(57)【要約】【課題】ヘッドトランスデューサに支持され、抵抗の温度係数（ＴＣＲ）およびセンサ抵抗を有するセンサを提供する。【解決手段】センサは、周囲よりも高い温度で動作し、センサと媒体との間の間隔の変化に反応する。センサに接続された導電性接点は、接触抵抗を有し、センサの断面積よりも大きな断面積をセンサに隣接して有しており、このため、接触抵抗がセンサ抵抗に対して小さくなり、センサによって生成される信号に対する寄与が無視できるほどになる。複数のヘッドトランスデューサは各々、ＴＣＲセンサを支持し、電源は、センサに影響を及ぼす熱伝達変化がある状態で、周囲温度よりも高い一定の温度で各々のセンサを維持するように、各ヘッドの各センサにバイアス電力を供給することができる。ヘッドトランスデューサのＴＣＲセンサは、媒体の凹凸の一方または両方を検知するためのトラック指向型ＴＣＲセンサワイヤを含み得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
磁気記録媒体と相互に作用するよう構成されたヘッドトランスデューサと、
ヘッドトランスデューサに設けられ、抵抗の温度係数およびセンサ抵抗を有するセンサとを含み、前記センサは、周囲温度よりも高い温度で動作するよう構成され、センサと媒体との間の間隔の変化に反応し、前記装置はさらに、
センサに接続され、接触抵抗を有する導電性接点を含み、前記接点は、接触抵抗がセンサ抵抗に対して小さく、かつ、センサによって生成される信号に対する寄与が無視できるほどになるように、センサの断面積よりも大きな断面積をセンサに隣接して有する、装置。
【請求項２】
接触抵抗はセンサ抵抗と比較して無視できるほどである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
センサ信号に寄与するセンサの有効寸法は、センサの物理的寸法と実質的に同じである、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
センサ信号は、接点が寄与する信号の成分によって交絡されない、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
接点の領域は、ヘッドトランスデューサのセンサおよびヒータのうちの一方または両方によって生成される熱エネルギに晒され、
接点領域の接触抵抗は、センサ抵抗に対して小さく、センサによって生成される信号に対する寄与が無視できるほどである、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
センサは、センサ要素と、センサ要素との間に対向した端部とを含み、
センサの対向した端部は、センサ要素の断面積よりも大きな断面積を有し、
センサ接点は、センサの対向した端部を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
接点は、１から１０００の範囲にわたる係数だけセンサの断面積よりも大きい断面積をセンサに隣接して有する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
接触抵抗は、１から１０００の範囲にわたる係数だけセンサ抵抗よりも小さい、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
接点およびセンサの各々は前縁および後縁を含み、
センサの前縁は接点の前縁に対して窪んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
センサは約０℃〜３００℃の温度で動作するよう構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
センサは、ヘッドトランスデューサの近接点において、または近接点付近に位置する、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
センサは、媒体の凹凸を検知するような寸法にされる、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
方法であって、
磁気記録媒体をヘッドトランスデューサに相対的に移動させて、
接触抵抗を有する導電性接点に接続され抵抗の温度係数を有するセンサを用いて、ヘッドトランスデューサの近接点における温度を検知することを含み、前記接点は、接触抵抗がセンサの抵抗に対して小さくなり、かつ、センサによって生成される信号に対する寄与が無視できるほどになるように、センサの断面積よりも大きな断面積をセンサに隣接して有し、前記方法はさらに、
センサ信号を出力することと、
センサ信号を用いて媒体の凹凸を検出することとを含む、方法。
【請求項１４】
センサ信号は、接点が寄与する信号の成分によって交絡されない、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
装置であって、
磁気記録媒体と相互に作用するよう構成された複数のヘッドトランスデューサと、
抵抗の温度係数を有する複数のセンサとを含み、少なくとも１つのセンサは各々のヘッドトランスデューサ上に設けられ、センサと媒体との間の間隔の変化に反応し、前記装置はさらに、
各ヘッドトランスデューサの各センサにバイアス電力を供給し、かつ、センサに影響を及ぼす熱伝達変化がある状態で、周囲温度よりも高い一定の温度で各々のセンサを維持するためにバイアス電力を調整するよう構成された電源を含む、装置。
【請求項１６】
少なくとも１つのセンサは、各ヘッドトランスデューサの近接点に設けられる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
電源は、実質的に一定の過熱比率（ＯＨＲ）が、センサに影響を及ぼす熱伝達変化がある状態で、すべてのセンサにわたって維持されるように、バイアス電力を調整するよう構成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
ヘッドトランスデューサの各々に設けられ、ヘッドトランスデューサを作動させるよう構成されたヒータをさらに備え、
電源は、ヒータに供給される電力のせいで、ヘッドトランスデューサを含むセンサに影響を及ぼす熱伝達変化がある状態で、各々のセンサを一定の温度で維持するためにバイアス電力を調整するよう構成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
磁気記録媒体を複数のヘッドトランスデューサに相対的に移動させて、
抵抗の温度係数を有するセンサを用いてヘッドトランスデューサと媒体との間の間隔の変化を検知することと、
センサにバイアス電力を供給することと、
センサに影響を及ぼす熱伝達変化がある状態で、周囲温度よりも高い一定の温度で各々のセンサを維持するようにバイアス電力を調整することとを含む、方法。
【請求項２０】
ヘッドトランスデューサを熱的に作動させて、ヘッドトランスデューサを媒体の方に向けて移動させることと、
ヘッドトランスデューサを熱的に作動させることにより、ヘッドトランスデューサを含むセンサに影響を及ぼす熱伝達変化がある状態で、各々のセンサを一定の温度で維持するようバイアス電力を調整することとを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
複数のトラックを有する磁気記録媒体と相互に作用するよう構成されたヘッドトランスデューサと、
抵抗の温度係数を有するセンサとを備え、前記センサは、センサの長手方向軸がトラックに対して実質的に平行に向けられるようにヘッドトランスデューサに配置され、前記センサは、媒体の凹凸、およびセンサと媒体との間の間隔の変化のうちの一方または両方に反応する、装置。
【請求項２２】
センサは周囲温度よりも高い温度で動作する、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
センサは、センサと媒体との間の接点を検知するよう構成される、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
センサは、抵抗の温度係数を有し両端が第１の接点および第２の接点に接続されているワイヤを備え、第１の接点および第２の接点は、ＴＣＲワイヤに対してほぼ直交しかつ互いから軸方向にずらして方向付けされる、請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
トラックを有する磁気記録媒体をヘッドトランスデューサに相対的に移動させることと、
抵抗の温度係数を有するセンサを用いて、媒体の凹凸、およびヘッドトランスデューサと媒体との間の間隔の変化のうちの一方または両方を検知することとを含む方法であって、前記センサは、媒体のトラックに対して実質的に平行に向けられた長手方向軸を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の詳細な説明
関連する特許文献
本願は、ともに２０１０年１１月１７日に出願され、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて優先権が主張され、引用により全体がこの明細書中に援用されている仮特許出願連続番号第６１／４１４，７３３号および第６１／４１４，７３４号の利点を主張する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
概要
本開示の実施例は、磁気記録媒体と相互に作用するよう構成されたヘッドトランスデューサを含む装置に向けられる。センサは、ヘッドトランスデューサに設けられ、抵抗の温度係数およびセンサ抵抗を有する。センサは、周囲温度を上回る温度で動作するよう構成され、センサと媒体との間の間隔の変化に反応する。導電性接点はセンサに接続され、接触抵抗を有する。接点はセンサの断面積よりも大きな断面積をセンサに隣接して有しており、このため、接触抵抗がセンサ抵抗に比べて小さくなり、かつ、センサによって生成される信号に対する寄与が無視できるほど小さくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
実施例は、磁気記録媒体をヘッドトランスデューサに相対的に移動させて、抵抗の温度係数を有するセンサを用いて、ヘッドトランスデューサの近接点における温度を検知することを含む方法に向けられる。センサは、接触抵抗を有する導電性接点に接続される。これら接点は、センサの断面積よりも大きな断面積をセンサに隣接して有しており、このため、接触抵抗がセンサの抵抗に比べて小さくなり、センサによって生成される信号に対する寄与が無視できるほどになる。当該方法はさらに、センサ信号を出力することと、センサ信号を用いて媒体の凹凸を検出することとを含む。
【０００４】
さまざまな実施例に従うと、装置は、磁気記録媒体と相互に作用するよう構成された多数のヘッドトランスデューサと、抵抗の温度係数を有する多数のセンサとを含む。少なくとも１つのセンサは、各々のヘッドトランスデューサ上に設けられ、センサと媒体との間の間隔の変化に反応する。電源は、各ヘッドトランスデューサの各センサにバイアス電力を供給し、かつ、センサに影響を及ぼす熱伝達変化がある状態で周囲温度よりも高い一定の温度で各センサを維持するためにバイアス電力を調整するよう構成される。
【０００５】
他の実施例においては、方法は、磁気記録媒体を多数のヘッドトランスデューサに相対的に移動させて、抵抗の温度係数を有するセンサを用いて、ヘッドトランスデューサと媒体との間の間隔の変化を検知することを含む。当該方法はさらに、センサにバイアス電力を供給することと、センサに影響を及ぼす熱伝達変化がある状態で、周囲温度よりも高い一定の温度で各センサを維持するようバイアス電力を調整することとを含む。
【０００６】
実施例は、多数のトラックを有する磁気記録媒体と相互に作用するよう構成されたヘッドトランスデューサを含む装置に向けられる。当該装置はまた、抵抗の温度係数を有するセンサを備えており、当該センサは、センサの長手方向軸がトラックに対して実質的に平行に向けられるようにヘッドトランスデューサに配置される。このセンサは、媒体の凹凸、およびセンサと媒体との間の間隔の変化のうちの一方または両方に反応する。
【０００７】
さらなる実施例においては、方法は、磁気記録媒体をヘッドトランスデューサに相対的に移動させて、抵抗の温度係数を有するセンサを用いて、媒体の凹凸、およびヘッドトランスデューサと媒体との間の間隔の変化のうちの一方または両方を検知することを含む。センサは、トラックに対して実質的に平行に向けられた長手方向軸を有する。
【０００８】
さまざまな実施例のこれらおよび他の特徴および局面は、以下の詳細な説明および添付の図面を考慮すると理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】さまざまな実施例に従った、温度センサを組込んだヒータ作動型ヘッドトランスデューサ機構を示す簡潔な側面図である。
【図２】図１に示されるヒータ作動型ヘッドトランスデューサ機構を示す正面図である。
【図３】図１および図２のヒータ作動型ヘッドトランスデューサ機構を予作動型構成および作動型構成で示す図である。
【図４Ａ】ヘッドトランスデューサと磁気記録ディスクの表面との間の接触前、接触中および接触後における図１〜図３に示されるタイプのヒータ作動型記録ヘッドトランスデューサについての代表的な温度分布を示す図である。
【図４Ｂ】ヘッドトランスデューサと磁気記録ディスクの表面との間の接触前、接触中および接触後における非熱作動可能型記録ヘッドトランスデューサについての代表的な温度分布を示す図である。
【図５】さまざまな実施例に従った低抵抗接点を備えた抵抗温度センサを用いて磁気記録媒体の凹凸を検出するためのさまざまなプロセスを示すフローチャートである。
【図６Ａ】低抵抗接点のない抵抗温度センサにわたる電圧プロファイルを示す図である。
【図６Ｂ】低抵抗接点のない抵抗温度センサにわたる温度分布を示す図である。
【図７】従来設計の抵抗温度センサを示す図である。
【図８】さまざまな実施例に従った低抵抗接点を備えた抵抗温度センサを示す図である。
【図９Ａ】従来の抵抗温度センサのクロストラック抵抗プロファイルを示すグラフ図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示されるクロストラック抵抗プロファイルを有する従来の抵抗温度センサの空気軸受面を示す図である。
【図１０Ａ】さまざまな実施例に従った、接触断面の増大による抵抗温度センサのクロストラック抵抗の低下を示すグラフ図である。
【図１０Ｂ】さまざまな実施例に従った、図１０Ａに示されるクロストラック抵抗プロファイルを有する抵抗温度センサの空気軸受面を示す図である。
【図１１】さまざまな実施例に従った、センサに影響を及ぼす熱伝達変化がある状態で、多数のヘッドトランスデューサにわたる多数の抵抗温度センサの各々を一定の温度で維持するためのさまざまなプロセスを示すフローチャートである。
【図１２Ａ】多数の抵抗温度センサの接触検出反応をセンサバイアス電流の関数として示す図である。
【図１２Ｂ】多数の抵抗温度センサの接触検出反応をセンサ過熱比率（ＯＨＲ：overheat ratio）／温度の関数として示す図である。
【図１３Ａ】多数の抵抗温度センサの凹凸検出反応をセンサバイアス電流の関数として示す図である。
【図１３Ｂ】多数の抵抗温度センサの凹凸検出反応をセンサ過熱比率（ＯＨＲ）／温度の関数として示す図である。
【図１４】Ｂｒｕｕｎによる熱線式風速測定（Principles and Signal Response；１９９５年）における同様の図と一致する高温抵抗温度センサワイヤについての熱伝達バランスの具体例を示す図である。
【図１５】多数のヘッドトランスデューサについてのＯＨＲ対抵抗温度センサバイアス電力を示すグラフであって、一定のバイアス電力、バイアス電流またはバイアス電圧ではなく一定のＯＨＲで多数の抵抗温度センサを実行させることが有利であることを実証するグラフである。
【図１６】さまざまな実施例に従った抵抗温度センサの抵抗対バイアス電力を示すグラフである。
【図１７Ａ−Ｄ】さまざまな実施例に従った、さまざまな入力変数に対する多熱源の熱機械モデル（ＭＸＴＭ）によって予測される最高ワイヤ温度の回帰を示す図である。
【図１７Ｅ】さまざまな実施例に従った、さまざまな入力変数に対する多熱源の熱機械モデル（ＭＸＴＭ）によって予測される最高ワイヤ温度の回帰を示す図である。
【図１７Ｆ】さまざまな実施例に従った、さまざまな入力変数に対する多熱源の熱機械モデル（ＭＸＴＭ）によって予測される最高ワイヤ温度の回帰を示す図である。
【図１７Ｇ】さまざまな実施例に従った、さまざまな入力変数に対する多熱源の熱機械モデル（ＭＸＴＭ）によって予測される最高ワイヤ温度の回帰を示す図である。
【図１７Ｈ−Ｉ】さまざまな実施例に従った、さまざまな入力変数に対する多熱源の熱機械モデル（ＭＸＴＭ）によって予測される最高ワイヤ温度の回帰を示す図である。
【図１８】最大抵抗温度センサ抵抗対さまざまなヘッドトランスデューサヒータ電力についてのＯＨＲを示すグラフである。
【図１９】さまざまな実施例に従った、磁気記録媒体のトラックに対して平行に向けられた長手方向軸を有するＴＣＲワイヤセンサを用いて、凹凸、ヘッドと媒体との間の間隔の変化および／またはヘッドと媒体との接触を検知するためのさまざまなプロセスを示すフローチャートである。
【図２０】従来のクロストラック指向型抵抗温度センサを示す図である。
【図２１】さまざまな実施例に従ったトラック平行型抵抗温度センサを示す図である。
【図２２】さまざまな実施例に従った、凹凸、ヘッドと媒体との接触およびヘッドと媒体との間の間隔の変化を検出するための装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明
データストレージシステムは、一般に、情報を読取ったり情報を磁気記録媒体に書込んだりする１つ以上の記録ヘッドトランスデューサを含む。しばしば、記録ヘッドトランスデューサとその関連する媒体との間に比較的狭い距離または間隔を設けることが望ましい。この距離または間隔は、「フライハイト（fly height）」または「ヘッドと媒体との間の間隔（head-to-media spacing）」として公知である。このヘッドと媒体との間の間隔を小さくすることにより、記録ヘッドトランスデューサは、典型的には、媒体へのデータの書込および媒体からのデータの読取の両方をより適切に行なうことができる。ヘッドと媒体との間の間隔を狭くすることにより、記録媒体表面の凹凸やその他の特徴の検出などのために、記録媒体の構造的特徴を調べることも可能となる。
【００１１】
さまざまな実施例に従い、図１〜図３を参照すると、回転する磁気記憶媒体１６０にごく近接してサスペンション１０１によって支持されるスライダ１００が示される。スライダ１００は、記録ヘッドトランスデューサ１０３と、ヘッドトランスデューサ１０３に熱的に結合されたヒータ１０２とを支持する。ヒータ１０２は、電流がヒータ１０２を通過すると熱を発生させる抵抗ヒータであってもよい。ヒータ１０２は抵抗ヒータに限定されず、如何なるタイプの加熱源をも含み得る。ヒータ１０２によって生成される熱エネルギは、ヘッドトランスデューサ１０３の熱膨張をもたらす。この熱膨張を用いることにより、データストレージシステムにおけるヘッドと媒体との間の間隔１０７を小さくすることができる。なお、いくつかの実施例においては、ヘッドと媒体との間の間隔１０７を小さくするのに非熱アクチュエータを用いることもできる。
【００１２】
ヘッドトランスデューサ１０３上において、近接点に、または近接点付近に位置する抵抗温度センサ１０５が示される。抵抗温度センサ１０５は、好ましくは、抵抗の温度係数（ＴＣＲ）を有するセンサであって、この明細書中においてはＴＣＲセンサ１０５と称される。先に述べたとおり、ヘッドトランスデューサ１０３は、ヒータ１０２などの熱アクチュエータ、または他のアクチュエータ（たとえば、書込み装置）によって作動させることができる。バイアス電力をＴＣＲセンサ１０５に印加して、センサ１０５およびヘッドトランスデューサ１０３の隣接部分の表面温度を上げて、磁気記録媒体１６０の温度よりも実質的に高くなるようにする。
【００１３】
ＴＣＲセンサ１０５は、好ましくは、ヘッドと媒体との間の接触の開始を検出するために、熱流の変化を検知するよう構成される。本開示のさまざまな実施例に従ったヘッドと媒体との間の間隔および接触の判断に関する詳細が、２０１０年１１月８日に出願され、引用によりこの明細書中に援用され、共同所有される米国特許出願連続番号第１２／９４１，４６１号において提供される。
【００１４】
図３に図示のとおり、ヘッドと媒体との接触の前に、高温のヘッド表面と比較的低温のディスク１６０との間に空隙１０７が規定されている。ヘッドトランスデューサ１０３、空隙１０７および磁気記録ディスク１６０は、１レベルの熱伝達率を規定する。ヘッドトランスデューサ１０３が熱アクチュエータまたはヒータ１０２の起動後などにディスク１６０に接していると、ヘッドトランスデューサ１０３の高熱伝導性材料とディスク１６０とが直接接触することによって熱伝達率が著しく高くなる。そのため、ヘッドトランスデューサ１０３上のＴＣＲセンサ１０５は、ヘッドと媒体との間の接触の検出を考慮に入れて、温度の低下または温度軌跡のずれを検知する。
【００１５】
図４Ａは、記録ヘッドトランスデューサ１０３と磁気記録ディスク１６０の表面との間の接触前、接触中および接触後における図１〜図３に示されるタイプの記録ヘッドトランスデューサ１０３についての代表的な温度分布を示す。この非限定的な具体例においては、温度分布は、説明を目的として定常状態ＤＣ信号として表わされる。熱アクチュエータ１０２がヘッドトランスデューサ１０３を作動させると、ヘッドトランスデューサの表面温度は、熱アクチュエータ１０２が発生させた熱のせいで、作動に伴って上昇することとなる。ヘッドトランスデューサの温度はディスク１６０の温度よりも高くなるだろう。そのため、ディスク１６０はこの状況ではヒートシンクとしての役割を果たす。ヘッドトランスデューサ１０３がディスク１６０と接触すると、ヘッドトランスデューサの表面温度が、接触に起因する熱伝達率の変化のせいで低下することとなる。ヘッドトランスデューサの表面温度は、熱アクチュエータの加熱および摩擦加熱のせいで上昇し続けることとなる。温度の変化または温度軌跡のずれを用いて、ヘッドと媒体との間の接触を明らかにすることができる。
【００１６】
図４Ｂは、非熱アクチュエータが作動させる記録ヘッドトランスデューサ１０３についての代表的な温度分布を示す。この具体例においては、ＴＣＲセンサバイアス電力によりＴＣＲセンサ１０５を自己発熱させることによって、ヘッドとディスクとの界面における温度を上昇させて、ディスク１６０の温度よりも実質的に高くなるようにする。ディスク１６０は、この状況においてはヒートシンクとして機能する。ヘッドトランスデューサ１０３をディスク１６０に向かって下方に作動させると、熱伝達率が徐々に上昇して、センサ１０５の温度を徐々に低下させる。ヘッドトランスデューサ１０３がディスク１６０に接触すると、熱伝達率に変化が生じ、これにより、ヘッドトランスデューサ表面温度のずれがもたらされることとなる。ヘッドトランスデューサ表面上のＴＣＲセンサ１０５は、この温度のずれを測定して、ヘッドと媒体との間の接触を検出する。さらなる作動によりヘッドと媒体との間の接触が起こる場合、温度は最終的に摩擦加熱のせいで上昇することとなる。
【００１７】
以下の説明において言及されている抵抗ワイヤの温度係数は、さまざまな実施例に従った好適な抵抗温度センサの実施例を表わしている。「ワイヤ」という語はこの明細書中においては説明を目的として用いられているが、この語が抵抗温度センサまたはセンサ要素をワイヤ構造に限定するものではないことが理解される。他のＴＣＲ構造およびセンサ構成が企図される。
【００１８】
ここで図５を参照すると、さまざまな実施例に従った、ヘッドと媒体との間の間隔の変化および接触の発生を検知するさまざまなプロセスが示される。図５Ａに示される方法は、ヘッドトランスデューサを磁気記録媒体に相対的に移動させて（１４０）、低抵抗接点に接続された抵抗温度センサを用いて、ヘッドトランスデューサの近接点における温度を検知すること１４２を含む。当該方法はまた、接点が寄与する信号の成分によって交絡されないセンサ信号を出力すること１４４を含む。媒体の凹凸の検出１４６、ヘッドと媒体との間の間隔の変化の測定１４７、およびヘッドと媒体との間の接触の検出１４８を含むさまざまなプロセスは、センサ信号を用いて行なわれてもよい。
【００１９】
抵抗温度センサのＴＣＲワイヤが高温（たとえば、周囲温度、特に、関連する磁気記録媒体の温度よりも高い温度）で実行されると、ワイヤが発生させた熱の一部が、隣接する導電性接点に吸収されて失われる。従来の実現例は、典型的には、高温のセンサに隣接する接点において比較的高い抵抗を有する。結果として、ＴＣＲワイヤに隣接する接点はまた、最終的に測定信号に寄与することとなり、これにより、「有効センサ」が、設計されたＴＣＲワイヤセンサの幾何学的形状よりも大きくなる。
【００２０】
このことに関する問題がいくつかあり、これら問題は以下を含むがそれらには限定されない。すなわち、ＴＣＲセンサの有効寸法は所望されるよりも大きい。凹凸を検出する場合、ＴＣＲセンサの有効長よりも小さい凹凸の寸法は正確に特徴付けることができない。真のＴＣＲワイヤ／センサ限定の過熱比率（ＯＨＲ）は設定することができない。なぜなら、接点の抵抗も、測定された抵抗変化に寄与するからである。これは、接点の抵抗または接点が露出される温度が無視できるほど小さくならない限り、設計に応じて変化することとなる。最後に、小さいＴＣＲワイヤと比べて、大きな接点の周波数応答は大幅に異なることとなる。接点が測定信号にも寄与する場合、これら接点はＴＣＲワイヤ自体の測定された反応に悪影響を及ぼすこととなる。
【００２１】
概して、ＴＣＲワイヤセンサを高温で実行させることが望ましく、これは、ＴＣＲワイヤの温度をその周囲環境よりも高温に加熱するために、十分な電気バイアスがこのＴＣＲワイヤに印加されることを意味する。次いで、センサ信号が、抵抗要素センサにおける熱伝達変化による温度の変化を測定することによって得られる。材料が抵抗の温度係数を有するので、温度の変化により、結果として、センサの抵抗が変化する。以下の式（１）は、ＴＣＲワイヤの抵抗が所与のＴＣＲ（α０）についての温度とともに如何に変化するかを示す。
【００２２】
【数１】
2013109821.tif 000003
【００２３】
理想的には、ＴＣＲセンサ自体における温度変化による抵抗変化だけを測定することが望ましい。しかしながら、ＴＣＲセンサは、ヘッドトランスデューサにおける導電性接点と、ヘッドトランスデューサの外側にあって抵抗も有するリードとに取付けられる。以下の式（２）は、測定された抵抗が、測定されるべき対象のＴＣＲワイヤ抵抗と、接触抵抗（すなわち、ＴＣＲセンサまたはヒータ要素からの温度に晒される可能性のあるヘッドトランスデューサにおける抵抗）と、リード抵抗（すなわち、ＴＣＲセンサ温度またはヒータ温度に晒されないヘッドの外側にある抵抗）とをどれくらい含むかを示す。
【００２４】
以下の式（２）においては、最初の下付き文字Ｍ、Ｗ、ＣおよびＬは、測定済みであること、ワイヤ、接点、およびリード抵抗をそれぞれ示す。２番目の下付き文字ＨおよびＣは、それぞれ、高温および低温のワイヤ抵抗測定値を意味する。
【００２５】
【数２】
2013109821.tif 000004
【００２６】
以下の式（３）は、ＴＣＲワイヤのＯＨＲが、測定された抵抗および接触抵抗に如何に依存するかを示す。以下の式（４）は、上述の式（１）を用いて、接点の高温抵抗の代わりに温度差およびＴＣＲを代用している。ここで、一定の小さなリード抵抗は無視される。
【００２７】
【数３】
2013109821.tif 000005
【００２８】
ワイヤＯＨＲ（またはＴＣＲセンサ信号）が、接点が（ＴＨＴＣ）に晒される温度、接点（αＣ）のＴＣＲ、および接点（ＲＣ，Ｃ）の低温抵抗に依存することが分かる。ＴＣＲセンサからの温度に晒される接点の抵抗を低下させることが望ましいと考えられる。抵抗がゼロになると、ＯＨＲ（またはＴＣＲセンサ信号）のうち接点に起因する部分がゼロになる。
【００２９】
図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、ＴＣＲワイヤ２０２およびその導電性接点２０４にわたる高温のＴＣＲワイヤ電圧／抵抗（図６Ａ）と温度分布（図６Ｂ）とを示す、従来の抵抗温度センサ２００の有限要素解析モデリングが示される。図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、ワイヤ−接点システムが１５０ｍＶ（２３０ｍＷ）のバイアス電圧で実行される場合の１つのＴＣＲワイヤ設計にわたる電圧／抵抗および対応する温度輪郭を示す。図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、従来のＴＣＲワイヤ２０２およびその接点２０４にわたる電圧／抵抗および温度分布を示すよう意図されている。この特定のＴＣＲワイヤ２０２は、〜３４オームの抵抗を有し、電圧輪郭が見られるＴＣＲワイヤ２０２に直接隣接している両方の接点２０４における抵抗（ワイヤのクロストラック幅〜）は１８オームである。１５０ｍＶのバイアスでは、平均ＴＣＲワイヤ温度は１００℃である。１８オームの抵抗を有するＴＣＲワイヤ２０２に隣接する接点２０４の領域における平均温度は９０℃である。この場合、周囲のヘッドトランスデューサ温度は７６℃である。
【００３０】
以下の式（５）は、ＴＣＲワイヤ２０２に隣接する所与の接触抵抗におけるＴＣＲワイヤ２０２に隣接する接点温度の変化が、測定されたＯＨＲに如何に影響を及ぼすかを示す。ワイヤＯＨＲは、接点２０４の影響により、測定されたＯＨＲよりも１７％高くなる。加えて、以下の式（６）は、接点２０４からの抵抗の増加が、ＴＣＲワイヤ２０２および接点２０４の抵抗の合計増加分の２５％であることを示す。接点２０４からの信号は、このため、総ＴＣＲセンサ信号の２５％に相当する。
【００３１】
【数４】
2013109821.tif 000006
【００３２】
本開示の実施例は、センサ専用信号の生成を向上させるために、高温のＴＣＲワイヤセンサのすぐ隣りにおいて非センサ接触抵抗を低下させる実現例に向けられる。さまざまな実施例に従うと、高温のＴＣＲワイヤにじかに隣接している接点の領域は、抵抗と、これにより接点からの信号の量とを著しく下げるよう拡張される。
【００３３】
いくつかの実施例においては、その領域における接点の抵抗を下げるために、センサに隣接する断面積がはるかに大きい接点が用いられる。ＴＣＲワイヤの抵抗は、以下の式（７）において与えられる。Ｘは抵抗率であり、ｌはＴＣＲワイヤの長さであり、ＡＷは断面積である。式（７）に従うと、断面積を広げることにより、ＴＣＲワイヤまたは接点の断面の抵抗が低下する。
【００３４】
【数５】
2013109821.tif 000007
【００３５】
図７は、接点３２７が隣接するＴＣＲワイヤ３２５を有する従来のＴＣＲセンサ３０１の具体例を示す。ＴＣＲワイヤ３２５の表面および接点３２７はヘッドトランスデューサの空気軸受面３２０上に位置する。従来より、接点３２７は、ＴＣＲワイヤ３２５と同じダウントラック厚さと、徐々にスライダ内に増大していく深さ（a slowly increasing-into-slider depth）とを有する。図８は、さまざまな実施例に従った、低接点感度ＴＣＲワイヤセンサ３３５を有する抵抗温度センサ３０２の代表例を示す。この場合、接点３３７のダウントラック幅およびスライダ内深さが著しく増大し、結果として、接点３３７の抵抗が低下することとなる。図８に示される実施例においては、ＴＣＲセンサ３０２は前縁３４０および後縁３５０を含む。ＴＲＣワイヤ３２５および接点３２７はそれぞれ、ＴＣＲセンサ３０２の前縁３４０および後縁３５０と共に平行に整列する前縁および後縁を有する。ＴＣＲワイヤ３３５の前縁は接点３３７の前縁に比べて窪んでいる。ＴＣＲワイヤ３３５および接点３３７のそれぞれの相対的な整列および位置決め、ならびにこれらの要素の幾何学的形状は、規定された凹凸およびヘッドと媒体との間の間隔ならびに／または接点を検出する性能特徴を実現するよう変更されてもよい。
【００３６】
さまざまな実施例に従うと、ＴＣＲセンサ３０２は、磁気記録媒体と相互に作用するよう構成されたヘッドトランスデューサに設けられる。ＴＣＲセンサ３０２は、センサ抵抗を有し、周囲温度よりも高い温度で動作するよう構成される。ＴＣＲセンサ３０２は、たとえば、センサ３０２と媒体との間の間隔の変化、媒体の凹凸との衝突およびヘッドと媒体との接触に反応する。導電性接点３３７はＴＣＲセンサ３０２に接続され、接触抵抗を有する。接点３３７の有する断面積のうち、センサ３０２に隣接している断面積は、センサ３０２の断面積よりも大きく、このため、接触抵抗は、センサ抵抗に対して小さくなり、かつ、ＴＣＲセンサ３０２によって生成される信号に対する寄与が無視できるほどになる。好ましくは、接点３３７の抵抗は、ＴＣＲセンサ３０２の抵抗に比べて無視できるほど小さい。
【００３７】
低抵抗接点３３７を含むようにＴＣＲセンサ３０２を実現することにより、センサ信号に寄与するセンサ３０２の有効寸法が、センサ３０２の物理的寸法と実質的に同じになるよう設けられる。低抵抗接点３３７を備えたＴＣＲセンサ３０２は、接点３３７が寄与する信号の成分によって交絡されないセンサ信号を生成する。いくつかの実施例においては、接点３３７の領域は、ヘッドトランスデューサのＴＣＲセンサ３０２およびヒータ（図示せず）のうちの一方または両方によって生成される熱エネルギに晒される。この状況においては、接点領域３３７の接触抵抗は、センサ抵抗に対して小さくなり、ＴＣＲセンサ３０２によって生成される信号に対する寄与が無視できるほどになる。
【００３８】
さまざまな実施例においては、ＴＣＲセンサ３０２のセンサ要素３３５および接点３３７は、一体型のＴＣＲ構造のうちの別々の領域を規定し得ることが理解される。たとえば、ＴＣＲセンサ３０２が有し得る対向する両端の間には、ＴＣＲセンサ要素３３５が位置してもよい。ＴＣＲセンサ３０２の対向する両端が有する断面積は、センサ要素３３５の断面積よりも大きい。このような実施例においては、接点３３７は、センサ３０２の対向する両端を備えるかまたは含む。
【００３９】
さまざまな実施例に従うと、接点３３７は、１から１０００の範囲にわたる係数だけセンサ３３５の断面積よりも大きい断面積をＴＣＲセンサ３３５に隣接して有し得る。さまざまな実施例においては、接触抵抗は、１から１０００の範囲にわたる係数だけセンサ抵抗よりも小さい。さまざまな実施例においては、ＴＣＲセンサ３３５は、約２５℃から３００℃の範囲の温度、典型的な約１００℃の動作温度、で動作するよう構成される。他の実施例においては、ＴＣＲセンサ３３５は、磁気記録媒体の周囲温度および周辺環境よりも高い約０℃〜３００℃の範囲の温度、典型的には２５℃〜７５℃の範囲の温度で動作するよう構成される。
【００４０】
図７においては、狭い接点３２７を有する従来のＴＣＲワイヤセンサ３０１が示される。図８は、接触抵抗を著しく下げるために断面積の大きな接点３３７を備えた、本開示の実施例に従ったＴＣＲワイヤセンサ３０２を示す。図８に示される特定の幾何学的形状は、実現可能な一実現例を表わしており、ＴＣＲワイヤ３３５の断面積に対して接点３３７の断面積を大きくした如何なる幾何学的形状も使用可能であることが理解される。有限要素解析モデリングは、如何なる特定のセンサ設計用の最適な幾何学的形状をも規定するのに用いることができる。ＴＲＣセンサ３０２は、好ましくは、ヘッドトランスデューサの近接点において、またはその近接点付近に位置する。さまざまな実施例においては、ＴＣＲワイヤ３３５は磁気記録媒体の凹凸を検知するよう寸法決めされる。
【００４１】
図９Ａおよび図１０Ａは、図９Ｂおよび図１０Ｂに示される２つのＴＣＲワイヤセンサ３０１および３０２の相対的な抵抗と、それらの関連する接点３２７および３３７をクロストラック位置の関数として示す概略図である。図９Ａは、比較的小さな断面積との接点３２７を有する従来のＴＲＣセンサ３０１のクロストラック抵抗プロファイルを示す。図１０Ａは、本開示の実施例に従った、比較的大きな断面積との低感度ＴＣＲワイヤ接点を有するＴＲＣセンサ３０２のクロストラック抵抗プロファイルを示す。
【００４２】
図９Ｂの従来のセンサの理論上の接触抵抗は、センサ抵抗値から単調に低下する。図１０ＢのＴＣＲセンサ３０２の低感度接点の理論上の接触抵抗は直ちに低下し、従来の設計の場合よりもはるかに急速に低下する。そのため、接点３３７からの信号は、幾何学的形状に応じて、０〜４０ｄＢ以上にまで大幅に減じられる。
【００４３】
一般に、一定の電気バイアス（すなわち、一定の電流、電力または電圧）で高温のＴＣＲワイヤセンサを用いると、凹凸および接触検出信号のヘッド間の変動が非常に大きくなる。信号変化の一部は、センサおよびヘッドトランスデューサにわたる幾何学的形状および熱伝達変化により、ＴＣＲワイヤの温度のヘッド間の変動からもたらされる。このようなヘッド間の変動により、結果として、ヘッド毎の一定の検出イベントに対して信号振幅変動がもたらされる。
【００４４】
図１１は、さまざまな実施例に従った、センサに影響を及ぼす熱伝達変化がある状態で、多数のヘッドトランスデューサにわたる多数の抵抗温度センサの各々を一定の温度で維持するためのさまざまなプロセスを示すフローチャートである。図１１に示される方法は、ヘッドトランスデューサを磁気記録媒体に相対的に移動させて（１８０）、ＴＣＲワイヤセンサを用いてヘッドと媒体との間の間隔の変化を検知し（１８２）、バイアス電力をＴＣＲワイヤセンサに供給する（１８３）ことを含む。当該方法はまた、センサに影響を及ぼす熱伝達変化がある状態で、周囲よりも高い一定の温度で各々のＴＣＲワイヤセンサを維持するようバイアス電力を調整すること１８４を含む。ヘッドトランスデューサが熱的に作動させられる（１８６）場合、当該方法はさらに、ヘッドトランスデューサを熱的に作動させることによって、ヘッドトランスデューサを含むセンサに影響を及ぼす熱伝達変化がある状態で、一定の温度でＴＣＲワイヤセンサを維持するようバイアス電力を調整すること１８８を含む。
【００４５】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、同じバイアス範囲にわたるワイヤバイアス電流（図１２Ａ）およびワイヤＯＨＲ／温度（図１２Ｂ）の関数として代表的な多ヘッドＴＣＲワイヤセンサ接触検出反応を示す。より高温（より高いバイアスまたはＯＨＲ）では、ＴＣＲワイヤセンサがヘッドトランスデューサにわたる一定のＯＨＲ／温度で実行されると、ＴＣＲワイヤセンサにわたる接触検出反応信号対雑音反応（ＳＮＲ：signal-to-noise response）が、より一貫したものとなる。
【００４６】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、多ヘッドトランスデューサ上の代表的なＴＣＲワイヤセンサ凹凸ＳＮＲデータを示す。より特定的には、図１３Ａおよび図１３Ｂは、ＴＣＲワイヤバイアス電力（図１３Ａ）およびワイヤセンサＯＨＲ／温度（図１３Ｂ）の関数として代表的な多ヘッドＴＣＲワイヤセンサ凹凸検出ＳＮＲデータを示す。ＴＣＲワイヤセンサがヘッドトランスデューサにわたって一定のＯＨＲ／温度で実行されると、ヘッドトランスデューサにわたる凹凸検出反応がより一貫したものになることが分かる。
【００４７】
本開示の実施例は、ヘッドトランスデューサの全ＴＣＲワイヤセンサにわたって一定の温度になるよう各ＴＣＲワイヤセンサにバイアスをかけるための装置および方法に向けられる。さまざまな実施例に従うと、各々のＴＣＲワイヤセンサは、ＴＣＲワイヤセンサにわたって変化する温度から得られる凹凸および接点の検出信号におけるヘッド間の変動をなくすために、一定の温度で実行される。ＴＣＲワイヤセンサは、以下の式（８）に示されるように、ＴＣＲワイヤの温度の変化の関数であるＴＣＲワイヤの抵抗の変化を測定することによって温度を測定するのに用いることができる。
【００４８】
【数６】
2013109821.tif 000008
【００４９】
上述の式（８）においては、ＲＷおよびＴＷはそれぞれ高温の抵抗および温度であり、Ｒ０およびＴ０はそれぞれ低温の抵抗および温度であり、α０はＴＣＲワイヤの抵抗の温度係数である。ＴＣＲ、α０は材料特性であり、このため、一定のＴＣＲワイヤ温度に対するＯＨＲの値が材料に応じて変化する。
【００５０】
式（８）は線形化された式であり、規格外の材料のために高次項があってもよい。加えて、これは、ＴＣＲワイヤセンサにわたって温度および抵抗が一定であることを想定している。ＴＣＲワイヤおよび抵抗が一定でない場合、以下の式（９）において強調されるように、この式のうち小さな要素の微分形式だけが適用される。
【００５１】
【数７】
2013109821.tif 000009
【００５２】
ここで、ｄＲ（ｘ，ｙ，ｚ）およびｄＴ（ｘ，ｙ，ｚ）は小さく一様な素子抵抗および温度である。温度分布または抵抗がＴＣＲワイヤにわたって変化する場合、センサに関して微分方程式が積分されなければならなくなり、最高または平均のＴＣＲワイヤ温度との正確な関係がモデルを用いて確立されなければならなくなるだろう。
【００５３】
いくつかの動作上の状況においては、これらのＴＣＲワイヤにバイアス電力を加えることによってこれらＴＣＲワイヤを周囲温度よりも高い温度に加熱することが有利である。図１４は、Ｂｒｕｕｎによる熱線式風速測定（Principles and Signal Response；１９９５年）から得られる同様の図と一致する、空気中に吊るされるワイヤについての熱伝達バランスの具体例を示す。ここでは、ＴＣＲワイヤの温度がジュール加熱（Ｉ２Ｒ）に依存するだけでなく、ＴＣＲワイヤからのさまざまな熱伝達モードにも依存することは明らかである。
【００５４】
ＴＣＲワイヤにおける温度がジュール加熱およびワイヤからの熱伝達に依存するため、ＴＣＲワイヤにおける温度は、一定のワイヤバイアス電力に応じて変動するヘッド間では一定にならない。したがって、同じ温度で各々のＴＣＲワイヤセンサを実行させるために、過熱比率、すなわちＯＨＲ、が（既定の材料に対して）同じ値を有するようにバイアス電力を調整しなければならない。センサにわたって一定の温度および抵抗を有する設計であれば、以下の式（１０）を用いることができる。
【００５５】
【数８】
2013109821.tif 000010
【００５６】
有意な温度および／または抵抗勾配を有する設計の場合、以下の式（１１）において強調されるように、関数形が小さな要素のみに厳密に適用される。
【００５７】
【数９】
2013109821.tif 000011
【００５８】
なお、等式（上述の式（１０））を用いることにより、結果として、許容可能であり得るかまたは許容可能であり得ない誤差が生じるであろうことに留意されたい。
【００５９】
図１５は、ヘッドトランスデューサの集合（たとえば、５つのヘッドトランスデューサ）についてのＯＨＲ対ワイヤバイアス電力のグラフを示す。図１５においては、各々のヘッドトランスデューサは、多重ヒータ電力（ＨＰ掃引）で実行された。この場合、ＯＨＲ＝ＲＷ／Ｒ０−１である。ここで、ＴＣＲワイヤにおける温度は、ワイヤバイアス（横座標）およびヒータ（一定のワイヤ電流で上昇するＯＨＲ）から得られる。一定のＴＣＲワイヤバイアス電力およびヒータ電力でのヘッドトランスデューサにわたるＯＨＲの変動は、図１５において容易に見られるものであり、ヘッドトランスデューサにわたるＴＣＲワイヤの温度に有意差をもたらし得る。
【００６０】
なお、ゼロヒータ電力条件は各々のＴＣＲワイヤバイアス電力では最低点である。たとえば、３４５μＷおよびゼロヒータ電力でのヘッドトランスデューサＳ６Ｑ０のＯＨＲは、〜０．２である。３４５μＷおよびゼロヒータ電力でのヘッドトランスデューサＳ２Ｗ０のＯＨＲは、〜０．０９である。すなわち、ヘッドトランスデューサＳ６Ｑ０は、ヘッドトランスデューサＳ２Ｗ０の２．２倍のＯＨＲを有する。これは、言い換えると、これらのヘッドトランスデューサのためのヒータ電力のない状態では、ＴＣＲワイヤでの温度差が７３℃になるということである。
【００６１】
高温のＴＣＲセンサの一貫したヘッド間動作および信頼性を達成するために、一定のワイヤバイアス電力（たとえば、図１５における縦線）またはワイヤバイアス電流もしくは電圧よりも、一定のＯＨＲ（たとえば、図１５における横線）で各々のＴＣＲワイヤセンサを実行させることが望ましく、これは、ヘッドトランスデューサのＴＣＲワイヤセンサにわたる熱伝達変化の原因とはならない。
【００６２】
以下は、ＴＣＲワイヤ温度および抵抗が一定であると想定して一定のＯＨＲを設定するための方法の代表例である（たとえば、上記式（１０）を参照）。
【００６３】
例１
代表的な現場（in situ）法は以下のとおりである。
【００６４】
１．「低温」または周囲のＴＣＲワイヤ抵抗（Ｒ０）を測定する。
２．ＴＣＲワイヤバイアス電力を上げつつ、上昇した「高温の」ワイヤ抵抗（ＲＷ）を測定する。
【００６５】
３．上述の式（１０）を用いてＯＨＲを計算する。
４．所望のＯＨＲを与えるＴＣＲワイヤバイアス電力、電流または電圧を使用する。
【００６６】
例２
より単純な補間または外挿法は以下のとおりである。
【００６７】
１．２つ（以上）のワイヤバイアス電力でＴＣＲワイヤの抵抗を測定する。
２．ラインをデータに適合させ、ＲＷ対ワイヤバイアス電力勾配および交点を決定する。
【００６８】
３．Ｒ０として交点を使用する。
４．上述の式（９）における逆方程式、所望のＯＨＲ、計算された勾配および計算された交点を用いて動作用ＴＣＲワイヤ電力の解を出す。
【００６９】
しかしながら、上述の例１および例２の代表的な方法におけるＲ０は、低バイアスでの測定精度のせいで著しい誤差を有する可能性がある。たとえば、１００μＡでは、測定された抵抗は著しい変動（〜２オーム）を有する。この同じシステムにおいては、より正確な抵抗測定値を得るのに必要な電流は５００μＡであり、これによってＴＣＲワイヤを加熱する。以下に、短い試験時間および低いＲ０誤差で一定のＯＨＲのためのバイアスを見出すための別の代表的な方法を示す。
【００７０】
例３
１．事前のバイアス走査：１００μＡのステップでバイアス電流を１００μＡから目標電流（ＴＣ）に掃引した状態でＴＣＲワイヤ抵抗を測定する。ＴＣは、所望のＯＨＲを達成するのに必要とされる電流の最初の推定値である。
【００７１】
２．一定のＯＨＲのための目標バイアス電力を得る。ＲＷ対ワイヤバイアス電力を図１６に示されるようにグラフ化する。低バイアスでは、抵抗測定精度が低いために曲線６０１が非線形となることに留意されたい。Ｒｗ＝αＰ＋ｂの式に達するために、線形の適合度６０３が得られるよう、ＴＣ、ＴＣ−１００、ＴＣ−２００で、バイアス電流について３箇所を選ぶことができる。ここで、ＲｗはＴＣＲワイヤ抵抗、Ｐはバイアス電力、αは勾配、ｂは交点である。電力がデルタ温度（Ｔｗ−Ｔ０）に比例しているので、前述の線形適合方程式を以下の式（１２）のとおり書換えることができる。
【００７２】
【数１０】
2013109821.tif 000012
【００７３】
上述の式（１０）を線形適合方程式Ｒｗ＝αＰ＋ｂと比較すると、勾配αがＴＣＲの関数であり、交点ｂが最終的にゼロバイアスで低温抵抗となることが明らかになる。以下の計算を用いて、一定のＯＨＲのためのバイアス電力を得ることができる。
【００７４】
ａ）一定のＯＨＲで目標ＴＣＲワイヤセンサ抵抗を得る。Ｒｗ＝ｂ＊（ＯＨＲ＋１）。
ｂ）Ｐ（Ｒｗ−ｂ）＝／αによって与えられる目標バイアス電力のために上述の線形適合方程式（１２）にＲｗを代入する。
【００７５】
３．動作の実行可能性に応じて、目標バイアス電力をバイアス電流または電圧に変換する。
【００７６】
４．必要に応じて、ＴＣＲワイヤセンサの寿命試験から得られる電圧限界などの信頼性限界の範囲内に目標バイアスを制限する。
【００７７】
図１６をさらに参照すると、この図は、特定のウェハからのヘッドトランスデューサのための一定のＯＨＲを設定する例を示しており、ここから得られる適合方程式は、次のとおり、Ｒ＝１２７．８０３＋０．０９２９９４＊Ｐとなる。ここでは、勾配α＝０．０９２９９４±０．０００７９６であり、交点ｂ＝１２７．８０３±０．３４８である。たとえば、一定のＯＨＲ＝０．３であれば、上述の方法を用いて、バイアス電力はＰ＝４１２．２９４±２．４０６μＷで設定されるはずである。
【００７８】
加えて、ＴＣＲワイヤセンサにわたるＯＨＲの設定も、半径／歪みなどの、システムにおける他のパラメータにわたるＯＨＲの設定にまで拡張することもできる。多熱源の熱機械モデル（ＭＸＴＭ）を用いることで、ヘッドトランスデューサが一定のＴＣＲワイヤバイアス電力で実行されるときに、歪みにわたる接触検出反応が結果として低下することが判明した。ＭＸＴＭモデリングからの結果では、歪みにわたるヒータ電力の関数としてＴＣＲワイヤにおける抵抗の変化も示された。ＯＤ（外径）の歪み条件がＩＤ（内径）における歪み条件よりも大きく外れていることが観察され、これは、ＯＤにおいて比較的大規模な冷却が起こっていることを示唆している。ＯＤにおける冷却の高まり程度が、ＩＤにおけるよりも〜３倍高いことが観察された。同様に、ＯＤにおける接触検出反応は、ＩＤの〜３倍であることが確認された。ＯＨＲが歪みにわたって調整される場合、歪みにわたる静的な熱伝達をより一定させることができる。
【００７９】
なお、トランスデューサに複数の熱源があること、センサおよび接点の抵抗率およびＴＣＲが異なることにより、すべてのヘッドトランスデューサにわたるＴＣＲワイヤセンサについて一定の温度で固定するよう試みた場合、上述の単純な方法によって、結果として、容易に検出できるほどの誤差がもたらされる可能性がある。技術を向上させるために、以下に記載するような付加的な実現例が用いられてもよい。
【００８０】
１．ヒータおよび／または周囲からの温度上昇を計算に含めることができる。すなわち、ＴＣＲワイヤバイアスおよびヒータの両方からの抵抗の増加を測定して、一定のＯＨＲを設定する。
【００８１】
２．システムが如何に変化するかに基づいて、たとえば、ＴＣＲワイヤセンサ反応が時間とともに低下した場合、半径または時間にわたって、ＯＨＲを再計算および設定し得る。
【００８２】
３．標準化のためにＯＨＲが用いられているパラメータにわたって、抵抗が、接点により変化する場合、接触抵抗の変化の原因が明らかにされなければならない。
【００８３】
４．モデルを用いることにより、不均一な温度および抵抗勾配が、所望の温度設定の精度をどれくらい変化させるかを理解することができるかもしれない。
【００８４】
さまざまな実施例に従うと、より正確なＯＨＲおよび一定のワイヤ温度を設定する方法は、トランスデューサヒータからの不均一なセンサ温度、抵抗および熱の理由を明らかにするためにモデリングの使用を含む。図１７Ａ〜図１７Ｄは、さまざまな実施例に従ったＴＣＲワイヤセンサにおける最高温度を推定するさまざまな方法を示す。これらの図から分かるように、最高温度を推定する最も正確な方法は、ＴＣＲワイヤにおけるＯＨＲおよびヒータ電力を監視することによるものである（図１７Ｄ、図１７Ｇまたは図１７Ｉを参照）。最大電力を正確に推定することは、信頼性のため、特にＤＬＣ完全性のために重要である。
【００８５】
図１７Ａ〜図１７Ｉは、以下のとおり、モデリングされた最高ＴＣＲワイヤ温度対さまざまな変数を示す。図１７Ａは、最高ＴＣＲワイヤ温度対ワイヤ電力を示す。図１７Ｂ（および拡大された１７図Ｅ）は最高ＴＣＲワイヤ温度対総過熱比率（リードおよびワイヤ）を示す。図１７Ｃ（および拡大された１７図Ｆ）は、最高ＴＣＲワイヤ温度対ワイヤ過熱比率を示す。図１７Ｄ（および拡大された図１７Ｇ）は、最高ＴＣＲワイヤ温度対ワイヤ過熱比率および書込み装置のヒータ電力を示す。
【００８６】
図１７Ａ〜図１７Ｇは、ＭＸＴＭモデル対さまざまな入力変数によって予測される最高ワイヤ温度の回帰を示す。ＭＸＴＭモデルを用いるモデリングは、現実的に製造されたヘッドをシミュレートするために、ＴＣＲワイヤセンサの高さを含む大部分の製造パラメータ分布にわたるヘッドの集合に対して行われた。したがって、媒体への接触に必要なヒータ電力はヘッド間で異なる。
【００８７】
ワイヤの最高温度は、ＴＣＲワイヤセンサおよび書込み装置ヒータの両方に通電することによって得られるものである。結果として、より高いところを移動するヘッドおよび／またはより低効率のヘッドは、媒体への接触のためにより大きなヒータ電力を必要とし、このため、ＴＣＲワイヤセンサにわたる電圧が一定に維持されると、より高い最高ワイヤ温度が生成される。
【００８８】
図１７Ａ〜図１７Ｄにおける回帰は、相関レベルを上げる際に定められ、かつ、ＴＣＲワイヤにおける温度を予測するための最善の方法がワイヤにおけるＯＨＲおよびヒータ電力によるものであることを示している（図１７Ｄ、および図１７Ｉと同じである拡大された図１７Ｇ）。この結果は、ＴＣＲワイヤ接触検出ＳＮＲがＯＨＲとより整合している事実と併せて、すべてのヘッドにわたってＴＣＲワイヤセンサ温度を一定に設定することによってヘッドにわたるＳＮＲ整合性が改善されることを示唆する。
【００８９】
図１７Ｈおよび図１７Ｉは、以下のとおり、モデリングされた最高ワイヤ温度を示す。図１７Ｈは、最高ＴＣＲワイヤ温度対ワイヤ電圧およびヒータ電力を示す。図１７Ｉは最高ＴＣＲワイヤ温度対ＯＨＲおよびヒータ電力を示す。図１７Ｈに示されるモデリングされた最高ワイヤ温度対ワイヤ電圧およびヒータ電力の回帰は、ワイヤ電圧およびヒータ電力を用いたＴＣＲワイヤ温度予測が非常に優れていることを示す。しかしながら、このワイヤ温度予測は、ほぼ５の係数ずつ異なる２つの方法の誤差（ＲＭＳＥ）の二乗平均平方根によって示されるように、ＯＨＲおよびヒータ電力（図１７Ｉ）を用いた場合ほどには正確ではない。
【００９０】
パラメータ推定値からの別の重要な観察結果として、ワイヤ温度を電圧に関連付ける係数の符号が正である（図１７Ｈ）のに対して、ワイヤ温度をＯＨＲに関連付ける係数の符号が負である（図１７Ｉ）ことが挙げられる。これは、すべての部分にわたって一定の最高温度を達成するために、接触部分へのより高い電力を、接触部分へのより低い電力よりも高いＯＨＲに設定する必要があることを示す。
【００９１】
図１８は、モデリングされた最高ワイヤ温度対さまざまなヒータ電力についてのＯＨＲのグラフを示す。図１８においてデータグラフが外観上は非論理的である理由は、ＯＨＲもヒータ電力の関数であるという事実に起因する。すなわち、ＴＣＲワイヤセンサにわたる温度分布がヒータ電力とともに変化する。ヒータ電力が増大するのに応じて一定の最高温度を維持するために、ＯＨＲ比率も上昇しなければならない。たとえば、ヒータ電力が０ｍＷから３０ｍＷ、そして７０ｍＷまで増加するのに応じて８０℃の一定の最高ワイヤ温度を達成するために、ＯＨＲは、０．０６２から０．０９、そして０．１１％にまで上昇し、ワイヤ電圧は１２５ｍＶから９５ｍＶ、そして５２ｍＶにまで低下する必要がある。
【００９２】
凹凸およびヘッドと媒体との間の接触を検出するための従来のＴＣＲワイヤセンサは、クロストラック方向のＴＣＲワイヤの長さに対して方向付けされる。この幾何学的形状に付随して少なくとも３つの問題がある。第１に、ＴＣＲワイヤのクロストラック長さは、凹凸が特徴付けられた最小のクロストラック幅を規定する。クロストラックワイヤ長さよりも小さい凹凸は、クロストラック方向に正確に特徴付けることができない。これにより、結果として、必要以上に多くのトラック「パディング」がもたらされ、駆動容量が不必要に失われてしまうだろう。この文脈では、トラックパディングは、正確に特徴付けることができないため潜在的に凹凸または他の媒体欠陥を含む可能性のあるトラック（または概してディスク）の領域を指している。トラックまたはディスク表面のこれらの特徴付けされていない領域は、記録ヘッドトランスデューサの能動的な移動中には避けられてしまうため、結果として記憶容量が小さくなってしまう。
【００９３】
第２に、凹凸が検出されて特徴付けられると、ヘッドトランスデューサの機能要素のクロストラック幅を占めるために、凹凸のあるクロストラック幅よりも多くのトラックがパディングされる。従来のＴＣＲワイヤセンサがクロストラック方向に向けられるので、ＴＣＲワイヤセンサをパディングするのに必要とされるトラックの量は書込み装置および読取り装置に必要とされるトラックの量よりも多くなる。第３に、上述の第１および第２の問題はともに、ＴＣＲワイヤの長さにとって利点となる方向がより短いことを示唆している。しかしながら、センサＳＮＲの観点から、ＴＣＲワイヤは、長ければ長いほど優れたものとなる。したがって、凹凸／接触検出および正確な凹凸クロストラック特徴付けのためにＴＣＲワイヤセンサを十分に最適化することが不可能となる。
【００９４】
本開示の実施例は、トラックと平行に方向付けられるＴＣＲワイヤセンサに向けられており、凹凸解像度を高め、かつトラックパディングを減らして、高い駆動容量が得られるようにする。さまざまな実施例に従うと、ＴＣＲワイヤセンサは、クロストラック方向に向けられる従来のＴＣＲワイヤセンサとは対照的に、トラックと平行に方向付けられる。
【００９５】
図１９は、さまざまな実施例に従った、磁気記録媒体のトラックに対して平行に向けられた長手方向軸を有するＴＣＲワイヤセンサを用いて、凹凸、ヘッドと媒体との間の間隔の変化、および／またはヘッドと媒体との接触を検知するためのさまざまなプロセスを示すフローチャートである。図１９に示される方法は、ヘッドトランスデューサを磁気記録媒体に相対的に移動させて（７０２）、媒体のトラックに対して平行に向けられた長手方向軸を有するＴＣＲワイヤセンサを用いてヘッドと媒体との間の間隔の変化を検知すること７０４を含む。当該方法はまた、たとえば、媒体の凹凸を検出すること７１２、ヘッドと媒体との間の間隔の変化を測定すること７１０、およびヘッドと媒体との接触を検出すること７１４を含む、さまざまな目的のために用いることのできるＴＣＲセンサを用いてセンサ信号を生成すること７０６を含む。
【００９６】
図２０は、導電性接点８２７に接続されたＴＣＲワイヤ８２５を含む従来のクロストラック指向型ＴＣＲワイヤセンサ８０１の図を示す。従来のＴＣＲワイヤセンサ８０１においては、ＴＣＲワイヤ８２５および接点８２７が互いに対して概ね平行であることが図２０から分かる。図２１は、本開示のさまざまな実施例に従ったトラック平行型ＴＣＲワイヤセンサ８０２の図を示す。図２１に示されるＴＣＲワイヤセンサ８０２は、トラックが平行に配向されたＴＣＲワイヤ８３５を含む。図２１から分かるように、ＴＣＲワイヤ８３５は、第１の接点８３７’および第２の接点８３７”に接続される。第１の接点８３７’および第２の接点８３７”の各々は、ＴＣＲワイヤ８３５の対向する端部に接続され、その間に約９０°の角度を形成する。従来のＴＣＲワイヤ８２５がその接点８２７に対して実質的に平行であるのに対して、さまざまな実施例に従ったＴＣＲワイヤ８３５はそのそれぞれの接点８３７’および８３７”に実質的に直交している。
【００９７】
図２０および図２１はさらに、ＴＣＲワイヤ８２５および８３５が能動的な動作中に凹凸と相互に作用しないことを確実にするのに必要なパディングの量を示す。各々のＴＣＲワイヤ８２５および８３５に必要なパディングの量は、それぞれのＴＣＲワイヤ８２５および８３５の対向した両端部から図を示す頁の下方に延在する点線によって表わされる。図２０および図２１に示される点線内の領域を比較すると、トラック平行指向型ＴＣＲワイヤセンサ８０２が、従来のクロストラック指向型ＴＣＲワイヤセンサ８０１と比較して、必要とされるパディングの量を実質的に減らし、かつ、これに付随して記憶容量を増加させることが証明された。
【００９８】
図２０に示される従来のＴＣＲワイヤセンサ８０１の場合、この標準的なセンサクロストラック長は５００ｎｍであり、ダウントラック幅は３５ｎｍである。歪みがゼロの場合、これは、決定され得る最小のクロストラック凹凸幅が〜５００ｎｍである（すなわち、有効センサクロストラック幅が〜５００ｎｍである）ことを意味する。パディングのために付加的な〜５００ｎｍを追加する場合、従来のＴＣＲワイヤセンサ８０１の幅は、各々の凹凸が各側面において〜１μｍだけパディングされる必要があるであろうことを示唆する。
【００９９】
逆に、同じ条件下でＴＣＲワイヤセンサ８０１の寸法が同じである場合、本開示の実施例に従った（および図２１に図示されるような）トラック平行型ＴＣＲワイヤセンサ８０２では、凹凸を〜３５ｎｍに特徴付けることができ、パディングを〜３５μｍ追加するだけでよく、結果として、各側面において０．０７μｍのパディングが得られることとなる。歪みがゼロの場合、さまざまな実施例に従ったトラック平行型ＴＣＲワイヤセンサ８０２では、結果として、従来のクロストラックＴＣＲワイヤセンサ８０１のパディングの７％となる。パディングのこの著しい減少と、これに付随する駆動容量の増加とは、凹凸の真のクロストラック幅がより正確に特徴付けられることと、より狭いセンサに必要とされるパディングの量が少なくなることとに起因する。
【０１００】
歪みが大きい場合、図２１に示されるトラック平行型ＴＣＲワイヤセンサ８０２の有効な検知幅は、以下の式（１３）のとおり大きくなる。
【０１０１】
【数１１】
2013109821.tif 000013
【０１０２】
ここで、ｗｅｆｆは、ＴＣＲワイヤセンサ８０２の有効なクロストラック幅であり、ｗはＴＣＲワイヤ８３５の物理的な幅であり、ｌはＴＣＲワイヤの長さであり、αは歪みである。しかしながら、最大で２０°までの歪みであっても、トラック平行型ＴＣＲワイヤセンサ８０２の有効センサクロストラック幅ｗｅｆｆは、従来のクロストラックＴＣＲワイヤセンサ８０１よりもさらにはるかに小さくなる。
【０１０３】
上述の例の場合、２０°でのトラック平行型ＴＣＲワイヤセンサ８０２の有効センサ幅ｗｅｆｆは２０６ｎｍであり、これは、同じ寸法およびヘッド配向を有する標準的なクロストラックＴＣＲワイヤセンサ８０１の有効センサ幅の４４％である。特定的なパディングの節減は個々のセンサ設計および動作歪みに依存することとなる。
【０１０４】
以下は、さまざまな実施例に従ったトラック平行型ＴＣＲワイヤセンサ８０２を構築するためのさまざまな非限定的な方策である。
【０１０５】
１）（たとえば、Ｓｉ０２またはＡ１２０３において）トレンチをエッチングし、下方の接点でエッチストップする。次いで、ダマシンメッキ工程を用いてトレンチを満たす。次いで、上部接点を堆積させるかまたはメッキし、誘電性および化学機械的研磨（ＣＭＰ：chemical mechanical polish）で覆う。
【０１０６】
２）再び、上記１と同様にトレンチをエッチングする。次いで、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを用いてトレンチを満たす（これは、トレンチの側壁に堆積させる能力がなければゆっくりと行われるだろう）。いくつかの化学物質は、誘電体に直接堆積させる可能性がある。これらの場合、上部接点に堆積させる／メッキする前にＣＭＰステップが必要になるだろう。
【０１０７】
３）トレンチではなく大きな段を作成する。次いで、イオンビーム蒸着（ＩＢＤ）などの方向性のある蒸着工程を利用し、垂直入射からずらして堆積させ、段の側壁にワイヤを構築する。次いで、トレンチ、誘電体およびＣＭＰの反対側に堆積させて、最初の段の上にある金属に戻る（これはＣＭＰのためのストップとして用いられてもよい）。次いで、上部接点に堆積させ、誘電体およびＣＭＰで覆う。
【０１０８】
図２２は、さまざまな実施例に従って凹凸、ヘッドと媒体との接触およびヘッドと媒体との間の間隔の変化を検出するための装置９００を示す図である。簡潔にするために、図２２に示される装置９００の多くの構成要素は図示されないことが理解される。図２２に示される装置９００は、この明細書中に記載されるさまざまな凹凸、ヘッドと媒体との間の接触、およびヘッドと媒体との間の間隔の変化の検出方法を実現するために協働的に動作することのできるさまざまな構成要素を示す。この例においては、任意の数のハードディスクドライブ９０４を含む大容量記憶装置に結合された制御システム９０２が示される。
【０１０９】
図２２は、図１に示されるスライダ１００を再現したものを含む。これは、回転する磁気記憶媒体１６０の表面から間隔を空けて配置され、ＴＣＲセンサ１０５を備えた記録ヘッドトランスデューサ１０３を支持している。制御システム９０２は、コントローラ９１４、検出器９１２および電源９１０を含むよう図示される。コントローラ９１４は、書込みおよび読取り動作中に行われるような媒体１６０の回転およびスライダ１００の移動を制御するために、装置９００のさまざまな構成要素と協働的に動作するよう構成される。
【０１１０】
電源９１０は、装置９００のさまざまな構成要素に電力を供給する。さまざまな実施例の文脈においては、電源９１０は、ＴＣＲセンサ１０５にバイアス電力を供給し、かつ、ヘッドトランスデューサアクチュエータのための作動電力を供給するよう構成される。たとえば、電源９１０は、ヘッドトランスデューサ１０３のための熱アクチュエータとして動作するヒータ１０２に電力を供給する。上述のさまざまな実施例の文脈においては、電源９１０は、多数のヘッドトランスデューサ１０３の各ＴＣＲセンサ１０５にバイアス電力を供給し、かつ、ＴＣＲセンサ１０５に影響を及ぼす熱伝達変化がある状態で、周囲温度よりも高い一定の温度で各々のＴＣＲセンサ１０５を維持するためにバイアス電力を調整するよう構成される。
【０１１１】
ＴＣＲセンサ１０５は、ヘッドトランスデューサ１０５の近接点において、または近接点付近に位置し、この位置で温度を測定する。ＴＣＲセンサ１０５は、好ましくは、抵抗の温度係数（ＴＣＲ）を有するセンサである。ＴＣＲセンサ１０５は、正のＴＣＲまたは負のＴＣＲを有してもよい。先に述べたように、測定された温度は、ヘッドトランスデューサ１０３と磁気記録媒体１６０との間の間隔の変化に応じて変化する。検出器９１２はＴＣＲセンサ１０５に結合されており、凹凸、ヘッドと媒体との接触およびヘッドと媒体との間の間隔の変化のうち１つ以上を示す測定温度の成分の変化を検出するよう構成される。
【０１１２】
さまざまな実施例に従うと、ＴＣＲセンサ１０５は、ＴＣＲセンサ１０５の長手方向軸が磁気記録媒体のトラックに対して実質的に平行に向けられるように、ヘッドトランスデューサ１０３に配置される。ＴＣＲセンサ１０４は、ＴＣＲセンサ１０５と媒体１６０との間の間隔の変化、特に媒体１６０の凹凸、に反応する。トラック平行型ＴＣＲセンサ１０４を使用する実施例においては、検出器９１２は、従来のクロストラック指向型ＴＣＲワイヤセンサと比較して、実質的に少ない量のトラックパディングで媒体１６０の凹凸を検出するよう構成される。
【０１１３】
いくつかの実施例に従うと、ヘッドとディスクとの間の界面を媒体１６０の温度よりも高い温度に加熱するよう、電力が電源９１０によってＴＣＲセンサ１０５に供給される。他の実施例においては、ヘッドとディスクとの間の界面に対する加熱をもたらすために、電力が電源９１０によってＴＣＲセンサ１０５およびヒータ１０２の両方に供給される。検出器９１２は、凹凸、ヘッドと媒体との接触またはヘッドと媒体との間の間隔の変化に応じて、ヘッドとディスクとの間の界面（変調ＨＤＩ対非変調ＨＤＩ）のタイプに応じて、ＴＣＲセンサ１０５によって生成される信号であって、加熱されたヘッドとディスクとの間の界面から媒体１６０への高い熱伝達率を示すその信号のＡＣ成分またはＤＣ成分の変化を検出するよう構成される。
【０１１４】
さまざまな実施例の多数の特徴をさまざまな実施例の構造および機能の詳細と共に上記説明において述べてきたが、この詳細な説明は単に例示的なものであり、特にさまざまな実施例によって例示される部分の構造および配置に関しては、添付の特許請求の範囲が定義する用語の一般的な広い意味で示される最大限の範囲まで、詳細に変更がなされ得ることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【０１１５】
１００  スライダ、１０２  ヒータ、１０３  ヘッドトランスデューサ、１０５  ＴＣＲセンサ、１０７  間隔、１６０  磁気記憶媒体。
【図１】
2013109821.tif 000014
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2013109821.tif 000018
【図５】
2013109821.tif 000019
【図６Ａ】
2013109821.tif 000020
【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
2013109821.tif 000026
【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
2013109821.tif 000029
【図１２Ｂ】
2013109821.tif 000030
【図１３Ａ】
2013109821.tif 000031
【図１３Ｂ】
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【図１４】
2013109821.tif 000033
【図１５】
2013109821.tif 000034
【図１６】
2013109821.tif 000035
【図１７Ａ−Ｄ】
2013109821.tif 000036
【図１７Ｅ】
2013109821.tif 000037
【図１７Ｆ】
2013109821.tif 000038
【図１７Ｇ】
2013109821.tif 000039
【図１７Ｈ−Ｉ】
2013109821.tif 000040
【図１８】
2013109821.tif 000041
【図１９】
2013109821.tif 000042
【図２０】
2013109821.tif 000043
【図２１】
2013109821.tif 000044
【図２２】
2013109821.tif 000045
【外国語明細書】
2013109821000001.pdf