JP2005158088A

JP2005158088A - 磁気記録再生装置及びそれに用いる磁気ヘッド

Info

Publication number: JP2005158088A
Application number: JP2003390516A
Authority: JP
Inventors: Akira Kimura; 亮木村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】携帯電話、携帯端末等のいわゆる携帯型情報機器へ小型磁気記録再生装置を内蔵あるいは接続をするため、磁気記録再生装置の動作環境の範囲を拡大すること。
【解決手段】磁気記録装置内には装置温度及び磁気記録媒体の温度を推定するための温度センサー１０６と前記センサーを制御及びモニターするための温度モニター回路１１３が設けられている。またメモリー１１６には磁気記録媒体１０２の温度に応じたヘッド浮上量の設定値が蓄えられている。さらに本発明の磁気記録再生装置に用いられる磁気ヘッド１０２は、ヘッド浮上量設定回路１１２と圧電素子ドライバ１１０によって構成されたヘッド浮上量制御部１１２を介して、推定された記録媒体に応じたヘッド浮上量に制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は携帯電話、携帯端末等の、携帯型情報機器に内蔵あるいは接続される小型磁気記録再生装置及びそれに用いる磁気ヘッドに関するものである。

近年、携帯型情報機器の進歩は目ざましいものであり、特に携帯電話装置においては電話機としての高機能化はもちろんのこと、大量の文字や画像データを取り扱う機能、電子メール機能、ブラウザ機能等が追加されてきている。このように、携帯電話装置には、電話機としての機能のみならず、一種の携帯用コンピュータとしての働きが要求されつつある。このため、携帯電話装置の中に各機能のデータやプログラム等をストレージするための大容量メモリシステムを備える必要が生じてきつつある。携帯電話装置に代表される携帯情報機器に磁気記録再生装置を内蔵しようとすれば、従来よりも使用環境（特に動作温度）の拡大を図ることが要求される。従来の磁気記録再生装置の動作温度に適応する技術としては、磁気記録装置内の記録媒体の温度を推定し、それに応じて記録電流値を変化させているものがあった（例えば、特許文献１参照）。図９は、前記特許文献1 に記載された従来の磁気記録再生装置のシステムブロック図を示すものである。

図８示すように、この磁気記録再生装置はリードライト回路９０１、ヘッドＩＣ９０２、ヘッド９０３、記録媒体９０４、温度センサー９０５、抵抗素子９００、記録電流振幅選択回路９０６、温度計算回路９０７、ＲＡＭ９０８、コントローラ９０９から構成されている。この磁気記録再生装置に記録されるユーザデータＵはリードライト回路９０１に入力され、ここで変調符号化とプリコーディングが施されて記録信号電流Ｗに変換され、ヘッドＩＣ９０２に入力される。図９において、ヘッド９０３の温度すなわち記録媒体温度は、温度計算回路９０７によって計算され、このヘッド温度情報ＴＨは記録電流振幅選択回路９０８に入力されて、最適な記録電流振幅値ＡＩＷがヘッドＩＣ９０２に出力されるものである。

また携帯型情報機器に内蔵する磁気記録再生装置は、小型化、高密度記録化が要求される。高密度記録実現をするための手段として、従来の技術としては磁気ヘッドに圧電素子を介して記録再生素子を取り付け、圧電素子を変位させることで記録再生素子の位置を微調整できるようにしたものがあった（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−３５７３０３号公報特開２０００−３４８３２１号公報

携帯電話、携帯端末等のいわゆる携帯型情報機器へ小型磁気記録再生装置を内蔵あるいは接続を考えた場合、磁気記録再生装置が使用される動作環境は従来にも増して広範囲で厳しいものになってくる。このため前記従来の構成（例えば、特許文献１）では、記録媒体の温度変化によって再生品質が劣化することを防止するための手段として、記録電流値を制御する方式が示されている。

磁気記録再生装置の動作環境が低温になると、当然のことながら内蔵される磁気記録媒体自体の温度も低くなる。一般の磁気記録媒体は媒体の温度が下がるとその保磁力が大きくなる傾向にある。このため常温環境化と同じような書き込み動作を行うためにはヘッドから発生する記録磁界を大きくする必要が生じてくる。このため従来の構成ではヘッドに与える記録電流を増加させなければならず、消費電力の増加を招く恐れがある。また、記録ヘッドの材料または構造によっては記録磁界の飽和現象が起こり、単純に記録電流値を増加させるだけでは十分な記録ができない可能性もある。また場合によっては、記録電流量を増やすことで記録フリンジが増加し、かえって隣接トラックの信号に影響を及ぼし最終的なエラーレート特性やオフトラック特性の劣化を招く恐れもある。

また一方、携帯型情報機器に内蔵するような磁気記録再生装置は前記の動作環境の変化に対応するとは別に、装置の小型化にともないより高密度記録をする必要も生じる。このためヘッドオフトラック性能やヘッド浮上量のばらつきが再生信号品質に与える影響を抑えるため、従来の構成（例えば、特許文献２）では圧電素子を設けたスライダーを構成し、微小なヘッド位置決めを行い再生信号の安定化を行う試みが示されている。しかしながら前記従来の構成の場合、微小なヘッド位置決め動作についての説明はあるが、磁気記録再生装置の動作温度の変化に対応する方策は開示されていない。このように従来の技術では携帯型情報機器に搭載する磁気記録再生装置において求められる広範囲な温度環境に適応するといった点において、その実現が非常に困難であるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、磁気記録再生装置の動作環境が変化しても所定の記録再生性能を確保し、再生信号品質劣化を防ぐとともに消費電力の増加も抑えることができるものであり、最終的に携帯型情報機器に内蔵あるいは接続される小型磁気記録再生装置及びそれに用いる磁気ヘッドを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の磁気記録再生装置及びそれに用いる磁気ヘッドは、磁気記録再生装置内に設けられた温度センサーにより、磁気記録再製装置内に収められている磁気記録媒体の温度を推定し、前記推定された磁気記録媒体の温度に応じてヘッド浮上量を制御することを行う。

またさらに、本発明の磁気記録再生装置及びそれに用いる磁気ヘッドは、推定された磁気記録媒体の温度に応じたヘッド浮上量が予め磁気記録再生装置内に設けられたメモリーに格納されるており、所定の時間間隔で記録媒体の温度を推定し、録媒体の推定温度に応じてヘッド浮上量を設定するものである。

本構成によって、推定された記録媒体温度に応じて、予めメモリーに格納されていた最適なヘッド浮上量に制御することができる。

またさらに、磁気記録再生装置に搭載されるヘッドの浮上量を制御する方法として、圧電素子をスライダー基板の一部に設け、前記圧電素子を駆動してヘッド浮上量の制御を行うものである。

本構成によって、記録媒体の温度に応じて最適なヘッド浮上量に高速にかつ正確に設定することができる。

本発明の磁気記録装置に搭載される磁気ヘッドは、磁気記録再生装置内に設けられた温度センサーにより、磁気記録再生装置内に収められている磁気記録媒体の温度を推定し、前記推定された磁気記録媒体の温度に応じてヘッド浮上量が制御される構成を備えたものである。

さらに本発明の磁気記録装置に搭載される磁気ヘッドはヘッド浮上量を制御する方法として圧電素子をスライダー基板の一部に設け、前記圧電素子を駆動して行うものである。

本構成によって、磁気記録再生装置内に設けられた温度センサーにより推定された記録媒体温度に応じて、最適なヘッド浮上量に高速かつ正確に設定することができる。

本発明の磁気記録再生装置及びそれに用いる磁気ヘッドによれば、磁気記録再生装置の動作環境が変化しても記録再生性能を確保し、再生信号品質劣化を防ぐとともに消費電力の増加も抑えることができる。このため携帯型情報機器に内蔵あるいは接続されるような小型磁気記録再生装置及びそれに用いる磁気ヘッドを提供することができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における磁気記録再生装置の要部を示すブロック図である。図1において、ヘッドディスクアセンブリは磁気記録媒体１０２と、磁気ヘッド１０１と磁気記録媒体１０２を回転駆動させるためのスピンドルモータ（ＳＰＭ）１０３とヘッド支持部材１０４で構成されている。また磁気ヘッド１０１はヘッド支持部材１０４を介してボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１０９に装着され、ＶＣＭドライバ１０８から供給される電流によって磁気ヘッド１０１を磁気ディスク１０２の半径方向に位置決めする。ＶＣＭドライバ１０８は、サーボコントローラ１１７の制御信号に基づいて電流をボイスコイルモ−タ（ＶＣＭ）１０９に供給する。またスピンドルモータ１０３はスピンドルモータドライバ１０７から駆動電流を供給される。次にプリアンプは磁気記録媒体１０２に所望の信号を記録再生するために、磁気ヘッド１０１への記録電流を駆動する動作と、磁気記録媒体１０２から再生された信号を増幅するためのものである。リードライトチャネル回路１１６はディジタル記録再生データを生成するための処理を行う。そして記録再生データをハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）１１５に送出する。リードライトチャネル回路１１６はハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）１１５から送出されるゲ−トのタイミングで記録デ−タの符号化処理または再生デ−タの復号化処理を実行するものである。またリードライトチャネル回路１１６は、サーボコントローラ１１７から出力されるサーボゲートのタイミングでサーボデータの再生処理を実行し、シークデータ、位置誤差データを含むサーボ情報をサーボコントローラ１１７に送出して、磁気ヘッド１０１の位置決め制御を行う。ハードディスクコントローラ１１５はホストのシステムとのインタ−フェイスを構成しつつ、デ−タ転送制御等の管理も併せて行うものである。さらに磁気記録装置内には装置温度及び磁気記録媒体の温度を推定するための温度センサー１０６と前記センサーを制御及びモニターするための温度モニター回路１１３が設けられている。またメモリー１１６には磁気記録媒体１０２の温度に応じたヘッド浮上量の設定値が蓄えられている。さらに本発明の磁気記録再生装置に用いられる磁気ヘッド１０２は、ヘッド浮上量設定回路１１２と圧電素子ドライバ１１０によって構成されたヘッド浮上量制御部１１２を介して、推定された記録媒体に応じたヘッド浮上量に制御されるものである。

次に本発明の磁気記録再生装置におけるヘッド浮上量の制御方法について説明する。図３は、本発明の実施の形態１におけるヘッド浮上量の制御方法を示すフローチャート図である。装置本体の電源投入後は、所定のヘッド浮上量に初期設定される。次に温度モニターを作動開始し、磁気記録媒体温度を推定する。前記推定された磁気記録媒体の温度とメモリーに蓄えているヘッド浮上量の設定情報を照らし合わせ、磁気記録媒体温度に応じたヘッド浮上量を計算する。次に計算されたヘッド浮上量に見合うように圧電素子ドライバに印加する電圧を調整する。前記した一連の動作によって、所定のヘッド浮上量になるように制御を行う。またヘッド浮上量制御に関する一連の動作は磁気記録再生装置が作動している間は、任意の時間間隔で動作を繰り返し、ヘッド浮上量を制御する。

磁気記録媒体の温度に応じて設定されるヘッド浮上量について説明する。図４は本発明の実施の形態１における記録媒体温度と設定するヘッド浮上量の関係を表した図である。磁気記録媒体の温度に対する最適なヘッド浮上量の関係を示すと図４の中の実線のようになる。このため本発明の磁気記録再生装置では、磁気記録媒体の推定温度がＴ１〜Ｔ２の範囲にあるとき、ヘッド浮上量はＨ１に設定する。同じようにＴ２〜Ｔ３の範囲の場合にはヘッド浮上量はＨ２に設定するものである。本発明の磁気記録再生装置では５段階の温度範囲に区切ってヘッド浮上量をＨ１〜Ｈ４のステップで制御した。

次に本発明の実施の形態１の磁気記録再生装置における発明の効果を検証するために、オーバーライト特性、記録動作時のピーク消費電力特性、エラーレート特性について、それぞれ従来の構成の磁気記録再生装置との比較実験を行った。図２は実験に用いた本発明の磁気記録再生装置の要部を示す図である。磁気記録再生装置の主な諸元について図２を参照して説明する。磁気記録再生装置２０１の体積容量は３５００ｍｍ^３であり、温度センサー2０4は磁気記録再生装置２０１内の磁気記録媒体２０３の近傍に配置した。磁気ヘッド２０２はヘッドＩＣ２０５に接続されるとともに、ヘッド支持機構部を介してボイスコイルモータ２０６と一体化される。図中には省略しているが磁気記録媒体２０３と反対面にはリ−ドライトチャネル回路、ヘッド浮上量設定回路、ハードディスクコントローラ等の一連の回路が搭載されて磁気記録再生装置２０１を構成している。また磁気記録再生装置２１に用いた磁気記録媒体２０３の保磁力は334（kAT/m）である。さらに磁気記録再生装置２１に用いた磁気ヘッド２０２の記録ヘッド（図示省略）のトラック幅は０．２０μｍである。これは凡そ面記録密度が約１０８〜１２４Ｍｂｉｔ／ｍｍ^２程度に用いられるヘッド素子である。

前記磁気記録再生装置２０１には夫々特性を評価するために、ヘッド出力モニター用、消費電力モニター用、及びエラーレートモニター用の端子（図示省略）を設けた後、専用の計測用回路を介して測定した。また磁気記録媒体の温度を変化させるために、前記磁気記録再生装置２０１を恒温恒湿槽あるいは恒温恒湿室に入れて実験した。

最初に磁気記録媒体の温度とオーバーライト特性の関係について説明する。図５は本発明の実施の形態１における磁気記録再生装置と従来の磁気記録再生装置のオーバーライト特性について比較した図である。オーバーライト特性の評価としては一般的に行われている方法を用いた。最初に、ビット長換算で０．４２μｍなる信号を記録した後、その基本波の出力（Ｆ1）を測定する。次にビット長が０．４２μｍなる信号上にビット長が０．０７μｍなる信号を重ね書きする。そして重ね書きされた信号からビット長が０．４２μｍの基本波成分の出力（Ｆ１‘）を測定する。このＦ１とＦ１’の対数比をもってオーバーライト値とした。その結果、図５の磁気記録媒体の温度とオーバーライト特性に示すように、本発明の磁気記録再生装置は従来の構成の磁気記録再生装置に比べ磁気記録媒体の温度が０度よりも低い領域において、オーバーライト特性が大きく改善していることがわかる。従来の構成のように記録電流値を制御する方法では、オーバーライト特性の劣化防止のために記録電流値を増加してその特性劣化を押さえようとするが、記録電流を増やすだけでは限界があることがわかった。これに対し本発明の磁気記録再生装置の場合、磁気記録媒体の温度が低いときはヘッド浮上量を小さくするように制御することによって、磁気記録媒体に働く実効的な記録磁界を増加させかつ、記録磁界勾配の急峻性も高めることができる。このため磁気記録媒体の保磁力が低温環境下で大きくなっても、十分な書き込み動作が行えるものである。

次に磁気記録媒体の温度と消費電力の関係について説明する。図６は本発明の磁気記録再生装置と従来の磁気記録再生装置の記録動作時のピーク消費電力について比較した図である。従来の構成の磁気記録再生装置は、記録媒体温度が０度よりも低い領域ではピーク消費電力が増加する。従来の構成の磁気記録再生装置では磁気記録媒体温度が低くなった場合、オーバーライト特性の劣化を抑えようとして記録電流の増加を図るためどうしてもヘッドＩＣのピーク消費電力が増加してしまう。このため磁気記録再生装置全体での消費電力も大きくなる。これに対し本発明の磁気記録再生装置の場合は、磁気記録媒体の温度が０度よりも低い領域でも記録電流を増加せずに記録特性の劣化を抑えることができるためピーク消費電力の変化は基本的にない。したがって磁気記録媒体の温度に関わらず消費電力はほぼ一定であり、従来の磁気記録再生装置のような低温動作時の消費電力の増加は発生しないものである。

本発明の実施の形態１における磁気記録再生装置のエラーレート特性について説明する。図７は本発明の磁気記録再生装置と従来の磁気記録再生装置の記録媒体温度に対するエラーレート特性を比較した図である。エラーレート特性の評価も一般的な方法で行った。まず磁気記録媒体に記録される信号が最高で面記録密度が凡そ１０８Ｍｂｉｔ／ｍｍ^２となる条件で、予め既知のデ-タ系列を記録する。次に磁気記録媒体から再生された信号をデ-タを復調して復調されるべきデ-タ系列との比較をすることによってエラーレート値を評価した。その結果、図７に示すように、本発明の磁気記録再生装置は従来の構成の磁気記録再生装置に比べ磁気記録媒体の温度が０度よりも低い領域において、エラーレート特性が大きく改善していることがわかる。従来の磁気記録再生装置のエラーレート特性が磁気記録媒体の温度が低い領域で急激に劣化する原因として、前記オーバーライト特性が劣化することに起因していると考えられる。これに対し本発明の磁気記録再生装置の場合には磁気記録媒体の温度が低くなっても前記オーバーライト特性がほとんど劣化しないため、エラーレート特性も良好な特性を維持できることが確かめられた。

図８は、本発明の実施の形態１の磁気ヘッドの主要部を示す図である。図８に示す磁気ヘッド８０６は、スライダー基板８０３と、圧電素子を駆動するための各電極（図示省略）を持ち、かつ前記電極に挟まれた圧電素子８０２と、薄膜ヘッド素子８０１とからなる。スライダー基板８０３の表面に空気浮上面８０９を形成している。圧電素子８０２は、スライダー基板８０３に空気流出側端面に配置され、圧電素子８０２の空気流出端面に薄膜ヘッド素子８０１を設けている。磁気ヘッド８０６はヘッド支持部材８０４を介してボイスコイルモ-タを含むヘッド位置決め機構部と一体化される（図示省略）。

圧電素子８０２は各電極間に電界を加えると変位するが、圧電素子８０２の分極方向８０７が電界と直角方向の場合、電界と直角方向に変位する。図８に示した磁気ヘッド８０６は、分極方向８０７が磁気ヘッド８０６と磁気記録媒体８０５の隙間方向である。したがって、圧電素子８０２に電界をかけたとき薄膜ヘッド素子８０１の変位方向８０８は磁気記録媒体との隙間方向である。

本発明の磁気ヘッドは、薄膜ヘッド素子８０１のみが変位する構成であるためヘッド浮上量の微妙な制御が可能である。また空気流出面８０９の設計もほぼ従来と同じとすることができる。このため従来の磁気記録再生装置では実現できなかった磁気記録媒体の温度に応じたヘッド浮上量の制御が実現可能なものとなる。

本発明にかかる磁気記録再生装置及びそれに用いる磁気ヘッドは、装置の動作環境を大幅に拡大する可能性を有し、携帯電話、携帯端末等のいわゆる携帯情報機器に内蔵型の小型磁気記録再生装置として有用である。またディジタルカメラ、ディジタルビデオ等の記録装置としての用途にも応用できる。

本発明の実施の形態１における磁気記録再生装置の要部を示すブロック図本発明の実施の形態１における磁気記録再生装置の要部を示す図本発明の実施の形態１におけるヘッド浮上量の制御方法を示すフローチャート本発明の実施の形態１における記録媒体温度と設定するヘッド浮上量の関係を表した図本発明の実施の形態１における磁気記録再生装置と従来の磁気記録再生装置のオーバーライト特性について比較した図本発明の実施の形態１における磁気記録再生装置と従来の磁気記録再生装置の消費電力について比較した図本発明の実施の形態１における磁気記録再生装置と従来の磁気記録再生装置のエラーレート特性について比較した図本発明の実施の形態１における磁気ヘッドの主要部を示す図従来の磁気記録再生装置の要部を示すブロック図

符号の説明

１０１磁気ヘッド
１０２磁気記録媒体
１０３スピンドルモータ（ＳＰＭ）
１０４ヘッド支持部材
１０５ヘッドIC
１０６温度センサー
１０７スピンドルモータドライバ
１０８ VCMドライバ
１０９ＶＣＭ
１１０圧電素子ドライバ
１１１ヘッド浮上量設定回路
１１２ヘッド浮上量制御部
１１３温度モニター回路
１１４メモリー
１１５ハードディスクコントローラ
１１６リードライトチャネル回路
１１７サーボコントローラ回路
２０１磁気記録装置
２０２磁気ヘッド
２０３磁気記録媒体
２０４温度センサー
２０５ヘッドＩＣ
２０６ボイスコイルモータ
８０１薄膜ヘッド素子
８０２圧電素子
８０３スライダー
８０４ヘッド支持部材
８０５磁気記録媒体
８０６磁気ヘッド
８０７分極方向
８０８変位方向
８０９空気浮上面
９００抵抗素子
９０１リードライト回路
９０２ヘッドアンプ
９０３磁気ヘッド
９０４記録媒体
９０５温度センサー回路
９０６記録電流振幅選択回路
９０７温度計算回路
９０８ RAM
９０９コントロ−ラ

Claims

磁気記録再生装置内に設けられた温度センサーにより、磁気記録再製装置内に収められている磁気記録媒体の温度を推定する手段と、前記推定された磁気記録媒体の温度に応じてヘッド浮上量を制御する手段とを備えた磁気記録再生装置。
前記推定された磁気記録媒体の温度に応じたヘッド浮上量が予め磁気記録再生装置内に設けられたメモリーに格納される手段と、所定の時間間隔で記録媒体の温度を推定する手段と、前記記録媒体の推定温度に応じてメモリーに格納されたヘッド浮上量を設定する手段とを備えた請求項１に記載の磁気記録再生装置。
ヘッド浮上量を制御する方法として、圧電素子をスライダー基板の一部に設け、前記圧電素子を駆動してヘッド浮上量の制御を行う手段を備えた請求項１ないし２のいずれかの一項に記載の磁気記録再生装置。
記録再生装置内に設けられた温度センサーにより、磁気記録再生装置内に収められている磁気記録媒体の温度を推定する手段を用いて、前記推定された磁気記録媒体の温度に応じてヘッド浮上量が制御される手段を備えた磁気ヘッド。
前記磁気ヘッドには圧電素子をスライダー基板の一部に設け、前記圧電素子を駆動してヘッド浮上量の制御が行われる手段を備えた請求項４に記載の磁気ヘッド。