JP4330521B2 - ヘッドサスペンション及びその加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータ等の情報処理装置に内蔵されるディスク装置のスライダを支持するヘッドサスペンション及びその加工方法に関する。

ハードディスクを用いる磁気ディスク駆動装置（ＨＤＤ）のヘッドは、高速で回転するハードディスク上をスライダが僅かに浮上した状態となり、スライダに内蔵されたトランスジューサを介してハードディスクに対するデータの書き込み、読み取りを行う。このためスライダは、ヘッドサスペンションによって支持され、ハードディスクから浮上可能となっている。

この種の磁気ディスク駆動装置は、ハードディスク停止時にスライダを記録トラック外に退避させるための手段として、従来よりコンタクトスタートストップ「ＣＳＳ（Contact start stop）」方式と、ロードアンロード「ＬＵＬ（Load unload ）」方式とが知られている。

図１１は、ＣＳＳ方式及びＬＵＬ方式を示し、（ａ）（ｂ）は、ＣＳＳ方式を示す斜視図、（ｃ）は、ＬＵＬ方式を示す斜視図、（ｄ）（ｅ）（ｆ）はディスク表面を拡大して示す一部拡大斜視図である。

図１１（ａ）（ｂ）のＣＳＳ方式では、ヘッドサスペンション１０１のヘッド１０３を、ハードディスク１０５の停止時に内周部のＣＳＳ領域１０７まで移動させる。このＣＳＳ方式では、停止したハードディスク１０５表面にスライダ１０９が吸着することを避けるために、（ｄ）又は（ｅ）のようにハードディスク１０５の面処理を行っている。（ｄ）の面処理は、（ａ）の例であり、ハードディスク１０５のＣＳＳ領域１０７を含めた全体の表面を機械加工やスパッタにより凹凸を設けてある程度粗いものとしている。（ｅ）の面処理は、（ｂ）の例であり、ハードディスク１０５のＣＳＳ領域１０７の表面をレーザー加工や機械加工により凹凸を設けてある程度粗いものとしている。

これに対し、図１１（ｃ）のＬＵＬ方式は、ランプロード方式とも呼ばれ、ハードディスク１０５側方に合成樹脂製のランプブロック１１１を備えている。ハードディスク１０５停止時には、ヘッドサスペンション１０１が退避位置まで移動する間に、ヘッドサスペンション１０１のヘッド１０３先端のタブ（ロードバー、ランプ接触部、角部等とも称される。）がランプブロック１１１の斜面に摺動ガイドされ、スライダ１０９がハードディスク１０５上から離間するようにしている。

従って、ＬＵＬ方式では、ハードディスク１０５の停止時にスライダ１０９がハードディスク１０５から離れるため、スライダ１０９及びハードディスク１０５間の摩擦力は働かず、持ち運び等の際にハードディスク１０５が回転してもスライダ１０９が摩擦力の影響を受けることはない。

これに対し、ＣＳＳ方式は、以下のような問題を招く恐れがある。

図１２は、ＣＳＳ方式においてスライダ１０９に働く摩擦力の変化とスライダ１０９及びハードディスク１０５間の摩擦による振動の大きさをアコースティックエミッションとして捉えたものである。図１２の横軸は時間（秒）、縦軸は電圧（ｖ）を表す。

前記ＣＳＳ方式において、ハードディスク１０５の回転及び停止によりスライダ１０９が浮上及び降下する際にハードディスク１０５及びスライダ１０９間の摩擦によりスライダ１０９にハードディスク１０５回転方向の摩擦力が働く。図１２に主体的に現れている波形１１２がスライダ１０９に働く摩擦力の変化であり、比較的小さく現れている波形１１４がハードディスク１０５の回転及び停止の際のばたつきによりスライダ１０９及びハードディスク１０５間の摩擦による振動の大きさをアコースティックエミッションとして捉えたものである。

図１２のように、スライダ１０９の浮上時及び降下時に、摩擦力が大きく働き、また、浮上時及び降下時にばたつきによりスライダ１０９がハードディスク１０５をたたいていることが分かる。

近年では、スライダ１０９のフライハイトをより一層下げることで記憶容量を上げようとするため、前記ハードディスク１０５上に上記のように凹凸を設けることができない場合がある。また、スライダパッドを高くできない場合、潤滑剤厚みを厚くできない場合がある。従って、前記摩擦力が益々増大する傾向にある。

このような状況で、例えばハードディスク１０５の停止時、駆動モータはフリーの状態になるため、持ち運びの際などに駆動モータが逆転し、ハードディスク１０５が逆回転することにより該ハードディスク１０５及びスライダ１０９間の摩擦力を介してヘッドのタングがキャリッジ方向へ変位する力を受けることがある。

図１３は、タングがキャリッジ方向への力を受ける前後の状況を示し、（ａ）は変位前、（ｂ）は変位後の説明図である。

図１３では、スライダ１０９が摩擦力を受ける状況に代えて、治具１１３により擬似的に力を加えた。（ａ）の状態から治具１１３により徐々に力を加えると（ｂ）のようにアウトリガー１１５が次第に変形する。すなわち、スライダ１０９が上記のように摩擦力を受けたときも同様な状況となる。このようにアウトリガー１１５が変形すると、ハードディスクに対するスライダ１０９の設定ピッチ角に変化を招くする恐れがあり、スライダ１０９による情報の書き込み、読み取りに障害を招くことになる。また、フレキシャ１１７の永久変形に至る場合もある。

図１４は、フレキシャの永久変形を示す説明図である。

前記アウトリガー１１５の変形が更に進むと、座屈変形により図１４のようにフレキシャ１１７が永久変形を起こし、情報の書き込み、読み取りができなくなる。

図１５は、スライダに働く逆転時の摩擦力による座屈変形の状況を示すグラフである。横軸は変位（μｍ）、縦軸は力（ｇｆ）を表す。

図１５のように、スライダ１０９に働く摩擦力が２０（ｇｆ）を越える当たりからフレキシャの座屈変形が始まっている。変位９０μｍ付近から荷重が再び上昇しているのは、アウトリガーの変形が進んでハードディスク表面に接触したからである。

このように、フレキシャの座屈変形によりタングの変位が大幅に増大している。これに対し、タングの変位を規制するリミッタを備えたヘッドサスペンションもある。

図１６は、リミッタを備えたヘッドサスペンションの一部省略斜視図である。図１６のヘッドサスペンション１０１Ａでは、ヘッド１０３Ａのタング１１９にＴ型リミッタ１２１を備えている。このＴ型リミッタ１２１は、タング１１９がばたつくときにロードビーム１２３側に係合させ、スライダ１０９のばた付きを抑制するものである。このＴ型リミッタ１２１においても、前記のような摩擦力によりタング１１９が変位したとき、Ｔ型リミッタ１２１をフレキシャ１１７Ａの一部１２５に当接させることはできる。しかし、Ｔ型リミッタ１２１は、あくまでもスライダ１０９Ａのばた付きを抑制するものであり、摩擦力によるタング１１９側の変位を抑制することはできなかった。

図１７は、図１５と同様にフレキシャの座屈変形の状況を示すグラフである。図１７の荷重変化も図１５と同様であり、フレキシャは座屈変形している。変形の途中でＴ型リミッタ１２１がフレキシャ１１７Ａの一部１２５に接触はしているが（変位８０μｍからの直線部）、荷重変化の傾向はほとんど変わらず、座屈変形を抑制するには至っていない。

従って、ＣＳＳ方式においてスライダよる情報の書き込み、読み取りを正確に行なわせるには、ハードディスク逆回転時のフレキシャの変形を抑制することが肝要である。

ＵＳＰ５，７７１，１３６

解決しようとする問題点は、ＣＳＳ方式においてハードディスクの逆回転時にフレキシャが摩擦力により変形する点である。

本発明は、ハードディスク逆回転時にフレキシャが摩擦力により変形すことを抑制可能とするため、フラキシャ又はロードビームに、ハードディスクの逆回転によりハードディスク及びスライダ間の摩擦力により招来するタングの変位を規制するリミッタを設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明のヘッドサスペンションは、フレキシャ又はロードビームに、ハードディスクの逆回転によりハードディスク及びスライダ間の摩擦力により招来するタングの変位を規制するリミッタを設けたため、ハードディスクの逆回転時にタングの変位を一定範囲に規制することができ、スライダのピッチ角を正確に保持し、或いはフレキシャの座屈変形を抑制することができる。

ハードディスク逆回転時にフレキシャが摩擦力により変形すことを抑制するという目的を、リミッタを設けることにより実現した。

［ヘッドサスペンションの全体構成］
図１〜図４は、本発明実施例１の係り、図１は、ヘッドサスペンションの斜視図、図２は、同要部拡大平面図、図３は、図３ＳＡ−ＳＡ矢視における要部断面図、図４は、ヘッドサスペンションの一部省略斜視図である。

図１のように、ヘッドサスペンション１は、ロードビーム３と、ベース部５と、フレキシャ７とを備えている。

前記ロードビーム３は、ヘッド１９に負荷荷重を与えるもので、剛体部９とばね部１１とを備えている。前記剛体部９は、例えばステンレス鋼で形成され、その厚みは比較的厚く、例えば１００μｍ程度に設定されている。

前記ばね部１１は、前記剛体部９とは別体に形成されたもので、例えばばね性のある薄いステンレス鋼圧延板からなり、前記剛体部９よりもそのばね定数が低く、精度の高い低ばね定数を有している。このばね部１１の板厚は例えば、ｔ＝４０μｍ程度に設定されている。このばね部１１は、その一端部が前記剛体部９の後端部にレーザ溶接などによって固着されている。前記ばね部１１の他端部には、補強プレート１３が一体に設けられている。

前記ベース部５は、ベースプレート１５を有している。このベースプレート１５は前記補強プレート１３に重ね合わされ、レーザ溶接などによって相互に固着されている。従って、ベースプレート１５が補強プレート１３により補強されてベース部５が構成されている。このベース部５が、キャリッジのアームに取り付けられ、軸回りに回転駆動される。従って、ベース部５は、ロードビーム３を弾性支持するアーム側の構成となっている。

前記フレキシャ７は、ばね性を有する薄いステンレス鋼圧延板などの金属基板の表面に、電気絶縁層を介して導電配線１７が形成され、レーザ溶接などによって剛体部９に固着されている。前記導電配線１７の一端は、ヘッド１９の書き込み、読み取り用の端子２１に導通接続され、他端はベース部５側に延設されている。

前記ヘッド１９には、前記フレキシャの左右のアウトリガー２３が延設され、アウトリガー２３の先端に、タング２５が片持ち状に設けられている。タング２５は、自由端２７が、ベース部５側へ指向しており、左右アウトリガー２３間に、左右ほぼ均等な間隔２９を置いて配置されている。前記導電配線１７は、タング２５及びアウトリガー２３間では、左右間隔２９上を通っている。

前記タング２５は、前記ロードビーム３側のディンプル３１に当接している。ディンプル３１の高さは、７０μｍ程度であり、タング２５がディンプル３１に当接することでヘッド１９の揺動自由度を保持している。このタング２５に、図３，図４で示す書き込み、読み取り用のスライダ３３が装着されている。スライダ３３には、前記端子２１に対応した端子が備えられ、相互に導通接続されている。
［リミッタ］
前記フレキシャ７には、リミッタ３５が設けられている。リミッタ３５は、ハードディスクの逆回転により該ハードディスク及びスライダ３３間の摩擦力により招来するタング２５の変位を規制するものである。

前記リミッタ３５は、前記ロードビーム３の延出方向でタング２５の自由端２７よりもアーム側、すなわちベース部５側に設けられている。リミッタ３５は、前記タング２５に対向して前記フレキシャ７の一部３７に一体に設けられている。

前記リミッタ３５は、前記フレキシャ７を折り起こして形成したものである。ずなわち、フレキシャ７の一部３７は、前記タング２５の自由端２７に対してほぼ平行な縁部３９を備え、該縁部３９とタング２５の自由端２７との間に、間隔４１が設けられ、間隔４１内でリミッタ３５が折り起こされている。

さらに説明すると、フレキシャ７の縁部３９から間隔４１内に突片部４３が一体に突設されている。突片部４３は、平面視で矩形に形成され、タング２５の自由端２７に対して平行な縁部４５を有している。突片部４３の一側に、リミッタ３５が折り起こされている。

前記リミッタ３５は、前記ロードビーム３の延出方向である図４矢印Ｘに沿ったライン４７により突片部４３からほぼ直角に折り返され、突片部４３との間は、アール４９により一体に連続している。前記タング２５の自由端２７に対し、リミッタ３５の当接部５１は、前記突片部４３の縁部４５と面一になっている。リミッタ３５の当接部５１とタング２５の自由端２７との間には、図３のように隙間Ｓが設定されている。隙間Ｓは、本実施例において、ほぼ５０μｍに設定されている。Ｓ＝５０μｍは、フレキシャ７をエッチングで形成することから、エッチングにより設定できる限界とした。すなわち、リミッタ３５をフレキシャ７に形成するので、隙間Ｓの設定精度をエッチングの精度と同等にすることができる。但し、他の加工により隙間Ｓをより狭く形成してもよい。
［変位規制］
前記のようにハードディスクの停止時、駆動モータはフリーの状態になり、持ち運びの際などにモータが逆転し、ハードディスクの逆回転により該ハードディスク及びスライダ３３間の摩擦力によりヘッド１９のタング２５がキャリッジ方向、すなわちベース部５側へ変位する力を受ける。

前記タング２５が前記のように力を受けるとアウトリガー２３が次第に変形してタング２５がリミッタ３５側へ変位する。このタング２５の変位が、設定された隙間Ｓ＝５０μｍをほぼ吸収するとタング２５の自由端２７が、リミッタ３５の当接部５１に当接し、タング２５のそれ以上の変位を規制することができる。このときリミッタ３５に働く応力は、圧縮方向であり、リミッタ３５自体の変形を確実に抑制することができる。

図５は、スライダ３３に働く逆転時の摩擦力によるフレキシャ７の反力荷重の変化を示すグラフである。横軸は変位（μｍ）、縦軸は力（ｇｆ）を表す。

図５のように、スライダ３３に働く摩擦力の増大と共にタング２５が変位し、フレキシャ７は変形するが、タング２５がほぼ５０μｍ変位したところで反力荷重が急増し、タング２５がリミッタ３５に当接して、変位が規制されることがわかる。

このため、アウトリガー２３の変形を一定範囲に制限することができ、その弾性復元力によってスライダ３３のピッチ角の変化を確実に抑制することができる。また、アウトリガー２３が大きく変形することでフレキシャ７が座屈変形することも抑制することができる。従って、スライダ３３による情報の書き込み、読み取りを確実に行わせることができる。

また、本実施例では、リミッタ３５が、ロードビーム３の延出方向でタング２５の自由端２７よりもアーム側、すなわちベース部５側に設けられているため、リミッタ３５を折り起こすための折り起こし代を、間隔４１に設けることができ、アウトリガー２３とタング２５との間の間隔２９に設定する必要がない。

従って、空間２９に折り起こし代を採る場合には、リミッタ３５の折り起こしの前に予めフレキシャ７に取り付けられる導電配線１７とタング２５との間にリミッタ３５の折り起こし代が存在することになり、リミッタ３５の折り起こし後に間隔２９が不必要に大きく残り、アウトリガー２３を含めたヘッド１９全体の幅が大きくなる恐れがあるのに対し、上記実施例の場合には、間隔２９を適正にすることでヘッド１９の小型化を図ることができる。

図６は、本発明の実施例２に係り、タング及びリミッタの関係を示す要部拡大斜視図である。なお、基本的な構成は、実施例１と同様であり、同一構成部分には同符号を付して説明する。

本実施例では、エンボス部５３を設けたものである。エンボス部５３の突出方向は、リミッタ３５と同側である。エンボス部５３は、フレキシャ７の縁部３９側から突片部４３にかけて設けられ、ロードビーム３の延出方向に平行に形成されている。

従って、タング２５の当接方向に対し突片部４３の剛性を向上させることができ、リミッタ３５による反力荷重の増大をより急峻にすることができ、より確実に変形を抑制することができる。

図７は、本発明の実施例３に係り、（ａ）は、リミッタを示す要部拡大斜視図、（ｂ）は、同要部拡大側面図、（ｃ）は、折り曲げ線を示す要部平面図である。なお、基本的な構成は、実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＡを付して説明する。

本実施例のリミッタ３５Ａは、ロードビームの延出方向に対し斜めに折り起こしてタングの自由端に対向させた。すなわち、リミッタ３５Ａの折り起こしを、（ａ）（ｃ）で示すロードビームの延出方向である矢印Ｘに対し斜めのライン５５に沿って行っている。突片部４３には、（ｃ）のように、折り起こし後にリミッタとなる部分３５Ａａに当接部となる傾斜部５１Ａａが設けられている。

前記斜めのライン５５に沿った折り起こしにより、（ａ）（ｂ）のように前記部分３５Ａａがリミッタ３５Ａとなり、傾斜部５１Ａａが当接部５１Ａとなる。また、当接部５１Ａを、（ｂ）のように突片部４３の縁部４５よりもタング２５の自由端２７へより近接させ、当接部５１Ａを自由端２７に平行に対峙させることができる。すなわち、突片部４３の縁部４５及びタング２５の自由端２７間の隙間Ｓ１＝５０μｍに対し、リミッタ３５Ａの当接部５１Ａ及びタング２５の自由端２７間の隙間Ｓ＝２０μｍなどの設定も可能となる。

かかる設定により、本実施例では、フレキシャ７の変形をより確実に規制することができる。

図８は、本発明の実施例４に係り、リミッタを示す要部拡大斜視図である。なお、基本的な構成は、実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＢを付して説明する。

本実施例では、リミッタ３５Ｂを突片部４３Ｂの左右両側に折り起こしたものである。

従って、本実施例では、タングの当接部５１Ｂも左右対称に一対設けられることになり、タングを両当接部５１Ｂで受けることにより、左右方向への変形も抑制することが可能となる。

図９は、本発明の実施例５に係り、リミッタを示す要部拡大斜視図である。なお、基本的な構成は、実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＣを付して説明する。

本実施例では、リミッタ３５Ｃをフレキシャ７の一部３７に対向してタング２５の自由端２７に一体に設たものである。リミッタ３５Ｃは、タング２５の自由端２７から一体に突設された突片部４３Ｃから折り起こされ、折り起こしのライン４７Ｃは、ロードビームの延出方向である矢印Ｘに沿った方向となっている。リミッタ３５Ｃの当接部５１Ｃは、フレキシャ７の一部３７の縁部３９に当接する。

従って、タング２５の変位に際しては、リミッタ３５Ｃの当接部５１Ｃが、フレキシャ７の縁部３９に当接し、前記同様にフレキシャ７の変形を抑制することができる。

図１０は、本発明の実施例６に係り、ヘッドサスペンションの要部拡大斜視図である。なお、基本的な構成は、実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＤを付して説明する。

本実施例のヘッドサスペンション１は、リミッタ３５Ｄをタング２５に対向してロードビーム３Ｄの一部に一体に設けたものである。すなわち、実施例１のフレキシャ７に設けた突片部４３及びリミッタ３５を省き、間隔４１Ｄ内でロードビーム３Ｄからリミッタ３５Ｄを切り起こしたものである。

従って、本実施例においても、リミッタ３５Ｄによりタング２５を当接させ、フレキシャ７の変形を抑制することができる。

なお、上記各実施例では、フレキシャ又はロードビームにリミッタを一体に形成したが、別体のリミッタを接着などにより取り付けることも可能である。

ヘッドサスペンションの平面図である（実施例１）。 ヘッドサスペンションの要部拡大平面図である（実施例１）。 ＳＡ−ＳＡ矢視における要部断面図である（実施例１）。 ヘッドサスペンションの一部省略斜視図である（実施例１）。 タングの変位とフレキシャ反力との関係のグラフである（実施例１）。 タング及びリミッタの関係を示す要部拡大斜視図である（実施例２）。 （ａ）は、リミッタを示す要部拡大斜視図、（ｂ）は、同要部拡大側面図、（ｃ）は、折り曲げ線を示す要部平面図である（実施例３）。 リミッタを示す要部拡大斜視図である（実施例４） リミッタを示す要部拡大斜視図である（実施例５）。 ヘッドサスペンションの要部拡大斜視図である（実施例６）。 （ａ）（ｂ）は、ＣＳＳ方式を示す斜視図、（ｃ）は、ＬＵＬ方式を示す斜視図、（ｄ）（ｅ）（ｆ）はディスク表面の凹凸を拡大して示す一部拡大斜視図である（従来例）。 ＣＳＳ方式においてスライダに働く摩擦力の変化とスライダがハードディスクをたたく力を示すグラフである（従来例）。 タングがキャリッジ方向への力を受ける前後の状況を示し、（ａ）は変位前、（ｂ）は変位後の説明図である（従来例）。 フレキシャの永久変形を示す説明図である（従来例）。 フレキシャの座屈変形の状況を示すグラフである（従来例）。 リミッタを備えたヘッドサスペンションの一部省略斜視図である（従来例）。 フレキシャの座屈変形の状況を示すグラフである（従来例）。

符号の説明

１ ヘッドサスペンション
３，３Ｄ ロードビーム
５ ベース部（アーム側）
７ フレキシャ
１９ ヘッド
２５ タング
２７ 自由端
３３ スライダ
３５，３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ リミッタ

Claims (7)

1. 軸回りに回転駆動されるアーム側に弾性支持されハードディスクに対して情報の書き込み，読み取りを行うスライダを有するヘッドに負荷荷重を与えるロードビームと、
   前記スライダをタングに支持して前記ロードビームに取り付けられたフレキシャとを備え、
   前記フレキシャ又はロードビームに、前記ハードディスクの逆回転により該ハードディスク及びスライダ間の摩擦力により招来するタングの変位を規制するリミッタを設けた
   ことを特徴とするヘッドサスペンション。
2. 請求項１記載のヘッドサスペンションであって、
   前記リミッタは、前記ロードビームの延出方向でタングの自由端よりも前記アーム側に設けられた
   ことを特徴とするヘッドサスペンション。
3. 請求項２記載のヘッドサスペンションであって、
   前記リミッタは、前記タングの自由端に対向して前記フレキシャの一部に一体に設けられた
   ことを特徴とするヘッドサスペンション。
4. 請求項２記載のヘッドサスペンションであって、
   前記リミッタは、前記フレキシャの一部に対向して前記タングの自由端に一体に設けられた
   ことを特徴とするヘッドサスペンション。
5. 請求項２記載のヘッドサスペンションであって、
   前記リミッタは、前記タングに対向して前記ロードビームの一部に一体に設けられた
   ことを特徴とするヘッドサスペンション。
6. 請求項１〜５の何れかに記載のヘッドサスペンションであって、
   前記リミッタは、前記フレキシャ又はロードビームを折り起こして形成された
   ことを特徴とするヘッドサスペンションの加工方法。
7. 請求項６記載のヘッドサスペンションであって、
   前記リミッタは、前記ロードビームの延出方向に対し斜めに折り起こして前記タングの自由端に対向させた
   ことを特徴とするヘッドサスペンションの加工方法。
   

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