(57)【要約】【課題】十分な荷重点接触力と、荷重点接触力から独立したピッチ／ロール静止角度の制御とを確保する、スライダ用のサスペンション組立体の改良された設計を提供すること。【解決手段】フレキシャが、ベースと、固定端でベースに結合された１対のビームとを含む。その１対のビームは、ビームの自由端でクロス・ビームに接合される。舌部が、クロス・ビームから、その１対のビーム間でベースに向かって延びる。フレキシャはまた、ビームのそれぞれにおける屈曲部を含み、屈曲部は、自由端を、固定端に対して平面外に偏向させる。【選択図】図３
2007242219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
固定端で前記ベースに結合され、前記ビームの自由端でクロス・ビームによって接合された１対のビームと、
前記クロス・ビームから、前記１対のビーム間で前記ベースに向かって延び、スライダに結合するように構成された舌部と、
前記ビームのそれぞれを横切って位置決めされた屈曲部とを備えるフレキシャ。
【請求項２】
前記舌部が荷重点を備え、前記ビームの各屈曲部が、前記荷重点に対するフレキシャの瞬間回転中心と位置合わせされる、請求項１に記載のフレキシャ。
【請求項３】
前記ビームの各屈曲部が、前記固定端に対して、前記ビームの長さの少なくとも約１／３と同程度で位置する、請求項２に記載のフレキシャ。
【請求項４】
前記ビームの各屈曲部が、前記固定端に対して、前記ビームの長さの１／３に位置する、請求項３に記載のフレキシャ。
【請求項５】
各屈曲部が、フレキシャの前記瞬間回転中心から等間隔で離隔された１対の屈曲部を備える、請求項２に記載のフレキシャ。
【請求項６】
各屈曲部が単一の屈曲部を備える、請求項１に記載のフレキシャ。
【請求項７】
各屈曲部が曲率半径を備える、請求項１に記載のフレキシャ。
【請求項８】
フレキシャの前記瞬間回転中心が、所与の荷重力についての前記可撓性舌部の傾斜の変化に対する、前記所与の荷重力についての前記荷重点の平面外偏向の比である、請求項２に記載のフレキシャ。
【請求項９】
前記フレキシャ及び荷重部材が、連続する材料の部片として形成される、請求項１に記載のフレキシャ。
【請求項１０】
前記ベースが、荷重部材に取り付けられるように構成される、請求項１に記載のフレキシャ。
【請求項１１】
荷重部材と、
前記荷重部材に結合されたフレキシャであって、
ベースと、
固定端で前記ベースに結合され、前記ビームの自由端でクロス・ビームによって共に接合された１対のビームと、
前記クロス・ビームに結合され、前記１対のビーム間で前記ベースに向かって延びる舌部とを備えるフレキシャと、
前記舌部に結合されたスライダと、
前記自由端を前記ベースに対して変位させる、前記ビームのそれぞれにおける屈曲部とを備えるサスペンション組立体。
【請求項１２】
前記フレキシャ及び前記荷重部材が、単一の連続する材料の部片として形成される、請求項１１に記載のサスペンション組立体。
【請求項１３】
前記フレキシャが、前記荷重部材に取り付けられた別個の材料の部片である、請求項１１に記載のサスペンション組立体。
【請求項１４】
前記舌部が荷重点を備え、前記ビームの各屈曲部が、前記荷重点に対する前記フレキシャの瞬間回転中心と位置合わせされる、請求項１１に記載のサスペンション組立体。
【請求項１５】
前記ビームの各屈曲部が、前記固定端に対して、前記ビームの長さの少なくとも約１／３と同程度で位置する、請求項１４に記載のサスペンション組立体。
【請求項１６】
前記ビームの各屈曲部が、ビームの長さの１／３に位置する、請求項１５に記載のフレキシャ。
【請求項１７】
前記フレキシャの前記瞬間回転中心が、所与の荷重力についての前記舌部の傾斜の変化に対する、前記荷重部材によって前記フレキシャに加えられた前記所与の荷重力についての前記荷重点の平面外偏向の比である、請求項１４に記載のサスペンション組立体。
【請求項１８】
長手方向軸と、
前記長手方向軸の周りで心合せされたベースと、
前記長手方向軸の両側で、固定端で前記ベースに結合され、前記長手方向軸に対して横断方向であるクロス・ビームによって、前記固定端の反対側の端部で共に接合された第１及び第２の可撓性ビームと、
前記クロス・ビームから、前記長手方向軸に沿って、前記ビーム間で前記ベースに向かって延びる舌部と、
前記可撓性ビームのそれぞれにあり、前記長手方向軸に対して横断方向で延びる屈曲部とを備える装置。
【請求項１９】
前記ビームの各屈曲部が、前記舌部上の荷重点に対する装置の瞬間回転中心に位置する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記ビームの前記各屈曲部が、前記固定端に対して、前記ビームの長手方向長さの少なくとも約１／３と同程度で位置する、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にフレキシャ（ｆｌｅｘｕｒｅ）に関し、より詳細には、限定するものではないが、データ記憶システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なデータ記憶システムは、様々な構成要素を封入するハウジングを含む。たとえば、ディスク・ドライブ内では、その構成要素は、１つ又は複数の表面上でデータを有する少なくとも１つの回転ディスクを含み、それらの表面は、複数の円形の同心データ・トラックでデジタル・データを記憶するために、ある媒体で被覆される。ディスクはスピンドル・モータ上で載置され、そのスピンドル・モータは、ディスクを回転させ、ディスクのデータ表面をそれぞれの流体支承（ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ  ｂｅａｒｉｎｇ）スライダ表面の下を通過させる。スライダはトランスデューサを担持し、そのトランスデューサは、ディスクのデータ表面に情報を書き込み、そこから情報を読み取る。アクチュエータ機構が、電子回路の制御を受けて、スライダを、ディスクの表面を横断してトラックからトラックに移動する。アクチュエータ機構は、各スライダごとに、トラック・アクセス用アームと、サスペンションとを含む。サスペンションは、ロード・ビームと、ジンバル（又はフレキシャ）とを含む。ロード・ビームは、予荷重を提供し、その予荷重は、スライダをディスク表面に向かって押しつける。ジンバルは、ヘッドをロード・ビームに結合するように構成される。したがって、ジンバルは、スライダとロード・ビームの間で位置決めされ、又は、ロード・ビーム内で一体化され、スライダがディスクの起伏形状に従いながらピッチ及び／又はロールするのを可能にする弾性接続を実現する。
【０００３】
予荷重は、ロード・ビームによって提供され、荷重点でスライダに対して力を加える。一般に、荷重点は、ジンバル又はロード・ビーム内で形成された窪み又は半球形の丸み（ｒａｄｉｕｓ）など、あるフィーチャを介して予荷重がスライダに加えられるように位置する。予荷重は、スライダの流体支承面からの揚力を打ち消す。予荷重を正確に制御することにより、スライダが、所望の飛行高さでディスクの上方で飛行する（又は、直接接触若しくは疑似接触（ｐｓｅｕｄｏ−ｃｏｎｔａｃｔ）応用例では、所望の接触力でディスク表面に接触する）ことになる。
【０００４】
ディスク・ドライブが引き続き改善されるにつれて、サイズ及び製造コストを減少させながら性能を高めることが望まれている。その結果、スライダとアクチュエータ機構の間で電気的、機械的相互接続を提供するサスペンション組立体のサイズもまた削減されている。性能を改善することとコストを削減することは相反する目標であり、したがって達成するのが困難となる可能性がある。
【０００５】
最も一般的なサスペンション組立体問題の１つは、媒体に対するスライダの位置である。スライダと媒体上のデータ・トラックとの垂直分離は、１つのタイプの位置問題である。スライダがデータ・トラックの上方で離れすぎている場合、スライダと媒体の間の電磁相互作用が弱くなり、データ記憶が不十分になる。スライダが媒体に近づきすぎている場合には、（非接触応用例について）スライダと、回転する媒体との機械的接触が非常に頻繁になる、又は非常に激しくなる、或いはその両方となる可能性があり、それによってディスク・ドライブの信頼性に影響を及ぼす。不十分なスライダと媒体との垂直分離は、ロード・ビームによって加えられた荷重力が逸れた結果である可能性がある。荷重力の逸脱に加えて、不十分なスライダと媒体との垂直分離は、サスペンションが、媒体の表面に対して平行な形でスライダの支承面を提示することができなかった結果である可能性がある。ヘッドが提示されたときスライダの支承面がディスクの表面に対して平行でない場合には、ジンバルは、スライダが媒体に従うことを可能にするために偏向することになる。このジンバル偏向は、その偏向に対抗するモーメント、又はトルクを引き起こす。これらのモーメントは、ジンバルのピッチ回転、又はジンバルのロール回転、或いはその両方から生じる可能性がある。
【０００６】
サスペンションの機械的保全性は、スライダの位置決めに影響を及ぼす可能性がある、別の要因である。具体的には、衝撃と振動を最も深刻なものとすることができる。可搬型消費者向けデバイス（たとえば、ノートブック・コンピュータや可搬型音楽プレーヤや他のタイプのデバイス）内で載置される小型ディスク・ドライブは、特に衝撃と振動を受けやすい。ディスク・ドライブ、又はディスク・ドライブが載置されるシステムは、誤って落としやすい。そのように誤って落とすことにより、著しい衝撃パルスがディスク・ドライブ内の様々な構成要素を通過する可能性があり、スライダが媒体から離れるように持ち上げられ、次いで、戻って媒体に対して衝突し、媒体、ヘッド、又はその両方に深刻な損傷が引き起こされる可能性がある。更に、衝撃事象の持ち上がり期間中には、スライダがサスペンションから分離することがある。そのような分離により、ジンバルが変形され、損傷する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
十分な荷重点接触力と、荷重点接触力から独立したピッチ／ロール静止角度の制御とを確保する、スライダ用のサスペンション組立体の改良された設計が求められている。
【０００８】
本発明の諸実施例は、これらの、及び／又は他の問題に対する解決策を提供し、従来技術に勝る他の利点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
荷重部材と、フレキシャと、スライダとを有するサスペンション組立体が提供される。フレキシャは、荷重部材に結合され、長手方向軸を含む。フレキシャは、長手方向軸の周りで心合せされたベースと、長手方向軸の両側で、固定端でベースに結合され、ビームの自由端でクロス・ビームによって接合された１対のビームとを含む。舌部が、クロス・ビームから、長手方向軸に沿って、１対のビーム間でベースに向かって延びる。スライダは、舌部に結合される。屈曲部（ｂｅｎｄ）が、ビームのそれぞれを横切って、長手方向軸に対して横断方向で位置決めされ、ベースに対して自由端を変位させる。
【００１０】
本発明の諸実施例を特徴付ける他の特徴及び利益は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を検討すれば、明らかになろう。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の諸実施例が有用となるディスク・ドライブ１００の分解斜視図である。ディスク・ドライブは、一般的なデータ記憶システムである。本発明の１つ又は複数の実施例は、他のタイプのデータ記憶システム及び非データ記憶システムにおいても有用である。
【００１２】
ディスク・ドライブ１００は、カバー１０４とベース１０６とを有するハウジング１０２を含む。図では、カバー１０４がベース１０６に取り付けられ、ベース１０６の周囲壁１１０によって囲まれた外被１０８を形成する。ディスク・ドライブ１００の構成要素は、ベース１０６に組み上げられ、ハウジング１０２の外被１０８内で封入される。図では、ディスク・ドライブ１００は、ディスク又は媒体１１２を含む。図１は、媒体１１２を単一のディスクとして示すが、複数のディスクをディスク・ドライブ１００内で使用することができることを、当業者なら理解するはずである。媒体１１２は、情報を複数の円形の同心データ・トラック内で記憶し、ディスク・クランプ１１６及びピン１１８によって、スピンドル・モータ組立体１１４上で載置される。スピンドル・モータ組立体１１４は、媒体１１２を回転させ、そのデータ表面をそれぞれの流体支承スライダ表面の下で通過させる。媒体１１２の各表面は、関連するスライダ１２０を有し、スライダは、媒体の表面と通信するトランスデューサを担持する。
【００１３】
図１に示されている実施例では、スライダ１２０がサスペンション組立体１２２によって支持され、そのサスペンション組立体は、アクチュエータ機構１２６のトラック・アクセス用アーム１２４に取り付けられる。アクチュエータ機構１２６は、ボイス・コイル・モータ１３０によってシャフト１２８の周りで回転され、そのボイス・コイル・モータは、内部回路１３２内のサーボ制御回路によって制御される。ボイス・コイル・モータ１３０は、所望のデータ・トラックに対して、ディスク内径１３１とディスク外径１３３の間で、スライダ１２０を位置決めするように、アクチュエータ機構１２６を回転させる。
【００１４】
図２は、本発明の諸実施例が有用となるサスペンション組立体の平面図である。サスペンション組立体２２２は、サスペンション組立体の遠位端２３６部で位置決めされた（部分的に破線で示された）フレキシャ又はジンバル２３４と、ロード・ビーム２３８と、サスペンション組立体の近位端２４２部で位置決めされた取付け用プレート２４０とを含む。ジンバル２３４は、スライダ（図２では図示せず）とロード・ビーム２３８の間で機械的接続を提供する。図２は、ジンバル２３４をロード・ビーム２３８からの別々の構成要素として示しているが、ジンバル２３４は、ロード・ビーム２３８と一体で形成することができることに留意されたい。ロード・ビーム２３８は、（図１で論じたように）スライダを、回転する媒体に向かって押しつける予荷重を与える。予荷重は、荷重点２４４部で加えられる。荷重点は、荷重力が、ジンバル２３４を介して、ロード・ビームからスライダに伝達される点、又は局所領域である。典型的には、荷重点は、ジンバル２３４又はロード・ビーム２３８内で形成することができる半球形の窪みなど、荷重突起によって画定される。一実施例では、窪みは、ジンバル２３４内で形成される。取付け用プレート２４０は、ロード・ビーム２３８と、図１におけるアクチュエータ機構１２６のトラック・アクセス用アーム１２４など、アクチュエータ機構のトラック・アクセス用アームとの間で機械的接続を提供する。話を簡単にするために、導電体は示されていない。導電体は、ミニチュア・フレキシブル回路、又はトレース導体を含むことができる。導電体を提供する他の形態が可能である。
【００１５】
スライダは、自動（ｓｅｌｆ−ａｃｔｉｎｇ）流体支承を使用し、スライダと媒体の間の摩擦を低減する。その支承により、記録ヘッドが、媒体の上方で、又は媒体に近接して飛行する。サスペンション組立体２２２は、公称飛行高さ（又は、直接接触応用例では、ヘッドが媒体と接触する力）を制御する上で重要な役割を果たし、飛行高さ（又は接触力）の変動に著しく貢献する。ロード・ビーム２３８の主な機能は、スライダの流体支承面からの揚力を打ち消す予荷重を、記録ヘッド上に供給することである。荷重力が適正に制御される場合には、スライダは、媒体の上方で、所望の飛行高さで飛行することになる。
【００１６】
図３は、本発明の諸実施例と共に使用するための、図２に示されているジンバル２３４のより詳細な図を示す。ジンバル２３４は、ロード・ビーム２３８からの別々の構成要素として示されているが、ジンバル２３４は、ロード・ビーム２３８と共に、一体で形成することも、単一の連続する材料の部片とすることもできることを理解されたい。更に、本発明は、図３に示されているジンバル形状に限定されないことに留意されたい。他のジンバル形状が、本発明によって企図されている。
【００１７】
ジンバル２３４は、長手方向軸２３５と、長手方向軸の周りで心合せされたベース２４６と、ジンバル舌部２４７と、１対のジンバル・ビーム２４８と、可撓性クロス・ビーム２５０と、荷重点２４４とを含む。その１対のジンバル・ビーム２４８は、ジンバル舌部２４７の両側で位置決めされた、長さ（ＬＧＢ）及び幅（ＷＧＢ）を有する細長い可撓性ビームである。その１対のジンバル・ビーム２４８は、長手方向軸２３５の各側に位置し、自由端２５４と固定端２５６とを含む。可撓性クロス・ビーム２５０は、長手方向軸２３５に対して横断方向で延び、ジンバル舌部２４７の第１の端部２５２を、その１対のジンバル・ビーム２４８の自由端２５４に接続する。ジンバル舌部２４７は、長手方向軸２３５に沿って、第１の端部２５２からベース２４６に向かって延びる。ジンバル舌部２４７は、接着剤など取付け機構を使用してサスペンション組立体のスライダに取り付けられるように構成される。ベース２４６は、その１対のジンバル・ビーム２４８の固定端２５６に接続され、複数のレーザ・スポット溶接など取付け機構を使用して、サスペンション組立体のロード・ビームに取り付けられるように構成される。荷重点２４４は、ジンバル舌部２４７上で、ジンバル・ビーム２４８の自由端２５４から、ある距離（ＲＧＢ）で位置決めされる。図３は、ジンバル２３４のジンバル舌部２４７上で形成された荷重点２４４を示すが、荷重点２４４は、別法としてロード・ビーム２３８（図２）上で形成することができることを理解されたい。
【００１８】
図４及び図５は、図３のジンバル２３４の側面図を示す。図４は、サスペンション組立体の構成要素に組み上げる前のジンバル２３４の側面図を示し、一方、図５は、サスペンション組立体の構成要素に組み上げられた後のジンバル２３４の側面図を示す。図５に示されているように、ジンバル２３４のベース２４６は、荷重点２４４を形成する窪みの頂点がロード・ビーム２３８に面しそれと接触するように、ロード・ビーム２３８に取り付けられる。これにより、ジンバル舌部２４７は、ベース２４６の平面から変位される。スライダ２５８は、ロード・ビーム２３８の反対側のジンバル舌部２４７の表面に取り付けられる。したがって、荷重点２４４は、予荷重をロード・ビーム２３８からスライダ２５８上に伝達する。この実施例では、荷重突起が半球形の窪みの幾何形状を有することに留意されたい。代替の実施例において他の幾何形状を使用することもでき、突起は、たとえば、材料変形、材料除去、又は材料追加によって形成することができる。
【００１９】
回転する媒体の起伏形状に従うようにスライダに十分な自由を与えるために、ジンバル２３４は、スライダの（図３に示されている）ピッチ方向Ｄ１及び（図４に示されている）ロール方向Ｄ２で比較的低い剛性を、またロード・ビーム２３８の（図４に示されている）垂直方向Ｄ３で比較的低い剛性を含む。ジンバル２３４は、３００シリーズ・ステンレス鋼の薄い金属箔など、低剛性材料を含む。そのような材料は、ジンバルが、媒体の起伏形状に従うように容易にピッチ及びロールすることを可能にする。残念ながら、低剛性材料は、ジンバルを壊れやすく、したがって損傷しやすくする。振動衝撃事象からのジンバル２３４の構造に対する損傷は、一般に、荷重点分離、及びジンバル・ビーム２４８などジンバル・フィーチャの変形を含む。荷重点分離は、サスペンション組立体２３３を組み立てる際に、且つ／又はスライダ２５８をサスペンション組立体に組み上げる際に、荷重点２４４がもはやスライダ２５８の平坦な表面と接触しないとき観察可能な状態である。変形されたジンバル・フィーチャは、製造時に、静止ピッチ角度、又は静止ロール角度、或いはその両方に影響を与えるのに十分なほどジンバルが損傷を受けているとき観察可能な状態である。
【００２０】
荷重点分離は、故障モードとして考えることができる。すなわち、存在する、又は存在しない状態である。激しく変形されたジンバルは、視覚的に観察することができ、一方、わずかに変形されたジンバルは、静止角度値の正規分布外のピッチ静止角度又はロール静止角度によって決定される。ジンバル２３４が壊れやすいため、静止角度値の正規分布は、過度に広いものとなる可能性がある。したがって、製造工程には、静止角度値に基づいて、組立て中のサスペンション組立体、及び／又は組立て中のスライダを測定し、受け入れる、又は拒絶するための検査システムを組み込むことができる。静止角度値に基づく、組立て中のサスペンション組立体、及び／又は組立て中のスライダの拒絶率は、好ましくないほど大きくなる可能性がある。したがって、製造工程には、静止角度検査システム内で自動復元装置を組み込むことができる。復元装置は、静止角度の元の測定によって決定されたように、ジンバル２３４を、ピッチ及び／又はロール方向できめ細かく偏向させる。コンピュータは、静止ピッチ角度及び静止ロール角度の偏向後検査が所望の公称目標に近づき、それによって製造工程材料の歩留まりを改善するように、加える偏向の量を計算する。
【００２１】
２タイプの静止角度復元装置がある。第１の種類の装置は、ジンバルを偏向するために機械的手段を使用する。機械システムは、ジンバル・ビームを把持し、体系化されたアルゴリズムによって必要とされるようにビームを偏向する、小さなクランプからなる。より小さなサイズのディスク・ドライブ、したがってより小さなサスペンション組立体が、ますます普及しつつあるため、第２の種類の復元装置は、レーザ・エネルギーを使用する。レーザ・エネルギーは、ジンバル材料の表皮を、ジンバル・ビーム２４８の長さに沿った点、又は複数の点で急速に溶融することによって、ジンバル静止角度を永続的に変更することができる。レーザによって溶融された領域は、何らかの残留応力を導入する形で冷え、凝固する。残留応力は、局所的な曲げモーメントを生み出し、その曲げモーメントは、ピッチ方向、ロール方向、又はその両方で、ジンバル舌部の角偏向（ａｎｇｕｌａｒ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を引き起こす。
【００２２】
理想的には、静止角度復元工程は、好ましくはピッチ静止角度及びロール静止角度に影響を及ぼし、他の重要なサスペンション特性に、好ましくないほど影響を及ぼすべきでない。静止角度復元工程によって容易に影響を受ける可能性がある重要なサスペンション特性の例は、荷重点接触力である。荷重点が、接触することが意図されているスライダの平坦な表面から分離するように、荷重点接触力を減少させることが可能である。静止角度復元工程による荷重点分離の発生頻度は、ジンバルとロード・ビームの間の荷重点接触力の量が小さい、又は、復元工程中の一方又は両方のジンバル・ビームの角偏向が、荷重点接触力を減少させる方向にあるとき、増大する。
【００２３】
公称荷重点接触力は、荷重点２４４とベース２４６の間で測定されたジンバル２３４の平面外剛性と、平面外偏向の積である。ジンバルの平面外偏向は、荷重点がジンバル２３４（又はロード・ビーム２３８）上にあるかどうかに応じて、荷重点２４４がロード・ビーム２３８（又はジンバル２３４）の被荷重表面に圧迫されることによって生み出される。荷重点接触力は、更に大きな平面外偏向を生み出すような形でジンバル２３４を形成することによって、更に増すことができる。残念ながら、そのように形成することにより、ピッチ静止角度値が好ましくないものとなる可能性があり、後続の、ピッチ静止角度を補正するための復元作業により、荷重点接触力が減少する。これらの相互作用の範囲は、ジンバル２３４上で形成する位置及び量によって決定される。この手法の他の問題は、偏向角度分布が、たとえば降伏強さの変動、又は金属厚さの変動により、好ましくないほど広くなる可能性があることである。したがって、個々のサスペンション組立体に対して、好ましくないピッチ静止角度値を生み出す可能性に加えて、ジンバル変形はまた、サスペンション組立体と、記録ヘッド組立体・レベルで復元を実施するための能力を劣化させないサスペンション・レベルでのピッチ及びロール静止角度の復元用の装備との集団（ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ）全体にわたって、ピッチ静止角度の変動の好ましくない増大を生み出す可能性がある。
【００２４】
本発明の諸実施例は、増大された荷重点接触力を実現し、その荷重点接触力から独立したピッチ及びロール静止角度の制御を実現し、スライダ・レベルで復元を実施するための能力を劣化させないサスペンション・レベルでのピッチ及びロール静止角度の復元用の装備を提供する。これらの特性すべては、媒体に対するスライダの位置決めを制御する際に助けとなる。本発明の諸実施例がどのようにこれらの特性を提供するかについて、よりよく理解するために、ジンバル２３４の理論上の平面外偏向挙動を理解することが有用となる可能性がある。ジンバル舌部２４７に対する平面外偏向を受けるジンバル・ビーム２４８は、荷重力及びモーメント荷重を受ける片持ち梁としてモデル化することができる。ジンバル・ビーム２４８を片持ち梁としてモデル化するとき、ジンバル・ビームは、それらの長さに対して一定の断面特性（ｓｅｃｔｉｏｎ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）を有すると仮定される。更に、ジンバルは、全体がステンレス鋼箔製であり、誘電層及び銅導電層がないことが想定される。しかし、当業者なら、図３に示されている実施例の教示をとり、それを、様々な断面特性を有する、且つ／又は誘電層、銅導電層、若しくは他の層を有するジンバルに、容易に適用することができる。更に、例示のために、ジンバル舌部２４７、クロス・ビーム２５０、ベース２４６は、剛体であることが想定される。この場合も、当業者なら、これらの構成要素が既知の可撓性を有する場合、これらの教示をジンバルに適用することができる。
【００２５】
片持ち梁は、梁理論関係を使用することによって解析することができる。これらの関係は、
【００２６】
【数１】
2007242219.tif 000003
であり、ただし、Ｅは、ジンバル材料の弾性係数であり、Ｉは、曲げ慣性モーメント（ｂｅｎｄｉｎｇ  ｍｏｍｅｎｔ  ｏｆ  ｉｎｅｒｔｉａ）である。
【００２７】
図６−１及び図６−２は、ジンバル・ビーム２４８の荷重関数及び剪断関数を示し、ただし、Ｍは、ジンバル・ビーム２４８の固定端２５６部でのモーメントであり、Ｒは、ジンバル・ビーム２４８の固定端２５６部での得られた力成分であり、Ｆは、ロード・ビーム２３８によってジンバル２３４に対して加えられる荷重力であり、ＲＧＢは、荷重点２４４からジンバル・ビーム２４８の自由端２５４までの距離であり、ＦＲＧＢは、ジンバル・ビーム２４８の自由端２５４部でのモーメントの初期状態である。図６−３は、ジンバル・ビーム２４８のモーメント関数を示し、ただし、ＬＧＢは、ジンバル・ビーム２４８の長さである。
【００２８】
長さに対して一定の断面を有するジンバル・ビーム２４８の場合、Ｍ／ＥＩ関数は、Ｍ関数と同一の形状を有する。Ｍ／ＥＩ関数を積分することにより、傾斜関数が得られ、傾斜関数を積分することにより、変位関数が得られる。これらの関係は、図６−４及び図６−５に示されている。
【００２９】
ｘの関数として傾斜を得るために、Ｍ／ＥＩを以下のように積分する。すなわち、
【００３０】
【数２】
2007242219.tif 000004
【００３１】
ｘの関数として偏向を得るために、傾斜を以下のように積分する。すなわち、
【００３２】
【数３】
2007242219.tif 000005
【００３３】
ジンバル・ビーム２４８の自由端２５４部での傾斜（ジンバル舌部２４７の傾斜と同一である）は、
【００３４】
【数４】
2007242219.tif 000006
である。
【００３５】
検査から、ＲＧＢがＬＧＢ／２に等しいとき、傾斜の変化は、ゼロになることが示されている。ジンバル・ビーム２４８の自由端２５４部での偏向は、以下のようになる。すなわち、
【００３６】
【数５】
2007242219.tif 000007
【００３７】
荷重点２４４部での偏向は、以下のように、ジンバル・ビーム２４８の自由端２５４部での偏向から、ジンバル・ビーム２４８の自由端２５４部での傾斜と荷重点２４４から自由端２５４までの距離（ＲＧＢ）との積を引いたものに等しい。すなわち、
【００３８】
【数６】
2007242219.tif 000008
【００３９】
荷重点２４４部での平面外ばねレート（ｓｐｒｉｎｇ  ｒａｔｅ）は、以下のようになる。すなわち、
【００４０】
【数７】
2007242219.tif 000009
【００４１】
また、慣性モーメント項を展開することによって、
【００４２】
【数８】
2007242219.tif 000010
となる。
【００４３】
荷重点２４４がジンバル・ビーム２４８の中点部に位置しない場合には、荷重点２４４が平面外に偏向されたときジンバル舌部２４７が回転することを示すことができる。荷重点２４４に対する瞬間回転中心までの距離は、偏向と傾斜についての式の比であり、以下のようになる。すなわち、
【００４４】
【数９】
2007242219.tif 000011
【００４５】
上述の式によれば、荷重点２４４がジンバル・ビーム２４８の自由端２５４部と位置合わせされたならば、瞬間回転中心は、ジンバル・ビーム２４８の長さの３分の２、又は換言すれば、ジンバル・ビーム２４８の固定端２５６に対してジンバル・ビーム２４８の長さの３分の１で、荷重点２４４からある距離だけ離れて位置することになる。荷重点２４４がジンバル・ビーム２４８の自由端２５４から移動されたならば、瞬間中心は、ジンバル・ビーム２４８の固定端２５６に向かって移動する。荷重点２４４が自由端２５４に対してジンバル・ビーム２４８の長さの３分の１に位置するならば、瞬間中心は、固定端２５６と位置合わせされることになる。荷重点２４４が自由端２５４に対してジンバル・ビーム２４８の長さの３分の１を超えて位置するならば、瞬間中心は、ジンバル・ビームの固定端２５６を越えて、ジンバル・ベース２４６内に移動する。図３では、荷重点２４４は、自由端２５４に対してジンバル・ビーム２４８の長さの３分の１未満に位置する。したがって、上述の式によれば、瞬間中心２５８は、ジンバル・ビーム２４８の長さの３分の２、又は固定端２５６に対してジンバル・ビームの長さの３分の１未満で、荷重点２４４からある距離だけ離れて位置することになる。ジンバル・ビーム２４８の長さ（ＬＧＢ）に対する瞬間中心２５８と、ジンバル・ビーム２４８の長さ（ＬＧＢ）に対する、荷重点２４４から自由端２５４までの距離（ＲＧＢ）との関係が、図７に示されている。
【００４６】
ジンバル可撓性を改善するために比較的長いジンバル・ビームが必要であることとあいまってスライダのサイズを削減する傾向を持続するために、ジンバル２３４の荷重点２４４は、最適には、ジンバル・ビームの長さの３分の１以下の距離だけ、ジンバル・ビーム２４８の自由端２５４から離れて位置することができる。荷重点２４４の位置に対して相対的なものである瞬間中心２５８は、最適には、ジンバル・ビームの長さの３分の１以下の距離だけ、固定端２５６から離れて位置することができる。
【００４７】
図８は、本発明の諸実施例によるジンバル４３４の詳細な平面図を示す。ジンバル４３４は、ジンバル２３４の構成要素に従って使用することができる。ジンバル４３４は、ロード・ビームからの別々の構成要素として示されているが、ジンバル４３４は、単一の連続する材料の部片として、ロード・ビームと共に一体で形成することができる。図８では、荷重点接触力を増大することは、各ジンバル・ビーム４４８を横切って、ジンバル４３４の瞬間回転中心４５８の位置と位置合わせされる屈曲部４６０を導入することによって達成することができる。屈曲部４６０は、ビームの長さ、及びジンバル４３４の長手方向軸４３５に対して横断方向であり、クロス・ビーム４５０と平行である。ジンバル４３４の瞬間中心は、荷重点４４４に対して相対的なものである。この構成の場合、曲げ角度が変動しても、ピッチ静止角度が変動しない。代替の実施例では、ジンバル４３４は、任意の数のジンバル・ビームを有することができ、各ビームは、屈曲部４６０など、屈曲部を有することができる。
【００４８】
図９及び図１０は、図８のジンバル４３４の側面図を示す。図９は、ロード・ビーム及びスライダに取り付ける前に、自由状態にあるジンバル４３４の側面図を示す。図９に示されているように、屈曲部４６０は、ジンバル４３４のベース４４６によって画定される平面に対してビーム４４８の自由端４５４を変位させる。図１０は、ロード・ビーム４３８及びスライダ４５８に取り付けられた後で組立て済み状態にあるジンバル４３４の側面図を示す。図１０でわかるように、ロード・ビーム４３８に取り付けられた後で、ヘッド４５８のピッチ静止角度は、横断方向屈曲部４６０がない場合にそうであるように、そのような屈曲部がある場合も同じである。図９及び図１０では、横断方向屈曲部４６０は、鋭い角度をなす屈曲部を有するものとして示されている。しかし、横断方向屈曲部４６０は、任意の横断面形状と任意の好適な曲率半径を有することができることに留意されたい。たとえば、横断方向屈曲部４６０は、図１１−１に示されているように、曲率半径４６１を有することができる。一般に、曲率半径４６１は、弾性率Ｅとジンバル・ビーム厚さとの積を降伏強さσＹＩＥＬＤの２倍で割ったもの以下とすることができる。しかし、曲率半径４６１についての他の値が可能である。他の実施例では、横断方向屈曲部４６０は、図１１−２に示されているように、瞬間中心４５８から等間隔で離隔された１対の屈曲部４６２及び４６４を含むことができる。
【００４９】
不規則な断面を有するジンバル・ビームを有するジンバルについては、有限要素解析などコンピュータ・モデリングが、荷重点に対して加えられた荷重に対する傾斜及び偏向の関係を理解するのに有用となる可能性がある。しかし、ジンバル・ビームの不規則な断面を横切る横断方向屈曲部は、理想的には、本発明の一実施例における瞬間中心に近接して位置する。荷重点から瞬間回転中心までの距離は、以下のように、有限要素結果から計算することができる。
【００５０】
【数１０】
2007242219.tif 000012
【００５１】
たとえば図８〜１０の実施例に示されているジンバル・ビーム４４８内で横断方向屈曲部４６０を設けることによって、荷重点接触力を著しく増大することができる。屈曲部４６０がスライダを媒体に対して位置決めするのに有利であることに加えて、これは、静止姿勢復元工程は、ジンバル・ビーム４４８上で、荷重点４４４上又はその付近以外の位置で位置することができる。いくつかの例では、横断方向屈曲部４６０は、静止姿勢復元工程を、ジンバル・ビームの長さに沿ってどこででも実施することを可能にし、依然として十分な荷重点接触力を維持する。
【００５２】
本発明の１つ又は複数の実施例は、静止姿勢復元工程のために、より広い範囲の候補位置を提供するが、荷重点４４４からより離れて復元工程が実施されるほど、荷重点接触力の変化がより大きくなる。図１２は、横断方向屈曲部４６０なしで静止姿勢復元工程が行われるのに使用可能な領域４７２に比べて、ジンバル４３４が横断方向屈曲部４６０を含むとき静止姿勢復元工程が行われるのに使用可能な領域４７０を示す、ジンバル４３４の平面図である。図１２に示されているように、使用可能な領域４７０は、ジンバル・ビーム４４８の長さ全体にわたって延びる。図１２に示されているように、使用可能な領域４７２は、荷重点４４４の長さ全体にわたって延びるにすぎない。静止姿勢復元工程を実施する際に依然として注意が必要とされるが、故障（すなわち、荷重点分離）のマージンは、実質的に改善される。
【００５３】
本発明の様々な実施例の多数の特徴及び利点について、本発明の様々な実施例の構造及び機能の詳細と共に前述の説明で述べたが、この開示は例示的なものにすぎず、本発明の原理内で、添付の特許請求の範囲が表現される用語（ｔｅｒｍｓ）の広い一般的な意味によって示される全範囲まで、詳細、特に諸部の構造及び構成の事柄に変更を加えることができることを理解されたい。たとえば、特定の要素は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなしに、実質的に同じ機能を維持しながら、ジンバルのための特定の応用例に応じて変わる可能性がある。更に、本明細書で述べられている実施例は、データ記憶システム用のジンバルを対象とするが、本発明の教示は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなしに、他のデータ記憶システム又は非データ記憶システム内で一方の要素を他方の要素に対して支持する任意のフレキシャなど、他のタイプのフレキシャに適用することができることが、当業者には理解されるであろう。また、「スライダ」という用語は、他の非データ記憶応用例内の読取り及び／又は書込みヘッド、或いは他のタイプのトランスデューサを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】データ記憶システムの分解斜視図である。
【図２】本発明の諸実施例がそれと共に有用となるサスペンション組立体の平面図である。
【図３】図２に示されているジンバルの、より詳細な平面図である。
【図４】図３に示されているジンバルの側面図である。
【図５】図２のサスペンション組立体の構成要素に組み上げられた、図３に示されているジンバルの側面図である。
【図６−１】ジンバル・ビームを片持ち梁として解析したときのジンバル・ビームの荷重関数を示す図である。
【図６−２】ジンバル・ビームを片持ち梁として解析したときのジンバル・ビームの剪断関数を示す図である。
【図６−３】ジンバル・ビームを片持ち梁として解析したときのジンバル・ビームのモーメント関数を示す図である。
【図６−４】ジンバル・ビームを片持ち梁として解析したときのジンバル・ビームの傾斜関数を示す図である。
【図６−５】ジンバル・ビームを片持ち梁として解析したときのジンバル・ビームの偏向関数を示す図である。
【図７】ジンバル・ビームの長さに対する瞬間中心と、ジンバル・ビームの長さに対する荷重点から自由端までの距離との関係を示す図である。
【図８】本発明の一実施例によるジンバルの平面図である。
【図９】本発明の一実施例による、図８に示されているジンバルの側面図である。
【図１０】本発明の一実施例による、サスペンション組立体の構成要素に組み上げられた、図８に示されているジンバルの側面図である。
【図１１−１】本発明の一実施例によるジンバル・ビームにおける横断方向屈曲部を示す図である。
【図１１−２】本発明の一実施例によるジンバル・ビームにおける１対の横断方向屈曲部を示す図である。
【図１２】本発明によるジンバルに対して復元工程を実施するための使用可能な空間の平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１００  ディスク・ドライブ
１０２  ハウジング
１０４  カバー
１０６  ベース
１０８  外被
１１０  周囲壁
１１２  媒体
１１４  スピンドル・モータ組立体
１１６  ディスク・クランプ
１１８  ピン
１２０  スライダ
１２２  サスペンション組立体
１２４  トラック・アクセス用アーム
１２６  アクチュエータ機構
１２８  シャフト
１３０  ボイス・コイル・モータ
１３１  ディスク内径
１３２  内部回路
１３３  ディスク外径
２２２  サスペンション組立体
２３４  ジンバル
２３５  長手方向軸
２３６  遠位端
２３８  ロード・ビーム
２４０  取付け用プレート
２４２  近位端
２４４  荷重点
２４６  ベース
２４７  ジンバル舌部
２４８  ジンバル・ビーム
２５０  クロス・ビーム
２５４  自由端
２５６  固定端
２５８  スライダ、瞬間中心
４３４  ジンバル
４３８  ロード・ビーム
４４４  荷重点
４４８  ジンバル・ビーム
４５０  クロス・ビーム
４５４  自由端
４５８  スライダ、ヘッド、瞬間回転中心
４６０  屈曲部
４６１  曲率半径
４６２  屈曲部
４６４  屈曲部
【図１】
2007242219.tif 000013
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007242219.tif 000016
【図５】
2007242219.tif 000017
【図６−１】
2007242219.tif 000018
【図６−２】
2007242219.tif 000019
【図６−３】
2007242219.tif 000020
【図６−４】
2007242219.tif 000021
【図６−５】
2007242219.tif 000022
【図７】
2007242219.tif 000023
【図８】
2007242219.tif 000024
【図９】
2007242219.tif 000025
【図１０】
2007242219.tif 000026
【図１１−１】
2007242219.tif 000027
【図１１−２】
2007242219.tif 000028
【図１２】
2007242219.tif 000029
【外国語明細書】
2007242219000001.pdf