JP2005353188A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トラックの最低周速が１ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓという磁気ディスクとフェムト・スライダを備え優れた性能を発揮することができる磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】 磁気ディスク装置は、負圧型フェムト・スライダを備え、ロード・アンロード方式を採用する。ヘッド・サスペンション・アセンブリＨＳＡの押付荷重ＧＬを３ｍＮを超えて１５ｍＮ未満にし、静的ピッチ角ＰＳＡ（ｄｅｇ）、及びピッチ剛性Ｋｐ（μＮ・ｍ／ｄｅｇ）が、式（（ＰＳＡ×Ｋｐ）／ＧＬ）＜０．２５ｍｍを充足する。これにより、フェムト・スライダにバイ・ステーブル・ハイトという準安定的な高浮上状態が発生する状態を抑制することができる。さらに、静的ピッチ角ＰＳＡを０ｄｅｇより大きくすることで、セミ・ステーブル・ハイトというスライダが磁気ディスク表面に準安定的に接触する状態を抑制することができる。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、回転数が低かったり最内周トラックまでの半径が小さかったりして周速度が遅いトラックを含む磁気ディスクを搭載した磁気ディスク装置にフェムト・スライダを使用する技術に関する。

磁気ディスク装置に使用するスライダは、小型化による利点が大きいためダウンサイジングの傾向を続けている。スライダの外形寸法に関しては、ＩＤＥＭＡ（International Disk Drive Equipment and Materials Association）でスタンダードを定めている。そのスタンダードによれば、４．０６ｍｍ×３．２ｍｍ×０．８６ｍｍのミニ・スライダを１００％サイズと称して基準とし、以下、マイクロ・スライダ（７０％）、ナノ・スライダ（５０％）、ピコ・スライダ（３０％）、フェムト・スライダ（２０％）と規定している。

フェムト・スライダは現在実用化されているスライダでは最も小型であり、その外形寸法は０．８５ｍｍ×０．７ｍｍ×０．２３ｍｍである。スライダの外形寸法を小さくすると、一つのウエハーから取り出せる数が増加するためコスト上有利であり、さらに磁気ディスク装置の小型化にも適している。また、ロード・アンロード方式の磁気ディスク装置では、ランプからスライダをロードするときにスライダが磁気ディスクの表面に衝突する場合がある。よって、ロード・アンロード方式の磁気ディスク装置では、記録データの安全等のために磁気ディスクの最外周トラックの外側に非記録領域を設けるのが一般的である。フェムト・スライダは小型であるため非記録領域の幅を減らして磁気ディスクの記録容量を増加させることができる利点があり、直径の小さい磁気ディスクほどその効果は大きい。

フェムト・スライダは長手方向の寸法がピコ・スライダに比べて約７０％であるため、回転する磁気ディスク表面のトラック円周方向に生ずるうねりに対する追従性が良好で浮上高さが安定するといった利点がある。フェムト・スライダとピコ・スライダとを同一ディスク上に浮上させて浮上高さの変化量を比較したとき、理想的な磁気ディスクの浮上高さを基準にしたフェムト・スライダの浮上高さの変化量、すなわち、浮上感度は、ピコ・スライダに比べて約半分になる。

フェムト・スライダは、磁気ディスクに対向する面に形成された空気軸受面（以後、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）という。）の面積がピコ・スライダの約半分である。これまでフェムト・スライダは、磁気ディスクの公称直径が２．５インチ（１インチは、２５．４ｍｍ）である２．５インチ型磁気ディスク装置に使用されてきたが、非記録領域の低減や小型化への利点等があるため磁気ディスクの公称直径が１インチ以下といった小型の磁気ディスク装置へ採用する利点も大きい。

スピンドル軸受の直径が小さくて最内周トラックまでの半径が小さい小型の磁気ディスク装置では、回転速度を上昇させないと最も内側に配置された最内周トラックにおいて空気軸受を形成するための空気流の流速を十分に得られない場合がある。これを解決するためにスピンドル・モータの回転速度を上げて最内周トラックの周速を上げる方法があるが、消費電力が増大したりスピンドル・モータの駆動に高い電圧を必要としたりするといった問題があるために制約を受ける。よって、フェムト・スライダを小型の磁気ディスク装置に採用するには、スライダのＡＢＳ面積の減少と空気流の流速の低下とによってもたらされる諸問題を解決する必要がある。

特許文献１には、フェムト・スライダを２．５インチ磁気ディスク装置に適用し、サスペンション荷重を２９．４ｍＮにした例が記載されている（段落００９６、図８参照）。非特許文献１の第５３ページには、フェムト・スライダがばね荷重１〜２ｇｆ（９．８ｍＮ〜１９．６ｍＮ）で使用されている旨記載されている。
ＵＳ２００３−０２１８８３２号公報 ハード・ディスク装置の構造と応用 ＣＱ出版社 ２００３年７月１日発行

スライダには、ロード・ビーム又はフレキシャに形成されたディンプル・コンタクト・ポイント（以下、ＤＣＰという。）を支持点にして、空気流に対して安定したピボット動作又はジンバル動作をするような運動性能が要求される。スライダの運動性能にはＡＢＳ面の構造、フレキシャのピッチ方向及びロール方向の剛性、ロード・ビームの押付荷重、スライダの静的ピッチ角及び静的ロール角、空気流によりもたらされるＡＢＳの圧力分布、スライダのトラックに対するスキュー角等の要因が関連しているが、空気流の流速が遅い磁気ディスクにフェムト・スライダを採用しようとすると、スライダの運動性能を確保する上での新たな問題が発生する。

磁気ディスク装置には、回転速度と磁気ディスクの最内周トラックまでの半径で決まるトラックの最低周速が最内周トラックにおいて１ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓといったものが存在する。例えば、磁気ディスクの公称直径が１インチで回転速度が９，０００ｒｐｍの場合に、最内周トラックの周速が５ｍ／ｓ程度になる。トラックの最低周速が１ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓの磁気ディスク装置にフェムト・スライダを適用した磁気ディスク装置を、以後フェムト低周速ドライブということにする。フェムト低周速ドライブは、磁気ディスク表面の空気流の流速が遅く、かつ、スライダのＡＢＳ面積が小さいので、浮上性を損なわないようにするために、ロード・ビームの押付荷重を減らす必要がある。

しかし、ロード・ビームの押付荷重を減らすと、従来の磁気ディスク装置のようにフェムト・スライダを周速の速い磁気ディスク装置に適用した場合や、ピコ・スライダを周速の遅い磁気ディスク装置に適用した場合にはあまり問題にならなかった新たな問題が生じてきた。それは、動作時又は非動作時の耐衝撃性が弱化したり気圧による浮上変化量を厳密に考慮しなければならなかったりといった問題、スライダにバイ・ステーブル・ハイト（Bi-Stable Height）という正常な浮上高さより高い準安定的な浮上高さが生ずるという問題、及びセミステーブル・ドラッグ（Semi-Stable Drag）というスライダが磁気ディスク表面に準安定的に接触する状態が生ずるという問題である。

磁気ディスク装置にフェムト・スライダを使用することには、上述のとおり多くの利点があるが、磁気ディスクが１ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓという低い周速のトラックを含んでいる場合には、耐衝撃能力の確保、バイ・ステーブル・ハイト又はセミ・ステーブル・ドラッグの発生といった問題を解決する必要がある。そこで本発明の目的は、これらの問題を解決し、トラックの最低周速が１ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓという磁気ディスクとフェムト・スライダを備え、優れた性能を発揮することができる磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の原理は、フェムト低周速ドライブの実現を可能にするためにヘッド・サスペンション・アセンブリ（以後、ＨＳＡという。）に特有の構造を採用した点にある。フェムト低周速ドライブを実現するために本発明においては、ＨＳＡを構成するロード・ビームの押付荷重ＧＬ（Gram Load）、フレキシャの静的ピッチ角ＰＳＡ（Pitch Static Attitude）、及びフレキシャのピッチ剛性Ｋｐに着目している。本発明においては、磁気ディスク装置が負圧型フェムト・スライダを用いて、かつ、ロード・アンロード方式を採用する場合には、従来の磁気ディスク装置では発生することのなかったバイ・ステーブル・ハイトやセミ・ステーブル・ドラッグに対応できるようなＨＳＡの構造を提供する。

ここに、バイ・ステーブル・ハイトとは、スライダが磁気ディスクの表面上を安定した高さで飛行するときの浮上位置に、予定された正常な高さの浮上位置と、それよりも通常４倍ないし８倍程度条件によっては数十倍程度高い浮上位置（以後これを、フライ・ハイという。）との二つのモードが存在することをいう。このような二つの安定した浮上位置のうちで、スライダがフライ・ハイの位置で浮上するときは、ヘッドと磁気ディスクの記録面との間隔が広くなりすぎて、サーボ・データの再生や、ユーザ・データの読み取り又は書き込みが不安定になり、サーボ・データが再生できなかったり、サーボ・データは再生できるがユーザ・データの読み取り又は書き込みがエラーになったりといった状態が発生する。

ここで、安定した浮上位置とは、スライダが完全に一定した浮上高さで飛行する位置という意味ではなく、ジンバル運動や、浮上しているトラックの周速度の相違等によりある範囲で小さく変化しながら浮上している位置をいう。また、セミ・ステーブル・ドラッグとは、スライダの姿勢がリーディング・エッジ（空気流入端）がトレイリング・エッジ（空気流出端）より磁気ディスク表面に近づいた状態になり、リーディング・エッジが磁気ディスク表面と持続的に接触したり、接触と非接触を頻繁に繰り返したりする状態をいう。

本発明の態様は、定格回転速度において周速がほぼ１ｍ／ｓを超えほぼ５ｍ／ｓ未満の範囲にあるトラックを有する磁気ディスクと、前記磁気ディスクにアクセスするヘッドを備えるフェムト・スライダと、前記フェムト・スライダを支持するヘッド・サスペンション・アセンブリとを有し、前記ヘッド・サスペンション・アセンブリの押付荷重が、３ｍＮを超えて１５ｍＮ未満である磁気ディスク装置を提供する。

フェムト低周速ドライブにおいては、ＨＳＡの押付荷重を３ｍＮを超えて１５ｍＮ未満にすると動作時の耐衝撃能力と気圧の変化によるスライダの浮上変化量の問題を解決することができる。ピッチ剛性を０．２μＮ・ｍ／ｄｅｇ以上にするとフレキシャの塑性変形を回避して非動作時の耐衝撃能力を確保することができ、ピッチ剛性を２μＮ・ｍ／ｄｅｇ以下にすると良好なジンバル運動で安定した浮上特性を得ることができる。磁気ディスク装置が負圧型フェムト・スライダを備え、かつ、ロード・アンロード方式を採用する場合には、ＨＳＡを（（ＰＳＡ×Ｋｐ）／ＧＬ）＜０．２５ｍｍを充足する構造にすることにより、バイ・ステーブル・ハイトの発生を抑制することができる。

さらに、ＰＳＡを、０ｄｅｇを超えて３ｄｅｇ未満にすると、セミ・ステーブル・ドラッグの発生も抑制することができる。フェムト・スライダは外形寸法が小さく非記録領域の面積を減らすこともできるので、小型の磁気ディスク装置に適用する利点が大きい。よってフェムト低周速ドライブは、磁気ディスクの公称の直径が１インチ、又は０．８インチといった１インチ以下の小型の磁気ディスク装置で実現するのに適している。ただし、本発明の範囲には、１インチ以上の磁気ディスクに適用することも含んでいる。

本発明により、トラックの最低周速が１ｍ／ｓを超え５ｍ／ｓ未満の磁気ディスクを備えた磁気ディスク装置にフェムト・スライダを採用してフェムト・スライダの利点を生かした磁気ディスク装置を提供することができた。

［ヘッド・サスペンション・アセンブリの説明］
図１は、本発明の実施の形態に係るフェムト低周速ドライブの一例である磁気ディスク装置１０の概略構成を示す平面図である。ベース１１は、上面に接合されるトップ・カバー（図示せず。）と共に清浄な密閉空間を形成するとともに、アクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリ（以下、ＡＨＳＡという。）１３、磁気ディスク１５、ランプ１７、ボイス・コイル磁気回路２５等を収納するための取付面を提供する。磁気ディスク１５は、１枚、又は複数枚のスタックがスピンドル軸１９の周りを回転できるようにスピンドル・ハブ（図示せず。）に取り付けられており、それぞれの表面と裏面には磁性層の記録面が形成されている。磁性層の表面には薄い保護膜が形成されている。

磁気ディスク１５の下部に設けたスピンドル・モータ（図示せず。）は、磁気ディスク１５を高速で回転させるが、最内周トラックにおける周速は１ｍ／ｓを超え５ｍ／ｓ未満の範囲にある。最内周トラックは、磁気ディスク１５のトラックの中で最も周速が遅いトラックである。トラックの周速とは、回転する磁気ディスクにおける各トラックの円周方向の速度をいう。磁気ディスク１５には、内側から外側に向かって同心円状に多数のトラックがサーボ情報により定義されており、外径に近いトラックほど周速は速くなる。

ＡＨＳＡ１３は、ＨＳＡ１００、アクチュエータ・アセンブリ２１で構成されている。ＨＳＡ１００は、フェムト・スライダ、フレキシャ、及びロード・ビーム等で構成されており、その構造は図２〜図４を参照して後に説明する。アクチュエータ・アセンブリ２１は、ボイス・コイル（図示せず。）を保持しており、ボイス・コイルとボイス・コイル磁気回路２５で構成するボイス・コイル・モータ（以下、ＶＣＭという。）により駆動されピボット軸２３を中心に回動して、スライダに設けたヘッドを所定のトラックに位置付ける。

ＨＳＡ１００の先端にはマージ・リップ１０１を形成しており、磁気ディスク１５の回転を停止する前に、ＡＨＳＡ１３を磁気ディスク１５の外側方向に回転させてマージ・リップ１０１をランプ１７に係合させフェムト・スライダ１１３を退避させる。この動作をスライダのアンロードという。また、ランプ１７から回転する磁気ディスク１５の面上にスライダを移動させる動作をロードという。このようにスライダの退避領域としてランプ１７を使用する方式をロード・アンロード方式という。

本発明は、ロード・アンロード方式のフェムト低周速ドライブに関するものに加え、磁気ディスク１５の一部に退避領域を設けたコンタクト・スタート・ストップ方式のフェムト低周速ドライブに関するものを含んでいる。磁気ディスク１５は矢印Ａの方向に回転し、ＡＨＳＡ１３のピボット軸２３側からマージ・リップ１０１側に向かういわゆる順回転になっている。ただし、本発明の範囲は順回転の磁気ディスク装置に限定する必要はなく、逆回転の磁気ディスク装置も含んでいる。

磁気ディスク１５の最外周トラックの外側には、非記録領域を設けている。非記録領域は、ランプ１７からフェムト・スライダ１１３（図２）がロードする際、磁気ディスク表面に衝突する場合があることに備えて設けている。非記録領域の幅は、最外周トラック付近でスキューしたスライダ１１３の外形を基準にして定まるが、フェムト・スライダ１１３はピコ・スライダに比べて外形寸法が小さいため、磁気ディスク１５の直径が１インチの場合非記録領域の幅を狭くすることで約１０％記録面積を増大することができる。

図２は、本発明の実施の形態に係るＨＳＡ１００の分解斜視図である。ＨＳＡ１００は、マウント・プレート１０３、ロード・ビームのアーム部１０５ａ、ロード・ビームの固定部１０５ｂ、ヒンジ１０７、フレキシャ１０９、フェムト・スライダ１１３、及び配線層１１１で構成されたマルチ・ピース型サスペンション・アセンブリとして構成されている。本発明においては、ＨＳＡ１００の構造をこれに限定する必要はなく、ピボット・カートリッジの周囲にスペーサを介して積層していく積層型サスペンションといった他の構造のＨＳＡであってもよい。

フレキシャ１０９が磁気ディスク１５の表面に対向する面側にはフェムト・スライダ１１３が取り付けられる。フェムト・スライダ１１３にはデータの読み取り及び書き込み又はそのいずれか一方のためのヘッド（図示せず。）が形成されている。フェムト・スライダ１１３は負圧型スライダといわれるもので、ＡＢＳには負圧生成部が形成されている。負圧生成部は、スライダ１１３を磁気ディスク１５の表面に近づける方向に空気流により生成された力である負圧を発生し、空気軸受の空気膜剛性を高めたり、スキュー角による浮上感度を補償したり、後述する気圧による浮上変化量を低下させたりして安定した浮上性能を得るために設けている。ＨＳＡ１００はマウント・プレート１０３によりアクチュエータ・アセンブリ２１のアクチュエータ・アームに取り付けられている。

ロード・ビームは、アーム部１０５ａと固定部１０５ｂで構成されている。アーム部１０５ａは、フレキシャ１０９に押付荷重を付与しながらこれを支持する。固定部１０５ｂは、アクチュエータ・アームへの取付構造を備えている。ヒンジ１５はバネ構造となっており、アーム部１０５ａと固定部１０５ｂを結合し、ロード・ビームのアーム部１０５ａに弾力を与えてフェムト・スライダ１１３に対して磁気ディスク１５の面に向かう方向の押付荷重を与える。配線層１１１は一端がスライダ１１３に設けられたヘッドに接続され、フレキシャ１０９の金属層の表面にフォトリソグラフィック・エッチング・プロセスにより誘電体層、導体層、及び保護層などの積層構造で形成されている。

図３は、図２に示したフレキシャ１０９を、スライダ１１３を取り除いた状態で磁気ディスク１５側からみた平面図である。フレキシャ１０９は全体が薄いステンレス鋼の金属層で形成され、支持領域１２５の一部は溶接スポット１２７でロード・ビームのアーム部１０５ａにスポット溶接されている。支持領域１２５からは、１対のアーム１１５ａ、１１５ｂがロード・ビーム１０５ａの先端側に向かって延び、先端領域１１９で両者は一体になっている。さらにフレキシャ１０９には、先端領域１１９とアーム１１５ａ、１１５ｂとで支持されるように形成されたフレキシャ・タング（flexure tongue）１２１が設けられている。

フレキシャ・タング１２１のほぼ中央にはＤＣＰが定義され、ＤＣＰがほぼ中心にくるようにフェムト・スライダ１１３がフレキシャ・タング１２１に固定される。さらに、配線層１１７ａ、１１７ｂが金属層に積層して形成され、支持領域１２５の端部で金属層から分離して、フェムト・スライダ１１３に設けられたボンディング・パッドの位置に整合するように終端している。フレキシャ・タング１２１のアクチュエータ・アセンブリ２１側には、フレキシャ・タング１２１が振動で過度に跳ね上がるのを防止するリミッタ１２３が形成されている。

図４は、図２に示したロード・ビームのアーム部１０５ａとフレキシャ１０９の側面を示す図である。フレキシャ・タング１２１は、溶接スポット１２７でロード・ビームのアーム部１０５ａに溶接された金属層の支持領域１２５と、２本のアーム１１５ａ、１１５ｂで構成された片持バネ構造で支持されている。ロード・ビーム１０５ａにはプレス加工でディンプル１０６が形成されている。ディンプル１０６をフレキシャ・タング１２１に設けて、ＤＣＰをロード・ビームのアーム部１０５ａに定義することもできる。

フレキシャ・タング１２１のスライダを取り付ける面の裏側のほぼ中央部に定義されたＤＣＰをディンプル１０６が押し付け、フェムト・スライダ１１３はＡＢＳが磁気ディスク１５の表面に発生した気流から受ける力が変化したときに、ピッチング運動やローリング運動といったジンバル運動（gimbalmotion）をしながらヘッドと磁気ディスク１５の表面との間隔を維持するように浮上する。

ここで、ローリング運動とは、図２において、フェムト・スライダ１１３が磁気ディスク１５の表面上に浮上しているときに、ＨＳＡ１００の長手方向に考えたＸ軸の周りでディンプル１０６を中心にピボット動作をすることであり、ピッチング運動とは、ＤＣＰをとおりＸ軸に垂直で磁気ディスク面に平行な面に含まれるＹ軸の周りでピボット動作をすることである。ジンバル運動の特性は、ＨＳＡ１００全体の構造で定まるが、フェムト低周速ドライブに使用するＨＳＡ１００では、静的ピッチ角ＰＳＡ、ピッチ剛性Ｋｐ、及び押付荷重ＧＬを適切に設定した構造を採用しないと上述の問題に対処することができない。

［押付荷重ＧＬ］
つぎに、ＨＳＡ１００の押付荷重について図５を参照して説明する。図５は、ＨＳＡ１００の側面を模式的に描いた図である。図５（Ａ）は、アクチュエータ・アセンブリ２１のアクチュエータ・アーム（図示せず。）に取り付けられたＨＳＡ１００が、磁気ディスク１５が存在しないと想定したときに示す姿勢を示している。ロード・ビームの固定部１０５ｂは、アクチュエータ・アセンブリ２１のアクチュエータ・アームに取り付けられている。ロード・ビームのアーム部１０５ａはヒンジ１０７を介してロード・ビームの固定部１０５ｂに結合している。

マウント・プレート１０３がスウェージ加工で固定されるアクチュエータ・アームの面と、磁気ディスク１５の表面との間の距離をＺ−Ｈｅｉｇｈｔという。図５（Ａ）において、磁気ディスク１５を取り除いたときに、ヒンジ１０７の弾力は完全に解放されるので、磁気ディスク１５の位置よりフェムト・スライダ１１３が下方に位置して安定している。ヒンジ１０７にはあらかじめそのようなバイアス荷重をかけておく。

図５（Ａ）では、説明の都合上磁気ディスク１５の上側の面に対応するＨＳＡだけを記載しているが、磁気ディスク１５の下側の面に対応するＨＳＡを描くとすれば、そのスライダは磁気ディスク１５の位置より上方に位置して安定する。図５（Ｂ）は、磁気ディスク１５とＡＨＳＡ１３をベース１１に取り付け、磁気ディスク１５の回転を停止しているときのＨＳＡ１００の姿勢を示す。磁気ディスク１５の回転が停止しているときは、その表面に空気流が発生しないため、フェムト・スライダ１１３は磁気ディスク１５の表面に着地している。

このとき、図５（Ａ）と対比すると明らかなように、フェムト・スライダ１１３の位置は上側にシフトしており、ヒンジ１０７が有している弾力がフェムト・スライダ１１３を磁気ディスク１５の表面に押し付ける（矢印１０８の方向）。このようにスライダを回転が停止している磁気ディスクの表面に押し付ける力を押付荷重ＧＬという。押付荷重ＧＬは、ロード・ビームの固定部１０５ｂを測定器具に固定し、フェムト・スライダ１１３のＡＢＳをＺ−Ｈｅｉｇｈｔの位置まで押し上げるときの荷重として周知の測定器具を用いて測定することができる。

従来、負圧型フェムト・スライダを使用したトラック最低周速が５ｍ／ｓ以上の磁気ディスク装置では、押付荷重ＧＬを１４ｍＮ〜２５ｍＮの範囲に設定していた。また、負圧型ピコ・スライダを使用した最低周速が５ｍ／ｓ以下の磁気ディスク装置では、押付荷重ＧＬを１０ｍＮ〜１５ｍＮの範囲に設定していた。しかし、フェムト低周速ドライブに使用するＨＳＡ１００の押付荷重ＧＬは、従来の磁気ディスク装置とは異なる視点も取り入れて定める必要がある。

［押付荷重ＧＬの下限値］
フェムト低周速ドライブでは、最内周トラックにおける周速が１ｍ／ｓを超え５ｍ／ｓ未満の範囲にあって空気流の速度が低下しており、かつ、ＡＢＳ面積がピコ・スライダの約半分しかないためＡＢＳが空気流から受ける正圧が低下する。したがって、このような条件でスライダを浮上させるための一般的な手法は、正圧とバランスできるよう押付荷重ＧＬを低減することである。しかし、ヒンジ１０７の初期曲角を小さくしたり、ヒンジ１０７の材料をやわらかい材質のものに代えるなどでバネ定数を小さくしたりして押付荷重を減らしていくと動作時の耐衝撃能力が低下し、動作中の磁気ディスク装置１０に磁気ディスク１５の面に垂直な方向に衝撃が加えられたときに、フェムト・スライダ１１３が磁気ディスク１５から離れる方向に跳ね上がり、次に、反動で戻って磁気ディスク１５の表面に衝突してこれを損傷させる恐れが生じてくる。

動作時の耐衝撃能力は、ロード・ビーム１３の押付荷重ＧＬ、ＨＳＡ１００の重量、ロード・ビーム１３の長さ、及びスライダの空気膜剛性等で変化するが、フェムト低周速ドライブに適する押付荷重ＧＬの下限値を、図６を参照して説明する。図６は、フェムト低周速ドライブにおいて、押付荷重ＧＬに対する動作時の耐衝撃能力を示すグラフである。図６は、磁気ディスク装置１０を動作させてデータを書き込み、様々な大きさの衝撃を加えた後に、読み取り動作を行ってハード・エラーが発生する境界の衝撃加速度値をプロットし、さらに、押付荷重ＧＬを様々に変化させて同様にハード・エラーが発生する境界の衝撃加速度値をプロットしたものである。

磁気ディスク１５にデータを書き込んだ後に衝撃を加え、その後データを読み取ったときにハード・エラーが発生したということは、エラー修復プログラムを実行してもデータを正しく読み取ることができないため、フェムト・スライダ１１３が磁気ディスク１５に衝突してディスク表面に傷が付きデータを再生できなくなったものと想定することができる。衝撃は磁気ディスク装置１０を所定の衝撃加速度値Ｇが発生する条件の高さから落下して与えた。図６から明らかなように、押付荷重ＧＬを減らしていくと、ハード・エラー発生の境界を示す衝撃加速度値は低下していく。衝撃加速度値が２００Ｇまでハード・エラーが発生しなければ磁気ディスク装置１０をノートパソコン等の可搬式電子機器に搭載しても実用上問題が生じないと考えられているので、押付荷重ＧＬの下限を３ｍＮにすると実用的な用途に供し得るといえる。

押付荷重ＧＬは、単に耐衝撃能力の点からだけでは定めることができない。ロード・アンロード方式の磁気ディスク装置では、通常の動作において磁気ディスク１５の回転を停止する際は、ボイス・コイル・モータを制御してＡＨＳＡ１３のマージ・リップ１０１をランプ１７の退避面を滑走させていくので、ＡＨＳＡ１３はアウター・クラッシュ・ストップ（図示せず。）に軽く衝突してフェムト・スライダ１１３がランプ１７に退避することができる。しかし、動作中に突然電源が遮断されたときは、磁気ディスク１５の回転が停止する前に、フェムト・スライダ１１３をランプ１７に退避する必要がある。

通常、径の小さい磁気ディスクを備える磁気ディスク装置の場合は、コンデンサの放電電荷を利用して、ＡＨＳＡ１３を比較的速い速度でランプ１７に退避させるため、アウター・クラッシュ・ストップに衝突した反動で、スライダ１１３が磁気ディスク１５の表面に戻るリバウンドという問題が生ずる場合がある。一般に、リバウンドの防止にはアクチュエータ・ラッチ機構を設けて対処しているが、マージ・リップ１０１とマージ・リップ１０１が滑走するランプ１７の退避面との摩擦を確保することも重要である。摩擦力はランプ１７の材質からも影響を受けるが、押付荷重ＧＬの影響が大きくこの観点から３ｍＮを超える値は最低必要な値である。

押付荷重ＧＬを３ｍＮを超えた値に設定することは別の意義も有する。押付荷重ＧＬを減らして耐衝撃能力を向上させる方法にロード・ビームを軽量化することが挙げられる。しかし、３ｍＮ以下の押付荷重を実現するようにヒンジを軽量化していくと、衝撃によるフェムト・スライダ１１３の跳ね上がりと反動による磁気ディスク１５への衝突という問題は回避できるが、ヒンジ１０７が塑性変形を起こしてしまうので、押付荷重ＧＬはこの観点からも３ｍＮを超えた値にする必要がある。

［押付荷重ＧＬの上限値］
押付荷重ＧＬの上限値は、従来のピコ・スライダを使用したトラック周速の遅い磁気ディスク装置では、ロード・アンロード時に必要なボイス・コイル・モータの電流値の上限に着目して定めていた。押付荷重ＧＬを大きくするとマージ・リップとランプとの摩擦力が大きくなるため、ボイス・コイル・モータに要求されるトルクが増大し、電流が大きくなって消費電力や回路設計上の問題が生じてくるためである。また、フェムト・スライダを使用したトラック周速の速い磁気ディスク装置では、押付荷重の上限をマージ・リップによるランプの摩耗防止に着目して定めていた。

フェムト低周速ドライブでは、従来の押付荷重の決定手法とは異なり、以下に述べるように押付荷重ＧＬの上限値を記録密度と気圧による浮上変化量を考慮して定める必要がある。気圧による浮上変化量とは、磁気ディスク装置１０を使用する環境の気圧が変動したときにスライダの浮上高さが増減する割合をいう。フェムト・スライダ１１３のＡＢＳが受ける正圧は空気流の密度が小さくなると減少するため、特に可搬式用途のように高地で使用することを当然予定しておく必要のある磁気ディスク装置では、そのような場所でもスライダが適切な高さで浮上することが要求されるためＨＳＡの気圧による浮上変化量は小さいことが望ましい。

標準気圧（１気圧）において動作する磁気ディスク装置の押付荷重を３ｍＮより大きくしていくと、これに応じてフェムト・スライダ１１３の浮上高さは減少していく。磁気ディスク装置は一般に海抜１０，０００フィート（約３，０００ｍ）の高さで使用できるようになっている。３，０００ｍという高さは約０．７気圧に相当し空気の密度が３０％減少するので、同一の押付荷重ＧＬであってもスライダの浮上高さは、標準気圧の場合に比べて低下する。

図７は、フェムト・スライダ１１３を標準気圧の地上で、ヘッドと磁性層との間隔を約３０ｎｍ確保し、高度１０，０００フィート（約３，０００ｍ）で浮上させたときの浮上量の低下を計算で求めた値をプロットしたグラフである。このとき磁気ディスク１５の保護膜の表面とヘッドとの間隔として定義される浮上高さは約１５ｎｍになっている。図７には、押付荷重ＧＬが増加するほど高度３，０００ｍにおけるヘッドと磁性層との間隔又は浮上高さが低くなり、気圧による浮上変化量が多くなることが示されている。押付荷重ＧＬは磁気ディスク装置１０が動作する環境の気圧に依存しないからである。

負圧型のフェムト・スライダ１１３では、気圧の減少に伴って負圧も低減するのである程度は気圧による浮上変化量を抑えることができるが、気圧による浮上変化量の大部分は押付荷重ＧＬの大きさに支配される。押付荷重ＧＬの上限を決定する上では、高度３，０００ｍでもスライダが確実に浮上できることを考慮する必要がある。

よって、標準気圧の地上における浮上高さは、高度３，０００ｍでの気圧による浮上変化量を考慮して設定しておく必要がある。しかし、標準気圧下での浮上高さを高くすると、ヘッドと磁気ディスクの磁性層との間隔が大きくなり記録密度が低下するので好ましくない。本実施の形態では、気圧による浮上変化量の上限を１０％に設定して、標準気圧の地上における浮上高さに保護膜の厚さを加えた磁性層表面とヘッドとの間隔を３０ｎｍに設定し、高度３，０００ｍでの浮上高さの低減量をその１０％である３ｎｍに設定している。気圧による浮上変化量が１０％以下であればフェムト・スライダ１１３と磁気ディスク１５間の衝突の問題が発生しないような空気膜剛性を備えたフェムト・スライダを製作することができる。また、記録密度の確保と、フェムト・スライダ１１３の磁気ディスク１５に対する衝突の問題をバランスよく解決することができる。

図７には、磁性層とヘッドとの間隔の低減量を３ｎｍ以下にするには、押付荷重ＧＬが１５ｍＮ未満であることが条件になることが示されている。したがって、本実施の形態では気圧による浮上変化量が１０％になる１５ｍＮを押付荷重ＧＬの上限にしている。押付荷重ＧＬを１５ｍＮ以上にすると、気圧による浮上変化量を１０％以下にする負圧型スライダを製作することが困難になる。ここで、押付荷重ＧＬの上限を、標準気圧での浮上高さが１５ｎｍ（磁性層とヘッドとの間隔が３０ｎｍ）になる場合を例にして設定したが、通常のスライダでは標準気圧での磁性層表面とヘッドとの間隔から１０％程度浮上高さが低下しても磁気ディスクに対する接触の問題が起きないように考慮されているので、押付荷重の上限を１５ｍＮにすることは標準気圧での浮上高さが本実施の形態と異なるスライダにも適合する。また、押付荷重ＧＬを大きくしすぎると、ランプとマージ・リップとの摩擦力が大きくなって、スライダを退避させるためのＶＣＭの消費電力が増大したり、ランプの摩耗量が多くなったりするので、上限は１５ｍＮにする必要がある。

以上のとおり、本発明においては、フェムト低周速ドライブにおけるＨＳＡ１００の押付荷重を、３ｍＮを超えて１５ｍＮ未満にすると動作時の耐衝撃能力及び気圧の変化による浮上量変化への対応の点で良好な性能を得ることができる。上述のとおり、押付荷重ＧＬを設定するに当たっては、耐衝撃能力の確保、ランプの摩耗、スライダを退避させるためのＶＣＭの消費電力、および気圧による浮上変化量特性など様々の要因をバランスよく維持することが重要である。押付荷重ＧＬを６ｍＮを超えて１３ｍＮ未満にすると、一般的な磁気ディスク装置においてはこれら諸要因のバランスをよりよく維持することができる。さらに押付荷重ＧＬを７ｍＮを超えて１２ｍＮ未満にすると、通常の磁気ディスク装置においては諸要因のバランスを最適に維持することができる。

［静的ピッチ角ＰＳＡとピッチ剛性Ｋｐ］
フェムト低周速ドライブでは、押付荷重ＧＬ以外にＨＳＡ１００が静的ピッチ角ＰＳＡとピッチ剛性Ｋｐを適切に設定した構成を備えている必要がある。図８は、静的ピッチ角ＰＳＡとピッチ剛性Ｋｐの定義と測定方法を示す図である。図８（Ａ）は、図５を参照して説明したようにロード・ビームの固定部１０５ｂとスライダ１１３のＡＢＳの中心がＺ−Ｈｅｉｇｈｔの関係になるようにマージ・リップ１０１またはロード・ビーム１０５ａに力を加えたときにフェムト・スライダ１１３が形成する姿勢を模式的に示した図である。矢印１３１方向に回転する磁気ディスク１５は参考までに記載している。フレキシャ・タング１２１（図４）に固定されたフェムト・スライダ１１３は、ロード・ビームのアーム部１０５ａに形成されたディンプル１０６（図４）を中心にピッチ方向に所定のピッチ角ＰＳＡ（ｒａｄ）を有している。図８（Ａ）からは、フレキシャ・タング１２１やロード・ビームのアーム部１０５ａは省略している。

この場合のピッチ角ＰＳＡは、フェムト・スライダ１１３が磁気ディスク１５から空気流の影響を受けない状態において、フェムト・スライダ１１３に力を加えないようにしてＡＢＳのＤＣＰに対応する位置をＺ−Ｈｅｉｇｈｔの位置に置いたときにＡＢＳが磁気ディスク１５の表面に対してなす角度であり、これを静的ピッチ角ＰＳＡ（ｄｅｇ）という。静的ピッチ角ＰＳＡは、ＨＳＡ１００をベース１１（図１）に取り付けない状態で測定する。静的ピッチ角ＰＳＡの符号は、フェムト・スライダ１１３のリーディング・エッジ側が、トレイリング・エッジ側に対して磁気ディスク１５の表面から離れる方向の姿勢を保つときに（図８（Ａ）の状態）にプラスとし、近づく方向の姿勢を保つときマイナスとする。ＡＢＳが磁気ディスク１５の表面に平行であれば、静的ピッチ角ＰＳＡはゼロである。静的ピッチ角ＰＳＡには製造上の公差が設けられて一定の範囲が許容されており、フェムト・スライダ１１３は公差の範囲で許容される静的ピッチ角ＰＳＡの値をとったとき、ジンバル動作に対する適切な運動性能を発揮しなければならない。

図８（Ｂ）は、磁気ディスク装置１０の一部としてＨＳＡ１００を組み込んで磁気ディスク１５を定格回転速度で回転させたときにＡＢＳが磁気ディスク１５の表面に対してなす角度を示しており、これを動的ピッチ角（ＰＤＡ：Pitch Dynamic Attitude）ということにする。フェムト・スライダ１１３は、所定の浮上高さで浮上するときに動的ピッチ角ＰＤＡを維持する。フェムト・スライダ１１３が適切なジンバル運動をするためには、動的ピッチ角ＰＤＡは若干プラスの角度を保つ必要がある。本実施の形態では、フェムト・スライダ１１３の動的ピッチ角ＰＤＡは、数十マイクロ・ラジアンである。

図８（Ｃ）、（Ｄ）は、ピッチ剛性Ｋｐの定義と測定方法を説明する図である。図８（Ｃ）は、ＨＳＡ１００を試験器具に取り付けて、図８（Ａ）と同様にスライダ１１３をＺ−Ｈｅｉｇｈｔの位置に位置付け、フェムト・スライダ１１３のリーディング・エッジ側に対して矢印１３３で示す方向に力を加えた結果、ピッチ角がプラス方向に変化する様子を示している。力１３３を加える位置は、ＡＢＳのリーディング・エッジとフェムト・スライダ１１３の長手方向の中心線が交差する位置の近辺である。このときフレキシャ・タング１２１（図４）がピッチ方向に発揮する弾力がピッチ剛性Ｋｐ（μＮｍ／ｒａｄ）である。図８（Ｄ）は、ＡＢＳのトレイリング・エッジの中央近辺に力１３５を加えて、ピッチ角をマイナス方向に変化させてピッチ剛性Ｋｐを測定する状態を示している。ピッチ剛性Ｋｐはピッチ角をプラス方向及びマイナス方向のいずれの方向に変化させてもほぼ同じ値になる。

従来、負圧型のフェムト・スライダを使用したトラック最低周速が５ｍ／ｓを超える磁気ディスク装置では、静的ピッチ角ＰＳＡを０ｄｅｇ〜２ｄｅｇの範囲に設定し、ピッチ剛性Ｋｐを０．５μＮ・ｍ／ｄｅｇ〜１μＮ・ｍ／ｄｅｇの範囲に設定していた。また、負圧型ピコ・スライダを使用した最低周速が５ｍ／ｓ以下の磁気ディスク装置では、ＰＳＡを−１ｄｅｇ〜２ｄｅｇに設定し、Ｋｐを０．７μＮ・ｍ／ｄｅｇ〜１．２μＮ・ｍ／ｄｅｇの範囲に設定していた。

実際には、ある程度の公差を認め、静的ピッチ角ＰＳＡがマイナスになったものでも使用しており、性能上も問題がなかった。しかし、フェムト低周速ドライブに使用するＨＳＡ１００は、従来の磁気ディスク装置に比べてバイ・ステーブル・ハイトやセミ・ステーブル・ドラッグが発生し易くなったり、浮上高さが安定しなかったりするので、押付荷重ＧＬ値、静的ピッチ角ＰＳＡ値、ピッチ剛性Ｋｐ値の範囲の設定やそれらの組み合わせを適切に行う必要がある。

［静的ピッチ角ＰＳＡの上限値］
図９は、ロード時のフェムト・スライダ１１３の挙動を説明する図である。図９において、フェムト・スライダ１１３は、磁気ディスク１５が矢印Ａ方向（図１）に回転しているときにＡＨＳＡ１３（図１）が矢印Ｂ方向に回転し、フェムト・スライダ１１３が磁気ディスク１５の表面に浮上していく状態を示している。図は、フェムト・スライダ１１３が、フレキシャ１０９のバネ構造で支持される点を誇張して描いている。フェムト・スライダ１１３のＡＢＳは、マージ・リップ１０１がランプ１７の傾斜面を下るにつれて磁気ディスク１５の表面に近づいていき、徐々に空気流の影響を受けるようになる。しかし、ＡＢＳと磁気ディスク表面との間隔は正規の浮上高さの場合より広いため、フェムト・スライダ１１３のピッチ方向の姿勢は、図８（Ａ）で説明した静的ピッチ角ＰＳＡに支配されている。

ＡＨＳＡ１３をさらに矢印Ｂ方向に回転させると、マージ・リップ１０１がついにランプ１７の傾斜面から離れるが、このときフェムト・スライダ１１３は、ロード・ビーム１０５ａの押付荷重、スライダ１１３に働く正圧及び負圧がバランスした位置で図８（Ｂ）に示した動的ピッチ角ＰＤＡの姿勢で浮上することが望ましい。しかし、負圧型のフェムト・スライダ１１３を採用したフェムト低周速ドライブでは、フェムト・スライダ１１３が動的ピッチ角ＰＤＡの姿勢に移行せずに、静的ピッチ角ＰＳＡと動的ピッチ角ＰＤＡの中間の姿勢になり、フライ・ハイが発生する場合がある。

負圧型フェムト・スライダ１１３を使用したフェムト低周速ドライブでフライ・ハイが発生し易い理由を、図１０（Ａ）を参照して説明する。図１０（Ａ）は、フェムト・スライダ１１３が静的ピッチ角ＰＳＡから、動的ピッチ角ＰＤＡに移行する過程において、フェムト・スライダ１１３に働く力を示している。まず、フェムト・スライダ１１３が予定された動的ピッチ角ＰＤＡを保つためには、フェムト・スライダ１１３の浮上高さが正規の浮上高さになり、ＡＢＳと磁気ディスク１５の表面との間に楔状の空気流路が形成されて矢印１４１の方向の空気流が流れ、ＡＢＳに予定された正圧と負圧が発生している必要がある。

図１０（Ａ）の状態は、ロード直後でＡＢＳと磁気ディスク１５との間にまだ正規の楔状の空気流路が形成されていないため、ＡＢＳにおける負圧の発生はわずかであり、発生している圧力はほとんど正圧だけになっている状態である。負圧型フェムト・スライダ１１３は、押付荷重ＧＬと正圧及び負圧がバランスして正規の浮上高さで浮上できる構成になっているが、押付荷重ＧＬが小さいと、ロード直後の高い浮上位置では負圧を十分に得ることができないため、スライダ１１３を正規の浮上高さまで押さえ込む力が弱くなる。この点負圧部を設けていない正圧型スライダでは、負圧部に依存しないで押付荷重だけで正圧とバランスする構成になっているためフライ・ハイは発生しない。フライ・ハイの状態になると、ヘッドがサーボ情報を読み取れなくなってヘッドの位置付け不良によるエラーが発生したり、サーボ情報は読み取れても正確な読み書きができなくなったりするという問題が生じる。

また、ディンプル１０６が、押付荷重ＧＬでフェムト・スライダ１１３を磁気ディスク１５の面方向に押し付けたときに、フェムト・スライダ１１３のトレイリング・エッジが空気軸受けから受ける反力Ｚ１は、押付荷重ＧＬが低下している分だけ小さくなっている。さらにフェムト・スライダ１１３はピコ・スライダに比べて、スライダの中心からトレイリング・エッジまでの長さＬが約７０％である。よって、フェムト・スライダ１１３では、ピッチ角をマイナス方向に変化させるモーメントであるＺ１×Ｌが小さい。

一方、ランプ１７からロードしたフェムト・スライダ１１３のピッチ角が静的ピッチ角ＰＳＡから動的ピッチ角ＰＤＡに近づこうとするときに、これを妨げる力は、図８を参照した説明からもわかるようにＫｐ×ＰＳＡとして表すことができる。よってフライ・ハイを発生させないためには、Ｋｐ×ＰＳＡの値に上限を設ける必要がある。ただし、Ｋｐ×ＰＳＡの上限値は、押付荷重ＧＬに依存している。フライ・ハイが発生する条件を数値計算で求めた結果を図１１に示す。

図１１は、ＨＳＡ１００の押付荷重ＧＬ（ｍＮ）、ピッチ剛性Ｋｐ（μＮ・ｍ／ｄｅｇ）、及び静的ピッチ角ＰＳＡ（ｄｅｇ）を様々変化させて、フライ・ハイが発生するときの押付荷重ＧＬに対するＰＳＡ×Ｋｐの値をプロットしたフライ・ハイ限界特性を示すグラフである。フライ・ハイが発生すると、ヘッドと磁性層との間隔が広くなり、サーボ情報を読み取るために設けたリード・チャネル内の自動利得制御装置のゲインが増大するので、ゲインを監視してフライ・ハイの発生を検出することができる。図１１は、押付荷重ＧＬに対してＫｐ×ＰＳＡ特性が線形に変化しており、あるフェムト低周速ドライブについて押付荷重ＧＬに対するＫｐ×ＰＳＡの値が、図１１に示すＫｐ×ＰＳＡ特性の値より小さければフライ・ハイが発生しないことを示している。よってフェムト低周速ドライブでは、図１１のＫｐ×ＰＳＡ特性の傾きを参照すると、（（Ｋｐ×ＰＳＡ）／ＧＬ）＜０．２５ｍｍにすることでフライ・ハイを抑制できることがわかる。

［静的ピッチ角ＰＳＡの下限値］
図１０（Ｂ）は、フェムト・スライダ１１３がロード直後に、リーディング・エッジが磁気ディスク１５の表面に接触して安定したセミ・ステーブル・ドラッグが発生している状態を示す。セミ・ステーブル・ドラッグは、フェムト低周速ドライブでは、フレキシャ１０９（図４）の静的ピッチ角ＰＳＡがマイナスの場合に生ずる。セミ・ステーブル・ドラッグは、磁気ディスク１５の記録面が損傷するので避けなければならない現象である。フェムト・スライダ１１３をトラック最低周速が５ｍ／ｓ以上の磁気ディスクに採用した場合や、ピコ・スライダをトラック最低周速が５ｍ／ｓ以下の磁気ディスクに採用した場合には、一般的な磁気ディスク装置においては、フレキシャの静的ピッチ角ＰＳＡがマイナスであってもセミ・ステーブル・ドラッグは生じない。

フェムト低周速ドライブでセミ・ステーブル・ドラッグが発生し易い理由を、図１０（Ｂ）を参照して説明する。フェムト・スライダ１１３は、フレキシャ１０９の静的ピッチ角ＰＳＡがマイナスに形成されていると、ランプ１７（図１）からのロード時にＡＢＳのリーディング・エッジが磁気ディスク１５の表面に接触する。また、静的ピッチ角ＰＳＡが多少プラスに形成されていても、ロード直後のスライダ１１３の挙動は不安定なため、同様の現象が起こる場合がある。

磁気ディスク１５の表面に接触したフェムト・スライダ１１３には、ディンプル１０６を介して押付荷重ＧＬが加えられるため、ＡＢＳのリーディング・エッジにはＺ２方向の反力が働く。反力Ｚ２は、フェムト・スライダ１１３の姿勢をピッチ角がプラスになる方向に回転させる力で、フェムト・スライダ１１３の姿勢をセミ・ステーブル・ドラッグから動的ピッチ角ＰＤＡへ修正するのに寄与する。

しかし、フェムト低周速ドライブに使用するＨＳＡ１００の押付荷重ＧＬは小さいので、反力Ｚ２もこれに応じて小さい。また、磁気ディスク１５は矢印１４３の方向に回転しており、フェムト・スライダ１１３にはピッチ角をマイナスにする回転力を与える摩擦力Ｘが働く。よって、押付荷重ＧＬ、反力Ｚ２、及び摩擦力Ｘがバランスしてセミ・ステーブル・ドラッグが発生すると考えられる。

従来の磁気ディスク装置では、押付荷重ＧＬが比較的大きいためＺ２もこれに応じて大きくなっており、スライダはピッチ角がプラスの方向に回転し易いものと考えられる。そしてＡＢＳのリーディング・エッジが磁気ディスクの表面に接触しても、ＡＢＳと磁気ディスク１５の表面に一端空気流が入り込むと空気軸受が形成されてスライダが動的ピッチ角ＰＳＡの姿勢をとって浮上することができるため、セミ・ステーブル・ドラッグは発生しないものと考えられる。

また、従来の磁気ディスク装置では、押付荷重ＧＬと反力Ｚ２が大きかったので、相対的に摩擦力Ｘの影響が小さいため、セミ・ステーブル・ドラッグが発生しにくいとも考えられるが、フェムト低周速ドライブでは押付荷重ＧＬが小さいため摩擦力Ｘの影響が大きくなり、セミ・ステーブル・ドラッグが発生しやすいといえる。従来の磁気ディスク装置では、静的ピッチ角ＰＳＡがマイナスであっても動的ピッチ角ＰＤＡの姿勢で浮上することができたが、フェムト低周速ドライブにおいては、セミ・ステーブル・ドラッグを回避するために、フレキシャ１０９の静的ピッチ角ＰＳＡをプラスにしておく必要がある。

したがって、フェムト低周速ドライブに使用するフェムト・スライダの静的ピッチ角ＰＳＡをプラスにするためには、製造上のバラツキを考慮して、一例として静的ピッチ角ＰＳＡの中心値を０．５ｄｅｇにし、標準偏差を０．１５ｄｅｇに設定するとよい。以上のとおり、静的ピッチ角ＰＳＡは、（（Ｋｐ×ＰＳＡ）／ＧＬ）＜０．２５の式を充足させる範囲で０ｄｅｇを超えるようにするとバイ・ステーブル・ハイトとセミ・ステーブル・ドラッグを回避することができる。また、この式を充足しながら静的ピッチ角ＰＳＡを大きくしていくと、スライダをランプにアンロードする際、ランプの傾斜面でスライダをより高く持ち上げるようにしておかないと、スライダのトレイリング・エッジと磁気ディスクの表面が接触することがある。スライダをより高く持ち上げることは、図５で説明したＺ−Ｈｅｉｇｈｔを増大することを意味する。

図１２は、静的ピッチ角ＰＳＡとＺ−Ｈｅｉｈｔの関係を計算で求めた結果を示すグラフである。図１２には、静的ピッチ角ＰＳＡが０ｄｅｇのときのＺ−Ｈｅｉｇｈｔを基準値にして、静的ピッチ角ＰＳＡを変化させたときにＺ−Ｈｅｉｇｈｔが基準値から増大する量を示している。図１２では、フレキシャ１０９の静的ピッチ角ＰＳＡが増大するほどＺ−Ｈｅｉｇｈｔも増大することが示されており、このことは、磁気ディスクの枚数又は記録面が多いほど磁気ディスク装置の厚さが増すことに相当する。

図１２には、静的ピッチ角ＰＳＡが３ｄｅｇを超えると、０ｄｅｇの場合に比べてＺ−Ｈｅｉｇｈｔが約２２μｍ増大することが示されており、両面記録の１枚の磁気ディスクを搭載した１インチ型磁気ディスク装置に３ｄｅｇより大きい静的ピッチ角ＰＳＡを適用すると、厚さがコンパクト・フラッシュ（ＣＦ）の規格である５ｍｍを満たすことが困難になる。よって、公称１インチあるいはそれより小さいサイズの磁気ディスクを搭載する磁気ディスク装置では、静的ピッチ角ＰＳＡの上限を３ｄｅｇにする必要がある。

静的ピッチ角ＰＳＡが大きいほどセミ・ステーブル・ドラッグは発生しにくいので、静的ピッチ角ＰＳＡの下限を好適には０．３ｄｅｇにし、最適には０．５ｄｅｇにしておくとよい。また静的ピッチ角ＰＳＡの上限は、公称１インチあるいはそれより小さい磁気ディスク装置については、好適には２ｄｅｇとし、最適には１．８ｄｅｇにするとＺ−Ｈｅｉｇｈｔの面で一層設計の自由度を向上することができる。

［ピッチ剛性Ｋｐ］
フライ・ハイを回避するためにピッチ剛性Ｋｐは、静的ピッチ角ＰＳＡを含めてＫｐ×ＰＳＡを小さくすることが望まれる。さらに、フライ・ハイを回避するには押付荷重ＧＬを考慮して上述のとおり、式（（Ｋｐ×ＰＳＡ）／ＧＬ）＜０．２５ｍｍを充足する必要がある。しかし、ピッチ剛性Ｋｐを必要以上に小さくすると、フェムト・スライダ１１３の非動作時の耐衝撃能力を低下させる。非動作時には、フェムト・スライダ１１３がランプ１７に退避している。このとき図９を参照して説明すると、マージ・リップ１０１はさらに磁気ディスク１５から離れた位置にあるランプ１７の退避面と係合し、フェムト・スライダ１１３はフレキシャ１０９から支持された状態になっている。

非動作時に磁気ディスク装置１０に外部から磁気ディスクに垂直な方向の衝撃が加えられると、ランプに退避していたフェムト・スライダ１１３に加速度が加わりピッチ方向に運動する。非動作時の耐衝撃能力の目標値は動作時に比べて大きく、一般的には１０，０００ｍ／ｓ^２である。図１３は、ピッチ剛性Ｋｐを様々に変えた磁気ディスク装置に対して、非動作時に２０，０００ｍ／ｓ^２の衝撃を加えた後に静的ピッチ角ＰＳＡが変化する値を計算で求めた結果を示すグラフである。図１３よりピッチ剛性Ｋｐが０．２μＮ・ｍ／ｄｅｇ以上あれば、静的ピッチ角ＰＳＡは衝撃の前後で変化していないためフレキシャ１０９に塑性変形は起きていないことがわかる。また、図１３よりフレキシャ１０９のピッチ剛性Ｋｐが０．２μＮ・ｍ／ｄｅｇ近辺から小さくなるに従って、衝撃後に静的ピッチ角ＰＳＡが復元しないで塑性変形していることがわかる。

よって、図１３に示した結果によれば、フレキシャ１０９のピッチ剛性ＫｐをＫｐ＞０．２μＮ・ｍ／ｄｅｇにすると、様々な悪条件が重なっても１０，０００ｍ／ｓ^２の衝撃加速度に対して確実にフレキシャ１０９が塑性変形を起こさないようにすることができる。また、ピッチ剛性Ｋｐは、フレキシャ１０９が良好なジンバル運動を行ってスライダの浮上を安定させる運動性能の面でＫｐ＜２μＮ・ｍ／ｄｅｇにすることが望ましい。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

本発明の実施の形態に係る磁気ディスク装置の平面図である。 ヘッド・サスペンション・アセンブリの分解斜視図である。 ヘッド・サスペンション・アセンブリを構成するフレキシャの平面図である。 ヘッド・サスペンション・アセンブリの側面図である。 押付荷重ＧＬを説明する図である。 押付荷重ＧＬと動作時耐衝撃能力との関係を示すグラフである。 押付荷重ＧＬと気圧による浮上変化量の関係を示すグラフである。 静的ピッチ角ＰＳＡとピッチ剛性Ｋｐを説明する図である。 ロード時のスライダの挙動を説明する図である。 バイ・ステーブル・ハイト及びセミ・ステーブル・ドラッグを説明する図である。 フライ・ハイ限界特性を示すグラフである。 静的ピッチ角ＰＳＡとＺ−Ｈｅｉｈｔの関係を計算で求めた結果を示すグラフである。 非動作時に２０，０００ｍ／ｓ^２の衝撃を加えた後に静的ピッチ角ＰＳＡが変化する値を計算で求めた結果を示すグラフである。

符号の説明

１０…磁気ディスク装置
１００…ヘッド・サスペンション・アセンブリ（ＨＳＡ）
１０１…マージ・リップ
１０３…マウント・プレート
１０５…ロード・ビーム
１０６…ディンプル
１０７…ヒンジ
１０９…フレキシャ
１１１…配線層
１１３…フェムト・スライダ
１２１…フレキシャ・タング

Claims (19)

1. 定格回転速度において周速がほぼ１ｍ／ｓを超えほぼ５ｍ／ｓ未満の範囲にあるトラックを有する磁気ディスクと、
   前記磁気ディスクにアクセスするヘッドを備えるフェムト・スライダと、
   前記フェムト・スライダを支持するヘッド・サスペンション・アセンブリとを有し、
   前記ヘッド・サスペンション・アセンブリの押付荷重が、ほぼ３ｍＮを超えてほぼ１５ｍＮ未満である磁気ディスク装置。
2. 前記ヘッド・サスペンション・アセンブリの押付荷重がほぼ６ｍＮを超えてほぼ１３ｍＮ未満である請求項１記載の磁気ディスク装置。
3. 前記ヘッド・サスペンション・アセンブリの押付荷重がほぼ７ｍＮを超えてほぼ１２ｍＮ未満である請求項１記載の磁気ディスク装置。
4. 前記ヘッド・サスペンション・アセンブリのピッチ剛性がほぼ０．２μＮ・ｍ／ｄｅｇを超えてほぼ２μＮ・ｍ／ｄｅｇ未満である請求項１記載の磁気ディスク装置。
5. 前記磁気ディスクの直径が公称１インチ以下である請求項１記載の磁気ディスク装置。
6. 定格回転速度において周速がほぼ１ｍ／ｓを超えほぼ５ｍ／ｓ未満の範囲にあるトラックを有する磁気ディスクと、
   前記磁気ディスクにアクセスするヘッドを備える負圧型フェムト・スライダと、
   前記負圧型フェムト・スライダを退避させるランプと、
   前記負圧型フェムト・スライダを支持するヘッド・サスペンション・アセンブリとを有し、
   前記ヘッド・サスペンション・アセンブリの押付荷重ＧＬ（ｍＮ）、静的ピッチ角ＰＳＡ（ｄｅｇ）、及びピッチ剛性Ｋｐ（μＮ・ｍ／ｄｅｇ）が、式
   （（ＰＳＡ×Ｋｐ）／ＧＬ）＜０．２５ｍｍ
   を満たす磁気ディスク装置。
7. 前記静的ピッチ角が、ほぼ０ｄｅｇを超えてほぼ３ｄｅｇ未満である請求項６記載の磁気ディスク装置。
8. 前記静的ピッチ角が、ほぼ０．３ｄｅｇを超えてほぼ２ｄｅｇ未満である請求項６記載の磁気ディスク装置。
9. 前記静的ピッチ角が、ほぼ０．５ｄｅｇを超えてほぼ１．８ｄｅｇ未満である請求項６記載の磁気ディスク装置。
10. 前記ピッチ剛性が、ほぼ０．２μＮ・ｍ／ｄｅｇを超えてほぼ２μＮ・ｍ／ｄｅｇ未満である請求項６記載の磁気ディスク装置。
11. 前記磁気ディスクの直径が公称１インチ以下である請求項６記載の磁気ディスク装置。
12. 定格回転速度において周速がほぼ１ｍ／ｓを超えてほぼ５ｍ／ｓ未満の範囲にあるトラックを有する磁気ディスクと、
    前記磁気ディスクにアクセスするヘッドを備える負圧型フェムト・スライダと、
    前記負圧型フェムト・スライダを退避させるランプと、
    前記負圧型フェムト・スライダを支持するヘッド・サスペンション・アセンブリとを有し、
    前記ヘッド・サスペンション・アセンブリの押付荷重ＧＬが３ｍＮを超えて１５ｍＮ未満であり、前記押付荷重ＧＬ（ｍＮ）、静的ピッチ角ＰＳＡ（ｄｅｇ）、及びピッチ剛性Ｋｐ（μＮ・ｍ／ｄｅｇ）が、式
    （（ＰＳＡ×Ｋｐ）／ＧＬ）＜０．２５ｍｍ
    を満たす磁気ディスク装置。
13. 前記押付荷重がほぼ６ｍＮを超えてほぼ１３ｍＮ未満である請求項１２記載の磁気ディスク装置。
14. 前記押付荷重がほぼ７ｍＮを超えてほぼ１２ｍＮ未満である請求項１２記載の磁気ディスク装置。
15. 前記静的ピッチ角がほぼ０ｄｅｇを超えてほぼ３ｄｅｇ未満である請求項１２記載の磁気ディスク装置。
16. 前記静的ピッチ角がほぼ０．３ｄｅｇを超えてほぼ２ｄｅｇ未満である請求項１２記載の磁気ディスク装置。
17. 前記静的ピッチ角がほぼ０．５ｄｅｇを超えてほぼ１．８ｄｅｇ未満である請求項１２記載の磁気ディスク装置。
18. 前記ピッチ剛性がほぼ０．２μＮ・ｍ／ｄｅｇを超えてほぼ２μＮ・ｍ／ｄｅｇ未満である請求項１２記載の磁気ディスク装置。
19. 前記磁気ディスクの直径が公称１インチ以下である請求項１２記載の磁気ディスク装置。
    

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