JP2568011B2 - 磁気ヘツド - Google Patents

磁気ヘツド

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JP2568011B2
JP2568011B2 JP3205609A JP20560991A JP2568011B2 JP 2568011 B2 JP2568011 B2 JP 2568011B2 JP 3205609 A JP3205609 A JP 3205609A JP 20560991 A JP20560991 A JP 20560991A JP 2568011 B2 JP2568011 B2 JP 2568011B2
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敏夫 鈴木
幸守 馬越
清司 森田
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/58Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B5/60Fluid-dynamic spacing of heads from record-carriers
    • G11B5/6005Specially adapted for spacing from a rotating disc using a fluid cushion
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
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    • G11B5/4833Structure of the arm assembly, e.g. load beams, flexures, parts of the arm adapted for controlling vertical force on the head

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  • Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気デイスク装置用の
浮上型の磁気ヘツドに係り、特に、磁気ヘツドの浮上量
の変動を小さくし磁気デイスク装置の信頼性を向上させ
るのに適した磁気ヘツドに関する。
【0002】
【従来の技術】磁気デイスク上に磁気ヘツドを浮動させ
て、情報の記録/再生を行なう磁気デイスク装置はこの
分野でよく知られている。
【0003】通常、この種の磁気ヘツドは、磁気変換素
子(磁気記録再生素子)を備えた磁気ヘツドスライダ及
びそのスライダを支持する磁気ヘツド支持ばねにより構
成される。磁気デイスク装置の高記録密度化をはかる一
手段として、磁気変換素子と磁気デイスク媒体との間の
スぺーシングを狭め、いわゆるスぺーシング・ロスを減
少させるという方法が従来より行なわれている。一方、
そのスぺーシング、すなわちヘツドスライダの浮上量
は、製造時のばらつき及び磁気デイスク装置動作時の動
的変動により、変動が生じる。この浮上量変動により、
時にはヘツドスライダが磁気デイスクに衝突し、ひどい
場合にはデイスク媒体上の情報を破壊するに至る。した
がつて、安定して浮上するヘツドスライダ及びその支持
ばねが必要となる。
【0004】従来の磁気デイスク装置では、例えば特公
昭57−569号公報に示されるように、磁気ヘツドス
ライダ上の磁気変換素子の浮上量を安定化するために、
磁気変換素子の記録再生用ギヤツプを、ヘツドスライダ
のローリング軸及びピツチング軸上に配置するようにし
たものが知られている。また、例えば特公昭58−22
827号公報に示されるように、ヘツドスライダを支持
するための板ばね(ジンバル)を、両側部とそこから折
返される中央部とで構成し、この中央部を下方に凹ませ
ると共に中央部下面にスライダを取付け、中央部上面に
凹み量に等しい高さの荷重用突起を設けたことにより、
偏振れしないローリング及びピツチング動作をさせるよ
うにした磁気ヘツド装置が知られている。
【0005】上記従来の磁気ヘツド装置は、いずれも支
持アームないしロードビームから与えられるヘツドスラ
イダに対する荷重支点が、スライダの前後方向(磁気デ
イスク媒体の回転方向すなわち空気流方向)の長さの中
、即ちスライダの重心位置に設けられている。
【0006】図2は従来の磁気ヘツドの一例を示したも
のであり、ロードビーム1、ジンバル2、マウント3よ
り成るヘツド支持ばねと、ヘツドスライダ4より構成さ
れている。荷重支点5は、図に示されるように、ヘツド
スライダ長手方向(前後方向)の中央部(長さの中心)
に設けられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ヘツドスライ
ダの浮上量は、ヘツドスライダ及びヘツド支持ばねの製
造時のばらつきにより変化し、いわゆる浮上量の製造時
ばらつきを生じさせる。また、磁気デイスク装置動作時
には、磁気ヘツドのシーク動作に伴う外力や、ヘツド・
デイスク間空気流に伴う外力等のさまざまな外力を受
け、ヘツドスライダの浮上量は動的変動を生ずる。この
ような製造時のばらつきあるいは動的変動により、ヘツ
ド浮上量が低下するときにはヘツドスライダが磁気デイ
スクに衝突し、ひどい場合には、デイスク媒体上の情報
を破壊するに至る。したがつて製造時のばらつきを低減
し、また、動的浮上量変動を低減する必要がある。こと
に、近年、磁気デイスク装置の高記録密度化に伴い、浮
上量そのものが狭小化されてきており、ますますその必
要性が生じている。
【0008】しかし、上記従来の磁気ヘツド装置は、い
ずれもスライダに対する荷重点がスライダの前後方向の
中心に位置しており、本発明者等の研究によると、この
ように荷重点が中心に位置するものでは、製造上の、及
び動的な浮上量の変動を十分に低減することが困難であ
ることがわかつた。
【0009】従つて、本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を解消し、ヘツドスライダに対する上下方向外力
変動及びピツチ方向外力変動に対して、ヘツドスライダ
の磁気変換素子位置の浮上量変動が生じにくいような磁
気ヘツドを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の磁気ヘツドは、ヘツドスライダの空気流方
向(前後方向)中心、即ちスライダの重心位置よりも空
気流流入側にずらして設けた荷重支点と、前記荷重支点
をずらしたことによる荷重配分の変化を補正するための
モーメントを前記荷重支点の廻りに付与する手段とを備
える。
【0011】また、ジンバルと、このジンバルを介して
前記スライダを取付けかつ前記荷重点を介してヘツドス
ライダに荷重を与える支持部材(ロードビーム)とを備
え、前記モーメントを付与する手段として、前記ジンバ
ルのヘツドスライダ取付面に予め傾斜角を設定すること
により構成する。
【0012】この予め設定される傾斜角は、例えばジン
バルの打抜加工時にプレス成形により予め与えることが
できる。
【0013】また、前記モーメントを付与する手段とし
てジンバルに予め前記傾斜角を設定するのに代えて、ヘ
ツドスライダの空気流流入側のレール幅を空気流流出側
のレール幅よりも広くなるように構成する。
【0014】
【作用】上記構成に基づく作用を説明する。
【0015】本発明によれば、ヘツドスライダのピツチ
ング方向である空気流方向の長さ中心よりも空気流流入
側に荷重支点を備えたので、長さ中心に荷重支点を設け
た従来の磁気ヘツドに比べて、ヘツドスライダに対する
上下方向外力変動に対して、ヘツドスライダの磁気変換
素子位置である空気流流出側での浮上量変動が小さい磁
気ヘツドが得られる。この場合、荷重支点が長さ中心よ
りも前方に設けられることにより、流入側よりも流出側
の浮力等のモーメントが大きくなり、前後(流入側と流
出側)で荷重配分にアンバランスが生じるが、このアン
バランス分は上記予め付与されるモーメントにより補正
(キヤンセル)される。この結果、荷重支点をずらした
ことで前後方向(ピツチング方向)の外力変動に対する
浮上量の安定性が損なわれることはなく、十分にその安
定性を維持したまま上下方向外力変動に対する浮上量を
より安定化することができる。
【0016】前記モーメントを付与する手段として、ジ
ンバルのヘツドスライダ取付面に傾斜角を設定した場
合、磁気デイスクを回転し空気流が発生するとヘツドス
ライダは、従来技術の場合と同様に所定の浮上量となる
まで全体が浮上するが、このときのスライダの姿勢(浮
上面の磁気デイスク面に対する状態)は、従来技術と同
様に流入側が流出側よりもやや上向き加減の状態でバラ
ンスする。従つて、ジンバルの流出側端は前記ヘツドス
ライダ取付面の傾斜角に対応する分だけ上方に撓み、こ
の撓みにより生じるジンバルばね力が補正用のモーメン
トを与えることになる。
【0017】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を用いて説明
する。
【0018】まず、図により、本発明の動作原理につ
いて説明する。
【0019】図において、4はヘツドスライダ、8は
磁気デイスク面で、図の左側が磁気デイスク回転方向の
上流側、右側が下流側である。磁気変換素子(図示せ
ず)は、ヘツドスライダ4の後端(下流側端部)に、例
えば薄膜技術により形成され、その変換ギヤツプはスラ
イダ面(レール面)に現れるようになつている。
【0020】ヘツドスライダ4は、デイスク8との間に
空気潤滑膜を形成し、この空気膜上で浮動している。こ
れを単純な力学モデルに置き換えたのが図である。こ
こでは、空気膜を線形ばねとして考えている。この空気
膜によるばね作用は、実際には、前後方向に分布してい
るが、簡単のため、流入端近傍と流出端近傍に集中させ
たものとして示してある。ここで、 f:浮上力、 h:浮上量、 k:ばね定数(k>0) c:定数(c>0) とすると、 f=−kh+c (1) また、 w:荷重 Nx:荷重支点位置で加わるピツチング方向回転モーメ
ント とし、前方(流入側)のばね作用点でのf,k,h,c
の各値に添字「i」、後方(流出側)のばね作用点での
f,k,h,cの各値に添字「0」を付し、スライダ先
端から前方ばね作用点、後方ばね作用点、及び荷重支点
までの距離をそれぞれXi,Xo、及びXwで示すと、以
下のようなつり合いの式が得られる。 fo=−koo+co (2) fi=−kii+ci (3) w=fi+fo (4) Nx+fi(Xw−Xi)=fo(Xo−Xw) (5) ここで、安定化が必要なのは磁気変換素子のある流出端
での浮上量hoである。これらの式から、ヘツドスライ
ダの空気流流出端の浮上量hoは、 ho=−[w(Xw−Xi)+Nx]/[ko(Xo
i)] +co/ko (6) これより流出端浮上量hoの対荷重感度は δho/δw=−[Xw−Xi]/[ko(Xo−Xi)] (7) また、対ピツチングモーメント感度は δho/ δNx=−1/[ko(Xo−Xi)] (8) この両者を小さくするには次のことが効果的である。 (1)空気流流出端の空気膜剛性ko→大とする。 (2)荷重支点位置Xw−Xi→小とし;荷重支点位置を
空気流の流入端へシフトする。 (3)空気膜ばね前後分離量Xo−Xi→大とする。
【0021】そこで、荷重支点位置を、 Xw→nXw (0<n<1) と、スライダの長さの中心よりも空気流の流入端へ変化
させ、これに伴う流入端と流出端の荷重配分変化を初期
モーメントNxでキヤンセルする。つまり、荷重支点位
置を中心よりも流入端へ移動すると、流出端側の浮上力
oによる図1で反時計方向のモーメントの方が、流入
端側の浮上力fiによる図1で時計方向のモーメントを
上回り、その差として図1で反時計方向の回転モーメン
ト(図のNxとは逆向き)が生じるので、この差の回転
モーメントを打消す(補正する)ような初期モーメント
(図1で時計方向のNx)を作る。そうすると、本実施
例が適用され、荷重支点位置nXwで初期モーメントNx
が有る場合、 fo=[w(nXw−Xi)+Nx]/[Xo−Xi] (9) 本実施例が適用されず、荷重支点位置Xwで初期モーメ
ントNxが無い場合、 fo=[w(Xw−Xi)]/[Xo−Xi] (10) となるので、(9)式及び(10)式の左辺を等しいと
置いて、 Nx=(1−n)wXw (11) の所要初期モーメントNxが得られる。また、このと
き、対荷重感度の改善率αは、(7)式または(2),
(9),(10)式より、 α=[Xw=nXw時のδho/δw]/[Xw=Xw時のδho/δw] =[nXw−Xi]/[Xw−Xi] (12) となる。ここで、Xi≪Xwとすると、上記改善率αは、 α≒n (13) となる。(12)式は、nが小さい程αが小さくなり、
荷重変動に対する浮上量の変動が小さく安定性がよいこ
とを示す。
【0022】したがつて、荷重支点位置を空気流流入端
側へずらした比率nだけ、荷重上下変動に対する浮上量
変動を減らすことができ、なおかつ、ピツチングモーメ
ント変動に対する浮上量変動を悪化させることはない。
【0023】以上のように、ヘツドスライダの荷重支点
位置をスライダ中心、即ちスライダの重心位置より空気
流流入端側に設置し、かつ、荷重支点位置においてスラ
イダに初期モーメントを与えることにより、ヘツドスラ
イダに対する上下方向外力変動、及びピツチング方向外
力変動に対して、ヘツドスライダの磁気変換素子位置の
浮上量変動を小さくすることができる。
【0024】次に、上記原理に基づいた本発明の実施例
を、図2以下により説明する。
【0025】図2及び図3は、本発明の上記原理を具体
化した第1の実施例を示し、図2は磁気ヘツドの側面図
であり、図3は図2に用いられるジンバルの構成を従来
例と対比して示したものである。図2及び図3で、磁気
ヘツドは、ロードビーム1、ジンバル(板ばね)2、及
びマウント3から成るヘツド支持ばねと、ヘツドスライ
ダ4とにより構成される。5はジンバルまたはロード
ビームに設けられヘツドスライダ4の荷重支点を構成す
る突起である。
【0026】図7及び従来の技術のところで述べたよう
に、従来の磁気ヘツドでは、荷重支点がヘツドスライダ
の長手方向(前後方向、空気流の流れ方向)の中央部
(長さの中心)に設けられている。また、特別の初期モ
ーメントは付与されていない。
【0027】これに対して、図2に示す本発明の実施例
では、荷重支点5はヘツドスライダ長手方向に対して中
心よりも前方すなわち空気流流入端側にずらして設けら
れている。さらに、ヘツドスライダには初期モーメント
xが与えられている。なお、ヘツドスライダ4の浮上
面には、後記第2の実施例と同様に、空気流の流れ方向
に2本の一定幅のレールが形成されている。
【0028】初期モーメントNxを与えるために、本実
施例ではスライダピツチング方向のジンバル2の初期設
定角度を変えた。その方法として、ジンバル2の打抜き
加工時のプレス成形角度を変えた。図3の(a),
(c)にこのジンバルの構造を示し、ジンバル2は、前
後方向に延びるスロツト21で分割された両側縁部2
2,23と中央部24とからなり、中央部24は先端の
段部25で両側縁部22,23に折返されて結合してい
る。5は中央部24に設けた荷重支点である。スライダ
4は中央部24に取付けられる。図3の(b)に示すよ
うに、従来はジンバルプレス成形角度θ1は、ヘツド支
持ばねに組立て後、実使用状態においてスライダ取付け
面がデイスクに平行になるような角度に設定される。こ
れに対し、本実施例では、図3の(c)に示すように、
ジンバルプレス成形角度をθ2(θ2>θ1)とすること
により、ヘツドスライダ4に初期モーメントを与えてい
る。図3の(b),(c)は、いずれもジンバルに如何
なる外力も働いていないときの状態を示す。ジンバル2
のスライダ取付面(中央部)24の下面に取付けられた
ヘツドスライダの下面(浮上面)は、取付面24の下面
と平行となつている。なお、図2と図7では、スライダ
4を取り付けたジンバル2がその左端近傍でロードビー
ム1に取り付けられた状態を示しており、ジンバル2が
ロードビーム1に対して僅かに右下がりになつているの
は、ロードビーム1が突起5を押圧しているためであ
る。
【0029】本実施例において、動作時、例えばCSS
(コンタクト・スタート・ストツプ)方式で動作させる
場合、最初磁気デイスクが静止しているときには、従来
例と同様にヘツドスライダの浮上面全体が磁気デイスク
面に接触しており、次いで磁気デイスクが所定速度まで
立上り、空気流が発生すると、それにつれてヘツドスラ
イダは所定の浮上量となるまで全体が浮上するが、この
ときのヘツドスライダの姿勢(浮上面の状態)はやはり
従来例と同様に流入側が流出側よりも僅かに上向いた状
態で安定する。従つて、本実施例では、従来例の場合よ
りも傾斜角θ2とθ1の差に対応する角度だけ両側縁部2
2,23の側端が上方に撓み、その結果、この撓みを元
に戻そうとするジンバルばね力が、図1の補正用モーメ
ントNxを与えることになる。
【0030】次に、本発明の第2の実施例を図4及び図
5に示す。図4は磁気ヘツドの主要部の底面図、図5は
そのジンバル部の構成図で、図2,図3と同一名称の部
分には同一符号を付してある。なお、41及び42は、
スライダ4の浮上面の両側に設けたレールである。磁気
変換素子は、各々のレール41,42の流出端に例えば
薄膜技術により形成され、いわゆるインライン型ヘツド
を構成する。本実施例では、ジンバル2のスロツト21
を前後方向(空気流の流れ方向)と直交する方向に形成
してある。荷重支点5は、第1の実施例と同様に、ヘツ
ドスライダの長手方向に対して前方、すなわち空気流の
流入端側に設けられている。本実施例では、初期モーメ
ントNxは、図5に示すように、ジンバルプレス成形時
にジンバル角度ψを付与することで得られる。ヘツドス
ライダ4は、この角度ψの付与された中央部24の面に
沿つて取り付けられる。動作は、第1の実施例と同様で
ある。
【0031】次に、図6に本発明の第3の実施例を示
す。図6で、41,42はスライダ4のレール部、4
3,44,45は凹部である。本実施例は、ジンバルの
初期設定角度を変えて初期モーメントNxを付与するか
わりに、図6に示すように、レール41,42の空気流
の流入端側のレール幅を流出端側よりも広くしたヘツド
スライダ4を用いて、ヘツドスライダにピツチング方向
モーメントを与えている。このようなヘツドスライダ
は、レール幅が一様な従来のヘツドスライダに比べて、
幅広部分による浮上力が幅狭部分の浮上力よりも大きく
なるため、空気膜によるピツチング方向モーメントが大
きく発生し、ジンバルの初期設定角度を変えて初期モー
メントを付与するのと等価な効果が得られる。荷重支点
位置をヘツド長手方向に対して前方、すなわち空気流流
入端側に設けるのは、他の実施例と同様である。
【0032】荷重支点の、スライダ中心から前方へのず
らし量は、理論的には大きい程浮上量変動を小さくでき
るが、あまりずらし過ぎるとスライダのばたつきが生じ
ることがあるので、限度がある。
【0033】以上の実施例では、磁気変換素子がヘツド
スライダの流出側端面に設けられるものとして説明した
が、これに限らず磁気変換素子がそれよりも前方に設け
られたもの例えば埋込型やクラウン型のヘツドスライダ
にも同様に適用できる。いずれの場合でも、磁気変換素
子の設けられた点での浮上量変動が小さくなるように、
すなわち、対荷重感度や対ピツチング感度が小さくなる
ようにすればよい。
【0034】以上の実施例によれば、単に荷重支点位置
をずらし、またジンバルに傾斜角を付けるかヘツドスラ
イダレールの幅を前後に変えるだけの簡単な構成によ
り、ヘツドスライダの磁気変換素子位置の荷重変化に対
する浮上量変動を小さくし、浮上量の安定化を図ること
ができる。それによつて、ヘツドスライダの公称浮上量
を狭小化して設計することができ、磁気デイスク装置の
高密度化が達成できる。
【0035】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明の磁
気ヘツドによれば、ヘツドスライダの荷重支点を空気流
の流れ方向の中心、即ちスライダの重心位置よりも流入
側にずらして配置したので、従来の荷重支点をスライダ
流れ方向の中心に設けた磁気ヘツドに比べて、ヘツドス
ライダに加わる上下方向の外力変動に対し、ヘツドスラ
イダの磁気変換素子の浮上変動が生じにくい磁気ヘツド
が得られる効果がある。
【0036】また、この荷重支点をずらしたことによる
荷重配分の変化を補正するためのモーメントを荷重支点
の廻りに付与する手段を設けたので、ピツチング方向の
外力変動に対する安定性が損なわれることもないという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本原理をモデル化して示す説明図で
ある。
【図2】本発明の第1の実施例による磁気ヘツドの構成
図である。
【図3】図2のジンバルの詳細を示す構成図である。
【図4】本発明の第2の実施例による磁気ヘツドの主要
部の構成図である。
【図5】図4のジンバルの詳細を示す構成図である。
【図6】本発明の第3の実施例による磁気ヘツドスライ
ダの構成図である。
【図7】従来の磁気ヘツドの構成図である。
【符号の説明】
1 ロードビーム 2 ジンバル 3 マウント 4 ヘツドスライダ 5 荷重支点(突起) 8 磁気デイスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 康生 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社 日立製作所 小田原工場内 (72)発明者 鈴木 敏夫 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社 日立製作所 小田原工場内 (72)発明者 馬越 幸守 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社 日立製作所 小田原工場内 (72)発明者 森田 清司 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社 日立製作所 小田原工場内

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘッドスライダの空気流方向の長さの中
    心部にその重心を有するヘッドスライダに対する荷重支
    点を、前記中心部から前記空気流方向において空気流流
    入側にずらして設定し、 前記荷重支点をずらしたことによる荷重配分の変化を補
    正するためのモーメントを前記荷重支点の廻りに付与す
    ることを特徴とする磁気ヘッド。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の磁気ヘッドにおいて、 ジンバルと、前記ジンバルの一部を介して前記ヘッドス
    ライダを取り付けるとともに前記荷重支点を介して前記
    ヘッドスライダに荷重を与える支持部材と、を備え、 前記補正モーメントの付与は、前記ヘッドスライダを取
    り付けたジンバルの前記一部の面が前記ジンバルの面に
    対して予め傾斜角を設定しておくことにより達せられる
    ことを特徴とする磁気ヘッド。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の磁気ヘッドにおいて、 前記傾斜角の設定は、 前記ジンバルのプレス成形により
    予め付与されたものであることを特徴とする磁気ヘッ
    ド。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の磁気ヘッドにおいて、 前記ヘッドスライダは、浮上面に空気流方向に延びるレ
    ールを備え、 前記補正モーメントの付与は、前記レールの空気流流入
    側のレール幅を空気流流出側のレール幅よりも広くして
    おくことにより達せられることを特徴とする磁気ヘッ
    ド。
JP3205609A 1991-07-23 1991-07-23 磁気ヘツド Expired - Lifetime JP2568011B2 (ja)

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