JP4234634B2

JP4234634B2 - 磁気ディスク装置

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Publication number: JP4234634B2
Application number: JP2004129633A
Authority: JP
Inventors: 学上原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2004-04-26
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2024-04-26
Also published as: JP2005310333A

Description

この発明は、磁気ディスク装置に関し、特に、磁気ヘッドが磁気ディスクの外周部に移動した際、磁気ヘッドを磁気ディスクから離間した状態に支持するランプロード機構を備えた磁気ディスク装置に関する。

近年、パーソナルコンピュータ等の電子機器においては、大容量のメモリ装置として磁気ディスク装置が広く用いられている。一般的に、磁気ディスク装置は、装置筐体であるベース筐体内に配設された磁気ディスクと、磁気ディスクを支持及び回転駆動するスピンドルモータと、磁気ヘッドを支持したヘッドアクチュエータと、ヘッドアクチュエータを駆動するボイスコイルモータと、基板ユニット等とを備えて構成されている。

ヘッドアクチュエータは、ベース筐体に取り付けられた軸受部と、軸受部から延出した複数のアームと、各アームから延出したサスペンションと、を備え、磁気ヘッドはサスペンションの延出端に取り付けられている。

また、近年、形態可能な小型のパーソナルコンピュータや、音楽再生用機器が普及しつつあり、この種の電子機器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、近年、磁気ディスク装置の非動作時にヘッドを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供されている。このランプロード機構は、サスペンションの先端から延出したタブと、一部が磁気ディスクの外周と重なるように配置されたランプと、を備えている。そして、磁気ディスク装置が非動作状態に移行する際、ヘッドアクチュエータが磁気ディスクの外周に回動されると、サスペンションのタブがランプに乗り上げ、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。

しかし、このような構成の磁気ディスク装置では、ヘッドアクチュエータが磁気ディスクとランプとの間で円滑に移動できるように、ランプはその一部が磁気ディスクの周縁部とその軸方向に重なって位置しているため、磁気ディスク装置に外部衝撃、振動等が作用して磁気ディスクがその軸方向に沿って振動した場合、磁気ディスクがランプに衝突し、磁気ディスクに傷等が発生するおそれがあった。そして、磁気ディスクの傷等の損傷が発生した場合、安定した情報の記録再生が困難となることがあった。

そこで、この問題を解決する先行技術として、特許文献１の技術が提案されていた。すなわち、非動作時に、磁気ヘッドは、ランプロード機構により、磁気ディスク表面から離間した位置に保持され、ランプロード機構のランプは、磁気ディスクに対して磁気ヘッドをロード、アンロードする時にのみ前進位置に移動され、磁気ディスク装置の動作中および非動作時には、磁気ディスクから離間した後退位置に保持されるようにしている。従って、磁気ディスク装置に外部衝撃や振動が作用した場合でも、磁気ディスクとランプとの衝突が防止され、磁気ディスクにおける傷等の発生を無くすことができというものであった。

特開２００２−９３０９０公報（概要）

しかし、上述した先行技術の場合、ランプを磁気ディスク端部に対し前後に移動するための機構と制御回路が必要となり、コスト面で大きなデメリットとなる問題があった。また、これら機構と制御回路を磁気ディスク内に設けることは、磁気ディスク装置内にこれら機構の占有スペースを確保する必要があり、磁気ディスク装置の小型化が難しくなるという問題があった。

そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、磁気ディスク装置が動作衝撃を受けた場合に、安価な構造で磁気ディスクとランプとの衝突を回避することを可能とする機構を提供すると共に、磁気ディスク及びランプの損傷、摩耗屑の発生を防止でき、信頼性の向上した磁気ディスク装置を提供することにある。

上述の課題を解決するために、この発明に係る磁気ディスク装置は、ベース筐体と、前記ベース筐体内に配置された磁気ディスクと、前記磁気ディスクを支持および回転駆動する駆動手段と、前記磁気ディスクに対して情報の記録再生を行なう磁気ヘッドと、回動自在に支持されたアームと、前記アームの先端から延出しているとともに先端部に前記磁気ヘッドが取り付けられたサスペンションと、を有し、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクに対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータと、前記磁気ヘッドが前記磁気ディスクの外周部に移動した際、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクから離間した状態に支持するランプロード機構と、を備え、前記ランプロード機構は、前記サスペンションから延出し、前記磁気ヘッドが前記磁気ディスクの外周部に移動した際、前記ランプに乗り上げる係合部を備え、前記ランプは、前記磁気ディスクの軸方向に沿って少なくとも一部が前記磁気ディスクと重なって位置し、前記磁気ディスクの軸方向に沿った振動に応じて移動可能な可動部と、前記ベース筐体に固定するための固定部と、前記可動部と前記固定部との間に配置され、前記可動部を前記磁気ディスクの軸方向に沿った振動に応じて移動可能に前記固定部に支持するばね部と、を備え、さらに、前記可動部の主共振周波数が前記ベース筐体の主共振周波数と一致するように前記ばね部の長さおよび断面形状が調整されている、ことを特徴とするものである。

更に、この発明に係る磁気ディスク装置は、ベース筐体と、前記ベース筐体内に配置された磁気ディスクと、前記磁気ディスクを支持および回転駆動する駆動手段と、前記磁気ディスクに対して情報の記録再生を行なう磁気ヘッドと、回動自在に支持されたアームと、前記アームの先端から延出しているとともに先端部に前記磁気ヘッドが取り付けられたサスペンションと、を有し、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクに対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータと、前記磁気ヘッドが前記磁気ディスクの外周部に移動した際、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクから離間した状態に支持するランプロード機構と、を備え、前記ランプロード機構は、前記サスペンションから延出し、前記磁気ヘッドが前記磁気ディスクの外周部に移動した際、前記ランプに乗り上げる係合部を備え、前記ランプは、前記磁気ディスクの軸方向に沿って少なくとも一部が前記磁気ディスクと重なって位置し、前記磁気ディスクの軸方向に沿った振動に応じて移動可能な可動部と、前記ベース筐体に固定するための固定部と、前記可動部と前記固定部との間に配置され、前記可動部を前記磁気ディスクの軸方向に沿った振動に応じて移動可能に前記固定部に支持するばね部と、を備え、前記固定部は、前記ベース筐体の主共振において節となる位置に固定されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、上記のような構成をとることにより、磁気ディスク装置の動作時においてスピンドルモータの回転軸方向に衝撃が加わり、ベース筐体が主共振周波数で振動した場合でも、ランプが磁気ディスクと同位相で変位する。すなわち、磁気ディスクとランプの相対位置が変化しないため、磁気ディスクとランプが衝突することを回避することが可能となり、磁気ディスク及びランプの損傷、摩耗屑の発生を防止できると共に、信頼性の向上した磁気ディスク装置を提供することが可能となる。

以下図面を参照しながら、この発明を磁気ディスク装置、すなわちハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤと称する）に適用した実施形態について詳細に説明する。
図１に示すように、ＨＤＤは、上面の開口した矩形箱状のケースであるベース筐体１２と、複数のねじによりベース筐体１２にねじ止めされて、ベース筐体１２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。

ベース筐体１２内には、磁気記録媒体として例えば２枚の磁気ディスク１６、この磁気ディスク１６を支持及び回転させる駆動手段としてのスピンドルモータ（以下、ＳＰＭと称する）１８、このＳＰＭ１８に磁気ディスク１６を取り付けるときの固定部材としてのクランパ１７、磁気ディスク１６に対して情報の書き込み、読み出しを行う複数の磁気ヘッド１９、これら磁気ヘッド１９を磁気ディスク１６に対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータ２２、ヘッドアクチュエータ２２を回動及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１９を磁気ディスク１６から離間した位置に保持するランプロード機構２５、及びヘッドＩＣ等を有する基板ユニット２１が収納されている。

また、ベース筐体１２の底壁外面には、基板ユニット２１を介してＳＰＭ１８、ＶＣＭ２４の動作を制御する図示しないプリント回路基板がねじ止めされている。
本実施形態におけるＨＤＤは、例えば、各磁気ディスク１６は、直径６５ｍｍ（２．５インチ）に形成され、上面及び下面に磁気記録層を有している。磁気ディスク１６は、ＳＰＭ１８の図示しないハブに同軸的に嵌合されているとともにクランパ１７により保持されている。そして、２枚の磁気ディスク１６は、ＳＰＭ１８によって所定の速度で回転駆動される。

ヘッドアクチュエータ２２は、ベース筐体１２の底壁上に固定された軸受組立体２６を備えている。軸受組立体２６は、ベース筐体１２の底壁に対して垂直に立設された枢軸と、枢軸に一体の軸受を介して回転自在に支持された円筒形のハブと、を有している。

また、ヘッドアクチュエータ２２は、ハブに取り付けられ軸受組立体２６から延出した４本のアーム、軸受組立体に取り付けられアームと反対方向に延出した支持フレーム、各アームに支持された磁気ヘッド組立体と、を備えている。４本のアームは、所定の間隔を持って互いに平行に位置しているとともにハブから同一の方向に延出している。

各磁気ヘッド組立体は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンションと、サスペンションの先端に図示しないジンバル部を介して固定された磁気ヘッド１９と、を備えている。サスペンションは、板バネにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアームの先端に固定され、アームから延出している。

各サスペンションは、その先端から延出したタブを一体に備えている。タブは、後述するランプロード機構２５の一部を構成する係合部として機能する。また、ヘッドアクチュエータ２２の支持フレームは合成樹脂により形成され、この支持フレームには、ボイスコイルが一体的に埋め込まれている。

上述のように構成されたヘッドアクチュエータ２２をベース筐体１２に組み込んだ状態において、各磁気ディスク１６は２本のアーム間に位置している。そして、サスペンションに取り付けられた磁気ヘッド１９は、磁気ディスク１６の上面及び下面にそれぞれ対向し、磁気ディスク１６を両面側から挟持している。各ヘッド１９は、サスペンションのばね力により、磁気ディスク表面に向かって所定のヘッド荷重が印加されている。

また、ヘッドアクチュエータ２２の支持フレームに固定されたボイスコイルは、ベース筐体１２上に固定された一対のヨーク間に位置し、これらのヨーク及び一方のヨークに固定された図示しない磁石とともにＶＣＭ２４を構成している。そして、ボイスコイルに通電することにより、ヘッドアクチュエータ２２が回動し、磁気ヘッド１９は磁気ディスク１６の所望のトラック上に移動及び位置決めされる。ＨＤＤの非動作時には、ヘッドアクチュエータ２２はランプ２５上の非動作位置に回動され、ヨークに設けられたストッパにより、非動作位置を越える過度の回動が規制される。

図１に示すように、ヘッドアクチュエータ２２が非動作位置に回動した際に、各サスペンションを支持し、磁気ヘッド１９を磁気ディスク１６から離間した位置に保持するランプロード機構２５は、ベース筐体１２の底壁に設けられているとともに磁気ディスク１６の外周側に位置したランプ２５と、ヘッドアクチュエータ２２の各サスペンションの先端から突出したタブと、を備えている。

ランプ機構（以下、ランプと称する）２５は、アクチュエータ２２が非動作時に、各サスペンションの先端に位置するタブが摺動し、停止するヘッド退避領域を有し、磁気ディスク１６の軸方向に沿って少なくとも一部が磁気ディスク１６と重なって位置し、磁気ディスクの軸方向に沿った振動に応じて移動可能な可動部２５ａと、ランプ機構２５をベース筐体１２に固定するための固定部２５ｂと、可動部２５ａと固定部２５ｂとの間に配置され、可動部２５ａを磁気ディスク１６の軸方向に沿った振動に応じて移動可能に固定部２５ｂに支持するばね部２５ｃとから構成されている。

磁気ディスク装置がするとＳＰＭ１８により磁気ディスク１６が高速回転させられるが、ＳＰＭ１８に磁気ディスク１６を取り付けたときの取付精度等により、磁気ディスク１６の高速回転時に軸方向に振動が発生することがわかっている。特に、磁気ディスク１６の最外周部分はクランパ１７により固定されている最内周よりも大きく軸方向に振動する。一方、磁気ディスク１６の最外周では、ランプ２５の一部が磁気ディスク１６の軸方向に沿って重なって位置しており、磁気ディスク１６の振動が大きい場合、磁気ディスク１６がランプ２５に接触して、磁気ディスク１６に記録されていたデータを破壊したり、ランプ２５と磁気ディスク１６の摺動により発生する摩耗屑が発生し、これが磁気ディスク１６面に極低浮上して駆動している磁気ヘッド１９との間に入り込み、この摩耗屑が磁気ディスク１６に記録されていたデータを破壊する恐れがあった。

本発明の実施形態では、ランプ２５の磁気ディスク１６と軸方向にに沿って一部重なった部分を可動部２５ａとすることで、磁気ディスク１６とランプ２５の接触を防止している。

次に、本発明の実施形態のランプ２５の動作、すなわち、ランプ２５の可動部２５ａ、固定部２５ｂ、ばね部２５ｃの動作を以下に詳述する。
先にも述べたが、本実施形態のＨＤＤの構成概要は、図１に示すように、磁気ディスク１６はクランパ１７によりＳＰＭ１８に固定されている。ランプ２５は、ベース筐体１２に対しねじ止めにて固定されているが、磁気ヘッド１９のロード／アンロード動作を行うために、磁気ディスク１６の表面に対して僅かな隙間を持って、磁気ディスク１６の外周縁部と一部重なって位置している。磁気ヘッド１９は、ＨＤＤの非動作時にはランプ２５に退避しており、ＳＰＭ１８が所定の回転数に達した後、ヘッドアクチュエータ２２の回転動作により、磁気ヘッド１９が磁気ディスク１６上に移動し、空気軸受効果により磁気ディスク１６上に極低浮上（隙間間隔、約５ｎｍ）する。

次に、図２を用いて本実施形態のランプ２５の詳細構造を説明する。図２の（ａ）は本実施形態に係るランプ２５の正面図、図２の（ｂ）は本実施形態のランプ２５の側面図である。

ランプ２５は、可動部２５ａおよび固定部２５ｂが、ばね部（以下、平行ばねと称する）２５ｃで結合されている形状をとる。本実施形態においてばね部２５ｃは複数の平行した薄板状にに形成され、磁気ディスク１６の軸方向に弾性を有している。したがって、可動部２５ａの可動方向は磁気ディスク１６の回転軸方向、すなわち、並進1方向に限定される。

平行ばね２５ｃの長さ、及び断面形状については、平行ばね２５ｃのばね定数は、固定部２５ｂがベース筐体１２に完全固定のとき、可動部２５ａの主共振周波数が同ランプ２５が組み込まれる磁気ディスク装置のベース筐体の主共振周波数と一致するように設計される。また、設計パラメータはばね部２５ｃの板ばねの長さ、幅、厚さである。

なお、平行ばね２５ｃはランプ２５と同じ樹脂材料で作成するか、または板ばね部分のみを金属製とし、可動部２５ａ及び固定部２５ｂと一体成型して作成する。もしくは、可動部２５ａのみ樹脂材料とし、平行ばね２５ｃおよび固定部２５ｂを金属製とすることも可能である。このとき、樹脂材料は射出成型され金属材料と一体成型されてもよい。

次に、図３を用いて本発明の実施形態であるＨＤＤの構成及び動作を説明する。
ベース筐体１２に組み込まれたＳＰＭ１８には、磁気ディスク１６がクランパ１７によって固定されている。ベース筐体１２には、ランプ２５の固定部２５ｂがねじ２７により固定されており、可動部２５ａは磁気ディスク１６の表面に対して僅かな隙間を持って、磁気ディスク１６の外周縁部と重なって位置する。

磁気ディスク装置に対し、ＳＰＭ１８の回転軸方向（以下、Ｚ方向と称する）の衝撃が加えられた場合、ベース筐体１２が弾性振動するが、主共振モードが支配的となるため、磁気ディスク１６もＺ方向に振動する。このとき、ランプ２５の固定部２５ｂはベース筐体１２の主共振において節となる位置に固定することで、可動部２５ａもベース筐体１２の振動と同相でＺ方向に振動することになるため、磁気ディスク１６とランプ２５の接触を回避することが可能となる。

次に、図４を用いて本実施形態におけるランプ２５のばね部である平行ばね２５ｃの寸法設計について詳細に説明する。
図４（ａ）において、ｍ［ｋｇ］はランプ２５の可動部２５ａの質量を表している。図４（ｂ）のように、板ばねのヤング率をＥ［Ｐａ］、長さをＬ［ｍ］、幅をｂ［ｍ］、厚さをｔ［ｍ］とすると、平行ばねの基本振動数ｆ１は以下のようになる。

例えば、ランプの材質としてポリアセタール（Ｅ＝３．２×（１０の９乗）［Ｐａ］）を用いた場合、
Ｌ＝１．５×（１０のマイナス３乗）［ｍ］、
ｂ＝１．０×（１０のマイナス２乗）［ｍ］、
ｔ＝１．０×（１０のマイナス４乗）［ｍ］、
ｍ＝１．５×（１０のマイナス４乗）［ｋｇ］
としてｆ１を計算すると、ｆ１はおよそ８９０［Ｈｚ］となる。
または、平行ばね２５ｃをステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、Ｅ＝１．９３×（１０の１１乗［Ｐａ］）で構成した場合、
Ｌ＝２．５×（１０のマイナス３乗）［ｍ］、
ｂ＝６．０×（１０のマイナス３乗）［ｍ］、
ｔ＝５．０×（１０のマイナス５乗）［ｍ］、
ｍ＝１．５×（１０のマイナス４乗）［ｋｇ］
としてｆ１を計算すると、ｆ１はおよそ８８０［Ｈｚ］となる。
ベース筐体１２の主共振周波数は８００［Ｈｚ］付近に存在することが多く、平行ばね２５ｃの寸法設計を厳密に行えば、ｆ１とベース筐体１２の主共振周波数を一致させることは可能となる。

以上、この構造の実施形態によれば、磁気ディスク装置の動作時においてＳＰＭ１８の回転軸方向に衝撃が加わり、ベース筐体１２が主共振周波数で振動した場合でも、ランプ２５が磁気ディスク１６と同相で変位する。すなわち、磁気ディスク１６とランプ２５の相対位置が変化しないため、磁気ディスク１６とランプ２５が衝突することを回避することが可能となる。よって、磁気ディスク１６及びランプ２５の損傷、摩耗屑の発生を防止できると共に、信頼性の向上した磁気ディスク装置及び磁気ディスク装置に用いられるランプを提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）の斜視図本発明の実施形態に係るランプの正面図（ａ）及び側面図（ｂ）本発明の実施形態に係るＨＤＤの構成及び動作説明図本発明の実施形態に係るばね部（平行ばね）の寸法設計の説明図

符号の説明

１２……ベース筐体
１６……磁気ディスク
１７……クランパ
１８……スピンドルモータ（ＳＰＭ）
２２……ヘッドアクチュエータ
２４……ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
２５……ランプロード機構（ランプ）
２５ａ……可動部
２５ｂ……固定部
２５ｃ……ばね部（平行ばね）
２６……軸受組立体

Claims

ベース筐体と、
前記ベース筐体内に配置された磁気ディスクと、
前記磁気ディスクを支持および回転駆動する駆動手段と、
前記磁気ディスクに対して情報の記録再生を行なう磁気ヘッドと、
回動自在に支持されたアームと、前記アームの先端から延出しているとともに先端部に前記磁気ヘッドが取り付けられたサスペンションと、を有し、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクに対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータと、
前記磁気ヘッドが前記磁気ディスクの外周部に移動した際、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクから離間した状態に支持するランプロード機構と、
を備え、
前記ランプロード機構は、前記サスペンションから延出し、前記磁気ヘッドが前記磁気ディスクの外周部に移動した際、前記ランプに乗り上げる係合部を備え、
前記ランプは、前記磁気ディスクの軸方向に沿って少なくとも一部が前記磁気ディスクと重なって位置し、前記磁気ディスクの軸方向に沿った振動に応じて移動可能な可動部と、前記ベース筐体に固定するための固定部と、前記可動部と前記固定部との間に配置され、前記可動部を前記磁気ディスクの軸方向に沿った振動に応じて移動可能に前記固定部に支持するばね部と、を備え、
さらに、前記可動部の主共振周波数が前記ベース筐体の主共振周波数と一致するように前記ばね部の長さおよび断面形状が調整されている、
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
ベース筐体と、
前記ベース筐体内に配置された磁気ディスクと、
前記磁気ディスクを支持および回転駆動する駆動手段と、
前記磁気ディスクに対して情報の記録再生を行なう磁気ヘッドと、
回動自在に支持されたアームと、前記アームの先端から延出しているとともに先端部に前記磁気ヘッドが取り付けられたサスペンションと、を有し、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクに対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータと、
前記磁気ヘッドが前記磁気ディスクの外周部に移動した際、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクから離間した状態に支持するランプロード機構と、
を備え、
前記ランプロード機構は、前記サスペンションから延出し、前記磁気ヘッドが前記磁気ディスクの外周部に移動した際、前記ランプに乗り上げる係合部を備え、
前記ランプは、前記磁気ディスクの軸方向に沿って少なくとも一部が前記磁気ディスクと重なって位置し、前記磁気ディスクの軸方向に沿った振動に応じて移動可能な可動部と、前記ベース筐体に固定するための固定部と、前記可動部と前記固定部との間に配置され、前記可動部を前記磁気ディスクの軸方向に沿った振動に応じて移動可能に前記固定部に支持するばね部と、を備え、
前記固定部は、前記ベース筐体の主共振において節となる位置に固定されている、
ことを特徴とする磁気ディスク装置。