JP2007294001A - ディスク・ドライブ装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータを使用したヘッド−ディスク・クリアランス調整において、ヘッドにおける構造的なストレスを低減する共に効果的な制御を実現する。
【解決手段】本発明の一実施形態において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＴＦＣ（Thermal Fly height Control）における、ヒータのスルーレートを制御する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヒータへの電流／電圧出力のスルーレートを処理条件に応じて変化させる。これによって、ヘッド・ストレスを低減する共に効果的なＴＦＣを実現する。具体的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は温度−スルーレート・テーブル２４２を参照し、リード／ライト処理において、温度に応じてスルーレートを変化させる。
【選択図】図４

Description

本発明はディスク・ドライブ装置及びその制御方法に関し、特に、ヘッド素子部とディスクとの間のクリアランスを調整するヒータを備えるディスク・ドライブ装置のヒータ制御に関する。

ディスク・ドライブ装置として、光ディスク、光磁気ディスクあるいはフレキシブル磁気ディスクなどの様々な態様のディスクを使用する装置が知られているが、その中で、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータの記憶装置として広く普及し、現在のコンピュータ・システムにおいて欠かすことができない記憶装置の一つとなっている。さらに、コンピュータにとどまらず、動画像記録再生装置、カーナビゲーション・システム、携帯電話、あるいはデジタル・カメラなどで使用されるリムーバブルメモリなど、ＨＤＤの用途は、その優れた特性により益々拡大している。

ＨＤＤで使用される磁気ディスクは、同心円状に形成された複数のデータ・トラックを有しており、各データ・トラックはアドレス情報を有する複数のサーボ・データとユーザ・データを含む複数のデータ・セクタが記録されている。各サーボ・データの間には、複数のデータ・セクタが記録されている。揺動するアクチュエータに支持されたヘッド・スライダのヘッド素子部が、サーボ・データのアドレス情報に従って所望のデータ・セクタにアクセスすることによって、データ・セクタへのデータ書き込み及びデータ・セクタからのデータ読み出しを行うことができる。

磁気ディスクの記録密度を向上には、磁気ディスク上を浮上するヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスを小さくすることが重要である。このため、このクリアランスを調整するいくつかの機構が提案されている。そのうちの一つは、ヘッド・スライダにヒータを備え、そのヒータでヘッド素子部を加熱することよってクリアランスを調整する。本明細書において、これをＴＦＣ（Thermal Flyheight Control）と呼ぶ。ＴＦＣは、ヒータに電流を供給して発熱させ、熱膨張によってヘッド素子部を突出させる。これによって、磁気ディスクとヘッド素子部との間のクリアランスを小さくする。ＴＦＣについては、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１は、クロストークによる再生信号への雑音を防ぐため、ヒータへ供給する電流の立ち上り／立ち下がりの傾きを小さくすることを開示する。
特開２００４−３４２１５１号公報

ＴＦＣは、ＨＤＤの使用中に数兆回におよぶヒータのＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。このため、ＴＦＣの長期信頼性が懸念される。発明者らの検討から、ＴＦＣによってヒータのＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことで、ヒータ及びヘッド素子部に構造的ストレスが発生し、素子破壊を起こしうることがわかった。ヒータ材料が熱膨張・熱収縮によって金属疲労を起こし、ヒータの断線や、エレクトロマイグレーションによるショートが起こりうる。また、ヒータとその周囲の部材との境界において、材料の違いによるクラックが発生することがある。あるいは、リード素子とライト素子とが膨張と収縮を繰り返すことで、その部分にクラックが発生し、あるいは、エレクトロマイグレーションを加速する。

ヒータ及びヘッド素子部への構造的ストレスを軽減する一つの方法として、プリアンプからヒータ素子への出力のスルーレート（信号波形の立ち上がり／立ち下りの速さ）を低くすることが考えられる。しかし、徒にスルーレートを低くすることは、クリアランス調整の応答速度を下げることになり、処理条件によってはＴＦＣ本来の目的を達成できないことが考えられる。

本発明の一態様に係るディスク・ドライブ装置は、回転するディスク上を浮上するスライダと、前記スライダに配置されたヘッド素子部と、前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、前記ヒータへの出力のスルーレートを処理条件に応じて決定するコントローラと、前記決定されたスルーレートで前記ヒータを駆動するヒータ駆動回路を備えるものである。ヒータへの出力のスルーレートを処理条件に応じて決定することで、素子のストレスを軽減するとともに、効果的なＴＦＣを実現する。

前記コントローラは、温度検出器の検出温度に基づいてヒータへの出力のスルーレートを変更することが好ましい。温度条件によってスルーレートを調整することで、より好適なＴＦＣを実現することができる。さらに、前記コントローラは、リード及び／もしくはライト処理において、低温側のスルーレートが高温側のスルーレート以上となるように、前記ヒータへの出力のスルーレートを決定することが好ましい。これによって、低温側におけるリード及び／もしくはライト特性に低下を補償することができる。

前記駆動回路は、リード及び／もしくはライト処理において、前記ヘッド素子部が前記ディスクにアクセスしている間に、前記ヒータへの出力のスルーレートをそのアクセス開始時よりも下げることができる。これによって、アクセス開始時におけるリード及び／もしくはライト特性の低下を抑えることができる。さらに、前記駆動回路は、前記コントローラからのリード及び／もしくはライトの制御信号が変化した回数に従って、前記ヒータへの出力のスルーレートを下げる。これによって、簡便な構成でスルーレート制御することができる。

前記ディスク・ドライブ装置は、エラーが発生した場合にそのエラー回復処理の実行ステップを特定し前記スルーレートを変化させるステップを含むテーブルをさらに備え、前記コントローラは、前記テーブルが特定する実行ステップの実行制御を行うことができる。さらに、前記テーブルは、リード処理におけるエラー回復ステップとして、前記スルーレートを上げる及び／もしくは下げるステップを有することができる。あるいは、前記コントローラは、ライト処理において前記ヘッド素子部が書き込んだデータの確認処理を実行し、前記テーブルは、前記ライト処理におけるエラー回復ステップとして、前記スルーレートを上げるステップを有することができる。エラー回復処理においてスルーレートを変化させることで、エラー回復を図ることができる。

本発明の他の態様は、回転するディスク上を浮上するスライダと、そのスライダに配置されたヘッド素子部と、前記スライダに配置され前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、を備えるディスク・ドライブ装置における制御方法である。この方法は、処理条件に応じて前記ヒータへの出力のスルーレートを決定し、前記決定したスルーレートで前記ヒータを駆動する。ヒータへの出力のスルーレートを処理条件に応じて決定することで、素子のストレスを軽減するとともに、効果的なＴＦＣを実現する。さらに、リード及び／もしくはライト処理におけるヘッド切り替えに従って前記ヒータへの出力のスルーレートを変更することができる。これによって、ヘッド切り替え時におけるリード及び／もしくはライト特性の低下を補償することができる。

本発明によれば、ＴＦＣによる素子のストレスを軽減するとともに、効果的なＴＦＣを実現することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。以下においては、ディスク・ドライブ装置の一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）を例として、本発明の実施形態を説明する。

本形態の特徴的な点の一つは、ディスク・ドライブ装置のＴＦＣ（Thermal Fly height Control）における、ヒータのスルーレート制御である。ＴＦＣは、スライダ上のヒータからの熱による熱膨張によってヘッド素子部と記録ディスクとのクリアランスを調整する。本形態ＨＤＤは、このヒータへの電流／電圧出力のスルーレートを処理条件に応じて変化させる。これによって、ヘッド・ストレスを低減する共に、効果的なＴＦＣを実現する。

本実施形態の特徴点の理解を容易とするため、最初に、ＨＤＤの全体構成の概略を説明する。図１は、本実施の形態に係るＨＤＤ１の全体構成を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、ＨＤＤ１は、密閉されたエンクロージャ１０内に、記録ディスク（記録媒体）の一例である磁気ディスク１１、ヘッド・スライダ１２、アーム電子回路（ＡＥ：Arm Electronics）１３、スピンドル・モータ（ＳＰＭ）１４、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１５、アクチュエータ１６そして温度検出器１９を備えている。

ＨＤＤ１は、さらに、エンクロージャ１０の外側に固定された回路基板２０を備えている。回路基板２０上には、リード・ライト・チャネル（ＲＷチャネル）２１、モータ・ドライバ・ユニット２２、ハードディスク・コントローラ（ＨＤＣ）とＭＰＵの集積回路（以下、ＨＤＣ／ＭＰＵ）２３及びＲＡＭ２４などの各ＩＣを備えている。尚、各回路構成は一つのＩＣに集積すること、あるいは、複数のＩＣに分けて実装することができる。
外部ホスト５１からのユーザ・データは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３によって受信され、ＲＷチャネル２１、ＡＥ１３を介して、ヘッド・スライダ１２によって磁気ディスク１１に書き込まれる。また、磁気ディスク１１に記憶されているユーザ・データはヘッド・スライダ１２によって読み出され、そのユーザ・データは、ＡＥ１３、ＲＷチャネル２１を介して、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３から外部ホスト５１に出力される。

磁気ディスク１１は、ＳＰＭ１４に固定されている。ＳＰＭ１４は所定の角速度で磁気ディスク１１を回転する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データに従って、モータ・ドライバ・ユニット２２がＳＰＭ１４を駆動する。本例の磁気ディスク１１は、データを記録する記録面を両面に備え、各記録面に対応するヘッド・スライダ１２が設けられている。各ヘッド・スライダ１２は、磁気ディスク上を浮上するスライダと、スライダに固定され磁気信号と電気信号との間の変換を行うヘッド素子部とを備えている。本形態のヘッド・スライダ１２は、加熱によってヘッド素子部を突出させ、その磁気ディスク１１との間のクリアランス（浮上高）を調整するＴＦＣのためのヒータを備えている。ヘッド・スライダ１２の構造については、後に図２を参照して詳述する。

各ヘッド・スライダ１２はアクチュエータ１６の先端部に固定されている。アクチュエータ１６はＶＣＭ１５に連結され、回動軸を中心に回動することによって、ヘッド・スライダ１２を回転する磁気ディスク１１上においてその半径方向に移動する。モータ・ドライバ・ユニット２２は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データ（ＤＡＣＯＵＴと呼ぶ）に従ってＶＣＭ１５を駆動する。なお、磁気ディスク１１は、１枚以上あればよく、記録面は磁気ディスク１１の片面あるいは両面に形成することができる。

ＡＥ１３は、複数のヘッド素子部１２の中から磁気ディスク１１へのアクセスを行う１つのヘッド素子部１２を選択し、選択されたヘッド素子部１２により再生される再生信号を一定のゲインで増幅し、ＲＷチャネル２１に送る。また、ＲＷチャネル２１からの記録信号を選択されたヘッド素子部１２に送る。ＡＥ１３は、さらに、ヒータへ電流（電力）を供給し、その電流量を調節する調節回路として機能する。

ＲＷチャネル２１は、リード処理において、ＡＥ１３から供給されたリード信号を一定の振幅となるように増幅し、取得したリード信号からデータを抽出し、デコード処理を行う。読み出されるデータは、ユーザ・データとサーボ・データを含む。デコード処理されたリード・ユーザ・データ及びサーボ・データは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３に供給される。また、ＲＷチャネル２１は、ライト処理において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３から供給されたライト・データをコード変調し、更にコード変調されたライト・データをライト信号に変換してＡＥ１３に供給する。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３において、ＭＰＵはＲＡＭ２４にロードされたマイクロ・コードに従って動作する。ＨＤＤ１の起動に伴い、ＲＡＭ２４には、ＭＰＵ上で動作するマイクロ・コードの他、制御及びデータ処理に必要とされるデータが磁気ディスク１１あるいはＲＯＭ（不図示）からロードされる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リード／ライト処理制御、コマンド実行順序の管理、サーボ信号を使用したヘッド素子部１２のポジショニング制御（サーボ制御）、インターフェース制御、ディフェクト管理、エラーが発生した場合のＥＲＰなど、データ処理に関する必要な処理及びＨＤＤ１の全体制御を実行する。特に、本形態のＨＤＣ／ＭＰＵ２３はＴＦＣのスルーレート制御を行うが、この点については後述する。

次に、本形態におけるＴＦＣヘッド・スライダ１２構成について説明を行う。図２は、ヘッド・スライダ１２の空気流出端面（トレーリング側端面）１２１近傍におけるその一部構成を示す断面図である。磁気ディスク１１は、図２の左から右に向かって回転する。ヘッド・スライダ１２は、ヘッド素子部１２２とヘッド素子部１２２を支持するスライダ１２３とを備えている。なお、本形態のＴＦＣは垂直磁気記録、水平磁気記録の双方のＨＤＤに適用することができる。

ヘッド素子部１２２は、磁気ディスク１１との間で磁気データを読み書きする。ヘッド素子部１２２は、リード素子３２とそのトレーリング側のライト素子３１とを備えている。ライト素子３１は、ライト・コイル３１１を流れる電流で磁極３１２間に磁界を発生し、磁気データを磁気ディスク１１に記録するインダクティブ素子である。リード素子３２は磁気抵抗型の素子であって、磁気異方性を有する磁気抵抗素子３２ａを備え、磁気ディスク１１からの磁界によって変化するその抵抗値によって磁気ディスク１１に記録されている磁気データを読み出す。

ヘッド素子部１２２は、スライダ１２３を構成するアルチック（AlTiC）基板に、メッキ、スパッタ、研磨などの薄膜形成プロセスを用いて形成される。磁気抵抗素子３２ａは、磁気シールド３３ａ、ｂによって挟まれており、ライト・コイル３１１は絶縁膜３１３で囲まれている。また、ヘッド素子部１２２はライト素子３１とリード素子３２の周囲にアルミナなどの保護膜３４を備え、ヘッド素子部１２２全体はその保護膜３４で保護されている。ライト素子３１およびリード素子３２の近傍には、薄膜で形成された抵抗体によるヒータ１２４が薄膜プロセスを用いて形成されている。本例において、ヒータ１２４は、ヘッド素子部１２２の反磁気ディスク１１側に位置している。パーマロイを使用した薄膜抵抗体を蛇行させ、間隙はアルミナで埋めてヒータ１２４を形成することができる。

ＡＥ１３がヒータ１２４に電流を流すと（電力を供給すると）、ヒータ１２４の熱によってヘッド素子部１２２の近傍が突出変形する。非加熱時において、ヘッド・スライダ１２のＡＢＳ面は、Ｓ１で示される形状であり、ヘッド素子部１２２と磁気ディスクとの間の距離であるクリアランスは、Ｃ１で示されている。ヒータ１２４加熱時における突出形状Ｓ２を、図２に破線で模式的に示す。ヘッド素子部１２２が磁気ディスク１１に近づき、このときのクリアランスＣ２は、クリアランスＣ１よりも小さい。なお、図２は概念図であり、寸法関係は正確ではない。例えば、突出面形状Ｓ２はナノメートル・オーダ（数ナノメートル）の突出量である。

ＴＦＣによるヘッド素子部１２２の膨張と拡張を繰り返すことによって、ヒータ１２４材料が熱膨張・熱収縮によって金属疲労を起こし、ヒータ１２４の断線や、エレクトロマイグレーションによるショートが起こりうる。また、ヒータ１２４とその周囲の部材との境界において、材料の違いによるクラックが発生することがある。あるいは、リード素子３２とライト素子３１とが膨張と収縮を繰り返すことで、その部分にクラックが発生し、あるいは、エレクトロマイグレーションを加速する。リード素子３２に対するストレスは、その信号読み取りを不安定なものとする。これは、一般にリード素子３２のインスタビリティと呼ばれる。

ヒータ１２４及びヘッド素子部１２２への構造的ストレスを軽減するためには、ヒータ１２４への出力のスルーレートを低くすることが好ましい。しかし、スルーレートを低くすることは、クリアランス調整の応答速度を下げることになり、処理条件によってはＴＦＣ本来の目的を達成できないことが考えられる。本形態のＨＤＤ１は、処理条件に応じてヒータ１２４への出力のスルーレートを変化させる。これによって、効果的なＴＦＣを実現すると共に、ヘッド・スライダ１２における機械的なストレスを低減する。

ＡＥ１３は、ヒータ１２４に電力を供給する駆動回路を有している。典型的には、ＡＥ１３は、定電圧駆動もしくは定電流駆動によりヒータ１２４を駆動する。スルーレートは、ＡＥ１３からヒータ１２４への出力の立ち上がりもしくは立下りの速さに相当する。高いスルーレートにおいて、ヒータ１２４への電流及び電圧の立ち上がりもしくは立下りが早い。一方、低いスルーレートにおいて、ヒータ１２４への電流及び電圧の立ち上がりもしくは立下りが遅い。

図３（ａ）と図３（ｂ）、（ｃ）とは、異なるスルーレートの波形を模式的に示している。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、Ｘ軸は時間を表し、Ｙ軸は出力電圧もしくは出力電流を示している。図３（ａ）のスルーレートは、図３（ｂ）及び（ｃ）のスルーレートよりも高い、つまり、波形の立ち上がり及び立下りが速い。図３（ｃ）は、図３（ｂ）と同様に低いスルーレートの例を示している。

具体的には、ＡＥ１３からヒータ１２４への出力が変化を開始してから、その飽和値に達するまでの時間で、スルーレートを表すことができる。例えば、定電流駆動の立ち上がりにおいて、ＡＥ1３が電流を流し始めてからその飽和値に達するまでの時間によって、立ち上がりにおけるスルーレートを定義することができる。同様に、定電流駆動の立ち下がりにおいて、ＡＥ1３の出力電流が減少を始めてからその飽和値、つまり０レベルに達するまでの時間によって、立ち下がりにおけるスルーレートを定義することができる。定電圧駆動の場合は、その電圧値で定義することができる。なお、以下においては、ＡＥ１１３がヒータ１２４を定電流駆動する例を説明する。

好ましい態様の一つは、温度条件によってヒータ１２４のスルーレートを変更する。また、リード及びライト処理に応じてスルーレートを決定する。なお、以下においては、ヒータ１２４の立ち上がりにおけるスルーレート制御について、具体的に説明する。ヒータ１２４のスルーレート制御は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３が行う。図４は、ヒータ１２４のスルーレート制御に関連する各機能構成要素を模式的に示すブロック図である。ＡＥ１３はレジスタを備え、そのレジスタにセットされた制御データに従って、ヒータ１２４への出力のスルーレートを変化させることができる。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は処理条件に応じてヒータ１２４のスルーレートを決定し、その値を特定するデータ（HEATER SLEW RATE）をＡＥ１３のレジスタに設定する。典型的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、予め設定された複数のスルーレートの内から、処理条件に最適なスルーレートを決定し、その値をＡＥ１３にセットする。ＡＥ１３は、設定されたデータが示すスルーレートによって、ヘッド・スライダ１２のヒータ１２４に電流（HEATER CURRENT）を供給する。

リード処理において、ヘッド・スライダ１２が読み出したデータ信号（DATA）は、ＡＥ１３、ＲＷチャネル２１を介してＨＤＣ／ＭＰＵ２３に転送される。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、読み出したデータをＲＡＭ２４におけるバッファ２４１に一旦格納した後、ホスト５１に転送する。ライト処理においては、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がバッファ２４１に格納されているデータを、ＲＷチャネル２１に転送する。データは、ＡＥ１３及びヘッド・スライダ１２介して、磁気ディスク１１に記録される。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リード及びライトの各処理において、温度に応じてスルーレートを決定する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、サーミスタなどの温度検出器１９から、その検出温度を取得する。また、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ホスト５１からのコマンドに従って、リード及びライト処理を制御し、各処理において温度に応じたスルーレート制御を行う。

ＲＡＭ２４には、温度−スルーレート・テーブル２４２がロードされる。温度−スルーレート・テーブル２４２は、リード及びライトの各処理において、温度とスルーレートとの関係を特定する。温度−スルーレート・テーブル２４２は、例えば、磁気ディスク１１の管理領域に記録され、ＨＤＤ１がＯＮされると、ＲＡＭ２４にロードされる。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リード及びライトの各処理において、温度検出器１９の検出温度及び温度−スルーレート・テーブル２４２を参照することによって、ヒータ１２４のスルーレートを決定する。温度に応じたスルーレート制御の好ましい例について、具体的に説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、温度−スルーレート・テーブル２４２の好ましい例を示している。図５（ａ）はライトの前にプリヒートする場合の例であり、図５（ｂ）はライトの前にプリヒートしない場合の例である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）の例において、温度検出器１９の検出温度領域を、低温領域（LOW）、常温領域（NOMINAL）そして高温領域（HIGH）の３温度領域に分割する。例えば、０℃未満を低温、０℃から５０℃を常温とする。また、ライト処理（WRITE）とリード処理（READ）について、それぞれスルーレートを設定する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、温度領域の変化に従って、リード及びライトの各処理において適切なスルーレートを決定する。本例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、３つのスルーレート値を有している。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、１μｓ、１０μｓ及び２０μｓの中から適切なスルーレート値を選択する。なお、これらの値は一例であって、具体的な値はＨＤＤの設計によって適切な値が採用される。

図５（ａ）に示すプリヒートは、データの書き込み初期におけるプアオーバーライトを防止する。プリヒートは、例えば、ターゲット・セクタの数サーボ・セクタ前にヒータ１２４をＯＮとして、予めヘッド素子部１２２を突出させる。ライトにおいては、ライト電流を供給されたライト素子３１の発熱によって、ヘッド素子部１２２が突出する（ライト・プロトリュージョン）。ライト・プロトリュージョンによるヘッド素子部１２２の突出はデータ書き込みを開始した時点で始まり、書き込み開始からある程度の時間書き込んだ時点で飽和する。

このため、データ書き込み開始時に、記録面が十分に磁化されないことがある。ライト素子３１が書き込みを開始する前にプリヒートによってヘッド素子部１２２を突出させておくことで、書き込み開始時のプアオーバーライトを防止することができる。典型的には、プリヒートは、リードにおける電力と同様の電力をヒータ１２４に供給する。

ここで、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヒータ１２４への電力（電流）を、温度に従って変化させると共に、リードとライトの間においてもヒータ・パワーを変化させる。典型的には、データ読み出しの間におけるヒータ・パワーは、データを書き込んでいるヒータ・パワーよりも大きい。また、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、温度上昇に従ってヒータ・パワーを低下させる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＡＥ１３のレジスタにヒータ電力値をセットすることによって、ヒータ１２４への供給電力（電流）を変更することができる。

ライトにおいては、上記のプアオーバーライトを防止する観点において、スルーレートが重要な要素となる。プリヒートを行う場合、既にヘッド素子部１２２が所定量突出しているため、データ書き込みのためにスルーレートを早くすることは要求されない。そのため、図５（ａ）に示すように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、低温領域（LOW）及び常温領域（NOMINAL）において、最も低いスルーレート（最も長い立ち上がり時間）である２０μｓを選択する。なお、図４（ａ）の例においては、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、高温領域（HIGH）においてヒータ１２４をＯＦＦにセットする。また、ＡＥ１３は、ライト素子３１へライト電流の供給と同時に、あるいは、その開始する前にヒータ１２４に出力を開始することができる。また、設計によって、２０μｓではなく、１０μｓをライトにおけるスルーレート値としてもよい。

プリヒートを行わない場合、図５（ｂ）に示すように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ライトにおけるスルーレートを温度に応じて変化させる。具体的には、温度検出器１９の検出温度が低温領域（LOW）にある場合、１μｓのスルーレートを選択する。低温領域においてはライト素子３１の書き込み特性が低下するため、高いスルーレートによってヘッド素子部１２２の突出を速め、書き込み初期におけるプアオーバーライトをより確実に防止する。

これに対し、より高温側の常温領域（NOMINAL）において、低温領域（LOW）よりも低いスルーレート（長い立ち上がり時間）を選択する。具体的には、図５（ｂ）に示すように、常温領域（NOMINAL）において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、１０μｓのスルーレートを選択する。さらに、常温領域より高温側の高温領域（HIGH）において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、２０μｓのスルーレートを選択する。温度の低下に従ってスルーレートを高くすることで、データ書き込み特性を維持すると共に、ヘッド素子部１２２へのストレスを低減することができる。なお、常温領域及び高温領域において、同一のスルーレートを設定してもよい。

リード処理においては、ＳＥＲ（Soft Error Rate）の観点において、スルーレートが重要な要素となる。温度が低い場合、ＳＥＲが悪化する、つまり、磁気ディスク１１から読み出したデータのエラー訂正において検出される誤りビット数が増加する。ＳＥＲを改善するためには、ヒータ１２４への出力のスルーレートが高いことが好ましい。本例においては、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、低温側においてより高いスルーレートを選択する。

具体的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は低温領域（LOW）において１μｓ、常温領域（NOMINAL）において１０μｓ、高温領域（HIGH）において２０μｓを選択する。このように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、温度に従って異なるスルーレートを使用し、低温側のスルーレートが高温側のスルーレート以下となるように、スルーレートを決定する。これによって、リードＴＦＣにおけるＳＥＲを効果的に改善するとともに、ヘッド素子部１２２へのストレスの低減を図ることができる。

なお、ＡＥ１３の回路構成を単純なものとするため、上述のように異なる複数のスルーレートを段階的に使用する（同一温度領域において同一スルーレート）ことが好ましい。しかし、回路構成は複雑になるが、温度に従ってスルーレートを連続的に変化させてもよい。

この場合においても、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、温度に従って異なるスルーレートを使用し、低温側のスルーレートが高温側のスルーレート以上となるように、スルーレートを決定する。また、各温度領域を画定する基準温度は、リードとライトとの間において同一もしくは異なる値を使用することができる。リード処理において、特にＳＥＲ特性が低下するのは、低温領域であるので、この領域におけるスルーレートを他の温度領域よりも高くし、常温領域及び高温領域では同一のスルーレートを使用してもよい。

処理条件に応じてヒータ１２４への出力のスルーレートを変化させる他の好ましい態様は、ＥＲＰ（Error Recovery Procedure）において、通常処理とは異なるスルーレートを使用する。図６は、ＥＲＰにおけるスルーレート制御に関連する機能構成要素を模式的に示すブロック図である。図６に示すように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リードもしくはライト処理においてエラー発生すると、ＥＲＰテーブル２４３を参照してＥＲＰを実行する。

ＥＲＰテーブル２４３は、リード及びライトのそれぞれに対応したテーブルを有する。ＥＲＰテーブル２４３は、リード・エラー及びライト・エラーのそれぞれに対して複数のＥＲＰステップを登録している。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は各ＥＲＰステップを順次実行する。典型的なＥＲＰステップは、同一条件でのリトライ、ＲＷチャネル２１のパラメータ変更、リードにおけるターゲット位置のオフセットなどである。

本形態のＥＲＰテーブル２４３は、リード及び／もしくはライトのＥＲＰステップとして、ヒータ１２４のスルーレートを変更するステップを有している。つまり、リードもしくはライトにおいてエラーが起きた場合、エラー時のスルーレートと異なるスルーレートを使用するＥＲＰステップが存在する。スルーレートは、処理条件及びエラー条件に応じて、高いスルーレートを使用する、あるいは、低いスルーレートを使用することができる。

スルーレートを変更するＥＲＰステップの好ましい一例は、リードＥＲＰにおいて、スルーレートを高くする。上述のように、ヒータ１２４への出力のスルーレートを上げることによって、ＳＥＲの改善が期待される。このため、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リードＥＲＰにおいてスルーレートを上げ、エラー回復を図ることができる。

他の好ましい例として、ＥＲＰテーブル２４３は、リードＥＲＰステップの一つとして、スルーレートを下げるステップを有する。スルーレートを低くすることによって、リード素子３２への機械的なストレスを減らし、そのインスタビリティを抑制することが期待される。このため、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リードＥＲＰにおいてスルーレートを下げ、エラー回復を図ることができる。なお、好ましくは、ＥＲＰテーブル２４３は、リードＥＲＰにおいて、スルーレートを上げるステップとスルーレートを下げるステップの双方を有する。

他の好ましい例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３はライト・ベリファイ処理を行い、そのベリファイ処理においてエラー発生した場合、ライトＥＲＰにおいてスルーレートを上げる。例えば、低温領域において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３はターゲット・セクタにユーザ・データを書き込んだ後にそのデータを読み返し、正確にユーザ・データが記録されていることを確認する（ライト・ベリファイ処理）。

正確にデータが書き込まれていない場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３はＥＲＰテーブル２４３を参照し、ライトＥＲＰの各ステップを実行する。そのステップの一は、ヒータ１２４への出力のスルーレートを上げることを指示する。これよって、データの書き込み初期におけるプアオーバーライトによるエラーを回復することができる。

処理条件に応じてヒータ１２４への出力のスルーレートを変化させる他の好ましい態様は、リード及び／もしくはライトにおいて、ヘッド切り替えに応じてヒータ１２４への出力のスルーレートを変更する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リード／ライトにおいて、ホスト５１から指定されたアドレスに応じてアクセス・ヘッドを選択し、そのヘッド素子部１２２を使用して、ユーザ・データのリード／ライトを行う。一つのコマンドに対するアクセスの間に、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、一つもしくは複数のヘッド素子部１２２を使用する。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、各ヘッド素子部１２２を選択した後の初期において高いスルーレート（図３（ａ））を使用する。その後、予め設定されたタイミングにおいて、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヒータ１２４への出力のスルーレートを低下させる（図３（ｂ）または（ｃ））。ヘッド選択後の初期においては、ヒータ１２４の熱によってヘッド素子部１２２が十分の突出していない場合がある。このため、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は高いスルーレートを使用してヘッド素子部１２２の突出を早める。これによって、データ書き込み初期におけるプアオーバーライト、あるいは、データ読み出し初期における読み出しエラーを防ぐことができる。

具体的には、図７のブロック図に示すように、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ホスト５１から、リード／ライトのコマンドを取得する。このコマンドは、アクセス先の先頭セクタ及びその先頭セクタからアクセスすべきセクタ数を指定する。ホスト５１からのコマンドは、典型的には、ＬＢＡ（Logical Block Addressing）アドレスによって、アクセス先を指定する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、このＬＢＡアドレスを、ＣＨＳ（Cylinder Head Sector）アドレスに変換する。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、変換したＣＨＳアドレスを使用してヘッド素子部１２２の選択と、アクチュエータ１６の制御を行う。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は選択したヘッド素子部１２２を表すデータ（HEAD SELECTION）をＡＥ１３にセットする。ＡＥ１３は選択されたヘッド素子部１２２からのリード信号を増幅し、あるいは、そのヘッド素子部１２２にライト電流を供給する。また、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヘッド選択時に、ＡＥ１３にスルーレートを特定するデータをセットする。

その後、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３はリード／ライトを制御する信号（READ/WRITE GATE）をアサート／ネゲートすることによって、ＲＷチャネル２１のリード処理及びライト処理を制御する。これらの制御信号は、リード／ライト処理の開始及び終了を指示する。ターゲットの領域にアクセスしている間はこれらの信号はＯＮ状態にあり、サーボ・データを処理している間はＯＦＦになる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、この制御信号の変化をカウントし、そのカウント数が予め設定あれた値に達すると、ＡＥ１３に低いスルーレートを表す新たなデータをセットする。ＡＥ１３は、セットされたスルーレートでヒータ１２４を駆動する。

あるいは、ＡＥ１３は、スルーレートを設定する複数のレジスタを有していてもよい。一つのレジスタは、初期スルーレートの設定データを格納し、他のレジスタはその後のスルーレートの設定データを格納する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、予めＡＥ１３の各レジスタにスルーレートを表すデータを格納しておく。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御信号（READ/WRITE GATE）は、ＡＥ１３にも入力される。ＡＥ１３は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３のヘッド選択から初期においては、レジスタに登録されている初期スルーレートでヒータ１２４に出力する。ＡＥ１３は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御信号（READ/WRITE GATE）の変化の回数をカウントし、それが予め設定されている回数に達すると、スルーレートを低い値に切り替える。制御信号の変化をカウントしてスルーレート切り替えは、簡便な回路構成で実現することができる。なお、この他、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３が所定周波数のクロックをカウントして時間を計測し、その計測時間によってスルーレートを変更するようにしてもよい。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。例えば、リード素子あるいはライト素子のみを備えるヘッド・スライダを実装するＨＤＤに、あるいは、ＨＤＤ以外のディスク・ドライブ装置に上述のＴＦＣの各例を適用することも可能である。

本実施形態において、ＨＤＤの全体構成を模式的に示すブロック図である。 本実施形態において、ＴＦＣのためのヒータを備えたヘッド・スライダの構成を模式的に示す断面図である。 本実施形態において、スルーレートが高いヒータへの出力とスルーレートが低いいヒータへの出力の各波形変化を模式的に示す図である。 本実施形態において、温度に応じスルーレートを変化させるために参照する温度−スルーレート・テーブルの例を示している。 本実施形態において、温度−スルーレートテーブルの一例を模式的に示す図である。 本実施形態において、ＥＲＰにおけるヒータ・スルーレートの変更に関連する論理構成を模式的に示すブロック図である。 本実施形態において、ヘッド切り替えに応じたヒータ・スルーレートの変更に関連する論理構成を模式的に示すブロック図である。

符号の説明

１ ハードディスク・ドライブ、１０ エンクロージャ、１１ 磁気ディスク
１２ ヘッド・スライダ、１４ スピンドル・モータ、１５ ボイス・コイル・モータ
１６ アクチュエータ、１９ 温度検出器、２０ 回路基板
２１ リード・ライト・チャネル、２２ モータ・ドライバ・ユニット
２３ ハードディスク・コントローラ／ＭＰＵ、２４ ＲＡＭ、３１ ライト素子
３２ リード素子、３２ａ 磁気抵抗素子、３３ａ、ｂ シールド、３４ 保護膜
５１ ホスト、１２１ トレーリング側端面、１２２ ヘッド素子部、１２３ スライダ
１２４ ヒータ、２４１ バッファ、２４２ 温度−スルーレート・テーブル
２４３ ＥＲＰテーブル、３１１ ライト・コイル、３１２ 磁極、３１３ 絶縁膜

Claims (13)

1. 回転するディスク上を浮上するスライダと、
   前記スライダに配置されたヘッド素子部と、
   前記スライダに配置され、前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、
   前記ヒータへの出力のスルーレートを処理条件に応じて決定するコントローラと、
   前記決定されたスルーレートで前記ヒータを駆動するヒータ駆動回路と、
   を備えるディスク・ドライブ装置。
2. 温度検出器をさらに備え、
   前記コントローラは、前記温度検出器の検出温度に基づいて、前記ヒータへの出力のスルーレートを変更する、
   請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
3. 前記コントローラは、リード及び／もしくはライト処理において、低温側のスルーレートが高温側のスルーレート以上となるように、前記ヒータへの出力のスルーレートを決定する、
   請求項２に記載のディスク・ドライブ装置。
4. 前記駆動回路は、リード及び／もしくはライト処理において、前記ヘッド素子部が前記ディスクにアクセスしている間に、前記ヒータへの出力のスルーレートをそのアクセス開始時よりも下げる、
   請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
5. 前記駆動回路は、前記コントローラからのリード及び／もしくはライトの制御信号が変化した回数に従って、前記ヒータへの出力のスルーレートを下げる、
   請求項４に記載のディスク・ドライブ装置。
6. エラーが発生した場合にそのエラー回復処理の実行ステップを特定し、前記スルーレートを変化させるステップを含むテーブルをさらに備え、
   前記コントローラは、前記テーブルが特定する実行ステップの実行制御を行う、
   請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
7. 前記テーブルは、リード処理におけるエラー回復ステップとして、前記スルーレートを上げる及び／もしくは下げるステップを有する、
   請求項６に記載のディスク・ドライブ装置。
8. 前記コントローラは、ライト処理において前記ヘッド素子部が書き込んだデータの確認処理を実行し、
   前記テーブルは、前記ライト処理におけるエラー回復ステップとして、前記スルーレートを上げるステップを有する、
   請求項６に記載のディスク・ドライブ装置。
9. 回転するディスク上を浮上するスライダと、そのスライダに配置されたヘッド素子部と、前記スライダに配置され前記ヘッド素子部を熱膨張によって突出させて前記ディスクとの間のクリアランスを調整するヒータと、を備えるディスク・ドライブ装置における制御方法であって、
   処理条件に応じて前記ヒータへの出力のスルーレートを決定し、
   前記決定したスルーレートで前記ヒータを駆動する、方法。
10. 検出温度に基づいて、前記ヒータへの出力のスルーレートを変更する、
    請求項９に記載の方法。
11. リード及び／もしくはライト処理において、低温側のスルーレートが高温側のスルーレート以上となるように、前記ヒータへの出力のスルーレートを決定する、
    請求項９に記載の方法。
12. リード及び／もしくはライト処理におけるエラー回復処理において、前記ヒータへの出力のスルーレートを変更する、
    請求項９に記載の方法。
13. リード及び／もしくはライト処理におけるヘッド切り替えに従って前記ヒータへの出力のスルーレートを変更する、
    請求項９に記載の方法。

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