JP2005317131A - ヘッドサスペンションアッセンブリおよびこれを備えたディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐衝撃性に優れているとともに、高精度の記録再生が可能なヘッドサスペンションアッセンブリおよびこれを備えたディスク装置を提供することにある。
【解決手段】 ディスク装置のヘッドサスペンションアッセンブリは、記録媒体の回転によって記録媒体表面との間に生じる空気流により浮上するフェムトスライダ４２、およびスライダに設けられ前記記録媒体に対し情報処理を行う記録素子を有したヘッド４０と、記録媒体に対してヘッドを支持しているとともに、記録媒体の表面に向かうヘッド荷重をヘッドに印加した板状のサスペンション３８と、を有している。サスペンションは板厚が５０μｍ未満で、ヘッド荷重が２．０ｇｆ以上に設定されている。
【選択図】 図３

Description

この発明は、ディスク装置に用いるヘッドサスペンションアッセンブリ、およびこれを備えたディスク装置に関する。

近年、コンピュータの外部記録装置や画像記録装置として磁気ディスク装置、光ディスク装置などのディスク装置が広く用いられている。ディスク装置として、例えば、磁気ディスク装置は、ケース内に配設された磁気ディスク、磁気ディスクを支持および回転駆動するスピンドルモータ、磁気ディスクに対して情報のリード／ライトを行う磁気ヘッド、および磁気ヘッドを磁気ディスクに対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリを備えている。キャリッジアッセンブリは、回動自在に支持されたアームと、アームから延出したサスペンションとを備え、このサスペンションの延出端に磁気ヘッドが支持されている。磁気ヘッドは、サスペンションに取り付けられたスライダ、およびスライダに設けられたヘッド部を有し、ヘッド部は、リード用の再生素子、ライト用の記録素子を含んで構成されている。

スライダは、磁気ディスクの記録面と対向した対向面を有している。また、スライダは、サスペンションにより、磁気ディスクの磁気記録層に向う方向に所定のヘッド荷重が印加されている。磁気ディスク装置の動作時、回転する磁気ディスクとスライダとの間には空気流が発生し、スライダの対向面には、空気流体潤滑の原理により、スライダを磁気ディスク記録面から浮上させる力が作用する。そして、この浮上力とヘッド荷重とを釣り合わせることにより、スライダは磁気ディスク記録面と一定の隙間を保って浮上している。スライダの浮上量、浮上姿勢、減圧低下浮上量は、ディスクと対向する対向面の凹凸形状を工夫することにより調整することができる（例えば、特許文献１）。

近年、スライダの小型化が進んでいる。スライダのサイズは、IDEMA （International Disk Drive Equipment and Materials Association）スタンダードとして標準化されている。サイズの大きい順にミニスライダ（１００％スライダ）、マイクロスライダ（７０％スライダ）、ナノスライダ（５０％スライダ）、ピコスライダ（３０％スライダ）、フェムトスライダ（２０％スライダ）と命名されている。

例えば、フェムトスライダ（０．８５ｍｍ×０．７ｍｍ×０．２３ｍｍ）は、現在主流となっているピコスライダ（１．２５ｍｍ×１ｍｍ×０．３ｍｍ）よりも大きさが小さい。磁気ヘッドは、薄膜プロセスにより一括製作されるため、スライダのサイズを小さくした方が、同じプロセスで多くの磁気ヘッド収量を実現でき、製造コストの削減となる。また、スライダの小型化は、磁気ディスク表面の凹凸に対する磁気ヘッドの追従性を向上させることができ、更に、ヘッドアクチュエータ先端部の質量が低減し、シーク速度の向上も期待できる。同時に、スライダ幅が小さくなると、ディスク表面の記録領域を拡大することが可能となる。

しかし、スライダの小型化に伴いスライダ対向面の面積が減少すると、次のような問題が懸念される。
１）磁気ヘッドの浮上力が減少してヘッド荷重を支えられなくなり、磁気ヘッドがディスク表面に接触してしまう。
２）ヘッド荷重を支えられなくなり、磁気ヘッドの浮上姿勢が崩れる。

従来、これらの問題を解決するため、スライダの小型化に応じてヘッド荷重を小さくする方策が採られている。スライダをピコスライダからフェムトスライダに小型化した場合でも、ヘッド荷重を小さくすることが近年の主流となっている。例えば、モバイル機器向けの２．５型ハードディスクドライブでは、フェムトスライダを採用した場合、ヘッド荷重は、１９．６ｍＮ（２ｇｆ）が上限とされている。
特開２００１−２８３５４９号公報

サスペンションの衝撃耐力(リフトオフＧあるいは最大離脱加速度)Ａmax は、以下の式（１）で表され、サスペンション質量（ディンプル位置換算での等価質量）Ｍおよびヘッド荷重Ｆに依存する。そのため、ヘッド荷重Ｆが低い場合、衝撃耐力Ａmax は低くなる。
Ａmax ＝ Ｆ／（Ｍ＋ｍ） （１）
ｍ：スライダ質量
スライダの小型化に応じてヘッド荷重を小さくすると、ディスク装置に衝撃が印加された際、サスペンションおよびスライダが磁気ディスクから跳ね上がり易くなる。跳ね上がったスライダが元の位置に戻る際、スライダと磁気ディスクとが衝突し、記録データに障害を及ぼす恐れがある。従って、ヘッド荷重の低減は、ディスク装置の耐衝撃性能を劣化させることとなる。

また、スライダが小さくなりその質量が小さくなると、前記式（１）におけるｍが小さくなり、耐衝撃性向上に繋がるが、衝撃印加の際に跳ね上がる力は、サスペンションの等価質量によって大きく影響される。そのため、スライダの質量の低減は、実際上、耐衝撃性向上にほとんど寄与しない。このことから、スライダの小型化に応じたヘッド荷重の低減は耐衝撃性を低下させ、ディスク装置の信頼性低下の要因となり得る。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、耐衝撃性に優れているとともに、高精度の記録再生が可能な低コストのディスク装置およびヘッドサスペンションアッセンブリを提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の態様に係るヘッドサスペンションアッセンブリは、前記記録媒体の回転によって前記記録媒体表面との間に生じる空気流により浮上するフェムトスライダと、前記スライダに設けられ前記記録媒体に対し情報処理を行う記録素子と、を有したヘッドと、前記記録媒体に対して前記ヘッドを支持しているとともに、前記記録媒体の表面に向かうヘッド荷重を前記ヘッドに印加した板状のサスペンションと、を備え、前記サスペンションは板厚が５０μｍ未満で、ヘッド荷重が２．０ｇｆ以上であることを特徴としている。

また、この発明の他の態様に係るディスク装置は、ディスク状の記録媒体と、上記記録媒体を支持しているとともに回転駆動する駆動部と、前記記録媒体の回転によって前記記録媒体表面との間に生じる空気流により浮上するフェムトスライダと、前記スライダに設けられ前記記録媒体に対し情報処理を行う記録素子と、を有したヘッドと、前記記録媒体に対して前記ヘッドを支持しているとともに、前記記録媒体の表面に向かうヘッド荷重を前記ヘッドに印加した板状のサスペンションと、を備え、前記サスペンションは板厚が５０μｍ未満で、ヘッド荷重が２．０ｇｆ以上であることを特徴としている。

以上の詳述したように、本発明によれば、耐衝撃性に優れているとともに、高精度の記録再生が可能なヘッドサスペンションアッセンブリおよびこれを備えたディスク装置を提供することができる。

以下図面を参照しながら、この発明に係るディスク装置をハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤと称する）に適用した実施の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１２と、複数のねじによりケースにねじ止めされケース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。

ケース１２内には、記録媒体としての磁気ディスク１６、磁気ディスクを支持および回転させる駆動部としてのスピンドルモータ１８、磁気ディスクに対して情報の書き込み、読み出しを行なう複数の磁気ヘッド４０、これらの磁気ヘッドを磁気ディスク１６に対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリ２２、キャリッジアッセンブリを回動および位置決めするボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）２４、磁気ヘッドが磁気ディスクの最外周に移動した際、磁気ヘッドを磁気ディスクから離間した退避位置に保持するランプロード機構２５、およびヘッドＩＣ等を有する基板ユニット２１等が収納されている。

また、ケース１２の底壁外面には、基板ユニット２１を介してスピンドルモータ１８、ＶＣＭ２４、および磁気ヘッド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。

各磁気ディスク１６は、例えば、長径が２．５インチに形成され、上面および下面に磁気記録層を有している。磁気ディスク１６は、スピンドルモータ１８の図示しないハブの外周に嵌合されているとともに、クランプばね１７によってハブ上に固定されている。スピンドルモータ１８を駆動することにより、磁気ディスク１６は一体的に所定の速度、例えば、４２００ｒｐｍで矢印Ｂ方向に回転される。

キャリッジアッセンブリ２２は、ケース１２の底壁上に固定された軸受部２６と、軸受部から延出した複数のアーム３２と、を備えている。これらのアーム３２は、磁気ディスク１６の表面と平行に、かつ、互いに所定の間隔を置いて位置しているとともに、軸受部２６から同一の方向へ延出している。キャリッジアッセンブリ２２は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンション３８を備えている。サスペンション３８の先端部に磁気ヘッド４０が支持されている。アーム３２およびサスペンション３８によりヘッドサスペンションを構成し、このヘッドサスペンションと磁気ヘッドとによりヘッドサスペンションアッセンブリを構成している。

図１に示すように、キャリッジアッセンブリ２２は、軸受部２６からアーム３２と反対の方向へ延出した支持枠４５を有し、この支持枠により、ＶＣＭ２４の一部を構成するボイスコイル４７が支持されている。支持枠４５は、合成樹脂によりボイスコイル４７の外周に一体的に成形されている。ボイスコイル４７は、ケース１２上に固定された一対のヨーク４９間に位置し、これらのヨーク、およ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４７に通電することにより、軸受部２６の回りでキャリッジアッセンブリ２２が回動し、磁気ヘッド４０は磁気ディスク１６の所望のトラック上に移動および位置決めされる。

ランプロード機構２５は、ケース１２の底壁に設けられているとともに磁気ディスク１６の外側に配置されたランプ５１と、各サスペンション３８の先端から延出したタブ５３と、を備えている。キャリッジアッセンブリ２２が、磁気ディスク１６の外側の退避位置まで回動する際、各タブ５３は、ランプ５１に形成されたランプ面と係合し、その後、ランプ面の傾斜によって引き上げられ、磁気ヘッドのアンロード動作を行う。

次に、ヘッドサスペンションアッセンブリおよび磁気ヘッド４０について詳細に説明する。図２および図３に示すように、サスペンション３８は、板厚が５０μｍ未満、例えば、３５μｍの細長い帯状の板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム３２の先端に固定され、アームから延出している。サスペンション３８の両側縁部は、一定の幅で内側に１８０度折り返され、それぞれ折返し部５２を形成している。各折返し部５２の幅Ｗは約５０〜２００μｍに形成されている。上記のように折返し部５２を形成した場合、折返し部を持たないサスペンションに比較して、サスペンション３８の延出方向に沿った剛性を約４０％以上高くすることができる。なお、各サスペンション３８は対応するアーム３２と一体に形成されていてもよい。

磁気ヘッド４０は、ほぼ角柱形状のスライダ４２とこのスライダの端面に設けられた形成された記録再生用のヘッド部４４とを有し、サスペンション３８の先端部に設けられたジンバルばね４１に固定されている。磁気ヘッド４０は、サスペンション３８の弾性により、磁気ディスク１６の表面に向かうヘッド荷重Ｆが印加されている。このヘッド荷重Ｆは、２．０ｇｆ（１９．６ｍＮ）以上に設定され、長径２．５インチの磁気ディスクを用いる場合は３．０ｇｆ（２９．４ｍＮ）以上、長径１．８インチの磁気ディスクと用いる場合は２．５ｇｆ（２４．５ｍＮ）以上にそれぞれ設定される。

スライダ４２は、フェムトスライダとして構成され、長さ０．８５ｍｍ×幅０．７ｍｍ×厚さ０．２３ｍｍに形成されている。また、スライダ４２は、磁気ディスク１６の表面に対向する矩形状のディスク対向面４３を有している。磁気ヘッド４０は浮上型のスライダとして構成され、スライダ４２は、磁気ディスク１６の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃにより浮上する。これにより、ＨＤＤの動作時、スライダ４２のディスク対向面４３はディスク表面に対し常に隙間を保って対向している。ここで、空気流Ｃの方向は、磁気ディスク１６の回転方向Ｂに一致している。磁気ヘッド４０のヘッド部４４は、空気流Ｃの下流側に位置したスライダ４２の端面に設けられている。そして、スライダ４２は、ヘッド部４４が最もディスク表面に接近した傾斜姿勢をとって浮上する。なお、ヘッド部４４は、磁気ディスク１６に対して情報の記録再生を行う図示しない記録素子および再生素子を有している。

上記のように構成されたヘッドサスペンションアッセンブリにおいて、サスペンション３８の衝撃耐力(リフトオフＧあるいは最大離脱加速度)Ａmax は、前述した式（１）により得られ、サスペンション質量（ディンプル位置換算での等価質量）Ｍおよびヘッド荷重Ｆに依存する。本ヘッドサスペンションアッセンブリによれば、サスペンション３８の板厚を５０μｍとしてその絶対質量を小さくするとともに、スライダ４２としてフェムトスライダを用いることにより、サスペンション質量ｍを小さくすることができる。同時に、ヘッド荷重Ｆを２．０ｇｆ以上としている。これにより、高い衝撃耐力を得ることができる。図４に示すように、ヘッド荷重Ｆが２．０ｇｆで４００Ｇ以上、ヘッド荷重Ｆが３．０ｇｆで６００Ｇ以上の衝撃耐力Ｇが得られる。

サスペンション３８の板厚を薄くした場合でも、このサスペンションの側縁部に折返し部５２を設けることにより、サスペンションの剛性を上げることができる。そのため、サスペンション３８の撓みを低減し、安定性および耐久性の向上を図ることができる。また、各折返し部５２は、１８０度折り返されてサスペンション表面に密着しているため、サスペンションの側面の面積が大きくならず、磁気ディスク回転により発生した空気流の影響を受け難く、風乱現象によるサスペンション３８の揺れを防止することができる。従って、サスペンション３８により磁気ヘッド４０を安定して支持することができ、磁気ディスクに対し高い精度で安定した記録再生を実現することができる。

以上のように構成されたＨＤＤおよびヘッドサスペンションアッセンブリによれば、磁気ヘッドを小型化し記録密度の向上を図ることができるとともに、ヘッドサスペンションアッセンブリの衝撃耐力を向上することができる。従って、耐衝撃性に優れ、高精度の記録再生が可能なＨＤＤおよびヘッドサスペンションアッセンブリが得られる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、ＨＤＤにおいて、磁気ディスクの枚数は１枚に限らず、必要に応じて増加可能である。この発明は、磁気ディスク装置に限らず、光ディスク装置等の他のディスク装置にも適用することができる。

この発明の実施の形態に係るＨＤＤを示す平面図。 上記ＨＤＤにおける磁気ヘッド部分を拡大して示す側面図。 上記ＨＤＤのヘッドサスペンションアッセンブリを示す側面図、平面図、および断面図。 ヘッドサスペンションアッセンブリの最大離脱加速度とヘッド荷重との関係を示す図。

符号の説明

１２…ケース、 １６…磁気ディスク、 １８…スピンドルモータ
２２…キャリッジアッセンブリ、 ３２…アーム、 ３８…サスペンション、
４０…磁気ヘッド、 ４２…スライダ、 ４３…ディスク対向面、
４４…ヘッド部、 ５２…折返し部

Claims (8)

1. ディスク状の記録媒体に用いるヘッドサスペンションアッセンブリであって、
   前記記録媒体の回転によって前記記録媒体表面との間に生じる空気流により浮上するフェムトスライダと、前記スライダに設けられ前記記録媒体に対し情報処理を行う記録素子と、を有したヘッドと、
   前記記録媒体に対して前記ヘッドを支持しているとともに、前記記録媒体の表面に向かうヘッド荷重を前記ヘッドに印加した板状のサスペンションと、を備え、
   前記サスペンションは板厚が５０μｍ未満で、ヘッド荷重が２．０ｇｆ以上であるヘッドサスペンションアッセンブリ。
2. ディスク状の記録媒体に用いるヘッドサスペンションアッセンブリであって、
   前記記録媒体の回転によって前記記録媒体表面との間に生じる空気流により浮上するフェムトスライダと、前記スライダに設けられ前記記録媒体に対し情報処理を行う記録素子と、を有したヘッドと、
   前記記録媒体に対して前記ヘッドを支持しているとともに、前記記録媒体の表面に向かうヘッド荷重を前記ヘッドに印加した細長い板状のサスペンションと、を備え、
   前記サスペンションは板厚が５０μｍ未満で、ヘッド荷重が２．０ｇｆ以上であるとともに、両側縁部を折り返して形成された折返し部を有しているヘッドサスペンションアッセンブリ。
3. 前記折返し部の幅は５０〜２００μｍである請求項２に記載のヘッドサスペンションアッセンブリ。
4. ディスク状の記録媒体と、
   上記記録媒体を支持しているとともに回転駆動する駆動部と、
   前記記録媒体の回転によって前記記録媒体表面との間に生じる空気流により浮上するフェムトスライダと、前記スライダに設けられ前記記録媒体に対し情報処理を行う記録素子と、を有したヘッドと、
   前記記録媒体に対して前記ヘッドを支持しているとともに、前記記録媒体の表面に向かうヘッド荷重を前記ヘッドに印加した板状のサスペンションと、を備え、
   前記サスペンションは板厚が５０μｍ未満で、ヘッド荷重が２．０ｇｆ以上であるディスク装置。
5. ディスク状の記録媒体と、
   上記記録媒体を支持しているとともに回転駆動する駆動部と、
   前記記録媒体の回転によって前記記録媒体表面との間に生じる空気流により浮上するフェムトスライダと、前記スライダに設けられ前記記録媒体に対し情報処理を行う記録素子と、を有したヘッドと、
   前記記録媒体に対して前記ヘッドを支持しているとともに、前記記録媒体の表面に向かうヘッド荷重を前記ヘッドに印加した板状のサスペンションと、を備え、
   前記サスペンションは板厚が５０μｍ未満で、ヘッド荷重が２．０ｇｆ以上であるとともに、両側縁部を折り返して形成された折返し部を有しているディスク装置。
6. 前記折返し部の幅は５０〜２００μｍである請求項５に記載のディスク装置。
7. 前記記録媒体は直径が２．５インチ、前記ヘッド荷重が３．０ｇｆ以上である請求項５又は６に記載のディスク装置。
8. 前記記録媒体は直径が１．８インチ、前記ヘッド荷重が２．５ｇｆ以上である請求項５又は６に記載のディスク装置。

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