JPH11110935A - 浮上型磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ヘッドが磁気ディスクと衝突あるいは摺
動した際においても、その衝撃を抑制し、磁気ディスク
および磁気ヘッドに損傷を引き起こすことのない、より
信頼性の高い磁気ヘッドを提供する。 【解決手段】 磁気ヘッドの磁気ディスクと接触する可
能性の高い部位、即ち空気潤滑面の角部を所要の曲率半
径を有する曲面によって形成することにより、衝突ある
いは摺動した際の衝撃を抑制し、磁気ヘッドおよび磁気
ディスクの損傷を抑制することができる。さらに、３ヶ
の面により形成された角部の曲率半径を２ヶの面により
形成された角部の曲率半径よりも大きくすることによっ
て、より信頼性の向上を図ることができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータ等の外
部記憶装置であるハードディスクドライブに用いられる
磁気ヘッドに関し、特に低浮上でかつ高記録密度化に最
適であると共に信頼性に優れた浮上型磁気ヘッドに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等に用いられるハードディ
スクドライブは、磁気記録媒体である磁気ディスクの回
転に伴って磁気ディスク表面近傍に生じる粘性流を利用
して磁気ヘッドを浮上させる方式を採用している。この
浮上型磁気ヘッドは記録再生素子がスライダーに固定さ
れた構造をしており、スライダーはサスペンションを介
してスプリングアームに固定される。このスプリングア
ームはボイスコイルモーター等によって磁気ディスクの
所定トラック位置に駆動制御されることにより、磁気デ
ィスク上の情報を記録再生を行うものである。上記した
磁気ヘッドは、サスペンションによるバネ力でそのスラ
イダー面が磁気ディスク面に軽く押しつけられているた
め、磁気ディスクが回転していないときは両者は接触す
ることになる。しかし、磁気ディスクが回転を始めると
磁気ディスク面近傍に空気の粘性流が発生し、この空気
流がスライダーの空気潤滑面（以下ＡＢＳ面と省略）に
作用し浮揚力を発生するため、磁気ヘッドは磁気ディス
ク表面から僅かの距離を隔て非接触状態、即ち浮上する
ことになる。この距離を浮上量と呼んでおり、磁気ヘッ
ドの記録再生特性の観点からは浮上量は小さいほど効率
がよい。従って、磁気ディスクの高密度化を達成するに
は安定でかつ低い浮上量を確保する技術が最重要になっ
てくる。

【０００３】また、磁気ディスク回転が減速停止する
と、空気流の作用がなくなるため磁気ヘッドに浮揚力が
なくなり、磁気ヘッドは最終的に磁気ディスク面上に接
触静止するようになる。こうした方式は、CSS（Contact
Start & Stop）方式と呼ばれ、低コストで簡便な方
式であるが、磁気ディスクドライブの起動と停止によ
り、磁気ディスクとヘッドは繰り返し摺動されながら記
録再生の動作を行うため、安定な浮上に移行する期間と
減速して停止する期間において磁気ヘッドの浮上量は一
定せず、磁気ディスクに衝突などを繰り返しＣＳＳ特性
を著しく悪化させる原因となっていた。

【０００４】一方、浮上一定の状態に移行してた後でも
磁気ヘッドの浮上姿勢が安定しない場合がある。磁気ヘ
ッドは磁気ディスク上の一定位置に保持して使用される
のではなく、磁気ディスクの内周から外周にわたってシ
ーク動作が行われるため、磁気ディスクと磁気ヘッドと
の相対速度が内周と外周の半径による差がでてくること
になる。また、シーク時にはサスペンションにより支持
されている位置とスライダの重心位置が通常異なるた
め、シークの加速度により浮上姿勢が定常状態から逸脱
してしまう。さらに、シーク時には、スキュー角と呼ば
れる空気流の方向に対する磁気ヘッドの角度が変化する
こと、加えて磁気ディスクの半径位置によって周速が変
化すること等によっても磁気ヘッドの浮上姿勢は変動し
てしまう。この際、磁気ヘッドの左右方向の傾きを示す
ロールや前後方向の傾きを示すピッチが変化することに
よって、磁気ヘッドと磁気ディスクの間隙が異常に接近
してしまうことがある。

【０００５】さらに、ハードディスクドライブの外部か
らの衝撃等の何らかの外乱により、磁気ヘッドの浮上姿
勢が安定状態から逸脱することもあり、こうした際に発
生する振動によっても、磁気ヘッドは磁気ディスクと衝
突し、両者がお互いに損傷してしまう可能性があるた
め、高い信頼性を確保することは非常に重要な問題にな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】最近では、磁気ヘッド
の浮上量が５０nmを下回る状況にあり、磁気ディスクの
表面粗さ等を考えると、磁気ヘッドと磁気ディスクとが
接触あるいは衝突する可能性が非常に高くなってきてい
る。また、記録再生をできるだけ迅速に行なうために磁
気ディスクの回転数は高く、そして磁気ヘッドのシーク
時のアクセスの加速度も大きくなってきており、磁気ヘ
ッドと磁気ディスクが衝突した場合の衝撃はそれに伴い
大きくなる恐れがある。こうした状況下では、磁気ヘッ
ドと磁気ディスクとの接触・衝突により摩擦や磨耗が生
じてしまうという問題がある。

【０００７】起動時において磁気ディスクが回転を始め
ると、磁気ヘッドは前後左右に大きく振動して磁気ディ
スクと衝突を繰り返した後浮上し、さらに停止時におい
ても、同様に磁気ディスクと衝突を繰り返した後磁気ヘ
ッドは静止する。この衝撃が大きくなると、磁気ディス
クや磁気ヘッドにダメージを与えることがあり、場合に
よってはクラッシュに至ることになる。

【０００８】さらに、磁気ヘッドの小型化が急速に進め
られ、現在スライダの厚さは０．３ｍｍ以下になり、磁
気ヘッドの剛性が著しく低くなっている。このため、磁
気ディスクとの衝突時などには相当量変形し、従来考え
られなかったような衝突後の変形に伴う問題が生じてい
る。

【０００９】以上述べたように本発明の目的は、磁気ヘ
ッドが磁気ディスクと衝突あるいは摺動したときの衝撃
を小さくし、より信頼性の高い磁気ヘッドを提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、磁気ヘッドの磁気ディスクと対向する面に設けら
れたＡＢＳ面において、磁気ディスクと対向して位置す
る角部に曲面を設けることにより達成できるものであ
る。本発明の技術思想は接触点を接触面にすることによ
り衝撃力の緩和と分散をはかり、同時に衝突後の接触摺
動を滑らかにすることである。また、スライダの剛性が
従来より大幅に低下したため、衝突時あるいは摺動時に
スライダは変形を伴い、磁気ディスクと一カ所ばかりで
なく多数の場所で衝突接触する。特に、ＡＢＳ面に多数
の角部を持つ負圧スライダの場合は、磁気ディスク表面
を損傷することが多い。しかし、上述した手段を用いれ
ば、磁気ディスクに傷を与えることなく、ＣＳＳ特性を
大幅に改善できる。

【００１１】磁気ヘッドと磁気ディスクの接触・衝突が
生じたメカニズムを考えると、磁気ヘッドの磁気ディス
ク対向面、つまりＡＢＳ面の全体が一様に磁気ディスク
と接触するとは考え難く、磁気ヘッドの角部で点接触し
ていると考えるのが妥当である。この場合、接触時の衝
撃が等しいならば、接触面積が大きく局部的な圧力が小
さい方が、磁気ヘッドや磁気ディスクともに損傷を生じ
難いことになる。そこで、磁気ヘッドの空気潤滑面の角
部に局面を設け、接触面積を増大させ、衝撃の圧力を和
らげることが有効となる。

【００１２】したがって、本発明により上記空気潤滑面
の角部にある曲率半径を持つ曲面を設けた磁気ヘッドで
は、磁気ヘッドの浮上姿勢が不安定に陥って時でも、磁
気ヘッドの端部が磁気ディスクと接触した場合接触面積
が大きいため、接触時の面圧が緩和され、磁気ヘッドお
よび磁気ディスクの損傷を抑えることができる。

【００１３】また、ＣＳＳ等により接触・摺動する場合
において、磁気ヘッドと磁気ディスクとの摺動が滑らか
になるため、磁気ヘッドと磁気ディスクとの衝撃を抑制
し、その結果信頼性の向上をはかることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面を
参照にして詳細に説明する。図２は負圧型スライダを有
する磁気ヘッドに実施した例である。空気潤滑面１１が
磁気ディスクに対向し最も近接する面であり、負圧を発
生させるために深いキャビティ部１３が形成されてい
る。流入端１５側にはキャビティ部１３よりも浅いステ
ップ面１２が設けられている。ステップ面１２は、ドラ
イブの起動時に磁気ヘッドと磁気ディスクの間隙に空気
を入りやすくし、離陸の立ち上がりを早くするという効
果を持っている。流出端１６側には、記録再生素子１４
が設けられ、ここでの浮上量が内周から外周にわたって
一定になるように浮上面が設計され、イオンミリング等
のドライエッチングプロセスにより形成される。スライ
ダー１７の材質としては、Ａｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣを用いる
ことが一般的である。

【００１５】図３に示した２１および図１に示した３１
が、本発明の特徴となる浮上面の角部の例である。２１
は２面によって形成された角部（稜線部）であり、図中
Ａの拡大図に示した２２はその角部の曲率半径である。
角部は、図示したように曲面により形成されている。ま
た、３１は３面によって形成された角部であり、図中Ｂ
の拡大図に示した３２がこの角部の曲率半径である。こ
れらを形成するには、バフ研磨等により、表面仕上げを
行なう際に同時に形成してしまうのが一般的である。

【００１６】また、フォトリソプロセス技術によって、
キャビティ部と呼ばれる負圧発生溝を形成する際に同時
に形成してしまうという方法もある。一般に、負圧発生
溝を形成するには、レジストを塗布した後、現像および
露光により空気潤滑面の上にだけレジストを残し、スラ
イダー表面だけをイオンミリング等のドライエッチング
により、所定の深さまで除去していくという方法を取
る。この時、残されたレジストの壁面を垂直に形成する
のではなく、意図的にある角度を持たせるように形成す
る。ドライエッチングではレジストもスライダー表面と
同様に除去されていくため、レジストが除去されてしま
えば、そこではスライダー表面が露出することになり、
同時に角部を曲面として形成することができるのであ
る。

【００１７】ここで、角部２１および角部３１は、同様
に曲面で形成されているが、角部３１の曲率半径３２は
角部２１の曲率半径２２より大きい方が望ましい。磁気
ヘッドが磁気ディスク上を浮上している際に磁気ヘッド
の浮上姿勢が乱れた場合は、角部２１よりも角部３１の
方が磁気ディスクと接触する可能性が高く、また、ドラ
イブの起動・停止時においても、磁気ヘッドが磁気ディ
スクと衝突し跳躍する場合には、角部３１の方が磁気デ
ィスクと接触する可能性が高い。そのため、角部３１の
曲率半径３２を角部２１の曲率半径よりも大きくして、
接触した際の圧力を下げることにより、より信頼性の向
上が図れるようになる。

【００１８】また、角部の曲面の曲率半径とCSS１万回
での摩擦力の関係を図４に示した。図から分かるよう
に、曲率半径が０．１μｍ以上では、CSS１万回での摩
擦力も小さく、信頼性の点からは特に問題がない。しか
しながら、曲率半径が０．１μｍよりも小さくなると、
１万回での摩擦力に関して多少の増大が見られた。この
増大はそれ程激しいものではなく、大きな問題となる程
ではないが、角部の曲率半径は０．１μｍ以上であれ
ば、特にその効果が顕著に現れる。

【００１９】しかしながら、ここで示した曲率半径があ
まりに大きくなると、浮上の安定性の観点からは、あま
り望ましくなくなる。曲率半径を大きくする、つまり角
部を丸くすることにより、負圧の発生の効果が損なわれ
ることになり、低浮上を実現できるだけの負圧を発生で
きなくなってしまう。負圧型ナノスライダーでは、３μ
ｍ〜５μｍ程度の深さに負圧部を形成するのが一般的で
あるため、曲率半径が１０μｍを超えるようになると、
負圧が弱くなりすぎてしまう。したがって、曲率半径は
１０μｍ以下であることが望ましい。

【００２０】また、ここで示した実施例は負圧を利用し
たタイプの磁気ヘッドであるが、正圧を利用して浮上す
るタイプの磁気ヘッドや浮上量をゼロに近づけた擬似接
触型の磁気ヘッドにおいても、同様な効果が望まれ、信
頼性の向上を図ることができるのは明らかである。

【００２１】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明により、
空気潤滑面の磁気ディスクに対向して位置する角部に曲
面を設けることにより、CSS時やスライダーの浮上姿勢
が乱れた際に磁気ディスクと接触した場合にも、接触の
衝撃を抑制することができ、磁気ヘッドの信頼性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例を示す負圧スライダを持つ
磁気ヘッド。

【図２】本発明よる他の実施例。

【図３】本発明による２ヶの面により形成される角部。

【図４】角部の曲率半径に対するＣＳＳ特性と摩擦力特
性。

【符号の説明】

１１ 空気潤滑面、１２ ステップ面、１３ キャビテ
ィ部、１４ 記録再生素子、１５ 流入端、１６ 流出
端、１７ スライダー、２１ ２ヶの面より形成された
角部、２２ ２ヶの面より形成された角部の曲率半径、
３１ ３ヶの面より形成された角部、３２ ３ヶの面よ
り形成された角部の曲率半径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古市 眞治 栃木県真岡市松山町18番地日立金属株式会 社電子部品工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ディスクと対向する面に浮揚力を発
   生させるための空気潤滑面を有し、前記磁気ディスクと
   僅かな間隙を介して情報を記録あるいは再生する浮上型
   磁気ヘッドにおいて、前記空気潤滑面には前記磁気ディ
   スクとの衝突あるいは摺動時に緩衝を緩和する手段を備
   えていることを特徴とする浮上型磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 前記緩衝手段は前記空気潤滑面を形成す
   る角部を所要の曲面あるいは平面もしくはそれらの組み
   合わせた面により形成したことを特徴とする請求項１に
   記載の浮上型磁気ヘッド。
3. 【請求項３】 前記空気潤滑面の角部が３ヶの面から形
   成される場合の角部の曲面の曲率半径を、２ヶの面から
   形成された角部の曲面の曲率半径よりも大きくしたこと
   を特徴とする請求項１あるいは２のいずれかに記載の浮
   上型磁気ヘッド。
4. 【請求項４】 前記空気潤滑面の角部に設けられる曲面
   の曲率半径は0.1μｍ以上10μｍ以下であることを特徴
   とする請求項１〜３のいずれかに記載の浮上型磁気ヘッ
   ド。