WO2006073086A1 - ヘッド支持装置及びそれを備えたディスク装置及びそれを備えた携帯用電子機器 - Google Patents

Abstract

　外部からの衝撃に対して、耐衝撃性能をより一層高めることができるヘッド支持装置及びそれを備えたディスク装置を提供する。柔軟な弾性を有するジンバル機構を介してヘッドが搭載されたヘッドスライダ（９）が配設されたヘッド支持アーム（８）を、回動軸（５）を水平回動軸として記録媒体の表面に水平な方向に回動可能に構成する。かつ、一対のピボットの頂点を結ぶ線を垂直回動軸（３１）として記録媒体の表面に垂直な方向に回動可能な構成とし、さらに、垂直回動軸（３１）の周りに回動する部材のうち、ヘッドスライダを除く部材の合計質量の重心位置を垂直回動軸（３１）の近傍に設定した構成を有するヘッド支持アーム（８）を備えたヘッド支持装置であり、そのようなヘッド支持装置を備えたディスク装置である。

Description

ヘッド支持装置及びそれを備えたディスク装置及びそれを備えた携帯用 電子機器

技術分野

[0001] 本発明は、浮上型のヘッドを有するディスク装置、例えば磁気ディスク装置、光ディ スク装置及び光磁気ディスク装置等に用いられるヘッド支持装置及びヘッド支持装 置を用いたディスク装置及びヘッド支持装置を搭載した携帯用電子機器に関する。 背景技術

[0002] 従来、浮上型のヘッドを有するディスク装置のヘッド支持装置の一例として、ハード ディスク装置等の磁気ディスク装置に用いられて!/ヽるヘッド支持装置につ!ヽて、図面 を用いて説明する。

[0003] 図 16において、ヘッド支持装置 161は、比較的剛性の低いサスペンション 162、板 ばね部 163及び比較的剛性の高!、支持アーム 164を備える。サスペンション 162の 一端の下面には磁気ヘッド（図示せず)を搭載したヘッドスライダ 165が設けられてい る。

[0004] 磁気記録媒体 166はスピンドルモータ 167によって回転する。磁気ディスク装置の 記録再生時には、磁気記録媒体 166の回転に伴って発生する空気流によってヘッド スライダ 165が受ける浮揚力と、ヘッドスライダ 165を磁気記録媒体 166側に付勢す るヘッド支持装置 161の板ばね部 163による付勢力との釣り合いに応じて、ヘッドス ライダ 165は磁気記録媒体 166から一定量浮上する。すなわちヘッドスライダ 165に 搭載された磁気ヘッドが磁気記録媒体 166から一定量浮上するよう構成されている。

[0005] ヘッド支持装置 161は、磁気記録再生装置の記録または再生時には、支持アーム 164に設けられたボイスコイル 168の作用によって、軸受部 169を中心として回動す る。ヘッドスライダ 165に搭載された磁気ヘッドが磁気記録媒体 166の希望するトラッ クに対して位置決めされ、記録または再生を行うよう構成されている。

[0006] 図 17を用いて、ヘッド支持装置 161の構成及び作用について説明する。図 17は、 図 16のヘッド支持装置 161における磁気ヘッドが設けられた部分の要部斜視図であ る。

[0007] 図 17において、磁気ヘッド（図示せず）は、サスペンション 162の一端の下面側に 設けられたヘッドスライダ 165の磁気記録媒体 166 (図 17には図示せず）と対向した 面に設けられている。一方、サスペンション 162の他端は折り曲げられて板ばね部 16 3が構成され、板ばね部 163は支持アーム 164に係止されている。磁気記録媒体の 上下動（面振れ等による）や、量産時のヘッドスライダ 165と磁気記録媒体 166との距 離の製造ばらつき等によるヘッドスライダ 165の磁気記録媒体への荷重変化を小さく 抑えるために、板ばね部 163には切り欠き部 171が設けられている。また、板ばね部 163の剛性を下げると共に、ばね定数を小さくして、柔軟性を持たせるような構成とな つている。

[0008] こうした構成を有するヘッド支持装置は、たとえば、日本特許、特許第 2894262号 公報、特許第 3374846号公報、特許公開、特開平 6— 259905号公報、特開 2004 - 30856号公報及び特開 2004— 62936号公報に紹介されて 、る。

[0009] しかしながら、上記の従来構成のヘッド支持装置では、磁気ヘッドを搭載したヘッド スライダ 165を磁気記録媒体 166から安定して浮上させるためには、ヘッドスライダ 1 65に必要とする荷重（ロード荷重）を掛けるに充分な反力を板ばね部 163に、もたせ なければならない。また、磁気記録媒体 166の上下動や量産時のヘッドスライダ 165 と磁気記録媒体 166との距離の製造ばらつき等によるヘッドスライダ 165の磁気記録 媒体 166へのロード荷重の変化を小さく抑えるための柔軟性をもたせなければならな い。

[0010] こうした反力と柔軟性はいわば、相反する要件である。このため、こうした相反する 要件を満足させるためには、例えば、板ばね部 163に切り欠き部 171を設けたり、ま たは、サスペンション 162を薄板構造とすることによって、板ばね部 163の剛性を下 げることが考えられる。ばね定数を小さくして、柔軟性をもたせるような構成を採用す るならば、ヘッド支持装置 161が磁気ヘッドを目標のトラック位置まで、高速で移動さ せる際、共振周波数が低くなり、捩れ等の振動モードが発生して、オフトラックが発生 する。このため、発生した振動モードを整定するのに時間を要し、アクセス時間を短 縮するのに限界を生じることになる。 [0011] また、従来のヘッド支持装置においては、その重心は板ばね部 163よりも磁気へッ ド寄りに位置させている。このために、磁気記録再生装置に外部から、強い衝撃等が 加わった場合、磁気記録媒体 166の回転によるヘッドスライダ 165の部分に発生す る空気流によって生じる浮揚力と、ヘッドスライダ 165を磁気記録媒体 166側に付勢 する付勢力とのバランスが崩れてしまう。このため、ヘッドスライダ 165が磁気記録媒 体 166から跳躍するといぅ不所望な現象が発生する。また、ヘッドスライダ 165が磁気 記録媒体 166に衝突し、磁気ヘッド（図示せず)や磁気記録媒体 166に磁気的損傷 または機械的損傷を与えてしまうという不具合も生じる。

[0012] こうした不具合は、磁気記録再生装置だけではなぐ浮上型のヘッドを有するデイス ク装置、例えば光ディスク装置や光磁気ディスク装置等においても同様に発生する。

[0013] さらに、上記磁気記録再生装置等を搭載した携帯用電子機器に対して、外部から 強 ヽ衝撃等が加わった場合、磁気ヘッド（図示せず)や磁気記録媒体 166に磁気的 損傷または機械的損傷が生じ、携帯用電子機器の機能が低下し、または実使用上 にお 、て十分でな 、不具合が起こり得る。

[0014] こうした不具合を克服するために、携帯用電子機器に、磁気記録再生装置を搭載 する際に緩衝材を設けたものが提案されている（たとえば、日本特許公開、特開 200 4— 134036号公報)。しかし、携帯用電子機器の小型化に伴い、十分な緩衝材を設 けることは、極めて難しぐ耐衝撃性が十分に得られないという不具合が生じる。

[0015] また、上述のようなヘッド支持装置 161では、耐衝撃性を向上させるために、いくつ 力の提案がなされている。例えば、ヘッド支持装置の主要部を剛性の高い材料で構 成し、サスペンションの一端下面にヘッドスライダが取り付けられ、かつ、軸受部を回 動中心として磁気記録媒体の半径方向に回動可能なヘッド支持アームを、他端側に 設けられたボイスコイルとヘッドスライダとの間にお 、て設けられた支点（垂直回動軸 )の周りに磁気記録媒体の表面の垂直方向に回動可能としている。併せて、その部 分に荷重発生用の付勢力を付与する板ばね部が設けられた構成を有するヘッド支 持装置が提案されている (例えば、日本特許第 3374746号公報、日本特許公開、 特開 2004 - 30856号公報、特開 2004 - 62936号公報）。

[0016] し力しながら、上述したようにヘッドスライダは、ロード荷重と浮揚力との釣り合い関 係により、磁気記録媒体上を浮上するため、その釣り合い関係が崩れると、浮上が不 安定となる。仮に、ロード荷重が無くなる程度の強い衝撃が外部から加わった場合、 ヘッドスライダは浮揚力だけで浮上することになり、非常に不安定となる。少なくとも、 垂直回動軸の周りに回動する部材のうちヘッドスライダを除く部材の変動を抑制する ことは、ロード荷重の変動を抑制することになるので、ヘッドスライダの浮上が安定す る。したがって、外力によるロード荷重の変動を抑制するために、垂直回動軸の周り に回動する部材のうちヘッドスライダを除く部材の垂直回動軸に対する重心位置の ずれ量を所定量以下に設定することが必要となる。

発明の開示

[0017] 本発明は、ヘッド支持装置の耐衝撃性をさらに向上させることが可能なヘッド支持 装置及びそれを備えたディスク装置及びヘッド支持装置を備えた携帯用電子機器を 提供するものである。

[0018] また、本発明は、剛性を高めて共振周波数を非常に大きくし、共振特性の安定化を 図るものである。また、高い柔軟性を有して安定したロード荷重を与えることができ、 かつ、高い耐衝撃性を有するヘッド支持装置を提供するものである。また、このような ヘッド支持装置を搭載することによって、ヘッド位置決め制御特性の向上を図り、磁 気ヘッドを目標のトラックの位置まで高速で移動させることができる。これによつて、ァ クセス時間を大幅に短縮した信頼性の高いディスク装置を提供するものである。

[0019] 本発明のヘッド支持装置の具体的な構成は、たとえば、信号変換素子であるヘッド 素子を有するヘッドスライダと、ヘッドスライダを一方の端部に連結したヘッド支持ァ ームと、ヘッド支持アームを記録媒体表面に平行な方向に回動させる水平回動軸の 中心を挟んでヘッドスライダ側とは反対側の端部に配設されたボイスコイルと、ヘッド 支持アームを記録媒体表面に垂直な方向に回動させる垂直回動軸を形成する一対 のピボットと、垂直回動軸を中心としてヘッドスライダを記録媒体表面の方向に付勢 する荷重を発生させる弾性機構と、を備えたヘッド支持装置である。

[0020] また、ヘッド支持装置は、垂直回動軸の周りに回動する部材のうち、ヘッドスライダ を除いた部材の合計質量の重心位置を垂直回動軸の位置に実質的に一致させる。

[0021] また、垂直回動軸の周りに回動する部材のうちヘッドスライダを除いた部材の合計 質量の重心位置 δが式 (1)を満足するように設定する。

[0022] [数 1] σ ₂<σ<^σ ₁ · · ♦式 丄 )

[0023] ここで、ヘッド支持アームに沿って、垂直回動軸を原点とし、ヘッドスライダ側を正（

+ )、ヘッドスライダと反対側を負（-)と定義して表わすものとする。

[0024] また、記録媒体に垂直で、かつ、ヘッドスライダが記録媒体に接近する方向にへッ ド支持アームを回動させようとする方向の許容最大衝撃加速度を受けて生じるヘッド スライダの位置移動が、記録媒体の表面とヘッドスライダの記録媒体に対向する面（ ABS面）との許容最小浮上間隔になる時のヘッドスライダを除く垂直回動軸周りに回 動する部材の重心位置を δ +及び δ +とする。

1 2

[0025] また、記録媒体に垂直で、かつ、ヘッドスライダが記録媒体力 離間する方向にへ ッド支持アームを回動させようとする方向の許容最大衝撃加速度を受けて生じるへッ ドスライダの位置移動が、許容最小浮上間隔になる時の部材の重心位置を δ —及び δ —とする。

2

[0026] また、 σ +と δ —のうち小さい方を δ 、 δ +と δ —のうち大きい方を δ とした場合、

1 1 1 2 2 2 上記ヘッドスライダを除いた部材の合計質量の重心位置 δを式（1)を満足させるよう に設定する。

[0027] 式（ 1)を満足させるように上記ヘッドスライダを除 、た部材の合計質量の重心位置 δを設定すれば、ヘッドスライダを含んだときの垂直回動軸の周りに回動する部材の 重心位置 εは、垂直回動軸に対して、式 (2)の関係を満たすことになる。

[0028] [数 2]

m₃ l ₂ + mひ ₂ rric 1 ₂+ma ₁

ε _ζ= く ε<£ 1 = ' - .式（2) m+m₃ m+m₃

[0029] なお、式（2)において式 (1)と同様に、ヘッドスライダ側を正（+ )、ヘッドスライダと反 対側を負（一）と定義する。

[0030] また、記録媒体に垂直で、かつ、ヘッドスライダが記録媒体に接近する方向にへッ ド支持アームを回動させようとする方向の許容最大衝撃加速度を受けて生じるヘッド スライダの位置変位が、記録媒体の表面とヘッドスライダの許容最大変位量になる時 のヘッドスライダを除く垂直回動軸周りに回動する部材の重心位置 δが正の場合を δ +、重心位置 δが負の場合を δ +と定義する。

1 2

[0031] また、記録媒体に垂直で、かつ、ヘッドスライダが記録媒体力 離間する方向にへ ッド支持アームを回動させようとする方向の許容最大衝撃加速度を受けて生じるへッ ドスライダの位置変位力 最大許容変位量になる時の部材の重心位置 δが負の場 合を δ —、重心位置 δが正の場合を δ —と定義する。

2 1

[0032] また、前記 δ +と前記 δ —のうち小さい方を δ 、前記 δ +と前記 δ —のうち大きい

1 1 1 2 2

方を δ とする。

2

[0033] 垂直回動軸の周りに回動する部材のうち、ヘッドスライダを除いた部材の合計質量 を mとし、ヘッドスライダの質量を mとする。

3

[0034] 垂直回動軸力 ヘッドスライダの中心までのヘッド支持アームの長手方向における 距離を 1

2とする。

[0035] また、式 (2)において、 ε は（m l +πι σ ) Z(m+m )で表される重心位置を、 ε

1 3 2 1 3 2 は（m l +m a ) Z(m+m )で表される重心位置をそれぞれ表している。

3 2 2 3

[0036] 上記式 (1)及び式 (2)を満足させる構成によって、剛体を有する部分と弾性を有する 部分を一体的に形成することができる。また、弾性機構によるヘッドスライダへの付勢 力を任意に設定することができ、外部力ゝらの衝撃が印加された場合、衝撃により生じ るヘッド支持アームの回動を抑え、ヘッド支持アームの回動とヘッドスライダに働く衝 撃によって、生じるヘッドスライダの移動をヘッドスライダが記録媒体の表面に当接す ることのない範囲内に抑えることができる。このため、耐衝撃性を向上させ、かつ共振 周波数を高くすることができる。高い応答特性、高速アクセスが可能なヘッド支持装 置を実現することができる。

[0037] また、ヘッド支持装置を記録媒体の表面に垂直な方向に回動自在に構成させるこ とにより、記録媒体の停止時にはヘッドを記録媒体力 離して保持することができると いう効果も奏する。

[0038] また、本発明のヘッド支持装置は、重心位置をヘッド支持アームの長手方向の中 心線と垂直回動軸との交点の近傍に設定して 、る。 [0039] この構成によって、外部から衝撃等の力を受けた時、ヘッド支持アームの長手方向 の中心線周りにヘッド支持アームを回動させようとする力を排除することができる。へ ッド支持アームの不要な振動を小さく抑えることができるという効果を奏する。

[0040] また、本発明のヘッド支持装置は、垂直回動軸が、水平回動軸の軸心方向及びへ ッド支持アームの長手方向の中心線に垂直になるように構成して 、る。

[0041] この構成によって、ヘッド支持アームの回動に対応し、ヘッドスライダの記録媒体に 対向する面 (ABS面）力 記録媒体の表面に対して平行に動くことになる。外部から の力例えば、衝撃や、記録媒体の回転による面振れ等によって、ヘッド支持アームが 回動したとしても、ヘッドスライダは記録媒体の表面に平行な状態を維持したまま移 動することになる。このため、ディスク装置としての記録または再生時に信号の欠落を 防止することができるので、耐衝撃性に優れたヘッド支持装置を提供することができ る。

[0042] また、本発明のヘッド支持装置は、垂直回動軸を形成する一対のピボットのそれぞ れの頂点が、ヘッド支持アームの長手方向の中心線に対して対称な位置に設けた構 成を採用している。

[0043] この構成によって、ヘッド支持アームの幅方向の重量バランスが良くなり、耐衝撃性 に優れたヘッド支持装置を実現することができる。

[0044] また、本発明のヘッド支持装置は、垂直回動軸が、水平回動軸の回動中心を通る ように構成している。この構成によって、仮に記録媒体の表面に垂直な方向に、外部 力 の衝撃等を受けた時であっても、衝撃による垂直回動軸の移動の発生を極めて 小さく抑えることができるので、耐衝撃性に優れたヘッド支持装置を実現することがで きる。

[0045] また、本発明のヘッド支持装置は、ヘッド支持アームは、ロード荷重を発生させる弹 性機構を一体的に形成して 、る。水平回動軸の中心の周りに記録媒体表面に略平 行な方向に回動するヘッド回動アームに弾性機構の一部を固着する。水平回動軸 の中心の周りにヘッド支持アームを記録媒体表面に略平行な方向に回動可能なよう に構成されている。さらに、ヘッド支持アームを記録媒体表面に略垂直な方向に回 動させる垂直回動軸力 水平回動軸の回動中心力 離れているようにした構成して いる。

[0046] この構成によって、ヘッド支持アームを小型化、軽量ィ匕を図ることができる。また、へ ッド回動アームその他の部材を非常に剛性性に優れた材料で構成することができる ため、耐衝撃性の高 、優れたヘッド支持装置を実現することができる。

[0047] また、本発明のヘッド支持装置は、ヘッドスライダは、ヘッドスライダの浮上姿勢を制 御するための柔軟な弾性を有するジンバル機構に固着され、ジンバル機構をヘッド 支持アームの一端に連結するように構成されて 、る。

[0048] この構成によって、ディスク装置の記録再生時に、ヘッドスライダをロール方向及び ピッチ方向に自在に支持することができ、記録媒体に対するヘッドスライダのロール、 ピッチ方向の不要な傾きを吸収することができる。

[0049] また、本発明のディスク装置は、スピンドルモータによって回転される記録媒体と、 記録媒体に対向し、記録媒体に信号を記録または記録媒体から信号を再生する信 号変換素子を有するヘッド支持装置を備えて ヽる。

[0050] この構成によって、非常に耐衝撃性が高ぐかつ、ヘッド位置決め制御特性の向上 を図り、ヘッドを目標のトラック位置に高速で移動させることができる。これにより、ァク セス時間を大幅に短縮することができ、非常に高 ヽアクセス速度を有する優れたディ スク装置を実現することができる。

[0051] また、本発明の携帯用電子機器は、上記ディスク装置を搭載している。これにより、 携帯用電子機器に外部カゝら衝撃が加わった場合においても、ディスク装置の磁気へ ッドゃ磁気ディスクの損傷が生ぜず、携帯用電子機器の機能を損なうことがないとい う効果を奏する。

[0052] 本発明は、記録媒体の表面に平行な方向に水平回動軸の周りに回動可能とする。

また、ヘッドを搭載したヘッドスライダが非常に柔軟な弾性を有するジンバル機構に よって連結されたヘッド支持アームを、一対のピボットの頂点を結ぶ線を垂直回動軸 として記録媒体の表面に垂直な方向に回動可能とする。かつ、荷重発生用の付勢力 を付与する弾性機構の 1つである板ばね部が設けられ、さらに、垂直回動軸の周りに 回動する部材のうち、ヘッドスライダを除く部分の部材の合計質量の重心位置を垂直 回動軸の近傍に設定した構成を有するヘッド支持装置である。 [0053] このようなヘッド支持アームを構成することによって、ヘッド支持アームを高い剛性 を有するように形成することができる。外部力もの大きな衝撃等に対する耐衝撃性を 向上させることが可能であると共に、ヘッド支持アームの共振周波数を高くすることが できる。ヘッド支持装置を高速で回動及び位置決めすることができるという効果を奏 し、さらに、記録媒体の表面に垂直な方向の衝撃を外部から受けても、ヘッドを搭載 したヘッドスライダが記録媒体に当接または衝突したときに、ヘッドまたは記録媒体の 表面に損傷を与えるという不具合を排除し、非常に大きな耐衝撃性を有するヘッド支 持装置を実現することができる。

[0054] また、本発明のヘッド支持装置を備えることによって、非常に耐衝撃性に優れ、力 つ、非常に高 、アクセス速度を有するディスク装置を実現することができる。

[0055] さらに、本発明のヘッド支持装置を備えたディスク装置を携帯用電子機器に搭載す ることにより、非常に耐衝撃性に優れた携帯用電子機器を提供することができる。 図面の簡単な説明

[0056] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態 1にかかる磁気ディスク装置の主要部を示す平面 図である。

[図 2]図 2は、本発明の実施の形態 1にかかるヘッド支持装置を示す平面図である。

[図 3]図 3は、本発明の実施の形態 1にかかるヘッド支持装置の構成を示す側面図で ある。

[図 4]図 4は、本発明の実施の形態 1にかかるヘッド支持装置の構成を示す分解斜視 図である。

[図 5]図 5は、本発明の実施の形態 1にかかるタブ部側から見たヘッド支持アームのリ ミッタ部とジンバル機構の位置関係を示す側面図である。

[図 6]図 6は、本発明の実施の形態 1にかかるヘッド支持装置の一部を模式ィ匕して示 した図である。

[図 7A]図 7Aは、本発明の実施の形態 1にかかる支点の周りに反時計回り方向に回 動する梁に加わる衝撃と梁の移動量の関係の一例を示す概念模式図である。

[図 7B]図 7Bは、本発明の実施の形態 1にかかる支点の周りに反時計回り方向に回 動する梁に加わる衝撃と梁の移動量の関係の他の一例を示す概念模式図である。 [図 8A]図 8Aは、本発明の実施の形態 1にかかる支点の周りに時計回り方向に回動 する梁に加わる衝撃と梁の移動量の関係の一例を示す概念模式図である。

[図 8B]図 8Bは、本発明の実施の形態 1にかかる支点の周りに時計回り方向に回動 する梁に加わる衝撃と梁の移動量の関係の他の一例を示す概念模式図である。

[図 9]図 9は、本発明の実施の形態 1にかかる重心位置 δと移動距離の関係の一例 を示す図である。

[図 10]図 10は、本発明の実施の形態 1にかかる重心位置 δと記録媒体またはヘッド スライダに損傷を生じさせない衝撃加速度の関係を求めた実験結果を示す図である

[図 11]図 11は、本発明の実施の形態 1にカゝかる垂直回動軸の構成の他の一例を示 すヘッド支持装置の側面図である。

[図 12]図 12は、本発明の実施の形態 2にかかるヘッド支持装置の構成を示す平面図 である。

[図 13]図 13は、本発明の実施の形態 2にかかるヘッド支持装置の構成を示す側面図 である。

[図 14]図 14は、本発明の実施の形態 2にかかるヘッド支持アームを示す平面図であ る。

[図 15]図 15は、本発明の実施の形態 3にかかる携帯電話の概略図である。

[図 16]図 16は、従来の磁気ディスク装置の構成を示す主要部の平面図である。

[図 17]図 17は、従来のヘッド支持装置の作用を説明するための要部斜視図である。 符号の説明

1 回転中心

2 回転軸

3 ロータハブ部

4, 166 記録媒体

5 回動軸

6 ベアリング

7, 120, 161 ヘッド支持装置 , 111, 121 ヘッド支持アーム

a タブ部

b, 22a, 27c 穴部

c, 121e ディンプル

d， 12 If ッタ部

, 165 ヘッドスライダ

0, 168 ボイスコイル

1 マグネット

2 上側ヨーク

3 下側ヨーク

4 ランプ部

5 ランプブロック

6, 17 クラッシュストップ

8, 144 中心線

1 ジンパル機構

2 ボイスコイノレホノレダ

3, 124 バランサ

ボイスコイル部

5, 121a, 163 板ばね部

6 ばね固定部材

7 ピボット軸受

7a, 27b, 111a, 111b, 121c, 121d ピボット8, 112, 123， 169 軸受部

a, 112a フランジ

b ねじ部

c 円筒部

9 カラー

a 突出部 b 上面

ナット

, 121g 垂直回動軸 支点

a 頂点

梁

a 梁部

b 部材

c 突起部

, 64, 65 ばね

矢印

1 曲線

1b 固定部

2 ヘッド回動アーム2a 凹部

1 折曲部

2 スリット部

3 切除部

3a: ， 143b, 143c 側面0 携帯電話

2 基板

1 磁気ディスク装置3 液晶ディスプレイ スピーカ

5 マイク

6 下ケース

7 上ケース

2 サスペンション 164 支持アーム

167 スピンドノレモータ

171 切り欠き部

A 点 (重心位置）

P , P , Q , Q , R , R 当接点

1 2 1 2 1 2

発明を実施するための最良の形態

[0058] 以下、本発明の実施の形態について、磁気ディスク装置を例示し、図面を用いて説 明する。

[0059] (実施の形態 1)

図 1〜図 11は、本発明の実施の形態 1にかかるヘッド支持装置及びそれを備えた ディスク装置を説明するための図である。図 1は磁気ディスク装置の主要部を示す平 面図、図 2はヘッド支持装置を示す平面図、図 3はヘッド支持装置の構成を示す側 面図、図 4はヘッド支持装置の構成を示す分解斜視図、図 5はタブ部側力 見たへッ ド支持アームのリミッタ部とジンバル機構の位置関係を示す側面図、図 6はヘッド支 持装置の一部を模式ィ匕して示した図、図 7Aは支点の周りに反時計回り方向に回動 する梁に加わる衝撃と梁の移動量の関係の一例を示す概念模式図、図 7Bは支点の 周りに反時計回り方向に回動する梁に加わる衝撃と梁の移動量の関係の他の一例 を示す概念模式図、図 8Aは支点の周りに時計回り方向に回動する梁に加わる衝撃 と梁の移動量の関係の一例を示す概念模式図、図 8Bは支点の周りに時計回り方向 に回動する梁に加わる衝撃と梁の移動量の関係の他の一例を示す概念模式図、図 9は衝撃加速度を受けた時の梁の垂直回動軸に対する重心位置 δとヘッドスライダ が移動する距離の最大値 (X )

3 maxの関係の一例を示す図、図 10は重心位置 δと記 録媒体またはヘッドスライダに損傷を生じさせない衝撃加速度の関係を求めた実験 結果を示す図、図 11は垂直回動軸の構成の他の一例を示すヘッド支持装置の側面 図である。なお、図 1においては、上蓋を取り外し、上側ヨークを一部省略した状態を 図示している。

[0060] 図 1において、回転中心 1の周りに回転するスピンドルモータ（図示せず）の回転軸 2に固着されたロータハブ部 3に、記録媒体層が表面上に形成された記録媒体 4が 載置されている。

[0061] 一方、回動軸 5の周りにベアリング 6を介して回動自在に信号変換素子揺動アーム であるヘッド支持装置 7が軸支されている。ヘッド支持装置 7は回動軸 5の中心軸が ヘッド支持装置 7の水平回動中心となって記録媒体 4の表面と略平行な方向に水平 回動可能な構成となって 、る。

[0062] ヘッド支持装置 7には、ヘッド支持アーム 8の一端にタブ部 8aが形成され、タブ部 8 aより回動軸 5側にジンバル機構（図示せず)を介して信号変換素子である磁気ヘッド (図示せず)を搭載したヘッドスライダ 9が配設されて 、る。

[0063] ヘッド支持アーム 8の他端にはボイスコイル 10が配設されており、回動軸 5の周りに 記録媒体 4の半径方向に表面と平行な方向に回動する。また、ボイスコイル 10に対 向するようにボイスコイル 10の上方に、すなわちボイスコイル 10が設けられたヘッド 支持装置 7に対して記録媒体 4とは反対側にマグネット 11を固着した上側ヨーク 12 がシャーシまたは他の筐体（図示せず）に取り付けられて 、る。

[0064] また、ボイスコイル 10を挟むようにしてボイスコイル 10に対向させて、その下方に下 側ヨーク 13がシャーシまたは他の筐体に取り付けられている。ボイスコイル 10、ボイス コイル 10に対向するマグネット 11、マグネット 11が固着された上側ヨーク 12及び下 側ヨーク 13によってボイスコイルモータ（以下、 VCMと言う）が構成されている。また、 ヘッド支持装置 7に設けられたタブ部 8aに当接してヘッド支持装置 7を上下にガイド するように、ガイド部が設けられたランプ部 14を有するヘッド保持部材であるランプブ ロック 15がシャーシまたは他の筐体に取り付けられている。

[0065] マグネット 11に対向したボイスコイル 10に電流を供給することによって、 VCMが作 動し、ヘッド支持装置 7が記録媒体 4の半径方向に回動する。磁気ディスク装置の動 作時は、ヘッド支持装置 7が回動軸 5の周りに回動して回転中の記録媒体 4のデータ 記録領域上を移動する。磁気ディスク装置の非動作時には、ヘッド支持装置 7を時 計回り方向に回動する。この時、ヘッド支持装置 7を待避位置であるランプ部 14の所 定の位置まで回動する。なお、周知のように、ヘッド支持装置 7が時計回り方向また は反時計回り方向への過度な揺動を阻止するためにクラッシュストップ 16及びクラッ シュストップ 17がシャーシまたは筐体その他の構造部材に設けられている。 [0066] ヘッド支持装置 7の構成について図 2〜図 4を用いて説明する。図 2、図 3及び図 4 において、一方の端部にタブ部 8a及び他方に穴部 8bを有するヘッド支持アーム 8に は、そのタブ部 8a側にジンノ レ機構 21を介して磁気ヘッド（図示せず)を搭載したへ ッドスライダ 9が配設されて 、る。

[0067] なお、ヘッドスライダ 9の中心部分の近傍に当接するようにディンプル 8cをヘッド支 持アーム 8の下面に設け、ジンバル機構 21を介してヘッドスライダ 9がヘッド支持ァ ーム 8に取り付けられて!/、る。

[0068] また、そのディンプル 8cをジンバル機構 21またはヘッドスライダ 9の上面（磁気へッ ドが搭載された面とは反対側の面）の略中心部に当接させているので、磁気ディスク 装置の作動時におけるヘッドスライダ 9の記録媒体 4に対するロールまたはピッチ方 向の不要な振動等にも柔軟性良く追従させることができる。また、ヘッド支持装置 7の アンロード動作時に、ヘッドスライダ 9が受ける負圧によりジンバル機構 21に固着され たヘッドスライダ 9がヘッド支持アーム 8のディンプル 8cから大きく離れ、ジンバル機 構 21を変形させることを防止する。

[0069] このために、後述の図 5に示すように、ヘッドスライダ 9が固着されたジンバル機構 2 1と所定の隙間 dを有するように、ヘッド支持アーム 8にリミッタ部 8dを設ける。ジンバ

0

ル機構 21がディンプル 8cから所定の距離離れた時に、リミッタ部 8dがジンバル機構 21に当接して、ディンプル 8cからのジンバル機構 21の離間距離を規制するようにな されている。

[0070] さらに、ボイスコイル 10が穴部 22aを有するボイスコイルホルダ 22に取り付けられて いる。ボイスコイル 10を挟んで穴部 22aの反対側にバランサ 23が固着されたボイスコ ィル部 24をヘッド支持アーム 8に固着している。なお、ヘッド支持アーム 8とボイスコィ ル部 24は別部材の構成を例示した。しかし、何らこれに限るものではなぐこれらを一 体ィ匕して 1つのユニットとしても良い。また、ノ《ランサ 23は別部材として設けなくても良 く、ボイスコイルホルダ 22の外形形状を大きくして、ボイスコイルホルダ 22にバランス 調整の機能を付加しても良 、。

[0071] 弾性機構の 1つである略環状の板ばね部 25の一端がヘッド支持アーム 8の下面（ スライダ 9が配設されている側の面）に固着され、また、板ばね部 25の他端側上面（ ヘッド支持アーム 8に固着されている側の面）には略半円環形状のばね固定部材 26 が固着されている。

[0072] 図 4は、支持装置 7の分解斜視図である。ピボット軸受 27はその両端部に一対のビ ボット 27a及び 27bを有し、その中央部に穴部 27cを有する。

[0073] 軸受部 28はフランジ 28a、ねじ部 28bを有する。さらに円筒部 28cがフランジ 28aと ねじ部 28bとの間に設けられている。軸受部 28の外観形状は中空つば付の円筒状 を成す。フランジ 28aの外径は穴部 27cの内径よりも大きぐかつ、ねじ部 28bの外径 は穴部 27cの内径よりも小さい。円筒部 28cは穴部 27cと嵌合できる大きさの外径を 有する。

[0074] 軸受部 28をピボット軸受 27の穴部 27c、半円環形状のばね固定部材 26の内側、 環状の板ばね部 25の内側及びボイスコイルホルダ 22の穴部 22aを貫通させる。

[0075] ボイスコイル部 24は前に述べたように、ボイスコイル 10が穴部 22aを有するボイスコ ィルホルダ 22に取り付けられて!/、る。ボイスコイル 10を挟んで穴部 22aの反対側に バランサ 23が固着されたヘッド支持アーム 8に固着している。

[0076] 一方、フランジ 28aとは反対側から中空のカラー 29を、突出部 29aが軸受部 28の フランジ 28a側となるようにして軸受部 28の円筒部 28cに嵌合させて挿入する。

[0077] 中空のカラー 29は円筒部 28cに嵌合する内径とボイスコイルホルダ 22の穴部 22a を貫通する外径を有する。また、カラー 29には、略環状の板ばね部 25に固着された ばね固定部材 26と略同じような形状を有する半円環形状の突出部 29aが設けられて いる。

[0078] 突出部 29aの上面 29bが板ばね部 25に固着されたばね固定部材 26の略半円環 状の平面部分に当接する。カラー 29をばね固定部材 26とそのばね固定部材 26が 固着当接している板ばね部 25の平面部分と共に軸受部 28のフランジ 28aとナット 30 によって狭持して一体化された構成となされ、ヘッド支持装置 7が構成されて ヽる。

[0079] また、カラー 29及びばね固定部材 26を介してヘッド支持アーム 8に固着された板 ばね部 25を軸受部 28のフランジ 28aとナット 30によって狭持する。ピボット軸受部 27 に設けられた一対のピボット 27a及び 27bの頂点がヘッド支持アーム 8の上面（ヘッド スライダ 9が配設されて 、な 、側の面）に当接する。 [0080] 板ばね部 25と一対のピボット 27a及び 27bを介してヘッド支持アーム 8とピボット軸 受部 27が弾性機構の 1つである板ばね部 25によって弹性的に接続される。こうした 構成によって、ピボット軸受 27の一対のピボット 27a及び 27bとヘッド支持アーム 8の 上面とのそれぞれの当接点 P及び Pを結ぶ線を支点としてヘッド支持アーム 8をそ

1 2

のタブ部 8a側が下方に押し下げられるように、板ばね部 25が作用する。

[0081] すなわち、ヘッド支持アーム 8は当接点 P及び Pを結ぶ線を垂直回動軸 31として

1 2

記録媒体 4の表面と垂直な方向に回動可能な構成となっている。したがって、磁気デ イスク装置の作動時は、ヘッド支持アーム 8にジンバル機構 21を介して取り付けられ たヘッドスライダ 9が記録媒体 4の表面に対して浮上する。

[0082] この時のヘッドスライダ 9のロード荷重は、ピボット軸受 27の一対のピボット 27a及び 27bのそれぞれの当接点 P及び Pによるヘッド支持アーム 8に対する板ばね部 25の

1 2

変形による反力としての記録媒体 4方向への圧縮応力によって生じる。ヘッドスライダ 9に力かる記録媒体 4の方向への付勢力とその逆方向の浮揚力との関係によってへ ッドスライダ 9が浮上する。ヘッドスライダ 9すなわち磁気ヘッドと記録媒体 4との間に 一定の空隙を保って磁気ディスク装置の記録再生が行われる。

[0083] 次に、ヘッド支持装置 7を構成するピボット軸受 27に設けられた一対のピボット 27a 及び 27bの位置について説明する。ピボット 27aとピボット 27bがヘッド支持アーム 8 の上面に当接するそれぞれの当接点 P

1と当接点 P

2を結ぶ線、すなわち垂直回動軸

31力 図 1に示すヘッド支持装置 7の回動軸 5の軸心を通る。かつ、図 1に示すヘッド 支持装置 7の長手方向の中心線 18に垂直になるように形成されている。なお、当接 点 Pと当接点 Pをヘッド支持装置 7の回動軸 5の軸心に対して互いに対称的になる

1 2

ように配置して、当接点 Pと当接点 Pを結ぶ線の中点を回動軸 5の軸心に略一致さ

1 2

せることが望ましい。このように構成することによって、ヘッド支持装置 7を構成するへ ッド支持アーム 8はピボット 27a及びピボット 27bの当接点 Pと当接点 Pを結ぶ線の

1 2

周りに記録媒体 4の表面に垂直な方向に回動させることが可能になる。板ばね部 25 の弾性力によって、ヘッド支持アーム 8に搭載されたヘッドスライダ 9側が記録媒体 4 の方向に付勢されることになる。

[0084] ヘッド支持装置 7を上述のように構成することにより、ヘッド支持装置 7を構成するへ ッド支持アーム 8を剛性の高 、材料で形成することができる。外部からの大きな衝撃 等に対する耐衝撃性を向上させることが可能であるので、ヘッド支持アーム 8の共振 周波数を高くすることができる。

[0085] 従来、問題になっていた振動モードの発生を排除することができるため、セトリング 動作を行う必要がなくなる。これによつて、ヘッド支持装置 7を高速で回動及び位置 決めすることができる。また、磁気ディスク装置のアクセス速度を向上することができる 。また、弾性機構の 1つである板ばね部 25は、ヘッド支持アーム 8として 1つの部材で 一体的に形成したものではなぐヘッド支持アーム 8とは独立した別個の部材として設 けている。このため、ヘッドスライダ 9へのロード荷重を大きくし、かつ、柔軟性を高ぐ かつ、構造体の剛性を高くするという、いわば、相反する条件を、一挙に満足させるこ とができる。これにより、ヘッド支持装置 7の設計の簡便化が図れ、また、その設計の 自由度を飛躍的に広げることができる。

[0086] また、従来のヘッド支持アームにおいては、非常に精密な板ばね部のフォーミング 加工が必要であった。しかし本願発明においては、比較的簡易にヘッド支持アーム を形成することができる。さらに、板ばね部 25の厚み、材質等を単独で設定すること ができるので、板ばね部 25の強度及びばね定数を所望の大きさに設定することがで きる。

[0087] さらに、ヘッド支持装置 7を構成するヘッド支持アーム 8、ボイスコイル部 25及び板 ばね部 25のうちヘッド支持アーム 8に当接している部分、ヘッドスライダ 9を固着して ヘッド支持アーム 8に連結するためのジンバル機構 21及びバランサ 23の合計重心 位置が所定の位置になるようにバランサ 23の質量 (重量)を調整して、ボイスコイル部 24を構成するボイスコイルホルダ 22の一端にバランサ 23を固着する。なお、バラン サ 23はボイスコイルホルダ 22の一端に固着するものとした。し力し、ヘッド支持装置 7 を構成するそれぞれの構成部品の質量 (重量)配分によっては、ヘッド支持アーム 8 のヘッドスライダ 9側に設けるのが好ましい場合もある。

[0088] 次に、上述のように構成されたヘッド支持装置 7が外部力 水平回動軸心である回 動軸 5の軸心方向（記録媒体 4の表面に垂直な方向）に衝撃を受けた時のヘッド支 持アーム 8とヘッドスライダ 9の挙動にっ 、て図 6を用いて説明する。 [0089] 図 6において、支点 61の頂点 61aは、図 3に示されたピボット軸受 27の一対のピボ ット 27a及び 27bとヘッド支持アーム 8の上面とのそれぞれの当接点 P及び Pを結ぶ

1 2 線すなわち垂直回動軸 31 (図 2参照）を示す。梁 62は、図 3において、ヘッドスライダ 9を除いた弾性機構である板ばね部 25によって保持された部分である。すなわち、 図 3に示されたヘッド支持装置 7を構成するヘッド支持アーム 8、ボイスコイルホルダ 2 2、板ばね部 25のうちヘッド支持アーム 8に当接している部分及びジンバル機構 21 を一体ィ匕してなる梁部 62aと、ボイスコイル 10及びバランサ 23を一体ィ匕してなる部材 62bと力ら構成されている。

[0090] 梁 62は図 3に示したヘッド支持アーム 8のディンプル 8cに対応する突起部 62cを有 し、ヘッドスライダ 9と当接している。ばね 63は、非常に柔軟性のある材料で形成され たジンバル機構 21を模式ィ匕したものである。ヘッド支持アーム 8に固着された部分と ヘッドスライダ 9が固着された部分を連結する部分の弾性力を示している。なお、通 常はジンバル機構 21を介してディンプル 8cにヘッドスライダ 9が非常に小さな予圧を もって当接している。ばね 64は記録媒体 4の回転によりヘッドスライダ 9に発生する正 圧と負圧との差圧すなわちヘッドスライダ 9に発生する浮上力を示す。

[0091] ばね 65はヘッドスライダ 9にロード荷重を付与するための板ばね部 25の弾性力を 示す。磁気ディスク装置が正常に作動している場合には、ばね部 65によるロード荷 重とばね 64にて示される浮上力によって釣り合い、記録媒体 4力も浮上した状態とな つている。

[0092] また、梁 62の合計質量を m、その重心位置を点 A、支点 61の頂点 6 laよりへッドス ライダ 9側にある梁 62の質量を m、支点 61よりヘッドスライダ 9側とは反対側にある梁 62の質量を m、及びヘッドスライダ 9の質量を mで示している。このような梁 62及び

2 3

ヘッドスライダ 9に記録媒体 4に垂直な方向すなわち矢印で示した方向 66に衝撃が 加わり、梁 62が支点 61の頂点 61aの周りに回動させられる時には、ばね 65により付 与されているロード荷重が変動することになる。

[0093] また、他方では、ヘッドスライダ 9は梁 62と同様に矢印で示した方向 66に衝撃が加 わる。しかし、記録媒体 4の回転によって負圧と正圧が発生しているため、梁 62の挙 動と非常に柔軟なばね 63によって梁 62に連結されたヘッドスライダ 9の挙動とは必 ずしも完全には一致しない。

[0094] し力しながら、ヘッドスライダ 9は、ロード荷重と浮上力との釣り合い関係により、記録 媒体 4上を浮上するため、その釣り合いの関係が大きく崩れると、浮上が不安定とな る。仮に、ロード荷重が無くなる程度の強い衝撃が外部から加わった場合、ヘッドスラ イダ 9は浮上力の大きさに応じて浮上することになり、非常に不安定となる。外力によ るロード荷重の変動を抑制することによって、ヘッドスライダ 9の浮上を安定に維持す ることがでさる。

[0095] 外部力もの衝撃を受けた時には、梁 62の挙動とヘッドスライダ 9の挙動を分離して 考えることができる。また、梁 62に衝撃が加わった時には、梁 62は支点 61の周りに 回動させるような回転モーメントが働く。梁 62を回動させる回転モーメントの方向は、 梁 62に働く衝撃力の方向と支点 61に対する梁 62の重心位置 Aによって決まる。梁 6 2に衝撃力が働く方向と梁 62の重心位置のそれぞれの組み合わせに対する模式図 をそれぞれ図 7A、図 7B、図 8A及び図 8Bに示す。

[0096] 次に、梁 62に働く衝撃力の方向と支点 61に対する梁 62の重心位置 Aのそれぞれ の組み合せに対する、梁 62の挙動とヘッドスライダ 9の挙動について説明する。

[0097] 図 7Aは、支点 61に対する梁 62の重心位置 Aがヘッドスライダ 9側にある状態を示 す。また、梁 62に垂直で、かつ、梁 62側からスライダ 9側への方向の衝撃力を受けた 場合を示す。

[0098] 図 7Bは、支点 61に対する梁 62の重心位置 Aが部材 62b側（ヘッドスライダ 9側とは 反対側）にある。また、梁 62に垂直で、かつ、スライダ 9側から梁 62側への方向の衝 撃力を受けた場合で、梁 62のそれぞれの挙動は、支点 61の頂点 61aの周りに反時 計回り方向、すなわちヘッドスライダ 9が記録媒体 4に接近する方向にそれぞれ回動 する。

[0099] 図 8Aは、支点 61に対する梁 62の重心位置 Aが部材 62b側（ヘッドスライダ 9側と は反対側）にあり、梁 62に垂直で、かつ、梁 62側からスライダ 9側への方向の衝撃力 を受けた場合を示す。

[0100] 図 8Bは、支点 61に対する梁 62の重心位置 Aがヘッドスライダ 9側にある。かつ、梁 62に垂直で、かつ、スライダ 9側から梁 62側への方向の衝撃力を受けた場合を示す 。梁 62のそれぞれの挙動は、支点 61の頂点 61aの周りに時計回り方向すなわちへッ ドスライダ 9が記録媒体 4力も離間する方向にそれぞれ回動することになる。

[0101] 一方、外部力 の衝撃力は梁 62の重心に作用すると同時に、ヘッドスライダ 9の重 心にも作用することになる。梁 62側からスライダ 9側の方向に衝撃力を受けた場合と 、スライダ 9側から梁 62側の方向に衝撃力を受けた場合とでは、ヘッドスライダ 9に働 く衝撃力の方向が異なる。

[0102] なお、図 7A、図 7B、図 8A及び図 8Bに示した各記号，各符号は次のように定義す る。

[0103] m=垂直回動軸の周りに回動する部材のうちヘッドスライダを除いた部材の合計質 m =ヘッドスライダ 9の質量

3

J

0 =垂直回動軸の周りに回動する部材のうちヘッドスライダを除いた部材の合計質 量の重心周りの慣性モーメント

δ =支点 61の頂点 6 laを原点とする梁 62の重心位置 A

1 =支点 61の頂点 61aからばね 71 (ロード荷重付カ卩ばね）までの距離

1 =支点 61の頂点 61aからヘッドスライダ 9の中心までの距離

2

k =ばね 71のばね定数

k =ばね 72 (ヘッドスライダ 9と梁 62を結ぶジンバル機構部分)のばね定数

2

k =ばね 73 (スライダ 9が受ける浮上力に相当）のばね定数

3

g =重力加速度

a (t) =外部力ゝら加えられる衝撃の衝撃加速度

Θ =衝撃加速度 a (t)を受けた時に生じる梁 62の正常動作位置力もの回動角 X =衝撃加速度 a (t)によるばね 73の正常動作位置からの伸び変化量

3

=ヘッドスライダ 9の正常動作位置からの変位量

さらに、 δ、 ひ（t)、 0及び Xをそれぞれ次のように定義する。すなわち、 σは、梁 6

3

1に沿って、支点 61の頂点 61aを原点とし、ヘッドスライダ側を正（+ )、部材 62b側を 負（-)とする。 a (t)は梁 62側からスライダ 9側への方向を正（+ )、スライダ 9側から 梁 62側の方向を負（-)とする。 [0104] Θは、支点 61の頂点 61aを回転中心として、反時計回り方向を正（+ )、時計回り方 向を負（一）とする。

[0105] Xは、梁 62側とは反対側（記録媒体 4側）の方向を正（+ )、梁 62側の方向を負（一

3

)としてそれぞれ符号化する。

[0106] また、衝撃加速度 aを受けた時に生じる梁 62の回転トルク Tについては、 Tが反時 計回り方向を正（+ )、時計回り方向を負（-)であるように符号ィ匕する。この時、衝撃 加速度 a (t)を受けた時に生じる梁 62の回動角 Θ及びヘッドスライダ 9の移動量 Xは

3 非常に微小な値となる。

[0107] 図 7A、図 7B、図 8A及び図 8Bにおいて、梁 62及びヘッドスライダ 9の運動方程式 は式（3)及び式 (4)となる。

[0108] [数 3]

d ² Θ

( J ₀- ma ²) =σιηα { t) - (k ₁ 1 ,² + k₂ l 。²) θ · · '式（3) d t ²

[0109] [数 4] d²x₃

m₃ =- k 3 x ₃- k 2 (x ₃— 1 ₂ Θ) + m₃ a ( t ) ■ - -式 (4)

d t ²

[0110] 式 (3)を整理すると、式 (3— 1)となる。

[0111] [数 3-1] ά² θ

(J ₀+ma ²) + (kj 1！² + k₂ 1 ₂ ²) Θ =am ( t) · · '式（3— 1) d t ²

[0112] また、式 (4)を整理すると、式 (4一 1)を得る。

[0113] [数 4一 1] d²x₃

m₃ + (k 2 + k3 ) x ₃= k ₂ 1 ₂0 +m₃ a ( t ) ■ - '式 (4— 1)

d t ²

[0114] それぞれの運動方程式である式 (3— 1)及び式 (4—1)を解くことによって、梁 62及 びヘッドスライダ 9のそれぞれの挙動を知ることができる。

[0115] 梁 62及びヘッドスライダ 9が受ける外力の加速度 a (t)が式（5)で表される外力が 働くものとし、式 (3— 1)を整理すると、式 (3— 2)となる。ただし、式 (3— 2)の各因子 は式（3a)、（3b)で表される。

[0116] [数 5] ) = a c o s ω 式（5)

[0117] [数 3- 2] ά² θ

Α_χ θ =K₂ c 0 s ω t · · '式 (3— 2)

d t ²

[0118] [数 3a]

k j 1 !² + k₂ 1

式 (3 a)

J o +m a ²

[0119] [数 3b]

a x ma

A. 式 (3 b)

[0120] 時間 t=0で 0 =0であるから、式 (4— 2)を解くと、式（6)を得る。ただし、式 (6)の各 因子はそれぞれ式 (6a)、 (6b)及び (6c)で表される。

[0121] [数 6]

Θ = B ₀ c o s (,ω 0 t ·ψ ₀) + Β！ c o s ω t · · *式 (6)

[0122] [数 6a] k i 1 ！² + k₂ 1 ₂ ^:

ω 式 (6 a)

+ mo ²

[0123] [数 6b] 式 (6 )

[0124] [数 6c]

A.

B 式 (6 c)

ω _n ²— ω ² [0125] さらに、時間 t=0で、回動角 Θの角速度は 0であるので、次の式（6d)で示す関係 式が成立する。

[0126] [数 6d] = 0 · · ·式 （6 d)

[0127] したがって、式（6— 1)を得る。

[0128] [数 6—1] θ = c o s ω ₀ t + c o s ω t ' ' '式 (6— 1)

ω o ²— ω ² ω ο ²— ω ²

[0129] 次に、式（6— 1)で得られた Θ及び式（5)を式 (4 1)に代入して、 Xの解を求める

3

と、式（7)を得る。この Xがヘッドスライダ 9の挙動を表す。ただし、式（7)の各因子は

3

それぞれ、式（7a)、（7b)、（7c)及び（7d)で表される。

[0130] [数 7]

X 3 i> t ) =C₀ c o s (,ω ! t - ψ !> + C ₁ c o s w。 t + C ₂ c o s ω t · · *式 (7) [0131] [数 7a] kつ + k 3

ω ,²= · · ■式 （7 a)

m₃

[0132] [数 7b] d C₂

C₀ = · ' '式 （7 b)

C O S ψ ! C O Sゆ i

[0133] [数 7c] k 2 1 2 A 2

X +

m₃ ω o ³— ω ²

C 1 = , , ,式 （7 c)

ω ! " " ω ²

[0134] [数 7d] X 4- a

m₃ ω o ²— ω ²

C₂= . . .式 （7 d)

ω ! ² ― ω ²

[0135] t=0のとき、ヘッドスライダ 9の速度が 0であることから、次の式（7e)に示す関係式 が成立する。

[0136] [数 7e] =0 · · '式（7 e)

[0137] また、式（7)及び式（7a)〜式（7e)より、式 7bは、式（7— 1)で表される。ただし、 C

0 は式 (7b— 1)で表される。

[0138] [数 7—1]

( t ) =c oC O S coi t+Ci C O s )o t +C₂ c o s j t · * ·式 (7— 1)

[0139] [数 7b- 1]

C₀=(— C _α)+ (-C ₂ ) · ' '式（7 b— 1)

[0140] 式（7— 1)を整理すると、式（7— 2)を得ることができる。

[0141] [数 7-2]

X 3 ( t ) =- (C J + C₂) c o s c ! t +CL C O S Wo t +C^c o s w t · · '式 (7— 2)

[0142] 式（7— 2)を用いることにより、梁 62、ヘッドスライダ 9に外部力も衝撃が加えられた 時のヘッドスライダ 9の正常動作位置を原点とヘッドスライダ 9位置を求めることができ る。式（7— 2)、 (7a)、（7b)、（7c)、（7d)及び式（6a)において、（ δ >0、 α >0)は 図 7Αに、 ( δぐ 0、 α<0)は図 7Βに、 ( δぐ 0、 a >0)は図 8Aに、（ δ >0、 α<0) は図 8Βにそれぞれ対応する。

[0143] 式（7— 3)において、 X (t)が最大値 (X ) となる時間 tを tとすると、式 (8— 1)が

3 3 max 0

得られる。

[0144] [数 8-1] I x ₃| _{ma x} =x 3 (t。) =(C i + C 2) c o s ω i t o + C i c o s ω o t。十 C ₂ c o s ω t o . · '式 (8— 1)

[0145] 式（8— 1)の右辺における C及び Cは、距離 δのそれぞれ関数である ω及び A

1 2 0 2 を含む。故に、 C及び Cすなわち（X ) はそれぞれ δの関数となり、垂直回動軸の

1 2 3 max

周りに回動する部材のうち前記ヘッドスライダを除 、た部材の合計質量及びへッドス ライダ 9のそれぞれの質量 m及び m、垂直回動軸の周りに回動する部材のうち前記

3

ヘッドスライダを除いた部材の重心周りの慣性モーメント J、各ばねのばね定数 k、 k

0 1 2 及び k、支点 61の頂点 61aから各ばねの作用点までの距離 1及び 1、外部からの衝

3 1 2 撃加速度 αをパラメータとして 、る。したがって、式 (8— 1)は δの関数として式（9— 1)のように表すことができる。

[0146] [数 9-1]

| x₃|max = ί ( · · ·式 （9— 1)

[0147] 一例として、外部力 加えられる衝撃の衝撃加速度を、次の式（9— 2)の関係で示 す。

[0148] [数 9— 2] a ( t ) = ( l O O O c o s (1 00 π t)) g · · -式（9— 2) [0149] 衝撃加速度 a (t)を受けた時の δに対する（X ) のシミュレーション結果を図 9に

3 max

示す。この時に用いた各要素の設計仕様はたとえば、次のとおりである。

[0150] m'g=48(mgf) =4. 8X10—⁶ (kgf)

m -g = 0. 6(mgf)=6X10"⁷(kgf)

3

J =0. 85(gfmm²)=8. 5 X 10"¹⁰(kgm²)

o

1 =0. 2(mm)=2X10"⁴(m)

1 =11. 8(mm)=l. 18X10"²(m)

k

=51000 0X10⁵(N/m) ω = 100 π (rad/s) = 3. 14159 X 10² (rad/s)

梁 62の回動方向は、力の加わる方向と垂直回動軸に対する重心位置 δの方向に よって決まる（図 7Α,図 7Β,図 8Α及び図 8Β)。したがって、図 9において、重臣位置 δの正（+ )側及び負（一）側のそれぞれの領域において、梁 62の回動方向が +側 及び 側が存在する。

[0151] このため、 δの正（+ )側及び負（一）側のヘッドスライダ 9の位置を X +、 X—とすると

3 3

、それぞれの領域に (X +)

3 max及び (X ")

3 maxの曲線が存在する。但し、（X +)

3 max及び（ χ ") は、梁 62の回動方向が +側及び 側の時のそれぞれの最大値 (x ) を示

3 max 3 max す。

[0152] 図 9から、明らかになるように重心位置 δに対する（X ) の曲線は、略 V字状にな

3 max

つている。梁 62の重心位置 Aが支点 61の頂点 61aから離れるにつれて、ヘッドスライ ダ 9の移動量 (X ) は大きくなる。

3 max

[0153] 一方、磁気ディスク装置が正常に作動している時のヘッドスライダ 9の ABS面と記 録媒体 4の表面との間の浮上間隔は、記録媒体 4の回転による面振れや製造ばらつ きまたは周囲環境 (例えば、気圧等)等によって変動する。また、記録媒体 4には、こ れ以上の高さでヘッドスライダ 9を浮上させれば、ヘッドスライダ 9と記録媒体 4との接 触による障害を起こさない安定な浮上を保証する浮上保証高さ（以下、グライドハイト と言う）と称する値が決められて 、る。

[0154] したがって、浮上間隔から上述のような変動量とダライドハイト量を除いたものが許 容される Xの最大許容変位量となる。また、ヘッドスライダ 9の移動量 (X ) が最大

3 3 max 許容変位量 X 以下になるような δの範囲内に梁 62の重心位置を設定すれば、外部

Os

から仮に衝撃を受けてもヘッドスライダ 9が記録媒体 4に当接するという不具合を排除 することができる。また、ヘッドスライダ 9及び記録媒体 4に損傷を与えるという不具合 を排除することができる。一般的には、グライドハイトを除いた浮上間隔 X

0の 20%程 度が最大許容変位量 X

Osである。

[0155] 図 9において、磁気ディスク装置が正常に作動している時のヘッドスライダ 9の ABS 面と記録媒体 4の表面との間の浮上間隔 X = 9 (nm)に対し、記録媒体 4の回転によ

0

る面振れその他の変動を見込み、ヘッドスライダ 9は記録媒体 4に当接することのな い最大許容変位量 x =2(nm)とした場合、式（9 3)で表される直線と、 (x +)

Os 3 max 及び (x _) の曲線とのそれぞれの交点 M 、N 、M 及び N におけるそれぞれの

3 max + + — ―

δ座標の数値 δ +、 δ +、 δ —及び δ —を求めることができる。

1 2 1 2

[0156] [数 9— 3]

(x₃) _max = x。_s = 2 (nm) - · '式（9— 3)

[0157] また、（X +) 及び (x _) の曲線とのそれぞれの交点 M 、N 、M 及び N に

3 max 3 max + + — ― おけるそれぞれの δ座標の数値 δ +、 δ +、 δ —及び δ —は、 δ +^0. 27 (mm)

1 2 1 2 1

、 δ " = 0. 26 (mm) , δ ⁺ = -0. 27 (mm), δ ~ = ~0. 26(mm)となる。

1 2 2

[0158] また、式（9 4)及び式（9 5)の関係が成立している。

[0159] [数 9-4] σ _x ⁺ = 0. 27 (mm) >ひ i— ≤ 0 , 26 (mm) · · '式（ 9— 4 ) [0160] [数 9— 5] σ ₂^≡ - 0· 26 (mm) >σ _z ⁺ = - 0. 27 (mm) · · ·式（9— 5)

[0161] 式（9-4)及び式（9-5)の関係が成立している時、式 (9 6— 1)、式（9 6— 2)で 表される重心位置 δの領域内に、垂直回動軸の周りに回動する部材のうちヘッドスラ イダを除!ヽた部材の重心位置 Αを設定する。

[0162] [数 9- 6-1] σ _x- = 0. 26 (mm) >ひ >σ₂—≤ - 0. 26 (mm) - · '式（9— 6— 1) [0163] [数 9— 6— 2]

σ ₂— ≡ — 0. 26 (mm) くひく σ ^ Ο. 26 (mm) · · '式（9— 6 _ 2)

[0164] 式 (9 6— 1)、式（9 6— 2)で表される領域内に重心位置 δを設定すれば、加速 度 a (t)は、式（9— 7)で示される衝撃を外部力も受ける。

[0165] [数 9-7] ( t ) =± ( 1 000 c o s (1007T t)) g - - ■式（9— 7) [0166] しかし、外部力ゝら式（9— 7)で示す衝撃を受けても、ヘッドスライダ 9は記録媒体 4に 当接することはない。すなわち、許容最大衝撃加速度 a (t)を設定し、上述の一例の ように、各要素の設計仕様を用いて δの領域を求めて、梁 62の重心位置 Αをその重 心位置 δの領域内に位置するように設定する。これによつて、許容最大衝撃加速度 a (t)以下の衝撃加速度を有する外部からの力が加わったとしても、ヘッドスライダ 9 の移動は最大許容変位量 X 以下に抑えることができる。このため、ヘッドスライダ 9が

Os

記録媒体 4に当接するという不具合を排除して、ヘッド支持装置として高い耐衝撃性 を備免ることができる。

[0167] 次に、上述の各要素の設計仕様を有するヘッド支持装置を用いて、落下衝撃につ いて検討してみた。具体的には、ヘッドスライダ 9が記録媒体 4に当接することによる 損傷がこれらの少なくとも一方に生じさせることがない衝撃加速度の大きさを求めた。 その結果を図 10に示す。

[0168] 図 10は、梁 62に対応する部材 (すなわち、垂直回動軸 31の周りに回動する部材 のうちヘッドスライダ 9を除いた部材)の重心位置 δを変化させたヘッド支持装置に対 して、加える衝撃加速度を変えて記録媒体 4に垂直な方向に落下させた時に、記録 媒体 4またはヘッドスライダ 9の少なくとも 、ずれか一方に損傷を生じさせることがな!ヽ 衝撃加速度の最大値を求めた検討結果である。

[0169] 図 10の横軸は、図 9に示したものと同じであり、梁 62の合計質量の頂点 61aに対す る重心位置を示す。縦軸は記録媒体 4またはヘッドスライダ 9の少なくとも ヽずれか一 方に損傷を発生させな!/、落下衝撃加速度の最大値を示す。

[0170] 図 10から分力るように、重心位置 δに対する記録媒体 4またはヘッドスライダ 9に損 傷を発生させない落下衝撃加速度の最大値の曲線 101は上方に向力つて凸の曲線 である。かつ、衝撃加速度の最大値 a maxを示す横軸の重心位置は δ =0と略一致 している。このことは、頂点 61aの周りに回動する部材の合計質量 (m+m )の重心

3 位置を頂点 61aに略一致させるよりも、梁 62のみの合計質量 (m)の重心位置を頂点 61 aに略一致させた方力 記録媒体 4及びヘッドスライダ 9の少なくともいずれか一方 に損傷を生じさせない衝撃加速度の最大値を得ることができ、より大きな落下衝撃に 耐え得ることを示唆する。すなわち、耐衝撃性という観点から、支点 61の頂点 61aの 周りに回動する部材の合計質量の重心位置を考える場合、梁 62とヘッドスライダ 9の それぞれの質量を分離して考えた方力 より合理的な考え方ができるということが、図 10に示した検討結果より推察することができる。

[0171] したがって、ヘッドスライダ 9が記録媒体 4に当接することによる損傷を記録媒体 4及 びヘッドスライダ 9の少なくとも 、ずれか一方に生じな 、ようにするためには、垂直回 動軸の周りに回動する部材のうちヘッドスライダを除 ヽた部材の重心位置 Aと、支点 61の頂点 61aとの間を δとして、最大許容変位量 X に対し、式（9— 1)力も導かれる

Os

式（10— 1)を常に満足する重心位置 δの領域を求めれば良い。

[0172] [数 10-1]

X = f ( σ ) く x ₀s · ' *式（1 0—1 )

[0173] 式 (10-1)を求めるには、まず式（11)で表される直線を求める。

[0174] [数 11]

(x 3) _{m a x} = x _{0 s} …式（1 1 )

[0175] 次に式 (11)と式（9 1)との交点を求める。すなわち、式（11 1)を重心位置 σ \Ζ ついて解けば良い。

[0176] [数 1H]

X ( σ ) …式 （1 1— 1 )

[0177] 式（11— 1)の解は、上述したように、 4つ存在する。ここで、それら δ δ δ

1 2 1

—及び δ ― を次のように定義する。すなわち、

2

δ +は、梁 62の回動方向が正（+ )で δが正（+ )のときの重心位置

δ +は、梁 62の回動方向が正（+ )で δが負（-)のときの重心位置

2

δ "は、梁 62の回動方向が負（一）で δが正（+ )のときの重心位置

δ ― は、梁 62の回動方向が負（-)で δが負（-)のときの重心位置

2

また、 δ + δ + δ —及び δ ―は、それぞれ、式 (12— 1 （12— 2 （12— 3)及

1 2 1 2

び (12— 4)で表される。

[0178] [数 12- 1] f ( o ^) =x_{0 s} · ' ·式（12— 1) [0179] [数 12— 2] f (σ₂ ⁺) =x_{0 s} · · ·式（12-2) [0180] [数 12- 3] f (σ Γ) =x。_s ' · '式（12— 3) [0181] [数 12- 4] f (ひ ） =x_{0 s} . · '式（1 2-4)

[0182] 次に、式（10— 1)を常に満足する重心位置 δの領域を決める。 δが正の場合にお ける式（11— 1)を満たす解 δ +、 δ —のうち小さい方を δ 、 δが負の場合における δ +、 δ —のうち、大きい方を δ とする。すなわち、 δ +、 δ —のうち、小さい方を mi

2 2 2 1 1

η(δ +、 δ ―)として表記し、 δ + δ —のうち、大きい方を max (δ +、 δ ―)と表記

1 1 2 2 2 2 すると、重心位置 δが式 (13)を満足させるように設定する。なお、重心位置 σ 1、 σ 2 はそれぞれ、式 (13— 1)、（13— 2)で表される。

[0183] [数 13]

0₂くひく σ j■ · ·式（13)

[0184] [数 13- 1] σ _γ =m i n ι,σ _L ⁺, ひ ュー) ' · '式、丄 3— 1)

[0185] [数 13- 2] σ ₂— ni a χ (σ _t ⁺, ₁~) - · '式 (1 3一 2)

[0186] 式 (13)を満足させれば、外部から許容最大衝撃加速度 ex (t)以下の衝撃加速度を 有する衝撃を受けても、ヘッドスライダ 9が記録媒体 4に当接すると ヽぅ不具合を防止 することができる。これにより、ヘッドスライダ 9及び記録媒体 4に損傷を与えるという不 具合を未然に防止することができる。

[0187] 換言すれば、図 2, 3に示されるヘッド支持装置 7において、垂直回動軸 31の周り に回動する部材のうち、ヘッドスライダ 9を除いた部材，すなわちヘッド支持アーム 8、 ボイスコイル部 24、板ばね部 25のうちヘッド支持アーム 8に当接している部分、ジン バル機構 21及びバランサ 23の合計質量の重心位置を、ヘッド支持アーム 8の上面 に当接するピボット軸受 27に設けられた一対のピボット 27a及び 27bのそれぞれの当 接点 P及び Pを結ぶ線すなわち垂直回動軸 31に対し、その垂直回動軸 31の近傍

1 2

すなわち上述の式（13)における δの領域内に位置するように構成する。

[0188] こうした構成によって、外部からの衝撃によるヘッド支持アーム 8の回動を極力抑え

、ヘッドスライダ 9に対するロード荷重の極度の減少を回避することができる。安定し たヘッドスライダ 9の浮上バランスが得られ、ヘッドスライダ 9が記録媒体 4に当接して 記録媒体 4を損傷することを防止することができ、非常に高!、耐衝撃性を有するへッ ド支持装置を実現することができる。

[0189] なお、重心位置 δ ΐ, δ 2は、上述したように、計算でも求めることはできるが、実際 の系にお ヽては外部衝撃は式（5)で与えられるような単純な波形ではな！/、。

[0190] また、摩擦などにより実際には、梁 62ゃスライダ 9の運動は減衰させられるので、図

10で示したように実験的に重心位置 δ 1, δ 2を求めることが好ましい。

[0191] 垂直回動軸 31の周りに回動する部材のうち、ヘッドスライダ 9を除いた部材の重心 位置が、垂直回動軸 31に対して式（13)を満たすように設定された時、ヘッドスライダ

9を含む垂直回動軸 31の周りに回動する部材の重心位置は、垂直回動軸 31に対し て式（14)にて示される領域 εとなる。

[0192] [数 14]

m₃ l ₂ + mひ ₂ m₃ 1 ₂ + m σ j ε 2 = < ε < ε · · ■式（1 4) m+m₃ m+m₃

[0193] なお、実施の形態 1においては、ピボット軸受 27に設けた一対のピボット 27a及び 2 7bの頂点がヘッド支持アーム 8の上面に当接させるものを例示した。しかし、何らこれ に限ることはなぐたとえば、図 11に示すように、ヘッド支持アーム 111に設けたピボ ット 11 la及び 11 lbの頂点が軸受部 112のフランジ 112aの下面に当接するような構 成としても良い。

[0194] このような構成にぉ 、ても、ピボット 11 laとピボット 11 lbが軸受部 112のフランジ 1 12aの下面に当接するそれぞれの当接点 Qと当接点 Qを回動軸 5 (図示せず)の軸

1 2

心に対して互いに対称的な位置になるように配置する。かつ、当接点 Qと当接点 Q

1 2 を結ぶ線すなわち垂直回動軸が、回動軸 5の軸心を通り、ヘッド支持アーム 111の長 手方向の中心線に垂直になるように構成する。かつ、当接点 Q

1と当接点 Q

2を結ぶ線 の中点を回動軸 5の軸心に略一致させるように構成する。

[0195] 実施の形態 1によれば、ヘッド支持装置を構成するヘッド支持アームを剛性の高 ヽ 材料で形成することができるため、外部力もの大きな衝撃等に対する耐衝撃性を向 上させることが可能である。併せて、ヘッド支持アームの共振周波数を高くすることが でき、従来、問題になっていた振動モードが発生せず、セトリング動作の必要がない ため、ヘッド支持装置を高速で回動及び位置決めすることができる。

[0196] また、弾性機構の 1つである板ばね部はヘッド支持アームとは独立した別個の部材 として設けた。このため、ヘッドスライダへのロード荷重を所定の大きさに比較的容易 に設定することができ、設計の自由度を広げることができる。

[0197] さらに、ヘッド支持アームの上面とピボット軸受に設けられた一対のピボットとのそれ ぞれの当接点 P

1及び P

2を結ぶ線 (垂直回動軸）の周りにヘッド支持アームを回動可 能にしている。

[0198] また、垂直回動軸の周りに回動する部材すなわちヘッド支持アーム、ボイスコイル 部、板ばね部のうちヘッド支持アームに当接している部分、ジンバル機構、ジンバル 機構に固着されたヘッドスライダ及びバランサのうち、ヘッドスライダを除く他の部材 の重心位置を垂直回動軸の近傍に設定する。これにより、仮に外部力 大きな衝撃 を受けても、ヘッドスライダが記録媒体に衝突して記録媒体の表面に損傷与えると ヽ う不具合を未然に防止し、非常に高 ヽ耐衝撃性を有するヘッド支持装置を実現する ことができる。

[0199] また、このように構成されたヘッド支持装置を磁気ディスク装置に用いることにより、 非常に耐衝撃性が高ぐかつ、非常に高いアクセス速度を有する磁気ディスク装置を 実現することができる。

[0200] (実施の形態 2)

図 12〜図 14は、本発明の実施の形態 2にかかるヘッド支持装置を説明するための 図である。図 12はヘッド支持装置の構成を示す平面図、図 13はヘッド支持装置の 構成を示す側面図、図 14はヘッド支持装置におけるヘッド支持アームを示す平面図 である。なお、図 12及び図 13において、実施の形態 1で用いた図 2及び図 3と同じ箇 所に対応する要素には、図 2及び図 3における符号と同じ符号を付している。

[0201] 本発明の実施の形態 2にかかるヘッド支持装置 120は、一方の先端部にジンバル 機構 21を介して磁気ヘッド（図示せず)を搭載したヘッドスライダ 9が配設されたへッ ド支持アーム 121には板ばね部 121aが設けられている。板パネ部 121aに連結した 固定部 121bはヘッド回動アーム 122に固着されている。

[0202] また、ヘッド支持アーム 121に設けられた一対のピボット 121c及び 121dの頂点が それぞれヘッド回動アーム 122の下面 (記録媒体 4側の面）に当接している。板ばね 部 121aと一対のピボット 121c及び 121dを介してヘッド支持アーム 121とヘッド回動 アーム 122が弾性機構の 1つである板ばね部 12 laによって弹性的に接続されて!ヽ る。また、ヘッド回動アーム 122にはヘッド支持アーム 121が固着された側とは反対 側にベアリング 6が内蔵された軸受部 123が配設されている。なお、ヘッド回動ァー ム 122と軸受部 123とは一体的に形成されたものであっても良い。

[0203] さらに、ボイスコイル 10がボイスコイルホルダ 22に取り付けられて構成されたボイス コイル部 24が、ヘッド回動アーム 122に固着された軸受部 123を挟んでヘッド支持 アーム 121とは反対側にヘッド回動アーム 122に固着されている。軸受部 123が固 着されたヘッド回動アーム 122にジンバル機構 21を介してヘッドスライダ 9が配設さ れたヘッド支持アーム 121及びボイスコイル部 24が配設されることによってヘッド支 持装置 120が構成されている。また、ヘッド支持装置 120はベアリング 6を介して回動 軸 5の周りに水平方向に回動自在に軸支されて 、る。

[0204] 実施の形態 2は、実施の形態 1と同様に、回動軸 5の中心軸を水平回動中心として 記録媒体 4の表面と略平行な面の方向に水平回動可能な構成となって 、る。ボイス コイル 10に電流を供給することによって、 VCMが作動し、ヘッド支持装置 120が記 録媒体 4の半径方向に回動する。

[0205] なお、ヘッド回動アーム 122とボイスコイル部 24は別部材として構成しても良ぐま た、これらが一体化された 1つのユニットであっても良い。 [0206] 次に、ヘッド支持アーム 121について、図 14を用いて説明する。ヘッド支持アーム 121は非磁性金属製薄板材料を用いてプレスカ卩ェまたはエッチングカ卩ェ等の周知 の技術により形成され、その表面形状は、略二等辺三角形の外形形状を有する。

[0207] その長手方向の略二等辺三角形の両側斜面に相当する両側側面には、それぞれ 折曲部 141を形成して、ヘッド支持アーム 121の長手方向の剛性を高めている。そし て、両側に形成された折曲部 141に挟まれた部分の中央部分には U字状のスリット 部 142を形成する。さらに、スリット部 142の内側に位置する舌片状の内部には略矩 形状の切除部 143が形成されている。切除部 143の両側側面 143a及び 143bとスリ ット部 142の間の部分が板ばね部 121aを構成している。

[0208] 切除部 143の両側側面 143a及び 143bに挟まれた側面 143cとスリット部 142の間 の部分がヘッド回動アーム 122に固着するための固定部 121bを構成する。

[0209] また、ヘッド支持アーム 121には、切除部 143の両側側面 143a及び 143bとそれら に対向するそれぞれのスリット部 142を挟んだ両側であって、ヘッド支持アーム 121 の長手方向中心線 144に対して対称の位置に、ピボット 121c及び 121dが形成され ている。かつ、ピボット 121c及び 121dはヘッドスライダ 9がジンバル機構 21 (図 14に は図示せず)を介して固着される側とは反対側に突起させて形成されて！ヽる。

[0210] また、実施の形態 2においては、実施の形態 1と同じように、ヘッドスライダ 9の中心 部分の近傍に当接するようにディンプル 121 eをヘッド支持アーム 121の下面に設け る。また、ジンバル機構 21を介してヘッドスライダ 9をヘッド支持アーム 121に取り付 けた時、そのディンプル 121eをジンバル機構 21またはヘッドスライダ 9の上面（磁気 ヘッドが搭載された面とは反対側の面）の略中心部に当接させる。

[0211] これによつて、磁気ディスク装置の動作時におけるヘッドスライダ 9の記録媒体 4に 対するロールまたはピッチ方向の不要な振動等にも柔軟性良く追従させることができ る。また、ヘッドスライダ 9が固着されたジンバル機構 21と所定の隙間 dを有するよう

0

に（実施の形態 1、図 5参照）、ヘッド支持アーム 121にリミッタ部 121fを設け、ジンバ ル機構 21がディンプル 121eから、所定の距離だけ離れた時に、リミッタ部 121fがジ ンノ レ機構 21に当接して、ディンプル 121eからのジンバル機構 21の離間距離を規 制するようにしたことも実施の形態 1と同様である。 [0212] さらに、ヘッド支持アーム 121の板ばね部 121a及び固定部 121bを除くヘッド支持 アーム 121、ジンバル機構 21及びバランサ 124の合計重心位置が所定の位置にな るようにバランサ 124の質量 (重量)を設定して、ヘッド支持アーム 121の一端にバラ ンサ 124を固着している。なお、図 12〜図 14において、バランサ 124をヘッド支持ァ ーム 121のヘッドスライダ 9側に固着したものを例示した。しかし、なんらこれに限るこ とはない。質量の合計重心位置が所定の位置になるようにヘッド支持アーム 121の 位置に固着されて 、れば良!、。

[0213] 図 13に示すように、ヘッド支持アーム 121の固定部 121bをヘッド回動アーム 122 の一端側に固着して、ヘッド支持アーム 121に設けられた一対のピボット 121c及び 1 21dの頂点がそれぞれヘッド回動アーム 122の下面に当接させる。板ばね部 121aと 一対のピボット 12 lc及び 12 Idを介してヘッド支持アーム 121とヘッド回動アーム 12 2が弾性機構の 1つである板ばね部 12 laによって弹性的に接続されることになる。

[0214] ヘッド支持アーム 121はヘッド支持アーム 121の一対のピボット 121c及び 121dと ヘッド回動アーム 122の下面とのそれぞれの当接点 R及び Rを結ぶ線の周りに回

1 2

動可能となる。すなわち、実施の形態 1と同様に、ヘッド支持アーム 121は当接点 R 及び Rを結ぶ線を垂直回動軸 12 lg (図 12参照）として記録媒体 4の表面と垂直な

2

方向に回動可能な構成となって 、る。

[0215] ヘッド支持アーム 121の一対のピボット 121c及び 121dとヘッド回動アーム 122の 下面とのそれぞれの当接点 R及び Rを結ぶ線を支点として、ヘッド支持アーム 121

1 2

の板ばね部 121aの弾性力によってヘッド支持アーム 121をそのヘッドスライダ 9が固 着された側が下方向（記録媒体 4側の方向）に押し下げられるように回動する構成は 実施の形態 1と同様である。

[0216] なお、ヘッド支持アーム 121の板ばね部 121aによってヘッド支持アーム 121をその ヘッドスライダ 9が固着された側が下方向に押し下げられる。この時、ヘッド支持ァー ム 121におけるヘッドスライダ 9が取り付けられた側とは反対側の端部がヘッド回動ァ ーム 122の下面に当接してヘッド支持アーム 121の回動を干渉するのを防止する。 このために、ヘッド支持アーム 121の端部外形を包含する領域に凹部 122aが形成さ れている。また、凹部 122aは凹部に限ることはなぐ貫通した穴部であっても良い。 [0217] したがって、実施の形態 2においては、実施の形態 1と同様に、磁気ディスク装置の 動作時、ヘッド支持アーム 121にジンバル機構 21を介して取り付けられたヘッドスラ イダ 9が記録媒体 4の表面に対して浮上する。

[0218] この時のヘッドスライダ 9のロード荷重は、ヘッド回動アーム 122とヘッド支持アーム 121の一対のピボット 121c及び 121dのそれぞれの当接点 R及び Rによるヘッド支

1 2

持アーム 121に対する板ばね部 12 laの変形による反力としての記録媒体 4方向へ の圧縮応力によって生じる。ヘッドスライダ 9にかかる記録媒体 4方向の付勢力とその 逆方向の浮揚力との関係によってヘッドスライダ 9が浮上し、ヘッドスライダ 9すなわち 磁気ヘッドと記録媒体 4との間に一定の空隙を保って磁気ディスク装置の記録再生 が行われる。

[0219] ヘッド支持装置 120を上述のように構成することによって、ヘッドスライダ 9の記録媒 体 4に対するロード荷重は、ヘッド回動アーム 122とヘッド支持アーム 121の一対の ピボット 121c及び 121dのそれぞれの当接点 R及び Rによるヘッド支持アーム 121

1 2

に対する板ばね部 121aの変形による反力としての記録媒体 4の方向への圧縮応力 によって生じる。記録媒体 4へのロード荷重はヘッド支持アーム 121に形成される一 対のピボット 121c及び 121dの突出高さ及び板ばね部 121aの弾性係数によって所 定値に設定することができる。

[0220] また、ヘッドスライダ 9側に近 、ヘッド回動アーム 122の先端側の一部分に板ばね 部 121aによってヘッド回動アーム 122に連結され、一対のピボット 121c及び 121d がヘッド回動アーム 122に当接させる。ジンバル機構 21を介してヘッドスライダ 9が固 着されたヘッド支持アーム 121が記録媒体 4の表面に垂直な方向に回動するような 構成としている。ヘッド支持アーム 121、ジンバル機構 21、ヘッドスライダ 9及び合計 重心位置を所定の位置に設定するためのバランサ 124の合計質量を低減することが できる。

[0221] これによつて、記録媒体 4の表面に垂直な方向の衝撃が加えられた時のヘッド支持 アーム 121に加わる衝撃力は非常に小さくすることができる。さらに、ヘッド支持ァー ム 121、ジンバル機構 21及びバランサ 124の合計質量を小さくすることとその、重心 位置を上述の垂直回動軸 121g (ヘッド回動アーム 122とヘッド支持アーム 121の一 対のピボット 121c及び 121dとのそれぞれの当接点 R及び Rを結ぶ線）に実質的に

1 2

同一に設定することによって、ヘッド支持アーム 121を回動しょうとする回転モーメン トを小さくすることができる。また、記録媒体 4の表面に垂直な方向の衝撃に対する耐 衝撃性を大きく高めることができる。

[0222] 記録媒体 4の表面に垂直な方向の衝撃が、上述のように構成されたヘッド支持装 置 120に加わった場合、垂直回動軸 121gから弾性機構の 1つである板ばね部 121a によって保持された部分のうちヘッドスライダ 9を除いた部分、すなわち、板ばね部 1 21a及び固定部 121bを除くヘッド支持アーム 121、ジンバル機構 21及びバランサ 1 24の合計質量の重心位置までの距離に関係する回転モーメントが働く。垂直回動軸 12 lgの周りにヘッド支持アーム 121が回動しょうとすることによって、ヘッド支持ァー ム 121に設けられた板ばね部 121aにより付与されているロード荷重が変動すること になる。しかし、他方では、ヘッドスライダ 9には記録媒体 4の回転によって負圧と正 圧が発生しているため、ヘッド支持アーム 121の挙動と非常に柔軟なジンバル機構 2 1によってヘッド支持アーム 121に連結されたヘッドスライダ 9の挙動とは必ずしも完 全に一致しない。

[0223] また、ヘッドスライダ 9は、ロード荷重と浮揚力との力の釣り合い関係により、記録媒 体 4上を浮上するため，その釣り合い関係が大きく崩れると、浮上が不安定となる。仮 に、ロード荷重が無くなる程度の強い衝撃が外部から加わった場合、ヘッドスライダ 9 は浮揚力だけで浮上することになり、非常に不安定となる。このため、外力によるロー ド荷重の変動を少なくとも抑制することによって、ヘッドスライダ 9の浮上が安定するこ とになるということは、実施の形態 1と同じである。

[0224] 実施の形態 2におけるヘッド支持アーム 121についても、実施の形態 1における図 6から図 8を用いて記述した内容を適用することができる。ただし、実施の形態 2にか 力る弾性機構の 1つである板ばね部 121aによって保持された部分のうちヘッドスライ ダ 9を除いた部分、すなわち、板ばね部 121a及び固定部 121bを除くヘッド支持ァ ーム 121、ジンバル機構 21及びバランサ 124は、実施の形態 1において記述された 梁 62に相当する。

[0225] 実施の形態 2における梁 62の合計質量 mは、弾性機構の 1つである板ばね部 121 aによって保持された部分のうちヘッドスライダ 9を除いた部分、すなわち、板ばね部 1 21a及び固定部 121bを除くヘッド支持アーム 121、ジンバル機構 21及びバランサ 1 24の合計質量を示す。

[0226] すなわち、弾性機構の 1つである板ばね部 121aによって保持された部分のうちへ ッドスライダ 9を除 ヽた部分及びヘッドスライダ 9それぞれの運動方程式は、実施の形 態 1における運動方程式と同じ方程式で表すことができる。すなわち、それぞれ式 (3 )及び式 (4)で表される。その他の符号、記号についても、実施の形態 1と同様のもの を用いることができる。

[0227] したがって、実施の形態 1における式（13)が成り立ち、板ばね部 121aによって保 持された部分のうちヘッドスライダ 9を除 、た部分の合計質量の重心位置を、上述の 垂直回動軸 12 lgすなわちヘッド回動アーム 122の下面に当接するヘッド支持ァー ム 121のピボット 121c及び 121dのそれぞれの当接点 R及び Rを結ぶ線に対して

1 2

実施の形態 1における式（13)で表される δの領域内に位置させる。これにより、外部 力ゝらの衝撃が加わってもヘッドスライダ 9と記録媒体 4とが当接するという不具合を排 除することができる。ヘッドスライダ 9が記録媒体 4に当接して記録媒体 4に損傷を与 えるという不具合を排除することができ、非常に高い耐衝撃性を有するヘッド支持装 置を実現することができる。

[0228] なお、実施の形態 2において、一対のピボット 121c及び 121dはヘッド支持アーム 1 21に設けられ、それらのピボット 121c及び 121dの頂点がヘッド回動アーム 122の下 面に当接するような構成について説明した。しかし、何らこれに限ることはなく、図示 はしていないが一対のピボットをヘッド回動アームに設け、それらの一対のピボットの 頂点がヘッド支持アーム 121の上面に当接するような構成としても良い。

[0229] また、実施の形態 2においては、板ばね部 121aはヘッド支持アーム 121に一体的 に形成されるものを例示した。しかし、実施の形態 1でも説明したように、ヘッド支持ァ ーム 121とは別の部材で板ばね部 121aを構成しても良 、。

[0230] ヘッド支持アーム 121と板ばね部 121aを別の部材で構成することによって、ヘッド 支持アーム 121を剛性の高 、材料で形成し、板ばね部 121aを柔軟性の高 、弾性材 料で形成することができ、その設計の自由度を飛躍的に広げることができる。 [0231] また、実施の形態 1及び実施の形態 2にお ヽては、磁気ヘッドを用いた磁気ディス ク装置のヘッド支持装置について説明した。しかし、本発明のヘッド支持装置は非接 触型のディスク装置、例えば光ディスク装置や光磁気ディスク装置等のヘッド支持装 置として用いた場合も同様の効果を奏する。

[0232] 以上のように実施の形態 2によれば、実施の形態 1と同様に、ヘッド支持装置を構 成するヘッド支持アームを軽量ィ匕することができる。かつ、剛性を高めるように形成す ることができる。外部力 の大きな衝撃等に対する耐衝撃性を向上させることが可能 であると共に、ヘッド支持装置を高速で回動及び位置決めすることができる。

[0233] さらに、ヘッド回動アームの下面とヘッド支持アームに設けられた一対のピボットと のそれぞれの当接点 Q

1及び Q

2を結ぶ線 (すなわち、垂直回動軸）の周りにヘッド支 持アームを回動可能とし、垂直回動軸の周りに回動する部材すなわち弾性機構であ る板ばね部 121aによって保持された部分のうちヘッドスライダ 9を除いた部分の合計 質量の重心位置を垂直回動軸の近傍に設定する。外部から大きな衝撃を受けた場 合に対しても、ヘッドスライダが記録媒体に衝突して記録媒体の表面に損傷を与える と ヽぅ不具合を排除して、非常に高 ヽ耐衝撃性を有するヘッド支持装置を実現するこ とがでさる。

[0234] また、このように構成されたヘッド支持装置を磁気ディスク装置に用いることにより、 実施の形態 1と同様に、非常に耐衝撃性に優れ、かつ、非常に高いアクセス速度を 有する磁気ディスク装置を実現することができる。

[0235] (実施の形態 3)

本発明の実施の形態 3にかかる携帯用電子機器の 1つである携帯電話について図 15を用いて説明する。

[0236] 図 15において、携帯電話 150には、基板 152の下部に磁気ディスク装置 151が配 置され、基板 152の上部に液晶ディスプレイ 153、スピーカ 154,マイク 155が配置さ れている。基板 152は下ケース 156と上ケース 157からなる筐体内に収納されており 、携帯電話 150を構成する。

[0237] 磁気ディスク 151は、実施の形態 1または実施の形態 2で説明したヘッド支持装置 を有する磁気ディスク装置であるので詳細な説明は省略する。磁気ディスク装置 151 は、例えば実施の形態 1に示したように、高い耐衝撃性を有しているので、携帯電話 150に搭載する際に、緩衝材などを必要とせず、磁気ディスク装置を搭載する携帯 電話の小型化をすることができる。

[0238] また、本発明のヘッド支持装置と緩衝材を用いることにより、さらにより高い耐衝撃 '性を得ることができる。

[0239] 実施の形態 3において、磁気ディスクは基板 151を挟んで液晶ディスプレイ 153の 裏側に配置した。しかし、磁気ディスク装置 151の配置場所はこれに限られるわけで はなぐ任意の場所であっても高い耐衝撃性能を有する。

[0240] さらに、実施の形態 3においては、携帯用電子機器として携帯電話を例示した。何 らこれに制限されることはない。例えば、ノート型パーソナルコンピュータや PDAのよ うな情報携帯端末、映像や音楽を保存したムービーやカメラ、音楽プレーヤなど、携 帯用電子機器であって、高容量の記録装置を必要とするものに対して高い耐衝撃性 を付与することができる。

産業上の利用可能性

[0241] 以上のように本発明は、記録媒体の表面に平行な方向に水平回動軸の周りに回動 可能とすると共に、ヘッドを搭載したヘッドスライダが非常に柔軟な弾性を有するジン バル機構によって連結されたヘッド支持アームを、一対のピボットの頂点を結ぶ線を 垂直回動軸として記録媒体の表面に垂直な方向に回動可能とし、かつ、荷重発生用 の付勢力を付与する弾性機構である板ばね部が設けられた構成を有するヘッド支持 装置である。

[0242] このようなヘッド支持アーム構成とすることによって、ヘッド支持アームを高い剛性を 有するように形成することができる。外部力もの大きな衝撃等に対する耐衝撃性を向 上させることが可能である。併せて、ヘッド支持アームの共振周波数を高くすることが でき、ヘッド支持装置を高速で回動及び位置決めすることができると 、う効果を奏す る。

[0243] さらに、垂直解動軸の周りに回動する部材のうち、ヘッドスライダを除く部分の部材 の合計質量の重心位置を垂直回動軸の近傍に設定した構成とする。記録媒体の表 面に垂直な方向の衝撃を外部から受けても、ヘッドを搭載したヘッドスライダが記録 媒体に当接または衝突して記録媒体の表面に損傷を生じることもなぐ非常に大きな 耐衝撃性を有するヘッド支持装置を実現することができるという効果を奏する。

[0244] したがって、本発明は磁気ディスク装置や非接触型のディスク装置、例えば光ディ スク装置や光磁気ディスク装置等に用いられるヘッド支持装置等に有用である。

[0245] また、本発明のヘッド支持装置を搭載した磁気ディスク装置や非接触型のディスク 装置、例えば光ディスク装置や光磁気ディスク装置等を携帯用電子機器装置に用い ることにより、携帯用電子機器装置に高い耐衝撃性をもたせることができるので、その 産業上の利用可能性は高い。

Claims

請求の範囲

[1] 信号変換素子を有するヘッドスライダと、

前記ヘッドスライダを一方の端部に連結したヘッド支持アームと、

前記ヘッド支持アームを記録媒体表面に平行な方向に回動させる水平回動軸の中 心を挟んで前記ヘッドスライダ側とは反対側の端部に配設されたボイスコイルと、 前記ヘッド支持アームを前記記録媒体表面に垂直な方向に回動させる垂直回動軸 を形成する一対のピボットと、

前記垂直回動軸を中心として前記ヘッドスライダを前記記録媒体表面の方向に付勢 する荷重を発生させる弾性機構とを備えたヘッド支持装置であって、

前記垂直回動軸の周りに回動する部材のうち、前記ヘッドスライダを除!、た前記部材 の合計質量の重心位置が前記垂直回動軸の位置に実質的に一致することを特徴と するヘッド支持装置。

[2] 前記重心位置が前記ヘッド支持アームの長手方向の中心線と前記垂直回動軸との 交点に実質的に一致することを特徴とする請求項 1に記載のヘッド支持装置。

[3] 前記垂直回動軸の周りに回動する前記部材のうち前記ヘッドスライダを除 、た前記 部材の合計質量の重心位置 δを、前記ヘッド支持アームに沿って、前記垂直回動 軸を原点とし、前記ヘッドスライダ側を正、前記ヘッドスライダと反対側を負と定義す るとさ、

前記記録媒体に垂直で、かつ、前記ヘッドスライダが前記記録媒体に接近する方 向に前記ヘッド支持アームを回動させようとする方向の許容最大衝撃加速度を受け て生じる前記ヘッドスライダの位置変位が、前記記録媒体の表面と前記へッドスライ ダの許容最大変位量になる時の前記ヘッドスライダを除く前記垂直回動軸周りに回 動する前記部材の前記重心位置 δが正であるときを δ +、前記重心位置 δが負で あるときを δ +とし、かつ、前記記録媒体に垂直で、かつ、前記ヘッドスライダが前記

2

記録媒体から離間する方向に前記ヘッド支持アームを回動させようとする方向の前 記許容最大衝撃加速度を受けて生じる前記ヘッドスライダの位置変位が、前記最大 許容変位量になる時の前記部材の前記重心位置 δが負であるときを δ 2―、前記重 心位置 δが正であるときを δ —とし、かつ、 δ 十と δ —のうち小さい方を δ 、 δ ⁺と δ —のうち大きい方を δ とした場合、

1 1 1 2 2 2

前記合計質量の重心位置 δを前記垂直回動軸の位置に一致させる範囲は、前記 垂直回動軸に対して、式（1)の関係を満たすことを特徴とする請求項 1または 2に記 載のヘッド支持装置。

[数 1]

σ ₂ <^ σ < σ _χ ' · *式 ( 1 ) 前記垂直回動軸の周りに回動する前記部材のうち前記ヘッドスライダを除 、た部材 の合計質量の重心位置 δを、前記ヘッド支持アームに沿って、前記垂直回動軸を原 点とし、前記ヘッドスライダ側を正、前記ヘッドスライダと反対側を負と定義するとき、 前記記録媒体に垂直で、かつ、前記ヘッドスライダが前記記録媒体に接近する方 向に前記ヘッド支持アームを回動させようとする方向の前記許容最大衝撃加速度を 受けて生じる前記ヘッドスライダの位置変位が、前記記録媒体の表面と前記へッドス ライダの前記許容最大変位量になる時の前記ヘッドスライダを除く前記垂直回動軸 周りに回動する部材の重心位置 δが正であるときを δ +、前記重心位置 δが負であ るときを δ +とし、力つ、

2

前記記録媒体に垂直で、かつ、前記ヘッドスライダが前記記録媒体から離間する 方向に前記ヘッド支持アームを回動させようとする方向の前記許容最大衝撃加速度 を受けて生じる前記ヘッドスライダの位置変位が、前記最大許容変位量になる時の 前記部材の重心位置 δが負であるときを δ 一、前記重心位置 δが正であるときを δ

2 1

—とし、

δ +と δ —のうち小さい方を δ 、 δ +と δ —のうち大きい方を δ としたときに、

1 1 1 2 2 2

前記垂直回動軸の周りに回動する前記部材のうち前記ヘッドスライダを除 、た前記 部材の合計質量を m、前記ヘッドスライダの質量を m、前記垂直回動軸から前記へ

3

ッドスライダの中心までの前記ヘッド支持アームの長手方向における距離を 1

2とすると

、前記ヘッドスライダを含む前記垂直回動軸の周りに回動する部材の重心位置 εが 、前記垂直回動軸に対して、式 (2)の関係を満たす領域内にあることを特徴とする請 求項 1または 2に記載のヘッド支持装置。

[数 2] m₃ I 2 + m a 2 m ₃ 1 ₂ + m σ j

ε ₂ = く εく ε 1 = · . '式（2 ) m+ m₃ m+ m ₃

[5] 前記垂直回動軸が、前記水平回動軸の軸心方向及び前記ヘッド支持アームの長手 方向の中心線に垂直であることを特徴とする請求項 1または 2に記載のヘッド支持装 置。

[6] 前記垂直回動軸を形成する一対のピボットのそれぞれの頂点が、前記ヘッド支持ァ 一ムの長手方向の中心線に対して対称な位置に設けられたことを特徴とする請求項 1または 2に記載のヘッド支持装置。

[7] 前記垂直回動軸が、前記水平回動軸の回動中心を通ることを特徴とする請求項 1ま たは 2に記載のヘッド支持装置。

[8] 前記ヘッド支持アームは、ロード荷重を発生させる前記弾性機構を一体に形成し、 前記水平回動軸の中心の周りに記録媒体表面に平行な方向に回動するヘッド回動 アームに、前記弾性機構の一部を固着することによって、前記水平回動軸の中心の 周りに前記ヘッド支持アームを前記記録媒体表面に平行な方向に回動可能としたこ とを特徴とする請求項 1または 2に記載のヘッド支持装置。

[9] 前記ヘッド支持アームを前記記録媒体表面に垂直な方向に回動させる前記垂直回 動軸力 前記水平回動軸の回動中心力 離れていることを特徴とする請求項 8に記 載のヘッド支持装置。

[10] 前記ヘッドスライダは、前記ヘッドスライダの浮上姿勢を制御するための柔軟な弾性 を有するジンバル機構に固着され、前記ジンバル機構を前記ヘッド支持アームの一 端に連結したことを特徴とする請求項 1または 2に記載のヘッド支持装置。

[11] スピンドルモータによって回転される記録媒体と、

前記記録媒体に対向し、前記記録媒体に信号を記録または前記記録媒体から信号 を再生する信号変換素子を有するヘッド支持装置と、

からなり、

前記ヘッド支持装置が請求項 1または 2に記載のヘッド支持装置であることを特徴と するディスク装置。

[12] スピンドルモータによって回転される記録媒体と、 前記記録媒体に対向し、前記記録媒体に信号を記録または前記記録媒体から信号 を再生する信号変換素子を有するヘッド支持装置とからなり、

前記ヘッド支持装置が請求項 1または 2に記載のヘッド支持装置を有するディスク装 置を搭載したことを特徴とする携帯用電子機器。