JP2009199682A - 磁気ヘッド駆動装置及びそれを用いた磁気記録再生装置 - Google Patents

磁気ヘッド駆動装置及びそれを用いた磁気記録再生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】磁気ヘッドの突き出し量を制御する発熱素子を駆動する磁気ヘッド駆動装置に関し、PWM駆動しても、クロストークを抑圧する。
【解決手段】リード素子(3−2)とライト素子(3−1)と発熱素子(3−4)を有する磁気ヘッドの発熱素子(3−4)を駆動するヒータ駆動回路(26)を、PWM変調回路で構成し、且つヒータ配線路(76)に、信号極性が変更する部分を形成する。又は、ヒータ駆動回路(26)を、差動動作するPWM変調回路で構成する。発熱素子をPWM駆動しても、リード配線路へのクロストークノイズを低減できる。
【選択図】図7

Description

本発明は、磁気記録媒体に対する磁気ヘッドの磁気スペーシングを制御する発熱素子を駆動するための磁気ヘッド駆動装置及びそれを用いた磁気記録再生装置に関する。
近年、情報処理の高度化に伴い、データの信頼性確保が重要な要素を占めている。特に、磁気記録再生装置では、媒体にデータが記録できているかどうかが、一番重要な機能である。磁気ディスク装置は、磁気記録媒体に、データから生成されるライト電流の反転に応じて、磁気データが保存される。そして,このデータは、リードヘッド(特に、磁気抵抗効果を用いたMRヘッド)によって読み取られ,磁気データから電気信号データに変換され,コントローラに送られる。
磁気ディスク装置がライト動作に移る時は、まず、コントローラからのライトゲート信号によって,リードチャネルがライトモードになり,ライトヘッドにデータに依存したライト電流が流れる。
低温時などは、このライトヘッドは、書き込む前は、温度が低く,書き込みが始まると,ライト電流の印加によって温度が上昇する。これは,ライトヘッドの磁極に、過渡的に温度ストレスが加わり、結果として、ライト磁極は熱膨張し、磁極は媒体方向に突き出す事になる。これを、一般的にはPTP(Pole Tip Protrusion)という。
そして,この時の現象として,データの書き始めでは、磁極が突き出してなく,ライト電流の印加時間に合わせて、徐々に磁極が突き出してくる。このため、ライトヘッドとリードヘッドからなる磁気ヘッドの磁気スペーシングは、データの書き始めで比較的大きく、書き込みの進行に伴い、磁気スペーシングが小さくなる。
これにより、データの書き始めは、データの書き終わりよりもライト能力が低い。これは、オーバーライト性能の劣化として見えてくる。即ち、データの書き始め(先頭)ほど,ライト動作によるトラックに書き込まれた以前のデータを書き消す能力が低く,リード時に、前のデータがノイズとして見え,その結果、エラーレートが悪化する。
又、除々に、ライトヘッドが突き出してくると,磁気ヘッドが、媒体に近づいて、ライトされるため,一般的には、オーバーライト性能は良くなっていく傾向がある。殊に、磁気ディスク装置が、低温環境下で使用される場合には、このデータの書き始めとデータの書き終わりの温度差が大きくなり、データの書き込みの先頭でのライトの性能は、著しく低下する。
更に,近年では、トラック密度や記録密度の向上に伴い、磁気ヘッドの磁気スペーシングの低減が必須となっている(例えば、10ナノメーター程度が要求される)。このため、磁気記録媒体と磁気ヘッド素子との磁気スペーシングを、一定にするのが困難になってきている。例えば、磁気ヘッドは、磁気ディスクの回転による風圧を利用して、浮上するため、高度(気圧)や環境温度などの環境条件は、磁気スペーシングを変化させ、磁気スペーシングのバラツキを生む。
また、ヘッド毎のバラツキやシリンダの位置、ライト電流の設定値等も、磁気スペーシングのバラツキを生む原因となる。これらは、時に、ライト性能の低下および信号品質を低下引き起こし、時には、媒体接触から素子劣化や、最悪素子破壊などの問題を引き起こす。
このオーバーライト特性を改善するため、ライト開始からある一定時間、ライト電流を増加させ、オーバーライトの改善を図る方法が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2)。この方法は、ライト開始直後のヘッド突き出し時間を早めるだけのものであり、ライト電流の最大値の制限や、ライト素子の許容最大電流値の制限から、先頭のセクタにおけるオーバーライト不足によるエラーレート劣化を解消することは、困難である。
このため、従来、磁気ヘッド内部にヒータを設け、ヒータによる発熱により、磁気ヘッドの突き出し量を制御する方法が提案されている(例えば、特許文献3)。
更に、他の従来技術では、磁気ヘッド内にヒータを設け、ヒータを用いて、磁気スペーシングの調整が必要な時点で、例えば、ライト直前に、ヒートパワーを印加するとともに、一時的にヒートパワーを増加し、突き出し応答時間を短縮する方法が提案されている(例えば、特許文献4、特許文献5)。
このような、従来の磁気ヘッドのヒータの駆動回路は、リニアー制御型の回路が使用されている(例えば、特許文献6参照)。即ち、ヘッドに設けられたヒータ(抵抗体)に、電流源から電圧調整抵抗、トランジスタを介し、電流を流す。又、設定された電力量をヒータに供給するため、ヒータの電流と電圧とモニターし、電力に換算し、換算された電力量と設定電力量との誤差を演算し、誤差によりトランジスタを制御する。即ち、フィードバック制御により、ヒータの供給電力量を設定電力量にリニアー制御する。
特開2004−281012号公報(図2) 米国特許第6,798,598号公報(図2) 特開平5−020635号公報(図1、図3、図5) 特開2004−342151号公報(図7) 米国特許公開2005/0057841号公報(図7) 特開2007−26565号公報(図2)
一方、磁気記録再生装置では、近年の高密度化や高速化に伴い、消費電力が大きくなりつつあり、消費電力の低減が求められている。しかしながら、従来技術では、トランジスタをリニアー制御するため、変換効率が低い。例えば、磁気ヘッドに設けたヒータの使用環境では、使用頻度の高い3mW〜12mWが設定され、ヒータ抵抗を50Ωとすると、ヒータにかかる電圧は、約0.39V〜0.77Vである。
通常、磁気記録装置では、電源電圧に、5.0Vを用いることから、ヒータ駆動回路は、電源電圧5.0Vの入力に対し、0.39V〜0.77Vの出力となり、入出力間電圧差が大きく、電力効率が低いという問題がある。即ち、余分な電力を消費する。
又、リニアー駆動のため、トランジスタは、アナログ系のものが必要となり、比較的大電流を流すため、耐圧の高いトランジスタが必要となる。この耐圧の高いトランジスタは、比較的大きな面積を有するため、回路規模が増大し、コストアップが避けられない。特に、近年のワンチップ化により、ヘッドICに、ヒータ駆動回路を収容する場合には、他の新規回路を追加するのが困難であるという問題もある。
従って、本発明の目的は、磁気ヘッドの突き出し量を制御する発熱素子を、電力効率を向上して、駆動するとともに、駆動によるリード/ライト信号への影響を防止するための磁気ヘッド駆動装置及び磁気記録再生装置を提供することにある。
又、本発明の他の目的は、磁気ヘッドの突き出し量を制御する発熱素子を、電力効率を向上して、駆動するヒータ駆動回路とともに、簡単な構成で、駆動によるリード/ライト信号への影響を防止するための磁気ヘッド駆動装置及び磁気記録再生装置を提供することにある。
この磁気記録再生装置は、回転する磁気記録媒体と、ライト素子とリード素子とが分離され、発熱素子を内蔵する磁気ヘッドと、前記磁気記録媒体の半径方向に、前記磁気ヘッドを移動するアクチュエータと、前記リード素子に一対のリード配線路を介し接続され、前記リード素子の信号を増幅するリードアンプと、前記ライト素子に一対のライト配線路を介し接続され、前記ライト素子を駆動するライトドライバーと、前記発熱素子に一対のヒータ配線路を介し接続され、前記発熱素子を、パルス幅変調方式で駆動するヒータ駆動回路とを有し、前記一対のヒータ配線路は、前記リード配線路に対し、信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とを有する。
又、磁気ヘッドの駆動装置は、リード素子に一対のリード配線路を介し接続され、前記リード素子の信号を増幅するリードアンプと、ライト素子に一対のライト配線路を介し接続され、前記ライト素子を駆動するライトドライバーと、発熱素子に一対のヒータ配線路を介し接続され、前記発熱素子を、パルス幅変調方式で駆動するヒータ駆動回路とを有し、前記一対のヒータ配線路は、前記リード配線路に対し、信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とを有する。
更に、磁気記録再生装置は、回転する磁気記録媒体と、ライト素子とリード素子とが分離され、発熱素子を内蔵する磁気ヘッドと、前記磁気記録媒体の半径方向に、前記磁気ヘッドを移動するアクチュエータと、前記リード素子に一対のリード配線路を介し接続され、前記リード素子の信号を増幅するリードアンプと、前記ライト素子に一対のライト配線路を介し接続され、前記ライト素子を駆動するライトドライバーと、前記発熱素子に一対のヒータ配線路を介し接続され、前記発熱素子を、パルス幅変調方式で駆動するヒータ駆動回路とを有し、前記ヒータ駆動回路は、センタータップを有する前記発熱素子のパルス幅変調電流を差動電流で出力する構成を有する。
更に、磁気ヘッド駆動装置は、リード素子に一対のリード配線路を介し接続され、前記リード素子の信号を増幅するリードアンプと、前記ライト素子に一対のライト配線路を介し接続され、前記ライト素子を駆動するライトドライバーと、前記発熱素子に一対のヒータ配線路を介し接続され、前記発熱素子を、パルス幅変調方式で駆動するヒータ駆動回路とを有し、前記ヒータ駆動回路は、センタータップを有する前記発熱素子のパルス幅変調電流を差動電流で出力する構成を有する。
更に、好ましくは、前記一対のヒータ配線路は、前記配線路の少なくとも1箇所で、前記一対のヒータ配線路をねじり、前記信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とが形成された。
更に、好ましくは、前記一対のリード配線路は、前記ライト配線路に対し、信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とを有する。
更に、好ましくは、前記リードアンプと前記ライトドライバーと前記ヒータ駆動回路とを有するヘッドICと、前記磁気ヘッドとを接続する伝送路を設け、前記伝送路に、前記一対のライト配線路、前記リード配線路、前記ヒータ配線路を設けた。
更に、好ましくは、前記一対のヒータ配線路は、各々一対の分離された導体パターンを有する少なくとも2つの伝送プレートを有し、前記2つの伝送プレートの端部の重ね合わせ部分で、一方の前記導体パターンを他方の前記導体パターンに、前記他方の導体パターンを前記一方の導体パターンを接続する。
更に、好ましくは、前記一対のヒータ配線路は、第1の斜め方向に設けられた第1の導体パターンを有する第1の絶縁基板と、前記第1の絶縁基板に絶縁層を介し設けられ、前記第1の斜め方向とは異なる第2の斜め方向に設けられた第2の導体パターンを有する第2の絶縁基板とを有し、前記第1の導体パターンと前記第2の導体パターンの端部同士を接続して構成された。
更に、好ましくは、前記第1の絶縁基板に、前記第1の導電パターンと絶縁された導体層を設けた。
更に、好ましくは、前記第2の絶縁基板に、前記第2の導電パターンと絶縁された導体層を設けた。
更に、好ましくは、前記ヒータ駆動回路は、前記一対のヒータ配線路の一方に、プラス側パルス幅変調電流を出力し、前記一対のヒータ配線路の他方に、前記プラス側パルス幅変調電流と差動関係にあるマイナス側パルス幅変調電流を出力する。
磁気ヘッドの発熱素子のヒータ駆動回路を、PWM変調方式で構成したので、所定のパルス周期に対し、パルス幅を調整して、電力量を制御できるため、低消費電力で、ヒータを加熱制御できる。又、ヒータ駆動回路が、ロジック系の回路で占められるため、トランジスタのサイズが小さくなり、回路規模を小さくできる。このため、ヘッドICに、他の機能回路を搭載しやすくなり、ヘッドICの多機能化に有効である。更に、一対のヒータ配線路を、リード配線路に対し、信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とを有するようにしたため、又、ヒータ駆動回路を、センタータップを有する前記発熱素子のパルス幅変調電流を差動電流で出力する構成としたため、PWM駆動しても、リード配線路へのクロストークノイズを低減できる。
以下、本発明の実施の形態を、磁気記録再生装置の構成、磁気ヘッド駆動装置の構成、伝送路の実施の形態、ヒータ駆動方法の実施の形態、他の実施の形態の順で説明するが、本発明は、この実施の形態に限られない。
(磁気記録再生装置)
図1は、本発明の磁気記録再生装置の一実施の形態の構成図、図2は、図1の磁気ヘッドの詳細構成図である。図1は、磁気記録再生装置として、磁気ディスク装置を例に示す。図1に示すように、磁気ディスクドライブ機構10において、磁気記憶媒体である磁気ディスク4が、スピンドルモータ5の回転軸2に設けられている。スピンドルモータ5は、磁気ディスク4を回転する。アクチュエータ(VCM)1は、アーム、サスペンション(フレキシャ)の先端に磁気ヘッド3を備え、磁気ヘッド3を磁気ディスク4の半径方向に移動する。
アクチュエータ1は、回転軸を中心に回転するボイスコイルモータ(VCM)で構成される。図では、磁気ディスク装置に、2枚の磁気ディスク4が搭載され、4つの磁気ヘッド3が、同一のアクチュエータ1で同時に駆動される。
磁気ヘッド3は、リード素子と、ライト素子とからなる。磁気ヘッド3は、スライダに、磁気抵抗(MR)素子を含むリード素子を積層し、その上にライトコイルを含むライト素子を積層して、構成される。
又、磁気ディスクドライブ機構10のVCM1の側面には、図3で説明するプリアンプ(ヘッドIC)20が設けられている。
更に、制御プリント板(制御回路部)20には、ハードディスクコントローラ6、MPU(マイクコントローラ)7、クロック源8,9、バッファ回路30、リード/ライトチャネル回路32、サーボ回路34が設けられている。
リード/ライト(R/W)チャネル回路32は、プリアンプ20に接続され、磁気ヘッド3の読み取り及び書込みを制御し、且つライト信号を磁気ヘッド3に供給するライト回路と、磁気ヘッド3からリード信号を受け、復調するリード回路とを有する。サーボ回路34は、スピンドルモータ5を駆動するスピンドルモータ駆動回路と、MPU7からの駆動信号により、ボイスコイルモータ(VCM)1を駆動するVCM駆動回路とを有する。
ハードディスクコントローラ(HDC)6は、インターフェイス36でホストと通信し、且つサーボ信号のセクタ番号を基準にして,1周内の位置を判断し,データの記録・再生を行う。バッファ用ランダムアクセスメモリ(RAM)30は、リードデータやライトデータを一時格納する。HDC6は、USB,ATAやSCSI等のインターフェイス36で、ホストと通信する。
マイクロコントローラ(MPU)7は、HDC6からのコマンドを解析し、HDC6を介して、各種の処理を行う。このため、MPU7は、各種のプログラムを格納するリードオンリーメモリ(ROM)と、ランダムアクセスメモリ(RAM)を有する。又、MPU7は、リード/ライトチャネル回路32からのリード信号のサーボ信号を受け取り、現在位置を検出し、目標位置との誤差に応じて、ボイスコイルモータ(VCM)1を駆動制御する位置制御を行う。
この磁気ディスク4には、外周から内周に渡り、各トラックにサーボ信号(位置信号)が、円周方向に等間隔に配置される。尚、各トラックは、複数のセクタで構成され、位置信号は,サーボマークServo Markと、トラック番号Gray Codeと、インデックスIndexと、オフセット情報(サーボバースト)PosA,PosB,PosC,PosDとからなる。
この磁気ディスクドライブ機構10は、複数の磁気ディスク4を持ち、これらが一つのスピンドルモータ5に重ねられ、一定方向に回転する。
図2に示すように、磁気ヘッド3は、スライダ3−3上に、リード素子3−2(TMR等の磁気抵抗素子)と、ライト素子(インダクション素子)3−1とを設けて、構成される。このスライダ3−3は、図示しないサスペンションによって把持されている。
サスペンション(フレキシャ)は、機械的に、VCM1のキャリッジアームに固定され、キャリッジアームは、ベアリングとボイスコイルモータの磁石とコイルが取り付けられている。VCM1は、ベアリングを回転中心として、可動する。これにより、スピンドルモータ5により回転する媒体4に対し、磁気ヘッド3は、コントローラから指示された任意の周(シリンダという)に合わせて移動し、指定されたデータフォーマットに則ってデータを読み書きする。
ヘッドスライダ3−3は、回転するディスク4上の空気に乗って、滑空しており、ディスク4の表面と対するスライダ3−3の表面において、エアベアリングを形成し、そこから発生する負圧力とサスペンションのジンバル部とのバネ力によって、浮上姿勢を保っている。
このヘッド部3−1,3−2に近い箇所に、ヒータ3−4を設ける。ここでは、ライト素子3−1のライトコイルの横に、絶縁層を介して抵抗体3−4を設ける。これにより、ライトコイル3−1と同様の突き出しAを起こさせる事が出来る。
このリード素子3−2の下端と、磁気ディスク4面との間隔が、元の磁気スペーシングであり、突き出しAの下端と磁気ディスク4の面との間隔が、突き出しで変形された磁気スペーシングである。
(磁気ヘッド駆動装置)
図3は、図1のプリアンプ(ヘッドIC)20とヘッド3のブロック図である。図3に示すように、プリアンプ20は、リード素子3−2からのリード信号を増幅して、リードチャネル回路32に出力するリードアンプ22と、リードチャネル回路32からのライト信号を増幅して、ライトコイル3−1に供給するライトドライバー24と、リードチャネル回路32から設定電力量を受け、磁気ヘッド3の発熱素子3−4を駆動するヒータ駆動回路26と、リードアンプ22、ライトドライバー24、ヒータ駆動回路26の設定を行うロジック回路28を有する。
更に、ロジック回路28は、リード素子3−2の出力から媒体への接触を検出する回路や、ヘッド切り替え回路等を有する。
図1に示したように、プリアンプ20は、VCM1に設けられ、ヘッド3は、VCM1のアーム先端に設けられているため、プリアンプ20とヘッド3とは、伝送路70で接続される。伝送路70は、リード素子3−2とリードアンプ22を接続する一対のリード線74と、ライトコイル3−1とライトドライバー24を接続する一対のライト線72と、磁気ヘッド3の発熱素子3−4とヒータ駆動回路26とを接続する一対のヒータ線76とを有する。
図4は、図3のPWM方式のヒータ駆動回路の構成図、図5は、図4の構成の電流波形の説明図である。図4に示すように、ヒータ駆動回路26は、ヒータ3−4の両端の電圧を検出する電圧検出回路66と、電流源40の電流と検出電圧を掛け算し、電力量を出力する乗算回路42と、乗算回路42の電力量を平均化し、平均電力を出力する積分器44とを有する。
更に、ヒータ駆動回路26は、リードチャネル回路32からの設定電力値を、アナログ変換するデジタル/アナログ変換器(DAC)46と、設定電力量と検出電力量との誤差を出力する誤差アンプ48と、所定の周期で、誤差アンプ48の誤差量に応じたパルス幅のスイッチ信号を生成するパルス幅変調回路(PWM)50と、PWM回路50からのオン/オフのスイッチ信号により動作して、電流源40の電流Iを、ヒータ3−4に供給するスイッチSW0と有する。
このスイッチSW0は、トランジスタで構成され、電圧検出回路66、乗算回路42、積分器44、DAC46、誤差アンプ48が、フィードバックループを構成する。
リードチャネル回路32は、装置の温度等の環境条件や、リード特性、ライト特性に応じて、設定電力量を変更する。又、複数の磁気ヘッドで、1つのヒータ駆動回路を利用する場合には、指定した磁気ヘッドの特性に対応する設定電力量を指定する。
図5に示すように、ヒータ3−4を駆動する電流波形は、電流源40の電流値が、最大電流となり、そして、PWM回路50が、出力電力に合わせて、PWM波のオンデユーテイ比を調整する。このオン/オフのスイッチ信号でスイッチSW0を動作すると、ヒータ3−4には、電力誤差量に応じた幅の駆動電流が供給される。
オン/オフ制御のため、例えば、ヒータの熱さを半分にしたければ、所定のパルス周期に対し、パルス幅を半分に設定すれば、よく、消費電力効率が向上する。即ち、低消費電力で、ヒータを加熱制御できる。
例えば、従来のリニアー回路では、設定電力量が、最小3mwの場合には、電流Imin=13mA,電圧Vin=5.0V,Iout=5.6mA,Vout=0.53Vであり、効率が10%以下であり、電力を、65mW必要としたが、PWM方式の駆動回路では、同じ3mWの出力を得るのに、3.8mwですみ、変換効率を70〜80%に向上できる。
このPWM回路50は、基本的に、ロジック回路であり、2値の出力を生成する構成であり、スイッチSW0も2値駆動のトランジスタであるから、ヒータ駆動回路26の半数が、ロジック系の回路で占められる。このため、トランジスタのサイズが小さくなり、回路規模を小さくできる。
特に、ヘッドIC20は、磁気ディスクドライブ機構10側に、他の回路と独立して、取り付けられるため、大きさが限られる。このため、ヒータ駆動回路26の回路規模が小さくなれば、ヘッドIC20に、他の機能回路を搭載しやすくなり、ヘッドIC20の多機能化に有効である。
(伝送路の実施の形態)
図6は、PWM方式によるクロストークの説明図、図7は、本発明の伝送路の第1の実施の形態の構成図である。図6に示すように、ライト時に、プリアンプ20から伝送路70のライト線72を介し、ライトコイル3−1に向けて、書き込む信号の電流が流れる。この時、ライトとリードの配線間隔が近いため、ライト線72に流れる電流による配線間のカップリングから、伝送路70のリード線74にクロストーク電流が発生する。また、図2で説明したように、ヘッド3内部では、ライトコイル3−1の真下に、リード用MR素子3−2があるため、ヘッドの内部配線、またはコイルからMR素子3−2に直接クロストーク電流が流れる。
このライト線からリード素子へのクロストークを防止する方法は、従来から知られている。例えば、ライト線とリード線の間隔を広げる方法(日本特許公開2000−123513号公報)や、配線の周囲にガードのグランド配線やカバーを配置する方法(日本特許公開2001−093248号公報)、更に、ヘッドと配線の接合部、または配線途中の接合部で、リード配線を反転させて、クロストークを弱める方法(日本特許公開2007−149157号公報)が、提案されている。
前述のように、従来のヒータ駆動回路は、リニア駆動であったので、ヒータ配線から信号配線に、ノイズがのることは無かった。このため、ヒータ配線からのるノイズについては対策されておらず、ライト電流のリード配線へのカップリング対策のみであった。この状態のまま、効率・熱の問題の対策のためにヒータをPWM駆動すると、ノイズが発生して、エラーレートの悪化・書き込み能力の低下など、装置の品質に問題が発生する。
このため、図7に示すように、ヒータドライバ26をPWM駆動方式にしたときに、ヒータ配線76を、PWM波形(図5参照)の立ち上がりで発生するクロストークを、極性反転により打ち消しあうような配線構造にした。
図7において、図1乃至図6で説明したものと同一のものは、同一の記号で示してある。図7に示すように、PWM駆動すると、ヒータ配線76のHxに、パルス電流が流れる影響で、リード配線74(rx、ry)に、ノイズがのって、信号ラインに影響を与える。クロストークは、信号ラインの電圧・電流の変化によって発生する。
信号配線が隣接していると、相互干渉によって信号波形に影響を及ぼし、ノイズや遅延変動として表れる。これをクロストークと呼ぶ。図7の実施の形態では、クロストーク対策として、影響を与える側の信号ライン76をねじる。即ち、一対のヒータ配線(信号ライン)76を、少なくとも1箇所(図7では、2箇所77−1,77−2)で、その配置位置を逆にする。
ここでは、伝送路70−1のヒータ配線76(Hx)からヒータ3−4に電流が流れ、ヒータ3−4から伝送路70−2のヒータ配線76(Hy)で、電流が戻ってくるため、ヒータ配線76(Hx)とヒータ配線76(Hy)の電流の向きは、逆方向である。ねじり箇所77−1,77−2で、ヒータ配線76(Hx)とヒータ配線76(Hy)の配置位置を変更することで、ヒータ配線76に極性反転が生じる部分を形成する。
図7では、ヒータドライバ26の近傍(伝送路接合部)70−2では、リード配線74に、ヒータ配線76(Hy)よりヒータ配線76(Hx)が近接しており、ねじり部77−1で、ヒータ配線76(Hx)とヒータ配線76(Hy)の配置位置を反転することにより、ヒータ配線76(Hx)よりヒータ配線76(Hy)が、リード配線74に近接する。同様に、伝送路70−1のねじり部77−2で、ヒータ配線76(Hx)とヒータ配線76(Hy)の配置位置を反転することにより、ヒータ配線76(Hy)よりヒータ配線76(Hx)が、リード配線74に近接する。
このため、ヒータ配線76に、電流の向きが、隣り合うループ74と同じ向きの部分と、逆向きの部分を形成する。これにより、リード線74には、電流の向きが同じ方向の誘導性ノイズ(磁束)と、電流の向きが逆方向の誘導性ノイズ(磁束)の両方がクロストークとして与えられる。2つの誘導性ノイズによる誘導電流(図7の点線)は、互いに逆方向であるため、リード配線74で、電流により発生する誘導性ノイズ(磁束)を打ち消すことになる。
即ち、ヒータ配線76をねじって、ヒータ配線76上の極性を変えることで、リード配線74で誘導性ノイズが打ち消され、PWM駆動ヒータによるクロストークの発生を抑えることができる。
図8は、本発明の伝送路の第2の実施の形態の構成図である。図8において、図7で示したものと同一のものは、同一の記号で示してある。この実施の形態では、ヒータ配線76だけではなく、クロストークの受け側のリード配線74の極性を併せて変えたものである。
図8に示すように、一対のリード線74を、少なくとも1箇所(図8では、2箇所77−3,77−4)で、その配置位置を逆にする。ここでは、伝送路70−1のリード配線74(rx)からリード素子3−2に電流が流れ、リード素子3−2から伝送路70−1のリード配線74(ry)で、電流が戻ってくるため、リード配線74(rx)とリード配線74(ry)の電流の向きは、逆方向である。
ねじり箇所77−3,77−4で、リード配線74(rx)とリード配線74(ry)の配置位置を変更することで、リード配線74に極性反転が生じる部分を形成する。リード配線74にも、電流の向きが、隣り合うループ76と同じ向きの部分と、逆向きの部分を形成する。
これにより、リード線74には、電流の向きが同じ方向の誘導性ノイズ(磁束)と、電流の向きが逆方向の誘導性ノイズ(磁束)の両方がクロストークとして与えられる。2つの誘導性ノイズによる誘導電流(図8の点線)は、互いに逆方向であるため、リード配線74で、電流により発生する誘導性ノイズ(磁束)を打ち消すことになる。
又、このリード配線74のねじりにより、互いに逆極性のリード配線74(rx)とヒータ配線76(Hy)が隣り合い、リード配線74(ry)とヒータ配線74(Hx)が隣り合う。このため、電流方向が逆であるから、一層、打消し効果は高い。
更に、このリード配線74に、電流の向きが、隣り合うループ(ライト配線)72と同じ向きの部分と、逆向きの部分を形成している。これにより、リード線74には、ライト線72から電流の向きが同じ方向の誘導性ノイズ(磁束)と、電流の向きが逆方向の誘導性ノイズ(磁束)の両方がクロストークとして与えられるため、リード配線74で、ライト線72の電流により発生する誘導性ノイズ(磁束)も打ち消すことができる。
このねじり部分(クロスポイント)77−2、77−4では、交差する配線を絶縁する必要があるため、ねじり部分7−2,77−4の前後の配線部分は、異なるプレート78−1,78−2に形成し、ねじり部分で、重ね合わせ、交差する配線を絶縁することが望ましい。
図9は、本発明の伝送路の第3の実施の形態の構成図である。図9において、図7及び図8で示したものと同一のものは、同一の記号で示してある。図9は、クロスポイントを形成する構成を説明するため、ライト線72は、省略してあり、リード配線74と、ヒータ配線76のみ記載してある。
又、図9の伝送路70−1は、プリアンプ20が搭載された第1の伝送プレートと、ヘッド3が搭載されたフレキシャの第2の伝送プレート70−6と、その間に設けられた第3乃至第5の伝送プレート70−4,70−5,70−6とを有する。そして、各伝送プレート70−3〜70−6を重ね合わせて、接続する。
この場合、絶縁体又は誘電体の伝送プレートに導電体の配線路が形成されるため、この重ね合わせ部分において、一対の配線路を、交差させると、重ね合わせた上側のプレートが、配線路間を絶縁し、容易に、配線路の交差を形成できる。即ち、クロスポイントにおいて、伝送プレートを重ね合わせ、2階建て構造とする。
この実施の形態でも、ヒータ配線76だけではなく、クロストークの受け側のリード配線74の極性を併せて変えることができ、且つ多数の交差点、即ち、極性変換部を形成でき、一層、クロストークを抑圧できる。
逆に、伝送路70−1を、クロスする回数だけ切って、各伝送プレートを形成し、これらを接合することで、配線路の交差点を形成しても良い。
図10は、本発明の伝送路の第4の実施の形態の構成図、図11は、その分解構成図である。図10において、図7乃至図9で示したものと同一のものは、同一の記号で示してある。図10、図11は、1つの伝送路70−1で、多数のクロスポイントを形成する他の構成を説明するものであり、ライト線72とリード配線74とを省略してあり、ヒータ配線76のみ記載してある。
図11に示すように、サスペンション上に配置される伝送路70−1は、導電体ベース(例えば、ステンレススチール)80に、絶縁層(例えば、ポリイミド)81を設け、絶縁層81上に、配線路(導電体、例えば、銅)83を、斜線状に形成する。配線路83の端部のパッド84以外は、絶縁カバー層84で覆われる。
一方、図11の右に示したフレキシブル・プリント基板85は、絶縁層86の上に(図では、表側に)、サスペンションの伝送路70−1の配線路83の斜めの向きと反対向きに、配線路87を斜線状に形成する。同様に、配線路87の端部のパッド88は、露出している。
図11のフレキシブル・プリント基板85を、配線路83,87同士が対抗するように、重ね合わせると、図10のように、各配線路(パターン)83,87が、パッド84,88で接続され、クロスポイントを有する伝送路を形成できる。接続にははんだが用いられる。配線路83,87は、絶縁層82により、電気的に絶縁される。
図12は、本発明の伝送路の第5の実施の形態の構成図である。図12は、図11のフレキシブル・プリント基板85との組み合わせに代わり、伝送路特性が良好になるようなインピーダンス制御を目的として、導電体90、絶縁体91などで構成されたカバーを、フレキシブル・プリント基板86,87,88に設けた基板を用いた例である。
即ち、図12の左に示した基板85−1は、導電体90の上に、絶縁層91を設け、この絶縁層91の上に、絶縁層86を設け、この絶縁層86の上に(図では、表側に)、サスペンションの伝送路70−1の配線路83の斜めの向きと反対向きに、配線路87を斜線状に形成する。同様に、配線路87の端部のパッド88は、露出している。
図12の基板85−1を、配線路83,87同士が対抗するように、重ね合わせると、図12右のように、各配線路(パターン)83,87が、パッド84,88で接続され、クロスポイントを有する伝送路を形成できる。接続にははんだが用いられる。配線路83,87は、絶縁層82により、電気的に絶縁される。
図13は、本発明の伝送路の第6の実施の形態の構成図である。図13において、図11で示したものと同一のものは、同一の記号で示してある。図11と同様に、サスペンション上に配置される伝送路70−1は、導電体ベース80に絶縁層(例えば、ポリイミド)81を設け、絶縁層81上に、配線路(導電体、例えば、銅)83を、斜線状に形成する。配線路83の端部のパッド84以外は、絶縁カバー層84で覆われる。
一方、フレキシブル・プリント基板85は、絶縁層86の上に(図では、表側に)、サスペンションの伝送路70−1の配線路83の斜めの向きと反対向きに、配線路87を斜線状に形成する。同様に、配線路87の端部のパッド88は、露出している。図の赤い部分(パッド84,88)をターゲットにして超音波を当て、接合させる。このため、接合部、は全て剥き出しになっている。
このように、超音波接合によれば、小さな部分も容易に接合でき、製造上の利便性が大きい。たものである。
図14及び図15は、本発明の効果を説明する図であり、図14は、図6の伝送路構成の場合のリード線のノイズのシミュレーション結果を示す図、図15は、図7の本発明の実施の形態の伝送路構成の場合のリード線のノイズのシミュレーション結果を示す図である。
図14及び図15において、点線がPWM波形PW、実線がインジェクション電圧NRを示す。図14と図15とを比較すると、図15の例では、図14に比較して、10%〜20%程度のインジェクション電圧NRの低減が見られる。
図16は、本発明の伝送路の第7の実施の形態の構成図である。図16は、ヒータ配線76の配線パターンのみを示す。図16は、配線の形状として、図7、図8、図9乃至図13のようなくさび形の他に、半円(Sin波形)のパターンを示す。くさび形配線パターンのような角(不連続点)がないので、反射の発生が抑えられ、且つ電流波形が揺れないので、ノイズの発生を抑えることができる。
(ヒータ駆動方法の実施の形態)
図17は、本発明の一実施の形態のヒータ駆動装置の構成図、図18は、そのヒータ駆動波形図である。図17において、リード線、ライト線を省略してある。図17では、ヘッド3の発熱体3−4を、センタータップ付きヒータで構成する。又、PWM駆動回路26を、+側ドライバ26−1と、−側ドライバ26−2とで構成する。この2つのドライバ26−1,26−2は、各々、発熱体3−4の一端、他端に、伝送路76により接続する。
+側ドライバ26−1と−側ドライバ26−2を、差動で動作させることで、図18に示すように、+側ドライバ26−1のプラスPWM波形に同期して、−側ドライバ26−2は、マイナスPWM波形を出力する。これにより、クロストーク電流を打ち消しあい、信号ラインにのるノイズを低減できる。
即ち、発熱体3−4に送信するパルス電流を、ゼロクロス動作にすることで、ノイズを打ち消しあい、クロストーク電流が低減される。このように、センタータップ付きのヒータと、+−両方の機能を持つヒータドライバを使用することで、差動動作をするヒータを実現できる。このため、配線は現状のままで、ノイズを低減することが可能となる。
(他の実施の形態)
前述の実施の形態では、2枚の磁気ディスクを搭載した磁気ディスク装置で説明したが、1枚、又は3枚以上の磁気ディスクを搭載した装置にも適用できる。同様に、磁気ヘッドの形態は、図2のものに限らず、他の分離型磁気ヘッドの形態にも適用できる。更に、ヒータ駆動回路を、ヘッドICに搭載せずに、制御回路側に搭載することもできる。
(付記1)回転する磁気記録媒体と、ライト素子とリード素子とが分離され、発熱素子を内蔵する磁気ヘッドと、前記磁気記録媒体の半径方向に、前記磁気ヘッドを移動するアクチュエータと、前記リード素子に一対のリード配線路を介し接続され、前記リード素子の信号を増幅するリードアンプと、前記ライト素子に一対のライト配線路を介し接続され、前記ライト素子を駆動するライトドライバーと、前記発熱素子に一対のヒータ配線路を介し接続され、前記発熱素子を、パルス幅変調方式で駆動するヒータ駆動回路とを有し、前記一対のヒータ配線路は、前記リード配線路に対し、信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とを有することを特徴とする磁気記録再生装置。
(付記2)前記一対のヒータ配線路は、前記配線路の少なくとも1箇所で、前記一対のヒータ配線路をねじり、前記信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とが形成されたことを特徴とする付記1の磁気記録再生装置。
(付記3)前記一対のリード配線路は、前記ライト配線路に対し、信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とを有することを特徴とする付記1の磁気記録再生装置。
(付記4)前記リードアンプと前記ライトドライバーと前記ヒータ駆動回路とを有するヘッドICと、前記磁気ヘッドとを接続する伝送路を設け、前記伝送路に、前記一対のライト配線路、前記リード配線路、前記ヒータ配線路を設けたことを特徴とする付記1の磁気記録再生装置。
(付記5)前記一対のヒータ配線路は、各々一対の分離された導体パターンを有する少なくとも2つの伝送プレートを有し、前記2つの伝送プレートの端部の重ね合わせ部分で、一方の前記導体パターンを他方の前記導体パターンに、前記他方の導体パターンを前記一方の導体パターンを接続することを特徴とする付記1の磁気記録再生装置。
(付記6)前記一対のヒータ配線路は、第1の斜め方向に設けられた第1の導体パターンを有する第1の絶縁基板と、前記第1の絶縁基板に絶縁層を介し設けられ、前記第1の斜め方向とは異なる第2の斜め方向に設けられた第2の導体パターンを有する第2の絶縁基板とを有し、前記第1の導体パターンと前記第2の導体パターンの端部同士を接続して構成されたことを特徴とする付記1の磁気記録再生装置。
(付記7)前記第1の絶縁基板に、前記第1の導電パターンと絶縁された導体層を設けたことを特徴とする付記6の磁気記録再生装置。
(付記8)前記第2の絶縁基板に、前記第2の導電パターンと絶縁された導体層を設けたことを特徴とする付記6の磁気記録再生装置。
(付記9)回転する磁気記録媒体と、ライト素子とリード素子とが分離され、発熱素子を内蔵する磁気ヘッドと、前記磁気記録媒体の半径方向に、前記磁気ヘッドを移動するアクチュエータと、前記リード素子に一対のリード配線路を介し接続され、前記リード素子の信号を増幅するリードアンプと、前記ライト素子に一対のライト配線路を介し接続され、前記ライト素子を駆動するライトドライバーと、前記発熱素子に一対のヒータ配線路を介し接続され、前記発熱素子を、パルス幅変調方式で駆動するヒータ駆動回路とを有し、前記ヒータ駆動回路は、センタータップを有する前記発熱素子のパルス幅変調電流を差動電流で出力する構成を有することを特徴とする磁気記録再生装置。
(付記10)前記ヒータ駆動回路は、前記一対のヒータ配線路の一方に、プラス側パルス幅変調電流を出力し、前記一対のヒータ配線路の他方に、前記プラス側パルス幅変調電流と差動関係にあるマイナス側パルス幅変調電流を出力することを特徴とする付記9の磁気記録再生装置。
(付記11)ライト素子とリード素子とが分離され、発熱素子を内蔵する磁気ヘッドの駆動装置において、前記リード素子に一対のリード配線路を介し接続され、前記リード素子の信号を増幅するリードアンプと、前記ライト素子に一対のライト配線路を介し接続され、前記ライト素子を駆動するライトドライバーと、前記発熱素子に一対のヒータ配線路を介し接続され、前記発熱素子を、パルス幅変調方式で駆動するヒータ駆動回路とを有し、前記一対のヒータ配線路は、前記リード配線路に対し、信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とを有することを特徴とする磁気ヘッド駆動装置。
(付記12)前記一対のヒータ配線路は、前記配線路の少なくとも1箇所で、前記一対のヒータ配線路をねじり、前記信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とが形成されたことを特徴とする付記11の磁気ヘッド駆動装置。
(付記13)前記一対のリード配線路は、前記ライト配線路に対し、信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とを有することを特徴とする付記11の磁気ヘッド駆動装置。
(付記14)前記リードアンプと前記ライトドライバーと前記ヒータ駆動回路とを有するヘッドICと、前記磁気ヘッドとを接続する伝送路を設け、前記伝送路に、前記一対のライト配線路、前記リード配線路、前記ヒータ配線路を設けたことを特徴とする付記11の磁気ヘッド駆動装置。
(付記15)前記一対のヒータ配線路は、各々一対の分離された導体パターンを有する少なくとも2つの伝送プレートを有し、前記2つの伝送プレートの端部の重ね合わせ部分で、一方の前記導体パターンを他方の前記導体パターンに、前記他方の導体パターンを前記一方の導体パターンを接続することを特徴とする付記11の磁気ヘッド駆動装置。
(付記16)前記一対のヒータ配線路は、第1の斜め方向に設けられた第1の導体パターンを有する第1の絶縁基板と、前記第1の絶縁基板に絶縁層を介し設けられ、前記第1の斜め方向とは異なる第2の斜め方向に設けられた第2の導体パターンを有する第2の絶縁基板とを有し、前記第1の導体パターンと前記第2の導体パターンの端部同士を接続して構成されたことを特徴とする付記11の磁気ヘッド駆動装置。
(付記17)前記第1の絶縁基板に、前記第1の導電パターンと絶縁された導体層を設けたことを特徴とする付記16の磁気ヘッド駆動装置。
(付記18)前記第2の絶縁基板に、前記第2の導電パターンと絶縁された導体層を設けたことを特徴とする付記16の磁気ヘッド駆動装置。
(付記19)ライト素子とリード素子とが分離され、発熱素子を内蔵する磁気ヘッドの駆動装置において、前記リード素子に一対のリード配線路を介し接続され、前記リード素子の信号を増幅するリードアンプと、前記ライト素子に一対のライト配線路を介し接続され、前記ライト素子を駆動するライトドライバーと、前記発熱素子に一対のヒータ配線路を介し接続され、前記発熱素子を、パルス幅変調方式で駆動するヒータ駆動回路とを有し、前記ヒータ駆動回路は、センタータップを有する前記発熱素子のパルス幅変調電流を差動電流で出力する構成を有することを特徴とする磁気ヘッド駆動装置。
(付記20)前記ヒータ駆動回路は、前記一対のヒータ配線路の一方に、プラス側パルス幅変調電流を出力し、前記一対のヒータ配線路の他方に、前記プラス側パルス幅変調電流と差動関係にあるマイナス側パルス幅変調電流を出力することを特徴とする付記19の磁気ヘッド駆動装置。
磁気ヘッドの発熱素子のヒータ駆動回路を、PWM変調方式で構成したので、所定のパルス周期に対し、パルス幅を調整して、電力量を制御できるため、低消費電力で、ヒータを加熱制御できる。又、ヒータ駆動回路が、ロジック系の回路で占められるため、トランジスタのサイズが小さくなり、回路規模を小さくできる。このため、ヘッドICに、他の機能回路を搭載しやすくなり、ヘッドICの多機能化に有効である。更に、一対のヒータ配線路を、リード配線路に対し、信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とを有するようにしたため、又、ヒータ駆動回路を、センタータップを有する前記発熱素子のパルス幅変調電流を差動電流で出力する構成としたため、PWM駆動しても、リード配線路へのクロストークノイズを低減できる。
本発明の一実施の形態の磁気記録再生装置の構成図である。 図1の磁気ヘッドの構成図である。 図1のプリアンプの構成図である。 図3のヒータ駆動回路の構成図である。 図4の電流波形の説明図である。 図3の構成におけるクロストークノイズの説明図である。 本発明の第1の実施の形態の磁気ヘッド駆動装置の構成図である。 本発明の第2の実施の形態の磁気ヘッド駆動装置の構成図である。 本発明の第3の実施の形態の磁気ヘッド駆動装置の構成図である。 本発明の第4の実施の形態の伝送路の構成図である。 図10の構成要素の分解図である。 本発明の第5の実施の形態の伝送路の構成図である。 本発明の第6の実施の形態の伝送路の構成図である。 比較例のPWM波形と誘導電圧の説明図である。 本発明の実施の形態のPWM波形と誘導電圧の説明図である。 本発明の第7の実施の形態の伝送路の構成図である。 本発明のヒータ駆動装置の一実施の形態の構成図である。 図17の構成のPWM波形図である。
符号の説明
1 アクチュエータ(VCM)
3 磁気ヘッド
4 磁気ディスク
5 スピンドルモータ
6 HDC
7 MPU
20 プリアンプ(ヘッドIC)
22 リードアンプ
24 ライトドライバー
26 PWM変調方式のヒータ駆動回路
28 ロジック回路
32 リード/ライトチャネル回路
3−1 ライト素子
3−2 リード素子
3−3 スライダ
3−4 発熱素子
70 伝送路
72 ライト配線路
74 リード配線路
76 ヒータ配線路
77−1〜77−4 クロスポイント

Claims (8)

  1. 回転する磁気記録媒体と、
    ライト素子とリード素子とが分離され、発熱素子を内蔵する磁気ヘッドと、
    前記磁気記録媒体の半径方向に、前記磁気ヘッドを移動するアクチュエータと、
    前記リード素子に一対のリード配線路を介し接続され、前記リード素子の信号を増幅するリードアンプと、
    前記ライト素子に一対のライト配線路を介し接続され、前記ライト素子を駆動するライトドライバーと、
    前記発熱素子に一対のヒータ配線路を介し接続され、前記発熱素子を、パルス幅変調方式で駆動するヒータ駆動回路とを有し、
    前記一対のヒータ配線路は、前記リード配線路に対し、信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とを有する
    ことを特徴とする磁気記録再生装置。
  2. 前記一対のヒータ配線路は、前記配線路の少なくとも1箇所で、前記一対のヒータ配線路をねじり、前記信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とが形成された
    ことを特徴とする請求項1の磁気記録再生装置。
  3. 前記一対のリード配線路は、前記ライト配線路に対し、信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とを有する
    ことを特徴とする請求項1の磁気記録再生装置。
  4. 回転する磁気記録媒体と、
    ライト素子とリード素子とが分離され、発熱素子を内蔵する磁気ヘッドと、
    前記磁気記録媒体の半径方向に、前記磁気ヘッドを移動するアクチュエータと、
    前記リード素子に一対のリード配線路を介し接続され、前記リード素子の信号を増幅するリードアンプと、
    前記ライト素子に一対のライト配線路を介し接続され、前記ライト素子を駆動するライトドライバーと、
    前記発熱素子に一対のヒータ配線路を介し接続され、前記発熱素子を、パルス幅変調方式で駆動するヒータ駆動回路とを有し、
    前記ヒータ駆動回路は、センタータップを有する前記発熱素子のパルス幅変調電流を差動電流で出力する構成を有する
    ことを特徴とする磁気記録再生装置。
  5. ライト素子とリード素子とが分離され、発熱素子を内蔵する磁気ヘッドの駆動装置において、
    前記リード素子に一対のリード配線路を介し接続され、前記リード素子の信号を増幅するリードアンプと、
    前記ライト素子に一対のライト配線路を介し接続され、前記ライト素子を駆動するライトドライバーと、
    前記発熱素子に一対のヒータ配線路を介し接続され、前記発熱素子を、パルス幅変調方式で駆動するヒータ駆動回路とを有し、
    前記一対のヒータ配線路は、前記リード配線路に対し、信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とを有する
    ことを特徴とする磁気ヘッド駆動装置。
  6. 前記一対のヒータ配線路は、前記配線路の少なくとも1箇所で、前記一対のヒータ配線路をねじり、前記信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とが形成された
    ことを特徴とする請求項5の磁気ヘッド駆動装置。
  7. 前記一対のリード配線路は、前記ライト配線路に対し、信号極性が反転する経路と信号極性が反転しない経路とを有する
    ことを特徴とする請求項5の磁気ヘッド駆動装置。
  8. ライト素子とリード素子とが分離され、発熱素子を内蔵する磁気ヘッドを駆動する装置において、
    前記リード素子に一対のリード配線路を介し接続され、前記リード素子の信号を増幅するリードアンプと、
    前記ライト素子に一対のライト配線路を介し接続され、前記ライト素子を駆動するライトドライバーと、
    前記発熱素子に一対のヒータ配線路を介し接続され、前記発熱素子を、パルス幅変調方式で駆動するヒータ駆動回路とを有し、
    前記ヒータ駆動回路は、センタータップを有する前記発熱素子のパルス幅変調電流を差動電流で出力する構成を有する
    ことを特徴とする磁気ヘッド駆動装置。
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