JP3601780B2

JP3601780B2 - 磁気ディスク用グライドヘッド

Info

Publication number: JP3601780B2
Application number: JP2000303692A
Authority: JP
Inventors: 進松井; 毅志佐藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2000-10-03
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2020-10-03
Also published as: JP2002117518A; US20020040594A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ディスクの製造検査等に使用されるグライドヘッドに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク装置に使用される磁気ディスクは、ガラスあるいはアルミニウム等で構成した円盤状の非磁性材基板を用い、その表面に磁性媒体を成膜したものである。磁気ヘッドによって情報を記録あるいは再生する記録媒体として用いられている。グライドヘッドは、磁性媒体の表面における微小な突起物あるいは異物等を検出するためのセンサーとして、磁気ディスクの検査工程で用いられている。このグライドヘッドは各種の構成のものが考案され実用化されている。近年、磁気ディスクの小径化や高記録密度化に伴って、圧電素子を搭載したグライドヘッドやヘッド外部にＡＥ（ＡｃｏｕｓｔｉｃＥｍｉｓｓｉｏｎ）センサーを取り付けたものが主流となっている。
【０００３】
図４は、特開平１１−１６１６３号公報に開示されている圧電素子をスライダーに搭載したグライドヘッドの斜視図である。スライダー３は、ＡＢＳ面（媒体対向面）に一対のレール４を有する。スライダー３の側面にある張り出し部３ａにおいて、ＡＢＳ面の反対側に圧電素子９を固着した構成である。圧電素子９の出力電圧は上面と下面からリード線１０により取り出され、サスペンション２に設けた絶縁性チューブ１１を通じて外部に出力される。なお、ＡＢＳ面は、スライダーで磁気ディスクに対向する側の面を言い、空気流によってスライダーを支えて浮上させる部位もしくは摺動させるため部位を含むものである。
【０００４】
図５は、グライドヘッドの動作原理を説明するものである。グライドヘッドのスライダー３は磁気ディスク１４の回転に伴う空気流の作用により浮上し、回転が一定速度に達すると所定の浮上量ｈを保ちながら磁気ディスク１４上を飛行する。空気流はスライダーの流入端３ａから流出端３ｂに沿って流れる。スライダー３がディスク上の突起物１４ｂに接触あるいは衝突すると、衝撃波がスライダー３中を伝播して圧電素子９を振動変形させる。圧電素子９の電極に電荷が誘起されるので、リード線１０から電極間電圧を取り出すことにより突起物の検出に用いることできる。さらに、所定の浮上量ｈをもつスライダー３を磁気ディスクの表面で移動すると、浮上量ｈより高い突起物あるいは変形した部分にスライダーのＡＢＳ面４が接触（衝突）する。このとき発生する衝撃波と磁気ディスクの位置を求めれば、磁気ディスク表面にある規格外の突起物を検知することができる。
【０００５】
このような原理で動作するグライドヘッドのＡＢＳ面には２本のレールを形成するのが一般的である。２本のレールを用いることにより、飛行時の姿勢を安定に保つことができる。また、２本レールのグライドヘッドの場合、その浮上量は、グライドヘッドの浮揚力を生じさせているレールの幅を変えることで、比較的容易に制御でき、検査する磁気ディスクの突起、異物の高さの規格に応じ、必要なグライドヘッドの設計が容易にできる。しかし、この２本レールのグライドヘッドにも問題点がある。磁気ディスクが一定の回転数で回転している場合、当然のことながら周速は内周側より外周側が速い。同じ長さ、同じレール幅をもつ２本レールのグライドヘッドが磁気ディスク上を飛行する際には、その周速の差により外周側のレールの浮上量が内周側のレール浮上量より高くなり、外周側のレールが磁気ディスクの突起物に衝突した時の衝撃波の方が、内周側のレールが磁気ディスクの突起物に衝突した時の衝撃波より弱くなる。その為に、外周側のレールは突起物の検出感度が悪くなる。また、２本レールのグライドヘッドの場合は検知した衝撃波が外周側のレールが突起物に衝突して発生したものか、内周側のレールが突起物に衝突して発生したものかの区別がつきにくく、正確な突起物の位置を検知することが困難である。これらの課題を解決する技術として、レールの長さを変えたグライドヘッドが米国特許公報第５９６３３９６号に開示されている。図６に示す様に、磁気ディスクの外周側に位置するレール１２が内周側に位置するレール１３より流出端側を長くした２本レール形状のスライダー３を備えるグライドヘッドが提案されている。グライドヘッドが磁気ディスク上を飛行している場合、浮上量の最下点は流出端となる。磁気ディスクの外周側に位置するレール１２が内周側に位置するレール１３より流出端側を長くすることにより、浮上量の最下点は外周側に位置するレール１２の流出端に限定される為、突起物に最初に衝突するレールは外周側のレール１２に限定され、突起物の正確な位置を検知することが困難であるという問題点は解決できる。図６において、図４と共通の部品には共通の符号をつけた。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】
最近の磁気ディスク装置の高容量化と小型化、つまり高記録密度化は猛烈な勢いで進んでいる。記録密度を上げる為に記録ビットの大きさはますます小さくなり、それに伴い磁気ヘッド自体の小型化、磁気ギャップ長の狭ギャップ化が進んでいる。それと並行して、磁気ディスクと磁気ヘッドとの隙間、即ち磁気ヘッドのスライダーの浮上量は１００ｎｍ以下というあたりまで極小化されている。スライダーが磁気ディスク上を飛行し、情報の記録や再生を行う場合、磁気ディスク表面に磁気ヘッドのスライダーの浮上量より大きな突起や異物があると、スライダーが磁気ディスクと衝突を起こし、正確な情報の記録や再生ができない。データの破損やハードディスク装置の故障を引き起こす原因になる。そのために、磁気ディスク表面の突起や異物は磁気ヘッドのスライダーの浮上量より小さくする必要がある。スライダーの浮上量の極小化に伴って、磁気ディスクの突起や異物の大きさの規格はますます小さくなる傾向にあり、その大きさの規格は５０ｎｍ以下になっている。磁気ディスク検査用のグライドヘッドもより小さい浮上量のものが必要となってきた。
【０００７】
従来の２本レールのグライドヘッドで浮上量を下げるためには、浮揚力を生じさせているレールの幅を狭くすることが有効である。しかし、２本レールのグライドヘッドでは、浮揚力を発生しているレールが磁気ディスク表面の突起を検出するための検出部でもある。磁気ディスク表面の全面を検査する際には、グライドヘッドをそのレール幅間隔で磁気ディスクの径方向に移動しながら検査する。レールの幅が狭くなればその分だけグライドヘッドの移動の間隔が小さくなり、検査に時間がかかるという問題が発生する。
【０００８】
また、グライドヘッドはその動作原理で述べた様に、レールが磁気ディスクの突起や異物に衝突した時の衝撃波を検知して磁気ディスク表面の突起や異物を検査するものである。磁気ディスクを検査するときには、常に磁気ディスク表面の突起や異物との衝突を繰り返している。グライドヘッドが磁気ディスク上を飛行しているとき、グライドヘッドの浮上量の最下点はグライドヘッドのレールの流出端側となる。しかし、グライドヘッドはその構造上、飛行姿勢を常に磁気ディスク面と平行に保つことが難しく、磁気ディスクの直径方向に対して傾きをもって飛行することが多い。その場合、グライドヘッドの浮上量の最下点は、レールの流出端側における角の部分となる。このように、グライドヘッドが傾きをもって飛行しながら磁気ディスクの検査を行っている場合、レールの流出端全周でなく角の部分のみが常に突起や異物と衝突している。この状態で検査を繰り返し実施していると、角の部分のみが偏摩耗をおこし、突起、異物の正確な高さを検出することができなくなる。偏摩耗を起こしたグライドヘッドはその時点で交換される。従来のグライドヘッドはレールの流出端側の角が偏摩耗するために、使用寿命が短いという課題もあった。本発明は従来技術の課題を克服するためになされたものであり、以下に詳しく述べることにする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気ディスク用グライドヘッドは、回転する磁気ディスクに対向させるスライダーを有し、前記磁気ディスクと前記スライダーとの接触あるいは衝突を検出する磁気ディスク用グライドヘッドであって、前記スライダーは突起検出用レールと複数の浮上用レールを備え、突起検出用レールの幅はスライダー幅の１／２以上であり、突起検出用レールの面積は浮上用レールの総面積の５０％以下であり、突起検出用レールは流出側端部に曲率半径０．０１ｍｍ以上の曲率を有し、突起検出用レールの流出端側の辺とスライダーの流出端辺とは離れた位置にあることを特徴とする。
【００１０】
前記突起検出用レールと複数の浮上用レールはスライダーのＡＢＳ面（媒体対向面）を構成する。前記浮上用レールは回転する磁気ディスクの作り出す空気流を受けてスライダーを浮上させる機能を有する。前記浮上用レールは、空気流を受け易いように流入端側にテーパーまたは浅い段差面（ステップ）を設けることが望ましい。また、低浮上量化するためには、ＡＢＳ面の中央部に深い段差面（キャビティ）を設ける。深い段差は浮上用レールや浅い段差から流入した空気流が巻き込まれて、スライダーを磁気ディスクに引き寄せて浮上量を小さくするように機能する。浮上用レールでは、突起を検出する機能よりもスライダーを浮上させる機能が主となる。前記突起検出量レールでは浮上用レールよりも浮上する力が小さく、磁気ディスク上の突起や異物を検出する機能が主となる。
【００１１】
ＡＢＳ面において、磁気ディスクの回転による空気流が流れ込む側を流入端とし、空気流が流れ出る側を流出端とし、流入端と流出端の中間を中央部と称する。前記浮上用レールは流入端の近傍から中央部にわたって設けられる。前記突起検出用レールは前記複数の浮上用レールよりも流出端側に近接して配置される。本発明の磁気ディスク用グライドヘッドは、ＡＢＳ面において浮上機能と突起検出機能を同一の箇所に集中させず、浮上機能を主とするレールと突起検出機能を主とするレールに分けることで、グライドヘッドの低浮上量化を図る。なお、スライダーに圧電素子を固着して磁気ディスク用グライドヘッドを構成することが望ましい。
【００１２】
上記本発明において、突起検出用レールの幅を広くすることにより、従来の２本レールのグライドヘッドに比べて、検査時間を短縮することができる。特に、突起検出用レールの幅をスライダーの幅の１／２以上にすることが望ましい。
【００１３】
上記本発明において、前記突起検出用レールの面積Ｓ_２が、前記浮上用レールの総面積Ｓ_１の５０％以下であることを特徴とする。総面積とは、複数の浮上用レールについてその面積の総和に相当する。突起検出用レールが突起検出機能を主として、浮上に寄与する割合を浮上面よりも減らすには、Ｓ_２≦０．５Ｓ_１の関係にあることが望ましい。さらに望ましくはＳ_２≦０．３Ｓ_１とする。
【００１４】
また、突起検出用レールは流出側端部に曲率半径０．０１ｍｍ以上の曲率を有し、突起検出用レールの流出端側の辺とスライダーの流出端辺とは離れた位置の構成とすることができる。曲率を持たせることにより、突起検出用レールの偏摩耗を回避してグライドヘッドの寿命を長くすることができる。また、突起検出用レールの流入端側は、中央部から端部にかけて斜めになっていることが好ましい。突起検出用レールの面を流入端側に尖った方向を向けた山形形状あるいは三角形状にすると、深い段差面に沿ってきた空気流の一部が突起検出用レールの面に乗り上げず、斜めになった流入端に沿って迂回することがあり、突起検出用レールの浮上を抑制するように作用する。
【００１５】
（作用）
従来の２本レールのグライドヘッドでは、その浮上量を小さくするためにレール幅を狭くすることが有効であるが、レール幅を狭くすると磁気ディスクの検査に時間がかかるという問題が生じた。そこで、本発明では、スライダーのＡＢＳ面に１個の突起検出用のレールと複数の浮上用レールを設けた。主として浮上に寄与する浮上用レールの幅を狭くすることにより、突起検出用レールの幅を狭くすることなく、グライドヘッドの浮上量を小さくすることができた。さらに、磁気ディスクの検査時間を延長することなく、突起や異物の高さが小さい規格の磁気ディスクの検査を行うことができる。もちろん、突起検出用レールも浮上に寄与するが、浮上用レールの幅を狭くする効果の方が大きい。
【００１６】
また、グライドヘッドの浮上量が低くなっても、その飛行姿勢を傾き等がないよう安定に保つために、空気流を巻き込む深い段差面を設けた。グライドヘッドは磁気ディスクの回転で生じる空気流により浮揚力を得て浮上するが、この空気流を巻き込む深い段差面を設けることにより浮揚力とは逆にグライドヘッドを磁気ディスクに近づける吸引力を生じさせることができる。浮揚力とこの吸引力を精度よく制御することで、低浮上量でもグライドヘッドの飛行姿勢を傾きのない安定な状態に保つことができ、より正確に突起や異物を検査できる。また、流入端側に浅い段差面を設けると空気流をＡＢＳ面内に送り易くなり、グライドヘッドの飛行姿勢を傾き等がなく安定に保つ上で効果があり、より正確な磁気ディスクの検査が可能となる。
【００１７】
次に、突起検出用レールの特徴を説明する。検査時間短縮のため、突起検出用レールはスライダー幅方向において大きな幅である事が望ましい。この場合、スライダー流出端側に配置された突起検出用レールが大きな面積を占める。磁気記録／再生に用いられる磁気ヘッドの様にＡＢＳ面の流出端近傍に設けられたレールについて流入端側に浅い段差面（ステップ）を形成すると浮上量が大きくなり、グライドヘッドとしての機能は果たせない。よって、本発明のグライドヘッドにおいて、スライダーの流出端近傍に配置された突起検出用レールはスライダー幅方向に大きな長さを持つとともに、その流入端側には浅い段差面（ステップ）を形成せず、突起検出用レールの浮上量を低浮上に押さえることを特徴とする。すなわち、突起検出用レールの流入端側は直接に深い段差面（キャビティ）につながっている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明によるグライドヘッドの斜視図である。このグライドヘッドは、圧電素子９を張り出し部３ｂに載せたスライダー３と、スライダー３とリード線１０を支えるサスペンション２を備える構成とした。スライダー３の一方の面には、レールや段差面等を設けてＡＢＳ面４（媒体対向面）を構成した。ＡＢＳ面の流出端近傍には突起検出用レール５を設けた。ＡＢＳ面の流入端側から中央部にかけては、一対の浮上用レール６とそれに空気流を導く浅い段差面８を設けた。スライダーの中央部には空気流を巻き込む深い段差面７を設けた。そして、突起検出用レール５の幅ｃは、浮上に寄与するレールの幅ｂ１、ｂ２より大きくして、且つスライダーの幅ａよりも小さくした。さらに、スライダーの幅方向には、スライダーよりも厚さの薄い張り出し部３ｂを突出させた。その張り出し部３ｂの背面の端には圧電素子９を固着させた。圧電素子９の出力電圧は一対のリード線１０によって取り出され、サスペンション２に設けられた絶縁チューブ１１を通じて外部に出力させた。このグライドヘッドを用いたところ、突起や異物の高さが低い規格の磁気ディスクに対し、従来の構成よりも短時間で検査をすることができた。
【００１９】
図２は本発明の他の実施形態に係る平面図である。同図中、（ｂ）は（ａ）の平面図をスライダー幅方向に沿ってみた側面図であり、（ｃ）は（ａ）をスライダー長さ方向に沿ってみた側面図である。図１と同様の部材には同じ符号を用いて説明する。本実施形態はスライダー３に、突起検出用レール５と、浮上に寄与する２本のレール６と、浅い段差面８と、空気流を巻き込む深い段差面９を設けて、ＡＢＳ面を構成した。この構成は図１の実施形態と同様であるが、突起検出用レール５の幅ｃをスライダー幅ａの１／２以上に設定した。突起検出用レールの長さｃ２は幅ｃの１／８とした。長さｃ２の向きはスライダー長さｄの向きと平行である。スライダー３の形状は、スライダーの長さｄを１．２ｍｍ、厚さｅを０．４ｍｍ、スライダー幅ａを０．９ｍｍとした。これに対して、突起検出用レール幅ｃを０．８ｍｍとした。突起検出用レールの面積Ｓ_２は、２本の浮上用レールの総面積Ｓ_１の２５％とした。また、突起検出用レールの流出側端部に曲率半径０．０１５ｍｍの曲率ｒをもたせた。さらに、浮上に寄与するレールの幅ｂ１、ｂ２は、それぞれ０．１９ｍｍ、０．２０ｍｍとした。また、ＡＢＳ面の中央部に設けた段差７の深さｆを２．０μｍとし、流入端側に設けた浅い段差８の深さｇを０．２μｍとした。ここで、深さの寸法は、浮上面６を基準として厚さ方向の深さに相当する。
【００２０】
図２のスライダーにおいて、ＡＢＳ面の形状は物理的エッチング処理により形成した。その工程を説明する。まず、スライダー用の基板上にフォトレジストを塗布し、露光および現像処理を施し、突起検出用レール５と浮上用レール６を形成する箇所以外の部分でフォトレジストを除去してレジストマスクを形成した。つぎに、イオンミリング装置でミリング加工を行い、レジストマスク以外の部分を浅い段差の深さに相当する分だけ削った。つぎに、基板上にもう一度フォトレジストを塗布し、露光および現像処理を施して、突起検出用レール５と浮上に寄与するレール６と浅い段差８に相当する部分のフォトレジストを残し、他の部分のフォトレジストを除去してレジストマスクを形成した。再度、ミリング加工を行ってレジストマスクを被覆していない部分を削った。ミリング加工を２度施した部分は深い段差面７と同じ深さにした。以上の工程でＡＢＳ面を形成した。そして、スライダーの張り出し部３ｂを形成し、その幅ｗ＝０．５ｍｍ、長さｌ＝０．９ｍｍ、厚さｔ＝０．８ｍｍの圧電素子９を固着させた。
【００２１】
なお、図示を省略したが、図２では図１と同様のサスペンションをスライダーに設けてグライドヘッドを構成した。このグライドヘッドを用いたところ、突起や異物の高さが低い規格の磁気ディスクをより短時間で検査をすることができた。従来の構成は突起や異物の高さが５０ｎｍの規格について使われていた。これに対して本実施例の構成は突起や異物の高さ＝１０〜２０ｎｍにわたる規格に対して用いることができた。しかも、従来構成のレールが偏摩耗するのに対して、本実施形態のレールは端部の偏磨耗が少なかったため、長時間にわたって使用することができた。本実施形態の構成を用いることで、グライドヘッドの寿命が従来構成の１．５倍程度になった。
【００２２】
図３は他の実施形態を示した平面図である。同図中、（ｂ）は（ａ）の平面図をスライダー幅方向に沿ってみた側面図であり、（ｃ）は（ａ）をスライダー長さ方向に沿ってみた側面図である。全体構成は図２の実施形態と同様であるが、スライダーＡＢＳ面の構成が異なる。スライダー３には、突起検出用レール５と、２本の浮上用レール６と、浮上用レールの流入端側に設けたテーパー１５と、平坦面１５ｂを設けてＡＢＳ面を構成した。スライダー幅ａの１／２以上となるように突起検出用レール幅ｃは０．８ｍｍとした。スライダー３は、スライダーの長さｄを１．２ｍｍ、厚さｅを０．４ｍｍ、スライダーの幅ａを０．９ｍｍとした。また、突起検出用レールの流出側端部に曲率半径０．０１５ｍｍの曲率ｒをつけた。浮上用レールの幅ｂ１、ｂ２はそれぞれ０．１９ｍｍ、０．２ｍｍとした。この実施形態は浅い段差面の代わりに流入端側から浮上用レールの面に空気流を送り込むテーパー１５を形成した点で図２の構成と異なる。この構成を用いたグライドヘッドを用いて磁気ディスクの検査を行ったところ、図２の実施形態と同様の効果が確認された。
以上
【００２３】
【発明の効果】
本発明の突起検出用レールと複数の浮上用レールを備える磁気ディスク用グライドヘッドにより、磁気ディスク上の突起や異物の高さが小さい規格の磁気ディスクを検査するのに適した低浮上量のグライドヘッドを得られる。また、検査の測定時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明による他の実施例を示す図である。
【図３】本発明による他の実施例を示す図である。
【図４】従来のグライドヘッドの構造図である。
【図５】グライドヘッドの動作原理図である。
【図６】従来のグライドヘッドの構造図である。
【符号の説明】
２サスペンション、３スライダー、３ａ張り出し部、
３ｂ張り出し部、４ＡＢＳ面、５突起検出用レール、６浮上用レール、
７深い段差面、８浅い段差面、９圧電素子、１０リード線、
１１絶縁チューブ、１２外周側に位置するレール、
１３内周側に位置するレール、１４磁気ディスク、１４ｂ突起物、
１５テーパー、１５ｂ平坦面

Claims

回転する磁気ディスクに対向させるスライダーを有し、前記磁気ディスクと前記スライダーとの接触あるいは衝突を検出する磁気ディスク用グライドヘッドであって、前記スライダーは、突起検出用レールと、複数の浮上用レールを備え、突起検出用レールの幅はスライダー幅の１／２以上であり、突起検出用レールの面積は浮上用レールの総面積の５０％以下であり、突起検出用レールは流出側端部に曲率半径０．０１ｍｍ以上の曲率を有し、突起検出用レールの流出端側の辺とスライダーの流出端辺とは離れた位置にあることを特徴とする磁気ディスク用グライドヘッド。