KR20090129317A - 헤드 부상량 조정 방법, 기록 전류값 결정 방법, 및 기억 장치 - Google Patents

헤드 부상량 조정 방법, 기록 전류값 결정 방법, 및 기억 장치 Download PDF

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KR20090129317A
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Abstract

본 발명은 헤드를 적절한 부상량으로 조정하는 것을 과제로 한다.
가열용 히터를 갖는 헤드와 이것에 대응하는 기억 매체와의 접촉을 검출하여, 접촉 검출 시의 히터의 가열량을 헤드의 부상량이 제로인 상태와 대응시키며, 헤드의 부상량이 제로인 상태를 기준으로 하여 헤드의 부상량을 다르게 할 때마다(단계 S21, S27, S29), 상기 헤드로부터 상기 기억 매체에 기록된 데이터의 리드 마진의 상기 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성, 및 상기 헤드의 전자기 변환 특성의 상기 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성 중 적어도 한쪽을 측정하고(단계 S22), 그 측정 결과에 기초하여, 헤드의 부상량을 조정한다.

Description

헤드 부상량 조정 방법, 기록 전류값 결정 방법, 및 기억 장치{HEAD FLYING HEIGHT CONTROL METHOD, WRITE CURRENT VALUE DETERMINING METHOD, AND STORAGE DEVICE}
본 발명은 헤드 부상량 조정 방법, 기록 전류값 결정 방법, 및 기억 장치에 관한 것으로, 특히 기억 매체에 대한 헤드의 부상량을 조정하는 헤드 부상량 조정 방법과, 상기 헤드 부상량 조정 방법에 의해 조정된 헤드의 기록 전류를 결정하는 기록 전류값 결정 방법, 및 이들 헤드 부상량 조정 방법과 기록 전류값 결정 방법의 실시에 적합한 기억 장치에 관한 것이다.
자기 디스크 장치(HDD: Hard Disk Drive) 등의 기억 장치는, 데스크탑형 퍼스널 컴퓨터, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 서버, AV(Audio Visual) 기기, PDA(Personal Digital Assistant) 등의 각종 휴대형 전자 장치, 네비게이션 장치 등의 자동차용 전자 장치 등의 여러 가지 장치에서 이용되고 있다.
HDD의 기억 용량의 증대에 따라, 자기 디스크의 기록 밀도(면 밀도)가 증가하고, 헤드의 자기 디스크에 대한 부상량은 매우 작아지고 있다. 또한, HDD에 내장되어 있는 헤드의 자기 디스크에 대한 부상량은 헤드와 자기 디스크 사이에 발생하 는 부압에 의해 제어된다. 이 부압 값은 헤드의 위치에 관계없이 대략 일정하지만, 헤드 부상면의 형상이나 자기 디스크면의 거칠기에 따라서 다소의 변동이 있다. 이 부압의 변동에 의해 발생하는 헤드의 부상량의 변동은, 헤드 디스크 간섭(HDI: Head Disk Interference)에 의한 헤드 파괴(또는, 헤드 크래시)를 야기하기 때문에, 헤드 부상면의 고안이나 자기 디스크면의 개량이 실시되고 있다. 또한, 헤드의 부상량의 변동은 판독 성능, 기록 성능 및 헤드 크래시 등에 영향을 주고, 그 영향은 기록 밀도의 향상에 따라 커진다.
이에 대하여, 종래에는, 헤드의 부상 특성은 에어 베어링 슬라이더(ABS: Air Bearing Slider) 구조, 자기 디스크 상의 반경 위치에 있어서의 회전 풍손(風損), 부압의 값, 자기 디스크면의 거칠기 등에 따른 변동을 흡수할 수 있는 범위에서 설계되고 있었다.
이 때문에, 헤드의 부상량이 작아지면, HDI의 자기적인 스페이스에 대한 마진이 저하되어, 헤드 크래시에 이를 가능성이 있었다. 또한, 헤드가 자기 디스크면에 충돌하면, 상기 충돌에 의해 발생하는 열에 기인하여 리드 에러[서멀 애스페리티(thermal asperity)]가 발생할 가능성도 있었다. 또한, 헤드와 자기 디스크의 접촉에 의해, 자기 디스크면에 도포되어 있는 윤활제가 헤드에 부착될 가능성도 있었다.
또한, 이와는 반대로, 헤드의 부상량이 커지면, 자기적인 스페이스가 확대되는 것에 의한 전자기 변환 특성 효율의 저하, 재생 출력의 저하, 리드 에러의 발생, 및 서보 신호의 판독 에러에 기인하는 시크 동작 에러의 발생 등의 가능성이 있었다.
이 때문에, 최근의 HDD에서는 부상량을 HDD 스스로 제어하는 방법이 제안되어 있다. 예컨대, 헤드 부상면의 자기 디스크에 대한 돌출[열적 돌출(thermal protrusion)]을 제어하는 방법이 특허 문헌 1 등에 제안되어 있다. 또한, 헤드에 히터를 내장하고, 히터의 발열을 제어함으로써 헤드의 자기 디스크에 대한 부상량을 제어하는 방법이 특허 문헌 2∼5 등에 제안되어 있다. 또한, 특허 문헌 6 등에는 자기 디스크면 상의 돌기를 제거하여 서멀 애스페리티를 억제하는 방법이 개시되어 있고, 특허 문헌 7 등에는, 서멀 애스페리티의 검출 방법이 개시되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-71546호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2003-168274호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2003-272335호 공보
[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 제2006-4474호 공보
[특허 문헌 5] 일본 특허 공개 제2006-18987호 공보
[특허 문헌 6] 일본 특허 공개 평성 제10-241333호 공보
[특허 문헌 7] 일본 특허 공개 평성 제11-185210호 공보
최근에 와서는, 열 요동 현상에 대하여 보다 안정적인 기록 상태를 유지하기 위해서, 수직 자기 기록 방식이 채용되고 있다. 이 수직 기록 방식에서는, 기록 성능(오버라이트 특성)과 리드 마진의 상관성이 강해지고 있다. 즉, 부상량 변동으로부터 발생하는 기록 성능의 변동이 리드 마진에 주는 영향이 커지고 있다.
그러나, 종래에는, 하드 디스크 장치에 있어서의 상기 영향을 고려한 헤드의 제어 등은 실시되고 있지 않았다. 따라서, 기록 밀도가 앞으로 더 향상해 감으로써, 하드 디스크 장치에 있어서의 데이터의 판독 성능이나 기록 성능 등에의 영향이 보다 현재화(顯在化)되는 것이 염려된다.
그래서 본 발명은 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 헤드의 기록 매체에 대한 부상량을 적절하게 제어할 수 있는 헤드 부상량 조정 방법 및 데이터를 기록할 때의 기록 전류값을 적절하게 결정하는 것이 가능한 기록 전류값 결정 방법, 및 데이터의 판독 성능을 향상시키는 것이 가능한 기억 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 리드 마진이나 기록 성능 등의 여러 가지 특성이 헤드의 부상량에 의해 변화하는 것에 주목하였다. 그리고, 본 발명자의 검토 결과, 헤드의 제어(부상량 제어)에 있어서는, 헤드의 부상량과 상기 여러 가지 특성의 관계, 특히 헤드의 부상량에 따른 상기 특성의 포화 특성을 고려하는 것이 바람직하다는 결론 에 이르렀다. 또한, 자기 디스크에 데이터를 기록할 때에는, 최적 라이트 전류를 선택할 필요가 있는데, 이 최적 라이트 전류값을 선택하는 데에도, 리드 마진이나 기록 성능 등의 여러 가지 특성을 고려하는 것이 바람직하다는 결론에 이르렀다. 본 명세서에 기재된 헤드 부상량 조정 방법 및 기록 전류값 결정 방법, 및 기억 장치는 상기 신규 지견에 기초한 것이다.
본 명세서에 기재된 헤드 부상량 조정 방법은, 가열용 히터를 갖는 헤드와 이것에 대응하는 기억 매체와의 접촉을 검출하여, 접촉 검출 시의 상기 히터의 가열량을 상기 헤드의 부상량이 제로인 상태와 대응시키는 대응 단계와, 상기 헤드의 부상량이 제로인 상태를 기준으로 하여 상기 헤드의 부상량을 다르게 할 때마다, 상기 헤드로부터 상기 기억 매체에 기록된 데이터의 리드 마진의 상기 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성, 및 상기 헤드의 전자기 변환 특성의 상기 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성 중 적어도 한쪽을 측정하는 측정 단계와, 상기 측정 단계에서의 측정 결과에 기초하여, 상기 헤드의 부상량을 조정하는 조정 단계를 포함한다.
여기서, 헤드의 전자기 변환 특성에는, 오버라이트 특성이나 VTM(Viterbi Trellis Margin) 등이 포함되는 것으로 한다.
이에 따르면, 측정 단계에서는, 대응 단계에서 대응된 헤드의 부상량이 제로인 상태를 기준으로 하여 헤드의 부상량을 다르게 할 때마다, 헤드로부터 기록된 데이터의 리드 마진의 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성, 및 헤드의 전자기 변환 특성의 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성 중 적어도 한쪽을 측정하기 때문에, 헤드의 부상량과 상기 포화 특성 중 적어도 한쪽을 관련시킬 수 있다. 또한, 조정 단계에서는, 측정 단계의 결과에 기초하여 헤드의 부상량을 조정하기 때문에, 헤드의 부상량을 포화 특성이 양호하고 적절한 부상량으로 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 본 명세서에 기재된 기록 전류값 결정 방법은, 본 명세서에 기재된 헤드 부상량 조정 방법에 의해, 상기 헤드의 부상량을 조정하는 부상량 조정 단계와, 상기 헤드의 부상량을 조정한 상태에서, 상기 기억 매체에의 데이터 기록 시의 기록 전류의 값을, 상기 리드 마진의 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성, 및 상기 헤드의 전자기 변환 특성의 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성 중 적어도 한쪽에 기초하여 결정하는 전류값 결정 단계를 포함한다.
이에 따르면, 본 명세서에 기재된 헤드 부상량 조정 방법에 의해 헤드의 부상량을 조정한 상태에서, 상기 기억 매체에의 데이터 기록 시의 기록 전류의 값을, 리드 마진의 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성, 및 헤드의 전자기 변환 특성의 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성 중 적어도 한쪽에 기초하여 결정하기 때문에, 리드 마진 및 헤드의 전자기 변환 특성 중 적어도 한쪽을 고려한 적절한 기록 전류를 결정하는 것이 가능해진다.
또한, 본 명세서에 기재된 기억 장치는, 가열용 히터를 갖는 헤드와 이것에 대응하는 기억 매체와의 접촉을 검출하는 검출 수단과, 상기 검출 수단에 의한 상기 접촉 검출 시의 상기 히터의 가열량을, 상기 헤드의 부상량이 제로인 상태와 대응시키는 대응 수단과, 상기 헤드의 부상량이 제로인 상태를 기준으로 하여 상기 헤드의 부상량을 다르게 할 때마다, 상기 헤드로부터 상기 기억 매체에 기록된 데이터의 리드 마진의 상기 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성, 및 상기 헤드의 전자기 변환 특성의 상기 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성 중 적어도 한쪽을 측정하는 측정 수단과, 상기 측정 수단에 의한 측정 결과에 기초하여, 상기 헤드의 부상량을 조정하는 조정 수단을 구비한다.
이에 따르면, 측정 수단은, 대응 단계에서 대응된 헤드의 부상량이 제로인 상태를 기준으로 하여 헤드의 부상량을 다르게 할 때마다, 헤드로부터 기록된 데이터의 리드 마진의 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성, 및 헤드의 전자기 변환 특성의 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성 중 적어도 한쪽을 측정하기 때문에, 헤드의 부상량과 상기 포화 특성 중 적어도 한쪽을 관련시킬 수 있다. 또한, 조정 단계에서는, 측정 단계의 결과에 기초하여 헤드의 부상량을 조정하기 때문에, 헤드의 부상량을 포화 특성이 양호하고 적절한 부상량으로 제어하는 것이 가능해진다. 이와 같이 헤드의 부상량을 적절하게 제어함으로써, 데이터의 판독 성능이나 기록 성능의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
본 명세서에 기재된 헤드 부상량 조정 방법은, 헤드의 기록 매체에 대한 부상량을 적절하게 제어할 수 있다는 효과를 나타낸다. 또한, 본 명세서에 기재된 기록 전류값 결정 방법은, 데이터를 기록할 때의 기록 전류값을 적절하게 결정할 수 있다는 효과를 나타낸다. 또한, 본 명세서에 기재된 기억 장치는, 데이터의 판독 성능이나 기록 성능을 향상시킬 수 있다는 효과를 나타낸다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 하드 디스크 장치(HDD)에 대하여 도 1 내지 도 22에 기초하여 상세히 설명한다.
도 1에는, 일 실시형태에 따른 하드 디스크 장치(HDD)의 기본 구성이 블록도로 도시되어 있다. 이 도 1에 도시된 바와 같이, HDD(100)는, HDD(100) 전체의 제어 및 호스트 장치(도시하지 않음)와의 호스트 인터페이스를 통한 송수신을 제어하는 인쇄 회로부(PCA)(70)와, 디스크 엔클로저(DE: Disk Enclosure)(80)를 구비한다.
PCA(70)는, 하드 디스크 컨트롤러(HDC)(11), 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)(12), 리드 채널(RDC)(13), RAM(14), ROM(15) 및 서보 컨트롤 회로(SVC)(16)를 갖는다.
HDC(11)는, 인터페이스 프로토콜 제어, 데이터 버퍼 제어, 디스크 포맷 제어 등의 제어를 수행한다. MCU(12)는, 연산 처리를 수행하여 HDC(11), RDC(13) 및 SVC(16)의 제어와, RAM(14), ROM(15) 등의 HDD(100) 내의 메모리의 관리를 수행한다. RDC(13)는, 기록 매체로서 이용되는 자기 디스크(25)에 대한 데이터의 기록 및 독출(데이터 변조 및 데이터 복조를 포함함)을 수행한다. 이 RDC(13)는, 후술하는 HSC 기능(하모닉스 센서 회로)이 내장되어 있다. HDC(11), MCU(12) 및 RDC(13)는 제어부(10)를 구성한다. RAM(14)은 MCU(12)가 수행하는 연산 처리의 중간 데이터를 비롯한 각종 데이터를 저장한다. ROM(15)은 MCU(12)가 실행하는 프로그램이나 데이터 등을 저장한다. SVC(16)는 DE(80) 내의 보이스 코일 모터(VCM)(22) 및 스핀들 모터(SPM)(24)를 제어한다.
DE(80)는, 전치 증폭기부(Pre Amp)(21), VCM(22), 액츄에이터(23), SPM(24), 복수의 자기 디스크(25), 수직 자기 기록 방식의 복수의 헤드(26) 및 온도 센서(TSNS)(27)를 갖는다. 도 1에서는, 설명의 편의상, 2장의 자기 디스크(25)가 설치되고, 각 자기 디스크(25)에 대하여 한 쌍의 헤드(26)가 설치되어 있는 경우가 도시되어 있으나, 자기 디스크(25)의 수와 헤드(26)의 수는 도 1의 경우에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 복수의 자기 디스크(25)의 각각에 대하여 1개의 헤드(26)를 설치하거나, 1장의 자기 디스크에 대하여 적어도 1개의 헤드(26)를 설치하는 것으로 해도 좋다.
전치 증폭기부(21)는, 라이트 신호를 증폭하여 헤드(26)에 공급하는 라이트 드라이버(21w)와, 헤드(26)로부터의 리드 신호를 증폭하는 리드 전치 증폭기(21r)와, 헤드(26) 내의 히터(도시하지 않음)를 구동하는 히터 드라이버(21h)를 갖는다. 전치 증폭기부(21)는, 라이트 드라이버(21w), 리드 전치 증폭기(21r) 및 히터 드라이버(21h)의 각각을, 헤드(26)의 수 N에 상당하는 채널수 N분량만큼 갖는다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 전치 증폭기부(21)는, 히터 제어 회로(21a)(도 1에서는 도시하지 않음)를 더 갖는다.
VCM(22)은 헤드(26)를 지지하는 액츄에이터(23)를 구동한다. SPM(24)은 자기 디스크(25)를 회전시킨다.
도 2는 수직 자기 기록 방식의 헤드(26)의 내부 구조를, RDC(13) 및 전치 증폭기부(21)와 함께 도시하는 도면이다. 이 도 2에 도시된 바와 같이, 전치 증폭기 부(21) 내에는 히터 제어 회로(21a)가 설치되어 있고, 헤드(26)는 리드 헤드(MR 헤드)(26r), 라이트 헤드(인덕티브 헤드)(26w) 및 히터(26h)를 갖는다. 리드 헤드(26r)는 자기 디스크(25)로부터 리드 신호를 독출한다. 또한, 리드 헤드(26r)에 의해 독출된 리드 신호는 리드 전치 증폭기(21r)에서 증폭되어 RDC(13)에 공급된다.
라이트 헤드(26w)는 RDC(13)로부터의 라이트 신호를 라이트 드라이버(21w)를 통해 수신하여 자기 디스크(25)에 기록한다. 보다 구체적으로는, 라이트 헤드(26w)는, 헤드(26)의 주요부의 단면도를 나타내는 도 3으로부터 알 수 있듯이, 상부 자극(261)과 하부 자극(262)에 코일(263)이 감긴 구조를 갖고 있다. 이 라이트 헤드(26w)에서는 코일(263)에 인가되는 전류에 따른 자계가 라이트 갭(WG)에 발생하고, 상기 자계에 의해, 자기 디스크(25)에의 라이트 신호의 기록이 수행된다.
히터(26h)는 히터 제어 회로(21a)에 의해 히터 드라이버(21h)를 통해 그 발열량이 제어된다. 보다 구체적으로는, 히터(26h)는 인가되는 히터 전류에 의해 발열량이 제어되고, 그 발열량에 따라서 도 3에 도시된 헤드 수지부(264)를 포함하는 헤드(26)의 각 부가 도 3에서 흰색 화살표로 나타내는 방향으로 열팽창한다. 이 열팽창은, 헤드(26)의 부상면(도 3의 최하면)이 자기 디스크(25)를 향하는 방향(도 3의 하측 방향)으로 발생하기 때문에, 상기 열팽창량은 헤드 돌출량이라고도 불린다.
도 4는 히터(26h)의 저항값이 100 Ω인 경우의 히터 전류와 히터 전력의 관계를 도시하는 도면이고, 도 5는 히터(26h)의 히터 전력과 헤드 돌출량의 관계를 도시하는 도면이다. 통상, 헤드는, 도 3에 도시된 헤드 부상량(F1)을 유지한다. 이에 대하여, 히터(26h)에 히터 전류를 인가함으로써, 헤드에는, 상기 히터 전류에 대응하는 히터 전력(도 4 참조)에 따른 열팽창이 발생하여, 헤드 돌출량(도 5 참조)이 발생한다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 헤드 돌출량(PQ)이 발생한 경우의 헤드(26)의 부상량은, 헤드 부상량(F1)보다도 헤드 돌출량(PQ)만큼 적은, 헤드 부상량(F2)이 된다.
여기서, 히터 전력 α와 헤드 돌출량 β 사이에는 도 5의 관계가 있고, 다음식 (1)의 관계가 성립한다.
β=0.06×α-2-15 …(1)
또한, 헤드 부상량이 제로일 때의 돌출량 β와 목표로 하는 헤드 부상량 γ의 차분과 히터 전력 α 사이에는, 식 (1)의 역산인 식 (2)의 관계가 있다.
α=[(β-γ)+2-15]/0.06 …(2)
예컨대, 히터 전력 α=200 ㎽의 경우, 헤드 돌출량 β는 12 ㎚가 된다. 이 상태를 헤드 부상량이 제로인 상태라고 하면, 헤드 부상량 γ를 10 ㎚로 설정하는 경우에는, 식 (2)로부터 히터 전력 α를 33 ㎽로 설정하면 된다.
또한, 실제로 설정해야 할 히터 전류는, 식 (2)로부터 히터 전력 α를 구한 후, α와 도 4의 관계로부터 산출하는 것이 가능하다.
여기서, 헤드 부상량은, 특별히 제어하지 않는 경우라도, 도 6에 도시된 바와 같이, 자기 디스크(25)의 반경 위치(R)에 따라서 변화한다(또한, 도 6에서는, ● 표시가 전형적인 헤드 부상량, △ 표시가 최대 헤드 부상량, □ 표시가 최소 헤드 부상량을 나타냄). 이것은, 헤드(26)의 부상 자세, 바람 외란에 의한 풍손 등에 의해 부압이 변화하기 때문이다. 또한, 동일한 반경 위치였다고 해도, 도 6에 도시된 바와 같이, 헤드(26)의 부상량에는 최대 헤드 부상량과 최소 헤드 부상량으로 나타내는 범위 내에서의 변동이 발생한다.
다음으로, 헤드 부상량, S/N비(SNR), 에러 레이트의 상호 관계에 대하여 설명한다. 도 7은 헤드 부상량이 변화한 경우의 헤드 부상량과 리드 헤드(26r)로부터 독출되는 리드 신호의 SNR과의 관계를 도시하는 도면이다. 또한, 도 8은 SNR과 리드 신호의 에러 레이트의 관계를 도시하는 도면이다.
도 7로부터는, 헤드 부상량이 커진 경우에 SNR이 저하되고, 반대로 헤드 부상량이 작아진 경우에 SNR이 향상되어 신호 품질이 향상되는 것을 알 수 있다. 한편, 도 8로부터는, SNR이 높아진 경우에, 에러 레이트, 즉 리드 신호(데이터)의 오류 확률이 저하되어 신호 품질이 향상되고, 반대로 SNR이 낮아진 경우에, 에러 레이트가 증대되어 신호 품질의 저하를 초래한다. 이들 도 7, 도 8을 종합하면, 헤드 부상량이 저하되면, 에러 레이트가 낮아져서 신호 품질이 향상되고, 헤드 부상량이 증대되면, 에러 레이트가 증대되어 신호 품질이 저하되는 것을 알 수 있다.
그런데, 자기 디스크(25)의 표면은, 거시적으로 관찰한 경우에는 평면이지만, 도 9[헤드(26)가 부착되어 있는 슬라이더(29)와 자기 디스크(25)의 관계를 도시하는 도면]에 도시된 바와 같이, 미시적으로 관찰한 경우에는, 면 거칠기가 존재한다. 이 면 거칠기는, 텍스처 기술 또는 연마 기술(매체 폴리시) 등에 의존한다. 도 9에 도시된 거친 면에는 수개의 미소 돌기(25a)가 존재하고 있어, 헤드 부상량이 저하되거나, 비교적 큰 돌기가 있었던 경우에는, 헤드(26)가 돌기와 충돌함으로써, 서멀 애스페리티(TA: Thermal Asperity)가 발생할 가능성이 있다. 또한, 서멀 애스페리티는, 헤드(26)와 돌기(25a)가 충돌한 경우에, 그 충돌 시에 발생하는 열에너지에 의해(열응답에 의해), 리드 헤드(26r)의 저항값이 변화되는 현상이다. 여기서, 서멀 애스페리티에 대하여, 도 10의 (a) 내지 도 10의 (c)에 기초하여 더 설명한다.
도 10의 (a)는 리드 신호를 나타내는 그래프(세로축이 리드 신호의 진폭, 가로축이 시간을 나타냄)이고, 도 10의 (b)는 데이터 섹터(또는 서보 섹터)를 나타내며, 도 10의 (c)는 TA 검출 신호[도 10의 (a)의 슬라이스 레벨을 마련함으로써 추출되는 신호]를 나타낸다. 서멀 애스페리티에 있어서의 열응답은, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 리드 신호에 직류 전압 오프셋(DC 오프셋)을 발생시킨 후, 점차로 감쇠하는 응답 특성을 나타낸다. 여기서, 도 10의 (a)의 리드 신호가 데이터 섹터에 해당하는 경우에는 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 데이터의 결손을 발생시키기 때문에, 리드 에러로서 검지할 수 있다. 또한, 서멀 애스페리티는 도 10의 (c)의 TA 검출 신호를 이용해서도 검지될 수 있다. 또한, 서멀 애스페리티의 검출 방법 자체는 상기 특허 문헌 7 등에 제안되어 있다.
본 실시형태에서는, 도 1에 도시된 RDC(13) 내의 TA 검출부(130)가 서멀 애스페리티를 검출하여 도 10의 (c)의 TA 검출 신호를 생성한다. TA 검출 신호는, 도 1에 도시된 MCU(12)에 송신되고, MCU(12)에서 서멀 애스페리티라고 인식된다.
본 실시형태에서는, 서멀 애스페리티를 적극적으로 이용하여, 헤드 부상량이 제로인 것을 검지한다. 구체적으로는, 히터(26h)를 이용하여, 헤드(26)를 적극적으로 돌출시켜 헤드 부상량을 저하시키고, MCU(12)에서 서멀 애스페리티가 검지된 상태를 헤드 부상량이 제로인 지점이라고 판단한다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 11에 도시된 바와 같이, 반경 위치(R)마다, 목표로 하는 헤드 부상량[반경 위치(R)에 관계없이 대략 일정]을 설정할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 도 12에 도시된 바와 같이, 최대 헤드 부상량(△ 표시)과 최소 헤드 부상량(□ 표시)에 대해서도 반경 위치에 관계없이 대략 일정하게 할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 동작(처리)에 대하여, 도 13의 흐름도를 따라서 설명한다. 이 도 13에 나타낸 처리는, 도 1에 도시된 MCU(12)에 의해, 예컨대 ROM(15) 또는 RAM(14)에 저장되어 있는 프로그램을 실행함으로써 수행된다.
또한, 도 13의 처리는, HDD(100) 내의 각 헤드(26)마다, 그리고 존 비트 레코딩(ZBR: Zone Bit Recording) 방식으로 포맷되어 있는 자기 디스크(25) 상의 각 영역(각 존)마다, 헤드 주변의 온도마다[HDD(100)의 내부 온도마다], 헤드 부상량을 제어하기 위해서 설정해야 할 히터 전력을 구하는 것이다.
또한, 도 13에 나타낸 처리는, 예컨대 제품인 HDD(100)를 공장에서 출하하기 전에 실시되는 시험 공정에서 실행되는 처리이다. 단, 이것에 한정되지 않고, 예컨대, 출하 후의 자동 조정 캘리브레이션 시에 실시되는 것으로 해도 좋다.
도 13의 단계 S1에서는, HDD(100)의 내부 온도를 온도 센서(27)에 의해 측정 한다. 예컨대, HDD(100)의 내부 온도는, 고온, 상온 및 저온의 3점에서 측정하거나, 소정의 온도 범위 내(예컨대 0℃∼60℃의 범위 내)에서 특정한 온도 스텝(예컨대, 5℃의 스텝)으로 측정해도 좋다.
다음 단계 S2에서는, 측정해야 할 헤드(26)를, 예컨대 헤드에 부여되어 있는 헤드 번호(헤드 NO.)가 작은 순서로 지정함으로써 선택한다. 계속해서, 단계 S3에서는, 헤드 번호가, HDD(100) 내에 설치되어 있는 헤드(26)의 최대 헤드 번호 HNMAX보다 「1」만큼 큰지의 여부를 판단한다. 여기서의 판단이 긍정인 경우에는, HDD(100) 내의 모든 헤드(26)에 대한 측정이 이미 수행되었기 때문에, 처리는 종료된다. 즉, HDD(100) 내의 모든 헤드(26)와 자기 디스크(25) 상의 모든 존에 대한 측정이 종료된 시점에서, 도 13에 나타낸 처리는 종료된다.
한편, 단계 S3의 판단이 부정이면, 다음 단계 S4로 이행되어, 측정해야 할 자기 디스크(25) 상의 존을 예컨대 존 번호(존 NO.)가 작은 순서로 지정함으로써 선택한다.
계속해서, 단계 S5에서는, 존 번호가, 자기 디스크(25) 상의 최대 존 번호 ZMAX보다 「1」만큼 큰지의 여부를 판단한다. 여기서의 판단이 긍정인 경우에는 단계 S2로 되돌아가고, 부정인 경우에는 단계 S6으로 이행된다. 계속해서, 단계 S6에서는 히터(26h)의 히터 전력을 히터 제어 회로(21a)에 설정한다.
다음 단계 S7에서는, 히터 전력이 최대 히터 전력 HPMAX인지의 여부를 판단하고, 여기서의 판단이 긍정이면 단계 S10로 이행된다. 한편, 단계 S7의 판단이 부정 이면 단계 S8로 이행된다.
단계 S8에서는, 헤드(26)의 라이트 헤드(26w)를 통해, 테스트 데이터 등을 자기 디스크(25)에 기록하고, 리드 헤드(26r)로 테스트 데이터 등을 독출함으로써 리드 체크를 수행한다. 그리고, 다음 단계 S9에서는 RDC(13) 내에서 TA 검출 신호가 검지되었는지의 여부를 판단한다. 이 TA 검출 신호는 TA 검출부(130)에 의해 서멀 애스페리티가 검출된 경우에 생성된다. 또한, 여기서의 판단은, 헤드 부상량이 제로인지의 여부를 간접적으로 판단하고 있다고도 할 수 있다. 여기서의 판단이 부정이면, 처리는 단계 S6으로 되돌아간다. 한편, 단계 S9의 판단이 긍정이면, 처리는 단계 S10으로 진행된다. 또한, 여기까지의 처리(단계 S1∼S9)가 완료된 시점에서는, 히터(26h)의 히터 전류(또는 가열량)와, 헤드의 부상량이 제로인 상태가 대응되어 있다.
다음 단계 S10에서는, 상기 헤드 부상량이 제로인 상태를 기준으로 하여, 목표로 하는 헤드 부상량을 산출하는 처리를 실행한다. 또한, 단계 S10 후에 수행되는 단계 S11은, 단계 S10의 처리 결과를 이용하여 히터 전력 맵을 작성한다. 그리고 단계 S11의 처리가 종료된 후에는, 단계 S2로 되돌아간다. 또한, 단계 S10 및 단계 S11의 상세한 것에 대해서는 이후에 상세히 설명한다.
또한, 전술한 도 13의 단계 S9에서는, TA 검출 신호가 검지되었는지의 여부를 판단함으로써, 헤드 부상량이 제로인지의 여부를 간접적으로 판단하는 것으로 하였다. 그러나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 헤드 부상량이 제로인지의 여부는, 리드 에러가 검지되었는지의 여부에 따라 판단하는 것으로 해도 좋다. 이하, 이것 에 대하여 상세히 설명한다.
전술한 도 10의 (a)의 리드 신호의 파형은, 헤드(26)가 특히 큰 돌기에 충돌한 경우의 일례를 나타낸 것이지만, 실제로, 자기 디스크(25) 상에는, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 돌기(25a)가 존재하고, 또한 그 높이에는 변동이 있다. 이러한 높이에 변동이 있는 돌기(25a)에 헤드가 충돌한 경우에 독출되는 리드 신호의 파형, 및 RDC(13)에 의해 독출되는 서보 정보와 데이터를 추출하기 위한 리드 게이트 신호는 도 14의 (a)와 같은 신호가 된다. 또한, 도 14의 (a)의 헤드 출력 리드 파형의 서보 프레임과 데이터 섹터 부분을 확대하면 도 14의 (b)와 같이 되고, 돌기(25a)에 의해 발생하는 데이터 섹터 내의 데이터 결손은 도 14의 (c)와 같이 된다. 이들 도면으로부터 알 수 있듯이, 본 예에서는, 헤드 출력 리드 파형의 진폭값은 약간 크지만, 헤드(26)가 자기 디스크(25) 상의 돌기에 충돌하지 않는 통상 시의 헤드 출력 리드 파형의 진폭값과 크게 다르지 않다. 이 때문에, 도 10과 같이, 슬라이스 레벨을 이용하여 헤드(26)와 자기 디스크(25) 상의 미소 돌기(25a)의 접촉을 높은 정밀도로 검출하는 것은 어렵다.
그래서, 헤드(26)와 자기 디스크(25) 상의 돌기(25a)의 접촉을 보다 높은 정밀도로 검출하는 경우에는, 도 13의 단계 S9에 있어서, 리드 에러의 유무를 체크하는 것으로 한다. 이 경우, 단계 S8에서 수행하는 리드 체크에서는, 통상 ECC 정정 기능[예컨대, 온 더 플라이(On the fly) ECC 정정 기능]을 유효하게 하지만, 굳이 이 ECC 정정 기능의 정정 능력을 낮춰서 사용하는 것으로 해도 좋다. 예컨대, 20바이트의 정정 능력이 있는 경우에는, 그 이하의 바이트수의 에러를 검출할 수 없으 므로, 정정 능력을 한없이 0바이트에 가깝게 설정해 둘 수도 있다. 또한, 리드 체크 과정에서 단계적으로 정정 능력을 낮춰서, 어떤 일정한 정정 능력으로 리드 에러를 검출한 경우, 이 리드 에러가 헤드(26)와 자기 디스크(25) 상의 미소한 돌기(25a)와의 접촉에 의한 것이라고 판정하는 알고리즘을 마련할 수도 있다.
여기서, 자기 디스크(25) 상의 다수의 돌기(25a)에 접촉하면, 헤드 출력 리드 파형에 여러 개의 파형 흐트러짐이 발생한다. 이 파형 흐트러짐에 의해 데이터 섹터에는 데이터 결손이 발생한다. 구체적으로는, 헤드(26)가 자기 디스크(25)와 접촉하지 않은 상태에서는, 헤드(26)에 의해 독출된 통상의 리드 신호가, 도 15의 (a)에 도시된 바와 같은 파형(헤드 출력 리드 파형)인 것에 비하여, 헤드(26)가 돌기(25a)와 접촉하면, 도 15의 (b)에 도시된 바와 같은 리드 신호의 파형이 된다. 이 경우, 도 15의 (c)에 도시된 바와 같이, N번째의 섹터로부터 N+3번째까지의 섹터의 각각에 있어서, 1∼2부위의 데이터 결손이 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 이 데이터 결손은 상기 ECC 정정 기능으로 구제 가능한 경우도 있으나, 대부분의 경우는 구제 불능이다. 그러나, 구제 가능한 경우도 고려하여, 리드 체크 시에는, 미리 정정 능력을 낮춰서 수행하는 방법이나, 정정 능력을 단계적으로 낮춰서 수행하는 방법을 채용할 수 있다. 이 경우, 어느 일정한 정정 능력으로 리드 에러를 검출한 시점을, 헤드(26)와 돌기(25a)의 접촉에 의한 것이라고 판정할 수 있다.
다음으로, 도 13의 단계 S10의 처리(목표로 하는 헤드 부상량의 산출 처리)와, 단계 S11(히터 전력 맵의 작성 처리)에 대하여 상세히 설명한다.
여기서, 본 실시형태와 같이 수직 자기 기록(PMR: Perpendicular Magnetic Recording) 방식을 채용하는 경우, S/N비(SNR)만으로는 에러 레이트가 결정되지 않고, 자기 디스크(25)의 라이트 성능, 즉 자기 디스크(25)의 면에 대하여 수직 방향으로 배열되는 비트열의 결합 능력에 의해 에러 레이트가 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 이 라이트 성능은 오버라이트 특성으로서 측정되는 것이다.
또한, 오버라이트 특성(OW2)은, 도 16에 도시된 바와 같이, 다소의 변동은 있으나, VTM(Viterbi Trellis Margin)과의 사이에 상관성을 갖는다. 여기서, 가로축의 오버라이트 특성(OW2)은, 그 값이 클수록 그 특성이 나쁜 것을 의미하고, 세로축의 VTM은 에러 레이트와 상관이 있기 때문에, 그 값이 클수록 에러 레이트가 나쁜 것을 의미한다. 따라서, 도 16으로부터는, 오버라이트 특성이 좋을수록 에러 레이트도 양호해진다고 하는 상관이 있는 것을 알 수 있다.
오버라이트 특성(OW2)은, 자기 디스크(25)에 최초에 기록된 주파수의 신호 성분 레벨을 X[dB], 다른 주파수에서 자기 디스크(25)에 덮어 쓴 후의 최초에 기록된 주파수 신호의 잔류 성분 레벨을 Y[dB]이라고 하면, 다음식 (3)으로 정의된다.
OW2=Y-X …(3)
수직 기록 방식에서는, 최초 기록을 위한 주파수를 높은 주파수(f2)로 설정하고, 덮어쓰기를 위한 주파수를 주파수(f9)로 설정한다. 또한, 주파수 f2는 전송 속도로 결정되는 자기 디스크(25) 상에 기록되는 최고 주파수 f1의 1/2 주파수를 의미하고, 주파수 f9는 최고 주파수 f1의 1/9 주파수를 의미한다. 이와 같이, 수직 기록 방식에서의 오버라이트 특성은 높은 주파수에서 기록된 비트 배열에 대하여 낮은 주파수에서 덮어쓰기함으로써 인접 비트 사이의 결합력을 측정하는 것이다. 따라서, 상기 X 성분이 크면, 강한 결합력을 나타내는 것을 의미한다.
종래, 오버라이트 특성은, 도 17에 도시된 스펙트럼 애널라이저(110) 등의 계측기에 의해 별도로 측정되었다. 그러나, 최근에 와서는, 도 1의 RDC(13)에 내장된 HSC 기능(하모닉스 센서 회로)을 이용하여 오버라이트 특성을 측정할 수 있다. 또한, 이러한 RDC(13)로서는, Marvell사 제조의 모델 번호 88C6710 등을 이용할 수 있다.
이 HSC 기능(하모닉스 센서 회로)은, 원리적으로는, DFT(이산 푸리에 변환: Discrete Fourier Transform)를 이산화된 디지털 신호 처리의 주파수 해석에 응용한 것이며, 측정 결과는 다음식 (4), (5)와 같은 주파수/위상 변환 신호로서 출력된다.
Ysin=A×ΣD(n)sin(2πf) …(4)
Ycos=B×ΣD(n)cos(2πf) …(5)
따라서, 파워 스펙트럼을 (Ysin 2+Ycos 2)1/2로 하여 데이터 처리하면, 스펙트럼 애널라이저(110)에 의한 측정과 동등한 전자기 변환 특성의 측정을, HDD(100) 내에서 실현하는 것이 가능하다.
다음으로, 헤드의 부상량을 다르게 하고, 라이트 전류를 파라미터로 하는 오버라이트 특성의 포화 특성을 측정함으로써 얻어지는 그래프에 대하여, 도 18의 (a) 내지 도 18의 (c)에 기초하여 설명한다.
도 18의 (a)에는, 어떤 헤드 부상량에 있어서, 라이트 전류를 파라미터로 하 는 오버라이트 특성의 포화 특성을 측정한 결과가 도시되어 있다. 이 도 18의 (a)에서는, 측정 라이트 전류가 약 43 ㎃에서 포화하고, 그 이후에는 대략 일정값이 되는 특성(정상적인 포화 특성)을 나타내고 있다.
도 18의 (b)에는, 도 18의 (a)와는 다른 헤드 부상량으로 상기 포화 특성을 측정한 결과가 도시되어 있다. 이 도 18의 (b)에서는, 라이트 전류가 약 28 ㎃에서 최적점에 이르고 있으나, 그 이후에는 라이트 전류의 상승과 함께 악화되는 경향을 나타내고 있다. 이러한 경향(과포화 특성이라고 불림)은, 부상량이 지나치게 낮은 경우에 자주 보여진다. 또한, 이러한 과포화 현상은, 감자(減磁) 작용이라고 불리며, 라이트 전류 파형의 오버슈트 또는 언더슈트 파형의 트레일링 엣지가 이미 자화된 기록이 끝난 데이터에 영향을 미쳐 자화 상태를 소거하는 반작용이 있는 것을 의미한다. 이러한 경우, 라이트 전류의 설정 변동 등에 의해 최적점의 어긋남이나, 설정된 라이트 전류에 대한 에러 레이트의 악화가 발생하기 때문에, 바람직하지 않다.
도 18의 (c)에는, 도 18의 (a), 도 18의 (b)와는 다른 헤드 부상량으로 상기 포화 특성을 측정한 결과가 도시되어 있다. 이 도 18의 (c)에서는, 라이트 전류가 약 68 ㎃가 되어도 아직 포화점이 보이지 않는 경향을 나타내고 있다. 이러한 미포화 상태는, 부상량이 지나치게 높기 때문에 라이트 전류에 의한 자화 능력이 충분하지 않아, 자화 포화를 만들 수 없는 상태를 의미한다.
이와 같이, 헤드(26)의 부상량이 최적인 경우에는, 도 18의 (a)와 같은 오버라이트 특성(정상적인 포화 상태)을 나타내고, 헤드(26)의 부상량이 지나치게 낮은 경우에는, 도 18의 (b)와 같은 오버라이트 특성(과포화 상태)을 나타내며, 헤드(26)의 부상량이 지나치게 높은 경우에는, 도 18의 (c)와 같은 오버라이트 특성(미포화 상태)을 나타낸다. 따라서, 본 실시형태에서는, 이 특성을 이용하여, 헤드의 목표로 하는 부상량(목표 부상량)을 산출한다.
도 19는 도 13의 단계 S10의 처리(상기 오버라이트 특성을 이용한, 목표 부상량의 산출 처리)를 나타내는 흐름도이다. 이하, 이 도 19에 기초하여, 목표 부상량의 산출 처리에 대하여 설명한다. 또한, 이 산출 처리에 대해서도, 도 13의 다른 처리와 마찬가지로, 도 1에 도시된 MCU(12)가, 예컨대 ROM(15) 또는 RAM(14)에 저장되어 있는 프로그램을 실행함으로써 수행된다.
우선, 단계 S21에서는, 임시 목표 부상량을 설정한다. 계속해서, 단계 S22에서는, 도 18의 (a) 내지 도 18의 (c)와 같이 하여, 라이트 전류를 파라미터로 하여 오버라이트 특성을 측정한다. 이 경우, 오버라이트 특성은, 전술한 바와 같이, RDC(13)에 내장된 HSC 기능(하모닉스 센서 회로)을 이용하여 측정된다.
계속해서, 단계 S23에서는, 임계값 h(이것에 대해서는 후술함)를 설정하고, 포화 특성 판정을 실행한다. 또한, 이 포화 특성 판정의 전제로서, 판정 횟수를 나타내는 파라미터 n이 초기값 1로 설정되어 있는 것으로 한다. 계속해서, 단계 S24에서는, 판정 횟수 n이 미리 설정된 값 N을 초과했는지의 여부를 판단하는데, 여기서의 판단이 부정이면, 다음 단계 S25로 이행된다.
이 단계 S25에서는, 단계 S22에서 측정된 결과로부터, 미리 설정된 3점의 판정 포인트 P1, P2, P3에서의 오버라이트값(IW1, IW2, IW3)을 취득한다[도 18의 (a) 내지 도 18의 (c) 참조]. 그리고, 이들 오버라이트값의 대소를 비교하여, 그 대소 관계가 IW1＞IW2=IW3인지의 여부를 판단한다. 또한, 판정 포인트는 3점에 한정되지 않고, 그 이상 있어도 좋다. 또한, 이 단계 S25에서는, 각 오버라이트값의 차분을 이용하여 대소를 비교하지만, 차분이 단계 S23에서 설정된 임계값 h보다도 작은 경우에는, 이들 오버라이트값을 같은 값으로서 취급하는 것으로 한다.
이 단계 S25의 판단이 긍정인 경우에는, 도 18의 (a)에 도시된 바와 같은 완전 포화 상태인 것을 의미하기 때문에, 이때의 헤드의 부상량이 최적의 부상량이며, 목표로 해야 할 부상량이라고 할 수 있다. 따라서, 다음 단계 S31에서는, 이때의 부상량을 목표 부상량으로서 결정한다.
한편, 단계 S25의 판단이 부정인 경우에는, 단계 S26으로 이행되어, 오버라이트값의 대소 관계가 IW1＞IW2＜IW3인지의 여부를 판단한다. 여기서의 판단이 긍정인 경우에는, 도 18의 (b)와 같은 과포화 상태이며, 헤드의 부상량이 지나치게 낮은 것을 의미한다. 따라서, 단계 S27로 이행되어 부상량을 일정량 올리고, 단계 S30에서 n을 1 인크리먼트한 후, 단계 S22로 되돌아간다. 또한, 부상량을 일정량 올리는 경우에는, 전술한 식 (2)로부터, 히터 전력을 산출하여, 그 히터 전력을 히터(26h)에 공급하면 된다. 예컨대, 전술한 바와 같이 부상량 10 ㎚를 얻기 위해서, 히터 전력이 33 ㎽로 설정되어 있는 경우에는, 부상량을 1 ㎚ 크게 하기 위해서, 히터 전력을 17 ㎽로 설정하면 된다.
이에 비하여, 단계 S26의 판단이 부정인 경우에는, 단계 S28로 이행되어, 오버라이트값의 대소 관계가, IW1＞IW2＞IW3이었는지의 여부를 판단한다. 여기서의 판단이 긍정인 경우에는, 도 18의 (c)와 같은 미포화 상태이며, 헤드의 부상량이 지나치게 높은 것을 의미한다. 따라서, 단계 S29로 이행되어 부상량을 일정량 내리고, 단계 S30에서 n을 1 인크리먼트한 후, 단계 S22로 되돌아간다. 또한, 부상량을 일정량 내리는 경우에도, 전술한 식 (2)로부터, 히터 전력을 산출하면 된다. 예컨대, 전술한 바와 같이 부상량 10 ㎚를 얻기 위해서, 히터 전력이 33 ㎽로 설정되어 있는 경우에는, 부상량을 1 ㎚ 내리기 위해서, 히터 전력을 40 ㎽로 설정하면 된다.
또한, 단계 S28의 판단이 부정인 경우는, 기본적으로는 상정되어 있지 않으나, 실제로 단계 S28의 판단이 부정인 경우에는, 임계값 h의 범위가 지나치게 좁을 가능성이 있기 때문에, 단계 S23으로 되돌아가, 임계값 h를 재설정한다(새로운 임계값을 h'로 함). 그리고, 그 후는, 새로운 임계값 h'를 이용하여, 단계 S25, S26, S28의 판단 등을 실행한다.
그 후에는, 단계 S25의 판단이 긍정일 때까지, 상기 처리를 반복한다. 또는, 단계 S27이나 단계 S29에서 부상량을 변경하면서, 오버라이트 특성의 측정을 반복한다. 그리고, 단계 S25의 판단이 긍정인 경우, 또는 단계 S25의 판단은 긍정이 아니나 그 반복 횟수가 N회를 초과한 경우(단계 S24의 판단이 긍정인 경우)에는, 그때의 부상량을 목표 부상량으로서 결정한다.
이상과 같이 하여, 목표 부상량을 결정한 후에는, 도 13의 단계 S11로 되돌아간다.
다음 단계 S11에서는, 히터 전력 맵에, 단계 S10에서 결정한 목표 부상량을 입력하여, 히터 전력 맵을 작성한다. 여기서, 히터 전력 맵에 대하여, 도 20의 (a), 도 20의 (b)에 기초하여 설명한다.
도 20의 (a)는 리드 요구 시의 히터 전력 설정값으로 이루어지는 히터 전력 맵을 도시하는 도면이고, 도 20의 (b)는 라이트 요구 시의 히터 전력 설정값으로 이루어지는 히터 전력 맵을 도시하는 도면이다. 또한, 라이트 요구 시에는, 라이트 전류가 라이트 헤드(26w)에 인가됨에 따라 헤드(26)가 발열하기 때문에, 도 20의 (b)에서는, 상기 발열을 고려하여, 리드 요구 시의 히터 전력(α00∼αnm)으로부터 라이트 전류에 의한 발열량분만큼 보정(감산)한 값(α00'∼αnm')이 된다.
본 실시형태에서는, 전술한 단계 S2∼S11을 반복하여 실행함으로써, 각 헤드 번호(헤드 NO.) 0∼n 및 각 존 번호 0∼m에 대하여 구해진 히터 전력 α00∼αnm을 저장한다. 또한, 히터 전력 맵은, 도 13의 단계 S1에서 측정된 HDD(100)의 내부 온도마다 작성된다. 즉, 도시는 생략하고 있으나, 도 20의 (a), 도 20의 (b)와 같은 히터 전력 맵은, 다른 내부 온도에 대응하여 복수 작성되어 있다.
이들 히터 전력 맵은, 자기 디스크(25) 상의 소정의 영역에 기록되어 있어도 좋고, ROM(15) 등의, HDD(100) 내의 비휘발성 메모리에 기록되어 있어도 좋다.
다음으로, 전술한 바와 같이 하여 작성된 히터 전력 맵을 이용한 HDD(100)의 동작에 대하여, 도 21의 흐름도를 따라서 설명한다. 이 도 21에 나타낸 처리는, HDD(100)의 출하 후에 수행되는 처리이며, 헤드 부상량 제어 장치를 구성하는 도 1에 도시된 MCU(12)에 의해, 예컨대 ROM(15) 또는 RAM(14)에 저장되어 있는 프로그램을 실행함으로써 수행된다.
도 21에 있어서, 단계 S41에서는, 호스트 장치로부터의 요구(또는, 커맨드)를 호스트 인터페이스를 통해 수신한다. 계속해서, 단계 S42에서는, 수신한 요구가 라이트 요구인지 또는 리드 요구인지를, 전송 요구 블록수 등의 요구 내용과 함께 체크한다. 계속해서, 단계 S43에서는, 온도 센서(27)에 의해 HDD(100)의 내부 온도를 측정한다. 계속해서, 단계 S44에서는, 단계 S42에서 체크된 요구 내용에 기초하여, 액세스에 이용되는 헤드(26) 및 액세스되는 자기 디스크(25) 상의 존을 선택한다.
다음 단계 S45에서는, 단계 S43에서 측정된 내부 온도에 대응하는 히터 전력 맵을 선택하여 자기 디스크(25) 또는 ROM(15) 등의, HDD(100) 내의 메모리로부터 독출한다. 계속해서, 단계 S46에서는, 선택된 히터 전력 맵으로부터, 단계 S44에서 선택된 헤드(26) 및 존에 대한 히터 전력을 독출하고, 독출한 히터 전력에 기초하여 히터 제어 회로(21a)를 통해 선택된 헤드(26)의 히터(26h)의 발열량을 최적으로 제어한다. 계속해서, 단계 S47에서는, 라이트 요구 또는 리드 요구를 실행하고, 히터(26h)에의 전력 공급 후, 어느 일정 시간 경과 후에 리드 요구가 실행되는 경우에는 리드 동작이 수행되고, 라이트 요구가 실행되는 경우에는 라이트 동작이 수행된다. 그리고, 단계 S48에서는, 호스트 인터페이스를 통해 호스트 장치에 커맨드 종료 응답을 반환하고, 처리는 종료된다.
이렇게 하여, 리드 요구에 기초하는 리드, 또는 라이트 요구에 기초하는 라이트는, 액세스에 이용되는 각 자기 디스크(25)에 대한 대응하는 헤드(26)의 헤드 부상량이 HDD(100)의 환경 온도에 따라서, 또 자기 디스크(25)의 각 존마다 최적화 된 상태로 수행된다.
다음으로, 전술한 라이트 동작 시에 사용되는 최적 라이트 전류값의 결정 방법에 대하여 도 22의 (a) 내지 도 22의 (c)에 기초하여 설명한다.
또한, 최적 라이트 전류값을 결정할 때에는, 대상 트랙에 인접하는 인접 트랙에 데이터를 기록한 경우의 영향[인접 트랙 간섭(ATI: Adjacent Track Interference)]을 고려할 필요가 있다. 또한, 도 22의 (a) 내지 도 22의 (c)에 있어서 실선 그래프는 기록 대상 트랙에 인접하는 인접 트랙에 데이터를 기록하지 않은 경우의 포화 특성을 나타내고, 점선 그래프는 인접 트랙에 m회 데이터를 기록한 경우의 포화 특성을 나타내고 있다.
즉, 본 실시형태에서는, 최적 라이트 전류값을 결정할 때에는, 인접 트랙 간섭(ATI)의 영향을 고려한 점선의 그래프를 이용할 필요가 있다. 이 경우, 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 오버라이트 특성이 도 22의 (a)가 되도록, 헤드의 부상량을 설정하기 때문에, 이 도 22의 (a)의 점선 그래프에서 오버라이트값이 가장 양호해지는 전류값[도 22의 (a)에서는, 40 ㎃]을 최적 라이트 전류값으로 결정한다.
이 경우, 도 22의 (a)로부터 알 수 있듯이, 인접 트랙에 데이터를 기록하지 않은 경우의 오버라이트값의 포화점에 대응하는 라이트 전류값이 43 ㎃인 것에 비하여, 인접 트랙에 m회 데이터를 기록한 경우를 고려한[사이드 소거(side erase)를 고려하였음] 최적 라이트 전류값이 40 ㎃이기 때문에, 양 전류값은 매우 가까운 값이 된다. 따라서, 이러한 최적 라이트 전류값의 결정 방법을 채용해도, 리드 에러 레이트의 손실을 가능한 한 억제할 수 있다.
이에 비하여, 도 22의 (b)와 같은 과포화 상태의 경우, 인접 트랙에 데이터를 기록하지 않은 경우의 오버라이트값의 포화점에 대응하는 라이트 전류값이 28 ㎃인 것에 비하여, 인접 트랙에 m회 데이터를 기록한 경우를 고려한(사이드 소거를 고려하였음) 최적 라이트 전류값은 22 ㎃이다. 따라서, 실제로 22 ㎃의 라이트 전류를 이용하여 데이터를 기록하면, 실선 그래프로부터 알 수 있듯이, 라이트 전류(22 ㎃) 부분의 기울기가 큰(즉 감도가 높음) 설정으로 사용하지 않으면 안 되어, 에러 레이트의 손실이 크다. 또한, 도 22의 (c)에 도시된 바와 같은 미포화 상태의 경우, 최적 라이트 전류값은 47 ㎃가 되지만, 이 라이트 전류에서는, 미포화 영역에 대응하기 때문에, 에러 레이트 손실이 발생할 가능성이 높다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 헤드의 부상량을 전술한 바와 같이 제어함으로써, 완전 포화 상태에서, 최적 라이트 전류를 설정할 수 있다. 이에 따라, 에러 레이트의 손실을 방지할 수 있기 때문에 HDD의 신뢰성을 향상하는 것이 가능하다.
이상, 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 헤드의 부상량이 제로인 상태를 기준으로 하여 헤드의 부상량을 다르게 할 때마다, 오버라이트의 라이트 전류를 파라미터로 하는 포화 특성을 측정하기 때문에, 헤드의 부상량과 오버라이트의 포화 특성을 관련시킬 수 있다. 또한, 이 관련 결과에 기초하여, 오버라이트의 포화 특성이 적절해지는 헤드의 부상량을 목표 부상량으로서 결정하고, 이것에 기초하여 헤드의 부상량을 조정하기 때문에, 헤드의 부상량을 오버라이트값이 양호한 부상량으로 설정하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시형태에서는, 라이트 전 류에 대한 오버라이트의 포화 특성을 부상량 결정 시에 고려함으로써, 과포화 상태 또는 미포화 상태에 따른 에러 레이트 손실 및 사이드 소거의 개선을 기대할 수 있기 때문에, 데이터의 기록 성능이나 판독 성능의 향상을 도모할 수 있고, 보다 신뢰성이 높은 HDD를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 상기한 바와 같이 하여 헤드 부상량을 설정(조정)한 상태에서, 오버라이트의 포화 특성에 기초하여, 최적 라이트 전류를 결정하기 때문에, 에러 레이트의 손실을 억제하는 것이 가능한 라이트 전류로, 데이터의 자기 디스크(25)에의 기록을 수행하는 것이 가능하다. 또한, 인접 트랙에 m회 데이터를 기록한 경우를 고려하여(사이드 소거를 고려함), 최적 라이트 전류값을 결정해도 헤드 부상량이 적절하기 때문에, 리드 에러 레이트의 손실을 가능한 한 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 헤드가 위치 결정되는 자기 디스크(25)의 반경 위치를 다르게 하여, 상기 측정을 복수 회 수행하기 때문에, 반경 위치마다 목표 부상량이나 최적 라이트 전류를 결정할 수 있다. 따라서, 헤드가 데이터를 기록하거나 또는 판독하는 반경 위치에 따라서 목표 부상량이나 최적 라이트 전류의 결정을 적절하게 수행하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 헤드 주변의 온도를 다르게 하여, 상기 측정을 복수 회 수행하기 때문에, 온도마다 목표 부상량이나 최적 라이트 전류를 결정할 수 있다. 따라서, 헤드 주변 온도의 변동에 따라서 목표 부상량이나 최적 라이트 전류의 결정을 적절하게 수행하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 오버라이트 특성을 RDC(13)의 HSC 기능을 이용하여 측정하기 때문에, 스펙트럼 애널라이저 등을 준비하지 않고, 스펙트럼 애널라이저에 의한 측정과 동등한 측정을, HDD(100) 내에서 실현하는 것이 가능하다. 단, 이것에 한정되지 않고, RDC(13)에 HSC 기능(하모닉스 센서 회로)이 내장되어 있지 않은 경우에는, 도 17에 도시된 바와 같은 스펙트럼 애널라이저를 HDD에 접속하고, 이것을 이용하여 오버라이트 특성을 측정해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 오버라이트의 포화 특성을 이용하여, 목표 부상량이나 최적 라이트 전류값을 결정하는 것으로 하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 23의 (a) 내지 도 23의 (c)에 도시된 바와 같이, VTM에 대해서도 오버라이트의 포화 특성[도 18의 (a) 내지 도 18의 (c) 참조]과 동일한 포화 특성을 갖는다. 따라서, 상기 실시형태에서는, 오버라이트 대신에, VTM의 포화 특성을 이용하여 목표 부상량이나 최적 라이트 전류값을 결정하는 것도 가능하다. 또한, 오버라이트나 VTM에 한정되지 않고, 헤드(26)의 그 외의 전자기 변환 특성의 라이트 전류를 파라미터로 하는 포화 특성을 이용하여, 목표 부상량이나 최적 라이트 전류값을 결정하는 것으로 해도 좋다.
또한, 도시는 생략하고 있으나, 헤드(26)의 출력 레벨은, 도 18의 (a) 내지 도 18의 (c)나 도 23의 (a) 내지 도 23의 (c)와 동일한 포화 특성[실제로는, 도 18이나 도 23의 그래프를 상하 역전한 것과 같은 포화 특성]을 갖는다. 따라서, 상기 실시형태에서는, 오버라이트나 VTM 등의 전자기 변환 특성 대신에, 헤드(26)의 출력 레벨의 라이트 전류를 파라미터로 하는 포화 특성을 이용하여, 목표 부상량이나 최적 라이트 전류값을 결정하는 것으로 해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 오버라이트 특성, VTM, 그 외의 전자기 변환 특성, 헤드의 출력 레벨 중 2개 이상의 포화 특성을 이용하여(조합하여), 헤드 부상량이나 라이트 전류값을 결정하는 것으로 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 온도마다, 자기 디스크(25)의 존마다, 목표 부상량을 측정하여, 히터 전력 맵을 작성하는 것으로 하였으나, 이것에 한정되지 않으며, 온도의 변화를 고려하지 않고, 또는 존의 차이를 고려하지 않고 히터 전력 맵을 작성하는 것으로 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 자기 디스크(25) 상의 모든 존을 측정 대상(맵 작성 대상)으로 하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이것에 한정되지 않고, 특정한 존만을 측정 대상으로 해도 좋다. 이 경우, 측정 대상이 된 특정한 존의 측정 결과를 다른 존과 공용해도 좋다. 또한, 이것을 대신해서, 예컨대 다른 존에 대해서는, 도 6과 같은 반경 위치(R)에 대한 헤드 부상량의 부상 프로파일을 이용하여 특정 존의 측정 결과를 보정하거나, 특정 존의 측정 결과로부터 다른 존에 대한 값을 계산에 의해 구해도 좋다.
또한, 히터 전력이 히터의 가열을 제어하기 위한 가열 제어 파라미터로서 저장된 히터 전력 맵을 사용하는 대신에, 각 헤드 번호 및 각 존 번호에 대하여 구해진 히터(26h)에 인가되는 히터 전류가 가열 제어 파라미터로서 저장된 히터 전류 맵을 사용해도 되는 것은 물론이다.
전술한 각 실시형태는 본 발명의 적합한 실시예이다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형을 실시할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 기억 장치의 기본 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 RDC 및 전치 증폭기부를 헤드의 내부 구조와 함께 도시하는 도면이다.
도 3은 헤드의 주요부를 도시하는 단면도이다.
도 4는 히터의 저항값이 100 Ω인 경우의 히터 전류와 히터 전력의 관계를 도시하는 도면이다.
도 5는 히터의 히터 전력과 헤드 돌출량의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6은 자기 디스크 상의 반경 위치에 대응하는 헤드 부상량의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 헤드 부상량이 변화한 경우의 헤드 부상량과 리드 헤드로부터 독출되는 리드 신호의 SNR과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8은 SNR과 리드 신호의 에러 레이트의 관계를 도시하는 도면이다.
도 9는 헤드가 부착되어 있는 슬라이더와 자기 디스크의 관계를 도시하는 도면이다.
도 10은 서멀 애스페리티를 설명하는 도면이다.
도 11은 목표로 하는 헤드 부상량을 각 헤드에 대하여 설정한 경우를 설명하는 도면이다.
도 12는 도 11의 설정을 수행한 경우의 도 6에 대응하는 도면이다.
도 13은 일 실시형태에 있어서의 히터 전력 맵을 작성하기까지의 처리를 설 명하는 흐름도이다.
도 14는 히터의 가열에 의해 헤드 부상량이 저하되어 자기 디스크 상에 존재하는 미소 돌기에 헤드가 충돌한 경우의 헤드 출력 리드 파형의 일례를 설명하는 도면이다.
도 15는 헤드 부상량의 저하와 미소 돌기에 의한 헤드 출력 리드 파형의 흐트러짐을 설명하는 도면이다.
도 16은 오버라이트 특성과 VTM의 상관을 도시하는 도면이다.
도 17은 도 1의 장치에, 스펙트럼 애널라이저를 설치한 상태를 도시하는 도면이다.
도 18은 오버라이트의 포화 특성을 도시하는 도면이다.
도 19는 도 13의 목표 부상량 산출 처리 서브 루틴을 나타내는 흐름도이다.
도 20은 리드 요구 시의 히터 전력 설정값으로 이루어지는 히터 전력 맵 및 라이트 요구 시의 히터 전력 설정값으로 이루어지는 히터 전력 맵을 도시하는 도면이다.
도 21은 히터 전력 맵을 이용한 HDD의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 22는 최적 라이트 전류를 결정하는 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 VTM의 포화 특성을 도시하는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12: MCU(대응 수단, 측정 수단, 전류값 결정 수단)
13: RDC(검출 수단) 25: 자기 디스크(기억 매체)
26h: 히터(조정 수단) 26: 헤드

Claims (9)

  1. 가열용 히터를 갖는 헤드와 이것에 대응하는 기억 매체와의 접촉을 검출하여, 접촉 검출 시의 상기 히터의 가열량을 상기 헤드의 부상량이 제로인 상태와 대응시키는 대응 단계와,
    상기 헤드의 부상량이 제로인 상태를 기준으로 하여 상기 헤드의 부상량을 다르게 할 때마다, 상기 헤드로부터 상기 기억 매체에 기록된 데이터의 리드 마진의 상기 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성, 및 상기 헤드의 전자기 변환 특성의 상기 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성 중 하나 이상을 측정하는 측정 단계와,
    상기 측정 단계에서의 측정 결과에 기초하여, 상기 헤드의 부상량을 조정하는 조정 단계
    를 포함하는 헤드 부상량 조정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 대응 단계 및 상기 측정 단계는 상기 기억 매체의 반경 위치를 다르게 하여 복수 회 실행되고,
    상기 조정 단계에서는, 부상량을 조정하는 헤드가 위치하는 반경 위치에 대응한 상기 측정 단계의 측정 결과에 기초하여, 상기 부상량을 조정하는 것을 특징으로 하는 헤드 부상량 조정 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 대응 단계 및 상기 측정 단계는 상이한 온도 조건에서 복수 회 실행되고,
    상기 조정 단계에서는, 그 조정 단계 전에 계측된 상기 헤드 주변의 온도에 대응한 상기 측정 단계의 측정 결과에 기초하여, 상기 부상량을 조정하는 것을 특징으로 하는 헤드 부상량 조정 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전자기 변환 특성은, 상기 기억 매체로부터 판독된 데이터를 코드 변조하는 리드 채널에 내장된 하모닉스 센서 회로를 이용하여 측정되는 것을 특징으로 하는 헤드 부상량 조정 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 기재된 헤드 부상량 조정 방법에 의해, 상기 헤드의 부상량을 조정하는 부상량 조정 단계와,
    상기 헤드의 부상량을 조정한 상태에서, 상기 기억 매체에의 데이터 기록 시의 기록 전류의 값을, 상기 리드 마진의 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성, 및 상기 헤드의 전자기 변환 특성의 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성 중 하나 이상에 기초하여 결정하는 전류값 결정 단계
    를 포함하는 기록 전류값 결정 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전류값 결정 단계에서는, 상기 기억 매체의 데이터 기록 대상 트랙에 인접하는 인접 트랙에 데이터를 기록한 상태에서 측정되는 상기 포 화 특성에 기초하여, 상기 기록 전류의 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 기록 전류값 결정 방법.
  7. 가열용 히터를 갖는 헤드와 이것에 대응하는 기억 매체와의 접촉을 검출하는 검출 수단과,
    상기 검출 수단에 의한 접촉 검출 시의 상기 히터의 가열량을, 상기 헤드의 부상량이 제로인 상태와 대응시키는 대응 수단과,
    상기 헤드의 부상량이 제로인 상태를 기준으로 하여 상기 헤드의 부상량을 다르게 할 때마다, 상기 헤드로부터 상기 기억 매체에 기록된 데이터의 리드 마진의 상기 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성, 및 상기 헤드의 전자기 변환 특성의 상기 데이터 기록 시의 전류를 파라미터로 하는 포화 특성 중 하나 이상을 측정하는 측정 수단과,
    상기 측정 수단에 의한 측정 결과에 기초하여, 상기 헤드의 부상량을 조정하는 조정 수단
    을 구비하는 기억 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 헤드의 부상량을 조정한 상태에서, 상기 기억 매체에의 데이터 기록 시의 기록 전류의 값을 결정하는 전류값 결정 수단을 더 구비하는 기억 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전류값 결정 수단은, 상기 기억 매체의 데이터 기록 대상 트랙에 인접하는 인접 트랙에 데이터를 기록한 상태에서 측정되는 상기 포화 특성에 기초하여, 상기 기록 전류의 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 기억 장치.
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