ヘッド支持機構
【課題】不要な共振を抑制して高い位置決め応答性を有するヘッド支持機構を提供する。
【解決手段】ヘッド素子を搭載したスライダ２がロードビーム５の先端側に配置されているヘッド支持機構であって、ロードビームの先端部に形成された支点突起９と、スライダを支点突起周りに回動自在に支持するように設けられたジンバル部と、スライダを支点突起周りに回動させる変位部材３と、スライダを含むジンバル部の重心を支点突起に合わせるように、ジンバル部の対称軸上に設けられたカウンターバランス４０５とを備える。
【解決手段】ヘッド素子を搭載したスライダ２がロードビーム５の先端側に配置されているヘッド支持機構であって、ロードビームの先端部に形成された支点突起９と、スライダを支点突起周りに回動自在に支持するように設けられたジンバル部と、スライダを支点突起周りに回動させる変位部材３と、スライダを含むジンバル部の重心を支点突起に合わせるように、ジンバル部の対称軸上に設けられたカウンターバランス４０５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置に設けられるヘッド支持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、コンピュータの記憶装置等として用いられる磁気ディスク等のディスク装置に設けられるヘッド支持機構に関し、特に、磁気ディスク装置においてデータを高記録密度化するために好適なヘッド支持機構に関する。
近年、磁気ディスク装置に設けられた磁気ディスクの記録密度は、日を追う毎に高密度化が進んでいる。磁気ディスクに対するデータの記録および再生に使用される磁気ヘッドは、通常、スライダに搭載されており、磁気ヘッドが搭載されたスライダは、磁気ディスク装置内に設けられたヘッド支持機構によって支持されている。ヘッド支持機構は、ヘッド支持アームに取り付けられ、このヘッド支持アームが、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）によって回動されるようになっている。
【０００３】
磁気ディスクに対してデータをさらに高密度で記録するためには、磁気ディスクに対して磁気ヘッドをさらに高度に位置決めする必要がある。このために、磁気ヘッドを高精度に位置決めするヘッド支持機構が既に提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、特許文献２には、ロードビームは静止した状態でスライダが支点突起を中心に回動する方式が提案されている。スライダを含む回動部分の慣性中心を支点突起に一致させるように、スライダ保持板の一部であってスライダ保持板の両先端に設けられ、かつロードビームの支点突起を通る中心軸に線対称に設けられたカウンターバランスの構成が示されている。これにより、スライダ保持板を含めたスライダ回転部の慣性軸を支点突起とほぼ一致させる。これによりスライダのエアーベアリングによる負圧力に対抗してスライダを持ち上げディスクから離間させる際、スライダの姿勢の安定化を図ることが記載されている。
【０００５】
しかしながら上記の従来の構成では、一対の変位部材によりスライダを微少変位させるときの反力がロードビームの共振周波数での共振を励起して、ヘッドを所定のディスク上のトラックに高速位置決めすることができない問題を有していた。
【０００６】
また、特許文献２の方式において、スライダを含む回転部の慣性質量が大きくなるためスライダの回転モードの共振周波数を上げられないという問題も有していた。
さらにロードビームの共振周波数を励起させないためにスライダを含む回転部の重心を正確に調整する必要も生じてきた。
また、さらに，カウンターバランスがヘッド支持機構の両側に張り出した形状をしており、ディスクの回転から生じる風の影響を大きく受けヘッド位置決め性能に影響を与えるという問題が生じてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−２２７８８６号公報
【特許文献２】特開２００２−３２４３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の構成では、一対の変位部材によりスライダを微少変位させるときの反力がＳＷＡＹモードとよばれるロードビームの共振周波数での共振を励起して、ロードビームの不要な振動を生じさせてしまい、ヘッドを所定のディスク上のトラックに高速位置決めすることができない問題があった。
またディスクの高速回転による風の影響による不要な共振を受けずに高速位置決めするためには、スライダとジンバル部を合わせたスライダ回転モードの共振周波数を高めることが望ましい。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、不要な共振を抑制して高い位置決め応答性を有するヘッド支持機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために本発明のヘッド支持機構は、ヘッド素子を搭載したスライダがロードビームの先端側に配置されているヘッド支持機構であって、前記ロードビームの先端部に形成された支点突起と、前記スライダとロードビームとの間に介装され、前記スライダを前記支点突起まわりに回動自在に支持するジンバル部と、前記スライダに対してその平面方向に沿って回転力を付与して前記支点突起周りに回動させる変位部材と、前記ジンバル部を含めたスライダにおける回転時の重心を前記支点突起に合わせるとともに、前記ジンバルの一部であってジンバル部の対称軸上に設けられたカウンターバランスと、を備えた構成を有している。
【００１０】
この構成によって、変位部材により回動動作するスライダとジンバル部を含めた回動部の反動がサスペンションに伝わらないように、回動部の重心を支点突起に合わせるとともに、回動部の慣性質量を最小に設定できる。これによって、共振周波数特性を向上させることができる。これにより、高い位置決め応答性のあるヘッド支持機構が得られる。
【００１１】
上記の２つの目的のうち、まず、ロードビームのＳＷＡＹモードを励起させないためには後述の本発明のカウンターバランスを設けて、支点突起からカウンターバランスの端までの距離を調整することで可能である。このとき、カウンターバランスは、前記スライダを含むジンバル部の重心を前記支点突起に合わせるように、前記ジンバル部の対称軸上に設けることが必要である（図１１）。
【００１２】
上記の２つの目的のうち、スライダとジンバル部をあわせたスライダ回転モードの共振周波数を高めるためには、前記カウンターバランスの慣性質量を小さくすることで可能になる。この慣性質量を小さくするために、本発明のような位置にカウンターバランスを配置した（図１５）。
【００１３】
実際のスライダが回動する際の動作周波数はスライダとジンバル部をあわせたスライダ回転モードの共振周波数よりも低いところしか使えないので、共振周波数をあげることができると動作周波数もあげることができるので位置きめを高速で行うことができる。
【００１４】
本発明は、スライダを含めたジンバル部の重心を支点突起に一致させることにより、ロードビームのＳＷＡＹモードを励起させないことができる。さらに、ジンバル部の重心をあわせるために設けられたカウンターバランスをジンバル部の対称軸上に設けることで、スライダとジンバル部を合わせた回動部の回転共振の周波数をより高い共振周波数に改善できる。
【００１５】
また、半田をカウンターバランスに付加し、重心調整を行うことでより確実にＳＷＡＹモードによる影響を除去することができる。このように高い共振周波数のヘッド支持機構を実現することにより、より高速にヘッド素子をトラックに追従させることが可能となりハードディスクドライブの記録再生速度の高速化が可能になる。また、カウンターバランスの一部からリミッタ機構を構成することで、簡単な構成を実現できる。さらに、カウンターバランスをジンバル部の対称軸上に設けることにより、ディスクの回転による風乱による影響を大幅に改善できる。
【００１６】
本発明は、ヘッド素子を搭載したスライダがロードビームの先端側に配置されているヘッド支持機構であって、前記ロードビームの先端部に形成された支点突起と、前記スライダとロードビームとの間に介装され、前記スライダを前記支点突起まわりに回動自在に支持するジンバル部と、前記スライダに対してその平面方向に沿って回転力を付与して前記支点突起周りに回動させる変位部材と、前記ジンバル部を含めたスライダにおける回転時の重心を前記支点突起に合わせるとともに、ジンバル部の対称軸上に設けられた前記ジンバルの一部であるカウンターバランスと、を備えたことにより、ロードビームが有している固有振動を励起させないので高い位置決め応答性のあるヘッド支持機構が得られるという作用を有する。
【００１７】
さらに本発明は、スライダ保持板を含めたスライダの回転時の慣性軸を正確に支点突起と一致させるために、ジンバル部の重心を調整するために、前記カウンターバランス上に設けられた重心調整機構とを設けたことにより、変位部材により回動動作するスライダとジンバル部を含めた回動部の反動がサスペンションに伝わらないように、回動部の重心を微少に調整することができる。これにより、より高い位置決め応答性のあるヘッド支持機構が得られる。
【００１８】
さらに本発明は、スライダをアンロードさせる際スライダをディスクから引き上げるために設けられるリミッタ機構を、前記カウンターバランスの一部から形成したものであり、限られたスペースにカウンターバランスとリミッタ機構とを設けることができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ＳＷＡＹモードとよばれるロードビームの共振周波数での共振を励起させずに不要な振動を抑制させることができ、さらに、スライダとジンバル部をあわせたスライダ回転モードの共振周波数を高めることで、従来よりもディスクの高速回転による風の影響をうけずに不要な共振を抑制させることができる。結果として、高いヘッド位置決め応答性能を持つヘッド支持機構を得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の概観奢侈図である。
【図２】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構を搭載したハードディスクドライブの概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の分解斜視図である。
【図４ａ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の平面図である。
【図４ｂ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の側面図である。
【図４ｃ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の先端部平面図である。
【図４ｄ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の先端部斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のスライダのエアーベアリング面からみた平面図である。
【図６】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のフレクシャのスライダ貼り付け近傍の平面図である。
【図７】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のフレクシャのスライダ貼り付け近傍のステンレス構造を示す平面図である。
【図８】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のリンク機構の斜視図である。
【図９】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のフレクシャの断面構成図である。
【図１０ａ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の圧電体素子の平面図である。
【図１０ｂ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の圧電体素子の中央部の断面図である。
【図１０ｃ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の圧電体素子の両端部の断面図である。
【図１１】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の動作図である。
【図１２ａ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のカウンターバランスの大きさの異なるモデルの比較図である。
【図１２ｂ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のカウンターバランスの大きさの異なるモデルの比較図である。
【図１２ｃ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のカウンターバランスの大きさの異なるモデルの比較図である。
【図１３ａ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のカウンターバランスの大きさの異なるモデル（図１２）に対応する周波数応答特性図である。
【図１３ｂ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のカウンターバランスの大きさの異なるモデル（図１２）に対応する周波数応答特性図である。
【図１３ｃ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のカウンターバランスの大きさの異なるモデル（図１２）に対応する周波数応答特性図である。
【図１４ａ】ヘッド支持機構のロードビームのＳＷＡＹモードの動作を示した概略図である。
【図１４ｂ】ヘッド支持機構のロードビームのＳＷＡＹモードの動作を示した概略図である。
【図１５ａ】カウンターバランスを対称軸（Ｙ軸）上に設置したときの効果についての概略説明図である。
【図１５ｂ】カウンターバランスを対称軸（Ｙ軸）上に設置したときの効果についての概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は、適宜組み合わせることができる。
【００２２】
図１は本発明の実施形態１のヘッド支持機構１の概観斜視図である。ヘッド支持機構１は、スライダ２(図示せず)、ロードビーム５、ベースプレート６、ヘッドの信号を伝える配線を備えたフレクシャ４からなっている。また、ヘッド支持機構１の先端には、スライダ２を上下に移動させるためのタブ５ｃが設けられている。
【００２３】
図２は、本実施形態１のヘッド支持機構１を搭載した磁気ディスク装置を示した概略平面図である。磁気ディスク装置３００は、磁気ディスク３０１、ボイスコイルモータ３０４、ヘッド支持アーム３０２によって構成されている。ヘッド支持アーム３０２の先端にはヘッド支持機構１が固定されている。ヘッド支持機構１には、その先端にタブ５ｃが設けられている。停止時には、スライダ２は、ランプロード３０３とタブ５ｃによってディスク３０１から離間されている。磁気ディスク装置が動作状態に移行するときには、ボイスコイルモータ３０４に通電されヘッド支持アーム３０２が反時計方向に回動し、ヘッド支持機構１のタブ５ｃはランプロード３０３の傾斜面３０３ａによって徐々に下降しスライダ２は、ディスク３０１上に滑らかにローディングされる。また、磁気ディスク装置３００が動作を終了する時、ボイスコイルモータ３０４によりヘッド支持アーム３０２が時計方向に回動し、スライダ２は、ディスク３０１上からスムーズにアンローディングされる。
【００２４】
図３は、本実施形態１のヘッド支持機構１の分解斜視図である。ヘッド支持機構１は、ヘッド素子２ａを設けたスライダ２、スライダ２を微少に回転させるアクチュエータである一対の圧電素子３、スライダ２と圧電素子３を保持するとともにスライダ２に設けられたヘッド素子２ａの信号を伝送する配線を形成したフレクシャ４、スライダ２がディスク３０１上に浮上させるための加重を加えるロードビーム５、前記ロードビーム５をヘッド支持アームに対して固定するベースプレート６とから成り立っている。
圧電素子２の材料としては、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３：チタン酸ジルコン酸鉛）、Ｂａ（バリウム）及びＣａ（カルシウム）を含む酸化物固溶体からなる非鉛圧電材料、Ｂａ（Ｔｉ１−ｘＺｒｘ）Ｏ３及び（Ｂａ１−ｙＭｙ）ＴｉＯ３、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３などが挙げられる。
【００２５】
図４ａは、ヘッド支持機構１をディスク面に対して上から見た平面図で、図４ｂは、スライダ２がディスク３０１上に浮上している状態の側面図である。図４ａに示すように、例えばステンレススチールからなるロードビーム５には、一対の板バネ５ａ、５ｂが一体形成されており、このバネ力でディスク３０１に対するスライダ２のロード荷重を発生させている。例えばステンレススチールからなるフレクシャ４は、ロードビーム５の下面にスポット溶接５ｄ（４箇所）で固定されている。ベースプレート６は、一部を円形に絞り出した圧入部６ａを有しており、この圧入部６ａはヘッド支持アーム３０２に設けられた穴に機械的に圧入固定される。ロードビーム５の先端部付近に凸形状（ディスク面方向に）に加工された支点突起９が形成され、スライダ２は、その頂点でイタバネ５ａ、５ｂで発生したロード荷重を受け、エアーベアリング面（ＡＢＳ）で発生した空気圧とロード加重とがバランスして、ディスク３０１上を浮上している。
【００２６】
図４ｃは、ヘッド支持機構１の先端部の平面図である。
図４ｄは、ヘッド支持機構１の先端部の斜視図である。
ロードビーム５の先端部には異形の穴５ｅが設けられ、フレクシャ４の一部を切り起こしたジンバル部の一部としてリミッタ４０８が隙間を介して係合している。磁気ディスク装置３００が停止モードに移行する時、スライダ２をディスク３０１から持ち上げるが、このときスライダ２のエアーベアリング面（ＡＢＳ）で生じる負圧力に対抗して引き上げるために設けられている。
【００２７】
図５は、ヘッド支持機構１のスライダ取り付け部分をスライダ２のエアーベアリング面（ＡＢＳ）から見た図である。
図６は、図５に示したヘッド支持機構１からスライダ２と圧電素子３を除外して示したフレクシャ４のスライダ取り付け部分の形状および構造を示した図である。
また、図７は、ヘッド支持機構１のジンバル部４００のステンレス基板４ａの形状を示している。
図９は、図６のＡ−Ａ断面を示した図である。フレクシャ４は、ステンレス基板４ａ上に絶縁層４ｂ、導電層４ｃ、カバー層４ｄを積層させ、エッチングにて所定の形状に加工して配線構造を構成したものである。
【００２８】
図５において、スライダ２は、支点突起９がエアーベアリング面の図芯に位置するようにフレクシャ４に接着されている。また、スライダ２の一側面には、ヘッド素子２ａとの信号を授受する接続端子（図示せず）が設けられ、この接続端子とフレクシャ４に設けられたパッド７ａ〜７ｈを半田ボールで接続する。パッド７ａ〜７ｈは、それぞれに対応した配線８ａ〜８ｈによってヘッド支持機構１の取り付け基端方向に向かって延長され接続されている。
圧電素子３の電極３ａ、３ｂは、フレクシャ４の圧電駆動パッド１１ａ、１１ｂおよび圧電駆動パッド１１ｃ、１１ｄに半田ボールにて接続されている。なお、圧電駆動パッド１１ａ、１１ｄは、フレクシャのステンレス基板４ａにスルーホールで導通され接地されている。圧電駆動パッド１１ｂ、１１ｃは、配線８ｉ、８ｊによってヘッド支持機構１の取り付け基端方向に向かって延長され接続されている。
【００２９】
ジンバル部について、図７を用いて説明する。例えばステンレススチールからなるジンバル部４００は、スライダ貼り付け部４０２、アウトリガ４０４、カウンターバランス４０５を含む一点鎖線で示した部分を指す。ジンバル部は、スライダ２を支点突起９周りに回動自在に支持するように設けられている。
【００３０】
スライダ貼り付け部４０２は、一対のアウトリガ４０４で支えられている。アウトリガ４０４のヘッド支持機構１の基端側は，ロードビーム５とスポット溶接５ｄで固定されている。このアウトリガ４０４はその弾性を利用してジンバル部が支点突起９をピボット支点として自在に姿勢を変えうる構成となっている。ジンバル部４００は、アウトリガ４０４によりＸ軸周りの回転（ピッチ方向）、Ｙ軸周りの回転（ロール方向）に自在に回転可能になっている。
【００３１】
図７の支点突起９を原点に座標を表記した。
アウトリガ４０４の中央部には、ステンレス基板４ａ の一部をほぼ直角に曲げ加工したリンク４０３が形成されている。図７における矢印Ｄ方向から見た図を図８に示した。
この構造は、左右対称でかつ左右の曲げた部位の延長した線が交差する点が支点突起９に一致するか、あるいは支点突起の近傍に位置するように構成されている。これによりジンバル部４００がＺ軸周りに回転（ヨー方向）可能になっている。
【００３２】
ジンバル部４００には、重心を支点突起９に合わせるためのカウンターバランス４０５がジンバル部の一部として設けられ、その端部に複数の重心調整パッド１４が設けられている。カウンターバランス４０５は、スライダ２を含むジンバル部の重心を支点突起９に合わせるように、ジンバル部４００の対称軸上に設けることが必要である。
図９は、図６のＡ−Ａ断面を示した図である。このパッド１４は、ジンバル部の重心を調整するために、カウンターバランス４０５上に設けられたものであり、図９に示すフレクシャの積層構造における導電層４ｃが露出しており、この部分に半田ボールを付加して重心調整を行いスライダとジンバル部を含めた回動部の重心を支点突起９に正確に一致させる。なお、重心を合わせるために用いる比重の大きな素材としては、半田に限るものではない。例えば金ボールや銀ボールでもよい。比重の大きな接着剤等を用いても良い。また、パッドの配置も一直線上でなくてもよく、カウンターバランス上の任意の場所に設定しても良い。
【００３３】
また、カウンターバランス４０５とスライダ貼り付け部４０２の間に、切り起こしてフック状に形成したジンバル部の一部としてリミッタ４０８が設けられている。これによりアンロード時において、スライダ２をディスク３０１からエアーベアリング面（ＡＢＳ）で生じる負圧力に対抗して引き上げることができる。
【００３４】
図１０ａは、圧電素子３の平面図、図１０ｂ、ｃは、圧電素子３がフレクシャ４上に接着された際の断面構造を示した図である。圧電素子の中央部の図１０ａにおける長さＬの範囲は、図１０ｂに示す構造となっており、図１０ｂは図１０ａのＢ−Ｂ断面を示した図である。また、圧電素子３の両端部の長さＭ、Ｎの範囲は、図１０ｃに断面構造を示す。図１０ｃは図１０ａのＣ−Ｃ断面を示した図であり、ステンレス基板４ａ上に設けられている。図１０ｂ、図１０ｃにおいて、圧電素子３は、絶縁層４ｂ上に接着剤１０によって貼り付けられている。また、圧電素子３には、圧電材料３ｃの上下面に白金製薄膜電極が設けられ上面にはカバーコート１３で覆われている。薄膜電極１２ａは電極３ａと、薄膜電極１２ｂは電極３ｂとつながっている。電極３ａと３ｂに電圧を加えることで圧電材料３ｃに積層方向に、電界を加えることができる。
【００３５】
本発明の実施形態１のヘッド支持機構１についてその動作を説明する。
薄膜電極１２に電圧を加え、圧電材料の分極と同じ方向、つまり積層方向の矢印Ｇの方向に電界が加われば、圧電素子３の有効長Ｌ部分は収縮する。一方、圧電材料の分極と逆方向に電界が加われば、圧電素子３の有効長Ｌ部分は伸びる。なお、圧電材料３ｃの分極方向を図１０ｂ、図１０ｃに矢印Ｇで示した。
【００３６】
図１１は、圧電素子３に左右逆の電界が加わった時の、圧電素子の伸縮の状態を示した図である。圧電素子３−Ｌが伸びると、補強部４０７―Ｌを介して配線８−Ｌが押される。一方、圧電素子３−Ｒが収縮すると、補強部４０７―Ｒを介して配線８−Ｒを引っ張ることになる。なお、補強部４０７は、圧電素子３の変位を配線８に伝達するために設けられたステンレス基板４ａで形成された部分である。
【００３７】
一方、スライダ２、スライダ貼り付け部４０２、アウトリガ４０４、カウンターバランス４０５を含むジンバル部４００は、リンク４０３によるリンク機構によって支点突起９を中心に、図１１の矢印Ｅのように回動する。カウンターバランス４０５は、スライダ２を含むジンバル部の重心を前記支点突起に合わせるように、前記ジンバル部の対称軸上に設けることが必要である。
これは、一対のリンク４０３の延長線上の交点（瞬間中心）が支点突起９に一致しているためである。電圧が印加され圧電素子３が交互に伸縮すると、ジンバル部４００は、支点突起９を中心に往復回動運動することになる。ここで、スライダ２とジンバル部４００を含む回動部トータルの重心は支点突起９に一致しているので、ジンバル部４００が往復回動運動したとしても、ロードビーム５に全く反作用が生じない。
【００３８】
次に、回動部の慣性質量を小さくする手段として、考慮すべき点について図１５を用いて説明する。図１５は、カウンターバランス４０５をジンバル部４００の対称軸上（ここではわかりやすくするためにＹ軸とします）に設置したときの効果について説明した図である。図１５ａは、特許文献２にも開示されている図１２ａに示された従来のカウンターバランスの概略モデルを示す。左右のカウンターバランスの質量は支点突起９に対して４５度方向に開いて設けられ、左右にｍ／２の質量が付加されている。一方図１５ｂは、本実施形態１におけるカウンターバランスの概略モデルで、Ｘ軸に対するバランスをとるために、ジンバル部の対称軸上（Ｙ軸）に質量ｍが付加されている。なお、どちらの場合もカウンターバランスでその重心が支点突起に一致している。
【００３９】
ここで、付加したカウンターバランス４０５の慣性モーメントを見てみると、従来の図１５ａの場合、
カウンターバランスの慣性＝√２＊ｍ＊Ｌ
本実施形態１である図１５ｂの場合、
カウンターバランスの慣性は、
カウンターバランスの慣性＝ｍ＊Ｌ
となる。ここで、Ｌは、Ｘ軸まわりのバランスを考慮したときの支点突起からカウンターバランスまでの距離である。したがって、従来のカウンターバランスは、本実施形態１に比較して√２倍大きくなってしまう。よって、カウンターバランス４０５をジンバル部の対称軸上（Ｙ軸）に設けることでジンバル部の慣性質量を最小にでき、スライダ２とジンバル部４００を合わせたスライダ回転モードの共振周波数を高めることになる。
【００４０】
さらに図１５ａの場合、ハードディスクドライブ内のディスクの高速回転により生じる風の影響を受けやすい。すなわち、カウンターバランスが左右に張り出した構成であるため、風によるジンバル部の対称軸（Ｙ軸）を中心としたモーメントが発生しやすく不要な共振によりヘッド位置決め性能を劣化させる可能性を有している。本実施形態１では、ジンバル部の対称軸上にカウンターバランスが設けられているのでジンバル部の対称軸を中心のモーメントによる風乱は生じにくい。
【００４１】
次に本発明の、ジンバル部４００の重心位置と圧電素子３の伸縮駆動によりスライダのヘッド素子２ａの応答特性について説明する。
図１２は、カウンターバランス４０５の大きさの異なるモデルを示した。図１２ａは、前記ジンバルの一部であるカウンターバランス４０５の端から支点突起９までの距離がＰ、図１２ｂは、距離がＱ、図１２ｃは、スライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心が支点突起９に一致したモデルで、距離がＲである。
ここで各カウンターバランス４０５の端から支点突起９までの距離は、おおよそ
Ｐ＜＜Ｑ＜Ｒ
となっている。
【００４２】
これらのモデルで、左右の圧電素子３に逆方向に電界を加えて駆動させたときの、駆動周波数に対するヘッド素子２ａの応答特性を図１３に示した。
カウンターバランス４０５の端から支点突起９までの距離がＰのモデルの応答特性を図１３ａ示す。このモデルのスライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心は、大きく支点突起９からヘッド素子２ａ側にシフトしている。結果として２３．３ｋＨｚ付近に大きな共振が現れている。この共振はロードビーム５の固有モードのＳＷＡＹモードである。この特性は、ＳＷＡＹ共振点（２３．３ｋＨｚ）以上の高い周波数でスライダ２を回動させようとしても、スライダ２は信号に追従しないことを示している。なお、ＳＷＡＹモードとは、サスペンション全体がヘッドがオフトラックする方向に共振するモードである。
【００４３】
カウンターバランス４０５の端から支点突起９までの距離がＱのモデルの応答特性を、
図１３ｂに示す。前の図１３ａに比べるとカウンターバランスの重量が大きくなり２３．３ｋＨｚのＳＷＡＹモードの共振レベルは小さくなっている。
カウンターバランス４０５の端から支点突起９までの距離がＲのモデルの応答特性を
図１３ｃに示す。この場合は、スライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心が支点突起９に一致している。したがって、ジンバル部４００が回動往復運動してもロードビーム５に反力が加わらずロードビーム５の固有モードの２３．３ｋＨｚのＳＷＡＹモードを励起しない。すなわち、ロードビームの不要な振動を抑制できる。ＳＷＡＹモードとよばれるロードビームの共振周波数での共振を励起させずに不要な振動を抑制させることができる。
【００４４】
図１４ａは、ロードビーム５の固有モードであるＳＷＡＹモードの動作（矢印Ｆ方向の振動）を示した概略図である。スライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心Ｈが支点突起９（図１４ではスライダ２の中心点）からずれているために重心移動の反力がロードビームの板バネ５ａ、５ｂに影響を与えてロードビーム５全体が左右に揺動する。一方、図１４ｂは、スライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心Ｈが支点突起９（図１４ではスライダ２の中心点）に一致しているので、重心移動がない。そのためロードビーム５に反力が作用しないので、ロードビーム５は静止している。したがってスライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心Ｈを支点突起９に合わせることにより、ロードビームの不要な振動を抑制でき周波数特性を改善することができる。
【００４５】
再度、図１３の各周波数特性を見てみると、先のＳＷＡＹモードのさらに高い周波数領域でスライダ回転モードの共振点がみられる。
図１３ａにおいてカウンターバランス４０５の端から支点突起９までの距離がＰのモデルでは、３８ｋＨｚ，図１３ｂにおいて距離がＱのモデルでは３５ｋＨｚ、図１３ｃ重心が一致した距離がＲのモデルでは３４ｋＨｚとなっている。この共振モードは、スライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の回転共振であり、回動部の慣性質量が小さいほど高い周波数となる。したがって、スライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心を支点突起に一致させかつジンバル部４００の慣性質量を小さくすることで、総合的に高い周波数応答特性を得ることができる。
【００４６】
スライダとジンバル部をあわせたスライダ回転モードの共振周波数を高めることで、従来よりもディスクの高速回転による風の影響をうけずに不要な共振を抑制させることができる。スライダとジンバル部をあわせたスライダ回転モードの共振周波数を高めるためには、カウンターバランスの慣性質量を小さくすることで可能になる。この慣性質量を小さくするために、本発明のような位置にカウンターバランスを配置した。実際のスライダが回動する際の動作周波数はスライダとジンバル部をあわせたスライダ回転モードの共振周波数よりも低いところしか使えないので、共振周波数をあげることができると動作周波数もあげることができるので位置きめを高速で行うことができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ ヘッド支持機構
２ スライダ
３ 圧電素子
４ フレクシャ
４ａ ステンレス基板
４ｂ 絶縁層
４ｃ 導電層
４ｄ カバー層
５ ロードビーム
５ａ 板バネ
５ｂ 板バネ
５ｃ タブ
５ｄ スポット溶接ポイント
６ ベースプレート
６ａ 圧入部
７ａ〜７ｈ パッド
８ 配線
９ 支点突起
１０ 接着剤
１１ａ〜１１ｄ 圧電駆動パッド
１２ 薄膜電極
１３ カバーコート
１４ 重心調整パッド
４００ ジンバル部
４０１ 拘束部
４０２ スライダ貼り付け部
４０３ リンク
４０４ アウトリガ
４０５ カウンターバランス
４０６ 圧電素子貼り付け部
４０７ 補強部
４０８ リミッタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置に設けられるヘッド支持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、コンピュータの記憶装置等として用いられる磁気ディスク等のディスク装置に設けられるヘッド支持機構に関し、特に、磁気ディスク装置においてデータを高記録密度化するために好適なヘッド支持機構に関する。
近年、磁気ディスク装置に設けられた磁気ディスクの記録密度は、日を追う毎に高密度化が進んでいる。磁気ディスクに対するデータの記録および再生に使用される磁気ヘッドは、通常、スライダに搭載されており、磁気ヘッドが搭載されたスライダは、磁気ディスク装置内に設けられたヘッド支持機構によって支持されている。ヘッド支持機構は、ヘッド支持アームに取り付けられ、このヘッド支持アームが、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）によって回動されるようになっている。
【０００３】
磁気ディスクに対してデータをさらに高密度で記録するためには、磁気ディスクに対して磁気ヘッドをさらに高度に位置決めする必要がある。このために、磁気ヘッドを高精度に位置決めするヘッド支持機構が既に提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、特許文献２には、ロードビームは静止した状態でスライダが支点突起を中心に回動する方式が提案されている。スライダを含む回動部分の慣性中心を支点突起に一致させるように、スライダ保持板の一部であってスライダ保持板の両先端に設けられ、かつロードビームの支点突起を通る中心軸に線対称に設けられたカウンターバランスの構成が示されている。これにより、スライダ保持板を含めたスライダ回転部の慣性軸を支点突起とほぼ一致させる。これによりスライダのエアーベアリングによる負圧力に対抗してスライダを持ち上げディスクから離間させる際、スライダの姿勢の安定化を図ることが記載されている。
【０００５】
しかしながら上記の従来の構成では、一対の変位部材によりスライダを微少変位させるときの反力がロードビームの共振周波数での共振を励起して、ヘッドを所定のディスク上のトラックに高速位置決めすることができない問題を有していた。
【０００６】
また、特許文献２の方式において、スライダを含む回転部の慣性質量が大きくなるためスライダの回転モードの共振周波数を上げられないという問題も有していた。
さらにロードビームの共振周波数を励起させないためにスライダを含む回転部の重心を正確に調整する必要も生じてきた。
また、さらに，カウンターバランスがヘッド支持機構の両側に張り出した形状をしており、ディスクの回転から生じる風の影響を大きく受けヘッド位置決め性能に影響を与えるという問題が生じてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−２２７８８６号公報
【特許文献２】特開２００２−３２４３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の構成では、一対の変位部材によりスライダを微少変位させるときの反力がＳＷＡＹモードとよばれるロードビームの共振周波数での共振を励起して、ロードビームの不要な振動を生じさせてしまい、ヘッドを所定のディスク上のトラックに高速位置決めすることができない問題があった。
またディスクの高速回転による風の影響による不要な共振を受けずに高速位置決めするためには、スライダとジンバル部を合わせたスライダ回転モードの共振周波数を高めることが望ましい。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、不要な共振を抑制して高い位置決め応答性を有するヘッド支持機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために本発明のヘッド支持機構は、ヘッド素子を搭載したスライダがロードビームの先端側に配置されているヘッド支持機構であって、前記ロードビームの先端部に形成された支点突起と、前記スライダとロードビームとの間に介装され、前記スライダを前記支点突起まわりに回動自在に支持するジンバル部と、前記スライダに対してその平面方向に沿って回転力を付与して前記支点突起周りに回動させる変位部材と、前記ジンバル部を含めたスライダにおける回転時の重心を前記支点突起に合わせるとともに、前記ジンバルの一部であってジンバル部の対称軸上に設けられたカウンターバランスと、を備えた構成を有している。
【００１０】
この構成によって、変位部材により回動動作するスライダとジンバル部を含めた回動部の反動がサスペンションに伝わらないように、回動部の重心を支点突起に合わせるとともに、回動部の慣性質量を最小に設定できる。これによって、共振周波数特性を向上させることができる。これにより、高い位置決め応答性のあるヘッド支持機構が得られる。
【００１１】
上記の２つの目的のうち、まず、ロードビームのＳＷＡＹモードを励起させないためには後述の本発明のカウンターバランスを設けて、支点突起からカウンターバランスの端までの距離を調整することで可能である。このとき、カウンターバランスは、前記スライダを含むジンバル部の重心を前記支点突起に合わせるように、前記ジンバル部の対称軸上に設けることが必要である（図１１）。
【００１２】
上記の２つの目的のうち、スライダとジンバル部をあわせたスライダ回転モードの共振周波数を高めるためには、前記カウンターバランスの慣性質量を小さくすることで可能になる。この慣性質量を小さくするために、本発明のような位置にカウンターバランスを配置した（図１５）。
【００１３】
実際のスライダが回動する際の動作周波数はスライダとジンバル部をあわせたスライダ回転モードの共振周波数よりも低いところしか使えないので、共振周波数をあげることができると動作周波数もあげることができるので位置きめを高速で行うことができる。
【００１４】
本発明は、スライダを含めたジンバル部の重心を支点突起に一致させることにより、ロードビームのＳＷＡＹモードを励起させないことができる。さらに、ジンバル部の重心をあわせるために設けられたカウンターバランスをジンバル部の対称軸上に設けることで、スライダとジンバル部を合わせた回動部の回転共振の周波数をより高い共振周波数に改善できる。
【００１５】
また、半田をカウンターバランスに付加し、重心調整を行うことでより確実にＳＷＡＹモードによる影響を除去することができる。このように高い共振周波数のヘッド支持機構を実現することにより、より高速にヘッド素子をトラックに追従させることが可能となりハードディスクドライブの記録再生速度の高速化が可能になる。また、カウンターバランスの一部からリミッタ機構を構成することで、簡単な構成を実現できる。さらに、カウンターバランスをジンバル部の対称軸上に設けることにより、ディスクの回転による風乱による影響を大幅に改善できる。
【００１６】
本発明は、ヘッド素子を搭載したスライダがロードビームの先端側に配置されているヘッド支持機構であって、前記ロードビームの先端部に形成された支点突起と、前記スライダとロードビームとの間に介装され、前記スライダを前記支点突起まわりに回動自在に支持するジンバル部と、前記スライダに対してその平面方向に沿って回転力を付与して前記支点突起周りに回動させる変位部材と、前記ジンバル部を含めたスライダにおける回転時の重心を前記支点突起に合わせるとともに、ジンバル部の対称軸上に設けられた前記ジンバルの一部であるカウンターバランスと、を備えたことにより、ロードビームが有している固有振動を励起させないので高い位置決め応答性のあるヘッド支持機構が得られるという作用を有する。
【００１７】
さらに本発明は、スライダ保持板を含めたスライダの回転時の慣性軸を正確に支点突起と一致させるために、ジンバル部の重心を調整するために、前記カウンターバランス上に設けられた重心調整機構とを設けたことにより、変位部材により回動動作するスライダとジンバル部を含めた回動部の反動がサスペンションに伝わらないように、回動部の重心を微少に調整することができる。これにより、より高い位置決め応答性のあるヘッド支持機構が得られる。
【００１８】
さらに本発明は、スライダをアンロードさせる際スライダをディスクから引き上げるために設けられるリミッタ機構を、前記カウンターバランスの一部から形成したものであり、限られたスペースにカウンターバランスとリミッタ機構とを設けることができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ＳＷＡＹモードとよばれるロードビームの共振周波数での共振を励起させずに不要な振動を抑制させることができ、さらに、スライダとジンバル部をあわせたスライダ回転モードの共振周波数を高めることで、従来よりもディスクの高速回転による風の影響をうけずに不要な共振を抑制させることができる。結果として、高いヘッド位置決め応答性能を持つヘッド支持機構を得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の概観奢侈図である。
【図２】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構を搭載したハードディスクドライブの概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の分解斜視図である。
【図４ａ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の平面図である。
【図４ｂ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の側面図である。
【図４ｃ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の先端部平面図である。
【図４ｄ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の先端部斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のスライダのエアーベアリング面からみた平面図である。
【図６】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のフレクシャのスライダ貼り付け近傍の平面図である。
【図７】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のフレクシャのスライダ貼り付け近傍のステンレス構造を示す平面図である。
【図８】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のリンク機構の斜視図である。
【図９】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のフレクシャの断面構成図である。
【図１０ａ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の圧電体素子の平面図である。
【図１０ｂ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の圧電体素子の中央部の断面図である。
【図１０ｃ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の圧電体素子の両端部の断面図である。
【図１１】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構の動作図である。
【図１２ａ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のカウンターバランスの大きさの異なるモデルの比較図である。
【図１２ｂ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のカウンターバランスの大きさの異なるモデルの比較図である。
【図１２ｃ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のカウンターバランスの大きさの異なるモデルの比較図である。
【図１３ａ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のカウンターバランスの大きさの異なるモデル（図１２）に対応する周波数応答特性図である。
【図１３ｂ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のカウンターバランスの大きさの異なるモデル（図１２）に対応する周波数応答特性図である。
【図１３ｃ】本発明の実施形態１におけるヘッド支持機構のカウンターバランスの大きさの異なるモデル（図１２）に対応する周波数応答特性図である。
【図１４ａ】ヘッド支持機構のロードビームのＳＷＡＹモードの動作を示した概略図である。
【図１４ｂ】ヘッド支持機構のロードビームのＳＷＡＹモードの動作を示した概略図である。
【図１５ａ】カウンターバランスを対称軸（Ｙ軸）上に設置したときの効果についての概略説明図である。
【図１５ｂ】カウンターバランスを対称軸（Ｙ軸）上に設置したときの効果についての概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は、適宜組み合わせることができる。
【００２２】
図１は本発明の実施形態１のヘッド支持機構１の概観斜視図である。ヘッド支持機構１は、スライダ２(図示せず)、ロードビーム５、ベースプレート６、ヘッドの信号を伝える配線を備えたフレクシャ４からなっている。また、ヘッド支持機構１の先端には、スライダ２を上下に移動させるためのタブ５ｃが設けられている。
【００２３】
図２は、本実施形態１のヘッド支持機構１を搭載した磁気ディスク装置を示した概略平面図である。磁気ディスク装置３００は、磁気ディスク３０１、ボイスコイルモータ３０４、ヘッド支持アーム３０２によって構成されている。ヘッド支持アーム３０２の先端にはヘッド支持機構１が固定されている。ヘッド支持機構１には、その先端にタブ５ｃが設けられている。停止時には、スライダ２は、ランプロード３０３とタブ５ｃによってディスク３０１から離間されている。磁気ディスク装置が動作状態に移行するときには、ボイスコイルモータ３０４に通電されヘッド支持アーム３０２が反時計方向に回動し、ヘッド支持機構１のタブ５ｃはランプロード３０３の傾斜面３０３ａによって徐々に下降しスライダ２は、ディスク３０１上に滑らかにローディングされる。また、磁気ディスク装置３００が動作を終了する時、ボイスコイルモータ３０４によりヘッド支持アーム３０２が時計方向に回動し、スライダ２は、ディスク３０１上からスムーズにアンローディングされる。
【００２４】
図３は、本実施形態１のヘッド支持機構１の分解斜視図である。ヘッド支持機構１は、ヘッド素子２ａを設けたスライダ２、スライダ２を微少に回転させるアクチュエータである一対の圧電素子３、スライダ２と圧電素子３を保持するとともにスライダ２に設けられたヘッド素子２ａの信号を伝送する配線を形成したフレクシャ４、スライダ２がディスク３０１上に浮上させるための加重を加えるロードビーム５、前記ロードビーム５をヘッド支持アームに対して固定するベースプレート６とから成り立っている。
圧電素子２の材料としては、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３：チタン酸ジルコン酸鉛）、Ｂａ（バリウム）及びＣａ（カルシウム）を含む酸化物固溶体からなる非鉛圧電材料、Ｂａ（Ｔｉ１−ｘＺｒｘ）Ｏ３及び（Ｂａ１−ｙＭｙ）ＴｉＯ３、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３などが挙げられる。
【００２５】
図４ａは、ヘッド支持機構１をディスク面に対して上から見た平面図で、図４ｂは、スライダ２がディスク３０１上に浮上している状態の側面図である。図４ａに示すように、例えばステンレススチールからなるロードビーム５には、一対の板バネ５ａ、５ｂが一体形成されており、このバネ力でディスク３０１に対するスライダ２のロード荷重を発生させている。例えばステンレススチールからなるフレクシャ４は、ロードビーム５の下面にスポット溶接５ｄ（４箇所）で固定されている。ベースプレート６は、一部を円形に絞り出した圧入部６ａを有しており、この圧入部６ａはヘッド支持アーム３０２に設けられた穴に機械的に圧入固定される。ロードビーム５の先端部付近に凸形状（ディスク面方向に）に加工された支点突起９が形成され、スライダ２は、その頂点でイタバネ５ａ、５ｂで発生したロード荷重を受け、エアーベアリング面（ＡＢＳ）で発生した空気圧とロード加重とがバランスして、ディスク３０１上を浮上している。
【００２６】
図４ｃは、ヘッド支持機構１の先端部の平面図である。
図４ｄは、ヘッド支持機構１の先端部の斜視図である。
ロードビーム５の先端部には異形の穴５ｅが設けられ、フレクシャ４の一部を切り起こしたジンバル部の一部としてリミッタ４０８が隙間を介して係合している。磁気ディスク装置３００が停止モードに移行する時、スライダ２をディスク３０１から持ち上げるが、このときスライダ２のエアーベアリング面（ＡＢＳ）で生じる負圧力に対抗して引き上げるために設けられている。
【００２７】
図５は、ヘッド支持機構１のスライダ取り付け部分をスライダ２のエアーベアリング面（ＡＢＳ）から見た図である。
図６は、図５に示したヘッド支持機構１からスライダ２と圧電素子３を除外して示したフレクシャ４のスライダ取り付け部分の形状および構造を示した図である。
また、図７は、ヘッド支持機構１のジンバル部４００のステンレス基板４ａの形状を示している。
図９は、図６のＡ−Ａ断面を示した図である。フレクシャ４は、ステンレス基板４ａ上に絶縁層４ｂ、導電層４ｃ、カバー層４ｄを積層させ、エッチングにて所定の形状に加工して配線構造を構成したものである。
【００２８】
図５において、スライダ２は、支点突起９がエアーベアリング面の図芯に位置するようにフレクシャ４に接着されている。また、スライダ２の一側面には、ヘッド素子２ａとの信号を授受する接続端子（図示せず）が設けられ、この接続端子とフレクシャ４に設けられたパッド７ａ〜７ｈを半田ボールで接続する。パッド７ａ〜７ｈは、それぞれに対応した配線８ａ〜８ｈによってヘッド支持機構１の取り付け基端方向に向かって延長され接続されている。
圧電素子３の電極３ａ、３ｂは、フレクシャ４の圧電駆動パッド１１ａ、１１ｂおよび圧電駆動パッド１１ｃ、１１ｄに半田ボールにて接続されている。なお、圧電駆動パッド１１ａ、１１ｄは、フレクシャのステンレス基板４ａにスルーホールで導通され接地されている。圧電駆動パッド１１ｂ、１１ｃは、配線８ｉ、８ｊによってヘッド支持機構１の取り付け基端方向に向かって延長され接続されている。
【００２９】
ジンバル部について、図７を用いて説明する。例えばステンレススチールからなるジンバル部４００は、スライダ貼り付け部４０２、アウトリガ４０４、カウンターバランス４０５を含む一点鎖線で示した部分を指す。ジンバル部は、スライダ２を支点突起９周りに回動自在に支持するように設けられている。
【００３０】
スライダ貼り付け部４０２は、一対のアウトリガ４０４で支えられている。アウトリガ４０４のヘッド支持機構１の基端側は，ロードビーム５とスポット溶接５ｄで固定されている。このアウトリガ４０４はその弾性を利用してジンバル部が支点突起９をピボット支点として自在に姿勢を変えうる構成となっている。ジンバル部４００は、アウトリガ４０４によりＸ軸周りの回転（ピッチ方向）、Ｙ軸周りの回転（ロール方向）に自在に回転可能になっている。
【００３１】
図７の支点突起９を原点に座標を表記した。
アウトリガ４０４の中央部には、ステンレス基板４ａ の一部をほぼ直角に曲げ加工したリンク４０３が形成されている。図７における矢印Ｄ方向から見た図を図８に示した。
この構造は、左右対称でかつ左右の曲げた部位の延長した線が交差する点が支点突起９に一致するか、あるいは支点突起の近傍に位置するように構成されている。これによりジンバル部４００がＺ軸周りに回転（ヨー方向）可能になっている。
【００３２】
ジンバル部４００には、重心を支点突起９に合わせるためのカウンターバランス４０５がジンバル部の一部として設けられ、その端部に複数の重心調整パッド１４が設けられている。カウンターバランス４０５は、スライダ２を含むジンバル部の重心を支点突起９に合わせるように、ジンバル部４００の対称軸上に設けることが必要である。
図９は、図６のＡ−Ａ断面を示した図である。このパッド１４は、ジンバル部の重心を調整するために、カウンターバランス４０５上に設けられたものであり、図９に示すフレクシャの積層構造における導電層４ｃが露出しており、この部分に半田ボールを付加して重心調整を行いスライダとジンバル部を含めた回動部の重心を支点突起９に正確に一致させる。なお、重心を合わせるために用いる比重の大きな素材としては、半田に限るものではない。例えば金ボールや銀ボールでもよい。比重の大きな接着剤等を用いても良い。また、パッドの配置も一直線上でなくてもよく、カウンターバランス上の任意の場所に設定しても良い。
【００３３】
また、カウンターバランス４０５とスライダ貼り付け部４０２の間に、切り起こしてフック状に形成したジンバル部の一部としてリミッタ４０８が設けられている。これによりアンロード時において、スライダ２をディスク３０１からエアーベアリング面（ＡＢＳ）で生じる負圧力に対抗して引き上げることができる。
【００３４】
図１０ａは、圧電素子３の平面図、図１０ｂ、ｃは、圧電素子３がフレクシャ４上に接着された際の断面構造を示した図である。圧電素子の中央部の図１０ａにおける長さＬの範囲は、図１０ｂに示す構造となっており、図１０ｂは図１０ａのＢ−Ｂ断面を示した図である。また、圧電素子３の両端部の長さＭ、Ｎの範囲は、図１０ｃに断面構造を示す。図１０ｃは図１０ａのＣ−Ｃ断面を示した図であり、ステンレス基板４ａ上に設けられている。図１０ｂ、図１０ｃにおいて、圧電素子３は、絶縁層４ｂ上に接着剤１０によって貼り付けられている。また、圧電素子３には、圧電材料３ｃの上下面に白金製薄膜電極が設けられ上面にはカバーコート１３で覆われている。薄膜電極１２ａは電極３ａと、薄膜電極１２ｂは電極３ｂとつながっている。電極３ａと３ｂに電圧を加えることで圧電材料３ｃに積層方向に、電界を加えることができる。
【００３５】
本発明の実施形態１のヘッド支持機構１についてその動作を説明する。
薄膜電極１２に電圧を加え、圧電材料の分極と同じ方向、つまり積層方向の矢印Ｇの方向に電界が加われば、圧電素子３の有効長Ｌ部分は収縮する。一方、圧電材料の分極と逆方向に電界が加われば、圧電素子３の有効長Ｌ部分は伸びる。なお、圧電材料３ｃの分極方向を図１０ｂ、図１０ｃに矢印Ｇで示した。
【００３６】
図１１は、圧電素子３に左右逆の電界が加わった時の、圧電素子の伸縮の状態を示した図である。圧電素子３−Ｌが伸びると、補強部４０７―Ｌを介して配線８−Ｌが押される。一方、圧電素子３−Ｒが収縮すると、補強部４０７―Ｒを介して配線８−Ｒを引っ張ることになる。なお、補強部４０７は、圧電素子３の変位を配線８に伝達するために設けられたステンレス基板４ａで形成された部分である。
【００３７】
一方、スライダ２、スライダ貼り付け部４０２、アウトリガ４０４、カウンターバランス４０５を含むジンバル部４００は、リンク４０３によるリンク機構によって支点突起９を中心に、図１１の矢印Ｅのように回動する。カウンターバランス４０５は、スライダ２を含むジンバル部の重心を前記支点突起に合わせるように、前記ジンバル部の対称軸上に設けることが必要である。
これは、一対のリンク４０３の延長線上の交点（瞬間中心）が支点突起９に一致しているためである。電圧が印加され圧電素子３が交互に伸縮すると、ジンバル部４００は、支点突起９を中心に往復回動運動することになる。ここで、スライダ２とジンバル部４００を含む回動部トータルの重心は支点突起９に一致しているので、ジンバル部４００が往復回動運動したとしても、ロードビーム５に全く反作用が生じない。
【００３８】
次に、回動部の慣性質量を小さくする手段として、考慮すべき点について図１５を用いて説明する。図１５は、カウンターバランス４０５をジンバル部４００の対称軸上（ここではわかりやすくするためにＹ軸とします）に設置したときの効果について説明した図である。図１５ａは、特許文献２にも開示されている図１２ａに示された従来のカウンターバランスの概略モデルを示す。左右のカウンターバランスの質量は支点突起９に対して４５度方向に開いて設けられ、左右にｍ／２の質量が付加されている。一方図１５ｂは、本実施形態１におけるカウンターバランスの概略モデルで、Ｘ軸に対するバランスをとるために、ジンバル部の対称軸上（Ｙ軸）に質量ｍが付加されている。なお、どちらの場合もカウンターバランスでその重心が支点突起に一致している。
【００３９】
ここで、付加したカウンターバランス４０５の慣性モーメントを見てみると、従来の図１５ａの場合、
カウンターバランスの慣性＝√２＊ｍ＊Ｌ
本実施形態１である図１５ｂの場合、
カウンターバランスの慣性は、
カウンターバランスの慣性＝ｍ＊Ｌ
となる。ここで、Ｌは、Ｘ軸まわりのバランスを考慮したときの支点突起からカウンターバランスまでの距離である。したがって、従来のカウンターバランスは、本実施形態１に比較して√２倍大きくなってしまう。よって、カウンターバランス４０５をジンバル部の対称軸上（Ｙ軸）に設けることでジンバル部の慣性質量を最小にでき、スライダ２とジンバル部４００を合わせたスライダ回転モードの共振周波数を高めることになる。
【００４０】
さらに図１５ａの場合、ハードディスクドライブ内のディスクの高速回転により生じる風の影響を受けやすい。すなわち、カウンターバランスが左右に張り出した構成であるため、風によるジンバル部の対称軸（Ｙ軸）を中心としたモーメントが発生しやすく不要な共振によりヘッド位置決め性能を劣化させる可能性を有している。本実施形態１では、ジンバル部の対称軸上にカウンターバランスが設けられているのでジンバル部の対称軸を中心のモーメントによる風乱は生じにくい。
【００４１】
次に本発明の、ジンバル部４００の重心位置と圧電素子３の伸縮駆動によりスライダのヘッド素子２ａの応答特性について説明する。
図１２は、カウンターバランス４０５の大きさの異なるモデルを示した。図１２ａは、前記ジンバルの一部であるカウンターバランス４０５の端から支点突起９までの距離がＰ、図１２ｂは、距離がＱ、図１２ｃは、スライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心が支点突起９に一致したモデルで、距離がＲである。
ここで各カウンターバランス４０５の端から支点突起９までの距離は、おおよそ
Ｐ＜＜Ｑ＜Ｒ
となっている。
【００４２】
これらのモデルで、左右の圧電素子３に逆方向に電界を加えて駆動させたときの、駆動周波数に対するヘッド素子２ａの応答特性を図１３に示した。
カウンターバランス４０５の端から支点突起９までの距離がＰのモデルの応答特性を図１３ａ示す。このモデルのスライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心は、大きく支点突起９からヘッド素子２ａ側にシフトしている。結果として２３．３ｋＨｚ付近に大きな共振が現れている。この共振はロードビーム５の固有モードのＳＷＡＹモードである。この特性は、ＳＷＡＹ共振点（２３．３ｋＨｚ）以上の高い周波数でスライダ２を回動させようとしても、スライダ２は信号に追従しないことを示している。なお、ＳＷＡＹモードとは、サスペンション全体がヘッドがオフトラックする方向に共振するモードである。
【００４３】
カウンターバランス４０５の端から支点突起９までの距離がＱのモデルの応答特性を、
図１３ｂに示す。前の図１３ａに比べるとカウンターバランスの重量が大きくなり２３．３ｋＨｚのＳＷＡＹモードの共振レベルは小さくなっている。
カウンターバランス４０５の端から支点突起９までの距離がＲのモデルの応答特性を
図１３ｃに示す。この場合は、スライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心が支点突起９に一致している。したがって、ジンバル部４００が回動往復運動してもロードビーム５に反力が加わらずロードビーム５の固有モードの２３．３ｋＨｚのＳＷＡＹモードを励起しない。すなわち、ロードビームの不要な振動を抑制できる。ＳＷＡＹモードとよばれるロードビームの共振周波数での共振を励起させずに不要な振動を抑制させることができる。
【００４４】
図１４ａは、ロードビーム５の固有モードであるＳＷＡＹモードの動作（矢印Ｆ方向の振動）を示した概略図である。スライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心Ｈが支点突起９（図１４ではスライダ２の中心点）からずれているために重心移動の反力がロードビームの板バネ５ａ、５ｂに影響を与えてロードビーム５全体が左右に揺動する。一方、図１４ｂは、スライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心Ｈが支点突起９（図１４ではスライダ２の中心点）に一致しているので、重心移動がない。そのためロードビーム５に反力が作用しないので、ロードビーム５は静止している。したがってスライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心Ｈを支点突起９に合わせることにより、ロードビームの不要な振動を抑制でき周波数特性を改善することができる。
【００４５】
再度、図１３の各周波数特性を見てみると、先のＳＷＡＹモードのさらに高い周波数領域でスライダ回転モードの共振点がみられる。
図１３ａにおいてカウンターバランス４０５の端から支点突起９までの距離がＰのモデルでは、３８ｋＨｚ，図１３ｂにおいて距離がＱのモデルでは３５ｋＨｚ、図１３ｃ重心が一致した距離がＲのモデルでは３４ｋＨｚとなっている。この共振モードは、スライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の回転共振であり、回動部の慣性質量が小さいほど高い周波数となる。したがって、スライダ２とジンバル部４００を合わせた回動部の重心を支点突起に一致させかつジンバル部４００の慣性質量を小さくすることで、総合的に高い周波数応答特性を得ることができる。
【００４６】
スライダとジンバル部をあわせたスライダ回転モードの共振周波数を高めることで、従来よりもディスクの高速回転による風の影響をうけずに不要な共振を抑制させることができる。スライダとジンバル部をあわせたスライダ回転モードの共振周波数を高めるためには、カウンターバランスの慣性質量を小さくすることで可能になる。この慣性質量を小さくするために、本発明のような位置にカウンターバランスを配置した。実際のスライダが回動する際の動作周波数はスライダとジンバル部をあわせたスライダ回転モードの共振周波数よりも低いところしか使えないので、共振周波数をあげることができると動作周波数もあげることができるので位置きめを高速で行うことができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ ヘッド支持機構
２ スライダ
３ 圧電素子
４ フレクシャ
４ａ ステンレス基板
４ｂ 絶縁層
４ｃ 導電層
４ｄ カバー層
５ ロードビーム
５ａ 板バネ
５ｂ 板バネ
５ｃ タブ
５ｄ スポット溶接ポイント
６ ベースプレート
６ａ 圧入部
７ａ〜７ｈ パッド
８ 配線
９ 支点突起
１０ 接着剤
１１ａ〜１１ｄ 圧電駆動パッド
１２ 薄膜電極
１３ カバーコート
１４ 重心調整パッド
４００ ジンバル部
４０１ 拘束部
４０２ スライダ貼り付け部
４０３ リンク
４０４ アウトリガ
４０５ カウンターバランス
４０６ 圧電素子貼り付け部
４０７ 補強部
４０８ リミッタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド素子を搭載したスライダがロードビームの先端側に配置されているヘッド支持機構であって、
前記ロードビームの先端部に形成された支点突起と、
前記スライダを有し、該スライダを前記支点突起周りに回動自在に支持するように設けられたジンバル部と、
前記スライダを前記支点突起周りに回動させる変位部材と、
前記スライダを含むジンバル部の重心を前記支点突起に合わせるように、前記ジンバル部の対称軸上に設けられたカウンターバランスと
を備えたことを特徴とするヘッド支持機構。
【請求項２】
前記カウンターバランスは、前記ジンバルの一部からなることを特徴とする請求項１に記載のヘッド支持機構。
【請求項３】
前記ジンバル部の重心を調整するために、前記カウンターバランス上に設けられた重心調整機構を備えることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のヘッド支持機構。
【請求項４】
前記重心調整機構は、前記カウンターバランス上に比重の大きな素材を付加するための複数のパッド部であることを特徴とする請求項３に記載のヘッド支持機構。
【請求項５】
前記比重の大きな素材は、半田であることを特徴とする請求項４に記載のヘッド支持機構。
【請求項６】
前記変位部材は、
フレクシャの絶縁膜上に設けられた圧電素子を含み、
該圧電素子の変位を、ステンレス基板で形成された補強部を介して配線を押したり引っ張ったりすることにより、前記スライダを前記支点突起周りに回動させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のヘッド支持機構。
【請求項７】
前記スライダをアンロードさせる際スライダをディスクから引き上げるために設けられるリミッタ機構を、前記カウンターバランスの一部から形成したことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のヘッド支持機構。
【請求項１】
ヘッド素子を搭載したスライダがロードビームの先端側に配置されているヘッド支持機構であって、
前記ロードビームの先端部に形成された支点突起と、
前記スライダを有し、該スライダを前記支点突起周りに回動自在に支持するように設けられたジンバル部と、
前記スライダを前記支点突起周りに回動させる変位部材と、
前記スライダを含むジンバル部の重心を前記支点突起に合わせるように、前記ジンバル部の対称軸上に設けられたカウンターバランスと
を備えたことを特徴とするヘッド支持機構。
【請求項２】
前記カウンターバランスは、前記ジンバルの一部からなることを特徴とする請求項１に記載のヘッド支持機構。
【請求項３】
前記ジンバル部の重心を調整するために、前記カウンターバランス上に設けられた重心調整機構を備えることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のヘッド支持機構。
【請求項４】
前記重心調整機構は、前記カウンターバランス上に比重の大きな素材を付加するための複数のパッド部であることを特徴とする請求項３に記載のヘッド支持機構。
【請求項５】
前記比重の大きな素材は、半田であることを特徴とする請求項４に記載のヘッド支持機構。
【請求項６】
前記変位部材は、
フレクシャの絶縁膜上に設けられた圧電素子を含み、
該圧電素子の変位を、ステンレス基板で形成された補強部を介して配線を押したり引っ張ったりすることにより、前記スライダを前記支点突起周りに回動させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のヘッド支持機構。
【請求項７】
前記スライダをアンロードさせる際スライダをディスクから引き上げるために設けられるリミッタ機構を、前記カウンターバランスの一部から形成したことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のヘッド支持機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図４ｄ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０ａ】
【図１０ｂ】
【図１０ｃ】
【図１１】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【図１２ｃ】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１３ｃ】
【図１４ａ】
【図１４ｂ】
【図１５ａ】
【図１５ｂ】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図４ｄ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０ａ】
【図１０ｂ】
【図１０ｃ】
【図１１】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【図１２ｃ】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１３ｃ】
【図１４ａ】
【図１４ｂ】
【図１５ａ】
【図１５ｂ】
【公開番号】特開２０１２−２３８３５０（Ｐ２０１２−２３８３５０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５７７５（Ｐ２０１１−１０５７７５）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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