JP2006085776A - 磁気記録媒体のドライブ装置及び電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気記録媒体の回転速度を低めて回転数を小とした場合にも、磁気ヘッドの浮上距離を一定以上に維持することが可能な磁気記録媒体のドライブ装置及び電子装置を提供する。
【解決手段】 磁気記録媒体のドライブ装置１は、ディスク状の磁気記録媒体２と磁気ヘッド構体３が密閉構造体１７内に配置され、密閉構造体１７内に充填される気体として、（粘性係数／平均自由工程）の値が窒素に比して大とされた不活性気体２１を選定された構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディスク状の磁気記録媒体と磁気ヘッドとが密閉構造体内に配置された磁気記録媒体のドライブ装置及び電子装置に関する。

ディスク状の磁気記録媒体と、この磁気記録媒体の記録面に対向配置された磁気ヘッドとが、構造体すなわち筐体内に配置された磁気記録媒体のドライブ装置、所謂ハードディスクドライブ（HDD；Hard Disc Drive）装置は、高いデータアクセス速度を有する大容量記憶装置として広く用いられている。
近年の記録媒体に対する更なる大容量化すなわち高記録密度化によって、ハードディスクドライブ装置の重要性は益々高まる傾向にある。

従来のディスク型磁気記録媒体のドライブ装置においては、例えばディスク状磁気記録媒体の回転数を上昇させた後に磁気ヘッドを媒体表面に近づける方式をとっていたことから、高密度化を目的として媒体の記録面と磁気ヘッドとの距離を狭めるほど高精度の設計と制御が必要とされ、磁気記録媒体のドライブ装置中で記録媒体と磁気ヘッドとの衝突によって、磁気記録媒体や磁気ヘッドの損傷、ひいては磁気記録媒体のドライブ装置に装置が、破損ないし故障を来たすなどの問題が生じていた。

これに対し、磁気記録媒体の静止時に媒体の記録面に対向して磁気ヘッドが配置され、この磁気ヘッドが、磁気記録媒体の回転時に発生する気流によって媒体の記録面から浮上する構成、所謂CSS(Contact Start Stop)方式による磁気記録媒体のドライブ装置が提案された。図４は、このCSS方式による磁気記録媒体のドライブ装置における磁気ヘッドとディスク状磁気記録媒体との関係を示す概略側面図である。

図４に示すように、CSS方式による磁気記録媒体のドライブ装置１０１は、磁気記録媒体１０２のディスク状基盤１０４上に形成された磁性層１０５を有する磁気記録媒体１０２の記録面１０６に対向して磁気ヘッド１０９を有する磁気ヘッド構体１０３が配置された構成を有する。
磁気ヘッド構体１０３は、サスペンション１０７によって支持されたスライダー１０８の先端に磁気ヘッド１０９が取着され、スライダー１０８の先端に向かって漸次磁気記録媒体１０２の記録面１０６との距離が小となる所謂くさび膜形状の気流膜を形成するようになされる。

この構成による磁気記録媒体のドライブ装置１０１において、磁気ヘッド１０９が取着された磁気ヘッド構体１０３の先端方向に向かって磁気記録媒体１０２の回転がなされると、スライダー１０８及び磁気ヘッド１０９と磁気記録媒体１０２の記録面１０６との間に生じる圧力差による所謂くさび膜効果によって、スライダー１０８が浮上し、磁気ヘッド１０９が微小距離例えば数ｎｍの距離をおいて磁気記録媒体１０２の記録面１０６から浮上する。

しかし、このCSS方式による磁気記録媒体のドライブ装置においても、磁気記録媒体１０２の回転の開始時及び停止時すなわち低速時に磁気ヘッド１０９の浮上量が不十分で不安定な状態となることから、やはり磁気記録媒体１０２や磁気ヘッド１０９の損傷が来たされるおそれがある。また、上述した高記録密度の要求から、磁気記録媒体１０２の磁気ヘッド１０９に対する線速度の低減も求められており、磁気記録媒体１０２の低速時のみならず、高速時すなわち定常回転時にも低い回転速度で安定して十分な浮上量が得られる磁気記録媒体のドライブ装置が望まれている。

このような、CSS方式による磁気記録媒体のドライブ装置の内部の気体、すなわち磁気記録媒体と磁気ヘッドが配置される構造体すなわち筐体内の雰囲気には、窒素を主成分とする空気が用いられてきた。これに対し、磁気記録媒体のドライブ装置の構成を、平均自由行程の小さな気体を充填した密閉構造とすることにより、磁気ヘッドの浮上安定性の向上と、磁気記録媒体と磁気ヘッドの衝突の低減を図る提案がなされている（例えば特許文献１参照）。
特開昭62-71082号公報

上述の特許文献１に記載の発明は、磁気ヘッドの浮上安定性を向上させることによって磁気ヘッドの浮上距離がより小とされた磁気記録媒体のドライブ装置の構成を可能とするものであるが、近年の科学技術の水準向上により、磁気記録媒体のドライブ装置及びこれを備えたパーソナルコンピュータ（PC；Personal Computer）等の電子装置は小型化が進み、携帯型電子装置も広く用いられるようになっている。

したがって、装置内部における磁気ヘッドと磁気記録媒体の衝突は、外部から与えられた振動によってもたらされる機会が多くなっていることから、ディスク型の磁気記録媒体と、この磁気記録媒体の記録面に対向配置された磁気ヘッドよりなる磁気記録媒体のドライブ装置においては、磁気ヘッドの浮上について、従来の固定型の電子装置を構成する場合と異なり大とされた一定以上の浮上距離を確保する必要がある。

また、小型及び携帯型の電子装置においては、消費電力の低減による長時間の装置駆動が強く求められることから、この電子装置を構成する主たる記録装置としてしばしば用いられる磁気記録媒体のドライブ装置においては、磁気記録媒体の回転数を小とすることによる駆動電力の低減と、磁気ヘッドの浮上距離における一定以上の値の確保を両立させることが望ましい。

更に本発明者らは、平均自由行程の大小と磁気ヘッドの浮上距離の大小とが必ずしも対応するものでないために、平均自由行程のみに基づいた気体選定では所望の磁気記録媒体のドライブ装置を構成することは困難であることを見出したことから、上述の課題を解決するために、より少ない回転数で所定の磁気ヘッド浮上距離を確保することのできる磁気記録媒体のドライブ装置と、この磁気記録媒体のドライブ装置を有する電子装置の提案に至ったものである。

本発明による磁気記録媒体のドライブ装置は、回転駆動されるディスク状の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体の記録面に対向して上記磁気記録媒体の回転による気流によって上記磁気記録媒体の上記記録面から浮上する浮上型磁気ヘッドとが、密閉構造体内に配置され、上記密閉構造体内に、（粘性係数／平均自由工程）の値が窒素に比して大とされた不活性気体が充填されたことを特徴とする。

また、本発明は、上記磁気記録媒体のドライブ装置において、上記不活性気体が、キセノン（Ｘｅ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、アルゴン（Ａｒ）のうち少なくともひとつを含むことを特徴とする。

本発明による電子装置は、磁気記録媒体のドライブ装置を有する電子装置であって、上記磁気記録媒体のドライブ装置が、ディスク状の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体の静止時に媒体の記録面に対向して配置され、かつ上記磁気記録媒体の回転時に気流によって媒体の記録面から所定の浮上がなされる磁気ヘッドとが、密閉構造体内に配置され、上記密閉構造体内に、（粘性係数／平均自由工程）の値が窒素に比して大とされた不活性気体が充填されたことを特徴とする。

また、本発明は、上記電子装置において、上記不活性気体が、キセノン（Ｘｅ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、アルゴン（Ａｒ）のうち少なくともひとつを含むことを特徴とする。

本発明による磁気記録媒体のドライブ装置及び電子装置によれば、ディスク状の磁気記録媒体と磁気ヘッドが密閉構造体内に配置され、密閉構造体内に、（粘性係数／平均自由工程）の値が窒素に比して大とされた不活性気体が充填された構成としたことから、後述するように、磁気記録媒体の回転速度を低めて回転数を小とした場合にも、磁気ヘッドの浮上距離を一定以上に維持することが可能とされる。

また、本発明による磁気記録媒体のドライブ装置によって例えば小型もしくは携帯型の電子装置を構成した場合にも、磁気記録媒体の回転速度を低めて回転数を小とすることができることから、消費電力の低減が可能とされ、例えば駆動時間の長大化や、回転による騒音ならびに振動の低減が図られる。

また、本発明による磁気記録媒体のドライブ装置によれば、磁気ヘッドの浮上距離を一定以上に維持することが可能とされたことから、装置に対して外部から振動などが与えられた場合にも、磁気ヘッドと磁気記録媒体との衝突を回避することができ、磁気ヘッドと磁気記録媒体との衝突による故障の発生を抑制することができ、磁気記録媒体の低速動作時すなわち回転の開始時及び停止時と、高速動作時すなわち定常回転時とのいずれの状態においても、低い回転速度で安定して十分な浮上量を得ることが可能とされる。

本発明による磁気記録媒体のドライブ装置及び電子装置においては、上述の不活性気体として、例えばキセノン（Ｘｅ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、アルゴン（Ａｒ）などを選定して密閉構造体内に充填して用いることができることから、例えば磁気記録媒体表面に塗布されて浮上精度を向上させる潤滑剤などの、装置の長期使用や発熱などによる変質を防止することが可能とされる。

更に、本発明による磁気記録媒体のドライブ装置及び電子装置を例えばCSS（Contact Start Stop）方式によって構成した場合には、密閉構造内に充填される気体として（粘性係数／平均自由工程）の値が窒素に比して大とされた不活性気体を選定することから、装置の起動時及び停止時などの低回転速度状態において、磁気記録媒体に対する磁気ヘッドの浮上及び下降すなわち変位が円滑に進行する。したがって、この変位の速度が不安定であることによる誤作動の発生頻度を低減することができるなど、本発明構成によれば、重要かつ多くの効果をもたらすことができるものである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、本発明は、この実施の形態に限られるものでない。

図１は、本発明による磁気記録媒体のドライブ装置の一例の概略構成を示す透視的上面図である。
この実施の形態例において、本発明による磁気記録媒体のドライブ装置１は、後述する不活性気体２１が充填された筐体１６による密閉構造体１７内で、磁気記録媒体２の記録面例えば上面に対向して磁気ヘッド構体３が配置された構成を有する。

磁気記録媒体２は、例えばディスク状基盤（図示せず）上に磁性層が形成された構成を有し、必要に応じて磁気ヘッド構体３の浮上精度を向上させる潤滑剤等が塗布される。
磁気ヘッド構体３は、サスペンション７によって固定されたスライダー８の先端に磁気ヘッド９が取着され、かつ磁気ヘッド９が取着された先端に近づくにしたがって磁気記録媒体２の記録面との距離を小とされた所謂くさび膜形状に角度形状を選定されて成る。

図２は、本発明による磁気記録媒体のドライブ装置の一例の概略構成を示す概略断面図である。
磁気記録媒体２は、スピンドルモータ１０によって支持固定され、磁気ヘッド構体３のスライダー８はアーム１１に連結固定される。
また、この実施の形態例において、磁気記録媒体のドライブ装置１は、筐体１６の例えば接合部や湾曲部の近傍がパッキン１２及びビス１３によって圧着封止され、また製造時に磁気記録媒体のドライブ装置１内に所望の不活性気体を充填するための孔１４ａ及び１４ｂを、不活性気体２１の充填後に封止材１５によって封止されて成る密閉構造体１７によって構成される。

磁気記録媒体２に対する記録時及び再生時には、スピンドルモータ１０によって、磁気ヘッド構体３の先端方向に沿って磁気記録媒体２の回転がなされ、スライダー８及び磁気ヘッド９と記録面との間に生じる圧力による所謂くさび膜効果によって、磁気ヘッド構体３が所定の微小距離例えば数ｎｍの距離をおいて磁気記録媒体２の記録面から浮上する。この磁気記録媒体２の回転と、例えばCSS方式による場合にはアーム１１の動作とによって、磁気ヘッド構体３によって記録及び再生を行う磁気記録媒体２の情報エリアを選定する。

密閉構造体１７内に充填される不活性気体２１の選定について説明する。不活性気体２１の選定は、密閉構造体１７内に充填される気体として選定可能な気体について、後述するように、各気体を充填気体として、磁気記録媒体の回転時の磁気ヘッドの浮上量を測定することにより行った。
［表１］に、代表的な気体の平均自由行程と粘性係数、磁気ヘッドの浮上量（測定値）、及び浮上量比を示す。

浮上量の測定は、常温常圧条件下で、密閉構造体の内部に充填される気体として窒素を用いたときの5400〜3600rpm（Revolution Per Minute；回転毎分）におけるMD Min.FHが10nmとなる磁気ヘッドを用い、［表１］に示す各気体を充填気体としてMD Min.FH（Medium Diameter Min Flying Height；ディスク状磁気記録媒体の中周位置における磁気記録媒体回転時の磁気ヘッドの最低浮上量）を測定することにより行った。

なお、この浮上量の測定において、磁気記録媒体は半径が9.5mmのものを用い、スライダーは1.235mm×1.0mm×0.3mmの所謂picoスライダーを用いてskewを6.65degとし、サスペンションの押し力すなわちGram loadを2.5gf（重量グラム）とした。なお、［表１］における浮上量比は、窒素を充填気体としたときの浮上量と各気体を充填気体としたときの浮上量との比を示す。

［表１］に示すように、各気体の平均自由行程と磁気ヘッド浮上量との間には一貫した相関性はみられない。したがって、平均自由行程のみによる気体選定は、磁気記録媒体の回転数を小として一定以上の磁気ヘッド浮上量を確保できる磁気記録媒体のドライブ装置を構成するのに適切でないことがわかる。
また、［表１］からは、粘性係数と磁気ヘッド浮上量との間にも、一貫した相関性を見出すことは困難であることも確認できる。

図３は、横軸（対数軸）にViscosity（粘性係数）とMFP（Mean Free Path；平均自由行程）の比を、縦軸にMD Min.FH（Medium Diameter Min Flying Height；磁気記録媒体の中周位置における磁気記録媒体回転時の磁気ヘッドの最低浮上量）をとったグラフを示す。
上述したように、粘性係数と平均自由行程のいずれによっても充填気体による浮上量の変化を規定することは困難とされてきたが、粘性係数と平均自由行程の比すなわち（粘性係数／平均自由行程）と、MD Min.FHとの間には一貫した相関性が確認できた。

図３より、磁気記録媒体の回転数を小として一定以上の磁気ヘッド浮上量を確保するためには、充填気体として、（粘性係数／平均自由工程）の値が窒素（Ｎ_２）に比して大とされた不活性気体、例えばＸｅ（キセノン）、ＣＯ_２（二酸化炭素）、Ａｒ（アルゴン）などの不活性気体を充填気体として装置を構成することが特に好適であることが確認できる。

なお、上述の実施の形態例においては、本発明による磁気記録媒体のドライブ装置の実施の形態例を説明したが、本発明による磁気記録媒体のドライブ装置によってパーソナルコンピュータなどの、例えば固定型或いは携帯型の電子装置を構成することができる。

以上の実施の形態例で説明したように、本発明による磁気記録媒体のドライブ装置及び電子装置によれば、ディスク状の磁気記録媒体と磁気ヘッドが密閉構造体内に配置され、密閉構造体内に、（粘性係数／平均自由工程）の値が窒素に比して大とされた不活性気体が充填された構成としたことから、磁気記録媒体の回転速度を低めて回転数を小とした場合にも、磁気ヘッドの浮上距離を一定以上に維持することが可能とされ、消費電力の低減、騒音ならびに振動の低減が図られる。

また、本発明による磁気記録媒体のドライブ装置によれば、磁気ヘッドの浮上距離を一定以上に維持することが可能とされたことから、装置に対して外部から振動などが与えられた場合にも、磁気ヘッドと磁気記録媒体との衝突を回避することができ、磁気ヘッドと磁気記録媒体との衝突による故障の発生を抑制することができる。本発明による磁気記録媒体のドライブ装置を構成する密閉構造体内に充填される不活性気体としては、例えばキセノン（Ｘｅ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、アルゴン（Ａｒ）などを選定することが好ましい。

更に、密閉構造内に充填される気体として（粘性係数／平均自由工程）の値が窒素に比して大とされた不活性気体を選定することから、装置の起動時及び停止時などの低回転速度状態において、磁気記録媒体に対する磁気ヘッドの浮上及び下降すなわち変位が円滑に進行することから、誤作動の発生頻度を低減することが可能とされる。

なお、本発明による磁気記録媒体のドライブ装置及び電子装置は、上述の実施の形態例に限られるものではない。
例えば、磁気記録媒体のドライブ装置を構成する磁気記録媒体と磁気ヘッドの方式はCSS方式に限られず、例えばランプ・ロード方式などによる構成とすることもできるなど、種々の変更及び変形をなされ得るものである。

本発明による磁気記録媒体のドライブ装置の一例の構成を示す透視的上面図である。 本発明による磁気記録媒体のドライブ装置の一例の構成を示す概略断面図である。 本発明による磁気記録媒体のドライブ装置の一例における、密閉構造体内に充填される気体と、磁気記録媒体の回転時の磁気ヘッド浮上量との関係を示す模式図である。 ディスク状磁気記録媒体を有する磁気記録媒体のドライブ装置における、磁気記録媒体の回転時の磁気ヘッドの浮上原理を示す概略側面図である。

符号の説明

１・・・磁気記録媒体のドライブ装置、２・・・磁気記録媒体、３・・・磁気ヘッド構体、７・・・サスペンション、８・・・スライダー、９・・・磁気ヘッド、１０・・・スピンドルモータ、１１・・・アーム、１２・・・パッキン、１３・・・ビス、１４ａ・・・孔、１４ｂ・・・孔、１５・・・封止材、１６・・・筐体、１７・・・密閉構造体、１０１・・・磁気記録媒体のドライブ装置、１０２・・・磁気記録媒体、１０３・・・磁気ヘッド、１０４・・・ディスク状基盤、１０５・・・磁性層、１０６・・・記録面、１０７・・・サスペンション、１０８・・・スライダー、１０９・・・記録再生素子部

Claims (4)

1. 回転駆動されるディスク状の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体の記録面に対向して上記磁気記録媒体の回転による気流によって上記磁気記録媒体の上記記録面から浮上する浮上型磁気ヘッドとが、密閉構造体内に配置され、
   上記密閉構造体内に、（粘性係数／平均自由工程）の値が窒素に比して大とされた不活性気体が充填されたことを特徴とする磁気記録媒体のドライブ装置。
2. 上記不活性気体が、キセノン（Ｘｅ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、アルゴン（Ａｒ）のうち少なくともひとつを含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体のドライブ装置。
3. 磁気記録媒体のドライブ装置を有する電子装置であって、
   上記磁気記録媒体のドライブ装置が、ディスク状の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体の静止時に媒体の記録面に対向して配置され、かつ上記磁気記録媒体の回転時に気流によって媒体の記録面から所定の浮上がなされる磁気ヘッドとが、密閉構造体内に配置され、
   上記密閉構造体内に、（粘性係数／平均自由工程）の値が窒素に比して大とされた不活性気体が充填されたことを特徴とする電子装置。
4. 上記不活性気体が、キセノン（Ｘｅ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、アルゴン（Ａｒ）のうち少なくともひとつを含むことを特徴とする請求項３に記載の電子装置。

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