JP2008171495A - ディスク・ドライブ装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＦＣ（Thermal Flyheight Control）に起因するヘッドの異常浮上状態から回復する。
【解決手段】本発明の一実施形態において、ＨＤＤは、フォローイングにおいてスライダ上のヒータをＯＮに設定する。図５（ｂ）は、通常動作におけるヒータ・パワーの変化を示している。フォローイングの間、サーボ・データ１１１ａ〜１１１ｄのリードにおいてヒータはＯＮ状態にある。また、ターゲット・データ・セクタ１１２ｃのリードの間もヒータはＯＮ状態にある。図５（ｃ）は、リードＥＲＰのステップにおけるヒータ・パワーの変化を示している。エラー発生した場合、ＨＤＤは、設定されている所定期間（HEATER OFF PERIOD）の間ヒータをＯＦＦ状態に維持してトラック・フォローイングを行う。これによって、反復的なヘッド・ディスク・コンタクトを停止させる。
【選択図】図５

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（例えば、特許文献１を参照）。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。
特開平５−２０６３５号公報

ＨＤＤにおいてエラーが発生した場合、ＨＤＤはそのエラーに対応した処理を行う。典型的なエラー対応処理は、エラー回復処理（Error Recovery Procedure：ＥＲＰ）テーブルに従ったＥＲＰである。磁気ディスクからユーザ・データを読み出すリード処理のＥＲＰ及び、磁気ディスクにユーザ・データを書き込むライト処理のＥＲＰ、磁気ディスクからマイクロ・コードを読み出す処理のＥＲＰなど、ＨＤＤは、何種類かのＥＲＰを備える。ＥＲＰは、回路パラメータやターゲット位置の変更を行う複数のＥＲＰステップからなっている。ＨＤＤは、各ＥＲＰステップを実行することでエラー回復を図り、エラーが回復したステップにおいてＥＲＰが終了する。この他、ＥＲＰテーブルに拠らず、コントローラがエラーと判定した事象に対して、コントローラはエラー状態から回復するための処理を行う。

発明者らは、ＴＦＣを行うＨＤＤにおいて、磁気ディスクとヘッド・スライダとの間の衝突から長時間回復することができないことがあることを見出した。これは、ＴＦＣにより磁気ディスクとヘッド・スライダとの間のクリアランスが減少することにより、ヘッド・スライダの磁気ディスクへの衝突が繰り返し継続していると考えることができる。つまり、静的には接触しないクリアランスであっても、接触によりヘッド・スライダが振動を開始する。この振動がヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の接触を引き起こし、接触を伴う振動が長時間続くものを考えられる。

図９は、意図的にヘッド・スライダを磁気ディスクに衝突させた場合の、ヘッド・スライダの振動の様子を示している。矩形状の信号がヒータ・パワーの変化を示しており、大きく振動変化している信号は、アクチュエータ、つまりヘッド・スライダの振動の大きさを示している。ヒータ・パワーを故意に大きくすることで、ヘッド・スライダが磁気ディスクに接触し、ヘッド・スライダが大きく変位する。その後、ヒータ・パワーを小さくして通常のヒータ・パワー値に維持しているが、ヘッド・スライダの振動は収まることなく、その後も続いていることがわかる。

これは、ＴＦＣによりクリアランスが小さくなっているため、本来は接触しないヒータ・パワーであっても、一度開始した振動及び接触が継続して収束できないことを示している。ヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触は、ヘッド素子部や磁気ディスクのダメージの他、エラーの急増、エラー対応処理の頻繁化、そしてエラー回復の長時間化によるパフォーマンスの低下を引き起こす。従って、ＴＦＣにおいて、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間の衝突を伴う振動を迅速に収束させることが要求される。

また、ヘッド振動を伴わず、潤滑剤などのためヘッド・スライダが磁気ディスクに引き寄せられ、クリアランスが異常に小さくなっている場合も、迅速にヘッド・スライダを磁気ディスクから引き離すことが要求される。特に、高度なＴＦＣによってヘッド・スライダと磁気ディスクとの間のクリアランスが小さくなるＨＤＤにおいて、これらの点は特に重要となる。

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、前記スライダ上にあり前記ディスクにアクセスするヘッド素子部と、前記スライダ上にあり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、前記スライダを支持しそのヘッド・スライダを移動する移動機構と、前記移動機構と前記ヒータとを制御するコントローラとを有する。トラック・フォローイングにおいて前記ヒータが前記ヘッド素子部を加熱して膨張させる場合において、前記コントローラは、エラーに対応する処理として、前記ヒータのヒータ・パワーを通常値から減少させた状態で所定期間トラック・フォローイングを行って後、前記通常値のヒータ・パワーでトラック・フォローイングを再開する。ヒータのヒータ・パワーを通常値から減少させた状態で所定期間トラック・フォローイングを行うことによって、スライダの異常な浮上状態からの回復を図ることができる。

前記ヒータへの供給電力を減少させた状態は、前記ヒータがオフの状態であることが好ましい。これによって、クリアランスを最も大きくとることができる。あるいは、前記コントローラは、気圧に応じて前記所定期間を変更することが好ましい。これによって、気圧に応じて変化するクリアランスに応じた制御を行うことができる。

あるいは、前記ディスク・ドライブ装置は、複数のスライダと、各スライダ上のヘッド素子部及びヒータを有し、前記コントローラは、各スライダに対応した前記所定期間を設定することが好ましい。これによって、スライダに応じて変化するクリアランスに応じた制御を行うことができる。あるいは、前記コントローラは、前記ヘッド素子部の前記ディスク上の半径位置に応じて前記所定期間を変更することが好ましい。これによって、半径位置に応じて変化するクリアランスに応じた制御を行うことができる。

前記コントローラは、前記ヘッド素子部が読み出した信号の振幅をモニタし、その振幅が基準を越えた場合にエラーと判定して前記ヒータへの供給電力を減少させた状態で所定期間トラック・フォローイングを行うことが好ましい。これによって、より確実にクリアランス異常を検出することができる。さらに、前記ヒータへの供給電力を減少させた状態で所定期間トラック・フォローイングした後も前記振幅が基準を越えている場合、前記コントローラは、前記移動機構を制御して、前記スライダを前記ディスクの記憶領域外にある退避位置に移動することが好ましい。これによって信頼性を向上することができる。

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、トラック・フォローイングにおいて前記ヒータに電力供給して前記クリアランスを調整する。エラーに対応する処理として、前記ヒータへの供給電力を減少させた状態で所定期間トラック・フォローイングを行う。前記所定期間のトラック・フォローイングの後に、前記エラーを起こした処理のリトライを行う。ヒータ・パワーを通常値から減少させた状態で所定期間トラック・フォローイングを行うことによって、スライダの異常な浮上状態からの回復を図ることができる。

本発明によれば、ヘッド・スライダ上のヒータによってクリアランスを調整するディスク・ドライブ装置において、クリアランス・エラーからのを迅速な回復を図ることができる。

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。本形態の特徴的な点の一つは、ディスク・ドライブ装置において、ＴＦＣ（Thermal Fly height Control）によってクリアランスが小さくなったことによるディスクとヘッド・スライダとの間の接触の反復を収束させる技術にある。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。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。

まず、ＨＤＤの全体構成を説明する。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、エンクロージャ１０内に、データを記憶するディスクの一例である磁気ディスク１１、磁気ディスクにアクセスするヘッド・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、そしてアクチュエータ１６を有している。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などの各回路を備えている。

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。図１の例においては、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、熱によってヘッド素子部を膨張・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３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。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、その電力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にロードされたファームウェアに従って動作する。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）、ホスト５１との間の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エラー対応処理など、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はエラー対応処理においてＴＦＣを行うが、この点については後述する。

図２は、磁気ディスク１１上の記録データを模式的に示している。図２に示されるように、磁気ディスク１１の記録面には、磁気ディスク１１の中心から半径方向に放射状に延び、所定の角度毎に形成された複数のサーボ領域１１１と、隣り合う２つのサーボ領域１１１の間にデータ領域１１２が形成されている。サーボ領域１１１とデータ領域１１２は、所定の角度で交互に設けられている。各サーボ領域１１１には、ヘッド・スライダ１２の位置決め制御を行うためのサーボ・データが記録される。各データ領域１１２には、ユーザ・データが記録される。ユーザ・データとサーボ・データとは、それぞれ、同心円状のデータ・トラック及びサーボ・トラック毎とに記録されている。なお、トラックは、磁気ディスク１１１の半径方向の位置に従って、複数のゾーンにグループ化されている。記録周波数は、ゾーンのそれぞれに設定される。図２においては、３つのゾーン１１３ａ〜１１３ｃが例示されている。

次に、本形態におけるＴＦＣヘッド・スライダ１２の構成について説明を行う。図３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３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。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。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、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が形成されている。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が形成されている。パーマロイなど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、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３５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。ヘッド素子部１２２の突出量、つまりクリアランスは、ヒータ１２４に供給するヒータ・パワーに従って変化する。

本形態のＨＤＤ１は、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との接触によるエラーに対応したＴＦＣにその特徴の一つを有している。図９を参照して説明した通り、ＴＦＣによりヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との間のクリアランスが小さくなると、磁気ディスク１１との接触によってヘッド・スライダ１２が振動し、ヘッド・スライダ１２の磁気ディスク１１への接触が続いて、収束するまでに多くの時間が必要となることがある。本形態のＨＤＤ１は、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との接触を伴う振動に対して、ＴＦＣのパワーを小さくしてクリアランスを大きくする。クリアランスが大きくなることで、ヘッド・スライダ１２がその振動において磁気ディスク１１と接触することがなくなり、接触を伴う振動を迅速に収束させることができる。

図４は、ＴＦＣによりヘッド・スライダ１２を磁気ディスク１１に意図的に接触させた後にヒータ１２４をＯＦＦとした場合におけるヘッド・スライダの振動の様子を示している。図４において、矩形状の波形はヒータ・パワーを示している。１ｍｓ付近において大きなヒータ・パワーを供給し、ヘッド・スライダ１２を磁気ディスク１１に意図的に接触させた。その後、ヒータ１２４をオフしてヒータ・パワーを実質的に０に減少させ、その状態を３ｍｓ程維持した。その後、通常のＴＦＣにおけるヒータ・パワー（約６Ｖ）を供給し、その状態を２ｍｓ程維持した後、ヒータ１２４をオフした。

ヘッド・スライダ１２の振動を示すもう一つの信号は、恣意的な接触の後大きな振動を示すが、その後徐々に減少して、約０に収束している。これは、最初の接触の後、すぐに接触することがなくなり、振動が急速に収束していることが示している。図９を参照して説明した場合とことなり、ヒータ１２４を所定の期間オフにしてクリアランスを大きくすることによって、その後にヒータ１２４をＯＮ状態としても、反復的なヘッド・ディスク・コンタクトを避け、ヘッド・スライダ１２の振動を収束させることができることを意味している。

以上の実験結果及び考察から理解されるように、ＴＦＣがヒータ・パワーを減少させてクリアランスを増加させることによって、反復的なヘッド・ディスク・コンタクトというエラー、あるいはそれに起因するリードやライトのエラーから回復することができる。クリアランスを大きくするためには、ヒータ１２４をＯＦＦとしてヒータ・パワーを実質的に０とすることが好ましいが、ヘッド・ディスク・コンタクトが起きないのであれば、ヒータ・パワーを減少させた状態においてある程度のヒータ・パワーを供給していても問題はない。また、ヒータ・パワーを減少させた状態に維持する時間は、ＨＤＤ毎に設計によって決定すればよい。具体的には、ヒータをＯＦＦにして３ｍｓ維持すればクリアランスを十分にとることができ、ヘッド・ディスク・コンタクトを避け、ヘッド振動を収束させることができる。

以下において、ＨＤＤ１内における、ヘッド・ディスク・コンタクトによるエラーの具体的な回復処理方法について説明する。本形態のＨＤＤ１は、トラック・フォローイングにおいて、常時あるいはサーボ・データの読み出しの間、ヒータをＯＮにして設定された所定のヒータ・パワーを供給する。なお、典型的には、ＨＤＤ１は、ヒータ・パワーを、温度などの条件によって変化させる。従って、設計によっては、所定の高温領域において、ＨＤＤ１はトラック・フォローイングにおいてヒータ１２４をＯＦＦ状態に設定する。しかし、低温領域においてはヒータ１２４に温度などの条件に応じたヒータ・パワーを供給する。もちろん、高温領域においてヒータをＯＮ状態とするように設計してもよい。

エラー対応処理の一つとして、リード・エラーの回復処理について説明する。図５（ａ）は、磁気ディスク１１上のユーザ・データ・セクタ１１２ａ〜１１２ｌ及びサーボ・データ１１１ａ〜１１１ｄを示している。データ・セクタ１１２ｅ、１１２ｈ、１１２ｋはスプリット・セクタである。データ・セクタ１１２ｃが、ＨＤＤ１がリードを試みたターゲット・セクタである。このデータ・セクタ１１２ｃのリードにおいてエラーが発生しため、リードＥＲＰが開始する。

上述のように、本形態のＨＤＤ１は、フォローイングにおいてヒータ１２４をＯＮに設定し、所定のヒータ・パワーを供給する。図５（ｂ）は、通常動作におけるヒータ・パワーの変化を示しており、ＨＤＤ１が正常にデータ・セクタ１１２ｃをリードすることができた場合に相当する。図５（ｂ）の例は、ヘッド・スライダ１２（ヘッド素子部１２２）がターゲットのトラックに位置決めされた状態であるトラック・フォローイングの間、サーボ・データ１１１ａ〜１１１ｄのリードにおいてヒータ１２４をＯＮ状態にセットしている。また、ＨＤＤ１は、ターゲット・データ・セクタ１１２ｃのリードの間も、ヒータ１２４をＯＮ状態にセットしている。これによって、サーボ・データとターゲット・データ・セクタのリードをより確実なものとする。

図５（ｃ）は、リードＥＲＰにおけるＴＦＣによるヒータ・パワーの変化を示している。ターゲット・データ・セクタ１１２ｃのリードにおいてエラー発生した場合、ＨＤＤ１は、設定されている所定期間（HEATER OFF PERIOD）の間ヒータ１２４をＯＦＦ状態に維持してトラック・フォローイングを行う。設計によっては、ヒータ１２４をＯＦＦにするのではなく、ヒータ１２４をＯＮ状態に維持するが、ヒータ・パワーを減少するようにしてもよい。この点は、以下の図６（ｃ）の例において同様である。

この期間において、サーボ・データ１１１ｂ、１１１ｃのリードにおけるヒータＯＮ設定がスキップされている。ヘッド・ディスク・コンタクトが起きている場合、このヒータＯＦＦ期間においてヘッド・ディスク・コンタクト及びヘッド振動が停止する。その後のトラック・フォローイングにおいてヒータ１２４をＯＮ状態にしても、新たな接触は発生しない。このため、ターゲット・データ・セクタ１１２ｃの次のリード・リトライにおいて正常にリードすることができ、エラーから回復することを期待することができる。

図６（ｂ）は、トラック・フォローイングにおいて、ヒータ１２４が常にＯＮ状態にある例を示している。図６（ａ）は、図５（ｂ）と同様である。図６（ｂ）に示すように、通常動作においては、サーボ・データ１１１ａ〜１１１ｄ及びターゲット・データ・セクタ１１２ｃのリード期間のほか、トラック・フォローイングの間、ヒータ１２４は常にＯＮ状態にセットされている。なお、トラック・フォローイングの間にＯＮ状態のヒータ１２４のヒータ・パワーを変化させることを排除するものではない。

図６（ｃ）は、リードＥＲＰにおけるＴＦＣによるヒータ・パワーの変化を示している。ターゲット・データ・セクタ１１２ｃのリードにおいてエラー発生した場合、ＨＤＤ１は、設定されている所定期間（HEATER OFF PERIOD）の間、ヒータ１２４をＯＦＦ状態に維持してトラック・フォローイングを行う。その後、通常のＴＦＣを再開して、ターゲット・データ・セクタ１１２ｃのリード・リトライを行う。図５（ｃ）を参照して説明したのと同様に、ヒータＯＦＦ期間によって反復的ヘッド・ディスク・コンタクトから回復し、次のリトライにおいて正常にデータ・リードできることを期待することができる。

上記のリードＥＲＰにおける、ＨＤＤ１内の具体的な処理について、図７のブロック図を参照して説明する。リードＥＲＰは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がＥＲＰテーブルに従って実行する。ＥＲＰテーブル２４１は、ＲＡＭ２４に格納されている。ＥＲＰテーブル２４１は、複数ステップ、例えば２５６ステップのＥＲＰステップが登録されており、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、ＲＷチャネル２１における波形等化フィルタのフィルタ係数の変更や、ヘッド素子部１２２のトラック・オフセット量などである。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＲＷチャネル２１のレジスタに値（PARAMETERS）をセットすることで、フィルタ係数などを調整することができる。また、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、モータ・ドライバ・ユニット２２にＶＣＭ電流値を示す制御信号（DACOUT）を送ることで、アクチュエータ１６、つまりヘッド・スライダ１２の位置を調整する。これらの他、本形態のＥＲＰテーブル２４１は、特に、ＥＲＰステップの一つとして、トラック・フォローイングにおける所定期間ヒータ・パワーを減少した状態に維持する（ＯＦＦを含む）処理を登録している。

通常のリード処理において、ヘッド・スライダ１２が読み出したリード信号（READ
SIGNAL）は、ＡＥ１３を介してＲＷチャネル２１に転送される。ＲＷチャネル２１は所定の処理を行い、サーボ・データ（SERVO DATA）あるいはユーザ・データ（USER DATA）を抽出してＨＤＣ／ＭＰＵ２３に送る。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、サーボ・データに従ってモータ・ドライバ・ユニットにＶＣＭ電流値を特定する制御データ（DACOUT）を送り、アクチュエータ１６のサーボ制御を行う。また、取得したユーザ・データを、ＲＡＭ２４内のバッファ２４２に格納する。

リード処理におけるユーザ・データ及びサーボ・データのリード信号を取得するタイミングや処理タイミングは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御信号（GATE CONTROL）によって制御される。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＡＥ１３のレジスタに値（HEATER POWER VALUE）をセットすることによって、ＡＥ１３が供給するヒータ・パワーの値を制御することができる。ＡＥ１３は、レジスタに設定された値に従ってヒータ・パワーをヒータ１２４に供給する。また、その供給タイミングは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御信号（GATE CONTROL）に従う。

例えば、ＡＥ１３がＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御信号（GATE CONTROL）に応じてヒータ・パワーを供給することで、図５（ｂ）に示した処理を実現することができる。また、例えば、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がＡＥ１３のレジスタの値（HEATER POWER VALUE）を０（ヒータＯＦＦに相当）に設定することで、図５（ｃ）に示したように、リードＥＲＰにおいて所定期間ヒータ１２４をＯＦＦにセットすることができる。あるいは、図６（ｂ）、（ｃ）に示したような制御は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がＡＥ１３のレジスタの値（HEATER POWER VALUE）を各タイミングで設定することによって行うことができる。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リード処理においてエラーが発生すると、ＥＲＰテーブル２４１を参照して、各ＥＲＰステップを実行する。その一つのＥＲＰステップにおいて、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３はＡＥ１３を制御することで、図５（ｃ）あるいは図６（ｃ）に示したようにＴＦＣを行い、エラー回復を図る。ヘッド・ディスク・コンタクトが継続している場合、できるだけ早いタイミングでその振動を収束させることが重要である。従って、ＥＲＰテーブルの上位にこのステップを登録することが好ましい。具体的には、最初のＥＲＰステップや最初の１割のステップ内において、あるいは、最初のヘッド・オフセット・ステップの前に行うことが考えられる。

以上、リードＥＲＰの例を説明したが、ライトＥＲＰにおいて上述のＴＦＣを実行することができる。ＴＦＣは上述の方法と同様である。また、リード・エラーあるいはライト・エラーの種類に応じて上述のＴＦＣを含むＥＲＰステップの実行の有無を選択するようにしてもよい。

次に、ＥＲＰテーブルに従ったエラー対応処理とは別に、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がヘッド・スライダ１２の状態をモニタし、そのモニタ値に基づいて上述のＴＦＣを行う例を説明する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ライトもしくはリード処理の間に限らず、ヘッド・スライダ１２が磁気ディスク１２上を浮上している間にヘッド・スライダ１２の浮上状態をモニタする。反復的なヘッド・ディスク・コンタクトが生じていると判定した場合に、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、図５（ｃ）あるいは図６（ｃ）を参照して説明したように、フォローイングにおいてヒータ・パワーを減少し、予め決まっている所定期間、あるいはモニタ値が正常範囲となるまでの所定期間、その状態を維持する。

図８は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がヘッド・スライダ１２の浮上状態をモニタし、異状が発生した場合に上記ＴＦＣを行う場合の処理を模式的に示すブロック図である。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、サーボＶＧＡ（Variable Gain Amplifier）のゲイン値（VGA VALUE）を参照することでヘッド浮上状態をモニタする。サーボＶＧＡゲイン値は、サーボ・データのリード信号に反比例する値であって、サーボ信号の読み取り振幅が増加する場合には減少し、減少する場合には大きくなる。ヘッド・ディスク・クリアランスが小さくなるとリード信号が増加し、サーボＶＧＡゲイン値は小さくなる。ヘッド・ディスク・クリアランスが大きくなると、サーボＶＧＡゲイン値は大きくなる。サーボＶＧＡゲインは、ＲＷチャネル内のＶＧＡにおけるゲインであり、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、その値（VGA VALUE）をＲＷチャネル２１のレジスタから取得することができる。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、例えば、取得したサーボＶＧＡゲイン値と基準値とを比較し、サーボＶＧＡ値が基準値を超える場合にはエラーと判定する。エラー判定した場合には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＡＥ１３のレジスタ値（HEATER POWER VALUE）を変更することによって、所定期間ヒータ１２４をＯＦＦとする。ヘッド・スライダ１２が振動する場合、サーボＶＧＡゲインは増加と減少を繰り返す。従って、二つの基準値を使用してそのうちの一方もしくは双方を越える場合にエラーと判定する、あるいは、小さいあるいは大きい基準値を一つ用意し、それを超える場合にエラーと判定するようにしてもよい。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、定期的にＲＷチャネル２１のレジスタを参照して、サーボＶＧＡゲイン値を取得する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、取得した値が基準値を超えた場合にすぐに上記ＴＦＣを開始する、あるいは、設定されている所定期間（所定回数）連続して取得した値が基準値を超えた場合に上記ＴＦＣを開始してもよい。誤判定を避けるためには、サーボＶＧＡゲイン値が、所定期間、定常的に基準値を超える場合にエラーと判定することが好ましい。

好ましい例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヒータ１２４をＯＦＦにする期間を、諸条件に従って変化させる。ヘッド・ディスク・クリアランスが小さくなるほど、反復的なヘッド・ディスク・コンタクトが起こりやすいことから、ヘッド・ディスク・クリアランスが小さくなる条件においてヒータＯＦＦ期間（ヒータ・パワー低減期間）を長くする。例えば、ヘッド・スライダ１２の半径位置によってヒータＯＦＦ期間を変化させることが考えられる。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、サーボ制御において現在のヘッド位置を正確に知っている。設計段階においてヘッド位置とクリアランスとの間の関係を特定し、その関係に従ってヒータＯＦＦ期間を設定しておく、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヘッド位置に応じて設計段階において設定された期間ヒータ１２４をＯＦＦ状態にセットする。なお、ヘッド位置とＯＦＦ期間との関係は、例えば、ヘッド位置を内側、中央、外側の３つの領域に分割し、各領域に対応した一つのＯＦＦ期間を設定登録することができる。

あるいは、好ましい例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、気圧に応じてＯＦＦ期間を変更する。図８に示すように、ＨＤＤ１に気圧センサ１７を実装し、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は気圧センサ１７の検出値に従って、ＯＦＦ期間を調整する。ヘッド・ディスク・クリアランスは、気圧の低下に応じて減少する。従って、典型的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、気圧の低下に従ってヒータＯＦＦ期間を長くする。

ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、気圧変化に応じて連続的に期間を調整することも考えられるが、典型的には、制御容易性の点から、複数の各気圧範囲に対応した一つのヒータＯＦＦ期間を設定し、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、その各ＯＦＦ期間値から気圧センサ１７に応じて一つ選択していく。なお、気圧に応じてＴＦＣを行い、気圧が高い場合にクリアランスが小さくなるように設計されている場合には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、気圧の上昇に従ってヒータＯＦＦ期間を長くする。

ＨＤＤ１が複数のヘッド・スライダ１２を有している場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヘッド・スライダ毎にヒータＯＦＦ期間を設定することが好ましい。同一条件においても、ヘッド・スライダ１２によってクリアランスが異なる。従って、予め各ヘッド・スライダ１２のクリアランスを特定し、そのクリアランスに応じてヒータＯＦＦ期間を変化させることで、ヘッド毎のより確実なエラー回復を図ることができる。

具体的には、製造段階において、ＨＤＤ１のＲＯＭや磁気ディスク１１に各ヘッド・スライダ１２に対応したＯＦＦ期間あるいはクリアランスを特定するデータを登録しておく。これらの情報は、ＨＤＤ１の起動時にＲＡＭ２４にロードされる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、磁気ディスク１１にアクセスするヘッド・スライダに対応した登録情報を取得し、その情報に従ってヒータＯＦＦ期間を決定する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、各ヘッド・スライダ１２に応じて、他の条件に従ったヒータＯＦＦ期間の設定を行う。

ここで、上記ＴＦＣによってヘッド・スライダの振動が収束しなかった場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、再度、同様のＴＦＣ（ヒータＯＦＦ）を行い、ヘッド振動の収束を図ることができる。ここで、二度目以降のヒータＯＦＦにおいては、そのヒータＯＦＦ期間をより長くすることが好ましい。これによって、より確実にヘッド振動の収束を図ることができる。複数回のリトライを行う場合は、徐々にヒータＯＦＦ期間を長くすることで、より確実にヘッド振動の収束を図ることができる。

このリトライによっても振動が収束しない場合、あるいは最初のヒータＯＦＦによって振動が収束しない場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３はヘッド・スライダ１２を記録領域外の退避位置に移動することが好ましい。これは、ヘッド・ディスク・コンタクトがいつまでも続くと、磁気ディスク１１あるいはヘッド・スライダ１２に致命的な障害が発生する可能性があるからである。退避位置は、ランプ・ロード・アンロード方式のＨＤＤにおいてはランプ上の停止位置、ＣＳＳ（Contact Start and Stop）方式においては内周側（あるいは外周側）の退避領域内の停止位置となる。

ヒータＯＦＦ期間変更の上記各手法は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がヘッド・スライダ１２のクリアランス（浮上高）をモニタしている場合のほか、図７を参照して説明した上記リードＥＲＰにおけるＴＦＣ、あるいはライトＥＲＰにおけるＴＦＣに適用することができる。ここで、上述の例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヘッドが読み出した信号の振幅を表す値としてサーボＶＧＡゲインを使用しているが、振幅値を直接に取得できる場合は、その値を使用してもよい。例えば、ＡＥ１３がサーボ・データの読み出し振幅値をそのレジスタに格納する場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、その値を参照してヘッド・ディスク・コンタクトについての判定を行うことができる。

上記説明は、ヘッド・スライダ１２が磁気ディスク１１と反復的に接触する状態を例としている。しかし、上記ＴＦＣは、ヘッド・スライダ１２が、磁気ディスク１１表面の潤滑剤の影響で磁気ディスク１１に吸いつけられている場合にも有効である。このような場合、サーボ・データの読み出し振幅は大きな値を維持すると考えられる。従って、ＨＤＣ／ＭＰＵは、サーボＶＧＡゲインあるいはリード振幅がそのような状態を示す場合に、エラーと判定して上記ＴＦＣを行う。

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、磁気ディスク上に記憶されているデータのフォーマットを模式的に示す図である。 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示す断面図である。 本実施形態において、ＴＦＣによりヘッド・スライダを磁気ディスクに意図的に接触させた後にヒータをＯＦＦとした場合におけるヘッド・スライダの振動の様子を示している。 本実施形態において、トラック・フォローイングにおいてサーボ・データを読み出すときにヒータをＯＮとする場合における、エラー対応処理としてのＴＦＣにおけるヒータ・パワーの変化を示している。 本実施形態において、トラック・フォローイングにおいて常時ヒータをＯＮとする場合における、エラー対応処理としてのＴＦＣにおけるヒータ・パワーの変化を示している。 本実施形態において、リードＥＲＰにおけるＴＦＣの処理を模式的に示すブロック図である。 本実施形態において、ヘッド浮上高をモニタした場合における、エラー対応処理としてＴＦＣを模式的に示すブロック図である。 従来の技術において、ＴＦＣによりヘッド・スライダを磁気ディスクに意図的に接触させた後のヘッド・スライダの振動の様子を示している。

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、１７ 気圧センサ、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 ＥＲＰテーブル、２４２ バッファ
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、
   前記スライダ上にあり、前記ディスクにアクセスするヘッド素子部と、
   前記スライダ上にあり、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、
   前記スライダを支持し、そのヘッド・スライダを移動する移動機構と、
   前記移動機構と前記ヒータとを制御するコントローラと、を有し、
   トラック・フォローイングにおいて前記ヒータが前記ヘッド素子部を加熱して膨張させる場合において、前記コントローラは、エラーに対応する処理として、前記ヒータのヒータ・パワーを通常値から減少させた状態で所定期間トラック・フォローイングを行って後、前記通常値のヒータ・パワーでトラック・フォローイングを再開する、
   ディスク・ドライブ装置。
2. 前記ヒータへの供給電力を減少させた状態は、前記ヒータがオフの状態である、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、気圧に応じて前記所定期間を変更する、請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
4. 前記ディスク・ドライブ装置は、複数のスライダと、各スライダ上のヘッド素子部及びヒータを有し、
   前記コントローラは、各スライダに対応した前記所定期間を設定する、請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
5. 前記コントローラは、前記ヘッド素子部の前記ディスク上の半径位置に応じて前記所定期間を変更する、請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
6. 前記コントローラは、前記ヘッド素子部が読み出した信号の振幅をモニタし、その振幅が基準を越えた場合にエラーと判定して前記ヒータへの供給電力を減少させた状態で所定期間トラック・フォローイングを行う、請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
7. 前記ヒータへの供給電力を減少させた状態で所定期間トラック・フォローイングした後も前記振幅が基準を越えている場合、前記コントローラは、前記移動機構を制御して、前記スライダを前記ディスクの記憶領域外にある退避位置に移動する、請求項６に記載のディスク・ドライブ装置。
8. 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、
   トラック・フォローイングにおいて前記ヒータに電力供給して前記クリアランスを調整し、
   エラーに対応する処理として、前記ヒータへの供給電力を減少させた状態で所定期間トラック・フォローイングを行い、
   前記所定期間のトラック・フォローイングの後に、前記エラーを起こした処理のリトライを行う、方法。
9. 気圧に応じて前記所定期間を変更する、請求項８に記載の方法。
10. 複数のスライダの各スライダに対応した前記所定期間を設定する、請求項８に記載の方法。
11. 前記ヘッド素子部の前記ディスク上の半径位置に応じて前記所定期間を変更する、請求項８に記載の方法。
12. 前記ヘッド素子部が読み出した信号の振幅をモニタし、その振幅が基準を越えた場合にエラーと判定して前記ヒータへの供給電力を減少させた状態で所定期間トラック・フォローイングを行う、請求項８に記載の方法。
13. 前記ヒータへの供給電力を減少させた状態で所定期間トラック・フォローイングした後も前記振幅が基準を越えている場合、前記スライダを前記ディスクの記憶領域外にある退避位置に移動する、請求項１２に記載の方法。

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