(57)【要約】【課題】ヘッド・スライダとディスクとの間のクリアランス測定におけるヘッド・スライダのディスクへのタッチダウンによるヘッド・スライダへのダメージを小さくする。【解決手段】本形態のＨＤＤは、クリアランス測定におけるヘッド・スライダのタッチダウンのため、ヘッド・スライダのクリアランスを一旦小さくした後、小さくしたクリアランスを大きくし、上記小さくしたクリアランスの値よりも大きい値の範囲でクリアランスを維持する。ＨＤＤは、ヘッド・スライダの振動をモニタする。モニタした振動が所定の基準を満たす場合、ＨＤＤは、ヘッド・スライダと磁気ディスクとが接触したと判定する。これにより、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触時間（接触回数）を低減し、ヘッド・ディスク・インターフェイスの信頼性を高めることができる。【選択図】図３
2011113573.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、
前記ディスク上を浮上するヘッド・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、
前記ヘッド・スライダと前記ディスクとの間のクリアランスを変化させるクリアランス・アクチュエータと、
前記クリアランス・アクチュエータを使用して前記クリアランスを段階的に小さくして、各段階において前記ヘッド・スライダと前記ディスクとの接触について判定を行う、コントローラと、を有し、
前記コントローラは、
前記クリアランス・アクチュエータを使用して、前記クリアランスを縮小し、
前記クリアランス・アクチュエータを使用して、前記縮小したクリアランスを大きくして、前記クリアランスを縮小したときのクリアランス値より大きい値の範囲で前記クリアランスを維持し、
前記クリアランスの縮小から前記範囲内における維持の間において、前記ヘッドの振動をモニタし、
前記モニタした振動から、前記ヘッドと前期ディスクとの接触を判定する、
ディスク・ドライブ。
【請求項２】
前記コントローラは、前記クリアランスを直前の段階におけるクリアランス値から縮小する、
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、前記クリアランスの前記縮小及び前記維持の間において前記ヘッド・スライダを振動させている、
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、前記クリアランスの前記縮小及び前記維持の間において前記ヘッド・スライダを振動させている、
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、前記ヘッド・スライダをディスク面内方向において振動させている、
請求項４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、前記ヘッド・スライダをヘッド浮上方向において振動させており、
前記振動の振動振幅は、前記縮小したときの前記クリアランスの値と前記範囲の下限との間の差分よりも小さい、
請求項４に記載のディスク・ドライブ。
【請求項７】
前記振動は、前記ヘッド・スライダとそのヘッド・スライダとを支持するサスペンションとのアセンブリの共振を引き起こす、
請求項４に記載のディスク・ドライブ。
【請求項８】
前記振動は、前記ヘッド・スライダの空気膜における共振を引き起こす、
請求項４に記載のディスク・ドライブ。
【請求項９】
クリアランス・アクチュエータを使用してヘッド・スライダとディスクとの間のクリアランスを段階的に小さくし、各段階において前記ヘッド・スライダと前記ディスクとの接触について判定を行う、クリアランス測定方法であって、各段階において、
前記クリアランス・アクチュエータを制御して、クリアランスを縮小し、
前記縮小したクリアランスを大きくして、前記クリアランスを縮小したときのクリアランス値より大きい範囲内に前記クリアランスを維持し、
前記クリアランスの縮小後の前記範囲内における維持の間において、前記ヘッドの振動をモニタし、
前記モニタした振動から、前記ヘッドと前記ディスクとの接触を判定する、
方法。
【請求項１０】
前記クリアランスの前記縮小は、前記クリアランスを直前の段階におけるクリアランス値から縮小する、
請求項９に記載のクリアランス測定方法。
【請求項１１】
前記クリアランスの前記縮小及び前記維持の間、前記ヘッド・スライダを振動させている、
請求項１０に記載のクリアランス測定方法。
【請求項１２】
前記クリアランスの前記縮小及び前記維持の間、前記ヘッド・スライダを振動させている、
請求項９に記載のクリアランス測定方法。
【請求項１３】
前記ヘッド・スライダをディスク面内方向において振動させている、
請求項１２に記載のクリアランス測定方法。
【請求項１４】
前記ヘッド・スライダをヘッド浮上方向において振動させており、
前記振動の振動振幅は、前記縮小したときの前記クリアランスの値と前記範囲の下限との間の差分よりも小さい、
請求項１２に記載のクリアランス測定方法。
【請求項１５】
前記振動は、前記ヘッド・スライダとそのヘッド・スライダとを支持するサスペンションとのアセンブリの共振を引き起こす、
請求項１２に記載のクリアランス測定方法。
【請求項１６】
前記振動は、前記ヘッド・スライダの空気膜における共振を引き起こす、
請求項１２に記載のクリアランス測定方法。
【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・スライダとディスクとの間のクリアランスを測定する方法に関し、特に、クリアランスを調整するアクチュエータを有するディスク・ドライブにおけるクリアランス測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク・ドライブや光ディスク・ドライブ、光磁気ディスク・ドライブといったディスク・ドライブにおいて、ディスクの記録層とヘッド・スライダの記録再生素子との間隔が小さいほど、情報記録密度を向上できる。そのため、ディスク・ドライブの情報記録密度向上に伴い、スライダの低浮上化が進んでいる。
【０００３】
例えば、磁気ディスク・ドライブの一つであるＨＤＤの情報記録密度向上のためには、ヘッド・スライダに搭載された記録素子／再生素子と、磁気ディスク表面にスパッタリング等によって構成される磁性膜との間隔、いわゆる磁気スペーシングを狭小化する必要がある。現在の磁気ディスク・ドライブにおいては、磁性膜上にはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）保護膜が構成され、さらにそのＤＬＣ保護膜上に潤滑剤が塗布されている。またヘッド・スライダ浮上面のレール面にもＤＬＣ保護膜が構成されている。そして、磁気ディスクとヘッド・スライダとの間のクリアランス、すなわち磁気ディスクのＤＬＣ保護膜から浮上時のヘッド・スライダの浮上最下点までの距離は、設計値で数ｎｍまでに低下してきている。
【０００４】
この様に、ヘッド・スライダが極低浮上するＨＤＤでは、ＨＤＤ内もしくはＨＤＤ周辺の温度や気圧の変化などに伴い、ヘッド・スライダの浮上高（クリアランス）が変動する。また、ヘッド・スライダ浮上面の形状加工誤差、サスペンションへのヘッド・スライダ貼り付け時のアセンブリ誤差等により、ヘッド・スライダの浮上高にはスライダ個々毎にばらつきが生じる。これら様々な要因によりヘッド・スライダの浮上高はばらつきを有するが、磁気記録再生の観点からは、記録／再生動作時のヘッド・スライダ毎の磁気スペーシングばらつきが、ある一定範囲内に収まっていることが重要である。
【０００５】
また、ヘッド・スライダ毎の浮上高ばらつきは、磁気ディスク・ドライブの動作環境によっては、装置内での磁気ディスクとヘッド・スライダとの接触を引き起こす。磁気ディスクとヘッド・スライダとの接触は、磁気ディスク上に塗布された潤滑剤や、磁気ディスクとヘッド・スライダの摩擦により発生するコンタミネーションの、ヘッド・スライダの浮上面への付着を誘発する。これは、スライダの浮上を不安定化し、ひいては磁気ディスクとヘッド・スライダの接触を誘起し物理的破壊を誘発する可能性がある。
【０００６】
このように、ヘッド・スライダの浮上高ばらつきは、ＨＤＤの信頼性を著しく低下する要因となりうる。したがって、ＨＤＤにおいては、その動作環境等によるヘッド・スライダ浮上高のばらつきを考慮し、磁気ディスクとヘッド・スライダ間に、所定のクリアランスを確保する必要がある。
【０００７】
これらの課題に対し、特許文献１に、クリアランス調整用のアクチュエータを用いてヘッド・スライダのクリアランスを小さくしてヘッド・スライダを磁気ディスクと接触させ、その接触を検知することでそのヘッド・スライダの現状でのクリアランス量を確認する技術が開示されている。この技術は、ヘッド・スライダを浮上方向において振動させながらヘッド・スライダを磁気ディスクに接触させる。振動周波数は、ヘッド・スライダの空気膜周波数あるいはサスペンションの共振周波数である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１５１８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間のクリアランスを正確に測定するためには、ヘッド・スライダを磁気ディスクへ接触させる（タッチダウン）ことが有用である。上記従来技術のように、ヘッド・スライダを浮上方向において共振周波数で振動させながらヘッド・スライダを磁気ディスクに接触させることで、磁気ディスクとヘッド・スライダとの接触においてスライダ振動が起こりやすくなり、スライダ・ディスク接触を感度よく確実に検知することができる。
【００１０】
しかし、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間のクリアランス測定においては、磁気ディスクとの接触によるヘッド・スライダへのダメージを考慮することが重要である。従って、クリアランス測定におけるヘッド・スライダのタッチダウンにおいて、ヘッド・スライダへのダメージをできるだけ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】
本発明の一態様のディスク・ドライブは、データを記憶するディスクと、前記ディスク上を浮上するヘッド・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、前記ヘッド・スライダと前記ディスクとの間のクリアランスを変化させるクリアランス・アクチュエータと、前記クリアランス・アクチュエータを使用して前記クリアランスを段階的に小さくして各段階において前記ヘッド・スライダと前記ディスクとの接触について判定を行う、コントローラとを有する。前記コントローラは、前記クリアランス・アクチュエータを使用して前記クリアランスを縮小する。前記クリアランス・アクチュエータを使用して、前記縮小したクリアランスを大きくして、前記クリアランスを縮小したときのクリアランス値より大きい値の範囲で前記クリアランスを維持する。前記クリアランスの縮小から前記範囲内における維持の間において前記ヘッドの振動をモニタし、前記モニタした振動から前記ヘッドと前期ディスクとの接触を判定する。これにより、ヘッド・スライダとディスクとの間のクリアランス測定におけるヘッド・スライダのディスクへのタッチダウンによるヘッド・スライダへのダメージを小さくすることができる。
【００１２】
好ましい構成において、前記コントローラは、前記クリアランスを直前の段階におけるクリアランス値から縮小する。これにより、効率的にクリアランス測定を行うことができる。
好ましい構成において、前記コントローラは、前記クリアランスの前記縮小及び前記維持の間において前記ヘッド・スライダを振動させている。これにより、ヘッド・スライダとディスクとの接触の感度よく検知することができる。
【００１３】
好ましい構成において、前記コントローラは、前記ヘッド・スライダをディスク面内方向において振動させている。これにより、より正確なクリアランス測定を行うことができる。
好ましい構成において、前記コントローラは、前記ヘッド・スライダをヘッド浮上方向において振動させており、前記振動の振動振幅は、前記縮小したときの前記クリアランスの値と前記範囲の下限との間の差分よりも小さい。これにより、正確なクリアランス測定を行うことができる。
【００１４】
好ましい構成において、前記振動は、前記ヘッド・スライダとそのヘッド・スライダとを支持するサスペンションとのアセンブリの共振を引き起こす。これにより、ヘッド・スライダとディスクとの接触の感度よく検知することができる。
好ましい構成において、前記振動は、前記ヘッド・スライダの空気膜における共振を引き起こす。これにより、ヘッド・スライダとディスクとの接触の感度よく検知することができる。
【００１５】
本発明の他の態様は、クリアランス・アクチュエータを使用してヘッド・スライダとディスクとの間のクリアランスを段階的に小さくし、各段階において前記ヘッド・スライダと前記ディスクとの接触について判定を行う、クリアランス測定方法である。この方法は、各段階において以下の工程を行う。前記クリアランス・アクチュエータを制御して、クリアランスを縮小する。前記縮小したクリアランスを大きくして、前記クリアランスを縮小したときのクリアランス値より大きい範囲内に前記クリアランスを維持する。前記クリアランスの縮小後の前記範囲内における維持の間において、前記ヘッドの振動をモニタする。前記モニタした振動から、前記ヘッドと前記ディスクとの接触を判定する。これにより、ヘッド・スライダとディスクとの間のクリアランス測定におけるヘッド・スライダのディスクへのタッチダウンによるヘッド・スライダへのダメージを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明によれば、ヘッド・スライダとディスクとの間のクリアランス測定におけるヘッド・スライダのディスクへのタッチダウンによるヘッド・スライダへのダメージを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態におけるヘッド・スライダの構成を模式的に示す図で。
【図２】本実施形態におけるハードディスク・ドライブ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、クリアランス測定におけるヒータ・パワーの変化の好ましい例を模式的に示す図である。
【図４】本実施形態において、クリアランス測定におけるヒータ・パワーの変化に応答するクリアランスの変化の好ましい例を模式的に示す図である。
【図５】本実施形態において、クリアランス測定におけるヒータ・パワーの変化の他の例を模式的に示す図である。
【図６】本実施形態において、ヘッド・スライダを微小振動させた状態でヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触時に発生する振動を検出する処理の好ましい例の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【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】
本実施形態は、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間のクリアランス測定に特徴を有している。クリアランス測定は、ヘッド・スライダとサスペンションのアセンブリであるヘッド・ジンバル・アセンブリ（ＨＧＡ）の製造におけるテスト工程、ＨＤＤの製造におけるテスト工程、あるいは製品としてのＨＤＤにおいて実行される。いずれの装置も磁気ディスクとその上を浮上するヘッド・スライダ、そしてそのヘッド・スライダを支持するサスペンションを有している。本明細書において、これらの装置を全て、ディスク・ドライブと呼ぶ。以下において、製品としてのＨＤＤが行うクリアランス測定の例を説明する。
【００２０】
本形態のＨＤＤは、クリアランス測定において、ヘッド・スライダと磁気ディスクとを接触させる（ヘッド・スライダのタッチダウン）。ＨＤＤは、クリアランスを調整するクリアランス・アクチュエータを使用してヘッド・スライダのクリアランスを小さくし、ヘッド・スライダを磁気ディスクに接触させる。タッチダウンのためのクリアランス・アクチュエータによるクリアランス変化量が、クリアランス測定値を示す。ヘッド・スライダのタッチダウン検知によるクリアランス測定により、ヘッド・スライダの正確なクリアランスを測定することができる。
【００２１】
クリアランス・アクチュエータとしては、ヒータ素子、ピエゾ素子あるいはクーロン力を使用するものが知られている。以下においては、ヒータ素子を使用するクリアランス・アクチュエータを有するＨＤＤの例を説明する。本発明は、いかなるタイプのクリアランス・アクチュエータを有するＨＤＤにも適用することができる。
【００２２】
本形態のＨＤＤは、クリアランス測定におけるヘッド・スライダのタッチ・ダウン（磁気ディスクとの接触）のため、クリアランス・アクチュエータによりヘッド・スライダのクリアランスを一旦小さくした後、小さくしたクリアランスを大きくする。ＨＤＤは、クリアランスを大きくした後は、上記小さくしたクリアランスの値よりも大きい値の範囲でクリアランスを維持する。
【００２３】
ＨＤＤは、クリアランスを小さくしてから上記範囲においてクリアランスを維持している間において、ヘッド・スライダの振動をモニタする。モニタした振動が所定の基準を満たす場合、ＨＤＤは、ヘッド・スライダと磁気ディスクとが接触（タッチダウン）したと判定する。このようなクリアランス制御を行うことによって、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触時間（接触回数）を低減し、ヘッド・ディスク・インターフェイスの信頼性を高めることができる。
【００２４】
ヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触時間が短いため、ＨＤＤによるタッチダウン検知が困難なものとなる（タッチダウン検知の感度の低下）。そこで、好ましい構成において、ＨＤＤは、ヘッド・スライダを振動させながら、上記クリアランス制御を行う。これにより、ヘッド・ディスク接触によるヘッド・スライダの振動変化がはっきりと現れ、ヘッド・ディスク接触を確実、高感度に検知することができる。振動の周波数は、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の空気膜における共振あるいはサスペンション（ＨＧＡ）のオフトラック方向における共振を引き起こす周波数である。
【００２５】
本形態のクリアランス測定についてより具体的な説明を行なう前に本形態のヘッド・スライダ及びＨＤＤの構成について説明を行なう。図１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の上図は、通常状態におけるヘッド・スライダ１であり、図１の下図は、記録再生を行うときの状態を示している。
【００２６】
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、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。
【００２７】
薄膜ヘッド部１０は、ヒータ素子１５を有している。ヒータ素子１５はクリアランス・アクチュエータであり、薄膜ヘッド部１０のクリアランスを変化させる。本明細書において、ヒータ素子１５によるクリアランス制御をＴＦＣ（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｆｌｙ−ｈｅｉｇｈｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ぶ。ヒータ素子１５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１５による熱変形を利用するクリアランス制御においては、記録再生素子近傍がヒータ素子１５で発生した熱による膨張で変形し、熱膨張変形の頂点がヘッド・スライダ１の浮上最下点となる。
【００２８】
図１上図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。図１の下図に示すように、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。本形態のＨＤＤは、ヒータ素子１５へ与えるパワーを制御することで、ヘッド・スライダ１のタッチダウンにおけるクリアランスを制御する。
【００２９】
このように、ヒータ素子１５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。図２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は、ヘッド・スライダ１を支持するサスペンションとそのサスペンションを支持するアームとを有している。
【００３１】
本形態のアクチュエータ１０６は、セカンダリ・アクチュエータ１０７を有している。セカンダリ・アクチュエータ１０７は、微動することで、ディスク半径方向におけるヘッド・スライダ１の微細な位置決めを行う。典型的には、セカンダリ・アクチュエータ１０７は、一つもしくは複数のピエゾ素子と、そのピエゾ素子の伸縮により変形する変形部とを有している。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。本発明はセカンダリ・アクチュエータ１０７を有していないＨＤＤにも適用することができる。
【００３２】
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。
【００３３】
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のヒータ素子１５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。
【００３４】
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。
【００３５】
ＨＤＤ１のコントローラのである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と磁気ディスクとの間のクリアランス測定を行う。
【００３６】
本形態はクリアランス測定におけるヘッド・スライダ１のタッチダウン検知におけるクリアランス制御及びヘッド・スライダ１の動き制御にその特徴を有している。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＡＥ１０３を介してヒータ素子１５（熱アクチュエータ）を制御し、ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との間のクリアランスを制御する。クリアランスは、ヒータ素子１５へのパワーにより制御することができる。
【００３７】
タッチダウンによるクリアランス測定において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、クリアランスを段階的に小さくし、各段階においてヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との接触について判定を行う。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、クリアランス・アクチュエータであるヒータ素子１５へのヒータ・パワーを制御することで、クリアランスを変化させる。図３は、クリアランス測定におけるヒータ・パワーの変化の好ましい例を模式的に示す図である。また、図４は、クリアランス測定において、図３に示すヒータ・パワー変化に応答するクリアランスの変化を模式的に示す図である。
【００３８】
ヒータ・パワーの増加により薄膜ヘッド部１０が突出し、クリアランスが減少する。ヒータ・パワーの変化に対するクリアランス変化には、わずかなタイム・ラグが存在する。図４の模式図において、ヒータ・パワーが一定であれば、クリアランスは一定である。しかし、実際のＨＤＤにおいては、ヒータ・パワーが一定であってもわずかなクリアランス変化が存在している。
【００３９】
図３及び図４の例において、ヒータ・パワー変化及びクリアランス変化において、３つの段階が示されている。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、第３の段階において、ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との接触を検知している。図３の好ましい例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、各段階において、ヒータ・パワーをその段階における最大値まで、一旦増加させる。
【００４０】
その後、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３はヒータ・パワーを減少させて、最大値よりも小さい値に維持する。制御のシンプリシティ及びヘッド・スライダの予想外の挙動を避けるため、小さくしたヒータ・パワーは、その段階において変化させないことが好ましい。しかし、設計によっては、ヒータ・パワーを減少させた後に、ヒータ・パワーを変化させてもよい。そのときのヒータ・パワーの値は、その段階における最大値よりも小さい値である。
【００４１】
図４に示すように、クリアランスは、ヒータ・パワーの変化に従った変化を示す。クリアランスはその段階における最小値まで、一旦減少する。その後、ヒータ・パワーの減少と共にクリアランスが増加し、最小値よりも大きい値を維持する。図３の模式図では、各段階において、増加した後のクリアランスの値は一定である。実際のシステムにおいては、ヒータ・パワー一定であってもわずかなクリアランス変動が存在する。
【００４２】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、各段階において、クリアランスを最小値まで縮小してからその後のより大きな値の範囲でクリアランスを維持している間において、ヘッド・スライダ１の振動をモニタする。振動をモニタしている期間は、ヒータ・パワーを最大値から小さくした後の所定期間を含む。好ましくは、各段階におけるモニタ期間は、ヒータ・パワーが最大であるタイミングを含み、ヒータ・パワーをその段階の最大にする直前から開始する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、各段階の開始から終了まで振動をモニタしてもよい。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、いくつかの知られている手法により、ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との接触によって発生するヘッド・スライダ１の振動を検知することができる。
【００４３】
好ましい方法の一つにおいて、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、位置誤差信号（ＰＥＳ）をモニタすることで、接触を検知することができる。例えば、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ＰＥＳの大きさあるいはＰＥＳの変化が閾値を超える場合に、ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２の接触が起きていると判定する。あるいは、リード・バック信号の振幅、サーボＶＧＡやデータＶＧＡの値、あるいはＶＣＭ１０５の制御信号を参照することでヘッド・スライダのタッチダウンを検知することができる。これらの手法は広く知られたものであり、ここでは詳細の説明を省略する。
【００４４】
ＨＤＤの製造におけるＨＧＡあるいはＨＤＤのテスト工程において、ＡＥ(Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ)センサを使用することができる場合は、それを利用してタッチダウンによるヘッド・スライダ（ＨＧＡ）の振動を検知することができる。例えば、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、アクチュエータ１０６に取り付けたＡＥセンサによりヘッド・スライダ１の振動をモニタし、その出力をもとにヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との接触について判定することができる。
【００４５】
図３に示すように、ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との接触は、ヒータ・パワーがその段階における最大値である間のみ起こる。クリアランスが増加した後は、ヘッド・スライダ１は磁気ディスク２から離間している。各段階において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３がヒータ・パワーを最大値まで大きくする回数は一回のみである。このため、ヘッド・ディスク接触の時間が短く、薄膜ヘッド１０あるいは磁気ディスク２上のデータの損傷の可能性と小さくすることができる。
【００４６】
図３に示すように、クリアランス変化及びヒータ・パワー変化は、オーバーシュート形状を有することが好ましい。つまり、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、直前の段階におけるクリアランス値からクリアランスを縮小し、本段階における最小値まで小さくする。その後、クリアランスを、最小値よりも大きい値の範囲に維持する。ヒータ・パワーについては、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、直前の段階におけるヒータ・パワー値からヒータ・パワーを増大し、本段階における最大値まで大きくする。その後、ヒータ・パワーを、最大値よりも小さい値に維持する。
【００４７】
このように、クリアランス変化及びヒータ・パワー変化は、オーバーシュート形状を有することで、ヘッド・スライダ１のタッチダウン検知のための各段階における時間を短縮することができる。設計によっては、図５に示すように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヒータ・パワーを前段階のヒータ・パワーから本段階の基準となるヒータ・パワー値まで増加させ、その後、さらに、ヒータ・パワーを本段階の最大値まで増加させた後、上記基準まで戻してもよい。
【００４８】
各段階間のヒータ・パワー変化量ΔＰ０（各段階の基準ヒータ・パワー値の変化量）は、同一の値あるいは異なる値であってもよい。また、オーバーシュート量ΔＰ１は、各段階で共通あるいは異なる値であってもよい。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、磁気ディスクとヘッド・スライダとが接触したときのヒータ・パワー値（タッチダウン・パワー値）の決定において、その段階における最大ヒータ・パワー値をタッチダウン・パワー値と決定する、あるいは、基準ヒータ・パワー値と最大ヒータ・パワー値から算出した値、例えばそれらの中間値をタッチダウン・パワー値と決定してもよい。
【００４９】
好ましくは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、各段階において、ヒータ・パワーをその段階における最大値において、規定されている時間だけ維持する。ヒータ・パワーをスパイク状に変化させる場合と比較して、ヘッド・スライダ１及び磁気ディスク２の損傷を避けつつ、より確実に接触検知を行なうことができる。ヒータ・パワーを最大値に維持する時間（クリアランスを最小値（範囲）に維持する時間）は、より小さな基準ヒータ・パワー値（より大きなクリアランス値（範囲））の維持時間よりも短い。
【００５０】
このように、クリアランスを一旦小さくしてタッチダウンを行ない、その後、クリアランスを大きくしてヘッド・スライダ１を磁気ディスク２表面から離間させておく場合、ヘッド・スライダ１のタッチダウンによる振動が小さく、タッチダウンを適切に検知することができない可能性がある。そこで、好ましい構成において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との接触を検知する際に、微小駆動機能を用いる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、接触判定のための測定を行っている間、ヘッド・スライダ１を振動させる。具体的には、各段階においてヒータ・パワーを一旦大きくする前に加振を開始し、一旦大きくしたヒータ・パワーを小さくして維持している間も加振を続ける。
【００５１】
具体的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、上記微小駆動機能により、ヘッド・スライダ１を振動させる。そして、ヘッド・スライダ１が振動している状態において、ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との接触検出を行う。ヘッド・スライダ１を微小振動させながら、タッチダウンを検知することで、スライダ・ディスク接触を感度良く確実に検知することがでる。また、小さい接触を感度よく検知することができるので、その接触検知におけるヘッド・ディスク・インターフェイスの信頼性への影響を小さくすることができる。
【００５２】
タッチダウン検知におけるヘッド・スライダ１の適切な振動数における振動は、サスペンションのオフトラック方向における共振あるいはヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との間の空気膜の共振を引き起こす。適切な振動数における振動をＨＧＡに加えながら、ヒータ素子１５によってヘッド・スライダ１と磁気ディスク２とを接触させると、ＨＧＡの共振が発生する。オフトラック方向の共振は、ＨＧＡの固有振動数（スウェイ・モードとヨー・モード）に応じた振動であり、浮上高方向における共振は、ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２表面との間に生じる空気膜の固有振動数に応じた振動である。
【００５３】
オフトラック方向におけるヘッド・スライダ１の振動については、ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との接触発生時に生じる摩擦力がスライダ振動の加振源であるため、ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との接触開始直後は摩擦力が小さく、オフトラック方向のスライダ振動はほとんど検知できないほど小さい。しかしながら、ヘッド・スライダ１（ＨＧＡ）を適切な振動数で微小振動させると、微小振動の周波数でヘッド・スライダ１と磁気ディスク２の接触が起こり、ＨＧＡの共振周波数でのスライダ振動が発生し始める。ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との間の摩擦力がＨＧＡでの共振周波数で発生するため、大きなオフトラック振動が発生することになる。
【００５４】
このように、ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との小さい接触により、オフトラック方向にヘッド・スライダ１（ＨＧＡ）のより大きな振動が発生する。特に、スウェイ・モードあるいはヨー・モードにおけるＨＧＡの共振周波数もしくはそれらの近傍の周波数で変動する振動をヘッド・スライダ１に与えると、オフトラック方向に特に大きな振動が発生する。オフトラック方向におけるヘッド・スライダ振動によりタッチダウン検知を行う構成においては、これらの周波数でヘッド・スライダ１を振動させながらタッチダウンを行うことが好ましい。共振を起こすためのヘッド・スライダの１の微小振動方向は、オフトラック方向と浮上方向とのいずれでもよい。
【００５５】
浮上方向における振動については、ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との接触がスライダ振動の加振源である。ヘッド・スライダ１（ＨＧＡ）を適切な振動数で微小振動させると、空気膜の共振周波数でのスライダ振動が発生する。これにより、大きな浮上高振動が発生する。浮上方向における共振を起こすためには、ヘッド・スライダ１を浮上方向において振動させておくことが好ましい。
【００５６】
タッチダウンよるヘッド・スライダ１のより大きな動きを得るためには、上記共振周波数（浮上方向あるいはオフトラック方向）と一致していることが好ましいが、これらの定数倍の周波数を使用することができる。また、共振周波数あるいはその定数倍の周波数の近傍値を使用することもできる。典型的には、共振周波数の２倍の周波数の微小振動により、接触検知の感度を十分に大きくすることができる。
【００５７】
また、ヘッド・スライダの加振振動数は、対象とする共振周波数あるいは共振周波数の定数倍の３／４倍〜５／４倍の範囲内にあることが好ましい。接触検知において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、微小振動の周波数を変化させてもよいが、制御の容易性と接触検知感度の向上の点から、典型的には、ヘッド・スライダ１を所定の一定周波数で微小振動させる。
【００５８】
ＨＧＡの設計により共振周波数は変化することから、対象のＨＧＡに応じて適切な加振動周波数を選択する。また、ＨＧＡの共振周波数は、個々のＨＧＡによって変化する。ＨＤＤ製造におけるテスト工程において、個々のＨＧＡの共振周波数を特定することが好ましい。なお、共振周波数のばらつきが小さい場合、同一設計の磁気ディスク・ドライブに対して同一の微小振動周波数を適用してもよい。
【００５９】
上述のように、接触検知におけるヘッド・スライダ１の加振方向は、磁気ディスク２の法線方向（浮上高方向）あるいはその法線方向に垂直な磁気ディスク２の面内方向（オフトラック方向）である。好ましい構成において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、接触検知において、ヘッド・スライダ１２をディスク面内方向において振動させる。これにより、振動自体によるクリアランス変化を低減することができる。浮上方向においてヘッド・スライダ１を振動させる構成においては、そのクリアランス振幅がオーバーシュート量よりも小さいことが重要である。
【００６０】
オフトラック方向における振動を与えながらタッチダウン検知を行う構成においては、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、オフトラック方向におけるヘッド・スライダ１の振動振幅（の変化）をモニタして、タッチダウンについての判定を行うことが好ましい。従って、好ましい構成において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、サスペンションのヨー・モードあるいはスウェイ・モードの共振を起こす微小振動をヘッド・スライダ１に与えつつヘッド・スライダ１のクリアランスを小さくし、そのオフトラック振動をモニタする。
【００６１】
上述のように、好ましい構成において、サスペンションにはディスク半径方向に微小駆動し位置決めをするセカンダリ・アクチュエータ１０７を有する。セカンダリ・アクチュエータ１０７は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３から供給される制御信号によって、モータ・ドライバ・ユニット２０２あるいはＡＥ１０３を介して制御される。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、高い周波数におけるヘッド・スライダ１の微小振動を正確に行うため、セカンダリ・アクチュエータ１０７によりヘッド・スライダ１を振動させることが好ましい。
【００６２】
なお、セカンダリ・アクチュエータ１０７の構成は特に限定されるものではない。例えば、サスペンション上に固定され、ヘッド・スライダ１を直接に微動させるセカンダリ・アクチュエータ１０７を有する磁気ディスク・ドライブに本発明を適用することができる。また、スライダ１２と薄膜磁気ヘッド部１０との間にピエゾ素子(あるいはヒータ素子)を配置して、薄膜磁気ヘッド部１４を左右に微動させるアクチュエータを、セカンダリ・アクチュエータ１０７として実装してもよい。
【００６３】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ＶＣＭ１０５を制御して、ヘッド・スライダ１をアクチュエータ１０６と共にディスク面内方向において振動をさせてもよい。しかし、本形態のＨＤＤ１のように、セカンダリ・アクチュエータ１０７を有するＨＤＤにおいては、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、セカンダリ・アクチュエータ１０７を使用してヘッド・スライダ１２を振動させることが好ましい。
【００６４】
セカンダリ・アクチュエータ１０７が実装されておらず、ロータリ・アクチュエータ１０６により微小振動制御が設計上困難である場合などには、浮上方向における微小振動が好ましい。ヘッド・スライダ１を浮上高方向に振動する手法としては、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ライト動作時に発生する熱による記録素子１３近傍の熱膨張、または浮上量調整用アクチュエータ１５による熱膨張を利用することでも、ヘッド・スライダ１を浮上高方向に所定周波数で振動することが可能である。微小振動する熱膨張及び熱収縮によりヘッド・スライダ１の重心が上下方向に振動し、ヘッド・スライダ１（サスペンション）を微小振動させることができる。
【００６５】
ヘッド・スライダ１を浮上高方向に微小振動する他の手法としては、磁気ディスク２とヘッド・スライダ１との間に電位変動を与える。スライダ１２への変動電位印加は、例えばサスペンション３を介してヘッド・スライダ１全体に電位を与える、あるいは記録素子１３または再生素子１１に電位を与えることで実現可能である。例えば、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、サスペンションを介して微小振動信号をヘッド・スライダ１全体に与える。あるいは、ＲＷチャネル２０１を介した微小振動信号をＡＥ１０３により増幅して、再生素子１１／記録素子１３の両端に与える。
【００６６】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、接触検知において、ヘッド・スライダ１の上下方向の微小振動とオフトラック方向の微小振動を同時に実施してもよい。上下方向と左右方向の双方においてヘッド・スライダ１を振動させることで、接触時におけるヘッド・スライダ１のオフトラック方向の動きが大きくなる場合がある。従って、ヘッド・スライダ１の微小振動制御と接触検知との観点から、好適な方法を選択する。なお、上下方向とオフトラック方向の双方においてヘッド・スライダ１を微小振動させる場合、制御の容易性及び接触感度向上の観点から、それらの周波数は同一であることが好ましい。
【００６７】
以下において、ヘッド・スライダ１を微小振動させた状態でヘッド・スライダ１と磁気ディスク２との接触時に発生する振動を検出する処理の好ましい流れを説明する。本例において、ヘッド・スライダ１はオフトラック方向において振動ながら磁気ディスク２に近づいていき、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３はオフトラック方向におけるヘッド・スライダ振動をモニタすることで接触についての判定を行う。
【００６８】
図６のフローチャートに示すように、まず、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、クリアランス測定を実施するトラックにヘッド・スライダ１を移動し、フォロイング・モードに入る（Ｓ１１）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３はＶＣＭ１０５を制御して、アクチュエータ１０６のアームを半径方向に旋回させ、セカンダリ・アクチュエータ１０７によりヘッド・スライダ１をディスク半径方向に微小駆動し、ヘッド・スライダ１を所望のデータ・トラックまで移動させ、そこに位置決めする。セカンダリ・アクチュエータ１０７は、典型的には、ヘッド・スライダ１２をディスク面内において回動させる。これにより、薄膜ヘッド部１０がディスク半径方向において移動する。
【００６９】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、周波数Ｆを、ヘッド・スライダ１をオフトラック方向に微小振動する際の周波数として設定し、微小振動を開始する（Ｓ１２）。具体的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、セカンダリ・アクチュエータ１０７の駆動を制御することで、周波数Ｆにおいてヘッド・スライダ１をオフトラック方向において微小振動させる。
【００７０】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ヘッド・スライダ１を微小振動させた状態で、クリアランスを段階的に小さくし、各段階においてヘッド・スライダ１の磁気ディスク２へのタッチダウン検知を行う（図３を参照）。具体的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ヒータ素子１５への供給電力を（ΔＰ０＋ΔＰ１）だけ増加させる（Ｓ１３）。所定時間経過後、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ヒータ素子１５への供給電力をΔＰ１だけ減少させ、供給電力を維持する（Ｓ１３）。つまり、増加前のヒータ・パワー値からΔＰ０だけ増加した値にセットし、その値を維持する。
【００７１】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、各段階において、ヘッド・スライダ１のオフトラック方向における振動をモニタする（Ｓ１４）。具体的には、各段階において、各オーバーシュート・パワーを与える時刻からヒータ・パワーをΔＰ１だけ減少させた後にその段階において接触判定を行うまでの間、振動の測定を続ける。本手法ではヘッド・スライダ１と磁気ディスク２の接触が始まるとオフトラック方向での振動が大きく変化する。従って、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、ヘッド・スライダ１と磁気ディスク２の接触検知は、たとえば位置決め誤差信号(ＰＥＳ)やＶＣＭ制御信号などのパラメータ変動から検知する。
【００７２】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、接触を検知したところで（Ｓ１５におけるＹ）、ヘッド・スライダ１の微小振動を止め（Ｓ１６）、クリアランスを算出する（Ｓ１７）。接触を検知しない場合（Ｓ１５におけるＮ）、ＨＤＣ／ＭＰＵ２０３は、工程Ｓ１３に戻ってヒータ素子１５への供給電力を（ΔＰ０＋ΔＰ１）だけ増加させる。以下、その後の工程を繰り返す。
【００７３】
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、変換することができる。例えば、本発明をＨＤＤとは異なるディスク・ドライブに適用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
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、１５  ＴＦＣ用ヒータ素子
１０３  アーム・エレクトロンクス、１０６  アクチュエータ
１０７  セカンダリ・アクチュータ、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】
2011113573.tif 000003
【図２】
2011113573.tif 000004
【図３】
2011113573.tif 000005
【図４】
2011113573.tif 000006
【図５】
2011113573.tif 000007
【図６】
2011113573.tif 000008