JP2011123949A

JP2011123949A - 磁気ヘッドスライダ及び磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP2011123949A
Application number: JP2009280561A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Takeuchi; 芳徳竹内; Koji Tanaka; 幸治田中; Minoru Furuike; 稔古池
Original assignee: Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2011-06-23
Also published as: US20110141623A1

Abstract

【課題】スライダの両方のサイド浮上面に大きな正に圧力を発生させ、高いロール方向の剛性を確保する。
【解決手段】記録媒体に情報を読み書きする磁気ヘッドを搭載し、気体軸受けを用いた軸受面の作用によって記録媒体に対して浮上もしくは間歇接触し、軸受面は、記録媒体に最近接する浮上面と、浮上面から第１の深さで形成された浅溝面と、少なくとも浅溝面よりさらに深く浮上面から第２の深さで形成された深溝面と、深溝面により構成される１つ以上の負圧発生面を有する負圧型スライダにおいて、負圧発生面の流入側の周囲を囲むように形成された第１の浮上面と、スライダの両サイドに形成された一対の第２の浮上面を有し、かつ第１の浮上面と第２の浮上面は前記浅溝面によって分離して形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ディスク装置などの走行する記録媒体面上を微小な浮上隙間で浮上もしくは間歇接触する磁気ヘッドスライダ及び磁気ディスク装置に係り、特にスライダ素子部に熱アクチュエータを搭載した、スライダ幅が１ｍｍより狭いスライダに好適で、浮上特性が良好で、高記録密度記録に適し、耐摺動信頼性に好適な磁気ヘッドスライダ及びそれを用いた磁気ディスク装置に関する。

最近の磁気ディスク装置では、コスト低減のために小型のスライダ（Femtoスライダ：例えば長さ０.８５x幅０.７mmx厚さ０.２３mm）が使われるようになった。Femtoスライダでは、流出端センターパッドPicoスライダ（１.２５ｘ１ｍｍx０.３mm）やFemto-Lスライダ（１.２５mmｘ０.７mmまたは０.８mm)に較べて、ＡＢＳ面の面積が小さいため、必然的に負圧エリアが小さくなる。そこで、発生する負圧力を大きくするため、負圧エリアの空気流入側の周りを細い幅のＡＢＳで構成する方法が用いられている。

この種の磁気ヘッドスライダに関して、例えば、特許文献１のＦｉｇ２には、センターパッド浮上面２４０及び両側に設けた一対の浮上面２５６，２５８と、浮上面２５６，２５８に連結される幅の細い浮上面２４６，２４８で囲まれたそれぞれ一対の深溝面２５２，２５４により負圧を発生する負圧発生面により、軸受け面を構成した、磁気ヘッドスライダが開示されている。この磁気ヘッドスライダに形成される正圧及び負圧の作用により、ディスク面と軸受面との隙間の急激な増加が実現でき、空気の膨張割合を大きくとり、発生する負圧力を大きくでき、Femtoスライダで負圧発生面の面積減少を補うことができる。また、両側の一対の浮上面２５６，２５８がＵ字形状の片側を、負圧発生面を囲む浮上面と兼ねることによって、負圧発生部の面積を確保することができ、スライダの幅方向（ロール方向）の空気膜剛性を向上させて浮上変動を低減し、安定した浮上を確保することができる。

また、特許文献２にも同様に、磁気ヘッドスライダ５の浮上面に、トレーリングパッド３１、２つのサイドパッド３２及びリーディングパッド３３の４つの正圧発生部を設け、負圧発生部４０ｃ、４６eを、トレーリングパッド３１と、両サイドに設けたサイドパッド３２で囲むように構成した磁気ヘッドスライダが開示されている。この構成により、ディスク面と軸受面との隙間の急激な増加を実現して、空気の膨張割合を大きくとり、発生する負圧力を改善することができる。

ＵＳＰ２００８/１１２０８６特開２００５−２８５２３１号公報

最近の磁気ディスク装置では、記録再生特性を向上させ記録密度を向上させるため、熱アクチュエータ（ＴＦＣ）を使って接触させ各ヘッドのクリアランスを校正し、そこから所定のクリアランス分だけ引き上げて、記録再生時に素子近傍を媒体に約１から２ｎｍまで近接させる技術が採用されるようになった。この技術を用いた場合、素子部の浮上量を最小にしたいが、ロール（Ｒｏｌｌ）方向に浮上状態が傾くと最下点が素子から幅方向にずれて、接触検知時の誤差となる。そのため、磁気スペーシングロスとなり、記録再生特性を劣化させることになる。よって、ロール方向の浮上傾きを抑えることが重要である。

然るに、上記特許文献による従来技術では、スライダの両サイドに設けた負圧発生面を囲う浮上面と連結したサイド浮上面で発生する圧力は、スライダの長手方向軸磁気ディスクの接線方向とのなす角（Ｓｋｅｗ角）の影響があり、スライダの外から空気が進入する側のサイド浮上面は大きな正の圧力が発生する。一方、負圧発生面からサイド浮上面に空気が侵入する側の浮上面は、負圧発生面からの空気の流れが少ないために十分な空気が供給されず、小さな正の圧力しか発生しない。このため、サイド浮上面のロール方向の空気膜剛性は小さくなる。

ロール方向の空気膜剛性が小さくなると、個々のヘッドでロール方向の浮上状態に傾きが生じ易く、最下点の移動があり、クリアランスロスが発生し、記録再生特性が悪くなるとともに、ロール方向の剛性が低いために接触の危険性がある。

本発明の目的は、スライダの両方のサイド浮上面に大きな正の圧力を発生させ、高いロール方向の剛性を確保することにある。

本発明は、好ましくは、記録媒体に情報を読み書きする磁気ヘッドを搭載し、気体軸受けを用いた軸受面の作用によって記録媒体に対して浮上もしくは間歇接触し、該軸受面は、記録媒体に最近接する浮上面と、該浮上面から第１の深さで形成された浅溝面と、少なくとも該浅溝面よりさらに深く該浮上面から第２の深さで形成された深溝面と、該深溝面により構成される１つ以上の負圧発生面を有する負圧型スライダであって、該負圧発生面の流入側の周囲を囲むように形成された第１の浮上面と、スライダの両サイドに形成された一対の第２の浮上面を有し、かつ該第１の浮上面と該第２の浮上面は前記浅溝面によって分離して形成されることを特徴とする磁気ヘッドスライダとして構成される。

好ましい例では、該スライダの幅は０．７ｍｍ以下である。
また、好ましくは、前記第２の浮上面はＵ字型形状を成し、Ｕ字の開放している側は流入側に向いて形成される。
また、好ましくは、Ｕ字型の前記第２の浮上面の流入側における前記浅溝面の浮上面までの距離は、スライダの外側で長く（Ｄａ）、内側で短く（Ｄｂ）形成される。
また、好ましくは、Ｕ字型の前記第２の浮上面は、スライダの外側の幅（Ｗａ）は内側の幅（Ｗｂ）より広く形成される。
また、好ましくは、前記負圧発生面を囲う前記第１の浮上面は、前記第２の浮上面の長手方向の後方で幅が広がるように形成される。
また、好ましくは、前記第１の浮上面の後方端部は、Ｕ字型の前記第２の浮上面の後方端部よりも後方に延伸して形成される。
また、上記特徴を有する磁気ヘッドスライダを有する磁気ディスク装置としても構成される。

本発明によれば、負圧発生面の流入側を囲む細幅の浮上面と、サイド浮上面を分離して構成することにより、磁気ディスクの内周から外周までのＳｋｅｗ角において、スライダの両方のサイド浮上面に大きな正に圧力を発生させ、高いロール方向の剛性を確保することができる。これにより、スライダのロール方向の浮上の傾き低減し、素子の磁気スペーシングロスを低減するとともに、ロール方向の浮上変動を低減することができ、ひいてはディスク円板とのクラッシュを回避し、磁気ディスク装置の摺動信頼性を改善することができる。

本発明の一実施形態（実施例１）による磁気ヘッドスライダの浮上面の斜視図。図１の磁気ヘッドスライダの浮上面の平面図。図２のサイド浮上面Ａ部の拡大図。ディスク位置とＳｋｅｗ角に関する違いを示す図。ディスクの異なる位置における圧力分布に関する違いを示す図。空気膜剛性の比較例を示す図。実施例２による磁気ヘッドスライダの平面図。実施例３による磁気ヘッドスライダの平面図。実施例４による磁気ヘッドスライダの平面図。実施例５による磁気ヘッドスライダのサイド浮上面部分の拡大図。本実施例の磁気ヘッドスライダを搭載した磁気ディスク装置の斜視図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は一実施形態による磁気ヘッドスライダの斜視図、図２は図１の平面図、図３は図２のサイド浮上面部分の拡大図である。
これらの図において、磁気ヘッドスライダは、空気軸受の効果を適用して浮上力を発生させるため、スライダ１の空気軸受面８（ディスク対向面）の流入側に流入側浅溝面４ａが形成され、その後方に浅溝面４ａに隣接して流入側浮上面２ａが形成される。一方、スライダ１の流出端の幅方向中央にセンターパッド浮上面２ｃが形成され、磁気ヘッド３を搭載している。センターパッド浮上面２ｃの流入側には、センター浅溝面４ｃと２つの第２深溝面からポケット７a,７bが形成される。センターパッド浮上面２ｃの両側の流入側に向かって広い面積の深溝面５a、５bが形成される。

センターパッド浮上面２ｃの両側から、前記深溝面５a、５ｂの流入側をそれぞれ囲うように負圧発生面を囲う浮上面２ｅ、２ｆが形成される。負圧発生面を囲う浮上面２ｅ、２ｆの外側に浮上面分離浅溝面４ｇ、４ｈを隔ててサイド浮上面２ｃ、２ｄが形成される。サイド浮上面は、浮上面は略Ｕ字型形状を成し、Ｕ字の開放している側は流入側に向いて形成される。サイド浮上面２ｃ、２ｄの流入側には、サイド流入側浅溝面４ｃ、４ｄが形成され、サイド浮上面２ｃ、２ｄの後方にサイド流出側浅溝面４e、４ｆが形成される。

前記負圧発生面を囲う浮上面２e、２ｆの流入側に第２の深溝面６ａ，６ｂが形成される。これは、主に流入側の浮上面と流出側の浮上面間の相互作用を分離する役目をする。また、第２の深溝面６ａはセンターパッド浮上面２ｃの手前まで伸びていて、センター浅溝面４ｃとセンターパッド浮上面２ｂに十分な空気を供給する役目をする。流入側浮上面２ａと外周側に設けた負圧発生面を囲う浮上面２ｆとは同じ高さで連結されている。スライダ長さは０．８５ｍｍ、スライダ幅は０．７ｍｍである。また、浅溝面の浮上面からの深さは約１７０nm、深溝面の浮上面からの深さは９７０nm、また、第２の深溝面６a、６ｂの浮上面からの深さは４１７０nmである。
なお、図３に示す、サイド浮上面２ｃ、２ｄとその周囲の構造との関係については後述する。

次に、この構成の磁気ヘッドスライダの性能改善について述べる。図４は、ディスク位置とＳｋｅｗ角に関する違いを示す。
図４(１)は、サイド浮上面２ｃ,２ｄが負圧発生面を囲う浮上面２e,２ｆと分離していない磁気ヘッドスライダを示す。ここでは、このタイプを非分離型スライダという。即ち、サイド浮上面２ｃ,２ｄが負圧発生面を囲う浮上面２e,２ｆを兼ねて、連結している。
図４(２)は、サイド浮上面２ｃ,２ｄと、負圧発生面を囲う浮上面２e,２ｆが分離独立している、本発明に係る磁気ヘッドスライダを示す。ここでは、このタイプを分離型スライダということにする。
図４(３)はディスク位置とＳｋｅｗ角の関係を示す。

Ｓｋｅｗ角はスライダ長手方向とディスクの接線方向との間の角度を示し、内周位置（ＩＤ）でマイナス角度、外周位置（ＯＤ）でプラス角度となる。今回の比較検討では、ＩＤではＳｋｅｗ角は−１２°、中周（ＭＤ）ではＳｋｅｗ角は０度、ＯＤでは＋１６°で計算した。ディスク回転数は７２００ｒｐｍである。

図５は、ディスクの異なる位置における、非分離型スライダと分離型スライダの圧力分布の違いを示す。両者の浮上状態をほぼ同じにした場合の圧力分布の比較を示している。
まず、ＩＤ位置において、非分離型スライダは、空気流入方向である内周側のサイド浮上面には大きな圧力が発生しているが、負圧発生面から空気が流入する外周側のサイド浮上面ではサイド浮上面に十分な空気量が供給されず、大幅な圧力の減少が起こる。その結果、ロール方向の空気膜剛性が小さくなっている。

一方、分離型スライダは、サイド浮上面と負圧発生面を囲う浮上面を浮上面分離浅溝面により分離した構造のため、負圧発生面から空気が流入する外周側のサイド浮上面でも、負圧発生面での負圧に影響されず、空気供給量を大幅に増加でき、大きな圧力が発生する。その結果、ロール方向の空気膜剛性を高めることができる。

次に、ＭＤ位置において、非分離型スライダは左右一対の圧力はバランスしているが、負圧発生面の影響により、発生圧力は小さくなっている。一方、分離型スライダでは、負圧発生面が影響しない構成のため、各サイド浮上面に大きな圧力が発生する。

次に、ＯＤ位置において、非分離型スライダは空気流入方向が外周側となり、ＩＤ位置と逆の現象が発生する。一方、分離型スライダは、Ｓｋｅｗ角による圧力低下を防止し、ロール方向の空気膜剛性を大きくできるため、スライダのロール方向の浮上の傾き低減し、素子の磁気スペーシングロスを低減することができる。また、ロール方向の浮上変動を低減し、円板とのクラッシュを回避し、磁気ディスク装置の摺動信頼性を改善することができる。

図６は、空気膜剛性の比較例を示す。
非分離型スライダのロール方向空気膜剛性を“１”とした時の分離型スライダの空気膜剛性の比較を示す。本発明に係る分離型スライダの構成により、内周位置で約２０％程度、中周、外周位置で約３０％程度の改善効果がある。
また、図３のサイド浮上面２ｄ部分の拡大図において、サイド浮上面２ｄはＵ字型をしているが、Ｕ字のスライダの外側の幅Ｗａは、内側の幅Ｗｂ以上にするのが望ましい。
この構成により、サイド浮上面上の正の圧力中心が外周側になるので、ロール方向の空気膜剛性をより大きくできる。

また、サイド流入側浅溝面４ｄの形状について、流入側浅溝面の流入端から、サイド浮上面までの距離Ｄａは内側の距離Ｄｂより長いことが望ましい。この構成により、負圧発生面からの空気流入の場合の空気の供給量をさらに増加させることがで、また、他方向からの空気供給量の調節ができるたけ、Ｓｋｅｗ角がついたときのスライダのロール方向の浮上傾きを低減することができる。

また、負圧発生面を囲う浮上面２e,２ｆの後方端部は、Ｕ字型のサイド浮上面２ｃ、２ｄの後方端部よりも長さＬだけ後方に延伸して形成される。この構成により、ロール方向の空気膜剛性をより大きくできる。

図７は実施例２による磁気ヘッドスライダの平面図を示す。負圧発生面を囲う浮上面２e、２ｆをサイド浮上面２ｃ、２ｄの流出端でスライダの外側に広げて伸ばして構成である。負圧発生面を囲う浮上面２e、２ｆの範囲を広くすることによって、負圧量を少し大きくできる。この構成でも実施例１と同様の効果を奏する。
なお、この実施例では第２の深溝面ポケット７a、７ｂを設けない例であるが、負圧発生面を囲う浮上面２e、２ｆをサイド浮上面２ｃ、２ｄの上記特徴を有する。

図８は実施例３による磁気ヘッドスライダの平面図を示す。流入側浮上面２ａとその他の浮上面と切り離した構成の磁気ヘッドスライダである。この基本的な構成は第１の実施例に示すものと同じであり、実施例１と同等の効果を奏する。

図９は実施例４による磁気ヘッドスライダの平面図を示す。センターパッド浮上面２ｂが独立し、負圧発生面が中央に１つ形成された磁気ヘッドスライダの例である。流入側浮上面２aの流出側に深溝面５aが形成され、さらにその流出側に第２の深溝面６Cを設けて、負圧発生面を構成している。流入側浮上面２aの両サイドから前記負圧発生面に沿って負圧発生面を囲う浮上面２e、２ｆが形成される。深溝面５a、５ｂの流入側をおのおの囲むように負圧発生面を囲う浮上面２e、２ｆが形成される。上記負圧発生面を囲う浮上面２e、２ｆの外側に浮上面分離浅溝面４ｇ、４ｈを隔ててサイド浮上面２ｃ、２ｄを形成している。この実施例の磁気ヘッドスライダも実施例１と同様の効果を奏する。

図１０は実施例５による磁気ヘッドスライダの部分拡大図を示す。サイド浮上面２ｄがＵ字形でない例である。浮上面に発生する正の圧力は少し小さくなるが、この実施例による磁気ヘッドスライダも実施例１と同様の効果を奏する。

図１１は、本実施例の磁気ヘッドスライダを搭載した磁気ディスク装置を示す。磁気ディスク装置は、ケース１１０内にディスク状の記憶媒体１１２がスピンドルモータ１１３によって回転可能に支持されて配置される。また、上記実施例のように構成された、磁気ヘッド１１６はヘッドアーム１１５の先端に固定され、そのヘッドアーム１１５はアクチュエータ１１４によってディスクの半径方向（矢印）に回動可能に支持されて構成される。

以上、幾つかの実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施し得る。

本発明は、負圧発生面の流入側を囲む細幅の浮上面と、サイド浮上面を分離して構成することにより、磁気ディスクの内周から外周までの各Ｓｋｅｗ角において、スライダの両方のサイド浮上面に常に大きな正に圧力を発生させ、高いロール方向の空気膜剛性を確保し、スライダのロール方向の浮上の傾き低減し、素子の磁気スペーシングロスを低減するとともに、ロール方向の浮上変動を低減し、円板とのクラッシュを回避し、磁気ディスク装置の摺動信頼性を改善する効果がある。

１：スライダ、２：浮上面、２a：流入側浮上面、２ｂ：センターパッド浮上面、２ｃ,２ｄ：サイド浮上面、２e,２ｆ：負圧発生面を囲う浮上面、３：磁気ヘッド、４：浅溝面、４a：流入側浅溝面、４b：センターパッド浅溝面、４c、４ｄ：サイド流入側浅溝面、４e、４ｆ：サイド流出側浅溝面、４ｇ、４ｈ：浮上面分離浅溝面、５：深溝面、５a、５ｂ：深溝面、６a、６ｂ：第２の深溝面、７a、７ｂ：第２の深溝ポケット、８：空気軸受面。

Claims

記録媒体に情報を読み書きする磁気ヘッドを搭載し、気体軸受けを用いた軸受面の作用によって記録媒体に対して浮上もしくは間歇接触し、該軸受面は、記録媒体に最近接する浮上面と、該浮上面から第１の深さで形成された浅溝面と、少なくとも該浅溝面よりさらに深く該浮上面から第２の深さで形成された深溝面と、該深溝面により構成される１つ以上の負圧発生面を有する負圧型スライダであって、
該負圧発生面の流入側の周囲を囲むように形成された第１の浮上面と、スライダの両サイドに形成された一対の第２の浮上面を有し、かつ該第１の浮上面と該第２の浮上面は前記浅溝面によって分離して形成されることを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
該スライダの幅は０．７ｍｍ以下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。
前記第２の浮上面はＵ字型形状を成し、Ｕ字の開放している側は流入側に向いて形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気ヘッドスライダ。
Ｕ字型の前記第２の浮上面の流入側における前記浅溝面の浮上面までの距離は、スライダの外側で長く（Ｄａ）、内側で短く（Ｄｂ）形成されることを特徴とする請求項３の磁気ヘッドスライダ。
Ｕ字型の前記第２の浮上面は、スライダの外側の幅（Ｗａ）は内側の幅（Ｗｂ）より広く形成されることを特徴とする請求項３又は４記載の磁気ヘッドスライダ。
前記負圧発生面を囲う前記第１の浮上面は、前記第２の浮上面の長手方向の後方で幅が広がるように形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの項の磁気ヘッドスライダ。
前記第１の浮上面の後方端部は、Ｕ字型の前記第２の浮上面の後方端部よりも後方に延伸して形成されることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかの項の磁気ヘッドスライダ。
回転するディスク状記録媒体に対して、磁気ヘッドスライダを所定方向に回動させて情報を読み書きする磁気ディスク装置において、
該磁気ヘッドスライダは、気体軸受けを用いた軸受面の作用によって記録媒体に対して浮上もしくは間歇接触し、該軸受面は、記録媒体に最近接する浮上面と、該浮上面から第１の深さで形成された浅溝面と、少なくとも該浅溝面よりさらに深く該浮上面から第２の深さで形成された深溝面と、該深溝面により構成される１つ以上の負圧発生面を有する負圧型スライダであって、該負圧発生面の流入側の周囲を囲んで形成された第１の浮上面と、スライダの両サイドに形成された一対の第２の浮上面を有し、かつ該第１の浮上面と該第２の浮上面は前記浅溝面によって分離して形成されることを特徴とする磁気ディスク装置。