悬架、头支撑机构、头臂组件以及 具有所述头臂组件的盘驱动设备 优先权声明
本申请要求2003年12月15日所申请的日本专利申请No.2003-416132的优先权，在此合并参考所述日本专利申请No.2003-416132的内容。
【技术领域】
本发明涉及悬挂装置、具有悬架和支撑臂的组合的头支撑机构、具有用于支撑写和/或读头元件(诸如薄膜磁头元件或光头元件)的浮动式头滑动器的头支撑机构的头臂组件(HAA)以及装有HAA的盘驱动设备。
背景技术
在磁盘驱动设备中，用于将磁信息写在磁盘中和/或从磁盘读磁信息的薄膜磁头通常形成在位于转动的磁盘上方浮动工作的磁头滑动器上。磁头滑动器固定在HAA前端部分。
HAA主要包括：磁头滑动器；用以支撑所述磁头滑动器的弹性弯曲部分；具有用以在其前端部分支撑弯曲部分的弹性载荷梁和用以支撑所述载荷梁的后端部分的基板的悬架；以及用以支撑所述悬架的高刚性支撑臂。利用设在所述悬架中的载荷梁中间的片簧产生在朝向磁盘表面地方向上被施加在磁头滑动器上的载荷。
上述传统HAA具有用于在其后端部分处支撑悬架的悬臂结构。所述悬臂结构在稳定被施加在所述磁头滑动器上的载荷以及节约空间方面是出色的。然而，所述悬臂结构具有低抗震性的严重问题。换言之，在悬臂中，由于所述磁头滑动器被无约束地安装在前端部分处，因此所述磁头滑动器所施加的转矩被加到整个悬臂结构的转矩上。转矩增加导致对应于从磁盘表面跃起或拍击在表面上的拍击模式。特别是，拍击模式具有通常出现的趋势，这是由于作为用于支撑磁头滑动器的杠杆结构的载荷梁是由低刚度的弹簧部件(即，略厚于弯曲部分的不锈钢板)制成的。
在安装在称作高端或桌上型电脑中的用于3.5英寸盘的磁盘驱动中，很少被施加过度的震动力。然而，对于安装在笔记本型电脑中的用于2.5英寸盘的磁盘驱动，可能会施加过度的震动力，因此，低抗震性是严重的问题。
为了提高HAA的耐震强度，提出一种具有新结构的HAA，其中高刚性臂在一端处装有磁头滑动器并且在另一端处装有用于水平转动的音圈马达(VCM)，并且形成平衡结构，使得臂沿磁盘的径向围绕轴承部分转动并且可沿垂直于磁盘表面的方向围绕轴承部分转动，接着通过枢轴为设在轴承部分中的片簧提供作用力使得载荷被施加在磁头滑动器上。
在具有所述平衡结构的所述HAA中，对于具有诸如微驱动的单一小直径磁盘的磁盘驱动设备，由于VCM与磁头滑动器之间的距离较短，因此来自于轴承部分的VCM侧中一部分臂的重量可与来自于轴承部分的磁头滑动器中一部分臂的重量平衡。然而，由于在例如1.8英寸或2.5英寸盘的大直径磁盘的磁盘驱动中所述臂更长，因此难于确保充足的抗震性。而且，由于HAA具有由VCM平衡的结构，因此不能构造具有多个叠置的HAA的磁盘驱动设备。
为了消除上述缺点，本发明人提出了形成在支撑臂的前端部分处的平衡结构。
图1是示出了用于说明本发明人所提出的HAA的示意性结构的侧视图，而图2示出了用于说明图1中所示的HAA的平衡结构移动的示意图。
在图1中，附图标记10表示支撑臂，附图标记11表示具有平衡结构的载荷梁，其中支点是作为被固定在支撑臂10前端部分处载荷支撑点的突出部分12，附图标记13表示用于将载荷梁11和支撑臂10连接在一起以便通过突出部分12为载荷梁11提供作用力的支撑弹簧，附图标记14表示通过弯曲部分15被载荷梁11的前端部分支撑的磁头滑动器，附图标记16表示磁盘。在该HAA中，如图2中所示，使得在载荷支撑点12上前侧中的臂部的转矩和在载荷支撑点12上后侧中的其余臂部的转矩平衡，即满足m1*l1＝m2*l2，其中m1是在载荷支撑点12上后侧中的臂部的质量中心，m2是在载荷支撑点12上前侧(即，磁头滑动器14一侧)中的臂部的质量中心，l1是载荷支撑点12和质量中心m1之间的距离，以及l2是载荷支撑点12和质量中心m2之间的距离。换言之，在HAA中除了固定部分17以外的重心与载荷支撑点12重合。
在该具有上述结构的HAA中，由于平衡结构形成在比载荷梁11厚的支撑臂10的前端部分处，不同于载荷梁变得较长的情况，如果支撑臂变得较长，作为该结构的特性频率的弯曲模式频率不减小。因此，结构的耐冲击性能不减弱。另外，由于HAA不是由VCM的线圈部分平衡的结构，因此能构造具有多个叠置的HAA的磁盘驱动设备。
在具有图1中所示的结构的HAA中，为了进一步增强耐冲击性能，需要在不增加载荷梁的重量的情况下提高载荷梁的第一弯曲模式频率。
在载荷梁的两侧端处设定诸如筋的加强部分是本领域公知的，并且是在不增加重量的情况下提高第一弯曲模式频率的有效方法。筋越长和越高，第一弯曲模式频率也越高。
但是，筋不能长于载荷梁的整个长度，并且筋的高度限制受到保持在HAA和磁盘之间间隙的需要的影响。因此，在常规的HAA中提高第一弯曲模式频率是很难的。因此，提高耐冲击性也是很困难的。
【发明内容】
因此本发明的一个目的是提供一种悬架、头支撑机构和具有能够进一步增强耐冲击性的新的结构的HAA以及具有HAA的盘驱动设备。
依照本发明，提供一种悬架，所述悬架包括：用于支撑具有至少一个头元件的头滑动器的弹性弯曲部分；用于支撑所述弯曲部分的第一载荷梁，所述第一载荷梁的两侧端处具有第一加强筋；以及第二载荷梁，所述第二载荷梁的两侧端处具有第二加强筋，第二载荷梁的至少一部分与第一载荷梁交叠并且被固定在第一载荷梁上，第一和第二筋的至少一部分相互交叠。
另外，根据本发明，提供一种头支撑机构，所述头支撑机构包括：高刚性支撑臂；具有平衡结构的上述悬架，所述平衡结构可在作为悬架和支撑臂之间的支点的至少一个载荷支撑点上在横越记录介质表面的方向摆动；用于产生在朝向记录介质的表面的方向上通过至少一个载荷支撑点对头滑动器施压的载荷的载荷产生单元。另外，根据本发明，提供一种HAA，所述HAA包括：上述头支撑机构；以及固定在头支撑机构的悬架上的具有至少一个头元件的头滑动器。另外，提供一种盘驱动装置，所述盘驱动装置包括：至少一个记录介质；以及至少一个上述HAA。
载荷梁包括两个载荷梁，即，第一载荷梁和第二载荷梁，并且第二载荷梁的至少一部分与第一载荷梁交叠并且固定在第一载荷梁上。另外，第一载荷梁的第一筋的至少一部分和第二载荷梁的第二筋相互交叠。两个载荷梁的两个筋相互之间部分交叠的结构可在不大大增加总重量的情况下增加整个载荷梁的第一弯曲模式频率。较高的第一弯曲模式频率使得在施加冲击中的载荷波动减小以及使得载荷波动周期减小。另外，由于总重量不增加，因此没有可使得载荷波动振幅增大的缺陷。因此，能够大大增加耐冲击性。
在说明书中，术语“前端部分”和“前端侧”分别指的是用作在操作过程中的自由端的一侧的部分和方向。术语“后端部分”和“后端侧”分别指的是与在操作过程中的自由端的一侧相对的一侧的部分和方向。另外，“侧端”指的是在横穿轴线的方向的一端。
最好，第一和第二筋至少在至少一个载荷支撑点和/或载荷产生装置的一个位置处相互交叠。由于围绕至少一个载荷支撑点和载荷产生装置的区域对应于载荷梁的第一弯曲模式中的节点，因此强化在该区域中的臂部可很有效地提高第一弯曲模式频率。
最好，第一筋形成在第一载荷梁的整个长度上。在这种情况下，最好，第二筋从第一筋到第一载荷梁的总长度的74％的位置处交叠。当交叠长度超过74％时，第一弯曲模式频率饱和。因此，最好将交叠长度设为74％，以及防止由于加长筋而使得重量增加。
最好，头支撑机构还包括与悬架的后端部分相连接以使得包括头滑动器的悬架的重心与至少一个载荷支撑点重合的配重装置。
最好，至少一个载荷支撑点是形成在第二载荷梁或者支撑臂上的至少一个突出部分。
最好，载荷产生单元是与第一载荷梁或者第二载荷梁整体形成的并且与支撑臂相连接的片簧。
最好，头支撑机构还包括用于在平行于记录介质的表面的方向上转动地支撑所述支撑臂和所述悬架的水平转动轴承装置(轴承壳)。
最好，支撑臂固定在水平转动轴承装置上。
另外，头支撑机构可包括致动器，即，固定于水平转动轴承装置上以使支撑臂和悬架沿平行于记录介质表面的方向转动的VCM。
最好，盘驱动装置还包括：多个记录介质；多个HAA；用于在平行于多个记录介质的表面的方向上转动地支撑多个HAA的所述支撑臂和所述悬架的一个公共水平转动轴承装置；以及致动器，即，固定于公共水平转动轴承装置上以使多个HAA沿平行于多个记录介质表面的方向转动的VCM。
从以下对附图中所示的本发明的优选实施例的描述中可明白本发明的其他目的和优点。
附图的简要说明
图1示出了用于说明本发明人所提出的HAA的示意性结构的侧视图；
图2示出了用于说明图1中所示的HAA的平衡结构移动的示意图；
图3是示意性地示出了在本发明所涉及的一个实施例中的磁盘驱动设备的主要部分的结构的正视图；
图4是从上方看过去得到的分解透视图，其中示出了安装在图3中所示的磁盘驱动装置上的HAA；
图5是从下方看过去得到的分解透视图，其中示出了图4中所示的HAA；
图6是表示图4中所示的HAA中的第一和第二载荷梁的透视图；
图7是图8中所示的用于模拟的简单模型的结构的透视图；
图8是表示在筋的交叠长度DOVL和第一弯曲模式频率之间关系的模拟结果的特征曲线图；
图9是表示在施加冲击的载荷点处的反作用力的模拟结果的特征曲线图；以及
图10是表示本发明的另一个实施例所涉及的HAA中的第一和第二载荷梁的透视图。
【具体实施方式】
图3是示意性地示出了在本发明所涉及的一个实施例中的磁盘驱动设备的主要部分的结构的正视图，图4是从上方(从与固定磁头的滑动器的一侧相对的一侧)看过去得到的分解透视图，其中示出了安装在图3中所示的磁盘驱动装置上的HAA；图5是从下方(从固定磁头滑动器的一侧)看过去得到的分解透视图，其中示出了HAA；以及图6是表示HAA中的第一和第二载荷梁的透视图。在所有这些附图中，都省略了接线图的示出。
在图3中，附图标记30表示具有约1英寸直径的单个磁盘，所述磁盘围绕轴31转动，附图标记32表示HAA，其中与磁盘30的表面相对的磁头滑动器固定在HAA前端部分并且VCM线圈部分33固定在HAA的后端部分，以及附图标记34表示用于使HAA32的支撑臂35沿平行于磁盘30的表面的方向上(水平方向)转动的轴承壳。
包括线圈部分33和轭部分(未示出)的VCM使得一个HAA或者沿轴承壳34的轴向堆叠的多个HAA在平行于磁盘30的表面的方向上转动。从而使得固定在HAA前端部分的磁头滑动器执行寻道操作。
如图4到6中所示的，HAA32包括高刚性的支撑臂35、主要包括两个(第一和第二)载荷梁40和41的悬架43、弯曲部分42和未示出的接线元件、固定在悬架43前端部分处的磁头滑动器44、用于产生载荷的片簧45以及固定于悬架43的后端部分以平衡转矩的配重部件46。
悬架43、磁头滑动器44以及配重部件46构成了在作为一对突出部分的载荷支撑点47a和47b上在基本垂直于磁盘表面的方向上摆动的平衡结构。悬架43通过片簧45与支撑臂35相连接，并且处于所谓的浮动状态，即悬架43不与支撑臂35相连也不与除片簧45和这对突出部分47a和47b之外的其他部件相连接。
支撑臂35由刚度足够高的元件形成，例如，大约150-250微米厚的厚不锈钢板。
在本实施例中，第二载荷梁41是由刚度高于弯曲部分42的单一金属板形成，例如，大约30-50微米厚的不锈钢板(例如，SUS304TA)，如图6中所示，第二载荷梁41包括作为一对突出部分的载荷支撑点47a和47b和与第二载荷梁41整体形成的片簧45。通过利用激光束焊接等手段将片簧45的自由端固定在支撑臂35的后侧使得第二载荷梁41与支撑臂35相连。在第二载荷梁41的两个侧端，作为强化部分的筋41a和41b形成在第二载荷梁41的整个长度上。
在本实施例中，第一载荷梁40是由刚度高于弯曲部分42的单一金属板形成，例如，大约30-50微米厚的不锈钢板(例如，SUS304TA)，利用激光束焊接等手段使得第一载荷梁40被固定在第二载荷梁41上以使其与第二载荷梁41交叠。如图6b中所示，在第一载荷梁40的两个侧端，作为强化部分的筋40a和40b也形成在第一载荷梁40的整个长度上。
在本实施例中，形成第二载荷梁41，其中第二载荷梁41的后端延伸到固定在轴承壳34上的支撑臂35的一部分的邻域，并且第二载荷梁41的前端延伸穿过支撑臂35的前端。用于使第二载荷梁41与支撑臂35相连的片簧45在第二载荷梁41的接近中点处与第二载荷梁41整体形成。特别是，通过从与第二载荷梁41相同的板件上切割或者将另一个元件焊接到第二载荷梁41上来形成片簧35。片板45在第二载荷梁41的后端部分处被弯曲，并且片板45的自由端朝向载荷梁41的前部延伸。
在本实施例中，使得整个第一载荷梁40长于整个第二载荷梁41。第一载荷梁40的后端位于第二载荷梁41的接近中点处，并且前端大大横穿第二载荷梁41的前端延伸。
弯曲部分42是由弹性的单一金属板形成，例如，大约20-30微米厚的不锈钢板(例如，SUS304TA)。在弯曲部分42的前端部分中，形成挠性舌片，挠性舌片挠性地支撑磁头滑动器44，并且使其姿态保持稳定。在本实施例中，例如利用激光束焊接使得除了形成或者结合接线元件的外部连接垫的后尾部分以外的几乎整个弯曲部分42固定在第一载荷梁40上。
在弯曲部分42上，尽管未在图中示出，用于薄膜磁头元件的轨导体、连接垫等形成为接线元件。轨导体、连接垫等也可直接堆叠在弯曲部分的表面上，或者通过将轨导体堆叠在树脂层上形成的挠性印刷电路(FPC)可被结合在弯曲部分42的表面上。
在本实施例中，在磁头滑动器上，形成由写头元件和MR读头元件构成的单一薄膜磁头元件。
配重元件46在第二载荷梁41的后端部分处与第二载荷梁41整体结合，其位置、形状和重量被如此确定，即，使得包括磁头滑动器44的悬架43的重心与载荷支撑点重合。
该实施例的一个重点在于，载荷梁由两个载荷梁构成，即，第一和第二载荷梁40和41，并且第一和第二载荷梁40和41的一些部件相互交叠和结合，另外，第一载荷梁40的筋40a和40b和第二载荷梁41的筋41a和41b相互之间部分交叠。两个载荷梁的两个筋相互之间部分交叠的结构可在不大大增加总重量的情况下增加整个载荷梁的第一弯曲模式频率。较高的第一弯曲模式频率使得在施加冲击中的载荷波动减小以及使得载荷波动周期减小。另外，由于总重量不增加，因此没有可使得载荷波动振幅增大的缺陷。因此，能够大大增加耐冲击性。
另外，根据本实施例，由于使用了平衡结构，也就是说，在作为支点的载荷支撑点上前侧的悬架43的一部分和磁头滑动器44与在支点上后侧中的悬架43的其余部分和配重部件46平衡，这消除了使得每个HAA相对于VCM平衡的需要。因此，可容易地提供这样一种结构，其中单个VCM驱动相互堆叠的多个HAA。
接着，利用图7中所示的简单模型执行在第一载荷梁中的筋和在第二载荷梁中的筋的交叠长度DOVL与第一弯曲模式频率之间的关系的模拟。在该简单模型中，与第一载荷梁70长度相同的第二载荷梁71在第一载荷梁70的整个长度(13.5毫米)上交叠，并且在第一载荷梁70的两侧端，筋70a和筋70b形成在第一载荷梁70的整个长度上。从第二载荷梁71的后端测量的形成在第二载荷梁71的两个侧端处的筋71a和筋71b的长度对应于交叠长度DOVL。
图8示出了说明模拟结果的特征曲线图。在该图中，曲线图的横轴表示筋的交叠长度DOVL，纵轴表示第一弯曲模式频率。
从图中可以看出，当筋的交叠长度DOVL为10毫米或者更大时，第一弯曲模式频率饱和。并且交叠长度DOVL增大到10毫米以上可仅导致重量的相应增加，从而使得载荷波动振幅增大。因此，最好将筋的交叠长度DOVL设为10毫米，换言之，使第二载荷梁交叠到第一载荷梁的整个长度13.5毫米的74％。
另外，在该简单模型中，在施加峰值为1000G的正弦半曲线的冲击的载荷点处执行反作用力的模拟，其中持续时间为1毫秒，在每一个情况下，交叠长度DOVL被设定为0毫米、1.90毫米和5.65毫米。
图9示出了说明模拟结果的特征曲线图。在该图中，曲线图的横轴是时间，而纵轴表示在载荷点处的反作用力。
从图中可以看出，当通过增加交叠长度DOVL的长度来增大第一弯曲模式频率时，冲击应用中的载荷波动幅度减小。
图10是表示本发明的另一个实施例所涉及的HAA中的第一和第二载荷梁的透视图。
在该实施例中，第二载荷梁41’包括作为一对突出部分的载荷支撑点47a’和47b’，以及形成在第二载荷梁41’的两个侧端的整个长度上的筋41a’和41b’，但没有片簧。而第一载荷梁40’包括片簧45’和形成在第一载荷梁40’的两个侧端的整个长度上的筋40a’和40b’。
其他结构基本上与图3中所示的实施例的情形相同。
在上述实施例中，载荷支撑点包括形成在第二载荷梁上的一对突出部分。但是，显然，载荷支撑点可以是形成在支撑臂上的一对突出部分或者是线形的突出部分而不是一对点状的独立的突出部分。
另外，在上述实施例中，单个磁盘和单个HAA或者多个HAA被安装在磁盘驱动设备中。然而，磁盘驱动设备可包括多个磁盘和多个HAA。接着，多个HAA可被设置在一个公共轴承壳上并且可使用单个VCM沿水平方向转动。
另外，上述实施例涉及具有平衡结构的HAA。但是，在第一载荷梁的加强部分和第二载荷梁的加强部分之间至少部分交叠的本发明所涉及的思路适用于具有悬臂结构的HAA中。通过将该思路用于该结构上，可在不增加其重量的情况下增强悬架的刚度。
利用包括薄膜磁头元件的HAA和磁盘驱动设备对本发明进行了描述，但本发明不仅限于所述HAA和磁盘驱动设备，显然，本发明适用于装有除薄膜磁头元件之外的头元件(例如，光学头元件)的HAA和磁盘驱动设备。
在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下本发明可具有非常广泛的不同实施例。应该理解的是，除如权利要求中所限定的以外，本发明不局限于说明书中所描述的特定实施例。