JP5749434B2

JP5749434B2 - ディスク・ドライブ

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Publication number: JP5749434B2
Application number: JP2009280407A
Authority: JP
Inventors: 道也数沢; 栗田　昌幸; 昌幸栗田; 賢二黒木; 義彦前田
Original assignee: エイチジーエスティーネザーランドビーブイ
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2029-12-10
Also published as: US20110141603A1; JP2011123945A; US8259406B2

Description

本発明はディスク・ドライブに関し、特に、ヘッド信号の増幅回路を有するヘッドＩＣによるヘッド・ディスク接触判定に関する。

ディスク・ドライブとして、光ディスク、光磁気ディスク、あるいはフレキシブル磁気ディスクなどの様々な態様のディスクを使用する装置が知られているが、その中で、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータの記憶装置として広く普及している。さらに、コンピュータにとどまらず、動画像記録再生装置やカーナビゲーション・システムなど、ＨＤＤは多くの用途で使用されている。

ＨＤＤで使用される磁気ディスクは、複数のデータ・トラックを有しており、データ・トラックは一つもしくは複数のデータ・セクタが記録されている。また、磁気ディスクは複数のサーボ・トラックを有し、サーボ・トラックは円周方向に離間して複数のサーボ・セクタで構成されている。揺動するアクチュエータに支持されたヘッド・スライダのヘッド素子部が、サーボ・データのアドレス情報に従って所望のデータ・セクタにアクセスすることによって、データ・セクタへのデータ書き込み及びデータ・セクタからのデータ読み出しを行うことができる。

ＨＤＤは、典型的には、ヘッド・スライダの信号を増幅する増幅回路を含むＩＣ（パッケージされたＩＣ）をエンクロージャ内に有している。ＩＣは、通常、アクチュエータの揺動軸近傍に固定されている。このため、本明細書において、このＩＣをヘッドＩＣあるいはアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）と呼ぶ。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）内の増幅回路は、ヘッド・スライダが読み出したユーザ・データ信号及びサーボ・データ信号、さらに、ヘッド・スライダが書き込むユーザ・データ信号を増幅する。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）は、この増幅回路の他に、高機能化に対応したロジック回路を内部に有している。

アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）は、ＨＤＤのコントローラからの指示に応じて動作をする。コントローラを含むＩＣ（パッケージされたＩＣ）は、一般に、ＨＤＤの筐体外側に固定された制御回路基板上に実装されている。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）はレジスタを有しており、コントローラは、そのレジスタに制御データを格納することよって、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）を制御する。例えば、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）は、コントローラからの指示に応じて、ヘッド・スライダを選択し、書き込み電流値、センス電流値などを変更する。このほか、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）の機能として、ヘッド・スライダに実装されているヒータへの電力供給が知られている。

磁気ディスクの記録密度を向上するには、磁気ディスク上を浮上するヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスを小さくすることが重要である。このため、このクリアランスを調整する技術（クリアランス・アクチュエータ）が提案されている。その一つは、ヘッド・スライダにヒータを備え、そのヒータでヘッド素子部を加熱することによってクリアランスを調整する。

本明細書において、これをＴＦＣ（Thermal Fly-height Control）と呼ぶ。ＴＦＣは、ヒータに電流を供給して発熱させ、熱膨張によってヘッド素子部を突出させる。これによって、磁気ディスクとヘッド素子部との間のクリアランスを小さくする。この他、ピエゾ素子を使用してヘッド素子部と磁気ディスクとの間のクリアランスを調整する機構などが知られている。

記録密度の向上のため、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間のクリアランスは小さくなり続けており、現在のクリアランスは数ｎｍである。ＨＤＤの製造におけるマージンを考慮すると、現在のクリアランスは限界に近い値である。そこで、ヘッド・スライダに接触センサ素子を搭載し、磁気ディスクとヘッド・スライダとの接触をその場で検知する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００８−１６１５８号公報

ヘッド・スライダあるいはアクチュエータに接触センサ素子を実装し、その素子により常にヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触をモニタすることで、ＨＤＤは、その場で、ヘッド・ディスク接触に対する対応が可能である。例えば、ＨＤＤは、クリアランスを増加させる、ライト処理を中断する、あるいは接触位置を保存しておくことでヘッド位置に応じてクリアランスを制御することができる。したがって、ヘッド・スライダと磁気ディスクと接触を常時モニタすることで、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの間のクリアランス・マージンを低減でき、その結果、リード処理及びライト処理におけるクリアランスを小さくすることができる。

接触センサ素子をヘッド・スライダあるいはアクチュエータに実装する構成において、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）がそのセンサ素子のレシーバ回路（接触センサ回路）を有していることが好ましい。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）はコントローラやチャネル回路と異なり、エンクロージャ内においてアクチュエータ及びヘッド・スライダの近くに配置され、接触センサ素子と接触センサ回路とからなる接触センサの接触感度を高めることができる。

ヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触の検知において、接触センサが接触を高感度に感知するできることに加え、それが誤感知でないこと（実際にヘッド・ディスク接触が起きていること）を正確に判定することが重要である。ヘッド・ディスク接触の誤判定はリード処理及びライト処理の遅延を招き、頻繁な誤判定はＨＤＤのパフォーマンスを低下させる。また、筐体内のアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）と筐体外のコントローラＩＣとのデータ伝送線は、データ信号の伝送線と共にＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）上に配置される。ＨＤＤに実装されるＦＰＣの構造上、ＦＰＣ上の伝送線数は少ないことが望ましい。

したがって、ＦＰＣ上の伝送線数を少なくしつつ、ヘッド・ディスク接触の正確な判定を行うことができる技術が望まれる。

本発明の一態様のディスク・ドライブは、ディスクにアクセスするヘッド・スライダと、前記ヘッド・スライダと前記ディスクとの接触を感知するセンサ素子と、前記ヘッド・スライダの信号を増幅する増幅回路部を有するヘッドＩＣと、前記ヘッドＩＣを制御するために前記ヘッドＩＣのレジスタにアクセスするコントローラ、を含むコントローラＩＣと、前記ヘッドＩＣ内にあり、前記コントローラＩＣからの前記ヘッドＩＣの他機能と共通のタイミング制御信号を使用して、前記センサ素子による前記接触の感知頻度を決定し、その接触感知頻度によって前記コントローラＩＣへのエラー通知の有無を決定する判定部とを有する。この構成により、ヘッド・スライダとディスクとの接触を感知するセンサ回路を含むＩＣとコントローラを含むＩＣとの間の伝送線数を少なくしつつ、ヘッド・ディスク接触の正確な判定を行うことができる。

好ましくは、前記タイミング制御信号は、前記ディスク上のサーボ・セクタ読み出しの制御信号に同期している。サーボ・セクタ読み出しの制御信号は定期的な信号であり、付加的な信号を使用することなく適切に感知頻度を決定することができる。
好ましくは、前記判定部は、他のエラーと共通の伝送線を使用して前記コントローラＩＣに前記エラーの通知を行なう。これにより、伝送線を低減することができる。

好ましい構成において、前記判定部は前記センサ素子による前記接触感知の回数をカウントするカウンタを有し、前記判定部は、前記カウンタのカウンタ値と前記タイミング制御信号とを使用して、前記接触感知頻度を決定する。これにより、シンプルな構成で正確に接触感知頻度を決定することができる。
さらに好ましい構成において、前記カウンタは、前記タイミング制御信号による測定時間が規定の時間経過する毎に、そのカウンタ値をクリアし、前記判定部は、前記カウンタ値が閾値に達すると、前記エラー通知を行うことを決定する。これにより、シンプルな処理で正確な接触エラー判定を行うことができる。

好ましくは、前記判定部は、決定した前記接触感知頻度と閾値とを比較して、前記エラー通知の有無を決定し、前記閾値は、プログラマブル・パラメータである。これにより、ディスク・ドライブの構成あるいは状況に応じて、適正な接触判定を行うことができる。

好ましい構成において、前記判定部は、前記センサ素子による前記接触感知の回数をカウントするカウンタを有し、前記カウンタは、前記タイミング制御信号による測定時間が規定の時間経過する毎に、そのカウンタ値をクリアし、前記判定部は、前記カウンタ値が閾値に達すると、前記エラー通知を行うことを決定し、前記規定の経過時間及び／もしくは前記閾値はプログラマブル・パラメータである。これにより、シンプルな処理で、ディスク・ドライブの構成あるいは状況に応じた正確な接触判定を行うことができる。

好ましくは、前記ヘッドＩＣは、前記タイミング制御信号を使用して、パワー・セーブ・モード制御を行う。これにより、ヘッドＩＣ制御に使用するタイミング制御信号の種類を減らすことができ、ヘッドＩＣの構成をよりシンプルなものとすることができる。

本発明によれは、ディスク・ドライブにおいて、ヘッド・スライダとディスクとの接触を感知するセンサ回路を含むＩＣとコントローラを含むＩＣとの間の伝送線数を少なくしつつ、ヘッド・ディスク接触の正確な判定を行うことができる。

本実施形態において、ＨＤＤの全体構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態において、ヘッド・スライダの構成を模式的に示す図である。本実施形態において、ＨＤＣとＲＷチャネルとの間の制御信号及びＨＤＣとアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）との間の制御信号を示す図である。本実施形態において、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）が行なう接触検知処理に関連する構成要素を模式的に示すブロック図である。本実施形態において、接触センサ回路部と接触判定部の構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態において、サーボ・ゲート信号、接触センサ回路部における比較処理部からの接触感知通知、カウンタのカウント、サーボ・ゲート同期信号、そして接触判定部のＨＤＣへのフォルト信号によるエラー通知、のタイミングの例を示すタイミング・チャートである。本実施形態において、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）とＨＤＣとのインターフェイスを模式的に示すブロック図である。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。以下においては、ディスク・ドライブの一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）を例として、本発明の実施形態を説明する。本実施形態は、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触を検知する回路に特徴を有している。

本実施形態のＨＤＤにおいて、ヘッド・スライダの信号を増幅する回路を含むＩＣは、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触を検知する接触検知回路を有している。接触検知回路は、コントローラからのタイミング制御信号を使用して、ヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触頻度を決定する。接触検知回路は、接触頻度が閾値を超えると、エラーをコントローラに通知する。

接触頻度による接触判定及びエラー通知を行なうことで、接触の誤検知によるパフォーマンスの低下を避けることができる。また、上記ＩＣは、上記タイミング信号を、他の機能においても使用する。このように、異なる機能と共通のタイミング制御信号を使用することで、上記ＩＣとコントローラを含むＩＣとの間の伝送線数を少なくすることができる。

本実施形態のヘッド・スライダと磁気ディスクとの接触を検知する回路が実装されるＨＤＤの全体構成を説明する。図１は、ＨＤＤ１の全体構成を模式的に示すブロック図である。ＨＤＤ１は、エンクロージャ１０の外側に固定された回路基板２０を有している。回路基板２０上に、リード・ライト・チャネル（ＲＷチャネル）２１、モータ・ドライバ・ユニット２２、ＭＰＵとロジック回路を有するハードディスク・コントローラ（ＨＤＣ）２３及びＲＡＭ２４などの各回路が実装されている。各回路は、一つのＩＣ（パッケージされたＩＣ）上あるいは異なるＩＣ（パッケージされたＩＣ）上に形成されている。

エンクロージャ１０内において、スピンドル・モータ（ＳＰＭ）１４は所定の角速度で磁気ディスク１１を回転する。磁気ディスク１１は、データを記憶するディスクである。ＨＤＣ２３からの制御データに従って、モータ・ドライバ・ユニット２２がＳＰＭ１４を駆動する。各ヘッド・スライダ１２は、磁気ディスク上を浮上するスライダと、スライダに固定され磁気信号と電気信号との間の変換（データの読み書き）を行うヘッド素子部とを備えている。

図２は、ヘッド・スライダ１２の構成を模式的に示す図である。ヘッド・スライダ１２は、スライダ１２２とそのトレーリング端面に形成されている素子部１２１を有する。素子部は、リード素子２１１、ライト素子２１２、ヒータ素子２１３、そして接触センサ素子２１４を有する。ヘッド・スライダ１２は、磁気ディスク１１上を浮上している。

ヒータ素子２１３は、その熱によってヘッド素子部１２１を膨張・突出させ、ヘッド素子部１２１と磁気ディスク１１との間のクリアランスを調整する。このヒータ素子２１３は、ヘッド素子部１２１と磁気ディスク１１との間のクリアランスを調整するクリアランス・アクチュエータである。クリアランス・アクチュエータとしては、ヒータ素子の他に、ピエゾ素子や磁気ディスク１１とヘッド・スライダ１２との静電力を使用するものなどが知られている。ピエゾ素子は、ヘッド・スライダ１２上あるいはアクチュエータ１６上に配置される。本発明は、いずれの構成のクリアランス・アクチュエータを有するＨＤＤにも適用することができる。

接触センサ素子２１４は、例えば、抵抗素子である。ヘッド素子部１２１が磁気ディスク１１と接触すると抵抗素子の抵抗値が変化する。この抵抗値変化を測定することで、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との接触を感知することができる。本発明は、他の構成の接触センサ素子を有するＨＤＤに適用することができる。例えば、接触センサ素子はピエゾ素子で構成することができる。接触を高感度かつ正確に感知するため、接触センサ素子２１３はヘッド・スライダ１２上に形成されていることが好ましいが、アクチュエータ１６上に接触センサ素子を有するＨＤＤに本発明を適用することができる。

図１に戻って、ヘッド・スライダ１２はアクチュエータ１６の先端部に固定されている。アクチュエータ１６はボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１５に連結され、回動軸を中心に回動することによって、ヘッド・スライダ１２を回転する磁気ディスク１１上においてその半径方向に移動する。モータ・ドライバ・ユニット２２は、ＨＤＣ２３からの制御データに従ってＶＣＭ１５を駆動する。

ヘッドＩＣであるアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、エンクロージャ１０内に配置されているＩＣ（パッケージされているＩＣ）である。典型的には、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、アクチュエータ１６の回動軸近傍に固定されている。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、ＨＤＣ２３からの制御データに従って複数のヘッド・スライダ１２の中から磁気ディスク１１にアクセス（リードもしくはライト）するヘッド・スライダ１２を選択し、リード／ライト信号の増幅を行う。

また、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、ＨＤＣ２３からの制御データに従って選択したヘッド・スライダ１２のヒータへ電力を供給し、その電力量を調整する電力供給調整回路として機能する。また、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、接触センサ素子２１４を使用して、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との間の接触をモニタし、接触を検知する接触検知機能を有している。本実施形態は、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３のこの接触検知機能に特徴を有している。この点は後述する。

ＲＷチャネル２１は、リード処理において、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３から供給されたリード信号からデータを抽出し、デコード処理を行う。デコード処理されたデータは、ＨＤＣ２３に供給される。また、ＲＷチャネル２１は、ライト処理において、ＨＤＣ２３から供給されたライト・データをコード変調し、さらに、コード変調されたデータをライト信号に変換してアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３に供給する。

ＨＤＤ１のコントローラであるＨＤＣ２３は、ＭＰＵとハードウェア論理回路とで構成されている。ＭＰＵはＲＡＭ２４にロードされたファーム・ウェアに従って動作する。ＨＤＣ２３は、リード／ライト処理制御、コマンド実行順序の管理、サーボ信号を使用したヘッド・ポジショニング制御（サーボ制御）、ホスト５１との間のインターフェイス制御、ディフェクト管理、エラー対応処理など、データ処理に関する必要な処理及びＨＤＤ１の全体制御を実行する。

ＨＤＣ２３は、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３のレジスタに制御データをセットすることで、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３の動作を制御する。図３は、ＨＤＣ２３とＲＷチャネル２１との間の制御信号及びＨＤＣ２３とアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３との間の制御信号を示している。ＲＷチャネル２１は、ＨＤＣ２３からのゲート信号に応じてモードを変化させる。サーボ・ゲート信号がイネーブルの間、サーボ・データのリード処理を行い、リード・ゲート信号がイネーブルの間、ユーザ・データのリード処理を行い、ライト・ゲート信号がイネーブルの間、ユーザ・データのライト処理を行う。

ライト・ゲート信号は、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３にも送られる。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３はライト回路（ライト素子２１２のドライバ回路）を有しており、ＲＷチャネル２１からのライト信号を増幅してライト素子２１２に出力する。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、ライト・ゲート信号に従って、その出力をＯＮ／ＯＦＦする。また、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３はリード回路を有し、そのリード回路は、リード素子２１１にセンス電流を与える回路及びリード素子２１１からの信号を受けるレシーバ回路（増幅回路）を有している。リード素子２１１からの信号を増幅してＲＷチャネル２１に送る。ユーザ・データ及びサーボ・データのリード信号は、レシーバ回路を介して、ＲＷチャネル２１に送られる。

ＨＤＣ２３は、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３の制御レジスタに制御データを格納することでアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３を制御する。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は複数の制御レジスタからなる制御レジスタ・セットを有している。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、その制御レジスタの設定値に従って、ヘッド・スライダ１２を選択し、あるいは、レジスタ設定が示す値のライト電流やセンス電流をヘッド・スライダ１２に供給する。また、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、ＨＤＣ２３がそのレジスタにセットしたデータが示す値のヒータ・パワーをヘッド・スライダ１２のヒータ素子２１３に供給する。

ＨＤＣ２３は、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３に、サーボ・ゲート信号に同期した信号（ＳＥＲＶＯＳＹＮＣＳＩＧＮＡＬ）を与える。この信号は、サーボ・ゲートと同一の信号でもよい。サーボ・ゲート同期信号は、いくつかの使用方法がある。好ましい構成において、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、サーボ・ゲート同期信号を使用して、パワー・セーブ制御を行う。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、サーボ・ゲート同期信号に従って、不要な回路をスリープ・モードにセットする。例えば、ユーザ・データのライト処理において、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３はサーボ・ゲート同期信号に従って、リード回路のＯＮ／ＯＦＦを行う。ＨＤＣ２３は、さらに、ユーザ・データのリード処理において、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３はサーボ・ゲート同期信号に従って、ライト回路のＯＮ／ＯＦＦを行ってもよい。

あるいは、ＨＤＣ２３は、サーボ・ゲート同期信号を使用して、ユーザ・データのリード・パラメータとサーボ・データのリード・パラメータとをスイッチすることができる。リード素子２１１のレシーバ回路はリード・パラメータに従って動作する。例えば、フィルタ設定をユーザ・データとサーボ・データとのそれぞれに最適に設定することで、ノイズの低減を図ることができる。

本形態において、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、このサーボ・ゲート同期信号を、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との接触の判定に使用する。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、ヘッド・ディスク接触が起きていると判定すると、ＨＤＣ２３に対してフォルト信号を使用してそれを知らせる。フォルト信号によるＨＤＣ２３に割り込みが入る。ＨＤＣ２３は、ヘッド・ディスク接触に対応する処理を開始する。

アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３とＨＤＣ２３との間の伝送線数をできるだけ少なくすることが好ましい。好ましい構成において、フォルト信号線は、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３が検知する他のエラーの通知にも使用される。例えば、ヘッド素子部１２１の素子のオープン／ショート、入力信号の無入力などのエラーが発生すると、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３はフォルト信号によりエラーの発生をＨＤＣ２３に知らせる。さらに、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３はエラーの内容を示すエラー番号を制御レジスタにセットする。ＨＤＣ２３は、制御レジスタにアクセスしてエラー番号を取得し、その番号が示すエラーに対応する処理を行う。

図４は、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３が行なう接触検知処理に関連する構成要素を模式的に示すブロック図である。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、制御レジスタ・セット１３１、接触センサ回路部１３５、接触判定部１３６を有している。制御レジスタ・セット１３１は複数のレジスタから構成されており、各レジスタが異なる制御データを格納する。例えば、レジスタ・セット１３１は、選択するヘッド・スライダ、ライト電流値、センス電流値、ヒータ・パワー値あるいはエラー番号などを、各レジスタに格納する。各レジスタは、レジスタ・アドレスによって指定される。

アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３におけるヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との接触を検知する構成は、接触センサ回路部１３５と接触判定部１３６を有している。接触センサ回路部１３５は、接触センサ素子２１４と共に、接触センサ部を構成する。接触センサ回路部１３５は、ヘッド・スライダ１２上の接触センサ素子２１４からの信号により、接触センサ素子２１４による接触の感知を決定する。

接触判定部１３６は、接触センサ素子２１４及び接触センサ回路部１３５（接触センサ部）による接触感知が、実際のヘッド・ディスク接触に起因するものであるかを判定する。このように、接触センサ部による接触感知が実際のヘッド・ディスク接触によるものであるか否かを判定することで、ヘッド・ディスク接触の検知精度を高め、誤検知によるパフォーマンスの低下を小さくすることができる。

接触判定部１３６は、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１とが実際に接触していると判定すると、フォルト信号によりＨＤＣ２３にエラーを通知する。さらに、接触判定部１３６は、制御レジスタにヘッド・ディスク接触のエラー番号を格納する。ＨＤＣ２３は、フォルト信号に応じてエラー番号を格納するレジスタにアクセスし、エラー番号が示すヘッド・ディスク接触のエラーに対応した処理を行う。

一般に、ＨＤＤ１は複数のヘッド・スライダ１２を有している。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、ヘッド・スライダ１２のそれぞれに対応する接触センサ回路部１３５を有する、あるいは全ての（あるいは一部の）ヘッド・スライダ１２に共通の接触センサ回路部１３５を有する。接触判定部１３６は全てのヘッド・スライダ１２に共通であることが好ましい。これにより、回路規模を小さくすることができる。

図５は、接触センサ回路部１３５と接触判定部１３６の構成を模式的に示すブロック図である。接触センサ回路部１３５は抵抗測定部３５１と比較処理部３５２を有する。抵抗測定部３５１は、接触センサ素子２１４の抵抗を測定する。比較処理部３５２は、接触センサ素子２１４の抵抗測定値（典型的には抵抗変化量）と規定の閾値とを比較する。

抵抗値（の変化）は、典型的には、接触センサ素子２１４に定電流あるいは定電圧を与え、その電圧あるいは電流により測定する。接触判定部１３６は、カウンタ３６１と比較処理部３６２とを有している。カウンタ３６１は、接触センサ素子２１４の抵抗測定値が閾値を超えた回数をカウントする。比較処理部３６２は、カウンタの値と規定の閾値とを比較する。

好ましい本構成において、接触センサ素子２１４は抵抗素子である。接触センサ素子２１４は、その抵抗値を、ヘッド・ディスク接触により変化させる。一般に、接触による温度上昇により、接触センサ素子２１４の抵抗値が増加する。抵抗測定部３５１は、接触センサ素子２１４の抵抗をモニタする。比較処理部３５２は、抵抗測定部３５１が測定した接触センサ素子２１４の抵抗値（典型的に抵抗変化量）と閾値とを比較し、抵抗測定値が閾値を超えると接触判定部１３６にそれを通知する。このように、接触センサ回路１３５は接触センサ素子２１４の抵抗をモニタし、ヘッド・ディスク接触による接触センサ素子２１４の抵抗変化を感知する。

接触判定部１３６において、カウンタ３６１は、比較処理部３５１からの通知をカウントする。つまり、接触センサ回路部１３５によるヘッド・ディスク接触の感知回数をカウントする。カウンタ３６１は、ＨＤＣ２３からのサーボ・ゲート同期信号を受けている。サーボ・ゲート同期信号の周期（変化）が規定回数に達すると、カウンタ３６１は、そのカウンタ値をクリアする。

接触判定部１３６の比較処理部３６２は、カウンタ３６１のカウンタ値が規定値に達すると、ヘッド・ディスク接触が起きていることを示すエラー番号を制御レジスタ・セット１３１のレジスタに格納する。比較処理部３６２は、フォルト信号により、ＨＤＣ２３にエラーの発生を通知する。エラー通知の基準となる接触頻度の適切な値は、ＨＤＤの設計、個々のＨＤＤの個体差、あるいはＨＤＤの使用時間などによって変化しうる。

したがって、エラー通知の基準となる接触頻度の値は、プログラマブルであることが好ましい。本例においては、好ましくは、比較処理部３６２が参照する上記規定値（閾値）、及び／もしくは、カウンタ３６１がそのカウンタ値をクリアする時間（サーボ・ゲート同期信号のサイクル数）は、プログラマブル・パラメータである。制御レジスタ・セット１３１がこの閾値を格納し、ＨＤＣ２３あるいはＨＤＤ１のテスト装置が、制御レジスタ・セット１３１にプログラマブル・パラメータである上記規定値（閾値）の値をセットする。

図６は、サーボ・ゲート信号、接触センサ回路部１３５における比較処理部３５２からの接触感知通知、カウンタ３６１のカウント、サーボ・ゲート同期信号、そして接触判定部１３６のＨＤＣ２３へのフォルト信号によるエラー通知、のタイミングの例を示すタイミング・チャートである。サーボ・ゲート同期信号の立ち下りはサーボ・ゲート信号とタイミングが一致し、その立ち上がりはサーボ・ゲート信号よりも早い。

図６の例において、カウンタ３６１は、サーボ・ゲート同期信号の３回の立ち上がり毎に、そのカウンタ値をクリアする。接触センサ回路部１３５は、カウンタ３６１のカウンタ値が５に達すると、ＨＤＣ２３へエラー発生を通知する。つまり、接触センサ回路部１３５は、カウント・クリア前に５回の接触が感知されると、フォルト信号によりＨＤＣ２３へエラー発生を通知する。これらの数値は説明のための例である。実際のＨＤＤにおいては、例えば、ディスク１回転において、接触感知数が１００を超える場合に、実際にヘッド・ディスク接触が発生していると判定する。

上述のように、カウンタ３６１は、サーボ・ゲート同期信号が、所定の回数だけ周期変化すると（上記例において立ち上がり回数が３回）、そのカウンタ値をクリアする。サーボ・ゲート信号は、磁気ディスク１１の回転に従って周期的に変化する。その周期変化数は、経過時間に相当する。接触判定部１３６は、所定の時間内（サーボ・ゲート信号の周期変化の所定回数内）に、ヘッド・ディスク接触の感知回数が所定の閾値に達すると、実際にヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１とが接触していると判定する。

このように、接触判定部１３６は、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との接触の感知頻度による実際のヘッド・ディスク接触の有無を判定することで、ヘッド・スライダ１２と磁気ディスク１１との接触の誤検知を減らし、より正確なヘッド・ディスク接触検知を行なうことができる。

上述のように、接触感知頻度（単位時間あたりの感知回数）を測定するためには、感知回数をカウントする機能と、経過時間の基準となる信号とが必要である。本実施形態のアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、接触感知頻度の測定に、サーボ・ゲート同期信号を使用する。サーボ・ゲート信号は、磁気ディスク１１の回転に同期しており、接触感知頻度を測定するためのタイマとして好適である。

本実施形態の特徴として、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、サーボ・ゲート同期信号を、他の機能においても使用している。具体的には、上述のように、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、パワー・セーブ制御やパラメータ設定の切り替えタイミング制御において、サーボ・ゲート同期信号を使用することができる。このように、他の機能と共通するタイミング制御信号を使用することで、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３とＨＤＣ２３との間の伝送線数を増やすことなく、また、新たな信号を追加することなく、接触感知頻度の測定を行うことができる。

カウンタ３６１は、接触感知回数をカウントする。上記好ましい構成例において、カウンタ３６１は、サーボ・ゲート同期信号で測定する時間が所定時間だけ経過すると、そのカウンタ値をクリアする。少ないカウンタ数で、シンプルな処理を行う点からは、この構成が好ましい。上記例においては、カウンタ３６１のクリア前後で、接触感知頻度の算出が分離される。

そこで、接触判定部１３６は、他の方法により接触感知頻度の測定を行ってもよい。例えば、接触判定部１３６は、例えば、接触頻度の算出に使用するサイクル数（図６の例で３サイクル）と同数のカウンタを有し、各サイクルにおける接触感知数を異なるカウンタでカウントする。１サイクル経過する毎に、最も古いカウンタがその値をクリアする。クリアしたカウンタは、最新のサイクルにおける接触感知数をカウントする。全てのカウンタのカウンタ値の合計が閾値を超えていると、接触判定部１３６は、実際のヘッド・ディスク接触が起きていると判定する。

上記好ましい構成は、ＨＤＣ２３からのサーボ・ゲート同期信号を利用して接触感知頻度測定のための時間測定を行う。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、これとは異なる信号を利用してもよい。利用する信号は、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３における他の機能においても使用されるタイミング制御信号である。共通タイミング制御信号の他の例は、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３の制御レジスタ・セット１３のアクセスにおけるシリアル伝送で使用されるクロック信号である。

好ましい構成において、ＨＤＣ２３とアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３との間は、シリアル・インターフェイスで接続される。図７は、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３とＨＤＣ２３とのインターフェイスを模式的に示すブロック図である。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は制御レジスタ・セット１３１の制御データ入出力のために、入出力回路１３２を有している。入出力回路１３２とＨＤＣ２３とは、シリアル・インターフェイスでつながっている。シリアル・インターフェイスの伝送線群は、イネーブル信号線、クロック信号線そしてシリアル・データ線を含む。

上述のように、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３とＨＤＣ２３との間の信号伝送線は、それらをつなぐＦＰＣ上に形成されている。ＨＤＣ２３は、シリアル伝送線群と入出力回路１３２を介して、制御レジスタ・セット１３１に制御データを格納し、また、レジスタ・セット１３１に格納されている制御データを読み出すことができる。レジスタへの書き込みの場合、ＨＤＣ２３は制御データを送信し、読み出しの場合はアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３からデータを取得する。ＨＤＣ２３とアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３との間のシリアル・データ伝送において、イネーブル信号の変化によってレジスタのデータが有効となる。

本構成において、ＨＤＣ２３は、制御レジスタ・セット１３１へのアクセス期間に限らず、他の期間においてもクロック信号をアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３に送信し続ける。アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は、このクロック信号を使用して時間を測定し、接触感知頻度を決定する。このように、制御レジスタ・セット１３１とＨＤＣ２３との間のシリアル伝送におけるクロック信号を使用することで、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３とＨＤＣ２３との間の信号伝送線を追加することなく、アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）１３は接触感知頻度の測定を行うことができる。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。例えば、本形態のアーム・エレクトロニクス（ＡＥ）での処理を、磁気ディスク以外のディスクを利用するディスク・ドライブに適用することができる。ＨＤＣを含むＩＣは、筐体内に配置されていてもよい。ＨＤＣを含むＩＣは、ＲＷチャネルやＲＡＭなどの他の回路構成を含むことができる。本発明が適用可能なＨＤＤの磁気ディスク枚数は限定されず、また、リードのみを行なうＨＤＤに本発明を適用することができる。

１ハードディスク・ドライブ、１０エンクロージャ、１１磁気ディスク
１２ヘッド・スライダ、１３アーム・エレクトロニクス（ＡＥ）、２０回路基板
２１ＲＷチャネル、２２モータ・ドライバ・ユニット
２３ハードディスク・コントローラ、２４ＲＡＭ、５１ホスト
１２１ヘッド素子部、１２２スライダ、１３１レジスタ・セット
１３２入出力回路、１３５接触センサ回路部、１３６接触判定部
２１１リード素子、２１２ライト素子、２１３ヒータ素子
２１４接触センサ素子、３５１抵抗測定部、３５２比較処理部、３６１カウンタ
３６２比較処理部

Claims

ディスクにアクセスするヘッド・スライダと、
前記ヘッド・スライダと前記ディスクとの接触を感知するセンサ素子と、
前記ヘッド・スライダの信号を増幅する増幅回路部を有するヘッドＩＣと、
前記ヘッドＩＣを制御するために前記ヘッドＩＣのレジスタにアクセスするコントローラ、を含むコントローラＩＣと、
前記ヘッドＩＣ内にあり、前記コントローラＩＣからの前記ヘッドＩＣの他機能と共通のタイミング制御信号を使用して、前記センサ素子による前記接触の感知頻度（単位時間あたりの感知回数）を測定し、その接触感知頻度（単位時間あたりの感知回数）によって前記コントローラＩＣへのエラー通知の有無を決定する、判定部と、
を有する、ディスク・ドライブ。
前記タイミング制御信号は、前記ディスク上のサーボ・セクタ読み出しの制御信号に同期している、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
前記判定部は、他のエラーと共通の伝送線を使用して前記コントローラＩＣに前記エラーの通知を行なう、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
前記判定部は、前記センサ素子による前記接触感知の回数をカウントするカウンタを有し、
前記判定部は、前記カウンタのカウンタ値と前記タイミング制御信号とを使用して、前記接触感知頻度（単位時間あたりの感知回数）を測定する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
前記カウンタは、前記タイミング制御信号による測定時間が規定の時間経過する毎に、そのカウンタ値をクリアし、
前記判定部は、前記カウンタ値が閾値に達すると、前記エラー通知を行うことを決定する、
請求項４に記載のディスク・ドライブ。
前記判定部は、決定した前記接触感知頻度（単位時間あたりの感知回数）と閾値とを比較して、前記エラー通知の有無を決定し、
前記閾値は、プログラマブル・パラメータである、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
前記判定部は、前記センサ素子による前記接触感知の回数をカウントするカウンタを有し、
前記カウンタは、前記タイミング制御信号による測定時間が規定の時間経過する毎に、そのカウンタ値をクリアし、
前記判定部は、前記カウンタ値が閾値に達すると、前記エラー通知を行うことを決定し、
前記規定の経過時間及び／もしくは前記閾値はプログラマブル・パラメータである、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
前記ヘッドＩＣは、前記タイミング制御信号を使用して、パワー・セーブ・モード制御を行う、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。