JPH06349219A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】磁気ディスク装置において、磁気ヘッドまたは
磁気ヘッドの情報変換素子１２が、曲面または曲面と平
面の組み合わせで構成された磁気ヘッド支持機構の磁気
ディスク対向面１１上の、磁気ヘッド支持機構の磁気デ
ィスク対向面１１と、磁気ディスクとの距離が最小とな
る点から所定の位置だけずらして搭載され、磁気ヘッド
支持機構は定常的に磁気ディスクと接触して情報を読み
／書きする。 【効果】磁気ディスクと定常的な接触を行う磁気ヘッド
を備えた磁気ディスク装置における磁気ヘッド素子の変
形，損傷を防ぎ、更に磁気ヘッド情報変換素子と磁気デ
ィスク上の磁性膜との距離を小さくし、高記録密度を達
成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記憶媒体である磁気ディ
スクに対して、微小のすき間を隔て支持される磁気ヘッ
ドを有する磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータの外部記憶装置としての磁
気ディスク装置は、近年小型化，大容量化が進み記録密
度が大きく上昇していく傾向を見せている。磁気ディス
ク装置においては信号化された情報を、磁気ディスクと
微小なすき間を介して支持される磁気ヘッドを用いて行
われる。この支持は主に磁気ディスクと磁気ヘッドとの
間に存在する潤滑媒体の、磁気ヘッド支持機構との流体
力学的作用によっており、現時点での支持される微小な
すき間の典型的な値は１００ｎｍ程度である。

【０００３】従来の装置での潤滑媒体は空気が用いられ
てきた。この従来のベアリング方式による磁気ディスク
装置用スライダは、例えば、USP4734803号に開示される
ように、スライダは、ベアリング面をなす一組の細長い
平らなレールを含む。このレールはそれぞれその空気流
入端部に斜角を付けられている。このスライダはレール
の空気流出端部に磁気ヘッドが情報を読み出し・書き込
みをする記録ギャップを有している。磁気ディスクが回
転することでスライダとの間に空気の層ができ、この空
気の層がレールに対してスライダを磁気ディスクの上方
に持ち上げる流体力を発生する。装置が定常動作回転を
得るとスライダは、磁気ディスクとの相対運動により、
ある大きさの隙間（一般に浮上量と呼ばれる）を介して
スライダを支持する空気ベアリング層の上に支えられ
る。

【０００４】磁気ディスク装置の記録密度を上げる方法
の一つは先のすき間、即ち浮上量を小さくすることであ
る。しかし、一般に空気によるベアリングはすき間の大
きさが２５ｎｍ以下になると不安定になり、磁気ディス
ク表面と磁気ヘッドとを定常的に非接触となるように支
持することが難しくなると考えられている。現在の磁気
ディスク装置ではこのすき間の限界に近づいており、空
気のみによるベアリング方式によらないで安定にディス
ク上の情報を読み・書きできる方式が必要である。

【０００５】新しい方式として、空気に代わる潤滑媒体
としてディスク表面の潤滑剤を用いて、磁気ディスクと
磁気ヘッドとのこの潤滑剤を介して定常的な接触を行い
つつ読み出し・書き込みを行なうコンタクト・レコーデ
ィング方式が考えられており、例えば、特開昭63−3065
14号公報では、磁気ヘッドとスライダとの間にそり状の
可撓性支持部を設けることにより、磁気ヘッドの記録ギ
ャップを磁気ディスク表面に限りなく近づける例が開示
されている。特開平3−263664 号公報では、磁気ヘッド
をスライダ端面から張り出して磁気ヘッドを磁気ディス
ク表面に接触させ、かつ磁気ヘッドとスライダとの間に
慣性力遮断手段を設けることにより磁気ヘッドと磁気デ
ィスク表面との接触圧を微小に、且つ、一定に保つ例が
開示されている。特開平4−113568 号公報では、空気ま
たはニュートン液体に変わる潤滑媒体として非ニュート
ン液体を用いてスライダにかかる抗力を減少させ、且
つ、低い浮上量を得る例が示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような定常運転状
態で磁気ヘッドがディスク表面と接触を行う磁気ディス
ク装置では、磁気ヘッド支持機構の磁気ヘッドの記録ギ
ャップ位置はディスク上の磁性膜に最も近い位置が最適
である。よって、磁気ヘッドの記録ギャップの位置が、
磁気ヘッド支持機構の磁気ディスク対向面と磁気ディス
ク表面との潤滑媒体を介した接触部面内で、磁性膜との
距離が最も小さくなる位置と一致するように、磁気ヘッ
ドを搭載することが高い記録密度を達成するうえで望ま
しい。

【０００７】この磁気ディスク装置において、潤滑媒体
のベアリング膜厚は５０ｎｍ以下であると考えられ、磁
気ヘッド支持機構と磁気ディスクの潤滑媒体を介した接
触は小さな押圧力の場合でも、接触面の面積は小さく、
磁気ヘッド支持機構と潤滑媒体との流体力学的作用は大
きな圧力を生じる。液体の潤滑媒体の場合押圧力が０.
５ｍＮ のときに圧力は５００気圧を越えることも予測
される。このような状態では磁気ヘッド支持機構の磁気
ディスク対向面が変形し、一般に弾性流体潤滑と呼ばれ
る状態が生じていると推定される。

【０００８】このような条件下では、最適な位置に記録
ギャップが配置されるように磁気ヘッドが搭載された場
合、磁気ヘッド支持機構と磁気ディスクとの潤滑媒体を
介した相対運動による作用は、搭載された磁気ヘッド及
び磁気ヘッドの情報変換素子の変形，損傷を生じさせ、
それにより磁気ディスク装置の故障を誘引すると考えら
れる。

【０００９】先に示した三つの公知例では、このような
磁気ヘッド支持機構のディスク対向面に対する潤滑媒体
の流体力の作用による、ディスク対向面の変形は考慮さ
れていない。

【００１０】本発明の目的は、この磁気ディスクと定常
的な接触を行う磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置に
おける磁気ヘッド素子の変形，損傷を防ぎ、より高い性
能を発揮する磁気ディスク装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は磁気ディスクを回転させるための手段と、
磁気ディスクに接近してすき間をあけられて支持される
磁気ディスク上に記録された情報が磁気ディスク上から
読み出されるように、または磁気ディスク上に情報を記
録するように、情報信号を変換する磁気ヘッドと、磁気
ディスクに対向する表面が曲面または平面と曲面との組
み合わせで構成された、磁気ヘッドを搭載する磁気ヘッ
ド支持機構と、磁気ディスク方向に押圧力を磁気ヘッド
支持機構に印加するための押圧手段または、磁気ディス
ク上に磁気ヘッドを位置決めするための磁気ヘッド移動
手段とを備えた磁気ディスク装置において、磁気ヘッド
の情報信号変換素子または磁気ヘッドを、磁気ヘッド支
持機構の磁気ディスク対向面と、磁気ディスクとの距離
が最小となる点から所定の距離だけずらして搭載する。

【００１２】

【作用】本発明の磁気ディスク装置は、磁気ディスクの
潤滑媒体下の表面が、磁気ヘッド支持機構とその表面に
対して潤滑媒体を介して及ぼす流体力の作用の影響，変
形や損傷から免れさせ、かつ磁気ヘッドと磁気ディスク
上の磁性膜に接近させ、高い記録密度を達成することが
可能となる。このことにより、磁気ディスク装置の信頼
性と性能の向上を両立できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００１４】（実施例１）本発明で用いられる磁気ディ
スク装置の実施例の一つは図１ないし図５に図示されて
いる。図１は本発明にかかる磁気ディスク装置の上方斜
視図を、図２は磁気ヘッド支持機構を含む磁気ヘッド移
動アセンブリを拡大した上方図である。図１に表わされ
る装置において、磁気ディスク３と磁気ヘッド支持機構
１間の微小すき間は、磁気ディスク３の回転と磁気ディ
スク３をはめるスピンドル４と、磁気ヘッド支持機構１
により維持される。磁気ヘッド支持機構１は基本的に、
図２におけるサスペンション９及びアーム２により磁気
ディスク３に向けられて印加される圧力または押圧力に
より押圧される。ディスク３が回転するとき、磁気ヘッ
ド支持機構１とのすき間に流体力学的作用により磁気ヘ
ッド支持機構１をディスク表面上に持ち上げ維持する力
が生じる。アーム２を駆動するアクチュエータ７は、磁
気ヘッド支持機構１を磁気ディスク上に放射状に位置決
めするために、アーム２を回転させる磁気ヘッド移動手
段となる。

【００１５】図１，図２に用いられる磁気ヘッドと磁気
ヘッド支持機構支持機構の実施例の一つは図３，図４に
示されている。図３は磁気ヘッド支持機構部分を拡大し
た下方斜視図を示したものである。この磁気ヘッド支持
機構１１は磁気ディスクに対向する表面を曲面により構
成され、この曲面と磁気ディスク表面の潤滑媒体とが接
触し、接触部面に発生する流体力は磁気ディスク支持機
構をディスク表面の上方に浮上させる。この流体力は図
１，図２におけるサスペンション９，アーム２により磁
気ヘッド支持機構１にロードされる押圧力と釣り合うほ
どの大きさである。

【００１６】潤滑媒体を介した磁気ヘッド支持機構と磁
気ヘッドの接触は、接触面積が小さいことより、磁気ヘ
ッド支持機構の表面に発生する流体力の圧力は非常な高
圧である。この圧力は磁気ディスク支持機構表面を変形
させる。この変形が生じる部分の面積及び発生圧力の大
きさは、潤滑膜厚，磁気ディスク回転速度，磁気ヘッド
支持機構表面形状の関数となるが、速度の小さい場合に
はＨｅｒｔｚの接触で近似できる。また、速度の小さい
場合ほど圧力発生部面の面積は大きくなることを考え
て、圧力発生部面の面積の最大値はヘルツ（Hertz)の接
触面積と考えることができる。図５は、押付力が０.５
ｍＮ 、磁気ヘッド支持機構の曲率半径が５.０mm 時の
ヘルツの接触による接触圧力を示した図である。実際の
発生圧力は磁気ヘッド支持機構表面の平行領域の入り口
の手前からゆっくりと立ち上がり、出口付近で圧力スパ
イクとキャビテーション領域が存在する。ヘルツの接触
の場合この圧力発生部面は円形であり、その半径はおよ
そ３.６８μｍ であり、発生する最大圧力はおよそ１
７．６２ＭＰａである。実際の磁気ヘッド支持機構表面
の接触面には圧力スパイクが存在し、実際のディスク表
面では表面粗さ及び潤滑媒体の膜厚の変動が存在するの
で、磁気ディスク表面と磁気ヘッド支持機構との相対運
動により磁気ディスク表面の圧力はさらに高圧になると
予測される。このような高圧下でのディスクの回転に伴
う表面粗さの変動の繰り返しは磁気ヘッド支持機構表面
に高圧による影響を及ぼし、磁気ヘッドの情報変換素子
を変形させる事になる。よってこの部分への磁気ヘッド
素子の搭載はディスク上の情報の読み出し・書き込みを
不安定にし、磁気ヘッドの損傷を発生させて装置の故障
を誘引する。図３の磁気ヘッドの情報変換素子２は、こ
の磁気ヘッドの磁気ディスクに対する作動状態図５に示
される１４に同じである。作動状態図５に於いては、磁
気ヘッドの情報変換素子が磁気ディスク表面に最も接近
した位置に対して磁気ヘッドから相対的に見た磁気ディ
スクの移動方向にずれた位置に搭載され圧力発生部面か
らはずれる。このことにより回転している磁気ディスク
表面と接していることによる磁気ヘッドまたは磁気ヘッ
ド情報変換素子の変形，損傷を防ぎ、更に磁気ヘッド情
報変換素子と磁気ディスク上の磁性膜との距離を小さく
できる。

【００１７】なお、本発明の構成は図１ないし４に示さ
れた組み合わせによるものだけではない。磁気ヘッド支
持機構及び磁気ヘッドに押圧力を印加するサスペンショ
ンの形態は、装置に要求される性能により最適のものが
採択される。

【００１８】（実施例２）図６，図７に示した実施例２
は磁気ディスクに対向する面が曲面で構成された磁気ヘ
ッド支持機構１７の斜視図であり、その縦，横に沿った
方向の曲率が異なっている面で構成されている。実施例
２では磁気ディスクの磁気ヘッドに対する相対的移動方
向１９に添った面内の曲率半径Ｒ２が、１９を含む面に
垂直な面内の曲率半径Ｒ１よりも大きい例を示してい
る。（Ｒ１，Ｒ２の大小関係が逆である場合にも同じ作
用を有する実施例が構成できる。）この実施例において
磁気ヘッドの情報変換素子１８は、磁気ヘッド支持機構
の磁気ディスク対向面において所定の距離だけずれて搭
載され、このことにより回転している磁気ディスク表面
と接していることによる磁気ヘッドまたは磁気ヘッド情
報変換素子の変形、損傷を防ぎ、更に磁気ヘッド情報変
換素子と磁気ディスク上の磁性膜との距離を小さくでき
る。磁気ヘッド支持機構１７と図１，図２に例示した、
磁気ヘッド支持機構に対し磁気ヘッド方向に押圧力を印
加する押圧手段、または磁気ヘッドを磁気ディスク上に
位置決めする磁気ヘッド移動手段とを組み合わせて、よ
り高い信頼性と性能を両立させた磁気ディスク装置を構
成することができる。

【００１９】（実施例３）図８，図９に示した実施例３
は、磁気ディスクに対向する面が曲面で構成された磁気
ヘッド支持機構２２の斜視図であり、その縦，横に沿っ
た方向の曲率が異なっている面で構成される。実施例３
では磁気ディスクの磁気ヘッドに対する相対的移動方向
２５に添った面内の曲率が変化して、相対的移動方向２
５に添った方向に二つの陵部を有する例を示している。
この磁気ヘッド支持機構では相対的移動方向２５に添っ
た面内に二つの異なる曲率Ｒ３，Ｒ４を有し、２５に添
った面に垂直な面内に一つの曲率Ｒ５を有している。こ
の実施例において磁気ヘッドの情報変換素子２３は、磁
気ヘッド支持機構の磁気ディスク対向面２４と、磁気デ
ィスクとの距離が最小となる点から所定の距離だけずれ
て搭載され、かつ陵部２８に生じる圧力発生部面以外の
位置に搭載される。また、陵部２４，２８それぞれの頂
点の相対的高さと図３のサスペンション９への搭載位置
を適正にすることで、磁気ディスクの移動速度が大きな
ときは陵部２４に発生する流体力のみで磁気ディスク表
面から浮上し、移動速度が小さい場合には流体力が小さ
いため、磁気ディスクと陵部２４との間の隙間が小さく
なり陵部２８が潤滑媒体と接触して、陵部２８に発生す
る流体力と陵部２４に発生する流体力の和で浮上し浮上
高さの低下を押さえることができる。こうして動作条件
の変化による磁気ヘッドと磁気ディスク上の磁性膜との
距離の変化を小さくできる。定常的な接触を行う磁気ヘ
ッドを備えた磁気ディスク装置における磁気ヘッド素子
の変形，損傷を防ぎ、更に磁気ヘッド情報変換素子と磁
気ディスク上の磁性膜との距離を小さくできる。磁気ヘ
ッド支持機構２２と図１，図２に例示した磁気ヘッド支
持機構に対し磁気ヘッド方向に押圧力を印加する押圧手
段、または磁気ヘッドを磁気ディスク上に位置決めする
磁気ヘッド移動手段とを組み合わせて、より高い信頼性
と性能を両立させた磁気ディスク装置を構成することが
できる。

【００２０】（実施例４）図１０，図１１に示した実施
例４は、磁気ディスクに対向する面が曲面で構成された
磁気ヘッド支持機構３２の斜視図であり、その縦，横に
沿った方向の曲率が異なっている面で構成される。実施
例４では磁気ディスクの磁気ヘッドに対する相対的移動
方向３７に添った面に垂直な面内の曲率が変化して、３
７に添った面に垂直な面に添って三つの陵部３４，３
５，３６を有する例を示している。この磁気ヘッド支持
機構は、３７に添った面内に一つの曲率Ｒ６を有し、３
７に添った面に垂直な面内に三つの異なる曲率Ｒ７，Ｒ
８，Ｒ９を有している。この実施例では、陵部３４，３
５，３６それぞれの頂点の相対的高さと図２のサスペン
ション９への搭載位置を適正にすることで、磁気ディス
クの移動速度が大きなときは陵部３４，３５に発生する
流体力のみで磁気ディスク表面から浮上し、移動速度が
小さい場合には流体力が小さいため、磁気ディスクと陵
部３４，３６との間の隙間が小さくなり陵部３５が潤滑
媒体と接触して、陵部３５に発生する流体力と陵部３
４，３６に発生する流体力の和で浮上し浮上高さの低下
を押さえることができる。この実施例において磁気ヘッ
ドの情報変換素子３３は、磁気ヘッド支持機構の磁気デ
ィスク対向面と、磁気ディスクとの距離が最小となる点
から所定の距離だけずれて搭載される。こうして動作条
件の変化による磁気ヘッドと磁気ディスク上の磁性膜と
の距離の変化を小さくでき、さらに回転している磁気デ
ィスク表面と定常的に接していることによる磁気ヘッド
素子の変形，損傷を防ぎ、更に磁気ヘッド情報変換素子
と磁気ディスク上の磁性膜との距離を小さくできる。磁
気ヘッド支持機構３２と図１，図２に例示した、磁気ヘ
ッド支持機構に対し磁気ヘッド方向に押圧力を印加する
押圧手段、または磁気ヘッドを磁気ディスク上に位置決
めする磁気ヘッド移動手段とを組み合わせて、より高い
信頼性と性能を両立させた磁気ディスク装置を構成する
ことができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、磁気ディスクと定常的
な接触を行う磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置にお
ける磁気ヘッド素子の変形，損傷を防ぎ、更に磁気ヘッ
ドの情報変換素子と磁気ディスク上の磁性膜との距離を
小さくすることにより、高い記録密度を達成し、より高
い信頼性と性能を両立させた磁気ディスク装置を構成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる磁気ディスク装置の斜視図。

【図２】本発明にかかる磁気ディスク装置の磁気ヘッド
駆動アセンブリを拡大した上面図。

【図３】本発明の実施例１による磁気ヘッド支持機構の
下方斜視図。

【図４】本発明の実施例１による磁気ヘッド支持機構の
上面図及び側面図。

【図５】本発明の実施例１による磁気ヘッド支持機構の
動作状態図と発生圧力の例を表す説明図。

【図６】本発明の実施例２による磁気ヘッド支持機構の
下方斜視図。

【図７】本発明の実施例２による磁気ヘッド支持機構の
説明図。

【図８】本発明の実施例３による磁気ヘッド支持機構の
下方斜視図。

【図９】本発明の実施例３による磁気ヘッド支持機構の
説明図。

【図１０】本発明の実施例４による磁気ヘッド支持機構
の下方斜視図。

【図１１】本発明の実施例４による磁気ヘッド支持機構
の説明図。

【符号の説明】

１０…サスペンション、１１…磁気ヘッド支持機構の磁
気ディスク対向面、１２…磁気ヘッド情報変換素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳山 幹夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気ディスクと、磁気ディスクを回転させ
   るための手段と、磁気ディスクに接近してすき間をあけ
   られて支持される磁気ディスク上に記録された情報が磁
   気ディスク上から読み出されるように、または、磁気デ
   ィスク上に情報を記録するように情報信号を変換する磁
   気ヘッドと、磁気ディスクに対向する表面が曲面または
   平面と曲面との組み合わせで構成された、磁気ヘッドを
   搭載する磁気ヘッド支持機構と、磁気ディスク方向に押
   圧力を磁気ヘッド支持機構に印加するための押圧手段ま
   たは、磁気ディスク上に磁気ヘッドを位置決めするため
   の磁気ヘッド移動手段とを備えた磁気ディスク装置にお
   いて、磁気ヘッド支持機構の磁気ディスク対向面上で、
   磁気ヘッドの情報信号変換素子または磁気ヘッドを、磁
   気ヘッド支持機構の磁気ディスク対向面と、磁気ディス
   クとの距離が最小となる点から所定の距離だけずらして
   搭載することを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記所定の距離は、磁
   気ヘッド支持機構の時事ディスク対向面上の、磁気ヘッ
   ド支持機構の磁気ディスク対向面と、磁気ディスクとの
   距離が最小となる点における磁気ヘッドから相対的に見
   た磁気ヘッドの走行方向についての曲率半径をＲとし
   て、下記の式で表わされるａの値以上の距離である磁気
   ディスク装置。 【数１】 ここで、Ｗ＝磁気ヘッド支持機構に印加される押圧力の
   大きさ、 【数２】 、 Ｅ１，ν１＝磁気ヘッド支持機構の磁気ディスク対向面
   のヤング率及びポアソン比、 Ｅ２，ν２＝磁気ディスクのヤング率及びポアソン比
3. 【請求項３】請求項２において、前記押圧力Ｗは、０.
   ５ｍＮ 以下、前記曲率半径Ｒは１０mm以上である磁気
   ディスク装置