JP2007048343A - 磁気ヘッドスライダ及び磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気ヘッドスライダの浮上量が低下すると、磁気ヘッドスライダがつんのめりの姿勢となって、空気流入端の前縁部が磁気ディスク面と接触して媒体が損傷するという問題が発生する。
【解決手段】磁気ヘッドスライダ１は、浮上面４と、空気流入端２と、空気流出端３を有する。浮上面４には３つの浮上用パッド５ａ，５ｂ，５ｃが形成されており、浮上用パッド５ａ，５ｂの周囲には、ステップ軸受面７ａが形成されており、ステップ軸受面７ａに空気流入側を囲まれて負圧を発生する負圧溝８が形成されている。浮上用パッド５ｃは、空気流出端３近傍に形成され、磁気ヘッド９を備え、浮上用パッド５ｃの空気流入側には、ステップ軸受７ｂが形成されている。そして、空気流入端２の前縁部には、開口部１０が形成されている。開口部１０の、深さは浮上用パッド５ａ，５ｂから０．５μｍ〜２μｍの深さである。
【選択図】図1

Description

本発明は、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。

近年、磁気ディスク装置は、小型化、大容量化が進んでおり、記録媒体（磁気ディスク）に記録するデータは、益々高記録密度になっている。これに伴い、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとのスペース、すなわち磁気ヘッドスライダの浮上量を小さくする必要がある。低浮上で安定に浮上する磁気ヘッドスライダとして、例えば、特許文献１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（７００nm以下）にすることにより、磁気ディスクの周速に依存しないで、一定浮上量を実現する磁気ヘッドスライダが提案されている。このような微小な深さの段差（ステップ）を持つスライダを微小ステップスライダと称している。

また、特許文献２には、低浮上の磁気ヘッドスライダにおいて、スライダの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、段差深さ（高さ）と略同じか、それよりも高い微小突起を設けることにより、スライダが前のめりに回転しにくく、段差面の前縁がディスク面と接触することを防止するスライダが開示されている。

特開平６-３２５５３０号公報 特開２０００−２１１０９号公報

磁気ヘッドスライダが回転する磁気ディスク上に浮上中、浮上量が変動し磁気ディスク面と接触した場合、磁気ヘッドスライダの浮上面（ディスク対向面）が摩擦力により引っ張られ、磁気ヘッド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、所謂つんのめりとなって、磁気ヘッドスライダの流入端側の前縁部が磁気ディスク面と接触する。磁気ヘッドスライダの流入端側の前縁部が磁気ディスク面と接触すると、空気流入口が塞がれてしまい、空気流が磁気ヘッドスライダの浮上面側に流入しなくなるため、磁気ヘッドスライダに浮上力が発生せず、つんのめりの姿勢のまま磁気ヘッドスライダと磁気ディスク面が連続的に接触して磁気ディスクが損傷を受けるという問題がある。

特に、磁気ヘッド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磁気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、磁気ヘッドスライダがつんのめりの姿勢となり、磁気ヘッドスライダの流入端側の前縁部が磁気ディスク面と接触することを防ぐことが、媒体の損傷を防ぎ、信頼性を確保するための重要な課題である。この問題を解決するために、流入端側の前縁部に面取りを施して（曲率を設け）、接触面積を増大させることにより接触応力（面圧）を低減する方法があるが、面取りは通常、加工バラツキの大きい機械加工で行うため、浮上量変動を発生させる大きな要因となる。浮上量変動が発生すると、データの読み出し、書き込みの誤動作の原因となる。したがって、この方法は、流入端側の前縁部の接触による磁気ディスク損傷を防止するための有効な手段とならない。

上記特許文献２に記載されているように、磁気ヘッドスライダ流入端側の前縁部が接触しないように、磁気ヘッドスライダの浮上用レールの流入側に設けられた段差面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。

また、磁気ヘッドスライダの浮上量低下の要因として、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、磁気ヘッドスライダがつんのめりの姿勢となって、磁気ヘッドスライダの流入端側の前縁部が磁気ディスク面と接触して媒体が損傷するという問題が発生する。

本発明の目的は、磁気ヘッドスライダがつんのめりの姿勢になるのを防ぎ、また、磁気ヘッドスライダがつんのめりの姿勢となった場合でも速やかに復帰することができる磁気ヘッドスライダを提供することである。

本発明の他の目的は、磁気ヘッドスライダの前縁部での連続接触による媒体の損傷を防止することにより、磁気ディスクに安定して読み書きができる信頼性の高い磁気ディスク装置を提供することである。

上記目的を達成するための、本発明の代表的な磁気ヘッドスライダは、空気流入端と、浮上面と、空気流出端とを有し、前記浮上面は前記空気流入端側と前記空気流出端側に形成された浮上用パッドと、前記空気流入端と前記浮上用パッドの間及び該浮上用パッドの周囲に形成されたステップ軸受面と、該ステップ軸受面から窪んで形成された負圧溝と、前記空気流出端側の浮上用パッドに設けられた磁気ヘッドと、前記空気流入端が磁気ディスクと接触したときに前記空気流入端側の浮上用パッドに空気を導く空気取り入れ部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、磁気ヘッドスライダがつんのめりの姿勢になるのを防ぎ、また、磁気ヘッドスライダがつんのめりの姿勢となった場合でも速やかに復帰することができる磁気ヘッドスライダを提供することができる。

また、本発明によれば、磁気ヘッドスライダの前縁部での連続接触による媒体の損傷を防止することにより、磁気ディスクに安定して読み書きができる信頼性の高い磁気ディスク装置を提供することができる。

本発明の第1の実施例を図１を用いて説明する。図1は磁気ヘッドスライダを浮上面側から見た斜視図である。磁気ヘッドスライダ１は、記録媒体である磁気ディスク面上を浮上するものであり、その場合、浮上面となるディスク対向面４と、磁気ディスクの回転に伴う空気流が流れ込んでくる側の空気流入端２と、この空気流入端２の風下側になり空気が流出する側の空気流出端３を有する。ディスク対向面（浮上面）４には浮上力を発生させるための３つの浮上用パッド５が形成されている。そのうちの２つは、磁気ヘッドスライダ１の空気流入側の両端に、残りの１つは空気流出側の中央に形成されている。空気流入側の浮上用パッド５ａ，５ｂの周囲には、浮上用パッド５ａ，５ｂで発生する正圧の量を調整するステップ軸受面７ａが形成されており、ステップ軸受面７ａに空気流入側を囲まれて負圧を発生する負圧溝８が形成されている。

空気流出側の浮上用パッド５ｃは、空気流出端３近傍に形成され、磁気ディスクに情報を記録し、または磁気ディスクに記録された情報を読み取る磁気ヘッド９を備え、浮上用パッド５ｃの空気流入側には、この浮上用パッド５ｃで発生する正圧を調整するステップ軸受７ｂが形成されている。ステップ軸受面７ｂは、空気流出側の浮上用パッド５ｃで正圧を発生する様に作用すれば良いので、少なくとも空気流出側の浮上用パッド５ｃの空気流入側に形成されていれば良い。

図１の磁気ヘッドスライダ１のサイズは、例えば、長さが１．２５ｍｍ、幅が１．０ｍｍ、厚さが０．３ｍｍであり、所謂ピコスライダと呼ばれるサイズである。空気流入側の浮上用パッド５ａ，５ｂと空気流出側の浮上用パッド５ｃとは、ほぼ同一平面上にある。ステップ軸受面７ａ，７ｂもほぼ同一平面上にある。浮上用パッド５ａ，５ｂ，５ｃからステップ軸受面７ａ，７ｂまでの深さは１５０ｎｍ〜２４０ｎｍ、浮上用パッド５ａ、５ｂ、５ｃから負圧溝８までの深さは１μｍ〜２μｍである。ステップ軸受面７ａ，７ｂ，７ｃや負圧溝８の加工は、深さの精度が要求されることから、イオンミリングあるいはリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）等の加工法により形成される。

そして、空気流入端側の２つの浮上用パッド５ａ，５ｂのさらに空気流入端側には、空気取り入れ部として開口部１０が形成されている。開口部１０は、空気流が流れ込んでくる側の空気流入端２の前縁部に形成され、幅は０.３〜０.５ｍｍ（スライダ幅の１／３〜１／２）、深さは浮上用パッド５ａ，５ｂから０．５μｍ〜２μｍの深さである。開口部１０の形成は、負圧溝８と同時に形成するのがプロセス効率が良く、イオンミリングあるいはリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）等の加工法により形成する。

次に、上記第１の実施例の効果を図２、図３を用いて説明する。図２は従来の磁気ディスク１２と磁気ヘッドスライダ１４との接触状態を示したものである。磁気ヘッドスライダ１４と回転中の磁気ディスク１２が何らかの理由で接触した場合に、磁気ヘッドスライダ１４と磁気ディスク１２との接触点には図２のような力が作用する。図示はしていないが、磁気ヘッドスライダ１４を支持するサスペンションに設けたピボットから磁気ヘッドスライダ１４に磁気ディスク方向への押付け荷重Ｗが作用している。ｆは磁気ヘッドスライダ１４と磁気ディスク１２の摩擦力である。磁気ヘッドスライダ１４と磁気ディスク１２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Ｗによる回転モーメントＭwよりも大きくなると、磁気ヘッドスライダ１４はピボットを中心に前のめりに回転し、空気流入端２の前縁部が磁気ディスク１２と接触する。ここで、磁気ヘッドスライダ１４がつんのめりになる条件は、Ｍｗ＋Fair1＜Ｍｆとなる。

上記式中、Fair1はスライダ浮上力であるが、開口部の無い従来型の磁気ヘッドスライダ１４では、図２に示すように、空気流入端２の前縁部が磁気ディスク１２と接触すると空気流入口が塞がれ、空気流１３が空気流入側の浮上パッド５ａ（５ｂ）に流入できない。このため、一度磁気ヘッドスライダが前傾姿勢となった場合には、空気流入側の浮上パッドが浮上力を発生することができない。この結果として、従来の磁気ヘッドスライダ１４では、磁気ディスク１２と接触すると、磁気ヘッドスライダ１４は前傾姿勢を保ったまま磁気ディスク１２と連続的に摺動し続けることになる。そして、最悪の場合には、データを破損させるという問題がある。

一方、本実施例では、開口部１０を設けているために、図３に示すように磁気ヘッドスライダ１が前傾姿勢になった場合、磁気ヘッドスライダ１の空気流入側の浮上パッド５ａ（５ｂ）への空気流入路が確保されているので、磁気ヘッドスライダ１を正常な浮上姿勢に戻すための浮上力（復元力Fair2）が得られる。また、図３に示すように磁気ヘッドスライダ１が磁気ディスク１２と接触した場合でも、空気流入路が確保されているので、復元力Fair2によりすぐに正常な浮上姿勢に戻り、浮上量が確保されるので、装置の信頼性を確保する事が可能となる。具体的には、本実施例では、磁気ヘッドスライダ１が前傾姿勢となり、空気流入端２の前縁部が磁気ディスク１２と接触した場合でも、開口部１０により空気流入路が確保されるため、空気流入側の浮上パッド５ａ（５ｂ）に浮上力による復元力Fair2が働き、磁気ヘッドスライダ１は正常な浮上姿勢に戻り、磁気ディスク１２の情報を破損させるような事は無い。また、上記実施例の磁気ヘッドスライダ１は、開口部１０により空気流入側の浮上パッド５ａ，５ｂに常時浮上力が発生しているため、磁気ヘッドスライダ１をつんのめりさせ難いという効果もある。

図４に開口部１０の深さと空気流入端側浮上力との関係を示す。図４は開口部を持たない従来の磁気ヘッドスライダ１４の浮上力を１とした場合の比較値で表したものであり、開口部１０の深さが０．５μｍ〜１μｍの範囲で最も大きな浮上力が得られている。２μｍより深くすると浮上力は大きく減少する。したがって、開口部１０の深さは、０．５μｍ〜２μｍの範囲であれば良く、望ましくは０．５μｍ〜１μｍの範囲である。また、イオンミリングによる加工は、時間がかかるので、開口部１０の加工深さの上限は、負圧溝８の深さと同等とするのがプロセス的に望ましい。

尚、上記第１の実施例では、ピコスライダへの適用で説明したが、これに限定されるものではなく、長さ０．８５ｍｍ、幅０．７ｍｍ、厚さ０.２３ｍｍの所謂フェムトスライダであっても上記と同じ効果は得られる。同様に、フェムトスライダよりもさらに小型のスライダあるいはピコスライダよりも大きなスライダへの適用も可能である。

本発明の第２の実施例を図５を用いて説明する。図示するように、磁気ヘッドスライダ１１の空気流入端側の２つの浮上用パッド５ａ，５ｂの、さらに空気流入端側の幅方向に空気取り入れ部として帯状のパッド１５ａ，１５ｂが形成されている。それ以外の構成は上記第１の実施例（図１）と同じである。帯状のパッド１５ａ，１５ｂの高さは空気流入側の浮上用パッド５ａ，５ｂとほぼ同一か少し窪んでおり、一部が空気流入用にステップ軸受面７ａと同一の高さまで窪んでいる。この窪み１５ｃは帯状のパッド１５ａ，１５ｂの中央部に形成される。窪み１５ｃの形成は、ステップ軸受面７ａ上に一本の帯状パッドを形成した後、イオンミリングなどにより中央部を除去する方法でも良いし、ステップ軸受面７ａ上に帯状のパッド１５ａ，１５ｂを分離して形成する方法でも良い。本実施例でも、磁気ヘッドスライダ１１が前傾姿勢になった場合、磁気ヘッドスライダ１１の空気流入側の浮上用パッド５ａ，５ｂへの空気流入路（窪み１５ｃ）が確保されているため、磁気ヘッドスライダ１１を正常な浮上姿勢に戻すための復元力が得られる。また、磁気ヘッドスライダ１１の前縁部が磁気ディスク１２と接触しても、空気流入路が確保されているので、すぐに正常な浮上姿勢に復帰することができ、磁気ディスク１２の情報を破損させるような事は無い。

図６は上記実施例による磁気ヘッドスライダ１（１１）を搭載した磁気ディスク装置の構成図である。スピンドルモータ１６に表面が平滑にされた磁気ディスク１２が取り付けられている。この磁気ディスク１２に対して情報の記録あるいは再生を行う磁気ヘッド９を搭載した磁気ヘッドスライダ１（１１）はサスペンション１９の一端に取り付けられ、サスペンション１９の他端はヘッドアーム２０に取り付けられている。ヘッドアーム２０はピボットベアリング２１に取り付けられ、ピボットベアリング２１にはヘッドアーム２０の反対側にボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２２のコイルが取り付けられている。ＶＣＭ２２のコイルに通電することにより、ヘッドアーム２０がピボットベアリング２１と共に回転し、磁気ヘッドスライダ１は磁気ディスク１２の所定の半径位置に位置決めされる。ここで、サスペンション１９とヘッドアーム２０とで磁気ヘッドスライダ１の支持機構を構成している。また、ピボットベアリング２１とＶＣＭ２２とで磁気ヘッドスライダ１のアクチュエータを構成している。

磁気ディスク１２が回転していない状態では、磁気ヘッドスライダ１は、サスペンション１８の先端のリフトタブ１９を介して、磁気ディスク１２の外周より離れた位置に設けられたランプ機構２３上に保持（アンロード）されている。そして、磁気ディスク１２が所定の回転数に達した時に、リフトタブ１９をランプ機構２３のスロープに沿って磁気ディスク１２の方向に移動させ、磁気ヘッドスライダ１を回転ディスク面上に降ろす（ローディング）。

この磁気ディスク装置は、磁気ヘッドスライダの前縁部での連続接触による媒体の損傷を防止することができるので、表面が平滑化された磁気ディスクに対しても安定して情報の記録あるいは再生を行うことができる。したがって、信頼性の高い磁気ディスク装置を得ることができる。なお、上記説明では、ランプ機構を有する磁気ディスク装置を例にしたが、ランプ機構を持たない、例えばＣＳＳタイプの磁気ディスク装置であっても上記と同様の効果が得られることは言うまでもない。

本発明の第１の実施例による磁気ヘッドスライダの浮上面方向から見た斜視図である。 従来の磁気ヘッドスライダの機能説明図である。 第１の実施例による磁気ヘッドスライダの機能説明図である。 第１の実施例による磁気ヘッドスライダの開口部の深さと空気流入端側浮上力の関係を示す図である。 本発明の第２の実施例による磁気ヘッドスライダの浮上面方向から見た斜視図である。 本発明の磁気ヘッドスライダを搭載する磁気ディスク装置の構成図である。

符号の説明

１，１１…磁気ヘッドスライダ、
２…空気流入端、
３‥空気流出端、
４…浮上面（ディスク対向面）、
５ａ，５ｂ，５ｃ…浮上用パッド、
７ａ，７ｂ…ステップ軸受面、
８…負圧溝、
９…磁気ヘッド、
１０…開口部、
１２…磁気ディスク、
１３‥空気流、
１５ａ，１５ｂ…帯状パッド、
１５ｃ…窪み、
１６…スピンドルモータ、
１８…サスペンション、
１９…リフトタブ、
２０…ヘッドアーム、
２１…ピポットベアリング、
２２‥ボイスコイルモータ、
２３…ランプ機構。

Claims (14)

1. 空気流入端と、浮上面と、空気流出端とを有し、前記浮上面は前記空気流入端側と前記空気流出端側に形成された浮上用パッドと、前記空気流入端と前記浮上用パッドの間及び該浮上用パッドの周囲に形成されたステップ軸受面と、該ステップ軸受面から窪んで形成された負圧溝と、前記空気流出端側の浮上用パッドに設けられた磁気ヘッドと、前記空気流入端が磁気ディスクと接触したときに前記空気流入端側の浮上用パッドに空気を導く空気取り入れ部とを有することを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
2. 前記空気取り入れ部は、前記空気流入端に設けられた開口部であることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドスライダ。
3. 前記空気取り入れ部は、前記浮上面の空気流入端側に設けられた一部に窪みを有する帯状のパッドであることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドスライダ。
4. 空気流入端と、浮上面と、空気流出端とを有し、前記浮上面は前記空気流入端側と前記流出端側に形成された浮上用パッドと、前記空気流入端と前記浮上用パッドの間及び該浮上用パッドの周囲に形成されたステップ軸受面と、該ステップ軸受面から窪んで形成された負圧溝と、前記空気流出端側の浮上用パッドに設けられた磁気ヘッドと、前記空気流入端に設けられた開口部とを有することを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
5. 前記開口部の深さが、前記浮上用パッドから０．５μｍ〜２．０μｍであることを特徴とする請求項４記載の磁気ヘッドスライダ。
6. 前記開口部は前記空気流入端の中央部に設けられ、その幅は前記空気流入端の幅の１／３〜１／２であることを特徴とする請求項５記載の磁気ヘッドスライダ。
7. 前記開口部は前記空気流入端の中央部に設けられ、その幅は前記空気流入端の幅が約１．０ｍｍの場合、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項５記載の磁気ヘッドスライダ。
8. 空気流入端と、浮上面と、空気流出端とを有し、前記浮上面は前記空気流入端側と前記流出端側に形成された浮上用パッドと、前記空気流入端と前記浮上用パッドの間及び該浮上用パッドの周囲に形成されたステップ軸受面と、該ステップ軸受面から窪んで形成された負圧溝と、前記空気流出端側の浮上用パッドに設けられた磁気ヘッドと、前記浮上面の前記空気流入端側に形成された一部に窪みを有する帯状のパッドとを有することを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
9. 前記帯状のパッドの高さは前記浮上用パッドとほぼ同じであり、前記窪みの底部は前記ステップ軸受面とほぼ同じ高さであることを特徴とする請求項８記載の磁気ヘッドスライダ。
10. 前記帯状のパッドの高さは前記浮上用パッドよりも低く、前記窪みの底部は前記ステップ軸受面とほぼ同じ高さであることを特徴とする請求項８記載の磁気ヘッドスライダ。
11. 前記窪みは前記帯状のパッドの中央部に設けられていることを特徴とする請求項８記載の磁気ヘッドスライダ。
12. スピンドルモータにより回転される磁気ディスクと、
    該磁気ディスクに対して情報の記録あるいは再生を行う磁気ヘッドと、
    該磁気ヘッドを搭載する磁気ヘッドスライダと、
    該磁気ヘッドスライダを支持する支持機構と、
    該支持機構を揺動し前記磁気ヘッドスライダを前記磁気ディスクの半径方向の任意の位置に位置決めするアクチュエータと、を有し、
    前記磁気ヘッドスライダは、空気流入端と、浮上面と、空気流出端とを有し、前記浮上面は前記空気流入端側と前記空気流出端側に形成された浮上用パッドと、前記空気流入端と前記浮上用パッドの間及び該浮上用パッドの周囲に形成されたステップ軸受面と、該ステップ軸受面から窪んで形成された負圧溝と、前記空気流出端側の浮上用パッドに設けられた磁気ヘッドと、前記空気流入端が磁気ディスクと接触したときに前記空気流入端側の浮上用パッドに空気を導く空気取り入れ部とを有することを特徴とする磁気ディスク装置。
13. 前記空気取り入れ部は、前記空気流入端に設けられた開口部であることを特徴とする請求項１２記載の磁気ディスク装置。
14. 前記空気取り入れ部は、前記浮上面の前記空気流入端側に設けられた一部に窪みを有する帯状のパッドであることを特徴とする請求項１２記載の磁気ディスク装置。

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