JPH0363151B2 - - Google Patents

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JPH0363151B2
JPH0363151B2 JP60030656A JP3065685A JPH0363151B2 JP H0363151 B2 JPH0363151 B2 JP H0363151B2 JP 60030656 A JP60030656 A JP 60030656A JP 3065685 A JP3065685 A JP 3065685A JP H0363151 B2 JPH0363151 B2 JP H0363151B2
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disk
head
signal
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transducer
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Erizabesu Yatsukuusukuranton Seria
Furiidoritsuhi Uogeru Jiigufuriido
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International Business Machines Corp
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International Business Machines Corp
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Publication date
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Publication of JPH0363151B2 publication Critical patent/JPH0363151B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明に回転する記録デイスク及び関連する読
取り−書込みヘツド間の相当運動及び接触を解折
する装置、さらに具体的には回転するデイスクと
デイスクの回転中に読取り−書込みヘツドがデイ
スクと隣接して空気の薄膜上に支持される型の記
録システムのデイスクと読取り−書込みヘツド間
のインタフエイスの特性を解折する装置に関す
る。この様な読取り−書込みヘツドは記録デイス
クの表面上を、理想的には任意の時刻に記録デイ
スクと接触する事なく浮上するものである。
［従来技術］ この型の読取り−書込みヘツドは、ヘツドが隣
接して回転する硬いもしくは可撓性のデイスクに
データを書込みもしくはこれからデータを読取る
データ処理システムに特定の応用がある。デイス
クもしくは読取り−書込みヘツドに対する損傷を
防止するために、長い間にわたつてデイスクの表
面は極めて平らで読取り−書込みヘツドによつて
接触されがちなこぶ等がない事が必要である事が
認識されている。又読取り−書込みヘツドはデイ
スク上を極めて小さな距離、理論的には一定の距
離で浮遊する様に設計されている。読取り−書込
みヘツド及びデイスク間に分離は上述の空気の薄
膜によつて保持される。浮遊中、ヘツドの下にデ
イスクの形状が変化するので、ヘツドは連続的振
動、縦ゆれ及び横ゆれを受ける。もしデイスクも
しくは読取り−書込みヘツドの品質が貧弱である
と、デイスク及び読取り−書込みヘツド間に時々
摩擦もしくは鋭い接触が生じ、ヘツドもしくはデ
イスクに損傷を与え、もしくは価値あるデータを
失う。
読取り−書込みヘツド及び記録デイスク間に望
ましくない接触が生じない事を保証するための
種々の試みがある。記録デイスク及び読取り−書
込みヘツドの両方に厳密な製造上及び品質上の保
証を与えようと試まれた。例えば米国特許第
3614579号では、読取り−書込みヘツド及び記録
デイスク間に厚さが略一定の圧縮空気薄膜もしく
は圧縮軸受を発生するための圧電トランスジユー
サが読取り−書込みヘツド自体に与えられてい
る。米国特許第3713130号に開示された他の方法
は読取り−書込みヘツドにヘツド及び記録デイス
ク間の衝突を検出する圧電トランスジユーサを取
付け、トランスジユーサからの出力信号がオペレ
ータに対する警告信号を発生するのに使用される
ものである。米国特許第3842663号は構造体の共
振及びそのトランスジユーサの共振を解折する複
雑な機械のための共振解折システムを開示してい
る。米国特許第3903733号は振動をモニタするた
めの圧電装置の使用を示している。或る有用な情
報を与える読取り−書込みヘツドのために読取り
−書込みヘツドの動的パホーマンスをモニタする
磁気抵抗、摩擦電気もしくは容量性トランスジユ
ーサの使用を開示しているが、この様なトランス
ジユーサはどちらかというと信号−雑音比が貧弱
で出力中の異ある現象を区別する事が困難であ
る。
この様な技術な高品質のデイスク及び読取り−
書込みヘツドの製造を保証し、この様な装置の使
用中にヘツドがデイスクに接触する機会を最小に
するための一助とはなつたが、所与の読取り−書
込みヘツド及び所与の回転する記録デイスク間の
インタフエイスを解折し、読取り−書込みヘツド
の移動の動的特性を決定し、記録デイスクの表面
の状態もしくは品質の測定を与える装置の必要性
はたとえず存在する。本発明の主題であるこの様
な装置は新品もしくは中古の記録デイスクの品質
を決定し、新品もしくは中古の読取り−書込みヘ
ツドの浮遊中の性能を測定するのに使用される。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は品質保証テストもしくは通常の
動作中或いは両方の動作中に、記録デイスク及び
読取り−書込みヘツド間の接触をモニタし、解折
するための改良装置を与える事にある。
本発明の実施例に従えば、読取り−書込みヘツ
ド及びその関連する支持構造体の共振振動数を広
い振動数の範囲にわたつてモニタするのに使用さ
れる装置が与えられる。
本発明の実施例に従えば読取り−書込みヘツド
の移動をモニタするのに使用出来る装置が与えら
れる。
本発明の実施例に従えば、読取り−書込みヘツ
ドの移動、読取り−書込みヘツド及び記録デイス
ク間の接触を記録デイスクの表面の特性の劣化も
しくは変動に関連付けるのに使用される装置が与
えられる。
本発明の実施例に従えば、デイスク及び指定さ
れた浮遊高さの上にある読取り−書込みヘツド間
の凹凸による接触の回数、デイスク表面の粗さ及
び潤滑剤の均一さを知る事が望まれている記録デ
イスクの滑行高さをテストするのに使用される装
置が与えられる。
本発明の実施例に従えば、読取り−書込みヘツ
ドのための支持構造体のジンバルのまわりに突然
生ずるトルクがヘツドの縦ゆれ及び横ゆれを増大
させる場合に、記録デイスク及び読取り−書込み
ヘツドの摩擦力による振動をテストするための装
置が与えられる。
［問題点を解決するための手段］ 広い意味で、本発明に従う装置は記録デイスク
及び読取り−書込みヘツド間のインタフエイスを
解折するのに有用である。トランスジユーサが与
えられ、ヘツドの機械的移動を代表する電気信号
に変換するのに使用される。これ等の信号はこれ
等の信号をヘツドの剛体の加速度及びデイスクの
表面の上のヘツドの移動の粗さを表わすスペクト
ル成分に分離するための装置によつて解折され
る。これ等の信号は又ヘツド及びデイスク間の接
触を表わすスペクトル成分に分離される。接触を
表わすスペクトル成分の周波数はデイスクの表面
上のヘツドの移動を表わす成分の周波数よりも高
い。
本発明の一つの実施例について述べると、記録
デイスクを回転させる装置が与えられる。実際の
読取り−書込みヘツドであつても良い装置が与え
られ、この様なヘツドの幾何学形状、重さ及び材
料の性質をシミユレートするのに使用される。回
転する記録デイスクの表面を横切つて予定の位置
迄ヘツドを移動させる装置が与えられる。ヘツド
上に取付けられた少なく共一つの圧電トランスジ
ユーサ装置がヘツドの移動によるもしくはヘツド
と回転するデイスクとの接触、或はその両方に応
答する第１の信号を発生するのに使用される。ト
ランスジユーサ装置からの信号が選択的にフイル
タされ、第１の比較的低周波数範囲の第２の信号
が発生される。この場合第１の信号のスペクトル
成分はヘツドの剛体の加速度を示す。第３の信号
が又第２の相対的な高周波領域中に発生される。
この場合の第１の信号のスペクトル成分はデイス
ク及びヘツド間の接触を示す。最後に、フイルタ
によつて第２の周波数範囲の下の第３の周波数範
囲中に第４の信号が発生させる。この場合の第１
の信号のRMS（実効値）スペクトル成分はデイス
クの表面上の浮遊状態の粗さによつて示される如
きデイスクの表面の状態を示す。好ましい実施例
では、デイスクは磁気記録デイスクでヘツドは磁
気読取り−書込みヘツドであるが、本発明はヘツ
ドがデイスク上を浮遊する型の任意の記録デイス
ク及び読取り−書込みヘツドにも適用される。
本発明の好ましい実施例では、ヘツドはデイス
クから離れて面する外部表面を含む。この表面上
には、４つの圧電トランスジユーサが位置付けら
れ、２つはヘツドに隣接するデイスクの回転中の
表面の前縁近くの離れた位置に存在し、別の２つ
は回転中の表面の後縁近くの離れた位置に存在す
る。この様な構造にした結果として、動作中のヘ
ツドの横ゆれ及び縦ゆれを示すヘツドの加速度が
測定される。この測定値は又デイスクのラン・ア
ウト、デイスクの共振、空気の薄膜の共振等を決
定するのにも使用できる。本発明の他の実施例で
は、わずか２つの圧電トランスジユーサが、１つ
は前縁に、１つは後縁に与えられる。この結果ヘ
ツドの横ゆれを示す加速度が検出される。いずれ
の場合にも圧電トランスジユーサの第１の共振周
波数は観測される最大周波数より上にある事が好
ましい。
［作用］ 本発明に従い、ヘツドにはトランスジユーサが
取付けられ、ヘツドの運動及び／もしくはデイス
クとの接触による信号が与えられるが、この信号
が適切なスペクトル成分の範囲にフイルタされる
ので、ヘツドの加速、接触、浮遊の粗さといつた
異なる事象の区別が可能になる。
［実施例］ 第２図は本発明に使用されるのに特に適した型
の読取り−書込みヘツドの透視図を示している。
一部が示されている通常の支持腕１０が通常の磁
気ヘツドを支持している。ヘツド１２は、その下
側に隣接して示された矢印の方向にデイスクが回
転する時に進方向に当る前縁１４を有する。ヘツ
ド１２の後縁１８には従来知られたヘツド移動検
出装置２０が取付けられていて、本発明に従うト
ランスジユーサによつて発生されるヘツド移動信
号と比較する信号を発生するのに使用される。検
出器２０は一般に知られた容量性装置、磁気抵抗
装置もしくは摩擦電気装置でよい。検出器２０か
らの信号を取出すために導線２２が与えられてい
る。
本発明に従い、前縁トランスジユーサ２４及び
後縁トランスジユーサ２６がヘツド１２の上面に
結合され、その動的性能を測定し、隣接して回転
するデイスクに関連する情報を与えるのに使用さ
れる。トランスジユーサ２４，２６の各々は圧電
材料より成る一対の反対極性のブロツク２８，３
０より成る。圧電材料は鉛ジルコネート・チタネ
ート（PZT）等である。ブロツク２８，３０は
中間の負の電極３２によつて分離され、これに接
着されている。正の電極３４が各トランスジユー
サの底面、一端及び上面に沿つて取巻く様に延び
ている。各トランスジユーサ２４，２６の第１の
固有共振振動数は装置の使用中に観測される最大
周波数の十分上になくてはならない。トランスジ
ユーサはかなり小さく代表的な重さは略10mgであ
る。例えばブロツク２８，３０は略3.0mmの長さ、
略1.0mmの幅及び略1.0mmの厚さを有する。電極３
２，３４には１対の細い線３６，３８が取付けら
れていて、出力信号V1がトランスジユーサ２４
に発生し、出力信号V2がトランスジユーサ２６
に発生する様になつている。
１乃至50kHzの範囲のスペクトル成分を有する
信号の場合には、V1は前縁１４の上下の加速度
に比例し、V2は後縁１８の上下の加速度に比例
する事が見出された。従つてV1及びV2の和はヘ
ツド１２の正味の上下の加速度に比例する。又
V1及びV2の差は下の記録デイスクの表面に沿つ
てヘツド１２が浮遊する時のヘツド１２の縦ゆれ
に比例する。上述の周波数の範囲における信号の
成分は又デイスクのラン・アウト、種々のデイス
クの共振及び空気軸受の共振を測定する様に工夫
出来る。
本発明に従つて、トランスジユーサ２４もしく
はトランスジユーサ２６の出力はフイルタされて
200乃至300kHzのスペクトル成分を得る事が出来
る。この範囲では隣接する記録デイスクとの鋭い
接触がヘツド及びその支持構造体の取付け後の共
振振動数のあたりでベル・モードの振動を生ず
る。その軌跡は第２Ａ図に示されている。所与の
半径方向のヘツド位置での所与の周波数における
この様な過度応答の回数は鋭い接触の回数に等し
い。この回数はデイスクの品質を示し、又ヘツド
の滑行高さのテストに使用出来る。
他方、トランスジユーサ２４もしくは２６から
の出力をフイルタして100乃至200kHzの範囲のス
ペクトル成分を得る時は、この範囲で粗いもしく
は消耗したデイスクからの信号は（新らしいデイ
スクに関連して）第３Ａ図に示された型の鋭い接
触の場合と時間的に離れた点で、第３Ｂ図に示さ
れた様にRMS（実効値）もしくはベース線レベル
が増大している。このRMSレベルはヘツド及び
デイスク間にしばしば生ずる低レベルの接触即ち
引きずりを示している。デイスクのRMSレベル
の大きさはデイスク自体の粗さ及び損耗の程度と
いつた表面条件と関連付けされる。所与のデイス
クのRMSレベルが増大すると、所与の型のデイ
スクに対して蓄積された実験データに基づいて、
デイスクの損耗時間及びヘツドの衝突の可能性が
予測出来る。潤滑剤は粗さを平坦にし、ヘツドの
汚染物をすくい上げる傾向があるので、新らしい
デイスクのRMSレベルの大きさはデイスク上の
潤滑剤の不十分さに関連付けられる。
第3B図に示されているRMS信号はいくつかの
現像によつて生ずるが、少なくとも低振幅から中
庸の振幅のRMSは離散的接触とは関連付けられ
ない。極めて高いRMSレベルはヘツド１２の長
さ以下の間隔の多くの接触から生ずる。RMSが
増大する一つの原因はデイスクから前縁１４上に
拾い上げられる潤滑剤である。潤滑剤がすくい上
げられる事によつて空気軸受表面がそこなわれ、
不安定及び過激な振動の原因となる。ヘツド１２
の板の共振はこの型の問題の敏感な表示である。
第４図は４つの圧電トランスジユーサを使用す
る本発明の好ましい構造のヘツド１２の平面図を
示す。前縁１４にはトランスジユーサ４０，４２
がヘツド１２の対向する隅に位置付けられてい
る。他方後縁１８には対向する隅にトランスジユ
ーサ４４，４６が位置付けられている。この様な
トランスジユーサの各々は第３図に示されたトラ
ンスジユーサ２４，２６と基本的構造は同じであ
るが、長さ、幅及び厚さは小さく、すべて約1.0
mmであり、重さは3.0mgである。前縁のトランス
ジユーサ４０，４２の出力電圧はV1及びV3で後
縁のトランスジユーサ４４，４６からの出力電圧
はV2及びV4で表わされている。出力電圧をフイ
ルタして、１乃至50kHzの範囲のスペクトル成分
を得た場合の、ヘツド１２の正味の上下の加速度
は次の式で決定される。
Ａ＝Ka［（V1＋V3）＋（V2＋V4）］ (1) ここでKaは定数である。このＡは空気軸受及
びデイスクのランアウトの指標である。ヘツド１
２の縦ゆれＰは次の式で決定される。
Ｐ＝Kp［（V1＋V3）−（V2＋V4）］ (2) ここでKpは定数である。最後に、ヘツド１２
の横ゆれＲは次の式で決定される。
Ｒ＝Kr［（V1＋V2）−（V3＋V3）］ (3) ここでKrは定数である。各トランスジユーサ
からの出力信号を個別に調べる事によつてどのモ
ードが縦ゆれ、横ゆれ及び垂直加速に帰因するか
を決定する事が出来、解折用モデルとの比較のた
めのデータを得る事が出来る。
200乃至300kHz範囲においては、トランスジユ
ーサ40乃至４６の任意の一つからの出力は第３Ａ
図に示された型のベル・モードの振動によつて示
される様にヘツド及びデイスク間の鋭い接触の発
生をモニタするのに使用される。又100乃至
200kHzの範囲では、トランスジユーサ40乃至４
６の任意の一つからの出力信号を使用している第
３Ｂ図に示した種類のベース線即ちRMS信号を
得て、デイスクの表面上の読取り書込みヘツドの
浮遊の粗さの表示が与えられる。
第５Ａ図及び第５Ｂ図は第１図及び第２図の実
施例に使用出来る適切なトランスジユーサの概略
形を示している。単一形体のPZTトランスジユ
ーサ４８は一対の電極５０，５２を有し、２形体
のPZTトランスジユーサ５４は一対の電極５６，
５８を有し、ヘツド１２の移動及びたわみを上述
の通り測定する事が出来る。第１図は本発明に従
う特に有用な計算機制御システムの概略図であ
る。一般に知られている型の堅いもしくは可撓性
デイスクである記録デイスク６０はデイスク駆動
装置６２によつて回転される様に支持されてい
る。ステツプ・モータ６４が支持腕１０及び読取
り−書込みヘツド１２を移動させ、デイスク、そ
のヘツドとのインタフエイス及びヘツドの特性を
示すデータを得る様になつている。トランスジユ
ーサ２４，２６ももしくは40乃至４６（第２図も
しくは第４図）からの出力信号は線３６，３８を
介して個別に増幅率７０の適切な前置増幅器６８
に通過してその後帯域フイルタ７０，７２及び７
４に通過し、夫々０−50kHz、100−200kHz及び
200−300kHzの範囲のスペクトル成分が得られ
る。フイルタ７０，７２及び７４の出力は通常デ
イジタル・オツシロスコープ７６に向い、ここで
アナログ信号がデイジタル形に変換されて表示さ
れる。比較の目的のために、適切な信号増幅兼平
滑回路７８が使用されヘツド移動検出器２０から
の出力信号を調節して、オツシロスコープ７６に
よつて同時に並列的に表示されぬ様になつてい
る。本発明の他の応用では、装置は手で制御さ
れ、フイルタ70乃至74の出力が記録計もしくはオ
ツシロスコープに接続出来、デイスク６０上のヘ
ツド１２の各々の半径位置で直接視覚的解折を行
う事が出来る。帯域フイルタを使用する以外に、
フーリエ解折を使用して圧電トランスジユーサか
らの信号の所望のスペクトル成分を発生する事が
出来る。
しかしながら、好ましい実施例では各周波数範
囲中の信号は適切なケーブル８０を介して個別に
汎用デイジタル計算機８２に送られて、ここでこ
れ等の信号中の情報はさらに処理されて、印刷装
置８４上に表示され、記憶装置８６中に記憶され
る。デイスク上の異なる半径位置のヘツド１２及
び記録デイスク６０間のインタフエイスの解折を
行うために、デイスク駆動装置８２及びステツプ
モータ６４は計算機８２によつて与えられる適切
な導線８８及び９０上の信号によつて制御され
る。
［発明の効果］ 本発明に従いヘツドもしくはそれをシミユレー
トするための装置には少なく共に１個のトランス
ジユーサが与えられヘツドの移動もしくはデイス
クとの接触によつて信号が発生されるが、この信
号をフイルタする事によつて得られるスペクトル
成分が存在する周波数の範囲に従つて、製造テス
ト時もしくは通常の動作中に、 (1) デイスク及びヘツド間の接触回数をモニタす
る事、 (2) ヘツド組立体の共振周波数をモニタする事、 (3) ヘツドの移動をモニタする事、 (4) デイスク表面の特性の劣化もしくは変化をモ
ニタする事、 (5) ヘツドの滑行高さのテスト及びデイスクの表
面の粗さ及び潤滑剤の均一性を知る事、 (6) ヘツド及びデイスク間の摩擦力による振動を
テストする事等が出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従い、読取り−書込みヘツド
及び記録デイスク間のインタフエイスを解折する
ための計算機制御システムの概略図を示す。第２
図は本発明に従い、前縁及び後縁上に圧電トラン
スジユーサを有する読取り−書込みヘツドの透視
図である。第３Ａ図は第２図に示された圧電トラ
ンスジユーサの出力信号の高周波のスペクトル成
分の軌跡を示した図である。第３Ｂ図は読取り−
書込みヘツド及びデイスク間にしばしば生ずる低
レベルの接触もしくはデイスクの表面の粗さによ
つて生ずる幾分低い周波数のRMS信号の軌跡を
示した図である。第４図は前縁及び後縁の各々に
一対の圧電トランスジユーサを含む、本発明に従
う読取り−書込みヘツドの好ましい実施例の概略
的平面図を示す。第５Ａ図は本発明にとつて有用
な圧電トランスジユーサの互換型を示す。第５Ｂ
図は本発明にとつて有用な圧電トランスジユーサ
の別の互換型を示す。 １０…支持腕、１２…ヘツド、１４…ヘツドの
前縁、１８…ヘツドの後縁、２０…ヘツド移動検
出器、２４…前縁トランスジユーサ、２６…後縁
トランスジユーサ、６０…デイスク、６２…デイ
スク駆動装置、６４…ステツプ・モータ、６８…
前置増幅器、７０，７２，７４…帯域フイルタ、
７６…デイジタル・オツシロスコープ、７８…増
幅兼平滑回路、８２…計算器、８４…印刷装置、
８６…記憶装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 記録デイスクを回転させる装置と、 読取り−書込みヘツドの幾何学形状、重さ及び
    材料をシミユレートする装置と、 上記デイスクが上記回転させる装置上で回転し
    ていて、これによつて上記シミユレートする装置
    が上記デイスクの表面から特定の浮上高さに間隔
    を隔てている状態で上記シミユレートする装置を
    上記デイスクの表面を横切つて予じめ選択した位
    置に移動する装置と、 上記シミユレートする装置上に取付けられてい
    て、該シミユレートする装置が回転するデイスク
    に相対的に移動する事もしくは接触する事或いは
    その両方によつて起る、上記シミユレートする装
    置の加速もしくはたわみ或いはその両方に応答し
    て第１の信号を発生する圧電トランスジユーサ装
    置と、 上記第１の信号を選択的にフイルタして個々の
    ヘツド及びトランスジユーサ組立体の幾何学形に
    よつて決まる諸周波数範囲に分けて、 第１の周波数範囲にあつて上記シミユレートす
    る装置の剛体の加速度を示す第２の信号を発生
    し、 上記デイスク及び上記シミユレートする装置間
    の接触を示す高い周波数の第２の周波数範囲の第
    ３の信号を発生し、 上記第１の信号のスペクトル成分の実効値が上
    記デイスクの表面上の上記シミユレートする装置
    の浮上量の粗さを示す第４の信号を上記第１及び
    第２の周波数範囲の間にある第３の周波数範囲中
    に発生するための上記トランスジユーサ装置に接
    続された装置と、 より成る記録デイスクをテストしてその品質を決
    定する装置。
JP60030656A 1984-05-31 1985-02-20 記録デイスクをテストしてその品質を決定する装置 Granted JPS60263381A (ja)

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