(57)【要約】【課題】  小型の磁気ディスク装置や小型のスライダを用いた場合でも、気圧変化に伴う浮上量の変動を大きく低減できるスライダおよび磁気ディスク装置を提供する。【解決手段】  ディスク媒体に対向する空気潤滑面１が、その空気流入端２より空気流出端３に向けて、フロントステップ軸受け面９と、ディスク媒体に対し正圧を発生させスライダを浮上させるフロントレール面６と、負圧を発生してスライダの浮上を抑制する負圧溝１１と、リアステップ軸受け面１０と、正圧を発生させるリアレール面７と、記録再生素子１３を配置した記録再生素子配置面８とにより構成され、前記記録再生素子配置面８と前記リアレール面７とを分離する分離面１０３が設けられ、リアレール面７の空気流出端から前記記録再生素子１３までの距離が、前記空気流入端より前記空気流出端までのスライダ長さの５％から１０％である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク媒体との間で記録または再生、あるいはその両方を行うための記録再生素子と前記ディスク媒体に対向する空気潤滑面とを有するスライダであって、
前記空気潤滑面が、その空気流入端より空気流出端に向けて順番に、フロントステップ軸受け面と、前記ディスク媒体に対し正圧を発生させスライダを浮上させる少なくとも一つのフロントレール面と、負圧を発生して前記スライダの浮上を抑制する負圧溝と、リアステップ軸受け面と、正圧を発生させる少なくとも一つのリアレール面と、記録再生素子を配置した記録再生素子配置面とにより構成され、
前記記録再生素子配置面と前記リアレール面とを分離する分離面が設けられ、
前記リアレール面の空気流出端から前記記録再生素子までの距離が、前記空気流入端より前記空気流出端までのスライダ長さの５％から１０％であるスライダ。
【請求項２】
フロントレールが、スライダロール方向に対して複数箇所に分けられて配置されている請求項１記載のスライダ。
【請求項３】
フロントレールが、スライダロール方向に対して２箇所に分けられて、一方がスライダディスク内周側端に沿い、他方がスライダディスク外周側端に沿うように配置されている請求項２記載のスライダ。
【請求項４】
フロントステップ軸受け面が、フロントレール面を囲んでスライダディスク内周側端およびスライダディスク外周側を空気流出端方向に延びて形成され、この延設部に正圧を発生させるミドルレールが設けられている請求項１〜３の何れか１項に記載のスライダ。
【請求項５】
分離面の深さが負圧溝方向に３００ｎｍ以上の深さである請求項１〜４の何れか１項に記載のスライダ。
【請求項６】
フロントレール面とリアレール面と記録再生素子配置面とはスライダ高さ方向に対して最大高さの第一面であり、フロントステップ軸受け面とリアステップ軸受け面とはスライダ高さ方向に対して二番目の高さの第二面であり、負圧溝はスライダ高さ方向に対して最も低い高さの第三面である請求項１〜５の何れか１項に記載のスライダ。
【請求項７】
フロントレール面とリアレール面と記録再生素子配置面とはスライダ高さ方向に対して最大高さの第一面であり、フロントステップ軸受け面とリアステップ軸受け面とはスライダ高さ方向に対して二番目の高さの第二面であり、負圧溝は前記第一面および前記第二面より低い第三面であり、分離面はスライダ高さ方向に対して３００ｎｍ以上でかつ前記負圧溝とは異なる高さの第四面である請求項１〜５の何れか１項に記載のスライダ。
【請求項８】
分離面は、第一面から第四面までにおける最も低い高さの第四面により構成されている請求項７に記載のスライダ。
【請求項９】
フロントレール面は、空気流入端から空気流出端方向と直行する方向に延び、かつ、前記フロントレール面の空気流出端側にフロントレール面後部ステップ軸受け面を設けた請求項１〜８の何れか１項に記載のスライダ。
【請求項１０】
記録再生素子の再生側素子が磁気抵抗効果を用いた素子で形成されている請求項１〜９の何れか１項に記載のスライダ。
【請求項１１】
空気潤滑面の長さが１．２５ｍｍ以下、幅が１．０ｍｍ以下である請求項１〜９の何れか１項に記載のスライダ。
【請求項１２】
ディスク媒体と、前記ディスク媒体を回転させるディスク回転駆動手段と、サスペンションの先端に搭載された請求項１〜１１の何れか１項に記載のスライダとを備えた磁気ディスク装置。
【請求項１３】
スライダとディスク媒体との相対速度が１２ｍ／ｓ以下の領域で記録または再生、あるいはその両方を行う請求項１２に記載の磁気ディスク装置。
【請求項１４】
ＰＣＭＣＩＡ規格に準拠している請求項１２または１３に記載の磁気ディスク装置。
【請求項１５】
コンパクトフラッシュ規格に準拠している請求項１２〜１４の何れか１項に記載の磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スライダおよび磁気ディスク装置に関し、特に詳細には、スピンドルモータなどのディスク回転駆動手段により支持したスライダがデータ記録ディスク上を浮上する構成に適した空気潤滑面を有するスライダ、およびそのスライダを用いた磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２０に示すように、一般に、データを記録する磁気ディスク装置７１は、アルミ合金等の金属製の筐体７５中に、スライダ７２とサスペンション７８とから構成されるヘッドアセンブリ７６と、記録媒体としてのディスク媒体（以下、ディスクと称す）７３と、スピンドルモータなどのディスク回転駆動手段７４と、ヘッドアセンブリ７６をディスク７３の情報記録面に沿って移送するアクチュエータ機構７７とが設けられた構成となっている。スライダ７２はディスク７３への記録・再生を行う記録再生素子を有し、ディスク７３の回転により発生する空気流によりディスク７３に対して極微小量浮上する。このとき、スライダ７２はディスク７３の対向面上に正圧発生部と負圧発生部とを有し、サスペンション７８からの静荷重とスライダ７２が発生する正圧と負圧とのバランスとにより、温度・圧力一定下でディスク７３の全面に渡る浮上プロファイルが一定となるように設計されている。
【０００３】
磁気ディスク装置の高記録密度化を図るためには、記録再生素子を備えたスライダとディスクとの間隔で定義される浮上量を狭小化することが重要である。現在、前記浮上量は１０〜１５ｎｍ程度まで狭小化が進んでおり、環境変化に伴う浮上量の変動を最小化し、スライダとディスクとの接触の可能性を低下させることが、磁気ディスク装置の信頼性の観点から要望されている。また特に、ノートパソコンをはじめとして携帯用機器に磁気ディスク装置を用いる用途が増加しており、このような携帯用途向けの磁気ディスク装置では、環境変化、とりわけ高地での気圧変化による浮上量の低下を小さくすることが要求されている。浮上量の低下が大きくなると、スライダとディスクとの接触の可能性が増加する。特に、浮上量がディスクの表面粗さより規定されるグライドハイトを下回ると急激にスライダとディスクとの接触の可能性が増大し、最悪、スライダのクラッシュによりディスク上の記録情報が破壊される可能性がある。
【０００４】
ここで、高地などでの圧力変動による浮上量の低下をできるかぎり低減する従来技術として、磁気ディスク装置をガラス容器内に、大気圧よりも低圧のヘリウムガスを満たした状態で密閉し、ガラス容器内の圧力センサにより圧力変動を測定し、加熱・冷却により内部の圧力が一定になるよう制御することにより、外部の圧力変動による浮上量の変化を低減しているものがある（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、スライダの構成に関しては、スライダの空気ベアリング面における中央溝部の深さとサイド溝部の深さとを変え、負圧のバランスをとることにより、外部環境の気圧変化による浮上量変動を小さくする技術が、例えば、特許文献２に開示されている。
【０００６】
さらには、サブミクロンの深さを有するフロントステップ軸受けの深さと負圧溝の深さとの比を適切に選択することにより、外部環境の気圧変化による浮上量変動を小さくする技術が、例えば、特許文献３、特許文献４および特許文献５に示されている。
【０００７】
さらには、磁気ヘッドスライダを４つの異なる深さをもつ面から構成し、負圧溝の深さを約４００ｎｍから１．３μｍとすることにより、平地と、高地（３０００ｍ）との浮上量変動を２ｎｍ（浮上量の２０％）程度にまで小さくする技術が、例えば、特許文献６の図１、図７に開示されている。
【特許文献１】特開平６−１７６５５７号公報
【特許文献２】特開平１１−１４９７３３号公報
【特許文献３】特開２０００−５７７２４号公報
【特許文献４】特開２００１−２８３５４８号公報
【特許文献５】特開２００１−２８３５４９号公報
【特許文献６】特開２００１−２９７４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１などに示されている従来の構成では、磁気ディスク装置をガラス容器内に大気圧より低圧のヘリウムガスとともに密閉し、容器内の圧力センサにより圧力変動を測定し、加熱・冷却により内部の圧力が一定になるよう制御することによって、外部の圧力変動による浮上量の変化を低減しているため、圧力センサ、ヘリウムガスの密閉、ガラス容器など、多くの付加的な機構が必要となるという課題を有していた。
【０００９】
また、前記特許文献２〜６などに示されている従来の構成では、負圧発生溝と、正圧発生のためのステップ軸受け面の深さとの最適化により、低気圧下での負圧発生量の低下を大きくし、正圧発生量の低下を相殺して、低気圧下での浮上量低下を最小化しようとしているが、直径９５ｍｍあるいは６５ｍｍのディスク媒体を用いた従来の磁気ディスク装置においても、気圧変化に伴う、平地と、高地（３０００ｍ）とでの浮上量変動が２ｎｍ（２０％）程度発生するという課題を有していた。例えば、１０ｎｍの浮上量でヘッド・ディスク間のクリアランスの計算を行うと以下のようになる。この世代のディスクでは概略４．５ｎｍ程度のグライドハイトを有しており、またヘッドも製造ばらつきなどにより、約２．５ｎｍ程度の浮上量ばらつきを有する。さらには、１０ｎｍの浮上というのは、記録再生素子部での浮上量であり、スライダの最低浮上位置での浮上量は少なくともさらに０．５ｎｍほど下回る。また、磁気ディスク装置がシークを行うことによる浮上変動も１ｎｍ程度加味する必要があり、ここにさらに気圧低下による浮上量変動２０％、すなわち２ｎｍの浮上変動を加えると、１０−４．５−２．５−０．５−１．０−２．０＝−０．５ｎｍとなる。このように、クリアランスがマイナス０．５ｎｍということは、ディスクドライブとして非接触を保証できず、気圧変化による浮上低下として２０％というのは、今後のより低浮上が求められるディスクドライブでは許容できない範囲である。気圧低下による浮上低下は好ましくは１０％以下、少なくとも１５％以下にする必要があると考えられる。
【００１０】
また、現在開発が進められている例えば直径４８ｍｍ、２７ｍｍ等の小径ディスク媒体を用いた小型磁気ディスク装置は、携帯機器に搭載されることも多く、気圧変化に対するスライダの浮上量変動が小さいことがより求められるようになっている。しかしながら、これら、小型磁気ディスク装置は、例えば直径９５ｍｍあるいは６５ｍｍのディスク媒体を用いた従来の磁気ディスク装置に比べて、消費電力、騒音等の観点からスピンドルモータの回転数を小さくしたものが実用されているため、ディスクの小径化とスピンドルモータの回転数の低下により、スライダとディスクとの相対速度が従来にくらべて小さくなっており、空気潤滑面をなす空気の流入が小さく、十分な気圧変化特性を確保することが困難となっている。さらには、小型磁気ディスク装置には、磁気ディスクの有効記録面積を広く取るため、耐衝撃性を向上させるため、消費電力を低減させるため、等の目的で、フェムト型スライダと呼ばれる、従来のスライダより空気潤滑面の小さいスライダも導入されつつあるが、この場合も、空気潤滑面をなす空気の絶対的な流入量が従来にくらべて小さくなり、十分な気圧変化特性を確保することが困難となる。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、従来の直径９５ｍｍあるいは６５ｍｍのディスク媒体を用いた磁気ディスク装置はもとより、さらには、より小型の磁気ディスク装置や小型のスライダを用いた場合でも、気圧変化に伴う浮上量の変動を大きく低減することができるスライダおよび磁気ディスク装置を提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、ディスク媒体との間で記録または再生、あるいはその両方を行うための記録再生素子と前記ディスク媒体に対向する空気潤滑面とを有するスライダであって、前記空気潤滑面が、その空気流入端より空気流出端に向けて順番に、フロントステップ軸受け面と、前記ディスク媒体に対し正圧を発生させスライダを浮上させる少なくとも一つのフロントレール面と、負圧を発生して前記スライダの浮上を抑制する負圧溝と、リアステップ軸受け面と、正圧を発生させる少なくとも一つのリアレール面と、記録再生素子を配置した記録再生素子配置面とにより構成され、前記記録再生素子配置面と前記リアレール面とを分離する分離面が設けられ、前記リアレール面の空気流出端から前記記録再生素子までの距離が、前記空気流入端より前記空気流出端までのスライダ長さの５％から１０％であるものであり、この構成により、気圧が下がった場合に空気流出端側に位置する記録再生素子部分の浮上量の低下を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のスライダを磁気ディスク装置に用いることで、従来の直径９５ｍｍあるいは６５ｍｍのディスク媒体を用いた磁気ディスク装置はもとより、より小型の磁気ディスク装置や小型のスライダを用いた場合でも、気圧変化に伴う浮上量の変動を大きく低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の請求項１に記載のスライダは、ディスク媒体との間で記録または再生、あるいはその両方を行うための記録再生素子と前記ディスク媒体に対向する空気潤滑面とを有するスライダであって、前記空気潤滑面が、その空気流入端より空気流出端に向けて順番に、フロントステップ軸受け面と、前記ディスク媒体に対し正圧を発生させスライダを浮上させる少なくとも一つのフロントレール面と、負圧を発生して前記スライダの浮上を抑制する負圧溝と、リアステップ軸受け面と、正圧を発生させる少なくとも一つのリアレール面と、記録再生素子を配置した記録再生素子配置面とにより構成され、前記記録再生素子配置面と前記リアレール面とを分離する分離面が設けられ、前記リアレール面の空気流出端から前記記録再生素子までの距離が、前記空気流入端より前記空気流出端までのスライダ長さの５％から１０％であるものである。
【００１５】
本発明の請求項２に記載のスライダは、フロントレールが、スライダロール方向に対して複数箇所に分けられて配置されているものであり、さらに、請求項３記載のスライダは、フロントレールが、スライダロール方向に対して２箇所に分けられて、一方がスライダディスク内周側端に沿い、他方がスライダディスク外周側端に沿うように配置されているものである。
【００１６】
また、本発明の請求項４に記載のスライダは、フロントステップ軸受け面が、フロントレール面を囲んでスライダディスク内周側端およびスライダディスク外周側を空気流出端方向に延びて形成され、この延設部に正圧を発生させるミドルレールが設けられているものである。
【００１７】
以下に、本発明のスライダおよびスライダを用いた磁気ディスク装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１に、本発明の第一実施形態に係るスライダの平面図および、Ａ−Ａ’線断面図を示す。第一実施形態におけるスライダは、スライダピッチ方向（１０１）長さが１．２５ｍｍ、スライダロール方向（１０２）長さが、１．００ｍｍである略直方体形状とされ、一般的にピコスライダと呼ばれる大きさで形成している。図１において、空気潤滑面１は、スライダ空気流入端２、スライダ空気流出端３、スライダディスク内周側端４、スライダディスク外周側端５を有し、不図示のディスクと対向した際に、磁気ディスク（以下、ディスクと称す）と最も近接して位置する第一面３１を構成する構成要素、フロントレール面６、リアレール面７、記録再生素子１３を有する記録再生素子配置面８と、第一面３１よりディスクから離れた第二面３２を構成する構成要素、フロントステップ軸受け面９、リアステップ軸受け面１０、第二面３２よりさらにディスクから離れた第三面３３を構成する構成要素、負圧溝１１を備える。
【００１８】
第一面３１から第三面３３は互いに略平行な、平坦面で構成されており、第一面３１に対する第二面３２の深さは、１５０ｎｍ、第一面３１に対する第三面３３の深さは、１５００ｎｍとなるように構成している。
【００１９】
リアレール面７のリアレール面空気流出端１２は、記録再生素子１３より、スライダ空気流入端２側に位置しており、記録再生素子１３からリアレール面空気流出端１２までの距離は７０μｍになるよう構成されている。この場合の分離面１０３は第三面３３の深さと同じ１５００ｎｍに構成している。
【００２０】
図２に、第一実施形態のスライダを、一般的に２．５インチハードディスクドライブと呼ばれる、ディスク径６５ｍｍのドライブのデータ記録エリアほぼ中央２１ｍｍの位置で、スキュー角０度、ディスク回転数５４００ｒｐｍの条件下で浮上させた場合の、図１のＡ−Ａ´線上の圧力分布を示す。スライダピッチ方向長さをＬとし、横軸にスライダ位置を示し、縦軸には、各位置での発生圧力（Ｐ）を大気圧（Ｐａ）で規格化を行った、規格化発生圧力（Ｐ−Ｐａ）／Ｐａを図示している。図２より、第一の正圧のピークがフロントレール面６の空気流出端１４近傍にあり、負圧溝１１で負圧を発生し、第二の正圧の発生のピーク位置はリアレール面７の空気流出端１２近傍にあり、実質、記録再生素子配置面８上では、大きな正圧が発生していないことがわかる。
【００２１】
図３は、従来のスライダの空気潤滑面２１の形状を示したもので、リアレール面７と記録再生素子配置面８とを連続した構成としている点が、本発明のスライダの空気潤滑面１と異なっている。図４に従来のスライダの空気潤滑面２１のスライダを、一般的に２．５インチハードディスクドライブと呼ばれる、ディスク径６５ｍｍのドライブのデータ記録エリアのほぼ中央２１ｍｍの位置で、スキュー角０度、ディスク回転数５４００ＲＰＭの条件下で浮上させた場合の、図面３のＡ−Ａ’線上の圧力分布を図２と同様に示す。第一の正圧のピークがフロントレール面６の空気流出端１４近傍にあり、負圧溝１１で負圧を発生し、第二の正圧の発生のピーク位置はリアレール面７と記録再生素子配置面８を接続した面の空気流出端２２近傍にあることがわかる。
【００２２】
図５は、空気潤滑面１を持つ第一実施形態のスライダを、ディスク径の６５ｍｍディスク上で５４００ｒｐｍの回転数で浮上させた場合の、海抜０ｍ（１気圧）と、海抜１万フィート（約０．７気圧）の条件下での記録再生素子部の浮上量プロファイルである。高地での浮上低下量はディスク内周側でも１ｎｍ以下、外周側では浮上が増加しているが、この場合の浮上変動量も１ｎｍ以下であり、内周から外周のすべての領域で、海抜０ｍでの浮上プロファイルから海抜１万フィートにおける浮上プロファイルの浮上変動量差を１ｎｍ以下、浮上量の１０％以下にしている。
【００２３】
このような気圧変化の影響を表す指標として、気圧変化特性を、海抜０ｍ（１気圧）時のスライダの浮上量に対する海抜１万フィート（約０．７気圧）でのスライダ浮上量の割合として規定する。浮上量減少幅が大きいと、スライダがディスクと接触してしまいヘッドクラッシュを招く可能性が大きくなるため、浮上量減少幅が小さい、つまり前記割合が大きいほど、気圧変化特性は良いと考えられる。しかしながら、浮上量がドライブで想定している規定値より大きくなり過ぎるとドライブとしてのエラーレートが悪化するため、ドライブの信頼性・パフォーマンスの観点からは、理想的には、気圧変化特性としては１００％が最良であると考えられる。現在のドライブ設計においては、少なくとも８０％以上の特性が求められている。しかしながら、今後、浮上量の低下に伴い、十分な浮上クリアランスを維持すことが困難になることが予想されており、気圧変化特性として極力１００％に近い特性が求められるようになっている。記録再生素子１３の浮上量が１０ｎｍである条件での浮上クリアランスを試算した場合、この世代における磁気ディスクのグライドハイトが約４．５ｎｍであり、製造ばらつきにおけるヘッドの浮上量ばらつきがおよそ２．５ｎｍ、シーク動作における浮上量低下が約１ｎｍ、記録再生素子１３とスライダ上の最低浮上位置との浮上量差が約０．５ｎｍであり、高所での気圧低下による浮上量の減少を少なくとも約１．５ｎｍ、浮上量の１５％程度まで減少しないと、磁気ヘッド（スライダ）とディスクの接触に対する保証を行うことが困難な状況となってきている。今後、さらに浮上量が低下していくことを考えると、気圧変化による浮上量の低下を１０％程度まで減少することが好ましい。
【００２４】
図６に第一実施形態のスライダの空気潤滑面１を用いた場合と従来のスライダの空気潤滑面２１を用いた場合との気圧変化特性の比較を示す。なお、この気圧変化特性は、５４００ｒｐｍの条件下でのものである。第一実施形態のスライダを用いた場合には、気圧変化特性はすべてのディスク半径位置において９０％〜１１０％の範囲にあるが、従来例のスライダを用いた場合では、外周側でも９０％程度であり、ディスク内周側では、８０％以下まで低下している。気圧低下に伴う、スライダの浮上量および、浮上姿勢の変化をスライダのピッチ方向２次元で考えた場合、気圧低下による空気潤滑面１、２１への流入空気の減少により、空気潤滑面１、２１での発生正圧力が低下する。それにより、スライダ全体の浮上が並行に低下するモードと、最も大きな正圧発生部を中心に浮上時のピッチ姿勢が低下する回転モードとにより、浮上量姿勢の変化が生じると考えられる。ここで、第一実施形態の空気潤滑面１では、図１に示すように、リアレール面７が記録再生素子１３よりもスライダ空気流入端２側に配置されているため、図２に示すように、最も大きな正圧発生位置が磁気記録再生素子１３よりもスライダ空気流入端２側にあり、低気圧下では、この部分を中心とした回転モードによりスライダの最低浮上位置に近い記録再生素子１３の部分の浮上量を増加する効果を生む。それに対して従来例では、磁気記録再生素子１３がリアレール面７と接続されているため、図４からわかるように、最も大きな正圧力発生位置が記録再生素子１３近傍、もしくは、記録再生素子１３よりも後端部に位置している。気圧の低下に伴い、この最大正圧力発生部を中心に、回転を起こすため、この回転モードにより、スライダの最低浮上位置に近い記録再生素子１３の部分の浮上量を増加させる効果を生じない。
【００２５】
このように、リアレール面７を、記録再生素子１３を有する記録再生素子配置面８とは独立して記録再生素子１３よりもスライダ空気流入端２側に配置し、リアレール面７で最大正圧力を発生させ、記録再生素子配置面８では正圧力の発生を極力低減する構造をとることにより、気圧変化に対する浮上量の低下を低減することが可能となる。本実施形態の構成を採用することにより、低気圧下での浮上量の低下を１ｎｍ、浮上量の約１０％におさえることができ、磁気ディスク装置の信頼性を大きく向上することができる。
【００２６】
以上のように、第一実施形態のスライダにおける空気潤滑面１の気圧特性の改善は、正圧を発生するリアレール面７を記録再生素子１３よりもスライダ空気流入端２側に配置し、最大正圧発生位置を記録再生素子１３よりも前方にすることにより実現しているが、この最大正圧発生位置の発生位置による効果に関して検討を行った。
【００２７】
図７に、スライダの長さで規格化したリアレール面空気流出端１２の記録再生素子１３からの距離と、気圧変化特性との関係を図示する。なお、この気圧変化特性は、３．５インチ、２．５インチ、１．８インチ、１．０インチのそれぞれのドライブ構成における、データ記録エリアのほぼ中央位置での気圧変化特性を示しており、それぞれ、１７．０ｍ／ｓ、１１．９ｍ／ｓ、８．５ｍ／ｓ、５．１ｍ／ｓの相対速度、スキュー角０での海抜０ｍと海抜１万フィートの浮上量から算出を行った。図７では、すべての相対速度条件で、リアレール面空気流出端１２の記録再生素子１３からの距離が短くなるに従い、気圧変化特性が悪化することを如実に示している。しかしながらリアレール面７の位置を最適に配置することによりどの相対速度でも、言い換えると、小型ドライブでも、十分な気圧変化特性を確保できることがわかる。リアレール面７の空気流出端１２の位置をスライダ長さの５％以上スライダ空気流入端２側に配置することにより、５％以上の気圧変化特性の向上が見込め、すべての速度条件で８５％以上の気圧変化特性を確保することができる。
【００２８】
このようにリアレール面７の空気流出端１２の位置を前方に配置することにより気圧変化特性の向上を図ることができるが、リアレール面７の空気流出端１２の位置を前方に配置することにより、スライダ全体の面積に対して、空気潤滑面１の有効利用面積が狭くなるため、空気潤滑面１の剛性が低下し、スライダの加工ばらつきによる浮上量変動の増大の可能性が考えられる。
【００２９】
図８に、スライダの長さで規格化したリアレール面空気流出端１２の記録再生素子１３からの距離とスライダ浮上量の静荷重感度特性との関係を図示する。静荷重感度特性とは、スライダにかかる静荷重１ｇ（ｇｒａｍ）のばらつきに対するスライダ浮上量の変動量の割合で表され、静荷重感度特性が０に近いほど、スライダの加工時の静荷重ばらつきに対する浮上量の変動が小さいことを示している。なお、この結果は、半径２１ｍｍ、スキュー角度０度、５４００ｒｐｍの条件下での結果である。この図から明らかなように、スライダの長さで規格化したリアレール面空気流出端１２の記録再生素子１３からの距離が１０％を超えるあたりから急激に静荷重感度特性が悪化しているが、０％〜１０％の範囲にあれば、０％の場合に比べて、静荷重感度特性を改善することができる。したがって、スライダの長さで規格化したリアレール面空気流出端１２の記録再生素子１３からの距離を０％〜１０％の範囲にすることにより、スライダの静荷重感度特性を改善でき、スライダの加工ばらつきに対する浮上量のばらつきを低減することができる。さらには、スライダの長さで規格化したリアレール面流出端１２の記録再生素子１３からの距離を５％〜１０％の範囲に置くことにより静荷重感度特性の改善とともに、気圧変化特性を改善することができ、８５％以上の気圧変化特性を確保することができる。
【００３０】
次に、磁気ディスク装置のサイズに対する本発明の効果の検討を行った。第一実施形態の空気潤滑面１と従来例の空気潤滑面２１との、１．０インチ、１．８インチ、２．５インチ、３．５インチの各サイズの磁気ディスク装置におけるデータエリアほぼ中央での気圧変化特性の比較を図９に示す。ここで、３．５インチ磁気ディスク装置におけるスライダとディスクとの相対速度は１７．０ｍ／ｓ、２．５インチ磁気ディスク装置におけるスライダとディスクとの相対速度は１１．９ｍ／ｓ、１．８インチ磁気ディスク装置におけるスライダとディスクとの相対速度は、８．５ｍ／ｓ、１．０インチ磁気ディスク装置におけるスライダとディスクとの相対速度は、５．１ｍ／ｓであり、各半径位置でのスキュー角は０度としている。
【００３１】
図９から明らかなように、第一実施形態でも従来例においても、より相対速度の遅い条件で気圧変化特性が悪化しており、相対速度の低下による空気潤滑膜を作るための空気の流入の低下が影響しているものと考えられる。従来例の構成では、スライダとディスクとの相対速度が１２．０ｍ／ｓ以下では気圧変化特性が８５％を割り込み、さらに、８．５ｍ／ｓ以下では、８０％を割り込んでいる。それに対して、本発明の第一実施形態では、すべての相対速度条件で９０％以上の気圧変化特性を確保している。すなわち、相対速度が１２．０ｍ／ｓ以下の領域を利用する磁気ディスク装置や、さらには、より小型の相対速度が８．５ｍ／ｓ以下の領域を利用する磁気ディスク装置で、特に本発明の効果が大きく、第一実施形態のスライダを利用することにより磁気ディスク装置の信頼性の向上がはかれる。
【００３２】
次にスライダサイズに対する本発明の効果を確認するために、第一実施形態の空気潤滑面１と、従来例の空気潤滑面２１の２つの潤滑面とを、それぞれ、ナノスライダ（２．０ｍｍ×１．６ｍｍ）、ピコスライダ（１．２５ｍｍ×１．０ｍｍ）、フェムトスライダ（０．８７ｍｍ×０．７ｍｍ）の大きさの異なる三種類のスライダ上に形成し、特性比較を行った。ナノスライダおよびフェムトスライダへの空気潤滑面１および空気潤滑面２１の適用においては、単純に空気潤滑面１、２１の大きさに対応して、拡大・縮小を行った。図１０に各スライダを２．５インチの磁気ディスク装置のデータエリアほぼ中央（半径位置２１ｍｍ）、スキュー角０度、５４００ｒｐｍの回転数で浮上させた場合の気圧変化特性を示す。
【００３３】
図１０から明らかなように、第一実施形態の空気潤滑面１を用いた場合でも、従来例の潤滑面２１を用いた場合でも、スライダサイズの縮小に伴い、気圧変化特性が低下する傾向がある。これは、スライダサイズの縮小に伴い、空気潤滑面１、２１を形成するための空気の流入量が絶対的に低下しているためと考えられる。ナノスライダでは本発明の構成を用いること無く、従来例の構成でも９０％を超える気圧変化特性を得ることができているが、ピコスライダでは、従来の構成では８５％以下まで気圧変化特性が低下しており、フェムトスライダでは、８０％以下まで気圧変化特性が低下している。それに対して、第一実施形態の空気潤滑面１を用いることにより、どのスライダサイズでも９０％以上の気圧変化特性を得ることができる。すなわち、ピコスライダ、フェムトスライダなどより小型のスライダで特に本発明の効果が大きく、第一実施形態のスライダを利用することにより磁気ディスク装置の信頼性の向上がはかれる。
【００３４】
以上のように、本発明の第一実施形態において、スライダの長さで規格化したリアレール面流出端１２の記録再生素子１３からの距離をスライダ全長の５％〜１０％にすることにより、静荷重感度特性の改善とともに、気圧変化特性を改善することができ、８５％以上の気圧変化特性を確保することができる。さらには、スライダとディスクとの相対速度が遅い小型のＨＤＤや、スライダサイズの小さいフェムトスライダでより顕著に発明の効果が現れ、低気圧環境下での浮上量の低下を減少させることができる。
【００３５】
本発明では、記録再生素子配置面８での正圧発生を抑制することで、より大きな効果が得られることは、言うまでも無いが、負圧溝１１の深さによって、記録再生素子周辺の負圧溝１３の部分がステップ軸受け面として働くことが考えられるため、記録再生素子配置面８とその周辺部との段差と正圧力発生との効果を調べた結果を図１１、図１２に示す。図１１に示すように、記録再生素子配置面８と記録再生素子周辺の溝部４２のみで構成される空気潤滑面４１を想定し、正圧力の発生を、修正レイノルズ方程式を用いた解析により求めた。図１１に示す空気潤滑面４１は、スライダピッチ方向（１０１方向）長さ２５０μｍ、スライダロール方向（１０２方向）長さ３００μｍとし、記録再生素子配置面８の大きさを、スライダピッチ方向５０μｍ、スライダロール方向１００μｍとしている。さらに、実際の発生圧力の計算においては、空気流出端部での浮上量を１０ｎｍ、浮上姿勢としてロール角を０μｒａｄとし、浮上姿勢をピッチ角５０μｒａｄ、１００μｒａｄの２条件で発生圧力を求めた。なお、計算を行ううえで、記録再生素子配置面８とその周辺部との段差は、１０ｎｍから１５００ｎｍまでの間で変化させた。計算結果をもとに、１気圧で規格化を行った規格化発生圧力と、段差との関係を図１２に示す。段差が３００〜４００ｎｍ以下の領域では急激に規格化発生圧力が上昇しており、浮上ピッチ姿勢が５０μｒａｄの場合も１００μｒａｄの場合も約１００ｎｍの段差で極大値をとることがわかる。
【００３６】
このことより記録再生素子配置面８の周辺部と記録再生素子配置面８との段差が３００ｎｍ〜４００ｎｍ以下では、負圧溝１１が記録再生素子配置面８のステップ軸受け面として働くことにより、この発明の効果が低下すると考えられる。
【００３７】
（実施の形態２）
図１３は、本発明の第二実施形態に係るスライダの平面図および、Ａ−Ａ’線断面図である。この第二実施形態のスライダの空気潤滑面５１が、第一実施形態の空気潤滑面１と異なっている点は、このスライダのリアレール面空気流出端１２と記録再生素子配置面８との間に、負圧溝１１からなる第三面３３とは深さの異なった第四の深さをもつ面（第四面）３４を記録再生素子前方溝５２により形成したことである。
【００３８】
この空気潤滑面５１の構成を用いて、より厳密に、記録再生素子配置面８とその空気流入側の段差の影響の検証を行った。この第四の深さの面３４をもつ記録再生素子前方溝５２の深さと、気圧変化特性との関係を図１４に示す。ここでも、図７に示す場合と同様に、１．０インチ、１．８インチ、２．５インチ、３．５インチのドライブを想定し、それぞれ、５．１ｍ／ｓ、８．５ｍ／ｓ、１１．９／ｍｓ、１７．０ｍ／ｓの相対速度、スキュー角度０度で実験を行っている。
【００３９】
図１１、図１２での検証結果と同様に、リアレール面空気流出端１２と記録再生素子配置面８との間の第四の深さを持つ分離面１０３（記録再生素子前方溝５２）の深さが浅くなると気圧変化特性が悪化していることがわかる。これは、図１１、図１２で検証したとおり、記録再生素子１３の部分でも正圧力が発生することにより、気圧変化特性が低下していると考えられる。この実験より、記録再生素子前方溝５２としては、３００ｎｍ以上の深さがあれば、どの速度条件でも８５％以上の良好な気圧変化特性を維持することができることがわかる。
【００４０】
したがって、記録再生素子前方溝部５２を、３００ｎｍ以上の深さで構成することにより本実施形態の気圧変化特性の向上を効果的に得ることができ、磁気ディスク装置の信頼性を大きく向上することができると考えられる。なお、この記録再生素子前方溝５２の深さは、負圧溝１１の深さとは関係がなく、空気潤滑面５１の構成により、負圧溝１１より浅くなる場合と、深くなる場合とがある。
【００４１】
（実施の形態３）
図１５に、本発明の第三実施形態に係るスライダの平面図を示す。この図１５において、第一実施形態のスライダと同一または相当部分には、同一符号を付してある。この第三実施形態では、フロントレール面が、負圧溝１１によって、スライダディスク内周側端４に沿ったフロントレール面６ｂと、スライダディスク外周側端５沿ったフロントレール面６ａとに、分断された構造をとっている。また、本実施形態においても、記録再生素子配置面８とリアレール面７とを３００ｎｍ以上の深さの溝で分離する分離面１０３を有し、かつリアレール面７の空気流出端１２を記録再生素子１３からスライダピッチ方向長さの５％〜１０％だけスライダ空気流入端２側に設置することにより効果が得られるわけであり、図１５のような構成をとった場合でも、第一実施形態と同様な効果が得られることは言うまでもない。このように、本実施形態では、フロントレール面の形状には何ら制約は無い。
【００４２】
（実施の形態４）
図１６および図１７に本発明の第四実施形態に係るスライダの平面図を示す。図１６に示すスライダの空気潤滑面６２では、フロントステップ軸受け面９にミドルレール６３ａ、６３ｂを接続した構造を採用している。図１７に示すスライダの空気潤滑面６４では、フロントパッド後部ステップ軸受け面９ａ、９ｂにそれぞれ、ミドルレール６３ａ、６３ｂを接続した構造を採用している。フロントレール面６、６ａ，６ｂやリアレール面７と独立して、このようなミドルレール６３ａ、６３ｂを設けることにより、気圧変化特性の向上だけでなく、空気潤滑面６３、６４のロール方向剛性、および、浮上時のロール姿勢の制御性も向上できる。
【００４３】
（実施の形態５）
図１８に本発明の第五実施形態に係るスライダの平面図を示す。図１８に示すスライダの空気潤滑面６５では、フロントレール面が、負圧溝１１によって、スライダディスク内周側端４に沿ったフロントレール面６ｂと、スライダディスク外周側端５沿ったフロントレール面６ａとに、分断されており、さらに、リアレール面が、負圧溝１１によって、スライダディスク内周側端４に沿ったリアレール面７ｂと、スライダディスク外周側端５沿ったフロントレール面７ａとに、分断されている。リアレール面７ａ、７ｂの空気流入側にはそれぞれリアステップ軸受け面１０ａ，１０ｂが連続的に配置されており、さらにリアステップ軸受け面１０ａ，１０ｂは、フロントパッドレール面６ａ、６ｂにそれぞれ連続的に配置されている。
【００４４】
このようにリアレール面７ａ、７ｂが複数に分かれた場合でも、記録再生素子配置面８を、リアレール面７ａ、７ｂと３００ｎｍ以上の深さの分離面１０３とで分離し、かつリアレール面７ａ、７ｂの空気流出端１２を記録再生素子１３からスライダピッチ方向長さの５％〜１０％スライダ空気流入端２側に設置することにより、気圧変化特性の向上が図れる。
【００４５】
（実施の形態６）
図１９に本発明の第六実施形態に係るスライダの平面図を示す。図１９に示すスライダの空気潤滑面６６では、フロントレール面が、負圧溝１１によって、スライダディスク内周側端４に沿ったフロントレール面６ｂと、スライダディスク外周側端５沿ったフロントレール面６ａとに、分断されており、さらに、リアレール面が、負圧溝１１によって、スライダディスク内周側端４に沿ったリアレール面７ｂと、スライダディスク外周側端５沿ったフロントレール面７ａとに、分断されている。リアレール面７ａ、７ｂの空気流入側にはそれぞれリアステップ軸受け面１０ａ，１０ｂが連続的に配置されており、負圧溝１１が、リアステップ軸受け面１０ａ，１０ｂとフロントパッド６ａ、６ｂとを分離している。
【００４６】
この構造の場合でも、効果は上記第六実施形態などと同じであり、記録再生素子配置面８とリアレール面７ａ、７ｂとが３００ｎｍ以上の深さの分離面１０３で分離され、かつリアレール面７ａ、７ｂの空気流出端１２を記録再生素子１３からスライダピッチ方向長さの５％〜１０％スライダ空気流入端２側に設置されており、気圧変化特性の向上がはかられる。
【００４７】
これらの各実施形態のスライダ（磁気ヘッドスライダ）は、図２０に示す磁気ディスク装置７１に用いられる。本磁気ディスク装置は、コンタクト・スタート・ストップ機構を備え、非起動時には、磁気ヘッド７２は、磁気ディスク７３上に停止している。磁気ディスク装置（ハードディスク装置）の起動時にディスク回転駆動手段としてのスピンドルモータ７４が回転を開始し、磁気ディスク７３と磁気ヘッド（スライダ）７２の間に流入する空気により磁気ヘッドは浮上する。また、本発明のスライダ７２は、磁気ディスク装置の機構構成によらず、ドライブの非起動時に、磁気ヘッドが退避用ランプ上にあり、装置稼動中のみ磁気ヘッドが磁気ディスク上に、ローディング・アンローディングされる、ランプロード機構を備えた磁気ディスク装置にも搭載することができ、気圧変化特性の改善により、ドライブ構成によらず、低気圧下でのドライブの信頼性向上を図ることができる。
【００４８】
また、ＰＣＭＣＩＡ規格に準拠した磁気ディスク装置は、装置の構成上１．８インチより大きなディスクの搭載が困難であり、さらには、コンパクトフラッシュ（登録商標）規格に準拠した磁気ディスク装置では、装置の構成上１．０インチ以下のディスクしか搭載することができない。したがって、特に、このような小型磁気ディスク装置に本発明によるスライダを搭載することにより、気圧変化特性の改善を図ることができ、低気圧下でのドライブの信頼性向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明にかかるスライダおよびスライダを用いた磁気ディスク装置は、気圧変化に伴う浮上量の変動を大きく抑制することができる特徴を有し、ハードディスク用磁気ヘッドスライダおよびハード磁気ディスク装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係るスライダの平面図およびＡ−Ａ’線断面図
【図２】同第一実施形態に係るスライダのＡ−Ａ’線上の圧力分布図
【図３】（ａ）および（ｂ）は、従来のスライダの平面図およびＡ−Ａ’線断面図
【図４】同従来のスライダのＡ−Ａ’線上の圧力分布図
【図５】本発明の第一実施形態に係るスライダの海抜０ｍと海抜１万フィートでの浮上量プロファイル図
【図６】本発明の第一実施形態に係るスライダと従来のスライダとの気圧変化特性の比較図
【図７】本発明の第一実施形態に係るスライダのスライダ長さで規格化したリアレール面空気流出端の記録再生素子からの距離と気圧変化特性との関係図
【図８】本発明の第一実施形態に係るスライダのスライダ長さで規格化したリアレール面空気流出端の記録再生素子からの距離と静荷重感度特性との関係図
【図９】本発明の第一実施形態に係るスライダと従来のスライダとを用いた場合の、ヘッドとディスクの相対速度に対する気圧変化特性の比較図
【図１０】本発明の第一実施形態に係るスライダと従来のスライダとを用いた場合の、スライダサイズに対する気圧変化特性の比較図
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、記録再生素子を有する面とその周辺部の構成を示す平面図およびＡ−Ａ’線断面図
【図１２】記録再生素子を有する面とその周辺部との段差と発生圧力との関係図
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第二実施形態に係るスライダの平面図およびＡ−Ａ’線断面図
【図１４】同第二実施形態に係るスライダの記録再生素子前方溝の深さと気圧変化特性との関係図
【図１５】本発明の第三実施形態に係るスライダの平面図
【図１６】本発明の第四実施形態に係るスライダの平面図
【図１７】本発明の第四実施形態に係るその他の例のスライダの平面図
【図１８】本発明の第五実施形態に係るスライダの平面図
【図１９】本発明の第六実施形態に係るスライダの平面図
【図２０】スライダを備えたディスク記録装置の斜視図
【符号の説明】
【００５１】
１、４１、５１、６１、６２、６４〜６６      空気潤滑面
２    スライダ空気流入端
３    スライダ空気流出端
４    スライダディスク内周側端
５    スライダディスク外周側端
６、６ａ、６ｂ    フロントレール
７、７ａ、７ｂ    リアレール
８    記録再生素子配置面
９    フロントステップ軸受け面
９ａ、９ｂ    フロントレール後部ステップ軸受け面
１０、１０ａ、１０ｂ    リアステップ軸受け面
１１    負圧溝
１２    リアレール面空気流出端
１３    記録再生素子
１４    フロントレール面空気流出端
２２  リアレール面と記録再生素子を有する面を接続した面の空気流出端
３１  第一面
３２  第二面
３３  第三面
３４  第四面
４２  記録再生素子周辺の溝部
５２  第４の深さを持つ記録再生素子前方溝
６３ａ、６３ｂ  ミドルレール
７１  磁気ディスク装置
７２  スライダ
７３  ディスク
７４  回転駆動手段
７５  金属製の筐体
７６  ヘッドアセンブリ
７７  アクチュエータ機構
７８  サスペンション
１０１  スライダピッチ方向
１０２  スライダロール方向
１０３  分離面
【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】
2005228362.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2005228362.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005228362.tif 000018
【図１７】
2005228362.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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