(57)【要約】【課題】ヘッドとディスク媒体の間のスペーシングを正確に制御すること。【解決手段】レベルピーク取得部８０２は、ヒーターパワーが０から所定パワーまで上昇するキャリブレーション時における信号レベルのピークを取得する。サンプル取得部８０３は、サンプリング範囲において、ヒーターパワーと信号レベルの組のサンプルを取得する。一次関数決定部８０４は、サンプルからヒーターパワーと信号レベルの関係を近似する一次関数を決定する。制御ＴＤＰ算出部８０５は、信号レベルのピークと一次関数から、信号レベルのピークに対応するヒーターパワーを算出し、算出されたヒーターパワーを制御タッチダウンポイントとする。そして、制御ＴＤＰ算出部８０５は、制御タッチダウンポイントを用いて、ヒーターパワーと信号レベルの一次関数をヒーターパワーとスペーシングの一次関数に変換する。【選択図】        図３
2008112544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶媒体に対向して記憶媒体の信号を少なくとも読み出すヘッドの先端部の位置をヒーターによる熱膨張によって制御するヘッド制御装置であって、
前記ヒーターのヒーターパワーと前記記憶媒体から読み出される信号の信号レベルとの組のサンプルを取得する取得部と、
前記取得部によって取得されたサンプルの関係を近似する近似関数を決定する決定部と、
前記決定部によって決定された近似関数を前記ヒーターのヒーターパワーと前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の距離との関数に変換する変換部と
を有することを特徴とするヘッド制御装置。
【請求項２】
前記変換部は、
信号レベルのピークを取得するピーク取得部と、
前記決定部によって決定された近似関数において、前記ピーク取得部によって取得されたピークに対応するヒーターパワーを算出する算出部とを有し、
前記算出部によって算出されたヒーターパワーを用いて関数を変換することを特徴とする請求項１記載のヘッド制御装置。
【請求項３】
前記ピーク取得部は、
前記ヒーターのヒーターパワーを所定の制御幅ずつ所定パワーまで上昇させるヒーター制御部を含み、
前記ヒーター制御部の制御によってヒーターパワーが上昇する間の信号レベルのピークを取得することを特徴とする請求項２記載のヘッド制御装置。
【請求項４】
前記取得部は、
前記ヒーター制御部によるヒーターパワーの上昇中、ヒーターパワーがサンプリング範囲内である場合に、ヒーターパワーと信号レベルとをサンプルとして取得することを特徴とする請求項３記載のヘッド制御装置。
【請求項５】
前記ヒーター制御部は、
ヒーターパワーがサンプリング範囲内である場合に、ヒーターパワーの制御幅をサンプリング範囲外よりも細密に分割することを特徴とする請求項４記載のヘッド制御装置。
【請求項６】
前記取得部は、
前記ヘッド先端部の位置調整のために実際に制御されるヒーターパワーの範囲においてサンプルを取得することを特徴とする請求項１記載のヘッド制御装置。
【請求項７】
前記決定部は、
ヒーターパワーと信号レベルとの関係を一次関数によって近似することを特徴とする請求項１記載のヘッド制御装置。
【請求項８】
前記変換部によって変換されて得られた関数を用いて、前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の所望の距離に対応するヒーターパワーの制御値を算出する制御値算出部をさらに有することを特徴とする請求項１記載のヘッド制御装置。
【請求項９】
記憶媒体にデータを記憶する記憶装置であって、
前記記憶媒体に対向して前記記憶媒体の信号を読み書きする記録再生部と、
前記記録再生部の位置を熱膨張によって制御する発熱部と、
前記発熱部の電力と前記記録再生部によって前記記憶媒体から読み出される信号の信号レベルとのサンプルを取得する取得部と、
前記取得部によって取得されたサンプルの関係を近似する近似関数を決定する決定部と、
前記決定部によって決定された近似関数を前記発熱部の電力と前記記録再生部および前記記憶媒体表面の間の距離との関数に変換する変換部と
を有することを特徴とする記憶装置。
【請求項１０】
記憶媒体に対向して記憶媒体の信号を少なくとも読み出すヘッドの先端部の位置をヒーターによる熱膨張によって制御するヘッド制御方法であって、
前記ヒーターのヒーターパワーと前記記憶媒体から読み出される信号の信号レベルとの組のサンプルを取得する取得工程と、
前記取得工程にて取得されたサンプルの関係を近似する近似関数を決定する決定工程と、
前記決定工程にて決定された近似関数を前記ヒーターのヒーターパワーと前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の距離との関数に変換する変換工程と、
前記変換工程にて変換されて得られた関数を用いて、前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の所望の距離に対応するヒーターパワーの制御値を算出する算出工程と
を有することを特徴とするヘッド制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記憶媒体に対向して記憶媒体の信号を少なくとも読み出すヘッドの先端部の位置をヒーターによる熱膨張によって制御するヘッド制御装置、記憶装置、およびヘッド制御方法に関し、特に、ヘッドとディスク媒体の間のスペーシングを正確に制御することができるヘッド制御装置、記憶装置、およびヘッド制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば磁気ディスク装置や光磁気ディスク装置など、ディスク媒体にデータを記憶する記憶装置においては、ディスク媒体に非接触に設けられるヘッドがディスク媒体に記憶されたデータを読み出したりディスク媒体へデータを書き込んだりするのが一般的である。ヘッドは、ディスク媒体のデータを読み出す際に磁気やレーザー光の反射などの信号を感知するため、ヘッドとディスク媒体が近接するほど信号に対する感度が向上し、データの精度が高くなる。近年では、ディスク媒体の面密度の上昇に伴って、ヘッドとディスク媒体の距離を示す浮上量が例えば１０ｎｍ（ナノメートル）以下と非常に小さくなっている。
【０００３】
このように浮上量が小さくなる一方で、ヘッドの先端部とディスク媒体が接触すると、ヘッド先端部やディスク媒体の表面が傷ついたりディスク媒体の回転が妨げられたりするため、ヘッド先端部の位置を正確に制御し、ヘッド先端部とディスク媒体表面の距離（以下「スペーシング」という）を一定に保つことが益々重要になっている。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１には、ヘッド内部に発熱コイルおよび熱膨張体を設け、発熱コイルへの通電により熱膨張体の膨張を制御し、ヘッドのディスク媒体に対向する面をディスク媒体方向へ突き出させて、スペーシングを調整することが記載されている。この特許文献１に記載された技術のように、発熱コイルなどのヒーターのパワーを調節してスペーシングを制御する場合には、ヒーターのパワーとスペーシングとの対応関係を取得するために、あらかじめキャリブレーションを行っておく必要がある。すなわち、ヒーターのパワーを徐々に上昇させ、ヘッド先端部とディスク媒体表面が接触（タッチダウン）してスペーシングが０となる時点でのヒーターのパワー（以下「タッチダウンポイント（Touch Down Point）」という）を求めておく必要がある。
【０００５】
タッチダウンポイントを求める際には、ヒーターパワーの上昇に伴う信号レベルの上昇が監視され、信号レベルが上限に収束する時点のヒーターパワーが取得される。すなわち、ヒーターパワーの上昇による熱膨張のためヘッド先端部がディスク媒体表面に近づくにつれ、信号に対する感度が向上して信号レベルが上昇するが、タッチダウンが発生した以降は感度が向上することはなく、信号レベルは飽和状態に達する。そこで、信号レベルが飽和状態に収束する時点のヒーターパワーをタッチダウンポイントとして検出することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２７２３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ヘッド先端部がタッチダウンするディスク媒体の表面は完全に平滑な面ではなく、ナノメートルオーダーの微小な凹凸があることなどから、信号レベルが明確に収束することなく、タッチダウンポイントの検出が困難となることがあるという問題がある。具体的には、ディスク媒体の表面が平滑で理想的な状態であれば、ヒーターパワーを上昇させる時の信号レベルは、例えば図５（ａ）に示すように、ある程度まで線型性を保持したまま上昇し、上限に達するとそれ以上はほぼ上昇しなくなる。このため、図５（ａ）に示すような場合は、容易にタッチダウンポイント（図中「ＴＤＰ」と示す）を検出することが可能である。
【０００８】
一方、ディスク媒体の表面に凹凸があれば、例えば図５（ｂ）に示すように、ヒーターパワーが小さく、凹凸の影響を受けない範囲ではヒーターパワーと信号レベルが線型性を保持するものの、ヒーターパワーが上昇してヘッド先端部がディスク媒体表面に接近すると信号レベルの上昇率が鈍化し、明確な変化点がないまま信号レベルが飽和状態に達する。このため、信号レベルの変化からタッチダウンポイントを検出することが困難であり、このような場合には、適切にキャリブレーションを実行することができない。そして、キャリブレーションが実行されなければ、スペーシングを正確に制御することができず、ヘッド先端部およびディスク媒体表面の磨耗やディスク媒体へのデータの読み書きのエラーが発生することがある。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ヘッドとディスク媒体の間のスペーシングを正確に制御することができるヘッド制御装置、記憶装置、およびヘッド制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、記憶媒体に対向して記憶媒体の信号を少なくとも読み出すヘッドの先端部の位置をヒーターによる熱膨張によって制御するヘッド制御装置であって、前記ヒーターのヒーターパワーと前記記憶媒体から読み出される信号の信号レベルとの組のサンプルを取得する取得部と、前記取得部によって取得されたサンプルの関係を近似する近似関数を決定する決定部と、前記決定部によって決定された近似関数を前記ヒーターのヒーターパワーと前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の距離との関数に変換する変換部とを有する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、ヘッド先端部と記憶媒体が互いに干渉しない範囲において信号レベルのサンプルを取得することにより、スペーシングとヒーターパワーの正確な対応関係が得られ、所望のスペーシングに対応するヒーターパワーを算出してヘッドと記憶媒体の間のスペーシングを正確に制御することができる。
【００１２】
また、本発明は、上記構成において、前記変換部は、信号レベルのピークを取得するピーク取得部と、前記決定部によって決定された近似関数において、前記ピーク取得部によって取得されたピークに対応するヒーターパワーを算出する算出部とを有し、前記算出部によって算出されたヒーターパワーを用いて関数を変換する構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、ヘッド先端部と記憶媒体が接近しても互いに干渉しないと仮定した場合の制御タッチダウンポイントが得られ、より正確にヒーターパワーとスペーシングの関係の関数を求めることができる。
【００１４】
また、本発明は、上記構成において、前記変換部は、前記算出部によって算出されたヒーターパワーから、前記ヒーターのヒーターパワーが０に対応する前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の距離を求める構成を採る。
【００１５】
この構成によれば、熱膨張によりヘッド先端部が記憶媒体表面側へ接近していない状態でのスペーシングをより正確に求めることができる。
【００１６】
また、本発明は、上記構成において、前記ピーク取得部は、前記ヒーターのヒーターパワーを所定の制御幅ずつ所定パワーまで上昇させるヒーター制御部を含み、前記ヒーター制御部の制御によってヒーターパワーが上昇する間の信号レベルのピークを取得する構成を採る。
【００１７】
この構成によれば、ヒーターパワーを上昇させることにより、ヘッド先端部と記憶媒体が接触してヘッド先端部における信号に対する感度が最大となる状態の信号レベルのピークを確実に取得することができる。
【００１８】
また、本発明は、上記構成において、前記取得部は、前記ヒーター制御部によるヒーターパワーの上昇中、ヒーターパワーがサンプリング範囲内である場合に、ヒーターパワーと信号レベルとをサンプルとして取得する構成を採る。
【００１９】
この構成によれば、信号レベルのピークと近似関数決定のためのサンプルとの両方を一度のヒーター制御によって取得することができる。
【００２０】
また、本発明は、上記構成において、前記ヒーター制御部は、ヒーターパワーがサンプリング範囲内である場合に、ヒーターパワーの制御幅をサンプリング範囲外よりも細密に分割する構成を採る。
【００２１】
この構成によれば、ヒーターパワーと信号レベルのサンプルをより多く取得することができ、より正確な近似関数を決定することができる。
【００２２】
また、本発明は、上記構成において、前記取得部は、前記ヘッド先端部の位置調整のために実際に制御されるヒーターパワーの範囲においてサンプルを取得する構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、実際のヘッド先端部の位置調整に即した近似関数が決定され、さらに正確にスペーシングを制御することができる。
【００２４】
また、本発明は、上記構成において、前記取得部は、６０ｍＷ（ミリワット）以下のヒーターパワーの範囲においてサンプルを取得する構成を採る。
【００２５】
この構成によれば、サンプル取得時にヘッド先端部が過度に熱膨張することがなく、ヘッド先端部の形状が元に戻らなくなる塑性変形を防止することができる。
【００２６】
また、本発明は、上記構成において、前記決定部は、ヒーターパワーと信号レベルとの関係を一次関数によって近似する構成を採る。
【００２７】
この構成によれば、ヒーターパワーとスペーシングの関係も一次関数によって近似されることになり、所望のスペーシングに対応するヒーターパワーの制御値を容易に算出することができる。
【００２８】
また、本発明は、上記構成において、前記取得部は、ヒーターパワーと信号レベルを一定値に増幅するゲインとの組のサンプルを取得する構成を採る。
【００２９】
この構成によれば、ゲインを信号レベルに換算する必要がなく、信号レベルを求めるための処理を省略することができる。
【００３０】
また、本発明は、上記構成において、前記変換部によって変換されて得られた関数を用いて、前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の所望の距離に対応するヒーターパワーの制御値を算出する制御値算出部をさらに有する構成を採る。
【００３１】
この構成によれば、ヒーターパワーが制御値に等しくなるように制御することにより、スペーシングを所望の距離に調整することができる。
【００３２】
また、本発明は、記憶媒体にデータを記憶する記憶装置であって、前記記憶媒体に対向して前記記憶媒体の信号を読み書きする記録再生部と、前記記録再生部の位置を熱膨張によって制御する発熱部と、前記発熱部の電力と前記記録再生部によって前記記憶媒体から読み出される信号の信号レベルとのサンプルを取得する取得部と、前記取得部によって取得されたサンプルの関係を近似する近似関数を決定する決定部と、前記決定部によって決定された近似関数を前記発熱部の電力と前記記録再生部および前記記憶媒体表面の間の距離との関数に変換する変換部とを有する構成を採る。
【００３３】
また、本発明は、記憶媒体に対向して記憶媒体の信号を少なくとも読み出すヘッドの先端部の位置をヒーターによる熱膨張によって制御するヘッド制御方法であって、前記ヒーターのヒーターパワーと前記記憶媒体から読み出される信号の信号レベルとの組のサンプルを取得する取得工程と、前記取得工程にて取得されたサンプルの関係を近似する近似関数を決定する決定工程と、前記決定工程にて決定された近似関数を前記ヒーターのヒーターパワーと前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の距離との関数に変換する変換工程と、前記変換工程にて変換されて得られた関数を用いて、前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の所望の距離に対応するヒーターパワーの制御値を算出する算出工程とを有するようにした。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、ヘッドとディスク媒体の間のスペーシングを正確に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、記憶装置として磁気ディスク装置を例に挙げながら説明する。ただし、本発明は、磁気ディスク装置以外にも例えば光磁気ディスク装置や光ディスク装置などの光学ヘッドまたはバイアス磁界発生用磁気ヘッドを有する記憶装置やヘッドの位置を固定してヘッドの特性を測定・解析するヘッドテスタなどにも適用することが可能である。
【００３６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置１の概略構成を示すブロック図である。同図に示す磁気ディスク装置１は、ホストインタフェース制御部（以下「ホストＩＦ制御部」と略記する）２、バッファ制御部３、バッファメモリ４、フォーマット制御部５、リードチャネル部６、ヘッドＩＣ７、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）８、メモリ９、不揮発メモリ１０、サーボ制御部１１、ボイスコイルモータ（Voice Coil Motor：以下「ＶＣＭ」と略記する）１２、スピンドルモータ（SPindle Motor：以下「ＳＰＭ」と略記する）１３、ヘッド１４、磁気ディスク１５、および共有バス１６を有している。
【００３７】
ホストＩＦ制御部２は、磁気ディスク装置１の上位装置であるホストに接続され、ホストとの間の通信を制御する。バッファ制御部３は、バッファメモリ４を制御する。バッファメモリ４は、ホストと磁気ディスク装置１との間でやり取りされる情報などを一時的に記憶する。
【００３８】
フォーマット制御部５は、データの読み出しを制御し、例えば読み出されたデータのエラーチェックなどを行う。リードチャネル部６は、データの読み出し時に、ヘッドＩＣ７から出力されるデータ信号を増幅し、ＡＤ変換および復調などの所定の処理を施す。ヘッドＩＣ７は、図示しないプリアンプを備えており、データの読み出し時に、ヘッド１４によって読み出されたデータ信号を前置増幅する。
【００３９】
ＭＰＵ８は、所定の制御プログラム（ファームウェアプログラム）により磁気ディスク装置１の主制御を行う。すなわち、ＭＰＵ８は、ホストからのコマンドを解読して各処理部を制御し、磁気ディスク１５のデータの読み書きを統括制御する。また、本実施の形態においては、ＭＰＵ８は、ヘッド１４の先端部の位置を決定するためのキャリブレーションを行ったり、ヘッド１４に内蔵されるヒーターを制御してヘッド１４の先端部と磁気ディスク１５の表面との距離（以下「スペーシング」という）を調整したりする。ＭＰＵ８によるスペーシングの調整については、後に詳述する。
【００４０】
メモリ９および不揮発メモリ１０は、ＭＰＵ８において動作するファームウェアプログラムや種々の制御用のデータを格納する。サーボ制御部１１は、ＶＣＭ１２およびＳＰＭ１３の動作状態を確認しながら、これらのモータを駆動させる。ＶＣＭ１２は、ヘッド１４の位置を調節する。ＳＰＭ１３は、磁気ディスク１５を回転させ、ヘッド１４によるデータの読み出し位置を調節する。
【００４１】
ヘッド１４は、磁気ディスク１５に接近する先端部に図示しない記録素子および再生素子を備えており、磁気ディスク１５にデータ信号を書き込んだり、磁気ディスク１５に記録されたデータ信号を読み出したりする。また、ヘッド１４は、先端部と磁気ディスク１５の表面との距離（スペーシング）を調整するための図示しないヒーターを備えており、ヒーターによって先端部が熱膨張するとスペーシングが小さくなるようになっている。磁気ディスク１５は、磁性体を備えたディスク媒体（記憶媒体）であり、磁性体の磁化状態を変化させることにより、データを磁気記録する。共有バス１６は、磁気ディスク装置１内の各処理部を接続し、処理部間における種々の情報の受け渡しを行う。
【００４２】
図２は、本実施の形態に係るヘッド１４および磁気ディスク１５を拡大して示す模式図である。
【００４３】
図２に示すように、磁気ディスク１５は、テクスチャー（凹凸）加工されたガラスまたはアルミニウムなどからなる基板上の下地層に重ねて形成された磁性層１５ａの表面に保護層１５ｂが積層され、さらにその外側に潤滑層１５ｃが形成された構成となっている。データは磁性層１５ａに記録され、磁性層１５ａからのデータ信号をヘッド１４が読み取ることになる。また、基板がテクスチャー加工されているため、各々の層の境界も完全には平滑でなく、図２に示すように磁気ディスク１５の表面にも微小な凹凸が見られる。
【００４４】
一方、ヘッド１４には図示しないヒーターが内蔵されており、このヒーターが通電されて発熱することにより記録再生素子１４ａを備える先端部１４ｂが磁気ディスク１５方向へ熱膨張する。これにより、磁気ディスク１５の表面（図２では、微小な凹凸の最もヘッド１４側を基準としている）とヘッド先端部１４ｂとの間のスペーシングを調節することができる。
【００４５】
図３は、本実施の形態に係る磁気ディスク装置１のリードチャネル部６およびＭＰＵ８の内部構成を示すブロック図である。同図に示すように、リードチャネル部６は、可変利得アンプ部６０１、可変イコライザ部６０２、ＡＤ変換部６０３、復調部６０４、およびレジスタ部６０５を有している。
【００４６】
可変利得アンプ部６０１は、ゲインを変更することが可能な可変利得アンプを備えており、ＡＤ変換部６０３からフィードバックされるゲイン信号に応じて可変利得アンプのゲインを設定し、ヘッドＩＣ７から出力されるデータ信号を増幅する。このとき、可変利得アンプ部６０１は、増幅後のデータ信号のレベルが一定値になるようにゲインを設定する。換言すれば、可変利得アンプ部６０１、可変イコライザ部６０２、およびＡＤ変換部６０３によりＡＧＣ（Auto Gain Control：自動利得制御）ループが形成されている。
【００４７】
可変イコライザ部６０２は、可変利得アンプ部６０１による増幅後のデータ信号の周波数特性を調整し、得られたデータ信号をＡＤ変換部６０３へ出力する。
【００４８】
ＡＤ変換部６０３は、可変イコライザ部６０２から出力されるデータ信号をＡＤ変換し、得られたデジタルデータ信号を復調部６０４へ出力する。また、ＡＤ変換部６０３は、可変イコライザ部６０２から出力されるデータ信号のレベルから可変利得アンプ部６０１のゲインを制御するためのゲイン信号を生成し、可変利得アンプ部６０１へフィードバックするとともに、レジスタ部６０５へ出力する。
【００４９】
復調部６０４は、ＡＤ変換後のデジタルデータ信号を復調し、得られた復調信号をデータのエラーチェックなどを行うフォーマット制御部５へ出力する。
【００５０】
レジスタ部６０５は、ＡＤ変換部６０３から出力されるゲイン信号を一時的に保持し、ＭＰＵ８へ供給する。レジスタ部６０５が保持するゲイン信号は、可変利得アンプ部６０１に入力されるデータ信号のレベルを一定値に増幅するためのゲインを示しており、ヘッド１４によって読み出される信号のレベルが小さければゲインは大きくなり、ヘッド１４によって読み出される信号のレベルが大きければゲインは小さくなる。したがって、レジスタ部６０５によって保持されるゲイン信号からヘッド１４によって読み出されるデータ信号の信号レベルを取得することが可能である。
【００５１】
また、図３に示すように、ＭＰＵ８は、ヒーター制御部８０１、レベルピーク取得部８０２、サンプル取得部８０３、一次関数決定部８０４、制御タッチダウンポイント算出部（以下「制御ＴＤＰ算出部」と略記する）８０５、および制御値算出部８０６を有している。
【００５２】
ヒーター制御部８０１は、ヘッド１４に内蔵されたヒーターのヒーターパワーを制御する。具体的には、ヒーター制御部８０１は、ヒーターパワーとスペーシングの対応関係を取得するキャリブレーション実行時には、ヒーターパワーを０から所定パワーまで所定の制御幅で徐々に上昇させる。このとき、ヒーター制御部８０１は、信号レベルとの対応関係のサンプルの取得に適したヒーターパワーのサンプリング範囲では、ヒーターパワーをより細密に上昇させ、随時サンプル取得部８０３へヒーターパワーを通知する。また、ヒーター制御部８０１は、通常運用時には、制御値算出部８０６から指示される制御値をヒーターパワーとする。
【００５３】
レベルピーク取得部８０２は、リードチャネル部６のレジスタ部６０５から供給されるゲイン信号を信号レベルに換算し、ヒーターパワーが０から所定パワーまで上昇するキャリブレーション時における信号レベルのピークを取得する。レベルピーク取得部８０２が取得する信号レベルのピークは、信号レベルの上限であることから、信号に対する感度がそれ以上向上しないことを意味し、少なくとも信号レベルがピークに達する時点ではヘッド１４の先端部１４ｂが磁気ディスク１５の表面に接触していると考えることができる。すなわち、信号レベルのピークにおいては、ヘッド先端部１４ｂが磁気ディスク１５の表面に最も接近していると考えられる。
【００５４】
サンプル取得部８０３は、ヒーター制御部８０１からヒーターパワーが通知されるサンプリング範囲において、リードチャネル部６のレジスタ部６０５から供給されるゲイン信号を信号レベルに換算し、ヒーターパワーと信号レベルの組のサンプルを取得する。サンプル取得部８０３がサンプルを取得するサンプリング範囲は、ヒーターパワーが比較的小さく、ヘッド１４の先端部１４ｂと磁気ディスク１５の表面との距離（スペーシング）が比較的大きい範囲とする。換言すれば、ヘッド先端部１４ｂが磁気ディスク１５の表面の凹凸（表面粗さ）の影響を受けず、ヒーターパワーと信号レベルの関係が線型性を保持する範囲をサンプリング範囲とする。また、このサンプリング範囲は、磁気ディスク装置１の運用中、実際にヘッド１４の先端部１４ｂの位置を調整する際のヒーターパワーの近傍である。
【００５５】
一次関数決定部８０４は、サンプル取得部８０３によって取得されたヒーターパワーと信号レベルの組のサンプルから、ヒーターパワーと信号レベルの関係を近似する一次関数を決定する。上述したように、サンプル取得部８０３によってサンプルが取得されるサンプリング範囲においては、ヒーターパワーと信号レベルが線型性を有するため、一次関数決定部８０４は、サンプルから一次関数を決定することができる。
【００５６】
制御ＴＤＰ算出部８０５は、レベルピーク取得部８０２によって取得される信号レベルのピークと一次関数決定部８０４によって決定された一次関数とから、信号レベルのピークに対応するヒーターパワーを算出し、算出されたヒーターパワーを制御タッチダウンポイントとする。制御タッチダウンポイントは、ヒーターパワーが上昇してスペーシングが小さくなってもヒーターパワーと信号レベルが線型性を有したままであると仮定した場合のタッチダウンポイントである。すなわち、ヒーターパワーが上昇してスペーシングが小さくなると、実際にはヒーターパワーと信号レベルの線型性が崩れるが、この線型性が崩れないと仮定した場合にスペーシングを０とするヒーターパワーを制御タッチダウンポイントとする。したがって、制御タッチダウンポイントは、実際にタッチダウンが発生する物理的なタッチダウンポイントよりも小さい値になる。
【００５７】
こうして制御タッチダウンポイントが算出されると、例えばウォレス（Wallace）の関係式などを用いることにより、ヒーターパワーが０の状態、すなわちヘッド１４の先端部１４ｂが磁気ディスク１５側へ熱膨張していない状態でのスペーシングを算出することが可能となる。また、磁気ディスク装置１の運用中にヘッド先端部１４ｂの位置を調整するために制御される範囲では、ヒーターパワーが制御タッチダウンポイントに等しくなると、スペーシングが０になるとみなすことができるため、ヒーターパワーと信号レベルの一次関数をヒーターパワーとスペーシングの一次関数に置き換えることができる。そこで、制御ＴＤＰ算出部８０５は、ヒーターパワーと一次関数の一次関数を求め、制御タッチダウンポイント、ヒーターパワーが０の状態におけるスペーシング、およびヒーターパワーとスペーシングの一次関数などをメモリ９に記憶させる。
【００５８】
制御値算出部８０６は、磁気ディスク装置１の運用時にヘッド１４の先端部１４ｂの位置を調整する際、メモリ９に記憶されたヒーターパワーとスペーシングの一次関数を読み出し、外部から入力される所望スペーシングに対応するヒーターパワーを算出して制御値とする。そして、制御値算出部８０６は、算出された制御値をヒーター制御部８０１へ出力する。
【００５９】
次いで、上記のように構成された磁気ディスク装置１によるキャリブレーション動作について、図４に示すフロー図を参照して具体的に例を挙げながら説明する。
【００６０】
キャリブレーションを開始すると、まず、ヒーター制御部８０１によって、ヘッド１４のヒーターが制御され（ステップＳ１０１）、ヒーターパワーが初期値に設定される。また、ヒーター制御部８０１によって、ヒーターパワーがサンプリング範囲内であるか否かが判定され（ステップＳ１０２）、ヒーターパワーがサンプリング範囲内でなければ（ステップＳ１０２Ｎｏ）、ヘッド１４の先端部１４ｂによって磁気ディスク１５から読み出されたデータ信号のレベルがレベルピーク取得部８０２によって取得される（ステップＳ１０３）。すなわち、ヒーターパワーが制御された後、熱膨張したヘッド先端部１４ｂによって読み出されたデータ信号がヘッドＩＣ７を介してリードチャネル部６へ入力され、リードチャネル部６内のＡＧＣループにおけるゲイン信号がレジスタ部６０５からレベルピーク取得部８０２へ供給され、レベルピーク取得部８０２によって、ゲイン信号から信号レベルが取得される。この信号レベルは、レベルピーク取得部８０２によって保持される。
【００６１】
そして、ヒーター制御部８０１によって、ヒーターパワーが所定パワーに到達しているか否かが判定され（ステップＳ１０６）、所定パワーに到達していなければ（ステップＳ１０６Ｎｏ）、再びヒーターが制御され（ステップＳ１０１）、ヒーターパワーが現在の設定値より所定の制御幅だけ大きい値に設定される。以降、上記と同様にヒーターパワーがサンプリング範囲内でない期間は、ヒーターパワーが所定の制御幅ずつ上昇しながらレベルピーク取得部８０２によって信号レベルが取得され、最終的にヒーターパワーが所定パワーへ到達すると（ステップＳ１０６Ｙｅｓ）、レベルピーク取得部８０２によって、例えば図５（ａ）に示すように、保持された信号レベルのピークＬmaxが取得される（ステップＳ１０７）。
【００６２】
上述したように、信号レベルがピークＬmaxとなっている時は、ヘッド先端部１４ｂと磁気ディスク１５とがそれ以上接近できない状態であると考えられるため、このときのスペーシングは０であるとみなすことができる。
【００６３】
一方、ヒーターパワーを所定の制御幅ずつ上昇させている段階で、ヒーターパワーがサンプリング範囲内となると（ステップＳ１０２Ｙｅｓ）、ヒーター制御部８０１によって、所定の制御幅がより細密に分割され、分割された幅ずつヒーターパワーが増加され（ステップＳ１０４）、ヒーターパワーが増加するたびにサンプル取得部８０３へ通知される。そして、サンプル取得部８０３によって、ヒーター制御部８０１から通知されたヒーターパワーに対応する信号レベルが取得され（ステップＳ１０５）、ヒーターパワーと信号レベルの組のサンプルとして保持される。すなわち、ヒーターパワーが制御されるたびに、熱膨張したヘッド先端部１４ｂによって読み出されたデータ信号がヘッドＩＣ７を介してリードチャネル部６へ入力され、リードチャネル部６内のＡＧＣループにおけるゲイン信号がレジスタ部６０５からサンプル取得部８０３へ供給され、サンプル取得部８０３によってゲイン信号から信号レベルが取得され、ヒーターパワーと信号レベルの組が保持される。
【００６４】
なお、ここでは、サンプリング範囲内ではヒーターパワーの制御をより細かくし、サンプリング範囲外よりも信号レベルを多く取得してサンプルとしたが、サンプリング範囲内外に拘わらず一定の制御幅でヒーターパワーを上昇させながら信号レベルを取得し、サンプリング範囲内についてのみ、ヒーターパワーと信号レベルを対応付けて保持しても良い。また、サンプリング範囲内でヒーターの細密な制御を行う場合には、信号レベルのピークＬmaxを取得するためのヒーター制御と、サンプリング範囲におけるサンプルを取得するためのヒーター制御とを別々に行うようにしても良い。
【００６５】
サンプリング範囲は、上述したようにヒーターパワーが比較的小さく、磁気ディスク装置１の運用時に実際に制御されるヒーターパワーの範囲であり、ヒーターパワーが０〜６０ｍＷ（ミリワット）程度が好ましい。また、ヒーターパワーが０ｍＷ付近では、ヒーターパワーに対する信号レベルの出力が不安定であるため、サンプリング範囲は、図５（ｂ）に示すように、ヒーターパワーが８〜４０ｍＷ程度とするのがより好ましい。
【００６６】
このようにしてサンプルが取得され、信号レベルのピークＬmaxがレベルピーク取得部８０２によって取得されると（ステップＳ１０７）、サンプル取得部８０３によって保持されたサンプルが用いられることにより、一次関数決定部８０４によって、サンプルにおけるヒーターパワーと信号レベルの関係を近似する一次関数が決定される（ステップＳ１０８）。具体的には、例えば最小二乗法が適用されることにより、ヒーターパワーに対する信号レベルがプロットされた二次元座標において、サンプルの近似直線が決定される。決定された一次関数（すなわち近似直線）は、制御ＴＤＰ算出部８０５へ通知される。
【００６７】
そして、制御ＴＤＰ算出部８０５によって一次関数が用いられることにより、信号レベルのピークＬmaxに対応するヒーターパワーＰmaxが制御タッチダウンポイントとして求められる（ステップＳ１０９）。すなわち、磁気ディスク装置１の運用時に実際に制御される範囲のヒーターパワーと信号レベルの関係の線型性がヒーターパワーが上昇しても保持されると仮定した場合に、タッチダウンが発生すると考えられる時点のヒーターパワーＰmaxが制御タッチダウンポイントとして算出される。ただし、実際には、ヒーターパワーが上昇するとヒーターパワーと信号レベルの関係の線型性が崩れるため、制御タッチダウンポイントＰmaxにおいてはヘッド先端部１４ｂが磁気ディスク１５の表面に接触することはなく、物理的なタッチダウンは発生していない。
【００６８】
制御タッチダウンポイントＰmaxが算出されると、引き続き制御ＴＤＰ算出部８０５によって、例えばウォレスの関係式などが用いられることにより、ヒーターパワーと信号レベルの関係がヒーターパワーとスペーシングの関係に変換される。したがって、例えば図５（ｃ）に示すように、例えばウォレスの関係式などによってヒーターパワーが０のときのスペーシングＭmaxが求められ、信号レベルがピークＬmaxであるときにスペーシングが０であることから、一次関数決定部８０４によって決定された一次関数がヒーターパワーとスペーシングの一次関数に変換される。変換されて得られた一次関数は、メモリ９に保持される。
【００６９】
これにより、ヒーターパワーとスペーシングの対応関係が得られたことになり、キャリブレーションの動作は完了する。そして、ヒーターパワーを制御してスペーシングが調整される際には、制御値算出部８０６によって所望のスペーシングに対応するヒーターパワーが制御値として算出される（ステップＳ１１０）。すなわち、制御値算出部８０６によってメモリ９から一次関数が読み出され、例えば図６に示すように、外部から入力される所望のスペーシングｍが一次関数に代入され、スペーシングｍに対応するヒーターパワーの制御値ｐが算出される。
【００７０】
制御値ｐは、ヒーター制御部８０１へ通知され、ヒーター制御部８０１によってヘッド１４に内蔵されたヒーターが制御され、ヒーターが制御に応じて発熱し、ヘッド先端部１４ｂの位置が熱膨張によって調整される。このときの制御値ｐは、サンプル取得部８０３によって信号レベルのサンプルが取得されるサンプリング範囲内またはサンプリング範囲近傍であるのが一般的であるため、ヒーターパワーとスペーシングの関係が一次関数で近似可能な範囲であり、ヘッド先端部１４ｂと磁気ディスク１５の表面の間の距離は、希望のスペーシングｍとなっている。
【００７１】
以上のように、本実施の形態によれば、磁気ディスク装置の実際の運用時におけるヒーターパワーの制御範囲に対する信号レベルをサンプルとして、ヒーターパワーと信号レベルの関係を近似する一次関数を決定し、決定された一次関数から制御タッチダウンポイントを算出し、制御タッチダウンポイントを用いてヒーターパワーとスペーシングの関係の一次関数を求める。このため、得られた一次関数を用いて、正確に所望のスペーシングに対応するヒーターパワーを算出することができ、ヒーターパワーを算出された制御値に設定することにより、ヘッドとディスク媒体の間のスペーシングを正確に制御することができる。
【００７２】
なお、上記一実施の形態においては、ヒーターパワーと信号レベルの関係およびヒーターパワーとスペーシングの関係を一次関数で近似するものとしたが、これらの関係を二次以上の関数で近似しても良い。ただし、この場合でも、ヒーターパワーと信号レベルのサンプルは、磁気ディスク装置が実際に運用される際のヒーターパワーの制御範囲近傍において取得されるものとする。
【００７３】
また、上記一実施の形態においては、ヒーターパワーに対する信号レベルをサンプルとして取得するものとしたが、可変利得アンプ部６０１にはデータ信号のレベルを一定値に増幅するゲインが設定されているため、可変利得アンプ部６０１のゲインは信号レベルを指標しており、ゲイン信号から換算される信号レベルの代わりに可変利得アンプ部６０１に設定されるゲインをそのままサンプルとして取得しても良い。また、上記一実施の形態においては、ヒーターパワーとスペーシングの関係を求めたが、スペーシングの代わりにヘッド先端部１４ｂと磁気ディスク１５の磁性層１５ａとの間の磁気スペーシングに関してヒーターパワーとの関係を求めるようにしても良い。磁気スペーシングは、タッチダウンポイントにおいても０になることはなく、最小値をとることとなる。
【００７４】
さらに、上記一実施の形態に係るキャリブレーションは、磁気ディスク装置１の外部から導入されるプログラムがＭＰＵ８において実行されることにより処理されるようにしても良い。この場合、磁気ディスク装置１においてプログラムが実行されるのは、ＭＰＵ８以外にも、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＣＵ（Micro Controller Unit）などであっても良い。
【００７５】
（付記１）記憶媒体に対向して記憶媒体の信号を少なくとも読み出すヘッドの先端部の位置をヒーターによる熱膨張によって制御するヘッド制御装置であって、
前記ヒーターのヒーターパワーと前記記憶媒体から読み出される信号の信号レベルとの組のサンプルを取得する取得部と、
前記取得部によって取得されたサンプルの関係を近似する近似関数を決定する決定部と、
前記決定部によって決定された近似関数を前記ヒーターのヒーターパワーと前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の距離との関数に変換する変換部と
を有することを特徴とするヘッド制御装置。
【００７６】
（付記２）前記変換部は、
信号レベルのピークを取得するピーク取得部と、
前記決定部によって決定された近似関数において、前記ピーク取得部によって取得されたピークに対応するヒーターパワーを算出する算出部とを有し、
前記算出部によって算出されたヒーターパワーを用いて関数を変換することを特徴とする付記１記載のヘッド制御装置。
【００７７】
（付記３）前記変換部は、
前記算出部によって算出されたヒーターパワーから、前記ヒーターのヒーターパワーが０に対応する前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の距離を求めることを特徴とする付記２記載のヘッド制御装置。
【００７８】
（付記４）前記ピーク取得部は、
前記ヒーターのヒーターパワーを所定の制御幅ずつ所定パワーまで上昇させるヒーター制御部を含み、
前記ヒーター制御部の制御によってヒーターパワーが上昇する間の信号レベルのピークを取得することを特徴とする付記２記載のヘッド制御装置。
【００７９】
（付記５）前記取得部は、
前記ヒーター制御部によるヒーターパワーの上昇中、ヒーターパワーがサンプリング範囲内である場合に、ヒーターパワーと信号レベルとをサンプルとして取得することを特徴とする付記４記載のヘッド制御装置。
【００８０】
（付記６）前記ヒーター制御部は、
ヒーターパワーがサンプリング範囲内である場合に、ヒーターパワーの制御幅をサンプリング範囲外よりも細密に分割することを特徴とする付記５記載のヘッド制御装置。
【００８１】
（付記７）前記取得部は、
前記ヘッド先端部の位置調整のために実際に制御されるヒーターパワーの範囲においてサンプルを取得することを特徴とする付記１記載のヘッド制御装置。
【００８２】
（付記８）前記取得部は、
６０ｍＷ（ミリワット）以下のヒーターパワーの範囲においてサンプルを取得することを特徴とする付記７記載のヘッド制御装置。
【００８３】
（付記９）前記決定部は、
ヒーターパワーと信号レベルとの関係を一次関数によって近似することを特徴とする付記１記載のヘッド制御装置。
【００８４】
（付記１０）前記取得部は、
ヒーターパワーと信号レベルを一定値に増幅するゲインとの組のサンプルを取得することを特徴とする付記１記載のヘッド制御装置。
【００８５】
（付記１１）前記変換部によって変換されて得られた関数を用いて、前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の所望の距離に対応するヒーターパワーの制御値を算出する制御値算出部をさらに有することを特徴とする付記１記載のヘッド制御装置。
【００８６】
（付記１２）記憶媒体にデータを記憶する記憶装置であって、
前記記憶媒体に対向して前記記憶媒体の信号を読み書きする記録再生部と、
前記記録再生部の位置を熱膨張によって制御する発熱部と、
前記発熱部の電力と前記記録再生部によって前記記憶媒体から読み出される信号の信号レベルとのサンプルを取得する取得部と、
前記取得部によって取得されたサンプルの関係を近似する近似関数を決定する決定部と、
前記決定部によって決定された近似関数を前記発熱部の電力と前記記録再生部および前記記憶媒体表面の間の距離との関数に変換する変換部と
を有することを特徴とする記憶装置。
【００８７】
（付記１３）記憶媒体に対向して記憶媒体の信号を少なくとも読み出すヘッドの先端部の位置をヒーターによる熱膨張によって制御するヘッド制御方法であって、
前記ヒーターのヒーターパワーと前記記憶媒体から読み出される信号の信号レベルとの組のサンプルを取得する取得工程と、
前記取得工程にて取得されたサンプルの関係を近似する近似関数を決定する決定工程と、
前記決定工程にて決定された近似関数を前記ヒーターのヒーターパワーと前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の距離との関数に変換する変換工程と、
前記変換工程にて変換されて得られた関数を用いて、前記ヘッド先端部および前記記憶媒体表面の間の所望の距離に対応するヒーターパワーの制御値を算出する算出工程と
を有することを特徴とするヘッド制御方法。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、ヘッドとディスク媒体の間のスペーシングを正確に制御する場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】一実施の形態に係る磁気ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】一実施の形態に係るヘッドおよび磁気ディスクを拡大して示す模式図である。
【図３】一実施の形態に係る磁気ディスク装置の要部構成を示す図である。
【図４】一実施の形態に係るキャリブレーション動作を示すフロー図である。
【図５】一実施の形態に係るキャリブレーションの手順を示す図である。
【図６】一実施の形態に係る制御値算出の例を示す図である。
【図７】ヘッドの特性例を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
６  リードチャネル部
６０１  可変利得アンプ部
６０２  可変イコライザ部
６０３  ＡＤ変換部
６０４  復調部
６０５  レジスタ部
７  ヘッドＩＣ
８  ＭＰＵ
８０１  ヒーター制御部
８０２  レベルピーク取得部
８０３  サンプル取得部
８０４  一次関数決定部
８０５  制御ＴＤＰ算出部
８０６  制御値算出部
９  メモリ
１４  ヘッド
１４ａ  記録再生素子
１４ｂ  ヘッド先端部
１５  磁気ディスク
【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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