(57)【要約】  磁気ヘッドとディスクのような磁気記憶媒体との間の変調を測定するシステムおよび方法が開示される。磁気読取り／書込みヘッドが、特定の浮上高度において磁気記憶媒体の上方に位置決めされる。この磁気読取り／書込みヘッドは、磁気記憶媒体から信号を読み取る。テスタが、スライダを経由した磁気読取り／書込みヘッドと磁気記憶媒体との間の交流電流を測定する。その次に、コンピュータが、その交流電流に基づいて磁気読取り／書込みヘッドによる変調を計算するだろう。その磁気ヘッドに対する直流電圧が、その磁気ヘッドの浮上高度を低下させるために印加される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テスト方法であって、
ある浮上高度において磁気記憶媒体の上方に磁気読取り／書込みヘッドを配置することと、
前記磁気記憶媒体から信号を読み取ることと、
前記磁気読取り／書込みヘッドと前記磁気記憶媒体との間の交流電力を測定することと、
前記交流電流に基づいて前記磁気読取り／書込みヘッドによる変調を求めること
とを含むテスト方法。
【請求項２】
前記浮上高度を低下させることをさらに含む請求項１に記載のテスト方法。
【請求項３】
前記浮上高度を低下させるために前記読取り／書込みヘッドに対して印加される電圧を印加することをさらに含む請求項２に記載のテスト方法。
【請求項４】
前記交流電流が明確に検出可能になるまで前記電圧を増大させることをさらに含む請求項３に記載のテスト方法。
【請求項５】
前記交流電流を増幅することをさらに含む請求項１に記載のテスト方法。
【請求項６】
オシロスコープを用いて前記交流電流を測定することをさらに含む請求項５に記載のテスト方法。
【請求項７】
データを処理する方法を実現するためにプロセッサによって実行されることが可能である、記憶媒体内に記憶されている１組の命令であって、前記方法は、
ある浮上高度において磁気記憶媒体の上方に磁気読取り／書込みヘッドを配置することと、
前記磁気記憶媒体から信号を読み取ることと、
前記磁気読取り／書込みヘッドと前記磁気記憶媒体との間の交流電力を測定することと、
前記交流電流に基づいて前記磁気読取り／書込みヘッドによる変調を求めること
とを含む１組の命令。
【請求項８】
前記浮上高度を低下させることをさらに含む請求項７に記載の１組の命令。
【請求項９】
前記浮上高度を低下させるために前記読取り／書込みヘッドに対して印加される電圧を印加することをさらに含む請求項８に記載の１組の命令。
【請求項１０】
前記交流電流が明確に検出可能になるまで前記電圧を増大させることをさらに含む請求項９に記載の１組の命令。
【請求項１１】
前記交流電流を増幅することをさらに含む請求項７に記載の１組の命令。
【請求項１２】
オシロスコープを用いて前記交流電流を測定することをさらに含む請求項１１に記載の１組の命令。
【請求項１３】
テストシステムであって、
データを記憶するための磁気記憶媒体と、
前記磁気記憶媒体にデータを書き込みかつ前記磁気記憶媒体からデータを読み取るための磁気読取り／書込みヘッドと、
ある浮上高度において前記磁気記憶媒体の上方に前記磁気読取り／書込みヘッドを配置するヘッドジンバルアセンブリと、
前記磁気読取り／書込みヘッドと前記磁気記憶媒体との間の交流電力を測定し、および、前記交流電流に基づいて前記磁気読取り／書込みヘッドによる変調を求めるテスタ
とを備えるテストシステム。
【請求項１４】
前記浮上高度は低下させられる請求項１３に記載のテストシステム。
【請求項１５】
前記浮上高度を低下させるために前記読取り／書込みヘッドに対して電圧を印加する電圧源をさらに含む請求項１４に記載のテストシステム。
【請求項１６】
前記交流電流が前記テスタによって明確に検出可能になるまで、前記電圧が増大させられる請求項１５に記載のテストシステム。
【請求項１７】
前記交流電流を増幅するための電流増幅器をさらに備える請求項１３に記載のテストシステム。
【請求項１８】
前記テスタはオシロスコープである請求項１３に記載のテストシステム。
【請求項１９】
前記ヘッドジンバルアセンブリは電気接地から絶縁されている請求項１３に記載のテストシステム。
【請求項２０】
前記ヘッドジンバルアセンブリを電気的に絶縁するために前記ヘッドジンバルアセンブリと前記テスタのカートリッジとの間に配置されているプラスチックシムをさらに備える請求項１９に記載のテストシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、標題「ヘッド−ディスクインタフェースにおける電流測定」の出願番号１０／７７５，６５８の一部継続出願であり、この開示内容はその全体が本出願に参考により組み入れられている。
本発明は磁気ハードディスク駆動装置に関する。さらに詳細には、本発明は、磁気記憶媒体の上方のある浮上高度におけるスライダの変調を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク駆動装置は、磁気読取り／書込み要素によってアクセスされる一連の回転ディスクまたは他の磁気記憶媒体から本質的に成る一般的な情報記憶装置である。一般的にトランスデューサとして知られているこれらのデータ転送要素は、典型的には、行なわれるべき読取り／書込み動作を可能にするために、ディスク上に形成されている個別的なデータトラックの上方の接近した相対的位置に保持されている、スライダ本体によって保持されかつこのスライダ本体内に埋め込まれている。ディスク表面に対して相対的にトランスデューサを適切に位置決めするために、スライダ本体上に形成されている空気軸受表面（ＡＢＳ）が、ディスクのデータトラックの上方でスライダおよびトランスデューサを「浮上」させるために十分な揚力を実現する流体気流（ｆｌｕｉｄ  ａｉｒ  ｆｌｏｗ）を受ける。磁気ディスクの高速回転が、ディスクの接線速度に対して実質的に平行な方向に、その磁気ディスクの表面に沿って気流すなわち風の流れを発生させる。この気流は、スライダ本体のＡＢＳと協働して、回転するディスクの上方をスライダが浮上することを可能にする。事実、この自力空気軸受（ｓｅｌｆ−ａｃｔｕａｔｉｎｇ  ａｉｒ  ｂｅａｒｉｎｇ）によって、この懸垂されたスライダはディスク表面から物理的に分離させられる。
【０００３】
ＡＢＳ設計の主要な目的の幾つかが、回転するディスクの表面に対して可能な限り接近してスライダとこれに付随したトランスデューサとを浮上させることと、可変の浮上条件に係わらずに、その一定不変な接近距離を均一に維持することとである。空気軸受シリンダと回転する磁気ディスクとの間の高さすなわち分離間隔が、一般的に浮上高度として定義されている。一般的に、取り付けられているトランスデューサすなわち読取り／書込み要素は、回転するディスクの表面のわずかにおよそ数マイクロインチ上方を浮上する。スライダの浮上高度は、取り付けられている読取り／書込み要素の磁気ディスク読取り／記録能力に影響を与える最も重要なパラメータの１つと見なされている。比較的小さい浮上高度が、ディスク表面上の互いに異なるデータビット位置の間のより高い分解能をトランスデューサが実現することを可能にし、したがってデータ密度と記憶容量とを増大させる。比較的小型ではあるが強力であるディスク駆動装置を使用する軽量でコンパクトなノートブック型のコンピュータの人気が増すにつれて、浮上高度の漸進的な低下に対する要求が増大し続けている。
【０００４】
図１は、この分野において典型的であるハードディスク駆動装置の設計を示す。ハードディスク駆動装置１００は、磁気読取り／書込み要素によってアクセスされる一連の回転ディスク１０４から本質的に成る一般的な情報記憶装置である。一般的にトランスデューサとして知られているこれらのデータ転送要素は、典型的には、読取りまたは書込み動作がおこなわれることを可能にするために、ディスク上に形成されている個別的なデータトラックの上方の接近した相対位置に保持されている、スライダ本体１１０によって保持されかつこのスライダ本体内に埋め込まれている。スライダはサスペンションによってディスクの上方に保持されている。このサスペンションは、ディスクに対して垂直な方向に移動することを可能にするロードビーム（ｌｏａｄ  ｂｅａｍ）およびフレキシャ（ｆｌｅｘｕｒｅ）を有する。このサスペンションは、大まかな位置調整を実現するためにボイスコイルモータによって旋回軸を中心として回転させられる。マイクロアクチュエータが、サスペンションの端部にスライダを連結し、および、位置の微調整が行われることを可能にする。
【０００５】
ディスク表面に対して相対的にトランスデューサを正確に位置決めするために、スライド本体１１０上に形成されている空気軸受表面（ＡＢＳ）は、ディスクのデータトラックの上方でスライダ１１０（およびトランスデューサ）を「浮上」させるのに十分な揚力をもたらす流体気流を受ける。磁気ディスク１０４の高速回転により、磁気ディスクの接線速度に対して実質的に平行な方向に磁気ディスク表面に沿って気流すなわち風の流れが生じる。この気流は、スライダ本体１１０のＡＢＳと協働して、回転するディスクの上方をスライダが浮上することを可能にする。実際には、懸垂されたスライダ１１０は、この自力空気軸受によってディスク表面１０４から物理的に分離させられている。スライダ１１０のＡＢＳは、一般的に、回転ディスク１０４に面するスライダ表面上に形成されており、および、様々な条件下においてディスクの上方をスライダが浮上する能力に影響を与える。スライダの面内移動を制御するために、特にディスク表面上の様々なデータトラックにアクセスするために、ヘッドサスペンションアセンブリ（ＨＳＡ）は、典型的には、１次アクチュエータを含む。この１次アクチュエータは、読取り／書込みヘッドとは反対側の末端に配置されているボイスコイルであってよい。ＨＳＡの大きな慣性の故に、この１次アクチュエータは、制限された帯域を有する。サスペンションの振動は、距離を隔てて読取り／書込みヘッドを制御することを困難にする。この１次アクチュエータは、必要とされる速度と位置精度とを実現するのが困難である。
【０００６】
高度化されたディスク駆動装置設計は、読取り／書込みヘッドとＨＳＡの旋回軸との間に２次アクチュエータすなわちマイクロアクチュエータを含む。これらのマイクロアクチュエータのストローク、すなわち、印加電圧に関係した移動の距離は、典型的には１μｍのオーダである。図２ａは、Ｕ字形のセラミックフレーム構成２０１を有するマイクロアクチュエータを示す。このフレーム２０１は例えばジルコニアで作られている。フレーム２０１は、基部２０３の反対側に位置した２つのアーム２０２を有する。スライダ２０４が、基部２０３とは反対側の端部において２つのアーム２０２によって保持されている。圧電材料のストリップ２０５がアーム２０２の各々に取り付けられている。ボンディングパッド２０６は、コントローラにスライダ２０４が電子的に接続されることを可能にする。図２ｂは、アクチュエータサスペンションのフレキシャ２０７とロードビーム２０８とに取り付けられているマイクロアクチュエータを示す。このマイクロアクチュエータはサスペンションの舌片２０９に連結されることが可能である。サスペンションのフレキシャ２０７に沿って連結されている回路トレース２１０により、圧電材料ストリップ２０５が１組の接続パッド２１１に接続される。この接続パッド２１１に印加される電圧がストリップ２０５が収縮および膨張することを引き起こし、および、スライダ２０４の配置を移動させる。サスペンションのフレキシャ２０７は、サスペンションヒンジ２１４を介して旋回軸上に取り付けるために、穴２１３を有する基部プレート２１２に取り付けられることが可能である。基準穴２１５により製造中のサスペンションの取り扱いが容易になり、および、サスペンションの穴２１６によりサスペンションの重量が軽量化される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非常に高い記録密度を実現するためにディスク駆動装置内のヘッド−ディスク間隔がますます小さくなっているので、ヘッド−ディスク接触は回避不可能になっており、性能および信頼性における問題を増大させている。低い浮上高度に関連した主な問題点の１つが、ヘッド変調（ｈｅａｄ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）である。ヘッド変調は、動作中のスライダの共振を原因として特定の軸受周波数（ｂｅａｒｉｎｇ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）（１８０−２２０ｋＨｚ）によって記録信号が変調される時に生じる。このヘッド変調を除去しかつディスク駆動装置の信頼性を改善するためには、最初に変調が測定されなければならない。ＡＢＳ設計によってこの変調の低減させる方法、または、ディスク駆動装置の中にヘッドが組み込まれる前に、変調を有するヘッドを排除することによる方法が、開発されるだろう。
【０００８】
ヘッド変調は、変調分析器または特殊モジュールを備えたグジク（Ｇｕｚｉｋ）テスタを使用することによって測定されることが可能である。しかし、Ｇｕｚｉｋテスタは、生産ラインにおける変調スクリーニングのためには容易には使用できない。通常の浮上高度では、変調は容易には観察されず、変調増強技術（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を必要とする。変調増強のための公知の方法の１つが浮上高度を下げることである。Ｇｕｚｉｋテスタでは、真空室内にＧｕｚｉｋテスタを入れることによって、または、より低い回転速度を使用することによって、これが実現されることが可能である。しかし、前者のアプローチは高コストの高度室を必要とし、および、後者のアプローチは、スライダ高度の劇的な変化を原因として、通常の回転速度で観察される変調とは異なる変調を生じさせるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
磁気ヘッドとディスクのような磁気記憶媒体との間の変調を測定するシステムおよび方法が開示される。磁気読取り／書込みヘッドが特定の浮上高度において磁気記憶媒体の上方に位置決めされる。この磁気読取り／書込みヘッドは磁気記憶媒体から信号を読み取る。テスタが、スライダを経由して磁気読取り／書込みヘッドと磁気記憶媒体との間の交流電流を測定する。その次に、コンピュータが、この交流電流に基づいて磁気読取り／書込みヘッドによる変調を計算するだろう。このヘッドに対する直流電圧が、変調を増強するために、磁気ヘッドの浮上高度を低下させるように印加されるだろう。
【００１０】
ヘッドディスクインタフェース（ＨＤＩ）における電流が、ディスク表面の粗さ、または、ディスクの表面上の粒子を原因とする、ヘッド−ディスク接触を検出するために使用されるだろう。明らかなヘッド−ディスク接触がないが、Ｇｕｚｉｋテスタによる読み取り信号上に明らかな変調がある時にさえ、低レベルの交流電流（ＡＣ）がＨＤＩにおいて検出されることがあるということが、本発明において発見された。この交流信号は、その読み取り信号についての変調と同じ周波数を有することが発見されるだろう。この測定された交流信号は、ヘッド変調に関係しており、および、変調検出のためのプローブとして使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この交流信号は、図３に示されているように、ＨＤＩが疑似平行板コンデンサとして作用することができるので、ヘッドの機械的な変調または共振に相関する。ヘッド３１０とディスク３２０はコンデンサの互いに反対側のプレートとして作用するだろう。これらのプレートの間の電荷（Ｑ）は、静電容量（Ｃ）に電圧（Ｖ）３３０を乗算したもの、すなわち、Ｑ＝ＣＶに等しい。電流（Ｉ）３４０は、時間（ｔ）の経過に応じた電荷の変化、すなわち、Ｉ＝ｄＱ／ｄｔに等しい。電圧３３０が一定不変に保たれる場合は、電流が電圧３３０に時間経過に応じた静電容量の変化を乗算したものに等しいこと、すなわち、Ｉ＝ｄ（ＣＶ）／ｄｔ＝Ｖ（ｄＣ／ｄｔ）であることを意味する。２つの互いに平行なプレート間の静電容量は、そのプレートの間の媒質の誘電率（ε）をそのプレートの面積（Ａ）に乗算し、この積をそのプレートの間の距離（δ）で除算することと、すなわち、Ｃ＝εＡ／δによって求められることが可能である。この例では、面積（Ａ）３５０はヘッド３１０の面積であり、媒質は真空であり、距離（δ）３６０はヘッドとディスクとの間の距離である。固定された雰囲気の中の固定された物体の場合には、この面積と誘電率は一定不変である。したがって、時間経過に応じた容量の変化は、時間経過に応じた逆距離３６０の変化を乗算した誘電率および面積に等しく、すなわち、ｄＣ／ｄｔ＝εＡ（ｄ（１／δ）／ｄｔ）である。時間経過に応じた逆距離３６０の変化（ｄ（１／δ）／ｄｔ）は、この距離がゼロより大きい限り、正弦関数による変調を現わす。電流（Ｉ）３４０は、誘電率（ε）と面積（Ａ）３５０と電圧（Ｖ）３３０とに時間経過に応じた逆距離３６０の変化（ｄ（１／δ）／ｄｔ）を乗算したものに等しく、すなわち、Ｉ＝εＡＶ（ｄ（１／δ）／ｄｔ）である。
【００１２】
したがって、電流（Ｉ）３４０は、同一の周波数を有するヘッド間隔変調に直接的に関係しており、および、この変調を測定するために使用できる。電流（Ｉ）３４０は、ヘッドディスク間隔（δ）がより小さくなるにつれて増大する。したがって、大きな電流すなわち高い検出感度が、小さいヘッド−ディスク間隔すなわち低い浮上高度から結果的に生じる。図４は、特定の間隔変調４２０に関するシミュレートされたＨＤＩ電流４１０を示す。この図示されているシミュレーションでは、電圧が３．７ボルトであり、かつ、ヘッドの面積が１×１０-8ｍ2である。ヘッドとディスクとの間の媒質は真空であると仮定されており、および、真空は８．８５×１０-12Ｃ2Ｎ-1ｍ-2の誘電率を有する。ヘッドとディスクとの間の距離は、２．５ｎｍの変調を伴って５ｎｍである。図４が示すように、電流は小さい位相ずれを伴って変調に概ね追従し、および、引用されているパラメータに関してマイクロアンペアの範囲内である。
【００１３】
図５は、ＨＤＩ電流を測定することによって変調を検出するシステムの一実施形態をブロック図の形で示す。このシステムは変形Ｇｕｚｉｋテスタを使用するだろう。読取り／書込み磁気ヘッド５１０とサスペンション５２０とを有するヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）が、スピンドル５５０上に取り付けられている磁気ディスク５４０の上方に磁気ヘッド５１０を位置決めする取付具５３０に取り付けられている。直流電源５６０が電圧を磁気ヘッド５１０に供給する。この直流電源５６０は、電圧源を有するケイスレイ（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ）電流増幅器（モデル４２８）であってよい。電流増幅器５６０は、さらに、電位計５７０またはオシロスコープ５８０による読み取りのために電流を増幅するだろう。ＨＧＡは、ＨＤＩで発生された電流がより容易に測定されるように電気接地から絶縁されるだろう。プラスチックシム（ｐｌａｓｔｉｃ  ｓｈｉｍ）のような絶縁材料が、ＨＧＡを電気的に絶縁するために固定具とＧｕｚｉｋテスタ上のカートリッジとの間に配置されるだろう。
【００１４】
図６は、ＨＤＩ電流を測定することによって変調を検出する方法の一実施形態を流れ図の形で示す。このプロセスは、カートリッジの中に磁気ヘッド５１０を挿入する（ブロック６１０）ことによって開始する（ブロック６０５）。その次に、磁気ヘッド５１０は回転する磁気ディスク５４０の上に係合される（ブロック６１５）。磁気ヘッド５１０はディスク５４０の上の所望の場所すなわちトラックに移動させられる（ブロック６２０）。低い直流電圧をヘッドに印加することによって、磁気ディスク５１０の浮上高度が低下させられる（ブロック６２５）。浮上高度に応じて、印加される直流電圧は０ボルトから５ボルトである。時間平均振幅（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅｄ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）（ＴＡＡ）プロファイル上の明確な変調が検出される（ブロック６３５）まで、その電圧を増大しながら（ブロック６３０）間、磁気ディスク５４０に対する読取りまたは書込みが行われる。ＴＡＡプロファイル上の明確な変調が検出される（ブロック６３５）と、電圧増大が停止させられる（ブロック６４０）。ＴＡＡ包絡線が読み取られ（ブロック６４５）、および、オシロスコープ電流が読み取られると（ブロック６５０）、プロセスが終了する（ブロック６５５）。
【００１５】
図７ａと図７ｂは、ＴＡＡ包絡線によって表されている磁気信号と交流信号との両方からの変調が同時に測定される時の結果をグラフの形で示す。図７ａに示されているようにＴＡＡ包絡線に変調が見られない時には、ＨＤＩ電流は示されない。図７ａに示されているように、ＴＡＡ包絡線に明確な変調が見られる場合には、波形を有する明確なＨＤＩ信号が、何らかの位相ずれを伴ってその磁気信号に追従する。
【００１６】
図８ａと図８ｂは、図７ｂに示されているトレースに対する高速フーリエ変換分析の結果をグラフの形で示す。図８ａに示されている磁気信号と図８ｂに示されている電流信号とが、ピコスライダ（ｐｉｃｏ−ｓｌｉｄｅｒ）の縦揺モードを原因とする典型的な空気軸受共振である、約３００ＫＨｚの２次周波数を伴う、約１５０ｋＨｚの同じ変調周波数を示す。
【００１７】
本明細書では幾つかの実施形態が具体的に図示され説明されているが、本発明の変更と変型とが、本発明の着想と意図された範囲とから逸脱することなしに、上述の開示の範囲内に含まれており、かつ、添付されている特許請求項の範囲内に含まれているということが理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】当業で公知であるディスク駆動装置の斜視図である。
【図２ａ−２ｂ】本発明で実施されるスライダとサスペンションとの一実施形態を示す図である。
【図３】ヘッドディスクインタフェースをモデル化するために使用できる疑似平行板コンデンサの一実施形態を示す。
【図４】特定の間隔変調に関するシミュレートされたＨＤＩ電流の一実施形態を示す。
【図５】ＨＤＩ電流を測定することによって変調を検出するためのシステムの一実施形態をブロック図の形で示す。
【図６】ＨＤＩ電流を測定することによって変調を検出するための方法の一実施形態を流れ図の形で示す。
【図７ａ−７ｂ】ＴＡＡ包絡線によって表された磁気信号と交流信号の両方からの変調が同時に測定される時の結果をグラフの形で示す図である。
【図８ａ−８ｂ】図７の（ｂ）に示されているトレースに対する高速フーリエ変換分析の結果をグラフの形で示す図である。
【図１】
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【図２ａ−２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008519388.tif 000008
【図７ａ−７ｂ】
2008519388.tif 000009
【図８ａ−８ｂ】
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