JP2010225247A - 磁気ヘッド位置決め装置，磁気ヘッド検査装置及び磁気ディスク検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】磁気ディスク，磁気ヘッドを精度よく検査するための、磁気ヘッド位置決め制御手段を提供する。
【解決手段】リニア駆動素子の先端にリニア駆動素子の伸縮方向の中心線に対して左右にヒンジを配置し、それぞれのヒンジからの接続部がアームの根元においてアームの長手方向の中心線に対して左右に接続し、ヒンジの接続部間の距離に対しアームの長さを大きくとり、アーム先端に着脱可能に装着したヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）を位置決めする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気ヘッド位置決め装置，磁気ヘッド検査装置及び磁気ディスク検査装置に関するものである。例えば、磁気ヘッドを磁気ディスク上の目標のトラックへ位置決めをする検査装置に係り、特に磁気ヘッドを精密に位置決めする範囲が大きい場合の検査装置に好適なものである。
磁気ディスクや、磁気ディスクにデータを記録，再生するために使用される磁気ヘッドは、磁気ディスク装置へ組込まれる前に、その特性が検査装置により試験されている（例えば特許文献１）。磁気ヘッドの試験は、ヘッドサスペンションと磁気ヘッドをアセンブルしたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）の状態で実施される。試験時には磁気ヘッドをスピンドルにより回転された磁気ディスク上で浮上させながら、磁気ディスクへのデータの記録，再生を行う。
磁気ヘッドを精密に位置決めするアクチュエータとして、圧電アクチュエータが良く用いられる。圧電アクチュエータの発生変位は、一般的には数μｍ〜２０μｍ程度であるため、微動アクチュエータの変位をそれよりも大きくする場合、機械的に拡大する変位拡大機構を用いることが考えられる。変位拡大機構の基本原理としては、梃子が良く知られており、これを応用して圧電素子の変位を拡大することができる（例えば特許文献２）。圧電素子の変位を変位拡大機構で変位を拡大するアクチュエータにおいて、変位拡大機構の中間に減衰材を付与することにより振動を小さくすることができる（例えば特許文献３）。
他の変位拡大機構を用いたアクチュエータとして、アームの根元を差動で動かし、前記アームを回動させ、アーム先端で大きな変位を発生させることもできる（例えば特許文献４）。
特開２００６−２６８９５５号公報 特開２００４−４８９５５号公報 特許第３６１２６７０号公報 特許第３５３９３３２号公報
磁気ヘッドの試験を行う検査装置において、ＨＧＡは微動アクチュエータ上に固定され、微動アクチュエータが動作することにより、磁気ヘッドは前記磁気ディスク上の目標トラックに追従する。目標トラックは、磁気ディスクの回転中心に対して必ずしも同心円ではなく、回転１次の歪み、すなわち偏心や、それより高い周波数成分の歪みを有す。目標トラックの偏心は、一旦、磁気ディスクに書き込まれた目標トラックの中心が、磁気ディスクをスピンドルに着脱する際の組立誤差などにより、回転中心からずれることにより発生するものや、書き込まれた目標トラックそのものが円ではなく、歪んでいることに起因する。ディスクリートトラックメディア（ＤＴＭ）やビットパターンドメディア（ＢＰＭ）など、磁気ディスク上に予め目標トラックが書き込まれた磁気ディスクにおいては、磁気ディスクをスピンドルに搭載する際に発生する、目標トラックの中心とスピンドルの回転中心との位置ずれにより発生する偏心が大きくなることが考えられる。その場合、磁気ヘッドを搭載したＨＧＡを駆動する、微動アクチュエータのストロークも大きくする必要があるという課題がある。
また、前記微動アクチュエータは、小形、かつ、低価格に構成する課題がある。
本発明の１つの目的は、変位発生量が大きく、位置決め精度が高く、小形で安価なヘッド位置決め装置を提供することである。
本発明の一つの特徴は、磁気ヘッド検査装置及び磁気ディスク検査装置へ用いるのに好適な磁気ヘッド位置決め装置であって、固定部と、固定部に取り付けられた少なくとも１つのリニア駆動素子と、リニア駆動素子の先端にリニア駆動素子の伸縮方向の中心線に対して左右に配置した複数のヒンジと、それぞれのヒンジからの接続部がアームの根元においてアームの長手方向の中心線に対して左右に接続されており、ヒンジの接続部間の距離に対しアームの長さが大きく、先端にヘッドジンバルアセンブリが着脱可能であるアームとを有することである。
また、本発明の他の特徴は、固定部に取り付けられた１つのピエゾアクチュエータと、ピエゾアクチュエータの先端にピエゾアクチュエータの伸縮方向の中心線に対して左右に配置したヒンジと、それぞれのヒンジがアームの根元においてアームの長手方向の中心線に対して左右に接続されており、ヒンジの接続部間の距離に対しアームの長さが大きく、ヒンジの接続端側の他端にＨＧＡを着脱可能であるアームと、前記アームの先端と前記固定部とを接続する減衰材とでヘッド位置決め装置を構成し、ピエゾアクチュエータの伸縮によりアームが回動し、ＨＧＡの位置決めを行うことである。
本発明の１つの特徴によれば、変位発生量が大きく、位置決め精度が高く、小形で安価なヘッド位置決め装置が実現できる。
また、本発明の他の態様によれば、目標トラックの偏心が大きな磁気ディスクの検査や、目標トラックの偏心が大きな磁気ディスクを使った磁気ヘッドの精密な検査を行うことができる磁気ヘッド検査装置及び磁気ディスク検査装置を提供できる。
本発明の上記特徴及びその他の特徴については、以下で更に説明される。
本発明の第１の実施例を示す磁気ヘッド位置決め装置機構部概観図。 図１に示した磁気ヘッド位置決め装置の動作説明図。 本発明の第２の実施例を示す磁気ヘッド位置決め装置の説明図。 図１に示した磁気ヘッド位置決め装置の周波数応答図。 図３に示した磁気ヘッド位置決め装置の周波数応答図。 本発明の第３の実施例を示す磁気ディスク検査装置機構部概略図。 本発明の作用効果の説明図。
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施例を示す磁気ヘッド位置決め装置機構部１００の概観図である。図２は、図１に示した磁気ヘッド位置決め装置機構部１００の動作を示す説明図である。
図１及び図２に示すように、磁気ヘッド位置決め装置機構部１００は、固定部１に取り付けられた１つのピエゾアクチュエータ２と、ピエゾアクチュエータ２の先端にピエゾアクチュエータ２の伸縮方向の中心線３に対して左右に配置したヒンジ４ａ，４ｂと、それぞれのヒンジ４ａ，４ｂがアーム５の根元６においてヒンジ接続部８ａ，８ｂを介してアーム５の長手方向の中心線７に対して左右に接続されている。ヒンジ接続部８ａ，８ｂ間の距離９に対しアームの長さ１０が大きく、アーム５の先端１１にＨＧＡ１２を着脱可能であるアーム５を有している。
図２に示すように、ピエゾアクチュエータ２が伸びると、ヒンジ４ａ，４ｂが矢印１３ａ，１３ｂの様に左右に開く。左右に開いたヒンジ４ａ，４ｂに接続されたアーム５の根元６において、ヒンジ４ａに接続されたヒンジ接続部８ａは引っ張られ、ヒンジ４ｂにヒンジ接続部８ｂは押され、アーム５及びそれに取り付けられたＨＧＡ１２は矢印１５のように回動する。
磁気ヘッド位置決め装置機構部１００において、ヒンジ４ａ，４ｂを押すアクチュエータとしてピエゾ素子より構成されるピエゾアクチュエータ２を利用する理由は、ピエゾ素子の特徴が位置決め用のアクチュエータとして適しているためである。ピエゾ素子の特徴としては、発生力が大きくかつ小形であることや高い変位分解能を有すること、電磁式と比較して消費電力が小さい、磁界を必要としないため漏洩磁束の問題がないことがある。
本実施例においては、ヒンジ接続部８間の距離９に対し、アームの長さ１０を大きくとると、ピエゾアクチュエータ２の発生変位に対してＨＧＡ１２の先端１２１の移動距離を大きくとることができる。ヒンジ接続部８間の距離９，アームの長さ１０は、ピエゾアクチュエータ２の大きさに関わらず決めることができるので、振動特性が許容される範囲においては、ピエゾアクチュエータ２の大きさに制限されることなく、ＨＧＡ１２の先端１２１の移動距離を大きくすることが可能である。
また、本実施例においては、ピエゾアクチュエータ２の伸縮方向の中心線３とアーム５の長手方向の中心線７とが直交するように構成されている。これにより、ピエゾアクチュエータ２の伸縮力の伝達効率が向上する。
また、アーム５の根元６に力を作用させ、アーム５を回動させる磁気ヘッド位置決め装置機構部においては、支点と１箇所の力の作用点とによりアーム５を回動させる構成も考えられるが、本実施例では、支点を設けず差動でアーム５を回動させるため、支点での応力集中の問題や、アーム５の回動中心と支点との位置誤差に起因する動作の不安定さを発生させないことが可能である。
アーム５の根元に差動で力を作用させるために、２つのアクチュエータを用いても良いが、本実施例においては、１つのピエゾアクチュエータ２を用いることによりアーム５の根元に差動で力を作用させることができているため、２つのアクチュエータを用いる場合に比べ、より安価で、より小形に磁気ヘッド位置決め装置機構部を実現することが可能である。
さらに、図７を用いて、本発明の作用効果，動作原理を説明する。図７左側（ａ）に比較例の構造概略図を示し、図７右側（ｂ）に本発明の構造概略図を示す。比較例の構造では、１つのＰＺＴ素子から発生する力（図７中小さい矢印で示す。）は、固定部とヒンジへ作用し、ヒンジ側では、１つの力の伝達方向（図７中大きい矢印で示す。）へ伝達される。一方、本発明の構造では、１つのＰＺＴ素子から発生する力（図７中小さい矢印で示す。）は、固定部とヒンジへ作用し、ヒンジ側では、負たちの２つの力の伝達方向（図７中大きい矢印で示す。）へ伝達される。これにより次の顕著な効果を奏することができる。（１）差動にすることで拡大率を高くすることができる。（２）力を複数に分ける＝ヒンジを２組に分ける⇒ヒンジ寸法の製作誤差による特性ばらつきが小さくできる（製作誤差によるトータルの特性ばらつきは、複数のヒンジの製作誤差の平均値になる）。
図３は、本発明の第２の実施例を示す磁気ヘッド位置決め装置機構部２００の概観図である。
磁気ヘッド位置決め装置機構部２００は、固定部１に取り付けられた１つのピエゾアクチュエータ２と、ピエゾアクチュエータ２の先端にピエゾアクチュエータ２の伸縮方向の中心線３に対して左右に配置したヒンジ４ａ，４ｂと、それぞれのヒンジ４ａ，４ｂがアーム５の根元６においてアーム５の長手方向の中心線７に対して左右に接続されており、ヒンジ接続部８間の距離９に対しアームの長さ１０が大きく、アーム５の先端１１にＨＧＡ１２を着脱可能であるアーム５と、アーム５の先端１１と固定部１に橋渡しされた制振ゴム２１により構成されている。本実施例は、実施例１における磁気ヘッド位置決め装置機構部１００のアーム５の先端１１と固定部１に制振ゴム２１を橋渡ししたものである。
磁気ヘッド位置決め装置機構部２００の動作は、実施例１における磁気ヘッド位置決め装置機構部１００の動作と同じである。
図４は、本発明の第１の実施例で示した磁気ヘッド位置決め装置機構部１００の振動周波数特性を示す図であり、図５は、本実施例２における磁気ヘッド位置決め装置機構部２００の振動周波数特性を示す図である。いずれもピエゾアクチュエータ２の入力電圧に対するＨＧＡ１２の先端１２１の振動特性である。アーム５の先端１１と固定部１に制振ゴム２１を橋渡ししたことにより、２ｋＨｚ弱、及び５ｋＨｚ付近にある大きな振動モードのゲインが減衰されており、ＨＧＡ１２のより精密な位置決めが可能となる。
図６は、本発明の第３の実施例を示す、磁気ヘッド位置決め装置機構部２００を用いた磁気ディスク検査装置の機構部概観図である。
磁気ディスク検査装置は、磁気ディスク３１に予め書かれた磁気情報及び、ＨＧＡ１２の先端１２１に配置される磁気ヘッドで磁気ディスク３１に書き込んだ磁気情報を、磁気ヘッドで再生して、磁気ディスク３１の特性を検査する装置である。
磁気ディスク検査装置機構部３００は、磁気ディスク３１，台座３２，スピンドル３３，粗動アクチュエータ３４，第２の実施例で示した磁気ヘッド位置決め装置機構部２００を有する。台座３２の上に粗動アクチュエータ３４とスピンドル３３が固定されている。スピンドル３３上には磁気ディスク３１が回転可能に、かつ、着脱可能に固定されている。磁気ヘッド位置決め装置機構部２００が、粗動アクチュエータ３４の粗動テーブル３５上に固定されている。
磁気ヘッド位置決め装置機構部２００は、ＨＧＡ１２の先端１２１の移動距離を大きくすることが可能であるといっても、半径で数十mmにもわたる、磁気ディスク３１の情報書き込み領域全体をカバーすることは困難である。そのため、粗動アクチュエータ３４により磁気ヘッド位置決め装置機構部２００を磁気ディスク３１の所定の位置に大まかに位置決めした上で、磁気ヘッド位置決め装置機構部２００によりＨＧＡ１２を位置決めする。このことにより、ＨＧＡ１２の先端１２１に配置された磁気ヘッドを磁気ディスク３１の全域にわたって、精度よく位置決めでき、磁気ディスク３１の検査を精度良くできる。
なお、本実施例においては、ＨＧＡ１２は、粗動アクチュエータ３４と磁気ヘッド位置決め装置機構部２００とにより磁気ディスク３１の上に位置決めされるが、粗動アクチュエータ３４と磁気ヘッド位置決め装置機構部２００の間に第３のアクチュエータを設け、３つの位置決め装置によりＨＧＡ１２を磁気ディスク３１上に位置決めしても、本実施例と同様の効果があるが、更に位置決め制御や位置決め機能の自由度が増すという効果がある。
本発明の第４の実施例は、第３の実施例記載の磁気ヘッド位置決め装置機構を用いた磁気ヘッド検査装置である。すなわち、磁気ヘッド位置決め装置機構部は、図３記載の構成を有し、磁気ヘッド検査装置機構部は図６の構成を有する。磁気ヘッド検査装置は、磁気ディスク３１に予め書かれた磁気情報及び、ＨＧＡ１２の先端１２１に配置された磁気ヘッドで磁気ディスク１８に書き込んだ磁気情報を、ＨＧＡ１２の先端１２１に配置された磁気ヘッドで再生して、ＨＧＡ１２の特性を検査する装置である。
その結果、第４の実施例においても、ＨＧＡ１２の先端１２１に配置された磁気ヘッドを磁気ディスク３１の全域にわたって、精度よく位置決めでき、ＨＧＡ１２の検査を精度良くできる。
なお、本実施例においても、ＨＧＡ１２は、粗動アクチュエータ３４と磁気ヘッド位置決め装置機構部２００とにより磁気ディスク３１の上に位置決めされるが、粗動アクチュエータ３４と磁気ヘッド位置決め装置機構部２００の間に第３のアクチュエータを設け、３つの位置決め装置によりＨＧＡ１２を磁気ディスク３１上に位置決めしても本実施例と同様の効果があるが、更に位置決め制御や位置決め機能の自由度が増すという効果がある。
以上、本発明の実施の態様について記載したが、上記に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々変形可能である。
本実施例では、磁気ディスク検査装置について説明しているが、磁気ヘッド検査装置用の磁気ヘッド位置決め制御装置や、磁気ヘッド検査にも適用できる。また、磁気ディスク・磁気ヘッドの両方を評価する装置にも適用できる。
１ 固定部
２ ピエゾアクチュエータ
３ ピエゾアクチュエータの伸縮方向の中心線
４ａ，４ｂ ヒンジ
５ アーム
６ アームの根元
７ アームの長手方向の中心線
８ａ，８ｂ ヒンジ接続部
９ ヒンジ接続部間の距離
１０ アームの長さ
１１ アームの先端
１２ ＨＧＡ
１３ａ，１３ｂ，１５ 矢印
２１ 制振ゴム
３１ 磁気ディスク
３２ 台座
３３ スピンドル
３４ 粗動アクチュエータ
３５ 粗動テーブル
１００，２００ 磁気ヘッド位置決め装置機構部
１２１ ＨＧＡの先端
３００ 磁気ディスク検査装置機構部

Claims (5)

  1. 固定部と、
    固定部に取り付けられた少なくとも１つのリニア駆動素子と、
    リニア駆動素子の先端にリニア駆動素子の伸縮方向の中心線に対して左右に配置した複数のヒンジと、
    それぞれのヒンジからの接続部がアームの根元においてアームの長手方向の中心線に対して左右に接続されており、ヒンジの接続部間の距離に対しアームの長さが大きく、先端にヘッドジンバルアセンブリが着脱可能であるアームとを有することを特徴とする磁気ヘッド位置決め装置。
  2. 請求項１において、
    前記アームの先端が前記固定部と減衰材で接続されている磁気ヘッド位置決め装置。
  3. 請求項１又は請求項２において、
    前記リニア駆動素子が、ピエゾアクチュエータであることを特徴とする磁気ヘッド位置決め装置。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか記載の磁気ヘッド位置決め装置と、
    該磁気ヘッド位置決め制御装置を支持し、移動する粗動アクチュエータと、
    円板を回転させるスピンドルと、
    前記粗動アクチュエータとスピンドルを支持する台座とを有することを特徴とする磁気ディスク検査装置。
  5. 請求項１乃至請求項３のいずれか記載の磁気ヘッド位置決め装置と、
    該磁気ヘッド位置決め制御装置を支持し、移動する粗動アクチュエータと、
    円板を回転させるスピンドルと、
    前記粗動アクチュエータとスピンドルを支持する台座とを有することを特徴とする磁気ヘッド検査装置。
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