JPH0555954B2 - - Google Patents

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JPH0555954B2
JPH0555954B2 JP31031686A JP31031686A JPH0555954B2 JP H0555954 B2 JPH0555954 B2 JP H0555954B2 JP 31031686 A JP31031686 A JP 31031686A JP 31031686 A JP31031686 A JP 31031686A JP H0555954 B2 JPH0555954 B2 JP H0555954B2
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JP
Japan
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recording medium
slider
floating head
negative pressure
pair
Prior art date
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Application number
JP31031686A
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Japanese (ja)
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JPS63161573A (en
Inventor
Norio Tagawa
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気デイスク装置の磁気記録媒体面
状を微小な空気膜で安定に浮揚する浮動ヘツド機
構に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a floating head mechanism that stably floats the surface of a magnetic recording medium of a magnetic disk device using a minute air film.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

磁気デイスク装置用の磁気ヘツドには、周知の
ごとく、動圧型気体軸受の原理で記録媒体面上を
浮揚する浮動ヘツドスライダが用いられている。
この浮動ヘツドスライダの浮揚量は、磁気デイス
ク装置の大容量高密度化のためには微小であれば
あるほど良く、現在では0.3μm前後のサブミクロ
ン領域の浮揚量が実用化されている。現在主に実
用化されている磁気ヘツドは記録媒体の走行とと
もに正の負荷容量のみを発生する正圧型浮動ヘツ
ドスライダである。特に記録媒体の振動に対して
良いスライダ追従性を保つために、スライダ空気
膜の剛性が高くかつ減衰も大きい細長のテーパー
ドフラツト型のきわめて軽荷重のスライダが実用
化されている。しかしこの型式の浮動ヘツドスラ
イダでさらに微小浮揚量化をはかるためには、ス
ライダに負荷する荷重(=負荷容量)を大きくす
る必要があるが、それはスライダ記録媒体インタ
フエースの信頼性にとつて大きな問題となる。
As is well known, a magnetic head for a magnetic disk device uses a floating head slider that floats above the surface of a recording medium based on the principle of a dynamic pressure gas bearing.
The smaller the floating amount of the floating head slider is, the better, in order to increase the capacity and density of the magnetic disk device, and currently, a floating amount in the submicron range of about 0.3 μm has been put into practical use. The magnetic head currently in practical use is a positive pressure type floating head slider that generates only a positive load capacity as the recording medium travels. In particular, in order to maintain good slider followability against the vibrations of the recording medium, an extremely light-load slider of an elongated tapered flat type in which the slider air film has high rigidity and large damping has been put into practical use. However, in order to further reduce the floating amount with this type of floating head slider, it is necessary to increase the load (=load capacity) applied to the slider, but this poses a major problem for the reliability of the slider recording medium interface. becomes.

そのため最新ではスライダ軸受面内にリバース
ステツプ面などを形成し、そこで空気膜潤滑によ
り負圧を発生させる所謂負圧浮動ヘツドスライダ
の開発がさかんである。この型式のスライダにお
いては、外部から加えるべき負荷荷重がスライダ
軸受面内で発生する負圧による吸引力により一部
まかなわれるため、きわめて高剛性の空気膜が実
効的に軽荷重で実現できるものである。
For this reason, there has recently been an active development of so-called negative pressure floating head sliders in which a reverse step surface or the like is formed within the slider bearing surface and negative pressure is generated there through air film lubrication. In this type of slider, the load to be applied from the outside is partially covered by the suction force due to the negative pressure generated within the slider bearing surface, so an extremely highly rigid air film can be effectively achieved with a light load. be.

また浮動ヘツドスライダと記録媒体との起動停
止方式においては、スライダが記録媒体と接触し
たままで起動停止が行なわれる所謂コントクトス
タートストツプ方式(以下略してCSS方式と記
す)が採用されている。これはスライダへの負荷
荷重がきわめて小さくなつているために実用化さ
れたものである。
Furthermore, the so-called contact start/stop method (hereinafter abbreviated as the CSS method) is used to start and stop the floating head slider and the recording medium, in which the slider starts and stops while it is in contact with the recording medium. . This has been put into practical use because the load on the slider has become extremely small.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

このCSS方式は、浮動ヘツド機構の構造が簡単
なものとなるため、ローコスト化がはかられる特
徴をもつているが、その一方ではスライダと記録
媒体との機械的インタフエースにおけるトライボ
ロジ上の信頼性が大きな問題となつてきている。
すなわちこの方式においては、スライダと記録媒
体とが完全な空気膜潤滑状態に達するまで接触し
ながら走行するため、境界潤滑領域が存在する。
この領域ではスライダと記録媒体とはステイツク
スリツプ現象などきわめて複雑な現象を呈する。
そして記録媒体上に形成されている媒体保護膜や
潤滑剤とスライダがトライボロジ的な干渉をおこ
し、媒体上に傷がつくヘツドクラツシユ現象をお
こす。
This CSS method has the advantage of reducing costs because the structure of the floating head mechanism is simple, but on the other hand, it has the advantage of reducing tribological reliability in the mechanical interface between the slider and the recording medium. is becoming a big problem.
That is, in this method, the slider and the recording medium run while contacting each other until they reach a complete air film lubrication state, so a boundary lubrication region exists.
In this region, the slider and the recording medium exhibit extremely complicated phenomena such as stick slip phenomenon.
Then, tribological interference occurs between the medium protective film or lubricant formed on the recording medium and the slider, causing a head crush phenomenon in which the medium is scratched.

現在の磁気デイスク装置においては約2万回の
CSS特性が信頼度高く実現されなければならない
が、これはきわめてむずかしいものとなつてい
る。特に最近の浮動ヘツドスライダはその材料と
して超硬度セラミツク(例えばAl2O3−TiCなど)
が用いられており、次世代の記録媒体として期待
される金属薄膜媒体とのCCS特性はきわめて困難
である。
With current magnetic disk devices, approximately 20,000 times
CSS properties must be reliably implemented, which has become extremely difficult. In particular, recent floating head sliders are made of superhard ceramics (such as Al 2 O 3 -TiC).
It is extremely difficult to match CCS characteristics with metal thin film media, which are expected to be the next generation recording media.

また、さらにこのCSS方式はスライダの浮揚量
が微小化されるにつれて別の大きな問題をもつて
いる。すなわち、それはスライダと記録媒体との
吸着の問題である。磁気デイスク装置の大容量高
密度化によりスライダの浮揚量は0.3μm程度のサ
ブミクロン領域が実用化されているが、そのため
に現在の浮動ヘツドスライダのスライダ面および
薄膜媒体の媒体表面は鏡面状態に加工されてい
る。
Furthermore, this CSS method has another major problem as the floating amount of the slider becomes smaller. That is, it is a problem of adhesion between the slider and the recording medium. Due to the increase in the capacity and density of magnetic disk devices, the flying height of the slider is now in the submicron range of about 0.3 μm, but for this reason, the slider surface of current floating head sliders and the medium surface of thin film media have become mirror-like. Processed.

従つてスライダと記録媒体とが接触した状態で
磁気デイスク装置を放置しておくと、スライダと
記録媒体とが吸着してしまう現象が発生する。両
方の表面はきわめて平坦なため、その吸着力は大
きく記録媒体が回転しないかあるいは、無理に記
録媒体を回転させると浮動ヘツドスライダを支持
するジンバルばねが破損するなどの障害がおこる
ことになる。
Therefore, if the magnetic disk device is left in a state where the slider and the recording medium are in contact with each other, a phenomenon occurs in which the slider and the recording medium are attracted to each other. Since both surfaces are extremely flat, their suction force is so great that either the recording medium will not rotate, or if the recording medium is forced to rotate, problems such as damage to the gimbal spring that supports the floating head slider will occur.

本発明の目的は、上記CSS方式を採用している
浮動ヘツド機構の欠点を除去し記録媒体とCSSを
行なわずに起動停止を行い、良好な記録再生特性
を行う信頼性の高い浮動ヘツド機構を提供するこ
とにある。
The purpose of the present invention is to eliminate the drawbacks of the floating head mechanism that employs the above CSS method, to start and stop without performing CSS with the recording medium, and to provide a highly reliable floating head mechanism that provides good recording and playback characteristics. It is about providing.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の浮動ヘツド機構は、後端部が固定され
平行に設けられた一対の薄板はり構造ロードビー
ムと、この一対のロードビームそれぞれの表裏面
に接着された圧電素子と、前記一対の薄板はり構
造ロードビームの先端部を互いに連結して一体構
造とするバインダと、前記一対の薄板はり構造ロ
ードビームの先端部に舌状ジンバルばねを介して
取り付けられた負圧利用浮動ヘツドスライダとを
含んで構成される。
The floating head mechanism of the present invention includes a pair of thin plate beam structure load beams whose rear ends are fixed and provided in parallel, piezoelectric elements bonded to the front and back surfaces of each of the pair of load beams, and a pair of thin plate beams arranged in parallel. The present invention includes a binder that connects the tips of the structural load beams to each other to form an integral structure, and a negative pressure floating head slider that is attached to the tips of the pair of thin plate structural load beams via a tongue-shaped gimbal spring. configured.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面を用いて本発明について詳細に説明す
る。
The present invention will be explained in detail below using the drawings.

第1図は本発明による浮動ヘツド機構について
示したものである。同図において、1は薄板はり
構造のロードビーム、2は舌状ジンバルばね、3
は負圧利用浮動ヘツドスライダ、4はバインダ、
5は薄板はり構造ロードビームの表裏に接着した
圧電素子、そして6は磁気記録媒体である。
FIG. 1 shows a floating head mechanism according to the present invention. In the figure, 1 is a load beam with a thin plate beam structure, 2 is a tongue-shaped gimbal spring, and 3 is a load beam with a thin plate beam structure.
is a floating head slider using negative pressure, 4 is a binder,
5 is a piezoelectric element bonded to the front and back sides of a thin plate beam structure load beam, and 6 is a magnetic recording medium.

本機構によれば磁気記録媒体の回転とともに負
圧浮動ヘツドを記録媒体面の方向に近づけ空気軸
受効果を発生させ、また記録媒体の停止ととも
に、負圧浮動ヘツドを記録媒体面から遠ざけ、媒
体面と非接触の状態で浮動ヘツドを保持すること
が可能となる。第2図は本機構を作動させた時セ
ルフローデイングをする負圧浮動ヘツドの動作原
理を示した図である。本図および第1図を用いて
詳細に動作機構を説明する。
According to this mechanism, as the magnetic recording medium rotates, the negative pressure floating head is brought closer to the surface of the recording medium to generate an air bearing effect, and when the recording medium stops, the negative pressure floating head is moved away from the surface of the recording medium, causing the magnetic recording medium to move toward the surface of the recording medium. It is possible to hold the floating head without contact with the head. FIG. 2 is a diagram showing the operating principle of a negative pressure floating head that self-loads when the mechanism is activated. The operating mechanism will be explained in detail using this figure and FIG. 1.

記録媒体の回転とともに、薄板はり構造ロード
ビーム1に接着した一対の圧電素子5に電圧を印
加して負圧利用浮動ヘツドスライダ3を磁気記録
媒体6の表面の方に近づけるように圧電素子を変
形させる。圧電素子5を接着している薄板はり構
造ロードビーム1は実効的に一対のバイモルフ構
造となつており、その先端が第1図に示したごと
く、バインダ4により結合されている。そのため
バインダ4にとりつけられた負圧利用浮動ヘツド
スライダ3および舌状ジンバルばね2からなるア
ツセンブリーは記録媒体面6に対して平行に変位
する。従つて負圧浮動ヘツドスライダ3が記録媒
体面6にアクセスする時にはスライダは記録媒体
6の表面に対し平行の状態を保つたままで動かす
ことが可能となる。すなわち負圧利用浮動ヘツド
スライダ3が記録媒体6の表面に対してあおり角
をもつて斜めに傾いてアクセスすることはないた
め、きわめて安定な挙動を示す。
As the recording medium rotates, a voltage is applied to a pair of piezoelectric elements 5 bonded to the thin plate beam structure load beam 1 to deform the piezoelectric elements so that the negative pressure floating head slider 3 approaches the surface of the magnetic recording medium 6. let The thin plate beam structure load beam 1 to which the piezoelectric element 5 is bonded is effectively a pair of bimorph structures, the tips of which are joined by a binder 4 as shown in FIG. Therefore, the assembly consisting of the negative pressure floating head slider 3 and the tongue-shaped gimbal spring 2 attached to the binder 4 is displaced parallel to the recording medium surface 6. Therefore, when the negative pressure floating head slider 3 accesses the recording medium surface 6, the slider can be moved while remaining parallel to the surface of the recording medium 6. In other words, the negative pressure-utilizing floating head slider 3 does not access the surface of the recording medium 6 at an oblique angle with respect to the surface of the recording medium 6, and exhibits extremely stable behavior.

静止状態から変位した後、記録媒体6の表面と
負圧利用浮動ヘツドスライダ3との相対すき間を
hとする。第2図は負圧利用浮動ヘツドスライダ
3の記録媒体6の表面との相対すき間hと発生す
る浮揚力、吸引力との関係を数値計算により求め
たものであるが、同図より相対すき間hがすき間
haの時には吸引力の方が浮揚力よりもきわめて
大きくなることがわかる。従つてこの状態では浮
圧浮動ヘツドは流体力学的に記録媒体6の表面の
方にセルフアラインでローデイングされ、そして
同図に示したすき間hmなるサブミクロン領域の
浮揚すき間で安定に浮揚することになる。
After being displaced from the resting state, the relative gap between the surface of the recording medium 6 and the negative pressure floating head slider 3 is h. Figure 2 shows the relationship between the relative gap h between the negative pressure floating head slider 3 and the surface of the recording medium 6, and the generated levitation force and suction force, determined by numerical calculation. gap
It can be seen that at ha, the suction force becomes extremely larger than the buoyancy force. Therefore, in this state, the buoyant head is hydrodynamically loaded toward the surface of the recording medium 6 in a self-aligned manner, and is stably floating in the levitation gap in the submicron region, the gap hm shown in the figure. Become.

また記録媒体6が停止する時には完全に停止す
る以前に一対の圧電素子5に加えている電圧を取
り除き、逆方向に、すなわちスライダが記録媒体
面からはなれる方向に変位するように電圧を印加
することにより、記録媒体面の回転が停止する前
に負圧利用浮動ヘツド3を最初の静止状態にもど
すことが可能である。記録媒体6の低速走行時に
はスライダ軸受面に発生する吸引力も小さく、上
記動作の実現は容易に行なえる。これらのことよ
り本発明の浮動ヘツド機構においては、薄板はり
構造ロードビーム上に形成された一対のバイモル
フ圧電素子によるアクチユエータ機構と負圧浮動
ヘツドのもつているセルフローデイング機構とを
併用することにより、従来のCSS方式を使わずに
浮動ヘツドの起動停止を実現することが可能とな
る。
Furthermore, when the recording medium 6 stops, the voltage applied to the pair of piezoelectric elements 5 is removed before the recording medium 6 completely stops, and the voltage is applied in the opposite direction, that is, in a direction in which the slider moves away from the surface of the recording medium. By doing so, it is possible to return the negative pressure-utilizing floating head 3 to the initial stationary state before the rotation of the recording medium surface stops. When the recording medium 6 travels at low speed, the suction force generated on the slider bearing surface is also small, making it easy to realize the above operation. For these reasons, in the floating head mechanism of the present invention, the self-loading mechanism of the negative pressure floating head is combined with the actuator mechanism formed by a pair of bimorph piezoelectric elements formed on the thin plate beam structure load beam. , it becomes possible to start and stop floating heads without using the conventional CSS method.

なお本発明の思想を逸脱しない範囲でどのよう
な変形を行つても差支えなく、例えば、負圧利用
浮動ヘツドスライダ形状、支持ばね形状などの形
態はそれぞれの場合に適したもので良く、上記実
施例が本発明の範囲を何ら限定するものでないこ
とは言うまでもない。
Note that any modification may be made without departing from the spirit of the present invention; for example, the shape of the floating head slider using negative pressure, the shape of the support spring, etc. may be suitable for each case, and the above embodiments may be used. It goes without saying that the examples do not limit the scope of the invention in any way.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳細に説明したように、本発明の浮動ヘツ
ド機構は、大容量高密度磁気デイスク装置用に
CSS方式を行なわずに起動停止ならびに記録再生
を行うことができるという効果がある、それ故、
信頼度の高い浮動ヘツド機構を実現することがで
きる。
As explained in detail above, the floating head mechanism of the present invention is suitable for large-capacity, high-density magnetic disk drives.
It has the effect of being able to start, stop, record and play without using the CSS method, therefore,
A highly reliable floating head mechanism can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の浮動ヘツド機構の一実施例の
側面図、第2図は第1図に示す実施例の負圧利用
浮動ヘツドのセルフローデイング機構の動作原理
を示す図である。 1……薄板はり構造ロードビーム、2……舌状
ジンバルばね、3……負圧利用浮動ヘツドスライ
ダ、4……バインダ、5……圧電素子、6……磁
気記録媒体。
FIG. 1 is a side view of one embodiment of the floating head mechanism of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the operating principle of the self-loading mechanism of the floating head using negative pressure according to the embodiment shown in FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Thin plate beam structure load beam, 2... Tongue-shaped gimbal spring, 3... Floating head slider using negative pressure, 4... Binder, 5... Piezoelectric element, 6... Magnetic recording medium.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 後端部が固定され平行に設けられた一対の薄
板はり構造ロードビームと、この一対のロードビ
ームそれぞれの表裏面に接着された圧電素子と、
前記一対の薄板はり構造ロードビームの先端部を
互いに連結して一体構造とするバインダと、前記
一対の薄板はり構造ロードビームの先端部に舌状
ジンバルばねを介して取り付けられた負圧利用浮
動ヘツドスライダとを含むことを特徴とする浮動
ヘツド機構。
1. A pair of thin plate beam structure load beams whose rear ends are fixed and are provided in parallel, and piezoelectric elements bonded to the front and back surfaces of each of the pair of load beams,
a binder that connects the tip ends of the pair of thin plate beam structure load beams to each other to form an integral structure; and a negative pressure-utilizing floating head attached to the tip ends of the pair of thin plate beam structure load beams via a tongue-shaped gimbal spring. A floating head mechanism comprising a slider.
JP31031686A 1986-12-25 1986-12-25 Floating head mechanism Granted JPS63161573A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31031686A JPS63161573A (en) 1986-12-25 1986-12-25 Floating head mechanism

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JP31031686A JPS63161573A (en) 1986-12-25 1986-12-25 Floating head mechanism

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JPS63161573A JPS63161573A (en) 1988-07-05
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02192082A (en) * 1988-10-04 1990-07-27 Yotaro Hatamura Supporting device for information reading head
JP2624064B2 (en) * 1991-11-29 1997-06-25 日本電気株式会社 Load / unload mechanism

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