(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円の複数のトラックを備えた磁気ディスクを回転させながら、磁気ディスク、磁気ヘッドの少なくとも一方の電磁変換特性の評価を行うべく所定のトラック位置に磁気ヘッドを位置決めするヘッドクランプを備えたディスク特性評価装置用ヘッドクランプ装置において、
前記ヘッドクランプに、マイクロアクチュエータにより左右方向に移動自在なマイクロアクチュエータステージを設け、このマイクロアクチュエータステージに磁気ヘッドを取り付けてなり、
前記マイクロアクチュエータステージが、前記ヘッドクランプに取り付ける基部と、磁気ヘッドをヘッド取付部材を介して取り付けるステージ部と、前記基部とステージ部を連結する平行な２つの弾性片と、からなる平行板バネ形状を構成し、前記２つの弾性片の間に支持部を前記基部から前方のステージ部へ向けて突設し、この支持部と前記２つの弾性片のうちの一方の弾性片との間にマイクロアクチュエータを設けてなることを特徴とするディスク特性評価装置用ヘッドクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク装置の基幹部品である磁気ディスク、磁気ヘッドの電磁変換特性を測定するディスク特性評価装置におけるディスク特性評価装置用ヘッドクランプ装置に関する。より詳しくは、磁気ディスク上の所定のトラック位置に磁気ヘッドを位置決めし、記録再生特性を測定する試験装置に用いるヘッドクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のハードディスク装置の特性向上につれて、基幹部品である磁気ディスク、磁気ヘッドの電磁変換特性を測定する評価装置の性能向上を図る必要がある。
【０００３】
特に、トラック密度の増大に連れて、磁気ヘッドのコア幅が狭くなる傾向にあるため、正確な測定を行うためには、評価装置自体のトラック位置決め精度の向上が不可欠であり、従来パルスモータ駆動あるいは超音波モータなどで駆動される粗動ステージ上に、ピエゾ素子による微動ステージを組み合わせることにより、磁気ヘッドの位置決め精度の向上が図られている。
【０００４】
例えば、この種のディスク特性評価装置の従来例として、図８，図９，図１０に示されているような従来のディスク特性評価装置１０１がある。
【０００５】
図８を参照するに、従来のディスク特性評価装置１０１は、装置の駆動系を制御する制御装置（図示省略）の上面に定盤状のベース１０３が載置されている。ベース１０３の上面には内部にスピンドルモータ１０５を備えたスピンドルモータハウジング１０７が設けられており、スピンドルモータハウジング１０７の上部にはスピンドルモータ１０５により回転駆動されるディスククランプ１０９が設けられ、このディスククランプ１０９の上端部に磁気ディスク１１１がクランプ・アンクランプされるように構成されている。
【０００６】
また、上記のベース１０３の上面には、ディスククランプ１０９に対して図８において上方に隣接した位置に、磁気ヘッド１１３，１１５をＸ軸方向（図８において左右方向）に位置決めするための粗動ステージ１１７（Ｘステージ）が設けられており、この粗動ステージ１１７はＸステージ駆動用の超音波モータ１１９によりボールねじ（図示省略）を介してＸ軸方向に駆動される。
【０００７】
さらに、粗動ステージ１１７の上面には磁気ディスク１１１と平行して平滑に固定されたセグメントギヤ１２１が設けられており、このセグメントギヤ１２１は半円弧状に形成され外周端縁にラック１２３が設けられている。ヘッドローダ１２７には駆動モータ（図示省略）により駆動されるピニオン（図示省略）がラック１２３に噛合するように設けられている。
【０００８】
また、ダウンフェースとアップフェースからなる一対の磁気ヘッド１１３，１１５を備えたヘッドクランプ１２５を設けたヘッドローダ１２７が上記のセグメントギヤ１２１の上を半円弧状に移動自在に設けられており、図８において磁気ヘッド１１３，１１５の位置と磁気ディスク１１１の回転中心の位置はＸ軸方向に同一線上にある。
【０００９】
図９及び図１０を併せて参照するに、ヘッドローダ１２７の基部側にはヘッドローダ１２７の上部をＸ軸方向に微小移動せしめるためのピエゾアクチュエータ１２９が設けられている。
【００１０】
上記のヘッドクランプ１２５は上ヘッドクランプ１３１と下ヘッドクランプ１３３とからなり、上ヘッドクランプ１３１は上取付用ベース１３５を介して上下動自在に設けられており、下ヘッドクランプ１３３は下取付用ベース１３７を介して上下動自在に設けられている。しかも、上ヘッドクランプ１３１，下ヘッドクランプ１３３は上取付用ベース１３５，下取付用ベース１３７に対して着脱可能に設けられている。上ヘッドクランプ１３１の前方端にはクランプ部１３９を介して磁気ヘッド１１３（ダウンフェース）を先端に備えたサスペンション１４１がクランプされており、下ヘッドクランプ１３３の前方端にはクランプ部１４３を介して磁気ヘッド１１５（アップフェース）を先端に備えたサスペンション１４５がクランプされている。なお、各サスペンション１４１，１４５にはそれぞれリード線１４７が接続されている。
【００１１】
なお、ヘッドクランプ１２５の上下動装置がヘッドローダ１２７に内蔵されており、各上、下ヘッドクランプ１３１，１３３はそれぞれ独立して上下動制御され、磁気ヘッド１１３，１１５が磁気ディスク１１１を上下方向から挟むように進退移動可能である。
【００１２】
以上のような従来のディスク特性評価装置１０１においては、磁気ヘッド１１３，１１５の特性を評価する場合、磁気ディスク１１１がスピンドルモータ１０５により所定の回転数に設定された後、粗動ステージ１１７が例えばトラック幅方向のＸ軸方向に送られて、磁気ヘッド１１３，１１５が所定位置に位置決めされる。
【００１３】
さらに、図１１に示されているようにトラック方向の接線に対するオフセット角であるスキュー角αが設定された後、ＨＧＡ先端部の磁気ヘッド１１３，１１５が、所定の浮上量になるようにヘッドローダ１２７によりロードされる。つまり、上ヘッドクランプ１３１と下ヘッドクランプ１３３がそれぞれ上下動調整される。
【００１４】
次に、磁気ヘッド１１３，１１５のトラック位置をトラック幅方向に微動させながら特性評価が行われるトラックプロファイル特性評価や、エラーレート特性評価（バスタブ特性）においては、ピエゾアクチュエータ１２９によって磁気ヘッド１１３，１１５を微小量だけオフセットさせながら測定することにより磁気ヘッド１１３，１１５の位置決め分解能を向上させている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のディスク特性評価装置１０１においては、一旦磁気ヘッド１１３，１１５を位置決めした後は、機械的に磁気ヘッド１１３，１１５を固定しているので、時間の経過とともに磁気ディスク１１１上の記録トラックの位置と磁気ヘッド１１３，１１５のコア位置が相対的にずれてきて、再生出力が減少する、あるいは、前回のデータが完全に消去されにくくなるという不具合が顕著になりつつあり、何らかの手段で磁気ヘッド１１３，１１５のトラック位置を記録トラックに追随せしめることが必要になってきている。
【００１６】
従来の実験装置においては、ヘッドローダ１２７を含めた大きな質量の装置がピエゾアクチュエータ１２９により駆動されているので、高周波で駆動することができないために、上述したように記録トラックに追随させるのは不可能であるという問題点があった。
【００１７】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、ピエゾアクチュエータを高周波で駆動できるようにして磁気ヘッドのトラック位置を記録トラックに容易にかつ高速で追随せしめることを可能としたディスク特性評価装置用ヘッドクランプ装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明のディスク特性評価装置用ヘッドクランプ装置は、同心円の複数のトラックを備えた磁気ディスクを回転させながら、磁気ディスク、磁気ヘッドの少なくとも一方の電磁変換特性の評価を行うべく所定のトラック位置に磁気ヘッドを位置決めするヘッドクランプを備えたディスク特性評価装置用ヘッドクランプ装置において、前記ヘッドクランプに、マイクロアクチュエータにより左右方向に移動自在なマイクロアクチュエータステージを設け、このマイクロアクチュエータステージに磁気ヘッドを取り付けてなり、前記マイクロアクチュエータステージが、前記ヘッドクランプに取り付ける基部と、磁気ヘッドをヘッド取付部材を介して取り付けるステージ部と、前記基部とステージ部を連結する平行な２つの弾性片と、からなる平行板バネ形状を構成し、前記２つの弾性片の間に支持部を前記基部から前方のステージ部へ向けて突設し、この支持部と前記２つの弾性片のうちの一方の弾性片との間にマイクロアクチュエータを設けてなることを特徴とする。
【００１９】
したがって、マイクロアクチュエータに通電されると、入力電圧に比例してピエゾマイクロアクチュエータステージが左右方向へ微動する。これに伴って、マイクロアクチュエータステージに取り付けた磁気ヘッドは左右方向に微調整移動される。マイクロアクチュエータステージの小型化及び駆動部分の軽量化によってマイクロアクチュエータステージ全体の剛性が向上するので、マイクロアクチュエータによる駆動が可能となる。
【００２１】
また、マイクロアクチュエータに通電されると、このマイクロアクチュエータにより支持部に対向する弾性片が押されたり緩められたりすることにより、マイクロアクチュエータステージが平行板バネ形状であることから２つの弾性片が変形し、基部側から前方向に位置するステージ部が左右方向へ微動する。このステージ部の微動ストロークは基部からマイクロアクチュエータまでの距離に対する基部からステージ部までの距離のメカ比率で拡大される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のディスク特性評価装置用ヘッドクランプ装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図５，図６，図７を参照するに、本実施の形態に係わるディスク特性評価装置１は、装置の駆動系を制御する制御装置３が設けられており、この制御装置３の上面に定盤状のベース５が載置されている。ベース５の上面には内部にスピンドルモータ７を備えたスピンドルモータハウジング９が設けられており、スピンドルモータハウジング９の上部にはスピンドルモータ７により回転駆動されるディスククランプ１１が設けられ、このディスククランプ１１の図６において上端部に磁気ディスク１３がクランプ・アンクランプされるように構成されている。
【００２６】
また、上記のベース５の上面には、ディスククランプ１１に対して図５において上方に隣接した位置に、磁気ヘッド１５，１７をＸ軸方向に位置決めするための粗動ステージ１９（Ｘステージ）が設けられており、この粗動ステージ１９はＸステージ駆動用の超音波モータ２１によりボールねじ（図示省略）を介してＸ軸方向（図５，図６において左右方向）に駆動される。
【００２７】
さらに、粗動ステージ１９の上面には磁気ディスク１３と平行して平滑に固定されたセグメントギヤ２３が設けられており、このセグメントギヤ２３は半円弧状に形成され外周端縁にラック２５が設けられている。
【００２８】
また、ダウンフェースとアップフェースからなる一対の磁気ヘッド１５，１７を備えたヘッドクランプ装置２７を設けたヘッドローダ２９が上記のセグメントギヤ２３の上を半円弧状に移動自在に設けられており、前記ヘッドローダ２９にはセグメントギヤ２３のラック２５に噛合するピニオン３１が設けられている。このピニオン３１はヘッドローダ２９に設けられたスキュー角用モータ３３により減速機（図示省略）を経て回転伝達・駆動されて、セグメントギヤ２３のラック２５と噛み合い、その外周面に沿って回転角を９０°とする回転移動が行われることにより、ヘッドローダ２９が回転して、磁気ヘッド１５，１７の位置決めが行われる。なお、図５において磁気ヘッド１５，１７の位置と磁気ディスク１３の回転中心の位置はＸ軸方向に同一線上に位置決めされる。
【００２９】
図４を参照するに、前記ヘッドローダ２９にはダウンフェースとアップフェースからなる一対の磁気ヘッド１５，１７を備えたヘッドクランプ装置２７が設けられている。
【００３０】
なお、ヘッドローダ２９の基部側には従来のようなピエゾ素子からなるマイクロアクチュエータが設けられておらず、ピエゾ素子などのマイクロアクチュエータが他の構成部分に設けられたことが本発明の特徴となっている。
【００３１】
上記のヘッドクランプ装置２７は上ヘッドクランプ３５と下ヘッドクランプ３７とからなり、上ヘッドクランプ３５は上取付用ベース３９を介して上下動自在に設けられており、下ヘッドクランプ３７は下取付用ベース４１を介して上下動自在に設けられている。なお、上ヘッドクランプ３５は上取付用ベース３９にアリ溝４３により着脱自在に装着されており、下ヘッドクランプ３７も下取付用ベース４１にアリ溝４３により着脱自在に装着されている。
【００３２】
上ヘッドクランプ３５の前方端にはヘッド取付部材４５を介して磁気ヘッド１５（ダウンフェース）を先端に備えたサスペンション４７が取り付けられており、下ヘッドクランプ３７の前方端にはヘッド取付部材４９を介して磁気ヘッド１７（アップフェース）を先端に備えたサスペンション５１が取り付けられている。なお、各サスペンション４７，５１にはリード線５３（図１参照）が接続されている。
【００３３】
また、ヘッドローダ２９には上ヘッドクランプ３５と下ヘッドクランプ３７の上下動装置が内蔵されており、各上、下ヘッドクランプ３５，３７がそれぞれ独立して上下動制御され、磁気ヘッド１５，１７が磁気ディスク１３を上下方向から挟むように高速進退移動可能である。
【００３４】
本発明の実施の形態の主要部を構成するヘッドクランプ装置２７について詳しく説明する。上、下ヘッドクランプ３５，３７はほぼ対称の構造をなしており、構造的には同様であるので上ヘッドクランプ３５について詳しく説明し、下ヘッドクランプ３７の説明は省略する。
【００３５】
図１を参照するに、この図１では図４の上ヘッドクランプ３５を逆さにして斜視図で示されたものであり、上ヘッドクランプ３５の前方端にはマイクロアクチュエータステージとしての例えばピエゾステージ５５の基部５７がボルトＢＴにより取り付けられており、このピエゾステージ５５の前方端側のステージ部５９にヘッド取付部材４５が設けられている。このヘッド取付部材４５にはサスペンション４７がねじ６１により板バネ（図示省略）を介して取り付けられており、サスペンション４７の先端には磁気ヘッド１５（ダウンフェース）が設けられている。
【００３６】
図２及び図３を参照するに、ピエゾステージ５５は基部５７とステージ部５９との間が弾性を有する２つの弾性片６３，６５で一体的に連結された平行板バネ形状となっている。なお、２つの弾性片６３，６５にはそれぞれ弾性を発生せしめるためのくびれ部６７，６９が基部側とステージ部側に形成されている。なお、図３は図４の上ヘッドクランプ３５を上から視たとき（図２の上ヘッドクランプ３５を下から視たとき）のピエゾステージ５５の平面形状を示すものである。
【００３７】
また、２つの弾性片６３，６５間の空間部の図２において右方には基部５７から前方へ突出した支持部７１が設けられており、一方、図２において左側の弾性片６３には前記支持部７１と対向するようにマイクロアクチュエータ受け部としてのピエゾ素子受け部７３が設けられている。このピエゾ素子受け部７３と前記弾性片６３との間にはピエゾ素子受け部７３に柔軟性を与えるためのくびれ部７５が形成されている。前記支持部７１とピエゾ素子受け部７３との間にはマイクロアクチュエータとしてのピエゾアクチュエータ７７が設けられている。
【００３８】
なお、上記のピエゾステージ５５は素材として導電性セラミックや金属などからなり、この素材をワイヤー放電加工などで精密加工して製作されたものである。上記の導電性セラミックの中でもサイアロンは、高温強度特性、溶融金属耐食性、耐摩耗性等ですぐれた特性を有している。また、サイアロンは難加工材であるのでニヤネット成形及び焼結技術が不可欠となっているが、導電サイアロン材ＨＣＮ-40（商品名）はワイヤー放電加工によって精密加工が可能である。
【００３９】
なお、導電サイアロン材ＨＣＮ-40は、電気抵抗率が７×１０−４０Ω・ｃｍと低いので、超硬合金や鋼よりも高速で放電加工が可能である。また、放電加工面の表面粗さは５〜１５μｍであり、超硬合金や鋼と同等である。さらに、常温及び高温での機械的性質は他のサイアロンとほぼ同等である。
【００４０】
上記構成により、ディスク特性評価装置１においては、磁気ヘッド１５，１７の特性を評価する場合、磁気ディスク１３がスピンドルモータ７により所定の回転数に設定された後、粗動ステージ１９が例えばトラック方向のＸ軸方向に送られて、磁気ヘッド１５，１７が所定位置に位置決めされる。さらに、ヘッドローダ２９がセグメントギヤ２３の上を半円弧状に移動されて、トラック方向の接線に対するオフセット角であるスキュー角α（従来の図１１と同様）が設定された後、上、下ヘッドクランプ３５，３７に設けた磁気ヘッド１５，１７が磁気ディスク１３に対して所定の浮上量になるようにヘッドローダ２９によりロードされる。つまり、上ヘッドクランプ３５と下ヘッドクランプ３７がそれぞれ上下動調整される。
【００４１】
次に、磁気ヘッド１５，１７のトラック位置をトラック幅方向に微動させながら特性評価が行われるトラックプロファイル特性評価や、エラーレート特性評価（バスタブ特性）においては、上、下ヘッドクランプ３５，３７に設けた各ピエゾステージ５５によって磁気ヘッド１５，１７を微小量だけオフセットさせながら測定することにより磁気ヘッド１５，１７の位置決め分解能が向上する。このとき、本発明においては従来とは異なり、ピエゾステージ５５の小型化及び駆動部分の軽量化によってピエゾステージ５５全体の剛性が向上するので、ピエゾアクチュエータ７７は高周波での駆動が可能となる。
【００４２】
より詳しくは、ピエゾステージ５５においては、ピエゾアクチュエータ７７に通電されると、入力電圧に比例してマイクロアクチュエータ７７が伸縮するので、このマイクロアクチュエータ７７によりピエゾ素子受け部７３が押されたり緩められたりする。ピエゾステージ５５が平行板バネ形状であるので２つの弾性片６３，６５が変形し、基部側のくびれ部６７，６９から前方向へ距離Ｌに位置するステージ部５９が図３の矢印に示されているようにＸ軸方向へ微動する。このステージ部５９の移動距離（ストローク）はピエゾアクチュエータ７７の図３において上下方向の幅の中心、換言すればピエゾ素子受け部７３のくびれ部７５に相当する位置からくびれ部６７，６９までの距離ｌに対する前記距離Ｌのメカ比率（Ｌ／ｌ）で拡大される。
【００４３】
したがって、例えば上ヘッドクランプ３５におけるピエゾステージ５５のステージ部５９にヘッド取付部材４５を介して取り付けたサスペンション４７の先端の磁気ヘッド１５（ダウンフェース）はＸ軸方向に微調整移動される。
【００４４】
また、上記のピエゾアクチュエータ７７は、圧縮方向の力に強く引張方向の力に弱い構造となっているので、ステージ部５９が他の装置等に衝突したときにピエゾアクチュエータ７７に引張方向の力が働くと、ピエゾアクチュエータ７７が破損する恐れがある。そこで、衝突の恐れがある部分の形状、つまり図３において右側の磁気ディスク１３の側の部分に、衝突の際にステージ部５９にかかる力がピエゾアクチュエータ７７に対して圧縮方向に働く方向へ逃げるような形状とする。例えば、この実施の形態では図２及び図３に示されているような面取り７９の切欠き形状が設けられている。
【００４５】
上記構成により、ピエゾステージ５５が他の装置等に衝突したときにピエゾアクチュエータ７７の破損を防止することができる。
【００４６】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。マイクロアクチュエータとして実施の形態ではピエゾアクチュエータを用いた例で説明したが、マイクロモータ，ロータリーマイクロアクターなどを用いても構わない。
【００４７】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、請求項１の発明によれば、マイクロアクチュエータに通電すると、入力電圧に比例して伸縮するマイクロアクチュエータによりマイクロアクチュエータステージを左右方向へ微動できるので、マイクロアクチュエータステージに取り付けた磁気ヘッドを左右方向に微調整移動できる。マイクロアクチュエータステージの小型化及び駆動部分の軽量化によってマイクロアクチュエータステージ全体の剛性が向上するので、マイクロアクチュエータによる高周波での駆動を行うことができる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、マイクロアクチュエータに通電すると、入力電圧に比例して伸縮するマイクロアクチュエータにより支持部に対向する弾性片が押されたり緩められたりして２つの弾性片を変形せしめ、基部側から前方向に位置するステージ部を左右方向へストローク移動できる。このステージ部の移動ストロークは基部からマイクロアクチュエータまでの距離に対する基部からステージ部までの距離のメカ比率で拡大できる。
【００４９】
請求項３の発明によれば、マイクロアクチュエータは圧縮方向の力に強く引張方向の力に弱い構造となっているので、ステージ部に何らかの外力が生じたときにマイクロアクチュエータに引張方向の力が働くと破損する恐れがあるが、ステージ部にかかる外力がマイクロアクチュエータに対して圧縮方向に働く方向へ逃げるような切欠形状によりマイクロアクチュエータの破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の上ヘッドクランプを逆さから視た斜視図である。
【図２】図２のピエゾステージの詳細な斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態の上ヘッドクランプを正常に取り付けたときのピエゾステージの平面図である。
【図４】本発明の実施の形態のディスク特性評価装置用ヘッドクランプ装置の側面図である。
【図５】本発明の実施の形態で用いられるディスク特性評価装置の平面図である。
【図６】図５の正面図である。
【図７】図５の左側面図である。
【図８】従来のディスク特性評価装置の平面図である。
【図９】従来のディスク特性評価装置用ヘッドクランプ装置の平面図である。
【図１０】従来のディスク特性評価装置用のヘッドクランプ装置の側面図である。
【図１１】従来の磁気ディスクのトラックに対するスキュー角の概略説明図である。
【符号の説明】
１  ディスク特性評価装置
１１  ディスククランプ
１３  磁気ディスク
１５、１７  磁気ヘッド
１９  粗動ステージ
２３  セグメントギヤ
２７  ヘッドクランプ装置
２９  ヘッドローダ
３５  上ヘッドクランプ
３７  下ヘッドクランプ
４５、４９  ヘッド取付部材
５５  ピエゾステージ（マイクロアクチュエータステージ）
５７  基部
５９  ステージ部
６３、６５  弾性片
７１  支持部
７３  ピエゾ素子受け部
７７  ピエゾアクチュエータ（マイクロアクチュエータ）
【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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