(57)【要約】【課題】記録再生素子の微小クリアランスを高精度に維持する。【解決手段】本発明の一実施形態において、ヘッド・スライダ１は、磁気ディスク２と接触する接触パッド１８を有している。ヘッド・スライダは接触パッドを磁気ディスクと接触させながら、データの記録及び／もしくは再生を行う。ヘッド・スライダは、記録再生素子用のヒータ素子１５の他、接触パッド用のヒータ素子１７を有している。記録及び／もしくは再生のために必要なときにヒータ素子１７にパワーを供給して、磁気ディスクに接触するまで接触パッドを突出させる。ＨＤＤは、接触パッドを磁気ディスクに接触させながら、ヒータ素子１５により記録再生素子のクリアランスを制御する。【選択図】図１
2010129157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクにユーザ・データを記録再生する記録再生素子と、第１ヒータ素子と、接触パッドと、第２ヒータ素子と、を有するヘッド・スライダと、
前記ヘッド・スライダを支持し、そのヘッド・スライダを移動する移動機構と、
前記第２ヒータ素子を制御することで前記接触パッドとディスクとの間の接触を制御し、前記接触パッドが前記ディスクに接触した状態において、前記第１ヒータ素子により前記記録再生素子と前記ディスクとの間のクリアランスを制御する、コントローラと、
を有するディスク・ドライブ。
【請求項２】
前記コントローラは、前記記録再生素子によるユーザ・データの非処理時、前記接触パッドを前記ディスクから離間させておく、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項３】
前記コントローラは、前記記録再生素子によるユーザ・データの再生において前記接触パッドを前記ディスクから離間させておく、
請求項２に記載のディスク・ドライブ。
【請求項４】
前記コントローラは、前記接触パッドと前記ディスクとの接触を検知した後、前記第１ヒータ素子による前記クリアランス制御を行う、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項５】
前記コントローラは、前記接触パッドが前記ディスクに接触している状態における前記クリアランスの測定結果に応じて、前記クリアランスを制御する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項６】
前記コントーラは、
前記接触パッドが前記ディスクに接触しているときの前記第２ヒータ素子のヒータ・パワーＰｃｃと、設定されているデータとから前記第１ヒータ素子のヒータ・パワーＰｅを決定し、
前記ヒータ・パワーＰｅが規定範囲内にあるとき、そのヒータ・パワーＰｅにおいて前記記録素子によるアクセスを行い、
前記ヒータ・パワーＰｅが前記規定外にあるとき、前記第１ヒータ素子のヒータ・パワーを再設定する、
請求項５に記載のディスク・ドライブ。
【請求項７】
前記コントーラは、
前記接触パッドが前記ディスクに接触している状態で、前記クリアランスを測定し、
前記記録素子によるアクセスにおいて、前記測定したクリアランスと基準値との間の差に応じて前記クリランスを制御する、
請求項５に記載のディスク・ドライブ。
【請求項８】
スライダと、そのスライダ上に形成されている薄膜ヘッド部と、を有するヘッド・スライダであって、前記薄膜ヘッド部は、
ディスクにユーザ・データを記録再生する記録再生素子と、
前記薄膜ヘッド部の浮上面に形成されている接触パッドと、
前記接触パッドよりも前記記録再生素子の近くに配置されている第１ヒータ素子と、
前記記録再生素子よりも前記接触パッドの近くに配置されている第２ヒータ素子と、
を有するヘッド・スライダ。
【請求項９】
前記薄膜ヘッド部は、一つのみの接触パッドを有し、
前記薄膜ヘッド部の積層方向において見た場合に前記接触パッドと前記記録再生素子の少なくとも一部が重なるように、前記記録再生素子と前記接触パッドとは、前記積層方向において並んで形成されている、
請求項８に記載のヘッド・スライダ。
【請求項１０】
前記接触パッド部は、前記記録再生素子のリーディング側に形成されている、
請求項９に記載のヘッド・スライダ。
【請求項１１】
前記第２ヒータ素子と前記記録再生素子との間に溝が形成されている、
請求項８に記載のヘッド・スライダ。
【請求項１２】
前記接触パッドの前記ディスクとの接触面はカーボンで形成されている、
請求項８に記載のヘッド・スライダ。
【請求項１３】
ヘッド・スライダをターゲット・トラックに移動し、
前記ターゲット・トラックにおいて、
前記ヘッド・スライダの第２ヒータ素子を制御することで、接触パッドとディスクとの間の接触を制御し、
前記接触パッドが前記ディスクに接触した状態において、第１ヒータ素子により記録再生素子と前記ディスクとの間のクリアランスを制御する、
記録再生素子のクリアランス制御方法。
【請求項１４】
前記記録再生素子によるユーザ・データの非処理時、前記接触パッドを前記ディスクから離間させておく、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記記録再生素子によるユーザ・データの再生において前記接触パッドを前記ディスクから離間させておく、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記接触パッドと前記ディスクとの接触を検知した後、前記第１ヒータ素子による前記クリアランス制御を行う、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記接触パッドが前記ディスクに接触している状態における前記クリアランスの測定結果に応じて、前記クリアランスを制御する、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記接触パッドが前記ディスクに接触しているときの前記第２ヒータ素子のヒータ・パワーＰｃｃと、設定されているデータとから前記第１ヒータ素子のヒータ・パワーＰｅを決定し、
前記ヒータ・パワーＰｅが規定範囲内にあるとき、そのヒータ・パワーＰｅにおいて前記記録素子によるアクセスを行い、
前記ヒータ・パワーＰｅが前記規定外にあるとき、前記第１ヒータ素子のヒータ・パワーを再設定する、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記接触パッドが前記ディスクに接触している状態で、前記クリアランスを測定し、
前記記録素子によるアクセスにおいて、前記測定したクリアランスと基準値との間の差に応じて前記クリランスを制御する、
請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスク・ドライブ及びヘッド・スライダに関し、特に、ヘッド・スライダをディスクに接触させてデータの記録及び／もしくは再生を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク・ドライブとして、光ディスク、光磁気ディスク、あるいはフレキシブル磁気ディスクなどの様々な態様のディスクを使用する装置が知られているが、その中で、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータの記憶装置として広く普及し、現在のコンピュータ・システムにおいて欠かすことができない記憶装置の一つとなっている。さらに、コンピュータにとどまらず、動画像記録再生装置、カーナビゲーション・システムあるいは携帯電話など、ＨＤＤの用途はその優れた特性により益々拡大している。
【０００３】
ＨＤＤで使用される磁気ディスクは、同心円状に形成された複数のデータ・トラックとサーボ・トラックとを有している。各サーボ・トラックはアドレス情報を有する複数のサーボ・データから構成される。また、各データ・トラックには、ユーザ・データを含む複数のデータ・セクタが記録されている。円周方向に離間するサーボ・データの間に、データ・セクタが記録されている。揺動するアクチュエータに支持されたヘッド・スライダの記録再生素子が、サーボ・データのアドレス情報に従って所望のデータ・セクタにアクセスすることによって、データ・セクタへのデータ書き込み及びデータ・セクタからのデータ読み出しを行うことができる。
【０００４】
磁気ディスクの記録密度を向上には、磁気ディスク上を浮上する記録再生素子と磁気ディスクとの間のクリアランス及びその変化を小さくすることが重要である。このため、クリアランスを調整するいくつかの機構が提案されている。そのうちの一つは、ヘッド・スライダにヒータを備え、そのヒータで記録再生素子及びその周囲を加熱することよってクリアランスを調整する。本明細書において、これをＴＦＣ（Thermal Fly-height Control）と呼ぶ。ＴＦＣは、ヒータに電流を供給して発熱させ、熱膨張によって記録再生素子を突出させる。これによって、磁気ディスクと記録再生素子との間のクリアランスを小さくする。
【０００５】
クリアランスは、温度変化に応じて変化するほか、気圧（高度）の変化に応じて変化する。より正確なクリアランス調整のためには、温度変化や気圧変化に応じてクリアランスを調整することが好ましい。気圧の低下により記録再生素子と磁気ディスクとの間のクリアランスも減少する。従って、ＨＤＤは、気圧低下（高度上昇）に従い、もし気圧変化がなかったならばクリアランスが増加するようにクリアランス調整機構を制御し、クリアランスを概略一定に保つ。
【０００６】
ＴＦＣにより、スライダの浮上高が高くてもヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスを小さくすることができ、記録再生特性を大きく改善することができる。しかし、磁気ディスクの記録密度の増加に従い、クリアランスを小さくすることが必要となる。記録密度の増加への要求は高く、近い将来において、記録再生素子と磁気ディスクとの間のクリランスは１ｎｍ未満となることが予想される。
【０００７】
しかし、記録再生素子と磁気ディスクとの間のコンマ数ナノ・メートルのクリアランスを維持することは極めて難しい。上述のように、ＴＦＣは、温度や気圧という環境条件に応じてヒータ・パワーを調整するが、その制御におけるバラツキを完全になくすことはできない。また、スライダ浮上高を常に一定に維持することは困難であり、そのわずかな上下の振動は、コンマ数ナノ・メートルのクリアランスに大きな影響を及ぼす。
【０００８】
記録再生素子と磁気ディスクとの間のクリアランスを一定に保つ技術として、接触型のヘッド・スライダがこれまでに研究されている（例えば、特許文献１を参照）。ヘッド・スライダは磁気ディスクと接触する接触パッドを有している。この接触パッドと磁気ディスクとが接触している状態で記録再生を行うことで、一定の小さいクリアランスを維持したまま、記録再生を行うことができる。
【特許文献１】特開２００７−１４１３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、このような接触記録においては、いくつかの問題が存在する。一つは、ヘッド・スライダの上下方向及び左右方向における振動である。接触パッドと磁気ディスクとの間の接触状態が所望の状態にない場合、ヘッド・スライダがディスク半径方向あるいは上下方向に振動する。従って。接触パッドの磁気ディスクへの接触力を所定範囲に維持することが重要である。
【００１０】
他の問題は、記録再生素子の破損である。記録再生素子と磁気ディスクとの間のクリアランスを小さくするために記録再生素子（あるいはその近傍）を磁気ディスクに接触させる場合、摩擦応力による記録再生素子の破損の可能性がある。従って、記録再生素子とは異なる位置に専用の接触パッドを設け、その接触パッドと磁気ディスクとを接触させることでクリアランスを一定に保つことが好ましい。しかし、磁気ディスクと接触する接触パッドは、時間の経過と共に摩耗する。接触パッドの高さにより記録再生素子のクリアランスが規定される場合、接触パッドの摩耗によりそのクリアランスが変化する。
【００１１】
従って、ヘッド・スライダを磁気ディスクに接触した状態で記録及び／もしくは再生を行うＨＤＤにおいて、ヘッド・スライダの接触パッドと磁気ディスクとの間の接触状態を制御することができると共に、記録再生素子の微小クリアランスを高精度に制御することができる技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様のディスク・ドライブは、ディスクにユーザ・データを記録再生する記録再生素子と、第１ヒータ素子と、接触パッドと、第２ヒータ素子と、を有するヘッド・スライダと、前記ヘッド・スライダを支持し、そのヘッド・スライダを移動する移動機構と、前記第２ヒータ素子を制御することで前記接触パッドとディスクとの間の接触を制御し、前記接触パッドが前記ディスクに接触した状態において、前記第１ヒータ素子により前記記録再生素子と前記ディスクとの間のクリアランスを制御する、コントローラとを有する。接触パッドを制御する第２ヒータ素子と記録素子のクリアランスを制御する第１ヒータ素子とを制御することで、ディスクと記録再生素子の間の微小クリアランスを高精度に維持することができる。
【００１３】
前記コントローラは、前記記録再生素子によるユーザ・データの非処理時、前記接触パッドを前記ディスクから離間させておくことが好ましい。さらに、好ましい例において、前記コントローラは、前記記録再生素子によるユーザ・データの再生において前記接触パッドを前記ディスクから離間させておく。これらにより、接触パッドの磨耗を低減することができる。
前記コントローラは、前記接触パッドと前記ディスクとの接触を検知した後、前記第１ヒータ素子による前記クリアランス制御を行うことが好ましい。これにより、より信頼性が高く正確なクリアランス制御を行うことができる。
【００１４】
前記コントローラは、前記接触パッドが前記ディスクに接触している状態における前記クリアランスの測定結果に応じて、前記クリアランスを制御することが好ましい。これにより、より正確なクリアランス制御を行うことができる。さらに好ましい構成において、前記コントーラは、前記接触パッドが前記ディスクに接触しているときの前記第２ヒータ素子のヒータ・パワーＰｃｃと、設定されているデータとから前記第１ヒータ素子のヒータ・パワーＰｅを決定し、前記ヒータ・パワーＰｅが規定範囲内にあるとき、そのヒータ・パワーＰｅにおいて前記記録素子によるアクセスを行い、前記ヒータ・パワーＰｅが前記規定外にあるとき、前記第１ヒータ素子のヒータ・パワーを再設定する。これにより、効率的な処理で正確なクリアランス制御を行うことができる。
あるいは、前記コントーラは、前記接触パッドが前記ディスクに接触している状態で、前記クリアランスを測定し、前記記録素子によるアクセスにおいて、前記測定したクリアランスと基準値との間の差に応じて前記クリランスを制御する。これにより、効率的にクリアランス制御を行うことができる。
【００１５】
本発明の他の態様は、スライダと、そのスライダ上に形成されている薄膜ヘッド部と、を有するヘッド・スライダである。前記薄膜ヘッド部は、ディスクにユーザ・データを記録再生する記録再生素子と、前記薄膜ヘッド部の浮上面に形成されている接触パッドと、前記接触パッドよりも前記記録再生素子の近くに配置されている第１ヒータ素子と、前記記録再生素子よりも前記接触パッドの近くに配置されている第２ヒータ素子とを有する。接触パッドを制御する第２ヒータ素子と記録素子のクリアランスを制御する第１ヒータ素子とを有することで、ディスクと記録再生素子の間の微小クリアランスを高精度に維持することができる。
【００１６】
好ましくは、前記薄膜ヘッド部は、一つのみの接触パッドを有し、前記薄膜ヘッド部の積層方向において見た場合に前記接触パッドと前記記録再生素子の少なくとも一部が重なるように、前記記録再生素子と前記接触パッドとは、前記積層方向において並んで形成されている。これにより、よりシンプルな接触パッド制御により正確なクリアランス制御を行うことができる。
【００１７】
好ましい例において、前記接触パッド部は、前記記録再生素子のリーディング側に形成されている。これにより、摩擦熱により記録をアシストすることができる。前記第２ヒータ素子と前記記録再生素子との間に溝が形成されていることが好ましい。これにより、第２ヒータ素子による記録再生素子のクリアランスへの影響を低減することができる。前記接触パッドの前記ディスクとの接触面はカーボンで形成されていることが好ましい。これにより、悪質な磨耗粉の発生を抑制することができる。
【００１８】
本発明の他の態様は、記録再生素子のクリアランス制御方法である。この方法は、ヘッド・スライダをターゲット・トラックに移動する。前記ターゲット・トラックにおいて前記ヘッド・スライダの第２ヒータ素子を制御することで、接触パッドとディスクとの間の接触を制御する。前記接触パッドが前記ディスクに接触した状態において、第１ヒータ素子により記録再生素子と前記ディスクとの間のクリアランスを制御する。接触パッドを制御する第２ヒータ素子と記録素子のクリアランスを制御する第１ヒータ素子とを制御することで、ディスクと記録再生素子の間の微小クリアランスを高精度に維持することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ディスクと記録再生素子の間の微小クリアランスを高精度に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明を適用した実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。以下においては、ディスク・ドライブの例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）を例として、本発明の実施形態を説明する。
【００２１】
本形態のＨＤＤは、スライダ上のヒータ素子により、記録再生素子と磁気ディスクとの間のクリアランスを調整する。本明細書において、ヘッド・スライダ上のヒータ素子からの熱により記録再生素子の突出を制御することによるクリアランス制御をＴＦＣ（Thermal Fly height Control）と呼ぶ。スライダ上のヒータからの熱量の変化によって記録再生素子及びその周囲の熱膨張が変化し、クリアランスを調整することができる。
【００２２】
本形態のＨＤＤは、ヘッド・スライダと磁気ディスクとを接触させた状態で記録及び／もしくは再生を行う。ヘッド・スライダは、磁気ディスクと接触する接触パッドを有している。ヘッド・スライダは接触パッドを磁気ディスクと接触させながら、データの記録及び／もしくは再生を行う。本形態の特徴として、ヘッド・スライダは、ＴＦＣ用のヒータ素子とは別に、接触パッド用のヒータ素子を有している。接触パッドはヒータ素子からの熱により膨張する。好ましい構成において、記録再生素子が記録再生を行わない通常の状態においては、ヘッド・スライダは磁気ディスク表面から離れて浮上しており、接触パッドは磁気ディスクとは接触していない。
【００２３】
ＨＤＤは、記録及び／もしくは再生のために必要なときに接触パッド用ヒータ素子にパワーを供給して発熱させ、磁気ディスクに接触するまで接触パッドを突出させる。ＨＤＤは、接触パッドを磁気ディスクに接触させながら、ＴＦＣにより記録再生素子のクリアランスを制御する。磁気ディスクに接触している接触パッドを基準としてＴＦＣを行うことで、環境に応じた制御におけるバラツキの影響を受けることなく、高精度に微細なクリアランス制御を行うことができる。
【００２４】
また、接触パッド用ヒータ素子により接触パッドを突出させることにより接触パッドと磁気ディスクと接触させることで、接触パッドと磁気ディスクとの間の接触状態を望ましい状態に制御することができる。さらに、磁気ディスクとの接触により接触パッドが摩耗しても、その摩耗に応じて接触パッドの突出量を制御することで、常に磁気ディスクとの所望の接触状態を維持することできる。
【００２５】
図１（ａ）、（ｂ）は、本形態のヘッド・スライダ１を模式的に示す図である。図１（ａ）は通常状態におけるヘッド・スライダ１であり、図１（ｂ）は、記録再生を行うときの状態を示している。ヘッド・スライダ１は、磁気ディスク２上を浮上するスライダ１２と、スライダ１２に形成されている薄膜ヘッド部１０とを有している。図１の構成例において、ヘッド・スライダ１は、右側から左側にスライドし、薄膜ヘッド部１０はスライダ１２のトレーリング端に形成されている。薄膜ヘッド部１０は、接触パッド１８を磁気ディスク２に対向する面に有している。薄膜ヘッド部１０は、再生素子１１と記録素子１３とを有している。以下において、再生素子１１と記録素子１３と合わせて記録再生素子と呼ぶ。
【００２６】
本形態の特徴として、薄膜ヘッド部１０は、二つのヒータ素子１５、１７を有している。ヒータ素子１５はＴＦＣ用のヒータ素子であり、その熱によって再生素子１１と記録素子１３及びその周囲が膨張し、それら素子と磁気ディスク２との間のクリアランスを調整する。ヒータ素子１７は、接触パッド用のヒータ素子であり、その熱によって接触パッド１８が磁気ディスク２に向かって突出する。接触パッド用ヒータ素子１７の熱により、接触パッド１８の突出量を調整することができ、記録再生において接触パッド１８を磁気ディスク２に接触させる。
【００２７】
図１に示すように、好ましい態様において、ヘッド・スライダ１は、ユーザ・データの記録再生において接触パッド１８を磁気ディスク２に接触させ（図１（ｂ））、シーク時あるいはフォロイングにおいてユーザ・データの記録再生を行っていない間、接触パッド１８を磁気ディスク２から離す（図１（ａ））。このように、必要ではないときに接触パッド１８を磁気ディスク２から離すことで、接触パッド１８の摩耗を低減することができる。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、ヘッド・スライダ１は、ユーザ・データの記録再生において、ヒータ素子１５を発熱させて、記録再生素子のクリアランスを小さくする。記録再生において接触パッド１８が磁気ディスク２に接触しているため、ヒータ素子１５を使用したＴＦＣにより、微小クリアランスを高精度に調整することができる。なお、図１（ａ）に示す通常状態の例において、ヒータ素子１５の発熱がなく、再生素子１１と記録素子１３とは突出していないが、サーボ・データを読みだすため、ユーザ・データの記録再生を行っていないときも、ＴＦＣにより再生素子１１のクリアランスを制御してもよい。
【００２９】
このように、二つのヒータ素子１５、１７を有するヘッド・スライダ１の制御は、ＨＤＤに実装されている制御回路が行う。本形態のヘッド・スライダ１の制御について詳細に説明を行う前に、ＨＤＤの全体構成を説明する。図１は、ＨＤＤ１００の全体構成を模式的に示すブロック図である。ＨＤＤ１００は、エンクロージャ内に、データを記憶するディスクである磁気ディスク２を有している。スピンドル・モータ（ＳＰＭ）１０４は、磁気ディスク２を所定の角速度で回転する。磁気ディスク２の各記録面に対応して、磁気ディスク２にアクセスするヘッド・スライダ１が設けられている。
【００３０】
各ヘッド・スライダ１はアクチュエータ１０６の先端部に固定されている。アクチュエータ１０６はボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１０５に連結され、回動軸を中心に回動することによって、ヘッド・スライダ１を回転する磁気ディスク２上で（接触もしくは非接触）その半径方向に移動する。アクチュエータ１０６とＶＣＭ１０５とは、ヘッド・スライダ１の移動機構である。
【００３１】
エンクロージャの外側の回路基板上には、回路素子が実装されている。モータ・ドライバ・ユニット２０２は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３からの制御データに従って、ＳＰＭ１０４及びＶＣＭ１０５を駆動する。ＲＡＭ２０４は、リード・データ及びライト・データを一時的に格納するバッファとして機能する。エンクロージャ内のアーム電子回路（ＡＥ）１０３は、複数のヘッド・スライダ１の中から磁気ディスク２へのアクセスを行うヘッド・スライダ１を選択し、その再生信号を増幅してリード・ライト・チャネル（ＲＷチャネル）２０１に送る。また、ＲＷチャネル２０１からの記録信号を選択したヘッド・スライダ１に送る。ＡＥ１０３は、さらに、選択したヘッド・スライダ１のヒータ１５、１７へ電力を供給し、その電力量を調節する調節回路として機能する。
【００３２】
ＲＷチャネル２０１は、再生処理において、ＡＥ１０３から供給された再生信号からデータを抽出し、デコード処理を行う。読み出されるデータは、ユーザ・データとサーボ・データとを含む。デコード処理されたデータは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３に転送される。また、ＲＷチャネル２０１は、ライト処理において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３から与えられたライト・データをコード変調し、更にコード変調されたライト・データを記録信号に変換してＡＥ１０３に供給する。
【００３３】
コントローラの一例であるＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、記録再生処理制御、コマンド実行順序の管理、サーボ信号を使用したヘッド・スライダ１のポジショニング制御（サーボ制御）、ホスト５０１との間のインターフェース制御、ディフェクト管理、エラーが発生した場合のエラー対応処理など、データ処理に関する必要な処理及びＨＤＤ１００の全体制御を実行する。特に、本形態のＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ヘッド・スライダ１の二つのヒータ１５、１７を制御することで、記録再生のクリアランスを制御する。
【００３４】
次に、ユーザ・データの記録再生における、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３によるヘッド・スライダ１の制御方法について、図３のフローチャートを参照して説明する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ホスト５０１からライト・コマンドあるいはリード・コマンドを受信すると、そのコマンドが示すアドレスを有するデータ・トラックにヘッド・スライダ１を移動する（シーク：Ｓ１１）。シークにおいて、接続パッド１８は磁気ディスク表面から離間しており、接続パッド用ヒータ素子１７はＯＦＦ状態にある。
【００３５】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、再生素子１１が読み出したサーボ・データに従って、モータ・ドライバ・ユニット２０２に制御データを渡すことでＶＣＭ１０５を制御して、ヘッド・スライダ１（アクチュエータ１０６）をターゲットの位置へと移動する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、サーボ・データの読み出しのために、記録再生素子用のヒータ素子１５を制御して、再生素子１１（記録再生素子）のクリアランスを制御してもよい。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ＡＥ１３のレジスタに制御データをセットすることで、二つのヒータ素子１５、１７に供給するヒータ・パワーを制御する。
【００３６】
ヘッド・スライダ１がターゲット・データ・トラックに到着すると、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ヘッド・スライダ１をその位置に位置決めする（フォロイング）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ターゲット位置において、接触パッド１８が磁気ディスク２に接触する接触パッド用ヒータ素子１７のヒータ・パワーを測定する（Ｓ１２）。スライダ１２の浮上高は気圧によって変化し、接触パッド１８の突出量は温度によって変化する。接触パッド１８の接触検知を行うことで、環境変化に係らず適切な状態で接触パッド１８を磁気ディスク２に接触させることができる。
【００３７】
具体的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、接触パッド用ヒータ素子１７への供給電力を徐々に増加させて、接触パッド１８を段階的に突出させる。接触パッド１８が磁気ディスク２と接触すると、そのときのヒータ・パワーＰｃｃを記録再生におけるヒータ・パワーとして使用する。接触パッド１８の接触を検出するいくつかの方法が存在する。例えば、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ＳＰＭ１４の電流により、接触を検出することができる。接触パッド１８が磁気ディスク２に接触すると、ＳＰＭ電流は規定値を超える変化を示す。あるいは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ＶＣＭ電流の変化や再生素子１１のリード信号振幅の変化などをモニタすることで、接触を検出することができる。
【００３８】
環境条件は時々刻々と変化する。そのため、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ターゲット・トラックへのシークを行う毎に、接触パッド１８の接触ヒータ・パワー測定を行うことが好ましい。しかし、シーク先が現在位置に近いときや、過去に類似条件において同一データ・トラックあるいはその近傍トラックにシークしている場合、測定を行うことなく、そのときの条件と同一のヒータ・パワーを接触パッド用ヒータ素子１７へ与えてもよい。
【００３９】
次に、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、接触パッド用ヒータ素子１７へヒータ・パワーＰｃｃを与えた状態において（Ｓ１３）、ＴＦＣ用ヒータ素子１５を制御する（Ｓ１４）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ヒータ・パワーＰｃｃと予め設定されているデータとから、ＴＦＣ用ヒータ素子１５に与えるヒータ・パワーＰｅを算出し、ＡＥ１３を制御してＴＦＣ用ヒータ素子１５に算出したヒータ・パワーＰｅを与える。
【００４０】
ヒータ・パワーＰｅにおいて、記録再生素子のクリアランス（素子クリアランス）は所望の値となることが期待されている。ＨＤＤ１には、テスト工程において、接触パッド用ヒータ素子１７へヒータ・パワーＰｃｃと、所望の素子クリアランスを与えるＴＦＣ用ヒータ素子１５のヒータ・パワーＰｅとの関係を示すデータが設定される（上記予め設定されているデータ）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、測定によって決定したヒータ・パワーＰｃｃと設定データとによって、ヒータ・パワーＰｅを算出する。設定データは、テーブルあるいは関数である。
【００４１】
また、温度による突出が接触パッド１８と再生素子／記録素子１３、１３との間で異なる場合、上記テーブルあるいは関数は、温度の要素を含む。具体的には、上記テーブルは、温度検出器１０７の検出温度とヒータ・パワーＰｃｃとによりヒータ・パワーＰｅを特定するマトリックスである。
【００４２】
設定データが関数である場合、その関数が温度を変数として有する、あるいは、複数の温度域に応じた複数の関数を用意し、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、温度検出器１０７の検出温度により対応する関数を選択して、その関数とヒータ・パワーＰｃｃとからＴＦＣ用ヒータ素子１５のヒータ・パワーＰｅを算出する。なお、再生と記録のそれぞれに対応するテーブルあるいは関数を用意し、また、好ましくは、ヘッド・スライダ毎にテーブルあるいは関数を用意する。このＴＦＣ用ヒータ素子１５のヒータ・パワーＰｅを算出するためのデータの決定方法は後述する。
【００４３】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ヒータ素子１７、１５に、それぞれヒータ・パワーＰｃｃ、Ｐｅを与えた状態において、再生素子１１の再生信号の振幅から、現在の記録再生素子のクリアランスを算出する（Ｓ１５）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ＲＷチャネル２０１内の可変ゲイン・アンプ（ＶＧＡ）のゲイン、あるいは、再生信号のレゾリューションによりクリアランスを算出することができる。
【００４４】
例えば、レゾリューションは、リード信号における特定の低周波信号と高周波信号の比で表すことができる。レゾリューションに適当な線形変換を施すことにより、クリアランスをレゾリューションの一次関数で表すことができる。クリアランスが小さくなると、リード信号の高周波成分の振幅が大きくなり、レゾリューションが高くなる。ＶＧＡゲインは、クリアランスの減少と共に減少する。
【００４５】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、測定した記録再生素子のクリアランスが、予め設定されている基準値と一致するか判定する（Ｓ１６）。クリアランスは、例えば、ＶＧＡゲインあるいはレゾリューションにより表す。この基準値の決定方法については後述する。測定したクリアランスと基準値との相違が規定範囲内であって、それらが一致すると見なすことができる場合（Ｓ１６におけるＹ）、再生素子１１のクリアランスは所望の値であるので、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、上記ヒータ・パワーＰｃｃ、Ｐｅにおいて記録あるいは再生を開始する（Ｓ１７）。
【００４６】
測定したクリアランスと基準値との相違が規定範囲を超える場合（Ｓ１６におけるＮ）、再生素子１１のクリアランスは、所望の値よりも大きいあるいは小さいことを意味する。クリランス測定値と基準値とが一致しない主な原因は、接触パッド１８の摩耗である。このとき、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ＴＦＣ用ヒータ素子１５のヒータ・パワーを再設定する（Ｓ１８）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、基準値に対するクリアランス測定値の大小により、ヒータ素子１５のヒータ・パワーを増加あるいは減少させる。ヒータ・パワーの変化量は、基準値とクリアランス測定値との間の差異により変化してもよい、規定の固定値を使用してもよい。
【００４７】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ヒータ素子１５のヒータ・パワーを再設定（Ｓ１８）した後、クリアランスを再測定し（Ｓ１５）、クリアランス測定値と基準値といが一致するまで、ヒータ・パワーの再設定とクリアランス測定を繰り返す。これにより、所望のクリアランスにおいて、記録／再生を行うことができる。なお、信頼性の問題がなければ、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ヒータ・パワーを再設定した後、クリアランスの再測定を行うことなく記録／再生を開始してもよい。
【００４８】
ヒータ素子１５のヒータ・パワー再設定を行った場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ヒータ素子１５のヒータ・パワーＰｅを算出するための設定データを更新することが好ましい。接触パッド１８の摩耗は恒常的なものであるため、今後のヒータ素子１５のヒータ・パワー設定においても、常に、ずれが存在すると考えることができるからである。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、今回のクリアランス測定により決定したヒータ素子１５のパワーと、更新前の設定データから算出したパワーとの差を補償するように、設定データを更新する。
【００４９】
記録再生素子のクリアランス測定で使用する基準値、そして、素子用ヒータ１５へのヒータ・パワーを算出するためのデータは、予め、ＨＤＤ１内に登録しておく必要がある。これらのデータは、ＨＤＤ１のテスト工程あるいは起動時における測定により決定する。具体的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、接触パッド１８を磁気ディスク２に接触させながら、記録再生素子の接触を起こすヒータ素子１５のヒータ・パワーを測定することで、上記データを決定することができる。テスト工程においては、複数の異なるドライブ温度においてこの測定を行う。
【００５０】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、接触を起こすヒータ素子１５のヒータ・パワーを測定する。記録再生素子の接触は、接触パッド１８の接触と同様の方法により検出することができる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、その測定値から所望クリアランスに相当するヒータ・パワーを引いた値を、そのときのドライブ温度（温度検出器１０７の検出温度）及びヒータ素子１７のパワーＰｃｃに対応するヒータ素子１５のパワーＰｅに決定する。このヒータ・パワーＰｅと温度及びヒータ・パワーＰｃｃとの間の関係が、上記設定データである。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、さらに、ヒータ・パワーＰｅ、Ｐｃｃにおけるクリアランスを測定し、その値を基準値として登録する。これにより、図３のフローチャートを参照して説明した処理で使用する設定データと基準値とをＨＤＤ１内に設定登録することができる。
【００５１】
次に、図４のフローチャートを参照して、記録再生のためのヒータ・パワーＰｃｃ、Ｐｅの決定方法の他の例を説明する。図４のフローチャートにおいて、工程Ｓ２１〜工程Ｓ２５は、図３のフローチャートにおける工程Ｓ１１〜工程Ｓ１５と同じであり、説明を省略する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、クリアランス測定（Ｓ２５）を行った後、クリアランスが所望の値（図３を参照して説明した処理における基準値）となるように、ヒータ素子１５にヒータ・パワーを供給する（Ｓ２６）。ヒータ効率（ｎｍ／ｍＷ）が予め設定されており、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、クリアランス測定値と所望値（基準値）との差分から、必要なヒータ・パワーＰｅを算出する。
【００５２】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、接触パッド１８の接触検出により決定したヒータ素子１７のヒータ・パワーＰｃｃと、算出したヒータ素子１５のヒータ・パワーとにおいて、ユーザ・データの記録再生を開始する（Ｓ２７）。素子クリアランスの測定を正確に行うことができる場合、この処理により効率的にヒータ素子１５のヒータ・パワーを決定することができる。クリアランス測定の精度を上げるため、ヒータ素子１５にパワーを供給した状態でクリアランス測定を行うことが好ましい。図３を参照して説明した処理は、よりクリアランスが小さい状態でクリアランス測定（Ｓ１５）を行うため、より正確なヒータ・パワー設定を行うことができる。
【００５３】
以下において、本形態のＨＤＤ１に好適なヘッド・スライダ１の構造について説明を行う。図５は、本形態のヘッド・スライダ構造を模式的に示す断面図である。基板であるスライダ１２上に再生素子１１が形成され、その再生素子１１の上に記録素子１３が形成されている。磁気ディスク２の回転方向は、図５の左側から右側に向かう。つまり、ヘッド・スライダ１は、図５の右側から左側にスライドする。
【００５４】
図５において、ヘッド・スライダ１のスライドにおける前側をリーディング側、後ろ側をトレーリング側と呼ぶ。図５の構成においては、再生素子１１はリーディング側にあり、記録素子１３はトレーリング側にある。再生素子１１は、リーディング側から積層された、下部シールド１１１、再生素子である磁気抵抗効果素子１１２、上部シールド１１３を有している。磁気抵抗効果素子１１２は、磁性金属で形成された二つのシールド１１１、１１３の間に挟まれている。記録素子１３は、リーディング側から積層された、リターン磁極１３１、薄膜コイル１３２、主磁極１３３を有している。二つの磁極は磁性金属で形成されている。
【００５５】
主磁極１３３は、主磁極ヨーク部１３５と主磁極ポール・ティップ１３６とから構成されている。これらは磁性金属で形成されている。主磁極ヨーク部１３５は、ピラー１３４を介して、リターン磁極１３１に接合されている。主磁極ポール・ティップ１３６は、主磁極ヨーク部１３５の磁気ディスク側の先端に接合されている。主磁極ポール・ティップ１３６は、データ・トラック幅を規定する。
【００５６】
記録素子１３の主磁極１３３から出た磁界は、磁気ディスク２の磁気記録層２１、軟磁性裏打ち層２２を通り、リターン磁極１３１に入る磁気回路を形成する。この磁界は、磁気記録層２１に磁化パターンを記録する。磁気記録層２１と軟磁性裏打ち層２２の間には、中間層が形成されている場合もある。一方、再生素子１１の磁気抵抗効果素子１１２には巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）やトンネル磁気抵抗効果型素子（ＴＭＲ）などが用いられる。磁気記録層２１からの磁界により磁気抵抗効果素子１１２の抵抗値が変化し、その抵抗値に変化により磁気記録層２１の磁化変化を電気信号変化に変換する。
【００５７】
図５の構成例において、ＴＦＣ用のヒータ素子１５は、記録素子１３と再生素子１１との間の層に形成されている。ヒータ素子１５は、接触パッド１８よりも記録再生素子により近い位置に形成されている。ヒータ素子１５は、パーマロイを使用した蛇行する薄膜抵抗体で形成することができる。再生素子１１、記録素子１３そしてヒータ素子１５の周囲及びそれらを構成する要素素子の周囲は、アルミナなどの非磁性絶縁膜１６で埋められている。
【００５８】
ヒータ素子１５に電力を供給すると、ヒータ素子１５が発熱する。その熱により再生素子１１や記録素子１３及びその周囲のアルミナが膨張する。この膨張により、再生素子１１や記録素子１３が磁気ディスク２に向かって突出し、これらのクリランスを小さくすることができる。膨張量はヒータ素子１５の発熱量（供給電力）に依存する。
【００５９】
記録再生素子のトレーリング側に、接触パッド１８が形成されている。好ましくは、接触パッド１８のディスクとの接触面をカーボンにより形成する。これは、ヘッド・スライダ１の磁気ディスク２と対向する浮上面のオーバーコート層１９と同一の材料でよい。カーボンは二酸化炭素への変化し、悪質な摩耗粉を発生させないため、接触パッド１８の摩耗による悪影響を避けることができる。接触パッド１８の全てをカーボンで形成するほか、内部をアルミナで形成しディスクとの露出している外層をカーボンで形成してもよい。
【００６０】
接触パッド１８の奥側には、接触パッド用ヒータ素子１７が形成されている。ヒータ素子１７は、記録再生素子よりも接触パッド１８に近い位置に形成されている。ヒータ素子１７の材料は、ヒータ素子１５と同じでよい。ヒータ素子１７から記録再生素子１１、１３への熱の影響を抑制するため、ヒータ素子１７はヒータ素子１５と比して、記録再生素子１１、１３から遠い位置に形成する。ヒータ素子１７の発熱により周囲のアルミナ１６が膨張し、それにより、接触パッド１８が磁気ディスク２に向かって突出する。
【００６１】
ヒータ素子１７のパワーを低減し、また、記録再生素子への熱の影響を低減するため、ヒータ素子１７がＯＦＦの状態における接触パッド１８は、ヘッド・スライダ１の浮上面において最も磁気ディスク２に近いことが好ましい。また、ヒータ素子１７は、接触パッド１８の近くに配置することが重要である。典型的には、磁気ディスク記録面から見て、接触パッド１８とヒータ素子１７とが重なるようにそれらを形成する。
【００６２】
図６（ａ）、（ｂ）は、磁気ディスク２（ヘッド・スライダ浮上面）から見た記録再生素子１１、１３と接触パッド１８との位置関係を模式的に示す図である。記録再生素子１１、１３と接触パッド１８とは、ヘッド・スライダ１の長手方向（スライド方向）において並んで配列されている。図６（ａ）において、接触パッド１８は記録再生素子１１、１３のトレーリング側にある。これに対して、図６（ｂ）において、接触パッド１８は記録再生素子１１、１３のリーディング側にある。
【００６３】
記録再生素子１１、１３のより正確なクリアランス制御のためには、記録再生素子１１、１３と接触パッド１８とが近くに配置されていることが好ましい。好ましくは、ヘッド・スライダ１は、単一の接触パッド（一つのみの接触パッド）を有している。これにより、ヘッド・スライダ１が複数の接触パッドを有している場合によりも、より容易に正確な接触パッドを使用した素子クリアランスの制御を行うことができる。
【００６４】
単一の接触パッドを使用する場合、薄膜ヘッド部１０の積層方向において見た場合に、接触パッド１８と記録再生素子の少なくとも一部が重なるように、記録再生素子と接触パッド１７とは、積層方向において並んで形成されていることが好ましい。より好ましくは、ディスク半径方向における記録再生素子の中心線と接触パッドの中心線とが一致していることが好ましい。図６（ａ）、（ｂ）では、この条件が満足されている。この位置に接触パッド１８を形成することで、より正確な素子クリアランス制御を行うことができる。
【００６５】
好ましい態様において、ＨＤＤ１００は、接触パッド１８と磁気ディスク２との間の摩擦熱によるアシストにおいて、データの記録を行う。このＨＤＤ１において、図６（ｂ）に示すように、接触パッド１８は、記録素子１３のリーディング側にあることが必要であり、また、接触パッド１８の軌跡の上を記録素子１３が通過することが必要である。さらに、スキューによる記録素子１３のスライド方向の変化を考慮することが必要である。そのため、最内周データ・トラック及び最外周データ・トラックの双方において、接触パッド１８の通過領域上を記録素子１３が通過するように、接触パッド１８の位置、形状及びサイズを決定する。
【００６６】
なお、磁気ディスク２の回転方向がこれまでの説明の例と逆である場合、ヘッド・スライダ１のリーディング側とトレーリング側とは逆になる。つまり、薄膜ヘッド部１０の下層はトレーリング側であり、上層がリーディング側となる。このようなＨＤＤ１００においても、接続パッド１８と記録再生素子１１、１３に関する上記説明を適用することができる。
【００６７】
接触パッド１８と記録再生素子１１、１３の突出量を容易かつ正確に制御するためには、ヒータ素子１５の熱による接触パッド１８の突出量への影響を低減し、また、ヒータ素子１７の熱による記録再生素子１１、１３の突出量への影響を低減することが重要である。特に、正確な素子クリアランスの制御ため、ヒータ素子１７から記録再生素子１１、１３へ伝わる熱を遮断することが好ましい。
【００６８】
図７（ａ）、（ｂ）は、ヒータ素子１７から記録再生素子１１、１３への熱を低減する好ましいヘッド構造を示している。薄膜ヘッド部１０は、ヒータ素子１７と記録再生素子１１、１３との間に溝１４を有している。このように、素子の周囲を囲むアルミナ１６に溝を形成することで、ヒータ素子１７から記録再生素子１１、１３へと伝わる熱を遮断することができる。
【００６９】
ヒータ素子１７からの熱をより効果的に遮断するためには、図６（ｂ）に示すように、ヒータ素子１７と記録再生素子１１、１３との間であるヒータ素子１７のリーディング側だけではなく、ヒータ素子１７の左右の両側（ディスク半径方向が左右方向）にも溝を形成することが好ましい。ヒータ素子１７を囲むように溝１４を形成することで、より高い熱の遮断効果を得ることができる。
【００７０】
以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。例えば、設計によって、ＨＤＤは、接触パッドをユーザ・データの記録あるいは再生においてのみ磁気ディスクと接触させてもよい。これにより、接触パッドの摩耗を遅らせることができる。あるいは、接触パッドを常に磁気ディスクに接触させていてもよい。本発明は磁気ディスクと異なるディスクを媒体として使用するディスク・ドライブに適用することができる。本発明のヘッド・スライダ構造は、上記図を参照して説明した構造に限定されるものではなく、各素子の形状及び配置位置の様々な設計に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本形態のヘッド・スライダを模式的に示す図であり、図１（ａ）は通常状態におけるヘッド・スライダ１であり、図１（ｂ）は、記録再生を行うときの状態を示す。
【図２】本実施形態において、ＨＤＤの全体構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】本実施形態において、ユーザ・データの記録再生における、ＨＤＣ／ＭＰＵによるヘッド・スライダの制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本実施形態の他の態様において、ユーザ・データの記録再生におけるＨＤＣ／ＭＰＵによるヘッド・スライダの制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本実施形態における好ましい態様のヘッド・スライダ構造を模式的に示す図である。
【図６】本実施形態における好ましい態様のヘッド・スライダ構造における接触パッドと記録再生素子の位置関係を模式的に示す図である。
【図７】本実施形態における他の好ましい態様のヘッド・スライダ構造を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  ヘッド・スライダ、２  磁気ディスク、１０  薄膜ヘッド部、１１  再生素子
１２  スライダ、１３  記録素子、１４  溝、１５  ＴＦＣ用ヒータ素子
１６  非磁性絶縁膜、１７  接触パッド用ヒータ素子、１８  接触パッド
１９  オーバーコート層、２１  磁気記録層、２２  下地層、１０６  アクチュエータ
１０７  温度検出器、１１１  下部シールド、１１２  磁気抵抗効果素子
１１３  上部シールド、１３１  リターン磁極、１３２  薄膜コイル、１３３  主磁極
１３４  ピラー、１３５  主磁極ヨーク部、１３６  主磁極ポール・ティップ
２０１  リード・ライト・チャネル、２０２  モータ・ドライバ・ユニット
２０３  ハードディスク・コントローラ／ＭＰＵ、５０１  ホスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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