JP2005018985A - Magnetic head slider and magnetic disk device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平地における磁気ヘッドスライダの磁気ディスク全面にわたる浮上量を概ね均一化した上で、高地における磁気ヘッドスライダ浮上量（以下単に浮上量ともいう。）の低下量を低減することができる磁気ヘッドスライダ及びそれを用いた磁気ディスク装置に関するものである。 The present invention makes it possible to reduce the amount of decrease in the flying height of the magnetic head slider (hereinafter also simply referred to as flying height) at high altitudes after making the flying height of the magnetic head slider over the entire surface of the magnetic disk substantially uniform on flat ground. The present invention relates to a head slider and a magnetic disk device using the head slider.
磁気ディスク装置の高記録密度化を図るためには、磁気ヘッドを備えた磁気ヘッドスライダと回転する磁気ディスク間の隙間として定義される浮上量を狭小化することが重要である。また、浮上量を磁気ディスク全面にわたり概ね均一化することも要求される。 In order to increase the recording density of the magnetic disk device, it is important to reduce the flying height defined as the gap between the magnetic head slider provided with the magnetic head and the rotating magnetic disk. In addition, it is required that the flying height be substantially uniform over the entire surface of the magnetic disk.
一方、浮上量の狭小化が進むにつれ、磁気ディスク装置の動作時に磁気ヘッドスライダが、磁気ディスクへ接触する可能性が増大し、両者の接触状態が極めて劣悪な場合には、磁気ヘッドスライダがクラッシュし、磁気ディスク上の記録情報が破壊される虞がある。 On the other hand, as the flying height decreases, the possibility that the magnetic head slider will come into contact with the magnetic disk during operation of the magnetic disk device increases, and if the contact state between the two is extremely poor, the magnetic head slider crashes. However, the recorded information on the magnetic disk may be destroyed.
したがって、記録密度の向上の観点からは、磁気ヘッドスライダの浮上量を小さくしたいが、磁気ディスク装置の信頼性の観点からは、できる限り大きく保ちたいという相反する要求が生じる。 Therefore, from the viewpoint of improving the recording density, it is desired to reduce the flying height of the magnetic head slider, but from the viewpoint of reliability of the magnetic disk device, there is a conflicting demand to keep it as large as possible.
ここで、浮上量を磁気ディスク全面にわたり概ね均一化できる従来技術を挙げると、特開平６−３２５５３０号公報及び特開平６−３３３３５４号公報に記載のものがある。このうち、特開平６−３２５５３０号公報では、0.7μm以下の浅いステップ軸受けを利用して、浮上量を磁気ディスク全面にわたり概ね均一化できる正圧スライダを開示している。また、特開平６−３３３３５４号公報では、磁気ヘッドスライダの幅方向に延びたクロスレールと鼓型のサイドレールを組み合わせ、浮上量を磁気ディスク全面にわたり概ね均一化できる負圧スライダを開示している。 Here, conventional techniques that can make the flying height almost uniform over the entire surface of the magnetic disk include those described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-325530 and 6-333354. Of these, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-325530 discloses a positive pressure slider that can make the flying height substantially uniform over the entire surface of the magnetic disk by using a shallow step bearing of 0.7 μm or less. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-333354 discloses a negative pressure slider capable of combining the cross rail extending in the width direction of the magnetic head slider and the drum-shaped side rail so that the flying height can be substantially uniform over the entire surface of the magnetic disk. .
磁気ディスク装置の信頼性を保ちつつ磁気ヘッドスライダの浮上量を狭小化するためには、（１）磁気ヘッドスライダの加工ばらつきによる浮上量のばらつき、（２）シーク動作による浮上量の低下、(３)高地での気圧低下による浮上量の低下、等をそれぞれ低減しなければならない。 In order to reduce the flying height of the magnetic head slider while maintaining the reliability of the magnetic disk device, (1) variation in flying height due to processing variations of the magnetic head slider, (2) reduction in flying height due to seek operation, ( 3) It is necessary to reduce the flying height drop due to the pressure drop at high altitude.
特に、上記(３)について付言すれば、高地で磁気ディスク装置が使用されると、磁気ヘッドスライダの作動流体である空気の平均自由行程が大きくなることで浮上量が低下する。しかも、磁気ヘッドスライダは、常に低下した浮上量で動作し続けることになるので、気圧の低下による浮上量の低下が磁気ディスク装置の信頼性に与える影響は甚大である。 In particular, in addition to (3) above, when a magnetic disk device is used at high altitude, the flying height is reduced by increasing the mean free path of air as the working fluid of the magnetic head slider. In addition, since the magnetic head slider always operates with a lowered flying height, the influence of the lowered flying height due to the lowering of the atmospheric pressure on the reliability of the magnetic disk device is significant.
そこで、浮上量の狭小化が進むにつれ、平地での磁気ディスク全面にわたる浮上量（浮上プロファイル）を均一化するのは当然のこと、高地における浮上量の低下量をできる限り低減し、またその低下量を磁気ディスク全面にわたり同程度にすることが重要な課題となる。 Therefore, as the flying height becomes narrower, it is natural to make the flying height (floating profile) uniform over the entire surface of the magnetic disk on a flat surface, and the flying height drop at high altitude is reduced as much as possible. It is an important issue to make the amount the same over the entire surface of the magnetic disk.
前記特開平６−３２５５３０号公報及び前記特開平６−３３３３５４号公報に開示された正圧スライダ及び負圧スライダは、共に、平地において浮上量を磁気ディスク全面にわたり概ね均一化し、かつ加工ばらつきによる浮上量変化及びシーク動作による浮上量変化を低減できることが開示されている。 Both the positive pressure slider and the negative pressure slider disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-325530 and Japanese Patent Laid-Open No. 6-333354 both make the flying height almost uniform over the entire surface of the magnetic disk on a flat surface, and float due to processing variations. It is disclosed that the flying height change due to the quantity change and the seek operation can be reduced.
しかしながら、高地における浮上量低下については何ら配慮されておらず、従来、この点についての改善が要望されていた。 However, no consideration has been given to the decrease in flying height at high altitudes, and there has been a demand for improvement in this regard.
本発明は、上記のような要望に鑑みてなされたもので、平地での浮上プロファイルを概ね均一化した上で、高地での気圧低下に伴う浮上低下量を低減し、かつ磁気ディスク全面にわたる浮上低下量を概ね一定にすることができる磁気ヘッドスライダ及びそれを用いた磁気ディスク装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned demands. The flying height profile on a flat ground is made uniform, the flying height drop associated with a drop in atmospheric pressure on a high ground is reduced, and the flying height of the entire magnetic disk is increased. An object of the present invention is to provide a magnetic head slider capable of making the amount of decrease substantially constant and a magnetic disk device using the same.
本発明は、流入端側に形成されたフロントステップ軸受けと、フロントステップ軸受けと流出端との間に形成されたレール面と、スライダの幅方向において対向し前記レール面と前記流出端との間に形成された第１のサイドパッドと第２のサイドパッドを備え、上述の第１及び第２のサイドパッドのスライダ幅方向における長さがスライダ長さ方向における長さより大きいことを特徴とするスライダ又は当該スライダを搭載した磁気ディスク装置を提供する。 The present invention includes a front step bearing formed on the inflow end side, a rail surface formed between the front step bearing and the outflow end, and a space facing the slider in the width direction between the rail surface and the outflow end. A slider comprising: a first side pad and a second side pad formed on the slider, wherein a length of the first and second side pads in the slider width direction is greater than a length in the slider length direction. Alternatively, a magnetic disk device equipped with the slider is provided.
本発明によれば、平地での浮上プロファイルを概ね均一化した上で、高地での気圧低下に伴う浮上低下量を低減し、かつ磁気ディスク全面にわたる浮上低下量を概ね一定にすることができる。 According to the present invention, it is possible to make the flying profile on a flat ground substantially uniform, reduce the flying drop due to the pressure drop at high altitude, and make the flying drop over the entire surface of the magnetic disk substantially constant.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は本発明による磁気ヘッドスライダの第１実施形態を示す斜視図、図２は同じく平面図、図３は図２中のＡ−Ａ線断面矢視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a magnetic head slider according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the same, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
図示するように、第１実施形態の磁気ヘッドスライダ１は、空気流入端２、浮
上面３及び空気流出端４を備えて構成される。ここで浮上面３は、空気流入端２から続いて形成されたフロントステップ軸受け５、このフロントステップ軸受け５から続いて形成されたレール面６、フロントステップ軸受け５と同一の深さを有する一対のサイドステップ軸受け７、８、このサイドステップ軸受け７、８の空気流出端４側に形成された一対のサイドパッド９、１０、レール面６、サイドステップ軸受け７、８に囲まれた負圧溝１１、空気流出端４近傍に形成されたセンタパッド１２及びフロントステップ軸受け５と同一の深さを有しセンタパッド１２を囲むように形成されたセンタステップ軸受け１３からなる。
As shown in the figure, the
磁気ヘッドスライダ１の長さは１．２５ｍｍ、幅は１．０ｍｍであり、フロントステップ軸受け５の長さは０．１ｍｍでレール面６を基準としたフロントステップ軸受け５の深さδsは０．２５μｍである。レール面６の長さは０．１３ｍｍ、幅は０．９６ｍｍであり、長さに対し幅は約７．４倍である。一対のサイドステップ軸受け７、８及びセンタステップ軸受け１３の深さは、前述したようにフロントステップ軸受け５と同一で０．２５μｍである。一対のサイドパッド９、１０はスライダ長さ方向の中心よりも空気流出端４側に位置し、レール面６と同様に長さよりも幅の方が広い幅広形状になっている。レール面６を基準とした負圧溝１１の深さRは１．６μｍである。センタパッド１２上には磁気ヘッド（図示せず）が備えられている。
The length of the
図４は、上述第１実施形態の磁気ヘッドスライダ１が用いられた磁気ディスク装置であって、磁気ディスク直径が３．５インチ、スピンドルモータの回転数が７２０ｒｐｍの条件で計算した、平地（０ｍ）及び高地（３０００ｍ）における同上第１実施形態の磁気ヘッドスライダ１の浮上プロファイル（以下単に浮上プロファイルともいう。）を示す図である。
FIG. 4 shows a magnetic disk device using the
この図４から分かるように、上述第１実施形態の磁気ヘッドスライダ１によれば、平地での磁気ディスク全面にわたる浮上量の変化量を１ｎｍ程度と非常に小さくできるのみならず、高地での浮上量の低下量を内周で約２．５ｎｍ、中周で約０．５ｎｍと大幅に低減できる。外周では、平地に比べ高地の方が約０．５ｎｍだけ浮上量が増加する。
As can be seen from FIG. 4, according to the
既に述べたように磁気ヘッドスライダには、記憶容量を増大するために平地での浮上プロファイルを均一化することが要求される。また装置の信頼性を保つために、高地での気圧低下による浮上量の低下を低減する必要がある。 As already described, the magnetic head slider is required to have a uniform flying profile on a flat surface in order to increase the storage capacity. Moreover, in order to maintain the reliability of the apparatus, it is necessary to reduce the decrease in the flying height due to the decrease in atmospheric pressure at high altitude.
本発明の第１実施形態によれば、上述したように平地での浮上プロファイルを均一化でき、かつ高地での浮上低下量を低減できるもので、その理由を以下に説明する。 According to the first embodiment of the present invention, as described above, the levitation profile on flat ground can be made uniform, and the amount of decrease in levitation on high ground can be reduced. The reason for this will be described below.
まず図５及び図６を用いて、浮上プロファイルを均一化するためにフロントステップ軸受け５の深さδsと負圧溝１１の深さＲとの関係をどのように設定すればよいかを説明する。
First, using FIG. 5 and FIG. 6, how to set the relationship between the depth δs of the front step bearing 5 and the depth R of the
図５は、第１実施形態の磁気ヘッドスライダ１において、負圧溝１１の深さＲを１．６μｍで一定とし、フロントステップ軸受け５の深さδsを変化させ、その比Ｒ／δsをパラメータとして浮上プロファイルを計算した結果を示す図で、上記比Ｒ／δsが浮上プロファイルに与える影響を表わす。いずれの場合も、内周での浮上量を用いて中周、外周の浮上量を規格化して表わしている。この図５より、比Ｒ／δsを少なくとも５より大きくすることで、磁気ディスク内外周にわたる浮上量、すなわち浮上プロファイルを概ね一定にすることができることが分かる。
FIG. 5 shows that in the
図６は、第１実施形態の磁気ヘッドスライダ１において、フロントステップ軸受け５の深さδsをパラメータとして、周速に対する浮上量の変化の様子を示す図で、上記深さδsが周速と浮上量との関係に与える影響を表わす。いずれの場合も周速５ｍ／ｓの浮上量で各周速での浮上量を規格化している。この図６より、フロントステップ軸受け５の深さδsの大きさによって、周速に対する浮上量の変化の様子が大きく異なることが分かる。
FIG. 6 is a diagram showing how the flying height changes with respect to the circumferential speed, using the depth δs of the front step bearing 5 as a parameter, in the
一般に、磁気ディスク直径が２．５インチの磁気ディスク装置では、スピンドルモータの回転数は高々６０００ｒｐｍ程度なので最大周速は２０ｍ／ｓ程度以下である。したがって、最大周速が２０ｍ／ｓ以下であるような磁気ディスク直径２．５インチの磁気ディスク装置に使用される磁気ヘッドスライダ１のフロントステップ軸受け５の深さδsは、浮上プロファイルを均一化するために少なくとも２００ｎｍよりも小さくする必要がある。
In general, in a magnetic disk apparatus having a magnetic disk diameter of 2.5 inches, the maximum peripheral speed is about 20 m / s or less because the rotational speed of the spindle motor is at most about 6000 rpm. Therefore, the depth δs of the front step bearing 5 of the
一方、磁気ディスク直径が３．５インチの磁気ディスク装置ではスピンドルモータの回転数が高々１２０００ｒｐｍ程度なので最大周速は６０ｍ／ｓ程度以下である。したがって、最大周速が６０ｍ／ｓ以下であるような磁気ディスク直径３．５インチの磁気ディスク装置に使用される磁気ヘッドスライダ１のフロントステップ軸受け５の深さδsは、浮上プロファイルを均一化するために少なくとも４００ｎｍ以下とする必要がある。
On the other hand, in a magnetic disk device having a magnetic disk diameter of 3.5 inches, the maximum peripheral speed is about 60 m / s or less because the rotational speed of the spindle motor is about 12000 rpm at most. Accordingly, the depth δs of the front step bearing 5 of the
次に、本発明の第１実施形態によれば、高地での気圧低下に伴う浮上量の低下量を、従来の磁気ヘッドスライダの場合と比べて大幅に低減できる理由を図７〜図１０を用いて詳細に説明する。 Next, according to the first embodiment of the present invention, FIG. 7 to FIG. 10 show the reason why the amount of decrease in the flying height due to the decrease in atmospheric pressure at high altitudes can be greatly reduced compared to the case of the conventional magnetic head slider. The details will be described.
図７は気圧低下による浮上量低下を低減するために、磁気ヘッドスライダ１に必要な条件を検討するために設計した磁気ヘッドスライダ基本形状を示す平面図、図８は図７中のＡ−Ａ線断面矢視図である。
FIG. 7 is a plan view showing a basic shape of a magnetic head slider designed to study conditions necessary for the
これら図７、図８において、第１実施形態（図１〜図３）の磁気ヘッドスライダ１と同一又は相当部分には同一符号を付してある。この基本形状には、第１実施形態と異なりサイドステップ軸受け７、８はないが、空気流入端２側にフロントステップ軸受け５及びレール面６を形成したことにより、レール面６の後方に設けた負圧溝１１で負圧力が発生する。なお、レール面６の長さＬを０．３５ｍｍで固定し幅Ｗを可変とすることで、長さと幅の比（Ｌ／Ｗ）を変えるようにした。
7 and 8, the same or corresponding parts as those of the
負圧溝１１の深さＲと規格化負圧力との関係を、高度及び周速をパラメータとして計算した結果、換言すれば高度、周速が負圧溝深さＲと規格化負圧力との関係に与える影響を図９に示す。
As a result of calculating the relationship between the depth R of the
計算条件は、浮上量ｈ２を３０ｎｍ、浮上姿勢を表わすＡｇを１００ｎｍ、フロントステップ軸受け５の深さを０．２５μｍで固定し、またレール面６の長さＬと幅Ｗを同一（Ｌ／Ｗ＝１）とした。高度は０ｍと３０００ｍ、周速は１５ｍ／ｓと３５ｍ／ｓである。周速１５ｍ／ｓ及び３５ｍ／ｓは、７２００ｒｐｍで回転する３．５インチ磁気ディスクの記録領域内周での周速、外周での周速にそれぞれほぼ対応する。
The calculation conditions are as follows: the flying height h2 is fixed at 30 nm, the Ag representing the flying attitude is set at 100 nm, the depth of the front step bearing 5 is fixed at 0.25 μm, and the length L and width W of the
図９の縦軸の規格化負圧力は、負圧溝１１の深さＲが０．３μｍで、高度が０ｍ及び周速が１５ｍ／ｓの条件で発生した負圧力を用いて、各条件で発生した負圧力を規格化した値である。いずれの条件でも負圧力は負圧溝深さＲに対して極大値を有することが分かる。
The normalized negative pressure on the vertical axis in FIG. 9 is the negative pressure generated under the conditions that the depth R of the
図９が示す最も重要な結果は、負圧力が極大値となる負圧溝深さＲのときに、高度が高くなると負圧力の減少量が最も大きいということである。レール面６やセンタパッド１２で発生する正圧力は高度の上昇により減少するので、浮上量は低下せざる得ないが、負圧力が同時に減少すれば逆に浮上量は上昇する。すなわち、負圧力が高度によって大きく減少する負圧溝深さＲ、具体的には負圧力が極大値となる負圧溝深さＲを選ぶことによって、高地における磁気ヘッドスライダ１の浮上量低下を最も低減することができる。
The most important result shown in FIG. 9 is that, when the negative pressure is at the negative pressure groove depth R where the maximum value is reached, the amount of decrease in the negative pressure is the largest when the altitude is high. Since the positive pressure generated at the
一方、負圧溝１１が極大値より浅い場合や、あるいは逆に深い場合には、平地での負圧力の大きさと高地での負圧力の大きさの差が小さくなり、浮上量は高度が上昇するにつれ大きく減少することになる。また、負圧溝１１が極大値より浅い場合には、負圧溝深さＲに対する負圧力の変化が急峻なため、負圧溝深さＲの加工ばらつきによる浮上量の変化が大きくなるという不具合も生じる。
On the other hand, when the
以上のように、磁気ヘッドスライダ１の高度による浮上量変化を低減するためには、負圧溝深さＲを適当な値、すなわち負圧力が極大値となる負圧溝深さＲ近傍に選ぶ必要がある。図９に示す例における周速範囲では、負圧溝深さＲが２μｍより大きいと周速１５ｍ／ｓの場合に高度差による負圧力の変化がほぼなくなってしまうので、少なくとも負圧溝深さＲは２μｍ以下にする必要がある。また負圧溝深さＲが１μｍ以下では、負圧溝深さＲによる負圧力の変化が大きく、加工ばらつきによる浮上量の変化が大きくなってしまう。したがって、負圧溝深さＲは１μｍ〜２μｍ程度にする必要がある。
As described above, in order to reduce the flying height change due to the altitude of the
このように、負圧力が極大となる負圧溝深さＲとすることで、高度に起因した磁気ヘッドスライダ１の浮上量低下を低減できることが明らかになったが、ここで問題となるのは、一般的に、周速により負圧力が極大となる負圧溝深さＲが大きく変わるということである。具体的には、周速が速くなるほど、負圧力が極大となる負圧溝深さＲは深くなる。
As described above, it has been clarified that the decrease in the flying height of the
図１０は図９と同様な検討を周速２０ｍ／ｓと６０ｍ／ｓについて行った結果を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing the results of the same investigation as in FIG. 9 with peripheral speeds of 20 m / s and 60 m / s.
磁気ディスク直径２．５インチの磁気ディスク装置では、上述したように最大周速は高々２０ｍ／ｓ以下なので、気圧低下による浮上量の低下量を低減するためには、負圧溝深さRはせいぜい１μｍ以下とする必要がある。また磁気ディスク直径３．５インチの磁気ディスク装置では、最大周速は高々６０ｍ／ｓ以下なので、気圧低下による浮上量の低下量を低減するためには、負圧溝深さＲはせいぜい２．５μｍ以下とする必要がある。 In the magnetic disk device having a magnetic disk diameter of 2.5 inches, as described above, the maximum peripheral speed is 20 m / s or less at most. Therefore, in order to reduce the amount of decrease in the flying height due to the pressure drop, the negative pressure groove depth R is set to At most, it must be 1 μm or less. Further, in the magnetic disk device having a 3.5-inch magnetic disk diameter, the maximum peripheral speed is 60 m / s or less at most, so that the negative pressure groove depth R is at most 2. It is necessary to be 5 μm or less.
図９によると、周速１５ｍ／ｓのときに負圧力が極大となる負圧溝深さＲが約１μｍであるのに対して、周速が３５ｍ／ｓのときに負圧力が極大となる負圧溝深さＲは約１．２μｍと、０．２μｍの差がある。負圧スライダを用いて浮上プロファイルを均一化するためには周速が速くなるにつれ、すなわち磁気ヘッドスライダ１が磁気ディスクの外周に移動するにつれ負圧力が増加するようにしたい。したがって、周速３５ｍ／ｓで負圧力が極大となる負圧溝深さＲ１．２μｍを選択した方が、周速１５ｍ／ｓで負圧力が極大となる負圧溝深さＲ１μｍを選択した場合と比較して、周速の差による負圧力の差を大きくできるので浮上プロファイルを均一化しやすい。しかし、浮上プロファイルの均一化という観点から、磁気ディスクの外周での周速条件で負圧力が極大となる負圧溝深さＲを選ぶと、外周での高度による浮上低下量は低減できるが、外周と比較して内周で浮上量の低下量が大きくなるという問題が生じる。このような問題を防ぐために、負圧力が極大となる負圧溝深さRを周速によらずほぼ同じにできる磁気ヘッドスライダ１が必要となる。
According to FIG. 9, the negative pressure groove depth R at which the negative pressure becomes maximum at a peripheral speed of 15 m / s is about 1 μm, whereas the negative pressure becomes maximum at a peripheral speed of 35 m / s. The negative pressure groove depth R has a difference of about 1.2 μm and 0.2 μm. In order to make the flying profile uniform using the negative pressure slider, it is desired to increase the negative pressure as the peripheral speed increases, that is, as the
図１１〜図１３を用いて、負圧力が極大となる負圧溝深さＲの周速による変化を低減する方法について説明する。 A method for reducing the change due to the peripheral speed of the negative pressure groove depth R at which the negative pressure is maximized will be described with reference to FIGS.
図１１は図７に示した磁気ヘッドスライダ基本形状について、浮上量ｈ２を３０ｎｍ、浮上姿勢を表わすＡｇを１００ｎｍ、フロントステップ軸受け５の深さを０．２５μｍとし、またレール面６の長さＬと幅Ｗの比Ｗ／Ｌを０．４とした場合の、負圧溝深さＲと規格化負圧力との関係を示す図で、上記比Ｗ／Ｌが負圧溝深さＲと規格化負圧力との関係に与える影響を表わす。パラメータは周速(１５ｍ／ｓと３５ｍ／ｓ)である。
FIG. 11 shows the basic shape of the magnetic head slider shown in FIG. 7, the flying height h2 is 30 nm, Ag representing the flying posture is 100 nm, the depth of the front step bearing 5 is 0.25 μm, and the length L of the
図１２も同様に図７に示した磁気ヘッドスライダ基本形状について、浮上量ｈ２を３０ｎｍ、浮上姿勢を表わすＡｇを１００ｎｍ、フロントステップ軸受け５の深さを０．２５μｍとし、またレール面６の長さＬと幅Ｗの比Ｗ／Ｌ＝２．７とした場合の、負圧溝深さＲと規格化負圧力との関係を示す図である。パラメータは同様に周速(１５ｍ／ｓと３５ｍ／ｓ)である。
Similarly, in FIG. 12, the flying height h2 is set to 30 nm, the floating position Ag is set to 100 nm, the depth of the front step bearing 5 is set to 0.25 μm, and the length of the
図１１、図１２のいずれも縦軸は、周速が１５ｍ／ｓで負圧溝深さＲが０．３μｍの場合に発生した負圧力で、各条件において発生した負圧力を規格化して表わしている。 11 and 12, the vertical axis represents the negative pressure generated when the peripheral speed is 15 m / s and the negative pressure groove depth R is 0.3 μm, and the negative pressure generated under each condition is normalized. ing.
図１１と図１２を比較すると、空気流入端２側に形成されたレール面６の長さＬと幅Ｗの比Ｗ／Ｌが大きいほど、すなわち幅広形状なほど、負圧力が極大となる負圧溝深さＲの周速による変化が小さくなることが分かる。
11 and 12 are compared, the larger the ratio W / L of the length L to the width W of the
図１３は図１１、図１２で説明したのと同様な検討を比Ｗ／Ｌを更に変えて行った結果を示す図で、上記比Ｗ／Ｌと負圧力が極大となる負圧溝深さＲの差との関係を表わす。 FIG. 13 is a view showing the result of the same examination as described in FIGS. 11 and 12 with the ratio W / L further changed, and the negative pressure groove depth at which the ratio W / L and the negative pressure are maximized. This represents the relationship with the difference in R.
図１３の縦軸は、周速１５ｍ／ｓ時に負圧力が極大となる負圧溝深さＲと、周速３５ｍ／ｓ時に負圧力が極大となる負圧溝深さＲの差ΔＲを表わしている。上述したように比Ｗ／Ｌが大きくなるほどΔＲは小さくなる。特に比Ｗ／Ｌを１以上、すなわちレール面幅Ｗをレール面長さＬ以上にすることがΔＲの低減に対して有効であることが分かる。このとき、負圧力が極大値となる負圧溝深さＲに対する周速の影響は小さくなり、平地での浮上プロファイルの均一化はもちろんのこと、高地における浮上低下量を磁気ディスクの内外周共に低減できる。 The vertical axis of FIG. 13 represents the difference ΔR between the negative pressure groove depth R at which the negative pressure becomes maximum at a peripheral speed of 15 m / s and the negative pressure groove depth R at which the negative pressure becomes maximum at a peripheral speed of 35 m / s. ing. As described above, ΔR decreases as the ratio W / L increases. In particular, it can be seen that setting the ratio W / L to 1 or more, that is, setting the rail surface width W to the rail surface length L or more is effective for reducing ΔR. At this time, the influence of the peripheral speed on the negative pressure groove depth R at which the negative pressure becomes the maximum value is reduced, and the amount of levitation drop at high altitudes as well as the uniformity of the levitation profile on the flat ground are Can be reduced.
続いて、平地での浮上プロファイルを均一化し、更に高地における浮上量低下を低減するために、空気流入端２側に設けたフロントステップ軸受け５が必須であることを図1４を用いて説明する。
Next, it will be described with reference to FIG. 14 that the front step bearing 5 provided on the
図１４は図１１、図１２で説明したのと同様な検討をフロントステップ軸受け５に代えて角度０．５°のテーパとした場合の負圧溝深さＲと規格化負圧力との関係を示す図で、テーパが負圧溝深さＲと規格化負圧力に与える影響を表わす。
FIG. 14 shows the relationship between the negative pressure groove depth R and the standardized negative pressure when the same examination as described in FIGS. 11 and 12 is performed with a taper of an angle of 0.5 ° instead of the
この図１４によれば、フロントステップ軸受け５の場合と比較して、負圧力が極大となる負圧溝深さＲが周速により大きく変化し、しかも、周速１５ｍ／ｓ時の負圧力の極大値と周速３０ｍ／ｓ時の負圧力の極大値の大きさがほぼ変わらないことが分かる。したがって、仮にレール面６の幅Ｗと長さＬの比Ｗ／Ｌを大きくして、負圧力が極大値となる負圧溝深さＲの周速による変化を低減できたとしても、浮上プロファイルを均一化することは難しい。すなわち、テーパの場合に浮上プロファイルを均一化するためには、周速が大きくなるに伴い負圧力が増加するように、負圧溝深さRをフロントステップ軸受け５の場合よりも深くしなければならない。
According to FIG. 14, as compared with the case of the front step bearing 5, the negative pressure groove depth R at which the negative pressure becomes maximum varies greatly with the peripheral speed, and the negative pressure at the peripheral speed of 15 m / s. It can be seen that the magnitude of the maximum value and the maximum value of the negative pressure at the peripheral speed of 30 m / s are almost the same. Therefore, even if the ratio W / L between the width W and the length L of the
このため、テーパの場合は浮上プロファイルを均一化した上で、更に高地における浮上量の低下を低減することは難しい。 For this reason, in the case of a taper, it is difficult to reduce the decrease in the flying height at high altitudes after making the flying profile uniform.
以上の結果より、空気流入端２側にサブミクロンオーダのフロントステップ軸受け５を設け、フロントステップ軸受け５から連続形成されたレール面６の幅Ｗを長さＬよりも大きくし、更にレール面６より空気流出端４側に位置する負圧溝１１の深さＲを負圧力が極大値となる深さとすることにより、平地での浮上プロファイルを均一化した上で更に高地における浮上量の低下量を低減でき、加えて磁気ディスクの内外周での浮上低下量の差も低減できる。
As a result, the front step bearing 5 of submicron order is provided on the
このような検討結果に基づき実際に設計した磁気ヘッドスライダの一例が図１〜図３に示した第１実施形態であり、この磁気ヘッドスライダ１は、図４で説明したように平地（０ｍ）での浮上プロファイルを均一化した上で、高地（３０００ｍ）での浮上低下量をあらゆる磁気ディスク位置上でわずか３ｎｍ以下に低減できた。
One example of the magnetic head slider actually designed based on the examination results is the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, and the
これまで説明したように、負圧力が極大となる負圧溝深さＲを選ぶことで高地での磁気ヘッドスライダの浮上量の低下を最小にすることができる。しかし、大きな負圧力が作用すると、磁気ヘッドスライダの浮上量を高くすることが難しい。一般的に、サスペンションが磁気ヘッドスライダに与える荷重を小さくするか、あるいは正圧を発生するレール面積を増やすことで浮上量を増加させることができるが、荷重を極端に小さくするとサスペンションの取り扱いにおいて様々な問題を生じ、レール面積を増やすと浮上プロファイルを均一化することが難しくなる。磁気ヘッドスライダの浮上量は記録密度を向上させるためには小さい方が好ましいが、磁気ディスク装置の信頼性のためには不必要に小さくない方が好ましい。 As described above, by selecting the negative pressure groove depth R at which the negative pressure is maximized, the decrease in the flying height of the magnetic head slider at high altitude can be minimized. However, when a large negative pressure is applied, it is difficult to increase the flying height of the magnetic head slider. Generally, the flying height can be increased by reducing the load applied to the magnetic head slider by the suspension, or by increasing the rail area that generates positive pressure. When the rail area is increased, it becomes difficult to make the flying profile uniform. The flying height of the magnetic head slider is preferably small to improve the recording density, but is preferably not unnecessarily small for the reliability of the magnetic disk device.
第１実施形態では、上述したように浮上プロファイルを均一化し、かつ高地での浮上低下量を低減するために負圧溝深さＲを１．６μｍと小さくした。その上で、更に浮上量の絶対値を大きくする手段として、ここでは、図１５に示すように、第１実施形態の磁気ヘッドスライダ１に対して、サスペンション２０によって磁気ヘッドスライダ１の空気流入端２側を磁気ディスク２５へ押し付ける方向のピッチモーメントＭを荷重Ｗと共に加えるようにした。具体的には、上記荷重Ｗを０．７５ｇｆ、ピッチモーメントＭを０．３２８ｇｆｍｍとした。
In the first embodiment, as described above, the negative pressure groove depth R is made as small as 1.6 μm in order to make the levitation profile uniform and reduce the amount of levitation drop at high altitude. In addition, as a means for further increasing the absolute value of the flying height, here, as shown in FIG. 15, the air inflow end of the
ここで、サスペンション２０はロードビーム２１とジンバル２２とマウント２３からなり、マウント２３においてキャリッジ２４と接続されている。所望のピッチモーメントＭを加えるには、ジンバル２２のピッチ剛性から決定される角度分だけジンバル２２を、磁気ヘッドスライダ１の空気流入端２側を磁気ディスク２５へ押し付ける方向へ曲げることで実現できる。
Here, the
このようにサスペンション２０を利用してピッチモーメントＭを加えることで、負圧力が極大となる負圧溝深さＲとした場合でも、浮上プロファイルの均一性を保ったまま磁気ヘッドスライダ１の浮上量を増加させることができる。特に、上述第１実施形態のように空気流入端２側に幅の広いレール面６を設けた場合、ピッチモーメントＭを加えないと浮上姿勢Ａｇが大きくなるので、磁気ヘッドスライダ１と磁気ディスク間に形成される空気膜剛性が小さくなってしまうが、ピッチモーメントＭを加えることで浮上姿勢が小さくなり、空気膜剛性、とりわけロール方向の剛性を大きくすることができる。なお、ピッチモーメントＭを加える代わりに、サスペンション２０の荷重点を空気流入端２側にずらすことでも同様の効果が得られる。
By applying the pitch moment M using the
図1６は本発明による磁気ヘッドスライダの第２実施形態を示す平面図である。この図１６において、第１実施形態（図１〜図３）の磁気ヘッドスライダ１と同一又は相当部分には同一符号を付してある。
FIG. 16 is a plan view showing a second embodiment of a magnetic head slider according to the present invention. In FIG. 16, the same or corresponding parts as those of the
この第２実施形態では、レール面６を２分割（６ａ、６ｂ）しており、また２分割してもなおレール面６ａ、６ｂの長さに対して幅が大きくなるようにしている。この第２実施形態によれば、レール面６を２分割したことにより、第１実施形態よりもロール方向の空気膜剛性を向上させることができる。
In the second embodiment, the
図１７は本発明による磁気ヘッドスライダの第３実施形態を示す平面図である。この図１７において、第１実施形態（図１〜図３）の磁気ヘッドスライダ１と同一又は相当部分には同一符号を付してある。
FIG. 17 is a plan view showing a third embodiment of the magnetic head slider according to the present invention. In FIG. 17, the same or corresponding parts as those of the
この第２実施形態では、一対のサイドステップ軸受け７、８をそれぞれ２分割（７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ）している。この第３実施形態によれば、サイドステップ軸受け７、８をそれぞれ２分割したことにより、負圧溝１１で発生する負圧力の大きさを調整でき、浮上量の大きさを増減できる。また、レール面６の幅方向中央位置を絞って細くすることで、レール面６で発生する正圧をわずかながら分割できるので、第１実施形態と比較してロール方向の空気膜剛性を多少向上させることができる。
In the second embodiment, each of the pair of
図１８は本発明による磁気ヘッドスライダの第４実施形態を示す平面図である。この図１６において、第１実施形態（図１〜図３）の磁気ヘッドスライダ１と同一又は相当部分には同一符号を付してある。
FIG. 18 is a plan view showing a fourth embodiment of the magnetic head slider according to the present invention. In FIG. 16, the same or corresponding parts as those of the
この第４実施形態では、レール面６を２分割（６ａ、６ｂ）しており、更にレール面６ａ、６ｂ間を負圧溝１１と同一の深さとして負圧溝１１の面積を増やすことで負圧力を第１実施形態よりも増やしている。したがって、第１、第２実施形態と比較して更にロール方向の空気膜剛性を向上させることができる。
In the fourth embodiment, the
図１９は本発明による磁気ヘッドスライダの第５実施形態を示す平面図である。この図１９において、第１実施形態（図１〜図３）の磁気ヘッドスライダ１と同一又は相当部分には同一符号を付してある。
FIG. 19 is a plan view showing a fifth embodiment of the magnetic head slider according to the present invention. In FIG. 19, the same or corresponding parts as those of the
この第５実施形態では、レール面６を２分割（６ａ、６ｂ）しており、更に６ａ、６ｂ間に負圧溝１１と同一の深さの細いスリットｓ１を空気流入端２まで延出形成している。この第５実施形態によれば、スリットｓ１により負圧溝１１で発生する負圧力の大きさを調整でき、浮上量の大きさを増減できる。
In this fifth embodiment, the
図２０は本発明による磁気ヘッドスライダの第６実施形態を示す平面図である。この図２０において、第１実施形態（図１〜図３）の磁気ヘッドスライダ１と同一又は相当部分には同一符号を付してある。
FIG. 20 is a plan view showing a sixth embodiment of a magnetic head slider according to the present invention. In FIG. 20, the same or corresponding parts as those of the
この第６実施形態では、フロントステップ軸受け５とレール面６の境界線を第１実施形態のような１直線ではなく、磁気ヘッドスライダ１の幅方向の中心を頂点として鈍角を形成するような２直線に変更した。同様に、サイドステップ軸受け７、８とサイドパッド９、１０との境界を、図示するように頂点で鈍角を形成する２直線で形成した。このような形状とすれば、この第６実施形態の磁気ヘッドスライダ１を用いた磁気ディスク装置内に存在する異物を上記レール面６と磁気ディスク間に噛込む可能性を低減できる。
In this sixth embodiment, the boundary line between the front step bearing 5 and the
図２１は本発明による磁気ヘッドスライダの第７実施形態を示す平面図である。この図２１において、第１実施形態（図１〜図３）の磁気ヘッドスライダ１と同一又は相当部分には同一符号を付してある。
FIG. 21 is a plan view showing a seventh embodiment of the magnetic head slider according to the present invention. In FIG. 21, the same or corresponding parts as those of the
この第７実施形態では、第１〜第６実施形態とは異なり、一対のサイドパッド９、１０を空気流出端４まで延出形成しており、そのサイドパッド９、１０に磁気ヘッド（図示せず）を備える構成となっている。また、センタパッド１２及びセンタステップ軸受け１３（図１、図２、図１６〜図２０参照）が省略されている。この第７実施形態によれば、サイドパッド９、１０が空気流出端４まで延びていることで負圧溝１１の面積を第１実施形態と比較して大幅に広げることができる。また、空気流出端４近傍で正圧を発生することからピッチ方向及びロールの空気膜剛性を共に大きくすることができる。
In the seventh embodiment, unlike the first to sixth embodiments, a pair of
図２２は本発明による磁気ヘッドスライダの第８実施形態を示す平面図である。この図２２において、第１実施形態（図１〜図３）の磁気ヘッドスライダ１と同一又は相当部分には同一符号を付してある。
FIG. 22 is a plan view showing an eighth embodiment of the magnetic head slider according to the present invention. In FIG. 22, the same or corresponding parts as those of the
この第８実施形態では、第１〜第７実施形態とは異なり、一対のサイドパッド９、１０（図１、図２、図１６〜図２１参照）が省略された構成となっている。これによれば、空気流入方向に対して常に傾斜角を有するレール形状となっているので、この第８実施形態の磁気ヘッドスライダ１を用いた磁気ディスク装置内に存在する異物をレール面６と磁気ディスク間に噛込む可能性を低減でき、しかも装置内の部品から生じるガスの固形化したものの浮上面への付着も低減できる。
In the eighth embodiment, unlike the first to seventh embodiments, the pair of
１ 磁気ヘッドスライダ
２ 空気流入端
３ 浮上面
４ 空気流出端
５ フロントステップ軸受け
６ レール面
７ サイドステップ軸受け
８ サイドステップ軸受け
９ サイドパッド
１０ サイドパッド
１１ 負圧溝
１２ センタパッド
１３ センタステップ軸受け
２０ サスペンション
２１ ロードビーム
２２ ジンバル
２３ マウント
２４ キャリッジ
２５ 磁気ディスク
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ステップ軸受けと流出端との間に形成されたレール面と、
スライダの幅方向において対向し前記レール面と前記流出端との間に形成された第１のサイドパッドと第２のサイドパッドを備え、
前記第１及び第２のサイドパッドのスライダ幅方向における長さがスライダ長さ方向における長さより大きいことを特徴とするスライダ。 A step bearing formed on the inflow end side;
A rail surface formed between the step bearing and the outflow end;
A first side pad and a second side pad that are opposed to each other in the width direction of the slider and are formed between the rail surface and the outflow end;
A slider characterized in that the length of the first and second side pads in the slider width direction is larger than the length in the slider length direction.
前記第１及び第２のサイドパッドの幅は該第１及び第２のサイドパッドの長さより大きいことを特徴とするスライダ。 A step bearing and rail surface formed from the inflow end side toward the outflow end side, a first side step bearing and a second side step bearing, a third side step bearing and a fourth side step bearing, A first side pad and a second side pad facing in the slider width direction,
The slider characterized in that the width of the first and second side pads is larger than the length of the first and second side pads.
The slider according to claim 6, further comprising a negative pressure groove formed between the rail surface and the outflow end, wherein the negative pressure groove has a depth of 2.5 μm or less with respect to the rail surface. .
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7679863B2 (en) | 2005-09-09 | 2010-03-16 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetic head slider with trailing rail surface for flying height control |
| US8116037B2 (en) | 2008-12-09 | 2012-02-14 | Hitachi Global Storage Technologies, Netherlands B.V. | Disk drive including head-slider configured to suppress lubricant droplet accumulation |
-
2004
- 2004-10-18 JP JP2004302371A patent/JP2005018985A/en active Pending
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