JP2012531696A - データトランスデューササスペンションのための窪んだベースプレート - Google Patents

Abstract

データトランスデューサを位置決めするための二段作動システムを含むデータ変換システムのための、合計縦方向厚みを小さくしたサスペンションアセンブリを提供する。サスペンションアセンブリの第１の構造的要素は、プレート部分と、二段作動システムのメインアクチュエータに接続可能なボスタワーとを含む。サスペンションアセンブリの第２の構造的要素は、第１の構造的要素のプレート部分を受ける凹部と、二段作動システムのメインアクチュエータへの接続のためにボスタワーが通って延在する開口と、二段作動システムのマイクロアクチュエータ素子が接続される可撓性領域とを含む。サスペンションアセンブリは、データトランスデューサを載置する第２の構造的要素の可撓性領域に接続される支持構造と、データトランスデューサおよび二段作動システムのマイクロアクチュエータへの電気的接続をなすための電気回路接続システムとも含む。

Description

背景
データ変換システム中の媒体に記憶されるデータの密度は増大し続けており、変換ヘッドのより精密な位置決めが必要となっている。従来、多くのシステムでは、ヘッドの位置決めは、ボイスコイルモータなどの大規模作動モータを用いてアクチュエータアームを動作させてヘッドをサスペンションアームのフレキシャー上に位置決めすることによって達成される。大規模モータは、高いデータ密度に効果的に対応するのに十分な分解能を欠いている。高いデータ密度に対応するには、高分解能ヘッド位置決め機構またはマイクロアクチュエータが有利である。

たとえば持ち運び可能な電子機器を含む多様な用途のためにデータ変換システムが開発されるにつれ、縦方向厚みが小さい装置を設けることがしばしば望ましい。しかしながら、大規模作動モータおよびサスペンションレベルマイクロアクチュエータを含む二段システムには圧電素子およびサスペンション補強要素を用いるが、これらは縦方向厚みを増してしまう。縦方向の厚みが増すと圧電素子に対する相互接続の選択肢が限定されてしまい、また装置の重量および設置面積の増加に加えて装置の衝撃性能に対する好ましくない影響も有してしまう。先の二段設計と比較して縦方向厚みがより小さくなった二段作動を可能にする設計が望ましいであろう。

概要
本発明は、データトランスデューサを位置決めするための二段作動システムを含むデータ変換システムのためのサスペンションアセンブリに向けられている。サスペンションアセンブリの第１の構造的要素は、プレート部分と、二段作動システムのメインアクチュエータに接続可能なボスタワーとを含む。サスペンションアセンブリの第２の構造的要素は、第１の構造的要素のプレート部分を受ける凹部と、二段作動システムのメインアクチュエータへの接続のためにボスタワーが通って延在する開口と、二段作動システムのマイクロアクチュエータ素子が接続される可撓性領域とを含む。サスペンションアセンブリは、データトランスデューサを載置する第２の構造的要素の可撓性領域に接続される支持構造と、データトランスデューサおよび二段作動システムのマイクロアクチュエータへの電気的接続をなすための電気回路接続システムとも含む。

二段作動システムの第１のバージョンとともに用いられる、本発明の実施形態に従うサスペンションアセンブリの上面図である。 図１に示されるサスペンションアセンブリの底面図である。 図１に示されるサスペンションアセンブリの上面斜視図である。 図１に示されるサスペンションアセンブリの底面斜視図である。 二段作動システムの第２のバージョンとともに用いられる、本発明の実施形態に従うサスペンションアセンブリの上面図である。 図５に示されるサスペンションアセンブリの底面図である。 図５に示されるサスペンションアセンブリの上面斜視図である。 図５に示されるサスペンションアセンブリの底面斜視図である。 その合計縦方向厚みを示す、本発明の実施形態に従うサスペンションアセンブリの側面図である。 その合計縦方向厚みを示す、本発明の別の実施形態に従うサスペンションアセンブリの側面図である。 その合計縦方向厚みを示す、異なるサスペンションアセンブリの側面図である。

詳細な説明
二段作動システムの第１のバージョンとともに用いられる、本発明の実施形態に従うサスペンションアセンブリ１０の、図１は上面図であり、図２は底面図であり、図３は上面斜視図であり、かつ図４は底面斜視図である。二段作動システムは、サスペンション１０に接続するアクチュエータアーム（図示せず）の動きを介したデータトランスデューサ１２の大まかな位置決めのためのメインアクチュエータ（図示せず）を用い、データトランスデューサ１２の微細なより高分解能の位置決めのためのマイクロアクチュエータ素子１４も用いる。図１−図４に示される例では、マイクロアクチュエータ素子１４は、ロードビーム１６およびフレキシャー１８を含むデータトランスデューサ１２を載置する支持アセンブリを移動させるように電気信号に応答する圧電素子である。データトランスデューサ１２は、フレックス回路２０によって載置される導電性トレースを介して電気的に接続される。図１に示されるサスペンション１０上のトランスデューサ１２の場所は単に１つの可能な実施形態である。たとえば、トランスデューサ１２は、いくつかの実施形態では、フレキシャー１８上のロードビーム１６からさらに離れて位置することができる。

マイクロアクチュエータ素子１４を使用すると、効果的にデータを読出したり書込んだりするのに必要な要件とされる周波数および共鳴応答を有するようにデータトランスデューサ１２を位置決めすることができるように、補強材２２を用いることが要件になることがある。多数の先の設計では、補強材および（アクチュエータアームへの接続のための）ベースプレートは各々、縦方向高さが５ミリインチ（ミル）以上であったため、サスペンションアセンブリの合計縦方向高さは優に１０ミルを超えるであろう。いくつかの適用例では、この結果、補強材から媒体への隙間がかなり小さくなってしまい、その結果耐衝撃性能が劣り、マイクロアクチュエータ素子への電気的相互接続のための選択肢が限定されてしまう。

図１−図４に示されるように、サスペンションアセンブリ１０は、その中にベースプレート２６が位置する凹部２４を有する補強材２２を用いる。ボスタワー２８は、従来の態様でのアクチュエータアームへの接続のために補強材２２中の開口３０を通って延在する。しかし、ボスタワー２８は補強材２２を通って延在するため、先の設計よりも縦方向高さが高い。補強材２２は、対称に位置するマイクロアクチュエータ素子１４への接続のために非対称装着タブを含んでもよい。

図１−図４に示される実施形態では、ベースプレート２６およびマイクロアクチュエータ素子１４は両者とも補強材２２の窪んだ区域の（アクチュエータアームと反対の）補強材２２の同じ側に近接して位置している。この構成はサスペンションアセンブリ１０の縦方向高さを小さくするとともに、補強材２２からの材料の除去によりサスペンションアセンブリの合計重量も減らすが、これにはサスペンションアセンブリ１０の共鳴性能の最小限の犠牲しか伴わない（この犠牲は、高い周波数性能による微細な位置決めを達成するマイクロアクチュエータ素子１４の使用によって補償される）。サスペンションアセンブリ１０の低減された縦方向高さおよび重量は装置の耐衝撃性を向上させる。

ベースプレート２６はほぼ円形の形状を有して示され、これは、ベースプレート２６とベースプレート２６を受けるための補強材２２中のほぼ対応する凹部２４との合計面積を最小限にする。他の実施形態では、ベースプレート２６は（多角形、楕円形などの）他の形状および大きさを有してもよく、補強材２２中の凹部２４は、ベースプレート２６の形状および大きさにほぼ対応する形状および大きさを有してもよい。補強材２２中の凹部２４およびベースプレート２６の形状と大きさとの間の関係の他の変形も本発明によって企図される。

二段作動システムの第２のバージョンとともに用いられる、本発明の実施形態に従うサスペンションアセンブリ１０の、図５は上面図であり、図６は底面図であり、図７は上面斜視図であり、かつ図８は底面斜視図である。図５−図８に示されるシステムは、図１−図４に示されるマイクロアクチュエータ素子１４の代わりに２つのマイクロアクチュエータ素子１４ａおよび１４ｂ（図５−図８）を用いることを除き、図１−図４に示されるシステムとほぼ同一である。補強材２２ａ（図５−図８）は、２つのマイクロアクチュエータ素子１４ａおよび１４ｂを使用できるようにするために、図１−図４に示される補強材２２が再構成されたバージョンである。さらに、図１−図４のマイクロアクチュエータ素子１４は補強材２２の窪んだ部分に位置するものとして示された一方で、図５−図８のマイクロアクチュエータ素子１４ａおよび１４ｂは補強材２２ａのデータトランスデューサ１２の反対側に近接して位置する。他の実施形態では、２つよりも多くのマイクロアクチュエータ素子を用いてもよい。

図９および図１０は、本発明の実施形態に従うサスペンションアセンブリ１０の側面図であり、図１１は窪んでいないベースプレートサスペンションアセンブリの側面図であり、比較のために両方のアセンブリの合計縦方向厚みを示す。縦方向厚みは、アクチュエータアームがサスペンションに取付けられる高い点から補強材とロードビームとの間の界面にある低い点へ（最も低い構成要素は典型的にはフレックス回路である）に向けて測定され、これは図９−図１１にＴ_Vertとして示される。図９に示される構成は補強材２２の窪んだ部分の底部上にマイクロアクチュエータ素子１４を用いる一方で、図１０に示される構成は補強材２２の上にマイクロアクチュエータ素子１４を用いる。図９に示される構成はサスペンションアセンブリ１０の合計縦方向厚みＴ_Vertを１０ミル未満に低減するようにする。たとえば、図９に示されるようなサスペンションアセンブリ１０は、約８．５ミルの合計縦方向厚みＴ_Vertを有する。具体的に、サスペンションアセンブリ１０（図９）は、補強材２２（５．９ミル）、ベースプレート２６（５ミル）、ロードビーム１６（１ミル）、およびフレックス回路２０（１．６ミル）を含む。フレックス回路２０は、ステンレス鋼層（０．７ミル）、ポリイミド層（０．４ミル）、および銅層（０．５ミル）を含む。サスペンションアセンブリ１０の縦方向厚みは、補強材２２、ロードビーム１６、およびフレックス回路２０からなり、ベースプレート２６は、補強材２２の凹部２４に位置するために縦方向厚みに加わらない。図１０に示されるサスペンションアセンブリ１０の構成は、ベースプレート２６が補強材２２の凹部２４に位置するために、ボスタワー２８近くの領域での縦方向厚みＴ_{Vert-Suspension-Region}も小さくなる（１０ミル未満）。マイクロアクチュエータ１４が補強材２２に取付けられる領域の縦方向厚みＴ_Vertは、図９に示される構成よりも大きいが、縦方向厚みはサスペンション１０のその領域のより重要でないパラメータであり、その領域のより大きな縦方向厚みが多数の適用例で受入れ可能である。比較して、図１１に示される窪んでいないベースプレートサスペンションアセンブリは約１２．６ミルの合計縦方向厚みＴ_Vertを有する。図１１に示される窪んでいないベースプレートサスペンションアセンブリは、補強材１２２（５ミル）、ベースプレート１２６（５ミル）、ロードビーム１１６（１ミル）、およびフレックス回路１２０（１．６ミル）を含む。このアセンブリでは、ベースプレート１２６および補強材１２２の両者とも合計縦方向厚みを加える。

図９および図１０に示される補強材２２は、図１１に示される補強材１２２よりも（たとえば０．９ミルだけ）分厚い。この付加厚みはサスペンションアセンブリ１０の共鳴性能を向上させるように与えられ、その結果、図１１に示される構成と比較して、図９および図１０に示される構成については共鳴性能の低下はほんのわずかである。

図９に示されるサスペンションアセンブリの代替的な実施形態では、フレックス回路２０は、ベースプレート２６に隣接する領域の補強材２２の上に移されてもよい。この構成では、フレックス回路２０は、補強材２２またはロードビーム１６中の開口を通って、データトランスデューサが載置されるロードビーム１６の底部に達する。この構成の結果、（多くのシステムでは、耐衝撃性のために関心のある寸法である）補強材２２から媒体までのより低い縦方向厚み構成要素となるが、そのアセンブリはわずかにより複雑となる。

本明細書中に記載のサスペンションアセンブリ１０の構成の例示的な実施形態では、補強材２２およびベースプレート２６は両者ともステンレス鋼からなる。ベースプレート２６は典型的にはスタンピング工程によって形成される一方で、補強材２２（および具体的には、補強材２２中の凹部２４）はエッチングなどの工程によって形成される。ボスタワー２８は典型的には、当該技術分野で公知のようなスエージ加工などの工程によってアクチュエータアームに接続される。ベースプレート２６は、レーザ溶接、導電性接着剤、または当該技術分野で一般的に公知の他の取付方法を含む多数のやり方で補強材２２に取付けられてもよい。

例示的な実施形態を参照して発明が説明されたが、当業者は、発明の範囲から逸脱することなくさまざまな変更がなされてもよく、均等物がその要素を置換してもよいことを理解するであろう。さらに、発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を発明の教示に適合させるように多数の変形がなされてもよい。「上」、「上方」、「底部」上、または「下方」にあると称される構成要素は明確化のためにのみ用いられ、これらの相対的位置を変更する他の設計も本発明の一部である。したがって、発明は開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、発明は添付の請求項の範囲内に入るすべての実施形態を含むことが意図される。

Claims (20)

1. データトランスデューサを位置決めするための二段作動システムを含むサスペンションアセンブリであって、
   第１の構造的要素を備え、前記第１の構造的要素は、
   プレート部分と、
   前記二段作動システムのメインアクチュエータに接続可能なボスタワーとを備え、さらに
   第２の構造的要素を備え、前記第２の構造的要素は、
   前記第１の構造的要素の前記プレート部分を受ける凹部と、
   前記ボスタワーが通って延在する開口と、
   前記二段作動システムのマイクロアクチュエータ素子が接続される可撓性領域とを備え、さらに
   前記データトランスデューサを載置する前記第２の構造的要素の前記可撓性領域に接続される支持構造と、
   前記データトランスデューサおよび前記二段作動システムの前記マイクロアクチュエータへの電気的接続をなすための電気回路接続システムとを備える、サスペンションアセンブリ。
2. 前記ボスタワーは、前記サスペンションアセンブリの第１の側で前記二段作動システムの前記メインアクチュエータに接続可能であり、前記第１の構造的要素の前記プレート部分を受ける前記第２の構造的要素中の前記凹部は、前記第１の側と反対の前記サスペンションアセンブリの第２の側に位置する、請求項１に記載のサスペンションアセンブリ。
3. 前記支持構造は、前記第２の構造的要素の前記可撓性領域に接続されるロードビームと、前記データトランスデューサを載置する前記ロードビームに接続されるフレキシャーとを含む、請求項１に記載のサスペンションアセンブリ。
4. 前記第１の構造的要素の前記プレート部分の外周形状は円形である、請求項１に記載のサスペンションアセンブリ。
5. 前記第１の構造的要素および前記第２の構造的要素はステンレス鋼からなる、請求項１に記載のサスペンションアセンブリ。
6. 前記第２の構造的要素が前記支持構造に接続する領域における前記サスペンションアセンブリの合計縦方向厚みは１０ミリインチ未満である、請求項１に記載のサスペンションアセンブリ。
7. 前記第２の構造的要素中の前記凹部は前記第２の構造的要素のエッチングされた部分である、請求項１に記載のサスペンションアセンブリ。
8. 前記マイクロアクチュエータ素子は少なくとも１つの圧電素子を備える、請求項１に記載のサスペンションアセンブリ。
9. 前記マイクロアクチュエータ素子は２つの圧電素子を備える、請求項８に記載のサスペンションアセンブリ。
10. 前記第２の構造的要素は、前記第１の構造的要素の前記プレート部分よりも縦方向厚みが大きい、請求項１に記載のサスペンションアセンブリ。
11. メインアクチュエータ部分をマイクロアクチュエータ部分に接続するための構造的アセンブリであって、
    第１の構造的要素を備え、前記第１の構造的要素は、
    プレート部分と、
    前記メインアクチュエータ部分に接続可能なボスタワーとを備え、さらに
    第２の構造的要素を備え、前記第２の構造的要素は、
    前記第１の構造的要素の前記プレート部分を受ける凹部と、
    前記メインアクチュエータ部分への接続のために前記ボスタワーが通って延在する開口と、
    前記マイクロアクチュエータ部分が接続される可撓性領域とを備える、構造的アセンブリ。
12. 前記ボスタワーは、前記構造的アセンブリの第１の側で前記メインアクチュエータ部分に接続可能であり、前記第１の構造的要素の前記プレート部分を受ける前記第２の構造的要素中の前記凹部は、前記第１の側と反対の前記構造的アセンブリの第２の側に位置する、請求項１１に記載の構造的アセンブリ。
13. 前記マイクロアクチュエータ部分は、
    前記第２の構造的要素の前記可撓性領域に接続される少なくとも１つのマイクロアクチュエータ素子と、
    前記第２の構造的要素の前記可撓性領域に接続されるロードビームと、
    前記ロードビームに接続されるフレキシャーと、
    前記フレキシャーによって載置されるデータトランスデューサとを備える、請求項１１に記載の構造的アセンブリ。
14. 前記少なくとも１つのマイクロアクチュエータ素子は少なくとも１つの圧電素子を備える、請求項１３に記載の構造的アセンブリ。
15. 前記第１の構造的要素の前記プレート部分の外周形状は円形である、請求項１１に記載の構造的アセンブリ。
16. 前記第２の構造的要素中の前記凹部は前記第２の構造的要素のエッチングされた部分である、請求項１１に記載の構造的アセンブリ。
17. 前記第１の構造的要素および前記第２の構造的要素はステンレス鋼からなる、請求項１１に記載の構造的アセンブリ。
18. 前記第２の構造的要素は、前記第１の構造的要素の前記プレート部分よりも縦方向厚みが大きい、請求項１１に記載の構造的アセンブリ。
19. データトランスデューサを位置決めするための二段作動システムを含むサスペンションアセンブリであって、
    第１の構造的要素を備え、前記第１の構造的要素は、
    円形のプレート部分と、
    前記二段作動システムのメインアクチュエータに接続可能な円形のボスタワーとを備え、さらに
    第２の構造的要素を備え、前記第２の構造的要素は、
    前記第１の構造的要素の前記円形のプレート部分を受ける円形の凹部と、
    前記円形のボスタワーが通って延在する円形の開口と、
    前記二段作動システムの少なくとも２つのマイクロアクチュエータ素子が接続される可撓性領域とを備え、さらに
    前記データトランスデューサを載置する前記第２の構造的要素の前記可撓性領域に接続される支持構造と、
    前記データトランスデューサおよび前記二段作動システムの前記少なくとも２つのマイクロアクチュエータ素子への電気的接続をなすための可撓性電気回路接続システムとを備える、サスペンションアセンブリ。
20. 前記少なくとも２つのマイクロアクチュエータ素子は少なくとも２つの圧電素子を備える、請求項１９に記載のサスペンションアセンブリ。

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