(57)【要約】【課題】ヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触の可能性を低減し、さらに、接触における電流による磁気ディスクのエロージョン／コロージョンを抑制する。【解決手段】本発明の一実施形態において、ＨＤＤは、磁気ディスクとヘッド・スライダとの間の電位差を小さくするように、磁気抵抗効果素子のコモン電位を調整する。コモン電位は磁気抵抗効果素子の動作における中間電位である。ＨＤＤは、異なるコモン電位においてヘッド・スライダの浮上高を測定し、その測定結果からその素子の適切なコモン電位を決定する。ＨＤＤは、ヘッド・スライダの浮上高が最も高いと予想するコモン電位を設定する。ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の電位差を小さくすることで、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触の可能性を低減し、さらに、接触における電流による磁気ディスクのエロージョン／コロージョンを抑制することができる。【選択図】図２
2010073283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを記憶するディスクと、
前記ディスクを回転するモータと、
回転している前記ディスクの記録面上を浮上するスライダと、そのスライダ上の素子と、を有するヘッド・スライダと、
前記素子の異なるコモン電位において前記ヘッド・スライダと前記ディスとの間の浮上高を測定し、その測定結果から動作コモン電位を決定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、測定の結果から前記浮上高が最も高いと予想されるコモン電位を決定し、その決定したコモン電位において前記素子を使用する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項３】
前記ディスクは磁気ディスクであり、前記素子はリード素子である磁気抵抗効果素子である、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項４】
前記ディスクは磁気ディスクであり、前記素子はライト素子あるいはヒータ素子である、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項５】
前記ディスク・ドライブは、さらに、前記ヘッド・スライダと前記ディスクとの間の浮上高を調整する機構を有し、
前記コントローラは、異なるコモン電位において前記機構により前記浮上高を変化させることにより前記ヘッド・スライダを前記ディスクに接触させて、前記浮上高を測定する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項６】
前記コントローラは、リード素子により読み出したリード信号を使用して前記浮上高を測定する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項７】
複数のヘッド・スライダを有し、
前記コントローラは、一つのヘッド・スライダについての測定結果を全てのヘッド・スライダに適用する
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項８】
前記記録面は複数のゾーンに分割されており、前記ゾーン毎に記録周波数が決定されており、
前記コントローラは、異なるゾーンにおいて前記測定を行い、その異なるゾーンのそれぞれにおけるコモン電位を決定する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項９】
前記コントローラは、前回の測定における温度からの温度変化に基づいて、前記測定を行うタイミングを決定する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項１０】
前記コントローラは、測定開始コモン電位において前記浮上高の測定を開始し、前記測定開始コモン電位の上下の側の少なくとも一方のコモン電位において測定を行い、前記測定開始コモン電位よりも浮上高が高くなる側のコモン電位で前記浮上高の測定を続行する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項１１】
ディスク・ドライブにおいてヘッド・スライダ上の素子のコモン電位を調整する方法であって、
ディスクを回転し、
前記回転しているディスクの記録面上を飛行しているヘッド・スライダの浮上高を、そのヘッド・スライダ上の素子の異なるコモン電位において測定し、
前記測定の結果から、前記素子の動作コモン電位を決定し、
前記動作コモン電位において前記素子を動作させる、
方法。
【請求項１２】
測定の結果から前記浮上高が最も高いと予想されるコモン電位を決定し、その決定したコモン電位において前記素子を使用する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
異なるコモン電位において前記機構により前記浮上高を変化させることにより前記ヘッド・スライダを前記ディスクに接触させて、前記浮上高を測定する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
リード素子により読み出したリード信号を使用して前記浮上高を測定する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ディスク・ドライブは複数のヘッド・スライダとその複数のヘッド・スライダのそれぞれに対応する記録面とを有し、
一つのヘッド・スライダについての測定結果を全てのヘッド・スライダに適用する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記記録面は複数のゾーンに分割されており、前記ゾーン毎に記録周波数が決定されており、
異なるゾーンにおいて前記測定を行い、その異なるゾーンのそれぞれにおけるコモン電位を決定する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前回の測定における温度からの温度変化に基づいて、前記測定を行うタイミングを決定する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
測定開始コモン電位において前記浮上高の測定を開始し、前記測定開始コモン電位の上下の側の少なくとも一方のコモン電位において測定を行い、前記測定開始コモン電位よりも浮上高が高くなる側のコモン電位で前記浮上高の測定を続行する、
請求項１１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・スライダ上の素子のコモン電位調整方法に関し、特に、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の電位差を低減する技術に関する。
【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・データを含んでいる複数のデータ・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・スライダのヘッド素子部が、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】
ヘッド・スライダはアクチュエータのサスペンション上に固着されている。磁気ディスクに対向するヘッド・スライダの空気軸受面（ＡＢＳ）と回転している磁気ディスクとの間の空気の粘性による圧力が、サスペンションによって磁気ディスク方向に加えられる圧力とバランスすることによって、ヘッド・スライダは磁気ディスク上を一定のギャップを置いて浮上する。アクチュエータが揺動軸を中心に揺動することによって、ヘッド・スライダを目的のデータ・トラックへ移動すると共に、そのトラック上に位置決めする。
【０００５】
磁気ディスクはスピンドル・モータに固定されており、スピンドル・モータの回転により磁気ディスクが帯電する。磁気ディスクはスピンドル・モータを介してシステム・グランドに接続されているが、システム・グランドと磁気ディスクとの間の抵抗を小さくするには限度があり、磁気ディスクの電位を０Ｖにすることは困難である。特に、近年のスピンドル・モータは流体軸受構造を有している。流体軸受に使用されるオイルの導電率は低いため、磁気ディスクをシステム・グランドに接続することによる帯電除去はより難しいものとなっている。
【０００６】
磁気ディスクが帯電していると、磁気ディスク上を飛行しているヘッド・スライダの表面に逆極性の電荷が誘起され、磁気ディスクとヘッド・スライダとの間に電位差が発生する。ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間に大きな電位差が存在すると、磁気ディスクとヘッド・スライダとの間においてアーク放電が発生し、ヘッド素子部が破損する恐れがある。このため、リード素子のバイアス電流（センス電流）による中間電位（コモン電位）を磁気ディスクの電位に応じて変化させることで、磁気ディスクとヘッド・スライダとの間におけるアーク放電を防止する技術が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平８−２３５５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、磁気ディスクの電位を直接に測定することは困難である。また、リード素子のバイアス電流による中間電位をシステム・グランド電位としても、上述のように磁気ディスクとシステム・グランド電位との間には電位差が存在するため、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の電位は同じとならない。アーク防止を目的とする場合、磁気ディスクとヘッド・スライダとの間において、小さい電位差が存在しても大きな問題とはならないかもしれない。しかし、磁気ディスクとヘッド・スライダとの間の電位差は、アーク放電とは異なる問題を引き起こす。
【０００８】
ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の電位差は、クーロン力によりヘッド・スライダを磁気ディスクに引き付ける。ＨＤＤの高記記録密度化に伴い、ヘッド・スライダの浮上高も減少している。現在のヘッド・スライダの浮上高は、数ｎｍまで下がっている。クーロン力によるヘッド・スライダの浮上高の減少により、必要な浮上高マージンが確保されず、ヘッド・スライダと磁気ディスクとが頻繁に接触する可能性が高くなる。
【０００９】
ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の接触は、それらの損傷あるいはリード／ライト・エラーの原因となりうる。また、それらの接触により磁気ディスク上の物質（例えば潤滑剤）がヘッド・スライダへと移り、ヘッド・スライダの磁気ディスクへの吸着を引き起こす要因となりうる。
【００１０】
あるいは、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間に電位差が存在すると、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触において、これらの間に電流が流れる。ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間を流れる電流は、磁気ディスクのエロージョン／コロージョンを加速し、ＨＤＤの信頼性を低下させる。
従って、ＨＤＤのパフォーマンス及び信頼性の低下を防ぐために、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の電位差をできる限り小さく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】
【００１１】
本発明の一態様に係るディスク・ドライブは、データを記憶するディスクと、前記ディスクを回転するモータと、回転している前記ディスクの記録面上を浮上するスライダと、そのスライダ上の素子と、を有するヘッド・スライダと、前記素子の異なるコモン電位において前記ヘッド・スライダと前記ディスとの間の浮上高を測定し、その測定結果から動作コモン電位を決定するコントローラとを有するものである。これにより、ディスクとヘッド・スライダとの間の電位差を小さくすることができる。
【００１２】
好ましくは、前記コントローラは、測定の結果から前記浮上高が最も高いと予想されるコモン電位を決定し、その決定したコモン電位において前記素子を使用する。これにより、ディスクとヘッド・スライダとの間の電位差を最も小さくすることができる。
好ましい例において、前記ディスクは磁気ディスクであり、前記素子はリード素子である。これにより、多くの時間においてディスクとヘッド・スライダとの間の電位差を小さく維持することができる。
【００１３】
好ましい例において、前記ディスク・ドライブは、さらに、前記ヘッド・スライダと前記ディスクとの間の浮上高を調整する機構を有し、前記コントローラは、異なるコモン電位において前記機構により前記浮上高を変化させることにより前記ヘッド・スライダを前記ディスクに接触させて、前記浮上高を測定する。これにより、より正確に浮上高測定を行うことができる。
【００１４】
好ましい他の例において、前記コントローラは、リード素子により読み出したリード信号を使用して前記浮上高を測定する。これにより、ヘッド・スライダとディスクとの接触をさせることなく、浮上高測定を行うことができる。
好ましくは、複数のヘッド・スライダを有し、前記コントローラは、一つのヘッド・スライダについての測定結果を全てのヘッド・スライダに適用する。これにより処理時間の短縮を図ることができる。
【００１５】
好ましくは、前記記録面は複数のゾーンに分割されており、前記ゾーン毎に記録周波数が決定されており、前記コントローラは、異なるゾーンにおいて前記測定を行い、その異なるゾーンのそれぞれにおけるコモン電位を決定する。これにより、ディスク半径位置に応じてディスクとヘッド・スライダとの間の電位差を小さくすることができる。
好ましくは、前記コントローラは、前回の測定における温度からの温度変化に基づいて、前記測定を行うタイミングを決定する。これにより、コモン電位が必要なタイミングをより正確に特定することができる。
【００１６】
本発明の他の態様は、ディスク・ドライブにおいてヘッド・スライダ上の素子のコモン電位を調整する方法である。この方法は、ディスクを回転し、前記回転しているディスクの記録面上を飛行しているヘッド・スライダの浮上高をそのヘッド・スライダ上の素子の異なるコモン電位において測定し、前記測定の結果から前記素子の動作コモン電位を決定し、前記動作コモン電位において前記素子を動作させる。これにより、ディスクとヘッド・スライダとの間の電位差を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ヘッド・スライダとディスクとの間の電位差を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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・ドライブの一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）において、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
本形態のＨＤＤは、磁気ディスクとヘッド・スライダとの間の電位差を小さくするように、ヘッド・スライダ上の素子のコモン電位を調整する。コモン電位は素子の動作における中間電位である。コモン電位調整は、シングルエンドとディファレンシャルのいずれの素子においても可能であるが、素子自体の動作への影響を考慮して、ディファレンシャルで動作する素子が好ましい。コモン電位を調整する好ましい素子は、リード素子である磁気抵抗効果素子であり、さらには、ディファレンシャルで駆動される磁気抵抗効果素子である。ＨＤＤは、異なるコモン電位においてヘッド・スライダの浮上高を測定し、その測定結果からその素子の適切なコモン電位を決定する。
【００２０】
素子のコモン電位が変化するとヘッド・スライダの浮上高が変化する。これは、素子のコモン電位の変化によりヘッド・スライダ（スライダ本体）の電位が変化し、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の電位差が変化するからである。ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の電位差が小さくなると、ヘッド・スライダの浮上高は高くなる。反対に、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の電位差が大きくなると、ヘッド・スライダの浮上高は低くなる。
【００２１】
本形態のＨＤＤは、素子の異なるコモン電位において浮上高を測定し、コモン電位の調整可能範囲内で適切なコモン電位を決定する。好ましくは、ＨＤＤは、調整可能範囲内でヘッド・スライダの浮上高が最も高いと予想するコモン電位を設定する。素子は、その後のＨＤＤの処理動作において、設定されたコモン電位（動作コモン電位）で動作する。ヘッド・スライダの浮上高が最も高いコモン電位において、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の電位差が最も小さい。ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の電位差を小さくすることで、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触の可能性を低減し、さらに、接触における電流による磁気ディスクのエロージョン／コロージョンを抑制することができる。
【００２２】
本形態のコモン電位決定処理の詳細を説明する前に、ＨＤＤの全体構成を説明する。図１は、ＨＤＤの全体構成を模式的に示すブロック図である。ＨＤＤ１は、エンクロージャ１０内に、データを記憶するディスクである磁気ディスク１１を有している。スピンドル・モータ（ＳＰＭ）は、磁気ディスク１１を所定の角速度で回転する。磁気ディスク１１の各記録面に対応して、磁気ディスク１１にアクセスするヘッド・スライダ１２が設けられている。アクセスは、リード及びライトの上位概念である。各ヘッド・スライダ１２は、磁気ディスク上を飛行するスライダと、スライダに固定され磁気信号と電気信号との間の変換を行うヘッド素子部とを備えている。
【００２３】
各ヘッド・スライダ１２はアクチュエータ１６の先端部に固定されている。本形態のヘッド・スライダ１２は、さらに、熱によってヘッド素子部を膨張・突出させて浮上高を調整するヒータ素子を備えている。アクチュエータ１６はボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１５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１２を回転する磁気ディスク１１上においてその半径方向に移動する。アクチュエータ１６とＶＣＭ１５とは、ヘッド・スライダ１２の移動機構である。
【００２４】
エンクロージャ１０の外側に固定された回路基板２０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２２は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データに従って、ＳＰＭ１４及びＶＣＭ１５を駆動する。ＲＡＭ２４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１０内のアーム電子回路（ＡＥ）１３は、複数のヘッド・スライダ１２の中から磁気ディスク１１へのアクセスを行うヘッド・スライダ１２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）２１に送る。また、ＲＷチャネル２１からの記録信号を選択したヘッド・スライダ１２に送る。ＡＥ１３は、さらに、選択したヘッド・スライダ１２のヒータ素子へ電力を供給し、その電力量を調節する調節回路として機能する。なお、本発明は一つのヘッド・スライダ１２のみを有するＨＤＤに適用することができる。
【００２５】
ＲＷチャネル２１は、リード処理において、ＡＥ１３から供給されたリード信号を一定の振幅となるように増幅し、取得したリード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リード・ユーザ・データ及びサーボ・データは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３に供給される。また、ＲＷチャネル２１は、ライト処理において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３から供給されたライト・データをコード変調し、更にコード変調されたライト・データをライト信号に変換してＡＥ１３に供給する。
【００２６】
コントローラであるＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リード／ライト処理制御、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１２のポジショニング制御（サーボ制御）、ホスト５１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ＨＤＤ１の全体制御を実行する。エンクロージャ内には温度センサ１７が実装されており、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、この温度センサの検出温度に応じて、動作パラメータを設定する。本形態のＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、特に、ヘッド・スライダ１２に実装されている素子のコモン電位の調整処理を行う。以下、この処理について具体的に説明する。
【００２７】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヘッド・スライダ１２上の素子のコモン電位と浮上高との間の関係を測定により特定し、適切な動作コモン電位（素子の通常動作におけるコモン電位）を決定する。具体的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３はヘッド・スライダ１２の浮上高を測定し、浮上高が最も高いと予想するコモン電位を、その素子の動作コモン電位として使用する。コモン電位は調整可能範囲内に限られているので、動作コモン電位は、その範囲内で最も浮上高が高いと予想する電位である。
【００２８】
浮上高の測定結果に基づいてコモン電位を調整することにより、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との間の電位差を低減し、浮上高マージンを確保してヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との接触の可能性を低減すると共に、接触においてヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との間を流れる電流を低減し、磁気ディスク１１のエロージョン／コロージョンを抑制する。
【００２９】
本形態のヘッド・スライダ１２には、磁気抵抗効果素子であるリード素子、コイルで構成されたライト素子、さらに抵抗体で構成されたヒータ素子を有している。好ましくは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リード素子のコモン電位を調整することで、磁気ディスク１１とヘッド・スライダ１２との間の電位差を小さくする。
【００３０】
磁気ディスク１１上にあるとき、リード素子には、サーボを読み出すために、略常にセンス電流が供給されている。このため、リード素子のコモン電位を調整することで、リードやライトなどの処理に拠らず、あるいは、シークやフォローイングなどの動作モードに拠らずに、磁気ディスク１１とヘッド・スライダ１２との間の電位差を小さい値に維持することができる。
【００３１】
一般に、リード素子はＧＭＲあるいはＴＭＲなどの磁気抵抗効果素子であり、磁気データを読み出すために、センス電流（バイアス電流）が供給される。コモン電位の調整によりセンス電流の値を変化させないために、磁気抵抗効果素子はディファレンシャルで駆動されていることが好ましい。ライト・コイルあるいはヒータ素子のコモン電位を調整する場合も、これらはディファレンシャルで動作する。以下において、磁気抵抗効果素子のリード素子においてコモン電位を調整する例について説明を行う。なお、本発明は、ライト素子やヒータ素子を有していないＨＤＤに適用することができる。
【００３２】
まず、浮上高測定によるコモン電位の調整処理の全体の流れを説明する。図２のフローチャートに示すように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、所定のタイミングにおいて、コモン電位の調整処理を開始する（Ｓ１１）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、複数の異なるコモン電位において浮上高を測定し（Ｓ１２）、最適なコモン電位を決定する（Ｓ１３）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、上記最適なコモン電位を、リード素子の動作コモン電位としてセットする（Ｓ１４）。リード素子は、磁気ディスク１１からのデータ読み出しにおいて、上記決定されたコモン電位において動作する。
【００３３】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＡＥ１３のレジスタに制御データをセットすることで、ヘッド・スライダ１２上の素子の動作パラメータを設定することができる。動作パラメータは、ライト・コイル（ライト素子）のライト電流、磁気抵抗効果素子（リード素子）のセンス電流、磁気抵抗効果素子のコモン電位、ヒータ素子のヒータ・パワー値などである。また、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＡＥ１３のレジスタに制御データをセットすることで、磁気ディスク１１１にアクセスする（浮上高測定を行う）ヘッド・スライダ１２を選択する。
【００３４】
ＡＥ１３は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がセットした制御データに従って、一つのヘッド・スライダ１２を選択し、選択したヘッド・スライダ１２に指定されたコモン電位を与える。図３は、ＡＥ１３内のリード素子１２１のヘッド・バイアス回路１３０の構成を示す回路図である。ヘッド・バイアス回路１３０は、プラスとマイナスの電源ラインの間に接続されている。並列に接続されたトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３、トランジスタＴｒ３に直列接続されたトランジスタＴｒ４、トランジスタＴｒ４を制御するオペアンプＯＰ１、トランジスタＴｒ４に直列接続された抵抗Ｒ３、そしてオペアンプＯＰ１の出力を制御する電流ＤＡＣ１３１が定電流源回路を構成している。
【００３５】
電流ＤＡＣの出力１３１により、定電流源回路の出力電流、つまりリード素子１２１に流れるセンス電流が規定される。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＡＥ１３に制御データをセットすることで、電流ＤＡＣの出力値を制御することができる。一定のセンス電流における外部磁界の変化により、リード素子１２１の抵抗値が変化し、リード素子１２１の電圧が変化する。この電圧変化は、オペアンプＯＰ３により、リード信号としてＲＷチャネル２１に出力される。
【００３６】
リード素子１２１と並列に接続され、それぞれが直列に接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２に直列に接続されているトランジスタＴｒ５、抵抗Ｒ１、Ｒ２の中間ノードに入力の一つが接続されトランジスタＴｒ５を制御するオペアンプＯＰ２、そしてオペアンプＯＰ２を制御するオフセットＤＡＣ１３２は、コモン電位の調整回路を構成している。
【００３７】
典型的には、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値は同一である。このとき、抵抗Ｒ１、Ｒ２の中間ノードの電位がコモン電位であり、リード素子１２１の中心電位である。オフセットＤＡＣの出力により、コモン電位が変化する。オフセットＤＡＣ１３２の出力は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がＡＥ１３にセットした制御データに従う。
【００３８】
コモン電位の調整処理を開始する（Ｓ１１）タイミングとし、起動時の初期設定処理において浮上高測定によるコモン電位調整を行うことが好ましい。磁気ディスク１１の電位は環境により変化するため、リード素子１２１のコモン電位が一定であると、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との間の電位差が環境により変化する。しかし、任意のタミングでこれを行うと、ＨＤＤ１のパフォーマンスへの影響が懸念される。一方、起動後、ＨＤＤ１の環境は一般には大きく変化することはない。そのため、起動毎にコモン電位を調整することで、環境による磁気ディスク１１の電位変化に対応することができる。
【００３９】
起動後の環境変化が予想されるＨＤＤにおいては、起動後の所定タイミングで、浮上高測定によるコモン電位調整を行ってもよい。好ましい例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、起動から予め設定された時間が経過した後に、パフォーマンスへの影響が小さいタイミング、例えば、ホスト５１からのコマンド処理から開放されているアイドリング時に行う。これにより、起動後の環境変化や時間経過による磁気ディスク１１の電位変動に応じて、より適切なコモン電位を設定することができる。
【００４０】
磁気ディスク１１の電位に大きな影響を有する一つの要因は、温度である。図４は、温度と磁気ディスク１１の電位との関係の例を示す測定データである。図４から理解されるように、温度の上昇により、磁気ディスク１１の電位（Ｖ）が上昇する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、浮上高測定によるコモン電位調整のタイミングの決定に、ディスク電位と温度との間の関係を利用することができる。
【００４１】
例えば、毎起動時にコモン電位調整を行うのではなく、前回のコモン電位調整時の温度から閾値を越える温度変化があった場合に、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３はコモン電位調整を行うようにしてもよい。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、温度センサ１７を参照してドライブ温度を知ることができる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、コモン電位調整をしたときの検出温度を、磁気ディスク１１やＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリに保存しておき、起動時の初期化処理においてその値と現在の検出温度とを比較することができる。
【００４２】
同様に、起動後にコモン電位調整を行う場合も、前回のコモン電位調整時の温度からの閾値を越える温度変化を条件として、コモン電位調整を行うようにしてもよい。好ましい例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、前回のコモン電位調整からの経過時間に拠らず、前回コモン電位調整における温度から温度変化が閾値を越え、さらに、ホスト５１からのコマンド処理から開放されているアイドリング時に、浮上高測定によるコモン電位調整を行う。
【００４３】
浮上高測定（Ｓ１２）において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、コモン電位を変化させて、異なるコモン電位において浮上高を測定する。浮上高の測定において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は絶対的な浮上高を測定してもよいが、測定した浮上高の相対的な違いを測定することができればよい。典型的には、ＡＥ１３は、限られた可変範囲内でコモン電位を変化させることができる。また、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３が指定するコモン電位はデジタル値である。
【００４４】
一例において、ＡＥ１３は、−５００ｍＶ〜＋５００ｍＶにおいてコモン電位を変化させる。また、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、上記範囲の中から選択した複数のコモン電位において、浮上高の測定を行う。例えば、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、１００ｍＶ単位で浮上高測定に使用するコモン電位を選択する。好ましくは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、動作コモン電位の可変範囲と同じ範囲内で浮上高の測定を行う。しかし、浮上高測定の範囲と動作コモン電位の可変範囲とが一致していなくともよい。
【００４５】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がヘッド・スライダ１２の浮上高を測定するいくつかの方法がある。例えば、サーボ信号（リード信号の一つである）の読み出しにおいて、ＲＷチャネル２１内の可変ゲイン・アンプのゲイン（サーボ・ゲイン）は浮上高の増加により増加する。そのため、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＲＷチャネル２１からサーボ・ゲインを取得することで、ヘッド・スライダ１２の浮上高変化を測定することができる。しかし、サーボ・ゲインは、浮上高を表すデータとしては、必ずしも正確なデータとはいえない。
【００４６】
そこで、好ましい測定方法の一つは、磁気ディスク１１に記録されているデータのリード信号のレゾリューション（周波数成分の分解能）により、浮上高を測定する。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。浮上高が小さくなると、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大きくなる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、異なるコモン電位においてレゾリューションを測定し、最も小さいレゾリューションのコモン電位、つまり、最も浮上高が高いコモン電位を特定する。
【００４７】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、演算処理によりレゾリューションを算出する、あるいは、ＲＷチャネル２１のパラメータからレゾリューションを特定することができる。例えば、ＲＷチャネル２１は、再生信号の周波数成分を補正するデジタルフィルタを有する。ＲＷチャネル２１は、リード信号の測定結果からこのフィルタのタップ値を補正する。この補正値はレゾリューションを表す。あるいは、ＲＷチャネル２１が、特定パターンの再生信号を基準パターンに復元するためのデジタルフィルタを有している場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、そのデジタルフィルタのタップの補正係数におけるレゾリューション成分の補正値を使用することができる。
【００４８】
他の好ましい浮上高測定方法は、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１とが接触するヒータ・パワー値を使用する。サーボ・ゲインやレゾリューションというリード信号から得られる値を使用するよりも、実際にヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１を接触させることで、より正確な浮上高測定を行うことができる。なお、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との頻繁な接触が好ましくないＨＤＤにおいては、上記のように接触を伴わない測定が好ましい。また、ＨＤＤ１が、ヒータ素子と異なる浮上高調整機構を有している場合、その調整機構を使用することができる。
【００４９】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、特定のコモン電位が与えられている状態でヒータ・パワーを徐々に増加することにより、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１とが接触するヒータ・パワー値を特定することができる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リード信号の振幅変化やＶＣＭ１５、ＳＰＭ１４の動作変化により、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との接触を検出することができる。ＲＷチャネル２１が接触検出機能を有する場合は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３はその機能を使用してもよい。
【００５０】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、異なるコモン電位のそれぞれにおいて、磁気ディスク１１とヘッド・スライダ１２とが接触するヒータ・パワー値を測定する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、最も浮上高が高い、つまり、接触ヒータ・パワー値が最も大きいコモン電位を特定する。このコモン電位は、測定において選択したコモン電位の内で、磁気ディスク１１とヘッド・スライダ１２との間の電位差を最も小さくするコモン電位である。
【００５１】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、好ましくは、複数のゾーンにおいて、コモン電位決定のための浮上高測定を行う。広く知られているように、磁気ディスク１１の記録面は、半径方向において複数のゾーンに分割されている。典型的には、ライト素子の記録周波数、リード素子のセンス電流、あるいはヒータ素子のヒータ・パワーは、ゾーン毎に設定される。
【００５２】
このため、コモン電位の設定もゾーン毎に行うことで、半径位置によらず磁気ディスク１１とヘッド・スライダ１２との間の電位差の低減を図ることができる。浮上高測定を全てのゾーンで行うことが好ましいが、処理時間短縮のため、一部の複数ゾーンにおいて異なるコモン電位での浮上高測定を行い、測定結果を他のゾーンに適用してもよい。例えば、内周側から奇数番目のゾーンにおいて測定を行い、その結果を測定を行ったゾーンとその隣の外周側ゾーンに適用することができる。
【００５３】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、コモン電位調整のための浮上高測定を、実装されている複数のヘッド・スライダ１２の全てについて行ってもよい。しかし、最適なコモン電位を決定するための処理には浮上高測定が伴うため、相応の処理時間を要する。一方、磁気ディスク１１の電位は、主にＳＰＭ１４の構造、特に、流体軸受構造を有するＳＰＭ１４においてはそのオイルの種類に依存する。そのため、各磁気ディスク１１の電位は略同様である。
【００５４】
従って、好ましくは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、複数のヘッド・スライダ１２から選択した一つのヘッド・スライダ１２について、浮上高測定により最適コモン電位を決定する。さらに、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、一つのヘッド・スライダ１２において測定により決定した最適コモン電位を、他のヘッド・スライダ１２にも適用する。これにより、全てのヘッド・スライダ１２について適切なコモン電位を決定することができ、さらに、その処理時間の短縮を図ることができる。
【００５５】
上述のように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、離散的なコモン電位を指定して、浮上高の測定を行う。図５（ａ）〜（ｃ）は、コモン電位と浮上高測定値との関係を模式的に示すグラフである。各図において、黒丸は測定値、点線はその近似線である。浮上高測定値とコモン電位との間の関係は、上記３つの態様をとりうる。つまり、浮上高は、コモン電位に対して、上に凸のグラフ、単調増加、あるいは単調減少を示す。実際の実装においては、一般に、図５（ａ）に示すように、測定範囲ないで最高浮上高が現れるように、コモン電位の調整可能範囲を設定することができる。
【００５６】
典型的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、測定で指定したコモン電位（図５において、黒丸で示示されている電位）から、リード素子の動作におけるコモン電位（動作コモン電位）を選択する（Ｓ１３）。つまり、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、測定において最も高い浮上高を示したコモン電位を、実際に浮上高が最も高いコモン電位と予想し、その値をリード素子の動作で使用する。図５（ａ）においては左から４番目、図５（ｂ）においては一番右、そして図５（ｃ）においては一番左の測定値に対応するコモン電位である。
【００５７】
あるいは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、測定の結果から、実際に浮上高を測定していないコモン電位を実際に浮上高が最も高いコモン電位と予想し、そのコモン電位を動作コモン電位として選択してもよい。例えば、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、最も高い浮上高を示した二つのコモン電位（図５（ａ）における左から４番目と５番目の測定値）の中間値を、実際に浮上高が最も高いコモン電位と予想することができる。
【００５８】
なお、本発明は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３が、浮上高の測定に使用可能なコモン電位の範囲から外れた電位を、リード素子の動作電位の選択することを排除するものではない。測定範囲内において、浮上高が単調増加（図５（ｂ））あるいは単調減少（図５（ｃ））する場合には、測定範囲から外れたコモン電位を選択できることは有用である。
【００５９】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、コモン電位調整において、最も浮上高が高いと予想するコモン電位を決定する（Ｓ１３）。従って、測定可能な全てのコモン電位において、浮上高を測定する必要はない。処理時間短縮のためにも、できるだけ少ない測定回数により最適なコモン電位を決定することができることが好ましい。
【００６０】
そこで、好ましくは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、一部の測定可能コモン電位において浮上高測定を行い、最も浮上高が高いコモン電位を決定する。たとえば、図５の各グラフは、全ての測定値を示しているが、これらの内の一部のコモン電位において測定を行う。コモン電位の測定範囲における浮上高の変化は、図５に示すように、三つの態様が考えられる。一つは、コモン電位の測定範囲内に最も高い浮上高を示すコモン電位が存在し、その電位から上昇もしくは低下すると、浮上高は減少する（図５（ａ））。他の一つは、コモン電位の測定範囲内において、浮上高が単調増加する（図５（ｂ））。そして、最後の一つにおいて、コモン電位の測定範囲内において、浮上高が単調減少する（図５（ｃ））。
【００６１】
浮上高が上記３つのいずれの変化を示すとしても、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、最初に、一つのコモン電位を選択し、そのコモン電位において浮上高の測定を開始する。このときの選択値である測定開始コモン電位は、測定範囲の最大値及び最小値以外の値を選択する。好ましくは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、前回測定において決定した最適コモン電位、あるいは、浮上高測定に使用するコモン電位の内で前回の最適コモン電位に最も近い電位を選択する。この値は、磁気ディスク１１やＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリに保存しておく。
【００６２】
好ましい他の例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、前回の最適コモン電位と、前回測定にけるドライブ温度（温度センサ１７の検出温度）及び今回測定におけるドライブ温度とから、上記の最初の測定に使用するコモン電位を決定する。図４を参照して説明したように、磁気ディスク１１の電位は温度により変化する。
【００６３】
そのため、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、前回測定からの温度変化による磁気ディスク１１の電位変化を予想し、その磁気ディスク１１の電位変化から現在の最適なコモン電位をある程度予想する。このコモン電位から測定を開始することで、処理時間の短縮を図ることがきる。あるいは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、予めドライブ温度と測定開始コモン電位との関係を特定したデータを有し、そのデータとドライブ温度とに従って最初のコモン電位を選択してもよい。
【００６４】
次に、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、最初のコモン電位よりも一つ上もしくは下のコモン電位を選択して、浮上高の測定を行う。このとき、前回測定のおけるドライブ温度と今回測定におけるドライブ温度の関係から、いずれのコモン電位を選択するか決定してもよい。例えば、最初の選択コモン電位が前回の最適コモン電位である場合、温度が低下しているときは低いコモン電位、上昇しているときは高いコモン電位を選択する。上述のように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、所定の測定範囲において、離散値のコモン電位を設定する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、最初のコモン電位と次のコモン電位における浮上高を比較して、二つの測定点が含まれる部分の傾きを決定する。
【００６５】
傾きが正であれば、測定した二つのコモン電位よりも大きなコモン電位において、次の測定を行う。典型的には、測定したコモン電位の内の大きい電位の一つ上のコモン電位を選択する。傾きが負であれば、二つのコモン電位よりも小さいコモン電位において次の測定を行う。同様に、典型的には、測定したコモン電位の内の小さい電位の一つ下のコモン電位を選択する。
【００６６】
このようにコモン電位を順次選択し、各コモン電位において浮上高測定を行う。浮上高測定を繰り返し、浮上高の傾きに変化があれば、その一つ前の測定におけるコモン電位において、浮上高が最も高い。傾きに変化がない場合は、最後の測定におけるコモン電位が測定範囲内で最も浮上高が高いコモン電位である。
【００６７】
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。本発明は、ピエゾ素子などのＴＦＣ以外の浮上高調整機構を有するディスク・ドライブに適用することができる。本発明は、ＨＤＤ以外のディスク・ドライブに適用してもよい。本発明において、最適なコモン電位としては、最高浮上高と予想するコモン電位を選択することが好ましいが、設計における電位差以外の要因を考慮して、これと異なるコモン電位を選択することを排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】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２】本実施形態において、コモン電位調整処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図３】本実施形態において、ＡＥ内のドライバ回路であって、リード素子のコモン電位を調整する回路を含む回路図である。
【図４】本実施形態において、ドライブ温度と磁気ディスクの電位との関係を示す測定結果である。
【図５】本実施形態において、コモン電位と浮上高測定値との間の関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  ハードディスク・ドライブ、１０  エンクロージャ、１１  磁気ディスク
１２  ヘッド・スライダ、１３  アーム・エレクトロニクス
１４  スピンドル・モータ、１５  ボイス・コイル・モータ
１６  アクチュエータ、２０  回路基板、２１  リード・ライト・チャネル
２２  モータ・ドライバ・ユニット、２３  ハードディスク・コントローラ／ＭＰＵ
２４  ＲＡＭ、１２１  リード素子、１３０  ドライバ回路、１３１  電流ＤＡＣ
１３２  オフセットＤＡＣ
【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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