JPH02130789A - 磁気データ記録装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
ディスク媒体から、循環する低粘性の液体潤滑剤の薄膜
によって分離されたトランスジュ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 磁気ディスク装置は、現在ディスク媒体上に浮動し、空
気の膜によって分離されているトランスジューサ支持ス
ライダを使用している。記憶密度が増大するにつれ、ヘ
ッドはより低く浮動することが要求され、媒体の磁性層
はより薄くなっている、ヘッドと媒体間の間隔が６３．
５Ｘ１０−６ａｍ以上から２５．４Ｘ１０−６Ｃｍ以下
に減少し、媒体の磁性層の厚さが１２７Ｘ１０−６ｃｍ
程度から、１２．７Ｘ１０−６Ｃｍ以下に減少すると、
ヘッ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。

剛体ディスク・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、ディスクの製造中に磁気媒体に
炭化フッ素の潤滑剤の薄層を付着している。この潤滑剤
はヘッドとディスクの損傷を最小にし、ディスク・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
ヘッド／ディスク・インターフェイス（ＨＤ［）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
るすり現象、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）
によって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。ＨＤ
Ｉ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のものは通常のファイル動作（ディス
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、ヘッ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、
そのディスク・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、ディスク
の凹凸及び汚れ（外部からのもの及び損傷によって発生
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、ヘッ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。従ってこれ等の理由により、
浮動の高さが減少すると、ディスク・ドライブが早目に
故障する確率がかなり高くなる。

ヘッ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、ディス
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って制限されていて、
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０両特許において、潤滑剤の供給はトランス
ジューサのヘッドと媒体の表面間の接触領域の手前で、
ディスクもしくはドラムの上にスプレーすることによっ
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、２．５４Ｘ１０−６０ｍ乃至５．０８Ｘ１０
−６Ｃ１１の間隔で、相対的移動中に、トランスジュー
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
ジュ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、ヘッドと記憶媒体表面間に薄い液体の膜を形成
することによってそれ迄の特許技術の問題の一部を解決
している。

Ｃ０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
剤の薄膜によって記憶媒体から分離されたトランスジュ
ーサを有する磁気データ記憶装置を与えることにある。

Ｄ１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
いるトランスジューサ・ヘッドに循環する液体潤滑剤の
膜を与えることによって、近接触記録に関連する信頼性
の問題を解決する。トランスジュ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
ンスジューサは著しく低い浮動高さに、信頼性をもって
保持される。トランスジューサを支持するスライダとデ
ィスク表面間には２．５４Ｘ１０−６乃至５０゜８×１
０−６０ｍの間隔を保持することができる。

本発明のシステムは、ヘッド・ディ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って、デ
ィスクの記憶表面の直径上の内側に選ぶ、ウィック（芯
）構造を有する。この液体は自転するディスクの遠心力
によって漸次周辺に達し、微小な小滴としてディスクを
離れて、重力によって貯蔵室に戻る。ウィック構造は、
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。この材質は多孔質のプラスチックもしくは
吸着性が高く、構成要素である繊維もしくは他の構成要
素を汚れとして放出しない部屋拭き紙のようなものでよ
い。

本発明のｆｌＪＷ！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
ディ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
、ディスクの回転速度及びディ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ューサ・ヘッド
のサスペンションは、代表的にはウィンチエスタもしく
はホイッ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
ンスジューサのヘッ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
リング表面に存在した多重レールでなく、本発明の修正
スライダは極めて狭いベアリング表面を有する単一レー
ルを使用するか、３つの小さな三角脚を有するより効果
的な設計のものを使用する。後者の設計は、１脚が先頭
端に隣接し、２脚は後尾端にあって、薄膜トランスジュ
ーサの後尾で終っている。

従っ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ィスク
・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
動されるアクチュエータを有する代表的な剛体ドライブ
が示される。アクチュエータ１０は、普通のウィンチエ
スタもしくはホイットニー設計のような代表的なヘッド
・サスペンション装置を含むヘッド・アーム組立体な駆
動する。ヘッド・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１３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１４ｆ：有し、フランジ１４はガスケ
ット１５を成形ベース１２の上の平面に押つけて、封止
を行っている。剛体ディスク媒体１７はハブ１８によっ
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實される。実際の動作には、ヘ
キサデカンが使用された。ディ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１Ｉｌｔｉ剤が
満足すべきものである。しかしながら、本発明では、デ
ィスク表面に通常−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。

ウィック構造２２はプラスチック、セラミックもしくは
紙のような多孔性材料から形成される。

ウィック構造２２は多孔性であって、液体潤滑剤がベー
ス中に形成された貯蔵室２３から毛管動作によって、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。

ウィック構造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
あってはならない、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、＠滑剤の膜を通ってヘッ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。潤滑剤がディスクか
ら回転によって離れて再補充される時に、ウィック構造
２２は潤滑剤のフィルタとしても働き、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。

ウィックとディスクのＨＩＤの接触個所間の損傷を最小
にするために、ウィッ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。

ウィッ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。

循環はウィッ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、もしくは第
７図の蒸留波４ｆ１を使用して輸送することができる。

第６図及び第７図は、液体貯留質を画定し、ペース・カ
バー５１によって包囲された成形ベース５０を示してい
る。ディスク５３はハブ５５上に回転するために取付け
られ、スペーサ５６に分離されている。ディスク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５９間に圧縮されて保持されている。アクチュエ
ータ６２はトランスジューサ・ヘッド６３をディスク表
面上の同心円のトラッ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とディスク５３及びスペー
サ５Ｇ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中の半径方向の傷即ち凹みが環状スペース６５か
らディ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って、夫々のディスク表面へ
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が貯留室の体積中の流
体を、これに向い合っている回転ディスク表面の風効果
から分離していて、潤滑剤が環状フィルタ７１を通って
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
面に形成された左端の螺旋状凹み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）ような潤滑剤を壱つ、気密的に
封止されたファイルの場合に最も有効である。この場合
、潤滑剤は、ファ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′ｅ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、下方へ向かっ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
室が満杯の状態を保つように、ディ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
ファ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、ヘッド及びディスク包囲体の下
方にある電子回路カード（図示しない）によって発生さ
れる熱と、モータによって発生される熱が、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、外面に冷却ファン８３を設
けることによって、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、微
粒子状の材料は貯留室に保持され、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、フィルタは必要で
ない。

尚、アクチュエータ１０、トランスジューサ・サスペン
ション１１及びディスク・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、そのヘッド構造は、空気の膜によって媒体表面か
ら離隔された、より一般的なトランスジューサに使用さ
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必要性に適うた
めに流体ベアリング表面を減少させるように幅の狭いレ
ールとともに３つのレール・ヘッドが使用された。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
であった。

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、
標準的なウィンチエスタ・サスペンションのジンバル・
バネ構造への取り付けを可能ならしめるための取り付は
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によって、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４．０２
５ミリメートル、幅３゜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０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、ディスクの直径方向内側に向かっ
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ィスクの直径方
向外側へ偏向させて、最終的にはディスクから追い落と
すことを可能ならしめるものである。

スライダ２５によって支持されるトランスジューサは、
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で変換ギャップを与える。

フェライト・コア・ヘッドが作成され、磁気性能が実証
されている。そのようなヘッドを用いると、足の幅が、
所望の磁気トラッ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ャップが組み込まれ
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２
８．２９は、ベアリング表面が媒体表面上わずか１乃至
２ミクロン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ボ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ボンド／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。

Ｆ１発明の詳細 な説明したように、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、ディスク駆動装置の概要平面図、第２図は、
ディ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
ディスク駆動装置の概要側面図である。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人　　弁理士　　山　　本　　仁　　朗（外１名） ２８．２９・・−脚 クイック ＊発明のテンスフ・ドライブ 第４図 第Ｓ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１） （ａ）回転可能な磁気データ表面をもつ磁気記録媒体と
   、 （ｂ）磁気トランスジューサと、 （ｃ）上記磁気データ表面上に再循環する液体潤滑剤の
   被膜を維持するための手段とを具備し、（ｄ）上記磁気
   トランスジューサは、上記磁気データ表面に対してデー
   タの読み書きを行なう時に、上記液体潤滑剤の被膜によ
   つて上記磁気データ表面上に支持されることを特徴とす
   る、 磁気データ記録装置。
2. （２）粘性が低い液体潤滑剤が供給されてなる回転磁気
   ディスク・データ表面に対して、該回転磁気ディスク・
   データ表面に対向するベアリング表面を呈するトランス
   ジューサ支持スライダを用いてデータを読み書きする方
   法であつて、 （ａ）上記回転磁気ディスク・データ表面上に上記液体
   潤滑剤の被膜を再循環させる手段と、（ｂ）上記再循環
   される上記液体潤滑剤の被膜上に上記ベアリング表面を
   支持することによつて上記スライダを上記回転磁気ディ
   スク・データ表面上に飛翔させる段階を有する、 磁気データ記録方法。