JP2002216329A

JP2002216329A - スライダ、ヘッド・アセンブリおよびディスク・ドライブ装置

Info

Publication number: JP2002216329A
Application number: JP2001001967A
Authority: JP
Inventors: Sachiyo Baba; 幸代馬場; Yasunori Kawamoto; 康憲川本; Shunichiro Ota; 俊一郎太田
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2002-08-02
Also published as: WO2002056305A3; KR20030066803A; WO2002056305A2

Abstract

(57)【要約】【課題】高回転速度化および高記録密度化された高性
能なＨＤＤにおいてサーボ情報の書き込みが可能である
とともに、データの読み出し、書き込み信頼性を確保す
る。【解決手段】スライダ３ａのセンタ・パット５３ａ
を、その幅方向において、線対称な形状とする。線対称
の典型例として、流入縁１０に臨む辺が、流入縁１０と
略平行な直線状をなす形態がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスクに対
してデータの読み、書きを行うためのヘッドを備えたス
ライダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータのデータ記録手段として最
も一般的なハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、
単数または複数の磁気ディスクを同軸上に配置し、それ
をスピンドル・モータで駆動する構造を有している。デ
ータの読み出し、書き込みは、前記磁気ディスクに対向
して設けた磁気ヘッドにより行われ、この磁気ヘッドは
アクチュエータ、一般的にはボイス・コイル・モータ
（以下、ＶＣＭ）により揺動される。前記磁気ディス
ク、磁気ヘッドおよびアクチュエータは、ディスク・エ
ンクロージャと呼ばれる筐体に収納されている。ディス
ク・エンクロージャは、薄箱状の例えばアルミニウム合
金製ベースと、ベースの開口部を封止するトップ・カバ
ーとから構成される。データの読み出し、書き込みを行
う磁気ヘッドは、データ書き込み用の変換器（Transduc
er）とデータ読み出し用の磁化手段とを別個に設けるも
のがある。読み出し用の磁化手段としては、磁気抵抗
（ＭＲ：Magneto Resistive）効果、さらには巨大磁気
抵抗（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive）効果を利用
したものが実用化されている。ＭＲまたはＧＭＲを適用
した読み出し用の磁化手段は、ノイズの影響を受けにく
いため、ディスクの記録密度を高めることが可能であ
る。

【０００３】磁気ヘッドはスライダと称される部材の所
定位置に配置されている。したがって、磁気ヘッドを含
めてスライダと呼ぶこともあるし、単にスライダと呼ぶ
場合でも磁気ヘッドを意味していることもある。つま
り、磁気ヘッドとスライダとは等価なものと認識される
ことがある。さて、磁気ヘッドが磁気ディスクに対して
データの読み出し、書き込みを行う際には、磁気ヘッド
（スライダ）は磁気ディスク上に所定の間隔を隔てて浮
上する。磁気ヘッドの磁気ディスク上における浮上は、
磁気ディスクの回転によって磁気ディスク上に誘起され
る空気軸受け（Air Bearing、以下エア・ベアリングと
称す）によって引き起こされる。このことから、磁気デ
ィスクと対向するスライダの面を、空気ベアリング面
（Air Bearing Surface、以下ＡＢＳと称す）と呼ぶ
が、このＡＢＳの性状がスライダの浮上に大きな影響を
及ぼすことになる。

【０００４】データの読み出し、書き込みを重視する場
合には、磁気ディスクからのスライダの浮上高さ（Flyi
ng Height）は、低いことが望ましい。磁気ディスクと
磁気ヘッドとの間の磁気的な相互作用を十分に確保する
ためである。したがって、高密度の磁気記録には低浮上
のスライダを採用することが望ましいのである。もっと
も、浮上高さが低すぎると、磁気ディスク表面の微小な
突起と接触する危険性が出てくる。したがって、高密度
の磁気記録を実現するためには、磁気ディスク表面を平
滑化することが重要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＨＤＤにおける主要な
技術課題としては、磁気ディスク１枚あたりの記録容量
を向上すること、および磁気ディスクに記録されている
データの読み出し、磁気ディスクへのデータの書き込み
の速度を向上すること、が掲げられる。後者について
は、磁気ヘッドが磁気ディスク上の必要なトラックに移
動するシーク時間を短縮することによって、データの読
み出し、書き込み速度を向上することができる。磁気ヘ
ッドは前述のようにＶＣＭにより駆動されているため、
このＶＣＭの性能をアップすることによりシーク速度を
速くすることが可能である。ＶＣＭの性能をアップする
ためには、ＶＣＭを構成する永久磁石をより磁気特性の
強いものにするか、またはその厚みを厚くして、ボイス
・コイルに印加される磁界を大きくすればよい。また、
磁気ディスクの回転速度を速くすることによりデータの
読み出し、書き込み速度を向上することができる。

【０００６】ところで、ＨＤＤは製造段階で磁気ディス
クにサーボ情報を書き込む。サーボ情報は、ＨＤＤ外部
からサーボ情報書き込み用のヘッドを導入し、例えば磁
気ディスクの１記録面にサーボ情報を書き込む。その
後、当該サーボ情報をＨＤＤが有する磁気ヘッドにより
読み出すとともに、他の記録面に対してはＨＤＤが有す
る他の磁気ヘッドを用いて書き込んでいる。サーボ情報
は磁気ディスクに対して厳密に書き込む必要があるた
め、磁気ディスクの回転速度を、磁気ディスクにフラッ
タ（Flutter）が生じないような低速度とする必要があ
る。一方で、サーボ書き込み時の磁気ディスクの回転速
度が遅すぎると、スライダを磁気ディスクから浮上させ
ることができず、サーボの書き込み自体ができなくな
る。したがって、ＨＤＤ使用時における浮上高さ（公称
浮上高さ）が高くなるようにスライダのＡＢＳを設計す
ることにより、サーボ書き込み時の低回転速度において
もスライダの浮上高さを確保していた。ところが、ＨＤ
Ｄの高性能化のために記録密度が大きくなると、スライ
ダの浮上高さが低くないと磁気ディスクに対するデータ
の読み出し、書き込みの信頼性を確保することができな
い。このことは、ＨＤＤの高性能化のためには、スライ
ダの公称浮上高さを低減しなければならないことを意味
しており、サーボ書き込みのために公称浮上高さを高く
するという手法を採用しにくくなる。

【０００７】以上説明したように、ＨＤＤの高性能化、
つまり磁気ディスクの定格回転速度の向上および記録密
度の増大に対応するスライダの理想的な浮上高さは、サ
ーボ情報の書き込みに要求される低回転速度から高速な
定格回転速度にわたって低いレベルでしかも磁気ディス
クの内周側および外周側にわたって変動が少ないことで
ある。本発明は、このような理想的な浮上高さを実現で
きるスライダを提供することにより、高回転速度化およ
び高記録密度化された高性能なＨＤＤにおいてサーボ情
報の書き込み、データの読み出し、書き込み信頼性を確
保することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】従来、磁気ディスクが回
転を停止している非動作時にはスライダを磁気ディスク
上に形成した退避領域に着地させ、磁気ディスクが回転
を開始すると退避領域からスライダを浮上させるととも
に磁気ディスクのデータ記録領域に移動（シーク）させ
る形式のＨＤＤがある。このＨＤＤは、コンタクト・ス
タート・アンド・ストップ（Contact Start and Stop：
ＣＳＳ）型のＨＤＤと称されている。ＣＳＳ型のＨＤＤ
とは異なり、非動作時には磁気ディスクの外方に設けた
ランプにスライダを退避させるタイプのロード／アンロ
ード（Load／Unload）型のディスク・ドライブ装置も存
在する。現在、ＣＳＳ型からロード／アンロード（Load
／Unload）型へとＨＤＤのタイプは移行している。ＣＳ
Ｓ型のＨＤＤは、前記退避領域を、一般的に、磁気ディ
スクの内周域に設けている。この退避領域は、表面が平
滑であるとスライダが磁気ディスク表面と吸着するおそ
れがあるため、その表面を意図的に粗くしている。スラ
イダが退避領域で磁気ディスク表面に衝突することを避
けるため、ＣＳＳ型のＨＤＤにおいては、磁気ディスク
の内周側においてスライダがより速く、つまり低回転速
度でも浮上できるようにスライダのＡＢＳを設計してい
た。ところが、このようなスライダは、磁気ディスク外
周側においては、低回転速度での浮上高さを確保するこ
とができない。したがって、サーボ書き込み時の磁気デ
ィスクの回転速度は、磁気ディスク外周側で所定の浮上
高さが得られる回転速度を基準とする必要があることか
ら、速い回転速度に設定する必要がある。このことは、
より低い回転速度でサーボの書き込みを行いたいという
要請に反する。ところが、ロード／アンロード型のＨＤ
Ｄは、前述のように、非動作時には磁気ディスクの外方
に設けたランプにスライダを退避させるから、磁気ディ
スク上の特定の位置において低回転速度で所定の浮上高
さを確保するという考えを導入する必要がない。

【０００９】磁気ディスク内周側において低回転速度で
も浮上できるスライダが、磁気ディスク外周側において
は低回転速度での浮上高さを確保することができない理
由は、磁気ディスク内周側と外周側とでは、スライダが
受けるエア・フローの方向に差異があるためである。詳
しくは後述する発明の実施の形態の欄で説明するが、ス
ライダの浮上高さは、スライダに正圧（Positive Press
ure）を付与するためのパッドがエア・フローをどのよ
うに受けるかということに影響される。つまり、磁気デ
ィスク内周域において低回転速度でも浮上できるスライ
ダは、磁気ディスク内周側に位置するときに受けるエア
・フローによってより高く浮上できるように前記パッド
の形状が定められるが、この形状が磁気ディスク外周側
において浮上高さを得るために有効とは限らないのであ
る。

【００１０】浮上高さに最も影響を与えるのは正圧であ
る。正圧は、一般に、磁気ディスクの回転速度が速くな
ればなるほど高くなる。磁気ディスクの角速度ωが一定
であっても、周速度Ｖは、その半径方向の位置ｒによっ
て変動する。つまり、周速度Ｖは、Ｖ＝ｒ・ωであるか
ら、磁気ディスクの外周領域ほど周速度Ｖは大きくな
る。したがって、正圧による浮上高さは、磁気ディスク
の外周領域ほど上昇することになる。負圧（Negative P
ressure）型のスライダは、この上昇分に見合うだけの
負圧を発生させることにより、磁気ディスクにおける半
径方向の位置による浮上高さの変動を抑えることを主目
的として開発されたものである。また、より低い回転速
度においてスライダを浮上させることができ、しかも浮
上高さを低減することが可能となる。この意味で、負圧
型のスライダは高性能化が要求されるＨＤＤにとって好
適な技術と言えよう。

【００１１】そこで本発明者は、ロード/アンロード型
のＨＤＤに用いられるある特定の負圧型スライダについ
て検討を行ったところ、正圧を司るパッドの形状を調整
することにより前述した本発明の課題を解決できること
を知見した。すなわち本発明は、ディスク状記録媒体と
対向配置されかつデータの読み・書きヘッドを支持する
スライダであって、空気の流入縁と流出縁を有しかつ前
記流入縁と前記流出縁との間に形成されたエア・ベアリ
ング面を有するスライダ本体と、前記エア・ベアリング
面に形成されかつ前記流出縁側に先端部が配置される略
Ｕ字状のレールと、前記レールの先端部と前記流出縁と
の間に形成される１対のランディング・パッドと、前記
１対のランディング・パッド間に配置されかつ前記スラ
イダに対する正圧を司るセンタ・パッドとを備え、前記
センタ・パッドは、その幅方向において、線対称の形状
をなすことを特徴とするスライダである。センタ・パッ
ドが、本発明のスライダのように、その幅方向におい
て、線対称の形状をなしていると、ディスク状記録媒体
の内周域および外周域における浮上高さの変動を抑制す
ることができる。なお本発明において、流入縁は流出縁
よりも、ディスク状記録媒体の回転方向に沿って上流側
に配置される。

【００１２】本発明のスライダにおいて、センタ・パッ
ドを、流入縁に臨む辺が、流入縁と略平行な直線状とす
ることができる。また本発明のスライダにおいて、レー
ル上でかつ流入縁側および１対のランディング・パッド
間に、スライダに対する正圧を司るパッドを形成するこ
とができる。そして、レールに囲まれた領域に、負圧発
生面を形成することにより、本発明のスライダは、負圧
型のスライダとして機能し、より低い回転速度で浮上す
るとともに、ディスク状記録媒体の半径方向の位置によ
る浮上高さの変動抑制効果をより顕著にすることができ
る。

【００１３】また本発明は、ディスク状記録媒体と対向
配置されかつデータの読み・書きヘッドを支持するスラ
イダと、前記スライダを支持しかつ前記ディスク状記録
媒体上を移動させるための揺動型アクチュエータとから
なるヘッド・アセンブリであって、前記スライダは、前
記ディスク状記録媒体の回転方向に所定の間隔をおいて
配置される流入縁および流出縁と、前記ディスク状記録
媒体の径方向に所定の間隔をおいて配置される内側縁お
よび外側縁とを有し、かつ前記流入縁と前記流出縁と前
記内側縁と前記外側縁との間に形成されたエア・ベアリ
ング面を有するスライダ本体と、前記流入縁に沿って形
成されたクロス・レールと、前記クロス・レールの両端
から前記流出縁に向けて延びる１対のサイド・レール
と、前記クロス・レールと前記１対のサイド・レールの
境界部に形成されかつ前記スライダの正圧を司る第１の
パッドと、前記１対のサイド・レールの前記流出縁側端
部と前記流出縁との間に形成される１対のランディング
・パッドと、前記１対のランディング・パッド間に形成
されるセンタ・レールと、前記センタ・レール上に形成
されかつ前記スライダの正圧を司る第２のパッドとを備
え、前記第２のパッドは、前記スライダが前記ディスク
状記録媒体の内周域および外周域において受ける前記デ
ィスク状記録媒体の回転によって生ずるエア・フローに
対して等方的な形状をなすことを特徴とするヘッド・ア
センブリを提供する。本発明のヘッド・アセンブリにお
いて、第２のパッドは、スライダがディスク状記録媒体
の内周域および外周域において受ける前記ディスク状記
録媒体の回転によって生ずるエア・フローに対して等方
的な形状をしているから、前記ディスク状記録媒体の内
周域および外周域におけるスライダの浮上高さの変動を
抑制することができる。

【００１４】本発明のヘッド・アセンブリにおいて、第
２のパッドは、ディスク状記録媒体の内周域と外周域に
おける、ディスク状記録媒体の回転によるスライダの浮
上高さの変動を抑制するように形成することが望まし
い。また本発明のヘッド・アセンブリにおいて、第２の
パッドは、ディスク状記録媒体の内周域においてディス
ク状記録媒体の回転により生ずるエア・フローによって
受ける圧力と、ディスク状記録媒体の外周域においてデ
ィスク状記録媒体の回転により生ずるエア・フローによ
って受ける圧力との差を抑制するように構成することが
望ましい。さらに本発明において、前記クロス・レール
と前記１対のサイド・レールとに囲まれる領域に、前記
ディスク状記録媒体の回転に伴い、前記スライダに対し
て負圧を付与するための負圧ポケットを形成することが
望ましい。なお、本発明において、内側縁とは、スライ
ダをディスク状記録媒体に対向配置された状態で、ディ
スク状記録媒体の内周側に配置される縁をいう。また、
外側縁とは、スライダをディスク状記録媒体に対向配置
された状態で、ディスク状記録媒体の外周側に配置され
る縁をいう。

【００１５】本発明はさらに、回転軸を中心に回転駆動
しかつデータを記録するディスク状記録媒体と、前記デ
ータの記録再生を行うヘッドを備えたスライダと、前記
ディスク状記録媒体上で前記スライダをシークするため
のアクチュエータと、前記ディスク状記録媒体と前記ス
ライダと前記アクチュエータとを収容する筐体と、を備
え、前記スライダは、前記ディスク状記録媒体の回転方
向に所定の間隔をおいて配置される流入縁および流出縁
と、前記ディスク状記録媒体の径方向に所定の間隔をお
いて配置される内側縁および外側縁とを有し、かつ前記
流入縁と前記流出縁と前記内側縁と前記外側縁との間に
形成されたエア・ベアリング面を有するスライダ本体
と、前記エア・ベアリング面の中央部に形成された負圧
発生面と、前記流入縁に沿って形成されかつ前記負圧発
生面より突出したクロス・レールと、前記クロス・レー
ルの両端から前記流出縁に向けて延びかつ前記クロス・
レールと同一の高さを有する１対のサイド・レールと、
前記クロス・レールと前記１対のサイド・レールの境界
部に突出して形成されかつ前記スライダの正圧を司る第
１のパッドと、前記１対のサイド・レールの前記流出縁
側端部と前記流出縁との間に形成されかつ前記サイド・
レールと同一の高さを有する１対のランディング・パッ
ドと、前記１対のランディング・パッド間に形成されか
つ前記ランディング・パッドと同一の高さを有するセン
タ・レールと、前記センタ・レール上に突出して形成さ
れかつ前記スライダの正圧を司る略矩形の平面形状を有
する第２のパッドとを備え、前記第２のパッドは、前記
内側縁と略平行な第１の辺と前記外側縁と略平行な第２
の辺とを有し、前記第１の辺に対する前記第２の辺の長
さの比が０.８〜１.２の範囲にあることを特徴とするデ
ィスク・ドライブ装置を提供する。本発明のディスク・
ドライブ装置は、第２のパッドを構成する第１の辺と第
２の辺とが、第１の辺に対する第２の辺の長さの比が
０.８〜１.２になるように設定されているから、ディス
ク状記録媒体の内周域および外周域におけるスライダ浮
上高さの変動を抑制することができる。本発明のディス
ク・ドライブ装置において、前記第１の辺に対する前記
第２の辺の長さの比は、０.９〜１.１の範囲とすること
が望ましい。

【００１６】本発明のディスク・ドライブ装置によれ
ば、前記ディスク状記録媒体の回転速度が４０００ｒｐ
ｍのときの前記ディスク状記録媒体内周域における前記
スライダの浮上高さより、前記ディスク状記録媒体の回
転速度が１００００ｒｐｍのときの前記ディスク状記録
媒体内周域における前記スライダの浮上高さが高く、そ
の変動が４０％以下とすることができる。また本発明の
ディスク・ドライブ装置によれば、前記ディスク状記録
媒体の回転速度が４０００ｒｐｍのときの前記ディスク
状記録媒体外周域における前記スライダの浮上高さよ
り、前記ディスク状記録媒体の回転速度が１００００ｒ
ｐｍのときの前記ディスク状記録媒体外周域における前
記スライダの浮上高さが高く、その変動が２０％以下と
することができる。つまり、本発明のディスク・ドライ
ブ装置は、ディスク状記録媒体の内周域および外周域に
おけるスライダ浮上高さの変動を抑制することができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施の形態に基づき
説明する。図７に本実施の形態によるＨＤＤ（ハード・
ディスク・ドライブ）１の構成概略を示す。図７におい
て、ディスク状記録媒体である磁気ディスク２は、スピ
ンドル・モータ（図示せず）によって図中白抜き矢印方
向に回転駆動される。磁気ディスク２は、ガラスまたは
アルミニウム基板上に磁気記録層としての磁性薄膜を備
えている。また、図７において、スライダ３を備えたア
クチュエータ４は、ピボット軸Ｐを中心に図中実線矢印
で示す範囲を揺動する。この範囲は、磁気ディスク２の
データ記録領域の最内周（ＩＤ）および最外周（ＯＤ）
の範囲として定義される。アクチュエータ４の揺動運動
は、アクチュエータ４の一端に設けたボイス・コイル・
モータ用コイル５ａとボイス・コイル・モータ用磁石５
ｂとから構成されるボイス・コイル・モータ５により実
現される。また、ＨＤＤ１は、ロード／アンロード型の
装置であり、非動作時にスライダ３を退避、保持するラ
ンプ７が磁気ディスク２の外方に設けてある。以上の磁
気ディスク２、アクチュエータ４等のＨＤＤ１を構成す
る部品は、アルミニウム合金等で構成される筐体である
ベース６内に収容される。ベース６の開口部はトップ・
カバーと称される板状の部材で封止される。磁気ディス
ク２は、通常、その表裏両面に磁気記録層を形成するた
め、１枚の磁気ディスク２には、図８に示すように、そ
の表裏両面に対応して２つのスライダ３が対向配置され
る。そして、スライダ３の磁気ディスク２に対向する面
にＡＢＳ（Air Bearing Surface：空気ベアリング面）
が形成される。

【００１８】本実施の形態のスライダ３は、ＡＢＳに負
圧を発生させる負圧（Negative Pressure）型のスライ
ダである。負圧型のスライダ３は、負圧と正圧（Positi
ve Pressure）、さらにアクチュエータ４による負荷（L
oad）ばねによる弾性力の釣合によりスライダ３の浮上
高さが決定される。前述したように、負圧型のスライダ
３は、磁気ディスク２における半径方向の位置による浮
上高さの変動を抑えることができ、しかもより低い回転
速度において所定の浮上高さを得ることができる。

【００１９】さて、本発明者は、４つの異なるＡＢＳを
持つスライダ３を作成し、磁気ディスク２のＩＤおよび
ＯＤにおいて種々の回転速度で磁気ディスク２を回転さ
せてその浮上高さを測定した。図１〜図４に、測定に用
いたスライダ３のＡＢＳを示す。なお、以下、図１〜図
４に示すスライダ３を各々３ａ，３ｂ，３ｃおよび３ｄ
とする。詳しくは後述するが、スライダ３ａ，３ｂ，３
ｃおよび３ｄは、センタ・レール上に位置し、正圧を司
るセンタ・パッドの形態が相違している。なお、図１〜
図４における、濃淡は高さを意味しており、最も濃い部
分が最も高く、白色の部分は最も低い部分であることを
示している。

【００２０】図１おいて、スライダ３ａは、流入縁（Le
ading Edge）１０、流出縁（Trailing Edge）１１、内
側縁１２および外側縁１３を有している。流入縁１０
は、回転する磁気ディスク２上に、ＡＢＳを対向させて
スライダ３ａを所定の浮上高さをもって浮上させたとき
に、空気が流入してくる縁である。流入縁１０から流入
した空気は流出縁１１から流出される。また、内側縁１
２および外側縁１３からも僅かに空気が流入し、流出縁
１１から流出される。スライダ３ａは、１対のサイド・
レール２０，２１およびクロス・レール２２を有してい
る。サイド・レール２０，２１は、クロス・レール２２
と接続され、全体としてＵ字状のレールを構成する。サ
イド・レール２０，２１は、両者で正圧を受けてスライ
ダ３ａの浮上時の左右のバランスを保つために形成され
る。サイド・レール２０，２１の先端と流出縁１１との
間には所定の距離が設けられている。サイド・レール２
０，２１とクロス・レール２２との境界には、ＡＢＳパ
ッド５１および５２が形成されている。ＡＢＳパッド５
１および５２は、スライダ３ａにおいて、正圧を司る部
位である。サイド・レール２０，２１の先端と流出縁１
１との間には、１対のランディング・パッド３０ａ，３
１ａが形成されている。ここで、スライダ３ａが磁気デ
ィスク２に対向配置された状態において、ランディング
・パッド３０ａは磁気ディスク２の内周側に、ランディ
ング・パッド３１ａは磁気ディスク２の外周側に配置さ
れる。サイド・レール２０，２１を流出縁１１まで延ば
して形成することもできるが、磁気ディスク２の径方向
の位置によってスライダ３の浮上高さが変動しやすい。
ところが、本実施の形態のスライダ３ａのように、サイ
ド・レール２０，２１を所定の長さに抑えつつランディ
ング・パッド３０ａ，３１ａを形成する形態とすると、
スライダ３ａの浮上高さを磁気ディスク２の径方向の位
置にかかわらず安定させることができる。また、このラ
ンディング・パッド３０ａ，３１ａは、スライダ３ａが
磁気ディスク２と接触してしまったときに、後述する磁
気ヘッド部分を保護するための補助輪としての機能を有
している。ランディング・パッド３０ａ，３１ａとの間
には、センタ・レール４０が形成されている。このセン
タ・レール４０は、磁気ディスク２回転時にスライダ３
ａに負圧を付与する。そして、センタ・レール４０の上
には、センタ・パッド５３ａが形成されている。センタ
・パッド５３ａも、ＡＢＳパッド５１および５２ととも
に、スライダ３ａにおいて、正圧を司る。

【００２１】前述のように、図１において、濃淡が高さ
を示している。また、図１には、Ａ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断
面を示しているが、ＡＢＳパッド５１，５２およびセン
タ・パッド５３ａが最も高い。ＡＢＳパッド５１，５２
およびセンタ・パッド５３ａは同一の高さを有してい
る。サイド・レール２０，２１、クロス・レール２２、
ランディング・パッド３０ａ，３１ａおよびセンタ・レ
ール４０は、ＡＢＳパッド５１，５２およびセンタ・パ
ッド５３ａの次に高い。サイド・レール２０，２１、ク
ロス・レール２２、ランディング・パッド３０ａ，３１
ａおよびセンタ・レール４０は同一の高さを有してい
る。他の部分は最も高さの低い部分である。この部分
は、図１において白色で示されている。この面は、ＡＢ
Ｓパッド５１，５２およびセンタ・パッド５３ａを基準
とすると凹部６０になる。そしてこのポケット状の凹部
６０が負圧発生面となる。スライダ３ａのＡＢＳを以上
のような段差を有する面とするための好適なプロセス
は、イオン・ミリング（Ion Milling）である。つま
り、所定形状のマスクを施した状態でイオン・ミリング
によりスライダ３ａをエッチングすることにより、図１
に示す形態のＡＢＳを得ることができる。もっとも、ス
ライダ３ａは、３つの段差を有しているから、イオン・
ミリングによるエッチングを２段階に分けて行う必要が
ある。このような手法は周知であるので、詳しい説明は
省略する。

【００２２】スライダ３ａは、例えば、炭化チタン（Ｔ
ｉＣ）とアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）とのセラミックス混合化
合物（Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ）から構成される。ただし、流
出縁１１から所定の幅部分は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）か
ら構成される。このアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）部分に、デー
タ書き込み用の変換器およびデータ読み出し用の磁化手
段、つまり磁気ヘッドが形成されている。この部分は微
小なため、記載を省略している。

【００２３】以上、図１に記載のスライダ３ａについて
説明したが、図２〜図４に示すスライダ３ｂ〜３ｄも基
本的には同様の形状を有している。したがって、図２〜
図４に示すスライダ３ｂ〜３ｄについては、主な相違点
についてのみ触れ、他の図１と同一の部分とみなせる部
分には同一の符号を付してその説明を省略する。図２に
示すスライダ３ｂは、図１に示したスライダ３ａと、ラ
ンディング・パッド３０ｂ，３１ｂの形態が異なる。つ
まり、図１のスライダ３ａは、サイド・レール２０，２
１に臨む側に凸部を形成している。そして、この凸部
を、内側縁１２，外側縁１３に寄せて配置している。こ
れに対して図２のスライダ３ｂは、図１のスライダ３ａ
と同様に、サイド・レール２０，２１に臨む側に凸部を
形成している。しかし、図２のスライダ３ｂは凸部をラ
ンディング・パッド３０ｂ，３１ｂの幅方向（図中、左
右方向のこと）の中央に形成している。センタ・レール
４０上に形成したセンタ・パッド５３ｂは、図１に示し
たスライダ３ａのセンタ・パッド５３ａとほぼ同様の形
状をしている。図３に示すスライダ３ｃは、図１のスラ
イダ３ａと、センタ・レール４０上に形成したセンタ・
パッド５３ｃの形態が異なる。つまり、図１のスライダ
３ａはセンタ・パッド５３ａの流入縁１０側に臨む側が
ほぼ直線状をなしているのに対し、図３のスライダ３ｃ
はセンタ・パッド５３ｃの流入縁１０側に臨む側に凸部
が形成されている。この凸部は、外側縁１３の側に寄せ
て形成されている。また、ランディング・パッド３０
ｃ，３１ｃの形態が、図１のスライダ３ａのランディン
グ・パッド３０ａ，３１ａの形態と異なる。図４に示す
スライダ３ｄは、図１のスライダ３ａと、センタ・レー
ル４０上に形成したセンタ・パッド５３ｄの形態が異な
る。つまり、図１のスライダ３ａはセンタ・パッド５３
ａの流入縁１０側に臨む側がほぼ直線状をなしているの
に対し、図４のスライダ３ｄはセンタ・パッド５３ｄの
流入縁１０側に臨む側に凸部が形成されている。ただ
し、図３に示すスライダ３ｃとは凸部を形成した部位が
異なり、図４のスライダ３ｄは、内側縁１２の側に寄せ
て凸部を形成している。また、ランディング・パッド３
０ｄ，３１ｄの形態が、図１のスライダ３ａのランディ
ング・パッド３０ａ，３１ａの形態と異なる。なお、以
下の説明において、センタ・パッド５３ａ〜５３ｄを、
センタ・パッド５３と総称することがある。

【００２４】以上の各種スライダ３ａ〜３ｄを用いて磁
気ディスク２のＩＤおよびＯＤにおける浮上高さを測定
した結果を、図５および図６に示す。なお、図５は磁気
ディスク２の内周側にスライダ３ａ〜３ｄを配置して測
定した結果を、また、図６は磁気ディスク２の外周側に
スライダ３ａ〜３ｄを配置して測定した結果を示してい
る。

【００２５】図５に示すように、図１に示したスライダ
３ａおよび図２に示したスライダ３ｂは、４０００ｒｐ
ｍの低回転速度においても所定の浮上高さが得られた。
この回転速度においてスライダ３ａおよびスライダ３ｂ
を用いてサーボ情報の書き込みを行ったところ、適正に
サーボ情報を書き込むことができた。なお、図５に示す
ように、スライダ３ａおよびスライダ３ｂは、４０００
ｒｐｍから１００００ｒｐｍまで、浮上高さの挙動がほ
とんど一致している。図３に示したスライダ３ｃは、低
回転速度における浮上高さが大きく、回転速度が速くな
るにつれて浮上高さは直線的に低下する。スライダ３ｃ
は、前述したＣＳＳ型のＨＤＤ１に適しているというこ
とができる。図４に示したスライダ３ｄは、スライダ３
ｃとは逆に回転速度が速くなるにつれて浮上高さが高く
なる。また、回転速度による浮上高さの変動について見
ると、スライダ３ａおよびスライダ３ｂが最も変動が少
ない。

【００２６】以上の結果より、次のことが言える。ま
ず、スライダ３ａとスライダ３ｂの比較において、ラン
ディング・パッド３０ａ〜３１ｂの形態に拘わらず、セ
ンタ・パッド５３ａ，５３ｂの、流入縁１０側に臨む側
を直線状とすることにより、サーボ情報の書き込みが可
能な程度の浮上高さを得て、かつ回転速度の増大による
浮上高さの変動を抑制することができる。ちなみに、ス
ライダ３ａおよびスライダ３ｂは４０００ｒｐｍのとき
の浮上高さに対する１００００ｒｐｍのときの浮上高さ
の変動率が約３０％であるのに対して、スライダ３ｄは
約９５％である。この変動率は、４０％以下、さらには
３０％以下に抑えることが望ましい。また、スライダ３
ａ〜３ｄにおいて、ＡＢＳパッド５１，５２の形態、特
に流入縁１０側に臨む側に設ける凸部の位置を操作する
ことによって、磁気ディスク２のＩＤまたはＯＤで浮上
しやすくすることができる。

【００２７】次に図６において、スライダ３ａおよびス
ライダ３ｂは、４０００ｒｐｍから１００００ｒｐｍま
での範囲で、浮上高さの変動が最も少ない。また、図５
に示したＩＤの測定結果では、４０００ｒｐｍから１０
０００ｒｐｍまでの範囲において、スライダ３ｃ，スラ
イダ３ａおよびスライダ３ｂ，スライダ３ｄの順に浮上
高さが高くなっている。これに対して、図６では、回転
速度によって、浮上高さの順位に変動がある。つまり、
５０００ｒｐｍ以下の範囲では、スライダ３ｃ，スライ
ダ３ｄ，スライダ３ａおよびスライダ３ｂの順で浮上高
さが高いが、７０００ｒｐｍを超えるとスライダ３ｃの
浮上高さが増大し、１００００ｒｐｍではスライダ３ｃ
の浮上高さが最も高くなる。スライダ３ａおよびスライ
ダ３ｂは、４０００ｒｐｍでは最も浮上高さが高いが、
１００００ｒｐｍではスライダ３ｄと同等の浮上高さと
なり、回転速度による浮上高さの変動が少ないことが伺
える。ちなみに、スライダ３ａおよびスライダ３ｂは４
０００ｒｐｍのときの浮上高さに対する１００００ｒｐ
ｍのときの浮上高さの変動率が約１０％であるのに対し
て、スライダ３ｃは約６５％である。この変動率は、２
０％以下、さらには１０％以下に抑えることが望まし
い。また、図５をも参照すれば、スライダ３ａおよびス
ライダ３ｂは、ＩＤおよびＯＤによる浮上高さの変動が
少ないことがわかる。

【００２８】以上の図５および図６に示した結果より、
スライダ３ａおよびスライダ３ｂは、ＩＤおよびＯＤに
おいて４０００ｒｐｍ程度の低回転速度でサーボ情報の
書き込みが可能な程度の浮上高さを確保することができ
る。しかも、１００００ｒｐｍといった高回転速度にお
いても浮上高さが必要以上に高くなることがない。した
がって、スライダ３ａおよびスライダ３ｂは、高回転速
度および高記録密度を採用する高性能なＨＤＤ１に適用
しても十分に実用に耐え得る特性を有している。スライ
ダ３ｃは、ＩＤにおける低回転速度での浮上高さが高い
ことから、ＣＳＳ型のＨＤＤ１にとって好適であるが、
１００００ｒｐｍという高回転速度においては、浮上高
さが高いために磁気ディスク２との間の磁気的な相互作
用が弱くなる。スライダ３ｃは、ＩＤにおける低回転速
度の浮上高さが不十分であり、サーボ情報の書き込みが
できなかった。

【００２９】センタ・パッド５３ａ，５３ｂ，５３ｃお
よび５３ｄの形状による浮上高さの挙動が相違する原因
を確認するため、ＡＢＳにおけるエア・フローをシミュ
レーション（Simulation）により求めた。このエア・フ
ローは、磁気ディスク２にスライダ３が対向した状態で
磁気ディスク２の回転によりＡＢＳに生ずるエア・フロ
ーをシミュレートしたものである。図９にその結果を示
す。なお、図９はスライダ３ｃについての結果である。
また、図９（ａ）はスライダ３ｃが磁気ディスク２のＩ
Ｄに位置したときの結果を、図９（ｂ）はスライダ３ｃ
が磁気ディスク２のＯＤに位置したときの結果を示して
いる。センタ・パッド５３ｃ近傍のエア・フローに着目
する。図９（ａ）においては、内側縁１２から外側縁１
３に向けたエア・フローがセンタ・パッド５３ｃに対し
て突き当たることがわかる。図９（ｂ）においては、図
９（ａ）とは逆に、外側縁１３から内側縁１２に向けた
エア・フローがセンタ・パッド５３ｃに対して突き当た
ることがわかる。ここで、センタ・パッド５３ｃは凸部
を有しており、図９（ａ）の場合、つまりスライダ３ｃ
がＩＤに位置しているときにはセンタ・パッド５３ｃの
凸部がエア・フローをせき止めるような機能を発揮する
ものと推察される。エア・フローがせき止められると、
それだけセンタ・パッド５３ｃに作用する圧力（正圧）
が大きくなり、スライダ３ｃの浮上を容易にする。した
がって、スライダ３ｃはＩＤにおいて、低回転速度でも
所定の浮上高さを確保することができたものと推測され
る。

【００３０】スライダ３ａ，３ｂおよび３ｄにおいて
も、ＡＢＳにおけるＩＤおよびＯＤのエア・フローの方
向は、基本的に図９に示したスライダ３ｃの場合と同様
と考えてよい。したがって、スライダ３ａおよびスライ
ダ３ｂは、スライダ３ｃのようにセンタ・パッド５３
ａ，５３ｂに凸部を有しない場合は、ＩＤおよびＯＤ各
々において凸部によるエア・フローのせき止め機能を発
揮することがない。つまり、ＩＤまたはＯＤのいずれか
において浮上しやすいということがないのである。ま
た、スライダ３ｄの場合は、スライダ３ｄがＯＤに存在
するときにセンタ・パッド５３ｄがエア・フローをせき
止める機能を発揮することができる。スライダ３ｄの場
合に、ＩＤよりもＯＤで低回転速度の浮上高さを確保で
きるのは、このためであろう。

【００３１】スライダ３ｃおよびスライダ３ｄについ
て、ＩＤおよびＯＤに存在するときに生ずる圧力を測定
した。その結果、スライダ３ｃはＩＤにおける圧力がＯ
Ｄにおける圧力の２倍に、またスライダ３ｄはＯＤにお
ける圧力がＩＤにおける圧力の１．６倍であった。スラ
イダ３ｃはＩＤにおいてセンタ・パッド５３ｃの凸部に
よるエア・フローのせき止め効果が生じ、またスライダ
３ｄはＯＤにおいてセンタ・パッド５３ｄの凸部による
エア・フローのせき止め効果が生じると推測されること
に符合する。

【００３２】以上説明したように、ＩＤおよびＯＤまで
浮上高さを均等にするためには、センタ・パッド５３
に、スライダ３ｃおよびスライダ３ｄのような凸部を形
成することは望ましくない。スライダ３ａおよびスライ
ダ３ｂのように、エア・フローを受ける面、より具体的
には、流入縁１０に臨む側を直線状とすることが望まし
い。もっとも、直線状という例は、以上の測定結果、シ
ミュレーションからすると、あくまで一形態にすぎな
い。つまり、センタ・パッド５３の流入縁１０に臨む側
が、ＩＤおよびＯＤにおいて受けるエア・フローに対し
て方向性を持たない等方的な形状とすればよいのであ
る。この典型例がスライダ３ａおよびスライダ３ｂの直
線状なのである。エア・フローに対して方向性を持たな
い他の例として、図１０に示すように、センタ・パッド
５３の流入縁１０に臨む側に凸部を形成することもでき
る。図１０の例のように、凸部を形成したとしても、セ
ンタ・パッド５３の幅方向に線対称となるように形成す
れば、その形態はエア・フローに対して方向性を持たな
いことになる。線対称となる他の形態として、図１１に
示すように、センタ・パッド５３の幅方向中央に凸部を
形成する例がある。

【００３３】スライダ３ｃおよび３ｄのセンタ・パッド
５３ｃ，５３ｄのように、凸部が端に寄って形成されて
いる場合でも、凸部の突出量が少なければ、エア・フロ
ーに対して方向性を持たない形態とみなすことができ
る。エア・フローに対して方向性を持たない形態に該当
するか否かの尺度として、内側縁１２および外側縁１３
に臨むセンタ・パッド５３の２つの辺の比を用いること
ができる。ここで、図１２に示すように、センタ・パッ
ド５３の内側縁１２に臨む辺をａ、外側縁１３に臨む辺
をｂとする。辺ａの長さをＬａ、辺ｂの長さをＬｂとす
る。このとき、本発明においては、辺ａに対する辺ｂの
長さの比、つまりＬｂ／Ｌａが０.８〜１.２の範囲にあ
れば、エア・フローに対して方向性を持たない形態とみ
なせる。この比が１に近づくにつれて、エア・フローに
対して方向性を持たない望ましい形態となることはいう
までもない。具体的には、辺ａに対する辺ｂの長さの比
が０.９〜１.０の範囲、さらには０.９５〜１.０５の範
囲とすることが望ましい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高回転速度化された高性能なＨＤＤにおいてサーボ情報
の書き込みが可能であるとともに、データの読み出し、
書き込み信頼性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スライダ３ａのＡＢＳを示す図である。

【図２】スライダ３ｂのＡＢＳを示す図である。

【図３】スライダ３ｃのＡＢＳを示す図である。

【図４】スライダ３ｄのＡＢＳを示す図である。

【図５】スライダ３ａ〜３ｄを磁気ディスク２の内周
側に位置した状態で回転速度による浮上高さを測定した
結果を示すグラフである。

【図６】スライダ３ａ〜３ｄを磁気ディスク２の外周
側に位置した状態で回転速度による浮上高さを測定した
結果を示すグラフである。

【図７】ＨＤＤ１の構成を説明するための図である。

【図８】スライダ３の配置状態を示す斜視図である。

【図９】スライダ３ｃにおけるエア・フロー（Air Fl
ow）をシミュレーションにより求めた結果を示す図であ
る。

【図１０】本発明によるセンタ・パッド５３の変形例
を示す図である。

【図１１】本発明によるセンタ・パッド５３の他の変
形例を示す図である。

【図１２】本発明によるセンタ・パッド５３の他の変
形例を示す図である。

【符号の説明】１…ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、２…磁気
ディスク、３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…スライダ、４
…アクチュエータ、５…ボイス・コイル・モータ、５ａ
…ボイス・コイル・モータ用コイル、５ｂ…ボイス・コ
イル・モータ用磁石、６…ベース、７…ランプ，１０…
流入縁、１１…流出縁、１２…内側縁、１３…外側縁、
２０，２１…サイド・レール、２２…クロス・レール、
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３１ａ，３１ｂ，３
１ｃ，３１ｄ…ランディング・パッド、４０…センタ・
レール、５１，５２…ＡＢＳパッド、５３，５３ａ，５
３ｂ，５３ｃ，５３ｄ…センタ・パッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川本康憲神奈川県藤沢市桐原町１番地日本アイ・ビー・エム株式会社藤沢事業所内 (72)発明者太田俊一郎神奈川県藤沢市桐原町１番地日本アイ・ビー・エム株式会社藤沢事業所内Ｆターム(参考） 5D042 NA02 PA10 QA02 QA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスク状記録媒体と対向配置されかつ
データの読み・書きヘッドを支持するスライダであっ
て、空気の流入縁と流出縁を有しかつ前記流入縁と前記流出
縁との間に形成されたエア・ベアリング面を有するスラ
イダ本体と、前記エア・ベアリング面に形成されかつ前記流出縁側に
先端部が配置される略Ｕ字状のレールと、前記レールの先端部と前記流出縁との間に形成される１
対のランディング・パッドと、前記１対のランディング・パッド間に配置されかつ前記
スライダに対する正圧を司るセンタ・パッドとを備え、前記センタ・パッドは、その幅方向において、線対称の
形状をなすことを特徴とするスライダ。
【請求項２】前記センタ・パッドは、前記流入縁に臨
む辺が、前記流入縁と略平行な直線状をなすことを特徴
とする請求項１に記載のスライダ。
【請求項３】前記レール上に前記スライダに対する正
圧を司るパッドが形成され、かつ前記レールに囲まれた
領域に、負圧発生面が形成されたことを特徴とする請求
項１に記載のスライダ。
【請求項４】ディスク状記録媒体と対向配置されかつ
データの読み・書きヘッドを支持するスライダと、前記スライダを支持しかつ前記ディスク状記録媒体上を
移動させるための揺動型アクチュエータとからなるヘッ
ド・アセンブリであって、前記スライダは、前記ディスク状記録媒体の回転方向に所定の間隔をおい
て配置される流入縁および流出縁と、前記ディスク状記
録媒体の径方向に所定の間隔をおいて配置される内側縁
および外側縁とを有し、かつ前記流入縁と前記流出縁と
前記内側縁と前記外側縁との間に形成されたエア・ベア
リング面を有するスライダ本体と、前記流入縁に沿って形成されたクロス・レールと、前記クロス・レールの両端から前記流出縁に向けて延び
る１対のサイド・レールと、前記クロス・レールと前記１対のサイド・レールの境界
部に形成されかつ前記スライダの正圧を司る第１のパッ
ドと、前記１対のサイド・レールの前記流出縁側端部と前記流
出縁との間に形成される１対のランディング・パッド
と、前記１対のランディング・パッド間に形成されるセンタ
・レールと、前記センタ・レール上に形成されかつ前記スライダの正
圧を司る第２のパッドとを備え、前記第２のパッドは、前記スライダが前記ディスク状記
録媒体の内周域および外周域において受ける前記ディス
ク状記録媒体の回転によって生ずるエア・フローに対し
て等方的な形状をなすことを特徴とするヘッド・アセン
ブリ。
【請求項５】前記第２のパッドは、前記ディスク状記
録媒体の内周域と外周域における、前記ディスク状記録
媒体の回転による前記スライダの浮上高さの変動を抑制
するように形成されたことを特徴とする請求項４に記載
のヘッド・アセンブリ。
【請求項６】前記スライダは、前記ディスク状記録媒
体の内周域において前記ディスク状記録媒体の回転によ
り生ずるエア・フローによって受ける圧力と、前記ディ
スク状記録媒体の外周域において前記ディスク状記録媒
体の回転により生ずるエア・フローによって受ける圧力
との差を抑制するように構成されていることを特徴とす
る請求項４に記載のヘッド・アセンブリ。
【請求項７】前記クロス・レールと前記１対のサイド
・レールとに囲まれる領域に、前記ディスク状記録媒体
の回転に伴い、前記スライダに対して負圧を付与するた
めの負圧ポケットが形成されたことを特徴とする請求項
４に記載のヘッド・アセンブリ。
【請求項８】回転軸を中心に回転駆動しかつデータを
記録するディスク状記録媒体と、前記データの記録再生を行うヘッドを備えたスライダ
と、前記ディスク状記録媒体上で前記スライダをシークする
ためのアクチュエータと、前記ディスク状記録媒体と前記スライダと前記アクチュ
エータとを収容する筐体と、を備え、前記スライダは、前記ディスク状記録媒体の回転方向に所定の間隔をおい
て配置される流入縁および流出縁と、前記ディスク状記
録媒体の径方向に所定の間隔をおいて配置される内側縁
および外側縁とを有し、かつ前記流入縁と前記流出縁と
前記内側縁と前記外側縁との間に形成されたエア・ベア
リング面を有するスライダ本体と、前記エア・ベアリング面の中央部に形成された負圧発生
面と、前記流入縁に沿って形成されかつ前記負圧発生面より突
出したクロス・レールと、前記クロス・レールの両端から前記流出縁に向けて延び
かつ前記クロス・レールと同一の高さを有する１対のサ
イド・レールと、前記クロス・レールと前記１対のサイド・レールの境界
部に突出して形成されかつ前記スライダの正圧を司る第
１のパッドと、前記１対のサイド・レールの前記流出縁側端部と前記流
出縁との間に形成されかつ前記サイド・レールと同一の
高さを有する１対のランディング・パッドと、前記１対のランディング・パッド間に形成されかつ前記
ランディング・パッドと同一の高さを有するセンタ・レ
ールと、前記センタ・レール上に突出して形成されかつ前記スラ
イダの正圧を司る略矩形の平面形状を有する第２のパッ
ドとを備え、前記第２のパッドは、前記内側縁と略平行な第１の辺と
前記外側縁と略平行な第２の辺とを有し、前記第１の辺
に対する前記第２の辺の長さの比が０.８〜１.２の範囲
にあることを特徴とするディスク・ドライブ装置。
【請求項９】前記第１の辺に対する前記第２の辺の長
さの比が、０.９〜１.１の範囲にあることを特徴とする
請求項８に記載のディスク・ドライブ装置。
【請求項１０】前記ディスク状記録媒体の回転速度が
４０００ｒｐｍのときの前記ディスク状記録媒体内周域
における前記スライダの浮上高さより、前記ディスク状
記録媒体の回転速度が１００００ｒｐｍのときの前記デ
ィスク状記録媒体内周域における前記スライダの浮上高
さが高く、その変動が４０％以下であることを特徴とす
る請求項８に記載のディスク・ドライブ装置。
【請求項１１】前記ディスク状記録媒体の回転速度が
４０００ｒｐｍのときの前記ディスク状記録媒体外周域
における前記スライダの浮上高さより、前記ディスク状
記録媒体の回転速度が１００００ｒｐｍのときの前記デ
ィスク状記録媒体外周域における前記スライダの浮上高
さが高く、その変動が２０％以下であることを特徴とす
る請求項８に記載のディスク・ドライブ装置。