(57)【要約】【課題】磁気記録再生素子を磁気記録媒体の表面に垂直な軸を中心として回転させて、磁気記録再生ヘッドの高精度な位置決めを可能とする。【解決手段】スライダ３には圧電素子４を介して磁気記録再生素子２が取り付けられている。圧電素子４は、スライダ３の空気流出端８ａ側の表面に、第一の電極層７、圧電体層６、第二の電極層５の順に積層されて形成されている。圧電体層６は、第一の電極層７上に並列に配置された２つの圧電体Ａ６ａ、Ｂ６ｂで構成されている。圧電素子４は、磁気記録媒体２２の表面に垂直であってスライダ３の空気流出端８ａ側の表面上に存在する変位軸３ａに対して非対称な変位を生じる。磁気記録再生素子２は、圧電素子４の非対称な変位に伴って変位軸３ａに平行な回転軸２ａを中心として回転する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体上に配置されており、前記磁気記録媒体と対向するＡＢＳ面、前記ＡＢＳ面と前記磁気記録媒体との間に流入する空気流と交差する方向に延在する空気流入端側の表面、及び、前記ＡＢＳ面と前記磁気記録媒体との間から流出する空気流と交差する方向に延在する空気流出端側の表面を有するスライダと、
前記スライダの前記空気流出端側の表面に配置されており、電圧が印加されると、前記磁気記録媒体の表面に垂直であって前記スライダの前記空気流出端側の表面上に存在する変位軸に対して非対称な変位を生じる圧電素子と、
前記圧電素子上に配置されており、前記圧電素子に生じる前記非対称な変位に伴って前記磁気記録媒体の表面に垂直な回転軸を中心として回転する磁気記録再生素子とを備えていることを特徴とする磁気記録再生ヘッド。
【請求項２】
前記圧電素子は、前記スライダの前記空気流出端側の表面に、第一の電極層、圧電体層、第二の電極層が順に積層されることによって形成されたものであって、
前記第二の電極層が、互いに絶縁された電極Ａと電極Ｂとの２つの電極から構成されており、前記電極Ａと前記電極Ｂが、前記圧電体層上で並列に配置され、前記磁気記録再生素子が前記電極Ａと前記電極Ｂとに跨るように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項３】
前記圧電素子の前記圧電体層が、圧電体Ａと圧電体Ｂとの２つの圧電体で構成され、前記圧電体Ａと前記圧電体Ｂとが、前記第一の電極層上に並列に配置されており、
前記電極Ａが、前記圧電体Ａの上に配置されており、前記電極Ｂが、前記圧電体Ｂの上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項４】
前記空気流出端側の表面上にあって前記変位軸に直交する方向について、前記磁気記録再生素子の中心が、前記電極Ａの中心と前記電極Ｂの中心を結ぶ線分の中心と同じ位置にあることを特徴とする請求項２又は３に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項５】
前記圧電素子が圧電素子要素Ｃと圧電素子要素Ｄとの２つの圧電素子要素から構成されており、
前記圧電素子要素Ｃと前記圧電素子要素Ｄとが、それぞれ、
積層された複数の圧電体層と、
前記複数の圧電体層のうちの少なくとも１つの圧電体層に支持されるように、一層おきに交互に形成された複数の第一の内部電極層及び第二の内部電極層と、
前記第一の内部電極層及び前記第二の内部電極層にそれぞれ接続された第一の側面電極及び第二の側面電極とを有しており、
前記圧電素子要素Ｃと前記圧電素子要素Ｄとが、前記スライダの前記空気流出端側の表面に並列に配置されており、前記磁気記録再生素子が前記圧電素子要素Ｃと圧電素子要素Ｄとに跨るように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項６】
前記空気流出端側の表面上にあって前記変位軸に直交する方向について、前記磁気記録再生素子の中心が、前記圧電素子要素Ｃの中心と前記圧電素子要素Ｄの中心を結ぶ線分の中心と同じ位置にあることを特徴とする請求項５に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項７】
前記磁気記録再生素子への記録再生信号、及び、前記圧電素子を駆動するための制御信号を、前記磁気記録再生ヘッドに電気的に送受信するための配線が、前記磁気記録再生ヘッド上に設けられた記録再生信号送受信用配線と、弾性部材を介して接合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項８】
前記圧電素子は、前記変位軸に対して対称に電圧が印加されると、前記変位軸に対して対称な変位を生じ、前記変位軸に対して非対称に電圧が印加されると、前記変位軸に対して非対称な変位を生じることが可能であり、
前記磁気記録再生素子は、前記圧電素子に生じる前記対称な変位に伴って前記スライダの前記空気流出端側の表面と直交する方向に変位し、前記圧電素子に生じる前記非対称な変位に伴って前記回転軸を中心として回転することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項９】
前記対称な変位は、前記磁気記録媒体の表面と前記スライダの前記空気流出端側の表面との両方に垂直であって前記変位軸を通過する平面の一方側及び他方側の両方で、前記圧電素子の厚みを同じ量だけ増加させる又は減少させるものであることを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１０】
前記非対称な変位は、前記磁気記録媒体の表面と前記スライダの前記空気流出端側の表面との両方に垂直であって前記変位軸を通過する平面の一方側では、前記圧電素子の厚みを増加させ、前記平面の他方側では前記圧電素子の厚みを減少させるものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の磁気記録再生ヘッドと、
前記磁気記録再生ヘッドを支持する支持アームとを備えており、
前記磁気記録媒体上における前記支持アームの位置が、ボイスコイルモータによって可変し、
前記ボイスコイルモータ及び前記圧電素子を制御することによって、前記磁気記録再生素子を前記磁気記録媒体に記録された所望のデータ・トラック上に移動させることが可能であることを特徴とする磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度化された磁気記録媒体に対して磁化情報の磁気記録を行うと共に記録された磁化情報を再生する磁気記録再生ヘッド及びこれを含む磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報化社会の到来により、取り扱う情報量が膨大になり、記録再生装置の大容量化・高密度化が求められている。特に、ビット単価が安く、不揮発かつ大容量記録可能な磁気記録再生装置は大いに普及している記憶再生装置の一つであり、高密度記録可能な磁気記録再生装置の開発が強く要求されている。
【０００３】
磁気記録再生装置は、磁気記録媒体上のデータ・トラックに沿って、磁化情報を記録している。また、記録された磁化情報を読み取る際は、データ・トラック上に、磁気記録再生素子を移動させ、読み取りを行う。上記のように、磁気記録再生素子が、磁気記録媒体上に記録されているデータを正確に読み取るためには、データ・トラック中心に、上記磁気記録再生ヘッドを、高精度に位置決めする必要がある。
【０００４】
ここで、磁気記録再生ヘッドが、磁気記録媒体上の所望のデータ・トラックに移動し、情報の記録再生時にデータ・トラック中心位置を維持するために用いられるデータ・トラック位置決め（以後、トラッキングという）機構、及び、トラッキング制御方法について説明する。
【０００５】
まず、トラッキング機構について説明する。磁気記録再生ヘッドは、エアー・ベアリング（空気ベアリング）面（以下、「ＡＢＳ(Air Bearing Surface)面」という）の加工されたスライダ上に固定されている。スライダは、サスペンションと呼ばれる部品に固定されており、サスペンションは、ロード・ビームとジンバルという二つの部品により構成されている。上記構成により、スライダに固定された磁気記録再生ヘッドは、回転している磁気記録媒体上を浮上することができる。なお、ロード・ビームは、スライダに一定の加重を発生させ、浮上安定性を確保する。また、ジンバルは、ばね状の部材であり、磁気記録媒体の面ぶれや磁気記録再生ヘッドのアセンブリに伴う傾きの吸収とデータ・トラックに対する高追従性の役割を担う。サスペンションは、スイングアームに固定されている。スイングアームを、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）により駆動することで、磁気記録再生ヘッドが所望のデータ・トラック位置に移動し、データ・トラックとの相対的な位置決めが可能となる。
【０００６】
続いて、トラッキング制御方法について説明する。磁気記録媒体上での磁気記録再生ヘッドのトラッキング制御は、以下のとおりである。まず、磁気記録媒体上に書き込まれたサーボ情報を磁気記録再生ヘッドにより読み出し、上記サーボ情報を信号処理系にて解析する。その後、磁気記録再生信号駆動部に信号を送信し、ボイスコイルモータにより、支持アームを駆動し、磁気記録再生ヘッドを、所望のデータ・トラックまで移動させる。続いて、所望のデータ・トラックまで到達した磁気記録再生ヘッドを用い、磁気記録媒体上に書き込まれたサーボ情報を読み出すことで、磁気記録再生素子の中心と所望のデータ・トラックの中心とのずれ量を解析する。このずれ量から算出した磁気記録再生素子の必要移動量を示す信号を磁気記録再生ヘッド駆動部に送信する。この信号に基づいてボイスコイルモータによって支持アームを駆動することで、磁気記録再生素子の中心が、所望のデータ・トラックの中心に来るように制御する。
【０００７】
上記動作を、磁気情報の記録再生時に繰り返し行うことで、所望のデータ・トラックへの、磁気記録再生ヘッドの追従を可能としている。支持アームを駆動させるための駆動力を発生させるための部品であるＶＣＭは、磁気記録再生ヘッドを、磁気記録媒体の所望の位置に高精度に位置決めすることを可能にしている。
【０００８】
上記位置決めの精度は、磁気記録媒体のデータ・トラックが高密度化するにつれ、高くする必要がある。つまり、データ・トラックが密に配置されてくると、僅かにデータ・トラック幅方向に磁気記録再生ヘッドがずれただけで、隣接データ・トラックに書かれたデータを消去してしまう恐れが生じる。例えば、１Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ２の高密度磁気記録媒体においては、トラックピッチは５０ｎｍ以下となることが予想され、その場合、サブナノメートルからナノメートル程度のデータ・トラック方向の位置決め精度が要求される。
【０００９】
現在のＶＣＭのみの位置決め機構を有する磁気記録再生装置においては、トラックピッチが０．３μｍ程度の情報記録媒体でのトラッキングが限界であるとの報告がある（非特許文献１）。ここで、磁気記録再生装置において、データ・トラック方向の位置決め精度は、トラックピッチの１０％以下にする必要があるので、ボイスコイルモータでの位置決め精度は、上記トラックピッチから３０ｎｍ程度ということになり、上述したような、更なる高密度化された磁気記録再生装置においては、ＶＣＭのみでの位置決めは難しいということになる。
【００１０】
この問題を解決するために、特許文献１では、スライダとサスペンションの間に、一組の薄板と圧電素子が一体化されて構成される薄型微動機構部が設けられている。これにより、圧電素子を駆動し、スライダを微小変移させることが可能となる。また、上記問題を解決するために、特許文献２では、スライダとサスペンションの間に、ロータリー静電アクチュエータを設け、トラックに対し迅速且つ高精度な位置決めを行い、また、高帯域での磁気記録再生ヘッドの移動及び追従を可能としている。
【００１１】
上記特許文献１、特許文献２共に、ＶＣＭの他に、２次的な微小移動機構として、スライダとサスペンションの間に、微動アクチュエータを設けている。これにより、ＶＣＭでの長距離の移動と微動アクチュエータによる微小な移動を行うことが可能となり、広範囲な移動と、高精度なトラッキングとを行うことができ、高密度な磁気記録媒体用の磁気記録再生装置として非常に有用である。
【００１２】
さらに、上記問題を解決するために、特許文献３では、スライダ中に圧電素子を設け、磁気記録再生素子が特定の方向に微小に移動することを可能としている。
【００１３】
【非特許文献１】ＩＤＥＭＡ Ｊａｐａｎ Ｎｅｗｓ Ｎｏ．４５, ｐ６
【特許文献１】特開平６−２５９９０５号公報
【特許文献２】特開２００４−２４７０２７号公報
【特許文献３】特開２００１−２３０４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１、特許文献２の技術では、微動アクチュエータの構造が複雑であると共に、サスペンションと微動アクチュエータと磁気記録再生ヘッドとのアセンブリが難しい。したがって、これらの技術は、商品化にあたり、生産性の観点で現実的ではない。
【００１５】
また、特許文献３は、上述したサスペンションと微動アクチュエータと磁気記録再生ヘッドとの複雑なアセンブリを必要とせず、生産性に優れている。しかしながら、特許文献３の磁気記録再生ヘッドは、磁気記録再生素子を、特定の方向に直線的に移動させることしかできず、磁気記録再生素子がデータ・トラック方向に移動するように磁気記録再生素子を磁気記録媒体の表面に垂直な軸を中心として回転させることは難しい。そのため、磁気記録再生素子がデータ・トラックに対して所定角度からずれてある角度をなしている場合、微小なトラッキングにおいても、圧電素子の他に、ボイスコイルモータを利用しなくてはならず、高精度な位置決め制御を行うことが難しい。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、生産性に優れていると共に、磁気記録再生素子を、磁気記録媒体の表面に垂直な軸を中心として回転させることが可能な磁気記録再生ヘッド及びこれを含む磁気記録再生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る磁気記録再生ヘッドは、磁気記録媒体上に配置されており、前記磁気記録媒体と対向するＡＢＳ面、前記ＡＢＳ面と前記磁気記録媒体との間に流入する空気流と交差する方向に延在する空気流入端側の表面、及び、前記ＡＢＳ面と前記磁気記録媒体との間から流出する空気流と交差する方向に延在する空気流出端側の表面を有するスライダと、前記スライダの前記空気流出端側の表面に配置されており、電圧が印加されると、前記磁気記録媒体の表面に垂直であって前記スライダの前記空気流出端側の表面上に存在する変位軸に対して非対称な変位を生じる圧電素子と、前記圧電素子上に配置されており、前記圧電素子に生じる前記非対称な変位に伴って前記磁気記録媒体の表面に垂直な回転軸を中心として回転する磁気記録再生素子とを備えている。
【００１８】
これによれば、圧電素子に電圧を印加して非対称な変位を生じさせることで、磁気記録再生素子を、磁気記録媒体の表面に垂直な回転軸を中心として回転させることができる。また、スライダと磁気記録再生素子との間に圧電素子を介在させただけの簡易な構造を有しているので、生産性に優れている。
【００１９】
ここで、「圧電」とは、電界が印加された物質を変形させる性質のことであり、変形の度合いの大きな物質を圧電性物質という。圧電性物質を２つ以上の電極で挟み、上記電極に電界を印加し、圧電性物質を伸縮駆動することのできるようにしたデバイスを圧電素子と呼ぶ。圧電素子の伸縮駆動は、圧電素子の厚み方向への印加電圧の大きさと、各圧電性物質に固有の圧電定数との積によって決まっている。ここで、圧電定数とは、圧電素子への電圧印加時の圧電性物質の変形のし易さを表す指標である
【００２０】
つまり、圧電性物質に印加する電圧の大きさを圧電素子内で場所によって変化させた場合（以後、圧電素子への印加電圧の分布と呼ぶ）、印加された電圧の大きさにより、圧電性物質の変位量（伸縮量）は異なり、圧電素子内部で場所によって伸縮の分布が生じる。
【００２１】
本発明の磁気記録再生ヘッドにおいては、上記のような伸縮の分布を、磁気記録媒体の表面に垂直であってスライダの空気流出端側の表面上に存在する変位軸に対して、非対称に生じるようにしている。上記のような非対称な伸縮の分布を、本明細書中では、「圧電素子に生じる非対称な変位（変形）」と呼ぶ。
【００２２】
また、本発明の磁気記録再生ヘッドにおいては、スライダの空気流出端側の表面に、圧電素子、磁気記録再生素子が順に設けられている。そのため、磁気記録媒体の表面に垂直であってスライダの空気流出端側の表面上に存在する変位軸に対して圧電素子に非対称な変位が生じると、圧電素子と磁気記録再生素子とが接しているため、圧電素子によって磁気記録再生素子が動かされ、磁気記録再生素子を磁気記録媒体の表面に垂直な回転軸を中心として微小角だけ回転させることが可能となる。したがって、データ・トラックが高密度に形成された磁気記録媒体に対して磁気記録再生ヘッドの高精度なトラッキングを行うことができる。
【００２３】
「スライダの空気流出端」について以下に述べる。まず、スライダについて説明すると、スライダには、磁気記録媒体と対向する面に、サブミクロンからミクロンオーダーのＡＢＳ形状と呼ばれる凹凸形状が形成されている。この面を、スライダのＡＢＳ面（空気ベアリング面）という。このＡＢＳ形状により、磁気記録媒体とスライダとの間に流れる空気をコントロールし、スライダが、磁気記録媒体上を一定の浮上量で安定に浮上することが可能となる。ＡＢＳ面と磁気記録媒体との間に流入する空気流のＡＢＳ面における上流端を「空気流入端」、ＡＢＳ面と磁気記録媒体との間から流出する空気流のＡＢＳ面における下流端を「空気流出端」という。また、「空気流出端側の表面」とは、ＡＢＳ面を底面としてスライダの側面であり、この側面はＡＢＳ面と磁気記録媒体との間から流出する空気流と交差する方向に延在している。「空気流入端側の表面」とは、上記ＡＢＳ面を底面としてスライダの側面であり、この側面はＡＢＳ面と磁気記録媒体との間に流入する空気流と交差する方向に延在している。
【００２４】
ＡＢＳ面と磁気記録媒体との間に流入した空気は、圧縮され、磁気記録媒体上で、スライダを持ち上げる正圧を生じさせる。その後、ＡＢＳ面の空気流出端に進むにつれ、空気の圧力は変化し、スライダ全体として、磁気記録媒体に対して、数１０ｎｍと微小な高さで安定して浮上することが可能となる。
【００２５】
本発明の磁気記録再生ヘッドにおいて、前記圧電素子は、前記スライダの前記空気流出端側の表面に、第一の電極層、圧電体層、第二の電極層が順に積層されることによって形成されたものであって、前記第二の電極層が、互いに絶縁された電極Ａと電極Ｂとの２つの電極から構成されており、前記電極Ａと前記電極Ｂが、前記圧電体層上で並列に配置され、前記磁気記録再生素子が前記電極Ａと前記電極Ｂとに跨るように配置されていてもよい。
【００２６】
これによれば、電極Ａと電極Ｂとに異なった電圧を印加することができ、上記印加電圧により、上記２つの電極の下部に設けられた圧電体層は、電極Ａに対向した領域と電極Ｂに対向した領域とで互いに異なった変位量を示すことが可能となる。よって、圧電素子に、変位軸に対して非対称な変位を簡易に生じさせることができる。
【００２７】
電極Ａと電極Ｂは、それぞれ変位軸の左右にあって、変位軸に平行に、且つ、互いに並列となるように存在している。例えば、空気流出端側の表面に向かって、変位軸の左側の電極を電極Ａ、右側の電極を電極Ｂと称する。ここで、電極Ａ及び電極Ｂと磁気記録再生素子とは、電気的に互いに絶縁されていることが望ましい。
【００２８】
また、磁気記録再生素子は、電極Ａと電極Ｂとに跨るように配置されているので、圧電素子の非対称な変位を利用することにより、回転軸を中心として磁気記録再生素子を微小な所望角だけ回転させることが可能となる。
【００２９】
「電極Ａと電極Ｂとに跨る」とは、磁気記録再生素子（または磁気記録再生素子が形成されている基板）の両端が電極Ａと電極Ｂとに接しており、磁気記録再生素子が電極Ａと電極Ｂとを橋渡しした構造になっていることをいう。
【００３０】
よって、空気流出端側の表面と磁気記録再生素子の間に、上記のような圧電素子を設けることで、磁気記録再生素子を微小な任意の角度だけ回転軸を中心として回転させることができる。したがって、データ・トラックが高密度に形成された磁気記録媒体に対しても、磁気記録再生ヘッドの高精度なトラッキングを行うことができる。
【００３１】
このとき、前記圧電素子の前記圧電体層が、圧電体Ａと圧電体Ｂとの２つの圧電体層で構成され、前記圧電体Ａと前記圧電体Ｂとが、前記第一の電極層上に並列に配置されており、前記電極Ａが、前記圧電体Ａの上に配置されており、前記電極Ｂが、前記圧電体Ｂの上に配置されていてもよい。
【００３２】
これによれば、圧電体層が、上記した電極Ａと電極Ｂとの下部で独立して存在しているので、片方の電極に対向した圧電体の伸縮に引きずられることなく、２つの圧電体Ａ、Ｂが伸縮することが可能である。よって、２つの圧電体Ａ、Ｂの伸縮駆動の制御が正確になり、また、各圧電体の一様な伸縮駆動が可能となり、伸縮の分布によって生じる応力による素子疲労も無くなり、より高い信頼性及び優れた制御性を有する圧電素子を提供することが可能となる。
【００３３】
圧電体Ａと圧電体Ｂは、第一の電極層上に存在している。第一の電極層の上には、それぞれ、圧電体Ａ及び電極Ａ、または、圧電体Ｂ及び電極Ｂというように順に積層されている。また、圧電体Ａと圧電体Ｂは、それぞれ変位軸の左右にあって、変位軸に平行に、且つ、互いに並列となるように存在している。例えば、空気流出端側の表面から向かって、変位軸の左側の圧電体を圧電体Ａ、右側の圧電体を圧電体Ｂと称する。
【００３４】
本発明の磁気記録再生ヘッドにおいて、前記空気流出端側の表面上にあって前記変位軸に直交する方向について、前記磁気記録再生素子の中心が、前記電極Ａの中心と前記電極Ｂの中心を結ぶ線分の中心と同じ位置にあることが好ましい。
【００３５】
これによれば、２つの電極Ａ、Ｂに対向する圧電素子の２つの領域の空気流出端側の表面の法線方向への変位量を、例えば正負逆方向に等しい大きさとすることで、磁気記録再生素子の中心に対して、磁気記録再生素子を軸対称に回転させることができ、磁気記録再生ヘッドのトラッキング制御動作を行い易くなる。
【００３６】
ここで、「磁気記録再生素子の中心」とは、磁気記録再生素子の構成要素である、磁気記録媒体からの磁界を読み取り信号再生を行うための磁気センサーのセンシング素子の中心、または、磁気記録媒体に磁界を書き込むための記録磁界を発生させる磁界発生素子の主磁極ポールの中心のことをいう。或いは、「磁気記録再生素子の中心」は、これら以外の場所であって、記録再生動作時に、磁気記録媒体上での磁界センシング又は磁界書き込みを行う機能部分の中心であってもよい。
【００３７】
本発明の磁気記録再生ヘッドは、前記圧電素子が圧電素子要素Ｃと圧電素子要素Ｄとの２つの圧電素子要素から構成されたものであってよい。このとき、前記圧電素子要素Ｃと前記圧電素子要素Ｄとが、それぞれ、積層された複数の圧電体層と、前記複数の圧電体層のうちの少なくとも１つの圧電体層に支持されるように、一層おきに交互に形成された複数の第一の内部電極層及び第二の内部電極層と、前記第一の内部電極層及び前記第二の内部電極層にそれぞれ接続された第一の側面電極及び第二の側面電極とを有しており、前記圧電素子要素Ｃと前記圧電素子要素Ｄとが、前記スライダの前記空気流出端側の表面に並列に配置されており、前記磁気記録再生素子が前記圧電素子要素Ｃと圧電素子要素Ｄとに跨るように配置されていてよい。
【００３８】
これによれば、各圧電素子要素が圧電素子要素を駆動するための内部電極層と圧電体層との積層構造となっているので、各圧電体層に効率的に電界を印加することができる。また、圧電体層を挟んで対向する内部電極層には、例えば正負逆の電位が印加される。このように、圧電素子要素を積層構造にすることによって、圧電素子要素の変位発生力の増加、応答速度の増大、消費電力の減少といったメリットが生じる。なお、積層構造は、圧電体層と内部電極層とを数十層以上交互に積層することが好適である。
【００３９】
ここで、圧電素子要素Ｃと圧電素子要素Ｄとについて説明する。圧電素子要素Ｃと圧電素子要素Ｄは、それぞれ変位軸の左右にあって、変位軸に平行に、且つ、互いに並列となるように存在している。例えば、空気流出端側の表面から向かって、変位軸の左側の圧電素子要素を圧電素子要素Ｃ、右側の圧電素子要素を圧電素子要素Ｄと称する。
【００４０】
磁気記録再生素子が圧電素子要素Ｃと圧電素子要素Ｄとに跨るように配置されているので、圧電素子の非対称な変位を利用することによって、回転軸を中心として磁気記録再生素子を微小な所望角だけ回転させることが可能となる。
【００４１】
「圧電素子要素Ｃと圧電素子要素Ｄとに跨る」とは、磁気記録再生素子（または磁気記録再生素子が形成されている基板）の両端が圧電素子要素Ｃと圧電素子要素Ｄとに接しており、磁気記録再生素子が圧電素子要素Ｃと圧電素子要素Ｄとを橋渡しした構造になっていることを言う。圧電素子要素Ｃ及び圧電素子要素Ｄと磁気記録再生素子とは、電気的に互いに絶縁されていることが望ましい。
【００４２】
本発明の磁気記録再生ヘッドにおいて、前記空気流出端側の表面上にあって前記変位軸に直交する方向について、前記磁気記録再生素子の中心が、前記圧電素子要素Ｃの中心と前記圧電素子要素Ｄの中心を結ぶ線分の中心と同じ位置にあることが好ましい。
【００４３】
これによれば、２つの圧電素子要素Ｃ、Ｄの空気流出端側の表面の法線方向への変位量を、例えば正負逆方向に等しい大きさとすることで、磁気記録再生素子の中心に対して、磁気記録再生素子を軸対称に回転させることができ、磁気記録再生ヘッドのトラッキング制御動作を行い易くなる。
【００４４】
本発明の磁気記録再生ヘッドにおいて、前記磁気記録再生素子への記録再生信号、及び、前記圧電素子を駆動するための制御信号を、前記磁気記録再生ヘッドに電気的に送受信するための配線が、前記磁気記録再生ヘッド上に設けられた記録再生信号送受信用配線と、弾性部材を介して接合されていてよい。
【００４５】
これによれば、上記配線と記録再生信号送受信用配線とが弾性部材を介して接合されているので、圧電素子の伸縮駆動による接合位置の移動に際しても、上記配線と記録再生信号送受信用配線との接合が物理的に剥がれにくく、安定した圧電素子の駆動が保障できる。
【００４６】
本発明の磁気記録再生ヘッドにおいて、前記圧電素子は、前記変位軸に対して対称に電圧が印加されると、前記変位軸に対して対称な変位を生じ、前記変位軸に対して非対称に電圧が印加されると、前記変位軸に対して非対称な変位を生じることが可能であり、前記磁気記録再生素子は、前記圧電素子に生じる前記対称な変位に伴って前記スライダの前記空気流出端側の表面と直交する方向に変位し、前記圧電素子に生じる前記非対称な変位に伴って前記回転軸を中心として回転することが好ましい。
【００４７】
これによれば、印加電圧に応じて圧電素子を変位軸に対して対称又は非対称に変位させることができる。したがって、磁気記録再生素子をスライダの空気流出端側の表面と直交する方向に平行移動させること、及び、磁気記録再生素子を回転軸を中心として回転させることを選択的に行うことができる。さらに、両者を組み合わせることも可能である。
【００４８】
このとき、前記対称な変位は、前記磁気記録媒体の表面と前記スライダの前記空気流出端側の表面との両方に垂直であって前記変位軸を通過する平面の一方側及び他方側の両方で、前記圧電素子の厚みを同じ量だけ増加させる又は減少させるものであってよい。
【００４９】
これによれば、対称な変位を生じさせる場合の圧電素子の制御が容易になる。
【００５０】
本発明の磁気記録再生ヘッドにおいて、前記非対称な変位は、前記磁気記録媒体の表面と前記スライダの前記空気流出端側の表面との両方に垂直であって前記変位軸を通過する平面の一方側では、前記圧電素子の厚みを増加させ、前記平面の他方側では前記圧電素子の厚みを減少させるものであってよい。
【００５１】
これによれば、非対称な変位を生じさせる場合の圧電素子の制御が容易になる。
【００５２】
本発明の磁気記録再生装置は、上述のいずれかの磁気記録再生ヘッドと、前記磁気記録再生ヘッドを支持する支持アームとを備えている。そして、前記磁気記録媒体上における前記支持アームの位置が、ボイスコイルモータによって可変し、前記ボイスコイルモータ及び前記圧電素子を制御することによって、前記磁気記録再生素子を前記磁気記録媒体に記録された所望のデータ・トラック上に移動させることが可能となっている。
【００５３】
これによれば、トラッキング制御をボイスコイルモータと圧電素子の２段階で行うことができるので、データ・トラック密度が大きくなり、トラックピッチが狭小化された場合においても、高精度な位置決めを行うことができる。
【００５４】
従来の磁気記録再生装置は、トラッキング制御を、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）のみで行っている。ＶＣＭの位置決め精度は、３０ｎｍ程度であり、記録密度が１Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ２以上であってナノメートル以下の位置決め精度が必要な高密度磁気記録再生装置においては、ＶＣＭのみでのトラッキングは難しい。
【００５５】
そのため、本発明に係る磁気記録再生装置のように、トラッキング制御をボイスコイルモータと圧電素子の２段階で行うことが可能な機構にし、磁気記録再生ヘッドのデータ・トラック位置までの移動をＶＣＭを用いて行い、データ・トラック上での微調整を圧電素子を用い行う。
【００５６】
具体的な磁気記録媒体上での磁気記録再生ヘッドの位置決め制御は、以下のとおりである。まず、磁気記録媒体上に書き込まれたサーボ情報を磁気記録再生ヘッドにより読み出し、上記サーボ情報を信号処理系にて解析する。その後、磁気記録再生信号駆動部に信号を送信し、ボイスコイルモータにより支持アームを駆動し、磁気記録再生ヘッドを、所望のトラック位置付近まで移動させる。
【００５７】
続いて、所望のデータ・トラックまで到達した磁気記録再生ヘッドを用い、サーボ情報を読み出すことで、磁気記録再生素子の中心と所望のデータ・トラックの中心とのずれ量を解析する。このずれ量から算出した磁気記録再生素子の必要移動量を示す信号を情報記録再生ヘッド駆動部に送信して圧電素子を駆動し、磁気記録再生素子を回転軸を中心として回転させ、磁気記録再生素子の中心が所望のデータ・トラックの中心に来るように調整する。上記動作を、磁気情報の記録再生時に繰り返し行うことで、所望のデータ・トラックへの磁気記録再生ヘッドの追従を可能としている。
【００５８】
本発明の磁気記録再生装置によると、データ・トラックが高密度に形成された磁気記録媒体に対して高精度なトラッキングを可能とすることができる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明の磁気記録再生ヘッドによると、圧電素子に電圧を印加して非対称な変位を生じさせることで、磁気記録再生素子を、磁気記録媒体の表面に垂直な回転軸を中心として回転させることができる。したがって、データ・トラック密度が大きな磁気記録媒体に対して高精度なトラッキング制御が可能となる。また、スライダと磁気記録再生素子との間に圧電素子を介在させただけの簡易な構造を有しているので、生産性に優れている。
【００６０】
本発明の磁気記録再生装置によると、トラッキング制御をボイスコイルモータと圧電素子の２段階で行うことができるので、データ・トラック密度が大きくなり、トラックピッチが狭小化された場合においても、磁気記録再生ヘッドの高精度な位置決めを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
以下、本発明の磁気記録再生ヘッド及び磁気記録再生装置の好適な実施の形態を、添付図面を参照しつつ説明する。
【００６２】
（磁気記録再生装置２４の構成）
まず、磁気記録再生装置２４の構成について説明する。図１に示す磁気記録再生装置２４は、後で詳述するように磁化情報の記録と再生を行う磁気記録再生ヘッド１と、情報が磁化方向として記録される円盤形状の磁気記録媒体２２と、磁気記録媒体２２を回転させるための磁気記録媒体駆動部２３と、磁気記録再生ヘッド１を支持する支持アーム１８と、支持アーム１８を駆動するための磁気記録再生ヘッド駆動部２０と、記録再生信号処理系２１とを含んでいる。磁気記録媒体２２の上面には、磁気記録媒体２２の中心に対して周方向にデータ・トラック２５（図９（ａ）参照）が形成されている。磁気記録再生ヘッド駆動部２０内には、ボイスコイルモータ１９が配置されている。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１９は、支持アーム１８を稼動させることによって、磁気記録再生ヘッド１を磁気記録媒体２２上の所望の位置に移動させる。
【００６３】
支持アーム１８は、サスペンション３１（図４参照）とスイングアーム（図示しない）で構成されている。支持アーム１８は、磁気記録再生ヘッド１を支持して、磁気記録再生ヘッド１を所望の位置に移動させる役割を担っている。
【００６４】
サスペンション３１は、ロード・ビーム（図示しない）とジンバル（図示しない）という二つの部品により構成されている。ロード・ビームは、スライダ３に一定の加重を発生させ、浮上安定性を確保する。ジンバルは、ばね状の部材であり、磁気記録媒体２２の面ぶれ及び磁気記録再生ヘッド１のアセンブリに伴う傾きを吸収すると共に、データ・トラック２５に対する高追従性を実現するという役割を担う。上記構成により、スライダ３に固定されている磁気記録再生ヘッド１は、回転している磁気記録媒体２２上で浮上することができる。
【００６５】
スイングアームは、ＶＣＭ１９と連動して駆動される。スイングアームは、スイングアームの先端に装着されたサスペンション３１と磁気記録再生ヘッド１とを所望のデータ・トラック２５上の位置に移動させるので、磁気記録再生ヘッド１とデータ・トラック２５との相対的な位置決めが可能となっている。
【００６６】
このように、支持アーム１８を駆動させるための駆動力を発生させるための部品であるＶＣＭ１９は、磁気記録再生ヘッド１を、磁気記録媒体２２上の所望の位置に、高精度に位置決めすることを可能にしている。
【００６７】
（磁気記録再生ヘッド１の概略構造）
次に、磁気記録再生ヘッド１の概略構造について説明する。図２は、磁気記録再生ヘッド１の斜視図である。図３は、図２に描かれた磁気記録再生ヘッド１の部分横断面図である。
【００６８】
磁気記録再生ヘッド１は、図２に示すように、スライダ３を含んでいる。スライダ３の下面は、空気ベアリング面（ＡＢＳ面）８となっている。スライダ３には、その長手方向に沿って互いに対向する、空気流出端８ａと空気流入端８ｂとがある。ＡＢＳ面８が凹凸面であることに起因して、スライダ３の空気流出端８ａ側の表面（スライダ３の側面）は、Ｔ字形となっている。スライダ３の空気流出端８ａ側の表面には、Ｔ字形の圧電素子４が配置されている。さらに、圧電素子４上であってＴ字形の根元部分には、磁気記録再生素子２が配置されている。なお、図３は、Ｔ字形の根元部分における磁気記録再生ヘッド１の部分横断面図である。
【００６９】
後述するように、圧電素子４は、電圧が印加されると、磁気記録媒体２２の表面に垂直であってスライダ３の空気流出端８ａ側の表面上に存在する変位軸３ａ（又は、磁気記録媒体２２の表面に垂直とスライダ３の空気流出端８ａ側の表面との両方に垂直であって変位軸３ａを通過する平面３８）に対して、対称な変位と非対称な変位とを選択的に生じることが可能である。そして、磁気記録再生素子２は、圧電素子４の変位に応じて回転及び／又は平行移動する。
【００７０】
変位軸３ａは、スライダ３の空気流出端８ａ側の表面上に存在しており、図３の紙面と直交する方向に延びている。変位軸３ａは、図１からも分かるように、磁気記録媒体２２の表面にほぼ垂直となっている。
【００７１】
（磁気記録再生ヘッド１のサスペンション３１への取り付け）
磁気記録再生ヘッド１がサスペンション３１に取り付けられている様子を図４に示す。図４に示すように、本実施の形態に係る磁気記録再生装置２４において、サスペンション３１の下面には、磁気記録再生ヘッド１に電気的に送受信するための複数の配線２８が設けられている。これら配線２８は、磁気記録再生素子２への記録再生信号及び圧電素子４を駆動するための制御信号を伝達するものである。各配線２８は、磁気記録再生ヘッド２上（詳細には、後述する圧電体Ａ６ａ及び圧電体Ｂ６ｂの内側面）に設けられた記録再生信号送受信用配線２９と、弾性部材３０を介して接合されている。なお、図４においては、６本の配線２８のうちの２本に係る記録再生信号送受信用配線２９及び弾性部材３０だけが見えている。また、図４において詳細な図示を省略しているが、後述する第一の電極層７の形状は、配線２８と記録再生信号送受信用配線２９との接続に支障とならないように設計されている。弾性部材３０としては、例えば、ゴム弾性を有する導電性高分子からなる部材が挙げられる。
【００７２】
このように配線２８と記録再生信号送受信用配線２９とが弾性部材３０を介して接合されているので、圧電素子４の伸縮駆動による接合位置の移動に際しても、配線２８と記録再生信号送受信用配線２９との接合が物理的に剥がれにくく、安定した圧電素子４の駆動が保障できる。
【００７３】
（スライダ３）
図２及び図３に戻って、スライダ３には圧電素子４を介して磁気記録再生素子２が取り付けられている。スライダ３は、磁気記録再生素子２が磁気記録媒体２２の上を浮上することをサポートしている。スライダ３のＡＢＳ面８には、サブミクロンからミクロンオーダーのＡＢＳ形状と呼ばれる凹凸形状が形成されている。この凹凸形状を最適化することにより、空気の流れや発生圧力をコントロールし、スライダ３が磁気記録媒体２２上を一定の浮上量で安定に浮上することが可能となっている。スライダ３の材料としては、アルチック（Ａｌ２Ｏ３-ＴｉＣ）焼結体を用いている。なお、スライダ３の材料として他の材料を用いてもよい。
【００７４】
（圧電素子４）
圧電素子４は、図２及び図３に示すように、スライダ３の空気流出端８ａ側の表面に、第一の電極層７、圧電体層６、第二の電極層５の順に積層されて形成されている。第一の電極層７は、スライダ３の空気流出端８ａ側の表面にＴ字形に形成されている。
【００７５】
第二の電極層５は、その一部がＴ字形の根元部分にまで延在したほぼＬ字形を有する互いに絶縁された電極Ａ５ａと電極Ｂ５ｂとの２つの電極から構成されている。圧電体層６は、その一部がＴ字形の根元部分にまで延在したほぼＬ字形を有する圧電体Ａ６ａと圧電体Ｂ６ｂとの２つの圧電体で構成されている。圧電体Ａ６ａと圧電体Ｂ６ｂは第一の電極層７上に並列に配置されており、電極Ａ５ａは圧電体Ａ６ａの上に配置されており、電極Ｂ５ｂは圧電体Ｂ６ｂの上に配置されている。したがって、電極Ａ５ａと電極Ｂ５ｂが、圧電体層６上で並列に配置されている。
【００７６】
電極Ａ５ａ及び圧電体Ａ６ａと電極Ｂ５ｂ及び圧電体Ｂ６ｂとは、平面３８に対して線対称となるように配置されている。電極Ａ５ａと電極Ｂ５ｂは、同じ形状、同じ厚さを有しており、同じ材料からなる。圧電体Ａ６ａと圧電体Ｂ６ｂも同じ形状、同じ厚さを有しており、同じ材料からなる。なお、変形例として、圧電体Ａ６ａと圧電体Ｂ６ｂとが圧電定数の異なる材料からなるものであってもよい。この場合、電極Ａ５ａに電極Ｂ５ｂとは異なる電圧を与えたとしても、圧電体Ａ６ａの変位量が圧電体Ｂ６ｂの変位量と異なるものとなる。
【００７７】
第一の電極層７及び第二の電極層５（電極Ａ５ａ、電極Ｂ５ｂ）は、共に、アルミニウム（Ａｌ）からなる。圧電体層６（圧電体Ａ６ａ、圧電体Ｂ６ｂ）の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が用いられている。しかし、圧電素子４の材料は、圧電素子４としての機能を発揮できるものであれば、上記に限定される必要はない。例えば、第一の電極層７及び第二の電極層５（電極Ａ５ａ、電極Ｂ５ｂ）の材料として、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、プラチナ（Ｐｔ）など、導電率の高い材料を用いることができる。また、圧電体層６（圧電体Ａ６ａ、圧電体Ｂ６ｂ）の材料として、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの圧電定数の高い材料を用いることができる。
【００７８】
電極Ａ５ａと電極Ｂ５ｂとに異なった電圧を印加した場合、２つの電極の下部に設けられた圧電体Ａ６ａと圧電体Ｂ６ｂは、厚み方向に異なった変位量を示す。よって、変位軸３ａ又は平面３８に対して非対称な変位を圧電素子４に簡易に生じさせることができる。
【００７９】
電極Ａ５ａと電極Ｂ５ｂとに同じ電圧を印加した場合、２つの電極の下部に設けられた圧電体Ａ６ａと圧電体Ｂ６ｂは、厚み方向に同じ変位量を示す。よって、変位軸３ａ又は平面３８に対して対称な変位を圧電素子４に簡易に生じさせることができる。
【００８０】
また、２つの圧電体Ａ６ａ、圧電体Ｂ６ｂが電極Ａ５ａと電極Ｂ５ｂの下部で独立して存在しているので、一方の圧電体が他方の圧電体の伸縮の影響を受けることなく伸縮することが可能である。よって、圧電体Ａ６ａ、圧電体Ｂ６ｂの伸縮駆動の制御が正確になる。また、圧電体Ａ６ａ、圧電体Ｂ６ｂ内で一様な伸縮が可能となり、伸縮の分布によって生じる応力による素子疲労も無くなり、より高い信頼性及び優れた制御性を有する圧電素子４を提供することが可能となる。
【００８１】
なお、本実施の形態の圧電体層６は、上記のように圧電体Ａ６ａと圧電体Ｂ６ｂの２つの圧電体により構成されているが、圧電体層６は、一つ、又は、並列に配置された３以上の圧電体で構成されていてもよい。その場合、変位軸３ａに対して非対称な変位が圧電素子４に生じるように、圧電素子４への印加電圧の分布を発生させる必要がある。印加電圧の分布を作り出すためには、例えば上述したように、第一の電極７及び／又は第二の電極５を複数個の電極で構成し、電極によって印加する電圧を変えればよい。また、本実施の形態では、第二の電極５は、電極Ａ５ａ及び電極Ｂ５ｂにより構成されているが、一つ又は並列に配置された３以上の電極により構成されていてもよい。さらに、第一の電極７が並列に配置された複数個の電極により構成されていてもよい。
【００８２】
圧電素子４は、磁気記録再生素子２とスライダ３との間に設けられている。圧電素子４、磁気記録再生素子２、及び、スライダ３は、図示しないＳｉＮ絶縁膜によって互いに絶縁されている。ＳｉＮ絶縁膜以外の絶縁性物質を用いて絶縁を行ってもよい。
【００８３】
ここで、圧電素子の変形例について図５を参照して説明する。図５に示すように、変形例の圧電素子１３は、圧電素子要素Ｃ１３ａと圧電素子要素Ｄ１３ｂとの２つの圧電素子要素から構成されている。圧電素子要素Ｃ１３ａと圧電素子要素Ｄ１３ｂは、それぞれ、積層された複数（図５では４層）の圧電体層１４と、複数の圧電体層１４のうちの少なくとも１つの圧電体層１４に支持され且つ圧電体層１４の左右どちらかの一端に達するように、一層おきに交互に形成された複数（図５では２層）の第一の内部電極層９及び複数（図５では２層）の第二の内部電極層１０と、複数の圧電体層１４の側面を被覆することで第一の内部電極層９及び第二の内部電極層１０にそれぞれ接続された第一の側面電極１１及び第二の側面電極１２とを有している。圧電体層１４を挟んで対向する第一の内部電極層９と第二の内部電極層１０とには、正負逆の電位が、第一の側面電極１１及び第二の側面電極１２を介して印加される。
【００８４】
これによれば、各圧電素子要素Ｃ、Ｄが圧電素子要素を駆動するための内部電極層９、１０と圧電体層１４との積層構造となっているので、各圧電体層１４に効率的に電界を印加することができる。また、圧電体層１４を挟んで対向する内部電極層９、１０には、例えば正負逆の電位が印加される。このように、圧電素子要素Ｃ、Ｄを積層構造にすることによって、圧電素子要素Ｃ、Ｄの変位発生力の増加、応答速度の増大、消費電力の減少といったメリットが生じる。
【００８５】
このような積層構造は、圧電性層１４と電極（第一の内部電極層９、第二の内部電極層１０）を数十層以上交互に積層することによって作成されたものであることが好適である。
【００８６】
図５に示すように、圧電素子要素Ｃ１３ａと圧電素子要素Ｄ１３ｂは、スライダ３の空気流出端側の表面に並列に配置されている。磁気記録再生素子２２は、圧電素子要素Ｃ１３ａと圧電素子要素Ｄ１３ｂとに跨るように配置されている。
【００８７】
（磁気記録再生素子２）
磁気記録再生素子２は、磁気記録媒体２２中に磁気情報を記録するための記録磁界を発生する記録磁界発生素子（図示しない）と、磁気記録媒体２２中に記録されている磁気情報を再生するための磁気再生素子（図示しない）とを含んでいる。例えば、記録磁界発生素子としては磁気コイル素子、磁気再生素子としては磁気抵抗効果素子を用いることができる。磁気抵抗効果素子は、磁気記録媒体２２中からの漏洩磁界に応じて抵抗値が変化する。したがって、磁気抵抗効果素子に電流を流すことによって、漏洩磁界をセンシングすることができる。
【００８８】
磁気記録再生素子２としては、磁気記録媒体２２中への情報の書き込み、読み込みを行える素子であれば、上記素子に限定されるものではない。
【００８９】
（磁気記録再生素子２と圧電素子４との位置関係）
磁気記録再生素子２と圧電素子４との位置関係について説明する。図３に示すように、磁気記録再生素子２は、電極Ａ５ａと電極Ｂ５ｂとに跨るようにして配置されている。さらに、空気流出端８ａ側の表面上にあって変位軸３ａに直交する方向（図３に描いた矢印Ａで示す方向）について、磁気記録再生素子２の中心２６が、電極Ａ５ａの中心と電極Ｂ５ｂの中心を結ぶ線分の中心と同じ位置にある。なお、本実施の形態において、平面３８は、変位軸３ａと共に中心２６をも通過している。
【００９０】
本実施の形態によると、磁気記録再生素子２が圧電素子４上に配置されているので、圧電素子４に電圧を印加して変位軸３ａに対して非対称な変位を生じさせることで、磁気記録再生素子２を、磁気記録媒体２２の表面に垂直な軸（以下、「回転軸」と称する）２ａを中心として微小な任意の角度だけ回転させることができる。したがって、データ・トラック２５が高密度に形成された磁気記録媒体２２に対して磁気記録再生ヘッド１の高精度なトラッキングを行うことができる。また、圧電素子４に電圧を印加して変位軸３ａに対して対称な変位を生じさせることで、磁気記録再生素子２を、空気流出端８ａ側の表面と直交する方向に微小な任意の距離だけ変位させることが可能である。さらに、磁気記録再生ヘッド１は、スライダ３と磁気記録再生素子２との間に圧電素子４を介在させただけの簡易な構造を有しているので、生産性に優れている。
【００９１】
なお、トラッキングとは、磁気記録再生ヘッド１が、磁気記録媒体２２上の所望のデータ・トラック２５に移動し、情報の記録再生時、磁気記録再生素子２の中心２６とデータ・トラック２５の中心位置とを調整する位置決めを行うことをいう。
【００９２】
磁気記録再生素子２の回転軸２ａを中心とした回転角度は、圧電素子４の非対称な変位の程度に依存する。すなわち、空気流出端８ａ側の表面の法線方向への変位量の平面３８の左右での差異の絶対値が大きいほど、回転角度は大きくなる。本実施の形態では、空気流出端８ａ側の表面の法線方向への変位量を平面３８の左右において正負逆方向で等しい大きさにする。これによって、圧電素子４の制御が簡易となる。
【００９３】
本実施の形態において、回転軸２ａは、変位軸３ａと平行であり、磁気記録再生素子２の中心２６を通過している。これは、（ａ）矢印Ａで示す方向について、磁気記録再生素子２の中心２６が、電極Ａ５ａの中心と電極Ｂ５ｂの中心を結ぶ線分の中心と同じ位置にあること、及び、（ｂ）磁気記録再生素子２を回転させる際に、平面３８の一方側にある圧電体Ａ６ａの厚みを増加させると共に、平面３８の他方側にある圧電体Ｂ６ｂの厚みを圧電体Ａ６ａの厚みの増加量と同じだけ減少させたことによる。つまり、回転軸２ａの位置は、矢印Ａで示す方向についての磁気記録再生素子２の中心２６と２つの電極Ａ５ａ、電極Ｂ５ｂとの位置関係と、左右の圧電体Ａ６ａ及び圧電体Ｂ６ｂの変位量とによって決定されるものである。したがって、回転軸２ａは、磁気記録再生素子２の中心２６と一致している必要はなく、磁気記録媒体２２の表面に垂直であれば、どこに存在していてもよく、例えば磁気記録再生素子２の外部にあってもよい。
【００９４】
また、本実施の形態に係る磁気記録再生ヘッド１において、圧電素子４は、変位軸３ａに対して対称な構造を有しているので、変位軸３ａに対して対称に電圧が印加されると、変位軸３ａ又は平面３８に対して対称な変位を生じる。また、圧電素子４は、変位軸３ａに対して非対称に電圧が印加されると、変位軸３ａ又は平面３８に対して非対称な変位を生じる。そして、磁気記録再生素子２は、圧電素子４に生じる対称な変位に伴ってスライダ３の空気流出端８ａ側の表面と直交する方向に変位し、圧電素子４に生じる非対称な変位に伴って回転軸２ａを中心として回転する。
【００９５】
このように、印加電圧に応じて圧電素子４を変位軸３ａに対して対称又は非対称に変位させることができる。したがって、磁気記録再生素子２をスライダ３の空気流出端８ａ側の表面と直交する方向に平行移動させること、及び、磁気記録再生素子２を回転軸２ａを中心として回転させることを選択的に行うことができる。さらに、両者を組み合わせることも可能である。
【００９６】
本実施の形態において、対称な変位は、磁気記録媒体２２の表面とスライダ３の空気流出端８ａ側の表面との両方に垂直であって変位軸３ａを通過する平面３８の一方側及び他方側の両方で、圧電素子４の厚みを同じ量だけ増加させる又は減少させることによって実現される。これによれば、対称な変位を生じさせる場合の圧電素子４の制御が容易になる。
【００９７】
本実施の形態において、非対称な変位は、平面３８の一方側では圧電素子４の厚みを増加させ、平面３８の他方側では圧電素子４の厚みを減少させることによって実現される。これによれば、非対称な変位を生じさせる場合の圧電素子４の制御が容易になる。
【００９８】
さらに、本実施の形態では、矢印Ａで示す方向について、磁気記録再生素子２の中心２６が、電極Ａ５ａの中心と電極Ｂ５ｂの中心を結ぶ線分の中心と同じ位置にある。そのため、２つの電極Ａ５ａ及び電極Ｂ５ｂに対向する圧電素子４の２つの領域の空気流出端８ａ側の表面の法線方向への変位量を、例えば正負逆方向に等しい大きさとすることで、磁気記録再生素子２の中心２６に対して、磁気記録再生素子２を軸対称に回転させることができ、磁気記録再生ヘッド１のトラッキング制御動作を行い易くなる。
【００９９】
なお、図５に示した変形例においても、これと同じ効果が得られる。すなわち、２つの圧電素子要素Ｃ、Ｄの空気流出端８ａ側の表面の法線方向への変位量を、例えば正負逆方向に等しい大きさとすることで、磁気記録再生素子２の中心２６に対して、磁気記録再生素子２を軸対称に回転させることができ、磁気記録再生ヘッド１のトラッキング制御動作を行い易くなる。
【０１００】
また、本実施の形態に係る磁気記録再生装置によれば、トラッキング制御をボイスコイルモータ１９と圧電素子４の２段階で行うことができるので、データ・トラック密度が大きくなり、トラックピッチが狭小化された場合においても、磁気記録再生ヘッド１の高精度な位置決めを行うことができる。
【０１０１】
本実施の形態の磁気記録再生ヘッド１では、磁気記録再生素子２と圧電素子４の位置関係を、上記のようにしているが、本発明を逸脱しない範囲においては、上記位置関係以外の位置関係を採用してもよい。
【０１０２】
（本発明の磁気記録再生ヘッド１の製造方法）
本実施の形態に係る磁気記録再生ヘッド１の製造方法を、図６（ａ）〜図６（ｅ）及び図８（ａ）〜図８（ｃ）を用いて説明する。
【０１０３】
まず、図６（ａ）に示すように、アルチック（Ａｌ２Ｏ３-ＴｉＣ）焼結体で形成された基板１５の表面に、ＳｉＮ絶縁膜（図示しない）を、ｐ−ＣＶＤ装置を用い成膜する。次に、このＳｉＮ絶縁膜を介して基板１５上に、図６（ｂ）に示すように、二次元的にマトリクス状に配列されたパターンで、圧電素子４の複数の第一の電極７を形成する。
【０１０４】
ここで、図７（ａ）〜図７（ｅ）を参照して、基板１５上に複数の第一の電極７を形成する工程について詳述する。なお、図７（ａ）〜図７（ｅ）ではＳｉＮ絶縁膜の図示を省略している。まず、図７（ａ）に示すように、基板１５をポジ型のレジスト層５２で被覆する。しかる後、図７（ｂ）に示すように、第一の電極７と同じ形状の開口パターン５４ａが形成されたマスク５４をレジスト層５２上の所望位置に配置する。マスク５４は、石英ガラス５５ａ上に遮光性を有するクロム（Ｃｒ）膜５５ｂが成膜されることによって形成されたものである。クロム膜５５ｂは、開口パターン５４ａとなる貫通孔を有している。そして、マスク５４の開口パターン５４ａを介して、レジスト層５２に紫外線ＵＶを照射する。これによって、レジスト層５２の紫外線ＵＶが照射された領域が露光され、この領域の現像液に対する溶解性が増大する。そのため、図７（ｃ）に示すように、現像によってレジスト層５２に開口パターン５４ａと同じ形状の貫通孔５２ａが形成される。
【０１０５】
次に、図７（ｄ）に示すように、電子ビーム蒸着法によって、レジスト層５２の上面及び貫通孔５２ａに面した側面と、貫通孔５２ａの底面に露出した基板１５上に、導電膜（アルミニウム（Ａｌ）膜）５６を形成する。その後、レジスト層５２をその上面及び側面に形成された導電膜５６と共に剥離する。これによって、図７（ｅ）に示すように、基板１５上に残った導電膜５６が第一の電極７として形成される。なお、ここでは、第一の電極７を１つだけ形成する場合について説明したが、複数の第一の電極７を形成するには、複数の第一の電極７の配列パターンと同じパターンで複数の開口パターン５４ａが形成されたマスク５４を用いればよい。
【０１０６】
次に、図６（ｃ）に示すように、複数の第一の電極７のパターンの全体を被覆するように、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電性物質層１６を、スパッタリング法により成膜する。
【０１０７】
続いて、図６（ｄ）に示すように、第一の電極７の形成時と同様に、圧電性物質層１６上に、アルミニウム（Ａｌ）膜からなる圧電素子４の第二の電極５のパターンをフォトリソグラフィ工程などを用いてパターニングする。第二の電極５は、電極Ａ５ａと電極Ｂ５ｂとの二つの電極により構成されている。第二の電極５の形成後、ｐ−ＣＶＤ装置を用い、ＳｉＮ絶縁膜を第二の電極５上に成膜する。
【０１０８】
その後、第一の電極７及び第二の電極５の導通をとるために、フォトリソグラフィ工程により、フォトレジストを用い、圧電性物質層１６の一部をエッチングするためのパターンをパターニングし、ＲＩＥエッチング装置により、圧電性物質層１６の一部をエッチングにより除去する。これによって、第一の電極７及び第二の電極５の一部表面を暴露する（図示しない）。
【０１０９】
続いて、図６（ｅ）に示すように、磁気記録再生素子２を、各圧電素子４の表面に配置する。このとき、図３に矢印Ａで示す方向について、磁気記録再生素子２の中心２６が、電極Ａ５ａの中心と電極Ｂ５ｂの中心を結ぶ線分の中心と同じ位置となるように、磁気記録再生素子２を配置する。
【０１１０】
その後、図８（ａ）に示すように、複数個の磁気記録再生素子２が電極Ａ５ａと電極Ｂ５ｂとを結ぶ方向に並ぶように、図６（ｅ）に示す校訂の結果得られた部材を、複数個の磁気記録再生素子２を一列に含む複数のアルチックバー１７ごとに切り出す。このとき切り出し方法としては、ダイシング、化学エッチング又は物理エッチングなどが挙げられる。なお、化学エッチング、物理エッチングの場合、エッチング対象部以外の部分は、フォトリソグラフィ技術などを用いて、レジストで保護しておく必要がある。
【０１１１】
次に、上記切り出しによるアルチックバー１７の切断面をＡＢＳ面８に加工する。具体的には、加工対象面を、アルミナ研磨剤やＣＭＰ（Chemical-Mechanical Polishing）研磨などを用いて精密に研磨する。このとき平均表面粗度が数ｎｍオーダーになるまで均一に研磨する。
【０１１２】
その後、図８（ｂ）に示すように、ＡＢＳ面８の加工対象面をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、イオンミリング法により、ＡＢＳ面８を形成する。
【０１１３】
次に、図８（ｃ）に示すように、ダイシング装置を用い、アルチックバー１７を図８（ａ）のときと直交する方向に切り出し、磁気記録再生ヘッド１の作製が完了する。
【０１１４】
（記録再生時における磁気記録再生装置２４の位置決め制御方法）
次に、磁気記録再生装置２４のトラッキング制御方法について、図１、図９（ａ）及び図９（ｂ）をさらに参照して説明する。
【０１１５】
図１に示すように、磁気記録再生装置２４は、トラッキング制御機構がＶＣＭ１９と圧電素子４の２段階の機構である。そして、磁気記録再生ヘッド１のデータ・トラック２５までの移動をＶＣＭ１９を用いて行い、データ・トラック２５上での微調整を圧電素子４を用い行う。
【０１１６】
磁気記録媒体２２上での磁気記録再生ヘッド１の具体的な位置決め制御は、以下のとおりである。まず、磁気記録媒体２２上の所定位置に書き込まれたサーボ情報を磁気記録再生ヘッド１により読み出し、このサーボ情報を磁気記録再生信号処理系２１にて解析する。その後、磁気記録再生ヘッド駆動部２０に信号を送信し、ボイスコイルモータ１９で支持アーム１８を駆動し、磁気記録再生ヘッド１を所望のデータ・トラック２５まで移動させる。
【０１１７】
続いて、所望のデータ・トラック２５まで到達した磁気記録再生ヘッド１を用い、当該データ・トラック２５に書き込まれたサーボ情報を読み出す。そして、読み出されたサーボ情報を磁気記録再生信号処理系２１にて解析することで、図９（ａ）に示す、磁気記録再生素子２の中心２６と所望のデータ・トラック２５の中心との径方向へのずれ量Ｓを求める。このずれ量Ｓから算出した磁気記録再生素子２の必要移動量（回転角度）を示す信号を、磁気記録再生ヘッド駆動部に送信して、圧電素子４を駆動させる。その結果、磁気記録再生素子２が回転軸２ａを中心として回転し、図９（ｂ）に示すように、磁気記録再生素子２の中心２６が所望のデータ・トラック２５の中心と一致するようになる。
【０１１８】
なお、ＶＣＭ１９が、支持アーム１８を磁気記録媒体１７の半径方向に移動させることで磁気記録再生素子２を平行移動させるのに対して、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、圧電素子４は、変位軸３ａに対して非対称な変位を生じることで、回転軸２ａを中心として磁気記録再生素子２を微小角だけ回転させる。また、圧電素子４は、電極Ａ５ａ電極Ｂ５ｂとに同じ大きさの電圧を印加することで、スライダ３の空気流出端８ａ側の表面に対して平行な状態を維持したまま、支持アーム１８の軸方向に微小移動することも可能である。加えて、この微小回転と微小軸方向移動を組み合わせて、磁気記録再生素子２の位置移動を行うことも可能である。この動作を、磁気情報の記録再生時に繰り返し行うことで、所望のデータ・トラック２５への磁気記録再生ヘッド１の追従を可能としている。
【０１１９】
以下の説明において、ＶＣＭ１９を用いた磁気記録再生ヘッド１の移動による位置決め動作を「粗動位置決め動作」、圧電素子４による磁気記録再生素子２の移動による位置決め動作を「微動位置決め動作」と呼ぶ。
【０１２０】
上記のとおり、所望のデータ・トラック２５までの位置決めは「粗動位置決め動作」で行い、磁気記録再生素子２がデータ・トラック２５へ達した後は、データ・トラック２５の中心と磁気記録再生素子２の中心２６の位置合わせを「微動位置決め動作」で行う。
【０１２１】
図１に示した位置決め機構を用いることで、データ・トラック２５が高密度に形成された磁気記録媒体２２に対しても高精度なトラッキングを可能とし、且つ、生産性にも優れた磁気記録再生装置２４を提供することが可能となる。ここで、磁気記録再生装置２４においては、トラッキング制御方法を、ＶＣＭ１９での「粗動位置決め動作」、圧電素子４での「微動位置決め動作」というように、位置決め動作過程に応じて、各機構の特徴を活かし、分担して位置決め動作を行う。
【０１２２】
上記のように、ＶＣＭ１９と圧電素子４とで位置決め動作を分担して行う以外に、「微動位置決め動作」を、ＶＣＭ１９と圧電素子４の２つの素子を用いて行ってもよい。これによって、磁気記録再生素子２の磁気記録媒体２２上での移動自由度が高まり、所望のデータ・トラック２５でのトラッキングがし易くなる。
【０１２３】
以上、本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、上記発明の趣旨を逸脱していない範囲においては、種々の変更が可能である。例えば第一の電極層７が２つ以上に分かれていてもよい。なお、本発明の磁気記録再生ヘッドは、変位軸が『磁気記録媒体の表面に「垂直」であって前記スライダの前記空気流出端側の表面上に存在する』ものであるとしているが、これは、上述した実施の形態のように変位軸が垂直からややずれているものも含まれると解釈されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る磁気記録再生装置の側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る磁気記録再生ヘッドの斜視図である。
【図３】図２に描かれた磁気記録再生ヘッドの部分横断面図である。
【図４】図２に描かれた磁気記録再生ヘッドがサスペンションに取り付けられている様子を示す斜視図である。
【図５】図３に描かれた磁気記録再生ヘッドから圧電素子を変更した変形例に係る部分横断面図である。
【図６】図２に描かれた磁気記録再生ヘッドの製造方法を工程順に示す斜視図である。
【図７】図６に示す工程中、基板上に複数の第一の電極を形成する方法を工程順に示す断面図である。
【図８】図６に続いて、図２に描かれた磁気記録再生ヘッドの製造方法を工程順に示す斜視図である。
【図９】図１に示す磁気記録再生装置において、データ・トラックと磁気記録再生ヘッドとの位置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１  磁気記録再生ヘッド
２  磁気記録再生素子
２ａ  回転軸
３  スライダ
３ａ  変位軸
４  圧電素子
５  第二の電極
５ａ  電極Ａ
５ｂ  電極Ｂ
６  圧電体層
６ａ  圧電体Ａ
６ｂ  圧電体Ｂ
７  第一の電極
８  空気ベアリング面（ＡＢＳ面）
８ａ  空気流出端
８ｂ  空気流入端
９  第一の内部電極層
１０  第二の内部電極層
１１  第一の側面電極
１２  第二の側面電極
１３  積層型の圧電素子
１３ａ  圧電素子要素Ｃ
１３ｂ  圧電素子要素Ｄ
１４  圧電体層
１５  基板
１６  圧電性物質層
１７  アルチック（Ａｌ２Ｏ３-ＴｉＣ）バー
１８  支持アーム
１９  ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
２０  磁気記録再生ヘッド駆動部
２１  記録再生信号処理系
２２  磁気記録媒体
２３  磁気記録媒体駆動部
２４  磁気記録再生装置
２５  データ・トラック
２６  磁気記録再生素子の中心
３１  サスペンション
３８  平面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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