JPH0254481A - 磁気ヘッド位置決め装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば磁気ディスクに対して情報の記録あ
るいは再生を行なう磁気ディスク装置等に用いられる磁
気ヘッド位置決め装置に関する。

（従来の技術） 従来の磁気ディスク装置、とりわけハードディスクドラ
イブ装置では、円板状に形成された磁気ディスクをスピ
ンドルモータで高速回転させ、この高速回転する磁気デ
ィスクの表面上に同心円状に形成されたトラックに、記
録・再生手段としての磁気ヘッドを近付けて駆動するこ
とによりトラック上に情報を記録したり、あるいはトラ
ック上に記録された情報を再生したりするようになって
いる。

このような磁気ディスク装置では、磁気ヘッドを目的の
トラックに移動させるための駆動源としてステッピング
モータやボイスコイルモータが一般に用いられている。

上記ステッピングモータは、アクセス時間は遅いが、モ
ータ自体に位置（角度）検出機構を備えており、また、
他のモータに比べて安価なことから小径の磁気ディスク
装置に多く用いられている。

一方、上記ボイスコイルモータは、高速アクセスに好適
であり、大容量の磁気ディスク装置に採用されているが
、位置検出機構を備えていない。

そのため、通常は、いわゆる面サーボ方式と呼ばれる制
御方式を採用して磁気ヘッドの位置検出を行なっている
。すなわち、データの記録・再生に用いる磁気ディスク
の他に位置・速度制御専用の磁気ディスクを備え、この
磁気ディスクからサーボ情報を得て位置や速度の検出を
行なっている。

しかし、かかるデータの記録・再生用以外に制御専用の
磁気ディスクを備えることは、小径の磁気ディスク装置
にとっては実装が困難であるとともに、価格的にも不利
である。

そこで、近年、磁気ディスク装置の小型化、高記録容量
化、アクセスの高速化、あるいは低価格化等の要請に応
えるものとして、ＤＣサーボモータと、磁気スケール（
マグネスケール）およびＭＲ素子（磁電素子）から成る
位置・速度検出機構とを用いて磁気ヘッドの位置や速度
を検出するものが開発されている。

たとえば、第８図に、リニア方式による磁気ヘッド駆動
機構を示す。図において、１は記録媒体としての磁気デ
ィスクであり、図示しないスピンドルモータにより高速
回転されるようになっている。ヘッドアセンブリ２の先
端部には磁気へラド３が搭載されており、このヘッドア
センブリ２自体はキャリッジ４に固定され、さらに、こ
のキャリッジ４はリニアガイド５に対し摺動自在に配設
されている。また、ビニオン６は、ＤＣサーボモータ７
の回転軸に固定されるとともに、キャリッジ４の側部に
設けられたラック８に歯合するようになっている。そし
て、ビニオン６がＤＣサーボモータ７で回転駆動される
ことによりキャリッジ６がリニアガイド５上を摺動し、
これにより磁気ヘッド３を磁気ディスク１の表面に沿っ
て図示矢印方向へ移動させ、目的とするトラックへ移動
させるようになっている。

上記ＤＣサーボモータフの回転軸には円板状の磁気スケ
ール（マグネスケール）９が取付けられている。このマ
グネスケール９の外周部は、Ｓ極とＮ極とが所定のピッ
チで交互に出現するように着磁されている。また、この
マグネスケール９の外周部近傍には磁電素子（ＭＲ素子
）から成る磁電変換器１０が設けられており、マグネス
ケール９の回転に伴う磁界の変化を検出し、これにより
磁気ヘッド３の位置および速度を検出するようになって
いる。

また、他の従来の磁気ヘッド駆動機構として、ロータリ
方式によるものを第９図に示す。図において、１は記録
媒体としての磁気ディスクであり、上記と同様に、図示
しないスピンドルモータにより高速回転されるようにな
っている。キャリ・ノジ４ａは、回転軸４ｂを中心に回
動自在に設けられており、その一端部にはヘッドアセン
ブリ２ａを介して磁気ヘッド３ａが搭載されており、他
端部にはラック８ａが設けられている。また、ビニオン
６ａは、ＤＣサーボモータ７ａの回転軸に固定されると
ともに、上記ラック８ａに歯合するようになっている。

そして、ビニオン６ａがＤＣサーボモータ７ａで回転駆
動されることによりキャリッジ４ａが回転軸４ｂを支点
として回動し、磁気ヘッド３ａを磁気ディスク１の表面
に沿って図示矢印方向へ移動させ、目的とするトラック
へ移動させるようになっている。

上記キャリッジ４ａの一端側の磁気ヘッド３ａより遠方
には、Ｓ極とＮ極とが所定のピッチで交互に出現するよ
うに着磁された円弧状のマグネスケール９ａが取付けら
れている。また、このマグネスケール９ａの近傍にはＭ
Ｒ素子から成る磁電変換器１０ａが設けられており、キ
ャリッジ４ａと一体のマグネスケール９ａの回動に伴う
磁界の変化を検出し、これにより磁気ヘッド３ａの位置
および速度を検出するようになっている。

上記したような磁気ヘッド３．３ａの位置および速度検
出の分解能を向上させるために、リニア方式の場合はマ
グネスケール９の径を大きくし、ロータリ方式の場合は
マグネスケール９ａを回転軸４ｂから離れた位置に設け
ることが試みられている。このような構成により検出分
解能を向上させることはできるが、反面、マグネスケー
ル９．９ａのイナーシャ（慣性モーメント）が増大し、
アクセス時間の低下を招くという欠点がある。また、上
記マグネスケール９の径を大きくしたり、マグネスケー
ル９ａを回転軸４ｂから離れた位置に設けるためには相
当のスペースを必要とし、装置の小型化が図れないとい
う欠点もある。

また、上記磁電変換器１０．１０ａは、例えば第１０図
に示すように、４素子２相のＭＲ素子により構成される
ものが用いられている。すなわち、マグネスケール９．
９ａの着磁ピッチλに対し、各ＭＲ素子をλ／４間隔で
配置し、さらに、λ／２間隔にある２つのＭＲ素子同士
を接続し、それぞれの中間部での出力Ｅ１およびＥ２を
得れば、これらの出力信号の位相差は第１１図に示すよ
うに、λ／４（９０度）となり、マグネスケール９．９
ａ上で上記着磁ピッチλを４分割したと等価な精度の信
号を得ることができる。

一方、磁気ディスクの記録容量の向上を図ろうとする場
合はトラック密度を向上させる必要があり、これに対応
して上記マグネスケール９．９ａの着磁ピッチλを小さ
くするか、あるいはＭＲ素子数を増やして着磁ピッチλ
の分割数を増やす必要がある。

上記着磁ピッチλは、現状では２００ｐが程度が限界で
あり、これ以上のピッチで着磁させることは困難である
。また、上記分割数を増加させるものとして、例えば、
８素子４相のＭＲ素子を用いて上記着磁ピッチλを８分
割して使用している例もあるが、これ以上素子数を着磁
列方向に増加させると、ＭＲ素子とマグネスケールとの
離間距離が素子により異なり、正確な位置決めができな
くなるという欠点がある。このことは、特にロータリ方
式の場合に顕著である。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、上記したように、磁気スケールの径を大き
くしたり、回転軸から離れた位置に設けることにより検
出分解能を向上させるものは、磁気スケールの慣性モー
メントが増大してアクセス時間の低下を招くとともに、
相当のスペースを必要とし、装置の小型化が図れないと
いう欠点、および、磁気ディスクのトラック密度の向上
に伴う位置・速度検出の分解能の向上が図れないという
欠点を除去するもので、装置が大型になるのとアクセス
時間の低下とを防止しつつ磁気ヘッドの位置・速度検出
の分解能を向上させることのできる磁気ヘッド位置決め
装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明の磁気ヘッド位置
決め装置は、情報の記録・再生を行なう磁気ヘッドを移
送するキャリッジと、所定の着磁ピッチで相反する極性
が交互に着磁された複数の磁気スケールが所定の位相差
を有するように配設されて成る磁気スケールユニットと
、この磁気スケールユニットの着磁面に対向して設けら
れ、前記キャリッジの移動に伴う前記磁気スケールユニ
ットとの相対運動による磁界の変化を電気信号に変換す
る磁電変換手段と、この磁電変換手段からの電気信号に
より前記磁気ヘッドの位置・速度を検出して位置決めを
行なう制御手段とを具備したことを特徴とする特 また、同様の目的で、情報の記録・再生を行なう磁気ヘ
ッドを移送するキャリッジと、所定の着磁ピッチで相反
する極性が交互に着磁された磁気スケールと、この磁気
スケールの着磁面に対向してそれぞれが所定の位相差を
有するように配設され、前記キャリッジの移動に伴う前
記磁気スケールとの相対運動による磁界の変化を電気信
号に変換する複数の磁電変換器から成る磁電変換モジュ
ールと、この磁電変換モジュールからの電気信号により
前記磁気ヘッドの位置・速度を検出して位置決めを行な
う制御手段とを具備したことを特徴とする。

（作用） この発明は、キャリッジを移動させて磁気ヘッドを目的
の位置に位置決めするに際し、複数の磁気スケールが所
定の位相差を有するように配設された磁気スケールユニ
ットと、この磁気スケールユニットに対向して設けられ
た磁電変換手段とを、磁気ヘッドを搭載したキャリッジ
の移動に伴って相対的に移動させ、この相対移動にとも
なって上記磁電変換手段から得られる信号に基づき上記
磁気ヘッドの移動距離・速度を検出し、位置決めを行な
うようにしたものである。上記所定の位相差を単独の磁
気スケールの場合に得られる信号の位相差より小さくな
るように設定することにより、上記複数の磁気スケール
の位相差の分の分解能で位置決めができるものとなって
いる。

また、上記磁気スケールは１組だけ設け、これに対向す
る磁電変換手段を所定の位相並存するようにして複数個
設けることにより上記と同様の作用をせしめることがで
き、この場合も上記と同様の効果を生じる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図は、リニア方式による磁気ヘッド駆動機構の要部
を示すものである。磁気ヘッド１１が搭載されたヘッド
アセンブリ１２はキャリッジ１３に固定されている。そ
して、このキャリッジ１３は、例えば従来例で示したよ
うなりＣサーボモータ（図示しない）により駆動力を伝
達され、リニアガイド１４上を図示矢印方向へ摺動可能
に配設されている。なお、上記キャリッジ１３を駆動す
るモータは、ＤＣサーボモータに限らずボイスコイルモ
ータであっても良い。また、上記キャリッジ１３の側面
には、ＭＲ素子から成る磁電変換器（磁電変換手段）１
５が固着されている。

また、リニアガイド１４の側面近傍には、上記キャリッ
ジ１３の移動方向を長手方向としたマグネスケールユニ
ット（磁気スケールユニット）１６が、上記磁電変換器
１５と対向するように配設されている。

上記マグネスケールユニット１６は、第２図および第３
図に詳図するように、２列のマグネスケール１６ａおよ
び１６ｂにより構成されており、各マグネスケール１６
ａ、１６ｂはＳ極とＮ極とがピッチλで交互に出現する
ように着磁されている。また、第１のマグネスケール１
６ａと第２のマグネスケール１６ｂとは、第３図および
第４図に示すように、着磁位置をλ／１６の距離だけず
らして平行に配設されている。

上記磁電変換器１５は、第１図および第２図に示す矢印
方向へ移動可能に配設されており、それぞれ第１のマグ
ネスケール１６ａおよび第２のマグネスケール１６ｂに
対向して移動することにより磁電変換された信号を出力
するようになっている。また、上記磁電変換器１５は８
素子４相のＭＲ素子ａ　−ｈで構成されるもので、第３
図に示すように、第１および第２のマグネスケール１６
ａおよび１６ｂの着磁ピッチλに対し、各ＭＲ素子をλ
／４間隔で配置し、さらに、λ／２間隔にある２つのＭ
Ｒ素子同士を接続し、それぞれの中間部での出力Ｅ１〜
Ｅ４を得るようになっている。これらの各出力信号Ｅ１
〜Ｅ４の位相・差はλ／８（４５度）となり、第１のマ
グネスケール１６ａ上で上記着磁ピッチλを８分割した
と等価な精度の信号が得られるようになっている。第５
図に上記磁電変換器１５の各ＭＲ素子ａ　−ｈの結線状
態を示す。

同様に、上記各出力信号Ｅ１〜Ｅ４は第２のマグネスケ
ール１６ｂの上でも位相差がλ／８（４５度）となり、
上記着磁ピッチλを８分割したと等価な精度の信号が得
られるようになっている。

上記・磁電変換器１５が各マグネスケール１６ａあるい
は１６ｂに対向して移動した際に得られる着磁ピッチλ
を８分割したと等価な精度の信号は、従来の８素子４相
の磁電変換器により得られる信号と同じものである。し
かし、上記第１のマグネスケール１６ａと第２のマグネ
スケール１６ｂとはλ／１６ずらして配設されているの
で、磁電変換器１５が上記第１のマグネスケール１６ａ
に対向して移動する際に得られる信号Ｅ１〜Ｅ４と、第
２のマグネスケール１６ｂに対向して移動する際に得ら
れる信号Ｅ１〜Ｅ４とを制御手段（図示しない）で合成
することにより、λ／１６の位相を有する信号を生成す
るようになっている。これにより、着磁ピッチλを１６
等分したと等価な精度の信号を得ることができるものと
なっている。

以上により、分解能を従来の２倍に向上させることがで
き、したがって、磁気ヘッドの位置決め分解能を２倍に
向上させることができるものとなっている。また、ヘッ
ドアクセス系の慣性モーメントの増加を抑制することが
できるので、アクセス時間の低下を招くことなく、また
装置が大型になることもない。

セクタサーボ方式を用いる場合、サーボトラックはデー
タトラックの中間に位置することから、例えば、・第１
のマグネスケール１６ａをサーボトラック用に対応させ
、第２のマグネスケール１６ｂをデータトラック用に対
応させ、ディスク製造メーカにおいてサーボデータを記
録する際は、第１のマグネスケール１６ａを用いて位置
決めを行い、以降は磁電変換器１５を第２のマグネスケ
ール１６ｂの上に移動させて使用する。

また、第６図は、ロータリ方式による磁気ヘッド駆動機
構の要部を示すものである。キャリッジ２１は、回転軸
２２を中心に回動自在に設けられており、その一端部に
はヘッドアセンブリ２３を介して磁気ヘッド２４が搭載
されており、他端部にはラック２５が設けられている。

また、ビニオン２６は、ＤＣサーボモータ２７の回転軸
に固定されるとともに、上記ラック２５に歯合するよう
になっている。そして、ビニオン２６が回転駆動される
ことによりキャリッジ２１が回転軸２２を支点として回
動し、磁気ヘッド２４を磁気ディスク１（図示しない）
の表面に沿って図示矢印方向へ回動させ、目的とするト
ラックへ移動させるようになっている。

また、上記キャリッジ２１の内部下方には、円弧状のマ
グネスケールユニット２７が取付けられている。このマ
グネスケールユニット２７も、上記リニア方式の実施例
と同様に、λ／１６の距離をずらして配設された２列の
マグネスケールにより構成されている。また、このマグ
ネスケールユニット２７に対向する位置には図示矢印方
向へ移動可能な磁電変換器２８が設けられており、キャ
リッジ２１と一体のマグネスケールユニット２７の回動
に伴う磁界の変化を検出し、これにより磁気ヘッド２４
の位置および速度を検出するようになっている。

上記構成により、上記したリニア方式の場合と同様に作
用し、着磁ピッチλを１６等分したと等価な精度の信号
を得ることができるものとなっている。すなわち、分解
能を２倍に向上させることができ、したがって、磁気ヘ
ッドの位置決め分解能を２倍に向上させることができる
ものとなっている。

次に、上記マグネスケールとＭＲ素子とによる位置・速
度検出機構は、第７図に示すように、１列のマグネスケ
ール３１と、２組の磁電変換器３２ａ、３２ｂを搭載し
た磁電変換モジュール３２を用いて構成することもでき
る。

上記マグネスケール３１は、第７図に示すように、Ｓ極
とＮ極とがピッチλで交互に出現するように着磁されて
いる。上記磁電変換モジュール３２は、マグネスケール
３１に対向して移動することにより磁電変換された信号
を出力するようになっている。この磁電変換モジュール
３２は、２組の８素子４相のＭＲ素子から成る磁電変換
器３２ａおよび３２ｂを、マグネスケール３１の着磁列
方向（長手方向）にλ／１６だけの距離をずらして配設
したものである。各磁電変換器３２ａ１３２ｂは、第３
図に示すリニア方式の実施例の場合と同様に、マグネス
ケール３１の着磁ピッチλに対し各ＭＲ素子をλ／４間
隔で配置し、さらに、λ／２間隔にある２つのＭＲ素子
同士を接続し、それぞれの中間部での出力Ｅ１〜Ｅ４を
得るようにな７ている。したがって、それぞれの磁電変
換器３２ａ、３２ｂから得られる上記出力信号Ｅ１〜Ｅ
４の位相差はλ／８（４５度）となり、マグネスケール
３１上で上記着磁ピッチλを８分割したと等価な信号が
得られるようになっている。

ここで、上記磁電変換器３２ａと磁電変換器３２ｂとは
λ／１６ずらして配設されていることから、上記各磁電
変換器３２ａ、３２ｂがらの出力信号Ｅ１〜Ｅ４を合成
することにより、λ／１６の位相を有する信号を生成す
る。これにより、着磁ピッチλを１６等分したと等価な
精度の信号を得ることができるものとなっている。

この場合も、分解能を２倍に向上させることができ、し
たがって、磁気ヘッドの位置決め分解能を２倍に向上さ
せることができるものとなっている。

なお、上記実施例では、ハードディスクドライブ装置に
適用した場合について説明したが、フロッピーディスク
装置の磁気ヘッド位置決め装置としても適用できる。

また、上記実施例では、２組のマグネスケール、あるい
は２組の磁電変換器を用いて検出分解能を２倍向上させ
る場合について説明したが、マグネスケールや磁電変換
器の数は上記に限定されるものでなく、３組以上のマグ
ネスケール、あるいは３組以上の磁電変換器を用いてさ
らに検出分解能を向上させることも可能である。

［発明の効果コ 以上詳述したようにこの発明によれば、装置が大型にな
るのとアクセス時間の低下とを防止しつつ磁気ヘッドの
位置・速度検出の分解能を向上させることのできる磁気
ヘッド位置決め装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図はこの発明の一実施例を示すもので、
第１図は磁気ヘッド駆動機構の概略構成を示す図、第２
図はマグネスケールユニットの構成を示す図、第３図は
ＭＲ素子の配置を示す図、第４図はマグネスケールの配
置を説明するための図、第５図はＭＲ素子の結線状態を
示す図、第６図は他の実施例の磁気ヘッド駆動機構の概
略構成を示す図、第７図はさらに他の実施例のＭＲ素子
の配置を示す図、第８図ないし第１１図は従来の実施例
を示す図であり、第８図はリニア方式の磁気ヘッド駆動
機構の構成図、第９図はロータリ方式の磁気ヘッド駆動
機構の構成図、第１０図はＭＲ素子の配置を示す図、第
１１図はＭＲ素子の出力信号を説明するための図である
。 １１・・・磁気ヘッド、１２・・・ヘッドアセンブリ、
１３・・・キャリッジ、１４・・・リニアガイド、１５
−・・磁電変換器（磁電変換手段）、１６甲マグネスケ
ールユニツト（磁気スケールユニット）、１６ａ・・・
第１のマグネスケール、１６ｂ・・・第２のマグネスケ
ール、３１・・・マグネスケール（磁気スケール）　３
２・・・磁電変換モジュール、３２ａ。 ３２ｂ・・・磁電変換器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 因 ６ｂ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）情報の記録・再生を行なう磁気ヘッドを移送する
   キャリッジと、 所定の着磁ピッチで相反する極性が交互に着磁された複
   数の磁気スケールが、所定の位相差を有するように配設
   されて成る磁気スケールユニットと、 この磁気スケールユニットの着磁面に対向して設けられ
   、前記キャリッジの移動に伴う前記磁気スケールユニッ
   トとの相対運動による磁界の変化を電気信号に変換する
   磁電変換手段と、 この磁電変換手段からの電気信号により前記磁気ヘッド
   の位置・速度を検出して位置決めを行なう制御手段と、 を具備したことを特徴とする磁気ヘッド位置決め装置。
2. （２）情報の記録・再生を行なう磁気ヘッドを移送する
   キャリッジと、 所定の着磁ピッチで相反する極性が交互に着磁された磁
   気スケールと、 この磁気スケールの着磁面に対向してそれぞれが所定の
   位相差を有するように配設され、前記キャリッジの移動
   に伴う前記磁気スケールとの相対運動による磁界の変化
   を電気信号に変換する複数の磁電変換器から成る磁電変
   換モジュールと、この磁電変換モジュールからの電気信
   号により前記磁気ヘッドの位置・速度を検出して位置決
   めを行なう制御手段と、 を具備したことを特徴とする磁気ヘッド位置決め装置。