JP2001229519A - スライダおよび記録装置 - Google Patents
スライダおよび記録装置Info
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Abstract
記録媒体表面に接触させ、その接触を安定に維持する。 【解決手段】記録媒体に情報を記録再生するヘッド素子
を備えたスライダに、段差を有する複数のパッドを設
け、前記パッドのうちヘッド素子を搭載したパッドの高
さを、他のパッドの高さより小さく構成する。これによ
って、ヘッド素子搭載パッド以外のパッドを浮上させ、
ヘッド素子搭載パッドを円板潤滑剤のメニスカス吸引力
とダンピング作用によって円板表面に安定に接触させ
る。
Description
するスライダに設けたヘッド素子によって記録媒体に情
報を記録再生する記録装置に係り、特に、搭載したヘッ
ド素子と記録媒体との隙間間隔を低減し得るスライダ
と、このスライダを搭載した記録装置に関する。
83号公報の図10に開示されているように、空気流入
端近傍および空気流出端近傍の空気ベアリング表面上
に、段差を備えたパッドを形成し、空気流入端近傍に形
成したパッドの段差が、空気流出端近傍に形成したパッ
ドの段差より高い、という構成になっている。この従来
の技術の目的は、パッドによる磁気ディスクの潤滑剤の
掻き集めを最小限に押さえ、スライダと磁気ディスク表
面との間の摩擦力の増加および付着力の増加を防止する
ことである。
装置への要求の第一は記録密度の増加である。記録密度
を増加させるためには、ビットと呼ばれる記録媒体上の
記録再生の最小単位領域の面積を小さくする必要があ
る。そのため、スライダに搭載され記録再生を行うヘッ
ド素子と記録媒体表面との隙間間隔を低減することが必
要である。100Gb/in2の記録密度を実現するた
めには、ヘッド素子ときり媒体表面の隙間間隔を5nm
以下に低減する必要がある。このため、ヘッド素子を記
録媒体表面に接触させ、かつヘッド素子と記録媒体表面
とが離れないスライダの実現が必須である。
素子が空気ベアリング表面上に備えられ、パッドの頂部
に備えられていないので、ヘッド素子と記録媒体との隙
間間隔を、概略パッドの高さ以下に低減できない。従っ
て、ヘッド素子を記録媒体表面に接触させることができ
ないという課題がある。
の段差によって構成されるステップ面が記録媒体の表面
と同じ方向に向いており、記録媒体表面に対向していな
いので、段差が低い空気流出端近傍のパッドにおいて
も、潤滑剤のメニスカス吸引力によってパッドを記録媒
体表面側に引っ張ることができない。従って、パッド頂
部が記録媒体表面上で跳躍し、ヘッド素子が記録媒体表
面から離れるのを防止することができないという課題が
あるまた、段差が高い空気流入端近傍のパッドにおいて
も、気体ステップ軸受の作用によって、パッドを非接触
に浮上させることができない。従って、ヘッド素子を搭
載しないパッドのパッド頂部に作用する大摩擦力や、パ
ッド頂部の摩耗損傷を防止することができないという課
題がある。
つを解決するためになされたものであり、スライダに搭
載したヘッド素子を記録媒体と概略接触させ、その接触
を安定に維持すること。さらに、スライダ及び記録媒体
表面の大摩擦力、及び摩耗損傷を防止できるスライダと
それを搭載した記録装置を提供することにある。
媒体対向面に、頂上面であるベアリング面と、ベアリン
グ面に対して窪む方向の段差によって構成された記録媒
体に対向するステップ面を有する第1および第2のパッ
ド(突出部)を設け、第2のパッドにヘッド素子を備
え、第2のパッドの段差の高さが第1のパッドの段差の
高さより小さい構成とすることにより達成される。
し図5を用いて説明する。図1は本発明を適用した記録
装置である磁気ディスク装置の斜視図である。
ク1が、スピンドルモータ3の軸に固定されて矢印4a
の回転方向に回転する。この回転する磁気ディスク1の
面上を、サスペンション5に取付けられ、情報の記録再
生を行うヘッド素子を具備したスライダ2が、ボイスコ
イルモータによって駆動されるキャリッジ6で磁気ディ
スク1の概略半径方向に移動する。ここで、サスペンシ
ョン5、キャリッジ、及びボイスコイルモータを総称し
てアクセス手段と称する。本発明は、特にスライダ2に
関するものである。本発明のスライダを磁気ディスク装
置に適用することにより、ヘッド素子と磁気ディスク表
面との隙間間隔を概略ゼロにまで低減でき、しかもスラ
イダおよび磁気ディスクの摩耗損傷を防止して磁気ディ
スク装置全体の耐久性向上を図ることが可能になる。
は、逆向きの回転方向4bでも良い。回転方向を矢印4
bにすることにより、スライダ2に作用する風乱を低減
することができる。
組み立て体の斜視図である。サスペンション5は、サス
ペンション5に設けられたマウント9の部分でキャリッ
ジ6に固定される。サスペンション5には、スライダ2
に押付荷重を加えるためのばね部10、磁気ディスク1
側面に突出したピボット突起7が設けられている。この
ピボット突起7をスライダ1の背面に押し当てることに
より、サスペンション5による押付荷重をスライダ2に
付与する。そしてスライダ2は、スライダ2がピボット
突起7との接触点の周りに概ね自由にピッチングおよび
ローリーング運動ができ、かつ磁気ディスク1の面内方
向には概ね固定されるように、磁気ディスク1の表面に
概ね平行な平面の薄板からなる弾性部材で形成されたジ
ンバル8を介して、サスペンション5に固定されてい
る。
方向に運動する場合に、磁気ディスク1の表面が接近す
る側に気体流入端11、離れてゆく側に気体流出端12
が備えられている。
配置は、磁気ディスク1表面とスライダ2との相対運動
の方向で決まり、サスペンション5に対するスライダ2
の取り付け方向には無関係である。そのため、以下のス
ライダ2の単体あるいはそれと磁気ディスク1表面近傍
を示す図では、サスペンション5に対する回転方向4
a、4bの違いは区別せず、スライダ2に対する磁気デ
ィスク1表面の相対的な運動方向を単に回転方向4とし
表記する。
対向面を示す平面図であり、図4は走行中のスライダ2
と磁気ディスク1の側面図である。
であるスライダ全長は1.25mm、スライダ全長に直
行するスライダ幅は1.0mmである。また、スライダ
2の厚さは0.4mm程度であるが、図4ではスライダ
全長方向と比較して厚さ方向の寸法を拡大誇張して表示
している。スライダ2の気体流入端11近傍に第1のパ
ッド15が設けられ、気体流出端12近傍に第2のパッ
ド16が設けられている。第1のパッド15の頂部に
は、二つの浮上ベアリング面17a、17bが設けられ
ている。浮上ベアリング面17a、17bのそれぞれの
気体流入端11側には、浮上ベアリング面17a、17
bに対して窪む方向の段差18a、18bによって構成
された、磁気ディスク1に対向する浮上ステップ面19
a、19bが形成されている。本実施例の場合、段差1
8a、18bの高さ23(図4)は、例えば100〜20
0nm程度である。
13が備えられている。また、第2のパッドの頂部に
は、コンタクトベアリング面20が設けられている。本
実施例の場合、ヘッド素子13は、コンタクトベアリン
グ面20に備えられている。コンタクトベアリング面2
0の周囲には、コンタクトベアリング面20に対して窪
む方向の段差21によって形成された、磁気ディスク1
に対向するメニスカスステップ面22が形成されてい
る。この第2のパッド16の段差21の高さ24(図4)
は、第1のパッドの段差18a、18bの高さ23より
小さい値に形成してある。この高さの差は1〜50nm
程度(望ましくは1〜25nm程度)である。すなわち、
第2のパッド16の段差21の高さ24は、第1のパッ
ド15の段差18a、18bの高さ23の1/2倍以
下、1/200倍以上としている。なお、本実施例では
第1パッドの浮上ベアリング面17a、17bと第2パ
ッドのコンタクトベアリング面20のブリード面14か
らの高さは略同じ高さにしてある。
出端12側には、浮上ベアリング面17a、17bから
窪んだブリード面14が形成されている。この浮上ベア
リング面17a、17bに対するブリード面14の窪み
の深さは、例えば1μm程度である。このとき、気体流
入端11近傍にスライダ2の横幅全体に渡って設けられ
た第1のパッド15はクロスレールとして作用する。こ
のため、スライダ2がディスク面上を走行している時
は、クロスレールである第1のパッド15の気体流出端
12側に存在するブリード面14には負圧が生じる。
パッド15の浮上ベアリング面17a、17bが空気膜
を介して磁気ディスク1の面上に浮上させ、第2のパッ
ド16のコンタクトベアリング面20を磁気ディスク1
に概略接触させながら走行する。スライダ2と磁気ディ
スク1とが接触するときの両者の摩耗や損傷を防止する
ために、磁気ディスク1の表面には潤滑剤25が塗布さ
れている。本実施例では、潤滑剤25は、例えばパーフ
ルオロポリエーテル潤滑剤であり、潤滑剤25の膜厚2
6は例えば1〜5nm程度である。従って、第2のパッ
ド16の段差21の高さ24は、潤滑剤25の厚さ26
の概略1倍以上、10倍以下、望ましい高さ24は潤滑
剤25の膜厚26の概略1倍以上、5倍以下となってい
る。
素子13を備える第2のパッド16および磁気ディスク
1の表面付近を示している。コンタクトベアリング面2
0の面積とメニスカスステップ面22の面積の合計は、
概略0.0001mm2以上、0.03mm2以下程度と
なっている。
る。
パッド15の浮上ベアリング面17a、17bを空気膜
を介して磁気ディスク1の面上に浮上させ、第2のパッ
ド16のコンタクトベアリング面20を磁気ディスク1
に概略接触させながら走行する。本実施例によれば、ヘ
ッド素子13は、第2のパッド16のコンタクトベアリ
ング面20に搭載されているので、ヘッド素子13と磁
気ディスク1との隙間間隔を第2のパッド16の高さ以
下に低減できる。さらに、ヘッド素子13と磁気ディス
ク1との隙間間隔を概略ゼロにまで低減することができ
る。
6の段差21の高さ24が第1のパッド15の段差18
a、18bの高さ23より小さいので、第2のパッド1
6の段差21の高さ24を、前述の通り、磁気ディスク
1の表面上の潤滑剤25の厚さ26の概略1倍以上、10
倍以下に設定することができる。
ニスカスステップ面22は、磁気ディスク1に対向して
いるのでメニスカスステップ面22と磁気ディスク1の
間に潤滑剤25のメニスカスが形成される。このメニス
カスの吸引力によって、メニスカスステップ面22及び
コンタクトベアリング面20が、磁気ディスク1表面側
に引っ張られる。このメニスカス吸引力により第2のパ
ッド16の頂上面であるコンタクトベアリング面20
は、跳躍することなく磁気ディスク1表面と安定に接触
する。従って、第2のパッド16のコンタクトベアリン
グ面20に備えられたヘッド素子13が、磁気ディスク
1の表面から離れるのを防止することができる。
さ24の範囲について、段差21の高さ24が潤滑剤2
5の膜厚26より小さいと、メニスカスステップ面22
が潤滑剤25の層内に埋没してしまい、吸引力が発生し
ない。また逆に段差21の高さ24が潤滑剤25の膜厚
26の概略10倍より大きいと、潤滑剤25がメニスカ
スステップ面22まで到達できず、メニスカスが形成さ
れないので、吸引力が発生しない。望ましくは、前述の
通り、段差21の高さ24は潤滑剤25の厚さ26の1
〜5倍程度が好ましい。
の段差18a、18bの高さ23が第2のパッド16の
段差21の高さ24より大きいので、第1のパッド15
の段差18a、18bの高さ23を、前述の通り、10
0〜200nm程度に設定することができる。このと
き、段差18a、18bによって構成される浮上ステッ
プ面19a、19bは、磁気ディスク1に対向している
ので、浮上ステップ面19a、19bおよび浮上ベアリ
ング面17a、17bの組み合わせからなる面は気体ス
テップ軸受として作用する。例えば、スライダ2に対す
る磁気ディスク1の表面の相対速度が数m/s以上の場
合、数gfオーダの浮上力を発生する。この浮上力によ
り第1のパッド15は、磁気ディスク1表面上に非接触
に浮上する。これにより、第1のパッド15に作用する
大摩擦力や第1のパッド15の頂部の摩耗損傷を防止す
ることができる。
ション5及びキャリッジ6によるヘッド素子13の半径
方向位置決め精度の向上、スピンドル3の消費電力及び
発熱の低減、という利点が生じる。また、摩擦損傷を防
止することは、磁気ディスク装置の信頼性の大幅な向上
につながる。ヘッド素子13と磁気ディスク1との隙間
の低減のために、磁気ディスク1との接触がやむを得な
い第2のパッド16を除いて、それ以外のヘッド素子1
3を搭載しない第1のパッド15については、本実施例
のように、磁気ディスク1との接触を避ける構成が最良
の選択である。
利用してヘッド素子13を磁気ディスク1側に引き付け
る方法として、例えば、従来のスライダにおいて、パッ
ドの高さを低くすることによって記録媒体と空気ベアリ
ング表面との間に直接メニスカスを形成させるという手
段もあり得る。しかし、この場合には、空気ベアリング
表面上でメニスカスを形成させる領域の面積を制御する
ことができない。このため、メニスカス領域の面積に概
略比例するメニスカス吸引力を、調節することができな
い。従って、過大な吸引力によるパッド頂部の摩耗や、
過小な吸引力による跳躍の発生を防止することができな
い。
形成される領域がメニスカスステップ面22と、メニス
カスステップ面22に隣接するコンタクトベアリング面
20に限定される。このため、第2のパッドのメニスカ
スステップ面22の面積とコンタクトベアリング面20
の面積の合計と、第2のパッド16の段差21の高さ2
4を調整することにより、メニスカス吸引力を規定する
ことができる。従って、過大な吸引力によるパッド頂部
の摩耗や、過小な吸引力による跳躍の発生を防止するこ
とができる。
とコンタクトベアリング面20の面積の合計をA、潤滑
剤25の表面エネルギをγ、段差21の高さ24をhと
すると、第2のパッド16表面および磁気ディスク1の
表面に対する潤滑剤25の接触角は概略ゼロと仮定でき
る。そこで、第2のパッド16を磁気ディスク1側に引
っ張るメニスカス力Fmは、概略下記式で表される。
ップ面22の面積とコンタクトベアリング面20の面積
の合計Aの、現実的な上限値および下限値を検討してみ
る。潤滑剤25は、前出のパーフルオロポリエーテル潤
滑剤の場合、表面エネルギγは0.025N/mであ
る。まず上限値について、Fmは現状のスライダ荷重
0.03N(約3gf)程度を超える必要はないので、h
の上限値50nmより、Aの上限は0.03mm2とな
る。次に下限値については、必要最小限のFmを0.0
05N(約0.5gf)とし、hを下限値1nmとする
と、Aは0.0001mm2となる。すなわち、メニス
カスステップ面22の面積とコンタクトベアリング面2
0の面積の合計は0.0001mm2から0.03mm2
の程度である。
めには、接触面の潤滑剤を枯渇させないことが必須であ
る。しかし、従来のスライダでは、パッドの細い根元部
分と太い先端部分の間に段差を設けているので、パッド
が潤滑剤を掻き集めてパッド先端部に保持することがで
きない。従って、記録媒体と連続接触するパッド頂部の
潤滑剤の枯渇を防止できず、パッド頂部および記録媒体
表面の摩耗を防止するということができないという課題
がある。
ッド16のメニスカスステップ面22と磁気ディスク1
表面との間にメニスカスを形成することにより、第2の
パッド16の先端部に潤滑剤25を保持できる。従っ
て、磁気ディスク1と概略連続接触するコンタクトベア
リング面20に供給される潤滑剤25が枯渇したり、枯
渇によって第2のパッド16のコンタクトベアリング面
20や磁気ディスク1が摩耗することを防止することが
できる。
プスライダのヘッド素子を設けたパッドの1段目のブリ
ード面からの高さを、ヘッド素子を設けないパッドの1
段目の高さより高くして、ヘッド素子側の段差を小さく
したものである。この他に、1段目のブリード面からの
高さを同じとし、2段目の高さをヘッド素子を設けた側
だけ低くしても同様の効果が得られる。また、2段ステ
ップスライダに限らず浮上用パッドに対してヘッド素子
を設けたパッドのブリード面からの高さを低くしてもよ
い。
て説明する。図6は、本発明の第2の実施例のスライダ
2の、ヘッド素子13を備える第2のパッド16及び磁
気ディスク1の表面付近を示す部分拡大図である。図に
示すように、第2のパッド16のコンタクトベアリング
面が、複数の突出部の頂上面27からなっている。
する突出部の頂上面27の極近傍に窪みがあるので、接
触摺動によって突出部の頂上面27の潤滑剤25が減少
しても、直ちに極近傍の窪みに存在する潤滑剤25によ
って修復される。従って、突出部の頂上面27の潤滑剤
25が枯渇して突出部の頂上面27や磁気ディスク1が
摩耗することを防止することができる。
て説明する。図7は、本発明の第3の実施例のスライダ
2の、ヘッド素子13を備える第2のパッド16および
磁気ディスク1の表面付近を示す部分拡大図である。図
に示すように、第2のパッド16のコンタクトベアリン
グ面20に、複数の窪み28が設けられている。
に、コンタクトベアリング面20の磁気ディスク1との
接触部の極近傍に窪みがあるので、コンタクトベアリン
グ面20の潤滑剤25が枯渇してコンタクトベアリング
面20や磁気ディスク1が摩耗することを防止すること
ができる。
て説明する。図8は、本発明の第4の実施例のスライダ
2の、磁気ディスク1との対向面を示す平面図である。
図に示すように、ブリード面14は気体流入端11から
気体流出端12に渡り概ね平面で構成されており、クロ
スレールに相当するものが無い構成となっている。
で、ブリード面14には概ね負圧は発生しない。これよ
り、キャリッジ6の動作によってスライダ2の半径位置
が変化し、スライダ2に対する磁気ディスク1の相対運
動の速度が変化しても、第2のパッド16に作用する気
体動圧による力が変化することを防止することができ
る。従って、第2のパッド16と磁気ディスク1との接
触力を概略一定に維持することができる。
て説明する。図9は、本発明の第5の実施例のスライダ
2の、ヘッド素子13を備える第2のパッド16および
磁気ディスク1の表面付近を示す部分拡大図である。図
に示すように、ヘッド素子が、カンチレバー29、カン
チレバーの先端に備えられたプローブチップ30、及び
カンチレバーを磁気ディスク1の表面に概略垂直な方向
に動かすと同時にその動きをモニターリングするセンサ
ー・アクチュエータ31とから構成している。この構成
はAFM(Atomic force microscopy)のカンチレバー部
の構成とほぼ同様である。また記録媒体であるディスク
1の表面はプラスチックである。
プローブチップ30を記録媒体1の表面に押し当て、記
録媒体上に窪みを形成する。この際、プローブチップ3
0を加熱すれば、窪みの形成はより容易である。記録媒
体1に記録されたデータを読み出す場合には、プローブ
チップ30を記録媒体表面に接触させてスライダ2の走
行方向に沿って動かす。このときのプローブチップ30
の記録媒体1の表面に垂直な方向の動きを、センサー・
アクチュエータ31によってモニターすることにより記
録媒体1上の窪みを読み取る。
AFMと同等の空間分解能を実現できるので、現時点の
記録密度の概略30倍である300Gb/in2程度の
高記録密度を達成することができる。
をヘッド素子とし、表面がNitride-oxide-siliconから
なる記録媒体に電荷を記録再生する方式、STM(Scann
ing tunneling maicroscopy)のプローブをヘッド素子と
し、記録媒体上に原子レベルの構造変化を記録再生する
方式などがあり得る。
び図11を用いて説明する。図10はスライダ2の、磁
気ディスク1との対向面を示す平面図であり、図11は
走行中のスライダ2と磁気ディスク1の側面図である。
図に示すように、ヘッド素子13を搭載する第2のパッ
ド16が、気体流入端11近傍に設けられている。
用する摩擦力によってスライダ2には気体流入端11が
磁気ディスク1に近づく向きのモーメントが作用するの
で、ヘッド素子13が磁気ディスク1の表面から離れる
ことをより確実に防止することができる。
によれば、スライダに搭載したヘッド素子を記録媒体と
概略接触させ、その接触を安定に維持し、さらにスライ
ダおよび記録媒体表面の大摩擦力および摩耗損傷を防止
できるスライダおよびそれを搭載した記録装置を提供す
ることができる。
視図。
ョンの組み立て体の斜視図。
スクとの対向面を示す平面図。
気ディスクの側面図。
子を備える第2のパッドおよび磁気ディスクの表面付近
を示す部分拡大図。
子を備える第2のパッドおよび磁気ディスクの表面付近
を示す部分拡大図。
子を備える第2のパッドおよび磁気ディスクの表面付近
を示す部分拡大図。
スクとの対向面を示す平面図。
子を備える第2のパッドおよび磁気ディスクの表面付近
を示す部分拡大図。
ィスクとの対向面を示す平面図。
磁気ディスクの側面図。
ピンドル、4…回転方向、5…サスペンション、6…キ
ャリッジ、7…ピボット突起、8…ジンバル、9…マウ
ント、10…ばね部、11…気体流入端、12…気体流
出端、13…ヘッド素子、14…ブリード面、15…第
1のパッド、16…第2のパッド、17…浮上ベアリン
グ面、18…段差、19…浮上ステップ面、20…コン
タクトベアリング面、21…段差、22…メニスカスス
テップ面、23…高さ、24…高さ、25…潤滑剤、2
6…厚さ、27…突出部の頂上面、28…窪み、29…
カンチレバー、30…プローブチップ、31…センサー
・アクチュエータ。
Claims (6)
- 【請求項1】記録媒体上に情報を記録再生するためのヘ
ッド素子を備えたスライダにおいて、 前記スライダは、前記媒体対向面に、頂上面であるベア
リング面と、ベアリング面に対して窪む方向の段差によ
って構成された記録媒体に対向するステップ面を有する
第1および第2のパッドを有し、 前記第2のパッドに前記ヘッド素子を備え、前記第2の
パッドの段差の高さが、前記第1のパッドの段差の高さ
より小さことを特徴とするスライダ。 - 【請求項2】前記第2のパッドの段差の高さは、前記第
1のパッドの段差の高さの1/2倍以下、1/200倍
以上であることを特徴とする請求項1記載のスライダ。 - 【請求項3】前記第2のパッドのベアリング面が、複数
の突出部の頂上面から成ることを特徴とする請求項1記
載のスライダ。 - 【請求項4】前記第2のパッドのベアリング面に、複数
の窪みを設けたことを特徴とする請求項1項記載のスラ
イダ。 - 【請求項5】スピンドルに回転可能に取り付けられた記
録媒体と、この記録媒体上に情報を記録再生するための
ヘッド素子を備えたスライダと、前記記録媒体の表面に
対して前記スライダを移動させるアクセス手段とを備え
た記録装置において、 前記スライダの一方側面に、複数の2段の段差を有する
パッドを備え、前記複数のパッドの1つに磁気ヘッド素
子を設けて有り、前記磁気ヘッド素子を備えたパッドの
スライダ底面からの高さが他のパッドより低く構成して
ある記録装置。 - 【請求項6】前記記録媒体の表面上には潤滑剤層が形成
され、前記磁気ヘッド素子を備えたパッドの段差が、こ
の潤滑剤層の厚さの概略1倍以上、10倍以下である請
求項5記載の記録装置。
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