JP3558266B2 - ディスク装置のヘッド支持機構 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピューターの記憶装置などとして用いられる磁気ディスク装置に関するものである。特に磁気ディスク装置の高記録密度化を実現するのに最適なヘッド支持機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置の記録密度は日を追う毎に高密度化が進でいる。磁気ヘッドを搭載したスライダは磁気ディスク装置内に設けられたボイス コイル モータ(VCM)にヘッド支持機構(ヘッドアクチュエーターアーム)を介して固定され、このボイスコイルモータを制御することによって磁気ディスク上の任意の位置に位置決めされる。
【0003】
しかし、さらなる高記録密度化を行おうとするとVCMによる高精度位置決めの限界が見えてきた。これを受けて高記録密度化に向けて、磁気ヘッドの高精度な位置決め技術について既に提案されている。
【0004】
以下、従来の磁気ディスク装置について説明する。図14は磁気ディスク装置の従来のヘッド支持機構の一例を示す平面図である。回転駆動される図示しない磁気ディスクに対するデータの記録/再生を行うヘッド102は、サスペンションアーム104の一端に支持される。サスペンションアーム104の他端はキャリッジ106の突起108を中心に微小角範囲内で回動可能に支持されている。
【0005】
キャリッジ106は磁気ディスク装置のハウジングに対して固定される軸部材110に対して回動可能である。キャリッジ106に固定された図示しない永久磁石に対して、ハウジング側に固定された磁気回路112の一部である駆動コイル114に流す励磁電流を制御することによって、キャリッジ106が軸部材110に対して回動する。これによりヘッド102を磁気ディスクの実質的な半径方向に移動させることができるようになっている。
【0006】
キャリッジ106とサスペンションアーム104との間には圧電素子116が介在している。圧電素子116を図中の矢印方向に伸縮させることによって、サスペンションアーム104がキャリッジ106に対して微小角範囲内で回動し、これによりヘッド102の微小変位がなされる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図14に示される従来の構成において、圧電素子116はその長手方向(矢印A14の方向)の両端部がそれぞれサスペンションアーム104及びキャリッジ106に当接している。圧電素子116のバルク変形によってヘッド102を微小変位させるようにしているので、圧電素子116への印加電圧に対して効率的にヘッド102を微小変位させることができないという問題がある。
【0008】
本発明の目的は、ヘッドについてトラッキング補正等のための高精度な微小変位が可能なディスク装置のヘッド支持機構を提供することにある。
【0009】
本発明の他の目的は、印加電圧に対して効率的にヘッドを微小変位させることが可能なディスク装置のヘッド支持機構を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るヘッド支持機構は、回転駆動されるディスクに対して少なくともデータの再生を行うヘッドと、前記ヘッドを一端に保持し、回転される前記ディスクとの間に適切な空気流を生じさせるエアーベアリング面を有するスライダと、電圧の印加により前記ディスクの回転の接線方向に伸縮する薄膜圧電体と、前記薄膜圧電体を保持し前記薄膜圧電体の伸縮によって前記薄膜圧電体の伸縮方向と同方向に伸縮する薄膜圧電体保持部分と、前記スライダを保持し前記薄膜圧電体保持部分に連結されたスライダ貼り付け部分とを有する基板と、前記基板における前記薄膜圧電体保持部分およびスライダ貼り付け部分以外の部分が貼り付けられて前記基板を保持するフレクシャとを備え、前記基板は、前記スライダ貼り付け部分と前記フレクシャに貼り付けられた部分とを揺動可能に連結する局部的に狭い幅で形成された第一の弾性ヒンジ部を有し、前記第一の弾性ヒンジ部は、前記スライダにおける前記エアーベアリング面の図心に対応する位置に形成されており、前記スライダ貼り付け部分は、前記薄膜圧電体の伸縮による前記薄膜圧電体保持部分の伸縮により、前記第一の弾性ヒンジ部を中心に揺動し、前記スライダが前記図心を中心に揺動することを特徴とする。
【0011】
前記基板における前記薄膜圧電体保持部分と前記スライダ貼り付け部分とが第二の弾性ヒンジによって連結されており、前記第二の弾性ヒンジが、前記スライダ貼り付け部分を揺動させるときの作用点となるようにしてもよい。
【0012】
前記ヘッドに対する信号配線パターンが、前記第一の弾性ヒンジ部と、前記第二の弾性ヒンジ部との少なくともいずれか一方を通過して配線されていてもよい。
【0022】
本発明のある局面に従えば、少ない電圧で効率的にヘッドの変位を得られる微小変位発生機構を実現し、さらに外力に対して剛性の高い構造が得られる。
【0023】
本発明の他の局面に従えば、薄膜圧電体および薄板が弓形に反るときの弦の長さ方向の変化量をスライダに設けられたヘッドがディスク上に形成されたトラックを横切る方向の運動に変換する。これによりヘッドが目的とするトラックの情報を読み書きする際のヘッドのオントラック精度を向上するという作用を有する。
【0024】
本発明のさらに他の局面に従えば、スライダのピッチ方向とロール方向に柔軟にするジンバル機能とスライダの回転機能を分離することにより、それぞれの機能を確実にするという作用を有する。
【0025】
本発明のさらに他の局面に従えば、薄膜圧電体と前記薄膜圧電体を保持する薄板でスライダの回転駆動を行う作用を有する。
【0026】
本発明のさらに他の局面に従えば、スライダの回転機構として弾性ヒンジを用いることにより単純でガタの無い信頼性の高い回転を行う作用を有する。
【0027】
本発明のさらに他の局面に従えば、ディスク面がその面に対して垂直方向に変動した場合、スライダが平行を保ってディスク面との距離を一定に保たせるという作用を有する。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0029】
図1は本実施の形態のディスク装置におけるヘッド支持機構100をディスク側から見た斜視図である。図2は、図1の構成部品の組み立て構成図である。図3は、ヘッド支持機構100に設けられるスライダ2の外観を示す。
【0030】
図3において、ヘッド部1は、回転駆動されるディスクから所定間隔離間して浮上させるために、スライダ2を有している。スライダ2の端面2Aには、MR素子を含むヘッド部1とヘッド部1を外部回路と接続するための複数の端子3とが形成されている。
【0031】
スライダ2の底面には、回転するディスク(図示せず)との間に適切な空気流を生じさせるため凹凸面(エアーベアリング面2B)が形成されている。
【0032】
図1、図2および図3を参照して、スライダ2は薄膜圧電体11を形成した薄板である薄膜圧電体基板8上に取り付けられ、ヘッド部1の4つの端子3A〜3Dは薄膜圧電体基板8に形成された信号パターン12A,12B,12C,12Dにそれぞれ接続されている。
【0033】
図2において、ステンレス鋼板等の板状弾性体からなる概略長方形形状のフレクシャ5には、エッチング加工等によりジンバル6が形成されている。ジンバル6の中央には、円形突起6Aが形成されている(図4)。円形突起6Aの表面は意図的に表面あらさを他の部分より荒い表面としている。さらに円形突起6Aの表面にはダイヤモンドライクカーボン等による表面硬化処理が施されている。
【0034】
フレクシャ5には、ジンバル6を支える形で両側に2本の梁5A,5B、中央に1本の梁5Cが形成されている。フレクシャ5は、ボイスコイルモータ(図外)により回転駆動される図外のヘッドアクチュエーターアーム(図11、図12における18)に取り付けられるベースプレート7上にスポット溶接等で貼り付けられる。
【0035】
このとき各梁5A,5B、5Cの有効長さは図1に示すように梁5A,5BがL1とし、梁5CがL2とすると、L1とL2が実質的に等しくなるように溶接ポイントを設定してある。
【0036】
なお、梁5Bには薄膜圧電体基板8の一部が重なっているが薄膜圧電体基板8自体非常に薄いステンレスで構成しているために梁5Aと梁5Bの撓み特性の違いに大きく影響しない。もし影響するとしても、その分梁の幅を変更するかあるいは梁5A側にも薄膜圧電体基板8を伸ばし梁5Aと梁5Bとが同条件になるようにすればよい。
【0037】
さらに、梁5Aと梁5Bの幅寸法の和L3+L4が梁5Cの幅L5に実質的に等しくなるようにすると、ジンバル6にロードビーム9のバネ圧が作用したとき、ジンバル6の高さ方向の移動量にかかわらず、常にジンバル6がベースプレート面7Aと平行を保つ。この場合、ジンバル6の腕部6C、6D(図4)の曲げ剛性を考慮していないが、考慮する場合は、L1、L2、L3、L4およびL5をジンバル6が平行を保てるように調整する。
【0038】
なお、ロードビーム9は、作用点であるディンプル10がスライダ2のエアーベアリング面2Bの図心に当たるように、ベースプレート7に対してフレクシャ5の反対側にスポット溶接等で貼り付けられる。
【0039】
図5に薄膜圧電体基板8の平面図を示した。スライダ2のエアーベアリング面2Bの図心に当たる近傍には、第一の弾性ヒンジ部13が形成される。スライダ2は、第一の弾性ヒンジ部13を中心に揺動運動する。
【0040】
第一の弾性ヒンジ部13の横には第二の弾性ヒンジ部14が形成される。第二の弾性ヒンジ部14は、スライダ貼り付け部分8Aが薄膜圧電体11の矢印A3方向の直線変位をスライダ2の揺動運動に変換するときの作用点となる。第二の弾性ヒンジ部14は、薄膜圧電体基板8のスライダ貼り付け部分8Aが揺動するとき薄膜圧電体基板8自体の変形を平面内に収める効果を生んでいる。
【0041】
図6において薄膜圧電体基板8のうち一点鎖線のハッチング部8Bはフレクシャ5に貼り付けられておらず、それ以外の部分8Cはスポット溶接等でフレクシャ5に貼り付けられている。
【0042】
図5を参照して、薄膜圧電体11は信号パターン12Aと12Bとの間に設けられた薄膜圧電体駆動パターン15に接続されている。
【0043】
図7は図5におけるB−B断面である。薄膜圧電体基板8の上面と薄膜圧電体11との間に設けられた電極層11Bは接地されている。薄膜圧電体上面の電極層11Aと薄膜圧電体駆動パターン15とは、ワイヤーボンド19で接続されている。
【0044】
薄膜圧電体11へ電圧を印加すると、薄膜圧電体11は電極層11Aから電極層11Bの方向(矢印A1の方向)に伸縮する(D33モード)。一方で、薄膜圧電体11は矢印A1の方向と直交する方向(矢印A2の方向)に伸縮する(D31モード)。本実施の形態では、D31モードの薄膜圧電体の伸縮を利用してヘッド1のトラッキング補正を行っている。
【0045】
以上のように構成されたディスク装置のヘッド支持機構100について、図8、図9を用いてその動作を説明する。まず、薄膜圧電体11に薄膜圧電体駆動パターン15を介して電圧が印加されると、薄膜圧電体11は長手方向(矢印A2の方向)に伸びを生じる。ステンレス等で構成された薄膜圧電体基板8は伸び方向(矢印A2の方向)に対して剛性が高いため、薄膜圧電体11および薄膜圧電体基板8にはバイメタル効果により図8(a)の左側面図に示したように反りを生じる。
【0046】
薄膜圧電体11および薄膜圧電体基板8に反りを生じると、この反りに応じて薄膜圧電体基板8の図6の斜線部8Bは矢印A4(図8(b))方向にδ1だけ微小変位する。薄膜圧電体基板8が矢印A4方向に微小変位すると、第二の弾性ヒンジ部14が、薄膜圧電体基板8のスライダ貼り付け部分8Aに対して、スライダ貼り付け部分8Aが第一の弾性ヒンジ部13を回動中心として微小回転するように作用する。
【0047】
スライダ貼り付け部分8Aが第一の弾性ヒンジ部13を回動中心として微小回転すると、スライダ2に設けられたヘッド部1は、ディスクの半径方向に対して記録トラック幅の数倍程度移動することになる。印加電圧を切ると、薄膜圧電体基板8は図5に示した初期状態(電圧を印加する前の状態)に復帰する。
【0048】
このように、薄膜圧電体11は電圧の印加によりディスクの回転の接線方向(矢印A2の方向)に伸縮する。薄膜圧電体基板8は、薄膜圧電体11を保持する。薄膜圧電体11に電圧が印加されると薄膜圧電体基板8と薄膜圧電体11とには反りが生じるとともに、薄膜圧電体基板8にはディスクの回転の接線方向(矢印A2の方向)に直線変位が生じる。
【0049】
即ち、薄膜圧電体基板8は、ディスクの表面に対して実質的に垂直な方向(矢印A2の方向)の反りに基づいて直線変位δ1を生じ、スライダ貼り付け部分8Aは、ヘッド部1がディスクの半径方向(矢印A5方向)に移動するように、直線変位δ1をスライダ2の揺動変位に変換する。
【0050】
スライダ貼り付け部分8Aが第一の弾性ヒンジ部13を回動中心として微小回転する際、ジンバル6の突起部6A(図4)と薄膜圧電体基板8のスライダ貼り付け部分8Aとの間にはロード荷重Fによる摩擦が発生するおそれがある。
【0051】
突起部6Aの表面は図9(b)に示すように荒らした状態にしている。したがって、ジンバル6の突起部6Aと薄膜圧電体基板8のスライダ貼り付け部分8Aとがサブμmオーダーで相対的にズレを生じても、図9(c)に示すように突起部6Aの先端部に弾性変形が生じるので、突起部6Aとスライダ貼り付け部分8Aとの間に摩擦が発生することがない。この結果、スライダ2の揺動運動は摩擦ヒステリシスによる悪影響を受けない。
【0052】
次に、ロードビーム9によるロード荷重Fがジンバル6に作用し、フレクスチャ5の各梁5A,5Bおよび5Cが撓む動作について、図10、図11、図12および図13を用いて説明する。
【0053】
図10はジンバル6にロード荷重Fが作用した状態での梁5A、5Bおよび5Cの撓みの模式図である。各梁5A,5Bおよび5Cは、あたかも平行リンクのように撓みを生じるために、ジンバル6はベースプレート7に対して常に平行が保たれることになる。
【0054】
図11および図13はロードビーム9がロードビーム解除用ランプロード16により強制解除され、ディンプル10とジンバル6とが離間した状態を示した図である。図12は、ディスク装置の動作モードで、スライダ2がディスク17上を僅かな空気膜を介して浮上し、ヘッド1で信号の記録再生している状態を示した図である。
【0055】
図12に示す状態では、各梁5A、5Bおよび5Cは図10で説明したように撓んだ状態となっている。なお、ジンバル6は、スライダ2の姿勢がディスク17の回転方向ベクトルに対してロール方向とピッチ方向に対して柔軟となるようにの機能する構成を有するが、スライダ2をディスク17上にローディングまたはディスク17からアンローディングさせる過渡状態においては、ジンバル6は、スライダ2の姿勢がディスク17の回転方向ベクトルに対してロール方向とピッチ方向に対して柔軟となるようにの機能しないので、スライダ2とディスク17とが接触する。
【0056】
このように、ロードビーム9によるロード荷重Fが作用するジンバル6を平行リンク機構を形成する各梁5A,5Bおよび5Cが保持する構成は、ジンバル効果が生まれないローディングまたはアンローディング時のスライダ2とディスク17との平行を保つ上で必要な構成である。
【0057】
以上のように本実施の形態によれば、ヘッド部1をディスク17の半径方向に変位させる際に、薄膜圧電体基板8の厚みを10μm、薄膜圧電体11の厚みを2μm、薄膜圧電体11の長手方向の寸法を10mm、電極層に印加する電圧を3Vとした場合に、ヘッド部1の変位量として例えば0.9μmを得ることができる。
【0058】
また本実施の形態によれば、スライダ2はそのエアーベアリング面2Bの図心を中心に揺動するため、外乱例えば空気粘性摩擦力等の影響でスライダ2の変位量が変わることがない。
【0059】
さらに本実施の形態によれば、構造的にヘッド支持機構100の振動共振点を高くできるため、電気回路の制御帯域を広くできる。このため、高いオントラック制御性を確保することができる。
【0060】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ヘッドについてトラッキング補正等のための高精度な微小変位が可能なディスク装置のヘッド支持機構を提供することができる。
【0061】
また本発明によれば、印加電圧に対して効率的にヘッドを微小変位させることが可能なディスク装置のヘッド支持機構を提供することができる。
【0062】
さらに本発明によれば、薄膜圧電体を薄板の片面上に製膜するため製造コストの大幅削減も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構の斜視図。
【図2】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構の組み立て構成図。
【図3】実施の形態におけるディスク装置のスライダの斜視図。
【図4】実施の形態1におけるディスク装置のヘッド支持機構におけるジンバルの斜視図。
【図5】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構における薄膜圧電体基板の平面図。
【図6】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構における薄膜圧電体基板の概略平面図。
【図7】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構における薄膜圧電体基板の要部断面図。
【図8】(a)実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構動作を説明する側面図。
(b)実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構動作を説明する平面図。
【図9】(a)実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構におけるジンバル部の突起部の説明図。
(b)ジンバル部の突起部の拡大図。
(c)ジンバル部の突起部の弾性変形を説明する図。
【図10】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構における平行リンクの動作を説明する図。
【図11】ディンプルとジンバルとが離間した状態でのヘッド支持機構の動作説明図。
【図12】ヘッドで信号の記録再生している状態でのヘッド支持機構の動作説明図。
【図13】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構におけるロードビーム解除用ランプロードの動作説明図。
【図14】従来のディスク装置のヘッド支持機構の構成図。
【符号の説明】
1 ヘッド部
2 スライダ
5 フレクシャ
8 薄膜圧電体基板(薄板)
11 薄膜圧電体
Claims (3)
- 回転駆動されるディスクに対して少なくともデータの再生を行うヘッドと、
前記ヘッドを一端に保持し、回転される前記ディスクとの間に適切な空気流を生じさせるエアーベアリング面を有するスライダと、
電圧の印加により前記ディスクの回転の接線方向に伸縮する薄膜圧電体と、
前記薄膜圧電体を保持し前記薄膜圧電体の伸縮によって前記薄膜圧電体の伸縮方向と同方向に伸縮する薄膜圧電体保持部分と、前記スライダを保持し前記薄膜圧電体保持部分に連結されたスライダ貼り付け部分とを有する基板と、
前記基板における前記薄膜圧電体保持部分およびスライダ貼り付け部分以外の部分が貼り付けられて前記基板を保持するフレクシャとを備え、
前記基板は、前記スライダ貼り付け部分と前記フレクシャに貼り付けられた部分とを揺動可能に連結する局部的に狭い幅で形成された第一の弾性ヒンジ部を有し、
前記第一の弾性ヒンジ部は、前記スライダにおける前記エアーベアリング面の図心に対応する位置に形成されており、
前記スライダ貼り付け部分は、前記薄膜圧電体の伸縮による前記薄膜圧電体保持部分の伸縮により、前記第一の弾性ヒンジ部を中心に揺動し、前記スライダが前記図心を中心に揺動することを特徴とするヘッド支持機構。 - 前記基板における前記薄膜圧電体保持部分と前記スライダ貼り付け部分とが第二の弾性ヒンジによって連結されており、前記第二の弾性ヒンジが、前記スライダ貼り付け部分を揺動させるときの作用点となる、請求項1に記載のヘッド支持機構。
- 前記ヘッドに対する信号配線パターンが、前記第一の弾性ヒンジ部と、前記第二の弾性ヒンジ部との少なくともいずれか一方を通過して配線されている、請求項2に記載のヘッド支持機構。
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