CN1717737A - 磁头组件及磁盘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实现了能够在大范围的温度环境条件下使用的磁盘装置及磁头组件。通过采用能够相对于温度变化来控制磁头滑块(1)的悬浮量的结构，使磁头滑块(1)的悬浮量在低温下为低悬浮，在高温下为高悬浮，能够抵消磁盘(2)的矫顽力的变化。另外，通过使皇冠凸起量相对于温度变化的变化率为0.26～0.62nm/℃，使磁头滑块(1)在磁盘2的内圈到外圈的悬浮分布保持均匀不变，能够控制悬浮量，使得在低温下为低悬浮，在高温下为高悬浮。
Description
技术领域
本发明涉及磁盘装置、及该磁盘装置所用的由磁头滑块与悬浮支架构成的磁头组件，该磁盘装置一边使磁盘旋转，一边使前端具有磁头组件的执行机构动作，使磁头滑块相对于磁盘的位置移动，利用磁头滑块上的磁记录重放元件对磁盘进行写入及读出。
背景技术
一般磁盘装置如图16所示，是在铅合金等金属制的壳体17中，设置由磁头滑块1与悬浮支架构成的磁头组件3、磁盘2、主轴电动机等磁盘旋转驱动单元16、以及使磁头组件3沿磁盘2的信息记录面移动的执行机构13(包含轴承14及音圈电动机)而构成。
图17为从磁盘一侧来看磁头组件的详细结构图，图18为图17的磁头组件3的分解立体图。在图17及图18中，悬浮支架4包括具有在前端部附近承载磁头滑块1的薄片状的弹簧片9及布线构建8的柔性体5、以及用凸点12支持在沿磁盘2的方向设置的柔性体5的前端部的加载梁10。
磁头滑块1具有对磁记录介质进行记录及重放的磁记录重放元件，利用磁盘2的旋转所产生的气流，相对于磁盘2产生及微小悬浮量。这时，磁头滑块1在磁盘2的相对面上具有正压发生部及负压发生部，是这样进行设计，它利用来自悬浮支架4的静载荷与磁头滑块1产生的正压及负压的平衡，在一定的温度及压力下，使得遍及磁盘2的前面的悬浮分布为一定。
磁盘装置从装置及磁记录重放的可靠性的观点出发，以往其使用温度范围限于例如5℃～55℃左右，对于使用磁盘装置的一方，要注意其使用环境，在这样的状态下保证正常动作。
更详细来说，若以汽车导行系统等所安装的磁盘装置为例来说明，则在汽车导行中，磁盘装置通过配置在紧接电风扇之后，在超过磁盘装置的保证温度范围的高温状态下，利用电风扇进行空冷，另外在汽车导行内的温度异常上升时，使磁盘装置及汽车导行系统的动作停止，通过这样来避免磁盘装置内的信息丢失。反之，在超过保证范围的低温状态下，磁盘2的矫顽力增强，对于信息读出虽然没有问题，但产生不能记录的问题，因此提出一个措施，就是在利用车辆本体的加热器使磁盘装置内的温度上升到一定温度以上之前，禁止写入动作等(例如参照泷泽政彦等“HDD在导行中的应用”，平成14年，创新(pioneer)技术信息杂志2002 Vol 12 No.1，[online]，[平成14年10月1日检索]，互联网<
http：//www.pioneer.co.jp/crdl/rd/pdf/12-1-3.pdf>)。
作为磁盘装置的使用温度范围限定在大约5℃～55℃左右的理由，如前所述，可以举出有由于记录保存信息的磁盘2的矫顽力的温度特性(例如参照TaoPan，Geoffrey W.D.Spratt，Li Tang，Li-Lien Lee，Yongchang Feng，andDavid E.Laughlin.“Temperature dependence of coercivity in Co-basedlongitudinal thin-film recording media”：J.Appl.Phys.81(8)，15April1997，P3952-3954，[online]，[平成14年10月1日检索]，互联网<
http：//neon.mems.cmu.edu/laughlin/pdf/201.pdf>)。现在的磁盘装置的记录密度达到50Gbit/平方英寸，记录密度增加可以说达到年增长率100％，随着记录密度的增加，为了在这样小的记录区稳定保存记录信息，磁盘装置沿着提高磁盘2的矫顽力的方向不断优化。图19所示为磁盘2的矫顽力的温变特性的一个例子。在图示的例子中，从室温(25℃)变为-25℃的低温状态，矫顽力约增加9％，从室温(25℃)变为+75℃的高温状态，矫顽力约减少10％。在从-25℃到+75℃的温度范围内，矫顽力约变化19％，在从-50℃到+100℃的温度范围内，矫顽力约变化29％。因此，采用在室温状态下对适当的重写特性优化的磁头滑块1，这样产生的问题是，若在低温状态下进行记录，则因来自磁头滑块1的漏磁场，不能进行充分的写入，反之若想要在高温状态下进行记录，则来自磁头滑块1的漏磁场相对于磁盘2的矫顽力则相对过大，利用磁头滑块1进行的被记录区大于室温时的被记录区，将改写相邻部分的记录信息等。因此，在目前状态下，磁盘装置的动作范围限定在大约5℃～55℃左右。
另外，磁盘装置内的温度变化也对磁头滑块1的悬浮特性产生影响。图20所示为磁头滑块1的代表性的形状。磁头滑块1在前部具有空气流入端18，在后部具有空气流出端19，利用流入磁头滑块1与磁盘2的微小间隙的气流形成空气轴承面。具体来说是采用下述的结构，即在流入端18的附近，在称为导轨22及凸块23的磁头滑块1与磁盘2的相对面的最突出部分的前方，具有台阶状的阶梯21，将从流入端18流入的空气进行压缩，通过这样在称为导轨22及凸块23的部分产生正压，在通常称为凹腔24的凹陷处产生负压。再将磁记录重放元件20设置在流出端19的附近。
另外，磁头滑块1具有称为皇冠那样的曲面形状，该皇冠形状由于磁头滑块1的材料和粘结并支持磁头滑块1的薄片板的弹簧片9的热膨胀系统之差异，将随温度而变形。通常该皇冠形状在低温下凸起部分鼓出，即所谓皇冠如图20(b)的箭头所示向正方向变形，而在高温下凸起部分减少，即所谓皇冠向负方向变化(例如参照日本专利公开公报的特开平9-231698号的第9页、图11及图12)。
该皇冠变化对悬浮的影响能够通过实际的悬浮测量或数值解析来求出，但可以知道，随着皇冠向正方向变化，而悬浮升高，随着皇冠向负方向变化，而悬浮降低。
现在，为了达到高记录密度，磁头滑块1与磁盘2的间隙量、即所谓的磁头滑块1相对于磁盘2的悬浮量下降到15nm左右，因温度变化而导致皇冠变化所引起的悬浮变化成为导致磁头滑块1与磁盘2接触的一个主要原因。作为减少该因温度而导致悬浮变化的技术，揭示了一种采用温度补偿用构件的技术，它用来使因温度而导致皇冠凸起量的变化稳定(例如参照日本专利公开公报的特开平7-153049号)。另外还揭示了一种技术，它是利用粘结磁头滑块1的薄片状的弹簧片9与磁头滑块1之间的热膨胀系数差，来使因温度而导致皇冠凸起量的变化稳定(例如参照日本专利公开公报的特开平7-320435号、特开平7-65525号、特开平7-307068号)。通过采用这些技术，能够抑制因温度变化而导致的磁头滑块1的皇冠凸起量的变化。
作为解决因温度变化而导致磁盘2的矫顽力的变化所产生的磁记录重放可靠性的问题、以及因温度变化而导致磁头滑块1的悬浮量变化所产生的磁盘装置可靠性的问题的以往技术，公开了一种技术，它是在磁盘装置中具有温度传感器及加热器和珀耳贴元件等，根据外部温度进行加热或冷却，同时具有双层结构的外壳，使内部环境与外部环境独立(例如参照日本专利公开公报的特开2002-245749号)。通过采用该以往技术，能够使内部环境与外部环境完全独立进行控制，能够在更广泛的外部环境下不降低可靠性来使用磁盘装置。
迄今为止，磁盘装置主要在室内使用的情况较多，磁盘装置的动作保证温度范围即使是5℃～55℃，也没有多大的问题。现在已经将磁盘装置装在汽车导行系统等上，不断出现这样的与以往不同的用途，可以认为今后在更严酷的环境下使用磁盘装置的用途不断增加。例如在低于-20℃的极低温或超过70℃的高温环境下，以往的磁盘装置存在磁盘2的矫顽力随温度而变化的与磁记录有关的可靠性问题、以及磁头滑块的悬浮稳定性的磁盘装置的可靠性问题。
虽然也揭示了一种技术，它是使磁盘装置相对于装置外的环境变化独立，利用温度传感器及加热和冷却机构进行控制，来应对大范围的外部环境变化，但该结构中存在的问题是，不仅必须这些附加的构件，而且由于控制温度，将磁盘装置内部的温度控制在能够动作的范围内，因此在磁盘起动时产生时间的延迟。另外，在为了使内部环境与外部环境独立而具有双层结构的外壳的情况下，存在的问题是，磁盘装置本身的尺寸及重量增加，不适于重视便携性那样的用途。
关于悬浮稳定性的观点，虽然揭示了减少因温度而导致的皇冠凸起量的变化来抑制因温度变化而导致的磁头滑块1的悬浮变化的技术，但对于现在的利用负压的磁头滑块1，根据发明人利用修正雷诺方程式对磁头滑块1的悬浮量的解析可知，在减少皇冠凸起量相对于温度的变化时，不能得到遍及整个磁盘2表面的均匀的悬浮稳定性。图21所示为皇冠凸起量不变化时的磁头滑块1的悬浮量相对于温度变化的解析结果。横轴表示磁头滑块1相对于磁盘2在半径方向的位置，纵轴表示用25℃的磁头滑块1的悬浮量归一化的归一化悬浮量。在高温情况下，在磁头滑块1位于磁盘2的外圈时，悬浮升高；在低温情况下，在磁头滑块1位于磁盘2的内圈时，悬浮升高。在外圈侧，因温度而导致的悬浮变化最大，有10％的悬浮量的变化，进而在低温时及高温时，从内圈到外圈的悬浮量约变化8％。对于从内圈到外圈的这样较大的悬浮量的变化，从磁记录重放的可靠性及效率的观点来看，或者从磁盘装置的可靠性的观点来看，都是不希望的。更详细加以说明就是，若从内圈到外圈有较大的悬浮量变化，则不能使利用悬浮的磁记录重放的间隙损耗系数在内外圈均匀，在内圈或外圈的悬浮量大的位置的磁记录重放效率恶化。若从磁记录重放可靠性的观点来进行说明，则例如在高温状态，在磁盘2的矫顽力降低的状态下，进而若在内圈侧悬浮降低，则也很有可能产生写入磁场过强等问题。另外，从磁盘装置的可靠性观点来看，由于在低温时在外圈的悬浮降低，在高温时在内圈的悬浮降低，因此关于磁头滑块1于磁盘2的接触，在低温及高温的两种情况下都担心产生，必须在低温及高温的两种情况下对磁盘装置的可靠性达到最佳，难于使磁盘装置达到最佳。
本发明正是鉴于这样的问题而进行的，目的在于提供一种磁盘装置、及该磁盘装置所用的磁头组件3，它能够减少因温度变化而导致的磁头滑块1在内外圈的悬浮变化差，同时不使用外壳或加热及冷却机构等的附加构件，还在磁盘装置起动时不引起温度控制所需要的延迟，与以往相比可在大范围的环境条件下动作。
发明内容
为了解决前述以往的问题，本发明的磁盘装置，包含装有进行信息记录重放的磁记录重放元件的磁头滑块；具有粘接并支持前述磁头滑块的薄片状的弹簧片、布线构件和加载梁的悬浮支架；保存信息的磁盘；前述磁盘的旋转驱动单元；以及使前述磁头滑块及前述悬浮支架构成的磁头组件沿前述磁盘的信息记录面移动的执行机构，在前述磁盘装置中，具有根据前述磁盘的悬浮量变化的单元，特别具有在低于室温(25℃)的低温时使悬浮量比室温的悬浮量减少、在高于室温的高温时使悬浮量比室温的悬浮量增加的单元。
另外，本发明的磁盘装置，包含装有进行信息记录重放的磁记录重放元件的磁头滑块；具有粘接并支持前述磁头滑块的薄片状的弹簧片、布线构件和加载梁的悬浮支架；保存信息的磁盘；前述磁盘的旋转驱动单元；以及使前述磁头滑块及前述悬浮支架构成的磁头组件沿前述磁盘的信息记录面移动的执行机构，在前述磁盘装置中，具有因前述磁头组件内的温度变化而产生应力的结构，在低于室温(25℃)的低温时，减少前述磁头滑块的皇冠凸起量，在高于室温的高温时，增加前述磁头滑块的皇冠凸起量。
再有，本发明的磁头组件，包含装有进行信息记录重放的磁记录重放元件的磁头滑块、粘接并支持前述磁头滑块的薄片状的弹簧片、布线构件、以及加载梁，在前述磁头组件中，作为前述弹簧片的热膨胀系数α1及前述磁头滑块1的热膨胀系数α2，满足
-13.2×10-5/℃＜α1-α2＜5.5×10-5/℃的关系。
另外，本发明的磁盘装置，包含装有进行信息记录重放的磁记录重放元件的磁头滑块；具有粘接并支持前述磁头滑块的薄片状的弹簧片、布线构件和加载梁的悬浮支架；保存信息的磁盘；前述磁盘的旋转驱动单元；以及使前述磁头滑块及前述悬浮支架构成的磁头组件沿前述磁盘的信息记录面移动的执行机构，在前述磁盘装置中，作为前述弹簧片的热膨胀系数α1及前述磁头滑块1的热膨胀系数α2，满足
-13.2×10-5/℃＜α1-α2＜5.5×10-5/℃的关系。
再有，本发明的磁头组件，包含装有进行信息记录重放的磁记录重放元件的磁头滑块、粘接并支持前述磁头滑块的薄片状的弹簧片、布线构件、以及加载梁，在前述磁头组件中，在所述磁头滑块的相对于磁盘的滑动面的反面，形成热膨胀系数小于构成前述磁头滑块的材料的薄膜。
另外，本发明的磁盘装置，包含装有进行信息记录重放的磁记录重放元件的磁头滑块；在前述磁头滑动的相对于磁盘的滑动面的反面形成的薄膜；具有隔着薄膜粘接并支持前述磁头滑块的反面的薄片状的弹簧片、布线构件及加载梁的悬浮支架；保存信息的磁盘；前述磁盘的旋转驱动单元；以及使前述磁头滑块及前述悬浮支架构成的磁头组件沿前述磁盘的信息记录面移动的执行机构，在前述磁盘装置中，前述薄膜的热膨胀系数小于前述磁头滑块的热膨胀系数。
另外，本发明的磁头组件，包含装有进行信息记录重放的磁记录重放元件的磁头滑块、粘接并支持前述磁头滑块的薄片状的弹簧片、布线构件、以及加载梁，在前述磁头组件中，粘接并支持前述磁头滑块的前述薄片状的弹簧片以两片热膨胀系数不同的薄片形成的双金属片结构来构成。
再有，本发明的磁盘装置，包含装有进行信息记录重放的磁记录重放元件的磁头滑块；具有粘接并支持前述磁头滑块的薄片状的弹簧片、布线构件和加载梁的悬浮支架；保存信息的磁盘；前述磁盘的旋转驱动单元；以及使前述磁头滑块及前述悬浮支架构成的磁头组件沿前述磁盘的信息记录面移动的执行机构，在前述磁盘装置中，粘接并支持前述磁头滑块的前述薄片状的弹簧片以两片热膨胀系数不同的薄片形成的双金属片结构来构成。
另外，本发明的磁盘装置，包含装有进行信息记录重放的磁记录重放元件的磁头滑块；具有粘接并支持前述磁头滑块的薄片状的弹簧片、布线构件和加载梁的悬浮支架；保存信息的磁盘；前述磁盘的旋转驱动单元；以及使前述磁头滑块及前述悬浮支架构成的磁头组件沿前述磁盘的信息记录面移动的执行机构，在前述磁盘装置中，包含检测前述磁盘装置内部的温度的温度检测单元；以及根据前述温度检测单元的温度检测结果、来改变前述磁头滑头相对于前述磁盘的悬浮量的悬浮量控制单元。
再有，本发明的磁盘装置，包含装有进行信息记录重放的磁记录重放元件的磁头滑块；具有粘接并支持前述磁头滑块的薄片状的弹簧片、布线构件和加载梁的悬浮支架；保存信息的磁盘；前述磁盘的旋转驱动单元；以及使前述磁头滑块及前述悬浮支架构成的磁头组件沿前述磁盘的信息记录面移动的执行机构，在前述磁盘装置中，包含检测前述磁盘装置内部大温度的温度检测单元；以及根据前述温度检测单元的温度检测结果、来改变前述磁头滑块的皇冠凸起量的皇冠凸起量控制单元。
如上所述，根据本发明的磁盘装置及磁头组件，能够在比以往更大范围的温度环境调节下，进行稳定的磁记录重放，能够实现即使在以往磁盘装置难以使用的环境下也能够使用的磁盘装置。
附图说明
图1为本发明实施形态1的磁头组件的剖面图。
图2所示为本发明实施形态1的磁头滑块的温度与悬浮特性的关系图。
图3所示为磁头滑块的归一化记录磁场强度与归一化悬浮量的关系图。
图4所示为磁盘的归一化矫顽力与温度的关系、以及具有-0.1％/℃～0.5％/℃的平均悬浮量变化率的磁头滑块的归一化记录磁场相对于温度的关系图。
图5所示为矫顽力与记录磁场强度的背离率相对于平均悬浮量变化率的关系图。
图6所示为磁盘的归一化矫顽力与温度的关系、以及具有0.0nm/℃～0.8nm/℃的皇冠凸起量变化率的磁头滑块的归一化记录磁场相对于温度的关系图。
图7所示为矫顽力与记录磁场强度的背离率相对于皇冠凸起量变化率的关系图。
图8为伴随温度变化的皇冠凸起量变化的说明图。
图9为皇冠凸起量变化率与磁头滑块-弹簧片间的热膨胀系数差的关系图。
图10所示为本发明实施形态1的皇冠凸起量及归一化悬浮量相对于温度的关系图。
图11所示为本发明实施形态1的磁盘的归一化矫顽力及磁头滑块的归一化记录磁场相对于温度的关系图。
图12为本发明实施形态2的磁头组件的剖面图。
图13所示为说明本发明实施形态2的相对于滑块膜厚的薄膜膜厚与皇冠凸起量的关系图。
图14为作为弹簧片是采用双金属片的磁头组件的剖面图。
图15所示为本发明实施形态3的磁盘装置的简要构成方框图。
图16所示为一般的磁盘装置的简要结构图。
图17为一般的磁头组件的详细图。
图18为一般的磁头组件的分解立体图。
图19所示为磁盘的温度与矫顽力的关系图。
图20所示为一般的磁头滑块的形状与结构和皇冠形状图。
图21所示为皇冠凸起相对于温度没有变化时的温度变化与归一化悬浮量的关系图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的磁头组件及磁盘装置的实施形态。
(实施形态1)
图1所示为本发明第一实施例的磁头组件3的结构图。在图1中，磁头滑块1与柔性体的薄片状的弹簧片9粘接，薄片状的弹簧片9通过凸点12与加载梁10接触。磁头滑块1的外形为长约1.2mm、宽约1.0mm、高约0.3mm。另外，磁头滑块的基材是氧化铝钛酸碳化钙，氧化铝钛酸碳化钙的热膨胀系数为7.8×10-6/℃。柔性体的薄片板的弹簧片9采用由镍及铁形成的36Ni-Fe合金。该合金的热膨胀系数为1.2×10-6/℃。
关于以上那样构成的磁头组件，以下用图2～图11说明其动作及作用。
图2所示为用修正雷诺方程式解析的、由该磁头组件3的结构得到的磁头滑块1的悬浮梁。这里的所谓悬浮量，意味着设置在磁头滑块1的空气流出端19的磁记录重放元件20与磁盘2之间的物理间隙量。横轴表示磁头滑块1相对于磁盘2在半径方向的位置，纵轴表示用25℃的磁头滑块1的悬浮量归一化的归一化悬浮量。
与图21的以往例相比可知，在低温侧从内圈到外圈的悬浮均匀地降低，在高温侧从内圈到外圈的悬浮均匀地增加。由于在低温下使悬浮降低，因此由磁头滑块1对磁盘2作用的有效记录磁场增大，能够抵消低温下磁盘2的矫顽力增加的效果，另外由于在高温下使悬浮量增加，能够抵消磁盘2的矫顽力减少的效果，能够在更大范围的温度环境条件下进行更稳定的磁记录。
另外，在以往例中，从内圈到外圈的悬浮量的变化量是8％左右，而在采用本发明实施例1的磁头组件3的情况下，磁头滑块1在内外圈的悬浮量的变化量减半约4％这意味着能够使从内圈到外圈的磁记录重放的间隙损耗系数均匀，能够提高磁盘装置的磁记录重放的效率。
再有，由于从内圈到外圈的悬浮量均匀，因此关于磁头1与磁盘2的基础的最佳情况，也可以只注意悬浮量低的低温时，对于使磁盘装置的可靠性为最佳也是有利的。
以下用本发明的第一实施例进行更详细的说明。
图3所示为磁盘滑块1上的磁记录重放元件20产生的写入磁场强度与归一化悬浮量的关系。悬浮量利用磁记录重放元件20的记录磁极间隙进行归一化。
还利用该悬浮量与归一化记录磁场的关系，求出具有-0.1％/℃～0.5％/℃的平均悬浮量变化率的磁头滑块1的归一化记录磁场(用25℃的磁头滑块1的记录磁场归一化)与温度变化的关系，示于图4中。
这里的所谓平均悬浮量变化率是将每1℃的悬浮量变化量相对于室温(25℃)的悬浮量的百分比在任意的温度范围内进行平均的值。在图4中，还表示用室温(25℃)的磁盘2的矫顽力进行归一化的磁盘2的归一化矫顽力与温度变化的关系。为了抵消因温度变化而引起的磁盘2的矫顽力的变化，只要归一化矫顽力与归一化记录磁场处于同一线上即可，从图4可知，具有0.3％/℃的平均悬浮量变化率的磁头滑块1为最佳。
然而，在将磁盘滑块1的归一化记录磁场与磁盘2的归一化矫顽力之差定义为记录磁场强度相对于矫顽力的背离率的情况下，在一般的磁盘装置中，在5℃～50℃的保证温度范围内，作为记录磁场强度相对于矫顽力的背离率允许最多±6％作为评价指标。
下面，图5所示为悬浮量变化量与记录磁场强度相对于矫顽力的背离率的关系。在0.15％/℃～0.45％/℃的悬浮量变化率的范围内，记录磁场强度相对于矫顽力的背离率在±6％以下，通过将悬浮量变化率设计为0.15％/℃～0.45％/℃的范围内，能够在比以往更大范围的温度范围(在本例中为-25℃～75℃)以高可靠性进行磁记录。
在悬浮量变化率不在0.15％/℃～0.45％/℃的范围内的情况下，若悬浮量变化量在0.15％/℃以下，则在高温75℃以上时，记录磁场强度相对于磁盘的矫顽力相对过强，对相邻道产生影响，再有若在0.1％/℃以下，除了高温的问题外，在低温-25℃以下时，还产生来自磁头滑块的写入磁场不能进行充分写入的问题。反之，在悬浮量变化率为0.45％/℃以上时，在低温下记录磁场强度相对于磁盘的矫顽力相对过强，对相邻道产生影响。
另外，在本发明的第一实施例中，是在-25℃～75℃使用磁盘装置为前提来求出有效的悬浮量变化率，但当然也可以根据磁盘装置的使用温度条件，用同样的方法求出有效的悬浮量变化率，原理上是在任何使用温度条件下，按照低温下使悬浮降低、高温下使悬浮升高的方向进行优化，通过这样能够从低温到高温以高可靠性进行磁记录。
在本发明的第一实施例中应该是这样的意图，即柔性体5的弹簧片9采用热膨胀系数低于磁头滑块1的36Ni-Fe合金，通过这样利用磁头滑块1与弹簧片9之间的热膨胀系数之差，随温度使皇冠凸起量变化，来控制相对于温度变化的悬浮量，下面图6及图7所示为皇冠凸起变化量与记录磁场强度相对于矫顽力的背离率之间的解析结果。考虑到各温度及该温度下的皇冠凸起量，在利用修正雷诺方程式来解析悬浮量之后，根据悬浮量与归一化磁场强度的关系，求出了记录磁场强度。
图6所示为在0.0nm/℃、0.4nm/℃、0.8nm/℃的皇冠凸起量变化率的情况下的归一化记录磁场的温度特性及归一化矫顽力的温度特性。由图可知，在0.4nm/℃的皇冠凸起量变化率的情况下，与归一化矫顽力的温度特性最一致，能够抵消因温度变化而产生的矫顽力变化。图7所示为皇冠凸起量变化率与记录磁场强度相对于矫顽力的背离率。根据图7，在处于0.26nm/℃～0.62nm/℃的皇冠凸起量变化量时，记录磁场强度相对于矫顽力的背离率在±6％下，通过将皇冠凸起量变化率设计为0.26nm/℃～0.62nm/℃的范围，能够在比以往更大范围的温度范围(在本例中为-25℃~75℃)以高可靠性进行磁记录。在皇冠凸起量变化率不在0.26nm/℃～0.62nm/℃的范围内的情况下，若在0.26nm/℃以下，则在低温-25℃以下时，产生来自磁头滑块的写入磁场不能进行充分写入的问题，而在0.62nm/℃以上的情况下，在高温75℃以上的记录磁场强度相对于磁盘的矫顽力相对过强，对相邻道产生影响。
关于皇冠凸起量变化率也与悬浮量变化率的情况相同，当然也可以根据磁盘装置的使用温度条件，用同样的方法求出有效的皇冠凸起量变化率，原理上是在任何使用温度条件下，按照低温下采用低皇冠凸起而使悬浮降低、高温下采用高皇冠凸起而使悬浮升高的方向进行优化，通过这样能够从低温到高温以高可靠性进行磁记录。
下面就关于皇冠凸起量变化量与磁头组件3的结构进行讨论。首先用图8对于利用磁头滑块1与弹簧片9的热膨胀系数之差而使皇冠凸起随温度变化而如何变化的情况进行说明。
设温度T＝T0时的磁头组件3的磁头滑块部分的长度为10。厚度为t2，热膨胀系数为α2，设弹簧片9的厚度为ti，热膨胀系数为α1，而且设α1＜α2(参照图8(a))。
将该磁头滑块1置于T＝T1(dT＝T1-T0＜0)的条件下，若分别独立考虑磁头滑块1及弹簧片9的磁头滑块接触部，则各自的长度变为
10+10×α2×dT
10+10×α1×dT
(参照图8(b1))。但是，实际上由于磁头滑块1与弹簧片9粘接，成为连接体，因此在磁头滑块1内部产生拉伸应力，在弹簧片内部产生压缩压力，产生图8(c1)那样的负的皇冠凸起量h1的变化。
在T＝T2(dT＝T2-T0＞0)的条件下，则反之在弹簧片9的内部产生拉伸应力，在磁头滑块1的内部产生压缩应力，产生图8(c2)那样的正的皇冠凸起量的变化。在本说明中，在T＝T0的状态下图示的皇冠凸起量是零的状态，这是为了说明方便起见，实质上在T＝T0的状态下，皇冠凸起量也可以任意的值。
下面用图8的T＝T1的情况更详细地讨论热膨胀系数与皇冠凸起量变化率的关系。若设温度T＝T1时各独立状态下的磁头滑块1的变形量为λ2，弹簧片的变形量为λ1，则
λ2＝10×α2×dT
λ1＝10×α1×dT
设粘结状态下的粘结面的长度为λ，若对于垂直方向的内部应力分布假定为下面的函数，则作用于磁头滑块1内部及弹簧片9的力分别为
p2＝b×t2×(λ2-λ)×E2/(2·10)
p1＝b×t 1×(λ1-λ)×E1/(2·10)
根据连续的条件，则P1+P2＝0。
(式中，b为接触面积，E1及E2分别为磁头滑块1及弹簧片9的杨氏模量。)将上式进行整理，则得到以下的关系式。
λ＝(t1×E1×λ1+t2×E2×λ2)/(t1×E1+t2×E2)
……式(1)
由于弹簧片9的厚度相对于磁头滑块1的厚度足够小，因此与磁头滑块1连接面的长度近似变为10-λ2。
这里，若设皇冠凸起量为h，皇冠的曲率半径为r，则
(r-t2)：r＝10-λ：10-λ2
r：(1/2)(10-λ2)＝(1/2)(10-λ2)：h
对于皇冠凸起量求出以下的关系式。
H＝(λ-λ2)(10-λ2)/(4·t2)……式(2)
将以下的值代入式(1)及式(2)的关系，将求出的热膨胀系数差与皇冠凸起量变化率的关系示于图9中。
α2＝7.8×10-6/℃
E1＝14000kgf/mm2
E2＝40000kgf/mm2
L0＝1.2mm
T0＝25℃
T1＝-25℃
t1＝0.035mm
t2＝0.3mm
在热膨胀系数差在-0.55×10-6/℃～-1.52×10-6/℃的范围内时，皇冠凸起量相对于温度的变化量为0.26nm/℃～0.62nm/℃。因而，在磁头滑块1用氧化铝钛酸碳化钙制成时，作为弹簧片9采用热膨胀系数的值为0.23×10-6～0.74×10-6的材料(作为其它的弹簧片材料的例子，也可以是含有铁·镍·钴的合金)，通过这样在比以往更大范围的温度范围(在本例中为-25℃～75℃)将磁头滑块1的悬浮量相对于温度进行适当控制时，能够抵消磁盘2的矫顽力的温度特性，能够以高可靠性进行磁记录。
图10及图11所示为作为本发明的第一实施例的弹簧片9采用具有1.2×10-6的热膨胀系数的因瓦合金(36Ni-Fe)时的详细解析结果。图10是对各温度将皇冠凸起量及悬浮量的变化量利用与图8同样的解析及修正雷诺方程式的解析而分别求出得的结果。图11是根据各温度的悬浮量解析结果计算出归一化磁记录磁场、并与磁盘2的归一化矫顽力一起用图表示的结果。在本实施例1中，在-50℃～100℃的温度范例内，记录磁场强度相对于矫顽力的背离率为±60％以上，能够抵消磁盘2的矫顽力的变化，能够以高可靠性进行磁记录。
如上所述，在本发明的第一实施例中，作为弹簧片9，采用热膨胀系数小于磁头滑块1的、热膨胀系数差为-0.55×10-6～-1.52×10-6那样的材料，通过这样能够在比以往更大的温度范围内进行记录，而不影响磁记录的可靠性。
(实施形态2)
图12所示为本发明第二实施例的磁头组件3的结构图。在图12中，在磁头滑块1的相对于磁盘2的滑动面的反面形成薄膜7，磁头滑块1隔着薄膜7与柔性体的薄片状的弹簧片9粘接。弹簧片9通过凸点12与加载梁10接触。磁头滑块的外形为长约1.2mm、横约1.0mm、高约0.3mm。另外，磁头滑块1的基材是氧化铝钛酸碳化钙，薄膜7采用由镍及铁形成的36Ni-Fe合金。氧化铝钛酸碳化钙的热膨胀系数为7.8×10-6/℃，36Ni-FE合金的热膨胀系数为1.2×10-6/℃。
在设该薄膜7的膜厚为t、热膨胀系数为α1、磁头滑块1的热膨胀系数为α2时的皇冠凸起量变化率与薄膜7的膜厚的关系示于图13中。横轴表示薄膜7的膜厚t相对于磁头滑块1的膜厚的百分比，纵轴表示皇冠凸起量变化率。该解析是采用与用图8进行说明的实施形态1的情况相同的解析方法，计算中所用的参数也采用与实施形态1相同的值。
在薄膜7的膜厚相对于磁头滑块1的膜厚是10％～50％时，若(α1-α2)×t为-2.20×10-7mm/℃～-4.60×10-7mm/℃，则皇冠凸起量变化率为0.26nm/℃～0.62nm/℃。因而，通过设计薄膜的材料及厚度，使得-2.20×10-7m/℃＞(α1-α2)×t 1＞-0.46……10-7mm/℃，能够在比以往更大范围的温度范围(在本例中为-25℃～75℃)将磁头滑块1的悬浮量相对于温度进行适当控制，能够抵消磁盘2的矫顽力的温度特性，能够以高可靠性进行磁记录。
另外，在第一实施例中采用的结构是，利用磁头滑块1与弹簧片9的热膨胀之差，时皇冠凸起量相对于温度范围而变化，在第二实施例中采用的结构是，利用磁头滑块1及磁头滑块1的反面形成的薄膜7的热膨胀系数及膜厚，使皇冠凸起量变化，但本发明不限于这些结构，通过将磁头滑块1的悬浮量相对于温度进行控制，在低温下为低悬浮，在高温下为高悬浮，以抵消因温度变化而导致的磁盘2的矫顽力变化，可在比以往更大范围的温度范围进行稳定的磁记录。因而，如图14所示，通过采用双金属片结构的弹簧片6，也能够与本实施例1及2相同，构成具有0.26～0.62nm/℃的皇冠凸起量变化量的磁头组件3，另外不仅利用皇冠凸起量，而且利用使弹簧片9对磁头滑块1所加的静载荷随温度变化的方法，也能够使悬浮量相对于温度变化的变化率在0.15％/℃～0.45％/℃的范围内。
(实施形态3)
图15所示为本发明第三实施例的磁盘装置的简要构成方框图。
在该图中，磁头组件3由装有进行信息记录重放的磁记录重放元件20的磁头滑块1、具有弹簧片9及布线构件8及再在梁10的悬浮支架4、起到作为悬浮量控制单元的功能的压电元件31构成。记录重放电路单元42由记录信号生成、根据通过前置放大器43的重放信号的重放信息生成、以及进行记录重放信息的调整解调的生成构成，执行机构13具有支持磁头组件3的支持臂、以及使该支持臂以轴承14为中心在一定角度范围旋转的驱动机构即所谓的音圈电动机15。38是驱动执行机构13的音圈电动机驱动电路，根据来自后述的CPU33的控制信号，供给音圈电动机所需要的电流，使得磁头滑块上的磁记录重放元件20定位在目标道上。
CPU33根据由伺服数据检测电路41得到的伺服数据、以及包含通过HDC34由主机37输入的记录重放地址信息的命令，进行定位控制。另外，CPU33通过放大电路44及A/D变换器45，取入用温度传感器32检测的温度检测信息，计算相对于该温度能够写入的悬浮量，或者根据CPU33根据由HDC34由主动37输入的记录重放地址信息的命令，进行定位控制。另外，CPU33通过放大电路44及A/D变换器45，取入用温度传感器32检测的温度检测信息，计算相对于该温度能够写入到悬浮量，或者根据ROM35内预先存储的表来决定，通过使皇冠凸起量变化来进行悬浮量的调整。具体来说，根据CPU32的计算或ROM35内预先存储的表，对皇冠凸起量控制电路40输入目标皇冠凸起量的值，皇冠凸起量控制电路40对压电元件31加上控制电压，控制磁头滑块1的皇冠凸起量为最佳值。
对于所希望的温度环境条件需要的悬浮量变化率、即这里的皇冠凸起量变化率，由于与本发明的实施形态1相同，因此这里省略说明。
这样，在本实施形态3中，根据利用温度传感器32测量的温度信息，主动地控制皇冠凸起量，通过这样进行磁头滑块的悬浮量调整，抵消磁盘2的矫顽力的温度特性，从而能够以高可靠性进行磁记录。
另外，在实施形态3中，采用利用皇冠凸起量控制电路40来控制磁头的皇冠凸起量、从而得到目标悬浮量的结构，但采用控制对磁头滑块1所加的静载荷等方法，也能够得到目标悬浮量，根据温度检测单元32的温度检测结果，采用悬浮量控制单元来控制悬浮量，使得在低温下为低悬浮，在高温下的高悬浮，通过这样能够得到同样的效果。
Claims (27)
1.一种磁盘装置，包含
装有进行信息记录重放的磁记录重放文件(20)的磁头滑块(1)；
具有粘接并支持所述磁头滑块(1)的薄片状的弹簧片(9)、布线构件(8)和加载梁(10)的悬浮支架(4)；
保存信息的磁盘(2)；
所述磁盘(2)的旋转驱动单元(16)；以及
使所述磁头滑块(1)及所述悬浮支架(4)构成的磁头组件(3)沿所述磁盘(2)的信息记录面移动的执行机构(13)，其特征在于，
在所述磁盘装置中，
具有根据所述磁盘装置内的温度使所述磁头滑块(1)相对于所述磁盘(2)的悬浮量变化的单元，
特别具有在低于室温(25℃)的低温时使悬浮量比室温的悬浮量减少、在高于室温的高温时使悬浮量比室温的悬浮量增加的单元。
2.如权利要求1所述的磁盘装置，其特征在于，
具有相对于室温状态(25℃)下的悬浮量，在所希望的温度范围内，使悬浮量相对于温度单调变化的单元，
因温度变化而引起的平均悬浮量变化率在0.15％/℃～0.45％/℃的范围内。
3.一种磁盘装置，包含
装有进行信息记录重放的磁记录重放文件(20)的磁头滑块(1)；
具有粘接并支持所述磁头滑块(1)的薄片状的弹簧片(9)、布线构件(8)和加载梁(10)的悬浮支架(4)；
保存信息的磁盘(2)；
所述磁盘(2)的旋转驱动单元(16)；以及
使所述磁头滑块(1)及所述悬浮支架(4)构成的磁头组件(3)沿所述磁盘(2)的信息记录面移动的执行机构(13)，其特征在于，
在所述磁盘装置中，
具有在所述磁头组件内因温度变化而产生应力的结构，在低于室温(25℃)的低温时，减小所述磁头滑块(1)的皇冠凸起量，在高于室温的高温时，增大所述磁头滑块(1)所皇冠凸起量。
4.如权利要求3所述的磁头装置，其特征在于，
在所希望的温度范围内，因温度变化而引起的皇冠凸起量的变化率在0.26～0.62nm/℃的范围内。
5.如权利要求3或4所述的磁盘装置，其特征在于，
相对于室温状态(25℃)下的悬浮量，在所希望的温度范围内，因温度变化而引起的平均悬浮量变化率在0.15％/℃～0.45％/℃的范围内。
6.一种磁头组件，包含
装有进行信息记录重放的磁记录重复元件(20)的磁头滑块(1)、粘接并支持所述磁头滑块(1)的薄片状的弹簧片(9)、布线构件(8)、以及加载梁(10)，其特征在于，
在所述磁头组件(3)中，
作为所述弹簧片(9)的热膨胀系数α1及所述磁头滑块(1)的热膨胀系数α2，满足
-13.2×10-5/℃＜α1-α2＜-5.×10-5/℃的关系。
7.如权利要求6所述的磁头组件，其特征在于，
所述磁头滑块(1)包含氧化铝钛酸碳化钙，所述弹簧片(9)由包含热膨胀系数2.3×10-5/℃以下的铁镍的因瓦合金制成。
8.如权利要求6所述的磁头组件，其特征在于，
所述磁头滑块(1)包含氧化铝钛酸碳化钙，所述弹簧片(9)由包含热膨胀系数2.3×10-5/℃以下的铁镍钴的合金制成。
9.一种磁盘装置，包含
装有进行信息记录重放的磁记录重放文件(20)的磁头滑块(1)；
具有粘接并支持所述磁头滑块(1)的薄片状的弹簧片(9)、布线构件(8)和加载梁(10)的悬浮支架(4)；
保存信息的磁盘(2)；
所述磁盘(2)的旋转驱动单元(16)；以及
使所述磁头滑块(1)及所述悬浮支架(4)构成的磁头组件(3)沿所述磁盘(2)的信息记录面移动的执行机构(13)，其特征在于，
在所述磁盘装置中
作为所述弹簧片(9)的热膨胀系数α1及所述磁头滑块(1)的热膨胀系数α2，满足
-13.2×10-5/℃＜α1-α2＜-5.×10-5/℃的关系。
10.如权利要求9所述的磁盘装置，其特征在于，
所述磁头滑块(1)包含氧化铝钛酸碳化钙，所述弹簧片(9)由包含热膨胀系数2.3×10-5/℃以下的铁镍的因瓦合金制成。
11.如权利要求9所述的磁盘装置，其特征在于，
所述磁头滑块(1)包含氧化铝钛酸碳化钙，所述弹簧片(9)由包含热膨胀系数2.3×10-5/℃以下的铁镍钴合金制成。
12.一种磁头组件，包含
装有进行信息记录重放的磁记录重复元件(20)的磁头滑块(1)、粘接并支持所述磁头滑块(1)的薄片状的弹簧片(9)、布线构件(8)、以及加载梁(10)，其特征在于，
在所述磁头组件(3)中，
在所述磁头滑块(1)的相对于磁盘(2)的滑动面的反面，形成热膨胀系数小于构成所述磁头滑块(1)的材料的薄膜(7)。
13.如权利要求12所述的磁头组件，其特征在于，
所述磁头滑块(1)包含氧化铝钛酸碳化钙，
作为所述薄膜(7)的热膨胀系数α1、膜厚t1及所述磁头滑块(1)的热膨胀系数α2，满足
-2.20×10-7mm/℃＞(α1-α2)×t1＞-4.6×10-7mm/℃的关系。
14.如权利要求12或13所述的磁头组件，其特征在于，
所述磁头滑块(1)包含氧化铝钛酸碳化钙，所述薄膜(7)的膜厚为磁头滑块(1)的厚度的10％至50％的膜厚。
15.一种磁盘装置，包含
装有进行信息记录重放的磁头记录重放元件(20)的磁头滑块(1)；
在所述磁头滑块(1)的相对于磁盘(2)的滑动面的反面形成的薄膜(7)；
具有隔着薄膜(7)粘接所述磁头滑块(1)的反面的薄片状的弹簧片(9)、布线构件(8)及加载梁(10)的悬浮支架(4)；
保存信息的磁盘(2)；
所述磁盘(2)的旋转驱动单元(16)；以及
使所述磁头滑块(1)及所述悬浮支架(4)构成的磁头组件(3)沿所述磁盘(2)的信息记录面移动的执行机构(13)，其特征在于，
在所述磁盘装置中，
所述薄膜(7)的热膨胀系数小于所述磁头滑块(1)的热膨胀系数。
16.如权利要求15所述的磁盘装置，其特征在于，
所述磁头滑块(1)包含氧化铝钛酸碳化钙，作为所述薄膜(7)的热膨胀系数α1、膜厚t1及所述磁头滑块(1)的热膨胀系数α2，满足
-2.20×10-7mm/℃＞(α1-α2)×t1＞-4.6×10-7mm/℃
的关系。
17.如权利要求15或16所述的磁头装置，其特征在于，
所述磁头滑块(1)包含氧化铝钛酸碳化钙，所述薄膜(7)的膜厚为磁头滑块(1)的厚度的10％至50％的膜厚。
18.一种磁头组件，包含
装有进行信息记录重放的磁记录重复元件(20)的磁头滑块(1)、粘接并支持所述磁头滑块(1)的薄片状的弹簧片(9)、布线构件(8)、以及加载梁(10)，其特征在于，
在所述磁头组件(3)中，
粘接并支持所述磁头滑块(1)的所述薄片状的弹簧片(9)以两片热膨胀系数不同的薄片形成的双金属片结构来构成。
19.一种磁盘装置，包含
装有进行信息记录重放的磁记录重放文件(20)的磁头滑块(1)；
具有粘接并支持所述磁头滑块(1)的薄片状的弹簧片(9)、布线构件(8)和加载梁(10)的悬浮支架(4)；
保存信息的磁盘(2)；
所述磁盘(2)的旋转驱动单元(16)；以及
使所述磁头滑块(1)及所述悬浮支架(4)构成的磁头组件(3)沿所述磁盘(2)的信息记录面移动的执行机构(13)，其特征在于，
在所述磁盘装置中
粘接并支持所述磁头滑块(1)的所述薄片状的弹簧片(9)以两片热膨胀系数不同的薄片形成的双金属片结构来构成。
20.一种磁盘装置，包含
装有进行信息记录重放的磁记录重放文件(20)的磁头滑块(1)；
具有粘接并支持所述磁头滑块(1)的薄片状的弹簧片(9)、布线构件(8)和加载梁(10)的悬浮支架(4)；
保存信息的磁盘(2)；
所述磁盘(2)的旋转驱动单元(16)；以及
使所述磁头滑块(1)及所述悬浮支架(4)构成的磁头组件(3)沿所述磁盘(2)的信息记录面移动的执行机构(13)，其特征在于，
在所述磁盘装置中
包含检测所述磁盘装置内部的温度的温度检测单元(32)；以及根据所述温度检测单元(32)的温度检测结果、来改变所述磁头滑块(1)相对于所示(2)的悬浮量控制。
21.如权利要求20所述的磁盘装置，其特征在于，
所述悬浮量控制单元改变该悬浮量，使得在温度低于室温时，减少所述磁头滑块(1)相对于所述磁盘(2)的悬浮量。
22.如权利要求20所述的磁盘装置，其特征在于，
所述悬浮量控制单元改变该悬浮量，使得在温度高于室温时，增加所述磁头滑块(1)相对于所述磁盘(2)的悬浮量。
23.如权利要求20所述的磁盘装置，其特征在于，
所述悬浮量控制单元改变该悬浮量，使得在温度低于室温时，减少所述磁头滑块(1)相对于所述磁盘(2)的悬浮量，在温度高于室温时，增加所述磁头滑块(1)相对于所述磁盘(2)的悬浮量。
24.如权利要求20至23的任一项所述的磁盘装置，其特征在于，
相对于室温状态(25℃)下的悬浮量，在所希望的温度范围内，因温度变化而引起的平均悬浮量变化率在0.5％/℃～0.45％/℃的范围内。
25.一种磁盘装置，包含
装有进行信息记录重放的磁记录重放文件(20)的磁头滑块(1)；
具有粘接并支持所述磁头滑块(1)的薄片状的弹簧片(9)、布线构件(8)和加载梁(10)的悬浮支架(4)；
保存信息的磁盘(2)；
所述磁盘(2)的旋转驱动单元(16)；以及
使所述磁头滑块(1)及所述悬浮支架(4)构成的磁头组件(3)沿所述磁盘(2)的信息记录面移动的执行机构(13)，其特征在于，
在所述磁盘装置中，包含
检测所述磁盘装置内部的温度的温度检测单元(32)；以及
根据所述温度检测单元(32)的温度检测结果、来改变所述磁头滑块(1)的皇冠凸起量的皇冠凸起量控制单元(40)。
26.如权利要求25所述的磁盘装置，其特征在于，
在所希望的温度范围内，因温度的变化而引起的皇冠凸起量的变化率在0.26～0.62nm/℃的范围内。
27.如权利要求25或26所述的磁盘装置，其特征在于，
相对于室温状态(25℃)下的悬浮量，在所希望的温度范围内，因温度变化而引起的平均悬浮量变化率在0.15％/℃～0.45％/℃的范围内。
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