JP2008021405A - 磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離をリアルタイムで調節する装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離をリアルタイムで調節可能なデータ保存装置を提供する。
【解決手段】データ記録媒体１１０と、データ記録媒体から所定のパターンを読取り、相応するアナログ読取信号を発生させる磁気ヘッド１２０と、磁気ヘッドから出力されたアナログ読取信号を増幅し、増幅されたアナログ読取信号を出力する前置増幅器１３０と、前置増幅器から出力されたアナログ読取信号をデジタル信号に変換するアナログーデジタル変換器１５０と、アナログーデジタル変換器から出力されたデジタル信号を離散フーリエ変換し、離散フーリエ変換された信号を出力する離散フーリエ変換器と、離散フーリエ変換された信号に基づいて第１制御信号を発生させるプロセッサ１６０と、出力された第１制御信号に応答し、磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離を調節するための第２制御信号を磁気ヘッドに出力する制御回路１４０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、浮上量（flying height）調節技術に係り、より詳細には、リアルタイムで磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離（浮上量）を調節可能な装置および方法に関する。

一般的に、データ保存装置（例えば、ハードディスクドライブ）は、データ記録媒体（例えば、ディスク）と磁気ヘッドとを備える。データ記録媒体（例えば、ディスク）は、データを保存する。磁気ヘッドは、データ記録媒体に磁気データを書込むための書込ヘッドとデータ記録媒体から磁気データを読取るための読取ヘッドとを備える。

データ保存装置は、大量のデータを高速で書込みまたは読取り可能な特徴によって、コンピュータシステムの代表的な補助記憶装置として活用されている。最近では、高いインチ当りトラック数（ＴＰＩ）および高いインチ当りビット数（ＢＰＩ）の実現が可能となり、データ記録媒体に保存可能なデータの大容量化およびサイズの小型軽量化が急速に進んでいる。

データ記録媒体に保存可能なデータ容量が増加し、データ記録媒体のサイズが次第に小型化すると、書込ヘッドによる書込み能力または読取ヘッドによる読取り能力を向上するために、データ記録媒体の表面上に浮揚（floating）または浮上（flying）する磁気ヘッドの浮揚量（ＦＨ：Floating Height）または浮上量（ＦＨ：Flying Height）をさらに小さくする必要が生じる。一般的に、磁気ヘッドとデータ記録媒体表面との間の距離（distance）を浮揚量、浮上量、隙間（clearance）、ヘッドギャップ（head gap）、スペーシング（spacing）、またはスペーシングロス（spacing loss）などと称する。

しかし、磁気ヘッドの浮上量が小さくなるほど、データ保存装置に生じる小さな衝撃によっても、磁気ヘッドとデータ記録媒体表面とが互いに衝突し易くなり、磁気ヘッドおよび／またはデータ記録媒体表面が損傷する可能性が高くなる。したがって、浮上量を適切に制御する必要がある。このため、浮上量を適切に制御してデータ保存装置の容量を最大化しようとする試みがなされており、試みの一つとしてＦＯＤ（Flying On Demand）が考慮されている。ＦＯＤは、磁気ヘッドの端部であるポールチップの熱膨脹を用いて、浮上量を制御する方法である。

また、空気ベアリング表面（ＡＢＳ：Air Bearing Surface）を備えるスライダー（“空気ベアリングスライダー”とも称する。）を用いて、ＦＯＤを実現する方法がある。すなわち、空気ベアリング表面に書込ヘッドの書込コイルと類似するヒーターを設けてＦＯＤ電流を供給すると、空気ベアリング表面の端部が熱膨脹して浮上量が変化する。したがって、ヒーターに供給される電流の量を調節することで、浮上量を制御可能である。

一般的に、浮上量（または、隙間）は、ヒーターに供給される電流を制御しながらタッチダウン方式で測定可能である。すなわち、タッチダウン方式によれば、磁気ヘッドの現在の浮上量は、磁気ヘッドの現在の浮上量から磁気ヘッドがデータ記録媒体表面にタッチダウン（すなわち、浮上量が“０”となる。）するまでの高さとなる。しかし、利用者にとっては、浮上量の測定毎にタッチダウン方式により浮上量を測定しなければならないという問題がある。また、温度、湿度または気圧による浮上量の変化は、データ保存装置の信頼性を低下させる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、タッチダウン方式を用いずに、磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離をリアルタイムで測定し、測定結果によって浮上量をリアルタイムで調節可能な、新規かつ改良されたデータ保存装置および方法を提供することにある。

また、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度、湿度または気圧にかかわらずに、磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離をリアルタイムで測定し、測定結果によって浮上量をリアルタイムで調節可能な、データ保存装置および方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、データ記録媒体と、データ記録媒体から所定のパターンを読取り、相応するアナログ読取信号を発生させる磁気ヘッドと、磁気ヘッドから出力されたアナログ読取信号を増幅し、増幅されたアナログ読取信号を出力する前置増幅器と、前置増幅器によって出力されたアナログ読取信号をデジタル信号に変換するアナログーデジタル変換器と、アナログーデジタル変換器から出力されたデジタル信号を離散フーリエ変換し、離散フーリエ変換された信号を出力する離散フーリエ変換器と、離散フーリエ変換器から出力された離散フーリエ変換された信号に基づいて第１制御信号を発生させるプロセッサと、プロセッサから出力された第１制御信号に応答し、磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離を調節するための第２制御信号を磁気ヘッドに出力する制御回路と、を含むデータ保存装置が提供される。

また、上記離散フーリエ変換器は、デジタル信号に含まれる第３高調波信号を離散フーリエ変換するようにしてもよい。

また、上記磁気ヘッドおよび空気ベアリング表面を有する空気ベアリングスライダーをさらに含み、空気ベアリング表面の熱膨脹は、磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離を調節するために、第２制御信号により制御されるようにしてもよい。

また、上記プロセッサは、磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離の変化に伴ってリアルタイムで第１制御信号を発生させるようにしてもよい。

また、上記第２制御信号は、ＦＯＤ電圧またはＦＯＤ電流であるようにしてもよい。

また、上記データ保存装置の内部温度を感知して相応する温度信号を出力する温度センサーをさらに含み、プロセッサは、温度センサーから出力された温度信号にも基づいて第１制御信号を出力するようにしてもよい。

また、上記データ保存装置の内部湿度を感知して相応する湿度信号を出力する湿度センサーをさらに含み、プロセッサは、湿度センサーから出力された湿度信号にも基づいて第１制御信号を出力するようにしてもよい。

また、上記プロセッサは、離散フーリエ変換された信号と、磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離との間の相関関係に基づいて、第１制御信号を出力するようにしてもよい。

また、上記制御回路は、前置増幅器の一部であるようにしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の第２の観点によれば、データ記録媒体と、データ記録媒体から所定のパターンを読取り、相応するアナログ読取信号を発生させる磁気ヘッドと、磁気ヘッドから出力されたアナログ読取信号を増幅し、増幅されたアナログ読取信号を出力する前置増幅器と、前置増幅器によって出力されたアナログ読取信号をデジタル信号に変換するアナログーデジタル変換器と、複数のフィルタ係数の各々が適用される複数のタップを有し、フィルタ係数の少なくとも一つが磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離と相関関係にあり、フィルタ係数が適応アルゴリズムおよび適応デジタルフィルタの出力に適応するように設定されるように構成され、アナログーデジタル変換器から出力されたデジタル信号をフィルタリングする適応デジタルフィルタと、適応デジタルフィルタの複数のフィルタ係数の少なくとも一つに基づいて第１制御信号を発生させるプロセッサと、プロセッサで発生された第１制御信号に応答し、磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離を調節する第２制御信号を磁気ヘッドに出力する制御回路と、を含むデータ保存装置が提供される。

また、上記磁気ヘッドおよび空気ベアリング表面を有する空気ベアリングスライダーをさらに含み、空気ベアリング表面の熱膨脹は、磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離を調節するために、第２制御信号により制御されるようにしてもよい。

また、上記適応デジタルフィルタは、有限インパルス応答フィルタであるようにしてもよい。

また、上記制御回路は、前置増幅器の一部であるようにしてもよい。

また、上記複数の係数の少なくとも一つは、複数のタップ中の５番目のタップに連関された係数であるようにしてもよい。

また、上記第２制御信号は、ＦＯＤ電圧またはＦＯＤ電流であるようにしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の第３の観点によれば、空気ベアリングスライダーの読取ヘッドがデータ記録媒体の所定の領域に記録された所定のパターンを読取り、読取信号を出力するステップと、前置増幅器が読取信号を増幅し、増幅された読取信号を出力するステップと、チャンネル回路が増幅された読取信号に基づいて第１制御信号を出力するステップと、プロセッサが第１制御信号に基づいて読取ヘッドとデータ記録媒体との間の距離を計算し、計算の結果に基づいて第２制御信号を発生させるステップと、第２制御信号に応答し、空気ベアリングスライダーとデータ記録媒体との間の距離を制御するための第３制御信号を出力するステップと、を含む、空気ベアリングスライダーとデータ記録媒体との間の距離を調節する方法が提供される。

また、上記チャンネル回路が前置増幅器から出力された増幅された読取信号に含まれる第３高調波を離散フーリエ変換し、変換の結果に基づいて第１制御信号を出力する場合に、プロセッサは、第１制御信号と、空気ベアリングスライダーとデータ記録媒体との間の距離との間の相関関係に基づいて、第２制御信号を発生させるようにしてもよい。

また、上記チャンネル回路が前置増幅器から出力された増幅された読取信号に基づいて、適応有限インパルス応答フィルタの複数の係数のいずれか一つに相応する信号を第１制御信号として出力する場合に、プロセッサは、第１制御信号と距離との間の相関関係に基づいて、第２制御信号を発生させるようにしてもよい。

また、上記プロセッサの内部温度または内部湿度の少なくとも一つを感知するステップをさらに含み、プロセッサが感知された内部温度および感知された内部湿度の少なくとも一つと第１制御信号とに基づいて距離を計算し、計算の結果に基づいて第２制御信号を発生させるステップをさらに含むようにしてもよい。

また、上記相関関係は、バーンイン工程中に測定および計算されるようにしてもよい。

本発明によれば、タッチダウン方式を用いずに、磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離をリアルタイムで測定し、測定結果によって浮上量をリアルタイムで調節することができる。また、本発明によるデータ保存装置、および磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離調節方法によれば、温度、湿度および気圧の少なくとも一つにかかわらずに、磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離をリアルタイムで測定し、測定結果によって浮上量をリアルタイムで調節することができる。

本発明によれば、温度、湿度および気圧の少なくとも一つにかかわらずに、磁気ヘッドとデータ記録媒体との間の距離をリアルタイムで測定し、測定結果によって浮上量をリアルタイムで調節可能であるので、データ保存装置の信頼性を向上させることができる。

以下に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態によるデータ保存装置を示す機能ブロック図である。図１を参照すれば、データ保存装置（例えば、ハードディスクドライブ）１００は、複数のデータ記録媒体（例えば、磁気ディスク１１０）、スピンドルモーター１１２、複数の磁気ヘッド１２０、ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）１２２、アクチュエーター１２４、前置増幅器１３０、読取／書込（Ｒ／Ｗ）チャンネル回路１４０、インターフェース（または、“ハードディスクコントローラ”とも称する。）１５０、マイクロコントローラ１６０、ＶＣＭ駆動部１６２、スピンドルモーター駆動部１６４、およびメモリ１７０を備える。データ保存装置１００は、温度測定器１７１および湿度測定器１７３の少なくとも一つをさらに備えることができる。

複数のデータ記録媒体１１０の各々は、同心円状に形成された複数のトラックを備え、スピンドルモーター１１２によって回転する。複数の磁気ヘッド１２０の各々は、マイクロコントローラ１６０の制御下で複数のデータ記録媒体１１０のうち対応する一つの記録媒体１１０上で移動され、読取り動作または書込み動作を行う。複数の磁気ヘッド１２０の各々は、書込ヘッドおよび読取ヘッドを備え、スライダーに装着される。空気ベアリングスライダーは、読取ヘッド、書込ヘッドおよびＡＢＳを備える。

複数の磁気ヘッド１２０の各々は、アクチュエーター１２４に固定された対応するアクチュエーターアーム１２１に装着された対応するフレキシブルサスペンションアーム（図示せず）に装着される。固定されたアクチュエーターアーム１２１は、ＶＣＭ１２２の制御下でデータ記録媒体１１０上で第１の記録トラックから第２の記録トラックに、複数の磁気ヘッド１２０のうち対応する磁気ヘッド１２０を移動させる。

複数の磁気ヘッド１２０の各々は、データ記録媒体１１０の所定の領域に記録された所定のパターンを読取り、アナログ読取信号を発生させる。所定のパターンは、本実施形態による適応デジタルフィルタ２０７または離散フーリエ変換器２５０により読取可能なパターンで、一定の周期を有する信号として固有なものであることが望ましい。

データ記録媒体１１０に保存されたデータを読取る場合、前置増幅器１３０は、複数の磁気ヘッド１２０のうち対応する磁気ヘッド１２０（読取ヘッド）によってピックアップされたアナログ読取信号を受信して増幅し、増幅されたアナログ読取信号をＲ／Ｗチャンネル回路１４０に出力する。データ記録媒体１１０にデータを書込む場合、前置増幅器１３０は、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０から出力される書込信号を、複数の磁気ヘッド１２０のうち対応する磁気ヘッド１２０（書込ヘッド）を介して、データ記録媒体１１０のうち対応するデータ記録媒体１１０に記録するように制御される。

Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０は、前置増幅器１３０から出力される増幅されたアナログ読取信号からデータパルスを検出し、検出されたデータパルスを復号化して読取データをインターフェース１５０に出力する。また、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０は、インターフェース１５０から出力された書込データを符号化して書込信号を前置増幅器１３０に出力する。読取データまたは書込データは、メモリ１７０に一時的に保存されてもよい。

また、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０は、前置増幅器１３０から出力されたアナログ読取信号をデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号を離散フーリエ変換し、離散フーリエ変換された信号をマイクロコントローラ１６０に出力可能である。離散フーリエ変換された信号は、前置増幅器１３０から出力されたアナログ読取信号に含まれる第３高調波に関連する信号である。

また、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０は、図２または図７に示すように、アナログーデジタル変換器２０５および適応デジタルフィルタ２０７を備える。アナログーデジタル変換器２０５は、前置増幅器１３０から出力されたアナログ読取信号をデジタル信号に変換し、適応デジタルフィルタ２０７の係数のいずれか一つの係数をマイクロコントローラ１６０に出力する。いずれか一つの係数は、メインタップの係数、または複数個のタップのうち５番目のタップに関連する係数であるようにしてもよい。

マイクロコントローラ１６０の制御下で、インターフェース１５０は、データ記録媒体１１０に書込まれる書込データをＲ／Ｗチャンネル回路１４０に伝送するか、データ記録媒体１１０から読取られた読取データを受信してホストコンピュータに伝送する。

また、インターフェース１５０は、ホストコンピュータから出力された読取命令信号または書込命令信号をマイクロコントローラ１６０またはメモリ１７０に伝送可能であり、マイクロコントローラ１６０から出力された制御信号に応答し、メモリ１７０に保存された読取データまたは書込データをホストコンピュータまたはＲ／Ｗチャンネル回路１４０に伝送可能である。したがって、インターフェース１５０は、ホストコンピュータとＲ／Ｗチャンネル回路１４０との間の通信、マイクロコントローラ１６０とホストコンピュータとの間の通信、メモリ１７０とホストコンピュータとの間の通信、メモリ１７０とマイクロコントローラ１６０との間の通信、またはメモリ１７０とＲ／Ｗチャンネル回路１４０との間の通信をインターフェース可能である。

マイクロコントローラ１６０は、ホストコンピュータから出力された読取命令信号または書込命令信号に応答し、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０にインターフェース１５０を介して制御信号を出力し、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０から受信したサーボ情報に基づいて、トラック探索および／またはトラック追従を制御するために、ＶＣＭ駆動部１６２およびスピンドルモーター駆動部１６４を制御する。マイクロコントローラ１６０は、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０にサーボゲート信号を直接出力可能である。具体例としては、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０、インターフェース１５０およびマイクロコントローラ１６０は、一つのチップとして実現可能である。

また、本実施形態によるマイクロコントローラ１６０は、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０から出力される離散フーリエ変換された信号（例えば、第３高調波の振幅）と、磁気ヘッド１２０とデータ記録媒体１１０との間の距離（distance/clearance）との間の相関関係または関数関係に基づいて、磁気ヘッド１２０とデータ記録媒体１１０との間の距離を計算し、計算結果に基づいて第１制御信号を発生させる。ここで、浮揚量、浮上量、隙間、ヘッドギャップ、スペーシングまたはスペーシングロスは、互いに用語は異なるが、実質的に磁気ヘッド１２０とデータ記録媒体１１０との間の距離を意味する。

マイクロコントローラ１６０は、デジタル信号プロセッサまたはマイクロプロセッサとして実現可能である。マイクロコントローラ１６０は、ＣＰＵとも称される。

第１制御信号は、所定の配線を介して前置増幅器１３０に直接入力されてもよい。また、第１制御信号は、インターフェース１５０、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０を介して、前置増幅器１３０に入力されてもよい。前置増幅器１３０は、マイクロコントローラ１６０から出力された第１制御信号に応答し、磁気ヘッド１２０とデータ記録媒体１１０との間の距離を調節するための第２制御信号を磁気ヘッド１２０に出力する。

第２制御信号は、ＦＯＤのためのＦＯＤ電圧またはＦＯＤ電流でもよい。したがって、第２制御信号に基づいて、磁気ヘッド１２０とデータ記録媒体１１０との間の距離を一定に維持可能である。

また、本発明による他の実現形態では、マイクロコントローラ１６０は、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０から出力された適応デジタルフィルタのいずれか一つのタップの係数、またはいずれか一つのタップの係数に相応する信号に基づいて、磁気ヘッド１２０とデータ記録媒体１１０との間の距離を計算し、計算結果に基づいて第１制御信号を発生可能である。上記距離または相関関係を計算する方法は、図３Ａ〜図６を参照して詳しく説明される。

この場合にも、第１制御信号は、所定の配線を介して前置増幅器１３０に直接入力されてもよい。また、第１制御信号は、インターフェース１５０、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０を介して、前置増幅器１３０に入力されてもよい。

前置増幅器１３０は、マイクロコントローラ１６０から出力された第１制御信号に応答し、磁気ヘッド１２０とデータ記録媒体１１０との間の距離を調節するための第２制御信号を磁気ヘッド１２０に出力する。第２制御信号は、ＦＯＤのためのＦＯＤ電圧またはＦＯＤ電流でもよい。したがって、第２制御信号に基づいて、磁気ヘッド１２０とデータ記録媒体１１０との間の距離を一定に維持可能である。メモリ１７０は、ホストコンピュータ、マイクロコントローラ１６０およびＲ／Ｗチャンネル回路１４０の間で送受信されるデータを一時的に保存可能であり、マイクロコントローラ１６０で実行される各種の実行プログラムおよび各種の設定値を保存している。

ＶＣＭ駆動部１６２は、マイクロコントローラ１６０から提供される複数の位置制御信号に応答し、ＶＣＭ１２２を駆動するための駆動電流を発生させる。複数の位置制御信号の各々は、各々の磁気ヘッド１２０を位置制御するための信号である。複数の位置制御信号は、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０から出力されたサーボ情報に基づいて発生される。ＶＣＭ１２２は、ＶＣＭ駆動部１６２から出力される駆動電流の方向および／またはレベルに基づいて、アクチュエーター１２４に装着された複数の磁気ヘッド１２０のうち対応する磁気ヘッド１２０を、複数のデータ記録媒体１１０のうち対応する記録媒体１１０上で移動させる。

スピンドルモーター駆動部１６４は、マイクロコントローラ１６０から発生した制御信号によってスピンドルモーター１１２を駆動し、複数のデータ記録媒体１１０を所定の回転速度（例えば、３６００ｒｐｍ〜７２００ｒｐｍ）で回転させる。ＶＣＭ駆動部１６２およびスピンドルモーター駆動部１６４は、一つのチップとして実現可能である。

温度センサー１７１は、データ保存装置１００の内部の温度を測定し、測定結果に相応する信号をマイクロコントローラ１６０に伝送する。湿度センサー１７３は、データ保存装置１００の内部の湿度を測定し、測定結果に相応する信号をマイクロコントローラ１６０に伝送する。

図２は、本発明の一実施形態による読取／書込チャンネル回路１４０を構成する複数の構成要素を示す機能ブロック図である。以下では、磁気ヘッド１２０とデータ記録媒体１１０との間の距離をリアルタイムで測定し、測定結果によって距離（または、浮上量）をリアルタイムで調節する方法について、図１および図２を参照しながら説明する。図２には、説明の便宜上、データ記録媒体１１０に記録されたデータを読取る読取チャンネルが示されている。また、読取チャンネルのうち本実施形態による距離の調節に直接関与しない構成要素についての説明は省略する。

読取チャンネル（例えば、ＰＲＭＬ方式によって読取信号を検出するために用いるチャンネル）は、可変利得増幅器（ＶＧＡ）２０１、低域通過フィルタ(ＬＰＦ)２０３、アナログーデジタル変換器(ＡＤＣ)２０５、適応デジタルフィルタ２０７、クロック復旧回路２１３、ビタビ検出器２１５および復号器（例えば、ＥＣＣデコーダ）２１７を備える。

ＶＧＡ２０１は、前置増幅器１３０から出力された信号を受信して増幅する。ＬＰＦ２０３は、ＶＧＡ２０１によって増幅されたアナログ読取信号に含まれる高周波ノイズを除去し、高周波ノイズが除去されたアナログ読取信号を出力する。

ＡＤＣ２０５は、クロック復旧回路２１３から出力された所定のクロック信号に応答し、ＬＰＦ２０３から出力されたアナログ読取信号をデジタル読取信号に変換する。適応デジタルフィルタ２０７は、ＡＤＣ２０５から出力されたデジタル読取信号をフィルタリングし、フィルタリングされたデジタル読取信号を出力する。適応デジタルフィルタ２０７は、適応有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタとして実現可能である。

適応デジタルフィルタ２０７は、ＦＩＲフィルタ２０９および係数更新ブロック２１１を備える。ＦＩＲフィルタ２０９は、複数個のタップ（または、レジスタ）を備え、ＡＤＣ２０５から出力されたデジタル読取信号を等化する。係数更新ブロック２１１は、ＦＩＲフィルタ２０９の出力信号および所定の適応アルゴリズムに基づいて作動中に、ＦＩＲフィルタ２０９の複数個のタップに連関された複数の係数（または、加重値）を変更または更新可能な構造を有する。所定の適応アルゴリズムとしては、例えば最小二乗法（ＬＭＳ）アルゴリズムを使用可能であるが、これに限定されるものではない。ＬＭＳアルゴリズムについては、当業者にとって既知の技術であるので、説明は省略する。

ＦＩＲフィルタ２０９の複数個のタップに連関された複数の係数の各々に対する値は、マイクロコントローラ１６０にリアルタイムで提供される。したがって、本実施形態によるマイクロコントローラ１６０は、複数の係数のうちメインタップに連関された係数、または５番目のタップに連関された係数に基づいて、第１制御信号を前置増幅器１３０に出力可能である。マイクロコントローラ１６０は、複数の係数のうちメインタップに連関された係数、または５番目のタップに連関された係数に基づいて、前置増幅器１３０に出力される第１制御信号を発生させるためのソフトウェアまたはファームウエアを備えてもよい。ソフトウェアまたはファームウエアは、マイクロコントローラ１６０の内部または外部の所定のプロセッサ（図示せず）に保存されてもよい。

図３Ａ〜図３Ｄは、有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数、浮上量およびＦＯＤ電圧を用いて、有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数と浮上量との間の相関関係を求めるプロセスを示すグラフである。

図３Ａは、常温下で外周のデータ領域において、５番目のタップの係数ＦＩＲ５の変化と浮上量ＦＨ（例えば、マイクロインチ）の変化との関係を表わすグラフ、および浮上量の変化とＦＯＤ電圧の変化との関係を表わすグラフである。

図３Ｂは、高温下で外周のデータ領域において、５番目のタップの係数ＦＩＲ５の変化と浮上量ＦＨの変化との関係を表わすグラフ、および浮上量ＦＨの変化とＦＯＤ電圧の変化との関係を表わすグラフである。

図３Ｃは、常温下でメインテナンスシリンダーのデータ領域において、５番目のタップの係数ＦＩＲ５の変化と浮上量ＦＨの変化との関係を表わすグラフ、および浮上量ＦＨの変化とＦＯＤ電圧の変化との関係を表わすグラフである。

図３Ｄは、適応デジタルフィルタ２０７の適応後の各温度条件（３０℃または６０℃）下において、５番目のタップの係数ＦＩＲ５の変化と浮上量との相関関係または関数関係を表わすグラフである。図３Ａ〜図３Ｄは、データ保存装置１００のバーンイン過程で測定されて計算された後、マイクロコントローラ１６０またはメモリ１７０に保存される相関関係を表わす。また、本発明の実施形態において、図３Ａ〜図３Ｄで測定された各データは、マイクロコントローラ１６０に保存可能である。この場合、マイクロコントローラ１６０は、各データに基づいてリアルタイムで相関関係または関数関係を計算し、計算結果に基づいて第１制御信号を出力することもできる。

したがって、マイクロコントローラ１６０は、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０から出力された適応デジタルフィルタ２０７の５番目のタップの係数ＦＩＲ５、または係数ＦＩＲ５に相応する信号と、バーンイン過程で求められた相関関係または関数関係とに基づいて距離（または、浮上量）を計算し、計算結果に相応する第１制御信号を前置増幅器１３０に出力可能である。

すなわち、マイクロコントローラ１６０は、リアルタイムで変化する５番目のタップの係数ＦＩＲ５の変化に応じて、距離（または、浮上量）を制御するための第１制御信号を前置増幅器１３０にリアルタイムで出力可能である。マイクロコントローラ１６０は、相関関係を表現するか、計算するソフトウェアまたはファームウエアを保存するためのプロセッサを備えてもよい。

したがって、前置増幅器１３０は、リアルタイムで出力される第１制御信号に基づいて、距離（または、隙間）を制御するための第２制御信号、例えば、ＦＯＤのための電圧またはＦＯＤのための電流を、所定の電線またはトレースを介して磁気ヘッド１２０に出力可能である。

磁気ヘッド１２０を備える空気ベアリングスライダーのＡＢＳまたは磁気ヘッド１２０の端部であるポールチップは、第２制御信号に応答して熱膨脹するので、距離（または、隙間）をリアルタイムで調節可能である。磁気ヘッド１２０とデータ記録媒体１１０との間の距離を調節するための空気ベアリング表面の熱膨脹は、空気ベアリング表面に入力される第２制御信号に基づいて調節される。したがって、データ保存装置１００は、一定の浮上量を維持可能である。

図４Ａ〜図４Ｄは、タッチダウンテストを用いて有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数と浮上量との間の相関関係を求めるプロセスを表わすグラフである。

図４Ａは、タッチダウンテストでＦＯＤ電圧の変化と浮上量ＦＨの変化とを表わすグラフである。図４Ｂは、タッチダウンテストで適応デジタルフィルタ２０７の５番目のタップの係数ＦＩＲ５の変化とＦＯＤ電圧の変化との関係を表わすグラフである。図４Ｃは、適応デジタルフィルタ２０７の５番目のタップの係数ＦＩＲ５の変化と浮上量の変化との関係を表わすグラフである。図４Ｄは、適応デジタルフィルタ２０７の５番目のタップの係数ＦＩＲ５の変化と浮上量の変化との間の相関関係に基づいて、適応デジタルフィルタ２０７の５番目のタップの係数ＦＩＲ５の変化と浮上量の変化との関係を線形化したグラフである。

図５は、温度、湿度および高度（altitude）による有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数の敏感度を表わすグラフである。図５を参照すれば、５番目のタップの係数ＦＩＲ５は、温度、湿度および高度のうち少なくとも一つに基づいて変化する。

したがって、本発明の実施形態によるデータ保存装置１００は、温度センサー１７１をさらに備えてもよい。これにより、マイクロコントローラ１６０は、適応デジタルフィルタ２０７の５番目のタップの係数ＦＩＲ５と温度センサー１７１から出力された信号とに基づいて、第１制御信号を出力可能である。すなわち、マイクロコントローラ１６０は、距離（または、浮上量）に対する温度の影響を補正し、補正された第１制御信号を出力可能である。

また、本発明の実施形態によるデータ保存装置１００は、湿度センサー１７３をさらに備えてもよい。これにより、マイクロコントローラ１６０は、適応デジタルフィルタ２０７の５番目のタップの係数ＦＩＲ５と湿度センサー１７３から出力された信号とに基づいて、第１制御信号を出力可能である。すなわち、マイクロコントローラ１６０は、距離（または、浮上量）に対する湿度の影響を補正し、補正された第１制御信号を出力可能である。また、本発明の実施形態によるデータ保存装置１００は、温度センサー１７１と湿度センサー１７３とをさらに備えてもよい。これにより、マイクロコントローラ１６０は、適応デジタルフィルタ２０７の５番目のタップの係数ＦＩＲ５と、温度センサー１７１から出力された信号と、湿度センサー１７３から出力された信号とに基づいて、第１制御信号を出力可能である。

図６は、温度と高度による浮上量の変化を表わすグラフである。図６を参照すれば、温度が増加するにつれて浮上量が減少し、高度が増加するにつれて浮上量が減少することが分かる。また、高度が減少するにつれて浮上量も減少することが分かる。

図３Ａ〜図６に図示するように、適応デジタルフィルタ２０７の５番目のタップの係数ＦＩＲ５は、温度、湿度および気圧のうち少なくとも一つの影響を受ける。

したがって、バーンイン段階で、温度、湿度および気圧のうち少なくとも一つの変化に起因する、適応デジタルフィルタ２０７の５番目のタップの係数ＦＩＲ５の変化と浮上量の変化との関係、および浮上量の変化とＦＯＤ電圧の変化との関係について、相関関係を測定または計算すれば、測定または計算された相関関係に基づいてリアルタイムで浮上量を計算可能である。したがって、測定または計算された浮上量に基づいてＦＯＤ電圧を制御すれば、温度、湿度および気圧のうち少なくとも一つの変化にかかわらずに、浮上量をリアルタイムで制御可能である。

クロック復旧回路２１３は、ＦＩＲフィルタ２０９から出力された信号に基づいて所定のクロック信号を発生させ、発生したクロック信号をＡＤＣ２０５に出力する。そして、ＡＤＣ２０５は、クロック信号をサンプリングクロック信号として用いてアナログーデジタル変換を行う。ビタビ検出器２１５は、ＦＩＲフィルタ２０９から出力された信号を復号化し、復号化した結果を出力する。復号器２１７は、ビタビ検出器２１５によって復号化されたデータを受信し、復号化して再生された読取データ（ＲＤＡＴＡ）をインターフェース１５０に出力する。

図７は、本発明の他の実施形態による読取／書込チャンネル回路を構成する複数の構成要素を示す機能ブロック図である。図７に示された構成要素は、離散フーリエ変換器（ＤＦＣ）２３０を除けば、図２に示された構成要素と同様である。図８は、本発明の一実施形態による第３高調波を用いて浮上量を測定する方法を説明する概念図である。

離散フーリエ変換器２３０は、アナログーデジタル変換器２０５から出力されたデジタル信号を離散フーリエ変換し、離散フーリエ変換された信号をマイクロコントローラ１６０に出力する。

磁気ヘッド１２０とデータ記録媒体１１０との間の距離が増加すると、時間領域で前置増幅器１３０から出力される信号の振幅が減少する。特に、距離が増加すると、前置増幅器１３０から出力される第３高調波の振幅が減少する。したがって、周波数領域で離散フーリエ変換器２３０から出力される第３高調波の大きさ（log10mag）も減少する。

したがって、本実施形態によるデータ保存装置１００は、バーンイン過程で磁気ヘッド１２０とデータ記録媒体１１０との間の距離と離散フーリエ変換器２３０から出力される第３高調波の大きさ（log10mag）との間の相関関係を測定（または、計算）し、測定（または、計算）された相関関係と第３高調波の大きさ（log10mag）とに基づいて浮上量をリアルタイムで調節可能である。

すなわち、マイクロコントローラ１６０は、Ｒ／Ｗチャンネル回路１４０の離散フーリエ変換器２３０から出力された離散フーリエ変換された信号と浮上量との間の相関関係に基づいて、磁気ヘッド１２０とデータ記録媒体１１０との間の距離を計算し、計算結果に基づいて第１制御信号を前置増幅器１３０に出力する。相関関係は、図５および図６を参照して説明したように、温度の変化、湿度の変化および気圧（または、高度）の変化のうち少なくとも一つに基づいて補正された相関関係でもよい。

したがって、マイクロコントローラ１６０は、温度の変化、湿度の変化および気圧（または、高度）の変化のうち少なくとも一つに基づいて補正された相関関係に基づいて、第１制御信号を前置増幅器１３０に出力する。前置増幅器１３０は、第１制御信号に基づいて第２制御信号、例えば、ＦＯＤのための電圧またはＦＯＤのための電流を磁気ヘッド１２０に出力する。

したがって、本発明の実施形態によるデータ保存装置１００または前置増幅器１３０は、適応デジタルフィルタ２０７の５番目のタップの係数ＦＩＲ５または第３高調波に基づいて、温度、湿度および気圧のうち少なくとも一つの変化にかかわらずに、距離（または、浮上量）をリアルタイムで制御可能である。

図９は、本発明の一実施形態による浮上量を測定するための方法を表わすフローチャートである。図１〜図９を参照すれば、バーンイン過程でタッチダウンＴＤと浮上量ＦＨとの関係、浮上量ＦＨと適応デジタルフィルタ２０７の所定のタップの係数、例えば、５番目のタップの係数との関係、または浮上量ＦＨと離散フーリエ変換された信号ＨＳＣとの関係のうち少なくとも一つの関係が実験的または統計的に測定される（ステップ３１０）。

ステップ３１０で測定された少なくとも一つの関係に基づいてＦＯＤ電圧が計算され、計算されたＦＯＤ電圧は、適応読取チャンネル最適化テーブルに保存される（ステップ３２０）。テーブルは、マイクロコントローラ１６０およびメモリ１７０のうち少なくとも一つに保存可能である。

浮上量ＦＨとＦＯＤ電圧との間の相関関係（または、関数関係）、浮上量ＦＨと適応デジタルフィルタの所定のタップの係数（例えば、５番目のタップの係数）との間の相関関係（または、関数関係）、浮上量ＦＨと適応デジタルフィルタ２０７の離散フーリエ変換器２３０によって離散フーリエ変換された信号ＨＳＣとの間の相関関係（または、関数関係）のうち少なくとも一つが計算され、計算された少なくとも一つの相関関係（または、関数関係）がマイクロコントローラ１６０またはメモリ１７０のうち少なくとも一つに保存される（ステップ３３０）。

バーンイン過程の後、データ保存装置１００に電源が供給された後または待機モードにおいて（ステップ３４０）、データ保存装置１００のマイクロコントローラ１６０は、適応デジタルフィルタ２０７の所定のタップの係数に基づいて、浮上量を調節するための第１制御信号を前置増幅器１３０に出力する（ステップ３５０）。前置増幅器１３０は、第１制御信号に基づいて第２制御信号、例えば、ＦＯＤのための電圧またはＦＯＤのための電流を磁気ヘッド１２０に出力する（ステップ３６０）。

浮上量は、磁気ヘッド１２０に供給される第２制御信号に基づいてリアルタイムで調節される（ステップ３８０）。温度センサー１７１／湿度センサー１７３は、データ保存装置１００内部の温度／湿度を測定し、測定結果をマイクロコントローラ１６０に出力する（ステップ３７０）。マイクロコントローラ１６０は、温度センサー１７１／湿度センサー１７３から出力された信号に基づいて、ステップ３３０で計算された相関関係に温度／湿度に対する影響を補正した第１制御信号を前置増幅器１３０に出力する。

バーンイン過程で測定または計算された相関関係は、コンピュータ（例えば、マイクロプロセッサ）読取可能な記録媒体（例えば、マイクロコントローラ１６０）内部のメモリまたはメモリ１７０にコンピュータ読取可能なプログラムコードとして実施可能である。コンピュータ読取可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読取可能なデータが保存されるすべての種類の記録媒体を含む。コンピュータで読取可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなども含まれる。

また、コンピュータ読取可能な記録媒体は、ネットワークで接続されたコンピュータシステムに分散され、コンピュータ読取可能なコードが分散方式で保存されるように実施可能である。そして、本発明の実施形態を実現するための機能的なプログラム、コードおよびコードセグメントは、当業者であれば容易に作成可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、ハードディスクドライブなどのデータ保存に関する技術分野で好適に用いられる。

本発明の一実施形態によるデータ保存装置を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態による読取／書込チャンネル回路を構成する複数の構成要素を示す機能ブロック図である。 有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数、浮上量およびＦＯＤ電圧を用いて、有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数と浮上量との間の相関関係を求めるプロセスを示すグラフである。 有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数、浮上量およびＦＯＤ電圧を用いて、有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数と浮上量との間の相関関係を求めるプロセスを示すグラフである。 有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数、浮上量およびＦＯＤ電圧を用いて、有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数と浮上量との間の相関関係を求めるプロセスを示すグラフである。 有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数、浮上量およびＦＯＤ電圧を用いて、有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数と浮上量との間の相関関係を求めるプロセスを示すグラフである。 タッチダウンテストを用いて有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数と浮上量との間の相関関係を求めるプロセスを示すグラフである。 タッチダウンテストを用いて有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数と浮上量との間の相関関係を求めるプロセスを示すグラフである。 タッチダウンテストを用いて有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数と浮上量との間の相関関係を求めるプロセスを示すグラフである。 タッチダウンテストを用いて有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数と浮上量との間の相関関係を求めるプロセスを示すグラフである。 温度、湿度および高度による有限インパルス応答フィルタの５番目のタップの係数の敏感度を表わすグラフである。 温度および高度による浮上量の変化を表わすグラフである。 本発明の他の実施形態による読取／書込チャンネル回路を構成する複数の構成要素を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態によるによる第３高調波を用いて浮上量を測定する方法を説明する概念図である。 本発明の実施形態によるによる浮上量を調節するための方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ ハードディスクドライブ
１１０ データ記録媒体
１１２ スピンドルモーター
１２２ ボイスコイルモーター
１２４ アクチュエーター
１３０ 前置増幅器
１４０ Ｒ／Ｗチャンネル回路
１６０ マイクロコントローラ
１６２ ＶＣＭ駆動部
１６４ スピンドルモーター駆動部

Claims (20)

1. データ記録媒体と、
   前記データ記録媒体から所定のパターンを読取り、相応するアナログ読取信号を発生させる磁気ヘッドと、
   前記磁気ヘッドから出力された前記アナログ読取信号を増幅し、前記増幅されたアナログ読取信号を出力する前置増幅器と、
   前記前置増幅器によって出力された前記アナログ読取信号をデジタル信号に変換するアナログーデジタル変換器と、
   前記アナログーデジタル変換器から出力された前記デジタル信号を離散フーリエ変換し、前記離散フーリエ変換された信号を出力する離散フーリエ変換器と、
   前記離散フーリエ変換器から出力された前記離散フーリエ変換された信号に基づいて第１制御信号を発生させるプロセッサと、
   前記プロセッサから出力された前記第１制御信号に応答し、前記磁気ヘッドと前記データ記録媒体との間の距離を調節するための第２制御信号を前記磁気ヘッドに出力する制御回路と、
   を含むことを特徴とする、データ保存装置。
2. 前記離散フーリエ変換器は、前記デジタル信号に含まれる第３高調波信号を離散フーリエ変換することを特徴とする、請求項１に記載のデータ保存装置。
3. 前記磁気ヘッドおよび空気ベアリング表面を有する空気ベアリングスライダーをさらに含み、前記空気ベアリング表面の熱膨脹は、前記磁気ヘッドと前記データ記録媒体との間の前記距離を調節するために、前記第２制御信号により制御されることを特徴とする、請求項１に記載のデータ保存装置。
4. 前記プロセッサは、前記磁気ヘッドと前記データ記録媒体との間の前記距離の変化に伴ってリアルタイムで前記第１制御信号を発生させることを特徴とする、請求項１に記載のデータ保存装置。
5. 前記第２制御信号は、ＦＯＤ電圧またはＦＯＤ電流であることを特徴とする、請求項１に記載のデータ保存装置。
6. 前記データ保存装置の内部温度を感知して相応する温度信号を出力する温度センサーをさらに含み、前記プロセッサは、前記温度センサーから出力された前記温度信号にも基づいて前記第１制御信号を出力することを特徴とする、請求項１に記載のデータ保存装置。
7. 前記データ保存装置の内部湿度を感知して相応する湿度信号を出力する湿度センサーをさらに含み、前記プロセッサは、前記湿度センサーから出力された前記湿度信号にも基づいて前記第１制御信号を出力することを特徴とする、請求項１に記載のデータ保存装置。
8. 前記プロセッサは、前記離散フーリエ変換された信号と、前記磁気ヘッドと前記データ記録媒体との間の前記距離との間の相関関係に基づいて、前記第１制御信号を出力することを特徴とする、請求項１に記載のデータ保存装置。
9. 前記制御回路は、前記前置増幅器の一部であることを特徴とする、請求項１に記載のデータ保存装置。
10. データ記録媒体と、
    前記データ記録媒体から所定のパターンを読取り、相応するアナログ読取信号を発生させる磁気ヘッドと、
    前記磁気ヘッドから出力された前記アナログ読取信号を増幅し、前記増幅されたアナログ読取信号を出力する前置増幅器と、
    前記前置増幅器によって出力された前記アナログ読取信号をデジタル信号に変換するアナログーデジタル変換器と、
    複数のフィルタ係数の各々が適用される複数のタップを有し、前記フィルタ係数の少なくとも一つが前記磁気ヘッドと前記データ記録媒体との間の距離と相関関係にあり、前記フィルタ係数が適応アルゴリズムおよび適応デジタルフィルタの出力に適応するように設定されるように構成され、前記アナログーデジタル変換器から出力された前記デジタル信号をフィルタリングする適応デジタルフィルタと、
    前記適応デジタルフィルタの前記複数のフィルタ係数の少なくとも一つに基づいて第１制御信号を発生させるプロセッサと、
    前記プロセッサで発生された前記第１制御信号に応答し、前記磁気ヘッドと前記データ記録媒体との間の前記距離を調節する第２制御信号を前記磁気ヘッドに出力する制御回路と、
    を含むことを特徴とする、データ保存装置。
11. 前記磁気ヘッドおよび空気ベアリング表面を有する空気ベアリングスライダーをさらに含み、前記空気ベアリング表面の熱膨脹は、前記磁気ヘッドと前記データ記録媒体との間の前記距離を調節するために、前記第２制御信号により制御されることを特徴とする、請求項１０に記載のデータ保存装置。
12. 前記適応デジタルフィルタは、有限インパルス応答フィルタであることを特徴とする、請求項１０に記載のデータ保存装置。
13. 前記制御回路は、前記前置増幅器の一部であることを特徴とする、請求項１０に記載のデータ保存装置。
14. 前記複数の係数の少なくとも一つは、前記複数のタップ中の５番目のタップに連関された係数であることを特徴とする、請求項１０に記載のデータ保存装置。
15. 前記第２制御信号は、ＦＯＤ電圧またはＦＯＤ電流であることを特徴とする、請求項１０に記載のデータ保存装置。
16. 空気ベアリングスライダーの読取ヘッドがデータ記録媒体の所定の領域に記録された所定のパターンを読取り、読取信号を出力するステップと、
    前置増幅器が前記読取信号を増幅し、前記増幅された読取信号を出力するステップと、
    チャンネル回路が前記増幅された読取信号に基づいて第１制御信号を出力するステップと、
    プロセッサが前記第１制御信号に基づいて前記読取ヘッドと前記データ記録媒体との間の距離を計算し、前記計算の結果に基づいて第２制御信号を発生させるステップと、
    前記第２制御信号に応答し、前記空気ベアリングスライダーと前記データ記録媒体との間の前記距離を制御するための第３制御信号を出力するステップと、
    を含むことを特徴とする、空気ベアリングスライダーとデータ記録媒体との間の距離を調節する方法。
17. 前記チャンネル回路が前記前置増幅器から出力された前記増幅された読取信号に含まれる第３高調波を離散フーリエ変換し、前記変換の結果に基づいて前記第１制御信号を出力する場合に、前記プロセッサは、前記第１制御信号と、前記空気ベアリングスライダーと前記データ記録媒体との間の前記距離との間の相関関係に基づいて、前記第２制御信号を発生させることを特徴とする、請求項１６に記載の空気ベアリングスライダーとデータ記録媒体との間の距離を調節する方法。
18. 前記チャンネル回路が前記前置増幅器から出力された前記増幅された読取信号に基づいて、適応有限インパルス応答フィルタの複数の係数のいずれか一つに相応する信号を前記第１制御信号として出力する場合に、前記プロセッサは、前記第１制御信号と前記距離との間の相関関係に基づいて、前記第２制御信号を発生させることを特徴とする、請求項１６に記載の空気ベアリングスライダーとデータ記録媒体との間の距離を調節する方法。
19. 前記プロセッサの内部温度または内部湿度の少なくとも一つを感知するステップをさらに含み、前記プロセッサが感知された内部温度および感知された内部湿度の少なくとも一つと前記第１制御信号とに基づいて前記距離を計算し、前記計算の結果に基づいて前記第２制御信号を発生させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１６に記載の空気ベアリングスライダーとデータ記録媒体との間の距離を調節する方法。
20. 前記相関関係は、バーンイン工程中に測定および計算されることを特徴とする、請求項１７または１８に記載の空気ベアリングスライダーとデータ記録媒体との間の距離を調節する方法。