(57)【要約】【課題】ヘッド・媒体接触を検出するための装置および方法を提供する。【解決手段】  装置は、磁気記録媒体と相互作用するように構成されたヘッドトランスデューサと、ヘッドトランスデューサを熱的に作動させるように構成されたヒータとを含む。ヘッドトランスデューサにある、またはその近接にある熱センサは、センサ信号を生成するように構成される。回路は、ヒータに結合され、ヒータ電力に振動を生じるように構成される。ヒータ電力の振動は、センサ信号の振動を生じさせる。検出器は、熱センサに結合され、振動するセンサ信号およびヒータ電力を使用して、ヘッド・媒体接触を検出するように構成される。【選択図】図１
2014175043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体と相互作用するように構成されたヘッドトランスデューサと、 
前記ヘッドトランスデューサを熱的に作動させるように構成されたヒータと、
前記ヘッドトランスデューサに、またはその近接に位置し、センサ信号を生成するように構成された熱センサと、 
前記ヒータに結合され、ヒータ電力の振動を生じさせるように構成された回路であって、前記ヒータ電力の振動が、前記センサ信号の振動を生じさせる、回路と、
前記熱センサに結合され、前記振動するセンサ信号およびヒータ電力を使用して、ヘッド・媒体接触を検出するように構成された検出器と、
を備える、装置。
【請求項２】
前記熱センサが、抵抗温度係数を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記検出器が、前記センサの抵抗の変化およびヒータ電力の変化に基づく計量を使用して、ヘッド・媒体接触を検出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記検出器が、前記センサの抵抗の変化率およびヒータ電力の変化率に基づく計量を使用して、ヘッド・媒体接触を検出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記検出計量が、比率ΔＲ／ΔＰによって定義され、ΔＲが、前記センサの抵抗の変化率、およびΔＰが、ヒータ電力の変化率である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記検出器が、ｄＰ振幅の誘導されたヒータ振動に対する熱センサの応答として、ΔＲ／ΔＰの直接の原位置測定を行うように構成される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
検出器が、前記比率ΔＲ／ΔＰの最小値を検出することによって、ヘッド・媒体接触を検出するように構成される、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記回路が、ヒータ電力の前記振動を生じるために基準信号を生成するように構成され、
前記検出器が、前記センサと基準信号との間の位相差を検出するように構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記回路が、ヒータ電力の前記振動を生じるために基準信号を生成するように構成され、
前記検出器が、前記センサ信号に適合する曲線と、前記基準信号との間の誤差を検出するように構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記回路が、ヒータ電力の前記振動を生じさせるために基準信号を生成するように構成され、
前記検出器が、前記センサと基準信号との間のノイズの差を検出するように構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記ヘッドトランスデューサが、前記媒体に対する非変調ヘッド・媒体間インターフェースを画定するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記ヘッドトランスデューサが、前記媒体に対する変調ヘッド・媒体間インターフェースを画定するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記回路が、サーボ回路を備え、
前記ヒータ電力振動の周波数が、前記磁気記録媒体上のサーボパターンの周波数に関係する、
請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記検出器が、
（１）前記センサの抵抗の変化率、およびヒータ電力の変化率、 
（２）前記センサ信号と、前記センサ信号と同じ周波数の基準信号との間の位相差、ならびに
（３）前記センサ信号に適合する曲線と、前記基準信号との間の誤差、
を使用して、変調する空気軸受のためにヘッド・媒体接触を検出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記検出器が、少なくとも前記センサの抵抗の変化率およびヒータ電力の変化率を使用して、変調しない空気軸受のためにヘッド・媒体接触を検出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
ヘッドトランスデューサのヒータに供給される電力に振動を生じさせることと、
前記振動するヒータ電力によって、前記ヘッドトランスデューサにある熱センサによって生成される信号に振動を生じさせることと、
前記熱センサによって生成された前記信号を測定することと、
前記測定されたセンサ信号およびヒータ電力を使用して、ヘッド・媒体接触を検出することと、
を含む、方法。
【請求項１７】
ヘッド・媒体接触を検出することが、
前記センサの抵抗の変化率である、ΔＲを測定することと、 
ヒータ電力の変化率である、ΔＰを測定することと、
比率ΔＲ／ΔＰを使用して、ヘッド・媒体接触を検出することと、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ヘッド・媒体接触を検出することが、前記比率ΔＲ／ΔＰの最小値を検出することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ヒータ電力の振動を生じることが、基準信号を生成することを含み、
ヘッド・媒体接触を検出することが、
前記振動周波数の前記センサ信号を、前記同じ周波数の前記基準信号と比較することと、
前記センサと基準信号との間の位相差に応答して、ヘッド・媒体接触を検出することと、
を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記ヒータ電力の振動を生じることが、基準信号を生成することを含み、
ヘッド・媒体接触を検出することが、
前記基準信号を、前記センサ信号に適合する曲線に比較することと、
前記基準信号とセンサ信号曲線との間の誤差に応答して、ヘッド・媒体接触を検出することと、
を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
変調する空気軸受のためにヘッド・媒体接触を検出することが、
（１）前記センサの測定された抵抗の変化率、およびヒータ電力の変化率、 
（２）前記センサ信号と、前記センサ信号と同じ周波数の基準信号との間の位相差、ならびに
（３）前記センサ信号に適合する曲線と、前記基準信号との間の誤差、
に基づく、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
非変調空気軸受のためにヘッド・媒体接触を検出することが、前記センサの抵抗の変化率およびヒータ電力の変化率に基づく、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、ヘッド・媒体接触を検出するための装置および方法に関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本開示の実施形態は、磁気記録媒体と相互作用するように構成されたヘッドトランスデューサと、ヘッドトランスデューサを熱的に作動させるように構成されたヒータとを含む装置に関する。ヘッドトランスデューサにある、またはその近接にある熱センサは、センサ信号を生成するように構成される。回路は、ヒータに結合され、ヒータ電力の振動を生じさせるように構成される。ヒータ電力の振動は、センサ信号の振動を生じさせる。検出器は、熱センサに結合され、振動するセンサ信号およびヒータ電力を使用して、ヘッド・媒体接触を検出するように構成される。
【０００３】
他の実施形態は、ヘッドトランスデューサのヒータに供給される電力に振動を生じさせることと、振動するヒータ電力によって、ヘッドトランスデューサにある熱センサによって生成された信号の振動を生じさせることとが関与する方法に関する。方法はまた、熱センサによって生成された信号を測定することと、測定されたセンサ信号およびヒータ電力を使用して、ヘッド・媒体接触を検出することも関与する。
【０００４】
多様な実施形態のこれらの特徴および他の特徴は、以下の詳細説明および添付の図面を踏まえて理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】多様な実施形態に従い、抵抗温度係数（ＴＣＲ）センサを組み入れる、ヒータ作動型ヘッドトランスデューサの配置の側面簡略図である。
【図２】図１に示されるヒータ作動型ヘッドトランスデューサの配置の前面図である。
【図３】作動前構成および作動時構成にある図１および２のヒータ作動型ヘッドトランスデューサの配置を示す。
【図４】ヘッドトランスデューサと磁気記録ディスクの表面との間の接触前、接触中、および接触後の、図１〜３に示される種類のヒータ作動型記録ヘッドトランスデューサの代表的な温度特性を図示する。
【図５】多様な実施形態に従い、ヘッド・媒体接触および／またはヘッド・媒体間隔の変化を検出するための方法の多様なプロセスを示す流れ図である。
【図６】多様な実施形態に従い、ヘッド・媒体接触および／またはヘッド・媒体間隔の変化を検出するための方法の多様なプロセスを示す流れ図である。
【図７】多様な実施形態に従い、ヘッド・媒体接触および／またはヘッド・媒体間隔の変化を検出するための方法の多様なプロセスを示す流れ図である。
【図８】多様な実施形態に従うヒータ作動型ヘッドトランスデューサの配置のブロック図である。
【図９】多様な実施形態に従う検出器のブロック図である。
【図１０】多様な実施形態に従う検出器のブロック図である。
【図１１】多様な実施形態に従う制御回路のブロック図である。
【図１２】多様な実施形態に従う制御回路のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
データ記憶システムは一般に、記録媒体へ情報を書き込み、かつ記録媒体から情報を読み取る、１つ以上の記録ヘッドを含む。記録ヘッドとその関連媒体との間に相対的に短い距離または間隔を有することがしばしば所望される。この距離または間隔は、「飛行高さ」または「ヘッド・媒体間隔」として知られる。ヘッド・媒体間隔を削減することによって、記録ヘッドは一般に、媒体へのデータの書き込み、および媒体からのデータの読み取りの両方の能力が向上する。さらに、ヘッド・媒体間隔を削減することによって、記録媒体表面のアスペリティおよび他の特徴を検出するため等、記録媒体のトポグラフィの計測も可能になる。ヘッド・媒体接触の検出および／またはヘッド・媒体間隔の感知技術は、磁気記憶システムの性能および信頼性にとって重要である。接触検出の反復性が高くなると、有効なクリアランスを低下させ、このために、記録密度を高くすることが可能になる。接触検出感度が高くなると、磨耗が減少し、信頼性が向上する。
【０００７】
多様な実施形態に従い、図１〜３を参照すると、スライダ１００は、回転式磁気記憶媒体１６０に近接近状態で、サスペンション１０１によって支持されて示される。スライダ１００は、記録ヘッドトランスデューサ１０３およびヘッドトランスデューサ１０３に熱的に結合されたヒータ１０２を支持する。ヒータ１０２は、電流がヒータ１０２を通過すると、熱を生成する抵抗ヒータであってもよい。ヒータ１０２は、抵抗ヒータに限定されず、任意の種類の熱源を含んでもよい。ヒータ１０２によって生成された熱エネルギーは、ヘッドトランスデューサ１０３の熱拡張を生じさせる。この熱拡張は、データ記憶装置のヘッド・媒体間隔１０７を減少するために使用することができる。
【０００８】
抵抗温度係数（ＴＣＲ）センサ１０５は、磁気記録媒体１０６の近接点にあるヘッドトランスデューサ１０３上に位置して示される。近接点は概して、ヘッドトランスデューサ１０３と磁気記録媒体１６０との間の接触の最近接点であると理解される。上記のように、ヘッドトランスデューサ１０３の作動は、ヒータ１０２等の熱アクチュエータ、または他のアクチュエータ（例えば、ライタ）によって実現することができる。バイアス電圧は、ＴＣＲセンサ１０５の表面温度を上昇させ、ヘッドトランスデューサ１０３の隣接部分が、磁気記録媒体１６０の温度よりも実質的に高いように、センサ１０５に印加される。ＴＣＲセンサ１０５は、ヘッド・媒体接触、およびいくつかの実施形態において、媒体１６０のアスペリティを検出するために、熱流の変化を感知するように構成されることが好ましい。
【０００９】
図３に表されるように、ヘッド・媒体接触の前には、高温のヘッド表面と、相対的に低温のディスク１６０との間に画定されたエアギャップ１０７が存在する。ヘッドトランスデューサ１０３、エアギャップ１０７、および磁気記録ディスク１６０は、１つのレベルの伝熱率を定義する。ヘッドトランスデューサ１０３が、熱アクチュエータまたはヒータ１０２の作動後等に、ディスク１６０と接触すると、ヘッドトランスデューサ１０３の熱伝導率が高い材料とディスク１６０との間の直接接触は、伝熱率を相当増加させる。このように、ヘッドトランスデューサ１０３上のＴＣＲセンサ１０５は、温度の低下または温度軌跡の偏位を感知し、ヘッド・媒体接触の検出を可能にする。
【００１０】
図４は、図１〜３に示される種類の記録ヘッドトランスデューサ１０３について、ヘッドトランスデューサ１０３と磁気記録ディスク１６０の表面との間の接触前、接触中、および接触後の代表的な温度特性を図示する。この図示例において、温度特性は、安定した状態のＤＣ信号として表される。ヘッドトランスデューサ１０３が熱アクチュエータ１０２によって作動すると、ヘッドトランスデューサの表面温度は、熱アクチュエータ１０２によって生成された熱に起因する作動とともに上昇する。ヘッドトランスデューサの温度は、ディスク１６０の温度よりも高い。このように、ディスク１６０は、この事例ではヒートシンクとして機能する。ヘッドトランスデューサ１０３がディスク１６０に接触すると、ヘッドトランスデューサの表面温度は、接触による伝熱率の変化に起因して低下する。ヘッドトランスデューサの表面温度は、熱アクチュエータの加熱および摩擦加熱に起因して、上昇を続ける。温度の変化または温度軌跡の偏位は、ヘッド・媒体接触を宣言するために使用することができる。
【００１１】
本開示の実施形態は、ヘッドトランスデューサ内のヒータに供給される電力を振動すること、および結果として生じる、ヘッドトランスデューサに位置する熱センサの振動に基づいて、ヘッド・媒体間隔を判定し、ヘッド・ディスクインターフェース（ＨＤＩ）での接触を感知するための方法および装置に関する。本開示の実施形態は、ヒータに供給される電力を振動することと、ヒータ振動に応答して、少なくとも１つの熱センサの出力を解析することと、ヘッド・媒体間隔および／または接触を検出するために出力を使用することとが関与する。多様な実施形態は、変調する空気軸受で使用するためのヘッド・媒体接触の検出装置および方法に関する。他の実施形態は、変調しない空気軸受、または剛性の空気軸受を備えるヘッド・ディスクインターフェースで使用するためのヘッド・媒体接触検出装置および方法に関する。
【００１２】
多様な実施形態に従うヘッド・媒体接触の検出は、（１）温度抵抗センサに関連する抵抗と電力との関係の変化、（２）基準信号に対する温度抵抗センサによって生成される信号の位相の変化、および（３）温度抵抗センサによって生成された信号に適合する曲線と基準信号との間の誤差、のうちの１つ以上に基づいて評価することができる。これらの検出技術のうちのいくつか、または全ては、変調する空気軸受ヘッド・ディスクインターフェースのためにヘッド・媒体接触を検出するために使用することができる。これらの検出技術のうちのいくつか、または全ては、変調しない空気軸受ヘッド・ディスクインターフェースのためにヘッド・媒体接触を検出するために使用することができる。 
【００１３】
温度抵抗センサは、これまでに検討された理由で、特に有用なヘッド・媒体接触検出センサであることが見出されてきた。温度抵抗センサは、究極的には、ポール先端部上の熱感度の高いレジスタである。温度抵抗センサは、特に、空気圧、クリアランス、および接触による全ての熱的条件の変化によって誘導される温度変化を測定する。空気軸受の場合、ヘッドトランスデューサの冷却効率は、伝熱効率の増加に起因して、媒体へのクリアランスが減少するとともに向上する。ヘッドトランスデューサの冷却効率は、媒体がヘッドトランスデューサに対して効率的な熱シンクを提供するため、ヘッドトランスデューサが媒体に接触するときに最大値に到達する。本開示の実施形態に従い、ヘッド・媒体接触は、ヘッドの変調によっては生じない、インターフェース冷却効率を監視することによって検出することができる。
【００１４】
温度抵抗センサからのＤＣ信号は、ヒータ素子ベースの加熱が主である。インターフェース冷却／加熱によって生じる抵抗の変化は、温度抵抗センサのヒータ素子によって生じる変化のほんの一部だけを表す。ＤＣ抵抗測定に基づいて、ヘッド・媒体接触が発生する場所を確実に知ることは一般に困難である。本開示の実施形態は、その出力信号が、ヒータ等、トランスデューサヘッドの加熱構成要素によって生じた振動を有する、温度抵抗センサからの抵抗測定値を使用して、ヘッド・媒体接触を検出することに関する。
【００１５】
ヘッド・ディスク間インターフェース冷却条件の１つの測定は、ヒータ電力振動に応答する、ヒータ電力に対する温度上昇率、すなわち、△Ｒ／△Ｐ（例えば、ｄＲ／ｄＰ）である。△Ｒ／△Ｐの比率は、冷却条件の向上とともに減少し、ヘッド・媒体接触時に最小値に到達する。△Ｒ／△Ｐは、摩擦加熱に起因して、ヘッド・媒体接触後に再び増加する。ヘッド・媒体接触は、ヘッド変調ではなく、計測値△Ｒ／△Ｐを監視することによって検出することができる。△Ｒ／△Ｐは、最小値に到達する前に、最初に線形トレンドから偏位（低下）する。この特徴は、ヘッド・媒体接触の開始によって生じた冷却を示す。ΔＲ／ΔＰの最小点は、完全なヘッド・媒体接触を示し、その熱は、摩擦によって生成される。ヘッド・媒体接触を検出する多様な方法は、ヘッドトランスデューサのヒータに供給されるヒータ電力に対する、ヘッドトランスデューサの温度上昇率を利用する。
【００１６】
図５を参照すると、多様な実施形態に従い、ヘッド・媒体接触を検出するための方法が示される。図５に示される実施形態に従い、ヘッドトランスデューサ上に位置するヒータに供給される電力が振動される２０２。ヒータ電力は、振動源信号を使用して、ヒータに供給される電力を増加および減少させることによって、振動される。例示的な振動源信号は、サーボシステム信号である。代替として、振動源信号は、ヘッドトランスデューサ配置に既存する、または追加されるコントローラをプログラミングすることによって供給することができる。ヘッドトランスデューサにある熱センサは、熱センサの抵抗素子の温度が、磁気記憶媒体の抵抗素子よりも大幅に異なる（例えば、より高い）ように、ＤＣ電流を使用して、付勢される。
【００１７】
振動するヒータ電力に応答して、ヘッドトランスデューサにある熱センサは、結果として得られる温度の変化を測定し２０４、変調されたセンサ信号を生成する。センサ信号変調の周波数は、ヒータ電力が変調される周波数に対応する。ヒータに供給される電力を変調することによって、熱センサは、周波数および振幅がヒータ電力変調のそれに対応する、ＡＣ信号を効率的に生成する。熱センサは、温度変化を測定することが、ＴＣＲセンサの抵抗変化を測定することによって有効になるように、ＴＣＲセンサにすることができる。ヘッド・媒体接触は、測定されたセンサ信号および振動するヒータ電力を使用して検出される２０６。より具体的には、ヘッド・媒体接触は、センサ信号の変化およびヒータ電力の変化が関与する異なる計量を使用して検出することができる。
【００１８】
図６は、多様な実施形態に従い、低変調または非変調ヘッド・媒体間インターフェースで特に有用である、ヘッド・媒体接触を検出する方法を示す流れ図である。図６に示される方法は、他の実施形態に従い、変調するヘッド媒体インターフェースのためにヘッド・媒体接触を検出するためにも有用である。磁気記録媒体に対して移動し、その間に低変調または非変調ヘッド・媒体間インターフェースを画定するヘッドトランスデューサを用いて、方法の実施形態は、ヒータを使用してヘッドトランスデューサを作動させることが関与する。ヘッドトランスデューサを作動させることは、ヒータに供給される電力を振動すること２２２を含む。振動する電力に応答して、ヘッドトランスデューサに位置する熱センサの抵抗の変化率（ΔＲ）が測定される２２４。例示的な熱センサは、デュアルエンド型抵抗温度係数センサ（ＤＥＴＣＲ）等の、ＴＣＲセンサであってもよい。ヒータ電力の変化率（ΔＰ）も測定される２２６。抵抗の変化およびヒータ電力の変化は、検出計量を生成するために使用される。例えば、ヒータ電力の変化率（ΔＰ）に対する抵抗の変化率（ΔＲ）の比率を使用して、ヘッド・媒体接触を検出することができる２２８。
【００１９】
△Ｒ／△Ｐと示される、電力の変化率（ΔＰ）に対する抵抗の変化率（ΔＲ）の比率は、ヘッド・媒体間隔を評価し、ヘッド・媒体接触の検出を実施するための計量を提供する。計量ΔＲ／ΔＰは、ヘッド媒体クリアランスの減少に合わせて線形的に減少する。ΔＲ／ΔＰの線形からの偏位、および最小値の検出は、ヘッド・媒体接触、ならびに冷却および摩擦加熱を生じたヘッド媒体を示す。このような手法は、接触を検出するために空気軸受の変調に依存しない。しかしながら、ヘッド・媒体接触を検出するこの技法は、前述のように、変調する空気軸受および変調しない空気軸受の両方で使用することができる。
【００２０】
図７は、多様な実施形態に従い、１つ以上の検出計量を使用して、ヘッド・媒体接触を検出する別の方法を図示する。ヘッドトランスデューサのヒータは、振動電源を用いて作動される２５０。ヒータに供給された振動する電力に応答して、ヘッドトランスデューサに位置する熱センサの温度／抵抗の変化率（ΔＲ）が測定される２５２。振動するヒータ電力の変化率（ΔＰ）も測定される２５４。ヘッド・媒体接触は、少なくとも３つの検出計量を使用して検出することができる。以下の検出計量は、開示されるように、単独でも、組み合わせても使用することができる。
【００２１】
図６を参照した上記のように、第１の計量を使用して、ヘッド・媒体接触が、比率ΔＲ／ΔＰを使用して直接検出される２６０。例えば、比率ΔＲ／ΔＰの最小値を検出することは、ヘッド・媒体接触を特定する。加えて、線形適合から、例えば、線形適合誤差の約３シグマを超える比率の偏位を検出すると、接触が予測される等、エアギャップの相当な減少を示す。
【００２２】
第２の計量は、基準信号として、振動する電源制御信号を使用することが関与する２６４。振動する電源制御信号の周波数は予め選択されているので、周波数はわかっている。熱センサ信号はヒータ素子の温度によって支配されるため、センサ信号の周波数は大部分が、ヒータに供給される振動する制御信号の周波数に相当する。このため、測定された周波数での熱センサ信号は、わかっている周波数での基準信号と比較することができる。センサ信号と基準信号との間の差は、ヘッド・媒体接触が発生するまで、実質的に一定であり、発生した時点で熱センサ信号は、ヒータ素子によってもはや支配されない。例えば、センサ信号および基準信号の位相は、ヘッド・媒体接触事象が発生するまで、実質的に一定であり、発生した時点で、センサ信号の位相は、基準信号の位相から大幅に偏位する。センサ信号位相と基準信号位相との差が、サイクルの約５％よりも大きい位相変化（例えば、５００Ｈｚ振動の場合、０．３ラジアン）等、既定の閾値だけ偏位すると、ヘッド・媒体接触が検出される。
【００２３】
代替として、測定された周波数および測定された振幅でのセンサ信号が、わかっている周波数および振幅での基準信号と比較される。センサ信号の周波数および振幅と、基準信号の周波数および振幅との間の差は、同様に、ヘッド・媒体接触を特定するために使用することができる。センサ信号と基準信号との間の差を測定することは、ノイズの差を測定することも含む。例えば、センサ信号のノイズは、ヘッド・媒体接触が発生するまで、実質的に一定であり、発生した時点で、センサ信号のノイズ要素の振幅は、接触前のノイズの振幅に比較して大幅に増加する。 
【００２４】
第３の計量は、センサ信号に適合する曲線と、基準信号との間の誤差を判定することが関与する２６２。上記のように、熱センサ信号は大部分が、ヘッド・媒体接触が発生するまで、振動電力制御／基準信号に対応する。このように、センサ信号が、基準信号から、既定の許容誤差だけ偏位すると、ヘッド・媒体接触が検出される。例えば、３シグマを超える偏位は、ヘッド・媒体接触が予測される等、エアギャップの相当の減少を示す。
【００２５】
これらの計量の各々は、ヘッド・媒体接触を検出するために、個別に、または組み合わせて使用することができる２６６。例えば、第１の計量は、変調しない空気軸受インターフェースが関与する場合、少なくとも、単独で使用することができる。しかしながら、変調する空気軸受インターフェースの場合、３つ全ての計量が、既知の方法を使用するよりも早く接触の開始を検出するために、組み合わせて使用することができる。選択される計量は、空気軸受の剛性に基づくことができる。
【００２６】
図８に示されるように、多様な実施形態に従い、磁気記録媒体および関連回路３００と相互作用するように構成されたヘッドトランスデューサは、ヘッド・媒体接触を検出するために使用される。ヘッドトランスデューサ３２０は、磁気記憶媒体に対する非変調ヘッド・媒体間インターフェース、または媒体に対する変調ヘッド・媒体間インターフェースを画定することができる。ヘッドトランスデューサ３２０は、読み取りトランスデューサ３４２と、書き込みポール３３２とを含む。ヘッドトランスデューサ３２０はまた、読み取りトランスデューサ３４２に熱を適用するためのヒータ３４０と、書き込みポール３３２に熱を適用するためのヒータ３３０とも含む。ヒータ３４０または３３０のどちらかは、ヘッドトランスデューサを作動させることができる。
【００２７】
加えて、各ポールは、対応する熱センサ、読み取りトランスデューサ３４２のためのセンサ３４４、および書き込みポール３３２のためのセンサ３３４を含むことができる。センサ３４４および３３４は、ヘッドに位置し、任意の種類の熱センサにすることができる。例えば、センサ３４４および／または３３４は、ＤＣ電流を使用して抵抗の変化を測定するために、ＤＣ電流を受容するＴＣＲセンサにすることができる。センサ３４４および３３４の各々は、ヘッドトランスデューサと媒体との間の接触を感知する際に使用される温度変化を測定し、それぞれのセンサ信号を生成する。ヘッドトランスデューサ３２０を作動させるヒータは、接触を検出するためにどのセンサが使用されるかを決定する。ヘッドトランスデューサ３２０は、信号生成器回路３０２および検出器３１０に結合される。ヘッドトランスデューサ３２０は、いくつかの実施形態に従い、１つの熱センサ３３４、３４４のみ、および／または１つのヒータ３３０、３４０のみを組み入れてもよいことが理解される。
【００２８】
信号生成器回路３０２は、制御信号を提供してヒータ３４０および／またはヒータ３３０に供給される電力を振動するために、ヒータ３４０および３３０に接続される。信号生成器回路は、ヘッドトランスデューサ配置に存在する、または導入されるプログラマブル回路にすることができる。一例では、ＤＡＣのソフトウェアをプログラムすることによる等、ヒータ電力回路のデジタルからアナログへの変換器（ＤＡＣ）を適切に構成することが関与する。ヒータ電力振動のソフトウェア制御は、ヒータ３４０、３３０に適用される波形を指定するために、向上した柔軟性を提供する。これによって、接触検出信号を向上させることができる、正方形、正弦、三角形、または他の波形を含む、多様な波形を使用してヒータ３４０、３３０を駆動させることが可能になる。代替として、信号生成器回路は、磁気記録システム内に既に存在するサーボ回路を含む。所定の実施形態において、ヒータ電力振動の周波数は、磁気記録媒体上のサーボパターンの周波数（５００Ｈｚ等、数百ヘルツ）に関係する。ヒータ３４０および３３０は各々、ヒータ素子と、電力制御信号を受理する電力回路とを含む。
【００２９】
検出器３１０は、センサ３４４および３３４に結合され、結果として得られる振動するセンサ信号およびヒータ電力を使用して、ヘッド・媒体接触を検出するように構成される。ヘッド・媒体接触は、センサ３４４、３３４の抵抗の変化、およびヒート電力の変化に基づいて、１つ以上の計量を使用して検出される。いくつかの実施形態に従い、ＴＣＲ  ＤＣ電圧レベルを測定するために使用されるＡＤＣは、ｎビットの範囲を有する。検出器３１０は、振動するヒータ電力によって生じるセンサ抵抗の変化が、ＡＤＣのｎビット範囲を使用して測定可能であるように、ＤＣオフセットキャンセルＤＡＣを含む。
【００３０】
変調されていない、変調が低い、または変調されたヘッド・媒体間インターフェースのためにヘッド・媒体接触を検出するための検出器は、多様な実施形態に従い、図９に図示する。検出器４１０は、センサの抵抗の変化率およびヒータ電力の変化率に基づく計量を使用してヘッド・媒体接触を検出するために構成された検出器４１２を含む。例示的な検出計量は、比率ΔＲ／ΔＰである。検出器４１２は、誘導されたヒータ振動のｄＰ振幅に対する熱センサ応答として、ΔＲ／ΔＰの直接の原位置測定を行うことができる。上述のように、ΔＲ／ΔＰの最小値は、媒体のヒートシンク動作に起因するヘッド温度の低下が終息し、ヘッドと媒体との間の摩擦に起因して増加を開始する点であるため、ヘッド・媒体接触は、ΔＲ／ΔＰの最小値を検出することによって特定される。追加の計量を使用すると、ヘッド・媒体接触は、変調する空気軸受のためにより迅速に検出することができる。
【００３１】
図１０は、多様な実施形態に従い、変調するヘッド・媒体間インターフェースのヘッド・媒体接触を検出するための検出器を図示する。検出器５１０は、接触を検出するために計量の組み合わせを使用するように構成される。例えば、上記に類似して、検出器５１０は、比率ΔＲ／ΔＰを判定し、ΔＲ／ΔＰの最小値を特定することによって接触を検出するように構成される検出器５１２を含む。
【００３２】
検出器５１０はまた、パワースペクトル密度（ＰＳＤ）検出器５１４も含む。いくつかの実施形態において、ＰＳＤ検出器５１４は、熱センサ信号のパワースペクトラムを基準信号のそれに比較し、結果として得られる差（例えば、異なる周波数要素および／または一般の周波数要素の５〜１０％を超える電力偏位）は、ヘッド・媒体接触を検出するための別の計量として機能する。振動電力制御信号は、基準信号として機能する。
【００３３】
他の実施形態において、ＰＳＤ検出器５１４は、追加の計量を判定するために、熱センサ信号の位相を基準信号の位相と比較するように構成された位相検出器として実装されてもよい。振動電力制御信号は、周波数および振幅がわかっているため、基準信号として機能する。例えば、ＰＳＤ５１４は、差を取得するために、周知の周波数での基準信号の位相を測定された周波数での熱センサ信号の位相と比較するように構成することができる。得られる位相の差（存在する場合）は、トランスデューサヘッドと媒体表面との間の接触が発生するまで、一定であり続ける。センサ信号と基準信号との間の位相の差が既定のレベルに到達すると、ヘッド・媒体接触が検出される。
【００３４】
検出器５１０は、センサ信号に適合する曲線と基準信号との間の誤差を判定するように構成された曲線適合誤差検出器５１６をさらに含む。センサ信号は、ヘッド・媒体接触が行われるまで、基準信号を追跡するので、センサ信号と基準信号に適合する曲線との間の誤差を監視することで、ヘッド・媒体接触を特定する。
【００３５】
検出器５１０は一般に、変調する先進的な空気軸受のためにヘッド・媒体接触を特定するために、検出器５１２、５１４、および５１６の各々を使用するように構成される。変調しない、または変調が低い先進的な空気軸受の場合、検出器５１０は、ヘッド・媒体接触を特定するために、例えば、検出器５１２等、検出器全ての３つ未満を使用するように構成される。しかしながら、位相変動および適合誤差の計量は、多様な実施形態において、ΔＲ／ΔＰの計量よりも早期に接触を検出することができる。
【００３６】
ＤＣ電流を用いて正確な直接抵抗測定を実施することは、ドライブエレクトロニクスについて困難であり得ることが理解できる。例えば、インターフェースの加熱および冷却状態の変化によって生じたセンサ抵抗の変化は、一般に、その平均抵抗の約１０％未満である。典型的な磁気記憶システムにおけるアナログからデジタルへの変換器（ＡＤＣ）の解像度が８ビットであることを考慮すると、０．１オーム未満の精度で抵抗を直接測定することは困難である。
【００３７】
本明細書の初めに上述したように、多様な実施形態に従う１つの手法は、ＴＣＲセンサ（例えば、ＤＥＴＣＲセンサ）を使用して、磁気記憶システム内で直接ΔＲ／ΔＰを測定することが関与する。このような手法は、熱センサの平均加熱に加えて、意図的に導入されたΔＰ加熱振動によって生じたΔＲを測定する。位相検出器は、抵抗温度センサからの抵抗変化を検出するための周波数で固定するために使用することができる。
【００３８】
磁気記憶システム内のΔＲ／ΔＰの直接測定は、図１１および１２にそれぞれ示される代表的回路６００、７００によって実装されるスキームを使用して実現することができる。図１１に示される実施形態において、サーボシステム６０３は、ヒータ素子６０２の電力回路（ＤＡＣ６０６および電源６０４を備える）に結合される。磁気記憶システム内のヒータ素子電力は、ＤＡＣカウントに比例する。ユニット７１５からのプログラマブルＤＣオフセット値は、各ヒータＤＡＣで平均ＤＣ出力をキャンセルするために使用されるので、振動熱によって生じた抵抗の変化は、８ビットのＤＡＣ範囲を完全に使用することができる。振動は、固定された低周波数（例えば、５００Ｈｚおよび＋／−ヒータＤＡＣ）正弦波として、各サーボウェッジで導入される。サーボファームウェアは、各サーボウェッジでの熱振動に対する抵抗温度センサ７０２のＤＣ応答もサンプリングする。ＤＣのキャンセルによって、アナログからデジタルへの変換器（ＡＤＣ）７３０から平均ＤＣ信号を消去するので、熱振動によって生じた低周波数応答のために、８ビットの範囲全てが使用される。
【００３９】
図１２の実施形態は、低域通過フィルタ７１０を介して抵抗温度センサ７０２に結合されたＰＳＤ７４０、増幅器７２０、および振動周波数での抵抗温度センサ応答、すなわち、このΔＰによって生じたΔＲを測定するように構成されたＡＤＣ７３０を図示する。抵抗温度センサ７０２は、バイアス電流７０４を用いて供給されるＤＥＴＣＲセンサとして図示される。位相感知型検出回路７４０によって処理された後、センサ信号が生成される。センサ信号を生成する際、位相感知型検出回路７４０は、サーボシステムからの振動信号を基準信号として使用する。位相感知型検出アルゴリズム（例えば、ロックインアルゴリズム、または離散フーリエ変換）は、振動周波数でのセンサの応答を測定するために使用することができる。振幅（ΔＲ）を計算することに加えて、センサ応答と基準信号との間の位相、および適合曲線の誤差もまた、各ヒータＤＡＣで計算することができる。
【００４０】
ヘッド・媒体接触は、３つの信号（ΔＲ／ΔＰ、位相、誤差）全てを同時に監視することによって検出することができる。典型的な変調する空気軸受の場合、変調は、固体接触の接近点で発生する。近似誤差は、この変調に起因して増加する。トランスデューサヘッドと媒体との間の接触によって導入される過冷却に起因して、位相変動も発生する。ΔＲ／ΔＰは、いくつかのＤＡＣの後で最小値に到達するまで、減少を続ける。変調しないＡＡＢの場合、位相変動の特徴および適合誤差の特徴は検出されない場合がある。しかしながら、最小のΔＲ／ΔＰは必ず、接触を検出するために使用することができる。任意の空気軸受の場合、ヘッド・媒体接触は、接近点にまたはその近接に位置するＤＥＴＣＲセンサであることが好ましい、抵抗温度センサ７０２のΔＲ応答を監視することによって検出することができる。多様な実施形態に従い、振動周波数は、余分なハードウェアを追加することなく、既存のサーボファームウェアを使用して導入することができる。
【００４１】
多様な実施形態の多数の特徴は、多様な実施形態の構造および機能の詳細とともに上述したが、この詳細説明は例示に過ぎず、詳細部分、特に多様な実施形態によって例示された部分の構造および配置に関して、添付の請求項によって表現される用語の広義の一般的意味によって示される限り、変更を行ってもよいことを理解されたい。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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