JPH04205979A - 磁気変換器及び浮上量検知方法 - 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〕 本発明はハードディスク装置などの記録再生装置、及び
これに用いられる浮上型磁気ヘッド等の磁気変換器に係
り、特に、ディスク面の突起検出をも行なえる磁気変換
器及びこれを搭載した浮上量検知方法に関するものであ
る。

〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕磁気記録
媒体円盤（以下単に「媒体」又は「磁気ディスクｊとも
記載する）を使用する記録再生装置において、磁気ディ
スク表面（記録面）を傷付けることなく安定に信号の記
録、再生ができるようにするために、磁気ディスクに対
する情報信　。

号の記録動作時と、媒体からの情報信号の再生動作時と
に、磁気ヘッドの磁気空隙部が媒体面に対して所定の微
小な間隔を隔てて浮上した状態でトレースすることが、
従来より実施されている。また、媒体の回転動作時に生
じる面振れによっても磁気ヘッドの浮上量が大きく変化
しないようにしたり、或いはコンタクト・スタート、ス
トップの動作やロード、アンロードの動作が容易になさ
れるようにするために、例えば特公昭４４−１８６６７
号公報に開示されているように、媒体面とスライダ部の
浮上面との間の薄層気体流によって浮上面に生じる揚力
により、媒体面上で夫々浮上状態にされ得る親スライダ
と磁気ヘッドを備えている子スライダの２つのスライダ
を設けて、スライダの浮上量変動を小さくして安定な浮
上量を確保したり、又、外乱によりスライダの支持機構
に誘発される振動や共振か抑圧できるようにして安定な
浮上動作か行なわれるようにした親子式の浮上型磁気ヘ
ッド装置に関する多くの提案（例えば特開昭６２−９９
９６７号公報、特開昭６１−１６７６８１〜１６７６８
３号公報等）がなされていることは周知の通りである。

前記特公昭４４−１８６６７号公報等に記載されている
ような親子式の浮上型磁気ヘッド装置では、面振れのあ
る状態で回転駆動されている媒体の表面上における磁気
ヘッドの安定走行動作と、浮上型磁気ヘッド装置におけ
る機械的共振の除去等の観点に立って装置の機能の向上
を図ろうとするのか一般的であって、近年、特に要望の
高まった高密度記録再生の達成のために、浮上磁気ヘッ
ドを媒体の記録面に極めて近接させた状態で安定に浮上
させようという観点からの考慮が十分なされていたとは
言い難く、かかる従来の装置では媒体面に極めて接近さ
せた状態で磁気ヘッドを安定に浮上走行させることは困
難であった。

即ち、例えば上記特公昭４４−１８６６７号公報等に記
載された従来の親子式の浮上型磁気ヘッド装置は、親ス
ライダの浮上面が夫々直径２５ｉｎの３個の円盤で全体
として太き目の装置であり、子スライダの浮上量も２．
５μｍ程度と比較的大きな値であり、高密度記録再生に
は不十分であり、装置か比較的大きなためにトラック間
の移動のアクセス速度を大きくすることが困難であり、
そのため最近のように高速アクセス速度化に対しては何
等かの対応か必要となっている。

また、上記従来の磁気変換器においては、次のような欠
点がある。即ち、浮上走行用ハードディスクには、多く
の場合テキスチャと呼ばれる面荒れ処理が施され、或い
は面研磨仕上げし、最終表面か形成される全工程中にお
いて、予期せぬ突起が媒体表面上に生じることがあるの
で、通常録再動作においてはこの突起に接触しないで録
再できる走行浮上高さを選び、磁気へラド（の先端）が
この高さ以上となるように設計していた。しかるに、浮
上高さが高くなるほど記録特性、再生が劣化して高密度
記録再生が損なわれるので、極力低浮上走行が望ましい
か、そのように設計すると突起との接触が発生し、ヘッ
ド部には接触によるゴミ付きも生じてしまい、最悪の場
合媒体側を破損させるに至るという問題点かあった。

また、浮上量を何μｍ程度にすれはｆｋ３！ｉなのかを
録再時に定量的に知る手段が無いので、媒体を作成時に
定めた浮上量の規定値を採用していた。

しかし乍ら、これでは実際の録再時に接触していないか
どうかが確実ではなく、逆に浮上量に余裕が有りすぎる
かも知れないので、同一製品を数多く作製し、多くのラ
ンニング試験を通して破壊テストも実施して、設定値の
良否を判定していた。

一方、突起の高さを機械的、光学的に測定する手段もあ
るが、測定する（できる）領域が狭いので、媒体面の一
部を測定して、全体像を推定していた。なお、突起高さ
チエツクと磁気的録再を同時に考慮した発明、考案は未
だなされておらず、突起高さを機械的、光学的に測定す
る際は、求める突起が少ない場合、その位１に測定検出
部をあてがうことが困難であり（位置探しが困難な為）
、多くの場合見逃してしまっていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、記録ａ体の回転によって生じる風圧により浮
上する主スライダと、この主スライダに支えられる従ス
ライダ部と、この従スライダ部の高さを所定範囲に互っ
て可変する可変手段と、従スライダ部が上記記録媒体の
表面に生じている突起物と接触したことを示す検知部と
を備えたことを特徴とする磁気変換器と、この磁気変換
器を構成する従スライダ部の走行高さを変化させる制御
手段（可視性圧電素子）に対して、所望の範囲に互って
電圧を変化し乍ら供給する電圧制御回路と。

従スライダ部の上記突起物への接触時の電圧波形又はこ
れを基に生成した接触回数等の内容を表示する表示部と
を備えて、接触回数等の多少を調べることにより上記磁
気変換器の浮上量を検知する浮上量検知方法とを提供す
ることにより、上記課題を解決した。

〔実施例〕

媒体表面に分散して存在する微小な高さの突起（物）が
どのように存在しているかを、記録、再生の状態でも同
時に検出できるようにするために、本発明の磁気変換器
は、突起検出素子（検知部）を内蔵したところに最大の
特徴がある。そして突起検出素子としては、ＨＤ　Ｄ　
（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｃ　Ｄｒｉｖｅ）装置の如（１２０
０ｒｐＨ以上の高速で回転するメディア（媒体）で、突
起物の高さか０．０３〜０．３μｍ程度、突起のサイズ
か１〜１００μｍ程度のものまで検出させることから、
磁気ヘッドの突起物への接触時間は、μＳ単位の非常に
短いパルス性の信号となる。従って、かかるパルス性信
号の検出達成のため、検出素子としては感圧セラミック
を微小サイズ（０，４１Ｉｎ（１１）　ｘ　０．４ｉｎ
ｆ幅）　Ｘｏ、２１１１１ｆ高））に加工し、電極を付
加し、ビデオ帯域幅のプリアンプを接続して、上記パル
スを検出するよう構成したものである。

以下、本発明の磁気変換器及び浮上量検知方法の具体例
について、図面を参照し乍ら説明する。

第１図は本発明の磁気変換器の１実施例を上下逆にして
示す拡大斜視図、第２図はその中央部を通る平面で切断
した拡大断面斜視図である。両図において同一構成個所
には同一番号を付しており、２は例えばフェライト、旧
Ｇタイプの記録再生ヘッド（以下「録再ヘッド」又は単
に「ヘッド」とも記述する）、３は例えば単結晶フェラ
イト製の主スライダ、４は従スライダ面、５はジルコニ
ア。

サファイア製等の中間サポートリング（以下単に「リン
グ」とも記す）、６はステンレス製（厚さ１０〜１５μ
ｍ）の前ジンバル、７は同じく後ジンバル、８は例えば
樹脂フィルム製の可撓性圧電圧電フィルムバイモルフ（
以下単に「圧電素子」とも記載する）、９は感圧セラミ
ック素子（以下単に「感圧素子」とも記す）、１１はサ
ブアッセンブリ、１２はステンレス又はピアノ線で作っ
たリンゲージ、１３は絶縁材によるサポータ、１５はト
ッププレート、１６はフレクシャ、１８は接着剤、２５
はフェライトコア、２７はこのコア２５に捲回されたコ
イル、ｇは磁気ギャップである。

かかる構成にて、短時間内の感圧現象を正確に拾い出す
ために、後述するディスク表面の突起部〈突起物）に接
触する磁気ヘッド２の１１Ｍ部（従スライダ面４）より
感圧素子９に至る系統は、高速なパルス性の機械的衝撃
を減衰少なく伝達することか必要である。即ち、振動の
伝達速度の速い。

比較的硬い物質を、小さなサイズに形成して感圧素子に
結合する必要がある。

本発明の磁気変換器においては、録再ヘッド２の材料が
フェライトであり、全長も約０．８１１１１と小さく、
上記２条件を満たしていることに着目し、磁気ヘッド２
のスライダ面（４）の反対側表面に感圧素子９を配置す
る構造とした。これにより、スライダ面に受けた機械的
衝撃は、感圧素子９にストレートに伝達される。

具体的実施例においては、０．１２μｍ程度の突起高を
有する突起部に接触した瞬間の出力は、２４００ｒｐｌ
で回転しているディスク面の５５ＩＩ１１φの位置にて
６．９ｎ／ｓｅｃの線速度で約０．０５ｍＶであった。

また、触れた瞬間より更に０．０２μｍ程度スライダ面
を突起部に更に押し当てた状態では約０．２ｍＶの出力
を得ることができ、測定としてのＳＮ比も十分確保でき
る、質の良い衝撃検出出力を取出すことができた。

感圧素子９の一端は検出端であるスライダ面からの機械
的衝撃パルスを受けるか、これを感圧素子９の出力電圧
として取出すためには、衝撃の終端部を感圧素子９の他
端面に形成する必要かある。

この作用をさせるために、第２図及び第３図に示すよう
に、感圧セラミックの一端部にリンケージ１２を介して
可視性の圧電フィルムバイモルフ（圧電素子）８を結合
させている。なお、第３図は本発明の磁気変換器１に測
定部を接続して示す拡大中央断面図であり、１９は接着
剤、Ｅ、、Ｅ２は電極、Ｌ、、Ｌ２は導線、２１はプリ
アンプ、２２はカウンタ、２３はオシロスコープ、２４
は演算処理装置である。

ところで、ヘッドスライダ面４に受ける上下方向の動き
には２通りある。その１つ目は、媒体の面精度により定
まる媒体の回転に伴う主スライダ３及び従スライダ部３
ａ（従スライダ面４）の上下動であり、比較的遅い周期
の変動分は主スライダ３が応答し、比較的速い変動には
従スライダ部３ａが応答して受け、磁気ヘッド２の浮上
量を一定に保つ働きをする。これは、圧電素子８に加え
る電圧によって生ずる従スライダ部３ａの押圧力の相違
によって、従スライダ部３ａの浮上高さが容易にコント
ロールされるためである。

２つ目は、媒体面上の予期せぬ突起部のサイズは小さい
ので、従スライダ部３ａの受ける変動時間は短く、従ス
ライダ部３ａが上下変動に機械的に応答できないまま、
衝撃力が感圧素子９に伝達される成分である。感圧素子
９の端部はリンゲージ１２と圧電素子８によって支えら
れている構造なので、ここで衝撃の終端部が形成されて
、衝撃性パルスのみがピックアップされる。感圧素子９
から見れば、一種のバイパス回路が形成さていることに
なる。

パルス出力は高インピーダンスの入力端を持つプリアン
プ２１で増幅された後、オシロスコープ２３に供給され
てここでその波形を観測される。

プリアンプ出力はカウンタ２２にも供給されてここで所
要時間や所定回転内での突起物の数をカウントされ、ま
た、演算処理装置２４にも供給されて、ここでは信号を
更に分り易い形に表現し直して表示される。

ところで、微小サイズの突起部を媒体面からピックアッ
プする場合、検出の分解能が高いことが肝要である。こ
の点、本発明の磁気変換器１では、面積分解能としては
従スライダ部表面の面積で定まり、その面積は非常に小
さくて、分解能が高いことも本発明の特長の１つである
。実施例では、第４図に示すような録再ヘッド２の構造
において、検出幅ｄ＝３５０μｍ、走行方向検出長さＡ
＝３５０μｍとしているが、ｄ＝１５０〜４５０μｍで
あれば実用域に入る。なお、この図において２６はコア
接合部であり、これによって２つのコア（両コア半休）
２５が結合されている。

また、突起部を検出する従スライダ部３ａは、圧電素子
８に印加する電圧を変化することによって浮上量を可変
できるので、検出面の浮上高さを任意に制御できること
も本発明の特長の１つである。

これによって、第５図に示すように、記録媒体りの表面
上にランダムに生じている突起を、高いもの（ａ）、低
いもの（Ｃ）、中位のもの（ｂ）等に分類できる。なお
、第５図において矢印αは媒体りの走行（回転）方向を
示し、前記第３図等と同一構成個所には同一番号を付し
て、その詳細な説明は省略する。また、２本の導線も１
本に纒めて描いている。各大きさの突起の発生頻度とし
ては、ａ（少量）＜ｂ＜ｃ（急増）なる関係にある。圧
電素子８に電圧を印加することにより、従スライダ部３
ａの浮上量か高めの時は、比較的に高い突起ａのみ検出
し、突起すの高さまで押し下げると突起ａ、ｂの両方を
ピックアップし、突起Ｃまで走行高さを低くすると、当
然突起ａ、ｂ、ｃの全てを検知する。

衝撃を受ける量が多いことは、高目の突起ａが強く従ス
ライダ面４に接触したことを意味し、従スライダ面４を
傷付は易いことを示唆する。従って、浮上量を低めにし
て走行させていると、傷付いた面４よりごみを発生した
り、従スライダ面４にゴミが付着したりして、磁気ヘッ
ド２を損傷することになるので、前記カウンタ２２にて
カウントされる数量に応じて、演算処理装置２４の表示
部にて文字表示、或いは複数種類の色で表示（例えば青
（０）−緑（少量）−黄（中量）−橙（多量）−赤（媒
体面に接触））するよう構成すると便利である。

第６図は、従スライダ部３ａの従スライダ面４を主スラ
イダ３の底面３ｂより内側に引込めた状態を示す拡大断
面図で、この図を第５図と比較すると了解されるように
、可視性圧電素子８の撓み量を少なくすることにより、
前ジンバル６と後ジンバル７を上方に（弾性的に）引上
げている。この場合は突起ａさえもカウントせず、接触
数は０となる。可視性圧電素子８の撓み量を変化させる
には、後述する電圧制御回路より圧電素子８の両型極面
に印加する電圧を制御することにより実現している。な
お、この図においても第５図に示した装置と同一構成部
分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

第７図及び第８図は、可視性圧電素子８に所望の電圧を
供給するための、電圧制御回路１０の構成例（比教例）
を示す回路図であり、例えば記録再生装置内に設けられ
る。可視性圧電素子８の画電極（端子Ｆａ、Ｆｂ）間に
印加する電圧を、切換えスイッチＳＷで切換えて変化さ
せることにより、圧電素子８の撓み量、即ち従スライダ
面４と媒体りの表面との微小距離を調整している。両図
において、抵抗ｒ２を挿入しているのは、圧電素子８に
チャージされた電荷が残留していると、その電荷に相当
する変位に従スライダ面４かホールドされてしまって圧
電素子８の応答性が遅くなる性質があるので、抵抗ｒ２
を挿入してその都度放電させて、応答性を改善するため
である。

第７図において、ラインＳ−Ｓは主スライダ３の底面３
ｂの位１を示し、ｈ、ｉ、ｊは印加電位か夫々負（最大
値）、零、正（最大値）のときの従スライダ面４の位１
を示す、Ｓｗは切換えスイッチであり、複数種類の電位
を択一的に圧電素子８に印加するので、従スライダ面４
は各々の電位位置で、ｈからｊの範囲でホールドされる
。ｉの位！は、使い易さの点から、従スライダ面４は通
常主スライダ３の底面３ｂよりも突出しており、突起部
（ａ）を検出する状態にあるとする。実際の使用に当り
、切換えスイッチＳｖは、第７図、第８図の回路中、当
初は一１端子（接点）の位置にあり、順次−２，３，・
・・−ｎ、Ｏ，＋ｎ、・・・＋側（必ずしも〜＋１まで
使用しなくても良い）に切換える。スイッチＳｗを切換
える瞬間は、次の接点に接続するまでの期間はｏｐｅｎ
となるため、圧電素子８内にチャージされている電荷は
抵抗ｒ２を介して放電し、０電位となる。即ち、従スラ
イダ面４を位１ｈより一段下に下げようとしても、１段
下の位置ｉまで一瞬押し下げられる。この期間に位置り
相当の高さの突起部に従スライダ面４が接触する可能性
がある。

そこでかかる不都合を回避するために、第８図に示すよ
うに、従スライダ面４の最高位ｚｈを確保する電位側（
−１端子）より、抵抗ｒ１を介して端子Ｆａ側に結線す
ることにより、スイッチＳｗが切換え時にｏｐｅｎとな
っても０電位に急転することなく、最下位地ｊまで順次
連続的に変位するよう電圧制御回路２０を構成すると、
−層良好である。かかる構成にて３．５インチ４０Ｍ　
Ｂの記録媒体の１回転内の突起物の数量を回転数２４０
０ｒｐｎ　１−測定したところ、次のような測定結果が
得られた。

なお、従スライダ面の検知幅ｄ及び検知長はいずれも３
５０μｍであり、第１表の浮上量の単位もμｍである。

第　　　１　　　表 以上の説明中、第３図等におけるプリアンプ２１、カウ
ンタ２２．オシロスコープ２３．演算処理装置２４の各
装置は、夫々戸別に構成されたものを使用しても良いが
、プリアンプ２１と、カウンタ２２．オシロスコープ２
３．演算処理装置２４のうち少なくともいずれか１つを
記録再生装置に装備して構成すると、記録媒体を交換す
る度に突起物の大きさを測定でき、種々の媒体について
最も適したヘッドの浮上量で記録、再生できる記録再主
装置を実現できる。更には、記録用及び再生用の信号処
理回路を持たない、ディスク面上の突起物の量及び大き
さを測定する測定専用器を構成しても良い。

〔効　果〕

蒸上の如く、本発明の磁気変換器及び浮上量検知方法に
よれば、次のような優れた特長を有する。

■媒体面に分散して生じている突起物に接触しない限界
の高さにまで磁気変換器の底面（従スライダ面）を押し
下げて記録、再生することができ、ディスクへの記録、
再生の高密度化を図ることができる。

■磁気変換器のへラドスライダ面を傷付けたり、破損し
たりする恐れが大幅に減少した。

■浮上量を可変できるので、突起物の高さに応じた浮上
量で試し走行し、ある高さの突起物の数が１回転内又は
特定面内に何個存在しているかを知ることができる。

■従スライダ面の面積か小さく、突起物に接触する従ス
ライダ面の検知幅及び検知長は短く形成しているので、
突起物を検出する分解能が高い。

■衝撃検出に用いる圧電（感圧）セラミック素子を超小
型に形成しているため、速い速度の変化までも検出でき
、磁気変換器の検出側からの伝達も、変換器が超小型（
例えば全長０．８ＩＩｌ）なので、高速動作でも十分ピ
ックアップできる。

■記録媒体を実際に媒体への記録、再生に用いる状態（
回転数１２００〜７２００ｒｕ）でも十分に突起物を検
出できるので、短時間で測定できて実用性が高く、媒体
の品質測定専用機としても使用できる。

■主スライダに支えられて従スライダ部が浮上量を変化
し、その浮上量を外部又は記録再生ヘッドに設けた電圧
制御回路で調整できるので、構造的に簡単で安定な使い
易い制御が可能である。

■突起物を高さと数量を検出し乍ら同時に媒体への記録
、再生ができるので、媒体の改良や品質向上に役立つデ
ータか直ちに得られる。

■突起物による信号劣化の関係を直接測定できるので、
媒体の使用可能な範囲を区分する品質管理にも応用でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気変換器の一実施例を上下逆にして
示す拡大斜視図、第２図はその中央部を通る平面で切断
した拡大断面斜視図、第３図は本発明の磁気変換器に測
定部を接続して示す拡大断面図、第４図は本発明の磁気
変換器を構成する記録再生ヘッドの拡大斜視図、第５図
及び第６図は磁気変換器の突起検出時及び非検出時の状
態を夫々示す拡大断面図、第７図は磁気変換器の従スラ
イダ面の高さを制御する回路及び制御動作を示す原理図
、第８図は高さ制御用回路の改善例を示す回路図である
。 １・・・磁気変換器、２・・・記録再生ヘッド、３・・
・主スライダ、４・・・従スライダ面、５・・・中間サ
ポートリング、６・・・前ジンバル、７・・・後ジンバ
ル、８・・・可撓性圧電素子、９・・・感圧セラミック
素子、 １０．２０・・・電圧制御回路、 １１・・・サブアッセンブリ、１２・・・リンゲージ、
１３・・・サポータ、１５・・・ドッグプレート、１６
・・・フレクシャ、１８．１９・・・接着剤、２１・・
・プリアンプ、２２・・・カウンタ、２３・・・オシロ
スコープ、２４・・・演算処理装置、２５・・・フェラ
イトコア、２６・・・コア接合部、２７・・・コイル、
Ｄ・・・記録媒体、Ｅｌ、Ｅ２・・・電極、Ｌ、、Ｌ２
・・・導線、ａ〜Ｃ・・・突起（部）、ｇ・・・磁気ギ
ャップ、ｒ　ｌ、　ｒ　２・・・抵抗、Ｓｗ・・・切換
えスイッチ。 特許出願人　　日本ビクター株式会社 ｌ２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録媒体の回転によつて生じる風圧により浮上す
   る主スライダと、該主スライダに支えられる従スライダ
   部と、該従スライダ部の高さを所定範囲に亙つて可変す
   る可変手段と、該従スライダ部が上記記録媒体の表面に
   生じている突起物と接触したことを示す検知部とを備え
   たことを特徴とする磁気変換器。
2. （２）主スライダは上記記録媒体面上の突起物に接触し
   ない高さで浮上走行するよう形成し、従スライダ部には
   上記主スライダの媒体対向面よりも高い位置から上記突
   起物への接触走行に至るまで走行高さを段階的且つ記録
   媒体面自体に接触しないように変化させる制御手段を設
   け、更に検知部は該従スライダ部が上記記録媒体表面の
   突起物に接触した際に接触時の衝撃を電圧波形として出
   力するよう構成した、請求項１記載の磁気変換器。
3. （３）請求項１又は請求項２記載の磁気変換器を構成す
   る従スライダ部の走行高さを変化させる制御手段に対し
   て、所望の範囲に亙って電圧を変化し乍ら供給する電圧
   制御回路と、従スライダ部の上記突起物への接触時の電
   圧波形又はこれを基に生成した接触回数等の内容を表示
   する表示部とを備え、接触回数等の多少を調べることに
   より上記磁気変換器の浮上量を検知することを特徴とす
   る浮上量検知方法。