磁头滑块及盘片记录再生装置 【技术领域】
本发明涉及搭载有对磁盘或光磁盘等盘片状记录媒体进行记录或再生的磁头的磁头滑块和使用它的盘片记录再生装置。
背景技术
近年来，对于硬盘及光盘等盘片状记录媒体(以下，称作盘片)进行记录或再生的盘片记录再生装置(以下，称作盘片装置)的技术进步很显著，不仅在以往的计算机方面、而且在许多领域中的用途在扩大。在这样的盘片装置中，在更高密度记录化的同时，要求小型、低耗电并具有优越的耐冲击性、在便携机上也能搭载的装置。
图14是盘片装置的概略立体图。盘片2被支承在主轴1上并由驱动装置3作旋转驱动。作为该驱动装置3，例如使用主轴电动机。具有进行记录或再生的磁头(未图示)的磁头滑块4被支承在支撑体5上。该支撑体5被固定在促动器臂6上。另外，促动器臂6被旋转自如地安装在促动器轴7上。
定位装置8，例如使用音圈电动机，使促动器臂摆动，并使磁头滑块4向盘片2地规定的轨迹位置移动。框体9在将它们保持成规定的位置关系的同时，盖上未图示的盖体对框体内部的所述构成零件等进行保护。
在由这样构成的盘片装置中进行记录或再生的场合，磁头滑块4作用着下述的3个力，并利用这些力的平衡而保持磁头滑块4所设计的上浮量并上浮。第1力是，由支撑体5对磁头滑块4向盘片方向施加的负荷力。第2力是，利用随着盘片旋转所产生的空气等的粘性流而作用成由盘片2使磁头滑块4上浮的正压力。第3力是，同样利用随着盘片的旋转所产生的空气等的粘性流的作用、而作用成使磁头滑块4向盘片2接近的负压力。磁头滑块4，在利用这3个力的平衡而保持规定的上浮量进行上浮的状态下，驱动定位装置8使磁头滑块4向规定的轨迹位置移动，并利用磁头(未图示)进行记录或再生。
这样的盘片装置，随着盘片2的每单位面积记录容量的增大而实现小型化、薄型化，就能被搭载在笔记本个人计算机等的便携设备上。例如，盘片2的直径小型化为3.5英寸、2.5英寸或1.3英寸。随着这样的盘片2的小直径化，盘片2的转速根据其直径分别为4500rpm、5400rpm和7200rpm，越小直径化、转速就越大。也就是说，以往在将盘片2的直径减小的场合，为了维持盘片2与磁头滑块4的相对速度，就必须增大盘片2的转速。
但是，为了进一步实现小型的盘片装置并搭载在以便携电话为代表的便携信息设备上，降低耗电也是非常重要的问题。也就是说，虽然在为了搭载在便携设备上的盘片装置中，要求进一步减小盘片的直径，但因由此增加转速而导致耗电增大，故不可行。因此，要求即使使用小直径的盘片使磁头滑块与盘片的相对速度降低、也能保持稳定的上浮量。另外，还要求即使施加来自外部的冲击、也不产生磁头滑块与盘片的冲撞或接触、且不对磁头滑块及盘片产生磨损及损伤。
即使磁头滑块与盘片的相对速度降低、也能稳定上浮的磁头滑块的结构被日本专利特开2001-229518号公报所揭示。在该磁头滑块中，磁头滑块在相对盘片的相对面上形成深度不同的槽，至少形成2层以上的阶梯部，在形成该阶梯部的槽中将最浅的槽的深度作成250nm以下。通过使用该磁头滑块，显示出即使磁头滑块与盘片的相对速度减小也能确保稳定的上浮量。
可是，在该揭示的例子中，虽然揭示了在相对速度小的场合，能稳定地上浮并防止产生与盘片冲撞的情况，但未揭示在以小的相对速度上浮时即使受到冲击力也不使磁头滑块或盘片损坏的情况。
发明的概要
本发明的目的在于，提供即使磁头滑块与盘片的相对速度减小也能在盘片面上确保稳定的上浮量、且即使从外部施加冲击力也难以产生对磁头滑块或盘片造成严重损伤的磁头滑块结构及使用该磁头滑块的盘片装置。
本发明的磁头滑块具有以下的结构。
一种磁头滑块，
是相对盘片状记录媒体的旋转方向含有前端侧的上游侧端部和后端侧的下游侧端部的大致长方体形状，具有：
与所述盘片状记录媒体相对的相对面；
设在所述相对面上的进行记录和再生的至少一方的磁头，
所述相对面具有：
在离所述上游侧端部规定的位置设成与所述盘片状记录媒体的旋转方向正交的横导轨；
从所述横导轨的前端侧端部向所述上游侧端部方向形成比所述横导轨低的上游侧中层面，
所述横导轨与所述上游侧中层面的阶梯部的阶梯作成5nm～100m以下。
采用这样的结构，即使盘片低速旋转、磁头滑块与盘片的相对速度减小，也能保持大致所需的上浮量。另外，对于相对速度的变动及气压变动，也能获得抑制上浮量变动的效果。另外，即使从外部作用冲击力，也能获得难以使磁头滑块或盘片受到损伤的耐冲击性优越的磁头滑块。其结果，可实现能搭载在便携设备上的小型、薄型且低耗电的盘片装置。
附图的简单说明
图1A是表示从本发明第1实施例的磁头滑块的相对面看到的俯视图。
图1B是该磁头滑块的剖视图。
图2是使用该实施例的磁头滑块的盘片装置的概略立体图。
图3是使用该磁头滑块时的离盘片中心的距离与上浮量的关系的示图。
图4是在该实施例中，磁头滑块的阶梯部的阶梯与上浮量变动的关系的示图。
图5是在该实施例中，气压降低20％时的上浮量的变化与阶梯部的阶梯的关系的示图。
图6是在该实施例中，磁头滑块的阶梯部的阶梯与耐冲击性的关系的示图。
图7A是在该实施例中，表示磁头滑块的变形例的俯视图。
图7B是在该实施例中，表示磁头滑块的另一变形例的俯视图。
图8A是表示从本发明第2实施例的磁头滑块的相对面看到的俯视图。
图8B是该磁头滑块的剖视图。
图9是在该实施例中，表示磁头滑块的变形例的俯视图。
图10A是表示从本发明第3实施例的磁头滑块的基础面看到的俯视图。
图10B是该磁头滑块的剖视图。
图11是使用该磁头滑块时的离盘片中心的距离与上浮量的关系的示图。
图12是在该实施例中，磁头滑块的阶梯部的阶梯与上浮量变动的关系的示图。
图13是在该实施例中，磁头滑块的阶梯部的阶梯与耐冲击性的关系的示图。
图14是以往的盘片装置的概略立体图。
发明的实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。
[第1实施例]
图1A是表示从本发明的第1实施例的磁头滑块的相对面看到的俯视图，图1B表示沿图1A所示的X-X线的剖面形状。磁头滑块20是具有相对盘片的旋转方向成为前端侧的上游侧端部36和成为后端侧的下游侧端部37的大致长方体形状。在本实施例中，作为相对盘片的面的相对面，由第1正压发生部26、第2正压发生部31、上游侧中层面32、下游侧中层面33和在第2正压发生部31上形成的磁头22构成。
现对这些更详细地进行说明。由在离上游侧端部36规定的位置向与旋转方向正交的方向设置的横导轨261、在该横导轨261的两侧连接并向下游侧端部37方向延伸的侧导轨262、263构成第1正压发生部26。另外，在宽度方向的中心线上，从下游侧端部37竖起地设有第2正压发生部31，从该第2正压发生部31的端部形成有向上游侧端部36方向延伸规定距离的下游侧中层面33。另外，从横导轨261的前端侧的阶梯部38向上游侧端部36方向延伸设有上游侧中层面32。另外，由第1正压发生部26、第2正压发生部31和下游侧中层面33所围住的区域，构成离盘片表面具有最深的阶梯的负压发生部28。在这样的相对面的结构中，上游侧中层面32与横导轨261的阶梯部38中的阶梯H设定在5nm～100nm的范围内是本发明的特征。
另外，负压发生部28主要以由第1正压发生部26与下游侧中层面33围住的深的阶梯构成，从横导轨261流入的粘性流体，因在该深的阶梯区域中急剧膨胀而产生负压力。该负压力作用成使磁头滑块20靠近盘片。
以往的一般结构的磁头滑块，在盘片表面上正常上浮的状态下，磁头滑块的倾斜角度保持约0.1mrad的倾斜度而上浮。对于这样的磁头滑块，在作用有接近盘片方向的冲击力且磁头滑块接近盘片表面的场合，与在下游侧端部附近产生的正压力相比，一般是在上游侧端部附近产生的正压力较小。因此，往往产生磁头滑块成为负的倾斜角度的情况、并使上浮姿势成为不稳定。与此相反，在本发明的磁头滑块20中，由于在接近盘片表面时，在上游侧中层面32上也产生正压力，故上游侧端部36附近的正压力作为整体而变大并保持正的倾斜角度，该结果可防止与盘片表面冲撞、或即使冲撞也可降低其冲击力。
为获得这样形状的磁头滑块20的加工，也可利用模具成形及通用机械加工来制作，但更希望用由湿式或干式的蚀刻加工，在进一步进行高精度的复杂加工的场合，还可利用由激光束照射的加工，由离子照射的加工等。
在本实施例中，采用由离子照射的加工方式。将第1正压发生部26和第2正压发生部31作成同一平面，将上游侧中层面32和下游侧中层面33也作成同一平面。另一方面，将第1正压发生部26、第2正压发生部31与负压发生部28的阶梯作成0.6μm。另外，作为磁头滑块20的整体形状，将长度、宽度和厚度分别作成1.235mm、1.00mm和0.3mm。
图2是使用本实施例的磁头滑块20的盘片装置的概略立体图。盘片400，利用配置在盘片400下部的驱动装置进行旋转驱动。作为该驱动装置，例如可使用超小型的主轴电动机。具有进行记录或再生的磁头(未图示)的磁头滑块20被支承在支撑体上，该支撑体被固定在促动器臂600上。另外，促动器臂600旋转自如地被安装在促动器轴700上。定位装置800例如使用超小型的音圈电动机，使促动器臂600摆动，并使磁头滑块20移动到盘片400的规定的轨迹位置。框体900是在将这些保持成规定的位置关系的同时，盖上未图示的盖体而对框体内部的所述构成零件等进行保护。本实施例的盘片装置，将盘片400与主轴一体地形成，在盘片400的表面侧只露出盘片面。另外，采用在盘片400的旋转停止时使磁头滑块向倾斜面500退避的坡道方式。
如上所述，该盘片装置是与图14所述的装置大致同样的结构。但是，该盘片装置使盘片400的直径进一步减小、并使盘片400与磁头滑块20的相对速度减小。也就是说，盘片400的直径是约20mm，从该盘片400表面的半径3mm到9mm的区域是可记录的区域。另外，在盘片内周部的半径3mm位置上的斜交角度设定成-3度，在外周部的半径9mm的位置上的斜交角度设定成+15度，另外，盘片400的转速设定成3000rpm。
对于使用该盘片装置并使磁头滑块20的阶梯部38的阶梯H变化时的上浮量与其变动和耐冲击性，通过数值解析求得。如上所述，由于是小直径的盘片、且是低转速，故磁头滑块20与盘片400的相对速度成为约5m/sec，与以往相比约成为1/2～1/5。
在所述条件下，用图3表示使用将阶梯部38的阶梯H作成100nm的磁头滑块20时的、离盘片400中心的距离与该位置的上浮量的分析结果。从图3可知，能发现与盘片400的半径位置无关地可获得大致一定的上浮量。
接着，从同样的数值解析求出关于阶梯部38的阶梯H的不同的磁头滑块20的上浮量变动。将该结果示于图4。在图4中，横轴是阶梯部38的阶梯。将从作为盘片400的内周部的3mm的位置至作为外周部的9mm的位置之间的上浮量的平均值设为FHave，将最大值和最小值设为FHmax、FHmin，利用FHmax/FHave与FHmin/Fhave进行评价并用百分率表示。将其在纵轴上作为比率表示。可发现：阶梯H越大，则FHmax/Fhave越大，反之，随着阶梯H增大，则FHmin/Fhave变小。也就是说，可发现：当使阶梯部38的阶梯H增大时，在从内周部位置至外周部位置之间的上浮量的变动增大。这较大地影响盘片400与磁头滑块20的相对速度较小。由于当上浮量变动时由磁头22产生的记录或再生信号变动，故不能进行稳定的记录或再生。我们知道，为了进行稳定的记录或再生，作为阶梯H可要求作成100nm以下。另外发现，若将阶梯H作成60nm以下，则FHmax/FHave和FHmin/Fhave即使阶梯H产生变动也不太变化。因此，即使阶梯H的加工精度产生某种程度的的偏差，上浮量也难以产生变动，故可改善制造合格率，故更好。
另外，对于因使用盘片装置的环境的气压产生的影响，同样地将利用数值解析求得的结果示于图5。图5是用百分率表示使用环境的气压变化20％时的上浮量与气压变动前的上浮量之比。从图5可知，若将阶梯部38的阶梯H作成100nm以下，可确保上浮量比为70％以上。另外，发现：若作成60nm以下就能成为80％以上，可更稳定地进行记录或再生。
图6表示阶梯部38的阶梯H与耐冲击性的关系。对于耐冲击性，将包括支撑体的等价质量设为8mg，并假定为施加由2ms的三角波构成的冲击力进行数值解析，利用冲击力将盘片与磁头滑块接触时的值作为耐冲击值进行评价。从图6可知，发现，若将阶梯H作成100nm以下，可将耐冲击值作成500G以上。另外还发现，若将阶梯H设定在10nm～60nm的范围内，作为耐冲击值就可成为1400G以上，即使搭载在便携设备上，也能实现可靠性高的盘片记录装置。
另一方面，虽未图示，但在阶梯H设为0nm的场合，从实验判明，由于粘性流体不能稳定地导入相对面与盘片之间，故上浮姿势变得非常不稳定。因此，至少在阶梯部38上必须设置阶梯H，为了使上浮姿势稳定化，必须将阶梯H作成5nm以上。
从以上的分析中发现，在0.5m/s～5m/s范围的低速状态中，为了抑制上浮量变动而可稳定地进行记录或再生，作为阶梯H作成100nm以下，最好作成60nm以下。另外，为了改善耐冲击性，5nm～100nm的范围较好，10nm～60nm的范围更好，作为阶梯部38的阶梯H，若重视上浮姿势的稳定性，则取5nm～100nm的范围较好，若还包括耐冲击性，则10nm～60nm的范围更好。
另外，在本发明的磁头滑块20的场合，在磁头滑块20上向从盘片400急剧离开的方向作用冲击力时，在阶梯部38上产生使磁头滑块20拉到盘片400方向的负压力。利用该负压力，可抑制避免使磁头滑块20的倾斜角度向正方向变得过大、及使上浮姿势变得不稳定。因此，就能更稳定地上浮。
另外，在本实施例的磁头滑块20中，虽然将横导轨261和与该横导轨261连接的侧导轨262、263作成同一平面而构成第1正压发生部26，但本发明不限于此，只要是根据本发明的宗旨的结构也可作成各种结构。例如，也可作成图7A或图7B所示结构的磁头滑块201、202。另外，对与图1A、图1B相同的结构要素标上相同符号。在图7A所示的磁头滑块201中，横导轨264与侧导轨52、54不是同一平面，侧导轨52、54的一方比横导轨264形成得较低。主要用该侧导轨52、54和横导轨264所围住的、具有最深的阶梯的区域是负压发生部60。另外，通过从横导轨的前端侧的端部向上游侧端部36方向设置上游侧中层面42、并将该阶梯部39的阶梯作成100nm，可实现与本实施例的磁头滑块同样的作用。
另外，也可以作成图7B所示结构的磁头滑块202。也就是说，该磁头滑块202是，将侧导轨56、58延伸至下游侧端部，将磁头22设置在该侧导轨的一方(图中的58)上。另外，从横导轨266的前端侧的端部向上游侧端部36方向形成有上游侧中层面44。另外，用横导轨266和侧导轨56、58所围住的深的阶梯的区域是负压发生部66，在这样的形状中，将阶梯部41的阶梯作成100nm以下。
这样，本发明的磁头滑块，在磁头滑块与盘片的相对速度为0.5m/s～5m/s的范围内是特别有效的，另外，即使对于相对速度的变动及气压变动，也能获得抑制上浮量变动的效果。这是由于以下的理由。即：由于将横导轨与上游侧中层面的阶梯作成100nm以下、5nm以上，故当相对速度小、磁头滑块接近盘片表面时，上游侧中层面也接近盘片表面而能产生正压力。由于该正压力成为施加在横导轨上产生的正压力，故能使磁头滑块返回到稳定的上浮量的位置。当相对速度变大时，由于上浮量也变大，故在上游侧中层面上产生的正压力变小。因此，磁头滑块以根据在横导轨上产生的正压力的上浮量进行上浮。因此，即使相对速度变小也容易确保一定的上浮量，并且，即使相对速度变动也能获得上浮量变动少的磁头滑块。
[第2实施例]
图8A是表示从本发明的第2实施例的磁头滑块23的相对面看到的俯视图，图8B是沿其Y-Y线的剖视图。对于与图1A、图1B相同的要素标上相同符号。在本实施例中，在上游侧中层面32上设有凸部150。该凸部150形成得比上游侧中层面32高。另外，横导轨261比凸部150低、比上游侧中层面32形成得高。横导轨261与上游侧中层面32的阶梯部38的阶梯H为100nm以下，上游侧中层面32与凸部150的阶梯因此而大于100nm，例如作成120nm。另外，对于其以外的形状，由于是与第1实施例的磁头滑块20同样的，故省略其说明。
该磁头滑块203可安装使用于图2所示的盘片装置中。在该203上，不仅能获得与第1实施例同样的作用，还具有以下的作用。即：即使在盘片装置上作用有冲击力、磁头滑块203向盘片接近，由于将横导轨261与上游侧中层面32的阶梯部38的阶梯H作成100nm以下，故在上游侧中层面32上也产生正压力。利用该正压力可防止磁头滑块203与盘片冲撞，或缓和冲击力。这一点，与第1实施例的磁头滑块20中也是同样的。由于在本实施例的磁头滑块203中设置凸部150、该凸部150为最突出的结构，故在磁头滑块203与盘片表面接触的场合、凸部150最初进行接触。即使该凸部150与盘片表面接触，也由于形状小、表面光滑，故对盘片表面的损伤也少，并能防止磁头滑块20吸附于盘片表面上。因此，可缓和因在上游侧中层面32上产生的正压力引起的冲击力，并利用凸部150可防止盘片的损伤及磁头滑块203的吸附，即使相对速度小，也能确保稳定的上浮量、并能实现耐冲击性优越的磁头滑块203和盘片装置。
另外，在第2实施例的磁头滑块203中，将横导轨261和与该横导轨261连接的侧导轨262、263作成同一平面，但本发明不限于此，也可以构成图9所示的磁头滑块204。另外，对与图7A相同的结构要素标上相同符号。在该磁头滑块204中，将横导轨264与上游侧中层面42的阶梯部39的阶梯H作成例如60nm，并将多个凸部156设在上游侧中层面42上，只要将该凸部156与上游侧中层面42的阶梯作成100nm，就能获得与第2实施例的磁头滑块203同样的作用和效果。
[第3实施例]
图10A是表示从本发明的第3实施例的磁头滑块205的基础面看到的俯视图，图10B是沿其Z-Z线的剖视图。对与图1A、图1B相同的要素标上相同符号。本实施例的磁头滑块205是，将槽322设在横导轨261的宽度方向的中央部上，将该槽322与上游侧中层面32作成同一高度并作成互相连接的结构是不同点。对于本实施例的磁头滑块205，对于安装在图2所示的盘片装置上时上浮量的稳定性和耐冲击性，也能用数值解析求得。作为解析条件，由于与第1实施例的场合相同，故省略说明。另外，通过设置槽322，粘性流体就容易流入盘片400与磁头滑块205的相对面之间，就容易维持空气润滑膜。
图11表示使用将阶梯部38的阶梯H作成100nm的磁头滑块205时的、离盘片400中心的距离与该位置的上浮量的分析结果。如由图11可知，发现：与盘片400的半径无关而能获得大致一定的上浮量。
接着，同样从数值解析求出对于阶梯部38的阶梯H不同的磁头滑块205的上浮量变动。将该结果示于图12。对于图12也与第1实施例的图4同样地求得。即：横轴是阶梯部38的阶梯H。将在从作为盘片400的内周部的3mm的位置至作为外周部的9mm的位置之间的上浮量的平均值设为FHave，将最大值和最小值设为FHmax、FHmin，并利用FHmax/FHave和FHmin/FHave进行评价且用百分率进行表示。将其以比率示于纵轴。
发现：若阶梯H越大，则FHmax/FHave就越大，反之，随着阶梯H增大，FHmin/FHave减小。即发现：若阶梯部38的阶梯H增大时，在从内周部位置至外周部之间的上浮量的变动增大。阶梯H在10nm以下，可获得与第1实施例的磁头滑块20大致相同的值，但当阶梯H进一步增大时，可看到本实施例的磁头滑块205容易产生上浮量变动的倾向。在本实施例的磁头滑块205中也发现：最好将阶梯H作成100nm以下，若进一步将阶梯H作成60nm以下，则即使阶梯H的加工精度产生某种程度的偏差，也因难以产生上浮量变动而可改善制造合格率，则更好。
图13表示阶梯部38的阶梯H与耐冲击性的关系。对于耐冲击性也作成与第1实施例的磁头滑块20相同条件求出。由图13可知，在本实施例的磁头滑块205的场合，发现只要将阶梯H作成100nm以下、5nm以上，就能将耐冲击性作成1000G以上。
如所述那样，在本实施例的磁头滑块205的场合，可知，只要将阶梯部38的阶梯H作成5nm以上、100nm以下，就能将上浮量变动作成在容许值内，且作为耐冲击性能确保1000G。另外，为了即使阶梯H的加工精度产生某种程度的偏差、也难以产生上浮量变动而改善制造合格率，最好作成5nm～60nm的范围。
另外，对于在横导轨261上设置槽322的结构，不限于在本实施例中说明的磁头滑块205，即使是在图7A、图7B等的第1实施例的变形例的磁头滑块201、202及第2实施例的磁头滑块203、204等上设置槽的结构，也能获得相同的作用。
如上所述，通过采用本发明的磁头滑块，即使使用小直径的盘片也不必使盘片的旋转速度增加，并能不增加耗电。另外，由于当在与盘片接触的方向作用有冲击力、磁头滑块与盘片表面接近时，在上游侧中层面上也产生正压力，故能缓和与盘片的冲撞。此外，由于在上游侧中层面上设置多个凸部，即使与盘片接触也难以产生盘片的损伤，可将小型、低耗电、高可靠性的盘片装置搭载在便携设备上。