JP2009140524A - 磁気ディスク装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体内の低密度気体の量が低下に伴う磁気ヘッドの浮上高の変化を抑制することが可能な磁気ディスク装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】本発明の磁気ディスク装置は、磁気ヘッドおよび磁気ディスクを収容する筐体内に、空気よりも密度が低い低密度気体が充填されており、筐体内の低密度気体の量を評価し（Ｓ２）、低密度気体の量に基づいて、磁気ディスクの表面からの磁気ヘッドの浮上高を制御する（Ｓ４〜Ｓ７）、ことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、筐体内に空気よりも密度が低い低密度気体が充填された磁気ディスク装置およびその制御方法に関する。

ハードディスクなどの磁気ディスク装置の分野では、磁気ヘッド及び磁気ディスクを収容する筐体内に、空気よりも密度が低いＨｅ（ヘリウム）等の低密度気体を充填した磁気ディスク装置が提案されている。筐体内に低密度気体を充填した場合、磁気ヘッドや磁気ディスクの振動を低減することができ、これにより、データの読み書き性能を向上させることができる。

しかしながら、こうした磁気ディスク装置は、時間の経過とともに筐体内から低密度気体が漏れ出す問題があり、未だ実用化には至っていない。このため、特許文献１には、筐体内のヘリウム濃度が許容できないレベルに達した場合に警告等を発する技術が開示されている。
特開２００４−５３５６４７号公報

ところで、筐体内から低密度気体が漏れ出す場合、低密度気体よりも粘性の高い空気が筐体内に混入することがあるため、筐体内の低密度気体の量が低下するのに伴って、磁気ヘッドの浮上高が一律に増大すると考えられていた。

しかしながら、本発明の発明者が研究を重ねた結果、実際には、筐体内の低密度気体の量が低下すると、磁気ヘッドの浮上高が増大する場合だけでなく、減少する場合もあることが判明した。

これは、筐体内の低密度気体の量が低下すると、磁気ヘッドのスライダに作用する正圧と負圧のバランスが崩れて、スライダの浮上姿勢が変化してしまうためであると考えられる。

図９に、筐体内にＨｅまたは空気を充填した場合の、磁気ヘッドの浮上高と半径位置との関係を示す。このグラフでは、筐体内にＨｅを100％充填した場合の浮上高を白抜きの印で表し、筐体内に空気（Air）を100％充填した場合の浮上高を黒塗りの印で表している。また、形状が共通する印は、磁気ディスクの回転数が同じであることを表す。このグラフによると、Ｈｅを充填した場合の磁気ヘッドの浮上高が、一部の範囲で、Airを充填した場合の磁気ヘッドの浮上高よりも下回っている。このことから、筐体内の低密度気体の量が低下すると、磁気ヘッドの浮上高が減少する場合があることがわかる。

また、図１０に、筐体内のＨｅ濃度とスライダの浮上姿勢との関係を示す。ここで、ピッチとは磁気ディスクの円周方向におけるスライダの傾きを意味し、ロールとは磁気ディスクの半径方向におけるスライダの傾きを意味する。このグラフによると、筐体内のＨｅ濃度に応じてロールとピッチが変化している。このことから、筐体内の低密度気体の量が低下すると、スライダの浮上姿勢が変化することがわかる。

また、図１１に、Ｈｅが充填された筐体内の気圧とスライダの浮上姿勢との関係を示す。筐体内から低密度気体が漏れ出す場合、筐体内に空気が混入せず、若しくは少量の空気しか混入せずに、筐体内の気圧が低下することがある。このため、同図では、筐体内の気圧がスライダの浮上姿勢に及ぼす影響を調べている。このグラフによると、筐体内の気圧に応じてロールとピッチが変化している。このことからも、筐体内の低密度気体の量が低下すると、スライダの浮上姿勢が変化することがわかる。

以上のように、筐体内の低密度気体の量が低下すると、スライダの浮上姿勢が変化し、磁気ヘッドの浮上高が減少する場合がある。このことは、磁気ヘッドが磁気ディスクに衝突する虞があることを意味する。このため、磁気ヘッドが磁気ディスクに衝突しないように、磁気ヘッドの浮上高を調整する必要がある。

なお、前述の特許文献１には、筐体内の低密度気体の量が低下すると磁気ヘッドの浮上高が増大することが記載されているのみで、磁気ヘッドの浮上高が減少する可能性については何ら言及がない。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、筐体内の低密度気体の量が低下するのに伴う磁気ヘッドの浮上高の変化を抑制することが可能な磁気ディスク装置およびその制御方法を提供することをその目的の一つとする。

上記課題を解決するため、本発明の磁気ディスク装置は、磁気ヘッドおよび磁気ディスクを収容する筐体内に、空気よりも密度が低い低密度気体が充填された磁気ディスク装置であって、前記筐体内の前記低密度気体の量を評価する評価部と、前記低密度気体の量に基づいて、前記磁気ディスクの表面からの前記磁気ヘッドの浮上高を制御する制御部と、を含むことを特徴とする。

本発明の一態様では、前記筐体内に設けられた発熱体を更に含み、前記評価部は、前記発熱体の温度変化率に基づいて前記低密度気体の濃度を評価する。

また、この態様では、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクに対して相対移動させるボイスコイルモータを、前記発熱体として、更に含んでもよい。

また、この態様では、前記評価部は、加熱中または加熱後の前記発熱体の温度を複数のタイミングで測定し、前記発熱体の温度変化率を求めてもよい。

また、この態様では、前記筐体内の気圧を検出する圧力センサを更に含み、前記評価部は、前記低密度気体の濃度および前記筐体内の気圧に基づいて前記低密度気体の量を評価してもよい。

本発明の一態様では、前記評価部は、前記筐体内の前記低密度気体の濃度に応じて変化する信号を取得し、当該信号に基づいて前記低密度気体の濃度を評価する。

また、この態様では、前記信号は、前記筐体内の前記低密度気体の濃度に応じてＮＲＲＯ成分の大きさが変化する信号であり、前記評価部は、前記ＮＲＲＯ成分の大きさに基づいて前記低密度気体の濃度を評価してもよい。

また、この態様では、前記磁気ディスクを回転させるスピンドルモータを更に含み、前記信号は、前記スピンドルモータに対する出力の大きさを表す信号であり、前記評価部は、前記スピンドルモータに対する出力の大きさに基づいて前記低密度気体の濃度を評価してもよい。

また、この態様では、前記筐体内の気圧を検出する圧力センサを更に含み、前記評価部は、前記低密度気体の濃度および前記筐体内の気圧に基づいて前記低密度気体の量を評価してもよい。

本発明の一態様では、前記筐体内の気圧を検出する圧力センサを更に含み、前記評価部は、前記筐体内の気圧に基づいて前記低密度気体の量を評価する。

また、この態様では、前記評価部は、前記筐体内の前記低密度気体の濃度を評価するとともに、当該低密度気体の濃度および前記筐体内の気圧に基づいて前記低密度気体の量を評価してもよい。

本発明の一態様では、前記制御部は、前記低密度気体の量の低下に伴う、前記磁気ヘッドの浮上高を制御するための制御量の変化が、前記磁気ヘッドの浮上高が増加する側への変化になる部分を含む。

本発明の一態様では、前記制御部は、前記低密度気体の量の低下に伴う、前記磁気ヘッドの浮上高を制御するための制御量の変化が、正の変化率の部分および負の変化率の部分の両方を含む。

本発明の一態様では、前記筐体内の気圧を検出する圧力センサを更に含み、前記制御部は、前記低密度気体の量および前記筐体内の気圧に基づいて前記磁気ヘッドの浮上高を制御する。

本発明の一態様では、前記筐体内の温度を検出する温度センサを更に含み、前記制御部は、前記低密度気体の量および前記筐体内の温度に基づいて前記磁気ヘッドの浮上高を制御する。

本発明の一態様では、前記制御部は、前記磁気ヘッドが位置する前記磁気ディスクの半径位置を表す位置情報を取得し、前記低密度気体の量および前記位置情報に基づいて前記磁気ヘッドの浮上高を制御する。

本発明の一態様では、前記磁気ヘッドは、通電により発熱する電熱体を含み、前記制御部は、前記電熱体への通電量を制御することにより、前記磁気ヘッドの浮上高を制御する。

本発明の一態様では、前記低密度気体はヘリウムである。

また、本発明の磁気ディスク装置は、磁気ヘッドおよび磁気ディスクを収容する筐体内に、空気よりも密度が低い低密度気体が充填された磁気ディスク装置であって、前記筐体内に設けられた発熱体と、前記発熱体の温度変化率に基づいて、前記筐体内の前記低密度気体の量を評価する評価部と、前記低密度気体の量に基づいて、前記磁気ディスクの表面からの前記磁気ヘッドの浮上高を制御する制御部と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の磁気ディスク装置の制御方法は、磁気ヘッドおよび磁気ディスクを収容する筐体内に、空気よりも密度が低い低密度気体が充填された磁気ディスク装置を対象とし、前記筐体内の前記低密度気体の量を評価し、前記低密度気体の量に基づいて、前記磁気ディスクの表面からの前記磁気ヘッドの浮上高を制御する、ことを特徴とする。

本発明によれば、筐体内の低密度気体の量に基づいて磁気ヘッドの浮上高を制御することから、筐体内の低密度気体の量が低下に伴う磁気ヘッドの浮上高の変化を抑制することができる。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置１の構成例を示す。磁気ディスク装置１は、筐体９内に、磁気ディスク２、スピンドルモータ３、磁気ヘッド４、ヘッドアッセンブリ６、ボイスコイルモータ７およびヘッドアンプ１４を収納している。

この筐体９内には、空気よりも密度が低い低密度気体としてＨｅ（ヘリウム）が充填されている。なお、筐体９内に充填する低密度気体は、水素などであってもよい。

磁気ディスク２は、スピンドルモータ３によって、図中の矢印ＤＲの方向に回転駆動される。磁気ディスク２には、同心円状に配列する複数のトラック２１が形成されている。また、各トラック２１には、周方向に沿って所定の周期で配列するサーボデータ領域２１ｓと、それらの間に位置するユーザデータ領域２１ｕとが形成されている。

サーボデータ領域２１ｓには、位置情報としてのサーボデータが記録されている。サーボデータは、アドレスデータ及びバースト信号を含む。磁気ディスク２の半径位置は、アドレスデータに含まれるトラックデータにより特定することができる。また、ユーザデータ領域２１ｕには、ユーザデータが記録される。

磁気ディスク２の隣には、筐体９に支承されたヘッドアッセンブリ６が設けられている。このヘッドアッセンブリ６の先端部には、磁気ヘッド４が支持されている。また、ヘッドアッセンブリ６の後端側には、ボイスコイルモータ７が設けられている。ボイスコイルモータ７は、ヘッドアッセンブリ６の後端部に形成されたコイル部７ｃと、このコイル部７ｃを挟み込むヨーク部７ａとを含んでいる。

ボイスコイルモータ７は、コイル部７ｃに通電されることで、ヘッドアッセンブリ６を旋回させる駆動力を生じ、これにより、磁気ヘッド４を磁気ディスク２上で略半径方向に移動させる。また、磁気ディスク２の脇には、磁気ヘッド４が退避するためのランプ部２５が設けられている。

なお、図示しないが、スピンドルモータ３には複数の磁気ディスク２が取り付けられている。また、複数の磁気ディスク２の各記録面に対応して複数の磁気ヘッド４がヘッドアッセンブリ６に取り付けられている。

また、筐体９内には、気圧センサ２７および温度センサ２８が設置されている。気圧センサ２７は、筐体９内の気圧を検知して、気圧を表す信号を出力する。温度センサ２８は、筐体９内の温度を検知して、温度を表す信号を出力する。

次に、磁気ディスク装置１は、筐体９外の基板に、主制御回路１０、リードライトチャネル（Ｒ／Ｗチャネル）１３およびモータドライバ１７を有している。本実施形態においては、主制御回路１０が、上述の評価部および制御部として機能する。

主制御回路１０は、マイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）と、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとを含む。主制御回路１０は、メモリに格納されたプログラムを読み出し、実行することによって、磁気ヘッド４の位置制御やデータの記録再生制御など、種々の制御を実現する。

更に、主制御回路１０は、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）と、バッファメモリとを含む。このＨＤＣは、インターフェースコントローラ、エラー訂正回路、バッファコントローラなどを有している。

磁気ヘッド４の位置制御において、主制御回路１０は、Ｒ／Ｗチャネル１３から入力されるサーボデータから磁気ヘッド４の現在位置を特定するとともに、磁気ヘッド４を目標トラック上に位置させるための制御信号を生成し、モータドライバ１７へ出力する。モータドライバ１７は、制御信号をアナログ変換し、増幅して、ボイスコイルモータ７に出力する。

また、主制御回路１０は、スピンドルモータ３を所定の回転速度で回転させるための指令を、モータドライバ１７に出力する。モータドライバ１７は、主制御回路１０からの指令に応じて、スピンドルモータ３に対し駆動電流を出力する。また、モータドライバ１７は、スピンドルモータ３の回転速度を監視しており、指令された回転速度となるように駆動電流を調整する。

データの記録再生制御において、主制御回路１０は、磁気ディスク２に記録すべきユーザデータを外部ホストから受信すると、このユーザデータをＲ／Ｗチャネル１３へ出力する。また、主制御回路１０は、復調されたユーザデータがＲ／Ｗチャネル１３から入力されると、このユーザデータを外部ホストへ送信する。また、主制御回路１０は、ユーザデータをバッファメモリに一時的に格納させる。

Ｒ／Ｗチャネル１３は、主制御回路１０からユーザデータが入力されると、このユーザデータを変調して、ヘッドアンプ１４へ出力する。また、Ｒ／Ｗチャネル１３は、増幅された再生信号がヘッドアンプ１４から入力されると、この再生信号をデジタルデータに変換し、復調して、主制御回路１０へ出力する。また、Ｒ／Ｗチャネル１３は、再生信号から所定のサンプリング周期でサーボデータを抽出して、主制御回路１０へ出力する。

ヘッドアンプ１４は、変調されたユーザデータがＲ／Ｗチャネル１３から入力されると、このユーザデータを記録信号に変換して、磁気ヘッド４へ出力する。また、ヘッドアンプ１４は、磁気ディスク２から読み出された再生信号が磁気ヘッド４から入力されると、この再生信号を増幅して、Ｒ／Ｗチャネル１３へ出力する。

磁気ヘッド４は、ヘッドアンプ１４から記録信号が入力されると、この記録信号に応じた記録磁界を磁気ディスク２に印加する。これにより、磁気ディスク２に、ユーザデータを表す磁化が記録される。また、磁気ヘッド４は、磁気ディスク２に記録されている磁化から漏れ出る磁界を再生信号として読み出して、この再生信号をヘッドアンプ１４へ出力する。

図２に、磁気ヘッド４の浮上の様子を示す。図２（ａ）に示すように、磁気ヘッド４はスライダ４１および素子部４２を含む。スライダ４１は、ヘッドアッセンブリ６の先端部に支持されており、その下面（磁気ディスク２と対向する面）４１ａに、気体の粘性を利用して浮上力を発生するＡＢＳ（Air Bearing Surface）が形成されている。また、スライダ４１の後端部（磁気ディスク２の回転方向ＤＲの側）には、記録素子および再生素子を含む素子部４２が形成されている。

このスライダ４１は、素子部４２の側が下方にやや傾いた状態で、回転する磁気ディスク２上に近接浮上する。ここで、磁気ディスク２の表面から素子部４２の下端までの高さｈが、磁気ヘッド４の浮上高とされる。

また、図２（ｂ）に示すように、素子部４２は、通電により発熱するヒータ（電熱体）４２ｈを含んでいる。このヒータ４２ｈが発熱することにより、素子部４２が熱膨張し、その下面４２ａが磁気ディスク２の側に突出する（いわゆるＴＰＴＰ（Thermal Pole Tip Protrusion））。これにより、磁気ヘッド４の浮上高を低下させることができる。

上記ヘッドアンプ１４は、ヒータ４８ｈに通電する回路を含んでおり、主制御回路１０は、ヘッドアンプ１４を介してヒータ４８ｈへの通電量を制御することで、磁気ヘッドの浮上高を制御する。これにより、いわゆるＴＦＣ（Thermal Flyheight Control）が実現する。

なお、これに限らず、例えばピエゾ素子などで構成されたマイクロアクチュエータを、磁気ヘッド４の支持系に設けて、磁気ヘッド４の浮上高を制御するようにしてもよい。

図３に、磁気ディスク装置１の動作例を表すフローチャートを示す。この動作は、磁気ヘッド４の浮上高の調整動作であり、例えば磁気ディスク装置１の起動時などに実行される。

Ｓ１において、主制御回路１０は、磁気ヘッド４の素子部４２に含まれるヒータ４２ｈへの通電（以下、ＴＦＣ通電という）をＯＦＦにする。これにより、磁気ヘッド４と磁気ディスク２との隙間を確保する。また、このＳ１において、主制御回路１０は、ボイスコイルモータ７を駆動して、磁気ヘッド４をランプ部２５に退避させてもよい。

Ｓ２において、主制御回路１０は、筐体９内のＨｅ量を評価する（評価部としての機能）。なお、筐体９内のＨｅ量の具体的な評価方法については、後に詳しく述べる。

ここで、筐体９内のＨｅ量は、例えば筐体９内のＨｅ濃度により評価することができる。これは、筐体９内からのＨｅ漏れの態様が、例えばＨｅが漏れ出すのに伴って空気が混入し、筐体９内のＨｅが空気で置換される態様である場合に好適である。

また、筐体９内のＨｅ量は、例えば筐体９内の気圧によって評価してもよい。これは、筐体９内からのＨｅ漏れの態様が、例えばＨｅが漏れ出しても空気が混入せずに、筐体９内からＨｅが一方的に漏れ出す態様である場合に好適である。

また、筐体９内のＨｅ量は、例えば筐体９内のＨｅ濃度および気圧の両者によって評価してもよい。これは、筐体９内からのＨｅ漏れの態様が、上記２つの態様が混在するような場合、すなわち漏れ出たＨｅに対して少量の空気しか筐体９内に混入しない態様である場合に好適である。

Ｓ３において、主制御回路１０は、筐体９内に設けられた気圧センサ２７および温度センサ２８から、筐体９内の気圧および温度を検出する。

Ｓ４において、主制御回路１０は、設定テーブルを参照し、評価した筐体９内のＨｅ量と、検出した筐体９内の気圧および温度と、に応じたＴＦＣ通電量を読み出す。このＴＦＣ通電量は、磁気ヘッド４の浮上高を制御するための制御量である。また、設定テーブルは、例えば主制御回路１０のメモリまたは磁気ディスク２に格納されている。

Ｓ５において、主制御回路１０は、読み出したＴＦＣ通電量を、ＴＦＣ通電を制御するためのメモリに設定する。

また、主制御回路１０は、Ｓ４及びＳ５のステップを、全ての磁気ヘッド４に対して行う（Ｓ６）。ここで、複数の磁気ヘッド４は浮上特性にバラつきがあることから、各磁気ヘッド４の浮上特性に応じた複数の設定テーブルを用意することが好適である。

Ｓ７において、主制御回路１０は、設定されたＴＦＣ通電量を用いてＴＦＣ通電を行うことで、磁気ヘッド４の浮上高を所定の大きさに保ち、この状態で記録再生動作を行う。なお、これらＳ４〜Ｓ７のステップは、主制御回路１０の制御部としての機能に基づく。

図４（ａ）に、設定テーブルの内容例を示す。この設定テーブルには、複数点のＨｅ量と、各Ｈｅ量に対応するＴＦＣ通電量とが記述されている。また、図４（ｂ）のグラフには、設定テーブルに記述されるＨｅ量とＴＦＣ通電量の関係例を示す。上記Ｓ４において、主制御回路１０は、この設定テーブルを参照して、評価したＨｅ量に対応するＴＦＣ通電量を読み出す。

このような設定テーブルは、例えば、予め各Ｈｅ量に対応する磁気ヘッド４の浮上高を測定することにより作成することができる。すなわち、筐体９内に所定量のＨｅを充填し、その環境下における磁気ヘッド４の浮上高を測定する工程を、充填するＨｅ量を変えて複数回行うことにより、各Ｈｅ量に対応する磁気ヘッド４の浮上高を測定する。そして、測定された各Ｈｅ量に対応する磁気ヘッド４の浮上高から、各Ｈｅ量に対応するＴＦＣ通電量を求める。

例えば、測定された磁気ヘッド４の浮上高が基準となる浮上高（基準浮上高）よりも大きい場合には、ＴＦＣ通電量をこの差に応じた比較的大きな値とすることで、磁気ヘッド４の素子部４２の突出量を増やし、これにより磁気ヘッド４の浮上高を減少させて、基準浮上高に近づけるようにする。他方、測定された磁気ヘッド４の浮上高が基準浮上高よりも小さい場合には、ＴＦＣ通電量をこの差に応じた比較的小さなＴＦＣ通電量とすることで、磁気ヘッド４の素子部４２の突出量を減らし、これにより磁気ヘッド４の浮上高を増加させて、基準浮上高に近づけるようにする。このようにＴＦＣ通電量を求め、設定テーブルを作成することで、筐体９内のＨｅ量が変動しても磁気ヘッド４の浮上高を所定の大きさに保つようにすることができる。

なお、上述したように、筐体９内からＨｅが漏れ出す場合、磁気ヘッド４の浮上高が一律に増大するわけではなく、磁気ヘッド４の浮上高が増大することもあれば、減少することもある。このため、設定テーブルに記述されるＨｅ量とＴＦＣ通電量との関係は、図４（ｂ）に示すように、筐体９内のＨｅ量の低下に伴うＴＦＣ通電量の変化が、一部の範囲では負の変化率となり、他の範囲では正の変化率となっている。ここで、正の変化率となる部分は、ＴＦＣ通電量が増加する側への変化、すなわち磁気ヘッド４の浮上高が減少する側への変化になる部分である。他方、負の変化率となる部分は、ＴＦＣ通電量が減少する側への変化、すなわち磁気ヘッド４の浮上高が増加する側への変化になる部分である。

すなわち、筐体９内からのＨｅ漏れに伴って磁気ヘッド４の浮上高が増加するか低下するかは予測が困難であることから、本実施形態では、各Ｈｅ量での磁気ヘッド４の浮上高を予め測定し、これらの測定結果から、磁気ヘッド４の浮上高を所定の大きさに保つためのＴＦＣ通電量をそれぞれ求めて、設定テーブルに記述している。

また、筐体９内からＨｅが漏れ出す場合、筐体９内の気圧や温度が変動することがあり、この環境変化に伴って磁気ヘッド４の浮上高が変動することがある。このため、図５に示すように、各気圧（Ｐ）に対応する複数の設定テーブルと、各温度（Ｔ）に対応する複数の設定テーブルとをそれぞれ用意することが好適である。なお、筐体９内の気圧（Ｐ）と温度（Ｔ）は線形の関係にあるので、これらの比（Ｐ／Ｔ）の各値に対応する複数の設定テーブルを用意するようにしてもよい。

これらの設定テーブルは、予め各気圧（Ｐ）または各温度（Ｔ）で、筐体９内のＨｅ量と磁気ヘッド４の浮上高との関係を測定することで作成することができる。上記Ｓ４において、主制御回路１０は、Ｓ３において検出した筐体９内の気圧および温度に応じた設定テーブルを選択し、選択した設定テーブルを参照して、評価したＨｅ量に対応するＴＦＣ通電量を読み出す。このように、筐体９内のＨｅ量に加えて、筐体９内の気圧や温度に応じたＴＦＣ通電量を用いることで、磁気ヘッド４の浮上高をより適切な大きさに保つことができる。

また、上記図９に示したように、筐体９内からＨｅが漏れ出す場合、磁気ヘッド４のスライダ４１の浮上姿勢が変化することから、これに伴って磁気ヘッド４の浮上高が磁気ディスク２の半径位置によって変動することがある。このため、図６に示すように、各半径位置（Ｒ）に対応する複数の設定テーブルを用意することが好適である。磁気ヘッド４が位置する磁気ディスク２の半径位置（Ｒ）は、磁気ヘッド４が磁気ディスク２から読み出したサーボデータから取得することができる。なお、磁気ディスク２には、同心円状に配列する複数のゾーンが形成されるので、ゾーン毎の設定テーブルを作成するようにしてもよい。

これらの設定テーブルは、予め各半径位置（Ｒ）で、筐体９内のＨｅ量と磁気ヘッド４の浮上高との関係を測定することで作成することができる。上記Ｓ４において、主制御回路１０は、磁気ヘッド４が位置する半径位置に応じた設定テーブルを選択し、選択した設定テーブルを参照して、評価したＨｅ量に対応するＴＦＣ通電量を読み出す。このように、筐体９内のＨｅ量に加えて、磁気ヘッド４が位置する半径位置に応じたＴＦＣ通電量を用いることで、磁気ヘッド４の浮上高をより適切な大きさに保つことができる。

以下、上記Ｓ２における筐体９内のＨｅ量の評価について説明する。

［Ｈｅ量評価の第１例］
本例において、評価部としての主制御回路１０は、筐体９内に設けられた発熱体の温度変化率（温度変化速度）に基づいてＨｅ量を評価する。具体的には、主制御回路１０は、筐体９内に設けられた発熱体を加熱し、その温度を測定して、発熱体の温度変化率を求める。

ここで、発熱体の温度変化率は、筐体９内に充填されるＨｅ等の低密度気体や、筐体９内に混入する空気など、各気体に固有の熱伝導率（すなわち、発熱体から熱を奪う能力、発熱体を冷却する能力）を反映した値となる。

また、本実施形態では、発熱体としてボイルコイルモータ７（特にはコイル部７ｃ）を用いている。この場合、筐体９内に発熱体を別途設ける必要がない。

図７に、主制御回路１０において実現する評価部５０の機能構成例を示す。評価部５０は、加熱処理部５１、温度測定部５２、変化率算出部５３およびＨｅ量評価部５４を機能的に含んでいる。

加熱処理部５１は、筐体９内に設けられたボイルコイルモータ７のコイル部７ｃに通電することで、コイル部７ｃを加熱する。例えば、加熱処理部５１は、磁気ヘッド４をランプ部２５に退避させた状態で、ヘッドアッセンブリ６をランプ部２５に押し付ける側に駆動するようコイル部７ｃに通電する。これにより、磁気ヘッド４を支持するヘッドアッセンブリ６を揺動させることなく、コイル部７ｃを加熱することができる。

また、加熱処理部５１は、コイル部７ｃを加熱してから一定時間が経過した場合など、所定の条件を満たした場合に、コイル部７ｃの加熱を停止する。これに限らず、コイル部７ｃに供給された熱エネルギー量が一定量に達した場合や、コイル部７ｃの温度が一定温度に達した場合などを、停止の条件としてもよい。これらは、例えば、コイル部７ｃに供給される電流値などから求めることができる。

そして、加熱処理部５１は、コイル部７ｃの加熱を開始するタイミングや、コイル部７ｃの加熱を停止するタイミングを、温度測定部５２に通知する。

温度測定部５２は、加熱処理部５１から通知を受けると、所定のタイミングでコイル部７ｃの温度を測定する。具体的には、コイル部７ｃの温度は、コイル部７ｃの電気抵抗値を測定することにより求められる。

すなわち、コイル部７ｃの温度と電気抵抗値の間には相関関係があることから、温度測定部５２は、この相関関係を表すデータを利用して、測定されたコイル部７ｃの電気抵抗値からボイルコイルモータ７の温度を求める。コイル部７ｃの温度と電気抵抗値の相関関係を表すデータは、予め作成され、例えば主制御回路１０のメモリまたは磁気ディスク２に格納される。

また、コイル部７ｃの電気抵抗値は、コイル部７ｃの電流値および電圧値から求めることができる。これらは、モータドライバ１７から取得される。ここで、電気抵抗値を測定する際にコイル部７ｃに供給される電流は、例えば、上記コイル部７ｃの加熱時に与えられる電流よりも十分に小さくすることが好適である。

また、コイル部７ｃの温度を測定するタイミングは、加熱中または加熱後の複数のタイミングとすることができる。すなわち、温度測定部５２は、コイル部７ｃの加熱開始後、時間の経過とともに上昇するコイル部７ｃの温度を、複数のタイミングで測定する。または、温度測定部５２は、コイル部７ｃの加熱終了後、時間の経過とともに下降するコイル部７ｃの温度を、複数のタイミングで測定する。

更に、温度測定部５２は、上記コイル部７ｃの温度の他に、筐体９内に設けられた温度センサ２８により筐体９内の温度を検出する。

そして、温度測定部５２は、測定結果を変化率算出部５３に出力する。この測定結果には、各タイミングで測定されたコイル部７ｃの温度、タイミング間の時間および筐体９内の温度が含まれる。

変化率算出部５３は、温度測定部５２から測定結果を受けると、この測定結果に含まれる、各タイミングで測定されたコイル部７ｃの温度、タイミング間の時間および筐体９内の温度に基づいて、コイル部７ｃの温度変化率を求める。

具体的には、変化率算出部５３は、下記数式１に示す関係式を用いて、コイル部７ｃの温度変化率を表す時定数τを算出する。この数式１において、Ｔ_VCM|t=0は、第１のタイミングでのコイル部７ｃの温度を表す。ｔは、第１のタイミングから第２のタイミングまでの経過時間を表す。Ｔ_VCMは、第２のタイミングでのコイル部７ｃの温度を表す。また、Ｔ_roomは、筐体９内の温度を表す。

なお、ここでは、筐体９内に充填されている気体の体積が十分に大きく、熱容量が十分に大きいことから、コイル部７ｃからの放熱による筐体９内の気体の温度変化は無視できるとして、筐体９内の温度Ｔ_roomを一定とみなしている。

このようにして算出される時定数τの値は、コイル部７ｃの温度変化率が増加するのに伴って減少する。

そして、変化率算出部５３は、コイル部７ｃの温度変化率を表す時定数τを、Ｈｅ量評価部５４へ出力する。

ここで、図８に、コイル部７ｃの温度の経時変化例を示す。図８（ａ）は、コイル部７ｃの加熱終了後、時間の経過とともに下降するコイル部７ｃの温度を示している。図８（ｂ）は、コイル部７ｃの加熱開始後、時間の経過とともに上昇するコイル部７ｃの温度を示している。これらの図において、横軸は経過時間、縦軸はコイル部７ｃの温度を表す。また、実線は筐体９内にＨｅが充填された場合、破線は筐体９内に空気が充填された場合を表す。

図８（ａ）に示されるように、コイル部７ｃの温度が時間の経過とともに下降する場合、Ｈｅ中におけるコイル部７ｃの温度変化率（ここでは、温度下降率）は、空気中におけるコイル部７ｃの温度変化率と比して大きい。換言すると、Ｈｅ中におけるコイル部７ｃの時定数τは、空気中におけるコイル部７ｃの時定数τと比して小さい。

他方、図８（ｂ）に示されるように、コイル部７ｃの温度が時間の経過とともに上昇する場合、Ｈｅ中におけるコイル部７ｃの温度変化率（ここでは、温度上昇率）は、空気中におけるコイル部７ｃの温度変化率と比して小さい。換言すると、Ｈｅ中におけるコイル部７ｃの時定数τは、空気中におけるコイル部７ｃの時定数τと比して大きい。

これらは、Ｈｅの熱伝導率が空気の熱伝導率より大きい（すなわち、ヘリウムの方が空気よりも冷却能力が高い）ことに基づく。このため、コイル部７ｃの温度変化率を表す時定数τは、筐体９内のＨｅ濃度を評価するための指標となる。

Ｈｅ量評価部５４は、変化率算出部５３から入力されるコイル部７ｃの温度変化率を表す時定数τに基づいて、筐体９内のＨｅ濃度を評価する。ここで評価される筐体９内のＨｅ濃度は、上述の筐体９内のＨｅ量とすることができる。具体的には、Ｈｅ量評価部５４は、時定数τとＨｅ濃度とが対応付けられた評価テーブル（不図示）を参照して、コイル部７ｃの温度変化率を表す時定数τに対応する筐体９内のＨｅ濃度を読み出す。この評価テーブルは、例えば主制御回路１０のメモリまたは磁気ディスク２に格納されている。

このような評価テーブルは、例えば、予め各Ｈｅ濃度に対応するコイル部７ｃの温度変化率を測定することにより作成することができる。すなわち、筐体９内に所定濃度のＨｅを充填し、その環境下におけるコイル部７ｃの温度変化率を測定する工程を、筐体９内のＨｅ濃度を変えて複数回行うことにより、各Ｈｅ濃度に対応するコイル部７ｃの温度変化率を測定する。

以上のように、評価部としての主制御回路１０は、ボイスコイルモータ７のコイル部７ｃの温度変化率に基づいて筐体９内のＨｅ量を評価することができる。また、こうしたＨｅ量の評価方法は、磁気ディスク２が回転していない状態でも行うことができる利点がある。

なお、上述したように、筐体９内からのＨｅ漏れの態様には、漏れ出たＨｅに対して少量の空気しか筐体９内に混入しない態様もあることから、主制御回路１０は、上記評価テーブルから読み出されるＨｅ濃度に加え、気圧センサ２７により検出される筐体９内の気圧に基づいて、筐体９内のＨｅ量を評価することが好適である。例えば、各気圧に対応する複数の評価テーブルを用意することで、筐体９内のＨｅ量を評価するようにしてもよい。このようにすることで、筐体９内のＨｅ量をより具体的に評価することができる。

または、評価テーブルから読み出された筐体９内のＨｅ濃度を、検出された筐体９内の気圧に応じて補正することで、筐体９内のＨｅ量を評価するようにしてもよい。具体的には、筐体９内の気圧とＨｅ量は線形の関係にあるので、検出された筐体９内の気圧と基準となる気圧（例えば大気圧）との差に応じた係数を、評価テーブルから読み出したＨｅ濃度に乗じる。なお、筐体９内の気圧の変化に伴って温度も変化することから、更には温度に応じて補正してもよい。または、筐体９内の気圧と温度は線形の関係にあるので、気圧と温度に比によって補正してもよい。

［Ｈｅ量評価の第２例］
本例において、評価部としての主制御回路１０は、筐体９内のＨｅ濃度に応じて変化する信号を取得し、当該信号に基づいてＨｅ量を評価する。この筐体９内のＨｅ濃度に応じて変化する信号は、磁気ディスク装置１に含まれる電子部品（Ｒ／Ｗチャネル１３やモータドライバ１７等）が生成する多数の信号の中から選択することができる。

筐体９内のＨｅ濃度に応じて変化する信号の一例としては、磁気ヘッド４の位置誤差を表す誤差信号（PES：Position Error Signal）を挙げることができる。この誤差信号は、外部ホストからの記録命令または再生命令に基づいて決定される磁気ヘッド４の目標位置と、Ｒ／Ｗチャネル１３から入力されるサーボデータにより特定される磁気ヘッド４の現在位置との差分を求めることにより生成される。

誤差信号には、磁気ディスク２の回転とは非同期のＮＲＲＯ（Non-Repeative Run-Out）成分が含まれており、このＮＲＲＯ成分は、筐体９内のＨｅ濃度に応じて大きさが変化する。このため、誤差信号は筐体９内のＨｅ濃度に応じて変化する信号であるということができる。具体的には、筐体９内のＨｅ濃度が低下するのに伴って、筐体９内の乱気流が増大することから、これにより磁気ヘッド４や磁気ディスク２の振動が増大し、その結果、誤差信号のＮＲＲＯ成分の大きさが増大することになる。

このように、誤差信号に含まれるＮＲＲＯ成分の大きさは、筐体９内のＨｅ濃度を表す指標となる。なお、誤差信号に含まれるＮＲＲＯ成分の大きさは、誤差信号からＲＲＯ（Repeative Run-Out）成分を除外することにより求めることができる。

また、筐体９内のＨｅ濃度に応じて変化する信号の他の例として、モータドライバ１７がスピンドルモータ３に対して出力する駆動電流の大きさを表す信号を挙げることができる。上述したように、モータドライバ１７は、スピンドルモータ３の回転速度を監視しており、指令された回転速度となるように駆動電流を調整していることから、主制御回路１０は、この駆動電流の大きさを表す信号をモータドライバ１７から取得する。

スピンドルモータ３に対して出力される駆動電流は、筐体９内のＨｅ濃度に応じて大きさが変化することから、この駆動電流の大きさを表す信号は、筐体９内のＨｅ濃度に応じて変化する信号であるということができる。具体的には、筐体９内のＨｅ濃度が低下するのに伴って、筐体９内の乱気流が増大することから、これにより磁気ディスク２の回転の抵抗が増大し、その結果、スピンドルモータ３を指令された回転数で回転させるために必要な駆動電流が増大することになる。

このように、スピンドルモータ３に対して出力される駆動電流の大きさは、筐体９内のＨｅ濃度を表す指標となる。

なお、筐体９内のＨｅ濃度に応じて変化する信号は、これらの例に限られない。例えば磁気ディスク２の振動を検知する加速度センサを設けて、この加速度センサから得られる磁気ディスク２の振動の大きさを、筐体９内のＨｅ濃度を表す指標としてもよい。

そして、評価部としての主制御回路１０は、以上のようにして取得される信号に基づいて、筐体９内のＨｅ濃度を評価する。ここで評価される筐体９内のＨｅ濃度は、上述の筐体９内のＨｅ量とすることができる。具体的には、主制御回路１０は、誤差信号に含まれるＮＲＲＯ成分の大きさ（スピンドルモータ３の駆動電流の大きさ等であってもよい）と、Ｈｅ濃度とが対応付けられた評価テーブル（不図示）を参照して、ＮＲＲＯ成分の大きさに対応する筐体９内のＨｅ濃度を読み出す。この評価テーブルは、例えば主制御回路１０のメモリまたは磁気ディスク２に格納されている。

このような評価テーブルは、例えば、各Ｈｅ濃度に対応するＮＲＲＯ成分の大きさを測定することにより作成することができる。すなわち、筐体９内に所定濃度のＨｅを充填し、その環境下におけるＮＲＲＯ成分の大きさを測定する工程を、筐体９内のＨｅ濃度を変えて複数回行うことにより、各Ｈｅ濃度に対応するＮＲＲＯ成分の大きさを測定する。

以上のように、主制御回路１０は、誤差信号に含まれるＮＲＲＯ成分の大きさや、スピンドルモータ３の駆動電流の大きさ等に基づいて、筐体９内のＨｅ量を評価することができる。

なお、上記第１例と同様に、主制御回路１０は、評価テーブルから読み出されるＨｅ濃度に加え、気圧センサ２７により検出される筐体９内の気圧に基づいて、筐体９内のＨｅ量を評価することが好適である。このようにすることで、筐体９内のＨｅ量をより具体的に評価することができる。

［Ｈｅ量評価の他の例］
Ｈｅ量の評価方法は、以上に説明した例に限られない。例えば、筐体９内からのＨｅ漏れの態様が、Ｈｅが漏れ出しても空気が混入せずに、筐体９内からＨｅが一方的に漏れ出す態様である場合には、気圧センサ２７により検出される筐体９内の気圧に基づいて筐体９内のＨｅ量を評価するようにしてもよい。具体的には、筐体９内からＨｅが一方的に漏れ出る場合には、筐体９内の気圧とＨｅ量とが線形の関係にあることから、筐体９内の気圧から筐体９内のＨｅ量を評価することができる。

なお、こうしたＨｅ漏れの態様であっても、筐体９内に空気が混入する場合があり得ることから、主制御回路１０は、気圧センサ２７により検出される筐体９内の気圧に加え、上述した方法により評価されるＨｅ濃度に基づいて、筐体９内のＨｅ量を評価することが好適である。このようにすることで、筐体９内のＨｅ量をより具体的に評価することができる。

他にも、例えば、筐体９内にＨｅ濃度を検出するＨｅセンサを設けて、主制御回路１０が、このＨｅセンサから得られるＨｅ濃度によって筐体９内のＨｅ量を評価するようにしてもよい。また、筐体９内に酸素濃度を検出する酸素センサを設けて、主制御回路１０が、この酸素センサから得られる酸素濃度から筐体９内のＨｅ濃度を逆算して、これによって筐体９内のＨｅ量を評価するようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成例を表すブロック図である。 磁気ヘッドの浮上の様子を表す図である。 本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の動作例を表すフローチャートである。 設定テーブルの内容例を表す図である。 設定テーブルの内容例を表す図である。 設定テーブルの内容例を表す図である。 主制御回路において実現する評価部の機能構成例を表すブロック図である。 コイル部の温度の経時変化例を表すグラフである。 筐体内に充填される気体を変えた場合の、磁気ヘッドの浮上高と半径位置との関係を表すグラフである。 筐体内のＨｅ濃度とスライダの浮上姿勢との関係を表すグラフである。 Ｈｅが充填された筐体内の気圧とスライダの浮上姿勢との関係を表すグラフである。

符号の説明

１ 磁気ディスク装置、２ 磁気ディスク、３ スピンドルモータ、４ 磁気ヘッド、６ ヘッドアッセンブリ、７ ボイスコイルモータ、９ 筐体、１０ 主制御回路、１３ Ｒ／Ｗチャネル、１４ ヘッドアンプ、１７ モータドライバ、２１ トラック、２１ｓ サーボデータ領域、２１ｕ ユーザデータ領域、２５ ランプ部、２７ 気圧センサ、２８ 温度センサ、４１ スライダ、４２ 素子部、４２ｈ ヒータ（電熱体）、５０ 評価部、５１ 加熱処理部、５２ 温度測定部、５３ 変化率算出部、５４ Ｈｅ量評価部。

Claims (20)

1. 磁気ヘッドおよび磁気ディスクを収容する筐体内に、空気よりも密度が低い低密度気体が充填された磁気ディスク装置であって、
   前記筐体内の前記低密度気体の量を評価する評価部と、
   前記低密度気体の量に基づいて、前記磁気ディスクの表面からの前記磁気ヘッドの浮上高を制御する制御部と、
   を含むことを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 請求項１に記載の磁気ディスク装置であって、
   前記筐体内に設けられた発熱体を更に含み、
   前記評価部は、前記発熱体の温度変化率に基づいて前記低密度気体の濃度を評価する、
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
3. 請求項２に記載の磁気ディスク装置であって、
   前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクに対して相対移動させるボイスコイルモータを、前記発熱体として、更に含む、
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
4. 請求項２に記載の磁気ディスク装置であって、
   前記評価部は、加熱中または加熱後の前記発熱体の温度を複数のタイミングで測定し、前記発熱体の温度変化率を求める、
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
5. 請求項２に記載の磁気ディスク装置であって、
   前記筐体内の気圧を検出する圧力センサを更に含み、
   前記評価部は、前記低密度気体の濃度および前記筐体内の気圧に基づいて前記低密度気体の量を評価する、
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
6. 請求項１に記載の磁気ディスク装置であって、
   前記評価部は、前記筐体内の前記低密度気体の濃度に応じて変化する信号を取得し、当該信号に基づいて前記低密度気体の濃度を評価する、
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
7. 請求項６に記載の磁気ディスク装置であって、
   前記信号は、前記筐体内の前記低密度気体の濃度に応じてＮＲＲＯ成分の大きさが変化する信号であり、
   前記評価部は、前記ＮＲＲＯ成分の大きさに基づいて前記低密度気体の濃度を評価する、
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
8. 請求項６に記載の磁気ディスク装置であって、
   前記磁気ディスクを回転させるスピンドルモータを更に含み、
   前記信号は、前記スピンドルモータに対する出力の大きさを表す信号であり、
   前記評価部は、前記スピンドルモータに対する出力の大きさに基づいて前記低密度気体の濃度を評価する、
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
9. 請求項６に記載の磁気ディスク装置であって、
   前記筐体内の気圧を検出する圧力センサを更に含み、
   前記評価部は、前記低密度気体の濃度および前記筐体内の気圧に基づいて前記低密度気体の量を評価する、
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
10. 請求項１に記載の磁気ディスク装置であって、
    前記筐体内の気圧を検出する圧力センサを更に含み、
    前記評価部は、前記筐体内の気圧に基づいて前記低密度気体の量を評価する、
    ことを特徴とする磁気ディスク装置。
11. 請求項１０に記載の磁気ディスク装置であって、
    前記評価部は、前記筐体内の前記低密度気体の濃度を評価するとともに、当該低密度気体の濃度および前記筐体内の気圧に基づいて前記低密度気体の量を評価する、
    ことを特徴とする磁気ディスク装置。
12. 請求項１に記載の磁気ディスク装置であって、
    前記制御部は、前記低密度気体の量の低下に伴う、前記磁気ヘッドの浮上高を制御するための制御量の変化が、前記磁気ヘッドの浮上高が増加する側への変化になる部分を含む、
    ことを特徴とする磁気ディスク装置。
13. 請求項１に記載の磁気ディスク装置であって、
    前記制御部は、前記低密度気体の量の低下に伴う、前記磁気ヘッドの浮上高を制御するための制御量の変化が、正の変化率の部分および負の変化率の部分の両方を含む、
    ことを特徴とする磁気ディスク装置。
14. 請求項１に記載の磁気ディスク装置であって、
    前記筐体内の気圧を検出する圧力センサを更に含み、
    前記制御部は、前記低密度気体の量および前記筐体内の気圧に基づいて前記磁気ヘッドの浮上高を制御する、
    ことを特徴とする磁気ディスク装置。
15. 請求項１に記載の磁気ディスク装置であって、
    前記筐体内の温度を検出する温度センサを更に含み、
    前記制御部は、前記低密度気体の量および前記筐体内の温度に基づいて前記磁気ヘッドの浮上高を制御する、
    ことを特徴とする磁気ディスク装置。
16. 請求項１に記載の磁気ディスク装置であって、
    前記制御部は、前記磁気ヘッドが位置する前記磁気ディスクの半径位置を表す位置情報を取得し、前記低密度気体の量および前記位置情報に基づいて前記磁気ヘッドの浮上高を制御する、
    ことを特徴とする磁気ディスク装置。
17. 請求項１に記載の磁気ディスク装置であって、
    前記磁気ヘッドは、通電により発熱する電熱体を含み、
    前記制御部は、前記電熱体への通電量を制御することにより、前記磁気ヘッドの浮上高を制御する、
    ことを特徴とする磁気ディスク装置。
18. 請求項１に記載の磁気ディスク装置であって、
    前記低密度気体はヘリウムである、
    ことを特徴とする磁気ディスク装置。
19. 磁気ヘッドおよび磁気ディスクを収容する筐体内に、空気よりも密度が低い低密度気体が充填された磁気ディスク装置であって、
    前記筐体内に設けられた発熱体と、
    前記発熱体の温度変化率に基づいて、前記筐体内の前記低密度気体の量を評価する評価部と、
    前記低密度気体の量に基づいて、前記磁気ディスクの表面からの前記磁気ヘッドの浮上高を制御する制御部と、
    を含むことを特徴とする磁気ディスク装置。
20. 磁気ヘッドおよび磁気ディスクを収容する筐体内に、空気よりも密度が低い低密度気体が充填された磁気ディスク装置を対象とし、
    前記筐体内の前記低密度気体の量を評価し、
    前記低密度気体の量に基づいて、前記磁気ディスクの表面からの前記磁気ヘッドの浮上高を制御する、
    ことを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。

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