(57)【要約】【課題】スライダに衝撃力が作用した場合に耐衝撃性を簡単に評価可能で、スライダの設計に必要な時間を大幅に短縮できるスライダの耐衝撃性評価方法と装置を提供する。【解決手段】スライダの外形寸法や対向面形状、スライダとディスクとの初期隙間パラメータ等のデータに基づき、気体潤滑膜の圧力分布から浮上力を求め、この浮上力と荷重とが釣り合うときの釣合状態の隙間パラメータを算出する。次に、対向面の幅方向の中心を通る線分を延長した延長線とディスクとの交点からスライダの荷重付与中心までの交点距離を求める。さらに、釣合状態の気体潤滑膜の発生圧力から剛性係数を算出し、剛性係数のうち回転剛性と回転運動により発生する垂直方向の力の係数との比から回転中心距離を求める。交点距離と回転中心距離との比に基づきスライダの耐衝撃性を評価する。【選択図】  図２
2004227616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドスライダの外形寸法、前記ヘッドスライダがディスク状記録媒体に対向する対向面の形状、前記ヘッドスライダと前記ディスク状記録媒体との初期隙間パラメータ、前記ヘッドスライダに付与される荷重、前記ヘッドスライダと前記ディスク状記録媒体との相対速度とを含めたデータに基づき、
前記ヘッドスライダと前記ディスク状記録媒体との隙間に生じる気体潤滑膜の圧力分布から求められる浮上力と前記荷重とが釣り合うときの釣合状態の隙間パラメータを算出し、
前記対向面の幅方向の中心を通る線分を延長した延長線と前記ディスク状記録媒体表面との交点から前記ヘッドスライダの荷重付与中心までの距離を、前記ヘッドスライダの外形寸法と釣合状態の前記隙間パラメータとから算出し、
釣合状態の前記気体潤滑膜の剛性係数を算出し、前記剛性係数のうち、回転剛性と回転運動により発生する垂直方向の力の係数との比から、前記ディスク状記録媒体上で前記ヘッドスライダが回転変位するときの回転中心位置から前記荷重付与中心までの距離を求め、
前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比に基づき、前記ヘッドスライダの耐衝撃性を評価することを特徴とするヘッドスライダの耐衝撃性評価方法。
【請求項２】
前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比と耐衝撃性との相関データに基づき設定された前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比の設定値範囲内に、前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比が含まれるかどうかを判定することで前記ヘッドスライダの耐衝撃性を評価することを特徴とする請求項１に記載のヘッドスライダの耐衝撃性評価方法。
【請求項３】
ヘッドスライダの外形寸法、前記ヘッドスライダがディスク状記録媒体に対向する対向面の形状、前記ヘッドスライダと前記ディスク状記録媒体との初期隙間パラメータ、前記ヘッドスライダに付与される荷重、前記ヘッドスライダと前記ディスク状記録媒体との相対速度とを含めたデータを入力する入力部と、
前記入力部からのデータの少なくとも一部を記憶する記憶部と、
前記ヘッドスライダと前記ディスク状記録媒体との隙間に生じる気体潤滑膜の圧力分布から求められる浮上力と前記荷重とが釣り合うときの釣合状態の隙間パラメータを算出する隙間パラメータ算出部と、
前記対向面の幅方向の中心を通る線分を延長した延長線と前記ディスク状記録媒体表面との交点から前記ヘッドスライダの荷重付与中心までの距離を、前記ヘッドスライダの外形寸法と釣合状態の前記隙間パラメータとから算出する交点距離算出部と、
釣合状態の前記気体潤滑膜の剛性係数を算出し、前記剛性係数のうち、回転剛性と回転運動により発生する垂直方向の力の係数との比から、前記ディスク状記録媒体上で前記ヘッドスライダが回転変位するときの回転中心位置から前記荷重付与中心までの距離を求める回転中心距離算出部と、
前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比に基づき、前記ヘッドスライダの耐衝撃性を評価する評価部とを有することを特徴とするヘッドスライダの耐衝撃性評価装置。
【請求項４】
前記評価部は、
前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比と耐衝撃性との相関データに基づき設定された前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比の設定値範囲に基づき、
前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比が前記設定値範囲に含まれるかどうかを判断することを特徴とする請求項３に記載のヘッドスライダの耐衝撃性評価装置。
【請求項５】
ヘッドスライダの外形寸法、前記ヘッドスライダがディスク状記録媒体に対向する対向面の形状、前記ヘッドスライダと前記ディスク状記録媒体との初期隙間パラメータ、前記ヘッドスライダに付与される荷重、前記ヘッドスライダと前記ディスク状記録媒体との相対速度とを含めたデータに基づき、
前記ヘッドスライダと前記ディスク状記録媒体との隙間に生じる気体潤滑膜の圧力分布から求められる浮上力と前記荷重とが釣り合うときの釣合状態の隙間パラメータを算出し、
前記対向面の幅方向の中心を通る線分を延長した延長線と前記ディスク状記録媒体表面との交点から前記ヘッドスライダの荷重付与中心までの距離を、前記ヘッドスライダの外形寸法と釣合状態の前記隙間パラメータとから算出し、
釣合状態の前記気体潤滑膜の剛性係数を算出し、前記剛性係数のうち、回転剛性と回転運動により発生する垂直方向の力の係数との比から、前記ディスク状記録媒体上で前記ヘッドスライダが回転変位するときの回転中心位置から前記荷重付与中心までの距離を求め、
前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比と耐衝撃性との相関データに基づき設定された前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比の設定値範囲内に、前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比が含まれるかどうかを判定し、
判定結果に基づき、前記ディスク状記録媒体に対向する対向面の形状を変更し、繰返し計算を行い、前記設定値範囲内に前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比が含まれる前記対向面の形状を選択するスライダの設計方法。
【請求項６】
ヘッドスライダの外形寸法、前記ヘッドスライダがディスク状記録媒体に対向する対向面の形状、前記ヘッドスライダと前記ディスク状記録媒体との初期隙間パラメータ、前記ヘッドスライダに付与される荷重、前記ヘッドスライダと前記ディスク状記録媒体との相対速度とを含めたデータを入力する入力部と、
前記入力部からのデータの少なくとも一部を記憶する記憶部と、
前記ヘッドスライダと前記ディスク状記録媒体との隙間に生じる気体潤滑膜の圧力分布から求められる浮上力と前記荷重とが釣り合うときの釣合状態の隙間パラメータを算出する隙間パラメータ算出部と、
前記対向面の幅方向の中心を通る線分を延長した延長線と前記ディスク状記録媒体表面との交点から前記ヘッドスライダの荷重付与中心までの距離を、前記ヘッドスライダの外形寸法と釣合状態の前記隙間パラメータとから算出する交点距離算出部と、
釣合状態の前記気体潤滑膜の剛性係数を算出し、前記剛性係数のうち、回転剛性と回転運動により発生する垂直方向の力の係数との比から、前記ディスク状記録媒体上で前記ヘッドスライダが回転変位するときの回転中心位置から前記荷重付与中心までの距離を求める回転中心距離算出部と、
前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比と耐衝撃性との相関データに基づき設定された前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比の設定値範囲内に、前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比が含まれるかどうかを判定する評価部と、
判定結果に基づき、前記ディスク状記録媒体に対向する対向面の形状を変更し、繰返し計算を行い、前記設定値範囲内に前記荷重付与中心を基準とした前記交点までの距離と前記回転中心位置までの距離との比が含まれる前記対向面の形状を選択する繰返し計算部とを有することを特徴とするヘッドスライダの設計装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッド、光ヘッドまたは光磁気ヘッド等の浮上型ヘッドを用いたディスク装置のヘッドスライダ（以下、スライダとよぶ）の耐衝撃性を評価する評価装置に関する。
【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）に対し記録再生を行うディスク装置の技術的進歩は著しく、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、衝撃等の外乱を受けてもディスクやスライダが破損せず、安定して記録再生が可能で、携帯機器にも搭載可能な小型の装置が要求されている。
【０００３】
このため、スライダやサスペンションあるいはアクチュエータアーム自体の耐衝撃性を向上させて、ディスク装置の小型化と耐衝撃性を同時に達成することが要求されている。特に、スライダはディスクに対して微小な浮上量をもって対向しているので、衝撃力が作用した場合に少なくともスライダやディスクに致命的な損傷が生じないようにすることが要求される。
【０００４】
このようなスライダを実現するために、ヘッドが設けられている対向面の形状について多くの工夫がなされている。しかしながら、これらの対向面形状については、実際にディスク装置を試作して実験的に評価して試行錯誤的に作製することが多く、良好な特性を実現するために多くの労力を必要としていた。
【０００５】
これに対して、空気膜の軸受け剛性と減衰係数を含む潤滑方程式を用いた計算により、ディスク上での浮上ばらつきが小さく、ピッチング剛性や気体軸受けの減衰特性等の動的特性が良好なスライダを実現するために最適な媒体対向面形状を得る方法も示されている（特許文献１）。
【０００６】
また、スライダの浮上特性を評価し、耐衝撃性の解析が可能な評価方法が、本発明者らにより示されている。それによると、スライダのディスクに対向する対向面の形状と、スライダとディスクとの隙間パラメータと、スライダに付与される荷重と、スライダとディスクとの相対速度とに基づいて、スライダの対向面とディスクとの隙間の気体膜について算出された剛性分布と減衰分布とによってスライダの浮上特性を評価している（特許文献２）。この評価方法によれば、比較的低周波領域の外乱、つまり、ディスクの回転時の面振れや落下等に対する耐衝撃性を評価することも可能である。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−６９７４８号公報
【特許文献２】
特開２００２−３１９２５８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の第１の例では、スライダの潤滑方程式の摂動解（軸受剛性および減衰係数）とスライダの運動方程式より浮上の安定領域と不安定領域とを評価している。また、第２の例では、摂動法を用いて剛性分布と減衰分布とを周波数の異なる条件で求めることで耐衝撃性を評価できることは示されている。しかしながら、これらの例ともに逐次計算を行い求める方法であるため、非常に長い計算時間を必要としており、各種のスライダの形状について簡単に耐衝撃性を評価することが困難である。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑み、定常浮上しているスライダに外部から衝撃力が作用した場合の耐衝撃性をスライダの静特性評価から簡単に評価可能とすることで、スライダの設計に必要な時間を大幅に短縮できる耐衝撃性評価方法および装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のスライダの耐衝撃性評価方法は、スライダの外形寸法、スライダがディスクに対向する対向面の形状、スライダとディスクとの初期隙間パラメータ、スライダに付与される荷重、スライダとディスクとの相対速度とを含めたデータに基づき、スライダとディスクとの隙間に生じる気体潤滑膜の圧力分布から求められる浮上力と荷重とが釣り合うときの釣合状態の隙間パラメータを算出し、対向面の幅方向の中心を通る線分を延長した延長線とディスク表面との交点からスライダの荷重付与中心までの距離をスライダの外形寸法と釣合状態の隙間パラメータとから算出し、釣合状態の気体潤滑膜の剛性係数を算出し、これらの剛性係数のうち回転剛性と回転運動により発生する垂直方向の力の係数との比によりディスク上でスライダが回転変位するときの回転中心位置から荷重付与中心までの距離を求め、荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比に基づきスライダの耐衝撃性を評価する方法である。
【００１１】
この方法により、スライダの外形寸法と対向面形状や隙間パラメータ等を設定すれば、回転中心位置までの距離と交点までの距離との比を求めることができ、この比に基づきそのスライダの耐衝撃性を簡単に評価することが可能となり、浮上安定性と耐衝撃性の良好な特性を付与したスライダの設計を迅速に行うことができる。
【００１２】
また、本発明のスライダの耐衝撃性評価方法は、荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比と耐衝撃性との相関データに基づき設定された荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比の設定値範囲内に、荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比が含まれるかどうかを判定することでスライダの耐衝撃性を評価する方法である。
【００１３】
このような設定値範囲を設けることにより、そのスライダが要求される耐衝撃性を有するかどうかを簡単に評価できる。なお、この設定値範囲については、耐衝撃性を動的特性から求め、交点までの距離と回転中心までの距離との比を上述した方法で求めて相関を得ることで設定することができる。
【００１４】
また、本発明のスライダの耐衝撃性評価装置は、スライダの外形寸法、スライダがディスクに対向する対向面の形状、スライダとディスクとの初期隙間パラメータ、スライダに付与される荷重、スライダとディスクとの相対速度とを含めたデータを入力する入力部と、入力部からのデータの少なくとも一部を記憶する記憶部と、スライダとディスクとの隙間に生じる気体潤滑膜の圧力分布から求められる浮上力と荷重とが釣り合うときの釣合状態の隙間パラメータを算出する隙間パラメータ算出部と、対向面の幅方向の中心を通る線分を延長した延長線とディスク表面との交点からスライダの荷重付与中心までの距離をスライダの外形寸法と釣合状態の隙間パラメータとから算出する交点距離算出部と、釣合状態の気体潤滑膜の剛性係数を算出し、これらの剛性係数のうち回転剛性と回転運動により発生する垂直方向の力の係数との比からディスク体上でスライダが回転変位するときの回転中心位置から荷重付与中心までの距離を求める回転中心距離算出部と、荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比に基づきスライダの耐衝撃性を評価する評価部とを有する構成である。
【００１５】
この構成により、スライダの外形寸法と対向面形状や隙間パラメータ等を設定すれば、回転中心位置までの距離と交点までの距離との比を求めることができ、この比に基づきそのスライダの耐衝撃性を簡単に評価することが可能となり、浮上安定性と耐衝撃性の良好な特性を付与したスライダの設計を迅速に行うことが可能な耐衝撃性評価装置を実現できる。
【００１６】
また、本発明のスライダの耐衝撃性評価装置は、評価部が荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比と耐衝撃性との相関データに基づき設定された荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比の設定値範囲に基づき、荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比が設定値範囲に含まれるかどうかを判断する構成からなる。
【００１７】
この構成により、評価対象のスライダが要求される耐衝撃性を有するかどうかを簡単に評価でき、浮上安定性と耐衝撃性の良好な特性を付与したスライダの設計を迅速に行うことが可能な耐衝撃性評価装置を実現できる。
【００１８】
また、本発明のヘッドスライダの設計方法は、スライダの外形寸法、スライダがディスクに対向する対向面の形状、スライダとディスクとの初期隙間パラメータ、スライダに付与される荷重、スライダとディスクとの相対速度とを含めたデータに基づき、スライダとディスクとの隙間に生じる気体潤滑膜の圧力分布から求められる浮上力と荷重とが釣り合うときの釣合状態の隙間パラメータを算出し、対向面の幅方向の中心を通る線分を延長した延長線とディスク表面との交点からスライダの荷重付与中心までの距離をスライダの外形寸法と釣合状態の隙間パラメータとから算出し、釣合状態の気体潤滑膜の剛性係数を算出し、この剛性係数のうち回転剛性と回転運動により発生する垂直方向の力の係数との比から、ディスク上でスライダが回転変位するときの回転中心位置から荷重付与中心までの距離を求め、荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比と耐衝撃性との相関データに基づき設定された荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比の設定値範囲内に荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比が含まれるかどうかを判定し、判定結果に基づきディスクに対向する対向面の形状を変更し、繰返し計算を行い、設定値範囲内に荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比が含まれる対向面の形状を選択する方法である。
【００１９】
このような方法により、耐衝撃性を有するヘッドスライダを容易に設計でき、浮上安定性と耐衝撃性を備えたヘッドスライダの設計を迅速に行うことができる。
【００２０】
さらに、本発明のヘッドスライダの設計装置は、スライダの外形寸法、スライダがディスクに対向する対向面の形状、スライダとディスクとの初期隙間パラメータ、スライダに付与される荷重、スライダとディスクとの相対速度とを含めたデータを入力する入力部と、入力部からのデータの少なくとも一部を記憶する記憶部と、スライダとディスクとの隙間に生じる気体潤滑膜の圧力分布から求められる浮上力と荷重とが釣り合うときの釣合状態の隙間パラメータを算出する隙間パラメータ算出部と、対向面の幅方向の中心を通る線分を延長した延長線とディスク表面との交点からスライダの荷重付与中心までの距離をスライダの外形寸法と釣合状態の隙間パラメータとから算出する交点距離算出部と、釣合状態の気体潤滑膜の剛性係数を算出し、剛性係数のうち回転剛性と回転運動により発生する垂直方向の力の係数との比から、ディスク上でヘッドスライダが回転変位するときの回転中心位置から荷重付与中心までの距離を求める回転中心距離算出部と、荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比と耐衝撃性との相関データに基づき設定された荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比の設定値範囲内に、荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比が含まれるかどうかを判定する評価部と、判定結果に基づきディスクに対向する対向面の形状を変更し、繰返し計算を行い、設定値範囲内に荷重付与中心を基準とした交点までの距離と回転中心位置までの距離との比が含まれる対向面の形状を選択する繰返し計算部とを有する構成である。
【００２１】
この構成により、耐衝撃性を有するヘッドスライダを容易に設計でき、浮上安定性と耐衝撃性を備えたヘッドスライダの設計を迅速に行うことができる設計装置が得られる。
【００２２】
【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。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態のスライダの耐衝撃性評価装置のブロック図である。本装置は、マウスまたはキーボード等の入力部１００、ＣＰＵ１１０、メモリまたはディスク装置等からなる記憶部１１１および表示装置やプリント出力装置からなる表示部１１６から構成されている。
【００２４】
入力部１００からは、スライダの対向面の形状、外形寸法、スライダとディスクとの初期隙間パラメータ、スライダに付与される荷重、およびスライダとディスクとの相対速度、さらにスキュー角度等、スライダの解析に要求されるデータがＣＰＵ１１０に入力される。対向面のデータの入力は、あらかじめＣＡＤ等で作成された対向面の３次元の形状データが入力されるようにしてもよいし、入力部１００からＣＰＵ１１０と表示部１１６を用いて簡易に作図して作成した対向面形状を３次元座標に変換されたデータがＣＰＵ１１０に入力されるようにしてもよい。
【００２５】
記憶部１１１は、入力部１００からＣＰＵ１１０に入力されたスライダの対向面の形状、外形寸法、スライダとディスクとの初期隙間パラメータ、スライダに付与される荷重、およびスライダとディスクとの相対速度、さらにスキュー角度等、スライダの解析に要求されるデータ等をＣＰＵ１１０の指令に基づき必要に応じてデータを記憶する。
【００２６】
ＣＰＵ１１０は、以下に述べる機能の動作を行うとともに、これらと入力部１００、記憶部１１１および表示部１１６とを制御する。この制御のために、制御部１１７を有する。
【００２７】
隙間パラメータ算出部１１２は、スライダとディスクとの隙間に生じる気体潤滑膜の圧力分布を計算し、それにより求められる浮上力とスライダに付与される荷重とが釣り合うときの釣合状態の隙間パラメータを算出する。
【００２８】
交点距離算出部１１３は、対向面の幅方向の中心を通る線分を延長した延長線とディスク表面との交点からスライダの荷重付与中心までの距離をスライダの外形寸法と釣合状態の隙間パラメータとから算出する。
【００２９】
回転中心距離算出部１１４は、釣合状態のスライダに微小な所定の変位を与えたときに発生する気体潤滑膜の圧力分布から剛性係数を求め、この剛性係数のうち回転剛性と回転運動により発生する垂直方向の力の係数との比からスライダが回転変位するときの回転中心位置から荷重付与中心までの距離を求める。
【００３０】
評価部１１５は、交点距離と回転中心距離との比に基づき耐衝撃性を評価する。さらに、評価部１１５は交点距離と回転中心距離との比と耐衝撃性との相関データに基づき設定された交点距離と回転中心距離との比の設定値範囲に基づき、交点距離と回転中心距離との比が設定値範囲に含まれるかどうかを判断する構成としてもよい。
【００３１】
なお、隙間パラメータ算出部１１２、交点距離算出部１１３、回転中心距離算出部１１４および評価部１１５は、ＣＰＵ１１０がその機能を果たすのではなく、個別に設けて、これらを制御部１１７で制御する装置構成としてもよい。
【００３２】
次に、具体的な評価の処理プロセスを図２に示すフローチャートにより説明する。この処理プロセスにおいては、図３に示すような対向面形状を有するスライダを評価対象として用いた。
【００３３】
図３（Ａ）はスライダ２０の対向面から見た斜視図で、図３（Ｂ）はその平面図である。図３において、ディスク装置の動作時、つまりディスクの回転時には、評価対象となるスライダ２０には、矢印Ｗの方向からディスクの回転によって空気流が流入する。
【００３４】
スライダ２０は、略直方体形状の一面にディスクに対向する対向面２８が設けられている。この対向面２８には、正圧発生部２１と、負圧発生部２２１を含む下段面２２と、上流側端部２６から第１の正圧発生部２１１に接続するように形成された第１の中段面２３と、第２の正圧発生部２１２から上流側端部２６方向に延在するように設けられた第２の中段面２４とが設けられている。
【００３５】
正圧発生部２１は、第１の正圧発生部２１１と、この第１の正圧発生部２１１に接続するようにスライダ幅方向の両側に形成されたサイドレール２１３と、下流側端部２７側で、スライダ幅方向の中心部に図示するような六角形状に形成された第２の正圧発生部２１２とからなる。なお、上流側端部２６から所定の位置に設けられた第１の正圧発生部２１１は、スライダ幅方向部分と、このスライダ幅方向部分からそれぞれのサイドレール２１３に接続するための斜行部とからなる。下段面２２は、第１の正圧発生部２１１、サイドレール２１３および第２の中段面２４でほぼ囲まれた負圧発生部２２１と、サイドレール２１３よりも外方に位置するサイド下段面２２２と、下流側端部２７近傍に設けられた流出側下段面２２３とからなる。ヘッド２５は、第２の正圧発生部２１２の下流側端部２７のごく近傍に一体的に設けられている。
【００３６】
スライダ２０の形状は、例えば正圧発生部２１面を基準として、第１の中段面２３および第２の中段面２４との段差は０．１μｍ、負圧発生部２２１を含む下段面２２との段差は１．２μｍである。さらに、外形寸法は、例えばスライダ長さ、スライダ幅および厚さが、それぞれ１．３０ｍｍ、１．０５ｍｍ、および０．３０ｍｍである。
【００３７】
次に、このスライダ２０を用いて実際の評価を行うときのステップについて、再度図２を用いて説明する。
【００３８】
ステップＳ１０においては、前述した対向面の形状とともに、スライダとディスクとの初期隙間パラメータが入力部１００よりＣＰＵ１１０に入力される。なお、初期隙間パラメータとは、例えば初期の浮上量Ｘ０、ピッチ角度θ０、ロール角度ψ０等、ディスクに対するスライダの初期の姿勢、位置を決定するパラメータである。
【００３９】
また、ステップ１０においては、評価対象となるスライダに対して、ディスクに接近する方向に支持アームから印加される荷重のデータも入力部１００からＣＰＵ１１０に入力される。ここで、荷重のデータとは、例えば、荷重の大きさＦ０と、その荷重が印加される位置のデータである。
【００４０】
さらに、ステップＳ１０においては、解析の基礎条件として、気体潤滑膜を形成する空気の気圧や粘度、ディスク装置のスピンドルモータの回転数、速度、ディスク表面におけるスライダの位置、スキュー角度、スライダにおけるヘッド搭載位置、ディスク表面粗さ、形状等の情報も入力部１００から入力されるか、またはあらかじめ入力されたデータが記憶部１１１からＣＰＵ１１０に入力される。これらのデータは必要に応じて記憶部１１１に記憶される。
【００４１】
次に、ステップＳ２０においては、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１０で入力されたパラメータを用い、対向面とディスク表面との間の空気潤滑膜の圧力分布を算出し、この圧力分布を積分してスライダの浮上力ｆ０の算出を行う。さらに、浮上力ｆ０と、ステップＳ１０で入力された荷重Ｆ０との釣り合いをＣＰＵ１１０が判断する。具体的には、浮上力ｆ０と荷重Ｆ０との差の絶対値があらかじめ設定された値（例えば１０−７程度大きさの値）以内かどうかを判別することで実行される。
【００４２】
釣り合いの判別が行われた結果、釣り合っていないと判断されれば再度演算を行い、浮上力ｆｎと荷重Ｆ０との釣り合いが判断され、釣り合うまで繰り返して演算が行われる。
【００４３】
これらの演算を初期隙間パラメータの初期浮上量Ｘ０、初期ピッチ角度θ０、および初期ロール角度ψ０について行い、釣合時の浮上量Ｘｔ、ピッチ角度θｐおよびロール角度ψｐを算出する。これにより、釣合時の隙間パラメータの算出が行われる。
【００４４】
次に、ステップＳ３０では、ステップＳ２０で算出された釣合時の隙間パラメータに基づき、さらにスライダに微小な所定の変位を印加したときの気体潤滑膜の発生圧力から剛性係数を算出する。この剛性係数のうち、回転剛性と回転運動により発生する垂直方向の力の係数との比を求め、この値をスライダが回転変位するときの回転中心距離とする。
【００４５】
図４を用いて、ステップＳ３０での回転中心距離算出とステップＳ４０での交点距離算出について説明する。スライダ２０は、荷重Ｆ０をうけてディスク２上で気体潤滑膜の圧力分布から求まる浮上力と釣り合った状態を示し、浮上量Ｘｔ、ピッチ角度θｐの隙間パラメータを保持して浮上している。この状態のスライダ２０が垂直方向の変位ｘ、ピッチ方向の角度変位θで変位した場合の気体潤滑膜の発生圧力から剛性係数を算出する。なお、変位した状態のスライダ２０ａを一点鎖線で示す。
【００４６】
次に、ステップ３０での回転中心距離算出は、以下のようにして求める。回転中心位置Ｇは図に示すように、定常浮上状態のスライダ２０と所定変位を生じたときのスライダ２０ａのそれぞれの対向面中心線の延長線の交点で示される。荷重の付与中心はスライダ２０の重心の位置に相当し、スライダ長さの中心と一致する。
【００４７】
スライダ２０の荷重付与中心は、定常浮上状態のＰ１から所定変位を生じた後のＰ２の位置まで、回転中心位置Ｇを中心として回転する。このときの荷重付与中心Ｐ１から回転中心位置Ｇまでの距離Ｌｏは、θｐが非常に小さいのでｃｏｓθｐ≒１とみなしてもよいことから（数１）で求められる。
【００４８】
【数１】
2004227616.tif 000003
【００４９】
一方、荷重Ｆによるスライダ２０の変位を、荷重付与中心Ｐ１周りの回転と、荷重付与中心Ｐ１位置のディスク方向への並進運動とすると、スライダ２０の荷重付与中心Ｐ１を基準としてディスク２に垂直な方向の変位をｘ、回転変位をθとすれば、変位ｘと荷重Ｆとの関係は（数２）であらわされる。
【００５０】
【数２】
2004227616.tif 000004
【００５１】
ここで、ｋ１１、ｋ１２、ｋ２１およびｋ２２はスライダ２０の気体潤滑膜の剛性係数であり、ｋ１１は垂直剛性、ｋ２２は回転剛性、ｋ１２とｋ２１はスライダ２０がディスク２に垂直な方向に運動したときに発生する回転方向の力の係数と回転運動により発生する垂直方向の力の係数である。この式を変形することで（数３）が得られる。
【００５２】
【数３】
2004227616.tif 000005
【００５３】
したがって、回転中心距離Ｌｏは（数１）と（数３）とから（数４）のように気体潤滑膜の回転剛性ｋ２２と回転運動により発生する垂直方向の力の係数ｋ２１の比として求められる。
【００５４】
【数４】
2004227616.tif 000006
【００５５】
上記の剛性係数ｋ２２とｋ２１とは、スライダ２０に微小な所定変位を生じたときの気体潤滑膜の発生圧力から剛性係数を求めれば、容易に得ることができる。
【００５６】
次に、ステップＳ４０での交点距離は以下のようにして求められる。荷重付与中心Ｐ１より交点Ｗまでの距離Ｌｄは、同様にθｐが非常に小さいのでｃｏｓθｐ≒１とみなしてもよいことから（数５）で求めることができる。
【００５７】
【数５】
2004227616.tif 000007
【００５８】
この交点距離Ｌｄは、ステップＳ２０において釣合が得られたときの隙間パラメータであるピッチ角度θｐ、浮上量Ｘｔから幾何学的に容易に計算することができる。
【００５９】
以上説明したような方法により、ステップＳ３０とステップＳ４０とでそれぞれ回転中心距離Ｌｏと交点距離Ｌｄとを算出した後、ステップＳ５０でこれらの比を求め、その値に基づき耐衝撃性を評価する。
【００６０】
例えば、図５は種々のスライダについて上述した方法によりＬｏ／Ｌｄ値を求め、同時に動解析により耐衝撃値を求めて、これらの相関を調べた結果である。図５かららわかるように、Ｌｏ／Ｌｄ値と耐衝撃値とは良好な相関があり、Ｌｏ／Ｌｄ値が１．０より小さくなると耐衝撃値が急激に低下するだけでなく、この領域では耐衝撃値のばらつきも増加する。一方、Ｌｏ／Ｌｄ値が１以上では、ほぼ直線的に耐衝撃値が減少していく。このように、上述した方法により求めたＬｏ／Ｌｄ値と耐衝撃性とは良好な相関があり、したがって本実施の形態で説明した方法によりＬｏ／Ｌｄ値を評価すれば、そのスライダの耐衝撃性を容易に把握することができる。
【００６１】
このように、Ｌｏ／Ｌｄ値と耐衝撃性との間に良好な相関が得られる理由について、以下簡単に説明する。図４に示すように、スライダ２０が釣合時の隙間パラメータを保持してディスク上を浮上している。例えば、浮上量Ｘｔ、ピッチ角度θｐである。このスライダ２０の回転中心距離Ｌｏは交点距離Ｌｄに比べてややスライダより遠方側に位置する。スライダ２０に荷重Ｆが作用すると、回転中心位置Ｇ１を中心としてスライダ２０が回転するが、スライダ２０は常に正のピッチ角度を維持する。この結果、スライダとディスクとの隙間の気体潤滑膜は破れずバネとしての作用を保持することができるので、スライダがディスクに衝突することを防止できる、あるいは衝突しても衝突のエネルギーが小さいので損傷を生じ難くできる。したがって、回転中心距離Ｌｏと交点距離Ｌｄとの比に基づき耐衝撃性を評価できる。
【００６２】
（実施例）
以下、図３に示したスライダ２０と、図６に示す２種類のスライダ７０、８０とを用いて具体的に評価した結果を説明する。本実施例においては、図５に示す相関データを記憶部１１１に入力しておき、３種類のスライダについてＬｏ／Ｌｄ値を求め、この値から記憶部１１１に記憶した相関データをもとに耐衝撃値を推定し、同時にこれらのスライダについて動解析を行って求めた耐衝撃値と比較評価した。
【００６３】
図６（Ａ）に示すスライダ７０は、上流側端部２６側に中央部が分離された第１の正圧発生部７１と、下流側端部２７側で第２の中段面７４に取り囲まれるように形成された第２の正圧発生部７２と、この第１の正圧発生部７１と第２の正圧発生部７２との間に設けられた負圧発生部２２１を備えている。第１の正圧発生部７１は、上流側端部２６から延在された第１の中段面７３と接続するとともに、スライダの幅方向にサイドレールを有し、Ｌ字形状をした第３の中段面７５に接続されている。第２の正圧発生部７２は、下流側端部２７側に設けられた第２の中段面７４に取り囲まれており、この第２の正圧発生部７２の下流側端部２７のごく近傍にヘッド２５が形成されている。負圧発生部２２１は、第１の中段面７３、第２の中段面７４、第３の中段面７５および第１の正圧発生部７１とで取り囲まれている。スライダの幅方向の両側部にはサイド下段面２２２があり、下流側端部２７側の両側には流出側下段面２２３が設けられている。
【００６４】
また、図６（Ｂ）に示すスライダ８０は、コ字状に形成された第３の中段面８２と、この第３の中段面８２と同一平面である第１の中段面２３とにより挟まれるように形成されたストライプ状の第１の正圧発生部８１が設けられ、負圧発生部２２１は第３の中段面８２に連続して、しかもその面積も小さく形成されている。これ以外は、スライダ２０と同一形状である。
【００６５】
なお、耐衝撃性の評価では、スライダとスライダ保持部とを含めた質量を８ｍｇとしている。
【００６６】
スライダ２０、スライダ７０およびスライダ８０について、上述の方法により求めたＬｏ／Ｌｄ値とこのＬｏ／Ｌｄ値に基づき図５から推定した耐衝撃値、およびこれらのスライダについて動解析により求めた耐衝撃値を（表１）に示す。
【００６７】
【表１】
2004227616.tif 000008
【００６８】
（表１）からわかるように、スライダ２０では、Ｌｏ／Ｌｄの値が１．１５であり、このＬｏ／Ｌｄ値から推定した耐衝撃値は約８００Ｇであった。一方、動解析により求めた耐衝撃値は８２０Ｇであった。スライダ７０では、Ｌｏ／Ｌｄの値が６．０７で、この値から推定した耐衝撃値は約２５０Ｇであった。また、動解析により求めた耐衝撃値は２６０Ｇであった。さらに、スライダ８０では、Ｌｏ／Ｌｄの値が０．７５で、この値から推定した耐衝撃値は約４４０Ｇであった。一方、動解析により求めた耐衝撃値は４３０Ｇであった。以上のように、本発明の方法によりＬｏ／Ｌｄ値を求めて耐衝撃値を推定すれば、動解析から得られる耐衝撃値に非常に近い値を得ることができることが見出された。したがって、簡単な静特性の解析により耐衝撃性を評価することができ、スライダの特性解析に必要な時間を大幅に短縮できることがわかった。
【００６９】
なお、本発明はスライダの耐衝撃性の評価方法および評価装置として有効であるのみでなく、評価部１１５での判断結果に基づき、目的とするＬｏ／Ｌｄ値を得るためにデータの入力部１００に入力されるスライダの対向面形状を変更して繰返し計算させていくようにすれば、耐衝撃性の良好なスライダの対向面形状を設計する設計方法および設計装置として用いることもできる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、微小変位を与え発生する圧力分布より剛性係数を算出したが、剛性係数の算出はこれに限るものではなく、微小力を与えたときの変位より求めることもできる。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように、本発明のスライダの耐衝撃性評価方法は、スライダの外形寸法や対向面形状、スライダとディスクとの初期隙間パラメータ等のデータに基づき、スライダとディスクとの隙間に生じる気体潤滑膜の圧力分布から浮上力を算出し、この浮上力と荷重とが釣り合うときの釣合状態の隙間パラメータを算出する。次に、対向面の幅方向の中心を通る線分を延長した延長線とディスクとの交点からスライダの荷重付与中心までの距離、すなわち交点距離を求める。さらに、釣合状態の気体潤滑膜の剛性係数を算出し、この剛性係数のうち回転剛性と回転運動により発生する垂直方向の力の係数との比から、ディスク上でスライダが回転変位するときの回転中心距離を求め、交点距離と回転中心距離との比に基づきスライダの耐衝撃性を評価する方法である。
【００７２】
この方法により、スライダの外形寸法と対向面形状や隙間パラメータ等を設定すれば、回転中心距離と交点距離との比を簡単に求めることができ、さらにこの比から耐衝撃性を推定することが可能となり、浮上安定性と耐衝撃性の良好な特性を付与したスライダの設計を迅速に行うことができる。さらに、回転中心距離と交点距離との比が設定値範囲になるようなスライダの対向面形状を設計することも可能となるという大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のスライダの耐衝撃性評価装置のブロック図
【図２】同実施の形態の評価装置を用いて耐衝撃性を評価するときの評価処理プロセスを示すフローチャート
【図３】（Ａ）評価に用いたスライダの対向面から見た斜視図
（Ｂ）同スライダの平面図
【図４】ステップＳ３０での回転中心距離算出とステップＳ４０での交点距離算出を説明するための図
【図５】Ｌｏ／Ｌｄ値と耐衝撃値との関係を示す図
【図６】（Ａ）評価に用いた他のスライダの対向面形状を示す図
（Ｂ）評価に用いたさらに別のスライダの対向面形状を示す図
【符号の説明】
２０，７０，８０  スライダ（ヘッドスライダ）
２１  正圧発生部
２２  下段面
２３，７３  第１の中段面
２４，７４  第２の中段面
２５  ヘッド
２６  上流側端部
２７  下流側端部
２８  対向面
７１，８１，２１１  第１の正圧発生部
７２，２１２  第２の正圧発生部
７５，８２  第３の中段面
１００  入力部
１１０  ＣＰＵ
１１１  記憶部
１１２  隙間パラメータ算出部
１１３  交点距離算出部
１１４  回転中心距離算出部
１１５  評価部
１１６  表示部
２１３  サイドレール
２２１  負圧発生部
２２２  サイド下段面
２２３  流出側下段面
【図１】
2004227616.tif 000009
【図２】
2004227616.tif 000010
【図３】
2004227616.tif 000011
【図４】
2004227616.tif 000012
【図５】
2004227616.tif 000013
【図６】
2004227616.tif 000014