(57)【要約】      （修正有）【課題】サスペンションの１つの要素に生じる変化が別の要素に生じる変化を相殺して、その結果浮上高さに正味変化が生じないようにする。【解決手段】温度に対するスライダ３０２の浮上高さ感度を改良するために２つの異なる材料で作られる２層フレクシャ３２０を用いる。異なる熱膨張率を持つ材料を組み合わせることによって、フレクシャは温度の変化につれてスライダ及び読み取り／書き込み素子３１０に対して上向きまたは下向きの力を加える。【選択図】図３ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するディスクと、
第一の熱膨張率を持つ第一の材料及び第二の熱膨張率を持つ第二の材料から成るフレクシャ本体を含むフレクシャと、
前記フレクシャに結合される読み取り書き込み素子を持つ空気軸受面と、
を備える、ディスクドライブ。
【請求項２】
温度が上昇するにつれて前記フレクシャが前記読み取り書き込み素子を前記ディスクから離れるように持ち上げることを特徴とする、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項３】
温度が下降するにつれて前記フレクシャが前記読み取り書き込み素子を前記ディスクに向かって下げることを特徴とする、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項４】
前記フレクシャが温度上昇によって生じる前記読み取り書き込み素子の突出にほぼ等しい距離だけ前記読み取り書き込み素子を持ち上げるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項５】
前記フレクシャが温度下降によって生じる前記読み取り書き込み素子の後退にほぼ等しい距離だけ前記読み取り書き込み素子を下げるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項６】
前記フレクシャが二層でありかつ前記空気軸受面が前記第二の材料に結合されることを特徴とする、請求項１に記載のディスクドライブ。
【請求項７】
前記第一の熱膨張率が前記第二の熱膨張率より小さいことを特徴とする、請求項６に記載のディスクドライブ。
【請求項８】
第一及び第二の材料から成るフレクシャ本体を備えるフレクシャにおいて、前記第一の材料が前記第二の材料と異なる熱膨張率を持つことを特徴とする、フレクシャ。
【請求項９】
前記フレクシャ本体が温度の変化に応じて撓曲するように構成されることを特徴とする、請求項８に記載のフレクシャ。
【請求項１０】
前記第二の材料が前記第一の材料の上面に共形に（ conformally ）重ねられることを特徴とする、請求項８に記載のフレクシャ。
【請求項１１】
前記第二の材料が前記第一の材料の上面に模様（パターン）にして重ねられることを特徴とする、請求項８に記載のフレクシャ。
【請求項１２】
前記第一または第二の材料がＳＳＴ、Ａｕ，Ｐｔ、Ｔｉ合金、Ｉｎｖａｒ及びＡｌの中から選択されることを特徴とする、請求項８に記載のフレクシャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハードディスクドライブに関する。特に二層フレクシャベースを持つサスペンション設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブは、基本的に磁気読み取り及び書き込み素子によってアクセスされる一連の回転式ディスクから成る一般的な情報記憶装置である。一般にはトランスデューサとして知られるこのようなデータ転送素子は、読み取り／書き込み動作を行えるようにするためにディスクに形成される離散データトラックに対して接近した相対位置に保持されるスライダ本体によって支えられこれに埋め込まれる。ディスク表面に対して相対的にトランスデューサを適切に配置するために、スライダ本体に形成される空気軸受面（ Air Bearing Surface ：ＡＢＳ）は、ディスクデータトラックの上方にスライダ及びトランスデューサを「浮上」させるのに充分な揚力を与える流動的な空気の流れを受ける。磁気ディスクの高速回転はその表面に沿ってディスクの接線速度に対して実質的に平行の方向に空気流れすなわち風を生じる。空気流れはスライダ本体のＡＢＳと協働して、スライダが回転するディスク上方に浮上できるようにする。実際、この自己作動空気軸受を通じて、浮遊するスライダは物理的にディスク表面から分離される。スライダのＡＢＳは、一般に、回転するディクスに面するディスク表面に構成され、様々な条件の下でディスク上方に浮上するスライダの能力に対して大きな影響を持つ。
【０００３】
ＡＢＳ設計の主な目的のうち一部は、スライダ及びその付随トランスデューサを回転するディスクの表面のできるだけ近くで浮上させ、かつ可変的な浮上条件に関係なく一定の接近距離を均等に維持することである。空気軸受スライダと回転する磁気ディスクとの間の高さまたは間隔は、一般に浮上高さとして定義される。一般に、取り付けられたトランスデューサすなわち読み取り／書き込み素子は回転するディスクの表面上でわずか数ナノメートルしか浮上しない。スライダの浮上高さは取り付けられた読み取り／書き込み素子の読み取り及び記録能力に影響を及ぼす最も重要なパラメータの１つと見なされる。例えば、浮上高さを減少するまたは比較的小さい浮上高さを有する場合多くの利点がある。浮上高さが比較的小さいことによって、トランスデューサは様々なデータビットロケーションとディスク表面上の厳密に限定される領域から発する電界との間により大きな分解能を得ることができる。また、スライダの浮上が低いことは、通常、トランスデューサと磁気媒体との間の距離によって限定される磁気ディスクの高密度記録または記憶能力を改良することが知られている。分離ギャップが狭いことによって、より短い波長の信号を記録または読み取ることが可能になる。同時に、比較的小型でしかも強力なディスクドライブを利用する軽量でコンパクトなノート型パソコンの人気が高まるのに伴い、さらに小さい浮上高さを持つさらに小さいスライダ本体に対する要望が留まることなく大きくなっている。
【０００４】
一定の浮上高さは、特殊なＡＢＳ設計を通じてもっと簡単に得ることができる望ましい利点をもたらすことも分かっている。浮上高さの変動は、付属トランスデューサすなわち読み取り／書き込み素子の分解能及びデータ転送能力に悪影響を及ぼすことが分かっている。記録されるまたは読み取られる信号の振幅は浮上高さが比較的一定の場合にはそれほど変化しない。さらに、浮上高さの変化はスライダアセンブリと回転する磁気ディスクとの間の意図しない接触を生じる可能性がある。スライダは、一般に、回転するディスクと接触することが意図されるものとして記述される直接接触、擬似接触または浮上スライダであると考えられる。スライダのタイプに関係なく、スライダ本体及びディスクの両方の磨耗を小さくするために回転する磁気ディスクの表面との不要な接触を避けることが多くの場合望ましい。記録媒体の劣化または磨耗は記録されたデータの損失を引き起こす可能性があり、また、スライダの磨耗もトランスデューサまたは磁気素子の決定的な故障を生じる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
様々な条件の下でＡＢＳを安定的かつ確実に浮上させるために、ＡＢＳを支持するサスペンションの多くのパラメータを明らかにしなければならない。例えば、サスペンションシステムは垂直剛性（Ｋｚ）、ジンバルピッチ（Ｋｐ）、ロール剛性（Ｋｒ）及びジンバル静止姿勢（ピッチ／ロール静止姿勢、ＰＳＡ／ＲＳＡ）（これら全てはＡＢＳの浮上行動に影響を及ぼす）を有する。既存のサスペンション設計技術はこれらのパラメータに対する温度及び湿度など環境条件の影響を最小限に抑えることに重点を置いている。安定した浮上高さを得るための改良された方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの実施態様は、様々な環境条件の影響を最小限に抑えようとするよりは、サスペンションの１つの要素に生じる変化が別の要素に生じる変化を相殺して、その結果浮上高さに正味変化を生じないようにサスペンションを設計しようとする。
【０００７】
技術上既知のフレクシャは単一の材料で、典型的なものとしてはステンレス鋼で作られる。本発明の１つの実施態様において、温度に対するスライダの浮上高さ感度を改良するために２つの異なる材料で作られる二層フレクシャが使用される。異なる熱膨張率を持つ材料を組み合わせることによって、フレクシャは、温度の変化につれてスライダ及び読み取り／書き込み素子に対して上向きまたは下向きの力を加えることができる。サスペンション設計は、温度の変化から生じる読み取り／書き込み素子の突出または後退を相殺し、それによって広い温度範囲にわたってほぼ一定の浮上高さを得るためにこの上向きまたは下向きの力を使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、ロードビーム１１０、フレクシャ１２０及びフレクシャに対する電気終端１４０を持つスライダ１３０を持つサスペンションの一部の斜視図である。スライダ１３０の後縁１５０には読み取り／書き込み素子が埋め込まれる。図２は、磁気ディスク２０４の表面上方に浮上するヘッドスライダ２３０の別の図を示す。スライダ２３０はディスク２０４表面上方において、ディスク２０４の回転よって発生する空気のクッションの上を浮遊している。スライダ２３０はフレクシャ２２０を通じてロードビーム２１０に接続され、スライダはその後縁に読み取り／書き込み素子２０１を含む。
【０００９】
スライダ本体２３０はセラミック材で作られるのに対して、読み取り／書き込み素子２０１は一般に金属性材料で作られる。金属性材料は一般にセラミック材に比べて大きな熱膨張率を持つので、温度の変化は読み取り／書き込み素子２０１をスライダ本体２３０に対して相対的に収縮または突出させる。図２に示される通り、フレクシャ２２０は、スライダがロードビーム２１０に固定的に取り付けられるのを防止する。フレクシャ２２０は一般にステンレス鋼で作られるので、フレクシャも温度の変化に応じて熱膨張または熱収縮する。本発明の１つの実施態様は、熱膨張または熱収縮して、読み取り／書き込み素子２０１の収縮または突出を相殺する量だけスライダ本体２３０を上下させるフレクシャ２２０を利用するので、実質的に一定の浮上高さが得られる。
【００１０】
本発明の１つの実施態様は異なる熱膨張率（ Coefficient of Thermal Expansion ：ＣＴＥ）を持つ２つの異なる材料で作られる二層フレクシャベースを使用する。表１はフレクシャの層に使用できる材料のうちの一部の例及びその関連する特性を示している。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
フレクシャベースの層用の材料を選択する際、材料のヤング率（Ｅ）、ポアソン比（υ）、密度（ρ）及びピッチ静止姿勢（ＰＳＡ）などのファクタ全てが材料のＣＴＥに加えて考慮されなければならない。例えば、材料を選択する際、非吸収性であり従って湿度の増大に伴って膨張しないポリマーを選択するのが一般的である。
【００１３】
図３ａ−ｃは、二層フレクシャを持つサスペンション設計の立面図である。図面は一定の比率で拡大されているわけではなく、本発明の態様をより明確に示すために要素の相対的位置の変化が誇張されている。２つの異なる材料３２０ａ及び３２０ｂで作られるフレクシャ３２０は後縁に読み取り／書き込み素子３１０を持つスライダ３０２を支持する。回転するディスク３０４から作られる空気流れ３３０は公称浮上高さ３０６までディスク３０４上方にスライダ３０２を持ち上げる。
【００１４】
図３ｂはもっと高い温度のとき熱膨張効果３０８の結果として読み取り／書き込み素子が示すであろう変化を示している。温度上昇は読み取り／書き込み素子３１０のポール先端を追加量３１２だけディスクに向かって突出させる。ポール先端とディスクとの正味間隔３１４は公称浮上高さ３０６マイナス追加量３１２に等しくなる。
【００１５】
図３ｃは本発明の１つの実施形態を示している。異なるＣＴＥを持つ２つの異なる材料で作られる二層フレクシャを使用することによって、二層フレクシャ３２０によって作られる揚力によってポール先端の突出を相殺することができる。
【００１６】
図４ａ−ｂはフレクシャ４２０に接続されるスライダ４０２の別の立面図を示している。図３ａ−ｃの場合と同様、図面は一定の比率で拡大されておらず、本発明の態様をより明確に示すために要素の相対的位置の変化が誇張されている。フレクシャは二層であり、第一層４２０ｂは１つの材料で作られ、第二層４２０ａは別の材料で作られる。第一層４２０ｂはスライダ４０２に隣接する側にある。第二層４２０ａは第一層４２０ｂより小さいＣＴＥを持つ。図４ａは高い温度のときのフレクシャ及びスライダを示している。温度が上がる時、第一層４２０ｂは第二層４２０ｂより膨張して、矢印４３０ａで示される方向のトルクを生じる。トルクはディクス４０４に対して相対的にスライダ本体４０２を上昇させる揚力を生じる。
【００１７】
図４ｂは低い温度のときのフレクシャ４２０及びスライダ４０２を示している。温度が下がる時、第一層４２０ｂは第二層４２０ａより収縮して、矢印４３０ｂで示される方向のトルクを生じる。このトルクはディスク４０４に対して相対的にスライダ４０２を下げる。
【００１８】
第二の材料４２０のタイプ及び模様（パターン）に基づいて、トルクが熱膨張によって生じる突出にほぼ等しい量だけスライダ４０２を上昇させかつ熱収縮によって生じる後退にほぼ等しくスライダを下げて、変化する温度に対してほぼ一定の浮上高さを与えるようにフレクシャを設計することができる。最適化が必要とされる他のパラメータと共にＰＳＡの望ましい熱感度を得るためにこの一般的な方法にはいくつかの変形が可能である。
【００１９】
最も単純な構造においては、第二層を第一層と共形に（ conformally ）作ることができる。すなわち、フレクシャベースの１つの側は均等の厚みの同一の第二層で完全に被覆される。もっと複雑な構造において、フレクシャベースの１つの側の選択されたエリアを被覆するように第二層を作ることができる。第二層を模様（パターン）設計にすることによって望ましい熱感度を得るための更なる方法が提供される。さらに、２つの層の厚みを場所により変動させて最適の熱感度並びに他のパラメータを得るためにさらなる制御を加えることができる。
【００２０】
このような二層ベースのフレクシャをどのように生産するかについては、多くの利用可能な方法がある。１つの方法は現在業界で使用されている単層シートに代えて二層ブランクシートを使用するものである。もう１つの方法は単層シートの１つの面に第二層を溶着させるものである。めっきまたは各種の真空蒸着法によって第二層の溶着を行うことができる。いずれの方法においても、選択エッチングまたは蒸着によって第二層の模様（パターン）化を行うことができる。
【００２１】
実施態様の以上の説明は当業者が本発明を実施し使用できるようにするために示される。これらの実施態様の様々な修正は当業者には明白であり、本明細書において定義される包括的原理及び特定の例は発明力を使用することなく他の実施態様に応用できる。例えば、上に論じられる様々な実施態様の特徴の一部または全てを実施態様から削除することができる。従って、本発明は本明細書において説明される実施態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ定義される最大範囲及びその同等物に合致するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】二層フレクシャベースを持つサスペンション設計の斜視図である。
【図２】回転ディスク上方で浮遊するスライダを持つサスペンション設計の斜視図である。
【図３ａ】二層フレクシャベースを持つサスペンション設計の立面図である。
【図３ｂ】二層フレクシャベースを持つサスペンション設計の立面図である。
【図３ｃ】二層フレクシャベースを持つサスペンション設計の立面図である。
【図４ａ】二層フレクシャベースを持つサスペンション設計の別の立面図である。
【図４ｂ】二層フレクシャベースを持つサスペンション設計の別の立面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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