JP3708457B2 - ヘッドスライダおよびヘッド支持部並びにディスク記録再生装置 - Google Patents
ヘッドスライダおよびヘッド支持部並びにディスク記録再生装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスクや光磁気ディスク等のディスク状記録媒体に対して記録再生を行う情報変換素子を搭載したヘッドスライダおよびこれを用いたヘッド支持部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクや光ディスク等のディスク状記録媒体（以下、ディスクとよぶ）に対し記録再生を行うディスク記録再生装置（以下、ディスク装置とよぶ）の技術的進歩は著しく、従来のコンピュータ用だけでなく多くの分野で用途が拡大している。このようなディスク装置では、さらなる高密度記録化に加えて、衝撃等の外乱を受けてもディスクやヘッドスライダが破損せず、安定して記録再生が可能で、携帯機器にも搭載可能な小型の装置が要求されている。
【０００３】
図５は、従来のディスク装置の要部斜視図である。ディスク２は、主軸１に支持されて駆動手段３により回転駆動される。この駆動手段としては、例えばスピンドルモータが用いられる。記録再生を行う情報変換素子（図示せず）を有したヘッドスライダ４がサスペンション５に固定されてヘッド支持部１０が構成され、このヘッド支持部１０はアクチュエータアーム６に固定され、さらに、アクチュエータアーム６はアクチュエータ軸７に回転自在に取り付けられている。
【０００４】
位置決め手段８は、例えばボイスコイルモータが用いられ、アクチュエータアーム６を揺動させて、ヘッドスライダ４をディスク２の所定のトラック位置に移動させる。筐体９は、これらを所定の位置関係に保って保持している。
【０００５】
図６は、サスペンション５とヘッドスライダ４とからなるヘッド支持部１０の要部斜視図を示す。ヘッドスライダ４は、スライダ保持部１１の先端部に設けられた舌状部１２に固着されている。また、スライダ保持部１１の他端はビーム１３に固着されている。スライダ保持部１１は、例えばジンバルスプリングが用いられ、ヘッドスライダ４に対してピッチ動作およびロール動作が許容されるような構成を有している。ヘッドスライダ４のスライダ保持部１１への固着は、例えば接着剤で接着することで行われ、スライダ保持部１１のビーム１３への固着は、例えば溶着により行われる。ビーム１３の先端部にはヘッドスライダ４に荷重を付勢するピボット１４があり、このピボット１４を介してヘッドスライダ４に所定の荷重が付勢される。ピボット１４を有するビーム１３と、舌状部１２を有するスライダ保持部１１とからサスペンション５が構成され、さらに、ヘッドスライダ４を含んでヘッド支持部１０が構成される。
【０００６】
このようなヘッド支持部１０を用いて、回転するディスク２上で記録再生を行う場合、ヘッドスライダ４にはピボット１４から加わる負荷力、空気等の粘性流によりディスク２から浮上するように働く正圧力、およびディスク２に接近するように働く負圧力の３つの力が作用し、これらの力の釣り合いによりヘッドスライダ４は浮上し、この浮上量を保った状態で位置決め手段８を駆動して所定のトラック位置に位置決めしながら情報変換素子（図示せず）により記録再生が行われる。
【０００７】
しかしながら、上述した従来のディスク装置では外部からの衝撃が加わったときに、ヘッドスライダがディスクに衝突あるいは接触して、ヘッドスライダやディスクに摩耗や損傷を生じ、データの破壊や装置の破損に至ることがあった。このため、特開平９−１５３２７７号公報では、外部からの振動を受ける取付部材を設け、ディスク装置本体を柔構造の断熱支持部材を用いてこの取付部材に結合することで、外部振動が装置本体に伝わるのを防止することが示されている。これにより外部振動に対して強いディスク装置が実現されるが、装置全体が大型化してしまうため、小型軽量化を要求する携帯機器にはこのような装置は搭載し難い。
【０００８】
このため、ヘッドスライダやサスペンションあるいはアクチュエータアーム自体の耐衝撃性を向上させて、ディスク装置の小型化と耐衝撃性を同時に達成することが要求されている。特に、ヘッドスライダはディスクに対して微小な浮上量をもって対向しているので、衝撃力が作用した場合に少なくともヘッドスライダやディスクに致命的な損傷が生じないようにすることが要求されている。
【０００９】
しかし、耐衝撃性を向上するためにヘッドスライダの媒体対向面形状を工夫することは比較的少なく、多くはスキュー角変動や大気圧変動等に対して情報変換素子が設けられている下流側端部側の浮上量の変動を抑制するための取組みが行われている。
【００１０】
特開平７−１４３３７号公報には、幅方向に設けられた一対のサイドレールの一方のサイドレール（活動レール）の下流側端部に情報変換素子を設け、ロール変動、スキュー変動、およびクラウンに対しても、情報変換素子が設けられている個所の浮上量の変動を小さくしたヘッドスライダが示されている。このような特性を実現するために、媒体対向面は幅方向の両側に一対のサイドレールが設けられ、一方のサイドレール（活動レール）は上流側端部から下流側端部まで延出しており、このサイドレールの下流側端部に情報変換素子を有している。さらに、他方のサイドレール（非活動レール）は同様に上流側端部から下流側端部方向に延出しているが、下流側端部から上流側端部方向の所定距離の位置までに限定されて形成されている。この他方のサイドレールの長さと幅の適切な選択をすることで、他方のサイドレールの浮上高さが最悪条件の場合でも情報変換素子を有する一方のサイドレールの浮上高さよりも大きくできるので、スキューおよびクラウンのばらつきに対する感度を減少することができる。
【００１１】
また、特開２０００−１７３２１７号公報では、ヘッドスライダが浮上中にスライダ長さ方向の中心軸を中心として回転することでヘッドスライダがディスク表面に衝突しないように、ヘッドスライダのロール剛性を高めるための形状が示されている。その形状としては、上流側端部側にヘッドスライダの幅方向に設けた第１の空気軸受面と、下流側端部側の幅方向に並んで形成された一対の第２の空気軸受面とを備えた構成である。この第１の空気軸受面、および、並んで形成された２つの第２の空気軸受面で生じる正圧によってヘッドスライダは浮上するので、ヘッドスライダのロール剛性を高めることができる。さらに、情報変換素子が設けられる第２の軸受面の一方は、第２の空気軸受面の他方よりも小さく形成すればロール角度に基づく傾斜姿勢をヘッドスライダにとらせることができ、情報変換素子の近傍で浮上量を最小にできることも示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記の第２の例では、情報変換素子を搭載した一方のサイドレール（活動レール）に対して、他方のサイドレール（非活動レール）の幅は広く形成されており、これにより他方のサイドレール側の正圧力を大きくして、所定のロール角度を実現している。また、第３の例においても、情報変換素子が設けられる第２の軸受面の一方は、第２の軸受面の他方よりも小さくすることで正圧力を小さくし、浮上量を低減させている。すなわち、これらの例はともに、所定のロール角度を得るために情報変換素子が搭載された軸受面あるいはサイドレールの正圧力を小さくするように構成されている。このような媒体対向面形状により、シーク動作による粘性流の変動、大気圧変動あるいは負荷力変動等に対するロール剛性や不定安定性は改善される。しかし、ヘッドスライダがディスクに接近するような衝撃が加わった場合には、情報変換素子側の軸受面あるいはサイドレールの正圧力が小さいために、バネ剛性が小さく、比較的小さな衝撃力でディスクに衝突する可能性がある。
【００１３】
本発明は、ヘッドスライダに外部から衝撃が加わったときに、ヘッドスライダの下流側端部より少なくとも外方の所定位置に不動点を有し、この不動点を中心としてヘッドスライダがピッチ方向とロール方向の両方向にそれぞれの角度が減少する方向に変位するような媒体対向面の形状とすることで、衝撃力を吸収し、耐衝撃性を向上させたヘッドスライダと、これを用いたヘッド支持部を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のヘッドスライダは、ディスクが回転することにより生ずる粘性流体による動圧とディスク方向に付勢する負荷力とを受けてディスク表面で浮上して情報変換素子により記録再生を行う構成において、ディスク表面上で所定のピッチ角度とロール角度で傾斜した浮上姿勢のヘッドスライダに外部から衝撃が加わったときに、ヘッドスライダの下流側端部より少なくとも外方の所定位置を不動点として、ヘッドスライダがこの不動点を中心としてピッチ角度とロール角度が正の角度を保持しながら減少する方向に回転する媒体対向面形状とした構成である。
【００１５】
この構成により、外部から衝撃が加わりヘッドスライダに衝撃力が作用してヘッドスライダとディスクとの間の空気等の粘性流体膜が圧縮されたときに、媒体対向面を所定の形状としているので、この粘性流体膜のバネ剛性によりヘッドスライダはピッチ角度およびロール角度が正の状態を維持しながら所定位置の不動点を中心としてそれぞれの角度が小さくなるように回転変位し、衝撃力を吸収する。したがって、大きな衝撃力が作用しても、ヘッドスライダのディスク表面への衝突を防止できる、あるいは衝突するときのエネルギーを小さくしてヘッドスライダまたはディスクが損傷することを防止できる。この結果、高信頼性のヘッド支持部およびディスク装置を作製でき、大容量で小型・薄型のディスク装置を携帯機器に搭載することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のヘッドスライダは、ディスクの回転方向に対して先頭側の上流側端部と後端側の下流側端部と、ディスクと対向する媒体対向面と、この媒体対向面上に記録と再生の少なくとも一方を行う情報変換素子とを有し、ディスクが回転することにより生ずる粘性流体による動圧とディスク方向に付勢する負荷力とを受けてディスク表面で浮上して、情報変換素子により記録再生を行うヘッドスライダにおいて、媒体対向面は上流側端部から所定位置に第１の正圧発生部と、媒体対向面の上流側端部から下流側端部方向に対して直交する幅方向の両側にそれぞれ第１の正圧発生部と接続し、第２の正圧発生部とは分離したサイドレールと、下流側端部から所定位置に、それぞれ異なる正圧力を発生する一対の第２の正圧発生部とを有し、一対の第２の正圧発生部のうち大きな正圧力を発生する一方の正圧発生部に情報変換素子が搭載されており、情報変換素子が搭載された一方の正圧発生部に負圧発生部を有する形状、サイドレールの一方と上記の一方の正圧発生部との間隔がサイドレールの他方と上記の他方の正圧発生部との間隔より小さい形状、またはこれらをともに有する形状とし、ディスク表面上で所定のピッチ角度とロール角度で傾斜した浮上姿勢を有する。
【００１７】
なお、ピッチ角度とは、ヘッドスライダの長さ方向のディスク表面に対する傾きをいい、上流側端部側の浮上量が下流側端部側の浮上量よりも大きい状態を正のピッチ角度という。また、ロール角度とは、ヘッドスライダの幅方向のディスク表面に対する傾きをいい、ディスク内周側の浮上量が外周側の浮上量に比べて大きい状態を正のロール角度という。
【００１８】
この構成により、外部から衝撃が加わりヘッドスライダに衝撃力が作用してヘッドスライダとディスクとの間の空気等の粘性流体膜が圧縮されたときに、媒体対向面を所定の形状としているので、この粘性流体膜のバネ剛性によりヘッドスライダはピッチ角度およびロール角度が正の状態を維持しながら所定位置の不動点を中心としてそれぞれの角度が減少する方向に回転変位し、衝撃力を吸収する。このような粘性流体膜のバネ剛性の設定は、媒体対向面の形状により自由に設定可能である。したがって、大きな衝撃力が作用しても、ヘッドスライダのディスク表面への衝突を防止できる、あるいは衝突するときのエネルギーを小さくしてヘッドスライダまたはディスクが損傷することを防止できる。
【００１９】
また、本発明のヘッドスライダは、不動点をヘッドスライダの媒体対向面とディスクとの間で生ずる粘性流体膜の回転剛性および垂直方向の変位に対する回転方向の剛性との比で求めるものである。これにより、ディスクの回転速度およびヘッドスライダの媒体対向面形状、負荷力の作用位置、および質量等を決めれば不動点の位置を簡単に求めることができ、耐衝撃性に優れた媒体対向面形状を容易に得ることができる。
【００２０】
また、本発明のヘッドスライダは、上流側端部から所定位置に第１の正圧発生部と、下流側端部から所定位置にそれぞれ異なる正圧力を発生する一対の第２の正圧発生部と、この一対の第２の正圧発生部のうち大きな正圧力を発生する一方の正圧発生部に情報変換素子が搭載されている媒体対向面形状とした構成である。
【００２１】
この構成により、ヘッドスライダの長さ方向に２つの正圧発生部を設けることで主としてピッチ方向の耐衝撃性を向上できる。また、第２の正圧発生部の一方の正圧発生部のバネ剛性を他方の正圧発生部のバネ剛性よりも大きくすることで、衝撃力が作用しても浮上量が最も小さい情報変換素子側の下流側端部の垂直方向変位を抑制して、耐衝撃性を向上できる。これらのバネ剛性を適当に設定することで、下流側端部から少なくとも外方の所定距離の位置を不動点として、ピッチ方向とロール方向に同時にそれぞれ正の角度を保持しながら回転して、衝撃力を吸収することができる。
【００２２】
また、本発明のヘッドスライダは、媒体対向面の幅方向の両側に第１の正圧発生部と接続し、第２の正圧発生部とは分離したサイドレールを設けた構成を有する。この構成により、第１の正圧発生部で生じる正圧力分布は幅方向に２つのピークを作ることもできるのでロール角変動に対しての安定性が向上するとともに、負圧力も有効に発生させることもできる。
【００２３】
また、本発明のヘッドスライダは、第１の正圧発生部と第２の正圧発生部に囲まれた領域に負圧発生部を有し、この負圧発生部により生じる負圧力の中心がヘッドスライダをディスク方向に付勢する負荷力の作用点より情報変換素子側に位置する構成としたものである。この構成により、情報変換素子が設けられている第２の正圧発生部の一方の正圧発生部で生じる正圧力を大きくしてバネ剛性を高めても、負圧力の作用により情報変換素子部分の浮上高さを最も低くすることができる。
【００２４】
また、本発明のヘッドスライダは、ヘッドスライダをディスク方向に付勢する負荷力の作用点がヘッドスライダの重心に位置するようにした構成を有する。すなわち、負荷力がヘッドスライダの重量だけに限定される場合、あるいはピボットを介してサスペンションから加わる荷重がヘッドスライダの重心位置に重なるような構成とした場合である。この構成により、ヘッドスライダに衝撃力が加わったときに作用する慣性力はヘッドスライダの重心位置となるので、ヘッドスライダとサスペンションとの取り付け誤差等に起因する加工ばらつきが生じても、慣性力の作用点変化によるピッチ角およびロール角変動が生じにくくできる。
【００２５】
また、本発明のヘッドスライダは、ヘッドスライダをディスク方向に付勢する負荷力の作用点をヘッドスライダの重心より情報変換素子側に位置するようにした構成である。この構成により、第２の正圧発生部であって、情報変換素子が設けられている一方の正圧発生部で生じる正圧力を大きくしても、サスペンションからの負荷力の作用により情報変換素子が搭載された下流側端部の浮上高さを最も低くすることができ、低浮上特性を実現しながら耐衝撃性を向上できる。
【００２６】
さらに、本発明のヘッドスライダは、第２の正圧発生部の一方の正圧発生部に負圧発生部をさらに設けた構成である。この構成により、第２の正圧発生部であって、情報変換素子が設けられている一方の正圧発生部で生じる正圧力を大きくしながら、この部分に設けられた負圧発生部による負圧力で情報変換素子形成領域の浮上高さを低くしながら、耐衝撃性を向上できる。
【００２７】
さらに、本発明のヘッド支持部は、上述したヘッドスライダと、このヘッドスライダを固定するスライダ保持部と、スライダ保持部の他端を固定するビームとを有するサスペンションとからなる構成を有する。この構成により、ヘッドスライダをディスク表面に近づけるような衝撃力が作用しても、耐衝撃性の高いヘッド支持部を実現できる。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２９】
（実施の形態）
図１に、本発明の実施の形態のヘッドスライダの媒体対向面の形状を示す。ヘッドスライダ２０は略直方体形状であり、媒体対向面２５は第１の正圧発生部２６、一対の第２の正圧発生部２７、この２つの正圧発生部に囲まれ正圧発生部面に対して深い段差を有する負圧発生部２８、および第２の正圧発生部２７の一方の正圧発生部２７１側に設けられている情報変換素子２２により主要部が構成されている。
【００３０】
第１の正圧発生部２６は、ディスクの回転で生じる粘性流に直交する方向、すなわちスライダ幅方向に平行な正圧レール２６１と、この正圧レール２６１に接続するように幅方向の両側に形成されたサイドレール２６２、２６３により構成されている。さらに、この正圧レール２６１は、上流側端部３６から所定の位置に第１の中段面３２の端部から連続して形成されたヘッドスライダ２０の幅方向に平行な部分と、この平行部分からそれぞれのサイドレール２６２、２６３に接続するための斜行部とから形成されている。
【００３１】
第２の正圧発生部２７は、下流側端部３７側にヘッドスライダ２０の幅方向の中央部から所定の位置に図示するような略六角形状にそれぞれ一方の正圧発生部２７１、他方の正圧発生部２７２が形成されている。それぞれの正圧発生部の上流側端部３６側には第２の中段面３３、３４が設けられており、この第２の中段面３３、３４は第１の中段面３２と略同一平面であり、第１の正圧発生部２６および第２の正圧発生部２７面を基準として負圧発生部２８よりは浅い段差を有する。
【００３２】
さらに、第２の正圧発生部２７の一方の正圧発生部２７１の面積は他方の正圧発生部２７２よりも大きく、かつ、一方の正圧発生部２７１には四角形に切り込んだ第２の負圧発生部２９を設けている。この第２の負圧発生部２９は第２の中段面３３よりも深く、負圧発生部２８とほぼ同程度の深さに加工してある。
【００３３】
なお、負圧発生部２８と同一平面で、サイドレール２６２、２６３よりも幅方向外側に位置するサイド下段面３０と、第２の正圧発生部２７の２つの正圧発生部間に粘性流が流出するための下流側下段面３１も設けられている。
【００３４】
これらの加工は、ヘッドスライダの型成形や汎用の機械加工により作製することもできるが、より望ましくはウエットまたはドライ方式によるエッチング加工、さらに高精度で複雑な加工を行う場合にはレーザビーム照射による加工、イオン照射による加工等を用いることができる。
【００３５】
本実施の形態ではイオン照射による加工方式を用いて、第１の正圧発生部２６および第２の正圧発生部２７と、第１の中段面３２および第２の中段面３３、３４との段差を０．０８μｍ、同様に先述の正圧発生部と負圧発生部２８との段差を１．０μｍとした。なお、ヘッドスライダ２０の全体の形状としては、ヘッドスライダの長さ、幅、および厚さが、それぞれ１．２４ｍｍ、１．００ｍｍ、および０．３ｍｍである。
【００３６】
このヘッドスライダ２０を図６に示したと同様のサスペンションに固着し、図５に示したと同様なディスク装置に装着して、このディスク装置を駆動したときのヘッドスライダの浮上姿勢と、この浮上姿勢から不動点までの距離を規定する方法について、図２を用いて説明する。
【００３７】
ヘッドスライダ２０がディスク２上でピッチ角θｐ、ロール角φｐ、情報変換素子２２が位置する下流側端部の浮上量Ｘｔをもって浮上している状態を実線で示し、ヘッドスライダ２０に衝撃力Ｆが負荷力の作用点Ｐ１に作用して垂直方向の変位ｘ（図示せず）、ピッチ方向とロール方向の角度変位がそれぞれθ、φで変位した状態のヘッドスライダ２０ａを一点鎖線で示している。
【００３８】
不動点Ｇ０は図に示すように、ピッチ方向に回転するときの不動点Ｇ１とロール方向に回転するときの不動点Ｇ２をそれぞれの座標位置としたときの交点として求められる。ところで、ピッチ方向の不動点Ｇ１とロール方向の不動点Ｇ２は、負荷力の作用点Ｐ１を基準として、以下のように求められる。すなわち、θｐおよびφｐはともに非常に小さいので、ｃｏｓθｐ≒１、ｃｏｓφｐ≒１とみなしてもよいことから次のように近似することができる。
【００３９】
負荷力の作用点Ｐ１からピッチ方向の不動点Ｇ１までの距離Ｌｏは（数１）で近似できる。
【００４０】
【数１】
【００４１】
また、同様に負荷力の作用点Ｐ１からロール方向の不動点Ｇ２までの距離Ｌｒは（数２）で近似できる。
【００４２】
【数２】
【００４３】
一方、外部からの衝撃力Ｆに対する変位を、負荷力の作用点Ｐ１周りの回転と、作用点位置のディスク方向への並進運動とすると、ヘッドスライダ２０への負荷力の作用点Ｐ１を基準としてディスク２に垂直な方向の変位をｘ、ピッチ方向の回転をθ、ロール方向の回転をφとして（数３）で表される。
【００４４】
【数３】
【００４５】
ここで、ｋmn（ｍ、ｎは１から３までの整数）は、ヘッドスライダ２０の空気膜の剛性係数であり、ｋ11は垂直剛性、ｋ22はピッチ方向の回転剛性、ｋ33はロール方向の回転剛性であり、対角成分以外は、例えばｋ12とｋ21はヘッドスライダ２０がディスク２に垂直な方向に運動したときに発生する回転方向の力の係数と回転運動により発生する垂直方向の力の係数である。この式を変形することで（数４）が得られる。
【００４６】
【数４】
【００４７】
したがって、Ｇ１までの距離ＬｏおよびＧ２までの距離Ｌｒは（数１）と（数４）とから（数５）、および（数２）と（数４）とから（数６）のように表される。ここで、Ｇ11、Ｇ21、およびＧ31は、空気膜の垂直剛性Ｋ11、ピッチ方向の回転剛性ｋ22、およびロール方向の回転剛性ｋ33のそれぞれ逆数であり、力に対する変位の係数であり、各方向の動きやすさを示す係数（力の係数とよぶ）である。
【００４８】
【数５】
【００４９】
【数６】
【００５０】
上記の力の係数であるＧ11、Ｇ21、およびＧ31は、ヘッドスライダの媒体対向面の形状、ディスク回転速度、等価質量等が決まれば一義的に求められ、この２つの値を座標として合成することで、負荷力の作用点から不動点Ｇ０までの距離を規定することができる。
【００５１】
この不動点Ｇ０の位置としては、ピッチ方向のＬｏ、ロール方向のＬｒ、ヘッドスライダの長さＬｓ、およびヘッドスライダの幅Ｗｓとしたときに、０．５＜Ｌｏ／Ｌｓ≦２．５、０．５＜Ｌｒ／Ｗｓ≦２．５の範囲で求められるＬｏ、Ｌｒから規定される領域に位置することが望ましい。
【００５２】
すなわち、Ｌｏ／Ｌｓ＞２．５、Ｌｒ／Ｗｓ＞２．５の場合には、不動点Ｇ０はヘッドスライダ２０の一方の正圧発生部２７１の下流側端部３７からの距離として表現すると、それぞれヘッドスライダの長さＬｓおよび幅Ｗｓに対して２倍をこえる外方の空間に位置することになる。このような不動点位置を有するヘッドスライダに衝撃力が作用すると、この不動点位置を回転中心としてピッチ方向およびロール方向に正の角度を有しながら回転するが、この角度変位は小さいので垂直方向にほぼ平行な変位となり、下流側端部は比較的小さい衝撃力でディスクに衝突し、損傷を生じやすい。したがって、携帯機器に搭載するときに要求される６００Ｇ程度の衝撃加速度には耐えられない。
【００５３】
一方、Ｌｏ／Ｌｓ≦０．５、Ｌｒ／Ｗｓ≦０．５の場合には、不動点Ｇ０はヘッドスライダ２０の一方の正圧発生部２７１の下流側端部３７、あるいは下流側端部３７よりもヘッドスライダ内側に位置することになる。このような不動点位置では、衝撃力Ｆが作用してヘッドスライダ２０ａで示す位置に変位してもディスクに衝突することはない。しかし、さらに大きな衝撃力が加わると、上流側端部側の浮上量が下流側端部側の浮上量に比べて小さくなる現象が生じ、媒体対向面とディスク表面間との間で粘性流体膜が形成されなくなる。このような現象が生じると浮上力がなくなり、ヘッドスライダ２０はディスク２の表面に衝突して、ヘッドスライダ２０あるいはディスク２を破損してしまう。このような負のピッチ角、および負のロール角が生じる衝撃力は、媒体対向面の形状だけでなく、回転速度のばらつきやスキュー角度の変動、あるいは負荷力変動等によっても異なり、また、浮上量が小さくなると急激に破損に至るので、耐衝撃値のばらつきが大きくなり、同様に携帯機器に要求される衝撃加速度を保証できなくなる。
【００５４】
以上のように、ピッチ方向およびロール方向の不動点Ｇ１、Ｇ２までの距離Ｌｏ、Ｌｒを粘性流体膜剛性からそれぞれ求め、これらのＬｏ、Ｌｒとから先述したように合成の不動点Ｇ０を求め、この不動点位置をヘッドスライダの下流側端部から所定の外方に位置するように媒体対向面を設定することで、耐衝撃性の良好なヘッドスライダを実現することができる。すなわち、本発明では、第１の正圧発生部と第２の正圧発生部を上流側と下流側に設けるとともに、情報変換素子が搭載されている第２の正圧発生部の一方の正圧発生部の正圧力を他方の正圧発生部より大きくしている。したがって、所定の傾斜角度を有して浮上しているヘッドスライダが衝撃力を受けた場合、下流側端部の情報変換素子搭載側がディスクと接触するまでバネ剛性が有効に作用して、ピッチ方向とロール方向の両方に回転変位して衝撃力を吸収する。
【００５５】
本実施の形態では、第２の正圧発生部の一方の正圧発生部に負圧発生部を設けることで、正圧力を大きくしてバネ剛性を大きくしながら負圧力により低浮上量を実現したが、本発明はこの形状に限定されることはない。例えば、図３に示すような媒体対向面形状であってもよい。図３において、図１と同じ要素および名称については同一符号を付している。図３に示すヘッドスライダ４０の媒体対向面４５は、第２の正圧発生部４１を構成する一方の正圧発生部４１１および他方の正圧発生部４１２ともに下流側端部３７まで延出し、一方の正圧発生部４１１の面積を他方の正圧発生部４１２より大きく、かつ正圧発生部に第２の負圧発生部４４を設けた形状である。さらに、他方の正圧発生部４１２の上流側端部３６側の第２の中段面４３とサイドレール２６３との間隔が、一方の正圧発生部４１１の上流側端部３６側の第２の中段面４２とサイドレール２６２との間隔に比べて大きくすることで、負圧発生部２８で生じる負圧力中心を情報変換素子２２が設けられている方向にシフトさせている。この負圧力中心のシフトと第２の負圧発生部４４とにより、一方の正圧発生部４１１で発生する正圧力を大きくしても、情報変換素子形成部分を最小の浮上量とすることができる。
【００５６】
また、図４に示すヘッドスライダ５０の媒体対向面５５は、一方の正圧発生部５２１を他方の正圧発生部５２２より大きく、しかも他方の正圧発生部５２２面に比べて約１０ｎｍ程度高く形成している。さらに、第１の正圧発生部５１を構成する正圧レール５１１、サイドレール５１２、５１３のうち、サイドレール５１２と第２の正圧発生部５２の一方の正圧発生部５２１との間隔が、サイドレール５１３と他方の正圧発生部５２２との間隔に比べて短くしている。このような形状とすることで、一方の正圧発生部５２１の正圧力を大きくしながら、負圧発生部２８で発生する負圧力中心を情報変換素子側にシフトさせて、所定の傾斜角度を得るようにすることもできる。
【００５７】
さらに、これらのヘッドスライダにサスペンションから負荷力を与える作用点をヘッドスライダの重心位置から情報変換素子側にシフトさせて所定の傾斜角度を得るようにしてもよい。
【００５８】
また、本実施の形態では、一対の第２の正圧発生部の一方の正圧発生部および他方の正圧発生部ともに略六角形状としたが、四角形でも、その他の多角形でもよいことはいうまでもない。さらにくわえて、一方の正圧発生部に設けた第２の負圧発生部を本実施の形態では四角形としたが、形状は特に限定されないし、スライダの幅方向に平行な溝を設けて一方の正圧発生部が２分されるような形状としてもよい。
【００５９】
さらに、本実施の形態では、第１の正圧発生部にはサイドレールを付加した形状で説明したが、所定のバネ剛性を得られれば特にサイドレールは必須ではない。
【００６０】
また、本実施の形態では、不動点までの距離を粘性流体膜のバネ剛性から求めたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方式により求めても同様の効果が得られる。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、本発明は所定のピッチ角度とロール角度の浮上姿勢を有しているヘッドスライダに外部から衝撃が加わったときに、ヘッドスライダの下流側端部より外方の所定の位置を不動点として、ヘッドスライダが正のピッチ角度と正のロール角度を保持した状態で回転して衝撃力を吸収するような媒体対向面形状としたものである。
【００６２】
この構成により、ヘッドスライダがディスク上を浮上しているときに大きな衝撃力が作用しても、ヘッドスライダのディスク表面への衝突を防止できる、あるいは衝突するときのエネルギーを小さくしてヘッドスライダまたはディスクが損傷することを防止できる。この結果、携帯機器に搭載可能な小型・薄型のディスク装置を実現できるという大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のヘッドスライダの媒体対向面から見た平面図
【図２】ヘッドスライダに衝撃力が作用する前後のヘッドスライダの変位と不動点距離を説明するための模式図
【図３】本実施の形態のヘッドスライダの媒体対向面の変形例を示す平面図
【図４】本実施の形態のヘッドスライダの媒体対向面の別の変形例を示す平面図
【図５】従来のヘッドスライダおよび本発明のヘッドスライダを搭載したヘッド支持部を用いて構成したディスク装置の要部斜視図
【図６】従来のヘッドスライダおよび本発明のヘッドスライダを搭載したヘッド支持部を示す要部斜視図
【符号の説明】
１ 主軸
２ ディスク
３ 駆動手段
４，２０，２０ａ，４０，５０ ヘッドスライダ
５ サスペンション
６ アクチュエータアーム
７ アクチュエータ軸
８ 位置決め手段
９ 筐体
１０ ヘッド支持部
１１ スライダ保持部
１２ 舌状部
１３ ビーム
１４ ピボット
２２ 情報変換素子
２５，４５，５５ 媒体対向面
２６，５１ 第１の正圧発生部
２７，４１，５２ 第２の正圧発生部
２８ 負圧発生部
２９，４４ 第２の負圧発生部
３０ サイド下段面
３１ 下流側下段面
３２ 第１の中段面
３３，３４，４２，４３ 第２の中段面
３６ 上流側端部
３７ 下流側端部
２６１，５１１ 正圧レール
２６２，２６３，５１２，５１３ サイドレール
２７１，４１１，５２１ 一方の正圧発生部
２７２，４１２，５２２ 他方の正圧発生部
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスクや光磁気ディスク等のディスク状記録媒体に対して記録再生を行う情報変換素子を搭載したヘッドスライダおよびこれを用いたヘッド支持部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクや光ディスク等のディスク状記録媒体（以下、ディスクとよぶ）に対し記録再生を行うディスク記録再生装置（以下、ディスク装置とよぶ）の技術的進歩は著しく、従来のコンピュータ用だけでなく多くの分野で用途が拡大している。このようなディスク装置では、さらなる高密度記録化に加えて、衝撃等の外乱を受けてもディスクやヘッドスライダが破損せず、安定して記録再生が可能で、携帯機器にも搭載可能な小型の装置が要求されている。
【０００３】
図５は、従来のディスク装置の要部斜視図である。ディスク２は、主軸１に支持されて駆動手段３により回転駆動される。この駆動手段としては、例えばスピンドルモータが用いられる。記録再生を行う情報変換素子（図示せず）を有したヘッドスライダ４がサスペンション５に固定されてヘッド支持部１０が構成され、このヘッド支持部１０はアクチュエータアーム６に固定され、さらに、アクチュエータアーム６はアクチュエータ軸７に回転自在に取り付けられている。
【０００４】
位置決め手段８は、例えばボイスコイルモータが用いられ、アクチュエータアーム６を揺動させて、ヘッドスライダ４をディスク２の所定のトラック位置に移動させる。筐体９は、これらを所定の位置関係に保って保持している。
【０００５】
図６は、サスペンション５とヘッドスライダ４とからなるヘッド支持部１０の要部斜視図を示す。ヘッドスライダ４は、スライダ保持部１１の先端部に設けられた舌状部１２に固着されている。また、スライダ保持部１１の他端はビーム１３に固着されている。スライダ保持部１１は、例えばジンバルスプリングが用いられ、ヘッドスライダ４に対してピッチ動作およびロール動作が許容されるような構成を有している。ヘッドスライダ４のスライダ保持部１１への固着は、例えば接着剤で接着することで行われ、スライダ保持部１１のビーム１３への固着は、例えば溶着により行われる。ビーム１３の先端部にはヘッドスライダ４に荷重を付勢するピボット１４があり、このピボット１４を介してヘッドスライダ４に所定の荷重が付勢される。ピボット１４を有するビーム１３と、舌状部１２を有するスライダ保持部１１とからサスペンション５が構成され、さらに、ヘッドスライダ４を含んでヘッド支持部１０が構成される。
【０００６】
このようなヘッド支持部１０を用いて、回転するディスク２上で記録再生を行う場合、ヘッドスライダ４にはピボット１４から加わる負荷力、空気等の粘性流によりディスク２から浮上するように働く正圧力、およびディスク２に接近するように働く負圧力の３つの力が作用し、これらの力の釣り合いによりヘッドスライダ４は浮上し、この浮上量を保った状態で位置決め手段８を駆動して所定のトラック位置に位置決めしながら情報変換素子（図示せず）により記録再生が行われる。
【０００７】
しかしながら、上述した従来のディスク装置では外部からの衝撃が加わったときに、ヘッドスライダがディスクに衝突あるいは接触して、ヘッドスライダやディスクに摩耗や損傷を生じ、データの破壊や装置の破損に至ることがあった。このため、特開平９−１５３２７７号公報では、外部からの振動を受ける取付部材を設け、ディスク装置本体を柔構造の断熱支持部材を用いてこの取付部材に結合することで、外部振動が装置本体に伝わるのを防止することが示されている。これにより外部振動に対して強いディスク装置が実現されるが、装置全体が大型化してしまうため、小型軽量化を要求する携帯機器にはこのような装置は搭載し難い。
【０００８】
このため、ヘッドスライダやサスペンションあるいはアクチュエータアーム自体の耐衝撃性を向上させて、ディスク装置の小型化と耐衝撃性を同時に達成することが要求されている。特に、ヘッドスライダはディスクに対して微小な浮上量をもって対向しているので、衝撃力が作用した場合に少なくともヘッドスライダやディスクに致命的な損傷が生じないようにすることが要求されている。
【０００９】
しかし、耐衝撃性を向上するためにヘッドスライダの媒体対向面形状を工夫することは比較的少なく、多くはスキュー角変動や大気圧変動等に対して情報変換素子が設けられている下流側端部側の浮上量の変動を抑制するための取組みが行われている。
【００１０】
特開平７−１４３３７号公報には、幅方向に設けられた一対のサイドレールの一方のサイドレール（活動レール）の下流側端部に情報変換素子を設け、ロール変動、スキュー変動、およびクラウンに対しても、情報変換素子が設けられている個所の浮上量の変動を小さくしたヘッドスライダが示されている。このような特性を実現するために、媒体対向面は幅方向の両側に一対のサイドレールが設けられ、一方のサイドレール（活動レール）は上流側端部から下流側端部まで延出しており、このサイドレールの下流側端部に情報変換素子を有している。さらに、他方のサイドレール（非活動レール）は同様に上流側端部から下流側端部方向に延出しているが、下流側端部から上流側端部方向の所定距離の位置までに限定されて形成されている。この他方のサイドレールの長さと幅の適切な選択をすることで、他方のサイドレールの浮上高さが最悪条件の場合でも情報変換素子を有する一方のサイドレールの浮上高さよりも大きくできるので、スキューおよびクラウンのばらつきに対する感度を減少することができる。
【００１１】
また、特開２０００−１７３２１７号公報では、ヘッドスライダが浮上中にスライダ長さ方向の中心軸を中心として回転することでヘッドスライダがディスク表面に衝突しないように、ヘッドスライダのロール剛性を高めるための形状が示されている。その形状としては、上流側端部側にヘッドスライダの幅方向に設けた第１の空気軸受面と、下流側端部側の幅方向に並んで形成された一対の第２の空気軸受面とを備えた構成である。この第１の空気軸受面、および、並んで形成された２つの第２の空気軸受面で生じる正圧によってヘッドスライダは浮上するので、ヘッドスライダのロール剛性を高めることができる。さらに、情報変換素子が設けられる第２の軸受面の一方は、第２の空気軸受面の他方よりも小さく形成すればロール角度に基づく傾斜姿勢をヘッドスライダにとらせることができ、情報変換素子の近傍で浮上量を最小にできることも示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記の第２の例では、情報変換素子を搭載した一方のサイドレール（活動レール）に対して、他方のサイドレール（非活動レール）の幅は広く形成されており、これにより他方のサイドレール側の正圧力を大きくして、所定のロール角度を実現している。また、第３の例においても、情報変換素子が設けられる第２の軸受面の一方は、第２の軸受面の他方よりも小さくすることで正圧力を小さくし、浮上量を低減させている。すなわち、これらの例はともに、所定のロール角度を得るために情報変換素子が搭載された軸受面あるいはサイドレールの正圧力を小さくするように構成されている。このような媒体対向面形状により、シーク動作による粘性流の変動、大気圧変動あるいは負荷力変動等に対するロール剛性や不定安定性は改善される。しかし、ヘッドスライダがディスクに接近するような衝撃が加わった場合には、情報変換素子側の軸受面あるいはサイドレールの正圧力が小さいために、バネ剛性が小さく、比較的小さな衝撃力でディスクに衝突する可能性がある。
【００１３】
本発明は、ヘッドスライダに外部から衝撃が加わったときに、ヘッドスライダの下流側端部より少なくとも外方の所定位置に不動点を有し、この不動点を中心としてヘッドスライダがピッチ方向とロール方向の両方向にそれぞれの角度が減少する方向に変位するような媒体対向面の形状とすることで、衝撃力を吸収し、耐衝撃性を向上させたヘッドスライダと、これを用いたヘッド支持部を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のヘッドスライダは、ディスクが回転することにより生ずる粘性流体による動圧とディスク方向に付勢する負荷力とを受けてディスク表面で浮上して情報変換素子により記録再生を行う構成において、ディスク表面上で所定のピッチ角度とロール角度で傾斜した浮上姿勢のヘッドスライダに外部から衝撃が加わったときに、ヘッドスライダの下流側端部より少なくとも外方の所定位置を不動点として、ヘッドスライダがこの不動点を中心としてピッチ角度とロール角度が正の角度を保持しながら減少する方向に回転する媒体対向面形状とした構成である。
【００１５】
この構成により、外部から衝撃が加わりヘッドスライダに衝撃力が作用してヘッドスライダとディスクとの間の空気等の粘性流体膜が圧縮されたときに、媒体対向面を所定の形状としているので、この粘性流体膜のバネ剛性によりヘッドスライダはピッチ角度およびロール角度が正の状態を維持しながら所定位置の不動点を中心としてそれぞれの角度が小さくなるように回転変位し、衝撃力を吸収する。したがって、大きな衝撃力が作用しても、ヘッドスライダのディスク表面への衝突を防止できる、あるいは衝突するときのエネルギーを小さくしてヘッドスライダまたはディスクが損傷することを防止できる。この結果、高信頼性のヘッド支持部およびディスク装置を作製でき、大容量で小型・薄型のディスク装置を携帯機器に搭載することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のヘッドスライダは、ディスクの回転方向に対して先頭側の上流側端部と後端側の下流側端部と、ディスクと対向する媒体対向面と、この媒体対向面上に記録と再生の少なくとも一方を行う情報変換素子とを有し、ディスクが回転することにより生ずる粘性流体による動圧とディスク方向に付勢する負荷力とを受けてディスク表面で浮上して、情報変換素子により記録再生を行うヘッドスライダにおいて、媒体対向面は上流側端部から所定位置に第１の正圧発生部と、媒体対向面の上流側端部から下流側端部方向に対して直交する幅方向の両側にそれぞれ第１の正圧発生部と接続し、第２の正圧発生部とは分離したサイドレールと、下流側端部から所定位置に、それぞれ異なる正圧力を発生する一対の第２の正圧発生部とを有し、一対の第２の正圧発生部のうち大きな正圧力を発生する一方の正圧発生部に情報変換素子が搭載されており、情報変換素子が搭載された一方の正圧発生部に負圧発生部を有する形状、サイドレールの一方と上記の一方の正圧発生部との間隔がサイドレールの他方と上記の他方の正圧発生部との間隔より小さい形状、またはこれらをともに有する形状とし、ディスク表面上で所定のピッチ角度とロール角度で傾斜した浮上姿勢を有する。
【００１７】
なお、ピッチ角度とは、ヘッドスライダの長さ方向のディスク表面に対する傾きをいい、上流側端部側の浮上量が下流側端部側の浮上量よりも大きい状態を正のピッチ角度という。また、ロール角度とは、ヘッドスライダの幅方向のディスク表面に対する傾きをいい、ディスク内周側の浮上量が外周側の浮上量に比べて大きい状態を正のロール角度という。
【００１８】
この構成により、外部から衝撃が加わりヘッドスライダに衝撃力が作用してヘッドスライダとディスクとの間の空気等の粘性流体膜が圧縮されたときに、媒体対向面を所定の形状としているので、この粘性流体膜のバネ剛性によりヘッドスライダはピッチ角度およびロール角度が正の状態を維持しながら所定位置の不動点を中心としてそれぞれの角度が減少する方向に回転変位し、衝撃力を吸収する。このような粘性流体膜のバネ剛性の設定は、媒体対向面の形状により自由に設定可能である。したがって、大きな衝撃力が作用しても、ヘッドスライダのディスク表面への衝突を防止できる、あるいは衝突するときのエネルギーを小さくしてヘッドスライダまたはディスクが損傷することを防止できる。
【００１９】
また、本発明のヘッドスライダは、不動点をヘッドスライダの媒体対向面とディスクとの間で生ずる粘性流体膜の回転剛性および垂直方向の変位に対する回転方向の剛性との比で求めるものである。これにより、ディスクの回転速度およびヘッドスライダの媒体対向面形状、負荷力の作用位置、および質量等を決めれば不動点の位置を簡単に求めることができ、耐衝撃性に優れた媒体対向面形状を容易に得ることができる。
【００２０】
また、本発明のヘッドスライダは、上流側端部から所定位置に第１の正圧発生部と、下流側端部から所定位置にそれぞれ異なる正圧力を発生する一対の第２の正圧発生部と、この一対の第２の正圧発生部のうち大きな正圧力を発生する一方の正圧発生部に情報変換素子が搭載されている媒体対向面形状とした構成である。
【００２１】
この構成により、ヘッドスライダの長さ方向に２つの正圧発生部を設けることで主としてピッチ方向の耐衝撃性を向上できる。また、第２の正圧発生部の一方の正圧発生部のバネ剛性を他方の正圧発生部のバネ剛性よりも大きくすることで、衝撃力が作用しても浮上量が最も小さい情報変換素子側の下流側端部の垂直方向変位を抑制して、耐衝撃性を向上できる。これらのバネ剛性を適当に設定することで、下流側端部から少なくとも外方の所定距離の位置を不動点として、ピッチ方向とロール方向に同時にそれぞれ正の角度を保持しながら回転して、衝撃力を吸収することができる。
【００２２】
また、本発明のヘッドスライダは、媒体対向面の幅方向の両側に第１の正圧発生部と接続し、第２の正圧発生部とは分離したサイドレールを設けた構成を有する。この構成により、第１の正圧発生部で生じる正圧力分布は幅方向に２つのピークを作ることもできるのでロール角変動に対しての安定性が向上するとともに、負圧力も有効に発生させることもできる。
【００２３】
また、本発明のヘッドスライダは、第１の正圧発生部と第２の正圧発生部に囲まれた領域に負圧発生部を有し、この負圧発生部により生じる負圧力の中心がヘッドスライダをディスク方向に付勢する負荷力の作用点より情報変換素子側に位置する構成としたものである。この構成により、情報変換素子が設けられている第２の正圧発生部の一方の正圧発生部で生じる正圧力を大きくしてバネ剛性を高めても、負圧力の作用により情報変換素子部分の浮上高さを最も低くすることができる。
【００２４】
また、本発明のヘッドスライダは、ヘッドスライダをディスク方向に付勢する負荷力の作用点がヘッドスライダの重心に位置するようにした構成を有する。すなわち、負荷力がヘッドスライダの重量だけに限定される場合、あるいはピボットを介してサスペンションから加わる荷重がヘッドスライダの重心位置に重なるような構成とした場合である。この構成により、ヘッドスライダに衝撃力が加わったときに作用する慣性力はヘッドスライダの重心位置となるので、ヘッドスライダとサスペンションとの取り付け誤差等に起因する加工ばらつきが生じても、慣性力の作用点変化によるピッチ角およびロール角変動が生じにくくできる。
【００２５】
また、本発明のヘッドスライダは、ヘッドスライダをディスク方向に付勢する負荷力の作用点をヘッドスライダの重心より情報変換素子側に位置するようにした構成である。この構成により、第２の正圧発生部であって、情報変換素子が設けられている一方の正圧発生部で生じる正圧力を大きくしても、サスペンションからの負荷力の作用により情報変換素子が搭載された下流側端部の浮上高さを最も低くすることができ、低浮上特性を実現しながら耐衝撃性を向上できる。
【００２６】
さらに、本発明のヘッドスライダは、第２の正圧発生部の一方の正圧発生部に負圧発生部をさらに設けた構成である。この構成により、第２の正圧発生部であって、情報変換素子が設けられている一方の正圧発生部で生じる正圧力を大きくしながら、この部分に設けられた負圧発生部による負圧力で情報変換素子形成領域の浮上高さを低くしながら、耐衝撃性を向上できる。
【００２７】
さらに、本発明のヘッド支持部は、上述したヘッドスライダと、このヘッドスライダを固定するスライダ保持部と、スライダ保持部の他端を固定するビームとを有するサスペンションとからなる構成を有する。この構成により、ヘッドスライダをディスク表面に近づけるような衝撃力が作用しても、耐衝撃性の高いヘッド支持部を実現できる。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２９】
（実施の形態）
図１に、本発明の実施の形態のヘッドスライダの媒体対向面の形状を示す。ヘッドスライダ２０は略直方体形状であり、媒体対向面２５は第１の正圧発生部２６、一対の第２の正圧発生部２７、この２つの正圧発生部に囲まれ正圧発生部面に対して深い段差を有する負圧発生部２８、および第２の正圧発生部２７の一方の正圧発生部２７１側に設けられている情報変換素子２２により主要部が構成されている。
【００３０】
第１の正圧発生部２６は、ディスクの回転で生じる粘性流に直交する方向、すなわちスライダ幅方向に平行な正圧レール２６１と、この正圧レール２６１に接続するように幅方向の両側に形成されたサイドレール２６２、２６３により構成されている。さらに、この正圧レール２６１は、上流側端部３６から所定の位置に第１の中段面３２の端部から連続して形成されたヘッドスライダ２０の幅方向に平行な部分と、この平行部分からそれぞれのサイドレール２６２、２６３に接続するための斜行部とから形成されている。
【００３１】
第２の正圧発生部２７は、下流側端部３７側にヘッドスライダ２０の幅方向の中央部から所定の位置に図示するような略六角形状にそれぞれ一方の正圧発生部２７１、他方の正圧発生部２７２が形成されている。それぞれの正圧発生部の上流側端部３６側には第２の中段面３３、３４が設けられており、この第２の中段面３３、３４は第１の中段面３２と略同一平面であり、第１の正圧発生部２６および第２の正圧発生部２７面を基準として負圧発生部２８よりは浅い段差を有する。
【００３２】
さらに、第２の正圧発生部２７の一方の正圧発生部２７１の面積は他方の正圧発生部２７２よりも大きく、かつ、一方の正圧発生部２７１には四角形に切り込んだ第２の負圧発生部２９を設けている。この第２の負圧発生部２９は第２の中段面３３よりも深く、負圧発生部２８とほぼ同程度の深さに加工してある。
【００３３】
なお、負圧発生部２８と同一平面で、サイドレール２６２、２６３よりも幅方向外側に位置するサイド下段面３０と、第２の正圧発生部２７の２つの正圧発生部間に粘性流が流出するための下流側下段面３１も設けられている。
【００３４】
これらの加工は、ヘッドスライダの型成形や汎用の機械加工により作製することもできるが、より望ましくはウエットまたはドライ方式によるエッチング加工、さらに高精度で複雑な加工を行う場合にはレーザビーム照射による加工、イオン照射による加工等を用いることができる。
【００３５】
本実施の形態ではイオン照射による加工方式を用いて、第１の正圧発生部２６および第２の正圧発生部２７と、第１の中段面３２および第２の中段面３３、３４との段差を０．０８μｍ、同様に先述の正圧発生部と負圧発生部２８との段差を１．０μｍとした。なお、ヘッドスライダ２０の全体の形状としては、ヘッドスライダの長さ、幅、および厚さが、それぞれ１．２４ｍｍ、１．００ｍｍ、および０．３ｍｍである。
【００３６】
このヘッドスライダ２０を図６に示したと同様のサスペンションに固着し、図５に示したと同様なディスク装置に装着して、このディスク装置を駆動したときのヘッドスライダの浮上姿勢と、この浮上姿勢から不動点までの距離を規定する方法について、図２を用いて説明する。
【００３７】
ヘッドスライダ２０がディスク２上でピッチ角θｐ、ロール角φｐ、情報変換素子２２が位置する下流側端部の浮上量Ｘｔをもって浮上している状態を実線で示し、ヘッドスライダ２０に衝撃力Ｆが負荷力の作用点Ｐ１に作用して垂直方向の変位ｘ（図示せず）、ピッチ方向とロール方向の角度変位がそれぞれθ、φで変位した状態のヘッドスライダ２０ａを一点鎖線で示している。
【００３８】
不動点Ｇ０は図に示すように、ピッチ方向に回転するときの不動点Ｇ１とロール方向に回転するときの不動点Ｇ２をそれぞれの座標位置としたときの交点として求められる。ところで、ピッチ方向の不動点Ｇ１とロール方向の不動点Ｇ２は、負荷力の作用点Ｐ１を基準として、以下のように求められる。すなわち、θｐおよびφｐはともに非常に小さいので、ｃｏｓθｐ≒１、ｃｏｓφｐ≒１とみなしてもよいことから次のように近似することができる。
【００３９】
負荷力の作用点Ｐ１からピッチ方向の不動点Ｇ１までの距離Ｌｏは（数１）で近似できる。
【００４０】
【数１】
また、同様に負荷力の作用点Ｐ１からロール方向の不動点Ｇ２までの距離Ｌｒは（数２）で近似できる。
【００４２】
【数２】
一方、外部からの衝撃力Ｆに対する変位を、負荷力の作用点Ｐ１周りの回転と、作用点位置のディスク方向への並進運動とすると、ヘッドスライダ２０への負荷力の作用点Ｐ１を基準としてディスク２に垂直な方向の変位をｘ、ピッチ方向の回転をθ、ロール方向の回転をφとして（数３）で表される。
【００４４】
【数３】
ここで、ｋmn（ｍ、ｎは１から３までの整数）は、ヘッドスライダ２０の空気膜の剛性係数であり、ｋ11は垂直剛性、ｋ22はピッチ方向の回転剛性、ｋ33はロール方向の回転剛性であり、対角成分以外は、例えばｋ12とｋ21はヘッドスライダ２０がディスク２に垂直な方向に運動したときに発生する回転方向の力の係数と回転運動により発生する垂直方向の力の係数である。この式を変形することで（数４）が得られる。
【００４６】
【数４】
したがって、Ｇ１までの距離ＬｏおよびＧ２までの距離Ｌｒは（数１）と（数４）とから（数５）、および（数２）と（数４）とから（数６）のように表される。ここで、Ｇ11、Ｇ21、およびＧ31は、空気膜の垂直剛性Ｋ11、ピッチ方向の回転剛性ｋ22、およびロール方向の回転剛性ｋ33のそれぞれ逆数であり、力に対する変位の係数であり、各方向の動きやすさを示す係数（力の係数とよぶ）である。
【００４８】
【数５】
【数６】
上記の力の係数であるＧ11、Ｇ21、およびＧ31は、ヘッドスライダの媒体対向面の形状、ディスク回転速度、等価質量等が決まれば一義的に求められ、この２つの値を座標として合成することで、負荷力の作用点から不動点Ｇ０までの距離を規定することができる。
【００５１】
この不動点Ｇ０の位置としては、ピッチ方向のＬｏ、ロール方向のＬｒ、ヘッドスライダの長さＬｓ、およびヘッドスライダの幅Ｗｓとしたときに、０．５＜Ｌｏ／Ｌｓ≦２．５、０．５＜Ｌｒ／Ｗｓ≦２．５の範囲で求められるＬｏ、Ｌｒから規定される領域に位置することが望ましい。
【００５２】
すなわち、Ｌｏ／Ｌｓ＞２．５、Ｌｒ／Ｗｓ＞２．５の場合には、不動点Ｇ０はヘッドスライダ２０の一方の正圧発生部２７１の下流側端部３７からの距離として表現すると、それぞれヘッドスライダの長さＬｓおよび幅Ｗｓに対して２倍をこえる外方の空間に位置することになる。このような不動点位置を有するヘッドスライダに衝撃力が作用すると、この不動点位置を回転中心としてピッチ方向およびロール方向に正の角度を有しながら回転するが、この角度変位は小さいので垂直方向にほぼ平行な変位となり、下流側端部は比較的小さい衝撃力でディスクに衝突し、損傷を生じやすい。したがって、携帯機器に搭載するときに要求される６００Ｇ程度の衝撃加速度には耐えられない。
【００５３】
一方、Ｌｏ／Ｌｓ≦０．５、Ｌｒ／Ｗｓ≦０．５の場合には、不動点Ｇ０はヘッドスライダ２０の一方の正圧発生部２７１の下流側端部３７、あるいは下流側端部３７よりもヘッドスライダ内側に位置することになる。このような不動点位置では、衝撃力Ｆが作用してヘッドスライダ２０ａで示す位置に変位してもディスクに衝突することはない。しかし、さらに大きな衝撃力が加わると、上流側端部側の浮上量が下流側端部側の浮上量に比べて小さくなる現象が生じ、媒体対向面とディスク表面間との間で粘性流体膜が形成されなくなる。このような現象が生じると浮上力がなくなり、ヘッドスライダ２０はディスク２の表面に衝突して、ヘッドスライダ２０あるいはディスク２を破損してしまう。このような負のピッチ角、および負のロール角が生じる衝撃力は、媒体対向面の形状だけでなく、回転速度のばらつきやスキュー角度の変動、あるいは負荷力変動等によっても異なり、また、浮上量が小さくなると急激に破損に至るので、耐衝撃値のばらつきが大きくなり、同様に携帯機器に要求される衝撃加速度を保証できなくなる。
【００５４】
以上のように、ピッチ方向およびロール方向の不動点Ｇ１、Ｇ２までの距離Ｌｏ、Ｌｒを粘性流体膜剛性からそれぞれ求め、これらのＬｏ、Ｌｒとから先述したように合成の不動点Ｇ０を求め、この不動点位置をヘッドスライダの下流側端部から所定の外方に位置するように媒体対向面を設定することで、耐衝撃性の良好なヘッドスライダを実現することができる。すなわち、本発明では、第１の正圧発生部と第２の正圧発生部を上流側と下流側に設けるとともに、情報変換素子が搭載されている第２の正圧発生部の一方の正圧発生部の正圧力を他方の正圧発生部より大きくしている。したがって、所定の傾斜角度を有して浮上しているヘッドスライダが衝撃力を受けた場合、下流側端部の情報変換素子搭載側がディスクと接触するまでバネ剛性が有効に作用して、ピッチ方向とロール方向の両方に回転変位して衝撃力を吸収する。
【００５５】
本実施の形態では、第２の正圧発生部の一方の正圧発生部に負圧発生部を設けることで、正圧力を大きくしてバネ剛性を大きくしながら負圧力により低浮上量を実現したが、本発明はこの形状に限定されることはない。例えば、図３に示すような媒体対向面形状であってもよい。図３において、図１と同じ要素および名称については同一符号を付している。図３に示すヘッドスライダ４０の媒体対向面４５は、第２の正圧発生部４１を構成する一方の正圧発生部４１１および他方の正圧発生部４１２ともに下流側端部３７まで延出し、一方の正圧発生部４１１の面積を他方の正圧発生部４１２より大きく、かつ正圧発生部に第２の負圧発生部４４を設けた形状である。さらに、他方の正圧発生部４１２の上流側端部３６側の第２の中段面４３とサイドレール２６３との間隔が、一方の正圧発生部４１１の上流側端部３６側の第２の中段面４２とサイドレール２６２との間隔に比べて大きくすることで、負圧発生部２８で生じる負圧力中心を情報変換素子２２が設けられている方向にシフトさせている。この負圧力中心のシフトと第２の負圧発生部４４とにより、一方の正圧発生部４１１で発生する正圧力を大きくしても、情報変換素子形成部分を最小の浮上量とすることができる。
【００５６】
また、図４に示すヘッドスライダ５０の媒体対向面５５は、一方の正圧発生部５２１を他方の正圧発生部５２２より大きく、しかも他方の正圧発生部５２２面に比べて約１０ｎｍ程度高く形成している。さらに、第１の正圧発生部５１を構成する正圧レール５１１、サイドレール５１２、５１３のうち、サイドレール５１２と第２の正圧発生部５２の一方の正圧発生部５２１との間隔が、サイドレール５１３と他方の正圧発生部５２２との間隔に比べて短くしている。このような形状とすることで、一方の正圧発生部５２１の正圧力を大きくしながら、負圧発生部２８で発生する負圧力中心を情報変換素子側にシフトさせて、所定の傾斜角度を得るようにすることもできる。
【００５７】
さらに、これらのヘッドスライダにサスペンションから負荷力を与える作用点をヘッドスライダの重心位置から情報変換素子側にシフトさせて所定の傾斜角度を得るようにしてもよい。
【００５８】
また、本実施の形態では、一対の第２の正圧発生部の一方の正圧発生部および他方の正圧発生部ともに略六角形状としたが、四角形でも、その他の多角形でもよいことはいうまでもない。さらにくわえて、一方の正圧発生部に設けた第２の負圧発生部を本実施の形態では四角形としたが、形状は特に限定されないし、スライダの幅方向に平行な溝を設けて一方の正圧発生部が２分されるような形状としてもよい。
【００５９】
さらに、本実施の形態では、第１の正圧発生部にはサイドレールを付加した形状で説明したが、所定のバネ剛性を得られれば特にサイドレールは必須ではない。
【００６０】
また、本実施の形態では、不動点までの距離を粘性流体膜のバネ剛性から求めたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方式により求めても同様の効果が得られる。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、本発明は所定のピッチ角度とロール角度の浮上姿勢を有しているヘッドスライダに外部から衝撃が加わったときに、ヘッドスライダの下流側端部より外方の所定の位置を不動点として、ヘッドスライダが正のピッチ角度と正のロール角度を保持した状態で回転して衝撃力を吸収するような媒体対向面形状としたものである。
【００６２】
この構成により、ヘッドスライダがディスク上を浮上しているときに大きな衝撃力が作用しても、ヘッドスライダのディスク表面への衝突を防止できる、あるいは衝突するときのエネルギーを小さくしてヘッドスライダまたはディスクが損傷することを防止できる。この結果、携帯機器に搭載可能な小型・薄型のディスク装置を実現できるという大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のヘッドスライダの媒体対向面から見た平面図
【図２】ヘッドスライダに衝撃力が作用する前後のヘッドスライダの変位と不動点距離を説明するための模式図
【図３】本実施の形態のヘッドスライダの媒体対向面の変形例を示す平面図
【図４】本実施の形態のヘッドスライダの媒体対向面の別の変形例を示す平面図
【図５】従来のヘッドスライダおよび本発明のヘッドスライダを搭載したヘッド支持部を用いて構成したディスク装置の要部斜視図
【図６】従来のヘッドスライダおよび本発明のヘッドスライダを搭載したヘッド支持部を示す要部斜視図
【符号の説明】
１ 主軸
２ ディスク
３ 駆動手段
４，２０，２０ａ，４０，５０ ヘッドスライダ
５ サスペンション
６ アクチュエータアーム
７ アクチュエータ軸
８ 位置決め手段
９ 筐体
１０ ヘッド支持部
１１ スライダ保持部
１２ 舌状部
１３ ビーム
１４ ピボット
２２ 情報変換素子
２５，４５，５５ 媒体対向面
２６，５１ 第１の正圧発生部
２７，４１，５２ 第２の正圧発生部
２８ 負圧発生部
２９，４４ 第２の負圧発生部
３０ サイド下段面
３１ 下流側下段面
３２ 第１の中段面
３３，３４，４２，４３ 第２の中段面
３６ 上流側端部
３７ 下流側端部
２６１，５１１ 正圧レール
２６２，２６３，５１２，５１３ サイドレール
２７１，４１１，５２１ 一方の正圧発生部
２７２，４１２，５２２ 他方の正圧発生部
Claims (5)
- ディスク状記録媒体の回転方向に対して先頭側の上流側端部と後端側の下流側端部と、ディスク状記録媒体と対向する媒体対向面と、前記媒体対向面上に記録と再生の少なくとも一方を行う情報変換素子とを有し、前記ディスク状記録媒体が回転することにより生ずる粘性流体による動圧と前記ディスク状記録媒体方向に付勢する負荷力とを受けて前記ディスク状記録媒体表面で浮上して、前記情報変換素子により記録再生を行うヘッドスライダにおいて、
前記媒体対向面は、
前記上流側端部から所定位置に第１の正圧発生部と、
前記下流側端部から所定位置に、それぞれ異なる正圧力を発生する一対の第２の正圧発生部と、
前記媒体対向面の前記上流側端部から前記下流側端部方向に対して直交する幅方向の両側にそれぞれ前記第１の正圧発生部と接続し、前記第２の正圧発生部とは分離したサイドレールとを有し、
前記一対の第２の正圧発生部のうち大きな正圧力を発生する一方の正圧発生部に情報変換素子が搭載されており、
前記情報変換素子が搭載された前記一方の正圧発生部に負圧発生部を有する形状、前記サイドレールの一方と前記一方の正圧発生部との間隔が前記サイドレールの他方と前記第２の正圧発生部の他方の正圧発生部との間隔より小さい形状、またはこれらをともに有する形状とし、
前記ディスク状記録媒体表面上で、前記上流側端部側の浮上量が前記下流側端部側の浮上量よりも大きい状態のピッチ角度と、前記媒体対向面のディスク内周側の浮上量がディスク外周側の浮上量に比べて大きい状態のロール角度とを有し、前記情報変換素子が搭載された前記一方の正圧発生部側の浮上量が最小となるように傾斜した浮上姿勢を有することを特徴とするヘッドスライダ。 - 前記ヘッドスライダをディスク状記録媒体方向に付勢する負荷力の作用点が前記ヘッドスライダの重心に位置することを特徴とする請求項１に記載のヘッドスライダ。
- 前記ヘッドスライダをディスク状記録媒体方向に付勢する負荷力の作用点が前記ヘッドスライダの重心より情報変換素子側に位置する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のヘッドスライダ。
- 請求項１から請求項３までのいずれかに記載のヘッドスライダと、
前記ヘッドスライダを固定するスライダ保持部と、前記スライダ保持部の他端を固定するビームとを有するサスペンションとからなることを特徴とするヘッド支持部。 - ディスク状記録媒体と、
前記ディスク状記録媒体を回転駆動する駆動手段と、
前記ディスク状記録媒体に記録と再生の少なくとも一方を行う情報変換素子と、
前記情報変換素子を搭載したヘッドスライダを含むヘッド支持部と、
前記ヘッド支持部を回動させて前記情報変換素子を前記ディスク状記録媒体のトラック位置に位置決めするための位置決め手段とを有し、
前記ヘッド支持部が請求項４に記載のヘッド支持部であることを特徴とするディスク記録再生装置。
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