(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動されるディスクに対して少なくともデータの再生を行うヘッドと、
前記ヘッドを一端に保持し、回転される前記ディスクとの間に適切な空気流を生じさせるエアーベアリング面を有するスライダと、
電圧の印加により前記ディスクの回転の接線方向に伸縮する薄膜圧電体と、
前記薄膜圧電体を保持し前記薄膜圧電体の伸縮によって前記薄膜圧電体の伸縮方向と同方向に伸縮する薄膜圧電体保持部分と、前記スライダを保持し前記薄膜圧電体保持部分に連結されたスライダ貼り付け部分とを有する基板と、
前記基板における前記薄膜圧電体保持部分およびスライダ貼り付け部分以外の部分が貼り付けられて前記基板を保持するフレクシャとを備え、
前記基板は、前記スライダ貼り付け部分と前記フレクシャに貼り付けられた部分とを揺動可能に連結する局部的に狭い幅で形成された第一の弾性ヒンジ部を有し、
前記第一の弾性ヒンジ部は、前記スライダにおける前記エアーベアリング面の図心に対応する位置に形成されており、
前記スライダ貼り付け部分は、前記薄膜圧電体の伸縮による前記薄膜圧電体保持部分の伸縮により、前記第一の弾性ヒンジ部を中心に揺動し、前記スライダが前記図心を中心に揺動することを特徴とするヘッド支持機構。
【請求項２】
前記基板における前記薄膜圧電体保持部分と前記スライダ貼り付け部分とが第二の弾性ヒンジによって連結されており、前記第二の弾性ヒンジが、前記スライダ貼り付け部分を揺動させるときの作用点となる、請求項１に記載のヘッド支持機構。
【請求項３】
前記ヘッドに対する信号配線パターンが、前記第一の弾性ヒンジ部と、前記第二の弾性ヒンジ部との少なくともいずれか一方を通過して配線されている、請求項２に記載のヘッド支持機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピューターの記憶装置などとして用いられる磁気ディスク装置に関するものである。特に磁気ディスク装置の高記録密度化を実現するのに最適なヘッド支持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置の記録密度は日を追う毎に高密度化が進でいる。磁気ヘッドを搭載したスライダは磁気ディスク装置内に設けられたボイス  コイル  モータ（ＶＣＭ）にヘッド支持機構（ヘッドアクチュエーターアーム）を介して固定され、このボイスコイルモータを制御することによって磁気ディスク上の任意の位置に位置決めされる。
【０００３】
しかし、さらなる高記録密度化を行おうとするとＶＣＭによる高精度位置決めの限界が見えてきた。これを受けて高記録密度化に向けて、磁気ヘッドの高精度な位置決め技術について既に提案されている。
【０００４】
以下、従来の磁気ディスク装置について説明する。図１４は磁気ディスク装置の従来のヘッド支持機構の一例を示す平面図である。回転駆動される図示しない磁気ディスクに対するデータの記録／再生を行うヘッド１０２は、サスペンションアーム１０４の一端に支持される。サスペンションアーム１０４の他端はキャリッジ１０６の突起１０８を中心に微小角範囲内で回動可能に支持されている。
【０００５】
キャリッジ１０６は磁気ディスク装置のハウジングに対して固定される軸部材１１０に対して回動可能である。キャリッジ１０６に固定された図示しない永久磁石に対して、ハウジング側に固定された磁気回路１１２の一部である駆動コイル１１４に流す励磁電流を制御することによって、キャリッジ１０６が軸部材１１０に対して回動する。これによりヘッド１０２を磁気ディスクの実質的な半径方向に移動させることができるようになっている。
【０００６】
キャリッジ１０６とサスペンションアーム１０４との間には圧電素子１１６が介在している。圧電素子１１６を図中の矢印方向に伸縮させることによって、サスペンションアーム１０４がキャリッジ１０６に対して微小角範囲内で回動し、これによりヘッド１０２の微小変位がなされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１４に示される従来の構成において、圧電素子１１６はその長手方向（矢印Ａ１４の方向）の両端部がそれぞれサスペンションアーム１０４及びキャリッジ１０６に当接している。圧電素子１１６のバルク変形によってヘッド１０２を微小変位させるようにしているので、圧電素子１１６への印加電圧に対して効率的にヘッド１０２を微小変位させることができないという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、ヘッドについてトラッキング補正等のための高精度な微小変位が可能なディスク装置のヘッド支持機構を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、印加電圧に対して効率的にヘッドを微小変位させることが可能なディスク装置のヘッド支持機構を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るヘッド支持機構は、回転駆動されるディスクに対して少なくともデータの再生を行うヘッドと、前記ヘッドを一端に保持し、回転される前記ディスクとの間に適切な空気流を生じさせるエアーベアリング面を有するスライダと、電圧の印加により前記ディスクの回転の接線方向に伸縮する薄膜圧電体と、前記薄膜圧電体を保持し前記薄膜圧電体の伸縮によって前記薄膜圧電体の伸縮方向と同方向に伸縮する薄膜圧電体保持部分と、前記スライダを保持し前記薄膜圧電体保持部分に連結されたスライダ貼り付け部分とを有する基板と、前記基板における前記薄膜圧電体保持部分およびスライダ貼り付け部分以外の部分が貼り付けられて前記基板を保持するフレクシャとを備え、前記基板は、前記スライダ貼り付け部分と前記フレクシャに貼り付けられた部分とを揺動可能に連結する局部的に狭い幅で形成された第一の弾性ヒンジ部を有し、前記第一の弾性ヒンジ部は、前記スライダにおける前記エアーベアリング面の図心に対応する位置に形成されており、前記スライダ貼り付け部分は、前記薄膜圧電体の伸縮による前記薄膜圧電体保持部分の伸縮により、前記第一の弾性ヒンジ部を中心に揺動し、前記スライダが前記図心を中心に揺動することを特徴とする。
【００１１】
前記基板における前記薄膜圧電体保持部分と前記スライダ貼り付け部分とが第二の弾性ヒンジによって連結されており、前記第二の弾性ヒンジが、前記スライダ貼り付け部分を揺動させるときの作用点となるようにしてもよい。
【００１２】
前記ヘッドに対する信号配線パターンが、前記第一の弾性ヒンジ部と、前記第二の弾性ヒンジ部との少なくともいずれか一方を通過して配線されていてもよい。
【００２２】
本発明のある局面に従えば、少ない電圧で効率的にヘッドの変位を得られる微小変位発生機構を実現し、さらに外力に対して剛性の高い構造が得られる。
【００２３】
本発明の他の局面に従えば、薄膜圧電体および薄板が弓形に反るときの弦の長さ方向の変化量をスライダに設けられたヘッドがディスク上に形成されたトラックを横切る方向の運動に変換する。これによりヘッドが目的とするトラックの情報を読み書きする際のヘッドのオントラック精度を向上するという作用を有する。
【００２４】
本発明のさらに他の局面に従えば、スライダのピッチ方向とロール方向に柔軟にするジンバル機能とスライダの回転機能を分離することにより、それぞれの機能を確実にするという作用を有する。
【００２５】
本発明のさらに他の局面に従えば、薄膜圧電体と前記薄膜圧電体を保持する薄板でスライダの回転駆動を行う作用を有する。
【００２６】
本発明のさらに他の局面に従えば、スライダの回転機構として弾性ヒンジを用いることにより単純でガタの無い信頼性の高い回転を行う作用を有する。
【００２７】
本発明のさらに他の局面に従えば、ディスク面がその面に対して垂直方向に変動した場合、スライダが平行を保ってディスク面との距離を一定に保たせるという作用を有する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２９】
図１は本実施の形態のディスク装置におけるヘッド支持機構１００をディスク側から見た斜視図である。図２は、図１の構成部品の組み立て構成図である。図３は、ヘッド支持機構１００に設けられるスライダ２の外観を示す。
【００３０】
図３において、ヘッド部１は、回転駆動されるディスクから所定間隔離間して浮上させるために、スライダ２を有している。スライダ２の端面２Ａには、ＭＲ素子を含むヘッド部１とヘッド部１を外部回路と接続するための複数の端子３とが形成されている。
【００３１】
スライダ２の底面には、回転するディスク（図示せず）との間に適切な空気流を生じさせるため凹凸面（エアーベアリング面２Ｂ）が形成されている。
【００３２】
図１、図２および図３を参照して、スライダ２は薄膜圧電体１１を形成した薄板である薄膜圧電体基板８上に取り付けられ、ヘッド部１の４つの端子３Ａ〜３Ｄは薄膜圧電体基板８に形成された信号パターン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄにそれぞれ接続されている。
【００３３】
図２において、ステンレス鋼板等の板状弾性体からなる概略長方形形状のフレクシャ５には、エッチング加工等によりジンバル６が形成されている。ジンバル６の中央には、円形突起６Ａが形成されている（図４）。円形突起６Ａの表面は意図的に表面あらさを他の部分より荒い表面としている。さらに円形突起６Ａの表面にはダイヤモンドライクカーボン等による表面硬化処理が施されている。
【００３４】
フレクシャ５には、ジンバル６を支える形で両側に２本の梁５Ａ，５Ｂ、中央に１本の梁５Ｃが形成されている。フレクシャ５は、ボイスコイルモータ（図外）により回転駆動される図外のヘッドアクチュエーターアーム（図１１、図１２における１８）に取り付けられるベースプレート７上にスポット溶接等で貼り付けられる。
【００３５】
このとき各梁５Ａ，５Ｂ、５Ｃの有効長さは図１に示すように梁５Ａ，５ＢがＬ１とし、梁５ＣがＬ２とすると、Ｌ１とＬ２が実質的に等しくなるように溶接ポイントを設定してある。
【００３６】
なお、梁５Ｂには薄膜圧電体基板８の一部が重なっているが薄膜圧電体基板８自体非常に薄いステンレスで構成しているために梁５Ａと梁５Ｂの撓み特性の違いに大きく影響しない。もし影響するとしても、その分梁の幅を変更するかあるいは梁５Ａ側にも薄膜圧電体基板８を伸ばし梁５Ａと梁５Ｂとが同条件になるようにすればよい。
【００３７】
さらに、梁５Ａと梁５Ｂの幅寸法の和Ｌ３＋Ｌ４が梁５Ｃの幅Ｌ５に実質的に等しくなるようにすると、ジンバル６にロードビーム９のバネ圧が作用したとき、ジンバル６の高さ方向の移動量にかかわらず、常にジンバル６がベースプレート面７Ａと平行を保つ。この場合、ジンバル６の腕部６Ｃ、６Ｄ（図４）の曲げ剛性を考慮していないが、考慮する場合は、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４およびＬ５をジンバル６が平行を保てるように調整する。
【００３８】
なお、ロードビーム９は、作用点であるディンプル１０がスライダ２のエアーベアリング面２Ｂの図心に当たるように、ベースプレート７に対してフレクシャ５の反対側にスポット溶接等で貼り付けられる。
【００３９】
図５に薄膜圧電体基板８の平面図を示した。スライダ２のエアーベアリング面２Ｂの図心に当たる近傍には、第一の弾性ヒンジ部１３が形成される。スライダ２は、第一の弾性ヒンジ部１３を中心に揺動運動する。
【００４０】
第一の弾性ヒンジ部１３の横には第二の弾性ヒンジ部１４が形成される。第二の弾性ヒンジ部１４は、スライダ貼り付け部分８Ａが薄膜圧電体１１の矢印Ａ３方向の直線変位をスライダ２の揺動運動に変換するときの作用点となる。第二の弾性ヒンジ部１４は、薄膜圧電体基板８のスライダ貼り付け部分８Ａが揺動するとき薄膜圧電体基板８自体の変形を平面内に収める効果を生んでいる。
【００４１】
図６において薄膜圧電体基板８のうち一点鎖線のハッチング部８Ｂはフレクシャ５に貼り付けられておらず、それ以外の部分８Ｃはスポット溶接等でフレクシャ５に貼り付けられている。
【００４２】
図５を参照して、薄膜圧電体１１は信号パターン１２Ａと１２Ｂとの間に設けられた薄膜圧電体駆動パターン１５に接続されている。
【００４３】
図７は図５におけるＢ−Ｂ断面である。薄膜圧電体基板８の上面と薄膜圧電体１１との間に設けられた電極層１１Ｂは接地されている。薄膜圧電体上面の電極層１１Ａと薄膜圧電体駆動パターン１５とは、ワイヤーボンド１９で接続されている。
【００４４】
薄膜圧電体１１へ電圧を印加すると、薄膜圧電体１１は電極層１１Ａから電極層１１Ｂの方向（矢印Ａ１の方向）に伸縮する（Ｄ３３モード）。一方で、薄膜圧電体１１は矢印Ａ１の方向と直交する方向（矢印Ａ２の方向）に伸縮する（Ｄ３１モード）。本実施の形態では、Ｄ３１モードの薄膜圧電体の伸縮を利用してヘッド１のトラッキング補正を行っている。
【００４５】
以上のように構成されたディスク装置のヘッド支持機構１００について、図８、図９を用いてその動作を説明する。まず、薄膜圧電体１１に薄膜圧電体駆動パターン１５を介して電圧が印加されると、薄膜圧電体１１は長手方向（矢印Ａ２の方向）に伸びを生じる。ステンレス等で構成された薄膜圧電体基板８は伸び方向（矢印Ａ２の方向）に対して剛性が高いため、薄膜圧電体１１および薄膜圧電体基板８にはバイメタル効果により図８（ａ）の左側面図に示したように反りを生じる。
【００４６】
薄膜圧電体１１および薄膜圧電体基板８に反りを生じると、この反りに応じて薄膜圧電体基板８の図６の斜線部８Ｂは矢印Ａ４（図８（ｂ））方向にδ１だけ微小変位する。薄膜圧電体基板８が矢印Ａ４方向に微小変位すると、第二の弾性ヒンジ部１４が、薄膜圧電体基板８のスライダ貼り付け部分８Ａに対して、スライダ貼り付け部分８Ａが第一の弾性ヒンジ部１３を回動中心として微小回転するように作用する。
【００４７】
スライダ貼り付け部分８Ａが第一の弾性ヒンジ部１３を回動中心として微小回転すると、スライダ２に設けられたヘッド部１は、ディスクの半径方向に対して記録トラック幅の数倍程度移動することになる。印加電圧を切ると、薄膜圧電体基板８は図５に示した初期状態（電圧を印加する前の状態）に復帰する。
【００４８】
このように、薄膜圧電体１１は電圧の印加によりディスクの回転の接線方向（矢印Ａ２の方向）に伸縮する。薄膜圧電体基板８は、薄膜圧電体１１を保持する。薄膜圧電体１１に電圧が印加されると薄膜圧電体基板８と薄膜圧電体１１とには反りが生じるとともに、薄膜圧電体基板８にはディスクの回転の接線方向（矢印Ａ２の方向）に直線変位が生じる。
【００４９】
即ち、薄膜圧電体基板８は、ディスクの表面に対して実質的に垂直な方向（矢印Ａ２の方向）の反りに基づいて直線変位δ１を生じ、スライダ貼り付け部分８Ａは、ヘッド部１がディスクの半径方向（矢印Ａ５方向）に移動するように、直線変位δ１をスライダ２の揺動変位に変換する。
【００５０】
スライダ貼り付け部分８Ａが第一の弾性ヒンジ部１３を回動中心として微小回転する際、ジンバル６の突起部６Ａ（図４）と薄膜圧電体基板８のスライダ貼り付け部分８Ａとの間にはロード荷重Ｆによる摩擦が発生するおそれがある。
【００５１】
突起部６Ａの表面は図９（ｂ）に示すように荒らした状態にしている。したがって、ジンバル６の突起部６Ａと薄膜圧電体基板８のスライダ貼り付け部分８Ａとがサブμｍオーダーで相対的にズレを生じても、図９（ｃ）に示すように突起部６Ａの先端部に弾性変形が生じるので、突起部６Ａとスライダ貼り付け部分８Ａとの間に摩擦が発生することがない。この結果、スライダ２の揺動運動は摩擦ヒステリシスによる悪影響を受けない。
【００５２】
次に、ロードビーム９によるロード荷重Ｆがジンバル６に作用し、フレクスチャ５の各梁５Ａ，５Ｂおよび５Ｃが撓む動作について、図１０、図１１、図１２および図１３を用いて説明する。
【００５３】
図１０はジンバル６にロード荷重Ｆが作用した状態での梁５Ａ、５Ｂおよび５Ｃの撓みの模式図である。各梁５Ａ，５Ｂおよび５Ｃは、あたかも平行リンクのように撓みを生じるために、ジンバル６はベースプレート７に対して常に平行が保たれることになる。
【００５４】
図１１および図１３はロードビーム９がロードビーム解除用ランプロード１６により強制解除され、ディンプル１０とジンバル６とが離間した状態を示した図である。図１２は、ディスク装置の動作モードで、スライダ２がディスク１７上を僅かな空気膜を介して浮上し、ヘッド１で信号の記録再生している状態を示した図である。
【００５５】
図１２に示す状態では、各梁５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは図１０で説明したように撓んだ状態となっている。なお、ジンバル６は、スライダ２の姿勢がディスク１７の回転方向ベクトルに対してロール方向とピッチ方向に対して柔軟となるようにの機能する構成を有するが、スライダ２をディスク１７上にローディングまたはディスク１７からアンローディングさせる過渡状態においては、ジンバル６は、スライダ２の姿勢がディスク１７の回転方向ベクトルに対してロール方向とピッチ方向に対して柔軟となるようにの機能しないので、スライダ２とディスク１７とが接触する。
【００５６】
このように、ロードビーム９によるロード荷重Ｆが作用するジンバル６を平行リンク機構を形成する各梁５Ａ，５Ｂおよび５Ｃが保持する構成は、ジンバル効果が生まれないローディングまたはアンローディング時のスライダ２とディスク１７との平行を保つ上で必要な構成である。
【００５７】
以上のように本実施の形態によれば、ヘッド部１をディスク１７の半径方向に変位させる際に、薄膜圧電体基板８の厚みを１０μｍ、薄膜圧電体１１の厚みを２μｍ、薄膜圧電体１１の長手方向の寸法を１０ｍｍ、電極層に印加する電圧を３Ｖとした場合に、ヘッド部１の変位量として例えば０．９μｍを得ることができる。
【００５８】
また本実施の形態によれば、スライダ２はそのエアーベアリング面２Ｂの図心を中心に揺動するため、外乱例えば空気粘性摩擦力等の影響でスライダ２の変位量が変わることがない。
【００５９】
さらに本実施の形態によれば、構造的にヘッド支持機構１００の振動共振点を高くできるため、電気回路の制御帯域を広くできる。このため、高いオントラック制御性を確保することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ヘッドについてトラッキング補正等のための高精度な微小変位が可能なディスク装置のヘッド支持機構を提供することができる。
【００６１】
また本発明によれば、印加電圧に対して効率的にヘッドを微小変位させることが可能なディスク装置のヘッド支持機構を提供することができる。
【００６２】
さらに本発明によれば、薄膜圧電体を薄板の片面上に製膜するため製造コストの大幅削減も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構の斜視図。
【図２】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構の組み立て構成図。
【図３】実施の形態におけるディスク装置のスライダの斜視図。
【図４】実施の形態１におけるディスク装置のヘッド支持機構におけるジンバルの斜視図。
【図５】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構における薄膜圧電体基板の平面図。
【図６】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構における薄膜圧電体基板の概略平面図。
【図７】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構における薄膜圧電体基板の要部断面図。
【図８】（ａ）実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構動作を説明する側面図。
（ｂ）実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構動作を説明する平面図。
【図９】（ａ）実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構におけるジンバル部の突起部の説明図。
（ｂ）ジンバル部の突起部の拡大図。
（ｃ）ジンバル部の突起部の弾性変形を説明する図。
【図１０】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構における平行リンクの動作を説明する図。
【図１１】ディンプルとジンバルとが離間した状態でのヘッド支持機構の動作説明図。
【図１２】ヘッドで信号の記録再生している状態でのヘッド支持機構の動作説明図。
【図１３】実施の形態におけるディスク装置のヘッド支持機構におけるロードビーム解除用ランプロードの動作説明図。
【図１４】従来のディスク装置のヘッド支持機構の構成図。
【符号の説明】
１  ヘッド部
２  スライダ
５  フレクシャ
８  薄膜圧電体基板（薄板）
１１  薄膜圧電体
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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