JP4017237B2

JP4017237B2 - 磁気ヘッドスライダ

Info

Publication number: JP4017237B2
Application number: JP06142298A
Authority: JP
Inventors: 眞樹片山
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: JPH11259843A; US6249402B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置に用いられる磁気ヘッドスライダに関する。
近年、磁気記録の高密度化への要求が強まり、それに伴なって磁気ディスク装置の小型化、高性能化、低価格化に伴い、高性能かつ低価格の薄膜磁気ヘッドの開発が望まれている。この要求を満たす方式として、薄膜パターン成膜面を、浮上面と平行としたホリゾンタルヘッドが提案されている。その理由は、ホリゾンタルヘッドは、特定の形状を有する浮上レールの形成が容易であるために安定して低浮上のヘッドを実現しやすいこと、機械加工を減らし、取扱いが容易であるために低価格を実現しやすいこと等による。
【０００２】
【従来の技術】
上記の理由から、機械加工がほとんど不要な磁気ヘッドスライダが、提案されている（特開平９−８１９２４号公報：薄膜磁気ヘッドスライダー及び静電アクチュエータ）。これはホリゾンタルヘッド素子を搭載した、磁気ヘッドスライダであり、基板上に犠牲層を介して、浮上レール、薄膜ヘッド素子等を形成後、端子引き出し部となる導体を鍍金形成すると同時に、スライダ本体部も導体で形成するものである。
【０００３】
他の従来技術として、特開平４−２６５５８４号公報では、磁気ヘッド素子を記録トラック上に正確に位置制御することを可能にするために、磁気ヘッド素子を取り囲むように配置された複数の摺動部を、それぞれ上下方向に伸縮可能な姿勢制御用の圧電素子を介してヘッド支持体に固定し、磁気ヘッド素子を支持部を介してヘッド支持体に固定した構成としている。
【０００４】
また、特開平６−３１４４２９号公報では、読み込み用ヘッドと書き込み用ヘッドの磁気的又は幾何学的な中心を結ぶ直線とヘッド位置におけるトラック接線とが成す角度をシーク範囲全域にわたって一定にし、読み込み用ヘッドと書き込み用ヘッドの双方のヨー角を一定にすることで、信頼性の高い磁気ディスク装置とするために、位置検出手段によりデュアルヘッドの位置を検出し、該検出結果に基づいて、ヨー角調整手段を駆動し、読み込み用ヘッドと書き込み用ヘッドの磁気的又は幾何学的な中心を結ぶ直線とヘッド位置におけるトラック接線とが成す角度を一定にし、それにより、読み込み用ヘッドと書き込み用ヘッドの双方のヨー角をシーク範囲全般にわたって一定にしている。
【０００５】
更にまた、特開平８−１８０６２３号公報では、磁気ディスク装置におけるヘッドの位置決め精度を向上させ、高密度記録とするために、スライダの回転運動を支持する回転ばねと、スライダをロードアームに対して相対的にトラック方向へ移動させる微動駆動手段をロードアームの先端部に搭載している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平９−８１９２４号公報に記載された磁気ヘッドスライダにおいて、このスライダに形成されたヘッド素子で、媒体上のトラックに記録された情報を読み書きする。ここで、ヘッド素子は読み込み専用のＭＲヘッドと書き込み用のインダクティブヘッドとからなる。このＭＲヘッドとインダクティブヘッドはこの順に積層され作られている。
【０００７】
読み書きの際に、媒体のトラック上にＭＲヘッドとインダクティブヘッドとが、一直線に並べば、トラック密度は最大限に詰められるはずである。しかし、実際の読み書きの際には、円盤状の媒体の有効範囲の内側から外側にかけて、アクチュエータが媒体の外側にあるスピンドルを中心に回転移動するため、大部分のトラック上で、ＭＲヘッドとインダクティブヘッドとが、トラックと平行な直線上からずれて位置する。このＭＲヘッドとインダクティブヘッドとを結んだ直線とトラック方向（接線）とが為す角をθとおくと、信号の読み書きにはｃｏｓθで寄与するので、θ＝０でない場合には、信号強度が下がるため、トラック密度は最大限に詰められないという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような磁気ヘッドスライダの一部に回転機構を設け、媒体のトラック上にＭＲヘッドとインダクティブヘッドとが、一直線に並ぶように、ヘッド素子を回転させる機構をもった磁気ヘッドスライダを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、本発明では、基板の表面、又は該基板上に設けた犠牲層の表面に、スライダ膜体を形成し、前記基板、又は基板及び犠牲層を、前記スライダ膜体から分離してなる磁気ヘッドスライダにおいて、スライダ膜体の一部を、記録媒体の面と略平行な面内で、回転方向に可動となるように、スライダ膜体の固定部に支持した回転機構を具備し、該回転機構の可動部に、少なくとも記録媒体に対向する磁気ヘッド素子の対向磁極を設け、前記可動部の回転方向に略平行で、前記固定部に設けた複数の第１の歯と、前記第１の歯と略平行で、前記可動部に設けた複数の第２の歯とで構成される駆動部を有し、前記第１の歯と前記第２の歯は、これらの間に電圧を印加し、これらの間に生ずる静電吸引力を利用して、前記可動部を前記固定部に対して回転方向に駆動する駆動力発生部と、これらの間の静電容量を測定し回転量を検出するために、前記駆動力発生部とは電気的に接続されていない回転量検出部とで構成されることを特徴とする磁気ヘッドスライダが提供される。本発明では、スライダ膜体の一部、即ち可動部を固定部に対して微小回転可能となるように支持したので、磁気ヘッド素子の対向磁極の方向を記録媒体のトラックの方向に常時一定にすることができる。例えば、ＭＲヘッドとインダクティブヘッドとを結ぶ直線がトラック方向と常時一致するように保つことができ、記録媒体のトラック密度を詰めて、高密度化を達成することができる。
【００１１】
このようにすれば、例えば、ＭＲヘッドとインダクティブヘッドとを結ぶ直線がトラック方向とのなすヨー角に応じて印加すべき電圧を決めれば、可動部を所望の角度回転させることができ、常時ヨー角をゼロにすることができる。
前記可動部を前記固定部に対して駆動する駆動機構が圧電素子からなることを特徴とする。この場合は、前述の場合と同様、ヨー角に応じて圧電素子の電極に印加すべき電圧を変化させることで、可動部を所望の角度回転させることができ、常時ヨー角をゼロにすることができる。
【００１２】
前記磁気ヘッド素子の向きと記録媒体上のトラックの方向とのなす角が一定となるように、前記可動部を前記固定部に対して駆動することを特徴とする。この場合において、前記磁気ヘッド素子の向きを記録媒体上のトラックに対し追従させるように、前記可動部を前記固定部に対して駆動することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の磁気ヘッドスライダ全体の斜視図を、図２（ａ）及び図２（ｂ）に静電アクチュエータ部の平面図を示す。
図１において、磁気ヘッドスライダ２０は０８Ｔ以下の大きさを仮定している。０８Ｔ磁気ヘッドスライダ２０の浮上面形状は８００μｍ×６００μｍ程度である。また、厚さは数十〜百数十μｍ程度である。図１の静電アクチュエータ部２１（可動部２４）の外形は直径１００μｍ程度である。図１において、静電アクチュエータ部２１（可動部２４）上にヘッド素子２２が積載され、ヘッド素子２２の先端が見えている。磁気ヘッドスライダ２０は板ばねよりなるヘッドサスペンション４０に搭載されている。ヘッドサスペンション４０はスライダ２０をローリング方向（左右）及びピッチング方向（前後）に揺動可能に支持するための溝４１を有している。
【００１４】
図２（ａ）は静電アクチュエータ部２１を概略的に平面図で示しているが、スライダ２０の本体、即ち固定部２０ａに対して可動部２４は、記録媒体（図示せず）の面と略平行な面（図１の媒体対向面２０ｂ）内で回転方向に可動に支持されている。
可動部２４の外側には、ヘッド素子２２を支えるばね２３があり、スライダ２０本体（固定部２０ａ）に接続されている。このヘッド素子２２が搭載されている可動部２４はスライダ２０本体からは浮いていて、ばね２３を介してのみ、スライダ２０本体と接続されていて、力が加われば回転可能である。
【００１５】
図２（ｂ）は図２（ａ）の破線で示した部分Ｂの拡大図である。可動部２４から半径方向外側に複数（図では１本のみ示す）の歯支持バー２５ａが延びており、可動部２４の回転周方向を略平行な複数の互いに平行な歯２５を支持している。これらの歯２５は可動部２４とつながっているが、スライダ２０本体からは浮いた状態となっている。
【００１６】
一方、スライダ２０本体（固定部２０ａ）からは半径方向内側に複数（図では２本を示す）の歯支持バー２６ａ，２７ａが延びており、前述の可動部２４の歯２５と略平行な複数の固定歯２６，２７を接続している。
歯２５及び歯２６，２７はバー部分２５ａ，２６ａ，２７ａも含めて、これらの間に電圧をかけて静電力を発生させるので、金属であることが望ましい。例えばＮｉやＣｕ、めっき等がある。
【００１７】
本発明の磁気ヘッドスライダ及び静電アクチュエータは前述の特開平９−８１９２４号公報に記載の方法と同様の方法で製造することができる。その概略を図３及び図４を参照して説明する。なお、図３及び図４は概ね図２（ｂ）における断面Ｃ−Ｃに対応する。
まず、図３において、
（ａ）両面に熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ₂の付いた（１００）Ｓｉ基板を用いる。
（ｂ）可動部２４本体、可動部２４の歯２５，２５ａ、および固定部２０ａの歯２６，２７（２６ａ，２７ａ）および支持ばね２３を形成する部分のみ、マスクを用いて、イオンミリング等で基板表面上の熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ₂を除去する。
（ｃ）基板表面上に、犠牲層としてＡｌ膜を蒸着またはスパッタリングにより形成する。
（ｄ）熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ₂を除去した部分のみ残してそれ以外の部分Ａｌ犠牲層を、イオンミリング等で除去する。この場合においてＡｌ犠牲層と熱酸化膜との境界部分に少し隙間ができるようにする。
（ｅ）めっきの下地層としてＮｉＦｅを全面に蒸着またはスパッタリングにより形成する。この下地層は上記隙間にも侵入している。
【００１８】
次に図４において、
（ａ）フォトレジストを塗布し、図２における固定部２０ａ、可動部２４、支持手段ばね２３、ストッパ、支柱、導線等をＮｉめっきで形成するための陰型をパターニングする。
（ｂ）Ｎｉめっきにより、フォトレジストの無い部分にＮｉを充填する。
（ｃ）フォトレジストを溶剤で除去する。
（ｄ）全面をイオンミリングすることにより、Ｎｉで覆われていない部分の下地層を除去する。この工程は全面イオンミリングでなく、めっきされたＮｉの上に同一形状の保護用フォトレジスト（図示せず）をパターニングしてから行っても勿論よい。
（ｅ）ＫＯＨ溶液で犠牲層のＡｌを除去することにより、可動部２４が基板から離れ、相対運動可能となる。可動部２４の部分は熱酸化膜Ｔ−ＳｉＯ₂が除去されているので基板のＳｉも溶け、ＫＯＨ液が侵入し易くなり、エッチング時間が短縮される。なお、上記の説明では、主として静電アクチュエータ２１の部分を中心として製造方法を説明したが、上記の製造プロセスの過程でレール等を含む磁気ヘッドスライダを製造することができる。詳しくは、特開平９−８１９２４号公報に記載されている。
【００１９】
次に、本発明の磁気ヘッドスライダの作用について説明する。
微少な回転駆動力は櫛歯状に並んだ多数の歯２５〜２７によって発生する。図２（ａ），（ｂ）において、
歯群２６に電圧を印加すると、歯群２５を引き込む方向に静電力が生じる。このため、歯群２５につながっている可動部２４は右側へ回転する。また、歯群２７に電圧をかけると、可動部２４は左側へ回転する。
【００２０】
上記のように、可動部２４を回転運動させると、図５に示すように、読み書きの際に、記録媒体５０のトラック５１上にＭＲヘッド５２とインダクティブヘッド５３とが、記録媒体５０のトラック５１の全域にわたって、一直線に並ぶようにすることが出来、トラック密度は最大限に詰められる。
図５において、ヘッド素子（ＭＲヘッド５２とインダクティブヘッド５３とを結んだ直線）とトラック５１の方向をなすヨー角θを検出し、この検出したθに基づいて静電アクチュエータ２１に印加する電圧をフィードバック調整すればヨー角θは常時０に設定することが出来る。
【００２１】
次に、ヨー角（θ）の検出及び補正方法について説明する。
ヨー角を検出し、補正するには、まず、媒体上における位置に対応したヨー角補正量を検出する。次に、ヨー角補正量をテーブルに登録する。これらは、製造後、出荷前に実施することが出来る。次に、スライダの位置を検出する。更に、テーブルを参照し、ヨー角を補正する。これらは、出荷後に実施することが出来る。
【００２２】
ヨー角補正量の検出には、図６（ａ），（ｂ）に示すような歪みゲージ５５を用いる。これを可動部２４を支える支持ばね２３上全体またはばね２３上の一部に形成する。静電アクチュエータ部２１により、可動部２４を回転させた時はばね２３もそれにともない回転させられる。この際には、歪みゲージ５５から回転量に応じた出力信号が得られ、これより、回転量がわかる。
【００２３】
回転量がわかればヨー角を補正できる。補正は例えば、装置の出荷前の欠陥チェック時に実施する。ヘッド素子２２で媒体に書き込みをし、それを読み込む際に、ヘッド素子２２の出力が最大となるように、静電アクチュエータ部２１を使って、各ヘッドの回転量を調整、調節する。すなわち、ヨー角が０となるように、ヨー角補正を行う。この回転量がヨー角補正量である。
【００２４】
上記の補正を各ヘッドについて、各媒体上のスライダの位置（トラック）に応じて、行い、ヨー角補正量として検出し、ディスク内のテーブルに登録する。ここで登録されるデータはヨー角補正量でも良いし、補正するために静電アクチュエータ部２１にかけた電圧でも良いし、または、歪みゲージ５５からの出力信号でも良い。
【００２５】
登録するデータ量が多いときは数トラック毎に補正を実施し、それを代表の補正量として数トラックに適応する。または数トラック毎に補正を実施し、その間の補正量は直線的に変化するとして、計算から求める。ここまでが、事前に必要な調整である。
次に、シーク時の制御に関して説明する。シーク時はボイスコイルモータ（図示せず）に電流を流し、スライダを目標のトラックまで移動させる。この電流を２回積分するとスライダの現在位置が検出され、スライダが媒体上のどのトラックに位置しているかがわかる。
【００２６】
事前に作成したディスク内のテーブルを参照して、各媒体上のスライダの位置（トラック）に応じた、ヨー角補正量（または電圧、出力信号）を調べ、それに応じて、静電アクチュエータ部２１を用いてヨー角を補正する。
なお、歪ゲージ５５は、静電アクチュエータ部２１をめっき形成後に、可動部２４を支える支持ばね２３上全体または支持ばね２３上の一部に形成する。支持ばね２３は図２及び図６では２本あるが、この内のどちらか一方または両方に歪みゲージ５５を形成しても良い。支持ばね２３の一部の歪みから、可動部２４の回転量が精度良くわかる場合には支持ばね２３の一部に歪みゲージ５５を形成すれば良い。この場合でも、支持ばね２３上全体に歪みゲージ５５を形成した方がより正確に可動部２４の回転量を検出することができる。
【００２７】
また、他の実施態様として、静電アクチュエータ部２１の櫛歯の一部を歪みゲージとして使用することもできる。この部分の櫛歯はアクチュエータとして使用しない。図２（ｂ）に示すような一組の櫛歯を用いる。但し、他の櫛歯とは電気的には接続されていない。他の部分に電圧を印加して、可動部２４が回転すると、櫛歯どうしがかみ合う距離が変わる。この際には櫛歯どうしの静電容量も変化する。従って、静電容量を測定することで、回転量を検出することが出来る。
【００２８】
図７は圧電素子を用いた静電アクチュエータを示す。前述の実施形態では、可動部２４を回転運動させる力は、歯群を用いた静電力であった。この部分を圧電素子を使用した場合でも同様のことが行える。ヘッド素子２２を搭載している可動部２４の周辺に４分割された圧電素子２８，２９，３０，３１を配す。各圧電素子２８〜３１の両側面には電極３３が設けられている。可動部２４は支持ばね２３を介して固定部２０ａに支持されている点は前述の実施形態と同じである。圧電素子２９，３１には、伸長する方向に電圧をかけ、圧電素子２８，３０には縮小する方向に電圧をかける。これにより、ヘッド素子２２を搭載している可動部２４は図示の矢印で示すように時計方向に微少回転する。また、上記と逆電圧を各圧電素子２８，２９，３０，３１に印加すると、ヘッド素子２２を搭載している可動部２４は反時計方向に微少回転する。この方法で、可動部２４を回転運動させて、読み書きの際に、トラック上にＭＲヘッドとインダクティブヘッドとが、一直線に並ぶようにすれば、トラック密度は最大限に詰められる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気ヘッドスライダによれば、静電アクチュエータ又は圧電素子により発生する力が、可動部を固定部に対して微少回転運動させることにより、読み書きの際に、トラック上にＭＲヘッドとインダクティブヘッドとが、一直線に並ぶようにするため、記録媒体のトラック密度は最大限に詰められる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気ヘッドスライダを媒体対向面側から見た斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の磁気ヘッドスライダにおける静電アクチュエータの平面図であり、（ｂ）は（ａ）の破線Ｂで示す部分の拡大図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明の磁気ヘッドスライダ、特に静電アクチュエータ部の形成工程の前半部を工程順に示す説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は図３に続く、本発明の磁気ヘッドスライダ、特に静電アクチュエータ部の形成工程の後半部を工程順に示す説明図である。
【図５】ヨー角の補正を説明するための図である。
【図６】（ａ）は支持ばねに歪ゲージを取り付けた静電アクチュエータの平面図、（ｂ）は（ａ）の破線Ｄで示す部分の拡大図である。
【図７】圧電素子を用いた静電アクチュエータの平面図である。
【符号の説明】
２０…磁気ヘッドスライダ
２０ａ…固定部
２１…静電アクチュエータ部
２２…ヘッド素子
２３…支持ばね
２４…可動部
２５…歯群
２６…歯群
２７…歯群
２８…圧電素子
２９…圧電素子
３０…圧電素子
３１…圧電素子

Claims

基板の表面、又は該基板上に設けた犠牲層の表面に、スライダ膜体を形成し、前記基板、又は基板及び犠牲層を、前記スライダ膜体から分離してなる磁気ヘッドスライダにおいて、
スライダ膜体の一部を、記録媒体の面と略平行な面内で、回転方向に可動となるように、回転機構を具備し、該回転機構の可動部に、少なくとも記録媒体に対向する磁気ヘッド素子の対向磁極を設け、
前記可動部の回転方向に略平行で、前記固定部に設けた複数の第１の歯と、前記第１の歯と略平行で、前記可動部に設けた複数の第２の歯とで構成される駆動部を有し、
前記第１の歯と前記第２の歯は、これらの間に電圧を印加し、これらの間に生ずる静電吸引力を利用して、前記可動部を前記固定部に対して回転方向に駆動する駆動力発生部と、これらの間の静電容量を測定し回転量を検出するために、前記駆動力発生部とは電気的に接続されていない回転量検出部とで構成されることを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
前記磁気ヘッド素子の向きと記録媒体上のトラックの方向とのなす角が一定となるように、前記可動部を前記固定部に対して駆動することを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドスライダ。
前記磁気ヘッド素子の向きを記録媒体上のトラックに対し追従させるように、前記可動部を前記固定部に対して駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気ヘッドスライダ。