JP2002298532A

JP2002298532A - 浮上量制御機能を有するヘッドスライダと同スライダを持つ記録再生装置及び記録再生装置のヘッド浮上量制御方法

Info

Publication number: JP2002298532A
Application number: JP2001100142A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kiuchi; 直樹木内
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気ヘッドの個々のばらつきを抑制し均一の浮
上マージンを確保できるのと同時に、減圧下においても
磁気ヘッドの浮上マージンを確保することが可能な磁気
ヘッドスライダを提供することにある。【解決手段】ヘッドを搭載したヘッドスライダにおい
て、ディスクの回転方向に沿って配列される動圧発生部
と、これら動圧発生部との間に、ディスクと対向する面
を基準にして動圧発生部よりも深い段差を持つ負圧発生
部であって、この負圧発生部のディスクに対向面からの
深さを可変することで、ディスク装置の大容量化を図る
ことができるとともに、環境によるヘッドの浮上量の変
化を減少でき、安定した浮上マージンを得ることが可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク装置にお
ける浮上型ヘッドスライダの構造および制御に関し、特
に負圧ヘッドと呼ばれる正圧と負圧のバランスで浮上量
を制御するタイプの磁気ヘッドのスライダ構造およびそ
の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気ディスク装置のヘッドスライ
ダにディスクとの相対速度によりディスクに吸引される
負圧スライダを使用し、ディスクとヘッドの距離を可能
な限り小さくすることが試みられた。しかし、負圧スラ
イダにおいても、浮上時にディスクとヘッドの距離は変
動することが多くこの問題を解決する方法が模索されて
いた。例えば、特開平９−３０６１３１号では、スライ
ダを分割し、親子スライダのような形状として、それぞ
れが弾性手段によって結合される構造が開示されてい
る。子スライダをディスク停止時にはエア・ベアリング
・スライダ（ＡＢＳ）表面と同一面にそろえ、ディスク
起動時にはＡＢＳ表面からディスク面から離れる方向に
待避するように制御される。これにより、磁気ヘッドス
ライダとディスクとの修道時間を短くして、ディスクの
表面におけるコンタクト・スタート・ストップ時での耐
久性を悪化させることがないようにしたものである。

【０００３】この特開平９−３０６１３１号では、磁気
ヘッドスライダの本体部分を複数個の互いに分離された
部材が組み合わされた構成であることを特徴とするもの
で、この複数個の部材は互いに可動的に弾性的手段によ
って結合されている。

【０００４】磁気ディスク装置が停止している状態にお
いては、複数個の部材の磁気ディスク対向面は互いに同
一平面か、ほぼそれに近い平面を形成するように構成さ
れる。また、部材を結合している弾性的手段のバネ定数
をサスペンション（ジンバル）のバネ定数より小さく設
定することにより、磁気ディスクを回転させた時にその
回転数に応じて複数個の部材の少なくとも一部の部材の
磁気ディスク対向面は磁気ディスクから離反する方向に
変位する。

【０００５】したがって、ディスク停止時は広いＡＢＳ
幅を、ディスク定常回転時には狭いＡＢＳ幅を設定でき
るというものである。

【０００６】従来の正圧浮上ヘッドにおいて、浮上量は
ＡＢＳ幅とサスペンションの過重とで制御されていた。
このためこの先行技術を使用すれば、コンタクト・スタ
ート・ストップ時における磁気ヘッドの浮上・降下時間
を短縮でき、耐久性を向上できるとともに、定常回転時
における浮上量も低く抑えることができる。

【０００７】しかし、先行技術では、コンタクト・スタ
ート・ストップ時における磁気ヘッドスライダの制御は
可能であるが、ディスクの回転が一定となった状態では
浮上の制御ができない。したがって、現在主流となりつ
つあるロード／アンロード方式（ランプロード方式とも
言う）を採用した磁気ディスク装置においては、ほとん
どその効果を確認することはできないでいる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は磁気ヘッドス
ライダの本体部を複数個の互いに分離された部材が組み
合わされた構成をとり、この複数個の部材は互いに可動
的に結合されている点においては先行技術と同じであ
る。ただし、先行技術が部材の可動制御をディスクの回
転数に応じて生じる圧力に任せた受動制御であるのに対
し、能動制御とし、一定浮上状態の磁気ヘッドスライダ
の浮上及び姿勢の制御を可能とした。また、本発明で
は、負圧ヘッドスライダを対象としており、ＡＢＳ面そ
のものを変化させるものではないためヘッド・メディア
インターフェース的な信頼性においても問題を解決して
いる。

【０００９】このように、従来は、磁気ヘッドの浮上量
及び浮上姿勢は、磁気ヘッドの製造公差（過重ずれ、ピ
ボットずれ、スライダ加工ずれ等）があり、個々にばら
つくことが多い。磁気ディスク装置の大容量化に伴って
記録密度の高密度化が要求される。当然磁気ヘッドの浮
上量も一段と低くなってきており装置として十分な浮上
マージンを確保するのは困難の状況になってきていると
いえる。万が一浮上マージンが無いような低浮上の磁気
ヘッドであった場合、減圧下やシーク時などはさらに浮
上が下がるのでヘッドとディスクの接触による磁気ディ
スク装置のクラッシュ等重大な事故を起こしてしまうこ
とも考えられる。

【００１０】また、磁気ディスク装置は半径に応じて周
速が異なるため、磁気ヘッドの浮上量も半径に対して一
定にならない。そのため、ゾーン・ビット・レコーディ
ング（Zone Bit Recording）方式の磁気ディスク装置に
おいては、浮上量の高い領域では記録密度を落とさざる
を得ず、装置としての容量を上げることは難しい状況に
あった。本発明は、上記の問題点を解決するためになさ
れたもので、磁気ヘッドの個々のばらつきを抑制し均一
の浮上マージンを確保できるのと同時に、減圧下におい
ても浮上マージンを確保できる磁気ヘッドスライダを提
供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

【００１２】本発明は、回転可能な記録媒体であるディ
スク上で情報の記録再生を行う記録再生を行う記録再生
ヘッドを搭載したヘッドスライダにおいて、前記ディス
クの回転方向と略垂直な方向に沿って長い形状を有し、
前記ディスクの回転方向に沿って配列される少なくとも
２つの動圧発生部と、これら動圧発生部との間に段差部
分を形成し、前記ディスクと対向する面を基準に前記動
圧発生部よりも深い段差を形成する負圧発生部と、前記
負圧発生部は前記段差段差部分の前記ディスクに対向す
る面を基準とした深さを可変に制御する段差深さ可変手
段とを具備したものである。

【００１３】このような構成によれば、ヘッドの浮上量
をディスクの半径位置に依存することなく制御でき、デ
ィスク装置の大容量化を図ることができるとともに、環
境によるヘッドの浮上量の変化を減少でき、安定した浮
上マージンを得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）

【００１５】以下、図面を参照しながら発明の実施の形
態を説明する。近年、磁気ディスク装置におけるヘッド
は、安定した低浮上を保持するために負圧ヘッドと呼ば
れるヘッドが用いられている。この負圧ヘッドはスライ
ダ長手方向に直行する形で段差が設けられているのが特
徴で、この段差により負圧を発生している。ヘッドの浮
上量は正圧と負圧がバランスの取れたところで決まる。
また負圧の大きさは段差の深さで決まっているので段差
の深さを変えれば浮上量は変化するわけである。

【００１６】本発明はこの負圧ヘッドの特徴に着目し、
負圧発生源である段差部分が例えば圧電素子等の深さコ
ントロール手段を設けた。この深さコントロール手段を
制御することによりヘッドの浮上量をコントロールす
る。

【００１７】図１は、ロータリーアクチュエータを用い
た磁気ディスク装置の概略を示したものである。ディス
ク１は、スピンドルモータ（ＳＰＭ）のスピンドル２に
装着され、素低の回転数で回転される。ディスク１上を
浮上もしくは接触した状態で情報の記録再生を行う磁気
ヘッドを搭載したヘッドスライダ３は、薄板状のサスペ
ンション４の先端に取り付けられている。サスペンショ
ン４は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部等を
有するアクチュエータアーム５の一端に接続されてい
る。一方、アクチュエータアームの他端には、リニアモ
ータの一種であるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）６が設
けられている。ボイスコイルモータ６は、前記アクチュ
エータアーム５のボビン部に巻き上げられた図示しない
駆動コイルと、これを挟み込むように対向して配置され
た永久磁石及び対向ヨークからなる磁気回路とから構成
される。アクチュエータアーム５は、固定軸７の上下２
ヶ所に設けられた図示しないボールベアリングによって
保持され、ボイルコイルモータ６により回転揺動が自在
にできるようになっている。

【００１８】次に本発明の一実施例である負圧制磁気ヘ
ッドスライダの構造について、図２を参照しつつ簡単に
説明する。図２（ａ）は磁気ヘッドスライダのディスク
対向面を示している。スライダ１０は高さ的に３つの部
分に分けられている。ディスク面に最も近いＡＢＳ面１
１、それよりも一段深く削られたステップ面１２、更に
深く削られたカービティ面１３である。

【００１９】ステップ面１２とカービティ面１３の段差
は、ＡＢＳ面１１とステップ面１２の段差より大きく形
成されている。また、ステップ面１２はディスク進行方
向（図縦方向）とほぼ直行する方向に段差が設けられて
いる（図中Ｄ部分）。この部分が負圧を発生する部分で
ある。

【００２０】本発明ではこの段差を含む形で圧電素子１
４を埋め込み形成してある。個々で、図２（ｂ）のスラ
イダＹ−Ｙ‘断面図に示すように、圧電素子１４の一旦
はスライダ１０に固定され、他端がディスク面に向かっ
て伸縮する形で形成される。先に述べたようにヘッドの
浮上量は正圧と負圧がつりあったところで決まるので、
この圧電素子１４を伸縮させて負圧力を変化させること
によってヘッドの浮上量を変化させることができる。

【００２１】次に、この負圧制御磁気ヘッドスライダの
磁気ディスク装置への応用を示す。

【００２２】図３は本実施形態の磁気ヘッドスライダを
用いた磁気ディスク装置の構成を示すブロック図であ
る。本ブロック図を用いて、磁気ディスク装置における
ヘッドの浮上量を制御する動作を説明する。予めディス
ク２１に学習用信号（もしくはサーボ信号でも可能）を
書き込んでおく。

【００２３】磁気ヘッド２２にて読み込まれた再生信号
は増幅器２３にて増幅され、マスキング２４にて必要な
部分だけ取り出され、ピークホールドされＡ／Ｄ変換さ
れることによって振幅情報として検出することができ
る。一般に、磁気ディスク装置においては、その半径方
向では周速が違うため、内周から外周までの間でヘッド
の浮上量は一定にはならないのが普通である。したがっ
て、半径位置によって振幅情報の値も違ってくる。例え
ば最内周の振幅情報をreferenceとして、中周や外周に
移動したときはその位置の振幅情報とreferenceとを比
較して同一の値となるように圧電素子コントローラ（Ｐ
ＺＴコントローラ）２７で圧電素子１４を制御する。こ
れによって半径方向での浮上量を一定に保つことができ
る。

【００２４】また、磁気ディスク装置は実際に使用され
る環境がさまざまである。例えば、高温化であったり、
減圧状態であったりする。このような環境によってもヘ
ッドの浮上量は変化してしまう。したがって、例えば常
温常圧時の最内周の振幅情報をそのまま磁気ディスク装
置のreference情報としてメモリに保持しておき、どん
な環境下においてもその値を基準に負圧スライダの段差
をコントロールしてヘッドの浮上を制御する。

【００２５】これによって環境変化による浮上マージン
が少ないような磁気ディスク装置があった場合、例えば
減圧試験等を行ってサーマルアスペリティ（ＴＡ）検出
を行い、本発明の段差コントロール手段をコントロール
することによってＴＡが検出されないレベルまで浮上量
を上げ、ドライブとして浮上マージンを確保することが
できる。

【００２６】（第２の実施形態）

【００２７】図２ではステップ面１２の一部に圧電素子
１４を組み込む構造のスライダの例を示したが、図４の
ようにカービティ１３面の一部に圧電素子１４を組み込
む構造にしても良い。この場合も同様の制御をして同様
の効果を得ることができる。

【００２８】ただし、先にも記述したようにＡＢＳ面１
１とステップ面１２の段差より、ステップ面１２のカー
ビティ面１３の段差のほうが大きいので、図４の構造の
ほうが圧電素子１４の可動範囲も大きく取れ、制御可能
な範囲が広がるという利点がある。

【００２９】（第３の実施形態）

【００３０】次に、本発明の第３の実施形態を図５を用
いて説明する。

【００３１】第３の実施形態では、段差コントロール手
段を、対向するディスクの半径方向に複数に分割した例
である。すなわち、先の実施形態で述べた段差コントロ
ール手段を段差と直行する形で分割し、各々別々にその
深さを制御可能な構成にしたものである。

【００３２】一般にロータリーアクチュエータを採用し
た磁気ディスク装置において、スライダが記録トラック
とのなす角、すなわちスキュー角が、対向するディスク
の半径方向の位置により変わってくる。そのため、スラ
イダの浮上ロール姿勢は、ディスクの半径方向の位置に
よって違ってくる。

【００３３】近年のスライダは記録再生素子がスライダ
の流出端中央にあるものが主流で、このタイプのスライ
ダでは浮上ロール姿勢が大きく傾いた状態となった場
合、サーマルアスペリティ（ＴＡ）は検出されないもの
の、スライダの端部角がディスクに接触するという不具
合が生じることがある。

【００３４】本実施形態によれば、浮上ロールのディス
クの半径方向の位置による依存性を少なくすることがで
きる。

【００３５】具体的には、あらかじめヘッド単品の状態
で浮上ロールを測定した時に、例えば、対向するディス
クの内周側でのヘッド浮上量が低く、外周側でのヘッド
浮上量が高かった場合、本実施形態の分割された段差コ
ントロール手段のディスクに対向する内周側部分は負圧
が小さくなるようにし、また、外周側部分は負圧が大き
くなるように制御することにより、浮上ロールを小さく
することができる。

【００３６】具体的には、このような場合、分割された
段差コントロール手段のディスクに対向する内周側部分
の段差を浅くするように即ち、圧電素子がディスク面方
向に厚くなるように圧電素子に供給する電流を制御し、
同時に、外周側部分の段差を深くするように即ち、圧電
素子がディスク面方向に薄くなるように圧電素子に供給
する電流を制御することで、このような状態のヘッドの
浮上ロールを抑えるようにスライダの姿勢をコントロー
ルするものである。

【００３７】同様に対向するディスクの半径方向の位置
を変化させて、いくつかの位置での浮上姿勢、即ち浮上
ロールの状態を調査し、対向するディスクの半径方向の
所定の位置での段差コントロール手段の制御値を取得す
る。

【００３８】取得した制御値を磁気ディスク装置として
活用する場合には、先に得た対向するディスクの半径方
向の位置に対応した段差コントロール手段の制御値をテ
ーブルとしてメモリに蓄えておき、ヘッドが対向する所
定の半径方向位置に応じて、メモリのテーブルから対応
する段差コントロール手段の制御値を読み出して、段差
をコントロールする。

【００３９】上記実施形態における制御テーブル作成に
おいて、磁気ディスク装置に搭載されるヘッド全てに対
して単品で評価を行い、制御テーブルを作成することも
可能であるが、いくつかのヘッドの平均的な制御値を用
いて磁気ディスク装置に適用しても同様な効果を得るこ
とができることは言うまでも無い。

【００４０】ただし、この場合、磁気ディスク装置内に
ヘッドを搭載した状態で、ヘッドの浮上ロールが計測可
能な手段をもつ磁気ディスク装置においては、前述のよ
うな単品評価やメモリテーブルを持つ必要なく、各磁気
ディスク装置にあった制御が可能となる。

【００４１】以上、段差コントロール手段として圧電素
子を例にあげて説明してきたが、圧電素子に限定される
ものではない。メカ的な手段でも実現可能である。ま
た、図では圧電素子がディスク対向面まで露出する形で
示してあるが、ディスク対向部はスライダと同一面材料
とし、奥の部分だけ圧電素子として積層構造としても良
い。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ヘ
ッドの浮上量をディスクの半径位置に依存することなく
制御でき、ディスク装置の大容量化を図ることができる
とともに、環境によるヘッドの浮上量の変化を減少で
き、安定した浮上マージンを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置の構
成を示す斜視図。

【図２】本発明の第1の実施形態に係るヘッドスライダ
の構成を示す説明図。

【図３】本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置の構
成を示すブロック。

【図４】本発明の第２の実施形態に係るヘッドスライダ
の構成を示す説明図。

【図５】本発明の第３の実施形態に係るヘッドスライダ
の構成を示す説明図。

【符号の説明】

１………ディスク２………スピンドルモータ（ＳＰＭ）３………ヘッド（ヘッドスライダ）４………サスペンション５………アーム６………ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７………キャリッジ１０………ヘッドスライダ１１………エアベアリングスライダ（ＡＢＳ）面１２………動圧発生部（ステップ面）１３………カービティ面１４………負圧発生部に配置される圧電素子１５………ヘッド素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能な記録媒体であるディスク上で
情報の記録再生を行う記録再生を行う記録再生ヘッドを
搭載したヘッドスライダにおいて、前記ディスクの回転
方向と略垂直な方向に沿って長い形状を有し、前記ディ
スクの回転方向に沿って配列される少なくとも２つの動
圧発生部と、これら動圧発生部との間に段差部分を形成
し、前記ディスクと対向する面を基準に前記動圧発生部
よりも深い段差を形成する負圧発生部と、前記負圧発生
部は前記段差段差部分の前記ディスクに対向する面を基
準とした深さを可変に制御する段差深さ可変手段と、を
具備したことを特徴とするヘッドスライダ。
【請求項２】前記可変手段は、圧電素子からなること
を特徴とする請求項１記載のヘッドスライダ。
【請求項３】回転可能な記録媒体であるディスクと、このディスク上で情報の記録再生を行う記録再生ヘッド
と、この記録再生ヘッドを搭載するヘッドスライダと、このヘッドスライダを支持し前記ディスク上を移動させ
るアクチュエータとを備えた記録再生装置において、前記ヘッドスライダの前記ディスクと対向する面に設け
られ、前記ディスクの回転方向と略垂直な方向に沿って
長い形状を有し、前記ディスクの回転方向に沿って配列
される少なくとも２つの動圧発生部と、これら動圧発生
部との間に段差部分を形成し、前記ディスクと対向する
面を基準に前記動圧発生部よりも深い段差を形成する負
圧発生部と、前記負圧発生部は前記段差段差部分を形成
し、前記ディスクに対向する面を基準とした深さを可変
に制御する段差深さ可変手段と、を具備したことを特徴
とする記録再生装置。
【請求項４】半径方向に複数のトラックが形成され、
所定の回転数で回転するディスクと、前記ディスク上のトラックからデータを再生する再生素
子と、前記ディスク上のトラックにデータを記録する記
録素子を含むヘッドと、前記ヘッドを搭載し、前記ディスクの回転により負圧を
発生する負圧発生部を有するヘッドスライダであって、
前記ヘッドスライダは、前記請求項１乃至２記載のヘッ
ドスライダで構成され、前記ヘッドスライダの可変手段
を制御して、前記段差部の深さを変更制御する制御手段
とを具備したことを特徴とする記録再生装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記可変手段による段
差部の深さを前記ディスクのトラックに応じて変更する
ことを特徴とする請求項４記載の記録再生装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記ディスク上に予め
記録された情報に基づいて、前記可変手段による段差部
の深さを制御することを特徴とする請求項４記載の記録
再生装置。
【請求項７】半径方向に複数のトラックが形成され、
所定の回転数で回転するディスクと、前記ディスク上の
トラックからデータを再生する再生素子と、前記ディス
ク上のトラックにデータを記録する記録素子を含むヘッ
ドと、前記ヘッドを搭載し、前記ディスクの回転により
負圧を発生する負圧発生部を有するヘッドスライダであ
って、前記ヘッドスライダは負圧を発生させる段差部分
を持ち、前記段差部分の深さを可変に制御する段差深さ
可変手段を持つ記録再生装置のヘッド浮上量制御方法で
あって、前記ヘッドを前記ディスク上に浮上させるステップと、前記ヘッドの前記ディスク上での位置を検出するステッ
プと、前記検出ステップにおいて前記ヘッドの前記ディスク上
の位置に対応して前記ヘッドスライダの可変手段を制御
して、前記段差部の深さを変更するステップとからなる
記録再生装置のヘッド浮上量制御方法。