JP4293235B2 - ヘッドスタックアセンブリ及び情報記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドスタックアセンブリ及び情報記録装置に係り、特にヘッドスライダに光を入射させる熱アシスト情報記録装置等、ヘッドスライダの位置を正確に知る必要のある情報記録装置及びそれに用いるヘッドスタックアセンブリに好適なものである。

近年、記録装置の記録容量が増大しており、磁気ディスク装置では記録密度が２．５４ｃｍ×２．５４ｃｍ（１インチ平方）当たり１Ｔｂを超える磁気ディスク媒体を備えた装置の研究が行われている。磁気ディスク媒体の記録密度を上げるには、磁気ディスク媒体を構成する磁性粒子の体積を小さくする必要がある。磁性粒子の体積をＶとおくと、粒子の持つ磁気的エネルギーはＫｕＶで表される。ここでＫｕは粒子の磁気異方性エネルギー密度である。記録密度向上のためにＶを小さくすると、ＫｕＶが小さくなり室温程度の熱エネルギーで記録情報が変質する、という熱ゆらぎの問題が顕在化する。熱ゆらぎの問題を防ぐためＫｕの大きな磁性粒子を利用する方法が研究されているが、一般的には、Ｋｕを上げると磁性粒子の保磁力Ｈｃも上昇し、磁気ディスク媒体に磁気情報を書き込む（書き換えを含む記録）ために必要な磁界強度が上昇する。磁気ディスク装置は装置内に備えた記録ヘッドで磁界を発生させ磁気情報の書き込みを行うが、記録ヘッドで発生できる磁界強度の大きさには限界があるため、Ｈｃが大きくなると磁気情報の書き込みができなくなる問題が発生する。

そこで、温度の上昇に伴いＨｃが減少する性質の磁性粒子を使用し、磁気情報の書き換えを行う際に、書き換えたい部分の磁性粒子を、近接場光を用いて加熱し、一時的にＨｃを下げて記録ヘッドで書き込みを行う、熱アシスト磁気記録方式が提案されている。

熱アシスト磁気記録方式を用いた熱アシスト磁気ディスク装置は、筐体に設置されたスピンドル及びピボットと、回転するスピンドルに固定された磁気ディスクと、ピボットを軸にして１自由度で動くヘッドアセンブリと、ヘッドアセンブリに固定されたサスペンションと、光を発光する発光部と、サスペンションに支持されたヘッドスライダと、ヘッドスライダの磁気ディスク側の面に埋め込まれた記録ヘッド及びヘッドスライダの側面に埋め込まれた受光面（以下、スライダ受光面と称す）及びヘッドスライダ内部に埋め込まれた光導波路及び記録ヘッド付近に設けられた光を磁気ディスクに照射するための光射出部から構成されている。磁気情報の書き込みを行う際には、記録ヘッドを用いて磁界を発生させると共に、発光部から光を出しスライダ受光面に伝搬させ、光導波路を介して光射出部から磁気ディスクに光を照射し、磁気ディスクを加熱する処理が行われる。（非特許文献１）
ところが磁気ディスク媒体面は、媒体表面の形状やスピンドルに固定した際の歪みにより、スピンドルの軸方向に変化する（以下ランナウトと称す）。ヘッドスライダは、空気膜効果によって媒体面から僅かに浮上した状態で、ランナウトに同期してスピンドルの軸方向に追従して運動する。また、ヘッドスライダによっては更なる低浮上化を目指し、ヘッド部がスライダ部に対して変位する構成を備えるものもある。熱アシスト磁気記録用の光を発光させる発光部はヘッドスライダの外部に固定配置されているので、ヘッドスライダの追従運動等により発光部とヘッドスライダ上にあるスライダ受光面のスピンドル軸方向、つまり媒体面と垂直な方向の相対位置が変化することとなる。

また、ヘッドスライダと発光部とは、媒体と平行な面に関しても回転自在になっている。そのため上記ランナウトの影響で受動的に、或いは磁気ディスク上の位置の微調整を行うために備えたマイクロアクチュエータを駆動させることにより能動的に、発光部とスライダ受光面とは媒体面と平行な方向の相対位置も変位することがある。

これら何れかの方向の相対位置変化により、磁気情報書き込み時にヘッドスライダに入射する光量が一定の量にならず、ヘッドスライダの光射出部から磁気ディスクに照射される光量が減少するため、Ｈｃを下げる熱量が不十分になり書き込みを行うことができなくなり、磁気情報の書き込みに失敗し記録ミスを生じる。

ヘッドスライダの姿勢及び位置変化による記録ミスの問題を防ぐには、ヘッドスライダ位置の姿勢及び変化量を測定する必要がある。

ヘッドスライダ姿勢変化量の測定方法としては特許文献１が、ヘッドスライダ位置変化量の測定方法がとしては特許文献２がそれぞれ提案されている。

Ed Gage, et al, "Integration Challenges for Heat Assisted Magnetic Recording", IDEMA JAPAN International Disk Forum 2006, June 9, 2006 特開２００２−２４５７４２号公報 特開２００４−１４０９２号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、ヘッドスライダ上部に光学系を設ける必要があり、現在の情報記録装置の厚さを変えることなく実現するのは非常に困難である。また特許文献２の方法は、浮上量測定用記録トラックを備え、その出力からヘッドスライダの記録ヘッド部における磁気ディスク面からの浮上量を求める方法であり、通常のトラック上での発光部とスライダ受光面のスピンドル軸方向或いは媒体面と平行な方向の相対位置の変化量やヘッドスライダの姿勢の変化を測定することができない。

また、何れの文献においても発光部の発光により発生する熱問題については何ら開示されていない。

本発明は、発光部とスライダ受光面の上記方向の相対位置の変化量を測定する手段を設けることにより、スライダの浮上姿勢の測定、クリアランス測定及び／又はこの変化量に基づいてのヘッドスライダに入射する光量の制御を可能とするヘッドスタックアセンブリを提供する。

また本発明は、記録媒体に情報を記録する場合に照射する光の量を調整することにより、安定した記録を行える可能とする情報記録装置を提供する。

上記ヘッドスタックアセンブリは、情報を記録する媒体に照射する光を発光する発光部と、媒体に情報を書き込む素子と、発光部からの光を反射する反射面とを有するヘッドスライダの反射面で反射した光を検出する受光部と、この検出した値に応じて発光部の発光量を調整する調整機構とを備えたヘッドスタックアセンブリとする。

また、上記情報記録装置は、情報を記録する媒体と、この媒体に照射する光を発光する発光部と、媒体に情報を書き込む素子と、その側面に発光部からの光を反射する反射面とを有するヘッドスライダと、反射面で反射した光を検出する受光部と、この検出した値に応じて発光部の発光量を調整する調整機構とを備えた情報記録装置とする。

或いは、情報を記録する媒体と、この媒体に照射する光を発光する発光部と、媒体に情報を書き込む素子と、発光部からの光を反射する反射面とを有するヘッドスライダと、反射面で反射した光を受光する受光部と、この受光部で検出した光から発光部とヘッドスライダとの相対位置の変化量を求める演算部と、変化量に応じて発光部の発光量を調整する発光制御部とを備えた情報記録装置とする。

そしてヘッドスライダを支えるサスペンションと、このサスペンションを支えるヘッドアセンブリとを更に備え、このヘッドアセンブリ内に発光部を備えてもよい。

また演算部は、変化量の変動から媒体とヘッドスライダとの接触を検出したり、ヘッドスライダのピッチ角の変化を検出したりしてもよい。そして所定の変化量以上の値が所定の時間以上継続した場合、異常状態であることを出力してもよい。

また、光量の制御はヘッドスライダに向けて光を発光するステップと、ヘッドスライダの側面に当たった光を反射するステップと、この反射した光を検出・測定するステップと、この検出・測定した結果に応じて発光する光量を調整するステップとを備える。

そして反射した光の測定結果に応じて発光する光量を調整するステップの一例として、反射した光からヘッドスライダの受光面に入射された光量を求めるステップと、この求めた光量に応じて発光する光量を調整するステップとを備えても良い。

更に受光面に入射された光量を求めるステップは、反射した光の中心座標を求めるステップと、この中心座標からヘッドスライダに向けて発光された光とヘッドスライダとの相対変化量を求めるステップとを備えてもよい。

本発明によれば、ヘッドスライダの発光部に対する運動、即ち発光部との相対位置の変位を測定できるので、この変位量に応じて発光部の光量を増減させヘッドスライダに入射する光量を制御し、指定した光量を媒体に照射することが可能になる。また相対位置の変動の振動や相対位置の平均値からヘッドスライダと媒体とが接触しているかいないかのクリアランス測定や、ピッチ角等ヘッドスライダの浮上姿勢の変化を測定することが出来る。

また、本発明によれば、必要に応じて発光部の光量を増減させることで、余計な発光を防ぎ、適正な発光量を確保しつつ発光部の発熱による問題を防ぐことが出来る。

以下、本発明を熱アシスト磁気ディスク装置に適用した１実施例について図１から図６を用いて説明する。各図における同一符号は同一物または相当物を示す。

図１は、本実施例の熱アシスト磁気ディスク装置２５の概略図である。また、図２は図１のＡ−Ａ’線の断面図である。磁気ディスク装置２５は、筐体２６に設置されたスピンドル２７とピボット２８と、スピンドル２７に固定された記録媒体である磁気ディスク２３と、ピボット２８を中心に回転するヘッドスタックアセンブリ４１と、磁気ディスク装置２５の、記録／再生を制御するコントローラ（図示無し）により構成されている。ヘッドスタックアセンブリ４１は、ヘッドスライダ１と、このヘッドスライダ１を支持するサスペンション１３と、このサスペンション１３を支持し、発光部８及び受光部７及びレンズ６を備えたキャリッジ部２９とから構成される。磁気ディスク２３はスピンドル２７によって回転し、その回転によって発生する空気流によってヘッドスライダ１は、磁気ディスク２３上を一定の間隔を持って浮上する。また磁気ディスク装置２５は、ボイス・コイル・モータ１５を駆動することによりヘッドスタックアセンブリ４１を揺動し、ヘッドスライダ１を磁気ディスク２３上の所望のトラックに移動させる。コントローラは、ホスト（上位装置）等の外部装置からの書き込み／読み出し命令を受け、ヘッドスタックアセンブリ４１や記録ヘッド２４を制御して磁気ディスク２３に情報を記録／再生する。

図２を参照しながら本実施例のヘッドスライダ１の構造と光学系の概要について説明する。

ヘッドスライダ１は、ディンプル３１及びサスペンション１３を介してアームを含めたキャリッジ部２９に固定される。ディンプル３１及びサスペンション１３は金属で構成している。ディンプル３１は、ヘッドスライダ１が磁気ディスク２３の表面形状に追従するために自在に可動できるように点でヘッドスライダ１を支持している。またヘッドスライダ１は、発光部８からの光（レーザ光）を受けるスライダ受光面３と、このスライダ受光面３で受けた光を磁気ディスク２３に射出する光射出部３５と、スライダ受光面３から光射出部３５まで光をヘッドスライダ１内で導く光導波路２とを備えている。そしてスライダ受光面３の上部（ディンプル３１側）には、スライダ受光面３の上側に照射されスライダ受光面３に入射されなかった光を反射する上部反射面４、スライダ受光面３の下部（媒体２３側）にはスライダ受光面３の下側に照射されスライダ受光面３に入射されなかった下側の光を反射する下部反射面５を設ける。またヘッドスライダ１は、スライダ受光面３とはヘッドスライダ１の長手方向反対側に磁気ディスク２３に情報を書き込む素子である記録ヘッド２４を備え、磁気ディスク２３と対向する面にはヘッドスライダ１が磁気ディスク２３上を浮上するための所定の形状を有する空気軸受面３０を備えている。尚、磁気ディスク２３の回転による空気流がヘッドスライダ１に入る側を空気流入端、ヘッドスライダ１の空気軸受面３０を経由した空気流が出て行く側をヘッドスライダ１の空気流出端と呼ぶ。本実施例では磁気ディスク２３は反時計回り（図１参照）に回転しているので、ヘッドスライダ１の空気流入端側の面にスライダ受光面３、上部反射面４、下部反射面５を備え、空気流出端側に記録ヘッド２４を設けている。尚、磁気ディスク２３を時計回りに回転させることでヘッドスライダ１の向きを反対にし、スライダ受光面３、上部反射面４、下部反射面５、及び記録ヘッド２４を全てキャリッジ部２９側に構成することも可能である。この様にすることで、光導波路２がヘッド部のみに形成されることになるので、スライダ部分には特別な加工が不要となり、記録ヘッド２４を製造する際にスライダ受光面３、上部反射面４、下部反射面５を同時に製造することでヘッドスライダ１の製造を容易にし、製造時間を短縮することができる。

スライダ受光面３、光導波路２、光射出部３５はシリコンやガラスなどの光を通す素材で作られている。上部反射面４及び下部反射面５は、イオンミリングにより形成され、表面はアルミ、金、銀などによりコーティングされた光が反射する面、或いは反射光が得られる程度の粗面や研磨面である。

本実施例の光学系はキャリッジ部２９に設置され、スライダ受光面３に向けて光を発光する発光部８と、レンズ６と、このレンズ６を通過した反射光を検出する受光部７とからなる。入射光の光路１１はヘッドスライダ１のスライダ受光面３のある流入端側の側面に入射する光の光路であり、反射光の光路１２はスライダ受光面３のある側面で反射した光の光路である。レンズ６は凸レンズを用い、受光部７は光量を電流に変換する素子である４分割Photo Detector（ＰＤ）を用いている。そして発光部８は電流を光に変換する素子であるLaser Diode（ＬＤ）及び平行光を作りだすレンズを用いて構成される。発光部８は、光を発光し、磁気ディスク装置２５がホスト（図示せず）から書き込みコマンドを受領し、磁気ディスク２３に情報の記録を行う際に磁気ディスク２３を熱することにより記録ヘッド２４の記録の補助をする。入射光の光路１１及び反射光の光路１２は大気中を伝播する光路とするが、反射ミラーや光ファイバ、プリズムビームスプリッタ、λ／４波長板を利用しても良い。

本実施例のスライダ受光面３は、発光部８からの光を直角に受光するため、空気軸受面３０からヘッドスライダ１の浮上時の迎え角分傾けてある。

図３は、受光部７を構成する４分割ＰＤのＰＤ素子面の概略図である。受光部７（４分割ＰＤ）の面上には、４つのＰＤ素子Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４が配置されている。図４は、ヘッドスライダの位置を求める構成の概略図である。図３及び図４を参照しながら受光部７で検出した光が、受光部７のどの部分に入射したかを求める方法について説明する。

まず受光部７は、受けた光を電気信号に変換する。発光量の調整機構である測定部３７のアンプ１６は、この変換された電気信号を増幅する。そしてスポット位置・光量検出部１７は、受光部７上のスポット位置の検出及び受光部７が受けた光量の計算を次のように行う。

受光部７のＹ−Ｚ座標は、Ｚ軸を上部反射面４で反射した場合が正、下部反射面５で反射した場合が負となるようにし、Ｙ軸を後述する側部第一反射面で反射した場合が正、側部第二反射面で反射した場合が負となる位置に原点を設ける。そして受光部７に入射したスポット光１４の光量の中心座標を（ｄ_ｙ，ｄ_ｚ）とし、各ＰＤ素子の受光光量をそれぞれｐ_１，ｐ_２，ｐ_３，ｐ_４とする。このとき、スポット光１４の中心位置と受光光量の間には、式（１）の関係が成り立つ。ここで、αは受光光量を距離に換算する際の定数である。式（１）より、各ＰＤ素子の受光光量から、スポット位置（ｄ_ｙ，ｄ_ｚ）を求めることができる。また受光部７に入射した光の光量をｐ_ｔとすると、各ＰＤ素子に入射した光の光量をｐ_１，ｐ_２，ｐ_３，ｐ_４から、式（２）が成り立つ。

尚、受光部７は反射光がどの部分に当たったかを求められれば良いので、図示した様なＹ軸及びＺ軸で区切られた４分割ＰＤの代わりとして、何れか２つのＰＤ素子を一体化させたり、各ＰＤ素子を扇形（中心角１２０°が望ましい）にしたりするなどした３分割ＰＤとしても良い。その際に各ＰＤ素子の面積が異なる場合、面積比を考慮して式（１）を変形すると良い。何れにしても反射光がどの部分に当たったかを正確に求めるためには、ＰＤ素子はＹ軸及びＺ軸に対して対称の形状に設けることが望ましい。その他、ＰＤ素子の代わりにPosition Sensitive Detector（PSD）、Charge Coupled Device（CCD）のような光の位置を検出できる素子を用いても良い。

引き続き図４を参照しながら本発明の光学系でヘッドスライダの位置を求める原理について説明する。簡単のためＸ−Ｚ平面内に限定した議論で説明を行う。座標軸のＸ軸の原点をスライダ受光面３からヘッドスライダ１内部に距離ａの点におき、Ｚ軸の原点をスライダ受光面３の中心線上の点におく。図４は、ヘッドスライダ１がＺ方向に−ｂ_１だけずれた様子（言い換えれば発光部８からの入射光の光路１１がＺ方向にｂ_１だけずれた様子）を示す。スライダ受光面３は光の反射率が０もしくは０に近い材料で構成する。上部反射面４及び下部反射面５は光を反射する面であり、スライダ受光面３の中心部（Ｚ軸座標が０の点）を跨ぎＺ軸方向に傾斜している。この面はスライダ受光面３が上下何れの方向に姿勢変化した場合でも同じ方向（図４では上側）に光を反射させるためである。この面は、ヘッドスライダ１の迎え角による傾きを利用しても良い。このような場合には、スライダ受光面３が入射光の光路１１に対して直角となるようにスライダ受光面３のみ加工すればよい。尚、反射面を曲線（曲面）で構成することによって、反射位置による反射角度を異ならせ、微小な単位で変化量を求めることが可能となる。特に、磁気ディスク２３及びスライダ受光面３（ヘッドスライダ流出端の面）と垂直な面で切断した際の断面が楕円となる曲線（曲面）とすると、変化量が大きい場合の反射角が大きくならずに済みレンズ６を小型化できる。曲面の曲率は小さなほうが反射角に差が出易い。そこで、磁気ディスク２３の大きさや浮上量を考慮して、反射光が磁気ディスク２３やサスペンション１３に当たらない角度で受光部７まで届く曲率とする。

スライダ受光面３の中心とレンズ６のＸ方向の距離をＬ、入射光の光路１１の中心とレンズ６の反射光の光路１２が通る位置までのＺ方向の距離をＤ、レンズ６の焦点距離をｆ、ヘッドスライダ１に入射光の光路１１とヘッドスライダ１で反射した反射光の光路１２のなす角度を２θと定義する。そして受光部７上の素子中心部からスポット光１４の位置までのＺ方向の距離をｄ_Ｚとする。凸レンズに平行光を入射させた場合、その平行光が凸レンズに対して斜めであってもレンズからの距離が同じである焦点面で集光するので、２θは距離Ｌ、距離Ｄ、焦点距離ｆ、距離ｄ_Ｚを用いて式（３）の様に表すことが出来る。

上部反射面４が式（４）で表される楕円形状の一部である場合（説明の数式を容易にするため、上部反射面４は図８に示すような受光面（ｘ，ｚ）＝（０，０）を中心とした楕円とした）、入射光の光路１１と上部反射面４の接点３６の位置を（ａ_１，ｂ_１）と表記すると、接点３６における接線３８の方程式は、式（５）と表記される。このとき、接点３６における上部反射面４の面とスライダ受光面３の面のなす角度、つまり接線３８とスライダ受光面３を延長した線とがなす角度及び接線３８と接点３６を通りスライダ受光面３と平行な直線とがなす角度は、図４の幾何的な関係からθといえるので、式（６）と表記される。ここでθがｔａｎ（θ）≒θ、且つｔａｎ^２（θ）≒０と近似できる大きさであるとき、式（３）と式（６）より式（７）が導かれ、この式（７）をｂ_１について解くと式（８）となり、接点３６とスポット光１４の位置関係が求まる。尚、式（７）から式（８）を導くに当たり正負２つの解が生じるが、受光部７のＹ−Ｚ座標の原点を図３にて説明した通り配置することにより、正負何れの解が変位の量を表しているのかを一義的に導き出すことができる。

以上より、受光部７でスポット光１４の中心位置を検出することにより、接点３６の位置を求めることができ、接点３６の位置からヘッドスライダ１のＺ軸方向の変位位置を求めることができる。式（８）には光の光量の項が含まれないため、スライダ受光面３の反射率が低く光量を得られにくい場合でも、ヘッドスライダ１の位置を求めることができる。また、式（８）にはスライダ受光面３とレンズ６のＸ方向の距離Ｌと、入射光の光路１１とレンズ６のＺ方向の距離Ｄが含まれないため、スライダ受光面３とレンズ６間の距離の影響を受けずに、ヘッドスライダ１の位置を求めることができる。

スポット位置・光量検出部１７は、スポット位置の情報２１を演算部１８に、式（２）で求めた光量の情報２２を発光制御部１９に渡す。演算部１８は、先に説明した位置検出原理に従いスライダ受光面３の位置を計算する。そして演算部１８は、スライダ受光面３に照射される光量をスライダ受光面３の変動に関わらず一定に保てるよう、次に示す手順に従い光量補正倍率を計算する。

図５は、図４の構成におけるヘッドスライダ１（スライダ受光面３）の位置の変位量と、何も補正をしないときにスライダ受光面３に入射する光量３２、スライダ受光面３に入射させるべき光量３４との関係を示す。発光部８から出てくる光が例えばガウス分布に従うとすると、何も補正をしないときにスライダ受光面３に入射する光量３２は、「ヘッドスライダ位置の変位」が大きくなるに伴いガウス分布の光量分布に従い減少する。これを補正するために、発光部８の発光量に演算部１８で計算した光量補正倍率３３をかけて光量を増加させ、スライダ受光面３に入射させる光量３４を「ヘッドスライダ位置の変位」の大小によらず指定した値になるよう制御する。尚、発光量を調整する変わりにヘッドスライダの位置変位に応じて発光部の発光方向を移動させたり、光軸を調整したりすることによりスライダ受光面３に入射する光量を一定としても良い。

光量補正倍率３３は、発光部８から出た光がスライダ受光面３付近で形成する光の分布状態を例えばシミュレーションにより計算し、あるいは例えばビームプロファイラを用いて事前に計測し、その光量分布状態から予め計算しておく。図５の横軸の「ヘッドスライダ位置の変位」の０とは、図４においてｂ_１＝０となりスライダ受光面３と発光部８が同一直線状に並んだ状態である。この状態の光量補正倍率３３を１．０とする。

発光制御部１９は、光量補正倍率３３と書き込み制御部２０からの書き換え命令を元に発光部８の発光量を制御する。発光制御部１９は、発光量制御後に光量の情報２２から発光部８の発光量制御結果を確認し、ヘッドスライダ１に入射する光量が一定になるよう閉ループ制御を行う。ここで書き込み制御部２０は、磁気ディスク２３に磁気情報を書き込む命令を出すＣＰＵ等の最初に説明したコントローラ（図示せず）の一部であっても良い。また、演算部１８の代わりに発光制御部１９が光量補正倍率を算出しても良い。

この様にしてスライダ受光面３に入射する光量を、磁気ディスク２３に情報を記録する際に指定した一定の値にすることができる。よってヘッドスライダ１と発光部８との相対位置の変位による光量不足を原因とする書き込み時のエラーを防止することが出来る。

また、演算部１８は、求めたスライダ受光面３の位置を保持するレジスタを備え、所定時間内におけるスライダ受光面３の位置の変動を測定する。もし、ヘッドスライダ１が磁気ディスク２３と接触している場合には、特定の振動が発生するので、位置変動を予めメモリ（図示せず）等に記憶しておいた特定変動と比較することにより、ヘッドスライダ１が磁気ディスク２３と接触しているか否かを検知できる。演算部１８が、ヘッドスライダ１が磁気ディスク２３と接触していると判断した場合、磁気ディスク装置２５は、ＣＰＵ（図示せず）、ホスト、或いはこれらを経由して外部のインジケータに接触状態であることを出力する。この接触検知は装置使用時のみならず、製品組み立て後のクリアランス測定にも利用できる。

更に、演算部１８は、スライダ受光面３の初期位置と現在の位置とを比較することで、浮上姿勢が変化したことを検出する。具体的には、予め設定した初期値や最初に測定した所定時間あたりのスライダ受光面３の発光部８に対する相対位置の平均値を初期位置の値として記憶しておき、磁気ディスク装置２５使用時におけるスライダ受光面３の位置の所定時間における平均値と比較する。ここで平均値を比較する理由は、磁気ディスク２３の凹凸等による瞬間瞬間の浮上量変動を相殺するためである。そしてスライダ受光面３の位置が初期値から所定の値以上に変位している場合には、コンタミネーションや潤滑材等がヘッドスライダ１の空気軸受面３０に付着して、ピッチ角や浮上量の変化といった浮上姿勢の変化が起きている事を検出する。そして演算部１８はこの所定の変化量以上の値が所定時間以上継続した場合には、ヘッドスライダ１が異常事態であることを検知する。磁気ディスク装置２５は、演算部１８が浮上姿勢の異常を検知すると、接触の場合と同様に外部のインジケータに異常状態であることを出力する。

尚、アンプ１６、スポット位置・光量検出部１７、演算部１８、発光制御部１９は、受光部７や発光部８と同様にキャリッジ部２９に設けても良いし、磁気ディスク装置２５のＣＰＵ等他の回路と同じ場所に設けても良い。また、ＣＰＵ自体がそれらの役割を果たしても良い。

先に説明した実施形態においては、書き込み制御部２０からの磁気ディスク２３に情報を記録する命令に応じて発光部８を発光するようにしている。これは、書き込み時以外に磁気ディスク２３が熱せられ、記録した情報が消えてしまうことを防止するとともに、発光部８による発熱を防止するためである。よって書き込み（記録）時以外の読み取り（再生）時やシーク時にヘッドスライダ１の浮上姿勢や磁気ディスク２３との接触検知を行う場合、発光部８の発光量は書き込みを行う場合よりも弱いレベルで行うことが望ましい。或いはスライダ受光面３と発光部８とのそれぞれに偏光フィルタを設け、発光部８の偏光フィルタを回転させることにより書き込み処理時には振動方向を揃えて発光した光がスライダ受光面３に入光し、書き込み処理時以外には光の振動方向を異ならせてスライダ受光面３には光が入らないようにすると良い。

また、演算部１８の処理能力が低く、光量を補正しつつ書き込む処理と浮上姿勢・接触検知の処理を同時に行えないような場合、書き込み時に光量補正のみを行い、書き込み時以外にこれらの検知を行えばよい。

図６に以上の処理を纏める。まず、ヘッドスライダ１が磁気ディスク２３上にロードされたことをＳＴＡＲＴとする。測定部３７は、磁気ディスク装置２５のＣＰＵからヘッドスライダ１がロードされたことを受け、発光制御部１９は発光部８を発光させる（Ｓ１）。書き込みを行わず、相対位置変化の検出に使用する場合の発光量は、書き込みを行う際と比べて少ない発光量で十分であるため、この時点では発光制御部１９により弱レベルの発光を行う。この弱レベルとは、反射面にて反射した光を受光部７で検知し、その反射光の中心位置が測定でき、且つ磁気ディスク２３に投射されても記録された情報が消失するおそれのない程度である。

次に、書き込み制御部２０は記録コマンドが着ているか否かを判断し、測定部３７に連絡する（Ｓ２）。書き込み処理を行う場合には、発光制御部１９は、記録ヘッド２４で書き込みが行える程度にＨＣが下がるよう予め求められた発光量（定常発光量）を発光部８から発光させる（Ｓ３）。そして、受光部７は、各ＰＤ素子でそれぞれ受けた光の量ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４を求め（Ｓ４）、電気信号に変換しアンプ１６に送る。アンプ１６は、これらの変換された電気信号を増幅する。スポット位置・光量検出部１７は、増幅されたｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４と式（１）及び式（２）から、光量ｐｔとスポット位置ｄｚと
を求める（Ｓ５）。

演算部１８は、式（８）からｂ１を求め（Ｓ６）、ヘッドスライダ１と発光部８との相
対変位によりスライダ受光面３に入射する光が減少した分の光量補正倍率を計算する（Ｓ７）。発光制御部１９は、この求めた補正倍率に応じて発光部８に流す電流或いは電圧を調整して発光量を増加させ（Ｓ８）、演算部１８はＰＤ素子での受光量から補正分発光量が増加し、スライダ受光面に所定の光量が入射する適正な発光量になったかを確認する（Ｓ９）。

適正な発光量になっていない場合にはＳ４に戻り、演算部１８は再度補正すべき光量を算出する。そして適正な発光量となっている場合には、書き込み制御部２０が磁気ディスク２３に対して書き込み処理を行う（Ｓ１０）。浮上姿勢の初期状態からの変化を調べるために所定時間の間のｂ１平均を閾値と比較する（Ｓ１１）。ｂ１平均はその時点での浮上姿勢を表すので、閾値以上に変化している場合には、浮上姿勢が異常状態になっていることをＣＰＵに連絡し（Ｓ１２）、処理を終了する。ＣＰＵはこの異常状態であることをホストに連絡し、ホストはユーザに異常状態であることが分かるよう、表示する。浮上姿勢に問題がなければ書き込みが完了するまでＳ４からＳ１２までを繰り返し、書き込みが完了した場合には、Ｓ２に戻る（Ｓ１３）。

ホストからの書き込み命令などがなく、ヘッドスライダ１をランプにアンロードする場合（Ｓ１４）には発光を停止し（Ｓ１５）、アンロードして処理を終了する。アンロードしない場合にはＳ１へ戻る。

Ｓ２にて、書き込み処理を行わない場合、ヘッドスライダ１と発光部８との相対位置の検知をするか否かを判断する（Ｓ１６）。この判断は通常ユーザが予め決めておくものである。先にも述べた通り、書き込み時に光量の制御と相対位置の変化の検知の両方を行い、書き込み時以外はいずれも行わないことも可能であるし、書き込み時には光量の制御のみ行い（ｂ１平均を求めＳ１１は行わない）、書き込み時以外に相対位置の変化のみを検知しても良い。

相対位置の検知を行う場合、各ＰＤ素子でそれぞれ受けた光の量ｐ_１，ｐ_２，ｐ_３，ｐ_４を求め（Ｓ１７）、スポット位置・光量検出部１７は増幅されたｐ_１，ｐ_２，ｐ_３，ｐ_４と式（１）から、スポット位置ｄ_Ｚを求める（Ｓ１８）。演算部１８は、式（８）からｂ_１を求め（Ｓ１９）、所定時間の間のｂ_１平均を閾値と比較する（Ｓ２０）。閾値以上に変化している場合には、浮上姿勢が異常状態になっていることを表示し（Ｓ１２）、処理を終了する。Ｓ１６にて相対位置検知を行わない場合、及びＳ２０にて浮上姿勢に問題がない場合には、ヘッドスライダ１をランプにアンドロードするか否かを判断し（Ｓ２１）、アンロードする場合にはＳ１５へ進み、アンロードしない場合にはＳ２へ戻る。

尚、処理の開始はヘッドスライダ１が磁気ディスク２３上にロードされたことに限らず、磁気ディスク装置２５が何らかのコマンドを受領したときでも良い。例えば相対位置変化の検出を行わない場合には、Ｓ１を備えず、Ｓ２の書き込みコマンドの受領を受けて発光制御部１９が発光部８を発光（Ｓ３）させ、書き込み完了（Ｓ１３）後に発光停止させるステップを設けることで発光部８の発光時間を短くし、発光部８による発熱をより少なくすることが出来る。

図２及び図４では上下何れにも生じるヘッドスライダ１の変動に対応できるように、Ｚ軸方向の両側ともに面の法線ベクトルがスライダ受光面３から離れるに従って変化する形状とした。しかし、ディスク表面形状によるヘッドスライダ１の発光部８に対する相対位置変化に着目した場合、その変化方向は浮上量の増加、つまり図に示す上方向が主であるので、Ｚ軸方向の下側のみ法線ベクトルがスライダ受光面３から離れるに従って変化する形状としてもよい。また、気圧変化に伴うヘッドスライダ１の浮上量低下によるスライダ受光面３の位置変化に対応することを主目的とした場合には、下側に反射面を設けない図７の構成も可能である。

また図８に示すように上部反射面４及び下部反射面５はスライダ受光面３を中心とした別個の楕円形状としてもよい。この形状の場合、上部反射面４と下部反射面５とでは、反射の方向が異なるため、図８に示したようにレンズ６ａ，６ｂ及び受光部７ａ，７ｂを複数備える。図８の実施例の場合、上部反射面４で反射した光はレンズ６ａに、下部反射面５で反射した光はレンズ６ｂに反射するので、楕円形状を先の実施例と同じにした場合、レンズ６ａ及び６ｂは先の実施例よりも小型にすることが出来る。尚、受光部７ａ及び７ｂのＹ−Ｚ軸の座標は、Ｙ軸原点は先の実施例と同じでよいが、Ｚ軸原点は、反射光の取りうる範囲内で調整する必要がある。また図９に示すように発光部８とヘッドスライダ１との間にプリズムビームスプリッタ３９、λ／４波長板４０を設ける構造でも良い。

また、図４に示す位置検出原理は、Ｚ軸方向の議論に限定されるものではなく、図１０に示すようにＹ軸方向においても適用可能である。また図２、図４及び図８の様に、側部第一反射面９及び側部第二反射面１０の両側ともに法線ベクトルがスライダ受光面３から離れるに従って変化する形状としても良いし、図７と同様に法線ベクトルがスライダ受光面３から離れるに従って変化する側部第一反射面９及び変化しない側部第二反射面１０を配置してもよい。側部第一反射面９及び側部第二反射面１０を設ける場合、接点（ｂ_１、ａ_１）はＺ軸方向の変位を求める接点を（ｂ_１Ｚ、ａ_１Ｚ）、Ｙ軸方向の変位を求める接点を（ｂ_１Ｙ、ａ_１Ｙ）とに分解し、Ｙ軸方向の変位はＺ軸方向の変位算出の差異に用いたｄ_Ｚをｄ_Ｙとして式（３）、（５）、（７）及び式（８）を計算し、また式（４）（Ｚ軸方向とＹ軸方向とで反射面の曲率が異なる場合には、式中のａ及びｂはＺ軸方向ａ_Ｚ、ｂ_Ｚ、Ｙ軸方向ａ_Ｙ、ｂ_Ｙとなる）及び（５）のｚをｙに置き換えて計算すれば求められる。そしてＹ軸とＺ軸とで個別に求めた変位を併せた変位ｂ_１は、式（９）の様に求めることが出来る。

更に、上記の実施形態では、ヘッドスライダ１の浮上量変化から、発光部８とスライダ受光面３との相対位置変化を求めた。しかし、ヘッドスライダ１が、磁気ディスク２３上でピッチング、ヨーイング、ローリングを起こし、ヘッドスライダ１の姿勢が変化した場合、反射面の傾きが変化してしまう。すると、発光部８とスライダ受光面３との相対位置が変わっていないにも関わらず、ｄｚの値が変化するため正しい位置変化を求めることが出来なくなるおそれが生じる。そこで、反射面の形状をヘッドスライダ１のピッチング運動の軸を中心とする球面で構成すれば、ピッチング等が生じても反射面の傾きは変化しない。よって正しい相対位置変化を算出することが可能となる。

以上の実施例の通り、本発明の熱アシスト磁気ディスク装置によれば、磁気ディスク２３の磁気情報を書き換える際に、ヘッドスライダ１の運動を測定し、発光部８の光量を増減させヘッドスライダ１に入射する光量を制御し、指定した光量を磁気ディスクに照射させることで、安定した書き換えを行うことが可能になる。

尚、本実施形態においては記録ヘッド２４のみを備えたヘッドスライダを説明したが、磁気ディスク２３に記録された情報を読み出す素子である再生ヘッドを更に備えても良いし、記録と再生を行う記録再生ヘッドを用いてもよい。

次に、２．５型の磁気ディスク装置に本技術を適用した場合の１つの具体例について、図２、図４、図７及び図１０を参照しながら説明する。

フェムトサイズのヘッドスライダの寸法よりヘッドスライダ１のＺ方向の厚みを２３０μｍとし、Ｙ方向の厚みを７００μｍとする。ヘッドスライダ１のスライダ受光面３のＺ方向及びＹ方向の厚みを１０μｍとし光の反射率が０に近いとする。上部反射面４をａ＝１．００μｍ，ｂ＝１００μｍの楕円形状に、側部第一反射面９もａ＝１．００μｍ，ｂ＝１００μｍの楕円形状とした。そして図６と同様に下部反射面５及び側部第二反射面１０をスライダ受光面３と平行な面とした。またレンズ６の焦点距離ｆは、５０００μｍとした。入射光の光路１１の径は、約２０μｍで正規分布に従うものとし、スライダ受光面３と発光部８が同一直線状にあるとした。発光部８は光量を３０％増減できるＬＤと平行光を作り出すレンズを用いた。スライダ受光面３の中心と入射光の光路１１の中心が一致する場合に、すなわちヘッドスライダが変位しない場合には、スライダ受光面３に入射する光の光量は全体の光量の約５７％となった。

まず、ヘッドスライダがランナウトによりＺ方向にどれだけ変化したかの求め方について以下に記す。
入射光の光路１１の中心とヘッドスライダ１との接点３６のＺ座標を図４よりｂ_１と置く。ｂ_１は、図４のＸ−Ｚ平面上ではスライダ受光面３の中に位置し、反射光が得られないが、｜Ｙ｜＞５μｍなる領域では楕円形状の反射面上に位置するため、反射光を得ることができる。また、入射光は正規分布に従い光量が分布しているので、スライダ受光面３に入射する光の光量は約５０％となり、約７％減少する。
このとき受光部７上にできるスポット光１４の位置ｄ_ｚを式（１）より求めた値が４．００μｍとすると、

となり、接点３６の位置ｂ_１を求めることができ、接点３６の位置からヘッドスライダ１のＺ軸方向の変位量ｂ_１Ｚは４．００μｍと求めることができる。

また、ヘッドスライダがスキュー等によりＹ方向にどれだけ変化したかも同様にして求められる。受光部７上にできるスポット光１４の位置ｄ_ｙを式（１）より求めた値が１．００μｍとすると、式（８）のｄ_ｚをｄ_ｙに置き換え、ｄ_ｙ＝１．００μｍを代入すると、Ｙ方向のｂ_１Ｙは、１．００μｍとなる。この様にして求めたｂ_１Ｚとｂ_１Ｙとからｂ_１≒４．１２μｍを求めることが出来る。そして図５の様な関係から光量補正倍率３３を１．１３と求め、発光部８の光量を１．１３倍することにより、スライダ受光面３に入射する光の光量が約５７％となり、ヘッドスライダ１の位置の変化によるスライダ受光面３に入射する光量の減少をキャンセルすることができる。その結果、磁気ディスクに照射する光量を指定した一定量にすることができる。

本実施形態の熱アシスト磁気ディスク装置の概略図の一例である。 本実施形態のヘッドスライダ及び光学系の概略図の一例である。 ４分割ＰＤのＰＤ素子上のスポット位置を求める方法の説明図の一例である。 本実施形態のヘッドスライダの位置を求める構成の概略図の一例である。 本実施形態の光量補正倍率を計算する方法の説明図の一例である。 本実施形態の処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の反射面の一例である。 本実施形態の反射面の一例である。 本実施形態のヘッドスライダ及び光学系の概略図の一例である。 本実施形態の反射面の一例である。

符号の説明

１…ヘッドスライダ、２…光導波路、３…スライダ受光面、４…上部反射面、５…下部反射面、６…レンズ、７…受光部、８…発光部、９…側部第一反射面、１０…側部第二反射面、１１…入射光の光路、１２…反射光の光路、１３…サスペンション、１４…受光部７上のスポット位置、１５…ボイス・コイル・モータ、１６…アンプ、１７…スポット位置・光量検出部、１８…演算部、１９…発光制御部、２０…書き込み制御部、２１…スポット位置の情報、２２…光量の情報、２３…磁気ディスク、２４…記録ヘッド、２５…磁気ディスク装置、２６…筐体、２７…スピンドル、２８…ピボット、２９…キャリッジ部、３０…空気軸受面、３１…ディンプル、３２…補正をしないときにヘッドスライダに入射する光量、３３…光量補正倍率、３４…ヘッドスライダに入射させる光量、３５…光射出部、３６…接点、３７…測定部、３８…接線、３９…プリズムビームスプリッタ、４０…λ／４波長板、４１…ヘッドスタックアセンブリ。

Claims (22)

1. 情報を記録する媒体に照射する光を発光する発光部と、
   この発光部からの光を受光する受光面と、この受光面に入射した光を前記媒体に照射する射出部と、前記受光面から前記射出部へ光を導く導波路と、前記発光部からの光を反射する反射面と、前記媒体に情報を書き込む素子とを有するヘッドスライダと、
   このヘッドスライダを支えるサスペンションと、
   このサスペンションを支えるキャリッジ部と、
   前記反射面で反射した光を検出する受光部と、
   この検出した結果に応じて前記発光部の発光量を調整する調整機構と、
   を備えたヘッドスタックアセンブリ。
2. 前記発光部、前記受光部、前記調整機構を前記キャリッジ部に備えた請求項１記載のヘッドスタックアセンブリ。
3. 前記調整機構は、前記受光部で検出した光量から前記受光面に入射した光量を求める請求項１記載のヘッドスタックアセンブリ。
4. 前記調整機構は、前記受光部で検出した値から前記受光面に入射した光量を求める演算部と、
   この演算部が求めた結果に基づき前記発光部からの発光量を制御する発光制御部とからなる請求項１記載のヘッドスタックアセンブリ。
5. 前記演算部は、前記受光部で受光した光の位置と量とから前記受光面に入射した光量を求める請求項４記載のヘッドスタックアセンブリ。
6. 前記反射面は前記発光部からの光を受光する受光面の周囲に配置され、少なくとも一部は曲面で形成されている請求項１記載のヘッドスタックアセンブリ。
7. 情報を記録する媒体と、
   この媒体に照射する光を発光する発光部と、
   前記媒体に情報を書き込む素子と、前記発光部からの光を受光する受光面と、この受光面に入射した光を前記媒体に照射する射出部と、前記受光面から前記射出部へ光を導く導波路と、前記発光部からの光を反射する反射面とを有するヘッドスライダと、
   このヘッドスライダを支えるサスペンションと、このサスペンションを支えるキャリッジ部と、前記反射面で反射した光を検出する受光部と、この検出した結果に応じて前記発光部の発光量を調整する調整機構と、を備えたヘッドスタックアセンブリと、
   を備えた情報記録装置。
8. 情報を記録する媒体と、
   この媒体に照射する光を発光する発光部と、
   前記媒体に情報を書き込む素子と、その側面に前記発光部からの光を反射する反射面とを有するヘッドスライダと、
   前記反射面で反射した光を検出する受光部と、
   この検出結果に応じて前記媒体への情報記録時に前記発光部の発光量を調整する調整機構と、
   を備えた情報記録装置。
9. 前記調整機構は、前記媒体からの情報再生時よりも前記媒体への情報記録時の前記発光部の発光量を多くする請求項７または８記載の情報記録装置。
10. 前記調整機構は、前記媒体への情報記録時のみ前記発光部を発光させる請求項７乃至９の何れか１項記載の情報記録装置。
11. 情報を記録する媒体と、
    この媒体に情報を書き込む素子と、光を反射する反射面とを有するヘッドスライダと、
    前記反射面で反射した光を受光する受光部と、
    この受光結果から前記発光部と前記ヘッドスライダとの前記媒体と垂直または平行な方向における相対位置の変化量を求める演算部と、
    前記変化量に応じて前記発光部の発光量を調整する発光制御部と、
    を備えた情報記録装置。
12. 情報を記録する媒体と、
    この媒体に情報を書き込む素子と、その側面に光を反射する反射面とを有するヘッドスライダと、
    前記反射面に向けて光を発光する発光部と、
    前記反射面で反射した光を受光する受光部と、
    この受光結果から前記発光部と前記ヘッドスライダとの前記媒体と垂直または平行な方向における相対位置の変化量を求める演算部と、
    を備えた情報記録装置。
13. 前記変化量に応じて前記発光部の発光量を調整する発光制御部を更に備えた請求項１２記載の情報記録装置。
14. 前記演算部は、前記変化量の変動から前記媒体と前記ヘッドスライダとの接触を検出する請求項１１乃至１３の何れか１項記載の情報記録装置。
15. 前記演算部は、前記変化量の変動から前記ヘッドスライダのピッチ角の変化を検出する請求項１１乃至１４の何れか１項記載の情報記録装置。
16. 前記演算部は、所定の変化量以上の値が所定の時間以上継続した場合、異常状態であることを出力する請求項１１乃至１５の何れか１項記載の情報記録装置。
17. 前記ヘッドスライダを支えるサスペンションと、このサスペンションを支えるヘッドアセンブリとを更に備え、
    このヘッドアセンブリ内に前記発光部を備えた請求項１１乃至１６の何れか１項記載の情報記録装置。
18. 前記演算部は、前記受光部で検出した光の位置から前記相対位置の変化量を求める請求項１１乃至１６の何れか１項記載の情報記録装置。
19. 前記反射面は前記発光部からの光を受光する受光面の周囲に配置され、少なくとも一部は曲面で形成されている請求項１１乃至１８の何れか１項記載の情報記録装置。
20. 情報を記録する媒体に向けて照射する光をヘッドスライダに向けて発光するステップと、
    前記発光された光の少なくとも一部を前記ヘッドスライダの側面で反射するステップと、
    この反射した光を検出するステップと、
    この検出結果に応じて前記発光する量を調整するステップと
    を備えた情報記録装置の発光量調整方法。
21. 前記反射した光の検出結果に応じて前記発光する量を調整するステップは、
    前記反射した光から前記ヘッドスライダ側面の受光面に入射された光量を求めるステップと、
    この求めた光量に応じて前記発光する光量を調整するステップと
    を備えた請求項２０記載の光量調整方法。
22. 前記受光面に入射された光量を求めるステップは、
    前記反射した光の位置と量を求めるステップと、
    この位置から前記ヘッドスライダに向けて発光された光と前記ヘッドスライダとの前記媒体と垂直または平行な方向における相対変化量を求めるステップと、
    この相対変化量と前記反射した光の量とから入射した光量を求めるステップとを備えた請求項２１記載の光量調整方法。

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