JPS6396723A - 磁気デイスク装置 - 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】 ［利用分野］ 本発明は可撓性の磁気記録媒体をディスク本体に用い、
磁気ヘッドを押し当てつつ記録・再生する磁気ディスク
装置に関し、更に詳しくは、高密度記録を実現させるヘ
ッドとディスクの当たりの安定した磁気ディスク装置に
関する。

［従来技術］ 上述の磁気ディスク装置はフロッピーディスク。

マイクロフロッピー等として周知であり、コンピュータ
の補助記憶装置として多用されている。

コンピュータの高性能化と共に、上記磁気ディスフ装置
の記録の高密度化への要求は益々強くなっている。

この対策として、サーボ方式によるトラックの高密度化
、高密度記録可能な磁気記録媒体の開発等が行なわれて
いる。

特に後者においては、従来の塗布型磁気記録媒体の改良
の他、磁気記録層が強磁性金属薄膜であるＩｌｌ型磁気
記録媒体、更には特公昭５Ｂ−９１号公報等に開示の垂
直磁気異方性を有するコバルト系合金薄膜等の垂直磁性
層に記録する垂直磁気記録媒体等多くの提案がなされ、
その実用化が待たれている。

中でも垂直磁気記録方式はその高密度記録特性から磁気
ディスク装置での実用化が期待され、既に多くの提案が
なされている。そのヘッドにおいても当初の主磁極と補
助磁極とを媒体の両側に対向配置した両側ヘッドに対し
、操作性の優れた主磁極の側部に補助磁極を配した片側
ヘッドが提案され、更に特開昭６０−２９９０９％公報
、特開昭６１−７３２１１号公報等の如く、その高感度
化、安定化等実用化への改善が提案されている。

［発明の課題及び目的］ 本発明者らは、かかる現状に鑑み、特に前述のコバルト
系合金薄膜を用いた垂直磁気記録媒体を用い、片側ヘッ
ドの磁気ディスク装置の実用化を検討してきた。

そして、かかる磁気ディスク装置において高記録密度を
達成するためには、ヘッド／媒体間のスペーシングを最
少にして、安定均一にし、所謂良好なヘッド当りを確保
することが特に重要であることがわかった。

従ってそのために、ヘッド／媒体間の接触状況を詳細に
検討した。

その結果充分接触していると考えられる磁気ヘッドとデ
ィスク本体との接触部において、ヘッドとディスク本体
の接触はディスク本体の半径方向では予期した様に接触
しているが、ディスク本体の走行方向すなわち円周方向
においては、ヘッドにディスク本体が流入してくる側（
上流側）でディスク本体の回転スピードの上昇と共にス
ペーシングが新たに生じる事が判った。

この現象は、記録再生特性面から見ると高密度記録上大
きな障害となるものであり、前述の塗布型も含めた各種
の高密度磁気記録媒体の実用化に際しては、まず前述の
スペーシングの小さい安定したヘッド当りを有するヘッ
ドシステムの確立が必要であることがわかった。

本発明は、かかる観点からなされたものであり、高密度
記録に必須の、ヘッド当りの安定した磁気ディスク装置
を目的としたものである。

［発明の構成及び作用］ 上述の目的は以下の本発明より達成される。すなわち本
発明は、可撓性の磁気記録媒体からなるディスク本体を
、対向配置した磁気ヘッドとパッドで所定接圧になるよ
うに挾んで、記録再生する磁気ディスク装置において、
磁気ヘッドは、その変換部がその摺動面とディスク本体
との静止時の接触中心点よりディスク本体走行方向にお
いて下流側の摺動面に設けられていることを特徴とする
磁気ディスク装置である。

そして、その最適位置は規格等で定められたディスク本
体の規定回転速度で回転時の最小スペーシング位置及び
その近傍である。

上述の本発明をそれに到る経過と共に以下説明する。

前述の片側ヘッドを用いた磁気ディスク装置におけるヘ
ッドとディスク本体の接触状況の検討を以下のようにし
て行なった。

第１図は本発明に係わるディスク装置のヘッド部の要部
とそのスペーシングの評価装置の側断面図であり、その
ドライブ装置は市販のミニフロッピーディスクドライブ
装置（ティアツク■製ＦＤＤ５Ａ）を用い、スペーシン
グ検討のため図示の通りその磁気ヘッドに替えてスペー
シングを評価できる透明ガラス体具体的にＢＫ７を用い
た目的の磁気ヘッドの摺動面と同じ曲率半径のダミーヘ
ッド２０をセットし、パッド３０は兎毛のフェルトを用
いた平面パッドとし、その摺動面はディスク本体１０の
自由回転時にディスク本体１０にこれを変形させない範
囲でできる限り接する後述の突き出し量±０＃の基準位
置になるようにパッド支持体３１を調整した。なお１は
へラドキャリッジ、２はへラドアーム１ａにセットした
ヘッド２０に抑圧荷重を付与するばねである。

ダミーヘッド２０の背後には、ディスク本体との接触状
況を評価するため評価装置４０が設けられている。なお
、この評価は、村富他、精機学会秋季大会４３５．　ｐ
、６１９　（１６８４）　、中村他、儒学技報Ｍ　Ｒ８
６−１６（１９８６）等による光干渉縞によるヘッド／
媒体間のスペーシング測定法に基いて行ったので、評価
装置４０は以下のように構成されている。

すなわち評価装置４０は光学顕微鏡からなり、その投光
口４２にセットした光源４１からの光によりダミーヘッ
ド２０に生ずる光干渉リングの形状及び色を観察口４４
に設置したテレビカメラ４３による観察録画とカメラ４
５による観察写真とにより記録し、評価できるようにな
っている。具体的には、光源４１にハロゲンランプを用
い、その光源４１を図示省略した制御装置により同期さ
せてパルス点灯し、ディスク本体１０のインデックスホ
ールから所定角度の位置を観察できるようにした。そし
てテレビカメラ４３からの信号は、ビデオテープレコー
ダに記録し、記録された信号を前記文献記載に従ってパ
ーソナルコンピュータで処理し、スペーシングを求める
ようになっている。なお図の４６はハーフミラ−０４７
はレンズである。

以上の構成により、以下のようにヘッド／媒体のスペー
シングを検討した。

すなわち、ディスク本体１０を薄膜型磁気記録媒体具体
的には以下のフレキシブル両面垂直磁気記録媒体とした
。すなわち、直径５．２５インチ、厚さ５０μｍのポリ
エチレンテレフタレートフィルムを基体とし、その両面
に０．５０μｍのニッケル鉄合金よりなる高透磁率の金
属薄層と、０．１５μｍのコバルト・クロム（クロム：
　２０ｗｔ％）の合金薄膜よりなる垂直磁気記録層１３
とを特開昭５７−１００６２７号公報と同様に対向ター
ゲット式スパッタ法で順次積層し、更にその上にコバル
ト金属をターゲットとした酸化性ガス雰囲気下の反応性
スパッタ法で２００人のコバルト酸化物の保護層１４を
積層したものである。

そして、ダミーヘッド２０に曲率半径３０ｊＩＩＩのも
のを用意し、ばね荷重４ｇでディスク本体１０のインデ
ックスホールから１８０°の位置がヘッド２０直下に到
達した時に光源４１の閃光を発するようにし、得られた
干渉縞よりヘッド／ディスク本体間のディスク本体１０
の円周方向のスペーシングを前述の通りパーソナルコン
ピュータで算出した。その結果を第２図に示す。

第２図によればディスク本体１０のスピードの上昇と共
にディスク本体１０の上流側のスペーシングが増大して
いる事が判る。しかし一方ヘッドの下流側ではスピード
によらず略一定の均一なスペーシングを示している事が
判る。又スピードによりスペーシングの最小位置が若干
変動していることがわかる。

又、次にこのガラスダミーヘッド２０を上流側にかたむ
けることによりヘッドとディスク本体の接触点をヘッド
の中央部より移動させた。その状態で前回と全く同様に
ヘッド／ディスク媒体間のスペーシングを測定算出した
。その結果は全く第２図と同様であって、中央部よりの
移動部は下流側で媒体と均一に接触している事及びスペ
ーシングの最小位置がスピードで変動する事が判った。

上述の知見から、ディスク本体と安定な接触が得られる
ヘッドシステムの磁気ディスク装置は、以下の通り特に
磁気ヘッドのディスク本体との摺動面においてディスク
本体を記録・再生する変換部をディスク本体との静止時
接触部の中心より下流側で接触させる様にする事により
達成されることがわかる。かかるヘッドの変換部とディ
スク本体とを良好に接触させるためには基本的には変換
部を前記中心より下流側にずらした位置になる様にヘッ
ドを作成する必要がある。しかし磁気記録においてはデ
ィスク本体面に対し変換部具体的に磁極を必ずしも鉛直
に位置ずける必要はないので従来と全く同じヘッドでヘ
ッドの摺動面に出ている磁極先端面がヘッド／ディスク
本体接触部の下流側に位置する様に、ヘッドを逆に上流
側に傾ける事によっても達成される。

なお、変換部具体的には垂直ヘッドの磁極先端部、リン
グヘッドのギツプ部を設ける下流側の領域は具体的には
ディスク本体の回転スピードによらずスペーシングが安
定した領域のことで、前記検討例では静止時接触中心か
ら５０μｍ〜１５０μ瓦下流の範囲となる。中でも、高
感度面から規定回転数での最小スペーシング位置が好ま
しい。

上述の本発明の磁気ヘッドの具体例を第３図に示す。図
は前述の片側型の垂直磁気ヘッド１００の例で、第１図
のドライブ装置のヘッドアッセンブリにおいてそのダミ
ーヘッド２０に替えてこの垂直磁気ヘッド１００をセッ
トすることにより本発明の磁気ディスク装置が得られる
。

図において１０は前述のフレキシブル両面垂直磁気記録
媒体からなるディスク本体である。

垂直磁気ヘッド１００は、高透磁率薄膜からなる主磁極
１０１の側部に補助磁極１０２を配し、主磁極１０１の
反対側及び補助！ｉｔｉｗＡ１０２のディスク本体１０
との対面部にアルミナチタンカーバイト（ＡＪ１２０ａ
　−Ｔｉ　Ｃ）等の耐摩耗性の良い摺動材からなる保護
部１０３．　１０４を設けた構成で、研磨によりディス
ク本体１０との摺動面は所定曲率の球面に形成されてい
る。そして主磁極１０１はディスク本体１０との静止画
接触中心点Ｏより下流側、本例では５インチＦＤＤの規
格回転数での最小スペーシング位置になるように配置さ
れている。前述の通り、本発明ではこの静止画接触中心
点０と主磁極１０１の摺動面に臨む位置との距離ｄが重
要で、最終仕様でのテストにより最もスペーシングが安
定し且つ小さい位置を選定することが好ましい。

なお、図の１０５は記録・再生用のコイル、矢印はディ
スク本体１０の走行方向く回転方向）を示す。

ところで、上述の摺動面にアルミナチタンカーバイトを
用いたものではディスク本体１０とヘッド１００共に実
用レベルの耐久性を有することを確認した。このよに本
発明によれば耐久性も含め実用レベルの性能を有する磁
気ディスク装置が実現される。

かかる磁気ヘッドの形状は、安定均一した上述の本発明
を満足させるものは平面パッドとの組み合わせにおいて
球面、楕円面等各種の曲面が用いられるが、前述の例の
ようにその作成上、好ましくは球面が用いられる。更に
好ましくは磁気ヘッドがディスク本体との摺動面が曲率
半径２０〜４０ａｍの球面である球面ヘッドである。曲
率半径が５０顛以上のものはディスクスピードの上昇と
共に媒体接触部中心にスペーシング（バブル）が生じ、
安定した均一な接触が得られないことがわかった。

この点はヘッドをパッドに押し付ける荷重を増加しても
変化はなかった。

曲率半径が４０８以下の球面ヘッドの場合は半径方向に
上述のスペーシングの発生のない非常に安定した接触が
得られることが見出された。その上、この安定した接触
を得るために必要なヘッドをパッドに押し付ける荷重も
広範囲に選択でき、耐久性に支障のない範囲で選択でき
ることが明らかとなった。

なおヘッドの曲率半径Ｒが２０ｍ以下と小さくなると、
ディスク本体との接触は均一になり良くなる方向である
が、ヘッドをパッドに押し付ける荷重を著しく小さくし
なければ面圧が大きくなり極圧となって媒体の損傷を招
き、耐久性の問題が生ずる。又一方該荷重を小さくする
と、回転に伴うディスク本体の振れの影響を著しく受は
結局は当りが均一でなくなる問題が生ずるので、磁気ヘ
ッドの摺動面の曲率半径は、２０Ｍ以上が好ましい。

ところで、パッドの接触面の位置はディスク本体のスピ
ンドルへのセット位置と同一平面にある位置をパッド突
き出し量±Ｏｓｍの基準位置として、基準位置よりディ
スク本体側へ突き出すとヘッドとディスク本体の安定な
接触を確保するのに有利であるが、この場合パッドのデ
ィスク本体への接触が強くなり、パッドによるディスク
本体の損傷が発生し易く、耐久性面では不利となり、パ
ッドは接触面が基準位置になるように配置するのが好ま
しい。

なお、上述の本発明においてヘッドをパッドに押し付け
る荷重は、１ｍ／ｓ〜５ＴｒＬ／Ｓの回転速度下で非常
に安定した接触が得られる点から８ｇ「以下、更に好ま
しくは４（ｌｒ以下の低荷重が好ましい。

ところで、本発明のディスク本体は、現在多用されてい
る周知の記録層が磁性粒子を含む塗膜で形成した塗布型
磁気記録媒体は勿論、非磁性支持体上に磁性金属薄膜よ
りなる磁気記録層を物理蒸着法等の薄膜形成手段により
形成した薄膜型磁気記録媒体を含め全ての磁気記録媒体
が適用できるが、後者の薄膜型磁気記録媒体において本
発明の効果は茗しい。例えば支持体としてはポリエステ
ル等の高分子フィルム等が、磁気記録層としては、ｃｏ
−ｐ系、Ｃｏ系、Ｑｏ−１”ｅ系、ＧＯ−Ｎｉ系、　ｃ
ｏ−Ｃｒ系、　Ｆｅ−Ｎｉ系等の公知のものを単層又は
多層に組合わせて使用出来る。そして、耐久性面から無
機物からなる保護層を設けることが好ましいが、かかる
無機物としては金属についてはＣｒ、Ｎｉ　、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｐｔ等及びこれらの合金等があげられ、セラミック
スについては各種金属及び合金の炭化物、窒化物、酸化
物等があげられる。これらの無機物の中で好ましいもの
は金属酸化物であり、特に好ましいものはアルミニウム
、珪素、コバルト、クロム合金などの酸化物である。

ところで、上述のディスク本体は通常の従来のフロッピ
ーディスクと同様にケースに収納された形で使用される
。

なお、ケースは従来公知の内面にライナーを有するもの
で、プラスチック例えば塩化ビニル樹脂が使用できる。

ケースの肉厚は特に限定されず、フレキシブルなケース
でも変形の少ないハードケースと言われるものでも良い
。

また、ライナーも公知のものが適用でき、例えば織布、
起毛布、不織布等の布状物があげられ、材質としてはコ
ツトン等の天然ａｕｇ、レーラン等の再生繊維、アセテ
ート等の半合成繊維、ポリプロピレン、ポリエステル、
ナイロン等の合成繊維等をあげる事が出来る。そして、
ライナーには、従来のフロッピーディスクと同様潤滑剤
を含浸させることが好ましい。かかる！２１潰剤として
は市販のＫ　ｒｙｔＯＸ■１４３−ＡＺ（デュポン社（
米国）製）等がある。

一方、パッド自体も、公知のフェルトからなるものでデ
ィスク本体との摺動面が平面なものがそのまま適用でき
るが、好ましくは天然ｍ維２合成繊維等の繊維よりなる
集合体であるフェルトであり、更に好ましくは天然ＩＪ
ＡＮ、中でも羊毛、兎毛等の獣毛である。

磁気ヘッドもディスク本体との摺動面が前述の条件を満
たせば、周知のリングベッドは勿論、垂直磁気記録方式
用の各種の垂直磁気記録用ヘッド等全て適用できる。

そして、上述の磁気ヘッドとパッドとをディスク本体の
両面に配置することにより両面の記録・再生を行なう両
面型の磁気ディスク装置となる。

なかでも磁気ヘッドとパッドとを同一の支持体上に並置
したヘッドブロックを一対用意し、このヘッドブロック
をディスク本体を挾んで夫々の磁気ヘッドとパッドか互
いに対面するように対向配置する構成が、従来の７Ｏツ
ビーデイスク装置のヘッド機構が利用できる磁気ヘッド
とディスク本体の接触が安定した両面タイプの磁気ディ
スク装置が実現できる点で好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係わるディスク装置のヘッド部の要
部とそのスペーシングの評価装置の説明図、第２図は検
討結果を示すグラフ、第３図は本発明に係わる垂直記録
磁気ヘッドの説明図である。 １０：ディスク本体　　２０：ダミーヘッド３０：パッ
ド　　　　１００：垂直記録磁気ヘッド１０１：主磁極 へ、、、　ド中１１〃゛油距Ａ龜 才Ｚ１Σ 川７３１１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可撓性の磁気記録媒体からなるディスク本体を、対
   向配置した磁気ヘッドとパッドで所定接圧になるように
   挾んで、記録再生する磁気ディスク装置において、磁気
   ヘッドは、その変換部がその摺動面とディスク本体との
   静止時の接触中心点よりディスク本体走行方向において
   下流側の摺動面に設けられていることを特徴とする磁気
   ディスク装置。 ２、変換部が規定回転時の最小スペーシング位置に設け
   られている特許請求の範囲第１項記載の磁気ディスク装
   置。 ３、磁気ヘッドは、ディスク本体との摺動面が曲率半径
   ２０〜４０ｍｍの球面である球面ヘッドであり、パッド
   は該摺動面が平面のフェルトからなる平面パッドである
   特許請求の範囲第１項若しくは第２項記載の磁気ディス
   ク装置。 ４、磁気記録媒体が薄膜型磁気記録媒体である特許請求
   の範囲第１項〜第３項記載のいずれかの磁気ディスク装
   置。 ５、磁気記録媒体が垂直磁気記録媒体であり、磁気ヘッ
   ドが片側垂直磁気ヘッドである特許請求の範囲第１項〜
   第４項記載の磁気ディスク装置。