JP2003242733A - ヘッドサスペンション - Google Patents
ヘッドサスペンションInfo
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- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
- G11B5/4806—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed specially adapted for disk drive assemblies, e.g. assembly prior to operation, hard or flexible disk drives
- G11B5/4833—Structure of the arm assembly, e.g. load beams, flexures, parts of the arm adapted for controlling vertical force on the head
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- Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)
Abstract
ことができ、磁気ディスク装置開発に役立つヘッドサス
ペンションを提供する。 【解決手段】 揺動型ヘッドアクチュエータにおける、
データを読み書きするヘッドスライダ1を先端部に備え
たヘッドサスペンション11のスプリングアーム5を、
その少なくとも一部を、方向によって剛性の異なる異方
性材料20を用いて構成した。この場合、異方性材料2
0は、その高剛性の配向方向を層によって異ならせた積
層構造とした。
Description
ョンに関し、特に、コンピュータ用外部記憶装置の一種
である磁気ディスク装置に使用される磁気ヘッドのサス
ペンションの構造に関する。
増加のために、トラックピッチが小さくなり、これに応
じてトラック上を移動する磁気ヘッドの位置を制御する
周波数帯域も高くなってきている。そして、このような
高帯域の周波数を用いた制御においては、ヘッドを動作
させるヘッドサスペンションの制御周波数に、ヘッドの
機械的な共振周波数が重ならないようにするために、サ
スペンションの機械的な共振点の周波数を高くすること
が必要となる。即ち、高共振のヘッドサスペンションが
要求されている。
ペンションを高共振化するにあたっては、従来はヘッド
サスペンションの板厚を全体的、或いは部分的に増加さ
せたり、2枚の板を溶接して部分的にヘッドサスペンシ
ョンの板厚を増加させたり、または、ヘッドサスペンシ
ョンに部分的にリブを設けたりしていた。即ち、従来
は、ヘッドサスペンションのバネ定数を大きくして共振
点の周波数を上げようとしていた。
は、サスペンション全体の質量が増加して、ヘッドサス
ペンションの先端部に取り付けられた磁気ヘッドスライ
ダの浮上に影響するという問題があった。すなわち、ヘ
ッドサスペンションの上下方向の剛性が過大になってし
まい、浮上ばらつきが大きくなってしまう問題や、サス
ペンション全体の質量が増加して耐衝撃性が悪化する等
の問題があった。また、ヘッドサスペンションの重量が
増加すると、ヘッドサスペンションを駆動する駆動系が
大型化し、その消費電力も増大するという問題点もあっ
た。
ライダとその支持体の荷重用ビーム部との間を、異方性
を有する2枚の繊維強化形の複合材料を用いて連結させ
た構造が提案されている(特開平8−212741号公
報参照)。
8−212741号公報に記載のヘッドサスペンション
の構造では、繊維の配向度が90度に交差するように積
層させる構造となっているため、積層構造の最適化がな
されておらず、従来のSUS材を用いたヘッドサスペン
ションに比べて、ヘッドサスペンションのシーク方向の
共振周波数が低下する可能性が大きく、また、ヘッドサ
スペンションの上下剛性増加の可能性もあるという問題
があった。
に、面外方向の曲げ剛性が小さく、かつ、面内方向の曲
げ剛性が大きくなるように異方性材料を積層することに
より、耐衝撃性に優れると共に、高共振であり、ヘッド
スライダの浮上に影響するヘッドサスペンションの剛性
を低く抑えることができ、磁気ディスク装置開発の大き
な一助となるヘッドサスペンションを提供することを目
的としている。
明のヘッドサスペンションは、以下に第1から第5の形
態をとることができる。
動型ヘッドアクチュエータにおける、データを読み書き
するヘッドを先端部に備えたヘッドサスペンションであ
って、このヘッドサスペンションの少なくとも一部を、
方向によって剛性の異なる異方性材料を用いて構成した
ことを特徴としている。
1の形態のヘッドサスペンションにおいて、異方性材料
を、その高剛性の配向方向を層によって異ならせた積層
構造としたことを特徴としている。
1または第2の形態のヘッドサスペンションにおいて、
ヘッドサスペンションのヘッドの取り付け位置近傍に、
ヘッドをこのヘッドによってデータが読み書きされる記
録媒体方向に加圧するピボットを設けたことを特徴とし
ている。
1から第3の形態の何れか1つの形態項のヘッドサスペ
ンションにおいて、ヘッドサスペンションの一部の板厚
を他の部分の板厚より厚くして、ヘッドサスペンション
に剛体部を形成したことを特徴としている。
4の形態のヘッドサスペンションにおいて、剛体部の板
厚を、異方性材料の積層数を増大させることにより、他
の部分より厚くしたことを特徴としている。
ヘッドサスペンションの面外方向の曲げ剛性を小さく、
面内方向の曲げ剛性を大きくするように異方性材料が積
層されるので、例えば、カーボンファイバ強化プラスチ
ック(CFRP)のような異方性材料を用いた場合、サ
スペンションの長さ方向にカーボンファイバ強化プラス
チック(CFRP)を配向させた層を、サスペンション
の幅方向にカーボンファイバ強化プラスチック(CFR
P)を配向させた層で挟んだ3層構造とすることがで
き、低剛性、高共振、軽量で耐衝撃性にも優れたヘッド
サスペンションが設計可能となる。
施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明するが、
本発明の実施例を説明する前に、本発明のヘッドサスペ
ンションが使用される従来のヘッドアクチュエータの構
成について図1を用いて説明する。
サスペンション74を備えたヘッドアクチュエータ60
の構成を示すものであり、(a) は左側面図、(b) は平面
図、(c) は右側面図である。ヘッドアクチュエータ60
はピン等の回転軸76に取り付けられており、この回転
軸76を中心にして揺動する。回転軸76の一方の側に
は側面から見ると櫛状に形成されたキャリッジアーム7
2があり、各キャリッジアーム72の先端部には1つま
たは2つのヘッドサスペンション74が取り付けられて
いる。ヘッドサスペンション74の先端部には、ディス
ク媒体とデータの遣り取りを行うヘッドを備えたヘッド
スライダ71がある。
ム73があり、この支持アーム73に挟まれてフラット
コイル75が設けられている。フラットコイル75は図
示しないディスク装置のベース側に設けられた磁気回路
に対向して設けられており、フラットコイル75に流さ
れる電流の値に応じてヘッドアクチュエータ60が揺動
するようになっている。
は、キャリッジアーム72の先端部に接合されている。
各ヘッドサスペンション74の接合基部70には、ヘッ
ドアクチュエータ60の揺動とは独立にヘッドサスペン
ション74を微小移動させる、ヘッドの微小移動機構が
設けられることもある。また、この従来例のヘッドサス
ペンション74には、ヘッドサスペンション74を高共
振化するために、部分的にリブ77が設けられている。
4では、サスペンション74全体の質量が増加し、ヘッ
ドサスペンション74の先端部に取り付けられたヘッド
スライダ71の浮上に影響を与えたり、ヘッドサスペン
ション74の上下方向の剛性が過大になってしまい、浮
上ばらつきが大きくなってしまう等の問題が生じていた
のである。
ヘッドサスペンション11の構成を示すものであり、図
1で説明したヘッドサスペンション74の位置に取り付
けられるものである。ヘッドサスペンション11を構成
するバネ性を有するスプリングアーム5の先端部には、
略U字状の孔2が設けられており、このU字状の孔2に
囲まれた部分には、ヒンジ部3とスライダ取付部4とが
形成されている。そして、インダクタンスヘッド或いは
MRヘッドを備えたヘッドスライダ1が、このスライダ
取付部4に取り付けられている。
2(b)に示すように、方向によって剛性(弾性率)の
異なる異方性材料20が3層に積層されて構成されてい
る。異方性材料20は、図2(c)に示すように、高弾
性率を示す方向(太い矢印)と低弾性率を示す方向(細
い矢印)とが直交するものである。第1の実施例ではこ
の異方性材料20が3層に積層されて、スプリングアー
ム5が構成されている。そして、真ん中の層の異方性材
料20cの高弾性率を示す方向が、図2(a)に示すヘ
ッドサスペンション11の中心線C−Cの方向となって
おり、異方性材料20cを挟む上下の層の異方性材料2
0a,20bの高弾性率を示す方向が、異方性材料20
cの高弾性率を示す方向に直交する方向(ヘッドサスペ
ンション11の幅方向)となっている。
20が図2(c)のように積層されていると、スプリン
グアーム5の上下方向の曲げ剛性が小さくなり、ヘッド
スライダ1の浮上に影響する剛性が小さく抑えられる。
更に、スプリングアーム5の面内方向の曲げ剛性が大き
くなり、ヘッドサスペンション11の共振周波数が増加
する。
0に、カーボンファイバ強化プラスチック(CFRP)
で構成された異方性材料20Aを使用した実施例を示す
ものである。異方性材料20Aは、平行に並べられたカ
ーボンファイバ21を、樹脂等の充填材22で覆って板
状にしたものであり、カーボンファイバ21に沿った方
向が高弾性率を示す方向である。従って、この例では、
異方性材料20a〜20cの高弾性率を示す方向にカー
ボンファイバ21が並ぶように、異方性材料20Aが配
向されて積層される。
の層で直交する方向に配向させた積層構造にしてスプリ
ングアーム5を構成することにより、ヘッドサスペンシ
ョン11の上下方向の曲げ剛性が小さくなり、ヘッドス
ライダ1の浮上に影響する剛性が小さく抑えられる。更
に、スプリングアーム5の面内方向の曲げ剛性が大きく
なり、ヘッドサスペンション11の共振周波数が増加す
る。
たヘッドサスペンション11の諸特性を、従来の材料で
あるステンレス鋼(SUS)を使用して製作したヘッド
サスペンションの諸特性と比較して示す。この図4から
分かるように、従来のSUS304(0.08C-18Cr-8Ni)
材料を用いると、共振周波数の増加とともに剛性も増加
してしまう。また、等価質量も増加してしまい、耐衝撃
性が悪化してしまう。一方、異方性材料20Aを用いて
図3に示すように積層されたスプリングアーム5を使用
してヘッドサスペンション11を製作すると、ヘッドサ
スペンション11の剛性増加を抑えつつ高共振化を実現
でき、等価質量も減少するので、ヘッドサスペンション
11の耐衝撃性も向上する。
たヘッドサスペンション11を、5層構造のスプリング
アーム5で構成した場合の、異方性材料20の配向方向
の2つの例を説明するものである。(a)の例では、図
2(c)に示した異方性材料20cと、異方性材料20
cの上下を挟む異方性材料20a,20bの間に、更に
異方性材料20d,20eが積層されている。そして、
異方性材料20d,20eの高弾性率を示す方向は、異
方性材料20a,20bの高弾性率を示す方向に直交す
る方向(異方性材料20cと同一の方向で、ヘッドサス
ペンション11の中心線に平行な方向)となっている。
ん中の層に、ヘッドサスペンション11の幅方向に高弾
性率を有する異方性材料20fが配置されている。そし
て、この異方性材料20fの上下に、高弾性率を有する
方向が異方性材料20fと交互に直交する2層の異方性
材料20g,20h,20i,20jが図示のように配
置されている。(a)の例の方が(b)の例に比べて高
共振であるが、用途に応じて(b)の例が良い場合もあ
り得る。
材料の配向方向の別の例を示すものである。この例で
は、真ん中の層の異方性材料20cの高弾性率を示す方
向が、図2(a)に示すヘッドサスペンション11の中
心線C−Cの方向となっており、異方性材料20cを挟
む上下の層の異方性材料20k,20mの高弾性率を示
す方向が、異方性材料20cの高弾性率を示す方向とそ
れぞれ45°の角度をなす方向であり、異方性材料20
kと異方性材料20mの高弾性率を示す方向が互いに直
交する方向となっている。
性材料20cの上下を挟む異方性材料20k,20mの
外側に、更に異方性材料20p,20qが積層されてい
る。そして、異方性材料20p,20qの高弾性率を示
す方向は、異方性材料20k,20mの高弾性率を示す
方向に直交する方向となっている。異方性材料20pと
異方性材料20k、及び、異方性材料20mと異方性材
料20qとは、それぞれ上下を入れ換えても良い。この
ように、本発明における異方性材料20の高弾性率を示
す方向は、ヘッドサスペンション11の中心線の方向と
これに直交する方向に限定されるものではない。
ヘッドサスペンション12の構成を示すものである。第
2の実施例は、第1の実施例で説明したヘッドサスペン
ション5の先端部に、ヘッドスライダ1を押圧するため
のピボット6が設けられた点で、第1の実施例と異な
る。
にピボット6を形成するために、第1の実施例における
スライダ取付部4のヒンジ部3の反対側の部分が削減さ
れている。また、第1の実施例ではU字状であった孔2
が、第2の実施例では、ピボット6が形成されるピボッ
ト保持部7により、略W字状の孔8になっている。
ピボット保持部7からヘッドスライダ1側に突出してお
り、ヘッドスライダ1の背面部を押圧して、ヘッドスラ
イダ1のヘッドが設けられた側を磁気記録媒体側に近づ
けるようになっている。このピボット6により、第2の
実施例のヘッドサスペンション12は、ヘッドスライダ
1の背面に押し付け荷重を作用させることができる。
すものであり、ピボット6によって押圧される部分が符
号Xで示してある。このピボット6により、ヘッドスラ
イダ1は、ピボットによって押圧されるX点を中心にし
て符号Y,Zで示す方向に回転することができる。
ヘッドサスペンション13の構成を示すものである。第
3の実施例のヘッドサスペンション13は、第1の実施
例のヘッドサスペンション11の一部に、剛体部9が設
けられたものである。また、第3の実施例では、スプリ
ングアーム5がCFRPで構成された4層の異方性材料
20Aで構成されている。更に、剛体部9は、スプリン
グアーム5の上下に更に1層の異方性材料20Aが積層
されたものである。
拡大して示すものである。第3の実施例におけるスプリ
ングアーム5は、真ん中の2層の部分に、カーボンファ
イバ21がヘッドサスペンション13の長手方向に配向
された異方性材料20Xが使用され、その上下方向に、
カーボンファイバ21がヘッドサスペンション13の長
手方向に直交する方向に配向された異方性材料20Yが
使用されて構成されている。そして、剛体部9は、この
スプリングアーム5の上下方向に、更にカーボンファイ
バ21がヘッドサスペンション13の長手方向に配向さ
れた異方性材料20Xが積層されて構成されている。即
ち、剛体部9は、スプリングアーム5に対して、上下方
向に対称形に形成されている。
ヘッドサスペンション14の構成を示すものである。第
4の実施例のヘッドサスペンション14は、第1の実施
例のヘッドサスペンション11の一部に、剛体部10が
設けられたものである。また、第4の実施例では、スプ
リングアーム5がCFRPで構成された4層の異方性材
料20Aで構成されている。更に、剛体部10は、スプ
リングアーム5の真ん中の2層の間に、更に2層の異方
性材料20Aが挟み込まれて積層されたものである。
を拡大して示すものである。第4の実施例におけるスプ
リングアーム5は、真ん中の2層の部分に、カーボンフ
ァイバ21がヘッドサスペンション13の長手方向に配
向された異方性材料20Xが使用され、その上下方向
に、カーボンファイバ21がヘッドサスペンション13
の長手方向に直交する方向に配向された異方性材料20
Yが使用されて構成されている。そして、剛体部10
は、このスプリングアーム5の真ん中の2層の異方性材
料20Xの間に、更にカーボンファイバ21がヘッドサ
スペンション13の長手方向に配向された異方性材料2
0Xが、挟み込まれて積層されて構成されている。即
ち、剛体部10は、スプリングアーム5に対して、上下
方向に対称形に形成されている。
非常に薄いので、ヘッドサスペンション13,14に、
剛体部9,10を設けることによるヘッドサスペンショ
ン13,14の重量の増加は殆どない。
てカーボンファイバ強化プラスチックを説明したが、異
方性材料の種類は特に限定されるものではない。
態に基づいて詳細に説明したが、本発明の容易な理解の
ために、本発明の具体的な形態を以下に付記する。
における、データを読み書きするヘッドを先端部に備え
たヘッドサスペンションであって、このヘッドサスペン
ションの少なくとも一部を、方向によって剛性の異なる
異方性材料を用いて構成したことを特徴とするヘッドサ
スペンション。(1) (付記2) 付記1に記載のヘッドサスペンションであ
って、前記異方性材料を、その高剛性の配向方向を層に
よって異ならせた積層構造としたことを特徴とするヘッ
ドサスペンション。(2) (付記3) 付記1又は2に記載のヘッドサスペンショ
ンであって、前記ヘッドサスペンションの前記ヘッドの
取り付け位置近傍に、前記ヘッドをこのヘッドによって
データが読み書きされる記録媒体方向に加圧するピボッ
トを設けたことを特徴とするヘッドサスペンション。
(3) (付記4) 付記3に記載のヘッドサスペンションであ
って、先端部に孔が設けられており、前記ヘッドは、前
記先端部側からこの孔内に突出する舌片に取り付けられ
ており、前記ピボットは、前記孔内に前記舌片の反対側
から突出する押圧片の先端部に突設されていることを特
徴とするヘッドサスペンション。
記載のヘッドサスペンションであって、前記ヘッドサス
ペンションの一部の板厚を他の部分の板厚より厚くし
て、前記ヘッドサスペンションに剛体部を形成したこと
を特徴とするヘッドサスペンション。(4) (付記6) 付記5に記載のヘッドサスペンションであ
って、前記剛体部の板厚を、前記異方性材料の積層数を
増大させることにより、他の部分より厚くしたことを特
徴とする磁気ヘッドサスペンション。(5) (付記7) 付記5又は6に記載のヘッドサスペンショ
ンであって、前記剛体部の板厚を、他の部分の板厚に対
して上下対称に厚くしたことを特徴とする磁気ヘッドサ
スペンション。
ンションであって、前記ヘッドサスペンションの、前記
ヘッドスライダの浮上に影響する上下方向の曲げ剛性を
小さく、面内方向の曲げ剛性を大きくするように前記異
方性材料を積層して多層構造としたことを特徴とするヘ
ッドサスペンション。
ンションであって、前記異方性材料の配向方向を、前記
ヘッドサスペンションの長さ方向と、前記ヘッドサスペ
ンションの幅方向として、前記異方性材料を積層したこ
とを特徴とするヘッドサスペンション。
ペンションであって、前記異方性材料の配向方向を、交
互に異ならせたことを特徴とするヘッドサスペンショ
ン。
ドサスペンションであって、前記剛体部の、前記他の部
分の板厚よりも厚い部分を、前記ヘッドサスペンション
の長さ方向に配向させた層で構成したことを特徴とする
ヘッドサスペンション。
ドサスペンションであって、前記剛体部の、前記他の部
分の板厚よりも厚い部分を、内側に芯材として前記ヘッ
ドサスペンションの長さ方向に配向させた層を挟み込む
ことによって構成したことを特徴とする磁気ヘッドサス
ペンション。
つに記載のヘッドサスペンションであって、前記異方性
材料として、高剛性の配向方向がカーボンファイバを配
向させた方向となる、カーボンファイバ強化樹脂を使用
したことを特徴とするヘッドサスペンション。
スペンションによれば、ヘッドサスペンションの面外方
向の曲げ剛性を小さく、面内方向の曲げ剛性を大きくす
るように異方性材料が積層されるので、例えば、CFR
Pのような異方性材料を用いた場合、サスペンションの
長さ方向にカーボンファイバを配向させた層を、サスペ
ンションの幅方向にカーボンファイバを配向させた層で
挟んだ3層構造とすることができ、耐衝撃性に優れ、高
共振で浮上に影響する剛性は低い磁気ヘッドサスペンシ
ョンが可能となり、磁気ディスク装置開発の大きな一助
となる。
クチュエータの構成を示すものであり、(a) は左側面
図、(b) は平面図、(c) は右側面図である。
の、第1の実施例の構成を示す斜視図、(b)は(a)
のB部を拡大して示す部分拡大図、(c)は(b)に示
すように3層に積層された異方性材料の配向方向の一例
を説明する分解斜視図である。
成した場合の、カーボンファイバの配向を説明する、図
2(c)と同じ部位の組立斜視図である。
る図である。
スペンションが5層構造の場合の、異方性材料の配向方
向の2つの例を説明する組立斜視図である。
向方向の別の例を示す分解斜視図であり、(b)はヘッ
ドサスペンションを5層構造にした場合の、異方性材料
の配向方向の一例を説明する分解斜視図である。
ダ押圧用のピボットが設けられた本発明の第2の実施例
のヘッドサスペンションの構成を示す斜視図、(b)は
(a)に示すヘッドサスペンションの先端部を側面から
見た部分拡大側面図、(c)は(a),(b)に示した
ヘッドスライダのピボットによる回転方向を説明する説
明図である。
の、第3の実施例の構成を示す斜視図、(b)は(a)
の要部を拡大して示す部分拡大図である。
の、第4の実施例の構成を示す斜視図、(b)は(a)
の要部を拡大して示す部分拡大図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 揺動型ヘッドアクチュエータにおける、
データを読み書きするヘッドを先端部に備えたヘッドサ
スペンションであって、 このヘッドサスペンションの少なくとも一部を、方向に
よって剛性の異なる異方性材料を用いて構成したことを
特徴とするヘッドサスペンション。 - 【請求項2】 請求項1に記載のヘッドサスペンション
であって、 前記異方性材料を、その高剛性の配向方向を層によって
異ならせた積層構造としたことを特徴とするヘッドサス
ペンション。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載のヘッドサスペ
ンションであって、 前記ヘッドサスペンションの前記ヘッドの取り付け位置
近傍に、前記ヘッドをこのヘッドによってデータが読み
書きされる記録媒体方向に加圧するピボットを設けたこ
とを特徴とするヘッドサスペンション。 - 【請求項4】 請求項1から3の何れか1項に記載のヘ
ッドサスペンションであって、 前記ヘッドサスペンションの一部の板厚を他の部分の板
厚より厚くして、前記ヘッドサスペンションに剛体部を
形成したことを特徴とするヘッドサスペンション。 - 【請求項5】 請求項4に記載のヘッドサスペンション
であって、 前記剛体部の板厚を、前記異方性材料の積層数を増大さ
せることにより、他の部分より厚くしたことを特徴とす
る磁気ヘッドサスペンション。
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