JPH0745027A

JPH0745027A - 浮上式磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH0745027A
Application number: JP20822693A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Iizuka; 雅博飯塚; Akira Terada; 章寺田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1995-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気記録媒体が停止しているときに磁気ヘッ
ドが記録媒体に接触し、磁気記録媒体が移動すると磁気
ヘッドが浮上するＣＳＳ方式において、起動不能になる
までの耐久回数を多くして長寿命化を図り、且つ磁気ヘ
ッドの設計および製造に有用な指標を与えることができ
るようにする。【構成】磁気ヘッドのスライダの表面の中心線平均粗
さをＲａとし、スライダの湾曲形状（クラウン形状）の
曲率半径をｒとすると、（Ｒａ／ｒ）の値によって耐久
回数を設定することが可能になる。（Ｒａ／ｒ）の値を
３×１０^-11以上とすれば、ディスクに磁気ヘッドが密
着してディスクの起動が不能になるまでの耐久回数を５
００００回以上に設定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気記録媒体が停止して
いるときにこの磁気記録媒体に接触し、磁気記録媒体が
移動するとその表面から浮上するＣＳＳ（コンタクトス
タート・ストップ）方式に使用される浮上式磁気ヘッド
に係り、特に長時間継続して停止と始動を繰返すことが
できるようにした浮上式磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図７はＣＳＳ方式のハードディスク装置
に使用される浮上式磁気ヘッドＨおよびその支持機構の
一部を示す側面図である。図７に示す浮上式磁気ヘッド
Ｈは、スライダ１の端部にＣ形状のコア２が接合され、
スライダ１とコア２との接合部に磁気ギャップＧが形成
されている。またコア２にコイル３が巻かれている。こ
の磁気ヘッドＨは例えばモノシリックタイプであり、ス
ライダ１とコア２とが共にＭｎ−Ｚｎフェライト系材料
により形成されている。磁気ヘッドＨを支持する支持機
構４には、両縁部に折曲片５ａが形成されたロードビー
ム５が設けられ、このロードビーム５の先端下面に薄い
板ばね材料により形成されたフレキシャ６が固定されて
いる。このフレキシャ６には舌片６ａが一体に形成さ
れ、この舌片６ａの下面に前記スライダ１が接着固定さ
れている。また舌片６ａのほぼ中央部には球面形状の突
起６ｂが隆起形成されている。この突起６ｂの先端部が
前記ロードビーム５の下面に接触し、舌片６ａおよびこ
れに接着された磁気ヘッドＨは突起６ｂのピポット支持
部を支点として自由に動けるようになっている。

【０００３】ＣＳＳ方式においては、ハードディスクＤ
が停止しているときにディスク内径部分の待機領域に磁
気ヘッドＨが移動し、この位置にて、ロードビーム５の
基部のばね部にて発揮される弾性力により、磁気ヘッド
Ｈは力ＦにてディスクＤの表面に圧接されている。ディ
スクＤが回転し始めると、ディスクＤの回転と共に流れ
る空気流がスライダ１の下面とディスクＤとの間に入り
込み、磁気ヘッドＨが図８に示すような姿勢でディスク
表面から浮上する。この浮上姿勢にて、磁気ギャップＧ
とディスクＤ表面とが最適な距離をとれるようにし、こ
の磁気ギャップＧによりディスクＤに対するデータの書
込みが行われ、あるいはディスクからのデータの読取り
が行なわれる。

【０００４】上記のように、ディスクが停止していると
きにディスクＤの内周の待機領域において磁気ヘッドＨ
がディスクＤの表面に力Ｆにより圧接させられている。
そのためディスク始動時に、スライダ１をディスクＤに
対して滑り始めさせるための起動トルクが必要になる。
この起動トルクは、スライダ１とディスクとの摩擦力に
よる負荷トルクと関係している。この摩擦力は、スライ
ダ１とディスクとの凝着力およびスライダ１とディスク
との間に介在する液膜の吸着力との総和による摩擦力で
あり、この摩擦力による負荷トルクはスライダ１とディ
スクとの真実接触面積が大きいほど高くなる。従来のハ
ードディスク装置では、ディスク表面に適度な面粗さを
与えて、ディスク停止時におけるスライダ１とディスク
Ｄとの真実接触面積を小さくし、これによりディスク始
動に必要となる起動トルクが高くなりすぎないようにし
ていた。さらにディスク表面に所定の膜厚の潤滑剤が塗
布されて、ディスク表面とスライダ１の摩耗を防止でき
るようにし、摩耗による真実接触面積の増大を防いでい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
ハードディスク装置ではデータ記録の高密度化が求めら
れている。そのためディスクＤの表面の面粗さを小さく
して、浮上した磁気ヘッドＨの磁気ギャップＧとディス
ク表面との距離を安定させ、高い周波数にて信号の書込
みと再生ができるようになってきている。この高密度記
録用のハードディスクは、その表面の面粗さが中心線平
均粗さＲａで１０ｎｍ未満の鏡面に近いものである。

【０００６】このような鏡面に近い面粗さのハードディ
スクを使用した場合、従来の磁気ヘッドでは、停止時に
ディスクの待機領域に密着してしまうものが多く、ディ
スクを起動できない場合が生じる。また当初はディスク
に密着しない磁気ヘッドを使用した場合であっても、デ
ィスクの停止と始動を繰返した結果スライダ１の底面が
少しでも摩耗すると、停止時に前述の密着状態となり、
ディスクを起動できない状態に陥るものが多くなる。ま
た従来よりスライダ１の底面に、クラウンと称される所
定の曲面形状を与えて、ディスクとの見かけの接触面積
を低下させる方法が考えられている。しかしながらディ
スクＤの表面が鏡面に近くなると、クラウン形状を有す
るスライダであっても、始動と停止を繰返しているうち
に、摩耗によりディスクとの真実接触面積が増加してデ
ィスクに吸着し起動できない場合が生じる。

【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、磁気記録媒体の表面の面粗さが小さくなったとし
ても、磁気記録媒体の起動に必要となるトルクの増大を
防止し、長時間に渡って磁気記録媒体の始動と停止とを
繰返して行うことのできる信頼性を向上させた浮上式磁
気ヘッドを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、スライダの端
部に磁気ギャップが形成され、磁気記録媒体が移動した
ときにその表面から浮上する磁気ヘッドであって、スラ
イダの磁気記録媒体に対向する面の湾曲の曲率半径をｒ
とし、且つこの面の中心線平均粗さをＲａとしたとき
に、Ｒａ／ｒが３×１０^-11以上であることを特徴とす
るものである。

【０００９】また上記において、磁気記録媒体の表面の
中心線平均粗さが１０ｎｍ以下のものを使用することが
可能である。

【００１０】

【作用】本発明は、浮上式磁気ヘッドのスライダの磁気
記録媒体に対向する面の湾曲形状（クラウン形状）の曲
率半径と、この面の面粗さとの相互の関係が、磁気記録
媒体との真実接触面積に影響することに着目してなされ
たものである。すなわちクラウン形状の曲率半径と面粗
さとの比を一定にしたものでは、曲率半径の大小にかか
わらずまた面粗さの大小にかかわらず、磁気記録媒体の
始動と停止の繰返しに対しほぼ同じ寿命を有するように
なる。また浮上式磁気ヘッドを使用した装置では磁気記
録媒体の始動と停止を繰返すうちに摩耗により真実接触
面積が徐々に大きくなり、やがては磁気ヘッドが磁気記
録媒体に密着してしまい起動できない状態に至るが、こ
れに至るまでの始動回数を、前記の曲率半径と面粗さと
の比を所定値以上に選ぶことにより、延ばすことができ
る。

【００１１】スライダの磁気記録媒体に対向する面の湾
曲の曲率半径をｒとし、且つこの面の中心線平均粗さを
Ｒａとしたときに、Ｒａ／ｒを３×１０^-11以上に設定
すると、例えば中心線平均粗さが１０ｎｍ以下のディス
クを使用し、且つ最大トルクが３５ｇ・ｃｍのモータに
よりディスクを起動した場合に、起動不能に至るまでの
繰返し始動回数（耐久回数）を５００００回以上に延ば
すことができる。

【００１２】

【実施例】以下では、ＣＳＳ方式のハードディスク装置
を使用しディスクの起動と停止の繰返し実験を行った。
以下のその条件を示す。〔実験に使用した磁気ヘッド〕使用した磁気ヘッドの形
状は図６に示す通りである。スライダ１の底面には溝１
ｃを挟んで２本のレール面１ａ，１ｂが形成されてい
る。一方のレール面１ａの端部にはＣ形状のコア２が接
合されており、スライダ１とコア２の接合部に所定トラ
ック幅の磁気ギャップＧが形成されている。スライダ１
とコア２は共にＭｎ−Ｚｎフェライト系の材料により形
成されたモノシリックタイプである。実験に使用した磁
気ヘッドは合計１３個であり、この１３個を７個と６個
の２つの組に別け、第１の組の７個の磁気ヘッドについ
ては、レール面１ａと１ｂの表面粗さを小さくし、第２
の組の６個の磁気ヘッドについてはレール面１ａ，１ｂ
の表面粗さを大きくした。図３と図４では第１の組の７
個の磁気ヘッドを黒丸印で示し、第２の組の６個の磁気
ヘッドを三角印で示している。

【００１３】（面粗さについて）上記第１の組の７個の
磁気ヘッドと第２の組の６個の磁気ヘッドについてそれ
ぞれレール面１ａ，１ｂの面粗さを測定した。この面粗
さの測定方法はそれぞれの磁気ヘッドにて、レール面１
ａと１ｂとで２ポイントずつ合計で４ポイント測定し、
その平均値をとった。測定した面粗さは中心線平均粗さ
Ｒａであり、その測定方法は以下の通りである。・測定装置：タリステップ（Rank Taylor Hobson社
製）・スタイラス形状：０．１（μｍＲ）×２．５（μｍ
幅）（材質：ダイヤモンド）・針圧：２．５（ｍｇ）・測定スピード：０．００３（ｍｍ／ｓｅｃ）・測定長：０．１ｍｍ／１ポイント・測定方向：レール面１ａと１ｂの長手方向

【００１４】この測定の結果は、図３の線図内に記載し
ている通りであり、黒丸印の第１の組の磁気ヘッドで
は、レール面１ａ，１ｂの中心線平均粗さＲａが１．６
〜２．３ｎｍの範囲内であった。また三角印の第２の組
の磁気ヘッドのレール面１ａ，１ｂの中心線平均粗さＲ
ａは３．１〜３．７ｎｍの範囲内であった。

【００１５】（クラウン形状）実験に使用したそれぞれ
の磁気ヘッドＨのスライダ１では、図１に示すように、
レール面１ａ，１ｂが、長手方向に沿って所定の曲率に
て湾曲したクラウン形状となっている。第１の組と第２
の組のそれぞれにおいて各磁気ヘッドＨごとにクラウン
形状の加工を異ならせ、図１に示すクラウン形状の曲率
半径ｒを相違させた。図３は横軸にクラウン形状の曲率
半径を示している。この図に示す通り、第１の組（黒丸
印）と第２の組（三角印）のそれぞれにおいて、前記曲
率半径ｒがほぼ３００ｍのもの、１６０ｍのもの、１０
０ｍのもの、さらにほぼ２０〜６０ｍの範囲内でばらつ
きを有するものをそれぞれを製造した。このクラウン形
状の曲率半径ｒの求め方は、１３個の磁気ヘッドのそれ
ぞれにおいて、図１に示すように、レール面１ａ，１ｂ
の中央部の突出量（クラウン高さ；Ｃｈ）と湾曲の両端
の長さ（クラウン長さ；Ｃｌ）を測定し、この測定値か
ら半径を換算したものである。

【００１６】〔使用ディスク〕実験には、市販の高密度
記録用の３．５インチのスパッタディスクを使用した。
このディスクの規格では、表面の中心線平均粗さＲａが
約９．５ｎｍで、グランドハイト（Ｇｈ）が２．５マイ
クロインチである。また表面にはフロロカーボン系の潤
滑剤が１．２ｎｍの厚さにて塗布されたものを使用し
た。

【００１７】〔実験条件〕実験に使用したのは通常のハ
ードディスク装置であり、ディスク駆動用モータの最大
出力トルクは３５ｇ・ｃｍであった。１３個の磁気ヘッ
ドはそれぞれ同じ規格のロードビーム５ならびにフレキ
シャ６により支持した。この支持機構により磁気ヘッド
がディスクＤに圧接される力Ｆは９．５ｇであった。実
験では、１３個の磁気ヘッドをロードビーム５とフレキ
シャ６により支持し、ディスクＤの片面に１個のみ装備
させた。そして図５に示すように磁気ヘッドの磁気ギャ
ップＧを、ディスクの回転中心から半径２０ｍｍだけ離
れた位置に設置した。そして、ディスクＤの起動と停止
を繰返し、その繰返し数を計測した。

【００１８】この条件では、モータの最大出力トルクが
３５ｇ・ｃｍであり、磁気ヘッドＨがディスクの回転中
心から２０ｍｍ離れた位置にあるため、磁気ヘッド接触
位置におけるディスクの移動力は（３５÷２）＝１７．
５ｇである。磁気ヘッドＨはディスクＤに対しＦ＝９．
５ｇの力で押し付けられているのであるから、現実の摩
擦係数すなわち静摩擦係数μに水膜による吸着力などを
加味した摩擦係数が１．８４以下であれば、ディスクＤ
を起動できることになる。

【００１９】〔結果〕図３では、横軸にクラウン形状の
曲率半径ｒ（ｍ）を示し、縦軸は、ディスクが起動でき
なくなった時点での始動と停止の繰返し回数すなわち耐
久回数を対数軸にて示している。図３では、黒丸印の第
１の組と三角印の第２の組のそれぞれの磁気ヘッドにお
いてクラウン形状の曲率半径ｒが小さくなればなる程、
耐久回数が多くなることが解る。またレール面１ａ，１
ｂの表面粗さの大きい第２の組の方が第１の組に比べて
耐久回数が多くなっている。すなわち曲率半径ｒを大き
くした場合と表面粗さを大きくした場合のそれぞれにお
いて、スライダ１とディスクＤとの真実接触面積が小さ
くなり、実際のディスクとの摩擦係数が低下することが
理解できる。

【００２０】このようにクラウン形状の曲率半径ｒを大
きくすることにより耐久回数を多くでき、また面粗さを
大きくすることによっても耐久回数を多くすることが解
ったが、半径ｒと面粗さとの相関がわからないと、これ
らをどのような基準で選べばよいか解らないことにな
る。そこで１３個のそれぞれの磁気ヘッドにおいて、レ
ール面１ａ，１ｂの中心線平均粗さＲａとクラウン形状
の曲率半径ｒとの比（Ｒａ／ｒ）を求めた。図４では横
軸を（Ｒａ／ｒ）をし、縦軸を耐久回数として、この座
標内に１３個のそれぞれの磁気ヘッドを当てはめた。そ
の結果、それぞれの実験試料の磁気ヘッドの配列に規則
性があることが解った。すなわち（Ｒａ／ｒ）が大きく
なればなる程耐久回数が多くなることが解った。

【００２１】また図４では（Ｒａ／ｒ）が同じか近似し
ていれば、クラウン形状の曲率半径ｒと中心線平均粗さ
Ｒａの個々の値とは無関係に、同等の耐久回数を得るこ
とができることが解る。図２（Ａ）（Ｂ）はこの原因を
説明するためのものであり、スライダ１のレール面１
ａ，１ｂとディスクＤとの接触部を拡大断面図にて示し
ている。図２（Ａ）に示すようにクラウン形状の曲率半
径ｒが大きい場合には、レール面１ａ，１ｂとディスク
Ｄとの接触対向面積が広くなる。しかしながらこの場合
であってもレール面１ａ，１ｂの中心線平均粗さＲａが
大きい場合には真実接触面積が小さくなる。また図２
（Ｂ）に示すように、スライダ１のレール面１ａ，１ｂ
の中心線平均粗さＲａが小さい場合には、逆にクラウン
形状の曲率半径ｒを小さくすることにより真実接触面積
を小さくできることになる。このような面粗さと曲率半
径との相互関係の結果、（Ｒａ／ｒ）をある値にすれ
ば、この値に応じて耐久回数を決められることになる。

【００２２】通常のハードディスク装置では、起動と停
止の繰返しによる耐久回数が３００００回以上であれば
使用上問題はない。図４の結果では耐久回数が３０００
０回となるときの（Ｒａ／ｒ）の値が２．５×１０^-11
である。また耐久回数が５００００回のときの（Ｒａ／
ｒ）の値は３×１０-11である。個々の磁気ヘッドにお
けるばらつきや使用環境などによっても耐久回数が相違
するので、この点を考慮した場合、耐久回数を５０００
０回に想定し（Ｒａ／ｒ）を３×１０^-11以上に設定す
ることが好ましい。前記実験ではディスクの表面の中心
線平均粗さＲａが約９．５ｎｍのものを使用したが、こ
の粗さが１０ｎｍ以上の場合には、耐久回数の条件はさ
らに良くなる。またディスクの中心線平均粗さＲａが
９．５ｎｍよりも小さい場合であっても、（Ｒａ／ｒ）
を３×１０^-11以上に設定することにより、耐久回数を
かなり高いレベルに維持できる。

【００２３】なお、上記の実験は図６に示すレール面が
２面の磁気ヘッドＨについて述べたが、レール面が３面
以上のものであっても同様の効果を期待できる。また磁
気ギャップがコア２の接合により形成されているものに
限られず、スライダに薄膜形成により磁気ギャップが形
成された磁気ヘッドであっても同じである。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明では、（Ｒａ／ｒ）
の値を設定することにより、中心線平均粗さＲａが１０
ｎｍ以下の鏡面に近いディスクを使用した場合であって
も、起動と停止の繰返しによる耐久回数を高くでき、装
置の寿命を高くすることができる。またスライダの表面
粗さとクラウン形状の曲率半径の相関関係により、所定
の耐久回数を予測できるため、表面粗さを変えるかクラ
ウン形状を変えるかを個々の磁気ヘッドの特質に応じて
決めればよいことになり、設計および製造が非常に容易
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】浮上式磁気ヘッドの形状を示す側面拡大図、

【図２】（Ａ）（Ｂ）は、スライダの表面粗さとクラウ
ン形状の曲率半径との関係を模式的に示す拡大断面図、

【図３】クラウン形状の曲率半径と耐久回数との関係を
示す線図、

【図４】（Ｒａ／ｒ）の値と耐久回数との関係を示す線
図、

【図５】実験方法を説明するためのディスクと磁気ヘッ
ドとの位置関係を示す平面図、

【図６】実験に使用した浮上式磁気ヘッドを示す斜視
図、

【図７】浮上式磁気ヘッドがディスクに接触した状態を
示す拡大側面図、

【図８】磁気ヘッドが浮上した状態を示す拡大側面図、

【符号の説明】ＤディスクＨ磁気ヘッド１スライダ１ａ，１ｂレール面２コア４支持機構５ロードビーム６フレキシャ６ａ舌片ｒクラウン形状の曲率半径Ｒａ面の中心線平均粗さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スライダの端部に磁気ギャップが形成さ
れ、磁気記録媒体が移動したときにその表面から浮上す
る磁気ヘッドであって、スライダの磁気記録媒体に対向
する面の湾曲の曲率半径をｒとし、且つこの面の中心線
平均粗さをＲａとしたときに、Ｒａ／ｒが３×１０^-11
以上であることを特徴とする浮上式磁気ヘッド。
【請求項２】磁気記録媒体の表面の中心線平均粗さが
１０ｎｍ以下である請求項１記載の浮上式磁気ヘッド。