(57)【要約】【課題】磁気ディスクの中周でも磁気ヘッドのタッチダウンが高精度に検出されるようにする。【解決手段】ＨＤＣ２１２は、磁気ヘッド１１の浮上量を変えた場合の磁気ディスク１２の回転速度の変化をリードチャネル２１１を用いて検出する。ＨＤＣ２１２は、この回転速度の変化の検出結果に基づいて磁気ヘッド１１の磁気ディスク１２への接触を検出する。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスク装置において、磁気ヘッドの浮上量を変えることによって、当該磁気ヘッドの磁気ディスクへの接触を検出するタッチダウン検出方法であって、
前記磁気ディスクの回転速度の変化を検出するステップと、
前記回転速度の変化の検出結果に基づいて前記磁気ヘッドの前記磁気ディスクへの接触を検出するステップと
を具備することを特徴とするタッチダウン検出方法。
【請求項２】
前記磁気ディスク上に離散的に配置されているサーボ領域から前記磁気ヘッドによってサーボパターンが読み出される時間間隔であるタイムスタンプを計測するステップをさらに具備し、
前記回転速度の変化が、前記タイムスタンプの計測結果に基づいて検出される
ことを特徴とする請求項１記載のタッチダウン検出方法。
【請求項３】
前記タイムスタンプを計測するステップは、
前記磁気ヘッドと前記磁気ディスクとが非接触の第１の状態でのタイムスタンプである第１のタイムスタンプを計測するステップと、
前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクに接触させるために前記第１の状態よりも前記ヘッドの浮上量が下げられた第２の状態でのタイムスタンプである第２のタイムスタンプを計測するステップとを備え、
前記回転速度の変化を検出するステップは、前記第１のタイムスタンプを基準として、前記第２のタイムスタンプの前記第１のタイムスタンプに対する変動量を取得するステップを備え、
前記変動量が前記回転速度の変化の検出結果として用いられる
ことを特徴とする請求項２記載のタッチダウン検出方法。
【請求項４】
前記変動量が、前記第１のタイムスタンプと前記第２のタイムスタンプとの差分を計算することによって取得される
ことを特徴とする請求項３記載のタッチダウン検出方法。
【請求項５】
前記第１の状態は、前記磁気ヘッドの浮上量が制御されない状態であり、
前記第２の状態は、前記磁気ヘッドの浮上量が制御される状態である
ことを特徴とする請求項３または４に記載のタッチダウン検出方法。
【請求項６】
前記タイムスタンプを計測するステップは、前記磁気ディスクの所定の周回数に亘って前記磁気ヘッドの浮上量を制御するステップを備え、
前記第１の状態及び前記第２の状態は時間的に連続する
ことを特徴とする請求項５記載のタッチダウン検出方法。
【請求項７】
前記回転速度の変化を検出するステップは、
前記第１のタイムスタンプ及び前記第２のタイムスタンプの各々をフーリエ変換するためのフーリエ変換演算により特定の周波数成分を抽出するステップと、
前記第１のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果を基準として、前記第２のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果の前記第１のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果に対する変動量を取得するステップとを備え、
前記第２のタイムスタンプの前記第１のタイムスタンプに対する変動量である第１の変動量と前記第２のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果の前記第１のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果に対する変動量である第２の変動量とに基づいて、前記磁気ヘッドの前記磁気ディスクへの接触が検出される
ことを特徴とする請求項３記載のタッチダウン検出方法。
【請求項８】
前記接触を検出するステップは、
前記第１の変動量に基づいて前記磁気ヘッドの接触を検出するステップと、
前記第２の変動量に基づいて前記磁気ヘッドの接触を検出するステップとを備え、
前記第１の変動量に基づいて前記磁気ヘッドの接触が検出され、且つ前記第２の変動量に基づいて前記磁気ヘッドの接触が検出された場合に、前記磁気ヘッドの接触が判定される
ことを特徴とする請求項７記載のタッチダウン検出方法。
【請求項９】
前記タイムスタンプを計測するステップは、
前記磁気ヘッドと前記磁気ディスクとが非接触の第１の状態でのタイムスタンプである第１のタイムスタンプを計測するステップと、
前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクに接触させるために前記第１の状態よりも前記ヘッドの浮上量が下げられた第２の状態でのタイムスタンプである第２のタイムスタンプを計測するステップとを備え、
前記回転速度の変化を検出するステップは、
前記第１のタイムスタンプ及び前記第２のタイムスタンプの各々をフーリエ変換するためのフーリエ変換演算により特定の周波数成分を抽出するステップと、
前記第１のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果を基準として、前記第２のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果の前記第１のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果に対する変動量を取得するステップとを備え、
前記変動量が前記回転速度の変化の検出結果として用いられる
ことを特徴とする請求項２記載のタッチダウン検出方法。
【請求項１０】
前記回転速度の変化を検出するステップ及び前記接触を検出するステップが、前記磁気ディスク装置における再生信号または記録信号の品質が基準レベルよりも低下した場合に実行されることを特徴とする請求項１記載のタッチダウン検出方法。
【請求項１１】
磁気ディスク装置において、
磁気ヘッドの浮上量を変えた場合の磁気ディスクの回転速度の変化を検出する第１の検出手段と、
前記回転速度の変化の検出結果に基づいて前記磁気ヘッドの前記磁気ディスクへの接触を検出する第２の検出手段と
を具備することを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、タイムスタンプを用いて磁気ヘッドのタッチダウンを検出する方法及び同方法を炊き要する磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の磁気ディスク装置では、磁気記録密度の向上に伴い磁気記録媒体（つまり磁気ディスク）上に記録される、当該磁気ディスクの周方向のマーク長が短くなり、当該磁気ディスクの半径方向のトラック幅が狭くなる傾向にある。よって記録再生信号の品質を高めるためには磁気記録再生ヘッド（つまり磁気ヘッド）と磁気ディスクとの距離（より詳細には、マグネチックスペーシング）を狭くすることが必要となる。
【０００３】
そこで近年の磁気ディスク装置は、磁気ヘッドに発熱素子を備え、磁気ヘッドの熱膨張によって当該磁気ヘッド（より詳細には、磁気ヘッドに備えられている記録再生素子）と磁気ディスクとの距離を調整する機能を有している。言い換えると磁気ヘッドは磁気ディスク上を浮上しており、その浮上量を制御することが可能となっている。
【０００４】
発熱素子に供給される電力（Dynamic Fly Height Power：ＤＦＨパワー）を制御することで、磁気ヘッドの浮上量は容易に調整が可能である。しかし浮上量の基準点、すなわち磁気ヘッドが磁気ディスクと接触した状態（タッチダウン）を求めないと、正確な浮上量制御を実現することは難しい。
【０００５】
従来技術では例えば、トラック位置誤差信号(Position Error Signal：ＰＥＳ）に基づいて磁気ヘッドのタッチダウン（ＴＤ）が次のように検出される。まず、磁気ヘッドが正常に浮上してトラッキング制御が行われている場合、ＰＥＳは所定の値を示しており、その変化は位置決め精度を表している。しかし磁気ヘッドの浮上量を下げた結果、当該磁気ヘッドが磁気ディスクと接触した場合、この接触に伴う振動が、当該磁気ヘッドに磁気ディスクの半径方向に発生する。すると、ＰＥＳの値が異常に変動する現象が観測される。この現象を利用して磁気ヘッドのタッチダウンが検出される。
【０００６】
また、磁気ヘッドが磁気ディスクに接触した場合、当該磁気ディスクの法線方向に振動する成分が観測される。この状態は、再生信号の振幅の変動として現れる。再生信号の変化は、例えばサーボ信号、あるいはデータ信号においては、リードチャネル（Read Channel：ＲＤＣ）内の可変利得アンプ（Variable Gain Amplifier：ＶＧＡ）の値として検出することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７５０８６１８号明細書
【特許文献２】特開２００１−２９１２１８号公報
【特許文献３】特開２０００−１９５２１１号公報
【特許文献４】特開２０００−２５１４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
磁気ヘッドがタッチダウンによって振動する現象は、磁気ディスクの半径位置に依存する傾向がある。磁気ディスクの内周側と外周側とではタッチダウンによる磁気ヘッドの振動が顕著に現れるが、中周では発生する振動が小さい。これは、磁気ヘッドの接触摩擦力が、スキュー（Skew）角の影響を受けることで、磁気ディスクの半径方向に振動する力を生んでいることに起因する。このため、磁気ディスクの内周と外周とでのタッチダウンの検出は可能であるが、中周でのタッチダウンの検出は信号が小さく測定不能となる場合がある。
【０００９】
さらに、磁気ディスクの反り、磁気ディスク表面の潤滑材の影響を受けて、タッチダウン検出のための測定値がばらつく。これより従来技術では、磁気ヘッドの浮上量を正確に校正することは困難である。
【００１０】
このため、磁気ディスクの中周でも磁気ヘッドのタッチダウンを高精度に検出することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態によれば、磁気ディスク装置において、磁気ヘッドの浮上量を変えることによって、当該磁気ヘッドの磁気ディスクへの接触を検出するタッチダウン検出方法が提供される。このタッチダウン検出方法は、前記磁気ディスクの回転速度の変化を検出するステップと、前記回転速度の変化の検出結果に基づいて前記磁気ヘッドの前記磁気ディスクへの接触を検出するステップとを具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態で適用される、磁気ヘッドのタッチダウンを検出するための基本原理を説明するための図。
【図２】磁気ディスクの回転速度変化とタイムスタンプの変化との関係を説明するための図。
【図３】タイムスタンプ差分の計算を説明するための図。
【図４】磁気ヘッドを周期的にタッチダウンさせた場合のタイムスタンプ及びタイムスタンプ差分のそれぞれの変化を説明するための図。
【図５】タイムスタンプのＦＦＴ演算とＦＦＴ演算結果の差分計算とを説明するための図。
【図６】同実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示す図。
【図７】同実施形態で適用されるタッチダウン測定の手順を示すフローチャート。
【図８】図７のステップ７０３で実行されるタイムスタンプ値測定の詳細な手順を示すフローチャート。
【図９】同実施形態で適用される磁気ヘッドのタッチダウンを判定する仕組みを説明するための図。
【図１０】同実施形態において磁気ヘッドが位置する磁気ディスク上のゾーンを切り替えてタッチダウン点を測定した結果の一例を、従来技術を用いてタッチダウン点を測定した結果と対比して示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態につき図面を参照して説明する。  
［磁気ヘッドのタッチダウンを検出する仕組みの原理］
まず、本実施形態で適用される、磁気ヘッドのタッチダウンを検出する仕組みの原理について説明する。  
（１）本実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）は、磁気ヘッドの浮上量を変えることによって、当該磁気ヘッドの磁気ディスクへの接触（タッチダウン）を検出し、この磁気ヘッドの接触の検出に応じて磁気ヘッドの浮上量を設定する機能を有する。本実施形態の第１の特徴は、このような磁気ディスク装置において、磁気ディスクの回転速度変化を検出することで、磁気ヘッドの接触を検出することにある。
【００１４】
磁気ヘッドの接触と磁気ディスクの回転速度変化との関係について図１を参照して説明する。図１に示すように、磁気ヘッド１１が磁気ディスク１２に接触した際に、当該磁気ヘッド１１に接触摩擦により接触応力（接触摩擦力）１３が加わる。磁気ヘッド１１に接触応力１３が加わると、当該磁気ヘッド１１に、磁気ディスク１１の半径方向及び当該磁気ディスク１１の法線方向への振動が発生する。つまり、磁気ヘッド１１の磁気ディスク１２への接触は、磁気ヘッド１１の振動として観測することが可能である。
【００１５】
接触応力１３は、磁気ディスク１２にも加わる。この接触応力１３は、磁気ディスク１２の回転速度を低下させる方向に働く。そこで本実施形態では、磁気ディスク１２の回転速度変化を検出することで、磁気ヘッド１１の接触を容易に検出する手法が適用される。
【００１６】
（２）本実施形態の第２の特徴は、磁気ディスク１２の回転速度変化の検出に、当該磁気ディスク１２上に離散的に配置されているサーボ領域２１（図２参照）の間の時間間隔（タイムスタンプ）を利用することにある。このサーボ領域２１の間の時間間隔（つまりサーボ時間間隔）とは、磁気ディスク１２の回転に応じてサーボ領域２１が図１に示される磁気ヘッド１１の位置を通過する時間間隔を指す。このサーボ時間間隔を計測することで、磁気ディスク１２の回転速度変化を容易に検出することが可能となる。サーボ時間間隔は、後述するように、サーボ領域２１に記録されているサーボパターン（より詳細には、サーボ同期マーク）が検出されるタイミングの時間間隔として計測することが可能である。
【００１７】
近年のリードチャネルは、一般にサーボ時間間隔を測定する機能を具備している。この機能は記録動作時の書き込み周波数を最適化するために用意されており、この機能により、サーボ時間間隔の変動がモニターされる。よって磁気ディスク上に記録されているサーボパターンに対して、偏心した軌跡をもって磁気ヘッドが追従する場合、そのサーボ時間間隔の変動を正確に捉えることが可能となっている。これより、サーボの引き込み周波数の変化を事前に推定し、サーボ制御動作を安定に行うことが可能となる。
【００１８】
本実施形態では、リードチャネルが備える上述の機能を流用することで、図１に示される磁気ディスク１２の回転速度変化を高精度に捉えることを可能としている。  
磁気ディスクの回転速度変化とサーボ時間間隔（タイムスタンプ）の変化との関係について図２を参照して説明する。まず図１に示される磁気ディスク１２上には、当該磁気ディスク１２の周方向に、図２（ａ）に示されるように、サーボパターンが記録されたサーボ領域２１が離散的に配置されている。隣接するサーボ領域２１の間は、データ領域２２に割り当てられている。サーボ領域２１の所定位置、例えば先頭には、当該サーボ領域２１を識別するための情報としてのサーボ同期マーク（Servo Sync Mark：ＳＳＭ）が記録されている。
【００１９】
図１に示される磁気ヘッド１１が磁気ディスク１２に接触し、双方の間に接触応力１３が発生した場合、磁気ディスク１２の回転速度変化はサーボ領域２１の間の時間間隔（サーボ時間間隔）の変動として現れる。より詳細には、磁気ディスク１２の回転速度変化は、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、サーボ同期マーク（ＳＳＭ）が検出されるタイミング（Servo Sync Mark Found：ＳＳＭＦ）の時間間隔（タイムスタンプ）の変動として現れる。よって、磁気ディスク１２の回転速度変化は、測定されるタイムスタンプ値の変化として数値的に検出される。
【００２０】
（３）本実施形態の第３の特徴は、タイムスタンプ値変化の測定精度を上げるために、以下のタイムスタンプ差分を計測する手法を適用することにある。本実施形態では、タイムスタンプ差分の計測に関して、図１に示される磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２とが非接触の状態で取得されるタイムスタンプ値を基準値とする。一方、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２とが接触した状態で取得されるタイムスタンプ値を評価値とする。本実施形態では、タイムスタンプ値を取得する期間に亘って、同一サーボ領域２１のＳＳＭＦのタイミング毎に基準値に対する評価値の差分（タイムスタンプ差分）が計測（計算）される。これによりタイムスタンプ差分の変化が計測され、このタイムスタンプ差分の変化に基づいて、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２との接触を正確に検出することが可能となる。
【００２１】
このタイムスタンプ差分の変化について図３を参照して説明する。本実施形態では、一定の時間、例えば磁気ディスク１２の一定の回転数、つまり一定の周回数（ここでは３０）の期間だけ、タイムスタンプ値を取得するものとする。ここでは、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２とが接触しない非タッチダウン状態（非ＴＤ状態）での周回数が０から３０までの期間におけるタイムスタンプ値が基準値として取得される。次に、前述の発熱素子に供給されるＤＦＨパワーを徐々に増やすことによって磁気ヘッド１１の浮上量を徐々に下げていき、その都度、そのＤＦＨパワーでの周回数が０から３０までの期間におけるタイムスタンプ値が評価値として取得される。
【００２２】
図３（ａ）は、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２とが接触しない非タッチダウン状態（非ＴＤ状態）での、周回数が０から３０までの期間におけるタイムスタンプ値（基準値）の変化の例と、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２とが接触するタッチダウン状態（ＴＤ状態）での、周回数が０から３０までの期間におけるタイムスタンプ値（評価値）の変化の例とを示す。但し、図３（ａ）では、タイムスタンプ値（基準値）の変化量が０の場合のタイムスタンプ値が０となるように、当該タイムスタンプ値が正規化されている。後述する図４（ａ）及び図５（ａ）でも同様である。
【００２３】
図３（ａ）の例では、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２とが実際に接触している状態は、磁気ディスク１２の周回数が４から９までの５回転分の期間３０で発生している。また、図３（ａ）の例では、この期間３０における磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２との接触により当該磁気ディスク１２の回転速度が低下したために、その回転速度を基準の速度に戻すための制御が行われた結果、磁気ディスク１２の周回数が、ほぼ９から１５の期間３１で、タイムスタンプが期間３０の間よりも増加する方向に変化している。
【００２４】
本実施形態では、図３（ａ）に示すような、基準値（前者の測定値）と評価値（後者の測定値）との、同一サーボ領域２１のＳＳＭＦのタイミング毎の差分を計算することにより、図３（ｂ）に示すような、タイムスタンプの差分（タイムスタンプ差分）が取得される。図３（ｂ）に示すようなタイムスタンプ差分は、発熱素子に供給されるＤＦＨパワーの各々について測定される。本実施形態では、このＤＦＨパワーの各々について、タイムスタンプ差分の積算値が磁気ディスク１２の一定の周回数に亘って計算される。
【００２５】
図３（ｃ）に、ＤＦＨパワーの各々に対応するタイムスタンプ差分の積算値を示す。図３（ｃ）の例では、ＤＦＨパワーとして、当該ＤＦＨパワーを決定するためのデジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）の設定値（ｄａｃ値）が用いられている。図３（ｃ）は、磁気ヘッド１１が磁気ディスク１２に接触（タッチダウン）したときに、図３（ｂ）に示すようにタイムスタンプ差分が変化して、その差分の積算値に変化が現れることを示す。図３（ｃ）の例では、タイムスタンプ差分の積算値が閾値Ａを超える際のＤＦＨパワー（ｄａｃ値）は、磁気ヘッド１１が磁気ディスク１２に接触（タッチダウン）する最低のＤＦＨパワーを示す。
【００２６】
さて、タイムスタンプ差分を取得すると、以下の効果を生む。まず、磁気ディスク１２の周期的な回転変動が発生するものとする。この回転変動は、タイムスタンプの変動として現れる。そこで本実施形態では、一定の周回数の半分（一定の周回数の前半）で基準値が測定され、残りの半分（一定の周回数の後半）で磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２とを接触させて評価値が測定される。そして、基準値と評価値との、同一サーボ領域２１のＳＳＭＦのタイミング毎の差分、つまりタイムスタンプ差分を計算する、タイムスタンプ差分からは、周期的な回転変動成分はキャンセルされる。これによりタイムスタンプ値の検出精度を上げることが可能となる。
【００２７】
（４）本実施形態の第４の特徴は、上記第３の特徴の示すタイムスタンプの測定を、磁気ヘッド１１の浮上量が制御される状態と当該浮上量が制御されない状態とで、磁気ディスク１２の一定の周回数もしくは一定のサーボセクタ数毎に、つまり周期的に繰り替えし、そのタイムスタンプの差分（タイムスタンプ差分）を計算（測定）することによって、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２との接触を検出することにある。浮上量が制御される状態とは、前述の発熱素子にＤＦＨパワーが供給される状態（ＤＦＨ−ＯＮ状態）であり、浮上量が制御されない状態とは、発熱素子にＤＦＨパワーが供給されない状態（ＤＦＨ−ＯＦＦ状態）である。
【００２８】
図４（ａ）にＤＦＨ−ＯＮ状態とＤＦＨ−ＯＦＦ状態とが磁気ディスク１２の１周回（１回転）毎に繰り返される場合に測定されるタイムスタンプの変化の例を示す。また、図４（ｂ）に、ＤＦＨ−ＯＮ状態とＤＦＨ−ＯＦＦ状態とが磁気ディスク１２の１周回毎に繰り返される場合で、且つＴＤ状態及び非ＴＤ状態のそれぞれにおいて測定されるタイムスタンプの差分の変化の例を示す。
【００２９】
図４（ａ）の例では、磁気ディスク１２の奇数周回数の期間だけＤＦＨ−ＯＮ状態となって磁気ヘッド１１の浮上量が制御されて、当該磁気ヘッド１１の磁気ディスク１２へのタッチダウンが図られる。この場合、奇数周回数の期間におけるタイムスタンプの測定結果と偶数周回数の期間におけるタイムスタンプの測定結果を比較することによってタイムスタンプ値の変化を検出することが可能となる。
【００３０】
実際には、例えば１．８インチの磁気ディスクのような、２．５インチの磁気ディスクに比べて慣性力の小さな小径の磁気ディスクでは、磁気ディスク自体の不規則な回転変動が大きな場合がある。このような磁気ディスクでは、磁気ヘッドと当該磁気ディスクとの間の接触応力により当該磁気ディスクの回転変動が発生しても、タイムスタンプの変化が相対的に小さくなるため、当該タイムスタンプの変化の検出性能が低下する要因となっている。本実施形態では、これを改善するために、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、周期的に浮上量が制御され、その周期に同期した期間毎に、タイムスタンプが取得される。そして、浮上量が制御される期間に取得されたタイムスタンプと、浮上量が制御されない期間に取得されたタイムスタンプとの同一サーボ領域２１のＳＳＭＦのタイミング毎の差分（タイムスタンプ差分）が計算（測定）される。これにより磁気ディスクの回転変動成分はキャンセルされるため、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２との接触によってタイムスタンプの変化が発生した部分だけ、抽出することが可能となり、測定精度を向上することが可能となる。
【００３１】
（５）本実施形態の第５の特徴は、上記第２乃至第４の特徴で示されているようなタイムスタンプの測定に関して、一定の周回数の期間に亘ってタイムスタンプを計測した後、その計測値を高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）するための演算（ＦＦＴ演算）により特定の周波数成分を抽出することにある。この第４の特徴は磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２とが非接触の状態での上記ＦＦＴの演算値を基準値とし、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２とが接触した状態での上記ＦＦＴの演算値を評価値として、同一周波数成分毎にその差分を計測（計算）することによって、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２との接触を検出することにもある。
【００３２】
図５（ａ）に、浮上量が制御されないＤＦＨ−ＯＦＦ状態（ＤＦＨ−ＯＦＦ周期）と浮上量が制御されるＤＦＨ−ＯＮ状態（ＤＦＨ−ＯＮ周期）とが連続する場合に測定されるタイムスタンプの変化の例を示す。また、図５（ｂ）に、ＤＦＨ−ＯＦＦ状態における上記ＦＦＴ演算の結果であるタイムスタンプの周波数特性（周波数スペクトル）の例を、図５（ｃ）に、ＤＦＨ−ＯＮ状態におけるタイムスタンプの周波数特性の例を、それぞれ示す。
【００３３】
上述のフーリエ変換（ＦＦＴ演算）によって抽出される特定の周波数成分は、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２との接触に起因するタイムスタンプの変化の周期が比較的長く、当該磁気ディスク１２の回転周波数Ｆｒと比較してより低い周波数成分に相当する。よって磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２とが非接触の状態におけるタイムスタンプの周波数特性と、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２とが接触した状態におけるタイムスタンプの周波数特性との差分を計算するこにより、上記回転周波数Ｆｒよりも低い周波数成分で両者の違いが確認できる。図５（ｄ）に、図５（ｂ）及び（ｃ）に示されるタイムスタンプの周波数特性の差分の変化の例を示す。図５（ｄ）から明らかなように、図５（ｂ）及び（ｃ）に示される周波数特性の差分を計算することで、回転周波数Ｆｒの成分がキャンセルされる。よって、ＳＮ比にすぐれたヘッド接触検出が可能となる。なお、本実施形態において磁気ディスク１２の回転速度は５４００ｒｐｍであり、回転周波数Ｆｒは９０Ｈｚである。また、図５（ｂ）乃至（ｄ）では、縦軸に、周波数成分の強さ（amplitude）として、当該強さの二乗平均平方根（root-mean-square：ｒｍｓ）が用いられている。
【００３４】
また、周期的に磁気ヘッド１１の浮上量を制御することによって磁気ヘッド１１を磁気ディスク１２にタッチダウンさせる場合、その周期（図５の例では、３周回数の期間）に相当する周波数成分を抽出することで、上記と同様に検出性能を高める結果となる。
【００３５】
（６）本実施形態の第６の特徴は、磁気ディスク装置において、例えば再生信号の品質または記録信号の品質が基準レベルよりも低下した際に、上述の手法を適用して磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２との接触を検出することにある。本実施形態の第６の特徴は、磁気ディスク装置の調整・検査工程にて上述の手法を適用して磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２との接触を検出することにもある。この場合、磁気ディスク装置の調整・検査工程で磁気ヘッド１１のタッチダウンを正確に検出することが可能となり、磁気ヘッド１１の浮上量の校正が正確にできる。このため、磁気ヘッド１１と磁気ディスク１２との間のマグネチックスペーシングを正確に保持することができる。よって、磁気ディスク装置の記録再生信号品質を高い状態で保持することが可能となり、ひいては製品歩留まりを向上させ、品質を高める効果を生む。
【００３６】
［本実施形態の詳細］
次に、上述した原理を適用する本実施形態の詳細について説明する。  
図６は本実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示す。なお、図６において、図１と同一の要素には同一参照符号を付してある。図６に示す磁気ディスク装置は、大きく分けて、ヘッドディスクアセンブリ部（ＨＤＡ部）１００と、印刷回路基板部（ＰＣＢ部）２００とから構成される。
【００３７】
ＨＤＡ部１００は、図１に示される磁気ヘッド１１及び磁気ディスク１２に加えて、スピンドルモーター１０１、ハブ１０２、及びボイスコイルモーター（ＶＣＭ）駆動機構１０３を備えている。ＨＤＡ部１００は、例えば上面の開口した矩形箱状のアルミニウム製の筐体１１０内に収められている。この筐体１１０には、当該筐体１１０の開口を閉塞するように、図示しないシールド材及びトッププレートが取り付けられている。これにより、ＨＤＡ部１００は筐体１１０内に封入され、外気から遮断される。
【００３８】
ＨＤＡ部１００において、磁気ディスク１２はハブ１０２を介してスピンドルモーター１０１に取り付けられ、所定の回転速度（例えば５４００ｒｐｍ）にて回転させられる。磁気ディスク１２の面１２ａ及び１２ｂはデータが磁気記録される記録面をなしている。磁気ヘッド１１は磁気ディスク１２の面１２ａ側に配置される。
【００３９】
スピンドルモーター１０１は後述する制御部２１０によって制御される。このスピンドルモーター１０１のための制御は、所定の回転速度を維持するための制御、及びスタート／ストップのための制御を含む。またＶＣＭ駆動機構１０３も制御部２１０によって制御される。ＶＣＭ駆動機構１０３は、制御部２１０からの指示に従い、磁気ヘッド１１の磁気ディスク１２へのロード及び磁気ディスク１２からのアンロード、磁気ヘッド１１を磁気ディスク１２上の目標トラックへ移動するシーク動作を行う。ＶＣＭ駆動機構１０３はＶＣＭ（ボイスコイルモーター）を用いて構成されており、磁気ヘッド１１を搭載したアクチュエータ１０４を回動制御することでシーク動作を行っている。
【００４０】
図６に示す磁気ディスク装置では、磁気ディスク１２の面１２ｂ側に磁気ヘッド１４が配置されている。しかし、以降の磁気ヘッド１４に関する説明は、説明の簡略化のために省略する。必要ならば、以降の説明において磁気ヘッド１１を磁気ヘッド１４に読み替えられたい。
【００４１】
ＨＤＡ部１００において、ヘッドアンプ１２１は、ＶＣＭ駆動機構１０３の近傍に設けられたフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣ）上に配置されている。ヘッドアンプ１２１は、このＦＰＣを介して磁気ヘッド１１及び制御部２１０と電気的に接続されている。但し、図１では、作図の都合で、ヘッドアンプ１２１は、ＶＣＭ駆動機構１０３から離れた箇所に配置されている。なお、ヘッドアンプ１２１がアクチュエータ１０４に搭載された構成であっても、あるいはＰＣＢ部２００に配置された構成であってもよい。ヘッドアンプ１２１は、ヘッド１２１により再生された信号（再生信号）を増幅するリードアンプと、後述するリードチャネル２１１から転送されるライトデータを記録電流（記録信号）に変換して磁気ヘッド１１に出力するライトドライバと、後述するディスクコントローラ２１２からの指示に応じて磁気ヘッド１１に備えられた発熱素子に当該磁気ヘッド１１の浮上量を制御するための電力（つまり、ＤＦＨパワー）を供給するパワーアンプ（いずれも図示せず）とを備えている。
【００４２】
一方、ＰＣＢ部２００は、制御部２１０及びパワー制御アンプ２２０を備えている。制御部２１０及びパワー制御アンプ２２０は、図示せぬ印刷回路基板に搭載されている。制御部２１０は、リードチャネル（ＲＤＣ）２１１及びディスクコントローラ（以下、ＨＤＣと称する）２１２から構成される。リードチャネル２１１は、リード／ライトに関連する信号処理を行う。すなわちリードチャネル２１１は、ヘッドＩＣ１８によって増幅された再生信号（リード信号）をデジタルデータに変換し、このデジタルデータからリードデータを復号する。リードチャネル２１１はまた、上記デジタルデータからサーボデータ（サーボパターン）を抽出する。リードチャネル２１１はまた、ＨＤＣ２１２から転送されるライトデータを符号化し、この符号化されたライトデータをヘッドアンプ１２１に転送する。リードチャネル２１１はさらに、前述のタイムスタンプ値をモニターする機能を有する。
【００４３】
ＨＤＣ２１２は、当該ＨＤＣ２１２とホストとの間で外部インターフェースを介して信号を授受する。具体的には、ＨＤＣ２１２は、ホストから外部インターフェースを介して転送されるコマンド（ライトコマンド、リードコマンド等）を受信する。ＨＤＣ２１２はまた、ホストと当該ＨＤＣ２１２との間のデータ転送を制御する。ＨＤＣ２１２はまた、ホストから外部インターフェースを介して転送されたデータ信号に応じてライトデータを生成する。ＨＤＣ２１２はまた、リードチャネル２１１を介して行われる磁気ディスク１２と当該ＨＤＣ２１２との間のデータ転送を制御する。ＨＤＣ２１２はまた、スピンドルモーター１０１及びＶＣＭ駆動機構１０３等を制御する。本実施形態において、スピンドルモーター１０１及びＶＣＭ駆動機構１０３の制御のための制御信号は、ＨＤＣ２１２の制御の下で、パワー制御アンプ２２０によって生成される。ＨＤＣ２１２はさらに、磁気ヘッド１１に備えられた発熱素子にヘッドアンプ１２１を介してＤＦＨパワーを供給する。
【００４４】
さて、近年の磁気ディスク装置の高記録密度化の流れから、磁気ディスクに記録される磁気マークは微細化の一途をたどっている。磁気ディスク装置の高記録密度化を実現するためには、磁気ディスクと磁気ヘッドとの間のマグネチックスペーシングを小さくする必要がある。そのため、このような磁気ディスク装置は、磁気ヘッドに発熱素子を備え、当該発熱素子に供給されるＤＦＨパワーによって当該発熱素子の発熱量を制御することで、磁気ヘッドの浮上量をコントロールしている。つまり磁気ディスク装置は、磁気ヘッドの熱膨張量を制御して当該磁気ヘッドに備えられている記録再生素子の突き出し量を調整することにより、当該磁気ヘッドの浮上量が所定の値になるように調整する。図６に示す磁気ディスク装置においても、磁気ヘッド１１に発熱素子を備え、ヘッドアンプ１２１から当該発熱素子に供給されるＤＦＨパワーを制御部２１０によって制御することで、磁気ヘッド１１の浮上量が制御される。
【００４５】
ここで、ＤＦＨパワーが供給されない状態での磁気ヘッドの浮上量は、磁気ディスク装置毎に異なるのが一般的である。また、磁気ディスク装置が複数の磁気ヘッドを備えているものとすると、ＤＦＨパワーが供給されない状態での当該複数の磁気ヘッドのそれぞれの浮上量も異なるのが一般的である。そこで、磁気ヘッド毎に、当該磁気ヘッドの浮上量を校正するために、当該磁気ヘッドを対応する磁気ディスクに接触させることにより、当該磁気ヘッドの浮上量がゼロになる状態が検出される。
【００４６】
従来技術では、磁気ヘッドの浮上量がゼロになる状態、つまり磁気ヘッドが磁気ディスクにタッチダウンした状態が、先に述べたように、トラック位置誤差信号（ＰＥＳ）を用いて検出される。しかし、トラック位置誤差信号に基づくタッチダウンの検出は、以下に述べるように問題がある。
【００４７】
まず、磁気ヘッドは、ＶＣＭ駆動機構の回転ピボットの中心を軸にして磁気ディスクに対して弧を描くように動作する。このため磁気ヘッドは、磁気ディスクの回転方向（つまり周方向）に対して、当該磁気ディスクの内周と外周では一定の角度（いわゆるスキュー角）をもって位置することになる。磁気ヘッドが磁気ディスクと接触した場合、接触応力（接触摩擦力）によって磁気ディスク周方向と半径方向の抗力の成分が発生する。
【００４８】
すると、磁気ヘッドを磁気ディスク上の目標トラックに位置付けるための位置決め制御により、上記半径方向の抗力に対抗して当該磁気ヘッドを目標トラック上に整定させる動作が行われる。しかし、磁気ヘッドは、磁気ディスクに接触した際に発生する例えば振動（揺れ）の影響により、目標トラックに安定して整定されず、この結果トラック位置誤差信号の振幅（以下、ＰＥＳ値と称する）が増大する。従来技術では、このＰＥＳ値の増大を検出することでタッチダウンが検出される。
【００４９】
ところが、目標トラックが磁気ディスクの中周に存在する場合、つまり磁気ヘッドを磁気ディスクの中周の目標トラックに位置付ける場合、接触応力の働く方向と磁気ヘッドの抗力が働く方向とが一致するため、磁気ヘッドの磁気ディスクの半径方向の揺れは少なく、目標トラックに対する磁気ヘッドの当該半径方向の位置ずれの変化が現れにくい。よってＰＥＳ値の変化がほとんどなく、タッチダウンを検出することが困難となる。
【００５０】
そこで本実施形態では、前述したように、磁気ヘッド１１が磁気ディスク１２に接触した際に発生する接触応力１３（図１参照）の働きによって当該磁気ディスク１２の回転速度変化が発生することを検出して、磁気ヘッド１１のタッチダウンを検出する手法が適用される。また本実施形態では、磁気ディスク１２の回転速度変化を定量的に検出するために、タイムスタンプ値を用いている（図２参照）。
【００５１】
タイムスタンプ値とは、前述したように、磁気ディスク１２上に離散的に配置されているサーボ領域２１が当該磁気ディスク１２の回転に応じて磁気ヘッド１１の位置を通過する時間間隔を指す。ここでは、タイムスタンプ値には、各サーボ領域２１に記録されているサーボ同期マーク（ＳＳＭ）が検出されるタイミングを示す信号（ＳＳＭＦ信号）の、サーボ同期マークの検出タイミング（ＳＳＭＦ）の時間間隔を測定した値が用いられる。
【００５２】
リードチャネル２１１は、一般に、磁気ヘッド１１を磁気ディスク１２上の目標トラックに位置決めするためのサーボ動作中、及び磁気ディスク１２にデータを書き込むためのライト動作中にタイムスタンプ値をモニターしている。このモニターされたタイムスタンプ値は、前者であればサーボ引き込み周波数の調整に、後者であればライトクロック周波数の調整に、それぞれ使用されている。
【００５３】
磁気ディスク１２上のサーボパターンが記録されたサーボ領域２１の群は、磁気ヘッド１１に対して同心円状に位置するものではなく、偏心した状態にある。これは、磁気ディスク１２上に離散的にサーボパターンを記録するサーボトラックライタと、このサーボパターンが記録された磁気ディスク１２を実装した磁気ディスク装置とで、当該磁気ディスク１２の回転中心位置が異なるためである。よって、偏心に応じて各サーボパターン（サーボ領域２１）の位置で周速が異なるため、サーボ引き込み周波数が変動する結果となってサーボ動作の安定性が損なわれる可能性がある。これを補正するために、リードチャネル２１１は、タイムスタンプ値をモニターして、磁気ディスク１２の速度変化を検出し、その検出された速度変化に基づいて、サーボ引き込み周波数を安定化させる。
【００５４】
本実施形態では、このリードチャネル２１１によってモニターされるタイムスタンプ値を磁気ヘッド１１のタッチダウンの検出に利用する。つまり本実施形態では、タイムスタンプの変化を観測することで、磁気ヘッド１１のタッチダウンに起因する磁気ディスク１２の回転速度変化を検出する手法を適用する。
【００５５】
以下、本実施形態で適用されるタッチダウン測定の手順について、図６に示される磁気ディスク装置の出荷時の調整・検査工程におけるタッチダウン測定を例に、図７のフローチャートを参照して説明する。
【００５６】
今、ＨＤＣ２１２が、ホストから測定コマンドを受信したものとする。するとＨＤＣ２１２は、タッチダウン測定を開始する（ステップ７００）。まずＨＤＣ２１２は、パワー制御アンプ２２０を介してＶＣＭ駆動機構１０３を制御することにより、磁気ヘッド１１を磁気ディスク１２上の目的のゾーンに移動させる（ステップ７０１）。本実施形態において、磁気ディスク１２は当該磁気ディスク１２の半径方向に複数のゾーンに区分して管理される。ここでは、磁気ディスク１２の内周のゾーン、中周のゾーン及び外周のゾーンの各々について、タッチダウンが測定されるものとする。測定対象ゾーン数は３に限らない。例えば、磁気ヘッド１１の空気ベアリング面（Air Bearing Surface：ＡＢＳ）の設計に応じて、当該磁気ヘッド１１の磁気ディスク１２上の半径方向位置によって浮上特性が変わる場合、詳細に調査するために測定対象ゾーン数を増やしてもよい。
【００５７】
次にＨＤＣ２１２は、磁気ヘッド１１の浮上量を制御して当該磁気ヘッド１１のタッチダウンを検出するために、当該磁気ヘッド１１に備えられている発熱素子に供給されるべきＤＦＨパワーを設定する（ステップ７０２）。つまりＨＤＣ２１２は、発熱素子に供給されるべきＤＦＨパワーを指定するパラメータ（ＤＦＨパワーパラメータ）をヘッドアンプ１２１に設定する。これによりヘッドアンプ１２１は、ＨＤＣ２１２によってＤＦＨパワーの供給が指定されているＤＦＨ−ＯＮの周期だけ、磁気ヘッド１１に備えられている発熱素子に、上記設定されたＤＦＨパワーパラメータの示すＤＦＨパワーを供給する。
【００５８】
ＨＤＣ２１２は、上記ステップ７０２を実行する都度、ＤＦＨパワーを変更する。ヘッドアンプ１２１内では、上記発熱素子に供給可能な最大ＤＦＨパワーに対して、例えば８ビット（２５６ステップ）の分解能をもって、ＤＦＨパワーの設定が可能であるものとする。そこで本実施形態においてＨＤＣ２１２は、この分解能の単位（１ステップ単位、いわゆる１ｄａｃ単位）でＤＦＨパワーを徐々に変化（ここでは増大）させている。このようにＤＦＨパワーを変えることで磁気ヘッド１１の熱膨張量が変わる。これにより、磁気ディスク１２に備えられている記録再生素子の突き出し量が変わり、磁気ディスク１２の浮上量が変化する。
【００５９】
次にＨＤＣ２１２は、例えばリードチャネル２１１に対して後述するタイムスタンプ値取込命令を発行することにより、当該リードチャネル２１１を用いてタイムスタンプ値を測定する（ステップ７０３）。本実施形態において、このタイムスタンプ値の測定は、ＨＤＣ２１２がヘッドアンプ１２１に対して、磁気ディスク１２の第１の周回数の期間ＤＦＨパワーを供給せず、第１の周回数の期間に続く、磁気ディスク１２の第２の周回数の期間ＤＦＨパワーを供給することを指示することで行われる。第１の周回数と第２の周回数とは等しい。
【００６０】
次にＨＤＣ２１２は、タイムスタンプ値の変化量を計算する。本実施形態では、タイムスタンプ値の変化量が、次の２つの手法により、それぞれ計算される。
【００６１】
まずＨＤＣ２１２は、上記発熱素子にＤＦＨパワーが供給されない状態（ＤＦＨ−ＯＦＦ状態）におけるタイムスタンプ値（以下、第１のタイムスタンプ値と称する）と、上記発熱素子にＤＦＨパワーが供給される状態（ＤＦＨ−ＯＮ状態）におけるタイムスタンプ値（以下、第２のタイムスタンプ値と称する）との、同一サーボ領域２１のＳＳＭＦのタイミング毎の差分を計算する（ステップ７０４）。
【００６２】
またＨＤＣ２１２は、ステップ７０４での差分計算と並行して、タイムスタンプ値ＦＦＴ演算＆差分計算を実行する（ステップ７０５）。すなわちＨＤＣ２１２は、第１のタイムスタンプ値と第２のタイムスタンプ値とをＦＦＴ演算し、第１のタイムスタンプ値のＦＦＴ演算値（以下、第１のＦＦＴ演算値と称する）と第２のタイムスタンプ値のＦＦＴ演算値（以下、第２のＦＦＴ演算値と称する）との特定周波数毎の差分を計算する。
【００６３】
次にＨＤＣ２１２は、タイムスタンプ値測定の回数が予め定められた回数Ｎとなったかを判定する（ステップ７０６）。もし、タイムスタンプ値測定の回数がＮに達していないならば（ステップ７０６のＮｏ）、ステップ７０３乃至７０５を再び実行する。
【００６４】
やがて、タイムスタンプ値測定の回数がＮに達したならば（ステップ７０６のＹｅｓ）。ＨＤＣ２１２は、タッチダウン判定に必要な計測データを取得し終えたと判定する。するとＨＤＣ２１２は、タッチダウン判定に利用するデータを取得するための計算（タッチダウン判定計算）を実行する（ステップ７０７）。すなわちＨＤＣ２１２は、現在設定されているＤＦＨパワー（現ＤＦＨパワー）におけるＮ回の測定結果のそれぞれに対応する差分計算結果を平均化することにより、タッチダウン判定に利用する、現ＤＦＨパワーでのタイムスタンプ差分値を取得する。
【００６５】
次にＨＤＣ２１２は、タイムスタンプ差分値（測定値）がタッチダウン判定のための閾値を超えているかを判定する（ステップ７０８）。もし、タイムスタンプ差分値が閾値を超えていないならば（ステップ７０８のＮｏ）、ＨＤＣ２１２はステップ７０２に戻る。このステップ７０２において、ＨＤＣ２１２は、磁気ヘッド１１の浮上量を現在よりも下げるために、ヘッドアンプ１２１によって上記発熱素子に供給されるべきＤＦＨパワーを１ｄａｃだけ増加する。そしてＨＤＣ２１２は、ステップ７０３に進んで、再度タイムスタンプの測定を開始する。
【００６６】
これに対し、タイムスタンプ差分値が閾値を超えているならば（ステップ７０８のＹｅｓ）、ＨＤＣ２１２は、現在のＤＦＨパワー、つまりタイムスタンプ変化値が閾値を超えた際のＤＦＨパワーを、磁気ヘッド１１を磁気ディスク１２にタッチダウンさせるためのＤＦＨパワーとして、ホストへ通知する（ステップ７０９）。これによりＨＤＣ２１２は、タッチダウン測定を終了する。
【００６７】
ホストは、ＨＤＣ２１２から通知された、磁気ヘッド１１をタッチダウンさせるためのＤＦＨパワーに基づいて、磁気ヘッド１１の浮上量を所定の値に調整するためのＤＦＨパワーを決定する。ホストは、決定されたＤＦＨパワーを指定するＤＦＨパワーパラメータを、磁気ヘッド１１に対応付けてＨＤＣ２１２内の例えば図示せぬフラッシュＲＯＭ（つまり書き換え可能な不揮発性メモリ）に設定する。これにより、ＨＤＣ２１２は、記録／再生時における磁気ヘッド１１の浮上量を、当該磁気ヘッド１１に対応付けてフラッシュメモリに設定されたＤＦＨパワーパラメータに基づいて、所定の値に高精度に調整することができる。このような、磁気ヘッド１１の浮上量を所定の値に調整するためのＤＦＨパワーの校正を、磁気ディスク装置の出荷後においても、再生信号の品質または記録信号の品質が基準レベルよりも低下した際に、ＨＤＣ２１２がホストから独立して行うことも可能である。
【００６８】
次に上述のタッチダウン測定における、ステップ７０３乃至７０５、７０７及び７０８８の詳細について説明する。  
［ステップ７０３（タイムスタンプ値測定）］
まず、ステップ７０３で実行されるタイムスタンプ値測定の詳細な手順について、図８のフローチャートを参照して説明する。
【００６９】
ＨＤＣ２１２は、リードチャネル２１１に対して、タイムスタンプ値の取り込みを要求するタイムスタンプ値取込命令を発行する（ステップ８０１）。タイムスタンプ値取込命令は、パラメータとしてタイムスタンプ値の取込数Ｍを持つ。そこでＨＤＣ２１２は、タイムスタンプ値取込命令の発行に応じて、タイムスタンプ値の取込数Ｍをリードチャネル２１１内に設定する（ステップ８０２）。
【００７０】
本実施形態で適用される基本的なタイムスタンプ値取得方法では、複数周回数Ｒのタイムスタンプ値の取り込みが必要となる。この場合、磁気ディスク１２が１回転（１周回）する期間に磁気ヘッド１１を通過するサーボ領域２１の数（つまりサーボセクタ数）をＳとすると、Ｒ×Ｓ（＝Ｍ）個のタイムスタンプ値の取り込みが指定されることになる。図４（ａ）及び図５（ａ）の例では、Ｒがそれぞれ４及び６であることから、Ｍはそれぞれ４×Ｓ及び６×Ｓとなる。なお、取込数Ｍに代えて、周回数Ｒを指定してもよい。
【００７１】
リードチャネル２１１内にタイムスタンプ値の取込数Ｍが設定されると、当該リードチャネル２１１は、図６に示す磁気ディスク装置が備えている、ＲＯＭあるいはフラッシュＲＯＭのような不揮発性メモリに格納されたファームウェアプログラムに従って、タイムスタンプ値取込命令で指定されたタイムスタンプ値の計測を開始する。ここでは、サーボ領域２１に記録されているサーボパターンを読み込むためのサーボ読み込み処理（ステップ８０３）が行われる。このサーボ読み込み処理ではサーボ同期マーク（ＳＳＭ）が検出される。リードチャネル２１１はサーボ読み込み処理において、今回サーボ同期マークが検出されたタイミングと前回のサーボ読み込み処理でサーボ同期マークが検出されたタイミングとの間の時間間隔、つまりタイムスタンプ値を測定し、その測定されたタイムスタンプ値を当該リードチャネル２１１内の所定のレジスタに一時保持する。
【００７２】
リードチャネル２１１はサーボ読み込み処理を実行し終えると、上記所定のレジスタに保持されたタイムスタンプ値を読み込んで（ステップ８０４）、例えば、当該リードチャネル２１１内の図示せぬ先入れ先出しバッファに格納する（ステップ８０５）。するとリードチャネル２１１はＨＤＣ２１２に１回のサーボ読み込み終了を通知する。
【００７３】
リードチャネル２１１は、リードチャネル２１１からのサーボ読み込み終了通知をカウントすることにより、当該リードチャネル２１１によってバッファに格納されたタイムスタンプ値の数、つまりタイムスタンプ値の取込数をカウントしている。そこでリードチャネル２１１は、リードチャネル２１１からサーボ読み込み終了が通知される都度、タイムスタンプ値の取込数（サンプル数）が指定の取込数Ｍに達したかを判定する（ステップ８０６）
もし、タイムスタンプ値の取込数がＭに達していないならば（ステップ８０６のＮｏ）、ＨＤＣ２１２はリードチャネル２１１に以上の操作（ステップ８０３乃至８０５）を再度行わせる。すなわちＨＤＣ２１２は、タイムスタンプ値の取込数がＭに達するまで、リードチャネル２１１によるステップ８０３乃至８０５の操作の繰り返しを制御する。そして取込数がＭに達したならば（ステップ８０６のＹｅｓ）、そのＭに一致する数のタイムスタンプ値を時系列順に上記バッファからＨＤＣ２１２内に読み込む（ステップ８０７）。これによりＨＤＣ２１２は、リードチャネル２１１に対して指定した取込数Ｍに一致する数のタイムスタンプ値を取得することができる。
【００７４】
タイムスタンプ値を取得する方法としては、１）測定する周回数だけＤＦＨパワーを変えてタイムスタンプ値を取得する方法、２）図５（ａ）に示したように、ＤＦＨパワーが供給されない周回と供給される周回を組み合わせて取得する方法、３）図４（ａ）に示したようにＤＦＨ−ＯＮ状態とＤＦＨ−ＯＦＦ状態とを周期的に繰り返して取得する方法のいずれを適用してもよい。また、図６に示される磁気ディスク装置の構成、磁気ディスク１２の慣性力等を考慮して、上述の３つの方法の中から最適な方法を選択してもよい。例えば、慣性力が小さい１．８インチの磁気ディスクを搭載した磁気ディスク装置では、当該磁気ディスクの回転変動が大きな場合がある。この場合、回転変動がタイムスタンプ値の変化に対してノイズ成分となるため、検出精度を低下させる原因となっていた。これに対してＤＦＨパワーの供給を周期的に実施し、この周期に同期した間隔でタイムスタンプ値を取得することで、タイムスタンプ値の変化を的確に捉えられることが可能となる。図４に示す例では、１回転周期単位でＤＦＨ−ＯＮ状態とＤＦＨ−ＯＦＦ状態と繰り返し、これに同期した信号を捉えてタイムスタンプ値を検出するものである。
【００７５】
［ステップ７０４（タイムスタンプ値差分計算）］
次に、ステップ７０４で実行されるタイムスタンプ値差分計算について説明する。  
ＨＤＣ２１２は、リードチャネル２１１を用いてタイムスタンプ値を測定し終えると、つまりリードチャネル２１１によって測定されたタイムスタンプ値を取得すると、タイムスタンプ値差分を計算する。図３は、この差分計算の一例を示している。図３の例では、この差分計算に、磁気ディスク１２の周回数Ｒが３０の場合、つまり磁気ディスク１２が３０回転する期間に計測されるタイムスタンプ値が用いられる。しかし、磁気ディスク装置の特性にもよるが、せいぜい数周回分のタイムスタンプ値で十分である。
【００７６】
図３（ａ）は、既に説明したように、磁気ヘッド１１のタッチダウン時にタイムスタンプ値が変化する様子を示している。磁気ヘッド１１が磁気ディスク１２と接触していない状態（非ＴＤ状態）では、タイムスタンプ値は当該磁気ディスク１２の偏心に応じてサインカーブを描くように変化している。このような状態のタイムスタンプ値を第１のタイムスタンプ値と称する。このような状態で磁気ヘッド１１がタッチダウンすると、タイムスタンプ値が第１のタイムスタンプ値に対して変化する。この第１のタイムスタンプ値に対して変化したタイムスタンプ値を第２のタイムスタンプ値と称する。ここで、第１のタイムスタンプ値及び第２のタイムスタンプ値には、磁気ディスク１２の偏心の影響も反映されていることに注意すべきである。
【００７７】
そこでＨＤＣ２１２は、第１のタイムスタンプ値と第２のタイムスタンプ値との、同一サーボ領域２１のＳＳＭＦのタイミング毎の差分を計算する。図３（ｂ）は、この差分計算の結果、つまりタイムスタンプ値の差分を示す。この差分計算により、磁気ディスク１２の偏心の影響を相殺でき、タイムスタンプ値の変化のみ抽出することが可能となる。
【００７８】
［ステップ７０５（タイムスタンプ値ＦＦＴ演算＆差分計算）］
次に、ステップ７０５で実行されるタイムスタンプ値ＦＦＴ演算＆差分計算について説明する。前述したように、本実施形態では、このタイムスタンプ値ＦＦＴ演算＆差分計算は、ステップ７０４（タイムスタンプ値差分計算）と並行して行われる。ここではＨＤＣ２１２は、ＤＦＨ−ＯＦＦ状態におけるタイムスタンプ値の第１のＦＦＴ演算値と、ＤＦＨ−ＯＮ状態におけるタイムスタンプ値の第２のＦＦＴ演算値とを計算する。そしてＨＤＣ２１２は、第１のＦＦＴ演算値と第２のＦＦＴ演算値との差分（より詳細には特定周波数毎の差分）を計算する。ＨＤＣ２１２は、この差分計算結果に基づいて、タイムスタンプ値の変化を検出することができる。
【００７９】
図５（ａ）は、ＤＦＨ−ＯＦＦ状態とＤＦＨ−ＯＮ状態におけるタイムスタンプ値の変化を示す。図５（ｂ）及び（ｃ）は、ＤＦＨ−ＯＦＦ状態及びＤＦＨ−ＯＮ状態におけそれぞれのタイムスタンプ値をＦＦＴ演算した結果（周波数スペクトル）、つまり第１のＦＦＴ演算値及び第２のＦＦＴ演算値を示す。第１及び第２のＦＦＴ演算値は、磁気ディスク１２の回転速度が５４００ｒｐｍである本実施形態では、回転周波数Ｆｒである９０Ｈｚにピークを持つ。一方、磁気ヘッド１１のタッチダウンによるタイムスタンプ値の変化は、時間的にゆっくりとした変化であるため、ＤＣ成分に近い周波数信号として検出される。
【００８０】
そこでＨＤＣ２１２は、ＤＦＨ−ＯＦＦ状態における第１のＦＦＴ演算値とＤＦＨ−ＯＮ状態における第２のＦＦＴ演算値との特定周波数毎の差分（ＦＦＴ演算値差分）を計算する。図５（ｄ）は、このＦＦＴ演算値差分の計算結果を示す。この差分計算結果が、ＤＦＨ−ＯＦＦ状態における第１のＦＦＴ演算値とＤＦＨ−ＯＮ状態における第２のＦＦＴ演算値との間で、ＤＣ成分に違いがあることを示している点に注意すべきである。つまりＨＤＣ２１２は、ＦＦＴ演算値差分の計算により、タイムスタンプ値の低周波成分のみの変化を抽出することができる。また、外乱ノイズとして高周波（磁気ヘッド１１の回転周波数Ｆｒよりも高い周波数）成分が存在したとしても、ＦＦＴ演算値差分の計算により、容易に相殺することが可能となり、測定精度の向上に繋がる。ＦＦＴ演算値差分の計算結果に含まれる周波数成分のうち、回転周波数Ｆｒよりも高い周波数成分の強さ（amplitude）は無視できるほど低い。
【００８１】
［ステップ７０７＆７０８（タッチダウン判定計算＆タッチダウン判定）］
次に、ステップ７０７で実行されるタッチダウン判定計算及びステップ７０８で実行されるタッチダウン判定について説明する。
【００８２】
ＨＤＣ２１２は、ＤＦＨパワー毎に、Ｎ回の測定結果のそれぞれに対応するステップ７０４の差分計算結果を平均化することにより、第１のタイムスタンプ差分値を取得する。同様にＨＤＣ２１２は、ＤＦＨパワー毎に、Ｎ回の測定結果のそれぞれに対応するステップ７０５の差分計算結果を平均化することにより、第２のタイムスタンプ差分値を取得する。
【００８３】
ＨＤＣ２１２は、ＤＦＨパワー毎に取得された第１及び第２のタイムスタンプ差分値のそれぞれについて、その差分値を積算する。ＤＦＨパワー毎の第１及び第２のタイムスタンプ差分値の積算結果（第１及び第２のタイムスタンプ差分積算値）の例を、それぞれ図９（ａ）及び（ｂ）に示す。図９（ａ）及び（ｂ）から明らかなように、ＤＦＨパワーが小さいために磁気ヘッド１１がタッチダウンしていない状態（非ＴＤ状態）では第１及び第２のタイムスタンプ差分積算値の変化は小さく、ＤＦＨパワーが大きくなって磁気ヘッド１１がタッチダウンすると第１及び第２のタイムスタンプ差分積算値が急激に増加する。
【００８４】
本実施形態においてＨＤＣ２１２は、タッチダウン判定に用いる閾値を次のように設定している。まずＨＤＣ２１２は、タッチダウンしていない状態での第１のタイムスタンプ差分積算値について平均値（ＡＶＧ）を計算し、さらに標準偏差σを計算する。そしてＨＤＣ２１２は、第１のタイムスタンプ差分積算値と比較するのに用いる閾値として「平均値（ＡＶＧ）＋３σ」を設定する。
【００８５】
ＨＤＣ２１２は、第１のタイムスタンプ差分積算値と閾値「平均値（ＡＶＧ）＋３σ」とを比較し、第１のタイムスタンプ差分積算値が当該閾値を超えた状態でのＤＦＨパワーを、磁気ヘッド１１をタッチダウンさせるのに必要なＤＦＨパワー（つまりタッチダウン点のＤＦＨパワー）と判定する。
【００８６】
ＨＤＣ２１２は、第２のタイムスタンプ差分積算値（つまりＦＦＴ演算を用いて取得されたタイムスタンプ差分積算値）についても、第１のタイムスタンプ差分積算値と同様に処理する。すなわちＨＤＣ２１２は、タッチダウンしていない状態での第２のタイムスタンプ差分積算値について平均値（ＡＶＧ）を計算し、さらに標準偏差σを計算する。そしてＨＤＣ２１２は、第２のタイムスタンプ差分積算値と比較するのに用いる閾値として「平均値（ＡＶＧ）＋３σ」を設定する。
【００８７】
ＨＤＣ２１２は、第１のタイムスタンプ差分積算値と閾値「平均値（ＡＶＧ）＋３σ」とを比較し、第２のタイムスタンプ差分積算値が当該閾値を超えた状態でのＤＦＨパワーを、磁気ヘッド１１をタッチダウンさせるのに必要な、タッチダウン（ＴＤ）点のＤＦＨパワーと判定する。
【００８８】
なお、測定の状況によっては、本来は磁気ヘッド１１がタッチダウンしないようなＤＦＨパワーであっても、そのＤＦＨパワーで差分積算値が閾値「平均値＋３σ」を超えて、誤検出する場合がある。このようなときは、以下に述べるように閾値を２段階に設定するとよい。まず、閾値として「平均値＋３σ」よりも大きい「平均値＋５σ」を設定することにより、磁気ヘッド１１が磁気ディスク１２に十分に接触している状態（磁気ヘッド１１が磁気ディスク１２に押し当てられている状態）でのＤＦＨパワー（以下、第１のＤＦＨパワーと称する）を検出する。次に閾値を「平均値＋３σ」に切り替えた状態で、前述の発熱素子に供給されるＤＦＨパワー（以下、第２のＤＦＨパワーと称する）を、上述の例とは逆に、第１のＤＦＨパワーを基準に徐々に（例えば１ｄａｃずつ）少なくして、磁気ヘッド１１が磁気ディスク１２から離れる直前の第２のＤＦＨパワーを、タッチダウン点のＤＦＨパワーとして取得する。これにより、タッチダウン点の誤検出を防ぐことができる。
【００８９】
さて本実施形態では、上述のように、第１のタイムスタンプ差分積算値（タイムスタンプ値差分計算の結果）及び第２のタイムスタンプ差分積算値（タイムスタンプ値ＦＦＴ演算＆差分計算の結果）をそれぞれ利用したタッチダウン判定が行われる。このため、両タッチダウン判定のそれぞれで、磁気ヘッド１１をタッチダウンさせるのに必要なＤＦＨパワーが検出される。そこで、検出された両ＤＦＨパワーのうち、より大きな方のＤＦＨパワーをタッチダウン判定値として採用することで、誤検出を防ぐことが可能となる。
【００９０】
上述のタッチダウン測定方法を用いて、磁気ヘッド１１が位置する磁気ディスク１２上のゾーンを切り替えてタッチダウン点を測定した結果の一例を図１０に示す。ここでは、磁気ディスク１２上のゾーン数が、外周に位置するゾーン０から内周に位置するゾーン３５までの３６である場合を想定している。図１０には、従来のＰＥＳに基づいて測定した結果も併せて示されている。
【００９１】
図１０において、測定結果１０TSはタイムスタンプ（タイムスタンプ法）に基づくタッチダウン測定結果を、測定結果１０PESは従来から知られているＰＥＳ（ＰＥＳ法）に基づくタッチダウン測定結果を示す。図１０の縦軸にはＤＦＨパワーが供給されない状態での浮上量を０ｎｍとした場合に、ＤＦＨパワーが供給されることで低下した浮上量を示している。横軸にはタッチダウン測定時に磁気ヘッド１１が位置付けられた磁気ディスク１２上のゾーンのゾーン番号を示す。
【００９２】
図１０から明らかなように、磁気ディスク１２の内周及び外周ではＰＥＳ法とタイムスタンプ法でのタッチダウン測定結果はほぼ同等であるが、その間の半径位置（中周）では測定結果が乖離する傾向にある。これは、タッチダウンによるＰＥＳの変動が中周になるほど小さくなって、測定精度に誤差が生じるからである。一方、タイムスタンプ法では磁気ディスク１２の回転速度変化を的確に捉えられるため、中周においても安定にタッチダウン点を測定できている。
【００９３】
近年の磁気ディスク装置では、磁気ヘッドと磁気ディスクとのインターフェース（Head Disk Interface：ＨＤＩ）特性を改善するために、当該磁気ディスクの表面に塗布する潤滑剤として摩擦抵抗の低い材質の潤滑剤を適用する傾向にある。ところが、ＰＥＳ法を用いたタッチダウン測定では、磁気ディスクの表面に摩擦抵抗の低い潤滑剤を使用すると、タッチダウン時のＰＥＳ値変化が小さくなるため、タッチダウンを検出することが難しくなる。これに対して、本実施形態のようにタイムスタンプ法を適用し、磁気ディスク１２の回転速度変化を検出することによってタッチダウンを測定する場合、潤滑剤の影響が小さく、安定してタッチダウンを検出可能である。
【００９４】
このように本実施形態においては、磁気ディスク１２のタッチダウン点、つまり磁気ヘッド１１の浮上量を調整する際の基準となる点（ＤＦＨパワー）を正確に測定することができる。この測定結果に基づいて、磁気ヘッド１１の浮上量を調整することで、記録再生信号品質を安定化させ、高性能な磁気ディスク装置を提供することが可能となる。また、磁気ヘッド１４のタッチダウン点についても、上述した手法により、正確に測定することができる。
【００９５】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１１，１４…磁気ヘッド、１２…磁気ディスク、１３…接触応力、２１…サーボ領域、１００…ヘッドディスクアセンブリ部（ＨＤＡ部）、１０１…スピンドルモーター、１０３…ＶＣＭ駆動機構、１２１…ヘッドアンプ、２００…印刷回路基板部（ＰＣＢ部）、２１０…制御部、２１１…リードチャネル、２１２…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）、２２０…パワー制御アンプ、ＳＳＭ…サーボ同期マーク。
【図１】
2015038786.tif 000003
【図２】
2015038786.tif 000004
【図３】
2015038786.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015038786.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年7月11日(2011.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスク装置において、磁気ヘッドの浮上量を変えることによって、当該磁気ヘッドの磁気ディスクへの接触を検出するタッチダウン検出方法であって、
前記磁気ディスク上に離散的に配置されているサーボ領域から前記磁気ヘッドによってサーボパターンが読み出される時間間隔であるタイムスタンプを計測するステップと、
前記タイムスタンプの計測結果に基づいて前記磁気ディスクの回転速度の変化を検出するステップと、
前記回転速度の変化の検出結果に基づいて前記磁気ヘッドの前記磁気ディスクへの接触を検出するステップと
を具備することを特徴とするタッチダウン検出方法。
【請求項２】
前記タイムスタンプを計測するステップは、
前記磁気ヘッドと前記磁気ディスクとが非接触の第１の状態でのタイムスタンプである第１のタイムスタンプを計測するステップと、
前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクに接触させるために前記第１の状態よりも前記ヘッドの浮上量が下げられた第２の状態でのタイムスタンプである第２のタイムスタンプを計測するステップとを備え、
前記回転速度の変化を検出するステップは、前記第１のタイムスタンプを基準として、前記第２のタイムスタンプの前記第１のタイムスタンプに対する変動量を取得するステップを備え、
前記変動量が前記回転速度の変化の検出結果として用いられる
ことを特徴とする請求項１記載のタッチダウン検出方法。
【請求項３】
前記変動量が、前記第１のタイムスタンプと前記第２のタイムスタンプとの差分を計算することによって取得される
ことを特徴とする請求項２記載のタッチダウン検出方法。
【請求項４】
前記第１の状態は、前記磁気ヘッドの浮上量が制御されない状態であり、
前記第２の状態は、前記磁気ヘッドの浮上量が制御される状態である
ことを特徴とする請求項２または３に記載のタッチダウン検出方法。
【請求項５】
前記タイムスタンプを計測するステップは、前記磁気ディスクの所定の周回数に亘って前記磁気ヘッドの浮上量を制御するステップを備え、
前記第１の状態及び前記第２の状態は時間的に連続する
ことを特徴とする請求項４記載のタッチダウン検出方法。
【請求項６】
前記回転速度の変化を検出するステップは、
前記第１のタイムスタンプ及び前記第２のタイムスタンプの各々をフーリエ変換するためのフーリエ変換演算により特定の周波数成分を抽出するステップと、
前記第１のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果を基準として、前記第２のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果の前記第１のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果に対する変動量を取得するステップとを備え、
前記第２のタイムスタンプの前記第１のタイムスタンプに対する変動量である第１の変動量と前記第２のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果の前記第１のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果に対する変動量である第２の変動量とに基づいて、前記磁気ヘッドの前記磁気ディスクへの接触が検出される
ことを特徴とする請求項２記載のタッチダウン検出方法。
【請求項７】
前記接触を検出するステップは、
前記第１の変動量に基づいて前記磁気ヘッドの接触を検出するステップと、
前記第２の変動量に基づいて前記磁気ヘッドの接触を検出するステップとを備え、
前記第１の変動量に基づいて前記磁気ヘッドの接触が検出され、且つ前記第２の変動量に基づいて前記磁気ヘッドの接触が検出された場合に、前記磁気ヘッドの接触が判定される
ことを特徴とする請求項６記載のタッチダウン検出方法。
【請求項８】
前記タイムスタンプを計測するステップは、
前記磁気ヘッドと前記磁気ディスクとが非接触の第１の状態でのタイムスタンプである第１のタイムスタンプを計測するステップと、
前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクに接触させるために前記第１の状態よりも前記ヘッドの浮上量が下げられた第２の状態でのタイムスタンプである第２のタイムスタンプを計測するステップとを備え、
前記回転速度の変化を検出するステップは、
前記第１のタイムスタンプ及び前記第２のタイムスタンプの各々をフーリエ変換するためのフーリエ変換演算により特定の周波数成分を抽出するステップと、
前記第１のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果を基準として、前記第２のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果の前記第１のタイムスタンプのフーリエ変換演算結果に対する変動量を取得するステップとを備え、
前記変動量が前記回転速度の変化の検出結果として用いられる
ことを特徴とする請求項１記載のタッチダウン検出方法。
【請求項９】
前記回転速度の変化を検出するステップ及び前記接触を検出するステップが、前記磁気ディスク装置における再生信号または記録信号の品質が基準レベルよりも低下した場合に実行されることを特徴とする請求項１記載のタッチダウン検出方法。
【請求項１０】
磁気ディスク装置において、磁気ヘッドの浮上量を変えることによって、当該磁気ヘッドの磁気ディスクへの接触を検出するタッチダウン検出方法であって、
前記磁気ディスク装置における再生信号または記録信号の品質が基準レベルよりも低下した場合に、前記磁気ヘッドの浮上量を変えることによる前記磁気ディスクの回転速度の変化を検出するステップと、
前記回転速度の変化の検出結果に基づいて前記磁気ヘッドの前記磁気ディスクへの接触を検出するステップと
を具備することを特徴とするタッチダウン検出方法。
【請求項１１】
磁気ディスク装置において、
磁気ディスク上に離散的に配置されているサーボ領域から磁気ヘッドによってサーボパターンが読み出される時間間隔であるタイムスタンプであって、前記磁気ヘッドの浮上量を変えた場合のタイムスタンプを計測するタイムスタンプ計測手段と、
前記タイムスタンプの計測結果に基づいて前記磁気ディスクの回転速度の変化を検出する第１の検出手段と、
前記回転速度の変化の検出結果に基づいて前記磁気ヘッドの前記磁気ディスクへの接触を検出する第２の検出手段と
を具備することを特徴とする磁気ディスク装置。