JP2007213653A - 間隔制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】媒体が電気的にアースと分離されている場合であっても、ヘッド媒体間の電気的特定を用いてヘッドの浮上量を制御すること。
【解決手段】磁気ディスク装置２００は、メディア１０およびヘッド２１０に配置された電極板２０ａ，２０ｂによって直列に接続されたコンデンサ２５ａ，２５ｂに交流電圧発生回路２２０が電圧を印加し、印加された電圧に対するコンデンサ２５ａ，２５ｂのインピーダンスを検出回路２３０が検出し、検出回路２３０が検出した検出情報に基づいて、制御部２４０が交流電圧発生回路２２０の出力する電圧の強度を調整する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、記録媒体と当該記録媒体のデータに対してアクセスするためのヘッドとの間隔を制御する間隔制御装置に関し、特に、媒体が電気的にアースと分離されている場合であっても、ヘッド媒体間の電気的特性を用いてヘッドの浮上量を制御可能な間隔制御装置に関するものである。

近年、磁気記憶装置に格納される磁気ディスクの高記録密度化などに伴って、ヘッド・媒体間の間隔をできる限り小さくするようにヘッドの浮上量を制御することが望まれている。現在実施されているヘッドの浮上量の制御には、ヘッドにヒーターを配してヘッドに熱を与え、データの記録・再生を行う磁極部を媒体に対して突き出すフィードフォワード制御などが存在する。

しかし、上記したフィードフォワード制御では、製造ばらつき、気圧の変化あるいは温度変化が生じ、ヘッドの浮上量が動的に変化した場合に磁極部の突き出しが過剰となり、ヘッドと媒体とが接触する可能性があった。

そこで、特許文献１および特許文献２では、ヘッドと媒体との間に生じる静電容量を利用して、ヘッドの浮上量を見積もり、ヘッドの浮上量を制御する方式が提案されている。

特表２００４−５１８２３８号公報 特開平９−９１９１１号公報

しかしながら、上述した従来技術に開示されているように、ヘッドと媒体との間に生じる静電容量を利用して浮上量を制御する方式では、何らかの方法で媒体をアースする必要があり、実施することが困難であるという問題があった。

なぜなら、通常、媒体（磁気ディスクなど）は、磁気記憶装置に格納される場合に、媒体を回転させる軸の磨耗を防止すべくベアリングやオイルなどが使用されるため、媒体が電気的にアースと分離されてしまうからである。

すなわち、媒体が電気的にアースと分離されている場合であっても、ヘッド媒体間の電気的特定を用いてヘッドの浮上量を制御することが極めて重要な課題となっている。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、媒体が電気的にアースと分離されている場合であっても、ヘッド媒体間の電気的特性を用いてヘッドの浮上量を制御可能な間隔制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、記録媒体と当該記録媒体に対してデータの記録および再生を行うヘッドとの間隔を制御する間隔制御装置であって、前記記録媒体および前記ヘッドに配置された複数の電極板によって直列に接続された複数のコンデンサに電圧を印加する印加手段と、前記印加手段によって印加された電圧に対する前記コンデンサの応答を基にして、前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御する間隔制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記間隔制御手段は、前記記録媒体とヘッドとの間に発生する静電気力を用いて前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記印加手段は、前記コンデンサに交流電圧を加え、前記間隔制御手段は、前記コンデンサのインピーダンスを基にして、前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記印加手段は、前記コンデンサにパルス電圧を加え、前記間隔制御手段は、前記コンデンサのインピーダンスを基にして、前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記印加手段は、前記コンデンサにステップ信号を加え、前記間隔制御手段は、前記コンデンサの時定数を基にして、前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする。

本発明によれば、記録媒体およびヘッドに配置された複数の電極板によって直列に接続された複数のコンデンサに電圧を印加し、印加した電圧に対するコンデンサの応答を基にして、記録媒体とヘッドとの間隔を制御するので、記録媒体が電気的にアースから分離されている場合であっても、記録媒体とヘッドとの間隔を精度よく制御することができる。

また、本発明によれば、記録媒体とヘッドとの間に発生する静電気力を用いて記録媒体とヘッドとの間隔を制御するので、ヘッドの浮上量を精度よく調整することができる。

また、本発明によれば、コンデンサに交流電圧を加え、コンデンサのインピーダンスを基にして、記録媒体とヘッドとの間隔を制御するので、記録媒体とヘッドとの間隔を精度よく制御することができる。

また、本発明によれば、コンデンサにパルス電圧を加え、コンデンサのインピーダンスを基にして、記録媒体とヘッドとの間隔を制御するので、コンデンサに対して最適な周波数に容易に設定することができ、正確に記録媒体とヘッドとの間隔を調整することができる。

また、本発明によれば、コンデンサにステップ信号を加え、コンデンサの時定数を基にして、記録媒体とヘッドとの間隔を制御するので、回路を単純化することができ、製造コストを抑えることができる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る間隔制御装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

まず、本発明の特徴について説明する。本発明では、磁気ディスクおよびヘッドに配置された複数の電極板によって直列に接続された複数のコンデンサに電圧を印加し、印加された電圧に対するコンデンサの応答（インピーダンス、静電容量など）を基にして、磁気ディスクとヘッドとの間隔を制御する。

本発明によれば、電極板と磁気ディスクによって直列に接続されたコンデンサを構成し、磁気ディスクをアースに接続する必要性がなくなるので、磁気ディスクが電気的にアースから分離されている場合であっても、コンデンサの応答を基にして、磁気ディスクとヘッドとの間隔を精度よく制御することができる。

続いて、本実施例１にかかる磁気ディスク装置の基本構成について説明する（本実施例１では、間隔制御装置の一例として、磁気ディスク装置を用いて説明する）。図１は、本実施例１にかかる磁気ディスク装置の基本構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この磁気ディスク装置１００は、メディア１０と、ヘッド２０と、直流・交流電圧発生回路３０と、検出回路４０と、制御部５０とを備えて構成される。

このうち、メディア１０は、磁気物質が塗布され、磁化の方向を変化させることによってデータを記録する記録媒体であり、ヘッド２０は、メディア１０に対するデータの記録・再生を行う装置である。また、本実施例１では主に、ヘッド２０は、電極板２０ａ，２０ｂを有し、電極板２０ａおよびメディア１０、電極板２０ｂおよびメディア１０によって、２つのコンデンサを形成している。以下の説明において、電極板２０ａおよびメディア１０をコンデンサ２５ａ、電極板２０ｂおよびメディア１０をコンデンサ２５ｂと表記する。

コンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂは、直列に接続されているコンデンサとみなすことができるため、メディア１０およびヘッド２０によって直列に接続されたコンデンサが構成されることになり、メディア１０が電気的にアースに接続される必要性を無くすことができる。

コンデンサ２５ａの静電容量をＣ₁、コンデンサ２５ｂの静電容量をＣ₂とすると、直列に接続されたコンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂの合成静電容量Ｃは、

によって表すことができる。

直流・交流電圧発生回路３０は、コンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂに電圧（交流電圧あるいは直流電圧）を印加する装置である。直流・交流電圧発生回路３０が、コンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂに直流電圧を印加することによって、コンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂには＋Ｑ／−Ｑの電荷が発生し、メディア１０とヘッド２０との間に引力（クーロン力）が発生する。

検出回路４０は、直流・交流電圧発生回路３０によってコンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂに交流電圧が印加された場合に、印加された交流電圧に対するコンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂの応答（インピーダンス、静電容量）を検出し、検出した応答の情報（以下、検出情報）を制御部５０に渡す装置である。

制御部５０は、検出回路４０から取得する検出情報を基にして、メディア１０とヘッド２０との間隔を判定し、判定した間隔に応じて、直流・交流電圧発生回路３０がコンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂに印加する電圧の強度を制御する装置である。

具体的に、制御部５０は、メディア１０とヘッド２０との最適な間隔の情報（以下、最適間隔情報）を保持しており、検出情報を基にして判定した間隔の情報（以下、判定間隔情報）と比較することによって、直流・交流電圧発生回路３０が出力する電圧の強度を調整する。

制御部５０は、最適間隔情報よりも判定間隔情報のほうが大きい場合、すなわち、メディア１０とヘッド２０との間隔が最適な間隔よりも広い場合には、直流・交流電圧発生回路３０が出力する電圧の強度を上げる。直流・交流電圧発生回路３０が出力する直流電圧の強度を上げることによって、メディア１０とヘッド２０との引力が強くなり、メディア１０とヘッド２０との間隔を小さくすることができる。

また、制御部５０は、最適間隔情報よりも判定間隔情報のほうが小さい場合、すなわち、メディア１０とヘッド２０との間隔が最適な間隔よりも狭い場合には、直流・交流電圧発生回路３０が出力する電圧の強度を下げる。直流・交流電圧発生回路３０が出力する直流電圧の強度を下げることによって、メディア１０とヘッド２０との引力が弱くなり、メディア１０とヘッド２０との間隔を大きくすることができる。

また、制御部５０は、最適間隔情報および判定間隔情報が等しい場合、すなわち、メディア１０とヘッド２０との間隔が最適である場合には、直流・交流電圧発生回路３０が出力する直流電圧の強度を維持させる。

続いて、メディア１０とヘッド２０との間に蓄えられる静電容量とメディア１０とヘッド２０との間に発生する引力について説明する。図２は、メディア１０とヘッド２０との間に蓄えられる静電容量とメディア１０とヘッド２０との間に発生する引力とを説明するための説明図である。

ここでは、メディア１０と電極板２０ｂとの間（コンデンサ２５ｂ）に蓄えられる静電容量Ｃ₂にかかる説明を行い、メディア１０と電極板２０ａとの間（コンデンサ２５ａ）に蓄えられる静電容量Ｃ₁にかかる説明を省略する。コンデンサ２５ｂに蓄えられる静電容量Ｃ₂は、電極板２０ｂの横幅をｌ［ｍ］、メディア１０と電極板２０ｂとの間隔をｄ［ｍ］とすると、

によって表すことができる。

なお、図２に示すように、ヘッド２０がα［ｄｅｇ］傾いている場合、電極板２０ｂの下辺とメディア１０との間隔をｄ₂₁［ｍ］、電極板２０ｂの上辺とメディア１０との間隔をｄ₂₂［ｍ］とすると、コンデンサ２５ｂに蓄えられる静電容量Ｃ₂は、

によって表すことができる。メディア１０とヘッド２０との間に蓄えられる静電容量Ｃは、コンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂが直列に接続されているため、
Ｃ＝Ｃ₁×Ｃ₂／（Ｃ₁＋Ｃ₂）
によって表すことができる。

続いて、電極板２０ｂの位置エネルギーをＵ₂とし、電極板２０ｂに印加される電圧をＶ₂とすると、電極板２０ｂの位置エネルギーＵ₂は、

によって表すことができるので、電極板２０ｂとメディア１０との間に発生する引力Ｆ₂は、

によって表すことができる。なお、式（５）中のｄ₂は、ｄ₂₂からｄ₂₁を減算した値が代入される。

電極板２０ａとメディア１０との間に発生する引力Ｆ₁は、電極板２０ｂとメディア１０との間に発生する引力Ｆ₂にかかる説明と同様であるため、説明を省略する。メディア１０とヘッド２０との間に発生する引力Ｆは、
Ｆ＝Ｆ₁＋Ｆ₂
によって表すことができる。

次に、本実施例１にかかる磁気ディスク装置の構成について説明する。図３は、本実施例１にかかる磁気ディスク装置の構成を示す機能ブロック図である。なお、図１に示した磁気ディスク装置１００にかかる構成要素の説明と重複する磁気ディスク装置２００の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

同図に示すように、この磁気ディスク装置２００は、メディア１０と、ヘッド２１０と、交流電圧発生回路２２０と、検出回路２３０と、制御部２４０とを備えて構成される。このうち、ヘッド２１０は、電極板２０ａ，２０ｂと、抵抗２１１を備える。また、電極板２０ａおよびメディア１０によって、コンデンサ２５ａを構成し、電極板２５ｂおよびメディア１０によって、コンデンサ２５ｂを構成し、コンデンサ２５ａ，２５ｂは直列に接続されたコンデンサとみなすことができる。抵抗２１１は、ヘッド２１０に流れる電流の電気抵抗である。

交流電圧発生回路２２０は、交流電圧源２２１と、直流電圧源２２２とを有する。このうち、交流電圧源２２１は、コンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂに印加する交流電圧を発生させる装置であり、直流電圧源２２２は、コンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂに印加する直流電圧を発生させる装置である。

なお、交流電圧発生回路２２０が、コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加する電圧の周波数は、５０ｋＨｚ〜１００ＭＨｚに設定される。周波数を１００ＭＨｚ以下に設定することによって、メディア１０に記録された情報の記録・再生に対する影響を無くすことができる。また、周波数を５０ｋＨｚ以上に設定することによって、ヘッドが取り付けられているアクチュエータの制御に対する影響を無くすことができる。

検出回路２３０は、交流電圧発生回路２２０によってコンデンサ２５ａ，２５ｂに交流電圧が印加された場合に、印加された交流電圧に対するコンデンサ２５ａ，２５ｂのインピーダンスおよび静電容量を検出し、検出したインピーダンスおよび静電容量の情報を検出情報として制御部２４０に渡す装置であり、抵抗２３１、コンデンサ２３２，２３３、ダイオード２３４を有する。

制御部２４０は、検出回路２３０から取得する検出情報を基にして、メディア１０とヘッド２１０との間隔を判定し、判定した間隔に応じて、交流電圧発生回路２２０がコンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂに印加する電圧の強度を制御する装置である。

ここで、メディア１０およびヘッド２１０の間隔と、Ｒ’／（Ｚ＋Ｒ＋Ｒ’）との関係について説明する。Ｒ’は、図３に示した抵抗２３１の抵抗値を示し、Ｒは、図３に示した抵抗２１１の抵抗値を示し、Ｚは、メディア１０とヘッド２１０との間にかかるインピーダンスを示す。以下、説明の便宜上、Ｒ’／（Ｚ＋Ｒ＋Ｒ’）をインピーダンス特性と表記する。

図４は、メディア１０およびヘッド２１０の間隔とインピーダンス特性との関係を示す図である。図４にかかる条件は、Ｒ＝１ｋΩ、Ｒ’＝３ｋΩ、Ｖａｃ＝２０ＭＨｚ、Ｓ＝０．４×０．４ｍｍ、ｓｉｎα＝０．９×１０^-3とする。このうち、Ｖａｃは、メディア１０およびヘッド２１０の間隔を計測するために交流電圧発生回路２２０から出力される電圧の周波数であり、Ｓは、電極板の面積であり、αは、図２に示したヘッドの傾きを示す。

図４に示すように、メディア１０とヘッド２１０との間隔が小さくなるにしたがって、インピーダンス特性の値が大きくなる。すなわち、メディア１０とヘッド２１０との間隔が小さくなるにしたがって、インピーダンスＺが小さくなる。図４に示した情報（以下、インピーダンス特性テーブルと表記する）は、制御部２４０が保持しており、検出回路２３０から取得するインピーダンスの情報と、インピーダンス特性テーブルとを基にして、メディア１０とヘッド２１０との間隔を判定することができる。例えば、インピーダンス特性の値が０．７の場合には、メディア１０とヘッド２１０との間隔（浮上量）は、約３×１０^-8［ｍ］であると、制御部２４０は判定することができる。

制御部２４０は、メディア１０とヘッド２１０との最適な間隔の情報（最適間隔情報）を予め保持しており、最適間隔情報とインピーダンス特性テーブルから判定された判定間隔情報とを比較して、交流電圧発生回路２２０が出力する電圧の強度を調整する。

制御部２４０は、最適間隔情報よりも判定間隔情報のほうが大きい場合、すなわち、メディア１０とヘッド２１０との間隔が最適な間隔よりも広い場合には、直流電圧源２２２が出力する直流電圧の強度を上げる。直流電圧源２２２が出力する直流電圧の強度を上げることによって、メディア１０とヘッド２１０との引力が強くなり、メディア１０とヘッド２１０との間隔を小さくすることができる。

また、制御部２４０は、最適間隔情報よりも判定間隔情報のほうが小さい場合、すなわち、メディア１０とヘッド２１０との間隔が最適な間隔よりも狭い場合には、直流電圧源２２２が出力する直流電圧の強度を下げる。直流電圧源２２２が出力する直流電圧の強度を下げることによって、メディア１０とヘッド２１０との引力が弱くなり、メディア１０とヘッド２１０との間隔を大きくすることができる。

また、制御部２４０は、最適間隔情報および判定間隔情報が等しい場合、すなわち、メディア１０とヘッド２１０との間隔が最適である場合には、直流電圧源２２２が出力する直流電圧の強度を維持させる。

ここで、コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加する電圧の強度と、メディア１０およびヘッド２１０の間隔と、引力との関係について説明する。図５は、コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加する電圧の強度と、メディア１０およびヘッド２１０の間隔と、引力との関係を示す図である。図５にかかる条件は、Ｒ＝１ｋΩ、Ｒ’＝３ｋΩ、Ｓ＝０．４×０．４ｍｍ、ｓｉｎα＝０．９×１０^-3とする。同図に示すように、コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加する電圧が大きいほど、メディア１０およびヘッド２１０の間隔が小さいほど、引力が大きくなる。

図５に示す情報（以下、引力情報）は、制御部２４０が保持しており、制御部２４０は、この引力情報を利用して、メディア１０とヘッド２１０との間に生じる引力の大きさを判定することができ、メディア１０とヘッド２１０との間隔に対応する引力が発生するように電圧調整部２２２を制御することが可能となる。

上述してきたように本実施例１にかかる磁気ディスク装置２００は、メディア１０およびヘッド２１０に配置された電極板２０ａ，２０ｂによって直列に接続されたコンデンサ２５ａ，２５ｂに交流電圧発生回路２２０が交流電圧を印加し、印加された交流電圧に対するコンデンサ２５ａ，２５ｂのインピーダンスを検出回路２３０が検出し、検出回路２３０が検出した検出情報に基づいて、制御部２４０が交流電圧発生回路２２０の出力する直流電圧の強度を調整するので、メディア１０をアースに接続する必要性がなくし、メディア１０が電気的にアースから分離されている場合であっても、メディア１０とヘッド２１０との間隔を精度よく制御することができる。

ところで、上述した磁気ディスク装置２００では、交流電圧発生回路２２０によってコンデンサ２５ａ，２５ｂに交流電圧を印加させていたが、交流電圧発生回路２２０の代わりに、デジタル信号発生回路を用いることができる。

図６は、デジタル信号発生回路を用いた磁気ディスク装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この磁気ディスク装置３００は、図３に示した磁気ディスク装置２００の交流電圧発生回路２２０に代わってデジタル信号発生回路３００が用いられている。

デジタル信号発生回路３００は、コンデンサ２５ａ，２５ｂにパルスパターンを印加する装置であり、デジタル信号発生源３１１と、直流電圧源３１２とを有する。このうち、デジタル信号発生源３１１は、パルスパターンを発生させる装置であり、直流電圧源３１２は、制御部２４０からの制御命令に応じて、直流電圧強度を調整する装置である。

デジタル信号発生回路３００が発生させるパルスパターンの周波数は、様々な周波数に調整可能であり、コンデンサ２５ａ，２５ｂに対するインピーダンス検出に最適な周波数に設定可能であるため、検出回路２３０はインピーダンスの値をより正確に検出することができ、メディア１０とヘッド２１０との間隔を精度よく調整することができる。

次に、本実施例２にかかる磁気ディスク装置の特徴について説明する。本実施例２にかかる磁気ディスク装置は、メディアおよびヘッドによって構成される直列接続のコンデンサにステップ電圧を定期的に印加し、ステップ電圧を印加したコンデンサの応答（時定数）を基にして、メディアとヘッドとの間隔を制御する。

このように、交流電圧の代わりにステップ電圧をコンデンサに印加し、ステップ電圧を印加したコンデンサの応答を基に、メディアとヘッドとの間隔を制御することによって、精度よくメディアとヘッドとの間隔を制御することができるとともに、回路が単純化されるために磁気ディスク装置全体のコストを下げることができる。

続いて、本実施例２にかかる磁気ディスク装置の構成について説明する。図７は、本実施例２にかかる磁気ディスク装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この磁気ディスク装置４００は、メディア１０と、ヘッド２１０と、ステップ電圧発生回路４１０と、検出回路４２０と、制御部４３０とを備えて構成される。なお、図３において示した磁気ディスク装置２００の構成要素と重複する磁気ディスク装置４００の構成要素の説明は、同一符号を付して説明を省略する。

ステップ電圧発生回路４１０は、コンデンサ２５ａ，２５ｂにステップ電圧を印加する装置であり、ステップ電圧源４１１と直流電圧源４１２とを有する。このうち、ステップ電圧源４１１は、所定の間隔でステップ電圧を発生させ、発生させたステップ電圧をコンデンサ２５ａ，２５ｂに印加する装置であり、直流電圧源４１２は、制御部４３０の制御命令に応じて、メディア１０とヘッド２０との間に引力を発生させるための直流電圧の強度を調整する装置である。

検出回路４２０は、直列に接続されたコンデンサ２５ａ、２５ｂから出力される電圧を取得し、取得した電圧が定常時の（例えば）６３．２％に達するまでの時間、すなわち時定数を検出し、検出した時定数の情報を検出情報として制御部４３０に渡す装置であり、抵抗４３１と、コンデンサ４２２とを有する。

ここで、メディア１０およびヘッド２１０の間隔と時定数との関係について説明する。図８は、メディア１０およびヘッド２１０の間隔と時定数との関係を示す図である。同図に示すように、メディア１０およびヘッド２１０の間隔が小さくなるにしたがって、時定数が大きくなっている。図８にかかる条件は、Ｒ＝１ｋΩ、Ｒ’（本実施例２では、抵抗４２１の抵抗値）＝３ｋΩ、Ｓ＝０．４×０．４ｍｍ、ｓｉｎα＝０．９×１０^-3とする。図８に示した情報（以下、時定数情報）は、制御部４３０によって保持されている。

制御部４３０は、検出回路４２０から取得する検出情報（時定数の情報）を基にして、メディア１０とヘッド２１０との間隔を判定し、判定した間隔に応じて、ステップ電圧発生回路４１０がコンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂに印加する電圧の強度を制御する装置である。

制御部４３０は、メディア１０とヘッド２１０との最適な間隔の情報（最適間隔情報）を予め保持しており、最適間隔情報と時定数情報から判定された判定間隔情報とを比較して、交流電圧発生回路２２０が出力する直流電圧の強度を調整する。制御部４３０は、時定数が２．５×１０^-5である場合には、メディア１０とヘッド２１０との間隔が約５．０×１０^-9であると判定することができる。

制御部４３０は、最適間隔情報よりも判定間隔情報のほうが大きい場合、すなわち、メディア１０とヘッド２１０との間隔が最適な間隔よりも広い場合には、直流電圧源４１２を制御して、直流電圧の強度を上げる。直流電圧の強度を上げることによって、メディア１０とヘッド２１０との引力が強くなり、メディア１０とヘッド２１０との間隔を小さくすることができる。

また、制御部４３０は、最適間隔情報よりも判定間隔情報のほうが小さい場合、すなわち、メディア１０とヘッド２１０との間隔が最適な間隔よりも狭い場合には、直流電圧源４１２を制御して、直流電圧の強度を下げる。直流電圧の強度を下げることによって、メディア１０とヘッド２１０との引力が弱くなり、メディア１０とヘッド２１０との間隔を大きくすることができる。

上述してきたように本実施例２にかかる磁気ディスク装置４００は、メディア１０およびヘッド２１０に配置された電極板２０ａ，２０ｂによって直列に接続されたコンデンサ２５ａ，２５ｂにステップ電圧発生回路４１０がステップ電圧を印加し、印加されたステップ電圧に対するコンデンサ２５ａ，２５ｂの時定数を検出回路４２０が検出し、検出回路４２０が検出した検出情報に基づいて、制御部４３０が直流電圧源４１２の出力する直流電圧の強度を調整するので、メディア１０をアースに接続する必要性がなくし、メディア１０が電気的にアースから分離されている場合であっても、メディア１０とヘッド２１０との間隔を精度よく制御することができる。

また、本実施例２にかかる磁気ディスク装置４００は、ステップ電圧を利用して、メディア１０とヘッド２１０との間隔を制御するので、回路を単純にすることができ、磁気ディスク装置４００のコストを下げることができる。

次に、本実施例３にかかる磁気ディスク装置の特徴について説明する。本実施例３にかかる磁気ディスク装置は、コンデンサの両側に接続される可変抵抗の抵抗値を変化させることによって、コンデンサに入力される電圧を制御し、メディアおよびヘッドの間隔を制御する。

上述した実施例１および実施例２にかかる磁気ディスク装置は、メディアおよびヘッドの間隔を制御する場合に、電圧発生回路が出力する電圧の大きさを直接調節する必要があったが、本実施例３にかかる磁気ディスク装置は、コンデンサに接続される抵抗の値を変更するだけでよいので、回路を単純化することができ、磁気ディスク装置のコストを下げることができる。

次に、本実施例３にかかる磁気ディスク装置の構成について説明する。図９は、本実施例３にかかる磁気ディスク装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、本実施例３にかかる磁気ディスク装置５００は、メディア１０と、ヘッド５１０と、信号発生回路５２０と、検出回路５３０と、制御部５４０とを備えて構成される。なお、図３において示した磁気ディスク装置２００の構成要素と重複する磁気ディスク装置５００の構成要素の説明は、同一符号を付して説明を省略する。

ヘッド５１０は、メディア１０に対するデータの記録・再生を行う装置であり、本実施例４では主に、電極板２０ａ、２０ｂと、可変抵抗５１１とを有する。このうち電極板２０ａ，２０ｂにかかる説明は、図１において説明した電極板２０ａ，２０ｂと同様であるため説明を省略する。

可変抵抗５１１は、コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加される電圧を調整する装置であり、制御部５４０からの制御命令によって、その抵抗値を変更する。

信号発生回路５２０は、コンデンサ２５ａ，２５ｂに電圧を印加する装置であり、信号発生源５２１と、直流電圧源５２２とを有する。このうち、信号発生源５２１は、電圧を発生させ、発生させた電圧をコンデンサ２５ａ，２５ｂに印加する装置であり、直流電圧源５２２は、制御部５４０の命令に応じて、メディア１０とヘッド２０との間に引力を発生させるための直流電圧の強度を調整する装置である。

検出回路５３０は、コンデンサ２５ａ，２５ｂに電圧が印加された場合に、印加された電圧に対するインピーダンスおよび静電容量を検出し、検出したインピーダンスおよび静電容量の情報を有する検出情報を制御部５４０に渡す装置であり、可変抵抗５３１、コンデンサ５３２，５３３、ダイオード５３４を有する。このうち、可変抵抗５３１は、コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加される電圧を調整する装置であり、制御部５４０からの制御命令によって、その抵抗値を変更する。

制御部５４０は、検出回路５３０から取得する検出情報を基にして、メディア１０とヘッド５１０との間隔を判定し、判定した間隔に応じて、可変抵抗５１１，５３１の抵抗値および信号発生回路５２０の電圧強度を制御する装置である。

ここで、メディア１０およびヘッド５１０の間隔と、インピーダンス特性（Ｒ’／（Ｚ＋Ｒ＋Ｒ’））と、可変抵抗値との関係について説明する。図１０は、メディア１０およびヘッド５１０の間隔と、インピーダンス特性（Ｒ’／（Ｚ＋Ｒ＋Ｒ’））と、可変抵抗値との関係を示す図である。図１０にかかる条件は、Ｒ＝１ｋΩ、Ｖａｃ＝２０ＭＨｚ、Ｓ＝０．４×０．４ｍｍ、ｓｉｎα＝０．９×１０^-3とする。また、一例として、可変抵抗５３１の抵抗値を、５００Ω、１０００Ω、２０００Ω、４０００Ωにそれぞれ変更する。同図に示すように、メディア１０とヘッド５１０との間隔が小さくなるにしたがって、インピーダンス特性の値が大きくなる。また、可変抵抗５３１の抵抗値が大きくなるにしたがって、インピーダンス特性の値は小さくなる。図１０に示した情報（以下、可変抵抗値情報）は、制御部５４０によって保持されている。

制御部５４０は、検出回路５３０から取得したインピーダンス特性の値が０．８であり、可変抵抗５１１，５３１の値がそれぞれ３ｋΩ、５００ｋΩである場合には、ヘッド５１０とメディア１０との間隔が約２．０×１０^-8であると判定することができる。

制御部５４０は、メディア１０とヘッド５１０との最低な間隔の情報（最適間隔情報）を保持しており、最適間隔情報と、検出情報および可変抵抗の抵抗値から判定された判定間隔情報とを比較して、信号発生回路５２０がコンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂに印加する電圧の強度あるいは、可変抵抗５１１，５３１の抵抗値を制御する。なお、検出回路５３０が検出する交流出力電圧Ｖは、

によって表すことができる。このうち、Ｖ_inは、信号発生回路５２０から入力される交流電圧、Ｒは、可変抵抗５１１の抵抗値、Ｒ’は、可変抵抗５３１の抵抗値、Ｃは、コンデンサ２５ａ，２５ｂが蓄える静電容量、ｓは、複素数（ｊω）をそれぞれ示す。

制御部５４０は、最適間隔情報よりも判定間隔情報のほうが大きい場合、すなわち、メディア１０とヘッド５１０との間隔が最適な間隔よりも広い場合には、電圧調整部５２２あるいは可変抵抗５１１，５３１を制御して、コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加される直流電圧の強度を上げる。コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加される直流電圧の強度を上げることによって、メディア１０とヘッド５１０との引力が強くなり、メディア１０とヘッド５１０との間隔を小さくすることができる。

また、制御部５４０は、最適間隔情報よりも判定間隔情報のほうが小さい場合、すなわち、メディア１０とヘッド５１０との間隔が最適な間隔よりも狭い場合には、直流電圧源５２２あるいは可変抵抗５１１，５３１を制御して、コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加される直流電圧の強度を下げる。コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加される直流電圧の強度を下げることによって、メディア１０とヘッド５１０との引力が弱くなり、メディア１０とヘッド５１０との間隔を大きくすることができる。

また、制御部５４０は、最適間隔情報および判定間隔情報が等しい場合、すなわち、メディア１０とヘッド５１０との間隔が最適である場合には、直流電圧源５２２あるいは可変抵抗５１１，５３１を制御して、コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加される直流電圧の強度を維持させる。

なお、信号発生回路５２０から出力される電圧の周波数が高い場合、コンデンサ２５ａ，２５ｂに対するインピーダンスが小さくなり、コンデンサ２５ａ，２５ｂ間に発生する電圧が減少し、静電気力が低下する場合がある。その場合には、制御部５４０は、可変抵抗５１１，５３１を制御して、各抵抗値を０あるいは限りなく０に設定することで、コンデンサ２５ａ，２５ｂ間に発生する電圧を上昇させ、静電気力を保つことができる。

上述してきたように、本実施例３にかかる磁気ディスク装置５００は、メディア１０およびヘッド５１０に配置された電極板２０ａ，２０ｂによって直列に接続されたコンデンサ２５ａ，２５ｂに電圧を印加し、印加された電圧に対するコンデンサ２５ａ，２５ｂのインピーダンスを検出回路５３０が検出し、検出回路５３０が検出した検出情報に基づいて、制御部５４０が、信号発生回路５２０あるいは可変抵抗５１１，５３１を制御するので、メディア１０が電気的にアースから分離されている場合であっても、メディア１０とヘッド５１０との間隔を精度よく制御することができる。

次に、本実施例４にかかる磁気ディスク装置の特徴について説明する。本実施例４にかかる磁気ディスク装置は、電圧が印加されたコンデンサの応答のほかに、自磁気ディスク装置の動作環境情報（温度・湿度・電源電圧などの環境情報）やメディア１０に記録されたデータの信号強度の情報（信号強度情報）を基にして、ヘッドとメディアとの間隔を制御する。

このように、本実施例４にかかる磁気ディスク装置は、コンデンサの応答の他に、動作環境情報や信号強度情報を更に用いてヘッドとメディアとの間隔を制御するので、より精度よくヘッドとメディアとの間隔を調整することができる。

次に、本実施例４にかかる磁気ディスク装置の構成について説明する。図１１は、本実施例４にかかる磁気ディスク装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この磁気ディスク装置６００は、メディア１０と、ヘッド２０と、可変抵抗回路６１０，６２０と、信号発生回路６３０と、検出回路６４０と、信号強度検出回路６５０と、センサ６６０と、制御部６７０とを備えて構成される。なお、図１において説明した磁気ディスク装置１００の構成要素と重複する磁気ディスク装置４００の構成要素の説明は、同一符号を付して説明を省略する。

可変抵抗回路６１０，６２０は、制御部６７０からの制御命令に応じて抵抗値を変更し、コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加される電圧を変更する装置である。

信号発生回路６３０は、コンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂに電圧を印加する装置である。信号発生回路６３０がコンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂに電圧を印加することによって、コンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂには＋Ｑ／−Ｑの電荷が発生し、メディア１０とヘッド２０との間に引力（クーロン力）が発生する。

検出回路６４０は、信号発生回路６３０によってコンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂに電圧が印加された場合に、印加された電圧に対するコンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂの応答（インピーダンス、静電容量）を検出し、検出した応答の情報（検出情報）を制御部６７０に渡す装置である。

信号強度検出回路６５０は、メディア１０に記録された信号の強度を検出し、検出した信号の情報を信号強度情報として制御部６７０に渡す装置である。なお、信号強度が大きい場合には、ヘッド２０がメディア１０に近いことを示し、信号強度が小さい場合には、ヘッド２０がメディア１０から離れていることを示す。

センサ６６０は、磁気ディスク装置６００の動作環境の情報、すなわち磁気ディスク装置６００の温度、湿度、電源電圧などの情報を取得し、取得した情報を動作環境情報として制御部６７０に渡す装置である。なお、ここでは、センサ６６０のみを示すが、制御部６７０は、その他の複数のセンサに接続されており、様々な動作環境情報を取得する。

制御部６７０は、主に、検出回路６４０から取得する検出情報を基にして、メディア１０とヘッド２０との間隔を判定し、判定した間隔に応じて、信号発生回路６３０がコンデンサ２５ａおよびコンデンサ２５ｂに印加する電圧の強度を制御する装置である。

制御部６７０は、メディア１０とヘッド２０との最適な間隔の情報（以下、最適間隔情報）を保持しており、検出情報を基にして判定した間隔の情報（以下、判定間隔情報）と比較することによって、信号発生回路６３０が出力する電圧の強度を調整する。

制御部６７０は、最適間隔情報よりも判定間隔情報のほうが大きい場合、すなわち、メディア１０とヘッド２０との間隔が最適な間隔よりも広い場合には、信号発生回路６３０あるいは可変抵抗回路６１０，６２０を制御して、コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加される直流電圧の強度を上げる。コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加される直流電圧の強度を上げることによって、メディア１０とヘッド２０との引力が強くなり、メディア１０とヘッド２０との間隔を小さくすることができる。

また、制御部６７０は、最適間隔情報よりも判定間隔情報のほうが小さい場合、すなわち、メディア１０とヘッド２０との間隔が最適な間隔よりも狭い場合には、信号発生回路６３０あるいは可変抵抗回路６１０，６２０を制御して、コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加される直流電圧の強度を下げる。コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加される直流電圧の強度を下げることによって、メディア１０とヘッド２０との引力が弱くなり、メディア１０とヘッド２０との間隔を大きくすることができる。

また、制御部６７０は、最適間隔情報および判定間隔情報が等しい場合、すなわち、メディア１０とヘッド２０との間隔が最適である場合には、信号発生回路６３０あるいは可変抵抗回路６１０，６２０を制御して、コンデンサ２５ａ，２５ｂに印加される直流電圧の強度を維持させる。

なお、制御部６７０は、信号強度検出回路６５０およびセンサ６６０から取得する信号強度情報および動作環境情報を基にして、最適間隔情報を修正する。例えば、制御部６７０は、ヘッド２０とメディア１０との間隔が最適間隔情報の示す間隔と等しくなっているにもかかわらず、信号強度が基準値を下回っている場合に、最適間隔情報の示す間隔を小さくする。

また、制御部６７０は、動作環境情報を基にして、最適間隔情報を修正する。例えば、磁気ディスク装置６００の温度が基準値を上回っている場合には、ヘッド２０を支えるアームがたわむことに鑑み、最適間隔情報の示す間隔を大きくする。

上述してきたように、本実施例４にかかる磁気ディスク装置６００は、メディア１０およびヘッド２０に配置された電極板２０ａ，２０ｂによって直列に接続されたコンデンサ２５ａ，２５ｂに交流電圧を印加し、印加された電圧に対するコンデンサ２５ａ，２５ｂのインピーダンスを検出回路６４０が検出し、検出回路６４０が検出した検出情報、信号強度検出回路６５０が検出した信号強度情報およびセンサ６６０が検出した動作環境情報に基づいて、制御部６７０が、信号発生回路６３０あるいは可変抵抗回路６１０，６２０を制御するので、メディア１０が電気的にアースから分離されている場合であっても、メディア１０とヘッド２０との間隔を精度よく制御することができる。

ところで、上述した実施例１〜４の説明では省略したが、ヘッドに少なくとも３つの電極板を配置し、その静電容量を用いることによって、ヘッドの傾きを算出することができ、各制御部５０，２４０，４３０，５４０，６７０は、ヘッドの傾きを調節することが可能となる。

図１２は、ヘッドの傾きの算出を説明するための説明図である。同図に示すように、このヘッド６０は、電極板６１〜６３を配置している。電極板６１〜６３の横幅、縦幅はそれぞれｌ[ｍ]、ｗ[ｍ]であり、電極板６１〜６３はそれぞれｌ’[ｍ]間隔で配置されている。電極板６１およびメディア１０によって構成されるコンデンサ６５ａ、電極板６２およびメディア１０によって構成されるコンデンサ６５ｂ、電極板６３およびメディア１０によって構成されるコンデンサ６５ｃの静電容量をそれぞれ、Ｃ₁、Ｃ₃、Ｃ₂とする。なお、静電容量にかかる説明は、実施例１において説明した式（２）と同様であるため説明を省略する。

また、静電容量Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃はそれぞれ、

によって表すことができる。このうち、ｄ₁₁は、電極板６１とメディア１０との距離、ｄ₂₁は、電極板６３とメディア１０との距離、ｄ₃₁は、電極板６２とメディア１０との距離をそれぞれ示している。

また、コンデンサ６５ｂとコンデンサ６５ｃとが直列に接続されているとみなせば、コンデンサ６５ｂとコンデンサ６５ｃとの静電容量Ｃ_3-2は、

によって表すことができる。

また、コンデンサ６５ａとコンデンサ６５ｂとが直列に接続されているとみなせば、コンデンサ６５ａとコンデンサ６５ｂとの静電容量Ｃ_1-3は、

によって表すことができる。なお、式（１０）および式（１１）にかかる左辺の値Ｃ_3-2、Ｃ_1-3は、上記実施例に示した検出回路などによって容量測定が可能であるため既知の値となる。

また、図１２に示す関係から、

が成り立つ。すなわち、制御部は、以上式（７）〜（１３）を用いることによって（α、ｌ、ｌ’、ｗが既知の値と仮定する）ヘッドの傾きβと、浮上量ｄ₂₁を算出することができる。

したがって、制御部は、コンデンサ６５ａ，６５ｂ，６５ｃの静電容量を基にして、ヘッドの傾きを算出し、ヘッドの傾きが適切でない場合には、コンデンサ６５ａ，６５ｂ，６５ｃに印加する電圧を制御することによって、ヘッドの傾きを調整することができる。

なお、上記実施例では磁気ディスク装置を例に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、浮上型の磁界印加用ヘッドや光学ヘッドなどのヘッドを使用する光ディスク装置や熱磁気ディスク装置のような記憶装置に応用可能である。

（付記１）記録媒体と当該記録媒体のデータに対してアクセスするためのヘッドとの間隔を制御する間隔制御装置であって、
前記記録媒体および前記ヘッドに配置された複数の電極板によって直列に接続された複数のコンデンサに電圧を印加する印加手段と、
前記印加手段によって印加された電圧に対する前記コンデンサの応答を基にして、前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御する間隔制御手段と、
を備えたことを特徴とする間隔制御装置。

（付記２）前記間隔制御手段は、前記記録媒体とヘッドとの間に発生する静電気力を用いて前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする付記１に記載の間隔制御装置。

（付記３）前記コンデンサの静電容量を基にして、前記ヘッドの傾きを制御する傾き制御手段を更に備えたことを特徴とする付記１に記載の間隔制御装置。

（付記４）前記印加手段は、前記コンデンサに交流電圧を加え、前記間隔制御手段は、前記コンデンサのインピーダンスを基にして、前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする付記１、２または３に記載の間隔制御装置。

（付記５）前記印加手段が前記コンデンサに加える交流電圧の周波数は、５０ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ以下であることを特徴とする付記４に記載の間隔制御装置。

（付記６）前記印加手段は、前記コンデンサにパルス電圧を加え、前記間隔制御手段は、前記コンデンサのインピーダンスを基にして、前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする付記１、２または３に記載の間隔制御装置。

（付記７）前記パルス電圧の周波数を変更するパルス周波数変更手段を更に備えたことを特徴とする付記６に記載の間隔制御装置。

（付記８）前記印加手段は、前記コンデンサにステップ信号を加え、前記間隔制御手段は、前記コンデンサの時定数を基にして、前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする付記１、２または３に記載の間隔制御装置。

（付記９）前記記録媒体に記録されたデータの信号強度を検出する信号強度検出手段を更に備え、前記間隔制御手段は、前記信号強度を基にして前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする付記１に記載の間隔制御装置。

（付記１０）自間隔制御装置にかかる環境の情報を取得する環境情報取得手段を更に備え、前記間隔制御手段は、前記環境の情報を基にして前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする付記１に記載の間隔制御装置。

（付記１１）前記コンデンサに接続される抵抗を変化させ、当該コンデンサの電圧を調整する電圧調整手段をさらに備えたことを特徴とする付記１に記載の間隔制御装置。

以上のように、本発明にかかる間隔制御装置は、メディアが電気的にアースと分離されている場合であっても、ヘッドとメディアとの間隔を精度よく調整する必要のある磁気ディスク装置等に対して有用である。

本実施例１にかかる磁気ディスク装置の基本構成を示す機能ブロック図である。 メディアとヘッドとの間に蓄えられる静電容量とメディアとヘッドとの間に発生する引力とを説明するための説明図である。 本実施例１にかかる磁気ディスク装置の構成を示す機能ブロック図である。 メディアおよびヘッドの間隔とインピーダンス特性との関係を示す図である。 コンデンサに印加する電圧の強度とメディアおよびヘッドの間隔と引力との関係を示す図である。 デジタル信号発生回路を用いた磁気ディスク装置の構成を示す機能ブロック図である。 本実施例２にかかる磁気ディスク装置の構成を示す機能ブロック図である。 メディアおよびヘッドの間隔と時定数との関係を示す図である。 本実施例３にかかる磁気ディスク装置の構成を示す機能ブロック図である。 メディアおよびヘッドの間隔とインピーダンス特性と可変抵抗値との関係を示す図である。 本実施例４にかかる磁気ディスク装置の構成を示す機能ブロック図である。 ヘッドの傾きの算出を説明するための説明図である。

符号の説明

１０ メディア
２０，６０，２１０，５１０ ヘッド
２０ａ，２０ｂ，６１，６２，６３ 電極板
２５ａ，２５ｂ，６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，２３２，２３３，４２２，５３２，５３３ コンデンサ
３０ 直流・交流電圧発生回路
４０，２３０，４２０，５３０，６４０ 検出回路
５０，２４０，４３０，５４０，６７０ 制御部
１００，２００，３００，４００，５００，６００ 磁気ディスク装置
２２０ 交流電圧発生回路
２２１ 交流電圧源
２２２，５２２ 直流電圧源
２１１，２３１，４２１ 抵抗
２３４，５３４ ダイオード
３１０ デジタル信号発生回路
３１１ デジタル信号発生源
３１２ 直流電圧源
４１０ ステップ電圧発生回路
４１１ ステップ電圧源
４１２ 直流電圧源
５１１，５３１ 可変抵抗
５２０，６３０ 信号発生回路
５２１ 信号発生源
６１０，６２０ 可変抵抗回路
６５０ 信号強度検出回路
６６０ センサ

Claims (5)

1. 記録媒体と当該記録媒体のデータに対してアクセスするヘッドとの間隔を制御する間隔制御装置であって、
   前記記録媒体および前記ヘッドに配置された複数の電極板によって直列に接続された複数のコンデンサに電圧を印加する印加手段と、
   前記印加手段によって印加された電圧に対する前記コンデンサの応答を基にして、前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御する間隔制御手段と、
   を備えたことを特徴とする間隔制御装置。
2. 前記間隔制御手段は、前記記録媒体とヘッドとの間に発生する静電気力を用いて前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする請求項１に記載の間隔制御装置。
3. 前記印加手段は、前記コンデンサに交流電圧を加え、前記間隔制御手段は、前記コンデンサのインピーダンスを基にして、前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の間隔制御装置。
4. 前記印加手段は、前記コンデンサにパルス電圧を加え、前記間隔制御手段は、前記コンデンサのインピーダンスを基にして、前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の間隔制御装置。
5. 前記印加手段は、前記コンデンサにステップ信号を加え、前記間隔制御手段は、前記コンデンサの時定数を基にして、前記記録媒体とヘッドとの間隔を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の間隔制御装置。

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