JP4046238B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄膜磁気ヘッド素子を含むスライダと、回転駆動される記録媒体とを含む磁気ディスク装置に関する。

磁気ディスク装置は、回転駆動される記録媒体と、この記録媒体に対して情報を記録し、また記録媒体から情報を再生する薄膜磁気ヘッドとを備えている。磁気ディスク装置に用いられる薄膜磁気ヘッドは、一般的に、後端部に薄膜磁気ヘッド素子（以下、単にヘッド素子とも言う。）が設けられたスライダによって構成されるようになっている。スライダは、記録媒体の回転によって生じる空気流によって記録媒体の表面からわずかに浮上するようになっている。

近年、磁気ディスク装置の面記録密度が著しく向上している。そして、この面記録密度を更に向上させるために、磁気ディスク装置の動作時における記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離の縮小が求められている。具体的には、最近では、記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離は、８ｎｍ以下となっている。記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離の縮小は、再生出力の向上や記録特性の向上に寄与する。

一方、記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離を縮小してゆくと、スライダと記録媒体との衝突が生じやすくなり、記録媒体やヘッド素子の磨耗や損傷が生じやすくなる。この記録媒体やヘッド素子の磨耗や損傷を防止するために、従来は、記録媒体の表面に、液体潤滑剤よりなる潤滑膜を設けていた。

ところで、磁気ディスク装置における起動・停止方式には、コンタクト・スタート・ストップ方式と、ロード・アンロード方式とがある。コンタクト・スタート・ストップ方式では、磁気ディスク装置が停止しているとき、すなわち記録媒体が停止しているときに、スライダを記録媒体に接触させておく。そして、磁気ディスク装置の起動後、すなわち記録媒体の回転開始後、記録媒体の回転によって生じる空気流によってスライダを記録媒体の表面から浮上させる。また、記録媒体の停止時には、再度、スライダを記録媒体に接触させる。特許文献１には、記録媒体において、スライダが接触および浮上を行なう領域とデータ領域とで、潤滑膜の厚みを異ならせる技術が記載されている。

ロード・アンロード方式では、磁気ディスク装置が停止しているときに、スライダを記録媒体の表面から退避させておく。そして、磁気ディスク装置の起動後に、スライダを記録媒体の表面上に配置（ロード）する。また、磁気ディスク装置の停止時には、スライダを記録媒体の表面から退避（アンロード）させる。ロード・アンロード方式としては、例えば特許文献２に示されるようなランプロード方式が多く用いられている。このランプロード方式では、記録媒体の近傍にランプ（傾斜路）が設けられ、一方、スライダを弾性的に支持するサスペンションにはタブが設けられる。そして、このタブがランプに乗り上げることによって、スライダが記録媒体の表面から離れる。ロード・アンロード方式によれば、磁気ディスク装置の起動時または停止時におけるスライダと記録媒体との衝突を防止することができる。特許文献３には、記録媒体の回転数を５，０００ｒｐｍ以上とし、記録媒体の回転時において、ロード・アンロードを行なう領域における潤滑膜の厚みを、記録媒体の停止時に比べて増加させる技術が記載されている。

一方、スライダにおける記録媒体に対向する面には、ヘッド素子を保護するための保護膜が形成される。この保護膜としては、ダイヤモンド・ライク・カーボン膜が多く用いられている。特許文献４には、ダイヤモンド・ライク・カーボン膜と、その上に形成されたテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜とで構成された保護膜を備えた磁気ヘッドが記載されている。また、特許文献５には、保護膜として、内部にフッ素を含むテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜を備えたスライダが記載されている。

また、記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離を縮小する技術として、特許文献６〜８には、記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離を動的に制御する技術が記載されている。この技術では、スライダ内に発熱体を設け、発熱体を発熱させることによってスライダの一部を膨張させて、ヘッド素子を記録媒体に近づけると共に、発熱量を制御することによって記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離を制御する。

特開平６−４８５６号公報 特開平１１−３０６７０４号公報 特開２０００−３０２０１号公報 特開２００１−１９５７１７号公報 特開２００３−２２６９７１号公報 米国特許第５，９９１，１１３号明細書 特開２００３−１６８２７４号公報 特開２００３−２７２３３５号公報

前述のように、磁気ディスク装置における記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離は小さくなってきている。また、磁気ディスク装置では、ヘッド素子中のコイルが記録動作中に発熱することによって、ヘッド素子が記録媒体に近づくように突出し、記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離が、所望の値よりも小さくなる場合がある。また、磁気ディスク装置では、サスペンションがスライダに加える荷重のばらつきや、浮上時におけるスライダの姿勢のばらつき等により、記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離が、所望の値よりも小さくなる場合がある。また、特許文献６〜８に記載されているような記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離の制御によって、記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離が小さい値に設定される場合もある。このような種々の要因から記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離が小さくなると、以下のような問題が発生することが分かった。それは、記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離が小さくなると、スライダが記録媒体に接触していなくても、記録媒体における潤滑膜が流動して潤滑膜の厚みが変動し、更に、潤滑膜とスライダとが共振して、スライダが振動することである。このように、スライダが振動すると、ヘッド素子と記録媒体における磁性層との間の距離が変動し、エラーレートが増加する。特許文献１〜８に記載された、いずれの技術も、上述のような潤滑膜とスライダとの共振に起因するスライダの振動を防止しながら、記録媒体の表面とヘッド素子との間の距離を小さくすることは困難である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、スライダの振動を防止しながら、記録媒体の表面と薄膜磁気ヘッド素子との間の距離を小さくすることができるようにした磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の磁気ディスク装置は、回転駆動される記録媒体と、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えている。記録媒体は、スライダに対向する表面を有し、この表面には液体潤滑剤よりなる膜は配置されていない。スライダは、記録媒体に対向する媒体対向面およびこの媒体対向面の近傍に配置された薄膜磁気ヘッド素子を含むスライダ本体と、媒体対向面を保護する保護膜とを有している。保護膜は、テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜によって形成されている。位置決め装置は、記録媒体が停止しているときにはスライダを記録媒体の表面から退避させ、記録媒体が回転しているときにはスライダを記録媒体の表面に対向させる。磁気ディスク装置は、更に、記録媒体の表面と薄膜磁気ヘッド素子との間の距離を制御する距離制御装置を備えている。

本発明の磁気ディスク装置では、記録媒体におけるスライダに対向する表面には液体潤滑剤よりなる膜は配置されていないので、液体潤滑剤よりなる膜とスライダとの共振に起因するスライダの振動は発生しない。また、本発明では、位置決め装置の動作により、通常は、スライダは記録媒体に接触しない。また、本発明では、スライダにおける保護膜は、テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜によって形成されている。この保護膜は摩擦係数が小さいため、スライダが記録媒体に接触しても、スライダの振動は抑制される。また、本発明では、距離制御装置によって、記録媒体の表面と薄膜磁気ヘッド素子との間の距離が制御される。

本発明の磁気ディスク装置において、距離制御装置は、スライダ本体に内蔵された発熱部を有していてもよい。

また、本発明の磁気ディスク装置において、記録媒体は、磁性層と、この磁性層を保護する固体の保護層とを有し、この保護層が表面に露出していてもよい。

また、本発明の磁気ディスク装置において、薄膜磁気ヘッド素子は、記録媒体に情報を記録する記録素子と、記録媒体に記録された情報を再生する再生素子とを有し、距離制御装置は、記録素子による記録動作時および再生素子による再生動作時に、記録動作も再生動作も行なわれないときに比べて、記録媒体の表面と薄膜磁気ヘッド素子との間の距離を小さくしてもよい。

本発明の磁気ディスク装置では、記録媒体におけるスライダに対向する表面には液体潤滑剤よりなる膜は配置されていないので、液体潤滑剤よりなる膜とスライダとの共振に起因するスライダの振動は発生しない。また、本発明では、位置決め装置は、記録媒体が停止しているときにはスライダを記録媒体の表面から退避させ、記録媒体が回転しているときにはスライダを記録媒体の表面に対向させる。そのため、通常は、スライダは記録媒体に接触しない。また、本発明では、スライダにおける保護膜は、テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜によって形成されている。この保護膜は摩擦係数が小さいため、スライダが記録媒体に接触しても、スライダの振動は抑制される。また、本発明では、距離制御装置によって、記録媒体の表面と薄膜磁気ヘッド素子との間の距離が制御される。これにより、記録媒体の表面と薄膜磁気ヘッド素子との間の距離を小さくすることが可能になる。以上のことから、本発明によれば、スライダの振動を防止しながら、記録媒体の表面と薄膜磁気ヘッド素子との間の距離を小さくすることができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の平面図である。図２は、本実施の形態に係る磁気ディスク装置の要部を示す説明図である。図１および図２に示したように、本実施の形態に係る磁気ディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚の記録媒体３００を備えている。記録媒体３００は、円盤状をなし、スピンドルモータ２６１によって回転駆動されるようになっている。

磁気ディスク装置は、更に、ヘッドスタックアセンブリ２５０を備えている。このヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。

図３は、ヘッドスタックアセンブリ２５０の一部を示す斜視図である。図３に示したように、ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２と、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４と、フレクシャ２２３より突出するように設けられた板状のタブ２２５とを有している。ベースプレート２２４は、ヘッドスタックアセンブリ２５０のアーム２５２に取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０のキャリッジ２５１は、軸２５４に対して回動自在に取り付けられている。磁気ディスク装置では、ボイスコイルモータによってアーム２５２が回動され、これにより、スライダ２１０が、記録媒体３００のトラック横断方向Ｘに移動するようになっている。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。

図２に示したように、ヘッドスタックアセンブリ２５０では、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１の各アーム２５２にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられる。各ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０を備えている。そして、各記録媒体３００毎に、記録媒体３００を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。

図１に示したように、磁気ディスクは、更に、記録媒体３００の外周の近傍に配置されたランプ部２７０を備えている。このランプ部２７０は、各タブ２２５が乗り上げる複数のランプ（傾斜路）を有している。スライダ２１０が記録媒体３００の内周側から外周側へ移動し、タブ２２５がランプ部２７０に達すると、タブ２２５がランプに乗り上げることによって、スライダ２１０が記録媒体３００の表面から離れる。タブ２２５がランプに乗り上げた状態から、スライダ２１０が記録媒体３００の内周側へ移動すると、タブ２２５がランプから降り、スライダ２１０は記録媒体３００の表面上に配置される。このように、本実施の形態では、ロード・アンロード方式の一種であるランプロード方式によって、記録媒体３００が停止しているときにはスライダ２１０を記録媒体３００の表面から退避させ、記録媒体３００が回転しているときにはスライダ２１０を記録媒体３００の表面に対向させる。

スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０、ランプ部２７０およびボイスコイルモータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を記録媒体３００に対して位置決めする。

図４は、スライダ２１０を示す斜視図である。スライダ２１０は、スライダ本体２１１と、後述する保護膜とを備えている。スライダ本体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。スライダ本体２１１の六面のうちの一面は、記録媒体３００に対向するようになっている。この一面には、記録媒体３００に対向する媒体対向面としてのエアベアリング面２０が形成されている。後述する保護膜は、このエアベアリング面２０を覆うように設けられ、このエアベアリング面２０を保護する。記録媒体３００が図３におけるＺ方向に回転すると、記録媒体３００とスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図４におけるＹ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によって記録媒体３００の表面から浮上するようになっている。なお、図４におけるＸ方向は、記録媒体３００のトラック横断方向である。また、スライダ本体２１１は、薄膜磁気ヘッド素子１００を含んでいる。この薄膜磁気ヘッド素子１００は、スライダ２１０の空気流出側の端部（図４における左下の端部）の近傍であって、且つエアベアリング面２０の近傍に配置されている。また、スライダ本体２１１の空気流出側の面には、６つの端子１０１が設けられている。

図５は、記録媒体３００の構成を示す断面図である。図５に示したように、記録媒体３００は、基板３０１と、この基板３０１の上に順に積層された硬化層３０２、下地層３０３、磁性層３０４、保護層３０５を備えている。基板３０１は、例えばＡｌ合金またはガラスによって形成されている。硬化層３０２は、基板３０１がＡｌ合金によって形成されている場合に、基板３０１の表面の変形を防止するために設けられる。硬化層３０２は、例えば、Ｎｉ−Ｐ合金によって形成される。下地層３０３は、磁性層３０４における結晶の配向を制御するために設けられる。下地層３０３は、例えばＣｒまたはＣｒ合金によって形成される。磁性層３０４は、情報を記録するための層である。磁性層３０４は、例えばＣｏ合金によって形成される。保護層３０５は、磁性層３０４を保護するための固体の層である。保護層３０５は、例えば、炭素膜、特にアモルファス・カーボン膜によって形成される。本実施の形態における記録媒体３００では、スライダ２１０に対向する表面に、保護層３０５が露出する。すなわち、この記録媒体３００では、スライダ２１０に対向する表面に、液体潤滑剤よりなる膜は配置されていない。

なお、実際の記録媒体３００では、基板３０１の下面にも、硬化層３０２、下地層３０３、磁性層３０４、保護層３０５が順に積層されているが、図５では、これらを省略している。

次に、図６および図７を参照して、スライダ２１０の構成について説明する。図６は、スライダ２１０の要部を示す断面図である。図７は、スライダ２１０の要部を示す平面図である。スライダ２１０は、スライダ本体２１１と、このスライダ本体２１１のエアベアリング面２０を覆うように設けられ、このエアベアリング面２０を保護する保護膜２１２とを備えている。

スライダ本体２１１は、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１と、この基板１の上に形成されたアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁材料よりなる絶縁層２と、この絶縁層２の上に形成された磁性材料よりなる下部シールド層３と、この下部シールド層３の上に形成された絶縁材料よりなる下部シールドギャップ膜４と、この下部シールドギャップ膜４の上に形成されたＭＲ（磁気抵抗効果）素子５と、このＭＲ素子５の上に形成された絶縁材料よりなる上部シールドギャップ膜７と、この上部シールドギャップ膜７の上に形成された磁性材料よりなる下部磁極層８とを備えている。下部磁極層８は、上部シールド層を兼ねている。なお、下部磁極層８の代わりに、上部シールド層と、この上部シールド層の上に形成されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層と、この分離層の上に形成された下部磁極層とを設けてもよい。

ＭＲ素子５の一端部は、エアベアリング面２０に配置されている。ＭＲ素子５には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子あるいはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子等の磁気抵抗効果を示す感磁膜を用いた素子を用いることができる。

スライダ本体２１１は、更に、下部シールド層３、下部シールドギャップ膜４、上部シールドギャップ膜７および下部磁極層８の周囲に配置された絶縁層１５と、この絶縁層１５に埋め込まれるように形成された熱伝導層１６とを備えている。絶縁層１５は、例えばアルミナによって形成されている。熱伝導層１６は、ＮｉＦｅ等の金属材料によって形成されている。なお、熱伝導層１６は、下部磁極層８と同じ材料によって形成されていてもよい。下部磁極層８、絶縁層１５および熱伝導層１６の上面は平坦化されている。

スライダ本体２１１は、更に、下部磁極層８、絶縁層１５および熱伝導層１６の上に形成されたアルミナ等の非磁性材料よりなる記録ギャップ層９と、この記録ギャップ層９の上に形成されたＣｕ等の導電材料よりなる薄膜コイル１０と、この薄膜コイル１０を覆う絶縁層１１と、この絶縁層１１の上に形成された磁性材料よりなる上部磁極層１２および導電材料よりなるコイルリード層１３とを備えている。記録ギャップ層９には、エアベアリング面２０から離れた位置においてコンタクトホール９ａが形成されている。そして、下部磁極層８と上部磁極層１２は、このコンタクトホール９ａを通して、エアベアリング面２０から離れた位置において磁気的に連結されている。また、下部磁極層８と上部磁極層１２は、エアベアリング面２０側において、記録ギャップ層９を介して互いに対向する磁極部分を含んでいる。絶縁層１１は、例えば熱硬化されたフォトレジストによって形成されている。コイルリード層１３の一端は、薄膜コイル１０の内周側の端部１０ａに接続されている。

スライダ本体２１１は、更に、熱伝導層１６の上方において、記録ギャップ層９の上に形成されたヒーター１７と、このヒーター１７を覆う絶縁層１８とを備えている。ヒーター１７は、本発明における発熱部に対応する。図７に示したように、ヒーター１７は、曲折した線状になっている。また、ヒーター１７は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ等の導電材料によって形成されている。なお、ヒーター１７は、薄膜コイル１０と同じ材料によって形成されていてもよい。絶縁層１８は、例えば熱硬化されたフォトレジストによって形成されている。

スライダ本体２１１は、更に、絶縁層１１、上部磁極層１２、コイルリード層１３および絶縁層１８を覆うオーバーコート層１９を備えている。オーバーコート層１９は、例えばアルミナによって形成されている。

図６には示していないが、オーバーコート層１９の上面には、図４に示した６つの端子１０１が形成されている。１つの端子１０１は、コイルリード層１３の他端に接続されている。他の１つの端子１０１は、薄膜コイル１０の外周側の端部に接続されている。更に他の２つの端子１０１は、図示しないリード層を介してＭＲ素子５に接続されている。残りの２つの端子１０１は、ヒーター１７の両端部に接続されている。

スライダ本体２１１は、薄膜磁気ヘッド素子１００を含んでいる。薄膜磁気ヘッド素子１００は、記録媒体３００に情報を記録する記録素子と、記録媒体３００に記録された情報を再生する再生素子とを有している。記録素子は、エアベアリング面２０側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層８および上部磁極層１２と、この下部磁極層８の磁極部分と上部磁極層１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層８および上部磁極層１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル１０とを有している。

再生素子は、エアベアリング面２０の近傍に配置されたＭＲ素子５と、エアベアリング面２０側の一部がＭＲ素子５を挟んで対向するように配置された、ＭＲ素子５をシールドするための下部シールド層３および上部シールド層（下部磁極層８）とを有している。

本実施の形態に係る磁気ディスク装置では、スライダ２１０を記録媒体３００のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０を記録媒体３００に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッド素子１００は、記録素子によって、記録媒体３００に情報を記録し、再生素子によって、記録媒体３００に記録されている情報を再生する。

本実施の形態において、保護膜２１２は、テトラヘドラル・アモルファス・カーボン（tetrahedral amorphous carbon；以下、ｔａ−Ｃと記す。）膜によって形成されている。ｔａ−Ｃ膜は、炭素原子のｓｐ３結合とｓｐ２結合とを含み、水素を含まない非晶質カーボン膜である。

保護膜２１２としてのｔａ−Ｃ膜は、フィルタード・カソーディック・バキューム・アーク（Filtered Cathodic Vacuum Arc；以下、ＦＣＶＡと記す。）法によって形成することが好ましい。ＦＣＶＡ法では、炭素原子よりなるカソードとアノードとの間で真空アーク放電させることによって炭素イオンを発生させ、この炭素イオンを、フィルターを通して試料に導き、試料上にｔａ−Ｃ膜を成膜させる。

本実施の形態に係る磁気ディスク装置は、記録媒体３００の表面と薄膜磁気ヘッド素子１００との間の距離を制御する距離制御装置を備えている。この距離制御装置は、スライダ本体２１１に内蔵されたヒーター１７と、このヒーター１７を制御するヒーター制御回路とを有している。後述するように、ヒーター制御回路は、磁気ディスク装置における記録再生処理回路に含まれている。ヒーター１７は、スライダ本体２１１内において、薄膜磁気ヘッド素子１００を挟んでエアベアリング面２０とは反対側に配置されている。ヒーター制御回路は、情報の記録時および情報の再生時に、ヒーター１７に所定の電力を供給する。これにより、ヒーター１７が発熱する。ヒーター１７より発生された熱は、ヒーターの周辺に伝えられる。熱伝導層１６は、ヒーター１７より発生された熱を、効率よくヒーター１７の周辺に伝える機能を有する。ヒーター１７が発熱すると、スライダ本体２１１内において、ヒーター１７の周辺の部分が熱膨張し、その結果、薄膜磁気ヘッド素子１００が記録媒体３００の表面に近づくようにスライダ本体２１１の一部が突出する。記録媒体３００の表面と薄膜磁気ヘッド素子１００との間の距離は、ヒーター１７に供給する電力によって制御される。このようにして、距離制御装置によって、情報の記録時および情報の再生時に、他のときに比べて、記録媒体３００の表面と薄膜磁気ヘッド素子１００との間の距離が小さくなるように、この距離が動的に制御される。

図８は、本実施の形態に係る磁気ディスク装置における記録再生処理回路の構成を示すブロックである。この記録再生処理回路は、記録媒体３００に記録する情報に対応した記録信号が入力される入力端子３１ａ，３１ｂと、記録媒体３００から再生した情報に対応した再生信号を出力する出力端子３２ａ，３２ｂと、記録制御信号が入力される入力端子３３と、再生制御信号が入力される入力端子３４とを備えている。

記録再生処理回路は、更に、入力端子３１ａ，３１ｂ，３３に接続された記録ゲート３５と、この記録ゲート３５および薄膜コイル１０に接続された記録回路３６とを備えている。記録再生処理回路は、更に、ＭＲ素子５および入力端子３４に接続された定電流回路３７と、入力端がＭＲ素子５に接続された増幅器３８と、この増幅器３８の出力端、出力端子３２ａ，３２ｂおよび入力端子３４に接続された復調回路３９とを備えている。記録再生処理回路は、更に、入力端子３３，３４およびヒーター１７に接続されたヒーター制御回路４０を備えている。

この記録再生処理回路では、記録媒体３００に情報を記録する際には、入力端子３１ａ，３１ｂを介して記録ゲート３５に記録信号が入力されると共に、入力端子３３を介して記録ゲート３５およびヒーター制御回路４０に記録制御信号が入力される。記録ゲート３５は、記録制御信号が入力されている間、記録信号を通過させて記録回路３６に送る。記録回路３６は、記録信号に基づいて薄膜コイル１０に電流を流す。これにより、記録素子によって、記録媒体３００に情報が記録される。また、ヒーター制御回路４０は、記録制御信号が入力されている間、ヒーター１７に電力を供給する。これにより、前述のように、薄膜磁気ヘッド素子１００が記録媒体３００の表面に近づくようにスライダ本体２１１の一部が突出し、記録媒体３００の表面と薄膜磁気ヘッド素子１００との間の距離が小さくなる。

また、記録再生処理回路では、記録媒体３００から情報を再生する際には、入力端子３４を介して定電流回路３７、復調回路３９およびヒーター制御回路４０に再生制御信号が入力される。定電流回路３７は、再生制御信号が入力されると、ＭＲ素子５に一定の電流を流す。増幅器３８は、ＭＲ素子５の両端の電位差を増幅する。増幅器３８の出力信号は、復調回路３９に入力され、復調されて、再生信号として、出力端子３２ａ，３２ｂより出力される。また、ヒーター制御回路４０は、再生制御信号が入力されている間、ヒーター１７に電力を供給する。これにより、前述のように、薄膜磁気ヘッド素子１００が記録媒体３００の表面に近づくようにスライダ本体２１１の一部が突出し、記録媒体３００の表面と薄膜磁気ヘッド素子１００との間の距離が小さくなる。

このように、本実施の形態では、距離制御装置は、記録素子による記録動作時および再生素子による再生動作時に、記録動作も再生動作も行なわれないときに比べて、記録媒体３００の表面と薄膜磁気ヘッド素子１００との間の距離を小さくする。

以上説明したように、本実施の形態に係る磁気ディスク装置では、記録媒体３００におけるスライダ２１０に対向する表面には液体潤滑剤よりなる膜は配置されていない。従って、本実施の形態によれば、液体潤滑剤よりなる膜とスライダ２１０との共振に起因するスライダ２１０の振動は発生しない。

また、本実施の形態では、位置決め装置は、記録媒体３００が停止しているときにはスライダ２１０を記録媒体３００の表面から退避させ、記録媒体３００が回転しているときにはスライダ２１０を記録媒体３００の表面に対向させる。従って、本実施の形態では、通常は、スライダ２１０は記録媒体３００に接触しない。また、本実施の形態では、スライダ２１０における保護膜２１２は、ｔａ−Ｃ膜によって形成されている。このｔａ−Ｃ膜よりなる保護膜２１２は、摩擦係数が小さい。例えば、化学的気相成長法によって形成されるアモルファス・カーボン膜（ダイヤモンド・ライク・カーボン膜）に比べて、ｔａ−Ｃ膜よりなる保護膜２１２の摩擦係数は約２分の１である。従って、本実施の形態によれば、スライダ２１０が記録媒体３００に接触しても、スライダ２１０の振動は抑制される。そのため、本実施の形態では、スライダ２１０の振動に伴ってスライダ２１０と記録媒体３００とが衝突する可能性は低い。

また、本実施の形態では、距離制御装置によって、記録媒体３００の表面と薄膜磁気ヘッド素子１００との間の距離が制御される。これにより、本実施の形態によれば、記録媒体３００の表面と薄膜磁気ヘッド素子１００との間の距離を小さくすることが可能になる。

以上のことから、本実施の形態によれば、スライダ２１０の振動を防止しながら、記録媒体３００の表面と薄膜磁気ヘッド素子１００との間の距離を小さくすることが可能になる。

以下、上述のような本実施の形態に係る磁気ディスク装置の効果を確認するために行なった第１ないし第３の実験の結果について説明する。

まず、図９ないし図１１を参照して、第１の実験の結果について説明する。第１の実験は、本実施の形態における記録媒体３００が液体潤滑剤よりなる膜を有しないことによる効果を確認するための実験である。この第１の実験では、本実施の形態に係る磁気ディスク装置と比較例の磁気ディスク装置とについて、スライダと記録媒体の表面との間の距離（以下、スライダ−記録媒体表面間距離と記す。）とエラーレートとの関係を調べた。比較例の磁気ディスク装置は、記録媒体として、液体潤滑剤よりなる潤滑膜を有するものを用いたことを除いて、本実施の形態に係る磁気ディスク装置と同様である。なお、比較例において、潤滑膜の厚みは、１．５ｎｍである。

図９は、本実施の形態に係る磁気ディスク装置と比較例の磁気ディスク装置とについて、スライダ−記録媒体表面間距離とエラーレートとの関係を調べた結果を示す特性図である。図９において、横軸はスライダ−記録媒体表面間距離を表し、縦軸はエラーレートを表している。なお、図９におけるエラーレートは、誤り訂正前のバイト単位のエラーレートである。図９において、丸で示した点は本実施の形態に係る磁気ディスク装置におけるエラーレートであり、四角で示した点は比較例の磁気ディスク装置におけるエラーレートである。

比較例では、スライダ−記録媒体表面間距離が約２．６ｎｍ以上の範囲では、この距離が小さくなるほどエラーレートは低下している。しかし、比較例では、上記距離が約２．６ｎｍよりも小さくなると、急激にエラーレートが増加している。これは、潤滑膜とスライダとが共振して、スライダが振動するためと考えられる。そこで、アコースティック・エミッションセンサ（以下、ＡＥセンサと記す。）を用いて、比較例において、スライダ−記録媒体表面間距離が約２．２ｎｍのときのスライダの振動について調べた。その結果を図１０に示す。図１０において、符号ＡＥはＡＥセンサの出力信号の波形を表し、符号ＷＧは、記録ゲート３５において記録信号を通過させるタイミングを示す記録ゲート信号の波形を示している。この記録ゲート信号の振幅が大きい期間が、記録ゲート３５が記録信号を通過させる期間である。図１０から、比較例において、スライダ−記録媒体表面間距離が約２．２ｎｍのときには、ＡＥセンサの出力信号の振幅が大きく、スライダが大きく振動していることが分かる。

一方、本実施の形態では、スライダ−記録媒体表面間距離が約１．０ｎｍ以上の範囲で、この距離が小さくなるほどエラーレートは低下している。また、本実施の形態では、上記距離が約２．６ｎｍ以上の範囲において、比較例に比べて、エラーレートが１０^-0.5程度小さくなっている。図１１は、本実施の形態において、スライダ−記録媒体表面間距離が約２．６ｎｍのときのスライダの振動について調べた結果を示している。図１１中の符号の意味は、図１０と同様である。図１１から、本実施の形態では、スライダはほとんど振動していないことが分かる。

以上のような第１の実験から、本実施の形態によれば、記録媒体３００が液体潤滑剤よりなる膜を有しないことにより、スライダ２１０の振動を防止でき、更にエラーレートを向上させることができることが分かる。

次に、図１２ないし図１５を参照して、第２の実験の結果について説明する。第２の実験は、本実施の形態において、スライダ２１０の保護膜２１２がｔａ−Ｃ膜によって形成されていることによる効果を確認するための実験である。この第２の実験では、本実施の形態に係る磁気ディスク装置と比較例の磁気ディスク装置とについて、スライダが記録媒体の表面に接触している状態でのエラーレートとスライダの振動とを調べた。比較例の磁気ディスク装置は、スライダにおける保護膜が、ｔａ−Ｃ膜ではなく、化学的気相成長法によって形成されたアモルファス・カーボン膜よりなることを除いて、本実施の形態に係る磁気ディスク装置と同様である。

まず、本実施の形態においてスライダが記録媒体の表面に接触している状態を考慮することの必要性について説明する。本実施の形態では、情報の記録時および再生時に、ヒーター１７に電力を供給して、記録媒体３００の表面と薄膜磁気ヘッド素子１００との間の距離を小さくする。ただし、情報の記録時および再生時に、スライダ２１０が記録媒体３００の表面に接触しないようにする必要がある。そのため、本実施の形態では、予め、スライダ２１０が記録媒体３００の表面に接触する場合にヒーター１７に供給される最小の電力（以下、接触最小電力という。）を調べ、情報の記録時および再生時にヒーター１７に供給する電力を、接触最小電力よりも小さい値に設定する必要がある。この接触最小電力を調べる過程において、極短時間であるが、スライダ２１０が記録媒体３００の表面に接触する。なお、接触最小電力を調べる過程においてスライダ２１０が記録媒体３００の表面に接触する時間は、数十ミリ秒程度である。また、磁気ディスク装置に、外部から衝撃が加わったときにも、スライダ２１０が記録媒体３００の表面に接触する場合がある。

ここで、接触最小電力を調べる方法の一例について説明する。この方法では、まず、薄膜磁気ヘッド素子１００における記録素子によって、記録媒体３００に情報を記録する。次に、ヒーター１７の供給電力を０として、薄膜磁気ヘッド素子１００における再生素子によって、記録媒体３００から情報を再生し、そのときの再生素子の出力電圧を測定する。次に、ヒーター１７の供給電力を増やし、再度、再生素子の出力電圧を測定する。この処理を、再生素子の出力電圧の増加が止まるまで繰り返す。このようにして、ヒーター１７の供給電力と再生素子の出力電圧との関係を求める。再生素子の出力電圧の増加が止まったときが、スライダ２１０が記録媒体３００の表面に接触したときである。そして、再生素子の出力電圧の増加が止まったときのヒーター１７の供給電力が、再生時における接触最小電力である。実際の再生時には、この再生時における接触最小電力よりも小さな値の電力をヒーター１７に供給する。再生時における接触最小電力から、記録時に薄膜コイル１０より発生される熱によるスライダ本体２１１の一部の突出量に対応するヒーター１７の供給電力を引くと、記録時における接触最小電力が求まる。実際の記録時には、この記録時における接触最小電力よりも小さな値の電力をヒーター１７に供給する。

記録時に薄膜コイル１０より発生される熱によるスライダ本体２１１の一部の突出量に対応するヒーター１７の供給電力は、例えば、以下のようにして求めることができる。まず、保護層の厚みの異なる複数の記録媒体を用いて、薄膜磁気ヘッド素子１００のオーバーライト特性および再生素子の出力電圧と、スライダ−記録媒体表面間距離との関係を求める。次に、記録動作の開始から薄膜磁気ヘッド素子１００の温度が平衡状態になるまでのオーバーライト特性の変化量を測定する。次に、先に求めたオーバーライト特性とスライダ−記録媒体表面間距離との関係を用いて、オーバーライト特性の変化量をスライダ−記録媒体表面間距離の変化量に換算する。この距離の変化量が、記録時に薄膜コイル１０より発生される熱によるスライダ本体２１１の一部の突出量に相当する。次に、先に求めた再生素子の出力電圧とスライダ−記録媒体表面間距離との関係を用いて、上記の距離の変化量を、再生素子の出力電圧の変化量に換算する。次に、先に求めたヒーター１７の供給電力と再生素子の出力電圧との関係を用いて、再生素子の出力電圧の変化量を、ヒーター１７の供給電力の変化量に換算する。このヒーター１７の供給電力の変化量が、記録時に薄膜コイル１０より発生される熱によるスライダ本体２１１の一部の突出量に対応するヒーター１７の供給電力に相当する。

図１２は、第２の実験において、比較例の磁気ディスクについて、記録時におけるヒーター１７の供給電力とエラーレートとの関係を調べた結果を示す特性図である。また、図１４は、第２の実験において、本実施の形態に係る磁気ディスクについて、記録時におけるヒーター１７の供給電力とエラーレートとの関係を調べた結果を示す特性図である。図１２および図１４において、横軸はヒーター１７の供給電力を表し、縦軸はエラーレートを表している。図１２および図１４におけるエラーレートは、誤り訂正前のバイト単位のエラーレートである。なお、比較例の磁気ディスクと本実施の形態に係る磁気ディスクのいずれにおいても、ヒーター１７の供給電力が１５０ｍＷ以上の範囲では、ヒーター１７の供給電力を増やしてもエラーレートは低下しない。このことから、比較例の磁気ディスクと本実施の形態に係る磁気ディスクのいずれにおいても、記録時にヒーター１７の供給電力が１５０ｍＷのときには、スライダが記録媒体３００の表面に接触していることが分かる。図１２と図１４を比較すると分かるように、比較例に比べて、本実施の形態の方が、エラーレートが小さくなっている。

図１３は、第２の実験において、比較例の磁気ディスクについて、ヒーター１７の供給電力が１５０ｍＷのときのスライダの振動について調べた結果を示している。また、図１５は、第２の実験において、本実施の形態に係る磁気ディスクについて、ヒーター１７の供給電力が１５０ｍＷのときのスライダの振動について調べた結果を示している。図１３および図１５において、符号ＡＥはＡＥセンサの出力信号の波形を表し、符号ＷＧは記録ゲート信号の波形を示している。図１３から分かるように、比較例では、スライダが記録媒体３００の表面に接触しているとき、スライダは大きく振動している。これに対し、図１５から分かるように、本実施の形態では、スライダが記録媒体３００の表面に接触しているときでも、スライダはほとんど振動していない。

以上のような第２の実験から分かるように、本実施の形態によれば、スライダ２１０の保護膜２１２がｔａ−Ｃ膜によって形成され、保護膜２１２の摩擦係数が小さいことから、スライダ２１０が記録媒体３００の表面に接触しているときでも、スライダ２１０の振動を防止することができる。そのため、本実施の形態では、スライダ２１０の振動に伴ってスライダ２１０と記録媒体３００とが衝突する可能性は低い。

次に、図１６および図１７を参照して、第３の実験の結果について説明する。第３の実験では、本実施の形態に係る磁気ディスク装置の信頼性について確認した。この第３の実験において、記録媒体３００の保護層３０５は、化学的気相成長法によって形成された厚み２０ｎｍのアモルファス・カーボン膜とした。また、第３の実験において、スライダ２１０の保護膜２１２は、ＦＣＶＡ法によって形成された厚み３０ｎｍのｔａ−Ｃ膜とした。

第３の実験では、まず、図１６に示したように、記録時に、ヒーター１７の供給電力を徐々に増やしながら、エラーレートを測定した。図１６において、横軸はヒーター１７の供給電力を表し、縦軸はエラーレートを表している。図１６におけるエラーレートは、誤り訂正前のバイト単位のエラーレートである。図１６から分かるように、ヒーター１７の供給電力が１５０ｍＷ以上の範囲では、ヒーター１７の供給電力を増やしてもエラーレートは低下しない。このことから、記録時にヒーター１７の供給電力が１５０ｍＷのときには、スライダが記録媒体３００の表面に接触していることが分かる。

第３の実験では、次に、ヒーター１７の供給電力を１５０ｍＷとしながら、２４時間、記録動作を行い、１時間毎にエラーレートを測定した。この間、スライダ２１０は、記録媒体３００の表面に対して、小さな力で押し付けられながら接触し続けた。なお、本実施の形態に係る磁気ディスク装置において、実際の使用時には、このように長時間にわたって、スライダ２１０が記録媒体３００の表面に接触し続けることはない。上記の測定の結果を図１７に示す。図１７において、横軸は経過時間を表し、縦軸はエラーレートを表している。図１７におけるエラーレートは、誤り訂正前のバイト単位のエラーレートである。図１７から、本実施の形態では、スライダ２１０が記録媒体３００の表面に接触しても、エラーレートの劣化は生じないことが分かる。このことから、本実施の形態では、液体潤滑剤よりなる潤滑膜を有しない記録媒体３００を用いていても、信頼性が高いことが分かる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明において、位置決め装置は、ランプロード方式以外のロード・アンロード方式によって、記録媒体が停止しているときにはスライダを記録媒体の表面から退避させ、記録媒体が回転しているときにはスライダを記録媒体の表面に対向させるようにしてもよい。

また、本発明において、距離制御装置は、スライダ本体２１１に内蔵されたヒーター１７を有するものに限らず、圧電効果や磁歪効果等を利用したマイクロアクチュエータを用いて、記録媒体と薄膜磁気ヘッド素子との間の距離を制御するものであってもよい。

また、実施の形態では、基体側に再生素子を形成し、その上に、記録素子を積層した構造の薄膜磁気ヘッド素子について説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。

本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の平面図である。 本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の要部を示す説明図である。 図２におけるヘッドスタックアセンブリの一部を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態におけるスライダを示す斜視図である。 本発明の一実施の形態における記録媒体の構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態におけるスライダの要部を示す断面図である。 本発明の一実施の形態におけるスライダの要部を示す平面図である。 本発明の一実施の形態における記録再生処理回路の構成を示すブロックである。 本発明の一実施の形態の効果を確認するために行なった第１の実験の結果を示す特性図である。 第１の実験において比較例におけるスライダの振動について調べた結果を示す波形図である。 第１の実験において本発明の一実施の形態におけるスライダの振動について調べた結果を示す波形図である。 本発明の一実施の形態の効果を確認するために行なった第２の実験において、比較例の磁気ディスクについてヒーターの供給電力とエラーレートとの関係を調べた結果を示す特性図である。 第２の実験において比較例におけるスライダの振動について調べた結果を示す波形図である。 第２の実験において本発明の一実施の形態に係る磁気ディスクについてヒーターの供給電力とエラーレートとの関係を調べた結果を示す特性図である。 第２の実験において本発明の一実施の形態におけるスライダの振動について調べた結果を示す波形図である。 本発明の一実施の形態の効果を確認するために行なった第３の実験において、本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置についてヒーターの供給電力とエラーレートとの関係を調べた結果を示す特性図である。 第３の実験において本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置についてエラーレートの時間的変化を調べた結果を示す特性図である。

符号の説明

１…基板、２…絶縁層、３…下部シールド層、４…下部シールドギャップ膜、５…ＭＲ素子、７…上部シールドギャップ膜、８…下部磁極層、９…記録ギャップ層、１０…薄膜コイル、１２…上部磁極層、１６…熱伝導層、１７…ヒーター、１９…オーバーコート層、２０…エアベアリング面、１００…薄膜磁気ヘッド素子、２１０…スライダ、２１１…スライダ本体、２１２…保護膜、２２５…タブ、２７０…ランプ部、３００…記録媒体。

Claims (3)

1. 回転駆動される記録媒体と、
   前記記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えた磁気ディスク装置であって、
   前記記録媒体は、前記スライダに対向する表面を有し、この表面には液体潤滑剤よりなる膜は配置されておらず、
   前記スライダは、前記記録媒体に対向する媒体対向面およびこの媒体対向面の近傍に配置された薄膜磁気ヘッド素子を含むスライダ本体と、前記媒体対向面を保護する保護膜とを有し、
   前記保護膜は、テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜によって形成され、
   前記位置決め装置は、前記記録媒体が停止しているときには前記スライダを記録媒体の表面から退避させ、前記記録媒体が回転しているときには前記スライダを記録媒体の表面に対向させ、
   磁気ディスク装置は、更に、前記記録媒体の表面と前記薄膜磁気ヘッド素子との間の距離を制御する距離制御装置を備え、
   前記薄膜磁気ヘッド素子は、前記記録媒体に情報を記録する記録素子と、前記記録媒体に記録された情報を再生する再生素子とを有し、
   前記距離制御装置は、前記記録素子による記録動作時および前記再生素子による再生動作時に、記録動作も再生動作も行なわれないときに比べて、前記記録媒体の表面と前記薄膜磁気ヘッド素子との間の距離を小さくすることを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 前記距離制御装置は、前記スライダ本体に内蔵された発熱部を有することを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
3. 前記記録媒体は、磁性層と、この磁性層を保護する固体の保護層とを有し、前記保護層が前記表面に露出していることを特徴とする請求項１または２記載の磁気ディスク装置。

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