JP4302169B2 - ヘッド、ヘッドサスペンションアッセンブリ、およびこれを備えたディスク駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、ディスクリート・トラック・記録技術を用いたディスク状の記録媒体を備えたディスク駆動装置に用いるヘッド、このヘッドを備えたヘッドサスペンションアッセンブリ、およびヘッドサスペンションアッセンブリを備えたディスク駆動装置に関する。

ディスク駆動装置として、例えば、磁気ディスク駆動装置は、ケース内に配設された磁気ディスクと、磁気ディスクを支持および回転駆動するスピンドルモータと、磁気ディスクに対して情報のリード／ライトを行うヘッドと、ヘッドを磁気ディスクに対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリと、を備えている。キャリッジアッセンブリは、回動自在に支持されたアームと、アームから延出したサスペンションとを備え、このサスペンションに延出端に磁気ヘッドが支持されている。磁気ヘッドは、サスペンションに取り付けられたスライダ、およびスライダに設けられたヘッド部を有し、ヘッド部は、リード用の再生素子、ライト用の記録素子を含んで構成されている。

スライダは、磁気ディスクの記録面と対向した対向面を有している。スライダは、サスペンションにより、磁気ディスクの磁気記録層に向う方向に所定のヘッド荷重が印加されている。磁気ディスク駆動装置の動作時、回転する磁気ディスクとスライダとの間には空気流が発生し、スライダの対向面には、空気流体潤滑の原理により、スライダを磁気ディスク記録面から浮上させる力（正圧）が作用する。この浮上力とヘッド荷重とを釣り合わせることにより、スライダは磁気ディスク記録面と隙間を保って浮上する。

近年、現在、磁気ディスク駆動装置の記録密度を向上させる技術の一つとして、ディスクリート・トラック記録型（ＤＴＲ）の磁気ディスクが提案され、実用化へ向けた開発が進められている（例えば、特許文献１）。通常の磁気ディスクは、平坦なディスク表面上に磁気記録層が塗布されているのに対して、このＤＴＲ型の磁気ディスクは、ディスク表面が凹凸に形成され、凸部により磁性を有した記録トラックが形成され、凹部により、磁性を帯びていない非磁性溝が形成されている。凸部により、サーボデータが記録される複数のサーボ領域、およびユーザによるデータ記録が可能なデータ領域が予めパターン化して形成されている。そして、磁気ヘッドが浮上状態で磁気ディスクの凹凸面上を移動することにより、情報の記録再生を行う。

このようなＤＴＲ型の磁気ディスクによれば、非磁性溝によって隣接トラック間の記録にじみが低減されるため、記録トラック密度を高めることができ、それに伴って磁気ディスク駆動装置の記録容量を増大することが可能となる。また、ディスクの位置決め基準信号（サーボ信号）を凹凸形状としてディスク表面上に作りこむことができるため、サーボライト工程が不要となるメリットもある。
特開平１０−２８３６２２号公報

上述したＤＴＲ型の磁気ディスクのデータ領域において、凸状のトラックおよび非磁性溝は、ディスクの円周方向、つまり、ヘッドの移動方向、に沿って延び、ディスクの径方向に沿って交互に並んでいる。以降、データ領域の非磁性溝を「横溝」と呼ぶこととする。

一方、ＤＴＲ型の磁気ディスクのサーボ領域は、本来プリアンブル部、アドレスマーク部、バースト部などの複数の部分で形成され、その凹凸パターンは複雑だが、ここでは簡単のためプリアンブル部のみについて説明する。プリアンブル部では、ディスクの放射方向に沿って非磁性溝が形成され、これらの非磁性溝はデータ領域の横溝とほぼ直交して延びている。以降、サーボ領域の非磁性溝を「縦溝」と呼ぶこととする。

このような、その表面に物理的な凹凸が形成されているディスク上を磁気ヘッドスライダが浮上する場合、磁気ヘッドのスライダとディスクとの間の隙間がディスク表面の凹凸によって変化する。そのため、スライダの浮上量が隙間の変化に合わせて変動してしまうことになる。

ディスク表面が、データ領域のように一定の凹部、凸部の面積比（ランドグルーブ比）で形成される凹凸形状だけで形成されている場合、スライダの浮上量変動は一定かつ一方向（データ面では浮上低下）となる。そのため、予め浮上量変動を見込んでスライダの浮上設計を行えば、大きな問題となることはない。

しかし、実際には、サーボ領域とデータ領域とで凹凸形状が異なるため、それらの境界をスライダが通過すると浮上変動が生じ、スライダの浮上安定性が損なわれ、最悪の場合、装置の信頼性を著しく損なってしまうことになる。特に、スライダの浮上量が下がりすぎると、スライダとディスクの接触が生じ、データ破壊など磁気記録装置としての信頼性を大きく低下させるものであり避けなければならない。

よって、ＤＴＲ型のディスクと組み合わせるヘッドは、データ領域からサーボ領域、およびサーボ領域からデータ領域に移行する際の凹凸の変化に鈍感な浮上性能を有していることが求められている。

一般的に記録再生素子が設けられているスライダ流出側端側のトレイリングパッド部分で最大正圧が発生するように構成されている。この場合、磁気ディスクのサーボ領域とデータ領域との境界で圧力変動が生じた際、スライダの浮上量低下を抑制することが難しい。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、浮上量の変動を抑制し、信頼性および安定性の向上したヘッド、このヘッドを備えたヘッドサスペンションアッセンブリ、およびディスク駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の形態に係るヘッドは、中央孔を有した円盤状の基板と、前記基板の表面にそれぞれ円周方向に沿って延びた凹凸のパターンにより形成された記録領域と、前記基板の表面にそれぞれ径方向に沿って延びた凹凸のパターンにより形成されサーボデータが記録される複数のサーボ領域と、を有した回転自在に設けられた記録媒体に対して情報処理を行うヘッドであって、
前記記録媒体の表面に対向する対向面を有し、前記記録媒体の回転によって上記記録媒体表面と対向面との間に生じる空気流により浮上するスライダと、前記スライダに設けられ上記記録媒体に対し情報の記録再生を行うヘッド部と、を備え、
前記スライダの対向面は、前記空気流の流入側端および流出側端と、前記空気流の方向に沿って前記流入端と流出側端との間を延びた第１軸と、前記第１軸と直交する方向に延びた第２軸とを有し、前記スライダは、前記対向面に形成された凹所により規定され負圧を発生させる負圧キャビティと、前記負圧キャビティに対して前記空気流の上流側に位置し、負圧キャビティの底面に対して突出しているとともに前記対向面の一部を形成したリーディングステップ部と、前記負圧キャビティに対して前記空気流の下流側で、前記対向面の流出側端部に設けられているとともに、前記負圧キャビティの底面に対して突出し、前記対向面の一部を構成したトレーリングステップ部と、前記トレーリングステップ部に対して前記空気流の上流側に離間して設けられているとともに前記負圧キャビティの底面に対して突出し、最大正圧を発生させる最大正圧発生ステップ部と、前記トレーリングステップ部と最大正圧発生部との間を前記第１軸に沿って延びているとともに前記負圧チャンバの底面から突出し、前記トレーリングステップ部と最大正圧発生部との中央部を連結した連結ステップ部と、を備え、前記ヘッド部は、前記トレーリングステップ部に設けられ、前記最大正圧発生ステップ部は、前記スライダの前記第１軸の方向に沿った長さの２ないし５０％の距離だけ前記トレーリングステップ部から前記空気流の上流側に離間し、前記トレーリングステップ部および前記最大正圧発生ステップ部は、前記対向面の第１軸上に設けられ、前記トレーリングステップ部と最大正圧発生ステップ部との間に溝が形成されている。

この発明の他の態様に係るヘッドサスペンションアッセンブリは、中央孔を有した円盤状の基板と、前記基板の表面にそれぞれ円周方向に沿って延びた凹凸のパターンにより形成された記録領域と、前記基板の表面にそれぞれ径方向に沿って延びた凹凸のパターンにより形成されサーボデータが記録される複数のサーボ領域と、を有した回転自在に設けられた記録媒体と、前記記録媒体を支持しているとともに回転する駆動部と、を備えたディスク駆動装置に用いるヘッドサスペンションアッセンブリであって、
前記記録媒体の表面に対向する対向面を有し、前記記録媒体の回転によって上記記録媒体表面と対向面との間に生じる空気流により浮上するスライダと、前記スライダに設けられ上記記録媒体に対し情報の記録再生を行うヘッド部と、を具備したヘッドと、前記記録媒体に対して前記ヘッドを移動自在に支持しているとともに、前記記録媒体の表面に向かうヘッド荷重を前記ヘッドに印加したヘッドサスペンションと、を備えている。前記スライダの対向面は、前記空気流の流入側端および流出側端と、前記空気流の方向に沿って前記流入端と流出側端との間を延びた第１軸と、前記第１軸と直交する方向に延びた第２軸とを有し、前記スライダは、前記対向面に形成された凹所により規定され負圧を発生させる負圧キャビティと、前記負圧キャビティに対して前記空気流の上流側に位置し、負圧キャビティの底面に対して突出しているとともに前記対向面の一部を形成したリーディングステップ部と、前記負圧キャビティに対して前記空気流の下流側で、前記対向面の流出側端部に設けられているとともに、前記負圧キャビティの底面に対して突出し、前記対向面の一部を構成したトレーリングステップ部と、前記トレーリングステップ部に対して前記空気流の上流側に離間して設けられているとともに前記負圧キャビティの底面に対して突出し、最大正圧を発生させる最大正圧発生ステップ部と、前記トレーリングステップ部と最大正圧発生部との間を前記第１軸に沿って延びているとともに前記負圧チャンバの底面から突出し、前記トレーリングステップ部と最大正圧発生部との中央部を連結した連結ステップ部と、を備え、前記ヘッド部は、前記トレーリングステップ部に設けられ、前記最大正圧発生ステップ部は、前記スライダの前記第１軸の方向に沿った長さの２ないし５０％の距離だけ前記トレーリングステップ部から前記空気流の上流側に離間し、前記トレーリングステップ部および前記最大正圧発生ステップ部は、前記対向面の第１軸上に設けられ、前記トレーリングステップ部と最大正圧発生ステップ部との間に溝が形成されている。

この発明の態様によれば、浮上量の変動を抑制し、信頼性および安定性の向上したヘッド、このヘッドを備えたヘッドサスペンションアッセンブリ、およびディスク駆動装置を提供することができる。

以下図面を参照しながら、この発明に係るディスク駆動装置をハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤと称する）に適用した実施形態について詳細に説明する。

図１は、トップカバーを取外してＨＤＤの内部構成を示している。図１に示すように、ＨＤＤは筐体１０を備え、この筐体は、上面の開口した矩形箱状のベース１２と、複数のねじによりベースにねじ止めされベースの上端開口を閉塞する図示しないトップカバーと、を有している。

ベース１２上には、記録媒体としてのＤＴＲ型の磁気ディスク１６、磁気ディスクを支持および回転させる駆動部としてのスピンドルモータ１８、磁気ディスクに対して情報の書き込み、読み出しを行なう複数の磁気ヘッド４０、これらの磁気ヘッドを磁気ディスク１６に対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリ２２、キャリッジアッセンブリを回動および位置決めするボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと称する）２４、磁気ヘッドが磁気ディスクの最外周に移動した際、磁気ヘッドを磁気ディスクから離間した退避位置に保持するランプロード機構２５、およびヘッドＩＣ等を有する基板ユニット２１等が設けられている。

ベース１２の底壁外面には、図示しないプリント回路基板がねじ止めされている。このプリント回路基板は、基板ユニット２１を介して、スピンドルモータ１８、ＶＣＭ２４、および磁気ヘッドの動作を制御する。

図３、図４、図５に示すように、磁気ディスク１６は、中央孔５１を有した平坦な円盤状の基板５５と、基板の少なくとも一方の面、ここでは、基板の表面および裏面に形成された記録層５６と、を備えている。記録領域を構成する記録層５６は、基板５５の内周縁部および外周縁部を除き、基板と同軸的な環状に形成されている。磁気ディスク１６は、ＤＴＲメディアとして形成され、記録層５６は、強磁性体、例えば、ＣｏＣｒＰｔによって凹凸パターン状に形成されている。記録層５６の凹凸パターンは、大別して、データ領域パターン５８と複数のサーボ領域パターン６０とを有している。

基板５５は、例えば、ガラスで形成され、その表面および裏面には、下地層（ＳＵＬ）６６が形成されている。基板５５は、ガラスに限らずアルミニウムで形成してもよい。記録層５６のデータ領域パターン５８およびサーボ領域パターン６０は、下地層６６に重ねて形成されている。

データ領域パターン５８は、ＨＤＤの磁気ヘッド４０によりユーザデータを記録再生する記録領域を形成するもので、基板５５の表面上に磁性体によって形成された凸部により構成されている。すなわち、データ領域パターン５８は、強磁性体（ＣｏＣｒＰｔ）によりそれぞれ円環状の凸部に形成され記録層として機能する複数の磁性トラック６２を有している。これらの磁性トラック６２は基板５５の円周方向に沿って延びているとともに、基板５５の半径方向に一定の周期、つまり、一定のトラックピッチで並んで設けられている。

半径方向に隣合う磁性トラック６２間は、凹所からなるデータ記録不能な非磁性溝（横溝）６３により分断されている。各非磁性溝６３は基板５５の円周方向に沿って延びている。磁気ディスク表面には、図示しない薄膜状にダイアモンドライクカーボン保護膜が形成され、更に、潤滑剤としてルブが塗布されている。

図３および図４に示すように、データ領域パターン５８は、を構成した円環状の磁性トラック６２は、複数のサーボ領域パターン６０により基板５５の周方向にセクタ分割されている。各サーボ領域パターン６０は、磁気ディスク装置のヘッドを位置決めするために必要な情報を磁性／非磁性で埋込み形成したプリビット領域である。各サーボ領域パターン６０は、基板５５の中央孔５１側から外周縁部までほぼ放射状に延びているとともに、ヘッドの移動軌跡に一致した円弧状に形成されている。

各サーボ領域パターン６０は、強磁性体によりそれぞれ基板５５の径方向に延びた凸部に形成され記録層として機能する複数のサーボトラック６７を有している。円周方向に隣合うサーボトラック６７間は、凹所からなる複数の非磁性溝（縦溝）６８により分断されている。これらの非磁性溝６８は、基板５５の径方向に延びている。

図１に示すように、磁気ディスク１６は、スピンドルモータ１８の図示しないハブの外周に嵌合されているとともに、クランプばね１７によってハブ上に固定されている。スピンドルモータ１８を駆動することにより、磁気ディスク１６は所定の速度、例えば、４２００ｒｐｍで矢印Ｂ方向に回転される。

キャリッジアッセンブリ２２は、ケース１２の底壁上に固定された軸受部２６と、軸受部から延出した複数のアーム３２と、を備えている。これらのアーム３２は、磁気ディスク１６の表面と平行に、かつ、互いに所定の間隔を置いて位置しているとともに、軸受部２６から同一の方向へ延出している。キャリッジアッセンブリ２２は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンション３８を備えている。サスペンション３８は、板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム３２の先端に固定され、アームから延出している。各サスペンション３８は対応するアーム３２と一体に形成されていてもよい。アーム３２およびサスペンション３８によりヘッドサスペンションを構成し、このヘッドサスペンションと磁気ヘッド４０とによりヘッドサスペンションアッセンブリを構成している。

図２に示すように、各磁気ヘッド４０は、ほぼ直方体形状のスライダ４２とこのスライダに設けられた記録再生用のヘッド部４４とを有し、サスペンション３８の先端部に設けられたジンバルばね４１に固定されている。各磁気ヘッド４０は、サスペンション３８の弾性により、磁気ディスク１６の表面に向かうヘッド荷重Ｌが印加されている。

図１に示すように、キャリッジアッセンブリ２２は、軸受部２６からアーム３２と反対の方向へ延出した支持枠４５を有し、この支持枠により、ＶＣＭ２４の一部を構成するボイスコイル４７が支持されている。支持枠４５は、合成樹脂によりボイスコイル４７の外周に一体的に成形されている。ボイスコイル４７は、ケース１２に固定された一対のヨーク４９間に位置し、これらのヨーク、および一方のヨークに固定された図示しない磁石とともにＶＣＭ２４を構成している。ボイスコイル４７に通電することにより、軸受部２６の回りでキャリッジアッセンブリ２２が回動し、磁気ヘッド４０は磁気ディスク１６の所望のトラック上に移動および位置決めされる。

ランプロード機構２５は、ケース１２の底壁に設けられているとともに磁気ディスク１６の外側に配置されたランプ５１と、各サスペンション３８の先端から延出したタブ５３と、を備えている。キャリッジアッセンブリ２２が、磁気ディスク１６の外側の退避位置まで回動する際、各タブ５３は、ランプ５１に形成されたランプ面と係合し、その後、ランプ面の傾斜によって引き上げられ、磁気ヘッドのアンロード動作を行う。

次に、磁気ヘッド４０の構成について詳細に説明する。図６は磁気ヘッドのディスク対向面側を示す斜視図、図７は磁気ヘッドの平面図、図８は磁気ヘッドの断面図である。
図６ないし図８に示すように、磁気ヘッド４０はほぼ直方体状に形成されたスライダ４２を有し、このスライダは磁気ディスク１６の表面に対向する矩形状のディスク対向面（空気支持面（ＡＢＳ面））４３を有している。ディスク対向面４３の長手方向を第１軸方向Ｘ、これと直交する幅方向を第２軸方向Ｙとする。ディスク対向面４３は、第１軸方向Ｘに延びた中心軸線Ｄを有している。

スライダ４２は、第１軸方向Ｘの長さＬが１．２５ｍｍ以下、第２軸方向Ｙに沿った幅Ｗが１．０ｍｍ以下のいわゆるピコスライダおよびフェムトスライダとして構成されている。例えば、フェムトスライダの場合、Ｌは０．８５ｍｍ、Ｗは０．７ｍｍで形成されている。

磁気ヘッド４０は浮上型のヘッドとして構成され、スライダ４２は、磁気ディスク１６の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃ（図２参照）により浮上する。ＨＤＤの動作時、スライダ４２のディスク対向面４３はディスク表面に対し常に隙間を保って対向している。ここで、空気流Ｃの方向は、磁気ディスク１６の回転方向Ｂと一致している。スライダ４２は、磁気ディスク１６表面に対し、ディスク対向面４３の第１軸方向Ｘが空気流Ｃの方向とほぼ一致するように配置されている。

スライダ４２は、空気流Ｃの流入側となる流入側端４２ａと空気流の流出側となる流出側端４２ｂとを有し、これら流入側端と流出側端とは第１軸方向Ｘに沿って互いに離間して位置している。また、スライダ４２の流出側端の端面には、アルミナ等からなる素子形成層４７が積層形成され、スライダの一部を形成している。

ディスク対向面４３の中央部および周縁部には、凹所により規定され負圧を発生させる負圧キャビティ５４が形成されている。ディスク対向面４３には、負圧キャビティ５４に対して空気流Ｃの上流側に位置したリーディングステップ部５０が形成されている。リーディングステップ部５０は、負圧キャビティ５４の底面に対して突出しているとともに、スライダ４２の流入側端部４２ａに位置し、スライダの第２軸方向Ｙに沿って延びている。リーディングステップ部５０上には、第２軸Ｙ方向に延びた矩形状のリーディングパット５２が形成され、ディスク対向面４３の一部を構成している。

負圧キャビティ５４に対して空気流Ｃの下流側で、ディスク対向面４３の流出側端部にはトレーリングステップ部５８が設けられている。トレーリングステップ部５８は、素子形成層４７によって形成され、ディスク対向面４３の第２軸方向Ｙほぼ中央部に位置しているとともに、負圧キャビティの底面に対して突出し、ディスク対向面の一部を構成している。磁気ヘッド４０のヘッド部４４は、磁気ディスク１６に対して情報の記録再生を行う記録素子および再生素子４５を有している。これら再生素子および記録素子４５は、トレーリングステップ５８内に埋め込まれている。

トレーリングステップ部５８に対して空気流Ｃの上流側に離間して最大正圧発生ステップ部７０が設けられている。最大正圧発生ステップ部７０は、負圧キャビティの底面に対して突出し、その上面は、ディスク対向面４３の一部を構成している。最大正圧発生ステップ部７０は、スライダ４２の中心軸線Ｄ上に位置しているとともに、ほぼ矩形状に形成されている。最大正圧発生ステップ部７０とトレーリングステップ部５８との間には、負圧キャビティ５４の一部を構成する溝７１が形成されている。図７に示すように、最大正圧発生ステップ部７０は、第１軸方向Ｘに沿って距離ｄだけトレーリングステップ部５８から流入端側に離間している。スライダ４２の第１軸方向Ｘに沿った長さをＬとした場合、距離ｄは、Ｌの２〜５０％に設定され、例えば、２５μｍに設定されている。

また、スライダ４２は、それぞれ中心軸線の両側に位置しているとともに負圧キャビティ５４の底面から突出し、リーディングステップ部５０と最大正圧発生ステップ部７０との間を延びた細長い一対のセンタステップ部７４と、センタステップ部の両側で、それぞれ負圧キャビティの底面から突出して設けられた一対のサイドステップ部７６と、を有している。各センタステップ部７４は、第１軸方向Ｘに沿って延びている。

最大正圧発生ステップ部７０には、センタステップ部７４間に位置した凹所７５が形成されている。この凹所は、最大正圧発生ステップ部７０に対して流入端側に位置している。また、各サイドステップ部７６には、流入端側に位置した凹所７７が形成されている。そして、センタステップ部７４の上面およびサイドステップ部７６の上面は、それぞれディスク対向面４３の一部を構成している。

以上のように構成されたＨＤＤおよびヘッドサスペンションアッセンブリによれば、磁気ヘッド４０は、磁気ディスク１６の回転によってディスク表面とディスク対向面４３との間に生じる空気流Ｃにより浮上する。これにより、ＨＤＤの動作時、スライダ４２のディスク対向面４３はディスク表面に対し常に隙間を保って対向している。図２に示すように、磁気ヘッド４０は、スライダ４２の流出側端４２ｂに位置しているとともにヘッド部４４の形成されたトレーリングステップ部５８が最もディスク表面に接近した傾斜姿勢をとって浮上する。また、スライダ４２において、最大正圧発生ステップ部７０の位置で、最大の正圧が発生する。そして、この最大正圧発生ステップ部７０は、トレーリングステップ部５８から流入端４２ａ側に隙間を置いて設けられていることから、磁気ディスク表面に対するスライダ４２の浮上量の低下を抑制することが可能となる。

以下、スライダ４２の浮上落ち込みを抑制するメカニズムについて説明する。

前述したように、ＤＴＲ型の磁気ディスクの表面上を磁気ヘッドが浮上状態で移動する場合、ディスクのデータ領域とサーボ領域とで凹凸パターンが異なるため、これらの領域間の境界を磁気ヘッドが通過する際、圧力変動により浮上量の変動が生じやすい。

図９は、ＤＴＲ型の磁気ディスク上を浮上するスライダの流出側端（記録再生素子近傍）の浮上量変動の測定結果を示している。ＤＴＲ型の磁気ディスク上を浮上するスライダは、データ領域６１上ではある一定の浮上量を保ちつつ浮上するが、サーボ領域６０ではそこを通り過ぎるときに浮上量が一旦上がって下がるという浮上変動が生じる易い。

この浮上変動は、データ領域とサーボ領域との境界で引き起こされるスライダのディスク対向面での圧力変化に起因しており、ＤＴＲ型の磁気ディスクに凹凸形状がある限り避けられない。

しかし、このスライダの浮上変動は、浮上量が上がりすぎると磁気ヘッドの信号記録再生能力が低下、逆に浮上量が下がりすぎるとスライダとディスクとの接触を引き起こしてしまうため、極力低減する必要がある。

図１０は、ＤＴＲ型の磁気ディスク上を浮上するスライダの浮上量変動解析結果の一例を示している。解析では磁気ディスクのデータ領域を「横溝」、サーボ領域を「縦溝」として単純化し、その上をスライダが浮上するときの浮上量の変化を流体解析プログラムを用いて動的に計算している。図１１は、データ領域を表す「横溝」部とサーボ領域を表す「縦溝」部の境界をスライダが通り過ぎるときの浮上量変化を表し、図１２は前記境界をスライダが通り過ぎる際の圧力の変化を示している。ただし、図１１に示すデータは、境界通過時の圧力変化のみを示すため、スライダの浮上量は固定としている。

図１０に示す浮上量変動を見ると、スライダはデータ領域とサーボ領域との境界で一度浮上が上がり、その後浮上が落ち込むという挙動を示すことがわかる。また、図１１から、スライダの浮上量が上がるときには圧力が増加し、浮上落ち込みのときには圧力が低下していることがわかる。

これらのスライダ挙動および圧力変化について以下に考察する。
まず、スライダがデータ領域からサーボ流域に移行する場合、スライダのディスク対向面とディスク表面との間にある空気は、スライダがデータ領域上を浮上するときには、その進行方向と平行に配置された「横溝」に沿ってスライダと共に移動している。次に、スライダがサーボ領域上にくると、磁気ディスクの溝がスライダ進行方向とほぼ直交する「縦溝」になり、それまで横溝に沿って流れていた空気の行き場がスライダを押し上げる方向にしかなくなる。よってスライダの浮上量が上がると考えられる。

一方、サーボ領域からデータ領域に移行する場合はその逆であり、サーボ領域ではスライダの進行方向と溝がほぼ直交しているためスライダと共に移動する空気が少ないが、スライダがデータ流域に達すると、進行方向に沿った横溝になるため一気に空気が流れ、圧力が下がり、スライダが落ち込むと考えられる。
以上のことから、スライダの浮上落ち込みを低減するためには、サーボ領域からデータ領域への移行時に発生する圧力低下を抑制することが重要となる。

次に、スライダのディスク対向面（ＡＢＳ）のうち浮上量を決める圧力を発生している部分の浮上量がスライダの浮上落ち込みに及ぼす影響を説明する。
ここで言う浮上量を決める圧力を発生している部分の浮上量とは、ディスク対向面の中で最も大きく正圧を発生しているステップ部の浮上量のことを示し、以降、この部分の浮上量を「圧力中心浮上量」と呼ぶ。

スライダのディスク対向面で発生している圧力を決める最も影響の大きい要素は「浮上すきま」である。そのため、図１２（ａ）に示すように、圧力中心浮上量の高いスライダは、ディスク対向面で発生している圧力が小さく、逆に図１２（ｂ）に示すように、圧力中心浮上量の低いスライダは圧力が大きくなる。

このことは、前述した浮上落ち込みを引き起こす圧力変化は圧力中心で発生している圧力が小さければ変化量も小さくなることを考えると、圧力中心浮上量を高くしたほうが落ち込み量が小さくなることを示している。

図１２（ｃ）、図１２（ｄ）は、同じ凹凸深さのＤＴＲ型磁気ディスク上を浮上し、かつ記録再生素子の浮上量は等しいが、圧力中心浮上量が互いに異なる２つの磁気ヘッドを模式的に表した図である。図１２（ｃ）は、比較例として最大正圧発生位置（圧力中心位置）が記録再生素子の位置に設定されているスライダを示し、図１２（ｄ）は、前述した本実施形態に係るスライダのように、最大正圧発生位置が記録再生素子よりも流入端側に離間した位置に設定されているスライダを示している。

図１２（ｃ）に示す比較例のスライダに対して、図１２（ｄ）に示す本実施形態に係るスライダの圧力中心浮上量を流入端側にづらして配置した場合、前述した理由から、浮上落ち込みを引き起こす圧力変化を抑制することができ、結果として浮上落ち込みが抑制されることになる。

また、スライダとして、浮上落ち込みを支配する圧力中心発生部が比較的に広く分布している圧力分散型のスライダ、圧力中心発生部の面積を極力小さくした圧力集中型のスライダが考えられる。更に、圧力を小さな面積で集中して発生させ、かつ圧力中心をスライダの流出側端部に設定した本実施形態のような前方圧力集中型のスライダが考えられる。

図１３は、前記３種類のタイプのスライダをＤＴＲ型磁気ディスク上で浮上させたときのデータ領域とサーボ領域との境界での浮上落ち込みの測定結果を示している。この図から明らかなように、浮上落ち込みの量は、圧力集中型、圧力分散型、前方圧力集中型の順で小さくなっている。

このことから、圧力を集中して出し、空気の効率を高めることによってスライダの性能を向上させた、いわゆるチャネル型では、性能はよいが浮上落込み量は大きくなってしまう。また、従来の圧力分散型のスライダでは、浮上落込み量はある程度小さいものであるが、チャネル型スライダに比べて浮上量安定性の観点では及ばない。そこで、本実施形態のように、前方圧力集中型のスライダとして、圧力を集中させ、かつ圧力中心をスライダの流出側端、つまり、記録再生素子の位置から流入端側にすらして設けることにより、浮上落込みを低減でき、全体としてバランスの取れたスライダとすることができる。本実施形態にように、最大正圧発生ステップ部をトレーリングステップ部から２５μｍの距離だけ流入端側に離間して形成することにより、磁気ディスクのデータ領域とサーボ領域との境界を通過する際のスライダの落ち込み量を３０〜４０％低減することができる。

なお、スライダの浮上安定性を向上させる手段としては、圧力集中のみではなく、流入端パッドでの空気の取り込みやサイドステップ部での剛性確保など、流出側端側のステップ部の変更だけに限らず、種々の手法が可能である。

最大圧力発生位置を記録再生素子部から離すことは、いわゆるアイランド型のスライダとして提案されているが、この場合では、記録再生素子の周囲にパッドを配置しているが、この場合の最大発生圧力位置は記録再生素子の左右に位置し、最大発生圧力位置を上流側に移すことはできない。また、本実施形態は、記録再生素子の上流部に溝を設けるだけでなく、最大圧力発生位置を記録再生素子から、上流に離す距離を規定している。

以上のことから、本実施形態に係るＨＤＤによれば、磁気ヘッドの浮上量の変動を抑制し、特に、磁気ディスクのデータ領域とサーボー領域との境界を通過する際の磁気ヘッドの浮上落ち込み量を低減することができ、磁気ヘッドと磁気ディスクとの衝突等を防止しすることができる。これにより、信頼性および安定性の向上したヘッド、このヘッドを備えたヘッドサスペンションアッセンブリ、およびディスク駆動装置が得られる。

次に、この発明の他の実施形態に係るＨＤＤの磁気ヘッドについて説明する。

図１４に示す第２の実施形態によれば、スライダ４２は、トレーリングステップ部５８と最大正圧発生ステップ部７０との間を第１軸方向Ｘに沿って延びているとともに負圧チャンバ５４の底面から突出した連結ステップ部７９を有している。連結ステップ部７９は最大正圧発生ステップ部７０よりも狭い幅に形成され、トレーリングステップ部と最大正圧発生部との中央部を互いに連結している。

磁気ヘッド４０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
第２の実施形態によれば、連結ステップ部７９を設けることにより、最大正圧発生位置が流出側端へ移動するが、熱による記録再生素子の突き出しに伴って浮上量が増加する効果が期待できる。そのため、温度変化による浮上マージンの変化の抑制とＤＴＲ型の磁気ディスク表面での落ち込み抑制とを両立することができる。

図１５に示す第３の実施形態によれば、スライダは、センタステップ部が省略され、スライダの中心軸線の両側に設けられた一対のサイドステップ部７６を有している。各サイドステップ部７６の上面の面積は、トレーリングステップ部５８の上面面積に比較して、充分に大きく形成されている。これにより、各サイドステップ部７６においてスライダの最大正圧が発生され、各サイドステップ部が最大正圧発生ステップ部を構成している。各サイドステップ部７６は、記録再生素子４５の配設位置からスライダ４２の流入端側にずれて位置した最大正圧発生部Ｆを有している。

図１６に示す第４の実施形態によれば、各サイドステップ部７６の上面に、スライダの中心軸線と平行に延びたスリット７６ａを形成し、空気の取り入れ量を増やしている。これにより、圧力発生効率を高め、スライダの浮上安定性を向上させるものである。磁気ヘッド４０の他の構成は、前述した第３の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図１７に示す第５の実施形態によれば、最大正圧発生ステップ部７０は、トレーリングステップ部５８まで延出した連結部７９と、流入端側に延出した突出部７８と、スライダ３０の中心軸線を挟んで突出部の両側に形成された一対の凹部７０ａとを一体に有している。このような構成によれば、最大正圧発生ステップ部７０において、それぞれ凹部７０ａの下流側に位置した２箇所の部分Ｆで、最大正圧を発生させることがで、浮上落込み抑制効果を狙いつつ、温度による浮上マージンの均等化を実現することができる。

図１８に示す第６の実施形態によれば、最大正圧発生ステップ部７０は、一対の凹所７０ａを有しＥ字型のステップ部として形成されている。このように最大正圧発生ステップ部７０をＥ字型とすることにより、凹所７０ａの部分によってより多くの空気を導入し、最大正圧発生部分Ｆで発生する圧力を高め、より高い浮上安定性を図ることができる。

図１９に示す第７の実施形態によれば、トレーリングステップ部５８は、スライダ４２の流入端側を凸とする３角形に形成され、このトレーリングステップ部５８の両側に、隙間を置いて、それぞれ逆Ｖ字型の２つの最大正圧発生ステップ部８０が形成されている。各最大正圧発生ステップ部８０には、スライダ４２の流入端側に開口した凹所８１が形成されている。

２つの最大正圧発生ステップ部８０において、最大正圧発生部分Ｆは、記録再生素子４５に対してスライダの流入端側に離れて位置している。従って、前述した実施形態と同様に、ＤＴＲ型の磁気ディスク上での磁気ヘッドの浮上落込みを抑制することができる。また、最大正圧発生ステップ部８０に凹所８１を形成し、空気導入口とすることにより、スライダの浮上安定性を適切に確保することができる。

上述した第５、第６、第７の実施形態において、磁気ヘッドの他の構成は前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略した。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

スライダにおけるリーディングステップ部、トレーリングステップ部、最大正圧発生ステップ部の形状および寸法等は上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて変更可能である。

図１は、この発明の第１の実施形態に係るＨＤＤを示す平面図。 図２は、上記ＨＤＤにおける磁気ヘッド部分を拡大して示す側面図。 図３は、磁気ディスクを示す平面図。 図４は、上記磁気ディスクの一部を拡大して模式的に示す平面図。 図５は、図４の線Ａ−Ａに沿った磁気ディスクの断面図。 図６は、上記磁気ヘッドのスライダのディスク対向面側を示す斜視図。 図７は、上記スライダのディスク対向面側を示す平面図。 図８は、図７の線Ｅ−Ｅに沿った断面図。 図９は、磁気ヘッドが磁気ディスクのデータ領域、サーボ領域上を移動する際の浮上量変動を示す図。 図１０は、磁気ヘッドが磁気ディスクのデータ領域、サーボ領域上を移動する際の浮上量変動を示す図。 図１０は、磁気ヘッドが磁気ディスクのデータ領域、サーボ領域上を移動する際の磁気ヘッドの圧力変動を示す図。 図１２は、スライダと圧力中心高さとの関係を模式的に示す図。 図１３は、種々のタイプのスライダについて、磁気ヘッドが磁気ディスクのデータ領域、サーボ領域上を移動する際の浮上落ち込み量を示す。 図１４は、この発明の第２の実施形態に係る磁気ヘッドのディスク対向面側を示す平面図。 図１５は、この発明の第３の実施形態に係る磁気ヘッドのディスク対向面側を示す平面図。 図１６は、この発明の第４の実施形態に係る磁気ヘッドのディスク対向面側を示す平面図。 図１７は、この発明の第５の実施形態に係る磁気ヘッドのディスク対向面側を示す平面図。 図１８は、この発明の第６の実施形態に係る磁気ヘッドのディスク対向面側を示す平面図。 図１９は、この発明の第７の実施形態に係る磁気ヘッドのディスク対向面側を示す平面図。

符号の説明

１２…ベース、１６…磁気ディスク、１８…スピンドルモータ、
２２…キャリッジアッセンブリ、２６…軸受部、３２…アーム、
３８…サスペンション、４０…磁気ヘッド、４２…スライダ、
４３…ディスク対向面、４４…ヘッド部、５０…リーディングステップ部、
５２…リーディングパッド、５４…負圧キャビティ、５８…トレーリングステップ部、
７０、８０…最大正圧発生ステップ部、７４…センタステップ部、
７６…サイドステップ部、

Claims (6)

1. 中央孔を有した円盤状の基板と、前記基板の表面にそれぞれ円周方向に沿って延びた凹凸のパターンにより形成された記録領域と、前記基板の表面にそれぞれ径方向に沿って延びた凹凸のパターンにより形成されサーボデータが記録される複数のサーボ領域と、を有した回転自在に設けられた記録媒体に対して情報処理を行うヘッドであって、
   前記記録媒体の表面に対向する対向面を有し、前記記録媒体の回転によって上記記録媒体表面と対向面との間に生じる空気流により浮上するスライダと、
   前記スライダに設けられ上記記録媒体に対し情報の記録再生を行うヘッド部と、を備え、
   前記スライダの対向面は、前記空気流の流入側端および流出側端と、前記空気流の方向に沿って前記流入端と流出側端との間を延びた第１軸と、前記第１軸と直交する方向に延びた第２軸とを有し、
   前記スライダは、
   前記対向面に形成された凹所により規定され負圧を発生させる負圧キャビティと、
   前記負圧キャビティに対して前記空気流の上流側に位置し、負圧キャビティの底面に対して突出しているとともに前記対向面の一部を形成したリーディングステップ部と、
   前記負圧キャビティに対して前記空気流の下流側で、前記対向面の流出側端部に設けられているとともに、前記負圧キャビティの底面に対して突出し、前記対向面の一部を構成したトレーリングステップ部と、
   前記トレーリングステップ部に対して前記空気流の上流側に離間して設けられているとともに前記負圧キャビティの底面に対して突出し、最大正圧を発生させる最大正圧発生ステップ部と、
   前記トレーリングステップ部と最大正圧発生部との間を前記第１軸に沿って延びているとともに前記負圧チャンバの底面から突出し、前記トレーリングステップ部と最大正圧発生部との中央部を連結した連結ステップ部と、を備え、
   前記ヘッド部は、前記トレーリングステップ部に設けられ、
   前記最大正圧発生ステップ部は、前記スライダの前記第１軸の方向に沿った長さの２ないし５０％の距離だけ前記トレーリングステップ部から前記空気流の上流側に離間し、
   前記トレーリングステップ部および前記最大正圧発生ステップ部は、前記対向面の第１軸上に設けられ、前記トレーリングステップ部と最大正圧発生ステップ部との間に溝が形成されているヘッド。
2. 前記スライダは、それぞれ前記第１軸の両側に位置しているとともに前記負圧キャビティの底面から突出し、前記リーディングステップ部と前記最大正圧発生ステップ部との間を延びた一対のセンタステップ部と、前記センタステップ部の両側で、それぞれ前記負圧キャビティの底面から突出して設けられた一対のサイドステップ部と、を有している請求項１に記載のヘッド。
3. それぞれ前記負圧キャビティの底面から突出しているとともに前記第１軸の両側に位置した一対のサイドステップ部を有している請求項１に記載のヘッド。
4. 前記最大正圧発生ステップ部は、前記第１軸の両側に位置した一対の凹所を有している請求項１に記載のヘッド。
5. 中央孔を有した円盤状の基板と、前記基板の表面にそれぞれ円周方向に沿って延びた凹凸のパターンにより形成された記録領域と、前記基板の表面にそれぞれ径方向に沿って延びた凹凸のパターンにより形成されサーボデータが記録される複数のサーボ領域と、を有した回転自在に設けられた記録媒体と、前記記録媒体を支持しているとともに回転する駆動部と、を備えたディスク駆動装置に用いるヘッドサスペンションアッセンブリであって、
   前記記録媒体の表面に対向する対向面を有し、前記記録媒体の回転によって上記記録媒体表面と対向面との間に生じる空気流により浮上するスライダと、前記スライダに設けられ上記記録媒体に対し情報の記録再生を行うヘッド部と、を具備したヘッドと、
   前記記録媒体に対して前記ヘッドを移動自在に支持しているとともに、前記記録媒体の表面に向かうヘッド荷重を前記ヘッドに印加したヘッドサスペンションと、を備え、
   前記スライダの対向面は、前記空気流の流入側端および流出側端と、前記空気流の方向に沿って前記流入端と流出側端との間を延びた第１軸と、前記第１軸と直交する方向に延びた第２軸とを有し、
   前記スライダは、
   前記対向面に形成された凹所により規定され負圧を発生させる負圧キャビティと、
   前記負圧キャビティに対して前記空気流の上流側に位置し、負圧キャビティの底面に対して突出しているとともに前記対向面の一部を形成したリーディングステップ部と、
   前記負圧キャビティに対して前記空気流の下流側で、前記対向面の流出側端部に設けられているとともに、前記負圧キャビティの底面に対して突出し、前記対向面の一部を構成したトレーリングステップ部と、
   前記トレーリングステップ部に対して前記空気流の上流側に離間して設けられているとともに前記負圧キャビティの底面に対して突出し、最大正圧を発生させる最大正圧発生ステップ部と、
   前記トレーリングステップ部と最大正圧発生部との間を前記第１軸に沿って延びているとともに前記負圧チャンバの底面から突出し、前記トレーリングステップ部と最大正圧発生部との中央部を連結した連結ステップ部と、を備え、
   前記ヘッド部は、前記トレーリングステップ部に設けられ、
   前記最大正圧発生ステップ部は、前記スライダの前記第１軸の方向に沿った長さの２ないし５０％の距離だけ前記トレーリングステップ部から前記空気流の上流側に離間し、
   前記トレーリングステップ部および前記最大正圧発生ステップ部は、前記対向面の第１軸上に設けられ、前記トレーリングステップ部と最大正圧発生ステップ部との間に溝が形成されているヘッドサスペンションアッセンブリ。
6. ディスク状の記録媒体と、
   前記記録媒体を支持しているとともに回転する駆動部と、
   請求項５に記載のヘッドサスペンションアッセンブリと、
   を備えたディスク駆動装置。

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