JP4198557B2 - ヘッドスライダ及びそれを備えた磁気ディスク装置 - Google Patents

ヘッドスライダ及びそれを備えた磁気ディスク装置 Download PDF

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Description

本発明は、コンピュータ等の磁気ディスク装置(ハードディスク装置)等に好適に使用されるヘッドスライダ及びそれを備えた磁気ディスク装置に関する。
磁気ディスク装置には、ヘッドスライダが備えられている。例えば、図1に示すように、ヘッドスライダ1は、磁気ディスク装置100における磁気ディスク5に対する情報の書込み時及び読取り時に、磁気ディスク5に対向して配置され、例えば、図2に示すように、回転する磁気ディスク5の表面に発生する気流による浮力により、磁気ディスク5上を浮上する。このとき、ヘッドスライダ1の浮上量、即ちヘッドスライダ1と磁気ディスク5との間隔が大きくなりすぎると記録ができなくなることから、従来におけるヘッドスライダ1においては、例えば、図3に示すように、磁気ディスク5との対抗面(空気の流出入面:ABS(Air Bearing Surface))上に磁気ディスク5側に吸引される負圧を発生させる負圧部10を設けることにより、前記浮力と該負圧とをバランスさせて、ヘッドスライダ1の浮上量を一定に制御していた。
ところで、前記ヘッドスライダの浮上量、即ち該ヘッドスライダと、回転する前記磁気ディスクとの間隔は、僅かに十数nm程度である。例えば、ウイルスの直径が200nm程度であることを考慮すると、この数値がいかに小さなものであるかがわかる。磁気ディスク装置の安定な記録を実現するためには、前記ヘッドスライダが使用中、回転する前記磁気ディスクに対し、十数nm程度の間隔を維持し続けなければならない。このため、前記ヘッドスライダの設計は困難を極める。
前記ヘッドスライダは、設計上、(1)磁気ディスクの内周から外周まで均一な浮上量を保持可能とすること(磁気ディスクの内周と外周とにおける速度差は約2倍程度あり、速度ベクトル方向は約25度程度変化するため、この点を考慮して均一な浮上量を保持可能とすること)が要求され、(2)シーク動作中でも一定の浮上隙間を保持可能とすること(流速方向が約15度変化するため、この点を考慮して一定の浮上隙間を保持可能とすること)が要求され、(3)大気圧が変化しても使用可能とすること(高度3000mでの使用を保障すること)が要求され、(4)加工誤差や組立誤差が生じても使用可能とすること(前記ヘッドスライダと前記磁気ディスクとの間隔が僅か十数nmである点を考慮すると、加工や組立の誤差は通常許容されない重大な欠陥となるが、この場合でも使用可能とすること)が要求される。
近年、磁気ディスク装置の記録密度の向上化に伴い、前記ヘッドスライダの浮上量をより低く抑制することが要求されてきている。ところが、該浮上量をより低く抑制した場合、高地での使用の際、気圧低下により前記浮上量が更に低下してしまい、前記ヘッドスライダと前記磁気ディスクとが接触し、該磁気ディスクが破損し、記録を行うことができなくなるという重大な問題が生ずる。このため、上述したヘッドスライダの設計上のポイント(1)〜(4)の中でも特に(3)、即ち大気圧が変化しても使用可能とすること(高度3000mでの使用を保障すること)が重要な課題となっている。
従来においては、この課題を解決するためのものとして、例えば、前記ヘッドスライダにおける、「深溝深さR」と「浅溝深さδs」との「比(深溝深さR/浅溝深さδs)が5よりも大きくなるように設計することが提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、この場合、溝深さの変化に対し浮上量変化が小さな領域は実際にはかなり狭く、溝深さが制約されるため、溝深さを製造上のバラツキに対する最適値に設定することが困難であるという問題がある。一方、前記ヘッドスライダ内部に、標準気圧ポケットを設け、該標準気圧ポケットの圧力制御を行うことにより、気圧低下に伴う浮上量低下を抑制することが提案されている。しかし、この場合、前記標準気圧ポケットを設けることが必須となるため、構造が複雑化し、製造コストが高くなってしまうという問題がある。
したがって、磁気ディスクの内周から外周まで均一な浮上量を保持し、シーク動作中でも一定の浮上隙間を保持し、溝深さの制約がなく、溝深さに対する浮上量の変動の最適化が可能であり、余分な付加構造や製造コスト等を要せず、加工誤差や組立誤差による制約を受けず、特に大気圧が変化しても使用可能(高度3000mでも使用可能)なヘッドスライダ及びそれを備えた高性能な磁気ディスク装置は、未だ提供されていないのが現状である。
特開2000−57724号公報
本発明は、従来における諸問題を解決し、磁気ディスクの内周から外周まで均一な浮上量を保持し、シーク動作中でも一定の浮上隙間を保持し、溝深さの制約がなく、溝深さに対する浮上量の変動の最適化が可能であり、余分な付加構造や製造コスト等を要せず、加工誤差や組立誤差による制約を受けず、特に大気圧が変化しても使用可能(高度3000mでも使用可能)なヘッドスライダ及びそれを備えた高性能な磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
本発明のヘッドスライダは、空気が流入する流入端と、空気が流出する流出端と、該流入端に沿って延設された流入端側レールと、該流入端側レールよりも前記流出端側に位置しかつ使用時に負圧となる負圧部と、該負圧部においてかつ前記流入端側から前記流出端側に向けて延設された2以上の延設レールとを有することを特徴とする。本発明のヘッドスライダにおいては、前記負圧部に前記2本以上の延設レールが前記流入端側から前記流出端側に向けて延設されているので、大気圧が変化しても(高度3000mでも)使用可能であり、該負圧部の負圧力が適切に制御され、回転する磁気ディスクと接触する可能性が低い。そして、ヘッド素子の近傍で磁気ディスクとの距離が最短に制御される。
本発明の磁気ディスク装置は、本発明の前記ヘッドスライダを少なくとも有してなることを特徴とする。このため、該磁気ディスク装置は、大気圧が変化しても(高度3000mでも)使用可能であり、該負圧部の負圧力が適切に制御され、回転する磁気ディスクと接触する可能性が低い。
本発明によると、従来における諸問題を解決し、磁気ディスクの内周から外周まで均一な浮上量を保持し、シーク動作中でも一定の浮上隙間を保持し、溝深さの制約がなく、溝深さに対する浮上量の変動の最適化が可能であり、余分な付加構造や製造コスト等を要せず、加工誤差や組立誤差による制約を受けず、特に大気圧が変化しても使用可能(高度3000mでも使用可能)なヘッドスライダ及びそれを備えた高性能な磁気ディスク装置を提供することができる。
(ヘッドスライダ)
本発明のヘッドスライダは、流入端と、流出端と、流入端側レールと、負圧部と、2以上の延設レールとを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、サイドレール、流入端側正圧部、流出端側正圧部、流出端側レール、などを有してなる。なお、これらは、磁気ディスクとの対向面、即ち空気の流出入面(ABS(Air Bearing Surface))上に設けられる。
前記流入端は、回転する磁気ディスク上に生ずる気流の入口、即ち空気が流入する端部として機能する。該流入端の形状、構造、大きさ等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知のもの中から適宜選択することができる。
前記流出端は、回転する磁気ディスク上に生ずる気流の出口、即ち空気が流出する端部として機能する。該流出端の形状、構造、大きさ等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知のもの中から適宜選択することができる。
前記流入端側レール(「フロントレール」と称することがある)は、前記流入端に沿って延設される。該流入端側レールは、該流入端側に配置されるが、該流入端に接して配置されていてもよい。該流入端側レールは、前記流入端に沿って不連続に配置されていてもよいが、連続して延設されているのが好ましい。該流入端側レールの形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、帯状、などが好適に挙げられ、該流入端側レールの幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、略一定であるのが好ましい。
前記負圧部は、前記流入端側レールよりも前記流出端側に位置しかつ使用時に負圧となる部位である。該負圧部を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の方法の中から適宜選択することができるが、例えば、前記流入端側レールよりも前記流出端側に位置し、前記流入端側から前記流出端側に向けてかつ前記流入端に沿った幅方向における両端に延設されたサイドレールにより画成された態様などが好ましく、該サイドレールと、前記流入端側レールの前記流出端側であって該負圧部を形成する領域よりも前記流入端側に配置した流出端側正圧部とにより画成された態様などがより好ましい。
このとき、前記ヘッドスライダを前記磁気ディスクとの対向面、即ち空気の流出入面(ABS(Air Bearing Surface))を下方に向けて配置させた際、該負圧部よりも、前記サイドレールが下方に突出し、前記流入端側レール及び該サイドレールよりも、前記流入端側正圧部が下方に突出しているのが好ましい。この場合、前記流入端から流入した空気により、前記ヘッドスライダにおいて最も前記磁気ディスク側に突出した前記流入端側正圧部が浮上され、該流入端側正圧部に前記磁気ディスク側から遠ざける正圧(浮力)が付与されると共に、該流入端側正圧部を通過した後、前記ヘッドスライダにおいて最も前記磁気ディスク側から離れた前記負圧部に前記磁気ディスク側に吸引する負圧が付与される。
なお、前記サイドレールの形状、大きさ(幅、長さ)等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記形状としては、帯状などが好ましく、前記幅としては、略一定であるのが好ましく、更に後述する延設レールと同程度の幅であるのがより好ましく、前記長さとしては、後述する延設レールよりも短く、その流出端側の端部が、前記延設レールの前記流出端側の端部よりも前記流入端側に位置しているか、あるいは、同等の長さである(同等の位置に位置している)のが好ましい。
また、前記流入端側正圧部は、前記流入端側レールよりも流出端側に、かつ前記延設レール及び前記サイドレールよりも前記流入端側に位置し、使用時に正圧となる部位であるが、前記ヘッドスライダが該流入端側正圧部を有する場合、該流入端側正圧部が、前記流入端側レールに沿ってかつ該流入端側レールに接して幅方向に延設され、延設レール及びサイドレールにおける流入端側の端部の少なくとも1つ(全部でもよい)が該流入端側正圧部に接しているのが好ましい。
本発明のヘッドスライダは、前記負圧部に2以上の延設レールを有することが必要であり、3以上の延設レールを有するのが好ましい。本発明のヘッドスライダにおいては、該2本以上の延設レールが、あたかも櫛の歯のように見えることから、該2本以上の延設レールを「櫛歯型レール」と称することがある。
前記延設レールの形状、該延設レールにおける流出端側の端部形状、大きさ(幅、長さ)、隣接間隔、前記負圧部に占める面積率等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記延設レールの形状としては、例えば、帯状などが好ましい。前記延設レールにおける流出端側の端部形状としては、前記ヘッドスライダの幅方向に沿った形状などが好ましい。前記延設レールの幅(図4〜8中の「L」)としては、例えば、略一定であってもよいし、そうでなくてもよいが、通常前者の方が好ましく、更に後述する延設レールと同程度の幅であるのがより好ましく、具体的な大きさとしては、5〜100μmが好ましく、10〜50μmがより好ましく、20〜40μmが特に好ましい。前記延設レールの隣接間隔(該延設レール間の距離(図4〜8中の「S」))としては、例えば、略一定で等間隔であってもよいし、そうでなくてもよく、具体的には、10〜120μmが好ましく、40〜90μmがより好ましく、50〜80μmが特に好ましい。前記延設レールの前記負圧部に占める面積率としては、例えば、10〜80%が好ましく、20〜70%が好ましい。なお、前記形状や前記幅等は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよいが、製造容易性等の観点からは、通常、前者の方が好ましい。
前記延設レールの長さとしては、その全部が前記サイドレールと同等の長さであり、即ち、その全部における流出端側の端部が、前記サイドレールの前記流出端側の端部と同程度に前記流出端側に突出しているのが好ましく、その少なくとも1つにおける流出端側の端部が、前記サイドレールにおける流出端側の端部よりも流出端側に突出して延設されている態様(以下「突出態様」と称することがある)がより好ましい。
前記突出態様の場合、前記延設レールの中で中央付近に位置するものの前記流出端側の端部が他の延設レールにおける前記流出端側の端部よりも、前記流出端側に突出した延設レール(「中央延接レール」と称することがある)を有する態様が好ましく、具体的には、前記延設レールの数が奇数であり、該延設レールにおいて、幅方向における両端に位置するサイドレールから起算して等数番目にかつ該幅方向の中心付近に位置する前記中央延設レールにおける流出端側の端部が、他の延設レールにおける流出端側の端部よりも流出端側に突出して延設された第一の突出態様、前記延設レールの数が偶数であり、該延設レールにおいて、幅方向における両端に位置するサイドレールから起算して等数目にかつ該幅方向の中心付近に位置する2つの前記中央延設レールにおける流出端側の端部が、他の延設レールにおける流出端側の端部よりも流出端側に突出して延設された第二の突出態様、などがより好ましい。
なお、前記突出態様の場合、前記延設レールにおける流出端側の端部が、前記サイドレール側に位置するものから前記中央延設レール側に位置するものの順に、漸次、流出端側に突出して延設されているのが好ましい。また、前記突出態様の場合、前記サイドレール及び前記延設レールの流出端側の端部における幅方向中点の互いに隣接するものどうしを結んでなる線が、前記サイドレールから前記中央延設レール側にかけて直線となるのが好ましい。
本発明のヘッドスライダにおいては、前記延設レール及び前記サイドレールにおける前記流入端側の端部の少なくとも2つが、幅方向に延設された連結レールにより互いに連結されていてもよい。例えば、前記連結レールの両末端に前記延設レールが1本づつ接した状態で、2本の延設レールが該連結レールにより連結された場合には、該2本の延設レールと該連結レールとにより形成された結合レールが、あたかも「コ字」のように見えることから、該結合レールを「コ字型レール」と称することがある。
前記連結レールの数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2以上であってもよい。この場合、前記コ字型レールが複数形成され得る。前記コ字型レールが複数形成される場合、これらのコ字型レールは、互いに並列していてもよく、大きなコ字型レールの中に小さなコ字型レールが収容されていてもよく、これらの組合せであってもよく、また、前記櫛歯型レールと併用されてもよく、この場合、前記コ字型レールの中に前記櫛歯型レールが配置されていてもよく、前記櫛歯型レールの間に該コ字型レールが配置されていてもよく、前記櫛歯型レールに隣接して前記コ字型レールが配置されていてもよく、これらの組合せであってもよい。なお、前記連結レールの幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記延設レールと同等であるのが好ましい。
前記流出端側正圧部は、前記延設レール及び前記サイドレールよりも前記流出端側に位置し、使用時に正圧となる部位である。前記ヘッドスライダが該流出端側正圧部を有していると、該ヘッドスライダの浮力(正圧)と前記磁気ディスク側に吸引される負圧とのバランスに優れ、気圧変化による前記ヘッドスライダと前記磁気ディスクとの間隔(浮上量)の低減を効果的に抑制することができる点で有利である。
前記流出端側正圧部の形状、数、大きさ(幅、長さ)等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記形状としては、例えば、前記流出端に沿って連続的に形成されていなくてもよく、ブロック状などが好ましい。前記数としては、例えば、1以上が好ましく、2〜4つ程度がより好ましい。前記幅としては、例えば、前記延接レールよりも大きいのが好ましい。前記長さとして、例えば、前記延接レールよりも短いのが好ましい。なお、前記ブロック状の前記流出端側正圧部は、前記流出端に沿って複数配置されているのが好ましく、この場合、前記ヘッドスライダにおける幅方向の中心付近に位置する流出端側正圧部における流出端側の端部が、他の流出端側正圧部における流出端側の端部よりも流出端側に位置する態様がより好ましい。
本発明のヘッドスライダにおいては、前記ヘッドスライダを前記磁気ディスクとの対向面、即ち空気の流出入面(ABS(Air Bearing Surface))を下方に向けて配置させた際、前記負圧部よりも、前記流入端側レール、前記サイドレール及び前記延設レールが下方に突出し、該流入端側レール、該サイドレール及び該延設レールよりも、前記流入端側正圧部及び前記流出端側正圧部が下方に突出した態様が好ましい。なお、この態様は、前記負圧部を基準面として、他のものが該負圧部よりもどれだけ下方に突出しているかとして説明したが、ここでは逆にこの態様を、前記流入端側正圧部及び前記流出端側正圧部を基準面として、他のものがこれらよりもどれだけ深い溝となっているかとして説明する。この場合、該態様では、前記流入端側正圧部及び前記流出端側正圧部よりも、前記流入端側レール、前記延設レール、前記サイドレール又は前記流出端側レールが低く「浅溝」として形成されており、前記流入端側レール、前記延設レール、前記サイドレール又は前記流出端側レールよりも前記負圧部が更に低く「深溝」として形成されていることになる。この態様の場合、前記流入端から流入した空気により、前記ヘッドスライダにおいて最も前記磁気ディスク側に突出した前記流入端側正圧部が浮上され、該流入端側正圧部に前記磁気ディスク側から遠ざける正圧(浮力)が付与されると共に、該流入端側正圧部を通過した後、前記ヘッドスライダにおいて最も前記磁気ディスク側から離れた前記負圧部に、前記磁気ディスク側に吸引される負圧が付与される。そして、前記負圧部を通過した空気により、前記ヘッドスライダにおいて前記流入端側正圧部と共に最も前記磁気ディスク側に突出した前記流出端側正圧部が浮上される。しかも、このとき、該負圧部においては、前記延接レールが2本以上延設されているので、前記負圧が、気圧(高度)の変化に関係なく常に適度に制御される。
前記流出端側正圧部を設ける場合、前記ヘッドスライダを前記磁気ディスクとの対向面、即ち空気の流出入面(ABS(Air Bearing Surface))を下方に向けて配置させた際、前記流出端側正圧部における前記流入端側に隣接し、かつ該流出端側正圧部よりも突出せず前記負圧部よりも突出した流出端側レール(リアレール」と称することがある)を配置させるのが好ましい。
なお、該流出端側レールを配置させる場合、該流出側レールにおける前記負圧部との接触端と、前記サイドレール及び前記延設レールの流出端側の端部における幅方向中点の互いに隣接するものどうしを結んでなる線とが、互いに略平行である態様も好ましい。
本発明のヘッドスライダにおいては、前記負圧部と、前記流入端側レール、前記延接レール、前記サイドレール、及び前記流出端側レートとの段差の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、1〜2μm程度が好ましい。また、前記流入端側レール、前記延接レール、前記サイドレール及び前記流出端側レールと、前記流入側正圧部及び前記流出側正圧部との段差の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、0.1〜0.2μm程度が好ましい。
また、本発明のヘッドスライダは、前記流入端側から前記流出端側に伸びる中心軸を中心とした線対称形状を有するのが好ましい。
本発明のヘッドスライダは、磁気ディスクの内周から外周まで均一な浮上量を保持し、シーク動作中でも一定の浮上隙間を保持し、溝深さの制約がなく、溝深さに対する浮上量の変動の最適化が可能であり、余分な付加構造や製造コスト等を要せず、加工誤差や組立誤差による制約を受けず、特に大気圧が変化しても使用可能(高度3000mでも使用可能)にするために、前記磁気ディスクとの対向面、即ち空気の流出入面(ABS(Air Bearing Surface))の形状を上述のように特定のものにしたこと以外は、従来のヘッドスライダと同様にして設計することができる。
前記ヘッドスライダの材料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、アルミナ・チタン・カーバイド(Al/Ti/C)等のセラミックスなどが好適に挙げられる。
前記ヘッドスライダの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の方法の中から適宜選択することができ、例えば、反応性エッチング法、イオンモールディング法、イオンミリング法、などが好適に挙げられる。
ここで、本発明のヘッドスライダの一製造例について説明する。例えば、まず、AlTiC(アルチック)製のウエハ上に、Al(アルミナ)層を成膜した後、公知の方法に従って磁気ヘッド素子を形成し、該磁気ヘッド素子をAl(アルミナ)層で被覆する。次に、該ウエハを切断し、その切断面にSi密着層を介してDLC(ダイヤモンドライクカーボン)層を形成する。該DLC層に再びSi密着層を介して前記DLC層を積層する。次に、該DLC層上にパターン形成用フォトレジストを塗布し、レジスト層を形成し、露光、現像してパターンを形成し、イオンミリングを行い、前記DLC層、前記Si密着層、前記ウエハを削り取る。この削り取りによって、前記レジスト層が除去される。次に、パターン形成用フォトレジスを用いて、前記流入端側レール、前記サイドレール、前記流出端側レール等をパターン形成し、該レジスト層を除去することにより、前記ヘッドスライダにおける前記磁気ディスクとの対向面、即ち空気の流出入面(ABS(Air Bearing Surface))が形成される。
本発明のヘッドスライダは、前記磁気ディスクの内周から外周まで均一な浮上量を保持し、シーク動作中でも一定の浮上隙間を保持し、溝深さの制約がなく、溝深さに対する浮上量の変動の最適化が可能であり、余分な付加構造や製造コスト等を要せず、加工誤差や組立誤差による制約を受けず、特に大気圧が変化しても使用可能(高度3000mでも使用可能)であるため、各種の磁気ディスク装置に好適に使用することができ、以下の本発明の磁気ディスク装置に特に好適に使用することができる。
(磁気ディスク装置)
本発明の磁気ディスク装置は、本発明の前記ヘッドスライダを備えてなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段乃至部材、等を有してなる。
前記その他の手段乃至部材としては、例えば、磁気ディスク、該磁気ディスクを回転。させる磁気ディスク回転手段、前記ヘッドスライダを先端部に装備し、該ヘッドスライダを、回転する前記磁気ディスクの表面上に浮上させた状態で対向配置可能なキャリッジアーム、該キャリッジアームを回動可能に軸支するシャフト、該キャリッジアームを回動させるアクチュエータ、これらを収容するハウジング、などが挙げられる。
前記磁気ディスクに記録を行うための磁気ヘッドとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水平磁気記録用ヘッド、垂直磁気記録用ヘッドなどが挙げられる。これらの中でも、前記垂直磁気記録用ヘッドが好ましく、該垂直磁気記録用ヘッドとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、単磁極ヘッド等が好適に挙げられる。また、該垂直磁気記録用ヘッドは、書込専用であってもよいし、GMRヘッド等の読取用ヘッドと一体の書込兼読込用であってもよい。
ここで、本発明の磁気ディスク装置の一例について図1を参照しながら説明する。図1に示す磁気ディスク装置100は、ハウジング110を有し、ハウジング100内に、磁気ディスク5と、スピンドルモータ120と、ヘッドスライダ1と、シャフト150と、キャリッジアーム160と、アクチュエータ170とを収容してなる。
磁気ディスク5は、スピンドルモータ120により回転可能であり、記録時等においてスピンドルモータ120により回転される。ヘッドスライダ1は、本発明の前記ヘッドスライダであり、シャフト150により回動可能に支持され、アクチュエータ170により回動されるキャリッジアーム160の先端に装備される。
この磁気ディスク装置100においては、情報の記録時及び読出時において、スピンドルモータ120により、磁気ディスク5が回転する。一方、磁気ディスク5上から退避されていたヘッドスライダ1が、アクチュエータ170の駆動によってキャリッジアーム160がシャフト150を中心に回動することにより、回転する磁気ディスク5における記録面上の最内周側に移動される。ヘッドスライダ1は、アクチュエータ170により、磁気ディスク5上の最内周側から最外周側に順次移動していき、磁気ディスク5への情報の記録(書込)及び/又は読込が行われる。そして、情報の記録乃至読出が終了した後、ヘッドスライダ1は、磁気ディスク5上から退避され、磁気ディスク5の回転が止まる。
なお、ヘッドスライダ1が、回転する磁気ディスク5上に移動された際、ヘッドスライダ1は、図2に示すように、磁気ディスク5の回転によりその表面に生じた空気の気流により、その先端側、即ち前記流入端側が浮力を受けて、その後端側、即ち前記流出端側よりも上方に浮上する。具体的には、ヘッドスライダ1における、磁気ディスク5との対向面、即ち空気の流出入面(ABS(Air Bearing Surface))において、前記流入端から流入した空気により、流入端側正圧部12に磁気ディスク5側から遠ざける正圧(浮力)が付与されて流入端側正圧部12が浮上すると共に、流入端側正圧部12を通過した前記空気により、ヘッドスライダ1において最も磁気ディスク5側から離れた負圧部10に、磁気ディスク5側に吸引される負圧が付与される。そして、負圧部10を通過した空気により、ヘッドスライダ1において流入端側正圧部12と同様に最も磁気ディスク5側に突出した流出端側正圧部16に、磁気ディスク5側から遠ざける正圧(浮力)が付与されて流出端側正圧部16が浮上する。しかも、このとき、負圧部10においては、延接レール(図2では不図示)が2本以上延設されているので、前記負圧が、気圧(高度)の変化に関係なく常に適度に制御される。
本発明の磁気ディスク装置は、本発明の前記ヘッドスライダを備えているので、記録時等において前記磁気ディスクの内周から外周まで均一な浮上量を保持し、シーク動作中でも一定の浮上隙間を保持し、溝深さの制約がなく、溝深さに対する浮上量の変動の最適化が可能であり、余分な付加構造や製造コスト等を要せず、加工誤差や組立誤差による制約を受けず、特に大気圧が変化しても使用可能(高度3000mでも使用可能)であり、高密度記録が可能であり、高性能である。
本発明の磁気ディスク装置は、例えば、ハードディスク装置(HDD)などの各種記録再生装置等として使用することができる。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
実施例1のヘッドスライダにおける、磁気ディスクとの対向面、即ち空気の流出入面(ABS(Air Bearing Surface))の形状を図4(平面図)を参照しながら説明する。図4に示す通り、ヘッドスダイダ1は、流入端と、流出端と、流入端側レール11と、負圧部10と、3つの延設レール13と、一対のサイドレール14と、流入端側正圧部12と、流出端側正圧部16と、流出端側レール17とを有してなる。
流入端側レール11は、前記流入端に接して、ヘッドスライダ1の幅方向に延設されており、幅が一定の帯状である。流入端側レール11は、負圧部10よりも突出して形成されており、その結果、流入端側レール11と負圧部10との境界には段差が形成されている。
流入端側正圧部12は、前記流入端側レール11に接して、流入端側レール11よりも前記流出端側に、かつヘッドスライダ1の幅方向に延設されており、幅が一定の帯状である。流入端側正圧部12は、流入端側レール11よりも突出して形成されており、その結果、流入端側正圧部12と流入端側レール11との境界には段差が形成されている。
一対のサイドレール14は、ヘッドスライダ1の幅方向における両端に、前記流入端側から前記流出端側に向ってそれぞれ延設されており、幅が一定の帯状である。サイドレール14における、一端は流入端側正圧部12に接し連続しており、他端はヘッドスライダ1の幅方向と平行な形状の端部形状を有する。サイドレール14は、負圧部10よりも突出して、かつ流入端側正圧部12よりも低く形成されており、その結果、流入端側正圧部12とサイドレール14との境界、サイドレール14と負圧部10との境界には、段差が形成されている。
3つの延設レール13は、前記流入端側から前記流出端側に向ってそれぞれ延設されており、幅が一定の帯状である。延設レール13における、一端は流入端側正圧部12に接し連続しており、他端はヘッドスライダ1の幅方向と平行な形状の端部形状を有する。延設レール13は、負圧部10よりも突出して、かつ流入端側正圧部12よりも低く形成されており、その結果、流入端側正圧部12と延設レール13との境界、延設レール13と負圧部10との境界には、段差が形成されている。なお、3つの延設レール13と、一対のサイドレール14とは、いずれも幅(L)が30μmであり、隣接するものどうしの間隔(S)がいずれも互いに150μmである。実施例1のヘッドスライダ1においては、3つの延設レール13と、一対のサイドレール14とは、いずれも前記流出端側に同じ長さだけ突出して形成されており、これらが5つの櫛歯を構成し「櫛歯型レール」を形成する。
流出端側正圧部16は、ヘッドスライダ1の前記流出端側に略等間隔に3つ配置されており、帯状である。流出端側正圧部16においては、ヘッドスライダ1の幅方向における両端に位置するものどうしの幅が互いに同等である。流出端側正圧部16は、ヘッドスライダ1の幅方向に延設されており、負圧部10よりも突出して形成されており、その結果、流出端側正圧部16と負圧部10との境界には、段差が形成されている。
流出端側レール17は、流出端側正圧部16に接して、流出端側正圧部16よりも前記流入端側に、かつ延設レール13及びサイドレール14の前記流出端側の端部よりも該流出端側に、3つ配置されており、帯状である。流出端側レール17においては、ヘッドスライダ1の幅方向における両端に位置するものどうしの幅が互いに同等である。流出端側レール17は、ヘッドスライダ1の幅方向に延設されており、負圧部10よりも突出して流出端側正圧部16よりも低く形成されており、その結果、流出端側正圧部16と流出端側レール17との境界、流出端側レール17と負圧部10との境界には、段差が形成されている。なお、流出端側正圧部16及び流出端側レール17を「流出端側ブロック15」と称することがある。
即ち、ヘッドスライダ1における、空気の流出入面(ABS(Air Bearing Surface))においては、負圧部10よりも、流入端側レール11、3つの延設レール13、一対のサイドレール14及び流出端側レール17が突出して形成されており、負圧部10と、流入端側レール11、3つの延設レール13、一対のサイドレール14又は流出端側レール17との境界には、段差が設けられている。また、流入端側レール11、3つの延設レール13、一対のサイドレール14及び流出端側レール17よりも、流入端側正圧部12及び流出端側正圧部16が突出して形成されており、流入端側レール11、3つの延設レール13、一対のサイドレール14又は流出端側レール17と、流入端側正圧部12又は流出端側正圧部16との境界には、段差が設けられている。
以上は、負圧部10を基準面として、他のものが負圧部10よりもどれだけ突出しているかを述べたが、ここでは逆に、流入端側正圧部12及び流出端側正圧部16を基準面として、他のものがこれらよりもどれだけ深い溝となっているかを述べると、以下の通りである。即ち、流入端側正圧部12及び流出端側正圧部16よりも、流入端側レール11、3つの延設レール13、一対のサイドレール14又は流出端側レール17が低く「浅溝」として形成されており、流入端側レール11、3つの延設レール13、一対のサイドレール14又は流出端側レール17よりも負圧部10が更に低く「深溝」として形成されている。
ヘッドスライダ1を、図1に示す磁気ディスク装置100におけるキャリッジアーム160の先端に装備させて、回転する磁気ディスク5上に移動させると、ヘッドスライダ1は、図2に示すように、磁気ディスク5から浮上した状態に維持される。即ち、ヘッドスライダ1における、空気の流出入面(ABS(Air Bearing Surface))において、前記流入端から流入した空気により、流入端側正圧部12に磁気ディスク5側から遠ざける正圧(浮力)が付与されて流入端側正圧部12が浮上する。そして、流入端側正圧部12を通過した前記空気により、負圧部10に、磁気ディスク5側に吸引される負圧が付与される。前記正圧に対し、これを打消すように前記負圧が作用する結果、ヘッドスライダ1は、図2に示すように、磁気ディスク5の回転によりその表面に生じた空気の気流により、その先端側、即ち前記流入端側が正圧(浮力)を受けて浮上しようとするのに対し、その後端側、即ち前記流出端側が負圧を受けて磁気ディスク5側に下降しようとする結果、該流入端側が該流出端側よりも高く浮上した状態に維持される。負圧部10を通過した空気により、ヘッドスライダ1において、流入端側正圧部12と同様に最も磁気ディスク5側に突出した流出端側正圧部16が正圧(浮力)を受けて浮上する。前記負圧部10による負圧に対し、これを打消すように流出端側正圧部16による正圧(浮力)が作用する結果、ヘッドスライダ1は、図2に示すように、その後端側、即ち前記流出端側が磁気ディスク5側に下降して接触しようとするのが効果的に抑制され、磁気ディスク5と一定間隔を維持して浮上する。
そして、負圧部10においては、一対のサイドレール14の内側に、3つの延接レール13(図2では不図示)が等間隔に延設されているので、負圧部10における負圧の力が、気圧(高度)の変化に関係なく常に適度に制御される。その結果、実施例1のヘッドスライダ1は、磁気ディスク5の内周から外周まで均一な浮上量を保持可能であり、シーク動作中でも一定の浮上隙間を保持可能であり、前記「浅溝」や前記「深溝」の溝深さの制約がなく、該溝深さに対する浮上量の変動の最適化が可能であり、余分な付加構造や製造コスト等を要せず、加工誤差や組立誤差による制約を受けず、特に大気圧が変化しても使用可能(高度3000mでも使用可能)である。
実際、実施例1のヘッドスライダを高度0m及び3000mにおいて、磁気ディスクの半径位置と浮上量との関係をシュミレーションしたところ、図10(縦軸及び横軸は各々無次元化量)に示すように、高度0mに対し高度300mでは浮上量は若干小さくなるものの、同じ高度(気圧)条件下で使用した場合には、高度0mであろうと高度3000mであろうと、磁気ディスクの半径位置のどの位置であっても一定の浮上量が維持可能であることが判った。
一方、実施例1のヘッドスライダにおいて前記延設レールを設けなかった従来のヘッドスライダについて、上記と同様に、高度0m及び3000mにおいて、磁気ディスクの半径位置と浮上量との関係をシュミレーションしたところ、図9(縦軸及び横軸は各々無次元化量)に示すように、高度0mに対し高度3000mでは浮上量は大幅に小さくなり、高度3000mで使用すると、磁気ディスクの半径位置によって浮上量が変動し、一定の浮上量を維持することができないことが判った。
また、実施例1のヘッドスライダにおける深溝深さ(前記流入端側正圧部又は前記流出端側正圧部を基準面としたときの前記負圧部の溝深さ)と、浮上量比(高度0m/高度3000m)との関係をシュミレーションしたところ、図11(縦軸及び横軸は各々無次元化量)に示すように、深溝深さを変化させても、前記浮上量比は略一定であり、実施例1のヘッドスライダでは、溝深さの気圧依存性が小さく、気圧(高度)の影響が小さいことが判った。
一方、実施例1のヘッドスライダにおいて前記延設レールを設けなかった従来のヘッドスライダについて、上記と同様に、深溝深さ(前記流入端側正圧部又は前記流出端側正圧部を基準面としたときの前記負圧部の溝深さ)と、浮上量比(高度0m/高度3000m)との関係をシュミレーションしたところ、図11に示すように、深溝深さを変化させると、前記浮上量比は大きく変化し、従来のヘッドスライダでは、溝深さの気圧依存性が大きく、気圧(高度)の影響が大きいことが判った。
実施例2のヘッドスライダは、図5(平面図)に示す通り、実施例1のヘッドスライダ1において、中央に位置する延設レール13の前記流出端側の端部が、その両端に位置する延設レール13の前記流出端側の端部、及びこの延設レール13の両端に位置するサイドレール14の前記流出端側の端部よりも、前記流出端側に突出して形成されていること以外は、実施例1のヘッドスライダ1と同様であり、該実施例1のヘッドスライダと同様の作用効果を奏する。
実施例3のヘッドスライダは、図6(平面図)に示す通り、実施例1のヘッドスライダ1において、中央に位置する延設レール13の前記流出端側の端部が、その両端に位置する延設レール13の前記流出端側の端部よりも、前記流出端側に突出して形成されており、かつ、該両端に位置する延設レール13の前記流出端側の端部が、その両端に位置するサイドレール14の前記流出端側の端部よりも、前記流出端側に突出して形成されていること以外は、実施例1のヘッドスライダ1と同様であり、該実施例1のヘッドスライダと同様の作用効果を奏する。
なお、実施例3のヘッドスライダにおいては、サイドレール14の前記流出端側の端部中点と、該サイドレール14に隣接して配置された延設レール13の前記流出端側の端部中点と、該延設レール13に隣接し、中央に配置された延設レール13の前記流出端側の端部中点とをそれぞれ結ぶと直線(端部中点連結直線)となる。
実施例4のヘッドスライダは、図7(平面図)に示す通り、実施例3のヘッドスライダ1において、中央に位置する延設レール13の前記流出端側の端部が、その両端に位置する延設レール13の前記流出端側の端部よりも、前記流出端側に突出して形成されており、かつ、該両端に位置する延設レール13の前記流出端側の端部が、その両端に位置するサイドレール14の前記流出端側の端部よりも、前記流出端側に突出して形成されていること、及び、両端に位置する流出端側レール17aの負圧部10との境界線と、前記端部中点連結直線とが平行であること以外は、実施例3のヘッドスライダ1と同様であり、該実施例3のヘッドスライダと同様の作用効果を奏する。
実施例5のヘッドスライダは、図8(平面図)に示す通り、実施例1のヘッドスライダ1において、3つの延設レール13(櫛歯型レール)をコ字型レール(2つの延設レールの前記流入端側の端部を連結レール13aで連結してなる)に変えた以外は、実施例1のヘッドスライダ1と同様である。
実施例5のヘッドスライダを高度0m及び3000mにおいて、磁気ディスクの半径位置と浮上量との関係をシュミレーションしたところ、図13(縦軸及び横軸は各々無次元化量)に示すように、高度0mに対し高度3000mでは浮上量は若干小さくなるものの、同じ高度(気圧)条件下で使用した場合には、高度0mであろうと高度3000mであろうと、磁気ディスクの半径位置のどの位置であっても一定の浮上量が維持可能であることが判った。
一方、実施例1のヘッドスライダにおいて前記延設レールを設けなかった従来のヘッドスライダについて、上記と同様に、高度0m及び3000mにおいて、磁気ディスクの半径位置と浮上量との関係をシュミレーションしたところ、図12(縦軸及び横軸は各々無次元化量)に示すように、高度0mに対し高度3000mでは浮上量は大幅に小さくなり、高度3000mで使用すると、磁気ディスクの半径位置によって浮上量が変動し、一定の浮上量を維持することができないことが判った。
本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
(付記1) 空気が流入する流入端と、空気が流出する流出端と、該流入端に沿って延設された流入端側レールと、該流入端側レールよりも前記流出端側に位置しかつ使用時に負圧となる負圧部と、該負圧部においてかつ前記流入端側から前記流出端側に向けて延設された2以上の延設レールとを有することを特徴とするヘッドスライダ。
(付記2) 延設レールが3以上である付記1に記載のヘッドスライダ。
(付記3) 流入端側レールが、流入端に沿って連続して延設された付記1から2のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記4) 負圧部が、流入端側レールよりも流出端側に位置し、流入端側から流出端側に向けてかつ流入端に沿った幅方向における両端に延設されたサイドレールにより画成された付記1から3のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記5) 延設レールの少なくとも1つにおける流出端側の端部が、サイドレールにおける流出端側の端部よりも流出端側に突出した付記4に記載のヘッドスライダ。
(付記6) 延設レールにおける流出端側の端部が、サイドレールにおける流出端側の端部よりも流出端側に突出した付記4に記載のヘッドスライダ。
(付記7) 延設レールにおいて、幅方向における両端に位置するサイドレールから起算して等数番目にかつ該幅方向の中心付近に位置するものの流出端側の端部が、他の延設レールにおける流出端側の端部よりもよりも流出端側に突出した付記4から6のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記8) 延設レールにおける流出端側の端部が、サイドレール側に位置するものから中央付近に位置するものの順に、漸次、流出端側に突出した付記4から7のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記9) 延設レールにおける流出端側の端部が、幅方向に沿った形状を有する付記1から8のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記10) サイドレール及び延設レールの流出端側の端部における幅方向中点の互いに隣接するものどうしを結んでなる線が、サイドレール側から中央付近にかけて直線となる付記4から9のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記11) 流入端側レールよりも流出端側に、かつ延設レール及びサイドレールよりも流入端側に位置し、使用時に正圧となる流入端側正圧部を有する付記4から10のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記12) 流入端側正圧部が流入端側レールに沿ってかつ該流入端側レールに接して幅方向に延設され、延設レール及びサイドレールにおける流入端側の端部の少なくとも1つが該流入端側正圧部に接した付記4から11のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記13) 延設レール及びサイドレールにおける流入端側の端部の少なくとも2つが、幅方向に延設された連結レールにより互いに連結された付記4から12のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記14) 連結レールが2以上である付記13に記載のヘッドスライダ。
(付記15) 延設レール及びサイドレールが、一定の幅を有する帯形状である付記4から14のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記16) 隣接する延設レール間の距離が、10〜120μmである付記1から15のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記17) 延設レールの幅が、5〜100μmである付記1から16のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記18) 延設レール及びサイドレールよりも流出端側に位置し、使用時に正圧となる流出端側正圧部を有する付記4から17のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記19) 流出端側正圧部を2〜4つ有する付記18に記載のヘッドスライダ。
(付記20) 流出端側正圧部が略ブロック状であり、幅方向の中心付近に位置する流出端側正圧部における流出端側の端部が、他の流出端側正圧部における流出端側の端部よりも流出端側に位置する付記17から19のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記21) 磁気ディスクに対向する面を下方に向けて配置させた際、負圧部よりも、流入端側レール、サイドレール及び延設レールが下方に突出し、該流入端側レール、該サイドレール及び該延設レールよりも、流入端側正圧部が下方に突出した付記4から20に記載のヘッドスライダ。
(付記22) 磁気ディスクに対向する面を下方に向けて配置させた際、負圧部よりも、流入端側レール、サイドレール及び延設レールが下方に突出し、該流入端側レール、該サイドレール及び該延設レールよりも、流入端側正圧部及び流出端側正圧部が下方に突出した付記18から21のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記23) 流出端側正圧部における流入端側に隣接し、かつ該流出端側正圧部よりも低く負圧部よりも突出した流出端側レールを有する付記22に記載のヘッドスライダ。
(付記24) 流出端側レールにおける負圧部との接触端と、サイドレール及び延設レールの流出端側の端部における幅方向中点の互いに隣接するものどうしを結んでなる線とが、互いに略平行である付記25に記載のヘッドスライダ。
(付記25) 流入端側から流出端側に伸びる中心軸を中心とした線対称形状を有する付記1から24のいずれかに記載のヘッドスライダ。
(付記26) 付記1から25のいずれかに記載のヘッドスライダを少なくとも有してなることを特徴とする磁気ディスク装置。
本発明のヘッドスライダは、ハードディスク駆動装置(HDD)等の各種磁気ディスク装置その他の記録ディスク装置に好適に適用可能である。また、本発明の磁気ディスク装置は、ハードディスク駆動装置(HDD)等の各種磁気ディスク装置その他の記録ディスク装置として好適に使用可能であり、本発明の前記ヘッドスライダを備えているので、前記磁気ディスクの内周から外周まで均一な浮上量を保持し、シーク動作中でも一定の浮上隙間を保持し、溝深さの制約がなく、溝深さに対する浮上量の変動の最適化が可能であり、余分な付加構造や製造コスト等を要せず、加工誤差や組立誤差による制約を受けず、特に大気圧が変化しても使用可能(高度3000mでも使用可能)であるため、高度3000m程度の高地でも性能が大幅に低下せずに使用可能である。
図1は、ヘッドスライダを備えた磁気ディスク装置の一例を示す概略説明図である。 図2は、回転する磁気ディスク上をヘッドスライダが浮上している状態を示す概略説明図である。 図3は、ヘッドスライダにおける浮上面(空気の流出入面:ABS(Air Bearing Surface))の従来例を示す概略説明図である。 図4は、本発明のヘッドスライダにおける浮上面(磁気ディスクとの対向面)の第一の形態(第一の例:櫛歯型レール)を示す平面図である。 図5は、本発明のヘッドスライダにおける浮上面(磁気ディスクとの対向面)の第二の形態(第二の例:櫛歯型レール)を示す平面図である。 図6は、本発明のヘッドスライダにおける浮上面(磁気ディスクとの対向面)の第三の形態(第三の例:櫛歯型レール)を示す平面図である。 図7は、本発明のヘッドスライダにおける浮上面(磁気ディスクとの対向面)の第四の形態(第四の例:櫛歯型レール)を示す平面図である。 図8は、本発明のヘッドスライダにおける浮上面(磁気ディスクとの対向面)の第五の形態(第五の例:コ字型レール)を示す平面図である。 図9は、従来のヘッドスライダにおける、高度0m及び高度3000mにおける、磁気ディスクの半径位置と浮上量との関係を示すグラフデータである。 図10は、本発明のヘッドスライダ(櫛歯型レールを有する)における、高度0m及び高度3000mにおける、磁気ディスクの半径位置と浮上量との関係を示すグラフデータである。 図11は、本発明のヘッドスライダと、従来のヘッドスライダとにおける、溝深さと浮上量変化との関係を示すグラフデータである。 図12は、従来のヘッドスライダにおける、高度0m及び高度3000mにおける、磁気ディスクの半径位置と浮上量との関係を示すグラフデータである。 図13は、本発明のヘッドスライダ(コ字型レールを有する)における、高度0m及び高度3000mにおける、磁気ディスクの半径位置と浮上量との関係を示すグラフデータである。
符号の説明
1 ヘッドスライダ
5 磁気ディスク
10 負圧部
11 流入端側レール
12 流入端側正圧部
13 延設レール
13a 連結レール
14 サイドレール
15 流出端側ブロック
16 流出端側正圧部
17 流出端側レール
17a 流出端側レール
100 磁気ディスク装置
110 ハウジング
120 スピンドルモータ
150 シャフト
160 キャリッジアーム
170 アクチュエータ

Claims (8)

  1. 空気が流入する流入端と、空気が流出する流出端と、該流入端に沿って延設された流入端側レールと、該流入端側レールよりも流出端側に位置し、流入端側から流出端側に向けてかつ流入端に沿った幅方向における両端に延設されたサイドレールと、該サイドレールにより画成されかつ使用時に負圧となる負圧部と、該負圧部においてかつ前記流入端側から前記流出端側に向けて直線状に延設された2以上の延設レールとを有してなり、
    該2以上の延設レールが、互いに略等幅であり、
    前記延設レールの少なくとも1つにおける流出端側の端部が、前記サイドレールにおける流出端側の端部よりも流出端側に突出したことを特徴とするヘッドスライダ。
  2. 延設レールにおける流出端側の端部が、サイドレール側に位置するものから中央付近に位置するものの順に、漸次、流出端側に突出した請求項1のいずれかに記載のヘッドスライダ。
  3. サイドレール及び延設レールの流出端側の端部における幅方向中点の互いに隣接するものどうしを結んでなる線が、サイドレール側から中央付近にかけて直線となる請求項1から2のいずれかに記載のヘッドスライダ。
  4. 流入端側レールよりも流出端側に、かつ延設レール及びサイドレールよりも流入端側に位置し、使用時に正圧となる流入端側正圧部を有する請求項1から3のいずれかに記載のヘッドスライダ。
  5. 延設レール及びサイドレールにおける流入端側の端部の少なくとも2つが、幅方向に延設された連結レールにより互いに連結された請求項1から4のいずれかに記載のヘッドスライダ。
  6. 延設レール及びサイドレールよりも流出端側に位置し、使用時に正圧となる流出端側正圧部を有する請求項1から5のいずれかに記載のヘッドスライダ。
  7. 磁気ディスクに対向する面を下方に向けて配置させた際、負圧部よりも、流入端側レール、サイドレール及び延設レールが下方に突出し、該流入端側レール、該サイドレール及び該延設レールよりも、流入端側正圧部及び流出端側正圧部が下方に突出した請求項1から6のいずれかに記載のヘッドスライダ。
  8. 請求項1から7のいずれかに記載のヘッドスライダを少なくとも有してなることを特徴とする磁気ディスク装置。




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