JP4059087B2 - ヘッドスライダおよびディスク記録再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスクや光磁気ディスク等のディスク状記録媒体に対して記録と再生の少なくとも一方を行うヘッドを搭載したヘッドスライダおよびこれを用いたディスク記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクや光ディスク等のディスク状記録媒体（以下、ディスクとよぶ）に対し記録や再生を行うディスク記録再生装置（以下、ディスク装置とよぶ）の技術的進歩は著しく、従来のコンピュータ用だけでなく多くの分野で用途が拡大している。このようなディスク装置では、さらなる高密度記録化と同時に、小型、低消費電力でかつ耐衝撃性に優れ、携帯機器にも搭載可能な装置が要求されている。
【０００３】
図１４は、従来のディスク装置の概略斜視図である。ディスク２は、主軸１に支持されて駆動手段３により回転駆動される。この駆動手段３としては、例えばスピンドルモータが用いられる。記録や再生を行うヘッド（図示せず）を有したヘッドスライダ４はサスペンション５に支持され、このサスペンション５はアクチュエータアーム６に固定されている。さらに、アクチュエータアーム６はアクチュエータ軸７に回転自在に取り付けられている。
【０００４】
位置決め手段８は、例えばボイスコイルモータが用いられ、アクチュエータアーム６を揺動させて、ヘッドスライダ４をディスク２の所定のトラック位置に移動させる。筐体９は、これらを所定の位置関係に保持すると同時に、図示しない蓋体をかぶせて筐体９内部の上記構成部品等を保護する。
【０００５】
このような構成からなるディスク装置で記録や再生を行う場合、ヘッドスライダ４には以下に述べる３つの力が作用し、これらの力の釣り合いによりヘッドスライダ４は設計された浮上量を保持して浮上する。第１は、ヘッドスライダ４をディスク方向に付勢するようにサスペンション５から加わる負荷力である。第２は、ディスク２の回転に伴う空気等の粘性流により、ヘッドスライダ４をディスク２から浮上させるように働く正圧力である。第３は、同じくディスク２の回転に伴う空気等の粘性流の作用で、ヘッドスライダ４をディスク２に接近させるように働く負圧力である。ヘッドスライダ４が、これら３つの力の釣り合いにより所定の浮上量を保持して浮上している状態で、位置決め手段８を駆動し所定のトラック位置にヘッドスライダ４を移動させてヘッド（図示せず）により記録や再生を行う。
【０００６】
このようなディスク装置は、ディスク２の単位面積当たり記録容量の増大に伴い小型化、薄型化が実現され、ノートパソコン等の携帯機器に搭載されるようになっている。例えば、ディスク２の直径は３．５インチ、２．５インチまたは１．３インチと小径化している。このようなディスク２の小径化に伴い、ディスク２の回転数はそれぞれの径に応じて４５００ｒｐｍ、５４００ｒｐｍおよび７２００ｒｐｍと、小径化するほど回転数を大きくなっている。すなわち、従来はディスク２の径を小さくする場合、ディスク２とヘッドスライダ４との相対速度を維持するためにディスク２の回転数を大きくする必要があった。
【０００７】
しかしながら、さらに小型のディスク装置を実現して携帯電話を代表とする携帯情報機器に搭載するためには、消費電力の低減も非常に重要な課題である。すなわち、携帯機器に搭載するためのディスク装置においてはディスクの径をさらに小さくすることが要求されるが、このために回転数を増加させることは消費電力の増大を招くためにできない。したがって、小径のディスクを用いることでヘッドスライダとディスクとの相対速度が低下しても安定な浮上量を保持できることが要求される。また、外部からの衝撃が加わってもヘッドスライダがディスクに衝突あるいは接触してヘッドスライダやディスクに摩耗や損傷を生じさせないようにすることも要求されている。
【０００８】
このため、ヘッドスライダとディスクとの相対速度が低下しても安定して浮上させることができるヘッドスライダの検討も行われている。例えば、ヘッドスライダがディスクに対向する対向面に深さの異なる溝を形成して少なくとも二段以上の段差部を形成し、これら段差部を形成する溝のうち最も浅い溝の深さを２５０ｎｍ以下とすることで、ヘッドスライダとディスクとの相対速度を小さくしても安定な浮上量を確保できることが示されている（特許文献１）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２２９５１８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この開示例では相対速度が小さい場合に安定に浮上してディスクに衝突することを防止できることは示されているが、小さな相対速度で浮上しているときに衝撃力を受けてもヘッドスライダまたはディスクを破損しないようにすることについてはまったく開示されていない。
【００１１】
本発明は、ヘッドスライダとディスクとの相対速度を小さくしてもディスク面上で安定な浮上量を確保するとともに、外部から衝撃力が加わってもヘッドスライダまたはディスクに致命的な損傷を生じ難いヘッドスライダの構造と、このヘッドスライダを用いたディスク装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のディスク記録再生装置は、ディスク状記録媒体と、前記ディスク状記録媒体を回転駆動する駆動手段と、前記ディスク状記録媒体に記録と再生の少なくとも一方を行うヘッドと、前記ディスク状記録媒体に対向する対向面に前記ヘッドを搭載したヘッドスライダと、前記ヘッドスライダを支持するアクチュエータアームと、前記アクチュエータアームを介して前記ヘッドスライダを前記ディスク状記録媒体の所定のトラック位置に位置決めする位置決め手段とを具備し、前記駆動手段が、前記ヘッドスライダと前記ディスク状記憶媒体との相対速度を０．５ｍ／ｓから５ｍ／ｓまでの範囲で、前記ディスク状記憶媒体を回転駆動させ、前記ヘッドスライダが、前記ディスク状記録媒体の回転方向に対して先頭側の上流側端部と後端側の下流側端部とを含む、長さと幅と厚さとがそれぞれ１．２３５ｍｍと１．００ｍｍと０．３ｍｍとである略直方体形状で、前記ディスク状記録媒体と対向する対向面と、前記対向面上に設けられた記録と再生の少なくとも一方を行う前記ヘッドとを具備し、前記対向面は、前記上流側端部から所定の位置に前記ディスク状記録媒体の回転方向に対して直交するように設けられたクロスレールと、前記クロスレールの先頭側の端部から前記上流側端部方向にかけて前記クロスレールよりは低く形成された上流側中段面とを有し、前記クロスレールと前記上流側中段面との段差部における段差を１０ｎｍから６０ｎｍまでの範囲としたことを特徴とする。
【００１９】
この構成により、ディスクとヘッドスライダとの相対速度が５ｍ／ｓ程度と遅い場合でも安定した浮上量を確保でき、確実な記録や再生が可能となる。また、ディスクに接近する方向の衝撃力を受けた場合、上流側中段面でも正圧力が発生してディスクへの衝突を防止、あるいは緩和することができる。これにより、低消費電力での記録再生が可能で、かつ比較的耐衝撃性の良好なディスク装置を実現できる。
【００２１】
さらに、本発明のディスク装置は、ヘッドスライダのクロスレールにはディスクの回転方向に平行な方向に溝が設けられ、この溝は上流側中段面に連結されている構成を有する。この構成とすることにより、衝撃を受けてヘッドスライダがディスクに接近しても、ディスクとヘッドスライダ間の空気等による空気潤滑膜が保持されるので耐衝撃性がさらに改善され、より信頼性が高いディスク装置を実現できる。
【００２２】
さらに、本発明のディスク装置は、ヘッドスライダの上流側中段面上にはさらに複数個の凸部が設けられ、クロスレールはこの凸部よりは低く、かつ上流側中段面よりは高くした構成からなる。この構成とすることにより、ヘッドスライダがディスクに衝突しても、この凸部が最初にディスクと接触するので、ディスクやヘッドスライダを損傷することを大幅に抑制して、高信頼性のディスク装置を実現できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態のヘッドスライダ２０であり、（Ａ）は対向面側から見た平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図である。ヘッドスライダ２０はディスクの回転方向に対して先頭側となる上流側端部３６と後端側である下流側端部３７とを有する略直方体形状である。本実施の形態では、ディスクに対向する面である対向面は、第１の正圧発生部２６、第２の正圧発生部３１、負圧発生部２８、上流側中段面３２、下流側中段面３３および第２の正圧発生部３１上に形成されているヘッド２２を含み構成されている。
【００２５】
これらをさらに詳しく説明する。上流側端部３６から所定の位置にディスクの回転方向に対して直交する方向に設けられたクロスレール２６１、このクロスレール２６１の両側で接続されて下流側端部３７方向に延在されたサイドレール２６２、２６３から第１の正圧発生部２６が構成されている。また、幅方向の中心線上で下流側端部３７から立ち上がるように第２の正圧発生部３１が設けられ、この第２の正圧発生部３１の端部からは上流側端部３６方向に所定距離延在された下流側中段面３３が形成されている。また、クロスレール２６１の先頭側の段差部３８から上流側端部３６方向に上流側中段面３２が延在して設けられている。さらに、第１の正圧発生部２６、第２の正圧発生部３１および下流側中段面３３とで囲まれた領域は、ディスク表面から最も深い段差を有する負圧発生部２８を構成している。このような対向面の構成において、上流側中段面３２とクロスレール２６１との段差部３８における段差Ｈを５ｎｍから１００ｎｍの範囲に設定することが、本発明の特徴である。
【００２６】
なお、負圧発生部２８は主に第１の正圧発生部２６と下流側中段面３３とで囲まれた深い段差で構成されており、クロスレール２６１から流入した粘性流体がこの深い段差領域で急激に膨張するために負圧力を発生する。この負圧力はヘッドスライダ２０をディスクに近づけるように作用する。また、クロスレール２６１、下流側中段面３３を設ける位置やその形状、あるいは負圧発生部２８等の大きさについては、ヘッドスライダを使用する条件に応じて最適値に設定するが、これは従来の設計法に基づき行うことができる。
【００２７】
従来の一般的な構成のヘッドスライダがディスク表面上で定常的に浮上している状態では、ヘッドスライダはピッチ角度が約０．１ｍｒａｄ程度の傾きを維持して浮上している。このようなヘッドスライダに対して、ディスク方向に接近する衝撃力が作用してヘッドスライダがディスク表面に近接する場合、下流側端部近傍で発生する正圧力に比べて上流側端部近傍で発生する正圧力の方が一般的に小さい。このために、ヘッドスライダは負のピッチ角度になる場合が生じて浮上姿勢が不安定となることがある。これに対して、本発明のヘッドスライダ２０では、ディスク表面に近接すると上流側中段面３２でも正圧力が発生するので、上流側端部３６近傍の正圧力は全体として大きくなり正のピッチ角度を保持し、この結果、ディスク表面へ衝突することを防ぐ、あるいは衝突してもその衝撃力を低減することができる。
【００２８】
このような形状を得るためのヘッドスライダ２０の加工は、型成形や汎用の機械加工により作製することもできるが、より望ましくはウエット方式またはドライ方式によるエッチング加工、さらに高精度で複雑な加工を行う場合にはレーザビーム照射による加工、イオン照射による加工等を用いることができる。
【００２９】
本実施の形態ではイオン照射による加工方式を用いた。第１の正圧発生部２６および第２の正圧発生部３１は同一平面とし、上流側中段面３２および下流側中段面３３も同一平面とした。一方、第１の正圧発生部２６、第２の正圧発生部３１と、負圧発生部２８との段差は０．６μｍとした。なお、ヘッドスライダ２０の全体の形状としては、長さ、幅および厚さが、それぞれ１．２３５ｍｍ、１．００ｍｍおよび０．３ｍｍとした。
【００３０】
図２は、本実施の形態のヘッドスライダ２０を用いたディスク装置の概略斜視図である。ディスク４００は、ディスク４００の下部に配置された駆動手段により回転駆動される。この駆動手段としては、例えば超小型のスピンドルモータが用いられる。記録や再生を行うヘッド（図示せず）を有したヘッドスライダ２０はサスペンション（図示せず）に支持され、このサスペンションはアクチュエータアーム６００に固定されている。さらに、アクチュエータアーム６００はアクチュエータ軸７００に回転自在に取り付けられている。位置決め手段８００は、例えば超小型のボイスコイルモータが用いられ、アクチュエータアーム６００を揺動させて、ヘッドスライダ２０をディスク４００の所定のトラック位置に移動させる。筐体９００は、これらを所定の位置関係に保持すると同時に、図示しない蓋体をかぶせて筐体９００内部の上記構成部品等を保護する。なお、本実施の形態のディスク装置は、ディスク４００と主軸とは一体的に形成されており、ディスク４００の表面側にはディスク面しか露出していない。また、ディスク４００の回転停止時にヘッドスライダ２０をランプ５００に退避させるランプロード方式を採用している。
【００３１】
以上のように、このディスク装置は図１４に示す装置とほぼ同様な構成である。しかし、ディスク４００の径をさらに小さくし、かつディスク４００とヘッドスライダ２０との相対速度を小さくしている。すなわち、ディスク４００の直径が約２０ｍｍで、そのディスク４００表面の半径３ｍｍから９ｍｍまでの領域が記録可能領域である。さらに、ディスク４００の内周部の半径３ｍｍ位置でのスキュー角度が−３度、外周部の半径９ｍｍ位置でのスキュー角度が＋１５度、またディスク４００の回転数は３０００ｒｐｍと設定している。
【００３２】
このディスク装置を用いてヘッドスライダ２０の段差部３８の段差Ｈを変化させたときの浮上量とその変動および耐衝撃性について、数値解析により求めた。上記のように小径のディスクで、かつ低回転数であるため、ヘッドスライダ２０とディスク４００との相対速度は約５ｍ／ｓｅｃ程度となり、従来比では約１／２から１／５となる。
【００３３】
上記の条件で、段差部３８の段差Ｈを１００ｎｍとしたヘッドスライダ２０を用いたときの、ディスク４００中心からの距離とその位置での浮上量の解析結果を図３に示す。図３からわかるように、ディスク４００の半径位置に関わらずほぼ一定の浮上量を得られることが見出された。
【００３４】
次に、段差部３８の段差Ｈの異なるヘッドスライダ２０についての浮上量変動を、同様に数値解析から求めた。この結果を図４に示す。図４において、横軸は段差部３８の段差Ｈである。ディスク４００の内周部である３ｍｍの位置から外周部である９ｍｍの位置までの間における浮上量の平均値をＦＨａｖｅとし、最大値および最小値をＦＨｍａｘ、ＦＨｍｉｎとして、ＦＨｍａｘ／ＦＨａｖｅとＦＨｍｉｎ／ＦＨａｖｅにより評価して百分率表示している。これを縦軸に示す。ＦＨｍａｘ／ＦＨａｖｅは段差Ｈを大きくするほど大きくなり、逆にＦＨｍｉｎ／ＦＨａｖｅは段差Ｈを大きくするに伴い小さくなることが見出された。すなわち、段差部３８の段差Ｈを大きくすると、内周部位置から外周部位置までの間での浮上量の変動が大きくなることが見出された。これはディスク４００とヘッドスライダ２０との相対速度が小さいことが大きく影響している。浮上量が変動するとヘッド２２による記録再生信号が変動するので安定した記録や再生ができなくなる。安定な記録や再生を行うためには、段差Ｈとして１００ｎｍ以下が要求されることがわかった。さらに、段差Ｈを６０ｎｍ以下とすれば、ＦＨｍａｘ／ＦＨａｖｅとＦＨｍｉｎ／ＦＨａｖｅとは段差Ｈが変動してもあまり変化しなくなることがわかった。したがって、段差Ｈの加工精度にある程度バラツキが生じても浮上量変動が生じ難いので製造歩留まりを改善でき、より望ましいことが見出された。
【００３５】
さらに、ディスク装置を使用する環境の気圧による影響について、同じように数値解析により求めた結果を図５に示す。図５は、使用環境の気圧が２０％低下したときの浮上量と、気圧変動前の浮上量との比を百分率で示したものである。図５からわかるように、段差部３８の段差Ｈを１００ｎｍ以下とすれば、浮上量比は７０％以上を確保できることがわかった。また、６０ｎｍ以下とすれば８０％以上が可能となり、さらに安定して記録や再生を行えることが見出された。
【００３６】
図６は、段差部３８の段差Ｈと耐衝撃性との関係を示す。耐衝撃性については、サスペンションを含めた等価質量を８ｍｇとして、２ｍｓの三角波からなる衝撃力が印加されたと仮定して数値解析を行い、衝撃力によりディスクとヘッドスライダとが接触するときの値を耐衝撃値として評価した。図６からわかるように、段差Ｈを１００ｎｍ以下とすれば、耐衝撃値を５００Ｇ以上とすることができることが見出された。さらに、段差Ｈを１０ｎｍから６０ｎｍの範囲に設定すれば、耐衝撃値として１４００Ｇ以上が可能となり、携帯機器に搭載しても信頼性の高いディスク装置を実現できることも見出された。
【００３７】
一方、図には示されていないが、段差Ｈを０ｎｍとした場合には、粘性流体が対向面とディスクとの間に安定に導入できなくなるので、浮上姿勢は非常に不安定になることが実験から判明している。したがって、少なくとも段差部３８には段差Ｈを設けることが必要であり、浮上姿勢の安定化のためには段差Ｈを５ｎｍ以上とすることが必要である。
【００３８】
以上の解析から、０．５ｍ／ｓから５ｍ／ｓの範囲の低速状態において、浮上量の変動を抑制し安定に記録や再生できるようにするためには、段差Ｈとしては１００ｎｍ以下、より望ましくは６０ｎｍ以下がよい。さらに、耐衝撃性を改善するためには、５ｎｍから１００ｎｍの範囲、より望ましくは１０ｎｍから６０ｎｍの範囲がよい。これらの結果から段差部３８の段差Ｈとして、浮上姿勢の安定性を重視すれば５ｎｍから１００ｎｍの範囲、さらに耐衝撃性も含めると１０ｎｍから６０ｎｍの範囲とすることがより望ましい範囲であることが見出された。
【００３９】
また、本発明の第１の実施の形態のヘッドスライダ２０の場合には、ヘッドスライダ２０がディスク４００から急激に引き離される方向に衝撃力が作用したとき、段差部３８でヘッドスライダ２０をディスク４００に引き付ける方向の負圧力が発生する。この負圧力により、ヘッドスライダ２０のピッチ角が正方向に大きくなりすぎて浮上姿勢が不安定となることを抑制できる。したがって、より安定な浮上が可能となる。
【００４０】
なお、本実施の形態のヘッドスライダ２０では、クロスレール２６１とこのクロスレール２６１に接続されるサイドレール２６２、２６３とを同一平面として第１の正圧発生部２６を構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいた構成であれば色々な構成とすることもできる。例えば、図７（Ａ）または図７（Ｂ）に示すような構成のヘッドスライダ２０１、２０２としてもよい。なお、図１と同一の構成要素については同一符号を付している。図７（Ａ）に示すヘッドスライダ２０１では、クロスレール２６４とサイドレール５２、５４とは同一平面ではなく、サイドレール５２、５４の方がクロスレール２６４よりも低く形成されている。このサイドレール５２、５４とクロスレール２６４とで主に囲まれ、最も深い段差を有する領域が負圧発生部６０である。さらに、クロスレールの先頭側の端部から上流側端部３６方向に上流側中段面４２が設けられ、この段差部３９の段差を１００ｎｍとすることで、本実施の形態のヘッドスライダ２０と同様な作用が実現される。
【００４１】
また、図７（Ｂ）に示すような構成のヘッドスライダ２０２としてもよい。すなわち、このヘッドスライダ２０２は、サイドレール５６、５８を下流側端部３７まで延在して、このサイドレール５６、５８の一方（図では、５８）にヘッド２２を設けている。また、クロスレール２６６の先頭側の端部から上流側端部３６方向に上流側中段面４４を形成している。さらに、クロスレール２６６とサイドレール５６、５８とで囲まれる深い段差の領域が負圧発生部６６であり、このような形状において段差部４１の段差を１００ｎｍ以下とするようにした構成を有する。
【００４２】
このように本発明のヘッドスライダは、ヘッドスライダとディスクとの相対速度が０．５ｍ／ｓから５ｍ／ｓの範囲で特に有効であり、また、相対速度の変動や気圧変動に対しても浮上量の変動を抑制する効果も得られる。これは以下のような理由による。すなわち、クロスレールと上流側中段面との段差を１００ｎｍ以下、５ｎｍ以上としているので、相対速度が小さくなりヘッドスライダがディスク表面に近接すると、上流側中段面もディスク表面に近接し正圧力を発生できるようになる。この正圧力がクロスレールで生じる正圧力に加わることになるので、ヘッドスライダを安定な浮上量の位置に戻すことができる。相対速度が大きくなると、浮上量も大きくなるので上流側中段面で生じる正圧力は小さくなる。このため、ヘッドスライダはクロスレールで生じる正圧力に基づく浮上量で浮上する。したがって、相対速度が小さくなっても一定の浮上量を確保しやすく、かつ相対速度の変動によっても浮上量の変動が少ないヘッドスライダを得ることができる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２の実施の形態のヘッドスライダ２０３であり、（Ａ）は対向面側から見た平面図であり、（Ｂ）はそのＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１と同一要素については同一符号を付している。本実施の形態では、上流側中段面３２上に凸部１５０を設けている。この凸部１５０は上流側中段面３２よりも高く形成されている。また、クロスレール２６１は、凸部１５０よりは低く、上流側中段面３２よりは高く形成されている。クロスレール２６１と上流側中段面３２との段差部３８の段差Ｈは１００ｎｍ以下であり、上流側中段面３２と凸部１５０との段差はしたがって１００ｎｍよりも大きく、例えば１２０ｎｍとしている。なお、これ以外の形状については、第１の実施の形態のヘッドスライダ２０と同様であるので説明は省略する。
【００４４】
このヘッドスライダ２０３は図２に示したディスク装置に取り付けて使用することができる。このヘッドスライダ２０３においては、第１の実施の形態と同様な作用を得られるだけでなく、さらに以下のような作用も有する。すなわち、ディスク装置に衝撃力が作用してヘッドスライダ２０３がディスク４００に近接しても、クロスレール２６１と上流側中段面３２との段差部３８の段差Ｈを１００ｎｍ以下としてあるので、上流側中段面３２においても正圧力が発生する。この正圧力により、ヘッドスライダ２０３がディスク４００と衝突することを防止、あるいは衝撃力を緩和できる。これは、第１の実施の形態のヘッドスライダ２０においても同様である。本実施の形態のヘッドスライダ２０３においては凸部１５０を設けてあり、この凸部１５０が最も突出した構成であるので、ヘッドスライダ２０３がディスク４００表面に接触する場合、凸部１５０が最初に接触する。この凸部１５０がディスク４００表面に接触しても、形状が小さく表面が滑らかであるのでディスク４００表面を損傷させることが少なく、かつディスク４００表面にヘッドスライダ２０３が吸着することを防ぐこともできる。したがって、上流側中段面３２で発生する正圧力による衝撃力の緩和と、凸部１５０によるディスク４００の損傷やヘッドスライダ２０３の吸着の防止が可能となり、相対速度を小さくしても安定な浮上量を確保しながら、耐衝撃性に優れたヘッドスライダ２０３およびディスク装置を実現できる。
【００４５】
なお、第２の実施の形態のヘッドスライダ２０３では、クロスレール２６１とこのクロスレール２６１に接続されるサイドレール２６２、２６３を同一平面としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図９に示すような構成のヘッドスライダ２０４であってもよい。なお、図７（Ａ）と同一構成要素については同一符号を付している。このヘッドスライダ２０４では、クロスレール２６４と上流側中段面４２との段差部３９の段差Ｈを、例えば６０ｎｍとするとともに、上流側中段面４２上に複数個の凸部１５６を設け、この凸部１５６と上流側中段面４２との段差を１００ｎｍとすれば、第２の実施の形態のヘッドスライダ２０３と同様な作用および効果を得ることができる。
【００４６】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明の第３の実施の形態のヘッドスライダ２０５であり、（Ａ）は対向面側から見た平面図であり、（Ｂ）はそのＺ−Ｚ線に沿った断面図である。図１と同一要素については同一符号を付している。本実施の形態のヘッドスライダ２０５は、クロスレール２６１の幅方向の中央部に溝３２２を設け、この溝３２２を上流側中段面３２と同一高さにするとともに連結させた構成としたことが異なる点である。本実施の形態のヘッドスライダ２０５についても、図２に示すディスク装置に取り付けたときの浮上量の安定性と耐衝撃性について、数値解析により求めた。解析条件としては、第１の実施の形態の場合と同じであるので、説明は省略する。なお、溝３２２を設けることにより、粘性流体がディスク４００とヘッドスライダ２０５の対向面との間に流れ込みやすくなり、空気潤滑膜を維持しやすくなる。
【００４７】
段差部３８の段差Ｈを１００ｎｍとしたヘッドスライダ２０５を用いたときの、ディスク４００中心からの距離とその位置での浮上量の解析結果を図１１に示す。図１１からわかるように、ディスク４００の半径位置に関わらずほぼ一定の浮上量を得られることが見出された。
【００４８】
次に、段差部３８の段差Ｈの異なるヘッドスライダ２０５についての浮上量変動を、同様に数値解析から求めた。この結果を図１２に示す。図１２についても第１の実施の形態の図４と同じように求めた。すなわち、横軸は段差部３８の段差Ｈである。ディスク４００の内周部である３ｍｍの位置から外周部である９ｍｍの位置までの間における浮上量の平均値をＦＨａｖｅとし、最大値および最小値をＦＨｍａｘ、ＦＨｍｉｎとして、ＦＨｍａｘ／ＦＨａｖｅとＦＨｍｉｎ／ＦＨａｖｅにより評価して百分率表示している。これを縦軸に示す。
【００４９】
ＦＨｍａｘ／ＦＨａｖｅは段差Ｈを大きくするほど大きくなり、逆にＦＨｍｉｎ／ＦＨａｖｅは段差Ｈを大きくするに伴い小さくなることが見出された。すなわち、段差部３８の段差Ｈを大きくすると、内周部位置から外周部位置までの間での浮上量の変動が大きくなることが見出された。段差Ｈが１００ｎｍ以下においては、第１の実施の形態のヘッドスライダ２０とほぼ同じ値が得られたが、段差Ｈがさらに大きくなると本実施の形態のヘッドスライダ２０５の方が浮上量変動を生じやすい傾向が見られた。本実施の形態のヘッドスライダ２０５においても、段差Ｈとして１００ｎｍ以下が望ましく、さらに段差Ｈを６０ｎｍ以下とすれば、段差Ｈの加工精度にある程度バラツキが生じても浮上量変動が生じ難いので製造歩留まりを改善でき、より望ましいことが見出された。
【００５０】
図１３は、段差部３８の段差Ｈと耐衝撃性との関係を示す。耐衝撃性についても第１の実施の形態のヘッドスライダ２０と同じ条件として求めた。図１３からわかるように、本実施の形態のヘッドスライダ２０５の場合には、段差Ｈを１００ｎｍ以下、５ｎｍ以上とすれば、耐衝撃値を１０００Ｇ以上とすることができることが見出された。
【００５１】
以上述べたように本実施の形態のヘッドスライダ２０５の場合には、段差部３８の段差Ｈを５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下とすれば、浮上量変動を許容値内にでき、かつ耐衝撃性として１０００Ｇを確保できることがわかった。また、段差Ｈの加工精度にある程度バラツキが生じても、浮上量変動が生じ難くして製造歩留まりを改善するためには、５ｎｍから６０ｎｍの範囲とすることがより望ましい。
【００５２】
なお、クロスレール２６１に溝３２２を設ける構成については、本実施の形態で説明したヘッドスライダ２０５に限定されることはなく、図７（Ａ）、図７（Ｂ）等の第１の実施の形態の変形例のヘッドスライダ２０１、２０２や、第２の実施の形態のヘッドスライダ２０３、２０４等に溝を設ける構成であっても同じ作用を得ることができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のヘッドスライダは、ディスクと対向する対向面が上流側端部から所定の位置にディスクの回転方向に対し直交するように設けられたクロスレールと、クロスレールの先頭側の端部から上流側端部方向にかけてクロスレールよりは低く形成された上流側中段面とを有し、クロスレールと上流側中段面との段差部における段差を５ｎｍから１００ｎｍの範囲とした構成を特徴とする。
【００５４】
これにより、ディスクが低速回転してヘッドスライダとディスクとの相対速度が小さくなってもほぼ所望の浮上量を保持することができる。したがって、小径のディスクを用いてもディスクの回転速度を増加させる必要がなくなり、消費電力の増加が生じないようにできる。また、相対速度の変動や気圧変動に対しても浮上量の変動を抑制する効果も得られる。
【００５５】
また、ディスクに接触する方向に衝撃力が作用して、ヘッドスライダがディスク表面に近接すると上流側中段面でも正圧力が発生するので、ディスクとの衝突を緩和できる。さらに、上流側中段面上に複数の凸部を設けることで、ディスクに接触してもディスクの損傷を生じ難くできる。さらに、外部から衝撃力が作用してもヘッドスライダあるいはディスクを損傷し難い耐衝撃性に優れたヘッドスライダが得られる。この結果、携帯機器にも搭載可能な小型、薄型で低消費電力のディスク装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態のヘッドスライダの対向面側から見た平面図
（Ｂ）は、同ヘッドスライダのＸ−Ｘ線に沿った断面図
【図２】同実施の形態のヘッドスライダを用いたディスク装置の概略斜視図
【図３】同ヘッドスライダを用いた場合のディスクの中心からの距離と浮上量との関係を示す図
【図４】同実施の形態において、ヘッドスライダの段差部の段差と浮上量の変動との関係を示す図
【図５】同実施の形態において、気圧が２０％低下したときの浮上量の変化と段差部の段差との関係を示す図
【図６】同実施の形態において、ヘッドスライダの段差部の段差と耐衝撃性との関係を示す図
【図７】（Ａ）は、同実施の形態において、ヘッドスライダの変形例を示す平面図
（Ｂ）は、同実施の形態において、ヘッドスライダの他の変形例を示す平面図
【図８】（Ａ）は、本発明の第２の実施の形態のヘッドスライダの対向面側からみた平面図
（Ｂ）は、同ヘッドスライダのＹ−Ｙ線に沿った断面図
【図９】同実施の形態のヘッドスライダの変形例を示す平面図
【図１０】（Ａ）は、本発明の第３の実施の形態のヘッドスライダの対向面側から見た平面図
（Ｂ）は、同ヘッドスライダのＺ−Ｚ線に沿った断面図
【図１１】同ヘッドスライダを用いた場合のディスクの中心からの距離と浮上量との関係を示す図
【図１２】同実施の形態において、ヘッドスライダの段差部の段差と浮上量の変動との関係を示す図
【図１３】同実施の形態において、ヘッドスライダの段差部の段差と耐衝撃性との関係を示す図
【図１４】従来のディスク装置の概略斜視図
【符号の説明】
１ 主軸
２，４００ ディスク
３ 駆動手段
４，２０，２０１，２０２，２０３，２０４，２０５ ヘッドスライダ
５ サスペンション
６，６００ アクチュエータアーム
７，７００ アクチュエータ軸
８，８００ 位置決め手段
９，９００ 筐体
２２ ヘッド
２６ 第１の正圧発生部
２８，６０，６６ 負圧発生部
３１ 第２の正圧発生部
３２，４２，４４ 上流側中段面
３３ 下流側中段面
３６ 上流側端部
３７ 下流側端部
３８，３９，４１ 段差部
５２，５４，５６，５８，２６２，２６３ サイドレール
１５０，１５６ 凸部
２６１，２６４，２６６ クロスレール
３２２ 溝
５００ ランプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスクや光磁気ディスク等のディスク状記録媒体に対して記録と再生の少なくとも一方を行うヘッドを搭載したヘッドスライダおよびこれを用いたディスク記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクや光ディスク等のディスク状記録媒体（以下、ディスクとよぶ）に対し記録や再生を行うディスク記録再生装置（以下、ディスク装置とよぶ）の技術的進歩は著しく、従来のコンピュータ用だけでなく多くの分野で用途が拡大している。このようなディスク装置では、さらなる高密度記録化と同時に、小型、低消費電力でかつ耐衝撃性に優れ、携帯機器にも搭載可能な装置が要求されている。
【０００３】
図１４は、従来のディスク装置の概略斜視図である。ディスク２は、主軸１に支持されて駆動手段３により回転駆動される。この駆動手段３としては、例えばスピンドルモータが用いられる。記録や再生を行うヘッド（図示せず）を有したヘッドスライダ４はサスペンション５に支持され、このサスペンション５はアクチュエータアーム６に固定されている。さらに、アクチュエータアーム６はアクチュエータ軸７に回転自在に取り付けられている。
【０００４】
位置決め手段８は、例えばボイスコイルモータが用いられ、アクチュエータアーム６を揺動させて、ヘッドスライダ４をディスク２の所定のトラック位置に移動させる。筐体９は、これらを所定の位置関係に保持すると同時に、図示しない蓋体をかぶせて筐体９内部の上記構成部品等を保護する。
【０００５】
このような構成からなるディスク装置で記録や再生を行う場合、ヘッドスライダ４には以下に述べる３つの力が作用し、これらの力の釣り合いによりヘッドスライダ４は設計された浮上量を保持して浮上する。第１は、ヘッドスライダ４をディスク方向に付勢するようにサスペンション５から加わる負荷力である。第２は、ディスク２の回転に伴う空気等の粘性流により、ヘッドスライダ４をディスク２から浮上させるように働く正圧力である。第３は、同じくディスク２の回転に伴う空気等の粘性流の作用で、ヘッドスライダ４をディスク２に接近させるように働く負圧力である。ヘッドスライダ４が、これら３つの力の釣り合いにより所定の浮上量を保持して浮上している状態で、位置決め手段８を駆動し所定のトラック位置にヘッドスライダ４を移動させてヘッド（図示せず）により記録や再生を行う。
【０００６】
このようなディスク装置は、ディスク２の単位面積当たり記録容量の増大に伴い小型化、薄型化が実現され、ノートパソコン等の携帯機器に搭載されるようになっている。例えば、ディスク２の直径は３．５インチ、２．５インチまたは１．３インチと小径化している。このようなディスク２の小径化に伴い、ディスク２の回転数はそれぞれの径に応じて４５００ｒｐｍ、５４００ｒｐｍおよび７２００ｒｐｍと、小径化するほど回転数を大きくなっている。すなわち、従来はディスク２の径を小さくする場合、ディスク２とヘッドスライダ４との相対速度を維持するためにディスク２の回転数を大きくする必要があった。
【０００７】
しかしながら、さらに小型のディスク装置を実現して携帯電話を代表とする携帯情報機器に搭載するためには、消費電力の低減も非常に重要な課題である。すなわち、携帯機器に搭載するためのディスク装置においてはディスクの径をさらに小さくすることが要求されるが、このために回転数を増加させることは消費電力の増大を招くためにできない。したがって、小径のディスクを用いることでヘッドスライダとディスクとの相対速度が低下しても安定な浮上量を保持できることが要求される。また、外部からの衝撃が加わってもヘッドスライダがディスクに衝突あるいは接触してヘッドスライダやディスクに摩耗や損傷を生じさせないようにすることも要求されている。
【０００８】
このため、ヘッドスライダとディスクとの相対速度が低下しても安定して浮上させることができるヘッドスライダの検討も行われている。例えば、ヘッドスライダがディスクに対向する対向面に深さの異なる溝を形成して少なくとも二段以上の段差部を形成し、これら段差部を形成する溝のうち最も浅い溝の深さを２５０ｎｍ以下とすることで、ヘッドスライダとディスクとの相対速度を小さくしても安定な浮上量を確保できることが示されている（特許文献１）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２２９５１８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この開示例では相対速度が小さい場合に安定に浮上してディスクに衝突することを防止できることは示されているが、小さな相対速度で浮上しているときに衝撃力を受けてもヘッドスライダまたはディスクを破損しないようにすることについてはまったく開示されていない。
【００１１】
本発明は、ヘッドスライダとディスクとの相対速度を小さくしてもディスク面上で安定な浮上量を確保するとともに、外部から衝撃力が加わってもヘッドスライダまたはディスクに致命的な損傷を生じ難いヘッドスライダの構造と、このヘッドスライダを用いたディスク装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のディスク記録再生装置は、ディスク状記録媒体と、前記ディスク状記録媒体を回転駆動する駆動手段と、前記ディスク状記録媒体に記録と再生の少なくとも一方を行うヘッドと、前記ディスク状記録媒体に対向する対向面に前記ヘッドを搭載したヘッドスライダと、前記ヘッドスライダを支持するアクチュエータアームと、前記アクチュエータアームを介して前記ヘッドスライダを前記ディスク状記録媒体の所定のトラック位置に位置決めする位置決め手段とを具備し、前記駆動手段が、前記ヘッドスライダと前記ディスク状記憶媒体との相対速度を０．５ｍ／ｓから５ｍ／ｓまでの範囲で、前記ディスク状記憶媒体を回転駆動させ、前記ヘッドスライダが、前記ディスク状記録媒体の回転方向に対して先頭側の上流側端部と後端側の下流側端部とを含む、長さと幅と厚さとがそれぞれ１．２３５ｍｍと１．００ｍｍと０．３ｍｍとである略直方体形状で、前記ディスク状記録媒体と対向する対向面と、前記対向面上に設けられた記録と再生の少なくとも一方を行う前記ヘッドとを具備し、前記対向面は、前記上流側端部から所定の位置に前記ディスク状記録媒体の回転方向に対して直交するように設けられたクロスレールと、前記クロスレールの先頭側の端部から前記上流側端部方向にかけて前記クロスレールよりは低く形成された上流側中段面とを有し、前記クロスレールと前記上流側中段面との段差部における段差を１０ｎｍから６０ｎｍまでの範囲としたことを特徴とする。
【００１９】
この構成により、ディスクとヘッドスライダとの相対速度が５ｍ／ｓ程度と遅い場合でも安定した浮上量を確保でき、確実な記録や再生が可能となる。また、ディスクに接近する方向の衝撃力を受けた場合、上流側中段面でも正圧力が発生してディスクへの衝突を防止、あるいは緩和することができる。これにより、低消費電力での記録再生が可能で、かつ比較的耐衝撃性の良好なディスク装置を実現できる。
【００２１】
さらに、本発明のディスク装置は、ヘッドスライダのクロスレールにはディスクの回転方向に平行な方向に溝が設けられ、この溝は上流側中段面に連結されている構成を有する。この構成とすることにより、衝撃を受けてヘッドスライダがディスクに接近しても、ディスクとヘッドスライダ間の空気等による空気潤滑膜が保持されるので耐衝撃性がさらに改善され、より信頼性が高いディスク装置を実現できる。
【００２２】
さらに、本発明のディスク装置は、ヘッドスライダの上流側中段面上にはさらに複数個の凸部が設けられ、クロスレールはこの凸部よりは低く、かつ上流側中段面よりは高くした構成からなる。この構成とすることにより、ヘッドスライダがディスクに衝突しても、この凸部が最初にディスクと接触するので、ディスクやヘッドスライダを損傷することを大幅に抑制して、高信頼性のディスク装置を実現できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態のヘッドスライダ２０であり、（Ａ）は対向面側から見た平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図である。ヘッドスライダ２０はディスクの回転方向に対して先頭側となる上流側端部３６と後端側である下流側端部３７とを有する略直方体形状である。本実施の形態では、ディスクに対向する面である対向面は、第１の正圧発生部２６、第２の正圧発生部３１、負圧発生部２８、上流側中段面３２、下流側中段面３３および第２の正圧発生部３１上に形成されているヘッド２２を含み構成されている。
【００２５】
これらをさらに詳しく説明する。上流側端部３６から所定の位置にディスクの回転方向に対して直交する方向に設けられたクロスレール２６１、このクロスレール２６１の両側で接続されて下流側端部３７方向に延在されたサイドレール２６２、２６３から第１の正圧発生部２６が構成されている。また、幅方向の中心線上で下流側端部３７から立ち上がるように第２の正圧発生部３１が設けられ、この第２の正圧発生部３１の端部からは上流側端部３６方向に所定距離延在された下流側中段面３３が形成されている。また、クロスレール２６１の先頭側の段差部３８から上流側端部３６方向に上流側中段面３２が延在して設けられている。さらに、第１の正圧発生部２６、第２の正圧発生部３１および下流側中段面３３とで囲まれた領域は、ディスク表面から最も深い段差を有する負圧発生部２８を構成している。このような対向面の構成において、上流側中段面３２とクロスレール２６１との段差部３８における段差Ｈを５ｎｍから１００ｎｍの範囲に設定することが、本発明の特徴である。
【００２６】
なお、負圧発生部２８は主に第１の正圧発生部２６と下流側中段面３３とで囲まれた深い段差で構成されており、クロスレール２６１から流入した粘性流体がこの深い段差領域で急激に膨張するために負圧力を発生する。この負圧力はヘッドスライダ２０をディスクに近づけるように作用する。また、クロスレール２６１、下流側中段面３３を設ける位置やその形状、あるいは負圧発生部２８等の大きさについては、ヘッドスライダを使用する条件に応じて最適値に設定するが、これは従来の設計法に基づき行うことができる。
【００２７】
従来の一般的な構成のヘッドスライダがディスク表面上で定常的に浮上している状態では、ヘッドスライダはピッチ角度が約０．１ｍｒａｄ程度の傾きを維持して浮上している。このようなヘッドスライダに対して、ディスク方向に接近する衝撃力が作用してヘッドスライダがディスク表面に近接する場合、下流側端部近傍で発生する正圧力に比べて上流側端部近傍で発生する正圧力の方が一般的に小さい。このために、ヘッドスライダは負のピッチ角度になる場合が生じて浮上姿勢が不安定となることがある。これに対して、本発明のヘッドスライダ２０では、ディスク表面に近接すると上流側中段面３２でも正圧力が発生するので、上流側端部３６近傍の正圧力は全体として大きくなり正のピッチ角度を保持し、この結果、ディスク表面へ衝突することを防ぐ、あるいは衝突してもその衝撃力を低減することができる。
【００２８】
このような形状を得るためのヘッドスライダ２０の加工は、型成形や汎用の機械加工により作製することもできるが、より望ましくはウエット方式またはドライ方式によるエッチング加工、さらに高精度で複雑な加工を行う場合にはレーザビーム照射による加工、イオン照射による加工等を用いることができる。
【００２９】
本実施の形態ではイオン照射による加工方式を用いた。第１の正圧発生部２６および第２の正圧発生部３１は同一平面とし、上流側中段面３２および下流側中段面３３も同一平面とした。一方、第１の正圧発生部２６、第２の正圧発生部３１と、負圧発生部２８との段差は０．６μｍとした。なお、ヘッドスライダ２０の全体の形状としては、長さ、幅および厚さが、それぞれ１．２３５ｍｍ、１．００ｍｍおよび０．３ｍｍとした。
【００３０】
図２は、本実施の形態のヘッドスライダ２０を用いたディスク装置の概略斜視図である。ディスク４００は、ディスク４００の下部に配置された駆動手段により回転駆動される。この駆動手段としては、例えば超小型のスピンドルモータが用いられる。記録や再生を行うヘッド（図示せず）を有したヘッドスライダ２０はサスペンション（図示せず）に支持され、このサスペンションはアクチュエータアーム６００に固定されている。さらに、アクチュエータアーム６００はアクチュエータ軸７００に回転自在に取り付けられている。位置決め手段８００は、例えば超小型のボイスコイルモータが用いられ、アクチュエータアーム６００を揺動させて、ヘッドスライダ２０をディスク４００の所定のトラック位置に移動させる。筐体９００は、これらを所定の位置関係に保持すると同時に、図示しない蓋体をかぶせて筐体９００内部の上記構成部品等を保護する。なお、本実施の形態のディスク装置は、ディスク４００と主軸とは一体的に形成されており、ディスク４００の表面側にはディスク面しか露出していない。また、ディスク４００の回転停止時にヘッドスライダ２０をランプ５００に退避させるランプロード方式を採用している。
【００３１】
以上のように、このディスク装置は図１４に示す装置とほぼ同様な構成である。しかし、ディスク４００の径をさらに小さくし、かつディスク４００とヘッドスライダ２０との相対速度を小さくしている。すなわち、ディスク４００の直径が約２０ｍｍで、そのディスク４００表面の半径３ｍｍから９ｍｍまでの領域が記録可能領域である。さらに、ディスク４００の内周部の半径３ｍｍ位置でのスキュー角度が−３度、外周部の半径９ｍｍ位置でのスキュー角度が＋１５度、またディスク４００の回転数は３０００ｒｐｍと設定している。
【００３２】
このディスク装置を用いてヘッドスライダ２０の段差部３８の段差Ｈを変化させたときの浮上量とその変動および耐衝撃性について、数値解析により求めた。上記のように小径のディスクで、かつ低回転数であるため、ヘッドスライダ２０とディスク４００との相対速度は約５ｍ／ｓｅｃ程度となり、従来比では約１／２から１／５となる。
【００３３】
上記の条件で、段差部３８の段差Ｈを１００ｎｍとしたヘッドスライダ２０を用いたときの、ディスク４００中心からの距離とその位置での浮上量の解析結果を図３に示す。図３からわかるように、ディスク４００の半径位置に関わらずほぼ一定の浮上量を得られることが見出された。
【００３４】
次に、段差部３８の段差Ｈの異なるヘッドスライダ２０についての浮上量変動を、同様に数値解析から求めた。この結果を図４に示す。図４において、横軸は段差部３８の段差Ｈである。ディスク４００の内周部である３ｍｍの位置から外周部である９ｍｍの位置までの間における浮上量の平均値をＦＨａｖｅとし、最大値および最小値をＦＨｍａｘ、ＦＨｍｉｎとして、ＦＨｍａｘ／ＦＨａｖｅとＦＨｍｉｎ／ＦＨａｖｅにより評価して百分率表示している。これを縦軸に示す。ＦＨｍａｘ／ＦＨａｖｅは段差Ｈを大きくするほど大きくなり、逆にＦＨｍｉｎ／ＦＨａｖｅは段差Ｈを大きくするに伴い小さくなることが見出された。すなわち、段差部３８の段差Ｈを大きくすると、内周部位置から外周部位置までの間での浮上量の変動が大きくなることが見出された。これはディスク４００とヘッドスライダ２０との相対速度が小さいことが大きく影響している。浮上量が変動するとヘッド２２による記録再生信号が変動するので安定した記録や再生ができなくなる。安定な記録や再生を行うためには、段差Ｈとして１００ｎｍ以下が要求されることがわかった。さらに、段差Ｈを６０ｎｍ以下とすれば、ＦＨｍａｘ／ＦＨａｖｅとＦＨｍｉｎ／ＦＨａｖｅとは段差Ｈが変動してもあまり変化しなくなることがわかった。したがって、段差Ｈの加工精度にある程度バラツキが生じても浮上量変動が生じ難いので製造歩留まりを改善でき、より望ましいことが見出された。
【００３５】
さらに、ディスク装置を使用する環境の気圧による影響について、同じように数値解析により求めた結果を図５に示す。図５は、使用環境の気圧が２０％低下したときの浮上量と、気圧変動前の浮上量との比を百分率で示したものである。図５からわかるように、段差部３８の段差Ｈを１００ｎｍ以下とすれば、浮上量比は７０％以上を確保できることがわかった。また、６０ｎｍ以下とすれば８０％以上が可能となり、さらに安定して記録や再生を行えることが見出された。
【００３６】
図６は、段差部３８の段差Ｈと耐衝撃性との関係を示す。耐衝撃性については、サスペンションを含めた等価質量を８ｍｇとして、２ｍｓの三角波からなる衝撃力が印加されたと仮定して数値解析を行い、衝撃力によりディスクとヘッドスライダとが接触するときの値を耐衝撃値として評価した。図６からわかるように、段差Ｈを１００ｎｍ以下とすれば、耐衝撃値を５００Ｇ以上とすることができることが見出された。さらに、段差Ｈを１０ｎｍから６０ｎｍの範囲に設定すれば、耐衝撃値として１４００Ｇ以上が可能となり、携帯機器に搭載しても信頼性の高いディスク装置を実現できることも見出された。
【００３７】
一方、図には示されていないが、段差Ｈを０ｎｍとした場合には、粘性流体が対向面とディスクとの間に安定に導入できなくなるので、浮上姿勢は非常に不安定になることが実験から判明している。したがって、少なくとも段差部３８には段差Ｈを設けることが必要であり、浮上姿勢の安定化のためには段差Ｈを５ｎｍ以上とすることが必要である。
【００３８】
以上の解析から、０．５ｍ／ｓから５ｍ／ｓの範囲の低速状態において、浮上量の変動を抑制し安定に記録や再生できるようにするためには、段差Ｈとしては１００ｎｍ以下、より望ましくは６０ｎｍ以下がよい。さらに、耐衝撃性を改善するためには、５ｎｍから１００ｎｍの範囲、より望ましくは１０ｎｍから６０ｎｍの範囲がよい。これらの結果から段差部３８の段差Ｈとして、浮上姿勢の安定性を重視すれば５ｎｍから１００ｎｍの範囲、さらに耐衝撃性も含めると１０ｎｍから６０ｎｍの範囲とすることがより望ましい範囲であることが見出された。
【００３９】
また、本発明の第１の実施の形態のヘッドスライダ２０の場合には、ヘッドスライダ２０がディスク４００から急激に引き離される方向に衝撃力が作用したとき、段差部３８でヘッドスライダ２０をディスク４００に引き付ける方向の負圧力が発生する。この負圧力により、ヘッドスライダ２０のピッチ角が正方向に大きくなりすぎて浮上姿勢が不安定となることを抑制できる。したがって、より安定な浮上が可能となる。
【００４０】
なお、本実施の形態のヘッドスライダ２０では、クロスレール２６１とこのクロスレール２６１に接続されるサイドレール２６２、２６３とを同一平面として第１の正圧発生部２６を構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいた構成であれば色々な構成とすることもできる。例えば、図７（Ａ）または図７（Ｂ）に示すような構成のヘッドスライダ２０１、２０２としてもよい。なお、図１と同一の構成要素については同一符号を付している。図７（Ａ）に示すヘッドスライダ２０１では、クロスレール２６４とサイドレール５２、５４とは同一平面ではなく、サイドレール５２、５４の方がクロスレール２６４よりも低く形成されている。このサイドレール５２、５４とクロスレール２６４とで主に囲まれ、最も深い段差を有する領域が負圧発生部６０である。さらに、クロスレールの先頭側の端部から上流側端部３６方向に上流側中段面４２が設けられ、この段差部３９の段差を１００ｎｍとすることで、本実施の形態のヘッドスライダ２０と同様な作用が実現される。
【００４１】
また、図７（Ｂ）に示すような構成のヘッドスライダ２０２としてもよい。すなわち、このヘッドスライダ２０２は、サイドレール５６、５８を下流側端部３７まで延在して、このサイドレール５６、５８の一方（図では、５８）にヘッド２２を設けている。また、クロスレール２６６の先頭側の端部から上流側端部３６方向に上流側中段面４４を形成している。さらに、クロスレール２６６とサイドレール５６、５８とで囲まれる深い段差の領域が負圧発生部６６であり、このような形状において段差部４１の段差を１００ｎｍ以下とするようにした構成を有する。
【００４２】
このように本発明のヘッドスライダは、ヘッドスライダとディスクとの相対速度が０．５ｍ／ｓから５ｍ／ｓの範囲で特に有効であり、また、相対速度の変動や気圧変動に対しても浮上量の変動を抑制する効果も得られる。これは以下のような理由による。すなわち、クロスレールと上流側中段面との段差を１００ｎｍ以下、５ｎｍ以上としているので、相対速度が小さくなりヘッドスライダがディスク表面に近接すると、上流側中段面もディスク表面に近接し正圧力を発生できるようになる。この正圧力がクロスレールで生じる正圧力に加わることになるので、ヘッドスライダを安定な浮上量の位置に戻すことができる。相対速度が大きくなると、浮上量も大きくなるので上流側中段面で生じる正圧力は小さくなる。このため、ヘッドスライダはクロスレールで生じる正圧力に基づく浮上量で浮上する。したがって、相対速度が小さくなっても一定の浮上量を確保しやすく、かつ相対速度の変動によっても浮上量の変動が少ないヘッドスライダを得ることができる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２の実施の形態のヘッドスライダ２０３であり、（Ａ）は対向面側から見た平面図であり、（Ｂ）はそのＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１と同一要素については同一符号を付している。本実施の形態では、上流側中段面３２上に凸部１５０を設けている。この凸部１５０は上流側中段面３２よりも高く形成されている。また、クロスレール２６１は、凸部１５０よりは低く、上流側中段面３２よりは高く形成されている。クロスレール２６１と上流側中段面３２との段差部３８の段差Ｈは１００ｎｍ以下であり、上流側中段面３２と凸部１５０との段差はしたがって１００ｎｍよりも大きく、例えば１２０ｎｍとしている。なお、これ以外の形状については、第１の実施の形態のヘッドスライダ２０と同様であるので説明は省略する。
【００４４】
このヘッドスライダ２０３は図２に示したディスク装置に取り付けて使用することができる。このヘッドスライダ２０３においては、第１の実施の形態と同様な作用を得られるだけでなく、さらに以下のような作用も有する。すなわち、ディスク装置に衝撃力が作用してヘッドスライダ２０３がディスク４００に近接しても、クロスレール２６１と上流側中段面３２との段差部３８の段差Ｈを１００ｎｍ以下としてあるので、上流側中段面３２においても正圧力が発生する。この正圧力により、ヘッドスライダ２０３がディスク４００と衝突することを防止、あるいは衝撃力を緩和できる。これは、第１の実施の形態のヘッドスライダ２０においても同様である。本実施の形態のヘッドスライダ２０３においては凸部１５０を設けてあり、この凸部１５０が最も突出した構成であるので、ヘッドスライダ２０３がディスク４００表面に接触する場合、凸部１５０が最初に接触する。この凸部１５０がディスク４００表面に接触しても、形状が小さく表面が滑らかであるのでディスク４００表面を損傷させることが少なく、かつディスク４００表面にヘッドスライダ２０３が吸着することを防ぐこともできる。したがって、上流側中段面３２で発生する正圧力による衝撃力の緩和と、凸部１５０によるディスク４００の損傷やヘッドスライダ２０３の吸着の防止が可能となり、相対速度を小さくしても安定な浮上量を確保しながら、耐衝撃性に優れたヘッドスライダ２０３およびディスク装置を実現できる。
【００４５】
なお、第２の実施の形態のヘッドスライダ２０３では、クロスレール２６１とこのクロスレール２６１に接続されるサイドレール２６２、２６３を同一平面としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図９に示すような構成のヘッドスライダ２０４であってもよい。なお、図７（Ａ）と同一構成要素については同一符号を付している。このヘッドスライダ２０４では、クロスレール２６４と上流側中段面４２との段差部３９の段差Ｈを、例えば６０ｎｍとするとともに、上流側中段面４２上に複数個の凸部１５６を設け、この凸部１５６と上流側中段面４２との段差を１００ｎｍとすれば、第２の実施の形態のヘッドスライダ２０３と同様な作用および効果を得ることができる。
【００４６】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明の第３の実施の形態のヘッドスライダ２０５であり、（Ａ）は対向面側から見た平面図であり、（Ｂ）はそのＺ−Ｚ線に沿った断面図である。図１と同一要素については同一符号を付している。本実施の形態のヘッドスライダ２０５は、クロスレール２６１の幅方向の中央部に溝３２２を設け、この溝３２２を上流側中段面３２と同一高さにするとともに連結させた構成としたことが異なる点である。本実施の形態のヘッドスライダ２０５についても、図２に示すディスク装置に取り付けたときの浮上量の安定性と耐衝撃性について、数値解析により求めた。解析条件としては、第１の実施の形態の場合と同じであるので、説明は省略する。なお、溝３２２を設けることにより、粘性流体がディスク４００とヘッドスライダ２０５の対向面との間に流れ込みやすくなり、空気潤滑膜を維持しやすくなる。
【００４７】
段差部３８の段差Ｈを１００ｎｍとしたヘッドスライダ２０５を用いたときの、ディスク４００中心からの距離とその位置での浮上量の解析結果を図１１に示す。図１１からわかるように、ディスク４００の半径位置に関わらずほぼ一定の浮上量を得られることが見出された。
【００４８】
次に、段差部３８の段差Ｈの異なるヘッドスライダ２０５についての浮上量変動を、同様に数値解析から求めた。この結果を図１２に示す。図１２についても第１の実施の形態の図４と同じように求めた。すなわち、横軸は段差部３８の段差Ｈである。ディスク４００の内周部である３ｍｍの位置から外周部である９ｍｍの位置までの間における浮上量の平均値をＦＨａｖｅとし、最大値および最小値をＦＨｍａｘ、ＦＨｍｉｎとして、ＦＨｍａｘ／ＦＨａｖｅとＦＨｍｉｎ／ＦＨａｖｅにより評価して百分率表示している。これを縦軸に示す。
【００４９】
ＦＨｍａｘ／ＦＨａｖｅは段差Ｈを大きくするほど大きくなり、逆にＦＨｍｉｎ／ＦＨａｖｅは段差Ｈを大きくするに伴い小さくなることが見出された。すなわち、段差部３８の段差Ｈを大きくすると、内周部位置から外周部位置までの間での浮上量の変動が大きくなることが見出された。段差Ｈが１００ｎｍ以下においては、第１の実施の形態のヘッドスライダ２０とほぼ同じ値が得られたが、段差Ｈがさらに大きくなると本実施の形態のヘッドスライダ２０５の方が浮上量変動を生じやすい傾向が見られた。本実施の形態のヘッドスライダ２０５においても、段差Ｈとして１００ｎｍ以下が望ましく、さらに段差Ｈを６０ｎｍ以下とすれば、段差Ｈの加工精度にある程度バラツキが生じても浮上量変動が生じ難いので製造歩留まりを改善でき、より望ましいことが見出された。
【００５０】
図１３は、段差部３８の段差Ｈと耐衝撃性との関係を示す。耐衝撃性についても第１の実施の形態のヘッドスライダ２０と同じ条件として求めた。図１３からわかるように、本実施の形態のヘッドスライダ２０５の場合には、段差Ｈを１００ｎｍ以下、５ｎｍ以上とすれば、耐衝撃値を１０００Ｇ以上とすることができることが見出された。
【００５１】
以上述べたように本実施の形態のヘッドスライダ２０５の場合には、段差部３８の段差Ｈを５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下とすれば、浮上量変動を許容値内にでき、かつ耐衝撃性として１０００Ｇを確保できることがわかった。また、段差Ｈの加工精度にある程度バラツキが生じても、浮上量変動が生じ難くして製造歩留まりを改善するためには、５ｎｍから６０ｎｍの範囲とすることがより望ましい。
【００５２】
なお、クロスレール２６１に溝３２２を設ける構成については、本実施の形態で説明したヘッドスライダ２０５に限定されることはなく、図７（Ａ）、図７（Ｂ）等の第１の実施の形態の変形例のヘッドスライダ２０１、２０２や、第２の実施の形態のヘッドスライダ２０３、２０４等に溝を設ける構成であっても同じ作用を得ることができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のヘッドスライダは、ディスクと対向する対向面が上流側端部から所定の位置にディスクの回転方向に対し直交するように設けられたクロスレールと、クロスレールの先頭側の端部から上流側端部方向にかけてクロスレールよりは低く形成された上流側中段面とを有し、クロスレールと上流側中段面との段差部における段差を５ｎｍから１００ｎｍの範囲とした構成を特徴とする。
【００５４】
これにより、ディスクが低速回転してヘッドスライダとディスクとの相対速度が小さくなってもほぼ所望の浮上量を保持することができる。したがって、小径のディスクを用いてもディスクの回転速度を増加させる必要がなくなり、消費電力の増加が生じないようにできる。また、相対速度の変動や気圧変動に対しても浮上量の変動を抑制する効果も得られる。
【００５５】
また、ディスクに接触する方向に衝撃力が作用して、ヘッドスライダがディスク表面に近接すると上流側中段面でも正圧力が発生するので、ディスクとの衝突を緩和できる。さらに、上流側中段面上に複数の凸部を設けることで、ディスクに接触してもディスクの損傷を生じ難くできる。さらに、外部から衝撃力が作用してもヘッドスライダあるいはディスクを損傷し難い耐衝撃性に優れたヘッドスライダが得られる。この結果、携帯機器にも搭載可能な小型、薄型で低消費電力のディスク装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態のヘッドスライダの対向面側から見た平面図
（Ｂ）は、同ヘッドスライダのＸ−Ｘ線に沿った断面図
【図２】同実施の形態のヘッドスライダを用いたディスク装置の概略斜視図
【図３】同ヘッドスライダを用いた場合のディスクの中心からの距離と浮上量との関係を示す図
【図４】同実施の形態において、ヘッドスライダの段差部の段差と浮上量の変動との関係を示す図
【図５】同実施の形態において、気圧が２０％低下したときの浮上量の変化と段差部の段差との関係を示す図
【図６】同実施の形態において、ヘッドスライダの段差部の段差と耐衝撃性との関係を示す図
【図７】（Ａ）は、同実施の形態において、ヘッドスライダの変形例を示す平面図
（Ｂ）は、同実施の形態において、ヘッドスライダの他の変形例を示す平面図
【図８】（Ａ）は、本発明の第２の実施の形態のヘッドスライダの対向面側からみた平面図
（Ｂ）は、同ヘッドスライダのＹ−Ｙ線に沿った断面図
【図９】同実施の形態のヘッドスライダの変形例を示す平面図
【図１０】（Ａ）は、本発明の第３の実施の形態のヘッドスライダの対向面側から見た平面図
（Ｂ）は、同ヘッドスライダのＺ−Ｚ線に沿った断面図
【図１１】同ヘッドスライダを用いた場合のディスクの中心からの距離と浮上量との関係を示す図
【図１２】同実施の形態において、ヘッドスライダの段差部の段差と浮上量の変動との関係を示す図
【図１３】同実施の形態において、ヘッドスライダの段差部の段差と耐衝撃性との関係を示す図
【図１４】従来のディスク装置の概略斜視図
【符号の説明】
１ 主軸
２，４００ ディスク
３ 駆動手段
４，２０，２０１，２０２，２０３，２０４，２０５ ヘッドスライダ
５ サスペンション
６，６００ アクチュエータアーム
７，７００ アクチュエータ軸
８，８００ 位置決め手段
９，９００ 筐体
２２ ヘッド
２６ 第１の正圧発生部
２８，６０，６６ 負圧発生部
３１ 第２の正圧発生部
３２，４２，４４ 上流側中段面
３３ 下流側中段面
３６ 上流側端部
３７ 下流側端部
３８，３９，４１ 段差部
５２，５４，５６，５８，２６２，２６３ サイドレール
１５０，１５６ 凸部
２６１，２６４，２６６ クロスレール
３２２ 溝
５００ ランプ
Claims (3)
- ディスク状記録媒体と、
前記ディスク状記録媒体を回転駆動する駆動手段と、
前記ディスク状記録媒体に記録と再生の少なくとも一方を行うヘッドと、
前記ディスク状記録媒体に対向する対向面に前記ヘッドを搭載したヘッドスライダと、
前記ヘッドスライダを支持するアクチュエータアームと、 前記アクチュエータアームを介して前記ヘッドスライダを前記ディスク状記録媒体の所定のトラック位置に位置決めする位置決め手段とを具備し、
前記駆動手段が、前記ヘッドスライダと前記ディスク状記憶媒体との相対速度を０．５ｍ／ｓから５ｍ／ｓまでの範囲で、前記ディスク状記憶媒体を回転駆動させ、
前記ヘッドスライダが、
前記ディスク状記録媒体の回転方向に対して先頭側の上流側端部と後端側の下流側端部とを含む、長さと幅と厚さとがそれぞれ１．２３５ｍｍと１．００ｍｍと０．３ｍｍとである略直方体形状で、前記ディスク状記録媒体と対向する対向面と、前記対向面上に設けられた記録と再生の少なくとも一方を行う前記ヘッドとを具備し、
前記対向面は、前記上流側端部から所定の位置に前記ディスク状記録媒体の回転方向に対して直交するように設けられたクロスレールと、前記クロスレールの先頭側の端部から前記上流側端部方向にかけて前記クロスレールよりは低く形成された上流側中段面とを有し、前記クロスレールと前記上流側中段面との段差部における段差を１０ｎｍから６０ｎｍまでの範囲としたことを特徴とするディスク記録再生装置。 - 前記ヘッドスライダの前記クロスレールは、前記ディスク状記録媒体の回転方向に平行な方向に溝が設けられ、前記溝は前記上流側中段面に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のディスク記録再生装置。
- 前記ヘッドスライダの前記上流側中段面上にはさらに複数個の凸部が設けられ、前記クロスレールは、前記凸部よりは低く、かつ前記上流側中段面よりは高くしたことを特徴とする請求項１に記載のディスク記録再生装置。
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