JP4317202B2 - スライダ支持装置とその製造方法 - Google Patents

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Description

この発明は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置に使用されるハードディスクドライブ等の磁気ヘッドのスライダを支持するためのスライダ支持装置と、その製造方法に関する。
記録媒体としての磁気ディスクにデータを書込んだり読取ったりするために、磁気ヘッドを備えたディスクドライブ用サスペンションが使われている。
例えば図9に示すハードディスクドライブ(HDD)1は、記録媒体としての複数枚のディスク2と、ディスクドライブ用サスペンション(単にサスペンションと称する)3と、サスペンション3を取付けるアーム(アクチュエータアーム)4などを備えている。サスペンション3の先端部に、磁気ヘッドを構成するスライダ5が取付けられている。サスペンション3は、アーム4に固定されるベースプレート6と、ロードビーム7と、フレキシャ8と、ばね材料からなるヒンジ部材9などを備えている。ディスク2が回転すると、ディスク2とスライダ5との間を流れる空気によって、スライダ5がディスク2から僅かに浮上する。
従来より、スライダの良否を判断するために、スライダをサスペンションに取付けた状態で、スライダ試験装置によって、読取り/書込み特性や浮上特性等の検査が行なわれている。検査の結果、良品と判断されたスライダは、サスペンションと共に実際のディスクドライブに組込まれるが、不合格と判断されたスライダは、サスペンションごと廃棄される。このためスライダが不良品と判断された場合にはサスペンションも無駄になってしまい、コストが上昇する原因となる。不合格と判断されたスライダをサスペンションから剥がし取り、サスペンションのみを再使用することも考えられるが、手数がかかるだけでなくサスペンションが損傷する可能性があるため好ましくない。
そこで、スライダを単体で検査することができるようなスライダ試験機が開発された(例えば下記特許文献1参照)。特許文献1等に記載されている従来のスライダ試験機は、実際のサスペンションと同等の条件となるようにスライダを支持するように構成されている。そして磁気ディスクに相当する記録媒体を回転させてスライダを浮上させ、その状態のもとで読取り/書込み特性やスライダの浮上特性等を測定している。この試験機を使用すれば、不合格と判断されたスライダのみを廃棄すればよいから、コスト的には有利である。
しかしながら前記スライダ試験機は、あくまでサスペンションを模した擬似的なものにすぎないため、スライダに与える荷重やジンバル部の剛性などを実際のサスペンションと同一にすることには限界がある。
そこで、実際のサスペンションと同等の構成のロードビームとフレキシャ等を有し、かつ、スライダを着脱することができるスライダ支持装置が開発された(例えば下記特許文献2参照)。この種のスライダ支持装置は、図10に示すように、ばね性を有する薄い金属板からなるフレキシャ10の一部に、タング11を含むジンバル部12と、ばねとして機能する一対の蛇腹部13と、第1の支持部14と、第2の支持部15などを備えている。
蛇腹部13は、フレキシャ10の一部を板厚方向に波形に曲げる塑性加工によって、山と谷を交互に成形したものである。この蛇腹部13を治具によって矢印Tで示す方向に伸ばし、タング11上にスライダ5(2点鎖線で示す)を乗せたのち、蛇腹部13に対する張力を解除することにより、支持部14,15の間にスライダ5が挾持される。このスライダ5に対してスライダ試験装置のディスクを回転させ、スライダ5をディスクから浮上させた状態で各種の検査が行われる。検査終了後、蛇腹部13を治具によって伸ばすことにより、スライダ5が支持部14,15間から取り出される。この検査において不合格と判断されたスライダは廃棄される。
特開2004−86976公報 特開2005−322377公報
図10に示されたスライダ支持装置の蛇腹部13は、フレキシャ10を板厚方向に曲げる塑性加工によって波形の山と谷を交互に形成しているため、ジンバル部12の限られた長さ範囲内で蛇腹の高さや数を多くするには限界がある。このため蛇腹部13のばね定数を下げることが難しく、伸縮可能なストロークが小さかった。このためスライダ5をタング11上にセットする際に、支持部14,15間の距離を十分広げることができず、スライダ5が支持部14,15と干渉することがあった。しかも蛇腹部13の形状によっては、スライダ5の後端が矢印Rで示す方向(ピッチ方向)にリフトしてしまうようなモーメントが生じ、ジンバル部12のPSA(Pitch Static Attitude)が変化することがあった。その場合、実際のサスペンションとは条件が異なってしまう。
従ってこの発明の目的は、スライダを着脱可能に保持するためのジンバルのばね部のばね定数を下げることができ、ばね部のストロークを大きくとることが可能なスライダ支持装置を提供することにある。
本発明のスライダ支持装置は、ばね性を有する金属板からなるフレキシャを備えたスライダ支持装置であって、前記フレキシャは、スライダを取付けるためのタングを含むジンバル部と、前記タング上に置かれた前記スライダの長さ方向の一方の端部を支持する第1の支持部と、前記第1の支持部に対して前記スライダの長さ方向に移動可能で前記スライダの他方の端部を支持する第2の支持部と、前記第2の支持部を第1の支持部に向けて付勢するためのばね部を具備している。このばね部は、前記タングの両側に該フレキシャの面方向に沿って複数の山と谷を交互に形成してなる一対の平面ばねからなり、引張り荷重を与えた状態において前記第1および第2の支持部間に前記スライダを挿入可能な長さに伸張し、引張り荷重を与えない状態において前記第1および第2の支持部間に前記スライダを挟み込む長さに縮む。
本発明の好ましい形態では、前記平面ばねは、前記山と谷との間の中間部が細く、該中間部から山と谷のそれぞれの先端部に向けて太くなるテーパ形状をなしている。この構成によれば、平面ばねの各部の応力が均等化することによって、ばね定数をさらに下げることができる。同様の目的を果たすために、前記平面ばねは、前記山と谷との間に幅が一定の中間部を有し、該中間部の幅よりも山と谷の先端部の幅が大きくてもよい。
前記フレキシャは、例えば、該フレキシャの両側部に前記平面ばねに沿って形成された一対のアウトリガー部と、前記平面ばねと前記アウトリガー部との間にエッチングによって形成された第1のスリットと、前記平面ばねと前記タングとの間にエッチングによって形成された第2のスリットと、前記タングと前記第2の支持部との間に形成された第3のスリットとを有している。すなわちこの形態では、前記平面ばねはエッチングによって形成される。
前記フレキシャに配線部が設けられ、該配線部は、前記スライダが前記第1および第2の支持部間に挟まれた状態において前記スライダの端子部と電気的に導通する先端部分を有し、該先端部分が前記第1の支持部を兼ねていてもよい。
また、本発明のスライダ支持装置は、スライダを検査するための試験装置に固定されるベース部と、該ベース部にばね性を有するヒンジ部材を介して厚み方向に変位可能に取付けられたロードビームと、該ロードビームに重ねて配置され該ロードビームの先端部に前記ジンバル部が設けられた前記フレキシャとを具備してもよい。この構成によれば、スライダが使用されるディスクドライブ用サスペンションと同一の条件でスライダの検査を行なうことができる。
前記フレキシャを構成する前記金属板をエッチングすることにより、前記平面ばねと前記ジンバル部の輪郭を形成すれば、複雑で精密な形状の平面ばねを有するスライダ支持装置を、精密プレス等の機械加工による場合と比較して、容易にかつ正確に成形することができる。
本発明によれば、スライダを着脱可能に保持するためのフレキシャを備えたスライダ支持装置において、フレキシャの一部に形成されるばね部のばね定数を小さくすることができ、大きな伸縮ストロークを得ることができる。このためスライダをタング上に乗せる際に第1および第2の支持部間の距離を十分広げることができ、スライダと支持部とが干渉することを回避できる。
また、従来の蛇腹部(フレキシャを板厚方向に曲げて波形の山と谷を交互に形成したもの)と比較して、第1および第2の支持部間にスライダをクランプしたときのPSA変化を抑制することができる。
以下に本発明の第1の実施形態について、図1から図5を参照して説明する。
図1に示すスライダ支持装置20は、ハードディスクドライブ(HDD)用の前記スライダ5を検査するためのスライダ試験装置(図示せず)に使用される。スライダ試験装置は、記録媒体としてのディスクと、該ディスクを高速回転させるための駆動機構と、スライダ5の浮上特性や読取り/書込み特性等を検査するための測定部を有し、前記ディスクを回転させることにより、ディスク上にスライダ5を浮上させることができるようになっている。
図1に示すスライダ支持装置20は、前述した図9のディスクドライブ用サスペンション3と同様に、ベースプレート21を備えたベース部22と、ベースプレート21に固定されたヒンジ部材23と、ヒンジ部材23の端部に基部が固定されたロードビーム24と、ロードビーム24に重ねて配置されたフレキシャ25などを備えている。ベース部22は、前述したスライダ試験装置のワーク支持部に固定される。
ロードビーム24の厚さは例えば25〜100μm前後である。ベースプレート21の厚さは一般にロードビーム24の厚さよりも大きく、例えば150〜200μm前後である。ヒンジ部材23の厚さはロードビーム24の厚さよりも小さく、例えば25〜40μm前後である。ヒンジ部材23はばね性を有し、厚さ方向に弾性的に撓むことができる。
フレキシャ25は、ロードビーム24の表面と裏面のうち、ヒンジ部材23を設ける側に重ねて配置されている。フレキシャ25は一般的にヒンジ部材23よりも薄い(例えば15μm〜25μm前後)のばね性のあるステンレス鋼板などの金属板からなり、この金属板の一部に沿って配線部26が形成されている。
図2と図3に示されるように、フレキシャ25の先端部にジンバル部30が設けられている。ジンバル部30は、スライダ5を乗せるタング31と、タング31の左右両側に形成された一対のアウトリガー部32と、ジンバル部30の一端側(前部)に設けられた第1の支持部33と、ジンバル部30の他端側(後部)に形成された第2の支持部34と、左右一対の平面ばね35からなるばね部などを有している。タング31と、アウトリガー部32と、第2の支持部34と、平面ばね35の厚さは互いに同等である。
第1の支持部33は、後述するように、配線部26の一部である銅板製の複数の導電部材の先端部分を、図5に示すように斜めに成形することによって構成されている。配線部26は、読取り用の導電部材と、書込み用の導電部材と、ポリイミドなどの電気絶縁材料からなる絶縁層とを有している。第1の支持部33として機能する配線部26の先端部分は、前記絶縁層が取除かれて前記導電部材だけが露出している。
一対のアウトリガー部32と平面ばね35との間に、エッチングによって第1のスリット37が形成されている。一対の平面ばね35とタング31との間に、エッチングによって第2のスリット38が形成されている。タング31と第2の支持部34との間にエッチングによる第3のスリット39が形成されている。
第1の支持部33は、タング31上に置かれたスライダ5の長さ方向の一方の端部5aを支持する。第2の支持部34は、第1の支持部33と対向するように形成され、第1の支持部33に対してスライダ5の長さ方向に相対的に移動することができる。第2の支持部34は、スライダ5の他方の端部5bを支持する機能を担っている。
スライダ5の先端部に、トランスジューサとして機能する磁電変換素子等の読取り/書込み用の素子40a(図2に示す)が設けられている。スライダ5の端部5aには、前記素子40aに電気的に導通する端子部40が設けられている。スライダ5が支持部33,34間に挟まれた状態において、第1の支持部33として機能する配線部26の前記導電部材のそれぞれの先端部分が端子部40に接触することにより、配線部26とスライダ5との電気的な接続がなされるとともに、スライダ5の一方の端部5aが支持されるようになっている。
図3に示すように、ばね部を構成する一対の平面ばね35は、それぞれ複数のU形の山50と逆U形の谷51を、フレキシャ25の面方向に沿ってジンバル部30の前後方向に交互に形成してなるものである。山50の先端部はアウトリガー部32の方向に延び、谷51の先端部はタング31の方向に延びている。
図4は、平面ばね35の一部を拡大して示す平面図である。この平面ばね35は、山50と谷51との間の中間部52の幅が最も小さく、山50と谷51のそれぞれの先端部に向って幅が次第に大きくなるようなテーパ形状をなしている。平面ばね35の厚さは、山50と谷51と中間部52にわたって一定である。
この実施形態のように中間部52がくびれたテーパ形状の平面ばね35は、矢印Aで示す方向に引っ張ったときに平面ばね35の各部に生じる応力を均等化することができる。このためばね定数を下げることができ、伸び側のストロークをより大きくとることができる。
タング31と、アウトリガー部32と、第2の支持部34と、平面ばね35は、いずれもフレキシャ25の一部である。すなわちフレキシャ25を構成する金属板をエッチング処理し、前記スリット37,38,39を形成することにより、タング31と、アウトリガー部32と、平面ばね35と、第2の支持部34などの輪郭が形成されている。このため複雑なテーパ形状の平面ばね35も、フォトエッチング等によって正確に成形することができる。下記の孔60,61などもエッチングによって形成されている。
図3に示すように、平面ばね35の第1の支持部33側の端(第1端35a)は、スライダ5の一方の端部5aに対して第2の支持部34側に寄った位置にある。しかも平面ばね35の第2の支持部34側の端(第2端35b)は、スライダ5の内側すなわちスライダ5の他方の端部5bよりもΔSだけ第1の支持部33側に寄った位置(第2の支持部34の先端34aよりもΔSだけ第1の支持部33側に寄った位置)にある。すなわちスライダ5の両端部5a,5b間に平面ばね35が配置されている。
このため支持部33,34間にスライダ5が挟まれた状態において、平面ばね35の移動側の第2端35bと第2の支持部34の先端34aとの間に常に引っ張りの力が作用する。言い換えると、平面ばね35の移動側の第2端35bとスライダ5の端部5bとの間に圧縮の力(第2の支持部34を倒す力)が働かない。このため支持部33,34間にスライダ5がクランプされて平面ばね35が伸びている状態のもとで、第2の支持部34がスライダ5の端部5bを支点として第1の支持部33側に倒れてしまう挙動を防ぐことができ、第2の支持部34が常に安定した姿勢を保つことができる。
なお、平面ばね35の固定側の第1端35aは、スライダ5の端部5aに対して前後方向に同じ位置(面一)に形成されていてもよいし、あるいはスライダ5の端部5aよりも外側(フレキシャ先端側)に寄った位置に形成されていてもよい。
一方、図10に示した従来のスライダ支持装置では、蛇腹部13の端部13aがスライダ5の端部から矢印T方向に離れている。このためスライダ5が支持部14,15間にクランプされて蛇腹部13が伸びたときの張力が、第2の支持部15を第1の支持部14に向けて圧縮する方向(第2の支持部15を倒す方向)に作用する。このため第2の支持部15がスライダ5の端部を支点として第1の支持部14側に倒れやすく、第2の支持部15の姿勢が不安定であるという問題がある。
これに対し本実施形態は、前記したように、平面ばね35の移動側の第2端35bがスライダ5の端部5bよりもΔS分だけ第1の支持部33側に寄った位置にあり、第2の支持部34を倒す力が働かないため、第2の支持部34がスライダ5の端部5bを支点として第1の支持部33側に倒れてしまうことがなく、第2の支持部34が常に安定した姿勢を保つことができるものである。
第1の支持部33の近傍に一対の第1の孔60が形成されている。これらの第1の孔60に、平面ばね35を引っ張る際に使用する固定側の治具が挿入される。第2の支持部34に第2の孔61が形成されている。第2の孔61には、平面ばね35を引っ張る際に使用する移動側の治具が挿入されるようになっている。
前記平面ばね35は、矢印Aで示す方向の引張り荷重を与えた状態において、支持部33,34の先端33a,34a間の距離がスライダ5の長さL(図5に示す)よりも大となるように、許容応力のもとで平面ばね35が伸張する。引張り荷重を与えない自由状態においては、支持部33,34の先端33a,34a間の距離がスライダ5を挟み込む長さまで縮む。このように平面ばね35は、許容応力の範囲内で支持部33,34間にスライダ5を挟んだり、支持部33,34間からスライダ5を取外したりすることができるような伸縮ストロークを有している。
図5に示すように、第1の支持部33として機能する配線部26の先端部分は、先端33aが斜め上を向くように形成されている。前記第1の孔60に挿入された治具によってフレキシャ25を支持し、第2の孔61に挿入された治具によって平面ばね35を矢印A方向に伸ばす。さらに第2の支持部34を矢印B方向に少し移動(リフト)させ、この状態でタング31上にスライダ5を乗せる。
そののち、平面ばね35に対する前記張力を解除することにより、支持部33,34の間にスライダ5が挾持(クランプ)される。この状態のもとで、第1の支持部33として機能する配線部26の先端部分が端子部40に接触することにより、スライダ5と配線部26とが電気的に導通する。
こうしてタング31上にスライダ5が固定されたのち、スライダ試験装置のディスク(図示せず)を回転させ、スライダ5をディスクから浮上させた状態で、配線部26に読取り/書込み用の電流を流すなどしてスライダ5が検査され、また、スライダ5の浮上特性なども検査される。
検査終了後のスライダ5は、前記治具によって平面ばね35を再び引き伸ばすことにより、支持部33,34間から取り出される。検査において合格と判断されたスライダ5は実際のサスペンションに装着され、ディスクドライブに組込まれる。検査において不合格と判断されたスライダは廃棄される。
本実施形態の平面ばね35は、エッチングによって、フレキシャ25の面方向に沿う山50の高さと谷51の深さを十分大きく形成することができ、しかも山50と谷51の数を多く形成することが可能である。このため、図10に示す曲げ成形(塑性加工)された蛇腹部13と比較して、ばね部のばね定数を下げることができ、これに伴い伸縮ストロークを大きくすることができる。
図10に示す比較例では、蛇腹部13が伸ばされた状態においてスライダ5が矢印R方向にリフトしてしまうようなモーメントが生じることを回避できるように蛇腹部13を設計すると、ばね定数が例えば700gf/mmと極めて大きくなってしまう。このため蛇腹部13の伸縮ストロークが例えば0.025mmと小さかった。
これに対し本実施形態のエッチングによって形成された平面ばね35は、ばね定数の一例が120gf/mm前後と十分小さいため、伸縮ストロークを例えば0.08mm前後と大きくとることができた。このような平面ばね35を備えたスライダ支持装置20によれば、スライダ5をタング31上に乗せる際に、支持部33,34間の距離を十分広げることができ、スライダ5が支持部33,34と干渉することを回避できる。このためスライダ5をタング31上に問題無く乗せることができる。
また、第2の支持部34を図5に矢印Bで示す方向に変位(リフト)させたときの剛性が、例えば1gf/mmと十分小さい。このため第2の支持部34を矢印B方向に0.1mm程度変位(リフト)させ、支持部33,34間にスライダ5を挟んでも、スライダ5をピッチ方向に傾かせてしまうようなモーメントが実質的に生じない。このため実際のサスペンションと同等のPSA(Pitch Static Attitude)の条件のもとでスライダ5の検査を行なうことができる。
前記実施形態では、第1の支持部33を配線部26の先端部分によって構成したが、スライダ5と電気的に接続する必要がない場合には、例えばフレキシャ25の一部にエッチングによって凸形の第1の支持部を形成し、この第1の支持部の先端によってスライダ5の一方の端部5aを支持するようにしてもよい。
図6と図7は、本発明の第2の実施形態に係るスライダ支持装置20´のジンバル部30を示している。本実施形態の平面ばね35´は、図7に示すように、山50と谷51との間の中間部52がストレートな形状となっている。このため、山50と谷51のそれぞれの先端部の応力が高く、中間部52の応力が下がる。
このため第2の実施形態の平面ばね35´は、第1の実施形態の平面ばね35と比較して、ばね定数が若干高くなり(例えば138gf/mm)、その分、伸縮ストロークが小さくなる。しかし図10の蛇腹部13と比較すれば、ばね定数が十分小さく、数倍以上のストローク(例えば0.072mm)が得られるため、本発明の目的にかなうものである。それ以外の構成は第1の実施形態と同様にあるから、両者に共通の符号を付して説明は省略する。
図8は、本発明の第3の実施形態に係る平面ばね35”の一部を示している。この平面ばね35”は、山50と谷51との間に幅が一定の中間部52を有し、山50と谷51の先端部の幅W2が中間部52の幅W1よりも大きい。W1は例えば0.04mm、W2は例えば0.06mmである。このような形状の平面ばね35”であれば、平面ばね35”の各部に生じる応力を第2の実施形態の平面ばね35´よりも均等化することができ、ばね定数を下げて伸縮ストロークを大きくとることができる。それ以外の構成は第2の実施形態と同様にあるから、両者に共通の符号を付して説明は省略する。
これらの実施形態をはじめとして、この発明を実施するに当たり、フレキシャやジンバル部、平面ばねからなるばね部、第1および第2の支持部の形態など、スライダ支持装置の構成要素をこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。
本発明の第1の実施形態に係るスライダ支持装置の斜視図。 図1に示されたスライダ支持装置の先端部を拡大して示す斜視図。 図1に示されたスライダ支持装置のジンバル部の平面図。 図3に示されたジンバル部の平面ばねの一部を拡大して示す平面図。 図3中のF5−F5線に沿うフレキシャの一部の断面図。 本発明の第2の実施形態に係るスライダ支持装置のジンバル部の平面図。 図6に示されたジンバル部の平面ばねの一部を拡大して示す平面図。 本発明の第3の実施形態に係るジンバル部の平面ばねの一部を拡大して示す平面図。 ディスクドライブの一例を示す断面図。 蛇腹部を有するスライダ支持装置の一部の斜視図。
符号の説明
5…スライダ
20,20´…スライダ支持装置
25…フレキシャ
26…配線部
30,30´…ジンバル部
31…タング
32…アウトリガー部
33…第1の支持部
34…第2の支持部
35,35´,35”…平面ばね(ばね部)
37…第1のスリット
38…第2のスリット
50…山
51…谷

Claims (8)

  1. ばね性を有する金属板からなるフレキシャを備えたスライダ支持装置であって、
    前記フレキシャは、
    スライダを取付けるためのタングを含むジンバル部と、
    前記タング上に置かれた前記スライダの長さ方向の一方の端部を支持する第1の支持部と、
    前記第1の支持部に対して前記スライダの長さ方向に移動可能で前記スライダの他方の端部を支持する第2の支持部と、
    前記第2の支持部を第1の支持部に向けて付勢するためのばね部であって、前記タングの両側に該フレキシャの面方向に沿って複数の山と谷を交互に形成してなる一対の平面ばねからなり、引張り荷重を与えた状態において前記第1および第2の支持部間に前記スライダを挿入可能な長さに伸張し、引張り荷重を与えない状態において前記第1および第2の支持部間に前記スライダを挟み込む長さに縮むばね部と、
    を具備したことを特徴とするスライダ支持装置。
  2. 前記平面ばねは、前記山と谷との間の中間部が細く、該中間部から山と谷のそれぞれの先端部に向けて太くなるテーパ形状をなしていることを特徴とする請求項1に記載のスライダ支持装置。
  3. 前記平面ばねは、前記山と谷との間に幅が一定の中間部を有し、該中間部の幅よりも山と谷の先端部の幅が大きいことを特徴とする請求項1に記載のスライダ支持装置。
  4. 前記フレキシャは、該フレキシャの両側部に前記平面ばねに沿って形成された一対のアウトリガー部と、前記平面ばねと前記アウトリガー部との間にエッチングによって形成された第1のスリットと、前記平面ばねと前記タングとの間にエッチングによって形成された第2のスリットと、前記タングと前記第2の支持部との間に形成された第3のスリットとを有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のスライダ支持装置。
  5. 前記フレキシャに配線部が設けられ、該配線部は、前記スライダが前記第1および第2の支持部間に挟まれた状態において前記スライダの端子部と電気的に導通する先端部分を有し、該先端部分が前記第1の支持部を兼ねていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のスライダ支持装置。
  6. スライダを検査するための試験装置に固定されるベース部と、該ベース部にばね性を有するヒンジ部材を介して厚み方向に変位可能に取付けられたロードビームと、該ロードビームに重ねて配置され該ロードビームの先端部に前記ジンバル部が設けられた前記フレキシャとを具備したことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のスライダ支持装置。
  7. 前記平面ばねの前記第2の支持部側の端が、前記スライダの前記他方の端部よりも前記第1の支持部側に寄った位置にあることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のスライダ支持装置。
  8. 請求項1に記載されたスライダ支持装置を製造するための製造方法であって、
    前記フレキシャを構成する前記金属板をエッチングすることにより、前記平面ばねと前記ジンバル部の輪郭を形成することを特徴とするスライダ支持装置の製造方法。
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