JP3866984B2

JP3866984B2 - 磁気記憶装置

Info

Publication number: JP3866984B2
Application number: JP2002028496A
Authority: JP
Inventors: 道長山岸; 武典大島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2022-02-05
Also published as: JP2003228937A; US20030147170A1; US6937418B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドスライダを支持するヘッドサスペンション及び磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
代表的な磁気記憶装置である磁気ディスク装置では、記録・再生用素子を有するヘッドスライダが、ヘッドサスペンションによって支持されるとともに、回転する磁気ディスクの表面から微小な高さで安定的に浮上され、情報の記録・再生が行われる。
【０００３】
図１はヘッドサスペンション１００を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等に接続された磁気ディスク装置において、ＰＣのＣＰＵから送信さられた記録データは、メインＩＣ１１１を介してヘッドサスペンション１００上のヘッドＩＣ１１２に送信される。そして、その記録データはヘッドＩＣ１１２により電流信号に変換され、ヘッドスライダ１１３の微小な記録用素子１１４に送信される。そして、電流信号としての記録データは、記録用素子１１４の導体コイルにより磁界信号に変換され、この磁界信号が印加された図示されない磁気ディスクに記録される。磁気ディスクに記録されたデータは、ヘッドスライダ１１３の微小な再生用素子１１５で再生され、記録と逆の経路で、ＣＰＵに送信される。
【０００４】
ところで、ヘッドサスペンション１００の先端に固定されたヘッドスライダ１１３は、磁気ディスクに対向するエアベアリング面（Air Bearing Surface）１１３−１の形状により、回転する磁気ディスクに伴って流入する空気流を利用して浮上力を発生させる。一方、ヘッドスライダ１１３を支持するヘッドサスペンション１００は、ヘッドスライダ１１３を磁気ディスクに押付ける力（ロード力）を、ヘッドサスペンション１００のばね部１００−３により発生させる。ヘッドスライダ１１３は、浮上力とロード力を釣合いにより、磁気ディスクの表面から微小な浮上高さで安定的に浮上される。
【０００５】
ここで、ロード力は、ヘッドサスペンション１００によるばね荷重である。ヘッドサスペンション１００は、その基部１００−１がヘッドアーム１２１の端部１２１−１に固定された片持ちばねとなっている。そして、ヘッドサスペンション１００は、その基部１００−１とその先端のヘッドスライダ固定部１００−２との間のばね部１００−３の折り曲げ位置１００−４で、磁気ディスク側に折り曲げられている。ロード力は、このばねのばね定数とばねの曲げ量との積により決定される。ばねの曲げ量は、浮上力を受けていない状態から、浮上力を受けて所定の高さで浮上している状態までのヘッドスライダ固定部１００−２の変位量である。したがって、例えば、浮上高さが高いほど、ヘッドスライダ固定部１００−２の変位量は増加し、ばねの曲げ量は増加するので、ロード力は増加する。なお、この変位方向は、ヘッドスライダ１１３の浮上方向であり、この方向をＺ方向とする。
【０００６】
一方、浮上力は、磁気ディスクの回転にともなってヘッドスライダ１１３に流入する空気流の圧力によって発生する。したがって、ヘッドスライダ１１３の浮上高さが低い場合は、空気流の圧力が増加し、浮上力が増加する。また、浮上高さが増加するほど、空気流の圧力が減少し、浮上力は減少する。
【０００７】
したがって、ヘッドスライダ１１３は、ロード力と浮上力の釣合いの浮上高さで安定的に浮上する。なお、浮上高さは、磁気ディスク表面からヘッドスライダ１１３の記録用素子１１４の磁極先端までの距離である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、高密度記録の要請から、再生出力を確保するため、ヘッドスライダのエアベアリング面を磁気ディスク表面に可能な限り近づけることが試みられている。ヘッドスライダの浮上高さが３０ｎｍ程度にまで低減されている。
【０００９】
他方、情報処理装置が扱う信号の周波数が高くなるに伴って、磁気ディスクに記録される信号の記録周波数は現在の２００ＭＨｚを超える値、例えば５００ＭＨｚにまで上げることが求められている。このように記録周波数が増加すると、高周波うず電流損失等により、記録用素子の導体コイルからの発熱が増加する。また、ヘッドサスペンションに取り付けられたヘッドＩＣの発熱も増加する。
【００１０】
これらの発熱によりヘッドサスペンション自体の温度が上昇し、熱膨張により伸長する。この場合、浮上力を受けていないときを想定すると、ヘッドスライダ自体は、ディスク表面に近づく方向に伸長する。したがって、この状態から浮上力を受けている状態までのヘッドサスペンションのばねの曲げ量（Ｚ方向の変位量）は増加する。その結果、ヘッドサスペンションのロード力が増加し、ヘッドスライダの浮上力との釣合いがずれ、釣合いがとれる高さまで浮上高さが減少する。
【００１１】
上述したようにヘッドスライダの浮上高さは微小であるので、ヘッドスライダが磁気ディスク表面に接触するおそれがある。接触した場合は、再生用素子により再生される信号波形が異常となり、磁気ディスク表面の保護膜は破壊され、又はヘッドスライダのエアベアリング面が損傷されるという問題が発生する。
【００１２】
したがって、本発明の第１の目的は、ヘッドスライダの安定な浮上高さを確保可能とする磁気記憶装置を提供することである。また、本発明の第２の目的は、ヘッドスライダの浮上高さを制御可能なヘッドサスペンションを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１に記載の如く、移動する磁気記録媒体に対して所定の高さで浮上し、少なくとも記録用素子を有するヘッドスライダと、該ヘッドスライダを支持し、ヘッドアームに取付けられているヘッドサスペンションとを備えた磁気記憶装置であって、記録周波数に応じて前記ヘッドスライダの浮上高さを変形素子を用いて調節可能としたことにより達成される。
【００１４】
外的要因によるヘッドサスペンションのロード力の変動によって、ヘッドスライダの浮上高さが変動する。請求項１記載の発明によれば、記録周波数に応じて変形素子を伸縮させることによリ、ヘッドサスペンションのばねの曲げ量を変化させ、ロード力の変動を抑制し、ロード力とヘッドスライダの浮上力との釣合いを維持することができる。したがって、ヘッドスライダの浮上高さを安定化することができ、信頼性の高い磁気記憶装置を実現することができる。
【００１５】
請求項２に記載の如く、請求項１に記載の磁気記憶装置において、前記変形素子の変形量を制御する制御手段を備えた構成とすることができる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、制御手段により変形素子を伸縮させることによって、ヘッドサスペンションのばねの曲げ量を適確に変化させ、ロード力の変動を抑制し、ロード力とヘッドスライダの浮上力との釣合いを維持することができる。したがって、ヘッドスライダの浮上高さを高精度に安定化することができ、信頼性の高い磁気記憶装置を実現することができる。
【００１７】
なお、請求項３に記載の如く、請求項２に記載の磁気記憶装置において、前記制御手段は、周波数弁別回路であることを特徴とする構成とすることができる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、記録データを発生させるためのクロック信号を用いて変形素子の伸縮を制御することによって、ヘッドスライダの浮上高さの変動を適確に抑制し、ヘッドスライダの浮上高さを安定化することができる。
【００１９】
また、請求項４に記載の如く、請求項２に記載の磁気記憶装置において、前記制御手段は、フィルタ回路と周波数弁別回路とからなる構成とすることができる。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、記録データに含まれるデータ列を抽出して、このデータ列を用いて変形素子の伸縮を制御することによって、ヘッドスライダの浮上高さの変動を適確に抑制し、ヘッドスライダの浮上高さを安定化することができる。
【００２１】
さらに、請求項５に記載の如く、請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気記憶装置において、前記変形素子は圧電素子又は電歪素子であることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００２３】
（第１実施例）
第１実施例は、図２から図５に示され、ヘッドスライダとヘッドサスペンションとの間に変形素子を設けた例である。
【００２４】
まず図２及び図３を参照して、本実施例について説明する。
【００２５】
図２は、本実施例に係る磁気ディスク装置２０を示す平面図である。図２に示すように、ハウジング２７内には、記録用素子１３を有するヘッドスライダ２１、ヘッドサスペンション２２、ヘッドアーム２３、磁気ディスク２４、ハブ２５等が設けられている。ヘッドサスペンション２２はヘッドアーム２３の端部２３−１に取付けられ、またヘッドスライダ２１はヘッドサスペンション２２先端に固定されている。磁気ディスク２４は、図示されないモータにより回転されるハブ２５に取り付けられている。なお、このような磁気ディスク装置２０では、記録用素子１３を有するヘッドスライダ２１が矢印の方向に回転する磁気ディスク２４の表面から微小な高さで安定的に浮上され、記録用素子１３が磁気ディスク２４に情報の記録を行う。
【００２６】
図３はヘッドサスペンション２２を示した図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図、図３（ｃ）は先端部を拡大した斜視図である。
【００２７】
ヘッドサスペンション２２は、ヘッドスライダ２１のエアベアリング面２１−１を磁気ディスク２４に対向させるように配置され、この基部２２−１のスペーサ３３を介して、ヘッドアーム２３の端部２３−１に固定される。なお、ヘッドアーム２３に連結された図示されないヘッドアクチュエータが駆動されることにより、ヘッドスライダ２１の記録用素子１３により、磁気ディスク２４全面に記録させることができる。
【００２８】
ヘッドサスペンション２２の基材３１は、例えばステンレスからなる厚さ約２５μｍの薄板であり、この基部２２−１にはスペーサ３３が溶接により固定されている。また、ヘッドサスペンション２２の先端には、ヘッドスライダ固定部２２−２が形成されており、これにヘッドスライダ２１が固定されている。また、ヘッドサスペンション２２の長手方向に沿って折曲げられたリブ３４により形成された剛体部が設けられている。さらに、この剛体部より比較的剛性の低いばね部３２が設けられている。ヘッドサスペンション２２は、このばね部３２と基部２２−1との間の折り曲げ位置２２−３で、磁気ディスク２４側に折り曲げられている。このばね部３２が薄板ばねとして機能し、ヘッドスライダ２１を磁気ディスク２４に押付けるロード力を発生させる。
【００２９】
図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、ヘッドサスペンション２２のヘッドスライダ固定部２２−２とヘッドスライダ２１との間に変形素子４１が設けられている。変形素子４１は、この固定部２２−２に固定され、この上にヘッドスライダ２４が固定される。なお、ヘッドスライダ２４を固定するための手法は、接着、貼付等でよい。
【００３０】
また、この固定部２２−２及びヘッドスライダ２１の表面の一方に、変形素子４１が真空蒸着法、スパッタ法等により形成され、それからこれらが固定されてもよい。
【００３１】
変形素子４１は、変形素子４１に設けられた一対の電極により印加される電場により伸縮する、例えば、圧電素子、電歪素子等から選択される。圧電素子としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸鉛・ジルコン酸鉛固溶体）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）をベースとしたセラミックを用いることができる。また、電歪素子としては、例えば、鉛−マグネシウム−ニオビウム結晶を用いることができる。
【００３２】
本実施例では、変形素子４１にＰＺＴ素子を用いている。サスペンション２２のヘッドスライダ固定部２２−２にＰＺＴ素子４１を固定し、この上にヘッドスライダ２１を固定した。変形素子４１の大きさは、ヘッドスライダ２１への固定を容易化する等の観点から、ヘッドスライダ２１の大きさ以上とするのが好ましい。
【００３３】
図３（ｃ）に示すように、変形素子４１の表面であって、Ｚ方向に垂直な方向、例えばサスペンション２２の長手方向であるＹ方向に、一対の電極３５を設けている。電極３５に電圧を印加すると、変形素子４１はＺ方向に収縮する。
【００３４】
例えば、ある浮上高さで浮上しているヘッドスライダ２１の変形素子４１をＺ方向に収縮させると、ヘッドサスペンション２２のばねのＺ方向の変位量が減少するので、ロード力が減少する。一方、浮上力はこの収縮によっては変化しない。したがって、浮上力がロード力より大きくなり、浮上力とロード力が釣合う高さまで浮上高さが増加する。
【００３５】
図４及び図５は、変形素子４１の変形量を制御するための制御手段４２を電極３５に接続した例を示す図である。制御手段４２には、メインＩＣ１１等が接続されている。
【００３６】
制御手段４２には、例えば周波数弁別回路４３を用いることができる。図４は制御手段が周波数弁別回路４３である場合のヘッドサスペンション２２を示す図である。メインＩＣ１１から記録データを発生させるためのクロック信号が周波数弁別回路４３に送信され、ここで周波数−電圧変換され、クロック信号の周波数に一定の関係を有する電圧信号が変形素子４１の電極３５に出力される。周波数−電圧変換を行う回路としては、例えば積分回路を用いることができる。また、一定の関係とは、例えば、変形素子４１の収縮量とその収縮によるヘッドスライダ２１の浮上高さの変化の関係である。
【００３７】
クロック信号の周波数が増加すると、記録データの周波数が増加し、記録用素子１３の導体コイルやヘッドＩＣの発熱が増加する。そして、この発熱の増加によりヘッドサスペンション自体の温度が上昇し、熱膨張によりヘッドサスペンションが伸長する。この場合、浮上力を受けていない状態を想定すると、ヘッドスライダ自体は、ディスク表面に近づく方向に伸長する。したがって、この状態から浮上力を受けている状態までのヘッドサスペンションのばねの曲げ量（Ｚ方向の変位量）は増加する。その結果、ヘッドサスペンションのロード力が増加し、ヘッドスライダの浮上力との釣合いがずれ、釣合いがとれる高さまで浮上高さが減少する。これに対応して、本実施例によれば、制御回路４３では、この記録データの周波数に基づいて変形素子４１を収縮させることにより、上述したようにヘッドスライダの浮上高さを増加させることができ、このような熱膨張による浮上高さの減少を防止することができる。その結果、浮上高さの減少によるヘッドスライダ２１と磁気ディスク表面との接触を防止することができ、信頼性の高い磁気ディスク装置を実現することができる。
【００３８】
次に、制御手段がフィルタ回路４５と周波数弁別回路４３からなる変形例を説明する。図５は制御手段がフィルタ回路４５と周波数弁別回路４３からなる場合のヘッドサスペンション２２を示す図である。
【００３９】
メインＩＣ１１から記録データがフィルタ回路４５に送信され、ある特定の周波数を有するデータ列が抽出され、このデータ列からなる信号が周波数弁別回路４３に送信され、ここで周波数−電圧変換される。この電圧信号が変形素子４１の電極３５に出力される。また、この周波数弁別手段４３の回路としては、上記の第１の例と同様のものを用いることができる。
【００４０】
以上の構成により、本変形例は上記実施例と同様の作用及び効果を得ることができる。
（第２実施例）
第２実施例は、図２及び図６に示され、ヘッドアームとヘッドサスペンションとの間に変形素子を設けた例である。
【００４１】
本実施例の磁気記憶装置としては、例えば、図２に示される第１実施例と同様の磁気ディスク装置２０が用いられる。
【００４２】
図６はヘッドアーム２３に取付けられたヘッドサスペンション２２を示した側面図である。図６（ｂ）はサスペンションの取付け部を拡大した側面図である。
【００４３】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ヘッドサスペンション基部２２−１のスペーサ３３とヘッドアーム２３の端部２３−１との間に変形素子４１が設けられている。なお、この基部２２−１のヘッドサスペンション２２の基材３１とスペーサ３３の間に変形素子４１が設けられてもよい。
【００４４】
これらを固定する手法としては、第１実施例と同様の手法を用いることができる。
【００４５】
また、第１実施例と同様に、ヘッドサスペンション２２の基材３１、スペーサ３３あるいはヘッドアーム２３の端部２３−１の表面に変形素子４１が真空蒸着法、スパッタ法等により形成されてもよい。
【００４６】
変形素子４１は、第１実施例と同様の素子を用いることができる。ここでは、ＰＺＴ素子を用いている。また、変形素子４１の大きさは、固定を容易化する等の観点からスペーサ３３と同程度の大きさとするのが好ましい。
【００４７】
図６（ｂ）に示すように、変形素子４１のＺ方向の表面に一対の電極３５を設ける。電極３５に電圧を印加すると、変形素子４１はＺ方向に伸長する。この場合、例えば、ある浮上高さで浮上しているヘッドスライダ２１は、磁気ディスク２４から離れる方向に移動するので、ヘッドサスペンション２２のばねの曲げ量（Ｚ方向の変位量）が減少するので、ロード力が減少する。したがって、浮上力がロード力より大きくなり、浮上力とロード力が釣合う高さまで浮上高さが増加する。
【００４８】
変形素子４１の変形量を制御する制御手段は第１実施例と同様の制御手段を用いることができる。
【００４９】
以上の構成により、本実施例は、上記第１実施例と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００５０】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００５１】
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１）移動する磁気記録媒体に対して所定の高さで浮上し、少なくとも記録用素子を有するヘッドスライダと、該ヘッドスライダを支持し、ヘッドアームに取付けられているヘッドサスペンションとを備えた磁気記憶装置であって、記録周波数に応じて前記ヘッドスライダの浮上高さを変形素子を用いて調節可能としたことを特徴とする磁気記憶装置。
（付記２）付記１に記載の磁気記憶装置において、前記変形素子はヘッドスライダとヘッドサスペンションとの間に設けられていることを特徴とする磁気記憶装置。
（付記３）付記１に記載の磁気記憶装置において、前記変形素子はヘッドアームとヘッドサスペンションとの間に設けられていることを特徴とする磁気記憶装置。
（付記４）付記１から３のいずれか１項に記載の磁気記憶装置において、前記変形素子の変形量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする磁気記憶装置。（付記５）付記４に記載の磁気記憶装置において、前記制御手段は、周波数弁別回路であることを特徴とする磁気記憶装置。
（付記６）付記４に記載の磁気記憶装置において前記制御手段は、フィルタ回路と周波数弁別回路とからなることを特徴とする磁気記憶装置。
（付記７）付記１から６のいずれか１項に記載の磁気記憶装置において、前記変形素子は圧電素子又は電歪素子であることを特徴とする磁気記憶装置。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、本発明の磁気記憶装置によれば、ヘッドサスペンションに設けられた変形素子を伸縮させることによって、ヘッドサスペンションの熱膨張等に起因するヘッドスライダの浮上高さの変動を抑制することができる。これにより、ヘッドスライダと磁気記録媒体が接触し、磁気記録媒体の保護膜が破壊され、ヘッドスライダのエアベアリング面が損傷されることを防止することができ、信頼性の高い高記録密度の磁気記憶装置を実現することができる。
【００５３】
なお、本発明のヘッドサスペンションによれば、ヘッドサスペンションに設けられた変形素子を伸縮させることによって、ヘッドサスペンションの熱膨張等に起因するヘッドスライダの浮上高さの変動を抑制可能なヘッドサスペンションを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のヘッドサスペンションの斜視図である。
【図２】本発明に係る磁気ディスク装置の要部を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施例に係るヘッドサスペンションを示す図である。
【図４】本発明の第１実施例に係る周波数弁別回路が接続されたヘッドサスペンションを示す図である。
【図５】本発明の第１実施例に係るフィルタ回路と周波数弁別回路が接続されたヘッドサスペンションを示す図である。
【図６】本発明の第２実施例に係るヘッドサスペンションを示す図である。
【符号の説明】
１３記録用素子
２０磁気ディスク装置
２１ヘッドスライダ
２２ヘッドサスペンション
２３ヘッドアーム
３３スペーサ
４１変形素子
４２制御手段
４３周波数弁別回路
４５フィルタ回路

Claims

移動する磁気記録媒体に対して所定の高さで浮上し、少なくとも記録用素子を有するヘッドスライダと、該ヘッドスライダを支持し、ヘッドアームに取付けられているヘッドサスペンションとを備えた磁気記憶装置であって、
記録周波数に応じて前記ヘッドスライダの浮上高さを変形素子を用いて調節可能としたことを特徴とする磁気記憶装置。
請求項１に記載の磁気記憶装置において、
前記変形素子の変形量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする磁気記憶装置。
請求項２に記載の磁気記憶装置において、
前記制御手段は、周波数弁別回路であることを特徴とする磁気記憶装置。
請求項２に記載の磁気記憶装置において、
前記制御手段は、フィルタ回路と周波数弁別回路とからなることを特徴とする磁気記憶装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気記憶装置において、
前記変形素子は圧電素子又は電歪素子であることを特徴とする磁気記憶装置。