JPH04109421A - 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〕 ディスクリートトラック方式を採用した磁気ディスク装
置に関し、 ヘッドのディスク面内の位置情報と高さ情報とを同時に
検出して、ヘッド位置決め制御と浮上高さ制御とを同時
に実行可能にすることを目的とし、表面に複数のトラッ
クと各トラックを隔てる溝とを交互に有するディスクリ
ートトラック方式の磁気ディスクに対して、磁気ディス
ク面上に浮上するとともに半径方向に移動可能なヘッド
部を備え、ヘッド部に設けられた磁気ヘッドを特定のト
ラックに位置決めして情報を読み書きする磁気ディスク
装置において、トラックピッチの１７２の奇数倍の間隔
に配置されトラックとの距離に応して変化する検出信号
を発生する１対のセンサ手段をヘッド部に設けるととも
に、この１対のセンサ手段の検出信号の和信号によって
ヘッド部のディスク面からの高さ情報を検出する高さ検
出手段と、１対のセンサ手段の検出信号の差信号によっ
てヘッド部のトラックに対する半径方向の位置情報を検
出する位置検出手段とを設けて構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は計算機システムの外部記憶装置として広く用い
られている磁気ディスク装置に関し、特にディスクリー
トトラック方式を採用した磁気ディスク装置において、
ヘッド部のディスク面内の位置情報と高さ情報を同時に
検出することができ、これらの情報によってヘッド位置
決め制御と浮上高さ制御とを同時に行うことができるよ
うにした磁気ディスク装置に関するものである。

近年における磁気ディスク装置の大容量化は著しく、例
えばトラックビ・ノチも１０μｍのオーダーに達してい
る。

しかしながら、これ以上にトラック密度を上げることは
、ヘッドのサイドクロストーク（媒体への書きにしみ）
等が問題となって、従来の技術では困難である。そこで
、原理的にサイドクロストークを殆ど生じない、ディス
クリートトラック方式が検討されている。

また、ｉ・ラック密度を上げる上での別の障害として、
オフトラックの問題がある。これは、サーボ面において
サーボ位置決めを行う際に、データヘッドが温度変化等
によって、トラック中心からずれてしまう現象であるが
、データヘッドから位置情報を得られれば防止すること
が可能である。

さらに、記録密度を上げるためにはヘッドの浮上高さを
できるだけ低くすることも重要であり、浮上高さの情報
を得られれば、より低く安定にこれを制御することも可
能である。

そこで、ディスクリートトラック方式を採用した磁気デ
ィスク装置において、ヘッド部のディスク面内の位置情
報と、高さ情報とを同時に検出して、これらの信号を用
いてフィードバック制御を行うことによって、ヘッドの
位置決め制御と浮上高さ制御とを同時に実行できるよう
にすることが要望される。

〔従来の技術〕

従来、磁気ディスク装置におけるディスクリートトラッ
ク方式は、原理的には知られていたが、その実現の困難
なことから、その具体的な実施のための技術はほとんど
知られていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

磁気ディスク装置において、ディスクリートトラック方
式を採用する場合、ヘッド部のディスク面内の位置情報
を得て、フィードバック制御による正確な位置制御を行
うことが必要である。さらに、より低浮上量において、
同時に浮上高さ信号をも得て、これにより浮上量制御を
行うことが望ましいが、これに対しての具体的な実現手
段は従来提案されていないという問題があった。

本発明はこのような従来技術の課題を解決しようとする
ものであって、ディスクリートトラック方式を採用した
磁気ディスク装置において、ヘッドの面内位置情報と、
高さ情報とを同時に検出することができるようにし、こ
のようにして検出された情報を用いてフィードバック制
御を行うことによって、ヘッド位置決め制御と浮上高さ
制御とを同時に実行できるようにすることを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は第１図にその原理的構成を示すように、表面に
複数のトラックと各トラックを隔てる溝とを交互に有す
るディスクリートトラック方式の磁気ディスクに対して
、この磁気ディスク面上に浮上するとともに半径方向に
移動可能なヘッド部を備えて、このヘッド部に設けられ
た磁気ヘッドを特定のトラックに位置決めして情報を読
み書きする磁気ディスク装置において、１対のセンサ手
段１，２をヘッド部乙こ設け、トラックピッチの１／２
の奇数倍の間隔に配置してトランクとの距離に応じて変
化する検出信号をそれぞれ発生し、高さ検出手段３によ
って、この１対のセンサ手段１２の検出信号の和信号に
よってヘッド部のディスク面からの高さ情報を検出し、
位置検出手段４によって、この１対のセンサ手段１．２
の検出信号の差信号によってヘッド部のトラックに対す
る半径方向の位置情報を検出するようにしたものである
。

さらに本発明は、このような磁気ディスク装置において
、上下アクチュエータ５によってヘッド部の高さを調節
できるようにするとともに、フィードバック制御手段６
を設けて、検出されたヘッド部の高さ情報を浮上高さ指
令信号と比較して誤差を検出し、この誤差に応じて上下
アクチュエータ５を制御することによって、ヘッド部の
浮上高さを外部からの浮上高さ指令に追従させるように
したものである。

［作用〕 ヘッド部に設けられた１対のセンサ手段はトラックピッ
チの１／２の奇数倍の間隔に配置されていて、トランク
との距離に応じて変化する検出信号をそれぞれ発生する
。この１対のセンサ手段の検出信号の和信号によってヘ
ッド部のディスク面からの高さ情報を検出し、検出信号
の差信号によってヘッド部のトラックに対する半径方向
の位置情報を検出するようにしたので、ディスクリート
トラック方式の磁気ディスクに対して、ヘッド部に設け
られた磁気ヘッドを特定のトラックに位置決めして情報
を読み書きする際に、ヘッド部のディスク面内の位置情
報と高さ情報を同時に検出することができ、これらの情
報によってヘッド位置決め制御と高さ制御とを同時に行
うことができる。

この際、上下アクチュエータによってヘッド部の高さを
調節できるようにするとともに、フィードバック制御手
段によって、検出されたヘッド部の浮上高さ情報を浮上
高さ指令信号と比較して誤差を検出し、この誤差に応じ
て上下アクチュエータを制御することによって、ヘッド
部の浮上高さを外部からの浮上高さ指令に追従させるよ
うにしてもよい。

［実施例］ 第２図は本発明の一実施例を示したものであって、本発
明による浮上量および位置ずれ測定部の概略構成を示し
ている。

第２図において、１１は磁気ディスクを示し、平板状の
基板１２上に、ディスクリートトラックを形成する分離
された磁性層１３１，１３□、１３３゜・が同心円状に
形成されている。この場合のトラ・ツク幅すなわち磁性
層１３．．１３□、　１３　ｚ、−の幅は、１〜３μｍ
程度である。

この磁性層の上に図示されないヘッド部が浮上して、ト
ラックを形成する磁性層１３．．１３□１１３１．・−
に対して、情報の書き込み、読み出しを行うが、各磁性
層１３！、１３□、　１３３．−・はそれぞれ分離され
ているため、隣接するトラックへのサイドクロストーク
は極めて小さい。

１４．１５はそれぞれヘッド部に設けられたセンサ電極
であって、磁気ディスク１１の回転時、ヘッド部の浮上
に伴って磁気ディスク面との間に小さな間隙を生じる。

センサ電極１４．１５は、磁気ディスク１１のトラック
幅すなわち磁性層１３、．１３□、１３３．’−・の幅
と、ギャップ幅すなわち磁性層と磁性層の間隔とがほぼ
等しいときは、センサ電極１４．１５の幅をトラック幅
とほぼ同一とし、わずかな隙間を隔てて並べるようにす
る。

または、同様なセンサ電極対をトラックピッチの１／２
の奇数倍の間隔に配置するようにしてもよい。

センサ電極１４．１５における検出原理としては、静電
容量式あるいは磁気感応式等が使用可能である。すなわ
ち、センサ電極１４．１５は、トラックとの距離が増加
するのに伴って小さくなる出力を発生する。

１６．１７は変調回路であって、それぞれセンサ電極１
４．１５と磁気ディスク１１の面との間の静電容量また
は磁気誘導の大小を、電気信号に変換して出力する。１
８．１９は演算増幅器であって、それぞれ両変調回路１
６．１７の出力の和信号と差信号とを出力する。この場
合、和信号はセンサ１４，１５の磁気ディスク１１の面
からの浮上量を表し、差信号はセンサ電極１４．１５の
トラック中心からの位置ずれを表している。

第３図は、センサ位置による和信号と差信号の変化を説
明するものであって、センサ電極１４゜１５の位置とそ
れに対応する差信号（位置信号）と、和信号（浮上量）
とを示している。

いま、センサ電極１４に基づく検出信号と、センサ電極
１５に基づく検出信号との差をとると、センサ電極１５
がある磁性層例えばＩ３□の真上にある（１）の場合に
は、差信号出力は最小となり、センサ電極１４が磁性層
１３２の真上にある（２）の場合には、差信号出力は最
大となって、その中間では位置のずれに応して差信号の
大きさが図示のように直線的に変化する。この関係は、
センサ電極１４．１５が磁性層１３．、１３．、１３３
．・・−上を移動することによって、磁性層の位置ごと
に繰り返して生じる。

従って、この差信号の大きさによって、センサ電極１４
．１５の磁性層上における位置の検出を行うことができ
る。

一方、両センサ電極１４．１５の検出信号の和は、セン
サ電極１４．．１５が磁性［１３□、１３□１３３、”
−一上を移動しても、両センサ電極の大きさが前述のよ
うに定められていれば、常に一定になることは明らかで
ある。

従って、この和信号の大きさによって、ディスクリート
トラック方式の磁気ディスクの場合でも、磁性層面から
の浮上量を正しく検出する二七ができる。

一般に高密度磁気ディスクにおいては、磁性膜厚はサブ
ミクロンのオーダーであるが、磁気ヘッドの浮上量もそ
れ以下なので、例えば静電容量タイプの検出を行う場合
、メタル膜の場合には、媒体側のグランドをとることに
よって、十分に検出可能である。また酸化鉄系磁性層の
場合は、誘電率が高いので、より高感度の検出が可能で
ある。

第４図は、磁気ディスクの構造の他の例を示したもので
あって、基板１２自体を溝付きの構造とし、その上に均
一に磁性層１３を設けたものである。

第４図の構造の磁気ディスクの場合も、第２図に示され
た浮上量および位置ずれ測定方式を適用することによっ
て、第２図に示された場合と同様にして、センサ電極の
磁性層からの浮上量およびトラックとの位置ずれの測定
を行うことができる。

第５図（ａ）、［有］）は、センサ部の構成例を示した
ものであって、通常の空気軸受はタイプの磁気ヘッドス
ライダ２１に対して、センサ電極を設けた場合を例示し
、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。

磁気ヘントスライダ２１は、浮上面２２の両側にスライ
ダレール２３．２４を有し、磁気ディスク面上に置かれ
たとき、磁気ディスクの回転に伴う気流に基づく浮上面
の圧力によって浮上するように構成されている。

このような磁気へラドスライダ２１の、底面の一方のス
ライダレール２３０面に、浅い溝２５゜２６を設け、そ
の部分にセンサ電極２７．２８をスパックリング等の手
法で形成する。なお、２９は磁気ヘッドであって、通常
、磁気へラドスライダ２１の後部端面に設けられている
。

通常、電極２７．２８は金属からなり、その面はスライ
ダレール２３の面より軟らかく傷等を生じやすいので、
電極２６．２７を溝２５．２６の内部に設けて、スライ
ダレール２３０面よりも僅かに凹面に形成して、機械的
な保護を行うようにする。

センサ電極２７．２８の中心は、磁気ヘッド２９の中心
と一致させるか、またはある特定の距離（一般にトラッ
クピッチの整数倍）の距離を保つようにする。

第５図に示された空気軸受はタイプの磁気ヘントスライ
ダ２１を使用する方式では、空気軸受けによって浮上高
さをほぼ一定に保てるため、浮上制御は、小規模な制御
で十分である。すなわち、起動時にはやや浮上高さを大
きくするとか、またはシーク時にやや高くする等の制御
を行えばよい。

または、ディスク面上に大きなゴミ等が付着していた場
合に、それとの衝突を回避する等の制御を行う。

第６図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）は、センサ部の他の
構成例を示したものであって、空気軸受けを使用せず、
アクティブな制御のみによって位置決め制御および浮上
高さ制御を行って動作させるタイプの磁気ヘッドユニッ
トの場合を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（
Ｃ）は背面回である。

この場合は、磁気ヘッドユニット３１の斜めになった正
面３２に、センサ電極３３．３４が設けられている。こ
の構造の場合は、浮上面はほとんど必要でなく、従って
、小型化されたヘッドを構成できる。なお、第６図にお
いて３５は磁気ヘッドであって、磁気ヘンドユニソト３
１の反対側の端面３６の下部に設けられている。この場
合のセンサ電極３３．３４と磁気ヘッド３５との位置関
係は、第５図の実施例の場合と同様にする。

第７図は、浮上高さ制御系の構成例を示したものであっ
て、ヘッド部４１に設けられた２つの電極からの信号を
加算器４２によって加算して、浮上高さ信号を作成する
。この信号は突き合わせ部４３において外部から与えら
れる浮上高さ指示値と減算されて、誤差信号を発生する
。得られた誤差信号はコントローラ４４において所要の
信号処理を行われたのち、パワーアンプ４５を経て増幅
されて、アクチュエータ４６に加えられる。これによっ
てアクチュエータ４６は、ヘッド部４１を上下させる動
作を行い、従ってヘッド部４工は磁気ディスク４７０面
から所定の浮上高さに保たれる。なお、アクチュエータ
を上下に微小変位させる手段としては、圧電素子を使用
することができる。

第８図は第２図の回路における変調器の構成例を示した
ものであって、静電容量検出方式の場合を示し、５１は
センサ電極の静電容量Ｃ１５２はインダクタンスし、５
３は発振回路、５４はＡＭ検波器である。

第８図において、センサ電極の静電容量Ｃは磁気ディス
ク面との距離の変化に応じて、微小容量ΔＣ変化する。

発振回路５３は、インダクタンスＬと静電容量Ｃ＋ΔＣ
によって定まる周波数で発振するが、センサ電極の磁気
ディスク面との距離の変化に伴う微小容量ΔＣの変化に
基づいて発振周波数が変化する。発振回路５３の出力は
ＡＭ検波器５４で検波されて出力を発生する。

第９図は、第８図の回路における出力の変化を説明する
ものである。

すなわち、発振回路３の発振周波数ｆと振幅との関係は
、センサ電極の静電容量の変化がないときは実線で示す
ようになるが、センサ電極における微小容量ΔＣの変化
に伴って、例えば破線で示すように変化する。従ってこ
のときのＡＭ検波器５４の出力は、Ａ点からＢ点に変化
し、センサ電極の位置の変化を示す出力信号を得ること
ができる。

第１０図は第８図の回路の具体的構成例を示したもので
ある。

第１０図においては、第８図におけるＡＭ検波器５４に
対応して、ダイオード５５からなる整流器と、コンデン
サ５６．抵抗５７からなるローパスフィルタとが示され
ており、これによって第９図に示されたように、センサ
電極の変位に基づく静電容量５１の微小変化を検出した
出力を得ることができる。

なお、両センサ電極の検出信号の差信号を用いるヘッド
部のディスク面上における位置制御は、従来と同様にし
て行うことが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ディスクリートト
ラック方式を採用した磁気ディスク装置において、ヘッ
ドのディスク面内位置情報と、ディスク面からの高さ情
報とを同時に検出することができる。また、このように
して検出されたヘッドの高さ情報を用いてフィードバッ
ク制御を行うことによって、ヘッドの浮上高さ制御を行
うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、第２図は本発明
の一実施例を示す図、第３図はセンサ位置による和信号
と差信号の変化を説明する図、第４図は磁気ディスクの
構造の他の例を示す図、第５図（ａ）、　（ｂ）はセン
サ部の構成例を示す図、第６図（ａ）、　（ｂ）、　（
Ｃ）はセンサ部の他の構成例を示す図、第７図は浮上高
さ制御系の構成例を示す図、第８図は第２図の回路にお
ける変調器の構成例を示す図、第９図は第８図の回路に
おける出力の変化を説明する図、第１０図は第８図の回
路の具体的構成例を示す図である。 １．２は１対のセンサ手段、３は浮上高さ検出手段、４
は位置検出手段、５は上下アクチュエータ、６はフィー
ドバック制御手段である。 本発明の原理的構成を示す図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に複数のトラックと各トラックを隔てる溝と
   を交互に有するディスクリートトラック方式の磁気ディ
   スクに対して、該磁気ディスク面上に浮上するとともに
   半径方向に移動可能なヘッド部を備え、該ヘッド部に設
   けられた磁気ヘッドを特定のトラックに位置決めして情
   報を読み書きする磁気ディスク装置において、 前記トラックピッチの１／２の奇数倍の間隔に配置され
   トラックとの距離に応じて変化する検出信号をそれぞれ
   発生する１対のセンサ手段（１、２）をヘッド部に設け
   るとともに、 該１対のセンサ手段（１、２）の検出信号の和信号によ
   って前記ヘッド部のディスク面からの高さ情報を検出す
   る高さ検出手段（３）と、 該１対のセンサ手段（１、２）の検出信号の差信号によ
   ってヘッド部のトラックに対する半径方向の位置情報を
   検出する位置検出手段（４）と、を設けたことを特徴と
   する磁気ディスク装置。
2. （２）請求項第１項記載の磁気ディスク装置において、
   前記ヘッド部の高さを調節する上下アクチュエータ（５
   ）と、 前記検出されたヘッド部の高さ情報を浮上高さ指令信号
   と比較して誤差を検出し、該誤差に応じて前記上下アク
   チュエータ（５）を制御するフィードバック制御手段（
   ６）とを設け、 ヘッド部の浮上高さを前記外部からの浮上高さ指令に追
   従させることを特徴とする磁気ディスク装置。