JP2005346793A - リニアテープ用磁気ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 リニアテープ用磁気ヘッドにおける微動調整用のアクチュエータの高速駆動を可能にし、磁気ヘッドブロック駆動時のステップスポンス特性の向上を可能にする。
【解決手段】 記録素子と再生素子を有した磁気ヘッドブロック１２と、磁気ヘッドブロック１２の両側にそれぞれ電気的に接続されたフレキシブル配線基板１３〔１３Ａ，１３Ｂ〕と、磁気ヘッドブロックの第１の支持部材２６と磁気ヘッドブロックに対して空間を挟んで両側に配されたフレキシブル配線基板の第２の支持部材２７〔２７Ａ，２７Ｂ〕とが一体化された支持体１４と、支持体１４の全体を粗動させる電磁アクチュエータと、磁気ヘッドブロック１２を微動させる圧電素子アクチュエータ１４〔１４Ａ，１４Ｂ〕とを有し、フレキシブル配線基板１３〔１３Ａ，１３Ｂ〕の一部が、磁気ヘッドブロック１２と前記第２の支持部材２７〔２７Ａ，２７Ｂ〕の互いの対向面に固着され、フレキシブル配線基板１３に粗動吸収部２８と微動吸収部２９が独立して設けられて成る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＤＬＴ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｎｅａｒ Ｔａｐｅ）やＬＴＯ（Ｌｉｎｅａｒ Ｔａｐｅ Ｏｐｅｎ）に代表されるリニアテープストレージシステムに用いられるリニアテープ用磁気ヘッド装置、いわゆる磁気ヘッドアクチュエータアセンブリに関する。

近年、データ量の爆発的な増大により、大規模なバックアップが必要となり、ビット当たりのコストメリットに優れるテープ系ストレージシステムが用いられている。このテープ系ストレージシステムにおいても、容量の増加が求められており、その実現のために記録媒体（磁気テープ）の薄膜化や磁気記録密度の向上が求められている。テープ系ストレージシステムにおいては、磁気テープを高速で走行させると共にテープ走行方向を切り換え、磁気ヘッドをトラック幅方向へ移動することにより、磁気テープの全面に磁気記録データを記録するサーペンタイン記録方式が知られている。

このサーペンタイン方式のリニアテープストレージシステム、いわゆるリニアテープ記録再生装置においては、線記録密度を上げることもさることながら、トラック密度（ＴＰＩ：Ｔｒａｃｋ Ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）を如何にあげられるかが、記録容量を向上させる鍵を握っている。リニアテープ記録再生装置の製品で代表的なＬＴＯドライブでは、トラキングの位置制御用に粗動（Ｃｏｒｓｅ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）アクチュエータと微動（Ｆｉｎｅ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）アクチュエータによる２段アクチュエータが用いられている。この２段アクチュエータは、より高密度化するトラック密度に対応するためと、より高速追従するためのトラッキングサーボの高帯域化からくる要求であり、既にハードディスク等で用いられている一般的な手法である。アクチュエータとしては、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が一般的に用いられている。

図８は、ＬＴＯによるリニアテープ記録再生装置に用いられる磁気ヘッド装置の代表例である。この磁気ヘッド装置１は、それぞれ記録素子及び再生素子を積層した記録／再生積層素子を複数チャンネル配置し、且つサーボ素子を配置してなる第１及び第２のヘッドブロックをテープ走行方向に接合して成る磁気ヘッドブロック２が設けられる。この磁気ヘッドブロック２は支持体３に接合される。磁気ヘッドブロック２は、支持体３に連結して全体を駆動する粗動用のステッピングモータ（図示せず）と、磁気ヘッドブロックに取り付けた微動用のアクチュエータとしてのボイスコイルモータ４により、磁気テープのトラック幅方向（図において上下方向）に駆動してトラッキングを行っている。磁気ヘッドブロック２には、その両側に対称的に対のフレキシブル配線基板５〔５Ａ，５Ｂ〕が電気的に接続される。フレキシブル配線基板５Ａと５Ｂは、一部がトラック幅方向に関して折り返して湾曲点６を形成し、この湾曲点６により磁気ヘッドブロック２の粗動及び微動に伴うフレキシブル配線基板５〔５Ａ，５Ｂ〕の変位量を吸収している。

しかし、ボイスコイルモータ４の共振点は２００Ｈｚ程度と低く、より高トラック密度に対応するためには共振点の高いアクチュエータが必要とされている。この問題に対応する目的で、アクチュエータとしてボイスコイルモータから圧電材によるアクチュエータ、いわゆる圧電素子アクチュエータを用いて、磁気ヘッドブロックの制御を行うことが特許文献１等により提案されている。

特開平５−３４２５４４号公報

ところで、図８に示す磁気ヘッド装置１においては、磁気ヘッドブロック２へ接続されるフレキシブル配線基板５〔５Ａ，５Ｂ〕がドライブシステム上へ配置され、取付け部７において固定される。この場合、固定部（固定点）７よりヘッド側にあるフレキシブル配線基板の荷重は、アクチュエータ動作における荷重となる。アクチュエータ動作における荷重は、磁気ヘッドブロック２と、フレキシブル配線基板５〔５Ａ，５Ｂ〕と、フレキシブル配線基板５の固定及び磁気ヘッドブロック２の接続保護に用いられる接着剤との合計重量が加算される。

圧電素子アクチュエータは、ボイスコイルモータと比較して駆動トルクが小さいことから、可動部の重量増加は共振周波数の低下を及ぼし、磁気ヘッドブロック２を駆動したときのステップレスポンス特性（いわゆる駆動応答時間）が増加し、サーボ追従特性が悪化する問題を有する。アクチュエータ動作における荷重低減は、今後の高精度サーボ追従性に必須の改善事項である。また、フレキシブル配線基板長、及び形状によっては磁気ヘッドブロックの駆動時にフレキシブル配線基板基体の共振現象が発生し、磁気ヘッドブロック駆動時の不要共振の発生原因となる。

本発明は、上述の点に鑑み、アクチュエータの高速駆動を可能にし、磁気ヘッドブロック駆動時のステップスポンス特性の向上を可能にした、リニアテープ用磁気ヘッド装置を提供するものである。

本発明に係るリニアテープ用磁気ヘッド装置は、記録素子と再生素子を有した磁気ヘッドブロックと、磁気ヘッドブロックの両側にそれぞれ電気的に接続されたフレキシブル配線基板と、磁気ヘッドブロックの第１の支持部材と磁気ヘッドブロックに対して空間を挟んで両側に配されたフレキシブル配線基板の第２の支持部材とが一体化された支持体と、支持体の全体を粗動させる電磁アクチュエータと、磁気ヘッドブロックを微動させる圧電素子アクチュエータとを有し、フレキシブル配線基板の一部が磁気ヘッドブロックと第２の支持部材の互いの対向面に固着され、フレキシブル配線基板に粗動吸収部と微動吸収部が独立して設けられて成ることを特徴とする。

第１の支持部材と第２の支持部材としては、異なる材料で形成されて接合して形成することができる。
また、支持体及び対をなすフレキシブル配線基板としては、磁気ヘッドブロックを中心に対称的に配置することが好ましい。
圧電素子アクチュエータとしては、バイモルフアクチュエータ、あるいは積層ピエゾアクチュエータを用いることが好ましい。

本発明に係るリニアテープ用磁気ヘッド装置によれば、磁気ヘッドブロックの第１の支持部材と磁気ヘッドヘッドブロックに対して空間を挟んで両側に配置したフレキシブル配線基板の第２の支持部材とが一体された支持体を設け、このフレキシブル配線基板に電磁アクチュエータ駆動時の粗動吸収部と圧電素子アクチュエータ駆動時の微動吸収部を独立して設けることにより、微動時のフレキシブル配線基板の荷重が従来に比べて低減する。これにより、高帯域化による圧電素子アクチュエータの高速駆動が可能になる。また、重量低減により慣性力が低減するので、磁気ヘッドブロック駆動時のステップレスポンス特性を向上することができる。

第１の支持部材と第２の支持部材を異なる材料で形成して接合するときは、支持体の設計の自由度を向上することができる。
支持体及び対をなすフレキシブル配線基板を、磁気ヘッドブロックを中心に対称的に配置するときは、圧電素子アクチュエータへのバランス良く荷重が掛かり、圧電素子アクチュエータの高速駆動が良好に行われる。

圧電素子アクチュエータとして、バイモルフアクチュエータ、積層ピエゾアクチュエータを用いるときは、高速応答性がよく、高速駆動を可能にする。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１及び図２は、本発明に係るリニアテープ用磁気ヘッド装置の一実施の形態を示す構成図及び分解斜視図である。本実施の形態に係るリニアテープ用磁気ヘッド装置１１は、記録素子及び再生素子を有した磁気ヘッドブロック１２と、この磁気ヘッドブロック１２へ電気的に接続される一対のフレキシブル配線基板１３〔１３Ａ，１３Ｂ〕と、磁気ヘッドブロック１２及びフレキシブル配線基板１３〔１３Ａ，１３Ｂ〕を保持するための支持体１５と、磁気ヘッドブロック１２を微動調整するための圧電素子アクチュエータ１４〔１４Ａ，１４Ｂ〕と、図示せざるも支持体１５と共に磁気ヘッドブロック１２を粗動調整するためのステッピングモータとを有して構成される。

磁気ヘッドブロック１２は、例えば図３に概略的に示すように、２つのヘッドアレイとなるヘッドブロック１６〔１６Ａ，１６Ｂ〕を接合して形成される。一方のヘッドブロック１６Ａには、アルチック基板上に記録素子（磁気ヘッド素子）１７Ａ及び再生素子（磁気ヘッド素子）１８Ａを積層した記録／再生積層素子１９Ａがトラック幅方向（図３の縦方向）にチャンネル数に対応して複数配列して形成される。すなわち、各記録／再生積層素子１９Ａは、下層シールドコア２０と中間シールドコア２１間に配置された例えばＭＲ素子による再生素子１７Ａと、中間シールドコア２１と上層磁性コア２２からなり磁気ギャップｇを有した例えばインダクティブ型ヘッド素子による記録素子１７Ａとが積層されて成る。また、縦方向に配列された記録／再生積層素子１９Ａ群の上下両端側の位置にサーボ信号を検出するサーボ用読み取り素子（磁気ヘッド素子）２３Ａが配置される。他方のヘッドブロック１６Ｂには、同様にアルチック基板上に記録素子１７Ｂ及び再生素子１８Ｂを積層した記録／再生積層素子１９Ｂがトラック幅方向にチャンネル数に対応して複数配列し、記録／再生積層素子１９Ｂ群の上下両端側の位置にサーボ信号を検出するサーボ用読み取り素子２３Ｂが配置して形成される。その他の構成はヘッドブロック１６Ａと同様である対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

支持体１５は、上下のＴ字型部材を連結して断面コ字状をなす磁気ヘッドブロック１２を取り付けるための第１の支持部材２６と、第１の支持部材２６の両側に一体に取付けられフレキシブル配線基板１３〔１３Ａ，１３Ｂ〕を固着するための第２の支持部材２７〔２７Ａ，２７Ｂ〕とから成る。第１及び第２の支持部材２６及び２７が例えばビス等で一体化された状態において、第１の支持部材２６の中央の磁気ヘッドブロック１２の取付け部２６Ａと、これを挟む両第２の支持部材２７Ａ、２７Ｂとの間に空間が形成される。支持体１５は磁気ヘッドブロック１２を中心に、従って中央の磁気ヘッドブロック１２の取付け部２６Ａを中心に左右対称に形成される。

一対のフレキシブル配線基板１３Ａ，１３Ｂは、互いに左右対称に形成されると共に、それぞれ２つの屈曲した屈曲部２８及び２９を有する。すなわち、それぞれのフレキシブル配線基板１３Ａ，１３Ｂは、一方側が幅狭部３１とされ他方側が一部溝３２ａを有した幅広部３２され、幅狭部３１が上下に屈曲部（以下、屈曲点とう）２８及び２９を形成するように折り返して形成される。両フレキシブル配線基板１３Ａ及び１３Ｂのそれぞれの下湾屈曲点２９側の一部幅広とされた端部が、磁気ヘッドブロック１２の両端面に電気的に接続されると共に機械的に固着される。即ち、図４に示すように、各ヘッドブロック１６Ａ，１６Ｂのヘッド摺動面１６ｃ，１６ｄと９０°異なるヘッドウェハ面１６ａ，１６ｂに電気的・機械的に接合される。一方、両フレキシブル配線基板１３Ａ及び１３Ｂの上屈曲点２８と下屈曲点２９間の部分が、それぞれ支持体１５の第２の支持部材２７Ａ、２７Ｂの内面、すなわち上記ヘッドウェハ面１６ａ，１６ｂと対向する内面に機械的に固着される。フレキシブル配線基板１３Ａ，１３Ｂの第２支持部材２７Ａ，２７Ｂの内面への接合は、接着材、及び接合プレート等、フレキシブル配線基板１３Ａ，１３Ｂ全体を保持できる手法であれば、接合方法は問わない。また、フレキシブル配線基板１３Ａ，１３Ｂの固定部分は第２の支持部材２７Ａ，２７Ｂとは別個に作製し、第２の支持部材１７Ａ，１７Ｂにネジ等で接合した構成といても良い。

ここで、後述するように、上屈曲点２８がステッピングモータの粗動に追従してフレキシブル配線基板１３Ａ，１３Ｂの移動に伴う変位量を吸収する粗動吸収部となり、下湾曲部２９が圧電素子アクチュエータ１４〔１４Ａ，１４Ｂ〕の微動に追従してフレキシブル配線基板１３Ａ，１３Ｂの移動に伴う変位量を吸収する微動吸収部となる。フレキシブル配線基板１３Ａ，１３Ｂの各上屈曲点２８は、１０ｍｍ〜２０ｍｍの可動範囲で追従できるようになされる。また、各下屈曲点２９は、２０μｍ〜１００μｍの可動範囲で追従できるようになされる。

圧電素子アクチュエータ１４〔１４Ａ，１４Ｂ〕としては、本例ではバイモルフアクチュエータが用いられる。この上下のバイモルフアクチュエータ１４Ａ及び１４Ｂは、その一端がそれぞれ第１支持部材２６の上下Ｔ字型部材２６Ｕ，２６Ｄに固着され、他端が磁気ヘッドブロック１２の両ヘッドブロック１６Ａ，１６Ｂに共通に固着される。両バイモルフアクチュエータ１４Ａ，１４Ｂは電圧印加により同方向に変位するように取り付けられる。

本構造により、バイモルフアクチュエータ１４Ａ，１４Ｂにより駆動される重量は、磁気ヘッドブロック１２、フレキシブル配線基板１１３Ａ，１３Ｂとヘッドブロック１６Ａ，１６Ｂとの接続部の保護に用いる保護用接着剤３３（図４参照）、及びヘッドブロック１６Ａ，１６Ｂから第２の支持部材２７Ａ，２７Ｂまでのフレキシブル配線基板１６Ｅ、１６Ｆの総和になる。

次に、上述の本実施の形態の磁気ヘッド装置１１の動作について説明する。図３に示すように、磁気テープは磁気ヘッド装置１１に対して正方向（Ｆ）と逆方向（Ｒ）に走行する。磁気テープが正方向（Ｆ）に走行する場合は、ヘッドブロック１６Ａの記録素子１７Ａにて記録し、この記録データにエラーが無きことをヘッドブロック１６Ｂの再生素子１８Ｂにて読み込み、確認を行う。Ｆ方向のテープ走行により磁気テープが終端まで来ると、テープ走行方向は（Ｆ）〜（Ｒ）に切り替わると共に、磁気ヘッド装置１１がトラック方向へ移動し、未記録部のトラックへデータの記録が行われる。このときは、ヘッドブロック１６Ｂの記録素子１７Ｂにてデータの記録を行い、ヘッドブロック１６Ａの再生素子１８Ａにて記録データを読み込みエラーの無きことを確認する。

磁気ヘッド装置１１のトラック方向への移動は、ステッピングモータにより全体を粗動調整し、且つサーボ素子２３Ａ，２３Ｂにより磁気テープに予め記録されているサーボ信号を検出しながらバイモルフアクチュエータ１４Ａ，１４Ｂを微動駆動し、磁気ヘッドブロック１２を微動調整してトラック位置決めがなされる。

そして、磁気ヘッド装置１１の全体がステッピングモータによって駆動する粗動調整時には、その粗動に伴うフレキシブル配線基板１１３Ａ，１３Ｂの変位量が上屈曲点２８により吸収される。磁気ヘッドブロック１２がバイモルフアクチュエータ１４Ａ，１４Ｂによって駆動する微動調整時には、その微動に伴うフレキシブル配線基板１１３Ａ，１３Ｂの変位量が下屈曲点２９により吸収される。

一方、バイモルフアクチュエータ１４Ａ，１４Ｂの駆動に影響を与えるフレキシブル配線基板１３〔１３Ａ，１３Ｂ〕の荷重は、上述したように、ヘッドブロック１６Ａ，１６Ｂから第２の支持部材２７Ａ，２７Ｂまでの部分１６Ｅ，１６Ｆのみの荷重となり、例えば、図８の従来構造の１．５ｇから０．３ｇとなり１．２ｇの重量低減が可能になる。

上述の本実施の形態に係る磁気ヘッド装置１１によれば、バイモルフアクチュエータ１４Ａ，１４Ｂに掛かるフレキシブル配線基板１３Ａ，１３Ｂの荷重が低減することにより、バイモルフアクチュエータ１４Ａ，１４Ｂの高速駆動が可能になる。図７に、微動調整用の圧電素子アクチュエータの周波数特性を示す。縦軸にヘッドブロック１２の変位量、横軸に周波数をとる。図中、曲線ａが従来構造の周波数特性、曲線ｂが本実施の形態の周波数特性である。本実施の形態では、ヘッドブロックをバイモルフアクチェータでトラック幅方向（V方向）へ駆動した時の共振周波数が５００ｋＨｚ程度向上している。従って、高帯域化により圧電素子アクチュエータの高速駆動を可能にする。また、重量低減により慣性力が現象することからヘッドブロック駆動時のステップレスポンス特性も向上する。

次に、図５及び図6に本発明に係るリニアテープ用磁気ヘッド装置の他の実施の形態を示す。本実施の形態に係る磁気ヘッド装置４１は、磁気ヘッドブロック１２を微動調整するための圧電素子アクチュエータとして積層ピエゾアクチュエータ４２を用いて構成される。即ち、この磁気ヘッドブロック４１は、前述と同様に、記録素子及び再生素子を有した磁気ヘッドブロック１２と、この磁気ヘッドブロック１２へ電気的に接続される一対のフレキシブル配線基板１３〔１３Ａ，１３Ｂ〕と、磁気ヘッドブロック１２及びフレキシブル配線基板１３〔１３Ａ，１３Ｂ〕を保持するための支持体１５と、磁気ヘッドブロック１２を微動調整するための圧電素子アクチュエータと、図示せざるも支持体１５と共に磁気ヘッドブロック１２を粗動調整するためのステッピングモータとを有して成る。そして、この場合、圧電素子アクチュエータとして積層ピエゾアクチュエータ４２を用いて構成される。

図６に示すように、この積層ピエゾアクチュエータ４２は、磁気テープのトラック幅方向（Ｖ方向）に伸縮するように、その下端が支持体１４の下部支持部材２６Ｄに固着される。また、積層ピエゾアクチュエータ４２の上端が逆Ｌ字状部材４４の上端に固着される。この逆Ｌ字部材４４の前面に磁気ヘッドブロック１２が取り付けられる。そして、逆Ｌ字状部材４４の上下端が、支持体１４の第２の支持部材２７Ａ，２７Ｂ間に指し渡れた板バネ４３に支持される。磁気ヘッドブロック１２は、逆Ｌ字状部材４４と共に積層ピエゾアクチュエータ４２の駆動により、トラック幅方向に微動調整される。積層ピエゾアクチュエータ４２以外の構成は、前述の図１と同様であるので、対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。

本実施の形態に係るリニアテープ用磁気ヘッド素子においても、積層ピエゾアクチュエータ４２に掛かるフレキシブル配線基板１３Ａ，１３Ｂの荷重を低減することができ、バイモルフアクチュエータ１４Ａ，１４Ｂを高速駆動することができる。また、重量低減により慣性力が現象することからヘッドブロック駆動時のステップレスポンス特性も向上する。なお、積層ピエゾアクチュエータを用いた場合も、図５の曲線ｂと同様の周波数特性が得られる。

本発明に係るリニアテープ用磁気ヘッド装置の一実施の形態を示す構成図である。 図１のリニアテープ用磁気ヘッド装置の分解斜視図である。 本実施の形態に係る磁気ヘッドブロックの一例を示す概略構成図である。 図１のリニアテープ用磁気ヘッド装置の要部の斜視図である。 本発明に係るリニアテープ用磁気ヘッド装置の他の実施の形態を示す構成図である。 図５の要部の分解斜視図である。 図１の実施の形態のリニアテープ用磁気ヘッドの共振特性を比較したグラフである。 従来のリニアテープ用磁気ヘッド装置の例を示す構成図である。

符号の説明

１１・・リニアテープ用磁気ヘッド装置、１２・・磁気ヘッドブロック、１３〔１３Ａ，１３Ｂ〕・・フレキシブル配線基板、１４〔１４Ａ，１４Ｂ〕・・バイモルフアクチュエータ、１６〔１６Ａ，１６Ｂ〕・・ヘッドブロック、１７〔１７Ａ，１７Ｂ〕・・記録素子、１８〔１８Ａ，１８Ｂ〕・・再生素子、１９〔１９Ａ，１９Ｂ〕・・記録／再生積層素子、２０・・下層シールドコア、２１・・中間シールドコア、２２・・上層磁性コア、２６・・第１の支持部材、２７〔２７Ａ，２７Ｂ〕・・第２の支持部材、３１・・幅狭部、３２・・幅広部、２８・・上屈曲点、２９・・下屈曲点、４１・・リニアテープ用磁気ヘッド装置、４２・・積層ピエゾアクチュエータ、４３・・板バネ

Claims (5)

1. 記録素子と再生素子を有した磁気ヘッドブロックと、
   前記磁気ヘッドブロックの両側にそれぞれ電気的に接続されたフレキシブル配線基板と、
   前記磁気ヘッドブロックの第１の支持部材と前記磁気ヘッドブロックに対して空間を挟んで両側に配された前記フレキシブル配線基板の第２の支持部材とが一体化された支持体と、
   前記支持体の全体を粗動させる電磁アクチュエータと、
   前記磁気ヘッドブロックを微動させる圧電素子アクチュエータとを有し、
   前記フレキシブル配線基板の一部が、前記磁気ヘッドブロックと前記第２の支持部材の互いの対向面に固着され、
   前記フレキシブル配線基板に粗動吸収部と微動吸収部が独立して設けられて成る
   ことを特徴とするリニアテープ用磁気ヘッド装置。
2. 前記第１の支持部材と第２の支持部材が、異なる材料で形成されて接合されて成る
   ことを特徴とする請求項１記載のリニアテープ用磁気ヘッド装置。
3. 前記支持体及び対をなす前記フレキシブル配線基板が、前記磁気ヘッドブロックを中心に対称的に配置されて成る
   ことを特徴とする請求項１記載のリニアテープ用磁気ヘッド装置。
4. 前記圧電素子アクチュエータにバイモルフアクチュエータが用いられて成る
   ことを特徴とする請求項１記載のリニアテープ用磁気ヘッド装置。
5. 前記圧電素子アクチュエータに積層ピエゾアクチュエータが用いられて成る
   ことを特徴とする請求項１記載のリニアテープ用磁気ヘッド装置。

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