JPH04186574A - 浮動型磁気ヘッド - 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 本発明は磁気記録ハードデイヌクの記録再生に用いられ
る浮動型磁気ヘッドに関する。

従来の技術 近年、コンピュータの外部記憶装置に対する高容量化お
よび処理速度の高速化の要請は益々高まり、以前から使
われてきたフロッピー磁気記録ディスク駆動装置に代わ
って薄膜磁気記録ディスク駆動装置が急速に使用され始
めている。

以下図を用いて従来の薄膜磁気記録ディスク駆動装置の
構成について説明する。

薄膜磁気記録ディスク駆動装置はフロッピー磁気記録デ
ィスク駆動装置と異なシ、通常１枚または複数枚の薄膜
磁気記録ハードディスクを装置内部のモータースピンド
ルに固定して外部環境から隔離した状態で用いる構造に
なっていた。

第７図は従来の薄膜磁気記録ディスク駆動装置の構成図
であり、１は磁気ディスク、２は磁気ヘッド、３はへラ
ドアーム、４はスピンドル、５はヌピンドルモータ、６
はキャリッジ、７は可動コイル、８は永久磁石である。

第８図は代表的な薄襖磁気記録デイヌク１の断面図で、
一般に薄膜磁気記録ハードディスクは、アルシミニウム
合Ｍｌの基板９に通常ニッケル・リンめっき膜１ｏを被
着したその上に感性金属合金または磁性金属酸化物等の
薄膜からなる金属磁性膜１１を形成し、その上に保護膜
１２を形成し、さらに潤滑嘆１３として潤滑剤を塗布し
ている。基板９の表面にはテクスチャと呼ばれる同心円
状の溝が数多く円周方向に付けられている。テクスチャ
の半径方向のピッチは磁気ヘッドのトラック幅に比べて
非常に小さく、また、溝の幅や深さは均質ではなく、表
面の半径方向の平均中心線粗さＲａが約５０から２００
人が一般的である。この上に金属磁性膜１１が、ヌパッ
タ法、蒸着法、メツキ法等により、通常６００から４０
００人の厚みで成膜されるため、テクスチャの溝に関係
なく、ディスク表面上に均質にしかも連続に成膜される
。保護膜１２としてはカーボンが良く使われ、また、最
表面に有機材料から成る潤滑剤が塗布される。

情報を記録再生するための磁気ヘッドは、通常、浮動型
磁気ヘッドと呼ばれる磁気ヘットが用いられる。第９図
に′４動型磁気ヘッドの一例として、モノリシック型ヘ
ッドの基本的構造、第１０図に浮動中の磁気ヘッドと磁
気ノ・−ドディスクの相対関係を示す。第９図において
、１４は浮上面、１６はトラック部、１６はギャップ゛
、１了ばへットコア、１８はコイル、第１０図において
、１９はＳ気ヘッドを組み込んだヘンドヌライタ、２０
は磁気ハードディスク基板、２１は磁気ハードディスク
磁性層、２２は押し付は力、２３は空気流、２４は磁気
ハードデイヌク２０の運動方向を示す。通常、浮上面１
４は極力平坦に作られておシ、中心線平均粗さＲａは数
人、全面の平面度としてのＰ／Ｖ値はＳＯＯÅ以下とな
っている。浮動型磁気ヘッドとしては、このほかにギャ
ップが浮上面に取り付けられるコンポジット型ヘッド、
または、ギャップが浮上面側面に取り付けられる薄膜ヘ
ッド等がある。

以上のように構成された浮動型磁気ヘッドについて、以
下その動作を説明する。

まず、非動作時において、ヘッドはディスクの表面に接
触した状態で静止しているが、起動時にはディスクの回
転開始と共にディスク面上を摺動しながら浮上状態に至
り、動作中は０．１５μｍないし０．４μｍの浮上量で
デイヌクと接触することなく飛行する。まだ停止時には
、起動時と逆にディスクの回転速度の低減と共に摺動し
ながら停止にいたる。このような方式をコンタクト・ス
タート・ストップ（ＣＳＳ）方式と呼ぶ。しかしながら
この方式による起動停止の繰り返しによシ、ディスク表
面の潤滑性能が劣化して、ディスクとヘッドの間での摩
擦係数が大きくなシ、スピンドルモータ６が始動しにく
くなる。または、ひどい場合には保護膜１３や金属磁性
膜１１が破損してしまうクラッシュと呼ばれる現象が発
生する場合がある。通常の仕様では、Ｃ８Ｓの２万回な
いし３万回の繰り返しに対して充分な余裕を持って、ス
ピンドルモータ５が始動できるようにモータのトルクの
大きさ、およびディスク表面の潤滑特性を確保するよう
に設計している。

しかしながら記録容量の高容量化に伴い、記録再生の効
率を高めるため、磁気ヘッドの浮上量の低減が要望され
ており、従来ｏ、１５μｍないし０．４μｍであった浮
上量が０．１μｍ以下になろうとしている。この場合、
低浮上量になるにしたがって、Ｃ３Ｓ時に浮上に至るま
での摺動の時間および停止に至るまでの摺動の時間が長
くなり、保護膜１２と金属磁性膜１１の摩耗や破損の機
会が増加する。また、パーソナルコンピュータの軽量化
が進み、ポータプル型のものが可能となっただめ、電力
節減のため、頻繁にディスク駆動装置の起動停止を行う
ような設計に移行し、Ｃ８Ｓ回数を１０万回保証しなく
てはならないような要請も出てきた。

Ｃ３Ｓを繰り返した後の摩擦係数を決める要因としては
、ディスク駆動装置について言えば、スピンドルモータ
６が定常回転数（たとえば３６００ｒｐｍ）に達するま
での時間、逆に定常回転数から停止に至るまでの時間に
大きく依存する。また、ディスクに関して言えば、テク
スチャ形状、力一ボン膜質、潤滑剤性能等に左右される
。ヘッドに関しては、上述のように定常回転での浮上量
が少なくなると、摩擦係数が増加しやすい。さらに最近
では、Ｃ３Ｓ特性はヘッドの形状にも大きく依存するこ
とが明かになってきており、たとえば、公開特許公報子
１−２５１３０８にて提案されている方法によれば、浮
動型磁電ヘッドの磁気記録媒体と対向する面を逆スパツ
タし、結晶粒界に沿った段差を設けることにより、Ｃ８
Ｓ特性を著しく向上できるとしている。その理由はヘッ
ドの摺動面に山と谷が適度な段差を有し、かつ、適度な
ピッチで繰シ返されることに↓シ、ヘッドとデイヌクと
の摩擦係数が低下するということである。

また、同じく公開特許公報昭５２−９６０１２゜昭５９
−１９３５８０．昭６１−２０４３８４等では、ヘッド
の摺動面を単に荒して、Ｃ３Ｓ特性を向上させることを
目的としている。さらに、Ｕ。

Ｓ、Ｐａｔｅｎｔ　４２８５０１９によれば、浮動型磁
気ヘッドの磁気記録媒体と対向する面をヘッドの走行方
向に凸型に曲率を持たせることにより、Ｃ８Ｓ時や記録
再生時におけるヘッドの破損確率が軽減されることが提
案されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の従来の構成では、製作が煩雑である
、または、Ｃ３Ｓ等の特性が不充分であるという問題点
を有していた。たとえば、上記公開特許公報子１−２５
１３０８の方法では、Ｃ３Ｓの繰り返しに対する耐久性
は向上するが、逆スパツタ法により製作するため、記録
用の磁束を発生させ、かつ、磁気記録媒体からの磁束を
再生する部分としてのギャップ部が逆スパツタから免れ
ることが難しく、したがって、記録再生の効率が劣化し
やすい。また、真空チャンバー内で逆スパツタするため
、−度に多量のヘッドを処理できず、量産性に劣るとい
う欠点を有している。また、公開特許公報昭５２−９６
０１２．昭５９＝１９３５８０、昭６１−２０４３８４
　、ｔＪ、Ｓ。

Ｐａｔｅｎｔ　４２Ｂ５０１９等によれば多少のＣＳＳ
特性の向上は計られるが、Ｃ５Ｓの１０万回の繰り返し
を保証できるほど充分ではない。

本発明は上記従来の課題を解決し、Ｃ８Ｓの繰り返し回
数を向上させる浮動型磁気ヘッドを提供するのを目的と
する。

課題を解決するだめの手段 本発明は、上記の目的を達成するため、磁気記録媒体と
対向するヘッド浮上面上の、前記磁気記録媒体との相対
運動方向と直交する断面との成す線分の最高の点を前記
磁気記録媒体上に投影した線が前記磁気記録媒体との相
対運動方向と平行しないように構成され、また必要に応
じ、磁気記録媒体と対向する浮上面が磁気記録媒体の相
対運動方向に正の曲率を有する構成も可能で、さらに必
要に応じ、空気の流入端（リーディング・エッジ）側に
平坦なテーパ一部を設ける構成となっている。

作　　　用 本発明は上記した構成により、Ｃ８Ｓ時のヘッドが摺動
状態から浮上状態に至る過程、または、浮上状態から、
摺動状態を経て停止に至る過程において、ヘッドの走行
方向の傾斜姿勢（ピッチング姿勢）が変化してゆく際、
ヘッドとディスクとの接触点がディスクの半径方向に移
動してゆくため、Ｃ８Ｓの繰り返しにおいてディスク上
の同じ場所を摺動する確率が減少する。

実施例 第１図ないし第４図に本発明の一実施例の浮動型磁気ヘ
ッドの構成を示す。各々の図において、１４はヘッド浮
上面、１６はトラック部、１６はギャップ、１７はへラ
ドコア、１８はコイル、２６は磁気記録媒体との相対運
動方向に直交する断面とヘッド浮上面１４との成す線分
内での最大高さの点を結んだ線、２６は流入端（リーデ
ィング・エッジ）側に設けた平坦なテーパ一部である。

各々の図の差異は、第１図は浮動面上の最高の点を結ぶ
線が対角線に沿って連カリ、しかも、テーパ一部を有し
ないもの、第２図は浮動面上の最高の点を結ぶ対角線に
沿って連な９、しかも長手方向に凸状の湾曲を有し、か
つテーパ一部を有しないもの、第３図は第１図に対して
ヘッド浮上面１４の空気流入端側にテーパ一部２６を設
けたもの、第４図は同じく第２図に対してヘッド浮上面
１４の空気流入端側にテーパ一部２６を設けたものであ
る。

以上のように構成された本実施例の浮動型磁気ヘッドに
ついて、以下その動作を説明する。

Ｃ８Ｓ時に、停止状態から摺動を開始するとき、まず、
浮上面の空気流入端において、デイヌク表面との当接摺
動を生じている。速度が速くなるにしたがって、少しず
つ空気流入端側か持ち上がり、浮上面上でのディスクと
の接触点が徐々に流出端側に移動し、最後に、流出端に
て摺動したあと、浮上に至る。この過程において、第５
図ａ７いしＣに示したように、磁気記録媒体との相対運
動方向に直交する断面をたとえば空気流入端側から見た
場合、ディスクとの接触点は図ａから図Ｃへと徐々に横
方向に移動してゆくことになる。また、本実施例では、
ディスクにヘッドを装着したとき、たとえば二つの浮上
面上の対角線がディスク外周側から内周側に向かうよう
に方向を決めている。

このことにより、摺動時に発生する摩耗粉がディスク外
周に寄せられるので、現在走行中のトラ、。

りから摩耗粉を排除するので、ディスク表面またはヘッ
ド浮上面にこすりつけられて凝着することがない。さら
に、本方法により、最大高さの点を結んだ＠２５を境界
として、テーパ一部が新に設けられたのと同等な効果を
生じ、ヘッドのティスフ内周側の浮上量を高める効果が
あり、本来ヘッドの内周側と外周側の周速の違いにより
外周側の浮上量が高くなるという不具合いを相殺する働
きがある。第１図ないし第４図に示した本実施例では、
浮上面全体捷たはテーパ一部を除いた浮上面の対角線に
沿って接触点が移動してゆく例を示したが、これは円弧
状またはジグザグ状に移動してもよい。

ヘッドとディスクの接触の仕方は、ヘッド浮上面におい
て通常、直径約１μｍの接触点が、１平方間の面積中に
２０個程度存在してヘッドの荷重を支えていると言われ
ている。したがって、このような領域の平均的高さが最
高（ディスク１に接触または最接近する）となる領域を
結ぶ線を浮動型磁気へ、ドと磁気記録媒体との相対運動
力向と異なるように配置するのが本発明の基本的なポイ
ントとなる。

つぎに本実施例に記載の浮動型磁気ヘッドの製造方法を
示す。加工の途中工程までは、現在、使われているフェ
ライトのモノリシリソク型浮動型磁気へノドの作り方と
全く同様である。これらのヘッドの最終仕上げにおいて
、浮上面全体あるいは、テーパ一部を除く浮上面を、対
角線を中心として、両側に各々３ｏ分ずつの角度をもっ
てＧＣ（グリーンカーボネイト）のグラインダーにて研
削し、傾斜面を作る。このとき、長手方向と直交する断
面と浮上面との成す線分内でこの対角線の位置が端面よ
シ約１μｍ高くなる。この後、対角線の高さが約５００
人の値になるまで、ラップ法にて研磨する。この場合、
浮上面上の最大高さ点をつなぐ線は複雑な形状になって
もよい。ランプ時にヘッドの固定を柔軟にすることによ
って、長手方向にゆるやかな凸形状にすることもできる
。

第５図にヘッドの空気流入端側から見たヘッドの象磁気
記録媒体との相対走行方向とに直交する断面図を示した
。図においてａは流入端側、ｂは中火部、Ｃは流出端側
の断面を示し、図の右側が磁気記録媒体の外周１閘とす
る。いずれもトラック部１６は常に浮上部１４より、僅
か低くなっている。

以上を集約すると本実施例は磁気１ｉｉｌｌ！録媒体と
対向するヘッド浮上面の、前記磁気記録媒体との相対運
動方向と直交する断面との成す線分の最高の点（磁気記
録媒体に最接近する点）を前記磁気記録媒体上に投影し
た線が前記磁気記録媒体との相対運動方向と平行しない
ように浮動型磁気ヘットは構成されていることになる。

つぎに、第６図に、Ｃ３８１０万回繰シ返し時の摩擦係
数を従来の技術のヘッドを用いた場合と本特許の方法を
用いた場合と比較して示した。

Ｃ８Ｓ特性の測定条件は、常湿常湿、クラス１０００の
環境下で行い、ヘッド停止から定常回転（３６００ｒｐ
ｍ　）までに要する時間を２秒、定常回転から停止に至
るまでに要する時間を７秒とした。ヘッドの浮上量は定
常回転時に０．２μｍであり、ヘッド荷重は、９．６ｇ
のものを用いた。これより、わかるように、本実施例の
方法にょシ、ｃｓｓ１ｏ万回の繰り返しの後でも初期の
低摩擦係数値とほぼ同じ値を保つことができた。

以上のように本実施例によれば、Ｃ３Ｓ時において、動
作開始時には、ディスクとヘッドとの接触点がデイヌク
の外周側から内周側に移動し、逆に停止時には、接触点
が内周側から外周側に移動するため、ディスク表面上の
同じ半径位置を繰り返し痛めつける確率が減るため、Ｃ
９Ｓ繰り返し後の摩擦係数を低く保つことが可能である
。

なお、本実施例では、フェライト材によるモノリシック
型ヘッドを製作して、評価を行ったが、他の浮動型ヘッ
ド、たとえば、チタン酸カルシウム（Ｃａ−７１０３）
やアルチック（Ａ１２０３’ＴｉＣ）などの材料を用い
た二本レールのコンポジッ）５あるいは薄膜磁気ヘッド
でも同様の効果が得られた。さらに、第１図〜第４図に
示したように浮上面上の突起部が対角線に沿ってまっす
ぐに２水平行に連なるもの以外に、ハの字の形になるも
のや、円弧状になるもの、まだは不規則な線に沿って連
なるものを用いても同様の効果を得ることができた。

発明の効果 本発明は以上説明したように、磁気記録媒体と対向する
ヘッド浮上面上の、前記磁気記録媒体との相対運動方向
と直交する断面との成す線分の最高の点を前記磁気記録
媒体上に投影した線が前記磁気記録媒体との相対運動方
向と平行しないように構成されたことにより、Ｃ８Ｓ時
の−・ノドが摺動状態から浮上状態に至る過程、−また
け浮上状態から摺動状態を経て停止に至る過程において
、ヘッドの走行方向の傾斜姿勢（ピッチング姿勢）が変
化してゆく際、ヘッドとディスクとの接触点がデイヌク
の半径方向に移動してゆくので、Ｃ８Ｓの繰シ返しにお
いてディスク上の同じ場所を摺動する確率が減少するた
め、Ｃ８Ｓを１０万回繰り返しても摩擦係数が増加しな
いという効果がちる浮動型磁気ヘッドを提供する実用効
果の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の浮動型磁気ヘッドの一実施例の斜視図
、第２図は同じく他の実施例の斜視図、第３図は同じく
さらに他の実施例の斜視図、第４図は同じくさらに他の
実施例の斜視図、第５図ａ〜Ｃは同じくそれぞれヘッド
の流入端、中央部。 流出端での磁気記録媒体との相対走行方向と直交する断
面を示す断面図、第６図は本実施例と従来例のＣ８Ｓの
繰り返し回数と摩擦係数との関係を示した比較図、第７
図は従来例の薄膜磁気記録デイヌク駆動装置の構成を示
す側面図、第８図は薄膜磁気記録ディスクの断面図、第
９図は従来例の浮動型磁気ヘッドの基本的構造を示す斜
視図、第１０図は浮動中の磁気ヘッドと磁気ハードデイ
ヌクの相対関係を示した側面図である。 １・・・・・・磁気ディスク、２・・・・・・磁気ヘッ
ド、１４・°°・パ浮上面、１５・・・・・・トラック
部、１６・・団・ギャップ、１９・・・・・・ヘッドヌ
ライダー、２６・・・・・・浮上面上の最高点の連続線
、２６・旧・・テーパ一部、２了・・・・・・磁気ヘッ
ドの流入端での断面、２８・・・・・磁気ヘッドの中央
部での断面、２９・・・・・・磁気ヘッドの流出端での
断面。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　　明　ほか２名？−、
Ｂ４ツーへ・ノ＼！ 計−４ｈｉ Ｉ５　・・νうす？！Ｉ５ 第２図 ト　　　　　　　　　　　　０ 味　　　　　　　　法 ａ′＞９ ０ｃ″′

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気記録媒体と対向するヘッド浮上面上の、前記
   磁気記録媒体との相対運動方向と直交する断面との成す
   線分の最高の点を前記磁気記録媒体上に投影した線が前
   記磁気記録媒体との相対運動方向と平行しないように構
   成された浮動型磁気ヘッド。
2. （２）磁気記録媒体と対向するヘッド浮上面が前記磁気
   記録媒体との相対運動方向に正の曲率を有するゆるやか
   な凸形状になっている請求項１記載の浮動型磁気ヘッド
   。
3. （３）磁気記録媒体と対向する浮上面の空気の流入端（
   リーディング・エッジ）側に平坦なテーパー部を有する
   請求項１または２記載の浮動型磁気ヘッド。