(57)【要約】全体的に平らな領域を有するハードディスクドライブ用の取付アームであって、当該全体的な平面領域に筋を少なくとも１つ形成することで、当該取付アームにおいて望ましい形状特性を得られる形で圧縮残留応力が加えられる、という取付アーム。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハードディスクドライブ用の取付アームを作る方法であって、
ステンレス鋼片から取付アームを切削するステップと、
取付アームの平面領域に１本または複数の筋を形成し、取付アームの一部に圧縮残留応力を生じさせ、必要に応じて取付アームの形状を変更するステップと、を有すること、
を特徴とする方法。
【請求項２】
筋を形成するステップは、取付アームの片面に１本または複数の筋を形成するステップをさらに含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
筋を形成するステップは、取付アームの両面に１本または複数の筋を形成するステップをさらに含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
筋を形成するステップは、鋸歯付きパンチを用いて１本または複数の筋を形成するステップをさらに含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
鋸歯状のパンチは、さまざまな高さの鋸歯状先端を有すること、
を特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
１本または複数の筋は、取付アームの幅方向に平行であること、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
１本または複数の筋は、取付アームの長さ方向に平行であること、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
１本または複数の筋は、取付アームの長さ方向に対し斜めであること、
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
１本または複数の筋は、取付アームの長さ方向に沿って凹み点として形成されること、
特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
１本または複数の筋は、取付アームの幅方向に沿って凹み点として形成されること、
特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ハードディスクドライブ用の取付アームであって、
ステンレス鋼片から形成され、全体的に平らな領域を有し、当該平らな領域に１本または複数の筋を有することで、取付アームの一部分に圧縮残留応力を生じさせ、取付アームの形状または硬度を必要に応じて変化させること、  
を特徴とする取付アーム。
【請求項１２】
１本または複数の筋は、取付アームの幅方向に平行であること、
を特徴とする請求項１１に記載の取付アーム。
【請求項１３】
１本または複数の筋は、取付アームの長さ方向に平行であること、
を特徴とする請求項１１に記載の取付アーム。
【請求項１４】
１本または複数の筋は、取付アームの長さ方向に対して斜めであること、
を特徴とする請求項１１に記載の取付アーム。
【請求項１５】
１本または複数の筋は、取付アームの幅方向に対して斜めに形成されていること、
を特徴とする請求項１１に記載の取付アーム。
【請求項１６】
１本または複数の筋は、取付アームの幅方向に沿って凹み点として形成されていること、
を特徴とする請求項１１に記載の取付アーム。
【請求項１７】
１本または複数の筋は、取付アームの両面に形成されていること、
を特徴とする請求項１１に記載の取付アーム。
【請求項１８】
１本または複数の筋の深度が異なること、
を特徴とする請求項１１に記載の取付アーム。
【請求項１９】
１本または複数の筋の間隔が広いこと、
を特徴とする請求項１１に記載の取付アーム。
【請求項２０】
１本または複数の筋の間隔は密であること、
を特徴とする請求項１１に記載の取付アーム。
【請求項２１】
１本または複数の筋は、取付アーム上の凹み点であること、
を特徴とする請求項１１に記載の取付アーム。
【請求項２２】
１本または複数の筋は、取付アームの長さ方向に沿って部分的に形成されていること、
を特徴とする請求項１１に記載の取付アーム。
【請求項２３】
１本または複数の筋は、取付アームの幅方向に沿って部分的に形成されていること、
を特徴とする請求項１１に記載の取付アーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に言えば、ハードディスクドライブ用の取付アームに関する。具体的に言えば、本発明は、残留応力を緩和するための筋を備えたハードディスク用の取付アームとその製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
全てのコンピュータシステムの重要な構成部品としてデータ保存装置がある。大量のデータをコンピュータシステムに保存する一般的な場所は、ハードディスクドライブ（HDD）である。ディスクドライブの最も基本的な部分は、回転ディスク、ディスク上のさまざまな位置にトランスデューサを移動させる取付アーム（たとえば、駆動アーム）、そして、ディスクに（から）データを読み書きするのに用いられる電気回路である。今日使用されるディスクにはさまざまなもの（たとえば、ハードディスクドライブ、ジップドライブ、そしてフロッピー（登録商標）ディスクドライブ）がある。全てが、回転式または線形の取付アームを利用する。
【０００３】
ハードディスクドライブにおいて、スピンドルモータ上に同軸となる形で設置された回転ディスクの表面上のデータは、磁気ヘッドにより読み書きされる。磁気的に書き込まれた情報ビットは、ディスクの表面上の同心円「トラック」に配列されている。コンピュータユーザが、ディスクの表面上の所望の情報ビットをヘッドの下の位置に移動するのに長時間待つ必要のないように、ディスクの回転は速くなければならない。現代のディスクドライブにおいて、データビットやトラックの幅は極めて小さく、間隔は密であり、ディスク表面の単位面積当たりの情報密度は高くなっている。
【０００４】
ディスク表面の情報ビットに小さなサイズや密な間隔が求められることは、ディスクドライブ装置および機械的構成要素の設計に影響を及ぼす。最も重要な影響の１つとして、ヘッドの磁気トランスデューサがディスクの磁気表面に極めて接近した形で動作しなければならない、というものがある。ディスク表面と磁気ヘッドとの間にあるのは、ディスク回転とヘッドの駆動とによる相対運動であるため、ヘッドとディスクとが継続的に接触すると、トライポロジーによるインターフェースの損傷が生じかねない。こうしたトライボロジーによる損傷（口語的に「ヘッドクラッシュ」として知られるもの）は、ディスクとヘッドとを傷つけかねず、さらに通常はデータ損失を起こす。したがって、磁気ヘッドは、極めて薄い空気ベアリングにより水力学的に支持され、その磁気トランスデューサは、ディスクに極めて接近した形で、ヘッドとディスクとの間の物理的接触を最小限に抑えるか、または回避した状態で動作できるよう設計されている。一般的に、現代のハードディスクドライブの動作中に見られるヘッドとディスクとの間隔は極めて狭く、数十ナノメータの数値となる。
【０００５】
取付アームは、一般的に、磁気トランスデューサをディスクの極く近くに移動させるのに用いられる。取付アームの剛性は、ディスクドライブの動作中に生じる加速力、振動、そして機械的衝撃に耐えるのに十分な強さでなければならない。図１は、従来技術による取付アーム１０を示す図である。取付アーム１０は、おおよその形として、ピボットベアリングカートリッジの挿入用の開口部１２を備えた平面領域１１を有する。また、取付アーム１０は、片持部分１３を有し、当該片持部分１３は、ボス穴１４を介して、少なくとも１つのサスペンションアーム（図示せず）に、レーザー溶接より遠心端において連結されている。サスペンションに装着されるのは、録音ヘッド／スライダで、これはディスク表面（図示せず）を磁化する磁気トランスデューサを有する。取付アーム１０は、その両側に、２つのトランスデューサヘッドを反対方向（１つは上方向、１つは下方向）に支持するためのサスペンションを２つ有する。典型的な取付アーム１０は、長さ２０が約１，４インチ、幅１６が約０．２０インチ、そして、厚みが約０．０１２インチである。取付アーム１０は、たとえば３００シリーズのステンレス鋼片素材で作られている。
【０００６】
磁気トランスデューサをディスクの極ぐ近くに移動させるために用いられる取付アームの特徴について、設計者は、高速の角運動と他の励磁とに応じて生じる振動を最小限にするよう考慮する必要がある。たとえば、動作中にヘッドの位置が正確に制御されるよう、取付アームは十分に硬く、取り付け用のピボットベアリングの質は十分に高くしなければならない。また、取付アームとピボットベアリングとの間のインターフェースの剛性および強度については、動作中のヘッドの位置を正確に制御すること、取付アームの振動の自然共鳴周波数をより高くするのに必要な境界条件を提供すること、を可能にできるものでなければならない。また、取付アームの剛性については、機械的衝撃が生じた際にディスクとの接触の原因となり得るたわみを抑えるのに十分でなければならない。
【０００７】
一般的に、取付アームは、硬質３００シリーズのステンレス鋼片で作られている。ステンレス鋼片は、フラットスタンピングのため最適化された状態となった素材内部における残留応力の異常を緩和するよう張力が一定に保たれている。流入応力の状態に関わらず、加工前素材から不均等な周縁部を切削することによる効果は、特徴的な形状が生み出されることであるが、こうした形状は滅多に望ましいものとはならない。そのため、型形成を用いて、ポストエッジの切削形状が是正され、何らかの望ましい形状が加えられる。
【０００８】
硬質ステンレス鋼片に望ましい形状を持たせるため、オーバーベンディングが必要となる。こうしたオーバーベンディングには、製造が困難で高コストで特定の加工前素材ロットにしか適用できない形状工具が必要となる。流入される材料が変われば、必要となるパンチの形状もその変化に対処するため変わってくる。これでは、工具を頻繁に変える必要があり、それにより法外な費用がかかる。
【０００９】
加工前素材に流入する残留応力の状態の改善を試みた最新技術による製造法では、成功は短期的なものに限られてきた。また、一般的に業界において用いられる従来のEDM形状パンチでも、成功は短期的なものに限られてきた。また、切削クリアランスを最適化することでスタンピングによるたわみを最小限にする、という試みもなされてきた。さらに、最適と推定されるパンチ形状を合致させる試みもなされてきた。これら全ての製造方法では、わずかな違いを持たせる形で取付アームの形状を変化させるという結果を達成することや、製造方法を敏速かつ容易に調整することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５５８８２００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、当技術分野において、取付アームに容易に適用される局所的な圧縮応力領域を持たせて取付アームの形状を調整することにより、残留応力条件を改善させた取付アームが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
残留応力が改善されたハードディスクドライブ用の取付アームであって、全体的に平らな領域を有し、当該平らな領域には筋が形成されており、それにより、取付アームにおいて望ましい形状特性が得られる形で、局所的な圧縮残留応力をかけることができる。筋は、鋸歯状のパンチを取付アームに当てて形成することができる。筋は、取付アームの幅方向または長さ方向に平行に並ぶ形、または取付アームを長さ方向に対して斜めに横切って並ぶ形とすることができる。筋は、取付アームの両側に形成することもできる。間隔は、広い場合も密な場合もある。それぞれの筋は、圧縮強度が異なって、様々な深度を有する。筋は、取付アームの形状を変形するためにも用いることができる。
【００１３】
本発明の本質、およびその目的と効果とについては、添付図面を参照しながら以下の明細を読めば、容易に明らかになるだろう。なお、添付図面において、同じ参照番号は、全図を通して同じ部分を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来技術による取付アームの上面図である。
【図２】本発明による取付アームの上面図である。
【図３】取付アームの圧縮前を示す略図であって、機械的衝撃によるたわみが付いている。
【図４】本発明による取付アームの圧縮後の状態を示す略図であって、取付アームには、片面に圧縮領域が設けられている。
【図５】取付アームの圧縮前を示す略図であって、取付アームには、S字形のたわみが付けられている。
【図６】本発明による取付アームの圧縮後の状態を示す略図であって、取付アームには、両面に圧縮領域が設けられている。
【図７】取付アームの圧縮前を示す略図であって、取付アームには、たわみや変形は見られない。
【図８】本発明による取付アームの圧縮後の状態を示す略図であって、取付アームには、望ましい曲げ特性が付けられている。
【図９】さまざまな圧縮強度を有する本発明による取付アームの圧縮領域を示す略図である。
【図１０】本発明による取付アームの上面図である。
【図１１】本発明による取付アームの上面図である。
【図１２】本発明による取付アームの上面図であって、取付アームの両面にある圧縮領域を示す図である。
【図１３】本発明による取付アームの底面図であって、取付アームの両面にある圧縮領域を示す図である。
【図１４】圧縮領域の間の間隔をさまざまに変えた取付アームの上面図である。
【図１５】幅方向および／あるいは長さ方向の一部にわたって圧縮領域が設けられた取付アームの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
スタンピングと原材料の影響とにより、結果として得られる取付アームの形状が望ましいものになることは殆どない。これは、切削や切削中に加わる圧力によって残留応力が弛緩されるためである。望ましくない形状を防ぐため、局部的な圧縮応力領域を取付アームに形成し、これにより取付アームの形状を調整する。
図２は、取付アーム１５を示す図であり、当該取付アーム１５には、その幅方向に平行に並んだ形で圧縮領域１７が設けられている。
【００１６】
フラットパンチの上に取付アーム１５を載せた状態で、力および／あるいは移動を制御しながら、その表面を押す形で鋸歯状の穴を食い込ませることができる。パンチの鋸歯は尖った先端を有し、こうした先端によって取付アームの材料には、塑性変形が起こるのに十分な応力とひずみとが生じる。その結果、パンチの鋸歯に沿う形で凹みまたは筋が形成され、圧縮領域１７が生じる。凹みは、好ましい構成として２０マイクロインチ（μin）の深さで、幅と長さとは可変である。図２に示すように、圧縮領域１７は、取付アーム１５の全域に形成されているか、あるいは直線または曲線に沿って延びる複数の凹み点１８の形で形成されている。凹み点１８は、パンチの複数の鋸歯状の先端によって形成される。
【００１７】
生成の後に残留する押下／圧縮応力により、取付アーム１５は鋸歯から離れる形で反る。図２は、パンチの相補的な多数の鋸歯によって形成される多数の圧縮領域１７を示す。圧縮領域１７の数、方向、そして間隔は、パンチの鋸歯の形によって決まる。鋸歯はいかなる形状または高さで作ってもよい。鋸歯付きパンチを取付アーム１５に食い込ませ、深度の大きな凹みを生じさせることができ、その際、鋸歯状の先端は異なる高さに研削されている。そうした研削を１つ１つ行うことで、取付アーム１５の長さ方向または幅方向に圧縮により引き起こされるたわみの量を変化させることができる。このことにより、反対側に対応するパンチ穴を作る必要がなくなる。代替的な方法として、図６、８、１２、または１３に示すように、鋸歯を両側のパンチで用いてもよい。
【００１８】
異なった形や方向を用いることで、取付アームの特定の位置に所望の圧縮領域を設けることができる。たとえば、図３および４には、凹面に圧縮領域１９のある取付アーム２１の圧縮前および圧縮後の状態が示されている。図３は、切削と切削中に加えられる応力とによる残留応力が緩和することで、取付アーム２１がどのように反らされるか（あるいは、曲げられるか）を強調して示す図である。図４では、取付アーム２１の片面に圧縮領域１９を設けることで、望ましくない形状となるのを防いでいる。多数の鋸歯を用いて取付アーム２１に沿った弓形を作り、圧縮後の取付アーム２１において、反対方向の弓形が作られるのを防ぐことができる。結果として、取付アーム２１には適正な形状が与えられ、構造的な強度と本来の形とが保たれる。
【００１９】
図５および６は、両面に圧縮領域が設けられた取付アーム２３の圧縮前と圧縮後の状態を示す図である。図５は、取付アーム２３を示す図であり、切削と切削中に加えられる応力とによる残留応力が緩和することで生じたＳ字形のたわみまたは湾曲を強調して示してある。図６は、望ましくない形状となるのを防ぐために設けられた、取付アーム２３の表面の圧縮領域２５と裏面の圧縮領域２７とを示す。圧縮領域２５、２７を取付アーム２３の特定の位置に置くことで、Ｓ字形の変形を矯正してある。
【００２０】
圧縮領域は、塑性変形によって取付アームが望ましくない形状となるのを防ぐために用いることができるが、さらに、望ましい形状特性を備えた取付アームを作るためにも用いることができる。たとえば、図７および８は、望ましい形状特性を備えた取付アーム２９の圧縮前および圧縮後の状態を示す図である。図７が示す取付アーム２９は、初期状態では平らな形状を有している。図８に示す圧縮領域３１、３３は、取付アーム２９の形状を操作するため当該取付アーム２９の両面に部分的に形成されている。これにより、取付アーム２９は、端部３５において所望の構造特性を備えることになる。
【００２１】
図９は、圧縮の深さの異なる圧縮領域３７、３９を有する取付アーム４１を示す。それにより、取付アーム４１は、一方の領域３７が他方の領域３９に比べてより大きく曲がった形となり、動作時に構造強度と本来の形とが保たれる。
圧縮領域の数、方向、および間隔は、取付アームに残留する局所的な圧縮応力の特性によって決定される。たとえば、図２に示すように、取付アーム１５は、当該取付アーム１５の幅方向に平行な圧縮領域１７を有する。図１０に示す取付アーム４３は、当該取付アーム４３の長さ方向に平行な圧縮領域４５を備えている。図１１に示す取付アーム４７は、多様に方向付けられた圧縮領域４９、５１、５３を備えている。図１１において、圧縮領域４９は、取付アーム４７の幅方向に平行であるが、一方、圧縮領域５１、５３は、取付アーム４７の長さ方向を横切る形に斜めになっている。斜め方向の圧縮領域５１、５３を用いることで、取付アーム４７の剛性が高まる、および／あるいは、望ましい構造特性を備えた当該取付アーム４７が作られる。
【００２２】
図１２および１３は、取付アーム５５の両面で圧縮領域を用いた例を示している。圧縮領域は、取付アーム５５の全体または一部に形成することができる。さらに、圧縮領域は取付アーム５５の両面に、両面の圧縮領域の位置が揃わない形で形成することができる。図１２に示す圧縮領域５７は、取付アーム５５の全長に沿って、アーム５５の上面の一部に形成されている。図１３は、取付アーム５５の裏面に部分的に形成された圧縮領域５９を示す（反対側の表面には圧縮領域がない）図である。
【００２３】
圧縮領域の数や間隔は、どのような形状特性を望むかによって決まる。間隔の密な圧縮領域の場合、広い間隔のものより大きな湾曲が得られる。同様に、用いる圧縮領域の数が大きいほど、所望の形状特性を備えた取付アームを作るための当該取付アームに残留する圧縮応力も大きくなる。
図１４は、圧縮領域同士の間の間隔を様々に変えた取付アーム６１の上面図である。圧縮領域６３は広く間隔が空けられているが、一方、圧縮領域６５は間隔が密であり、エリア内に多数の圧縮領域が置かれている。したがって、圧縮領域６５では、圧縮領域６３より大きな湾曲が得られる。
【００２４】
図１５に示す取付アーム６７は、幅方向および／あるいは長さ方向の一部にわたる圧縮領域を備えている。取付アーム６７は、当該取付アーム６７の長さの一部を用いた圧縮領域６９と当該取付アーム６７の幅の一部を用いた圧縮領域７１とを有する。この配置は、取付アーム６７に湾曲を加えて歪曲させるのに適している。
ここまで、いくつかの例示的な実施の形態について説明し、添付の図面に示してきたが、理解できるように、そうした実施の形態は、単に、全体的に平らな領域を有するハードディスクドライブ用の取付アームと、当該取付アームに圧縮残留応力を加えるため全体的に平らな領域上に形成された複数の圧縮領域と、を示す例にすぎない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2009545099.tif 000017
【図１５】
2009545099.tif 000018
【国際調査報告】
2009545099.tif 000019
2009545099.tif 000020
2009545099.tif 000021
2009545099.tif 000022