JP4008642B2 - ヘッドスライダ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク装置等に用いられているヘッドスライダ、特に負圧利用型ヘッドスライダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置の記録密度の向上は著しく、その記録密度の増加は年率１００％ともいわれている。磁気ディスク装置では、ディスク媒体と磁気ヘッドを搭載したヘッドスライダとの接触による摩耗損傷を避けるために、ディスク媒体が停止している状態ではヘッドスライダをディスク媒体に接触させ、ディスク媒体が回転しディスク媒体と磁気ヘッドとの間で記録再生を行う際には、ディスク媒体の回転で発生する空気流によって、ヘッドスライダをディスク媒体より浮上させるようにした、コンタクト・スタート・ストップ（CSS）方式といわれる起動停止方式が採用されている。
【０００３】
あるいは、特開平１１−１８５２４６号公報に記載されているような、ディスク媒体の回転停止時には、ディスク媒体の外周に配設されたランプとよばれる傾斜面上にサスペンションを摺動待避させるいわゆるアンロードを行うことで、ヘッドスライダをディスク媒体から離反した状態で支持するようにしたランプロード方式といわれる起動停止方式が採用されている。
【０００４】
磁気ディスク装置では、記録密度の増加にともない、記録再生を行う際のヘッドスライダのディスク媒体に対する浮上量は小さくなる傾向にある。この浮上量の低下は、ヘッドスライダの空気潤滑面を複数の高さの異なる略平面で形成し、ヘッドスライダとディスク媒体との隙間が小さくなるように高く形成された略平面で正圧を発生し、ヘッドスライダとディスク媒体との隙間が大きくなるように低く形成された略平面で負圧を発生し、正圧と負圧とのバランスをとり浮上するいわゆる負圧利用型ヘッドスライダによって達成されるものであり、特許第１５０５８７８号，特許第２７７８５１８号，特許第２８０３６３９号等に開示されている。
【０００５】
今日の磁気ディスク装置は，速いアクセス速度を得るためにレコードプレーヤのトーンアームに似た回転型アクチュエータを備えている。回転型アクチュエータを使用していることにより、ヘッドスライダとディスク媒体との摺動およびヘッドスライダ下の空気流はもはや本質的に一方向的ではなくなり、ヘッドスライダの縦軸に関してさまざまな角度に広がっている。加えて、アクセス中のアクチュエータの高速な探索動作が、ヘッドスライダとディスク媒体との間の摺動方向およびヘッドスライダ下を流れる空気流の方向が縦軸に対して傾く原因となっている。したがって、近年の回転型アクチュエータ・磁気ディスク装置においては、摺動方向は、もはやヘッドスライダの前方から後方への縦軸方向、あるいはわずかにそれから逸れる程度とは考えられない。
【０００６】
ヘッドスライダの縦軸に対するディスク媒体の摺動方向の角度は、スキュー角と呼ばれる。摺動方向が、ヘッドスライダの外側の端または外にあたるようにアクチュエータ・アームが位置しているときは、スキュー角は正である。ヘッドスライダの内側の端またはハブにあたるようにアクチュエータ・アームが位置しているときは、スキュー角は負である。
【０００７】
磁気ディスク装置のアクチュエータ・アームは、その先端にヘッドスライダが取り付けられており、その中に読取り書込み磁気ヘッドを内蔵している。一般的に、磁気ヘッドは空気潤滑面の空気流出端近傍に配設される。ディスク媒体の回転にともなって発生する空気流を空気潤滑面とディスク媒体表面の間に引き込み、それによってヘッドスライダはディスク媒体から浮上している。こうしてヘッドスライダは、回転するディスク媒体上を浮動する。その浮動高度は、空気潤滑膜の厚さであり、即ちディスク媒体表面とヘッドスライダとの距離である。
【０００８】
このように、ヘッドスライダのディスク媒体に対向する面は空気潤滑面をなし、ヘッドスライダとディスク媒体記憶面との間の自己加圧式の空気潤滑膜を形成しかつこれを維持している。この膜によって、ディスク媒体回転中にヘッドスライダとディスク媒体が機械的に接触しにくくなり、摩擦および摩耗が抑制されている。
【０００９】
データアクセスを行う際、ヘッドスライダはディスク媒体内周からディスク媒体外周までの範囲で移動するが、この場合、ヘッドスライダの浮上量および浮上姿勢は変動する。これは、回転型アクチュエータ・磁気ディスク装置においては、ディスク媒体の半径位置によってヘッドスライダとディスク媒体との摺動速度のみならずスキュー角もあわせて変動するために、空気潤滑面に生じる圧力分布が変動するためである。このようなヘッドスライダの浮上量変動は、磁気ヘッドの電磁変換効率を悪化させる。このため、高記録密度が要求される磁気ディスク装置においては、ディスク媒体内周から外周に渡って磁気ヘッド位置での浮上量が均一であることが要求され、ヘッドスライダの低浮上量化にともない、浮上量変動に対する要求はますます厳しくなっている。
【００１０】
そこで、空気潤滑面に配設する負圧発生凹部を磁気ヘッドが搭載されている空気流出端側に形成し、磁気ヘッド近傍の空気膜剛性を高めることで浮上量変動を抑制することが行われている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ヘッドスライダの浮上姿勢の変動は、前述の磁気ヘッド位置において一定浮上が求められるヘッドスライダにおいては、最小浮上量位置での浮上量低下を招きヘッドクラッシュを誘発する恐れがあるため、ヘッドスライダは安定した浮上姿勢を維持する必要がある。
【００１２】
負圧発生凹部を空気潤滑面に設けた負圧利用型ヘッドスライダを構成する場合、一般的に負圧発生凹部は空気潤滑面に形成された正圧発生面であるクロスレールと、サイドレールに囲まれ、空気流出端側が開放された正圧発生面より低い略平面で単一に形成されるが、前述のように負圧発生凹部を空気流出端側に形成して磁気ヘッド位置での浮上量変動を抑制しようとすると、空気流入端側での負圧発生凹部がなくなり、ヘッドスライダ縦軸方向の浮上姿勢を維持する空気膜剛性、いわゆるピッチ角剛性が小さくなってしまうという問題がある。
【００１３】
あるいは、単一の負圧発生凹部では、スキュー角変動にともない、負圧発生凹部内での圧力分布が変化するため、ヘッドスライダ横軸方向の浮上姿勢が変化してしまうという問題がある。
【００１４】
本発明はこのような不都合に鑑みて創案されたものであって、空気流入端側に独立した独立負圧発生凹部を形成し、空気膜剛性を高め、ヘッドスライダ縦軸方向の安定した浮上姿勢が得られるヘッドスライダの提供を目的としている。
【００１５】
さらに、本発明は、空気潤滑面の空気流入端側に独立した独立負圧発生凹部、空気流出端側に負圧発生凹部を形成することで、負圧のバランスをとり、ヘッドスライダ縦軸方向の安定した浮上姿勢が得られるヘッドスライダの提供を目的としている。
【００１６】
さらに、本発明は、空気潤滑面のディスク内周側端側とディスク外周側端側のそれぞれに独立した独立負圧発生凹部を形成することで、スキュー角変動によって生じる圧力分布変化によるヘッドスライダ横軸方向の浮上姿勢の変化を抑制することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るヘッドスライダは、このような目的を達成するため、ディスク媒体に対向する空気潤滑面が、前記ディスク媒体の回転に伴って発生する空気流を引き込む側にある空気流入端と、前記空気流が吐き出される側にある空気流出端と、ディスク外周側端とディスク内周側端に囲まれてなり、前記空気潤滑面は、前記空気流出端を開放した部分として形成された負圧発生凹部と、周囲を高い平面で囲まれて独立して形成された独立負圧発生凹部と、正圧発生面を有するヘッドスライダにおいて、前記独立負圧発生凹部の形成位置が、前記負圧発生凹部よりも空気流入端側にあり、かつ、前記空気流入端から前記空気流出端までの前記空気流の圧力分布が、前記独立負圧発生凹部によって負圧になり、前記正圧発生面によって正圧に変化し、そして前記負圧発生凹部によって負圧に変化する経路をもつことを特徴としている。
【００１８】
この発明によれば、磁気ヘッド位置での浮上量変動をなんら悪化させることなく、空気流入端側と空気流出端側で負圧のバランスをとり、ヘッドスライダ縦軸方向の空気膜剛性を高め、ヘッドスライダ縦軸方向の浮上姿勢の変動を抑制できるという優れた効果が得られる。
【００２１】
あるいは、本発明に係るヘッドスライダは、このような目的を達成するため、ディスク媒体に対向する空気潤滑面が、前記ディスク媒体の回転に伴って発生する空気流を引き込む側にある空気流入端と、前記空気流が吐き出される側にある空気流出端と、ディスク外周側端とディスク内周側端に囲まれてなり、前記空気潤滑面は、前記空気流出端を開放した部分として形成された負圧発生凹部と、周囲を高い平面で囲まれて独立して形成された独立負圧発生凹部と、正圧発生面を有し、前記独立負圧発生凹部の形成位置が、前記負圧発生凹部よりも空気流入端側にあり、かつ、前記ディスク外周側端の側と前記ディスク内周側端の側にそれぞれ１つあり、前記空気潤滑面の反対面にサスペンションの先端部にあるピボットと接触するピボット位置があるヘッドスライダにおいて、前記独立負圧発生凹部は前記ピボット位置よりも空気流入端側にあり、前記ディスク外周側端から前記ディスク内周側端までの前記空気流の圧力分布が、前記ディスク外周側端の独立負圧発生凹部によって負圧になり、前記正圧発生面によって正圧に変化し、そして前記ディスク内周側端の独立負圧発生凹部によって負圧に変化する経路をもつことを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、押圧されるピボット位置のディスク内周側端側とディスク外周側端側で負圧のバランスをとり、ヘッドスライダ横軸方向の剛性を高め、ヘッドスライダ横軸方向の浮上姿勢の変動を抑制できるという優れた効果が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に係るヘッドスライダは、ディスク媒体に対向する空気潤滑面が、前記ディスク媒体の回転に伴って発生する空気流を引き込む側にある空気流入端と、前記空気流が吐き出される側にある空気流出端と、ディスク外周側端とディスク内周側端に囲まれてなり、前記空気潤滑面は、前記空気流出端を開放した部分として形成された負圧発生凹部と、周囲を高い平面で囲まれて独立して形成された独立負圧発生凹部と、正圧発生面を有するヘッドスライダにおいて、前記独立負圧発生凹部の形成位置が、前記負圧発生凹部よりも空気流入端側にあり、かつ、前記空気流入端から前記空気流出端までの前記空気流の圧力分布が、前記独立負圧発生凹部によって負圧になり、前記正圧発生面によって正圧に変化し、そして前記負圧発生凹部によって負圧に変化する経路をもつことを特徴としている。
【００２４】
この構成を採用した際には、磁気ヘッド位置での浮上量変動をなんら悪化させることなく、空気流入端側と空気流出端側で負圧のバランスをとり、ヘッドスライダ縦軸方向の空気膜剛性を高め、ヘッドスライダ縦軸方向の浮上姿勢の変動を抑制できるという作用が確保される。
【００２７】
本発明の請求項５に係るヘッドスライダは、ディスク媒体に対向する空気潤滑面が、前記ディスク媒体の回転に伴って発生する空気流を引き込む側にある空気流入端と、前記空気流が吐き出される側にある空気流出端と、ディスク外周側端とディスク内周側端に囲まれてなり、前記空気潤滑面は、前記空気流出端を開放した部分として形成された負圧発生凹部と、周囲を高い平面で囲まれて独立して形成された独立負圧発生凹部と、正圧発生面を有し、前記独立負圧発生凹部の形成位置が、前記負圧発生凹部よりも空気流入端側にあり、かつ、前記ディスク外周側端の側と前記ディスク内周側端の側にそれぞれ１つあり、前記空気潤滑面の反対面にサスペンションの先端部にあるピボットと接触するピボット位置があるヘッドスライダにおいて、前記独立負圧発生凹部は前記ピボット位置よりも空気流入端側にあり、前記ディスク外周側端から前記ディスク内周側端までの前記空気流の圧力分布が、前記ディスク外周側端の独立負圧発生凹部によって負圧になり、前記正圧発生面によって正圧に変化し、そして前記ディスク内周側端の独立負圧発生凹部によって負圧に変化する経路をもつことを特徴としている。
【００２８】
この構成を採用した際には、押圧されるピボット位置のディスク内周側端側とディスク外周側端側で負圧のバランスをとり、ヘッドスライダ横軸方向の剛性を高め、ヘッドスライダ横軸方向の浮上姿勢の変動を抑制できるという作用が確保される。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は磁気ディスク装置の内部の斜視図、図２は図１の磁気ディスク装置の断面図である。磁気ディスク装置はハウジングカバー（図示せず）により覆われている。アクチュエータ軸２０に回転可能に取り付けられたアクチュエータ・アームの組５のそれぞれの先端には、サスペンション１４が取り付けられている。それぞれのサスペンション１４の先端には、磁気変換器あるいは読み取り書き込みヘッド１３（図４参照）を運ぶヘッドスライダ３が取り付けられている。
【００３１】
ハウジング７内には主軸１が装着されている。主軸１には、多数のディスク媒体２が回転可能に間隔をあけて取り付けられている。ディスク媒体２は、モーター８によって回転する主軸１とともに矢印Ａで示す方向に回転する。ヘッドスライダ３の中にあって、アクチュエータ・アームの組５で位置決めされるヘッド１３（図４参照）によって、情報がディスク媒体２上に書き込まれあるいはディスク媒体２から読み取られる。
【００３２】
ディスク媒体２のそれぞれの表面と裏面の両方にヘッドスライダ３が設けられており、各ディスク媒体２の表面と裏面に情報が書き込まれあるいはディスク媒体２から読み取られる。
【００３３】
ボイスコイルモータ６によって、アクチュエータ・アームの組５に動力があたえられ、アクチュエータ・アームの組５はアクチュエータ軸２０の周りを回転する。
【００３４】
ヘッドスライダ３とそれに一体化された磁気変換器（図示せず）は、データの磁気的表示をディスク媒体２上のどのトラックにでも記憶できるようにディスク媒体２の表面上を動く。磁気ディスク装置中では、この磁気変換器の動きは、アクチュエータ軸２０の周りの回転によるものである。アクチュエータ・アームの組５を回転させることで、ヘッドスライダ３及びその中の磁気変換器は、ディスク媒体２の表面上のどのトラックの上にでも位置することができる。
【００３５】
図３は図１，図２のディスク媒体２の中の１枚を上から見た詳細図である。磁気ディスク装置の技術としてよく知られているように、それぞれのディスク媒体２には、磁気情報が記録される同心状のトラックの列がある。内直径（ＩＤ）１１は、データが記憶される最も内側の同心トラックである。外直径（ＯＤ）１２は、データが記憶される最も外側の同心トラックである。ヘッドスライダ３の縦軸５０（図５参照）に対するディスク媒体２表面の摺動方向はスキュー角と呼ばれており、ＩＤ１１からＯＤ１２にいたるまでの間で大きく変化する。また、アクチュエータ軸２０へのアクチュエータ・アームの組５の取り付け位置に依存する。スキュー角は、正にも負にもなる。摺動方向がヘッドスライダ３の外周側端４４（図５参照）にあたるようにアクチュエータ・アームの組５が位置している場合には、スキュー角は正であるという。摺動方向がヘッドスライダ３の内周側端４３（図５参照）にあたるようにアクチュエータ・アームの組５が位置している場合には、スキュー角は負であるという。本実施の形態１においては、回転型アクチュエータ・アームの組５は、ＯＤ１２においてスキュー角が最大となり、ＩＤ１１において最小となるように設置されている。なおＯＤ１２でのスキュー角は１４度、ＩＤ１１でのスキュー角は−９度である。
【００３６】
図４はディスク媒体２が記録再生を行う定常回転している際の、ヘッドスライダ３の浮上姿勢を説明する模式側面図である。図４に示すように、ディスク媒体２の回転速度が記録再生を行う所定の回転速度、本実施の形態１では４２００ｒｐｍで定常回転をしている際には、ヘッドスライダ３はディスク媒体２表面から浮上し、磁気変換器あるいは読み取り書き込みヘッド１３を搭載した空気流出端４２側の浮上量が小さくなる浮上姿勢をとる。このヘッドスライダ３の縦軸方向のヘッドスライダ３のディスク媒体２に対する傾きを一般にピッチ角Ｐθという。ピッチ角は空気流入端４１側に比べ空気流出端４２側の浮上量が小さい場合、正である。
【００３７】
また、ヘッドスライダ３の横軸方向のヘッドスライダ３のディスク媒体２に対する傾きをロール角という（図示せず）。また、ヘッドスライダ３はサスペンション１４の先端部にあるピボット１５を介して接している。
【００３８】
図５は本発明の実施の形態１におけるヘッドスライダ３の第１の空気潤滑面３０の形状を示す正面図（１）、そのＸ−Ｘ断面図（２）である。ここで、５０はヘッドスライダ３の縦軸、５１は横軸を示す。第１の空気潤滑面３０は、図４に示すようにヘッドスライダ３の下面に固定され、ディスク媒体２に対向している。第１の空気潤滑面３０の形状は、型成形、エッチング、レーザ切削加工、イオン粉砕加工、汎用の機械加工、あるいは他の種々の方法によって形成される。第１の空気潤滑面３０は上段面３１、中段面３２、下段面３３の３段階のＸ−Ｘ断面図から明白なように互いに略平行な、平坦面で構成されている。図５において、上段面３１は白抜きで示し、中段面３２は間隔があらいハッチングで示し、下段面３３は間隔が密なハッチングで示している。
【００３９】
第１の空気潤滑面３０の構造を説明する。この第１の空気潤滑面３０には、内周側端４３、外周側端４４から所定間隔隔てて形成した第１のクロスレール３４、第２のクロスレール３５と、空気流入端４１、内周側端４３から所定間隔隔てられ空気流出端４２まで形成された内側のサイドレール３６と、空気流入端４１、外周側端４４から所定間隔隔てられ空気流出端４２まで形成された外側のサイドレール３７とを相互につないで中段面３２が構成されている。
【００４０】
中段面３２上に、内周側端４３側の空気流入端４１側に第１の正圧発生面３８と、内周側端４３側の空気流出端４２側に第２の正圧発生面３８’と、外周側端４４側の空気流入端４１側に第３の正圧発生面３９と、外周側端４４側の空気流出端４２側に第４の正圧発生面３９’が上段面３１として形成されている。そして、中段面３２に囲まれる形で負圧発生凹部４８と独立した独立負圧発生凹部４９が構成されている。
【００４１】
空気流入端４１はディスク媒体２の表面が回転する方向に向いている。回転するディスク媒体２は、粘性効果によって、ディスク媒体２の摺動方向の空気流を空気流入端４１から第１の空気潤滑面３０下に流入させる。空気流により第１の空気潤滑面３０に発生する圧力でヘッドスライダ３をディスク媒体２から遠ざける方向に作用する圧力を正圧と呼び、ヘッドスライダ３をディスク媒体２に近づける方向に作用する圧力を負圧と呼ぶ。
【００４２】
磁気変換器あるいは読み取り書き込みヘッド１３は、通常、上段面３１の空気流出端４２近傍に位置している。
【００４３】
本実施の形態１では、上段面３１と中段面３２との落差は０．２μｍであり、中段面３２と下段面３３との落差は２．８μｍである。
【００４４】
次に本実施の形態１の第１の空気潤滑面３０の作用効果を説明するため従来例の空気潤滑面との形状の違いを述べる。図１４と図１５に示す独立負圧発生凹部を形成しない従来例における空気潤滑面３０Ｂ，空気潤滑面３０Ｃについて、まず説明する。図１４，図１５に示す記号で図５と同じ部分には同じ記号で示す。空気潤滑面３０Ｂは図１４に示すように本実施の形態１の図５に示した第１の空気潤滑面３０の第１のクロスレール３４と第２のクロスレール３５を連結し（粗いハッチングで表示）、独立した独立負圧発生凹部４９を形成しない形状となっている。空気潤滑面３０Ｃは図１５に示すように本実施の形態１の図５に示した第１の空気潤滑面３０の第２のクロスレール３５を形成せず負圧発生凹部４８Ｃが大きく形成されている。
【００４５】
図６は図５に示す本実施の形態１における第１の空気潤滑面３０に形成される圧力分布、図１６は前記従来例の図１４に示す空気潤滑面３０Ｂに形成される圧力分布、図１７は前記従来例の図１５に示す空気潤滑面３０Ｃに形成される圧力分布の各解析結果を示す図である。図１６，図１７では負圧の大きい領域は１つ形成（図１６中Ｃ部、図１７中Ｄ部）されているだけであるのに対し、図６の圧力分布図では、図５におけるでは負圧発生凹部４８と独立した独立負圧発生凹部４９との２つの負圧の大きい領域（図６中Ａ部、Ｂ部）が形成されていることがわかる。また、本実施の形態１の第１の空気潤滑面３０（図５）、空気潤滑面３０Ｂ（図１４）、空気潤滑面３０Ｃ（図１５）のピッチ角剛性、浮上量剛性の解析結果を（表１）に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
（表１）から図５に示した実施の形態１における独立した独立負圧発生凹部４９を形成した第１の空気潤滑面３０は、従来例の図１４に示す空気潤滑面３０Ｂと同程度の浮上量剛性を確保しつつ、従来例の図１５に示す空気潤滑面３０Ｃよりも大きなピッチ剛性を得ている。これは、本実施の形態１における第１の空気潤滑面３０は、従来例の空気潤滑面３０Ｂ（図１４）と同形状の負圧発生凹部４８を形成したことで浮上量剛性を確保し、独立した独立負圧発生凹部４９を負圧発生凹部４８の空気流入端４１側に配設したことで、ピッチ角剛性を高め、さらに独立した独立負圧発生凹部４９をピボット位置４５よりも空気流入端４１側に、負圧発生凹部４８をピボット位置４５よりも空気流出端４２側に形成することで、独立した独立負圧発生凹部４９を形成した効果だけでなく、ピボット位置４５の空気流入端４１側と空気流出端４２側で負圧のバランスをとり、従来例の空気潤滑面３０Ｃ（図１５）よりも大きなピッチ角剛性を得ている。
【００４８】
すなわち本実施の形態１によれば、独立した独立負圧発生凹部４９を負圧発生凹部４８の空気流入端４１側に形成することにより、ヘッドスライダ３のピッチ角剛性を高めることが可能であり、スライダ縦軸方向の浮上姿勢の安定化を図ることが可能となる。さらに独立した独立負圧発生凹部４９をピボット位置４５の空気流入端４１側に、負圧発生凹部４８を空気流出端４２側に形成したことにより、さらに大きなピッチ角剛性を確保し、ヘッドスライダ３の縦軸方向のより安定した浮上姿勢を得ることが可能となる。
【００４９】
また、本実施の形態１では独立した独立負圧発生凹部４９を下段面３３を中段面３２で囲むことで形成してあるので、正圧発生面である上段面３１の配設位置に関係なく、独立した独立負圧発生凹部４９を形成することが可能となっている。
【００５０】
なお、図７〜図９は本実施の形態１における第２の空気潤滑面３０Ｄ，第３の空気潤滑面３０Ｅ、第４の空気潤滑面３０Ｆの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）である。これら各空気潤滑面３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆはいずれも、独立した独立負圧発生凹部４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆをそれぞれ空気流入端４１側に形成したことで、浮上量剛性とピッチ角剛性の両立を図ることが可能である。
【００５１】
（実施の形態２）
図１０は本発明の実施の形態２におけるヘッドスライダ３の第１の空気潤滑面３０Ｇの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）である。その他の磁気ディスク装置の構造は実施の形態１と同様である。図１０に示す第１の空気潤滑面３０Ｇには、空気流入端４１、内周側端４３、外周側端４４から所定の間隔隔てて形成した第１のクロスレール３４Ｇ、第２のクロスレール３５Ｇと空気流入端４１、内周側端４３から所定間隔隔てられ空気流出端４２まで形成された内周側のサイドレール３６Ｇと、空気流入端４１、外周側端４４から所定間隔隔てられ空気流出端４２まで形成された外周側のサイドレール３７Ｇとを相互につないで中段面３２が構成されている。中段面３２上にクロスレール３８Ｇと内周側のサイドレール３９Ｇと外周側のサイドレール４０Ｇとで上段面３１が構成されている。中段面３２に囲まれる形で下段面３３よりなる負圧発生凹部４８Ｇと内周側の独立した独立負圧発生凹部４９Ｇと外周側の独立した独立負圧発生凹部４９’Ｇが構成されている。
【００５２】
本実施の形態２では、上段面３１と中段面３２との落差は０．２μｍであり、中段面３２と下段面３３との落差は２．８μｍである。
【００５３】
次に本実施の形態２の第１の空気潤滑面３０Ｇの作用効果を説明するため、従来例の空気潤滑面との形状の違いを述べる。
【００５４】
図１８は独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇを形成しない従来例における空気潤滑面３０Ｈの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）である。従来例の図１８に示す空気潤滑面３０Ｈは図１０に示した第１の空気潤滑面３０Ｇにある独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇを形成している位置まで負圧発生凹部４８Ｈを拡大形成している。
【００５５】
図１１は本実施の形態２における第１の空気潤滑面３０Ｇ（図１０）に形成される圧力分布、図１９は従来例の空気潤滑面３０Ｈ（図１８）に形成される圧力分布の解析結果を示している。図１１（ａ），図１９（ａ）はＩＤ１１における圧力分布でありスキュー角−９゜、図１１（ｂ），図１９（ｂ）はＯＤ１２における圧力分布でありスキュー角１４゜の場合である。図１１（ａ），図１９（ａ）からＩＤ１１では内周側端４３側に負圧が偏って発生し、図１１（ｂ），図１９（ｂ）からＯＤ１２では外周側端４４側に負圧が偏って発生していることがわかる。しかし、図１１に示す第１の空気潤滑面３０Ｇの場合、独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇをピボット位置４５の内周側端４３側と外周側端４４側にそれぞれ形成してあるので、独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇ内での負圧の偏りはあるものの、第１の空気潤滑面３０Ｇ全体での負圧の偏りは、空気潤滑面３０Ｈに比べると小さくできる。
【００５６】
スキュー角０゜における第１の空気潤滑面３０Ｇと空気潤滑面３０Ｈのロール角剛性を（表２）に示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
（表２）から明らかなように、ピボット位置４５の内周側端４３側と外周側端４４側にそれぞれ独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇを形成した本実施の形態２の第１の空気潤滑面３０Ｇ（図１０）の方が、従来例の空気潤滑面３０Ｈ（図１８）に比べロール角剛性が高くなっている。
【００５９】
図１２は本実施の形態２における第１の空気潤滑面３０Ｇ（図１０）と従来例の空気潤滑面３０Ｈ（図１８）のロール角変動を示す図である。これはＩＤ１１からＯＤ１２までの各トラック位置でのロール角の解析結果であり、図１２から明らかなように、本実施の形態２における第１の空気潤滑面３０Ｇ（図１０）は従来例の空気潤滑面３０Ｈ（図１８）に比べロール角変動が小さいことがわかる。
【００６０】
すなわち、本実施の形態２によれば、図１０に示すように独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇをピボット位置４５の内周側端４３側と外周側端４４側にそれぞれ形成することで、ヘッドスライダ３のロール角剛性を高め、ＩＤ１１からＯＤ１２までのロール角変動を抑制することが可能であり、スライダ横軸方向の浮上姿勢の安定化を図ることが可能となる。
【００６１】
さらに、本実施の形態２で示した第１の空気潤滑面３０Ｇのように、中段面３２で囲まれた下段面３３で独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇを形成すれば、正圧発生面である上段面３１の配設位置に関係なく独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇを形成することが可能である。
【００６２】
なお、図１３は本発明の実施の形態２における第２の空気潤滑面３０Ｉの正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）である。この第２の空気潤滑面３０Ｉは、独立した独立負圧発生凹部４９Ｉ，４９’Ｉをピボット位置４５よりも空気流入端４１側で、かつ内周側端４３側と外周側端４４側にそれぞれ形成したことで、ロール角剛性を高めるだけでなく、ピッチ角剛性を高める効果も有する。
【００６３】
なお本発明の実施の形態１と実施の形態２では、ヘッドは磁気ヘッドとしたが、例えば光ヘッドであってもよいことは勿論である。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように本発明は、空気潤滑面に空気流出端が開放された負圧発生凹部と別に独立した独立負圧発生凹部を空気流入端側に設ける形状とすることによりヘッドスライダの縦軸方向の浮上剛性を高め、ヘッドスライダ縦軸方向の安定した浮上姿勢が得られるという優れた効果を有する。
【００６５】
また、ヘッドスライダの横軸方向の浮上剛性を高めることで、ヘッドスライダ横軸方向の安定した浮上姿勢が得られるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気ディスク装置の内部斜視図
【図２】図１の磁気ディスク装置の断面図
【図３】図１，図２のディスク媒体２の中の１枚を上から見た詳細図
【図４】ヘッドスライダの浮上姿勢を説明する模式側面図
【図５】本発明の実施の形態１における第１の空気潤滑面３０の形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図６】図５に示す本実施の形態１における第１の空気潤滑面３０の圧力分布図
【図７】本発明の実施の形態１における第２の空気潤滑面３０Ｄの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図８】本発明の実施の形態１における第３の空気潤滑面３０Ｅの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図９】本発明の実施の形態１における第４の空気潤滑面３０Ｆの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図１０】本発明の実施の形態２における第１の空気潤滑面３０Ｇの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図１１】本発明の実施の形態２における第１の空気潤滑面３０Ｇの圧力分布図
【図１２】本発明の実施の形態２における第１の空気潤滑面３０Ｇと従来例の空気潤滑面３０Ｈのロール角変動を示す図
【図１３】本発明の実施の形態２における第２の空気潤滑面３０Ｉの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図１４】従来例における空気潤滑面３０Ｂの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図１５】従来例における空気潤滑面３０Ｃの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図１６】図１４の従来例における空気潤滑面３０Ｂの圧力分布図
【図１７】図１５の従来例における空気潤滑面３０Ｃの圧力分布図
【図１８】従来例における空気潤滑面３０Ｈの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図１９】図１８の従来例における空気潤滑面３０Ｈの圧力分布図
【符号の説明】
１ 主軸
２ ディスク媒体
３ ヘッドスライダ
５ アクチュエータ・アームの組
６ ボイスコイルモータ
７ ハウジング
８ モーター
１１ 内直径（ＩＤ）
１２ 外直径（ＯＤ）
１３ 磁気変換器あるいは読み取り書き込みヘッド
１４ サスペンション
１５ ピボット
２０ アクチュエータ軸
３０ 空気潤滑面
３１ 上段面
３２ 中段面
３３ 下段面
３４ 第１のクロスレール
３５ 第２のクロスレール
３６ 内側のサイドレール
３７ 外側のサイドレール
３８ 第１の正圧発生面
３８’ 第２の正圧発生面
３９ 第３の正圧発生面
３９’ 第４の正圧発生面
４１ 空気流入端
４２ 空気流出端
４３ 内周側端
４４ 外周側端
４５ ピボット位置
４８ 負圧発生凹部
４９ 独立負圧発生凹部
５０ ヘッドスライダの縦軸
５１ ヘッドスライダの横軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク装置等に用いられているヘッドスライダ、特に負圧利用型ヘッドスライダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置の記録密度の向上は著しく、その記録密度の増加は年率１００％ともいわれている。磁気ディスク装置では、ディスク媒体と磁気ヘッドを搭載したヘッドスライダとの接触による摩耗損傷を避けるために、ディスク媒体が停止している状態ではヘッドスライダをディスク媒体に接触させ、ディスク媒体が回転しディスク媒体と磁気ヘッドとの間で記録再生を行う際には、ディスク媒体の回転で発生する空気流によって、ヘッドスライダをディスク媒体より浮上させるようにした、コンタクト・スタート・ストップ（CSS）方式といわれる起動停止方式が採用されている。
【０００３】
あるいは、特開平１１−１８５２４６号公報に記載されているような、ディスク媒体の回転停止時には、ディスク媒体の外周に配設されたランプとよばれる傾斜面上にサスペンションを摺動待避させるいわゆるアンロードを行うことで、ヘッドスライダをディスク媒体から離反した状態で支持するようにしたランプロード方式といわれる起動停止方式が採用されている。
【０００４】
磁気ディスク装置では、記録密度の増加にともない、記録再生を行う際のヘッドスライダのディスク媒体に対する浮上量は小さくなる傾向にある。この浮上量の低下は、ヘッドスライダの空気潤滑面を複数の高さの異なる略平面で形成し、ヘッドスライダとディスク媒体との隙間が小さくなるように高く形成された略平面で正圧を発生し、ヘッドスライダとディスク媒体との隙間が大きくなるように低く形成された略平面で負圧を発生し、正圧と負圧とのバランスをとり浮上するいわゆる負圧利用型ヘッドスライダによって達成されるものであり、特許第１５０５８７８号，特許第２７７８５１８号，特許第２８０３６３９号等に開示されている。
【０００５】
今日の磁気ディスク装置は，速いアクセス速度を得るためにレコードプレーヤのトーンアームに似た回転型アクチュエータを備えている。回転型アクチュエータを使用していることにより、ヘッドスライダとディスク媒体との摺動およびヘッドスライダ下の空気流はもはや本質的に一方向的ではなくなり、ヘッドスライダの縦軸に関してさまざまな角度に広がっている。加えて、アクセス中のアクチュエータの高速な探索動作が、ヘッドスライダとディスク媒体との間の摺動方向およびヘッドスライダ下を流れる空気流の方向が縦軸に対して傾く原因となっている。したがって、近年の回転型アクチュエータ・磁気ディスク装置においては、摺動方向は、もはやヘッドスライダの前方から後方への縦軸方向、あるいはわずかにそれから逸れる程度とは考えられない。
【０００６】
ヘッドスライダの縦軸に対するディスク媒体の摺動方向の角度は、スキュー角と呼ばれる。摺動方向が、ヘッドスライダの外側の端または外にあたるようにアクチュエータ・アームが位置しているときは、スキュー角は正である。ヘッドスライダの内側の端またはハブにあたるようにアクチュエータ・アームが位置しているときは、スキュー角は負である。
【０００７】
磁気ディスク装置のアクチュエータ・アームは、その先端にヘッドスライダが取り付けられており、その中に読取り書込み磁気ヘッドを内蔵している。一般的に、磁気ヘッドは空気潤滑面の空気流出端近傍に配設される。ディスク媒体の回転にともなって発生する空気流を空気潤滑面とディスク媒体表面の間に引き込み、それによってヘッドスライダはディスク媒体から浮上している。こうしてヘッドスライダは、回転するディスク媒体上を浮動する。その浮動高度は、空気潤滑膜の厚さであり、即ちディスク媒体表面とヘッドスライダとの距離である。
【０００８】
このように、ヘッドスライダのディスク媒体に対向する面は空気潤滑面をなし、ヘッドスライダとディスク媒体記憶面との間の自己加圧式の空気潤滑膜を形成しかつこれを維持している。この膜によって、ディスク媒体回転中にヘッドスライダとディスク媒体が機械的に接触しにくくなり、摩擦および摩耗が抑制されている。
【０００９】
データアクセスを行う際、ヘッドスライダはディスク媒体内周からディスク媒体外周までの範囲で移動するが、この場合、ヘッドスライダの浮上量および浮上姿勢は変動する。これは、回転型アクチュエータ・磁気ディスク装置においては、ディスク媒体の半径位置によってヘッドスライダとディスク媒体との摺動速度のみならずスキュー角もあわせて変動するために、空気潤滑面に生じる圧力分布が変動するためである。このようなヘッドスライダの浮上量変動は、磁気ヘッドの電磁変換効率を悪化させる。このため、高記録密度が要求される磁気ディスク装置においては、ディスク媒体内周から外周に渡って磁気ヘッド位置での浮上量が均一であることが要求され、ヘッドスライダの低浮上量化にともない、浮上量変動に対する要求はますます厳しくなっている。
【００１０】
そこで、空気潤滑面に配設する負圧発生凹部を磁気ヘッドが搭載されている空気流出端側に形成し、磁気ヘッド近傍の空気膜剛性を高めることで浮上量変動を抑制することが行われている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ヘッドスライダの浮上姿勢の変動は、前述の磁気ヘッド位置において一定浮上が求められるヘッドスライダにおいては、最小浮上量位置での浮上量低下を招きヘッドクラッシュを誘発する恐れがあるため、ヘッドスライダは安定した浮上姿勢を維持する必要がある。
【００１２】
負圧発生凹部を空気潤滑面に設けた負圧利用型ヘッドスライダを構成する場合、一般的に負圧発生凹部は空気潤滑面に形成された正圧発生面であるクロスレールと、サイドレールに囲まれ、空気流出端側が開放された正圧発生面より低い略平面で単一に形成されるが、前述のように負圧発生凹部を空気流出端側に形成して磁気ヘッド位置での浮上量変動を抑制しようとすると、空気流入端側での負圧発生凹部がなくなり、ヘッドスライダ縦軸方向の浮上姿勢を維持する空気膜剛性、いわゆるピッチ角剛性が小さくなってしまうという問題がある。
【００１３】
あるいは、単一の負圧発生凹部では、スキュー角変動にともない、負圧発生凹部内での圧力分布が変化するため、ヘッドスライダ横軸方向の浮上姿勢が変化してしまうという問題がある。
【００１４】
本発明はこのような不都合に鑑みて創案されたものであって、空気流入端側に独立した独立負圧発生凹部を形成し、空気膜剛性を高め、ヘッドスライダ縦軸方向の安定した浮上姿勢が得られるヘッドスライダの提供を目的としている。
【００１５】
さらに、本発明は、空気潤滑面の空気流入端側に独立した独立負圧発生凹部、空気流出端側に負圧発生凹部を形成することで、負圧のバランスをとり、ヘッドスライダ縦軸方向の安定した浮上姿勢が得られるヘッドスライダの提供を目的としている。
【００１６】
さらに、本発明は、空気潤滑面のディスク内周側端側とディスク外周側端側のそれぞれに独立した独立負圧発生凹部を形成することで、スキュー角変動によって生じる圧力分布変化によるヘッドスライダ横軸方向の浮上姿勢の変化を抑制することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るヘッドスライダは、このような目的を達成するため、ディスク媒体に対向する空気潤滑面が、前記ディスク媒体の回転に伴って発生する空気流を引き込む側にある空気流入端と、前記空気流が吐き出される側にある空気流出端と、ディスク外周側端とディスク内周側端に囲まれてなり、前記空気潤滑面は、前記空気流出端を開放した部分として形成された負圧発生凹部と、周囲を高い平面で囲まれて独立して形成された独立負圧発生凹部と、正圧発生面を有するヘッドスライダにおいて、前記独立負圧発生凹部の形成位置が、前記負圧発生凹部よりも空気流入端側にあり、かつ、前記空気流入端から前記空気流出端までの前記空気流の圧力分布が、前記独立負圧発生凹部によって負圧になり、前記正圧発生面によって正圧に変化し、そして前記負圧発生凹部によって負圧に変化する経路をもつことを特徴としている。
【００１８】
この発明によれば、磁気ヘッド位置での浮上量変動をなんら悪化させることなく、空気流入端側と空気流出端側で負圧のバランスをとり、ヘッドスライダ縦軸方向の空気膜剛性を高め、ヘッドスライダ縦軸方向の浮上姿勢の変動を抑制できるという優れた効果が得られる。
【００２１】
あるいは、本発明に係るヘッドスライダは、このような目的を達成するため、ディスク媒体に対向する空気潤滑面が、前記ディスク媒体の回転に伴って発生する空気流を引き込む側にある空気流入端と、前記空気流が吐き出される側にある空気流出端と、ディスク外周側端とディスク内周側端に囲まれてなり、前記空気潤滑面は、前記空気流出端を開放した部分として形成された負圧発生凹部と、周囲を高い平面で囲まれて独立して形成された独立負圧発生凹部と、正圧発生面を有し、前記独立負圧発生凹部の形成位置が、前記負圧発生凹部よりも空気流入端側にあり、かつ、前記ディスク外周側端の側と前記ディスク内周側端の側にそれぞれ１つあり、前記空気潤滑面の反対面にサスペンションの先端部にあるピボットと接触するピボット位置があるヘッドスライダにおいて、前記独立負圧発生凹部は前記ピボット位置よりも空気流入端側にあり、前記ディスク外周側端から前記ディスク内周側端までの前記空気流の圧力分布が、前記ディスク外周側端の独立負圧発生凹部によって負圧になり、前記正圧発生面によって正圧に変化し、そして前記ディスク内周側端の独立負圧発生凹部によって負圧に変化する経路をもつことを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、押圧されるピボット位置のディスク内周側端側とディスク外周側端側で負圧のバランスをとり、ヘッドスライダ横軸方向の剛性を高め、ヘッドスライダ横軸方向の浮上姿勢の変動を抑制できるという優れた効果が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に係るヘッドスライダは、ディスク媒体に対向する空気潤滑面が、前記ディスク媒体の回転に伴って発生する空気流を引き込む側にある空気流入端と、前記空気流が吐き出される側にある空気流出端と、ディスク外周側端とディスク内周側端に囲まれてなり、前記空気潤滑面は、前記空気流出端を開放した部分として形成された負圧発生凹部と、周囲を高い平面で囲まれて独立して形成された独立負圧発生凹部と、正圧発生面を有するヘッドスライダにおいて、前記独立負圧発生凹部の形成位置が、前記負圧発生凹部よりも空気流入端側にあり、かつ、前記空気流入端から前記空気流出端までの前記空気流の圧力分布が、前記独立負圧発生凹部によって負圧になり、前記正圧発生面によって正圧に変化し、そして前記負圧発生凹部によって負圧に変化する経路をもつことを特徴としている。
【００２４】
この構成を採用した際には、磁気ヘッド位置での浮上量変動をなんら悪化させることなく、空気流入端側と空気流出端側で負圧のバランスをとり、ヘッドスライダ縦軸方向の空気膜剛性を高め、ヘッドスライダ縦軸方向の浮上姿勢の変動を抑制できるという作用が確保される。
【００２７】
本発明の請求項５に係るヘッドスライダは、ディスク媒体に対向する空気潤滑面が、前記ディスク媒体の回転に伴って発生する空気流を引き込む側にある空気流入端と、前記空気流が吐き出される側にある空気流出端と、ディスク外周側端とディスク内周側端に囲まれてなり、前記空気潤滑面は、前記空気流出端を開放した部分として形成された負圧発生凹部と、周囲を高い平面で囲まれて独立して形成された独立負圧発生凹部と、正圧発生面を有し、前記独立負圧発生凹部の形成位置が、前記負圧発生凹部よりも空気流入端側にあり、かつ、前記ディスク外周側端の側と前記ディスク内周側端の側にそれぞれ１つあり、前記空気潤滑面の反対面にサスペンションの先端部にあるピボットと接触するピボット位置があるヘッドスライダにおいて、前記独立負圧発生凹部は前記ピボット位置よりも空気流入端側にあり、前記ディスク外周側端から前記ディスク内周側端までの前記空気流の圧力分布が、前記ディスク外周側端の独立負圧発生凹部によって負圧になり、前記正圧発生面によって正圧に変化し、そして前記ディスク内周側端の独立負圧発生凹部によって負圧に変化する経路をもつことを特徴としている。
【００２８】
この構成を採用した際には、押圧されるピボット位置のディスク内周側端側とディスク外周側端側で負圧のバランスをとり、ヘッドスライダ横軸方向の剛性を高め、ヘッドスライダ横軸方向の浮上姿勢の変動を抑制できるという作用が確保される。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は磁気ディスク装置の内部の斜視図、図２は図１の磁気ディスク装置の断面図である。磁気ディスク装置はハウジングカバー（図示せず）により覆われている。アクチュエータ軸２０に回転可能に取り付けられたアクチュエータ・アームの組５のそれぞれの先端には、サスペンション１４が取り付けられている。それぞれのサスペンション１４の先端には、磁気変換器あるいは読み取り書き込みヘッド１３（図４参照）を運ぶヘッドスライダ３が取り付けられている。
【００３１】
ハウジング７内には主軸１が装着されている。主軸１には、多数のディスク媒体２が回転可能に間隔をあけて取り付けられている。ディスク媒体２は、モーター８によって回転する主軸１とともに矢印Ａで示す方向に回転する。ヘッドスライダ３の中にあって、アクチュエータ・アームの組５で位置決めされるヘッド１３（図４参照）によって、情報がディスク媒体２上に書き込まれあるいはディスク媒体２から読み取られる。
【００３２】
ディスク媒体２のそれぞれの表面と裏面の両方にヘッドスライダ３が設けられており、各ディスク媒体２の表面と裏面に情報が書き込まれあるいはディスク媒体２から読み取られる。
【００３３】
ボイスコイルモータ６によって、アクチュエータ・アームの組５に動力があたえられ、アクチュエータ・アームの組５はアクチュエータ軸２０の周りを回転する。
【００３４】
ヘッドスライダ３とそれに一体化された磁気変換器（図示せず）は、データの磁気的表示をディスク媒体２上のどのトラックにでも記憶できるようにディスク媒体２の表面上を動く。磁気ディスク装置中では、この磁気変換器の動きは、アクチュエータ軸２０の周りの回転によるものである。アクチュエータ・アームの組５を回転させることで、ヘッドスライダ３及びその中の磁気変換器は、ディスク媒体２の表面上のどのトラックの上にでも位置することができる。
【００３５】
図３は図１，図２のディスク媒体２の中の１枚を上から見た詳細図である。磁気ディスク装置の技術としてよく知られているように、それぞれのディスク媒体２には、磁気情報が記録される同心状のトラックの列がある。内直径（ＩＤ）１１は、データが記憶される最も内側の同心トラックである。外直径（ＯＤ）１２は、データが記憶される最も外側の同心トラックである。ヘッドスライダ３の縦軸５０（図５参照）に対するディスク媒体２表面の摺動方向はスキュー角と呼ばれており、ＩＤ１１からＯＤ１２にいたるまでの間で大きく変化する。また、アクチュエータ軸２０へのアクチュエータ・アームの組５の取り付け位置に依存する。スキュー角は、正にも負にもなる。摺動方向がヘッドスライダ３の外周側端４４（図５参照）にあたるようにアクチュエータ・アームの組５が位置している場合には、スキュー角は正であるという。摺動方向がヘッドスライダ３の内周側端４３（図５参照）にあたるようにアクチュエータ・アームの組５が位置している場合には、スキュー角は負であるという。本実施の形態１においては、回転型アクチュエータ・アームの組５は、ＯＤ１２においてスキュー角が最大となり、ＩＤ１１において最小となるように設置されている。なおＯＤ１２でのスキュー角は１４度、ＩＤ１１でのスキュー角は−９度である。
【００３６】
図４はディスク媒体２が記録再生を行う定常回転している際の、ヘッドスライダ３の浮上姿勢を説明する模式側面図である。図４に示すように、ディスク媒体２の回転速度が記録再生を行う所定の回転速度、本実施の形態１では４２００ｒｐｍで定常回転をしている際には、ヘッドスライダ３はディスク媒体２表面から浮上し、磁気変換器あるいは読み取り書き込みヘッド１３を搭載した空気流出端４２側の浮上量が小さくなる浮上姿勢をとる。このヘッドスライダ３の縦軸方向のヘッドスライダ３のディスク媒体２に対する傾きを一般にピッチ角Ｐθという。ピッチ角は空気流入端４１側に比べ空気流出端４２側の浮上量が小さい場合、正である。
【００３７】
また、ヘッドスライダ３の横軸方向のヘッドスライダ３のディスク媒体２に対する傾きをロール角という（図示せず）。また、ヘッドスライダ３はサスペンション１４の先端部にあるピボット１５を介して接している。
【００３８】
図５は本発明の実施の形態１におけるヘッドスライダ３の第１の空気潤滑面３０の形状を示す正面図（１）、そのＸ−Ｘ断面図（２）である。ここで、５０はヘッドスライダ３の縦軸、５１は横軸を示す。第１の空気潤滑面３０は、図４に示すようにヘッドスライダ３の下面に固定され、ディスク媒体２に対向している。第１の空気潤滑面３０の形状は、型成形、エッチング、レーザ切削加工、イオン粉砕加工、汎用の機械加工、あるいは他の種々の方法によって形成される。第１の空気潤滑面３０は上段面３１、中段面３２、下段面３３の３段階のＸ−Ｘ断面図から明白なように互いに略平行な、平坦面で構成されている。図５において、上段面３１は白抜きで示し、中段面３２は間隔があらいハッチングで示し、下段面３３は間隔が密なハッチングで示している。
【００３９】
第１の空気潤滑面３０の構造を説明する。この第１の空気潤滑面３０には、内周側端４３、外周側端４４から所定間隔隔てて形成した第１のクロスレール３４、第２のクロスレール３５と、空気流入端４１、内周側端４３から所定間隔隔てられ空気流出端４２まで形成された内側のサイドレール３６と、空気流入端４１、外周側端４４から所定間隔隔てられ空気流出端４２まで形成された外側のサイドレール３７とを相互につないで中段面３２が構成されている。
【００４０】
中段面３２上に、内周側端４３側の空気流入端４１側に第１の正圧発生面３８と、内周側端４３側の空気流出端４２側に第２の正圧発生面３８’と、外周側端４４側の空気流入端４１側に第３の正圧発生面３９と、外周側端４４側の空気流出端４２側に第４の正圧発生面３９’が上段面３１として形成されている。そして、中段面３２に囲まれる形で負圧発生凹部４８と独立した独立負圧発生凹部４９が構成されている。
【００４１】
空気流入端４１はディスク媒体２の表面が回転する方向に向いている。回転するディスク媒体２は、粘性効果によって、ディスク媒体２の摺動方向の空気流を空気流入端４１から第１の空気潤滑面３０下に流入させる。空気流により第１の空気潤滑面３０に発生する圧力でヘッドスライダ３をディスク媒体２から遠ざける方向に作用する圧力を正圧と呼び、ヘッドスライダ３をディスク媒体２に近づける方向に作用する圧力を負圧と呼ぶ。
【００４２】
磁気変換器あるいは読み取り書き込みヘッド１３は、通常、上段面３１の空気流出端４２近傍に位置している。
【００４３】
本実施の形態１では、上段面３１と中段面３２との落差は０．２μｍであり、中段面３２と下段面３３との落差は２．８μｍである。
【００４４】
次に本実施の形態１の第１の空気潤滑面３０の作用効果を説明するため従来例の空気潤滑面との形状の違いを述べる。図１４と図１５に示す独立負圧発生凹部を形成しない従来例における空気潤滑面３０Ｂ，空気潤滑面３０Ｃについて、まず説明する。図１４，図１５に示す記号で図５と同じ部分には同じ記号で示す。空気潤滑面３０Ｂは図１４に示すように本実施の形態１の図５に示した第１の空気潤滑面３０の第１のクロスレール３４と第２のクロスレール３５を連結し（粗いハッチングで表示）、独立した独立負圧発生凹部４９を形成しない形状となっている。空気潤滑面３０Ｃは図１５に示すように本実施の形態１の図５に示した第１の空気潤滑面３０の第２のクロスレール３５を形成せず負圧発生凹部４８Ｃが大きく形成されている。
【００４５】
図６は図５に示す本実施の形態１における第１の空気潤滑面３０に形成される圧力分布、図１６は前記従来例の図１４に示す空気潤滑面３０Ｂに形成される圧力分布、図１７は前記従来例の図１５に示す空気潤滑面３０Ｃに形成される圧力分布の各解析結果を示す図である。図１６，図１７では負圧の大きい領域は１つ形成（図１６中Ｃ部、図１７中Ｄ部）されているだけであるのに対し、図６の圧力分布図では、図５におけるでは負圧発生凹部４８と独立した独立負圧発生凹部４９との２つの負圧の大きい領域（図６中Ａ部、Ｂ部）が形成されていることがわかる。また、本実施の形態１の第１の空気潤滑面３０（図５）、空気潤滑面３０Ｂ（図１４）、空気潤滑面３０Ｃ（図１５）のピッチ角剛性、浮上量剛性の解析結果を（表１）に示す。
【００４６】
【表１】
（表１）から図５に示した実施の形態１における独立した独立負圧発生凹部４９を形成した第１の空気潤滑面３０は、従来例の図１４に示す空気潤滑面３０Ｂと同程度の浮上量剛性を確保しつつ、従来例の図１５に示す空気潤滑面３０Ｃよりも大きなピッチ剛性を得ている。これは、本実施の形態１における第１の空気潤滑面３０は、従来例の空気潤滑面３０Ｂ（図１４）と同形状の負圧発生凹部４８を形成したことで浮上量剛性を確保し、独立した独立負圧発生凹部４９を負圧発生凹部４８の空気流入端４１側に配設したことで、ピッチ角剛性を高め、さらに独立した独立負圧発生凹部４９をピボット位置４５よりも空気流入端４１側に、負圧発生凹部４８をピボット位置４５よりも空気流出端４２側に形成することで、独立した独立負圧発生凹部４９を形成した効果だけでなく、ピボット位置４５の空気流入端４１側と空気流出端４２側で負圧のバランスをとり、従来例の空気潤滑面３０Ｃ（図１５）よりも大きなピッチ角剛性を得ている。
【００４８】
すなわち本実施の形態１によれば、独立した独立負圧発生凹部４９を負圧発生凹部４８の空気流入端４１側に形成することにより、ヘッドスライダ３のピッチ角剛性を高めることが可能であり、スライダ縦軸方向の浮上姿勢の安定化を図ることが可能となる。さらに独立した独立負圧発生凹部４９をピボット位置４５の空気流入端４１側に、負圧発生凹部４８を空気流出端４２側に形成したことにより、さらに大きなピッチ角剛性を確保し、ヘッドスライダ３の縦軸方向のより安定した浮上姿勢を得ることが可能となる。
【００４９】
また、本実施の形態１では独立した独立負圧発生凹部４９を下段面３３を中段面３２で囲むことで形成してあるので、正圧発生面である上段面３１の配設位置に関係なく、独立した独立負圧発生凹部４９を形成することが可能となっている。
【００５０】
なお、図７〜図９は本実施の形態１における第２の空気潤滑面３０Ｄ，第３の空気潤滑面３０Ｅ、第４の空気潤滑面３０Ｆの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）である。これら各空気潤滑面３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆはいずれも、独立した独立負圧発生凹部４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆをそれぞれ空気流入端４１側に形成したことで、浮上量剛性とピッチ角剛性の両立を図ることが可能である。
【００５１】
（実施の形態２）
図１０は本発明の実施の形態２におけるヘッドスライダ３の第１の空気潤滑面３０Ｇの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）である。その他の磁気ディスク装置の構造は実施の形態１と同様である。図１０に示す第１の空気潤滑面３０Ｇには、空気流入端４１、内周側端４３、外周側端４４から所定の間隔隔てて形成した第１のクロスレール３４Ｇ、第２のクロスレール３５Ｇと空気流入端４１、内周側端４３から所定間隔隔てられ空気流出端４２まで形成された内周側のサイドレール３６Ｇと、空気流入端４１、外周側端４４から所定間隔隔てられ空気流出端４２まで形成された外周側のサイドレール３７Ｇとを相互につないで中段面３２が構成されている。中段面３２上にクロスレール３８Ｇと内周側のサイドレール３９Ｇと外周側のサイドレール４０Ｇとで上段面３１が構成されている。中段面３２に囲まれる形で下段面３３よりなる負圧発生凹部４８Ｇと内周側の独立した独立負圧発生凹部４９Ｇと外周側の独立した独立負圧発生凹部４９’Ｇが構成されている。
【００５２】
本実施の形態２では、上段面３１と中段面３２との落差は０．２μｍであり、中段面３２と下段面３３との落差は２．８μｍである。
【００５３】
次に本実施の形態２の第１の空気潤滑面３０Ｇの作用効果を説明するため、従来例の空気潤滑面との形状の違いを述べる。
【００５４】
図１８は独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇを形成しない従来例における空気潤滑面３０Ｈの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）である。従来例の図１８に示す空気潤滑面３０Ｈは図１０に示した第１の空気潤滑面３０Ｇにある独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇを形成している位置まで負圧発生凹部４８Ｈを拡大形成している。
【００５５】
図１１は本実施の形態２における第１の空気潤滑面３０Ｇ（図１０）に形成される圧力分布、図１９は従来例の空気潤滑面３０Ｈ（図１８）に形成される圧力分布の解析結果を示している。図１１（ａ），図１９（ａ）はＩＤ１１における圧力分布でありスキュー角−９゜、図１１（ｂ），図１９（ｂ）はＯＤ１２における圧力分布でありスキュー角１４゜の場合である。図１１（ａ），図１９（ａ）からＩＤ１１では内周側端４３側に負圧が偏って発生し、図１１（ｂ），図１９（ｂ）からＯＤ１２では外周側端４４側に負圧が偏って発生していることがわかる。しかし、図１１に示す第１の空気潤滑面３０Ｇの場合、独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇをピボット位置４５の内周側端４３側と外周側端４４側にそれぞれ形成してあるので、独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇ内での負圧の偏りはあるものの、第１の空気潤滑面３０Ｇ全体での負圧の偏りは、空気潤滑面３０Ｈに比べると小さくできる。
【００５６】
スキュー角０゜における第１の空気潤滑面３０Ｇと空気潤滑面３０Ｈのロール角剛性を（表２）に示す。
【００５７】
【表２】
（表２）から明らかなように、ピボット位置４５の内周側端４３側と外周側端４４側にそれぞれ独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇを形成した本実施の形態２の第１の空気潤滑面３０Ｇ（図１０）の方が、従来例の空気潤滑面３０Ｈ（図１８）に比べロール角剛性が高くなっている。
【００５９】
図１２は本実施の形態２における第１の空気潤滑面３０Ｇ（図１０）と従来例の空気潤滑面３０Ｈ（図１８）のロール角変動を示す図である。これはＩＤ１１からＯＤ１２までの各トラック位置でのロール角の解析結果であり、図１２から明らかなように、本実施の形態２における第１の空気潤滑面３０Ｇ（図１０）は従来例の空気潤滑面３０Ｈ（図１８）に比べロール角変動が小さいことがわかる。
【００６０】
すなわち、本実施の形態２によれば、図１０に示すように独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇをピボット位置４５の内周側端４３側と外周側端４４側にそれぞれ形成することで、ヘッドスライダ３のロール角剛性を高め、ＩＤ１１からＯＤ１２までのロール角変動を抑制することが可能であり、スライダ横軸方向の浮上姿勢の安定化を図ることが可能となる。
【００６１】
さらに、本実施の形態２で示した第１の空気潤滑面３０Ｇのように、中段面３２で囲まれた下段面３３で独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇを形成すれば、正圧発生面である上段面３１の配設位置に関係なく独立した独立負圧発生凹部４９Ｇ，４９’Ｇを形成することが可能である。
【００６２】
なお、図１３は本発明の実施の形態２における第２の空気潤滑面３０Ｉの正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）である。この第２の空気潤滑面３０Ｉは、独立した独立負圧発生凹部４９Ｉ，４９’Ｉをピボット位置４５よりも空気流入端４１側で、かつ内周側端４３側と外周側端４４側にそれぞれ形成したことで、ロール角剛性を高めるだけでなく、ピッチ角剛性を高める効果も有する。
【００６３】
なお本発明の実施の形態１と実施の形態２では、ヘッドは磁気ヘッドとしたが、例えば光ヘッドであってもよいことは勿論である。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように本発明は、空気潤滑面に空気流出端が開放された負圧発生凹部と別に独立した独立負圧発生凹部を空気流入端側に設ける形状とすることによりヘッドスライダの縦軸方向の浮上剛性を高め、ヘッドスライダ縦軸方向の安定した浮上姿勢が得られるという優れた効果を有する。
【００６５】
また、ヘッドスライダの横軸方向の浮上剛性を高めることで、ヘッドスライダ横軸方向の安定した浮上姿勢が得られるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気ディスク装置の内部斜視図
【図２】図１の磁気ディスク装置の断面図
【図３】図１，図２のディスク媒体２の中の１枚を上から見た詳細図
【図４】ヘッドスライダの浮上姿勢を説明する模式側面図
【図５】本発明の実施の形態１における第１の空気潤滑面３０の形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図６】図５に示す本実施の形態１における第１の空気潤滑面３０の圧力分布図
【図７】本発明の実施の形態１における第２の空気潤滑面３０Ｄの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図８】本発明の実施の形態１における第３の空気潤滑面３０Ｅの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図９】本発明の実施の形態１における第４の空気潤滑面３０Ｆの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図１０】本発明の実施の形態２における第１の空気潤滑面３０Ｇの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図１１】本発明の実施の形態２における第１の空気潤滑面３０Ｇの圧力分布図
【図１２】本発明の実施の形態２における第１の空気潤滑面３０Ｇと従来例の空気潤滑面３０Ｈのロール角変動を示す図
【図１３】本発明の実施の形態２における第２の空気潤滑面３０Ｉの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図１４】従来例における空気潤滑面３０Ｂの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図１５】従来例における空気潤滑面３０Ｃの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図１６】図１４の従来例における空気潤滑面３０Ｂの圧力分布図
【図１７】図１５の従来例における空気潤滑面３０Ｃの圧力分布図
【図１８】従来例における空気潤滑面３０Ｈの形状を示す正面図（１）とそのＸ−Ｘ断面図（２）
【図１９】図１８の従来例における空気潤滑面３０Ｈの圧力分布図
【符号の説明】
１ 主軸
２ ディスク媒体
３ ヘッドスライダ
５ アクチュエータ・アームの組
６ ボイスコイルモータ
７ ハウジング
８ モーター
１１ 内直径（ＩＤ）
１２ 外直径（ＯＤ）
１３ 磁気変換器あるいは読み取り書き込みヘッド
１４ サスペンション
１５ ピボット
２０ アクチュエータ軸
３０ 空気潤滑面
３１ 上段面
３２ 中段面
３３ 下段面
３４ 第１のクロスレール
３５ 第２のクロスレール
３６ 内側のサイドレール
３７ 外側のサイドレール
３８ 第１の正圧発生面
３８’ 第２の正圧発生面
３９ 第３の正圧発生面
３９’ 第４の正圧発生面
４１ 空気流入端
４２ 空気流出端
４３ 内周側端
４４ 外周側端
４５ ピボット位置
４８ 負圧発生凹部
４９ 独立負圧発生凹部
５０ ヘッドスライダの縦軸
５１ ヘッドスライダの横軸
Claims (6)
- ディスク媒体に対向する空気潤滑面が、前記ディスク媒体の回転に伴って発生する空気流を引き込む側にある空気流入端と、前記空気流が吐き出される側にある空気流出端と、ディスク外周側端とディスク内周側端に囲まれてなり、
前記空気潤滑面は、前記空気流出端を開放した部分として形成された負圧発生凹部と、周囲を高い平面で囲まれて独立して形成された独立負圧発生凹部と、正圧発生面を有するヘッドスライダにおいて、
前記独立負圧発生凹部の形成位置が、前記負圧発生凹部よりも空気流入端側にあり、かつ、前記空気流入端から前記空気流出端までの前記空気流の圧力分布が、前記独立負圧発生凹部によって負圧になり、前記正圧発生面によって正圧に変化し、そして前記負圧発生凹部によって負圧に変化する経路をもつことを特徴とするヘッドスライダ。 - 前記空気潤滑面は上段面、前記上段面より低い中段面、前記中段面より低い下段面によって形成され、独立した独立負圧発生凹部は下段面で構成され、前記独立した独立負圧発生凹部の空気流出端側は中段面であることを特徴とする請求項１記載のヘッドスライダ。
- 前記空気潤滑面は上段面、前記上段面より低い中段面、前記中段面より低い下段面によって形成され、独立した独立負圧発生凹部は下段面で構成され、前記独立した独立負圧発生凹部は中段面に囲まれることで形成されていることを特徴とする請求項２記載のヘッドスライダ。
- 前記空気潤滑面は上段面、前記上段面より低い中段面、前記中段面より低い下段面によって形成され、独立した独立負圧発生凹部は中段面で構成され、前記独立した独立負圧発生凹部は上段面に囲まれることで形成されていることを特徴とする請求項１記載のヘッドスライダ。
- ディスク媒体に対向する空気潤滑面が、前記ディスク媒体の回転に伴って発生する空気流を引き込む側にある空気流入端と、前記空気流が吐き出される側にある空気流出端と、ディスク外周側端とディスク内周側端に囲まれてなり、
前記空気潤滑面は、前記空気流出端を開放した部分として形成された負圧発生凹部と、周囲を高い平面で囲まれて独立して形成された独立負圧発生凹部と、正圧発生面を有し、
前記独立負圧発生凹部の形成位置が、前記負圧発生凹部よりも空気流入端側にあり、かつ、前記ディスク外周側端の側と前記ディスク内周側端の側にそれぞれ１つあり、前記空気潤滑面の反対面にサスペンションの先端部にあるピボットと接触するピボット位置があるヘッドスライダにおいて、
前記独立負圧発生凹部は前記ピボット位置よりも空気流入端側にあり、前記ディスク外周側端から前記ディスク内周側端までの前記空気流の圧力分布が、前記ディスク外周側端の独立負圧発生凹部によって負圧になり、前記正圧発生面によって正圧に変化し、そして前記ディスク内周側端の独立負圧発生凹部によって負圧に変化する経路をもつことを特徴とするヘッドスライダ。 - 前記空気潤滑面は上段面、前記上段面より低い中段面、前記中段面より低い下段面によって形成され、独立した独立負圧発生凹部は下段面で構成され、前記独立した独立負圧発生凹部は中段面に囲まれることで形成されていることを特徴とする請求項５記載のヘッドスライダ。
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