WO2006027932A1 - 磁気ディスク用グライドヘッド - Google Patents

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WO2006027932A1
WO2006027932A1 PCT/JP2005/014742 JP2005014742W WO2006027932A1 WO 2006027932 A1 WO2006027932 A1 WO 2006027932A1 JP 2005014742 W JP2005014742 W JP 2005014742W WO 2006027932 A1 WO2006027932 A1 WO 2006027932A1
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WO
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slider
glide head
magnetic disk
flying
head
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Application number
PCT/JP2005/014742
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takeshi Sato
Susumu Matsui
Shinji Furuichi
Original Assignee
Hitachi Metals, Ltd.
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Publication date
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Priority to US10/574,690 priority Critical patent/US20070053108A1/en
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    • G—PHYSICS
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    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B5/60—Fluid-dynamic spacing of heads from record-carriers
    • G11B5/6005—Specially adapted for spacing from a rotating disc using a fluid cushion
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    • G11B5/4826—Mounting, aligning or attachment of the transducer head relative to the arm assembly, e.g. slider holding members, gimbals, adhesive
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    • G—PHYSICS
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    • G11B5/60—Fluid-dynamic spacing of heads from record-carriers
    • G11B5/6005—Specially adapted for spacing from a rotating disc using a fluid cushion
    • G11B5/6011—Control of flying height
    • G11B5/6076—Detecting head-disk contact

Definitions

  • the present invention relates to a glide head used for magnetic disk manufacturing inspection and the like.
  • Magnetic disks used in hard disk devices are made using a non-magnetic substrate such as disk-shaped glass or aluminum.
  • a magnetic film and a protective film mainly made of carbon are formed on the surface of a nonmagnetic material substrate, and a fluorocarbon lubricant is applied thereon.
  • Magnetic disks made in this way are combined with magnetic heads and used as recording devices for recording or reproducing information.
  • a magnetic disk glide head (hereinafter sometimes simply referred to as a glid head) serves as a sensor for detecting minute protrusions or foreign objects (hereinafter referred to as defects) generated on the surface of the magnetic disk. It is used in the inspection process of magnetic disks.
  • FIG. 15 is a perspective view showing a glide head described in Patent Document 1 in which a piezoelectric element is mounted on a slider.
  • the slider 10 has a pair of sliding rails 30.
  • a projecting portion 12 is provided on the side surface of the slider 10, and a piezoelectric element 40 is attached to the back surface of the slider of the projecting portion 12.
  • the output voltage of the piezoelectric element 40 both end forces in the polarization direction of the crystal constituting the piezoelectric element are also taken out by the lead wire 42 and output to the outside through the insulating tube 52 provided in the suspension arm 50.
  • the same reference numerals are used for the same parts and portions for easy understanding.
  • the operation principle of the glide head will be briefly described with reference to FIG.
  • the flexure 60 provided on the suspension arm 50 is attached to the back of the slider 10! Fure
  • the apex of the pivot 65 formed on the shear 60 is pressed against the back of the slider, the load is applied from the suspension arm 50 to the slider 10 and the slider is pressed against the magnetic disk 70.
  • the pivot 65 as a fulcrum, the slider 10 can move up, down, left, and right slightly.
  • the position where the pivot 65 applies a load to the slider is the load point.
  • piezoelectric elements and lead wires are omitted.
  • the slider 10 floats by the action of the air flow (indicated by the arrow in FIG.
  • the flying height h of the glide head is determined by various factors. It is mainly determined by the air velocity, the slider sliding rail width and the load. Since the rail width and load are determined by the structure of the glide head, the flying height of the glide head at a linear velocity determined by the number of rotations of the magnetic disk 70 and the position of the dail head on the magnetic disk (radial position on the magnetic disk). Is decided.
  • the glide head can be floated from the magnetic disk 70 to a constant flying height h by changing the rotation speed of the magnetic disk according to the position of the dail head on the magnetic disk so that the linear velocity is constant within the magnetic disk surface. it can.
  • a glide head has a constant condition in the magnetic disk surface, that is, the flying height h is constant in the magnetic disk surface, and the energy generated when the defect and the glide head collide with each other (see FIG.
  • the linear velocity is kept constant in the magnetic disk surface.
  • the slider of the glide head in any position on the magnetic disk with respect to the tangent of the circle on the magnetic disk on which the slider flies. Therefore, the direction of the slider (YAW angle) is constant, and the glide test is usually performed at 0 °.
  • the vibration generated by the collision is transmitted through the slider 10 and vibrates and deforms the piezoelectric element 40. Since charges are induced in the electrodes of the piezoelectric element 40, the voltage between the electrodes is taken out from the lead wire 42, and the defect 72 can be detected.
  • the slider 10 having a predetermined flying height h moves on the surface of the magnetic disk, the slider 10 contacts (collises) the defect 72 at a height higher than the flying height h. If the voltage of the piezoelectric element generated at this time and the position of the magnetic disk are known, a non-standard defect on the surface of the magnetic disk can be detected.
  • a positive floating is generally provided on both sides of the air inflow groove.
  • Two sliding rails that generate the upper pressure are protrudingly formed. Since two sliding rails are used, the attitude during flight can be kept stable.
  • the increase in capacity and size of magnetic disk devices that is, the increase in recording density
  • the width and length of the recording bit become smaller, and accordingly, the track width of the magnetic head is narrowed and the magnetic gap is narrowed.
  • the magnetic head slider is also downsized to move the magnetic head at high speed in the radial direction of the magnetic disk.
  • the gap between the magnetic disk of 12 nm or less and the magnetic head that is, the flying height h of the magnetic head slider has been required.
  • the rear end of the rail that determines the flying height h is also a defect detection portion, so the width of the portion where the defect is detected becomes smaller.
  • the movement width of the glide head in the radial direction of the magnetic disk is generally narrower than the width of the defect detection rail so that the magnetic disk Defect detection at a radial position with a square is performed multiple times on the same rail, improving the accuracy of defect detection. For this reason, if the rail width is narrowed, the inspection time takes longer, and the cost required for the inspection increases.
  • the life of the glide head is determined by the value of the output voltage.
  • measure the output voltage VO using a bump disk with a standard defect height.
  • the output voltage VI of the glide head is measured using a bump disk to confirm the measurement accuracy. For example, if VI is almost the same as VO, it can be determined that the dallying head is still usable and that the magnetic disk inspected has been inspected normally. If VI drops to the value of 60% of VO, it is judged that the lifetime has been reached at the time of replacement of the glide head, and the magnetic disk examined so far is judged to have been inspected normally.
  • VI is 30% of VO
  • Re-examination of the magnetic disk that was inspected because it was judged that there was an abnormality in the dallying head just by replacing the magnetic head.
  • the value of these VIs and whether or not to perform a retest will be determined by the glide head user.
  • the life can be determined by the value of VI.
  • the cause of the decrease in the output of the glide head may be a change in flying height due to deterioration of the piezoelectric element itself and wear of the slider.
  • Many glide heads that were replaced as they reached the end of their life were surveyed, and this was due mainly to changes in flying height caused by slider wear. For this reason, in order to obtain a long-life dally head, it is necessary to obtain a highly wear-resistant dally head.
  • Patent Document 1 JP-A-11 16163
  • An object of the present invention is to provide a high-sensitivity, wear-resistant and long-life magnetic disk glide head capable of efficiently transmitting vibration generated when a glide head collides with a magnetic disk defect to a piezoelectric element. It is to be.
  • the glide head for a magnetic disk of the present invention includes a suspension arm and a slider back surface that is inertially attached to the tip of the suspension arm via the flexure, and is provided on the flexure at the load point on the slider back surface. And a slider to which the pressing force from the suspension arm is applied by the pivot.
  • the slider protrudes from the bottom surface opposite the back surface and extends in parallel with a gap from the slider tip to the slider trailing edge, and the trailing edge that functions as a sensor that encounters a defect on the magnetic disk is located on the slider.
  • the magnetic disk glide head preferably has an upstream flying surface length of each sliding rail of 0.67 to 0.91 in total comparison of the upstream flying surface length and the downstream flying surface length. More preferably, the ratio is between 0.75 force and 0.85.
  • the upstream flying surface of the sliding rail may be continuous with the downstream flying surface.
  • the two sliding rails can be divided into an upstream floating surface and a downstream floating surface, respectively, by a groove formed in a lateral direction.
  • the upstream air bearing surface can have a tapered surface having an air bearing surface force of an angle of 0.3 to 1.0 ° as well as the tip force.
  • the upstream air bearing surface can have a flat air bearing surface at its tip.
  • the downstream flying surface spreads toward the rear end of the sliding rail, and the total width of the two sliding rail rear ends is the distance between the two sliding rail outer surfaces. Preferably 1Z2 or more.
  • the slider flying pitch angle is 140 to 380 ⁇ rad.
  • the relative linear velocity with respect to the magnetic disk is 8 to 16 mZsec, the flying height is 1 to 15 nm, the suspension arm is pushed. It is preferable that the pressure is obtained under the condition of 9.8 force, 58.8 mN.
  • the magnetic disk glide head of the present invention has a flying pitch angle of 140 to 380 rad.
  • the flying pitch angle is 140 rad.
  • the output voltage due to a magnetic disk defect becomes more than twice the output voltage of a conventional dallyhead with a flying pitch angle of 80 rad.
  • a large output voltage can be obtained even with small defects with a diameter of 1 ⁇ m or less, and the sensitivity is higher than before.
  • the life of a glide head can be expressed in terms of the number of magnetic disks that can be inspected before the magnetic disk is inspected and the glide head needs to be replaced.
  • the glide head of the present invention can inspect at least 1.2 to 2 times the number of magnetic disks, and has a long life.
  • FIG. 1 shows a glide head according to Example 1 of the present invention, and is a perspective view as seen from the bottom surface thereof.
  • FIG. 2 is a bottom view of the glide head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the floating pitch angle md.) And the ratio of the upstream floating surface length to the total floating surface length in the glide head of Example 1.
  • Fig. 5 is a graph showing the relationship of the output voltage (V) to the flying pitch angle ( ⁇ rad.) With the glide head of Example 1. The maximum and minimum output voltages for each flying pitch angle The range of values is also shown.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the output voltage (V) and the defect diameter in the glide head of Example 1 with the floating pitch angle as a parameter.
  • FIG. 7 shows the number of magnetic disks that could be inspected by the glide head of Example 1 before the glide head had to be replaced in relation to the flying pitch angle ( ⁇ rad.). It is a graph.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the glide head of Example 2 of the present invention as seen from the bottom surface thereof.
  • FIG. 9 is a bottom view of the glide head according to Example 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the floating pitch angle md.) Of the glide head of Example 2 and the ratio of the upstream floating surface length to the total floating surface length.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship of the output voltage (V) to the flying pitch angle md.) With the glide head of Example 2.
  • FIG. 12 (A) is a bottom view showing a glide head according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 12 (B) is a bottom view showing a glide head having another structure according to the third embodiment of the present invention.
  • 12 (C) is a bottom view showing a glide head having another structure according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 12 (D) is a bottom view showing a glide head having still another structure according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12E is a bottom view showing a glide head having still another structure according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 shows a glide head according to Example 4 of the present invention, and is a perspective view seen from the bottom thereof. is there.
  • FIG. 14 is a perspective view showing the glide head of Example 5 of the present invention as seen from the bottom thereof.
  • FIG. 15 is a perspective view of a glide head described in a known document.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining the function of the glide head.
  • the glide head according to the first embodiment of the present invention is shown in a perspective view of the bottom force in FIG. 1 and a bottom view in FIG.
  • the glide head is composed of a slider 10 and a suspension arm 50.
  • the slider 10 is flexibly attached to the front end of the suspension arm 50 through the flexure, and the load point on the back is flexibly attached to the flexure head.
  • the pressing force from the suspension arm 50 is applied by the provided pivot.
  • the mounting structure is the same as that of the conventional glide head.
  • the slider 10 protrudes on the lower surface opposite to the rear surface (sometimes called the air bearing surface), and the lower surface force also extends in parallel with a gap from the slider tip 14 to the slider rear end 16. Has 30 sliding rails.
  • the load point at which the pressing force from the suspension arm 50 is applied to the slider 10 by the pivot provided on the flexure is on the back of the slider, but the point on the lower surface of the slider corresponding to the load point is referred to as the ⁇ load point '' for convenience of explanation.
  • the load point 67 is located substantially on the center line between the two sliding rails 30.
  • the load point 67 is most preferably located on the center line between the two sliding rails 30.
  • the load point 67 is offset to the left or right within 1Z10 of the slider width (distance between the outer surfaces of the two sliding rails) from the center line. Can be.
  • Each sliding rail 30 has a trailing edge 34e near the slider trailing edge 16 that acts as a sensor that encounters a defect on the magnetic disk.
  • the slider 10 has a transducer 40, which is a piezoelectric element attached to the back of the slider 10, and when the rear end 34e of the sliding rail encounters a defect on the magnetic disk, the mechanical energy generated by the defect is converted into an electrical signal. Convert to detect defects. 1 and 2, the slider 10 has an overhang 12 on one side, and the transducer 40 is attached to the back of the overhang 12.
  • the slider 10 is made of alumina.titanium carbide (Al 2 O 3 —TiC)
  • the two sliding rails 30 have a length L: 1.22mm, rail width W: 0.16
  • the slider trailing edge 16 of the sliding rail 30 is chamfered, and its length is 0.03 mm.
  • each of the sliding rails 30 forms an air bearing surface.
  • the flying surfaces on the left and right sliding rails 30 are substantially at the same level, and a floating force is generated by the air flow that flows when the glide head travels at a linear velocity relative to the magnetic disk.
  • the sliding surface of the sliding rail 30 has a tapered surface 321 having an angle of 0.3 to 1.0 ° with respect to the air bearing surface. The lift is increasing when it begins to surface.
  • the length L of the tapered surface 321 is 0.2 mm.
  • Air bearing surface force of each sliding rail The slider front end 14 force is composed of an upstream air bearing surface 32 in the region up to the load point 67 and a downstream air bearing surface 34 in the region from the load point 67 to the slider rear end 16.
  • the upstream air bearing surface 32 includes a tapered surface 321 having a small angle (0.3 to 1.0 °).
  • the chamfered portion 341 at the rear end of the rail is not included in the downstream floating surface 34 because the angle is about 20 ° and there is almost no lift. Since the load point 67 is located at 0.98mm from the tip of the slider, the length of the upstream floating surface 32 L force 0.
  • the length of the downstream air bearing surface 34 is 98 mm and 0.24 mm. Lifting force acts on the entire floating surface, but since the lifting force acting on the upstream floating surface 32 on the slider tip 14 side is larger than the load point 67, the slider tip 14 becomes higher than the slider trailing end 16 and a flying pitch angle is generated.
  • the ratio of the length L of the upstream floating surface 32 to the total length L of the floating surface is about
  • the flying height of the glide head is the sliding of the glide head.
  • the height of the rear end of the rail was about 10 nm, and the flying pitch angle was about 270 rad.
  • the flying pitch angle was about 380 rad when the pressing force was 20 mN and the linear velocity was 15 mZsec.
  • the flying pitch angle is 2 to 4 times larger than the flying pitch angle of 80 to 100 rad in the conventional glide head.
  • the sensitivity of the glide head is as follows. And the life has been greatly improved.
  • the glide head vibrates with the load point as a fulcrum.
  • the magnitude of vibration caused by the collision between the magnetic disk defect and the rear end of the sliding rail of the glide head is the product of the distance L from the load point to the rear end of the sliding rail that detects the defect and the force F caused by the defect. This can be thought of as rotational torque T.
  • Fig. 3 (A) and Fig. 3 (Fig. B) Since the flying pitch angle of the glide head of the present invention is larger than the conventional flying pitch angle, the angle formed with the horizontal line of the slider in Fig. 3 (B) is increased. The angle formed with the horizontal line of the slider in Fig. 3 (A) is drawn small. ing. In Fig.
  • Tb> Ta also applies to the torque that gives vibration to the slider.
  • the torque is increased by 20 to 50%, so that the output voltage of the glide head of the present invention is higher than that of the conventional one. Comparing the components ga and gb of the force F, since ga> gb, the glide head of the present invention can be expected to have a longer life than the conventional glide head. Glide heads with various flying pitch angles are prepared, and the influence of the flying pitch angle on their output voltage and life is discussed below.
  • a glide head in which the ratio of the upstream floating surface length to the total floating surface length was changed from 0.5 to 0.95 by changing the distance from the slider tip to the load point with the glide head of Example 1 was prepared.
  • the force at which the suspension arm presses the glide head was 37 mN, and the magnetic disk was rotated relative to the glide head at a linear velocity of lOmZsec., And the flying pitch angle of each glide head was measured.
  • the flying pitch angle was determined by the specific force of the difference between the flying height at the tip of the sliding rail and the flying height at the trailing edge of each glide head, and the total floating surface.
  • Figure 4 shows the relationship between the flying pitch angle (rad.) Obtained here and the ratio of the upstream floating surface length to the total floating surface length.
  • the flying pitch angle could be changed from about 50 rad. Force to 470 rad.
  • the floating pitch angle exceeded 380 rad.
  • Figure 5 shows a graph of the output voltage (V) plotted against the flying pitch angle md.
  • the output voltage graph in Fig. 5 is plotted with the average value of the output voltage of the dalley head group having each flying pitch angle, and it shows the range of the maximum value and the minimum value of the output voltage together.
  • the output voltage measured here was obtained by amplifying the output voltage from the piezoelectric element 500 times with an amplifier. The output voltage increased almost linearly as the levitation pitch angle increased, and the average output voltage was about five times higher at 470 rad. Than the output voltage at the levitation pitch angle of 80 rad. As the flying pitch angle increases, the variation in output voltage among the five dalide heads in each group increases.
  • a levitation pitch angle force of less than 00 ⁇ rad. Is preferable.
  • a levitation pitch angle of 380 ⁇ rad. Or less is more preferable.
  • the glide heads prepared above the glide heads having flying pitch angles of 80, 140, 210, and 340 ⁇ rad. Were used, and the output voltage was measured using bump disks having defects with different diameters.
  • the defect in the alumina provided on the bump disk was a cylinder with a height of l lnm and had a diameter of 0.6 0. 98 ⁇ m, 1.4 ⁇ ⁇ , 1.8 m.
  • Four types of defects with different diameters were placed at the same radial position on one bump disk, and the output voltage of defects with different diameters was measured without changing the bump disk.
  • Figure 6 shows the average output voltage of the five glide heads in relation to the defect diameter, with the flying pitch angles of 80, 140, 210, and 340 ⁇ rad as parameters.
  • the number of magnetic disks that could be inspected before replacing the glide head increased, and 1 for a flying pitch angle of 140 rad. Or higher compared to the conventional flying pitch angle of 80 rad.
  • the number of magnetic disks can be inspected 2 to 2 times, and it can be seen that the life has been extended.
  • FIG. 8 is a perspective view of the glide head according to the second embodiment of the present invention as seen from the bottom force shown in FIG. 8, and the bottom view shown in FIG. Since the glide head of the second embodiment is different from the first embodiment in the structure of the sliding rail, the sliding rail will be described here.
  • the point on the slider lower surface corresponding to the load point at which the pressing force from the suspension arm 50 is applied to the slider 10 is also referred to as “load point” 6 7 for convenience, and the load point 67 is the sliding rail 30. 'Located virtually on the middle line between.
  • Two sliding rails 3 (each of which has an upstream floating surface 32 'in the region from the slider tip 14 to the load point 67 and a downstream floating surface 34' in the region from the load point 67 to the slider rear end 16 in the lateral direction.
  • the load point 67 is located at the center of the slider length (1.25 mm), that is, L: 0.625 mm from the tip.
  • the upstream air bearing surface 32 ' has a tapered surface 321 / with an angle between the air bearing surface force of 0.3 and 1.0 °, and its tip force.
  • Taper surface 321 / Upstream air bearing surface including 0.2mm length 32mm
  • the length L of ' is 0.6mm.
  • the length in the length direction of Grail is 0.45 mm.
  • the chamfered portion 341 ′ at the rear end of the rail has a large angle of about 20 ° and does not contribute to lift, so it is not included in the downstream flying surface 34 ′. Therefore, the length L of the downstream flying surface 34 ′ is 16 mm.
  • This dally head has an upstream flying surface
  • the ratio of 32 'length L to the total floating surface (L + L) is about 0.79.
  • the flying height of the glide head is about the height of the rear end of the sliding rail of the glide head. 10 nm, the flying pitch angle is about 295 rad.o
  • the load point 67 is located substantially on the center line between the sliding rails 30 '.
  • the roll angle of the glide head can be kept within ⁇ 10 rad.
  • the load point 67 is substantially located at the center between the front and rear ends of the slider on the center line.
  • the load point 67 is substantially on the center line at the rear end of the upstream air bearing surface.
  • the force can also be located from a position that has advanced forward by the length of the downstream floating surface to a position that has been moved backward by half the groove width from the rear end of the upstream floating surface.
  • the width of the groove provided in the lateral direction (length in the sliding rail length direction) in the glide head of Example 2 was changed, and the ratio of the upstream floating surface length to the total floating surface length was changed from 0.52 to 0.95.
  • a glide head was prepared. The force with which the suspension arm presses the glide head was 25 mN, and the magnetic disk was rotated relative to the glide head at a linear velocity of 10 m / sec., And the flying pitch angle of each glide head was measured.
  • the levitation pitch angle m d.) Obtained here is graphically shown in FIG. 10 in relation to the ratio of the upstream levitation surface length to the total levitation surface length.
  • Upstream air bearing surface length If the overall Z air bearing surface length is less than 0.67 or exceeds 0.91, the slope of the curve will be steep, and the slight increase in the upstream air bearing surface length will cause a sudden increase in the floating pitch angle. Change and upstream floating surface length If the total Z floating surface length exceeds 0.91, the floating pitch angle will become unstable, which is not appropriate. Upstream floating surface length Z Overall floating surface length is 0.6 A large levitation pitch angle is obtained in the range of 7 to 0.91, with little change. Upstream air bearing surface length If the overall Z air bearing surface length is in the range of 0.75 to 0.85, the floating air pitch angle is particularly stable against changes in the upstream air bearing surface length Z overall air bearing surface length.
  • Example 2 Five groups of glide heads each having a flying pitch angle different between 130 rad. Force and 400 / z rad. Were prepared. Each group consisted of 5 glide head forces. The average value of the levitation pitch angle of each group was 130, 210, 260, 340, 400 ⁇ rad., And was distributed within the levitation pitch angular force S ⁇ 5 rad. The load on the glide head was changed to adjust the flying height of the glide head from the bump disk to 10 ⁇ 0.2 nm.
  • the alumina protrusion (defect) provided on the used bump disk had a cylindrical shape with a diameter of 1 ⁇ m and a height of 1 lnm.
  • the output voltage of one piezoelectric element transducer is measured, and a graph depicting the output voltage (V) against the floating pitch angle (rad.) Is shown in Fig. 11.
  • the output voltage graph in Fig. 11 is plotted with the average value of the output voltage of the dalide head group with each flying pitch angle! /, Ru.
  • the output voltage measured here was obtained by amplifying the output voltage from the piezoelectric element 500 times with an amplifier. Comparing the output voltage in Fig. 11 with the output voltage in Fig. 5, the output voltage in Fig. 11 is about 1.5 times the output voltage in Fig. 5.
  • a glide head according to Embodiment 3 of the present invention is shown in bottom views of FIGS. 12 (A) to 12 (E). Since the glide head of Example 3 differs from that of Example 2 in the structure of the sliding rail, the sliding rail is described here.
  • each of the two sliding rails 30 has an upstream flying surface 32 mm in the region up to the slider tip force load point 67 and a bottom in the region from the load point 67 to the slider rear end. It is divided by a groove 36a provided laterally on the floating surface 34 ⁇ . However, there is an uncut portion in the groove 36a, and the upstream floating surface 32 ⁇ and the downstream floating surface 34 ⁇ are partially connected by a thin plying rail 38a.
  • the upper surface of the bridging rail 38a serves as the air bearing surface, but if the width is less than 20% of the width of the sliding rail 30mm, there is no significant effect on the flying pitch angle.
  • the bridging rail width Z sliding rail width is in the range of 5 to 10%.
  • the glide head has a flying pitch angle reduction of several / z rad. Compared to the glide head of Example 2, and the glide head of Example 2 has a bridging rail with a width of 15% of the sliding rail width.
  • the flying pitch angle was 30-50 ⁇ rad smaller than the head.
  • the bridging rail 38a is provided along the outer side surface of the sliding rail 30 ".
  • the bridging rail 38b is provided in the sliding rail 30.
  • the bridging rail 38c is provided along the inner side surface of the sliding rail 30.
  • the dulling head shown in FIG. Gray 38d is provided so that the inner side force of the sliding rail 30 is also connected to the outer side of the sliding rail 30.
  • the sliding rail 38e that is left uncut by the arcuate groove 36e is sliding on the ride head shown in Fig. 12 (E). It is provided along the outer surface of the rail 30. As shown in Fig. 12 (B) to (E)!
  • /, Ru! 12A is the same as the gliding head shown in Fig. 12 (A), and the bridging rails 38a 38e provided on both sliding rails 30 are connected to the center line passing through the load point in order to keep the glide head roll angle small.
  • U preferring to be symmetrical.
  • FIG. 13 is a perspective view of the glide head of Example 4 of the present invention viewed from the bottom.
  • the two sliding rails 30' each have a slider tip 14 Upstream floating surface 32 ⁇ in the region from load point 67 to load point 67 and in the region from load point 67 to slider rear end 16 It is separated from the downstream air bearing surface 3 by a groove 36 provided laterally.
  • the upstream air bearing surface 32 ′ also has a tapered surface 321 / with an angle of 0.3 to 1.0 ° with respect to the air bearing surface, and each tip force.
  • the chamfer 34 at the rear end of the rail does not contribute to lift at an angle of about 20 °, so it is not included in the downstream floating surface 34 ⁇ .
  • the rear end 34 of the downstream floating surface 34 ⁇ is as wide as about 130% of the width of the upstream floating surface 32 ⁇ .
  • the width of the tip of the downstream air bearing surface is the same as the width of the upstream air bearing surface, and the downstream air bearing surface is shorter than that of the upstream air bearing surface. There is no big effect on the corners.
  • the glide head of Example 4 was not significantly different from that of Example 2 in terms of the flying pitch angle. However, with the glide head of Example 4 in which the downstream end of the air bearing surface was widened, the time required to inspect the bump disk could be shortened by 30%.
  • FIG. 14 is a perspective view of the glide head of Example 5 of the present invention viewed from the bottom.
  • the glide head of Example 5 differs from that of Example 2 in the structure of the tip of the upstream floating surface of the sliding rail.
  • An inflow flat surface 323 ′ is formed at a length of 0.08 mm from the tip of the upstream air bearing surface, which is 0.8 m lower than the air bearing surface.
  • the width of the downstream air bearing surface rear end 34 e ′ is about 160% of the upstream air bearing surface width.
  • the inflow flat surface 323 ' serves as the upstream air bearing surface 32', and the inflow flat surface 323 ⁇ can be treated as a part of the upstream air bearing surface 32 ⁇ .
  • This dallying head had a flying pitch angle similar to that of the glide head of Example 2.
  • the width of the rear end 34 of the air bearing surface is wide, the time required to inspect the magnetic disk can be reduced by about 40%.
  • the present invention it is possible to improve the sensitivity of the dallying head for detecting a defect of a magnetic disk used in the hard disk device and to extend the life. Due to the trend toward higher capacity and smaller size of hard disk drives, magnetic head sliders are required to have a flying height of 12 nm or less, and accordingly, a high height for detecting magnetic disk defects of 9 nm or less. Need a glide head with sensitivity. At the same time, a long-life dalling head is required to improve the efficiency of magnetic disk detection. The glide head of the present invention meets these requirements.

Landscapes

  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

　磁気ディスク欠陥による振動を効率よく圧電素子などに伝えられる高感度で、耐磨耗性の高く長寿命な磁気ディスク用グライドヘッドを開示している。そのグライドヘッドは、フレキシャーを介してサスペンションアーム先端に弾性的に取り付けられているとともに、フレキシャーに設けられたピボットによって荷重点にサスペンションアームからの押圧力が加えられているスライダーを有する。スライダーは、下面から突出しスライダー先端から後端まで間隔を開けて平行に延びており、磁気ディスク欠陥を検出する後端をスライダー後端近くに持つ２本のスライディングレールを有する。各スライディングレールは浮上ピッチ角が１４０から３８０μｒａｄ．となるように、スライダー先端から荷重点までの領域にある上流浮上面と荷重点からスライダー後端までの領域にある下流浮上面とを持つ。上流浮上面長さが浮上面全長対比で０．６７から０．９１であるのが好ましい。

Description

明 細 書
磁気ディスク用グライドヘッド
技術分野
[0001] 本発明は磁気ディスクの製造検査等に使用されるグライドヘッドに関する。
背景技術
[0002] ハードディスク装置に使用される磁気ディスクは、円盤状のガラスあるいはアルミ- ゥム等の非磁性材基板を用いて ヽる。非磁性材基板の表面に磁性膜と主に炭素か らなる保護膜とを成膜し、その上にフルォロカーボン系の潤滑剤を塗布している。こ のように作られた磁気ディスクは磁気ヘッドと組み合わせ、情報を記録あるいは再生 する記録装置として用いられている。磁気ディスク用グライドヘッド (以降、単にグライ ドヘッドと呼称することもある）は、この磁気ディスクの表面に発生した微小な突起ある いは異物等（以降、欠陥と称する）を検出するためのセンサーとして、磁気ディスクの 検査工程で用いられている。グライドヘッドは数種実用化されているが、圧電素子を 搭載したものとヘッド外部に AE (Acoustic Emission)センサーを取り付けたものが主 流となっている。圧電素子方式と AE方式とは、磁気ディスクの表面に発生した微小 な欠陥にグライドヘッドのスライダーが衝突して生じる振動を電圧に変換する方式が 異なるだけなので、この明細書では圧電素子方式でグライドヘッドの説明を行う。
[0003] 圧電素子をスライダーに搭載したグライドヘッドは、特許文献 1に記載されて 、る。
図 15に、圧電素子をスライダーに搭載した特許文献 1に記載されて ヽるグライドへッ ドを斜視図で示す。スライダー 10は、一対のスライディングレール 30を有する。スライ ダー 10の側面に張り出し部 12が設けられ、張り出し部 12のスライダー背面に圧電素 子 40が取り付けられている。圧電素子 40の出力電圧は圧電素子を構成する結晶の 分極方向の両端力もリード線 42により取り出され、サスペンションアーム 50に設けた 絶縁性チューブ 52のなかを通して外部に出力される。以後、説明を判り易くするため 、同一の部品および部位には同じ符号を用いている。
[0004] グライドヘッドの動作原理を、図 16を用いて簡単に説明する。スライダー 10の背面 にサスペンションアーム 50に設けられたフレキシヤー 60が取り付けられて!/、る。フレ キシヤー 60に形成されたピボット 65の頂点をスライダー背面に押し当ててスライダー 10にサスペンションアーム 50から荷重をカ卩えてスライダーを磁気ディスク 70に押付 けている。ピボット 65を支点としてスライダー 10が、僅かであるが上下左右に動くこと ができる。ピボット 65がスライダーに荷重を与える位置が荷重点となる。図 16では、 圧電素子やリード線等を省略している。スライダー 10が磁気ディスク 70の回転に伴う 空気流（図 16に矢印で示している）の作用により浮上する。空気はスライダーの先端 から後端に向かって流れる。グライドヘッドの浮上高さ hは種々の要素で決まる力 主 に空気の流速と、スライダーのスライディングレール幅と、荷重とによって決まる。レー ル幅と荷重とはグライドヘッドの構造によって決まっているため、磁気ディスク 70の回 転数と磁気ディスク上のダライドヘッド位置 (磁気ディスク上の半径位置）によって決ま る線速度でグライドヘッドの浮上高さが決まる。線速度を磁気ディスク面内で一定とな るように磁気ディスク上でダライドヘッドの位置に応じて磁気ディスク回転速度を変え て、グライドヘッドを磁気ディスク 70から一定の浮上高さ hに浮上させることができる。
[0005] 一般に、グライドヘッドは、磁気ディスク面内を一定の条件、すなわち、浮上高さ hを 磁気ディスク面内で一定とし、かつ、欠陥とグライドヘッドとの衝突時に発生するエネ ルギーを揃える（欠陥とグライドヘッドとの相対速度を一定にする）ために、線速度を 磁気ディスク面内で一定としている。また、浮上高さや飛行時の姿勢を磁気ディスク 面内で一定とするために、グライドヘッドのスライダーは磁気ディスク上のいずれの位 置においても、スライダーが飛行する磁気ディスク上の円の接線に対してスライダー の進む方向（YAW角）は一定であり、通常 0° でグライドノ、イトテストが行われる。スラ イダー 10が磁気ディスク 70上の欠陥 72に接触あるいは衝突すると、衝突により発生 する振動がスライダー 10を伝わって圧電素子 40を振動変形させる。圧電素子 40の 電極に電荷が誘起されるので、リード線 42から電極間電圧を取り出し欠陥 72の検出 ができる。所定の浮上高さ hをもつスライダー 10が磁気ディスクの面上で移動すると、 浮上高さ hよりも高 、欠陥 72にスライダー 10が接触 (衝突)する。このとき発生する圧 電素子の電圧と磁気ディスクの位置とを知れば、磁気ディスク表面にある規格外の欠 陥を検知することができる。
[0006] このような原理で動作するグライドヘッドでは一般的に空気流入溝の両側に正の浮 上圧力を発生させるスライディングレール 2本が突出形成されて ヽる。 2本のスライデ イングレールを用いているので、飛行時の姿勢を安定に保つことができる。
[0007] 近年の磁気ディスク装置の高容量化と小型化、つまり高記録密度化は猛烈な勢 ヽ で進んでいる。記録密度を上げるために、記録ビットの幅と長さはますます小さくなり 、それに伴 、磁気ヘッドの狭トラック幅化と磁気ギャップの狭ギャップィ匕が進んで 、る 。また、磁気ヘッドを磁気ディスク径方向へ高速で移動させるため、磁気へッドスライ ダーも小型化している。記録密度を上げるため、 12nm以下の磁気ディスクと磁気へ ッドとの隙間、即ち磁気ヘッドスライダーの浮上高さ hが求められるようになつてきた。
[0008] 磁気ヘッドが磁気ディスク上を浮上し、情報の記録や再生を行う場合、磁気ディスク 表面に磁気ヘッドのスライダーの浮上高さよりも高い欠陥があると、スライダーが磁気 ディスクと衝突を起こし、正確な情報の記録や再生ができなくなる。また、データの破 損や磁気ディスク装置の故障を引き起こす原因にもなる。そのために、磁気ディスク 表面の欠陥は磁気ヘッドのスライダーの浮上高さより低くする必要がある。スライダー の浮上高さの極小化に伴って、磁気ディスクの欠陥に許容される高さはますます低く なる傾向にあり、その高さ要求は 9nm以下になってきて 、る。
[0009] グライドヘッドの浮上高さを下げることは、線速度が同じであればスライダーのスライ ディングレール幅を狭くする力、荷重を大きくすることで実現できる。荷重を大きくする と、スライダーが磁気ディスク表面から浮上するまでの時間がかかり、また磁気デイス クに傷を付ける危険が大きくなるため、余り好ましくない。また、荷重点を変えずに荷 重を大きくすると、スライダーのピッチ角が小さくなるため、グライドヘッドの感度低下 を招くため好ましくない。荷重を変えずに浮上高さを下げるには、浮揚力を発生して いるレールの幅を小さくすることが有効である。し力し、レール幅を小さくして浮上高さ を下げると浮上高さ hを決めているレールの後端が欠陥の検出部でもあるので、欠陥 検出をする部分の幅が小さくなる。磁気ディスク表面の全面を検査するには、磁気デ イスクのある半径位置にグライドヘッドを止めて検査をするごとにグライドヘッドを少な くともレール幅間隔で磁気ディスクの径方向に移動し、それを繰り返して磁気ディスク 全面の検査をするので、検査に時間が力かるという問題がある。磁気ディスクの径方 向へのグライドヘッドの移動幅を欠陥検出レール幅よりも一般的に狭くし、磁気ディス クのある半径位置での欠陥検出を同一レールで複数回行い、欠陥検出の精度をより 向上させている。そのために、レール幅を狭くすると検査時間が長くかかり、検査に要 するコストがかさむ。
[0010] 磁気ディスク上の高さの低い欠陥を確実に検出するには、欠陥との衝突に敏感に 反応する高感度グライドヘッドが必要となってきた。検出しなければならな ヽ欠陥の 高さが低いと、一般にその欠陥の体積が減少し、欠陥とグライドヘッドスライダーとの 衝突で発生する振動が小さくなるためである。グライドヘッドの欠陥検出感度を上げ るには、欠陥とグライドヘッドスライダーとの衝突時の力を、スライダーの振動に変換 する効率を上げる必要がある。
[0011] 磁気ディスク装置がコンピューターだけでなぐテレビ等の録画やコピー機等々幅 広 、分野に使われるようになるに従 、、数量の増カロと価格の低下の要求が強くなつ て来ている。このような要求を満たすには、磁気ディスクそのものの製造技術や製造 工程等の検討の他に、検査工程の効率ィ匕が求められる。検査工程の一つであるダラ イドハイト検査では、それに用いるグライドヘッドの長寿命化が最も重要である。グライ ドヘッドの長寿命化、すなわち 1本のダライドヘッドで検査できる磁気ディスクの枚数 を増やすことにより、グライドヘッド自体の使用量を低減することができる。また、グライ ドハイト検査機のダライドヘッドを交換するには時間がかかり、その間ディスクの検査 が出来なくなる。グライドヘッドを長寿命化して、グライドヘッドの使用量を減らして、 グライドヘッドの交換頻度を減らすことで検査機の稼働時間が長くなり、磁気ディスク の製造コストの低減と生産量の増加が可能となる。
[0012] グライドヘッドの寿命は、出力電圧の値で判定する。グライドヘッドを磁気ディスクの 検査に用いる前に、基準の欠陥高さを持つバンプディスクを用いて出力電圧 VOを測 定する。決められた枚数の磁気ディスク検査を行った時点で、測定精度の確認のた め、バンプディスクを用いてグライドヘッドの出力電圧 VIを測定する。例えば、 VIが VOと殆んど変わらなければ、そのダライドヘッドはまだ使えることと、検査した磁気デ イスクは正常に検査されたと判断できる。 VIが VOの 60%の値まで低下していたら、 グライドヘッドの交換時期で寿命が来たと判断するとともに、これまでに検査した磁気 ディスクは正常に検査されたと判断する。 VIが VOの 30%の値となっていたら、グライ ドヘッドの交換だけでなぐダライドヘッドに異常があつたと判断し検査した磁気デイス クの再検査を行う。これらの VIの値や再検査を実施するかどうかの判断は、グライド ヘッドの使用者が行う。また、 VIと VOの比率に代えて、 VIの値で寿命を決めることも できる。
[0013] グライドヘッドの出力低下の原因は、圧電素子そのものの劣化とスライダーの磨耗 による浮上高さの変化が考えられる。寿命が来たとして交換された数多くのグライドへ ッドを調査したところ、圧倒的にスライダーの磨耗による浮上高さの変化が原因であ つた。このことから、長寿命のダライドヘッドを得るためには、耐磨耗性の高いダライド ヘッドを得る必要がある。
特許文献 1 :特開平 11 16163号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0014] 本発明の目的は、グライドヘッドと磁気ディスク欠陥との衝突時に発生する振動を 効率良く圧電素子に伝えられる高感度で、耐磨耗性の高く長寿命な磁気ディスク用 グライドヘッドを提供することである。
課題を解決するための手段
[0015] 本発明の磁気ディスク用グライドヘッドは、サスペンションアームと、スライダー背面 をフレキシヤーを介してサスペンションアーム先端に弹性的に取り付けられているとと もに、スライダー背面の荷重点にフレキシヤーに設けられたピボットによってサスペン シヨンアームからの押圧力が加えられているスライダーとを有す。そのスライダーは、 背面と反対の下面に、下面力 突出するとともにスライダー先端からスライダー後端ま で間隔を開けて平行に延びており、磁気ディスク上の欠陥と遭遇するセンサーとして 機能する後端をスライダー後端近くに有する 2本のスライディングレールと、背面に取 り付けられた、欠陥による機械的エネルギーを電気信号へ変換するトランスデューサ 一と、 2本のスライディングレール間の実質上中央線上にある荷重点とを持つ。各スラ イデイングレールはスライダーの浮上ピッチ角が 140から 380 rad.となるように、ス ライダー先端力 荷重点までの領域にある上流浮上面と荷重点からスライダー後端 までの領域にある下流浮上面とを持って 、る。 [0016] 前記磁気ディスク用グライドヘッドは各スライディングレールの上流浮上面長さが、 上流浮上面長さと下流浮上面長さとの合計対比で 0. 67から 0. 91であることが好ま しい。前記比は 0. 75力ら 0. 85であることが更に好ましい。
[0017] 前記磁気ディスク用グライドヘッドはスライディングレールの上流浮上面が下流浮上 面に連続していることができる。あるいは、 2本のスライディングレールが横方向に設 けられた溝によってそれぞれ上流浮上面と下流浮上面とに分けられていることができ る。
[0018] 本発明の磁気ディスク用グライドヘッドにおいて、上流浮上面が浮上面力 0. 3か ら 1. 0° の角度を持ったテーパー面をその先端力も持っていることができる。あるい は上流浮上面がその先端に平坦浮上面を持つことができる。
[0019] 本発明の磁気ディスク用グライドヘッドにおいて、下流浮上面がスライディングレー ルの後端に向かって広がっており、 2本のスライディングレール後端の合計幅が 2本 のスライディングレール外側面間距離の 1Z2以上であることが好まし 、。
[0020] 本発明の磁気ディスク用グライドヘッドでスライダー浮上ピッチ角 140から 380 μ ra d.は、磁気ディスクとの相対線速度： 8から 16mZsec、浮上高さ： 1から 15nm、サス ペンションアームの押圧力： 9. 8力ら 58. 8mNの条件下で得られることが好ましい。 発明の効果
[0021] 本発明の磁気ディスク用グライドヘッドは 140から 380 rad.の浮上ピッチ角をも つ。浮上ピッチ角が 140 rad.以上になると、磁気ディスク欠陥による出力電圧は、 従来の浮上ピッチ角 80 rad.を持っているダライドヘッドにおける出力電圧に比べ て約 2倍以上となる。また、直径 1 μ m以下の小さな欠陥によっても大きな出力電圧 が得られ、従来よりも高感度となっている。
[0022] グライドヘッドの寿命を磁気ディスクを検査してグライドヘッドの交換が必要になるま でに検査をすることができた磁気ディスク枚数で表すと、従来の浮上ピッチ角 80 m d.のグライドヘッドに比べて本発明のグライドヘッドでは少なくとも 1. 2から 2倍の磁 気ディスク枚数を検査することができ、長寿命となって ヽる。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]図 1は本発明の実施例 1のグライドヘッドを示し、その底面から見た斜視図であ る。
[図 2]図 2は本発明の実施例 1のグライドヘッドを示し、その底面図である。
圆 3]グライドヘッドのスライダーに働ぐ欠陥によって生じる力 Fと距離 Lとを従来のグ ライドヘッド（図 3 (A) )と本発明のグライドヘッド（図 3 (B) )とについて各々説明する 説明図である。
[図 4]図 4は実施例 1のグライドヘッドで浮上ピッチ角 md. )の、上流浮上面長さの 浮上面全長に対する比率との関係を示すグラフである。
[図 5]図 5は実施例 1のグライドヘッドで出力電圧 (V)の、浮上ピッチ角（ μ rad. )に対 する関係を示すグラフで、各浮上ピッチ角について出力電圧の最大値と最小値との 範囲を併せて示している。
圆 6]図 6は実施例 1のグライドヘッドで出力電圧 (V)の欠陥直径との関係を浮上ピッ チ角をパラメータとして示すグラフである。
[図 7]図 7は実施例 1のグライドヘッドで、グライドヘッド交換が必要となるまでに検査 をすることができた磁気ディスク枚数を浮上ピッチ角（ μ rad. )との関係で示している グラフである。
[図 8]図 8は本発明の実施例 2のグライドヘッドを示し、その底面から見た斜視図であ る。
[図 9]図 9は本発明の実施例 2のグライドヘッドを示し、その底面図である。
[図 10]図 10は実施例 2のグライドヘッドで浮上ピッチ角 md. )の、上流浮上面長 さの浮上面全長に対する比率との関係を示すグラフである。
[図 11]図 11は実施例 2のグライドヘッドで出力電圧 (V)の浮上ピッチ角 md. )に 対する関係を示すグラフである。
[図 12]図 12 (A)は本発明の実施例 3のグライドヘッドを示す底面図、図 12 (B)は本 発明の実施例 3で他の構造をしたグライドヘッドを示す底面図、図 12 (C)は本発明 の実施例 3で更に他の構造をしたグライドヘッドを示す底面図、図 12 (D)は本発明 の実施例 3で更に他の構造をしたグライドヘッドを示す底面図そして図 12 (E)は本発 明の実施例 3で更に他の構造をしたグライドヘッドを示す底面図である。
[図 13]図 13は本発明の実施例 4のグライドヘッドを示し、その底面から見た斜視図で ある。
[図 14]図 14は本発明の実施例 5のグライドヘッドを示し、その底面から見た斜視図で ある。
[図 15]図 15は公知文献に記載されているグライドヘッドの斜視図である。
[図 16]図 16はグライドヘッドの働きを説明するための説明図である。
符号の説明
[0024] 10 スライダー
14 スライダー先端
16 スライダー後端
30, 30' , 30グ スライディングレール
32, 32' 上流浮上面
34, 34' 下流浮上面
34e, 34e' 後端
36, 36a, 36b, 36c, 36d, 36e 溝
40 トランスデューサー (圧電素子）
50 サスペンションアーム
67 荷重点
321, 321/ テーパー面
発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下図面を参照しながら本発明のグライドヘッドを実施例について詳細に説明する 。同じ部品、部位には同一の参照符号を用いる。
実施例 1
[0026] 本発明の実施例 1のグライドヘッドを、図 1の底面力 見た斜視図及び図 2の底面 図で示している。グライドヘッドは、スライダー 10とサスペンションアーム 50とからなつ ていて、スライダー 10はフレキシヤーを介してその背面をサスペンションアーム 50の 先端に弹性的に取り付けられているとともに、その背面にある荷重点にフレキシヤー に設けられたピボットによってサスペンションアーム 50からの押圧力が加えられてい る。フレキシヤーの構造と、スライダーをサスペンションアームへフレキシヤーを介して 取り付けて 、る構造とは従来のグライドヘッドのものと同じなので図示をして 、な 、。 スライダー 10は、背面と反対の下面 (エアーベアリング面と呼ばれることもある）に、下 面力も突出するとともにスライダー先端 14からスライダー後端 16まで間隔を開けて平 行に延びて 、る 2本のスライディングレール 30を持つ。フレキシヤーに設けられたピ ボットによってサスペンションアーム 50からの押圧力がスライダー 10に加えられてい る荷重点はスライダーの背面にあるが、荷重点に対応するスライダー下面における点 を説明の便宜上「荷重点」 67と呼ぶ。荷重点 67は 2本のスライディングレール 30間 の実質上中央線上に位置する。荷重点 67は 2本のスライディングレール 30間の中央 線上に位置するのが最も好ましいが、中央線からスライダー幅（2本のスライディング レール外側面間距離)の 1Z10以内左あるいは右に偏った位置にあることができる。 荷重点 67が中央線力もスライダー幅の 1/10以内偏った位置にあると、グライドへッ ドのロール角を lO /z rad.以内に保つことができる。各スライディングレール 30が 磁気ディスク上の欠陥と遭遇するセンサーとして働く後端 34eをスライダー後端 16近 くに持つ。スライダー 10はその背面に取り付けられた圧電素子であるトランスデュー サー 40を持っており、スライディングレール後端 34eが磁気ディスク上の欠陥と遭遇 したときに、欠陥によって生じた機械的エネルギーを電気信号に変換して欠陥を検 出する。図 1と図 2に示すダライドヘッドでは、スライダー 10は一方の側に張り出し部 1 2を持ち、トランスデューサー 40がその張り出し部 12の背面に取り付けられている。
[0027] ここでスライダー 10はアルミナ.チタンカーバイド（Al O — TiC)で作られており、ス
2 3
ライダー長さ L : 1. 25mm、スライダー幅 W ： 1.0mm、スライダー高さ H : 0. 4m
10 10 10 mである。 2本のスライディングレール 30は、長さ L : 1.22mm、レール幅 W : 0. 16
30 30
5mmである。スライディングレール 30のスライダー後端 16に面取りが施され、その長 さし が 0. 03mmとなっている。
341
[0028] スライディングレール 30それぞれの下面が浮上面を構成している。左右のスライデ イングレール 30にある浮上面は実質的に同じレベルにあり、グライドヘッドが磁気ディ スクと相対的にある線速度で走行したときに流入する空気流によって浮上力を生じる 。スライディングレール 30の浮上面には、浮上面に対して 0. 3から 1. 0° の角度を 持ったテーパー面 321をその先端力も持っており、グライドヘッドが磁気ディスクから 浮上し始めるときに揚力が大きくなるようになつている。ここでテーパー面 321の長さ L が 0. 2mmとなっている。
321
[0029] 各スライディングレールの浮上面力 スライダー先端 14力も荷重点 67までの領域に ある上流浮上面 32と荷重点 67からスライダー後端 16までの領域にある下流浮上面 34とからなっている。上流浮上面 32は小さな角度 (0. 3から 1. 0° )を持っているテ 一パー面 321を含んでいる。しかし、レール後端にある面取り部 341は、角度が約 20 ° と大きく揚力がほとんどないので下流浮上面 34には含めない。荷重点 67がスライ ダー先端から 0. 98mmのところに位置しているので、上流浮上面 32の長さ L 力 0.
32
98mmで、下流浮上面 34の長さが 0. 24mmである。浮上面全体に揚力が働くが、 荷重点 67よりもスライダー先端 14側にある上流浮上面 32に働く揚力が大きいために スライダー先端 14がスライダー後端 16よりも高くなり浮上ピッチ角が生じる。この実施 例のダライドヘッドでは上流浮上面 32の長さ L の浮上面全長 L に対する比率が約
32 30
0. 80である。サスペンションアーム 50がスライダー 10を押し下げる力（荷重、押圧力 )を 37mNとして、磁気ディスクをグライドヘッドに対して線速度 lOm/sec.で回転し たとき、グライドヘッドの浮上高さがグライドヘッドのスライディングレール後端の高さ で約 10nm、浮上ピッチ角が約 270 rad.であった。押圧力を 20mNとして、線速 度を 15mZsec.としたときの浮上ピッチ角は約 380 rad.であった。
[0030] 浮上ピッチ角に関しては、従来のグライドヘッドにおける浮上ピッチ角 80から 100 rad.と比べて 2から 4倍の大きさとなっているので、下に説明するように、グライドへ ッドの感度と寿命の面で大幅に改善されている。
[0031] グライドヘッドは荷重点を支点として振動する。磁気ディスクの欠陥とグライドヘッド のスライディングレール後端との衝突によって生じる振動の大きさは、荷重点から欠 陥を検出するスライディングレール後端までの距離 Lと、欠陥による力 Fとの積である 回転トルク Tで考えることができる。グライドヘッドのスライダー 10に働ぐ欠陥によつ て生じた力 Fと距離 Lとを従来のグライドヘッドと本発明のグライドヘッドとについてそ れぞれ説明図を図 3 (A)と図 3 (B)とに示している。本発明のグライドヘッドの浮上ピ ツチ角が従来の浮上ピッチ角よりも大きいので図 3 (B)のスライダーの水平線となす 角を大きぐ図 3 (A)のスライダーの水平線となす角を小さく描いている。図 3 (A)で、 荷重点 67からスライディングレール後端 34eまでの距離 La、欠陥による力 Fとすると 、力 Fは Laに垂直な成分 kaと La方向成分 gaとに分けることができる。トルク Ta = Lax kaによってスライダーの振動が生じる。力 Fの La方向成分 gaがスライディングレール 後端と欠陥とがこすりあう力である。図 3 (B)で、荷重点 67からスライディングレール 後端 34eまでの距離 Lb、欠陥による力 Fとすると、力 Fは Lbに垂直な成分 kbと Lb方 向成分 gbとに分けることができる。スライダーの振動を生じるトルクは Tb = Lbxkbで あり、 kb >kaなので距離 Laと Lbとが同じ場合、スライダーに振動を与えるトルクに関 しても Tb >Taとなる。浮上ピッチ角が 2から 4倍となると、トルクが 20から 50%大きく なるので、本発明のグライドヘッドでは従来のものよりも出力電圧が高くなる。力 Fの 成分 gaと gbとを比較すると、 ga>gbなので本発明のグライドヘッドは従来のグライド ヘッドよりも長寿命であることが期待できる。種々の浮上ピッチ角をもったグライドへッ ドを準備して、それらの出力電圧と寿命とに浮上ピッチ角が及ぼす影響を以下に検 討する。
[0032] 浮上ピッチ角に及ぼす荷重点の影響
実施例 1のグライドヘッドでスライダー先端カゝら荷重点までの距離を変えて上流浮上 面長さの浮上面全長に対する比率を 0. 5から 0. 95まで変えたグライドヘッドを準備 した。サスペンションアームがグライドヘッドを押圧する力を 37mNとして、磁気デイス クをグライドヘッドに対して線速度 lOmZsec.で回転させて、各グライドヘッドの浮上 ピッチ角を測定した。浮上ピッチ角は、各グライドヘッドのスライディングレール先端 の浮上高さとスライディングレール後端の浮上高さとの差と浮上面全長との比力 求 めた。ここで求めた浮上ピッチ角（ rad. )を上流浮上面長さの浮上面全長に対する 比率との関係を図 4にグラフで示す。荷重点の位置を変えることによって、浮上ピッチ 角を約 50 rad.力ら 470 rad.まで変えることができた。し力し、上流浮上面長さ Z浮上面全長が 0. 91を超えると浮上ピッチ角が 380 rad.を超えるとともに、不安 定となった。
[0033] 出力電圧に及ぼす浮上ピッチ角の影響
実施 ί列 1のグライドヘッドについて、 80 μ rad.力ら 470 rad.まで 70 rad.間隔で 違えた浮上ピッチ角をそれぞれもった 7グループのグライドヘッドを準備した。各ダル ープは 5本のグライドヘッドから構成されて!、た。各グループの浮上ピッチ角の平均 値力 0, 140, 210, 270, 340, 400, 470 μ rad.であり、各グループ内の浮上ピ ツチ角が ± 5 rad.内に分布して 、た。グライドヘッドへの荷重を変えてバンプディ スクカものダライドヘッドの浮上高さを 10 ± 0. 2nmになるように調整した。使用した バンプディスクに設けられたアルミナの突起 (欠陥）は直径 1 μ mで高さ l lnmの円柱 形であった。各グライドヘッドについて圧電素子トランスデューサ一の出力電圧を測 定し、出力電圧 (V)を浮上ピッチ角 md. )に対して描いたグラフを図 5に示す。図 5の出力電圧のグラフは各浮上ピッチ角を持つダライドヘッドグループの出力電圧の 平均値でプロットしており、出力電圧の最大値と最小値との範囲を併せて示して ヽる 。なお、ここで測定した出力電圧は圧電素子からの出力電圧を 500倍にアンプで増 幅して求めた。浮上ピッチ角が大きくなるに従い出力電圧がほぼ直線的に増加し、 浮上ピッチ角 80 rad.の出力電圧に対して 470 rad.では平均出力電圧が約 5 倍となった。浮上ピッチ角が大きくなるに従 、各グループにある 5本のダライドヘッド 間での出力電圧のばらつきが大きくなつている。そこで浮上ピッチ角力 00 μ rad. 未満が好ましぐ 380 ^ rad.以下の浮上ピッチ角がより好ましい。浮上ピッチ角が 14 O ^ rad.以上になると、従来のグライドヘッドの浮上ピッチ角 80 rad.における出力 電圧の約 2倍以上の出力電圧が得られた。
[0034] 上で準備したグライドヘッドのうち、浮上ピッチ角 80, 140, 210, 340 μ rad.のグ ライドヘッドを用い、直径の異なる欠陥を有するバンプディスクを使用して出力電圧を 測定した。バンプディスクに設けたアルミナの欠陥は高さ l lnmの円柱形状で、 0. 6 0. 98 ^ m, 1. 4 μ ηι, 1. 8 mの直径を持っていた。直径の異なる 4種類の 欠陥を 1枚のバンプディスクの同一半径位置に設け、バンプディスクを交換せずに直 径の異なった欠陥の出力電圧を測定した。図 6にグライドヘッド 5本の平均出力電圧 を、欠陥の直径との関係で、浮上ピッチ角 80, 140, 210, 340 μ rad.をパラメータ として示した。
[0035] 欠陥の直径が大きくなるに従い出力電圧が大きくなつた。従来の浮上ピッチ角の 8 O ^ rad.のグライドヘッドでは、欠陥の直径が 前後で出力電圧の変化が大きい 。浮上ピッチ角が 140 rad.以上のグライドヘッドでは、欠陥の直径が大きくなるに 従い出力電圧がほぼ直線的に増加している。浮上ピッチ角が 140 rad.以上のグ ライドヘッドは、欠陥の直径が 1 m以下でも大きな出力電圧が得られており、従来よ りも高感度になっていることが判る。
[0036] グライドヘッド寿命と浮上ピッチ角との関係
上で準備した浮上ピッチ角 80, 140, 210, 270, 340, 400, 470 μ rad.のグライド ヘッドグループを用いて、磁気ディスクを検査してグライドヘッドの交換が必要になる までに検査をすることができた磁気ディスクの枚数でグライドヘッド寿命を調べた。グ ライドヘッドの出力電圧が低下して 0. 5V以下となったときに寿命と判断した。その結 果を図 7に、グライドヘッド交換までに検査のできた磁気ディスクの検査枚数を浮上ピ ツチ角との関係で示して 、る。このグラフに各グループのグライドヘッド 5本の平均寿 命をプロットするとともに、グライドヘッド 5本の寿命の分布を併せて示している。浮上 ピッチ角が大きくなるに従 、グライドヘッド交換までに検査をすることのできた磁気デ イスク枚数が増加し、従来の浮上ピッチ角 80 rad. の場合に比べ 140 rad.以上 の浮上ピッチ角では 1. 2から 2倍の磁気ディスク枚数を検査することができ、長寿命 となったことが判る。
実施例 2
[0037] 本発明の実施例 2のグライドヘッドを図 8に示す底面力 見た斜視図および図 9に 示す底面図であらわしている。実施例 2のグライドヘッドは実施例 1のものからスライ ディングレールの構造にぉ 、て違って 、るので、スライディングレールにっ 、てここで 述べる。この実施例にお ヽてもサスペンションアーム 50からの押圧力がスライダー 10 に加えられている荷重点に対応するスライダー下面における点を便宜上「荷重点」 6 7と呼び、荷重点 67がスライディングレール 30' 間の実質上中央線上に位置する。 2本のスライディングレール 3( それぞれはスライダー先端 14から荷重点 67までの 領域にある上流浮上面 32' と荷重点 67からスライダー後端 16までの領域にある下 流浮上面 34' とが横方向に設けられた溝 36によって分けられている。荷重点 67が スライダー長さ（1. 25mm)の中央すなわち先端から L : 0. 625mmの位置にある。
67
上流浮上面 32' は浮上面力 0. 3から 1. 0° の角度をもったテーパー面 321/ を その先端力も持っている。テーパー面 321/ の長さ 0. 2mmを含んで上流浮上面 32 ' の長さ L が 0. 6mmである。横方向に設けられた溝 36の幅すなわちスライディン
32
グレール長さ方向の長さが 0. 45mmである。そしてレール後端にある面取り部 341 ' は角度が約 20° と大きく揚力に寄与しないので下流浮上面 34' に含めないので 、下流浮上面 34' の長さ L 力O. 16mmである。このダライドヘッドでは上流浮上面
34
32' の長さ L の浮上面全長（L +L )に対する比率が約 0. 79である。サスペン
32 32 34
シヨンアームがスライダーを押圧する力を 25mNとして、磁気ディスクをグライドヘッド に対して線速度 lOmZsec.で回転したとき、グライドヘッドの浮上高さがグライドへッ ドのスライディングレール後端の高さで約 10nm、浮上ピッチ角が約 295 rad.であ つた o
[0038] 上の説明で、「荷重点 67がスライディングレール 30' 間の実質上中央線上に位置 する。」と述べた。荷重点 67が中央線からスライダー幅の 1Z10内に位置するときに はグライドヘッドのロール角を ± 10 rad.内に保つことができる。また、実施例 2のグ ライドヘッドで荷重点 67が実質上中央線上でスライダーの前後端間の中央に位置し ていると説明したが、荷重点 67が実質上中央線上で上流浮上面後端力も下流浮上 面長さだけ前方へ進んだ位置から、上流浮上面後端から溝幅の半分の距離だけ後 方に行った位置までの間に位置することができる。
[0039] 浮上ピッチ角に及ぼす上流浮上面長さの浮上面全長に対する比率の影響
実施例 2のグライドヘッドで横方向に設けられた溝の幅 (スライディングレール長さ方 向の長さ）を変えて、上流浮上面長さの浮上面全長に対する比率を 0.52から 0.95ま で変えたグライドヘッドを準備した。サスペンションアームがグライドヘッドを押圧する 力を 25mNとして、磁気ディスクをグライドヘッドに対して線速度 10m/sec.で回転 させて、各グライドヘッドの浮上ピッチ角を測定した。ここで求めた浮上ピッチ角 m d. )を、上流浮上面長さの浮上面全長に対する比率との関係で図 10にグラフで示す 。溝の幅を変えることによって浮上ピッチ角を約 70 rad.力ら約 295 rad.まで変 えることができる。上流浮上面長さ Z浮上面全長が 0. 67未満あるいは 0. 91を超え ているとカーブの勾配が急で、少しの上流浮上面長さ Z浮上面全長の変化によって 浮上ピッチ角が急に変わる、また上流浮上面長さ Z浮上面全長が 0. 91を超えると 浮上ピッチ角が不安定となるので適当でない。上流浮上面長さ Z浮上面全長が 0. 6 7から 0. 91の範囲で大きな浮上ピッチ角が得られ、その変化も少ない。上流浮上面 長さ Z浮上面全長が 0. 75から 0. 85の範囲では上流浮上面長さ Z浮上面全長の 変化に対して浮上ピッチ角が特に安定して 、るのでより好ま 、。
[0040] 出力電圧に及ぼす浮上ピッチ角の影響
実施例 2のグライドヘッドについて 130 rad.力ら 400 /z rad.間で違えた浮上ピッ チ角をそれぞれもった 5グループのグライドヘッドを準備した。各グループは 5本のグ ライドヘッド力 構成されていた。各グループの浮上ピッチ角の平均値が 130, 210, 260, 340, 400 μ rad.であり、各グノレープ内の浮上ピッチ角力 S± 5 rad. 内に分 布して 、た。グライドヘッドへの荷重を変えてバンプディスクからのグライドヘッドの浮 上高さが 10±0. 2nmになるように調整した。使用したバンプディスクに設けられたァ ルミナ突起 (欠陥）は直径 1 μ mで高さ 1 lnmの円柱形をして 、た。各グライドヘッド について圧電素子トランスデューサ一の出力電圧を測定し、出力電圧 (V)を浮上ピ ツチ角 rad. )に対して描いたグラフを図 11に示す。図 11の出力電圧のグラフは 各浮上ピッチ角をもつダライドヘッドグループの出力電圧の平均値でプロットして！/、る 。なお、ここで測定した出力電圧は圧電素子からの出力電圧を 500倍にアンプで増 幅して求めた。図 11の出力電圧を図 5の出力電圧と比べると、図 11の出力電圧は図 5の出力電圧の約 1. 5倍となっている。これは実施例 1のグライドヘッドでは荷重点の 位置を変えて浮上ピッチ角を大きくしていたのに対して実施例 2のグライドヘッドでは 荷重点の位置を固定して 、るので、荷重点からスライディングレール後端のディスク 欠陥を検出するところまでの距離が実施例 1のグライドヘッドよりも長くなつており欠陥 による回転トルクをより大きくできたので、出力電圧がより大きくなり感度を向上できた ものと考えられる。
実施例 3
[0041] 本発明の実施例 3のグライドヘッドを図 12 (A)から (E)の底面図で示している。実 施例 3のグライドヘッドは実施例 2のもの力もスライディングレールの構造で違ってい るので、スライディングレールについてここで述べる。図 12 (A)に示すグライドヘッド では、 2本のスライディングレール 30 それぞれがスライダー先端力 荷重点 67まで の領域にある上流浮上面 32〃 と荷重点 67からスライダー後端までの領域にある下 流浮上面 34〃 とに横方向に設けられた溝 36aによって分けられている。しかし、溝 3 6aに切り残しがあって上流浮上面 32〃 と下流浮上面 34〃 とが切り残された細いプリ ッジングレール 38aによって一部分接続されている。ブリッジングレール 38aの上面が 浮上面として働くが、その幅がスライディングレール 30〃 の幅の 20%未満では浮上 ピッチ角に大きな影響がない。例えば、ブリッジングレールを持たない実施例 2のダラ イドヘッドの浮上ピッチ角が 295 rad.となる条件下で、ブリッジングレール幅 Zスラ イデイングレール幅が 5から 10%の範囲のブリッジングレールを持つグライドヘッドで は実施例 2のグライドヘッドよりも数/ z rad.の浮上ピッチ角の減少があり、スライディン グレール幅の 15%の幅をしたブリッジングレールを持つグライドヘッドでは実施例 2 のグライドヘッドよりも浮上ピッチ角が 30から 50 μ rad.小さくなつた。
[0042] 012 (A)に示すグライドヘッドではブリッジングレール 38aがスライディングレール 3 0" の外の側面に沿って設けられている。図 12 (B)に示すダライドヘッドではブリッジ ングレール 38bがスライディングレール 30 の幅中央に設けられていて、図 12 (C) に示すグライドヘッドではブリッジングレール 38cがスライディングレール 30 の内側 の側面に沿って設けられている。図 12 (D)に示すダライドヘッドではブリッジングレー ル 38dがスライディングレール 30 の内側側面力も外側面を繋ぐように設けられて!/ヽ る。図 12 (E)に示すダライドヘッドでは円弧となった溝 36eによって切り残されたプリ ッジングレール 38eがスライディングレール 30 の外側面に沿って設けられて！/、る。 図 12 (B)から（E)に示して!/、る!/、ずれのグライドヘッドにお!、ても、図 12 (A)のグライ ドヘッドと同じ働きがある。し力 両スライディングレール 30 に設けられたブリッジン グレール 38a 38eがグライドヘッドのロール角を小さく維持するために荷重点を通 る中央線に関して対称となって ヽることが好ま U、。
実施例 4
[0043] 本発明の実施例 4のグライドヘッドを、底面から見た斜視図で図 13に示している。
実施例 4のグライドヘッドは実施例 2のもの力もスライディングレールの下流浮上面 34 ' の構造において違っているので、スライディングレール 3( についてここで述べる 。 2本のスライディングレール 30' それぞれがスライダー先端 14から荷重点 67まで の領域にある上流浮上面 32^ と荷重点 67からスライダー後端 16までの領域にある 下流浮上面 3 とに横方向に設けた溝 36によって分けられている。上流浮上面 32 ' が浮上面に対して 0. 3から 1. 0° の角度を持ったテーパー面 321/ をそれぞれ の先端力も持っている。レール後端にある面取り部 34 は約 20° の角度で揚力に 寄与しないので下流浮上面 34^ に含めない。下流浮上面 34^ の後端 34 が上 流浮上面 32^ の幅の約 130%と広くなつている。しかし、下流浮上面先端の幅が上 流浮上面幅と同じになっていて、しかも上流浮上面に比べて下流浮上面が短いので 、下流浮上面後端の幅が広くなつていても浮上ピッチ角に大きな影響がない。実施 例 4のグライドヘッドを実施例 2のものと浮上ピッチ角を比べると大きな違 、がなかつ た。しかし、下流浮上面後端幅を広くした実施例 4のグライドヘッドではバンプデイス クを検査するのに要する時間を 30%短くすることができた。
実施例 5
[0044] 本発明の実施例 5のグライドヘッドを、底面から見た斜視図で図 14に示している。
実施例 5のグライドヘッドは実施例 2のもの力 スライディングレールの上流浮上面先 端の構造で違っている。上流浮上面先端から 0. 08mmの長さの部分に浮上面から 0. 8 m低くなつた流入平坦面 323' が形成されている。さらに下流浮上面後端 34 e' の幅が上流浮上面幅の約 160%となっている。流入平坦面 323' が上流浮上面 32' として働き、流入平坦面 323^ を上流浮上面 32^ の一部として扱うことができる 。このダライドヘッドは実施例 2のグライドヘッドと同じ程度の浮上ピッチ角が得られた 。また下流浮上面後端 34 の幅が広くなつているので磁気ディスクを検査するのに 要する時間を約 40%短縮することができた。
産業上の利用分野
[0045] 本発明によって、ハードディスク装置に用いられる磁気ディスクの欠陥を検出するた めのダライドヘッドの感度を向上するとともに寿命を延ばすことができる。ハードデイス ク装置の高容量化と小型化との趨勢のために、 12nm以下の浮上高さが磁気ヘッド スライダーに要求されるようになり、それにともない 9nm以下の磁気ディスク欠陥を検 出するための高感度のグライドヘッドを必要としている。それとともに、磁気ディスク検 查を効率化するために長寿命のダライドヘッドが要求されて 、る。これらの要求に本 発明のグライドヘッドは合致したものである。

Claims

請求の範囲
[1] サスペンションアームと、
スライダー背面をフレキシヤーを介してサスペンションアーム先端に弹性的に取り付 けられているとともに、スライダー背面の荷重点にフレキシヤーに設けられたピボット によってサスペンションアームからの押圧力が加えられているスライダーと、を有し、 そのスライダーは、
背面と反対の下面に、下面力 突出するとともにスライダー先端からスライダー後端ま で間隔を開けて平行に延びており、磁気ディスク上の欠陥と遭遇するセンサーとして 機能する後端をスライダー後端近くに有する 2本のスライディングレールと、 背面に取り付けられた、欠陥による機械的エネルギーを電気信号へ変換するトランス ァュ1 ~~ "廿1 ~~ - J
2本のスライディングレール間の実質上中央線上にある荷重点とを持ち、
各スライディングレールはスライダーの浮上ピッチ角が 140から 380 μ rad.となるよう に、スライダー先端力 荷重点までの領域にある上流浮上面と荷重点からスライダー 後端までの領域にある下流浮上面とを持っている磁気ディスク用グライドヘッド。
[2] 各スライディングレールの上流浮上面長さが、上流浮上面長さと下流浮上面長さと の合計対比で 0. 67から 0. 91である請求項 1記載の磁気ディスク用グライドヘッド。
[3] 上流浮上面が下流浮上面に連続して!/、る請求項 2記載の磁気ディスク用グライドへ ッド、。
[4] 2本のスライディングレールが横方向に設けられた溝によってそれぞれ上流浮上面 と下流浮上面とに分けられている請求項 2記載の磁気ディスク用グライドヘッド。
[5] 上流浮上面が浮上面から 0. 3から 1. 0° の角度を持ったテーパー面をその先端か ら持っている請求項 1記載の磁気ディスク用グライドヘッド。
[6] 下流浮上面がスライディングレールの後端に向力つて広がっており、 2本のスライデ イングレール後端の合計幅が 2本のスライディングレール外側面間距離の 1Z2以上 である請求項 1記載の磁気ディスク用グライドヘッド。
[7] 磁気ディスクとの相対線速度： 8から 16mZsec、
浮上高さ： 1から 15nm、
サスペンションアームの押圧力： 9. 8力ら 58. 8mNの条件下で
測定された値が前記浮上ピッチ角である請求項 1記載の磁気ディスク用グライドへッ ド、。
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