JPH03224118A

JPH03224118A - 磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH03224118A
Application number: JP1840190A
Authority: JP
Inventors: Toshibumi Okubo; 俊文大久保; Junichi Kishigami; 順一岸上; Reizo Kaneko; 金子　礼三
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1991-10-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、高密度記録を可能にする磁気ヘッドに関す
るものである。

（従来の技術）近年、情報化社会の進展に伴って使用される情報量が著
しく増大しつつある。このため、高度情報社会において
記憶装置に要求される性能は加速度的に向上している。

かかる要求に対して、主流である磁気ディスク装置等の
記憶装置では、面記録密度を上げることにより記憶容量
を増大させている。

従来、高密度記録を実現する方法としては磁気記録と光
記録があった。磁気記録においては垂直記録方式におい
て０．１μｍにせまる線記録密度が実験的に得られてい
る。また、トラック密度においても１μｍ以下の可能性
が指摘されている。しかし、いずれもヘッドと媒体間隔
が０．１μｍ以下に安定に位置決めさせる機構要素技術
がその前提となっている。ハードディスク装置に搭載さ
れている浮動へラドスライダは、流体力学的な効果を利
用することで、シンプルでしがち安価な機構構成によっ
て０．１μｍ以下のサブミクロン領域まで磁気ヘッドと
媒体の隙間を制御できる可能性を有している。

しかし、この浮動ヘッドスライダは、媒体との相対速度
によって隙間が変化してしまうと、媒体の回転停止時に
は隙間を維持できないこと、とりわけヘッドと媒体との
不測の接触によって記録データおよび機構が破壊される
という問題があり、信頼性を有しながら記録密度を向上
させるための隙間の微小化には限界がある。

一方、フレキシブルディスク装置あるいは磁気テープ装
置においては、接触記録に近い方式を用いることである
程度高い線記録密度が得られているが、データの転送速
度もしくはアクセス性能の向上、あるいは動作信頼性に
おいては限界があり、現状でも非接触方式を採用してい
るハードディスクを用いた磁気ディスク装置には総合的
な動作性能では劣る。

また、光を用いた記録方式では、光源の短波長化によっ
て制約される原理的な分解能の制約があり、約１μｍ直
径より小さいビットを実現するのは困難となっている。

そこで、従来の記録方式の限界を大幅に改善することが
でき、他の方法では実現し得なかった極めて高い記録密
度を与える記憶装置の出現が望まれている。

ところで、材料表面の微細構造を研究する手段としてＳ
　ＴＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌｉ、ｎｇ　Ｍ
ｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　：走査型トンネル顕微鏡）技術が
ある。この技術は固体表面の原子を一つ一つ見分けられ
る新原理の高分解能顕微鏡であり、機械的にピッチを定
め、探針をｘｙ力方向走査することによって固体表面の
原子像が観察できることで知られている。測定プローブ
として使用されるのは単純な金属針であり、試料と針の
間に流れる微小なトンネル電流を観察しながらこの値を
２方向サーボとして用いる技術が３７Ｍ技術である。

この３７Ｍ技術を用い、基本的には信頼性の確立してい
る磁気記録媒体を使用して微小な磁性探針を磁化し、か
かる磁化により誘導される磁束によって発生する磁場に
より磁気記録媒体の一部の磁化を変化させることにより
情報を記録し、再生状態においては媒体上の磁化による
磁場分布あるいは磁束変化を検出することにより情報を
取り出す記憶装置が検討されている。

第４図は従来の３７Ｍ技術を用いた記憶装置の基本構成
の一例を示すものである。図において２は磁気記録媒体
（この例では円板）であり、スピンドル機構６によって
回転軸９の回りを所定速度で回転するように構成されて
いる。そして、この記録媒体２に対して記録および再生
を行うのが磁気ヘッド１０である。この磁気ヘッド１０
は一般に、磁性探針１とアクチュエータ４とから構成さ
れている。アクチュエータ４は探針１と記録媒体２とを
ビットの大きさ程度の距離で安定に保持する機構であり
、探針１を記録媒体２に対して垂直方向に移動させるこ
とができる。この磁気ヘッドエ０はまた、装置の筐体等
に固定されたアクチュエータ５によって記録媒体２０半
径方向に移動してシークやトラッキングを行えるように
なっている。アクチュエータ４には例えばピエゾ素子Ｐ
の積層体が用いられており、このアクチュエータ４の先
端部に設けられた探針１は、ピエゾ素子Ｐに印加される
電圧により、記録媒体２との距離が調整されるようにな
っている。

以上のように構成される３７Ｍ技術を用いた記憶装置は
、基本的には磁気記録の原理を用いているため、探針１
と記録媒体２との隙間は微小でかつ一定に維持される必
要がある。このため、本出願人はこの隙間を維持するた
めの探針１と記録媒体２の隙間検出手段として、静電容
量を検出する導電板３をアクチュエータ４の先端部に設
けた磁気ヘッドを既に提案している。３２は導電板３か
らの出力を取り出すリード線である。

第５図は本出願人が既に出願した３７Ｍ技術を用いた記
憶装置における磁気ヘッド１０の構成を示すものであり
、第４図の磁気ヘッド１０の先端部分を拡大して示すも
のである。図において、４はアクチュエータであり、変
化する距離を大きくするために、印加電圧により厚さが
変化するピエゾ素子Ｐが複数枚積層されたものを使用し
ている。

このアクチュエータ４の記録媒体２側の先端部には先端
に向かって径が細くなる軟磁気特性を有する探針１が突
設されている。そして、この探針１の取付基部の周囲に
は平板状のコイル１１が固着されており、このコイル１
１の両端はアクチュエータ４の１つの側面と平行に、か
つ側面とは所定の距離を保った状態で折り曲げられ、そ
の端部が電極１２にそれぞれ電気的に接続されている。

また、前述の探針１の取付基部の周囲には、平板状コイ
ル１１を覆うように金属板などの導電板３が静電容量の
電極として固着されている。これは、本来制御したい量
は探針１と記録媒体２との距離であるが、探針１の先端
は極めて面積が狭く、静電容量のセンサの電極を兼ねる
ことが困難なため、探針１の取付基部の周囲に導電板３
を取り付けたものである。この導電板３の一部は、電極
１２が設けられた側面とは別のアクチュエータ４の側面
に平行に折り曲げられ、かつ側面とは所定の距離を保っ
た状態で延長され、その端部が電極３工を形成している
。なお、導電板３と平板状コイル１１とは電気的に絶縁
されている。また、電極３１に接続するリード線３２は
、図示しない電気容量測定装置に接続されている。

以上のように構成された磁気ヘッド１０では、磁気ヘッ
ド１０が磁気記録媒体２上をトレースする時に、導電板
３と記録媒体２との間に静電容量が生じ、この静電容量
は導電板３と記録媒体２との距離に反比例して変化する
。よって、この導電板３と探針１の先端部との距離を予
め測定して求めておけば、導電板３と記録媒体２との静
電容量を電気容量測定装置を用いて測定することにより
、探針１と記録媒体２の距離を得ることができる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、本出願人提案の３７Ｍ技術を使用した磁
気記憶装置では、導電板３と記録媒体２との間隙がかな
り大きくならざるを得ないこと、静電容量としては探針
１の先端部分に比して面積の大きな電極部分に相当する
平均的な隙間を検出すること等のため、探針１を記録媒
体２に充分近接させて記録・再生を行うことが困難であ
るという問題点がある。

この発明は上述のような問題点を解消するためになされ
たものであり、その目的とするところは、磁性体からな
る探針を磁気記録媒体に極微小距離に近接させて、高密
度の記録再生を行う３７Ｍ技術を使用した記憶装置にお
いて、探針と記録媒体との隙間検出器が探針の先端部分
にあり、実効的な電極と記録媒体との間隔を近づけるこ
とによって隙間の検出精度を高め、ひいては探針と記録
媒体との隙間の制御性能を向上させて高密度の記録が行
える磁気ヘッドを提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成する本発明は、法線方向に容易軸を持つ
磁気記録媒体に対して記録・再生を行う磁気ヘッドであ
って、磁気記録媒体に対向するように設けられ、その先
端部と記録媒体との距離を調節できるアクチュエータと
、このアクチュエータの先端部に突設され、磁気記録媒
体に磁気的変化を誘起させる先細の磁性探針と、発生す
る磁束が磁気記録媒体と鎖交するように、磁性探針の周
囲の前記先端部に固着されたコイルと、磁性探針の少な
くとも先端部近傍に設けられ、磁気記録媒体との間の静
電容量を検出する導電性部材と、この導電性部材と磁性
探針とを絶縁する絶縁性部材とを備え、導電性部材の検
出値に応じてアクチュエータが駆動されることを特徴と
している。

（作用）本発明の磁気ヘッドによれば、磁気記録媒体に記録・再
生を行う磁性探針の少なくとも先端部近傍に設けられた
導電性部材により、導電性部材と磁気記録媒体との間に
生じる静電容量が検出され、この静電容量の検出値が所
定値になるように制御することにより、磁性探針の先端
部と磁気記録媒体との距離が一定に保持される。

（実施例）以下、この発明を実施例により図面を参照しつつ詳細に
説明する。

第１図は、ＳＴＭ技術を用いた磁気記録装置おいて探針
１と磁気記録媒体３との距離を一定に維持することがで
きる本発明の磁気ヘッド２０の一実施例の構造を示す斜
視図であり、第２図は第１図の■−■線における断面で
ある。なお、この実施例では第４図に示した従来の磁気
ヘッド１０と同じ構成部材には同じ符号を付して説明す
る。

第１図および第２図において、４は印加電圧により厚さ
が変化するピエゾ素子Ｐが積層されて構成されるアクチ
ュエータであり、その先端部には先端に向かって径が細
くなる軟磁気特性を有する探針１が突設されている。そ
して、この探針１の取付基部の周囲には磁界を発生する
平板状のコイル１１が固着されており、このコイル１１
の両端はアクチュエータ４の１つの側面と平行に、がっ
側面とは所定の距離を保った状態で折り曲げられ、その
端部が電極１２にそれぞれ電気的に接続ぎれている。

また、前述の探針１の側面は先端部を除いて絶縁性部材
８で覆われており、探針１の取付基部の周囲には、平板
状コイル１１を覆うように金属板などの導電板３が取り
付けられている。固着されている。この導電板３の一部
は、アクチュエータ４の電極１２が設けられた側面とは
別の側面に平行に折り曲げられ、かつ側面とは所定の距
離を保った状態で延長され、その端部が電極３１を形成
している。なお、導電板３と平板状コイル１１とは電気
的に絶縁されている。

更に、この実施例では、探針１を覆う絶縁性部材８の外
側にドーム状に導電性部材７が設けられており、導電性
部材７の先端部に探針１の先端部が露出している。また
、この導電性部材７は導電板３と電気的に接続している
。そして、電極３１に接続するリード線３２は、図示し
ない電気容量測定装置に接続されている。

導電性部材７を探針１の先端部を除く周囲に設ける方法
としては、探針１を絶縁性部材８で一部モールドし、ス
パッタリング等で探針１の先端部を除いて金属等の導電
性部材７を接合させる方法等がある。なお、探針１に絶
縁性部材８を介して接合した導電性部材７は、探針１に
よる磁気記録特性に影響を及ぼさず、むしろ、探針１の
機械的な補強、あるいは探針１の保護をする。

以上のように構成された実施例の磁気ヘッド２０では、
磁気ヘッド２０が記録媒体２上をトレースする時に、第
２図に示すように、導電性部材７と記録媒体３との間に
静電容量が生じ、この静電容量は導電性部材７と記録媒
体３との距離に反比例して変化する。また、この実施例
では導電性部材７の表面が記録媒体２に対して近接して
おり、導電部材７と記録媒体２との隙間を微小化するこ
とができるので、静電容量を用いた隙間検出精度を高め
ることができる。

よって、導電性部材７に電気容量測定装置を接続して、
探針１の先端部と記録媒体２との距離と静電容量との関
係を予め測定しておけば、導電性部材７の静電容量の出
力値により探針１と記録媒体２の距離を得ることができ
る。従って、この磁気ヘッド２０を用いて、測定した電
気容量が常に一定となるようにアクチュエータ４に与え
る電圧を制御すれば、即ち、測定した電気容量に応じた
電圧をピエゾ素子Ｐにフィードバックすれば、探針１と
記録媒体２との距離を精度良く常に一定に保持すること
が可能になる。

第３図は本発明の別の実施例の磁気ヘッド３０の構成を
示すものであり、第１図、第２図および第４図に示した
磁気ヘッド１０．２０と同じ構成部材には同じ符号を付
して説明する。

この実施例の磁気ヘッド３０において、ピエゾ素子Ｐの
積層体であるアクチュエータ４、アクチュエータ４の先
端部に突設された探針ｌ、探針１の取付基部の周囲に設
けられた磁界発生用の平板状のコイル１１、およびコイ
ル１１を絶縁性部材を介して覆う導電板３の構成は第１
図および第２図の磁気ヘッド２０と全く同じである。

探針１の側面はこの実施例では先端部を含めて絶縁性部
材８で覆われており、この絶縁性部材８の外側に台地状
に導電性部材７が設けられている。

探針１の先端部はこの導電性部材７の平坦部の中央に露
出するか、あるいは僅かに絶縁性部材８に埋もれている
。なお、導電性部材７と導電板３は電気的に接続してお
り、電極３１に接続するリード線３２は、図示しない電
気容量測定装置に接続されている。

台地状の導電性部材７を探針１の周囲に設ける方法とし
ては、探針１を絶縁性部材８で一部モールドし、スパッ
タリング等で探針１の周囲に金属等の導電性部材７をド
ーム状に接合もしくはモールドにより形成し、そのドー
ム状の導電性部材７を探針１の軸１３に垂直な平面で研
磨等により削除し、先端部分を平坦にする方法等がある
。この方法では、探針１の先端部が導電性部材７の平坦
面に出来るだけ一致するように導電性部材７を削除する
ことが望ましい。このように、導電性部材７の先端部分
を平坦にする、即ち、静電容量を測定する電極の記録媒
体２との対向面を平坦にすることにより、同一最小隙間
の場合には、先端形状が曲面状の導電性部材７に比べて
一層静電容量を大きくすることができ、隙間変化に対す
る静電容量変化の検出感度、あるいはＳ／Ｎ比を向上で
きる。

なお、この実施例でも探針１に絶縁性部材８を介して接
合した導電性部材７は、探針１による磁気記録特性に影
響を及ぼさず、むしろ、探針１の機械的な補強、あるい
は探針１の保護をする。

〔発明の効果〕

以上、実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば、３７Ｍ技術を使用した記憶装置において、制御
したい隙間位置と隙間を検出する位置を近接させること
ができ、更に、実効的な静電容量の電極と記録媒体との
間隙を微小化でき、隙間検出精度を高めることができる
ので、探針と記録媒体との隙間の制御性能を向上させ、
高密度の記憶装置を実現できる等、その効果は極めて大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の磁気へ・ノドの構成を示す
斜視図、第２図は第１図の磁気ヘッドの■−■線における断面図
、第３図は本発明の磁気ヘッドの別の実施例の構成を示す
斜視図、第４図は本出願人が既に提案した３７Ｍ技術を使用した
記憶装置の基本構成を示す図、第５図は第４図の磁気ヘ
ッド部分の拡大斜視図である。１・・・探針、２・・・磁気記録媒体、３・・・導電板、４．５・・・アクチュエータ、７・・・導電性部材、８・・・絶縁性部材、９．１３・・・軸、１０・・・従来の磁気ヘッド、１１・・・コイル、１２．３１・・・電極、２０・・・一実施例の磁気ヘッド、３０・・・他の実施例の磁気ハンド。

Claims

【特許請求の範囲】１、法線方向に容易軸を持つ磁気記録媒体（２）に対し
て記録・再生を行う磁気ヘッド（１０）であって、磁気
記録媒体（２）に対向するように設けられ、その先端部
と記録媒体（２）との距離を調節できるアクチュエータ
（４）と、アクチュエータ（４）の先端部に突設され、磁気記録媒
体（２）に磁気的変化を誘起させる先細の磁性探針（１
）と、発生する磁束が磁気記録媒体（２）と鎖交するように、
磁性探針（１）の周囲の前記先端部に固着されたコイル
（１１）と、磁性探針（１）の少なくとも先端部近傍に設けられ、磁
気記録媒体（２）との間の静電容量を検出する導電性部
材（７）と、この導電性部材（７）と磁性探針（１）とを絶縁する絶
縁性部材（８）とを備え、導電性部材（７）の検出値に応じてアクチュエータ（４
）が駆動されることを特徴とする磁気ヘッド。２、前記導電性部材（７）が、前記磁気記録媒体（２）
に対して平行な平坦面を持つことを特徴とする請求項１
に記載の磁気ヘッド。