ヘッド装置、位置制御方法、及び磁気ディスク装置
【課題】磁気ヘッド素子を磁気ディスクに対して精度よく位置決めする。
【解決手段】磁気ヘッド素子２１が磁気ディスクと対向するように支持するスライダ２２と、スライダ２２と少なくとも２点の接点２３ａ、２３ｂにおいて連結され、スライダ２２に対し磁気ディスクの記録面と垂直な方向に所定の荷重を付与するサスペンション２３と、サスペンション２３と連結され、スライダ２２を磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸とする回動方向に回動自在に支持する回動支持機構２５を有するアーム２４とを備え、スライダ２２は、磁気ディスクと対向する側で、回動支持機構２５の回動軸とは異なる位置に設けられ、磁気ディスクと接触する接触パッド２８、２９を有し、サスペンション２３には、スライダ２２との接点２３ａ、２３ｂに、スライダ２２に付与される荷重の荷重分布を可変とする荷重分布可変手段３４、３５が設けられる。
【解決手段】磁気ヘッド素子２１が磁気ディスクと対向するように支持するスライダ２２と、スライダ２２と少なくとも２点の接点２３ａ、２３ｂにおいて連結され、スライダ２２に対し磁気ディスクの記録面と垂直な方向に所定の荷重を付与するサスペンション２３と、サスペンション２３と連結され、スライダ２２を磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸とする回動方向に回動自在に支持する回動支持機構２５を有するアーム２４とを備え、スライダ２２は、磁気ディスクと対向する側で、回動支持機構２５の回動軸とは異なる位置に設けられ、磁気ディスクと接触する接触パッド２８、２９を有し、サスペンション２３には、スライダ２２との接点２３ａ、２３ｂに、スライダ２２に付与される荷重の荷重分布を可変とする荷重分布可変手段３４、３５が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッド装置に関し、特に、磁気ヘッドスライダを磁気ディスクに接触させる接触記録型磁気ディスク装置に搭載されるヘッド装置、このヘッド装置の位置制御方法、及び、このヘッド装置を用いた磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気ディスク装置は、磁気記録が可能な磁気ディスクと、この磁気ディスクを回転可能に支持するディスク回転支持機構と、磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子と、この磁気ヘッド素子を支持するための支持部材と、磁気ヘッド素子を磁気ディスク上の半径方向に位置決めする位置決め機構とから構成される。支持部材及び位置決め機構は、磁気ヘッド素子が搭載されたスライダとそのスライダを支持するサスペンション構造と、このサスペンション構造に連結されたアクチュエータ機構とからなり、これらの作用により磁気ヘッド素子を磁気ディスク上の所望の位置に移動させ、磁気ディスク上に記録された情報を読み出し又は書き込みをする間、磁気ヘッド素子の位置を維持する。
【０００３】
磁気ディスク装置は、コンピュータの外部記憶装置として用いられ、コンピュータ本体の小型化、高性能化に伴い、小型化とともに、記録容量の大型化が求められている。この要望を満たす手段としては、磁気ディスクの記録密度を高密度にする方法が考えられている。このように、高記録密度化された磁気ディスクを用いる磁気ディスク装置では、磁気ディスクの情報信号を読み出し又は書き込みを行うための磁気ヘッド素子と当該磁気ディスクとの距離も狭小化されることになる。
【０００４】
ところで、従来の磁気ディスク装置では、磁気ヘッド素子が搭載されたスライダと磁気ディスクとの間の空気流により浮力が発生し、この浮力により、スライダが浮上した状態で駆動される、いわゆる浮上記録型のヘッドスライダが、多用されていた。この浮上記録型ヘッドスライダが採用された磁気ディスク装置においては、磁気ヘッド素子の位置決め機構として、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）を用いた粗動アクチュエータと、スライダと連結されるアームを駆動させるアーム駆動方式、スライダを駆動させるスライダ駆動方式、磁気ヘッド素子を駆動させるヘッド素子駆動方式などの微動アクチュエータとを併用して位置決めを行っている。
【０００５】
しかし、上述のように、磁気ディスクの高記録密度化に伴い、磁気ディスクと磁気ヘッド素子との距離はさらに狭小化され、磁気ディスクとスライダとが接触した状態で駆動される、いわゆる接触記録型のヘッドスライダが提案されるようになった。
【０００６】
この接触記録型ヘッドスライダを有する磁気ディスク装置においては、磁気ヘッド素子と磁気ディスクとが接触することから、磁気ヘッド素子の位置決め機構として、浮上記録型ヘッドスライダと同様の、粗動アクチュエータと、アーム駆動方式、スライダ駆動方式、ヘッド素子駆動方式等の微動アクチュエータとを備える機構を採用することはできない。これは、アーム駆動方式の微動アクチュエータの場合、微動アクチュエータの駆動部（アームの一端側）と摩擦力作用点（アームの他端側）とが離間されており、さらに、磁気ディスクとの接触に伴う摩擦力に抗う必要があることから、十分な精度の微少位置決めが困難となる。また、スライダ駆動方式、ヘッド素子駆動方式の微動アクチュエータの場合、本来空気流に発生する風外乱力に抗して位置決めを行うことしか想定されていないところ、磁気ディスクとの接触に伴う摩擦力に抗するとなると、微動アクチュエータの駆動力反力が粗動アクチュエータの駆動に影響を及ぼすことになり、精度よく位置決めを行うことができない。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１８０３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、磁気ヘッド素子の磁気ディスクに対して精度よく位置決めを行うことができる磁気ディスク装置に搭載されるヘッド装置、このヘッド装置の磁気ヘッド素子の磁気ディスクに対する位置制御方法、このヘッド装置が搭載される磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るヘッド装置は、磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子と、上記磁気ヘッド素子が上記磁気ディスクと対向するように支持するスライダと、上記スライダと少なくとも２点の接点において連結され、該スライダに対し上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向に所定の荷重を付与するサスペンションと、上記サスペンションと連結され、上記スライダを上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸とする回動方向に回動自在に支持する回動支持機構を有するアームとを備える。そして、上記スライダは、上記磁気ディスクと対向する側で、上記回動支持機構の回動軸とは異なる位置に設けられ、該磁気ディスクと接触する接触パッドを少なくとも２つ有し、上記サスペンションは、少なくとも上記スライダとの１つの接点に、上記スライダに付与される荷重の荷重分布を可変とする荷重分布可変手段が設けられることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るヘッド装置は、例えば、上記スライダは、上記接触パッドを２つ有し、上記サスペンションは、上記荷重分布可変手段を２つを有し、３点において上記スライダと連結されるようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明に係るヘッド装置は、例えば、上記２つの接触パッドと上記２つの荷重分布可変手段とは、上記スライダを挟んで対向する位置に設けられるようにしてもよい。
【００１２】
さらに、本発明に係るヘッド装置は、例えば、上記荷重分布可変手段は、圧電素子からなるようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明は、磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子の該磁気ディスクに対する位置制御方法であって、上記磁気ヘッド素子が上記磁気ディスクと対向するように支持するスライダに付与される上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向への所定の荷重の荷重分布を変化させ、上記変化された荷重分布により、上記スライダと上記磁気ディスクとの複数の接点における摩擦力を変化させ、該スライダを上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸として回動させ、該磁気ディスクに対する上記磁気ヘッド素子の位置を制御することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る磁気ディスク装置は、回転可能に支持された磁気ディスクと、ヘッド装置とからなり、上記ヘッド装置は、磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子と、上記磁気ヘッド素子が上記磁気ディスクと対向するように支持するスライダと、上記スライダと少なくとも２点の接点において連結され、該スライダに対し上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向に所定の荷重を付与するサスペンションと、上記サスペンションと連結され、上記スライダを上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸とする回動方向に回動自在に支持する回動支持機構を有するアームとを備え、上記スライダは、上記磁気ディスクと対向する側で、上記回動支持機構の回動軸とは異なる位置に設けられ、該磁気ディスクと接触する接触パッドを少なくとも２つ有し、上記サスペンションは、少なくとも上記スライダとの１つの接点に、上記スライダに付与される荷重の荷重分布を可変とする荷重分布可変手段が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、スライダにかかる荷重分布を変動させ、磁気ヘッド素子の位置を変位させるので、磁気ヘッド素子を磁気ディスクに近接させた状態で、磁気ヘッド素子の磁気ディスクに対する位置を制御することができ、高記録密度化された磁気ディスクに対する磁気ヘッド素子の位置制御を精度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る磁気ディスク装置について図面を参照して詳細に説明をする。本発明に係る磁気ディスク装置１は、コンピュータの外部記憶装置として用いられるものである。磁気ディスク装置１は、磁気ディスク２と、この磁気ディスク２が装着され、回転可能に支持されるディスク装着部３と、ディスク装着部３を回転駆動するディスク駆動部４と、磁気ディスク２に対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子１１を有するヘッド装置２０と、これらの部材を収容するケース５とからなる。ヘッド装置２０には、後述するサスペンションアーム２４の一端側に、磁気ヘッド素子１１を磁気ディスク２の半径方向に移動させるための回動アクチュエータ６と連結される剛性アーム７が接続されている。
【００１７】
磁気ディスク２は、主面に設けられる記録面２ａに情報信号が記録されるディスク状の記録媒体である。
【００１８】
ディスク装着部３は、磁気ディスク２を回転可能に支持される部材であり、例えば、ハブ８により、磁気ディスク２の回転軸９に固定されている。なお、ディスク装着部３は、上述に限らず、磁気ディスク２を回転可能に支持できるものであればよく、例えば、磁気ディスク２を固定し保持するための周知のチャッキング機構を有するものであってもよい。
【００１９】
ディスク駆動部４は、回転軸９に接続される駆動モータであり、磁気ディスク２を回転軸９を中心に回転駆動させる。ディスク駆動部４は、例えば、磁気ディスク２をディスク装着部３と一体に回転駆動する扁平状のスピンドルモータからなる。なお、ディスク駆動部４は、上述に限らず、磁気ディスク２を回転駆動させることができる駆動源であれば、いかなる構造を有するものであってもよい。
【００２０】
磁気ディスク装置１のケース５は、各構成部材が収容される略直方体形状からなる。ケース５は、内部、外部の空気を強制循環させ内部に新しい空気を供給する機構は有しておらず、内部が外部環境から事実上隔離され、密封されている。なお、ケース５は、上述に限らず、内部を外部の環境に合わせて圧力を調節する通気口を有する構造としてもよい。
【００２１】
ケース５内に設けられる回動アクチュエータ６は、剛性アーム７が連結され、剛性アーム７を、回動軸１０を中心に磁気ディスク２の記録面２ａと略平行な面内（図１中矢印Ａ方向）で回動させるための駆動源である。回動アクチュエータ６は、例えば、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）からなり、いわゆる磁気ヘッド素子２１の粗動位置決め機構の一部を構成するものである。
【００２２】
剛性アーム７は、回動アクチュエータ６とヘッド装置２０とを連結する部材であり、剛性を有する長尺状の部材からなり、一端が回動軸１０と回動可能に連結され、他端がヘッド装置２０のサスペンションアーム２４と連結されている。
【００２３】
ヘッド装置２０は、図１及び図２に示すように、磁気ディスク２に対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子２１と、磁気ヘッド素子２１が磁気ディスク２と対向するように支持するスライダ２２と、スライダ２２と３点の接点において連結され、スライダ２２に対し磁気ディスク２の記録面２ａと垂直な方向に所定の荷重を付与する支持バネ２３と、支持バネ２３と連結され、スライダ２２を磁気ディスク２の記録面２ａと垂直な方向を回動軸とする回動方向に回動自在に支持する回動支持機構２５を有するサスペンションアーム２４とを備える。
【００２４】
磁気ヘッド素子２１は、磁気ディスク２に対して情報信号の記録の書き込み、又は読み出しを行うことができる素子である。磁気ヘッド素子２１は、スライダ２２の磁気ディスク２の記録面２ａに記録された情報信号を読み出し及び書き込みができる位置に取り付けられる。具体的には、磁気ヘッド素子２１は、高記録密度化された磁気ディスク２の記録面２ａに記録された情報信号を読み出し、書き込みができるように、記録面２ａと近接した位置、すなわち、スライダ２２の記録面２ａと対向する側に設けられる。
【００２５】
スライダ２２は、図２及び図３に示すように、略板状の部材からなり、対向する一対の側面２２ｃ、２２ｄが、磁気ディスク２の半径方向と略平行となるように配設される。スライダ２２は、磁気ディスク２と対向する面２２ａに磁気ディスク２と２点において接触する接触パッド２８、２９が設けられ、面２２ａと平行する面２２ｂにサスペンションとしての支持バネ２３が設けられている。スライダ２２は、支持バネ２３、サスペンションアーム２４により、磁気ディスク２の記録面２ａと略垂直な方向に対して所定の荷重が付与されている。
【００２６】
スライダ２２の面２２ａに設けられる接触パッド２８、２９は、面２２ａの側面２２ｃ側、すなわち、トレーリングエッジ側に設けられる突部３０、３１の端部に設けられる。接触パッド２８、２９は、磁気ディスク２と接触摺動する際に、摩擦力の発生を抑える材料により形成される。なお、突部３０の接触パッド２８近傍には、磁気ヘッド素子２１が設けられている。
【００２７】
スライダ２２の面２２ａ側には、接触パッド２８、２９の他に、側面２２ｄ側、すなわち、リーディングエッジ側に幅方向全域に亘って形成される突片３２が設けられている。突片３２は、スライダ２２と連続して形成され、磁気ディスク２と過度には接触しない高さに形成され、側面２２ｄ側に空気抵抗を低減するための切欠部３２ａが設けられている。
【００２８】
支持バネ２３は、図２及び図３に示すように、第１の脚部２３ａ、第２の脚部２３ｂ、第３の脚部２３ｃとから構成され、３本の短冊状の板材が、一方の端部において接合され、その接合部を頂点２３ｄとして、それぞれの他端部が脚を構成し、スライダ２２と接続される部材である。支持バネ２３は、第１、第２、第３の脚部２３ａ、２３ｂ、２３ｃによって形成される頂点２３ｄにおいて、サスペンションアーム２４と連結され、第１、第２、第３の脚部２３ａ、２３ｂ、２３ｃが平面視略等間隔となるように形成されている。支持バネ２３は、サスペンションアーム２４により磁気ディスク２側に向けて荷重がかけられており、その荷重をスライダ２２に分散させる部材である。支持バネ２３の頂点２３ｄは、スライダ２２の面２２ｂの略中心となる位置に設けられている。
【００２９】
支持バネ２３の第１の脚部２３ａは、スライダ２２の面２２ｂ上で、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）の突部３０と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００３０】
支持バネ２３の第２の脚部２３ｂは、スライダ２２の面２２ｂ上で、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）の突部３１と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００３１】
支持バネ２３の第３の脚部２３ｃは、スライダ２２の面２２ｂ上で、リーディングエッジ側（側面２２ｄ側）の幅方向略中央で突片３２と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００３２】
なお、支持バネ２３は、上述のように第１、第２、第３の脚部２３ａ、２３ｂ、２３ｃを配設することに限らず、サスペンションアーム２４からの荷重を均一にスライダ２２に伝達できる構成であればいかなる構成であってもよい。
【００３３】
また、支持バネ２３には、第１の脚部２３ａとスライダ２２との接点において、積層型の圧電素子３４が介挿されている。さらに、支持バネ２３には、第２の脚部２３ｂとの接点において、積層型の圧電素子３５が介挿されている。この圧電素子３４、３５は、図示しない電源から電圧を印加することにより厚さが変動するものである。すなわち、圧電素子３４、３５は、印加電圧に応じて、面２２ｂと垂直な方向の厚みが変動するものである。圧電素子３４、３５は、それぞれの素子に印加する電圧を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を可変とする荷重可変手段を構成するものである。
【００３４】
サスペンションアーム２４は、長尺状の剛性を有する板バネからなり、その一端が剛性アーム７と接続され、他端が回動支持機構２５を介して支持バネ２３と接続されている。サスペンションアーム２４は、支持バネ２３と接続される側の端部において、回動支持機構２５を有する。回動支持機構２５は、支持バネ２３を磁気ディスク２の記録面２ａと略平行な面内を図３（Ａ）中矢印Ｂに示す方向に回動させる。回動支持機構２５は、支持バネ２３を回動させることにより、支持バネ２３と連結されたスライダ２２を回動させ、スライダ２２に設けられる磁気ヘッド素子２１を磁気ディスク２の略半径方向に移動させる。
【００３５】
サスペンションアーム２４は、磁気ディスク２の記録面２ａと略垂直な方向に荷重が付与される。サスペンションアーム２４に付与される荷重は、支持バネ２３を介して、均一にスライダ２２に伝達される。
【００３６】
このような構成を有する磁気ディスク装置１は、回動アクチュエータ６を制御することにより、磁気ディスク２の所望とする半径位置に磁気ヘッド素子２１を粗動させ、磁気ディスク２と磁気ヘッド素子２１とが近接ないし接触しながら駆動される。磁気ディスク装置１は、スライダ２２と支持バネ２３との間に設けられる２つの圧電素子３４、３５を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を変動させ、スライダ２２を回動支持機構２５の回動軸を中心として回動させ、磁気ヘッド素子２１を微動させる。このとき、磁気ディスク装置１は、圧電素子３４、３５を制御することにより、スライダ２２に係る荷重の荷重分布が変動し、すなわち、接触パッド２８、２９に作用する磁気ディスク２との摩擦力が異なり、回動支持機構２５の回動軸周りに発生するモーメントが異なり、スライダ２２自体が回転し、磁気ヘッド素子２１が磁気ディスク２の半径方向、すなわち磁気ディスク２のトラック幅方向に変位することができる。
【００３７】
磁気ディスク装置１は、粗動アクチュエータとしての回動アクチュエータ６を有し、さらに、圧電素子３４、３５を制御しスライダ２２にかかる荷重分布を変動させ、磁気ヘッド素子２１の位置を変位させる微動アクチュエータとしての機能を有するヘッド装置２０を備えるので、磁気ヘッド素子２１を磁気ディスク２に近接させた状態で、磁気ヘッド素子２１の磁気ディスク２に対する位置を制御することができるので、高記録密度化された磁気ディスク２に対する磁気ヘッド素子２１の位置制御を精度よく行うことができる。また、磁気ディスク装置１のヘッド装置２０は、磁気ヘッド素子２１の微少な位置決めを、粗動アクチュエータとしての回動アクチュエータ６に影響を与えずに行うことができるので、確実に精度よく位置制御を行うことができる。
【００３８】
次に、磁気ディスク装置１における磁気ディスク２に対する磁気ヘッド素子２１の位置制御方法について説明をする。
【００３９】
前提として、磁気ディスク装置１には、荷重方向が磁気ディスク２の記録面２ａと垂直な方向となるように、サスペンションアーム２４に付与される荷重が支持バネ２３を介してスライダ２２に付与されているものとする。このとき、スライダ２２に伝達される荷重は、支持バネ２３により均一化されており、磁気ディスク２と磁気ヘッド素子２１とが、高記録密度化された磁気ディスクの情報信号を読み出し、書き込みに適した距離離間するように、接触パッド２８、２９とが記録面２ａと接触摺動する。
【００４０】
まず、磁気ディスク装置１は、荷重分布可変手段としての圧電素子３４、３５を制御し、それぞれの素子に印加する電圧を変化させ、スライダ２２に付与される荷重の荷重分布を変化させる。
【００４１】
次に、磁気ディスク装置１は、この変化された荷重分布により、スライダ２２と磁気ディスク２との接点である接触パッド２８、２９それぞれにおける摩擦力を変化させ、スライダ２２を磁気ディスク２の記録面２ａと垂直な方向を回動軸、すなわち回動支持機構２５を回動軸として回動させ、磁気ディスク２に対する磁気ヘッド素子２１の位置を制御する。
【００４２】
このようにすると、磁気ディスク装置１の磁気ヘッド素子２１の微少な位置決めを行うことができる。具体的には、磁気ディスク装置１は、磁気ヘッド素子２１を磁気ディスク２の半径方向外周側に変位させる場合には、圧電素子３５に印加する電圧を制御し、その厚さを増加させることで、スライダ２２に付与される荷重の荷重分布が変化し、それに伴い、接触パッド２９と磁気ディスク２との摩擦力が増加し、回動支持機構２５の回動軸周りにモーメントが発生し、スライダ２２を平面視時計回りに回動する。これにより、磁気ヘッド素子２１は、磁気ディスク２の半径方向外周側に変位する。また、逆に、磁気ディスク装置１は、磁気ヘッド素子２１を磁気ディスク２の半径方向内周側に変位させる場合には、圧電素子３４に印加する電圧を制御し、その厚さを増加させることで、スライダ２２に付与される荷重の荷重分布が変化し、それに伴い、接触パッド２８と磁気ディスク２との摩擦力が増加し、回動支持機構２５の回動軸周りにモーメントが発生し、スライダ２２を平面視反時計回りに回動する。これにより、磁気ヘッド素子２１は、磁気ディスク２の半径方向内周側に変位する。
【００４３】
以上のように、磁気ディスク装置１は、圧電素子３４、３５に印加する電圧値や印加時間を適宜制御することにより、磁気ヘッド素子２１の変位量を調整することができる。また、磁気ディスク装置１は、スライダ２２の面２２ｂの中央近傍に回動中心となる回動支持機構２５の回動軸が配設されており、スライダ２２を回動させるときに生じる駆動反力は最小限とすることができ、そのため、サスペンションアーム２４へこの駆動反力による作用を伝達することがなく、すなわち、回動アクチュエータ６に影響を与えないので、磁気ヘッド素子２１の粗動と微動とを精度よく行うことができ、ひいては磁気ヘッド素子２１の正確な位置決めを行うことができる。
【００４４】
なお、磁気ディスク装置１は、圧電素子３４、３５が２つ設けられることについて述べたが、これに限らず、支持バネ２３とスライダ２２との全ての接点に介挿させてもよく、また、いずれか１つの接点に介挿させるようにのみしてもよい。また、支持バネ２３は、３点においてスライダ２２と連結されることについて述べたが、これに限らず、スライダ２２を支持でき、スライダ２２の回動に必要な圧電素子をスライダ２２との接点に介挿することができる、すなわち、スライダ２２を支持するとともに、スライダ２２の回動軸と異なる位置において接点を有する構成であればいかなるものであってもよい。
【００４５】
次に、本発明に係る磁気ディスク装置の他の実施の形態について説明をする。
【００４６】
第２の実施の形態として示すヘッド装置は、図４に示すように、第１の実施の形態として示したヘッド装置２０におけるスライダ２２と支持バネ２３との連結位置が異なるものである。なお、第１の実施の形態として示したヘッド装置２０と同様の機能を有する部材については、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
第２の実施の形態としてのヘッド装置は、スライダ２２と連結される支持バネ２３の接点位置が異なるものである。具体的には、支持バネ２３は、図４に示すように、第１の脚部２３ａ、第２の脚部２３ｂ、第３の脚部２３ｃとから構成され、３本の短冊状の板材が、一方の端部において接合され、その接合部を頂点２３ｄとして、それぞれの他端部が脚を構成し、スライダ２２と接続される部材である。支持バネ２３は、第１、第２、第３の脚部２３ａ、２３ｂ、２３ｃによって形成される頂点２３ｄにおいて、サスペンションアーム２４と連結され、第１、第２、第３の脚部２３ａ、２３ｂ、２３ｃが平面視略等間隔となるように形成されている。支持バネ２３は、サスペンションアーム２４により磁気ディスク２側に向けて荷重がかけられており、その荷重をスライダ２２に分散させる部材である。支持バネ２３の頂点２３ｄは、スライダ２２の面２２ｂの略中心となる位置に設けられている。
【００４８】
支持バネ２３の第１の脚部２３ａは、スライダ２２の面２２ｂ上で、リーディングエッジ側（側面２２ｄ側）に設けられる突部３０と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００４９】
支持バネ２３の第２の脚部２３ｂは、スライダ２２の面２２ｂ上で、リーディングエッジ側（側面２２ｄ側）に設けられる突部３１と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００５０】
支持バネ２３の第３の脚部２３ｃは、スライダ２２の面２２ｂ上で、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）の幅方向略中央で突片３２と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００５１】
また、支持バネ２３の第１の脚部２３ａとスライダ２２との接点においては、圧電素子３４が介挿され、第２の脚部２３ｂとスライダ２２との接点においては、圧電素子３５が介挿されている。
【００５２】
さらに、スライダ２２に設けられる突片３２は、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）に設けられ、先端部に接触パッド３３が取り付けられている。
【００５３】
このような構成を有する第２の実施の形態のヘッド装置は、ヘッド装置２０と同様に、圧電素子３４、３５を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を変化させ、接触パッド２８、２９、３３に作用する磁気ディスク２の記録面２ａとの摩擦力が異なり、スライダ２２が回動支持機構２５の回動軸を中心に回動し、磁気ヘッド素子２１を変位させることができる。
【００５４】
以上のように第１及び第２の実施の形態として示したヘッド装置は、磁気ディスク２の記録面２ａと接触パッド２８、２９、３３との間に発生する摩擦力が、乾性摩擦によるものである。しかし、磁気ディスク２によっては、スライダ２２との接触摺動により記録面２ａが損傷することや、摩擦低減のために、潤滑剤が塗布されたものもある。この場合、磁気ディスク２の記録面２ａと接触パッドとの間に発生する摩擦力は、粘性摩擦によるものとなる。
【００５５】
そこで、次に、磁気ディスクと接触パッドとの摩擦特性が、粘性摩擦によるものの場合におけるヘッド装置について説明する。
【００５６】
第３の実施の形態として示すヘッド装置は、図５に示すように、ヘッド装置２０における支持バネ２３の代わりに支持バネ４１が設けられている。
【００５７】
支持バネ４１は、図５に示すように、第１の脚部４１ａ、第２の脚部４１ｂ、第３の脚部４１ｃとから構成され、３本の短冊状の板材が、一方の端部において接合され、その接合部を頂点４１ｄとして、それぞれの他端部が脚を構成し、スライダ２２と接続される部材である。支持バネ４１は、第１、第２、第３の脚部４１ａ、４１ｂ、４１ｃによって形成される頂点４１ｄにおいて、サスペンションアーム２４と連結され、第１、第２、第３の脚部４１ａ、４１ｂ、４１ｃが平面視略等間隔となるように形成されている。支持バネ４１は、サスペンションアーム２４により磁気ディスク２側に向けて荷重がかけられており、その荷重をスライダ２２に分散させる部材である。支持バネ４１の頂点４１ｄは、スライダ２２の面２２ｂの略中心となる位置に設けられている。
【００５８】
支持バネ４１の第１の脚部４１ａは、スライダ２２の面２２ｂ上で、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）に設けられる突部３０と対向する位置にスライダ２２と接続されている。第１の脚部４１ａには、長手方向略中央部に長手方向の伸縮用の伸びしろ部４２が形成されている。伸びしろ部４２は、後述する圧電素子４４により第１の脚部４１ａが長手方向に伸縮される力がかかるときに弾性変形し、第１の脚部４１ａの全長を可変とする部材である。
【００５９】
支持バネ４１の第２の脚部４１ｂは、スライダ２２の面２２ｂ上で、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）に設けられる突部３１と対向する位置にスライダ２２と接続されている。第２の脚部４１ｂには、長手方向略中央部に長手方向の伸縮用の伸びしろ部４３が形成されている。伸びしろ部４３は、後述する圧電素子４５により第２の脚部４１ｂが長手方向に伸縮される力がかかるときに弾性変形し、第２の脚部４１ｂの全長を可変とする部材である。
【００６０】
支持バネ４１の第３の脚部４１ｃは、スライダ２２の面２２ｂ上で、リーディングエッジ側（側面２２ｄ側）の幅方向略中央で突片３２と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００６１】
また、第３の実施の形態として示すヘッド装置には、第１の脚部４１ａとスライダ２２との接点において、圧電素子４４が介挿され、第２の脚部４１ｂとスライダ２２との接点において、圧電素子４５が介挿されている。
【００６２】
圧電素子４４、４５は、図示しない電源から電圧を印加することによって第１の脚部４１ａ及び第２の脚部４１ｂの長手方向の全長を変動させるものである。すなわち、圧電素子４４、４５は、印加電圧に応じて、せん断ひずみによって圧電素子表面の面２２ｂと平行な方向の位置が変動するものである。圧電素子４４、４５は、それぞれの素子に印加する電圧を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を可変とする荷重可変手段を構成するものである。
【００６３】
さらに、第３の実施の形態として示すヘッド装置は、接触パッド２８、２９が、先端部に向かって隆起した、いわゆる山型に形成されている。これは、磁気ディスク２と接触パッド２８、２９との接触摺動面を少なくし摩擦を低減するとともに、圧電素子４４、４５によりスライダ２２にかかる荷重の荷重分布が変化したとき、スライダ２２の姿勢が変化し、接触パッド２８、２９の接触面積を変化させるための形状である。
【００６４】
このような構成を有する第３の実施の形態のヘッド装置は、ヘッド装置２０と同様に、圧電素子４４、４５を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を変化させ、接触パッド２８、２９と磁気ディスク２との接触面積を変化させ、これに伴い磁気ディスク２の記録面２ａとの摩擦力を変化させ、スライダ２２が回動支持機構２５の回動軸を中心に回動し、磁気ヘッド素子２１を変位させるようにすることができる。
【００６５】
次に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態として示すヘッド装置は、スライダ２２と連結される支持バネ４１の接点位置が、第３の実施の形態として示したヘッド装置と異なるものである。具体的には、支持バネ４１は、図６に示すように、第１の脚部４１ａ、第２の脚部４１ｂ、第３の脚部４１ｃとから構成され、３本の短冊状の板材が、一方の端部において接合され、その接合部を頂点４１ｄとして、それぞれの他端部が脚を構成し、スライダ２２と接続される部材である。支持バネ４１は、第１、第２、第３の脚部４１ａ、４１ｂ、４１ｃによって形成される頂点４１ｄにおいて、サスペンションアーム２４と連結され、第１、第２、第３の脚部４１ａ、４１ｂ、４１ｃが平面視略等間隔となるように形成されている。支持バネ４１は、サスペンションアーム２４により磁気ディスク２側に向けて荷重がかけられており、その荷重をスライダ２２に分散させる部材である。支持バネ４１の頂点４１ｄは、スライダ２２の面２２ｂの略中心となる位置に設けられている。
【００６６】
支持バネ４１の第１の脚部４１ａは、スライダ２２の面２２ｂ上で、リーディングエッジ側（側面２２ｄ側）に設けられる突部３０と対向する位置にスライダ２２と接続されている。第１の脚部４１ａには、長手方向略中央部に長手方向の伸縮用の伸びしろ部４２が形成されている。伸びしろ部４２は、圧電素子４４により第１の脚部４１ａが長手方向に伸縮する力がかかるときに弾性変形し、第１の脚部４１ａの全長を可変とする部材である。
【００６７】
支持バネ４１の第２の脚部４１ｂは、スライダ２２の面２２ｂ上で、リーディングエッジ側（側面２２ｄ側）に設けられる突部３１と対向する位置にスライダ２２と接続されている。第２の脚部４１ｂには、長手方向略中央部に長手方向の伸縮用の伸びしろ部４３が形成されている。伸びしろ部４３は、後述する圧電素子４５により第２の脚部４１ｂが長手方向に伸縮される力がかかるときに弾性変形し、第２の脚部４１ｂの全長を可変とする部材である。
【００６８】
支持バネ４１の第３の脚部４１ｃは、スライダ２２の面２２ｂ上で、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）の幅方向略中央で突片３２と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００６９】
圧電素子４４、４５は、図示しない電源から電圧を印加することによって第１の脚部４１ａ及び第２の脚部４１ｂの長手方向の全長を変動させるものである。すなわち、圧電素子４４、４５は、印加電圧に応じて、せん断ひずみによって圧電素子表面の面２２ｂと平行な方向の位置が変動するものである。圧電素子４４、４５は、それぞれの素子に印加する電圧を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を可変とする荷重可変手段を構成するものである。
【００７０】
さらに、第４の実施の形態として示すヘッド装置は、第３の実施の形態と同様、接触パッド２８、２９が、先端部に向かって隆起した、いわゆる山型に形成されている。これは、磁気ディスク２と接触パッド２８、２９との接触摺動面を少なくし摩擦を低減するとともに、圧電素子４４、４５によりスライダ２２にかかる荷重の荷重分布が変化したとき、スライダ２２の姿勢が変化し、接触パッド２８、２９の接触面積を変化させるための形状である。
【００７１】
スライダ２２に設けられる突片３２は、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）に設けられ、先端部に接触パッド３３が取り付けられている。
【００７２】
このような構成を有する第４の実施の形態のヘッド装置は、ヘッド装置２０と同様に、圧電素子４４、４５を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を変化させ、接触パッド２８、２９、３３と磁気ディスク２との接触面積を変化させ、これに伴い磁気ディスク２の記録面２ａとの摩擦力を変化させ、スライダ２２が回動支持機構２５の回動軸を中心に回動し、磁気ヘッド素子２１を変位させるようにすることができる。
【００７３】
以上の実施の形態で示したような構成を有する磁気ディスク装置は、粗動アクチュエータとしての回動アクチュエータ６を有し、さらに、圧電素子３４、３５、４４、４５を制御しスライダ２２にかかる荷重分布を変動させ、磁気ヘッド素子２１の位置を変位させる微動アクチュエータとしての機能を有するヘッド装置を備えるので、磁気ヘッド素子２１を磁気ディスク２に近接させた状態で、磁気ヘッド素子２１の磁気ディスク２に対する位置を制御することができるので、高記録密度化された磁気ディスク２に対する磁気ヘッド素子２１の位置制御を精度よく行うことができる。また、磁気ディスク装置のヘッド装置は、磁気ヘッド素子２１の微少な位置決めを、粗動アクチュエータとしての回動アクチュエータ６に影響を与えずに行うことができるので、確実に精度よく位置制御を行うことができる。
【００７４】
なお、本説明においては、ヘッド装置は、磁気ディスク２とスライダ２２とが接触することについて述べたが、ここでいう接触とは、磁気ディスク２が回転駆動中、常時スライダ２２と接触する場合でもよく、また、磁気ヘッド素子２１の位置制御を行う場合にのみ接触するという間欠的に接触する場合も含むものとする。
【実施例１】
【００７５】
続いて、本発明に係るヘッド装置２０を用いて、位置制御を行った場合における有効性について、図７に示す、解析モデルに基づいて説明をする。図７は、ヘッド装置２０をモデル化したものであり、原点を剛性アーム７の回転中心である回転軸１０とし、図７中ｘ軸を磁気ディスク２の回転方向としたものである。また、ＦＬ（Ｎ）及びＦＲ（Ｎ）は、接触パッド２８、２９が磁気ディスク２と接触摺動した際に発生する摩擦力を示す。また、点Ｐは、スライダ２２のサスペンションアーム２４に対する回転中心であり、回転剛性ｋｔ［Ｎｍ／ｒａｄ］がかけられ、接触パッド２８、２９における摩擦力の差、すなわちＦＬ（Ｎ）とＦＲ（Ｎ）の差により磁気ディスク２面内方向に回転される。なお、磁気ヘッド２１は、ヘッド装置２０においては、接触パッド２８近傍に設けられることについて述べたが、この解析モデルにおいては、スライダ２２の側面２２ｃの幅方向略中心に設けられるものとする。
【００７６】
ヘッド装置２０における運動方程式は、ラグランジュ方程式を解くことにより下記式（１）、式（２）のように求められる。
【００７７】
【数１】
【００７８】
これについて説明する。
【００７９】
なお、式（１）、式（２）中のθ１及びθ２は、それぞれサスペンションアーム２４とスライダ２２のｘ軸からの絶対角、すなわちそれぞれの部材の磁気ディスク２の回転方向に対する角度を示す。また、ｕ１は、粗動アクチュエータとしてのサスペンションアーム２４を回動させる回動アクチュエータ６の駆動トルクを示し、ｕ２は、回転型静電アクチュエータなどの従来提案されている微動アクチュエータによるスライダの駆動トルクであり、ヘッド装置２０において適用されているアクチュエータとの比較のために考慮したものである。
【００８０】
ヘッド装置２０においては、式（１）、式（２）に示すように、接触パッド２８、２９に生じさせる摩擦力の差により、回動駆動されるスライダ２２にかかる駆動力反力が、サスペンションアーム２４側に作用しないことが分かる。また、接触パッド２８、２９に作用する摩擦力の合計を一定とすることにより、この摩擦力がサスペンションアーム２４側に影響を及ぼさないことも分かる。
【００８１】
以上の解析モデルからも、ヘッド装置２０に適用された微動アクチュエータとしてのスライダ２２の回動制御方法は、サスペンションアーム２４へ影響が及ぼされないことが分かる。
【００８２】
次に、ヘッド装置２０のスライダ２２の位置決め機構の周波数応答について検討する。今、式（１）、式（２）をθ１＝０、θ２＝０として、線形化すると、下記式（３）、式（４）が導き出せる。
【００８３】
【数２】
【００８４】
ここで、Ｆａｖｅ＝（ＦＬ＋ＦＲ）／２、δｆ＝（ＦＬ−ＦＲ）／２であり、Ｆａｖｅは一定で、δｆが動的変動略を表すものとする。
【００８５】
式（３）、式（４）に基づいて、ヘッド装置２０における３種類のｋｔに対するδｆからＱ点（磁気ヘッド２１が設けられる位置）のｙ方向の変位までの周波数応答と、従来のマイクロアクチュエータを想定したｕ２からＱ点のｙ方向の変位までの周波数応答とをそれぞれ、図８、９に示す。なお、スライダ２２の大きさは、フェムトスライダ相当（０．８５×０．７０×０．２３［ｍｍ］、０．６［ｍｇ］）とし、スライダ２２の重心Ｇ２が、スライダ２２の回転軸Ｐと一致するものとした。
【００８６】
図８、９中の一次共振は、ヘッド装置２０全体の慣性モーメントと摩擦力の合計のｙ方向成分による復原ばねによる振動系の共振である。また、二次共振は、スライダ２２の回転慣性と取り付け部（回転支持機構２５との連結部）の回転剛性と摩擦力の剛性による振動系の共振である。
【００８７】
図８に示すように、δｆを入力としたときの応答には、ｕ２を入力としたときの応答にはみられない反共振が現出されている。この反共振点付近では微動アクチュエータによる磁気ヘッド２１の位置決め制御は、不可能であるが、反共振点は、低周波数領域に現れるため、粗動アクチュエータによる入力で十分制御可能であると考えられる。
【００８８】
次に、ヘッド装置２０のスライダ２２の位置決め機構の時間応答について検討する。動的変動力が作用した場合のスライダ２２の時間領域での応答は、式（１）、式（２）を使用して求めた。スライダ２２の回転軸回りに減衰比ζ＝０．１となる減衰を考慮した。この条件下では、図１０のような時間応答が得られた。なお、図１０（Ａ）は、ヘッド位置であるＱ点（磁気ヘッド２１の位置）のｙ方向変位を示し、図１０（Ｂ）は、ヘッド位置の目標値のｙ方向変位を示し、図１０（Ｃ）は、（Ａ）及び（Ｂ）の変位を重ね合わせた図を示す。ヘッドの目標値は、ｙｒｅｆ＝３０ｓｉｎ（２π×１０４ｔ）［ｎｍ］とした。また、Ｆａｖｅ＝２．０［ｍＮ］、δｆを下記式（５）のように定めた。ここでＧＰ＝３．０×１０５［Ｎ／ｍ］、ＧＶ＝５．０×１０−２［Ｎｓ／ｍ］とした。また、ｋｔ＝２．０×１０−８［Ｎｍ／ｒａｄ］とし、ｕ１＝０とした。
【００８９】
【数３】
【００９０】
ヘッド装置２０は、上述の条件下において、１［ｎｍ］以下の誤差で位置決めを行うことができた。これにより、高記録密度化された磁気ディスクへの位置決めが可能となることが分かる。
【００９１】
次に、θ１の初期角度を１０［ｄｅｇ］、θ２の初期角度を０［ｄｅｇ］としたときの応答を求めた。図１１（Ａ）は、初期位置を０とし、θ１の初期角度を１０［ｄｅｇ］、θ２の初期角度を０［ｄｅｇ］としたときの応答を示し、図１１（Ｂ）は、ヘッド位置の目標値のｙ方向変位を示し、図１１（Ｃ）は、（Ａ）及び（Ｂ）の応答波形を重ね合わせた図を示す。この条件下においても、１［ｎｍ］以下の誤差で位置決めを行うことができた。これにより、ヘッド装置２０においてスキューがあるか否かに影響されず、位置決めを行うことが可能であることが分かる。
【００９２】
以上の解析モデルによっても、本発明に係る磁気ディスク装置１は、ヘッド装置２０を備え、このヘッド装置２０が、圧電素子３４、３５、４４、４５を制御しスライダ２２にかかる荷重分布を変動させ、磁気ヘッド素子２１の位置を変位させることができ、微動アクチュエータとしての位置決め制御を行うことができることが分かる。したがって、本発明に係る磁気ディスク装置１では、高記録密度化された磁気ディスク２に対する磁気ヘッド素子２１の位置制御を精度よく行うことができる。また、磁気ディスク装置のヘッド装置は、磁気ヘッド素子２１の微少な位置決めを、粗動アクチュエータとしての回動アクチュエータ６に影響を与えずに行うことができるので、確実に精度よく位置制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明が適用された磁気ディスク装置の外観斜視図である。
【図２】本発明が適用された磁気ディスク装置におけるヘッド装置の斜視図である。
【図３】（Ａ）は、スライダの平面図であり、（Ｂ）は、スライダの側面図であり、（Ｃ）は、スライダの底面図である。
【図４】（Ａ）は、第２の実施の形態におけるスライダの平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は底面図である。
【図５】（Ａ）は、第３の実施の形態におけるスライダの平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は底面図である。
【図６】（Ａ）は、第４の実施の形態におけるスライダの平面図であり、（Ｂ）は、側面図であり、（Ｃ）は底面図である。
【図７】本発明が適用されたヘッド装置をモデル化した解析モデルを説明するための図である。
【図８】上記解析モデルにおける本発明のヘッド装置の周波数応答を示す図である。
【図９】上記解析モデルにおける従来のヘッド装置の周波数応答を示す図である。
【図１０】上記解析モデルにおけるヘッド装置の時間応答を示す図である。
【図１１】上記解析モデルにおける初期角度θ１＝１０、θ２＝０とした場合のヘッド装置の時間応答を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ 磁気ディスク装置、２ 磁気ディスク、２ａ 記録面、３ ディスク装着部、４ ディスク駆動部、５ ケース、６ 回動アクチュエータ、７ 剛性アーム、８ ハブ、９ 回転軸、１０ 回動軸、１１ 磁気ヘッド素子、２０ ヘッド装置、２１ 磁気ヘッド素子、２２ スライダ、２３、４１ 支持バネ、２４ サスペンションアーム、２５ 回動支持機構、２８、２９、３３ 接触パッド、３０、３１ 突部、３２ 突片、３２ａ 切欠部、３４、３５、４４、４５ 圧電素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッド装置に関し、特に、磁気ヘッドスライダを磁気ディスクに接触させる接触記録型磁気ディスク装置に搭載されるヘッド装置、このヘッド装置の位置制御方法、及び、このヘッド装置を用いた磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気ディスク装置は、磁気記録が可能な磁気ディスクと、この磁気ディスクを回転可能に支持するディスク回転支持機構と、磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子と、この磁気ヘッド素子を支持するための支持部材と、磁気ヘッド素子を磁気ディスク上の半径方向に位置決めする位置決め機構とから構成される。支持部材及び位置決め機構は、磁気ヘッド素子が搭載されたスライダとそのスライダを支持するサスペンション構造と、このサスペンション構造に連結されたアクチュエータ機構とからなり、これらの作用により磁気ヘッド素子を磁気ディスク上の所望の位置に移動させ、磁気ディスク上に記録された情報を読み出し又は書き込みをする間、磁気ヘッド素子の位置を維持する。
【０００３】
磁気ディスク装置は、コンピュータの外部記憶装置として用いられ、コンピュータ本体の小型化、高性能化に伴い、小型化とともに、記録容量の大型化が求められている。この要望を満たす手段としては、磁気ディスクの記録密度を高密度にする方法が考えられている。このように、高記録密度化された磁気ディスクを用いる磁気ディスク装置では、磁気ディスクの情報信号を読み出し又は書き込みを行うための磁気ヘッド素子と当該磁気ディスクとの距離も狭小化されることになる。
【０００４】
ところで、従来の磁気ディスク装置では、磁気ヘッド素子が搭載されたスライダと磁気ディスクとの間の空気流により浮力が発生し、この浮力により、スライダが浮上した状態で駆動される、いわゆる浮上記録型のヘッドスライダが、多用されていた。この浮上記録型ヘッドスライダが採用された磁気ディスク装置においては、磁気ヘッド素子の位置決め機構として、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）を用いた粗動アクチュエータと、スライダと連結されるアームを駆動させるアーム駆動方式、スライダを駆動させるスライダ駆動方式、磁気ヘッド素子を駆動させるヘッド素子駆動方式などの微動アクチュエータとを併用して位置決めを行っている。
【０００５】
しかし、上述のように、磁気ディスクの高記録密度化に伴い、磁気ディスクと磁気ヘッド素子との距離はさらに狭小化され、磁気ディスクとスライダとが接触した状態で駆動される、いわゆる接触記録型のヘッドスライダが提案されるようになった。
【０００６】
この接触記録型ヘッドスライダを有する磁気ディスク装置においては、磁気ヘッド素子と磁気ディスクとが接触することから、磁気ヘッド素子の位置決め機構として、浮上記録型ヘッドスライダと同様の、粗動アクチュエータと、アーム駆動方式、スライダ駆動方式、ヘッド素子駆動方式等の微動アクチュエータとを備える機構を採用することはできない。これは、アーム駆動方式の微動アクチュエータの場合、微動アクチュエータの駆動部（アームの一端側）と摩擦力作用点（アームの他端側）とが離間されており、さらに、磁気ディスクとの接触に伴う摩擦力に抗う必要があることから、十分な精度の微少位置決めが困難となる。また、スライダ駆動方式、ヘッド素子駆動方式の微動アクチュエータの場合、本来空気流に発生する風外乱力に抗して位置決めを行うことしか想定されていないところ、磁気ディスクとの接触に伴う摩擦力に抗するとなると、微動アクチュエータの駆動力反力が粗動アクチュエータの駆動に影響を及ぼすことになり、精度よく位置決めを行うことができない。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１８０３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、磁気ヘッド素子の磁気ディスクに対して精度よく位置決めを行うことができる磁気ディスク装置に搭載されるヘッド装置、このヘッド装置の磁気ヘッド素子の磁気ディスクに対する位置制御方法、このヘッド装置が搭載される磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るヘッド装置は、磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子と、上記磁気ヘッド素子が上記磁気ディスクと対向するように支持するスライダと、上記スライダと少なくとも２点の接点において連結され、該スライダに対し上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向に所定の荷重を付与するサスペンションと、上記サスペンションと連結され、上記スライダを上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸とする回動方向に回動自在に支持する回動支持機構を有するアームとを備える。そして、上記スライダは、上記磁気ディスクと対向する側で、上記回動支持機構の回動軸とは異なる位置に設けられ、該磁気ディスクと接触する接触パッドを少なくとも２つ有し、上記サスペンションは、少なくとも上記スライダとの１つの接点に、上記スライダに付与される荷重の荷重分布を可変とする荷重分布可変手段が設けられることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るヘッド装置は、例えば、上記スライダは、上記接触パッドを２つ有し、上記サスペンションは、上記荷重分布可変手段を２つを有し、３点において上記スライダと連結されるようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明に係るヘッド装置は、例えば、上記２つの接触パッドと上記２つの荷重分布可変手段とは、上記スライダを挟んで対向する位置に設けられるようにしてもよい。
【００１２】
さらに、本発明に係るヘッド装置は、例えば、上記荷重分布可変手段は、圧電素子からなるようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明は、磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子の該磁気ディスクに対する位置制御方法であって、上記磁気ヘッド素子が上記磁気ディスクと対向するように支持するスライダに付与される上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向への所定の荷重の荷重分布を変化させ、上記変化された荷重分布により、上記スライダと上記磁気ディスクとの複数の接点における摩擦力を変化させ、該スライダを上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸として回動させ、該磁気ディスクに対する上記磁気ヘッド素子の位置を制御することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る磁気ディスク装置は、回転可能に支持された磁気ディスクと、ヘッド装置とからなり、上記ヘッド装置は、磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子と、上記磁気ヘッド素子が上記磁気ディスクと対向するように支持するスライダと、上記スライダと少なくとも２点の接点において連結され、該スライダに対し上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向に所定の荷重を付与するサスペンションと、上記サスペンションと連結され、上記スライダを上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸とする回動方向に回動自在に支持する回動支持機構を有するアームとを備え、上記スライダは、上記磁気ディスクと対向する側で、上記回動支持機構の回動軸とは異なる位置に設けられ、該磁気ディスクと接触する接触パッドを少なくとも２つ有し、上記サスペンションは、少なくとも上記スライダとの１つの接点に、上記スライダに付与される荷重の荷重分布を可変とする荷重分布可変手段が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、スライダにかかる荷重分布を変動させ、磁気ヘッド素子の位置を変位させるので、磁気ヘッド素子を磁気ディスクに近接させた状態で、磁気ヘッド素子の磁気ディスクに対する位置を制御することができ、高記録密度化された磁気ディスクに対する磁気ヘッド素子の位置制御を精度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る磁気ディスク装置について図面を参照して詳細に説明をする。本発明に係る磁気ディスク装置１は、コンピュータの外部記憶装置として用いられるものである。磁気ディスク装置１は、磁気ディスク２と、この磁気ディスク２が装着され、回転可能に支持されるディスク装着部３と、ディスク装着部３を回転駆動するディスク駆動部４と、磁気ディスク２に対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子１１を有するヘッド装置２０と、これらの部材を収容するケース５とからなる。ヘッド装置２０には、後述するサスペンションアーム２４の一端側に、磁気ヘッド素子１１を磁気ディスク２の半径方向に移動させるための回動アクチュエータ６と連結される剛性アーム７が接続されている。
【００１７】
磁気ディスク２は、主面に設けられる記録面２ａに情報信号が記録されるディスク状の記録媒体である。
【００１８】
ディスク装着部３は、磁気ディスク２を回転可能に支持される部材であり、例えば、ハブ８により、磁気ディスク２の回転軸９に固定されている。なお、ディスク装着部３は、上述に限らず、磁気ディスク２を回転可能に支持できるものであればよく、例えば、磁気ディスク２を固定し保持するための周知のチャッキング機構を有するものであってもよい。
【００１９】
ディスク駆動部４は、回転軸９に接続される駆動モータであり、磁気ディスク２を回転軸９を中心に回転駆動させる。ディスク駆動部４は、例えば、磁気ディスク２をディスク装着部３と一体に回転駆動する扁平状のスピンドルモータからなる。なお、ディスク駆動部４は、上述に限らず、磁気ディスク２を回転駆動させることができる駆動源であれば、いかなる構造を有するものであってもよい。
【００２０】
磁気ディスク装置１のケース５は、各構成部材が収容される略直方体形状からなる。ケース５は、内部、外部の空気を強制循環させ内部に新しい空気を供給する機構は有しておらず、内部が外部環境から事実上隔離され、密封されている。なお、ケース５は、上述に限らず、内部を外部の環境に合わせて圧力を調節する通気口を有する構造としてもよい。
【００２１】
ケース５内に設けられる回動アクチュエータ６は、剛性アーム７が連結され、剛性アーム７を、回動軸１０を中心に磁気ディスク２の記録面２ａと略平行な面内（図１中矢印Ａ方向）で回動させるための駆動源である。回動アクチュエータ６は、例えば、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）からなり、いわゆる磁気ヘッド素子２１の粗動位置決め機構の一部を構成するものである。
【００２２】
剛性アーム７は、回動アクチュエータ６とヘッド装置２０とを連結する部材であり、剛性を有する長尺状の部材からなり、一端が回動軸１０と回動可能に連結され、他端がヘッド装置２０のサスペンションアーム２４と連結されている。
【００２３】
ヘッド装置２０は、図１及び図２に示すように、磁気ディスク２に対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子２１と、磁気ヘッド素子２１が磁気ディスク２と対向するように支持するスライダ２２と、スライダ２２と３点の接点において連結され、スライダ２２に対し磁気ディスク２の記録面２ａと垂直な方向に所定の荷重を付与する支持バネ２３と、支持バネ２３と連結され、スライダ２２を磁気ディスク２の記録面２ａと垂直な方向を回動軸とする回動方向に回動自在に支持する回動支持機構２５を有するサスペンションアーム２４とを備える。
【００２４】
磁気ヘッド素子２１は、磁気ディスク２に対して情報信号の記録の書き込み、又は読み出しを行うことができる素子である。磁気ヘッド素子２１は、スライダ２２の磁気ディスク２の記録面２ａに記録された情報信号を読み出し及び書き込みができる位置に取り付けられる。具体的には、磁気ヘッド素子２１は、高記録密度化された磁気ディスク２の記録面２ａに記録された情報信号を読み出し、書き込みができるように、記録面２ａと近接した位置、すなわち、スライダ２２の記録面２ａと対向する側に設けられる。
【００２５】
スライダ２２は、図２及び図３に示すように、略板状の部材からなり、対向する一対の側面２２ｃ、２２ｄが、磁気ディスク２の半径方向と略平行となるように配設される。スライダ２２は、磁気ディスク２と対向する面２２ａに磁気ディスク２と２点において接触する接触パッド２８、２９が設けられ、面２２ａと平行する面２２ｂにサスペンションとしての支持バネ２３が設けられている。スライダ２２は、支持バネ２３、サスペンションアーム２４により、磁気ディスク２の記録面２ａと略垂直な方向に対して所定の荷重が付与されている。
【００２６】
スライダ２２の面２２ａに設けられる接触パッド２８、２９は、面２２ａの側面２２ｃ側、すなわち、トレーリングエッジ側に設けられる突部３０、３１の端部に設けられる。接触パッド２８、２９は、磁気ディスク２と接触摺動する際に、摩擦力の発生を抑える材料により形成される。なお、突部３０の接触パッド２８近傍には、磁気ヘッド素子２１が設けられている。
【００２７】
スライダ２２の面２２ａ側には、接触パッド２８、２９の他に、側面２２ｄ側、すなわち、リーディングエッジ側に幅方向全域に亘って形成される突片３２が設けられている。突片３２は、スライダ２２と連続して形成され、磁気ディスク２と過度には接触しない高さに形成され、側面２２ｄ側に空気抵抗を低減するための切欠部３２ａが設けられている。
【００２８】
支持バネ２３は、図２及び図３に示すように、第１の脚部２３ａ、第２の脚部２３ｂ、第３の脚部２３ｃとから構成され、３本の短冊状の板材が、一方の端部において接合され、その接合部を頂点２３ｄとして、それぞれの他端部が脚を構成し、スライダ２２と接続される部材である。支持バネ２３は、第１、第２、第３の脚部２３ａ、２３ｂ、２３ｃによって形成される頂点２３ｄにおいて、サスペンションアーム２４と連結され、第１、第２、第３の脚部２３ａ、２３ｂ、２３ｃが平面視略等間隔となるように形成されている。支持バネ２３は、サスペンションアーム２４により磁気ディスク２側に向けて荷重がかけられており、その荷重をスライダ２２に分散させる部材である。支持バネ２３の頂点２３ｄは、スライダ２２の面２２ｂの略中心となる位置に設けられている。
【００２９】
支持バネ２３の第１の脚部２３ａは、スライダ２２の面２２ｂ上で、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）の突部３０と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００３０】
支持バネ２３の第２の脚部２３ｂは、スライダ２２の面２２ｂ上で、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）の突部３１と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００３１】
支持バネ２３の第３の脚部２３ｃは、スライダ２２の面２２ｂ上で、リーディングエッジ側（側面２２ｄ側）の幅方向略中央で突片３２と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００３２】
なお、支持バネ２３は、上述のように第１、第２、第３の脚部２３ａ、２３ｂ、２３ｃを配設することに限らず、サスペンションアーム２４からの荷重を均一にスライダ２２に伝達できる構成であればいかなる構成であってもよい。
【００３３】
また、支持バネ２３には、第１の脚部２３ａとスライダ２２との接点において、積層型の圧電素子３４が介挿されている。さらに、支持バネ２３には、第２の脚部２３ｂとの接点において、積層型の圧電素子３５が介挿されている。この圧電素子３４、３５は、図示しない電源から電圧を印加することにより厚さが変動するものである。すなわち、圧電素子３４、３５は、印加電圧に応じて、面２２ｂと垂直な方向の厚みが変動するものである。圧電素子３４、３５は、それぞれの素子に印加する電圧を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を可変とする荷重可変手段を構成するものである。
【００３４】
サスペンションアーム２４は、長尺状の剛性を有する板バネからなり、その一端が剛性アーム７と接続され、他端が回動支持機構２５を介して支持バネ２３と接続されている。サスペンションアーム２４は、支持バネ２３と接続される側の端部において、回動支持機構２５を有する。回動支持機構２５は、支持バネ２３を磁気ディスク２の記録面２ａと略平行な面内を図３（Ａ）中矢印Ｂに示す方向に回動させる。回動支持機構２５は、支持バネ２３を回動させることにより、支持バネ２３と連結されたスライダ２２を回動させ、スライダ２２に設けられる磁気ヘッド素子２１を磁気ディスク２の略半径方向に移動させる。
【００３５】
サスペンションアーム２４は、磁気ディスク２の記録面２ａと略垂直な方向に荷重が付与される。サスペンションアーム２４に付与される荷重は、支持バネ２３を介して、均一にスライダ２２に伝達される。
【００３６】
このような構成を有する磁気ディスク装置１は、回動アクチュエータ６を制御することにより、磁気ディスク２の所望とする半径位置に磁気ヘッド素子２１を粗動させ、磁気ディスク２と磁気ヘッド素子２１とが近接ないし接触しながら駆動される。磁気ディスク装置１は、スライダ２２と支持バネ２３との間に設けられる２つの圧電素子３４、３５を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を変動させ、スライダ２２を回動支持機構２５の回動軸を中心として回動させ、磁気ヘッド素子２１を微動させる。このとき、磁気ディスク装置１は、圧電素子３４、３５を制御することにより、スライダ２２に係る荷重の荷重分布が変動し、すなわち、接触パッド２８、２９に作用する磁気ディスク２との摩擦力が異なり、回動支持機構２５の回動軸周りに発生するモーメントが異なり、スライダ２２自体が回転し、磁気ヘッド素子２１が磁気ディスク２の半径方向、すなわち磁気ディスク２のトラック幅方向に変位することができる。
【００３７】
磁気ディスク装置１は、粗動アクチュエータとしての回動アクチュエータ６を有し、さらに、圧電素子３４、３５を制御しスライダ２２にかかる荷重分布を変動させ、磁気ヘッド素子２１の位置を変位させる微動アクチュエータとしての機能を有するヘッド装置２０を備えるので、磁気ヘッド素子２１を磁気ディスク２に近接させた状態で、磁気ヘッド素子２１の磁気ディスク２に対する位置を制御することができるので、高記録密度化された磁気ディスク２に対する磁気ヘッド素子２１の位置制御を精度よく行うことができる。また、磁気ディスク装置１のヘッド装置２０は、磁気ヘッド素子２１の微少な位置決めを、粗動アクチュエータとしての回動アクチュエータ６に影響を与えずに行うことができるので、確実に精度よく位置制御を行うことができる。
【００３８】
次に、磁気ディスク装置１における磁気ディスク２に対する磁気ヘッド素子２１の位置制御方法について説明をする。
【００３９】
前提として、磁気ディスク装置１には、荷重方向が磁気ディスク２の記録面２ａと垂直な方向となるように、サスペンションアーム２４に付与される荷重が支持バネ２３を介してスライダ２２に付与されているものとする。このとき、スライダ２２に伝達される荷重は、支持バネ２３により均一化されており、磁気ディスク２と磁気ヘッド素子２１とが、高記録密度化された磁気ディスクの情報信号を読み出し、書き込みに適した距離離間するように、接触パッド２８、２９とが記録面２ａと接触摺動する。
【００４０】
まず、磁気ディスク装置１は、荷重分布可変手段としての圧電素子３４、３５を制御し、それぞれの素子に印加する電圧を変化させ、スライダ２２に付与される荷重の荷重分布を変化させる。
【００４１】
次に、磁気ディスク装置１は、この変化された荷重分布により、スライダ２２と磁気ディスク２との接点である接触パッド２８、２９それぞれにおける摩擦力を変化させ、スライダ２２を磁気ディスク２の記録面２ａと垂直な方向を回動軸、すなわち回動支持機構２５を回動軸として回動させ、磁気ディスク２に対する磁気ヘッド素子２１の位置を制御する。
【００４２】
このようにすると、磁気ディスク装置１の磁気ヘッド素子２１の微少な位置決めを行うことができる。具体的には、磁気ディスク装置１は、磁気ヘッド素子２１を磁気ディスク２の半径方向外周側に変位させる場合には、圧電素子３５に印加する電圧を制御し、その厚さを増加させることで、スライダ２２に付与される荷重の荷重分布が変化し、それに伴い、接触パッド２９と磁気ディスク２との摩擦力が増加し、回動支持機構２５の回動軸周りにモーメントが発生し、スライダ２２を平面視時計回りに回動する。これにより、磁気ヘッド素子２１は、磁気ディスク２の半径方向外周側に変位する。また、逆に、磁気ディスク装置１は、磁気ヘッド素子２１を磁気ディスク２の半径方向内周側に変位させる場合には、圧電素子３４に印加する電圧を制御し、その厚さを増加させることで、スライダ２２に付与される荷重の荷重分布が変化し、それに伴い、接触パッド２８と磁気ディスク２との摩擦力が増加し、回動支持機構２５の回動軸周りにモーメントが発生し、スライダ２２を平面視反時計回りに回動する。これにより、磁気ヘッド素子２１は、磁気ディスク２の半径方向内周側に変位する。
【００４３】
以上のように、磁気ディスク装置１は、圧電素子３４、３５に印加する電圧値や印加時間を適宜制御することにより、磁気ヘッド素子２１の変位量を調整することができる。また、磁気ディスク装置１は、スライダ２２の面２２ｂの中央近傍に回動中心となる回動支持機構２５の回動軸が配設されており、スライダ２２を回動させるときに生じる駆動反力は最小限とすることができ、そのため、サスペンションアーム２４へこの駆動反力による作用を伝達することがなく、すなわち、回動アクチュエータ６に影響を与えないので、磁気ヘッド素子２１の粗動と微動とを精度よく行うことができ、ひいては磁気ヘッド素子２１の正確な位置決めを行うことができる。
【００４４】
なお、磁気ディスク装置１は、圧電素子３４、３５が２つ設けられることについて述べたが、これに限らず、支持バネ２３とスライダ２２との全ての接点に介挿させてもよく、また、いずれか１つの接点に介挿させるようにのみしてもよい。また、支持バネ２３は、３点においてスライダ２２と連結されることについて述べたが、これに限らず、スライダ２２を支持でき、スライダ２２の回動に必要な圧電素子をスライダ２２との接点に介挿することができる、すなわち、スライダ２２を支持するとともに、スライダ２２の回動軸と異なる位置において接点を有する構成であればいかなるものであってもよい。
【００４５】
次に、本発明に係る磁気ディスク装置の他の実施の形態について説明をする。
【００４６】
第２の実施の形態として示すヘッド装置は、図４に示すように、第１の実施の形態として示したヘッド装置２０におけるスライダ２２と支持バネ２３との連結位置が異なるものである。なお、第１の実施の形態として示したヘッド装置２０と同様の機能を有する部材については、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
第２の実施の形態としてのヘッド装置は、スライダ２２と連結される支持バネ２３の接点位置が異なるものである。具体的には、支持バネ２３は、図４に示すように、第１の脚部２３ａ、第２の脚部２３ｂ、第３の脚部２３ｃとから構成され、３本の短冊状の板材が、一方の端部において接合され、その接合部を頂点２３ｄとして、それぞれの他端部が脚を構成し、スライダ２２と接続される部材である。支持バネ２３は、第１、第２、第３の脚部２３ａ、２３ｂ、２３ｃによって形成される頂点２３ｄにおいて、サスペンションアーム２４と連結され、第１、第２、第３の脚部２３ａ、２３ｂ、２３ｃが平面視略等間隔となるように形成されている。支持バネ２３は、サスペンションアーム２４により磁気ディスク２側に向けて荷重がかけられており、その荷重をスライダ２２に分散させる部材である。支持バネ２３の頂点２３ｄは、スライダ２２の面２２ｂの略中心となる位置に設けられている。
【００４８】
支持バネ２３の第１の脚部２３ａは、スライダ２２の面２２ｂ上で、リーディングエッジ側（側面２２ｄ側）に設けられる突部３０と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００４９】
支持バネ２３の第２の脚部２３ｂは、スライダ２２の面２２ｂ上で、リーディングエッジ側（側面２２ｄ側）に設けられる突部３１と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００５０】
支持バネ２３の第３の脚部２３ｃは、スライダ２２の面２２ｂ上で、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）の幅方向略中央で突片３２と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００５１】
また、支持バネ２３の第１の脚部２３ａとスライダ２２との接点においては、圧電素子３４が介挿され、第２の脚部２３ｂとスライダ２２との接点においては、圧電素子３５が介挿されている。
【００５２】
さらに、スライダ２２に設けられる突片３２は、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）に設けられ、先端部に接触パッド３３が取り付けられている。
【００５３】
このような構成を有する第２の実施の形態のヘッド装置は、ヘッド装置２０と同様に、圧電素子３４、３５を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を変化させ、接触パッド２８、２９、３３に作用する磁気ディスク２の記録面２ａとの摩擦力が異なり、スライダ２２が回動支持機構２５の回動軸を中心に回動し、磁気ヘッド素子２１を変位させることができる。
【００５４】
以上のように第１及び第２の実施の形態として示したヘッド装置は、磁気ディスク２の記録面２ａと接触パッド２８、２９、３３との間に発生する摩擦力が、乾性摩擦によるものである。しかし、磁気ディスク２によっては、スライダ２２との接触摺動により記録面２ａが損傷することや、摩擦低減のために、潤滑剤が塗布されたものもある。この場合、磁気ディスク２の記録面２ａと接触パッドとの間に発生する摩擦力は、粘性摩擦によるものとなる。
【００５５】
そこで、次に、磁気ディスクと接触パッドとの摩擦特性が、粘性摩擦によるものの場合におけるヘッド装置について説明する。
【００５６】
第３の実施の形態として示すヘッド装置は、図５に示すように、ヘッド装置２０における支持バネ２３の代わりに支持バネ４１が設けられている。
【００５７】
支持バネ４１は、図５に示すように、第１の脚部４１ａ、第２の脚部４１ｂ、第３の脚部４１ｃとから構成され、３本の短冊状の板材が、一方の端部において接合され、その接合部を頂点４１ｄとして、それぞれの他端部が脚を構成し、スライダ２２と接続される部材である。支持バネ４１は、第１、第２、第３の脚部４１ａ、４１ｂ、４１ｃによって形成される頂点４１ｄにおいて、サスペンションアーム２４と連結され、第１、第２、第３の脚部４１ａ、４１ｂ、４１ｃが平面視略等間隔となるように形成されている。支持バネ４１は、サスペンションアーム２４により磁気ディスク２側に向けて荷重がかけられており、その荷重をスライダ２２に分散させる部材である。支持バネ４１の頂点４１ｄは、スライダ２２の面２２ｂの略中心となる位置に設けられている。
【００５８】
支持バネ４１の第１の脚部４１ａは、スライダ２２の面２２ｂ上で、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）に設けられる突部３０と対向する位置にスライダ２２と接続されている。第１の脚部４１ａには、長手方向略中央部に長手方向の伸縮用の伸びしろ部４２が形成されている。伸びしろ部４２は、後述する圧電素子４４により第１の脚部４１ａが長手方向に伸縮される力がかかるときに弾性変形し、第１の脚部４１ａの全長を可変とする部材である。
【００５９】
支持バネ４１の第２の脚部４１ｂは、スライダ２２の面２２ｂ上で、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）に設けられる突部３１と対向する位置にスライダ２２と接続されている。第２の脚部４１ｂには、長手方向略中央部に長手方向の伸縮用の伸びしろ部４３が形成されている。伸びしろ部４３は、後述する圧電素子４５により第２の脚部４１ｂが長手方向に伸縮される力がかかるときに弾性変形し、第２の脚部４１ｂの全長を可変とする部材である。
【００６０】
支持バネ４１の第３の脚部４１ｃは、スライダ２２の面２２ｂ上で、リーディングエッジ側（側面２２ｄ側）の幅方向略中央で突片３２と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００６１】
また、第３の実施の形態として示すヘッド装置には、第１の脚部４１ａとスライダ２２との接点において、圧電素子４４が介挿され、第２の脚部４１ｂとスライダ２２との接点において、圧電素子４５が介挿されている。
【００６２】
圧電素子４４、４５は、図示しない電源から電圧を印加することによって第１の脚部４１ａ及び第２の脚部４１ｂの長手方向の全長を変動させるものである。すなわち、圧電素子４４、４５は、印加電圧に応じて、せん断ひずみによって圧電素子表面の面２２ｂと平行な方向の位置が変動するものである。圧電素子４４、４５は、それぞれの素子に印加する電圧を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を可変とする荷重可変手段を構成するものである。
【００６３】
さらに、第３の実施の形態として示すヘッド装置は、接触パッド２８、２９が、先端部に向かって隆起した、いわゆる山型に形成されている。これは、磁気ディスク２と接触パッド２８、２９との接触摺動面を少なくし摩擦を低減するとともに、圧電素子４４、４５によりスライダ２２にかかる荷重の荷重分布が変化したとき、スライダ２２の姿勢が変化し、接触パッド２８、２９の接触面積を変化させるための形状である。
【００６４】
このような構成を有する第３の実施の形態のヘッド装置は、ヘッド装置２０と同様に、圧電素子４４、４５を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を変化させ、接触パッド２８、２９と磁気ディスク２との接触面積を変化させ、これに伴い磁気ディスク２の記録面２ａとの摩擦力を変化させ、スライダ２２が回動支持機構２５の回動軸を中心に回動し、磁気ヘッド素子２１を変位させるようにすることができる。
【００６５】
次に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態として示すヘッド装置は、スライダ２２と連結される支持バネ４１の接点位置が、第３の実施の形態として示したヘッド装置と異なるものである。具体的には、支持バネ４１は、図６に示すように、第１の脚部４１ａ、第２の脚部４１ｂ、第３の脚部４１ｃとから構成され、３本の短冊状の板材が、一方の端部において接合され、その接合部を頂点４１ｄとして、それぞれの他端部が脚を構成し、スライダ２２と接続される部材である。支持バネ４１は、第１、第２、第３の脚部４１ａ、４１ｂ、４１ｃによって形成される頂点４１ｄにおいて、サスペンションアーム２４と連結され、第１、第２、第３の脚部４１ａ、４１ｂ、４１ｃが平面視略等間隔となるように形成されている。支持バネ４１は、サスペンションアーム２４により磁気ディスク２側に向けて荷重がかけられており、その荷重をスライダ２２に分散させる部材である。支持バネ４１の頂点４１ｄは、スライダ２２の面２２ｂの略中心となる位置に設けられている。
【００６６】
支持バネ４１の第１の脚部４１ａは、スライダ２２の面２２ｂ上で、リーディングエッジ側（側面２２ｄ側）に設けられる突部３０と対向する位置にスライダ２２と接続されている。第１の脚部４１ａには、長手方向略中央部に長手方向の伸縮用の伸びしろ部４２が形成されている。伸びしろ部４２は、圧電素子４４により第１の脚部４１ａが長手方向に伸縮する力がかかるときに弾性変形し、第１の脚部４１ａの全長を可変とする部材である。
【００６７】
支持バネ４１の第２の脚部４１ｂは、スライダ２２の面２２ｂ上で、リーディングエッジ側（側面２２ｄ側）に設けられる突部３１と対向する位置にスライダ２２と接続されている。第２の脚部４１ｂには、長手方向略中央部に長手方向の伸縮用の伸びしろ部４３が形成されている。伸びしろ部４３は、後述する圧電素子４５により第２の脚部４１ｂが長手方向に伸縮される力がかかるときに弾性変形し、第２の脚部４１ｂの全長を可変とする部材である。
【００６８】
支持バネ４１の第３の脚部４１ｃは、スライダ２２の面２２ｂ上で、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）の幅方向略中央で突片３２と対向する位置にスライダ２２と接続されている。
【００６９】
圧電素子４４、４５は、図示しない電源から電圧を印加することによって第１の脚部４１ａ及び第２の脚部４１ｂの長手方向の全長を変動させるものである。すなわち、圧電素子４４、４５は、印加電圧に応じて、せん断ひずみによって圧電素子表面の面２２ｂと平行な方向の位置が変動するものである。圧電素子４４、４５は、それぞれの素子に印加する電圧を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を可変とする荷重可変手段を構成するものである。
【００７０】
さらに、第４の実施の形態として示すヘッド装置は、第３の実施の形態と同様、接触パッド２８、２９が、先端部に向かって隆起した、いわゆる山型に形成されている。これは、磁気ディスク２と接触パッド２８、２９との接触摺動面を少なくし摩擦を低減するとともに、圧電素子４４、４５によりスライダ２２にかかる荷重の荷重分布が変化したとき、スライダ２２の姿勢が変化し、接触パッド２８、２９の接触面積を変化させるための形状である。
【００７１】
スライダ２２に設けられる突片３２は、トレーリングエッジ側（側面２２ｃ側）に設けられ、先端部に接触パッド３３が取り付けられている。
【００７２】
このような構成を有する第４の実施の形態のヘッド装置は、ヘッド装置２０と同様に、圧電素子４４、４５を制御することにより、スライダ２２にかかる荷重の荷重分布を変化させ、接触パッド２８、２９、３３と磁気ディスク２との接触面積を変化させ、これに伴い磁気ディスク２の記録面２ａとの摩擦力を変化させ、スライダ２２が回動支持機構２５の回動軸を中心に回動し、磁気ヘッド素子２１を変位させるようにすることができる。
【００７３】
以上の実施の形態で示したような構成を有する磁気ディスク装置は、粗動アクチュエータとしての回動アクチュエータ６を有し、さらに、圧電素子３４、３５、４４、４５を制御しスライダ２２にかかる荷重分布を変動させ、磁気ヘッド素子２１の位置を変位させる微動アクチュエータとしての機能を有するヘッド装置を備えるので、磁気ヘッド素子２１を磁気ディスク２に近接させた状態で、磁気ヘッド素子２１の磁気ディスク２に対する位置を制御することができるので、高記録密度化された磁気ディスク２に対する磁気ヘッド素子２１の位置制御を精度よく行うことができる。また、磁気ディスク装置のヘッド装置は、磁気ヘッド素子２１の微少な位置決めを、粗動アクチュエータとしての回動アクチュエータ６に影響を与えずに行うことができるので、確実に精度よく位置制御を行うことができる。
【００７４】
なお、本説明においては、ヘッド装置は、磁気ディスク２とスライダ２２とが接触することについて述べたが、ここでいう接触とは、磁気ディスク２が回転駆動中、常時スライダ２２と接触する場合でもよく、また、磁気ヘッド素子２１の位置制御を行う場合にのみ接触するという間欠的に接触する場合も含むものとする。
【実施例１】
【００７５】
続いて、本発明に係るヘッド装置２０を用いて、位置制御を行った場合における有効性について、図７に示す、解析モデルに基づいて説明をする。図７は、ヘッド装置２０をモデル化したものであり、原点を剛性アーム７の回転中心である回転軸１０とし、図７中ｘ軸を磁気ディスク２の回転方向としたものである。また、ＦＬ（Ｎ）及びＦＲ（Ｎ）は、接触パッド２８、２９が磁気ディスク２と接触摺動した際に発生する摩擦力を示す。また、点Ｐは、スライダ２２のサスペンションアーム２４に対する回転中心であり、回転剛性ｋｔ［Ｎｍ／ｒａｄ］がかけられ、接触パッド２８、２９における摩擦力の差、すなわちＦＬ（Ｎ）とＦＲ（Ｎ）の差により磁気ディスク２面内方向に回転される。なお、磁気ヘッド２１は、ヘッド装置２０においては、接触パッド２８近傍に設けられることについて述べたが、この解析モデルにおいては、スライダ２２の側面２２ｃの幅方向略中心に設けられるものとする。
【００７６】
ヘッド装置２０における運動方程式は、ラグランジュ方程式を解くことにより下記式（１）、式（２）のように求められる。
【００７７】
【数１】
【００７８】
これについて説明する。
【００７９】
なお、式（１）、式（２）中のθ１及びθ２は、それぞれサスペンションアーム２４とスライダ２２のｘ軸からの絶対角、すなわちそれぞれの部材の磁気ディスク２の回転方向に対する角度を示す。また、ｕ１は、粗動アクチュエータとしてのサスペンションアーム２４を回動させる回動アクチュエータ６の駆動トルクを示し、ｕ２は、回転型静電アクチュエータなどの従来提案されている微動アクチュエータによるスライダの駆動トルクであり、ヘッド装置２０において適用されているアクチュエータとの比較のために考慮したものである。
【００８０】
ヘッド装置２０においては、式（１）、式（２）に示すように、接触パッド２８、２９に生じさせる摩擦力の差により、回動駆動されるスライダ２２にかかる駆動力反力が、サスペンションアーム２４側に作用しないことが分かる。また、接触パッド２８、２９に作用する摩擦力の合計を一定とすることにより、この摩擦力がサスペンションアーム２４側に影響を及ぼさないことも分かる。
【００８１】
以上の解析モデルからも、ヘッド装置２０に適用された微動アクチュエータとしてのスライダ２２の回動制御方法は、サスペンションアーム２４へ影響が及ぼされないことが分かる。
【００８２】
次に、ヘッド装置２０のスライダ２２の位置決め機構の周波数応答について検討する。今、式（１）、式（２）をθ１＝０、θ２＝０として、線形化すると、下記式（３）、式（４）が導き出せる。
【００８３】
【数２】
【００８４】
ここで、Ｆａｖｅ＝（ＦＬ＋ＦＲ）／２、δｆ＝（ＦＬ−ＦＲ）／２であり、Ｆａｖｅは一定で、δｆが動的変動略を表すものとする。
【００８５】
式（３）、式（４）に基づいて、ヘッド装置２０における３種類のｋｔに対するδｆからＱ点（磁気ヘッド２１が設けられる位置）のｙ方向の変位までの周波数応答と、従来のマイクロアクチュエータを想定したｕ２からＱ点のｙ方向の変位までの周波数応答とをそれぞれ、図８、９に示す。なお、スライダ２２の大きさは、フェムトスライダ相当（０．８５×０．７０×０．２３［ｍｍ］、０．６［ｍｇ］）とし、スライダ２２の重心Ｇ２が、スライダ２２の回転軸Ｐと一致するものとした。
【００８６】
図８、９中の一次共振は、ヘッド装置２０全体の慣性モーメントと摩擦力の合計のｙ方向成分による復原ばねによる振動系の共振である。また、二次共振は、スライダ２２の回転慣性と取り付け部（回転支持機構２５との連結部）の回転剛性と摩擦力の剛性による振動系の共振である。
【００８７】
図８に示すように、δｆを入力としたときの応答には、ｕ２を入力としたときの応答にはみられない反共振が現出されている。この反共振点付近では微動アクチュエータによる磁気ヘッド２１の位置決め制御は、不可能であるが、反共振点は、低周波数領域に現れるため、粗動アクチュエータによる入力で十分制御可能であると考えられる。
【００８８】
次に、ヘッド装置２０のスライダ２２の位置決め機構の時間応答について検討する。動的変動力が作用した場合のスライダ２２の時間領域での応答は、式（１）、式（２）を使用して求めた。スライダ２２の回転軸回りに減衰比ζ＝０．１となる減衰を考慮した。この条件下では、図１０のような時間応答が得られた。なお、図１０（Ａ）は、ヘッド位置であるＱ点（磁気ヘッド２１の位置）のｙ方向変位を示し、図１０（Ｂ）は、ヘッド位置の目標値のｙ方向変位を示し、図１０（Ｃ）は、（Ａ）及び（Ｂ）の変位を重ね合わせた図を示す。ヘッドの目標値は、ｙｒｅｆ＝３０ｓｉｎ（２π×１０４ｔ）［ｎｍ］とした。また、Ｆａｖｅ＝２．０［ｍＮ］、δｆを下記式（５）のように定めた。ここでＧＰ＝３．０×１０５［Ｎ／ｍ］、ＧＶ＝５．０×１０−２［Ｎｓ／ｍ］とした。また、ｋｔ＝２．０×１０−８［Ｎｍ／ｒａｄ］とし、ｕ１＝０とした。
【００８９】
【数３】
【００９０】
ヘッド装置２０は、上述の条件下において、１［ｎｍ］以下の誤差で位置決めを行うことができた。これにより、高記録密度化された磁気ディスクへの位置決めが可能となることが分かる。
【００９１】
次に、θ１の初期角度を１０［ｄｅｇ］、θ２の初期角度を０［ｄｅｇ］としたときの応答を求めた。図１１（Ａ）は、初期位置を０とし、θ１の初期角度を１０［ｄｅｇ］、θ２の初期角度を０［ｄｅｇ］としたときの応答を示し、図１１（Ｂ）は、ヘッド位置の目標値のｙ方向変位を示し、図１１（Ｃ）は、（Ａ）及び（Ｂ）の応答波形を重ね合わせた図を示す。この条件下においても、１［ｎｍ］以下の誤差で位置決めを行うことができた。これにより、ヘッド装置２０においてスキューがあるか否かに影響されず、位置決めを行うことが可能であることが分かる。
【００９２】
以上の解析モデルによっても、本発明に係る磁気ディスク装置１は、ヘッド装置２０を備え、このヘッド装置２０が、圧電素子３４、３５、４４、４５を制御しスライダ２２にかかる荷重分布を変動させ、磁気ヘッド素子２１の位置を変位させることができ、微動アクチュエータとしての位置決め制御を行うことができることが分かる。したがって、本発明に係る磁気ディスク装置１では、高記録密度化された磁気ディスク２に対する磁気ヘッド素子２１の位置制御を精度よく行うことができる。また、磁気ディスク装置のヘッド装置は、磁気ヘッド素子２１の微少な位置決めを、粗動アクチュエータとしての回動アクチュエータ６に影響を与えずに行うことができるので、確実に精度よく位置制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明が適用された磁気ディスク装置の外観斜視図である。
【図２】本発明が適用された磁気ディスク装置におけるヘッド装置の斜視図である。
【図３】（Ａ）は、スライダの平面図であり、（Ｂ）は、スライダの側面図であり、（Ｃ）は、スライダの底面図である。
【図４】（Ａ）は、第２の実施の形態におけるスライダの平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は底面図である。
【図５】（Ａ）は、第３の実施の形態におけるスライダの平面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は底面図である。
【図６】（Ａ）は、第４の実施の形態におけるスライダの平面図であり、（Ｂ）は、側面図であり、（Ｃ）は底面図である。
【図７】本発明が適用されたヘッド装置をモデル化した解析モデルを説明するための図である。
【図８】上記解析モデルにおける本発明のヘッド装置の周波数応答を示す図である。
【図９】上記解析モデルにおける従来のヘッド装置の周波数応答を示す図である。
【図１０】上記解析モデルにおけるヘッド装置の時間応答を示す図である。
【図１１】上記解析モデルにおける初期角度θ１＝１０、θ２＝０とした場合のヘッド装置の時間応答を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ 磁気ディスク装置、２ 磁気ディスク、２ａ 記録面、３ ディスク装着部、４ ディスク駆動部、５ ケース、６ 回動アクチュエータ、７ 剛性アーム、８ ハブ、９ 回転軸、１０ 回動軸、１１ 磁気ヘッド素子、２０ ヘッド装置、２１ 磁気ヘッド素子、２２ スライダ、２３、４１ 支持バネ、２４ サスペンションアーム、２５ 回動支持機構、２８、２９、３３ 接触パッド、３０、３１ 突部、３２ 突片、３２ａ 切欠部、３４、３５、４４、４５ 圧電素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子と、
上記磁気ヘッド素子が上記磁気ディスクと対向するように支持するスライダと、
上記スライダと少なくとも２点の接点において連結され、該スライダに対し上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向に所定の荷重を付与するサスペンションと、
上記サスペンションと連結され、上記スライダを上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸とする回動方向に回動自在に支持する回動支持機構を有するアームとを備え、
上記スライダは、上記磁気ディスクと対向する側で、上記回動支持機構の回動軸とは異なる位置に設けられ、該磁気ディスクと接触する接触パッドを少なくとも２つ有し、
上記サスペンションは、少なくとも上記スライダとの１つの接点に、上記スライダに付与される荷重の荷重分布を可変とする荷重分布可変手段が設けられる
ことを特徴とするヘッド装置。
【請求項２】
上記スライダは、上記接触パッドを２つ有し、
上記サスペンションは、上記荷重分布可変手段を２つを有し、３点において上記スライダと連結されることを特徴とする請求項１記載のヘッド装置。
【請求項３】
上記２つの接触パッドと上記２つの荷重分布可変手段とは、上記スライダを挟んで対向する位置に設けられることを特徴とする請求項２記載のヘッド装置。
【請求項４】
上記荷重分布可変手段は、圧電素子からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のヘッド装置。
【請求項５】
磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子の該磁気ディスクに対する位置制御方法において、
上記磁気ヘッド素子が上記磁気ディスクと対向するように支持するスライダに付与される上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向への所定の荷重の荷重分布を変化させ、
上記変化された荷重分布により、上記スライダと上記磁気ディスクとの複数の接点における摩擦力を変化させ、該スライダを上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸として回動させ、該磁気ディスクに対する上記磁気ヘッド素子の位置を制御することを特徴とする位置制御方法。
【請求項６】
回転可能に支持された磁気ディスクと、ヘッド装置とからなり、
上記ヘッド装置は、
磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子と、
上記磁気ヘッド素子が上記磁気ディスクと対向するように支持するスライダと、
上記スライダと少なくとも２点の接点において連結され、該スライダに対し上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向に所定の荷重を付与するサスペンションと、
上記サスペンションと連結され、上記スライダを上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸とする回動方向に回動自在に支持する回動支持機構を有するアームとを備え、
上記スライダは、上記磁気ディスクと対向する側で、上記回動支持機構の回動軸とは異なる位置に設けられ、該磁気ディスクと接触する接触パッドを少なくとも２つ有し、
上記サスペンションは、少なくとも上記スライダとの１つの接点に、上記スライダに付与される荷重の荷重分布を可変とする荷重分布可変手段が設けられる
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１】
磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子と、
上記磁気ヘッド素子が上記磁気ディスクと対向するように支持するスライダと、
上記スライダと少なくとも２点の接点において連結され、該スライダに対し上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向に所定の荷重を付与するサスペンションと、
上記サスペンションと連結され、上記スライダを上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸とする回動方向に回動自在に支持する回動支持機構を有するアームとを備え、
上記スライダは、上記磁気ディスクと対向する側で、上記回動支持機構の回動軸とは異なる位置に設けられ、該磁気ディスクと接触する接触パッドを少なくとも２つ有し、
上記サスペンションは、少なくとも上記スライダとの１つの接点に、上記スライダに付与される荷重の荷重分布を可変とする荷重分布可変手段が設けられる
ことを特徴とするヘッド装置。
【請求項２】
上記スライダは、上記接触パッドを２つ有し、
上記サスペンションは、上記荷重分布可変手段を２つを有し、３点において上記スライダと連結されることを特徴とする請求項１記載のヘッド装置。
【請求項３】
上記２つの接触パッドと上記２つの荷重分布可変手段とは、上記スライダを挟んで対向する位置に設けられることを特徴とする請求項２記載のヘッド装置。
【請求項４】
上記荷重分布可変手段は、圧電素子からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のヘッド装置。
【請求項５】
磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子の該磁気ディスクに対する位置制御方法において、
上記磁気ヘッド素子が上記磁気ディスクと対向するように支持するスライダに付与される上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向への所定の荷重の荷重分布を変化させ、
上記変化された荷重分布により、上記スライダと上記磁気ディスクとの複数の接点における摩擦力を変化させ、該スライダを上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸として回動させ、該磁気ディスクに対する上記磁気ヘッド素子の位置を制御することを特徴とする位置制御方法。
【請求項６】
回転可能に支持された磁気ディスクと、ヘッド装置とからなり、
上記ヘッド装置は、
磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う磁気ヘッド素子と、
上記磁気ヘッド素子が上記磁気ディスクと対向するように支持するスライダと、
上記スライダと少なくとも２点の接点において連結され、該スライダに対し上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向に所定の荷重を付与するサスペンションと、
上記サスペンションと連結され、上記スライダを上記磁気ディスクの記録面と垂直な方向を回動軸とする回動方向に回動自在に支持する回動支持機構を有するアームとを備え、
上記スライダは、上記磁気ディスクと対向する側で、上記回動支持機構の回動軸とは異なる位置に設けられ、該磁気ディスクと接触する接触パッドを少なくとも２つ有し、
上記サスペンションは、少なくとも上記スライダとの１つの接点に、上記スライダに付与される荷重の荷重分布を可変とする荷重分布可変手段が設けられる
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−５４２０２（Ｐ２００９−５４２０２Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１７３２２（Ｐ２００７−２１７３２２）
【出願日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００７年３月１９日にＩＩＰ２００７情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集にて発表
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００７年３月１９日にＩＩＰ２００７情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集にて発表
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
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