JPH10233070A

JPH10233070A - 磁気ディスク装置

Info

Publication number: JPH10233070A
Application number: JP3647297A
Authority: JP
Inventors: Shoji Tanaka; 彰二田中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気的スペーシングを低減させることができ
る磁気ディスク装置を提供すること。【解決手段】磁気ディスク３上を浮上するヘッドスラ
イダ６に搭載された磁気ヘッドにより情報を記録再生す
る磁気ディスク装置１にて、前記磁気ヘッドからの信号
に基づいて前記磁気ディスクと磁気ヘッドとの間隔を検
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁気ディスク上
を浮上するヘッドスライダに搭載された磁気ヘッドによ
り情報を記録再生する磁気ディスク装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気ディスク装置では、磁気ディ
スクと磁気ヘッドとの間隔を一定に保つため、磁気ディ
スクの回転によって発生する空気の流れを用いて磁気ヘ
ッドが搭載されたヘッドスライダを浮上させている。こ
のヘッドスライダの浮上量は、空気の流れによって発生
するヘッドスライダを押し上げる圧力とヘッドスライダ
を上方から押さえつけるバネ力とのバランスによって決
まる。このバランスにより磁気ディスクと磁気ヘッドと
の間隔が自動的に一定になるように動作する。

【０００３】

【発明が解決しょうとする課題】上述した従来の磁気デ
ィスク装置における浮上型のヘッド・ディスクインター
フェースでは、ヘッドスライダを低浮上で安定に浮上さ
せる技術と、低浮上に対応するために磁気ディスクのグ
ライドハイトを低くする技術が必要になる。このためヘ
ッドスライダや磁気ディスク等の設計、加工の精度を高
めなければならない。ところが、この設計、加工の精度
をいくら高めても、空気の潤滑を利用したヘッドスライ
ダの浮上技術では、ヘッドスライダの浮上量は数十ｎｍ
程度が実現できる限界であり、磁気的スペーシングを小
さくすることにも限界があった。

【０００４】そこで、磁気的スペーシングをさらに小さ
くするために、接触型のヘッド・ディスクインターフェ
ースが検討され実用化されつつある。この接触型のヘッ
ド・ディスクインターフェースでは、接触に起因する磁
気ヘッド等の摩耗の発生の問題があるが、この問題は磁
気ディスクの表面に潤滑膜を形成することにより解消可
能である。ところが、潤滑膜は通常１０ｎｍ以上の厚み
があるので、接触型と言えどもこれ以下の磁気的スペー
シングを実現することはできないという問題があった。

【０００５】この発明は、上記課題を解消するために成
されたものであり、磁気的スペーシングを低減させるこ
とができる磁気ディスク装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、この発明に
よれば、磁気ディスク上を浮上するヘッドスライダに搭
載された磁気ヘッドにより情報を記録再生する磁気ディ
スク装置において、前記磁気ヘッドからの信号に基づい
て前記磁気ディスクと磁気ヘッドとの間隔を検出するこ
とにより達成される。

【０００７】上記構成によれば、磁気ディスクと磁気ヘ
ッドとの間隔を磁気ヘッド自体で得られる信号から検出
するようにしているので、その間隔を極低に制御するこ
とができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施の形
態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に
述べる実施形態は、この発明の好適な形態であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発
明の範囲は、以下の説明において特にこの発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【０００９】図１は、この発明の磁気ディスク装置の実
施形態であるハードディスク装置の構成例を示す斜視図
である。このハードディスク装置１は、アルミニウム合
金等により形成された筐体２の平面部の裏側にスピンド
ルモータ９が配設されていると共に、このスピンドルモ
ータ９によって角速度一定で回転駆動される磁気ディス
ク３が備えられている。さらに、この筐体２には、アー
ム４がピボット４ａの周りに揺動可能に取り付けられて
いる。このアーム４の一端には、ボイスコイル５ａが取
り付けられ、またこのアーム４の他端には、ヘッドスラ
イダ６が取り付けられている。

【００１０】ヘッドスライダ６はその下面の磁気ディス
ク３に対する旋回方向の両側に、エアベアリングサーフ
ェイスとして作用するレールが形成されている。そし
て、一方のレールの側面部には、ピエゾ素子７及び磁気
ヘッド８が搭載されている。筐体２上には、ボイスコイ
ル５ａを挟持するように、マグネット５ｂ、５ｃが取り
付けられている。ボイスコイル５ａ及びマグネット５
ｂ、５ｃにより、ボイスコイルモータ５が形成されてい
る。

【００１１】このような構成において、ヘッドスライダ
６は、回転する磁気ディスク３の表面に接近したとき、
磁気ディスク３の回転に伴ってレールと磁気ディスク３
の表面との間に流入する空気流により浮揚力を受ける。
この浮揚力によって、ヘッドスライダ６は、磁気ディス
ク３の表面から微小間隔（浮上量）をもって浮上走行す
る。そして、ボイスコイル５ａに外部から電流が供給さ
れると、アーム４は、マグネット５ｂ、５ｃの磁界と、
このボイスコイル５ａに流れる電流とによって生ずる力
に基づいて、垂直軸４ａの周りを回動する。これによ
り、ヘッドスライダ６は、磁気ディスク３に対してシー
ク動作し、ヘッドスライダ６に搭載された磁気ヘッド８
は、磁気ディスク３の所定のトラック等に対してデータ
等の記録再生を非接触で行なう。

【００１２】ここで、磁気ディスク３上を浮上する磁気
ヘッド８は、磁気的スペーシングを直接計測しており、
これを用いて磁気ヘッド８自体の浮上量が制御されてい
る。磁気的スペーシングを直接計測するには、磁気ヘッ
ド８としてＭＲヘッドを用い、このＭＲヘッドのサーマ
ルアスペリティと呼ばれる現象を応用する。ＭＲヘッド
のサーマルアスペリティは、ＭＲ素子の抵抗変化に起因
するものであり、図２（Ａ）に示すように、ヘッドスラ
イダ６が磁気ディスク３上に存在する突起に衝突した
り、磁気ディスク３の面のうねりに接触したりしたとき
などに発生する現象である。

【００１３】ＭＲヘッドは、外部磁界によって生じる抵
抗変化をＭＲ素子に流れる電流の変化によって電圧とし
て検出するものである。従って、何かの理由によってＭ
Ｒ素子の抵抗値が変化すれば、それによって信号が発生
する。以上より、ＭＲ素子と磁気ディスク３とが接触す
ると熱の移動が発生し、これに伴いＭＲ素子の抵抗の温
度係数に起因する抵抗変化が起こり、サーマルアスペリ
ティによる信号が発生する。この信号は図２（Ｂ）に示
すような波形であるが、これはＭＲ素子に流れる電流に
よってＭＲ素子が一定の温度になっているときに検出さ
れている電位と、磁気ディスク３との接触によってＭＲ
素子に温度変化が発生した後の電位との間に生じる温度
差によって出力されているものである。

【００１４】図２（Ｂ）に示すような波形になるのは、
信号を得るための回路系に含まれるカップリングコンデ
ンサ１１の特性、即ち図２（Ｃ）に示すカップリングコ
ンデンサ１１の両端Ａ、Ｂの電圧波形によるものである
と考えられる。このような考え方から、ＭＲ素子から発
生する信号は、外部磁界によって発生する抵抗変化に起
因するものと、温度変化に起因するものとがあることが
わかる。

【００１５】また、一般的な磁気ディスク装置では、外
部磁界にあたる信号周波数と、温度変化によって発生す
る信号の周波数とは大きく異なるものである。温度変化
に起因する信号は磁気ディスク表面に接触する／しない
にかかわらず温度変化が起きたときに発生すると考えら
れる。従って、ＭＲ素子と磁気ディスク表面の間の距離
が変化すると放熱によって温度変化が起き、これに対応
する出力が得られる。基本的にこの変化は常に起きてお
り、信号は常に変動している。しかし、図２（Ａ）に示
したように、ＭＲ素子と増幅器１２とはＡＣ結合されて
おり、このため振幅が小さく、周波数の低い成分の変動
は増幅器１２に到達することはない。これにより、通常
のデータの読み書きには支障はない。

【００１６】以上のような理由から、図３に示すよう
に、磁気ヘッド８からの信号をカップリングコンデンサ
１１を介すること無しに直結した増幅器１４で増幅する
ことにより、磁気ディスク３と磁気ヘッド８との間隔の
変動をＤＣ電位の変動として間隔検出回路１５で直接検
出することができる。そして、検出した間隔に相当する
ＤＣ電位を一定値に保つように、間隔制御回路１６で磁
気ヘッド８の位置（高さ）、即ち磁気ディスク３と磁気
ヘッド８との間隔を制御すれば、一定の磁気的スペーシ
ングを保つことができることになる。尚、磁気ヘッド８
からの信号はカップリングコンデンサ１１を介して増幅
器１２及び信号処理回路１３にも出力されるようになっ
ている。

【００１７】磁気ディスク３と磁気ヘッド８との間隔を
制御するためのアクチュエータとしては、応答したい間
隔変動の周波数成分に合わせて適切なものを選べばよ
い。低い周波数のうねり等に追従するだけであれば、ピ
エゾ素子７を組み込んだ従来型のものでも実現可能であ
る。細かい変動に追従する場合や、突起との衝突を避け
たい場合などでは、さらに広帯域のマイクロマシン技術
を用いたアクチュエータが必要である。

【００１８】このように、適切なアクチュエータで制御
することができれば、磁気ヘッド８は浮上する必要はな
く、しかも接触することもないため、磁性膜上の潤滑剤
も原理的には不要になる。従って、接触型のヘッド・デ
ィスクインターフェースよりも、磁気的スペーシングを
低減させることが可能である。但し、従来のヘッドスラ
イダのなかに磁気ヘッドが組み込まれているような構造
の場合は、磁気ヘッド部分での磁気的スペーシングは一
定値を保っても、ヘッドスライダの別な部分は磁気ディ
スクに接触したり突起に衝突したりする可能性があるの
で、磁気ヘッド本体の寸法を充分小さくしなければなら
ない。

【００１９】図４は、この発明の磁気ディスク装置の実
施形態であるハードディスク装置の制御回路例を示すブ
ロック図であり、図１と同一構成箇所は同符号を付して
ある。この制御回路２０は、磁気ヘッド８の半径位置を
制御するための位置制御用アクチュエータ２９と、磁気
ディスク３と磁気ヘッド８との間隔を制御するための間
隔制御用アクチュエータ３０と、それらの制御を行うた
めの回路系から成る。ここで、位置制御用アクチュエー
タ２９としては、例えばボイスコイルモ−タ５があり、
間隔制御用アクチュエータ３０としては、例えばピエゾ
素子７がある。

【００２０】回路系は、磁気ヘッド８に直結された再生
増幅器２２及び間隔検出処理部２３、磁気ヘッド８にカ
ップリングコンデンサ２１を介して接続された再生増幅
器２４及び位置信号検出処理部２５、間隔検出処理部２
３及び位置信号検出処理部２５に接続されたＤＳＰ２６
並びにＤＳＰ２６に接続され、位置制御用アクチュエー
タ２９を制御する位置制御部２７及び間隔制御用アクチ
ュエータ３０を制御する間隔制御部２８で構成されてい
る。尚、データを読み／書きするための回路等は省略さ
れている。

【００２１】図５は、磁気ディスクと磁気ヘッドとの間
隔を制御するための回路の別の例を示すブロック図であ
る。磁気ヘッド８から得られた信号をもとにＬＰＦによ
り磁気ディスク３と磁気ヘッド８との間隔を検出する。
このＬＰＦの出力と間隔基準値（目標値）を与える基準
電位Ｖｒｅｆとの差を減算器により取ることにより間隔
に関しての誤差信号を得る。そして、この誤差信号がゼ
ロになるように磁気ディスク３と磁気ヘッド８との間隔
を制御するモータドライバにコントロール電圧を与え、
間隔制御モ−タを駆動する。尚、用いるデバイスによっ
ては図に示すようにＶ−Ｉ変換部でＶ−Ｉ変換を行なう
必要もある。

【００２２】この発明の磁気ディスク装置の実施形態で
あるハードディスク装置の制御回路系では、２つのアク
チュエータを同時に制御することになるが、各々のアク
チュエータの制御対象は全く独立なものであるので、２
つの回路系を同時に独立に動作させることによって容易
に実現できる。このような制御を行う場合、一方の動作
の結果が他方に影響を及ぽす事が考えられる。この制御
回路系の場合には、間隔制御を行う際に過渡的に磁気デ
ィスク３と磁気ヘッド８との磁気的スペーシングが変動
し、これによって位置制御を行うための位置誤差信号の
品質が変化することが考えられる。

【００２３】このような場合には、位置誤差信号の電圧
を規格化し、振幅の絶対値には左右されないようにする
必要がある。実際にはＡＧＣ（ＡｕｔｏＧａｉｎＣ
ｏｎｔｒｏｌ）によって、振幅の変動を無くしたり、サ
ーボゾーン内の信号を用いて規格化することなどが考え
られる。そこで、サーボゾーン内の信号を用いて規格化
を行う場合の例を図６乃至図８を参照して説明する。図
６は、サーボパターンの一例を示す平面図である。但
し、この例は原理について述べるためのものであるの
で、サーボゾーン内に必要な全ての信号を示している訳
ではない。

【００２４】図７は、磁気的スペーシングが大きい場合
の信号の波形図を示し、図８は、磁気的スペーシングが
小さい場合の信号の波形図を示す。これらの図から明ら
かなように、磁気的スペーシングが小さい場合は、スペ
ーシングロスが低減し信号出力が増加する。また、トラ
ック位置情報は、ＡパターンとＢパターンの出力差から
求められる。従って、図７の場合には、トラック位置ず
れはＶａ−Ｖｂとして求められる。しかし、図８の場合
には、トラック位置ずれはＶａ’−Ｖｂ' となり、これ
はスペーシングロスによる出力増加を考慮すると、ｐ・
Ｖａ−ｐ・Ｖｂと書ける。ここで、ｐはスペーシング低
下による出力増加を表す係数である。この値は信号の波
長に依存するものであるが、通常それぞれのパターンは
ほぼ同じ波長の信号が用いられるので、どのパターンに
ついてもこの係数は変わらない。

【００２５】一方、ＡパターンとＢパターンの和は常に
一定値となるはずである。従って、この値を元に比を取
れば位置誤差信号が得られる。図７の場合には、この信
号はＶａ＋Ｖｂ＝Ｖｔとして表わされる。また、図８の
場合には、この信号はＶａ'＋Ｖｂ’＝Ｖｔ' として表
わされる。このＶｔ' は、ｐ・Ｖａ＋ｐ・Ｖｂとなるこ
とは明らかである。従って、基準信号のレベルと位置誤
差信号の比を求めると、いずれの場合も（Ｖａ−Ｖｂ）
／（Ｖａ＋Ｖｂ）になり、変化はない。このようにして
浮上量の変化による位置誤差信号の変化を補償すること
ができる。以上のようにすれば２つの制御回路系はそれ
ぞれ影響を及ぼしあうことがなく、独立に動作させるこ
とが可能である。

【００２６】従って、この後は磁気ディスク３と磁気ヘ
ッド８との間隔制御についてのみ説明する。磁気ヘッド
８を磁気ディスク３に追従させる必要の有る周波数帯域
については、以下のように考えることができる。（１）磁気ディスク３の表面の大きなうねりに追従する
場合磁気ディスク３の表面は、通常はクランプの影響や磁気
ディスク３のランナウト等によって数回から十数回程度
のうねりが存在する。磁気ディスク３の回転数は６０Ｈ
ｚ〜９０Ｈｚ程度が普通であるので、この場合に必要な
周波数帯域は１ｋＨｚ以下である。このような周波数帯
域であれば、通常のピエゾ素子７や電磁アクチュエータ
を小型化して用いればよい。従来の気体潤滑方式のヘッ
ド・ディスクインターフェースでは、磁気ディスク３の
ランナウトのために浮上量変動が生じている。

【００２７】（２）磁気ディスク３上に存在する突起に
追従する場合磁気ディスク３の表面には、数十ｎｍ程度の高さの突起
が存在することが多い。この突起に磁気ヘッド８が衝突
することにより、ヘッドクラッシュが引き起こされるの
で、磁気ディスク装置の故障の要因の１つとなってい
る。この突起は通常数μｍ程度の径のものが多い。従っ
て、（１）と同程度の回転数を仮定すれば数ＭＨｚ程度
の周波数帯域が必要になる。しかしながら、磁気ヘッド
８のコントロール量としては数十ｎｍ程度でよいので、
この様な場合でもピエゾ素子７が適用できる。もちろ
ん、マイクロマシンの技術を適用したアクチュエータ等
でもよい。

【００２８】上述したように、磁気ディスク３と磁気ヘ
ッド８との間隔を一定に保つことができ、しかも従来の
浮上型のヘッドスライダではなく、また接触型のヘッド
スライダでもないヘッド・ディスクインターフェースを
実現することができる。さらに、アクチュエータの性能
に依存するが、従来の浮上型のヘッドスライダよりも、
さらに接触型のヘッドスライダよりも磁気的スペーシン
グ量を小さくすることが可能になり、線記録密度を高め
ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
磁気的スペーシングを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の磁気ディスク装置の実施形態である
ハードディスク装置の一例を示す概略斜視図。

【図２】磁気ディスク上を浮上するヘッドスライダに搭
載された磁気ヘッドからの信号が変化する場合の例を示
す図。

【図３】磁気ディスク上を浮上するヘッドスライダに搭
載された磁気ヘッドからの信号を利用して磁気ディスク
と磁気ヘッドとの間隔を制御するための回路例を示す概
略ブロック図。

【図４】この発明の磁気ディスク装置の実施形態である
ハードディスク装置の制御回路例を示すブロック図。

【図５】磁気ディスクと磁気ヘッドとの間隔を制御する
ための回路の別の例を示すブロック図。

【図６】一般的な磁気ディスクの表面構成を示す平面
図。

【図７】図６に示す磁気ディスクを用いたときの図４に
示す制御回路における信号波形の一例を示す図。

【図８】図６に示す磁気ディスクを用いたときの図４に
示す制御回路における信号波形の別の一例を示す図。

【符号の説明】

１・・・ハードディスク装置、２・・・筐体、３・・・
磁気ディスク、４・・・アーム、４ａ・・・ピボット、
５・・・ボイスコイルモータ、５ａ・・・ボイスコイ
ル、５ｂ、５ｃ・・・マグネット、６・・・ヘッドスラ
イダ、７・・・ピエゾ素子、８・・・磁気ヘッド、９・
・・モータ、１１、２１・・・カップリングコンデン
サ、１２、１４、２２、２４・・・増幅器、１３・・・
信号処理回路、１５・・・間隔検出回路、１６・・・間
隔制御回路、２０・・・制御回路、２３・・・間隔検出
処理部、２５・・・位置信号処理部、２６・・・ＤＳ
Ｐ、２７・・・位置制御部、２８・・・間隔制御部、２
９・・・位置制御用アクチュエータ、３０・・・間隔制
御用アクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ディスク上を浮上するヘッドスライ
ダに搭載された磁気ヘッドにより情報を記録再生する磁
気ディスク装置において、前記磁気ヘッドからの信号に基づいて前記磁気ディスク
と磁気ヘッドとの間隔を検出することを特徴とする磁気
ディスク装置。
【請求項２】検出した前記磁気ディスクと磁気ヘッド
との間隔を一定に保つように制御する請求項１に記載の
磁気ディスク装置。