JPWO2004061828A1 - ヘッドスライダおよび記録媒体駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
一般に、レールの表面に規定される空気軸受け面で読み出し書き込みヘッド素子の先端は磁気ディスクに向き合わせられる。ヘッドスライダの浮上中にレールの空気流出端は磁気ディスクの表面に最も近づけられる。この接近に伴いヘッドスライダにはしばしば潤滑剤が付着する。例えば回転する磁気ディスクから作用する気流の働きで潤滑剤はヘッドスライダに向かって巻き上げられる。こうして潤滑剤はヘッドスライダに付着する。特に、媒体対向面の空気流出端から空気流入側にレールの空気流出端が偏倚する場合には、レールの空気流出端と媒体対向面との間に区画される段差に潤滑剤が留まりやすい。こうした潤滑剤の付着に基づきヘッドスライダの浮上姿勢の安定性は損なわれる。
上記目的を達成するために、本発明によれば、媒体対向面で記録媒体に向き合わせられるスライダ本体と、スライダ本体の媒体対向面に規定されるレールと、レールの空気流出端および媒体対向面の空気流出端の間で媒体対向面に規定される溝とを備えることを特徴とするヘッドスライダが提供される。
レールの空気流出端と媒体対向面の空気流出端との間ではメニスカスの作用で潤滑剤が溝に進入する。媒体対向面に作用する気流の働きで潤滑剤は溝に沿って媒体対向面の縁まで誘導される。潤滑剤は溝の末端すなわち媒体対向面の縁で空中に吹き飛ばされる。こうしてレールの空気流出端と媒体対向面の空気流出端との間では潤滑剤の滞留は回避される。その結果、ヘッドスライダは安定した浮上姿勢で浮上し続けることができる。
こういった場合、溝はレールの空気流出端から媒体対向面の空気流出端に向かって延びればよい。このとき、溝の深さは媒体対向面の空気流出端に向かうにつれて増大してもよい。こうした深さの増大に基づき潤滑剤の流れは促進されることができる。その他、溝は媒体対向面の空気流出端に並列に延びてもよい。この場合には、溝の深さは媒体対向面の中心から離れるにつれて増大してもよい。いずれの場合でも、レール上には、ヘッド素子の前端を臨ませる空気軸受け面が規定されればよい。こういった空気軸受け面でヘッドスライダは記録媒体に最も近づくことができる。
以上のようなヘッドスライダは例えばハードディスク駆動装置(HDD)といった記録媒体駆動装置に組み込まれて利用されることができる。ここでは、記録媒体駆動装置には、記録媒体の静止時に、記録媒体から離隔した位置にヘッドスライダを保持するロードアンロード機構が組み込まれてもよい。こういったロードアンロード機構は、ヘッドスライダに関連付けられるロード部材と、ロード部材を受け止めるランプ部材とを備えればよい。
一般に、前述のようにレールの空気流出端が媒体対向面の空気流出端よりも空気流入側に偏倚する場合には、レールの空気流出端と媒体対向面との間に区画される段差に潤滑剤が留まりやすい。レールの表面に溜まった潤滑剤は濡れ広がりやすい。こういった潤滑剤の付着に基づきヘッドスライダの浮上姿勢の安定性は損なわれてしまう。いわゆるCSS(コンタクトスタートストップ)制御では、記録媒体の静止に先立ってヘッドスライダは記録媒体の表面に接触する。こうした接触に基づきヘッドスライダ上の潤滑剤は記録媒体の表面に移動する。しかしながら、前述のようなロードアンロード機構が用いられる場合には、記録媒体の静止時であってもヘッドスライダは記録媒体から離隔した位置に保持される。ヘッドスライダ上の潤滑剤が記録媒体に向かって移動する機会は失われる。前述のような溝が形成されない限り、潤滑剤はヘッドスライダ上に滞留し続けてしまう。
図2は、図1の2−2線に沿った拡大部分断面図である。
図3は、本発明の第1実施形態に係る浮上ヘッドスライダの構造を概略的に示す拡大斜視図である。
図4は、浮上ヘッドスライダの空気流出端の様子を概略的に示す媒体対向面の拡大平面図である。
図5は、一具体例に係る溝の様子を示す拡大斜視図である。
図6は、他の具体例に係る溝の様子を示す拡大斜視図である。
図7は、図4の7−7線に沿った拡大部分断面図である。
図8は、他の実施形態に係る溝の様子を示す媒体対向面の拡大平面図である。
図9は、さらに他の実施形態に係る溝の様子を示す媒体対向面の拡大平面図である。
図10は、図9の10−10線に沿った垂直断面図である。
図11は、本発明の第2実施形態に係る浮上ヘッドスライダの構造を概略的に示す拡大斜視図である。
図12は、浮上ヘッドスライダの空気流出端の様子を概略的に示す媒体対向面の拡大平面図である。
図1は磁気記録媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置(HDD)11の内部構造を概略的に示す。このHDD11は、例えば平たい直方体の内部空間を区画する箱形の筐体本体12を備える。収容空間には、記録媒体としての1枚以上の磁気ディスク13が収容される。磁気ディスク13はスピンドルモータ14の回転軸に装着される。スピンドルモータ14は例えば7200rpmや10000rpmといった高速度で磁気ディスク13を回転させることができる。筐体本体12には、筐体本体12との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバー(図示されず)が結合される。
収容空間にはヘッドアクチュエータ15がさらに収容される。このヘッドアクチュエータ15は、垂直方向に延びる支軸16に回転自在に連結される。ヘッドアクチュエータ15は、支軸16から水平方向に延びる複数のアクチュエータアーム17と、各アクチュエータアーム17の先端に取り付けられてアクチュエータアーム17から前方に延びるヘッドサスペンションアセンブリ18とを備える。アクチュエータアーム17は磁気ディスク13の表面および裏面ごとに設置される。
ヘッドサスペンションアセンブリ18はロードビーム19を備える。ロードビーム19はいわゆる弾性屈曲域でアクチュエータアーム17の前端に連結される。弾性屈曲域の働きで、ロードビーム19の前端には磁気ディスク13の表面に向かって所定の押し付け力が作用する。ロードビーム19の前端には浮上ヘッドスライダ21が支持される。浮上ヘッドスライダ21は、ロードビーム19に固定されるジンバル(図示されず)に姿勢変化自在に受け止められる。
アクチュエータアーム17は、図1から明らかなように、磁気ディスク13の静止時に所定の静止位置に位置決めされる。この静止位置では、ヘッドサスペンションアセンブリ18の先端は磁気ディスク13の外縁よりも外側に位置決めされる。アクチュエータアーム17は静止位置から支軸16回りで揺動する。こうしてアクチュエータアーム17が支軸16回りで揺動すると、ヘッドサスペンションアセンブリ18の先端は最内周記録トラックと最外周記録トラックとの間でデータゾーンを横切ることができる。アクチュエータアーム17の揺動は例えばボイスコイルモータ(VCM)といった動力源22の働きを通じて実現されればよい。
磁気ディスク13の回転に基づき磁気ディスク13の表面で気流が生成されると、後述されるように、気流の働きで浮上ヘッドスライダ21には正圧すなわち浮力および負圧が作用する。浮力および負圧とロードビーム19の押し付け力とが釣り合うことで磁気ディスク13の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ21は浮上し続けることができる。こうした浮上ヘッドスライダ21の浮上中に、前述のようにアクチュエータアーム17が揺動すると、浮上ヘッドスライダ21は磁気ディスク13上の所望の記録トラックに位置決めされることができる。アクチュエータアーム17が静止位置に位置決めされると、浮上ヘッドスライダ21は最外周記録トラックを越えて磁気ディスク13から外れた位置に到達する。
ロードビーム19の前端には、ロードビーム19の前端からさらに前方に延びるロードバー23が固定される。ロードバー23は、アクチュエータアーム17の揺動に基づき磁気ディスク13の半径方向に移動することができる。ロードバー23の移動経路上には磁気ディスク13の外側でランプ部材24が配置される。アクチュエータアーム17が静止位置に位置決めされると、ランプ部材24はロードバー23を受け止めることができる。ロードバー23およびランプ部材24は、協働していわゆるロードアンロード機構を構成する。
図2に示されるように、ランプ部材24は、筐体本体12の底板に例えばねじ留めされる取り付け台(図示されず)から水平方向に磁気ディスク13の回転軸に向かって延びるアーム部材25を備える。アーム部材25には、最外周記録トラックの外側で磁気ディスク13の表裏の非データゾーンに向き合う例えば1対の滑り台26が一体に形成される。各滑り台26には、磁気ディスク13の半径方向外側に向かうにつれて磁気ディスク13の表面から徐々に遠ざかる傾斜面27が規定される。この傾斜面27はロードバー23の移動経路上に位置決めされる。
いま、磁気ディスク13の回転が停止する場面を想定する。情報の書き込みや読み出しが完了すると、動力源22は静止位置に向けて順方向にアクチュエータアーム17を駆動する。浮上ヘッドスライダ21が最外周記録トラックを越えて非データゾーンすなわちランディングゾーンに向き合うと、ロードバー23は滑り台26の傾斜面27に接触する。さらにアクチュエータアーム17が揺動すると、ロードバー23は傾斜面27を登っていく。ロードバー23が傾斜面27を登るにつれて、浮上ヘッドスライダ21は磁気ディスク13の表面から徐々に遠ざかっていく。こうしてロードバー23はランプ部材24に受け止められる。アクチュエータアーム17が完全に静止位置に位置決めされると、ロードバー23は窪み28に受け入れられる。磁気ディスク13の回転は停止する。こうしてロードバー23はランプ部材24上に保持されることから、無風状態にも拘わらず、磁気ディスク13に対する浮上ヘッドスライダ21の衝突や接触は回避されることができる。
HDD11が情報の書き込みや読み出しといった指令を受け取ると、まず、磁気ディスク13の回転が始まる。磁気ディスク13の回転が定常状態に達すると、動力源22は前述の順方向とは反対の逆方向にアクチュエータアーム17を駆動し始める。ロードバー23は窪み28から傾斜面27に向かって進んでいく。さらにアクチュエータアーム17が揺動すると、ロードバー23は傾斜面27を下っていく。
こうしてロードバー23が傾斜面27を下っていく間に浮上ヘッドスライダ21は磁気ディスク13の表面に向き合う。浮上ヘッドスライダ21には、磁気ディスク13の表面に沿って生成される気流に基づき浮力が付与される。その後、アクチュエータアーム17がさらに揺動すると、ロードバー23は傾斜面27すなわちランプ部材24から離脱する。磁気ディスク13が定常状態で回転する結果、ランプ部材24に支えられなくても浮上ヘッドスライダ21は磁気ディスク13の表面から浮上し続けることができる。
図3は本発明の第1実施形態に係る浮上ヘッドスライダ21の構造を詳細に示す。この浮上ヘッドスライダ21は、例えば平たい直方体に形成されるスライダ本体31を備える。このスライダ本体31は媒体対向面すなわち浮上面で磁気ディスク13に向き合う。媒体対向面には平坦なベース面32すなわち基準面が規定される。磁気ディスク13が回転すると、スライダ本体31の前端から後端に向かって浮上面には気流33が作用する。スライダ本体31は、例えばAl2O3−TiC(アルチック)製の母材31aと、この母材31aの空気流出側端面に積層されるAl2O3(アルミナ)膜31bとで構成されればよい。
スライダ本体31には、前述の気流33の上流側すなわち空気流入側でベース面32から立ち上がる1筋のフロントレール34が形成される。このフロントレール34は、ベース面32上に所定の厚み(例えば1.5〜2.0μm程度)で広がりつつ、ベース面32の空気流入端に沿ってスライダ幅方向に延びる。
同様に、スライダ本体31には、気流の下流側すなわち空気流出側でベース面32から立ち上がる1対のリアレール35、36が形成される。リアレール35、36はスライダ幅方向に並列に配置される。リアレール35、36同士の間には気流33の流通路が区画される。各リアレール35、36は、ベース面32上にフロントレール34と同一の厚みで広がりつつベース面32の空気流出端に向かって延びる。リアレール35、36の空気流出端35a、36aは媒体対向面すなわちベース面32の空気流出端32aよりも空気流入側に偏倚する。
フロントレール34の頂上面には、例えばスライダ幅方向に延びる1筋の前方空気軸受け面(ABS)37が規定される。前方空気軸受け面37の空気流入端ではフロントレール34の頂上面に段差38が形成される。こうして段差38が形成されると、フロントレール34の頂上面には、前方空気軸受け面37よりも低いレベルで広がる低レベル面39が規定される。磁気ディスク13の回転時、磁気ディスク13の表面に沿って生成される気流は低レベル面39から段差38を伝って前方空気軸受け面37に導かれる。段差38の働きを通じて前方空気軸受け面37では大きな正圧すなわち浮力が生成される。
2つのリアレール35、36の頂上面には第1および第2後方空気軸受け面41、42がそれぞれ規定される。第1後方空気軸受け面41の空気流入端ではリアレール35の頂上面に段差43が形成される。同様に、第2後方空気軸受け面42の空気流入端ではリアレール36の頂上面に段差44が形成される。こうして段差43、44が形成されると、2つのリアレール35、36の頂上面には、第1および第2後方空気軸受け面41、42よりも低いレベルでそれぞれ広がる低レベル面45、46が規定される。磁気ディスク13の回転時、磁気ディスク13の表面に沿って生成される気流は低レベル面45、46から段差43、44を伝って第1および第2後方空気軸受け面41、42に導かれる。段差43、44の働きを通じて第1および第2後方空気軸受け面41、42では大きな正圧すなわち浮力が生成される。
フロントレール34のスライダ幅方向両端には、スライダ本体31のベース面32から立ち上がって、空気流出端に向かって延びる1対のサイドレール47が接続される。こうしたサイドレール47によれば、磁気ディスク13の回転時にフロントレール34に正面から衝突する気流はフロントレール34のスライダ幅方向両端を回り込んでフロントレール34の背後に入り込むことはできない。したがって、フロントレール34に沿って流れる気流33は容易にディスク面鉛直方向に広がることができる。こうした気流の急激な広がりに基づき負圧は生成される。この負圧が前述の浮力に釣り合うと、スライダ本体31の浮上量は規定される。1対のサイドレール47と1対のリアレール35、36との間には間隙48が区画される。これらの間隙48によれば、フロントレール34をスライダ幅方向両側から迂回する気流はリアレール35、36同士の間に導かれる。サイドレール47は、例えば前方空気軸受け面36と同一なレベルで広がる頂上面を規定すればよい。
スライダ本体31には読み出し書き込みヘッド素子49が搭載される。この読み出し書き込みヘッド素子49はスライダ本体31のアルミナ膜31b内に埋め込まれる。読み出し書き込みヘッド素子49の読み出しギャップや書き込みギャップは第1後方気軸受け面41で露出する。読み出し書き込みヘッド素子49には、例えば、薄膜コイルパターンを利用した薄膜磁気ヘッドといった書き込み素子や、巨大磁気抵抗効果(GMR)素子やトンネル接合磁気抵抗効果素子(TMR)といった読み取り素子が採用されればよい。
この浮上ヘッドスライダ21では、2つの後方空気軸受け面41、42に比べて前方空気軸受け面37で大きな正圧すなわち浮力が生成される。したがって、スライダ本体31が磁気ディスク13の表面から浮上すると、スライダ本体31はピッチ角の傾斜姿勢で維持されることができる。ここで、ピッチ角とは、気流33の流れ方向に沿ったスライダ本体前後方向の傾斜角をいう。ピッチ角の働きに基づきスライダ本体31の空気流入側側端よりも空気流出側端でスライダ本体31と磁気ディスク13の表面との距離は縮小する。
図3から明らかなように、リアレール35の空気流出端35aと、媒体対向面すなわちベース面32の空気流出端32aとの間には複数筋の溝51が並列に配置される。個々の溝51は、リアレール35の空気流出端35aからベース面32の空気流出端32aまでスライダ本体31の前後方向に延びる。これらの溝51は、スライダ本体31のアルミナ膜31b上で媒体対向面に刻まれればよい。こういった溝51の形成にあたって例えばFIB(収束イオンビーム)が用いられることができる。ただし、その他の手法に基づき溝51は形成されてもよい。溝51は、図5に示されるように、丸みを帯びた半円筒形状に基づき形成されてもよく、図6に示されるように、相互に鋭角で交差する1対の平坦面に基づき形成されてもよい。いずれの場合でも、溝51の深さは均一に設定されればよい。その他、例えば図7に示されるように、溝51の深さDは、リアレール35から離れるにつれて徐々に増大してもよい。
浮上ヘッドスライダ21の浮上中、スライダ本体31の空気流出端32aは磁気ディスク13に接近する。この接近に伴いスライダ本体31にはしばしば磁気ディスク13上の潤滑剤が付着する。例えば回転する磁気ディスク13から作用する気流33の働きで潤滑剤はスライダ本体31に向かって巻き上げられる。潤滑剤はスライダ本体31に付着する。
リアレール35の空気流出端35aとベース面32の空気流出端32aとの間では潤滑剤は溝51に進入する。このとき、回転する磁気ディスク13から作用する気流33の働きで潤滑剤は溝51に沿ってベース面32の空気流出端32aに向かって押しやられる。潤滑剤は溝51の後端すなわちベース面32の空気流出端32aで空中に吹き飛ばされる。こうしてリアレール35の空気流出端35aとベース面32の空気流出端32aとの間では潤滑剤の滞留は回避される。浮上ヘッドスライダ21は安定した浮上姿勢で浮上し続けることができる。
一般に、前述のようにリアレール35の空気流出端35aが媒体対向面の空気流出端32aよりも空気流入側に偏倚する場合には、リアレール35の空気流出端35aと媒体対向面との間に区画される段差に潤滑剤が留まりやすい。リアレール35の表面に留まった潤滑剤は濡れ広がりやすい。こういった潤滑剤の付着に基づき浮上ヘッドスライダ21の浮上姿勢の安定性は損なわれてしまう。その一方で、いわゆるCSS(コンタクトスタートストップ)制御では、磁気ディスク13の静止に先立って浮上ヘッドスライダ21は磁気ディスク13の表面に接触する。こうした接触に基づき浮上ヘッドスライダ21上の潤滑剤は磁気ディスク13の表面に移動する。しかしながら、前述のようなロードアンロード機構が用いられる場合には、磁気ディスク13の静止時であっても浮上ヘッドスライダ21は磁気ディスク13から離隔した位置に保持される。浮上ヘッドスライダ21上の潤滑剤が磁気ディスク13に向かって移動する機会は失われる。前述のような溝51が形成されない限り、潤滑剤は浮上ヘッドスライダ21上に滞留し続けてしまう。
以上のような浮上ヘッドスライダ21では、例えば図8に示されるように、リアレール35の空気流出端35aおよび媒体対向面の空気流出端32aの間だけでなく、リアレール36の空気流出端36aおよび媒体対向面の空気流出端32aの間に溝51が配置されてもよい。こういった一連の溝51によれば、浮上ヘッドスライダ21上では潤滑剤の滞留は一層効果的に回避されることができる。
その他、例えば図9に示されるように、リアレール35、36の空気流出端35a、36aおよび媒体対向面の空気流出端32aの間には、スライダ本体31の前後方向に直交するスライダ幅方向に延びる溝52が形成されてもよい。すなわち、溝52は媒体対向面の空気流出端32aに並列に延びてもよい。こういった溝52に基づけば、前述と同様に、浮上ヘッドスライダ21上で潤滑剤の滞留は十分に回避されることができる。例えば図10から明らかなように、こういった溝52の深さPは、媒体対向面の中心線から離れるにつれて増大してもよい。その他、溝52は、媒体対向面の中心線から離れるにつれて媒体対向面の空気流出端32aに近づいてもよい。
図11は本発明の第2実施形態に係る浮上ヘッドスライダ21aの構造を詳細に示す。この第2実施形態に係る浮上ヘッドスライダ21aでは、1対のリアレール35、36に代えて単一のリアレール35がベース面32上に形成される。このリアレール35はスライダ幅方向の中央位置に配置される。図12に示されるように、この浮上ヘッドスライダ21aでは、リアレール35の空気流出端35aと媒体対向面すなわちベース面32の空気流出端32aとの間に複数筋の溝51が並列に配置される。溝51は前述と同様に潤滑剤の滞留を阻止する。その他、こういった溝51に代えて前述の溝52が用いられてもよい。図中、前述の第1実施形態と均等な構造や構成には同一の参照符号が付される。
Claims (14)
- 媒体対向面で記録媒体に向き合わせられるスライダ本体と、スライダ本体の媒体対向面に規定されるレールと、レールの空気流出端および媒体対向面の空気流出端の間で媒体対向面に規定される溝とを備えることを特徴とするヘッドスライダ。
- 請求の範囲第1項に記載のヘッドスライダにおいて、前記溝はレールの空気流出端から媒体対向面の空気流出端に向かって延びることを特徴とするヘッドスライダ。
- 請求の範囲第2項に記載のヘッドスライダにおいて、前記溝の深さは媒体対向面の空気流出端に向かうにつれて増大することを特徴とするヘッドスライダ。
- 請求の範囲第1項に記載のヘッドスライダにおいて、前記溝は媒体対向面の空気流出端に並列に延びることを特徴とするヘッドスライダ。
- 請求の範囲第4項に記載のヘッドスライダにおいて、前記溝の深さは媒体対向面の中心から離れるにつれて増大することを特徴とするヘッドスライダ。
- 請求の範囲第1項〜第5項のいずれかに記載のヘッドスライダにおいて、前記レール上に規定される空気軸受け面に前端を臨ませるヘッド素子をさらに備えることを特徴とするヘッドスライダ。
- 記録媒体と、媒体対向面で記録媒体に向き合わせられるヘッドスライダと、ヘッドスライダの媒体対向面に規定されるレールと、レールの空気流出端および媒体対向面の空気流出端の間で媒体対向面に規定される溝とを備えることを特徴とする記録媒体駆動装置。
- 請求の範囲第7項に記載の記録媒体駆動装置において、記録媒体の静止時に、記録媒体から離隔した位置にヘッドスライダを保持するロードアンロード機構をさらに備えることを特徴とする記録媒体駆動装置。
- 請求の範囲第8項に記載の記録媒体駆動装置において、前記ロードアンロード機構は、ヘッドスライダに関連付けられるロード部材と、ロード部材を受け止めるランプ部材とを備えることを特徴とする記録媒体駆動装置。
- 請求の範囲第9項に記載の記録媒体駆動装置において、前記溝はレールの空気流出端から媒体対向面の空気流出端に向かって延びることを特徴とする記録媒体駆動装置。
- 請求の範囲第10項に記載の記録媒体駆動装置において、前記溝の深さは媒体対向面の空気流出端に向かうにつれて増大することを特徴とする記録媒体駆動装置。
- 請求の範囲第9項に記載の記録媒体駆動装置において、前記溝は媒体対向面の空気流出端に並列に延びることを特徴とする記録媒体駆動装置。
- 請求の範囲第12項に記載の記録媒体駆動装置において、前記溝の深さは媒体対向面の中心から離れるにつれて増大することを特徴とする記録媒体駆動装置。
- 請求の範囲第7項〜第13項のいずれかに記載の記録媒体駆動装置において、前記レール上に規定される空気軸受け面に前端を臨ませるヘッド素子をさらに備えることを特徴とする記録媒体駆動装置。
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