JP2009271974A

JP2009271974A - 接触型ヘッドスライダおよび記憶装置

Info

Publication number: JP2009271974A
Application number: JP2008119814A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ichihara; 順一市原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-05-01
Filing date: 2008-05-01
Publication date: 2009-11-19
Also published as: US20090273860A1

Abstract

【課題】高い安定性で摺動することができる接触型ヘッドスライダを提供する。
【解決手段】接触型ヘッドスライダ２２は接触面４７で例えば記憶媒体１４の潤滑膜１４ａに受け止められる。記憶媒体１４の回転に基づき接触面４７は記憶媒体１４の表面を摺動する。潤滑膜１４ａは接触面４７に付着する。リアレール４４には接触面４７および空気軸受け面４９ａ、４９ｂの間に溝５３ａ、５３ｂが形成される。接触面４７に付着する潤滑膜１４ａはいわゆるメニスカス効果に基づき溝５３ａ、５３ｂ内に付着する。空気軸受け面４９ａ、４９ｂは接触面４７よりも低いレベルで広がる。その結果、空気軸受け面４９ａ、４９ｂに潤滑膜１４ａの付着は回避される。こうして空気軸受け面４９ａ、４９ｂで確実に正圧すなわち浮力が生成される。接触型ヘッドスライダ２２は高い安定性で記憶媒体１４の表面を摺動することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった記憶装置に組み込まれるヘッドスライダに関する。

記録密度の向上にあたって、ＨＤＤには、例えば磁気情報の記録時や磁気情報の再生時、磁気ディスクの回転中に磁気ディスクと接触する接触型ヘッドスライダが組み込まれる。接触型ヘッドスライダでは浮上面の空気流出端にリアレールが形成される。リアレールの頂上面には接触パッドが形成される。接触パッドの頂上面には接触面が規定される。接触面の空気流出端には電磁変換素子の先端が臨む。接触パッドの周囲でリアレールの頂上面にはいわゆる空気軸受け面が規定される。ヘッドサスペンションから接触型ヘッドスライダに作用する押し付け力と、気流の働きで空気軸受け面に作用する正圧とのバランスに基づき接触パッドは比較的に高い剛性で磁気ディスクの表面を摺動することができる。
特開平６−６０３２９号公報

磁気ディスクの表面には潤滑膜が形成される。接触パッドが磁気ディスクの表面を摺動すると、接触面と空気軸受け面との間に形成される段差面には潤滑膜がはい上がる。いわゆるメニスカス効果が確立される。こうした潤滑膜はリアレールの頂上面で空気軸受け面に広がる。その結果、空気軸受け面では本来の正圧が生成されることができない。その結果、ヘッドサスペンションから作用する押し付け力と正圧とのバランスは崩れてしまう。接触型ヘッドスライダの摺動の安定性は損なわれる。接触型ヘッドスライダに組み込まれる電磁変換素子と磁気ディスクとの距離は変動する。こうして記録密度の向上は妨げられてしまう。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、高い安定性で摺動することができる接触型ヘッドスライダを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、接触型ヘッドスライダは、浮上面を規定するスライダ本体と、前記スライダ本体の空気流出側端面に形成される絶縁性の非磁性膜と、前記スライダ本体の空気流出側で前記浮上面に形成されて前記非磁性膜まで延びるリアレールと、前記リアレールに形成されて、前記リアレールの空気流出端まで延びる接触面と、前記非磁性膜に埋め込まれて、前記接触面に先端を露出させるヘッド素子と、前記リアレールに形成されて、前記接触面に並列に延びつつ前記接触面よりも低いレベルで広がる空気軸受け面と、前記接触面および前記空気軸受け面の間で前記リアレールに形成されて、前記リアレールの空気流出端に向かって延びる溝とを備えることを特徴とする。

こうした接触型ヘッドスライダは接触面で例えば記憶媒体の潤滑膜に受け止められる。記憶媒体の回転に基づき接触面は記憶媒体の表面を摺動する。潤滑膜は接触面に付着する。リアレールには接触面および空気軸受け面の間に溝が形成される。接触面に付着する潤滑膜はいわゆるメニスカス効果に基づき溝内に付着する。空気軸受け面は接触面よりも低いレベルで広がる。その結果、空気軸受け面に潤滑膜の付着は回避される。こうして空気軸受け面で確実に正圧すなわち浮力が生成される。接触型ヘッドスライダは高い安定性で記憶媒体の表面を摺動することができる。こうした接触型ヘッドスライダは記憶装置に組み込まれる。

以上のように、接触型ヘッドスライダは高い安定性で摺動することができる。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は記憶装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は筐体すなわちハウジング１２を備える。ハウジング１２は箱形のベース１３およびカバー（図示されず）から構成される。ベース１３は例えば平たい直方体の内部空間すなわち収容空間を区画する。ベース１３は例えばアルミニウムといった金属材料から鋳造に基づき成形されればよい。カバーはベース１３の開口に結合される。カバーとベース１３との間で収容空間は密閉される。カバーは例えばプレス加工に基づき１枚の板材から成形されればよい。

収容空間には記憶媒体としての１枚以上の磁気ディスク１４が収容される。磁気ディスク１４はスピンドルモータ１５の回転軸に装着される。スピンドルモータ１５は例えば３６００ｒｐｍや５４００ｒｐｍ、７２００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１４を回転させることができる。

収容空間にはキャリッジ１６がさらに収容される。キャリッジ１６はキャリッジブロック１７を備える。キャリッジブロック１７は、垂直方向に延びる支軸１８に回転自在に連結される。キャリッジブロック１７には、支軸１８から水平方向に延びる複数のキャリッジアーム１９が区画される。キャリッジブロック１７は例えば押し出し成型に基づきアルミニウムから成型されればよい。

個々のキャリッジアーム１９の先端にはヘッドサスペンション２１が取り付けられる。ヘッドサスペンション２１はキャリッジアーム１９の先端から前方に延びる。ヘッドサスペンション２１の先端にはいわゆるジンバルばね（図示されず）が接続される。ジンバルばねの表面に接触型ヘッドスライダ２２は固定される。こうしたジンバルばねの働きで接触型ヘッドスライダ２２はヘッドサスペンション２１に対してその姿勢を変化させることができる。後述されるように、接触型ヘッドスライダ２２にはヘッド素子すなわち電磁変換素子が搭載される。

磁気ディスク１４の回転に基づき磁気ディスク１４の表面で気流が生成されると、気流の働きで接触型ヘッドスライダ２２には正圧すなわち浮力および負圧が作用する。浮力および負圧とヘッドサスペンション２１の押し付け力とが釣り合うことで磁気ディスク１４の回転中に比較的に高い剛性で接触型ヘッドスライダ２２は磁気ディスク１４の表面を摺動し続けることができる。

こういった接触型ヘッドスライダ２２の摺動中にキャリッジ１６が支軸１８回りで回転すると、接触型ヘッドスライダ２２は磁気ディスク１４の半径線に沿って移動することができる。その結果、接触型ヘッドスライダ２２上の電磁変換素子は最内周記録トラックと最外周記録トラックとの間でデータゾーンを横切ることができる。こうして接触型ヘッドスライダ２２上の電磁変換素子は目標の記録トラック上に位置決めされる。

キャリッジブロック１７には例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２４といった動力源が接続される。このＶＣＭ２４の働きでキャリッジブロック１７は支軸１８回りで回転することができる。こうしたキャリッジブロック１７の回転に基づきキャリッジアーム１９およびヘッドサスペンション２１の揺動は実現される。

図１から明らかなように、キャリッジブロック１７上には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）ユニット２５が配置される。ＦＰＣ基板ユニット２５は、フレキシブルプリント基板２６に実装されるヘッドＩＣ（集積回路）２７を備える。磁気情報の読み出し時には、このヘッドＩＣ２７から電磁変換素子の読み出しヘッド素子に向けてセンス電流は供給される。同様に、磁気情報の書き込み時には、ヘッドＩＣ２７から電磁変換素子の書き込みヘッド素子に向けて書き込み電流は供給される。ヘッドＩＣ２７には、収容空間内に配置される小型の回路基板２８や、ベース１３の底板の裏側に取り付けられるプリント配線基板（図示されず）からセンス電流や書き込み電流は供給される。

こうしたセンス電流や書き込み電流の供給にあたってフレキシャ２９が用いられる。フレキシャ２９は個々の接触型ヘッドスライダ２２ごとに配置される。フレキシャ２９は、例えばステンレス鋼といった金属薄板と、金属薄板上に順番に積層される絶縁層、導電層および保護層とを備えればよい。導電層は、金属薄板上で延びる配線パターンを構成する。導電層には例えば銅といった導電材料が用いられればよい。絶縁層および保護層には例えばポリイミド樹脂といった樹脂材料が用いられればよい。

フレキシャ２９上の配線パターンは接触型ヘッドスライダ２２に接続される。フレキシャ２９はヘッドサスペンション２１上に例えば接着剤に基づき貼り付けられればよい。フレキシャ２９はヘッドサスペンション２１からキャリッジアーム１９に沿って後方に延びる。フレキシャ２９は他端でフレキシブルプリント基板ユニット２５に連結される。配線パターンはＦＰＣ基板ユニット２５上の配線パターン（図示されず）に接続される。こうして接触型ヘッドスライダ２２はフレキシブルプリント基板ユニット２５に電気的に接続される。

図２は本発明の第１実施形態に係る接触型ヘッドスライダ２２の構造を概略的に示す。この接触型ヘッドスライダ２２は、例えば平たい直方体に形成されるスライダ本体３１を備える。スライダ本体３１の空気流出端面には絶縁性の非磁性膜すなわち素子内蔵膜３２が積層される。この素子内蔵膜３２に前述の電磁変換素子３３が組み込まれる。スライダ本体３１は例えばＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ（アルチック）といった硬質材料から形成されればよい。素子内蔵膜３２は例えばＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）といった軟質材料から形成されればよい。スライダ本体３１は媒体対向面すなわち浮上面３４で磁気ディスク１４に向き合う。浮上面３４には平坦なベース面３５すなわち基準面が規定される。磁気ディスク１４が回転すると、スライダ本体３１の前端から後端に向かって浮上面３４には気流３６が作用する。

浮上面３４には、前述の気流３６の上流側すなわち空気流入側でベース面３５から立ち上がる１筋のフロントレール３７が形成される。このフロントレール３７は、ベース面３５上に所定の厚みで広がるレールベース３８を備える。レールベース３８は、ベース面３５の空気流入端に沿ってスライダ幅方向に延びる。レールベース３８の頂上面には左右１対のフロントパッド３９ａ、３９ｂが形成される。フロントパッド３９ａ、３９ｂ同士はスライダ幅方向に間隔を空けて配置される。この間隔は前後方向中心線４１に沿って延びる。前後方向中心線４１はベース面３５で空気流入端のスライダ幅方向中央位置と空気流出端のスライダ幅方向中央位置とを結ぶ。フロントパッド３９ａ、３９ｂの空気流入端には段差４２が形成される。フロントパッド３９ａ、３９ｂの頂上面には前方空気軸受け面４３ａ、４３ｂが規定される。

同様に、浮上面３４には、気流の下流側すなわち空気流出側でベース面３５から立ち上がるリアレール４４が形成される。リアレール４４はスライダ幅方向の中央位置に配置される。リアレール４４は、ベース面３５上に前述のレールベース３８と同一の厚みで広がるレールベース４５を備える。レールベース４５は前後方向中心線４１に沿ってベース面３５の空気流出端に向かって延びる。レールベース４５は素子内蔵膜３２まで延びる。レールベース４５の頂上面にはレールベース４５の空気流出端まで延びる接触パッド４６が形成される。接触パッド４６の空気流入端はレールベース４５の空気流入端よりも空気流出側に規定される。接触パッド４６の空気流入端の角には丸みが形成される。接触パッド４６の頂上面には接触面４７が規定される。電磁変換素子３３の先端は接触面４７で露出する。

リアレール４４の頂上面には接触パッド４６に並列に左右１対のリアパッド４８ａ、４８ｂが形成される。リアパッド４８ａ、４８ｂは前後方向中心線４１に平行に延びる。リアパッド４８ａ、４８ｂはレールベース４５の空気流入端から空気流出端まで延びる。リアパッド４８ａ、４８ｂの厚みは接触パッド４６の厚みより小さく規定される。リアパッド４８ａ、４８ｂの頂上面には後方空気軸受け面４９ａ、４９ｂが規定される。後方空気軸受け面４９ａ、４９ｂは接触面４７よりも低いレベルで広がる。後方空気軸受け面４９ａ、４９ｂの空気流入端には段差５１が形成される。こうしてリアパッド４８ａ、４８ｂには、後方空気軸受け面４９ａ、４９ｂよりも空気流入側で、後方空気軸受け面４９ａ、４９ｂよりも低いレベルで広がる低レベル面５２ａ、５２ｂが規定される。

リアレール４４では、接触面４７および後方空気軸受け面４９ａ、４９ｂの間、すなわち、接触パッド４６およびリアパッド４８ａ、４８ｂの間には左右１対の溝５３ａ、５３ｂが形成される。溝５３ａ、５３ｂは前後方向中心線４１に平行に延びる。溝５３ａ、５３ｂは相互に平行に延びる。溝５３ａ、５３ｂはレールベース４５の空気流出端まで延びる。溝５３ａ、５３ｂの空気流出端は素子内蔵膜３２の空気流出側端面で開放される。溝５３ａ、５３ｂの内壁面は接触パッド４６の側面およびリアパッド４８ａ、４８ｂの側面でそれぞれ規定される。溝５３ａ、５３ｂの底面はレールベース４５の頂上面で規定される。

前述の電磁変換素子３３はリアレール４４に埋め込まれる。電磁変換素子３３は読み出し素子および書き込み素子を備える。読み出し素子には、例えば、スピンバルブ膜やトンネル接合膜の抵抗変化を利用して磁気ディスク１４から情報を読み出す巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子やトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子が用いられればよい。書き込み素子には、例えば、薄膜コイルパターンで生成される磁界を利用して磁気ディスク１４に情報を書き込む薄膜磁気ヘッドが用いられればよい。電磁変換素子３３は接触面４７の空気流出側で読み出しギャップや書き込みギャップを露出させる。

前方空気軸受け面４３ａ、４３ｂ、接触面４７および後方空気軸受け面４９ａ、４９ｂではスライダ本体３１の表面に例えば保護膜（図示されず）が形成される。接触面４７では保護膜は読み出しギャップや書き込みギャップに覆い被さる。保護膜には例えばＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）が用いられればよい。

以上のようなＨＤＤ１１ではいわゆるコンタクトスタートストップ（ＣＳＳ）方式が採用される。磁気ディスク１４の静止時、接触型ヘッドスライダ２２は、磁気ディスク１４の表面に規定される所定の退避領域に受け止められる。このとき、磁気ディスク１４が回転し始めると、磁気ディスク１４の表面に沿って気流３６が生成される。気流３６は浮上面３４に受け止められる。このとき、段差４２、５１の働きで前方空気軸受け面４３ａ、４３ｂおよび後方空気軸受け面４９ａ、４９ｂには比較的に大きな正圧すなわち浮力が生成される。しかも、フロントレール３７の背後すなわち空気流出側には大きな負圧が生成される。これら浮力および負圧のバランスに基づき接触型ヘッドスライダ２２の姿勢は確立される。

この接触型ヘッドスライダ２２では後方空気軸受け面４９ａ、４９ｂに比べて前方空気軸受け面４３ａ、４３ｂで大きな正圧すなわち浮力が生成される。その結果、図３に示されるように、スライダ本体３１はピッチ角αの傾斜姿勢で維持される。ここで、ピッチ角αとは、気流３６の流れ方向に沿ったスライダ本体前後方向の傾斜角をいう。その一方で、左右の前方空気軸受け面４３ａ、４３ｂや左右の後方空気軸受け面４９ａ、４９ｂではそれぞれ均等に浮力が生成される。したがって、接触型ヘッドスライダ２２ではロール角βの変動は著しく抑制される。すなわち、スライダ本体３１では一定のロール角βが維持される。ここで、ロール角βとは、気流３６の流れ方向に直交するスライダ幅方向の傾斜角をいう。

こうして接触型ヘッドスライダ２２で傾斜姿勢が確立されると、接触パッド４６は接触面４７で磁気ディスク１４の表面の潤滑膜１４ａに受け止められる。磁気ディスク１４の回転に基づき接触パッド４６は磁気ディスク１４の表面を摺動する。接触パッド４６は接触面４７で潤滑膜１４ａ上を摺動する。潤滑膜１４ａの働きで接触型ヘッドスライダ２２では接触パッド４６の摩耗はできる限り抑制される。電磁変換素子３３の書き込み素子は磁気ディスク１４に磁気情報を書き込む。同様に、電磁変換素子３３の読み出し素子は磁気ディスク１４から磁気情報を読み出す。

接触パッド４６に付着する潤滑膜１４ａは、図４に示されるように、いわゆるメニスカス効果に基づき接触パッド４６の側面に沿ってはい上がる。潤滑膜１４ａは溝５３ａ、５３ｂ内に付着する。こうして溝５３ａ、５３ｂ内に潤滑膜１４ａが保持されることから、リアパッド４８ａ、４８ｂでは後方空気軸受け面４９ａ、４９ｂに潤滑膜１４ａの付着は回避される。しかも、溝５３ａ、５３ｂはレールベース４５の空気流出端で開放されることから、溝５３ａ、５３ｂ内の潤滑膜１４ａは摺動に基づく掻き出し作用で溝５３ａ、５３ｂ内から掻き出される。こうして後方空気軸受け面４９ａ、４９ｂで確実に正圧すなわち浮力が生成される。接触型ヘッドスライダ２２は高い安定性で磁気ディスク１４の表面を摺動することができる。

図５は本発明の第２実施形態に係る接触型ヘッドスライダ２２ａの構造を概略的に示す。この接触型ヘッドスライダ２２ａでは、フロントレール３７およびリアレール４４の間でリアレール４４よりも空気流入側で浮上面３４に補助レール５５が形成される。補助レール５５はリアレール４４よりも空気流入側で前後方向中心線４１に沿って形成される。補助レール５５の空気流入端には切り欠き５６が形成される。補助レール５５の頂上面には補助空気軸受け面５７が規定される。補助空気軸受け面５７は後方空気軸受け面４９ａ、４９ｂと同一平面内に広がる。その他、前述の接触型ヘッドスライダ２２と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。

こうした接触型ヘッドスライダ２２ａでは、気流３６は補助レール５５の補助空気軸受け面５７に作用する。補助空気軸受け面５７では正圧すなわち浮力が生成される。その一方で、補助レール５５の背後すなわち空気流出側では切り欠き５６内で負圧が生成される。その結果、リアレール４４すなわち接触パッド４６よりも空気流入側で気流３６の密度は低下する。したがって、たとえ接触パッド４６の接触面４７に気流３６が作用しても、接触面４７および磁気ディスク１４の表面の間で気流３６の圧縮はできる限り回避される。接触面４７で大きな正圧すなわち浮力は生成されない。接触型ヘッドスライダ２２ａは高い安定性で磁気ディスク１４の表面を摺動することができる。

本発明に係る記憶装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の内部構造を概略的に示す平面図である。本発明の第１実施形態に係る接触型ヘッドスライダの構造を概略的に示す斜視図である。本発明の第１実施形態に係る接触型ヘッドスライダの傾斜姿勢を概略的に示す側面図である。接触パッドが磁気ディスクの表面を摺動する様子を概略的に示す部分拡大断面図である。本発明の第２実施形態に係る接触型ヘッドスライダの構造を概略的に示す斜視図である。

符号の説明

１１記憶装置（ハードディスク駆動装置）、１４記憶媒体（磁気ディスク）、２２、２２ａ接触型ヘッドスライダ、３１スライダ本体、３２非磁性膜、３３ヘッド素子（電磁変換素子）、３４浮上面（媒体対向面）、３７フロントレール、４４リアレール、４７接触面、４９ａ、４９ｂ空気軸受け面（後方空気軸受け面）、５３ａ、５３ｂ溝、５５補助レール、５７補助空気軸受け面。

Claims

浮上面を規定するスライダ本体と、
前記スライダ本体の空気流出側端面に形成される絶縁性の非磁性膜と、
前記スライダ本体の空気流出側で前記浮上面に形成されて前記非磁性膜まで延びるリアレールと、
前記リアレールに形成されて、前記リアレールの空気流出端まで延びる接触面と、
前記非磁性膜に埋め込まれて、前記接触面に先端を露出させるヘッド素子と、
前記リアレールに形成されて、前記接触面に並列に延びつつ前記接触面よりも低いレベルで広がる空気軸受け面と、
前記接触面および前記空気軸受け面の間で前記リアレールに形成されて、前記リアレールの空気流出端に向かって延びる溝とを備えることを特徴とする接触型ヘッドスライダ。
請求項１に記載の接触型ヘッドスライダにおいて、
前記リアレールよりも空気流入側で前記浮上面に形成されるフロントレールと、
前記リアレールおよび前記フロントレールの間で前記リアレールよりも空気流入側で前記浮上面に形成される補助レールと、
前記補助レールの頂上面に形成される補助空気軸受け面とを備えることを特徴とする接触型ヘッドスライダ。
記憶媒体と、
前記記憶媒体に向き合わせられる浮上面を規定するスライダ本体と、
前記スライダ本体の空気流出側端面に形成される絶縁性の非磁性膜と、
前記スライダ本体の空気流出側で前記浮上面に形成されて前記非磁性膜まで延びるリアレールと、
前記リアレールに形成されて、前記リアレールの空気流出端まで延びる接触面と、
前記非磁性膜に埋め込まれて、前記接触面に先端を露出させるヘッド素子と、
前記リアレールに形成されて、前記接触面に並列に延びつつ前記接触面よりも低いレベルで広がる空気軸受け面と、
前記接触面および前記空気軸受け面の間で前記リアレールに形成されて、前記リアレールの空気流出端に向かって延びる溝とを備えることを特徴とする記憶装置。
請求項３に記載の記憶装置において、
前記リアレールよりも空気流入側で前記浮上面に形成されるフロントレールと、
前記リアレールおよび前記フロントレールの間で前記リアレールよりも空気流入側で前記浮上面に形成される補助レールと、
前記補助レールの頂上面に形成される補助空気軸受け面とを備えることを特徴とする記憶装置。