JP2000173214A - フレシキブルディスク記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大容量フレキシブルディスク記録再生装置にお
いて、ディスク高速回転時においても、ヘッドのシーク
位置によらず、エラーレートを低くすること。 【解決手段】ヘッドがディスク外周をシークする際のヘ
ッド押圧力を増加させる手段を設けることにより、ディ
スク外周でのエラーレート増大を防ぐことができ、ディ
スク内周、外周によらず良好な記録再生ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパーソナルコンピュ
ータの補助記憶装置として使用される、フレキシブルデ
ィスク記録再生装置、特に記憶容量が１００ＭＢを超
え、高速データ転送レートを実現する大容量記録装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】現在広く一般に使用されている、フレキ
シブルディスク記録再生装置（以後ディスクドライブと
称す）について説明する。図２は従来のディスクドライ
ブの断面図を示す。ディスクドライブはプラスチック製
ディスクカートリッジ２にフレキシブルな磁気ディスク
１（以後ディスクと称す）を組み込み、ディスクの回転
中心に金属製のハブ３を固着し、その金属製のハブにス
ピンドルモータ５１を磁性を帯びたハブとの吸着のため
に支持ディスク５５により圧着し、カートリッジは位置
決めピン４及び、高さ基準ピン５により固定される。

【０００３】図３はディスクカートリッジの上面図であ
り、シャッター６を図中矢印方向に開けるとプラスチッ
ク製カートリッジ２にはヘッド当接用の開口部７が両面
に設けられる（図中反対側）。その両面の開口部に磁気
ヘッド１０１，１０２をディスク１に表と裏側から同時
に当接させ、図２の矢印方向Ａ、またはＢにシークしな
がら信号の記録再生をおこなっている。ディスクの回転
数は一般的に３００〜３６０ｒｐｍであり、その記憶容
量は例えば３．５インチディスクの場合において、両面
で最大１．４４ＭＢとなっている。

【０００４】図４及び図５は磁気ヘッド周りについて詳
細に示したものである。磁気ヘッド１０１，１０２はデ
ィスク３の内周から外周にかけて図４、図５のＡ，Ｂ方
向にステッピングモータ、ボイスコイルモータ等のヘッ
ドシーク機構５３によりでシークされ、案内レール５４
により案内される。アーム１０３，１０４が固定されて
いる部分が図４及び図５のＡ及びＢ方向にシークする。
ヘッド１０１，１０２はヘッドのアーム１０３，１０４
の弾性変形による所定の荷重によりディスク３に当接し
ている。従来技術（当接の安定化）の例として、特開平
３−１８９９５５号公報がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】大容量のフレキシブル
ディスクドライブは、扱う情報量の多さから、高速のデ
ータ転送速度が求められる。

【０００６】高速なデータの転送速度を実現するために
は、ディスクの高速回転が必要となる。本実施例は、デ
ィスクが一定回転であるため、外周部にいく程、ヘッド
との相対速度が大となる。すなわち、ヘッドとディスク
とのスペーシング量が大となる。また、ハードディスク
ドライブと異なり記録媒体が低剛性部材のため、駆動用
モータの回転精度に依存した高速回転によるディスク表
面の面外変動も大となる。これは、信号の読み書き時の
不安定なコンタクトに依存したエラーレートの増加の原
因となる。図６はディスク回転数とディスクドライブの
エラーレートの関係を示す。ここで、エラーレートとは
１ビットの読み取りエラーの起きる確率と定義する。

【０００７】つまり、１０のＮ乗を以下１ＥＮと表現す
ると、エラーレートが１Ｅ−１２であった場合には、１
Ｅ１２ビット読み取り、１ビットの読み取りエラーが発
生することを示す。図６より現仕様の回転数よりディス
クの回転数が増加するとエラーレートが急激に高くなる
ことが確認される。さらに、図７にはディスク回転数が
１０００ｒｐｍの場合の信号の記録位置とエラーレート
の比較を示す。エラーレートはディスクドライブとディ
スクの結合精度等により図７に示す実線のように増加す
る場合と、破線のように増加する場合とがある。図７よ
り、ディスク外周部において急激にエラーレートが増大
していることがわかり、ディスク回転数が高い場合のエ
ラーレート増大はディスクの外周のエラーレート増大に
起因していることがわかる。

【０００８】ディスク高速回転時に、ディスクの外周で
エラーレートが高い理由は主に、下記２点である。第１
に、ディスクの高速回転に伴って、ヘッド周りの空気の
流れ、特に線速度の高いディスク外周で空気の流れによ
り、ヘッドに対し浮力が働き、ヘッドとディスクの間に
スペーシングが発生すること。第２に、フレキシブルデ
ィスクは剛性が低いため、ディスク中央部のハブから半
径方向に距離が離れるほどディスクの回転軸方向の剛性
は低下する。

【０００９】このため、モータの回転振れ等の外的要因
によりディスク高速回転時にディスク外周部では、ディ
スクの回転軸方向の変形が大きくなる。これを図８を用
いて説明する。図８で横軸は、ディスクの最内周の信号
記録部の半径を１としたときの信号記録位置を示し、縦
軸は同じくディスクの最内周の信号記録部のディスク回
転軸方向のディスクの振れを１としたときのディスクの
振れを示す。図８より、ディスクの振れはディスクの外
周に向い放物線状に増加し、２．０の位置では約１５倍
となる。このため、ディスク外周では、ディスクとヘッ
ドのインターフェイスが劣化し、図６に示したようにエ
ラーレートが増加する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】回転するフレキシブルな
磁気ディスクの両面から一対の磁気ヘッドを押圧させて
記録再生を行うフレキシブルディスク記録再生装置にお
いて、ディスクの外周部における磁気ヘッドの押圧力
が、ディスクの内周部における押圧力よりも大きくする
ための押圧力付与手段５００を有する構成とする。ま
た、ディスク最外周部において、ヘッドのディスク面へ
の押圧力が内周部の１．１５倍から１．２倍となるよう
な押圧力増加手段を有する構成とする。また、この押圧
力の増加をほぼ連続的に行う構成とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１２】図９及び図１０は本発明の第１の実施の形
態を示す。磁気ヘッドのアーム１０３，１０４に左右に
細いバー１５１，１５２を設ける。また、カートリッジ
保持部材（図示せず）にストッパー１５３，１５４を設
ける。まず、ディスク内周部をヘッドが図中の矢印Ａ，
Ｂの方向にシークする際は従来のドライブと同様に、一
定のヘッド荷重にてヘッドはディスク押圧される。ここ
で、ディスク外周部をヘッドが図中の矢印Ａ，Ｂの方向
にシークする際、図１０に示すように、ヘッドのアーム
１０３，１０４に設けたバー１５１，１５２がストッパ
ー１５３，１５４に当接し、上下ヘッドのアームとも、
図１０の矢印Ｃ，Ｄの方向に変形され、最終的にヘッド
荷重が増加し、ヘッドはよりディスクに押圧されるよう
になる。図示していないが、カートリッジ２を保持する
部材がカートリッジの昇降に合わせて昇降し、この部材
がヘッドのロード、アンロードを行う。同じく図示して
いないが、ストッパー１５３，１５４は前記カートリッ
ジ保持部材に取り付けられているため、ヘッドのロード
／アンロードの際に障害とはならない構造となってい
る。

【００１３】この手段を用いた際のヘッドの位置とヘッ
ド荷重の関係を図１１に示す。ここで、荷重とはヘッド
のディスクへの押圧力を示し、横軸は図７と同様に、デ
ィスクの最内周の信号記録部の半径を１としたときの信
号記録位置を示し、縦軸は信号記録位置の最内周位置で
のヘッド荷重を１としたときの、各ヘッド位置でのヘッ
ド荷重を示す。ヘッド荷重の増加する位置及び、ヘッド
荷重増加量は、バーの位置や直径、ストッパーの位置及
び取付け角度等により調整できる。

【００１４】図１２，図１３，図１４及び図１５は本発
明に基づく第２の実施の形態を示す。図１２及び図１３
はヘッドがディスク内周部をシークする動作状態を表し
ており、図１４及び図１５はヘッドがディスク外周部を
シークする動作状態を表している。基本的な構成は、ヘ
ッドシーク機構５３の上下にＬ字型のアーム１５５，１
５６を設置し、そのＬ字型のアームの両端にはそれぞ
れ、ローラ１５７，１５８，１５９，１６０が設けられ
ている。また、Ｌ字型アームのディスク側のローラの近
傍にはローラ１５９，１６０を図中のＥ，Ｆの方向にデ
ィスクより遠ざける方向にバネ１６１，１６２が外わく
５２に設けられている。

【００１５】さらに、Ｌ字型アームは回動軸１６３，１
６４により回動可能となっている。この場合、図１２，
図１３に示すように、ヘッド１５９，１６０がディスク
内周部をシークする際は従来のドライブと同様に、Ｌ字
型アーム１５５，１５６はバネ１６１，１６２により図
１２中のＥ，Ｆの方向のディスクから離れる方向に規制
されているため、一定のヘッド荷重にてヘッドはディス
クに押圧される。ヘッドがディスク外周部をシークする
際は図１４，図１５に示すように、ヘッドシーク機構５
３の可動部が、Ｌ字型アームのローラ１５７，１５８を
押す。

【００１６】この結果Ｌ字型アームは回動軸１６３，１
６４を中心として回動し、ヘッド近傍のローラ１５９，
１６０がバネ１６１，１６２に逆らってヘッドを図１４
のＥ，Ｆの方向のディスクに押し付ける方向に動く。こ
の結果、ヘッドがディスク外周部をシークする場合にの
み、ヘッドのディスクに対する押圧力が増加する。この
場合のヘッドの位置とヘッド荷重の関係も図１１と同様
となる。ヘッド荷重の増加する位置及び、ヘッド荷重増
加量は、Ｌ字型アームの長さ、設置位置、ローラの形状
等により調整できる。

【００１７】なお、ヘッドがディスク外周部においての
み、ヘッド荷重を増加させる手段としては、例にあげた
機械力学的方法以外にも、流体力学的方法でも良い。

【００１８】ヘッド荷重は大きい方がヘッドとディスク
のインターフェイスは良好となるが、逆にヘッドの耐久
性、特に摩耗量が多くなり問題となる。そこで発明者ら
は実験的に、ヘッド荷重を一定とした場合のヘッド荷重
とヘッド寿命との関係について検討し、その結果を図１
６に示す。ここで、横軸は信号記録位置の最内周位置で
のヘッド荷重を１としたときの、各ヘッド位置でのヘッ
ド荷重を示し、縦軸はヘッドの寿命を示す。ヘッド荷重
が１．２倍を超えるとヘッド寿命は２万時間を下回る。
さらにヘッド荷重を増加させるとさらにヘッド寿命が短
くなってしまうため、本発明では製品としてのマージン
を考えると荷重は最大１．２倍とし、エラーレートから
最低１．１５とするのが最適である。

【００１９】以上の実施の形態による、ディスク高速回
転の大容量フレキシブルディスク記録再生装置のヘッド
のシーク位置と磁気ヘッドとディスクのスペーシングの
関係を図１７に示す。ここで、横軸はディスクの最内周
の信号記録部の半径を１としたときの信号記録位置を示
し、縦軸は信号記録位置の最内周位置でのスペーシング
を１としたときの、各ヘッド位置でのスペーシングを示
す。実線は従来のディスクドライブでの結果を示し、破
線は本発明の結果を示す。図１７より、従来のディスク
ドライブでスペーシングはディスク外周に向い放物線状
に大きくなっていたが、本発明により、ディスク外周部
でヘッド荷重を増加させることにより、スペーシングの
増加を抑えていることがわかる。

【００２０】さらに以上の実施の形態による、ディスク
高速回転の大容量フレキシブルディスク記録再生装置の
ヘッドのシーク位置とヘッド荷重、エラーレートの関係
を図１８に示す。ここで、横軸はディスクの最内周の信
号記録部の半径を１としたときの信号記録位置を示し、
縦軸の左側はエラーレートを示し、右側は信号記録位置
の最内周位置でのヘッド荷重を１としたときの、各ヘッ
ド位置でのヘッド荷重を示す。図１８より、ディスク外
周部でヘッド荷重を増加させることにより、図１７に示
したようにヘッドとディスクのスペーシングの増加を抑
えることにより、ディスク高速回転による、ディスク外
周部でのエラーレートの増加がなく、ディスクの全位置
にわたり低エラーレートであることがわかる。

【００２１】本発明の実施例ではサスペンションを接触
させながら強制的な変位を与え押圧力を付加する手段を
用いたが、例えばサスペンション自身を圧電素子のよう
な可変体を用い、押圧力を高精度に制御する手段でもよ
い。このように磁気ヘッドのディスクへの押圧力をディ
スク内周部から外周部にかけて、押圧力をほぼ連続的に
増加させた時の押圧力分布を図１９に示す。図１９では
直線的に押圧力を変化させる場合を図示したが、指数関
数的な増加特性でもよい。増加する押圧力付加手段を設
けることにより、図７の破線で示したような連続的にエ
ラーレートが増加する場合にも、ディスクの全位置にわ
たり低エラーレートを実現出来る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヘッドがディスク外周部をシークする際にヘッド荷重を
増加させる手段を設けることにより、エラーレートの低
い大容量なフレキシブルディスク記録再生装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わるフレキシブルディ
スク記録再生装置の断面図を示す説明図である。

【図２】従来のフレキシブルディスク記録再生装置の断
面図を説明する断面図である。

【図３】フレキシブルディスク及びカートリッジを示す
平面図である。

【図４】従来のフレキシブルディスク記録再生装置の詳
細な断面図を説明する断面図である。

【図５】従来のフレキシブルディスク記録再生装置の上
面図を説明する平面図である。

【図６】従来のフレキシブルディスク記録再生装置のデ
ィスク回転数とエラーレートの関係を示す特性図であ
る。

【図７】従来のフレキシブルディスク記録再生装置のデ
ィスク回転数が１０００ｒｐｍの場合のヘッドのシーク
位置とエラーレートの関係を説明する特性図である。

【図８】従来のフレキシブルディスク記録再生装置のデ
ィスク回転数が３６００ｒｐｍの場合のディスク回転中
心からの距離とディスクの回転軸方向の振れの関係を説
明する特性図である。

【図９】本発明の実施の形態に係わる１例のフレキシブ
ルディスク記録再生装置のディスク内周部シーク時を説
明する断面図である。

【図１０】本発明の実施の形態に係わる１例のフレキシ
ブルディスク記録再生装置のディスク外周部シーク時の
断面図を説明する断面図である。

【図１１】本発明の実施の形態に係わるヘッドがディス
ク外周をシークする際、ヘッド荷重を増加させる手段を
設けたフレキシブルディスク記録再生装置のヘッドシー
ク位置とヘッド荷重の関係を説明する特性図である。

【図１２】本発明の実施の形態に係わる１例のフレキシ
ブルディスク記録再生装置のディスク内周部シーク時を
説明する断面図である。

【図１３】本発明の実施の形態に係わる１例のフレキシ
ブルディスク記録再生装置のディスク内周部シーク時を
説明する平面図である。

【図１４】本発明の実施の形態に係わる１例のフレキシ
ブルディスク記録再生装置のディスク外周部シーク時を
説明する断面図である。

【図１５】本発明の実施の形態に係わる１例のフレキシ
ブルディスク記録再生装置のディスク外周部シーク時を
説明する平面図である。

【図１６】ヘッド荷重とヘッド寿命との関係を説明する
特性図である。

【図１７】本発明の実施の形態に係わるヘッドがディス
ク外周をシークする際、ヘッド荷重を増加させる手段を
設けたフレキシブルディスク記録再生装置のヘッドシー
ク位置と磁気ヘッドとディスクのスペーシングの関係を
説明する特性図である。

【図１８】本発明の実施の形態に係わるヘッドがディス
ク外周をシークする際、ヘッド荷重を増加させる手段を
設けたフレキシブルディスク記録再生装置のヘッドシー
ク位置とヘッド荷重及びエラーレートの関係を説明する
特性図である。

【図１９】本発明の実施の形態に係わるディスク内周部
から外周部へとなるほどほぼ連続的に増加する手段を設
けたフレキシブルディスク記録再生装置のヘッドシーク
位置とヘッド荷重の関係を説明する特性図である。

【符号の説明】

１…フレキシブルディスク、 ２…カートリッジ、 ３
…ハブ、４…ディスク位置決めピン、 ５…ディスク高
さ基準ピン、６…シャッター、 ５１…スピン
ドルモータ、５２…フレキシブルディスク記録再生装置
外わく、５３…ヘッドシーク機構、 ５４…案内レー
ル、 ５５…支持ディスク、１０１…ヘッド、 １０２
…ヘッド、 １０３…アーム、 １０４…アーム、１５
１…バー、 １５２…バー、 １５３…ストッパ
ー、１５４…ストッパー、 １５５…Ｌ字型アーム、
１５６…Ｌ字型アーム、１５７…ローラ、 １５８…
ローラ、 １５９…ローラ、 １６０…ローラ、１６１
…バネ、 １６２…バネ、 １６３…回動軸、１６
４…回動軸、 ５００…ヘッド荷重増加手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 益田 憲明 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所マルチメディアシステム 開発本部内 (72)発明者 宮田 照久 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 梅林 信弘 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 Ｆターム(参考） 5D091 AA09 CC04 HH04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転するフレキシブル磁気ディスクの両面
   から一対の磁気ヘッドを押圧させて記録再生を行うフレ
   キシブルディスク記録再生装置において、前記フレキシ
   ブル磁気ディスクの外周部における前記磁気ヘッドの押
   圧力が、前記フレキシブル磁気ディスクの内周部におけ
   る押圧力よりも大きくする押圧力付与手段を有すること
   を特徴とするフレキシブルディスク記録再生装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のフレキシブルディスク記
   録再生装置において、前記押圧力付与手段は、前記フレ
   キシブル磁気ディスクの外周部における押圧力が、内周
   部における押圧力の１．１５ないし１．２０倍となるよ
   うに付与することを特徴とするフレキシブルディスク記
   録再生装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載のフレキシブルディスク記
   録再生装置において、前記押圧力付与手段は、前記フレ
   キシブル磁気ディスクの内周部から外周部に向かい、押
   圧力をほぼ連続的に変化させて付与することを特徴とす
   るフレキシブルディスク記録再生装置。