JPH0140402B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、垂直磁気記録方式のデイスク媒体
に情報信号の記録再生を行なう装置に関し、特
に、高密度記録を達成するためのトラツキング制
御技術に関する。

背景技術 垂直磁気記録方式は、従来の水平記録方式の記
録密度上の限界を乗り越える高密度の磁気記録方
式として注目され、さまざまに研究開発が進めら
れている。

最近では、垂直磁気記録方式によるフロツピ
ー・デイスク装置など、デイスク媒体を用いるこ
の種の実用化装置が発表されている。しかし現在
まで発表されている装置は、以下に述べるよう
に、垂直磁気記録方式のもつ高密度記録という特
徴が充分に活かされたものとは言えなかつた。

既に知られている垂直磁気記録方式のフロツピ
ー・デイスク装置では、記録密度について、線密
度で50KBPI（１ビツトあたり0.5μm）、トラツク
密度で144TPI（トラツクピツチにして176μm）と
いう特性が得られている。ここで線密度50KBPI
という値は、この記録方式の特徴が活かされた充
分に高い値と評価できる。しかしトラツク密度
144TPIという値は、他の方式の記録再生システ
ムと比較して非常に低い。例えば光記録再生シス
テムや光磁気記録システムでは1.35〜2μm程度の
トラツクピツチが実現できており、これらに比較
すると先の例のトラツク密度は約１／130である。
その結果、トータルとしての記録密度すなわち面
密度においても、光記録再生システムなどの数10
分の１程度の低い値しか実現できない。

この原因は、垂直磁気記録デイスク媒体に対す
る垂直磁気ヘツドのトラツキング制御にある。周
知のように、光記録再生システムや静電容量式記
録再生システムなどでは、トラツク密度を高める
ためにトラツキングサーボが採用されている。こ
れは、再生信号からピツクアツプのトラツク誤差
を検出し、それをピツクアツプの位置にフイード
バツクして媒体上のトラツクをピツクアツプで精
密にトレースさせるサーボ制御である。

これに対し垂直磁気記録方式の装置では、再生
信号に基づくトラツキングサーボの実用的な方式
は開発されていなかつた。そのため、垂直磁気ヘ
ツドをトラツク幅方向に変位させて位置決めする
制御はオープンループで行なわれている。したが
つて、トラツキング精度はヘツド駆動機構（ヘツ
ド・スライダ）の位置決め精度に大きく依存し、
これがトラツク密度を制限する最大の要因とな
る。ステツピングモータを用いたネジ送り機構や
ワイヤベルト送り機構など、高精度な送り・位置
決め機構をヘツド駆動系に採用しても、先に説明
した程度のトラツク密度がほぼ限界に近い。

発明の開示 この発明の目的は、デイスク媒体を用いる垂直
磁気記録装置において、実現容易なトラツキング
サーボによつてトラツク密度を飛躍的に高めるこ
とにある。

上記の目的を達成するために、この発明におい
ては、同一のデイスク媒体に、情報信号用の垂直
磁気トラツクと、溝なし静電容量方式のピツト列
からなるトラツキング信号トラツクとを交互に並
べてスパイラルまたは同心状に形成した。また、
回転されるデイスク媒体の表面をトレースするス
タイラスを、垂直磁気トラツクに対して情報信号
の記録再生用と、トラツキング信号トラツクのピ
ツト列による容量変化を検出するためのピツクア
ツプ電極とに兼用される磁性体膜が形成された垂
直磁気ヘツドによつて構成した。

さらに、上記デイスク媒体と上記磁性体膜間の
容量変化から上記トラツキング信号を検出する回
路と、検出されたトラツキング信号から上記スタ
イラスのトラツク誤差を弁別する回路と、得られ
たトラツク誤差信号を受けて上記スタイラスをト
ラツク幅方向に変位させるトラツキング駆動機構
とを設けた。これで上記垂直磁気ヘツドの主磁極
である上記磁性体膜を、これ自身で検出されるト
ラツキング信号に基づいて、上記垂直磁気記録ト
ラツクに高精度に追従させるトラツキングサーボ
を実現している。

この発明によれば、サーボ制御による微細なト
ラツキングが可能となり、トラツキングサーボの
ない既知装置に比べてトラツク密度を数10倍程度
に高めることができる。また、垂直磁気記録トラ
ツクと静電容量方式のトラツキング信号トラツク
を並設したデイスク媒体の製造も困難はなく、上
記スタイラス部分の構成およびサーボ制御回路は
溝なし静電容量方式デイジタル・デイスク・シス
テムとほとんど同じでよく、この発明は全体とし
て極めて容易に実施することができる。

発明を実施するための最良の形態 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図はこの発明による装置の概略構成を示し
ている。デイスク媒体１（以下デイスクと称す）
は図示しない機構により一定速度で矢印方向に回
転される。デイスク１の上面側に後述するように
垂直磁気記録のための磁性層が形成されていて、
補助磁極励磁型の垂直磁気ヘツドを構成する主磁
極２と補助磁極３とがそれぞれデイスク１の上面
と下面に対向して配置される。補助磁極３の巻線
４は情報信号の記録回路５および再生回路６に接
続されている。補助磁極励磁型ヘツドによる垂直
磁気記録再生の原理は良く知られているので、こ
こでは説明しない。

主磁極２は、ダイヤモンドやサフアイヤなどの
硬質材料からなるスタイラス７の正面に、パーマ
ロイ（Fe―Ni合金）などを蒸着形成した磁性体
膜（厚0.2〜0.3μm程度）すなわち極薄の主磁極膜
からなつている。スタイラス７は、スタイラスア
クチエータ９から延出されたカンチレバー８の先
端に固着されている。上記アクチエータ９はコイ
ルと磁石などを用いた電気―機械変換器であり、
後述するようにドライバ１２からのコイル駆動信
号を受けて、カンチレバー８の先端のスタイラス
７をデイスク１の半径方向（トラツク幅方向）に
微細に変位させる。また、このアクチエータ９と
上記補助磁極３とは図示しないスライダに装着さ
れており、両者が同時にデイスク１の半径方向に
大きく移動される。

第３図は上記スタイラス７の形状を示し、第４
図はデイスク１とスタイラス７を部分拡大して詳
細に示している。

両図に示すように、スタイラス７は５角錐にち
かい形状であり、その先端のデイスク１と接する
摺動面は５角形の平面になつている。第４図の矢
印はデイスク１の回転方向（トラツク方向）を示
すが、この方向に直交するスタイラス７の正面に
上記主磁極膜２（磁性体膜）が形成されている。
この磁性体膜２はデイスク１の表面に対して垂直
になる。磁性体膜２は第３図Ａ，Ｂに示すよう
に、スタイラス本体７と共に先端方向すなわちデ
イスク１と接する摺動面方向に先細り形状に絞り
込まれて形成されている。これによつて、情報信
号用のトラツク１３との接触面積を極力小さくし
て、トラツク密度を上げるようにしている。

デイスク１の表面には、情報信号用の垂直磁気
記録トラツク１３と、溝なし静電容量方式のピツ
ト列１４，１４，…からなるトラツキング信号ト
ラツク１５とが並べてスパイラル状に形成されて
いる。つまり、デイスク１の半径方向にトラツク
１３とトラツク１５とが交互に配置されている。

デイスク１のベース１９はカーボンの微粉末を
混ぜた導電性のポリイミド・ポリカボネイト・ポ
リエステルなどで厚さ100μm程度に射出成形され
たもので、その成形時にトラツキング信号トラツ
ク１５を構成するピツト列１４，１４，…が同時
に形成される。このベース１９の表面に垂直磁気
記録媒体となる磁性層１６（Co―Cr層、または
Co―Cr層とNi―Feの２層膜）と、ポリスチレン
などの絶縁層１７と、スタイラス７の摺動抵抗を
減らす潤滑層１８とが、この順に積層付着されて
いる。

具体的な寸法例としては、垂直磁気記録トラツ
ク１３の幅が約4μm、トラツキング信号トラツク
１５の幅が約1μmで、両者を含むトラツクピツチ
は約5μmである。また、スタイラス７の先端にお
ける磁性体膜２の幅はトラツク１３とほぼ同じく
約4μmであるが、実際的にはスタイラス７側の加
工限界がトラツク１３の幅を制限することにな
る。

次にトラツキング信号について説明する。トラ
ツキング信号の周波数（ピツト14のピツチ）は、
デイスク１の１回転ごとにｆ１とｆ２に交互に切
換えられている。したがつて、垂直磁気記録トラ
ツク１３の両側でトラツキング信号の周波数が必
ず異なつている。またデイスク１の回転速度を周
波数ｆ３と表わすと、トラツキング信号の周波数
が、周波数ｆ３で切換えられていることになる。
この切換周波数ｆ３の信号はトラツクを識別する
ためのインデツクス信号としても利用される。

次にトラツキングサーボについて説明する。パ
ーマロイなどからなる磁性体膜２は導電性を有す
る。この発明では磁性体膜２の導電性を利用し、
これをデイスク１表面のピツト列１４，１４，…
による静電容量の変化を検出するピツクアツプ電
極として機能させる。

磁性体膜２はフライリードによつて容量変化検
出回路１０に接続され、この回路で磁性体膜２と
デイスク１との間の静電容量変化から上述のトラ
ツキング信号が検出される。検出されたトラツキ
ング信号はトラツク誤差の検出回路１１に入力さ
れ、トラツキング信号の周波数成分のレベル比較
からトラツク誤差が弁別される。トラツク誤差信
号はドライバ１２を介して前述のスタイラスアク
チエータ９に印加され、これでトラツク誤差を打
ち消す方向にスタイラス７がトラツク幅方向に変
位させられる。

第２図は上述の容量変化検出回路１０とトラツ
ク誤差検出回路１１の具体的構成例を示してい
る。容量変化検出回路１０の要部は磁性体膜２
（ピツクアツプ電極）を共振要素の一部とする同
軸共振回路２０である。これに、共振周波数f₀よ
り多少ずれた周波数の信号がUHF発振器２１か
ら印加され、これの出力は検波器２２を介して取
り出され、プリアンプ２３に入力される。したが
つてプリアンプ２３からは、周波数f₀の信号の振
幅がデイスク１上のトラツキング信号によつて変
調された形の信号が得られる。

プリアンプ２３の出力信号は、周波数ｆ１，ｆ
２，ｆ３をそれぞれ分離抽出する帯域フイルタ２
４，２５，２６に入力される。帯域フイルタ２６
で抽出された周波数ｆ３の信号（デイスク１の１
回転を１周期とする）は、検波回路２７で検波さ
れ、切換信号発生回路２８にて波形整形されて切
換回路２９を制御する切換信号になる。この信号
を受けて切換回路２９はデイスク１の１回転ごと
に切換えられ、帯域フイルタ２４と２５の出力が
交互に検波回路３０と３１に入力される。検波回
路３０と３１の出力は差動増幅器３２に入力され
てレベル比較され、その出力は位相補償回路３３
を介してドライバ１２に印加される。

この回路構成により、差動増幅器３２において
は、スタイラス７でトレースされているトラツク
１３の左側に位置するトラツキング信号の検出レ
ベルと右側に位置するトラツキング信号の検出レ
ベルとが比較されることになる。スタイラス７が
正確にトラツク１３をトレースしていれば、差動
増幅器３２の出力は零である。スタイラス７が一
方にずれると、そのずれた側のトラツキング信号
の検出レベルが増大し、差動増幅器３２の出力は
正または負に変化する。このトラツク誤差信号は
スタイラスアクチエータ９に対し、スタイラス７
の上記ずれを修正する駆動信号となる。このよう
にしてトラツキングサーボがかかり、主磁極２が
垂直磁気記録トラツク１３上を正確にトレース
し、情報信号の記録再生を行なう。

なお、以上の説明ではデイスク上のトラツクパ
ターンをスパイラル状としたが、同心状のトラツ
クパターンでも上記と同様に本発明を実施するこ
とができる。また本発明は、デイスクの両面に記
録媒体を形成する、いわゆる両面デイスクにも適
用することができる。

尚、上記実施例ではスタイラスを構成する垂直
磁気ヘツドとして、主磁極膜２と補助磁極３とに
より構成された補助磁極励磁型のヘツドを用いた
ものについて説明したが、この発明はこれに限定
されるものではなく、その他の各種ヘツド構造を
採用することができるものである。

第５図はその一例を示すもので、上記実施例と
同一箇所には同一符号を付し、説明を省略する。

第５図において、カンチレバー８の先端には上
述と同様のスタイラスを構成する垂直磁気ヘツド
３０が装着されている。この磁気ヘツド３０は、
いわゆる主磁極励磁型のヘツドであつて、カンチ
レバー８の先端に取り付けられた下方に開口する
略コ字状に形成されたフエライト材等からなる磁
気ヨーク３１と、この磁気ヨーク３１の前端面に
付着形成された（Fe―Ne合金）、いわゆるパー
マロイなどからなる薄膜の磁性体膜３２と、この
磁性体膜３２をサンドウイツチ状に挟み込むよう
に前記ヨーク３１の前面に被着されたガラス等か
ら成る硬質プレート材３３と、磁気ヨーク３１の
下端開口端に取付けられたデイスク１のトラツク
面に沿つて滑走する非磁性体からなるスライダ３
５とから構成されている。

磁気ヨーク３１の前端部にあつて、該ヨーク３
１と磁性体膜３２と硬質プレート材３３との貼り
合せ部分に、これを囲うように上述と同様の巻線
（コイル）３６が巻き付けられている。コイル３
６は上述と同様に情報信号の記録回路５および再
生回路６に接続されている（第１図参照）。

磁性体膜３２によつて主磁極が形成されてい
る。この主磁極膜２はトラツキング信号トラツク
のピツト列１４，１４による静電容量検出用のピ
ツクアツプ電極を兼ね、フライリード３７を介し
てスロープ検波回路すなわち上記容量変化検出回
路１０の同軸共振回路２０に接続されている（第
２図参照）。

スライダ３５はデイスク進行方向に沿う後方側
がデイスク面に対して上方後方に一定角度で傾斜
して形成されている。また硬質プレート材３３の
デイスク１と摺接する下端部は略キール状をなし
て幅狭に絞り込まれており、デイスクのトラツク
と接する面積を狭くなるようにしてある。

第６図は上記垂直磁気ヘツドの更に他の例を示
すもので、この垂直磁気ヘツド４０は補助磁極付
きの主磁極励磁型のヘツドで構成されている。

第６図において、カンチレバー８の先端部に下
端が略キール状に絞り込まれた磁気ヨーク４１が
取り付けられており、その前面に上述と同様の構
成から成る磁性体膜４２が付着形成されている。
この磁性体膜４２をサンドウイツチ状に挟み込む
ように磁気ヨーク４１の前面にガラス等から成る
硬質プレート材４３が被着されている。このよう
に構成されたヘツド体の貼り合せ部分を囲うよう
に巻線４４が巻き付けられている。この巻線４４
は上記記録回路５および再生回路６に接続されて
いる。また磁性体膜４２は上記容量変化検出回路
１０の同軸共振回路２０にフライリード４５を介
して接続されている。更に、デイスク１を挟んで
その一方側に補助磁極４６が主磁極膜４２と対向
するように配設されている。補助磁極４６はスタ
イラスアクチユエータ９と共にデイスク１に対し
て同一方向に送られるようになつている。

硬質プレート材４３のデイスク１と摺接する部
分（面）はデイスク進行方向の後方上位に一定の
角度でテーパを有して形成されており、デイスク
のトラツク面との接触面積が極力小さくなるよう
にされている。

次に第７図は上記垂直磁気ヘツドの更に他の実
施例を示すもので、この磁気ヘツド５０はいわゆ
るリング型ヘツドで構成されている。

第７図に示すように、カンチレバー８の先端部
に前面に開口する略コ字状の第１の磁気ヨーク５
１が取付けられている。この第１の磁気ヨーク５
１の前面開口端側に第２の磁気ヨーク５２が、そ
の間に一定の幅狭の磁気ギヤツプ５３を有するよ
うに取着されている。第２の磁気ヨーク５２の前
面に上述と同様のパーマロイ等からなる薄膜の磁
性体膜５４が付着形成されている。また、第１の
磁気ヨーク５１の垂直部分外周に巻線（コイル）
５５が巻き付けられている。この巻線５５は上記
記録回路５および再生回路６に接続されている。
また、磁性体膜５４をフライリード５６を介して
上記容量変化検出回路１０に接続されている。更
に、第１および第２の磁気ヨーク５１，５２なら
びに磁性体膜５４の下端は略キール状に先端が幅
狭となるように絞り込まれており、デイスクのト
ラツク面と接触する部分が極力小さくなるように
されている。

以上のような第５図〜第７図に示すヘツド構造
にあつても、上記実施例と同様の作用効果を奏す
ることができることは勿論であり、そのトラツキ
ングサーボ動作などの詳細は上述と略同様である
ため、これを省略する。

上記のような第５図〜第７図に示すヘツド構造
を採用することによつて、トラツク幅を更に狭く
し、トラツクピツチをより小さく狭くすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による垂直磁気記録再生装置の
概略構成を示すブロツク図、第２図は第１図にお
ける要部回路の具体例を示すブロツク図、第３図
Ａ，Ｂ，Ｃはスタイラスの正面・側面・底面図、
第４図はデイスクスタイラスの部分拡大断面図、
第５図〜第７図は本発明で用いられるスタイラス
を構成する垂直磁気ヘツドの他の実施例を示す
夫々部分拡大斜視図である。 １……デイスク、２，３２，４２，５４……磁
性体膜、７……スタイラス、９……スタイラスア
クチエータ、１０……容量変化検出回路、１１…
…トラツク誤差検出回路、１３……垂直磁気記録
トラツク、１４……ピツト、１５……トラツキン
グ信号トラツク、１６……磁性層、１７……絶縁
層、１８……潤滑層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同一のデイスク媒体に、情報信号用の垂直磁
   気記録トラツクと、溝なし静電容量方式のピツト
   列からなるトラツキング信号トラツクとが、スパ
   イラル状または同心状に交互に並べて形成され； 回転される前記デイスク媒体の表面をトレース
   するスタイラスが、前記垂直磁気記録トラツクに
   対して情報信号の記録再生用と、前記トラツキン
   グ信号トラツクのピツト列による容量変化を検出
   するためのピツクアツプ電極とに兼用される磁性
   体膜が形成された垂直磁気ヘツドで構成され； 前記デイスク媒体と前記磁性体膜間の容量変化
   から前記トラツキング信号を検出する回路と、検
   出されたトラツキング信号から前記スタイラスの
   トラツク誤差を弁別する回路と、得られたトラツ
   ク誤差信号を受けて前記スタイラスをトラツク幅
   方向に変位させるトラツキング駆動機構とを備
   え； 前記垂直磁気ヘツドの主磁極である前記磁性体
   膜を前記垂直磁気記録トラツクに正しく追従させ
   ることを特徴とする垂直磁気記録再生装置。 ２ 前記垂直磁気ヘツドが、前記垂直磁気記録ト
   ラツクに対して情報信号の記録再生を行うための
   主磁極と、前記デイスクを挟んで該主磁極と対向
   するように設けられた補助磁極とから成る補助磁
   極励磁型ヘツドで構成され、かつ前記主磁極に前
   記磁性体膜が形成され、かつ該磁性体膜が先端方
   向に先細り状に絞り込まれて成ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の垂直磁気記録再
   生装置。 ３ 前記磁気ヘツドが、前記情報信号の記録再生
   と前記トラツキングピツト列による容量変化を検
   出するためのピツクアツプ電極と兼用する先端方
   向に先細り状に絞り込まれた前記磁性体膜からな
   る主磁極を備えた主磁極励磁型ヘツドで構成され
   て成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の垂直磁気記録再生装置。 ４ 前記スタイラスが、下方に開口する略コ字状
   に形成された磁気ヨークと、この磁気ヨークの前
   面に付着形成された前記磁性体膜と、この磁性体
   膜をサンドウイツチ状に挟み込むように前記磁気
   ヨークの前面に被着され、下端が略キール状に絞
   り込まれた硬質ブレード材と、前記ヨークの下端
   に取付けられ前記デイスク面を滑走するスライダ
   と、前記ヨークと磁性体膜と前記硬質プレート材
   との貼り合せ部分を囲うように巻き付けられた巻
   線とによつて構成されたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第３項に記載の垂直磁気記録
   再生装置。 ５ 前記スタイラスを構成する垂直磁気ヘツドが
   リング型ヘツドからなり、該ヘツドが前面に開口
   する略コ字状をなしかつ下端側が略キール状に絞
   り込まれた第１の磁気ヨークと、該第１の磁気ヨ
   ークの前端開口側に一定のギヤツプを有して取付
   けられると共に、下端が前記キール状に絞り込ま
   れた第２の磁気ヨークと、この第２の磁気ヨーク
   に付着形成された前記トラツキングピツト列によ
   る容量変化を検出するためのピツクアツプ電極を
   兼ねる前記磁性体膜とによつて構成された特許請
   求の範囲第１項に記載の垂直磁気記録再生装置。