JPH063669B2 - 磁気ヘツドのロ−デイング方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は磁気ディスク装置の磁気ヘッドのローディング
方式に関し、特に可動磁気ヘッドを使用時ロードさせ、
停止時アンロードさせるよう働く磁気ヘッドのローディ
ング方式に関するものである。

(b) 従来技術と問題点 現在、磁気ディスク装置の磁気ヘッドのローディング方
式としては、コンタクト・スタート・ストップ方式（Ｃ
ＳＳ方式）と呼ばれる方式が主流である。これは文字通
り、ディスク状記録媒体（以下、ディスク媒体と略
す。）の回転停止時、つまり情報の書込み，読み出しが
行われていない時は磁気ヘッドをディスク媒体に密着さ
せておき、書込み，読み出し動作とともにディスクを回
転させ、回転に伴う空気流により磁気ヘッドが微小間隙
浮上してディスク媒体に情報の書込み，読み出しを行
い、回転の停止とともに再び磁気ヘッドをディスク媒体
に密着させる方式である。

この方式は、特にローディングのためのメカニズムを必
要としない利点はあるが、反面回転開始時および回転停
止直前にディスク媒体と磁気ヘッドとが、かなり高速で
摺動するため各々の摩耗，あるいは吸着といったトラブ
ルが発生しやすくなる。そこで、前記トラブルを防止す
るためにディスク媒体と磁気ヘッドに耐摩耗性の要求
と、ディスク表面に潤滑油の塗布といった対策が必要で
あった。特に近年の高密度化ディスクにおいてはいずれ
も薄膜化ディスクを用いているため、膜強度が必ずしも
十分でなく、従来のローディング方式では薄膜化ディス
クの長期間の信頼性が必ずしも十分ではないといった欠
点があった。

(c) 発明の目的 本発明は上述した従来の磁気ヘッドのローデング方式の
欠点に鑑み創案されたもので、情報の書込み，読み出し
の停止時はディスク媒体と磁気ヘッドを完全に非接触の
状態とし、回転開始後速やかに磁気ヘッドを所定の浮上
量にまでロードする機能を複雑なメカニズムなしで行い
ディスク媒体と磁気ヘッドの摺動によるこれらの摩耗，
吸着を防止する磁気ヘッドのローディング方式を提供す
ることにある。

(d) 発明の構成 そしてこの目的は本発明によれば、磁気ヘッドを内在し
てこれを負圧によりディスク状記録媒体上の所定高さ引
き込む負圧スライダと、前記負圧スライダを一端にて支
持するジンバルと、前記ジンバルの他の一端を固着する
ヘッドアームと、前記ヘッドアームを移動するアクチュ
エータと、前記アクチュエータを駆動して前記磁気ヘッ
ドをディスク状記録媒体の所定位置とする制御回路とよ
りなる磁気ヘッド移動装置において、前記負圧スライダ
の前記記録媒体上の初期高さを前記引き込み高さより大
きく設定し、かつ前記アクチュエータをスライダ，ジン
バル系の固有振動数付近でシーク方向に振動する手段を
設け、該加振手段を前記記録媒体が所定回転数に達した
ときに作動させることにより前記スライダ，ジンバル系
を共振して磁気ヘッドを前記引き込み高さにロードさせ
ることを特徴とする磁気ヘッドのローディング方式によ
り達せられる。

(e) 発明の実施例 以下、本発明による磁気ヘッドのローディング方式の一
実施例を図面により詳細に説明する。

第１図はかかる実施例を適用する負圧スライダの概略斜
視図である。図において、スライダ４はサイドレールと
呼ばれる正圧発生部41と、クロスレール42と、クロスレ
ール42の後方の領域で磁気ヘッド45をディスク媒体に吸
引するよう働く負圧を発生する負圧発生部43とより構成
されている。しかして該スライダ４は、第２図に示すよ
うにディスク媒体１からh0の高さで柔らかい板バネより
なるジンバル３を介してヘッドアーム２に取り付けら
れ、図の矢印ａ方向にシークを行う。

第３図は第２図に示すスライダのＡ矢視図であり、スラ
イダ４はディスク媒体の表面に対しδの角度をもって斜
めに取りつけられている。これは負圧発生部43において
引き込み時より多くの負圧を発生させるためであり、こ
の角度をつけることにより引き込み高さh1をより大きく
することができる。また、一度ロードされるとスライダ
ー姿勢は自己安定性により、同図破線で示すようにほぼ
ディスク面に平行な安定姿勢となる。なお、図において
矢印Ｂはディスク媒体１の回転に伴なって生じる空気の
流れ方向を示す。

本発明においては、通常のシーク動作に先立ち、矢印ａ
のシーク方向に、ある特定の周波数でスライダ４を振動
させることにより、スライダを破線で示した位置にロー
ドさせる。このときの動作を第４図の負圧スライダの自
己吸引性を示す特性図を参照して説明する。

すなわち、同図において実線F1で示したのが正圧力、破
線F2が負圧力、一点鎖線F3がバネ力であり、浮上力の高
さ依存性が負圧力の方が小さいため、ある程度以上の高
さでは正圧力は殆ど０となり負圧力が柔やかいバネ力よ
り大きければロードされることとなるが、このときの高
さh1は一般に数十μｍ程度と非常に小さくなる。一般の
装置では上記機構の寸法，精度の確保のみにてロードさ
れることは難しい。そのため、第５図の磁気ヘッドのア
ンロードからロードまでの全動作におけるディスクの周
速対スライダの浮上高さの関係図に示すように、スライ
ダ４の取り付け高さ（初期高さ）h0と引き込み高さh1の
間を本発明では強制加振力で補う。なお、同図におい
て、磁気ヘッドは回転開示後→→とロードが行わ
れ、にて情報の書込み，読み出しが行われる。一方、
回転の停止時にはディスクの減速に伴いからに移動
し、バネ力が負圧力を上まわった点（Vs）で自然にアン
ロードが行われ、停止時の高さh0に復帰する。

第６図はジンバル系を上下方向に加振した場合のアーム
上加速度対スライダ先端加速度の伝達関数の周波数特性
の実験値の特性図である。

周波数ω０はスライダ４の質量ｍと板バネ３の剛性ｋに
よる固有振動数であり、ω０＝（１／２π） で示され、一般には数十Hzから100Hz程度の低い周波数
である。この共振においては、ジンバル３は金属製板バ
ネであるため、減衰は非常に小さい。そのため、ピーク
ゲインＡ０はかなり大きく、30db〜40dbに達する。

第７図はヘッドアーム２を加振するアクチュエータをシ
ーク方向に加振した場合の水平加速度対上下加速度の伝
達関数図であり、理想的には０であるが、現実には種々
な振動要因により０とはならずゲインＡ１をもつ。

第６図と第７図とより、 Ａ＝（h0−h1）／（Ａ０×Ａ１）……(1)式 となる振幅をアクチュエータに与えればロードが成立す
る。また、もし理想的なアクチェタが存在しＡ１＝０で
あっても、第２図に示すように板バネ製のジンバル３に
初期設定角θを与えることにより、スライダ４の質量に
働く慣性力の分力により Ａ≧（h0−L1）／（Sinθ×Ａ０）……(2)式 の振幅を与えることによりやはりロードが成立する。こ
のとき実際の数値例を示すと、h0＝0.2mm、h1＝0.05m
m、Ａ０＝34db（50倍）、θ＝５°、ω０＝100Hzとし
て、Ａ≧0.034mm（正弦波の場合）となり、このときの
加速度Ａω²≒1.4Ｇとなる。これはまた上記(1)式にお
いてＡ１＝−22dbでもほぼ等価となる。いずれにせよか
なり小振幅の振動でも十分であり、また加速時も実際の
シーク時、加速時の数十分の一の小加速度でも十分なこ
とが分かる。

以上をまとめると、上下方向の加速度の大きなアクチュ
エータにおいてはθ＝０でもよく、加速度の小さなアク
チュエータでは角度θを与えることにより必ずロードが
可能である。

また、共振を利用するため、トランジェントにおいては
スライダの姿勢が乱れ、ディスク媒体と部分的に接触す
る恐れもあるが、実際は引き込み高さh1以下になれば急
激に吸引力が働き、この吸引力はほぼスライダーのセン
タ中心に働くため姿勢自己安定性がきわめて良く、更に
低浮上領域での正圧力も大きいためそのような可能性は
少ない。ひとたび、h1以下の空気力の支配的な領域に入
れば、その空気膜剛性は板バネとは比較にならないほど
大きいため前記共振はほとんど抑圧され以後のシーク動
作への悪影響はほとんどない。

次に、第８図に本発明のアクチュエータ制御回路のブロ
ック図を示す。

図において、通常のアクチュエータ制御部25はサーボ復
調回路24からの位置信号をフィードバックしパワーアン
プ22に対しアクチュエータ21に流す電流値を指示する。
また、本発明のローディングのための制御系26はアクチ
ュエータ制御部25とともにタイマーで制御される。切り
換え手段23は、例えばアナログスイッチにより構成され
る。

第９図は前記ローディング用制御系26の一例構成を示す
ブロック図であり、これはノイズ源31と、それよりのノ
イズ信号を増幅する電圧アンプ32と、前記固有振動数ω
０に合わせたバンドパスフイルタ33とよりなり、ジンバ
ル系の共振点付近のピークノイズを発生して前記パワー
アンプ22に印加する。ここで正弦波でなくピークノイズ
を用いるのはジンバル系の共振点が寸法公差その他によ
り共振点対応の周波数ω０がバラツク可能性があるため
である。勿論この部分は周波数帯域を限定した掃引式正
弦波発振器等でもよい。

次に、第１０図の制御のシーケンスの説明図にディスク
媒体の回転開始後における回転数変化を示す図に従っ
て、前記ローディング制御動作を説明する。

すなわち、回転開始後回転数がf1になった時点t0で前記
ピークノイズ信号をアクチュエータに印加することによ
り振動させ、磁気ヘッドのローディングを行う。そして
定格回転数f0に達した時点t1以降において前記スイッチ
23をアクチュエータ制御部25側へ自動的に切り換え、以
後は通常のディスク装置とまったく同様に動作させる。

なお、前記の制御動作は、完全にオープンループで動作
するため、スライダを振動させる位置が不定となりやす
いが、実際には付属ケーブルの引張力等が働き、スライ
ダがディスクの内周，外周側のどちらかによっている場
合でも、前記信号に微少なオフセットを与えることによ
り、内周，外周端を表すよう設けられたストッパ位置に
移動して振動させることができる。また、スライダの移
動加速度は低いため、ストッパに衝突させても特に悪影
響はない。

(f) 発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明は、シンプルなメ
カニズムにより磁気ヘッドのロード，アンロードを行う
ことができるのでディスク媒体と磁気ヘッドの摩耗，損
傷を避けることができ、より長寿命で、信頼性の高い磁
気ディスク装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する負圧スライダーの概略構成を
示す斜視図、第２図は本発明の一実施例を説明するため
の図、第３図は第２図の左側面図、第４図は負圧スライ
ダーの自己吸引性を説明するための特性図、第５図は磁
気ヘッドのアンロードからロードまでの全動作における
ディスク媒体の周速対ヘッドの浮上高さの関係を示す
図、第６図はジンバル系を上下方向に加振した場合のア
ーム上加速度対スライダー先端加速度の伝達関数の周波
数特性の実験値に基づく特性図、第７図はヘッドアーム
を加振するアクチュエータをシーク方向に加振した場合
の水平加速度対上下加速度の伝達関数図、第８図は本発
明によるアクチュエータ制御回路のブロック図、第９図
はディスク用制御系の１例構成図、第１０図は前記制御
系の制御シーケンスを説明するための図である。 図において、１はディスク媒体、２はヘッドアーム、21
はアクチュエータ、22はパワーアンプ、23は切換え手
段、24はサーボ復調回路、25はアクチュエータ制御部、
26は制御系、３はジンバル、31はノイズ源、32は電圧ア
ンプ、33はバンドパスフイルタ、４はスライダー、41は
正圧発生部、42はクロスレール、43は負圧発生領域、44
は磁気ヘッドをそれぞれ示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気ヘッドを内在してこれを負圧によりデ
   ィスク状記録媒体上の所定高さに引き込む負圧スライダ
   と、前記負圧スライダを一端にて支持するジンバルと、
   前記ジンバルの他の一端を固着するヘッドアームと、前
   記ヘッドアームを移動するアクチュエータと、前記アク
   チュエータを駆動して前記磁気ヘッドをディスク状記録
   媒体の所定位置とする制御回路とよりなる磁気ヘッド移
   動装置において、前記負圧スライダの前記記録媒体上の
   初期高さを前記引き込み高さより大きく設定し、かつ前
   記アクチュエータをスライダ，ジンバル系の固有振動数
   付近でシーク方向に振動する手段を設け、該加振手段を
   前記記録媒体が所定回転数に達したときに作動させるこ
   とにより前記スライダ，ジンバル系を共振して磁気ヘッ
   ドを前記引き込み高さにロードさせることを特徴とする
   磁気ヘッドのローディング方式。