(57)【要約】ディスク・ドライブ（１００，２３０，２６０，２７０，２８０，２９０，３００，３１０）はエア・ベアリング表面（１４８，２３８）を持つヘッドを含み、フライハイト間隔（１５６）を形成する。フライハイト間隔制御装置（２４２）は、ヘッド上のヘッド電気接続部（２３７）とディスク（２３４）上のディスク電気接続部（２３５）とに制御信号（２４４）を与える。フライハイトは静電的に制御する。切断回路（２５８）は制御信号（２４４）とディスク電気接続部（２３７）とを結合する。接触を検知すると、切断回路（２５８）は制御信号（２４４）を切断する。接触センサ（２３２）はヘッドとディスク（２３４）とが接触したことを示す制御信号（２４４）の電流成分を検知する。
2005501366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク・ドライブであって、
ディスク電気接続部を有するディスクと、
読取り／書込みヘッドであって、エア・ベアリング表面を有し、前記エア・ベアリング表面と前記ディスクとの間にフライハイト間隔を形成し、前記ディスクに面する前記読取り／書込みヘッドの導電領域に接続するヘッド電気接続部を有する、読取り／書込みヘッドと、
制御信号を生成して前記ディスク電気接続部と前記ヘッド電気接続部とに与えるコントローラを含むフライハイト間隔制御装置と、
前記ディスクと前記読取り／書込みヘッドとが接触したことを示す制御信号の電流成分を検知して接触センサ出力を生成する接触センサと、
前記コントローラからの制御信号を前記ヘッド電気接続部に与え、前記接触センサ出力に応じて前記制御信号を切断する切断回路と、
を備えるディスク・ドライブ。
【請求項２】
前記フライハイト間隔制御装置は設定点と、フライハイト・センサ出力を生成するフライハイト・センサとを更に備え、また前記コントローラは前記設定点と前記フライハイト・センサ出力との関数としての制御信号を生成する、請求項１記載のディスク・ドライブ。
【請求項３】
前記導電領域は第１の電極として働き、また前記導電領域に面する前記ディスクの一部は、前記制御信号により駆動されてフライハイトを制御する静電フライハイト・アクチュエータの第２の電極として働く、請求項１記載のディスク・ドライブ。
【請求項４】
前記接触センサは、前記コントローラと前記ヘッド電気接続部との間に直列に結合して電流成分を検知する抵抗を備える、請求項１記載のディスク・ドライブ。
【請求項５】
前記接触センサは、電流成分を検知しかつ前記ディスク電気接続部と前記回路共通導体との間に直列に結合する抵抗を備える、請求項１記載のディスク・ドライブ。
【請求項６】
前記接触センサは前記接触センサ出力を生成する増幅器を備える、請求項１記載のディスク・ドライブ。
【請求項７】
前記切断回路は、前記接触センサ出力で制御されるリレー・コイルと前記切断を行うリレー・スイッチとを持つリレーを備える、請求項１記載のディスク・ドライブ。
【請求項８】
前記切断回路は、前記接触センサで制御されるスイッチ入力と前記切断を行うスイッチ出力とを持つ固体スイッチを備える、請求項１記載のディスク・ドライブ。
【請求項９】
前記切断回路は、前記コントローラと前記ヘッド電気接続部との間に直列に常時閉スイッチを備える、請求項１記載のディスク・ドライブ。
【請求項１０】
前記切断回路は、前記制御信号を前記ヘッド電気接続部に対してバイパスする常時開スイッチを備える、請求項１記載のディスク・ドライブ。
【請求項１１】
前記切断回路は前記制御信号に直列に常時閉スイッチを備え、また前記制御信号を前記ヘッド電気接続部に対してバイパスする常時開スイッチを備える、請求項１記載のディスク・ドライブ。
【請求項１２】
ディスク・ドライブ内の読取り／書込みヘッドとディスクとが接触して損傷するのを防ぐ方法であって、
前記読取り／書込みヘッド上のエア・ベアリング表面と前記ディスクとの間にフライハイト間隔を形成し、
前記読取り／書込みヘッド上に、前記ディスクに面する前記読取り／書込みヘッドの導電領域に接続するヘッド電気接続部を備え、
前記ディスクに接続するディスク電気接続部を備え、
フライハイト間隔制御装置からヘッド電気接続部とディスク電気接続部とに制御信号を与え、
前記ディスクと前記読取り／書込みヘッドとが接触したことを示す制御信号の電流成分を検知して接触センサ出力を生成し、
前記接触センサ出力に応じて前記ヘッド電気接続部からの前記制御信号を切断する、
損傷するのを防ぐ方法。
【請求項１３】
設定点とフライハイト・センサ出力との関数として前記制御信号を生成する、
ことを更に含む、請求項１２記載の損傷するのを防ぐ方法。
【請求項１４】
前記フライハイト間隔制御装置と前記ヘッド電気接続部との間に直列に結合する抵抗で電流成分を検知する、
ことを更に含む、請求項１２記載の損傷するのを防ぐ方法。
【請求項１５】
前記接触センサ出力で制御されるリレー・コイルと切断を行うリレー・スイッチとを持つリレーで切断を行う、
ことを更に含む、請求項１２記載の損傷するのを防ぐ方法。
【請求項１６】
前記接触センサで制御されるスイッチ入力と切断を行うスイッチ出力とを持つ固体スイッチで切断を行う、
ことを更に含む、請求項１２記載の損傷するのを防ぐ方法。
【請求項１７】
前記フライハイト制御装置と前記ヘッド電気接続部との間に直列の常時閉スイッチで切断を行う、
ことを更に含む、請求項１２記載の損傷するのを防ぐ方法。
【請求項１８】
切断を行う前記制御信号を分路する常時開スイッチで切断を行う、
ことを更に含む、請求項１２記載の損傷するのを防ぐ方法。
【請求項１９】
前記制御信号に直列の常時閉スイッチで前記制御信号を切断し、常時開スイッチで前記制御信号を与えまたはバイパスし、接触を検出すると前記スイッチを活動化する、
ことを更に含む、請求項１２記載の損傷するのを防ぐ方法。
【請求項２０】
ディスク・ドライブであって、
エア・ベアリング表面を有し、前記エア・ベアリング表面と前記ディスクとの間に、フライハイト間隔制御装置により制御されるフライハイト間隔を形成する、ディスクおよび読取り／書込みヘッドと、
前記ディスクと前記読取り／書込みヘッドとの間の接触を検知する手段と、
接触を検知すると前記フライハイト間隔制御装置を切断する手段と、
を備えるディスク・ドライブ。
【請求項２１】
前記フライハイト間隔制御装置は、設定点と、フライハイト・センサ出力を生成するフライハイト・センサと、コントローラとを備え、前記コントローラは前記設定点と前記フライハイト・センサ出力との関数としての制御信号を生成する、請求項２０記載のディスク・ドライブ。
【請求項２２】
前記切断する手段は前記制御信号に直列に結合する常時閉スイッチを備える、請求項２１記載のディスク・ドライブ。
【請求項２３】
前記読取り／書込みヘッドは前記ディスクに面する前記読取り／書込みヘッドの導電領域に接続するヘッド電気接続部を含み、前記ディスクはディスク電気接続部を含み、前記制御信号は切断する手段を通して前記ヘッド電気接続部に与えられる、請求項２１記載のディスク・ドライブ。
【請求項２４】
前記接触を検知する手段は、前記フライハイト間隔制御装置と前記ヘッド電気接続との間に直列に結合して前記制御信号の電流成分を検知するための抵抗を備える、請求項２３記載のディスク・ドライブ。
【請求項２５】
前記接触を検知する手段は前記ディスク電気接続部と回路共通導体との間に直列に結合する抵抗を備える、請求項２３記載のディスク・ドライブ。
【請求項２６】
前記接触を検知する手段は接触センサ出力を生成する増幅器を備える、請求項２０記載のディスク・ドライブ。
【請求項２７】
前記切断する手段は前記接触センサ出力で制御されるリレー・コイルと前記切断を行うリレー・スイッチとを持つリレーを備える、請求項２０記載のディスク・ドライブ。
【請求項２８】
前記切断する手段は前記接触センサで制御されるスイッチ入力と前記切断を行うスイッチ出力とを持つ固体スイッチを備える、請求項２０記載のディスク・ドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に磁気データ記憶装置ドライブに関するものである。特に、本発明はフライハイト制御のための方法と構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近のディスク・ドライブ設計における面積密度の増加に従って、読取り／書込みヘッドの磁極端と磁気記憶媒体との間の磁気間隔とフライハイトとはこれに対応して小さくなっている。このようにフライハイトが非常に小さいと、ディスクの形状が製作中に変動することにより、特にシーク動作中に、ヘッドとディスクとが好ましくないことに、一時的に機械的に接触することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
かかる好ましくない接触を減らすにはフライハイト制御機構内に静電型のアクチュエータを用いることが望ましい。なぜなら、低コストで、質量が小さく、消費電力が小さいからである。しかし静電アクチュエータは、ヘッドとディスクとの間に、間隔に関してほぼ逆2乗の関係を有する引力を発生する。ヘッドがディスクに近づくに従って、引力は漸近的に増加する。静電力によりヘッドがディスクに衝突して、ヘッドか、ディスクか、またはその両方を損傷することがある。ヘッドがディスクに非常に接近した場合、静電アクチュエータを用いるとフライハイトの制御が不安定になる。
【０００４】
ディスク・ドライブがフライハイト間隔を制御する静電アクチュエータを含み、ヘッドがディスクに接触したときにヘッドまたはディスクの損傷を減らすための方法と装置とが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ディスクと読取り／書込みヘッドとを備えるディスク・ドライブを開示する。読取り／書込みヘッドはエア・ベアリング表面を有し、エア・ベアリング表面とディスクとの間にフライハイト空間を形成する。ディスクはディスク電気接続部を有し、読取り／書込みヘッドはディスクに面する読取り／書込みヘッドの導電領域に接続するヘッド電気接続部を有する。
【０００６】
またディスク・ドライブはフライハイト間隔制御装置を備え、そのコントローラは制御信号を生成してディスク電気接続部とヘッド電気接続部とに与える。
またディスク・ドライブは接触センサを備える。接触センサは、ディスクと読取り／書込みヘッドとが接触したことを示す制御信号の電流成分を検知する。接触センサは接触センサ出力を生成する。
【０００７】
またディスク・ドライブは制御信号をヘッド電気接続部に結合する切断回路を備える。切断回路は接触センサ出力に応じて、接触を検知すると制御信号を切断する。
本発明の特徴を示すこのような機能と利点は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を参照すれば明らかになる。
【０００８】
（例示の実施の形態の詳細な説明）
以下に説明するディスク・ドライブの実施の形態では、ヘッドとディスクとの間のフライハイト間隔を検知し、コントローラは制御信号電圧を生成してフライハイト間隔を静電的に調整し、フライハイトを望ましい設定点に保持する。しかし間隔が非常に近いときは、制御回路による制御は不安定であり、読取り／書込みヘッドは静電引力により引き寄せられて、好ましくないことに、ディスクと接触することがある。しかしディスク・ドライブは、望ましくない接触を検知する接触センサも備える。切断回路は一般にリレーまたは固体スイッチで、接触を検知すると制御信号電圧をほぼゼロまで急速に下げる。これにより静電力もほぼゼロまで急速に下がり、ヘッドとディスクとが接触する時間は大きな損傷を生じるほど長くない。安定的なフライハイト間隔が再び確立されると、制御信号が再びヘッド電気接続部に与えられて通常のディスク・ドライブ動作が再開する。ディスクとヘッドへの損傷は小さく、信頼性が向上する。
【０００９】
接触を検出するには、コントローラとヘッドおよびディスクとの間に直列に設けられる抵抗器または変圧器の１次側を流れる制御信号電流を検知する。接触が起こると電流が流れ始め、抵抗器の両端または変圧器の２次側に電圧降下が生じる。オペアンプ比較器が電圧降下を検知してスイッチを起動する。スイッチは、大きな損傷が生じる前にヘッド電気接続部に達する静電電圧を遮断するのに十分な速度を有する。ディスク・ドライブの通常の動作中は、この回路は較正すなわち実時間の接触検出アルゴリズムとして用いることができる。スイッチはリレーの接点または固体スイッチでよい。
【００１０】
最近のディスク・ドライブ設計における面積密度の増加に従って、読取り／書込みヘッドの磁極端と磁気記憶媒体との間の磁気間隔はこれに対応して小さくなっている。この磁気間隔の一部は被覆剤と潤滑剤のために用いられる。またこの磁気間隔の一部は磁極端凹所（ＰＴＲ）と熱磁極端凹所（Ｔ−ＰＴＲ）のための余裕に用いられ、高温になると磁気間隔が減少する。磁気間隔の一部をかかる機能に用いた後、読取り／書込みヘッドとディスクとの間のエア・ベアリング層として残るのは非常に小さな機械的間隔（すなわち、フライハイト）だけである。フライハイトはこのように非常に小さいので、ディスク構造の中のヘッドの形状が製作中に変動することにより、特にシーク動作中に、またはディスク・ドライブ環境から機械的衝撃を受けると、ヘッドとディスクとが好ましくないことに、一時的に機械的に接触することがある。
【００１１】
望ましくない機械的接触が起こるのを減らすために、静電アクチュエータを用いてフライハイトを積極的に調整する。フライハイト間隔（すなわち磁気間隔）を検知し、静電アクチュエータに電子的フィードバックを与えてフライハイトを制御する。フィードバックを用いるとフライハイト間隔が比較的一定に保たれて、機械的接触の回数が減少する。
【００１２】
静電型のアクチュエータは低コストで、質量が小さく、消費電力が小さいので、かかるフィードバック構成に有用である。しかし静電アクチュエータは、ヘッドとディスクとの間に、間隔に関してほぼ逆２乗の関係を有する引力を発生する。ヘッドがディスクに近づくに従って、引力は漸近的に増加する。静電力によりヘッドがディスクに衝突して、ヘッドか、ディスクか、またはその両方を損傷することがある。ヘッドがディスクに非常に接近した場合、静電型のアクチュエータではフライハイトの制御が不安定になる。
【００１３】
読取り／書込みヘッドのエア・ベアリング表面と電子的フィードバックを調整してこの不安定性をいくらか補償することはできるが、かかる調整は全ての運転条件で完全に効果的ではない。間隔がゼロに近づくに従って制御は不安定になり、静電引力はヘッドをディスクに近づけて、損傷を与えるほど長い時間にわたってヘッドとディスクとを接触させる。電子的フィードバックは時間遅れがあり、損傷を防ぐほど迅速に反応する。以下に述べる実施の形態はこの問題を解決する。
【実施例】
【００１４】
図１はディスク・ドライブ記憶装置１００の或る実施の形態を示す。ディスク・ドライブ１００は、材料（磁気材料または光学的に読取り可能な材料など）の層である記憶表面１０６を有するディスク・パック１２６を含む。ディスク・パック１２６は多数のディスクのスタックを含み、各ディスクは読取り／書込みヘッド１１０（スライダとも呼ぶ）を含む読取り／書込み組立体１１２でアクセスすることができる。各読取り／書込みヘッド１１０は或るフライハイトでディスクの上を飛ぶ。フライハイトの制御については後で詳細に説明する。スピンドル・モータ１２７はディスク・パック１２６内のディスクを図の矢印１０７の方向に回転させる。ディスクが回転するとき、読取り／書込み組立体１１２はディスク・パック１２６内の記憶表面１０６上の種々の回転位置にアクセスする。読取り／書込み組立体１１２はディスク表面１０６に対して半径方向（例えば矢印１２２で示す方向）に駆動され、ディスク表面１０６上の種々のトラック（すなわち半径位置）にアクセスする。読取り／書込み組立体１１２のかかる駆動は例えばボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１１８を含むサーボ装置により与えられる。ボイス・コイル・モータ１１８は軸１２０の回りに回転するロータ１１６を含む。またＶＣＭ１１８は図のように読取り／書込みヘッド組立体１１２を支持するアーム１１４を含む。
【００１５】
図のようにディスク・ドライブ１００は、ディスク・ドライブ１００の動作を制御しまたデータをディスク・ドライブ１００に送受するための制御回路１３０を含む。図８−１４に関して後で詳細に説明するが、制御回路１３０は静電フライハイト・アクチュエータに関して動作するフライハイト・コントローラを含んでよい。
【００１６】
フライハイトが非常に小さいディスク・ドライブでは、エア・ベアリングだけではディスクとの正しい間隙を保つことはできない。これは、ディスク滑りなだれ（glide avalanche）、炭素保護膜、磁極端凹所、潤滑油からの平均損失が、フライハイト変動に対する十分な余地を残さないからである。これについて、図２と図３に関して以下に説明する。
【００１７】
図２と図３はディスク１５２の上を飛ぶヘッド１５０の一部を示す。図２は拡大図で、横軸と縦軸の目盛係数は異なる。横軸の目盛１５１は水平距離をミリメートルで示す。縦軸の目盛１５３は垂直距離をナノメートルで示す。図３は図２を更に拡大した図で、スライダの後縁１５４付近をより詳細に示す。図３は横軸と縦軸に異なる目盛係数を有する拡大図である。横軸の目盛１５５は水平距離をマイクロメートルで示す。縦軸の目盛１５７は垂直距離をナノメートルで示す。
【００１８】
フライハイト１５６が非常に小さい場合は、ダイアモンドに似た炭素皮膜１５８，１５９と、磁極端凹所１６０と、潤滑層１６２とが磁気間隔１６４の大部分を占める。図３に示すように磁気間隔１６４は約７ｎｍであるが、機械的間隔すなわちフライハイト１５６はわずかに約２ｎｍである。フライハイト１５６はエア・ベアリング表面１４８と潤滑層１６２の上面１４６との間の最小間隔である。テストのために、アコウスティック・エミッション（ＡＥ）センサ１４９を後縁１５４上に設けて、ヘッドがディスクにいつ接触したかを示すアコウスティック・エミッション・センサ出力を生成する回路（図示しない）に接続する。フライハイト１５６変動の別の要因は、製作中の変動、熱磁極端突起、ドライブ環境、ディスク形状またはシーキングに起因する動的フライハイト損失などである。かかる変動を補償するためにディスク・ドライブ内に静電アクチュエータを含む。これについて、図４と図５とに関して以下に詳細に説明する。
【００１９】
図４は、静電フライハイト・アクチュエータ１７４を含むディスク１７０とヘッド１７２とを示す。「静電フライハイト・アクチュエータ」１７４は、従来技術のディスクおよびヘッド構造に電気接続部１８４，１８６を設けて制御信号Ｖを接続できるようにする以外には、従来技術のヘッドおよびディスク構造に何も付加せずに形成することができる。図に示すように、ディスク１７０はディスク電気接続部１８６で共通導体に接続してよい。ヘッド１７２から共通導体への漂遊電気路が除かれるので、ヘッド１７２（またはその一部）をディスク１７０に対して充電することができる。ヘッド１７２はフライハイト・コントローラ１８０に接続するヘッド電気接続部１８４を有する。ヘッド１７２は第１のコンデンサ板として働き、第１のコンデンサ板に面するディスクの部分は第２のコンデンサ板として働く。２枚のコンデンサ板はエアギャップにより分離され、コントローラ１８０がヘッド電気接続部１８４とディスク電気接続部１８６とに制御信号を与えると互いに静電的に引き合う。
【００２０】
静電フライハイト・アクチュエータ１７４は、エア・ベアリング表面１７７の少なくとも一部上に形成される第１のアクチュエータ電極１７６と、第１のアクチュエータ電極１７６に面するディスク１７０の一部上に形成される第２のアクチュエータ電極１７８とを備える。第２のアクチュエータ電極１７８は、その上にある第１のアクチュエータ電極１７６の対面する形状により定義される形状を有する。制御信号Ｖはコントローラ１８０により生成され、図に示すように電気導体により線１８１を介して第１のアクチュエータ電極１７６に結合し、また回路共通導体を介して第２のアクチュエータ電極１７８に結合する。第１のアクチュエータ電極１７６は金属皮膜でよく、絶縁層１７５によりヘッド１７２の本体から絶縁される。または、ヘッド１７２自体を線１８２でコントローラ１８０に接続し、ヘッド１７２全体を第１の電極としてもよい。第１のアクチュエータ電極１７６と第２のアクチュエータ電極１７８との間の電気ポテンシャルの差Ｖは静電引力を生成する。これについて、図５に関して以下に説明する。
【００２１】
図５は、静電フライハイト制御アクチュエータ内の静電力をアクチュエータ間隔の関数として示す。図５の縦軸２００は静電引力をニュートン（Ｎ）で表す。図５の横軸２０２は機械的間隔、すなわちフライハイトをナノメートル（ｎｍ）で表す。スライダとディスク表面との間隔は非常に小さいので、スライダ全体を充電するかまたはスライダ表面上に別個の電極を形成することにより、大きな静電力を生成することができる。電圧をスライダ本体または専用の電極に印加すると、ディスクは接地電極として働く。しかし静電フライハイト制御を用いても、間隔と静電力との間に関数関係２０４があるので大きな問題が生じる。次の式１に示すように、静電力は間隔に対してほぼ逆２乗の関係を有する。
【数１】
2005501366.tif 000003
ただし、
Ｆは静電引力、
ε0はギャップ内の空気の誘電率、
Ａは各電極の面積、
Ｖはヘッド接続とディスク接続とに印加される電圧、
ｄは電極間の間隔である。
【００２２】
このため、応答２０４は図５に示すように非常に非線形になる。間隔がゼロ間隔に漸近的に近づくに従って力は漸近的に無限大に達する。この関係の実際的な意味は、或るしきい値電圧より上、すなわち或る間隔より下では引力が非常に大きくなり、スライダはディスクに衝突して破壊するということである。またこのしきい値電圧は一定ではなく、予め知ることはできない。ヘッドが駆動される任意の時刻において、またはヘッドとディスクとの間隔を小さくする外部条件があるとき、スライダはディスクに引き寄せられて衝突する可能性がある。静電力は引力であってヘッドをディスクに引き寄せる。またヘッドは、ヘッドとディスクとの間のエア・ベアリング層により生成される揚力を受ける。揚力と静電力との合成効果について、図６に関して以下に説明する。
【００２３】
図６は、特定のヘッド／ディスクの組合わせにおいて、ヘッド電気接続部１８４とディスク電気接続部１８６とに印加される静電電圧の関数としてフライハイト間隙を示す。図６で、縦軸２１０はフライハイト間隔（間隙）をナノメートルで表し、横軸２１２は電気接続部１８４，１８６に印加される電圧Ｖを表す。この関係は非線形である。静電力とフライハイトとの関数関係が非線形のために、印加される静電電圧が増加するに従ってフライハイト／電圧曲線２１４の傾斜は急になる。曲線２１４の傾斜が急になる領域ではフライハイト制御の安定性が低下し、後で図７に示すように接触して損傷する可能性がある。しかし後で図８−１４に示すように、接触検知および切断機構によりこの損傷は避けられ、または減少する。
【００２４】
図７は、スピン・テスト台上でヘッド電気接続部とディスク電気接続部とに印加された静電電圧Ｖの関数として、アコウスティック・エミッション（ＡＥ）センサ（例えば図３のセンサ１４９）の代表的な応答曲線を示す。縦軸２７１はアコウスティック・エミッション・センサ出力を表し、横軸２７２は印加された静電電圧Ｖを表す。この例示のヘッド／ディスクの組合わせでは、スライダは２７３で示すようにＶ＝５ボルト丁度で衝突する。同様のヘッド／ディスクの組合わせを調べると、接触のしきい値電圧Ｖの範囲は１．０ボルトから５．５ボルトであった。衝突直前のアコウスティック・エミッション・センサ出力の増加２７４は一定でないので、接触を検知して避けるための手段として十分ではない。アコウスティック・エミッション・センサ出力が事前の増加２７４を示さなくても接触が起こっている。
【００２５】
図８は接触センサ回路２３２を持つディスク・ドライブ２３０の第１の実施の形態を示す。ディスク・ドライブ２３０はディスク２３４と読取り／書込みヘッド２３６とを含む。読取り／書込みヘッド２３６はエア・ベアリング表面２３８を有し、エア・ベアリング表面２３８とディスク２３４との間にフライハイト間隔２４７を形成する。図４に関して上に説明したように、ディスク電気接続部２３５をディスク２３４上に設け、ヘッド電気接続部２３７を読取り／書込みヘッド２３６上に設ける。
【００２６】
フライハイト間隔制御装置２４２はフライハイト・コントローラ２５２を含み、コントローラ２５２はヘッド電気接続部２３７に与える制御信号２４４を生成する。好ましい実施の形態では、フライハイト間隔制御装置２４２は、設定点２４６と、フライハイト・センサ出力２５０を生成するフライハイト・センサ２４８と、設定点２４６とフライハイト・センサ出力２５０との関数Ｅとして制御信号２４４を生成するコントローラ２５２とを含む。好ましい実施の形態では、図に示すように加算接続点２５３は設定点２４６とフライハイト・センサ出力２５０との差として関数Ｅ（誤差信号）を生成する。他の構成のフライハイト間隔制御装置も同様に用いることができる。アプリケーションの必要に従って、フライハイト・センサ２４８はフライハイト間隔２４７を検知する磁気的、電気的、光学的または他の間隔センサでよい。
【００２７】
接触センサ２３２は、コントローラ２５２から出てヘッド電気接続部２３７とディスク電気接続部２３５とを通る制御信号２４４の電流成分２５４を検知する。電流成分２５４はディスク２３４と読取り／書込みヘッド２３６とが接触したことを示す。接触センサ２３２は接触センサ出力２５６を切断回路２５８に与える。
【００２８】
通常の動作状態では、切断回路２５８は制御信号２４４をヘッド電気接続部２３７に結合する。接触センサ２３２が接触を検知すると、切断回路２５８は接触センサ出力２５６に応じて制御信号２４４を切断する。図８に一般に示すディスク・ドライブ２３０は、図９−１４に関して以下に説明する種々の電子回路で実現してよい。
【００２９】
図９は図８に示すディスク・ドライブ２３０と同様な第２の実施の形態のディスク・ドライブ２６０を示す。図８，９では、同じまたは同様の機能は同じ参照番号を用いて識別する。
図９で、接触センサ回路２３２は抵抗器２６２に直列の電流検知抵抗器Ｒ２６１を含む。制御信号の電流成分Ｉはコントローラ２５２から抵抗器２６２，２６１を通ってヘッド電気接続部２３７に結合する。電流検知抵抗器Ｒの両端に発生する電圧は差動増幅器２６５の入力２６３，２６４に結合する。増幅器２６５は抵抗器Ｒの両端の電圧を増幅して増幅電圧ＶO２６６を生成する。ヘッド２３６とディスク２３４とが接触していないときは電流成分Ｉはゼロに近い。しかし接触が起こると非ゼロの電流Ｉが抵抗器Ｒを流れて、抵抗器Ｒの両端に電圧を発生する。
【００３０】
図９で、切断回路２５８は常時開（ＮＯ）接点を持つリレー２６７を含む。リレー２６７の切替え時間は、接触によりヘッド２３６またはディスク２３４が損傷する前に制御信号をヘッド電気接続部２３７から切断するのに十分な速さを有する。接触が起こると、リレー２６７の常時開接点が閉じて制御信号を共通導体すなわち接地にバイパスするので、制御信号はヘッド電気接続部２３７に達しない。抵抗器２６２はコントローラ２５２が短絡するのを防ぎ、コントローラ２５２から大きな電流が流れるのを防ぐ。電流Ｉが抵抗器Ｒを流れると、オペアンプ、比較器、またはその他の装置を駆動するのに十分な電圧降下が発生するので、ＶOは十分大きくなってリレー２６７を起動し、リレー接点を通して電流を接地に流す。これにより、ヘッド電気接続部２３７に印加される電圧は減少してほぼゼロになる。
【００３１】
図１０は図９に示したディスク・ドライブ２６０と同様な第３の実施の形態のディスク・ドライブ２７０を示す。図９，１０では、同じまたは同様の機能は同じ参照番号を用いて識別する。
図１０で、接触センサ回路２３２の構成は図９の構成と同じである。制御信号の電流成分Ｉはコントローラ２５２から抵抗器２６１を通ってヘッド電気接続部２３７に結合する。電流検知抵抗器Ｒの両端に発生する電圧は差動増幅器２６５の入力２６３，２６４に結合する。増幅器２６５は抵抗器Ｒの両端の電圧を増幅して増幅電圧Ｖ0２６６を生成する。ヘッド２３６とディスク２３４とが接触していないときは電流成分Ｉはゼロに近い。しかし接触が起こると非ゼロの電流Ｉが抵抗器Ｒを流れて、抵抗器Ｒの両端に電圧を発生する。
【００３２】
図１０で、切断回路２５８はコントローラ２５２とヘッド電気接続部２３７との間に直列に通常閉（ＮＣ）接点を持つリレー２７５を含む。リレー２７５の切替え時間は、接触によりヘッド２３６またはディスク２３４が損傷する前に制御信号をヘッド電気接続部２３７から切断するのに十分な速さを有する。接触が起こると、リレー２７５の常時閉接点が開いて制御信号を切断するので、制御信号はヘッド電気接続部２３７に達しない。電流Ｉが抵抗器Ｒを流れるとオペアンプ比較器を飽和させる電圧降下が発生し、Ｖ0は十分大きくなってリレー２７５を起動する。これにより、ヘッド電気接続部２３７に印加される電圧は減少してほぼゼロになる。
【００３３】
図１１は図１０に示したディスク・ドライブ２７０と同様の第４の実施の形態のディスク・ドライブ２８０を示す。図１０，１１では、同じまたは同様の機能は同じ参照番号を用いて識別する。
図１１では、接触センサ回路２３２の接続が図１０の接続とは異なる。図１１では図に示すように、接触センサ回路２３２はディスク電気接続部２３５と回路共通導体との間に接続する。制御信号の電流成分Ｉはディスク２３４から抵抗器２６１を通って回路共通導体に結合する。その他の点では、図１０と図１１の回路は同じ構成である。
【００３４】
図１２は図９に示したディスク・ドライブ２６０と同様な第５の実施の形態のディスク・ドライブ２９０を示す。図１２，９では、同じまたは同様の機能は同じ参照番号を用いて識別する。
図１２では、接触センサ回路２３２の接続が図９の接続とは異なる。図１２では図に示すように、接触センサ回路２３２はディスク電気接続部２３５と回路共通導体２３９との間に接続する。制御信号の電流成分Ｉはディスク２３４から抵抗器２６１を通って回路共通導体２３９に結合する。その他の点では、図１２と図９の回路は同じ構成である。
【００３５】
図１３は図９，１０に示したディスク・ドライブ２６０，２７０と同様な第６の実施の形態のディスク・ドライブ３００を示す。図１３，９，１０では、同じまたは同様の機能は同じ参照番号を用いて識別する。
図１３では、図９，１０に用いたリレー２６７，２７５の代わりに固体スイッチ３０１，３０２を用いる。また図１２では、ＮＯまたはＮＣ接点の代わりに、１つの切断回路２５８内にＮＣ路とＮＯ路の両方を実質的に形成する２個の固体スイッチを設ける。図１３では、増幅器２６５は固体スイッチ３０１，３０２を駆動するための相補の（論理的に逆の）出力Ｖ01およびＶ02を生成する。必要に応じて、切断の後は固体スイッチをゆっくり活動化して、静電制御信号をヘッド電気接続部２３７に円滑に再印加してよい。固体スイッチ３０１，３０２として種々のトランジスタを用いてよい。その他の点では、図１３，９，１０の回路は同じ構成である。当業者に理解されるように、切断後の制御信号の再印加を制御するため、増幅器２６５にヒステリシス、時間遅れ、またはその両方を用いてよい。
【００３６】
図１４は図１３に示したディスク・ドライブ３００と同様な第７の実施の形態のディスク・ドライブ３１０を示す。図１４，１３では、同じまたは同様の機能は同じ参照番号を用いて識別する。
図１４では、抵抗器Ｒの代わりに変圧器３０３を用いて励起電流成分Ｉを検知する。その他の点では、図１４と図１３の回路は同じ構成である。
【００３７】
図１５−１７は、スピン・テスト台上でヘッド２３６とディスク２３４とを繰り返し接触させたときの、静電励起電圧（左の縦軸３２０は図９のリレー２６７のＮＯ接点の両端の電圧）とアコウスティック・エミッション・センサ出力（右の縦軸３２１）のオシロスコープ表示の種々の図形を示す。オシロスコープはヘッド直接ではなく、リレー２６７のＮＯ接点の両端の静電励起電圧を監視する。これにより、接触センサ２３２が早まってトリップしたときにオシロスコープを通して電流が漏れるのを防ぐ。図１５−１７では、静電励起電圧と軸とを点線で表し、アコウスティック・エミッション・センサ出力と軸とを実線で表す。横軸３２２は、静電励起電圧を３２４，３２６，３２８に示すように手動で増加させたときの経過時間を秒で表す。予測できない電圧レベル３３０，３３２，３３４で接触が起こると、接触センサ回路２３２は接触を検知し、リレー２６７を活動化して、ヘッド電気接続部に与えられる励起電圧を３３６，３３８，３４０に示すように急速にゼロ付近まで減少させる。図１５−１７の各図では接触センサにより適時に電圧を下げることができたので、衝突が避けられ、また損傷が起こらなかった。
【００３８】
図１８は図１５−１７と同様な二重チャンネル・オシロスコープ表示の図形を示す。しかし図１８では接触検知回路を無効にしたので、静電励起は切断されなかった。図１８で静電励起を手動で増加させると、アコウスティック・エミッション・センサの長くて高い出力３５０で示すようにヘッドは衝突した。図１８は、接触を検知したときに静電励起を切断しないとヘッド衝突と損傷が起こる可能性があることを示す。
【００３９】
要約すると、ディスク・ドライブ（１００，２３０，２６０，２７０，２８０，２９０，３００，３１０）はディスク電気接続部（２３５）を持つディスク（２３４）とヘッド電気接続部（２３７）を持つ読取り／書込みヘッド（２３６）とを含む。読取り／書込みヘッドはエア・ベアリング表面（１４８，２３８）を有し、エア・ベアリング表面とディスクとの間にフライハイト間隔（１５６）を形成する。
【００４０】
またディスク・ドライブはフライハイト間隔制御装置（２４２）を含み、そのコントローラ（２５２）はヘッド電気接続部（２３７）に制御信号（２４４）を与える。
ディスク・ドライブは接触センサ（２３２）も含む。接触センサは、ディスク（２３４）と読取り／書込みヘッド（２３６）との接触を表す制御信号（２４４）の電流成分（Ｉ）を検知する。接触センサ（２３２）は接触センサ出力（２５６，２６６、Ｖ0、Ｖ01、Ｖ02）を生成する。
またディスク・ドライブは制御信号（２４４）とヘッド電気接続部（２３７）とを結合する切断回路（２５８）を含む。切断回路（２５８）は接触センサ出力（２５６，２６６、Ｖ0、Ｖ01、Ｖ02）に応じて、接触を検知すると制御信号を切断する。
【００４１】
理解されるように、本発明の種々の実施の形態の多くの特徴と利点について、本発明の種々の実施の形態の構造と機能の詳細と共に上に述べたが、この開示は単に例示であって、詳細については、特に特許請求の範囲に述べられている用語の広い一般的な意味で示される全範囲において、本発明の原理内の一部の構造と形態に関して変更を行うことができる。例えば、読取り／書込みの特定のアプリケーションに従って特定の要素を変更しても、本発明の範囲と精神から逸れることなく実質的に同じ機能性を保持することができる。例えば、接触センサ回路と切断回路は互いに統合してよく、またコントローラと統合してよい。また、ここに説明した好ましい実施の形態はハード・ディスク・ドライブ装置用のヘッドに関するものであるが、当業者が理解するように、本発明の範囲と精神から逸れることなく、本発明の教示をテープ・ドライブなどの他の磁気装置に適用してよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ディスク・ドライブを示す。
【図２】ディスクの上を飛ぶヘッドの一部を示す。
【図３】図２の機構の拡大図を示す。
【図４】ディスクとヘッドとフライハイト・コントローラとを示す。
【図５】読取り／書込みヘッドとディスクとの間の静電力を間隔の関数として示す。
【図６】ヘッドとディスクとの間隔を制御信号電圧の関数として示す。
【図７】アコウスティック・エミッション（ＡＥ）センサの出力を、読取り／書込みヘッドとディスクとの間に印加された静電電圧の関数として示す。
【図８】接触センサ回路を持つディスク・ドライブの第１の実施の形態を示す。
【図９】接触センサ回路を持つディスク・ドライブの第２の実施の形態を示す。
【図１０】接触センサ回路を持つディスク・ドライブの第３の実施の形態を示す。
【図１１】接触センサ回路を持つディスク・ドライブの第４の実施の形態を示す。
【図１２】接触センサ回路を持つディスク・ドライブの第５の実施の形態を示す。
【図１３】接触センサ回路を持つディスク・ドライブの第６の実施の形態を示す。
【図１４】接触センサ回路を持つディスク・ドライブの第７の実施の形態を示す。
【図１５】静電励起電圧Ｖとアコウスティック・エミッション・センサＥＳの二重図形オッシロスコープ表示を示す。
【図１６】静電励起電圧Ｖとアコウスティック・エミッション・センサＥＳの二重図形オッシロスコープ表示を示す。
【図１７】静電励起電圧Ｖとアコウスティック・エミッション・センサＥＳの二重図形オッシロスコープ表示を示す。
【図１８】接触センサを無効にしたときの、図８の抵抗器Ｒの両端の電圧とアコウスティック・エミッション・センサの出力との、二重図形オシロスコープ表示を示す。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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