JP2007294007A

JP2007294007A - ディスク・ドライブ装置及びその制御方法

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Publication number: JP2007294007A
Application number: JP2006120688A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Sato; 典明佐藤; Toyozo Osawa; 豊三大澤; Ariyoshi Nagano; 有美永野; Koji Miyake; 晃司三宅; Yoshiaki Uji; 義明宇治; Masayuki Kurita; 昌幸栗田
Original assignee: Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2007-11-08
Also published as: KR20070105263A; EP1850333A3; US20080247079A1; CN101064171A; US7864474B2; EP1850333A2

Abstract

【課題】ヘッドとディスク間のクリアランスを調整するヒータの経年劣化によるエラーを低減する。
【解決手段】ＴＦＣ制御部２３１は、予め設定されたタイミングでヒータの抵抗値の測定を実行する。ＴＦＣ制御部２３１は、抵抗測定値が、予め定められた基準範囲内にあるか判定する。抵抗測定値が基準範囲内にあるときはそのまま処理が終了する。抵抗測定値が基準範囲外にあるとき、ＴＦＣ制御部２３１は、抵抗不良に対したエラー対応処理を実行する。エラー対応処理の一つとして、ＴＦＣ制御部２３１は、ホスト５１にＴＦＣヒータの抵抗値に異常（抵抗不良）が検出されたことを通知する（ALERT）。
【選択図】図３

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の向上には、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、温度によって変化するヒータ素子の抵抗値を測定し、その値に応じてヒータ・パワーを補償するようにヒータ素子への出力を調整することを開示している。
ＵＳ２００５０２１３１４３

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繰り返すことで、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ことがわかった。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。従って、ヒータ素子の劣化を正確に検出もしくは予想し、それに対応した処理を行うことが要求される。

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、前記ヒータの抵抗値を予め設定されたタイミングで測定する測定回路と、前記測定した抵抗値を参照して前記ヒータが抵抗不良かを判定し、抵抗不良である場合にそのエラー対応処理を行うコントローラを備えるものである。ヒータの抵抗値をモニタし、抵抗不良である場合にそのエラー対応処理を行うことで、ヒータ抵抗の経年劣化によるエラーを低減することができる。前記コントローラは、好ましい一例において、前記エラー対応処理において、ホストに対して前記ヒータの抵抗不良を通知する。これによって、ホスト側において、ヒータの劣化に対応した処理を行うことができる。

前記コントローラは、前記エラー対応処理において、前記ヘッド素子部が書き込んだユーザ・データの確認処理を行うことが好ましい。ヒータ劣化によってクリアランスが増加している場合に、データの書き込みエラーを低減することができる。さらに、前記コントローラは、温度検出器の検出温度が基準温度以下である場合に、前記ヘッド素子部が書き込んだユーザ・データの確認処理を行う。これによって、パフォーマンスの低下を抑制しつつ、データの書き込みエラーを低減することができる。さらに、前記ヒータが定電流駆動されている場合に、前記コントローラは、前記ヒータの抵抗値が基準範囲外に低下した場合、前記ヘッド素子部が書き込んだユーザ・データの確認処理を行う。あるいは、前記ヒータが定電圧駆動されている場合において、前記コントローラは、前記ヒータの抵抗値が基準範囲外に増加した場合、前記ヘッド素子部が書き込んだユーザ・データの確認処理を行う。

好ましい一例として、前記コントローラは、前記エラー対応処理において、前記ヒータの抵抗値を測定する頻度を増やす。これによって、その後のヒータの劣化をより確実に検出することができる。前記コントローラは、前記エラー対応処理において、前記ヒータへの出力のスルーレートを低下させる。これによって、ヒータの劣化を抑制することができる。

好ましくは、前記コントローラは、予め設定されている値に対する前記ヒータの抵抗値の変化が１０％以上の範囲において、前記ヒータを不良抵抗と判定する。これによって、より確実にヒータのオープン／ショートによるエラーを未然に防ぐことができる。

好ましくは、前記コントローラは、さらに前記ヘッド素子部の読み出し振幅を参照して前記ヒータの抵抗不良を判定する。これによって、より正確な抵抗不良判定を行うことができる。さらに、前記コントローラは、前記ヒータの抵抗値が基準範囲外である場合及び前記ヒータの抵抗値が前記基準範囲内にあって前記読み出し振幅の変化が基準外である場合に、前記エラー対応処理を行う。

好ましくは、前記コントローラは、さらに前記ヘッド素子部の読み出したデータのエラー・レートを参照して前記ヒータの抵抗不良を判定する。これによって、より正確な抵抗不良判定を行うことができる。前記コントローラは、前記ヒータの抵抗値が基準範囲外である場合及び前記ヒータの抵抗値が前記基準範囲内にあって前記エラー・レートの変化が基準を超える場合に、前記エラー対応処理を行う。

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、前記ヒータの抵抗値を予め設定されたタイミングで測定し、前記測定した抵抗値を参照して前記ヒータが抵抗不良かを判定し、抵抗不良であると判定した場合に、そのエラー対応処理を行う。ヒータの抵抗値をモニタし、抵抗不良である場合にそのエラー対応処理を行うことで、ヒータ抵抗の経年劣化によるエラーを低減することができる。

本発明によれば、ヘッド−ディスク間のクリアランスを調整するヒータ抵抗の経年劣化によるエラーを低減することができる。

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、ヒータの抵抗不良判定及びそれに対するエラー対応処理である。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。本形態のＨＤＤは、このヒータ抵抗値を測定し、抵抗不良の場合に、それに対するエラー対応処理を実行する。これによって、ヒータの劣化を抑制し、あるいは、ＴＦＣが十全に行われない場合におけるエラーを低減する。

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のヒータ抵抗測定及びその測定値が不良抵抗を示す場合のエラー対応処理を行う。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。ヒータ１２４がオープン／ショートを起こすと、ＨＤＤ１はＴＦＣを実行することができず、ユーザ・データのリード／ライトに支障が生ずる。従って、ヒータ１２４がオープン／ショートを起こす前に、ＨＤＤ１はヒータ１２４の異常の傾向を検出し、それに対応した処理を行うことが要求される。

本形態のＨＤＤ１は、ヒータ１２４の抵抗値を予め設定されたタイミングで測定する。抵抗値が予め設定されている不良抵抗値を示す場合、ＨＤＤ１はそれに対応したエラー対応処理を実行する。具体的には、図３のブロック図に示すように、ＴＦＣ制御部２３１がヒータ１２４の抵抗値測定、及び、抵抗値がエラーを示す場合に対応するエラー対応処理の実行を制御する。

マイクロ・コードに従って動作するＭＰＵがＴＦＣ制御部２３１として機能する、あるいは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３内の一部のハードウェア回路とマイクロ・コードに従って動作するＭＰＵとの組み合わせによって、ＴＦＣ制御部２３１を実装することができる。また、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＲＷ処理部２３２としても機能する。典型的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３内の一部のハードウェア回路とマイクロ・コードに従って動作するＭＰＵとの組み合わせが、ＲＷ処理部２３２として機能する。

ＴＦＣ制御部２３１は、ＨＤＤ１におけるＴＦＣ全体を制御する。具体的には、サーミスタなどの温度検出器１９が検出した検出温度（TEMPERATURE）に従って、ＡＥ１３のレジスタにヒータ１２４への出力値（OUTPUT VALUE）を設定する。ＡＥ１３は、ヒータ１２４を駆動する駆動回路を有し、設定された出力値の出力（HEATER CURRENT）をヒータ１２４に供給する。典型的には、ＡＥ１３は、ヒータ１２４を定電流駆動もしくは定電圧駆動する。つまり、ＡＥ１３は、ＴＦＣ制御部２３１が設定した一定の電流もしくは一定の電圧をヒータ１２４に供給する。このほか、ＡＥ１３は、出力が一定電力となるようにヒータ１２４を駆動してもよい。なお、ヒータ１２４への出力は、温度の他、リード／ライトの処理によっても変化させる。

ＴＦＣ制御部２３１は、予め設定されたタイミングでヒータ１２４の抵抗値の測定を実行する。具体的には、ＡＥ１３がヒータ１２４の抵抗値を測定する測定回路を有している。ＴＦＣ制御部２３１は、所定のタイミングでＡＥ１３をテスト・モードにセット（MODE SET）し、ヒータ１２４の抵抗値を測定することを指示する。ＴＦＣ制御部２３１は、ＡＥ１３の制御レジスタに設定データをセットすることで、ＡＥ１３に抵抗値測定を要求する。ＡＥ１３は、ＴＦＣ制御部２３１からの要求に応答して、ヒータ１２４の抵抗値を測定する。

ヒータ１２４の抵抗値を測定するタイミングの好ましい例として、ＴＦＣ制御部２３１は、ＨＤＤ１の電源が投入されたパワー・オン・リセット（ＰＯＲ）時に抵抗値を測定する。あるいは、ＴＦＣ制御部２３１はＨＤＤ１の使用時間を計測し、その計測時間が予め設定されている時間に達すると、ヒータ１２４の抵抗値測定を開始することができる。この他、特定温度領域における使用時間を参照して、ＴＦＣ制御部２３１は抵抗値測定を行ってもよい。

ＴＦＣ制御部２３１は、ヘッド・スライダ１２の各ヒータ抵抗値を同時に、あるいは、それぞれ異なるタイミングに測定することができる。例えば、ＴＦＣ制御部２３１は、各ヘッド・スライダ１２の使用時間を計測し、各使用時間が予め設定された設定時間に達すると、そのヘッド・スライダ１２のみのヒータ抵抗値を測定する。

図４のフローチャートを参照して、ＡＥ１３は、ヒータ１２４の抵抗値を測定すると、その測定値を自らのレジスタに保存する（Ｓ１１）。ＴＦＣ制御部２３１はＡＥ１３のレジスタにアクセスして、ヒータ抵抗の測定値（RESISTANCE VALUE）を取得する。ＴＦＣ制御部２３１は、取得した抵抗測定値が、予め定められた基準範囲内にあるか判定する（Ｓ１２）。抵抗測定値が基準範囲内にあるときは（Ｓ１２におけるＹＥＳ）、そのまま処理が終了する。抵抗測定値が基準範囲外にあるとき（Ｓ１２におけるＮＯ）、ＴＦＣ制御部２３１は、抵抗不良に対したエラー対応処理を実行する（Ｓ１３）。

エラー対応処理の一つとして、ＴＦＣ制御部２３１は、ホスト５１にＴＦＣヒータ１２４の抵抗値に異常（抵抗不良）が検出されたことを通知する（ALERT）。例えば、ＴＦＣ制御部２３１は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３内のレジスタに抵抗不良の検出及びその状態を示すデータを格納する。ホスト５１は、所定のタイミングそのレジスタを参照して、ヒータ抵抗の異常が生じたことを知ることができる。

抵抗不良の好ましい判定基準として、ＴＦＣ制御部２３１は、ヒータ１２４の抵抗値がその初期抵抗値から１０％以上変化している範囲においては、抵抗不良によるエラー発生を未然に防止する点からさらに好ましくは、ＴＦＣ制御部２３１は、測定値が初期抵抗値から５％以上変化している範囲においては抵抗不良と判定する。なお、測定値もしくは初期値を、温度検出器１９の検出温度に応じて補正、変更しもよい。

図５は、ヒータ抵抗の実際の測定値を示すグラフである。複数のヘッド・スライダに対して加速試験を行い、そのヒータ１２４の抵抗値の変化を測定した。具体的には、図５に示すように、ヒータ１２４に供給するパワーを徐々に増加し、供給したパワーに対するヒータ抵抗値を測定した。測定は、複数のヘッド・スライダについて行った。

図５のグラフから理解されるように、各初期値を１００％とする場合、抵抗値は９５％まで徐々に減少し、その後、９５％から８５％まで急激に変化する。抵抗値が８５％まで低下すると、断線により抵抗値が無限大となる故障モードが存在する。従って、抵抗初期値の９０％以下に低下している領域では、ＴＦＣ制御部２３１は抵抗不良と判定し、ホスト５１に警告を行うことが好ましい。また、より信頼性を高めるためには、抵抗値が急激な変化を開始する９５％以下の領域においては、少なくとも、ＴＦＣ制御部２３１は抵抗不良と判定することが好ましい。

なお、少なくとも９０％もしくは９５％以下の領域にある場合に抵抗不良と判定すればよく、例えば、９７％を基準値として、それ以下の領域を抵抗不良と判定してもよい。しかし、警告が頻発することをさけるため、基準値は大きすぎないことが重要である。従って、９０％もしくは９５％を基準値として、ＴＦＣ制御部２３１は抵抗測定値と基準値を比較し、抵抗測定値が基準値以下にある場合に、抵抗不良と判定することもできる。

エラー対応処理の好ましい一例は、ヒータ１２４の抵抗値の測定頻度の増加である。ＴＦＣ制御部２３１は、抵抗値の測定時間間隔を短縮する、あるいは、これまで測定していなかったタイミングにおける測定を開始する。例えば、不良判定前に、ＴＦＣ制御部２３１が、規定使用時間経過毎に測定を行っている場合、不良判定後、ＰＯＲにおいても測定を行う、あるいは、測定のための規定使用時間を短縮する。これによって、その後の抵抗値の急激な変化を見逃す可能性を低減することができる。

エラー対応処理の好ましい他の例は、ヒータ１２４への出力のスルーレート制御である。ヒータ１２４の劣化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。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。

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。

図３に示すように、抵抗不良と判定すると、ＴＦＣ制御部２３１は、ＡＥ１３の設定レジスタに、より低いスルーレート値（SLEW RATE）をセットする。ＡＥ１３は、その設定に従ったスルーレートで、ヒータ１２４に電流／電圧を出力する。スルーレートを下げることで、ヒータ１２４の劣化を抑制することができる。

あるいは、所定条件下におけるエラー対応処理において、ライト・アンド・ベリファイ処理を行うことが好ましい。ライト・アンド・ベリファイ処理は、ユーザ・データを磁気ディスク１１の記録面に書き込んだ後に、ユーザ・データが正確に書き込まれているかを確認する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ホスト５１への通知（警告）に加えて、あるいは、それを行うことなくライト・アンド・ベリファイ処理を行う。

ヒータ１２４の抵抗値が変化する場合、ヒータ１２４の駆動方法によって、ヘッド素子部１２２の突出量が変化する。具体的には、定電流駆動の場合、抵抗値の低下はヒータ・パワーの低下となり、突出量が減少する。一方、定電圧駆動の場合、抵抗値の増加はヒータ・パワーの低下となり、突出量が減少する。従って、各駆動方法におけるこれらのエラー条件においては、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ライト・アンド・ベリファイ処理を行うことが好ましい。

具体的には、図３を参照して、ＴＦＣ制御部２３１は、抵抗不良と判定すると、その判定結果をリード・ライト処理部（ＲＷ処理部）２３２に通知する。ＲＷ処理部２３２は、ユーザ・データのリード／ライトの処理を制御、実行する。ライトにおいて、ＲＷ処理部２３２は、ホスト５１から取得したユーザ・データ（DATA）を、ＲＡＭ２４内のバッファ２４１に一旦格納し、その後、バッファ２４１からユーザ・データを取り出して、ＲＷチャネル２１に転送する。ＲＷチャネル２１に転送されたデータは、ＡＥ１３を介してヘッド・スライダ１２に転送され、ヘッド・スライダ１２がターゲットのアドレス（セクタ）に、データを書き込む。リードにおいて、ＲＷ処理部２３２は、ＲＷチャネル２１から取得したユーザ・データをバッファ２４１に格納する。その後、ＲＷ処理部２３２はバッファ２４１からユーザ・データを取り出して、ホスト５１に転送する。

抵抗不良の通知を受けたＲＷ処理部２３２は、予め定められた条件において、ライト・アンド・ベリファイ処理を行う。好ましくは、温度検出器１９の検出温度が予め設定された基準温度以下の場合に、ライト・アンド・ベリファイ処理を行う。低温領域において、データの書き込み不足、特に書き込み初期におけるプアオーバーライトがおきやすい一方、ライト・アンド・ベリファイ処理はＨＤＤ１のパフォーマンスの低下につながりうるからである。

ライト・アンド・ベリファイ処理において、ＲＷ処理部２３２は、ユーザ・データを磁気ディスク１１に書き込んだ後に、書き込んだデータをヘッド素子部１２によって読み出す。ＲＷ処理部２３２は、ＲＷチャネル２１から取得した読み出しデータと、バッファ２４１に保存してあるデータとを比較し、磁気ディスク１１に正確にユーザ・データが書き込まれていることを確認する。正確にデータが書き込まれていない場合には、ＲＷ処理部２３２は、ライト処理を再実行する。なお、実際に磁気ディスク１１から読み出すデータは、書き込んだデータの全てもしくはその一部とすることができる。書き込み初期のエラーが多いことから、書き込み初期の一部のデータのみを比較して、書き込み判定を行ってもよい。なお、環境温度に関わらずライト・アンド・ベリファイ処理を行ってもよい。

上述の抵抗変化とは逆に、定電流駆動において、抵抗値の増加はヒータ・パワーの増加となり、突出量が増加する。一方、定電圧駆動において、抵抗値の減少はヒータ・パワーの増加となり、突出量が増加する。従って、各駆動方法におけるこれらの抵抗エラー条件においては、ヒータ１２４に供給する電流値もしくは電圧値を小さくすることが好ましい。なお、抵抗値が無限大（基準値以上）の場合、オープン状態であるので、ヒータ１２４は機能しない。従って、この場合においても、上述のようにライト・アンド・ベリファイ処理を行うことが好ましい。

上述の例において、ＴＦＣ制御部２３１は抵抗測定値のみを参照して、エラー対応処理の実行の有無を決定するが、他の条件も合わせて参照することは、好ましい態様の一つである。好ましい態様の一つにおいて、ＴＦＣ制御部２３１は、読み出したユーザ・データのエラー・レートを参照する。

図６のブロック図に示すように、ＲＷ処理部２３２内のＥＣＣ処理部２３３は、ユーザ・データに対してＥＣＣ処理を実行する。ライト処理において、ＥＣＣ処理部２３３は、ホスト５１からのデータに対してＥＣＣ（Error Checking Code）を付加する。ＥＣＣを付加されたデータは、ＲＷチャネル２１に転送される。また、リード処理において、ＥＣＣ処理部２３３はＲＷチャネル２１から転送されたデータのＥＣＣを使用してエラー訂正処理を実行し、エラー訂正したデータをバッファ２４１に格納する。

リードにおけるエラー訂正処理において、ＥＣＣ処理部２３３は、エラー・レート、つまり、符号語あたりの訂正ビット数（誤りビット数）をカウントする。ＴＦＣ制御部２３１は、このエラー・レートを表すデータをＥＣＣ処理部から取得して、それに従ってエラー対応処理の実行の有無を決定する。具体的には、ＴＦＣ制御部２３１はエラー・レートの初期値に対するエラー・レートの変化を特定し、その変化に応じてエラー対応処理の実行の有無を決定する。初期値は、例えば、出荷前の製造段階において、ＨＤＤ１に登録しておくことができる。

好ましい一態様について、図７のフローチャートを参照して説明する。ＴＦＣ制御部２３１は、測定抵抗値に対する二つの基準範囲を使用する。例えば、ＴＦＣ制御部２３１は、５％未満の抵抗値変化を第１基準範囲とする。また、２％未満の抵抗値変化を第２基準範囲として使用する。第２基準範囲は、第１基準範囲内におけるより狭い範囲となっている。図６を参照して、ＡＥ１３がヒータ抵抗値を測定すると（Ｓ２１）、ＴＦＣ制御部２３１は、測定した抵抗値が第１基準範囲内にあるか判定する、つまり初期値から５％以上変化しているか（していないか）を判定する（Ｓ２２）。抵抗値が５％以上変化している場合（Ｓ２２におけるＮＯ）、ＴＦＣ制御部２３１は、エラー対応処理を実行することを決定し、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がそれを実行する（Ｓ２５）。

測定した抵抗値が第１基準範囲内にある、つまり、抵抗値の変化が５％未満である場合（Ｓ２２におけるＹＥＳ）、ＴＦＣ制御部２３１は、測定した抵抗値が第２基準範囲（２％未満）にあるかを判定する（Ｓ２３）。抵抗値の変化が第２基準範囲にある場合、つまり、測定した抵抗値変化が２％未満である場合、エラー対応処理を行うことなく処理が終了する（Ｓ２５）。この変化は測定誤差もしくはヒータ１２４が正常な範囲であると考えられるからである。

抵抗値の変化が第２基準範囲にない場合、つまり、測定した抵抗値変化が２％以上５％未満である場合、ＴＦＣ制御部２３１は、エラー・レートを参照する。ＴＦＣ制御部２３１は、初期値からのエラー・レートの変化を特定し、予め設定された基準以上エラー・レートが悪化しているかを判定する（Ｓ２４）。エラー・レートの変化が基準範囲内にあるとき（Ｓ２４におけるＹＥＳ）、エラー対応処理を行うことなく処理が終了する（Ｓ２５）。エラー・レートが基準以上の悪化を示しているとき（Ｓ２４におけるＮＯ）、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がエラー対応処理を実行する（Ｓ２５）。

以上のように、抵抗値に加えてエラー・レートを参照することによって、より確実かつ正確にヒータ１２４の抵抗不良を判定することができる。特に、抵抗値について複数の基準範囲を使用し、緩やかな基準範囲においてエラー・レートを併せて参照することで、ヒータ１２４のオープン／ショートを未然に防ぐことができる。なお、ＴＦＣ制御部２３１は、エラー・レートもしくはその変化を直接表すデータではなく、間接的にそれを表すデータによってエラー・レートを参照してもよい。また、温度条件によって、エラー・レートもしくは基準範囲に補正を行ってもよい。これは、下のユーザ・データの読み出し振幅について同様である。

好ましい態様の他一つにおいて、ＴＦＣ制御部２３１は、抵抗測定値に加えて、読み出したユーザ・データの読み出し振幅を参照する。ＴＦＣ制御部２３１は、ＡＥ１３のレジスタから振幅値を取得すること、あるいは、ＲＷチャネル２１からＶＧＡ（Variable Gain Amplifier）のゲイン値（図６におけるVGA）を取得することで、読み出し振幅を知ることができる。ＴＦＣ制御部２３１は、ヒータ１２４の測定抵抗値の変化と、読み出し振幅の変化が同一方向にあるかを特定する。これらの変化が同一方向にある場合、ＴＦＣ制御部２３１はエラー対応処理を実行することを決定する。

例えば、定電流駆動において、ヒータ抵抗の増加はクリアランスの減少を意味する。従って、読み出し振幅は、増加することが予想される。一方、ヒータ抵抗の減少はクリアランスの増加を意味する。従って、読み出し振幅は、減少することが予想される。

定電圧駆動において、ヒータ抵抗の増加はクリアランスの増加を意味する。従って、読み出し振幅は、減少することが予想される。一方、ヒータ抵抗の減少はクリアランスの減少を意味する。従って、読み出し振幅は、増加することが予想される。ＴＦＣ制御部２３１は、例えば、製造段階において登録される読み出し振幅の初期値を測定値と比較して、その変化の方向及び変化量を特定することができる。

ＴＦＣ制御部２３１は、各ヒータ駆動方法において、ヒータ抵抗と読み出し振幅の変化が同一方向にあるときに、抵抗不良が起きていると判定する。好ましくは、ＴＦＣ制御部２３１は、エラー・レートを参照した判定のように、抵抗値に関する複数の基準範囲を有し、そのうちの一部の範囲における抵抗値の判定において、併せて読み出し振幅を参照する。具体的な処理方法について、図８のフローチャートを参照して説明する。

図８において、ステップＳ３１からステップＳ３３までの工程は、図７におけるステップＳ２１からステップＳ２３までの工程と同様である。抵抗値の変化が第２基準範囲外である場合（Ｓ２３におけるＮＯ）、ＴＦＣ制御部２３１は、読み出し振幅を参照し、基準範囲内にあるか判定する（Ｓ３４）。例えば、ＴＦＣ制御部２３１は、ＲＷチャネル２１がＶＧＡゲイン値を取得して初期値を比較し、その値の変化が基準範囲内にあるか判定する。上述のように、基準範囲は、ヒータ１２４の駆動方法によって異なる。また、抵抗値の変化の方向、つまり、増加しているか減少しているかによって異なる範囲となる。読み出し振幅の変化が基準範囲内にあるときは（Ｓ３４におけるＹＥＳ）、エラー対応処理を行うことなく処理が終了し、読み出し振幅の変化が基準範囲外にあるときは（Ｓ３４におけるＮＯ）、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がエラー対応処理を実行する（Ｓ３５）。

具体的には、定電流駆動においてヒータ抵抗が増加した場合、読み出し振幅が基準以上増加していると、ＴＦＣ制御部２３１は抵抗不良と判定する。一方、ヒータ抵抗が減少している場合、読み出し振幅が基準以上減少していると、ＴＦＣ制御部２３１は、抵抗不良と判定する。定電圧駆動において、ヒータ抵抗が増加した場合、読み出し振幅が基準以上減少していると、ＴＦＣ制御部２３１は抵抗不良と判定する。一方、ヒータ抵抗が減少している場合、読み出し振幅が基準以上減少していると、ＴＦＣ制御部２３１は読み出し振幅が基準以上増加していると、ＴＦＣ制御部２３１は、抵抗不良と判定する。

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、ＴＦＣヒータの抵抗値測定、及び、抵抗値がエラーを示す場合に対応するエラー対応処理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。本実施形態において、ＴＦＣヒータの抵抗測定値を参照して抵抗不良判定を行うケースを示すフローチャートである。本実施形態において、ヒータ・パワーに対するヒータ抵抗の実際の測定値を示すグラフである。本実施形態において、エラー・レートあるいは読み出し振幅を参照した抵抗不良判定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。本実施形態において、抵抗測定値に加えて読み出したユーザ・データのエラー・レートを参照して抵抗不良判定を行うケースを示すフローチャートである。本実施形態において、抵抗測定値に加えて読み出したユーザ・データの読み出し振幅を参照して抵抗不良判定を行うケースを示すフローチャートである

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
ｓ１６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、２４ＲＡＭ、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、２３１ＴＦＣ制御部、２３２リード・ライト処理部
２４１バッファ、３１１ライト・コイル、３１２磁極、３１３絶縁膜

Claims

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、
前記ヒータの抵抗値を予め設定されたタイミングで測定する測定回路と、
前記測定した抵抗値を参照して前記ヒータが抵抗不良かを判定し、抵抗不良である場合にそのエラー対応処理を行うコントローラと、
を備えるディスク・ドライブ装置。
前記コントローラは、前記エラー対応処理において、ホストに対して前記ヒータの抵抗不良を通知する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
前記コントローラは、前記エラー対応処理において、前記ヘッド素子部が書き込んだユーザ・データの確認処理を行う、
請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
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が基準温度以下である場合に、前記ヘッド素子部が書き込んだユーザ・データの確認処理を行う、
請求項３に記載のディスク・ドライブ装置。
前記ヒータは定電流駆動され、
前記コントローラは、前記ヒータの抵抗値が基準範囲外に低下した場合、前記ヘッド素子部が書き込んだユーザ・データの確認処理を行う、
請求項３に記載のディスク・ドライブ装置。
前記ヒータは定電圧駆動され、
前記コントローラは、前記ヒータの抵抗値が基準範囲外に増加した場合、前記ヘッド素子部が書き込んだユーザ・データの確認処理を行う、
請求項３に記載のディスク・ドライブ装置。
前記コントローラは、前記エラー対応処理において、前記ヒータの抵抗値を測定する頻度を増やす、
請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
前記コントローラは、前記エラー対応処理において、前記ヒータへの出力のスルーレートを低下させる、
請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
前記コントローラは、予め設定されている値に対する前記ヒータの抵抗値の変化が１０％以上の範囲において、前記ヒータを不良抵抗と判定する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
前記コントローラは、さらに前記ヘッド素子部の読み出し振幅を参照して前記ヒータの抵抗不良を判定する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
前記コントローラは、さらに前記ヘッド素子部の読み出したデータのエラー・レートを参照して前記ヒータの抵抗不良を判定する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
前記コントローラは、前記ヒータの抵抗値が基準範囲外である場合及び前記ヒータの抵抗値が前記基準範囲内にあって前記読み出し振幅の変化が基準外である場合に、前記エラー対応処理を行う、
請求項１０に記載のディスク・ドライブ装置。
前記コントローラは、前記ヒータの抵抗値が基準範囲外である場合及び前記ヒータの抵抗値が前記基準範囲内にあって前記エラー・レートの変化が基準を超える場合に、前記エラー対応処理を行う、
請求項１１に記載のディスク・ドライブ装置。
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、
前記ヒータの抵抗値を予め設定されたタイミングで測定し、
前記測定した抵抗値を参照して前記ヒータが抵抗不良かを判定し、
抵抗不良であると判定した場合に、そのエラー対応処理を行う、方法。