JP2000021109A

JP2000021109A - 磁気ヘッドスライダとそれを搭載した磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP2000021109A
Application number: JP11117614A
Authority: JP
Inventors: Mikio Tokuyama; 幹夫徳山; Ryuji Tsuchiyama; 龍司土山; Mieko Ishii; 美恵子石井; Yoichi Kawakubo; 洋一川久保; Hiromitsu Tokisue; 裕充時末
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2000-01-21
Anticipated expiration: 2019-04-26
Also published as: JP3965257B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＳＳ時、あるいは浮上量中の磁気ヘッドスラ
イダが回転磁気ディスクに接触した場合にもスライダの
前縁によるディスクを損傷させることがなく、また、気
圧の低下による浮上低下量の少ないスライダを提供す
る。【解決手段】磁気ヘッドスライダの浮上用パッドを、微
小な段差もつ段差面と平面部から構成し、段差面に微小
突起を形成する。微小突起の高さは、前記の段差高さよ
りも高いか、ほぼ同一の高さとする。【効果】微小突起によりスライダが前のめりに回転しに
くく、また、段差面の前縁がディスク面を損傷させるこ
とがない。また、微小突起の後方に発生する負圧力によ
り、浮上量変動を低減することができる。これにより、
高信頼性・大容量磁気ディスク記録装置を提供すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
用磁気ヘッドスライダ及び磁気ディスク装置に係り、特
に、高信頼性と高密度記録を実現するための低浮上の磁
気ヘッドスライダとそれを搭載した磁気ディスク装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、磁気ディスク装置ではスライダの
低浮上量化と、浮上量の安定化が進められている。

【０００３】例えば、特開平６-３２５５３０号公報に
開示されているような、スライダの浮上用レール（気体
軸受レール）の流入側に、浮上用レールの平面部から窪
み方向の段差をもって構成する面（段差面）を設け、こ
の段差面の深さ（段差の高さ）を極小にすることによ
り、周速に依存しないで、一定浮上量を実現するスライ
ダが提案されている。この公知例によれば、浮上用レー
ルを、流入側に設けた段差面と、段差部と、それに続く
平面部とで構成し、段差面の深さ（段差面と平面部の高
さの差）を７００nmより小さくすることにより、ディス
クの周速に依存しないで、一定の浮上量で浮上するスラ
イダを提供できることが開示されている。

【０００４】以後、このような微小な深さ（高さ）の段
差（ステップ）を持つスライダを、微小ステップスライ
ダと呼ぶ。

【０００５】また、特開平７−２１７１７号公報には、
スライダに２つの流入パッド及び１つの流出パッドを設
け、両パッドの側縁は予想最大傾斜に略等しい傾斜角を
なして配位することにより、平滑磁気ディスク上でもス
ライダと磁気ディスクが線接触を行って、スライダとデ
ィスクのステックションを防止するスライダが開示され
ている。

【０００６】また、上述したスライダの低浮上量化を実
現するために、ディスク面は平滑化されている。現在の
ディスク表面の平均粗さＲａは１０nm以下に低減されて
いる。磁気ディスクの回転が停止している時にはスライ
ダがディスク面と接触し、ディスクの回転時にはディス
ク面上に浮上するコンタクトスタートストップ方式（以
後、ＣＳＳ方式と称す）が採用されている。このＣＳＳ
方式を採用する装置では、ディスク面の平滑化に伴い、
ディスク回転停止時に、スライダがディスク面に引っ付
く（吸着する）、いわゆる吸着問題が発生する。スライ
ダがディスクに吸着すると、ディスクが回転しない等の
障害が発生する。この問題を解決するために、微少突起
を設けてディスク面との接触面積を低減するスライダ
が、特開平４−２８０７０号公報や、特開平９−２４５
４５１号公報に開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の特開平６−３２
５５３０号公報に開示されているような、微小ステップ
スライダではディスク面の平滑化に伴い、吸着問題が発
生する。この吸着問題を回避するために、特開平４−２
８０７０号公報や特開平９−２４５４５１号公報の微小
突起を浮上用レール面の後方又は前後、或いは負圧ポケ
ット等に設けても、以下の課題がある。

【０００８】（１）ＣＳＳ時、或いは、スライダが回転
ディスク上に浮上中に何らかの理由により、スライダの
浮上用レール、或いは微小突起がディスク面と接触した
場合、スライダの浮上面（ディスク対向面）が摩擦力に
より引っ張られ、スライダがサスペンションのピボット
（荷重作用点）を中心に回転し、前のめりの姿勢となっ
て、スライダの段差面の前縁がディスク面と接触する。
段差面の前縁は鋭いエッジとなっており、ディスク面と
接触すると、その前縁によりディスクが損傷を受けると
いう問題がある。特に、スライダの浮上量が低くまた、
低浮上量を実現するために平滑ディスクを用いる磁気デ
ィスク装置では摩擦力が大きく深刻である。このため、
スライダが前のめりの姿勢となり、前縁がディスク面と
接触することを防ぐことが、ディスク損傷を防ぎ、信頼
性を確保するための重要な課題である。

【０００９】この問題を解決するために、段差面の前縁
に面取りを施し（曲率を設け）て、接触面積を増大させ
ることにより接触応力（面圧）を低減する方法は、段差
面の開口（ディスク表面との距離）が大きくなり、この
開口部から進入する塵埃が増加し、浮上用レールに付着
して、浮上量変動を発生させる危険性がある。浮上量変
動が発生すると、データの読み出し・書き込みの誤動作
となる。このため、段差面の前縁（エッジ部）によるデ
ィスク損傷を防止するための有効な手段とならない。

【００１０】（２）また、スライダの浮上量変動の主要
因として、雰囲気圧力の低下がある。具体的には、磁気
ディスク装置を高地で使用する場合には、雰囲気圧力が
低下するために浮上量が低下する。浮上量が低下する
と、スライダとディスクが接触して損傷するという問題
が発生する。この、気圧低下による浮上低下量を低減す
ることが、スライダの低浮上量化を実現し、かつスライ
ダとディスクとの接触を避けて信頼性を確保するための
重要な課題である。

【００１１】更に、スライダの浮上用レール上に微小突
起を設けると、その突起の高さによっては浮上量を低く
することが制限され、低浮上化が実現できない場合があ
る。

【００１２】そこで、本発明の目的は、スライダが前の
めりの姿勢となった場合でも、段差面の前縁がディスク
面と接触することを防ぎ、気圧低下による浮上低下量を
低減して安定して読み書きできる磁気ヘッドスライダを
提供し、かつ信頼性の高い磁気ディスク装置を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記、目的を達成するた
めに、ステップスライダが前のめりの姿勢となり、段差
面の前縁がディスク面と接触することを防ぐために、段
差面を有するように構成された浮上用レールを設け、浮
上用レールの流入側に設けられた段差面（ステップ面）
上に微小突起を設ける。微小突起の高さは、前述の段差
深さ（高さ）と略同じか、それよりも高くなっている。
なお、この微少突起を設けることにより、気圧低下によ
る浮上量変動を低減できる。

【００１４】本発明のスライダは、浮上用レールの段差
面（ステップ面）に微小突起を設けている。また、段差
面の前縁はスライダの流入端と略一致する位置に設けて
ある。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施例を図１から図
６、および図１４を用いて説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施例のスライダの浮上
面側の斜視図を示している。

【００１７】スライダ１はブリード面１１の上に、浮上
力を発生させる３つの浮上用パッド１０を設けている。
そのうちの２つは、スライダ１の流入側（ディスク回転
に伴い発生する空気流の流入側）の両端に、残りの１つ
は流出側の中央に設けてある。浮上用パッド１０は平面
部１３と、空気流の流入側に設けた段差部１４（平面部
１３に対して略垂直方向の面）と段差面１２とで構成し
ている。ここで、３つの平面部１３は略同一水平面上に
形成されている。また、段差面１２は平面部１３と略平
行に、平面部１３から略垂直方向に微小な深さ（段差部
１４）を持って構成されている。３つの段差面１２は略
同一水平面上に形成されている。そして、流入側の２つ
の浮上パッド１０の段差面１２には、微小突起１７を設
けてある。微小突起１７は、段差面１２の外側角部１６
aの近くに形成されている。流出側の浮上用パッドの平
面部１３の後方には、薄膜磁気ヘッド２０が形成されて
いる。磁気ヘッド２０のギャップ部２１は平面部１３と
ほぼ同一面にあり、コイル部２２、リード端子２３はス
ライダ１の流出端の端面に設けられている。

【００１８】本実施例で、浮上パッド１０を段付きのパ
ッドとした理由は、従来の浮上用レールで空気流入側に
設けた傾斜部の効果を得るためである。すなわち、浮上
力を得るために段付きパッドとしたものである。

【００１９】また、本実施例における具体的数値の一例
は次の通りである。スライダ１の長さは１．２ｍｍ、幅
を１ｍｍ、厚さを０．３ｍｍとし、浮上パッドの段差面
１２と平面部１３の面積は各々０．４ｍｍ×０．１ｍｍ
とし段差部１４の高さを０．０９μｍとしてある。また
平面部１３からスライダ面までの高さ（ブリード１１の
深さ（高さ））は６μｍとしている。更に、微小突起１
７は円柱状をしておりその直径は０．０６ｍｍで段差面
１２からの高さは０．１３μｍである。このため、微小
突起１７は平面部１３から０．０４μｍ突出している。
なお、スライダ１は前述の大きさに限定されるものでは
なく、現状でも更に微小化する傾向にある。

【００２０】次に、本発明の効果を図２と図３を用いて
説明する。図２には、本発明の磁気ヘッドスライダの側
面図を示したものである。図３は微少突起が有る場合と
無い場合の、磁気ディスクとスライダの接触状態を示し
たものである。

【００２１】ＣＳＳ時、或いはスライダ１と回転中の磁
気ディスク７０が何らかの理由で接触した場合に、スラ
イダ１と磁気ディスク７０との接触点には図２のような
力が作用する。なお、図示していないが、サスペンショ
ンに設けたピボットからスライダ１に磁気ディスク方向
への押付け力が作用している。スライダ１と磁気ディス
ク７０との摩擦力ＦによるモーメントＭｆが、サスペン
ションのスライダ押し付け荷重による回転モーメントＭ
wよりも大きくなると、スライダ１はピボットを中心に
前のめりに回転し、段差面の前縁が磁気ディスク表面と
接触する。

【００２２】スライダが前のめりになる条件はＭｗ＜Ｍ
ｆとなる。ここで、Ｍｗ＝Ｗ×ｌ、Ｍｆ＝F×dの式で表
わされ、Ｗはサスペンションのスライダ押し付け荷重、
ｌはピボット（荷重作用点）からスライダとディスク接
触点（回転中心）までの距離、Ｆはスライダとディスク
の摩擦力、ｄはスライダの厚さである。

【００２３】上記の式により、スライダが前のめりを防
止するためには、押し付け荷重Ｗを大きくするか、ピボ
ットからスライダとディスクとの接触点までの距離ｌを
長くするか、スライダ厚さｄを薄くすることが有効で有
る。しかし、Ｗの増加はＣＳＳ時のスライダとディスク
との摩耗量を増大させることなどから好ましくない。ま
た、ｄを小さくするためには、磁気ヘッドの大きさも小
さくする必要があり難しい。このため、ｌを増加させる
ことが有効で有る。

【００２４】図２に示すように、スライダの流入側に設
けられた浮上用パッドの段差面に微小突起１７を設ける
と、上記のＭｗが増大して、スライダが前のめりに回転
しにくくなる。具体的には、スライダの全長をＬ、段差
面の長さをｌｓ、ピボットはスライダの略中心に設け、
微小突起を段差面の中心に設けたと仮定すると、以下の
ようになる。

【００２５】従来の微小ステップスライダの回転モーメ
ントをＭｗ１とすると、Ｍｗ１＝Ｗ×（Ｌ/２−ｌｓ） (１) 本発明の微小ステップスライダのモーメントをＭｗ２と
するとＭｗ２＝Ｗ×（Ｌ/２） (２) 本発明では、段差面１２の流入側に微小突起１７が設け
られている。このために、スライダ１が前のめりにな
り、回転する時の回転中心は、微小突起１７と磁気ディ
スク７０との接触点となる。回転する条件は前述したよ
うに式（２）で表される。一方、従来型のスライダで
は、微小突起１７が無いため、段差面１２と平面部１３
のと境、つまり平面部１３の流入端が回転中心（ディス
クとの接触点）となる。このため、段差面１２の長さｌ
ｓだけｌが短くなり、スライダが前のめりし易くなる。
換言すると、本発明のように、段差面１２に微小突起１
７を設けると、ｌを長くできるので、スライダが前のめ
りし難くなる。

【００２６】以上の式から、段差面に微小突起を設ける
ことにより、モーメントを大きく出来るので、スライダ
を前のめりし難くすることができる。

【００２７】また、本発明ではスライダが前のめりにな
った場合でも、スライダが磁気ディスク表面を損傷させ
にくいという効果がある。図３（１）に示すように、段
差面１２に微小突起１７を設けない場合には、前述した
ように摩擦力Ｆにより、スライダが前のめりしやすい。
また、前のめりすると段差面１２の前縁１６がディスク
７０の表面と接触しディスク面を損傷させる。段差面１
２の前縁１６は塵埃の進入を防ぎ、また、段差面１２の
深さＤｓを小さくするために、鋭いエッジとなってい
る。このために、ディスク表面と接触すると接触応力が
ディスク表面の応力限界を容易に超えて、ディスクが損
傷する。ディスクが損傷すると情報の読み出し・書き込
みの誤動作となり装置の信頼性を損なう。

【００２８】一方、微小突起１７を設けた場合は、図３
（２）に示すように、前のめりした場合にも、段差面１
２の前縁１６がディスク７０の表面と接触して、ディス
ク面を損傷させることは少ない。なお、本図に示すよう
に微小突起１７の高さは平面部１３の角部が接触しない
高さにすれば良く、平面部１３よりも低くても良い。

【００２９】また、微小突起１７を設けずに、スライダ
が幅方向（短手方向）に回転しながら前のめりになった
場合は、段差面１２の前縁１６の角部１６aがディスク
面と接触する。角部１６ａによる接触は、前縁１６によ
る接触時よりもディスク面を損傷させ易い。一方、段差
面１２の外側の端に微少突起１７を設けてある場合は、
微小突起１７がディスク７０の表面と接触し、角部１６
ａが磁気ディスク７０面と接触することはない。このた
め、本発明により、ディスクとの接触でスライダが前の
めりとなった場合にも、ディスク７０を損傷を防止でき
る。

【００３０】図４に平面部１３と段差面１２高さの差で
ある、段差面の深さＤｓと浮上力Ｑの関係を計算により
求めた結果を示す。計算条件は、スライダの長さを１．
２５ｍｍ、幅を１ｍｍとし、浮上パッドの段差面１２を
０．３ｍｍ×０．２５ｍｍ、平面部１３を０．３ｍｍ×
０．０５ｍｍ、平面部１３からブリード１１までの高さ
を６μｍとした。また、スライダの空気流出端の浮上量
を３０ｎｍ、流入端の浮上量を９０ｎｍとし、段差部１
４の高さＤｓをパラメータとして、算出したものであ
る。

【００３１】図から、Ｄｓが小さくなればなるほど、周
速６ｍ／ｓと１２ｍ／ｓの浮上力の差がなくなる。Ｄｓ
が０．３μｍから０．２μｍにかけて、速度差による浮
上力の差は急激に小さくなる。そして、Ｄｓが０．２μ
ｍ以下になると、浮上力の差は１０％以下となる。この
値は加工・組立誤差等による浮上量の変動に比べて十分
に小さい。このため、Ｄｓを０．２μｍ以下にすれば安
定浮上を実現することができる。本実施例では０．２μ
ｍとしているため、ディスクの周速に依存しないで一定
の浮上力を得られ、浮上量変動が小さく、ディスク全周
で一定浮上量となるスライダを実現できる。

【００３２】図５に計算により求めた、微少突起を設け
たスライダの浮上面の圧力分布を示す。

【００３３】段差面１２に微小突起１７を設けることに
より、微小突起１７によって発生する負圧力の影響によ
り、周囲の気圧が下がっても浮上量の低下を小さくでき
る。具体的には、磁気ディスク装置を高度３０００ｍの
高地で使用する場合には、周囲の気圧が通常の大気圧
（１気圧）よりも小さくなり、スライダの浮上量が低下
る。このため従来のスライダでは、浮上量の低下を防止
するために、負圧力発生機構を別に設ける必要があっ
た。本発明の段差面１２に微小突起１７を設けたスライ
ダでは、図５に示すように微小突起１７の後方に負圧力
の発生領域ができる。このため、従来のスライダのよう
に負圧力発生部を新たに設けなくともよい。これによ
り、高度差（０ｍと３０００ｍの差）による浮上量の低
下を、微小突起１７が無いスライダに比べて、小さくす
ることができる。

【００３４】なお、本実施例の構成では微小突起１７が
無い場合のと比べ、浮上量の低下が約１／２以下になる
ことを計算により確認した。

【００３５】詳細なメカニズムの説明はここでは省略す
るが、スライダの浮上量Ｆｓ、荷重Ｗ、と負圧力Ｆｎと
は下記の関係が成立している。また、この関係が成立す
る浮上量でスライダが浮上している。

【００３６】Ｆｓ＝Ｗ＋Ｆｎ（３）本実施例では、大気圧が小さくなると、従来スライダと
同様に浮上力Ｆｓが小さくなり、同時に負圧力Ｆｓも小
さくなる。このため、スライダの浮上量は気圧の低下に
より浮上量が変化することは無い。この効果は、前述し
たように微小な深さ（高さ）の段差面に微小突起を設け
ることにより達成される。また、従来の負圧力を併用す
るスライダと同様に、ディスク周速の変化による浮上力
変動を小さくできる利点もある。

【００３７】図６に図２のＡ部を拡大して示している。
但し、図６では微少突起１７の高さは平面部１３より突
出した高さとしている。図６に示すように、段差面１２
に微小突起１７が設けられており、その微小突起17の高
さＤｐは、段差面１２から平面部１３までの高さＤｓ
（平面部１３から段差面１２までの深さＤｓ）よりも高
いため、微小突起１７が磁気ディスク７０の表面と接触
している。このため、微少突起１７を設けた側の平面部
１３と磁気ディスク７０とは接触していない。平面部１
３と磁気ディスク７０との接触面積は、微小突起１７の
高さＤｐを調整することにより任意に変えることができ
る。

【００３８】本実施例では、微小突起１７が平面部１３
より高いため、空気流入側の浮上用パッド１０の平面部
１３が磁気ディスク７０面と接触しない。また、空気流
出側に設けた浮上用パットは平面部１３で接触するので
はなく所定の傾斜で磁気ディスク７０と接触する。この
ために、スライダ１とディスク７０との接触面積を大幅
に低減することができる。スライダが磁気ディスクに吸
着する、吸着力は両者の接触面積に比例することが知ら
れている。さらに、本実施例では、微小突起１７により
接触面積を低減できるので吸着力を低減することができ
る。

【００３９】次に本実施例における各部の寸法について
説明する。前述のように、平面部１３から段差面１２ま
での深さＤｓは0.０９μｍに設定されている。浮上用パ
ッド１０の平面部１３からブリード面１１迄の深さＤｂ
は６μｍである。このブリード深さＤｂはブリード面が
浮上力を発生しない範囲で、加工量を低減することを目
的に、なるべく小さい値としているが６μｍである必要
はない。また、微小突起１７の高さＤｐは、Ｄｓより大
きくするために、Ｄｐ＞０．１３μｍとしている。

【００４０】ここで、微小突起１７の直径は０．０６ｍ
ｍとしている。これは、直径を小さくすると（例えば
０．０１ｍｍ以下）、磁気ディスクの接触により摩耗
し、逆に大きくすると（例えば０．１ｍｍ以上）、磁気
ディスクとの吸着が発生するためである。摩耗と吸着は
荷重Ｗと磁気ディスク面の粗さにより変化することは言
うまでもない。

【００４１】また、本実施例では、微小突起１７の平面
部１３から磁気ディスク面方向への突出量を４０ｎｍ
（Ｄｐ−Ｄｓ＝０．１３μｍ−０．０９μｍ）としてい
る。ここで、微小突起１７の高さＤｐは、磁気ディスク
面との接触を避けるために、前記突出量（Ｄｐ−Ｄｓ）
を、平面部１３の浮上量より小さくし、且つ、磁気ディ
スク面の粗さより大きくするためである。今磁気ディス
ク面の平均粗さＲａが２ｎｍの場合、最大面粗さＲｍａ
ｘはＲａの約３倍の値の６ｎｍとなるため、６ｎｍ以上
とする必要がある。

【００４２】スライダの空気流出側の浮上用パッドの浮
上量ｈ₀と空気流入側の浮上パッドの浮上量ｈｉは、ス
ライダが傾斜しているため、その隙間比（ｈｉ／ｈ₀）
は通常２から８の値となる。本実施例では、ｈｉ／ｈ₀
＝３としており、ｈ₀＝２０ｎｍ、ｈｉ＝６０ｎｍとな
る。このため、突出量が４０ｎｍとなっても回転する磁
気ディスクと接触することはない。

【００４３】上述した理由から、浮上量を狭小化する場
合には、磁気ディスクとの接触を避けるために突起高さ
Ｄｐを小さくする必要がある。また、突出量（Ｄｐ−Ｄ
ｓ）は最大面粗さＲｍａｘ（＝３Ｒａ）よりも大きけれ
ば良いので、Ｒｍａｘが小さくなればＤｐを小さくして
良い。

【００４４】前述のように、段差面１２に微小突起１７
を設けることにより、スライダの前のめり防止し、ま
た、スライダの前のめりが発生した場合にもディスク損
傷を防止できる。さらに、周の圧力の低下による浮上量
低下を防止し、吸着力も低減できる。ここで、ＤｐがＤ
ｓより低くても、吸着力の低減以外の効果は保たれる。

【００４５】本発明の第２の実施例を図７と図８を用い
て説明する。図７は本発明の本発明の他の実施例のスラ
イダの浮上面側の斜視図を示している。図８は図７の浮
上面側の平面図を示している。

【００４６】本実施例と第１の実施例の違いは、本実施
例では、流入側の２つの浮上用パッド１０の位置を、ス
ライダの内側にずらして設けている点である。図８に示
すように、段差面１２の前縁１６がスライダ１の本体の
前縁１５よりも後方にわずかにずれている。また、浮上
用パッドの側縁もスライダの側縁より内側にずれてい
る。これにより、スライダを短冊状のバーから、機械加
工により一つ一つ切断するときにチッピング（欠け）が
発生した場合にも、チッピングにより浮上用パッドの形
状が変わることがない。このため、機械加工による生産
性を向上することができる。また、本実施例においても
第１の実施例と同様の効果を有する。

【００４７】本発明の第３の実施例を図９を用いて説明
する。図９は、本発明の他の実施例のスライダの浮上面
側の斜視図を示している。

【００４８】本実施例と第１実施例の違いは、本実施例
では流入側の浮上用パッド１０の後方に後方段差面１８
を設けている点である。後方段差面１８は段差面１２と
略同一の平面上にあり（略同一高さであり）、浮上用パ
ッドの外側の側面１３aに沿って設けられている。後方
後方段差面１８を設けることにより、平面部１３の後方
に流入する空気流が制限され、後方段差面１８側の平面
部１８の後方が、負圧力を発生する、負圧力発生領域１
８aとなる。負圧力は周囲の圧力の低下と共に弱くなる
ので、微小突起１７による負圧力の効果と同様に、雰囲
気圧力が低下しても、スライダの浮上低下量は小さい。
また、負圧力が大きいほうが減圧による浮上低下量が小
さい。このために、実施例１に比べて、周囲の圧力の低
下による浮上量変動が小さく、より信頼性の高いスライ
ダを提供することができる。また、第１の実施例と同様
な効果も期待できる。

【００４９】本発明の第４の実施例を図１０を用いて説
明する。図１０は、本発明の他の実施例のスライダの浮
上面側の斜視図を示している。

【００５０】本実施例と第３実施例の違いは、本実施例
では流入側の２つの浮上用パッド１０の段差面１２を、
中央段差面１９により連結た点である。中央段差面１９
を設けることにより、２つの浮上用パッド間から流入す
る空気流が制限されて、浮上用パッドの後方の広い領域
で負圧力が発生する。また、段差面１３からブリード面
１１までの深さを２μｍとして、負圧力を増大させてい
る。この深さを調整することにより、負圧力の大きさを
調整できる。このため、第３の実施例よりもさらに負圧
力を大きくでき、周囲の気圧の低下による浮上量の低下
を第３実施例よりも小さくできる。さらに、負圧力の増
大により、ディスク周速の違いによる浮上量変動もさら
に低減することができる。また、第１の実施例と同様な
効果も期待できる。

【００５１】本発明の第５の実施例を図１１を用いて説
明する。図１１は、本発明の他の実施例のスライダの浮
上面側の斜視図を示している。

【００５２】本実施例と第１実施例の違いは、スライダ
本体と同一の大きさの、浮上用パッドを一つだけ設けた
点である。また、平面部１３の周りに段差面１２を設け
ている。本実施例のように、磁気ヘッド取り付け面以外
の全周に段差面１２を設けると、スライダに流入する空
気流が斜めから流入した場合でも（スライダがディスク
周方向に対して角度を持って設定された場合）、段差面
１２が浮上量を発生するために、ディスクの全周で一定
の浮上量を実現できる。さらに、浮上用パッドを１つだ
け搭載しているので、スライダの小型化が容易に可能で
ある。また、段差面１２の流入側には、第１実施例と同
様に微小突起１７を設けているため、第１実施例と同様
な効果も期待できる。

【００５３】本発明の第６の実施例を図１２を用いて説
明する。図１２は、本発明の他の実施例のスライダの浮
上面側の斜視図を示している。

【００５４】本実施例と第４実施例の違いは、後方段差
面１８を平面部１８の両側面から後方に延伸して設けた
点と、各々の平面部１８に微小突起１７を設けた点で有
る。本実施例のように、磁気ヘッド取り付け面以外の全
周に段差面１２を設けると、第４実施例と同様に、スラ
イダに流入する空気流が斜めから流入した場合でも、段
差面１２が浮上量を発生するために、ディスク全周で一
定の浮上量を実現できる。さらに、微小突起１７の数を
増加させることにより、負圧力の効果を増大させて、よ
り安定な浮上量スライダを供給する事ができる。また、
段差面１２の流入側には第１実施例と同様に微小突起１
７が設けられているので、第１実施例と同様な効果も期
待できる。

【００５５】上述した微小突起１７は２つと限るもので
はなく、浮上力を妨げない限り最適な数を複数個設ける
ことも可能である。また、磁気ディスク７０とスライダ
１の接触及び摺動に耐えうる硬さの材料からなり、エッ
チング等の薄膜プロセス等により形成される。

【００５６】また、微小突起１７の形状を円柱状とする
ことにより、磁気ディスク７０と接触する微小突起１７
のエッジの長さを矩形とした場合に比較して短くでき
る。このため、接触面積を小さくでき、吸着力を低減で
きる。また微小突起１７の先端は平面に限らず、磁気デ
ィスクとの接触応力を低減するために半球面や曲率を設
けることも可能である。

【００５７】また、微小突起１７は、エッチングにより
簡単に製作することができる。

【００５８】図１３に具体的な浮上用パッドおよび微小
突起１７の形成方法を示す。

【００５９】まず、(a)に示すようなスライダ基板２０
上に、(b)に示す第１マスク２１を設け、１段目のエッ
チングを行い、浮上用パッドを形成する。その後、(c)
に示す第２マスク２２を設け、(d)に示す２段目のエッ
チングにより、段差面１２と微小突起１７を形成する。
これにより、微小突起１７の高さＤｐと段差面１２の深
さ（高さ）Ｄｓが等しいスライダができる。つまり、こ
の時点で平面部１３と同一面の高さの微小突起１７を有
するスライダができる。

【００６０】なお、吸着防止を目的に、微小突起１７の
高さＤｐを、段差面１２の深さ（高さ）Ｄｓより高くし
たい場合には、(e)に示す第３マスクを設け、平面部１
３をエッチングすることにより得られる。ＣＳＳ方式を
採用する装置など、吸着問題を解決する必要のある磁気
ディスク装置では、(e)まで行なう必要ある。

【００６１】このエッチング処理方法としては、化学エ
ッチング、レーザ誘起化学エッチング、プラズマエッチ
ング等の化学エッチング、反応性イオンミリング等の物
理化学的エッチング、電解エッチング等の電気化学的エ
ッチングがある。これらのエッチング方法を用いること
により、種々の形状の浮上用パッド、微小突起を形成す
ることが可能である。さらに段差面の深さ、突起高さも
調節することができる。

【００６２】本方法では微小突起１７をスライダ基板２
０と同一材料としたが、同様の薄膜プロセスを用い、突
起をカーボン、ダイヤモンドライクカーボン、水素入り
あるいは窒素が添加されたカーボンで製作することも可
能である。これらの材料を用いることにより、微小突起
１７の耐摩耗性を向上させることができる。また、ディ
スク７０と接触する、平面部１３と微小突起１７に保護
膜を形成することにより耐摩耗性能を向上させることが
できる。耐摩耗性の向上により、平面部１３と微小突起
１７の接触寿命を延ばすと共に、発塵を低減できるので
装置の信頼性を向上することができる。前記保護膜は蒸
着、スパッタ、ＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジッ
ト）法等により形成される。

【００６３】図１４は本発明の磁気ヘッドスライダ１を
搭載した磁気ディスク装置を示している。

【００６４】磁気ヘッドスライダ１（以後スライダ１と
略す）はサスペンション８１に支持されており、サスペ
ンション８１はガイドアーム８２に連結されている。ガ
イドアーム８２はボイスコイルモータ８４によりピボッ
トベアリング８３を中心にして回転して、スライダ１を
スピンドルモータ６０で回転する磁気ディスク７０の所
定の半径位置に移動させる。このようにして、磁気ヘッ
ドスライダ１が、磁気ディスク７０上にデータを読み書
きする構成となっている。これらの機構はベース９０と
カバー（図示せず）により密閉されている。

【００６５】本実施例の磁気ディスク装置はＣＳＳ方式
であるが、ディスクの回転停止時にスライダ１をディス
ク７０の外に待避させる、ロードアンロード方式を採用
する磁気ディスク装置にも本発明のスライダを搭載する
事ができる。

【００６６】本発明の磁気ヘッドスライダは、磁気ディ
スク面の面粗さが小さい平滑磁気ディスクにおいて特に
有効である。具体的には、面記録密度１０Ｇｂ／inch2
以上を実現するためには、磁気ヘッドスライダの浮上量
を２０ｎｍ以下に低減することが必須であり、また、こ
れを実現するためには、磁気ディスクの平均面粗さＲａ
を２ｎｍ以下に低減することが必要である。

【００６７】なお、Ｒａの測定は触針式の面粗さ計を用
い、１ｍｍの測長を行ない両側０．１ｍｍを無視し、カ
ットオフ周波数２５Ｈｚで行なう。ＡＦＳ（アトミック
フォースマイクロスコープ）では、１０μｍ角の測定範
囲で行なう。

【００６８】Ｒａ≦２ｎｍの平滑ディスクでは、何らか
の理由により、浮上中のスライダがディスク面と接触し
た場合にでも、摩擦係数が大きく、そのため、従来のス
ライダでは大きな摩擦力Ｆが発生する。Ｆが大きくなる
と、従来のスライダでは容易に前のめりに回転しディス
ク面を損傷させる。一方、本発明によれば、磁気ディス
クの平均面粗さＲａ＜２ｎｍの条件でも、スライダがデ
ィスク面と接触して、スライダがディスク面を損傷させ
ることは無い。これにより、低浮上量で高信頼性のスラ
イダを提供でき、大容量の磁気ディスク装置を実現でき
る。

【００６９】

【発明の効果】上述したように、本発明のスライダは、
磁気ヘッドスライダと磁気ディスクがＣＳＳ時、あるい
は、浮上中に回転ディスクと接触した場合にもスライダ
が前のめりになりにくく、また、前のめりになった場合
でも、段差面の前縁がディスク面を損傷することが無
い。また、周囲の気圧が低下しても一定浮上量を実現で
きる。さらに、このスライダと平滑ディスクを組み合わ
せることにより、大容量・高信頼性の磁気ディスク装置
を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のスライダ浮上面の斜視図。

【図２】スライダが摩擦力により前のめりになる条件の
検討図。

【図３】微小突起の機能説明図。

【図４】段差面の深さと浮上力の関係示す図。

【図５】スライダの圧力分布を示す図。

【図６】図２のＡ部拡大図。

【図７】第２実施例のスライダ浮上面の斜視図。

【図８】第２実施例のスライダ正面図。

【図９】第３実施例のスライダ浮上面の斜視図。

【図１０】第４実施例のスライダ浮上面の斜視図。

【図１１】第５実施例のスライダ浮上面の斜視図。

【図１２】第６実施例のスライダ浮上面の斜視図。

【図１３】浮上用パッドの形成方法。

【図１４】本発明を搭載する磁気ディスク装置。

【符号の説明】

１…磁気ヘッドスライダ、１０…浮上用パッド、１１…
ブリード面、１２…段差面、１３…平面部、１４…段差
部、１５…スライダ前縁、１６…段差面の前縁、１６ａ
…角部、１７…微小突起、２０…磁気ヘッド、７０…磁
気ディスク。

フロントページの続き (72)発明者石井美恵子茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者川久保洋一茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者時末裕充茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ディスク面上に情報を記録再生する磁
気ヘッドを搭載し、前記磁気ディスクの回転に伴って発
生する空気流を利用して、前記磁気ディスク面上に微小
な空気膜を介して浮上する磁気ヘッドスライダにおい
て、スライダ面に浮上力を発生する浮上用パッドが設けら
れ、前記浮上用パッドは、平面部と、平面部から空気の
流入側にほぼ直角方向に窪んだ段差部と段差面とで構成
され、前記段差面に前記平面部よりも高いか、或いはほ
ぼ等しい高さの微小突起を形成し、前記段差部の高さを
２００ｎｍ以下としたことを特徴とする磁気ヘッドスラ
イダ。
【請求項２】請求項１に記載の磁気ヘッドスライダにお
いて、前記微小突起の位置を、空気流入側でかつスライ
ダ幅方向の外側となる前記段差面の角部に近い位置に配
置したことを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
【請求項３】請求項１に記載の磁気ヘッドスライダにお
いて、前記段差面の空気流入側の前縁が、スライダの空
気流入側の前縁と略一致していることを特徴とする磁気
ヘッドスライダ。
【請求項４】磁気ディスク面上に情報を記録再生する磁
気ヘッドを搭載し、前記磁気ディスクの回転に伴って発
生する空気流により、前記磁気ディスク面上に微小な空
気膜を介して浮上する磁気ヘッドスライダにおいて、スライダ面に浮上力を発生する浮上用パッドが設けら
れ、平面部と、平面部からほぼ空気流入側に直角方向に
窪んだ段差部と段差面とで構成され、前記段差面に前記
平面部よりも高いか、或いはほぼ等しい高さの微小突起
を形成し、前記段差部の高さを２００ｎｍ以下とし、前
記平面部の前方と両側に前記段差面を配置し、前記微小
突起を前記平面部の前方に設けた段差面の、スライダの
幅方向の外側に各々１つ配置した浮上用パッドを少なく
とも１つ持つことを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
【請求項５】磁気ディスク面上に情報を記録再生する磁
気ヘッドを搭載し、前記磁気ディスクの回転に伴って発
生する空気流により、前記磁気ディスク面上に微小な空
気膜を形成して浮上する磁気ヘッドスライダにおいて、前記スライダ面に浮上力を発生する浮上用パッドを設
け、平面部と、平面部から空気流入側にほぼ直角方向に
窪んだ段差部と段差面とで構成され、前記段差面に前記
平面部よりも高いか、或いはほぼ等しい高さの微小突起
を形成し、前記段差部の高さを２００ｎｍ以下とし、前
記浮上用パッドをスライダの空気流入側で、かつ幅方向
の外側に各々１つ配置し、スライダの空気流出側の中央
に１つ配置したこと、を特徴とする磁気ヘッドスライ
ダ。
【請求項６】磁気ディスクと、前記磁気ディスクを回転
駆動するスピンドルモータと、前記磁気ディスク面上に
情報を記録又は再生するための磁気ヘッドを備えた磁気
ヘッドスライダと、前記磁気ヘッドスライダを支持する
サスペンションと、前記サスペンションを回転駆動する
駆動機構を備えた磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドスライダ面に浮上力を発生する浮上用パ
ッドが設けられ、前記浮上用パッドは、平面部と、平面
部から空気の流入側にほぼ直角方向に窪んだ段差部と段
差面とで構成され、前記段差面に前記平面部よりも高い
か、或いはほぼ等しい高さの微小突起を形成し、前記段
差部の高さを２００ｎｍ以下とし、前記磁気ディスク面
の平均面粗さＲａが２ｎｍ以下としたことを特徴とする
磁気ディスク装置。
【請求項７】磁気ディスクと、前記磁気ディスクを回転
駆動するスピンドルモータと、前記磁気ディスク面上に
情報を記録又は再生するための磁気ヘッドを備えた磁気
ヘッドスライダと、前記磁気ヘッドスライダを支持する
サスペンションと、前記サスペンションを回転駆動する
駆動機構を備えた磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドスライダ面に浮上力を発生する浮上用パ
ッドが設けられ、前記浮上用パッドは、平面部と、平面
部から空気の流入側にほぼ直角方向に窪んだ段差部と段
差面とで構成され、前記段差面に前記平面部よりも高い
か、或いはほぼ等しい高さの微小突起を形成し、前記段
差部の高さを２００ｎｍ以下とし、磁気ヘッドスライダ
の空気流出側の浮上量が２０ｎｍ以下であることを特徴
とする磁気ディスク装置。