JPH0721717A - 速度および斜行依存性のないエア・ベアリング・スライダ - Google Patents

速度および斜行依存性のないエア・ベアリング・スライダ

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JPH0721717A
JPH0721717A JP6109351A JP10935194A JPH0721717A JP H0721717 A JPH0721717 A JP H0721717A JP 6109351 A JP6109351 A JP 6109351A JP 10935194 A JP10935194 A JP 10935194A JP H0721717 A JPH0721717 A JP H0721717A
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air bearing
slider
bearing slider
angle
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JP6109351A
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Ferdinand Hendriks
フェルディナンド・ヘンドリクス
Mark E Re
マーク・イー・リー
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 へばりつきが少なく、離陸速度および着陸速
度が低く、飛翔高さが斜行およびディスク速度の変化に
殆ど影響されず、またスライダのクラウンにも殆ど影響
されないエア・ベアリング・スライダを提供する。 【構成】 全体として平らな本体から伸び出る前部パッ
ドおよび後部パッドを有し、これらのパッドはスライダ
の如何なる飛翔高さをも実質的に超過するギャップによ
って互いに分離された支持目を有している。両パッドの
側縁は予想最大斜行角にほぼ等しい傾斜角をなして配位
されている。両パッド間の分離はスライダに良好なピッ
チ安定性を呈させ、またパッドの傾斜角は大なる斜行角
のときに生じるロール効果に抵抗を与える。両パッドの
支持面はスライダに取り込まれる空気に取り入れ口絞り
効果を与えるように極めて小さなテーパ角を呈する。こ
の取り入れ口絞り効果がスライダ説き禄媒体との間の相
対速度変化に実質上無関係な飛翔高さをスライダに与え
る。別の実施例は接触記録用の後部スライダを含んでい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的に言って、磁気ヘ
ッドのエア・ベアリング・スライダ・アセンブリに関す
るものであり、更に具体的に言うと、記録媒体の速度変
動および斜行角変動に殆ど関係ない飛翔高さを呈するエ
ア・ベアリング・スライダ・アセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】過去３０年にわたって飛翔高さの問題を
解決しようとして種々の気体支持型のスライダ（例えば
エアベアリング・スライダ）の設計が生まれている。エ
アベアリング・スライダの単一の良度指数について全体
的に合意はされていないが、この良度指数が少なくとも
以下の品質を持つべきことについて異論はない。すなわ
ち、へばりつき（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）が小であること、
離陸速度および着陸速度が低いこと、斜行角（すなわち
スライダの中心軸と記録媒体の移動軸との間の角度）変
化に対する飛翔高さ変化が少ないこと、およびディスク
速度変化ならびにクラウン（スライダの歪み）等の製造
誤差に対する飛翔高さの変化が少ないこと、がこのよう
な良度指数である。磁気記録のためには、機械的刺激に
よる擾乱、例えばディスク面が粗であること、スピンド
ルの過速、空気力学的衝撃等が存在しても、記録ギャッ
プが一定であることが重要である。
【０００３】上に述べた効果および擾乱を解決すること
を試みて従来多くの手法が提案された。米国特許第３１
９７７５１号は全体的に平面をなすスライダの後縁の後
ろに記録ヘッドが取り付けられた飛翔型磁気ヘッド・ア
センブリを開示している。記録ヘッドはディスク上の空
気膜に入り込んでスライダのディスク面に対する迎え角
の適度の変動に関係なくその位置を維持するように位置
づけられる。スライダの前縁は空気がスライダの下で圧
縮されるように丸くされているか、または面取りされて
いる。
【０００４】米国特許第３５７３７６８号は１対の段付
き領域（１つは上流、もう１つは下流）を有するエア・
ベアリング・スライダを開示している。この２段の段は
記録面が休止したときスライダ本体と記録面との間のへ
ばりつき線状接触を小さくする。更に、これらの段には
高さの差があるので段の面にテーパは必要とされない。
前部の段と後部の段との間の距離はスライダの所望の飛
翔高さにほぼ等しくされるものと述べられている。この
特許ではこの距離は約１．２７ミクロンであるべきもの
とされている。
【０００５】米国特許第５０２１９０６号は、中央の非
エア・ベアリング領域により分離された前部エア・ベア
リング表面および後部エア・ベアリング表面を有する調
整可能なエア・ベアリング・スライダを開示している。
この中央領域は凹んでおり、スライダを変形させること
の出来るピエゾ電気素子を含んでいる。前部のエア・ベ
アリング表面はテーパ付き（約１０ミリラディアン）の
先導部およびテーパ角のない後部エア・ベアリング表面
を有している。ピエゾ電気素子を適当に制御することに
より中央部に湾曲が生じてスライダの最後部に取り付け
られたヘッドの飛翔高さを低める。
【０００６】米国特許第４６０５９７７号は制御型のエ
ア・ベアリング・スライダの別の形式のものを開示して
いる。しかしこの場合にはピエゾ電気素子を有するレー
ル付きスライダが使用され、このピエゾ電気素子が所望
の飛翔高さを得るようにスライダの先導部のテーパ角を
調節できるようにしている。
【０００７】エア・ベアリング・スライダにおいて広く
用いられている形状は記録表面の移動方向と並行に向け
られた１対のレールを有する本体を含んでいる。レール
付きのスライダの空気力学的特性のためその飛翔高さは
斜行角変化の影響を特に受けやすい。回動型のアーム・
アクチュエータの使用が一般化するに伴い、レール付き
スライダにおける斜行角の影響を低減することに大なる
注意が払われてきた。レール付きスライダはまたレール
の下からの空気の大量の側部漏洩、いわゆるサイド・リ
ーケイジを呈する。サイド・リーケイジはディスク速度
によって変化するので、ディスク速度が内側トラックか
ら外側トラックにわたって変化するにつれてスライダの
飛翔高さの望ましくない変動が生じる。更に、レール付
きスライダはその速度依存性に実質的に影響する大きな
前部テーパ角を呈するのが一般的である。
【０００８】米国特許第４８７０５１９号に開示された
レール付きエア・ベアリング・スライダ・アセンブリで
は、各レールがテーパ付き前縁を有し、これによりレー
ル下面に流体空気膜を生じるように先細りの取入れ口を
与えるようになっている。このほか各レールは斜行を補
償するため少なくとも１つの長手方向に角度のついた外
形を持っている。この構造についての更に詳細な解説の
ためには、American Society of Lubrication Engineer
発行、Toribology and Mechanics of MagneticStorage
Systems 第３巻、ASLE Special Publication, ９５ー１
０１頁の「AnAir Bearing Slider With Uniform Flying
Height and Fast Take-off Charateristics」を参照さ
れたい。
【０００９】米国特許第４６７３９９６号においては、
斜行によるスライダの揚力喪失がスライダのサイド・レ
ールに付けられた段によって補償される型のスライダが
記述されている。この段の高さは定常飛翔状態で所望の
型の（たとえば一様なプロファイル）飛翔高さを保つよ
うに正確な値に調整されるのが普通である。この原理に
はＴＰＣ（Transverse Pressure Contour)と言う名前が
付けられた。このＴＰＣタイプのスライダは典型的な性
質として速度に対する反応が大で、またアクチュアータ
・アームの角速度により生じる斜行角変化に対しても敏
感である。
【００１０】IEEE Transactions on Magnetics,第２５
巻、１９８９年９月、のClifford他著「An Air Bearing
Minimizing the Effect of Slider Skew Angle」、３
７１３ー３７１５頁にはレール付きスライダ・アセンブ
リにおける斜行の影響を低減する別の手法が述べられて
いる。ここでは両方のレールを横切る横断溝を使用して
より一様な飛翔高さを得るように圧抜き領域として機能
させることが提案されている。米国特許第４８０２０４
２号にはレール付きエア・ベアリング・スライダにおけ
る別の圧抜き構造が示されている。
【００１１】Research Disclosure 第３２１号、１９９
１年１月１９日のBalster他による「Magnetic Head wit
h Aero-Shaped Air Bearing Surface」、米国特許第４
９８４１１４、４２１８７１５、４９８４７４０、４７
３４８０３、及び５０６２０１７号にはレールを用いた
他の形のエア・ベアリング・スライダが示されている。
【００１２】米国特許第４７５７４０２号に開示された
スライダ・アセンブリは、スライダが入来する空気膜に
対して斜行していても媒体と共に移動する空気膜に対し
てほぼ等しい断面積を呈する環状のベアリング・パッド
を備えている。
【００１３】上述のように狭いレールを有するスライダ
は斜行に対して非常に敏感である。リニア・アクチュア
ータにより作動されるスライダが１０度より大きな斜行
角となることは希である。しかしながら、回動型アクチ
ュエータを用いる型のディスク駆動装置では斜行角は２
０度程の大きさになる事もある。標準的なテーパ付きの
平らな構造のエア・ベアリング・スライダが回動型アク
チュエータと共に用いられる場合、アクチュエータ・ア
ームはディスクの内側トラックに対してほぼ接線をな
す。このことは相当の慣性を持った長いアクチュエータ
・アームの使用につながる。従来技術は斜行の問題点に
対処するために如何に多様なスライダ形状が使用できる
かを述べているが、概して言えばこれらは速度依存性及
び斜行依存性を両方とも最小化する問題を取り上げてい
ない。典型的な形として、従来技術のスライダは１０ミ
リラディアンまたはこれ以上のテーパを有している。こ
のように大きなテーパ角では、スライダの空気力学的揚
力はテーパ角の増大に伴なって減少する（すなわち、航
空力学の用語では「失速」の領域である）。殆どの従来
技術のスライダは大きなテーパ角を採用しているという
意味において失速領域で動作する。この主な理由は、テ
ーパ角が大きい場合には、スライダのテーパおよび平坦
領域の交差によって形成される交点が正しい場所に位置
するようにするのをより容易に保証できるという製造上
の容易性から来る。しかしながらこのように大きなテー
パ角の見返りとして正規の動作速度においてさえ失速領
域では揚力が速度に大きく依存するようになる。
【００１４】大きなテーパ角に伴う更に別の問題は中庸
のディスク速度および高いディスク速度において空気が
テーパ領域から逆流することである。この結果、スライ
ダのテーパ領域はその平坦なレール部に流入しない大量
の汚染空気にさらされる。これはテーパ領域に屑の付着
を生じ、これがエア・ベアリングの致命的な取入れ口領
域でその形状を変えるので、ヘッド損傷の原因となるこ
とがある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
磁気記録のための改良されたエア・ベアリング・スライ
ダを提供することにある。
【００１６】本発明のもう１つの目的は空気がスライダ
のテーパ領域から逆流しないようにした改良されたエア
・ベアリング・スライダを提供することにある。
【００１７】本発明の更にもう１つの目的は斜行に対す
る敏感度が低い改良されたエア・ベアリング・スライダ
を提供することにある。
【００１８】本発明の更にもう１つの目的は、へばりつ
きが少なく、離陸速度および着陸速度が低く、飛翔高さ
が斜行およびディスク速度の変化に殆ど影響されず、ま
たスライダのクラウンにも殆ど影響されない改良された
エア・ベアリング・スライダを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明のエア・ベアリン
グ・スライダは全体として平らな本体から伸び出る前部
パッドおよび後部パッドを有し、このパッドは両方とも
記録媒体に対面する外面を持っており、スライダの如何
なる飛翔高さをも大体超過するギャップによって離隔さ
れている。この離隔はスライダが良好なピッチ安定度を
呈することを可能ならしめる。両表面は極めて小さなテ
ーパ角を呈し、これによりスライダによって捕捉される
空気の取入れ口絞りを可能ならしめる。この取入れ口絞
りは、スライダと磁気記録媒体との間の相対的速度変化
にほぼ無関係な飛翔高さを持ったスライダを与える。本
発明の好適な実施例は記録媒体の移動方向に凹になった
前部パッドおよび後部パッドの平面形状を有する。この
凹形状はヘッドのアクセス移動に起因する斜行の変化に
伴う飛翔高さの変動に対して実質的な抵抗を与える。
【００２０】
【実施例】本発明の知見は、予想されるあらゆる斜行角
においてベアリング・パッドの前縁及び後縁が変動しな
いようにすることによって、エア・ベアリング・スライ
ダを斜行角にほぼ不感性にすることが出来るという点に
ある。このことは図１を参照することにより良く理解で
きる。ここでエア・ベアリング・パッド１は前縁２及び
後縁３を持っており、この前縁および後縁は記録表面の
移動軸４に対して直角に向けられている。パッド１のベ
アリング表面と記録表面との間を流れる空気によってパ
ッド１に作用する圧力は前縁２の長さに直接関係する。
図１に示された状態ではパッドの中心線５の各側でパッ
ド１のベアリング表面に等しい圧力が作用する。
【００２１】図２に示されたようにパッド１の中心線５
が記録表面の移動軸４に対して角度θをなすようになる
と、前縁２と共に側６がパッド１の前縁となる。この結
果パッド１のベアリング表面に、中心線５の左側よりも
右側の方により大きな圧力が作用する（斜線で示した領
域の圧力は斜行によって低下される）この作用は２重矢
印Ｍで示したように中心線５の周りの反時計方向回転運
動をパッド１に加える。予想される最大の斜行角θに少
なくとも等しい傾斜角をパッドの側部に持たせることに
よって（図３参照）斜行に関係する回転作用は大いに減
じられる。この状態では、パッドの前縁及び後縁は常に
角度θ以下の傾斜角に留まる。ここに述べた態様で傾斜
角を用いることによりベアリング・パッドの回転に対す
る剛性が低減する事が判る。回転に対する剛性を回復す
るには適当な傾斜角の２重台形の前部パッドを用いるこ
とが出来る。
【００２２】本発明の更なる知見は、極めて小さなテー
パ角を有するパッドを持ったエア・ベアリング・スライ
ダはディスク速度にほぼ無関係な飛翔高さを呈すると言
うことである。このような小さなテーパ角はパッドのベ
アリング面と回転ディスクの表面との間に取り入れられ
る空気に取入れ口絞り効果を生じる。取入れ口絞り効果
はディスク速度が変化してもパッド表面の下で取り入れ
られる空気の量を一定量に制限する。スライダにより取
り込まれる空気の絞り効果または計量は薄く鋭いパッド
前縁によって促進される。
【００２３】取入れ口絞り特性を呈するエア・ベアリン
グ・スライダの特定の例を説明するに先立って、取入れ
口絞りの概念の詳細を説明することにする。図４に示さ
れたように、エア・ベアリング・スライダの傾いた平坦
なパッドＴが速度Ｕで移動するディスクの上に置かれ
る。空気取り入れ点Ｐは傾いたパッドＴの前縁の左端の
点により定義される。点Ｐはディスク上距離ｈ1にあ
り、ｈ1は取り入れ空気に対する取入れ口ギャップと定
義される。傾いたパッドＴはディスクに対するパッドの
テーパ角である角度αpに配位される。パッドＴはディ
スク移動の全体的方向において長さＬを有し、また図１
の紙面に垂直な幅Ｗ（図示せず）を有する。幅ＷがＬよ
りもひどく小さくない限り、小さなテーパ角を用いて取
入れ口絞りがなされることを示すことが出来る。通常の
場合のようにＷがＬよりもうんと小さい場合には、パッ
ドはレール状のものになり、取入れ口絞り効果は側面か
らの漏洩によって失われる。
【００２４】図５にパッドＴの下の気体流がプロットさ
れており、ここで曲線１０（速度プロファイルと呼ばれ
る）のｙ軸の左方の部分がパッドＴの下から逆流する空
気の量を表している。曲線１０のｙ軸の右方の部分はパ
ッドＴの下に入り込む空気の部分を示している。以下の
分析において分子の滑りの効果は無視される。分子滑り
を考慮に入れたスライダ・ベアリングの広範囲なコンピ
ュータ・シミュレーションによれば分子滑りによって入
り口絞りは基本的には変わらないことが示されている。
【００２５】流入空気流１２はパッドＴの下を通る部分
１３とパッドＴの下から逆流される部分１４に分かれ
る。点線１１は２つの流れの分割線を示す。分離する流
線１３および１４の間の分離点Ｓは停滞点である。この
停滞点Ｓはパッドの動作条件に依存する。具体的に言う
と、停滞点Ｓの位置は所与の飛翔高さｈ1およびテーパ
角αpに対してディスク速度が増大するにつれて左方に
移動する。しかしながら、αpがαp *値（取入れ口絞り
角度）に等しいかまたはこれより小であるならば、ディ
スク速度が増加するにつれて停滞点Ｓは前縁の取り入れ
点Ｐの方に急速に移動することが判っている。この事実
は本発明に従って作られたスライダが迅速な離陸の挙動
を示す原因である。しかしながら、αpがαp *よりも大
であるときには停滞点Ｓは点Ｐの方に向かってゆっくり
と移動する。普通に用いられるディスク速度、即ちＵが
毎秒５０メートル以下、または小型の３．５インチ・デ
ィスク・ファイルでは毎秒約１０メートルである場合に
は、停滞点Ｓはディスク・ファイルの正規の速度範囲内
では取り入れ点Ｐに到達しない。更に具体的に言うと、
このようなディスク・ファイルの正規の速度範囲におい
ては停滞点Ｓはαp＞αp *であるため速度とともに浮動
する。
【００２６】本発明を実施したエア・ベアリング・スラ
イダの主要な特徴は、パッドＴの下で取り入れられる空
気の量が一定になることを保証するように停滞点Ｓが可
能な限り取り入れ点Ｐに留まるようにしたことである。
停滞点Ｓが取り入れ点Ｐに固定されるときパッドＴは
「取入れ口絞りされた」ものと定義される。この状態で
はパッドＴから逆流する空気流はない（図６参照）。取
り入れ点Ｐへの停滞点Ｓの固定は点Ｐにおける曲率半径
が出来る限り小さく（例えば出来る限り尖鋭に）される
ときに最も容易に生じる。これに加えて、パッドＴの前
縁は出来る限り小さい角度αnを持つべきことが望まし
い。しかしながら製造上の理由のため、αnは大体９０
度またはそれ以上である。αnが１５０度程度の値まで
増大すると流入前面がスライダ作用に寄与して、特にデ
ィスク速度が高いところで速度依存性を再び呈するよう
になる。
【００２７】取入れ口絞り角αp*選択の基準を与えるた
めにパッドの支持数（bearing number)が以下のように
定義される（John Wiley発行、W.A.Gross著、「Fluid F
ilm Lubrication」、１９８０年参照）。
【００２８】
【数４】
【００２９】ここで、μは気体の動粘性 Ｕはディスク速度 Ｐaは周囲の圧力 ｈtは後縁ギャップ。
【００３０】自己作用型エア・ベアリングに関する理論
から支持数が無限大に近づくにつれて（例えばディスク
速度が非常に大きくなるか、またはギャップｈtが非常
に小さいか、あるいはその両方）、レイノルズ式の極限
形は次のようになる、 ｐｈ＝Ｃ1＝Ｐaｈ1 （２） ここで、 ｐは気体膜の圧力 ｈは気体膜のギャップ Ｃ1は取入れ口の状態によってのみ決まる定数 ｈ1は取入れ口ギャップ。
【００３１】気体流の速度ｕは次のように表される、
【００３２】
【数５】
【００３３】ここで、ｄｐ／ｄｘは気体流の圧力勾配で
あり、ｙは記録表面に直交する座標軸である。
【００３４】図５は式（３）で与えられる速度プロファ
イルの特定の例である。∂ｕ／∂ｙがｙ＝ｈのとき気体
膜内のどの点においても０であるならば、ＳはパッドＴ
の長さＬ内のどこかにある。
【００３５】Ｓが点Ｐから離れ始める特性条件があり、
これは次の場合に生じる、
【００３６】
【数６】
【００３７】ＳをＰに保つためには任意のΛに対して次
の条件が必要とされる、
【００３８】
【数７】
【００３９】取入れ口絞りパッド角αp*に対する式を誘
導するため漸近式（２）が式（４）と組み合わされて用
いられる。
【００４０】傾いたパッドＴに対して、特性条件におい
ては、
【００４１】
【数８】
【００４２】式（２）を用いて、
【００４３】
【数９】
【００４４】
【数１０】
【００４５】 ｈ2 ｄｐ／ｄｘ を式（４）に代入して、
【００４６】
【数１１】
【００４７】となる。
【００４８】エア・ベアリング・スライダの下で取入れ
口絞りを生じさせるパッドのテーパ角を選ぶ手がかりと
して式（９）を用いることが出来る。
【００４９】１例として次の値を仮定する。
【００５０】μ＝１８ｘ１０-6Ｎ秒／ｍ2 Ｕ＝１ｍ／秒 ｈ1＝３００ｎｍ Ｐa＝１０5 Ｎ／ｍ2 Ｕ＝１ｍ／秒で逆流が生じないようにするためには、式
（９）はαp*が約１．３ミリラディアンであることを示
している。最近のディスク・ドライブに見られるより高
いディスク速度では、代表的なパッド角は１００ないし
５００ミリラディアンの範囲で選ばれることになる。α
pの実際上の下限はエア・ベアリング・スライダとディ
スクの平坦度特性によって決まる。エア・ベアリング・
スライダとディスクが平坦であるほどαpは小さくて良
いが、如何なる場合でもパッド角はディスクの起伏によ
って打ち消されてはならない。
【００５１】図７ー９に戻ると、スライダ２０が取入れ
口絞りを呈することができるようなテーパ角を有するパ
ッドを含むエア・ベアリング・スライダ２０が示されて
いる。更に、エア・ベアリング・スライダのパッド間の
長さ方向離隔距離はピッチ不安定性を防止するのに十分
なだけ大きくなるように選ばれる。エア・ベアリング・
スライダ２０は、前縁及び後縁の下方に垂下したパッド
２２及び２４を有する本体部分２１より成る。パッド２
２はディスク表面２８に対し角αp≦αp*だけ傾斜した
角度を有する支持表面２６を有する。これと同様にパッ
ド２４の支持表面３０も同様なテーパ角αpを呈する。
磁気ヘッド３２は周知のやり方でパッド２４の後縁に取
り付けられる。
【００５２】支持表面２６および３０は共に台形の形状
であり、各パッドは前縁２５、後縁２７および１対の側
部２９、３１を持っている。側部２９および３１は各々
エア・ベアリング・スライダ２０の中心線３３に関して
角度θの向きにある。θはスライダ２０が呈する最大の
斜行角となる筈で、これは図７においてスライダ２０の
下の記録表面の移動方向を表すベクトル３５とスライダ
２０の中心線３３との間の角度により図示されいる。し
たがって、θ以下のあらゆる斜行角において前縁２５は
スライダ２０の唯一の前縁であり続け、また後縁２７は
唯一の後縁であり続ける。この結果、支持表面２６およ
び３０の下を流れる空気は中心線３３の両側にほぼ等し
くかつ斜行とは関係のない圧力を加えるので、スライダ
２０の斜行に伴うロール運動の傾向が最少にされる。
【００５３】もっと具体的に述べると、パッドの傾斜角
は次の斜行規則を満たすものでなければならない。パッ
ドが入り口絞り状態で作用しており（すなわちパッドの
あらゆる点においてｐ＝ｈi／ｈである状態）、かつ支
持パッドの前縁がディスクから一様な高さにあり、そし
て支持パッドが傾斜面型パッドであると仮定すると、パ
ッド上のあらゆる点におけるパッド圧力が、適当なパッ
ド傾斜角が与えられている場合、斜行角θに対して不感
性となることを示すことが出来る。ベアリングの前縁が
直線でかつ有限であり、パッドの後縁が予想最大斜行角
のときにその前縁から発する側辺により形成される二等
辺三角形内にあるならば、支持パッドはこの斜行規則に
従う。
【００５４】図８において、エア・ベアリング・スライ
ダ２０はディスク表面３４上に乗っている。パッド２２
および２４の支持表面とディスク表面３４との間の線接
触によりエア・ベアリング・スライダ２０はディスクが
動き始めるときに低いへばりつきを呈する。図９に示す
ように、ディスク表面が速度を上げるとエア・ベアリン
グ・スライダ２０は、パッド表面２８、３０とディスク
表面３４との間に入る気体の量によって決まる飛翔高さ
まで上昇する。
【００５５】上に示したように、パッド２２および２４
は長さ方向距離ｄだけ離隔している。従ってパッド２２
または２４の何れかの動揺は専らギャップの変動を生じ
るが、エア・ベアリング・スライダ２０に対するピッチ
角には殆ど何等の変化ももたらさない。このためパッド
２２及び２４は結合されてエア・ベアリング・スライダ
２０が実質的なピッチ安定性を呈することを可能にす
る。更に具体的にいうと、何れのパッドにおいてもギャ
ップ変化はピッチ角変化の安定を失なわさせる効果を上
回る。しかしながら、パッド２２および２４は十分なピ
ッチ剛性が得られるように互いに十分な距離だけ離れて
いることが必要である。この距離ｄはエア・ベアリング
・スライダ２０の長さの約半分であることが望ましい
が、これはおおよそのことであって、これを広い範囲に
わたって変えることは当業者にとって可能である。例え
ば、エア・ベアリング・スライダ２０の長さが約２．５
ミリメートルである場合、距離ｄは約１．２５ミリメー
トルとなる。
【００５６】パッド２２および２４はエア・ベアリング
・スライダ２０の全幅Ｗにわたって延在する事が望まし
いが（離陸速度を低くするために）、エア・ベアリング
・スライダ２０の長手方向軸に平行なチャネルがロール
運動に対する抵抗を増すために、およびくぼんだ領域の
空気流通を改善するために設けられても良い。この場
合、支持表面２６および３０はレール類似の効果が生じ
ないようにエア・ベアリング・スライダの幅Ｗの相当部
分を占めることが必要である。
【００５７】本発明によるスライダはクラウンの変化に
対しても影響を受けない。正のクラウン（スライダがデ
ィスクに向かって凸になっている）は前方のパッド角の
増大および後方のパッド角のこれと反対向きの等量の減
少を生じる。前方パッド角の増大が自力で生じるとスラ
イダの後部は持ち上げられることになる。この後部パッ
ドにおけるパッド角の減少はスライダの後部における飛
翔高さを減少させる。ここに述べた２つの別々の効果
が、クラウンがある場合のように、同時に生じると、ス
ライダの後部（後部パッドの後縁）の飛翔高さは殆ど変
化しないままとなる。この結果、不所望なクラウン効
果、例えばディスク・ドライブの暖機および冷却によっ
て生じるもの、の有害さが大いに減じられる。
【００５８】図１０のプロットを調べると、パッド２２
及び２４の表面上の圧力分布は各パッドの中心に関して
非対称である（すなわち後方に傾く）事が見受けられ
る。従って、等寸法の前部及び後部パッドを有する対称
型エア・ベアリング・スライダの負荷がエア・ベアリン
グ・スライダ２０の中心に加えられると、後部パッド２
４のピッチ量がパッド２２のピッチ・アップよりも大と
なるので（これは後部パッドの圧力中心からスライダの
中心までの距離の方が大であることによる）、スライダ
はピッチ・ダウンする事になる。前部パッド２２の幅と
後部パッド２４の幅との比を調整することによりエア・
ベアリング・スライダ２０の速度対飛翔高さの挙動を調
整することが出来る。例えば、細長い前部パッド２２お
よび太くて短い後部パッド２４は速度とともに最終的に
は飛翔高さが減少するようなエア・ベアリング・スライ
ダを実現する手がかりとなる。これは後部パッドが前部
パッドよりも高い速度で取入れ口絞り状態に到達する筈
だからである。
【００５９】図１１に示されたエア・ベアリング・スラ
イダ５０は本発明による傾斜角と入り口絞りの特徴を採
用しており、これは接触型記録の用途に特に適応される
ものである。一般的に言って、接触型記録とはヘッド５
２と記録表面との間の正規の記録ギャップが２５ナノメ
ートル程度であるものを意味する。記録表面が読取書込
ヘッド５２を磨耗しないようにするため記録表面に液体
潤滑剤が用いられる。
【００６０】スライダ５０には１対の前部パッド５４お
よび５６が設けられそのそれぞれの側辺は予想最大斜行
角θにしたがって傾斜角θをなしている。更に前部パッ
ド５４および５６の支持面はスライダ５０に入り口絞り
効果が生じるようにするため小さなテーパ角を付けられ
ている。溝５８が前部パッド５４と５６とを分離してこ
れらパッドの支持領域をスライダ５０の外縁の方に集中
させてスライダ５０のロール剛性を増強させるようにし
ている（上述の一定な速度対間隔特性と幾分調和を保っ
た上で）。
【００６１】スライダ５０の下面から後部接触パッド６
０が突出しており、これはヘッド５２を記録表面から正
しい間隔に保つように作用する。接触パッド６０は、高
剪断力条件下では通常のニュートン法則の挙動をしない
ことのある潤滑剤によって生じる圧力から支持力を得
る。接触パッド６０の寸法は後部飛翔パッドよりも線形
寸法において大体１桁小さい大きさとなっている。スラ
イダの本体が長さ約２ミリメートル、幅役０．５ミリメ
ートルである場合、接触パッド６０の長さおよび幅は約
１００ｘ１００ミクロンとなる。
【００６２】図１１には１対の前部パッド５４および５
６が示されているが、この代わりに連続したパッドを用
いることができるも了解されるべきである。但しこの場
合、スライダ５０のロール剛性は幾分犠牲となる。パッ
ド６０の寸法が小さく、これが記録表面上の潤滑剤と相
互作用するため、記録表面が起動されるとき、へばりつ
きの応力は小さい。このことは低出力のスピンドル・モ
ータの使用を可能にするが、このことは小型のノートブ
ック・サイズのコンピュータ用途において顕著な利点で
ある。
【００６３】現代のディスク駆動装置においてスライダ
はディスクの半径方向内側（ＩＤ）の近くで最少斜行角
で動作する。標準的なテーパ付きの平坦なスライダの場
合、この選択はスライダの飛翔高さの大きな速度依存性
および同様に大きな斜行角依存性に対処する必要性を意
味している。上述のスライダにおいてはこのような折衷
は強制されない。これまでの慣習的なやり方の場合、デ
ィスク内側におけるゼロ斜行角は回動型アクチュエータ
・アームがディスク内側トラックに対して接線となるこ
とを必要とする（図１２参照）。本発明を採用したスラ
イダの場合、アクチュエータ軸の場所の制約が遥かに少
なく、図２３に示したように位置づけることができる。
このことは短いアクチュエータ・アーム、したがって低
い慣性を可能にしてアクセス時間を低減させる。図１３
に示す事例ではスライダは正方向および不方向の両方に
斜行する。このため、ディスクの両側に同じスライダを
使用して部品点数を減少させ、部品を不注意に混同する
可能性を低減することが可能となる。アームが短いこと
はコンパクトな装置設計および衝撃耐性にも寄与する。
【００６４】本発明の特定の好適な実施例が図示され説
明されたが、本発明の精神を逸脱することなく種々の修
正または変更をこの実施例に加えることができることは
勿論である。従って、本発明は請求項の範囲に含まれる
限りすべてのこのような修正および変更を包括すること
を意図するものである。
【００６５】
【発明の効果】本発明によれば、へばりつきが少なく、
離陸速度および着陸速度が低く、飛翔高さが斜行および
ディスク速度の変化に殆ど影響されず、またスライダの
クラウンにも殆ど影響されない改良されたエア・ベアリ
ング・スライダが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】記録表面移動軸に対して０度の斜行角を有する
エア・ベアリング・スライダ・パッドの平面図、
【図２】記録表面移動軸に対してθ度の斜行角を有する
エア・ベアリング・スライダ・パッドの平面図、
【図３】θ度までの斜行角におけるスライダ・パッドの
ロール運動の傾向を減少させる傾斜角を有するエア・ベ
アリング・スライダの平面図、
【図４】ディスク表面に対して傾斜したエア・ベアリン
グ・スライダ・パッドの側断面図、
【図５】テーパ角が大きい場合の効果を示すため空気流
のパターンを図４に重ねて描いた図、
【図６】テーパ角によりパッドが取入れ口絞りされると
きの図４の状態を示す図、
【図７】本発明に従って構成された傾斜角を有する取入
れ口絞り付きエア・ベアリング・スライダのベアリング
・パッド側を示す平面図、
【図８】ディスク表面に休止中の図７のエア・ベアリン
グ・スライダの側面図、
【図９】ディスク表面が動作速度にあるときの図７のエ
ア・ベアリング・スライダの側面図、
【図１０】図９のエア・ベアリング・スライダのパッド
上の位置対圧力のプロットを示す図、
【図１１】潤滑剤を施されたディスク表面上で接触記録
を行う型の、後部接触パッドを有する変形エア・ベアリ
ング・スライダの平面図、
【図１２】従来技術の回動型アームおよびディスク配置
の平面図、
【図１３】本発明を取り入れたスライダを用いた回動型
アームおよびディスク配置の平面図。
【符号の説明】
２０：エア・ベアリング・スライダ ２２：前部パッド ２４：後部パッド ３２：磁気ヘッド ３４：ディスク表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク・イー・リー アメリカ合衆国カリフォルニア州、ロス・ ガトス、スプルース・ヒル・コート 115 番地

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】中心軸を有するエア・ベアリング・スライ
    ダにおいて、 全体として平らな本体から延び出た前部パッドおよび後
    部パッドと、記録媒体に対面する支持面とを有し、上記
    前部パッドおよび上記後部パッドは上記エア・ベアリン
    グ・スライダの飛翔高さよりも大なるギャップによって
    分離されており、上記支持面は互いに平行ではあるが同
    平面にはないように配置され、上記前部パッドおよび上
    記後部パッドの各々は前縁および該前縁よりも短い後
    縁、ならびに閉じた台形状の支持面をなすように上記前
    縁および後縁と接続する側縁を有して成る、 エア・ベアリング・スライダ。
  2. 【請求項２】上記前部パッドおよび上記後部パッドは上
    記中心軸に関して対称であり、上記前部パッドおよび上
    記後部パッドの側縁は各々上記中心軸に関して鋭角θを
    なしており、該角度θは上記中心軸と記録媒体との間の
    最大斜行角に等しく選ばれて成る請求項１記載のエア・
    ベアリング・スライダ。
  3. 【請求項３】上記前部パッドおよび上記後部パッドは共
    にその前縁から後縁に至るテーパ角を有し、これにより
    上記前部パッドおよび上記後部パッド接触面と記録媒体
    との間を流れる空気の入り口絞りを与えることを特徴と
    する請求項２記載のエア・ベアリング・スライダ。
  4. 【請求項４】上記後部パッドは上記前部パッドの支持面
    よりも小さい面積の支持面を有する請求項３記載のエア
    ・ベアリング・スライダ。
  5. 【請求項５】上記前部パッドおよび上記後部パッドの上
    記支持面の上記テーパ角αpは共にαp *よりも小であ
    り、ここでαp *は次の式、 【数１】 ただしここで、μは気体の動粘性 Ｕはディスク速度 Ｐaは周囲の圧力 ｈtは後縁ギャップ。 で表されることを特徴とする請求項１記載のエア・ベア
    リング・スライダ。
  6. 【請求項６】上記前部パッドおよび上記後部パッドの上
    記テーパ角は１ミリラディアンを越えないことを特徴と
    する請求項５記載のエア・ベアリング・スライダ。
  7. 【請求項７】上記前部パッドおよび上記後部パッドの上
    記テーパ角は１００ないし５００マイクロラディアンで
    あることを特徴とする請求項６記載のエア・ベアリング
    ・スライダ。
  8. 【請求項８】上記後部パッドの上記支持面は上記前部パ
    ッドの支持面よりも小面積であることを特徴とする請求
    項７記載のエア・ベアリング・スライダ。
  9. 【請求項９】中心軸を有し、移動する記録表面の上に変
    換器を支持するためのエア・ベアリング・スライダにお
    いて、 上記記録表面に対面する主表面と、上記記録表面の移動
    方向に沿って配位された前縁および後縁とを有するスラ
    イダ本体と、 上記スライダ本体の上記前縁に実質上隣接しており、上
    記主表面から垂下する前部パッドであって、前縁および
    これより短い後縁を有し、上記記録媒体に対面する台形
    状の面を呈するように該前縁および後縁が側縁によって
    接続された前部パッドと、 上記スライダ本体の上記後縁に実質上隣接しており、上
    記主表面から垂下する後部パッドであって、前縁および
    これより短い後縁を有し、上記記録媒体に対面する台形
    状の面を呈するように該前縁および後縁が側縁によって
    接続され、上記後部パッドの上記前縁が上記前部パッド
    の後縁から上記エア・ベアリング・スライダの飛翔高さ
    よりも大なる距離だけ分離されて成る後部パッドと、 より成り、上記前部パッドおよび上記後部パッドの上記
    支持面がエア・ベアリング・スライダに対して入り口絞
    り効果を与えるテーパ角を有して成るエア・ベアリング
    ・スライダ。
  10. 【請求項１０】上記前部パッドおよび上記後部パッドの
    側縁は各々上記中心軸に関して鋭角θをなしており、該
    角度θは上記中心軸と記録媒体との間の最大斜行角に等
    しく選ばれて成る請求項９記載のエア・ベアリング・ス
    ライダ。
  11. 【請求項１１】上記前部パッドおよび上記後部パッドの
    上記テーパ角は１ミリラディアンを越えないことを特徴
    とする請求項１０記載のエア・ベアリング・スライダ。
  12. 【請求項１２】上記前部パッドおよび上記後部パッドの
    上記テーパ角は１００ないし５００マイクロラディアン
    であることを特徴とする請求項１１記載のエア・ベアリ
    ング・スライダ。
  13. 【請求項１３】上記後部パッドの上記支持面は上記前部
    パッドの支持面よりも小面積であることを特徴とする請
    求項１２記載のエア・ベアリング・スライダ。
  14. 【請求項１４】上記後部パッドの上記支持面の表面積は
    上記前部パッドの支持面の表面積の７５パーセントであ
    ることを特徴とする請求項１３記載のエア・ベアリング
    ・スライダ。
  15. 【請求項１５】上記後部パッドの上記前縁と上記前部パ
    ッドの上記後縁との間の上記距離は上記記録表面の移動
    方向に沿った上記スライダ本体の長さの約半分であるこ
    とを特徴とする請求項９記載のエア・ベアリング・スラ
    イダ。
  16. 【請求項１６】上記前部パッドおよび上記後部パッドの
    上記支持面の上記テーパ角αpは共にαp *よりも小であ
    り、ここでαp *は次の式、 【数２】 ただしここで、μは気体の動粘性 Ｕはディスク速度 Ｐaは周囲の圧力 ｈtは後縁ギャップ。 で表されることを特徴とする請求項９記載のエア・ベア
    リング・スライダ。
  17. 【請求項１７】上記エア・ベアリング・スライダに対し
    て追加のロール安定性を与えるために上記前部パッドに
    溝が形成され、該溝が１対の前部パッドを与え、該１対
    の前部パッドの各々がθ度の傾斜角の側縁を有する請求
    項１６記載のエア・ベアリング・スライダ。
  18. 【請求項１８】中心軸を有する接触記録用エア・ベアリ
    ング・スライダにおいて、 全体として平らな本体から延び出た前部パッドおよび後
    部パッドと、記録媒体に対面する支持面とを有し、上記
    前部パッドおよび上記後部パッドは上記エア・ベアリン
    グ・スライダの全長よりも短いギャップによって分離さ
    れ、上記前部パッドの支持面はその下を流れる空気の入
    り口絞り効果を与えるテーパ角を有し、上記前部パッド
    は前縁および該前縁よりも短い後縁、ならびに閉じた多
    角形の支持面をなすように上記前縁および後縁と接続す
    る側縁を有し、上記後部パッドは上記前部パッドの支持
    面の寸法よりも１桁小さい直線寸法の支持面を有して成
    るて成る、エア・ベアリング・スライダ。
  19. 【請求項１９】上記前部パッドおよび上記後部パッドは
    上記中心軸に関して対称であり、上記前部パッドの側縁
    は上記中心軸に関して鋭角θをなしており、該角度θは
    上記中心軸と記録媒体との間の最大斜行角に等しく選ば
    れて成る請求項１８記載のエア・ベアリング・スライ
    ダ。
  20. 【請求項２０】上記前部パッドの上記支持面の上記テー
    パ角αpは共にαp *よりも小であり、ここでαp *は次の
    式、 【数３】 ただしここで、μは気体の動粘性 Ｕはディスク速度 Ｐaは周囲の圧力 ｈtは後縁ギャップ。 で表されることを特徴とする請求項９記載のエア・ベア
    リング・スライダ。
  21. 【請求項２１】上記エア・ベアリング・スライダに対し
    て追加のロール安定性を与えるために上記前部パッドに
    溝が形成され、該溝が１対の前部パッドを与え、該１対
    の前部パッドの各々がθ度の傾斜角の側縁を有する請求
    項２０記載のエア・ベアリング・スライダ。
JP6109351A 1993-06-24 1994-05-24 速度および斜行依存性のないエア・ベアリング・スライダ Pending JPH0721717A (ja)

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