JPH04298870A - 浮動ヘッドロードアンロード機構 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置に用
いられる浮動ヘッドスライダのロードアンロード機構に
関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置においては、磁気ヘッ
ドをその一端面に搭載した浮動ヘッドスライダが用いら
れている。浮動ヘッドスライダは、ディスクの高速回転
によって生じる高速な空気流の力学的効果によってディ
スク上を浮揚し、僅かな磁気ヘッドと記録媒体との間隔
を保ちながら記録再生を行う。そして、浮動ヘッドスラ
イダをディスクの表面突起やうねりに対して、常に、そ
のスペーシングを一定に保ちながら追従動作させるため
のジンバルスプリングによって、ピッチ，ロール，およ
びディスク面垂直の各方向に運動自在に保持されると同
時に、浮動ヘッドスライダの浮揚量を制御し、かつ、任
意の記録トラック上に磁気ヘッドを移動させるためのヘ
ッド支持を行うロードスプリングがジンバルスプリング
に付加される。

【０００３】一方、現在の磁気ディスク装置においては
、その起動停止方式として、ディスクの回転停止時には
浮動ヘッドスライダとディスクとが接触して設置され、
ディスクの回転を起動し、回転数の上昇と共に浮動ヘッ
ドスライダを浮揚させて通常のオペレーションを行い、
ディスクの停止時に、ディスク回転数が下がることによ
って、再び浮動ヘッドスライダをディスク上にランディ
ングさせる、いわゆるコンタクトスタートストップ（Ｃ
ＳＳ）方式がその主流である。ＣＳＳ方式では、浮動ヘ
ッドスライダとディスク表面は接触，低速摺動，離反，
低速摺動，接触の各段階を経て運転され、そのため摩擦
や摩耗の問題が発生することがあり、場合によってはそ
の摩擦摩耗が原因となってヘッドクラッシュが起こるこ
ともある。

【発明が解決しようとする課題】ＣＳＳ方式では、機構
の構成が簡単ですむという特長があるが、次のような問
題点を有する。

【０００４】すなわち、その第一は、ＣＳＳ時に不可避
的に発生する接触摺動の問題である。ディスクの回転数
が一定速以上に到達すれば、浮動ヘッドスライダには十
分な浮揚力が発生するため、浮動ヘッドスライダとディ
スク表面とは非接触に保たれるが、ディスクの回転開始
時直後には、浮動ヘッドスライダに働く浮揚力は小さく
、そのため、浮動ヘッドスライダとディスクには、接触
しつつ摺動する状態が発生する。このような接触摺動は
、ディスクの停止時にも発生し、この場合には、浮動ヘ
ッドスライダは流体潤滑状態から接触状態へと遷移する
。

【０００５】通常、浮動ヘッドスライダはセラミック等
の極めて硬度の高い材料を用いて作られている。それに
対し、ディスクは、磁気記録層を保護するためのカーボ
ン等で形成された保護膜や、浮動ヘッドスライダとの接
触摺動時にその摩擦抵抗を減じて摩耗を抑制するための
潤滑剤が表面に設けられているが、磁気記録の特性上そ
れらは薄膜で形成されることから、その硬度は浮動ヘッ
ドスライダに比して小さくなる。それ故、接触摺動時に
は、摩擦摩耗の問題があり、このとき生じる微細な摩擦
摩耗粉は、場合によっては、安定な浮動ヘッドスライダ
の運動を阻害し、ヘッドクラッシュに至ることも考えら
れる。

【０００６】また、第二の問題は、今後とも益々低浮揚
化が要求される浮動ヘッドスライダのスライダ潤滑面の
仕上げ精度は、極めて平滑なことが要求され、同時に、
ディスク表面も浮動ヘッドスライダの低浮揚量を阻害し
ない高い平面性が要求されることによって、ディスク停
止時に、浮動ヘッドスライダとディスクとが吸着する恐
れがあることである。一旦、吸着が起きると、摩擦力は
急激に増大しディスクの起動が困難となる。

【０００７】従って、以上の問題を回避するためには、
常に浮動ヘッドスライダとディスクの表面が常に非接触
で動作する、ディスク装置の起動停止方式が必要である
。それには、何らかの機構系によってもたらされる力に
よって、浮動ヘッドスライダ支持体に搭載される浮動ヘ
ッドスライダを磁気ディスク媒体表面に接近させる過程
を経るローディングと、浮動ヘッドスライダを磁気ディ
スク媒体表面から離反させるためのアンローディングが
必要となる。

【０００８】本発明の目的は、このような欠点を除去し
、浮動ヘッドと磁気ディスク媒体との完全な非接触起動
停止を実現するダイナミックロードアンロードを可能と
する浮動ヘッドロードアンロード機構を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、浮動ヘッドス
ライダと、この浮動ヘッドスライダを支える舌状の板ば
ねからなるジンバルスプリングと、このジンバルスプリ
ングをその一端に接合し、同時に前記浮動ヘッドスライ
ダに適切な加重を付加せしめる板ばね状のロードスプリ
ングよりなる浮動ヘッドスライダ支持体と、ロードアン
ロードアクチュエータまたはポジショナアクチュエータ
による前記浮動ヘッドスライダ支持体の移動運動によっ
て前記浮動ヘッドスライダを磁気ディスク媒体面上にロ
ーディングまたはアンローディングする浮動ヘッドロー
ドアンロード機構であって、ローディングまたはアンロ
ーディング動作のときに、前記ロードアンロードアクチ
ュエータまたはポジショナアクチュエータによって駆動
される前記浮動ヘッドスライダの磁気ディスク媒体面に
対する法線方向速度成分が、周波数領域でほぼ単一周波
数と見なされる正弦波の時間軸上に展開した部分関数と
して駆動パタンを生成し、前記ロードアンロードアクチ
ュエータまたはポジショナアクチュエータに電気的に接
合された駆動関数発生器を有することを特徴としている
。

【００１０】

【作用】本発明は、図１に示されるように、浮動ヘッド
スライダ２のロードアンロード時の運動速度を、ロード
アンロードアクチュエータ（ＤＣモータ）に電気的に接
合された駆動関数発生器１０によって得られる時間軸上
に展開された正弦波の部分関数として動作するアクチュ
エータドライバ９によって制御する。これにより、周波
数領域でほぼ単一の周波数特性をもった速度プロファイ
ルで浮動ヘッドスライダ２の空気潤滑面５を磁気ディス
ク媒体１の表面に接近または離反させ、ロードあるいは
アンロードを行うものである。

【００１１】従って、本発明は、浮動ヘッドと磁気ディ
スク媒体との完全な非接触起動停止を実現するダイナミ
ックロードアンロードを可能とする。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。

【００１３】第１図は、本発明に係わる浮動ヘッドロー
ドアンロード機構の一実施例を示す側面図である。本発
明の浮動ヘッドロードアンロード機構には数多くの構成
が考えられるが、ここでは最も基本的な構成によって説
明する。

【００１４】浮動ヘッドスライダ支持体は、浮動ヘッド
スライダ２とこの浮動ヘッドスライダ２を支えるジンバ
ルスプリング４と、このジンバルスプリング４をその一
端に接合し、同時に、浮動ヘッドスライダ２に適切な荷
重を付加する板ばね状のロードスプリング３と、スペー
サ６とからなる。なお、スペーサ６は図示せぬポジショ
ナ機構に剛結合されている。

【００１５】ロードスプリング３には、周知のように、
図１中に示されたＺ−（マイナス）方向に荷重が働くよ
うに初期荷重が加えられているが、その荷重はロードス
プリング３の一部に接触し、それを支える浮動ヘッドス
ライダ支持体支持アーム１１０によって保持される。図
１では、浮動ヘッドスライダ支持体支持アーム１１０は
、その断面が示されている。浮動ヘッドスライダ支持体
支持アーム１１０は、ロードアンロードアーム１１３の
一端に固定されているが、そのロードアンロードアーム
１１３は、その中央部において回転軸１１５によって回
転自由に保持される。ロードアンロードアーム１１３の
他端は、スチールベルト１１２を介してＤＣモータ出力
軸１１４に巻き付けられる。ＤＣモータ１１１は、アク
チュエータドライバ９によって駆動され、それにはさら
に、駆動関数発生器１０が電気的に結合されている。

【００１６】ロードアンロード機構として本実施例を見
た場合、図１は浮動ヘッドスライダ２はアンロードされ
ている状態を示している。浮動ヘッドスライダ２の空気
潤滑面５は、磁気ディスク媒体１の表面からスペーシン
グｈだけ離れて保持されている。このスペーシングｈは
、回転軸１１５を中心として、ロードアンロードアーム
１１３のＤＣモータ１１１側の一端がＤＣモータ出力軸
１１４の回転でスチールベルト１１２を介してθ方向に
揺動することによって、浮動ヘッドスライダ支持体支持
アーム１１０が図中Ｚ−方向に下がることで減少し、空
気潤滑面５がサブミクロンの隙間で磁気ディスク媒体面
上を浮揚する位置まで接近することで、浮動ヘッドスラ
イダ２はローディングされる。それと逆の過程がアンロ
ーディングである。

【００１７】このロードアンロード動作において、浮動
ヘッドスライダ２の運動を制御するのは、浮動ヘッドス
ライダ支持体支持アーム１１０である。この浮動ヘッド
スライダ２の運動は、ロードアンロード動作のヘッド媒
体インタフェース信頼性に大きく影響する。ここで、こ
の浮動ヘッドスライダ支持体が極めて剛な構造であるな
らば、浮動ヘッドスライダ２の運動と浮動ヘッドスライ
ダ支持体支持アーム１１０の運動とは、その変位量を除
いて同様の特性を示す。しかし、周知のように、浮動ヘ
ッドスライダ支持体は比較的柔軟なばね構造であるため
、場合によっては、それらの間の関係が崩れることにな
る。このことは、浮動ヘッドスライダ支持体支持アーム
１１０によって、浮動ヘッドスライダ２の運動を制御で
きない場合を示している。

【００１８】これをヘッド媒体インタフェースの観点か
ら考察すると、インタフェースの信頼性にはローディン
グあるいはアンローディング時の浮動ヘッドスライダ挙
動、とりわけ、スライダの運動速度が大きく係わってい
るため、浮動ヘッドスライダの運動制御、特に、その運
動速度が不可制御となると、もはやヘッド媒体インタフ
ェースの信頼性を保証できないことは明らかである。図
１で、アクチュエータドライバ９に電気的に接合されて
いる駆動関数発生器１０は、この浮動ヘッドスライダ支
持体支持アーム１１０の運動を、それによって生成され
る時間領域に展開された正弦波の部分関数によって、ア
クチュエータドライバ９を介して運動制御するものであ
る。

【００１９】図２はローディング動作時の浮動ヘッドス
ライダ支持体支持アームの運動速度を示しており、プロ
ファイルａは本発明の実施例に用いられる駆動関数発生
器によって生成された部分正弦波関数に従って制御され
たもの、プロファイルｂは一般の定加速度動作によって
実現される、速度の時間関数の様子を示すものである。 ここでは、浮動ヘッドスライダ２の目標動作速度、すな
わち、ローディング速度をＶｓとし、所望の速度が時刻
Ｔｐで得られることを示している。ここで、このような
プロファイルに沿って浮動ヘッドスライダ支持体支持ア
ーム１１０を動作させることを考えると、その時、浮動
ヘッドスライダ支持体支持アームに働く加速度、すなわ
ち、アクチュエータからの伝達力プロファイルは、本プ
ロファイルを微分したものに相当する。従って、プロフ
ァイルａでは正弦波状の力伝達となり、プロファイルｂ
では逆ステップ状の力伝達となることが容易に理解され
る。これを浮動ヘッドスライダ支持体に対する強制力と
考えると、浮動ヘッドスライダ部での応答は、強制力お
よび浮動ヘッドスライダ支持体の伝達特性によって決定
される。

【００２０】ここで、先に説明したように、浮動ヘッド
スライダ支持体は、ロードスプリングおよびジンバルス
プリングからなるばね系と、浮動ヘッドスライダの質量
系とのシステムと考えられる。従って、およそ数百ヘル
ツ程度の一次共振周波数を一般に有している。それゆえ
、浮動ヘッドスライダ支持体支持アーム１１０による駆
動伝達力の周波数特性によっては、その固有成分が浮動
ヘッドスライダ支持体の伝達特性によって増大され、浮
動ヘッドスライダ部では、大きな振動状態を示すことが
ある。

【００２１】この点についてさらに考察すると、図２の
プロファイルｂでは、逆ステップ状の力の時間関数であ
るため、周波数領域では極めて広範囲の周波数成分を有
していることは明らかである。それゆえ、プロファイル
ｂで運転した場合、浮動ヘッドスライダにはバネ質量系
の振動が発生し、安定したローディング速度制御が不可
能な場合がある。それに対し、プロファイルａでは、加
速領域では基本的に単一あるいはそれに近い形の時間関
数で、外力が定義されているため、基本的に単一周波数
成分しかもたない。従って、その固有周波数を浮動ヘッ
ドスライダ支持体システムの一次共振以外に設定するこ
とで、系の振動を抑圧した動作が実現できる。

【００２２】図３は、図２のそれぞれのプロファイルで
駆動した場合の、浮動ヘッドスライダのローディングに
至る変位の様子を示す図である。ここで、変位とは図１
にも示した浮動ヘッドスライダ２の空気潤滑面５と磁気
ディスク媒体１の表面との間の距離ｈをさす。それは、
浮動ヘッドスライダ２が完全にアンローディングされて
いる状態でのｈから、徐々にその量を減じ、磁気ディス
ク装置としての通常動作を行う浮動ヘッドスライダ２の
浮上高さｈｓに到達する過程を示している。図３におい
て、プロファイルｎは、図２のプロファイルａに対応す
るものを示し、プロファイルｍはプロファイルｂに対応
するものを示している。図３から明らかなように、プロ
ファイルｎは基本形のプロファイルであり、時刻ｈ１直
前ではほぼ一定の速度が実現され、ローディング速度は
一定に制御されている。一方、プロファイルｍでは、基
本波形に、浮動ヘッドスライダ支持体の固有振動特性に
起因する高周波が重畳しており、ローディング速度は、
基本波形成分と振動成分との和になっている。ここで、
ヘッド媒体インタフェースの信頼性に大きく影響するロ
ーディング速度を、ほぼ一定の範囲に制御することを考
えると、変位ｈが一定であり、かつ浮動ヘッドスライダ
支持体の固有特性が一定であれば、プロファイルｍのよ
うな状態でもある意味で速度制御されており、従って、
問題はないわけである。しかし、実際には大量の浮動ヘ
ッド機構において距離ｈや固有特性を均一にすることは
不可能である。この点、浮動ヘッドスライダの運転プロ
ファイルとしてｎを選び、その周波数特性を駆動関数発
生器１０によって、浮動ヘッドスライダ支持体系の固有
振動特性を勘案して設定することで、系のばらつきに十
分対応し、スライダばね系の振動外乱を受けない安定な
ローディングを行うための浮動ヘッドスライダ運転の速
度制御が実現できる。ここまで、ローディング動作を例
にとって説明してきたが、アンローディング動作につい
てもローディング動作を逆にトレースすることで実現で
き、その作用効果はローディング動作と同一である。

【００２３】図４は、本発明の浮動ヘッドロードアンロ
ード機構に係わる、第２の実施例として説明するための
部分断面図である。図４はいわゆるランプロード方式と
して知られるロードアンロード方式についての、本発明
の動作定義を説明するものである。なお、図示せぬアク
チュエータに対する駆動関数発生器の電気的な結合につ
いては、図１と同一である。本方式では、断面として示
されるロードスプリング３は、その一部をランプ１５に
接触しつつその斜面を滑り降り、または上ることでそれ
ぞれロードアンロードを実現するものである。その時、
ロードスプリング３を包含する浮動ヘッドスライダ支持
体の移動速度は、その重心ＣＧにおいて、速度Ｖｒのラ
ンプ１５に沿った速度成分をもつ。しかし、実際に制御
可能な速度成分は図４中のＶｓに示される、図示せぬア
クチュエータによるシーク速度成分であり、明らかにＶ
ｓを制御するだけでローディング速度に相当するＶｐを
制御することができる。それゆえ、この場合には、単に
図２のプロファイルａに相当する駆動関数をＶｓとして
定義してやれば、第１の例と定性的に同様の効果を得る
ことは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】本発明の浮動ヘッドロードアンロード機
構を用いることによって、浮動ヘッドスライダ支持体の
製造上のばらつきに影響されることは極めて少なく、Ｃ
ＳＳに係わる浮動ヘッドスライダと磁気ディスク媒体間
の摩擦摩耗、吸着の問題を回避することができ、従って
、磁気ディスク装置における雰囲気中の塵埃の発生を最
小に抑制し、ヘッドクラッシュの危険性を大幅に減じる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる浮動ヘッドロードアンロード機
構の一実施例を示す側面図である。

【図２】浮動ヘッドスライダ支持体の動作速度を説明す
る図である。

【図３】浮動ヘッドスライダの運動を説明する図である
。

【図４】本発明に係わる浮動ヘッドロードアンロード機
構の他の実施例を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１　　磁気ディスク媒体 ２　　浮動ヘッドスライダ ３　　ロードスプリング ４　　ジンバルスプリング ５　　空気潤滑面 ６　　スペーサ ９　　アクチュエータドライバ １０　　駆動関数発生器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】浮動ヘッドスライダと、この浮動ヘッドス
   ライダを支える舌状の板ばねからなるジンバルスプリン
   グと、このジンバルスプリングをその一端に接合し、同
   時に前記浮動ヘッドスライダに適切な加重を付加せしめ
   る板ばね状のロードスプリングよりなる浮動ヘッドスラ
   イダ支持体と、ロードアンロードアクチュエータまたは
   ポジショナアクチュエータによる前記浮動ヘッドスライ
   ダ支持体の移動運動によって前記浮動ヘッドスライダを
   磁気ディスク媒体面上にローディングまたはアンローデ
   ィングする浮動ヘッドロードアンロード機構であって、
   ローディングまたはアンローディング動作のときに、前
   記ロードアンロードアクチュエータまたはポジショナア
   クチュエータによって駆動される前記浮動ヘッドスライ
   ダの磁気ディスク媒体面に対する法線方向速度成分が、
   周波数領域でほぼ単一周波数と見なされる正弦波の時間
   軸上に展開した部分関数として駆動パタンを生成し、前
   記ロードアンロードアクチュエータまたはポジショナア
   クチュエータに電気的に接合された駆動関数発生器を有
   することを特徴とする浮動ヘッドロードアンロード機構
   。