JPS63313377A - 磁気ヘッドの飛翔の高さの検出方法 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、磁気媒体が動作速度で移動しているとき、磁
気変換器、即ち磁気ヘッドが、磁気媒体−ヒを飛翔する
型の移動型磁気記憶装置に関する。

より詳細に言えば、本発明は、磁気媒体が動作速度か、
または、動作速度付近で移動しているとき、磁気媒体と
変換器の衝突の差し迫った前兆が、時間と共に悪化する
のを測定するために、記憶媒体上の変換器の飛翔高さの
相対的変化を測定するための方法及び装置に関する。

Ｂ、従来の技術及びその問題点 磁気ディスクは、長年にわたって、大容量のランダム・
アクセス記憶装置として使われてきた。

磁気ヘッドと呼ばれている１個、またはそれ以上の磁気
変換器は、記録面へデータを書込み、または記録面から
データを読取るためにディスクの磁気記録面に近接して
配列されている。スライダは１個、またはそれ以上の磁
気ヘッドを支持している。スライダは、ディスクが停止
している時には、記録面の方へヘッドを軽く押し付ける
ように偏倚されているが、ディスクの連動が動作速度に
達すると、空気ベアリングが発生して、それは、記録面
から所定の飛翔高さに磁気ヘッドを持ち上げる。

磁気デスクのトラックの幅と、磁気ヘッドの変換ギャッ
プとを狭くすることによって、ディスクの記憶容量を増
加させるにつれて、ヘッドは、充分な信号の強さを確保
するために、記録面に益々近づけねばならなくなった。

これは、以前に記録したデータを消滅させたり、または
記録面を損傷させる所謂「ヘッド衝突」の危険性を増大
させることになる。これらのヘッド衝突は、ヘッド及び
スライダが、移動する記録面を擦ったときに発生する。

磁気的読取り信号の振幅に対するヘッド／媒体の影響に
ついては、１９５１年１０月のベル・システム技術誌（
Ｔｈｅ　Ｂｅ１ｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
Ｊｏｕｒｎａｌ）の３０巻の１１４５頁乃至１１７３頁
に「磁気的に記録された信号の再生Ｊ（１”ｈｅＲｅｐ
ｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ
　Ｒｅｃｏｒｄｅｄ　Ｓｉｇｎａｌｓ）と題するウオー
ラス（Ｒ，Ｌ、Ｗａｌｌａｃｅ、　Ｊｒ、）の文献に記
載がある。この刊行物は、ヘッドとディスクの間隔を含
んで種々の記録パラメータについての読取り電圧の従属
性についての関係式であるウオーラスの数式を含んでい
る。

ヘッド／ディスクの間隔の変化を測定するために、読取
り信号エンベロープの変調について、１９８５年１２月
のカリフォルニヤ大学の磁気記録研究センター（Ｃｅｎ
ｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｃｏｒｄｉｎ
ｇＲｅｓｅａｒｃｈ）のテクニカル・リポート１１号の
「磁気ディスク・ファイルのヘッド／ディスク間隔の変
動を測定するために、読取り信号の変調を使うことＪ　
（Ｕｓｅ　ｏｆ　Ｒｅａｄｂａｃｋ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｍ
ｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｔ。

Ｍｅａｓｕｒｅ　ｌ１ｅａｄ／ｄｉｓｋ　Ｓｐａｃｉｎ
ｇ　Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ　ｉｎＭａｇｎｅｔｉｃ　Ｄ
ｉｓｋ　Ｆｉｌｅｓ）と題するシ（Ｓｈ　ｉ　）等によ
る文献に記載がある。読取り信号変調技術は、ヘッドと
ディスク間隔の変動、及びディスクの変動が動作ディス
ク・ファイルのディスクに、直接の衝突を実験的に発生
させて、間隔の変動と、ディスクの変動とを同時に測定
するために、レーザ・ドツプラー°バイブロメータ（ｌ
ａｓｅｒ−ｄｏｐｐ　１ｅｒｖ　ｉｂｒｏｍｅｔｅｒ）
を用いている。この装置は、磁気ディスク・ファイルの
研究開発に対する研究用のツールとしては有用であるが
、ディスク・ファイルそれ自身は、レーザ・ドツプラー
・バイブロメータを適用するために、変更を施さねばな
らず、またその装置は非常に高価である。

１９８１年７月のＩ　ＥＥＥの磁気に関する会報ＭＡＧ
−１７の第４号の１３７２頁乃至１３７５頁のモーリス
（Ｍｏｒｒ　ｉｓ）等による「トラック外れのデータの
処理に関する飛翔高の変動の影響」（Ｅｆｆｅｃｔ　ｏ
ｆ　Ｆｌｙｉｎｇ　Ｈｅｉｇｈｔ　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ
　ｏｎＯｆｆｔｒａｃｋ　Ｄａｔａ　ｌｌａｎｄｌｉｎ
ｇ）と題する文献は、磁気ヘッド読取り信号の変調によ
って飛翔高さの変動を推測し、且つトラック外れのデー
タ処理能力に対して飛翔高を相間させている。

１９６９年５月の１８Ｍテクニカル・ディスクロジャ・
ブレテン１１巻１２号の１６５頁の「へラドの飛翔高の
監視Ｊ　（ｔｒｅａｄ　Ｆｌｉｇｈｔ　ｌｌｅｉ３ｈｔ
Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　）と題する文献は、ヘッドとデ
ィスクの間隔の変動を測定するために、読取り信号エン
ベロープの変調を使った装置ｔ−開示している。そこに
記載されている制御ファクターは、連続して修正された
読取り信号の振幅、即ち以前に検出した読取り信号レベ
ルの動的な平均振幅に対して、瞬間的に検出した読取り
信号レベルを比較することを基本としている。従って、
本発明者等が発見したように、ヘッドの飛翔高の劣化は
、通常、ヘッド衝突が起きる前に、徐々に生ずるので、
これは、ヘッド衝突が、差し迫っていることを示す信号
ではない。

１９８６年に出願された米国特許出願第０６／８９７１
８０号は、ヘッドと記録面との間の空隙を測定する方法
と装置を開示している。この技術は、通常の動作速度で
飛翔する第１の飛翔高さでの読取り信号と、その後ディ
スクの速度を減速して、はぼ飛翔高がゼロになったとき
の読取り信号との２つの周期的に恩知される読屯り信号
を必要とする。これらの信号は、第１の飛翔高が、差し
迫ったヘッド衝突を表わす程度に低下しているか否かを
計算するためのアルゴリズムに使われる。

この装置の動作は、満足する結果を生ずるが、データの
読取り及び書込みが、周期的なディスク速度の減少によ
り、相当の干渉を受ける。

従って、磁気ヘッドと磁気媒体との接触を予測するため
に、（ａ）ディスクの速度を減少することなく、ヘッド
の衝突が差し迫っていることを、信頼性を以て、動的で
周期的に表示することと、（ｂ）周囲の試態の変化によ
って、夫々の信号間隔が、広がった時間間隔として感知
されるようなすべてのエラーを除去するための信号は、
その時々で読取った信号人力ｔ′基本とすることと、（
ｃ）振幅が測定される特定の時点の読取り信号を基本と
するのではなく、書き重ねた信号を基本とすることとを
含む自己診断方法及び装置が望まれている。

Ｃ９問題点を解決するための手段 本発明は、磁気変換器の飛翔高さが、許容しうる所定の
値よりも低下したために、回転磁気記録媒体に対して、
磁気変換器の差し迫った衝突の前兆を感知するための方
法及び装置を提供する。本明細書の「飛翔高さ」と云う
術語は、記録媒体の露出面」−の変換器の高さを意味す
るものである。

本明細書で周波数ｒ　またはｆｈが使われるとき、それ
は、記録媒体上で毎秒２ｆ　回または２ｆｈ回の反転磁
界があることを意味する。

本発明の実施例に従った方法、及び装置は、記録媒体上
の所定の専用トラックの上に周波数ｒ１で且つ所定の振
幅の１つの信号を書込み、次に、同じ周波数ｒ１で上記
の１つの信号を読出し、そして、そのスペクトラム振幅
を記憶する。次に、その専用トラックは、上記の所定の
振幅を持ち、より高い周波数ｆｈの他の信号で書き重ね
（ｏｖｅｒｗｒｉｔｔｅｎ　）られ、次に、上記の書き
重ねの後に残った上記の１つの信号の成分が読取られて
、そのスペクトル振幅が記憶される。書き重ね前に読取
られた上記１つの信号のスペクトル振幅と、書き重ね後
に読取られた上記残留成分との比率が計算され、そして
、飛翔高さが許容値以下であることをその比率が表示し
た時、所定の制御動作を開始するのにその比率が使われ
る。

本発明の他の実施例の方法及び装置は、記録媒体の専用
トラック上に周波数ｒ１で１つの信号を書込み、次に、
より高い周波数ｒｈの他の信号で書き重ねることを含ん
でいる。この専用トラックからの続出し信号は、ｆｌの
書込みに続いて検出され、且つｆ　の書き重ねに続いて
検出される。ｆｌの書り 込みに続く読出し信号の振幅に対する、ｆｈの書き重ね
に続く読出し信号の振幅の比率が計算され、そして、飛
翔高さが許容値以下であることを、その比率が表示した
時に、所定の制御動作を開始するために、その比率が使
われる。

従って、両方の実施例とも、信号の書き重ねの効果を表
わすその時々で行われる読出しの測定値に基づいている
。

これらの方法は、エポキシ樹脂ベースのディスクでも、
薄膜ディスクでも、あらゆる回転式の記録媒体に使用す
ることが出来る。

Ｅ、実施例 先ず、第１図及び第２図を参照して、本発明の第１の実
施例を以下に説明する。

第１図に模式的に示されたように、本発明に従った装置
は、夫々の前置増幅器Ｚａ乃至Ｚｄに接続された複数個
の磁気変換器、即ちヘッド１ａ乃至１ｄと、マトリック
ス・カード４への接続線３ａ乃至３ｂとを含んでいる。

カード４は、通常の回転式記録媒体（図示せず）へデー
タを書込み、またはそれからデータを読取るための手段
が設けられており、その手段は自動利得制御増幅器及び
検出回路を含んでいる。

従って、上述の装置は例えば、１８Ｍ３３８０型直接ア
クセス記憶装置のような複数ヘッドのディスク・ファイ
ルに使われている通常のものである。

本発明に従って、接続線３ａ乃至３ｄの分岐線は、マル
チプレクサ５、バンドパス・フィルタ／検出器６及びア
ナログ／デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）７を経てデジ
タル制御装置８に接続されている。デジタル制御装置８
は、マイクロプロセッサ９及び読取専用メモリ（ＲＯＭ
）１０を含んでいる。

マイクロプロセッサ９は、例えばインテル社で販売され
ているモデル８０２８６のようなマイクロプロセッサで
あってよい。このマイクロプロセッサは、レジスタＲ１
及びＲ２を含んで、複数個のレジスタを備えている。

ｒＬＯＭｌｏは、２つの部分、１０ａ及び１０ｂを含ん
でいる０部分１０ａは、周波数ｆ１及びｒｈにおける信
号のスペクトル振幅のデジタル値に関するプログラム・
インストラクションと、記録媒体の所定のテスト・トラ
ックがアクセスされた時、何なすべきかについてのイン
ストラクションとを含んでいる。部分１０ｂは、記録媒
体が一定の通常の動作速度で回転している時に、変換器
を種々の以知の高さで飛翔させて、それらの種々の飛翔
高さで測定された書き重ね信号の変調比率に対応する一
連の数値を含む検索表（ルックアップ・テーブル）を構
成している。

動作について説明すると、説明の冗長を避けるために、
磁気記録媒体は、一定速度で回転しており、且つ特定の
変換器、例えばヘッド１ｂの飛翔高さの状態が測定され
るものと仮定する。予め決められたインストラクション
に従って、例えば夏１３Ｍ３８８０型のような制御装置
１１は通常の動作に周期的に割込みをかけ、そして記録
媒体上の予め設けられた専用テスト・トラック上にその
変換器１ｂを位置付けるように、制御装置１１から制御
管理装置１２に信号が送られる。次に、制御管理装置１
２は、接続線１３を介して、以下に述べる順序で、テス
ト・トラック上に信号を書込み、次いでそれらの信号を
読取るようにマトリックス・カード４の回路を命令する
。所定の振幅の１つの信号が、マトリックス・カード４
によって、周波数ｒ１で書込まれ、次いで、読取られる
。マトリックス・カード４の回路は、分岐接続線３ｂを
通り、マルチプレクサ５及びフィルタ／検出器６を介し
て、この読取り信号を転送させるように、マルチプレク
サ５を条件付け、そしてＤＡＣ７によって変換した上、
マイクロプロセッサ９のレジスタＲ１にそのスペクトル
振幅を記憶させる。次に、テスト・トラックは、より高
い周波数「５の他の信号で、直ちに書き重ねられ、更に
、この書き重ね後に残った周波数ｒ１の上記の１つの信
号の成分が、読屯られ、そして、３ｂ、５．６及び７を
通って、そのスペクトル振幅がレジスタＲ２の中に記憶
される。次に、マイクロプロセッサ９は、レジスタＲ１
及びＲ２に記憶されている、書き重ね前、及び書き重ね
後の上記の１つの信号のスペクトル振幅の比を計算し、
そしてこの比を検索表１０中の数値と比較する。次に、
マイクロプロセッサ９は、その比が所定の値（第２図の
Ｘ印を参照）より上か、またはより下かに従って、ＯＫ
１０　Ｋ接続線１４を通して信号を制御検出器１２に送
る。上記のＸ印の値になると、ヘッド衝突が差し迫って
いることが検知される。これは、接続線１４のＯＫ音信
号よって知らされる。この線上の信号に応答して、制御
管理装置１２は、例えば、上記の選択された変換器１ｂ
によってアクセスされた媒体かトを行うために、前以て
指定された専用テスト・トラック上に、テスト用に選ば
れた変換器、例えば１ｂによって、周波数ｒ１の１つの
信号が、書込まれる。次に、上記の１つの信号は、より
高い周波数「５の他の信号で書き重ねられる。この書き
重ねの後、周波数ｒ１の残留信号がマルチプレクサ５、
フィルタ／検出器６ａ及びＡＤＣ７ａを介して読出され
て、その振幅がレジスタＲ１の中に記憶される０次に、
周波数ｆｈの信号が、５．６ｂ及び７ｂを介して読出さ
れて、その振幅はレジスタＩＮ２の中に記憶される。次
に、マイクロプロセッサ９は、Ｒ１に記憶された振幅と
、Ｒ２に記憶された振幅との比を計算した後、検索表１
０ｂ′中の重ね書き振幅値と比較する。前と同様に、比
較値が、飛翔高さが許容値よりｔ低いことを表わす成る
値Ｘ′（第４図参照）を越えたならば、所望の制御動作
を開始するために、接続線１４上のＯＫ音信号制御管理
装置に送られる。

上述した２つの実施例のいずれのテスト動作でも、記録
媒体の４回転以内で完了することが出来らデータの転送
を開始させるとか、変換器アレーによりアクセスされる
全ての記録媒体の動作を停止させるとかの所定の制御動
作を行うように、制御装置１１に信号を送る。

次に、第３図及び第４図を参照して、本発明の第２の実
施例を以下に説明する。

この実施例は、第１図の実施例と同様に、差し迫った変
換器衝突を表示するために、書き重ねの効果の測定法を
使用する。第３図の実施例の回路が第１図の実施例と僅
かに相異するのは、第１図の回路が１つのフィルタ／検
出器６と、１つのＡＤＣ７ｔ″持っているのに反して、
第３図の回路は、２つのバンドパス・フィルタ／検出器
６ａ及び６ｂと、２つのＡＤＣ７ａ及び７ｂとで構成さ
れていることである。

レジスタＲ１は、周波数ｆｈで書き重ねられた後、読取
られたときの周波数ｆ１のスペクトル振幅を記憶するの
に対して、レジスタＲ２は、周波数ｒｈで書き重ねられ
た信号のスペクトル振幅を記憶する。

動作について説明すると、飛翔高さの変動テスることは
注意を喚起する必要がある。本発明の実施例の方法は、
テスト・トラックとして記録面毎に１つの専用トラック
を必要とするけれども、スループットの能力に対する影
響は、最小限のものである（恐らく０．１％よりも低い
程度である）。

このスルーブツトの減少は、変換器衝突が、本文１ｖ１
の自己診断技術によって、回避出来る効果からみれば、
殆ど無視出来るものである。

更に、図示されているように、読取り信号が、利得圧縮
回路、または自動利得制御回路を通る前に、前置増幅器
２ａ乃至２ｄからの読出し信号をアクセスする（アクセ
スしなければならない）ことは注意を払う必要がある。

必要な信号は、１８Ｍ３３８０デイスク・ファイルに使
われているマトリックス・カード４に既に存在し利用出
来るものである。必要に応じて、両方の実施例に必要な
回路装置（参照数字５．６．７及び８）は、マトリック
ス・カード４に編入することが出来る。制御管理装置１
２は、現用の１８Ｍ３３８０に用いられているものが好
ましいが、自己診断テストな周期的に遂行するように、
他の装置を変更することが出来る０周波数ｆ１対ｒｈの
比率は、使用される特定の記憶装置に使われている周波
数の比率に密接にマツチしていることが望ましく、１８
Ｍディスク・ファイルの場合は、はぼ２．６６６である
。何れにせよ、この比率は共振現象を避けるために、整
数であってはならない。

更に、既に明らかなように、テスト動作は、何時でも遂
行することが出来、例えば、所定の公称飛翔高さよりも
低く飛翔している変換器のスライダを検査、または取替
えるために、工場から製品を出荷する前に行うことが出
来るし、または、ユーザの施設で定期的に行うことが出
来る。

Ｆ０発明の効果 本発明は、磁気ヘッドと磁気ディスクの衝突を回避する
ために、磁気ディスクの回転速度を変更することなく、
動的で、信頼性ある自己診断を与えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の装置の回路図、第２図は
書き重ね変調比対変換器の飛翔高さとをプロットしたグ
ラフ、第３図は本発明の第２の実施例の装置の回路図、
第４図は書き重ね振幅比対変換器の飛翔高さとをプロッ
トしたグラフである。 １ａ乃至１ｄ・・・・磁気変換器１．４・・・・マトリ
ックス・カード、５・・・・マルチプレクサ、６・・・
・フィルタ／検出器、７・・・・アナログ／デジタル変
換器、８・・・・デジタル制御装置、１０・・・・読取
専用メモリ、９・・・・マイクロプロセッサ、１２・・
・・制御管理装置、１１・・・・制御装置。 出　願　人　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズ・コーポレーション 代　理　人　　弁理士　　岡　　１）　次　　生（外１
名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転磁気記録媒体上を飛翔する磁気ヘッドの高さが所定
   値よりも低くなつたことを検出する方法において、 上記回転磁気記録媒体の予定の領域に、予定の振幅で且
   つ周波数ｆ＿１で第１の信号を書込み、周波数ｆ＿１で
   上記第１の信号を読取りそのスペクトル振幅を記憶し、 上記予定の領域に上記予定の振幅で且つ上記周波数ｆ＿
   １よりも高い周波数ｆ＿ｎで第２の信号を重ねて書込み
   、 該重ねて書込んだ後に残つている上記第１の信号の成分
   を読取りそのスペクトル振幅を記憶し、上記重ね書きの
   前に読取つた上記第１の信号のスペクトル振幅及び上記
   重ね書き後に読取つた上記第１の信号の残りの成分のス
   ペクトル振幅の比を計算し、 該比の値を監視することを含む上記検出方法。