JP2006048747A - ヘッド、ヘッドサスペンションアッセンブリ、およびこれを備えたディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スライダのヘッド部への油分の付着を抑制し、安定した浮上量を得られ信頼性の向上したヘッド、ヘッドサスペンションアッセンブリ、およびディスク装置を提供する。
【解決手段】ヘッド４０は、記録媒体表面と対向面との間に生じる空気流により浮上するスライダ４２と、スライダに設けられ記録媒体に対し情報の記録再生を行うヘッド部５２と、を有している。スライダは、凹所により規定され負圧を発生させる負圧キャビティ４４と、負圧キャビティに対して空気流の下流側に位置し、対向面に突出して設けられているとともに記録媒体に対向する突出面５０ａを有したパッド部５０と、を有している。パッド部の突出面にヘッド部のリード／ライトギャップ５４が形成されている。パッド部は、リード／ライトギャップに対して空気流の下流側に設けられ、空気流の方向に沿って突出面から複数段の階段状に形成された段差部５６を有している。
【選択図】 図３

Description

この発明は、磁気ディスク装置等のディスク装置に用いるヘッド、このヘッドを備えたヘッドサスペンションアッセンブリ、およびヘッドサスペンションアッセンブリを備えたディスク装置に関する。

ディスク装置として、例えば、磁気ディスク装置は、ケース内に配設された磁気ディスクと、磁気ディスクを支持および回転駆動するスピンドルモータと、磁気ディスクに対して情報のリード／ライトを行う磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気ディスクに対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリと、を備えている。キャリッジアッセンブリは、回動自在に支持されたアームと、アームから延出したサスペンションとを備え、このサスペンションに延出端に磁気ヘッドが支持されている。磁気ヘッドは、サスペンションに取り付けられたスライダ、およびスライダに設けられたヘッド部を有し、ヘッド部は、リード用の再生素子、ライト用の記録素子を含んで構成されている。

スライダは、磁気ディスクの記録面と対向した対向面を有している。また、スライダは、サスペンションにより、磁気ディスクの磁気記録層に向う方向に所定のヘッド荷重が印加されている。磁気ディスク装置の動作時、回転する磁気ディスクとスライダとの間には空気流が発生し、スライダの対向面には、空気流体潤滑の原理により、スライダを磁気ディスク記録面から浮上させる力が作用する。この浮上力とヘッド荷重とを釣り合わせることにより、スライダは磁気ディスク記録面と一定の隙間を保って浮上している。

スライダの浮上量は、磁気ディスクのどの半径位置においても同程度であることが求められる。磁気ディスクの回転数は一定であり、周速は半径位置に応じて相違している。また、磁気ヘッドは、回転式のキャリッジアッセンブリにより位置決めされるために、スキュー角（流れの方向とスライダの中心線とのなす角）もディスクの半径位置に応じて相違している。そのため、スライダの設計においては、ディスクの半径位置に応じて変化する上記２つのパラメータを適宜利用して、ディスク半径位置による浮上量の変化を抑制する必要がある。

使用環境の変化を考慮した場合、ディスク装置は、高地での減圧環境下においても円滑に動作することが求められる。空気流体潤滑によってスライダ対向面に作用する正圧とヘッド荷重との釣り合いのみを考慮して磁気ヘッドを構成した場合、減圧環境下では、空気流体潤滑によって生じる正圧が減少する。そのため、スライダは、浮上量が低下した位置で釣り合うか、磁気ディスク表面に接触してしまう。

このような浮上量の低下を防止するため、スライダの対向面中央付近に負圧キャビティを形成したディスク装置が知られている（例えば、特許文献１）。負圧キャビティは、空気流出方向以外の３方向を凸部からなるレールに囲まれた溝によって形成されている。そして、負圧キャビティにより発生した負圧、ヘッド荷重、および正圧の釣り合いにより、スライダが浮上するように構成されている。上記構成によれば、減圧環境下において、発生する正圧は減少するが同時に負圧も減少し、浮上量低下の少ないスライダを実現することができる。また、ヘッド部は、スライダの対向面に形成された凸部からなるセンタパッドに形成されている。

このように、スライダ対向面の凹凸形状を工夫することにより、スライダの浮上量、浮上姿勢、減圧低下浮上量を調整することができる。スライダ対向面の凹凸形状は、製造コスト上、単一か２種類の深さの溝で構成されている。
特開２００１−２８３５４９号公報

通常、磁気ディスク表面には潤滑用の潤滑剤が塗布されている。また、磁気ディスク装置内部の可動部には、潤滑剤としてグリース等の油分が含まれている。磁気ディスク装置の動作中に磁気ディスクが高速回転すると、これらの潤滑剤や油分はスライダの対向面に付着し、レールやセンタパッドの後縁に溜まって徐々に成長しいく。この場合、潤滑剤や油分が磁気ヘッドの書き込み、読み出し部分に付着し、磁気ヘッドの情報処理能力を劣化させる。同時に、付着した油分に起因する磁気ヘッドの浮上挙動変化が発生し、安定した記録再生が損なわれる虞がある。従って、装置の信頼性の点で問題となっている。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、スライダのヘッド部への油分の付着を抑制し、安定した浮上量を得られ信頼性の向上したヘッド、このヘッドを備えたヘッドサスペンションアッセンブリ、およびディスク装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の態様に係るヘッドは、回転自在な記録媒体の表面に対向する対向面を有し、前記記録媒体の回転によって上記記録媒体表面と対向面との間に生じる空気流により浮上するスライダと、上記スライダに設けられ上記記録媒体に対し情報の記録再生を行うヘッド部と、を備え、
前記スライダは、前記対向面に形成された凹所により規定され負圧を発生させる負圧キャビティと、前記負圧キャビティに対して上記空気流の下流側に位置し、前記対向面に突出して設けられているとともに前記記録媒体に対向する突出面を有したパッド部と、を有し、前記ヘッド部は、前記パッド部の突出面に形成されたリード／ライトギャップを有し、前記パッド部は、前記リード／ライトギャップに対して前記空気流の下流側に設けられ、前記空気流の方向に沿って前記突出面から複数段の階段状に形成された段差部を有している。

この発明の他の態様に係るヘッドサスペンションアッセンブリは、前記記録媒体の表面に対向する対向面を有し、前記記録媒体の回転によって上記記録媒体表面と対向面との間に生じる空気流により浮上するスライダと、上記スライダに設けられ上記記録媒体に対し情報の記録再生を行うヘッド部と、を具備したヘッドと、前記記録媒体に対して前記ヘッドを移動自在に支持しているとともに、前記記録媒体の表面に向かうヘッド荷重を前記ヘッドに印加したヘッドサスペンションと、を備え、
前記スライダは、前記対向面に形成された凹所により規定され負圧を発生させる負圧キャビティと、前記負圧キャビティに対して上記空気流の下流側に位置し、前記対向面に突出して設けられているとともに前記記録媒体に対向する突出面を有したパッド部と、を有し、前記ヘッド部は、前記パッド部の突出面に形成されたリード／ライトギャップを有し、前記パッド部は、前記リード／ライトギャップに対して前記空気流の下流側に設けられ、前記空気流の方向に沿って前記突出面から複数段の階段状に形成された段差部を有している。

この発明の他の態様に係るディスク装置は、ディスク状の記録媒体と、前記記録媒体を支持しているとともに回転駆動する駆動部と、前記記録媒体の表面に対向する対向面を有し、前記記録媒体の回転によって上記記録媒体表面と対向面との間に生じる空気流により浮上するスライダと、上記スライダに設けられ上記記録媒体に対し情報の記録再生を行うヘッド部と、を具備したヘッドと、前記記録媒体に対して前記ヘッドを移動自在に支持しているとともに、前記記録媒体の表面に向かうヘッド荷重を前記ヘッドに印加したヘッドサスペンションと、を備え、
前記スライダは、前記対向面に形成された凹所により規定され負圧を発生させる負圧キャビティと、前記負圧キャビティに対して上記空気流の下流側に位置し、前記対向面に突出して設けられているとともに前記記録媒体に対向する突出面を有したパッド部と、を有し、前記ヘッド部は、前記パッド部の突出面に形成されたリード／ライトギャップを有し、前記パッド部は、前記リード／ライトギャップに対して前記空気流の下流側に設けられ、前記空気流の方向に沿って前記突出面から複数段の階段状に形成された段差部を有している。

以上の詳述したように、本発明によれば、スライダのヘッド部への油分付着を抑制し、安定した浮上量が得られ信頼性の向上したヘッド、このヘッドを備えたヘッドサスペンションアッセンブリ、およびディスク装置を提供することができる。

以下図面を参照しながら、この発明に係るディスク装置をハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤと称する）に適用した実施の形態について詳細に説明する。

図１に示すように、ＨＤＤは、上面の開口した矩形箱状のケース１２と、複数のねじによりケースにねじ止めされケースの上端開口を閉塞する図示しないトップカバーと、を有している。

ケース１２内には、記録媒体としての磁気ディスク１６、磁気ディスクを支持および回転させる駆動部としてのスピンドルモータ１８、磁気ディスクに対して情報の書き込み、読み出しを行なう複数の磁気ヘッド、これらの磁気ヘッドを磁気ディスク１６に対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリ２２、キャリッジアッセンブリを回動および位置決めするボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）２４、磁気ヘッドが磁気ディスクの最外周に移動した際、磁気ヘッドを磁気ディスクから離間した退避位置に保持するランプロード機構２５、およびヘッドＩＣ等を有する基板ユニット２１等が収納されている。

ケース１２の底壁外面には、基板ユニット２１を介してスピンドルモータ１８、ＶＣＭ２４、および磁気ヘッドの動作を制御する図示しないプリント回路基板がねじ止めされている。

磁気ディスク１６は、上面および下面に磁気記録層を有している。そして、磁気ディスク１６は、スピンドルモータ１８の図示しないハブの外周に嵌合されているとともに、クランプばね１７によってハブ上に固定されている。スピンドルモータ１８を駆動することにより、磁気ディスク１６は所定の速度、例えば、４２００ｒｐｍで矢印Ｂ方向に回転される。

キャリッジアッセンブリ２２は、ケース１２の底壁上に固定された軸受部２６と、軸受部から延出した複数のアーム３２と、を備えている。これらのアーム３２は、磁気ディスク１６の表面と平行に、かつ、互いに所定の間隔を置いて位置しているとともに、軸受部２６から同一の方向へ延出している。キャリッジアッセンブリ２２は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンション３８を備えている。サスペンション３８は、板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム３２の先端に固定され、アームから延出している。各サスペンション３８は対応するアーム３２と一体に形成されていてもよい。アーム３２およびサスペンション３８によりヘッドサスペンションを構成し、このヘッドサスペンションと磁気ヘッドとによりヘッドサスペンションアッセンブリを構成している。

図２に示すように、各磁気ヘッド４０は、ほぼ矩形状のスライダ４２とこのスライダに設けられた記録再生用のヘッド部５２とを有し、サスペンション３８の先端部に設けられたジンバルばね４１に固定されている。各磁気ヘッド４０は、サスペンション３８の弾性により、磁気ディスク１６の表面に向かうヘッド荷重Ｌが印加されている。

図１に示すように、キャリッジアッセンブリ２２は、軸受部２６からアーム３２と反対の方向へ延出した支持枠４５を有し、この支持枠により、ＶＣＭ２４の一部を構成するボイスコイル４７が支持されている。支持枠４５は、合成樹脂によりボイスコイル４７の外周に一体的に成形されている。ボイスコイル４７は、ケース１２上に固定された一対のヨーク４９間に位置し、これらのヨーク、および一方のヨークに固定された図示しない磁石とともにＶＣＭ２４を構成している。ボイスコイル４７に通電することにより、軸受部２６の回りでキャリッジアッセンブリ２２が回動し、磁気ヘッド４０は磁気ディスク１６の所望のトラック上に移動および位置決めされる。

ランプロード機構２５は、ケース１２の底壁に設けられているとともに磁気ディスク１６の外側に配置されたランプ５１と、各サスペンション３８の先端から延出したタブ５３と、を備えている。キャリッジアッセンブリ２２が、磁気ディスク１６の外側の退避位置まで回動する際、各タブ５３は、ランプ５１に形成されたランプ面と係合し、その後、ランプ面の傾斜によって引き上げられ、磁気ヘッドのアンロード動作を行う。

次に、磁気ヘッド４０の構成について詳細に説明する。図２ないし図５に示すように、磁気ヘッド４０はほぼ角柱状に形成されたスライダ４２を有し、このスライダは磁気ディスク１６の表面に対向する矩形状のディスク対向面４３を有している。磁気ヘッド４０は浮上型のスライダとして構成され、スライダ４２は、磁気ディスク１６の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃにより浮上する。ＨＤＤの動作時、スライダ４２のディスク対向面４３はディスク表面に対し常に隙間を保って対向している。ここで、空気流Ｃの方向は、磁気ディスク１６の回転方向Ｂに一致している。

スライダ４２は、磁気ディスク１６表面に対し、ディスク対向面４３の長手方向が空気流Ｃの方向とほぼ一致するように配置されている。ディスク対向面４３上にはほぼＵ字形状のレール部４６が突設されている。レール部４６は、空気流Ｃの下流側に向かって開放した形状に形成され、ディスク対向面４３の各長辺に沿って延びた一対の直線部４６ａと、これら直線部の上流側を連結した連結部４６ｂとを有している。レール部４６は、磁気ディスク１６の表面に対向するほぼ平坦な底面を有している。レール部４６は、高さが約０．５ｍｍに形成され、その周面は、中間的な段差を有することなく、ディスク対向面４３に対してほぼ垂直に起立している。

ディスク対向面４３のほぼ中央部には、レール部４６によって規定された凹所からなる負圧キャビティ４４が形成されている。負圧キャビティ４４は、空気流Ｃの方向に対し、下流側に向かって開放している。凹所からなる負圧キャビティ４４を設けることにより、ＨＤＤで実現される全てスキュー角において、ディスク対向面４３中心部で負圧を発生させることができる。更に、磁気ディスク１６の径方向位置により負圧がスライダ中央で発生しなくなり、径方向位置に応じてスライダ４２のロール角が大きく付いてしまう。

スライダ４２は、空気流Ｃの方向に対して、ディスク対向面４３の下流側の端部に突出して設けられたほぼ角柱形状のセンタパッド５０を有している。パッド部として機能するセンタパッド５０は、空気流Ｃの方向に対して、負圧キャビティ４４の下流側に位置し、かつ、ディスク対向面４３の幅方向ほぼ中央に位置している。センタパッド５０の高さＨは約０．５ｍｍに形成されている。センタパッド５０の突出面５０ａは、ほぼ矩形状に形成され、磁気ディスク１６の表面に対向しているとともにレール部４６の底面とほぼ同一平面上に位置している。

磁気ヘッド４０のヘッド部５２は、磁気ディスク１６に対して情報の記録再生を行う記録素子および再生素子を有している。これら再生素子および記録素子は、空気流Ｃの方向に対して、スライダ４２の下流側端部に設けられている。また、再生素子および記録素子は、センタパッド５０の突出面５０ａに形成されたリード／ライトギャップ５４を有している。

図３ないし図５に示すように、リッド／ライトギャップ５４が形成されたセンタパッド５０は、突出面５０ａの周縁からディスク対向面４３まで延びた複数の側面を有している。これらの側面の内、負圧キャビティ４４を向いた側面、およびスライダ４２の長辺と平行に延びた一対の側面は、それぞれ段差を有することなくディスク対向面４３に対してほぼ垂直に起立している。これに対し、リード／ライトギャップ５４に対して空気流Ｃの下流側に位置した側面は、突出面５０ａからディスク対向面４３まで、空気流Ｃの方向に沿って複数段、例えば、２段の階段状に形成され、高さが段階的に低くなった段差部５６を構成している。段差部５６の各段差ｈは、０．０３ないし０．３ｍｍに形成されている。
図５に示すように、上記構成の磁気ヘッド４０は、ヘッド部５２のリード／ライトギャップ５４が最もディスク表面に接近した傾斜姿勢をとって浮上する。

以上のように構成されたＨＤＤおよびヘッドサスペンションアッセンブリによれば、磁気ヘッド４０は、磁気ディスク１６の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃにより浮上する。これにより、ＨＤＤの動作時、スライダ４２のディスク対向面４３はディスク表面に対し常に隙間を保って対向している。この際、ディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃは、スライダ４２の流入側から流出側、つまり、下流側に向かって徐々に圧力が上昇し、レール部４６の下流側端を通過する際、レール部の段差により急激に開放されて圧力が低下する。そのため、空気流Ｃ中に含まれている油分は、レール部４６の段差部分で急激に気体から液体に変化し、この段差部分に付着、集積する。

一方、空気流Ｃの方向に対してセンタパッド５０の下流側端には段差部５６が設けられている。空気流Ｃは段差部５６を通過する際、徐々に開放され圧力が徐々に低下する。そのため、空気流Ｃ中に含まれている油分は、段差部５６で急激に気体から液体に変化することなく、徐々に液体に変化する。従って、段差部５６における油分の付着および集積が大幅に低減する。その結果、ヘッド部５２部分における油分の付着、集積を抑制することができる。

上記のように、磁気ヘッド４０によれば、ヘッド部５２のリード／ライトギャップ５４が設けられているセンタパッド５０部分への油分の付着、集積を抑制し、他の部分、例えば、レール部４６の段差部分に油分を積極的に付着、集積させることにより、磁気ヘッドへの油分の付着を効果的に制御し、磁気ヘッドの浮上挙動変化および情報処理能力劣化を防止することができる。これにより、安定した浮上量が得られ信頼性の向上したヘッド、このヘッドを備えたヘッドサスペンションアッセンブリ、およびＨＤＤが得られる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

スライダにおけるレール部およびセンタパッドの形状および寸法等は上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて変更可能である。センタパッドの段差部は、２段に限らず、３段以上としてもよい。ＨＤＤにおいて、磁気ディスクの枚数は１枚に限らず、必要に応じて増加可能である。

この発明の実施形態に係るＨＤＤを示す平面図。 上記ＨＤＤにおける磁気ヘッド部分を拡大して示す側面図。 上記磁気ヘッドのスライダのディスク対向面側を示す斜視図。 上記スライダのセンタパッド部を拡大して示す斜視図。 上記磁気ヘッドの浮上状態を拡大して示す側面図。

符号の説明

１２…ケース、 １６…磁気ディスク、 １８…スピンドルモータ
２２…キャリッジアッセンブリ、 ２６…軸受部、 ３２…アーム、
３８…サスペンション、 ４０…磁気ヘッド、 ４２…スライダ、
４３…ディスク対向面、 ４４…負圧チェンバ、 ４６…レール部、
５０…センタパッド、 ５２…ヘッド部、 ５４…リード／ライトギャップ、
５６…段差部

Claims (9)

1. 回転自在な記録媒体の表面に対向する対向面を有し、前記記録媒体の回転によって上記記録媒体表面と対向面との間に生じる空気流により浮上するスライダと、
   上記スライダに設けられ上記記録媒体に対し情報の記録再生を行うヘッド部と、を備え、
   前記スライダは、前記対向面に形成された凹所により規定され負圧を発生させる負圧キャビティと、前記負圧キャビティに対して上記空気流の下流側に位置し、前記対向面に突出して設けられているとともに前記記録媒体に対向する突出面を有したパッド部と、を有し、
   前記ヘッド部は、前記パッド部の突出面に形成されたリード／ライトギャップを有し、
   前記パッド部は、前記リード／ライトギャップに対して前記空気流の下流側に設けられ、前記空気流の方向に沿って前記突出面から複数段の階段状に形成された段差部を有しているヘッド。
2. 前記段差部の各段差は、０．０３ないし０．３ｍｍに形成されている請求項１に記載のヘッド。
3. 前記負圧キャビティを囲んで前記対向面に突出して設けられたレール部を備え、レール部は、前記記録媒体の表面と対向する底面と、上記底面から対向面まで起立した周面と、を有している請求項１又は２に記載のヘッド。
4. ディスク状の記録媒体と、上記記録媒体を支持しているとともに回転駆動する駆動部と、を備えたディスク装置に用いるヘッドサスペンションアッセンブリであって、
   前記記録媒体の表面に対向する対向面を有し、前記記録媒体の回転によって上記記録媒体表面と対向面との間に生じる空気流により浮上するスライダと、上記スライダに設けられ上記記録媒体に対し情報の記録再生を行うヘッド部と、を具備したヘッドと、
   前記記録媒体に対して前記ヘッドを移動自在に支持しているとともに、前記記録媒体の表面に向かうヘッド荷重を前記ヘッドに印加したヘッドサスペンションと、を備え、
   前記スライダは、前記対向面に形成された凹所により規定され負圧を発生させる負圧キャビティと、前記負圧キャビティに対して上記空気流の下流側に位置し、前記対向面に突出して設けられているとともに前記記録媒体に対向する突出面を有したパッド部と、を有し、
   前記ヘッド部は、前記パッド部の突出面に形成されたリード／ライトギャップを有し、
   前記パッド部は、前記リード／ライトギャップに対して前記空気流の下流側に設けられ、前記空気流の方向に沿って前記突出面から複数段の階段状に形成された段差部を有しているヘッドサスペンションアッセンブリ。
5. 前記段差部の各段差は、０．０３ないし０．３ｍｍに形成されている請求項４に記載のヘッドサスペンションアッセンブリ。
6. 前記負圧キャビティを囲んで前記対向面に突出して設けられたレール部を備え、レール部は、前記記録媒体の表面と対向する底面と、上記底面から対向面まで起立した周面と、を有している請求項４又は５に記載のヘッドサスペンションアッセンブリ。
7. ディスク状の記録媒体と、
   前記記録媒体を支持しているとともに回転駆動する駆動部と、
   前記記録媒体の表面に対向する対向面を有し、前記記録媒体の回転によって上記記録媒体表面と対向面との間に生じる空気流により浮上するスライダと、上記スライダに設けられ上記記録媒体に対し情報の記録再生を行うヘッド部と、を具備したヘッドと、
   前記記録媒体に対して前記ヘッドを移動自在に支持しているとともに、前記記録媒体の表面に向かうヘッド荷重を前記ヘッドに印加したヘッドサスペンションと、を備え、
   前記スライダは、前記対向面に形成された凹所により規定され負圧を発生させる負圧キャビティと、前記負圧キャビティに対して上記空気流の下流側に位置し、前記対向面に突出して設けられているとともに前記記録媒体に対向する突出面を有したパッド部と、を有し、
   前記ヘッド部は、前記パッド部の突出面に形成されたリード／ライトギャップを有し、
   前記パッド部は、前記リード／ライトギャップに対して前記空気流の下流側に設けられ、前記空気流の方向に沿って前記突出面から複数段の階段状に形成された段差部を有しているディスク装置。
8. 前記段差部の各段差は、０．０３ないし０．３ｍｍに形成されている請求項７に記載のディスク装置。
9. 前記負圧キャビティを囲んで前記対向面に突出して設けられたレール部を備え、レール部は、前記記録媒体の表面と対向する底面と、上記底面から対向面まで起立した周面と、を有している請求項７又は８に記載のディスク装置。

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