(57)【要約】【課題】磁気ディスク装置の高信頼性を実現するためには、装置内に存在する塵埃による記録再生機能の障害を防止することが非常に重要である。特に、磁気ヘッドスライダの空気軸受面構造の改善によって塵埃の噛み込みを低減することが重要である。【解決手段】磁気ヘッドスライダ１は、空気流入端２と、浮上面３と、空気流出端４とを有し、浮上面３は空気流入端側に形成された流入側レール面６，７と、空気流出端側に形成され、磁気記録再生素子１３が配置された流出側レール面１２と、流入側レール面６，７と流出側レール面１２の間に形成された負圧溝面１０と、流入側レール面６，７と負圧溝面１０との間又は前記流入側レール面と流出側レール面１２の間に形成されたチャネル溝面１６とを有し、チャネル溝面１６のスライダ幅方向端部に当該チャネル溝面１６よりも浅いステップ構造１７を１段以上有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流入端と、浮上面と、空気流出端とを有し、前記浮上面はこの浮上面中央より前記空気流入端側に形成された流入側レール面と、この流入側レール面より前記空気流出端側に形成され、磁気記録再生素子が配置された流出側レール面と、前記流入側レール面と前記流出側レール面との間に形成された負圧溝面と、前記流入側レール面と前記負圧溝面との間又は前記流入側レール面と前記流出側レール面との間に形成された溝面とを有し、前記溝面のスライダ幅方向端部に当該溝面よりも浅いステップ構造を１段以上有することを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
【請求項２】
前記空気流入端と前記流入側レール面との間に形成された前記流入側レール面よりも深いフロントステップ軸受面と、前記流出側レール面の空気流入側に形成された前記フロントステップ軸受面と同じ深さをもつリアステップ軸受面とを更に備え、前記流出側レール面は前記流入側レール面と同じ高さをもつ請求項１に記載の磁気ヘッドスライダ。
【請求項３】
空気流入端と、空気流出端と、前記空気流入端と前記空気流出端との間に形成された浮上面と、この浮上面の中央よりも前記空気流入端に形成されたフロントステップ軸受面と、このフロントステップ軸受面の前記空気流出端側に形成された前記フロントステップ軸受面よりも浅い流入側レール面と、この流入側レール面より前記空気流出端側に形成され周囲を囲われた前記流入側レール面よりも深い溝面と、この溝面より前記空気流出端側に形成された前記溝面よりも浅いリアステップ軸受面と、このリアステップ軸受面の前記空気流出端側に形成された前記リアステップ軸受面よりも浅い磁気記録再生素子が配置された流出側レール面と、を備えた磁気ヘッドスライダ。
【請求項４】
前記流入側レール面と同じ高さをもつ前記流出側レール面よりも浮上面の幅方向外側に形成されたサイドレール面と、このサイドレール面の空気流入側に形成された前記フロントステップ軸受面と同じ深さをもつサイドステップ軸受面とを更に備え、前記溝面はチャネル溝面である請求項１乃至３の何れかの項記載の磁気ヘッドスライダ。
【請求項５】
前記ステップ構造は、前記負圧溝面と同じ深さを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項記載の磁気ヘッドスライダ。
【請求項６】
前記ステップ構造は、前記フロントステップ軸受面と同じ深さを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項記載の磁気ヘッドスライダ。
【請求項７】
前記ステップ構造は、前記流入側レール面と同じ高さを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項記載の磁気ヘッドスライダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置の高記録密度化を実現するための磁気ヘッドスライダに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置は、回転する磁気ディスクと、記録再生素子を搭載する磁気ヘッドスライダ（以下、スライダと称す）と、スライダを支持するサスペンションを備える磁気ヘッド支持機構を有し、磁気ヘッド支持機構によってスライダを磁気ディスクの径方向に位置決めし、スライダが相対的に磁気ディスク上を走行して磁気ディスク上に記録された磁気情報を読み書きする。前記スライダは空気潤滑軸受として空気のくさび膜効果によって浮上し、磁気ディスクとスライダが直接は固体接触しないようになっている。磁気ディスク装置の高記録密度化と、それによる装置の大容量化あるいは小型化を実現するためには、スライダと磁気ディスクの距離、すなわちスライダ浮上量を縮め、線記録密度を上げることが有効である。また、スライダ浮上量の変化を安定化させることが有効である。
【０００３】
スライダ浮上量の変化を安定化させる手段として、特許文献１には、スライダ浮上面の空気流入端近傍から磁気ヘッド方向に向うセンター部分と、正圧発生パッドと負圧溝の間にチャネル溝を形成することにより、空気流入端近傍に大きな負圧を発生させ、スライダの空気軸受剛性を高めることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１９８５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気ディスク装置の筐体内には、装置製造工程での混入や装置の各部材からの発生を起因とする塵埃が少なからず存在しており、その塵埃がスライダと磁気ディスクとの隙間に進入する恐れがある。スライダと磁気ディスクの隙間に塵埃が進入すると、スライダの浮上性能の信頼性に影響するだけでなく、スライダと磁気ディスクの隙間に塵埃が噛み込まれることによって起こるスライダおよび磁気ディスクの機械的損傷も懸念される。
【０００６】
磁気ディスク装置の高信頼性を実現するためには、装置内に存在する塵埃による記録再生機能の障害を防止することが非常に重要である。装置内の塵埃による記録再生機能の障害を防止するためには、磁気ディスク装置の筐体内に存在する塵埃の数を低減することや、スライダと磁気ディスクの隙間に塵埃が噛み込まれることによって起こるスライダおよび磁気ディスクの機械的損傷を低減することが考えられる。また、塵埃の噛み込みによる機械的損傷を低減するためには、機械的損傷に対して強い耐力を持つ材料をスライダおよび磁気ディスクに用いることや、スライダの空気軸受面の改善によって塵埃の噛み込みを低減することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、磁気ディスク装置の筐体内に存在する塵埃の数を際限なく低減することは難しいことや、磁気ヘッドスライダおよび磁気ディスクの材料は機械的耐力のみでなく記録再生性能も含めて最適な材料を選択する必要があることなどから、磁気ヘッドスライダの空気軸受面構造の改善によって塵埃の噛み込みを低減することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の磁気ヘッドスライダは、好ましくは、空気流入端と、浮上面と、空気流出端とを有し、前記浮上面はこの浮上面中央より前記空気流入端側に形成された流入側レール面と、この流入側レール面より前記空気流出端側に形成され、磁気記録再生素子が配置された流出側レール面と、前記流入側レール面と前記流出側レール面との間に形成された負圧溝面と、前記流入側レール面と前記負圧溝面との間又は前記流入側レール面と前記流出側レール面との間に形成された溝面とを有し、前記溝面のスライダ幅方向端部に当該溝面よりも浅いステップ構造を１段以上有する磁気ヘッドスライダとして構成される。
ここで、前記空気流入端と前記流入側レール面との間に形成された前記流入側レール面よりも深いフロントステップ軸受面と、前記流出側レール面の空気流入側に形成された前記フロントステップ軸受面と同じ深さをもつリアステップ軸受面とを更に備え、前記流出側レール面は前記流入側レール面と同じ高さをもつことが望ましい。
【０００９】
また、本発明の磁気ヘッドスライダは、好ましくは、空気流入端と、空気流出端と、前記空気流入端と前記空気流出端との間に形成された浮上面と、この浮上面の中央よりも前記空気流入端に形成されたフロントステップ軸受面と、このフロントステップ軸受面の前記空気流出端側に形成された前記フロントステップ軸受面よりも浅い流入側レール面と、この流入側レール面より前記空気流出端側に形成され周囲を囲われた前記流入側レール面よりも深い溝面と、この溝面より前記空気流出端側に形成された前記溝面よりも浅いリアステップ軸受面と、このリアステップ軸受面の前記空気流出端側に形成された前記リアステップ軸受面よりも浅い磁気記録再生素子が配置された流出側レール面と、を備えた磁気ヘッドスライダとして構成される。
【００１０】
ここで、前記流入側レール面と同じ高さをもつ前記流出側レール面よりも浮上面の幅方向外側に形成されたサイドレール面と、このサイドレール面の空気流入側に形成された前記フロントステップ軸受面と同じ深さをもつサイドステップ軸受面とを更に備え、前記溝面はチャネル溝面であることが望ましい。
また、前記ステップ構造は、前記負圧溝面と同じ深さを有することが望ましい。
また、前記ステップ構造は、前記フロントステップ軸受面と同じ深さを有することが望ましい。
また、前記ステップ構造は、前記流入側レール面と同じ高さを有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、チャネル溝面とスライダ幅方向端部との接続点において、チャネル溝面よりも浅いステップ構造を少なくとも１段以上形成することで、ステップ構造が塵埃の進入を防ぐ防壁の効果を発揮し、塵埃の進入によって発生する浮上信頼性の劣化や磁気ヘッドスライダおよび磁気ディスクの機械的損傷を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１による磁気ヘッドスライダの浮上面構造の斜視図である。
【図２】実施例１による磁気ヘッドスライダの浮上面構造の平面図である。
【図３】本発明に係る磁気ヘッドスライダを搭載する磁気ディスク装置の概略構成図である。
【図４】比較例の磁気ヘッドスライダの浮上面構造の斜視図である。
【図５】比較例の磁気ヘッドスライダの浮上面構造の平面図である。
【図６】比較例の磁気ヘッドスライダの磁気ディスク内周条件におけるスキュー角との関係を示す図である。
【図７】比較例の磁気ヘッドスライダの磁気ディスク外周条件におけるスキュー角との関係を示す図である。
【図８】実施例１による磁気ヘッドスライダの磁気ディスク内周条件におけるスキュー角との関係を示す図である。
【図９】実施例１による磁気ヘッドスライダの磁気ディスク外周条件におけるスキュー角との関係を示す図である。
【図１０】実施例２による磁気ヘッドスライダの浮上面構造の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施例の説明の前に、本発明の磁気ヘッドスライダが搭載される磁気ディスク装置の概略構成を、図３を用いて説明する。磁気ディスク装置２０は、磁気情報が格納された磁気ディスク２２と、磁気ディスク２２を固定し回転させるスピンドルモータ２４と、記録再生素子を搭載する磁気ヘッドスライダ（以下スライダと称す）１と、スライダ１を支持するサスペンションを備える磁気ヘッド支持機構（ロードビーム）２６と、磁気ヘッド支持機構２６が取り付けられるヘッドアーム２８と、ヘッドアーム２８が取り付けられる軸受ユニット３０と、軸受ユニット３０に取り付けられるボイスコイルモータ３２とを有する。スライダ１は、磁気ヘッド支持機構２６によって磁気ディスク２２の径方向に位置決めされ、スライダ１が相対的に磁気ディスク２２上を走行して磁気ディスク上に記録された磁気情報を読み書きする。前記スライダ１は空気潤滑軸受として空気のくさび膜効果によって浮上し、磁気ディスク２２とスライダ１が直接は固体接触しないようになっている。回転する磁気ディスク２２と対面し、空気流を受けるスライダ１の後端がスライダの流出端面となる。
【００１４】
磁気ディスク装置の高記録密度化と、それによる装置の大容量化あるいは小型化を実現するためには、スライダ１と磁気ディスク２２の距離、すなわちスライダ浮上量を縮め、線記録密度を上げることが有効である。近年、スライダ浮上量は１０ｎｍ程度あるいは１０ｎｍ以下まで縮められている。
【００１５】
スライダ１は、サスペンションを有する板ばね状の磁気ヘッド支持機構２６に取り付けられており、磁気ヘッド支持機構２６によって磁気ディスク面への押し付け荷重を与えられ、磁気ヘッド支持機構２６とともにボイスコイルモータ３２によって磁気ディスク２２の径方向にシーク動作し、磁気ディスク面全体で記録再生を行う。スライダ１は、装置の停止時あるいは読み書き命令が一定時間無い時に、磁気ディスク２２上からランプ３４上に待避する。
【００１６】
なお、ここではロード・アンロード機構を備えた装置を示したが、装置停止中はスライダ１が磁気ディスク２２のある特定の領域で待機するコンタクト・スタート・ストップ方式の磁気ディスク装置でも良い。
【実施例１】
【００１７】
図１および図２に、図３における磁気ヘッドスライダの浮上面構造を拡大して示す。図１は浮上面方向から見た斜視図であり、図２は浮上面方向から見た平面図である。スライダ１は、アルミナとチタンカーバイドの焼結体（以後アルチックと略す）に代表される材料の基板（ウエハ）部分と、薄膜磁気ヘッド部分とから成る。薄膜磁気ヘッド部分は基板上に薄膜プロセスで形成された磁気記録素子および磁気再生素子１３、および絶縁膜などから成る。
【００１８】
スライダ１は例えばピコと呼ばれるスライダでは、長さ１．２５ｍｍ、幅１．０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのほぼ直方体形状をしており、浮上面３、空気流入端面２、空気流出端面４、両側の側面、背面の計６面から構成される。なお、ピコスライダ以外に、質量減による位置決め精度の向上や低コスト化等のためにより小型化された、長さ０．８５ｍｍ、幅０．７ｍｍ、厚さ０．２３ｍｍの「フェムトスライダ」と呼ばれる規格、あるいは他の寸法のスライダでも良い。
【００１９】
浮上面３にはイオンミリングやエッチングなどのプロセスによって微細な段差（ステップ軸受）が設けられており、図示されていないディスクと対向して空気圧力を発生し、背面に負荷される荷重を支える空気軸受の役目を果たしている。
【００２０】
浮上面３には前記のように段差が設けられ、実質的に平行な４種類の面に分類される。最もディスクに近く、素子設置面とほぼ同じ高さの浮上面３の中央部よりも流入側に設けられた流入側レール面６，７、浮上面３の中央部よりも流出側に設けられた流出側レール面１２および流出側レール面１２より浮上面３の幅方向外側に設けられたサイドレール面１４，１５、素子設置面より１００ｎｍ乃至２００ｎｍ深いフロントステップ軸受面５、リアステップ軸受面１１およびサイドステップ軸受面８，９、素子設置面より約１μｍ深くなっている負圧溝面１０、素子設置面より約２μｍ乃至５μｍ深くなっているチャネル溝面１６の４種類である。
【００２１】
チャネル溝面１６は、流入側レール面６，７と、負圧溝面１０及び流出側レール面１２との間に形成され、スライダ幅方向端部に接続されるように延伸されて形成される。負圧溝面１０と正圧発生部である流入側レール面６，７の間にチャネル溝面１６を形成することで、正圧発生部と負圧発生部の間に圧力が殆ど発生しない緩和領域が生じる。この緩和領域により正圧発生部と負圧発生部の依存性を小さくすることが可能となる。この効果により、環境変化に対して発生圧力が変化する場合にも、安定した負圧力を発生することが可能となり、素子浮上量の変化を安定化させることが可能となる。また、チャネル溝面１６は、流出側レール面１２にも接続されるように延伸されており、このチャネル溝構造は空気圧縮を促し、流出側レール面１２において効率的に圧力を発生させることにも寄与している。
【００２２】
チャネル溝面１６のスライダ幅方向端部に、すなわちチャネル溝面１６とスライダ幅方向端部との接続点において、チャネル溝面１６よりも浅いステップ構造１７が少なくとも1段以上形成されている。ステップ構造１７の素子設置面からの深さは、負圧溝面１０の深さと同じである。負圧溝面１０と同じ深さにすることにより、負圧溝面１０を形成するステップにおいて、同時に形成することができる。ステップ構造１７は、スライダ１がディスクの内周側あるいは外周側に移動してスキュー角が付いたとき、塵埃がチャネル溝面１６のスライダ幅方向端部からスライダ１内部に侵入するのを防止する働きをする。
【００２３】
次に、上記浮上面３で発生する空気圧力について説明する。ディスクが回転することで生じる空気流が、フロントステップ軸受面５から流入側レール面６，７へ進入する際や、リアステップ軸受面１１から流出側レール面１２へ進入する際に、先すぼまりの流路によって圧縮され、正の空気圧力を生じる。また、流入側レール面６，７からチャネル溝面１６へと空気流が進入する際には、圧力が殆ど発生しない。一方、チャネル溝面１６と負圧溝面１０との間に存在し流入側レール面６，７、流出側レール面１２およびサイドレール面１４，１５と同じ高さをもつレール面から負圧溝面１０へと空気流が進入する際には流路の拡大によって、負の空気圧力が生じる。なお、図１では溝の深さを強調して示してある。
【００２４】
スライダ１は空気流入端２側の浮上量が空気流出端４側の浮上量より大きくなるような姿勢で浮上するように設計されている。従って流出端近傍の浮上面がディスクに最も接近する。流出端近傍では、流出側レール面１２が周囲のリアステップ軸受面１１、負圧溝面１０に対して突出しているので、スライダピッチ姿勢およびロール姿勢が一定限度を超えて傾かない限り、流出側レール面１２が最もディスクに近づくことになる。磁気記録素子および磁気再生素子１３は、流出側レール面１２の薄膜ヘッド部分に属する部分に形成されている。ロードビーム２６から押し付けられる荷重と、浮上面３で生じる正負の空気圧力とがうまくバランスし、磁気記録素子および磁気再生素子１３から磁気ディスク２２までの距離を１０ｎｍ程度の適切な値に保つよう、浮上面３の形状が設計されている。また、少なくとも流出側レール面１２は、磁気記録再生素子１３の腐食を防ぐためにカーボン等の保護膜で被膜されている。
【００２５】
なお、流入側レール面６，７と流出側レール面１２とは接続されているが、本明細書では便宜上チャネル溝面１６よりも流出側を流出側レール面１２とする。また、サイドレール面１４，１５と流出側レール面１２とも接続されているが、サイドステップ軸受面８，９上にある部分をサイドレール面１４，１５、それよりも中央側を流出側レール面１２とする。場合によっては、サイドレール面１４，１５につながる流入側レール面６，７と平行な流出側レール面１２をクロスレール面と呼ぶこともある。
【００２６】
また、ここでは浮上面３が実質的に平行な４種類の面１６、１０、１１、１２から形成される、三段ステップ軸受のスライダについて説明したが、５種類以上の平行な面から形成される四段以上のステップ軸受のスライダであっても良い。例えば、流出側レール面１２のサイドレール面１４，１５よりも流入側（クロスレール面）及び／または流出側レール面１２のリアステップ軸受面１１よりも上流側は、サイドレール面１４，１５或いは流出側レール面１２のリアステップ軸受面１１よりも下流側よりも深い面としても良い。
【００２７】
更に、エッチングの際の位置併せのし易さなどを考慮し、流入側レール面６，７とチャネル溝面１６との間にフロントステップ軸受面５と同じ高さの面を設けても良い。
【００２８】
上記実施例１による磁気ヘッドスライダ１の効果を説明するために、比較例としてチャネル溝面１６にステップ構造１７を設けない浮上面構造を図４および図５に示す。磁気ディスク装置の動作中には、磁気ディスク面全体で記録再生を行うために、磁気ヘッドスライダ１は磁気ヘッド支持機構２６とともにボイスコイルモータ３２によって磁気ディスク２２の径方向にシーク動作する。そのシーク動作によるディスク径方向位置の変化に伴い、磁気ヘッドスライダ１と磁気ディスク周方向の接線とが形成する角度であるスキュー角は変化する。図４および図５に示した比較例の浮上面構造の場合に、磁気ディスク２２の内周側に磁気ヘッドスライダ１が位置する場合のスキュー角と浮上面の位置関係を図６に、磁気ディスク２２の外周側に磁気ヘッドスライダ１が位置する場合のスキュー角と浮上面の位置関係を図７に示す。図６および図７において、磁気ディスク周方向の接線は実線の矢印で示してある。図６および図７のようなスキュー角条件をもつ場合において、図中に破線の円で示した領域では、スライダ幅方向端部と接続したチャネル溝面１６が空気流入口となる。チャネル溝面１６は素子設置面より２μｍ乃至５μｍ程度深くなっているため、この領域では２μｍ乃至５μｍ程度以下の大きさをもつ塵埃がスライダ内部へと進入する可能性がある。
【００２９】
また、図１および図２に示した本実施例の浮上面構造の場合に、磁気ディスク２２の内周側に磁気ヘッドスライダ１が位置する場合のスキュー角と浮上面の位置関係を図８に、磁気ディスク２２の外周側に磁気ヘッドスライダ１が位置する場合のスキュー角と浮上面の位置関係を図９に示す。本実施例の浮上面構造は、チャネル溝面１６とスライダ幅方向端部との接続点において負圧溝面１０と同じ深さをもつステップ構造１７を形成しているため、図中に破線の円で示した領域では負圧溝面１０と同じ深さをもつステップ面が空気流入口となる。このステップ面は素子設置面より１μｍ程度深くなっているため、この領域では１μｍ程度以上の大きさをもつ塵埃はスライダ内部へと進入する可能性は低い。つまり、本実施例の浮上面構造を用いることで、比較例の浮上面構造と比較して空気流入口の隙間が狭小化され、空気流入口よりも大きな塵埃がスライダ内部へ進入する可能性は低くなり、空気流入口よりも小さな塵埃についてもスライダ内部へ進入する塵埃の総数を低減させることが可能となる。したがって、塵埃の進入によって発生する浮上信頼性の劣化や磁気ヘッドスライダ１および磁気ディスク２２の機械的損傷を低減させることが可能となる。
【００３０】
なお、上記浮上面構造は、浮上面３の段差を形成するイオンミリングやエッチングなどのプロセスを用いることでプロセスを増加させることなく容易に形成が可能である。
【実施例２】
【００３１】
図１０に本発明の第２の実施例を示す。実施例１では、図１および図２に示したように、チャネル溝面１６とスライダ幅方向端部との接続点において負圧溝面１０と同じ深さをもつステップ構造１７を形成したものであったが、実施例２では、チャネル溝面１６とスライダ幅方向端部との接続点においてフロントステップ軸受面５、リアステップ軸受面１１およびサイドステップ軸受面８，９と同じ深さをもつステップ構造１７′を形成したものである。このステップ面は素子設置面より１００ｎｍ乃至２００ｎｍ程度深くなっているため、この領域では１００ｎｍ乃至２００ｎｍ程度以上の大きさをもつ塵埃はスライダ内部へと進入する可能性は低い。したがって、実施例２の構造を用いることで、空気流入口の隙間がより狭小化され、塵埃の進入によって発生する浮上信頼性の劣化や磁気ヘッドスライダおよび磁気ディスクの機械的損傷をさらに低減させることが可能となる。
【００３２】
なお、上記実施例１および実施例２においては、チャネル溝面１６とスライダ幅方向端部との接続点において負圧溝面１０やフロントステップ軸受面５、リアステップ軸受面１１およびサイドステップ軸受面８，９と同じ深さをもつステップ構造を形成したものを示したが、流入側レール面６，７、流出側レール面１２およびサイドレール面１４，１５と同じ高さをもつステップ構造や、浮上面３の段差を形成するイオンミリングやエッチングなどのプロセスの組み合わせによって形成可能なその他の深さをもつステップ構造を用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、磁気ディスク装置の高記録密度化に適した磁気ヘッドスライダに適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
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面、６，７：流入側レール面、８，９：サイドステップ軸受面、１０：負圧溝面、１１：リアステップ軸受面、１２：流出側レール面、１３：磁気記録再生素子、１４，１５：サイドレール面、１６：チャネル溝面、１７，１７′：ステップ構造、２０：磁気ディスク装置、２２：磁気ディスク、２６：磁気ヘッド支持機構（ロードビーム）、３２：ボイスコイルモータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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