JPS63231707A - 磁気ヘツド - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は、磁気記録再生装置に供する磁気ヘッド（以下
、単にヘッドと称する）に係り、特に磁気記録媒体（以
下、単に媒体と称する）磁気ヘッドを摺接させた状態で
記録再生を行うフロッピーディスク装置に好適な磁気ヘ
ッドに関する。

〔従来の技術〕

フロッピーディスク装置においては、一般に第２図に示
すように、一対のヘッド１０　（１０ａ。

１０ｂ）をヘッド支持装置１に担持させ、それら一対の
ヘッド１０ａ、ｂにより媒体（フロッピーディスク）２
を両面から挾むように押圧接触させ、例えば媒体２を図
示矢印Ｂ方向に回転させることにより相対的に走行させ
て記録・再生を行なうように構成されている。ヘッド１
０ａ、ｂは、媒体２の両面に記録再生可能なように同一
形状のものを対向して設け、薄い板ばねからなるジンバ
ル３ａ、ｂで弾性的に支持されている。ジンバル３ａ。

ｂは、通常ステンレス鋼やベリリウム鋼等のバネ材に、
ヘッド１０が球面運動可能なように、模様をエツチング
等で形成してなる。支持部材４は、ジンバル３ｂを固定
すると同時に、両ヘッド１０ａ、ｂの媒体２に対する半
径方向の位置決めを行うため、図示矢印Ｃ方向に駆動手
段（図示せず）で駆動される。ジンバル３ａは、板ばね
６によって支持部材４に弾性支持された支持部材７に固
定されている。支持部材７はヘッド１０ａと共に図示矢
印Ａ方向に回動し、媒体２の挾持、排出を容易にする。

ヘッド１０ａ、ｂの媒体２に対する押付力ははね８によ
って与えられ、ピボットと呼ばれる荷重作用点９におい
てヘッド１０ａに伝えられる。通常ピポッド９は、ヘッ
ド１０ａの媒体走行方向Ｂに対する中心付近に設定され
る。

一方、ヘッド１０は第３図（Ａ）、（Ｂ）に示すように
形成されている。同図（Ｂ）はヘッド１ｏの摺接面形状
を示しており、記録再生用の磁気ギャップ１２ａと消去
用の磁気ギャップ１２ｂを有してなる磁気コア１３と、
この磁気コア１２を保護すべく固着して隣接されたスラ
イダ１４ａと、このスライダ１４ａに対して溝１５をは
さんで対称的に設けられたスライダ１４ｂとを含んで形
成されている。磁気コア１３は通常フェライト、アモル
ファス合金、センダスト合金などの透磁率の高い磁性材
料で作られ、磁気ギャップ１２ａ、ｂにはガラスなどの
非磁性材が充填されている。また、スライダ１４　（１
４ａ、１４ｂ）も非磁性のセラミック、チタン酸バリウ
ムやフォルステライト材で作られることが多い。

スライダ１４は比較的もろい磁気コア１３の補強ととも
に、媒体２に対する面圧の設定を容易にし、媒体２の損
傷防止、磁気コア１３の摩耗低減、磁気ギャップ１２ａ
、ｂと媒体２の摺接安定化の役割を担っている。

このように形成されるヘッド１０ａ、ｂは第４図に示す
ように、互いの磁力線に影響されないように互い違いに
対向させて媒体２に押接される。

なお、第４図は第３図（Ｂ）の線ＩＶ−ＩＶにおける概
略断面図であり、対向されるヘッド１０ｂと媒体２との
位置関係を合わせて示している。

磁気記録再生は磁気コア１３、磁気ギャップ１２ａ、ｂ
、及び第２図（Ａ）に示した記録再生用コイル２２、消
去用コイル２４、磁気コア１３と同様の磁性材料よりな
るバックコア２６を使って行われる。記録時には、記録
再生用コイル２２により記録する電気信号を磁気信号に
変換し、磁気コア１３及びバックコア２６を通して記録
再生用磁気ギャップ１２ａから出る磁力により媒体２の
表面を磁化して記録する。再生は、媒体２の表面の磁化
された部分から出るわずかな磁束を磁気ギャップ１２ｂ
で検知し、その磁束の変化を記録再生用コイル２２で電
気信号に変換することで行われる。消去は、消去用コイ
ル２４に電流を流し、消去用磁気ギャップ１２ｂに生ず
る磁力線によって行われる。したがって、記録再生時に
おいて、媒体２と磁気ギャップ１２ａとの間が離れてし
まうと、媒体２の表面から出るわずかな磁束を磁気ギャ
ップ１２ａで検知できなかったり、媒体２を十分磁化す
ることができなかったりして、エラーの原因となるため
、媒体２に対して磁気ギャップ１２ａを浮上させずに安
定に摺接させることが必要である。

しかし、実際には媒体２の走行に伴って摺接面の間隙に
空気が流入され、ヘッド１０がわずかながら相対的に浮
上することが判明した。特に、磁気ギャップを含む平担
面の周囲に滑らかにつながる面取りを施し、これにより
摺接時に媒体に対して局部的応力を発生させないように
した場合（特＝４− 表昭５６−５０１４２４号報）には、その面取り部の形
状効果により、空気浮上刃が大きくなり、ヘッド１０が
わずかにハードディスク装置の浮上形ヘッドと同様、媒
体流入側の浮上量が媒体流出側の浮上量より少し大きい
サブミクロンオーダ姿勢で浮上することがわかった。

このことを、図を用いてさらに具体的に説明する。第２
図（Ｂ）に示したように、ヘッド１０の摺接面形状は、
磁気ギャップ１２ａ、ｂを含む磁気コア１３の中央部表
面と、これに隣接するスライダ１４の表面の領域は鏡面
加工により平担に形成された平担面部１６ａとされ、そ
れを囲む領域は平担面部１６ａと滑らかにつながる曲面
状に面取り加工された面取り部１８ａとされている。平
担面部１６ａの平面形状は媒体２の走行方向Ｂに平行な
輪郭２０ａと、媒体流入側と媒体流出側に対応させて媒
体２に傷をつけないように、緩やかな曲率半径とされた
軸郭２０ｂ、２０ｃとにより画成されている。なお、ス
ライダ１４ｂの摺接面は溝１５を基準として全く対称的
な平担面部１６ｂと面取り部１８ｂを有して形成されて
いる。

このような摺接面を有するヘッド１０を第５図に示すよ
うに媒体２に接触させ、例えば媒体２を相対的に走行さ
せると、前述したように摺接面の間隙に流入される空気
によりヘッド１０全体が浮上される。このときの平担面
部１６ａにおける空気圧分布を模式的に第６図に示す。

なお、平担面部１６ｂについても溝１６に対して対称分
布となる。同図中点線１００は走行初期の過渡状態にお
ける圧力分布を示し、実線１１０は定常状態を示す。同
図に示したように、過渡状態での圧力分布１００では、
媒体流入端の圧力上昇１０２、及び媒体流出端の負圧１
０６が大きく、全体としての浮上合力１０８の作用点が
、ヘッドの媒体走行方向Ｂに対する中心部よりも媒体流
入端側に偏る。

したがって、より一層媒体流入端浮上量ｈ２を増し、浮
上合力を増加させる。その結果定常状態では、浮上量ｈ
□及びｈ２が変化し、ｈｌ〉ｈ２の関係を保ったままで
、浮上合力１１８の作用点が第５図示の押付力２８の作
用点９に一致しバランスする。この状態ではヘッド中央
部である磁気ギャップ１２ａ、１２ｂは媒体１の表面か
ら浮上し、その浮上量はヘッド１０や媒体２の振動等で
変動しやすく、安定な記録再生が望めないばかりか、高
記録密度時には、再生出力が低下しエラーの原因となる
。また、媒体流出端の負圧１１６が大きいため、ゴミや
媒体２の摩耗粉がヘッド流出端にたまりやすく、媒体を
傷つける原因となることがある。

つまり、上述のような浮上が生ずると記録再生の性能に
影響を及ぼすことになり、従来のように記録の密度が低
い場合には、記録再生する信号の波長がヘッドの浮上量
に比べて長いため性能劣化はあまり大きくないが、最近
は記録密度を高密度化する要望が強くなり、これに対応
しようとすると記録再生信号の波長が従来の半分以下で
短くなるため、ヘッドの浮上量がわずかでも大きくなる
と出力の低下を起こし、性能に支障をきたすという問題
がある。

なお、浮上を防止するために上記の如き面取りをやぬる
と、媒体２とヘッド１０の接触部分（多くは平担面１６
の角部）に集中的に力が作用し、媒体に傷をつけたり、
ヘッドが振動したりするという問題がある。また、浮上
を防止するためにヘッドの媒体に対する押付力を上げる
と、媒体とヘッドの摩耗速度が上がり、蝶板に傷をつけ
やすくなる等の問題がある。

さらに従来、上記のような浮上の問題を解決するため、
特開昭５５−９３５６５号公報や特開昭６１−４２７７
５号公報に記載されているように、面取り形状や平担面
形状、溝の設は方等で空気浮上刃を小さくする試みがな
されてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、それら公報の技術によると、ヘッドの摺接面形
状が単純なものではないことから、加工が複雑で困難な
ものとなり、従来の生産装置をそのまま用いることがで
きないという問題がある。

また、従来のフロッピーディスク装置では、媒体の回転
数は３００〜３６０ｒｐｍ程度で、ヘッドと媒体の相対
速度は１〜２ｍ／ｓ程度のものが主であったが、最近の
大容量化に伴い、大量のデータを短時間で扱えるように
、媒体の回転数を増大してデータの転送速度を上げる要
求が出てきた。したがって、ヘッドと媒体の相対速度が
一層増すため、空気による浮上刃は一層大きくなり、ヘ
ッドの浮上量が増大してしまうが、従来のヘッド形状で
は、こうした相対速度の増加に伴う空気浮上刃の増加に
対する考慮が充分なされていなかった。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すること、言
い換えれば、高速においても磁気ヘッドの空気浮上を抑
止できるとともに、磁気ヘッドと媒体の摺接面を安定し
て平行に摺接保持することができ、しかも生産加工が容
易な摺接面形状の磁気ヘッドを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、磁気ヘッドの摺接
面の形状を、磁気ギャップが配置された中央領域は走行
方向に対し前後・左右対称に中心部から離れるにつれて
漸次縮幅された形状の平担面とし、これの平担面を囲む
領域は滑らかな曲率をもって面取りしてなる磁気ヘッド
としたものである。

〔作用〕

このように構成することにより、すなわち媒体流入側の
平担面の幅を先端に向うにつれて小さくしたことから、
摺接面の間隙に空気が流入しても平担面部の両側へ流出
する成分が大きくなり、摺接面間隙の空気圧上昇が抑制
され、これによりヘッドの浮上刃が低減される。一方、
媒体流出側の平担面も対称的に後端に向うにつれて縮幅
したことから、摺接面の間隙に流入した空気の流出点が
走行方向中心部から流出端にわたって分散されるので、
空気流出に伴う負圧発生が低減され、これにより負圧に
よるヘッドと媒体間に作用する吸引力（反浮上刃）が低
減されることになる。

しかして、ヘッドの媒体流入端における浮上刃が低減さ
れる反面、媒体流出端における浮上刃が相対的に増大す
ることになり、ヘッド全体からみると、ヘッド中央に作
用される押付力の作用点のまわりに、媒体流入側の浮上
量を低減するようなモーメントが生じる。これによって
、媒体流入側の浮上量ｈ１と流出側の浮上量ｈ２との差
が小さくなり、さらにこれによってくさび効果により発
生する浮上刃が減少し、理論的にはｈ□＝ｈ２になると
浮上刃は零になる。

つまり、本発明の磁気ヘッドによれば、ヘッドと媒体の
相対速度の大きさに拘らずヘッドの摺接面を媒体面に対
して平行に摺接保持する自己復元力が作用することにな
り、自動的に浮上刃が低減されるので接触が良好に保た
れ、高密度記録再生の性能が向上されることになる。

また、平担面の形状が前後・左右で対称形となっている
ため、面取り加工が極めて容易に行なえることになる。

また、ヘッド流出側の負圧が低減されることから、ヘッ
ドが媒体面に強くあたることがなくなり、媒体の寿命が
増大されることになる。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例のヘッド摺接面形状を示す。

図において第２図従来例と同一機能・構成を有するもの
については同一符号を付して説明を省略する。図から明
らかなように、本実施例が第２図従来例と異なる点は、
平担面部の形状が異なる点にある。

すなわち、第１図に示すように、平担面部３０ａ、ｂの
平担面形状は磁気ギャップ１２ａ位置を基準として走行
方向Ｂの前後対称に、また溝１５を基準として左右対称
に、また中心位置から離れるに従って漸次縮幅された形
状とされている。磁気ギャップ１２ａを含む平担面部３
０ａを例にとって説明する。平担面３０ａは輪郭３２　
（ａ、ｂ。

ｃ、ｄ、ｅ）に囲まれた平面度０．３μｍ以下の鏡面加
工された面となっている。

平担面部３０ａの幅は、ヘッド１０の媒体走行方向Ｂに
沿った中央で最大となり、媒体流入側及び媒体流出側に
向かって輪郭３２ｂ、３２ｄのように対称かつ直線状に
減少されている。輪郭３２Ｃは輪郭３２ｂと３２ｄを滑
らかに繋ぐように半径の大きな円弧又は複数の円弧の合
成曲線より成る。媒体流入端の輪郭３２ａ、及び媒体流
出端の輪郭３２ｅは、媒体２に局部的な力が作用しない
よう特に滑らかに面取りし、輪郭３２ｂ又は３２ｄと繋
ぐ。ヘッド１ｏの中央部の溝１６をへたてた反対側の平
担面３０ｂは、溝６に対して上記平担面３０ｂと鏡面対
称に形成される。なお、上述した輪郭３２の概念は、平
担面部３０ａ、ｂとその周囲の面取り部３４．　ａとを
区別するためｃ５用いた境界を意味し、具体的には２光
束干渉顕微鏡等によりｍ祭される干渉縞により計測され
る。従って、輪郭３２は角ぼっておらず、滑らかな曲面
になっている。さらに、周辺の面取り部３４ａは、ヘッ
ド１０と媒体２の接触が平担面の輪郭付近で起きても媒
体２に傷をつけないように、輪郭部分、平担面を滑らか
につなぐ曲面状に形成する。この面取り作業は、通常平
担面の研摩仕上げを行ったあと行われ、平担面に傷をつ
けずに滑らかな曲面を作らくてはならないので、一般に
困難な作業とされている。この面取り加工では、ヘッド
１０を回転させ、テープ状あるいはディスク状の柔らか
い研磨材に押しっけて加工する方法が一般的であリ、加
工面の形状がヘッド１０の媒体走行方向Ｂ軸及びその直
交軸に対して対称であることが望ましく、生産容易で加
工精度が出しやすい。この点、本実施例の平担面形状は
その条件を満たしており、大量生産に適した形状となっ
ている。

ここで、本実施例のヘッド１０を適用した場合の媒体２
との摺接動作について第５図、第７図を用いて説明する
。第７図はヘッド１０の一方の平担面部３０ｂと媒体２
の摺接面間の空気圧力分布を模式的に示したものであり
、第６図従来例に対応するものである。なお、この圧力
分布は平担面部３０ａについても同様であり、鏡面対称
となる。

また、第５図はヘッド１０や媒体２の振動等がきっかけ
となり浮上した場合の過渡状態を示している。図では媒
体流入側の浮上量ｈ１は媒体流出側の浮上量ｈ２より大
きく、いわゆるハードディスク装置の浮」二形ヘッドと
同様の浮上姿勢を仮定した。第５図のように浮上した場
合の空気圧力分布は第７図中点線２００で表わす。図か
らも明らかなように、本実施例の平担面の形状効果によ
り、媒体流入側の圧力上昇２０２、及び媒体流出側の負
圧は小さく抑えられている。また、浮上刃の合力２０８
は従来例の半分以下と小さいだけでなく、合力２０８の
作用点が、平担面の中央よりも媒体流出側に偏る。した
がって、ピボット９による押付力２８の作用点（ヘッド
１０のほぼ中央）９まわりにヘッド１０を媒体面と平行
にしようとするモーメントが働く。この結果ヘッド１０
は媒体面とほぼ平行の位置でバランスする。このバラン
スした場合の空気圧力分布は第７図中実線２１０で示さ
れる。媒体流入側及び流出側の面取り部３４ａによる圧
力上昇値２１２，２１４、及び負圧値２１６は過渡状態
と大きな差はないが、全体的な圧力の減少により、合力
２１８はより一層小さくなっている。したがって、浮上
合力２１８よりも押付力２８を大きく設定しておけば、
ヘッド１゜は媒体２に対して浮上することはなく、媒体
２の表面粗さの突起部分に接触した状態で安定に走行さ
せることができる。

また、浮上合力２１８が従来より小さいため、押付力８
ａも従来より小さくすることができ、媒体２の走行トル
クの低減、ヘッドの過渡状態における媒体２どの点接触
時の局部応力の低減等の効が得られる。勿論対向するヘ
ッド１０６についても同様のことが言える。

さらに、媒体２を従来より高速で走行させた場合を考え
ると、本実施例のヘッド１ｏでは、空気圧力分布は第７
図と相似になり、過渡状態の浮上合力２０８はより大き
くなるから、ヘッド１ｏを媒体２に平行に保とうとする
効果はより大きくなる。その結果バランスした定常状態
での浮上合力の増加を効果的に抑えることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ヘッド摺接面の
平担面部の形状を、相対的な走行方向に対して前後・左
右が対称で、かつ中心部から離れるにつれて漸次縮幅し
たものとしたことがら、媒体流入側の空気流入による浮
上力が低減されるとともに、媒体流出側の空気流出によ
る反浮上カが低減され、これによってヘッドを媒体に対
して平行に保持する自己復元力が作用し、さらにくさび
効果によるヘッド浮上刃が減少されることになる。

この結果、高速相対速度においてもヘッドの空気浮上を
抑止できるとともに、ヘッド摺接面を媒体面に対して安
定して平行に摺接保持でき、高記録密度の記録・再生を
高い信頼性をもって行なうことができるという効果があ
る。

また、ヘッド摺接面の形状が中心に対して対称形である
ことから、面取り加工などの加工が極めて容易になると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のヘッド摺接面形状を示す図
、第２図はフロッピーディスク装置のヘッド支持装置の
一例を示す斜視図、第３図（Ａ）と（Ｂ）は従来例のヘ
ッドのそれぞれ正面図と摺接面形状図、第４図は第３図
（Ｂ）図示ＩＶ−ＴＶ線における断面図、第５図はヘッ
ドの空気浮上を説明する図、第６図は従来例のヘッド平
担面部の空気圧力分布図、第７図は第１図実施例のヘッ
ド平担面部の空気圧力分布図である。 ２・・・磁気記録媒体、 １０　、１０　ａ　、　１０　ｂ−磁気ヘッド、１３・
・・磁気コア、 １２ａ、１２ｂ・・・磁気ギャップ、 １４　、１４　ａ　、　１４　ｂ　−Ｘライダ、１５・
・・溝、 ３０　、３０　ａ　、　３０　ｂ　−平担面部、３４　
、３４　ａ　、　３４　ｂ−面取り部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気記録媒体に押圧接触させて配置されかつ相対
   的に摺接走行させて用いられる磁気ヘッドにおいて、前
   記磁気ヘッドの摺接面の形状を、磁気ギャップが配置さ
   れた中央領域は走行方向に対し前後・左右対称に中心か
   ら離れるにつれて漸次縮幅された形状の平担面とし、こ
   の平担面を囲む領域は滑らかな曲率をもって面取りした
   ことを特徴とする磁気ヘッド。