JP5117204B2 - ヘッドスライダ、ハードディスクドライブ及びヘッドスライダの浮上高さの制御方法 - Google Patents

ヘッドスライダ、ハードディスクドライブ及びヘッドスライダの浮上高さの制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、ハードディスクドライブにおいてディスク上に浮上する高さを変化させるヘッドスライダ、ヘッドスライダを備えたハードディスクドライブ、及びヘッドスライダの浮上高さの制御方法に関する。
ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive:HDD)は、コンピュータ、MP3プレーヤー、携帯電話などに使われる補助記憶装置の一例であって、データの記録及び再生媒体であるヘッドスライダにより、データ記録媒体であるディスクに保存されたデータを読み取り及び再生するか、またはディスクに新たなデータを記録する装置である。HDDの作動中には、ヘッドスライダは、ディスクに対向して一定間隔ほど浮き上がったフローティング状態を維持し、ヘッドスライダに形成された磁気ヘッドがディスクに保存されたデータを読み取って再生するか、またはディスクに新たなデータを記録する機能を行う。
HDDの作動状態において、ヘッドスライダの浮上する高さは、ヘッドスライダと対向するディスク面との間を通過する空気の流れによるヘッドスライダの揚力と、ヘッドスライダを支持するサスペンションの弾性力とが、平衡となる高さになるように決定される。ヘッドスライダの揚力は、ディスク対面の形状と、ディスク対面を通過する空気の流れの物理的な特性変化とから大きな影響を受ける。ヘッドスライダの揚力変化に影響を及ぼす空気の物理的特性には、例えば温度、湿度、密度(高度)などがある。
HDDは、データの記録及び再生のエラー、及び磁気ヘッドとディスクとの間の干渉(Head−Disk Interference:HDI)が最小化されるようなヘッドスライダの浮上高さ、すなわち最適の浮上高さを有し、この最適の浮上高さは、各機器によって少しずつ異なる。
しかし、HDDが置かれた環境的特性、すなわち温度、湿度、及び密度などの変化によって、ヘッドスライダの浮上の高さが最適の浮上高さを外れれば、記録や再生の信頼性が低下するだけでなく、HDIにより磁気ヘッドまたはディスクの損傷の可能性が大きくなるという問題点がある。
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ハードディスクドライブが置かれた環境的特性の変化によって浮上する高さの調節が可能なヘッドスライダ、ヘッドスライダを備えたハードディスクドライブ、及びヘッドスライダの浮上高さの制御方法を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、データ記録媒体であるディスクに対向して浮上し、データの記録または再生を行うヘッドスライダにおいて;内部に、電流入力により発熱する発熱部を備え、発熱部の発熱により、熱膨張してディスクに対向する面のシルエットが変形することを特徴とする、ヘッドスライダが提供される。
このように、電流入力により発熱する発熱部を備えることにより、ヘッドスライダのディスクに対向する面のシルエットを変形させてヘッドスライダの揚力を調整することができ、環境的特性等によって、ディスクからのヘッドスライダの浮上高さが最適の浮上高さを外れた場合にも、最適の浮上高さに復帰させることができる。
ここで、発熱部は、鉄−クロム合金、またはニッケル−クロム合金からなることができ、抵抗の高い物質を蒸着して形成して電流入力により発熱することができる。
ヘッドスライダのシルエットを変形させるために、ディスクに対向する面に、ディスク側に突出したABS(Air Bearing Surface)と、ABSより窪んだキャビティと、を備え、発熱部は、キャビティをディスク側に突出させるためのキャビティ発熱部を有することができる。キャビティは、ヘッドスライダのディスクに対向する面とディスク表面との間を通過する空気の流れにより、ヘッドスライダをディスク側に近接させる方向の負圧が発生する凹状の領域であって、キャビティ発熱部を発熱させることによりキャビティを突出させ、シルエットを変形させることができる。キャビティが突出すれば、キャビティにより発生する負圧が小さくなってヘッドスライダの浮上高さを増大させることができる。
ディスクに対向する面に、ABSより窪んでおりキャビティよりは突出したリセスをさらに備え、発熱部は、リセスをディスク側に突出させるためのリセス発熱部をさらに有することができる。リセス発熱部を発熱させることによりリセスを突出させ、シルエットを変形させることができる。リセスが突出すれば、リセスとキャビティとの深さの差が増大して、相対的にキャビティが深くなるので、キャビティによって発生する負圧が大きくなって、ヘッドスライダの浮上高さを低くすることができる。
また、ディスクに対向する面に、ディスク側に突出したABSと、ABSより窪んだリセスと、ABS及びリセスよりさらに窪んだキャビティと、を備え、発熱部は、リセスをディスク側に突出させるためのリセス発熱部を有することができる。リセス発熱部を発熱させることによりリセスを突出させ、シルエットを変形させることができる。
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、データ記録媒体であるディスクと、ディスクに対向して浮上しデータの記録または再生を行うものであって、内部に、電流入力により発熱する発熱部を有して、発熱部の発熱により熱膨張してディスクに対向する面のシルエットが変形するヘッドスライダと、発熱部への電流入力を制御して、ディスクからのヘッドスライダの浮上高さを制御するコントローラと、を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。
このように、ヘッドスライダに電流入力により発熱する発熱部を備えることにより、ヘッドスライダのディスクに対向する面のシルエットを変形させてヘッドスライダの揚力を調整することができ、環境的特性等によって、ディスクからのヘッドスライダの浮上高さが最適の浮上高さを外れた場合にも最適の浮上高さに復帰させることができ、ハードディスクドライブの記録及び再生の信頼性が向上する。
ここで、発熱部は、鉄−クロム合金、またはニッケル−クロム合金からなることができ、抵抗の高い物質を蒸着して形成して電流入力により発熱することができる。
ヘッドスライダは、ディスクに対向する面に、ディスク側に突出したABSと、ABSより窪んだキャビティと、を備え、発熱部は、キャビティをディスク側に突出させるためのキャビティ発熱部を有することができる。キャビティは、ヘッドスライダのディスクに対向する面とディスク表面との間を通過する空気の流れにより、ヘッドスライダをディスク側に近接させる方向の負圧が発生する凹状の領域であって、キャビティ発熱部を発熱させることによりキャビティを突出させ、シルエットを変形させることができる。キャビティが突出すれば、キャビティにより発生する負圧が小さくなってヘッドスライダの浮上高さを増大させることができる。
ヘッドスライダは、ディスクに対向する面に、ABSより窪んでおりキャビティよりは突出したリセスをさらに備え、発熱部は、リセスをディスク側に突出させるためのリセス発熱部をさらに有することができる。リセス発熱部を発熱させることによりリセスを突出させ、シルエットを変形させることができる。リセスが突出すれば、リセスとキャビティとの深さの差が増大して、相対的にキャビティが深くなるので、キャビティによって発生する負圧が大きくなって、ヘッドスライダの浮上高さを低くすることができる。
シルエットを変形させるために、ヘッドスライダは、ディスクに対向する面に、ディスク側に突出したABSと、ABSより窪んだリセスと、ABS及びリセスよりさらに窪んだキャビティと、を備え、発熱部は、リセスをディスク側に突出させるためのリセス発熱部を有することができる。リセス発熱部を発熱させることによりリセスを突出させ、シルエットを変形させることができる。
上記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、内部に電流入力により発熱する発熱部を備えたヘッドスライダを、データ記録媒体であるディスクと対向して浮上させ、ディスクからの浮上高さを測定するステップと、浮上高さが設定された最適の浮上高さの範囲になければ、ヘッドスライダの発熱部を発熱させて、熱膨張によりディスクに対向する面のシルエットを変形させるステップと、を含むことを特徴とする、ヘッドスライダの浮上高さの制御方法が提供される。
こうして、ハードディスクドライブのヘッドスライダに電流入力により発熱する発熱部を備えることにより、環境的特性等によって、ディスクからのヘッドスライダの浮上高さが最適の浮上高さを外れた場合に、発熱による熱膨張によりヘッドスライダのディスクに対向する面のシルエットを変形させることができるので、ヘッドスライダの揚力を調整して最適の浮上高さに復帰させることができ、ハードディスクドライブの記録及び再生の信頼性が向上する。
ヘッドスライダは、ディスクに対向する面に、ディスク側に突出したABSと、ABSより窪んだキャビティと、を備え、発熱部は、キャビティをディスク側に突出させるためのキャビティ発熱部を有し、シルエットを変形させるステップにおいては、ヘッドスライダの浮上高さが最適の浮上高さより低ければ、キャビティ発熱部を発熱させてキャビティをディスク側に突出させることができる。キャビティは、ヘッドスライダのディスクに対向する面とディスク表面との間を通過する空気の流れにより、ヘッドスライダをディスク側に近接させる方向の負圧が発生する凹状の領域であって、キャビティが突出すれば、キャビティにより発生する負圧が小さくなってヘッドスライダの浮上高さを増大させることができる。
ヘッドスライダは、ディスクに対向する面に、ディスク側に突出したABSと、ABSより窪んだリセスと、ABS及びリセスよりさらに窪んだキャビティと、を備え、発熱部は、リセスをディスク側に突出させるためのリセス発熱部を有し、シルエットを変形させるステップにおいては、ヘッドスライダの浮上高さが最適の浮上高さより高ければ、リセス発熱部を発熱させてリセスを前記ディスク側に突出させることができる。リセスが突出すれば、リセスとキャビティとの深さの差が増大して、相対的にキャビティが深くなるので、キャビティによって発生する負圧が大きくなって、ヘッドスライダの浮上高さを低くすることができる。
以上詳述したように本発明によれば、ハードディスクドライブが置かれた環境的特性または他の要因によって、ヘッドスライダの浮上高さが最適の浮上高さを外れた場合には、ヘッドスライダ内部備えられた、電流入力により発熱する発熱部により、ディスクに対向する面のシルエットが熱膨張して変形するので、速やかに最適の浮上高さに復帰させることができる。したがって、ハードディスクドライブの記録及び再生の信頼性が向上し、HDIによる磁気ヘッドまたはディスクの損傷可能性を低減することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
まず、図1に示すように、ハードディスクドライブ(HDD)100は、ベース部材101及びそれに結合されたカバー部材(図示せず)で形成されるハウジング内に、スピンドルモータ105、データ記録媒体であるディスク107、及びHSA(Head Stack Assembly)110を備える。スピンドルモータ105は、ディスク107を高速回転させるためのものであって、ベース部材101に固定設置される。ディスク107は、スピンドルモータ105に結合されて矢印方向に高速回転するものであって、かかる高速回転により、ディスク107の表面には矢印と同じ方向に流動する空気の流れが誘導される。
HSA110は、データの記録または再生を行う磁気ヘッド(図示せず)が形成されたヘッドスライダ130を備える。ヘッドスライダ130は、ディスク107上の特定のトラックに移動してディスク107にデータを記録、またはディスク107からデータを再生する。HSA110は、ベース部材101に回動可能に結合されたスイングアーム112と、スイングアーム112の先端部に結合プレート114を介して付着されるサスペンション115と、サスペンション115の先端部に搭載されるヘッドスライダ130と、を備える。また、スイングアーム112に結合され、巻線されたボイスコイル117を有するオーバーモールド116を備える。
オーバーモールド116の上側及び下側には、マグネット120と、マグネット120を支持するヨーク121とが配置される。マグネット120、ヨーク121及びHSA110のボイスコイル117は、ボイスコイルモータを構成して、HSA110を回動させる駆動力を提供する。
ディスク107の高速回転により誘導された空気の流れは、ディスク107の表面とヘッドスライダ130のディスクに対向する面との間を通過し、ヘッドスライダ130には揚力が作用する。揚力と、ヘッドスライダ130をディスク107に向かうように加圧するサスペンション115の付勢力とが平衡をなす高さで、ヘッドスライダ130はフローティング状態を維持する。かかるフローティング状態でヘッドスライダ130に形成された磁気ヘッド(図示せず)は、ディスク107にデータを記録またはディスク107からデータを再生する機能を行う。
HDD100は、スピンドルモータ105及びHSA110の駆動を制御し、磁気ヘッドのデータの記録及び再生を制御する主回路基板(図示せず)を備える。主回路基板は、ベース部材101の下部に配置され、可撓性印刷回路(図示せず)によりHSA110と電気的に連結される。主回路基板には、HDD100の作動中にヘッドスライダ130の浮上高さを制御するコントローラ125が備えられる。
図2は、本実施の形態によるヘッドスライダのディスクに対向する面を示す平面図であり、図3は、図2のA−A’線での断面図である。図2及び図3に示すように、本実施の形態によるヘッドスライダ130は、AlTiC(アルティック)からなるスライダボディ131と、スライダボディ131の一側に形成された磁気ヘッド132と、を備える。磁気ヘッド132は、ディスク107(図1参照)の回転により引き起こされる空気の流れに対して、いわゆる後縁(trailing edge)側に形成される。
磁気ヘッド132は、ディスク107に情報を記録するための磁場を形成する記録部(図示せず)と、ディスク107に記録された情報を再生するための再生部(図示せず)と、を備え、記録部及び再生部は、アルミナ(Al)層に取り囲まれて保護される。
ヘッドスライダ130は、そのディスクに対向する面にディスク107(図1参照)側に突出したABS135と、ABS135よりディスク107側と反対の方向に窪んだリセス137と、ABS135及びリセス137よりさらに窪んだキャビティ139と、を備える。図2において、ABS135は、図面上で右下方向に傾斜した斜線でハッチングされている。ABS135は、ヘッドスライダ130のディスクに対向する面とディスク107の表面との間を通過する空気の流れにより、ヘッドスライダ130をディスク107の表面から離隔させる方向に正圧が発生する突出領域である。
リセス137は、ABS135の周囲に形成され、ABS135に対して段差のあるようにディスク107側と反対の方向に窪んでいる。ABS135とリセス137との段差Rは、0.08μm〜0.2μmである。図2において、リセス137は、図面上で右上方向に傾斜した斜線でハッチングされている。キャビティ139は、ヘッドスライダ130のディスクに対向する面とディスク107の表面との間を通過する空気の流れにより、ヘッドスライダ130をディスク107側に近接させる方向の負圧が発生する凹状の領域であって、ディスク107に対向する面でABS135及びリセス137が形成されない領域に形成される。
キャビティ139により形成される負圧は、ローリング、ピッチングのようなヘッドスライダ130の姿勢変換時にヘッドスライダ130の安定した浮上に寄与する。キャビティ139は、ABS135及びリセス137に対して段差があるように窪んでいる。ABS135とキャビティ139との段差Cは、1.0μm〜2.5μmである。ディスクに対向する面でABS135、リセス137及びキャビティ139の分布領域は、ヘッドスライダによって多様であり、図2に示した形態に限定されない。
ヘッドスライダ130は、内部に電流入力により発熱するリセス発熱部142とキャビティ発熱部144とを備える。リセス発熱部142及びキャビティ発熱部144は、電流入力により発熱する鉄−クロム合金またはニッケル−クロム合金のような抵抗の高い物質を蒸着して形成してもよい。図2に点線で示したように、リセス発熱部142及びキャビティ発熱部144は、それぞれリセス137領域及びキャビティ139領域と重なってヘッドスライダ130の内部に形成される。
リセス発熱部142またはキャビティ発熱部144が電流入力により発熱すれば、ヘッドスライダボディ131が熱膨張してヘッドスライダ130のディスク対面のシルエットが変形する。具体的に、リセス発熱部142が発熱すれば、リセス発熱部142の周囲のヘッドスライダボディ131が熱膨張して、図5に2点鎖線で示したように、リセス137がディスク側に突出する。キャビティ発熱部144が発熱すれば、キャビティ発熱部144の周囲のヘッドスライダボディ131が熱膨張して、図4に2点鎖線で示したように、キャビティ139がディスク側に突出する。一方、コントローラ125(図1参照)は、リセス発熱部142及びキャビティ発熱部144に入力される電流を制御する。
図4及び図5は、図2のヘッドスライダの浮上高さの制御方法を説明するためのヘッドスライダ130断面を示した説明図である。図4に示すように、本実施の形態によるヘッドスライダ130の浮上高さを一定に制御するために、まず、HDD100(図1参照)の作動中にディスク107上に浮き上がった状態であるヘッドスライダ130の浮上高さFH1を測定する。浮上高さFH1は、例えば磁気ヘッド132の再生部(図示せず)により感知されるディスク107のデータ信号の強度を通じて測定される。
もし、浮上高さFH1が既に設定された最適の浮上高さFH0より低ければ、コントローラ125(図1参照)は、キャビティ発熱部144に電流を入力する。最適の浮上高さFH0は、データの記録または再生エラー、及びHDIが最小化されるヘッドスライダ130の浮上高さであって、例えばHDD100の機構組み立て後にバーンインテスト過程を通じて得られる。最適の浮上高さFH0は、例えばXからYまでのような区間に決まる。
キャビティ発熱部144に入力された電流によりキャビティ発熱部144が発熱すれば、キャビティ発熱部144の周囲のヘッドスライダボディ131が熱膨張して、図4に2点鎖線で示したように、キャビティ139がディスク側に突出する。このようにキャビティ139が突出すれば、キャビティ139により発生する負圧が小さくなってヘッドスライダ130の浮上高さFH1が増大する。コントローラ125(図1参照)は、浮上高さFH1が最適の浮上高さFH0に属するまで電流入力を維持し、浮上高さFH1が最適の浮上高さFH0に属すれば、電流入力を遮断する。
一方、図5に示すように、測定されたヘッドスライダ130の浮上高さFH2が最適の浮上高さFH0より高ければ、コントローラ125(図1参照)は、リセス発熱部142に電流を入力する。リセス発熱部142に入力された電流によりリセス発熱部142が発熱すれば、リセス発熱部142の周囲のヘッドスライダボディ131が熱膨張して、2点鎖線で示したように、リセス137がディスク側に突出する。
このようにリセス137が突出すれば、リセス137とキャビティ139との深さの差が増大して、相対的にキャビティ139がさらに深くなるという現象が発生する。したがって、キャビティ139により発生する負圧が大きくなって、ヘッドスライダ130の浮上高さFH2が低くなる。コントローラ125は、浮上高さFH2が最適の浮上高さFH0に属するまで電流入力を維持し、浮上高さFH2が最適の浮上高さFH0に属すれば、電流入力を遮断する。
以上説明したように本実施の形態によれば、ヘッドスライダ130の浮上高さが最適の浮上高さFH0を外れた場合には、ヘッドスライダ130の内部に備えられた、電流入力により発熱するリセス発熱部142またはキャビティ発熱部144により、ディスクに対向する面のシルエットが熱膨張して変形するので、速やかに最適の浮上高さFH0に復帰させることができる。したがって、HDD100の記録及び再生の信頼性が向上し、HDIによる磁気ヘッドまたはディスクの損傷可能性を低減することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、ハードディスクドライブにおいてディスク上に浮上する高さを変化させるヘッドスライダ、ヘッドスライダを備えたハードディスクドライブ、及びヘッドスライダの浮上高さの制御方法に適用可能である。
本発明の実施の形態によるHDDを示す平面図である。 本発明の実施の形態によるヘッドスライダのディスクに対向する面を示す平面図である。 図2のA−A’線の断面図である。 ヘッドスライダの浮上高さの制御方法を示す説明図である。 ヘッドスライダの浮上高さの制御方法を示す説明図である。
符号の説明
107 ディスク
130 ヘッドスライダ
131 スライダボディ
132 磁気ヘッド
135 ABS
137 リセス
139 キャビティ
142 リセス発熱部
144 キャビティ発熱部

Claims (5)

  1. データ記録媒体であるディスクに対向して浮上し、データの記録または再生を行うヘッドスライダにおいて;
    内部に、電流入力により発熱する発熱部を備え、
    前記発熱部の発熱により、熱膨張して前記ディスクに対向する面のシルエットが変形し、
    前記ディスクに対向する面に、
    前記ディスク側に突出したABSと、
    前記ABSより窪んだキャビティと、
    前記ABSより窪んでおり前記キャビティよりは突出したリセスと、
    を備え、
    前記発熱部は、前記キャビティを前記ディスク側に突出させるためのキャビティ発熱部と、前記リセスを前記ディスク側に突出させるためのリセス発熱部を有することを特徴とする、ヘッドスライダ。
  2. 前記発熱部は、鉄−クロム合金、またはニッケル−クロム合金からなることを特徴とする、請求項1に記載のヘッドスライダ。
  3. データ記録媒体であるディスクと、
    前記ディスクに対向して浮上しデータの記録または再生を行うものであって、内部に、電流入力により発熱する発熱部を有して、前記発熱部の発熱により熱膨張して前記ディスクに対向する面のシルエットが変形するヘッドスライダと、
    前記発熱部への電流入力を制御して、前記ディスクからの前記ヘッドスライダの浮上高さを制御するコントローラと、
    を備え、
    前記ヘッドスライダは、前記ディスクに対向する面に、
    前記ディスク側に突出したABSと、
    前記ABSより窪んだキャビティと、
    前記ABSより窪んでおり前記キャビティよりは突出したリセスと、
    を備え、
    前記発熱部は、前記キャビティを前記ディスク側に突出させるためのキャビティ発熱部と、前記リセスを前記ディスク側に突出させるためのリセス発熱部を有することを特徴とする、ハードディスクドライブ。
  4. 前記発熱部は、鉄−クロム合金、またはニッケル−クロム合金からなることを特徴とする、請求項に記載のハードディスクドライブ。
  5. 内部に電流入力により発熱する発熱部を備えたヘッドスライダを、データ記録媒体であるディスクと対向して浮上させ、前記ディスクからの浮上高さを測定するステップと、
    前記浮上高さが、設定された最適の浮上高さの範囲になければ、前記ヘッドスライダの発熱部を発熱させて、熱膨張により前記ディスクに対向する面のシルエットを変形させるステップと、
    を含み、
    前記ヘッドスライダは、前記ディスクに対向する面に、
    前記ディスク側に突出したABSと、
    前記ABSより窪んだキャビティと、
    前記ABSより窪んでおり前記キャビティよりは突出したリセスと、
    を備え、
    前記発熱部は、前記キャビティを前記ディスク側に突出させるためのキャビティ発熱部と、前記リセスを前記ディスク側に突出させるためのリセス発熱部を有し、
    前記シルエットを変形させるステップにおいては、前記ヘッドスライダの浮上高さが前記最適の浮上高さより低ければ、前記キャビティ発熱部を発熱させて前記キャビティを前記ディスク側に突出させ、前記ヘッドスライダの浮上高さが前記最適の浮上高さより高ければ、前記リセス発熱部を発熱させて前記リセスを前記ディスク側に突出させることを特徴とする、ヘッドスライダの浮上高さの制御方法。

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