JPH08339524A - 磁気ヘッドスライダ及びこれを用いた磁気ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定浮上量化、ハイピッチ化が可能で、外乱に
対する追従性に優れた磁気ヘッドスライダ及び磁気ヘッ
ド装置を提供する。 【構成】 スライダに形成されたレール部に深さ０．１
〜５μｍの負圧溝を形成し、残存する突出部をＡＢＳ
（空気潤滑面）とする。負圧溝は、レール部の両側縁に
沿って形成され、その幅は互いに異なる。ＡＢＳは、空
気流入端部で最大幅を有し、空気流出端部に磁気ヘッド
素子幅に応じた幅広部を有する。上記磁気ヘッドスライ
ダには、磁気ヘッド素子が形成され、磁気ヘッド装置と
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度記憶装置である
ハードディスクシステムに用いられる磁気ヘッドスライ
ダに関するものであり、さらにはこれを用いた浮上式の
磁気ヘッド装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】データ等の保存を目的に磁気ディスク装
置が広い分野で利用されているが、近年は、大容量化に
伴い高密度磁気記録装置の進捗が著しい。

【０００３】磁気ディスクへの高密度磁気記録を達成す
るために、最近のハードディスクシステムではゾーンビ
ット記録法が採用されつつある。これは、ハードディス
ク上のデータ領域をいくつかのゾーンに分け、ディスク
外周側のゾーンほど高周波数で記録することにより、デ
ィスク全体の記録容量を増大させる方法である。

【０００４】このゾーンビット法を有効に活用するため
には、磁気ヘッドを搭載しているスライダー部品の浮上
量をデータ領域全体で一定にすることが必要になる。

【０００５】また、現行の磁気ディスク装置は、起動時
に磁気ディスクが回転を始め、ある速度に達すると磁気
ヘッドは浮力を受けて一定の浮上量で浮き、記録再生を
行う。停止時には、磁気ディスクの回転速度が減少し、
磁気ヘッドの浮上量は徐々に低下し、磁気ディスクと接
触して停止する。

【０００６】この方式は、コンタクト・スタート・スト
ップ（以下、ＣＳＳと称する。）と呼ばれている。ＣＳ
Ｓ方式を採用した場合、磁気ヘッドと磁気ディスクとが
接触するために摩耗が生じ、摺動に対する耐久性の向上
が望まれる。

【０００７】摺動による摩耗を抑えるためには、摺動時
間を短くすればよいとされている。摺動時間の短縮化に
は、スライダの浮上特性の一つであるハイピッチ化が必
要である。すなわち、ピッチが高ければ短距離離着が可
能となり、摺動時間が短くなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
テーパーフラット型スライダでは、実際上、空気潤滑面
（ＡＢＳ）の幅しか設計パラメータにすることができ
ず、これにより定浮上特性を改善するのは極めて困難で
ある。

【０００９】また、ハイピッチ化に対しても、ＨＧＡ
（ヘッド／ジンバル／アッセンブリー）組み立て時に荷
重点の位置をスライダ後端部に移動させ、前端部が浮き
上がり易いように組み立てていたが、スライダチップの
小型化に伴い、組み立て精度の限界という点や、移動量
に伴い浮上時の姿勢（動特性）が悪くなる点で、ハイピ
ッチ化の可能性が見えないというのが現状である。

【００１０】そこで本発明は、定浮上量化、ハイピッチ
化が可能で、外乱に対する追従性に優れた磁気ヘッドス
ライダ及び磁気ヘッド装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の磁気ヘッドスライダは、互いに略平行な
複数のレール部を有してなり、このレール部表面に深さ
０．１〜５μｍの負圧溝が形成され、残存する突出部が
空気潤滑面とされていることを特徴とするものであり、
また本発明の磁気ヘッド装置は、この磁気ヘッドスライ
ダに磁気ヘッド素子を設けてなるものである。

【００１２】具体的には、負圧溝をレール部の両側縁に
沿って形成し、これら負圧溝の幅が互いに異なるように
設定する。

【００１３】また、ハイピッチ化を考慮すると、空気潤
滑面は空気流入端部で最大幅を持つことが好ましい。

【００１４】

【作用】本発明の磁気ヘッドスライダにおいては、レー
ル部に負圧溝が形成されているので、磁気ディスクドラ
イブの設計上要求される任意の浮上条件（周速、スキュ
ー角）に対応して、浮上量がデータゾーン全域でほぼ一
定になる。

【００１５】特に、例えば２ギャップ型の磁気ヘッド
（磁気抵抗効果型の再生ヘッドとインダクティブヘッド
とを複合化した薄膜ヘッド）を使用する上で、スキュー
角範囲が０°を中心に±５°程度の狭い範囲で変化させ
ることが想定されるが、本発明によれば、このようなス
キュー角範囲においても定浮上量化が達成される。

【００１６】また、空気流入側端部でＡＢＳ面積を多く
することで、ハイピッチ化が実現される。この結果、ス
ライダがより低速度で離着陸可能となり、摺動時間が短
縮され、ＣＳＳ耐久性が改善される。同時にスライダ浮
上の外乱に対する追従性が向上し、ドライブ動作時にお
ける信頼性が向上する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１８】＜ハードディスクシステムの概要＞図１
に、本発明の磁気ヘッドスライダ、磁気ヘッド装置が使
用されるハードディスクシステムの概要を示す。

【００１９】このシステムにおいては、回転磁気記録媒
体としてのハードディスク４に対向してその半径方向に
移動するスライダ１に磁気ヘッド素子が搭載されてい
る。磁気ヘッド素子としては、ここではＭＲ素子を有す
るＭＲ／インダクティブ複合ヘッドである。

【００２０】スライダ１は、サスペンション２に接着さ
れており、サスペンション２はスライダ１をハードディ
スク４に対して押しつける。同時に、ハードディスク４
は高速で回転して信号の読み書きを行うため、スライダ
１はハードディスク４表面に発生する空気流により上向
きの揚力を得、この力とサスペンション２による下向き
の力が釣り合い、ハードディスク４上で安定に浮上す
る。

【００２１】上記スライダ１とサスペンション２は、接
着され一つの部品と見なされ、ＨＧＡ（ヘッド／ジンバ
ル／アッセンブリー）という名称で呼ばれる。

【００２２】このＨＧＡは、さらにアクチュエータアー
ム３に取り付けられる。アクチュエータアーム３が回転
軸の回りに回転することで、スライダ１に設けられた磁
気ヘッド素子はハードディスク４上を移動し、各半径位
置で信号の記録再生を行う。このようなヘッド移動方式
をスイングアーム方式と呼ぶが、スイングアーム方式で
は、図２に示すように、各半径位置でスライダ１が相対
する空気流の速度（周速）、及びスライダ中心軸に対す
る空気流の角度θ（スキュー角）が変化していく。

【００２３】＜従来型スライダの構造及び特性＞図１１
に、従来用いられてきた，いわゆるテーパーフラット型
スライダの構造を示す。

【００２４】このスライダ１００は、２本の空気潤滑面
（ＡＢＳ）１０１を持つ。これらＡＢＳ１０１間のエア
グルーブ１０４は、通常、砥石による機械加工によって
形成される。

【００２５】ＡＢＳ１０１の空気流入端側には、角度１
°以下のごく緩やかな傾斜が設けられている。この傾斜
は、テーパ部１０２と呼ばれ、ＡＢＳ１０１上での空気
圧の発生は、かなりの部分、このテーパ部１０２に起因
する。

【００２６】テーパーフラット型スライダの浮上量は、
上記で述べたところの周速及びスキュー角で決定され
る。スイングアーム方式を用いたハードディスクドライ
ブにおいては、ハードディスク上の各半径位置において
周速、スキュー角が変化していく。周速は、ハードディ
スク上の半径に比例して増加するため、外側にいくに従
い浮上量が増加する傾向がある。

【００２７】一方、空気圧の発生は、空気流がスライダ
に正面から入るとき（スキュー角＝０°）、最大の効率
で発生し、スキュー角の増加に伴い、その発生効率は低
下する。したがって、スキュー角の増加に伴いスライダ
の浮上量は一般に低下する。

【００２８】図１２に、テーパーフラット型スライダの
ハードディスクドライブでの定浮上特性を示す。

【００２９】図中、線ａは、最も理想的な条件での定浮
上特性を示している。線ｂは、一般的に使用されている
ハードディスクドライブでの定浮上特性である。線ｃ
は、ヘッド部でのスキュー角が±５°の場合の定浮上特
性である。

【００３０】一般に、ドライブ設計上の理由から、スラ
イダが使用される周速及びスキュー角範囲が決定され
る。また、同時に、スライダに対してサスペンションが
加えるばね荷重も決定される。

【００３１】以上の制約条件に対して、テーパーフラッ
ト型スライダの場合、主な設計パラメータはＡＢＳの幅
である。

【００３２】浮上量の設計値に対して、ＡＢＳ幅は上記
の制約条件のもとで自動的に決まり、同時に浮上量のス
キュー角依存性も決定されてしまう。

【００３３】図１２から明らかなように、テーパーフラ
ット型では、あるＡＢＳ幅に対して、ごく限られたスキ
ュー角範囲に対してのみ定浮上特性が得られるが、それ
以外の条件では良好な定浮上特性は得られていない。

【００３４】＜本発明を適用したスライダ、磁気ヘッド
装置の構成＞図３に、本発明を適用したスライダを用い
た磁気ヘッド装置の構成例を示す。この例でも、スライ
ダ１１の表面に２本のレール部１２が形成されているの
は従来のものと同様である。

【００３５】そして、本例においては、テーパーフラッ
ト型とは異なり、各レール部１２の両側縁に沿って、深
さ０．１〜５μｍの負圧溝１３が形成されており、残存
する突出部がＡＢＳ１４とされている。

【００３６】ＡＢＳ１４は、空気流入端側に幅広のスカ
ート部１４ａを有し、この流入端部で最大幅を有する。
なお、このスカート部１４ａにおいて、レール部１２
は、空気流入端に向かって傾斜するテーパ面とされてい
る。

【００３７】負圧溝１３は、レール部１２の両側におい
て幅が異なり、左右非対称とされている。ここでは、空
気流入端に向かって左側の負圧溝１３ａが幅狭、右側の
負圧溝１３ｂが幅広とされている。

【００３８】また、一方のレール部１２の空気流出端側
には、スライダ１１の側面に磁気ヘッド素子１５が設け
られている。磁気ヘッド素子１５としては、いわゆるバ
ルクタイプの磁気ヘッド素子や、インダクティブ型の薄
膜磁気ヘッド、ＭＲヘッド、さらにはこれらを複合した
もの等、任意の構成の磁気ヘッド素子を用いることがで
きる。

【００３９】そして、この磁気ヘッド素子１５の素子幅
に対応して、空気流出端側においてもＡＢＳ１４の幅が
拡大され、幅広部１４ｂとされている。

【００４０】＜本発明を適用したスライダ、磁気ヘッド
装置の動作＞図４を参照しながら、前記スライダ、磁気
ヘッド装置のハードディスクドライブ上での動作原理を
説明する。

【００４１】図４は、本スライダの浮上量がスキュー角
により変化する特性を示している。テーパーフラット型
の特性と異なり、負スキュー角側では浮上量は大きく増
加し、正スキュー角側では同じＡＢＳ幅のテーパーフラ
ット型スライダに比べ浮上量が増加する。

【００４２】これは、図５Ａ及び図５Ｂに示されるＡＢ
Ｓ１４側面での正圧／負圧の発生により説明される。

【００４３】例えば、図５Ａには、負スキュー角での状
況が示されているが、ＡＢＳ１４側面の段差部におい
て、正圧が発生する。この正圧の発生効率は、ＡＢＳ１
４の両側にある負圧溝１３の幅で決まる。なぜならば、
溝による空気圧縮及び膨張によって生じる正圧、負圧
は、空気の流れる距離によって変化するからである。し
たがって、この溝幅のバランスでスキュー角による浮上
の変化を調整することができる。

【００４４】以上述べた本発明における特有の浮上量の
スキュー角依存性により、テーパーフラット型に比べて
良好な定浮上特性を得ることができる。

【００４５】すなわち、テーパーフラット型では、与え
られた周速、スキュー角条件に対し、浮上量が外周側で
増加あるいは低減して必ずしも定浮上特性を得ることが
できない。これに対して、本発明のスライダでは、図６
に示すように、ＡＢＳ１４の両側に配する負圧溝１３の
溝幅によって正圧、負圧のコントロールを行い、結果と
してハードディスク全域において定浮上量特性を得るこ
とができる。

【００４６】さらに、スキュー角依存性は負圧溝１３の
深さによっても変化する。正圧、負圧が発生する深さの
上限は、５μｍ程度で、それ以上の深さでは効果がな
い。また、下限は、イオンミリングによる加工精度
（０．１μｍ）が限界で、それ以下になると浮上バラツ
キが増える。したがって、溝深さを最適化することによ
っても良好な定浮上特性を達成することが可能である。

【００４７】さらに、上記本発明の構成は、ハイピッチ
化に対しても有効である。空気流入端部にスカート部１
４ａを持つので、流入端部からＡＢＳ１４上に進入した
空気は、スカート部１４ａ上で圧縮され、高い正圧を発
生する。スライダ前部で大きな正圧発生があるため、ス
ライダは前部で浮き上がり、その結果大きなピッチを持
つ。

【００４８】＜具体的な実施例＞図７及び図８に実際に
試作、評価を行ったスライダの構成を示す。負圧溝１３
ａの幅Ｗ₁は４０μｍ、負圧溝１３ｂの幅Ｗ₂の幅は１６
０μｍである。また、レール部１２の幅Ｗ₃は４１０μ
ｍ、ＡＢＳ１４の幅Ｗ₄は２１０μｍ、スカート部１４
ａの幅Ｗ₅は３７０μｍ、幅広部１４ｂの幅Ｗ₆は３００
μｍである。スライダ１１の長さＬ₁は２０００μｍ、
スカート部１４ａの長さＬ₂は３５０μｍである。レー
ル部１２の高さＨは５０μｍ、負圧溝１３の深さｄは
０．１〜５μｍである。

【００４９】前述のスライダ１１を作成するに際して
は、先ず、アルチック（Ａｌ−ＴｉＣ）材からなるスラ
イダチップの表面全体にウレタン系レジスト材を塗布
し、ＡＢＳ部及びヘッド素子搭載部のみマスキングを施
し、紫外線により光硬化させた。硬化後、現像液により
未硬化部分を除去することにより、スライダチップ表面
上の必要な箇所にレジストマスクを形成した。このスラ
イダチップをイオンミリングし、表面のアルチック材を
除去することにより負圧溝を形成した。

【００５０】さらに、このスライダチップをサスペンシ
ョン上に接着し、ＨＧＡ（ヘッド／ジンバル／アッセン
ブリー）を完成した。

【００５１】図９に３．５インチドライブでの浮上特性
を示す。なお、この図９には、テーパーフラット型スラ
イダの浮上特性も併せて示す。この図９より、テーパー
フラット型のスライダに比べ、本発明を適用したスライ
ダを用いた方が良好な定浮上特性が得られることがわか
る。

【００５２】図１０には、ピッチ角特性を示すものであ
る。同一の周速において、テーパーフラット型スライダ
に比べ、本発明を適用したスライダの方が大きなピッチ
角特性が得られることがわかる。

【００５３】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、定浮上量化、ハイピッチ化が可能である。

【００５４】これにより、摺動時間を短縮することがで
き、ＣＳＳ特性を大幅に改善することが可能である。

【００５５】同時に、スライダ浮上の外乱による追従性
を向上することができるため、ドライブ動作時における
信頼性を向上することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハードディスクドライブの構成を示す概略斜視
図である。

【図２】スキュー角を説明するための模式図である。

【図３】本発明を適用した磁気ヘッド装置の一例を示す
概略斜視図である。

【図４】本発明を適用した磁気ヘッド装置における浮上
量のスキュー角依存性を示す特性図である。

【図５】負圧溝による正圧、負圧の発生原理を説明する
模式図である。

【図６】本発明を適用したスライダにおける正圧、負圧
の発生状況を示す模式図である。

【図７】実際に作製したスライダの概略平面図である。

【図８】スライダの正面図である。

【図９】本発明を適用したスライダの浮上特性を従来の
テーパーフラット型スライダのそれと比較して示す特性
図である。

【図１０】本発明を適用したスライダにおけるピッチの
周速依存性を従来のテーパーフラット型スライダのそれ
と比較して示す特性図である。

【図１１】従来のスライダの一例を示す概略斜視図であ
る。

【図１２】従来のスライダの浮上特性を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１１ スライダ １２ レール部 １３ 負圧溝 １４ ＡＢＳ １４ａ スカート部 １４ｂ 幅広部 １５ 磁気ヘッド素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに略平行な複数のレール部を有して
   なり、このレール部表面に深さ０．１〜５μｍの負圧溝
   が形成され、残存する突出部が空気潤滑面とされている
   ことを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
2. 【請求項２】 負圧溝がレール部の両側縁に沿って形成
   され、これら負圧溝の幅が互いに異なることを特徴とす
   る請求項１記載の磁気ヘッドスライダ。
3. 【請求項３】 空気潤滑面は空気流入端部で最大幅を持
   つことを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドスライ
   ダ。
4. 【請求項４】浮上式の磁気ヘッドスライダに磁気ヘッド
   素子が設けらた磁気ヘッド装置において、 前記磁気ヘッドスライダは、互いに略平行な複数のレー
   ル部を有してなり、このレール部表面に深さ０．１〜５
   μｍの負圧溝が形成され、残存する突出部が空気潤滑面
   とされていることを特徴とする磁気ヘッド装置。
5. 【請求項５】 磁気ヘッドスライダの空気流出端部に磁
   気ヘッド素子の幅に応じた空気潤滑面が存在することを
   特徴とする請求項４記載の磁気ヘッド装置。