(57)【要約】【課題】磁気ディスク全面にわたる浮上量を略均一化し、且つ高地での浮上量変化を低減すると共に、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクが接触した場合でもヘッドスライダを滑らかに接触滑走させること。【解決手段】磁気ヘッドを有する磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとを備え、磁気ヘッドスライダの磁気ヘッド部近傍と磁気ディスクが接触し得る磁気ディスク装置であって、磁気ヘッドスライダは長さが１．２５ｍｍ以下、幅が１ｍｍ以下、厚さが０．３ｍｍ以下であり、磁気ヘッドスライダと磁気ディスク間に作用する摩擦力が１０ｍＮ以下であること。磁気ヘッドスライダは実質的に平行な４つの面から構成され、磁気ディスクに最も近い面である第１面から第２面までの深さは約１０ｎｍから５０ｎｍ、第２面から第３面までの深さは約５０ｎｍから２００ｎｍ、第３面から第４面までの深さは４００ｎｍから１μｍであること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクに近い側から順に互いに実質的に平行な第１面、第２面、第３面、及び第４面を形成し、
前記第１面上に磁気ヘッドのギャップ部を設け、
前記第１面内に存在する磁気ヘッドスライダ面の総面積が他のどの面内にある磁気ヘッドスライダ面の総面積よりも小さい磁気ヘッドスライダ。
【請求項２】
磁気ディスクに近い側から順に互いに実質的に平行な第１面、第２面、第３面、及び第４面を形成し、
前記第１面上に磁気ヘッドのギャップ部を設け、
前記第１面内に存在する磁気ヘッドスライダ面の総面積をＳｌ、前記第２面内に存在する磁気ヘッドスライダ面の総面積をＳ２、前記第３面内に存在する磁気ヘッドスライダ面の総面積をＳ３、前記第４面内に存在する磁気ヘッドスライダ面の総面積をＳ４とすると、Ｓｌ＜Ｓ２＜Ｓ３＜Ｓ４、の関係が成り立つ磁気ヘッドスライダ。
【請求項３】
磁気ヘッドのギャップ部を備えたヘッド面と、
このヘッド面から所定の深さを有するスライダレール面と、
このスライダレール面から所定の深さを有するスライダステップ面と、
このスライダステップ面から所定の深さを有する負圧溝とを備え、
前記ヘッド面の総面積が他のどの面の総面積よりも小さい磁気ヘッドスライダ。
【請求項４】
磁気ヘッドのギャップ部を備えたヘッド面と、
このヘッド面から所定の深さを有するスライダレール面と、
このスライダレール面から所定の深さを有するスライダステップ面と、
このスライダステップ面から所定の深さを有する負圧溝とを備え、
前記ヘッド面の総面積をＳｌ、前記スライダレール面の総面積をＳ２、前記スライダステップ面の総面積をＳ３、前記負圧溝の総面積をＳ４とすると、Ｓｌ＜Ｓ２＜Ｓ３＜Ｓ４、の関係が成り立つ磁気ヘッドスライダ。
【請求項５】
磁気ディスクに近い側から順に互いに実質的に平行な第１面、第２面、及び第３面を形成し、
前記第１面の空気流出端近傍に形成されたレール面に磁気ヘッドのギャップ部を設け、
前記第１面の空気流出端近傍に形成されたレール面は、空気流入側の横長レール面と、前記磁気ヘッドを有する空気流出側の縦長レール面とから構成され、前記横長レール面の面積が前記縦長レール面の面積より大きい磁気ヘッドスライダ。
【請求項６】
磁気ヘッドの設置された空気流出端側の面と空気流入端近傍の両側の面とから形成されたスライダレール面と、
前記スライダレール面を取り囲むように形成されて前記スライダレール面から所定の深さを有するスライダステップ軸受面と、
前記スライダステップ軸受面を取り囲むように形成されて前記スライダステップ軸受面から所定の深さを有する負圧溝とから構成され、
前記磁気ヘッドの設置されたスライダレール面が、前記空気流入側の横長レール面と前記空気流出側の縦長レール面とからなるＴ字型構造であり、前記横長レール面の面積より小さい前記縦長レール面の前記空気流出端に磁気ヘッドを設置した磁気ヘッドスライダ。
【請求項７】
磁気ディスクに近い側から順に互いに実質的に平行な第１面を含む複数の面を形成し、
前記第１面の空気流出端近傍に形成されたレール面に磁気ヘッドのギャップ部を設け、
前記第１面の空気流出端近傍に形成されたレール面は、前記空気流入側の横長レール面と、前記磁気ヘッドを有する前記空気流出側の縦長レール面とから構成され、
前記横長レール面の面積が前記縦長レール面の面積より大きく、且つ前記横長レール面と前記縦長レール面とは異なる面によって分離されている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、磁気ヘッドスライダに係わり、特に磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとが接触する接触記録型磁気ディスク装置における磁気ヘッドスライダの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置の高記録密度化を図るためには、磁気ヘッドを備えた磁気ヘッドスライダと回転する磁気ディスク間の隙間として定義される浮上量を狭小化することが重要である。また、浮上量を磁気ディスク前面にわたり概ね均一化することも要求される。さらには、環境変化に伴う浮上量の変化、とりわけ高地での気圧低下による浮上量の低下を小さくすることが要求される。
【０００３】
浮上量の狭小化が進むにつれ、磁気ディスク装置の動作時に磁気ヘッドスライダが磁気ディスクへ接触する可能性が増大し、両者の接触状態が極めて劣悪な場合には、磁気ヘッドスライダがクラッシュし、磁気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、浮上量を磁気ディスク前面にわたり概ね均一化でき、さらに高地における浮上量の低下をできる限り低減し、かつその浮上量を磁気ディスク前面にわたり同程度にできる従来技術として、特開２０００−５７７２４号公報に記載のものがある。前記公報では、サブミクロンの深さを有するステップ軸受と、このステップ軸受よりも深い負圧溝とレール面を適切に組み合わることで、浮上量を磁気ディスク全面にわたり概ね均一化し、更に、高地における浮上量低下を低減可能にした、ステップ軸受型負圧磁気ヘッドスライダを開示している。
【特許文献１】特開２０００−５７７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気ディスク装置の信頼性を保ちつつ記録密度の向上を図るために、第一になすべきことは、磁気ディスク全面にわたる浮上量の狭小化及び均一化、磁気ヘッドスライダの加工ばらつきによる浮上量のばらつき低減、シーク動作による浮上量変動の低減、高地での気圧低下による浮上量低下の低減等、接触させないための対策が重要である。
【０００６】
しかし、如何に上記のような対策を施しても、浮上量が１５ｎｍ以下となるような狭いすきまでは、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクの接触は避けがたくなっており、接触時の磁気ヘッドスライダの振動や摩耗が新たな課題となってきた。
【０００７】
前記特開２０００−５７７２４号公報に開示されたステップ軸受型負圧磁気ヘッドスライダは、浮上量を概ね均一化し、かつ加工ばらつきによる浮上量変化、シーク動作による浄上量変化、及び高地での浮上量変化を低減できることが開示されている。
【０００８】
しかしながら、磁気ディスクとの接触にともなう磁気ヘッドスライダの振動については特に配慮されておらず、従来、この点についての改善が要望されていた。
【０００９】
本発明は、上記のような要望に鑑みてなされたもので、磁気ディスク全面にわたる浮上量を概ね均一化し、かつ加工ばらつきによる浮上量変化、シーク動作による浮上量変化、及び高地での淫上量変化を低減できるうえ、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクが接触した場合でも、磁気ヘッドスライダが滑らかに磁気ディスク面上を接触滑走して、高い信頼性を保つことができる磁気ディスク装置及び磁気ヘッドスライダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
【００１１】
磁気ヘッドのギャップ部を備えたヘッド面と、このヘッド面から所定の深さを有するスライダレール面と、このスライダレール面から所定の深さを有するスライダステップ面と、このスライダステップ面から所定の深さを有する負圧溝とを備え、ヘッド面の総面積が他のどの面の総面積よりも小さい磁気ヘッドスライダ。
【００１２】
或いは、磁気ヘッドのギャップ部を備えたヘッド面と、このヘッド面から所定の深さを有するスライダレール面と、このスライダレール面から所定の深さを有するスライダステップ面と、このスライダステップ面から所定の深さを有する負圧溝とを備え、ヘッド面の総面積をＳｌ、スライダレール面の総面積をＳ２、スライダステップ面の総面積をＳ３、負圧溝の総面積をＳ４とすると、Ｓｌ＜Ｓ２＜Ｓ３＜Ｓ４、の関係が成り立つ磁気ヘッドスライダ。
【００１３】
また或いは、磁気ディスクに近い側から順に互いに実質的に平行な第１面、第２面、及び第３面を形成し、第１面の空気流出端近傍に形成されたレール面に磁気ヘッドのギャップ部を設け、第１面の空気流出端近傍に形成されたレール面は、空気流入側の横長レール面と、磁気ヘッドを有する空気流出側の縦長レール面とから構成され、横長レール面の面積が縦長レール面の面積より大きい磁気ヘッドスライダ。
【００１４】
また或いは、磁気ヘッドの設置された空気流出端側の面と空気流入端近傍の両側の面とから形成されたスライダレール面と、スライダレール面を取り囲むように形成されてスライダレール面から所定の深さを有するスライダステップ軸受面と、スライダステップ軸受面を取り囲むように形成されてスライダステップ軸受面から所定の深さを有する負圧溝とから構成され、磁気ヘッドの設置されたスライダレール面が、空気流入側の横長レール面と空気流出側の縦長レール面とからなるＴ字型構造であり、横長レール面の面積より小さい縦長レール面の空気流出端に磁気ヘッドを設置した磁気ヘッドスライダ。
【００１５】
また或いは、磁気ディスクに近い側から順に互いに実質的に平行な第１面を含む複数の面を形成し、第１面の空気流出端近傍に形成されたレール面に磁気ヘッドのギャップ部を設け、第１面の空気流出端近傍に形成されたレール面は、空気流入側の横長レール面と、磁気ヘッドを有する空気流出側の縦長レール面とから構成され、横長レール面の面積が縦長レール面の面積より大きく、且つ横長レール面と前記縦長レール面とは異なる面によって分離されている磁気ヘッドスライダ。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁気ディスク全面にわたる浮上量を概ね均一化し、かつ加工ばらつきによる浮上量変化、シーク動作による浮上量変化、及び高地での浮上量変化を低減できるうえ、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクが接触した場合でも磁気ヘッドスライダは滑らかに磁気ディスク面上を接触滑走して、高い信頼性を保つことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態に係る磁気ヘッドスライダ及びこれを用いた磁気ディスク装置について、図面を用いて以下説明する。図１は本発明による磁気ヘッドスライダの第１実施形態を示す平面図、図２は図１中のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【００１８】
図示するように、第１実施形態の磁気ヘッドスライダ１は、空気流入端２、空気流出端３、浮上面４を備えて構成される。ここで浮上面４は、不図示の磁気ディスクと対向した際に、磁気ディスクと最も近接して位置する第１の面を形成する第１面構成要素５ａ，５ｂ，５ｃと、第１の面より磁気ディスクから離れた第２の面を形成する第２面構成要素６ａ，６ｂ，６ｃと、第２面よりさらに磁気ディスクから離れた第３の面を形成する第３面構成要素７ａ，７ｂと、最も磁気ディスクから離れた第４の面を構成する第４面構成要素８を備える。
【００１９】
第１の面から第４の面は実質的に平行平面で、第１面構成要素５ａから第２面構成要素６ａの深さｄｌは３０ｎｍ、第２面構成要素６ａから第３面構成要素７ａの深さｄ２は１２０ｎｍ、第３面構成要素７ａから第４面構成要素８の深さは８００ｎｍである。
【００２０】
磁気ヘッドスライダ１の長さは１．２５ｍｍ、幅は１．０ｍｍ、厚さは０．３ｍｍである。第１面構成要素５ａには磁気ヘッド９が備えられている。
【００２１】
本実施形態では、磁気ヘッド９を備える面を第１面としたが、例えば、磁気ディスク上に接触停止した際の粘着力を低減する目的の突起面を、第１面よりさらに磁気ディスクに近い側に形成しても構わない。
【００２２】
図３は、上述の第１実施形態の磁気ヘッドスライダ１と磁気ディスク１０が、磁気ディスク装置内で稼動した時の、両者の位置関係を説明するための図である。磁気ディスク１０が回転することで生じる空気流が、磁気ヘッドスライダ１と磁気ディスク１０間に侵入すると、第２面構成要素６ａ，６ｂ，６ｃと磁気ディスク９の間に圧力が生じるので、磁気ヘッドスライダ１は磁気ディスク１０から離間して浮上しはじめる。本実施形態では、第２面構成要素６ａ，６ｂ，６ｃが、これまで広く使用されてきた磁気ヘッドスライダのレール面に相当する。
【００２３】
磁気ヘッドスライダ１は、一般に、空気流入端２側の浮上量が空気流出端３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る。したがって、空気流出端側が最も磁気ディスク１０と近接することになる。
【００２４】
第１実施形態の磁気ヘッドスライダでは、第１面構成要素５ａが磁気ディスク１０と最も近接し、磁気ヘッドスライダ１が磁気ディスク１０と接触する場合は、第１面構成要素５ａにおいて接触することになる。接触面では、摩擦力が作用する。第１面構成要素５ａから第２面構成要素６ａまでの深さｄｌは３０ｎｍあり、この深さｄｌにより磁気ヘッドスライダ１と磁気ディスク１０との接触面を第１面構成要素５ａのみに限定することができる。磁気ヘッド９は第１面構成要素５ａ上に備えられていることで、最も磁気ディスク１０と接近することができ、記録密度の向上を図ることができる。
【００２５】
第３面構成要素７ａ，７ｂは第２面構成要素６ａ，６ｂ，６ｃを取り囲むように構成されている。磁気ヘッドスライダ１と磁気ディスク１０間に侵入した空気流は、第３面構成要素７ａ，７ｂでまず圧縮され、続いて第２面構成要素６ａ，６ｂ，６ｃへ侵入する。すなわち、第３面構成要素７ａ，７ｂが、これまで、広く使用されてきた磁気ヘッドスライダの、ステップ軸受面あるいはテーパ面に相当する。第２面構成要素から第３面構成要素までの深さｄ２は、淫上量をディスク全面にわたり均一化するために非常に重要なパラメータであり、これについては後述する。
【００２６】
第４面構成要素８は第３面構成要素７ｂで囲まれており、第４面構成要素８で負圧力が発生する（この負圧力によりスライダがディスクに接近するような力が働く）。すなわち、第４面構成要素８は、これまで、広く使用されてきた磁気ヘッドスライダの、負圧溝に相当する。第３面構成要素７ａと第４面構成要素８までの深さｄ３は、高地における気圧低下にともなう浮上量低下量を低減するために非常に重要なパラメータであり、これについても後述する。
【００２７】
図４は、本第１実施形態による磁気ヘッドスライダ１の、第１面構成要素５ａと磁気ディスク１０間に作用する摩擦力と、磁気ヘッドスライダ１の振動変位（図３、矢印Ｂ方向）の関係を示した図である。摩擦力は２枚の平行平板とひずみゲージから構成された摩擦カセンサで測定した。実際の磁気ディスク装置で摩擦力を測定するためには、例えば、スピンドルモータの回転トルクを測定することで、摩擦力を間接的に求めることができる。また、磁気ヘッドスライダ１の振動変位を求める為に、磁気ヘッドスライダ１の、接触による矢印Ｂ方向の速度変化を、レーザー・ドップラー振動計を用いて測定した。
【００２８】
レーザ・ドップラー振動計はポリテック社製、ＯＦＶ２７００を用い、サンプリング周波数は４ＭＨｚとした。磁気ディスクのランナウト周波数やサスペンションの共振周波数の影響を除去するために、レーザ・ドップラー振動計で測定したデータに４０ＫＨｚのハイパスフィルタ処理を行った。以上のデータ処理後に、速度データを時間積分し、磁気ヘッドスライダの振動変位波形を求めた。図４に示した振動振幅とは、上記信号処理後の振動変位波形の標準偏差を示している。
【００２９】
実際の磁気ディスク装置で、接触による振動変位の大きさを測定するためには、例えば、磁気ヘッド９のリード波形の変動から求める方法がある。振動変位が大きくなると、ビット方向（円周方向）の振動に大きく影響されるジッターや、トラック幅方向の振動に大きく影響されるオフトラックが大きくなるので、結果として、磁気ディスク装置のビット・エラー・レートが大きくなる。
【００３０】
図４に示すように、摩擦力がゼロの場合、すなわち磁気ヘッドスライダ１が磁気ディスク１０上を浮上して、接触していない場合でも、０．３ｎｍ程の小さな振動振幅がみられる（図４の横軸で摩擦力が０である場合の振動振幅）。
【００３１】
磁気ヘッドスライダ１の浮上量がさらに低下し、磁気ディスク１０と接触を始めると、両者間の摩擦力が増加する。摩擦力の増加に伴い、振動振幅は徐々に増加していく。摩擦力が増加しても、摩擦力によるピボット（スライダを支持する支持点）回りのモーメントが、磁気ヘッドスライダと磁気ディスク間に形成された空気力によるピボット回りのモーメントより十分小さな場合は、磁気ヘッドスライダは磁気ディスク上を安定に接触走行しているので、接触しているにも関わらず、振動振幅の増加量は小さく、実験結果によると、摩擦力が１０ｍＮ以下ならば振動振幅は１ｎｍ程度である。このような摩擦力が１０ｍＮ以下の領域では、浮上時と同等のビット・エラー・レートを達成することができる。
【００３２】
ところが、摩擦力が１０ｍＮよりさらに大きくなると、摩擦力によるピボット回りのモーメントが空気力によるピボット回りのモーメントと同等、またはそれより大きくなるので、振動振幅は急激に大きくなる。このような摩擦力の領域では、磁気ヘッド９は磁気ディスク１０上にデータを記録したり、あるいは再生したりすることができなくなり、ビット・エラー・レートは急激に大きくなる。
【００３３】
本実施形態では、振動振幅が急激に大きくなる摩擦力が１０ｍＮであったが、この臨界摩擦力は磁気ヘッドスライダの形状に大きく依存すると考えられる。本実施形態による磁気ヘッドスライダ１は、前述したように、負圧力を発生する第４面構成要素８の深さｄ３が９００ｎｍと浅く、従って、１．２５ｍｍ×ｌ．０ｍｍ×０．３ｍｍサイズのスライダが発生する負圧力としては極めて大きい、３０ｍＮもの負圧力を発生することができる。
【００３４】
さらに、磁気ヘッドスライダ１は、面積の小さな第１面構成要素５ａにおいて、磁気ディスク１０と接触しており、他の第２、第３、第４面は磁気ディスク１０から遠く離れているため、接触面が５ａ上に限定されるという利点がある。
【００３５】
すなわち、本実施形態の磁気ヘッドスライダ１は、摩擦力による振動振幅が最も発生しにくいような、上述した面積（特に、ディスクに当接する第１面構成要素５ａを小にした点）と深さを具備した構造を採用している。これらのことから、本実施形態の磁気ヘッドスライダ１と異なる磁気ヘッドスライダ形状を用いた場合、臨界摩擦力は１０ｍＮよりも小さくなると考えられる。これは、安定接触領域が狭いということを意味しており、磁気ディスク装置の信頼性の観点から、好ましくないことは言うまでもない。
【００３６】
図５は、磁気ヘッドスライダ１のピッチ姿勢角θと、振動振幅の関係を示す図である。ピッチ姿勢角は、浮上測定結果から求めた。浮上量はフェーズ・メトリクス社製のダイナミック・フライング・ハイト・テスタを用いて測定した。中心粗さＲａが０．５ｎｍの超平滑ガラスディスクを用いて、空気流入端側の浮上量と、空気流出端側の浮上量を測定し、その浮上量差と、両測定点間の距離とから、ピッチ姿勢角θを求めた。
【００３７】
図５に示すように、ピッチ姿勢角が５０マイクロラジアン以下になると、急激に振動振幅が増加する。これは、万一、空気流入端側が磁気ディスクに接触を始めると、振動振幅が急激に大きくなることを示している。したがって、ピッチ姿勢角は少なくとも３０マイクロラジアン以上にする必要があり、好適には５０マイクロラジアン以上にすることが、振動振幅低減の観点から好ましい。
【００３８】
これまで述べたように、磁気ヘッドスライダ１の形状やピッチ姿勢角は、摩擦力に大きな影響を与え、その結果、振動振幅にも大きく影響する。同様に、磁気ディスクの表面粗さや形状も、摩擦力や振動振幅に多大な影響を与えると考えられる。以下に、磁気ディスクについて振動振幅の観点から検討した内容を説明する。
【００３９】
磁気ディスク１０の表面粗さ及び形状を、デジタルインスツルメンツ社製の走査型プローブ顕微鏡を用いて測定した。測定範囲は２０μｍ×２０μｍとした。高さ分解能は０．０２ｎｍで測定した。測定データの解析前に、２次のフィルタ処理（Ｆｌａｔｔｅｎ）を行った。
【００４０】
粗さの指標として、一般に用いられている中心粗さ（「平均粗さ」とも云う）Ｒａ、最大高さＲｐに加え、本発明では、ピークカウントが振動振幅に大きな影響を与えることが分かったので、ピークカウントも同時に求めた。ここで、ピークカウントとは、粗さの中心線（粗さ平均面）からの高さ１ｎｍをしきい値とし、それ以上の高さとなる粗さ項点の数であると定義した（平均面から１ｎｍの高さを超える粗さ頂点の数をカウントしたもの）。今回、実験に用いた磁気ディスクはいずれも中心粗さＲａが１．５ｎｍ程で、グライドハイトが６ｎｍ程度の平滑ディスクである。
【００４１】
ここで、グライドハイトの求め方は以下のとおりである。アコースティック・エミッション（ＡＥ）・センサを備えた特殊なスライダを用い、あらかじめ、このスライダの浮上量を速度の関数として測定する。グライドハイトを測定する磁気ディスク上で、このスライダを浮上させる。速度を徐々に減速して浮上量を下げていき、スライダと磁気ディスクの接触によるＡＥセンサの出力が増加した時の速度から、逆算した浮上量として（測定した浮上量・速度関数での速度から求めた浮上量）、グライドハイトを定義する。
【００４２】
ディスクの中心粗さＲａや最大高さＲｐとグライドハイトには強い相関があり、グライドハイトを小さくするためには、粗さを低減しなければならないことが広く知られている。しかし、粗さを低減するほど、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクが接触した場合、接触面積が大きくなるので、摩擦力が大きくなり、結果として、振動振幅も大きくなる。そうすると、磁気ディスク装置の信頼性に甚大な影響を及ぼすようになる。接触頻度を低減するためには、出来るだけ粗さを小さくしてグライドハイトを低減したいが、粗さを小さくすると、万一接触した場合に大きな振動が生じてしまうので、あまり粗さを低減したくないという相反する要求が生じる。
【００４３】
今回、本発明者等は同等のグライドハイト、言い換えれば、同等の表面粗さを持つディスクでも、磁気ディスク表面のミクロな形状を表す指標であるピークカウントの違いにより、接触時の振動振幅に大きな影響が出ることを知見したので、以下に説明する。
【００４４】
図６は、磁気ディスク１０の表面粗さ形状を示す指標であるピークカウントと振動振幅の関係を示す図である。図６中に示されたディスクは、いずれもグライドハイトが６ｎｍ程度のものを用いた。ピークカウントは、２５０個／４００μｍ２から１，６００個／４００μｍ２と大きく異なる。図６から明らかなように、ピークカウントが小さくなるほど、振動振幅が大きくなる。
【００４５】
一方、ピークカウントが７００個以上となると、振動振幅が小さくなっていることが分かる。ピークカウントが小さな場合は、接触時に作用する接触力により、磁気ディスクの粗さの頂点が弾性変形して押し込まれ、磁気ヘッドスライダは磁気ディスク表面粗さの平均面近くで接触する。そのため、接触面積が非常に大きく、摩擦力も極めて大きくなり、振動振幅が大きくなったと考えられる。一方、ピークカウントがある程度大きくなると、多数の粗さの頂点で接触力を分担するので、粗さの頂点の変形量も小さく、接触面積の増加を防ぐことが出来ていると考えられる。そのため、摩擦力も振動振幅も小さい。今回の実験の範囲では、確認できなかったが、ピークカウントが大きくなり過ぎると、逆に接触面積が増え過ぎて、振動振幅が増加すると予想される。
【００４６】
以上の様に、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクが接触することを考慮しなければならないほど、浮上量が低下した場合に使用する磁気ディスクは、グライドハイトを低減するために、従来の粗さ指標Ｒａ、Ｒｐを低減することに加えて、ミクロな粗さ形状を表す指標であるピークカウントを考慮することが必要である。本実施形態では、振動振幅を低減するために、ピークカウントは７００／４００μｍ２以上とすることが望ましい。
【００４７】
図７は本第１実施形態の磁気ヘッドスライダ１の平地、及び高地（３，０００ｍ）における、磁気ディスク全面にわたる浮上量のプロファイル（計算値）である。計算条件は、直径６５ｍｍの磁気ディスク（一般に、２．５インチディスクと呼ばれる）、スピンドル回転数４，２００ｒｐｍを想定している。平地での平均浮上量は約１０ｎｍであり、磁気ディスク全面にわたり概ね均一な浮上プロファイルを実現している（主として、図２に示す深さｄ２による効果）。
【００４８】
また、高地での浮上低下量は、磁気ディスク内周で約２ｎｍ、外周で約１ｎｍであり、高地においても、良好な浮上プロファイルを実現している。本計算例では、平均浮上量を１０ｎｍと想定しているが、実際に磁気ヘッドスライダを量産して、浮上を測定すると、加工ばらつきによる浮上量ばらつきが必ず存在する。本実施形態の磁気ヘッドスライダでは約±２ｎｍの浮上量ばらつきが見込まれる。また、シーク動作中の浮上量低下も１ｎｍ程度が見込まれる。
【００４９】
そうすると、仮にグライドハイトが６ｎｍの平滑ディスクを用いても、高地における最悪条件で、本実施形態の磁気ヘッドスライダは磁気ディスクと接触することが想定される。本実施形態のスライダは、後述するように、高地における浮上量低下が極めて小さいように設計されている。また、前述したように、負圧力が大きいので、加工ばらつきによる浮上量のばらつきも従来例より小さい。従って、一般には、平地での平均浮上量が１５ｎｍ以下となると、最悪条件における磁気ディスクとの接触を考慮しなければいけなくなる。
【００５０】
図８は第１実施形態の磁気ヘッドスライダ１の第１面と第２面の深さｄｌと振動振幅の関係を示している。第１面はその面積が極めて小さく、磁気ヘッドスライダの浮上力には大きな影響を与えないようになっている。しかし、ｄｌが１０ｎｍ以下と極端に浅いと、磁気ヘッドスライダ１と磁気ディスク１０の接触時に、第２面の構成面６ａまでもが、磁気ディスクと接触してしまう可能性が増大する。そのため、ｄｌの深さは１０ｎｍ以上とすることが好ましい。逆に、ｄｌが深すぎると、実質的なレール面である第２面が磁気ディスク表面から離れるので、負圧力が弱くなり、加工ばらつきや接触時の安定性の観点から好ましくない。好適には、ｄｌは１０ｎｍから５０ｎｍ程度とすることが望まれる。
【００５１】
図９は、本発明による磁気ヘッドスライダの第２面と第３面の深さｄ２と、磁気ディスク全面にわたる浮上プロファイルの最大／最小浮上量比の関係を示している。想定した条件は図７の場合と同様である。
【００５２】
前述したように、ｄ２の深さは浮上プロファイルの均一性に大きな影響を与えている。具体的にはｄ２が２００ｎｍ以上となると、浮上量比が１．２を超え、もはや均一な浮上プロファイルとは言えなくなる。一方、ｄ２が極端に浅いと、浮上プロファイルは均一に出来るが、ｄ２の深さばらつきによる浮上量のばらつきが大きくなる。したがって、本実施形態においては、ｄ２の深さは５０ｎｍから２００ｎｍとすることが、浮上プロファイル均一化と、浮上ばらつき低減の観点から好ましい。
【００５３】
更に、浮上プロファイルを均一化するために好適なｄ２の深さは、磁気ディスク装置の条件によって異なってくる。例えば、直径が９５ｍｍ（一般に３．５インチディスクと呼ばれている）、スピンドルの回転数が７，２００ｒｐｍの装置の場合、好適なｄ２の深さは１５０ｎｍ程度から４００ｎｍ程度である。
【００５４】
図１０は、本発明による磁気ヘッドスライダの第３面と第４面の深さｄ３と、平地と高地（３，０００ｍ）における浮上量差の関係を示している。一般に、高地における浮上量低下は、磁気ディスク内周位置で最も大きいので、内周位置での浮上低下量を求めた。想定した条件は図７の場合と同様である。
【００５５】
図１０からｄ３の深さが８００ｎｍ程度のとき、浮上低下量が最小になることがわかる。ｄ３が極小値をとる深さより、深くなり過ぎても、浅くなり過ぎても、浮上低下量は大きくなる。本実施形態の装置条件では、ｄ３の深さは４００ｎｍから１．３μｍ程度が好ましい。
【００５６】
換言すると、図３を参照して、ディスクに対するスライダの位置は、スライダへのサスペンション荷重Ｗと深さｄ３をもつ第４面での負圧Ｎとの和がスライダへの正圧Ｐとバランスすることで、スライダの一定浮上状態を保持しているのである。そして、高地での正圧Ｐの低下に伴って、負圧が仮に平地に対して高地でも変化しないと仮定すれば、スライダは正圧の低下の分だけディスクに接近することとなるが、実際には、高地で負圧も低下するのであって、その負圧の低下の程度が正圧の低下の程度と同様であれば、高地でも平地と同様の浮上関係を維持することとなるのである。高地での負圧の低下が最も大きくなって正圧の低下と同程度のなるのは、ｄ３が８００ｎｍ程度の深さの場合ということである。即ち、ｄ３の深さの大小によって負圧の大きさが変化する特性を有しているのである。
【００５７】
また、高地での浮上低下量を低減するのに最適なｄ３の深さも、装置条件によって変わってくる。例えば、直径が９５ｍｍ、スピンドルの回転数が７，２００ｒｐｍの装置の場合、好適なｄ３の深さは１μｍ程度から２．５μｍ程度である。
【００５８】
図１１は磁気ヘッドスライダ１の第１面構成要素５ａの面積と、振動振幅の関係を示す図である。振動振幅は、第１面構成要素５ａが大きくなるほど、一方的に増加することがわかる。したがって、磁気ディスクとの接触面となる第１面構成要素５ａの面積はできる限り小さくする必要がある。例えば、振動振幅を１ｎｍ以下にするためには、第１面構成要素５ａの面積は、１，０００μｍ２以下とすることが望ましい。本実施形態では、磁気ヘッドスライダは実質的に平行な４つの面から構成され、磁気ディスクと対向した時に磁気ディスクに近い面から順に第１面、第２面、第３面、第４面とした場合に、第１面内に存在する磁気ヘッドスライダ面の総面積をＳｌ、第２面内に存在する磁気ヘッドスライダ面の総面積をＳ２、第３面内に存在する磁気ヘッドスライダ面の総面積をＳ３、第４面内に存在する磁気ヘッドスライダ面の総面積をＳ４とすると、Ｓｌ＜Ｓ２＜Ｓ３＜Ｓ４、の関係が成り立つように構成した。
【００５９】
図１２は本発明の磁気ヘッドスライダを作成する手順の一例を示している。現在、磁気ヘッドスライダの母材としては、例えばアルミナ・チタン・カーバイトなどの焼結材料が一般的に使用されている。最終的に磁気ディスクとの対向面となる面に、接着層となるシリコン層１１を介して、磁気ヘッド９の腐食防止を主目的としたカーボン保護膜層１２が形成される。
【００６０】
本実施形態では図１２に示したようにＡｒイオンミリングを３回繰り返して、所望の形状を作成した。最終的にシリコン接着層１１とカーボン保護膜層１２が浮上面上に残っているのは、磁気ヘッド９が備えられている第１面の構成要素５ａと、同じく第一面構成要素の５ｂ，５ｃ上だけである。本実施形態では、加工法としてＡｒイオンミリングを利用したが、本発明の本質は加工法によるものではなく、如何なる加工法を用いて作成しても構わない。
【００６１】
図１３は本発明による磁気ヘッドスライダの第２実施形態を示す平面図、図１４は図１３中のＡ−Ａ線断面矢視図である。第２実施形態の磁気ヘッドスライダ１と第１実施形態の磁気ヘッドスライダの違いは、第１面構成要素５ａの流入端側と、５ｂ，５ｃの流出端側が、第４面構成要素８と同一の深さとなっていることにある。本実施形態によれば、第１面構成要素５ａにつながった第３面構成要素７ａがないため、第１面構成要素５ａで発生する浮上力を第１実施形態よりもさらに低減することが可能となる。
【００６２】
図１５は本発明による磁気ヘッドスライダの第３実施形態を示す平面図である。第３実施形態の磁気ヘッドスライダ１の第１面構成要素５ａと第２面構成要素６ａは、第３面構成要素７ａで分断されることなく、連続して形成されている。磁気ディスクと接触する第１面構成要素５ａの面積は、磁気ヘッド９の大きさで許容される範囲でできる限り小さくしてある。
【００６３】
図１６は本発明による磁気ヘッドスライダの第４実施形態を示す平面図である。第３実施形態と同様に、第１面構成要素５ａの大きさをできる限り小さくして、さらに、第１面構成要素５ａと第２面構成要素６ａの間を第３面構成要素７ａで分断している。
【００６４】
図１７は本発明による磁気ヘッドスライダの第５実施形態を示す平面図である。第５実施形態は、第１実施形態とほぼ同等の形状をしているが、空気流入端側に位置する第１面構成要素５ｂと５ｃを取り除いた形状となっている。磁気ヘッドスライダと磁気ディスクが接触状態で、記録・再生を行っている場合、第１面構成要素５ｂ，５ｃは磁気ディスク面から離れて浮上しているので、これらの面は本発明の本質には関係がない。
【００６５】
図１８は本発明による実施形態１から実施形態５までに開示した磁気ヘッドスライダを備えた磁気ディスク装置１３である。本磁気ディスク装置は、ロード・アンロード機構を備え、装置停止中は磁気ヘッドスライダ１がランプ１４上に待機している。装置稼働中のみ、磁気ヘッドスライダは磁気ディスク１０上にロードされ、記録・再生を行う。本実施形態の磁気ヘッドスライダによれば、記録・再生中に磁気ディスクに接触しても、磁気ヘッドスライダの振動が大きくなることもなく、長期間安定した記録・再生を行うことができる。
【００６６】
図１９は、本発明による磁気ヘッドスライダの第６実施形態を示す平面図である。第１実施形態から第５実施形態の浮上面は、実質的に平行な４つの平面から構成されていたが、第６実施形態の浮上面は、実質的に平行な３つの平面から構成される。すなわち、レール面となる６ａ，６ｂ，６ｃと、ステップ軸受面となる７ａ，７ｂと、負圧面となる８と、からなる。
【００６７】
第６実施形態の特徴は、レール面６ａが、スライダ横方向に長い横長レール部１５と、長さ方向に長い縦長レール部１６の組み合わせとして、Ｔ字型に構成されていることにある。このような構成とすることで、横長レール部１５は、ステップ軸受７ａから連続して形成されているので、浮上力を発生して磁気ディスク１０から浮上することができる。
【００６８】
一方、縦長レール部１６は、その幅が狭く、十分な浮上力を発生することができないので、磁気ヘッド９が備えられた縦長レール部の流出端近傍のみが磁気ディスクと接触する。しかも、縦長レール部の面積が狭いので、接触時の振動振幅も小さくすることができる。本実施形態は第１実施形態から第５実施形態と比べて、接触部が３次元的に分離されていないので、万一、何かの要因で、振動振幅が大きくなると、横長レール１５まで、ディスクと接触してしまう危険性はある。しかし、横長レール部１５、縦長レール部１６は同一平面内にあるので、第１実施形態から第２実施形態と比べて、イオンミリングの回数を１回減らすことができる利点がある。
【００６９】
また、第６実施形態のセンタレール形状は、イオンミリング加工のみでなく、例えばフォーカス・イオン・ビーム（ＦＩＢ）加工を利用しても作成することが出来る。ＦＩＢ加工は、磁気ヘッドのトラック幅を精度良く加工するために、頻繁に使用されている技術である。このトラック幅加工時に、レール面６ａの流出端側を加工して、第６実施形態のような、縦長レール部１６を作成しても良い。この場合、イオンミリングで加工したステップ軸受７ａと深さが異なる段差が、縦長レール部１６の回りに形成される。
【００７０】
図２０は、本発明による磁気ヘッドスライダの第７実施形態を示す平面図である。第７実施形態は第６実施形態と同じく、３つの実質的に平行な面から浮上面４が形成されている。ただし、第６実施形態と異なり、横長レール部１５とコンタクトパッド１７がステップ軸受７ａによって分離されている。第６実施形態、第７実施形態ともに、磁気ディスクと接触する素子部近傍のレール部、すなわち縦長レール部１６やコンタクトパッド１７の面積が、浮上力を発生する横長レール部１５の面積より小さいことが、振動振幅を低減するために重要である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る磁気ヘッドスライダを示す平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図３】第１実施形態の磁気ヘッドスライダが磁気ディスクと対向して接触する状態を表す図である。
【図４】第１実施形態の磁気ヘッドスライダと磁気ディスクの接触によって作用する摩擦力と振動振幅の関係を示す図である。
【図５】第１実施形態の磁気ヘッドスライダのピッチ姿勢角と振動振幅の関係を示す図である。
【図６】磁気ディスクのピークカウントと第１実施形態の磁気ヘッドスライダの振動振幅との関係を示す図である。
【図７】第１実施形態の磁気ヘッドスライダの平地及び高地における浮上プロファイルを示す図である。
【図８】第１実施形態の磁気ヘッドスライダの第１面構成要素と第２面構成要素間の深さｄｌと振動振幅との関係を示す図である。
【図９】第１実施形態の磁気ヘッドスライダの第２面構成要素と第３面構成要素間の深さｄ２と浮上量比との関係を示す図である。
【図１０】第１実施形態の磁気ヘッドスライダの第３面構成要素と第４面構成要素間の深さｄ３と、平地と高地での浮上量差の関係を示す図である。
【図１１】第１実施形態の磁気ヘッドスライダの第１面構成要素５ａの面積と振動振幅の関係を示す図である。
【図１２】第１実施形態の磁気ヘッドスライダの作成手順の一例を説明する図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る磁気ヘッドスライダを示す平面図である。
【図１４】図１３中のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る磁気ヘッドスライダを示す平面図である。
【図１６】本発明の第４実施形態に係る磁気ヘッドスライダを示す平面図である。
【図１７】本発明の第５実施形態に係る磁気ヘッドスライダを示す平面図である。
【図１８】本発明による磁気ヘッドスライダを備えたロード・アンロード機構付き磁気ディスク装置である。
【図１９】本発明の第６実施形態に係る磁気ヘッドスライダを示す平面図である。
【図２０】本発明の第７実施形態に係る磁気ヘッドスライダを示す平面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…磁気ヘッドスライダ、２…空気流入端、３…空気流出端、４…浮上面、５ａ，５ｂ，５ｃ…第１面構成要素、６ａ，６ｂ，６ｃ…第２面構成要素、７ａ，７ｂ…第３面構成要素、８…第４面構成要素、９…磁気ヘッド、１０…磁気ディスク、１１…シリコン層、１２…カーボン保護膜層、１３…磁気ディスク装置、１４…ランプ。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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