JPH11144418A - 浮上型ヘッドスライダ及び磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ディスクのデータゾーン全域にて、低線
速度領域であっても、一定の浮上量が得られるようにし
た、浮上型ヘッドスライダ及び磁気ディスク装置を提供
すること。 【解決手段】 記録媒体１３に対向する面の両側縁にほ
ぼ平行に形成された空気潤滑面としての二本のサイドレ
ール１６，１７と、各サイドレールの空気流入端側に設
けられたステップ部１８と、このステップ部の後側に
て、両側のサイドレールの前端を連結するように横方向
に延びるクロスレール１９と、空気流出端側に設けられ
た磁気ヘッド１５ｂとを備え、上記サイドレール及びク
ロスレールに囲まれた負圧溝１５ａが浅く形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば磁気ディス
クや光磁気ディスク等に対して記録再生するための磁気
ヘッドを搭載した浮上型ヘッドスライダ及び磁気ディス
ク装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータ等に内蔵されまたは
接続されるハードディスクドライブ装置は、例えば図１
４に示すように構成されている。図１４において、ハー
ドディスクドライブ装置１は、アルミニウム合金等によ
り形成された筐体２内に、スピンドルモータ１ａが配設
されていると共に、このスピンドルモータ１ａによって
角速度一定で回転駆動される両面磁気ディスク３が備え
られている。

【０００３】さらに、上記筐体２には、アーム４が、垂
直軸４ａの周りに揺動可能に取り付けられている。この
アーム４の一端には、ボイスコイル５が取り付けられ、
またアーム４の他端には、板バネから成るサスペンショ
ン４ｂを介して、ヘッドスライダ６が取り付けられてい
る。

【０００４】上記ボイスコイル５を挟持するように、筐
体２上には、マグネット７ａ，７ｂが取り付けられてい
る。かくして、上記ボイスコイル５及びマグネット７
ａ，７ｂにより、ボイスコイルモータ７が構成されてい
る。

【０００５】上記ボイスコイル５に外部から電流が供給
されると、アーム４は、マグネット７ａ，７ｂの磁界
と、ボイスコイル５に流れる電流とによって生ずる力に
基づいて、垂直軸４ａの周りに回動される。これによ
り、アーム４の他端に取り付けられたヘッドスライダ６
は、図１５にて矢印Ｘで示すように、磁気ディスク３の
実質的に半径方向に移動される。従って、ヘッドスライ
ダ６に備えられた磁気ヘッド８（図１６参照）は、磁気
ディスク３に対してシーク動作することになる。かくし
て、磁気ディスク３の所定のトラックに対して、情報の
記録・再生が行われる。

【０００６】ここで、上記ヘッドスライダ６は、図１６
に示すように構成されている。図１６は、ヘッドスライ
ダ６の磁気ディスクに対向する面を上にして示した斜視
図であり、ヘッドスライダ６は、その一主面である下面
の両側にエアベアリングサーフェイスとして作用するレ
ール６ａ，６ｂが形成されていると共に、これらレール
６ａ，６ｂの空気流入端側にはテーパ部６ｃ，６ｄが備
えられている。これにより、図１５に示すように、ヘッ
ドスライダ６が、矢印Ｙ方向に回転する磁気ディスク３
の表面に接近されたとき、磁気ディスク３の回転に伴っ
て、ヘッドスライダ６のレール６ａ，６ｂと磁気ディス
ク３の表面との間に流入する空気流により、ヘッドスラ
イダ６が正圧である浮揚力を受ける。

【０００７】この浮揚力と前述したサスペンション４ｂ
による押圧力とのバランスによって、ヘッドスライダ６
及びこのヘッドスライダ６に取り付けられた磁気ヘッド
８は、図１７に示すように、磁気ディスク３の表面から
微小間隔（浮上量）ｄをもって浮上走行するようになっ
ている。かくして、磁気ヘッド８が直接に磁気ディスク
３の表面に接触することによる磁気ディスク３の摩耗損
傷が、防止されるようになっている。尚、この浮上量ｄ
は、一般には、０．１μｍ程度であり、研究レベルにお
いては、０．０５μｍ程度になっている。

【０００８】このように構成された浮上型ヘッドスライ
ダ６によれば、図１７に示すように、磁気ディスク３の
表面に多少の凹凸が在る場合であっても、同一トラック
におけるヘッドスライダ６，磁気ヘッド８の磁気ディス
ク３の表面からの浮上量ｄがほぼ一定に保持されること
になる。

【０００９】しかしながら、このような構成の浮上型ヘ
ッドスライダ６においては、磁気ディスク３に対して衝
撃が加えられた場合や、磁気ディスク３の表面の凹凸，
うねり等に対して、浮上型ヘッドスライダ６が十分に追
従出来ないことによって、浮上型ヘッドスライダ６の浮
上量が変動する、所謂動的浮上量変動が発生する。ま
た、磁気ディスク３が角速度一定で回転される場合、そ
の外周における線速度が、内周における線速度よりも速
い。このため、スライダ６の浮上量ｄは、磁気ディスク
３の外周と内周とで比較的大きく変動する。即ち、磁気
ディスク３の外周側における線速度は、内周側における
線速度より大きくなり、この線速度に対応する浮上量が
得られる。これにより、所謂静的な浮上量変動が発生す
ることになる。

【００１０】これに対して、アーム４が垂直軸４ａの周
りを回動するとき、ヘッドスライダ６は、図１８に示す
ように、磁気ディスク３の表面に対して、半径方向に関
して、直線的にではなく、円弧上を移動することにな
る。従って、ヘッドスライダ６は、図１９に示すよう
に、その中心線６ｅが、磁気ディスク３のトラックの接
線方向３ａからずれて、所謂スキュー角θｓが生ずるこ
とになる。このスキュー角θｓは、磁気ディスク３の中
心からの位置に応じて変動する。即ち、スキュー角θｓ
が大きくなると、磁気ディスク３の表面とスライダ６と
の間の動圧の浮揚力への変換効率が低下して、浮上量ｄ
が小さくなる。

【００１１】かくして、外周側にて大きくなる浮上量ｄ
は、上記スキュー角θｓにより低下することになる。こ
の場合、線速度による浮上量ｄの変動は、線形である
が、スキュー角θｓによる浮上量ｄの低下は、二次の非
線形である。従って、図１６に示すような従来のスライ
ダ６を使用する限り、磁気ディスク３の半径方向の全範
囲に亘って、線速度とスキュー角θｓのバランスを取る
ことは困難である。このため、上述した静的浮上量変動
とスキュー角による浮上量低下との相互作用により、記
録・再生時のＳ／Ｎが一定に保持され得ず、従って、所
望のトラックに対する磁気ヘッド８による正確な記録・
再生が行なわれ得なくなってしまうという問題があっ
た。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】これに対して、例えば
図２０に示すように、空気流の方向に関して、前側にク
ロスレール６ｅと、このクロスレール６ｅの後方の負圧
溝６ｆを備えた、ヘッドスライダ９も提案されている。
ここで、上記クロスレール６ｅは、ヘッドスライダ９の
前端にて、二つのレール６ａ，６ｂを連結するように配
設されており、また負圧溝６ｆは、例えばイオンミリン
グ法やＲＩＥ法等の真空エッチング法により、深さ５乃
至１０μｍ程度になるように、形成されている。このよ
うな構成のヘッドスライダ９によれば、各レール６ａ，
６ｂ及びクロスレール６ｅにおける正圧である浮揚力の
発生と同時に、負圧溝６ｆにて、負圧である吸引力が発
生する。この吸引力によって、ヘッドスライダ９は、サ
スペンション４ｂによる押圧力に加えて、さらに磁気デ
ィスクの表面に対する押付け荷重が増大して、浮上量の
増加が抑制されることになる。

【００１３】従って、線速度が増大するにつれて、ヘッ
ドスライダ９に作用する正圧である浮上力も増大する
が、それ以上に負圧の発生が急速に増大することにな
る。これにより、スキュー角が一定（０度）の場合、ヘ
ッドスライダ９の浮上量は、図２１のグラフに示すよう
に、Ａで示すヘッドスライダ６に比較して、ヘッドスラ
イダ９はＢに示すように、線速度依存性が大幅に抑制さ
れることになる。かくして、上述したレール６ａ，６ｂ
の形状を適宜に設計することにより、ヘッドスライダ９
のスキュー角依存性をある程度抑制することにより、ヘ
ッドスライダ９の浮上量が、磁気ディスクの全データゾ
ーンにて、一定化されることになる。

【００１４】ところで、近年、ハードディスクドライブ
装置における高密度記録化は著しく、これに伴って、ヘ
ッドスライダの浮上量の低減を急速に進んでいる。これ
と同時に、磁気ディスクのデータゾーン全域において、
浮上量を一定化することが、現行のゾーンビット記録方
式を使用したハードディスクドライブ装置では必要であ
る。また、高密度記録化と同時に、ハードディスクドラ
イブ装置自体の小型化も急速に進んでおり、特に携帯用
の各種情報機器においては、２．５インチ以下の極小型
ハードディスクドライブ装置が必須になってきており、
このような極小型ハードディスク上でのヘッドスライダ
の安定浮上が重要な課題になっている。

【００１５】しかしながら、前述した負圧型のヘッドス
ライダ９を使用しても、極小型ハードディスクドライブ
装置においては、ヘッドスライダ９の安定浮上を実現す
ることは困難である。これは、主に負圧溝６ｆにおける
吸引力の発生が、正圧である浮揚力の発生よりも、低線
速度領域において急激に低下するため、現行の負圧型の
ヘッドスライダ９は、低線速度領域において、線速度の
減少に伴って、浮上量が急激に大きくなるからである
（図２１のＢ参照）。従って、極小型のハードディスク
ドライブ装置において、特に磁気ディスクの最内周で
は、線速度が著しく小さくなることから、現行の負圧型
のヘッドスライダ９では、実質的にヘッドスライダの浮
上量を一定に保持することは困難である。

【００１６】さらに、上述したヘッドスライダ６または
９においては、線速度の増加と共に、ピッチ量も急速に
増大することになる。ところで、ヘッドスライダ６，９
のピッチ姿勢は、起動時のヘッドスライダ６，９の離陸
特性を改善し、磁気ディスク表面の突起等の乗り越え特
性を良好にするが、過剰なピッチ角は、ヘッドスライダ
６，９の空気潤滑面の空気流出端における最小浮上量を
低下させることになる。例えば、図２２及び図２３に示
すように、磁気ヘッド８のヘッドギャップ部の浮上量を
設定値とした場合、ピッチ角が大き過ぎると、磁気ヘッ
ド８のヘッドギャップ部とヘッドスライダ６，９の空気
流出端との浮上量の差Δｈは、その距離Ｌ（図２３参
照）のピッチ角θｐにおける正弦に対応することから、
ヘッドスライダ６，９の最小浮上量（即ち上記空気流出
端の浮上量）が極端に低下してしまい、場合によって
は、磁気ディスク３の表面の突起と接触したり、最悪の
場合には、ヘッドクラッシュを引き起こしてしまうとい
う問題があった。

【００１７】上記の説明は、所謂ロータリアクチュエー
タ式ハードディスクドライブ装置の場合であるが、リニ
アアクチュエータ式ハードディスクドライブ装置におい
ては、ヘッドスライダ９は、磁気ディスクの半径方向に
沿って駆動されることにより、スキュー角θｓは、常に
一定（０度）に保持される。この場合、ヘッドスライダ
９が磁気ディスク３の内周から外周に移動するにつれ
て、線速度が増加することから、空気潤滑面で発生する
正圧である浮揚力及び負圧溝で発生する負圧である吸引
力は、線速度の増加と共に増加するので、ヘッドスライ
ダの浮上量も線速度の増加に伴って単調に増加すること
になる。従って、リニアアクチュエータ式ハードディス
クドライブ装置においては、磁気ディスクのデータゾー
ン全域でヘッドスライダの浮上量を一定にすることは困
難であった。

【００１８】本発明は、以上の点に鑑み、磁気ディスク
のデータゾーン全域にて、低線速度領域であっても、一
定の浮上量が得られるようにした、浮上型ヘッドスライ
ダ及び磁気ディスク装置を提供することを目的としてい
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、記録媒体に対向する面の両側縁にほぼ平行に形成
された空気潤滑面としての二本のサイドレールと、各サ
イドレールの空気流入端側に横方向に設けられた浅いス
テップ部と、このステップ部の後側にて、両側のサイド
レールの各前端を中央に向かって横方向に延長して形成
したクロスレールと、空気流出端側に設けられた磁気ヘ
ッドとを備えており、さらに、前記サイドレール及びク
ロスレールに囲まれた負圧溝が浅く形成されている、浮
上型ヘッドスライダにより、達成される。

【００２０】上記構成によれば、空気流入端から進入し
た空気流は、空気潤滑面として作用するサイドレールの
表面と記録媒体の表面との間を流れることにより、正圧
による浮上力を発生させると共に、サイドレールの間の
領域と記録媒体の表面との間を流れることにより、この
領域が負圧帯として作用して、急激に膨張して負圧によ
る吸引力を発生させる。これにより、ヘッドスライダ
は、上記浮上力及び吸引力のバランスによって、記録媒
体の表面から所定の浮上量で浮上することになる。

【００２１】ここで、空気流入端に浅いステップ部が備
えられていることにより、このステップ部で流入する空
気が圧縮され、その後負圧溝内で膨張することにより、
大きな負圧が発生する。これにより、線速度が増加した
ときの浮上量増加が抑制される。また、負圧溝の深さが
浅く形成されていることによって、低線速度領域におけ
る負圧発生量が増大することになり、ステップ部による
高線速度領域における負圧発生量の増大と相まって、全
線速度領域におけるほぼ一定の浮上量−線速特性が得ら
れることになる。この「浅いステップ部」の「浅い」と
は、負圧溝の深さよりも浅いことを示す。また、その値
は、２μｍ以下であることが好ましく僅かでもサイドレ
ール面より深ければよい。また、負圧溝を「浅く形成」
するとは，後述するように従来の負圧溝よりも浅く形成
する必要がある。これによって、極端に負圧を発生する
ことが防止できるのであり、以上のことより、ステップ
部と負圧溝を組み合わせる場合には、両者を浅くする必
要がある。

【００２２】さらに、上記ステップ部により、線速度の
増加と共に、負圧発生が増加するが、特に負圧溝の空気
流入端寄りの部分において、より大きな負圧が発生する
ことになる。このため、線速度の増加と共に、ピッチ角
が増加することが抑制されることになり、ピッチ角の線
速度依存性が排除される。かくして、最小浮上量が一定
に保持されると共に、浮上型ヘッドスライダの信頼性が
向上することになる。

【００２３】上記クロスレールが、中央部に、凹陥部を
備えている場合には、この凹陥部を通って、空気流が流
れることにより、クロスレールによる空気の圧縮効率が
低減されるので、高線速度領域での過剰な負圧増加が抑
制され、浮上量の過度の減少が防止される。

【００２４】上記サイドレールが、空気流入端から空気
流の方向中央付近まで互いに接近するように内側に向か
って斜めに延びていると共に、空気流の方向中央付近か
ら空気流出端まで互いに離反するように外側に向かって
斜めに延びている場合には、各サイドレールが、屈曲し
て形成されているので、スキュー角が発生する場合に
は、空気流は、各レールの屈曲した一方の部分に沿って
進むことになり、十分な浮上力が得られると共に、スキ
ュー角がゼロの場合には、空気流は、各レールの各部分
に対して相対的に斜めに進むことになるので、比較的低
い浮上力が得られることになる。従って、ヘッドスライ
ダの浮上量のスキュー角依存性が低減されることにな
る。

【００２５】上記ステップ部が、上記クロスレールに設
けられた凹陥部に繋る凹陥部を備えている場合には、ス
テップ部による負圧発生の増加が制御されることにな
り、負圧溝における最適な負圧発生が実現されることに
なる。

【００２６】上記サイドレール及びクロスレールに囲ま
れた負圧溝が浅く形成されている場合には、低線速度領
域における負圧発生が増加すると共に、高線速度領域に
おける負圧発生が急激に減少する。従って、ステップ部
による高線速度領域における負圧発生の増加と相まっ
て、低線速度領域から高線速度領域までの広い範囲にお
ける浮上量の変動が低減され、一定の浮上量特性が得ら
れることになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図１３を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例で
あるから、技術的に好ましい種々の限定が付されている
が、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を
限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られる
ものではない。

【００２８】図１は、本発明による浮上型ヘッドスライ
ダが取り付けられるハードディスクドライブ装置の構成
を示している。図１において、ハードディスクドライブ
装置１０は、ロータリアクチュエータ式ハードディスク
ドライブ装置であって、アルミニウム合金等により形成
された筐体１１の平面部に、スピンドルモータ１０ａが
配設されていると共に、このスピンドルモータ１０ａに
よって角速度一定で回転駆動される両面磁気ディスク１
２が備えられている。

【００２９】さらに、筐体１１には、アーム１３が、垂
直軸１３ａの周りに揺動可能に取り付けられている。ア
ーム１３の一端には、ボイスコイル１４が取り付けら
れ、またアーム１３の他端には、板バネから成るサスペ
ンション１３ｂを介して、ヘッドスライダ１５が取り付
けられている。尚、通常、上記ヘッドスライダ１５は、
サスペンション１３ｂの先端に接着した状態で一つの部
品として取り扱われ、アーム１３の他端に取り付けられ
るようになっている。

【００３０】上記ボイスコイル１４を挟持するように、
筐体１１上には、マグネット１６ａ，１６ｂが取り付け
られている。かくして、上記ボイスコイル１４及びマグ
ネット１６ａ，１６ｂにより、ボイスコイルモータ１６
が構成されている。

【００３１】上記ボイスコイル１４に外部から電流が供
給されると、アーム１３は、マグネット１６ａ，１６ｂ
の磁界と、ボイスコイル１４に流れる電流とによって生
ずる力に基づいて、垂直軸１３ａの周りに回動される。
これにより、アーム１３の他端に取り付けられたヘッド
スライダ１５は、磁気ディスク１２の実質的に半径方向
に移動される。従って、ヘッドスライダ１５に備えられ
た磁気ヘッド１５ｂ（図２及び図３参照）は、磁気ディ
スク１２に対してシーク動作することになる。かくし
て、磁気ディスク１２の所定のトラックに対して、情報
の記録・再生が行われる。尚、上記磁気ヘッド１５ｂ
は、例えばＭＲ素子（磁気抵抗効果型素子）を使用した
薄膜インダクティブＭＲヘッドである。

【００３２】図２及び図３は、上記浮上型ヘッドスライ
ダの第一の実施形態、即ち浮上型ヘッドスライダ１５の
詳細な構成を示している。図２において、浮上型ヘッド
スライダ１５は、ディスク面に対向する面を上にして示
されている。このヘッドスライダ１５は、全体が扁平な
直方体として形成されており、その下面に空気潤滑面と
して作用する二つのサイドレール１６，１７と、これら
サイドレール１６，１７の間に形成された負圧溝１５ａ
と、空気流入側の先端に形成されたステップ部１８と、
ステップ部１８の後側に備えられたクロスレール１９と
を備えている。

【００３３】上記サイドレール１６，１７は、それぞれ
ヘッドスライダ１５の下面の両側付近にて、全体が空気
流入側から空気流出側に沿って空気流の方向に延びるよ
うに配設されている。上記負圧溝１５ａは、負圧帯とし
て作用すると共に、後述するように従来より深さが浅く
なるように、形成されている。上記ステップ部１８は、
サイドレール１６，１７の空気潤滑面として作用する表
面に対して、所定の深さ、例えば１μｍ以下の深さを有
するように、形成されている。

【００３４】上記クロスレール１９は、ステップ部１８
の後側にて、サイドレール１６，１７の前端を互いに連
結するように横方向に延びており、その横方向中央部
に、凹陥部１９ａを備えている。この凹陥部１９ａによ
り、ステップ部１８と負圧溝１５ａが互いに連結される
ことになる。

【００３５】この実施形態によるハードディスクドライ
ブ装置１０によれば、浮上型ヘッドスライダ１５が、回
転する磁気ディスク１２の表面に接近されたとき、磁気
ディスク１２の回転に伴って、浮上型ヘッドスライダ１
５の空気流入端から進入する空気流は、ステップ部１８
から、サイドレール１６，１７と磁気ディスク１２の表
面との間を流れると共に、クロスレール１９の凹陥部１
９ａからサイドレール１６，１７の間の負圧溝１５ａと
磁気ディスク１２の間を流れる。

【００３６】ここで、図３に示すように、サイドレール
１６，１７と磁気ディスクの間を流れる空気流により、
浮上型ヘッドスライダ１５は、正圧である浮揚力を受け
ると共に、負圧溝１５ａ内にて空気流が急激に膨張する
ことにより、負圧による吸引力を受ける。従って、ヘッ
ドスライダ１５そしてこのヘッドスライダ１５の空気流
出端に取り付けられた磁気ヘッド１５ｂは、上述した浮
上力及び吸引力により、そしてアーム１３のサスペンシ
ョン１３ｂのバネ荷重のバランスによって、磁気ディス
ク１２の表面から所定の微小間隔（浮上量）をもって浮
上走行するようになっている。かくして、磁気ヘッド１
５ａは、直接に磁気ディスク１２の表面に接触すること
による磁気ディスクの摩耗損傷が、防止されるようにな
っている。

【００３７】ここで、浮上型ヘッドスライダ１５の浮上
量は、磁気ディスク１２上の各点における線速及びスキ
ュー角によって決まるが、上記浮上型ヘッドスライダ１
５においては、線速が増大するにつれて、浮上力と共に
吸引力も増大することになるので、図４にて曲線Ａで示
すように、浮上量の線速依存性が抑制される。尚、図４
の曲線Ｂは、従来の浮上型ヘッドスライダ９の場合の浮
上量−線速特性を示している。

【００３８】これによれば、従来の浮上型ヘッドスライ
ダ９では、線速１０ｍ／ｓ以下の低線速領域にて、浮上
量が急激に低下するのに対して、本実施形態による浮上
型ヘッドスライダ１５によれば、線速２ｍ／ｓ程度まで
の低線速領域においても、ほぼ一定の浮上量特性が得ら
れることになる。かくして、磁気ディスク１２の外周付
近における浮上量増加が低減される。

【００３９】また、ステップ部１８が備えられているこ
とにより、空気流は、ステップ部１８からクロスレール
１９の領域に流入する際に、圧縮される。これにより、
負圧溝１５ａによる空気の膨張による負圧発生量が増大
することになる。図５は、負圧溝１５ａの深さが７μｍ
であるときの、ステップ部１８の深さＤｓ（μｍ）と負
圧発生量との関係を示しており、深さＤｓが０．１μｍ
程度までの範囲では、ステップ部１８の深さＤｓが浅い
ほど圧縮効率が高くなる。従って、このような浅いステ
ップ部１８が負圧溝１５ａの前側に配置されることによ
り、空気流は大きな圧縮を受けた後、負圧溝１５ａで膨
張するので、より大きな負圧が発生することになる。か
くして、大きな負圧の発生によって、線速度が増加した
ときの浮上量増加が抑制されることになる。

【００４０】このようにして、ステップ部１８の深さが
浅くなるほど、負圧溝１５ａでの負圧発生効率が増大す
ると共に、より高線速度領域でこの効果が増加するの
で、より浅いステップ部１８（Ｄｓ＝０．１乃至０．２
μｍ）によって、より高線速度領域（３０乃至５０ｍ／
ｓ以上）まで、ほぼ一定の浮上量−線速特性が得られる
ことになる。

【００４１】ところで、上述したステップ部１８による
負圧発生量の増大は、特に高線速度領域において、過剰
になりがちであるが、これは、上記負圧溝１５ａの深さ
を浅くすることと、クロスレール１９の凹陥部１９ａに
より、最適化される。先づ、図６において、従来のテー
パ部を備えた浮上型ヘッドスライダ９（負圧溝深さＤｃ
＝７μｍ）の特性曲線Ｃに対して、負圧溝の深さＤｃの
みを４μｍに変更すると、図６の曲線Ｅに示すように、
低線速度領域における負圧発生量が増大するが、高線速
度領域における負圧発生量が減少してしまう。これに対
して、本実施形態による浮上型ヘッドスライダ１５の場
合、図６の曲線Ｆに示すように、ステップ部１８と浅い
負圧溝１５ａの併用によって、高線速度領域における負
圧発生量が増大することになり、全線速度領域に亘っ
て、大きな負圧が発生することになり、低線速度領域か
ら高線速度領域までの広い範囲に亘って、一定の浮上量
−線速特性が得られることになる。

【００４２】また、クロスレール１９に凹陥部１９ａを
設けることにより、高線速度領域における負圧発生量が
抑制される。図７は、ステップ部１８の深さＤｓが０．
５μｍ，負圧溝１５ａの深さＤｃが４μｍであるとき
の、凹陥部１９ａの深さＤｒ（μｍ）と負圧発生量との
関係を示しており、凹陥部１９ａの深さＤｒを変更する
ことによって、負圧発生量−線速特性は、ほぼ平行移動
することになる。これにより、負圧溝１５ａの深さＤｃ
が現行の７μｍの場合の特性曲線Ｇに比較して、深さＤ
ｒを１μｍ未満とすることにより、全線速度領域にてよ
り大きい負圧発生量が得られることになる。

【００４３】従って、クロスレール１９の凹陥部１９ａ
の深さＤｒを最適値に選定することにより、全線速度領
域において、正圧である浮揚力とバランスする負圧発生
量が得られることになり、低線速度領域における良好な
離陸特性，全線速度領域における広い範囲での一定の浮
上量−線速特性が実現される。従って、例えば２．５イ
ンチ以下の極小型ハードディスクドライブ装置において
も、データゾーン全域で浮上量の一定化が達成されるの
で、ハードディスクドライブの高密度記録化が実現され
る。

【００４４】本実施形態による浮上型ヘッドスライダ１
５は、そのステップ部１８による負圧発生の増大に伴っ
て、負圧溝１５ａにて大きな負圧が発生することになる
が、特に負圧溝１５ａの空気流入端寄りの部分で、より
大きな負圧が発生する。このため、線速度の増加と共
に、図８にて、従来の浮上型ヘッドスライダ９の特性曲
線Ｈに比較して、特性曲線Ｉで示すように、浮上型ヘッ
ドスライダ１５のピッチ角が増大することが抑制される
ことになる。従って、浮上型ヘッドスライダ１５のピッ
チの線速依存性が低減され、最小浮上量が一定に保持さ
れることになり、浮上型ヘッドスライダ１５の信頼性が
向上することになる。

【００４５】尚、ハードディスクドライブ装置１０にお
いて、回動型アクチュエータであるアーム１３の代わり
に、リニアアクチュエータが使用されている場合には、
スキュー角が常に一定（通常はゼロ）で、ヘッドシーク
が行なわれる。従って、浮上型ヘッドスライダ１５は線
速のみが連続的に変動するが、このような場合にも、ヘ
ッドスライダ１５の浮上量及びピッチは、線速によら
ず、一定値をとることになる。特に、本実施形態による
浮上型ヘッドスライダ１５は、全線速度領域にて、ほぼ
一定のピッチ量となることから、リニアアクチュエータ
式ハードディスクドライブ装置に有効である浮上型ヘッ
ドスライダが提供されることになる。

【００４６】かくして、上記実施形態によれば、負圧溝
１５ａが浅く形成されると共に、クロスレール１９に凹
陥部１９ａが設けられていることにより、ハードディス
クドライブ装置１０における浮上型ヘッドスライダ１５
の良好な一定の浮上量特性が得られることになる。従っ
て、ピッチ量の増加による最小浮上量の低下が抑制され
ることになり、浮上型ヘッドスライダ１５に取り付けら
れた磁気ヘッドが、磁気ディスク１３の表面の凸部に衝
突する所謂ヘッドメディアクラッシュが回避され、磁気
ディスク１３の表面の摩耗が抑制されると共に、磁気ヘ
ッドの物理的及び化学的ダメージが低減されることにな
り、さらにハードディスクドライブ装置の寿命が長くな
ると共に、その信頼性が向上することになる。

【００４７】図９は、本発明による浮上型ヘッドスライ
ダの第二の実施形態の斜視図を示している。図９におい
て、浮上型ヘッドスライダ２０は、全体が扁平な直方体
として形成されており、その下面に空気潤滑面として作
用する二つのサイドレール２１，２２と、これらサイド
レール２１，２２の間に形成された負圧帯として作用す
る負圧溝２３と、空気流入側の先端に形成されたステッ
プ部２４と、ステップ部２４の後側に形成された凹陥部
２５ａを備えたクロスレール２５とを備えている。

【００４８】以上の構成は、図２に示した浮上型ヘッド
スライダ１５とほぼ同様の構成であるが、本実施形態に
よる浮上型ヘッドスライダ２０は、上記二つのサイドレ
ール２１，２２が、それぞれ中央付近が内側に向かって
屈曲した形状を有していると共に、ステップ部２４が、
横方向中央部に、凹陥部２４ａを備えている点で異なる
構成である。各サイドレール２１，２２は、詳細には、
図９に示すように、空気流入端から空気流の方向中央付
近まで互いに接近するように内側に向かって斜めに延び
ている部分２１ａ，２２ａと、空気流の方向中央付近か
ら空気流出端まで互いに離反するように外側に向かって
斜めに延びている部分２１ｂ，２２ｂとから構成されて
いる。また、サイドレール２１，２２の側縁側は、それ
ぞれ負圧溝２３ａ，２３ｂとされている。

【００４９】このように構成された浮上型ヘッドスライ
ダ２０によれば、図２の浮上型ヘッドスライダ１５と同
様に動作して、レール２１，２２による浮揚力によっ
て、浮上型ヘッドスライダ２０及びこのヘッドスライダ
２０のレール２１の空気流出端に取り付けられた磁気ヘ
ッド２６が、磁気ディスクの表面から微小間隔（浮上
量）をもって浮上走行する。

【００５０】さらに、浮上型ヘッドスライダ２０によれ
ば、負圧溝２３の深さが浅く形成されていて、クロスレ
ール２５に凹陥部２５ａが設けられていることにより、
浮上型ヘッドスライダ１５と同様に、全線速度領域にて
一定の浮上量−線速特性が得られると共に、一定のピッ
チ量−線速特性が得られることになる。

【００５１】ここで、スキュー角が発生した場合に、空
気流が例えば図９にて矢印Ｐで示すように、各サイドレ
ール２１，２２のうち、部分２１ｂ，２２ａに沿って流
れることにより、浮揚力を発生させることになる。これ
により、浮上型ヘッドスライダ２０のスキュー角依存性
が低減されることになる。

【００５２】図１０及び図１１は、本発明による浮上型
ヘッドスライダの具体的な実施形態を示している。先
づ、図１０において、浮上型ヘッドスライダ３０は、図
９の浮上型ヘッドスライダ２０と比較して、クロスレー
ル２５が凹陥部２５ａを備えていない構成であって、全
体が扁平な直方体として形成されており、その下面に空
気潤滑面として作用する屈曲した二つのサイドレール３
１，３２と、これらサイドレール３１，３２の間に形成
された負圧帯として作用する負圧溝３３と、これらサイ
ドレール３１，３２の空気流入端側の先端に形成された
ステップ部３４と、このステップ部３４の後側に設けら
れたクロスレール３５と、を備えている。

【００５３】各サイドレール３１，３２は、ヘッドスラ
イダ３０の下面にて、空気流入端から空気流の方向中央
付近まで互いに接近するように内側に向かって斜めに延
びている部分３１ａ，３２ａと、空気流の方向中央付近
から空気流出端まで互いに離反するように外側に向かっ
て斜めに延びている部分３１ｂ，３２ｂとから構成され
ている。

【００５４】ここで、ヘッドスライダ３０は、全長が
２．０ｍｍ，幅が１．６ｍｍであって、サイドレール３
１，３２の各部分３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの傾
斜角度が２５度、さらに負圧溝３３の深さＤｃが４μ
ｍ，ステップ部３４の深さＤｓが０．５μｍであって、
例えばサイドレール３１の部分３１ｂの空気流出端に、
磁気ヘッド（図示せず）が取り付けられている。

【００５５】また、図１１において、浮上型ヘッドスラ
イダ４０は、図１０の浮上型ヘッドスライダ３０に対し
て、クロスレール３５に凹陥部３５ａが追加された構成
である。ここで、ヘッドスライダ４０は、全長が２．０
ｍｍ，幅が１．６ｍｍであって、サイドレール３１，３
２の各部分３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの傾斜角度
が２５度、さらに負圧溝３３の深さＤｃが４μｍ，ステ
ップ部３４の深さＤｓが０．５μｍ，凹陥部３５ａの深
さＤｒが０．５μｍであって、例えばサイドレール３１
の部分３１ｂの空気流出端に、磁気ヘッド（図示せず）
が取り付けられている。

【００５６】このように形成された浮上型ヘッドスライ
ダ３０，４０について、線速度に対する浮上量変動は図
１２に、またピッチ量変動は図１３に、それぞれ示すよ
うになっている。即ち、図１２において、浮上型ヘッド
スライダ３０，４０の浮上量特性曲線Ｊ，Ｋは、従来の
浮上型ヘッドスライダ９の浮上量特性曲線Ｌに比較し
て、線速度２ｍ／ｓから４０ｍ／ｓまでの広い範囲に亘
って、ほぼ一定に保持されている。また、図１３におい
て、浮上型ヘッドスライダ３０，４０のピッチ量特性曲
線Ｍ，Ｎは、従来の浮上型ヘッドスライダ９の浮上量特
性曲線Ｏに比較して、線速度２ｍ／ｓから４０ｍ／ｓま
での広い範囲に亘って、ほぼ一定に保持されている。

【００５７】従って、クロスレール３５に凹陥部３５ａ
を備えた浮上型ヘッドスライダ４０は、凹陥部３５ａの
ない浮上型ヘッドスライダ３０に比較して、より良好な
浮上量−線速特性及びピッチ量−線速特性を示すことが
分かる。

【００５８】尚、上述した各浮上型ヘッドスライダ１
５，２０，３０，４０は、例えば以下のようにして製作
される。即ち、先づ薄膜ヘッドプロセスにより薄膜ヘッ
ドを形成した半導体ウェハを、複数本のブロックに切断
し、各ブロックの薄膜ヘッド形成面と直交する面に対し
て、空気潤滑面を研磨加工する。その後、各ブロックの
空気潤滑面全体にウレタン系レジスト材を塗布した後、
空気潤滑面及び磁気ヘッド搭載部のみマスキングを施し
て、このレジスト材を紫外線照射によって光硬化させ、
現像処理によって未露光部分を除去することにより、ヘ
ッドスライダ表面の必要な箇所にレジストマスクを形成
する。そして、イオンミリング法あるいはＲＩＥ法等の
真空エッチング加工によって、ヘッドスライダ表面のア
ルチック材を除去することにより、ステップ部及び負圧
溝が形成されることになる。

【００５９】尚、上記実施形態においては、磁気ヘッド
は、それぞれ一方のサイドレール１６，２１，３１の空
気流出端の端面に備えられているが、これに限らず、他
方のサイドレール１７，２２，３２の空気流出端に備え
られていてもよいことは明らかである。

【００６０】また、磁気ヘッドは、負圧溝の空気流出端
側の中央付近にサイドレールと同じ高さに形成したアイ
ランド部を設けて、このアイランド部に搭載するように
してもよい。

【００６１】さらに、各サイドレールは、途中からその
幅が連続的に変化して、空気流入端から流出端に向かっ
て徐々に幅が広くされたフレアー状に形成してもよい。

【００６２】また、上記実施形態においては、磁気ヘッ
ドは、例えば薄膜インダクティブＭＲヘッドが使用され
るが、これに限らず、プレナーヘッドであってもよく、
特にヘッド作成プロセスとヘッドスライダ加工プロセス
が連続して行なわれるような浮上型ヘッドスライダの場
合に、特に有効である。

【００６３】また、上記実施形態においては、ロータリ
アクチュエータ式ハードディスクドライブ装置のための
浮上型ヘッドスライダについて説明したが、これに限ら
ず、リニアアクチュエータ式ハードディスクドライブ装
置に、本発明を適用できることは明らかである。

【００６４】さらに、上記実施形態においては、磁気デ
ィスクの記録再生を行なうためのハードディスクドライ
ブ装置のための浮上型ヘッドスライダについて説明した
が、これに限らず、例えば光磁気ディスク等の他のディ
スクを記録媒体として使用するディスクドライブ装置の
ための浮上型ヘッドスライダに本発明を適用できること
は明らかである。

【００６５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、磁
気ディスクのデータゾーン全域にて、低線速度領域であ
っても、一定の浮上量が得られるようにした、浮上型ヘ
ッドスライダ及び磁気ディスク装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヘッドスライダを組み込んだハー
ドディスクドライブ装置の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明による浮上型ヘッドスライダの第一の実
施形態を示す概略斜視図である。

【図３】図２の浮上型ヘッドスライダの使用状態を示す
概略断面図である。

【図４】図２の浮上型ヘッドスライダと従来の浮上型ヘ
ッドスライダの浮上量−線速特性を示すグラフである。

【図５】図２の浮上型ヘッドスライダのステップ部の深
さを変えた場合の負圧発生量−線速特性を示すグラフで
ある。

【図６】図２の浮上型ヘッドスライダのステップ部の深
さと負圧溝の深さを変えた場合の負圧発生量−線速特性
を示すグラフである。

【図７】図２の浮上型ヘッドスライダのクロスレールの
凹陥部の深さを変えた場合の負圧発生量−線速特性を示
すグラフである。

【図８】図２の浮上型ヘッドスライダのピッチ量−線速
特性を示すグラフである。

【図９】本発明による浮上型ヘッドスライダの第二の実
施形態を示す概略斜視図である。

【図１０】本発明による浮上型ヘッドスライダの第三の
実施形態を示す概略底面図である。

【図１１】本発明による浮上型ヘッドスライダの第四の
実施形態を示す概略底面図である。

【図１２】図１０及び図１１の浮上型ヘッドスライダの
浮上量−線速特性を示すグラフである。

【図１３】図１０及び図１１の浮上型ヘッドスライダの
ピッチ量−線速特性を示すグラフである。

【図１４】従来のハードディスクドライブ装置の一例の
構成を示す斜視図である。

【図１５】図１４のハードディスクドライブ装置におけ
る磁気ディスクとアームとの関係を示す概略斜視図であ
る。

【図１６】図１４のハードディスクドライブ装置におけ
る浮上型ヘッドスライダを示す概略斜視図である。

【図１７】図１６の浮上型ヘッドスライダの浮上状態を
示す概略図である。

【図１８】図１５のアームの磁気ディスクに対するシー
ク動作を示す概略平面図である。

【図１９】図１８のシーク動作における浮上型ヘッドス
ライダのスキュー角を示す概略図である。

【図２０】浮上型ヘッドスライダの変形例を示す概略斜
視図である。

【図２１】図１６及び図２０の浮上型ヘッドスライダの
浮上量−線速特性を示すグラフである。

【図２２】図２０の浮上型ヘッドスライダのピッチを示
す概略側面図である。

【図２３】図２０の浮上型ヘッドスライダのピッチと最
小浮上量との関係を示す部分拡大側面図である。

【符号の説明】

１０・・・ハードディスクドライブ装置、１１・・・筐
体、１２・・・磁気ディスク、１３・・・アーム、１４
・・・ボイスコイルモータ、１５・・・浮上型ヘッドス
ライダ、１５ａ・・・負圧溝、１５ｂ・・・磁気ヘッ
ド、１６，１７・・・サイドレール、１８・・・ステッ
プ部、１９・・・クロスレール、２０・・・浮上型ヘッ
ドスライダ、２１，２２・・・レール、２３・・・凹陥
部、２４・・・テーパ部、２５・・・磁気ヘッド、３０
・・・浮上型ヘッドスライダ、３１，３２・・・サイド
レール、３３・・・負圧溝、３４・・・ステップ部、３
５・・・クロスレール、３６・・・磁気ヘッド、４０・
・・浮上型ヘッドスライダ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体に対向する面の両側縁にほぼ平
   行に形成された空気潤滑面としての二本のサイドレール
   と、 各サイドレールの空気流入端側に横方向に設けられた浅
   いステップ部と、 このステップ部の後側にて、両側のサイドレールの各前
   端を中央に向かって横方向に延長して形成したクロスレ
   ールと、 空気流出端側に設けられた磁気ヘッドとを備えており、 さらに、前記サイドレール及びクロスレールに囲まれた
   負圧溝が浅く形成されていることを特徴とする浮上型ヘ
   ッドスライダ。
2. 【請求項２】 前記クロスレールが、横方向中央部に、
   凹陥部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の
   浮上型ヘッドスライダ。
3. 【請求項３】 前記ステップ部が、上記クロスレールに
   設けられた凹陥部に繋る凹陥部を備えていることを特徴
   とする請求項２に記載の浮上型ヘッドスライダ。
4. 【請求項４】 前記負圧溝の深さがほぼ４μｍ以下に設
   定されていることを特徴とする請求項２に記載の浮上型
   ヘッドスライダ。
5. 【請求項５】 前記ステップ部の深さは必要な負圧発生
   量に対応して、ほぼ０．５μｍ乃至２μｍの間で可変し
   て設定されることを特徴とする請求項４に記載の浮上型
   ヘッドスライダ。
6. 【請求項６】 前記ステップ部の深さがほぼ０．５μｍ
   以下であり、負圧溝の深さがほぼ５μｍ以下であること
   を特徴とする請求項２に記載の浮上型ヘッドスライダ。
7. 【請求項７】 前記サイドレールが、空気流入端から空
   気流の方向に関して中央付近まで互いに接近するように
   内側に向かって斜めに延びていると共に、空気流の方向
   中央付近から空気流出端まで互いに離反するように外側
   に向かって斜めに延びていることを特徴とする、請求項
   １に記載の浮上型ヘッドスライダ。
8. 【請求項８】 前記負圧溝の後端付近に隆起したアイラ
   ンド部を備え、このアイランド部に磁気ヘッドを搭載す
   るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の浮上型
   ヘッドスライダ。
9. 【請求項９】 記録媒体である磁気ディスクと、 磁気ディスクを回転駆動する駆動手段と、 駆動手段により回転駆動される磁気ディスクに対して揺
   動可能に支持された回動型アクチュエータと、 回動型アクチュエータの先端に備えられた浮上型ヘッド
   スライダと、 回動型アクチュエータを揺動させるための駆動機構と、
   を含んでおり、 前記ヘッドスライダが、 記録媒体に対向する面の両側縁にほぼ平行に形成された
   空気潤滑面としての二本のサイドレールと、 各サイドレールの空気流入端側に横方向に設けられた浅
   いステップ部と、 このステップ部の後側にて、両側のサイドレールの各前
   端を中央に向かって横方向に延長して形成したクロスレ
   ールと、 空気流出端側に設けられた磁気ヘッドと、を備えてお
   り、 さらに、前記サイドレール及びクロスレールに囲まれた
   負圧溝が浅く形成されていることを特徴とする磁気ディ
   スク装置。