されるピボットホール４８が形成されている。アーム４６の先端部には磁気ヘッド４１が搭載されたスライダ４２をディスクの表面側に付勢するように支持するサスペンション４４が設けられる。そして，アーム４６の後端部にはボイスコイルモータ５０のコイル５６が結合される。このコイル５６の下方および上方にはボイスコイルモータ５０のマグネット５３，５４が所定間隔離れて向かい合うように設けられている。マグネット５３，５４は下部ヨーク５１（図１参照）の上面と上部ヨーク５２（図１参照）の底面とにそれぞれ付着される。

そして，コイル５６はプラスチック射出成形によりアーム４６に結合される。すなわち，プラスチックレジンを射出成形してコイル５６の外側には外部モールド４９ａを形成し，コイル５６の内側には内部モールド４９ｂを形成する。これにより，コイル５６の外周面と外部モールド４９ａ間およびコイル５６の内周面と内部モールド４９ｂ間の結合力によりコイル５６はアーム４６の後端部に固定結合される。

このような構成を有するアクチュエータ４０はサーボ制御システムにより制御され，コイル５６に入力される電流とマグネット５３，５４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の法則に従う方向に動く。この時，サーボ制御システムによりコイル５６に印加される電流の方向によってアクチュエータ４０の回動方向は非常に速く変わり，磁気ヘッド４１の移動速度はＨＤＤのシークタイムを決定する重要な要素となる。したがって，より優秀な性能のためには十分な電流量および磁場の強度により強力な力（トルク）を発生させることが有利である。

ＨＤＤの駆動中には磁気ヘッド４１を所望の所に移動させるためにアクチュエータ４０の回動方向が瞬間的に変わる動作が反復されるが，この動作によりアクチュエータ４０には多様な周波数と大きさとを有する振動が発生し，このような振動は結局磁気ヘッド４１を振動させる要因として作用する。磁気ヘッド４１が振動すれば，位置エラー信号（ＰＥＳ；Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ Ｓｉｇｎａｌ）が大きくなり，これは結局磁気ヘッド４１がディスク上に形成されたトラックに沿って記録／再生機能を行うのに支障を与える。したがって，このような振動を最小にして初めてＨＤＤの性能を向上させることができるので，アクチュエータ４０の各部品の動特性を最適に設計せねばならず，かつ各部品間の結合状態が堅固でなければならない。

ところで，従来のアクチュエータ４０においては，アーム４６の後端部にコイル５６を結合するためにプラスチック射出成形をする過程中に，内部モールド４９ｂの収縮により内部モールド４９ｂとコイル５６との結合力が低下する恐れがある。より詳細に説明すれば，プラスチックレジンは冷却されながら収縮するが，これにより外部モールド４９ａとコイル５６間の結合力は大きくなる一方，内部モールド４９ｂとコイル５６間の結合力は低下する。このような状態で，アクチュエータ４０に上記のような振動が発生すれば，内部モールド４９ｂとコイル５６とは部分的に分離されやすく，これによりシステムの動特性が悪くなるのでアクチュエータ４０の振動は増加して磁気ヘッド４１の性能は低下する。また，コイル５６とアーム４６間の結合状態が悪ければアクチュエータ４０の共振周波数が低くなるが，このように共振周波数が低くなってサーボ制御システムで制御できる範囲を外れる場合には，アクチュエータ４０が正常に動作することが不可能になるという問題点もある。

図３は従来のアクチュエータにおいて周波数による磁気ヘッド部位の振幅を示すグラフである。図３において，横軸は周波数であり，縦軸は振幅である。グラフを調べれば，高い周波数領域Ａで振幅のピーク値が高く現れることが分かる。このように，コイルとアーム間の結合状態が悪ければシステムの動特性が悪くなり，これは製品の品質を落とす。また，量産時には生産された製品間の偏差が大きくなり，品質の一貫性に相当な悪影響をおよぼす。

そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，アクチュエータのアームとコイル間の結合力を強化し，アクチュエータの動特性を向上させることが可能なアクチュエータ，およびこれを含む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アクチュエータが提供される。このアクチュエータは，ハードディスクドライブのベースプレート上に回動自在に設けられ，その１つの端部にはボイスコイルモータのコイルが結合されるアームを具備し，コイルはその外周を取り囲むように形成される外部モールドと，その内側に形成される内部モールドとによりアームの１つの端部に結合され，コイルのうちアームの回動方向と直交するように配置された有効部を除外した非有効部であって，アームの回動中心から離隔した側に位置する非有効部の表面のうち少なくとも一部には，外部モールドと内部モールドとを連結する連結モールドが形成されていることを特徴とする。かかる構成によれば，連結モールドにより内部モールドとコイル間の結合力を大きくすることができる。

本発明の一特徴によれば，コイルの有効部の上面および底面の少なくとも一面と対向し，かつ連結モールドが形成される非有効部の上面および底面と対向しないように，マグネットが配置されていることが望ましい。本発明の一特徴によれば，連結モールドはコイルの非有効部の表面全体に形成されることが望ましい。本発明の他の特徴によれば，連結モールドはコイルの非有効部の長さ方向中間部位に形成されることもある。本発明のさらに他の特徴によれば，連結モールドはコイルの非有効部の長さ方向に沿って所定間隔をおいて少なくとも２つ形成されることもある。そして，連結モールドはコイルの非有効部の上面および底面に形成されることが望ましい。

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，ハードディスクドライブが提供される。このハードディスクドライブは，ハードディスクドライブのベースプレート上に回動自在に設けられるアームを有するアクチュエータと，アームの１つの端部に結合されるコイルと，コイルと所定間隔離れてコイルの上面と底面のうち少なくとも一面と向かい合うように配置されるマグネットとを有し，コイルに流れる電流とマグネットにより形成された磁場との相互作用により前記アクチュエータを所定方向に回動させるボイスコイルモータと，を具備する。そして，コイルはその外周を取り囲むように形成される外部モールドと，その内側に形成される内部モールドとによりアームの１つの端部に結合され，コイルのうちマグネットと対向してアーム回動方向と直交するように配置された有効部を除外した非有効部であって，アームの回動中心から離隔した側に位置する非有効部の表面のうち少なくとも一部には外部モールドと内部モールドとを連結する連結モールドが形成されていることを特徴とする。

上記のような本発明によれば，コイルと外部モールド間だけでなくコイルと内部モールド間の結合力も強化されてアクチュエータの動特性が向上し，アクチュエータのより安定した動作が保証される。

以上詳述したように本発明によれば，コイルの非有効部表面に形成される連結モールドによりコイルと外部モールド間だけでなくコイルと内部モールド間の結合力も大きくなるので，アクチュエータのアームとコイル間の結合力が強化され，アクチュエータの動特性を向上させることが可能なアクチュエータ，およびこれを含むＨＤＤを提供できる。

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，本明細書及び図面において，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。

図４は本発明の望ましい第１実施形態によるＨＤＤのアクチュエータを示す斜視図で，図５は図４に表示されたＸ−Ｘ線に従ったボイスコイルモータ部位の断面図である。図４および図５を参照すれば，本実施形態によるＨＤＤのアクチュエータ１４０は，ディスクにデータを記録するか，あるいは記録されたデータを再生するための磁気ヘッド１４１をディスク上の所定位置に移動させるための装置である。このようなアクチュエータ１４０はＨＤＤのベースプレート上に回動自在に設けられるアーム１４６を具備する。このためにアーム１４６の中間部位にはピボットホール１４８が形成される。アーム１４６の先端部には磁気ヘッド１４１が搭載されたスライダ１４２をディスク表面側に付勢するように支持するサスペンション１４４が設けられる。

参照符号１５０はアーム１４６を回動させるためのボイスコイルモータを示す。ボイスコイルモータ１５０はアーム１４６の１つの端部である後端部に結合されるコイル１５６と，コイル１５６と所定間隔離れてコイル１５６の底面および上面と向かい合うように配置されるマグネット１５３，１５４とを具備する。ボイスコイルモータ１５０は，コイル１５６に流れる電流とマグネット１５３，１５４により形成された磁場との相互作用により，アクチュエータ１４０をフレミングの左手の法則に従う所定方向に回動させる。

マグネット１５３，１５４としては主に永久磁石が使われる。そして，図５に示したように，マグネット１５３，１５４は，ＨＤＤのベースプレート上に固設される下部ヨーク１５１の上面と，下部ヨーク１５１上に結合される上部ヨーク１５２の底面とにそれぞれ付着される。

コイル１５６はプラスチック射出成形によりアーム１４６に結合される。具体的に，コイル１５６は，その外周を取り囲むように形成される外部モールド１４９ａと，その内側に形成される内部モールド１４９ｂとによりアーム１４６の後端部に結合される。そして，本実施形態の特徴部である連結モールド１４９ｃにより外部モールド１４９ａと内部モールド１４９ｂとは互いに連結される。外部モールド１４９ａ，内部モールド１４９ｂおよび連結モールド１４９ｃは金型内にコイル１５６を配置させた後，プラスチックレジンを射出成形することによって同時に形成される。

一方，コイル１５６はマグネット１５３，１５４に対向する部位である有効部Ｅとそれ以外の非有効部Ｎとに区分できる。有効部Ｅはアーム１４６の回動方向と直交する方向に配置されており，非有効部Ｎはアーム１４６の回動方向と平行な方向に配置されている。フレミングの左手法則によりアーム１４６に加えられるトルクの方向はコイル１５６を通じて流れる電流の方向と直交する。したがって，コイル１５６の有効部Ｅを通じて流れる電流はアーム１４６の回動方向と直交する方向に流れ，これによりアーム１４６を電流の方向と直交する方向に回動させるトルクを発生させることができる。しかし，コイル１５６の非有効部Ｎを通じて流れる電流はアーム１４６の回動方向と平行な方向に流れるので，アーム１４６を回動させる方向にトルクを発生させることはない。これにより，コイル１５６の有効部Ｅは二つのマグネット１５３，１５４間に位置するように配置され，非有効部Ｎはマグネット１５３，１５４を外れた位置に配置される。

そして，アーム１４６に作用するトルクは二つのマグネット１５３，１５４間の距離Ｌに反比例し，マグネット１５３，１５４の厚さＧに比例する（ｔｏｒｑｕｅ∝Ｇ／Ｌ）。したがって，より強力なトルクを発生させるために２つのマグネット１５３，１５４間の距離Ｌはアーム１４６の回動を妨害しない限度内でなるべく小さく形成される。ところで，連結モールド１４９ｃがコイル１５６の有効部Ｅの表面上に形成されれば，連結モールド１４９ｃの厚さだけマグネット１５３，１５４間の距離Ｌを広げなければならないので，それだけトルクが小さくなる短所がある。

上記のような理由によって，連結モールド１４９ｃはコイル１５６の有効部Ｅを除外した非有効部Ｎの表面上にのみ形成される。特に，図４に示したように，連結モールド１４９ｃはコイル１５６の非有効部Ｎの表面全体に形成されることが望ましい。そして，連結モールド１４９ｃはコイル１５６の非有効部Ｎの上面と底面のうちいずれか一面にのみ形成されることもあるが，図示したように上面と底面とに共に形成されることが望ましい。

連結モールド１４９ｃは外部モールド１４９ａと内部モールド１４９ｂとを連結することによってコイル１５６と内部モールド１４９ｂ間の結合力を高める機能をする。具体的に，アーム１４６の後端部にコイル１５６を結合するためにプラスチック射出成形をする過程中に，射出されたプラスチックレジンは冷却されながら収縮する。この時，外部モールド１４９ａは収縮しながらコイル１５６との結合力が大きくなる。内部モールド１４９ｂは連結モールド１４９ｃを通じて外部モールド１４９ａに連結されているので，連結モールド１４９ｃが収縮すれば，内部モールド１４９ｂをコイル１５６の非有効部Ｎ方向に引き寄せて内部モールド１４９ｂとコイル１５６間の結合力も大きくなる。したがって，コイル１５６の非有効部Ｎは外部モールド１４９ａ，内部モールド１４９ｂおよび連結モールド１４９ｃに密着された状態でそれらにより完全に取り囲まれる。

上記のように，連結モールド１４９ｃにより内部モールド１４９ｂとコイル１５６間の結合力が大きくなるので，振動や衝撃により内部モールド１４９ｂとコイル１５６とが分離される従来の問題点が解消される。

図８は，本実施形態によるアクチュエータにおいて周波数による磁気ヘッド部位の振幅を示すグラフである。図８において，横軸は周波数であり，縦軸は振幅である。図８のグラフによれば，本実施形態において高い周波数領域Ｂで振幅のピーク値が図３のグラフに比べより低く現れることが分かる。このように，本実施形態によりコイルとアーム間の結合力が大きくなれば，システムの共振周波数が高まり，かつ動特性が良くなってＰＥＳが小さくなり，かつ磁気ヘッド１４１の安定した動作を保証できるようになってＨＤＤの性能が向上する。

なお，図４および図５で，マグネット１５３，１５４がコイル１５６の上面および底面と向かい合うように，コイル１５６の上部と下部とに設けられた例を図示したが，コイル１５６の上部と下部のうちいずれか１箇所にのみ設けられることもある。そして，参照符号１６０はＨＤＤの電源オフ時にアクチュエータ１４０の回動を防止するためのラッチを示す。

図６は，本発明の望ましい第２実施形態によるＨＤＤのアクチュエータを示す斜視図であり，図７は本発明の望ましい第３実施形態によるＨＤＤのアクチュエータを示す斜視図である。ここで，図４と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。

まず図６を参照すれば，連結モールド２４９ｃはコイル１５６の非有効部Ｎの長さ方向中間部位に一つのみ形成してもよい。そして，連結モールド２４９ｃもコイル１５６の非有効部Ｎの上面と底面とに共に形成されることが望ましい。連結モールド２４９ｃも前述した実施形態のように外部モールド２４９ａと内部モールド２４９ｂとを連結して内部モールド２４９ｂとコイル１５６間の結合力を大きくする。したがって，本実施形態においても前述した実施形態と同じ効果を得ることができる。

次に図７を参照すれば，連結モールド３４９ｃはコイル１５６の非有効部Ｎの長さ方向に沿って所定間隔をおいて少なくとも二つが形成される。連結モールド３４９ｃはコイル１５６の非有効部Ｎの長さを考慮すれば，２つまたは３つ形成されることが望ましい。そして，連結モールド３４９ｃもコイル１５６の非有効部Ｎの上面と底面とに共に形成されることが望ましい。本実施形態によれば，連結モールド３４９ｃが少なくとも２箇所で外部モールド３４９ａと内部モールド３４９ｂとを連結するので，前述した第２実施形態に比べて内部モールド３４９ｂとコイル１５６間の結合力がさらに大きくなる。

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説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，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，そ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，データ記録および再生のための磁気ヘッドをディスク上の所定位置に移動させるアクチュエータおよびこれを採用したハードディスクドライブ等に適用可能である。

従来のＨＤＤを概略的に示す斜視図である。 従来のアクチュエータを示す斜視図である。 従来のアクチュエータにおいて周波数による磁気ヘッド部位の振幅を示すグラフである。 本発明の第１実施形態によるＨＤＤのアクチュエータを示す斜視図である。 ボイスコイルモータ部位の図４に表示されたＸ−Ｘ線断面図である。 本発明の第２実施形態によるＨＤＤのアクチュエータを示す斜視図である。 本発明の第３実施形態によるＨＤＤのアクチュエータを示す斜視図である。 本発明によるアクチュエータにおいて周波数による磁気ヘッド部位の振幅を示すグラフである。

符号の説明

１４０ アクチュエータ
１４１ 磁気ヘッド
１４２ スライダ
１４４ サスペンション
１４６ アーム
１４８ ピボットホール
１４９ａ 外部モールド
１４９ｂ 内部モールド
１４９ｃ 連結モールド
１５０ ボイスコイルモータ
１５３，１５４ マグネット
１５６ コイル
１６０ ラッチ
Ｅ 有効部
Ｎ 非有効部

Claims (7)

1. ハードディスクドライブのアクチュエータであって，
   前記ハードディスクドライブのベースプレート上に回動自在に設けられ，一端にはボイスコイルモータのコイルが結合されるアームを具備し，
   前記コイルは，外周を取り囲むように形成された外部モールドと，内側に形成された内部モールドとにより前記アームの一端に結合され，かつ前記アームの回動方向と直交するように配置された有効部を除外した非有効部であって，前記アームの回動中心から離隔した側に位置する前記非有効部の表面のうち少なくとも一部には，前記外部モールドと前記内部モールドとを連結する連結モールドが形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記コイルの前記有効部の上面および底面の少なくとも一面と対向し，かつ前記連結モールドが形成された前記非有効部の上面および底面と対向しないように，マグネットが配置されていることを特徴とする，請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記連結モールドは前記コイルの前記非有効部の表面全体に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
4. 前記連結モールドは前記コイルの前記非有効部の長手方向の中間部位に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
5. 前記連結モールドは前記コイルの前記非有効部の長手方向で所定間隔をおいて少なくとも２つ形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
6. 前記連結モールドは前記コイルの前記非有効部の上面および底面に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハードディスクドライブのアクチュエータ。
7. ハードディスクドライブであって，
   前記ハードディスクドライブのベースプレート上に回動自在に設けられたアームを有するアクチュエータと，
   前記アームの一端に結合されたコイルと，前記コイルと所定間隔離れて前記コイルの上面と底面のうち少なくとも一面と対向するように配置されたマグネットとを有し，前記コイルに流れる電流と前記マグネットにより形成された磁場との相互作用により前記アクチュエータを所定方向に回動させるボイスコイルモータと，を具備し，
   前記コイルは，その外周を取り囲むように形成された外部モールドと，内側に形成された内部モールドとにより前記アームの一端に結合され，かつ前記マグネットと対向して前記アーム回動方向と直交するように配置された有効部を除外した非有効部であって，前記アームの回動中心から離隔した側に位置する前記非有効部の表面のうち少なくとも一部には，前記外部モールドと前記内部モールドとを連結する連結モールドが形成されていることを特徴とするハードディスクドライブ。

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