JPH0758582B2 - ヘツドスライダ支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気記憶装置において、記憶および再生に用い
られるヘッドスライダの支持装置に係り、特にエア・ベ
アリング・スライダの支持装置に関するものである。

〔従来の技術〕

磁気ヘッドによって回転する記録ディスク表面に情報が
書込まれ、再生される磁気ディスク装置は、情報記憶装
置のなかでも特に広く普及している。該磁気ディスク装
置では、記録ディスク面上に同心円状に情報が書込まれ
たトラックのうち目的のトラックに位置付けして、その
トラック上でデータの読み書きをするためにヘッドスラ
イダが支持されたヘッドスライダ支持機構の一端側が片
持ばり状に剛性アームに支持されたヘッドスライダ支持
装置は周知である。また、ヘッドスライダが記録ディス
クに押し付けられた状態で記録ディスクが回転すると、
ヘッドスライダが記録ディスク面上を0.5μｍ以下のサ
ブミクロン領域の浮上料で浮上することもよく知られて
いる。したがって、ヘッドスライダが記録ディスク面に
対して一定間隔をおいて近接して追従するために、ヘッ
ドスライダ隙間方向、ピッチング方向およびローリング
方向には十分弾性的に支持されていなければならない。
しかし一方、ディスク面走行方向、ヘッドスライダのア
クセス方向ならびにヘッドスライダのヨーイング方向の
剛性は十分高くなければならない。

このような要求に応えるべく、従来は例えば特開昭55−
22296号公報に記載されているヘッドスライダ支持装置
がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、最近の磁気ディスク装置の急速な大容量化に
よって、記録ディスクのトラック上へのヘッド保持精度
の向上ならびに、ヘッドスライダと記録ディスクとの間
隔の安定保持の要求が厳しくなってきているにもかかわ
らず、従来のヘッドスライダ支持装置では、その要求を
満足することが困難である。具体的にいえば、ヘッドス
ライダを含むヘッドスライダ支持装置は、記録ディスク
の複雑な振動、あるいは記録ディスクの回転に伴って生
じる風等の外部加振力によって振動するが、従来のヘッ
ドスライダ支持装置のように、ヘッドスライダ支持機構
が剛性アームと接触して固定される領域のうちの中央付
近だけで、ねじ止め、溶接、かしめ等の手段で結合され
ていると、ヘッドスライダ支持機構のねじりの振動を十
分抑えることができず、ヘッドスライダの振動は大きく
なる。さらに、ねじり振動が大きいために、ヘッドスラ
イダ支持機構と剛性アームとにはばたつきが生じ、ヘッ
ドスライダの振動の大きさも各ヘッドスライダ支持装置
ごとに大きくばらつくことになる。

したがって、従来技術では上記要求を達成することが困
難となる。

本発明の目的は、ヘッドスライダの記録ディスク上への
高い位置決め精度ならびにヘッドと記録ディスクとの間
隔の安定保持が容易に行えるヘッドスライダ支持装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため本発明は、記録ディスクのヘ
ッドスライダを保持するヘッドスライダ支持機構を剛性
アームへ結合する結合部を、ヘッドドライダ支持機構と
剛性アームのヘッドスライダ側の境界線の両端近傍に設
けている。詳述すれば、ヘッドスライダ支持機構と剛性
アームは取付部において接触しており、その結合部をそ
の接触している部分の内、剛性アームとヘッドスライダ
支持機構の境界線からの距離に対する結合部の剛性の変
化率が一定となるまでの範囲内に設けるということであ
る。

〔作 用〕

この結合手段は、ヘッドスライダ支持機構のねじり振動
を小さく抑えることができ、ヘッドスライダ支持機構と
剛性アームとのばたつきが小さくなる。それによって、
ヘッドスライダの振動もばらつきなく小さくすることが
できる。さらに、この結合手段では、ヘッドスライダ支
持装置の動的曲げ剛性はあまり上昇せずヘッドスライダ
の記録ディスク面に対する追従性も悪化しない。

したがって、ヘッドスライダの記録ディスク上への保持
精度（以下「位置決め精度」という。）を高く保つこと
が容易で、さらにヘッドと記録ディスクとの間隔の安定
保持（以下「安定浮上」という。）も十分達成できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例のヘッドスライダ支持装置
を示すもので、ヘッドスライダ支持機構16が剛性アーム
７に固定され、ヘッドスライダ支持装置が回転する記録
ディスク上を浮上する様子を示す斜視図である。ヘッド
スライダ５は、矢印Ａ方向に回転する記録ディスク８表
面のトラック９に情報の読み書きを行う。このヘッドス
ライダ５は可撓体６を介してヘッドスライダ支持アーム
１に支持されている。ヘッドスライダ支持アーム１の根
元側（ヘッドスライダ取付部と反対側）は剛性アーム７
に結合されている。剛性アーム７はさらに作動装置（図
示せず）に取付けられている。ヘッドスライダ５は該作
動装置により記録ディスク８表面上の任意のトラック９
にアクセス運動を行うことができる。アクセス動作が終
了し、ヘッドスライダ５が目的のトラック９上にくる
と、ヘッドスライダ５を該トラック９上に正確に位置付
けるために、閉ループ・サーボ・システム等が使用され
る。

前述のヘッドスライダ支持アーム１は、弾性ばね部２、
三角形状の細長い平坦部３、フランジ４、剛性アーム７
への取付部10により構成される。弾性ばね部２には２つ
の大きな機能がある。その１つはヘッドスライダ５が記
録ディスク８から所定の浮上量だけ浮上するために必要
な荷重を負荷することである。すなわち、ヘッドスライ
ダ５が浮上した状態においては、弾性ばね部２による荷
重はヘッドスライダ５と記録ディスク８との間の空気流
れによって供給される空気支持力に抗して作用する。他
の１つは、ヘッドスライダ５を安定支持する一方、記録
ディスク８の面振れ等に十分追従するために、ヘッドス
ライダの上下方向運動を拘束しないことである。フラン
ジ４は平坦部３の一部の折り曲げ構造として構成され、
ヘッドスライダ支持アーム１の剛性増加の役割を担って
いる。

前述の可撓体６は、ヘッドスライダ支持アーム１に溶接
等の結合手段11によって固定的に取付られ、さらに、そ
れはヘッドスライダ５を保持する。これら、ヘッドスラ
イダ支持アーム１、可撓体６およびヘッドスライダ５に
より、ヘッドスライダ支持機構16を構成している。前述
の可撓体６にはピボット部（図示せず）があり、弾性ば
ね部２からの荷重はそのピボット頂部（頂点）を介して
ヘッドスライダ５に伝えられる。すなわち、ヘッドスラ
イダ５はピボット支持されたエア・ベアリングとなって
いる。該可撓体６はピボット頂部を中心としたヘッドス
ライダ５のピッチング方向（第１図中の記録ディスク８
の半径方向軸まわりの回転）ならびにローリング方向
（第１図中の記録ディスク８の円周方向軸まわりの回
転）の運動に対して非常にフレキシブルであり、記録デ
ィスク８のうねりに十分追従する特性を有している、ま
たヘッドスライダ支持アーム１からヘッドスライダ５に
伝わろうとする外部振動も該可撓体６は絶縁する役目も
もっている。

ヘッドスライダ支持アーム１と剛性アーム７との結合は
ヘッドスライダ支持アーム１の取付部10により行われ
る。剛性アーム７にヘッドスライダ支持アーム１の取付
部10は全面接触しているが、それら両者の強固な結合
は、該接触領域の中央近辺の溶接、かしめ等の結合手段
12により行われる。したがって、ヘッドスライダ支持ア
ーム１が高速で回転する記録ディスク８によって生じる
風等の外力を受けて振動すると、上記中央付近の結合手
段だけでは取付部10と剛性アーム７との間に隙間がで
き、いわゆるばたつくという現象が生じてしまう。

本実施例において、上記結合手段12の他に、上記接続領
域内の内、ヘッドスライダ５側、即ちヘッドスライダ支
持アーム１の弾性ばね部との境界線の両端近傍に新たな
結合部13として例えば溶接部を有している。第２図は第
１図における結合部13の一方側のまわりを拡大した図で
ある。ヘッドスライダ支持アーム１の剛性アーム７への
取付部10、すなわち接触領域を斜線で表示する。またヘ
ッドスライダ支持機構16の取付部10の境界線14a、14bか
らの結合部13までの距離をlx、lyと定義する。ここでl
x、lyは交点15（この近傍での接触領域を根元隅部とも
いう。）から結合部13までの幅方向と長手方向の最短距
離のことである。

次に結合部13をいずれの位置に設ければヘッドスライダ
の振動を抑えることができるかについて説明する。

第１図にあるようなヘッドスライダ支持装置には、複雑
な固有振動モードが存在していることが周知であり、こ
こで示した装置の固有振動モードとしてはねじり振動モ
ード、曲げ振動モードがある。

第３図にそのねじり振動モードを示す。実線が振動して
変動した後のヘッドスライダ支持装置の形状であるが、
ヘッドスライダ支持アーム１が大きくねじられているこ
とがわかる。このねじりの運動にともなって、ヘッドス
ライダ支持アーム１の根元隅部は上下に振らされるが、
そこにおける振れ量は境界線の各地点における振れ量の
内で最大値となる。したがって、ヘッドスライダ支持ア
ーム１の根元隅部において剛性アーム７に結合すること
が、ねじり振動を低減する最も効果的手段であることが
わかる。

しかし、結合部13におけるスポット溶接が境界線の両端
に非常に近くなると、端にスポット溶接を行ったことに
よる剛性への影響を考慮する必要がある。ヘッドスライ
ダ支持アーム１と剛性アーム７とのスポット溶接の強度
を検討する場合、ヘッドスライダ支持機構がねじり振動
をするときにスポット溶接部には第４図に示すような引
張もしくは圧縮の力Ｆが作用すること、ならびに剛性ア
ーム７がヘッドスライダ支持アーム１の厚さに対して十
分厚いことを考慮すれば、第５図に示すように二層弾性
体表面に集中荷重が作用したときの問題を考えればよい
ことになる。第５図において弾性体61と別の弾性体62と
の境界層63は集中荷重Ｐによる弾性体61、弾性体62の応
力分布には無視できるものであるから、第６図に示す二
次元弾性体に集中荷重Ｐが作用するモデルよって考察す
る。

第６図において、点Ｃにおける応力、すなわち荷重点を
中心とした円の半径方向ｒの応力σ_r,その円の接線方向
αの応力σ_αは、 σα＝Trα＝Ｏ で与えられる。応力σ_ｒは主応力として半径方向ｒに直
線的に伝播するため、応力σ_αは零となる。応力σｒの
等値線は第７図に示すような円の集合となる。第７図に
示すσｒの等値線（等値円）は、境界の影響がないとき
は第８図に示すような応力分布を示すが、境界の影響が
あるときは第９図に示すような応力の欠落部分を考えな
ければならない。第８図からわかるように弾性体が無限
に広がっているときの応力は荷重作用点を中心として軸
対称に分布しているが、第９図に示した場合のように弾
性体に境界45があり、荷重作用点がその近くであるとき
には、応力を受ける実体がない部分（第９図において点
線で示した部分）が生じてしまう、この結果、点線で示
した応力は弾性体が受けもつことになり、第８図で示し
たときの弾性体の変形よりも第９図での変形の方が大き
くなる。すなわち、境界の近くに荷重が作用するとき
は、境界がない場合と比べて剛性が下がる。このことは
剛性が応力分布と密接に関係することと考え、剛性の変
化率を次のような指標を用いて示すことにする。

いま二次元弾性体を第10図に示すように３つの領域に分
割して考える。これを本発明のヘッドスライダ支持装置
にあてはめると、領域51はヘッドスライダ支持アーム１
の取付部10、領域53は剛性アーム７、集中荷重Ｐが加っ
ている点54は結合部13となる。領域52は領域51との境界
60で区切られており、領域51を延長した空間である。

領域51及び領域52における応力σｒの各等値円の円弧の
長さをlcとし、lcと応力σｒとの積の和をＫとすると、
Ｋは、 と表わすことができる。ただしｉは任意の等値円の番号
を示す。

次に領域51のみについて同様に考え、領域51のみにおけ
る応力σｒの各等値円の円弧の長さをlc′とすると応力
σｒとlcとの積Ｋ′は、 と表わすことができる。

すなわち。Ｋ′はＫから領域52のσｒとその領域内にお
ける応力σｒの各等値円の円弧の長さとの積の和を引い
たことにほかならない。

そしてこのＫ′をＫで除した値K_REFを境界による剛性の
変化を表す指標とする。

このK_REFは結合部に加わる力が境界の影響を受けない場
合にはＫ′＝Ｋとなるため、K_REF＝１となる。次に結合
部に加わる力が境界上（第10図においてｌ＝０）の位置
に作用した場合には、K_REF＝0.5となる。このように境
界線からの距離に対する剛性の変化率をK_REFという指標
によって表わすことが可能となる。

また、式（２）で与えられるＫの値は、ここではσｒ＝
10P,7P,5P,3P,2P,1.5P,1P,0.7P,0.5P,0.3P,0.2P,0.15P,
0.1Pの13個の応力の円について考えている。

次にこのK_REFの値を本発明のへッドスライダ支持装置に
ついて求めてみる。第２図に示すlxの距離に対する剛性
は第10図の形で考えることができる。

また、境界線14bよりヘッドスライダ側のヘッドスライ
ダ支持アーム１はその下に剛性アーム７が存在しないた
め、そこには力がほとんど流れないと考えることができ
る。それゆえlyの距離に対する剛性は第９図の形で考え
ることができる。そしてこの種のヘッドスライダ支持ア
ーム１の取付部の厚さは50μｍから100μｍ程度のもの
であり、そのときの値を第11図、第12図に示す。

第11図、第12図から明らかなようにほぼlx,lyとも0.6mm
より大きい値のときに剛性の変化率K_REFが一定となるこ
とがわかる。さらにK_REFの値の変化を示したのが第13
図、第14図で第13図はlxに対するK_REFの変化率、第14図
はlyに対するK_REFの変化率を示した図である。これらの
図から、先に述べたK_REFが一定となる挙動がより明白に
理解できるであろう。

もし、境界の影響がないとしたら、言い換えれば、K_REF
の値がｌに関係なく一定値をとるならば、ｌとヘッドス
ライダの振動のレベルはほぼ比例関係になるはずであ
る。すなわち第15図において実線で示した関係である。
しかし、第13図、第14図に示したようにK_REFの変化率が
一定値よりはずれる範囲すなわち剛性の低下した範囲で
は点線で示したように振動レベルは先の実線で示した値
より大きくなり、比例関係が成り立たなくなる。よっ
て、境界線からl₁,l₂までの間で結合することによって
ヘッドスライダの振動レベルを抑えることができる。

次に本発明の一実施例である第１図に示したヘッドスラ
イダ支持装置についての実証データを第17図、第18図に
示す。

第16図において、境界線14a,14bの交点15からの距離す
なわち半径をｒというパラメータを採用する。そして半
径ｒとヘッドスライダ振動との関係を表わしたものが第
17図、第18図である。第17図はヘッドスライダ５が記録
ディスク８表面上のトラック９からどの程度ずれたかを
表わしており、第18図は半径ｒに対するヘッドスライダ
５の浮上量の変動量を表わす図である。すなわち、第17
図中の各丸印は各ヘッドスライダ支持装置におけるヘッ
ドスライダの位置ずれ量を示す。同図において、半径ｒ
が小さくなるに従ってヘッドスライダの位置ずれ量が小
さくなるとともに、そのばらつきも非常に小さくなるこ
とがわかる。各半径における位置ずれ量の各データの最
大値あるいは最小値をなめらかな曲線として結んだ点線
B,Cにみるように、半径0.6mm以下の範囲では、半径ｒの
変化に対するヘッドスライダの位置ずれ量の変化が急に
小さくなることがわかる。すなわち、半径0.6mm以下の
範囲ではヘッドスライダ位置ずれ量はあまり大きくは変
わらない。同様に、第18図には半径ｒに対するヘッドス
ライダの浮上量の変動量を示しているが、ここでもヘッ
ドスライダの位置ずれ量の特徴とほぼ同傾向を示してい
ることがわかる。

この実験データと第11図、第12図から剛性の変化率が一
定となるまでの間、すなわち ０≦lx≦0.6（mm） ０≦ly≦0.6（mm） を満足する範囲に結合部13を設けることによってヘッド
スライダの高精度位置決めならびに安定浮上を容易に行
うことができる。

次にヘッドスライダ支持装置の他の実施例を第19図を示
す。この実施例においては、ヘッドスライダ支持アーム
１の剛性アーム７への取付は、補強板20を介して行われ
る。ヘッドスライダ支持アーム１の取付部10と補強板20
とは、あらかじめ設けられた溶接、かしめ等の結合手段
12と、新たに設けたヘッドスライダ支持アーム根元隅部
の溶接部13とにより結合されている。ヘッドスライダ支
持アーム１および補強板20にはあらかじめ穴23があいて
いる。剛性アーム７には該穴23に対応するねじ穴22があ
いている。ヘッドスライダ支持アーム１は補強板20を介
して剛性アーム７にねじ21で固定され、ヘッドスライダ
支持装置が構成される。なお、上述した構成以外は第１
図で示す構成と同一である。本実施例では、十分な剛性
を有する補強板20にヘッドスライダ支持アーム１の根元
隅部がスポット溶接により強固に固定されているので、
第１図に示した実施例と同様に高い遅遅決め精度があ
り、安定浮上を容易に行うことのできる効果がある。

第20図および第21は本発明の更に他の実施例を示すもの
であり、第20図は側面図、第21図は平面図を示す。ヘッ
ドスライダ支持機構31は、弾性ばね部32を有するばね部
材33、加圧板34、可撓体36およびヘッドスライダ35によ
り構成される。該ヘッドスライダ支持機構31は、補強板
41を介して溶接等の結合手段42により剛性アーム37に取
付けられ、これらによりヘッドスライダ支持装置を構成
する。前述の可撓体36は、ヘッドスライダ35を保持する
ジンバル部36Cとジンバル支持アーム36a,36bにより構成
され、ヘッドスライダ35のピッチング運動およびローリ
ング運動を拘束しない柔構造となっている。弾性ばね部
32を有するばね部材33は可撓36と一体で成形されている
が、その主な役割は、該ばね部材33とそれに溶接等の結
合手段38で結合された加圧板34との両者によって構成さ
れるロードアーム39によってヘッドスライダ35に荷重を
与えることにある。ヘッドスライダ支持機構31の取付部
40において、ヘッドスライダ支持機構31と補強板41とは
溶接等の結合手段42により固定される。本実施例の特徴
は前述に示した実施例と同様に、境界線44の両端近傍す
なわちロードアーム39の根元隅部に溶接部43を設けるこ
とにある。このような手段を設ければ、ロードアーム39
の振動を小さく抑えることができるので、前実施例同
様、低振動ヘッドスライダ支持装置が実現できる。

なお、本発明の根元隅部を結合手段によって強固に固定
する構造ならば、以上述べた実施例とは異なる形状のヘ
ッドスライダ支持装置であってもよい。また、本実施例
において結合部13の結合手段はスポット溶接であるが、
ヘッドスライダ支持機構16と剛性アーム７を強固に係合
できるもの例えば結合剤、リベット、かしめによる手段
であっても構わない。

〔発明の効果〕 本発明はヘッドスライダ支持アームの取付部と剛性アー
ムとを第１の係合部によって結合することに加えて、取
付部のヘッドスライダ支持アーム側の隅部を第２の結合
部によって剛性アームに結合したので、ヘッドスライダ
支持アームの振動、特にねじりの振動を抑制することが
でき、磁気ディスクのトラック上へのヘッド保持精度を
向上し得ると共に、ヘッドスライダと磁気ディスクとの
間隔を安定保持し得る。その結果、磁気記録の高密度化
を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヘッドスライダ支持装置の一実施例を
示す斜視図、第２図は第１図の要部を拡大して示す。第
３図はヘッドスライダ支持装置のねじり振動を表わすモ
ード図、第４図は結合部に力が加った様子を示す図、第
５図は第４図をモデル化した図、第６図は二次元弾性体
に集中荷重Ｐが作用した様子を示す図、第７図、第８
図、第９図、第10図は応力の等値線を示した図、第11
図、第12図は本発明の実施例における剛性の変化を示し
た図、第13図は第11図に示した値を微分して表わした
図、第14図は第12図に示した値を微分して表わした図、
第15図は境界線からの結合部までの距離と振動レベルと
の関係を示した図、第16図は第１図の要部を拡大した
図、第17図はヘッドスライダ支持機構と剛性アームとの
結合位置とヘッドスライダの位置ずれ量との関係を示す
図、第18図はヘッドスライダ支持機構と剛性アームとの
結合位置とヘッドスライダ浮上量変動量の関係を示す
図、第19図は本発明の第２の実施例を説明する組立斜視
図、第20図および第21図は本発明の第３の実施例を説明
する図で第20図は側面図、第21図は平面図である。 〔符号の説明〕 １……ヘッドスライダ支持アーム、2,32……弾性ばね
部、5,35……ヘッドスライダ、6,36……可撓体、7,37…
…剛性アーム、８……記録ディスク、10,40……取付部1
3,43……溶接部、14a,14b,44……境界線、16,31……ヘ
ッドスライダ支持機構、33……ばね部材、34……加圧
板、39……ロードアーム

フロントページの続き (72)発明者 斎藤 翼生 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 大東 宏 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 村田 容子 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 原 茂雄 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 瀬戸根 正一 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (56)参考文献 特開 昭59−116955（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弾性部とこれに連結する取付部とを有する
   ヘッドスライダ支持アームの前記取付部を、剛性アーム
   の少なくとも一方の面に複数の第１の結合部によって結
   合してなるヘッドスライダ支持装置において、 前記第１の結合部以外の前記取付部の少なくともヘッド
   スライダ支持アーム側と、これに対応する前記剛性アー
   ムの少なくとも一方の面とを、第２の係合部によって結
   合し、この結合位置は、前記ヘッドスライダ支持アーム
   の前記弾性部と前記取付部との境界から0.6mmの範囲、
   及び／又は前記ヘッドスライダ支持アームの前記取付部
   の側部境界から0.6mmの範囲内にすることを特徴とする
   ヘッドスライダ支持装置。