(57)【要約】      （修正有）【課題】コストの上昇を伴うことなく、環境圧力変化による磁気ディスク装置の磁気ヘッドの浮上量変化を補償する。【解決手段】磁気ディスク装置の動作状態での環境圧力測定において，ＶＣＭ制御部から所定位置に位置決めした時のＶＣＭ印加力が，温度センサからその時の温度が装置制御部に入力される。装置制御部はその情報を元に，メモリに格納されている補正・変換テーブルと初期出荷時に所定位置に位置決めした時のＶＣＭ印加力とその時の温度から，環境圧力を求める。装置制御部はさらに、環境圧力に対する浮上量低下量の換算テーブルより，環境圧力変化による浮上調整量を求め，装置制御部はそれに応じて浮上量調整機構に対して調整を行う。【選択図】図１
2009123276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクと，浮上量調整機構を備えた磁気ヘッドと，前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクの所定位置に位置決めするボイスコイルモータとを有し、環境圧力の変化に応じて前記磁気ヘッドの浮上量を調整する磁気ディスク装置において，稼動状態において前記磁気ディスク上の所定の位置に前記磁気ヘッドを位置決めした時に、前記ボイスコイルモータに印加される力より環境圧力を推定し，この推定した環境圧力に応じて前記磁気ヘッドの浮上量の増減を行うことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁気ディスク装置において，前記ボイスコイルモータに印加される力は、前記ボイスコイルモータに印加される電力又は電流から測定することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項３】
請求項１記載の磁気ディスク装置において，装置出荷前の既知の環境圧力における試験工程において，前記磁気ディスク上の前記所定の位置に前記磁気ヘッドを位置決めした時に前記ボイスコイルモータに印加される力を予め測定しておき，稼動状態において測定した前記ボイスコイルモータに印加される力との差異により，稼動状態での環境圧力を推定することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項４】
請求項１記載の磁気ディスク装置において，稼動状態において，前記磁気ディスク上の複数の位置で前記ボイスコイルモータに印加される力を測定し，これらの値より稼動状態での環境圧力を推定することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項５】
請求項４記載の磁気ディスク装置において，前記磁気ディスク上の複数の位置が，少なくとも気圧変化に対して前記ボイスコイルモータに印加される力が実質的に変化しない無感度点を含むことを特徴とする磁気ディスク装置
【請求項６】
請求項３記載の磁気ディスク装置において，さらに温度センサを搭載し，前記試験工程での前記ボイスコイルモータに印加される力の測定時の温度を測定しておき，稼動状態の温度との差異により，稼動状態での環境圧力推定結果に補正を行うことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項７】
請求項３に記載の磁気ディスク装置おいて，さらに温度センサを搭載し，当該磁気ディスク装置が起動されてからの時間に応じて，前記温度センサによって測定される温度が上昇する度合いを以って，稼動状態での環境圧力推定結果に補正を行うことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項８】
磁気ディスクと，記録再生素子の近傍に発熱抵抗体を備えた磁気ヘッドと，前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクの所定位置に位置決めするボイスコイルモータと、温度センサとを有し、環境圧力の変化に応じて前記磁気ヘッドの浮上量を調整する磁気ディスク装置において，
装置出荷前の既知の環境圧力での試験工程において，少なくとも気圧変化に対して前記ボイスコイルモータに印加される力が実質的に変化しない無感度点を含む複数の前記磁気ディスクの位置に前記磁気ヘッドを位置決めした時に，前記ボイスコイルモータに印加される力とその時の温度を予め測定しておき，
稼動状態において，前記複数位置で前記ボイスコイルモータに印加される力とその時の温度を測定し，予め試験工程で測定した値との差異により，稼動状態での環境圧力を推定し，これに応じて前記磁気ヘッドに搭載された発熱抵抗体への印加電力を調整して当該磁気ヘッドの浮上量の増減を行うことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項９】
請求項８に記載の磁気ディスク装置において，前記稼動状態における前記磁気ディスクの複数位置での前記ボイスコイルモータに印加される力及びその時の温度の測定を，装置が起動された場合，前記磁気ヘッドが前記磁気ディスクにロードされた場合，及び所定の時間前記磁気ディスク上での前記磁気ヘッド待機状態が維持された場合，のうち少なくとも一つの場合で行なうことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１０】
磁気ディスクと，浮上量調整機構を備えた磁気ヘッドと，前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクの所定位置に位置決めするボイスコイルモータと，温度センサとを有する磁気ディスク装置における磁気ヘッドの浮上量調整方法において，
稼動状態において，前記磁気ディスク上の所定の位置に，前記磁気ヘッドを位置決めするステップと，
前記位置において，前記ボイスコイルモータに印加される力を測定するステップと，
前記測定した力から環境圧力を推定するステップと，
前記推定した環境圧力に応じて，前記浮上量調整機構により前記磁気ヘッドの浮上量の増減を行うステップと，
を有することを特徴とする磁気ディスク装置における磁気ヘッドの浮上量調整方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の磁気ヘッドの浮上量調整方法において，前記ボイスコイルモータに印加される力を測定するステップでは、前記ボイスコイルモータに印加される電力又は電流から前記ボイスコイルモータに印加される力を測定することを特徴とする磁気ディスク装置における磁気ヘッドの浮上量調整方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の磁気ヘッドの浮上量調整方法において，前記環境圧力を推定するステップでは，予め、装置出荷前の既知の環境圧力における試験工程において測定した，前記磁気ディスク上の前記所定の位置に前記磁気ヘッドを位置決めした時に前記ボイスコイルモータに印加される力と，稼動状態において測定した前記ボイスコイルモータに印加される力との差異により，稼動状態での環境圧力を推定することを特徴とする磁気ディスク装置における磁気ヘッドの浮上量調整方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の磁気ヘッドの浮上量調整方法において，前記環境圧力を推定するステップは，稼動状態において，前記磁気ディスク上の複数の位置で前記ボイスコイルモータに印加される力を測定するステップと，測定した複数の値より稼動状態での環境圧力を推定するステップとを含むことを特徴とする磁気ディスク装置における磁気ヘッドの浮上量調整方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の磁気ヘッドの浮上量調整方法において，前記磁気ディスク上の複数の位置で前記ボイスコイルモータに印加される力を測定するステップでは，前記磁気ディスク上の複数の位置が，少なくとも気圧変化に対して前記ボイスコイルモータに印加される力が実質的に変化しない無感度点を含むことを特徴とする磁気ディスク装置における磁気ヘッドの浮上量調整方法。
【請求項１５】
請求項１２記載の磁気ヘッドの浮上量調整方法において，さらに，予め前記試験工程において前記温度センサにより測定した前記ボイスコイルモータに印加される力の測定時の温度と，稼動状態の温度との差異により，稼動状態での環境圧力推定結果に補正を行うステップを含むことを特徴とする磁気ディスク装置における磁気ヘッドの浮上量調整方法。
【請求項１６】
請求項１２記載の磁気ヘッドの浮上量調整方法において，さらに，磁気ディスク装置が起動されてからの時間に応じて，前記温度センサによって測定される温度が上昇する度合いを以って，稼動状態での環境圧力推定結果に補正を行うステップを含むことを特徴とする磁気ディスク装置における磁気ヘッドの浮上量調整方法。
【請求項１７】
請求項１０記載の磁気ヘッドの浮上量調整方法において，前記一連のステップを，装置が起動された場合，前記磁気ヘッドが前記磁気ディスクにロードされた場合，及び所定の時間前記磁気ディスク上での前記磁気ヘッド待機状態が維持された場合，のうち少なくとも一つの場合で実行することを特徴とする磁気ディスク装置における磁気ヘッドの浮上量調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンピュータや民生用の情報機器の記憶装置として用いられる磁気ディスク装置に関し，特に環境圧力が変化しても，磁気ヘッドの低浮上化を可能とする高記録密度の磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置は，記録媒体となる磁気ディスクと記録再生用磁気ヘッドとを主構成要素とし，さらに磁気ディスクの回転機構，磁気ヘッドを保持するキャリッジ機構，キャリッジ機構を所定位置に位置決めするためのボイスコイルモータ等より構成されており，それらが匡体内に配置された構造を有する。磁気ディスク装置はパソコンや民生用の情報機器等に接続されて主記憶装置として用いられ，高い記憶容量と信頼性が要求される。
【０００３】
磁気ディスク装置の動作条件において，磁気ヘッドは回転する磁気ディスク上を微小隙間（以下浮上量と称する）をもって浮上している。磁気ディスク装置の記憶容量を向上させるためには，磁気ヘッドの浮上量を可能な限り小さくして，単位面積当たりの記録容量（記録密度）を増大させることが必要であり，最近の磁気ディスク装置では浮上量は10nm以下となってきている。一方で浮上量を小さくしすぎると，磁気ヘッドと磁気ディスクとの接触の危険性が高まり，それによって記録された情報が破壊されたり，磁気ヘッドや磁気ディスクに物理的損傷を与えたりすることで，磁気ディスク装置の信頼性低下を招く。このため，浮上量は求められる記録密度と信頼性のバランスにおいて決定される。
【０００４】
磁気ヘッドの浮上量は，磁気ディスクの回転に伴う空気流による浮力に依存しているため，周囲の環境圧力変化によって，浮上量の変動が生じるのが避けられない。このため，磁気ヘッドを空気流で浮上させるための空気ベアリング面（ABS面）の形状改良により，気圧に対する浮上量低減の小さいABS面の改良が進められてきた。しかしながら，気圧変化による浮上量変化は，その浮上原理から生ずる必然であり，完全に変化をなくすことは極めて困難である。現在のパーソナルコンピュータに用いられる磁気ディスク装置では，環境圧力の仕様範囲として通常は高度3000ｍ（約0.7気圧）が要求されるケースが多く，この条件での浮上量低下は約2nm程度となるものが多い。このため，高度3000ｍ条件においても信頼性を確保するために，気圧変化による浮上量低下分を予め想定し，磁気ヘッドの浮上量をその分本来必要とされる浮上量に対して高めに設計されるのが通例であった。もし気圧変化による浮上量変化を補償することができれば，それだけ平地での浮上量を低く設定することが可能となり，より一層の高記録密度，ひいては大容量を達成することができる。近年，持ち運びのできるノートブックコンピュータの普及や，自動車等の民生用途の拡大により，より広い環境圧力への対応が求められてきており，気圧補償による記録密度改善効果は更に大きくなってきている。
【０００５】
一方で，例えば特許文献１に記載のように，磁気ヘッドの構造内に発熱抵抗体を埋め込み，その発熱による熱変形で磁気ヘッドの浮上量を能動的に調整するといった浮上量調整技術が普及してきている。この技術を用い，環境圧力変化を磁気ディスク装置内で正確に測定できれば，それに応じて磁気ヘッド浮上量を調整することが比較的容易に可能となる。特許文献２や特許文献３には，磁気ディスク装置に気圧センサを搭載し，測定された気圧に応じて浮上量を調整する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−０２０６３５号公報
【特許文献２】特開平６−１５０５２２号公報
【特許文献３】特開平９−０５３２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術は気圧センサを搭載するものであるが，気圧センサは構造内部に気密室を設け，環境圧力の変化によって生ずる構造のひずみから圧力を検知するものが一般的であり，その構造の複雑さからコストが高いという欠点がある。このため，特に低価格が要求される磁気ディスク装置に対しては適用が難しいという問題点があった。
【０００８】
本発明の目的は，上記従来技術の問題点を鑑み，コストの上昇を伴うことなく，環境圧力変化による磁気ディスク装置の磁気ヘッドの浮上量変化を補償することで，磁気ヘッドの低浮上化を実現し，高い記録密度，信頼性と低コストとを兼ね備えた実用的な磁気ディスク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の磁気ディスク装置は，磁気ヘッドの浮上量調整機構を備え，環境圧力の変化に応じて磁気ヘッドの浮上量を調整する磁気ディスク装置であって，稼動状態において磁気ディスク上の所定の位置に磁気ヘッドを位置決めした時にボイスコイルモータに印加される力より環境圧力を推定し，これに応じて磁気ヘッド浮上量の増減を行うことを特徴とする。
【００１０】
ここで，磁気ディスク装置の出荷前の既知の環境圧力における試験工程において，磁気ディスク上の所定の位置に磁気ヘッドを位置決めした時に前記ボイスコイルモータに印加される力を予め記録しておき，磁気ディスク装置の稼動状態において同様に求めた値との差異より，稼動状態での環境圧力を推定することが望ましい。
【００１１】
また，稼動状態において，磁気ディスク上の複数の位置で前記ボイスコイルモータに印加される力を求め，これらの値より稼動状態での環境圧力を推定することが望ましい。ここで，磁気ディスク上の複数の位置が，少なくとも気圧変化に対してボイスコイルモータに印加される力が実質的に変化しない無感度点を含むことがより望ましい。
【００１２】
また，磁気ディスク装置に更に温度センサを搭載し，試験工程でのボイスコイルモータに印加される力測定時の温度を記録しておき，稼動状態の温度との差異により，稼動状態での圧力測定結果に補正を行うことが望ましい。
【００１３】
また，磁気ディスク装置が起動されてからの時間に応じて，温度センサによって測定される温度が上昇する度合いを以って，稼動状態での圧力測定結果に補正を行うことが望ましい。
【００１４】
また，磁気ヘッドの浮上量調整機構は，記録再生素子近傍に配置されたヒータによる熱膨張を利用して磁気ヘッドの浮上量を調整するものであることが望ましい。
【００１５】
また，磁気ディスク装置の稼動条件において，所定の条件が満たされた時に，環境圧力の測定を行うことが望ましい。ここで所定条件とは，磁気ディスク装置が起動された場合，ロードアンロード機構を有する磁気ディスク装置では磁気ヘッドがロードされた場合，及び所定の時間円板上での磁気ヘッド待機状態が維持された場合，のうち少なくとも一つであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば，ボイスコイルモータに印加される力から環境圧力を推定し，環境圧力変化による磁気ヘッドの浮上量変化を補償することで，コストの上昇を伴うことなく，磁気ヘッドの低浮上化を実現し，高い記録密度，信頼性と低コストとを兼ね備えた実用的な磁気ディスク装置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】
【００１７】
以下実施例を用いて，本発明を詳細に説明する。
本発明の一実施例による磁気ディスク装置１０の概略構成を図２に示す。図２において、１２は磁気ディスク装置の筐体，１４は磁気ディスク，１６は磁気ディスク１４を回転させるためのスピンドルモータ，３０は磁気ヘッド，１８は磁気ヘッド３０を保持するキャリッジ，２０はキャリッジ１８の回転移動の中心となるピボット，２２はキャリッジ１８を回転移動させて磁気ヘッド３０の位置決めを行うボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称す），２４はキャリッジ１８を介して磁気ヘッド３０やＶＣＭ２２のコイル（図示せず）との電気的接続を取るためのフレックスケーブル，２６は磁気ヘッド３０に供給する書込信号の増幅及び磁気ヘッド３０の再生信号を増幅するプリアンプ、２８は磁気ヘッド３０をＶＣＭ２２を用いて磁気ディスク１４上にロードアンロードさせるためのロードアンロードランプである。なお、プリアンプ２６は、フレックスケーブル２４に半田付け等にて固定されている。また、磁気ディスク装置１０の裏面には、装置の動作を司る装置制御部と、メモリと、ＶＣＭ制御部等を備えた回路基板が装着されている。
【００１８】
上記磁気ヘッド３０は，測定された環境圧力に応じてその浮上量を任意に調整できる浮上量調整機構を有している必要がある。このためには，磁気ヘッド３０が外部からの入力に応じて動作するアクチュエータを搭載していれば良い。最も実用的な例としては，磁気ヘッド構造体内に抵抗発熱体（ヒータ）を形成し，これに対する通電量（発熱量）を制御することで，磁気ヘッド素子近傍に局部的な熱変形を生じさせ，これによって浮上量を調整する方法である。
【００１９】
図３に、浮上量調整機構として抵抗発熱体を備える磁気ヘッド３０及びその周辺部の構成を示す。磁気ヘッド３０は空気軸受面（ＡＢＳ）３０ｆを備え、磁気ディスク１４上に空気の圧力で浮上している。磁気ヘッド３０はその内部に、磁気ディスク１４に対してデータを磁気的に記録する記録素子３０ａと、記録されたデータを再生する再生素子３０ｂとを備える。さらにこの磁気ヘッド３０は、記録再生素子の近傍に、熱膨張変形を利用して記録再生素子と磁気ディスク媒体との間隔（浮上量）を調整する抵抗発熱体（ヒータ）３０ｃを備えている。
【００２０】
プリアンプ２６は、書込信号を入力して、当該信号を増幅して磁気ヘッド３０の記録素子３０ａに出力する。また、プリアンプ２６は、再生素子３０ｂが出力する再生信号を増幅して出力する。さらに本実施例のプリアンプ２６は、ヒータ３０ｃに出力する電流量の指示の入力を受けて、当該指示された電流量の電流（あるいは電圧、電力）を、ヒータ３０ｃに対して供給する。
【００２１】
本発明では，ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）への印加力から環境圧力を求めることが最大の特徴である。この方法によれば，既に磁気ディスク装置に搭載されている部品を用いるため，部品コストの増加がないことが最大の利点である。
【００２２】
図１に、上記磁気ディスク装置１０において、環境圧力変化による浮上量変化を補償するための機能構成図を示す。動作状態での環境圧力測定において，ＶＣＭ制御部から所定位置に位置決めした時のＶＣＭ印加力が，温度センサからその時の温度が装置制御部に入力される。装置制御部はその情報を元に，メモリに格納されている補正・変換テーブルと初期出荷時に所定位置に位置決めした時のＶＣＭ印加力とその時の温度から，環境圧力を求める。装置制御部はさらに、環境圧力に対する浮上量低下量の換算テーブルより，環境圧力変化による浮上調整量を求め，装置制御部はそれに応じて浮上量調整機構に対して調整を行う。
【００２３】
以下に，ＶＣＭ２２への印加力から環境圧力を求める方法を述べる。なおここではＶＣＭ印加力との表現を用いているが，後述する空気流起因の力や機械部品起因の機械反力との釣合いを考えたとき，厳密には上記ピボット２０を回転中心とした回転モーメントとして考えるべきであるが，いずれの力も平均的作用点は固定と考えてよいので，力として考えても本発明の本質が損なわれることはない。同様にＶＣＭ印加力と相関関係のあるＶＣＭ印加電力または印加電流等で考えても同様である。実際の磁気ディスク装置では，力を直接測定できるわけではなく，ＶＣＭ印加電力又は印加電流としてのみ測定が可能である。本明細書中では便宜上，ＶＣＭ２２の与えるピボット２０を回転中心とした回転モーメントと直接相関するものを総称してＶＣＭ印加力と表現することにする。すなわち，ＶＣＭ印加力を測定するとの記述は，例えばＶＣＭ電流を測定することも含むものとする。
【００２４】
ここで本発明の本質である，磁気ディスク装置動作状態で，キャリッジ１８の受ける力のつりあいについて詳述する。ここでは主たる因子として，後述する以下の４種の力を考える必要がある。すなわち，キャリッジ風損，エアドラッグ力，機械的反力，ＶＣＭ印加力の４種である。本発明では，このうち環境気圧によって大きく影響を受けるキャリッジ風損とエアドラッグ力との合力を空気作用力と呼ぶことにする。
【００２５】
磁気ディスク装置１０の動作状態で，キャリッジ１８が回転運動をしている状態では，上記４種の力が経時的に変化するとともに，さらにピボット２０の軸受の潤滑油の粘性等も影響を与えるため，力のつりあい関係はより複雑になる。このため，本発明で環境圧力を測定するに際しては，キャリッジ１８が磁気ディスク１４上の所定の位置に静止した状態で行うことが一つの大きな特徴である。この場合には上述の４種の力のみを考えればよく，より精度の高い環境圧力推定が可能になる。なお本発明では，力のつりあいを考える際に，キャリッジ１８に支持された磁気ヘッド３０を内周側に向かわせる方向の力を正に取ることにする。磁気ディスク１４上の外周から内周位置において，キャリッジ１８が静止した状態でのこれらの力のつりあい状態を模式的に示したのが図４である。以下各力の特徴点について述べる。
【００２６】
（１）キャリッジ風損：磁気ディスク装置１０の動作状態で磁気ディスク１４が回転している状態では，筺体１２内には，空気の循環が生ずる。これによって，キャリッジ１８は空気流により力を受ける。図２において，磁気ディスク１４が反時計回りに回転する場合，キャリッジ１８は常に磁気ヘッド３０を磁気ディスク内周側から外周側に向かわせる方向，すなわち負の力を受ける。本発明ではこの力をキャリッジ風損と称する。一般にキャリッジ風損は，磁気ヘッド３０が磁気ディスク１４の内周側に位置して，キャリッジ１８と磁気ディスク１４とのオーバラップ量が大きくなるほどその絶対値は大きくなり，外周側に向かうほど小さくなる。キャリッジ風損は，環境圧力が低下して空気の密度が低下するほどその絶対値は小さくなる。
【００２７】
（２）エアドラッグ力：磁気ヘッド３０は，磁気ディスク１４の回転によって両者の微少隙間を通過する空気の圧力によって浮上している。この時の空気せん断力によって磁気ヘッド３０に力が作用する。この力は，磁気ヘッド３０の浮上位置での磁気ディスク１４の回転接線方向に作用する。このうち，キャリッジ１８の受ける力のつりあいに寄与するのは，キャリッジ１８の長手方向に対し垂直方向の力成分のみである。本発明では，この成分のみをエアドラッグ力と称する。一般に空気せん断力は，磁気ヘッド３０と磁気ディスク１４との相対速度が大きくなる外周側でその絶対値は大きくなる。しかしながら，その分力であるエアドラッグ力は，キャリッジ１８の長手方向と，磁気ディスク１４の回転接線方向とのなす角度であるスキュー角に依存し，スキュー角の正弦で与えられる分力となる。一般の磁気ディスク装置では，磁気ディスクの中周付近でスキュー角がゼロとなり，ここでのエアドラッグ力はゼロとなる。その位置を境に内周側ではエアドラッグ力は負に，外周側ではエアドラッグ力は正になる。エアドラッグ力も環境圧力が低下して，空気の密度が低下するほどその絶対値は小さくなる。
【００２８】
（３）機械的反力：キャリッジ１８が受ける機械的力の合力であるが，その主要因はフレックスケーブル２４のたわみによるもので，通常はその成分のみを考えればよい。図２に示すように，キャリッジ１８はフレックスケーブル２４を介して電気的に接続されている。フレックスケーブル２４は一般にポリイミド等の樹脂母材と，金属電気配線よりなる。その一端は磁気ディスク装置筐体１２に固定されているため，キャリッジ１８の回転位置によってそのたわみが変化するのが避けられない。このたわみによって，キャリッジ１８は機械的反力を受ける。一例として，図２のようにフレックスケーブル２４が設置されている場合，磁気ヘッド３０が内周側に向かうほどたわみ量は大きくなり，通常は内周側ではキャリッジ１８を外周側に押す方向（すなわち負）の機械的反力が生ずる。この機械的反力は，環境圧力の変化によっては影響されない。
【００２９】
ただし，機械的反力の絶対値及びその符号は，フレックスケーブル２４の大きさ（幅，長さ，厚さ），その設置方法や，成型の際に事前にたわみを与えるか否か等によって大きく変化する。しかし，特定の機種に対してその設計が決まれば，半径位置に対する機械的反力はほぼ一義的に決まる。本発明では，全体の力のつりあいの変化から，環境圧力を推定するため，個々の力の絶対値は問題とならない。ただし後述するように，フレックスケーブル２４の与える機械的反力には，樹脂材料特有のクリープと呼ばれる現象が影響する。クリープとは，物体に持続応力が作用すると，時間の経過とともに歪みが増大する現象をいい，フレックスケーブル２４の場合に当てはめると，その動作の履歴によって機械的反力が経時変化することになる。この現象は，キャリッジ１８への力のつりあいから環境圧力を推定する際の大きな誤差要因となりうる。これについては，本発明の一つの特徴点として後に述べる。
【００３０】
（４）ＶＣＭ印加力：磁気ヘッド３０が所定の位置に静止している状態とするためには，上記した３つの力の合力とつりあうようにＶＣＭ印加力を制御することに他ならない。すなわち，ＶＣＭ印加力を測定することは，上記３つの力の合力の符号を逆にしたものを測定することとなる。本発明では，このＶＣＭ印加力から環境圧力を推定することを最大の特徴とする。既に述べたように，機械的反力は環境圧力によっては変化しない。一方，キャリッジ風損とエアドラッグ力（及びその合力としての空気作用力）は環境圧力によって大きく影響を受ける。すなわち本発明では，空気作用力が環境圧力によって変化することを利用して，それをＶＣＭ印加力の変化として測定して環境圧力の変化を推定することが最大の特徴である。
【００３１】
次に実際の測定結果を用いて，ＶＣＭ印加力と環境圧力の変化との関係について説明する。図５は，図２に示した磁気ディスク装置１０を用いて，環境圧力を変えて内周から外周の複数位置でキャリッジ１８を静止させた状態でＶＣＭ印加力を測定した結果である。横軸は磁気ディスク面の記録トラックを示すシリンダ番号で，0が最外周で約140000が最内周に相当する。縦軸はＶＣＭ２２に印加される電流値に相当する電源アンプのデジタル設定値（VCM DAC値）である。VCM DAC値は電流値に対応しており，電流値は実際にＶＣＭ２２が印加する力に対応するので，VCM DAC値を求めることは，ＶＣＭ印加力を測定することと等価なものと考えてよい。ここで常圧（１気圧）の場合を見ると，外周領域（シリンダ0〜3000）では，ＶＣＭ印加力の変化は小さいが，それ以上のシリンダでは，シリンダの増加に対してほぼ単調に増加していることがわかる。環境気圧を下げた場合を見ると，上記外周領域ではＶＣＭ印加力が増加し，内周側では減少している。
【００３２】
外周（シリンダ0），中周（シリンダ70000）及び内周（シリンダ140000）位置について，常圧でのＶＣＭ印加力からの変化量を環境圧力に対して取ったのが図６である。位置によって傾きは異なるが，いずれの位置でもほぼ直線的に変化している。これが本発明の基本原理であり，所定の半径位置に磁気ヘッド３０を位置決めした時のＶＣＭ印加力を測定することで，環境圧力を精度よく推定しうることが理解される。図６から、磁気ディスク装置１０では，環境圧力変化に対するＶＣＭ印加力の変化が大きいのは内周位置であり，この位置でのＶＣＭ印加力変化を測定するのが最も望ましいのは自明である。ただし最適半径位置は，前述した４つの力の相対関係によって変化するため，用いられる磁気ディスク装置によって測定位置は任意に定めればよい。
【００３３】
なお図５に示したように，実際のＶＣＭ印加力に対して，環境圧力変化によるＶＣＭ印加力の変化量は相対的にそれほど大きくはない。ＶＣＭ印加力（この場合はVCM DAC値）は，磁気ディスク装置の構造，キャリッジ，フレックスケーブル，磁気ヘッド等の設計によってほぼ定まるが，同じ機種内でも部品の個体差によって変化が生ずる可能性がある。このため，環境圧力の推定精度を向上させるためには，磁気ディスク装置出荷前の検査工程等において，個々の装置毎に既知の環境圧力下で所定半径位置でのＶＣＭ印加力を測定し，その値を記録しておくことが望ましい。例えば検査工程が常圧（１気圧）で行われる場合，その条件でＶＣＭ印加力を測定して記録しておくことは，図６において，縦軸の原点位置を規定することに他ならない。これによって，磁気ディスク装置の使用環境下でのＶＣＭ印加力を測定し，記録された基準値と比較することで，より精度よく環境圧力を推定することができる。
【００３４】
一方，磁気ディスク装置の温度変化が生じた場合も，空気の粘性の変化やフレックスケーブルの機械特性変化等によって，ＶＣＭ印加力は変化しうる。図７には，恒温槽内で磁気ディスク装置１０の温度を変化させて，内周位置でのＶＣＭ印加力を測定したものである。ここで用いた磁気ディスク装置１０においては，温度による変化は図６に示した環境圧力による変化に比べて無視できるほどは小さくない。このため，ＶＣＭ印加力を測定する際には，同時に磁気ディスク装置１０の温度も測定して，図７のような関係を用いて測定結果に補正を行うのがより望ましい。図７に示したようなＶＣＭ印加力の温度依存性は，測定半径位置によって変化しうるが，各位置での依存性は装置毎には大きくは変化しないと考えられるので，当該機種において所望の半径位置での依存性を予め測定しておけば，上記補正の目的には十分である。この温度補正を行うために，上記した検査工程で所定位置でのＶＣＭ印加力を測定，記録する際に，同様にその時の温度も記録しておくことが望ましい。通常の磁気ディスク装置には，様々な目的で温度センサが既に搭載されていることが多い。この場合には，既存の温度センサの出力を測定するだけでよいので，特にコストに影響なく容易に実施することができる。
【００３５】
ところで，図５において，中周付近において，環境圧力によってＶＣＭ印加力が変化しない点が存在する。同じデータで，25000〜55000シリンダ領域を拡大したのが図８である。40000シリンダ付近に，環境圧力の変化によってＶＣＭ印加力が変化していない点がある。この点は，環境圧力変化によるキャリッジ風損とエアドラッグ力の変化がちょうど相殺し，結果として空気作用力が変化しない特異点であり，本発明では無感度点と称する。後述するようにこの無感度点は本発明において重要な意味を持つ。無感度点の発生原理を図９で説明する。図９にはキャリッジ風損，エアドラッグ力とその合力である空気作用力の，常圧から減圧での変化を模式的に示す。減圧下では，キャリッジ風損とエアドラッグ力は，その絶対値が小さくなるように変化する。キャリッジ風損とエアドラッグ力の符号が異なる条件では，各々の変化量によって両者の変化量が相殺して，合力である空気作用力が環境圧力によって変化しない点が生じうる。この点が無感度点である。この無感度点は，磁気ディスク装置の構造，キャリッジ，フレックスケーブル，磁気ヘッド等の設計が決まれば，個体差や温度が変化した場合でもほとんどその位置の変化を生じない，当該機種固有の点である。
【００３６】
既に述べたように，キャリッジ１８の力のつりあいに寄与する機械的反力は，主にフレックスケーブル２４のたわみによって決定されるが，これには樹脂材料特有のクリープと呼ばれる現象が影響する。フレックスケーブル２４の場合に当てはめると，その動作の履歴によって機械的反力が経時変化することになる。図１０には，ロードアンロードランプ２８上に所定時間磁気ヘッド３０を保持した後に，磁気ヘッド３０を磁気ディスク面にロードし，直ちに所定位置に位置決めした時のＶＣＭ印加力を求め，保持時間０を基準としてランプ上保持時間に対する変化量を示したものである。この変化は位置決めする場所によって大きくは変化しなかったため，各位置での変化量の平均値で取ってある。直前のランプ上の保持時間を変化させただけでも，ＶＣＭ印加力は変化することがわかり，ここで用いた磁気ディスク装置１０においては，その変化量は図６に示した環境圧力によるＶＣＭ印加力の変化量に対して決して小さくはない。このため，環境圧力をより正確に推定するためには，このクリープの影響も補正することが望ましい。しかしながらクリープは時間履歴に依存した因子であり，例えば磁気ディスク装置の起動直後等で，それ以前の来歴（例えば直前まで稼動していたのか，１週間放置されていたのか）は完全には知ることが難しく，このクリープの補正が環境圧力の推定に対しての最も難しい補正要因である。本発明の磁気ヘッド浮上量調整方法の第一の実施形態では，この目的に上述した無感度点を用いる。磁気ディスク装置の起動以前の来歴を推定する第二の実施形態については後に説明する。
【００３７】
無感度点では環境圧力の変化によってＶＣＭ印加力は変化しないので，ＶＣＭ印加力の変化要因は主に温度とクリープである。無感度点における図７のような関係を用いて，温度の影響を補正すれば，補正後のＶＣＭ印加力の変動はクリープの影響を反映したものと考えてよく，無感度点でのＶＣＭ印加力測定から，クリープの影響を補正することができる。以下、例を用いて説明する。仮に図８の関係を、３０゜Ｃの条件で、クリープの変化が一定値に飽和するまで十分に所定位置で放置した後のＶＣＭ印加力を示すものとする。この条件では，無感度点でのＶＣＭ印加力（この場合はVCM DAC値）は約＋１０である。同じ装置において，ある稼動条件下で無感度点でのＶＣＭ印加力を測定した結果，装置温度が５０゜ＣでVCM DAC値が＋５であったとする。図７と同様に無感度点でのＶＣＭ印加力の温度依存性から求めた，３０゜Ｃから５０゜Ｃへの変化によるＶＣＭ印加力変化量が−１０とすると，稼動条件下でのＶＣＭ印加力測定結果を３０゜Ｃ条件に換算すると＋１５となる。つまりこの時の稼動条件で，ＶＣＭ印加力へのクリープの影響は＋５と推定できる。この測定条件でのクリープの影響の推定において，無感度点を用いることでその時の環境気圧の影響を排除することができる点が本発明の大きな特徴である。
【００３８】
このように無感度点でその稼動条件でのクリープの影響度を測定し，例えばその直後に内周位置にキャリッジ１８を移動してＶＣＭ印加力を測定し，測定温度から温度補正を，無感度点でのクリープ寄与度からクリープ補正を行えば，内周位置での環境圧力変化をより精度よく推定することができる。この例では，一連の連続の測定ではクリープの影響は半径位置によって大きくは変わらないとしたが，フレックスケーブル２４の設計等によっては，変化する場合も考えられる。その場合でも，代表的な条件下で，無感度点と例えば最内周で連続的にＶＣＭ印加力を測定した場合，各位置でのクリープの影響が変化するか否かを予め測定しておけば，この分も考慮して補正することができる。
【００３９】
以上説明したように，磁気ディスク装置の稼動状態において，ＶＣＭ印加力を測定することで環境圧力を精度良く推定することができ，これに応じて磁気ヘッドの浮上量を調整することで，コストの上昇を伴うことなく，環境圧力変化による磁気ヘッドの浮上量変化を補償することで磁気ヘッドの低浮上化を実現し，高い記録密度，信頼性と低コストとを兼ね備えた実用的な磁気ディスク装置を提供することができる。
【００４０】
ところで上記の実施形態において，ＶＣＭ印加力から環境圧力を測定して，磁気ヘッドの浮上量調整量を変化させるタイミングは重要である。一般に比較的大型の据え置き型の情報機器（例えばサーバ，デスクトップコンピュータ，ハードディスクレコーダ等）では，磁気ディスク装置の稼動条件下で環境圧力が大きく変化する場合はほとんどない。このような用途に用いられる磁気ディスク装置においては，磁気ディスク装置が起動された直後に１度だけ測定を行って設定を行えば十分なことが多い。一方でノートパソコン等のモバイル機器に用いられる磁気ディスク装置においては，その稼動中にも環境圧力の大幅な変化が生ずる可能性もある。このような用途に用いられる磁気ディスク装置においては，より頻繁に環境圧力測定を行うことが望ましい。ただし，環境圧力の測定には，短いながら測定時間がかかるため，実際に磁気ディスク装置に対してのデータ授受のアクセスが生じている状態で行うのは，そのパフォーマンスが低下するため望ましくない。このため，モバイル機器に適用される磁気ディスク装置においても，上記した磁気ディスク装置の起動時に加え，磁気ディスク装置へのアクセスが中断された状態（アイドル状態）に移行したところで，環境圧力測定を行うのがより望ましい。
【００４１】
次に、実験例により本発明の効果を説明する。
磁気ヘッド内部に発熱抵抗体を有し，そこへの印加電力によって浮上量を調整する機構を備えた磁気ヘッドを搭載した3.5インチ型磁気ディスク装置（磁気ディスク２枚，磁気ヘッド４本）を用意した。その主な構成は図２、図３と同様である。この磁気ディスク装置１０の磁気ヘッド３０の浮上量は，調整を行わない状態で約10nmであり，常温の読み出し条件においては約5nmの浮上量低減調整を行って，結果的には約5nmの浮上量で動作している。この磁気ディスク装置１０を用いて，常温条件下で実験的に更に浮上量を低減させたところ，約3nm追加低減（推定浮上量約2nm相当）したところで，磁気ディスク１４と磁気ヘッド３０との接触によると推定される読み出しエラーが発生した。磁気ヘッド３０の推定浮上量がゼロになる以前に接触が生ずるのは，磁気ディスク１４，磁気ヘッド３０とも小さいながら表面粗さを有していることに起因する。ここで用いた磁気ヘッド３０は，0.7気圧（高度約3000相当）まで減圧した場合，その浮上量は約2.5nm減少し，環境圧力に対してほぼ直線的に浮上量が減少することが別の測定から判っている。この磁気ディスク装置１０は，前述したようにＶＣＭ印加力から環境圧力を測定し，それに応じて磁気ヘッド浮上量を調整する機能を有している。
【００４２】
予め常温・常圧での試験工程において，無感度点及び最内周位置でのＶＣＭ印加力（VCM DAC値）と、その時の温度（この場合は常温）を記録した。ＶＣＭ印加力の気圧依存性，温度依存性とクリープの影響は，それぞれ図６，図７，図１０と同様に予め求めておいた。この磁気ディスク装置１０では，測定される環境圧力低下に直線的に浮上量低減幅を減じる，すなわち例えば 0.7気圧において，磁気ヘッド３０の浮上量低減幅を2.5nm分減じるように浮上量調整機構を制御した。
【００４３】
この磁気ディスク装置１０を減圧層内に設置し，環境圧力を順次減少させた条件で磁気ディスク装置１０を起動し，その後，磁気ディスク全面でのデータ読み出し試験を行った。各環境圧力における磁気ディスク装置起動時に，環境圧力測定が実施され，その測定結果に応じて磁気ヘッド浮上量が調整されている。本実験では，常圧（１気圧）から，0.1気圧刻みで環境圧力を減じ，0.4気圧（高度約7000ｍ相当）まで減じた。その結果，本実施例の磁気ディスク装置１０では，0.4気圧までの減圧条件下においても，読み出しエラーは一切生じなかった。0.4気圧の条件で，ＶＣＭ印加力から推定された環境圧力及びを浮上量調整量を確認したところ，測定結果は0.42気圧となっており，これに対応して4.8nmの浮上量増加設定となっていることがわかった。既に述べたように，常温，常圧での設定が元々の浮上量10nmに対して，5nmの浮上量低減調整であったため，環境圧力測定による再補正によって，浮上量は約9.8nmに設定されており，これによって減圧下での浮上量低下が（0.4気圧での予想低下量約5nm）がほぼ正確に補償されていることを確認した。これによって，0.4気圧の減圧下においても磁気ディスクと磁気ヘッドの接触を生ずることなく，信頼性の高い磁気ディスク装置を提供できることが判った。
【００４４】
比較例として，同じ磁気ディスク装置を用いて，環境圧力の測定とそれによる浮上量調整機能を停止させた条件で，同様に減圧下での読み出し試験を実施した。その条件では，0.6気圧（高度約4000ｍ相当）において，磁気ディスクと磁気ヘッドの接触に起因すると思われる読み出しエラーが生じた。この比較により，本発明の有効性が実証された。
【００４５】
本発明の磁気ヘッド浮上量調整方法の第二の実施形態では，磁気ディスク装置１０の起動以前の来歴を推定し，クリープの補正を行う。具体的には，磁気ディスク装置起動後の，温度の上昇勾配を用いて，磁気ディスク装置１０の電源が切られて磁気ヘッド３０がロードアンロードランプ２８位置に在った時間を推定する。
【００４６】
図１０によれば，ＶＣＭ印加力の測定前にロードアンロードランプ２８上に磁気ヘッド３０が保持されていた時間によって，測定されたＶＣＭ印加力が変わり，環境圧力測定の誤差要因となる。従って，ＶＣＭ印加力を用いて正しく環境圧力を算出するには，起動前にロードアンロードランプ２８上に磁気ヘッド３０が保持されていた時間，すなわち磁気ディスク装置１０の電源が切られていた時間に関する情報が求められる。
【００４７】
図１１に模式的に示したように，一般的には，一瞬しか電源断されず，磁気ディスク装置が十分温まっていれば，時間の経過があっても装置温度はほとんど変わらず，温度勾配が小さい（図１１(a)）。一方，磁気ディスク装置が十分冷えていれば，時間の経過とともに装置温度が急激に上がり，温度勾配が大きくなる（図１１(b)）。図１２に，実際の温度勾配測定結果を示す。
【００４８】
図１２に示す温度勾配測定結果から，磁気ディスク装置１０の電源が切られていた時間（ランプ上でのヘッド保持時間）を推定し，更に図１０によってＶＣＭ印加力の変化に換算して，クリープの影響に対する補正を行う。その結果，ＶＣＭ印加力の測定結果から，環境圧力を高精度に求めることができる。
【００４９】
温度勾配測定結果と磁気ディスク装置の電源が切られていた時間との関係は，磁気ディスク装置の製造段階で，その装置を用いて固有の値を測定してもよいが，当該機種の抽出サンプルを用いて実験室にてあらかじめ求めておくのがより簡便である。関係式の形でも，表としてのデータベースの形でもよい。
【００５０】
より厳密にいえば，磁気ディスク装置の温度上昇には，内部発熱と，外部から伝わる熱（パーソナルコンピュータのマザーボードからの発熱など）の両方が寄与する。しかし一般的には，パーソナルコンピュータやビデオレコーダ，カーナビゲーションなど，クライアント機器の電源と磁気ディスク装置の電源は同期していることが多い。従って，磁気ディスク装置の電源が切られている時はクライアント機器の電源も切られており，内部発熱も，外部から伝わる熱も両方無くなる。逆に磁気ディスク装置の電源が入っている時には，クライアント機器の電源も入っており，内部発熱も，外部から伝わる熱も両方発生する。従って，当該機種の抽出サンプルを用いた実験は，パーソナルコンピュータなどのクライアント機器に組み込まれた状態で行うことがより望ましい。
【００５１】
また，温度勾配測定結果と磁気ディスク装置の電源が切られていた時間との関係は，環境温度が低い場合と高い場合では異なってくるので，複数の温度帯において求めるのが望ましい。図１３に，上記関係を表すデータベースの例を示す。このようなデータベースを，磁気ディスク装置１０のＥＥＰＲＯＭやリザーブドエリアに記録しておく。装置の起動後に初期温度および温度の時間勾配を測ったら，この表のどこに相当するか，あるいは最も近いかを調べ，磁気ディスク装置１０の電源が切られていた時間を求める。線形近似などで補間して磁気ディスク装置１０の電源が切られていた時間を求めれば，よりクリープ補正の精度が上がる。
【００５２】
なお，温度勾配を求めるのにはある程度の時間が必要である。したがって，測定が終わるまでは環境圧力を判断する材料が無いことになる。その間の磁気ヘッド浮上量は，控えめ（高め）の値に調整する。前述したように発熱抵抗体３０ｃを用いる浮上量調整方式の場合は，発熱抵抗体３０ｃに供給する電力を少なめにする必要がある。
【００５３】
上記、第二の実施形態による磁気ヘッド浮上量調整方法によれば、磁気ディスク装置の起動以前の来歴を推定することにより、クリープ補正の精度を上げることができるので、より正確に磁気ヘッドの浮上量を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の磁気ディスク装置の機能構成図である。
【図２】本発明の実施例による磁気ディスク装置の概略構成図である。
【図３】磁気ヘッド及びその周辺部の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の基本原理であるキャリッジへの力のつりあいを説明する模式図である。
【図５】環境圧力及び測定半径位置によるＶＣＭ印加力変化の測定結果を示す図である。
【図６】環境圧力に対するＶＣＭ印加力変化の測定結果を示す図である。
【図７】環境温度に対するＶＣＭ印加力変化の測定結果を示す図である。
【図８】図５の部分拡大図であり、環境圧力に対するＶＣＭ印加力変化の測定結果を示す図である。
【図９】本発明に関わる無感度点の発生原理を説明する模式図である。
【図１０】動作履歴に対するＶＣＭ印加力変化の測定結果を示す図である。
【図１１】磁気ディスク装置の起動以前の来歴と温度勾配の関係を説明する模式図である。
【図１２】磁気ディスク装置の温度勾配測定結果を示す図である。
【図１３】温度勾配測定結果と磁気ディスク装置の電源が切られていた時間との関係のデータベース例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…磁気ディスク装置，１２…筐体，１４…磁気ディスク，１６…スピンドルモータ，１８…キャリッジ，２０…ピボット，２２…ボイスコイルモータ，２４…フレックスケーブル，２６…プリアンプ，２８…ロードアンロードランプ，３０…磁気ヘッド，３０ａ…記録素子，３０ｂ…再生素子，３０ｃ…発熱抵抗体，３０ｆ…浮上面（ＡＢＳ）。
【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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【図１３】
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