JPS6138132Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は自己吸着型浮動磁気ヘツドを用いた
磁気デイスク装置に関し、特に磁気ヘツドの支持
機構に関するものである。

IBM3330形磁気デイスク装置等浮動スライダー
を用いた磁気ヘツドにおいては磁気円板に対する
ヘツドの押付荷重が300グラム〜400グラムと大き
く、このため磁気ヘツドの充分な浮上力が得られ
ない磁気円板の回転起動時および停止過程には磁
気ヘツドを記録面から遠ざけて保持し、記録面の
回転数が上がり充分な浮上力を生ずる速度となつ
た時点で電磁力、その他のローデイング機構によ
りヘツドを記録面に近づけるような保安機構が付
加されている。

しかしこのような電磁力等のローデイング機構
によつた保安機構は構造が複雑となり、また固定
ヘツド形磁気デイスク装置のように記録面に対し
て多数のヘツドを配置しなければならない場合に
おいては装置を構成する部品のスペースの都合か
ら多数の保安機構を装置内に組込むことが困難で
あつた。

このような保安機構すなわちローデイング、ア
ンローデイング機構を取りのぞき、装置の単純化
とさらに高密度記録化を目的とした小浮動面積、
低荷重磁気ヘツドが発表されている。

このような小浮動面積、低荷重磁気ヘツドの例
としてはIBM3340磁気デイスク装置等にみるよう
に特別な保安機構を付加することなく、コンタク
ト・スタート・ストツプ方式で用いられる場合が
ある。この場合のヘツドの押付荷重は10グラム程
度と従来ヘツドと比べて大巾に小さくなつてはい
るが、円板の回転起動、停止過程でヘツドの浮動
面と記録面とが摺動し磁気円板および磁気ヘツド
双方に損傷を生ずる問題がある。ヘツドの押付荷
重が小さくなつた分だけその損傷の程度は軽減さ
れてはいるが、ビツトエラー等に関して高信頼度
が要求される電算機用デイスクメモリー装置等に
おいてはヘツドと記録面が摺動することによる双
方の損傷、摩耗が問題であつた。

いまひとつの小浮動面、低荷重磁気ヘツドの例
として、回転記録面に沿つての空気の流れに対し
て末広がりなすき間を形成するごとく、円板面に
対して配置された吸着板に作用する吸引力を利用
した自己保安式浮動ヘツドがある。このヘツドは
円板の回転数が充分に大きくなり、したがつて浮
動ヘツド面に充分な浮上力を生ずる回転数に達し
た時点で吸着板を含むヘツドの可動部が回転記録
面に対して吸引されるので、完全なノンコンタク
ト・スタート・ストツプ方式ヘツドが実現され
る。（以後このようなヘツドを自己吸着型浮動ヘ
ツドと呼ぶこととする。）しかしこのような自己
吸着・離脱動作を実現するためには記録面に対す
る吸着板の初期位置および姿勢を厳しく規制する
必要があり、特に固定ヘツド形磁気デイスク装置
のように円板面に対してヘツドを多数配置しなけ
ればならない場合においては、100μｍ程度と微
小な記録面と吸着板間距離をすべてのヘツドに対
して規制し、姿勢を規制することはきわめて困難
であつた。

先ず、従来のコンタクト・スタート・ストツプ
方式の小浮動面積、低荷重浮動磁気ヘツドの一例
について説明する。第１図はその可動部の斜視図
を示し、第２図は磁気円板停止時の、また第３図
は磁気円板が定常回転数に達した動作状態の磁気
円板と磁気ヘツドとの相対位置関係を示した動作
原理図であ。

可動部１はアルミナ磁器あるいはフオルステラ
イト等の非磁性体より成るヘツドチツプ固定板２
と該固定板２にエポキシ樹脂あるいはガラスボン
デング等により固定された３個のヘツドチツプ３
より構成されている。ヘツドチツプ３はフエライ
ト等の強磁性体より成り、記録、再生を行うため
のヘツドギヤツプおよび巻線用窓、ヘツドコイル
等を具備しているが、この考案の説明には本質的
には必要でないので以下の説明では省略する。ま
た３個のヘツドチツプ３の浮動面４は同一平面上
にあるごとくに組立てられまたは研磨されてい
る。可動部１はばね５を介してばね固定板６に接
続されている。可動部１、ばね５、ばね固定板６
の集合体を通常磁気ヘツド７と呼んでいる。第２
図に示す磁気デイスクとしての磁気円板８の停止
時の状態では、磁気ヘツド７は磁気デイスク装置
のヘツド支持部材（図では省略）に支承され、可
動部１はばね５の歪量に比例した荷重F₀で磁気
円板８の方向に押え付けられる。この結果それぞ
れのヘツドチツプ３の浮動面４はその反作用とし
て磁気円板面からf₀の力を受ける。すなわち、磁
気円板８の記録面９とヘツドチツプの浮動面４は
それぞれ荷重f₀で接触していることになる。磁気
円板８が起動し回転数が定常回転数に達し、磁気
円板８の移動速度がＵなる定常状態に達すると、
磁気円板８の記録面９に沿つて空気の流れにより
それぞれのヘツドチツプ３の浮動面４には浮上力
f₁が作用し、浮動距離h₁なる安定浮動状態に達す
る。

この浮上力f₁はh₁＝0.1〜0.5μｍにおいて１個
の浮動面あたり数グラムの値にも達し、このため
低荷重ヘツドとは言え、ばね５による可動部１の
押付荷重F₁は十数グラムにも達する。また、第
２図の動作前と第３図の安定浮動状態とを比較し
た場合、ばね５の歪量の変化は浮動距離h₁に相当
するが、この値は１μｍ以下と微小であるため、
動作前および安定浮動状態時におけるばね５によ
る押付荷重F₀およびF₁はほとんど等しい。また
これらの間の途中の過程においても押付荷重はほ
ぼ一定である。

すなわちこの場合F₀≒F₁、f₀≒f₁なる関係があ
る。しかるに、第２図の動作前の状態から、第３
図の安定浮動状態に至る途中の過程で、すなわち
磁気円板８を浮上させるに充分な移動速度に至る
期間、磁気円板８の記録面９とヘツドチツプ３の
浮動面４は１個のヘツドチツプあたり、数グラム
もの接触荷重で摺動していることとなる。また磁
気円板８の駆動モータの電源がOFFされ、第３
図の動作状態から第２図の停止状態に至る過程に
おいても同様に記録面９と浮動面４とは摺動状態
にある。１個のヘツドチツプあたり数グラムの接
触荷重とは言え、浮動面４の面積が小さいため、
かなり大きな接触圧力となり、かかる状態でかつ
毎秒数メートルから数十メートルもの移動速度で
接触・摺動するため、磁気円板８の記録面９およ
びヘツドチツプ３の浮動面４の双方に無視できな
い程度の損傷を生ずる結果となり、磁気デイスク
装置の寿命の低下、また特に高信頼度の要求され
る電算機用途のメモリー装置においては著しい信
頼度の低下を来たしていた。

つぎに、従来の自己吸着型浮動ヘツドの一例に
ついて説明する。第４図はその可動部の斜視図を
示し、第５図は磁気円停止時の、また第６図は磁
気円板が定常回転数に達した動作状態の磁気円板
と磁気ヘツドとの相対位置関係を示した動作原理
図である。

可動部１′はアルミナ磁器あるいはフオルステ
ライト等の非磁性体よりなる吸着板１０と該吸着
板１０にエポキシ樹脂あるいはガラスポンデイン
グ等により一体に固定された３個のヘツドチツプ
３より構成されている。また３個のヘツドチツプ
３の浮動面４は同一片面上にあるごとくに組立て
られ、かつまた該浮動面４の吸着板１０の吸着面
１１からの突出量が回転磁気円板面に沿つて空気
の流入端側および流出端側においてそれぞれ
H₁，H₂（ただしH₁＜H₂）となるごとくに構成さ
れている。可動部１′、ばね５、ばね固定板６よ
り成る磁気ヘツド７′は第５図の磁気円板停止時
の動作前の状態図に示すように、磁気円板８の記
録面９からヘツドチツプの浮動面４までの距離が
吸着開始距離h₀となるように位置および姿勢が調
整される。第６図に示すように磁気円板８が移動
速度Ｕなる定常回転状態に近づくにつれて、可動
部１′には回転磁気円板８の記録面９と吸着板の
吸着面１１によつて形成される回転円板面に沿つ
て空気の流れに対する末広がりな膨脹すきまに作
用する吸引力f₂が働き、可動部１′を回転円板面
９方向に吸引する。これに伴つてヘツドチツプの
浮動面４には浮上力f₁を起生する。この結果定常
回転状態においては吸引力f₂とヘツドチツプの浮
動面４に生ずる浮上力f₁、さらに可動部１′の移
動量に比例したばね５の引下げ力F₁′がバランス
するような浮動距離h₁で安定浮動状態に到達す
る。吸着力f₂は吸着板１０の長さｌ、巾ｍ、およ
び回転記録面９との吸着面１１の相対位置すなわ
ち、h₁＋H₁、h₁＋H₂、および移動速度Ｕで決ま
るが、小浮動面積ヘツドにおいては浮動距離h₁は
１μｍ以下とH₁，H₂に比べて無視できる程度に
小さく、従つて定常状態における吸着力f₂は、移
動速度Ｕの他はヘツドの寸法すなわち、吸着板１
０の長さＩ、巾ｍ、ヘツドチツプ３の突出量
H₁，H₂により一義的に決まることを示してい
る。かつまた、可動部１′の移動量h₀−h₁は100μ
ｍ以下と小さく、従つてばね５による引下げ力
F₁′も吸着力f₂に比べると無視できるほど小さ
い。

この結果、ヘツドチツプ３の浮動距離h₁は吸着
板１０を含むヘツドの寸法要素で一義的に決まる
ので、ばね５の押圧F₁により浮動距離をコント
ロールする第１図〜第３図に示したコンタクト・
スタート・ストツプ方式の従来ヘツドに比べて浮
動距離h₁のバラツキが少なくかつ浮動状態が安定
したヘツドを得ることができる。ばね５により可
動部１を押圧する第１図〜第３図に示した従来例
ではヘツドの取付姿勢等によりばね力F₀，F₁は
必ずしも記録面９に垂直には作用せず、ある傾き
を持つため、可動部１に対する回転モーメントが
作用し、この結果各浮動チツプ３間の浮動距離の
バラツキを生じていた。しかるに、第４図〜第６
図に示した自己吸着型の磁気ヘツドではこのよう
な浮動距離h₁のばらつきに連がるばね５の力
F₁′は吸着力f₂に比べて無視できる程度に小さい
ため浮動距離h₁の均一化が達成される。しかし、
第４図〜第６図に示した自己吸着・離脱方式磁気
ヘツドの問題点は第５図の動作前の状態図に示す
ごとく、ヘツドの初期位置すなわち、吸着開始距
離h₀およびヘツドの姿勢を厳しく規制しなければ
ならない点にある。すなわち吸着開始距離h₀は一
般に100μｍ以下ときわめて小さく、このように
小さなヘツドとデイスク間の距離h₀を規制し、か
つ、ヘツド姿勢を規制することはきわめて困難で
あつた。さらに、多数の可動部１′を記録面９に
対して配置しなければならない固定ヘツド形磁気
デイスク装置においては、すべてのヘツドに対し
て前記のヘツドとデイスク間の初期間隙（吸着開
始距離）h₀およびヘツド姿勢を規制することはき
わめて困難であつた。

この考案の目的は第１図〜第３図に示した従来
のコンタクト・スタート・ストツプ方式の浮動ヘ
ツドおよび第４図〜第６図に示した従来の自己吸
着型浮動ヘツドの利点をともに有し、かつ同時に
それぞれが持つ問題点を同時に解決した磁気デイ
スク装置を提供することにある。

第７図、第８図はこの考案に係る磁気ヘツド支
持機構を説明するための図で、第７図は停止時の
状態を、第８図は定常動作状態を示す図で、可動
部１″の構成は第４図の従来例に示した自己吸着
型浮動ヘツドの場合と同一である。第４図〜第６
図の従来例とこの考案に係る磁気デイスク装置の
異る点は、その動作原理、特に可動部１″の初期
位置の設定にある。

第７図に示す磁気円板８が停止している動作前
の状態においては、複数のヘツドチツプ３、吸着
板１０より成る可動部１″はばね５を介して記録
９に押付荷重F₀′で押圧されている。その反作用
としてヘツドチツプの浮動面４にはそれぞれ
f₀′の力が作用する。つづいて磁気円板８が起動
し、第８図に示す定常浮動状態に近づくにつれ
て、記録面９と吸着面１１とで形成される末広が
りな膨脹すき間を流れる空気流により吸着力f₂を
生じ、これと同時にヘツドチツプの浮動面４には
浮上力f₁を生ずる。この結果、安定動作状態にお
いては可動部１″には吸着力f₂、浮上力f₁、ばね５
の押圧荷重F₀′が作用し、これらの力がバランス
するような浮動距離h₁で安定浮動状態に達する。

チツプ面浮動（小浮動面積）形浮動ヘツドにお
いてはヘツドチツプ面４に起生する浮上力f₁は数
グラム程度と小さく、第６図の従来例に示したご
とく吸着力f₂のみでこれらとバランスさせるに充
分な大きさの吸着力を得ることができる。したが
つて第８図の動作原理図にみるごとく、ばね５に
よる押圧荷重F₀′は小さくても１μｍ以下の微小
浮動距離h₁で安定浮動状態を達成することができ
る。事実、この押付荷重F₀′に相当する力は第６
図に示した従来例においては負の値（すなわち引
張力として作用）となつており、これらの力にも
打勝つて微小浮動距離で安定浮動することからも
容易に理解できる。また安定浮動状態において
は、ばね５の押付荷重F₀′を吸着力f₂に比べて充
分小さな値とすることにより、ばね５に起因する
加圧の不均一を防止でき、浮動距離h₁のばらつき
を小さくすることができる。発明者等は、１μｍ
以下の微小浮動距離領域においては実用上、吸着
力f₂とばねによる押付荷重F₀′は（F₀′／f₂）＜1/4
を満足するような押付荷重F₀′であれば、以上述
べたようなばね加圧による浮動距離の不均一を大
巾に軽減できることを確めた。

また、記録面が所定の移動速度Ｕに達した状態
における吸着力f₂は、ヘツドの寸法的要素、すな
わち、吸着板１０の長さｌ、巾ｍ、ヘツドチツプ
浮動面４の突出量H₁，H₂によつて一義的に決る
ので（F₀′／f₂）＜1/4を満足するようなバネ押付
荷重F₀′であれば、ヘツドの浮動距離h₁は可動部
１″の各部の寸法によつてほとんど決定されるの
で、ヘツドを磁気デイスク装置に組込むに際して
厳密な姿勢調整を要せずして所望する均一な浮動
距離h₁を得ることができ、きわめて生産的であ
る。またバネ材料の経時的な特性変化の影響も受
けず、長期間にわたつて均一な浮動距離を維持す
ることができる。

なお、この考案による磁気デイスク装置では、
第７図の停止状態から第８図の安定動作状態に至
る過程で、すなわち、ヘツドチツプ面４に作用す
る浮上力f₁がばね５による押付荷重F₀′よりも充
分大きくなるような記録面９の移動速度に達する
までの期間、記録面９とヘツドチツプ３の浮動面
４は摺動することとなる。

このようなヘツドと記録面の摺動はヘツドおよ
び記録面の損傷および信頼度の点で問題となるの
は前述のとおりであるが、この考案による磁気デ
イスク装置と第１図〜第３図に示した従来のコン
タクト・スタート・ストツプ方式とでは以下の点
で大きく異つている。すなわち、従来のコンタク
ト・スタート・ストツプ方式ヘツドでは第２図、
第３図にみるように、定常動作時においてヘツド
チツプ面４に作用する浮上力f₁とバランスするに
充分な大きさの押付荷重F₀（≒F₁）で、可動部１
が押圧されているので、磁気円板８がかなりの高
速回転数に達するまでの長期間、記録面９とヘツ
ドチツプの浮動面４とが摺動することとなる。こ
れに対し、この考案による磁気デイスク装置では
第７図および第８図にみるようにばね５による可
動部１″の押付荷重F₀′は軽小であるため、比較的
低速回転数において、浮動面４に作用する浮上力
f₁が押付荷重F₀′よりも大となり、可動部１″が浮
上する。すなわちこの考案による磁気デイスク装
置においては記録面９と浮動面４の摺動期間が大
巾に短縮されることが理解できる。さらにこの摺
動期間における記録面９に対する浮動面４の押付
荷重F₀′は第２図、第３図に示した従来のコンタ
クト・スタート・ストツプ方式ヘツドの場合の押
付荷重F₀と比べ大巾に小さくなるので、摺動に
よる記録面９および浮動面４の損傷を大巾に軽減
することができる。実用上からは定常状態におけ
る吸着力f₂に対し、バネの押付荷重F₀′を（F₀′／
f₂）＜1/4を満足するような値に選んでやれば以上
述べた効果を期待できる。

なお以上の実施例は３個のヘツドチツプを有す
る磁気ヘツドを例として説明したが、ヘツドチツ
プの数に関係なく適用しうることはいうまでもな
く、またこれらの複数の浮動チツプのうちのいく
つかは情報の書込読出し機能を有しないダミーチ
ツプであつてもよい。また以上の動作原理図にお
いてはばねは単に模式的に示したが、実際的には
アームバネ（片持ちバネ）、ジンバルばね方式等
いろいろなバネが適用しうることは勿論であり、
更にヘツドチツプの浮動面は、ほぼフラツトな面
であるとして説明したが、浮動チツプ面の空気の
流入端側に傾斜面を設ける等の手段によりより有
効に浮上力を生ぜしめるごとくした浮動チツプを
用いることも可能である。また実施例では磁気円
板に対してヘツドが下方にある場合について説明
したが、ヘツドが磁気円板の上方に配置される場
合においても同様に適用できる。

また、固定ヘツド形磁気デイスク装置のみなら
ず、移動ヘツド形磁気デイスク装置にも同様に適
用できることはもちろんである。

この考案は以上の説明によつて明らかなよう
に、磁気デイスクの回転起動、停止過程におい
て、磁気デイスクの記録面と磁気ヘツドの浮動面
が接触し、磁気デイスクの定常回転時に磁気ヘツ
ドの浮動面が磁気デイスクの記録面から浮上する
いわゆるコンタクト・スタート・ストツプ方式で
ありながら、自己吸着型浮動ヘツドの利点を利用
しているものである。そのため、磁気デイスクの
回転時に磁気ヘツドに生じる浮上力f₁の大部分
を、磁気ヘツドに生じる吸着力f₂で打消すことが
でき、磁気デイスクの記録面に対するばね５の押
付荷重F₀′を必要最小限度に小さくすることがで
きる。したがつて、たとえ磁気デイスクの停止時
に磁気デイスクの記録面と磁気ヘツドの浮動面と
が接触していても、比較的低速回転数において浮
上力f₁が押付荷重F₀′よりも大となり、磁気ヘツ
ドの浮動面が磁気デイスクの記録面より浮上す
る。これにより、磁気デイスクの記録面と磁気ヘ
ツドの浮動面の摺動期間が大巾に短縮され、か
つ、ばね５の押付荷重F₀′も非常に小さいので、
摺動による記録面および浮動面の損傷を大巾に軽
減することができる。さらに、もともとコンタク
ト・スタート・ストツプ方式であるので、記録面
に対する吸着板の初期位置および姿勢を厳しく規
制する必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のコンタクト・スタート・ストツ
プ方式磁気ヘツドの可動部の一例を示す斜視図、
第２図、第３図はその動作原理を示す側面図、第
４図は従来の自己吸着型浮動ヘツドの可動部の一
例を示す斜視図、第５図、第６図はその動作原理
を示す側面図、第７図、第８図は本考案の磁気デ
イスク装置の実施例における動作原理を示す側面
図である。 図において、１，１′，１″は可動部、２はヘツ
ドチツプホルダー、３はヘツドチツプ、４はヘツ
ドチツプの浮動面、５はばね、６はばね固定板、
７，７′は磁気ヘツド、８は磁気デイスクとして
の磁気円板、９は磁気円板の記録面、１０は吸着
板、１１は吸着板の吸着面である。なお図中同一
符号はそれぞれ同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 回転・停止させられる磁気デイスク、並びに
   少なくとも１個のヘツドチツプを含む複数個の
   チツプの各浮動面が同一平面になり、かつ上記
   浮動面の吸着板の吸着面からの突出量が上記磁
   気デイスクに沿つて空気の流入端側および流出
   端側においてそれぞれH₁・H₂（但し、H₁＜
   H₂）となるように複数個の上記チツプを上記吸
   着板に固定し、上記磁気デイスクの停止時に上
   記吸着板を弾性部材を介して支承し上記弾性部
   材の弾性力による押圧力でもつて上記チツプの
   浮動面を上記磁気デイスクに当接させるように
   支持し、上記磁気デイスクの定常回転時に上記
   チツプの浮動面に生ずる浮上力と上記吸着板に
   生ずる吸引力の作用により上記チツプの浮動面
   を上記磁気デイスクの記録面に浮動的に対向さ
   せる磁気ヘツドを備えた磁気デイスク装置。 (2) 弾性部材による押圧力が自己吸着浮動磁気ヘ
   ツドの磁気デイスクが定常回転時に生ずるチツ
   プの浮動面の浮上力の1/4以下であるように構
   成たことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の磁気デイスク装置。