(57)【要約】【課題】荷重バネによるヘッドスライダの押圧力を増大可能とすることにより、ヘッドスライダ・媒体間のスペーシングを小さくかつ安定に保つ。【解決手段】磁気ディスク媒体２の回転による空気動圧力により荷重バネの押圧力に抗して浮上するヘッドスライダ１１を備える磁気ヘッド装置において、磁気ディスク媒体２の表面に接触する曲面を形成する磁気ディスク媒体２の表面との親和性が低い液体からなるスペーシング部材１２をヘッドスライダ１１の空気流の流出端近傍に具備する。【選択図】        図１
2005044416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスク媒体の回転による空気動圧力により荷重バネの押圧力に抗して浮上するヘッドスライダを備える磁気ヘッド装置において、前記磁気ディスク媒体の表面に接触する曲面を形成する当該磁気ディスク媒体の表面との親和性が低い液体からなるスペーシング部材を前記ヘッドスライダの空気流の流出端近傍に具備することを特徴とする磁気ヘッド装置。
【請求項２】
前記スペーシング部材は、前記ヘッドスライダの表面の前記液体との親和性が低い領域に囲まれた前記液体との親和性が高い特定領域に前記液体が付着することにより前記ヘッドスライダに保持されることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド装置。
【請求項３】
前記液体が液体金属であることを特徴とする請求項２に記載の磁気ヘッド装置。
【請求項４】
前記金属がガリウムからなり、当該ガリウムを溶融状態に加熱するヒータを備えることを特徴とする請求項３に記載の磁気ヘッド装置。
【請求項５】
前記液体の消失を検出する検出手段と、該検出に応答して前記液体を補充する補充手段とを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の磁気ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定磁気ディスク装置（いわゆるハードディスク装置：ＨＤＤ）に用いて好適な磁気ヘッド装置に関するものであり、特に動圧空気軸受けにより浮上する磁気ヘッド装置を低浮上量で安定に飛行させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の一般的なＨＤＤの構成を示す模式図である。図において、信号の読み書きのための磁気ヘッドをヘッドスライダに取り付けてなる磁気ヘッド装置１と、ヘッドスライダを磁気ディスク媒体２の表面の上下動に追従させる（従って磁気ヘッド装置１の磁気ヘッドを追従させる）ためのジンバルバネと、ジンバルバネ介してヘッドスライダに磁気ディスク媒体２の表面への押圧力を付与する荷重バネとを備えてなるＨＧＡ（Ｈｅａｄ  Ｇｉｍｂａｌ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）３が、回転軸５を軸として回動可能なアーム４に取り付けられている。
【０００３】
このヘッドスライダを備える磁気ヘッド装置１は、磁気ディスク媒体２が回転することにより生じる空気動圧力により荷重バネの押圧力に抗して磁気ディスク媒体２の表面から浮上する。この状態でアーム４を回転軸５を中心にモータにより駆動することにより、ヘッドスライダの空気流の流出端近傍に取り付けられた磁気ヘッドを磁気ディスク媒体２の任意の半径位置に移動し、磁気ヘッドによる磁気ディスク媒体２に対する信号の読み書きを行う（特許文献１参照）。
【０００４】
このようなＨＤＤの記録密度は非常に速いスピードで向上しており、さらなる記録密度向上に対する技術開発が進められている。記録密度向上の一つの方法として、磁気スペーシングの低減が挙げられる。磁気ヘッド装置１内の磁気ヘッド（記録再生素子）と磁気ディスク媒体２の磁気記録層の間には両者の保護膜や媒体の潤滑層等のいくつかのスペース要因があり、これらを薄膜化等によって低減する試みがなされている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−３１１２７号公報
【特許文献２】
特開平１０−３６２８号公報
【特許文献３】
特開２００２−５００１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の空気動圧力によりヘッドスライダを浮上させる浮上方式（いわゆる動圧空気軸受けの原理による浮上方式）においては、浮上量がスペース要因となるため、浮上量をできるだけ小さくする必要があるが、ヘッドスライダが浮上しようとする力と荷重バネによる押圧力のバランスで浮上位置を保つものであるから、低浮上量化していくと、そのバランスの変動によりヘッドスライダの浮上不安定性（振動・跳躍）が生じ、ヘッドスライダは媒体との接触頻度が非常に大きくなっていく。
【０００７】
接触頻度が現状よりも増大すると、それによって媒体の潤滑剤がヘッドスライダの下部で分解したり、散逸するといったことの作用も加わって特にヘッドスライダの磨耗が問題となり、その低減が現在にも増して重要な課題となる。
【０００８】
本発明は、上述の点に鑑み、磁気ディスク媒体の回転による空気動圧力により荷重バネの押圧力に抗して浮上するヘッドスライダを備える磁気ヘッド装置において、荷重バネによるヘッドスライダの押圧力を増大可能とすることにより、ヘッドスライダ・媒体間のスペーシングを小さくかつ安定に保ち、以ってヘッドスライダの低浮上量化によってその顕著化が懸念されるヘッドスライダあるいは媒体の磨耗が生じにくく、信頼性の高い磁気ヘッド装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するため、磁気ディスク媒体の回転による空気動圧力により荷重バネの押圧力に抗して浮上するヘッドスライダを備える磁気ヘッド装置において、前記磁気ディスク媒体の表面に接触する曲面を形成する当該磁気ディスク媒体の表面との親和性が低い液体からなるスペーシング部材を前記ヘッドスライダの空気流の流出端近傍に具備することを特徴とする。
【００１０】
これにより、密度の高い液体がヘッドスライダ・媒体間に存在するので、荷重バネによるヘッドスライダの押圧力を強くすることにより、スペーシングを増大させるようなヘッドスライダの振動や跳躍が抑制され、その液体は媒体の表面を濡らすことがないので、スペーシング部材により規定される安定したスペーシングを保った低摩擦かつ低浮上量での走行が可能となる。
【００１１】
また、前記スペーシング部材は、前記ヘッドスライダの表面の前記液体との親和性が低い領域に囲まれた前記液体との親和性が高い特定領域に前記液体が付着することにより前記ヘッドスライダに保持されることができ、前記液体が液体金属であることが好ましく、前記金属がガリウムからなり、当該ガリウムを溶融状態に加熱するヒータを備えるものとすることができ、前記液体の消失を検出する検出手段と、該検出に応答して前記液体を補充する補充手段とを備えることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態の構成を側面から見て示す概念図であり、左側が空気流の流入端、右側が流出端である。図において、ヘッドスライダ１１の磁気ディスク媒体２側に近づいている空気流の流出端近傍に、磁気ディスク媒体２の表面との親和性（付着力）が低い液体からなるスペーシング部材１２を設け、このスペーシング部材１２の下面を媒体２の表面に接触させる。
【００１３】
スペーシング部材１２を構成する液体としては、ヘッドスライダ１１がその液体で濡れてスペーシング部材１２を保持するための好ましくは円形の特定領域１３で親和性が比較的高く、それ以外の、少なくとも特定領域１３を囲む周辺部分では親和性が低く、かつ媒体２の表面とも親和性の低いものを選ぶ（その液体に対し、濡れにくい材料を媒体の表面、濡れやすい材料をヘッドスライダの特定領域１３に使用あるいはコーティングする、又は表面処理によりそのような表面を形成することも等価である）。
【００１４】
これにより、液体の濡れ（付着）によって液体が特定領域１３によりヘッドスライダ１１に保持される。一方、ヘッドスライダ１１の特定領域１３の周辺部分及び媒体２の表面は液体によって濡れにくいため液体は表面張力によって曲面を形成する。この曲面は理想的には球の一部と見なせるような形状を有する。
【００１５】
従って、この液体は、媒体２の表面と高い接触角を保とうとして、その力（すなわち液体の表面張力）によってヘッドスライダ１１を浮上させるスペーシング部材１２を構成する。
【００１６】
このように、従来の空気動圧力によりヘッドスライダを浮上させる浮上方式と比べ、密度の高い液体からなるスペーシング部材１２がヘッドスライダ・媒体間に存在することによって、以下の効果がある。
【００１７】
第一にヘッドスライダの媒体への接触機会を減少させることが可能となり、ひいてはヘッドスライダや媒体の磨耗を低減することができる。第二に荷重バネによる押圧力を強くできるため、スペーシングを増大させるようなヘッドスライダの振動や跳躍を抑制できる。この際、媒体の表面が液体によって濡れることがないので低摩擦でスムーズな走行が可能である。
【００１８】
図１においては、本発明の概念が分かり易いように、液体からなるスペーシング部材１２を大きく描いてあるが、実際にはヘッドスライダ１１と媒体２の表面のスペーシングＳは１０ｎｍ以下であり、スペーシング部材１２は非常に小さな体積を有するものとなる。従って、蒸発による液体の消失が問題となる。また、媒体２の表面との濡れ性を低くし、スムーズな走行がなされることが好ましい。従って、液体としては、ＨＤＤの動作温度で蒸気圧が低く、表面張力が大きなものを選ぶことが望ましい。
【００１９】
この両者を満足する液体として、水銀（融点−３９℃、沸点３５７℃）あるいはガリウム（融点３０℃、沸点２２０４℃）等の液体金属がある。溶融金属は一般的に表面張力が大きく、室温付近で溶融状態となっている両金属は磁気ディスク媒体２の表面に適当な材料を選べば極めて濡れ難い状態を作ることができる。特にガリウムはその高い沸点から明らかなように、室温あるいはＨＤＤの動作温度（一般的には４０℃程度）での蒸気圧がきわめて低く、ほとんど揮発しないため、本発明には好適な材料と言える。
【００２０】
液体からなるスペーシング部材１２がヘッドスライダ１１と媒体２の界面に存在してヘッドスライダ１１の媒体２の表面への接触を低減させるというのが本発明の原理であり、媒体２の表面はこの液体で濡れないから、当該液体はヘッドスライダ１１に保持される必要がある。このため、上述のようにヘッドスライダ１１の特定領域１３が液体で濡れるような組み合わせの液体とヘッドスライダ１１あるいはそのコーティング材質を選定するが、偶発的に液体がヘッドスライダ１１から脱離する可能性がある。
【００２１】
そこで、偶発的に液体が脱離した際にそれを検知し、液体を補充する手段を備えることが望ましい。例えば、ＨＧＡ（Ｈｅａｄ  Ｇｉｍｂａｌ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）にＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサ素子を取り付け、ヘッドスライダ１１の媒体２の表面への接触による弾性波を検出することにより液体が脱離したことを検知して、マイクロポンプ等により液体を所定量補充し、再び液体による曲面を形成する。なお、脱離した液体は媒体２の表面を濡らさないため、脱離した時点でほぼ球形となって磁気ディスク媒体２の回転による遠心力で磁気ディスク媒体２の外に排除される。従って、脱離した液体が磁気ヘッド装置と磁気ディスク媒体の相互作用に悪影響を及ぼすことはない。
〔実施例〕
以下に図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【００２２】
図２は、本発明に係る磁気ヘッド装置の実施例を示す模式図で、（ａ）は流出端部の側面図、（ｂ）は、流出端部を媒体側から見た下面図、（ｃ）は、流出端側から見た背面図である。
【００２３】
図において、ヘッドスライダ１１の大きさは、長さ１．２５ｍｍ、幅１．００ｍｍ、厚さ０．３ｍｍとした。また、図１に示したスペーシング部材１２を構成する液体として液体金属のガリウムを用いたが図示は省略してある。
【００２４】
ヘッドスライダ１１の内部には液体のリザーバ１７が作り込まれており、そこから液体の流路１８がヘッドスライダ１１の下部に伸びている。その先で流路１８は２本に分岐しており、分岐した流路はヘッドスライダ１１の下側で開口して液体の吐出口１９となっている。
【００２５】
一方、リザーバ１７よりも上方にも流路１８が伸びており、その先にはピエゾ素子１６が取り付けられている。ピエゾ素子１６は電圧印加により伸縮し、吐出口１９から液体を吐出したり、吐出口１９からリザーバ１７に液体を吸い上げる際に用いる。吐出口１９の開口は約３０ｎｍ角とする。リザーバ１７のサイズは、ヘッドスライダ１１の長辺方向（図２（ａ）の左右方向）で約１μｍ、短辺方向（図２（ｃ）の左右方向）で約５００ｎｍ、高さ方向（図２（ａ）の上下方向）で約１００ｎｍとする。
【００２６】
流路１８やリザーバ１７の管状構造は、熱酸化膜を形成したシリコン基板に収束イオンビーム装置（ＦＩＢ）で凹部を形成し、やはり熱酸化膜を形成した別のシリコン基板と酸化膜側を合わせて加熱、貼りあわせることにより作製する。流入端側には、幅１００μｍ、角度３°のテーパ部１４（図１参照）を設ける。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、ヘッドスライダ１１の磁気ディスク媒体との対向面には、収束イオンビーム装置（ＦＩＢ）にてガリウムイオンビームを吐出口１９を囲む直径１００ｎｍの領域に照射して円形の特定領域１３を形成する。ビーム電流は４５ｐＡで、ビーム径は１０ｎｍ程度であり、ビームを走査して直径１００ｎｍの特定領域１３に照射されるようにする。照射は、シリコンのエッチングレートから計算して約０．５ｎｍエッチングされる時間実施する。ガリウムイオンビームの照射により、若干表面がエッチングされるとともに、ガリウムイオンが照射部に注入され、液体ガリウムとの親和性が高い特定領域１３が形成される。
【００２８】
このようにガリウムイオンを照射することにより形成する特定領域１３では、液体ガリウムとの親和性が高められると共に、エッチングにより若干の凹形状が形成されるので、液体ガリウムがより保持されやすくなる。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、ヘッドスライダ１１の上部にはヒータ１５を形成し、ＨＤＤの起動初期等にガリウムが溶解していない場合にはガリウムの融点（３０℃）以上となるように暖めることができるようにする。
【００３０】
このようなヘッドスライダ１１の流出端近傍に信号の読み書きのための磁気ヘッド（図示せず）を取り付けてなる磁気ヘッド装置を図３に示したＨＤＤにＨＧＡ（Ｈｅａｄ  Ｇｉｍｂａｌ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）３の磁気ヘッド装置１として組み込む。ここで、加重バネによるヘッドスライダ１１の押圧力は７×１０−３Ｎとする。これは、ほぼ同じサイズの従来のヘッドスライダの押圧力の約２倍程度である。
【００３１】
このように、ヘッドスライダ・媒体間に図１に示したスペーシング部材１２としての液体金属が存在するため、ヘッドスライダ１１の押圧力を増大して振動や跳躍を制御することができる。
【００３２】
図１に示した磁気ディスク媒体２としては、Ｒａ＝０．１ｎｍのガラス製平滑基板に、磁気ディスク媒体として一般的材質、層構成の金属膜（磁気記録層）を成膜した後、窒素ドープアモルファスカーボン保護膜（窒素量８％）を５ｎｍ成膜し、スペーシング部材１２としての液体金属と磁気ディスク媒体２の表面との親和性を低下させることを目的として、保護膜上にパーフルオロポリエーテル系潤滑剤を１ｎｍ塗布したものを用いる。
【００３３】
図１に示すヘッドスライダ１１と磁気ディスク媒体２との間のスペーシングＳについては、あらかじめ、フライングハイトテスター（ガラスディスクを用い、ヘッドスライダの浮上量を光学的手法により知る市販品）で、ピエゾ素子１６の伸び量と、それによって吐出口１９から液体が押し出されて図１の概念図のような状態になったときのヘッドスライダ１１と磁気ディスク媒体２の表面とのスペーシングＳを知っておき、スペーシングＳが所定値の例えば５ｎｍとなるようにピエゾ素子１６を駆動してガリウムを吐出口１９から押し出すことにより、所定値に制御する。
【００３４】
また、図３のＨＧＡ３にＡＥセンサを取り付け、ヘッドスライダ１１が媒体２に接触したときの弾性波信号がある一定レベル以上になったときには液体がヘッドスライダ１１から脱離したと判断して、ピエゾ素子１６をさらに伸ばして図１の概念図のような状態でスペーシングＳが所定値の５ｎｍになるように制御する。
【００３５】
この実施例において、ヘッドスライダ１１ないし磁気ディスク媒体２の磨耗は次により評価することができる。すなわち、図３において、磁気ヘッド装置１の媒体２に対する半径位置を媒体２の半径３０ｍｍの位置に固定し、１０００ｒｐｍで媒体２を回転させる。この状態で２００００時間摺動し、ヘッドスライダ１１の磨耗を評価する。磨耗は、図２（ａ），（ｂ）に示したように、ヘッドスライダ１１にリセッション（溝）２０を形成し、試験前後での溝の深さの変化を原子間力顕微鏡で観察することにより評価することができる。
【００３６】
この実施例では、２００００時間の走行により生じるヘッドスライダ１１の磨耗を実用に耐え得る０．５ｎｍ程度とすることができ、媒体２側も、光学式粗さ計、原子間力顕微鏡、ＯＳＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ  ａｎａｌｙｓｅｒ）のいずれによってもカーボン保護膜の磨耗が観察されないようにすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のような本発明によれば、磁気ディスク媒体の表面との親和性が低い液体からなるスペーシング部材をヘッドスライダ・媒体間に介在させ、荷重バネによるヘッドスライダの押圧力を強くすることによりスペーシングを増大させるようなヘッドスライダの振動や跳躍を抑制できるようにしたので、スペーシング部材により規定される安定したスペーシングを保った低摩擦かつ低浮上量での走行が可能となり、ヘッドスライダの低浮上量化によってその顕著化が懸念されるヘッドスライダあるいは媒体の磨耗の低減を可能とした信頼性の高い磁気ヘッド装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気ヘッド装置の実施形態を側面から見て示す概念図である。
【図２】本発明に係る磁気ヘッド装置の実施例を示す模式図で、（ａ）は流出端部の側面図、（ｂ）は、流出端部を媒体側から見た下面図、（ｃ）は、流出端側から見た背面図である。
【図３】従来の一般的なＨＤＤ及び本発明の実施例にも用いるＨＤＤの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１  磁気ヘッド装置
２  磁気ディスク媒体
３  ＨＧＡ（Ｈｅａｄ  Ｇｉｍｂａｌ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）
４  アーム
５  回転軸
１１  ヘッドスライダ
１２  スペーシング部材
１３  特定領域
１４  テーパー部
１５  ヒータ
１６  ピエゾ素子
１７  リザーバ
１８  流路
１９  吐出口
２０  リセッション
【図１】
2005044416.tif 000003
【図２】
2005044416.tif 000004
【図３】
2005044416.tif 000005