JPH0737231A - 磁気ヘッド及び磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】磁気ヘッドスライダにおいてシーク方向の方が
走行方向に比べて長いスライダ面にフラット部とテーパ
部を設ける。磁気ヘッドスライダの支持体を、荷重用ビ
ーム部を二枚平行に重ね、二枚の荷重用ビーム部間の端
部に磁気ヘッドスライダを挾み込み接着し固定端とし
た。 【効果】高密度記録化，高信頼性化，低コストに優れた
接触走行しながら記録再生する方式の磁気ヘッドスライ
ダ及びその支持体及びその製造方法及び磁気ディスク装
置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気ヘッドスライダ及び
その支持体及びその製造方法及び磁気ディスク装置に係
り、特に、高記録密度化，高信頼性化，低コスト化に優
れた磁気ヘッドスライダ及びその支持体及びその製造方
法及び磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気ディスク装置に使用されてい
る磁気ヘッドスライダは従来の空気軸受を応用したもの
で、磁気記録媒体が回転中に空気力学的に発生する浮上
力と、磁気ヘッドスライダを支持する支持体から加えら
れた所定の荷重とが釣り合うように、磁気記録媒体面と
の距離が微小で、かつ、一定に保ちながら安定浮上して
いる。

【０００３】走行する記録媒体面上には、ランナウトの
ような長波長・振幅大うねりからスライダ長から面粗さ
程度までの短波長・振幅微小うねりまでのあらゆる波長
・振幅のうねりが存在する。さらに、磁気ヘッドスライ
ダが磁気記録媒体の別の領域に記録再生するためにシー
ク（半径）方向に移動する場合、スライダにローリング
（横）方向のモーメントが作用する。したがって、スラ
イダがあらゆる波長・振幅のうねりに追従させ、かつシ
ーク方向に対しても動的に安定になるように、スライダ
は上下方向・ピッチング（前後）方向・ローリング
（横）方向の三自由度の運動に対して復元力が働くよう
なスライダ・支持系になっている。

【０００４】さらに、エレクトロニック デザイン（El
ectronic Design，５，March，１，１９８０年，６０〜
６３ページ）に論じられているような、磁界を印加した
り、残留磁界を検出する磁気トランスデューサが最小な
浮上量となりうる一方のスライダレールの流出端側面
に、薄膜素子としてリソグラフィ技術で形成されてい
る。

【０００５】従来の磁気ヘッドスライダの支持体は、特
開昭55−22296 号公報に記載されたように、段状をなす
低可撓性横枠によって互いに連結される二つの外側可撓
性指部を形成する矩形切欠部と、横枠から矩形切欠部へ
向けて延設される可撓性中央舌状部とを有する可撓体で
あるジンバル部と、ジンバル部を支持する弾性部と荷重
用ビーム部を兼用した部材と、兼用部材と中央舌状部と
の間に設置された荷重用突起部とを具備している。これ
らの構成によって、荷重用ビーム部から荷重用突起部を
介して加えられた所定の荷重と空気力学的に発生する浮
上力との釣り合いを保持している。同時に、磁気ヘッド
スライダに直接あるいは空気膜を介して外乱及びモーメ
ントが作用した場合に記録媒体面と接触しないように、
荷重用突起部を支点として、スライダを上下，ピッチン
グ，ローリングの三自由度の動きを可能にしている。

【０００６】最近の磁気ディスク装置の高性能化に対す
る要求は高記録密度化及び記録媒体の小径化である。そ
れらの磁気ヘッドスライダに対する要求は、スライダ寸
法を極力小さくして、かつ浮上量を微小化することであ
る。特に記録媒体と接触状態を保持させながら記録再生
する場合、磁気トランスデューサと記録媒体面とのすき
まがほぼ無くなり記録密度は飛躍的に向上する。

【０００７】磁気トランスデューサギャップ部が記録媒
体面上で安定に接触走行を保持させるには、記録媒体と
の間に空気膜が形成されないようにすることと、押付荷
重を微小にすることなどが必要である。押付荷重を微小
化することによって、接触面に常に作用する摩擦力によ
る摩耗を極力抑えることが可能となる。また媒体面に存
在するうねりに接触を保持しながら追従するため生じる
荷重変動を小さくするには支持体の荷重用ビーム部の上
下方向に対する剛性を小さくすることである。例えば、
押付荷重１０mgf、荷重変動量±１mgf（１０％）以下が
目標仕様の場合、従来の記録媒体面うねりの最大振幅は
１０μｍ程度なので、荷重用ビーム部の上下方向に対す
る剛性の目標は０.１gf／mm 以下となる。また、摩擦力
によるピッチング方向のモーメントによってスライダが
ピッチング変動し、さらにシーク方向に移動する場合、
ローリング変動が加わり、間欠接触するため、荷重用ビ
ーム部のピッチング・ローリング方向に対する剛性は大
きくする必要がある。

【０００８】従来の浮上用支持体を接触走行に使用した
場合、従来の支持体の荷重は１０gf程度に設計されてい
るために、荷重用ビーム部を長くして極力薄く設計する
ことになるが、同時にピッチング・ローリングに対する
剛性も小さくなる。

【０００９】１９９０年電子情報通信学会秋季全国大会
予講集ＳＣ−５−１，５−２６８ペ−ジに記載されてい
る、接触走行しながら記録再生する方式は、主磁極励磁
形の単磁極ヘッドを上下に自由にスライドする可動部の
先端に取り付け、自重あるいはばねで可動部の先端を押
して支えている。ピッチング・ローリング方向に対して
は完全に剛であるが、押付荷重が１.８ｇｆ と大きいた
め、記録媒体面及びスライダ面の摩耗量が無視できなく
なり、この方式はＭＴＢＦ５０万時間を保証する磁気デ
ィスク装置には適用できない可能性がある。

【００１０】アイ イー イー イー トランザクショ
ンズ オン マグネティクス（IEEETrans．MAG．），Ｍ
ＡＧ−２７，６（１９９１）４９２１ページに記載され
ている前述の方式は、無潤滑の記録媒体面上で磁気トラ
ンスデューサ・スライダ・荷重ビーム・リード線を一体
化した超小型ヘッドを接触走行させる方式である。この
方式では超軽荷重（１mgf 以下）であるために記録媒体
及びスライダの摩耗量を微小化できるが、荷重ビームの
ローリング方向の剛性が小さいため、高速にシークする
とスライダがローリング変動したり過大な摩擦力が作用
し、記録媒体面が損傷する磁気ディスク装置の信頼性が
劣化するという問題が生ずる。またマイクロメカトロニ
クス，リソグラフィ技術を適用して製造するため製造プ
ロセスが複雑でかつ高コストとなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の接触走行し
ながら記録再生する方式の磁気ヘッドスライダ及びその
支持体では、記録媒体面及びスライダ面の摩耗量を微小
化し、かつ高速回転，高速シークしながら安定な接触状
態を保持させるのは難しく、かつ製造過程が複雑でかつ
高コストとなる。

【００１２】本発明の目的は、接触走行しながら記録再
生する方式の磁気ヘッドスライダ及びその支持体におい
て、記録媒体面及びスライダ面の摩耗量を微小化し、か
つ高速回転・高速シークしながら磁気トランスデューサ
ギャップ部が記録媒体面上で安定な接触状態を保持させ
ることである。

【００１３】本発明の他の目的は、接触走行しながら記
録再生する方式の磁気ヘッドスライダ及びその支持体の
製造プロセスを簡単にかつ低コストで製造する製造方法
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】走行方向に対しては空気
軸受面になりにくく、シーク時には空気軸受面になり得
るスライダ面、例えば、磁気ヘッドスライダにおいてシ
ーク方向の長さが走行方向に比べて長いスライダ面にフ
ラット部とテーパ部を設けることで解決できる。さら
に、前記磁気ヘッドスライダの支持体において、ピッチ
ング方向の剛性の方を上下方向に比べて大きく、望まし
くは百倍以上大きくすることで優れた高速シーク性能を
提案できる。荷重用ビーム部を二枚平行に重ね、前記二
枚の荷重用ビーム部間の端部に磁気ヘッドスライダを挾
み込み接着し、固定端とすることで、容易に本性能が実
現できる。該荷重用ビーム部の間に、固体潤滑剤、もし
くは液体潤滑剤を充填することで信頼性を向上できる。
本スライダ及びスライダ支持体を使用することで、高速
回転高速シーク性に優れた磁気ディスク装置を提供でき
る。

【００１５】

【作用】走行方向に対してはスライダ長が短いために浮
上力が発生しにくく、記録媒体面と常に接触可能とな
る。シーク方向に対してはテーパ部とフラット部とによ
って空気軸受面が形成されるので、僅かに空気浮上し
て、スムーズに移動可能となる。

【００１６】荷重用ビーム部の二枚平行で両端固定端の
一端を固定し、もう一端に荷重を加えた場合は長手方向
に引張・圧縮応力が作用し、モーメントが加わった場合
は厚さ方向に曲げ応力が作用する。曲げ応力による撓み
量は引張・圧縮応力に比べて大きいため、荷重用ビーム
部のピッチング方向の剛性の方が上下方向に比べて大き
くなる。したがって、荷重用ビーム部は、一方の固定端
とスライダ面とが常に平行になるように撓むので、記録
再生素子部が安定して媒体面で接触するため、優れた記
録再生特性を安定して得ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１により説明す
る。図１に本発明の実施例の磁気ヘッドスライダ及びそ
の支持体を示す。磁気ヘッドスライダ１に、フラット部
１ａとテーパ部１ｂを設け、フラット部１ａの側面に磁
気トランスデューサ１ｃを搭載する。スライダ１が走行
方向に対してはフラット部１ａで記録媒体面と接触状態
を保持し、シーク方向ではフラット部１ａとテーパ部１
ｂで僅かに浮上させる。

【００１８】磁気ヘッドスライダの支持体２は、平行な
二枚の荷重用ビーム部２ａ，２ｂ，スペーサ２ｃから構
成されている。荷重が常に加わった状態にするために、
荷重用ビーム部２ａ，２ｂはあらかじめ撓ませ、一方の
固定端にはスライダ１が挾み込んである。

【００１９】平行に二枚重ねた荷重用ビーム部の上下方
向に対する剛性Ｋ（gf／mm）、ピッチング方向に対する
剛性Ｋ_m（gf／mm）を次式に示す。

【００２０】

【数１】

【００２１】ただし、スライダ１の長さをｃ（mm）、一
枚の荷重用ビーム部の長さ，厚さをそれぞれＬ（mm），
ｈ（mm）、荷重用ビーム部のスライダ１側，スペーサ２
ｃ側の固定端幅をそれぞれｂ₁（mm），ｂ₂（mm）、荷重
用ビーム部２ａ，２ｂ間距離をａ（mm）、支持体２の材
質の縦弾性係数をＥ（gf／mm² ）とする。以下、本発明
の実施例の磁気ヘッドスライダの支持体の設計指針を示
す。

【００２２】３.５インチから２.５インチ、１.８イン
チ型のハード・ディスク装置（HDD）に搭載するため
に、本発明の実施例の磁気ヘッドスライダの支持体を機
械加工のし易さ，加工精度の観点から可能な限りコンパ
クトに設計した。荷重用ビーム部２ａ，２ｂ間の距離ａ
は、大きくすると上下方向に対するピッチング方向の剛
性の比Ｋ／Ｋ_m は増加する。しかし、ディスクが数枚実
装されている従来の前記装置のディスク間距離は約３.
０mm であり、そこにアップタイプ，ダウンタイプのヘ
ッドを搭載することを考慮し、距離ａを１.０mm に選定
した。スライダ１の長さｃは、支持体全体をコンパクト
にするために極力小さくしたいが、荷重用ビーム部２
ａ，２ｂとの接着面を含んでいるため４.０mm とした。

【００２３】荷重用ビーム部のスペーサ２ｃ側の固定端
幅ｂ₂ については、従来の装置に搭載されている支持体
と同程度の４.０mm にした。スペーサ２ｃ側の固定端幅
ｂ₁は、磁気トランスデューサ１ｃを搭載可能で、かつ
シーク時に空気膜が形成するためにはある程度長くする
必要があるが、長くなるとねじり剛性が増加し、シーク
時のスライダが動きにくくなるため、２.０〜３.０mmと
選定した。

【００２４】荷重用ビーム部の長さＬは長くすると上下
方向の剛性Ｋは小さくなるが、荷重用ビーム部の固有振
動数が低下し、浮上安定性が悪化する。また、荷重用ビ
ーム部の厚さｈは薄くなると上下方向の剛性Ｋは小さく
なるが、薄すぎても耐久性に問題が生じる。そこで、一
枚の荷重用ビーム部の厚さｈを０.０１mm 以上，0.04mm
以下の設計範囲として、設計仕様が押付荷重１０mgf 以
下、荷重変動量±１mgf以内（１０％）、荷重用ビーム
部の上下方向に対する剛性Ｋが０.１gf／mm以下となる
Ｌを数１を用いて計算した結果を表１に示す。ただし、
支持体２の材質は従来の安定浮上用支持体で使用してい
る材質と同様なステンレス鋼とした。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１より、一枚の荷重用ビーム部の厚さｈ
の設計範囲が０.０１mm 以上、0.04mm以下の場合、荷重
用ビーム部の長さＬは１０.０mm以上、３８.０mm以下と
なった。従来の前述の装置に搭載されている荷重用ビー
ム部の長さは約２０.０mm のため、本発明の実施例の磁
気ヘッドスライダの支持体は従来の前述の装置に搭載可
能となる。

【００２７】表１に示す形状寸法の支持体を作製するこ
とによって、荷重用ビーム部の上下方向の剛性を０.１g
f／mm程度 に、ピッチング方向の剛性を上下方向に比べ
て百倍以上大きくできた。

【００２８】（実施例２）図２に、本発明の実施例の磁
気ヘッドスライダ及びその支持体と記録媒体，回転駆動
系，ヘッド，シーク系，記録再生系から構成されてい
る、本発明より成る磁気ディスク装置の実施例を示す。
図では記録媒体３に接触した状態で本発明のヘッドスラ
イダが走行及びシークしている状態の平面図及び側面図
を示す。支持体２で記録媒体３に押し付ける荷重は、支
持体２を取付基準面４と記録媒体３との取付高さＨで調
整する。取付高さＨは押付荷重による撓みに初期撓み，
フラット部の高さを加える。ただし、自重による撓みが
あるため、アップタイプ及びダウンタイプで初期撓みを
それぞれ調整する必要がある。本装置により、ＭＴＢＦ
５０万時間を保証できた。

【００２９】（実施例３）押付荷重・摩擦力を微小化し
ても、摩耗は避けられない。発生した摩耗粉がスライダ
１と記録媒体３との間に侵入すると、接触状態が保持で
きなくなる。

【００３０】図３に摩耗粉侵入防止用の本発明の別の実
施例の磁気ヘッドスライダ１０を示す。図３に示すよう
に、スライダ面はフラット部１０ａ,テーパ部１０ｂ,１
０ｃから構成されており、フラット部１０ａを５角形に
することにより、走行方向から微小な摩耗粉が侵入しよ
うとしてもフラット部１０ａの側面１０ｄ，１０ｅから
外側に排除される。このため、本構造により耐摺動信頼
性が一桁以上向上できた。また、側面１０ｄ，１０ｅの
切削作用によって、記録媒体面に存在する微小突起がバ
ニッシュされるため、記録媒体面を平滑化できる効果も
あり、高再生出力が得られた。

【００３１】（実施例４）図４に本発明の実施例の磁気
ヘッドスライダ及びその支持体の製造方法を示す。

【００３２】磁気トランスデューサ１ｃを搭載したブ
ロックを従来の機械加工法でフラット部１ａとテーパ部
１ｂを加工して、スライダ１を製造する。媒体面の微小
なうねりに接触を保持しながら追従させるために、従来
の記録媒体３の面に存在する最小のうねり振幅は±０.
５ｎｍ 程度なので、フラット部１ａの中心線平均面粗
さＲ_a を０.５ｎｍ 以下にする。

【００３３】荷重用ビーム部２ａ，２ｂ、スペ−サ２
ｃを従来の機械加工法で製造する。

【００３４】荷重用ビーム部２ａ，２ｂを平行に重
ね、両端をスライダ１及びスペーサ２ｃで挾み込み接着
する。

【００３５】二枚の荷重用ビーム部２ａ，２ｂを撓ま
せる。

【００３６】図５に一体化した本発明の実施例の磁気ヘ
ッドスライダ及びその支持体５を示す。従来の放電加工
及びレーザ加工によって、スライダ・支持体を一体化し
て製造した場合は、以上に示す製造方法に比べて製造プ
ロセスがさらに簡略化できた。

【００３７】さらに、平行に二枚重ねた荷重用ビーム部
の間に、二流化モリブデン，カーボンなどの固体潤滑
剤、あるいはその他の液体潤滑剤を充填することによっ
て、二枚の荷重用ビーム部同士の摩擦による摩耗粉発生
の防止や、支持体の曲げ振動を円滑化できた。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、記録媒体面及びスライ
ダ面の摩耗量を微小化し、かつ高速回転・高速シークし
ながら安定な接触状態を保持させることが可能となり、
接触走行しながら記録再生する方式で高密度化，高信頼
性化，低コスト性に優れた磁気ヘッドスライダ及びその
支持体及びその製造方法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】本発明の実施例の磁気ヘッドスライダ及びその
支持体を示す斜視図。

【図２】本発明の実施例の磁気ヘッドスライダ及びその
支持体が記録媒体に接触走行している状態の説明図。

【図３】摩耗粉侵入防止用の本発明の実施例の磁気ヘッ
ドスライダを示す斜視図。

【図４】本発明の実施例の磁気ヘッドスライダ及びその
支持体の製造方法を示す説明図。

【図５】本発明の実施例の磁気ヘッドスライダ及びその
支持体を一体化した斜視図。

【符号の説明】

１…磁気ヘッドスライダ、１ａ…フラット部、１ｂ…テ
ーパ部、１ｃ…磁気トランスデューサ、２…磁気ヘッド
スライダの支持体、２ａ，２ｂ…荷重用ビーム部、２ｃ
…スペーサ、２ｃ…スペーサ、ｃ…スライダ１の長さ、
Ｌ…荷重ビーム部の長さ、ｂ₁ …荷重用ビーム部のスラ
イダ１側の固定端の幅、ｂ₂ …荷重用ビーム部のスペー
サ２ｃ側の固定端の幅、ｈ…荷重用ビーム部２ｂ，２ｂ
の厚さ、ａ…荷重用ビーム部２ｂ，２ｂ間距離。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気記録媒体に信号の記録あるいは再生可
   能な磁気トランスデューサを搭載し、回転する前記磁気
   記録媒体の面上で接触あるいは間欠接触走行しながら記
   録再生し前記磁気記録媒体の別の領域に記録あるいは再
   生するために移動する磁気ヘッドスライダにおいて、走
   行方向に対して、前記磁気記録媒体面上で空気軸受面に
   なりにくいスライダ面を設け、前記磁気記録媒体の別の
   領域に記録あるいは再生するために移動する場合に、空
   気軸受面になりうるスライダ面を設けたことを特徴とす
   る磁気ヘッド。
2. 【請求項２】磁気記録媒体に信号の記録あるいは再生可
   能な磁気トランスデューサを搭載し、回転する前記磁気
   記録媒体の面上で接触あるいは間欠接触走行しながら記
   録再生し前記磁気記録媒体の別の領域に記録あるいは再
   生するために移動する磁気ヘッドスライダに荷重を加え
   る荷重用ビーム部を設けた磁気ヘッドスライダの支持体
   において、ピッチング方向の剛性を上下方向の剛性に比
   べて極端に大きくしたことを特徴とする磁気ヘッドスラ
   イダの支持体。
3. 【請求項３】請求項１において、長手方向が前記磁気記
   録媒体の別の領域に記録あるいは再生するために移動す
   る方向と同一であるスライダ面にフラット部とテーパ部
   とを設けた磁気ヘッドスライダ。
4. 【請求項４】請求項２において、ピッチング方向の剛性
   が上下方向の剛性の百倍以上大きくした磁気ヘッドスラ
   イダの支持体。
5. 【請求項５】請求項２において、前記荷重用ビーム部を
   二枚平行に重ね、前記二枚の荷重用ビーム部間の端部に
   請求項１に記載の磁気ヘッドスライダを挾み込み接着し
   固定端とした磁気ヘッドスライダの支持体。
6. 【請求項６】請求項１に記載の磁気ヘッドスライダ及び
   請求項５に記載の磁気ヘッドスライダの支持体におい
   て、前記磁気ヘッドスライダと前記磁気ヘッドスライダ
   の支持体を一体に製造した磁気ヘッドスライダ及びその
   支持体の製造方法。
7. 【請求項７】請求項１または２において、前記磁気ヘッ
   ドスライダ及び前記磁気ヘッドスライダの支持体を使用
   した磁気ディスク装置。
8. 【請求項８】請求項３または５において、前記一枚の荷
   重用ビーム部の厚さを０.０１mm 以上、０.０４mm 以下
   で、前記荷重用ビーム部の長さを１０.０mm以上、３８.
   ０mm以下である磁気ヘッドスライダ及びその支持体。
9. 【請求項９】請求項３において、前記走行方向に対して
   は前記磁気記録媒体面上で空気軸受面になりにくいスラ
   イダ面を５角形の形状にした磁気ヘッドスライダ。
10. 【請求項１０】請求項５において、前記二枚の荷重用ビ
    ーム部間に固体潤滑剤あるいは液体潤滑剤を充填させた
    磁気ヘッドスライダの支持体。