JPH04176066A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 磁気ディスク装置に係りミ特に回転する磁気ディスクの
表面形状の変動に追従して磁気ヘッドスライダを一定間
隔で安定に浮上させる装置構成に関し、 回転する磁気ディスクの表面がうねるような形状変動が
あっても、浮上する磁気ヘッドスライダの浮上量を該磁
気ディスクの表面の形状変動に追従制御して、磁気ヘッ
ドスライダと磁気ディスクとの衝突を回避し、該磁気ヘ
ッドスライダの低浮上を安定化することを目的とし、 回転する磁気ディスク上に磁気ヘッドスライダを浮上動
作させて、選択したトラック位置に情報の記録・再生を
行う装置構成において、前記磁気ヘッドスライダの一部
に電気的に調整可能な浮上力調節手段を設けると共に、
前記回転する磁気ディスクの表面形状の変動とその位置
をあらかじめ検出してそのデータを記憶させる記憶手段
を有するヘッド浮上量制御回路を備えてなり、そのデー
タに基づいて回転する磁気ディスク上に浮上動作する磁
気ヘッドスライダの浮上力調節手段を駆動して磁気ヘッ
ドスライダの浮上量を磁気ディスクの表面形状に追従し
て制御する構成とする。

また、前記磁気ヘッドスライダの一部に電気的に調整可
能な浮上力調節手段と前記回転する磁気ディスクの表面
形状の変動を静電容量の変化として検出する素子とを設
け、該検出素子により回転する磁気ディスク上に浮上動
作する磁気ヘッドスライダの浮上量の変化を常時観測し
、その観測データにより前記浮上力調節手段を順次駆動
して磁気ヘッドスライダの浮上量を前記磁気ディスクの
表面形状に追従して制御する構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は磁気ディスク装置に係り、特に回転する磁気デ
ィスクの表面形状の変動に追従して磁気ヘッドスライダ
を一定間隔で安定に浮上させる装置構成に関するもので
ある。

近来、磁気ディスク装置においては高密度記録化に伴っ
て磁気ディスクにおける磁性膜の薄膜化及び磁気ヘッド
スライダの磁気ディスク面に対する浮上間隙を益々狭く
することが要求されている。

このような磁気ヘッドスライダの低浮上化に伴い浮上中
の磁気ヘッドスライダが磁気ディスク表面に接触、衝突
する確率が増加し、摩耗、損傷が生じ易くなる傾向にあ
る。このため、そのような磁気ヘッドスライダの低浮上
化において浮上間隙を一定に制御して安定な浮上状態を
維持し得る磁気ディスク装置が必要とされている。

〔従来の技術〕

磁気ディスク装置において高密度記録化を図るためには
ヘッド・ディスク間の間隙を狭めることが不可欠である
ことから、磁気ディスク面に対する磁気ヘッドスライダ
の浮上量を小さくすると共に、磁気ディスク表面の磁性
膜や保護膜等の膜厚を極力薄くすることが行われている
。

しかしながら、磁気ヘッドスライダは低浮上化に伴って
磁気ディスク面に接触し、かつ衝突し易くなり、該磁気
ディスク面を破損して記憶した情報を消失させるという
障害が増加することから、磁気ディスクの表面に潤滑剤
を塗布するか、または潤滑膜を被覆することにより前記
障害を防止することが提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、磁気ディスク面に対する磁気ヘッドスライダ
の浮上量が０．１μ−以下ともなると、従来においては
問題とならなかった回転スピンドルの微小な振れによる
磁気ディスクの横振れや回転時の磁気ディスクのうねり
、或いは回転スピンドルに装着された磁気ディスクの平
行度等が低浮上化を阻害する要因となってくる。

例えば第９図（ａ）に示すように６０００ｒｐｍで回転
している５、１／４インチ径の磁気ディスク１における
半径５０＋ｕｅの記録トラック上に、上下方向にＬＯｕ
ｗ程度の起伏状のうねり等からなる表面形状の変動Ｐ０
があると仮定すると、その上面に対向して磁気ヘッドス
ライダ２を浮上させた場合、該磁気ヘッドスライダ２は
３　ＫＨｚの周波数で１０μ−の振幅により振動するこ
とになる。

従って、前記うねり等からなる表面形状の変動Ｐ０が記
録トラックを一周するように連続的に生じていれば、該
磁気ヘッドスライダ２はその形状の変動Ｐ０に追従して
一定間隙を保った状態で浮上することができるが、第９
図（ｂ）に示すように磁気ディスク２における表面形状
の変動Ｐ、が記録トラックの１７４周上に集中するよう
に急激に生じる場合には、浮上する磁気ヘッドスライダ
２がそのようなディスク形状の変動Ｐ、上に必然的に追
従できなくなり、時速１１０ｋｍ＋でディスク面に衝突
して破損させる問題が起きる。

また、このような条件下では磁気ディスク１の表面を如
何に潤滑化しても上記した表面破損を防止することが困
難であるという欠点があった。

本発明は上記した従来の問題点に鑑み、回転する磁気デ
ィスクの表面がうねるような形状変動があっても、浮上
する磁気ヘッドスライダの浮上量を該磁気ディスクの表
面の形状変動に追従制御して、磁気ヘッドスライダと磁
気ディスクとの衝突を回避し、該磁気ヘッドスライダの
低浮上を安定化した新規な磁気ディスク装置を提供する
ことを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記した目的を達成するため、回転する磁気デ
ィスク上に磁気ヘッドスライダを浮上動作させて、選択
したトラック位置に情報の記録・再生を行う装置構成に
おいて、前記磁気ヘッドスライダの一部に電気的に調整
可能な浮上力調節手段を設けると共に、前記回転する磁
気ディスクの表面形状の変動とその位置をあらかじめ検
出してそのデータを記憶させる記憶手段を有するヘッド
浮上量制御回路を備えてなり、そのデータに基づいて回
転する磁気ディスク上に浮上動作する磁気ヘッドスライ
ダの浮上刃ｔＡ節千手段駆動して磁気ヘッドスライダの
浮上量を磁気ディスクの表面形状に追従して制御する構
成とする。

また、前記磁気ヘッドスライダの一部に電気的に調整可
能な浮上力調節手段と前記回転する磁気ディスクの表面
形状の変動を静電容量の変化として検出する素子とを設
け、該検出素子により回転する磁気ディスク上に浮上動
作する磁気ヘッドスライダの浮上量の変化を常時観測し
、その観測データにより前記浮上力調節手段を順次駆動
して磁気ヘッドスライダの浮上量を前記磁気ディスクの
表面形状に追従して制御する構成とする。

Ｃ作　用〕 本発明では、回転させた磁気ディスクの表面形状の変動
（うねり等）とその位置を、例えば反射光の強弱により
検出する光フアイバ式変位針、反射光の焦点変位として
検出する光ヘッド、または静電容量の変化として検出す
る静電容量検出手段等によりあらかじめ検出し、その検
出信号を制御用データに変換して記憶させておき、かが
るａｍ用データに基づいて回転する磁気ディスク上に浮
上させた磁気ヘッドスライダの浮上量を、そのスライダ
に付設した前記浮上力調節手段により制御して該磁気デ
ィスクの表面形状の変動に対して一定間隙で追従させる
ことにより、浮上状態を安定に維持することが可能とな
るので、該磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとの接触
、衝突が回避され、磁気ディスク面の破損を防止するこ
とができる。

また、前記浮上力調節手段を付設した磁気ヘッドスライ
ダの一部に、更に回転する磁気ディスクの表面形状の変
動を静電容量の変化として検出する静電容量検出素子を
設け、該検出素子により回転する磁気ディスク上に浮上
させた磁気ヘッドスライダの浮上量の変化を常時観測し
、その観測データにより該浮上力調節手段を順次駆動し
て磁気ヘッドスライダの浮上量を前記磁気ディスクの表
面形状の変動に対して一定間隙で追従制御することによ
り、回転時の磁気ディスクの表面の形状変動（うねり等
）が時間的に大きい場合にも、充分に浮上状態を常に安
定に維持することが可能となり、該磁気ヘッドスライダ
と磁気ディスクとの接触、衝突が回避されるので、磁気
ディスク面の破損を防止することができる。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係る磁気ディスク装置の一実施例を説
明するための要部構成図である。

本実施例では、第１図で示すようにスピンドルｌｌに複
数枚の磁気ディスク１２を装着する際に、その各磁気デ
ィスク１２を１２ａ、　１２ｂ、　１２ｃ　　・・・と
順にスピンドル１１に取付ける度毎に、これら各磁気デ
ィスク１２の表面に対してその表面形状（うねり等）の
変動状態を検出するための光プローブ１６と、発光源１
７及び光検出器１８を備えた光電変換検出部１９とから
なる第２図に示す光フアイバ式変位計１５を固定した支
持部材１４をヘッドアクチュエータ１３に取付けて、例
えば該光プローブ１６の先端を磁気ディスク１２ａの表
面と２−一間隔となるように調整する。

前記光プローブ１６は第３図に示すように複数本の投光
用光ファイバ１６ａと受光用光ファイバ１６ｂとがアッ
トランダムに集束された構成からなり、第４図に示すよ
うにその各投光用光ファイバ１６ａから出射した光は磁
気ディスクの投光面１６１ａで反射され、隣接する受光
用光ファイバ１６ｂの受光面１６１ｂの投光面１６１ａ
との重なり合った部分の反射光のみが該受光用光ファイ
バ１６ｂへ受光される。

このような構成により前記磁気ディスク１２ａを回転さ
せたａ″態で第２図に示すように前記光電変換検出部１
９の発光源１７からの光を光プローブ１６の各投光用光
ファイバ１６ａを通してその先端より該磁気ディスク１
２ａの測定トラックに沿って投光し、その投光面１６１
ａからの反射光をそれぞれ隣接する各受光用光ファイバ
１６ｂにより受光されて、例えば検出感度が０．０１ｍ
Ｖ／μ麟、最大分解能が０．０１４μ鋼の特性を有する
肘Ｉ　ＦＯＴＯＮＩＣ５ＥＮＳＯＲ（フォトニクス社製
）からなる光検出器１８へ伝送されて光電変換される。

即ち、前記光プローブ１６の先端と回転する磁気ディス
ク１２ａとの距離が、該磁気ディスク１２ａの表面形状
の変動により変化すると前記受光用光ファイバ１６ｂで
受光する反射光の強度が変化することから、かかる反射
光を前記光検出器１８で光電変換し、その電気信号を一
旦外部のパーソナルコンピュータ等へ伝送して前記磁気
ディスク！２ａのトラックの位置と表面形状の変動値を
算出し、磁気ヘッドスライダ２１の浮上量を制御するデ
ータ信号に変換して記憶素子付きヘッド浮上量制御回路
２２における記憶素子（ＲＯＭ）に記憶させておく。

一方、上記したようにスピンドル１１に装着しては表面
形状（うねり等）の変動状態をあらかじめ検出した各磁
気ディスク１２に対応して第５図に示すように順に、ヘ
ッドアクチュエータ１３に取付けられた支持アーム２０
により保持されて配設された磁気ヘッドスライダ２１と
しては、例えば第６図に媒体対向面を上向きにしで示す
ように気流流出端面に磁気ヘッド素子（図示しない）を
設けたアルミナ・チタンカーバイド（Ａ　ｊ！　ｔ（ｈ
・ＴｉＣ）等のセラミックからなる磁気ヘッドスライダ
２１の一対浮上レール２１ａの両側に、電気的に調整可
能な浮上力調節手段、例えば前記浮上量を制御するデー
タ信号により駆動して該浮上レール２１ａの側面方向に
最大変位量が１２μ鱗の範囲で広げたり、また狭めたり
して該磁気ヘッドスライダ２１の浮上力発生面２１ｂを
増減するためのＰＺＴ積層圧電素子２５が該浮上力発生
面２１ｂと同一面となるように付設された構成からなっ
ている。なお、第５図において２４は防塵用の密閉容器
である。

従って、このような装置構成においては、回転する前記
複数の磁気ディスク１２に対応して各磁気ヘッドスライ
ダ２１をそれぞれ浮上させ、がっヘッドアクチュエータ
１３の駆動により位置決めする際に、前記ヘッド浮上量
制御回路２２に付設した記憶素子（ＲＯＭ）に記憶され
た各磁気ディスク１２の表面形状変動のデータ信号によ
りヘッド位置決め制御回路２３を介して前記各磁気ヘッ
ドスライダ２１に付設した浮上力調節手段であるＰＺＴ
積層圧電素子２５を駆動させることにより、各磁気ヘッ
ドスライダ２１の浮上量をそれぞれ対応する磁気ディス
ク１２の表面形状の変動（うねりゃ、その他スピンドル
の微小な振れによる磁気ディスク１２の振れ、磁気ディ
スク１２の平行度の歪み等）に対して一定間隙で追従す
るように制御することが可能となる。

このため、磁気ヘッドスライダ２１の浮上状態を安定に
維持することができるので、ヘッドクラッシュが回避さ
れ、各磁気ディスク１２面の破損等を防止することがで
きる。

なお、以上の実施例では回転する磁気ディスクｌ２の表
面形状の変動（うねり等）を検出する手段として、光フ
アイバ式変位計１５を用いた場合の例について説明した
が、本発明はこの例に限定されるものではなく、例えば
光デイスク装置に用いている光学ヘッド、または磁気デ
ィスクの表面形状の変動を静電容量の変化として検出す
るマイクロセンスを適用することも可能である。

例えば光学ヘッド３１を検出手段として用いた場合の一
実施例では第７図に示すように、半導体レーザ３２から
の出射光をコリメートレンズ３３と偏光ビームスプリッ
タ３４を通過させ、ミラー３５で９０度反射して対物レ
ンズ３６を通して回転する磁気ディスク１２の表面に集
光し、その集光した光は該磁気ディスク面で反射して再
び前記ミラー３５で反射して対物レンズ３６を逆に通っ
て前記偏光ビームスプリンタ３４で９０度曲げられ、レ
ンズ３７と大きな非点収差を生じさせるシリンドリカル
レンズ３８を通して光検知器３９に結像される。

この時、結像されたビーム形状は合焦点状態では円形パ
ターン、非合焦点状態では楕円パターンとなり、回転す
る磁気ディスク１２の表面形状の変動（うねり等）を、
あらかじめ前記した結像ビーム形状の合焦点距離と非合
焦点距離との変動距離差によって検出することができる
。

なお、前記光学ヘッド３１は変位量を１／１０００の分
解能で測定できる光学ヘッドを用いることにより、磁気
ディスク１２のトラック面に２０μ−のうねりがあって
も０．０２μ霧の精度で測定可能である。

また、マイクロセンスを検出手段として用いた場合には
、第１図に示す光プローブ１６の代わりに静電検出電極
プローブを用い、この静電検出電極プローブの先端を支
持部材１４の先端部に、磁気ディスク１２面と所定間隙
をもって対向するように保持し、該静電検出電極プロー
ブの他端は先覚変換検出部１９の代わりに設置されたマ
イクロセンス本体に接続した構成とし、回転する磁気デ
ィスク１２の変動する表面形状と静電検出電極プローブ
の先端との間の静電容量の変化により、該磁気ディスク
１２の表面形状の変動（うねり等）を検出することがで
きる。

従って、前記光学ヘッド３１、或いはマイクロセンスか
らなる検出手段によりあらかじめ検出された検出信号を
電気信号に変換した後、前記光フアイバ式変位計１５を
用いた実施例と同様の方法によりその電気信号を一旦外
部のパーソナルコンピュータ等へ伝送して前記磁気ディ
スク１２のトラックの位置と表面形状の変動値を算出し
、磁気ディスク１２の測定トラック位置と表面形状の変
動を算出した所謂、磁気ヘッドスライダ２１の浮上量を
制御するデータ信号に変換して該ヘッド浮上量制御回路
２２に付設した記憶素子（ＲＯＭ）に記憶させておき、
そのデータ信号に基づいて回転する前記磁気ディスク１
２上に浮上動作する前記磁気ヘッドスライダ２１に付設
したＰＺＴ積層圧電素子２５からなる浮上力調節手段を
駆動することにより、前記磁気ディスク１２の変動する
表面形状に追従して該磁気ヘッドスライダ２１の浮上量
を制御することが可能となるので、該磁気ヘッドスライ
ダ２１と磁気ディスク１２との接触、衝突が回避され、
磁気ディスク面の破損を防止することができる。

更に、第８図は本発明に係る磁気ディスク装置に用いら
れる磁気ヘッドスライダの他の実施例を示す斜視図であ
り、第６図と同等部分には同一符号を付している。

この図で示す実施例が第６図の例と異なる点は、媒体対
向面を上向きにして図示したＡ　ｆｆｉ　！０３・Ｔｉ
ｃ等からなる磁気ヘッドスライダ４１の一対の浮上レー
ル４１ａにおける気流流入側の端面に、Ｔｉ、　Ｃｒな
どの金属膜により形成した静電容量検出素子４２を設け
たことである。

そしてかかる構成の磁気ヘッドスライダ４１を回転する
磁気ディスク上に浮上させて、前記静電容量検出素子４
２により該磁気ディスクの表面形状の変動を、その表面
形状と前記静電容量検出素子間の静電容量の変化によっ
て検出することができる。

従って、前記磁気ヘッドスライダ４１に設けた静電容量
検出素子４２からなる検出手段によりあらかじめ検出さ
れた検出信号を電気信号に変換した後、その電気信号を
一旦外部のパーソナルコンピュータ等へ伝送して前記磁
気ディスクのトラックの位置と表面形状の変動値を算出
し、磁気ディスクの測定トラック位置と表面形状の変動
を算出した所謂、磁気ヘッドスライダ４１の浮上量を制
御するデータ信号に変換して該ヘッド浮上量制御回路に
付設した記憶素子（ＲＯＭ）に記憶させておき、そのデ
ータ信号に基づいて回転する前記磁気ディスク上に浮上
動作する前記磁気ヘッドスライダ４１に付設したＰＺＴ
積層圧電素子２５からなる浮上力調節手段を駆動するこ
とにより、該磁気ディスクの変動する表面形状に追従し
て該磁気ヘッドスライダ４１の浮上量を制御することが
可能となるので、該磁気ヘッドスライダ４１と磁気ディ
スクとの接触、衝突が回避され、磁気ディスク面の破損
を防止することができる。

更に、前記した構成の磁気ヘッドスライダ４１を回転す
る磁気ディスク上に浮上させて、前記静電容量検出素子
４２により該磁気ディスクの表面形状の変動を、その表
面形状と前記静電容量検出素子間の静電容量の変化によ
り検出することによって該磁気ヘッドスライダ４１の浮
上量の変化を常時観測し、その検出信号を直ちに電気信
号に変換し、その電気信号を外部のパーソナルコンピュ
ータ等へ伝送して前記磁気ディスクのトラックの位置と
表面形状の変動値を算出した所謂、磁気ヘッドスライダ
４１の浮上量を制御するデータ信号に変換し、そのデー
タ信号に基づいて前記磁気ヘッドスライダ４１に付設し
たＰＺＴ積層圧電素子２５からなる浮上力調節手段を常
時駆動させるようにする。

このようにすることによっても、前記磁気ディスクの変
動する表面形状に追従して常に該磁気ヘッドスライダ４
１の浮上量を制御することができ、回転時の磁気ディス
ク表面の形状変動（うねり等）が時間的に大きい場合に
も、前記浮上状態を常に安定に維持することが可能とな
るので、該磁気ヘッドスライダ４１と磁気ディスクとの
接触、衝突が回避され、磁気ディスク面の破損を防止す
ることができる。

なお、以上の実施例において、回転する磁気ディスクの
表面形状の変動による磁気ヘッドスライダ４１の浮上安
定性を乱すレベルが、例えば該磁気ディスク表面のトラ
ック方向での１／４周に対して１０μ−以上の勾配を有
る形状変化、或いは直径方向（ヘッドシーク方向）の１
０−一の長さにおいて５μ−以上の勾配を有る形状変化
があらかじめ判明している場合には、そのレベル以上に
なる場合のみに磁気ヘッドスライダ４１の浮上量を制御
するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明に係る磁気ディ
スク装置によれば、回転する磁気ディスクの表面形状が
スピンドルの微小な振れやうねり、或いは平行度のゆが
みなどにより変動しても浮上する磁気ヘッドスライダを
その磁気ディスク面に所定間隔で安定に追従させること
ができるので、磁気ディスク面を破損する原因である磁
気ヘッドスライダと磁気ディスクとあ衝突をなくするこ
とができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁気ディスク装置の一実施例を説
明するための要部構成図、 第２図は本発明に係る光フアイバ式変位計を用いた検出
系の一実施例を示すブロック 図、 第３図は本発明に係る光プローブの一実施例を説明する
ための斜視図、 第４図は本発明に係る光プローブの投光用光ファイバと
受光用光ファイバとの位置関 係を示す図、 第５図は本発明に係る磁気ディスク装置の動作を説明す
るための要部構成図、 第６図は本発明に係る磁気ヘッドスライダの一実施例を
示す斜視図、 第７図は本発明に係る磁気ディスクの表面形状変動を検
出する光学ヘッドの一実施例 を示す構成図、 第８図は本発明に係る磁気ヘッドスライダの他の実施例
を示す斜視図、 第９図（ａ）、　（ｂ）は従来の磁気ディスク装置にお
ける問題点を説明するための図である。 第１図〜第８図において、 １１はスピンドル、１２は磁気ディスク、１３はへラド
アクチュエータ、１４は支持部材、１５は光フアイバ式
変位計、１６は光プローブ、１７は発光源、１８は光検
出器、１９は光電変換検出部、２０は支持アーム、２Ｌ
　４１は磁気ヘッドスライダ、２２は記憶素子付きヘッ
ド浮上量制御回路、２３はヘッド位置決め制御回路、２
４は密閉容器、２５はＰＺＴ積層圧電素子、３１は光学
ヘッド、３２は半導体レーザ、３３はコリメートレンズ
、３４は偏光ビームスプリンタ、３５はミラー、３６は
対物レンズ、３７はレンズ、３８はシリンドリカルレン
ズ、３９は光検知器、４２は静電容量検出素子をそれぞ
れ示す。 第ｉｌ１ ７Ｅ 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転する磁気ディスク（１２）上に磁気ヘッドス
   ライダ（２１）を浮上動作させて、選択したトラック位
   置に情報の記録・再生を行う装置構成において、前記磁
   気ヘッドスライダ（２１）の一部に電気的に調整可能な
   浮上力調節手段（２５）を設けると共に、前記回転する
   磁気ディスク（１２）の表面形状の変動とその位置をあ
   らかじめ検出してそのデータを記憶させる記憶手段を有
   するヘッド浮上量制御回路（２２）を備えてなり、その
   データに基づいて回転する磁気ディスク（１２）上に浮
   上動作する磁気ヘッドスライダ（２１）の浮上力調節手
   段（２５）を駆動して磁気ヘッドスライダ（２１）の浮
   上量を磁気ディスク（１２）の表面形状に追従して制御
   することを特徴とする磁気ディスク装置。
2. （２）回転する磁気ディスク上に磁気ヘッドスライダ（
   ４１）を浮上動作させて、選択したトラック位置に情報
   の記録・再生を行う装置構成において、前記磁気ヘッド
   スライダ（４１）の一部に電気的に調整可能な浮上力調
   節手段（２５）と前記回転する磁気ディスクの表面形状
   の変動を静電容量の変化として検出する素子（４２）と
   を設け、該検出素子（４２）により回転する磁気ディス
   ク上に浮上動作する磁気ヘッドスライダ（４１）の浮上
   量の変化を常時観測し、その観測データにより前記浮上
   力調節手段（２５）を順次駆動して磁気ヘッドスライダ
   （４１）の浮上量を前記磁気ディスクの表面形状に追従
   して制御することを特徴とする磁気ディスク装置。