(57)【要約】【課題】マイクロドライブとして有益であり、対称的かつよりコンパクトなボイスコイルモータ構造を提供すること。【解決手段】ボイスコイルモータアセンブリが、中心軸を有しており、中心軸を中心とした回転用のベアリングアセンブリと、ベアリングアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対のコイルと内側ヨークとを備えたコイルアセンブリと、コイルアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対の磁石と外側ヨークとを備えた永久磁石セットと、を備えた。【選択図】図２
2007202394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を有するボイスコイルモータアセンブリであって、
前記中心軸を中心とした回転用のベアリングアセンブリと、
前記ベアリングアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対のコイルと内側ヨークとを備えたコイルアセンブリと、
前記コイルアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対の磁石と外側ヨークとを備えた永久磁石セットと、
を備えたことを特徴とするボイスコイルモータアセンブリ。
【請求項２】
前記コイルアセンブリに連結され、ヘッドジンバルアセンブリと当該ヘッドジンバルアセンブリに連結されるアームとを備えたヘッドサスペンションアセンブリを備えた、
ことを特徴とする請求項１記載のボイスコイルモータアセンブリ。
【請求項３】
前記各磁石は、半径方向の内側表面にＮ極あるいはＳ極を有すると共に、当該半径方向の内側表面における極性が隣接した他の前記磁石とは異なる、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のボイスコイルモータアセンブリ。
【請求項４】
前記コイルが電流により励起されると、前記コイルアセンブリに磁束が通過する、
ことを特徴とする請求項１，２又は３記載のボイスコイルモータアセンブリ。
【請求項５】
前記コイルの数と前記磁石の数は同数である、
ことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載のボイスコイルモータアセンブリ。
【請求項６】
前記ヘッドサスペンションアセンブリを前記コイルアセンブリに連結するためのナットを備えた、
ことを特徴とする請求項２，３，４又は５記載のボイスコイルモータアセンブリ。
【請求項７】
少なくとも２対の前記コイルと、２対の前記磁石と、を備えた、
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６記載のボイスコイルモータアセンブリ。
【請求項８】
前記各コイルは、前記中心軸に直交する中心線を有すると共に、前記中心軸に対して弓状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７記載のボイスコイルモータアセンブリ。
【請求項９】
前記コイルは、前記中心軸に対して対称に形成されている、
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７又は８記載のボイスコイルモータアセンブリ。
【請求項１０】
前記磁石は、前記中心軸に対して対称に形成されている、
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８又は９記載のボイスコイルモータアセンブリ。
【請求項１１】
前記コイル及び前記磁石は、前記中心軸の周囲に対称的に配置されている、
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０記載のボイスコイルモータアセンブリ。
【請求項１２】
ハードディスクドライブの構成要素を取り付けるベース部と、
データを記憶するハードディスクと、
このハードディスクを回転駆動するスピンドルモータと、
中心軸を有するボイスコイルモータアセンブリと、を備えたハードディスクであって、
前記ボイスコイルモータアセンブリは、
前記中心軸を中心とした回転用のベアリングアセンブリと、
前記ベアリングアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対のコイルと内側ヨークとを備えたコイルアセンブリと、
前記コイルアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対の磁石と外側ヨークとを備えた永久磁石セットと、
前記コイルアセンブリに連結され、ヘッドジンバルアセンブリと当該ヘッドジンバルアセンブリに連結されるアームとを備えたヘッドサスペンションアセンブリと、を備えた、
ことを特徴とするハードディスクドライブ。
【請求項１３】
前記ハードディスクドライブは、マイクロドライブである、
ことを特徴とする請求項１２記載のハードディスクドライブ。
【請求項１４】
前記コイルモータアセンブリは、少なくとも２対の前記コイルと、２対の前記磁石と、を備えた、
ことを特徴とする請求項１２又は１３記載のハードディスクドライブ。
【請求項１５】
前記各コイルは、前記中心軸に直交する中心線を有すると共に、当該中心軸に対して弓形に形成されている、
ことを特徴とする請求項１２，１３又は１４記載のハードディスクドライブ。
【請求項１６】
前記コイルは、前記中心軸に対して対称に形成されている、
ことを特徴とする請求項１２，１３，１４又は１５記載のハードディスクドライブ。
【請求項１７】
前記磁石は、前記中心軸に対して対称に形成されている、
ことを特徴とする請求項１２，１３，１４，１５又は１６記載のハードディスクドライブ。
【請求項１８】
前記コイル及び磁石は、前記中心軸の周囲に対称的に配置されている、
ことを特徴とする請求項１２，１３，１４，１５，１６又は１７記載のハードディスクドライブ。
【請求項１９】
中心軸を有する円筒形ボイスコイルモータの組立方法であって、
ヘッドジンバルアセンブリと当該ヘッドジンバルアセンブリに連結されるアームとを備えたヘッドサスペンションアセンブリを構成する工程と、
少なくとも一対のコイルと内側ヨークとを備え、前記少なくとも一対のコイルによって形成された第一の外周部と、前記中心軸から前記第一の外周部までの半径と、前記内側ヨークによって形成された第一の内周部と、前記中心軸から前記第一の内周部までの半径と、を有するコイルアセンブリを構成する工程と、
少なくとも一対の磁石と外側ヨークとを備え、前記少なくとも一対の磁石によって形成された第二の内周部と、前記中心軸から前記第二の内周部までの半径と、を有し、前記中心軸から前記第二の内周部までの半径が前記中心軸から前記コイルアセンブリの前記第一の外周部までの半径よりも大きく形成された永久磁石セットを構成する工程と、
第三の外周部と前記中心軸から前記第三の外周部までの半径とを有し、前記中心軸から前記第三の外周部までの半径が前記中心軸から前記コイルアセンブリの前記第一の内周部までの半径よりも小さく形成されたベアリングアセンブリを構成する工程と、
前記コイルアセンブリに前記ヘッドサスペンションアセンブリを連結する工程と、
前記永久磁石セットの前記少なくとも一対の磁石によって形成された前記第二の内周部にて囲まれた領域に、前記コイルアセンブリを挿入する工程と、
前記コイルアセンブリの前記内側ヨークによって形成された前記第一の内周部にて囲まれた領域に、前記ベアリングアセンブリを挿入する工程と、
を有することを特徴とする円筒形ボイスコイルモータの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に情報記憶装置に関する。具体的には、ボイスコイルモータアセンブリを備えたハードディスクドライブ、及び、ボイスコイルモータアセンブリの製造方法に関する。特に、ディスクドライブ用の対称的ボイスコイルモータアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報記憶装置として、データを記憶するための磁気ディスクと、この磁気ディスク上で位置決めされ当該磁気ディスクに対してデータを記録再生するための可動式記録再生ヘッドと、を備えたディスク装置がある。
【０００３】
ユーザは、上述したようなディスク装置に対して、大記憶容量を希望することはもちろんのこと、より高速にかつより正確な記録再生動作をも期待している。従って、ディスク装置の製造者は、例えば、データトラックの密度の増加や、トラック幅を狭くしたり、かつ／あるいは、トラック間隔を狭くしたりすることによって、より大容量になるようディスク装置を改良し続けている。
【０００４】
しかしながら、トラック密度を増加させ、高記録密度のディスクを用いて迅速かつ正確に記録再生動作を実現するためには、ディスク装置が記録再生ヘッドの位置決め制御において、上記トラック密度の増加に適切に対応して作動する必要がある。ところが、トラック密度の増加に伴い、記憶媒体上の目的のデータトラック上で迅速かつ正確な記録再生ヘッドの位置決め制御を行うことは、より困難な技術となる。従って、ディスク装置の製造者は、増加し続けているトラック密度の利益を生かすために、記録再生ヘッドの位置決め制御を改良する方法を常に探究している。
【０００５】
そして、高密度のディスクに対する記録再生ヘッドの位置決め制御を改良するためにディスクドライブの製造者によって効果的に用いられている一つの手法として、主となるアクチュエータと連動して作動するマイクロアクチュエータとして知られている補助アクチュエータが用いられる。これにより、迅速かつ正確な記録再生ヘッドの位置決め制御を実現することができる。このようなマイクロアクチュエータが組み込まれたディスク装置は、２段アクチュエータシステムとして知られている。
【０００６】
そして、記録再生ヘッドの速度を増加したり、高密度記録媒体上の目的のトラック上に記録再生ヘッドを微小位置調整するために、従来より、種々の２段アクチュエータシステムが開発されている。そのような２段アクチュエータシステムは、一般的には、主のアクチュエータとなるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）と、ＰＺＴマイクロアクチュエータといった補助的なマイクロアクチュエータと、を備えている。
【０００７】
上述した主なアクチュエータとなるボイルコイルモータ（ＶＣＭアクチュエータ）は、記録媒体上の目的のデータトラック上に、記録再生ヘッドを位置合わせするために支持するアクチュエータアームを回転させるサーボコントロールシステムによって制御されている。また、補助アクチュエータであるＰＺＴマイクロアクチュエータは、位置決め速度を増加させたり、目的のトラック上に記録再生ヘッドを正確に微小調整するよう、ＶＣＭアクチュエータと協働して用いられる。従って、ＶＣＭアクチュエータが、記録再生ヘッドの位置を大きく調整し、その上で、ＰＺＴマイクロアクチュエータが、記録媒体と相対的に記録再生ヘッドの位置が最適となるよう微小調整する。このようにＶＣＭアクチュエータとＰＺＴマイクロアクチュエータが連結して協働することによって、効果的にかつ正確に高密度記録媒体に対する情報の記録再生を実現することができる。
【０００８】
そして、マイクロアクチュエータの周知の構成としては、記録再生ヘッドの微小な位置決め調整を行うためのＰＺＴ素子が組み込まれているものがある。そのようなＰＺＴマイクロアクチュエータは、選択的にＰＺＴ素子を伸縮させるよう励起可能な電気的構成を備えている。そして、ＰＺＴマイクロアクチュエータは、ＰＺＴ素子が伸縮することにより、記録再生ヘッドを可動させる動作をマイクロアクチュエータに生じさせるよう構成されている。このような動作は、ＶＣＭアクチュエータだけを用いたディスク装置と比較して、記録再生ヘッドの位置を高速かつ高精度に調整するために用いられている。
【０００９】
そして、一般的なディスク装置は、磁気ディスクが当該ディスクを回転させるスピンドルモータに搭載されている。また、ボイスコイルモータアームが、記録再生ヘッドが組み込まれた磁気ヘッドスライダを搭載したマイクロアクチュエータを有するヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）を支持している。このボイスコイルモータ（ＶＣＭ）は、上記ボイスコイルモータアームの動作を制御するために設けられており、換言すると、磁気ヘッドスライダをディスクの表面にてトラック間を移動するよう制御するために備えられている。これにより、記録再生ヘッドにて、ディスクに対するデータの記録再生が可能となる。そして、作動中には、記録再生ヘッドが組み込まれた磁気ヘッドスライダと回転している磁気ディスクとの間における空力的な相互作用によって浮上力が生じる。この浮上力は、ＨＧＡのサスペンションによって与えられるバネ力と反対方向に等しく生じており、これにより、磁気ヘッドスライダが、回転している磁気ディスクの表面上空を所定の高さに浮上され、モータアームが半径方向全体に作動しながらも磁気ヘッドスライダの浮上高さが保たれることとなる。
【００１０】
一方で、ＶＣＭの固有の精度誤差や駆動力の非対称性によって、ディスクに対してデータの記録再生を正確に行うための記録再生ヘッドの性能に悪影響を与えてしまい、磁気ヘッドスライダの迅速かつ微小位置決め制御を実現することができない。従って、ＰＺＴマイクロアクチュエータは、上述したように、磁気ヘッドスライダと記録再生ヘッドとの位置制御を改善するために備えられている。特に、ＰＺＴマイクロアクチュエータは、ＶＣＭ及び／又はヘッドサスペンションアセンブリの耐共振性を補うために、ＶＣＭと比べてより微小に磁気ヘッドスライダの位置ずれを補正する。そして、マイクロアクチュエータは、例えば、より狭いデータトラック間隔を有するディスクに対して使用することで、ディスク装置におけるトラックパーインチ（トラック／インチ（ＴＰＩ））の値を５０％増加させることができる。同時に、ヘッドのシークタイム、及び、セットリングタイムを減少させることができる。このようにして、ＰＺＴマイクロアクチュエータによって、ディスク装置、及び、それに用いられるディスクの表面記録密度の飛躍的な増加が可能となる。
【００１１】
しかし、上述したＰＺＴ型のマイクロアクチュエータは、コスト面において経済的ではなく、また、通常、作動時に高い駆動電力を必要としている、という問題がある。
【００１２】
ここで、近年のハードディスクドライブ、特に、以下に説明するようなタイプのマイクロドライブは、概ね、安定したアクチュエータということばかりでなく、小型化という利点がある。しかし、多くのハードディスクドライブは、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）システムに、駆動させるために十分な１つのコイルしか備えていない。そのため、単一のコイルでは、重心と力の中心との間で有益な関係を有することが困難である。さらに、駆動力に非対称方式が用いられているため、装置が不安定となり、例えば、磁気ディスク装置や光学ディスク装置において使用するなど、高速で周期的に回転する用途には適切ではない。
【００１３】
そして、情報記憶装置の分野では、コイルの質量は、概ね、アクチュエータのバランスを保つことを助けるヘッドアームの質量を補正するために用いられる。従って、コイルによる駆動力は、一般的には非対称となるが、そのため、高級な製品では、オフトラックエラーの頻度を最小限に抑えるために、ハードディスクドライブに上述したPZTマイクロアクチュエータのような補助アクチュエータを加えることは珍しくはない。
【００１４】
ここで、従来技術におけるハードディスクドライブ（HDD）は、一般的には、ディスクの上側及び下側の表面上で磁気ヘッドを位置決めすると共に、回転アームブロックを可動するアクチュエータを備えている。（これにより、磁気ディスクに対するデータの記録再生が容易となる。）そして、一般的に、ボイスコイルモータの設計は、可動コイル（MC）と可動磁石（MM）というように２つのタイプに分類される。これら２つのタイプのうち、可動磁石タイプは、今日の市場で一般的に普及し利用されているハードディスクドライブに採用されている。
【００１５】
図８は、主アクチュエータとして可動コイル（MC）タイプのボイスコイルモータ（VCM）を備えた、一般的な従来におけるマイクロドライブを示す。この図８に示すディスクドライブでは、ボイスコイルモータ（VCM）の３つの基本的な構成要素、つまり、磁石１、ヨーク２、そして、可動コイル３、を備えている。可動コイル３は、駆動電流によって励起され、当該可動コイル３が励起されると、アーム７とヘッドジンバルアセンブリ６がベース部１０に対して固定されているシャフト８周りに回転される。このとき、潜在的な動的バランスの影響やスピンドルモータ９の起こりうる偏心の結果、磁気ヘッド４は、例えば、振動したり上下動するディスク５から正確にデータを再生し記録するために、その位置が調整される必要がある。
【００１６】
図９は、従来例におけるハードディスクドライブ、特に、可動磁石（MM）タイプのマイクロドライブを示している。図９に示す装置では、磁石１’及びヨーク２’は可動し、コイルアセンブリ３’はベース部１０に固定されている。このような装置では、組み立て工程は、コイルタイプを巻き取り構成から一体化されたループ状３’に変化させることによって簡易化されうる。そして、ファラデーの法則に基づき、励起されたコイルと永久磁石によってローレンツ力が発生する。すると、コイルがベース部１０上に押さえつけられ固定されている場合には、双方向の力が磁石を可動させ、アーム７及びヘッドジンバルアセンブリ６を一緒にシャフト８周りに回転させることができる。従って、磁気ヘッド４は、ディスク５上で相対的な位置を調整するためにサーボコントロールによって動作される。その結果、対称的なVCM構造は、スピンドルモータ９の構造と類似している。
【００１７】
そして、上述したMMタイプVCMは、サイズを縮小でき低コストという面で利点があるが、一方で、磁気汚染の危険性があり、ディスクドライブの製造業者にとっては望ましくない。
【００１８】
ここで、従来システムでは、MMタイプVCMは、一般的に、MCタイプよりも、ハードディスクドライブ（HDD）内において必要とされる設置面積が小さい。そして、一般論として、MMタイプVCMとMCタイプVCMは両方とも、相対的な回転を発生させるために、一対の駆動力を用いる。また、ハードディスクドライブのサイズが縮小するにつれて、VCMに対する対称的な設計を採用することはより困難になっている。従って、対称的な設計は改良されているが、それらは産業上で広く採用することができず、少なくとも一部分で様々な問題が議論されている。
【００１９】
図１０は、従来のMCタイプVCMを示している。磁石１とボトムヨーク２ａに加えて、VCMは、磁束密度を増加させるよう補助するトップヨーク２ｂを備えている。通常、MCタイプVCMには、２つの空間部が形成されている。一つは、磁石１とコイル３との間に存在し、もう１つは、コイル３とトップヨーク２ｂとの間に存在する。一方で、MMタイプVCMでは、一般的に１つの空間部が形成されている。このような空間部を最小化させることが必要である。
【００２０】
また、MMタイプVCMはコンパクトではあり、薄く安価であるが、一般的には、重量が重い。この重い重量では、従来のMCタイプVCMが有する慣性モーメントよりも大きなモーメントを発生しうる。加えて、磁束密度を増加させるために仮に上述した一体化ループ状コイルの下に永久磁石が位置すると、磁石に供給される双方向性の力が結果として大量の摩擦（抵抗）となる。言い換えると、このような摩擦により、MMタイプVCMにMCタイプVCMよりも遅い動作を引き起こすこととなる。
【００２１】
その上、対称的な駆動方式を用いることはむしろ望ましくない。例えば、一部の設計者は、VCMアセンブリに対称的な配置を好む場合もあるが、現在の一般的な設計者は、VCMアセンブリに追加のコイルを導入することが困難であるとしている。また、いくつかの対称的な設計が提案されているが、それらはコンパクトではなく、広く実施するのに十分な利点はない。
【００２２】
【特許文献１】特開平５−１０１５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
このため、本発明では、従来例におけるVCM構造が有する上述した問題点を解決することを目的としており、特に、マイクロドライブとして有益であり、対称的かつよりコンパクトなVCM構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、改善されたボイスコイルモータ（VCM）構成を備えている。そして、本発明は、従来技術と比較して良好な動的性能が発揮される改良されたVCM構成を備えている。
【００２５】
また、本発明は、小型化及び効果的、さらに、従来の対称設計されたVCMが有する不都合を改善することができる対称的なVCM構成を備えている。さらに、本発明は、マイクロドライブ用の可動コイル（MC）タイプのVCM構成といった特有の対称構造を備えている。
【００２６】
また、本発明は、空間部が最小限に抑制され、磁束密度が増加された対称的なVCM構造を備えている。また、本発明は、コイルのたわみやねじれを最小限に抑制し、その結果、振動を減少させることができるよう改善されたVCM構造を備えている。
【００２７】
また、本発明は、従来技術と比較して多くのコイルを有しているにも関わらず比較的にコンパクトである構成を有するVCM構造を備えている。さらに、本発明は、高性能、小型化、低コスト化を図ることができるディスクドライブを提供している。
【００２８】
具体的には、本発明であるボイスコイルモータアセンブリは、中心軸を有しており、中心軸を中心とした回転用のベアリングアセンブリと、ベアリングアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対のコイルと内側ヨークとを備えたコイルアセンブリと、コイルアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対の磁石と外側ヨークとを備えた永久磁石セットと、を備えたことを特徴としている。
【００２９】
そして、上記ボイスコイルアセンブリは、コイルアセンブリに連結され、ヘッドジンバルアセンブリと当該ヘッドジンバルアセンブリに連結されるアームとを備えたヘッドサスペンションアセンブリを備えた、ことを特徴としている。
【００３０】
また、各磁石は、半径方向の内側表面にＮ極あるいはＳ極を有すると共に、当該半径方向の内側表面における極性が隣接した他の磁石とは異なる、ことを特徴としている。また、コイルが電流により励起されると、コイルアセンブリに磁束が通過するよう構成されている。また、コイルの数と磁石の数は同数である、ことを特徴としている。また、ヘッドサスペンションアセンブリをコイルアセンブリに連結するためのナットを備えた、ことを特徴としている。さらに、少なくとも２対のコイルと、２対の磁石と、を備えた、ことを特徴としている。
【００３１】
また、各コイルは、中心軸に直交する中心線を有すると共に、中心軸に対して弓状に形成されている、ことを特徴としている。また、コイルや磁石は、中心軸に対して対称に形成されている、ことを特徴としており、さらに、コイル及び磁石は、中心軸の周囲に対称的に配置されている、ことを特徴としている。
【００３２】
また、本発明の他の形態であるマイクロドライブであるハードディスクドライブは、ハードディスクドライブの構成要素を取り付けるベース部と、データを記憶するハードディスクと、このハードディスクを回転駆動するスピンドルモータと、中心軸を有するボイスコイルモータアセンブリと、を備えており、ボイスコイルモータアセンブリは、中心軸を中心とした回転用のベアリングアセンブリと、ベアリングアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対のコイルと内側ヨークとを備えたコイルアセンブリと、コイルアセンブリよりも半径方向の外側に位置し、少なくとも一対の磁石と外側ヨークとを備えた永久磁石セットと、コイルアセンブリに連結され、ヘッドジンバルアセンブリと当該ヘッドジンバルアセンブリに連結されるアームとを備えたヘッドサスペンションアセンブリと、を備えた、ことを特徴としている。
【００３３】
さらに、本発明の他の形態である中心軸を有する円筒形ボイスコイルモータの組み立て方法は、
ヘッドジンバルアセンブリと当該ヘッドジンバルアセンブリに連結されるアームとを備えたヘッドサスペンションアセンブリを構成する工程と、
少なくとも一対のコイルと内側ヨークとを備え、少なくとも一対のコイルによって形成された第一の外周部と、中心軸から第一の外周部までの半径と、内側ヨークによって形成された第一の内周部と、中心軸から第一の内周部までの半径と、を有するコイルアセンブリを構成する工程と、
少なくとも一対の磁石と外側ヨークとを備え、少なくとも一対の磁石によって形成された第二の内周部と、中心軸から第二の内周部までの半径と、を有し、中心軸から第二の内周部までの半径が中心軸からコイルアセンブリの第一の外周部までの半径よりも大きく形成された永久磁石セットを構成する工程と、
第三の外周部と中心軸から第三の外周部までの半径とを有し、中心軸から第三の外周部までの半径が中心軸からコイルアセンブリの第一の内周部までの半径よりも小さく形成されたベアリングアセンブリを構成する工程と、
コイルアセンブリにヘッドサスペンションアセンブリを連結する工程と、
永久磁石セットの少なくとも一対の磁石によって形成された第二の内周部にて囲まれた領域に、コイルアセンブリを挿入する工程と、
コイルアセンブリの内側ヨークによって形成された第一の内周部にて囲まれた領域に、ベアリングアセンブリを挿入する工程と、
を有することを特徴としている。
【００３４】
なお、本発明のさらなる特徴及び利点は、後述する実施例にて、本発明の本質の一部を解説し、及び、図示した図面等を参照して説明する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、小型かつ低コストであり、良好な動的性能を得ることができるボイスコイルモータアセンブリを提供することができる。また、このボイスコイルモータアセンブリをディスクドライブに搭載することで、高性能なディスクドライブを提供することをその目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の望ましい実施例を、図１乃至図７を参照して説明する。なお、種々の図において、同様の参照番号は同様の部分を表している。
【００３７】
上述したように、本発明は、対称構造を有するマイクロドライブとしての改良されたボイスコイルモータ（VCM）アセンブリを提供するよう設計されている。そして、本発明のボイルコイルモータは、ディスクドライブのＨＧＡや他の構成などの特有の構造に関係なく、例えば、ヘッド制御や共振特性を改善することを望むアクチュエータを必要としているいかなるディスクドライブに実装されてもよい。そして、本発明は、以下に図示したり説明するような特別な構造に限定されず、産業上におけるいかなるマイクロドライブに使用されてもよい。
【００３８】
そして、本発明は、例えば、図８に示した従来技術にて用いられる装置に搭載されるＨＧＡや他の主な構成に大幅な変更を加えることなく、ディスクドライブに組み込み可能である点に特徴を有する。
【実施例１】
【００３９】
図１は、本発明の第１の実施例におけるハードディスクドライブを示している。このハードディスクドライブ、具体的にマイクロドライブは、本実施例では、MCタイプVCMを備えている。そして、このディスクドライブの設計は、VCMがその動作を改善するために対称構造を備えるよう改良されていることを除いては、概ね従来のディスクドライの設計と同様である。すならち、特定の構成要素の配置、例えば、ヘッドジンバルアセンブリ１０６、アーム１０７、ベース部１１０は、この実施例においては従来のディスクドライブの設計と同様である。さらに、図１に示すディスクドライブは、さらに、従来のディスクドライブのように、磁気ヘッド１０４、ディスク１０５、そして、スピンドルモータ１０９を備えている。また、図１に示すVCMの設計は、対称的であるばかりでなく、従来装置と比較してより狭い設置面積を有する。
【００４０】
例えば、マイクロドライブといった小型ハードディスクドライブにおいては、通常は、まさに一つの付加コイル用の非常に小さい空間が形成されている。しかしながら、本発明においては、その動作を改善するよう役に立ち、かつ、効果的な態様で、いくつかの付加コイルが取り入れられている。具体的には、図２に示すように、４つのコイル１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄが、VCMのベアリング１１１（軸受）を環状に取り囲む構成にて備えられている。具体的に、個々のコイル１０３ａ〜１０３ｄは、ベアリング１１１の中心軸の周囲を囲むよう弓状に形成されている。そして、ベアリング１１１は、その中心軸を中心とした回転を可能にしている。
【００４１】
また、図２では、外側ヨーク１０２ａの内側に配置されている２対の磁石１０１ａ〜１０１ｄを示している。まず、一対のリング磁石１０１ａ及び１０１ｂは、それぞれ半径方向の内側にＮ極を有しており、また、他の一対のリング磁石１０１ｃ及び１０１ｄは、それぞれ半径方向の内側にＳ極を有している。なお、本実施例では、２対のリング磁石１０１ａ〜１０１ｄとコイル１０３ａ〜１０３ｄを備えている場合を図示しているが、例えば、１対、３対、さらにはそれ以上の対のリング磁石及びコイルが用いられていてもよい。また、上記２対のリング磁石１０１ａ〜１０１ｄにて形成される内周部（第二の内周部）の径は、上記コイル１０３ａ〜１０３ｄにて形成される外周部（第一の外周部）の径よりも、大きく形成されている。
【００４２】
そして、本実施例では、各コイル１０３ａ〜１０３ｄは、上述したように、半径方向の内側表面にＮ極を有する１つと、半径方向の内側表面にＳ極を有するもう１つと、による２つの隣接したリング磁石に影響を受ける。すると、VCMは、可動される励起されたコイル、固定された永久磁石から、ローレンツ力を発生する。これらすべてのコイルと磁石は、回転軸８（ベアリング１１１の中心軸）の周囲に対称的に配設されているので、反力を最小限に抑制でき、また、重心周りの回転を実現できる。その結果、装置の動作性能をいっそう高めることができる。
【００４３】
また、外側ヨーク１０２ａに加えて、内側ヨーク１０２ｂがコイル１０３ａ〜１０３ｄに対する磁束密度を増加させるよう備えられている。そして、対称的な設計となっており、また、結果的に内側ヨーク１０２ｂと磁石１０１ａ〜１０１ｄとの間における双方向の力のバランスが取れているため、軸受け機構は、円滑かつ効率的に作動する。さらに、コイル１０３ａ〜１０３ｄが内側ヨーク１０２ｂと共に組み付けられているため、当該コイル１０３ａ〜１０３ｄと内側ヨーク１０２ｂとの間に形成されうる空間部を最小限に抑制することができる。このようにコイル１０３ａ〜１０３ｄと内側ヨーク１０２ｂとの間における空間部を最小限にすることで、アクチュエータのさらなる小型化、及び、スペースの効率的使用を図ることができる。さらに、コイル１０３ａ〜１０３ｄを内側ヨーク１０２ｂに近接させて配置させることで、コイル１０３ａ〜１０３ｄの剛性を増加させ、これにより、動作中のコイルのたわみやねじれを最小限に抑制でき、その結果、装置の振動を最小限に抑制することができる。なお、上記内側ヨーク１０２ｂで囲まれた内周部（第一の内周部）の径は、挿通されるベアリングアセンブリ１１５の外周部（第三の外周部）の径よりも大きく形成されている。
【００４４】
図３は、図２に示す本実施例におけるアクチュエータの分解図を示している。従って、アクチュエータが組み立てられる前の種々の部品と、一般的な組み立て方法も示している。
【００４５】
本実施例におけるアクチュエータは、ハードディスクの上側表面、及び、下側表面にそれぞれ配設される２つのヘッドジンバルアセンブリ１０６と、２つの磁気ヘッド１０４と、を備えている。また、アクチュエータアームは、一般的に、例えばアルミニウムやマグネシウムなどの金属の一ブロックから機械加工されて、いわゆる”Ｅブロック”型にて形成されている。ただし、いかなる製法にて製品が製造されてもよい。そして、Ｅブロックのアームには、それぞれのアームにＨＧＡのすべてを積み重ねることによってヘッドスタックアセンブリ（ＨＳＡ）１１３を形成するために、各アームにヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）が連結される。
【００４６】
そして、コイルアセンブリ１１２である円筒形の物体は、トップボトムベアリングアセンブリ１１５を受けるための中心軸用穴、つまり、内側ヨーク１０２ｂの内側に位置する軸穴を有している。そして、４つの対称的なコイル１０３ａ〜１０３ｄは、組み立て品を形成するためにコイルアセンブリ１１２に一体化される。そして、ＨＳＡ１１３は、コイルアセンブリ１１２をナット１１４あるいは他の連結具にて連結する。但し、ＨＳＡ１１３には、コイルアセンブリ１１２が直接接触して連結される必要は無い。実際には、上述したように連結することが重要というわけではなく、発明が用いられる用途に応じて連結方法が変更されてもよい。
【００４７】
そして、ＨＳＡ１１３にナット１１４によってコイルアセンブリ１１２が連結された後には、ベアリングアセンブリ１１５あるいは中心部材が取り付けられる。このとき、アクチュエータの可動部が組み付けられるが、磁気汚染の危険性を最小限にするために、静止した永久磁石セット１１６（リング磁石１０１ａ〜１０１ｄ及び外側ヨーク１０２ａを備えた）が、別々に組み付けられる。
【００４８】
そして、図２及び図３に示すように、ボイスコイルモータ（コイルアセンブリ１１２、ベアリングアセンブリ１１５、及び、磁石セット１１６を備えた）は、組み付けられると、ベアリングアセンブリ１１５にて設定された中心軸に対して対称的に構成されている。このアクチュエータは、その後、ドライブユニットに組み付けられ、ディスクに対してデータの記録再生を行うべく、スピンドルモータ１０９によって回転されるディスク１０５の表面を走査するよう磁気ヘッドの可動を制御するために、動作可能なようサーボコントロールシステム（図示せず）に連結される。
【００４９】
図４は、図２に示したＶＣＭシステムにおける磁束密度のベクトル図を示す。図５に示した電流密度に基づいて、総駆動力はコンピュータシミュレーションによって予測することができる。図６は、コイル及びヨークのコンター図を示している。図６のような図は、本発明の範囲においてはVCMの設計に有用である。さらに、ANSOFTなどの商用ソフトウェアは、VCMや、ここで示した対称的なVCMを備えたハードディスクドライブを設計するのに有用である。加えて、本発明における対称的なVCMを設計する際に、磁石におけるファラデーの法則に基づいて、有限要素法により、ローレンツ力を予測することができる。
【００５０】
図７は、例えば、図８に示すような従来のVCM設計と、上述した本実施例におけるVCM設計との数値の差異を示す表である。この表からは、例えば、磁束密度の約２０％の増加は、本発明によって形成されるより狭い空間部（０．２ｍｍ）によって達成することができることがわかる。また、この表では、本発明における総駆動力が、約１１４ｍＮであることを示しており、これは、従来設計の値である８７ｍＮよりも大きい。従って、既存の基本構成に本発明の対称的なVCMアクチュエータを用いることで、よりよく、より効果的な動作が達成されうる。
【００５１】
上述した望ましい実施例に示すように、本発明は、特に、従来のマイクロドライブよりも体積が少なくて済む。例えば、上述したVCMは３０％も小さい。また、本発明は、対称的なVCMを用いることによって、より安定したアクチュエータとして形成されている。また、本発明は、磁界の隙間を最小限に抑えているため高磁束密度である。さらに、コイルのたわみやねじれによる振動を最小限に抑えている。結果として、このようなすべての利点が、従来技術と比較して、改善されたVCM装置に備わっていることとなる。
【００５２】
ここで、マイクロドライブのようなハードディスクドライブの物理的なサイズは、一般的には、時が経つにつれて小型化される。そして、物理的サイズが小さくなるにつれて、動的性能は改善されアクチュエータはより有用にならなければならない。本発明では、上記のように説明した対称的なVCMを構成することで、マイクロドライブにおいて有効に利用できるよう、利便性及び経済的な解決策を備えている。なお、以前から対称的な構造のMMタイプVCMは存在するが、それらは異なる構造及び動作特性を有しており、また、上記で説明したような本発明によって達成される利点が備えられていない。さらに、上述した実施例とは異なり、多くの現在の市場に出されているハードディスクドライブ（HDD）は、非対称のMCタイプVCMを用いている。その一方で、上述した望ましい実施例では、例えば、従来の回転式DVDピックアップヘッドや類似のものなど、種々の駆動デバイスに用いることができる対称構造を有する改良されたMCタイプVCMが提供されている。
【００５３】
また、本発明のVCMアセンブリは対称的であるばかりでなく、従来のVCMアセンブリと比較して狭い空間部をも有する。さらに、本発明のVCMは、従来例と比較して、付加コイルを含んであるが、全体的な空間的な構造が従来のマイクロドライブを含むハードディスクドライブよりもコンパクトである。従って、本発明では、例えば高性能、小型、低コストなディスク装置、などの問題を解決することも可能である。さらに、本発明では、対称的なVCMにより動的性能が改善されうる。
【００５４】
ここで、一般的には、アクチュエータの感度は、VCMの駆動力の可動パーツの重量の関数で表される。そして、マイクロドライブの内部においては、VCMの設計がディスクサイズによって主に制限される。このため、狭い空間に対称的なVCMを配置することは挑戦的なことであり、実に、比較的簡易で単一のアクチュエータ制御システムを装備することは極めて困難である。しかしながら、本発明では、このような省スペースへの配置に対する挑戦に打ち勝つための助けとなりうる。
【００５５】
また、一般的に、アクチュエータにて一軸制御を行うために１つのコイルが必要とされる。しかし、重心と力の中心が一致しないと、例えば振動など、特殊な用途によっては重大な影響を及ぼしうる。仮に、アクチュエータ用のサーボシステムが結果として起こる振動を制御できない場合には、補助アクチュエータが必要となる。しかしながら、補助アクチュエータはコストが増加し、非経済的な問題がある。このため、本発明は、複数のコイルを有する対称的な設計を用いていることによって、より効果的であり有能なアクチュエータを備えている。そして、ディスクドライブにおける補助アクチュエータを不用とし、経済的にも優れている。
【００５６】
本発明は、上述した実施例を参照して説明したが、かかる内容に限定されず、本発明の思想の範囲に含まれる種々の改良や同等の変形例も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明におけるボイルコイルモータは、ヘッドジンバルアセンブリを可動するようディスクドライブに利用することができ、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明における対称的可動コイル（MC）タイプのマイクロドライブを示す図である。
【図２】図１に開示したマイクロドライブにおけるボイスコイルモータの構成を示す図である。
【図３】図２に開示したボイスコイルモータの組付け時の様子を示す図である。
【図４】図２に開示したボイスコイルモータの磁束密度を示す図である。
【図５】図２に開示したボイスコイルモータの電流密度を示す図である。
【図６】図２に開示したボイスコイルモータのコイル及びヨークにおけるコンター図を示す。
【図７】従来例と本発明におけるボイスコイルモータの諸特性を示す表である。
【図８】従来例における可動コイル（MC）タイプのマイクロドライブの構成を示す図である。
【図９】従来例における可動磁石（MM）タイプのマイクロドライブの構成を示す図である。
【図１０】図８に開示した従来の装置にて用いられているボイスコイルモータの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１ａ〜１０１ｄ  リング磁石
１０２ａ  外側ヨーク
１０２ｂ  内側ヨーク
１０３ａ〜１０３ｄ  コイル
１０４  磁気ヘッド
１０５  ディスク
１０６  ヘッドジンバルアセンブリ
１０７  アーム
１０９  スピンドルモータ
１１０  ベース部
１１１  ベアリング
１１２  コイルアセンブリ
１１３  ヘッドスタックアセンブリ
１１４  ナット
１１５  ベアリングアセンブリ
１１６  磁石セット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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