JP4376236B2 - 磁気ヘッド支持機構、磁気ヘッド支持方法および磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気ディスク装置に関し、より詳細にはピッチ角やロール角を抑制して安定に浮上姿勢を保つ磁気ヘッドの支持機構、支持方法および磁気ディスク装置に関する。

磁気ディスク装置の磁気ヘッドは、ディスクの回転で生じる空気の流れによりディスク面上を数十ｎｍ程度浮上させながら記録、再生を行っている。この磁気ヘッドを安定した浮上姿勢に保つことがトラックシークを高速、高精度に行うために必要があり、磁気ヘッドを支持する機構が重要なものとなっている。また、磁気ヘッドとディスク間の浮上量は高密度記録化のため年々低下してきている。

このような磁気ヘッドの支持機構としては、ロードビームにフレキシャを介して磁気ヘッドを搭載した支持機構がある。図９はこの支持機構の一例を示すもので、ロードビーム３００の一端はベースプレート４００を介してアクチュエータに取り付けられ、他の一端はフレキシャ２００によってスライダ１００を支持している。アクチュエータは記録媒体であるディスクのトラックの位置を決める位置決め機構である。ロードビーム３００はスライダ１００に適正な垂直荷重を与えてスライダ１００がディスク面との空気の流れによって浮上する力とバランスさせている。フレキシャ２００はロードビーム３００に形成されたピボット３１０と当接し、そのピボット３１０を支点としてスライダのローリングやピッチングの運動を受け止め柔軟に動く。このため、フレキシャ２００は追従性を上げるため薄い板の低剛性の材料で形成され、一端は溶接などによってロードビーム３００に固定されている。

上記に述べたようにスライダ１００はピボット３１０を支点として空気の流れによる浮上しようとする力とロードビーム３００の浮上を抑える力がバランスしているので、ピボット３１０のサイズや位置によりスライダ１００の浮上姿勢が大きく左右される。このスライダ１００の浮上姿勢は、ヘッドと媒体間の浮上間隙量に影響するが静電アクチュエータにより浮上間隙量を制御する方法が提案されている。

この提案は、スライダの浮上面に静電アクチュエータを設けて、静電アクチュエータの電極とディスクの間に制御電圧を印加して静電力を生成させ、静電アクチュエータをディスクに引きつける力で浮上間隙量を制御するものである。さらに、スライダに配置した１つ以上の静電アクチュエータの設置位置を組み合わせることによって、ピッチ角とロール角を制御することが提案されている（特許文献１）。
特開２００４−１１１０１９号公報

上記に示したように磁気ヘッドとディスク間の浮上間隙は数十ｎｍと極めて小さく、しかも低下の方向にある。このような状況において、例えば磁気ヘッドの位置決め動作であるトラックシーク時に磁気ヘッドを搭載したスライダはシーク方向に加速度を受け、ローリングを起こすことになる。ローリングによって、磁気ヘッドとディスク間の浮上間隙量は小さくなり磁気ヘッドとディスクとの接触確率は高くなる、という問題がある。

また、磁気ディスク装置の起動停止をロード／アンロード方式で行う場合に、ロード／アンロード時のスライダのピッチ角が適切でなければ、やはり磁気ヘッドとディスクとの接触確率が高くなる、という問題がある。

また、磁気ディスク装置を使用している気圧によっても浮上間隙量は異なってくる。例えば、高度のある所では気圧が低いため空気が薄くなり、ディスクの回転によって生じる空気流から受ける力は弱くなってスライダのピッチ角と浮上間隙量は低下し、ディスクとの接触確率が高くなる、という問題がある。

従って、トラックシーク時にはローリングを抑制するようにスライダの浮上姿勢を制御し、ロード／アンロード時にはピッチングを制御するように浮上姿勢を制御することが求められている。また、空気圧が低いところではピッチ角を制御して空気流から受ける力を大きくする必要がある。

本発明は、特許文献１は異なる方法で安定した浮上姿勢および浮上間隙に制御できる磁気ヘッドの支持機構とその方法、および磁気ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明の磁気ヘッド支持機構、磁気ヘッド支持方法、および磁気ディスク装置は以下のように構成される。
（１）第１の発明
第１の発明は、圧電素子であるピエゾ素子を用いてピボットの位置を変えることによりロール角とピッチ角を制御する磁気ヘッドの支持機構である。スライダを支持する基本の構造は、ロードビームにフレキシャを介してスライダを支持する構造である。

ロードビームは、ロードビーム上にピボットの位置を制御するピボット位置制御機構を備え、そのピボット位置制御機構はピボット板と第１のピエゾ素子と第２のピエゾ素子とを有するものである。

ピボット板は、そのピボット板に形成したピボットがフレキシャと当接し、ピボット板のトラック方向の一方の端部は第１のピエゾ素子の伸縮する端部と当接している。また、ピボット板のシーク方向の一方の端部は、第２のピエゾ素子の伸縮する端部と当接している。なお、トラック方向とは、ロードビームの長手軸の方向で、シーク方向とはディスクに対して半径方向を言う。シーク方向は、トラック方向に対して直角方向ということになる。

第１のピエゾ素子は、第１のピエゾ素子の伸縮によってピボットのフレキシャの当接位置を変えてスライダのピッチ角を変化させるよう、ピボット板と当接した端部と対向する端部をロードビームに固定している。

第２のピエゾ素子は、第２のピエゾ素子の伸縮によってピボットのフレキシャの当接位置を変えてスライダのロール角を変化させるよう、ピボット板と当接した端部と対向する端部をロードビームに固定している。

上記の構成により、第１または第２のピエゾ素子を伸縮させてピボットを移動し、スライダが空気流によって受けるピッチ角またはロール角を変化させる力に対抗する力を与えることにより浮上姿勢、あるいは浮上間隙を一定に保つよう制御できる。

（２）第２の発明
第２の発明は、第１の発明の磁気ヘッド支持方法である。
（３）第３の発明
第３の発明は、第１の発明の磁気ヘッド支持機構の磁気ディスク装置である。

第１の発明により、ピエゾ素子を用いてピボット位置を変えることにより、ピッチングやローリングに対するスライダの浮上姿勢制御および浮上間隙制御が可能な磁気ヘッドの支持機構の提供が可能となる。

第２の発明により、第１の発明と同様の磁気ヘッドの浮上姿勢制御および浮上間隙制御が可能な磁気ヘッドの支持方法の提供が可能となる。

第３の発明により、第１の発明と同様の磁気ヘッドの浮上姿勢制御および浮上間隙制御が可能な磁気ヘッドの支持機構を持つ磁気ディスク装置の提供が可能となる。

本発明の実施例について図１から図８を用いて説明する。

（第１の実施例）
第１の実施例として第１の発明の実施形態を図１と図２を用いて説明する。図１は、上図が第１の発明の磁気ヘッドの支持機構を側面から見た図であり、下図は上図を下から見た図である。上図において、ロードビーム５００の一端はベースプレート４００と接続しており、さらにベースプレート４００はトラックシークを行うアクチュエータ機構（図示しない）と接続している。ロードビーム５００の他の一端の下面には側面がＶ字型をしたフレキシャ２００を接続し、さらにそのフレキシャ２００はスライダ１００に接続している。この例では、ロードビーム５００とフレキシャ２００とはスポット溶接で固定され、フレキシャ２００とスライダ１００とは接着剤で固定している。フレキシャ２００のＶ字型の上側の中央部はエッチングで開口部を形成し、後述するピボット板５１０のピボット５１１がその開口部を通ってフレキシャ２００の下側に当接している。

ロードビーム５００の下面のフレキシャ２００が配置される位置に、ピボットを形成したピボット板５１０を配置し、そのピボット板５１０のトラック方向（図１の下部に方向を示す）の流入側の端部は圧電素子であるピエゾ素子Ｐ５２０の端部と接している。そしてピエゾ素子Ｐ５２０のピボット板５１０と接している端部と対向する端部はロードビーム５００に固定している。ピボット板５１０の他の端部は板バネ５４０と接してトラック方向の流入側に力を受けている。ピエゾ素子Ｐ５２０には最初から所定の電圧を印加して伸長させた状態にあり、さらに電圧を増加させるとピボット板５１０はトラック方向の流出側の方向にピエゾ素子Ｐ５２０が伸長した分移動する。即ち、ピエゾ素子Ｐ５２０の伸長によって、ピボット５１１の位置がトラック方向の流出側の方向移動することになる。最初に印加した電圧を減少させれば、ピボット５１１の位置は初期の位置からトラック方向の流入側に移動することになる。

ピボット板５１０は、さらにピエゾ素子Ｒ５３０とも接している。その接続位置はピボット板５１０のシーク方向の端部で、図１ではシーク方向のインナー側の方向の端部で接している。そして、ピボット板５１０のもう一つの端部は、板バネ５５０と接している。ピエゾ素子Ｐ５２０と同様の働きでピボット５１１の位置をシーク方向のインナー側またはアウタ側の方向移動させることができる。

図２を用いて、ピエゾ素子Ｐ５２０を伸長したときのピボット５１１の移動を説明する。図２の上図は、スライダ１００がディスクに対して例えば平行な浮上姿勢にある状態を示している。この状態では、ピエゾ素子Ｐ５２０には所定の電圧が印加されてある伸長がなされてピボット５１１の位置は“ａ”の位置にある。

上記の状態からピエゾ素子Ｐ５２０に電圧が増加されたときの図が図２の下図である。ピエゾ素子Ｐ５２０への電圧印加によりピエゾ素子Ｐ５２０はさらに伸長し、ピボット板５１０をトラック方向の流出側に移動させる。これによって、ピボット５１１の位置は“ａ”から“ａ’”に移動することになってスライダの支点位置が変り、結果としてスライダ１００にトラック方向の流出側に傾斜する力を発生して傾くことになる。

実際には、スライダ１００にトラック方向の流入側に傾むくピッチングが発生したとき、ピエゾ素子Ｐ５２０の印加電圧を増加してトラック方向の流出側に傾むく力を発生させてピッチングを抑制することを行う。

なお、上述した課題を解決するための手段の第１と第２のピエゾ素子が、それぞれピエゾ素子Ｐ５２０とピエゾ素子Ｒ５３０に対応している。

次に、第１の発明のピエゾ素子による制御フローを図３を用いて説明する。図３の制御フローは、ロード／アンロード時に適切なピッチ角にする制御と、大気圧による浮上間隙をピッチ角の制御により一定間隙に保つ制御の例（磁気ディスク装置内には大気圧を計測する大気圧計が設置されているものとする）を示している。

先ず、ロードまたはアンロードの信号があるかどうか、を調べその信号が出ていればピエゾ素子Ｐ５２０への印加電圧を所定電圧増加させ、ピエゾ素子Ｐ５２０を伸長させる。これにより、ピッチ角はトラック方向の流出側に傾く力が働き、ロード時またはアンロード時にトラック方向の流入側にピッチ角が傾く力を打ち消す。この処理は、ロードまたはアンロード時のみの処理である。従って、ロードまたはアンロードの信号がなければこの時点でのピエゾ素子Ｐ５２０への印加電圧を変化させることはしない（Ｓ１００、Ｓ１１０）。

次からは、ロード時を過ぎて磁気ヘッドがディスクに移った時からの制御で、大気圧計から大気圧データを取得し、別途用意してある大気圧値に対するピエゾ素子Ｐ５２０への印加電圧の対応テーブルを参照する。参照の結果、設定すべき印加電圧が分かるので現状の印加電圧に対して増加、減少または変化させないかを判断する。印加電圧の増加であればピエゾ素子Ｐ５２０の印加電圧を現状から指定され電圧に増加させてピエゾ素子Ｐ５２０を伸長させる。印加電圧の減少であれば、ピエゾ素子Ｐ５２０の印加電圧を減少させてピエゾ素子Ｐ５２０を縮める。取得した大気圧値がピッチ角の変更を必要としなければピエゾ素子Ｐ５２０への印加電圧を変化させることはしないことになる（Ｓ１２０−Ｓ１６０）。

図３の制御フローは、磁気ディスク装置への電源投入と共に処理の実行が繰り返し行われ、常時制御している。

（第２の実施例）
次に第２の実施例として、第１の発明の他の実施形態を図４を用いて説明する。第２の実施例は、ピエゾ素子をベースプレートに設置するものである。

図４において、ロードビーム６００の下面には第１の発明と較べて長いピボット板６１０を配置し、ベースプレート４００にピエゾ素子Ｐ６２０とピエゾ素子Ｒ６３０とを配置している。ロードビーム６００のトラック方向の流入側の端部はピエゾ素子Ｐ６２０と接し、ロードビーム６００のシーク方向のインナー側の端部はピエゾ素子Ｒ６３０と接している。ここでは、図３の板バネ５４０と５５０に相当する板バネは省略しているが、作用は第１の発明と同様である。第１の発明と較べてピエゾ素子ＰおよびＲをベースプレート４００に配置したことで電圧を印加する配線の引き回しが少なくなり、製作の作業がやり易くなる。

（第３の実施例）
第３の実施例を図５を用いて説明する。図５の上図は磁気ヘッドの支持機構を側面から見た図であり、ベースプレート４００と接続したロードビーム７００はフレキシャ２００を介してスライダ１００を支持しており、ロードビーム７００に形成したピボット７１０がフレキシャ２００と当接している。ここまでは図９図の従来技術で説明した機構と同一である。図５では、ロードビーム７００に形成したピボット７１０の背面にヒータ７２０を配置している。

スライダ１００がピッチングを起こし、例えばトラック方向の流入側にスライダ１００を傾ける力が発生した場合、ヒータ７２０に電流を流して発熱させ、この熱によりピボット７１０を膨張させてピボット高さを高くすることにより、スライダ１００をトラック方向の流出側に傾ける力を発生させピッチングを抑制することができる。図５の下図は、ヒータ７２０を発熱させ、ピボット高さが高くなりスライダ１００をトラック方向の流出側に傾ける力を発生させることを示している。

（第４の実施例）
第４の実施例を図６と図７を用いて説明する。図９の従来構造のロードビーム３００の構造に対し、ピボット３１０のシーク方向の両側の所定の位置に突起を形成し、その突起の背面の凹部にヒータを配置した構造である。図６はその構造を示すもので、ロードビーム８００に形成したピボット８１０をシーク方向に切断したときの断面で示している。図６において、ピボット８１０の両側の所定位置に突起ａ８２０と突起ｂ８３０を形成し、それぞれの突起の凹部にヒータａ８２１とヒータｂ８３１を配置し、図示しない耐熱性の接着剤で固定している。図６のフレキシャ２００は、フレキシャの下側の部分に相当し、スライダ１００を固定している。

第４の実施例におけるローリングの抑制例を図７に示す。図７（ａ）は従来構造においてローリングが発生している例を示している。例えば、トラックシークにおいてスライダが図に示す運動方向に動いているとき、スライダは空気流により煽られロール角を発生する。

図７（ｂ）は、ロール角が発生するとき、ヒータｂ８３１に電流を流し、発熱させて突起ｂ８３０を熱膨張により突起高を高くし、フレキシャ２００の傾きに対するストッパーとなるようにするものである。これにより、ロール角は抑制されスライダの傾きは限定的なものとすることができる。

次に、ヒータによるロール角制御のフローを図８を用いて説明する。ここでは、トラックシーク時におけるロール角制御の例を示す。

先ず、オフトラック信号によりトラックシークの状態かどうかを判定する。オフトラック信号があれば、トラックシークと判断し、次にシーク方向はインナーからアウタに向かってシークしているかどうかを判断する。磁気ヘッドがインナーからアウタに向かっているのであれば、ヒータｂ８３１をＯＮとして通電する。その通電によりヒータｂ８３１は発熱し、熱膨張によりヒータｂ８３１の突起の高さが高くなる。ロール角の発生で傾いたフレキシャ２００はこの突起がストッパーとなって、ロール角は抑制されることになる。シーク方向がアウタからインナーの方向にあれば、ヒータａ８２１をＯＮとすることにより、同様にロール角を抑制する（Ｓ２００−Ｓ２３０）。

次にオントラック信号があるかどうかを調べ、オントラック信号があればその時点でヒータａ８２１またはヒータｂ８３１をＯＦＦとする。オントラック信号が出ていなければヒータは通電を続ける（Ｓ２４０−Ｓ２５０）。

上記のフローにより、トラックシーク時に発生するロール角を抑制することができる。トラックシーク時以外は、ヒータａ８２１とヒータｂ８３１をＯＦＦとして回転するディスクへの追従性を高めている。

第１の発明の磁気ヘッド支持構造例（その１）である。 第１の発明によるピッチング抑制例である。 第１の発明のピエゾ素子による制御フロー例である。 第１の発明の磁気ヘッド支持構造例（その２）である。 磁気ヘッド支持構造例である。 磁気ヘッド支持構造例である。 ローリング抑制例である。 ヒータによる制御フロー例である。 従来の磁気ヘッド支持構造例である。

符号の説明

１００ スライダ
２００ フレキシャ
３００ ロードビーム
３１０ ピボット
４００ ベースプレート
５００ ロードビーム
５１０ ピボット板
５１１ ピボット
５２０ ピエゾ素子Ｐ５２０
５３０ ピエゾ素子Ｒ５３０
５４０ 板バネ
５５０ 板バネ
６００ ロードビーム
６１０ ピボット板
６１１ ピボット
７００ ロードビーム
７１０ ピボット
７２０ ヒータ
８００ ロードビーム
８１０ ピボット
８２０ 突起ａ
８２１ ヒータａ
８３０ 突起ｂ
８３１ ヒータｂ

Claims (3)

1. ロードビームにフレキシャを介して磁気ヘッドを搭載したスライダを支持する磁気ヘッド支持機構であって、
   前記ロードビームはピボット板と第１と第２のピエゾ素子とからなるピボット位置制御機構を有し、
   前記ピボット板は、該ピボット板に形成したピボットが前記フレキシャと当接し、該ピボット板のトラック方向の一方の端部は前記第１のピエゾ素子の伸縮する端部と当接し、該ピボット板のシーク方向の一方の端部は前記第２のピエゾ素子の伸縮する端部と当接し、
   前記第１のピエゾ素子は、該第１のピエゾ素子の伸縮によって前記ピボットの前記フレキシャの当接位置を変えて前記スライダのピッチ角を変化させるよう、前記ピボット板と当接した端部と対向する端部を前記ロードビームに固定し、
   前記第２のピエゾ素子は、該第２のピエゾ素子の伸縮によって前記ピボットの前記フレキシャの当接位置を変えて前記スライダのロール角を変化させるよう、前記ピボット板と当接した端部と対向する端部を前記ロードビームに固定した、
   ことを特徴とする磁気ヘッド支持機構。
2. ピボット板と第１と第２のピエゾ素子とからなるピボット位置制御機構を有するロードビームに、フレキシャを介して磁気ヘッドを搭載したスライダを支持する磁気ヘッド支持方法であって、
   前記ピボット板にピボットを形成し、該ピボットを前記フレキシャと当接させ、該ピボット板のトラック方向の一方の端部を前記第１のピエゾ素子の伸縮する端部と当接し、該ピボット板のシーク方向の一方の端部を前記第２のピエゾ素子の伸縮する端部と当接し、
   前記第１のピエゾ素子の伸縮によって前記ピボットの前記フレキシャの当接位置を変えて前記スライダのピッチ角を変化させるよう、前記ピボット板と当接した端部と対向する端部を前記ロードビームに固定し、
   前記第２のピエゾ素子の伸縮によって前記ピボットの前記フレキシャの当接位置を変えて前記スライダのロール角を変化させるよう、前記ピボット板と当接した端部と対向する端部を前記ロードビームに固定する、
   ことを特徴とする磁気ヘッド支持方法。
3. ロードビームにフレキシャを介して磁気ヘッドを搭載したスライダを支持する磁気ヘッド支持機構を持つ磁気ディスク装置であって、
   前記ロードビームはピボット板と第１と第２のピエゾ素子とからなるピボット位置制御機構を有し、
   前記ピボット板は、該ピボット板に形成したピボットが前記フレキシャと当接し、該ピボット板のトラック方向の一方の端部は前記第１のピエゾ素子の伸縮する端部と当接し、該ピボット板のシーク方向の一方の端部は前記第２のピエゾ素子の伸縮する端部と当接し、
   前記第１のピエゾ素子は、該第１のピエゾ素子の伸縮によって前記ピボットの前記フレキシャの当接位置を変えて前記スライダのピッチ角を変化させるよう、前記ピボット板と当接した端部と対向する端部を前記ロードビームに固定し、
   前記第２のピエゾ素子は、該第２のピエゾ素子の伸縮によって前記ピボットの前記フレキシャの当接位置を変えて前記スライダのロール角を変化させるよう、前記ピボット板と当接した端部と対向する端部を前記ロードビームに固定した、
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。

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