(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクドライブにおけるヘッドと磁気媒体との間のヘッド・媒体の絶対的な間隔が測定される間隔測定方法であって、
前記磁気媒体にコードパターンをエンコードする第１ステップと、
前記コードパターンのリードバック信号であって、少なくとも２つの高調波信号を有するリードバック信号を、前記ヘッドを介して検出する第２１ステップと、
前記少なくとも２つの高調波信号を前記リードバック信号から分離させ、２つの前記高調波信号について振幅の対数比を得る第２２ステップと、
前記２つの高調波信号についての振幅の対数比から、ギャップ損失の項の対数比と厚み損失の項の対数比とを減ずることにより、スペース損失の項の対数比を取得する第２ステップと、
前記スペース損失の項の対数比に基づいて、ヘッド・媒体の絶対的な間隔が計算される第３ステップと、
を備えた、間隔測定方法。
【請求項２】
前記第２ステップは、
前記高調波信号の振幅の対数比に基づいて、前記スペース損失の項の対数比が取得され、前記スペース損失の項の対数比とテスト周波数との線形関係が形成される第２３ステップをさらに有する、
請求項１に記載の間隔測定方法。
【請求項３】
前記第２１ステップと前記第２２ステップと前記第２３ステップとが繰り返され、複数の前記テスト周波数に対する前記スペース損失の項の複数の対数比が得られる、
請求項２に記載の間隔測定方法。
【請求項４】
前記高調波信号の振幅の対数比は、前記テスト周波数が低周波数である場合に、前記テスト周波数との間に準線形関係を示す、
請求項１に記載の間隔測定方法。
【請求項５】
前記ギャップ損失の項の対数比は、第１線形要素と第１非線形要素とを含み、
前記厚み損失の項の対数比は、第２線形要素と第２非線形要素とを含む、
請求項１に記載の間隔測定方法。
【請求項６】
前記スペース損失の項の対数比と前記テスト周波数との前記線形関係は、勾配と定数とを含む、
請求項２に記載の間隔測定方法。
【請求項７】
前記第３ステップでは、
前記ディスクドライブの線速度を前記勾配に乗ずることに基づいて、前記ヘッド・媒体の絶対的な間隔が計算される、
請求項６に記載の間隔測定方法。
【請求項８】
前記第２２ステップでは、
異なるテスト周波数において、少なくとも２つの前記高調波信号が前記リードバック信号から分離される、
請求項１に記載の間隔測定方法。
【請求項９】
前記第２２ステップでは、
少なくとも２つの前記高調波信号のうち１つの前記高調波信号の振幅が、低次の高調波信号から取得される、
請求項８に記載の間隔測定方法。
【請求項１０】
前記第２２ステップでは、
少なくとも２つの前記高調波信号のうち１つの前記高調波信号の振幅が、高次の高調波信号から取得される、
請求項８に記載の間隔測定方法。
【請求項１１】
前記ヘッド・媒体の絶対的な間隔は、テスト周波数から独立している、
請求項１に記載の間隔測定方法。
【請求項１２】
前記スペース損失の項の対数比と前記テスト周波数との前記線形関係における前記定数は、前記線形関係が数値計算されることによって算出される、
請求項６に記載の間隔測定方法。
【請求項１３】
前記第２３ステップでは、
前記テスト周波数の範囲にわたって生ずる連続的な前記テスト周波数の前記高調波信号の振幅の対数比の勾配における変化の総和を除いて前記第１非線形要素及び前記第２非線形要素を除去することにより、前記高調波信号の振幅の線形対数比が得られる、
請求項５に記載の間隔測定方法。
【請求項１４】
前記第２３ステップでは、
前記ギャップ損失の項と前記厚み損失の項との対数比の算出された勾配値を減ずることによって前記第１線形要素及び前記第２線形要素が前記高調波信号の振幅の対数比から除去される、
請求項５に記載の間隔測定方法。
【請求項１５】
前記ヘッドのギャップ長及び前記磁気媒体の厚みに関する既知の設計値を適用することによって、前記ギャップ損失の項と前記厚み損失の項との対数比の算出された前記勾配値を算出する、
請求項１４に記載の間隔測定方法。
【請求項１６】
前記第１線形要素及び前記第２線形要素が好ましくは低周波数で前記高調波信号の振幅の対数比から除去される、
請求項１４に記載の間隔測定方法。
【請求項１７】
前記高調波信号の振幅の対数比と前記テスト周波数との準線形関係に対して前記高調波信号の振幅の線形対数比が検証される、
請求項１３に記載の間隔測定方法。
【請求項１８】
ディスクドライブにおけるヘッドと磁気媒体との間のヘッド・媒体間隔を測定する間隔測定装置であって、
前記磁気媒体にエンコードされたコードパターンのリードバック信号を検出するための検出装置と、
前記リードバック信号から高調波信号を分離するためのフィルターと、
分離された前記高調波信号の対数比を計算するための対数計算ユニットと、
スペース損失の項の対数比を取得し、前記スペース損失の項の対数比とテスト周波数との線形関係を確立し、ヘッド・媒体の間隔の計算において用いられる前記線形関係の勾配値を計算するように構成された信号プロセッサーと、
を備え、
前記信号プロセッサーは、ＡＤ変換ユニットを含むディジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）であり、
前記スペース損失の項の対数比は、ギャップ損失の項の対数比と厚み損失の項の対数比とを、前記フィルターにより分離された前記高調波信号の対数比から減ずることによって得られる、
間隔測定装置。
【請求項１９】
前記検出装置は、前記磁気媒体に記憶されたデータ情報を再生する読み取りヘッドを有する、
請求項１８に記載の間隔測定装置。
【請求項２０】
前記フィルターは、任意の２つの前記高調波信号の振幅を異なる周波数で検出するための分離ユニットを有する、
請求項１８に記載の間隔測定装置。
【請求項２１】
前記対数計算ユニットは、振幅の自然対数を用いて、２つの前記高調波信号の振幅の対数を計算する、
請求項２０に記載の間隔測定装置。
【請求項２２】
２つの前記高調波信号は、２つのうちの１個が高次となるように、異なるテスト周波数で検出される、
請求項２０に記載の間隔測定装置。
【請求項２３】
前記ギャップ損失の項の対数比は、第１線形要素と第１非線形要素とを含み、
前記厚み損失の項の対数比は、第２線形要素と第２非線形要素とを含む、
請求項１８に記載の間隔測定装置。
【請求項２４】
前記テスト周波数は、前記リードバック信号の基本高調波が生ずる周波数である、請求項２２に記載の間隔測定装置。
【請求項２５】
前記検出装置、前記フィルター、前記対数計算ユニット及び前記信号プロセッサーが連続的に検出、フィルター処理、分離処理及び計算をそれぞれ実行して、前記スペース損失の項の対数比と前記テスト周波数との前記線形関係を確立するための複数の対数比を得る、
請求項１８に記載の間隔測定装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスクドライブにおけるヘッドの浮上高さに関し、特に、媒体とヘッドとの絶対的な間隔をその場でリードバック信号から直接測定する方法、そして、ここに開示するそのような方法を実行する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気データ記憶装置では、磁気媒体上で読み取り動作及び書き込み動作を行う磁気変換器又はヘッドを用いてデータ情報の記憶及び再生が行われる。変換器は、一般にヘッドと呼ばれている。磁気ヘッドはスライダーの上に設けられてディスクの表面近くに配置され、磁気ディスク媒体には磁性材料が形成されている。磁気ヘッドと磁気ディスク媒体の表面との間のギャップは、ヘッド・媒体分離又は磁気分離として知られている。磁気ディスクがそれを支持する回転軸の周りに回転すると、スライダーの磁気ヘッドが磁気ディスクの表面から「浮上」する。スライダーとディスク表面との間の空気がスライダーを支えることによってスライダーが「浮上」することが可能となる。スライダーの後端部で空気軸受表面と磁気ディスクの表面との間隔は、浮上高さ又は物理間隔と定義されている。データ記憶容量を高めるためには、磁気（ディスク）媒体上のトラック密度及び線記録密度を増加させる必要がある。より高い線記録密度を達成し、かつ、磁気分離によるリードバック信号の損失を補償するには、ヘッドをディスクに接近させて浮上させ、信号強度を維持させる必要がある。物理間隔は現状では約１０ｎｍである。面記録密度が年々６０〜１２０％の率で増加していることを考慮すると，物理間隔を１０ｎｍより低減することが必要である。例えば、面記録密度が１平方インチ当たり２００ＧＢである場合は、５ｎｍ〜７ｎｍの安定した物理間隔が要求されるであろう。面記録密度が更に増加した場合は、ヘッド・媒体分離を更に低減して磁気ヘッドとデータトラックとの間の十分な信号強度を確保することが必要となる。物理間隔を低減する一方で、磁気ヘッドがディスク表面に接触しないようにする必要がある。さもなければ、ヘッド・ディスク界面の性能が低下し、磁気ディスク媒体の記録データにダメージが生ずるおそれもある。したがって、ヘッド・ディスク界面の安定性を常に監視し、変換器がディスク媒体の表面に十分接近して、ヘッドがディスク媒体に「クラッシュ」することなく十分な信号強度を確保できるようにする必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
浮上高さを測定する従来の方法は光学的な測定方法であり、これはスライダー・ディスク界面を測定するための界面における光学的な原理に基づくものである。この方法において浮上高さの測定のための特殊な透明ガラスディスクを使用すると、潤滑剤と局所的な構造特性とを有する実際のヘッド・ディスク界面（ＨＤＩ）の現実の状態を反映できないおそれがある。また、光学波長の制限により解像度が約０．２５ｎｍに制限され、サブ１０ｎｍの範囲内の物理間隔を正確に測定できないおそれがある。この方法は、ヘッドジンバルアッセンブリー（ＨＧＡ）レベルの物理間隔を測定できても、ヘッドスタックアッセンブリー（ＨＳＡ）レベル又はドライブレベルの製造中の物理間隔を測定できないおそれがある。それ故、この方法は、ディスクドライブの製造工程における品質管理を容易にすることができないおそれがある。したがって、製造工程におけるヘッド・媒体間隔の測定を可能とする別の方法が開発されている。
【０００４】
その別の方法は、磁気媒体上でエンコードされたデータ情報を読み出す際のウォーレス方程式に基づくものであり、ヘッド・媒体間隔の測定に使用される。これらの従来技術の方法において、測定された間隔は、ヘッド・媒体間隔の相対的な変化を判断するのに適しているが、ヘッド・媒体間隔の絶対的な値を判断するのに適していない。
米国特許第４，７７７，５４４号は、浮上高さの測定を相対間隔の変化に基づいて行う典型的な高調波方法について説明している。リードバック信号の振幅が異なる複数の周波数で検出され、主としてヘッド・媒体間隔の関数として２つの振幅の比が計算される。トラック幅の効果及び残留磁気モーメントの厚さ（ＭｒＴ）のような妨害因子は、ヘッド・媒体間隔をより正確に測定するために振幅の比をとることによって取り除かれる。ヘッド媒体の絶対的な間隔はヘッドをディスク表面に接触させることによって測定可能であるが、この方法は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）ヘッドにダメージを与えるおそれがある。
【０００５】
そこで、測定中にヘッドと媒体とを接触させることなくヘッド媒体の絶対的な間隔を測定することができる方法が望まれている。
本発明の目的は、ヘッドが通常の浮上状態にあるときにヘッド・媒体の絶対的な間隔を測定する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この方法では、磁気媒体上にコードパターンがエンコードされ、媒体からヘッドによってリードバック信号が検出され、２つの高調波の振幅を抽出するために任意の２つの高調波信号が分離され、一連の計算を適用してテスト周波数との線形関係を形成するように高調波信号のスペース損失の項の対数比が得られ、この線形関係を適用してヘッド・媒体の絶対的な間隔が計算される。２つの高調波振幅の対数比は、線形部と非線形部とを有し、スペース損失の項、ギャップ損失の項、及び厚み損失の項から構成されている。非線形部は、ギャップ損失の項と厚み損失の項との非線形要素によって生成される。一連の計算には、２つの高調波の対数比の非線形部と、ギャップ損失の項と厚み損失の項との対数比の線形要素とを除いて、スペース損失の項のみを残すことが含まれる。高調波振幅の対数比の非線形部は、テスト周波数範囲にわたって生ずる連続的なテスト周波数と高調波振幅との対数比の勾配における変化を除去することによって除かれる。スペース損失の項とテスト周波数との線形関係を得るために、高調波振幅の対数比とテスト周波数とが微分された関係において読み取りヘッドのギャップ長及び媒体の厚みに関する既知の設計値を適用することによって、テスト周波数に対するギャップ損失の項と厚み損失の項との対数比の線形要素が除かれる。線形要素を低周波数の値で除去することによって、実際のギャップ長及び媒体の厚みと比較したときの読み取りヘッドのギャップ長の投影値と磁気媒体の厚みの投影値とにおける誤差が最小化する。周波数ゼロにおいて、ギャップ損失の項と厚み損失の項との対数比の勾配は定数となる。したがって、テスト周波数がゼロに近いときに、ギャップ長及び媒体の厚みの投影値の誤差は無視できる。スペース損失の項からテスト周波数との線形関係が形成され、線形関係の勾配を介してヘッド媒体の絶対的な間隔が導き出される。
【０００７】
一実施形態において、スペース損失の項の対数比とテスト周波数との線形関係は勾配と定数を含む。ヘッド・媒体の絶対的な間隔は、テスト周波数から独立しており、定数とディスクドライブの線速度との積を勾配に乗ずることによって算出される。少なくとも２つの高調波とその振幅を有するリードバック信号とを提供する任意のエンコード用コードパターンが使用され、ヘッド・媒体の絶対的な間隔が推定される。
【０００８】
２つの高調波振幅のうちの一方が低次の高調波信号から取得され他方が高次の高調波信号から取得されるように、異なるテスト周波数で高調波振幅が取得される。低次の高調波振幅を超狭帯域フィルターによって分離し、高次の高調波を別の超狭帯域フィルターによって分離することも可能である。
別の方法では、スペース損失の項の対数比とテスト周波数との線形関係における定数の数値テストによってヘッド・媒体の絶対的な間隔が推定される。
【０００９】
本発明の別の特徴によれば、ディスクドライブにおけるヘッドと磁気媒体との間のヘッド・媒体の間隔を測定するための装置が提供される。この装置は、検出装置とフィルターと計算ユニットと信号プロセッサーとを有する。検出装置は、エンコードパターンのリードバック信号を検出する。エンコードパターンは、磁気媒体上に特定の周波数で書き込まれている。フィルターは、リードバック信号中の高調波信号を分離する。計算ユニットは、高調波の振幅を用いて分離された高調波信号の対数比を計算する。信号プロセッサーは、テスト値を記憶する。リードバック信号の検出、リードバック信号中の高調波の分離及び異なる周波数における高調波振幅の対数比の計算が繰り返され、計算された値は信号プロセッサーのレジスターに記憶される。一連の計算によって高調波振幅の対数比の非線形部とギャップ損失の項の対数比の線形要素と厚み損失の項の対数比の線形要素とが除去され、スペース損失の項の対数比が得られる。スペース損失の項の対数比とテスト周波数との線形関係が形成され、その線形関係から線形関係の勾配値が計算され、その勾配値がヘッド・媒体の間隔の計算に用いられる。
【００１０】
プリエンコードされているパターンは、任意の大きさの振幅を有する高調波を含むリードバック信号を提供するが、２つの高調波のリードバック信号の大きさ（振幅）が互いに比較的接近しており、より高い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が得られるように高い信号強度を有する。検出装置は磁気媒体に記憶されたデータ情報を再生する読み取りヘッドを備え、この読み取りヘッドは回路によってフィルターに接続されている。
【００１１】
一実施形態において、フィルターは、分離ユニットを備えている。分離ユニットは、計算ユニットが振幅の比に自然対数を適用することによって２つの高調波信号の振幅の対数比を計算する間に、異なる周波数における任意の２つの高調波信号の振幅を検出する。２つの高調波信号は、２つのうちの１つが高次となるように、異なるテスト周波数で生じる。信号プロセッサーは、ＡＤ変換ユニット、一時記憶レジスター及び計算ユニットを含むディジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）である。一時記憶レジスターは、計算されたテスト周波数との対数比を記憶する。計算ユニットは、スペース損失の項とテスト周波数との線形関係を形成するために、ギャップ損失の項と厚み損失の項とを除去する。
【００１２】
リードバック信号のための検出ユニット、高調波の振幅を分離するための高調波信号のフィルター、対数比を計算するための計算ユニット及びディジタル信号プロセッサーは、連続的に検出、フィルター処理、分離及び計算処理を繰り返して、スペース損失の項の対数比とテスト周波数との線形関係を形成するために複数の対数比を取得する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の詳細は、以下の説明及び添付の図面を参照することによって明らかとなるであろう。
本発明は、説明に役立てる目的で添付の図面を説明するが、本発明の範囲及び基本原理を限定するものではない。
図１はディスクドライブ１０を示す。ディスクドライブ１０では、ディスク表面１６を横切るアクチュエータ１２の動作を制御するために使用されるボイスコイルモーター（ＶＣＭ）１１を有するアクチュエータ１２が使用されている。スライダー１４がアクチュエータ１２の端部に設けられ、これによって、ディスクがセットされ回転を始めたときに、ディスク表面から「浮上」する。リード・ライト変換器２４（図２参照）は、リード・ライトヘッドとしても知られており、高速回転するディスクの空気流によって気圧が自己保持されるように注意深く設計された空気軸受を有するスライダーに取り付けられている。この空気軸受はリード・ライトヘッドの磁気センサーとディスクとの間に物理的な間隔ができるようにし、これによってヘッドがディスク表面１６に接触しないようになっている。スライダー１４の空気軸受表面の後端部とディスク１６の表面とのヘッド・ディスク界面（ＨＤＩ）における距離は、一般に浮上高さｄFHと呼ばれている。この浮上高さは、ディスク１６上の保護膜２０及び潤滑剤２２と、ヘッドとディスク表面との間におけるスライダー１４上の保護膜１５及び極先端凹部１３とが考慮されていない。しかしながら、ヘッド・媒体の絶対的な間隔は、ｄ＝ｄｓ＋δ／２で与えられる。ここで、ｄｓはヘッドの極表面１７と磁気媒体の表面とからの距離をカバーするヘッド・媒体分離であり、δは図２に示す磁気媒体の磁気層１８の厚みである。ヘッド・媒体分離は、浮上高さｄFH、極先端凹部１３、保護膜２０の厚み及び潤滑剤２２を含んでいる。したがって、ヘッド・媒体の絶対的な間隔ｄは、磁気媒体の磁気層１８の厚さの半分、保護膜２０の厚み及びディスク表面１６上の潤滑剤２２の厚さ，浮上高さｄFH、及びスライダー１４上の保護膜１５及び極先端凹部１３の厚さを含んでいる。
【００１４】
図３はヘッド２４の分解断面図を示している。ヘッド２４は、遮蔽部材２１に挟まれた巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサー１９を含んでいる。断面図は、遮蔽部材２１が２つの部分２１ａ及び２１ｂに分かれていることを示している。ＧＭＲセンサー１９の表面と遮蔽部材２１（２１ａ、２１ｂ）との間にギャップ”ｇ”があり、これはヘッド・媒体の間隔の推定に使用されるものであり媒体からのリードバック信号の振幅に寄与する要素である。
【００１５】
本発明は、ディスク表面にエンコードされた任意のコードパターンのリードバック信号中に検出された少なくとも２つの高調波の振幅に基づく一連の計算によって、ヘッド２４の極表面１７とディスク表面上の磁気媒体の磁気層１８の中央部との間のヘッド・媒体の絶対的な間隔ｄをその場で測定する方法を提供する。
空間周波数領域におけるＧＭＲセンサーからのリードバック信号の振幅は、次式で表される。
【００１６】
【数１】
0004676178.tif 000002
【００１７】
ここで、Ａは周波数に関係しない振幅寄与項を表し、
κ＝２π／λは波の数であり、λは記録された信号の波長であり、
ｄはヘッド２４と媒体の磁気層１８との間の磁気間隔であり、
δは磁気媒体の磁気層１８の厚みであり、そして
ｇはＧＭＲ読み取りヘッド１９のギャップ長である。
Ａで表された周波数に関係しない振幅寄与項に加えて、リードバック信号の振幅は下記の３つの損失の項を含む。
【００１８】
次式で定義されるスペース損失の項
【００１９】
【数２】
0004676178.tif 000003
【００２０】
次式で定義される厚み損失の項
【００２１】
【数３】
0004676178.tif 000004
【００２２】
そして、
次式で定義されるギャップ損失の項
【００２３】
【数４】
0004676178.tif 000005
【００２４】
これらは周波数に関係している。式（２）、式（３）及び式（４）を式（１）に代入すれば、空間周波数領域におけるＧＭＲセンサー１９からのリードバック信号の振幅は次式のようになる。
【００２５】
【数５】
0004676178.tif 000006
【００２６】
式（２）、式（３）、式（４）及び式（５）から、リードバック信号の振幅が、周波数の増加に伴って減少することがわかる。したがって、リードバック信号の振幅も周波数に関係している。
磁気記録システムでは、いくつかの目的のために、リードバック信号を発生するコードパターンがディスク表面にプリエンコードされる。目的の１つは、物理間隔を推定するためにリードバック信号中の高調波を検出することである。本発明において、少なくとも２つの高調波とその振幅が、ヘッド・媒体間隔を推定する目的のために選択される。任意の与えられたコードパターンのリードバック信号から２つの高調波を選択することは、ディスクにエンコードされたコードパターンの特性にしたがって決定される。例えば、特定のコードパターンＸのために、第ｍ高調波及び第ｎ高調波が、２つの高調波のそれぞれの振幅Ｖｎ及びＶｍが最も比較し得る観点から選択される。ここで、第ｎ高調波は第ｍ高調波よりも高次である。
【００２７】
式（５）から、２つの選択された高調波の振幅の比は次式で表される。
【００２８】
【数６】
0004676178.tif 000007
【００２９】
また、式（２）、式（３）及び式（４）を代入することによって、次式のように表される。
【００３０】
【数７】
0004676178.tif 000008
【００３１】
ここで、Ａｎｍ＝Ａｎ／Ａｍは周波数に関係しない２つの高調波信号の振幅に関係する項の比であり、
λは第１高調波信号の波長であり、
νはヘッドと媒体との間の（相対）速度であり、
ｆは第１高調波信号の周波数である。
【００３２】
式（６）から、２つの高調波の振幅の対数比は次式のようになる。
【００３３】
【数８】
0004676178.tif 000009
【００３４】
図４は、対数比とテスト周波数との関係が線形でないことを示している。式（６）から、高調波の振幅の対数比は次式の如く３つの損失の項の要素からなるように表される。
【００３５】
【数９】
0004676178.tif 000010
【００３６】
図５において、３つの損失の項の要素のそれぞれの対数比、すなわち、スペース損失の項Ｌｄ、厚み損失の項Ｌδ及びギャップ損失の項Ｌｇとテスト周波数との関係が示されている。これら３つの損失の項の要素の対数比のうち、スペース損失の対数比［−ｌｎ（Ｌｄｎ／Ｌｄｍ）］のみが厳密に線形である。これは更に図６に示されている。図６において、対数比の勾配とテスト周波数との関係のプロットが水平線となりスペース損失の項の対数比に対して勾配が定数となる一方、厚み損失の項の対数比［−ｌｎ（Ｌδｎ／Ｌδｍ）］及びギャップ損失の項の対数比［−ｌｎ（Ｌｇｎ／Ｌｇｍ）］に対して勾配が定数とならないことが示されている。これら２つの損失の項のプロットは非線形であり、それぞれの水平ラインＢＢ’及びＣＣ’に重ならない。このことは、ギャップ損失の項の対数比の勾配と厚み損失の項の対数比の勾配とが周波数と共に変化することを示している。また、図６は、［−ｌｎ（Ｖｎ／Ｖｍ）］の勾配とテスト周波数との関係のプロットが水平ラインＡＡ’に重ならないこと、つまり勾配が定数ではなく周波数と共に変化することを示している。このことは、高調波の振幅の対数比がギャップ損失の項及び厚み損失の項の非線形要素からなることを示している。
【００３７】
高調波の振幅の対数比［−ｌｎ（Ｖｎ／Ｖｍ）］が式（９）に従う３つの要素の損失の項の対数比の総計であることから、ヘッド・媒体の間隔ｄを推定するには、間隔に関係する項［−ｌｎ（Ｌｄｎ／Ｌｄｍ）］がテストデータ［−ｌｎ（Ｖｎ／Ｖｍ）］から分離される必要がある。そうするために、次式（１０）及び（１１）を用いて、テストデータ中の非線形要素［−ｌｎ（Ｌδｎ／Ｌδｍ）］及び［−ｌｎ（Ｌｇｎ／Ｌｇｍ）］が除去される。
【００３８】
【数１０】
0004676178.tif 000011
【００３９】
式（１０）は、連続的なテスト周波数の間で生ずる高調波振幅の対数比の勾配における変化を与える。第ｉテスト周波数までのそれぞれのテスト周波数で生ずる対数比の勾配における変化の総計が第ｉテスト周波数で生ずる測定された対数比から減ぜられることによって、次式の補正された対数比が得られる。
【００４０】
【数１１】
0004676178.tif 000012
【００４１】
ここで、ｉは整数であり、ｆiはテスト周波数群のうちの第ｉ周波数を示す。テスト周波数は一定の幅の増加ステップΔｆをとる。ｊ＝１〜ｉのテスト周波数範囲にわたる連続的なテスト周波数の間で高調波振幅の対数比の勾配における変化の総計（次式）を除去する。
【００４２】
【数１２】
0004676178.tif 000013
【００４３】
これにより、高調波振幅のテスト対数比［−ｌｎ（Ｖｎ／Ｖｍ）］は図７に示すように線形［−ｌｎ（Ｖｎｃ／Ｖｍｃ）］となり、厚み損失の項とギャップ損失の項の非線形要素の影響を受けた高調波振幅のテストされた対数比の非線形部が除去される。高調波振幅の補正された対数比［−ｌｎ（Ｖｎｃ／Ｖｍｃ）］の勾配は、図６においてレベルＡＡ’の値をとる。
【００４４】
ギャップ損失の項と厚み損失の項とは線形要素及び非線形要素の両方を含むので、スペース損失の項のみを得るためには、これら２つの損失の項における線形要素をテストデータから除去する必要がある。式（９）におけるギャップ損失の項の要素及び厚み損失の項の要素の勾配を除去することによって、ギャップ損失の項と厚み損失の項との線形要素が除かれる。これにより、スペース損失の項の勾配が得られる。スペース損失の項の勾配を除去するには、次式に示すように式（９）の微分をとる。
【００４５】
【数１３】
0004676178.tif 000014
【００４６】
ここで、ｆ1はテスト周波数群のうちの最も低い周波数である。
【００４７】
【数１４】
0004676178.tif 000015
【００４８】
は、図６のＢＢ’における投影値となり、周波数に関する厚み損失の項の対数比をプロットした勾配を表している。
【００４９】
【数１５】
0004676178.tif 000016
【００５０】
は、図６のＣＣ’における投影値となり、周波数に関するギャップ損失の項の対数比の勾配を表している。ＢＢ’及びＣＣ’の投影値は、式（７）を用いて媒体の厚み及びギャップ長の既知の許容設計値によって計算される。
図６から、ＡＡ’の投影値は２つの高調波信号のテスト対数比の勾配を表す。式（１２）に基づいて、スペース損失の項の勾配は、次式のように書くこともできる。
【００５１】
【数１６】
0004676178.tif 000017
【００５２】
スペース損失の項の対数比の正確な勾配
【００５３】
【数１７】
0004676178.tif 000018
【００５４】
を求めるためには、ｆ1の値が重要である。理想的には、個々のヘッドのギャップ長の許容範囲がヘッド・媒体の間隔の測定のいかなる誤差にも影響しないことが望ましい。なぜなら、スペース損失の項の対数比の勾配は、次式に示すように、ｆ＝０においてゼロになるからである。
【００５５】
【数１８】
0004676178.tif 000019
【００５６】
しかしながら、これは可能なことではない。なぜなら、ｆ＝０ということは信号が生成されないことを意味し、リードバックが実行されないで読み取りヘッドが磁気ディスク表面から「浮上」しないことを意味するからである。ｆ1がゼロでなければ、読み取りヘッドのギャップ長ｇ及び媒体の厚みδは、ギャップ損失の項（ＢＢ’）と厚み損失の項（ＣＣ’）の対数比の初期勾配値を計算する必要がある。ｆ1が十分小さければ、ギャップ損失及び厚み損失の値はｆ1＝０のときの値に近い。ギャップ長及び媒体厚みの設計値は、ギャップ損失（ＢＢ’）及び厚み損失（ＣＣ’）の対数比の勾配の計算に用いられる。個々のヘッドのギャップ長と個々の媒体の厚みとの許容範囲はテスト誤差として扱われる。これらの誤差は小さく、ｆ＝ｆ1≠０でありゼロではない小さい周波数値である場合は許容される。
【００５７】
測定された［−ｌｎ（Ｖｎ／Ｖｍ）］が低周波数における良好な線形性を示すことが図４からわかる。この低周波数値における対数比と周波数との準線形関係は、正確なヘッド・媒体の間隔の測定のためにｆ1におけるテスト値を検証するのに使用することができる。式（１２’）において
【００５８】
【数１９】
0004676178.tif 000020
【００５９】
の計算値を使用することにより、［−ｌｎ（Ｌｄｎ／Ｌｄｍ）］の値は次式の関係から推定できる。
【００６０】
【数２０】
0004676178.tif 000021
【００６１】
ここで、Δｆは周波数の増加ステップである。
式（７）と、その自然対数から、ヘッド・媒体の絶対的な間隔ｄは次式で表すことができる。
【００６２】
【数２１】
0004676178.tif 000022
【００６３】
ここで、Ｌｄｍは生成されたスペース損失の項の低次高調波の振幅であり、Ｌｄｎは生成されたスペース損失の項の高次高調波の振幅であり、λは基本高調波信号の波長であり、ｃ＝ｌｎ（Ａｎｍ）はテスト周波数に関係しないすべての信号振幅寄与項に関係する定数である。対数計算の原理により，［−ｌｎ（Ｌｄｎ／Ｌｄｍ）］と周波数ｆとの関係は、図８に示すように直線となる。この線形関係は次式で表すことができる。
【００６４】
【数２２】
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【００６５】
ここで、ａは直線の勾配であり、ｃは定数である。この特性は次式のように書き直すことができる。
【００６６】
【数２３】
0004676178.tif 000024
【００６７】
この関係は図９に示されている。式（１５）を式（１３）に代入すれば、ヘッド・媒体の絶対的な間隔は次式のように周波数ｆの項として表される。
【００６８】
【数２４】
0004676178.tif 000025
【００６９】
ｄとｆとの関係は、図１０に示されている。ｆλはヘッドと媒体との線速度ｖに等しいので、ヘッド・媒体の絶対的な間隔ｄは次式であらわされる。
【００７０】
【数２５】
0004676178.tif 000026
【００７１】
従来技術の方法が式（１３）を用いてヘッド・媒体の絶対的な間隔を定数ｃの推定によって間接的に得るのに対して、本発明は定数の推定を必要としない直接的な計算方法を提供する。既知の線速度ｖを用いて、ｄは式（１７）から算出することができる。これによって、計算されるヘッド・媒体の絶対的な間隔ｄの正確さが増す。また、米国特許Ｎｏ．４，７７７，５４４に開示されているように物理間隔を測定するための基準点を見つけるべくヘッドをディスク表面に接触させる必要はない。この接触は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）ヘッドにダメージを及ぼす可能性がある。
【００７２】
図１１は、回路２５に適用された本発明の方法を示している。プリエンコードパターンがディスク媒体１６の磁気層１８（図２参照）に書き込まれ、リードバック信号２６として再生される。このリードバック信号２６は検出ユニット２７によって検出され、それからリードバック信号２６は２つのフィルター２８及び３０を通過し、ここでリードバック信号中の２つの高調波が分離され、これらの高調波信号の振幅が振幅の自然対数を得るために抽出され、対数計算ユニット３２においてテーブル化される。２つの高調波の振幅の自然対数の差は増幅器でもある減算ユニット３４で計算され、２つの高調波の振幅の振幅比の対数が得られる。この比はディジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）３５に渡される。ＤＳＰ３５はＡＤ変換（ＡＤＣ）ユニット３６を含み、増幅された対数比は、ＡＤ変換ユニット３６でアナログからディジタルへ変換され、レジスター３７に記憶される。
【００７３】
このように、検出ユニット２７におけるリードバック信号の検出、フィルター２８及び３０におけるリードバック信号中の２つの高調波の分離、そして対数計算ユニット３２及び減算ユニット３４における２つの高調波振幅の対数比の計算が、異なるテスト周波数で繰り返される。そして、これらの計算の結果がレジスター３７に記憶される。異なるテスト周波数は、リードバック信号の基本高調波の発生に対応している。ギャップ損失の項及び厚み損失の項の対数比の線形要素及び非線形要素は、ＤＳＰ３５の計算ユニット３８における高調波振幅の対数比から除去される。これらの異なるテスト周波数で計算されたスペース損失の項の対数比のみが残され、スペース損失の項の対数比と対応するテスト周波数のプロットにおける線形関係が形成される。線形関係を定義する勾配は、図８に示すプロットから勾配計算ユニット３９が計算する。この勾配が式（１７）で用いられ、ヘッド・媒体の絶対的な間隔４０が得られる。
【実施例】
【００７４】
以下に、本発明の実施例を説明する。コードパターン（１１１１００）が磁気ディスク表面にプリエンコードされる。このコードパターンに好適な低次高調波及び高次高調波は、それぞれ、第１高調波及び第３高調波である（すなわちｎ＝３、ｍ＝１）。図１１によれば、このコードは読み取りヘッドを介してリードバック信号として検出され、第１高調波及び第３高調波を分離するためのフィルターを通過する。分離された高調波振幅の比は、高調波信号の自然対数がディジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）におけるアルゴリズムでテーブル化され、これらの高調波の周波数が記憶された後に計算される。式（１０）〜式（１２）を適用することによってギャップ損失の項及び厚み損失の項が除かれ、スペース損失の項の対数比とテスト周波数との線形関係が形成され、ａの値を得るために線形関係の勾配が求められる。ヘッド・媒体の絶対的な間隔ｄは式（１７）に勾配ａを適用することによって得られる。ただし、この式においてディスクドライブの速度ｖは既知である。
【００７５】
本発明の別の特徴は、式（１７）から分かるように、ヘッド・媒体間隔ｄが周波数ｆから独立していることである。この特性は図１０に示されており、ｄの値はテスト周波数の値ｆに関して一定であり、対数比を得るために振幅が使用される任意の２つの高調波信号における基本高調波の発生に対応している。式（１３）において定数ｃを変化させる数値的な方法を適用することにより、異なるｄの値が得られる。ｄのこれらの推定値が、対応するテスト周波数ｆに対してプロットされる。これにより、ｄの推定値が図１２に示すようにｆに従って変化することが分かる。ｃの特定の定数値が式（１３）に代入される場合にのみ、ｄの値が与えられる。このｄの値は、図１２の水平ライン（Ｆ２−Ｆ２）に示されているように、テスト周波数から独立している。この定数値ｃは、ヘッド・媒体の絶対的な間隔を与え、第２の特性に従う。
【００７６】
この実施形態は、図１１のＤＳＰが式（１３）を用いてｃの任意の値を適用することによりｄの異なる値を計算するようにさせることによって適用可能であり、ｄの計算値はテスト周波数範囲にわたってテストされ、定数値であるか否かが検証される。テスト周波数範囲にわたってｄの値が定数であれば、ｄの値はヘッド・媒体の絶対的な間隔である。
本発明の趣旨又は本質的な特徴から外れないで、本発明の他の種々の実施形態が、記述の利点を補う利点を提供する。したがって、ここに説明した実施形態はすべて説明のためのものであって限定的に解釈すべきではない。本発明の範囲は添付の請求の範囲によって示されており、したがって、請求の範囲の意味及び均等の範囲におけるすべての変更がその中に含まれていると解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】ディスクドライブにおける変換ヘッド付アクチュエータとディスクとの関係を示す平面図である。
【図２】図１のＦ１−Ｆ１線に沿うディスクドライブの断面図である。
【図３】図２におけるＧＭＲ読み取りヘッドの断面図であり、センサーと２つの遮蔽部材とギャップ長が示されている。
【図４】２つの選択された高調波振幅の比の自然対数と周波数との関係を示すグラフである。
【図５】２つの高調波信号のスペース損失の項、厚み損失の項及びギャップ損失の項の自然対数比と周波数との関係を示すグラフである。
【図６】２つの選択された高調波信号のスペース損失の項、厚み損失の項及びギャップ損失の項の自然対数比の勾配と周波数との関係を示すグラフである。
【図７】測定されたリードバック信号の高調波の自然対数比、リードバック信号の高調波の補正された自然対数比及びスペース損失の項の自然対数比と周波数との関係を示すグラフである。
【図８】２つのスペース損失の項Ｌｎ及びＬｍの比の自然対数と周波数との関係を示すグラフである。
【図９】定数を含む２つのスペース損失の項Ｌｎ及びＬｍの比の自然対数と周波数との関係を示すグラフである。
【図１０】ヘッド・媒体の間隔と周波数との関係を示すグラフである。
【図１１】装置に適用された本発明の方法のアルゴリズムを示す。
【図１２】異なる”ｃ”値の適用によって生成された異なる”ｄ”値と周波数ｆとの関係を示すグラフである。
【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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