JP2796852B2 - 磁気記憶装置及び方法 - Google Patents

磁気記憶装置及び方法

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JP2796852B2 JP1240894A JP24089489A JP2796852B2 JP 2796852 B2 JP2796852 B2 JP 2796852B2 JP 1240894 A JP1240894 A JP 1240894A JP 24089489 A JP24089489 A JP 24089489A JP 2796852 B2 JP2796852 B2 JP 2796852B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、磁気データ・メモリ装置に関し、具体的に
はデイスク媒体から、循環する低粘性の液体潤滑剤の薄
膜によつて分離されたトランスジユーサを有する略封止
された包囲体内の磁気データ・メモリ装置に関する。
B.従来技術 磁気デイスク装置は、現在デイスク媒体上に浮動し、
空気の膜によつて分離されているトランスジユーサ支持
スライダを使用している。記憶密度が増大するにつれ、
ヘツドはより低く浮動することが要求され、媒体の磁性
層はより薄くなつている。ヘツドと媒体間の間隔が63.5
×10-6cm以上から25.4×10-6cm以下に減少し、媒体の磁
性層の厚さが127×10-6cm程度から、12.7×10-6cm以下
に減少すると、ヘツドと媒体間に時々生ずる物理的接触
が重要な問題となる。
剛体デイスク・ドライブの寿命を許容可能なものにす
るために、現在の技術は、デイスクの製造中に磁気媒体
に炭化フツ素の潤滑剤の薄層を付着している。この潤滑
剤はヘツドとデイスクの損傷を最小にし、デイスク・ド
ライブの寿命を許容レベルに迄著しく延すために絶対的
にヘツド／デイスク・インターフエイス（HDI）に必要
とされる。この技術の問題点は、使用とともに潤滑剤が
なくなることにある。潤滑剤が失われるのは、空気によ
るずり現象、熱的蒸発、熱分解とこれに続く成分の媒体
への結合及び潤滑剤の回転による分離（スピン・オフ）
によつてHDIから潤滑剤が流体力学的に排出されるため
である。
HDIにおける、これ等の及び他の損傷過程は潤滑剤が
失われるにつれ増大し、究極的に故障するに至る。HDI
の全体的な損傷は２つのはつきりしたモードに分類でき
る。第１のものは、始動／停止動作中に生じる急速な損
傷であり、第２のものは通常のフアイル動作（デイスク
は最大速度、もしくはこの近くにある）中に繰返される
高速度接触による緩慢な損傷である。始動／停止過程に
関連する損傷は、ヘツドの浮動高さにわずかに依存する
だけであるが、他方後者の場合は浮動高さが下ると、そ
のデイスク・ドライブ動作速度で損傷速度は著しく増大
する（浮動可能性）。後者の場合の増大は、デイスクの
凹凸及び汚れ（外部からのもの及び損傷によつて発生し
たもの）との衝突頻度が増大するためである。この場合
に、潤滑剤の存在は、HDIを保護する重要な役割をはた
すが、ヘツドの浮動高さが減少すると、潤滑剤の膜も又
より急速に減少する。従つてこれ等の理由により、浮動
の高さが減少すると、デイスク・ドライブが早目に故障
する確率がかなり高くなる。ヘツドの浮動高さを減少し
た理由は、磁性メモリの密度を増加するためである。こ
こで生ずる追加の問題は、損傷速度を減少することにあ
る。これ等の理由と、デイスク・ドライブの信頼性との
関連において、現在の技術は、達成可能な最低の浮動高
さによつて制限されていて、さらにデータ記憶密度の増
大をさまたげている。
磁性媒体表面に連続的に潤滑剤を供給する方法は、米
国特許第2969435号及び第3005675号に開示されている。
両特許において、潤滑剤の供給はトランスジユーサのヘ
ツドと媒体の表面間の接触領域の手前で、デイスクもし
くはドラムの上にスプレーすることによつて行われてい
る。媒体の表面上に潤滑剤の層を置くこのモードは、2.
54×10-6cm乃至5.08×10-6cmの間隔で、相対的移動中
に、トランスジユーサが媒体に隣接する本発明のシステ
ムとは両立しない。後に現われた米国特許第4633351号
は、トランスジユーサの手前に水もしくは揮発性の液体
の溶剤をスプレーし、ヘツドと記憶媒体表面間に薄い液
体の膜を形成することによつてそれ迄の特許技術の問題
の一部を解決している。
C.発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、循環して与えられる低粘性の液体潤
滑剤の薄膜によつて記憶媒体から分離されたトランスジ
ユーサを有する磁気データ記憶装置を与えることにあ
る。
D.問題点を解決するための手段 本発明は、空気層上にでなく潤滑剤の膜上に支持され
ているトランスジユーサ・ヘツドに循環する液体潤滑剤
の膜を与えることによつて、近接触記録に関連する信頼
性の問題を解決する。トランスジユーサ及び記憶媒体間
を分離する流体の膜の粘性が高く、圧縮性がないと、ト
ランスジユーサは著しく低い浮動高さに、信頼性をもつ
て保持される。トランスジユーサを支持するスライダと
デイスク表面間には2.54×10-6乃至5.08×10-6cmの間隔
を保持することができる。
本発明のシステムは、ヘツド・デイスク包囲体の一番
下にある貯蔵室から液体の潤滑剤を毛管現象によつて、
デイスクの記憶表面の中心寄りの部分へ運ぶウイツク
（芯）構造を有する。この液体は自転するデイスクの遠
心力によつて漸次周辺に達し、微小な小滴としてデイス
クを離れて、重力によつて貯蔵室に戻る。ウイツク構造
は、包囲体内で微粒子を放出しない任意の吸着性の材料
から形成される。この材料は多孔質のプラスチツクもし
くは吸着性が高く、構成要素である繊維もしくは他の構
成要素を汚染粒子として放出しない紙（例えば、クリー
ン・ルームで用いられる紙）のようなものでよい。
本発明の潤滑剤は又、空気ベアリングを使用する通常
のシステム、及び潤滑剤が恒久的に供給される記憶デイ
スクで使われていたものと性質が異なる。本発明の潤滑
剤は従来の組成と似ているが、はるかに粘性が低く、デ
イスクの回転速度及びデイスクが機能している環境温度
範囲で、所望の薄い潤滑剤の膜を与えるものである。
本発明の実施例に使用されるトランスジユーサ・ヘツ
ドのサスペンシヨンは、代表的にはウインチエスタもし
くはホイツトニー型のような空気ベアリング型システム
に使用されたものと同じでよいが、スライダもしくはト
ランスジユーサのヘツド構造は空気膜でなく液体膜の使
用に適合するように修正されなければならない。空気ベ
アリング表面として作用するように形成された複数のレ
ールを有するスライダの代りに、極めて狭いベアリング
表面をもたらす単一のレールを有するスライダや、小さ
な三角形状のベアリング表面をもたらす３つの脚若しく
は足を有するスライダが使用される。後者の設計は、１
脚が先頭端に隣接し、２脚は後尾端にあつて、薄膜トラ
ンスジユーサの後尾で終つている。従つてより粘性を帯
びた流体とともにはるかに小さな支持表面を使用するこ
とができる。
E.実施例 第１図及び第２図は、夫々カバーが取除かれたデイス
ク・ドライブの概略的平面図及び立断面図を示す。これ
等の図には、線形ボイス・コイル・モータ（VCM）で駆
動されるアクチユエータを有する代表的な剛体ドライブ
が示される。アクチユエータ10は、普通のウインチエス
タもしくはホイツトニー設計のような代表的なヘツド・
サスペンシヨン装置を含むヘツド・アーム組立体を駆動
する。ヘツド・アセンブリは包囲体内に含まれ、包囲体
は成形ベース部材12及びカバー13を有する。ベース12は
液体潤滑剤の貯蔵室としても使用される。カバー13はフ
ランジ14を有し、フランジ14はガスケツト15を成形ベー
ス12の上の平面に押つけて、封止を行つている。剛体デ
イスク媒体17はハブ18によつて支持され、ハブ18はベー
ス12中に上方に延びている凹み20内に位置付けられてい
るスピンドル・モータのロータに取付けられ、これと一
体に回転している。モータの軸は支持塔を通して延び出
していて、ハブ18に接続している。
本発明に使用される液体潤滑剤は、熱的に安定で、非
常に低粘性であるという適正な粘性を有し、非反応性で
ある。所望の低粘性を有する簡単な直鎖炭化水素及び劣
化しにくい簡単な分子が推賞される。実際の動作には、
ヘキサデカンが使用された。デイスク表面上に普通に使
用されているが、はるかに粘性が減少した潤滑剤が満足
すべきものである。しかしながら、本発明では、デイス
ク表面に通常一回しか付着されない場合の量と比較し
て、多量の潤滑剤を使用するので、材料のコストが潤滑
剤の選択の要因となる。
ウイツク構造22はプラスチツク、セラミツクもしくは
紙のような多孔性材料から形成される。ウイツク構造22
は多孔性であつて、液体潤滑剤がベース中に形成された
貯蔵室23から毛管動作によつて、微少量ずつ媒体の表面
に移動され、媒体の表面上の潤滑剤の薄い膜を補充し保
持する。ウイツク構造22の材料は、毛管経路を与える以
外に、粒子を出して、包囲体内の微粒子材料の源になる
ものであつてはならない。膜の厚さは好ましくは１ミク
ロンで、５ミクロンを越えてはならない。それは膜厚が
増大すると、潤滑剤の膜を通つてヘツドを駆動するのに
必要とされる電力が増大するからである。潤滑剤がデイ
スクの回転によってデイスクから離れたのち再びウイツ
ク構造22に戻る時に、ウイツク構造22は潤滑剤のフイル
タとしても働き、液体の潤滑剤中に捕えられた粒子が再
び媒体の表面に戻るのを防止している。即ち、液体潤滑
剤はウイツク構造22の無数の細孔を通過することができ
るけれど、汚染粒子は細孔を通過することができないの
である。
ウイツクとデイスクの中心寄りの部分との接触による
両者の損傷を最小にするために、ウイツクはスライダの
ように揚力を発生して、浮動しなければならない。ウイ
ツク上の負荷圧力はスライダの場合よりもはるかに軽く
なければならない。それは滑行する高さがはるかに高い
ので、重いと制御が困難だからである。
循環はウイツク構造を使用して達成される必要は必ず
しもない。２つの代替方法が第６図及び第７図に示され
ている。潤滑剤は第６図の左巻きらせん通路（凹み72と
して概略的に示されている）、もしくは第７図の蒸留技
術を使用して輸送することができる。
第６図及び第７図は、液体貯留室を画定し、ベース・
カバー51と共にデイスク53やアクチユエータ62を包囲す
る成形ベース50を示している。デイスク53はハブ55上に
回転するために取付けられ、スペーサ56によって分離さ
れている。デイスク53は、ハブのフランジ表面57とクラ
ンプ部材60の閉じ込め表面66間に圧縮されて保持されて
いる。アクチユエータ62はトランスジユーサ・ヘツド63
をデイスク表面上の同心円のトラツク間で移動できるよ
うに取付けられている。潤滑剤はハブ55とデイスク53及
びスペーサ56の組立体間の環状スペース65に供給されて
いる。ハブの表面57、クランプ表面59並びにスペーサ表
面66に設けられた半径方向に延びる溝若しくは凹みが循
環スペース65からデイスク表面迄の潤滑剤のための通路
を与えている。このような通路の寸法によつて、夫々の
デイスク表面への流体分配の速度が制限される。
第６図で、薄いプレート部材70が貯留室中の流体を、
これに向い合つている回転デイスク表面の風効果から分
離していて、潤滑剤が環状フイルタ71を通つて半径方向
内側のハブ55の方向へ流れることを可能ならしめる。こ
のハブは、ハブ・アセンブリが、半径方向の通路74を通
じて環状スペース65へ潤滑剤を分配するために回転する
につれて潤滑剤を上方に引き上げる、内面に形成された
左巻きの螺旋状凹み72を有する。
蒸留による再循環方法は、それ自体の蒸気圧のもとに
ある（空気が存在しない）ような潤滑剤をもつ、気密的
に封止されたフアイルの場合に最も有効である。この場
合、潤滑剤は、フアイルの暖かい部分から蒸発して比較
的冷たいカバー51上に凝着する。このカバーには、凝着
した潤滑剤が回転するハブ・アセンブリの直ぐ上の点に
落下し、ハブ・クランプ部材の開孔81へと滴り落ちるよ
うに、円錐状の凹み80が縁取られている。このクランプ
部材の開孔を通る経路は、円錐状の側壁面82をもち、こ
れは、遠心力が液体をその通路から振り落とさないよう
に、下方へ向かつて直径が増加する形状である。作用に
おいては、蒸発は、ハブの上部にある中間貯蔵室（図７
におけるハブ55の上の空所）が満杯の状態を保つよう
に、デイスクに必要な潤滑剤の流量よりもわずかに速く
進行すべきである。すると、余剰の潤滑剤がハブの上部
から溢れるけれども、それはフアイルの壁面へ振り落と
され、支障とはならない。
第７図の装置において、ヘツド及びデイスク包囲体の
下方にある電子回路カード（図示しない）によつて発生
される熱と、モータによつて発生される熱が、この蒸発
処理を継続させるに十分である。上方カバー51は、包囲
体の最も冷たい領域であり、外面に冷却フイン83を設け
ることによつて、ハブに覆い重なる、円錐面80に局所冷
却が与えられる。潤滑剤再循環のこの態様では、汚染粒
子は、成形ベース50によつて画定された前述の貯留室に
保持され、それは潤滑剤の蒸気とともに再循環すること
はないので、フイルタは必要でない。
尚、アクチユエータ10、トランスジユーサ・サスペン
シヨン11及びテイスク・アセンブリなどの駆動システム
・アセンブリは、慣用的な設計構造のものであるけれど
も、そのヘツド構造は、空気の膜によつて媒体表面から
離隔された、より一般的なトランスジユーサに使用され
る通常のスライダ設計構造とは全く異なっている。
初期の頃は、記録媒体上にスライダを支持するべく、
空気膜でなく液体膜を使用するシステムの要件に合うよ
うに、減少した流体ベアリング表面をもたらすように個
々のレール幅を狭くした３レール型スライダが使用され
た。これは、液体膜の認識されている大きい支持能力に
応答して、狭いベアリング領域を使用しつつ、現時点で
最も成功を収めている空気ベアリング・スライダに匹敵
するものであつた。
第３図に示すスライダ25にはさらに進歩がもたらさ
れ、これは、約４ミリメートルという通常の長さであ
り、標準的なウインチエスタ・サスペンジヨンのジンバ
ル・バネ構造への取り付けを可能ならしめるための取り
付け溝26をもつ。しかし、ベアリング表面は、全く異な
っている。第４図の底面図がより明確に見て取れるよう
に、レールまたは別の空気ベアリング表面または非常に
狭い空気ベアリング表面をもつ極めて狭いレールの代り
に、３つの極めて小さい足28及び29によつて、ベアリン
グ表面がより最適に近い形で与えられるのである。
第３図乃至題５図には、変更されたスライダ構造が図
示されている。図示されているスライダは、現在の製造
ラインで使用されている空気ベアリング・スライダと実
質的に同じ全体の寸法をもち、すなわち、長さは4.025
ミリメートル、幅3.207ミリメートル、高さは１ミリメ
ートル以下である。足28及び29はしかし、短く且つ狭
く、極めて小さな液体ベアリング表面30を与える。この
足は、長さ0.0057インチ（0.145ミリメートル）で三角
形状のものでよい。その表面は、先端が10度の角度であ
り、その後端はわずか0.001インチ（0.025ミリメート
ル）の幅でしかない。各々の足は、スライダ本体から下
方に25乃至50ミクロンの距離だけ垂下しており、足の側
面31はねスライダ本体に自然に連続するように屈曲した
下方スライダ表面に連接するように延びている。これに
より、物理的に僅少な足に大きい強度が与えられる。そ
のベアリング表面は非常に小さいので、空気ベアリング
・タイプのスライダで使用されている寸法に基づき図示
されているスライダ本体よりも、スライダ本体をはるか
に小さくすることができる。
従来技術の空気ベアリング表面で示唆されている狭い
面積のレール・ベアリング表面をもつ２つ又は３つのレ
ールを有するスライダと、ここで説明した三角足構成以
外にも、さまざまなベアリング表面の構成が利用可能で
ある。例えば、三角足の数は変えてもよいし、その足の
位置も変更することができる。また、矩形足などの他の
形状のベアリング表面を使用してもよい。
第５図から見て取れるように、足の先端の10度の角度
は、スライダの軸に平行に延びる辺33と、それに対して
傾斜しているもう１つの辺34の間にある。スライダ軸に
平行な足の辺は、デイスクの直径方向内側に向かつて配
置されており、傾斜した表面は、直径方向内側に対向す
るように配置されている。足の先端部分から延びている
足28、29の三角形の辺のこの角度関係は、潤滑被膜及び
有得べき何らかの微小な屑をデイスクの直径方向外側へ
偏向させて、最終的にはデイスクから追い落とすことを
可能ならしめるものである。スライダ25によつて支持さ
れるトランスジユーサは、背面36に取り付けられた薄膜
タイプのものであり、足28のエツジ35で変換ギヤツプを
与える。
フエライト・コア・ヘツドが作成され、磁気性能が実
証されている。そのようなヘツドを用いると、足の幅
が、所望の磁気トラツク幅に等しくなる点で１つの（ま
たは複数の）足にガラスを挿入されたギヤツプが組み込
まれる。
潤滑膜の厚さは５ミクロンを超えず、好適には約１ミ
クロンの厚さをもつ。高さが25乃至50ミクロンの足28、
29は、ベアリング表面が媒体表面上わずか１乃至２マイ
クロインチ（即ち、2.54×10-6乃至5.08×10-6cm）のと
ころに支持されている時、スライダの本体を潤滑剤上に
保持する。このスライダは3.5グラムの負荷を用いて動
作され、この負荷はベアリング表面に１平方インチあた
り1000ポンド以下の圧力をもたらす。実際的には、ベア
リング表面の流体膜にかかる圧力は約800ポンド／イン
チ平方である。もしより重い負荷を要望するなら、直線
寸法を長くし、角度を同一のまま保つことにより、ベア
リング表面の面積を増大させることができる。
F.発明の効果 以上説明したように、この発明によれば、スライダの
ベアリング表面を与えるために、媒体上に潤滑剤を効果
的に供給し、且つ還流させる方法及び装置が提供され
る。
【図面の簡単な説明】 第１図は、デイスク駆動装置の概要平面図、 第２図は、デイスク駆動装置の概要側面図、 第３図、第４図及び第５図は、スライダの細部の構造を
示す図、 第６図及び第７図は、潤滑剤の還流のための構成を示す
デイスク駆動装置の概要側面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストフアー・ギルド・ケラー アメリカ合衆国ミネソタ州イオータ、ボ ツクス238、アール・アール２番地 (72)発明者 トーマス・スコツト・ラーソン アメリカ合衆国ミネソタ州アルテラ、ボ ツクス151、アール・アール１番地 (56)参考文献 特開 昭59−221873（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−218668（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−168188（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】データ記録用の記録面上に液体潤滑剤膜を
    有する回転可能な剛性のディスクを具備する磁気ディス
    ク装置において用いるためのトランスジューサ・アセン
    ブリであって、 本体、及び該本体の前縁及び後縁寄りの部分において該
    本体から突き出ている複数の足を有し、目つ、データの
    記録／再生を可能ならしめる上記ディスクの回転中に上
    記液体潤滑剤膜に接触するためのベアリング表面を各足
    の末端に有し、各足のベアリング表面が上記後縁側に底
    辺を有する三角形状であるスライダと、 上記スライダの上記後緑寄りの足の１つに装着されてい
    て、上記記録面に対して、データの記録／再生を行うた
    めのトランスジューサと を有するトランスジューサ・アセンブリ。
  2. 【請求項２】データ記録用の記録面を有する回転可能な
    剛性のディスクを具備する磁気ディスク装置において、
    ベアリング表面をそれぞれ末端に有する複数の足を備え
    たスライダによって支持されたトランスジューサを用い
    て、データの記録／再生を行うための方法であって、 データの記録／再生を可能ならしめる上記ディスクの回
    転中に、上記記録面への液体潤滑剤の供給及び上記記録
    面から離脱する液体潤滑剤の回収を行うように、毛管作
    用によって上記液体潤滑剤を循環させることにより、上
    記記録面上に所望の厚さの上記液体潤滑剤の膜を維持
    し、 上記複数の足のベアリング表面を上記液体潤滑剤の膜に
    接触させて、該膜によって上記スライダを支持させるよ
    うに、該膜に対して上記スライダを位置付け、その状態
    において、上記トランスジューサによってデータの記録
    ／再生を行う ことを特徴とする記録／再生方法。
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