JP3911339B2 - 磁気ディスク装置および記録再生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、磁気ディスク装置および記録再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な構造の磁気ディスク装置は、例えば図１に示されるように、デジタル情報を記録する磁気ディスク媒体１、媒体に情報の記録再生を行う磁気ヘッド２とこれを搭載する浮動ヘッドスライダ３、サスペンション機能を有するロードビーム４、コイル５−１と永久磁石５−２を備えるボイスコイルモータを主アクチュエータとして磁気ヘッド２を媒体の所定のトラックに位置決めする位置決め機構５、媒体を所定の回転数で回転駆動するスピンドル６、および情報を記録する場合には磁気ヘッド２に所定の記録電流を印加し、情報を再生する場合には磁気ヘッドから検出される微弱電圧を増幅する記録再生回路７などの部品から構成され、これらは防塵の密閉容器（ＨＤＡ：Ｈｅａｄ Ｄｉｓｋ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）内に収納されている。
【０００３】
スライダ３はロードビーム４（フレクシャも含む）のサスペンション機能により所定の荷重で媒体１上に押圧される。媒体１はスピンドル６により毎分数千〜１万回転の高速で回転するため、媒体１とスライダ３の間にくさび効果で空気が流入し、スライダ３のわずかなすきま（数十ナノメータ）で浮上させる。
【０００４】
スライダ３に搭載された磁気ヘッド２はアーム５−４によりボイスコイルモータ（ＶＣＭ）と連結されており、ベアリング５−３を中心とした揺動動作により媒体上の所定のトラックに位置決めされる。
【０００５】
磁気ヘッド２は、図７に示されているように、電気信号と磁気信号を変換するための記録磁極２−１とコイル２−２、磁気抵抗効果素子（図示せず）などが薄膜形成技術やリソグラフィによりスライダ３に形成されている。図７において、符号２−３は記録ギャップを、２−４はギャップ線をそれぞれ示す。
【０００６】
図７に従来の磁気録再生方法による磁気ディスク媒体上の情報の記録パターン８を示す。記録パターンはある一定のピッチ（トラックピッチ９）において同心円状に記録され、これはトラック１０と呼ばれる。トラック１０は媒体の記録ゾーンの最内周あるいは最外周位置から１トラック毎にナンバリングされる。また磁気ヘッド２の位置決め誤差により隣接トラックの情報を消去してしまうことを防止したり、隣接トラックからの漏れ磁界（クロストーク）による信号品質の劣化を低減するためトラックとの間に情報が記録されていないガードバンド１１を設ける。このため、トラックピッチ９はトラック幅１３とガードバンド１１の和になり、単位長さをトラックピッチで除算した値がトラック密度となる。これを増すためにはトラック幅１３、およびガードバンド１１をできるだけ小さくすることが必要となる。
【０００７】
記録パターンの円周方向の長さ（ビット長１２）は変復調方式により種々の長さをとり得るが、その磁化の向きは前記磁気ヘッドのギャップ線と垂直で、媒体中心に至る半径方向と垂直となる。媒体上面から見れば、磁化の向きは時計方向あるいは反時計方向となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
磁気ディスク装置は、ランダムアクセスファイルの主力であり、パーソナルコンピュータやメインフレームコンピュータなどに多用されており、その大容量・高密度化、高速データ転送化に対する要求は留まるところがない。
【０００９】
大容量化にはトラックピッチを縮め、トラック密度を高めることが有効であるが
１）媒体の高速回転にともなう媒体面の振動や偏芯、アクチュエータの外乱振動
２）隣接トラックからのクロストーク
などが原因で、現状のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）だけでは１μm 以下のトラックピッチの実現は困難となっている。
【００１０】
このため静電気力を利用したピギーバックアクチュエータ（IEEE Transaction on Industrial Electronics,Vol.42,No.3,p.222,1995 ）や電磁力を利用したピギーバックアクチュエータ（IEEE Transaction on Industrial Electronics,Vol.42,No.3,p.234,1995 ）を用いて磁気ヘッドをトラックに対して微調整することによりトラックピッチを小さくする技術が提案されている。
【００１１】
一方、隣接トラックからのクロストーク抑圧にはいわゆるアジマス記録が有効であり、磁気テープ装置では汎用されている。ここでは磁気ヘッドのギャップ線とトラックに対して垂直方向の線分のなす角度であるアジマス角度αを所定の値に設定し、隣接するトラック交互にアジマス角度αの極性を変更（±）してガードバンドレス記録を実現しているが、実際にはギャップ線方向の異なる２種の磁気ヘッドを用いている。詳細については、総合電子出版社”磁気記録技術入門、ｐ．１９２（横山克哉著）”などを参照されたい。
【００１２】
しかしながら、トラックが周を描く磁気ディスク装置ではこのような構成を実現することができないため、現在までアジマス記録は実用にはなっていない。
【００１３】
一方、ギャップ線方向が固定された２種の磁気コアを一体化した磁気ヘッドを用い、磁気ディスク装置でアジマス記録を実現する方法が提案されている（特開平５−１５９２０１号）。
【００１４】
確かに本手法は、直進型の位置決め機構を用いた磁気ディスク装置では実現性がある。しかし現用の磁気ディスク装置の位置決め機構は揺動型であり、その位置決め動作により浮動ヘッドスライダには必ずスキュー角度が付きアジマス角度が変動してしまうので、ギャップ線方向が固定された磁気ヘッドではたとえその方向が２種あってもアジマス記録は実際には不可能である。
【００１５】
そこで本発明は、位置決め機構が揺動型であっても、良好なアジマス角度制御を行うことができ、アジマス記録が可能な磁気ディスク装置および記録再生方法を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は下記の構成（１）〜（７）の本発明により達成される。
（１）デジタル情報を記録する磁気ディスク媒体、ロードビームに支持された浮動ヘッドスライダに搭載され、この磁気ディスク媒体に情報の記録再生を行なう磁気ヘッド、ボイスコイルモータを主アクチュエータとして、磁気ヘッドを磁気ディスク媒体の所定のトラックに位置決めする位置決め機構、上記磁気ディスク媒体を所定の回転数で回転するスピンドル、情報の記録の際には磁気ヘッドに記録電流を印加し、一方情報の再生の際には、磁気ヘッドにより検出された微弱電圧を増幅する機能を有する記録再生回路、および前記浮動ヘッドスライダをロードビームに対して角度回転させることにより、磁気ヘッドのスキュー角度を調節して、アジマス角度を設定制御するとともに、隣接するトラックで交互にアジマス角度の極性を変更するアジマス角度設定制御機構を有し、これにより磁気ディスク媒体にアジマス記録を行なう磁気ディスク装置であって、前記浮動ヘッドスライダが、磁気ディスク媒体と対向する浮上面を有し、この浮上面が、スライダの空気流入端側に設けられ、基準面よりステップ状段差をもって高く配置された前部部分の平面、この前部部分の後部にステップ状の段差をもって該前部部分の平面より高く配置された正圧発生部の平面、この正圧発生部の後部にステップ状の段差をもって該正圧発生部の平面より低く配置された負圧発生部の平面、およびスライダの両側部に配置され、ステップ状の段差をもって上記正圧発生部の平面より低く、かつ負圧発生部の平面より高い空気流入出制御部の平面を備えている磁気ディスク装置。
（２）前記アジマス角度およびスキュー角度が１５度以下である上記（１）の磁気ディスク装置。
（３）前記アジマス角度設定制御機構が、前記浮動ヘッドスライダに搭載された小型アクチュエータを備えている上記（１）または（２）の磁気ディスク装置。
（４）前記小型アクチュエータが、その変位発生部として圧電材料または電歪材料を備え、逆圧電効果または電歪効果により発生した変位により、前記浮動ヘッドスライダを作動し、これにより前記スキュー角度を設定制御して前記アジマス角度を設定制御する上記（３）の磁気ディスク装置。
（５）前記小型アクチュエータが、磁気ヘッドのトラックに対する位置決め微調整手段としても用いられる上記（３）または（４）の磁気ディスク装置。
（６）アジマス記録、再生の間、前記浮動ヘッドスライダの浮上面構成により、スキュー角度０度の場合に対する浮上すきまの低下の割合が５％以下である上記（１）〜（５）のいずれかの磁気ディスク装置。
（７）上記（１）〜（６）の何れかの磁気ディスク装置を用いて行なうことを特徴とする磁気記録再生方法。
【００１７】
【作用および効果】
以上のような構成の本発明の磁気ディスク装置によれば、上記位置決め機構により所定のトラックに磁気ヘッドを位置決め後、アジマス角度設定制御機構により、浮動ヘッドスライダすなわち磁気ヘッドをロードビームに対して角度回転させることにより、磁気ヘッドのギャップ線とトラックに対して垂直方向の線分（半径方向に平行）のなす平均的な角度α（アジマス角度）を所定の値に設定し、隣接するトラック交互にアジマス角度αの極性を変更（±）して、記録・再生ができる。すなわち、媒体がディスク状であっても有効なアジマス記録が可能となる。この結果ガードバンドレス記録が可能、あるいはガードバンドを著しく小さくできるため、狭トラックピッチ化が達成でき、磁気ディスク装置の記憶容量を著しく大きくできる。また、浮動ヘッドスライダの浮上面の形状を上記のように構成したことにより、スキュー角度が変動したとしても、浮動ヘッドスライダの浮上量の変動を数％以内に抑えることができる。
【００１８】
上記アジマス角度設定制御機構が、浮動ヘッドスライダに搭載された小型アクチュエータ（ピギーバックアクチュエータと称することもある）を備え、このピギーバックアクチュエータの変位発生部が圧電あるいは電歪材料であり、逆圧電効果、あるいは電歪効果により発生する伸縮、たわみ等の変位によりスライダを駆動するため、駆動力が強く、磁気的な外乱に強い。なお、上記した従来の位置決めの微調整に用いられるピギーバックアクチュエータは、静電気力や電磁力を利用したものであるため、前者は変位を発生させるための駆動力が弱く、後者は漏洩磁界により媒体の情報が消去され易いなどの問題があり、本発明のピギーバックアクチュエータとしてはあまり好ましくない。
【００１９】
本発明のアジマス角度設定制御機構のピギーバックアクチュエータは、磁気ヘッドのトラックに対する位置決めの微調整用としても用いることができ、精密な位置決めが可能で１μm 以下の狭トラックピッチの実現が可能である。
【００２０】
また、本発明のスライダは媒体と対向する面が上記のように構成されていることが好ましく、これによりスキュー角度±β（最大１５度；次項のアジマス角度と等価）の変化に対しても浮上すきまの低下の割合が５％以下である。そのため記録再生動作が安定で、浮上すきまの低下に起因するヘッドクラッシュなどの信頼性劣化も生じない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図２以降を参照しつつ、本発明の具体的構成について詳細に説明する。
図２は、本発明の磁気ディスク装置のアジマス角度設定制御機構の主要部の分解斜視図であり、浮動ヘッドスライダ（磁気ヘッドスライダ）２０は、小型アクチュエータであるピギーバックアクチュエータ３０を介して、ロードビーム２２の先端のフレクシャ２４の中央部を切開して形成された舌状部２４ａに支持されている。磁気ヘッドは符号２０ａで示した。
【００２２】
上記ピギーバックアクチュエータ３０は、間隔を隔てて平行に配置された第１および第２変位部３２および３４、およびこれらの変位部を上記の状態を保ってそれぞれの端部に結合された第１および第２固定部３６、３８を備えている。そして、このピギーバックアクチュエータ３０は、上記第１および第２変位部３２および３４の長さ方向がロードビーム２２の長さ方向と一致するようにして、上記の第１固定部３６の上面がフレクシャ２４の舌状部２４ａの下面に、上記の第２固定部３８の下面が浮動ヘッドスライダ２０の上面にそれぞれ接着固定されている。
【００２３】
上記第１および第２変位部３２および３４は、圧電材料か電歪材料で形成され、電極を介して差動電圧が印加されたとき、一方が伸展動作を、他方が縮小動作を、あるいは逆動作を行い、これにより浮動ヘッドスライダ２０をロードビーム２２およびフレクシャ２４に対して第１固定部３６を中心として矢印ＡまたはＢのように角度回転させ、図３および図４に示したように、スキュー角度βを設定調整し、これによりスキュー角度βと等価にアジマス角度αを設定制御する。図示した例では、圧電型ピギーバックアクチュエータを示し、全体を所期の形状に一体加工しているが、変位発生部以外を金属、プラスチック等の圧電、電歪性をもたない材料で構成しても良い。
【００２４】
上記第１および第２変位部３２および３４に使用される圧電材料としては、ＰＺＴ、ＰＴ、ＰＬＺＴ系等の磁器材料や、ＰＶＤＦ、ＶＤＦ／ＴｒＦＥ等の圧電高分子材料を好ましく用いることができる。また、電歪材料としては、ＭＮＰＴ、ＢａＴｉＯ３等を好ましく用いることができる。
【００２５】
本発明の磁気ディスク装置においては、以上の構造により、上記のピギーバックアクチュエータに比較的大きな電圧を印加することにより、浮動ヘッドスライダをロードビームに対して角度回転させ、磁気ヘッドのスキュー角度を調節して、アジマス角度を設定制御するとともに、図３および図４に示したように隣接するトラックで交互にアジマス角度の極性を変更して、記録を行う。
【００２６】
具体的には、図３に、スライダをトラックＮに位置決めした場合を模式的に示した。浮動ヘッドスライダ２０はピギーバックアクチュエータ３０の回転制御により、スキュー角度＋βを保持して情報の記録を行う。このためトラックＮに記録された記録パターンはアジマス角＋αを持つが、この場合α＝βである。
【００２７】
次に、図４に、スライダをトラックＮ＋１に位置決めした場合を模式的に示した。浮動ヘッドスライダ２０はピギーバックアクチュエータ３０の回転制御により、スキュー角度−βを保持して情報の記録を行う。このためトラックＮ＋１に記録された記録パターンはアジマス角−αを持つが、この場合−α＝−βである。
【００２８】
同様にトラックＮ−１は−αのアジマス角度を、トラック（Ｎ＋２）は＋αのアジマス角度持ち、いずれのトラック間でも２αのアジマス角度が付与されることになる。
【００２９】
以上を繰り返すことにより、本発明においては、磁気ディスク媒体に対するアジマス記録を実現化している。
【００３０】
この結果、隣接トラック間のクロストークが大幅に低下するため、ガードバンドレス記録が可能、あるいはガードバンドを著しく小さくすることが可能となるため磁気ディスク装置の記憶容量を著しく大きくできる。
【００３１】
一方、ピギーバックアクチュエータに対する印加電圧を小さくすると、ピギーバックアクチュエータは小振幅動作し、浮動ヘッドスライダ２０、磁気ヘッド２０ａを主として半径方向に微小動作させることができる。これにより、媒体のサーボパターンから検出されるサーボ情報をピギーバックアクチュエータの差動電圧にフィードバック制御することにより、磁気ヘッドを所定トラック上に精密に位置決めすることが可能となる。
【００３２】
なお、以上の構造によりアジマス記録を行なう場合には、各トラックにおいて上記のスキュー角度が変動し、これにより浮動ヘッドスライダの浮上量が低下するおそれが生じてくる。
【００３３】
そこで、本発明においては、浮動ヘッドスライダ２０の浮上面４０の形状を工夫してスキュー角度の変動により、該浮動ヘッドスライダの浮上量が変動することを抑制した。
【００３４】
図５に本発明の浮動ヘッドスライダに用いることのできる浮上面４０の形状の１例を示した。なお、図において矢印は空気の流れ方向を示した。
【００３５】
この例の浮上面４０は、スライダの空気流入端側に設けられ、基準面よりステップ状段差をもって高く配置された前部部分の平面４２、この前部部分の後方にステップ状の段差をもって該前部部分の平面４２より高く配置された正圧発生部の平面４４、この正圧発生部４４の後部にステップ状の段差をもって該正圧発生部の平面より低く配置された負圧発生部の平面４６、およびスライダの両側部に配置され、ステップ状の段差をもって上記正圧発生部の平面４４より低く、かつ負圧発生部の平面４６より高い空気流入出制御部の平面４８を備えている。
【００３６】
上記正圧発生部の平面４４は少なくとも３つ以上のパッド４４ａ、４４ｂ、４４ｃから構成され、その平面はスライダを浮上させるための正圧を発生する。空気流入端側のパッド４４ａが最も大きな正圧を発生するため、スライダのピッチ角度を制御する主要設計パラメータとなる。また空気流出端側の２個のパッド４４ｂ、４４ｃは、最小浮上すきま、およびロール剛性を制御する主要設計パラメータとなる。上記前部部分の平面４２は、ステップ軸受と呼ばれ空気の圧縮効果を誘起する。また、空気流入端側のパッド４４ａの後側の負圧発生部の平面４６は、負圧を発生し、スライダの追従性能を高める作用を持つ。さらに、スライダの両側部に配置された空気流入出制御部の平面４８は、スキューがある場合の空気の流入出を制御して、浮上すきまのスキュー依存性設計の主要パラメータになる。すなわち、この空気流入出制御部の平面４８により、アジマス記録のために各トラックでスキュー角度が変動したとしても、全トラックにわたる浮動ヘッドスライダの浮上量（浮上すきま）の変動を数％以内に抑えることができた。
【００３７】
実際、縦１ｍｍ×横０．８ｍｍの浮動ヘッドスライダを用い、その浮上面４０に、負圧発生部の平面４６の高さを基準として、２．６μｍ高さの前部部分の平面４２および空気流入出制御部の平面４８、ならびに３．０μｍ高さの正圧発生部の平面４４を形成して浮動ヘッドスライダのサンプルを得た。なお、前部部分の平面４２の両側の平面は、負圧発生部の平面４６と同一高さとした。上記浮動ヘッドスライダのサンプルを磁気ヘッド支持機構に実際に搭載し、磁気ヘッドを磁気ディスク媒体のｒ＝２３ｍｍの位置に配置し、磁気ディスク媒体を７２００ｒｐｍで回転させ、アジマス角度を０〜±２０度まで変化させたときの浮動ヘッドスライダの浮上量（浮上すきま）の変動を測定した。その結果を図６のグラフに示した。このグラフ図から分かるように、本例の浮動ヘッドスライダでは、スキュー角度β＝±１５度（最大）の範囲で浮上すきまの低下は５％以内に留まっており、極めて安定な浮上特性が得られている。このためアジマス角度αを最大±１５度付与しても、磁気ディスク装置の信頼性を損なうことはない。
【００３８】
本例の浮動ヘッドスライダではパッドが３つの場合を示したが、さらに空気流入端側のパッドを両側に２分割したり、空気流出端の中央部にパッドを付加しても良い。
【００３９】
以上説明したように、本発明おいては、上記の構造により、従来の種々の問題点や新たに生ずる問題点を解決し、磁気ディスク媒体へのアジマス記録を実現化した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的な構造の磁気ディスク装置を示す平面図である。
【図２】 本発明の磁気ディスク装置の主要部の分解斜視図である。
【図３】 本発明の磁気ディスク装置を用いてのアジマス記録を説明する説明図である。
【図４】 本発明の磁気ディスク装置を用いてのアジマス記録を説明する説明図である。
【図５】 本発明の磁気ディスク装置に用いられる浮動ヘッドスライダの浮上面の好ましい形状を示す斜視図である。
【図６】 図５に示した構造の浮動ヘッドスライダを用いた場合のスキュー角度と浮上すきまとの関係を示すグラフ図である。
【図７】 従来の磁気ディスク装置を用いてのアジマス記録を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 磁気ディスク媒体
２ 磁気ヘッド
３ 浮動ヘッドスライダ
４ ロードビーム
５ 位置決め機構
６ スピンドル
７ 記録再生回路
２０ 浮動ヘッドスライダ
２０ａ 磁気ヘッド
２２ ロードビーム
２４ フレクシャ
２４ａ 舌状部
３０ ピギーバックアクチュエータ
３２ 第１変位部
３４ 第２変位部
３６ 第１固定部
３８ 第２固定部
４０ 浮上面
４２ 前部部分の平面
４４ 正圧発生部の平面
４６ 負圧発生部の平面
４８ 空気流入出制御部の平面
【産業上の利用分野】
本発明は、磁気ディスク装置および記録再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な構造の磁気ディスク装置は、例えば図１に示されるように、デジタル情報を記録する磁気ディスク媒体１、媒体に情報の記録再生を行う磁気ヘッド２とこれを搭載する浮動ヘッドスライダ３、サスペンション機能を有するロードビーム４、コイル５−１と永久磁石５−２を備えるボイスコイルモータを主アクチュエータとして磁気ヘッド２を媒体の所定のトラックに位置決めする位置決め機構５、媒体を所定の回転数で回転駆動するスピンドル６、および情報を記録する場合には磁気ヘッド２に所定の記録電流を印加し、情報を再生する場合には磁気ヘッドから検出される微弱電圧を増幅する記録再生回路７などの部品から構成され、これらは防塵の密閉容器（ＨＤＡ：Ｈｅａｄ Ｄｉｓｋ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）内に収納されている。
【０００３】
スライダ３はロードビーム４（フレクシャも含む）のサスペンション機能により所定の荷重で媒体１上に押圧される。媒体１はスピンドル６により毎分数千〜１万回転の高速で回転するため、媒体１とスライダ３の間にくさび効果で空気が流入し、スライダ３のわずかなすきま（数十ナノメータ）で浮上させる。
【０００４】
スライダ３に搭載された磁気ヘッド２はアーム５−４によりボイスコイルモータ（ＶＣＭ）と連結されており、ベアリング５−３を中心とした揺動動作により媒体上の所定のトラックに位置決めされる。
【０００５】
磁気ヘッド２は、図７に示されているように、電気信号と磁気信号を変換するための記録磁極２−１とコイル２−２、磁気抵抗効果素子（図示せず）などが薄膜形成技術やリソグラフィによりスライダ３に形成されている。図７において、符号２−３は記録ギャップを、２−４はギャップ線をそれぞれ示す。
【０００６】
図７に従来の磁気録再生方法による磁気ディスク媒体上の情報の記録パターン８を示す。記録パターンはある一定のピッチ（トラックピッチ９）において同心円状に記録され、これはトラック１０と呼ばれる。トラック１０は媒体の記録ゾーンの最内周あるいは最外周位置から１トラック毎にナンバリングされる。また磁気ヘッド２の位置決め誤差により隣接トラックの情報を消去してしまうことを防止したり、隣接トラックからの漏れ磁界（クロストーク）による信号品質の劣化を低減するためトラックとの間に情報が記録されていないガードバンド１１を設ける。このため、トラックピッチ９はトラック幅１３とガードバンド１１の和になり、単位長さをトラックピッチで除算した値がトラック密度となる。これを増すためにはトラック幅１３、およびガードバンド１１をできるだけ小さくすることが必要となる。
【０００７】
記録パターンの円周方向の長さ（ビット長１２）は変復調方式により種々の長さをとり得るが、その磁化の向きは前記磁気ヘッドのギャップ線と垂直で、媒体中心に至る半径方向と垂直となる。媒体上面から見れば、磁化の向きは時計方向あるいは反時計方向となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
磁気ディスク装置は、ランダムアクセスファイルの主力であり、パーソナルコンピュータやメインフレームコンピュータなどに多用されており、その大容量・高密度化、高速データ転送化に対する要求は留まるところがない。
【０００９】
大容量化にはトラックピッチを縮め、トラック密度を高めることが有効であるが
１）媒体の高速回転にともなう媒体面の振動や偏芯、アクチュエータの外乱振動
２）隣接トラックからのクロストーク
などが原因で、現状のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）だけでは１μm 以下のトラックピッチの実現は困難となっている。
【００１０】
このため静電気力を利用したピギーバックアクチュエータ（IEEE Transaction on Industrial Electronics,Vol.42,No.3,p.222,1995 ）や電磁力を利用したピギーバックアクチュエータ（IEEE Transaction on Industrial Electronics,Vol.42,No.3,p.234,1995 ）を用いて磁気ヘッドをトラックに対して微調整することによりトラックピッチを小さくする技術が提案されている。
【００１１】
一方、隣接トラックからのクロストーク抑圧にはいわゆるアジマス記録が有効であり、磁気テープ装置では汎用されている。ここでは磁気ヘッドのギャップ線とトラックに対して垂直方向の線分のなす角度であるアジマス角度αを所定の値に設定し、隣接するトラック交互にアジマス角度αの極性を変更（±）してガードバンドレス記録を実現しているが、実際にはギャップ線方向の異なる２種の磁気ヘッドを用いている。詳細については、総合電子出版社”磁気記録技術入門、ｐ．１９２（横山克哉著）”などを参照されたい。
【００１２】
しかしながら、トラックが周を描く磁気ディスク装置ではこのような構成を実現することができないため、現在までアジマス記録は実用にはなっていない。
【００１３】
一方、ギャップ線方向が固定された２種の磁気コアを一体化した磁気ヘッドを用い、磁気ディスク装置でアジマス記録を実現する方法が提案されている（特開平５−１５９２０１号）。
【００１４】
確かに本手法は、直進型の位置決め機構を用いた磁気ディスク装置では実現性がある。しかし現用の磁気ディスク装置の位置決め機構は揺動型であり、その位置決め動作により浮動ヘッドスライダには必ずスキュー角度が付きアジマス角度が変動してしまうので、ギャップ線方向が固定された磁気ヘッドではたとえその方向が２種あってもアジマス記録は実際には不可能である。
【００１５】
そこで本発明は、位置決め機構が揺動型であっても、良好なアジマス角度制御を行うことができ、アジマス記録が可能な磁気ディスク装置および記録再生方法を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は下記の構成（１）〜（７）の本発明により達成される。
（１）デジタル情報を記録する磁気ディスク媒体、ロードビームに支持された浮動ヘッドスライダに搭載され、この磁気ディスク媒体に情報の記録再生を行なう磁気ヘッド、ボイスコイルモータを主アクチュエータとして、磁気ヘッドを磁気ディスク媒体の所定のトラックに位置決めする位置決め機構、上記磁気ディスク媒体を所定の回転数で回転するスピンドル、情報の記録の際には磁気ヘッドに記録電流を印加し、一方情報の再生の際には、磁気ヘッドにより検出された微弱電圧を増幅する機能を有する記録再生回路、および前記浮動ヘッドスライダをロードビームに対して角度回転させることにより、磁気ヘッドのスキュー角度を調節して、アジマス角度を設定制御するとともに、隣接するトラックで交互にアジマス角度の極性を変更するアジマス角度設定制御機構を有し、これにより磁気ディスク媒体にアジマス記録を行なう磁気ディスク装置であって、前記浮動ヘッドスライダが、磁気ディスク媒体と対向する浮上面を有し、この浮上面が、スライダの空気流入端側に設けられ、基準面よりステップ状段差をもって高く配置された前部部分の平面、この前部部分の後部にステップ状の段差をもって該前部部分の平面より高く配置された正圧発生部の平面、この正圧発生部の後部にステップ状の段差をもって該正圧発生部の平面より低く配置された負圧発生部の平面、およびスライダの両側部に配置され、ステップ状の段差をもって上記正圧発生部の平面より低く、かつ負圧発生部の平面より高い空気流入出制御部の平面を備えている磁気ディスク装置。
（２）前記アジマス角度およびスキュー角度が１５度以下である上記（１）の磁気ディスク装置。
（３）前記アジマス角度設定制御機構が、前記浮動ヘッドスライダに搭載された小型アクチュエータを備えている上記（１）または（２）の磁気ディスク装置。
（４）前記小型アクチュエータが、その変位発生部として圧電材料または電歪材料を備え、逆圧電効果または電歪効果により発生した変位により、前記浮動ヘッドスライダを作動し、これにより前記スキュー角度を設定制御して前記アジマス角度を設定制御する上記（３）の磁気ディスク装置。
（５）前記小型アクチュエータが、磁気ヘッドのトラックに対する位置決め微調整手段としても用いられる上記（３）または（４）の磁気ディスク装置。
（６）アジマス記録、再生の間、前記浮動ヘッドスライダの浮上面構成により、スキュー角度０度の場合に対する浮上すきまの低下の割合が５％以下である上記（１）〜（５）のいずれかの磁気ディスク装置。
（７）上記（１）〜（６）の何れかの磁気ディスク装置を用いて行なうことを特徴とする磁気記録再生方法。
【００１７】
【作用および効果】
以上のような構成の本発明の磁気ディスク装置によれば、上記位置決め機構により所定のトラックに磁気ヘッドを位置決め後、アジマス角度設定制御機構により、浮動ヘッドスライダすなわち磁気ヘッドをロードビームに対して角度回転させることにより、磁気ヘッドのギャップ線とトラックに対して垂直方向の線分（半径方向に平行）のなす平均的な角度α（アジマス角度）を所定の値に設定し、隣接するトラック交互にアジマス角度αの極性を変更（±）して、記録・再生ができる。すなわち、媒体がディスク状であっても有効なアジマス記録が可能となる。この結果ガードバンドレス記録が可能、あるいはガードバンドを著しく小さくできるため、狭トラックピッチ化が達成でき、磁気ディスク装置の記憶容量を著しく大きくできる。また、浮動ヘッドスライダの浮上面の形状を上記のように構成したことにより、スキュー角度が変動したとしても、浮動ヘッドスライダの浮上量の変動を数％以内に抑えることができる。
【００１８】
上記アジマス角度設定制御機構が、浮動ヘッドスライダに搭載された小型アクチュエータ（ピギーバックアクチュエータと称することもある）を備え、このピギーバックアクチュエータの変位発生部が圧電あるいは電歪材料であり、逆圧電効果、あるいは電歪効果により発生する伸縮、たわみ等の変位によりスライダを駆動するため、駆動力が強く、磁気的な外乱に強い。なお、上記した従来の位置決めの微調整に用いられるピギーバックアクチュエータは、静電気力や電磁力を利用したものであるため、前者は変位を発生させるための駆動力が弱く、後者は漏洩磁界により媒体の情報が消去され易いなどの問題があり、本発明のピギーバックアクチュエータとしてはあまり好ましくない。
【００１９】
本発明のアジマス角度設定制御機構のピギーバックアクチュエータは、磁気ヘッドのトラックに対する位置決めの微調整用としても用いることができ、精密な位置決めが可能で１μm 以下の狭トラックピッチの実現が可能である。
【００２０】
また、本発明のスライダは媒体と対向する面が上記のように構成されていることが好ましく、これによりスキュー角度±β（最大１５度；次項のアジマス角度と等価）の変化に対しても浮上すきまの低下の割合が５％以下である。そのため記録再生動作が安定で、浮上すきまの低下に起因するヘッドクラッシュなどの信頼性劣化も生じない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図２以降を参照しつつ、本発明の具体的構成について詳細に説明する。
図２は、本発明の磁気ディスク装置のアジマス角度設定制御機構の主要部の分解斜視図であり、浮動ヘッドスライダ（磁気ヘッドスライダ）２０は、小型アクチュエータであるピギーバックアクチュエータ３０を介して、ロードビーム２２の先端のフレクシャ２４の中央部を切開して形成された舌状部２４ａに支持されている。磁気ヘッドは符号２０ａで示した。
【００２２】
上記ピギーバックアクチュエータ３０は、間隔を隔てて平行に配置された第１および第２変位部３２および３４、およびこれらの変位部を上記の状態を保ってそれぞれの端部に結合された第１および第２固定部３６、３８を備えている。そして、このピギーバックアクチュエータ３０は、上記第１および第２変位部３２および３４の長さ方向がロードビーム２２の長さ方向と一致するようにして、上記の第１固定部３６の上面がフレクシャ２４の舌状部２４ａの下面に、上記の第２固定部３８の下面が浮動ヘッドスライダ２０の上面にそれぞれ接着固定されている。
【００２３】
上記第１および第２変位部３２および３４は、圧電材料か電歪材料で形成され、電極を介して差動電圧が印加されたとき、一方が伸展動作を、他方が縮小動作を、あるいは逆動作を行い、これにより浮動ヘッドスライダ２０をロードビーム２２およびフレクシャ２４に対して第１固定部３６を中心として矢印ＡまたはＢのように角度回転させ、図３および図４に示したように、スキュー角度βを設定調整し、これによりスキュー角度βと等価にアジマス角度αを設定制御する。図示した例では、圧電型ピギーバックアクチュエータを示し、全体を所期の形状に一体加工しているが、変位発生部以外を金属、プラスチック等の圧電、電歪性をもたない材料で構成しても良い。
【００２４】
上記第１および第２変位部３２および３４に使用される圧電材料としては、ＰＺＴ、ＰＴ、ＰＬＺＴ系等の磁器材料や、ＰＶＤＦ、ＶＤＦ／ＴｒＦＥ等の圧電高分子材料を好ましく用いることができる。また、電歪材料としては、ＭＮＰＴ、ＢａＴｉＯ３等を好ましく用いることができる。
【００２５】
本発明の磁気ディスク装置においては、以上の構造により、上記のピギーバックアクチュエータに比較的大きな電圧を印加することにより、浮動ヘッドスライダをロードビームに対して角度回転させ、磁気ヘッドのスキュー角度を調節して、アジマス角度を設定制御するとともに、図３および図４に示したように隣接するトラックで交互にアジマス角度の極性を変更して、記録を行う。
【００２６】
具体的には、図３に、スライダをトラックＮに位置決めした場合を模式的に示した。浮動ヘッドスライダ２０はピギーバックアクチュエータ３０の回転制御により、スキュー角度＋βを保持して情報の記録を行う。このためトラックＮに記録された記録パターンはアジマス角＋αを持つが、この場合α＝βである。
【００２７】
次に、図４に、スライダをトラックＮ＋１に位置決めした場合を模式的に示した。浮動ヘッドスライダ２０はピギーバックアクチュエータ３０の回転制御により、スキュー角度−βを保持して情報の記録を行う。このためトラックＮ＋１に記録された記録パターンはアジマス角−αを持つが、この場合−α＝−βである。
【００２８】
同様にトラックＮ−１は−αのアジマス角度を、トラック（Ｎ＋２）は＋αのアジマス角度持ち、いずれのトラック間でも２αのアジマス角度が付与されることになる。
【００２９】
以上を繰り返すことにより、本発明においては、磁気ディスク媒体に対するアジマス記録を実現化している。
【００３０】
この結果、隣接トラック間のクロストークが大幅に低下するため、ガードバンドレス記録が可能、あるいはガードバンドを著しく小さくすることが可能となるため磁気ディスク装置の記憶容量を著しく大きくできる。
【００３１】
一方、ピギーバックアクチュエータに対する印加電圧を小さくすると、ピギーバックアクチュエータは小振幅動作し、浮動ヘッドスライダ２０、磁気ヘッド２０ａを主として半径方向に微小動作させることができる。これにより、媒体のサーボパターンから検出されるサーボ情報をピギーバックアクチュエータの差動電圧にフィードバック制御することにより、磁気ヘッドを所定トラック上に精密に位置決めすることが可能となる。
【００３２】
なお、以上の構造によりアジマス記録を行なう場合には、各トラックにおいて上記のスキュー角度が変動し、これにより浮動ヘッドスライダの浮上量が低下するおそれが生じてくる。
【００３３】
そこで、本発明においては、浮動ヘッドスライダ２０の浮上面４０の形状を工夫してスキュー角度の変動により、該浮動ヘッドスライダの浮上量が変動することを抑制した。
【００３４】
図５に本発明の浮動ヘッドスライダに用いることのできる浮上面４０の形状の１例を示した。なお、図において矢印は空気の流れ方向を示した。
【００３５】
この例の浮上面４０は、スライダの空気流入端側に設けられ、基準面よりステップ状段差をもって高く配置された前部部分の平面４２、この前部部分の後方にステップ状の段差をもって該前部部分の平面４２より高く配置された正圧発生部の平面４４、この正圧発生部４４の後部にステップ状の段差をもって該正圧発生部の平面より低く配置された負圧発生部の平面４６、およびスライダの両側部に配置され、ステップ状の段差をもって上記正圧発生部の平面４４より低く、かつ負圧発生部の平面４６より高い空気流入出制御部の平面４８を備えている。
【００３６】
上記正圧発生部の平面４４は少なくとも３つ以上のパッド４４ａ、４４ｂ、４４ｃから構成され、その平面はスライダを浮上させるための正圧を発生する。空気流入端側のパッド４４ａが最も大きな正圧を発生するため、スライダのピッチ角度を制御する主要設計パラメータとなる。また空気流出端側の２個のパッド４４ｂ、４４ｃは、最小浮上すきま、およびロール剛性を制御する主要設計パラメータとなる。上記前部部分の平面４２は、ステップ軸受と呼ばれ空気の圧縮効果を誘起する。また、空気流入端側のパッド４４ａの後側の負圧発生部の平面４６は、負圧を発生し、スライダの追従性能を高める作用を持つ。さらに、スライダの両側部に配置された空気流入出制御部の平面４８は、スキューがある場合の空気の流入出を制御して、浮上すきまのスキュー依存性設計の主要パラメータになる。すなわち、この空気流入出制御部の平面４８により、アジマス記録のために各トラックでスキュー角度が変動したとしても、全トラックにわたる浮動ヘッドスライダの浮上量（浮上すきま）の変動を数％以内に抑えることができた。
【００３７】
実際、縦１ｍｍ×横０．８ｍｍの浮動ヘッドスライダを用い、その浮上面４０に、負圧発生部の平面４６の高さを基準として、２．６μｍ高さの前部部分の平面４２および空気流入出制御部の平面４８、ならびに３．０μｍ高さの正圧発生部の平面４４を形成して浮動ヘッドスライダのサンプルを得た。なお、前部部分の平面４２の両側の平面は、負圧発生部の平面４６と同一高さとした。上記浮動ヘッドスライダのサンプルを磁気ヘッド支持機構に実際に搭載し、磁気ヘッドを磁気ディスク媒体のｒ＝２３ｍｍの位置に配置し、磁気ディスク媒体を７２００ｒｐｍで回転させ、アジマス角度を０〜±２０度まで変化させたときの浮動ヘッドスライダの浮上量（浮上すきま）の変動を測定した。その結果を図６のグラフに示した。このグラフ図から分かるように、本例の浮動ヘッドスライダでは、スキュー角度β＝±１５度（最大）の範囲で浮上すきまの低下は５％以内に留まっており、極めて安定な浮上特性が得られている。このためアジマス角度αを最大±１５度付与しても、磁気ディスク装置の信頼性を損なうことはない。
【００３８】
本例の浮動ヘッドスライダではパッドが３つの場合を示したが、さらに空気流入端側のパッドを両側に２分割したり、空気流出端の中央部にパッドを付加しても良い。
【００３９】
以上説明したように、本発明おいては、上記の構造により、従来の種々の問題点や新たに生ずる問題点を解決し、磁気ディスク媒体へのアジマス記録を実現化した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的な構造の磁気ディスク装置を示す平面図である。
【図２】 本発明の磁気ディスク装置の主要部の分解斜視図である。
【図３】 本発明の磁気ディスク装置を用いてのアジマス記録を説明する説明図である。
【図４】 本発明の磁気ディスク装置を用いてのアジマス記録を説明する説明図である。
【図５】 本発明の磁気ディスク装置に用いられる浮動ヘッドスライダの浮上面の好ましい形状を示す斜視図である。
【図６】 図５に示した構造の浮動ヘッドスライダを用いた場合のスキュー角度と浮上すきまとの関係を示すグラフ図である。
【図７】 従来の磁気ディスク装置を用いてのアジマス記録を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 磁気ディスク媒体
２ 磁気ヘッド
３ 浮動ヘッドスライダ
４ ロードビーム
５ 位置決め機構
６ スピンドル
７ 記録再生回路
２０ 浮動ヘッドスライダ
２０ａ 磁気ヘッド
２２ ロードビーム
２４ フレクシャ
２４ａ 舌状部
３０ ピギーバックアクチュエータ
３２ 第１変位部
３４ 第２変位部
３６ 第１固定部
３８ 第２固定部
４０ 浮上面
４２ 前部部分の平面
４４ 正圧発生部の平面
４６ 負圧発生部の平面
４８ 空気流入出制御部の平面
Claims (7)
- デジタル情報を記録する磁気ディスク媒体、ロードビームに支持された浮動ヘッドスライダに搭載され、この磁気ディスク媒体に情報の記録再生を行なう磁気ヘッド、ボイスコイルモータを主アクチュエータとして、磁気ヘッドを磁気ディスク媒体の所定のトラックに位置決めする位置決め機構、上記磁気ディスク媒体を所定の回転数で回転するスピンドル、情報の記録の際には磁気ヘッドに記録電流を印加し、一方情報の再生の際には、磁気ヘッドにより検出された微弱電圧を増幅する機能を有する記録再生回路、および前記浮動ヘッドスライダをロードビームに対して角度回転させることにより、磁気ヘッドのスキュー角度を調節して、アジマス角度を設定制御するとともに、隣接するトラックで交互にアジマス角度の極性を変更するアジマス角度設定制御機構を有し、これにより磁気ディスク媒体にアジマス記録を行なう磁気ディスク装置であって、
前記浮動ヘッドスライダが、磁気ディスク媒体と対向する浮上面を有し、この浮上面が、スライダの空気流入端側に設けられ、基準面よりステップ状段差をもって高く配置された前部部分の平面、この前部部分の後部にステップ状の段差をもって該前部部分の平面より高く配置された正圧発生部の平面、この正圧発生部の後部にステップ状の段差をもって該正圧発生部の平面より低く配置された負圧発生部の平面、およびスライダの両側部に配置され、ステップ状の段差をもって上記正圧発生部の平面より低く、かつ負圧発生部の平面より高い空気流入出制御部の平面を備えている磁気ディスク装置。 - 前記アジマス角度およびスキュー角度が１５度以下である請求項１の磁気ディスク装置。
- 前記アジマス角度設定制御機構が、前記浮動ヘッドスライダに搭載された小型アクチュエータを備えている請求項１または２の磁気ディスク装置。
- 前記小型アクチュエータが、その変位発生部として圧電材料または電歪材料を備え、逆圧電効果または電歪効果により発生した変位により、前記浮動ヘッドスライダを作動し、これにより前記スキュー角度を設定制御して前記アジマス角度を設定制御する請求項３の磁気ディスク装置。
- 前記小型アクチュエータが、磁気ヘッドのトラックに対する位置決め微調整手段としても用いられる請求項３または４の磁気ディスク装置。
- アジマス記録、再生の間、前記浮動ヘッドスライダの浮上面構成により、スキュー角度０度の場合に対する浮上すきまの低下の割合が５％以下である請求項１から５のいずれかの磁気ディスク装置。
- 請求項１〜６の何れかの磁気ディスク装置を用いて行なうことを特徴とする磁気記録再生方法。
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