JPH0834054B2 - 固定ディスクドライブのヘッドおよびディスクのアセンブリ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 関連する特許出願への参照 この発明は1989年６月１日に出願され、現在は放棄さ
れた米国特許出願連続番号第07/362031号の一部継続出
願である。

発明の分野 この発明は低出力、小型固定ディスクドライブのため
の、高さが短縮されたヘッドおよびディスクのアセンブ
リに関する。より特定的には、この発明は小型、高記憶
容量、低出力固定ディスクドライブと、ドライブ内での
これまで達成可能だったより、より接近したディスクと
ディスクの間隔（高さの短縮）と、振動モードに対する
増大された剛性と抵抗と、ドライブの製造の間および／
または使用の間ディスクデータの記憶表面に対しての改
善されたヘッドのローディングおよびアンローディング
（loading and unloading）の実現を可能にする改善さ
れたデータトランスジューサヘッド装着構造（「ロード
ビーム」）の形状に関する。

発明の背景 ディスクドライブデータ記憶サブシステムは大きな回
転データ記憶ディスクと水圧ヘッド位置決め機構を有す
る大変大型の周辺装置から、大変小型の、たとえばパー
ソナルコンピュータおよびワークステーション等の、小
型の計算システムのハウジング内にすべてを含めるため
の完全に閉じられたパッケージを有するディスクドライ
ブへ発展してきた。それに付随して、除去可能な記憶デ
ィスクの直径は内部ではたとえば24インチから2.5イン
チというところまで小形化が進行し、ディスクドライブ
のパッケージ全体における対応する寸法の縮小をもたら
した。

ディスクドライブパッケージの全体的な外部のパッケ
ージの高さ、幅および長さの寸法はディスクドライブ技
術においては「形状係数」という１つの表現で示される
ようになってきた。「形状係数」という用語はそのオン
ボード制御エレクトロニクスを含むディスクドライブの
サブシステムのために必要とされる外側の寸法的なアウ
トラインを意味する。ディスクの直径を含むディスクド
ライブの形状係数は漸進的に、たとえば14インチから始
まって、８インチ、5.25インチ、3.5インチ、2.5インチ
のディスクの直径に基づくパッケージへ縮小し、記憶デ
ィスクのデータ表面での直列のデータ記憶密度は制御エ
レクトロニクスの大規模集積回路とともにドラマチック
に増大してきた。現代の物理的に大変小さいディスクは
こうしてより大きなディスクドライブを特徴とする数年
前のものと同等またはそれより大きいユーザデータの記
憶容量を提供する。

現代のディスクドライブは典型的には少なくとも１つ
の回転データ記憶ディスクと、ディスクのデータ表面上
の多重同心のデータ記憶トラックの間にデータトランス
ジューサを位置決めするためのヘッド位置決め装置とを
含む。データの記憶容量は従来的には連動する多重ヘッ
ドおよび中心軸のまわりを回転する共通に軸支された多
重ディスクを設けることにより増大される。増大された
データトラック密度はディスクドライブパッケージ内で
の熱の推移によりもたらされる寸法的な変化に関係のな
いデータ記憶トラックとのヘッドの整列を推進してきた
ヘッド位置決めサーボ技術により達成されてきた。

いくつかの先行技術のディスクドライブには、専用の
サーボ表面がサーボヘッドに伴われる工場で記録された
同心サーボトラックを設けられた。サーボ表面技術はデ
ータトラック位置（シリンダ）の数における多大の増大
を可能にしたが、その欠点はディスク表面全体をサーボ
情報専用にすることに関する高いコストと別個のサーボ
読出しヘッドおよびチャネルをヘッド位置サーボ機能へ
提供することであった。

この発明の譲受人により開拓されたもう１つの方策は
回転ヘッド位置決め装置アクチュエータ構造にしっかり
と結合された光学位置トランスジューサを備えるヘッド
位置決め装置サーボループを有することおよびまたディ
スクの１つのまたは２つ以上のデータ表面に熱訂正情報
を提供することであった。この方策に従うディスクドラ
イブの１つの例が本件と同一譲受人に譲渡された米国特
許第4639798号に見られる。この形式のディスクドライ
ブアーキテクチャのもう１つの例が1988年５月10日に出
願され本件と同一人所有の米国特許出願連続番号第07/1
92353号である、現在の米国特許第
により提供される。

ヘッドの位置決めのもう１つの先行の方策は各物理的
ブロック記憶位置または各データ記憶表面上のデータ記
憶フォーマットの「セクタ」内にサーボ情報を埋込むこ
とであった。ディスクドライブ内に埋込まれたセクタの
サーボ情報の１つの例が本件と同一人所有の米国特許第
4669004号に記載され、その開示がここに引用により援
用される。埋込まれたサーボ情報を保持するデータセク
タは他の位置決め装置のシステムに対していくつかの利
点を提供する。これらの利点は基本的にはデータヘッド
が興味のデータを読出すことでヘッドの位置訂正情報も
また読出されかつその情報をデータと同じ読出しチャネ
ルを通って通過させるという事実から発する。こうし
て、データ表面とデータヘッド、およびサーボ表面とサ
ーボヘッドとの間に起こり得るような位置のオフセット
または食い違いは存在しないであろう。

データブロックセクタ内に埋込まれたサーボ情報は専
用サーボ表面の方策の欠点を克服し、かつ上記の光学位
置決め装置のアーキテクチャに関して増大されたトラッ
ク密度を提供し得るが、分離され、埋込まれたサーボ情
報の１つの欠点は機械的振動に対してのサンプルされた
データサーボループの感受性である。埋込まれたセクタ
に基づくサーボループは典型的にはヘッドの位置決め構
造内では機械的な振動による干渉に大変敏感なまたは敏
感になり得るサンプリング速度で、埋込まれたサーボ情
報をサンプルする。ディスクドライブの設計においては
サンプルされたデータサーボループの動作への干渉を避
けるためにヘッド位置決め装置の共振に注意が払わなけ
ればならない。

たとえばバンク（Banck）の米国特許第4398228号によ
り教示されるように、理論的にはヘッドアームの共振を
伝達関数における固有のノッチを有するサーボのサンプ
ル速度に同調または調節することが望ましい。サンプリ
ング速度でのノッチはそれによりヘッドアームの共振の
障害を取り除きかつ安定したサーボループの応答を提供
する。バンクの方策にはいくつかの実際的な欠点が存在
する。第１に、バンクの開示はその共振をサンプリング
速度と一致させるために、どのようにして固定ディスク
ドライブのヘッドアーム位置決め装置の構造を同調する
かについてのいかなる実際的な提案も行なっていない。
その上、バンクの開示は、固定のディスクヘッド位置決
め装置の構造では、１つ以上のヘッドの位置決め装置の
共振とモード（振動のねじり、曲げおよび横方向のモー
ドを含む）が存在し得ることおよびそのモードと共振周
波数は異なる周波数で発生するということを認識してい
ない。また、バンクにより伸べられるとおり、サーボル
ープの帯域幅のゼロまたはゼロに近いdB交差、またはサ
ーボ帯域幅ゼロdB交差を超えるサンプリング周波数の半
分の整数倍数である共振周波数では、「エイリアシン
グ」、すなわちゼロからサンプリング速度の半分である
ベースバンド周波数レンジに現れる高周波数共振を介し
てサーボループの不安定状態につながり得る。

このように、ヘッド位置決めのための埋込まれたセク
タサーボ制御システムでは、ヘッドのための位置決め装
置の構造を強化するというだけでなく、またそれがサー
ボループ帯域幅内またはエイリアスであるかどうかにか
かわらず、干渉する共振が位置決め装置のシステムの障
害を最小限にするべく調節され得るようにいくつかの選
択可能な形状を提供するための機構への今まで未解決の
必要性が生じてきた。

ディスクドライブが成熟するにつれ、ディスクドライ
ブの形状係数はコンピュータ産業内では標準化される傾
向にあり、したがってコンピュータの製造業者は所与の
形状係数の固定ディスクドライブを収容するべく設計さ
れたコンピュータ内のウェルまたは空間内に合う種々の
ソースからディスクドライブを得ることができる。この
態様で、特徴、容量および性能の特性の範囲を有する、
ディスクドライブ、およびおそらくたとえばテープバッ
クアップドライブを含むデータ記憶装置はコンピュータ
の所与のファミリーの範囲内で装備されかつ使用され得
る。

新しいディスクドライブを設計する上での制御制約と
して標準化された形状係数では、数個のディスク以上の
数のディスクを有する小型ディスクドライブを設計する
上で今まで未解決だった問題が生じてきた。このような
小型ディスクドライブの制限された角度の変位では、直
接ドライブ回転アクチュエータが提案されかつ広範囲に
使用されており、これについては１つの実際的な形式の
インラインアクチュエータの構造を示す、たとえば本件
と同一譲受人に譲渡された米国特許第4783705号および
上に参照した米国特許第4669004号などを参照された
い。ヘッドアーム、フレクシャおよびヘッドを接続しか
つ支持するための、連動した櫛状の延長部分を含むこの
ようなアクチュエータは低質量でかつ改善されたトラッ
クアクセス特性を達成するより高いトラック追求動作速
度で実現された。

リニアアクチュエータ構造では、隣接して対向するヘ
ッドと支持構造とを横方向にオフセットすることにより
ヘッドの空間をディスクの間に温存することが可能であ
った。しかしながら、共通に連動した回転ヘッド装着構
造では、ヘッドはより大きなデータ帯域を可能にしかつ
ディスクの回転により与えられるエアベリングがない場
合データ表面上にヘッドを置くためのヘッド着陸ゾーン
のために必要とされる空間を最小限にすることにより容
量を最大限にするべく垂直の位置合わせにとどまるはず
である。回転ボイスコイルアクチュエータ構造ではここ
で共通軸のまわりの回転のための単一の回転軸上に共に
接近して多くのディスクを適合させるためのおよびそれ
に付随して効果的なヘッドの位置決めのためにヘッドの
位置決め装置の構造内に十分な剛性を提供するための十
分な空間が存在しない。連動ヘッド位置決め装置のアセ
ンブリの垂直に整列されたヘッドおよびヘッド装着構造
を収容するためにディスクの間に必要とされる間隔また
は距離に関してこの制限が生じてきた。今まで、２つの
ヘッド（時にはスライダと呼ばれる）とサスペンショ
ン、および各々のヘッドに関連するロードビームとヘッ
ドアームのための十分な空間を有するために２つの隣接
するディスクの各々対向して面するデータ表面の間に最
小の間隔が必要とされた。

もう１つのおよび関連する制限はヘッドを回転させる
ためにスピンドルで入手可能なトルクの制限された量に
関する。ディスクドライブが一杯の高さおよび半分の高
さ双方の形状で、5.25インチの直径の形状係数まで進む
と、標準化された実行方法では、ディスクスピンドルア
センブリの部分として直接ドライブスピンドルモータを
含むまでに発展した。ディスクドライブ形状係数が3.5
インチの直径および2.5インチの直径の形状係数まで進
むと、３または４以上のディスクが使用され、スピンド
ルモータは典型的にはディスクスタックの中央領域でス
ピンドルハブ内にすべて含まれるようになった。一般的
には、直接ドライブのブラシレススピンドルモータは回
転磁石アセンブリに対する半径の関数であった。回転磁
石がスピンドルハブの半径の拘束内に含まれる状態では
と、これら「ハブ内」のスピンドルモータは一般的には
横の寸法により圧縮されない他のスピンドルモータの設
計より少ないトルクを発生する。

除去不可能な媒体を有する先行の固定ディスクドライ
ブ典型的には潤滑剤を与えられるかまたはカーボンでオ
ーバコートされたディスクデータの記憶表面を提供し、
したがってヘッドスライダはディスクが出力アップで回
転を始めるときおよび出力ダウンで回転をやめるときに
ディスクの表面上に離陸および着陸することが可能であ
る。スライダがデータ表面と接触状態にあると、始まり
の摩擦または「スティクション」はひとたびヘッドスラ
イダがエアーベアリング上を「フライング」していると
きディスクを回転させるためだけに必要なトルクよりも
随分大きいスピンドルトルクを必要とした。データ記憶
容量を増大させるためのヘッドおよびディスク表面を加
え、スティクショントルクの必要要件は漸進的に増大
し、かつ「ハブ内」のモータの大きさは、コンピュータ
産業により必要とされる形状係数を維持するために、一
定にとどまるかまたは減じられた。

直接ヘッド・ディスク表面コンタクトを有するディス
クドライブ中のスティクションはヘッド・ディスクアセ
ンブリの閉じられた空間内での汚染とディスク（および
スライダ）の表面状態を含むいくつかの特性の関数であ
る。本質的には、直接ヘッド・ディスクコンタクトを有
するディスクドライブは、それがコンポーネントのガス
放出もしくはディスクスピンドルまたはアクチュエータ
アセンブリその他からの潤滑剤の漏れのいずれによるも
のであっても、汚染物質の存在に大変敏感なセンサであ
る。大容量生産のディスクドライブは完全に汚染物質を
逃れることはできず、かつ結果として得られるスティク
ションは、信頼でき、反復可能な性能を達成するために
スピンドルモータからの十分なトルクで克服されなけれ
ばならない。データ記憶媒体の表面状態もまたスティク
ションレベルにおいては重要な機能を果たす。コーティ
ングされた酸化物の媒体では、スライダによる着陸から
守るために記憶表面へ付与される潤滑剤のレベルまたは
量は直接的にスティクションに影響を与えた。より最近
の薄いフィルムの媒体では、スパッタにより付与される
薄いフィルムの堆積を硬くしかつ保護するために付与さ
れる分子のオーバコートの量もまたスティクションに影
響を与える。ディスク表面が過度に平坦に製作される
と、スライダは接触状態にある対向して面する表面の間
に形成される相対的真空状態によりディスク表面から離
れないであろう。このことは特にガラスのサブストレー
トの材料で形成されたデータ記憶ディスクについて問題
である。

名目上、摩擦係数（mu）は0.5を下回る。たとえば、
0.5のmuで、9.5グラムの荷重の力がヘッドスライダとデ
ィスクの表面の間に存在するとき、それらが対向して面
する、滑り接触の状態にあるとき、スライダとデータ記
憶表面との間に相対的滑り運動を引き起こすためにはそ
の荷重の力の半分が必要となるであろう。スライダがデ
ータ記憶表面から離れないとき（スティクション）、mu
はしばしば1.0まで増加する。この増大した力はディス
クドライブが意図されるように機能する前にスピンドル
モータにより発生される始まりのトルクにより克服され
なければならない。

スティクションにより課せられる付加的なトルクの必
要要件を克服するために、ディスクが動作角速度に到達
した後のみにヘッドをフライングの配向にロードしかつ
出力ダウンに先立ってヘッドをアンロードするためのダ
イナミックなヘッドロード技術が提案されてきた。ダイ
ナミックなヘッドロード機構はディスクの間に付加的な
空間を必要としかつ大変安定状態にあるとは証明されて
いない。

上に簡単に述べられたとおり、先行技術のヘッド装着
構造の第３のおよびなおも関連する制限は、ヘッドアー
ム、フレクシャおよびヘッドの振動モードのためのサー
ボ帯域幅およびヘッドのへたりの回数に課せられる制限
であった。少なくとも１つまたは２つ以上のこれらの振
動モードは、これ以後第１の曲げモード、第１のねじり
モード、横方向のモード、第２の曲げモードおよび第２
のねじりモードと称され、連動ヘッドアクチュエータア
センブリにより動かされるサーボヘッドを含むどのよう
なサーボループの帯域幅の制限をも効果的にマークする
周波数での訂正不可能なサーボのエラー位相推移に導く
サーボヘッドの相対的なヘッドの動きの原因となる。減
衰材料の付加が第１および第２のねじりモードに関する
不所望のサーボループの位相推移をいくらか軽減した
が、減衰構造の付加がアクチュエータ構造への時間と費
用を付加する。このようにデータトラックが共により接
近して置かれかつ目的地追跡位置を追求するヘッドに付
随するへたりの回数が低減されるように、振動周波数を
増大し、かつ他の態様ではサーボ帯域幅を制限するエイ
リアシングを避けるために選択されかつ使用され得るヘ
ッドサスペンションの配列の組合わせの選択可能なアレ
ーへの必要性が生じて来た。

先行技術のいくつかのディスクドライブに関するさら
にもう１つの制限はデータトランスジューサのヘッドを
単にデータ表面から離して持ち上げかつそれらがアンロ
ードされた位置でのデータ記憶表面の上の近接する位置
でつきまとうことを可能にするダイナミックなヘッドロ
ーディングおよびアンローディング機構を備えているこ
とであった。ヘッドはフレクシャにより装着されるジン
バルでありかつその意味では振り子のように動くので、
粗雑な取扱いに起因する激しい衝撃はアンロードされた
ヘッドのデータ記憶ディスクへの衝突を引き起こし、か
つそれによりそれらを損傷または破壊した。

先行技術の他のディスクドライブに関するもう１つの
制限は中間の領域にヘッド装着ロードビームに係合し、
それよりヘッドの端部領域がディスク表面の上でカンチ
レバ状態となることを引き起こしかつヘッドローディン
グ機構の許容限界の増幅によるアンローディングのため
のより広い垂直ヘッドの空間を必要とするダイナミック
なヘッドローディングおよびアンローディング機構を備
えていることであった。

このように、共により接近してスペース決めされかつ
ハブ内の直接ドライブスピンドルモータにより回転させ
られるディスクによる多大により高いデータ記憶容量を
有する改善された小型固定ディスクドライブへの今まで
未解決だった必要性が生じ、そこでは回転ヘッド装着構
造が増大されたオープンループサーボ帯域幅および低減
されたヘッドのへたりの回数に導く改善された振動特性
が明らかにされかつダイナミックなヘッドローディング
およびアンローディング機構がローディングおよびアン
ローディングの間必要とされる垂直のヘッドの空間がよ
り少ないヘッド位置のより確実な制御を提供する。

発明と目的の要約 この発明の総括的な目的は先行技術の制限および欠点
を克服する固定ディスクドライブのヘッドとディスクア
センブリのための改善されたヘッドトランスジューサロ
ードビーム構造の形状を提供することである。この発明
のより詳細な目的は先行技術の方策について改善を行な
いかつディスクスピンドルモータの始まりのトルクの必
要要件、大きさ、電流および熱消散の必要要件を低減す
る固定ディスクドライブのための改善されたダイナミッ
クなヘッドローディングおよびアンローディングの配列
を提供することである。

この発明のもう１つの詳細な目的は共通に連通した、
垂直に短縮されたロードビームのヘッド装着構造を、複
数のデータ記憶ディスクが以前より共により接近して、
たとえば１インチの10万分の１の近さでスペース決めさ
れることを可能にするインライン回転ボイスコイルアク
チュエータ構造の一部として含む固定ディスクドライブ
を提供することである。

この発明のさらに詳細な目的は効果的でダイナミック
なヘッドローディングおよびアンローディングのために
必要とされる垂直の運動の量を最小限にするためにロー
ドランプと共働するヘッドスライダを超えるロードタブ
を含むヘッドとディスクのアセンブリのヘッド装着構造
内で逆のフランジのロードビームを提供することであ
る。

この発明の１つのより詳細な目的は共振モードの周波
数を増大し、それによりロードビーム減衰構造または技
術を必要としないヘッドの位置の制御のためのより広い
帯域幅の埋込まれたセクタサーボループの発生を可能に
するために剛性を増大させるための逆のフランジのロー
ドビームのスラスの強化を提供することである。

この発明のさらにもう１つの詳細な目的は単位当たり
の高さと体積により多くのディスクが含まれることを可
能にする小型固定ディスクドライブのためのダイナミッ
クなヘッドローディング構造を提供することであり、そ
れがディスクの記憶表面上により多くの同心のデータ記
憶トラックが規定されることを可能にしかつ以前より、
より長い有効寿命を有するより低出力でより信頼性のあ
るディスクドライブが結果として得られる。

この発明のもう１つの詳細な目的はジンバルが装着さ
れたデータトランスジューサに付加的な自由を与えるデ
ィスクドライブのためのダイナミックなヘッドローディ
ング構造を提供することである。

この発明のさらにもう１つの詳細な目的はロードビー
ムを含むヘッド位置のサーボループ内での不安定状態を
避けるように逆のフランジロードビームのモード共振周
波数を調節するための技術のレパートリーを提供するこ
とである。

この発明のさらにもう１つの詳細な目的はその製造作
業においてヘッドとディスクの組立ての間にそれぞれの
データ記憶表面へ最初にデータトランスジューサヘッド
をローディングするための簡単でかつ信頼できる手段を
提供することである。

これらのおよび他の目的は、ベースに対して予め定め
られた角速度で回転するデータ記憶ディスクと、ベース
に回転自在に装着された回転ヘッドアクチュエータ構造
と、ディスクのデータ記憶表面上に規定された複数の同
心のデータ追跡位置のまわりで少なくとも１つのデータ
トランスジューサのヘッドを支持しかつ動かすためのイ
ンラインヘッドアームを含む固定ディスクドライブのヘ
ッドおよびディスクアセンブリにおいて実現される。こ
の発明に従い、ディスクドライブはヘッドアームの外側
の端部に取付けるためのヘッドアーム取付は端部領域を
含む長手のロードビームと、取付け端部領域に内側に隣
接する重ね板ばねローディング領域と、トランスジュー
サヘッドを装着するためのジンバルフレクシャを取付け
るためのヘッド端部領域に隣接するフレクシャ取付け領
域と、トランスジューサヘッドを超えるヘッドの端部領
域の一番外側の部分で形成されるダイナミックなロード
タブとを含む改善されたデータトランスジューサヘッド
装着構造を含む。

この発明の１つの局面では、周辺にフランジを付けら
れたロードビームの領域が重ね板ばねローディング領域
とダイナミックなロードタブとの間に置かれる。ロード
ビーム領域はジンバルフレクシャに取付けられたデータ
トランスジューサヘッドに関連するデータ記憶表面の方
に面する２つの一般的にＬ型の周辺の縦方向のフランジ
を含み、かつ箱の部分を形成する縦方向のフランジの下
部の端縁に固定された補強トラスをさらに含んでもよ
い。

この発明のもう１つの局面では、ロードランプ構造が
記憶ディスクの周辺の端縁に隣接して位置決めされかつ
ダイナミックなロードタブと共働し、したがって回転ヘ
ッドアクチュエータ構造はロードビームをディスクの周
辺の方へ動かし、ダイナミックなロードタブはロードラ
ンプ構造を係合しかつ回転アクチュエータがロードビー
ムをデータ記憶ディスクの周辺を超えて完全にアンロー
ドされた静止位置へ動かすとデータ表面から離れるよう
にロードビームを漸進的に持ち上げる。この発明の関連
する１つの局面では、ロードランプ構造がロードビーム
をディスクの記憶表面の主要面の方へロードビームを引
き下げ、それによりロードビームの静止位置で安定状態
にしかつ記憶表面へヘッドの不注意なまたは不測の再ロ
ードを防ぐ。この局面ではディスクのデータ記憶表面の
外の部分の上に横たわる第１のスロープ領域が記憶表面
とデータ記憶表面の面に向かって傾斜するディスクの周
辺の上の共通の装着ポストに隣接する第２のスロープ領
域から離れて傾斜し、その第２のスロープ領域はデータ
トランスジューサのヘッドをデータ記憶表面から離れて
かつディスクの外の周辺の上に置くために設けられる。

この発明のもう１つのさらなる局面では、ロードラン
プ構造が各々のロードビームと関連するロードランプを
含みかつ各々のローディングランプが共通の装着ポスト
によりベースに対して位置決めされ装着される。

この発明のもう１つの局面では、重ね板ばねローディ
ング領域がヘッドを記憶表面に向かってバイヤスしかつ
他の態様ではヘッドの位置決め装置のサーボループの安
定性に悪影響を与えるモダル共振を同時に制御するため
の所望される静荷重の力を提供するために製作されかつ
構成される。関連する局面では、重ね板ばねローディン
グ領域は中央の縦方向の開口を規定し得る。

この発明のさらにもう１つの局面では、減衰器構造
が、他の態様ではヘッド位置決め装置のサーボループの
安定状態に悪影響を与えるモダル共振の大きさを軽減す
るためにロードビームに選択的に付加されてもよい。

この発明のもう１つの局面では、ディスクドライブが
複数の共通に装着された、近接の間隔を隔てた、並列デ
ータ記録ディスクを含みかつ回転アクチュエータ構造が
ディスクの間でインタリーブされたヘッドアームを提供
し、各ディスクの各々のデータ記憶表面のためにヘッド
装着構造が存在する。データ記憶ディスクと回転アクチ
ュエータ構造に関しての垂直整列では少なくとも１つの
ヘッドアームが２つのヘッド装着構造に接続しかつそれ
らを支持する。

この発明のさらなる局面では、複数のディスクが１イ
ンチの10万分の１までの近接の間隔を隔ててスペース決
めされてもよい。

この発明のもう１つの局面では、長手のロードビーム
が実質的には6000Hzを下回らない周波数での横方向のモ
ードの振動に起因する訂正不可能なサーボループ位相シ
フトを有しかつ実質的に5000Hzを下まわらない周波数で
訂正可能な第２のねじりモードの振動を有する。

この発明のさらにもう１つの局面ではロードビームの
箱構造がロードビーム構造に多大の質量の付加を伴わず
にねじりモードの振動に抵抗するための付加的な強度を
提供するための２つの周辺縦方向のフランジの間に延在
するトラスを含む。

この発明のさらにもう１つの局面では、ロードビーム
領域の縦方向のフランジが一般的にＬ型のまたは箱チャ
ネルを含み、かつトラスが箱構造を形成するためにチャ
ネルの先端の端縁に取付けられるＸ型の十字型部分を含
む。

この発明のこれらのおよび他の目的、利点、局面およ
び特徴は、添付の図面に関連して提示される、好ましい
実施例の以下の詳細な説明を考慮するときより完全に認
められかつ理解されるであろう。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図および第２図を参照すると、ディスクドライブ
のデータ記憶サブシステム10が典型的には鋳造アルミニ
ウムで形成されかつ端部壁面14および16ならびに側部壁
面17および19を規定する、ベース12を含む。カバー18は
ディスクドライブの内部が周囲から効果的に密封される
ようベース12ならびに壁面14、16、17および19により規
定される空間を囲う（これらの図に示されない従来の息
抜きフィルタは除く）。プリント回路基板13がディスク
ドライブサブシステム10の電子コンポーネントを保持し
かつそれはベース12から下向きに延在するボス15にねじ
で固定される。

ディスクドライブスピンドルアセンブリ20はベース12
に形成された開口へ押圧されはめられるシャフト22を含
む。ディスクスピンドルハブ24は固定多相固定子巻線26
およびハブ24の内壁上に装着された環状の強磁性の磁束
リターンリング29に固定された回転永久磁石リング28の
ための内側の空間を規定する。巻線26、磁気リング28お
よび磁束リターンリング29はハブ内直接ドライブDCブラ
シレススピンドルモータを規定する。１つまたは２つ以
上のホール効果センサ（図示されていない）等の整流セ
ンサが従来的な態様ではハブ内スピンドルモータへ与え
られる適切な駆動電流位相の発生のために設けられても
よい。シール（図示されていないが、フェロフローイッ
ド（ferrofluid）等）がハブ内のスピンドルモータとス
ピンドルベアリング30および32をディスクドライブ10の
密封された内部空間から分離する。

８つまでのデータ記憶ディスク34がベース12へハブ24
を介して軸支され得る。この発明の原則に従い、ディス
ク34は１インチの10万分の１（.100″）まで近接した間
隔でスペース決めされた対抗して面するデータの記憶表
面を有するように大きさ決めされかつスペース決めされ
る。名目上95ミリメートルの直径を有する６つのディス
ク34a、34b、34c、34d、34e、34fが第２図に示される。
これらのディスク34はハブ内スピンドルモータ29により
予め定められた角速度で回転させられる。

各ディスク34は２つのデータ記憶主表面を規定し、そ
の各々が多数の同心のデータ記憶トラック内に50メガビ
ットまたはそれ以上までのユーザデータを記憶する能力
がある。１つのディスク表面はトラックセンターライン
サーボ訂正情報、たとえば３のビットパターンで予め記
録されてもよい。特定のトラックは、連動アクチュエー
タアセンブリ36を「シリンダ」の位置へ移動させ、かつ
それから所望のトラックを含む特定の記憶表面へのアク
セスを得るために特定のデータトランスジューサのヘッ
ド（ヘッドスライダ）72を選択することにより選択され
る。（用語「ヘッド」はここでは電磁ヘッドの巻線構造
を意味し、データ記憶ディスクに対してデータの書込お
よび読出を行なうためのものである。また、「ヘッドス
ライダ」は上記「ヘッド」をデータ記憶ディスク表面に
対してスライドさせるためのものである。「ヘッド」は
「ヘッドスライダ」に含まれる）。付加的には、または
代替的には、サーボ情報は各ディスク表面のデータセク
タ内に埋込まれ得る。第１図はディスク表面の区域中に
埋込まれたサーボセクタを表すものとして提示されかつ
予め記録されたトラックおよびセクタの識別番号を含
み、かつまたヘッド位置サーボ制御ループ内で作動する
ディスクドライブのデジタル制御装置によるトラックセ
ンターラインオフセット値の計算を可能にするバースト
パターンを含む２つのサーボセクタ37aおよび37bを示
す。埋込まれたサーボセクタ37はサーボ表面に加えて、
またはサーボ表面のかわりに含まれてよい。埋込まれた
サーボセクタ37はセクタがヘッド72の下を通過している
間、各データトランスジューサのヘッド72がサーボヘッ
ドとして動作することを可能にする利点を有する。この
ように、他の態様ではサーボ表面のサーボトラックとサ
ーボトラックにより規定されるシリンダ内の名目上整列
されたデータトラックとの間に位置的差分をつくり出す
かもしれない、ドライブの熱循環または機械的衝撃その
他による位置の推移にもかかわらず、各データトランス
ジューサのヘッド72がより正確にその関連するトラック
に追随するであろう。

回転ボイスコイルアクチュエータアセンブリ36はベー
ス12内の開口へ圧入された中央のシャフト38を含む。ア
クチュエータハブ40は上部のベアリング42および下部の
ベアリング44によりシャフト38へ回転自在に装着され
る。アクチュエータハブ40の一体部分として適当なプラ
スチック内にカプセル化されかつ鋳造された、平坦な台
形のコイル46は２つの永久磁石48および50の間に配置さ
れる。磁束リターンプレート52および54はコイル46が通
過する磁束ギャップを有する磁気回路を完成する。１つ
の方向にコイル46を通じて流れる電流によりアクチュエ
ータハブ40が１つの方向に回転することが引き起こされ
る。電流を逆にすることによりアクチュエータハブ40の
逆方向の動きが生じる。アクチュエータ構造36の回転部
分は、回転のその軸に関して質量的にバランスがとれて
おり、したがって重力はディスクドライブ10の種々の配
向に関してその位置に影響を及ぼさないであろう。

第２図に見られるとおり、アクチュエータハブ40は、
ディスク34に関してインタリーブされた関係で配列され
た一連の垂直に整列したヘッドアーム56を含む。１つま
たは２つのロードビーム58が、アームがディスク表面の
上／下または２つの対向して面するディスクの表面の中
間かのいずれにあるかに依存して、ロードビーム58の１
つの端部での取付け領域60で各ヘッドアーム56へ固定さ
れる。領域60は中央の開口59を囲む複数の位置でロード
ビーム58にレーザ溶接された厚み付けされた補強ロード
プレート61により、より剛性に製作される。アーム56へ
のロードビーム58の取付けの１つの方法は、アーム56お
よびロードプレート61内に規定される開口59を貫通しか
つその上に垂れ下がるはと目金を提供することである。
他の可能な取付け方法はねじ、エポキシ接着剤もしくは
他の形式の結束または点溶接の使用を含む。ロードプレ
ート61は典型的には300シリーズステンレススチールの
部分でかつロードビーム58をアーム56へ接続する役割を
果たす。

第３図、第４図、第５図および第６図を参照すると、
アクチュエータアセンブリ36の各ロードビーム58が、ビ
ーム58の縦方向の端縁に沿って形成された２つの逆のリ
ブ63および64を含む。リブ63および64は特定のロードビ
ーム58により支持されるヘッド72が関連するディスク34
のディスク表面に全体的に並列に延在する下部のシェル
フ65を規定するべく下向きに折曲げられかつそれから外
向きに折曲げられるＬ型のフランジであるという意味で
反転される。ロードビーム58は約2.5ミルの厚さの300シ
リーズステンレススチールのシートをスタンプすること
により形成される。

ロードビーム58の事前に荷重を与える重ね板ばねによ
りヘッドスライダ72がディスク34の表面へ向かう予め定
められた力（たとえば７ないし９グラム）で事前に加重
されることが可能になる。（重ね板ばね66の変形を伴う
ロードビーム58の形成が以下に第12a図から第12c図に図
示されるようなオフセットの議論との関連においてここ
に議論される。）各ロードビーム58はディスク34に直角
をなす方向には低い剛性を有するはずだが、ディスク34
のデータ記憶表面に平行な方向では大変硬くかつ高い振
動の固有周波数を有する。荷重の力が低減されると、重
ね板ばね領域66の縦方向の長さが短縮され、かつねじり
モードの応力が部分66の外側の部分に集中されるので、
中央の開口67は事前の荷重の機能を損うことなくかつロ
ードビーム構造58の質量におけるさらなる低減を伴って
規定され得る。この方策では以下により詳細に議論され
る第１のねじり共振モードの周波数におけるさらなる増
加が結果として得られる。

トラス部材68は必ずしもそうでなくてもよいが好まし
くは第４図に示される十字型ブレースとして形成され
る。部材68は2.5ミルの300シリーズステンレススチール
のシートで形成され得る。それは装着構造58の製造の間
に４つの位置69の最小限の位置で下部のシェルフ65に点
溶接される。トラス部材68は、ロードビーム58の全体の
高さまたは質量にほとんど何も付加せずかつ剛性を与え
られたジンバルフレクチャ70に完成された「箱構造」を
提供することによりねじり振動へのロードビーム58の抵
抗を有利に多大に増大させる。Ｘ型のトラス部材68は現
在最も好まれ、かつ逆のリブの下部の端縁を横切る緊張
状態にあるトラスまたは斜めの補強機能を提供するいか
なる構造的部材もロードビームに剛性を与えるために多
大に貢献するであろう。実際的に述べれば、トラス部材
68を加えることにより、第１のねじり振動モードの共振
周波数に約400Hzの増加が結果として得られ、この共振
を約1500Hzから約1900Hzまで増加させることになる。上
記のとおり、重ね板ばね領域66を短縮しかつそこに中央
の開口を設けることによりまた第１のねじり共振モード
が増大させられかつ特定のヘッド位置決め装置サーボ設
計により必要とされるであろう所望の共振特性にロード
ビーム58を「同調」するための独自の方法を提供する。

さらに第３図、第４図、第５図および第６図を参照す
ると、ヘッドローディングタブ71がその取付け領域60か
ら離れたロードビーム58の端部に形成される。タブ71は
ヘッドスライダ72の前面の端部のちょうど上に延在し、
かつそれに相関のローディングランプ構造73に相関のそ
の関連するディスク表面からのヘッドスライダ72のダイ
ナミックなローディングおよびアンローディングを可能
にする。

名目上２ミルの厚さのステンレススチールのシートで
形成されかつ、これもまた3MのISD110等の接着減衰材料
の層でコーティングされ得る減衰プレート74は第３図に
示されるようなロードビーム58の上表面に添付され得
る。使用されると、減衰プレート74はディスク34の平坦
さにおける変化の結果であり得る振動の１のひねりモー
ドによるいかなるたわみをも減衰してしまう役割を果た
す。減衰プレート74の接着剤コーティングはロードビー
ム58の上面に押圧されかつそれから接着剤を硬化するた
めに熱が加えられかつそれはロードビームへ結束され
る。背面の圧力に感応する接着剤もまたしばしばロード
ビームのための減衰媒体として使用されるが、熱硬化さ
れた接着剤よりも低い熱の温度の範囲であることは明ら
かである。

減衰プレート74は効果的に第１のねじりモードの振幅
を低減するが、このモードの周波数を増加させることに
ついては効果的ではない。また、減衰プレート74は製造
する上で製作および適用に高い費用がかかり、かつヘッ
ドアームの慣性にモメントを付加するがドライブ10のヘ
ッド位置決め装置サーボシステムにより励起されおよび
／またはそれと干渉するロードビーム装着構造58内にお
ける振動性の不安定状態を低減するために有用かつしば
しば必要とされる技術である。減衰プレート74はトラン
ス部材68と組合わせて使用されてもよく、またはより好
ましくは、トラス部材68が減衰プレート74のかわりに設
けられてもよく、それによりディスクドライブサブシス
テム10のヘッドアームアセンブリへの多大の質量および
慣性モメントの付加を伴わずにロードビーム構造58のコ
ストがかなり低減される。

おそらくは第7a図、第7b図、第7c図および第7d図にも
っともよく示されるように、ジンバル装着フレクシャ75
はヘッド72のためのジンバル装着部として備えられ、し
たがってヘッドはそれがその上でエアベリングクッショ
ン上をフライングするディスク34の表面の輪郭を自由に
追随し得る。装着フレクシャ75は点溶接76によりロード
ビーム58へ取付けられる。フレクシャ75はロードビーム
とスライダ72の中央の接触点を接続することにより低い
剛性のジンバルの動作を提供する。半球状の「窪み」76
が接着剤でスライダに取付けられたフレクシャ75の中央
のレグ77に形成される。窪み76はヘッドのスライダ72と
ロードビーム58の面して隣接する位置との間に中央の接
触点を形成する。２つの外側のレグ領域78は中央のレグ
77をロードビーム58に溶接されたフレクシャ75の本体か
ら分離しかつそれらは独立した重ね板ばねとして動作
し、スライダ72がロードビーム58の面とは関係なく窪み
76により規定される回動点のまわりを回動することを可
能にする。角のある接続ウェッブ領域79は中央のレグ77
と外側のレグ78を接続し共にジンバルフレクチャ75を完
成する。ヘッドスライダ72はフレクシャの中央のレグ77
に適当な接着剤で固定され、かつ検査穴91（第３図およ
び第４図）により作業者が接着剤が中央のレグ77とスラ
イダ72の上面との間の接触領域を通って流れていること
を観察することが可能になる。

ヘッドスライダ72は好ましくはマイクロ・ウインチェ
スタ（micro−Winchester）のバラェティの小型固定デ
ィスクドライブにおいてこれまで広範囲に使用されたホ
イットニサイズのスライダの約70％の大きさと質量であ
る「マイクロ」サイズのスライダである。電磁トランス
ジューサデータ読出し／書込みヘッド自体は好ましくは
スライダ72の１つの端部での一番外側のレールで形成さ
れた薄いフィルムのコイルである。小さい直径のプラス
チックの絶縁体管81内に保持される細いワイヤ80は、好
ましくはベースの鋳物12およびカバーにより規定される
閉じられた空間内に置かれたフレックス回路上に含まれ
る適切なヘッド書込みドライバ／読出し前置増幅器（図
示されていない）にヘッドを接続する。便宜上、プラス
チック管81は第３図に示されるように、隣接するＬ型の
フランジ64に対向して置かれてもよく、かつタブ延長部
分82によりその場所に保持されてもよい。

第3a図で最もよく示されるように、２つの高くされた
外側の部分83はトランスジューサヘッド72のためのジン
バルフレクシャ75の取付け位置に関して対称である。高
くされた部分83は、典型的には対称であり、ジンバルフ
レクシャ70の外側のレグ78およびデータトランスジュー
サヘッド72にロードビーム58に対するより大きい程度の
動きの自由を与える。加えて、高くされた部分83はロー
ディングタブ71およびジンバルフレクシャ70に付加的な
縦方向の剛性を与える。好ましくは、ロードビーム58と
ジンバルフレクシャ70の間の取付け位置は、窪み回動位
置76の過度の摩耗を避けかつフレクシャ75のための動き
の自由を温存するために、フレクシャの外側のレグ78の
中間の軸により規定される面へ可能な限り接近する。こ
の目的のために、ジンバルフレクシャ75の窪み76は第3a
図では高くされた外側の部分83によりかけわたされたロ
ードビーム58の押下げられた中央のチャネル部分84の下
向きに突出した下側と接触状態にあるところが見られ
る。押下げられたチャネル84を設けることでランプ73の
案内表面を追随するためのローディングタブ71にカムフ
ォロアの表面が有利に与えられる。

第3b図、第3c図および第3e図はロードタイプ71aが主
な中央のチャネル84（第3a図に図示）のレベルを下回っ
て形成される縦方向のチャネル13を有するわずかに修正
を加えられたロードビーム58′を示す。この配列ではロ
ードランプ73の案内表面に追随するためにカムフォロア
の表面をわずかに下げかつさらに隣接する記憶ディスク
34の間に達成可能な間隔をわずかに縮小する。

第６図、第８図および第９図を参照すると、別々のロ
ーディングランプ73が各ロードビーム58に設けられる。
ローディングランプ73はベースの鋳物12に固定された共
通のポスト85により垂直の整列で維持される。各ランプ
73はディスクスピンドル20の回転の中心に対して、半径
方向に外向きの停止領域86と半径方向に内向きのローデ
ィングおよびアンローディング領域88を含む。ランプ73
のローディングおよびアンローディング領域88の案内表
面は平坦なプラトー90からディスク34の記憶表面へ向か
って傾斜しかつ、停止領域の案内表面76もまたプラトー
90から下向きにかつディスク34の周辺の端縁から離れて
傾斜する。

アンロードされたとき、ディスクドライブ10の衝撃お
よび振動によりジンバルが装着されたスライダ72が振り
子のように応答しかつディスクの表面を打つことが引き
起こされないように、各スライダ72をディスク34の表面
から分離することが重要である。したがって停止領域の
案内表面86のスロープは、名目上アンロードされた位置
にあるとき、激しい衝撃と振動によりアクチュエータ構
造36がディスク34の方に向かって回転することが引き起
こされないようにかつ突発的にヘッドスライダ72がディ
スク表面と接触状態になることが引き起これさないよう
に選択される。ディスク34に対してのロードビーム58の
ロードおよび完全にアンロードされた位置は第６図およ
び第９図に図示される。アクチュエータアセンブリ36の
衝突ストップはアクチュエータアーム56および連動ロー
ドビーム58の回転のアーチ型の軌跡を制限し、それによ
りスロープ86上のローディングタブ71を完全にアンロー
ドされた位置に保つ。

アクチュエータアセンブリ36の電子回転子はダイナミ
ックなヘッドのローディングおよびアンローディングの
動作の間制御された態様でそれらの関連するローディン
グランプ73の上にロードビーム58のすべてのロードタブ
71がスライドすることを引き起こすのに十分なトルクを
発生する。ディスク34からヘッドスライダ72をアンロー
ドしかつそれらをディスク表面から離れた停止位置へ動
かすことにより、ハブ内スピンドルモータがディスク34
を起動しかつ回転させるのに必要とされるトルクが、出
力オフの状態および開始の摩擦（「スティクション」）
抵抗が克服されなければならない間ディスク表面上にス
ライダが静止している場合に必要となるであろうものに
比べて多大に低減される。

ロードビーム58の端部にローディングタブ71を設ける
ことにより、先行技術の逆のリブのロードビームの設計
では発生するであろうようなＬ型の逆フランジ63および
64への干渉を伴わずにタブ71の下にローディングランプ
73を適合することを可能にするために十分な空間が実現
される。また、ローディングおよびアンローディングタ
ブ71をヘッドスライダ72に隣接して設けることにより、
ダイナミックなヘッドローディング動作のより確実な制
御が発生しかつ許容効果による垂直変位が最小限にされ
る。また、ロードビーム58の端部で延在するローディン
グタブ71はディスクドライブの組立ての間スライダ72お
よびそれらのそれぞれのフレクシャ75を取扱いの損傷か
ら保護する役割を果たす。

装着ポスト85はローディングランプ73と同じ材料で一
体に形成されかつ結果として得られるアセンブリはラン
プ73がベース12へと一体部分のユニットとして取付けら
れることを可能にする。上部プレート18への装着接続も
またローディングランプ構造の位置を安定状態にするた
めに提供され得る。

第８図および第９図はたとえば、２つの隣接するディ
スク34aおよび34bの２つの対向して面する表面の間にイ
ンタリーブされた単一のヘッドアーム56を有するヘッド
とディスクアセンブリのための、高さが短縮された、２
ディスクの配列を示す。これら２つの図はより詳細に逆
のフランジロードビーム58が以前より随分共に接近して
位置決めされてもよく、かつ依然としてローディングタ
ブ71およびランプ73によりダイナミックなヘッドローデ
ィングおよびアンローディングを提供するディスクドラ
イブ10内で効果的に動作し得ることを示す。第９図はラ
ンプ73aおよび73bの対向して面するプラトー領域90aお
よび90bが、タブ71が依然アクチュエータ36がプラトー
領域90を横切ってヘッドアームおよびロードビームを移
動させるときわずかに離れて間隔決めされるように参照
番号92より示される最小限の距離を隔てて間隔決めされ
なければならないことを示す。

たとえば米国特許第4167765号に記載され、かつその
開示がここに引用により援用されるIBM3370ホイットニ
ー構造を含む先行技術の従来的ロードビームならびに本
来のホイットニーロードビーム構造の約70％の大きさの
いわゆるマイクロ・ホイットニー構造では、ディスクド
ライブ内のダイナミックなロードビームの性能を分析す
る上で考慮されなければならない少なくとも５つの振動
モードが存在する。

ロードビームに関連する５つの検知可能な曲げモード
が存在する；第１のねじり、第１の曲げ、第２のねじ
り、横方向の、および第２の曲げである。標準3370ホイ
ットニーサスペンション、70％のマイクロホイットニー
サスペンション、十字型ブレースを伴わない逆フランジ
ロードビームサスペンションおよび十字型ブレースを有
する逆フランジロードビーム58に関するこれらモードの
共振周波数が第10a図に示される。

２つの曲げモードはデータ記憶表面に関するロードビ
ームの上下の変位により特徴づけられ、第１の曲げモー
ドは基本周波数での共振またはロードビームの振動の周
期を構成し、かつ第２の曲げモードはより高い周波数で
発生する。ここに示されかつ引用の米国特許第4669004
号および第4783705号ならびに1988年５月10日に出願さ
れた米国特許出願連続番号第07/192353号に示される形
式のインラインアクチュエータでは、曲げモードの上下
の振動はサーボトラックトランスジューサの横方向（側
面から側面）の変位の原因にはほとんどならず、かつ結
果的にいずれの曲げモードに関しても訂正のための減衰
または訂正プロセスは必要とされない。

ロードビームに沿っての回転またはひねりの表す２つ
のねじりモードの振動が存在する、基本振動周波数での
第１のねじりモードとより高い周波数での第２のねじり
モードである。ねじりモードの共振が、それぞれ十字型
のブレースを伴わないラインロードビーム内の逆フラン
ジに関する第10b図および第10c図の振幅と位相角度の図
に左の２つの不連続部分として示される。ねじり共振は
曲げモードの周波数とは違う周波数で発生する。ホイッ
トニー構造では、第１のねじりモードが多大なサーボル
ープの位相推移をつくり出すが、この推移は第３図に示
されるような減衰プレート74等の減衰媒体をロードビー
ム58へ積層することにより訂正され得る。

ホイットニーロードビームの最も激しい振動モードは
横方向のモードと呼ばれかつ側面から側面への振動の変
位を含む。横方向のモードの共振では、ヘッドが側面か
ら側面へ、サーボループの位相が180度推移するといっ
た変位で移動しかつしたがって訂正不可能である。イン
ラインアクチュエータ構造内での横方向モードの共振は
サーボループの帯域幅に物理的な制限を構成しかつ第10
b図および第10c図のグラフ上にロードビームの70％の大
きさの逆フランジに関して一番右側の窪みとしてグラフ
で示される。

第10a図にグラフで示されるとおり、データ記憶表面
から離れて面するひっくり返されたフランジを有するマ
イクロ・ホイットニーロードビームのテストは第１の曲
げモードが2000Hzをわずかに下回る位置で発生すること
を示す。第１のねじりモードは2000Hzをわずかに上回る
位置で発生しかつ約25から30度の訂正可能な位相推移を
結果として生じる。横方向のモードは約3800Hzで発生す
る。

十字型のブレースを伴わない平坦で逆のフランジロー
ドビームでは、振動の第１のねじりモードは約1800Hzで
発生しかつわずかな位相の推移（20度）およびドライブ
10のヘッド位置決めサーボシステムのオープンループサ
ーボ帯域幅への低い振幅摂動（1.5dB）の原因となる。
第２のねじりモードは約5400Hzで発生し、かつ約40度の
サーボループ位相推移を引き起こす。この周波数は比較
的高いので、サーボループを安定状態にするためにいか
なる減衰技術が必要とされるとしてもそれはほんのわず
かである。第１の曲げモードは、約5600Hzで発生しかつ
サーボ位相に関する何ら否定的な結果ももたらさない。
180度の主要な位相推移を引き起こしかつそれによりサ
ーボオープンループ帯域幅の物理的な制限を構成する、
横方向モードは、約5000Hzで発生する。より高い周波数
ではオープンループの帯域幅を増大させることが可能
で、したがってロードビームの横方向モードの許容限界
により帯域幅が制限されている現代のヘッド位置決めサ
ーボループに関しての改良をもたらす。第10a図の比較
グラフおよび第10b図および第10c図の振幅と位相の図か
らわかるとおり、この発明の逆フランジロードビーム58
は訂正不可能な横モード共振周波数を下回る訂正不可能
な共振を提供せず、それにより減衰装置または積層への
いかなる必要性をも取除く。

第11a図、第11b図および第11c図はそれぞれヘッド装
着構造の３つの異なる断面を図示し、第11a図はフルチ
ャネルの構造を示し、第11b図は各周フランジでの底の
シェルフを有するＬ型のフランジ構造を示し、かつ第11
c図はさらなる補強を伴わない下の向きに懸下する垂直
フランジを有するロードビームを示す。第11d図は、分
析的に測定された、上に議論された５つの共振モードに
関する第11a図、第11b図および第11c図に図示されたロ
ードビームの設計の各々のためのモダル共振を図示す
る。第11a図、第11b図および第11c図に示されるような
断面のためのフランジの角度は名目上100度のオーダで
あり、実際の角度は実質上かなり変化し得るが結果には
ほとんど変化をもたらさない。第11d図は逆のフランジ
ロードビーム58（第11b図）が、フルチャネルの設計
（第11a図）に大変類似する共振特性を明らかにするこ
とを確認するが、ロードビーム58は含む材料がより少な
いのでより軽量でかつしたがってアクチュエータ36から
のより少ないトルクで移動させられ得る。

第12a図、第12b図および第12c図は全体的に、回転デ
ィスク表面（図示されていない）に対して完全にロード
された、「フライング」の配向にあるものとして理解さ
れるべき３つのロードビーム58a、58bおよび58cを側面
図で示す。各ロードビーム58は同じ製造方法で製作され
るが、各々が製造方法および材料の特徴その他における
わずかな違いから生じる許容限界による異なるオフセッ
トの特性を明らかにする。

第12a図のロードビーム58aはわずかに上向きに傾斜す
る重ね板ばね領域66aを含みかつしたがって正のオフセ
ットを有する。第12b図のロードビーム58bは本質的には
平坦でありかつゼロのオフセットを有する。第12c図の
ロードビーム58cは下向きにわずかに傾斜しかつしたが
って負のオフセット特性を有する。すでに述べられたと
おり、名目上のロードビーム58の重ね板ばね領域66はそ
れがエアベアリング上のその位置へ密接に接近してフラ
イングするようにディスクの表面に対向してヘッドをバ
イヤスするバイヤスの力を提供する。ロードビーム58へ
の荷重の力は公称７〜12グラムである。バイヤスの力を
与えるためには、ロードビーム58の重ね板ばね66は第12
d図に図で示されるとおり、製造プロセスにおいて心金9
2のまわりで曲げられる。重ね板ばねのこの約90度の変
形は実際には第12e図での残余の曲がりがアンロードさ
れたロードビーム58内にとどまることを引き起こす。第
12d図の屈曲動作の後に、アンロードされたロードビー
ム58はそこで、１時間にわたる約華氏500度でのベーク
アウト等の、適当な応力除去プロセスを受ける。

正または負のオフセットは、第2d図に示される重ね板
ばね領域の屈曲から生じる許容限界から結果として得ら
れ、かつロードビーム58が実際にデータ記憶ディスクの
表面の近くへロードされるとき生じる。このとき、オフ
セットの特性が明らかになる。オフセットの許容限界は
ヘッド位置決め装置の不安定状態をもたらす結果となる
多大の共振振動を引き起こすことが可能である。

第13a図は70％の大きさのマイクロ・ホイットニーロ
ードビームに関するオフセットに対する位相のロスをグ
ラフで示す。ゼロ位置のオフセットでさえ、位相ロスは
約25度であり、かつその特性は負のオフセットおよび正
のオフセットいずれに対しても直線ではない。第13b図
は減衰器構造74を伴うおよび伴わない逆フランジロード
ビームに関するオフセットをグラフで示す。ゼロオフセ
ットでのいずれの逆フランジロードビームに関しても位
相ロスが存在せず、かつオフセットが正および負のオフ
セット双方に関して実質的に対称に変化することは自明
である。減衰器構造74が不減衰ロードビーム構造に関し
て約半分まで位相ロスを低減することがわかる。第13c
図は十字型のブレースを有しない逆フランジサスペンシ
ョンの第１のねじり振動モードに関するオフセットに対
する共振周波数振幅を示す。このグラフは正のオフセッ
トおよび負のオフセット双方に関してのかなり対称な振
幅ロス特性を示す。

第13d図は十字型のブレースを有しない逆フランジロ
ードビームにおけるオフセットの関数としての５つの振
動モードの共振周波数をグラフで示す。いくらか決定的
な第２のねじりモードおよび大変決定的な横方向モード
の共振がロードビームの正のオフセットおよび負のオフ
セットに対して非対称に変化することがわかる。第２の
ねじりモードにおけるいくらかより対称な性能と横方向
モードにおけるさらにより対称な性能が第13e図に示さ
れるように、十字型のブレースを有する逆フランジロー
ドビームにおいて達成される。

先行の議論から、ロードビームの振動モードの共振
が、オフセットが正または負のいずれであれ、オフセッ
トに対して大変感応的であり得ることは当該技術の熟練
者には明らかであろう。加えて、正または負のオフセッ
トのいずれかが存在する場合、好まれるロードビーム58
において実施される十字型のブレースの設計では、第１
のねじりモード共振は約400Hz分増大されかつ訂正可能
な位相推移を伴ってデータトランスジューサヘッド72へ
結合する。十字ブレースを有する短縮された重ね板ばね
を加えることによりねじりモード共振はさらに増大され
る。

こうしてこの発明の実施例が記載されたが、当該技術
の熟練者にはこの発明の目的が十分に達成されたことが
認められるであろうしかつ、当該技術の熟練者には構造
における多くの変更およびこの発明の広範囲に異なる実
施例および応用がこの発明の精神と範囲から逸脱するこ
となく想起されるであろうことが理解されるであろう。
この開示および記載は純粋に例証的なものでありかつい
ずれの点でも制限的なものとして意図されていない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原則に従い、複数のともに軸支され
たディスクとヘッド装着構造を含む連動した、インライ
ン回転ボイスコイルアクチュエータ構造を有する小型マ
イクロ・ウィンチェスタ固定ディスクドライブの平面図
である。 第２図は第１図における線２−２で破断した、第１図に
描写されるディスクドライブの部分の線断面図および側
面図である。 第３図は第１図に描写されたディスクドライブの１つの
ヘッドおよびディスク表面のヘッド装着構造およびロー
ディングランプの拡大詳細平面図である。 第3a図は第３図に描写されたヘッド装着構造のヘッドの
端面図である。 第3b図は第３図の装着構造のヘッド装着およびローディ
ングタブ領域に関してわずかに修正を加えた形式の拡大
線図である。 第3c図は第3b図の線3c−3cに沿って破断した、第3b図の
詳細な断面図である。 第3d図は第3b図の装着構造のヘッドの端面図である。 第４図は第３図に描写されたヘッド装着構造の底面図で
ある。 第５図は第３図に示されたヘッドサスペンションおよび
ランプの側面図である。 第６図はヘッドが左側では完全にアンロードされた位置
で示されかつ図の右側ではランプに隣接する完全にロー
ドされた位置で示される第３図に示されるヘッドサスペ
ンションとランプの端面図である。 第7a図は第３図および第４図に示される形式のジンバル
フレクシャの拡大平面図である。 第7b図は第7a図のフレクシャの側面図である。 第7c図は第7a図のフレクシャの縦方向の軸断面線7c−7c
に沿って破断した断面図である。 第7d図は第7a図のフレクシャの端面図である。 第８図は第１図のドライブの２つの隣接するディスクの
間に配列された第３図に描写される形式の２つの対向し
て面するヘッドの装着構造の拡大詳細側面図である。 第９図は明瞭性を提供するためにローディングランプを
断面で示す第８図の形状の詳細端面図である。 第10a図は第１図に示される形式等のディスクドライブ
のインラインアクチュエータ構造内で使用されるよう
な、標準3370ホイットニーサスペンション、70％のスケ
ールのマイクロ・ホイットニーサスペンション、十字形
のブレースを伴なわない逆のフランジサスペンションお
よび十字形のブレースを有する逆のフランジサスペンシ
ョンの振動モードを比較するグラフである。 第10b図は十字形のブレースを有しない逆のフランジサ
スペンションの周波数応答のグラフである。 第10c図十字形のブレースを伴なわない逆のフランジサ
スペンションの位相角度のグラフである。 第11a図、第11b図および第11c図は３つの逆のフランジ
サスペンションの高度な横断面線図であり、第11a図は
完全に包まれたフランジの設計を示し、第11b図は縦方
向のフランジ内の垂直および水平部分を示し、第11c図
は垂直のフランジのみを示す。 第11d図はオフセットを有しない第11a図、第11b図およ
び第11c図の設計の振動モード共振周波数を比較するグ
ラフである。 第12a図、第12b図および第12c図はそれぞれ３つの逆フ
ランジ装着構造を側面図で示し、第12a図は上向きのま
たは正の位置のオフセットを示し、第12b図は位置オフ
セットがないことを示しかつ第12c図は負の位置のオフ
セットを示す。 第12d図は製造の間に形成心金の周りに屈曲されたその
重ね板ばね領域を有する逆のフランジの装着構造の側面
図である。 第12e図は変形および応力除去プロセスの後の第12d図の
逆のフランジ装着構造を示す。 第13a図、第13b図および第13c図はそれぞれ70％のマイ
クロ・ホイットニー装着構造に関してオフセットに比較
された位相ロス、十字形のブレースを伴なわない逆のフ
ランジ装着構造の第１のねじりモードに関してオフセッ
トに比較された位相のロス、および逆フランジ装着構造
の第１のねじりモードに関してオフセットに比較された
共振振幅を示す３つのグラフである。 第13d図は十字形のブレースを有しない逆のフランジ装
着構造内でのオフセットに対し振動モードの共振周波数
を比較するグラフである。 第13e図は十字形のブレースを有する逆のフランジ装着
構造内でのオフセットに対する振動モードの共振周波数
を比較するグラフである。 図において、10はディスクドライブデータ記憶サブシス
テム、12はベース、13は基板、14は端部壁面、15はボ
ス、16は端部壁面、17は側部壁面、18はカバー、19は側
部壁面、20はディスクドライブスピンドルアセンブリ、
22はシャフト、24はハブ、26は巻線、28は磁気リング、
29は磁束リターンリング、30はハブ、32はスピンドルベ
アリング、34はディスク、36はアクチュエータアセンブ
リ、37はサーボセクタ、38は中央のシャフト、40はアク
チュエータハブ、42はベアリング、44はベアリング、46
はコイル、48は永久磁石、50は永久磁石、52は磁束リタ
ーンプレート、54は磁束リターンプレート、56はヘッド
アーム、58はロードビーム、60は取付領域、61はロード
プレート、62ははと目金、63はリブ、64はリブ、66は重
ね板ばね、67は開口、68はトラス部材、70はジンバルフ
レクシャ、71はヘッドローディングタブ、72はヘッドス
ライダ、73はローディングランプ、75は装着フレクシ
ャ、76は窪み、77はレグ、78はレグ、80はワイヤ、81は
絶縁対管、82はタブ延長部分、83は高くされた部分、84
はチャネル部分、86は外側の停止部分、88はローディン
グおよびアンローディング領域、90はプラトーである。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースと、前記ベースに対し予め定められ
   た角速度で回転するデータ記憶ディスクと、前記ベース
   に回転自在に装着された回転ヘッドアクチュエータ構造
   物と、前記データ記憶ディスクに対してデータの書込お
   よび読出を行なうためのデータトランスジューサヘッド
   を前記データ記憶ディスクのデータ記憶表面から持上げ
   るためのローディングランプ手段とを備えた固定された
   ディスクドライブの、ヘッドおよびディスクのアセンブ
   リ内で使用するためのデータトランスジューサヘッド装
   着構造物としての改善された長手のロードビームであっ
   て、 前記回転ヘッドアクチュエータ構造物は、さらに、 前記データトランスジューサヘッドを前記データ記憶デ
   ィスク表面に対してスライドさせるためのデータトラン
   スジューサヘッドスライダを有する少なくとも１つの前
   記データトランスジューサヘッド装着構造物を支持する
   とともに前記ディスクのデータ記憶表面上に規定される
   複数の同心のデータトラック位置の周りに前記１つのデ
   ータトランスジューサヘッドスライダを移動させるため
   のヘッドアームと、前記データトランスジューサヘッド
   スライダを前記ロードビームに取付けるためのジンバル
   フレクチャと、前記ロードビームとを備え、 前記データトランスジューサヘッドスライダを前記デー
   タトランスデュサヘッドを含み、 前記長手のロードビームは共通の縦軸に沿って単一のシ
   ート材料から一体形成されており、かつ、 前記ロードビームは、さらに、 前記ヘッドアームの外側の端部に実質的に整列して取付
   けるためのヘッドアーム取付端部領域と、 前記ヘッドアーム取付端部領域に隣接した板ばねローデ
   ィング領域と、 前記ヘッドアーム取付端領域に隣接し、前記データトラ
   ンスジューサヘッドスライダを装着するとともに前記デ
   ータトランスジューサヘッドスライダが前記データ記憶
   表面の輪郭を自由にたどることを可能にするための前記
   ジンバルフレクチャを取付けるためのフレクチャ取付領
   域と、 前記板ばねローディング領域と前記フレクチャ取付領域
   との間に位置しかつ縦軸に沿って補強されているロード
   ビーム領域と、 前記ヘッドアーム取付端部領域の最も外側の部分に形成
   されかつ前記フレクチャ取付領域を越えて延在し、か
   つ、縦軸に沿ってローディングタブ領域の剛性を高める
   ための縦方向剛性強化手段と、前記ヘッドおよびディス
   クのアセンブリに結合された前記ローディングランプ手
   段と係合するためのカムフォロア手段とを有する、ダイ
   ナミックヘッドローディングタブ領域とを含み、 これにより前記ヘッドおよびディスクのアセンブリの少
   なくとも最初のアセンブリの際、前記ローディングラン
   プ手段が、前記カムフォロア手段と係合するように前記
   データ記憶ディスクの外周端部に隣接して位置決めされ
   得、それにより前記ロードビームが前記カムフォロア手
   段と協動し、 これにより前記ロードビームが前記データ記憶ディスク
   の外周部に相対的に移動させられ、 前記カムフォロア手段が、前記データ記憶表面に対して
   の位置に前記データトランスジューサヘッドスライダを
   ロードするために、前記ローディングランプ手段のカム
   動作する表面をたどる、ロードビーム。
2. 【請求項２】金属のシートからのスタンピングとして形
   成される、請求項１に記載のロードビーム。
3. 【請求項３】前記ロードビーム領域は、前記ジンバルフ
   レクチャに取付けられた前記データトランスジューサヘ
   ッドスライダに含まれる前記トランスジューサヘッドと
   連携する前記データ記憶表面に向かって対向する、２つ
   の外縁の実質的に縦方向のフランジを含み、この外縁の
   実質的に縦方向のフランジがそれによって前記ロードビ
   ーム領域の前記縦方向の補強を与える、請求項１に記載
   のロードビーム。
4. 【請求項４】前記ロードビーム領域の縦方向のフランジ
   は包括的にＬ字型のフランジを含む、請求項３に記載の
   ロードビーム。
5. 【請求項５】前記ロードビームは、ねじり剛性強化手段
   をさらに含み、 前記ねじり剛性強化手段は、 包括的にＬ字型のチャネルの外側表面に接合され、箱型
   構造物としての前記ロードビーム領域のねじり剛性を高
   め、かつ剛性を高められたロードビーム領域内でのねじ
   り振動に抵抗するためのものである、請求項４に記載の
   ロードビーム。
6. 【請求項６】前記ねじり剛性強化手段は、包括的にＬ字
   型のチャネルの外側端部表面部に斜めに配列されかつ接
   合された十字型のトラス手段を含む、請求項５に記載の
   ロードビーム。
7. 【請求項７】前記ロードランプ手段は、 前記データ記憶ディスクの外周部に隣接して構成され、
   かつ記憶表面から上向きに離れて傾斜する前記ディスク
   のデータ記憶表面の外周部上に横たわる第１の傾斜領域
   と、ディスク外周部を越える第２のヘッドパーキング領
   域とを規定し、 前記第２のヘッドパーキング領域は、前記データトラン
   スジューサヘッドを前記データ記憶表面から離してかつ
   ディスクの外側の周辺上に置き、かつアクチュエータ構
   造物により移動させられるまで、前記データトランスジ
   ューサヘッドを前記第２のヘッドパーキング領域に維持
   するためのヘッドパーキング手段を含む、請求項１に記
   載のロードビーム。
8. 【請求項８】前記ヘッドパーキング手段は、前記ロード
   ビームが前記データ記憶表面の外周部から引き離される
   ような、前記データ記憶表面の平面に向かって傾斜する
   傾斜表面を含む、請求項７に記載のロードビーム。
9. 【請求項９】前記フレクチャ取付領域は、前記ジンバル
   フレクチャが前記ロードビームに取付けられる地点の周
   りに対称的に位置決めされた少なくとも２つの高くなっ
   た部分をさらに含む、請求項１に記載のロードビーム。
10. 【請求項１０】前記ロードビームに取付けられ、そこに
    振動減衰を与えるための減衰プレート手段をさらに含
    む、請求項１に記載のロードビーム。
11. 【請求項１１】前記減衰プレート手段は金属シートおよ
    びその上の接着コーティングを含み、かつ前記減衰プレ
    ート手段は、前記減衰プレート手段をロードビーム領域
    に対向して押圧するステップと、その後すぐ前記減衰プ
    レート手段を前記ロードビーム領域に接着するために熱
    を与えるステップとにより前記ロードビーム領域に取付
    けられている、請求項10に記載のロードビーム。
12. 【請求項１２】前記ロードビームが含まれる前記回転ヘ
    ッドアクチュエータ構造物は、質量の均衡がとれた回転
    ボイスコイルアクチュエータである、請求項１に記載の
    ロードビーム。
13. 【請求項１３】前記ダイナミックローディングタブ領域
    の剛性強化手段は、断面において縦軸に実質的に従う中
    央縦方向くぼみ領域を有しかつカムフォロア手段を形成
    するチャネル構造物を含む、請求項１に記載のロードビ
    ーム。
14. 【請求項１４】前記カムフォロア手段は、名目上は前記
    データ記憶表面に対向して面する前記ロードビーム領域
    の主表面は含む平面と前記データ記憶表面との間に位置
    決めされ、かつ前記主表面を含む平面に対して隣接す
    る、請求項13に記載のロードビーム。
15. 【請求項１５】前記板ばねローディング領域は、中央縦
    方向の開口を規定する２つの平行な外側セグメントを含
    む、請求項１に記載のロードビーム。
16. 【請求項１６】前記外側セグメントの縦方向の寸法およ
    び中央縦方向開口の横方向の寸法幅は、前記データトラ
    ンスジューサヘッド装着構造物のねじりモード共振の共
    振周波数を制御しながら、予め定められたヘッドローデ
    ィングバイアス力を維持するべく選択される、請求項15
    に記載のロードビーム。