JPH11176121A

JPH11176121A - ヘッドスライダ及び情報記憶装置

Info

Publication number: JPH11176121A
Application number: JP34505197A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nakamura; 滋男中村; Hiroyuki Fujita; 博之藤田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】記録媒体起動時の記録媒体とヘッドスライダの
粘着力および摩擦力を低減する。【解決手段】ヘッドスライダに上下運動可能なコンタク
トパッドを設け、記録媒体停止時にコンタクトパッドと
記録媒体を接触させ、浮上面とは接触させず、記録媒体
起動開始直前に、コンタクトパッドを引っ込め、記録媒
体と浮上面を接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
を初めとする情報記憶装置に関し、特に信頼性の高い記
憶装置を実現することができる微小アクチュエータ付ヘ
ッドスライダに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、Y.Kasamatsu, T.Yamamoto, S.Y
oneoka and Y.Mizoshita著、"Stiction Free Slider fo
r the Smooth Surface Disk"(IEEE TRANSACTION ON MAG
NETICS, VOL.３１, NO.６., NOVEMBER ２９９５)記載の
様に、記録媒体静止時に記録媒体とヘッドスライダが吸
着したり、記録媒体動作開始時の記録媒体とヘッドスラ
イダとの間の摩擦が大きくならない様に、ヘッドスライ
ダの媒体と接触するパッドがヘッドスライダ浮上面に固
定されていた。

【０００３】また、一般にヘッド素子は、スライダに固
定されており、S.Nakamura, K.Suzuki, M.Ataka and H.
Fujita著、"An Electrostatic Micro Actuator for a M
agnetic Head Tracking System if Hard Disk Drives"
(Proc., Transducers'９７,Chicago, USA, June １６-
１９, １９９７, pp.１０８１-１０８４)記載の様に、
マイクロアクチュエータにより、記録/再生素子をトラ
ッキング方向に動作させることはあっても、上下(浮上
面に対して垂直)方向に動作させることは無かった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】パッドが突出している
ため、浮上特性の一部を損なっていた。ヘッドスライダ
の浮上量は、温度や気圧の変化により変動し、その結果
記録/再生素子と記録媒体間の距離が変動していた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】パッドを浮上面に対して
垂直方向に動作させる手段を設け、記録媒体静止時また
は記録媒体静止時と記録媒体動作開始時にパッドを突出
させ、定常時には、浮上特性が安定する位置までパッド
の突出量を小さくする。

【０００６】記録/再生素子と記録媒体間の距離が一定
となるよう、浮上面に対して垂直方向に記録/再生素子
を動作させる。

【０００７】まず、パッドが、記録媒体静止時または記
録媒体静止時と記録媒体動作開始時に突出し、定常時に
は浮上特性が安定する突出量となるので、記録媒体静止
時または記録媒体静止時と記録媒体動作開始時には、ス
ライダと記録媒体の接触面積が小さく、粘着力や摩擦力
を小さくするというパッド本来の機能を果たす。次に、
記録媒体定常動作時には、浮上特性が安定する位置にパ
ッドがあるので、記録媒体定常動作時には、ヘッドスラ
イダが安定して浮上する。

【０００８】記録/再生素子と記録媒体間の距離が一定
となるよう、浮上面に対して垂直方向に記録/再生素子
を動作させるので、温度や気圧の変動によりスライダ本
体の浮上量が変化しても、記録/再生素子と記録媒体間
の距離は変動しない。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を用いて説
明する。

【００１０】図１は、浮上面１に垂直な方向に動作する
コンタクトパッド２を具備した磁気ディスク装置用ヘッ
ドスライダ３の斜視図である。コンタクトパッド２は、
ヘッドスライダ３の浮上面１の周囲に実装された環状の
薄膜形状記憶合金アクチュエータ４の頂点に位置し、同
アクチュエーアタにより駆動される。このTiNi薄膜形状
記憶合金アクチュエータ４は、中村洋介他著「TiNi薄膜
の作製と加工法の開発」(次世代センサ協議会、第１１
回マイクロ理工学研究会、第１０回マイクロマシーニン
グ研究会(１９９６)p.１１)記載のアクチュエータと同
様のものであり、加熱/冷却の繰り返しにより、アクチ
ュエータの頂点が上下するものである。具体的には、形
状記憶合金アクチュエータ４は、室温以下の低温領域で
は円形を保ち、摂氏３０〜５０度程度以上になると、横
長の円になり、縦方向の寸法が小さくなる。この形状記
憶合金アクチュエータ４の形状は、温度により制御さ
れ、温度は形状記憶合金アクチュエータ４自体に通電/
停電を行うことにより、制御可能である。前出「TiNi薄
膜の作製と加工法の開発」に記載のように、形状記憶合
金アクチュエータは、機械的にタフで壊れにくく、重量
あたりの発生力が大きく、構造体がそのまま力を発生す
るのでアクチュエータ構造を簡単にできるなどの利点が
ある。また、薄膜形状記憶合金アクチュエータは、さら
に、表面マイクロマシニングプロセスとの整合性が良
く、量産化やスライダ等と言った他の部品との集積化が
容易であるという利点がある。

【００１１】図２は、磁気ディスク装置に図１に示した
ヘッドスライダ３を実装した時の、記録媒体５起動時の
形状記憶合金アクチュエータ４の動作シーケンス例を示
す。まず、記録媒体５が停止時には、形状記憶合金アク
チュエータ４には通電せず、形状記憶合金アクチュエー
タ４を円形にしておく。そして、コンタクトパッド２を
浮上面１より記録媒体５側に突出させておき、コンタク
トパッド２が記録媒体５に接触し、浮上面１は記録媒体
５に接触しない。次に、記録媒体５起動直前に形状記憶
合金アクチュエータ４に通電し、形状記憶合金アクチュ
エータ４を横長の円に変形させ、浮上面１が記録媒体５
に接触するようにする。そして、ただちに記録媒体５を
起動する。記録媒体５が定常動作をし、温度が安定にな
るまで、形状記憶合金アクチュエータ４に通電を続け
る。そして、記録媒体５が定常動作をし、温度が形状記
憶合金アクチュエータ４変形温度以上で安定になると通
電をやめる。磁気ディスク装置の場合、記録媒体５定常
動作時には、磁気ディスク装置設置環境温度に比べ、記
録媒体５定常動作時の温度を１０度以上上げることは可
能である。また一般に、浮上面１より２０μm程度コン
タクトパッド２を引っ込めると、コンタクパッド２は浮
上特性に影響を与えない。なお、前出「TiNi薄膜の作製
と加工法の開発」によると、環状の形状記憶合金アクチ
ュエータ４の半分の部分で、１０mWの入力に対して５mN
の力を発生する。この発生力は、図１記載の様な形態を
とった場合、長さ１.２mm程度のピコスライダ以下のサ
イズのヘッドスライダ３において、ヘッドスライダ３を
サスペンション６(後出図３記載)で記録媒体５に押し付
ける力より十分大きく、図２で示したシーケンスを実現
することが可能である。

【００１２】本実施例では、ヘッドスライダ３に形状記
憶合金アクチュエータ４を配置したが、図３に示す様、
ヘッドスライダ３を取り付けるヘッドサスペンション６
のヘッドスライダ３取り付け部７の周囲に形状記憶合金
アクチュエータ４を実装しても同様の効果がある。

【００１３】第３の実施例を図面を用いて説明する。

【００１４】図４は、図１における環状の形状記憶合金
アクチュエータ４に代替可能な、コイル状形状記憶合金
アクチュエータを示す。このアクチュエータは，形状記
憶合金コイル８の外側にバイアスコイル９を配し、その
先端にコンタクトパッド２を設けたものである。先の実
施例と同様に、高温にすると形状記憶合金コイル８が縮
み、コンタクトパッド２が下に移動する。低温にする
と、形状記憶合金コイル８が超弾性体となり、バイアス
コイル９のばね力により、コンタクトパッド２は元の位
置に押し上げられる。従って、先の実施例の形状記憶合
金アクチュエータ４に置き換えることが可能である。本
実施例では、先の実施例のように、表面マイクロマシニ
ングプロセスとの整合性が良いという利点はないが、コ
イル状形状記憶合金アクチュエータそのものは容易に作
製でき、しかも組み立ても比較的容易である。なお、形
状記憶合金コイル８とバイアスコイル８の位置関係は、
片端がサスペンション６やヘッドスライダ３のような土
台、他の片端がコンタクトパッド２に接合されていれ
ば、特に規定されることなく、同様の効果を得ることが
できる。

【００１５】上記の実施例の形状記憶合金アクチュエー
タの代わりに、先端を上下運動させることが可能な圧電
素子や熱アクチュエータ、静電アクチュエータなどを使
っても、同様の効果がある。

【００１６】他の実施例を図面を用いて説明する。図５
は、ヘッドスライダの本体１０の流出端１１に第１の実
施例に用いた環状の形状記憶合金アクチュエータ４を配
し、その後方に記録/再生素子１２を配した、ヘッドス
ライダ３を横から見た図である。この形状記憶合金アク
チュエータ４は、前出「TiNi薄膜の作製と加工法の開
発」に記載の様に、電流制御により、記録/再生素子１
２を上下方向に動かすことができる。磁気ディスク装置
等に用いられる空気浮上型のヘッドスライダ３は、温度
や気圧の変化により、その浮上量が変化する。温度や気
圧の変化および浮上面にごみなどが付着して浮上量が変
化したとき、形状記憶合金アクチュエータ４を動作さ
せ、記録/再生素子１２と記録媒体５のすき間を一定に
保つ。記録/再生素子１２は、ヘッドスライダ３の中
で、最も記録媒体５に接近している。本実施例を行うこ
とにより、温度や気圧の変化および浮上面にごみなどが
付着してヘッドスライダ本体１０の浮上量が低下して
も、形状記憶合金アクチュエータ４により、記録/再生
素子１２上げることにより、ヘッドスライダ３が記録媒
体５と接触し、ヘッドスライダ３や記録媒体５が損傷す
ることを防ぐことができる。また、逆にヘッドスライダ
本体１０の浮上量が大きくなった場合でも、形状記憶合
金アクチュエータ４により、記録/再生素子１２を記録
媒体５に近づけ、記録/再生素子１２と記録媒体５間の
記録/再生特性のすき間の増大による劣化を防ぐことが
可能である。

【００１７】図６は、図５の実施例の環状の形状記憶合
金アクチュエータ４の代わりに圧電素子１３を用いたも
のである。この圧電素子１３は上下に動作する。この圧
電素子１３を用いても図５の実施例と同等な効果を得る
ことができる。

【００１８】上記形状記憶合金アクチュエータ４や圧電
素子１３の代わりに、先端を上下運動させることが可能
な熱アクチュエータ、静電アクチュエータなどを使って
も、先の実施例と同様の効果がある。

【００１９】図７は、本発明によるヘッドスライダを用
いた一実施例の情報記憶装置を示す図である。情報記憶
装置としての磁気ディスク装置に本発明による磁気ヘッ
ドを適用した概要を示すものである。図示した磁気ディ
スク装置は、同心円上のトラックと呼ばれる記録領域に
データを記録するためのディスク状に形成された記録媒
体５と、本発明によるヘッドスライダ３から成り、上記
データの読み取り、書き込みを実行するための磁気ヘッ
ド１６と、該磁気ヘッド１６を支え記録媒体５上の所定
位置に移動させるアクチュエータ手段と、磁気ヘッド１
６が読み取り、書き込みするデータの送受信及びアクチ
ュエータ手段の移動等を制御する制御手段とを含み構成
される。

【００２０】さらに、構成と動作について詳説する。少
なくとも一枚の回転可能な記録媒体５が回転軸１４によ
って支持され、駆動モータ１５によって回転させられ
る。少なくとも一個のスライダー３が、記録媒体５上に
設置され、該スライダ３は、一個以上設けられ読み取
り、書き込みするための磁気ヘッド１６を支持してい
る。記録媒体５が回転すると同時に、スライダ３が記録
媒体表面を移動することによって、目的とするデータが
記録されている所定位置へアクセスされる。スライダ３
は、ジンバル１７によってアーム１８に取付けられる。
ジンバル１７は僅かな弾性力を有し、スライダ３を記録
媒体５に密着させる。アーム１８は、アクチュエータ１
９に取付けられる。

【００２１】図に示すようなアクチュエータ１９として
は、例えばボイスコイルモータ(以下VCMという)があ
る。VCMは、固定された磁界中に置かれた移動可能なコ
イルからなり、コイルの移動方向及び移動速度等は、制
御手段２０からライン２２を介して与えられる電気信号
によつて制御される。従って、本実施例によるアクチュ
エータ手段は、例えば、スライダ３とジンバル１７とア
ーム１８とアクチュエータ１９と、ライン２２とを含み
構成される。

【００２２】磁気ディスク装置の動作中、記録媒体５の
回転によって、スライダ３と記録媒体表面との間に空気
流によるエアベアリングが生じ、それがスライダ３を記
録媒体５の表面上から浮上させる。従って、磁気ディス
ク装置の動作中、このエアベアリングは、ジンバル１７
の僅かな弾性力とバランスを取り、スライダ３は記録媒
体表面に触れずに、かつ記録媒体５と一定の間隔を保っ
て保持する様に維持される。

【００２３】通常、制御手段２０は、ロジック回路、メ
モリ、及びマイクロプロセッサ等から構成される。そし
て、制御手段２０は、各ラインを介して制御信号を送受
信誌、磁気デイスク装置の種々の構成手段を制御する。
例えば、モータ１４は、ライン１９を介し伝達されるモ
ータ駆動信号によって制御される。アクチュエータ１９
は、ライン２３を介したヘッド位置制御信号及びシーク
制御信号等によって、その関連する記録媒体５上の目的
とするデータトラックへ選択されたスライダ３を最適に
移動及び位置決めするよう制御される。

【００２４】そして、制御手段２０は、磁気ヘッド１６
が記録媒体５のデータを読み取り変換した電気信号を、
ライン２３を介して受信し解読する。また、記録媒体５
にデータとして書き込むための電気信号を、ライン２３
を介して磁気ヘッド１６に送信する。即ち、制御手段２
０は、磁気ヘッド１６が読み取りまたは書き込みする情
報(データ)の送受信を制御している。

【００２５】尚、上記の読み取り、書き込み信号は、磁
気ヘッド１６から直接伝達されても可である。また、制
御信号としては、例えばアクセス制御信号及びクロック
信号等がある。さらに、磁気ディスク装置は、複数の記
録媒体やアクチュエータ等を有し、該アクチュエータが
複数の磁気ヘッドを有しても良いことは言うまでもな
い。

【００２６】

【発明の効果】記録媒体起動時の記録媒体５とヘッドス
ライダの粘着力および摩擦力が低減できる情報記憶装置
を提供できた。更に温度や気圧が変化しても、記録媒体
と記録/再生素子のすき間を一定に保て、温度や気圧の
変化による記録媒体５と記録/再生素子のすき間の変化
が原因の、記録/再生特性の劣化や記録媒体と記録/再生
素子の損傷を防ぐことができる情報記憶装置を提供でき
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】環状形状記憶合金アクチュエータ付ヘッドスラ
イダの斜視図。

【図２】環状形状記憶合金アクチュエータの動作シーケ
ンスを示す図である。

【図３】環状形状記憶合金アクチュエータ付サスペンシ
ョンとヘッドスライダの斜視図。

【図４】コイル状形状記憶合金アクチュエータ部の拡大
図。

【図５】環状形状記憶合金アクチュエータを用い記録/
再生素子を上下運動させるヘッドスライダを横から見た
平面図。

【図６】圧電素子を用い記録/再生素子を上下運動させ
るヘッドスライダを横から見た平面図。

【図７】本発明によるヘッドスライダを用いた一実施例
の情報記憶装置を示す図。

【符号の説明】

１…浮上面、２…コンタクトパッド、３…ヘッドスライ
ダ、４…形状記憶合金アクチュエータ、５…記録媒体、
６…サスペンション７…ヘッドスライダ取り付け部、８…形状記憶合金コイ
ル９…バイアスコイル、１０…ヘッドスライダ本体、１１
…流出端、１２…記録/再生素子、１３…圧電素子、１
４…回転軸、１５…駆動モータ、１６…磁気ヘッド、１
７…ジンバル、１８…アーム、１９…アクチュエータ、
２０…制御手段、２１、２２、２３…ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体面を滑空するヘッドスライダにお
いて、ヘッドスライダの浮上面に１個または複数個の突
起状パッドを有し、該パッドを浮上面に対して垂直な方
向に動作させる手段を有することを特徴とするヘッドス
ライダ。
【請求項２】上記パッドを浮上面に対して垂直な方向に
動作させる手段が、形状記憶合金であることを特徴とす
る請求項１記載のヘッドスライダ。
【請求項３】上記形状記憶合金が薄膜であることを特徴
とする請求項２記載のヘッドスライダ。
【請求項４】請求項１乃至３記載のヘッドスライダを搭
載し、記録媒体停止時に突起状パッドが浮上面より突出
し記録媒体回転時に突起状パッドの浮上面からの突出量
が小さくなることを特徴とする情報記憶装置。
【請求項５】記録媒体面を滑空するヘッドスライダにお
いて、記録/再生素子を浮上面に対して垂直な方向に動
作させる手段を有することを特徴とするヘッドスライ
ダ。
【請求項６】上記記録/再生素子を浮上面に対して垂直
な方向に動作させる手段が、形状記憶合金であることを
特徴とする請求項５記載のヘッドスライダ。
【請求項７】上記形状記憶合金が薄膜であることを特徴
とする請求項６記載のヘッドスライダ。
【請求項８】請求項５乃至７記載のヘッドスライダを搭
載し、情報記憶装置の設置環境が変化しても記録媒体と
記録/再生素子との間のすき間を一定に保つことを特徴
とする情報記憶装置。