KR100901838B1 - 기억 장치, 제어 장치, 제어 방법 및 프로그램을 기록한컴퓨터 판독가능한 기록 매체 - Google Patents

기억 장치, 제어 장치, 제어 방법 및 프로그램을 기록한컴퓨터 판독가능한 기록 매체 Download PDF

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유키오 아베
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Abstract

본 발명은 헤드에 매립한 히터에 대한 통전량을 제어하여 기록시 및 판독시에 목표 클리어런스가 되도록 고정밀도로 제어 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
판독 소자와 기록 소자를 구비한 헤드에 통전 가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터를 매립한다. 클리어런스 제어 정보 측정부(46)는 원하는 교정 타이밍에 판독 소자와 기록 매체간의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스, 히터 돌출 감도, 돌출량 천이 시간, 기록 전류 돌출량, 온도 보정 계수를 포함하는 클리어런스 제어 정보를 측정하여 보존한다. 클리어런스 제어부(48)는 히터에 통전하는 전력을 가변하여 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 및 기록시에 클리어런스를 목표 클리어런스로 제어한다.

Description

기억 장치, 제어 장치, 제어 방법 및 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체{STORAGE DEVICE, CONTROL DEVICE, CONTROL METHOD, AND PROGRAM}
도 1은 본 발명에 따른 기억 장치의 일 실시 형태를 도시한 자기 디스크 장치의 블록도.
도 2는 본 실시 형태에 따른 자기 디스크 장치의 기구 구조의 설명도.
도 3은 본 실시 형태의 헤드 구조의 설명도.
도 4는 본 실시 형태에 있어서의 MPU의 기능 구성을 상세하게 도시한 블록도.
도 5는 본 실시 형태에서 사용하는 클리어런스 제어 정보 테이블의 설명도.
도 6은 본 실시 형태의 전체적인 처리 동작의 흐름도.
도 7은 도 6의 단계 S2의 자기 교정 처리를 상세하게 도시한 흐름도.
도 8은 도 7의 단계 S5의 클리어런스 제어 정보 측정 처리를 상세하게 도시한 흐름도.
도 9는 월리스의 공간 손실 공식을 이용한 도 8의 단계 S3의 클리어런스 측정 처리를 상세하게 도시한 흐름도.
도 10은 클리어런스 측정을 행하는 측정 트랙의 설명도.
도 11은 프리앰블 판독 신호의 진폭을 검출하는 회로부의 블록도.
도 12는 히터 통전 가열에 따른 헤드 돌출량을 모식적으로 도시한 설명도.
도 13은 히터 통전량의 증가에 따라 측정된 클리어런스 변화량과 미분값의 그래프도.
도 14는 HFR법을 이용한 도 8의 단계 S3의 클리어런스 측정 처리의 흐름도.
도 15는 HFR법에서 사용하는 측정 전용 트랙의 설명도.
도 16은 도 8의 단계 S5의 돌출 천이 시간 측정 처리의 흐름도.
도 17은 히터 통전에 따른 판독 신호 진폭과 클리어런스 변화량의 프레임 위치에 대한 변화의 설명도.
도 18은 도 8의 단계 S6의 기록 전류 돌출량 측정 처리의 흐름도.
도 19는 도 8의 단계 S7의 온도 보정 계수 측정 처리의 흐름도.
도 20은 장치 온도에 대한 클리어런스와 히터 돌출 감도의 변화를 도시한 그래프도.
도 21은 도 6의 단계 S6의 기록 클리어런스 제어 처리의 흐름도.
도 22는 도 6의 단계 S10의 판독 클리어런스 제어 처리의 흐름도.
도 23은 트랙마다 클리어런스를 측정하여 기록하는 실시 형태의 트랙의 설명도.
도 24는 트랙 단위로 클리어런스를 측정하여 기록하는 클리어런스 측정 처리의 흐름도.
도 25는 트랙에 기록된 클리어런스를 판독하여 행하는 기록 클리어런스 제어 처리의 흐름도.
도 26은 트랙에 기록된 클리어런스를 판독하여 행하는 판독 클리어런스 제어 처리의 흐름도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 자기 디스크 장치 11 : 호스트
12 : 제어 보드 14 : 디스크 인클로저
16 : 스핀들 모터 18 : 보이스 코일 모터
20-1, 20-2 : 자기 디스크 22-1∼22-4 : 헤드
24 : 헤드 IC 26 : MPU
28 : 버스 30 : 메모리
32 : 비휘발 메모리 34 : 호스트 인터페이스 제어부
36 : 버퍼 메모리 제어부 38 : 버퍼 메모리
40 : 하드디스크 컨트롤러 42 : 판독 채널
44 : 구동부 46 : 클리어런스 제어 정보 측정부
48 : 클리어런스 제어부 50 : 클리어런스 제어 정보 테이블
52 : 헤드 액츄에이터 54 : 램프 기구
55 : 슬라이더 56 : 공기 유통 홈
57 : 테이퍼면 58 : 기록 코일
60 : 기록 코어 62 : 판독 소자
64 : ABS면 65 : 히터
66, 74 : 보호막 70 : 기판
72 : 기록막 75 : 윤활제
76 : 클리어런스 78 : 클리어런스 측정부
80 : 히터 돌출 감도 측정부 82 : 돌출 천이 시간 측정부
84 : 기록 전류 돌출량 측정부 86 : 온도 보정 계수 측정부
88 : 기록 클리어런스 제어부 90 : 판독 클리어런스 제어부
92 : 존 번호 94 : 클리어런스
96 : 목표 클리어런스 98 : 히터 돌출 감도
100 : 돌출 천이 시간 102 : 기록 전류 돌출량
104 : 돌출 감도 온도 보정 계수 106 : 클리어런스 온도 보정 계수
110 : 트랙 112-1∼112-n : 프레임
114 : 서보 영역 116 : 사용자 데이터 영역
118, 150 : 프리앰블 영역 120, 152 : 동기 영역
122 : 트랙 번호 영역 124 : 서보 정보 영역
126 : 편심 보정 영역 128 : 전치 증폭기
130 : 가변 이득 증폭기(VGA) 132 : 가변 이퀄라이저
134 : AD 컨버터 136 : 복조 회로
138 : 레지스터 140 : 진폭
142 : 진폭 변화율 144 : 임계값
148-1∼148-m : 섹터 154 : 섹터 번호 영역
156 : 평가용 패턴 158 : ECC 영역
160 : 클리어런스 온도 특성 164 : 클리어런스 영역
170 : 클리어런스 변화량 검출부 172 : 충돌 판정부
174 : 측정 출력부
본 발명은 회전하는 기록 매체 상에서 헤드를 부상시켜 데이터를 판독/기록하는 기억 장치에 관한 것으로서, 특히, 헤드에 설치된 히터의 통전 가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시켜 헤드와 기록 매체간의 클리어런스를 소정의 목표 클리어런스가 되도록 제어하는 기억 장치, 제어 방법 및 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 관한 것이다.
종래, 자기 디스크 장치의 고기록 밀도를 실현하기 위해서 자기 디스크의 기록면에 대한 헤드의 부상량을 저하시킬 필요가 있고, 최근에는 10 ㎚ 정도의 부상량이 실현되고 있다.
그러나, 헤드의 부상량이 저하되면 자기 디스크면의 미소 돌기와의 충돌이 발생하기 쉽게 되고, 또한, 헤드마다의 클리어런스 변동이 메커니컬의 공차 범위에서 존재하기 때문에, 매체 접촉을 고려하면, 부상량을 공차 범위를 초과하여 낮게 설정할 수 없는 문제가 있다.
그래서, 최근에는 특허 문헌 1과 같이 기록 헤드의 온도 상승에 의해 헤드 부상면이 자기 디스크 방향으로 돌출해 버리는 현상[열 융기(thermal protrusion): TPR]에 의한 돌출량(TPR량)의 변화를 시험 공정 등에 의해 측정하여 자기 디스크 상에 유지해 두고, 이 데이터를 이용하여 헤드마다 부상량을 관리하는 방법이 제안되어 있다.
또한, 헤드에 히터를 내장하고, 히터의 통전에 따른 헤드 부상면의 열팽창에 의한 돌출 현상을 이용하여 헤드와 자기 디스크의 기록면과의 클리어런스를 컨트롤하는 특허 문헌 2, 특허 문헌 3과 같은 방법도 제안되어 있다.
특허 문헌 2는 장치 온도나 기록 재생에 의한 소자 온도의 상승에 대하여, 헤드에 설치된 전기 전도막에 인가하는 전력을 변화시켜 일정 소자 온도로 유지함으로써 소자와 기록 매체간에 일정한 클리어런스를 유지하도록 하고 있다.
특허 문헌 3은 가열에 의해 헤드의 공기 베어링면의 일부를 팽창 돌출시켜 기록 재생 소자와 자기 디스크면과의 거리를 증가시키는 부상량 증가용 가열 장치와, 가열에 의해 헤드 공기 베어링면의 다른 일부를 팽창 돌출시켜 기록 재생 소자와 자기 디스크면과의 거리를 감소시키는 부상량 감소용 가열 장치를 헤드에 설치하여, 장치 기동시 등에 충돌을 일으키지 않고 재생할 수 있도록 부상량을 수정하고 있다.
또한, 자기 디스크 장치의 헤드와 자기 디스크간의 클리어런스의 변화량을 측정하는 방법으로서, 월리스(Wallace)의 공간 손실 공식으로부터 유도되는 재생 진폭이 클리어런스에 따라 변화하는 것을 이용한 방법이 알려져 있다(특허 문헌 4).
[특허 문헌 1] 일본 특허 재공표 제2002-037480호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2005-071546호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2005-276284호 공보
[특허 문헌 4] 미국 특허 제4,777,544호
그러나, 이러한 종래의 헤드와 자기 디스크 기록면 사이의 클리어런스를 제어하는 방법에 있어서는, 히터의 통전 가열에 따른 헤드 부상면의 팽창 돌출에 의해 클리어런스가 변화하는 것을 이용하여, 매체 접촉을 일으키지 않고서 재생할 수 있도록 돌출량을 조정하는 것을 기본으로 하고 있고, 헤드마다 다른 클리어런스의 변동을 고려하여 기록시 및 재생시의 클리어런스를 일정한 목표 클리어런스로 일정하게 제어하는 고정밀도의 클리어런스 제어를 할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
또한, 종래의 월리스의 공간 손실 공식을 이용한 클리어런스 측정에 있어서는, 헤드가 자기 디스크면의 접촉 기동 정지 영역에 접촉 정지하고 있는 상태에서 자기 디스크 장치를 기동하여 헤드를 부상시켰을 때의 재생 신호의 진폭 변화로부터 클리어런스를 측정하고 있다.
그러나, 최근의 자기 디스크 장치에 있어서는, 헤드의 접촉 기동 정지는 폐지되고, 장치 기동시에 자기 디스크를 회전시킨 상태에서 램프 로드 기구에 유지하고 있었던 헤드를 디스크면으로 보냄으로써 처음부터 부상시키고 있으며, 자기 디스크면에 접촉하고 있었던 헤드가 부상할 때의 진폭 변화를 검출할 수 없고, 일정한 클리어런스로 부상하고 있는 헤드의 재생 신호의 변화하지 않는 진폭으로는 클리어런스를 측정할 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 헤드에 설치된 히터에 대한 통전량을 제어함으로써, 헤드의 부상 상태에서 매체 기록면과의 클리어런스를 정확히 측정 가능하게 하는 동시에, 기록시 및 판독시에 목표 클리어런스가 되도록 고정밀도로 제어 가능한 기억 장치, 제어 방법 및 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(장치)
본 발명은 기억 장치를 제공한다. 본 발명의 기억 장치는,
판독 소자와 기록 소자를 구비하는 동시에, 통전 가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터를 매립하고, 회전하는 기록 매체 상에서 부상하여 데이터를 판독/기록하는 헤드와,
소망의 교정시에, 판독 소자와 기록 매체간의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 정보를 측정하는 클리어런스 정보 측정부와,
히터에 통전하는 전력을 가변하여 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 및 기록시에 클리어런스를 제어하는 클리어런스 제어부를 포함한 것을 특징으로 한다.
클리어런스 정보 측정부는 기록 매체를 반경 방향으로 복수로 분할한 존마다 클리어런스 정보를 측정하여 기록 매체 또는 장치의 비휘발 메모리의 시스템 영역에 보존한다.
클리어런스 정보 측정부는,
기준 온도에 있어서의 클리어런스 do를 측정하는 클리어런스 측정부와,
기준 온도에 있어서의 히터에 통전하는 단위 전력당의 헤드 돌출량인 히터 돌출 감도 e를 측정하는 돌출 감도 측정부와,
히터에 통전하고 나서 헤드의 돌출 변형이 완료될 때까지의 돌출 천이 시간 tp를 측정하는 천이 시간 측정부와,
기준 온도에 있어서 기록 헤드에 기록 전류를 흘렸을 때의 헤드의 기록 전류 돌출량 dw를 측정하는 기록 전류 돌출량 측정부와,
기준 온도로 측정된 클리어런스 do 및 기록 전류 돌출량 dw를, 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 제1 온도 보정 계수 Kd를 측정하는 제1 온도 보정 계수 측정부와,
기준 온도로 측정된 히터 돌출 감도 e를 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 제2 온도 보정 계수 Ke를 측정하는 제2 온도 보정 계수 측정부를 포함한다.
클리어런스 측정부는 히터에 통전하는 전력을 증가시키면서 클리어런스 변화량을 측정하고, 클리어런스 변화량의 미분값이 소정의 임계값을 하회했을 때에, 헤드가 기록 매체에 접촉하였다고 판정하여 판정시의 클리어런스 변화량을 클리어런스의 측정 결과로 한다.
클리어런스 측정부는 클리어런스를 트랙마다 측정하고, 측정 트랙의 각 프레임의 서보 영역 내에 설치한 클리어런스 정보 영역에 기록한다.
클리어런스 측정부는 히터에 통전하는 전력을 증가시키면서, 판독 헤드에 의한 기록 매체의 각 프레임의 서보 영역 내의 프리앰블부로부터의 판독 신호의 진폭 을 측정하고, 진폭의 히터 전력에 대한 미분값이 소정의 임계값을 하회했을 때에, 헤드가 기록 매체에 접촉하였다고 판정하여 판정시의 진폭으로부터 상기 클리어런스를 산출하도록 하여도 좋다.
클리어런스 측정부는,
헤드를 임의의 측정 대상 트랙에 위치시킨 상태에서 판독 헤드에 의한 기록 매체의 각 프레임의 서보 영역 내의 프리앰블부로부터의 판독 신호의 진폭을 검출하는 진폭 검출부와,
히터에 통전하기 전에 진폭 검출부에서 검출되는 초기 진폭 Vo를 유지하는 초기 진폭 유지부와,
히터에 통전한 측정시에 진폭 검출부에서 검출되는 측정 진폭 Vi를 유지하는 측정 진폭 유지부와,
프리앰블부의 기록 파장 λ, 초기 진폭 Vo 및 측정 진폭 Vi에 기초하여 클리어런스 변화량 d를,
Figure 112006076831960-pat00001
로서 산출하는 산출부를 포함한다.
진폭 검출부는 판독 소자로부터 얻어진 판독 신호를 증폭하는 가변 이득 증폭기에 대한 자동 이득 제어 신호로부터 판독 신호의 진폭을 검출한다.
클리어런스 측정부는,
헤드를, 기록 매체의 사용자 데이터 영역에 소정 주파수의 반복 패턴이 기록된 소정의 측정 전용 트랙에 위치시켜 반복 패턴의 판독 신호를 복조하는 패턴 판독부와,
판독 신호의 기본 주파수 진폭 V(f)와 3차 고조파 진폭 V(3f)를 검출하는 진폭 검출부와,
히터에 통전하기 전에 진폭 검출부에서 검출되는 기본 주파수 진폭 Vo(f)와 3차 고조파 진폭 Vo(3f)를 유지하는 초기 진폭 유지부와,
초기 진폭 유지부에 유지한 기본 주파수와 3차 고조파의 초기 진폭비 Ro를,
Figure 112006076831960-pat00002
으로서 산출하는 초기 진폭비 산출부와,
히터에 통전한 측정시에 진폭 검출부에서 검출되는 기본 주파수 진폭 Vi(f)와 3차 고조파 진폭 Vi(3f)를 유지하는 측정 진폭 유지부와,
측정 진폭 유지부에 유지한 기본 주파수와 3차 고조파의 측정 진폭비 Ri를,
Figure 112006076831960-pat00003
로서 산출하는 측정 진폭비 산출부와,
측정용 트랙의 선속도 v, 초기 진폭비 Ro 및 측정 진폭비 Ri에 기초하여 상기 클리어런스 변화량 d를,
Figure 112006076831960-pat00004
로서 산출하는 산출부를 포함한다.
측정용 트랙은 각 프레임의 사용자 데이터 영역에 사용자 데이터의 기본 기록 길이의 10 내지 20배의 기록 파장의 반복 패턴을 기록한다.
돌출 감도 측정부는 클리어런스 측정부에서 측정된 클리어런스를 충돌 판정시의 히터 통전 전력으로 나눈 값으로서 히터 돌출 감도 e를 산출한다.
돌출 천이 시간 측정부는 헤드를 임의의 측정 대상 트랙에 위치시킨 상태에서 소정 프레임수의 범위에 걸쳐 상기 히터의 통전을 반복하여 각 서보 영역의 프리앰블 판독 신호의 진폭 평균을 구하고, 히터의 통전을 시작하고 나서 진폭 변화가 안정될 때까지의 시간을 돌출 천이 시간 tp로서 검출한다.
돌출 천이 시간 측정부는 히터의 통전을 시작하고 나서 진폭 변화가 안정될 때까지의 진폭 변화의 10%∼90%까지의 시간을 돌출 천이 시간 tp로서 검출한다.
돌출 천이 시간 측정부는 검출한 돌출 천이 시간 tp를 프레임수로 환산하여 검출한다.
돌출 천이 시간 측정부는 헤드를 임의의 측정 대상 트랙에 위치시킨 상태에서 소정 프레임수의 범위에 걸쳐 기록 헤드에 의해 각 사용자 데이터 영역에 소정의 기록 밀도의 랜덤 패턴을 기록하면서 각 서보 영역으로부터의 프리앰블 판독 신호의 진폭 평균을 구하고, 진폭 평균으로부터 클리어런스 변화량을 산출하여 기록 전류 돌출량 dw를 검출한다.
돌출 천이 시간 측정부는 프리앰블부의 기록 파장 λ, 히터에 통전하는 전의 초기 진폭 Vo 및 상기 평균 진폭 Vai에 기초하여 상기 클리어런스 변화량 d를,
Figure 112006076831960-pat00005
으로서 산출하여 기록 전류 돌출량 dw로 한다.
클리어런스 제어부는,
기록 소자에 의한 기록 매체의 기록시에 클리어런스를 소정의 기록 목표 클리어런스가 되도록 상기 히터의 통전 전력을 제어하는 기록 클리어런스 제어부와,
판독 소자에 의한 기록 매체의 판독시에 클리어런스를 소정의 판독 목표 클리어런스가 되도록 히터의 통전 전력을 제어하는 판독 클리어런스 제어부를 포함한다.
기록 클리어런스 제어부는,
목표로 하는 기록 트랙에 대응한 클리어런스 do, 기록 목표 클리어런스 dp, 기록 전류 돌출량 dw, 히터 돌출 감도 e, 돌출 천이 시간 tp, 제1 온도 보정 계수 Kd 및 제2 온도 보정 계수 Ke를 기록 매체의 시스템 영역에서 취득하는 클리어런스 정보 취득부와,
목표 섹터가 존재하는 목표 프레임에 대하여 돌출 천이 시간 tp보다 이전의 프레임 위치로부터 히터에 프리히트 전력을 통전하여 예비적으로 가열하는 프리히 트 제어부와,
목표 프레임에 도달했을 때에, 프리히트 전력으로부터 목표 클리어런스로 제어하기 위한 기록 히트 전력으로 전환하여 기록 종료 후의 다음 프레임 위치에서 히터 통전을 정지하는 기록 히트 제어부를 포함한다.
클리어런스 정보 취득부는 클리어런스 do를 목표 프레임에 대하여 돌출 천이 시간 tp보다 이전의 프레임의 서보 영역 내의 클리어런스 정보 영역으로부터 취득한다.
프리히트 제어부는 기준 온도와 장치 온도와의 온도차를 ΔT로 했을 경우, 클리어런스 do, 기록 전류 돌출량 dw 및 히터 돌출 감도 e를,
do = do`+ Kd·ΔT
dw = dw`+ Kd·ΔT
e = e`+ Ke·ΔT(`가 부여된 것은 보정전의 값)로서 온도 보정한 후에, 프리히트 전력 Pp를,
Figure 112006076831960-pat00006
로서 산출하여 통전하고,
프리히트 제어부는 기록 히트 전력 Pw를,
Figure 112006076831960-pat00007
로서 산출하여 통전한다.
판독 클리어런스 제어부는,
목표로 하는 판독 트랙에 대응한 클리어런스 do, 판독 목표 클리어런스 dp, 히터 돌출 감도 e, 돌출 천이 시간 tp, 제1 온도 보정 계수 Kd 및 제2 온도 보정 계수 Ke를 기록 매체 또는 장치 메모리의 시스템 영역으로부터 취득하는 클리어런스 정보 취득부와,
목표 프레임에 대하여 돌출 천이 시간 tp보다 이전의 프레임 위치로부터 히터에 판독 히트 전력을 통전하여 가열하고, 판독 종료 후의 다음 프레임 위치에서 히터 통전을 정지하는 판독 히트 제어부를 포함한다.
클리어런스 정보 취득부는 클리어런스 do를 목표 프레임에 대하여 돌출 천이 시간 tp보다 이전의 프레임의 서보 영역 내의 클리어런스 정보 영역으로부터 취득한다.
판독 히트 제어부는 기준 온도와 장치 온도의 온도차를 ΔT로 했을 경우, 클리어런스 do 및 히터 돌출 감도 e를,
do = do`+ Kd·ΔT
e = e`+ Ke·ΔT(`가 부여된 것은 보정전의 값)로서 온도 보정한 후에, 판독 히트 전력 Pr을,
Figure 112006076831960-pat00008
로서 산출하여 통전한다.
(방법)
본 발명은 기억 장치의 제어 방법을 제공한다. 본 발명은 판독 소자와 기록 소자를 구비하는 동시에, 통전 가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터를 매립하고, 회전하는 기록 매체 상에서 부상하여 데이터를 판독/기록하는 헤드를 갖는 기억 장치의 제어 방법에 있어서,
소망의 교정시에, 판독 소자와 기록 매체간의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 정보를 측정하는 클리어런스 정보 측정 단계와,
히터에 통전하는 전력을 가변하여 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 및 기록시에 클리어런스를 소정의 목표 클리어런스로 제어하는 클리어런스 제어 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
(프로그램)
본 발명은 기억 장치의 컴퓨터에서 실행되는 프로그램을 제공한다. 본 발명의 프로그램은 판독 소자와 기록 소자를 구비하는 동시에, 통전 가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터를 매립하고, 회전하는 기록 매체 상에서 부상하여 데이터를 판독/기록하는 헤드를 갖는 기억 장치의 컴퓨터에,
소망의 교정시에, 판독 소자와 기록 매체간의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 정보를 측정하는 클리어런스 정보 측정 단계와,
히터에 통전하는 전력을 가변하여 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 및 기록시에 클리어런스를 소정의 목표 클리어런스로 제어하는 클리어런스 제어 단 계를 실행시키는 것을 특징으로 한다.
(제어 장치)
본 발명은 제어 장치(MPU)를 제공한다. 본 발명은 판독 소자와 기록 소자 중 적어도 한쪽을 구비하는 동시에, 통전과가열(過加熱)에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터를 설치하고, 회전하는 기록 매체 상에서 부상하여 데이터에 액세스하는 헤드를 갖는 기억 장치의 제어 장치에 있어서, 소망의 교정시에, 판독 소자와 기록 매체간의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 정보를 측정하는 클리어런스 정보 측정부와, 히터에 통전하는 전력량을 가변하여 상기 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 또는 기록시에 클리어런스를 소정의 목표 클리어런스로 제어하는 클리어런스 제어부를 포함한 것 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 자기 디스크 장치의 실시 형태를 도시한 블록도이다. 도 1에 있어서, 하드디스크 드라이브(HDD)로서 알려진 자기 디스크 장치(10)는 디스크 인클로저(14)와 제어 보드(12)로 구성된다. 디스크 인클로저(14)에는 스핀들 모터(SPM)(16)가 설치되고, 스핀들 모터(16)의 회전축에 자기 디스크(기억 매체)(20-1, 20-2)를 장착하며, 일정 시간 예컨대 4200 rpm으로 회전시킨다.
또한, 디스크 인클로저(14)에는 보이스 코일 모터(VCM)(18)가 설치되고, 보이스 코일 모터(18)는 헤드 액츄에이터의 아암 선단에 헤드(22-1∼22-4)를 탑재하고 있으며, 자기 디스크(20-1, 20-2)의 기록면에 대한 헤드의 위치 결정을 행한다. 또한, 헤드(22-1∼22-4)에는 기록 소자와 판독 소자가 일체화되어 탑재되어 있다.
헤드(22-1∼22-4)는 헤드 IC(24)에 대하여 신호선 접속되어 있고, 헤드 IC(24)는 상위 장치가 되는 호스트로부터의 기록 명령 또는 판독 명령에 기초한 헤드 셀렉트 신호에 의해 하나의 헤드를 선택하여 기록 또는 판독을 행한다. 또한, 헤드 IC(24)에는 기록계에 대해서는 기록 증폭기가 설치되고, 판독계에 대해서는 전치 증폭기가 설치되어 있다.
제어 보드(12)에는 MPU(26)가 설치되고, MPU(26)의 버스(28)에 대하여 RAM을 이용한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 저장하는 메모리(30), FROM 등을 이용한 제어 프로그램을 저장하는 비휘발 메모리(32)가 설치되어 있다.
또한, MPU(26)의 버스(28)에는 호스트 인터페이스 제어부(34), 버퍼 메모리(38)를 제어하는 버퍼 메모리 제어부(36), 하드디스크 컨트롤러(40), 기록 변조부 및 판독 복조부로서 기능하는 판독 채널(42), 보이스 코일 모터(18) 및 스핀들 모터(16)를 구동하는 구동부(44)가 설치되어 있다.
자기 디스크 장치(10)는 호스트로부터의 명령에 기초하여 기록 처리 및 판독 처리를 행한다. 여기서, 자기 디스크 장치에 있어서의 통상의 동작을 설명하면 다음과 같이 된다.
호스트로부터의 기록 명령과 기록 데이터를 호스트 인터페이스 제어부(34)에서 받으면, 기록 명령을 MPU(26)에서 해독하고, 수신한 기록 데이터를 필요에 따라 버퍼 메모리(38)에 저장한 후, 하드디스크 컨트롤러(40)에 의해 소정의 데이터 형식으로 변환하는 동시에 ECC 처리에 의해 ECC 부호를 부가하고, 판독 채널(42)에 있어서의 기록 변조계에서 스크램블, RLL 부호 변환, 추가로 기록 보상을 행한 후, 기록 증폭기로부터 헤드 IC(24)를 통해 선택한 예컨대 헤드(22-1)의 기록 소자로부 터 자기 디스크(20)에 기록한다.
이 때, MPU(26)로부터 VCM 모터 드라이버 등을 구비하는 구동부(44)에 헤드 위치 결정 신호가 부여되어 있고, 보이스 코일 모터(18)에 의해 헤드를 명령으로 지시된 목표 트랙에 시크한 후에 온 트랙하여 트랙 추종 제어를 행하고 있다.
한편, 호스트로부터의 판독 명령을 호스트 인터페이스 제어부(34)에서 받으면, 판독 명령을 MPU(26)에서 해독하고, 헤드 IC(24)의 헤드 셀렉트로 선택된 헤드(22-1)의 판독 소자에 의해 판독된 판독 신호를 전치 증폭기로 증폭한 후에, 판독 채널(42)의 판독 복조계에 입력하고, 부분 응답 최대 우도 검출(PRML) 등에 의해 판독 데이터를 복조하며, 하드디스크 컨트롤러(40)에 의해 ECC 처리를 행하여 에러를 검출 정정한 후, 버퍼 메모리(38)에 버퍼링하고, 호스트 인터페이스 제어부(34)로부터 판독 데이터를 호스트에 전송한다.
MPU(26)에 프로그램의 실행에 의해 실현되는 기능으로서, 클리어런스 제어 정보 측정부(46)와 클리어런스 제어부(46)가 설치된다. 본 실시 형태의 헤드(22-1∼22-4)는 판독 소자와 기록 소자를 구비하는 동시에, 통전 가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터가 설치되어 있다.
클리어런스 제어 정보 측정부(46)는 공장의 시험 공정 등에 있어서, 자기 디스크 장치(10)를 기동했을 때의 자기 교정 처리의 타이밍에 헤드(22-1∼22-4)마다 각각의 판독 소자와 자기 디스크(20-1∼20-2)의 기록면 사이의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 정보를 측정하고, 자기 디스크(20-1, 20-2)의 시스템 영역 또는 장치의 비휘발 메모리에 기록한다.
클리어런스 제어 정보 측정부(46)에 의해 측정되는 클리어런스 제어 정보는 다음과 같은 것이 있다.
(1) 기준 온도에 있어서의 클리어런스 do
(2) 기준 온도에 있어서의 히터에 통전하는 단위 전력당의 헤드 돌출량인 히터 돌출 감도 e
(3) 히터에 통전하고 나서 헤드의 돌출 변형이 완료될 때까지의 돌출 천이 시간 tp
(4) 기준 온도에 있어서 기록 소자에 기록 전류를 흘렸을 때의 헤드의 기록 전류 돌출량 dw
(5) 기준 온도로 측정된 클리어런스 do 및 기록 전류 돌출량 dw를 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 클리어런스 온도 보정 계수(제1 온도 보정 계수) Kd
(6) 기준 온도로 측정된 히터 돌출 감도 e를 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 돌출 감도 온도 보정 계수(제2 온도 보정 계수) Ke
클리어런스 제어부(48)는 헤드에 설치된 히터에 통전하는 전력을 가변하여 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 및 기록시에 클리어런스를 소정의 목표 클리어런스로 제어한다.
기록시 또는 재생시의 클리어런스 제어를 실행하기 위해서, 호스트로부터 기록 명령 또는 판독 명령을 수신 해독했을 때에, 시스템 영역으로부터 판독 메모리(30)로 전개하고 있는 클리어런스 제어 정보 테이블(50)을 참조하여 목표 트랙에 대응한 클리어런스 제어 정보를 취득한다.
도 2는 도 1의 자기 디스크 장치(10)에 있어서의 디스크 인클로저(14)의 내부 구조를 나타내고 있다. 도 2에 있어서, 자기 디스크 장치(10)에는 스핀들 모터(16)에 의해 회전되는 자기 디스크(20-1, 20-2)가 내장되어 있고, 자기 디스크(20-1, 20-2)에 대하여 보이스 코일 모터(18)에 의해 구동되는 헤드 액츄에이터(52)가 설치되며, 헤드 액츄에이터(52)의 선단에는 헤드가 장착되어 있다.
헤드 액츄에이터(52)는 도시한 상태에서 후퇴 위치에 있고, 이 때 헤드 액츄에이터(52)의 선단의 헤드 부분은 자기 디스크(20-1, 20-2)에 대하여 헤드 할당 방향을 향해 배치한 램프 기구(54) 상으로 후퇴되어 있다.
자기 디스크 장치의 전원을 투입하면, 스핀들 모터(16)에 의해 자기 디스크(20-1, 20-2)가 회전하고, 회전수가 일정 회전수에 도달하면, 보이스 코일 모터(18)에 의해 헤드 액츄에이터(52)가 자기 디스크(20-1, 20-2)측으로 회동하여, 램프 기구(54)로부터 자기 디스크(20-1, 20-1) 상에 헤드를 할당한다.
도 3은 본 실시 형태의 헤드 구조의 설명도이다. 도 3a는 본 실시 형태에서 사용하는 헤드(22)를 빼내고 있고, 세라믹 재료 등으로 만들어진 슬라이더(55)의 단부면 상에 판독 소자와 기록 소자가 형성되어 있다. 슬라이더(55)의 자기 디스크(20)에 마주 대하는 부상면의 선단측에는 테이퍼면(57)이 형성되고, 또한 부상면의 트랙 방향으로 공기 유통홈(56)을 형성하고 있다.
도 3b는 헤드(22)를 트랙 방향에서 본 단면도이다. 세라믹 등으로 만들어진 헤드(22) 내에는 기록 소자로서 기록 코일(58)과 기록 코어(60)가 설치된다. 이 기 록 소자의 좌측에 인접하여 판독 소자(62)가 설치된다.
판독 소자(62)로서는 GMR 소자(Giant Magneto Resistance 소자)나 TMR 소자(Tunneling Magneto Resistance 소자)가 이용된다. 헤드(22)의 자기 디스크(20)에 마주 대한 면은 ABS면(Air Bearing Surface)(64)으로서, 표면에 보호막(66)을 형성하고 있다.
한편, 자기 디스크(20)는 기판(70) 상에 기록막(72)을 형성하고, 기록막(72)에 이어서 보호막(74)을 형성하며, 표면에 윤활제(75)를 설치하고 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 헤드(22)의 기록 소자를 구성하는 기록 코어(60)에 근접하여 히터(65)가 설치되어 있다. 히터(65)에 통전하여 가열함으로써, 헤드(22)의 부상면이 되는 ABS면(64)이 자기 디스크(20)측으로 팽창 돌출하게 된다. 헤드(22)와 자기 디스크(20) 사이의 클리어런스(76)는 판독 소자(62)의 하단으로부터 자기 디스크(20)의 기록막(72)까지의 간격이라 정의된다.
도 4는 본 실시 형태에 있어서의 MPU(26)의 기능 구성을 상세하게 도시한 블록도이다. 도 4에 있어서, MPU(26)의 펌웨어 프로그램에 의해 클리어런스 제어 정보 측정부(46)에는 클리어런스 측정부(78), 히터 돌출 감도 측정부(80), 돌출 천이 시간 측정부(82), 기록 전류 돌출량 측정부(84) 및 온도 보정 계수 측정부(86)가 설치되어 있고, 상기 (1) 내지 (6)에 도시된 도 3b의 헤드(22)의 히터(65)에 대한 통전 제어에 의해 헤드(22)와 자기 디스크(20) 사이의 클리어런스(76)를 소정의 목표 클리어런스로 제어하기 위해서 필요한 제어 파라미터를 측정한다.
클리어런스 제어부(48)에는 기록 클리어런스 제어부(88)와 판독 클리어런스 제어부(90)가 설치되어 있다. 기록 클리어런스 제어부(88)는 헤드의 기록 소자에 의한 자기 디스크로의 기록시에 헤드와 자기 디스크의 클리어런스를 소정의 기록 목표 클리어런스가 되도록 헤드에 설치된 히터의 통전 전력을 제어한다.
판독 클리어런스 제어부(90)는 헤드의 판독 소자에 의한 자기 디스크의 판독시에, 헤드와 자기 디스크 사이의 클리어런스를 소정의 판독 목표 클리어런스가 되도록 헤드에 설치되어 있는 히터의 통전 전력을 제어한다.
여기서, 기록 클리어런스 제어부(88)에서 제어 목표로 하는 기록 목표 클리어런스와, 판독 클리어런스 제어부(90)에서 제어 목표로 하는 판독 목표 클리어런스는 동일한 목표 클리어런스라도 좋고, 기록 소자나 판독 소자에 따라 각각의 목표 클리어런스로 하여도 좋다.
클리어런스 제어부(48)의 제어에 필요한 제어 파라미터는 자기 디스크의 시스템 영역에 기록되어 있지만, 자기 디스크 장치의 기동시에 시스템 영역으로부터 메모리(30)에 판독되어 클리어런스 제어 정보 테이블(50)로서 전개되어 있고, 운용중의 기록시 또는 판독시에 있어서는 메모리(30)의 클리어런스 제어 정보 테이블(50)을 참조함으로써, 클리어런스 제어에 필요한 제어 파라미터를 취득할 수 있다.
도 5는 본 실시 형태에서 사용하는 클리어런스 제어 정보 테이블(50)의 설명도이다. 도 5에 있어서, 클리어런스 제어 정보 테이블(50)은 존 번호(92), 클리어런스(94), 목표 클리어런스(96), 히터 돌출 감도(98), 돌출 천이 시간(100), 기록 전류 돌출량(102), 돌출 감도 온도 보정 계수(104), 클리어런스 온도 보정 계 수(106)의 항목을 구비하고 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 자기 디스크를 반경 방향으로 예컨대 10∼20 정도의 존으로 분할하고, 각 존마다 클리어런스 제어 정보를 측정하여 관리하고 있다. 도 5의 예에 있어서는, 자기 디스크를 존 번호(92)로 나타내는 Z1∼Z10의 10존으로 나누어 측정 관리하고 있다.
클리어런스(94)는 각 존 Z1∼Z10 중의 특정한 측정 대상 트랙에 대한 헤드의 위치 결정으로 측정된 클리어런스 do1∼do10을 저장하고 있다. 목표 클리어런스(96)는 이 예에 있어서는, 모든 존에 대해 공통인 판독 목표 클리어런스 dp를 저장하고 있다.
히터 돌출 감도(98)는 히터의 단위 통전 전력당의 헤드 돌출량으로서, 클리어런스(94)의 측정시의 값으로부터 산출된다. 이 예에서는, 존 Z1∼Z10마다 히터 돌출 감도 e1∼e10을 저장하고 있다. 돌출 천이 시간(100)은 히터에 통전하고 나서 히터 돌출이 완료될 때까지의 시간으로서, 존 Z1∼Z10마다 돌출 천이 시간 tp1∼tp10을 저장하고 있다.
기록 전류 돌출량(102)은 기록 소자에 기록 전류를 흘렸을 때의 헤드 돌출량으로서, 존 Z1∼Z10마다 기록 전류 돌출량 dw1∼dw10을 저장하고 있다. 돌출 감도 온도 보정 계수(104)는 클리어런스(94), 히터 돌출 감도(98) 및 기록 전류 돌출량(102)이 공장의 시험 공정에서의 기준 온도 예컨대 실온 20℃에서 측정된 값으로서, 실제로 자기 디스크 장치의 운용중의 기록 또는 재생시의 장치 온도는 기준 온도와 다르기 때문에, 장치 온도와 기준 온도의 온도차에 기초한 보정이 필요하게 된다.
돌출 감도 온도 보정 계수(104)는 히터 돌출 감도(98)의 기준 온도에 대한 장치 온도의 보정을 행한다. 이 예에서는, 돌출 감도 온도 보정 계수(104)로서 존 Z1∼Z10마다 온도 보정 계수 Ke1∼Ke10을 저장하고 있다.
클리어런스 온도 보정 계수(106)는 목표 클리어런스(96) 및 기록 전류 돌출량(102)이 공장 시험 공정의 기준 온도 예컨대 실온 20℃에서 측정된 값이며, 운용중인 장치 온도와 다르기 때문에, 이들에 대해서 온도 보정을 행하기 위해서, 온도 보정 계수 Kd1∼Kd10을 존 Z1∼Z10마다 저장하고 있다.
또한, 도 5의 클리어런스 제어 정보 테이블(50)에 있어서는, 클리어런스(94)에 대해서는 존 Z1∼Z10마다 측정된 고유의 클리어런스 do1∼do10을 저장해야 하지만, 히터 돌출 감도(98), 돌출 천이 시간(100), 기록 전류 돌출량(102), 돌출 감도 온도 보정 계수(104) 및 클리어런스 온도 보정 계수(106)에 대해서는 존 Z1∼Z10마다 구할 필요는 없고, 존 Z1∼Z10에 공통인 자기 디스크 단위의 값으로 하여도 좋다.
도 6은 본 실시 형태의 자기 디스크 장치에 있어서의 전체적인 처리 동작의 흐름도이다. 도 6에 있어서, 자기 디스크 장치의 전원을 투입하면, 단계 S1에서 초기화 처리가 행해지고, 단계 S2에서 자기 교정 처리가 실행된다. 이 자기 교정 처리의 처리 항목의 하나로서 클리어런스 제어 정보의 측정 처리가 실행된다.
계속해서 단계 S3에서 호스트로부터의 명령 수신을 체크하고 있고, 명령을 수신하면, 단계 S4로 진행하여 기록 명령인지 여부를 판정한다. 기록 명령이면, 단 계 S5에서 명령 해독에 기초한 목표 트랙에 시크 제어를 행한다. 계속해서 단계 S6에서 목표 트랙에 헤드를 위치시킨 온 트랙 상태로 기록 클리어런스 제어 처리를 실행하고, 기록 소자의 자기 디스크에 대한 클리어런스를 목표 클리어런스로 제어한 상태로 단계 S7에서 기록 처리를 실행한다.
단계 S4에서 기록 명령이 아니었던 경우에는, 단계 S8에서 판독 명령인지 여부를 판정하고, 판독 명령이었을 경우에는, 단계 S9에서 명령 해독에 의한 목표 트랙에 시크 제어를 행한 후, 목표 트랙에 헤드를 위치시킨 상태에서 단계 S10의 판독 클리어런스 제어 처리를 실행한다.
판독 클리어런스 제어 처리에 의해 판독 소자를 목표 클리어런스로 제어한 상태에서 단계 S11의 판독 처리를 실행한다. 단계 S8에서 판독 명령이 아니었을 경우에는, 단계 S12에서 다른 명령 처리를 실행한다. 이러한 단계 S3 내지 단계 S12의 처리를 단계 S13에서 장치의 정지 지시가 있을 때까지 반복한다.
도 7은 도 6의 단계 S2의 자기 교정의 처리를 상세하게 도시한 흐름도이다. 도 7에 있어서, 자기 교정 처리는 단계 S1에서 도 2에 도시된 바와 같이, 헤드를 램프 기구(54)로부터 자기 디스크(20-1, 20-2)측으로 로드하고, 계속해서 단계 S2에서 온도와 전압의 측정 처리를 행한다. 단계 S3에서 헤드를 소정의 측정 트랙에 위치시킨 후, 단계 S4에서 헤드 판독 신호의 측정 처리를 행한다.
계속해서 단계 S5에서 클리어런스 제어 정보의 측정 처리를 실행한다. 이 클리어런스 제어 정보의 측정 처리는 자기 디스크의 존마다 행해진다. 다음에 단계 S6에서 보이스 코일 모터(VCM)(18)의 외력 측정 처리를 행한다. 이 외력 측정 처리 는 VCM에 의해 헤드를 내측에서 외측으로 이동시키면서, 각 트랙 위치에 있어서의 VCM 바이어스 전류를 측정한다.
계속해서 단계 S7에서 단계 S2 내지 단계 S6의 처리를 통하여 얻어진 측정 결과를 자기 디스크의 시스템 영역에 보존한다. 계속해서 단계 S8에서 측정 종료의 유무를 체크하고, 미종료이면 단계 S2에서부터의 처리를 반복한다. 측정이 종료된 경우에는, 단계 S9에서 측정 결과로부터 판독 파라미터 및 VCM 바이어스 전류의 최적값을 계산하여 제어 테이블로 설정한다.
도 8은 도 7의 단계 S5의 클리어런스 제어 정보 측정 처리를 상세하게 도시한 흐름도이다. 도 8에 있어서, 단계 S1에서 측정 존 번호 Z를 Z=1로 초기화한 후, 단계 S2에서 측정 존의 소정의 측정 트랙에 헤드를 위치시킨다.
이 상태에서, 단계 S3의 클리어런스 측정 처리, 단계 S4의 히터 돌출 감도 측정 처리, 단계 S5의 돌출 천이 시간 측정 처리, 단계 S6의 기록 전류 돌출량 측정 처리, 추가로 단계 S7의 온도 보정 계수 측정 처리를 실행한다.
또한, 단계 S7의 온도 보정 계수 측정 처리는 장치의 환경 온도를 저온으로부터 고온의 사용 온도 범위에 걸쳐 바꾸면서 행할 필요가 있기 때문에, 자기 디스크 장치를 사용자에게 출하한 후의 운용 상태에서는 행하지 않고, 공장의 시험 공정에서만 행하게 된다.
계속해서 단계 S8에서 전 존의 측정 종료의 유무를 체크하고, 미종료이면 단계 S2로 되돌아가서 다음 존 Z2로 존 번호를 변경하여 동일한 처리를 반복하며, 단계 S8에서 전 존의 측정이 종료되면 일련의 처리를 종료하고, 도 7의 단계 S6으로 리턴한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 클리어런스 제어 정보의 측정 처리를 자기 디스크 장치의 전원을 투입한 자기 교정 처리의 하나로서 실행하고 있지만, 이 클리어런스 제어 정보 측정 처리는 공장의 시험 공정에서의 장치 온도를 기준 온도로 한 환경 상태에서 행하는 것이기 때문에, 도 8의 클리어런스 제어 정보의 측정 처리의 흐름도를 실행하는 프로그램, 즉 펌웨어는 시험 공정의 펌웨어로서만 자기 디스크 장치에 설치하고, 측정 처리가 종료되었으면 클리어런스 제어 정보 측정 처리의 펌웨어는 자기 디스크 장치로부터 삭제하며, 공장 출하후의 사용자 운용 상태에 있어서는 클리어런스 제어 정보 측정 처리는 행하지 않도록 한다.
물론, 클리어런스 제어 정보 측정 처리의 펌웨어를 자기 디스크 장치에 남긴 채로 출하하고, 사용자 운용 중에 필요에 따라 클리어런스 제어 정보 측정 처리를 실행하도록 하여도 좋다.
도 9는 월리스의 공간 손실 공식을 이용한 도 8의 단계 S3의 클리어런스 측정 처리를 상세하게 도시한 흐름도이다.
본 실시 형태에 있어서의 월리스의 공간 손실 공식을 이용한 클리어런스 측정은 히터 통전에 의한 헤드 돌출량에 따라, 도 3b의 헤드(22)에 있어서의 판독 소자(62)와 자기 디스크(20)의 기록막(72)의 간격인 클리어런스(76)가 작아지고, 판독 소자(62)로부터 얻어진 판독 신호의 진폭이 증가하는 관계에 있기 때문에, 이 판독 신호의 진폭 증가로부터 히터 통전에 따른 헤드 돌출량에 대응한 클리어런스 변화량을 측정한다.
도 9에 있어서, 클리어런스 측정 처리는 헤드를 임의의 존의 소정의 측정 대상 트랙에 위치시킨 상태에서 히터 전력 p를 p=0으로 세팅하여 비통전 상태, 즉 비가열 상태로 하고, 단계 S2에서 판독 신호의 평균값 Vo를 취득한다. 이 헤드 클리어런스 측정시의 판독 신호는 측정 대상 트랙의 각 프레임의 서보 영역에 기록되어 있는 프리앰블 신호를 대상으로 한다.
도 10은 클리어런스 측정을 행하는 측정 대상 트랙의 설명도로서, 트랙(110)은 n개의 프레임(112-1∼112-n)으로 구성되어 있다. 또한, 설명을 간단하게 하기 위해서, 프레임을 직선 상에 나타내고 있다. 프레임(112-1)은 아래쪽으로 빼내어 도시한 바와 같이, 서보 영역(114)과 사용자 데이터 영역(116)으로 구성되어 있다.
서보 영역(114)은 아래쪽으로 확대하여 도시한 바와 같이, 프리앰블 영역(118), 동기 영역(120), 트랙 번호 영역(122), 서보 정보 영역(124) 및 편심 보정 영역(126)으로 구성되어 있다. 이 중 프리앰블 영역(118)에 대해서는 사용자 데이터 기록 기본 주파수보다 낮은 소정 주파수의 반복 패턴이 기록되어 있고, 이 프리앰블 패턴을 판독하여 그 진폭을 취득한다.
프리앰블 판독 신호의 진폭 측정은 구체적으로는 도 11의 회로부를 사용하여 행해진다. 도 11은 도 1의 자기 디스크 장치에 있어서의 판독 채널(42)과 헤드 IC(24)를 빼내고 있고, 헤드 IC(24)에는 판독 소자로부터 얻어진 판독 신호를 증폭하는 전치 증폭기(128)가 설치되며, 전치 증폭기(128)로부터의 출력 신호는 판독 채널(42)의 가변 이득 증폭기(VGA)(130)로 증폭된 후, 가변 이퀄라이저(132)로 등화되고, AD 컨버터(134)로 샘플링되어 디지털 데이터로 변환되며, 복조 회로(136) 에서 데이터 및 서보 정보의 복조가 행해진다.
여기서, 가변 이득 증폭기(130)에 대해서는 AD 컨버터(134)로부터 증폭기 출력 진폭을 일정하게 유지하는 AGC 제어 신호(자동 이득 제어 신호) E1이 공급되고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 가변 이득 증폭기(130)에 대한 AGC 신호 E1을 레지스터(138)에 유지하고, 이것에 기초하여 MPU(26)가 레지스터(138)의 AGC 신호로부터 헤드 판독 신호의 진폭을 계산하여 취득하고 있다.
다시, 도 9의 단계 S2를 참조해 보건대, 히터 전력 p를 p=0으로 비통전한 상태에서 도 10의 서보 영역(114)의 프리앰블 영역(118)으로부터 판독되는 프리앰블 판독 신호에 대해, 그 판독 신호의 평균값 Vo를 신호 진폭으로서 취득한다.
계속해서, 단계 S3에서 히터 전력 p를 소정값 Δp만큼 증가시킨다. 계속해서 단계 S4에서 히터 전력의 증가에 따른 돌출 안정 시간의 경과를 대기하여 단계 S5에서 판독 신호의 평균값 Vi를 취득한다. 이 경우에도, 도 11에 도시한 레지스터(138)의 AGC 신호(E1)로부터 프리앰블 신호의 진폭을 취득하게 된다. 또한, 판독 신호에 대해서는 복수 프레임분의 판독 신호의 평균값을 취득하고 있다.
계속해서, 단계 S6에서 월리스의 공간 손실 공식에 기초하여 클리어런스 변화량 do를 계산한다. 클리어런스 변화량 d는 히터에 통전하기 전의 초기 진폭을 Vo, 히터 통전에 의해 얻어진 평균 진폭을 Vi라고 하면,
Figure 112006076831960-pat00009
(1)
에 의해 부여된다.
다음에 단계 S7로 진행하여 산출된 클리어런스 변화량 d의 변화율 Δd를 계산한다. 이 변화율 Δd는 이번 값에서 전번 값을 뺀 값을 구한다. 물론, 계산된 클리어런스 변화량 d를 히터 통전량에 대해서 미분한 값으로 하여도 좋다.
다음에, 단계 S8에서 변화율 Δd는 소정의 임계값 이하인지 여부를 판정한다. 임계값보다 크면 단계 S3으로 되돌아가고, 히터 전력을 소정값 Δp만큼 더 증가하여 단계 S4 내지 단계 S7의 처리를 반복한다.
이 단계 S3 내지 단계 S8의 처리의 반복에 의해 헤드에 설치되어 있는 히터에 대한 전력 p가 Δp씩 단계적으로 증가되고, 이것에 따라 헤드 돌출량도 단계적으로 증가하여, 최종적으로, 돌출된 부분이 자기 디스크의 기록막에 접촉하는 충돌 상태를 일으키게 되지만, 그 충돌 상태를 임계값에 의해 판정하고 있다.
즉, 히터 전력의 증가에 따라 헤드 돌출량이 증가하여 돌출한 부분이 자기 디스크의 보호층에 접촉하면, 그 이상, 돌출되지 않고서 변화율이 낮아지기 때문에, 이것을 임계값에 의해 판정하여 자기 디스크와의 충돌을 판정하고 있다.
이 때문에, 단계 S8에서 변화율 Δd가 임계값 이하가 되는 것을 판정하면, 단계 S9로 진행하여, 헤드의 자기 디스크에 대한 접촉(충돌)으로 판정하고, 이 판정시의 클리어런스 변화량 d와 히터 전력 p를 보존한다. 계속해서, 단계 S10에서 히터의 통전을 정지한다. 계속해서 단계 S11에서, 클리어런스 측정 처리에 의해 클리어런스 d와 그 때의 히터 전력 p를 얻을 수 있기 때문에, 히터 돌출 감도 e를,
e = d/p (2)
로서 산출하여 보존한다.
도 12는 히터 통전 가열에 따른 헤드 돌출량을 모식적으로 도시한 설명도이다. 도 12에 있어서, 헤드(22)의 히터(65)에 통전하고, 통전량을 늘리면 판독 소자(62)의 하부가 위치하는 헤드의 ABS면(64)은 상상선으로 도시한 바와 같이 단계적으로 돌출하고, 클리어런스 변화량 d1, d2, d3, d4가 증가한다. 클리어런스 변화량 d4가 된 단계에서 자기 디스크(20)의 보호막(74)에 접촉하여 충돌 상태가 되며, 그 후, 히터(65)의 전력을 증가하여도 돌출은 물리적으로 제한되어 증가하는 일이 없다.
이러한 히터(65)의 통전에 따른 헤드 돌출량의 변화에 대해, 월리스의 공간 손실 공식인 (1)식은 히터 통전량의 단계적인 증가에 따른 클리어런스 변화량 d1, d2, d3, d4를 계산하고 있다. 이 때문에, 비통전시에 있어서의 판독 소자(62)의 하단에서 자기 디스크(20)의 기록막(72)까지의 측정하고자 하는 클리어런스는 히터(65)에 의한 가열에 따른 헤드의 돌출로 자기 디스크(20)의 보호막(74)에 접촉했을 때의 클리어런스 변화량 d4를 측정하면 되는 것을 알 수 있다.
도 13은 히터 통전량의 증가에 따라 측정된 프리앰블 판독 신호의 진폭 측정 결과와 그 미분값을 도시한 그래프도이다.
도 13에 있어서, 횡축에 도시하는 히터 통전량 p의 증가에 대하여, 프리앰블 판독 신호의 진폭(140)은 통전량 p에 거의 비례하여 증가하고 있다. 그리고, 히터 통전량 p가 예컨대 p=60 mW를 초과하면 진폭의 증가가 저하되고, 그 후, 거의 일정한 값을 유지하고 있다.
이 진폭(140)의 변화에 대하여 미분값에 해당하는 진폭 변화율(142)은 히터 통전량 p를 p=60 mW로 증가시킬 때까지는 거의 일정한 변화율이지만, 통전량 60 mW에 근접하면 변화율이 저하되기 시작하여 변화율 제로로 떨어진다.
이러한 진폭(140)과 진폭 변화율(142)의 관계로부터, 히터 통전량 p=60 mW를 지난 시점에서 가열 팽창한 헤드의 돌출 부분이 자기 디스크에 접촉하여, 그 이상 돌출할 수 없는 충돌 상태가 되고 있는 것을 판정할 수 있다. 그래서 진폭 변화율(142)로부터 헤드 충돌을 판정하기 위한 소정의 임계값(144)을 설정하고, 임계값(144)을 진폭 변화율(140)이 하회했을 때의 진폭의 값(146)을 클리어런스의 측정값으로서 취득한다.
도 13의 그래프도에 있어서는, 히터 통전량의 증가에 따른 진폭(140) 및 진폭 변화율(142)의 충돌까지의 변화를 보기 위해서, 진폭 변화율(142)이 임계값(144)을 하회한 후에도 히터 통전량 p를 증가시키고 있지만, 실제의 클리어런스 측정 시에는 진폭 변화율(142)이 임계값(144)을 하회한 시점에서, 그 이상, 히터 통전량을 증가시킬 필요는 없고, 그 결과, 헤드 돌출에 의해 자기 디스크에 접촉하기 직전의 단계에서 측정을 위한 히터 통전 즉, 팽창 돌출을 멈추어 클리어런스를 측정할 수 있다.
이 때문에, 본 실시 형태에 있어서의 클리어런스 측정에 있어서는, 히터 통전에 의한 헤드 돌출에 의한 자기 디스크와의 접촉은 접촉 직전인지 또는 접촉하더라도 매체와의 접촉력이 극히 작은 초기 단계이기 때문에, 헤드 돌출에 의한 디스크로의 접촉 충돌로 헤드나 매체가 파손하는 사태를 필요 최소한으로 억제할 수 있 다.
또한, 도 9의 흐름도에 도시한 클리어런스 측정 처리에 있어서는, 프리앰블 판독 신호의 진폭으로부터 산출한 클리어런스 돌출량의 변화로부터 매체 충돌을 판정하고 있지만, 도 13과 같이 프리앰블 판독 신호의 진폭 변화가 임계값 이하가 되었을 때에 매체 충돌을 판정하고, 그 때의 신호 진폭으로부터 클리어런스 돌출량을 산출하며, 이것을 클리어런스 측정값으로 하여도 좋다.
도 14는 HRF법을 이용한 도 8의 단계 S3의 클리어런스 측정 처리의 흐름도이다. HRF법에 의한 클리어런스의 측정은 도 15에 도시된 측정 트랙으로서 사용자 데이터 영역의 평가용 패턴을 미리 기록한 측정 전용 트랙을 사용한다.
도 15의 측정 전용 트랙(110)은 프레임(112-1∼112-n)으로 구성되고, 프레임(112-1)은 아래쪽에 빼내어 도시한 바와 같이, 서보 영역(114)과 사용자 데이터 영역(116)으로 구성되어 있다. 사용자 데이터 영역(116)은 아래쪽에 빼내어 도시한 바와 같이, 섹터(148-1∼148-m)로 나누어져 있다.
섹터(148-1)는 아래쪽에 빼내어 도시한 바와 같이, 프리앰블 영역(150), 동기 영역(152), 섹터 번호 영역(154)에 계속해서 사용자 데이터 영역이 있고, 여기에 HRF법에 의해 클리어런스를 측정하기 위한 평가용 패턴(156)을 저장하고 있다. 평가용 패턴(156)으로서는 진폭 검출하기 쉬운 사용자 데이터의 기본 기록 길이의 10 내지 20배의 기록 파장의 반복 패턴을 사용하고 있다. 평가용 패턴(156)의 뒤에는 ECC 영역(158)이 설치된다.
이러한 HRF법에 의한 클리어런스 측정을 위한 전용 측정 트랙에 대해서는 공 장의 제조 단계에서의 자기 디스크의 포맷 처리 공정에 있어서, 측정 대상 트랙의 사용자 데이터 영역(116)에 평가용 패턴(156)을 미리 기록해 두어도 좋고, 측정시에 평가 패턴을 기록하도록 하여도 좋다.
도 15와 같은 평가용 패턴(156)을 기록한 측정 전용 트랙을 사용한 HRF법에 기초한 클리어런스 측정 처리를 도 14에 대해서 설명하면 다음과 같이 된다. 우선, 단계 S1에서 존 내의 측정 전용 트랙에 헤드를 위치시킨 후, 단계 S2에서 사용자 데이터 영역에 평가 패턴을 기록한다. 이 평가 패턴은 진폭검출하기 쉬운 사용자 데이터의 기본 기록 길이의 10 내지 20배의 기록 파장의 반복 패턴이다. 동시에, 평가 패턴에 계속되는 ECC 영역(158)에 ECC 데이터를 기록한다.
다음에, 단계 S3에서 히터 전력 p를 p=0으로 세팅한 후, 단계 S4에서 평가용 패턴의 판독 신호의 평균 진폭으로부터 기본 주파수 f의 진폭 Vo(f)와 3차 고조파의 진폭 Vo(3f)를 취득한다. 계속해서 단계 S5에서 초기 진폭비 Ro를,
Figure 112006076831960-pat00010
(3)
에 의해 산출한다.
다음에 단계 S6에서 히터 전력 p를 소정값 Δp만큼 증가시키고, 단계 S7에서 돌출 안정 경과 시간을 기다린 후, 단계 S8에서 평가 패턴의 판독 신호의 평균 진폭으로부터 기본 주파수 f의 진폭 Vi(f)와 3차 고조파 3f의 진폭 Vi(3f)를 취득하며, 단계 S9에서 측정 진폭비 Ri를,
Figure 112006076831960-pat00011
(4)
에 의해 산출한다.
다음에 단계 S10에서, 단계 S5에서 산출한 초기 진폭비 Ro와 단계 S9에서 산출한 측정 진폭비 Ri에 기초하여,
Figure 112006076831960-pat00012
(5)
에 의해 클리어런스 변화량 d를 계산한다.
계속해서 단계 S11에서, 클리어런스의 변화율 Δd를, 이번 값에서 전번 값을 뺌으로써 계산한다. 다음에 단계 S12에서 변화율 Δd는 소정의 임계값 이하인지 여부를 체크하고, 임계값보다 크면 단계 S6으로 되돌아가서 히터 전력 p를 Δp만큼 더 증가하여 단계 S7에서부터의 처리를 반복한다.
단계 S12에서 변화율 Δd가 임계값 이하가 되었을 경우에는, 단계 S13으로 진행하여 헤드의 접촉이라고 판정하고, 그 때의 클리어런스 변화량 d를 측정 클리어런스로 하며, 또한 그 때의 히터 전력 p를 보존한다. 계속해서 단계 S14에서 히터의 통전을 정지한다.
또한, 도시하지 않지만, 히터의 통전을 정지한 후, 도 9의 월리스의 공간 손실 공식에 기초한 클리어런스 측정시의 단계 S11과 마찬가지로 단계 S13에서 얻어진 클리어런스 변화량 d를 그 때의 히터 통전량 p로 나눔으로써 단위 히터 통전량 당의 클리어런스량 즉 히터 돌출 감도 e를 산출하여 보존한다.
도 16은 도 8의 단계 S5의 히터 돌출 천이 시간 측정 처리의 흐름도이다. 본 실시 형태에 의한 클리어런스 제어에 있어서는 히터에 통전하고 나서 열팽창에 의한 헤드 돌출이 완료될 때까지의 천이 시간을 아는 것이 목표 트랙에 헤드를 위치시켰을 때의 목표 섹터에 대한 기록 또는 판독시에 중요해진다.
이 히터 돌출 천이 시간을 알 수 있으면, 목표 섹터가 존재하는 프레임에 대하여 히터 돌출 천이 시간보다 이전의 프레임으로부터 히터 통전을 시작하고, 목표 프레임에 도달했을 때에는 클리어런스를 목표값으로 유지하는 헤드 돌출 상태를 얻을 수 있다.
그래서, 도 16의 히터 돌출 천이 시간의 측정 처리에 있어서는, 단계 S1에서 시스템 영역으로부터 평가용 히터 전력 p를 취득한다. 이 평가용 히터 전력 p는 설계상 얻어지고 있는 클리어런스에 해당하는 헤드 돌출량을 부여하는 고정적으로 정한 값으로 한다.
다음에, 단계 S2에서 측정 대상 트랙에 있어서의 특정 프레임으로부터 소정 프레임수만큼 히터 통전을 행하는 처리를 반복한다. 특정 프레임으로서는, 인덱스 신호를 얻을 수 있는 인덱스 프레임을 기점에 소정 프레임수의 범위에서 히터 통전을 행한다.
계속해서, 단계 S3에서 특정한 프레임 범위에 대해서 히터 통전을 반복하는 상태에서 측정 대상 트랙의 전 프레임의 프리앰블부의 판독 신호의 신호 진폭을 취득한다. 계속해서, 단계 S4에서 소정의 주수(周數), 즉 자기 디스크 매체의 회전 횟수에 도달했는지 여부를 판정하고, 소정의 주수(周數)에 도달했으면, 단계 S5에서 각 프레임에 대해서 취득하고 있는 신호 진폭의 각각의 평균값을 산출한다.
계속해서 단계 S6에서 각 프레임의 클리어런스를 예컨대 상기 (1) 식의 월리스의 공간 손실 공식에 기초하여 계산한다. 다음에, 단계 S7에서 히터의 통전 개시로부터 계산에 의해 구한 클리어런스의 돌출 변위가 안정될 때까지의 변위 시간을 계산한다. 그리고, 단계 S8에서 돌출 변위의 10%∼90%까지의 시간을 돌출 천이 시간 tp로서 검출한다. 최종적으로 단계 S9에서 검출한 돌출 천이 시간 tp를 천이 프레임수로 환산하여 기록한다. 물론, 프레임수로 환산하지 않고서 돌출 천이 시간으로서 보존하여도 좋다.
도 17은 히터 돌출 천이 시간 측정시의 히터 통전에 따른 판독 신호 진폭과 클리어런스 변화량의 프레임 위치에 대한 변화의 설명도이다. 도 17a는 히터 제어로서, 인덱스 프레임 등을 기점으로 시각 t1에서부터 소정 프레임수 온한 후, 시각 t3에서 오프하고, 이것을 트랙 회전마다 반복하고 있다.
도 17b는 각 프레임의 판독 신호 진폭으로서, 시각 t1의 히터의 통전 개시에 따라, 신호 진폭이 헤드 돌출량의 증가에 따라 증가하고, 헤드 돌출이 완료되는 시각 t2에서부터 일정 진폭으로 안정된다. 그 후, 시각 t3에서 히터 통전을 오프하면, 헤드 돌출량이 감소함에 따라 신호 진폭도 저하되고, 시각 t4에서 저하되고 있었던 진폭은 일정 값으로 안정된다.
이러한 도 17b의 판독 신호 진폭에 기초하여, 상기 (3) 식에 의해 클리어런스 변화량을 계산하면, 도 17c와 같은 변화가 된다. 그래서, 클리어런스 변화량의 통전 개시 시각 t1에서부터 돌출이 완료될 때까지의 시각 t2까지의 천이 시간 tp1과, 반대로 히터를 오프했을 때의 시각 t3에서부터 t4까지의 천이 시간 tp2를 각각 구하고, 이것을 소정의 주수분만 검출하여 평균값을 취함으로써 돌출 천이 시간 tp를 산출할 수 있다.
더욱이, 산출한 클리어런스 천이 시간 tp에 대해, 클리어런스 변화량이 10%에서 90%까지 변화되는 시간을 측정 결과로서의 돌출 천이 시간 tp로서 검출하여 보존한다. 여기서 클리어런스 변화량의 10%에서 90%의 시간을 천이 시간 tp로서 검출하고 있는 이유는, 히터 통전 개시시 및 헤드 돌출이 완료된 시점의 클리어런스 변화량은 각각 변화율이 작고, 각각의 변화 위치를 특정하기 어렵기 때문에, 변화율이 어느 정도 커지고 있는 10%에서 90%의 범위에 대해서 시간을 검출하고, 이것을 돌출 천이 시간으로 함으로써 측정시에 생기는 변동을 저감하여 정확한 천이 시간을 구하도록 하고 있다.
도 18은 도 8의 단계 S6의 기록 전류 돌출량 측정 처리의 흐름도이다.
본 실시 형태의 클리어런스 제어에 있어서는, 기록시에 기록 소자, 즉, 도 3B의 헤드(22)에 설치한 기록 코일(58)에 기록 전류를 흘린 경우, 기록 전류에 의한 기록 코일(58)의 발열로 헤드(22)의 ABS면(64)이 자기 디스크(20)측으로 돌출하고, 기록 전류에 의한 헤드 돌출을 고려하지 않으면, 히터(65)에 의해서만 행하는 헤드 돌출 제어에서는 정확한 목표 클리어런스로 유지하는 제어를 할 수 없게 된다.
그래서, 본 실시 형태에 있어서는, 기록 소자에 흘리는 기록 전류에 의한 헤 드 돌출량을 측정하고 있다. 도 18에 있어서, 기록 전류 돌출량의 측정은 단계 S1에서 시스템 영역으로부터 평가용 기록 전류값과 평가 데이터 패턴을 취득한다. 계속해서 단계 S2에서 임의의 측정 대상 트랙에 헤드를 위치시킨 상태에서 도 1의 헤드 IC(24)에 내장하고 있는 기록 증폭기에 대하여 기록 전류를 설정한다.
계속해서, 단계 S3에서 측정 대상 트랙의 특정 프레임으로부터 소정 프레임수만큼 평가 데이터 패턴을 기록한다. 특정 프레임으로서는 인덱스 프레임을 기점으로 하여 소정 프레임수만큼 평가 데이터 패턴을 기록하면 좋다. 이 기록 데이터 패턴의 기록에 의해 기록 코일에 기록 전류가 흘러 발열하고, 이것에 따른 헤드 돌출 상태가 발생하고 있다.
계속해서, 단계 S4에서 단계 S3의 평가 데이터 패턴의 기록 처리와 병행하여 전(全) 프레임의 프리앰블의 판독 신호 진폭을 취득한다. 이 단계 S2 내지 단계 S4의 처리를 단계 S5에서 소정의 주수(周數) 즉, 소정의 트랙 횟수분이 되었는지 여부를 판정하고, 소정의 주수(周數)에 도달하면, 단계 S6에서 기록 개시 프레임으로부터 예컨대 100 μsec 이상 지연한 후의 각 프레임의 신호 진폭의 평균을 산출한다.
그리고, 단계 S7에서 산출한 평균 진폭으로부터 예컨대 상기 (3)식의 월리스의 공간 손실 공식에 기초한 클리어런스 변화량 d를 산출하고, 이것을 기록 전류 돌출량으로서 보존한다.
도 19는 도 8의 단계 S7의 온도 보정 계수 측정 처리의 흐름도이다. 도 5의 클리어런스 제어 정보 테이블(50)에 도시한 바와 같이, 클리어런스(94), 히터 돌출 감도(98) 및 기록 전류 돌출량(102)은 자기 디스크 장치를 기준 온도 예컨대 실온 20℃의 환경 온도에 있어서 측정한 값으로서, 출하 후의 사용자 운용 단계에서의 장치 온도는 기준 온도와 다른 경우가 있기 때문에, 온도 보정이 필요하게 된다.
본 실시 형태에서 온도 보정이 필요하게 되는 파라미터는 도 5의 클리어런스 제어 정보 테이블(50)에 있어서의 클리어런스(94), 히터 돌출 감도(98) 및 기록 전류 돌출량(102)이다. 따라서, 클리어런스(94) 및 기록 전류 돌출량(102)을 보정하기 위해서 클리어런스 온도 보정 계수(106)를 측정하고, 또한 히터 돌출 감도(98)를 보정하기 위해서 돌출 감도 온도 보정 계수(104)를 측정하고 있다.
도 19의 온도 보정 계수 측정 처리에 있어서는, 단계 S1에서 시스템 영역으로부터 환경 온도를 취득하고, 최초의 환경 온도를 설정한다. 이 환경 온도는 자기 디스크 장치의 사용 온도 범위 예컨대 0℃를 하한값으로 하고, 60℃를 상한값으로 한 온도 범위에 있는 소정의 온도 단계의 값이다.
계속해서, 단계 S2에서 장치 온도를 판독하고, 단계 S3에서, 현재 온도는 단계 S1에서 지정한 지정 환경 온도인지 여부를 체크하며, 지정 환경 온도이면 단계 S4로 진행하여 클리어런스 측정 처리를 실행한다. 이 클리어런스 측정 처리는 도 9에 도시된 월리스의 공간 손실 공식에 기초한 클리어런스 측정 처리, 혹은 도 14에 도시된 HRF법에 의한 클리어런스 측정 처리 중 어느 하나라도 좋다.
다음에 단계 S5에서 히터 돌출 감도 측정 처리를 실행한다. 이 히터 돌출 감도 측정 처리는 도 16의 흐름도의 처리와 동일하다. 다음에 단계 S7에서 모든 측정 환경 온도의 처리가 끝났는지 여부를 체크하고, 끝나지 않았으면, 단계 S2에서 다 음 환경 온도를 지정하고, 단계 S2에서부터의 처리를 반복한다.
모든 측정 환경 온도의 처리가 끝났으면, 단계 S8로 진행하여 각 환경 온도의 클리어런스로부터 온도 보정 계수 Kd를 산출한다. 계속해서 단계 S9에서 각 환경 온도의 히터 돌출 감도로부터 온도 보정 계수 Ke를 산출한다.
도 20은 도 19의 온도 보정 계수 측정 처리에 있어서의 장치 환경 온도에 대한 클리어런스와 히터 돌출 감도의 변화를 도시한 그래프도이다. 도 20에 있어서, 온도 사용 범위로서 0℃∼60℃의 범위가 설정되며, 이 범위의 온도 변화에 대하여 히터 통전량을 일정하게 했을 때의 클리어런스 d의 변화는 클리어런스 온도 특성(160)에 도시된 바와 같이, 온도의 증가에 대하여 클리어런스 d가 감소하는 관계에 있고, 그 때문에 온도 보정 계수로서는 양의 클리어런스 온도 보정 계수 Kd를 산출하게 된다.
이것에 대하여 히터 돌출 감도 e에 대해서는 온도 상승에 비례하여 증가하는 관계에 있다. 따라서, 히터 돌출 감도의 온도 보정 계수 Ke로서는 음의 온도 계수를 산출하게 된다.
이와 같이 클리어런스 온도 보정 계수 Kd 및 히터 돌출 감도 온도 보정 계수 Ke를 산출하여 유지함으로써, 기준 온도로 얻어진 클리어런스, 히터 돌출 감도에 대해, 실제로 자기 디스크 장치를 사용하고 있는 환경 온도에서의 값으로 온도 보정한 제어 파라미터를 사용하여 정확한 목표 클리어런스로 유지하기 위한 제어가 실현된다.
또한, 기록시에 필요로 하는 기록 전류 돌출량 dw에 대해서는 클리어런스 do 의 온도 보정을 행하는 클리어런스 온도 보정 계수 Kd를 사용함으로써 온도 보정을 할 수 있다.
온도 보정은 도 20에서 기준 온도를 Tr로 하고, 현재의 장치 온도를 T로 한 경우, 클리어런스 do, 기록 전류 돌출량 dw 및 히터 돌출 감도 e를,
do = do`+ Kd·ΔT
dw = dw`+ Kd·ΔT
e = e`+ Ke·ΔT(`가 부여된 것은 보정전의 값)로서 온도 보정한다.
도 21은 도 6의 단계 S6에 있어서의 기록 클리어런스 제어 처리의 흐름도이다. 기록 클리어런스 제어 처리는 도 6의 단계 S5에서 기록 명령에 기초한 목표 트랙에 헤드를 시크 제어하여 위치시킨 상태에서 실행된다.
우선, 단계 S1에서 온도와 전압을 측정하고, 단계 S2에서 시스템 영역으로부터 클리어런스 제어 정보를 판독한다. 이 클리어런스 제어 정보는 실제로는 도 1과 같이, 메모리(30)에 전개되어 있는 클리어런스 제어 정보 테이블(50)로부터 판독한다. 다음에, 단계 S3에서 프리히트 전력 Pp와 기록 히트 전력 Pw를 계산한다.
본 실시 형태의 기록 클리어런스 제어에 있어서는, 목표 트랙의 목표 프레임, 즉 목표 섹터가 존재하는 목표 프레임에 헤드가 도달했을 때에 기록 목표 클리어런스가 되도록 히터 통전에 의한 팽창 돌출이 완료되어 있을 필요가 있다.
이 때문에 목표 프레임에 대하여, 히터 돌출 천이 시간 tp으로부터 이전의, 즉 히터 돌출 천이 시간 tp로부터 환산한 프레임수만큼 앞의 프레임 위치에서부터 프리히트를 시작한다. 이 프리히트는 기록 소자에 흘리는 기록 전류가 없기 때문 에, 기록 목표 클리어런스를 얻기 위해서 필요한 히터 전력 p를 산출한다.
즉, 프리히트 전력 Pp는 목표 트랙에 계속해서 얻어진 클리어런스를 do, 목표 클리어런스를 dp, 히터 돌출 감도를 e, 히터 돌출 감도 온도 보정 계수를 Ke, 클리어런스 온도 보정 계수를 Kd, 기준 온도를 Tr, 장치 온도를 T로 한 경우, 클리어런스 do, 기록 전류 돌출량 dw 및 히터 돌출 감도 e를,
do = do`+ Kd·ΔT
dw = dw`+ Kd·ΔT
e = e`+ Ke·ΔT(`가 부여된 것은 보정전의 값)로서 온도 보정한 후,
Figure 112006076831960-pat00013
(6)
에 의해 산출한다.
이러한 프리히트 전력 Pp에 의한 프리히트는 목표 프레임까지 행해지고, 목표 프레임에 도달하면 프리히트 전력 Pp를 오프하고, 기록 히트 전력 Pw로 전환한다. 기록 히트 전력 Pw는 기록 전류 돌출량 dw를 더 포함시킴으로써,
Figure 112006076831960-pat00014
(7)
에 의해 부여된다.
이와 같이 하여 단계 S3에서 프리히트 전력 Pp와 기록 히트 전력 Pw를 계산할 수 있었으면, 단계 S4에서 시스템 영역으로부터 얻고 있는 이 트랙에 대한 히터 돌출 천이 시간보다 이전의 프레임으로부터 히터에 프리히트 전력 Pp를 통전하여 프리히트를 시작한다.
이 프리히트의 상태로 단계 S5에서 목표 프레임으로의 도달을 체크하고 있고, 목표 프레임에 도달했으면, 단계 S6에서 프리히트를 정지하며, 기록 히트 전력 Pw를 히터에 통전하는 기록 히트를 시작한다.
이 기록 히트의 상태로 단계 S7에서 목표 섹터로의 도달을 판별하면, 단계 S8에서 기록 개시가 되고, 단계 S9에서 기록 종료를 판정하면, 단계 S10에서 기록 히트를 정지한다. 이러한 프리히트 및 기록 히트에 의해 목표 프레임이 헤드에 도달한 단계에서 헤드 돌출량은 소정의 기록 목표 클리어런스로 제어되고 있고, 최적의 헤드와 자기 디스크의 클리어런스에 의해 자기 디스크에 대한 데이터 기록을 행할 수 있다.
도 22는 도 6의 단계 S10의 판독 클리어런스 제어 처리의 흐름도이다. 판독 클리어런스 제어 처리에 있어서는, 판독 명령의 해독에 의해 목표 트랙에 헤드를 위치시킨 상태에서 실행되고, 우선 단계 S1에서 온도와 전압을 측정한 후, 단계 S2에서 시스템 영역으로부터 도 5의 클리어런스 제어 정보 테이블(50)에 도시된 바와 같은 목표 트랙이 포함되는 존에 대응한 제어 파라미터를 취득한 후, 단계 S3에서 판독 히트 전력 Pr을 계산한다.
판독 히트 전력 Pr은 클리어런스를 do, 판독 목표 클리어런스를 dp, 히터 돌출 감도를 e, 히터 돌출 감도 온도 보정 계수를 Ke, 클리어런스 온도 보정 계수를 Kd, 기준 온도를 Tr, 현재 온도를 T라고 하면, 클리어런스 do 및 히터 돌출 감도 e 를,
do = do`+ Kd·ΔT
dw = dw`+ Kd·ΔT
e = e`+ Ke·ΔT(`가 부여된 것은 보정전의 값)로서 온도 보정한 후,
Figure 112006076831960-pat00015
(8)
에 의해 부여된다.
다음에 단계 S4에서, 히터 돌출 천이 시간 tp보다 이전의 프레임으로부터 히터에, 단계 S2에서 산출한 판독 히트 전력 Pr을 공급하여 판독 히트를 시작한다. 이 판독 히트의 상태로 목표 프레임에 도달하면, 히터 통전에 의한 헤드 돌출이 완료되고, 클리어런스는 판독 목표 클리어런스로 제어되고 있다.
이 상태로 단계 S5에서 목표 프레임의 목표 섹터로의 도달이 판별되면, 단계 S6에서 판독을 시작한다. 계속해서 단계 S7에서 판독 완료를 판별하면, 단계 S8에서 판독 히트를 다음 프레임의 타이밍에 정지한다.
이상의 실시 형태에 있어서는, 헤드와 자기 디스크 사이의 클리어런스를 자기 디스크의 존마다 측정하여 시스템 영역에 보존하고, 이것을 재생시 또는 기록시에 판독하여 클리어런스를 목표 클리어런스로 제어하고 있지만, 다른 실시 형태로서, 자기 디스크의 트랙마다 클리어런스를 측정하며, 측정한 트랙의 각 프레임의 서보 영역 또는 비데이터 영역에서의 새롭게 설치한 클리어런스 영역에 기록하고, 트랙마다 측정한 클리어런스를 사용하여 목표 클리어런스로 제어할 수도 있다.
도 23은 트랙마다의 클리어런스를 측정하여 기록하는 다른 실시 형태의 트랙의 설명도이다. 도 23에 있어서, 트랙(110)은 프레임(112-1∼112-n)으로 구성되고, 프레임(112-1)으로 대표하여 도시한 바와 같이, 각 프레임은 서보 영역(114)과 사용자 데이터 영역(116)으로 구성되어 있다.
이 중의 서보 영역(114)에 대해서, 이 실시 형태에 있어서는, 프리앰블 영역(118), 동기 영역(120), 트랙 번호 영역(122), 서보 정보 영역(124), 편심 보정 영역(126)에 이어서 새롭게 클리어런스 영역(164)을 설치하고, 클리어런스 영역(164)에 이 트랙(110)에 대해서 측정한 클리어런스를 기록하고 있다.
도 24는 트랙 단위로 클리어런스를 기록하여 기록하는 클리어런스 측정 처리의 흐름도이다. 도 24의 클리어런스 측정 처리에 있어서는, 단계 S1에서 측정 트랙에 헤드를 위치시키고, 단계 S2에서 히터 전력 p를 p=0으로 세팅한 후, 단계 S3에서 각 프레임의 프리앰블의 판독 신호의 진폭 평균값 Vo를 취득한다.
계속해서 단계 S4에서 히터 전력 p를 Δp만큼 증가시키고, 단계 S5에서 돌출 안정 시간의 경과를 대기하여 단계 S6에서 각 프레임의 프리앰블의 판독 신호의 평균값 Vi를 취득한다. 계속해서 단계 S7에서 월리스의 공간 손실 공식에 기초한 상기 (3)식에 의해 클리어런스 변화량 d를 계산한다.
계속해서, 단계 S8에서 변화율 Δd를 계산한 후, 단계 S9에서 변화율 Δd가 임계값 이하인지 여부를 판정한다. 임계값 이하가 되는 것을 판정하면, 단계 S10에서 헤드의 접촉이라고 판정하고, 그 때의 클리어런스 do와 히터 전력 p를 보존하 며, 단계 S11에서 히터의 통전을 정지한다.
계속해서 단계 S12에서, 측정된 클리어런스 do를 각 프레임의 클리어런스 영역에 기록한다. 계속해서 단계 S13에서 전 트랙의 처리 종료의 유무를 체크하고, 미종료이면, 단계 S14에서 다음 트랙을 지정하여 단계 S1에서부터의 처리를 전 트랙이 종료할 때까지 반복한다.
도 25는 트랙에 기록된 클리어런스를 판독하여 행하는 기록 클리어런스 제어의 흐름도이다. 도 25의 기록 클리어런스 제어 처리에 있어서는, 단계 S4에서 도 23과 같이 서보 영역(114)의 클리어런스 영역(164)으로부터 목표 트랙에 대해서 측정 기록된 클리어런스를 판독하는 것 이외에는 도 21의 기록 클리어런스 제어 처리의 경우와 동일하게 된다.
이와 같이 트랙 단위로 기록된 클리어런스를 판독하여 목표 클리어런스가 되도록 기록 클리어런스 제어함으로써, 존마다 클리어런스를 측정 기록한 경우에 비하여 목표 클리어런스에 대한 트랙 단위의 제어를 더욱 최적화할 수 있다.
도 26은 트랙에 기록된 클리어런스를 판독하여 행하는 판독 클리어런스 제어의 흐름도이다. 도 26의 판독 클리어런스 제어 처리에 있어서는, 단계 S3에서 목표 프레임에 대하여 돌출 천이 시간보다 이전의 프레임의 서보 영역으로부터 클리어런스를 판독하고 있는 점 이외에는 도 22에 도시된 판독 클리어런스 제어 처리와 동일하게 된다.
이 도 26의 판독 클리어런스 처리에 대해서도 판독시에 각 트랙마다 기록되어 있는 클리어런스를 판독하여 히터의 판독 히트 전력을 제어함으로써, 판독 클리 어런스 제어에 있어서의 목표 클리어런스로의 제어가 고정밀도로 행해져 존마다 측정 기록하고 있는 경우에 비하여 판독 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 자기 디스크 장치에 설치한 MPU(26)에서 실행되는 프로그램을 제공하는 것으로서, 이 프로그램은 도 6 내지 도 9, 도 14, 도 16, 도 18, 도 19, 도 21, 도 22, 도 24 내지 도 26의 흐름도에 도시한 내용이 된다.
또한, 본 발명은 그 목적과 이점을 손상시키지 않는 적절한 변형을 포함하며, 추가로 상기한 실시 형태에 나타낸 수치에 의한 한정은 받지 않는다.
여기서, 본 발명의 특징을 통합하여 열거하면 다음 부기와 같이 된다.
(부기)
(부기 1)
판독 소자와 기록 소자 중 적어도 한쪽을 구비하는 동시에, 통전 가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터를 설치하고, 회전하는 기록 매체 상에서 부상하여 데이터에 액세스하는 헤드와,
소망의 교정시에, 상기 판독 소자와 기록 매체간의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 정보를 측정하는 클리어런스 정보 측정부와,
상기 히터에 통전하는 전력을 가변하여 상기 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 또는 기록시에 클리어런스를 소정의 목표 클리어런스로 제어하는 클리어런스 제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 기억 장치. (1)
(부기 2)
부기 1에 있어서, 상기 클리어런스 정보 측정부는 상기 기록 매체를 반경 방 향으로 복수로 분할한 존마다 상기 클리어런스 정보를 측정하여 상기 기록 매체 또는 메모리의 시스템 영역에 보존하는 것을 특징으로 하는 기억 장치.
(부기 3)
부기 1에 있어서, 상기 클리어런스 정보 측정부는,
기준 온도에 있어서의 클리어런스 do를 측정하는 클리어런스 측정부와,
기준 온도에 있어서의 상기 히터에 통전하는 단위 전력당의 헤드 돌출량인 히터 돌출 감도 e를 측정하는 돌출 감도 측정부와,
상기 히터에 통전하고 나서 상기 헤드의 돌출 변형이 완료될 때까지의 돌출 천이 시간 tp를 측정하는 천이 시간 측정부와,
기준 온도에 있어서 상기 기록 헤드에 기록 전류를 흘렸을 때의 상기 헤드의 기록 전류 돌출량 dw를 측정하는 기록 전류 돌출량 측정부와,
상기 기준 온도로 측정된 클리어런스 do 및 기록 전류 돌출량 dw를, 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 제1 온도 보정 계수 Kd를 측정하는 제1 온도 보정 계수 측정부와,
상기 기준 온도로 측정된 히터 돌출 감도 e를 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 제2 온도 보정 계수 Ke를 측정하는 제2 온도 보정 계수 측정부를 포함한 것을 특징으로 하는 기억 장치. (2)
(부기 4)
부기 1에 있어서, 상기 클리어런스 정보 측정부는,
상기 히터에 통전하는 전력을 증가시키면서 클리어런스 변화량을 측정하고, 상기 클리어런스 변화량의 미분값이 소정의 임계값을 하회했을 때에, 상기 헤드가 기록 매체에 접촉하였다고 판정하여 판정시의 클리어런스 변화량을 상기 클리어런스의 측정 결과로 하는 것을 특징으로 하는 기억 장치. (3)
(부기 5)
부기 1에 있어서, 상기 클리어런스 정보 측정부는 상기 히터에 통전하는 전력을 증가시키면서, 상기 판독 헤드에 의한 상기 기록 매체의 각 프레임의 서보 영역 내의 프리앰블부로부터의 판독 신호의 진폭을 측정하고, 상기 진폭의 전력량에 대한 미분값이 소정의 임계값을 하회했을 때에, 상기 헤드가 기록 매체에 접촉하였다고 판정하여 판정시의 진폭과 히터 비통전시의 진폭으로부터 상기 클리어런스를 산출하는 것을 특징으로 하는 기억 장치. (4)
(부기 6)
부기 4에 있어서, 상기 클리어런스 측정부는,
상기 헤드를 임의의 측정 대상 트랙에 위치시킨 상태에서 상기 판독 헤드에 의한 상기 기록 매체의 각 프레임의 서보 영역 내의 프리앰블부로부터의 판독 신호의 진폭을 검출하는 진폭 검출부와,
상기 히터에 통전하기 전에 상기 진폭 검출부에서 검출되는 초기 진폭 Vo를 유지하는 초기 진폭 유지부와,
상기 히터에 통전한 측정시에 상기 진폭 검출부에서 검출되는 측정 진폭 Vi를 유지하는 측정 진폭 유지부와,
상기 프리앰블부의 기록 파장 λ, 초기 진폭 Vo 및 측정 진폭 Vi에 기초하여 상기 클리어런스 변화량 d를,
Figure 112006076831960-pat00016
로서 산출하는 산출부를 포함한 것을 특징으로 하는 기억 장치. (5)
(부기 7)
부기 6에 있어서, 상기 진폭 검출부는 상기 판독 소자로부터 얻어진 판독 신호를 증폭하는 가변 이득 증폭기에 대한 자동 이득 제어 신호로부터 상기 판독 신호의 진폭을 검출하는 것을 특징으로 하는 기억 장치.
(부기 8)
부기 4에 있어서, 상기 돌출 감도 측정부는 상기 클리어런스 측정부에서 측정된 클리어런스를 충돌 판정시의 히터 통전 전력으로 나눈 값으로서 상기 히터 돌출 감도 e를 산출하는 것을 특징으로 하는 기억 장치.
(부기 9)
부기 3에 있어서, 상기 돌출 천이 시간 측정부는 상기 헤드를 임의의 측정 대상 트랙에 위치시킨 상태에서 소정 프레임수의 범위에 걸쳐 상기 히터의 통전을 반복하여 각 서보 영역의 프리앰블 판독 신호의 진폭 평균을 구하고, 상기 히터의 통전을 시작하고 나서 상기 진폭 변화가 안정될 때까지의 시간을 상기 돌출 천이 시간 tp로서 검출하는 것을 특징으로 하는 기억 장치.
(부기 10)
부기 9에 있어서, 상기 돌출 천이 시간 측정부는 상기 히터의 통전을 시작하고 나서 상기 진폭 변화가 안정될 때까지의 진폭 변화의 10%∼90%까지의 시간을 상기 돌출 천이 시간 tp로서 검출하는 것을 특징으로 하는 기억 장치.
(부기 11)
부기 3에 있어서, 상기 돌출 천이 시간 측정부는 상기 헤드를 임의의 측정 대상 트랙에 위치시킨 상태에서 소정 프레임수의 범위에 걸쳐 상기 기록 헤드에 의해 각 사용자 데이터 영역에 소정의 기록 밀도의 랜덤 패턴을 기록하면서 각 서보 영역으로부터의 프리앰블 판독 신호의 진폭 평균을 구하고, 상기 진폭 평균으로부터 클리어런스 변화량을 산출하여 상기 기록 전류 돌출량 dw를 검출하는 것을 특징으로 하는 기억 장치.
(부기 12)
부기 1에 있어서, 상기 클리어런스 제어부는,
상기 기록 소자에 의한 기록 매체의 기록시에 상기 클리어런스를 소정의 기록 목표 클리어런스가 되도록 상기 히터의 통전 전력을 제어하는 기록 클리어런스 제어부와,
상기 판독 소자에 의한 기록 매체의 판독시에 상기 클리어런스를 소정의 판독 목표 클리어런스가 되도록 상기 히터의 통전 전력을 제어하는 판독 클리어런스 제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 기억 장치. (6)
(부기 13)
부기 12에 있어서, 상기 기록 클리어런스 제어부는,
목표로 하는 기록 트랙에 대응한 클리어런스 do, 기록 목표 클리어런스 dp, 기록 전류 돌출량 dw, 히터 돌출 감도 e, 돌출 천이 시간 tp, 제1 온도 보정 계수 Kd 및 제2 온도 보정 계수 Ke를 상기 기록 매체 또는 장치 메모리의 시스템 영역으로부터 취득하는 클리어런스 정보 취득부와,
목표 섹터가 존재하는 목표 프레임에 대하여 상기 돌출 천이 시간 tp보다 이전의 프레임 위치로부터 상기 히터에 프리히트 전력을 통전하여 예비적으로 가열하는 프리히트 제어부와,
상기 목표 프레임에 도달했을 때에, 상기 프리히트 전력으로부터 상기 목표 클리어런스로 제어하기 위한 기록 히트 전력으로 전환하여, 기록 종료 후의 다음 프레임 위치에서 히터 통전을 정지하는 기록 히트 제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 기억 장치. (7)
(부기 14)
부기 13에 있어서, 상기 클리어런스 정보 취득부는 상기 클리어런스 do를, 목표 프레임에 대하여 상기 돌출 천이 시간 tp보다 이전의 프레임의 서보 영역 내의 클리어런스 정보 영역으로부터 취득하는 것을 특징으로 하는 기억 장치.
(부기 15)
부기 13에 있어서,
상기 프리히트 제어부는, 기준 온도를 Tr로 하고 장치 온도를 T로 한 경우, 상기 클리어런스 do, 기록 전류 돌출량 dw 및 히터 돌출 감도 e를,
do = do`+ Kd·ΔT
dw = dw`+ Kd·ΔT
e = e`+ Ke·ΔT(`가 부여된 것은 보정전의 값)로서 온도 보정한 후에, 프리히트 전력 Pp를,
Figure 112006076831960-pat00017
로서 산출하여 통전하고,
상기 프리히트 제어부는 기록 히트 전력 Pw를,
Figure 112006076831960-pat00018
로서 산출하여 통전하는 것을 특징으로 하는 기억 장치.
(부기 16)
부기 13에 있어서, 상기 판독 클리어런스 제어부는,
목표로 하는 판독 트랙에 대응한 클리어런스 do, 판독 목표 클리어런스 dp, 히터 돌출 감도 e, 돌출 천이 시간 tp, 제1 온도 보상 계수 Kd 및 제2 온도 보정 계수 Ke를 상기 기록 매체의 시스템 영역에서 취득하는 클리어런스 정보 취득부와,
목표 프레임에 대하여 상기 돌출 천이 시간 tp보다 이전의 프레임 위치로부터 상기 히터에 판독 히트 전력을 통전하여 가열하고, 판독 종료 후의 다음 프레임 위치에서 히터 통전을 정지하는 판독 히트 제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 기억 장치.
(부기 17)
판독 소자와 기록 소자 중 적어도 한쪽을 구비하는 동시에, 통전 가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터를 설치하고, 회전하는 기록 매체 상에서 부상하여 데이터에 액세스하는 헤드를 갖는 기억 장치의 제어 방법에 있어서,
소망의 교정시에, 상기 판독 소자와 기록 매체간의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 정보를 측정하는 클리어런스 정보 측정 단계와,
상기 히터에 통전하는 전력을 가변하여 상기 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 또는 기록시에 클리어런스를 소정의 목표 클리어런스로 제어하는 클리어런스 제어 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 기억 장치의 제어 방법. (8)
(부기 18)
판독 소자와 기록 소자 중 적어도 한쪽을 구비하는 동시에, 통전 가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터를 설치하고, 회전하는 기록 매체 상에서 부상하여 데이터에 액세스하는 헤드를 갖는 기억 장치의 컴퓨터에,
소망의 교정시에, 판독 소자와 기록 매체간의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 정보를 측정하는 클리어런스 정보 측정 단계와,
상기 히터에 통전하는 전력을 가변하여 상기 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 및 기록시에 클리어런스를 소정의 목표 클리어런스로 제어하는 클리어런스 제어 단계를 실행시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법. (8)
(부기 19)
판독 소자와 기록 소자 중 적어도 한쪽을 구비하는 동시에, 통전과가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터를 설치하고, 회전하는 기록 매체 상에서 부상하여 데이터에 액세스하는 헤드를 갖는 기억 장치의 제어 장치에 있어서,
소망의 교정시에, 판독 소자와 기록 매체간의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 정보를 측정하는 클리어런스 정보 측정부와,
상기 히터에 통전하는 전력량을 가변하여 상기 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 또는 기록시에 클리어런스를 소정의 목표 클리어런스로 제어하는 클리어런스 제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 제어 장치. (10)
(부기 20)
부기 19에 있어서, 상기 클리어런스 정보 측정부는 상기 기록 매체를 반경 방향으로 복수로 분할한 존마다 상기 클리어런스 정보를 측정하여 상기 기록 매체 또는 메모리의 시스템 영역에 보존하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
본 발명에 따르면, 시험 공정 등에 의해 헤드의 클리어런스, 정확하게는, 판독 소자와 기록 매체면 사이의 클리어런스를, 히터 통전량을 증가시켜 헤드를 팽창 돌출시키면서 클리어런스 변화량을 측정하고, 클리어런스 변화량을 미분한 값이 임계값 이하로 저하됨으로써, 헤드 돌출 부분이 매체에 접촉했는지 또는 그 직전의 상태에 있는 것을 판정하고, 그 때의 클리어런스 변화량을 헤드의 클리어런스 측정값으로 함으로써 부상중인 헤드에 대해서 정확하게 클리어런스를 측정할 수 있다.
또한, 헤드의 클리어런스 do의 측정에 부가하여 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 제어 정보로서, 기록 전류 돌출량 dw, 히터 돌출 감도 e, 돌출 천이 시 간 tp, 제1 온도 보정 계수 Kd 및 제2 온도 보정 계수 Ke를 측정하여 기록 매체의 시스템 영역에 기억해 두고, 이들 파라미터를 사용하여 기록시에는 기록 목표 섹터에 있어서 기록 목표 클리어런스가 되도록 제어하고, 또한 판독시에는 판독 목표 섹터에 있어서 판독 목표 클리어런스가 되도록 고정밀도의 클리어런스 제어가 실현된다.
이와 같이 헤드의 클리어런스를 일정한 목표 클리어런스로 제어함으로써, 부상량에 변동이 생기는 헤드를 이용하여도 똑같은 기록 재생 특성을 얻을 수 있고, 또한, 매체 접촉에 의한 헤드 열화를 회피할 수 있으며, 그 결과, 헤드 수율이 향상되어 비용 절감을 도모할 수 있다.

Claims (10)

  1. 판독 소자와 기록 소자 중 적어도 한쪽을 구비하고, 통전 가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터를 설치하고, 회전하는 기록 매체 상에서 부상하여 데이터에 액세스하는 헤드와,
    교정 처리 시에, 상기 판독 소자 또는 상기 기록 소자와, 기록 매체 간의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 정보를 측정하는 클리어런스 정보 측정부와,
    상기 히터에 통전하는 전력을 가변하여 상기 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 또는 기록시에 클리어런스를 목표 클리어런스로 제어하는 클리어런스 제어부
    를 포함하고,
    상기 클리어런스 정보 측정부는,
    기준 온도에 있어서의 클리어런스 do를 측정하는 클리어런스 측정부와,
    기준 온도에 있어서의 상기 히터에 통전하는 단위 전력당의 헤드 돌출량인 히터 돌출 감도 e를 측정하는 돌출 감도 측정부와,
    상기 히터에 통전하고 나서 상기 헤드의 돌출 변형이 완료될 때까지의 돌출 천이 시간 tp를 측정하는 천이 시간 측정부와,
    기준 온도에 있어서 상기 기록 소자에 기록 전류를 흘렸을 때의 상기 헤드의 기록 전류 돌출량 dw를 측정하는 기록 전류 돌출량 측정부와,
    상기 기준 온도로 측정된 클리어런스 do 및 기록 전류 돌출량 dw를, 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 제1 온도 보정 계수 Kd를 측정하는 제1 온도 보정 계수 측정부와,
    상기 기준 온도로 측정된 히터 돌출 감도 e를 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 제2 온도 보정 계수 Ke를 측정하는 제2 온도 보정 계수 측정부를 포함하는 것이고,
    상기 클리어런스 정보 측정부는 상기 기록 매체를 반경 방향으로 복수로 분할한 존마다 상기 클리어런스 정보를 측정하여 상기 기록 매체 또는, 장치 메모리의 시스템 영역에 저장하는 것인, 기억 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 클리어런스 측정부는,
    상기 히터에 통전하는 전력을 증가시키면서 클리어런스 변화량을 측정하고, 상기 클리어런스 변화량의 미분값이 미리 결정된 임계값을 하회했을 때에, 상기 헤드가 기록 매체에 접촉하였다고 판정하여 판정시의 클리어런스 변화량을 상기 클리어런스의 측정 결과로 하는 것을 특징으로 하는 기억 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 클리어런스 측정부는 상기 히터에 통전하는 전력을 증가시키면서, 상기 판독 소자에 의한 상기 기록 매체의 각 프레임의 서보 영역 내의 프리앰블부로부터의 판독 신호의 진폭을 측정하고, 상기 진폭의 전력량에 대한 미분값이 미리 결정된 임계값을 하회했을 때에, 상기 헤드가 기록 매체에 접촉하였다고 판정하여 판정시의 진폭과 히터 비통전시의 진폭으로부터 상기 클리어런스를 산출하는 것을 특징으로 하는 기억 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 클리어런스 측정부는,
    상기 헤드를 임의의 측정 대상 트랙에 위치시킨 상태에서 상기 판독 소자에 의한 상기 기록 매체의 각 프레임의 서보 영역 내의 프리앰블부로부터의 판독 신호의 진폭을 검출하는 진폭 검출부와,
    상기 히터에 통전하기 전에 상기 진폭 검출부에서 검출되는 초기 진폭 Vo를 유지하는 초기 진폭 유지부와,
    상기 히터에 통전한 측정시에 상기 진폭 검출부에서 검출되는 측정 진폭 Vi를 유지하는 측정 진폭 유지부와,
    상기 프리앰블부의 기록 파장 λ, 초기 진폭 Vo 및 측정 진폭 Vi에 기초하여 클리어런스 변화량 d를,
    Figure 112009001199610-pat00019
    로서 산출하는 산출부를 포함한 것을 특징으로 하는 기억 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 클리어런스 제어부는,
    상기 기록 소자에 의한 기록 매체의 기록시에 상기 클리어런스를 기록 목표 클리어런스가 되도록 상기 히터의 통전 전력을 제어하는 기록 클리어런스 제어부와,
    상기 판독 소자에 의한 기록 매체의 판독시에 상기 클리어런스를 판독 목표 클리어런스가 되도록 상기 히터의 통전 전력을 제어하는 판독 클리어런스 제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 기억 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기록 클리어런스 제어부는,
    목표로 하는 기록 트랙에 대응한 클리어런스 do, 기록 목표 클리어런스 dp, 기록 전류 돌출량 dw, 히터 돌출 감도 e, 돌출 천이 시간 tp, 제1 온도 보정 계수 Kd 및 제2 온도 보정 계수 Ke를 상기 기록 매체 또는 장치 메모리의 시스템 영역으로부터 취득하는 클리어런스 정보 취득부와,
    목표 섹터가 존재하는 목표 프레임에 대하여 상기 돌출 천이 시간 tp보다 이전의 프레임 위치로부터 상기 히터에 프리히트 전력을 통전하여 예비적으로 가열하는 프리히트 제어부와,
    상기 목표 프레임에 도달했을 때에, 상기 프리히트 전력으로부터 상기 목표 클리어런스로 제어하기 위한 기록 히트 전력으로 전환하여, 기록 종료 후의 다음 프레임 위치에서 히터 통전을 정지하는 기록 히트 제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 기억 장치.
  8. 판독 소자와 기록 소자 중 적어도 한쪽을 구비하고, 통전 가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터를 설치하고, 회전하는 기록 매체 상에서 부상하여 데이터에 액세스하는 헤드를 갖는 기억 장치의 제어 방법에 있어서,
    교정 처리 시에, 상기 판독 소자 또는 상기 기록 소자와, 기록 매체 간의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 정보를 측정하는 클리어런스 정보 측정 단계와,
    상기 히터에 통전하는 전력을 가변하여 상기 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 또는 기록시에 클리어런스를 목표 클리어런스로 제어하는 클리어런스 제어 단계
    를 포함하고,
    상기 클리어런스 정보 측정 단계는,
    기준 온도에 있어서의 클리어런스 do를 측정하는 클리어런스 측정 단계와,
    기준 온도에 있어서의 상기 히터에 통전하는 단위 전력당의 헤드 돌출량인 히터 돌출 감도 e를 측정하는 돌출 감도 측정 단계와,
    상기 히터에 통전하고 나서 상기 헤드의 돌출 변형이 완료될 때까지의 돌출 천이 시간 tp를 측정하는 천이 시간 측정 단계와,
    기준 온도에 있어서 상기 기록 소자에 기록 전류를 흘렸을 때의 상기 헤드의 기록 전류 돌출량 dw를 측정하는 기록 전류 돌출량 측정 단계와,
    상기 기준 온도로 측정된 클리어런스 do 및 기록 전류 돌출량 dw를, 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 제1 온도 보정 계수 Kd를 측정하는 제1 온도 보정 계수 측정 단계와,
    상기 기준 온도로 측정된 히터 돌출 감도 e를 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 제2 온도 보정 계수 Ke를 측정하는 제2 온도 보정 계수 측정 단계를 포함하는 것이고,
    상기 클리어런스 정보 측정 단계는, 상기 기록 매체를 반경 방향으로 복수로 분할한 존마다 상기 클리어런스 정보를 측정하여 상기 기록 매체 또는, 장치 메모리의 시스템 영역에 저장하는 단계를 포함하는 것인, 기억 장치의 제어 방법.
  9. 판독 소자와 기록 소자 중 적어도 한쪽을 구비하고, 통전 가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터를 설치하고, 회전하는 기록 매체 상에서 부상하여 데이터에 액세스하는 헤드를 갖는 기억 장치의 컴퓨터에,
    교정 처리 시에, 상기 판독 소자 또는 상기 기록 소자와, 기록 매체 간의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 정보를 측정하는 클리어런스 정보 측정 단계와,
    상기 히터에 통전하는 전력을 가변하여 상기 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 및 기록시에 클리어런스를 목표 클리어런스로 제어하는 클리어런스 제어 단계
    를 실행시키고,
    상기 클리어런스 정보 측정 단계는,
    기준 온도에 있어서의 클리어런스 do를 측정하는 클리어런스 측정 단계와,
    기준 온도에 있어서의 상기 히터에 통전하는 단위 전력당의 헤드 돌출량인 히터 돌출 감도 e를 측정하는 돌출 감도 측정 단계와,
    상기 히터에 통전하고 나서 상기 헤드의 돌출 변형이 완료될 때까지의 돌출 천이 시간 tp를 측정하는 천이 시간 측정 단계와,
    기준 온도에 있어서 상기 기록 소자에 기록 전류를 흘렸을 때의 상기 헤드의 기록 전류 돌출량 dw를 측정하는 기록 전류 돌출량 측정 단계와,
    상기 기준 온도로 측정된 클리어런스 do 및 기록 전류 돌출량 dw를, 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 제1 온도 보정 계수 Kd를 측정하는 제1 온도 보정 계수 측정 단계와,
    상기 기준 온도로 측정된 히터 돌출 감도 e를 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 제2 온도 보정 계수 Ke를 측정하는 제2 온도 보정 계수 측정 단계를 포함하는 것이고,
    상기 클리어런스 정보 측정 단계는 상기 기록 매체를 반경 방향으로 복수로 분할한 존마다 상기 클리어런스 정보를 측정하여 상기 기록 매체 또는, 장치 메모리의 시스템 영역에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  10. 판독 소자와 기록 소자 중 적어도 한쪽을 구비하고, 통전과가열에 따른 열팽창에 의해 돌출량을 변화시키는 히터를 설치하고, 회전하는 기록 매체 상에서 부상하여 데이터에 액세스하는 헤드를 갖는 기억 장치의 제어 장치에 있어서,
    교정 처리 시에, 상기 판독 소자 또는 상기 기록 소자와, 기록 매체 간의 클리어런스 제어에 필요한 클리어런스 정보를 측정하는 클리어런스 정보 측정부와,
    상기 히터에 통전하는 전력량을 가변하여 상기 헤드의 돌출량을 변화시킴으로써 재생시 또는 기록시에 클리어런스를 목표 클리어런스로 제어하는 클리어런스 제어부
    를 포함하고,
    상기 클리어런스 정보 측정부는,
    기준 온도에 있어서의 클리어런스 do를 측정하는 클리어런스 측정부와,
    기준 온도에 있어서의 상기 히터에 통전하는 단위 전력당의 헤드 돌출량인 히터 돌출 감도 e를 측정하는 돌출 감도 측정부와,
    상기 히터에 통전하고 나서 상기 헤드의 돌출 변형이 완료될 때까지의 돌출 천이 시간 tp를 측정하는 천이 시간 측정부와,
    기준 온도에 있어서 상기 기록 소자에 기록 전류를 흘렸을 때의 상기 헤드의 기록 전류 돌출량 dw를 측정하는 기록 전류 돌출량 측정부와,
    상기 기준 온도로 측정된 클리어런스 do 및 기록 전류 돌출량 dw를, 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 제1 온도 보정 계수 Kd를 측정하는 제1 온도 보정 계수 측정부와,
    상기 기준 온도로 측정된 히터 돌출 감도 e를 클리어런스 제어시의 온도에 있어서의 값으로 보정하는 제2 온도 보정 계수 Ke를 측정하는 제2 온도 보정 계수 측정부를 포함하는 것이고,
    상기 클리어런스 정보 측정부는 상기 기록 매체를 반경 방향으로 복수로 분할한 존마다 상기 클리어런스 정보를 측정하여 상기 기록 매체 또는, 장치 메모리의 시스템 영역에 저장하는 것인, 제어 장치.
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