JP4473924B1 - ディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃に対する信頼性の高いディスク駆動装置を提供する。
【解決手段】ディスク駆動装置は、基台１２と、ディスク状の記録媒体を支持、回転させる駆動モータと、ヘッドと、キャリッジ２２と、ラッチ機構２７と、を備えている。ラッチ機構は、ラッチ可能範囲と解除位置との間を回動自在に基台上に支持されたラッチ部材５０と、ラッチ部材に設けられ、ラッチ部材を解除位置方向へ付勢した第２磁気吸引部５８と、を備えている。キャリッジの慣性モーメントをＪｃ、前記ラッチ部材の慣性モーメントをＪl 、前記第２磁気吸引部の磁気吸引力をＴｂ、前記第１磁気吸引部の磁気吸引力をＴｍとした場合、キャリッジおよびラッチ部材は、
Ｔｂ・Ｊｃ ≦ Ｔｍ・Ｊｌ の関係を満たして形成され、キャリッジを情報処理位置方向へ回動させる向きに外部から回転衝撃が作用した際、キャリッジの係合部が動き出す以前に、ラッチ部材がラッチ可能範囲内をラッチ方向に回動する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、キャリッジのラッチ機構を備えたディスク駆動装置に関する。

近年、パーソナルコンピュータ等の電子機器においては、大容量のディスク装置として、例えば、磁気ディスク装置が広く用いられている。一般に、磁気ディスク装置は、ケース内に配設された磁気ディスク、磁気ディスクを支持および回転駆動するスピンドルモータ、磁気ヘッドを支持した回動自在なキャリッジ、キャリッジを駆動するボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと称する）、基板ユニット等を備えている。ＶＣＭは、キャリッジに取り付けられたボイスコイルと、ケース側に取り付けられた一対のヨークおよび永久磁石とで構成されている。

また、近年、携帯可能な小型のパーソナルコンピュータが普及しつつあり、この種のパーソナルコンピュータに搭載される磁気ディスク装置は、携帯時における衝撃等に対する信頼性の向上が求められている。

そこで、磁気ディスク装置の非作動時に磁気ヘッドを所定位置に保持する機構として、ランプロード機構を備えたものが提案されている。このランプロード機構は、磁気ディスクの外側に設けられたランプを備え、磁気ディスク装置の非作動時、キャリッジは磁気ディスクの外周に位置した退避位置まで回動され、サスペンションがランプに乗り上げる。これにより、磁気ヘッドは、磁気ディスク表面から離間した位置に保持される。

更に、この種の磁気ディスク装置として、耐衝撃性を一層高めるため、ラッチ機構を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１）。このラッチ機構は、非作動時、磁気ディスク装置に衝撃が作用すると、キャリッジと係合してその回動を規制し、キャリッジを退避位置に保持する。

このラッチ機構はラッチ爪を有したラッチアームを備え、このラッチアームは、キャリッジと係合可能なラッチ位置と、ラッチを解除する解除位置との間を移動可能に設けられている。キャリッジが退避位置に移動すると、キャリッジはラッチアームの当接部に当接し、ラッチアームを解除位置からラッチ位置に移動させる。そして、ラッチアームは、ストッパに当接してラッチ位置に保持される。同時に、キャリッジは、ラッチアームをストッパとして退避位置に保持される。これにより、ラッチアームは、磁気ディスク装置に衝撃が作用すると、キャリッジをラッチしてその回動を規制し、キャリッジの不用意な移動を防止する。
特開２００５−２３５３７５号公報

上述した構成のラッチ機構では、磁気ディスク装置の非動作時、キャリッジがラッチアームに接触し、ラッチアームそのものをストッパとして利用している。そのため、磁気ヘッドを磁気ディスク側に回動させる向きに作用する回転衝撃の印加時間、強さによっては、ラッチアームがリバウンドして係合側とは反対向きに回動し、キャリッジと係合可能な位置から脱出してしまう可能性がある。この場合、回転衝撃によるキャリッジの回動タイミングによっては、ラッチアームは係合に失敗し、磁気ヘッドが磁気ディスク上に飛び出してしまい、その結果、磁気ディスク装置の損傷を招く可能性がある。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、衝撃が作用した場合でもヘッドが不用意に移動することがなく、衝撃に対する信頼性の高いディスク駆動装置を提供することにある。

この発明の態様に係るディスク駆動装置は、基台上に設けられ、ディスク状の記録媒体を支持および回転する駆動モータと、前記記録媒体に対して情報処理を行うヘッドを支持し、前記ヘッドが前記記録媒体の外周側に位置する退避位置と前記ヘッドが前記記録媒体上に位置する情報処理位置との間を中心軸の周りで回動可能に前記基台上に設けられたキャリッジと、前記キャリッジに設けられ前記キャリッジを前記退避位置方向に付勢する第１磁気吸引部と、前記基台に設けられ、前記キャリッジが退避位置に移動した際にキャリッジに当接し、前記キャリッジを退避位置に位置決めする固定ストッパと、前記キャリッジが前記退避位置に移動している状態でディスク駆動装置が外力を受けた際、前記キャリッジをラッチして前記退避位置に保持するラッチと、を備え、
前記ラッチは、前記キャリッジに設けられた係合部と、前記キャリッジの係合部の軌道の内側で前記係合部をラッチ可能なラッチ可能範囲と、前記係合部の移動路から外れラッチを解除する解除位置との間を中心軸の周りで回動自在に前記基台上に支持されたラッチ部と、前記ラッチ部に設けられ、ラッチ部を前記解除位置方向へ付勢する第２磁気吸引部と、有し、
前記キャリッジの慣性モーメントをＪｃ 、前記ラッチ部の慣性モーメントをＪｌ、前記第２磁気吸引部の磁気吸引力をＴｂ、前記第１磁気吸引部の磁気吸引力をＴｍとした場合、前記キャリッジおよびラッチ部は、
Ｔｂ・Ｊｃ ≦ Ｔｍ・Ｊｌ
の関係を満たして形成され、
動作停止時、前記キャリッジは前記固定ストッパに当接することで退避位置に保持され、前記ラッチ部は、前記キャリッジに当接して前記係合部の円軌道の内側のラッチ可能範囲内に保持され、この状態で、前記キャリッジを情報処理位置方向へ回動させる向きに外部から回転衝撃が作用した際、前記キャリッジの係合部が動き出す以前に、前記ラッチ部が前記ラッチ可能範囲内をラッチ方向に回動する。

この発明の態様によれば、ディスク駆動装置の動作停止時に、ヘッドをディスク側に回動させる向きに外部から作用時間の長い回転衝撃が作用しても、係合失敗の可能性のなく、ヘッドの不用意な移動を防止し、衝撃に対する信頼性の高いディスク駆動装置を得ることができる。

以下図面を参照しながら、この発明の実施形態に係るハードディスクドライブ（以下ＨＤＤと称する）について詳細に説明する。
図１は、ＨＤＤのトップカバーを取外してＨＤＤの内部構造を示し、図２はＨＤＤのキャリッジおよびラッチ機構部分を示している。また、図３は、ラッチ機構を拡大して示している。図１および図２に示すように、ＨＤＤはケース１０を備えている。ケース１０は、上面の開口した矩形箱状のベース１２と、複数のねじによりベースにねじ止めされてベースの上端開口を閉塞した図示しないトップカバーと、を有している。基台として機能するベース１２は、矩形状の底壁１２ａと、底壁の周縁に沿って立設された側壁１２ｂとを有している。

ケース１０内には、ベース１２の底壁１２ａに取り付けられた駆動モータとしてのスピンドルモータ１８と、このスピンドルモータによって支持および回転される２枚の磁気ディスク１６ａ、１６ｂとが配設されている。また、ケース１０内には、磁気ディスク１６ａ、１６ｂに対して情報の記録、再生を行なう複数の磁気ヘッド１７、これらの磁気ヘッドを磁気ディスク１６ａ、１６ｂに対して移動自在に支持したキャリッジ２２、キャリッジを回動および位置決めするボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）２４、磁気ヘッドが磁気ディスクの最外周に移動した際、磁気ヘッドを磁気ディスクから離間した退避位置に保持するランプロード機構２５、ＨＤＤに衝撃等が作用した際、キャリッジを退避位置に保持するラッチ機構２７、およびプリアンプ等を有する基板ユニット２１が収納されている。

ベース１２の底壁１２ａ外面には、図示しないプリント回路基板がねじ止めされている。プリント回路基板は、基板ユニット２１を介してスピンドルモータ１８、ＶＣＭ２４、および磁気ヘッド１７の動作を制御する。ベース１２には、ケース１０内の塵、埃を除去する循環フィルタ３３、および外部からケース１０内に吸込まれる外気から塵、埃等を捕獲する吸気フィルタ３７が設けられている。

記録媒体である各磁気ディスク１６ａ、１６ｂは、例えば、直径６５ｍｍ（２．５インチ）に形成され、上面および下面に磁気記録層を有している。２枚の磁気ディスク１６ａ、１６ｂは、スピンドルモータ１８の図示しないハブに互いに同軸的に嵌合されているとともにクランプばね２３によりクランプされ、ハブに固定されている。これにより、磁気ディスク１６ａ、１６ｂは、ベース１２の底壁１２ａと平行に位置した状態に支持されている。そして、磁気ディスク１６ａ、１６ｂは、駆動部としてのスピンドルモータ１８により所定の速度、例えば、５４００ｒｐｍあるいは７２００ｒｐｍの速度で矢印Ａ方向に回転される。

図１および図２に示すように、キャリッジ２２は、ベース１２の底壁１２ａ上に固定された軸受部２６と、軸受部から延出した４本のアーム２８と、を備えている。軸受部２６は、ベース１２の長手方向に沿って磁気ディスクの回転中心から離間して位置しているとともに、磁気ディスクの外周縁近傍に位置している。４本のアーム２８は、磁気ディスク１６ａ、１６ｂの表面と平行に、かつ、互いに所定の間隔を置いて位置しているとともに、軸受部２６から同一の方向へ延出している。キャリッジ２２は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンション３０を備えている。サスペンション３０は、板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム２８の先端に固定され、アームから延出している。なお、各サスペンション３０は対応するアーム２８と一体に形成されていてもよい。

サスペンション３０の延出端には磁気ヘッド１７が取り付けられている。磁気ヘッド１７は、ほぼ矩形状のスライダとこのスライダに形成された記録再生用のＭＲ（磁気抵抗）ヘッドとを有し、サスペンション３０の先端部に形成されたジンバル部に固定されている。それぞれサスペンション３０に取り付けられた４つの磁気ヘッド１７は、２個ずつ互いに向かい合って位置し、各磁気ディスク１６ａ、１６ｂを両面側から挟むように配設されている。

一方、キャリッジ２２は、軸受部２６からアーム２８と反対の方向へ延出した支持フレーム３４を有し、この支持フレームにより、ＶＣＭ２４の一部を構成するボイスコイル３６が支持されている。支持フレーム３４は、合成樹脂によりボイスコイル３６の外周に一体的に成形されている。ボイスコイル３６は、ベース１２上に固定された一対のヨーク３８間に位置し、これらのヨーク、および一方のヨークに固定された磁石３５とともにＶＣＭ２４を構成している。

ボイスコイル３６に通電することにより、キャリッジ２２は、磁気ヘッド１７が磁気ディスク１６ａ、１６ｂの外周側に外れて位置する退避位置と、磁気ヘッド１７が磁気ディスク上に位置する情報処理位置との間を軸受部２６の周りで回動される。すなわち、キャリッジ２２は、軸受部２６の回りで矢印Ｂ方向（ロード方向）および矢印Ｃ方向（アンロード方向）に回動され、磁気ヘッド１７は磁気ディスク１６ａ、１６ｂの所望のトラック上に移動および位置決めされる。これにより、磁気ヘッド１７は、磁気ディスク１６ａ、１６ｂに対して情報の書き込みあるいは読み出しを行うことができる。キャリッジ２２およびＶＣＭ２４はヘッドアクチュエータを構成している。

底壁１２ａ上には、それぞれピン状の第１固定ストッパ４４ａおよび第２固定ストッパ４２ｂが立設されている。第１固定ストッパ４４ａは、キャリッジ２２が退避位置に回動した際にキャリッジの支持フレーム３４が当たる位置に設けられ、キャリッジ２２の退避位置方向、つまり、アンロード方向Ｃへの過度の移動を規制する。第２固定ストッパ４４ｂは、キャリッジ２２が磁気ディスク１６ａ、１６ｂの最内周側に回動した際に支持フレーム３４が当接する位置に設けられ、キャリッジ２２の情報処理位置方向、つまり、ロード方向Ｂへの過度の移動を規制する。第１および第２固定ストッパ４４ａ、４４ｂは、支持フレーム３４に当接する際の衝撃を吸収するため、弾性を有している。例えば、第１および第２固定ストッパ４４ａ、４４ｂの表面が合成樹脂、ゴム等の弾性材によって被覆されている。

図２および図３に示すように、キャリッジ２２の支持フレーム３４には、第１固定ストッパ４４ａに当接するストッパ当接部として機能するストッパ当接面６０、および後述するラッチ機構２７のラッチアームに当接するラッチ当接部６１が形成されている。支持フレーム３４において、ラッチ当接部６１の近傍には、例えば、ステンレス等の磁性体からなる第１磁気吸引部６２が形成されている。この第１磁気吸引部６２は、ＶＣＭ２４の磁石３５あるいは下部ヨークに磁気的に吸引され、キャリッジ２２を退避位置方向、つまり、第１固定ストッパ４４ａに当接する方向に付勢している。また、支持フレーム３４において、ラッチ当接部６１の近傍には、外側に突出した係合爪６３が一体に形成されている。この係合爪６３は、ラッチ機構２７の一部を構成している。

図１および図２に示すように、ランプロード機構２５は、ベース１２の底壁１２ａに設けられているとともに磁気ディスク１６ａ、１６ｂの外側に配置されたランプ４０と、各サスペンション３０の先端から延出したタブ４２と、を備えている。ランプ４０は、磁気ディスク１６ａ、１６ｂの回転方向Ａに関して、軸受部２６の下流側に位置している。キャリッジ２２が回動し、磁気ヘッド１７が磁気ディスク１６ａ、１６ｂの外側の退避位置まで回動する際、各タブ４２は、ランプ４０に形成されたランプ面と係合し、その後、ランプ面の傾斜によって引き上げられ、磁気ヘッド１７をアンロードする。

基板ユニット２１は、フレキシブルプリント回路基板により形成された本体２１ａを有し、この本体２１ａはベース１２の底壁１２ａに固定されている。本体２１ａ上にはヘッドアンプ等の電子部品が実装されている。基板ユニット２１は本体２１ａから延出したメインフレキシブルプリント回路基板（以下、メインＦＰＣと称する）２１ｂを有している。メインＦＰＣ２１ｂの延出端は、キャリッジ２２の軸受部２６近傍に接続され、更に、アーム２８およびサスペンション３０上に設けられた図示しないケーブルを介して磁気ヘッド１７に電気的に接続されている。基板ユニット２１の本体底面にはプリント回路基板と接続するための図示しないコネクタが実装されている。

図２および図３に示すように、ラッチ機構２７は、キャリッジ２２の支持フレーム３４の近傍でベース１２の底壁１２ａ上に設けられた板状のラッチアーム５０と、キャリッジ２２の支持フレーム３４から突出した係合爪６３とを有している。ラッチ部材として機能するラッチアーム５０は、その中央部に支持部５２を有し、この支持部は枢軸５１により、底壁１２ａ上に回動自在に支持されている。ラッチアーム５０は、支持部５２から延出し支持フレーム３４の係合爪６３と係合可能なラッチ爪５４、支持部からラッチ爪５４とほぼ直交する方向に延出し支持フレーム３４のラッチ当接部６１に当接可能な第１当接部５６ａ、ベース１２に形成されたラッチストッパ６４と当接可能な第２当接部５６ｂを有し、合成樹脂等により一体に成形されている。

ラッチアーム５０は、ラッチ爪５４が支持フレーム３４の係合爪６３の移動路内に位置しキャリッジ２２をラッチ可能な図示のラッチ位置と、ラッチを解除しキャリッジ２２の回動を許容する解除位置との間を枢軸５１の回りで回動可能に支持されている。

ラッチアーム５０の第２当接部５６ｂは、支持部５２に対してラッチ爪５４側に設けられている。ラッチストッパ６４は、解除位置方向へのラッチアーム５０の過度の回動を規制する。解除位置において、ラッチアーム５０の第２当接部５６ｂは、ラッチストッパ６４に当接し、ラッチアーム５０の回動を規制する。(また、ラッチアーム５０のラッチ位置方向への過度の回動は、ラッチ爪５４が支持フレーム３４の外周面に当接することにより規制される。

ラッチアーム５０は、支持部５２を挟んで、ラッチ爪５４と反対側に設けられた第２磁気吸引部５８を有している。第２磁気吸引部５８は、ラッチアーム５０に埋め込まれたステンレス等で形成された玉状の磁性体により構成されている。第２磁気吸引部５８は、ＶＣＭ２４の磁石３５あるいは下部ヨークに磁気的に吸引され、ラッチアーム５０を解除位置方向、つまり、第１当接部５６ａがキャリッジ２２の支持フレームに当接する方向に付勢している。

上記構成のラッチ機構２７は、ラッチアーム５０の慣性力とそれに働く磁気吸引力を利用し、ＨＤＤの動作停止時、ＨＤＤが衝撃等の外力を受けた際、退避位置に移動したキャリッジ２２をラッチし、キャリッジが退避位置から情報処理位置へ移動することを防止する。
図３は、ＨＤＤの動作停止時におけるキャリッジおよびラッチ機構２７を示している。動作停止時において、キャリッジ２２が情報処理位置から図示の退避位置に回動されると、支持フレーム３４のストッパ当接面６０が第１固定ストッパ４４ｂに当接する。また、支持フレーム３４の第１磁気吸引部６２が磁石３５に磁気的に吸引されることにより、キャリッジ２２はストッパ当接面６０が第１固定ストッパ４４ｂに当接する図示に退避位置に保持される。なお、第１固定ストッパ４４ａは弾性を有しているため、支持フレーム３４が第１固定ストッパ４４ａに当接する際、第１固定ストッパによって衝撃が吸収されるとともに、衝突音の発生が抑制される。

キャリッジ２２が退避位置に回動すると、支持フレーム３４のラッチ当接部６１がラッチアーム５０の第１当接部５６ａに当接し第１当接部５６ａを押圧する。これにより、ラッチアーム５０は枢軸５１の周りで反時計方向に回動し、図示のラッチ位置に移動する。この際、ラッチアーム５０は、第２磁気吸引部６２の磁気吸引力により、枢軸５１の周りで時計方向に付勢されていることから、第１当接部５６ａが支持フレーム３４のラッチ当接部６１に押し付けられた状態で回動され、ラッチ位置に保持される。ラッチアーム５０は、第２磁気吸引部５８の磁力によって時計回り方向に回転しようとする動きが制限されている。ラッチ位置において、ラッチアーム５０は、キャリッジ２２との接触のみで位置決めされ、枢軸５１周辺部以外ではベース１２のいずれの部分とも接触していない。

ラッチアーム５０がラッチ位置に保持された状態において、ラッチ爪５４は、支持フレーム３４の係合爪６３の近傍で係合爪６３の移動経路内に位置し、係合爪６３をラッチ可能となっている。

図４は、ＨＤＤの動作時に磁気ヘッドをロードする際のラッチアーム５０およびキャリッジ２２の動作を示している。キャリッジ２２がＶＣＭ２４によってロード方向Ｂに回動され、磁気ヘッド１７が磁気ディスク１６ａ、１６ｂ上にロードされる。この際、キャリッジ２２の支持フレーム３４に設けられた係合爪６３の動きは図中の矢印Ａ１で示されている。キャリッジ２２がロード方向Ｂに回動し始めることにより、支持フレーム４３のラッチ当接部６１がラッチアーム５０の第１当接部５６ａから離間しようとする。これによって、ラッチアーム５０はラッチ当接部６１による動きの制限がなくなり、第２磁気吸引部５８がＶＣＭ２４の磁石３５に磁気的に吸引される。この磁気吸引力により、ラッチアーム５０は、第２当接部５６ｂがラッチストッパ６４ｂに当接するまで、枢軸５１の周りで時計方向に回動し、図示の解除位置に保持される。ラッチ爪５４先端の動きは図中の矢印Ｂ１で示されている。解除位置において、ラッチアーム５０のラッチ爪５４は、支持フレーム３４に形成された係合爪６３から離間し、かつ、係合爪６３の移動経路から外れて位置する。それにより、係合爪６３がラッチ爪５４に掛かることがなく、キャリッジ２２の回動が許容され、磁気ヘッド１７を磁気ディスク１６ａ、１６ｂ上にロードすることが可能となる。しかしながら、ラッチアーム５０の第２磁気吸引部５８による磁気吸引力が十分でないと、ラッチアームの開放動作を失敗する虞れがある。

図５は、ラッチ爪５４の軌道Ｒと係合爪６３の軌道Ｅとの位置関係を示している。図３に示したＨＤＤの非動作時における、ラッチ爪５４の先端位置をＲ１、係合爪６３の先端位置をＥ１とする。ラッチ爪５４の先端はラッチアーム５０の回転軸Ｃ１を中心とする円に沿った軌道Ｒを描き、係合爪６３は、キャリッジ２２の回転軸Ｃ２を中心とする円に沿った軌道Ｅを描く。非動作時のラッチ爪５４の先端位置Ｒ１は、係合爪６３先端の描く軌道Ｅの内周に存在している。ラッチ爪５４の先端は、ラッチアーム５０の第２当接部５６ｂがラッチストッパ６４に当接する可動範囲下限Ｒ０から可動範囲上限Ｒ２の範囲内で移動することができる。

ラッチ爪５４は、ラッチアーム５０の第１当接部５６ａがキャリッジ２２のラッチ当接部６１から離れると第２磁気吸引部５８による磁気吸引力により時計回りに回動を始めるが、ラッチ掛かり限界点、すなわち、円軌道Ｒと円軌道Ｅとが交差する交差点Ｘ、と稼動範囲上限Ｒ２との範囲内で、係合爪６３の描く軌道Ｅの内周に存在するため、係合爪６３をラッチすることができる。すなわち、非動作時に外部からの衝撃によって第１当接部５６ａとラッチ当接部６１とが離れることがあっても、ラッチ爪５４の先端が交差点Ｘを越えて係合爪６３の円軌道Ｅの外側に出る前に、係合爪６３の先端が円軌道の交差点Ｘに達すれば、ラッチ機構が機能し、つまり、ラッチが掛かり、キャリッジの不用意な回動が防止される。なお、ラッチ爪５４の移動範囲において、移動範囲上限Ｒ２と動作停止時のラッチ爪先端位置Ｒ１との角度は、例えば、５〜３０度、望ましくは、１０〜３０度に設定されている。

ＨＤＤの非動作時、外部からキャリッジ２２をロード方向Ｂに回動させる向き、すなわち、磁気ヘッド１７を磁気ディスク１６へロードする方向（以下、第１方向とする）の回転衝撃が作用した場合のラッチ機構の動作について説明する。図６は、動作停止時に第１方向の回転衝撃が作用した場合のラッチアーム５０およびキャリッジ２２の動作を示し、図７は、ラッチアーム５０のラッチ爪５４先端の可動範囲と各位置においてラッチアームに働く磁気吸引力（トルク）の一例を示している。図８は、キャリッジ２２の係合爪６３先端の可動範囲と各位置においてキャリッジに働く磁気吸引力（トルク）の一例を示している。図７、図８に示すように、本実施形態において、各位置における磁気吸引力は、それぞれほぼ変化がないものとしている。

ここで、図９に示すように、外部から作用する回転衝撃は、最大角加速度αの半正弦波状であるものとする。ラッチアーム５０およびキャリッジ２２に作用するトルクおよび角加速度の向きは、第１方向を正とし、この第１方向と反対の第２方向を負とする。

ＨＤＤの動作停止時、キャリッジ２２は退避位置に保持され、かつラッチアーム５０は第１当接部５６ａとラッチ当接部６１とによって決まるラッチ位置に保持されている。この際、ラッチアーム５０のラッチ爪５４先端は図５のＲ１に位置し、キャリッジ２２の係合爪６３先端は図５のＥ１に位置している。

キャリッジ２２が退避位置にある場合、図６および図８に示すように、第１磁気吸引部６２による第２方向の磁気吸引力Ｔｍがキャリッジ２２に作用している。回転衝撃が作用すると、磁気吸引力Ｔｍに抵抗して、キャリッジ２２をと反対向き、つまり、第１方向に回動させようとする向きに慣性力（トルク）が発生する。キャリッジ２２の慣性モーメントをＪc 、キャリッジの角加速度θc とすると、キャリッジ２２の運動方程式は以下のように表される。
Ｊcθc ＝ Ｊcα−Ｔｍ
角加速度θc が負の場合、磁気ヘッド１７が磁気ディスク１６ａ、１６ｂ方向に回動する向きの角加速度が発生しないため、キャリッジ２２が回動することはない。しかし、角加速度θc が正の場合は、キャリッジ２２は第１方向に回動を始める。このとき、Ｊcα＝Ｔｍとなる最大角加速度をα0 (=Ｔｍ／Ｊc ）とする。最大角加速度αが大きくなると、キャリッジ２２は回動量を増加し、係合爪６３の先端は円軌道Ｅの交差点Ｘに到達し始める。係合爪６３が円軌道Ｅの交差点Ｘに到達し始める回転衝撃の最大角加速度をαx とする。

一方で前述のように、ラッチアーム５０がキャリッジ２２の回動を防止するためには、ラッチ爪５４の先端は係合爪６３先端の描く円軌道Ｅの内周にある必要がある。ラッチ位置において、第２磁気吸引部５８による第２方向の磁気吸引力Ｔｂがラッチアーム５０に働いている。第１方向の回転衝撃が作用した場合、ラッチアーム５０にも同様の回転衝撃が作用する。すなわち、ラッチアーム５０には、枢軸５１の周りで、時計方向の慣性力が働く。ラッチアーム５０の持つ慣性モーメントをＪl 、角加速度をθl とすると、ラッチアーム５０の運動方程式は以下のように表される。
Jlθl ＝ Ｊlα−Ｔｂ
ラッチアーム５０の動作は、ＨＤＤに作用する回転衝撃の最大角加速度αの大きさによって以下のように分けられる。
（１）α≦α0の場合
キャリッジ２２は回動しない。また、ラッチアーム５０はθl が正の場合、ラッチ位置から第１方向に回動し始める。θl が負の場合は、第１当接部５６ａがキャリッジ２２のラッチ当接部６１に接触しているため、ラッチ位置から第２方向に回動することはない。

（２）α0＜α＜αx の場合
キャリッジ２２は回動し始めるが、係合爪６３の先端は円軌道の交差点Ｘには到達しない。ラッチアーム５０はθl が正の場合、ラッチ位置から第１方向に回動し始める。θl が負の場合、ラッチアーム５０は第２方向に回動し始め、第１当接部５６ａとラッチ当接部６１が接触し、キャリッジ２２を追従するように回動する。

（３）αx ≦αの場合
キャリッジ２２は回動し始め、係合爪６３の先端は円軌道の交差点Ｘに到達する。ラッチアーム５０はθl が負の場合、第２方向に回動し始める。そのため、係合爪６３の先端が円軌道Ｅの交差点Ｘに到達する前にラッチ爪５４の先端が係合爪６３先端の描く円軌道Ｅの内周から脱出する可能性が生じる。すなわち、ラッチ爪５４の先端が、係合爪６３との係合が不能な可動範囲下限Ｒ0から円軌道Ｒの交差点Ｘの範囲内に位置したときに、係合爪６３が円軌道Ｅの交差点Ｘに到達する可能性が生まれ、係合失敗となる場合がある。
角加速度θl が正の場合は、ラッチ位置から第１方向、すなわち係合側に回動するため、角加速度θl が負の場合に比べて、ラッチ爪５４の先端は、長時間、係合爪６３との係合が可能な円軌道Ｒの交差点Ｘから可動範囲上限Ｒ２の範囲内に位置し、係合失敗の可能性が低くなる。

以上のことから、ラッチアーム５０の慣性モーメントＪl が大きい程、トルクＪl αがラッチアーム５０に働く磁気吸引力Ｔｂを上回ることが容易となるため好ましい。しかしながら、むやみに慣性モーメントＪl を大きくすることは、ＨＤＤの動作時に磁気ヘッド１７がロードする際のラッチアーム５０開放動作に影響を及ぼす。すなわち、動作時において、大きすぎる慣性モーメントＪl はラッチアーム５０の回動の妨げとなり、開放動作の失敗可能性を高くすることに繋がる。そのため、ラッチアーム５０の適切な磁気吸引力Ｔｂおよび慣性モーメントＪl を設計する必要がある。

ラッチアーム５０の開放動作に影響を及ぼさない範囲において、αx ≦αの場合にラッチアーム５０の角加速度θl が正となれば、磁気ヘッド１７を磁気ディスク側に回動させる向きの回転衝撃が作用し、キャリッジ２２の係合爪６３が円軌道Ｅの交差点Ｘに到達する場合には係合側に回動し、係合失敗の可能性を低くすることができる。

更に、α0 ＜αの場合において、ラッチアーム５０の角加速度θl が正の場合、Ｔｂ＜Ｊl αを満たしていれば、第１方向の回転衝撃で作用時間が長い、例えば１ｍｓ以上の作用時間を持つ回転衝撃が作用した場合、キャリッジ２２が動き出すときは常にラッチ爪５４の先端が第１方向、すなわち、係合爪６３との係合側に動き出し、ラッチの失敗をなくすことが可能となる。このことから、ラッチアーム５０、キャリッジ２２は、以下の式を満たすように形成されている。
Ｔｂ・Ｊｃ ≦ Ｔｍ・Ｊｌ
上記式の符号が等号となる場合、図１０に示すように、回転衝撃作用時におけるキャリッジ２２の動き出しタイミングとラッチアーム５０の動き出しタイミングとが両者Ｔ0 となり一致することとなる。また、上記式の右辺が左辺を上回る場合は、ラッチアーム５０の動き出しタイミングがキャリッジ２２の動き出しタイミングを上回り、より確実にラッチ可能なラッチ機構が得られる。図１１に示すように、回動してきたキャリッジ２２の係合爪６３がラッチアーム５０のラッチ爪５４に掛かり、キャリッジのそれ以上の回動が規制される。これにより、磁気ヘッド１７の飛び出しを防止し、磁気ヘッド、キャリッジ、磁気ディスクの損傷を防止することができる。

上述した式の関係を満たすようにラッチアーム５０、キャリッジ２２を形成する場合、例えば、ラッチアーム５０、キャリッジ２０は、形状、材質等を選択して慣性モーメントをＪl 、Ｊｃを調整するとともに、第１および第２磁気吸引部６２、５８の磁気吸引力を調整する。この場合、例えば、第１および第２磁気吸引部６２、５８を構成する磁性体ピンの長さ、径、あるいは、磁性体球の径を適宜選択することにより調整することができる。

上述した説明では、ＴｂおよびＴｍはラッチアーム５０およびキャリッジ２２に働く磁気吸引力としたが、摩擦力を含むトルクと考えても同様と関係式が得られる。ラッチアーム５０およびキャリッジ２２には、実現象としては静止摩擦および動摩擦が働く。そのため、ＴｂおよびＴｍは静摩擦、動摩擦および磁気吸引力を合算したものと考えてもよい。

以上のように構成されたＨＤＤによれば、ラッチ機構を設けることにより、ＨＤＤにどのような方向の外力が作用した場合でも、キャリッジ２２の不用意な移動を規制し、磁気ヘッドが磁気ディスク１６に衝突して損傷するといった不具合を防止することができる。ＨＤＤの非動作時、磁気ヘッドをディスク側に回動させる向きに外部から作用時間の回転衝撃が印加された場合でも、キャリッジよりも先に、あるいは、少なくとも同時に、ラッチアームが係合側に移動するため、ラッチを失敗することがなく、ラッチ機構の信頼性を高めることができる。これにより、衝撃に対する信頼性の高い磁気ディスク装置が得られる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、ラッチ部材の形状は、前述したアーム形状に限らず、種々変更可能である。磁気ディスクの枚数は２枚に限らず、必要に応じて増減可能である。また、磁気ディスクの大きさは、３．５インチ、２．５インチ、１．８インチなど、いずれの大きさにも適用可能である。

図１は、この発明の実施形態に係るＨＤＤを示す斜視図。 図２は、前記ＨＤＤの一部を拡大して示す平面図。 図３は、ラッチ部材がラッチ位置に移動した状態における前記ＨＤＤのラッチ機構を拡大して示す平面図。 図４は、ラッチ部材が解除位置に移動した状態における前記ＨＤＤのラッチ機構を拡大して示す平面図。 図５は、ラッチ爪の軌道とキャリッジ側の係合爪の軌道との位置関係を示す平面図。 図６は、動作停止状態において、外部回転衝撃が作用した際にキャリッジおよびラッチアームに発生するトルク、および磁気吸引力の向きを示す平面図。 図７は、ラッチアームのラッチ爪先端の各位置において、ラッチアームに作用する磁気吸引力を示す図。 図８は、キャリッジの係合爪先端の各位置において、キャリッジに作用する磁気吸引力を示す図。 図９は、外部から作用する回転衝撃波形の例を示す図。 図１０は、外部から回転衝撃が作用した場合の、ラッチアームおよびキャリッジの動き出しタイミングを示す図。 図１１は、回転衝撃によりキャリッジが旋回し、ラッチが掛かった状態を示す平面図。

符号の説明

１０…ケース、１２…ベース、１２ａ…底壁、１６ａ、１６ｂ…磁気ディスク、
１７…磁気ヘッド、１８…スピンドルモータ、２２…キャリッジ、２６…軸受部、
２７…ラッチ機構、３４…支持フレーム、４０…ランプ、
４４ａ…第１固定ストッパ、５０…ラッチアーム、５２…支持部、５４…ラッチ爪、
５６ａ…第１当接部、５６ｂ…第２当接部、５８…第２磁気吸引部、
６０…ストッパ当接面、６１…ラッチ当接部、６２…第１磁気吸引部、
６３…係合爪、６４…ラッチストッパ

Claims (6)

1. 基台上に設けられ、ディスク状の記録媒体を支持および回転する駆動モータと、
   前記記録媒体に対して情報処理を行うヘッドを支持し、前記ヘッドが前記記録媒体の外周側に位置する退避位置と前記ヘッドが前記記録媒体上に位置する情報処理位置との間を中心軸の周りで回動可能に前記基台上に設けられたキャリッジと、
   前記キャリッジに設けられ前記キャリッジを前記退避位置方向に付勢する第１磁気吸引部と、
   前記基台に設けられ、前記キャリッジが退避位置に移動した際にキャリッジに当接し、前記キャリッジを退避位置に位置決めする固定ストッパと、
   前記キャリッジが前記退避位置に移動している状態でディスク駆動装置が外力を受けた際、前記キャリッジをラッチして前記退避位置に保持するラッチと、を備え、
   前記ラッチは、前記キャリッジに設けられた係合部と、前記キャリッジの係合部の軌道の内側で前記係合部をラッチ可能なラッチ可能範囲と、前記係合部の移動路から外れラッチを解除する解除位置との間を中心軸の周りで回動自在に前記基台上に支持されたラッチ部と、前記ラッチ部に設けられ、ラッチ部を前記解除位置方向へ付勢する第２磁気吸引部と、有し、
   前記キャリッジの慣性モーメントをＪｃ 、前記ラッチ部の慣性モーメントをＪｌ、前記第２磁気吸引部の磁気吸引力をＴｂ、前記第１磁気吸引部の磁気吸引力をＴｍとした場合、前記キャリッジおよびラッチ部は、
   Ｔｂ・Ｊｃ ≦ Ｔｍ・Ｊｌ
   の関係を満たして形成され、
   動作停止時、前記キャリッジは前記固定ストッパに当接することで退避位置に保持され、前記ラッチ部は、前記キャリッジに当接して前記係合部の円軌道の内側のラッチ可能範囲内に保持され、この状態で、前記キャリッジを情報処理位置方向へ回動させる向きに外部から回転衝撃が作用した際、前記キャリッジの係合部が動き出す以前に、前記ラッチ部材が前記ラッチ可能範囲内をラッチ方向に回動するディスク駆動装置。
2. 前記ラッチ部は、前記キャリッジが前記情報処理位置から退避位置に回動した際にキャリッジに当接し、前記キャリッジの回動に応じて前記ラッチ部を解除位置からラッチ可能範囲へ回動させる第１当接部と、前記ラッチ可能範囲において前記キャリッジの係合部をラッチ可能なラッチ爪と、を有する請求項１に記載のディスク駆動装置。
3. 前記ラッチ部は、前記基台上に回動自在に支持された支持部を有し、前記第１当接部および第２磁気吸引部は、前記支持部に対して前記ラッチ爪と反対側に位置している請求項２に記載のディスク駆動装置。
4. 前記ラッチは、前記基台に設けられ前記解除位置方向への前記ラッチ部の移動を規制するラッチストッパを有し、前記ラッチ部は、前記支持部に対して前記ラッチ爪と同一側に設けられ前記ラッチ部が解除位置に回動した際に前記ラッチストッパに当接する第２当接部を有している請求項３に記載のディスク駆動装置。
5. 前記基台に設けられた磁石と前記キャリッジに設けられたコイルとを有し、前記キャリッジを回動させるモータを備え、
   前記キャリッジは、前記基台上に回動自在に支持された軸受部と、前記軸受部から延出し前記ヘッドを支持したアームと、前記軸受部から延出し前記コイルを支持した支持フレームと、を有し、
   前記第１磁気吸引部および第２磁気吸引部は、前記磁石により磁気的に吸引される位置に設けられている請求項４に記載のディスク駆動装置。
6. 基台上に設けられ、ディスク状の記録媒体を支持および回転する駆動モータと、
   前記記録媒体に対して情報処理を行うヘッドを支持し、前記ヘッドが前記記録媒体の外周側に位置する退避位置と前記ヘッドが前記記録媒体上に位置する情報処理位置との間を中心軸の周りで回動可能に前記基台上に設けられたキャリッジと、
   前記キャリッジに設けられ前記キャリッジを前記退避位置方向に付勢する第１磁気吸引部と、
   前記基台に設けられ、前記キャリッジが退避位置に移動した際にキャリッジに当接し、前記キャリッジを退避位置に位置決めする固定ストッパと、
   前記キャリッジが前記退避位置に移動している状態でディスク駆動装置が外力を受けた際、前記キャリッジをラッチして前記退避位置に保持するラッチと、を備え、
   前記ラッチは、前記キャリッジに設けられた係合部と、前記キャリッジの係合部をラッチ可能なラッチ可能範囲と、前記係合部の移動路から外れラッチを解除する解除位置との間を中心軸の周りで回動自在に前記基台上に支持されたラッチ部と、前記ラッチ部に設けられ、ラッチ部を前記解除位置方向へ付勢した第２磁気吸引部と、有し、
   前記キャリッジの係合部は、前記キャリッジの中心軸回りの円軌道に沿って移動可能に設けられ、前記ラッチ部のラッチ爪は、前記ラッチ部の回転軸周りの円軌道に沿って移動可能に設けられ、
   動作停止時、前記キャリッジは前記固定ストッパに当接することで退避位置に保持され、前記ラッチ部は、前記キャリッジに当接して前記係合部の円軌道の内側のラッチ可能範囲内に保持され、この状態で、前記キャリッジを情報処理位置方向へ回動させる向きに外部から回転衝撃が作用した際、前記キャリッジの係合部が、この係合部の前記円軌道と前記ラッチ爪の円軌道との交差点に達する前に、前記ラッチ部が静止位置からラッチ側に回動するディスク駆動装置。

Images