JP6043308B2 - 摩擦力測定アセンブリおよび方法 - Google Patents

Description

背景
データ記憶装置は、記憶媒体からデータを読出し、記憶媒体にデータを書込むために、記憶媒体の上方にヘッドを位置付ける。媒体からのヘッドの間隔は、読出信号の強度および書込信号の強度に影響を与える。より高い記録密度を達成するために、ヘッドは媒体のより近くに位置付けられ、それは媒体上方のヘッドの浮上高さを減少させる。浮上高さの減少は、ヘッドがディスクに接触する傾向を増加させて、読出および書込動作を劣化させ、ヘッドまたは媒体への損傷の傾向を増加させる。

概要
本願は、接触検出のためにヘッド−媒体間界面での摩擦力を測定するためのセンサ装置に関する。センサ装置はトランスデューサ素子を有し、トランスデューサ素子は、面内軸に沿ってセンサ装置のトランスデューサ素子に加えられた力または歪に応答する電気的出力を提供するために、面内軸に沿って配向された感知軸を有する。摩擦力の出力測定値を提供するために、トランスデューサ素子には接点を介してセンサ回路が結合されている。例示された実施例では、ヘッドは、ヘッドの局所的部分を周期的に突出させるようにオン／オフ周波数でパワーオン／オフされるアクチュエータ素子を含む。オン／オフ周波数は、ヘッド−媒体間界面での摩擦力によるセンサ素子の励起を検出するために、センサ回路によって使用される。この発明の実施例を特徴付ける他の特徴および利点は、以下の詳細な説明を読み、関連図面を検討することによって明らかとなるであろう。

データ記憶媒体と、データ記憶媒体からデータを読出し、および／またはデータ記憶媒体にデータを書込むためのヘッドとを含む、データ記憶装置の概略図である。 ヘッドが媒体上方に示されている、ヘッド−媒体間界面の概略図である。 摩擦力とヘッド−媒体間間隔との関係をグラフで示す図である。 ヘッドおよび摩擦力を測定するためのセンサ装置の一実施例の概略図である。 摩擦力を測定するための負荷ビーム上のセンサ装置の一実施例の概略図である。 負荷ビームに結合されたセンサ装置を含むヘッドサスペンションアセンブリの一実施例を示す図である。 負荷ビームに結合されたセンサ装置を含むヘッドサスペンションアセンブリの一実施例を示す図である。 負荷ビームの近位部と遠位部との間に結合されたセンサ装置を含むヘッドサスペンションアセンブリの別の実施例を示す図である。 負荷ビームの近位部と遠位部との間に結合されたセンサ装置を含むヘッドサスペンションアセンブリの別の実施例を示す図である。 摩擦力を測定するために面内力または歪を検出するためのセンサ装置の実施例を示す図である。 摩擦力を測定するために面内力または歪を検出するためのセンサ装置の実施例を示す図である。 ヘッドの局所的部分を突出させるためのアクチュエータまたはヒータ素子を有するヘッドと、ヘッド−媒体間界面での摩擦力の測定値を出力するために面内力を検出するためのセンサ装置とを示す図である。 ヘッドを媒体の方に突出させるようにアクチュエータまたはヒータを励起するためのパワーオン／オフ周波数を有するパワー入力を示す図である。 アクチュエータまたはヒータのパワーオン／オフ周波数に対応する、センサ装置からの出力を示す図である。 摩擦力の測定値を出力するためにセンサ装置に結合されたセンサ回路の一実施例の概略図である。 摩擦力を測定し、摩擦力の測定値を利用して合否判定を出力するよう構成された測定構成要素の一実施例を示す図である。 摩擦力を測定し、摩擦力の測定値を利用して合否判定を出力するよう構成された測定構成要素の一実施例を示す図である。 ヘッドＡについての摩擦力とヒータパワーとの関係をグラフで示す図である。 ヘッドＢについての摩擦力とヒータパワーとの関係をグラフで示す図である。 アクチュエータまたはヒータ素子の動作を制御するために、摩擦力を測定し、ヘッド−媒体間間隔制御パラメータを出力する測定プロセスまたは手順を実施するよう構成された測定構成要素の一実施例を示す図である。 アクチュエータまたはヒータ素子の動作を制御するために、摩擦力を測定し、ヘッド−媒体間間隔制御パラメータを出力する測定プロセスまたは手順を実施するよう構成された測定構成要素の一実施例を示す図である。

例示的な実施例の詳細な説明
本願は、ヘッド−媒体間界面での摩擦力を測定するための測定機器またはアセンブリに関し、それは図１に示すタイプのデータ記憶装置用の用途を有する。図１に示すデータ記憶装置１００は、デジタル符号化されたデータを記憶するためのデータ記憶媒体１０２を含む。データ記憶媒体１０２からデータを読出し、および／またはデータ記憶媒体１０２にデータを書込むために、媒体１０２の上方にヘッド１０４が位置付けられている。図示された実施例では、データ記憶媒体１０２は、回転するディスクである。読出および書込動作のために、スピンドルモータ１０６（概略的に示す）が矢印１０８で示すように媒体１０２を回転させ、アクチュエータ機構１１０が、媒体１０２上のデータトラックに対してヘッド１０４を位置付ける。ヘッド１０４は、１つ以上の読出／書込（Ｒ／Ｗ）トランスデューサ素子（図１に図示せず）を含む。１つ以上のＲ／Ｗトランスデューサ素子は、データ記憶媒体１０２上のデータを符号化し、データ記憶媒体１０２からのデータを復号するために、Ｒ／Ｗ回路１１２に電気的に結合されている。図示されているように、スピンドルモータ１０６およびアクチュエータ機構１１０は、駆動回路１１４を介して動作される。装置１００の駆動回路１１４およびＲ／Ｗ回路１１２は、データ記憶装置１００の動作のために、ホストシステム１１６に結合されている。

図示されているように、図２では、ヘッド１０４は、媒体１０２からデータを読出し、および／または媒体１０２にデータを書込むために、媒体１０２と界接している。媒体１０２は、磁気的に符号化されたデータを記憶するための磁気層１１８を含む。媒体１０２は、ビットパターン化された媒体を形成するために、ビットパターンを含んでいてもよい。当業者には理解されるように、データは、垂直または水平記録手法を用いて媒体上に記憶可能である。図示されているように、媒体１０２の外面上には、薄膜潤滑剤層１２０が形成されている。動作については、媒体１０２を回転させるために、力Ｆ_Mがスピンドルモータ１０６を介して印加される。図示されているように、回転前に潤滑剤層１２０がヘッド１０４と媒体１０２との間に接着または吸着力を提供するように、ヘッド１０４は法線力Ｆ_nを介して薄膜潤滑剤層１２０の方に付勢される。ヘッド１０４と媒体１０２との接着は静止摩擦力ｆ_sを付与し、媒体１０２を回転させるにはそれに打ち勝つ必要がある。静止摩擦力ｆ_sは、ヘッド１０４と媒体１０２との間の静的摩擦の係数μと、ヘッドの付勢力Ｆ_nとに関連している（ｆ_s＝μＦ_n）。式１によって示すように、媒体の回転は、印加力Ｆ_M−摩擦力ｆ_sに比例する。

図２に示すように、Ｆ_Mを介し、ヘッド１０４と移動する媒体との間の摩擦または吸着を介して、ダウントラック引張り力Ｆ_Hがヘッド１０４に部分的に加えられる。ダウントラック力Ｆ_Hは、媒体に対して面内方向にあり、Ｆ_nは面外方向においてＦ_Hに垂直である。ヘッドに加えられる力Ｆ_Hは、ヘッドと媒体との間の摩擦の大きさに比例しており、このため、ヘッドに加えられるＦ_Hの測定値は、ヘッド１０４と媒体１０２との間の静止および動摩擦力の測定値を提供する。図３にグラフで示すように、ヘッド−媒体間間隔が増加するにつれて、静止および動摩擦力の大きさは減少する。

図４は、本願の測定アセンブリの一実施例を示す。図４に示すように、アセンブリは、ヘッド１０４と媒体１０２との間のＦ_Hまたは摩擦力の測定値１３４を提供するよう構成されたセンサ装置１３０およびセンサ回路１３２を含む。センサ装置１３０は、センサ装置１３０に加えられた歪または力に比例する出力電圧または信号を生成する圧電または他のトランスデューサ素子を含む。センサ装置１３０は、ダウントラック方向における軸方向の力ＦHまたは歪がセンサ装置１３０に加えられて、力ＦHに比例する出力電圧を生成するように、ヘッドに結合されている。センサ装置１３０からの出力電圧または信号は、センサ装置１３０に加えられた面内方向の力または歪の大きさに基づいて摩擦力の測定値１３４を求めるために、センサ回路１３２によって処理される。

図５は、摩擦力を測定するためのセンサ装置１３０を含むヘッド１０４用のヘッドサスペンションアセンブリ１３８の一実施例を示す。ヘッドサスペンションアセンブリは、負荷ビーム１４０を含む。図示されているように、ヘッド１０４は、ジンバルばね１４２を介して負荷ビーム１４０に結合されている。概略的に図示されているように、ヘッド１０４はスライダ１４４を含み、スライダ１４４は、その上に作製された１つ以上のＲ／Ｗトランスデューサ素子１４６（概略的に示す）を有する。例示的なＲ／Ｗトランスデューサ素子１４６は、誘導書込素子および磁気抵抗読出素子、または当該技術分野で公知であるような他のＲ／Ｗトランスデューサ素子を含む。負荷ビーム１４０は、スライダ１４４が縦揺れおよび横揺れする中心となるジンバル点を規定する負荷点またはディンプル１４８を介して、負荷力Ｆ_nをスライダ１４４に印加する。動作について前述したように、媒体を１０８の方向（図１に示す）に回転させるために、力Ｆ_Mがスピンドルモータ１０６によって供給される。方向１０８における媒体の回転は、スライダ１４４の空気軸受面１５０に沿って、スライダ１４４の前縁１５２から後縁１５４への空気流を引き起こす。スライダ１４４の空気軸受面１５０に沿った空気流は、媒体１０２から離れる面外方向において上向きの揚力Ｆ_lを提供する圧力プロファイルを作り出す。上向きの力Ｆ_lに、媒体１０２に向かう下向き方向の力Ｆ_nが対抗する。上向きの力Ｆ_lと下向きの力Ｆ_nとのつり合いが、読出および／または書込動作のための媒体またはディスク１０２上方のヘッドの浮上高さを規定する。

図５に示すように、負荷ビーム１４０は、アクチュエータブロック１６２を介して、データ記憶装置のフレームまたはデッキ１６０（概略的に示す）に回転結合されている。アクチュエータブロック１６２は、軸受アセンブリ１６４（概略的に示す）を介して、ベースまたはデッキ１６０に回転結合されている。アクチュエータ機構１１０はアクチュエータブロック１６２を回転させて、負荷ビーム１４０を介してヘッドを、記憶媒体１０２上の選択されたデータトラックに対して動かす。図５に示す実施例では、アセンブリは、ヘッド−媒体間界面でヘッドに加えられた力Ｆ_Hを測定するための負荷ビーム１４０上のセンサ装置１３０を含む。Ｆ_Hは、ジンバル点１４８を介して、負荷ビーム１４０に力Ｆ_lBおよび／またはモーメントＭ_LBを加える。図示されているように、センサ装置は、力の印加点からのセンサ装置１３０の距離により、センサ装置１３０に加えられる力または歪が増加するように、ジンバル点１４８から間隔をおいた距離で負荷ビーム１４０に結合されている。前述のように、センサ装置１３０は、センサ装置１３０からの出力電圧を処理してヘッド−媒体間界面での摩擦力の測定値１３４を提供するために、センサ回路１３２に結合されている。

図６Ａ〜図６Ｂは、前述のように静止および動摩擦力を測定するためのセンサ装置１３０を含むヘッドサスペンションアセンブリ１３８の一実施例を示す。図示されているように、負荷ビーム１４０は、負荷ビーム１４０の近位端１７０と遠位端１７２との間に延在する細長い長さを有する。負荷ビーム１４０の近位端１７０は、かしめ板１７４を介してアクチュエータブロック１６２にかしめられ、ヘッド１０４は、前述のようにジンバルばね１４２を介して負荷ビーム１４０の遠位端１７２に結合されている。当該技術分野では公知であるように、回転するアクチュエータブロック１６２にかしめ板１７４を材料変形を通して接続するために、かしめ工具（図示せず）が使用される。負荷ビーム１４０をアクチュエータブロック１６２に接続するために、かしめ工具は、かしめ板１７４およびアクチュエータブロック１６２の開口部１７６、１７８（図６Ｂに示す）に挿入される。図示された実施例では、センサ装置１３０は、負荷ビームとアセンブリの静止または固定部１６０との間の負荷経路において、かしめ板１７４と負荷ビーム１４０の近位端１７０との間に配置されている。前述のように、ヘッド１０４からの力Ｆ_Hが負荷ビーム１４０に加えられ、ヘッド−媒体間界面での摩擦力に比例するセンサ装置１３０への軸方向の力をひずませ、または加える。センサ回路１３２は、センサ装置１３０からの出力を受信して、ヘッド−媒体間界面での摩擦力の測定値を提供する。

図７Ａ〜図７Ｂは、図６Ａ〜図６Ｂに前述したような、ヘッド１０４およびジンバルばね１４２から間隔をおいて負荷ビーム１４０の長さに沿って配置されたセンサ装置１３０を含む測定機器の別の実施例を示す。図７Ａ〜図７Ｂに示すように、センサ装置１３０は、負荷ビーム１４０の近位端と遠位端との間に位置しており、負荷ビームの遠位区分１８２から負荷ビーム１４０の近位区分１８０を隔てている。近位区分１８０は、かしめ板１７４からセンサ装置１３０の近位端１８４へと延在しており、負荷ビーム１４０の遠位区分１８２は、センサ装置１３０の遠位端１８６から負荷ビーム１４０の遠位端１７２へと延在している。このため、図示された実施例では、センサ装置１３０は、ヘッドアセンブリのジンバル点１４８から間隔をおいて負荷ビームに沿って位置している。前述のように、センサ装置１３０は、静止および動摩擦力を測定するために力または歪に応答する電圧信号または入力を提供するトランスデューサ素子を含む。

前述の図面に示すセンサ装置１３０は、入力された力または歪に比例する出力電圧または信号を提供するために、異なるトランスデューサ素子を使用可能である。図８Ａ〜図８Ｂは、入力された力または歪に応答する電気的出力を提供するために異なるトランスデューサ素子を利用する代替的なセンサ装置を示す。図８Ａに示す一実施例では、センサ装置１３０は、圧電素子または材料２００を含む。図示されているように、圧電素子２００は、軸方向に間隔をおいた電極２０２、２０４間で面内軸に沿って延在する長さを有する。電極２０２、２０４間に延在するトランスデューサ素子２００の長さは、面内軸に沿った力または歪を検出するために面内軸に沿って同じ長さに延在する感知軸を形成する。図示されているように、電極２０２、２０４は、面内軸に沿った力または歪に応答する入力電圧信号を提供するために、リード線２０６、２０８を介してセンサ回路１３０に電気的に接続されている。図示された圧電トランスデューサ素子２００は、測定用にバイアス電圧または電流を必要とはしない受動感知素子を提供する。

図８Ｂに示す別の実施例では、センサ装置１３０は、抵抗トランスデューサ素子２１０（図式的に示す）を採用している。センサ回路１３２は、抵抗素子２１０の両端間の抵抗の変化を検出するために、接触パッド２１２、２１４に接続されている。抵抗素子２１０は、前述のように面内方向の歪または力を検出するための感知軸を提供するよう配向された細長い長さを有する。図示されているように、抵抗素子２１０の両端にバイアス電流または電圧２１６が印加され、接触パッド２１２、２１４間の抵抗が、リード線２１８、２１９を介して接触パッド２１２、２１４に接続されたセンサ回路１３２を介して測定される。測定された抵抗または歪は、前述のように摩擦力の測定値１３４を出力するために、センサ回路１３２によって使用される。

図９に示すように、ヘッド１０４は、Ｒ／Ｗ回路１１２に接続された１つ以上のトランスデューサ素子１４６と、スライダの後縁の近傍のアクチュエータ素子２２０とを含む。アクチュエータ素子２２０は、コントローラ２２２の制御の下で、ヘッドの局所的部分およびトランスデューサ素子１４６を媒体の方に突出させるように励起される。図示された実施例では、アクチュエータ素子２２０は、ヘッド１０４の局所的部分を突出させるように、コントローラ２２２によって動作され、または動力を供給される抵抗ヒータ素子である。図示されているように、アセンブリは、摩擦力を測定する測定アルゴリズムまたは手順を実施するための測定構成要素２２４を含む。測定構成要素２２４は、ヘッド１０４の局所的部分を突出させるようにアクチュエータまたはヒータ２２０を動作させるためのアクチュエータ制御パラメータ２２５を提供する。測定構成要素２２４は、センサ回路１３２からの出力を利用して、メモリに記憶され、および/またはデータ記憶装置によって使用される摩擦力の出力測定値を提供する。測定構成要素２２４によって実施されるアルゴリズムまたは手順は、ＦＬＡＳＨ、ＥＰＲＯＭＭなどの不揮発性メモリを含むメモリに記憶された命令を用いて、もしくは、デジタルまたはアナログ回路構成要素を介して実施可能である。抵抗加熱素子が図示されているが、用途は加熱素子に限定されておらず、圧電アクチュエータ素子といった他のアクチュエータ素子を採用して、ここに記載されるようにヘッドの局所的部分を突出させてもよい。

図１０Ａは、アクチュエータまたはヒータ２２０を動作させるためのパワー入力２２６を示し、センサ装置１３０の対応する変形または励起２２７が図１０Ｂに示されている。図１０Ａに示すように、パワー入力２２６は、時間に対するパワーオン／オフ周期または周波数２２８を含む。パワーは、最大パワー振幅まで「オン」周期をなし、ゼロ近くまで「オフ」周期をなす。図１０Ａ〜図１０Ｂに協調的に示されるように、低パワーレベル（パワー＜１００ｍＷ）では、接触前、センサ出力２２７または摩擦力は、ゼロまたはほぼゼロである。パワーが増加して（１００ｍＷを上回り）、ヘッドが媒体１０２にほぼ接触または接触すると、静止および動摩擦の測定値ならびにセンサ出力２２７は、図示されているように増加する。

図１０Ｃに示すように、パワーオン／オフ周波数２２８は、ヘッド−媒体間界面での摩擦力またはＦ_Hに対応するセンサ装置１３０の励起を抽出するために使用される基準周波数を提供する。特に、摩擦力の結果としてのセンサ装置１３０の励起の周波数は、パワーオン／オフ周波数２２８に対応しており、このため、パワーオン／オフ周波数２２８を用いて、摩擦力に起因するセンサ装置１３０からの出力を、ノイズもしくは他の励起または力から分離することができる。アクチュエータ素子またはヒータ２２０のオン／オフ周期または周波数２２８はまた、信号ドリフトを減少させる。摩擦モードに対応するセンサ装置１３０の励起周波数が、ヘッドおよびサスペンションアセンブリの振動モードの周波数ならびに他の高周波ノイズよりも低くなるように、低いパワーオン／オフ周波数２２８が使用される。

図１０Ｃは、出力摩擦測定値１３４を提供するために出力センサ信号２２７を処理するセンサ回路１３２の一実施例を示す。図１０Ｃに示すように、センサ回路１３２は検出器構成要素２３０を含み、それは、出力センサ信号２２７とパワー基準信号または周波数２２８とを受信して、基準周波数２２８を用いてセンサ出力２２７から摩擦力成分を抽出する。例示された実施例では、検出器構成要素２３０は、基準信号を用いて出力信号２２７から摩擦成分を抽出するロックインアンプ検出器である。パワーオン／オフ周波数２２８は、アクチュエータまたはヒータ２２０がアクチュエータまたはヒータの「オン」期間の間十分に作動された状態に到達できるように、周波数がアクチュエータまたはヒータの時間的制約に関連付けられた周波数よりも低くなるように選択される。加えて、パワーオン／オフ周波数２２８は、静止または動摩擦の測定値のための明確な周波数応答を提供するために、スピンドルモータまたはサスペンションアセンブリの共鳴モードといった、装置の構成要素の共鳴周波数とは異なっている。

図１１Ａ〜図１１Ｂは、装置またはドライブ１００についての合否測定値を判定するためのセンサ装置１３０の用途を例示する。図１１Ａに示す実施例では、測定構成要素２２４は、合否アルゴリズム２３４を実施するよう構成されている。合否アルゴリズム２３４は、センサ装置１３０を用いて摩擦力を測定するために、パワーオン／オフ周波数２２８でヘッド１０４の局所的部分を突出させるようにアクチュエータ２２０を動作させる。図示されているように、測定構成要素２２４は、合否判定部２３５も含む。センサ装置１３０からの出力または測定値は、合否判定部２３５に提供される。合否判定部２３５は、測定された摩擦力を用いて、ドライブまたは装置１００が品質基準を満たすかどうかを判定し、出力合否測定値２３６を提供する。図１１Ｂに示すように、合否アルゴリズム２３４は、ステップ２４０に示すように、スライダ１４４の後縁部を媒体の方に突出させるように、アクチュエータまたはヒータ２２０にパワーを印加する。ステップ２４２で、センサ装置１３０からの出力を処理して、摩擦力の測定値を提供する。図示されているように、ステップ２４４で、測定された摩擦力を合否基準と比較して、合否測定値２３６を出力する。上述のように、合否アルゴリズム２３４は、品質制御検査のために、測定された摩擦力と合否基準とを用いて、合否測定値２３６を出力する。

図１２Ａ〜図１２Ｂは、ヘッドＡおよびヘッドＢについての測定された摩擦力２５０、２５２対ヒータパワーをそれぞれグラフで示す。図１２Ａに示すように、しきい値パワーレベル２５４およびそれより上では、ヘッドは媒体１０２に接触する。このため、しきい値レベル２５４より下では、ヘッドは媒体上方にあり、または媒体と間隔をおいており、このため摩擦力はゼロまたはほぼゼロである。アクチュエータ素子２２０のためにヘッド媒体接触垂直作動パワーを決定することは、データ記憶装置が、ヘッドを確実に動作させるための正しいヘッド−媒体間間隔を設定するうえで重要である。対照的に、図１２Ｂでは、ヘッドＢは、しきい値レベル２５４より下で間欠的なヘッド−媒体間接触を示す摩擦力の測定値があるように、不安定である。図示されているように、センサ装置１３０からの出力摩擦力は、品質制御のために欠陥のあるヘッドまたは構成要素を検出するために、図１１Ａに示す判定部２３５によって使用される。図１２ＡのヘッドＡについて測定された摩擦力に基づいて、判定部２３５は合格測定値を出力し、例示された一実施例では、コントローラ回路２２２は、接触しきい値パワーレベル２５４に基づいて正しい作動パワーでアクチュエータ素子２２０を動作させるであろう。一方、図１２ＢのヘッドＢについては、判定部２３５は不合格測定値を出力するであろう。なぜなら、ヘッドＢについての浮上高さは、ヘッド−媒体接触しきい値２５４より下の低いパワーレベルでは不安定であるためである。

図１３Ａ〜図１３Ｂは、摩擦力の出力測定値１３４を利用してヘッド−媒体間間隔の能動的制御を提供するための一実施例を例示する。図示されているように、図１３Ａの例示された実施例では、測定構成要素２２４は、摩擦力を測定するためにヘッド１０４の局所的部分を突出させるようにアクチュエータまたはヒータ２２０をパワーオン／オフするアルゴリズム２６０と、読出および書込動作のための望ましい浮上高さを提供するようにアクチュエータまたはヒータ２２０を動作させるヘッド−媒体間間隔制御パラメータ２６４を提供する能動的制御構成要素２６２とを含む。図１３Ｂに例示されるように、アルゴリズム２６０は、ステップ２６６に例示されるように、パワーオン／オフ周波数２２８でパワーを印加して、摩擦力を測定する。ステップ２６７で、能動的制御構成要素２６２は、摩擦力の出力測定値を用いて、所望のヘッド−媒体間間隔を提供するように適正量のパワーをアクチュエータ２２０に提供する能動的制御パラメータ２６４を求める。ステップ２６８で、コントローラは能動的制御パラメータ２６４を用いて、読出および書込動作中のヘッド−媒体間間隔を最適化するようにヘッドを突出させるよう、パワーをアクチュエータ２２０に印加する。

本願では測定アセンブリのさまざまな使用が開示されているが、実施例は、本願に開示されたある特定の用途または使用に限定されない。前述の説明において、この発明のさまざまな実施例の多くの特徴および利点が、この発明のさまざまな実施例の構造および機能の詳細とともに説明されてきたが、この開示は単なる例示であり、添付された請求項を表現している用語の広範な一般的意味によって示されたこの発明の原理の最大範囲内で、特に部品の構造および配置の事項において変更が詳細に行なわれてもよい、ということが理解されるべきである。たとえば、特定の要素は、システムについての特定の用途に依存して、実質的に同じ機能性を保ちながら、この発明の範囲および精神から逸脱することなく変更されてもよい。加えて、ここに説明された好ましい実施例はある特定のデータ記憶システムに向けられているが、この発明の教示が、この発明の範囲および精神から逸脱することなく、光学装置などの他のデータ記憶装置に適用可能であるということが、当業者には理解されるであろう。

１０２：データ記憶媒体、１０４：ヘッド、１３０：センサ装置、１４０：負荷ビーム、１４２：ジンバルばね、１４６：トランスデューサ素子、２２０：アクチュエータ素子、２２４：測定構成要素。

Claims (20)

1. アセンブリであって、
   面内軸に沿って延在する細長い長さを有する負荷ビームと、
   ヘッドとを含み、
   前記ヘッドは、前記面内軸を横切る面外軸に沿って前記ヘッドに負荷力を供給するように、ジンバルばねを介して前記負荷ビームに結合されており、
   前記アセンブリはさらに、
   前記負荷ビームに結合され、トランスデューサ素子を含むセンサ装置を含み、
   前記トランスデューサ素子は、前記負荷ビームの前記面内軸に沿って前記トランスデューサ素子に加えられた力または歪に応答する電気的出力を提供するために、前記面内軸に沿って配向された感知軸を有し、前記負荷ビームは、近位部と、前記ジンバルばねを介して前記ヘッドに結合された遠位部とを含み、前記センサ装置は、前記負荷ビームの前記近位部と前記遠位部との間で前記負荷ビームに接続されている、アセンブリ。
2. １つ以上のトランスデューサ素子を含むヘッドと、
   前記ヘッドの前記１つ以上のトランスデューサ素子を媒体の方に作動させるように、前記ヘッドに結合されたアクチュエータ素子と、
   前記ヘッドに加えられた摩擦力に応答する電圧信号を出力するよう構成されたセンサ装置と、
   前記１つ以上のトランスデューサ素子を前記媒体の方に周期的に作動させるように、パワーオン／オフ周波数で前記アクチュエータ素子をパワーオンおよびパワーオフするよう構成された測定構成要素と、
   前記センサ装置に結合され、摩擦力の測定値を提供するために前記パワーオン／オフ周波数を利用して前記センサ装置からの出力を処理するよう構成されたセンサ回路とを含み、前記アクチュエータ素子の励起周波数は、前記ヘッドおよびサスペンションアセンブリの振動モードの周波数よりも低い、アセンブリ。
3. 前記ヘッドは、負荷ビームとジンバルばねとを含むサスペンションアセンブリに結合され、
   前記ヘッドは、前記ジンバルばねを介して前記負荷ビームに結合され、
   前記センサ装置は、前記ヘッドに加えられた摩擦力に応答する出力電圧信号を提供するために前記負荷ビーム上にある、請求項２に記載のアセンブリ。
4. 前記アクチュエータ要素はヒータであり、
   前記ヒータはコントローラを介して制御され、
   前記コントローラは、前記パワーオン／オフ周波数を利用して、前記１つ以上のトランスデューサ素子を前記媒体の方に作動させるように、前記ヒータにパワーを周期的に印加する、請求項２に記載のアセンブリ。
5. ヘッド−媒体間界面での摩擦力を測定するための方法であって、
   前記ヘッドを前記媒体の方に突出させるように、前記ヘッドに結合されるアクチュエータにパワーを印加するステップを含み、前記アクチュエータの励起周波数は、前記ヘッドおよびサスペンションアセンブリの振動モードの周波数よりも低く、前記方法はさらに、
   前記ヘッドに加えられた摩擦力に応答する電圧信号を出力するように構成されたセンサ装置からの入力を受信するステップと、
   前記センサ装置からの入力を処理して、摩擦力の測定値を出力するステップとを含む、方法。
6. トランスデューサ素子に加えられた前記力または歪に応答する前記電気的出力を処理して前記負荷ビームに平行な摩擦力の出力測定値を提供するために、前記トランスデューサ素子に結合された接点を介して前記センサ装置に結合されたセンサ回路を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
7. 前記センサ回路は、基準信号を利用して、前記センサ装置からの前記電気的出力から摩擦力の前記測定値を抽出するよう構成された検出器構成要素を含む、請求項６に記載のアセンブリ。
8. 前記検出器構成要素は、ロックインアンプ検出器である、請求項７に記載のアセンブリ。
9. 前記トランスデューサ素子は圧電トランスデューサ素子であり、前記圧電トランスデューサ素子の第１の端に結合された第１の電極と、前記面内軸に沿って前記第１の電極から軸方向に間隔をおいた、前記圧電トランスデューサ素子の第２の端に結合された第２の電極とを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
10. 前記第１および第２の電極に結合されたリード線を介して前記圧電トランスデューサ素子に結合され、前記圧電トランスデューサ素子からの前記電気的出力を利用して摩擦力の測定値を出力するよう構成されたセンサ回路を含む、請求項９に記載のアセンブリ。
11. 前記センサ装置は歪ゲージであり、前記トランスデューサ素子は、前記面内軸に沿って配向された細長い長さを有する抵抗素子と、前記抵抗素子の間隔をおいた両端に結合された接触パッドとを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
12. 前記接触パッドに結合されたリード線を介して前記抵抗素子に結合されたセンサ回路を含む、請求項１１に記載のアセンブリ。
13. 前記センサ装置は、前記負荷ビームをアクチュエータブロックに接続するかしめ板と、前記ヘッドから間隔をおいた前記負荷ビームの近位端との間で、前記負荷ビームに結合されている、請求項１に記載のアセンブリ。
14. 前記負荷ビームの前記近位部は、アクチュエータブロックに結合されている、請求項１に記載のアセンブリ。
15. 前記センサ回路は、前記パワーオン／オフ周波数を用いて、前記ヘッドに加えられた前記摩擦力に起因する前記センサ装置の励起を検出する検出器構成要素を含む、請求項２に記載のアセンブリ。
16. 前記センサ装置は、前記負荷ビームの面内軸に沿って間隔をおいた第１および第２の電極間に延在する細長い長さを有する圧電トランスデューサ素子を含み、前記負荷ビームは、面外軸に沿って前記ヘッドに負荷力を印加するよう構成されている、請求項３に記載のアセンブリ。
17. 前記センサ装置は、前記負荷ビームの面内軸に沿って延在する長さを有し、概して面外軸を横切る前記面内軸に沿って歪を検出する抵抗トランスデューサ素子を含む歪ゲージを含む、請求項３に記載のアセンブリ。
18. 前記パワーを印加するステップは、
    前記ヘッドを前記媒体の方に間欠的に突出させるように、パワーオン／オフ周波数で周期的に前記アクチュエータをパワーオンおよびオフするステップと、
    前記パワーオン／オフ周波数を利用して、前記摩擦力に応答する前記センサ装置の励起を検出し、前記摩擦力の測定値を出力するステップとを含む、請求項５に記載の方法。
19. 前記測定された摩擦力対アクチュエータへの印加パワーを用いて、合否測定値を出力するステップを含む、請求項５に記載の方法。
20. 前記測定された摩擦力を用いて、ヘッド−媒体間間隔制御パラメータを生成し、読出または書込動作のためのヘッド−媒体間間隔を制御するように、前記アクチュエータに前記パワーを印加するステップを含む、請求項５に記載の方法。