(57)【要約】【課題】磁気記録ディスクドライブの浮上高アクチュエータを校正し制御するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】ＭＲ読取りヘッド６０からの信号を用いてヘッド・ディスク間接触（ＨＤＣ）を決定する。ＭＲ信号は、スライダがディスクと接触していない状態で、低周波数範囲全体にわたって測定されて、基準値が得られる。次に、ＭＲ信号は、同じ低周波数範囲全体にわたって測定され、それがある所定量だけ基準値を越える場合、ＨＤＣを示す。浮上高アクチュエータは、感度、およびヘッド・ディスク間隔がゼロになる制御信号の値から校正され、その後、浮上高アクチュエータを制御して、所望の浮上高にヘッドを移動させ、かつヘッドをその所望の浮上高で維持することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な磁気記録ディスク、前記回転するディスクの表面近くで維持される空気軸受スライダ、前記スライダ上の読取り／書込みヘッド、前記読取りヘッドからの信号をデジタル化するデジタイザ、ヘッド・ディスク間隔を変えるためのヘッド浮上高アクチュエータ、および前記浮上高アクチュエータに接続された浮上高コントローラを有する磁気記録ディスクドライブの浮上高アクチュエータの校正方法であって、
（ａ）前記スライダが前記回転するディスクの表面と接触していないときに、所定の周波数範囲全体にわたって、前記デジタル化された読取りヘッド信号の振幅を積分して、基準値を決定する工程と、（ｂ）制御信号を前記浮上高アクチュエータに印加して、前記ヘッド・ディスク間隔を減少させる工程と、（ｃ）前記ヘッド・ディスク間隔が減少されると、前記所定の周波数範囲全体にわたって、測定値として前記デジタル化された読取りヘッド信号の前記振幅を積分する工程と、（ｄ）前記測定値が前記基準値よりも所定量だけ大きい場合、浮上高アクチュエータ制御信号をＨＤＣ値として記録する工程とを含む、浮上高制御信号ヘッド・ディスク接触（ＨＤＣ）値を決定する工程と、
一連の浮上高制御信号値に対して、対応する一連のデジタル化された読取りヘッド信号振幅を測定する工程と、
前記測定された読取り信号振幅からヘッド・ディスク間隔を計算する工程と、
ヘッド・ディスク間隔の変化を浮上高アクチュエータ制御信号値の変化と相関させる工程とを含む方法。
【請求項２】
前記所定の周波数範囲が約０．１〜２ＭＨｚである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ヘッド浮上高アクチュエータが前記スライダ上に位置付けられ、かつ、熱アクチュエータ、静電アクチュエータ、および圧電アクチュエータの１つである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ヘッド・ディスク間隔の変化を浮上高アクチュエータ制御信号値の変化と相関させる工程が、
ヘッド・ディスク間隔対浮上高アクチュエータ制御信号値のほぼ線形の関数を計算する工程を含み、前記線形関数の傾斜が、浮上高アクチュエータ制御信号値の変化にともなうヘッド・ディスク間隔の変化である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記線形関数が、ｄ＝（ρ）［Ｈｐ（ＨＤＣ）−Ｈｐ（ｄ）］で一般に表され、式中、ｄはヘッド・ディスク間隔、ρは線形関数の傾斜、Ｈｐ（ＨＤＣ）は浮上高制御信号ＨＤＣ値、およびＨｐ（ｄ）はヘッド・ディスク間隔ｄに対応する浮上高制御信号値である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ヘッド浮上高アクチュエータが、前記スライダ上で前記ヘッドの近くに位置付けられたヒーターを備える熱アクチュエータであり、Ｈｐがヒーター電力である請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ほぼ線形の関数を計算する工程の後、制御信号値Ｈｐ（Ｄｃ）を印加することによって前記浮上高アクチュエータを制御して、前記ヘッド・ディスク間隔を実質的に所望の値Ｄｃで維持する工程をさらに含む請求項５に記載の方法。
【請求項８】
回転可能な磁気記録ディスク、前記回転するディスクの表面近くで維持される空気軸受スライダ、前記スライダ上の読取り／書込みヘッド、前記読取りヘッドからの信号をデジタル化するデジタイザ、ヘッド・ディスク間隔を変えるためのヘッド浮上高アクチュエータ、および前記浮上高アクチュエータに接続された浮上高コントローラを有する磁気記録ディスクドライブにおけるヘッド・ディスク間隔の制御方法であって、
（ａ）前記スライダが前記回転するディスクの表面と接触していないときに、所定の周波数範囲全体にわたって、前記デジタル化された読取りヘッド信号の振幅を積分して、基準値を決定する工程と、（ｂ）制御信号を前記浮上高アクチュエータに印加して、前記ヘッド・ディスク間隔を減少させる工程と、（ｃ）前記ヘッド・ディスク間隔が減少されると、前記所定の周波数範囲全体にわたって、測定値として前記デジタル化された読取りヘッド信号の前記振幅を積分する工程と、（ｄ）前記測定値が前記基準値よりも所定量だけ大きい場合、浮上高アクチュエータ制御信号をＨＤＣ値として記録する工程とを含む、浮上高制御信号ヘッド・ディスク接触（ＨＤＣ）値を決定する工程と、
対応する浮上高制御信号値に対する一連のデジタル化された読取りヘッド信号振幅を測定する工程を含む、浮上高制御信号値に対するヘッド・ディスク間隔の感度を決定する工程と、
その後、既に決定された前記ＨＤＣ値および感度を用いて、前記ヘッド・ディスク間隔を所望の間隔に制御する工程とを含む方法。
【請求項９】
前記所定の周波数範囲が約０．１〜２ＭＨｚである請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ヘッド浮上高アクチュエータが前記スライダ上に位置付けられ、かつ、熱アクチュエータ、静電アクチュエータ、および圧電アクチュエータの１つである、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ヘッド浮上高アクチュエータが、前記スライダ上で前記ヘッドの近くに位置付けられたヒーターを備える熱アクチュエータであり、前記浮上高制御信号がヒーター電力（Ｈｐ）である請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記測定された一連のデジタル化された読取りヘッド信号振幅および対応する浮上高制御信号値から、ヘッド・ディスク間隔とＨｐのほぼ線形の関数を計算する工程をさらに含み、前記線形関数の傾斜が、Ｈｐに対するヘッド・ディスク間隔の前記感度であり、前記線形関数が、ｄ＝（ρ）［Ｈｐ（ＨＤＣ）−Ｈｐ（ｄ）］
で一般に表され、式中、ｄはヘッド・ディスク間隔、ρは線形関数の傾斜、Ｈｐ（ＨＤＣ）は浮上高制御信号ＨＤＣ値、およびＨｐ（ｄ）はヘッド・ディスク間隔ｄに対応する浮上高制御信号値である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
回転可能な磁気記録ディスクと、
前記ディスクが回転しているとき、前記ディスクの表面の近くで維持される空気軸受スライダと、
前記スライダ上の読取り／書込みヘッドと、
前記読取り／書込みヘッドと前記ディスク表面の間隔を変える浮上高アクチュエータと、
前記読取りヘッドからの信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換器と、
前記読取りヘッドからの前記デジタル化された信号を処理し、かつ前記浮上高アクチュエータに制御信号を送るデジタル信号プロセッサと、
前記プロセッサで読取り可能な命令のプログラムであって、
（ａ）（ｉ）前記スライダが前記回転するディスクの表面と接触していないときに、所定の周波数範囲全体にわたって、前記デジタル化された信号の振幅を積分するステップと、（ｉｉ）前記積分された非接触信号を基準値として記録するステップと、（ｉｉｉ）その後前記所定の周波数範囲全体にわたって、測定値として前記デジタル化された信号の前記振幅を積分するステップと、（ｉｖ）前記測定値が前記基準値よりも所定量だけ大きい場合、前記浮上高アクチュエータ制御信号を前記ＨＤＣ値として記録するステップとによって、前記浮上高制御信号ヘッド・ディスク接触（ＨＤＣ）値を決定するステップと、
（ｂ）（ｉ）一連の浮上高制御信号値に対して、対応する一連のデジタル化された読取りヘッド信号振幅を測定するステップと、（ｉｉ）前記測定された読取り信号振幅からヘッド・ディスク間隔を計算するステップと、（ｉｉｉ）ヘッド・ディスク間隔の変化を浮上高アクチュエータ制御信号値の変化と相関させるステップとによって、浮上高制御信号値に対するヘッド・ディスク間隔の感度を決定するステップとを含む方法動作を行うプログラムとを備える、磁気記録ディスクドライブ浮上高アクチュエータの校正システム。
【請求項１４】
ヘッド・ディスク間隔の変化を浮上高アクチュエータ制御信号値の変化と相関させる前記方法動作が、
ヘッド・ディスク間隔対浮上高アクチュエータ制御信号値のほぼ線形の関数を計算するステップを含み、前記線形関数の傾斜が、浮上高アクチュエータ制御信号値の変化にともなうヘッド・ディスク間隔の変化である請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
ほぼ線形の関数を計算する前記方法動作が、ｄ＝（ρ）［Ｈｐ（ＨＤＣ）−Ｈｐ（ｄ）］で一般に表される線形関数を計算するステップを含み、式中、ｄはヘッド・ディスク間隔、ρは線形関数の傾斜、Ｈｐ（ＨＤＣ）は浮上高制御信号ＨＤＣ値、およびＨｐ（ｄ）はヘッド・ディスク間隔ｄに対応する浮上高制御信号値である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ヘッド浮上高アクチュエータが、前記スライダ上で前記ヘッドの近くに位置付けられたヒーターを備える熱アクチュエータであり、Ｈｐがヒーター電力である請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記プロセッサで読取り可能な前記命令のプログラムが、制御信号値Ｈｐ（Ｄｃ）を印加することによって前記浮上高アクチュエータを制御して、前記ヘッド・ディスク間隔を実質的に所望の値Ｄｃで維持する方法動作をさらに含む請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記浮上高アクチュエータが、熱アクチュエータ、静電アクチュエータ、および圧電アクチュエータの１つである請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記システムがヘッド／ディスク試験機である請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記システムが磁気記録ディスクドライブである請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録ディスクドライブに関し、より具体的には、読取り／書込みヘッドとディスクの間の間隔を制御する浮上高アクチュエータを有するディスクドライブに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録ハードディスクドライブは、ディスクに対してデータの読取りおよび／または書込みを行うヘッドキャリアに取り付けられた読取り／書込みトランスデューサまたはヘッドを使用する。ヘッドキャリアは、典型的には、サスペンションによってアクチュエータアームに取り付けられ、かつサスペンションによってディスク表面に非常に近接して位置付けられた空気軸受スライダである。典型的には、ディスクドライブ内には多量のディスクがあり、その各ディスク表面と関連付けられたスライダ・サスペンション・アセンブリを備える。
【０００３】
ヘッドとディスク表面の間の分離、すなわち間隔は、浮上高と呼ばれる。スライダは、ディスクの回転によって生成された空気のクッションまたは軸受にスライダが乗るようにする、ディスクに面する空気軸受面（ＡＢＳ）を有する。スライダは、サスペンション上の屈曲部に取り付けられ、サスペンションは、スライダに負荷力を印加して空気軸受力と反作用するとともに、スライダの「ピッチ」および「ロール」を可能にする、ロードビームを包含する。スライダ、およびすなわち浮上高の浮上の動力学は、ディスクの回転速度、スライダのＡＢＳの空気力学的形状、サスペンションによってスライダに印加される負荷力、およびサスペンションによってスライダに印加されるピッチおよびロールのトルクなどの要因によって影響を受ける。
【０００４】
ヘッドとディスク表面の間の間隔を変えるために、浮上高アクチュエータを用いるディスクドライブが提案されてきた。１つのタイプの浮上高アクチュエータは、スライダ上でヘッドの近くに位置付けられた電気抵抗性のヒーターを備える熱アクチュエータである。電流がヒーターに印加されると、ヒーターは膨張し、ヘッドの「突出」を引き起こし、したがってディスク表面により近づく。スライダに対してヘッドを移動させる他の浮上高アクチュエータとしては、静電マイクロアクチュエータおよび圧電アクチュエータが挙げられる。やはり熱、静電気、または圧電技術に基づく別のタイプの浮上高アクチュエータは、スライダのＡＢＳの気流または形状を変更することによって、ヘッド・ディスク間隔を変える。
【０００５】
熱浮上高アクチュエータは、特許文献１および特許文献２に記載されている。スライダに対してヘッドを移動させる他の浮上高アクチュエータとしては、特許文献３に記載されているような静電マイクロアクチュエータ、ならびに特許文献４に記載されているような圧電アクチュエータが挙げられる。別のタイプの浮上高アクチュエータは、スライダのＡＢＳの気流または形状を変更することによってヘッド・ディスク間隔を変える。このタイプの浮上高アクチュエータとしては、特許文献５に記載されているような熱アクチュエータ、特許文献６および特許文献７に記載されているような静電アクチュエータ、ならびに特許文献８に記載されているような圧電アクチュエータが挙げられる。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，９９１，１１３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／００２４７７５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，６１１，３９９号明細書
【特許文献４】米国特許第６，５７０，７３０号明細書
【特許文献５】米国特許第６，７７５，１０３号明細書
【特許文献６】米国特許第５，２７６，５７３号明細書
【特許文献７】米国特許第６，３４４，９４９号明細書
【特許文献８】米国特許第５，０２１，９０６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
浮上高アクチュエータは、ヘッド・ディスク間隔を制御することができるように、正確に校正されなければならない。校正のためには、結果としてヘッド・ディスク間接触（ＨＤＣ）の立上りが得られる制御信号の値が分かっていなければならない。浮上高アクチュエータが、スライダ上でヘッドの近くに位置付けられた、電気抵抗性のヒーターを備える熱アクチュエータである場合、この制御信号値は、結果としてＨＤＣが得られるヒーター電力の値である。
【０００８】
本発明の目的は、磁気記録ディスクドライブの浮上高アクチュエータを校正し制御するシステムおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、磁気記録ディスクドライブの浮上高アクチュエータを校正し制御するシステムおよび方法である。校正方法は、磁気抵抗（ＭＲ）読取りヘッドからの信号を用いて、ヘッド・ディスク間接触（ＨＤＣ）、ならびに結果としてＨＤＣが得られる浮上高アクチュエータの制御信号を決定する。ＭＲ信号は、スライダがディスクと接触していない状態で、低周波数範囲全体にわたって測定されて、基準値が得られる。次に、ＭＲ信号は、同じ低周波数範囲全体にわたって測定され、この測定値が基準値と比較される。本システムおよび方法の一態様では、アナログＭＲ信号は、デジタル化され、低周波数範囲全体にわたって、好ましくは約０．１〜２ＭＨｚの範囲で信号振幅を積分するための、回路群および／またはソフトウェアを備えるデジタル信号プロセッサに入力される。スライダがディスクと接触していない場合の、積分による計算値が基準値である。その後、ディスクドライブの動作中、すなわちヘッドとディスクの間の間隔が変化し得るときに、同じ積分が行われ、測定値は基準値と比較される。測定値がある所定量だけ基準値を越える場合、ＨＤＣの立上りまたはＨＤＣが生じていることを示す。ＨＤＣに対する浮上高アクチュエータの制御信号値が記録され、すなわちこれは、ヘッド・ディスク間隔がゼロであることに相当する。
【００１０】
校正方法は、また、一連のＭＲ読取り信号振幅を対応する一連の制御信号について測定することにより、浮上高アクチュエータの制御信号に対するヘッド・ディスク間隔の感度、すなわち制御信号の所与の変化に対する間隔の変化を決定する。ＭＲ読取り信号振幅の変化は、ウォーレスのスペーシング損失方程式に基づくものなど様々な技術を用いて、ヘッド・ディスク間隔の変化を決定するのに使用することができる。
【００１１】
その後、浮上高アクチュエータは、感度、およびヘッド・ディスク間隔がゼロになる制御信号の値から校正される。一つの例では、浮上高アクチュエータがスライダ上でヘッドの近くに位置付けられたヒーターを備える熱アクチュエータである場合、校正曲線は、一般に、ヘッド・ディスク間隔対ヒーター電力の線形関数であり、その直線の傾斜が感度である。その後、浮上高アクチュエータを制御して、所望の浮上高にヘッドを移動させ、かつヘッドをその所望の浮上高で維持することができる。
【００１２】
本方法は、ディスクドライブにおけるのと同様に、スライダ・サスペンション・アセンブリおよび浮上高アクチュエータの設計および試験を容易にするための、ヘッド／ディスク試験機または「スピンスタンド」における用途を有する。本発明は、さらに、上述した校正および制御を行う回路群および／またはソフトウェアを備えた、浮上高アクチュエータおよびデジタル信号プロセッサを有する磁気記録ディスクドライブである。
【００１３】
本発明の本質および利点に対するより十分な理解のため、以下の詳細な説明を添付図面と併せて参照されたい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、磁気記録ディスクドライブの浮上高アクチュエータを校正し制御するシステムおよび方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、スライダに対して読取り／書込みヘッドを移動させるか、またはスライダの空気軸受面（ＡＢＳ）の気流もしくは形状を変更してヘッド・ディスク間隔を制御する、ヘッド浮上高アクチュエータを備えるディスクドライブに適用可能である。本発明は、磁気記録ディスクドライブだけでなく、磁気記録ディスクドライブのヘッド・ディスクインターフェースを設計および試験するためにディスクドライブの製造において使用される、ヘッド／ディスク試験機または「スピンスタンド」にも適用可能である。
【００１６】
図１は磁気記録ディスクドライブの概略ブロック図である。ディスクドライブは、磁気記録層をそれぞれ含む表面１１および１２を備えた、磁気記録ディスク１０を包含する。ディスク１０は、スピンドル６に載置され、ディスク表面１１および１２に垂直な軸線の周りでスピンドルモータ８によって回転される。ヘッドキャリアまたはスライダ１３は、ディスク１０の表面１１の近くに位置付けられる。スライダ１３は、ディスク表面１１および後端２２に向いている空気軸受面（ＡＢＳ）２０を有する空気軸受スライダである。スライダ１３は、その後端２２上で読取り／書込みトランスデューサまたはヘッド２１を支持して、ディスク表面１１上の磁気媒体に対してデータの読取りおよび書込みを行う。ヘッド２１は、誘導書込みエレメント、すなわちヘッド７０と、磁気抵抗（ＭＲ）読取りエレメント、すなわちヘッド６０とを有する、デュアルエレメントヘッドである。スライダ１３は、サスペンション１５によってアクチュエータアーム１４に取り付けられる。サスペンション１５は、ディスク表面１１に向かってスライダ１３を付勢するばね力を提供する。読取り／書込みヘッドをやはり支持する第２のヘッドキャリアまたはスライダ１７は、ディスク１０の表面１２上に位置付けられ、サスペンション１９によってアクチュエータアーム１４に取り付けられる。
【００１７】
アクチュエータアーム１４は回転式アクチュエータ２７に取り付けられる。アクチュエータは、典型的には、固定磁界の中で移動可能なコイルを備える回転式のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であり、コイルの移動の方向および速度は、ハードディスクコントローラ２９から供給されるモータ電流信号によって制御される。ディスク１０が回転すると、回転式アクチュエータ２７は、各ディスク表面１１および１２の上で、ほぼアーチ形の経路でスライダ１３および１７を放射方向内向きおよび外向きに移動させるので、読取り／書込みヘッドは、データの読取りまたは記録が所望される磁気記録層の異なる部分にアクセスすることができる。アクチュエータ２７およびスピンドルモータ８はどちらも、ディスクドライブハウジング９の一部に取り付けられる。
【００１８】
図２は、ディスク１０の表面１１の上にあるスライダ１３の端部の断面図である。矢印１００の方向にディスク１０が回転することにより、スライダ１３のＡＢＳとディスク表面１１の間に空気軸受が生成される。ディスクドライブの動作中、空気軸受は、サスペンションのわずかなばね力を平衡させ、スライダ１３を、小さくかつ実質的に一定の間隔だけディスク表面１１から離して支持する。図２はまた、読取り／書込みヘッド２１、すなわちＭＲ読取りヘッド６０および書込みヘッド７０を示す。書込みヘッド７０は、２つの書込み磁極７２および７３の間に位置付けられたコイル７１を備える誘導書込みヘッドである。
【００１９】
スライダ１３は、さらに、読取り／書込みヘッド２１とディスク表面１１の間の間隔を変えるための、浮上高アクチュエータを包含する。図２に示すタイプの浮上高アクチュエータは、浮上高コントローラ（ＦＨＣ）８２に電気的に接続され、かつそれによって制御される電気抵抗性の発熱体、すなわちヒーター８０を備えた熱アクチュエータである。ＦＨＣ８２は、可変抵抗器の設定を制御することなどにより、ヒーター８０に対する電流の量を制御する電源である。電流が増加すると、ヒーター８０は膨張し、点線１０２で示すようにヘッド２１の突出（ＰＴＲ）を引き起こし、それが、ＭＲ読取りヘッド６０と書込みヘッド７０の磁極端７２および７３とを移動させて、ディスク表面１１に近付ける。ＦＨＣ８２は、ディスクドライブの動作中にヘッドの浮上高を所望の範囲内に維持するため、ヒーター８０の温度を監視する温度フィードバック制御回路を包含してもよい。
【００２０】
図１を再び参照すると、ディスクドライブの様々な構成要素は、コントローラ２９によって生成される制御信号で制御される。コントローラ２９は、論理制御回路、記憶装置、およびマイクロプロセッサを包含するデジタル信号プロセッサである。コントローラ２９は、スピンドルモータ・コントローラ３０に対する電力線２３上の制御信号、アクチュエータ２７に対する電力線２８上のトラック・フォローイングおよびトラック・シーク制御信号、ならびにＦＨＣ８２に対する電力線８３上の制御信号など、様々な駆動動作に対する制御信号を生成する。
【００２１】
ディスク表面１１からのデータはＭＲ読取りヘッド６０で読み取られる。ＭＲ信号はアンプ３７によって増幅される。アンプ３７および他の読取り信号処理回路群、ならびにＭＲ読取りヘッド６０に対してセンス電流またはバイアス電流を生成する回路群は、典型的には、アクチュエータアーム１４上に位置付けられた集積回路モジュール１８（図１）の一部である。モジュール１８は、読取り／書込みヘッド２１との相互接続をできるだけ短く維持するために、それに近接して配置され、したがってアーム電子モジュールと呼ばれる。ＭＲアンプ３７からの出力は、読取り／書込み（Ｒ／Ｗ）チャネル２５に送られ、そこで、ＭＲ読取りヘッド６０からのアナログ信号が、ディスク表面１１の磁気記録層に記録されるデータを表すデジタル信号へと処理される。読取り／書込みチャネル２５は、典型的には、自動ゲイン制御、アナログ／デジタル変換、およびデジタルデータ検出のための回路群を包含する。
【００２２】
データは、読取り／書込みチャネル２５およびライトアンプ３９を介して誘導書込みヘッド７０に送られる書込み信号によって、ディスク表面１１の磁気記録層に書き込まれる。ライトアンプ３９は、典型的にはアーム電子モジュール１８内に位置付けられる。
【００２３】
電力線２８上のトラック・フォローイングおよびシーク制御信号は、入力ヘッド位置誤差信号（ＰＥＳ）に応じてサーボ制御アルゴリズムを実行する、コントローラ２９によって生成される。ＭＲ読取りヘッド６０は、典型的にはデータセクタ間に埋め込まれた均等な角度を成して離間したサーボセクタにおいて、ディスクに記録されたヘッド位置サーボ情報を読取る。ＭＲアンプ３７からのこのアナログサーボ出力は、復調器３８によって復調され、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４０によってデジタル位置誤差信号（ＰＥＳ）に変換される。電力線２８上のトラック・フォローイングおよびシーク制御信号は、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）３２に送られ、そこでアナログ電圧信号に変換され、ＶＣＭドライバ３４に出力される。次に、ＶＣＭドライバ３４は、対応する電流パルスをＶＣＭアクチュエータ２７のコイルに送り、ＶＣＭアクチュエータ２７は、アーム１４を放射方向内向きおよび外向きに旋回させて、スライダ１３および１７を、各ディスク表面１１および１２上の所望のデータトラックまで移動させ、そこに位置付ける。
【００２４】
本発明は、所望のヘッド・ディスク間隔、主に書込み磁極端７２および７３とディスク１０の表面１１との間の間隔を選択し維持することができるように、浮上高アクチュエータを校正し制御するシステムおよび方法である。本方法は、（ａ）結果としてヘッド・ディスク間接触（ＨＤＣ）が得られる、ＦＨＣ８２からの信号（および、すなわち電力線８３上のＦＨＣ８２への制御信号）、ならびに（ｂ）浮上高制御信号に対するヘッド・ディスク間隔の感度、すなわち、ＦＨＣ８２からの信号の所与の変化に対する間隔の変化を決定する工程を包含する。したがって、ＦＨＣ８２に信号を送ってヒーター８０への適切なレベルのヒーター電力を生成するコントローラ２９によって、ヘッド・ディスク間隔を所望の浮上高に制御し、そこで維持することができる。
（ＨＤＣおよび浮上高制御信号ＨＤＣ値の決定）
用語「ヘッド・ディスク間接触」、すなわちＨＤＣは、読取りヘッド６０、書込みヘッド７０、または後端２２などのスライダのある部分がディスク表面１１に接触していることを意味する。ＨＤＣを「決定する」という用語は、ＨＤＣの立上りを検出する、またはＨＤＣが生じているもしくは生じようとしていると判断することを意味する。
【００２５】
ＭＲ信号の低周波数発振は、ＨＤＣの立上り時およびＨＤＣの間、観察された。この信号は、全体がＨＤＣの影響によって引き起こされるので、ＨＤＣ発振信号と呼ばれる。ＨＤＣ発振の第一高調波周波数は、スライダピッチモード共振周波数に非常に近接していることが分かった。信号は、ディスク上におけるヘッドの放射方向位置、ディスクのＲＰＭ、およびディスクの種類（金属またはガラス基板）など、他の多くの要因に対しては敏感でない。したがって、ＨＤＣ発振信号は、種々のディスクドライブおよび種々のスライダ・サスペンション・アセンブリに関して、比較的容易に検出される。
【００２６】
ＨＤＣ発振は、ヒーター電力（Ｈｐ）の様々なレベルについて、熱浮上高アクチュエータを備えるディスクドライブにおいて測定された。図３Ａ〜３Ｃは、ヒーター電力の３つの異なるレベルについて、周波数の関数としてのＭＲ信号振幅を示す。図３Ａでは、電力はヒーターに印加されず、したがって、ヘッドはディスクと接触せず、浮上高は、本質的にスライダと回転するディスクの間の空気軸受によって決定される。図３Ｂでは、印加されるヒーター電力は９４ｍＷであり、１ＭＨｚ未満の信号振幅によって示されるように、ＨＤＣの立上りがある。図３Ｃでは、印加されるヒーター電力は１１１ｍＷであり、ＨＤＣが生じている。図４は、印加されるヒーター電力１２０ｍＷに対する約２ＭＨｚ未満のＨＤＣ発振信号のフーリエ変換成分を示し、第一高調波周波数は約３３７．５ｋＨｚである。この特定のスライダ・サスペンション・アセンブリでは、ピッチモードに対するスライダ共振周波数は約２８４ｋＨｚであった。
【００２７】
ＨＤＣ発振は比較的低周波数で生じるので、積分パワースペクトル（デジタル信号処理技術では、積分「スペクトル密度」とも呼ばれる）を用いて、ＨＤＣを決定することができる。図５は、特定のスライダ・サスペンション・アセンブリにおける、３つのパラメータ（ＨＤＣによる積分等価雑音比、従来のアコースティック・エミッション・センサの出力振幅比、およびアコースティック・エミッション標準偏差比）対ヒーター電力を示す。積分等価雑音比は、試験されたヒーター電力と電力ゼロとにおける積分等価雑音の比、すなわち、測定された積分スペクトル密度と積分スペクトル密度の基準値との比である。対象となる周波数範囲は、ＨＧＡ（「ヘッド・ジンバル・アセンブリ」、すなわち読取り／書込みヘッドを備えたサスペンションおよびスライダを包含するシステム）の機械的特性に応じて、約０．１〜２ＭＨｚである。図５に示す等価雑音比のデータにおいて、試験されるＨＧＡの機械的共振振動数を十分にカバーするように、周波数範囲は０．３〜１．０ＭＨｚの範囲に選択された。この周波数範囲では、ＭＲヘッドの出力はほとんど全部が雑音であるので、積分パワースペクトルは積分等価雑音と見なすこともできる。ＨＤＣがない場合、ＭＲ信号は、記録システムの通常の低周波数騒音であり、積分スペクトル密度、すなわち対象となる周波数範囲全体にわたる信号振幅の積分は、非常に低くなる。この値は基準値として使用することができる。ヒーター電力が増加されるとともに、ヘッドがディスクと接触し始めると、積分スペクトル密度の測定値は増加し、ヒーター電力が増加するにつれて増加し続ける。ヒーター電力が、ＨＤＣの立上りが生じる電力よりも大きい場合、測定値は、ヒーター電力が増加するにつれて大幅に増加する。したがって、積分等価雑音対ヒーター電力の曲線の転換点から、ＨＤＣの立上りを決定し、対応するヒーター電力と相関させることができる。図３〜５に示すデータは、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）読取りヘッドからのＭＲ信号によるものである。ただし、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）読取りヘッドがＧＭＲヘッドの代わりに使用された場合、ＴＭＲヘッドに対するＨＤＣ発振信号は比較的小さいので、積分等価雑音ではなく、ＨＤＣ発振信号の第一高調波を測定することが望ましい場合がある。
【００２８】
図５では、ＨＤＣの立上りは約６４ｍＷのヒーター電力で生じ、それは、積分等価雑音比約１．９に相当する。これがＨＤＣの適正な立上り地点であることを確認するため、アコースティック・エミッション（ＡＥ）センサが、スライダ・サスペンション・アセンブリを支持するアームに取り付けられ、また、ＡＥセンサ振幅比およびその標準偏差（ＳｔＤｅｖ）比が測定され、図５にプロットされた。図５のＡＥ振幅比およびＳｔＤｅｖ比は、試験されるヒーター電力でのＡＥセンサ振幅およびＳｔＤｅｖと、ヒーター電力がゼロの場合のＡＥセンサ振幅およびＳｔＤｅｖそれぞれとの比である。積分等価雑音比、ＡＥ振幅比、およびＳｔＤｅｖ比の良好な相関は、ＨＤＣ発振信号を用いてＨＤＣを決定する方法が非常に有効なだけでなく、この方法がＨＤＣの立上りを早期に示すものであることを示す。図５に示すように、ＨＤＣ発振による積分等価雑音比は、他の２つのパラメータよりもはるかに速く増加する。これは、ＨＤＣを決定するのにＨＤＣ発振信号を使用することが、ＡＥセンサを使用するよりも有効なことを示す。
【００２９】
ＨＤＣの立上り時の積分等価雑音比は、研究中の特定のスライダ・サスペンション・アセンブリについて実験によって決定することができる。図５に示すように、比は急速に増加するので、ＨＤＣが決定された場合に行われる措置に応じて、より低いまたはより高い比を、ＨＤＣを決定するためのしきい値比率として選択することができる。例えば、図５では、積分等価雑音が、ヒーター電力がゼロの場合の積分等価雑音よりも約９０％大きい場合（１．９の比）に、比率曲線の変化が生じることが分かる。ただし、ＨＤＣを最小限に抑えることが望ましい場合、例えば、１．３のしきい値比率を安全域として選択することができる。同様に、ＨＤＣが絶対的に確立されることが望ましい場合、例えば、６．０のしきい値比率を選択することができる。
【００３０】
このようにして、ＨＤＣに対するＨｐの値が分かる。図５で使用されるＨＧＡでは、ヒーター電力が６４ｍＷのときにＨＤＣが得られ、これはヘッド・ディスク間隔がゼロの場合に対応する値である。したがって、結果としてヒーター８０における電力６４ｍＷが得られるＦＨＣ８２からの制御信号は、ヘッド・ディスク間隔がゼロの場合に対応する浮上高アクチュエータ制御信号値である。ゼロ間隔またはＨＤＣに対するこの制御信号値は、後述するような浮上高制御信号に対するヘッド・ディスク間隔の感度とともに、浮上高アクチュエータの校正方法で使用される。
（浮上高制御信号に対するヘッド・ディスク間隔の感度の決定）
ディスクドライブ内のヘッド・ディスク間隔の変化は、読取り信号の変化から決定することができる。様々な技術が利用可能であり、一般には、次式の周知のウォーレスのスペーシング損失関係に基づく。
ｄ０−ｄ（ｔ）＝（Ｂ／π）ｌｎ［Ａ（ｔ）／Ａ０］＋（Ｂ／π）ｌｎ［Ｃ（ｔ）／Ｃ０］…式（１）
このとき、波長λおよびビットセル長Ｂ＝λ／２の単一周波数基準パターンがディスクに書き込まれ、Ａ０は、基準磁気スペーシングｄ０での基準パターンに対するリードバック信号の振幅であり、ｄ（ｔ）は、単一周波数基準パターンの振幅Ａ（ｔ）を検出する読取りヘッドに対する磁気スペーシングである。Ｃは、読取り感度および温度によって決まる定数である。Ｃ（ｔ）およびＣ０は、それぞれｄ（ｔ）およびｄ０に対応するＣの２つの値である。
【００３１】
ヒーター電力（Ｈｐ）の変化がヘッド・ディスク間隔の変化にどのように影響するかを決定するため、ヘッド／ディスク試験機またはディスクドライブによって次の工程が行われる。
１．基準トラックとして使用されるデータトラックを消去する。
２．Ｈｐをゼロに設定する。
３．ビットセル長Ｂ１で基準信号を書込み、リードバック信号からＡ０を測定する。
４．Ｈｐを第１のゼロ以外の値Ｈｐ１に設定し、次にＡ１を測定する。１からｍまでのすべてのＨｐの値に対して繰り返す。
５．ｋ＝１〜ｍに対してｄ１ｋ＝（Ｂ／π）ｌｎ［Ａｋ／Ａ０］を計算する。これにより、ビットセル長Ｂ１に対して、Ｈｐｋおよびｄ１ｋ（ｋ＝１〜ｍ）の対応する１組の値が得られる。
６．工程３〜５をＢ２に対して、またＢ３に対して繰り返す（例として、Ｂ２はＢ１の２倍であってもよく、またＢ３はＢ１の３倍であってもよい）。これにより、ビットセル長Ｂｊ＝Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に対して、対応するｄｊｋ（ｋ＝１〜ｍ）の３組の値が得られる（ｊの値は３以上でなければならない）。
７．固定値ｋについて、３つのデータポイントｄｊｋに対する一次関数近似を行う。この際、ｄｊｋ対周波数Ｂｊのプロットにおいて、ｊは１、２、および３（Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３のパターンに対応する）である。この曲線のあてはめから、Ｂ＝０（ｄｋ＝ｄｊｋ｜Ｂ−＞０）に対応するｄｋを計算すると、これが、Ｈｐｋのｋ番目の値における読取りヘッドの突出である。
８．工程７をｋの各値に対して繰り返す。
【００３２】
これにより、Ｈｐｋおよびｄｋの１組の値が得られ、これらの値をプロットし、一次曲線のあてはめに適合させることができる。このラインの傾斜は、次式で表されるヒーター電力（Ｈｐ）に対するヘッド・ディスク間隔の感度（ρ）である。
ρ＝Δｄ／ΔＨｐ      …式（２）
リードバック信号からρを決定する他の技術としては、パルス幅方法および調和比浮上高（ＨＲＦ）方法が挙げられる。パルス幅方法は、磁気スペーシングの変化にともなう５０％振幅（ＰＷ５０）におけるパルス幅の変化を利用する。パルス幅方法および式（１）に基づいた上述の方法は、ニキーチンらによる「磁気記録ヘッドにおける突出の空間および時間プロファイリング（Spatial and temporal profiling of protrusion in magnetic recording heads）」、IEEE Transactions on Magnetics、第４０巻、第１号、２００４年１月、３２６〜３３１ページに、詳細に記載されている。ＨＲＦ方法は、リードバック信号の基本波振幅対第三高調波振幅の比を計算するもので、米国特許第５，１３０，８６６号に詳細に記載されている。
【００３３】
ρの既知の値、および結果としてＨＤＣが得られる上記で決定したＨｐの値により、浮上高アクチュエータを校正することができる。このことは図６に示されており、この図は、図５と同じＨＧＡに対するヒーター電力（Ｈｐ）の関数として、ヘッドの突出（ＰＴＲ）とヘッド・ディスク間隔との線形関係を示す。線２００は校正曲線であり、その起点（０，０）は、Ｈｐがゼロの場合のゼロＰＴＲに対応する。線２００の傾斜は感度ρである。
したがって、間隔ｄは次式で与えられる。
ｄ＝（ρ）［Ｈｐ（ＨＤＣ）−Ｈｐ（ｄ）］      …式（３）
図５で説明したＨＧＡにおけるＨＤＣの前述の決定から、Ｈｐ（ＨＤＣ）＝６４ｍＷの値は、約６．２ｎｍのＰＴＲに相当する地点で線２００と交差し、これは間隔ゼロ（ｄ＝０）に相当する。この例では、ρ＝０．０９７６ｎｍ／ｍＷなので、この例における関係は次式のとおりである。
ｄ＝（０．０９７６）［６４−Ｈｐ（ｄ）］         …式（４）または
Ｈｐ（ｄ）＝［６４−（１０．２４６×ｄ）］      …式（５）
図６は、５ｎｍのディスク間隔Ｄｃで浮上高を維持することが望ましい例を示す。これはＨｐ＝１２．７８ｍＷに相当する。したがって、ＦＨＣ８２からの制御信号（および、それに対応する、電力線８３上のコントローラ２９からＦＨＣ８２への制御信号）の値は、ヒーター８０における電力が１２．７８ｍＷとなるように選択される。
図３〜６に示すデータは、ガジック・テクニカル・エンタープライズ製のＧｕｚｉｋモデルＶ２００２（Ｘ−Ｙ）／ＲＷＡ２００２または２００４などの、ヘッド／ディスク試験機またはスピンスタンドを用いて、ＭＲ信号を、Ｇｕｚｉｋスピンスタンドの内部スペクトル・アナライザ、または市販の外部スペクトル・アナライザもしくはデジタル・オシロスコープのいずれかに入力して蓄積された。ルクロイ社から入手可能なものなどの、デジタル・オシロスコープおよびデジタル・ディスクドライブ・アナライザは、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）でＭＲ信号をデジタル化して、マイクロプロセッサのメモリに格納されるデータセットを作成する。データセットは処理され、ディスプレイに送られる。さらに、デジタル信号の複雑な処理は、高速デジタル信号処理回路によって行うことができる。オシロスコープまたはアナライザとしては、多くの有用な時間領域機構（例えば、立上り時間、パルス幅、振幅）、周波数スペクトル、および他のパラメータを抽出することができ、したがって、ＭＲ信号の積分スペクトル密度、ならびにヘッド・ディスク間隔の計算を行うのに必要な振幅を計算することができる、プログラム可能な信号解析ソフトウェアが挙げられる。
【００３４】
ただし、ＨＤＣに対応するヒーター電力を決定する上述の方法、およびＭＲ読取り信号を用いて感度を決定する方法は、ディスクドライブ内で実現することもできる。図２を再び参照すると、ＭＲアンプ３７からのＭＲ信号は、読取り／書込みチャネル２５で（または、別個のアナログ／デジタル変換器で）デジタル化され、次にコントローラ２９に入力される。デジタル・オシロスコープまたはディスクドライブ・アナライザによって行われるのと同じデジタル信号処理技術およびデータ解析を、コントローラ２９にプログラムすることができる。したがって、コントローラ２９は、デジタル化されたＭＲ信号を解析し、積分基準値および積分測定値を計算するプログラムを実行する。積分等価雑音比が所定のしきい値を越えると、すなわちＨＤＣの立上りが示されるまたはその信号が送られると、コントローラ２９は、電力線８３上の制御信号の対応する値をＦＨＣ８２に記録する。コントローラはまた、デジタル化されたＭＲ信号からＭＲ信号振幅を抽出して、ヘッド・ディスク間隔の計算および結果として生じる感度計算を行う。
【００３５】
好ましい実施形態に関して本発明を特定して示し、記載してきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく形態および詳細を様々に変更してもよいことが、当業者には理解されるであろう。したがって、開示される発明は単に例示目的のものであり、発明の範囲は、添付の請求項で特定される範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】磁気記録ディスクドライブの概略ブロック図である。
【図２】ディスク表面の上にある空気軸受スライダの端部の断面図であり、スライダ上の熱浮上高アクチュエータ、読取りヘッド、および書込みヘッドを示す。
【図３Ａ】熱浮上高アクチュエータに印加された電力０に対する、周波数の関数としての読取り信号振幅を示す図である。
【図３Ｂ】熱浮上高アクチュエータに印加された電力９４ｍＷに対する、周波数の関数としての読取り信号振幅を示す図である。
【図３Ｃ】熱浮上高アクチュエータに印加された電力１１１ｍＷに対する、周波数の関数としての読取り信号振幅を示す図である。
【図４】熱浮上高アクチュエータに印加された特定の電力に対する低周波数におけるヘッド・ディスク間接触（ＨＤＣ）発振信号のフーリエ変換成分を示す図である。
【図５】特定のスライダ・サスペンション・アセンブリにおける、３つのパラメータ（ＨＤＣによる積分等価雑音比、従来のアコースティック・エミッション・センサの出力振幅比、およびアコースティック・エミッション標準偏差比）対ヒーター電力の関係を示す図である。
【図６】ヘッド・ディスク間隔とヒーター電力のほぼ線形の関係を示す校正曲線であり、ヘッド・ディスク間隔を所望の間隔に制御する方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
６…スピンドル、
８…スピンドルモータ、
９…ディスクドライブハウジング、
１０…磁気記録ディスク、
１１、１２…表面、
１３、１７…スライダ、
１４…アクチュエータアーム、
１５、１９…サスペンション、
１８…アーム電子モジュール、
２０…空気軸受面（ＡＢＳ）、
２２…後端、
２１…読取り／書込みヘッド、
２５…読取り／書込みチャネル、
２７…アクチュエータ、
２８、８３…電力線、
２９…ハードディスクコントローラ、
３０…スピンドルモータ・コントローラ、
３２…デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）、
３４…ＶＣＭドライバ、
３７…ＭＲアンプ、
３８…復調器、
３９…ライトアンプ、
４０…アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、
６０…ＭＲ読取りヘッド、
７０…書込みヘッド、
７１…コイル、
７２、７３…書込み磁極、
８０…ヒーター、
８２…浮上高コントローラ（ＦＨＣ）。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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