JPH0376064A - 浮上式磁気ヘッドおよびこれを用いた磁気ディスク装置 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、浮上式磁気ヘッドおよびこれを用いた磁気
ディスク装置に係り、特に、サーボ（位置決め）精度に
優れる浮上式磁気ヘッドおよびこれを用いた磁気ディス
ク装置に関する。

「従来の技術」 磁気ディスク装置は、データ・トラックの高密度化に伴
い、磁気ヘッドの位置決めを正確に行うために、サーボ
方式の採用が不可欠である。

従来、この種のサーボ方式として、いわゆるセクタサー
ボ方式が存在する。このセクタサーボ方式は、次のよう
なものである。すなわち、データ記録面のセクタ毎にサ
ンプリング・サーボ情報を埋め込んでおく。そして、シ
ーク時などに、埋め込んだサンプリング・サーボ情報を
読出して、位置フィードバック信号を間欠的に帰還して
、位置偏差を求める。そして、位置偏差に応じた速度指
令値を決定し、決定した速度指令値をボイス・コイル・
モータ（制御対象）に送出して、位置決めを行う。

「発明か解決しようとする課題」 ところで、上記従来のセクタサーボ方式にあっては、サ
ンプリング周期が数百μｓｅｃであるため、位置フィー
ドバック信号の周波数帯域に限界かあった。この限界は
、サンプリング周波数の１／２倍以上の周波数の入力信
号（位置フィードバック信号）はカットオフされるとい
うサンプリング定理によって説明される。たとえば、磁
気ディスクの回転数を３．６０Ｏｒｐｍ、セクタ数を３
８に設定すると、サンプリング周期は４３９μｓｅｃで
ある。この値に対して、サンプリング定理を適用すると
、位置フィードバック信号の周波数帯域は１゜１４０Ｈ
ｚである。このように、位置フィードバック信号の周波
数帯域に限界があるために、閉ループ制御系のループゲ
インをあまり上げることができなかった。このことが、
位置決め精度の向上化の障害となっていた。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、上述の
周波数帯域を上げることなく、高精度ノ位置決めを行う
ことができる浮上式磁気ヘッドお上びこれを用いた磁気
ディスク装置を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、加
速度センサを磁気ヘッド素子に近接して設けたことを特
徴としている。

請求項２記載の発明は、前記加速度センサを、シリコン
半導体でなるバネ部と質量部とから構成し、かつ前記バ
ネ部表面にホイーストンブリッジ構成のピエゾ抵抗素子
を拡散形成したものとしたことを特徴としている。

請求項３記載の発明は、速度指令値をアクチュエータに
供給することにより、前記請求項１または２記載の浮上
式磁気ヘッドの位置決めを行うサーボ機構を備えた磁気
ディスク装置において、前記サーボ機構に、前記加速度
センサから出力される加速度信号を積分する積分回路と
、この積分回路の出力値を前記速度指令値に帰還する帰
還回路とを付加したことを特徴としている。

「作用」 上記構成の磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置によれ
ば、従来の位置フィードバック信号の帰還に加えて、加
速度センサの出力信号に基づく速度フィードバック信号
を指令値に帰還させるようにしたので、上記周波数帯域
に限界があっても、ループゲインの向上を図ることがで
きる。したがって、高精度の位置決めを行うことが可能
となる。

「実施例」 以下、図面を参照して、この発明の実施例について説明
する。

第１図は、この発明の一実施例である浮上式磁気ヘッド
（以下、単に磁気ヘッドという）の構成を示す斜視図で
ある。

この図において、符号１は、磁気ヘッドを磁気ディスク
面から浮上させるためのスライダであり、セラミックス
、たとえば、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉｏ３）を主
成分とするセラミックス、からなっている。このスライ
ダＩの底面左右には、磁気ディスクの回転時・空気ベア
リングを生じさせる浮上面フラット部２ａ、２ｂが各々
設けられている。

また、これら浮上面フラット部２ａ、２ｂの前方には、
空気が流入しやすいように、各々、浮上面テーバ部３ａ
、３ｂが設けられている。上記浮」二面フラット部２ａ
の後端には、スリットＳが設けられている。このスリッ
トＳには、たとえば、マンガン−亜鉛フェライトなどの
材料で作られた磁気コア４が埋設されて、さらに、接着
ガラス５によって固着されている。この磁気コア４には
、磁気ディスクに対してデータの記録再生を行うヘッド
ギャップ（空隙）６が設けられている。さらに、この磁
気コア４には、電磁変換をおこなうためのコイル７が巻
かれている。このコイル７には、信号送受用のリード線
８が接続されている。次に、９は磁気ヘッドの加速度を
検出するための加速度検出部であり、この加速度検出部
９は、磁気コア４に隣接して、スライダ１の後端部に固
着されている。

第２図は、加速度検出部９の構成を拡大して示す斜視図
である。また、第３図は、同断面図である。これらの図
に示すように、上記加速度検出部９は、ベースプレート
１０と加速度センサ１１とキャップ１２とから構成され
ている。これらベースプレートｌＯ１加速度センサＩＩ
、キャップ１２は、いずれもシリコン半導体基板から作
られている。上記加速度センサ１１はフレーム１３、バ
ネ部１４，１４、ピエゾ抵抗１５，１５．・・、質量部
（質量ｍ）１６およびボンド・バッドＢ　、Ｂ　、Ｂか
ら構成されている。上記ピエゾ抵抗１５，１５゜・は、
ｎ−シリコンにボロンを熱拡散またはイオン注入するこ
とにより形成され、荷重ストレスを感知するために、フ
レキシブルなバネ部（ｎ−シリコン）１４．１４の表面
に、ホイーストンブリッジ（ダブルフルブリッジ）構成
となっている（第４図参照）。これにより、質１ｍの質
量部！６が加速度α（第３図）を受けると、荷重Ｆ＝ｍ
αが生じ、その結果、バネ部１４．１４にストレスが生
じる。

第５図は、加速度センサ１１の出力を増幅する増幅部の
電気的構成を示す回路図である。この増幅部は、３つの
電圧ホロア１７ａ、Ｉ７ｂ、Ｉ７ｃと増幅器＋８とから
概略構成されている。

次に、この例の磁気ヘッドをセクタサーボ制御方式によ
り位置決めを行う磁気ディスク装置に適用した場合のに
ついて説明する。

第６図は、この例の磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装
置のサーボ動作を説明するためのブロック線図である。

この図において、符号１９は電流指令値ＩＣ０Ｎ（ｋ）
を出力するデジタル・コン）ローラ、２０は電流指令値
１ｃＯＭ（ｋ）をホールドする零次ホールド要素、２１
は制御対象、すなわち、磁気ヘッドを目標トラック位置
に移動させるＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）、２２
は加速度父（１）を積分して速度を求める積分要素、２
３ａ、２３ｂは加合せ点、２４ａ、２４ｂはサンプリン
グ周期毎にＯＮ動作する要素、すなわち、サンプラであ
る。

次に、第６図を参照して、この例の磁気ヘッドを用いた
セクタサーボ系の動作について説明する。

サンプラ２４ｂがＯＮ動作すると、その時点の位置情報
を示す位置フィードバック信号ＦＢＰＯ８（ｋ）が加合
せ点２３ａに入力する。シーク先の位置を示す目標位置
信号ＴＰＯ８（ｋ）は、加合せ点２３ａに入力すると、
位置フィードバック信号ＦＢＰＯ３（ｋ）によって引か
れる。この結果、加合せ点２３ａからは、位置誤差信号
ＰＥ（ｋ）　（＝　ＴＰＯ８（ｋ）　−ＦＢＰＯ８（ｋ
）　）が出力される。デジタル・コントローラ１９は、
位置誤差信号ＰＥ（ｋ）を受けると、下式の演算を実行
して、電流指令値ＩＣＯＭ（ｋ）を算出する。

ＩｃＯＭ（ｋ）−ａ　１ＰＥ（ｋ）＋　ａ　ｔ・ＰＥ（
ｋ）／　（ｌ　　Ｚ　−’）サンプラ２４ａは、微少時
間のＯＮ状態をサンプリング周期毎に繰り返し、ＯＮ状
態の時、デジタル・コントローラ１９から出力された電
流指令値１ｃＯＭ（ｋ）を零次ホールド要素２０に供給
する。

零次ホールド要素２０は、電流指令値［ＣＯＭ（ｋ）の
供給を受けると、サンプラ２４ａの次回のＯＮ−動作ま
で、電流指令値１ｃＯＭ（ｋ）をホールドして制御対象
（ＶＣＭ）に出力する。一方、磁気ヘッドの加速度父（
１）は、加速度センサ１１によって検出され、増幅回路
（第５図）を経て、積分回路２２に供給される。積分回
路２２で、積分され、積分結果に積分ゲインａ、を乗じ
、速度信号として加合せ点２３ｂにフィードバックされ
る。加合せ点２３ｂでは、零次ホールド要素２０から出
力された電流指令値ＩＣ０Ｎ（ｔ）からフィードバック
された速度信号分が引かれ、その残りの電流指令値“＋
ｃｏＭ（ｔ）”が制御対象（ＶＣＭ）２　＋に供給され
る。

上記構成によれば、加速度センサ１１の質量ｍを小さく
すれば、速度フィードバック信号の周波数帯域を高める
ことが可能である。この結果、位置信号の周波数帯域は
変わらないが、速度信号の周波数帯域が高くなっている
ため、サーボ系全体から見ると、位置フィードバック信
号周波数帯域の高いサーボ面サーボ方式とほぼ等価の制
御が可能となる。したがって、−段と精度の高い位置決
めを行うことができる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、従来の位置フ
ィードバック信号の帰還に加えて、加速度センサの出力
信号に基づく速度フィードバック信号を指令値に帰還さ
せるようにしたので、上記周波数帯域に限界があっても
、ループゲインの向上を図ることかできる。したがって
、高精度の位置決めを行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である磁気ヘッドの構成
を示す斜視図、第２図は同磁気ヘッドに適用される加速
度検出部の構成を拡大して示す斜視図、第３図は同加速
度検出部の断面図、第４図は同加速度検出部のピエゾ抵
抗の回路構成を示す図、第５図は加速度信号の増幅部の
電気的構成を示す回路図、第６図はこの発明の一実施例
である磁気ディスク装置の間欠的サーボ動作を説明する
ためのブロック線図である。 ■・・・・・・スライダ、４・・・・・・磁気コア、６
・・・・・・ヘッドギャップ、９・・・・・・加速度検
出部、ＩＩ・・・・・・加速度センサ、Ｉ４・・・・・
・バネ部、Ｉ５・・・・・・ピエゾ抵抗、１６・・・・
・・質量部、１９・・・・・・デジタル・コントローラ
、２■・・・・・・制御対象（ＶＣＭ）、２２・・・・
・・積分要素、 ３．２４

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）加速度センサを磁気ヘッド素子に近接して設けた
   ことを特徴とする浮上式磁気ヘッド。
2. （２）前記加速度センサは、シリコン半導体でなるバネ
   部と質量部とからなり、かつ前記バネ部表面にホイース
   トンブリッジ構成のピエゾ抵抗素子を拡散形成してなる
   ものであることを特徴とする請求項１記載の浮上式磁気
   ヘッド。
3. （３）速度指令値をアクチュエータに供給することによ
   り、前記請求項１または２記載の浮上式磁気ヘッドの位
   置決めを行うサーボ機構を備えた磁気ディスク装置にお
   いて、 前記サーボ機構に、前記加速度センサから出力される加
   速度信号を積分する積分回路と、この積分回路の出力値
   を前記速度指令値に帰還する帰還回路とを付加したこと
   を特徴とする磁気ディスク装置。