ヘッド−媒体の接触を検出するための装置および方法
【課題】ヘッドトランスデューサの温度センサは、近接点近くでまたは近接点で温度を測定する。
【解決手段】測定される温度は、ヘッドトランスデューサと磁気記録媒体との間の間隔の変化に応じて変化する。検出器は温度センサに結合され、ヘッドトランスデューサと媒体との間の接触の開始を示す、測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するように構成される。別のヘッドトランスデューサ構成は、媒体の凹凸と相互作用する、抵抗温度係数が高い検知要素を有するセンサを含む。導電性リードは検知要素に接続され、検知要素に対して抵抗温度係数が低く、リードのそのような熱的に誘導される抵抗の変化の、凹凸との接触への検知要素の応答に対する影響は、無視できる程度である。
【解決手段】測定される温度は、ヘッドトランスデューサと磁気記録媒体との間の間隔の変化に応じて変化する。検出器は温度センサに結合され、ヘッドトランスデューサと媒体との間の接触の開始を示す、測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するように構成される。別のヘッドトランスデューサ構成は、媒体の凹凸と相互作用する、抵抗温度係数が高い検知要素を有するセンサを含む。導電性リードは検知要素に接続され、検知要素に対して抵抗温度係数が低く、リードのそのような熱的に誘導される抵抗の変化の、凹凸との接触への検知要素の応答に対する影響は、無視できる程度である。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００１】
関連の特許文献
この出願は、両者ともが２０１０年１１月１７日に出願された仮特許出願連続番号第６１／４１４，７３３号および第６１／４１４，７３４号の利益を主張し、米国特許法第１１９条（ｅ）に従ってその優先権を主張し、それぞれの全体がここに引用により援用される。
【０００２】
要約
開示の実施形態は、ヘッドトランスデューサと、ヘッドトランスデューサの近接点の近くにまたは近接点に位置決めされ、近接点の近くまたは近接点で温度を測定するように構成される温度センサとを含む、ヘッド−媒体の接触を検出するための装置に向けられている。測定される温度は、ヘッドトランスデューサと磁気記録媒体との間の間隔の変化に応じて変化する。検出器は温度センサに結合され、ヘッドトランスデューサと媒体との間の接触の開始を示す、測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するように構成される。
【０００３】
他の実施形態に従うと、ヘッド−媒体の接触を検出するための方法は、磁気記録媒体がヘッドトランスデューサに対して移動すると、ヘッド−ディスクインターフェイスで温度を測定するステップに係り、測定される温度はヘッドトランスデューサと媒体との間の間隔の変化に応じて変化する。方法は、ヘッドトランスデューサと媒体との間の接触の開始を示す、測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するステップにも係る。
【０００４】
さまざまな実施形態に従うと、装置は、ヘッドトランスデューサと、ヘッドトランスデューサ上に位置決めされて磁気記録媒体の凹凸と相互作用するセンサとを含む。センサは、抵抗温度係数が高い検知要素を含む。導電性リードが検知要素に接続される。リードは、検知要素に対して抵抗温度係数が低く、凹凸への検知要素の応答に対する、そのようなリードの熱的に誘導された抵抗の変化の影響は、無視できる程度である。
【０００５】
さらなる実施形態に従うと、方法は、ヘッドトランスデューサに対して磁気記録媒体を移動させるステップと、検知要素に対して抵抗温度係数が低い導電性リードに結合される、抵抗温度係数が高い検知要素を備えるセンサを用いて媒体の凹凸を検知するステップとに係る。これにより、凹凸への検知要素の応答に対する、リードの熱的に誘導された抵抗の変化の影響は、無視できる程度である。
【０００６】
さまざまな実施形態のこれらおよび他の特徴および局面を、以下の詳細な説明および添付の図面に鑑みて理解してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】さまざまな実施形態に従う温度センサを組入れる、ヒータで作動されるヘッドトランスデューサ配置の簡略化された側面図である。
【図２】図１に示す、ヒータで作動されるヘッドトランスデューサ配置の正面図である。
【図３】予め作動された構成および作動された構成の、図１および図２の、ヒータで作動されるヘッドトランスデューサ配置を示す図である。
【図４Ａ】ヘッドトランスデューサと磁気記録ディスクの表面との間の接触の前、その間、および後の、図１−図３に示される種類の、ヒータで作動される記録ヘッドトランスデューサの代表的な温度プロファイルを図示する図である。
【図４Ｂ】ヘッドトランスデューサと磁気記録ディスクの表面との間の接触の前、その間、および後の、非熱作動可能記録ヘッドトランスデューサの代表的な温度プロファイルを図示する図である。
【図５】さまざまな実施形態に従うヘッド−媒体接触方法論のさまざまなプロセスを図示する図である。
【図６】他の実施形態に従うヘッド−媒体接触方法論のさまざまなプロセスを示す図である。
【図７】さまざまな実施形態に従うヘッド−媒体の接触を検出するための装置の図解を示す図である。
【図８Ａ】さまざまな実施形態に従う抵抗温度センサを図示する図である。
【図８Ｂ】さまざまな実施形態に従う抵抗温度センサを図示する図である。
【図８Ｃ】図８Ａおよび図８Ｂに示されるセンサ要素の分解図である。
【図９】さまざまな実施形態に従う、凹凸検出忠実度が向上した抵抗温度センサを平面図である。
【図１０】さまざまな実施形態に従う抵抗温度センサの検知要素での使用に好適な特定的な抵抗温度係数材料の実効を実証するデータおよびプロットを提供する図である。
【図１１】さまざまな実施形態に従う抵抗温度センサの検知要素での使用に好適な特定的な抵抗温度係数材料の実効を実証するデータおよびプロットを提供する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な説明
データ記憶システムは一般的に、記録媒体に情報を読出すおよび書込む１つ以上の記録ヘッドを含む。しばしば、記録ヘッドとその関連の媒体との間に比較的小さな距離または間隔を有することが望ましい。この距離または間隔は「フライハイト」または「ヘッド−媒体の間隔」として公知である。ヘッド−媒体の間隔を小さくすることにより、記録ヘッドは典型的に、媒体にデータを書込むおよび媒体からデータを読出すことの双方がよりうまくできるようになる。ヘッド−媒体の間隔を小さくすると、記録媒体表面の凹凸および他の特徴を検出するためなど、記録媒体トポグラフィの調査も可能になる。
【０００９】
記録ヘッドトランスデューサは典型的に、最も高い記録密度を達成するために、媒体から最小の確実な間隔に設定されている。ヘッド−媒体の接触の検出は、そのような小さなヘッド−媒体の間隔の設定においては極めて重要である。いくつかの従来のシステムは、ヘッド−媒体の接触を測定するのに、大きなスキュー角での接触摩擦によるヘッドオフトラック運動を用いる。そのようなシステムは媒体表面の内半径および外半径でしか働かず、媒体表面のすべての場所でヘッド−媒体の接触を測定できるわけではない。
【００１０】
他の従来の方策は、ヘッドトランスデューサ上のリーダまたは熱センサなどの付加的なセンサを用いることによって接触を検出するのにヘッド−ディスク変調を用いる。しかしながら、変調はデータ記録システムを劣化させ、将来の記録システムは、より小さな磁気的間隔およびより高い面密度を達成するには、変調を排除しなければならなくなる。現在、ドライブの媒体表面全体にわたって非変調インターフェイスのヘッド−媒体の接触を検出することができる従来型システムはない。
【００１１】
開示の実施形態は、ヘッドトランスデューサの近接点にまたは近接点の近くに位置決めされる温度センサを備えるヘッドトランスデューサに向けられている。近接点は、一般的に、ヘッドトランスデューサと磁気記録媒体との間の最も近い接点であると理解されている。実施形態は、記録媒体よりも実質的に熱くなるように温度センサを加熱する（たとえば、約１００℃から３００℃より熱い、好ましい範囲は約１５０℃から２５０℃より熱い、またより好ましい範囲は約１５０℃から２００℃より熱い）、温度センサバイアスパワーおよび／または熱アクチュエータパワーを用いる実現例に向けられている。実施形態は、ヘッド−媒体の接触の開始時に、媒体の冷却を用いて、接触事象から生じる熱伝導率の突然の変化による温度の逸脱を生成する。温度センサが測定する温度逸脱は、媒体の任意の場所で（すなわち内半径および外半径に限定されない）ヘッド−媒体の接触を検出するのに用いられる。
【００１２】
さまざまな実施形態に従うと、ヘッド−ディスクインターフェイス（ＨＤＩ）は、ヘッド−媒体の接触の間に変調を有しないように実現される。インターフェイスでのヘッドトランスデューサ表面温度は好ましくは、ヘッドトランスデューサ中の抵抗温度センサおよび／または熱アクチュエータへのバイアスパワーを用いることによって媒体の温度よりも実質的に高くなるように上げられる。媒体は、ヘッド−媒体の接触の開始時にヘッドトランスデューサを冷却してヘッドトランスデューサ温度にＤＣシフトを生成するヒートシンクとして用いられる。他の実施形態に従うと、インターフェイスでのヘッドトランスデューサ表面温度は、抵抗温度センサへのバイアスパワーを低下させることおよび／またはヘッドトランスデューサ中の非熱アクチュエータを用いることによって、媒体温度よりも実質的に低くなるように下げることができる。この方策は向上した摩擦加熱検出を提供し得、これを用いてヘッド−媒体の接触を明言することができる。ヘッドトランスデューサの近接点にある抵抗温度センサがＤＣ温度変化を測定する。というのも、非変調インターフェイスは主にＤＣ信号を生成するからである。
【００１３】
ヘッドトランスデューサが媒体と接触すると、熱伝導率は、ヘッドトランスデューサおよび媒体の高熱伝導率材料の直接の接触により、突然上昇する。ヘッド−媒体の接触の開始時の熱伝導率の突然の変化は、ヘッド−ディスクインターフェイスでのヘッドトランスデューサ温度の逸脱を生じさせる。このＤＣ温度逸脱をヘッド−媒体の接触を検出するのに用いる。
【００１４】
さまざまな実施形態に従ってかつ図１−図３を参照して、回転する磁気記憶媒体１６０に非常に近接する、サスペンション１０１によって支持されるスライダ１００が示される。スライダ１００は、記録ヘッドトランスデューサ１０３と、ヘッドトランスデューサ１０３に熱的に結合されるヒータ１０２とを支持する。ヒータ１０２は、電流がヒータ１０２を通ると熱を生成する抵抗ヒータであってもよい。ヒータ１０２は抵抗ヒータに限定されるわけではなく、任意の種類の加熱源を含んでもよい。ヒータ１０２が生成する熱エネルギはヘッドトランスデューサ１０３の熱膨張を生じる。この熱膨張を、データ記憶システム中のヘッド−媒体の間隔１０７を小さくするのに用いることができる。いくつかの実施形態では、ヘッド−媒体の間隔１０７を小さくするのに非熱アクチュエータを使用できることが注記される。
【００１５】
近接点または近接点の近くにヘッドトランスデューサ１０３上に位置決めされる温度センサ１０５が示される。前に論じたように、ヘッドトランスデューサ１０３の作動は、ヒータ１０２などの熱アクチュエータまたは他のアクチュエータ（たとえばライター）によって実現することができる。バイアスパワーは、磁気記録媒体１６０の温度よりも実質的に高くなるようにセンサ１０５およびヘッドトランスデューサ１０３の隣接する部分の表面温度を上げるように温度センサ１０５に印加される。
【００１６】
温度センサ１０５は好ましくは、ヘッド−媒体の接触の開始を検出するため、熱の流れの変化を検知するように構成される。開示のさまざまな実施形態に従うヘッド−媒体の間隔および接触の判断に関する詳細は、２０１０年１１月８日に出願され、ここに引用により援用される同一人に所有される米国特許出願連続番号第１２／９４１，４６１号に提供されている。
【００１７】
図３に示されるように、ヘッド−媒体の接触の前には、熱いヘッド表面と比較的冷たいディスク１６０との間にエアーギャップ１０７が規定される。ヘッドトランスデューサ１０３、エアーギャップ１０７、および磁気記録ディスク１６０は１つのレベルの熱伝導率を規定する。ヘッドトランスデューサ１０３が熱アクチュエータまたはヒータ１０２の活性化の後などにディスク１６０に接すると、ヘッドトランスデューサ１０３の高熱伝導率材料とディスク１６０との間の直接の接触は熱伝導率を大幅に上昇させる。このように、ヘッドトランスデューサ１０３上の温度センサ１０５は、温度の降下または温度軌跡の逸脱を検知して、ヘッド−媒体の接触の検出を可能にする。
【００１８】
図４Ａは、ヘッドトランスデューサ１０３と磁気記録ディスク１６０の表面との間の接触の前、その間、および後の、図１−図３に示される種類の記録ヘッドトランスデューサ１０３についての代表的な温度プロファイルを図示する。この図示例では、温度プロファイルは、低変調または無変調ヘッド−ディスクインターフェイスによる定常状態ＤＣ信号として表わされる。ヘッドトランスデューサ１０３が熱アクチュエータ１０２によって作動されると、ヘッドトランスデューサ表面温度は、熱アクチュエータ１０２が生成する熱による作動とともに上昇する。ヘッドトランスデューサの温度は、ディスク１６０の温度よりも高くなる。このように、ディスク１６０はこのシナリオではヒートシンクとして働く。ヘッドトランスデューサ１０３がディスク１６０に接触すると、ヘッドトランスデューサ表面温度は、接触から生じる熱伝導率の変化により降下する。ヘッドトランスデューサ表面温度は、熱アクチュエータの加熱および摩擦加熱により上昇し続ける。温度の変化または温度軌跡の逸脱を用いて、ヘッド−媒体の接触を明言することができる。
【００１９】
図４Ｂは、非熱アクチュエータによって作動される記録ヘッドトランスデューサ１０３についての代表的な温度プロファイルを図示する。この図示例では、温度センサ１０５バイアスパワーは温度センサ１０５を自己発熱させて、ヘッド−ディスクインターフェイスでの温度の上昇がディスク１６０の温度よりも実質的に高くなるようにする。ディスク１６０はこのシナリオではヒートシンクとして働く。ヘッドトランスデューサ１０３がディスク１６０に向けて下方に作動されると、熱伝導率は徐々に上昇し、センサ１０５の温度を徐々に低下させる。ヘッドトランスデューサ１０３がディスク１６０と接触すると、熱伝導率が変化し、ヘッドトランスデュ動が起こると、温度は最終的に摩擦加熱によって上昇する。
【００２０】
ここで図５を参照して、さまざまな実施形態に従うヘッド−媒体接触方法論のさまざまなプロセスが図示される。ヘッドトランスデューサが磁気記録媒体に対して移動すると１４０、図５に図示される方法は、ヘッド−ディスクインターフェイスで温度を測定するステップ１４２に係り、測定される温度はヘッドトランスデューサと媒体との間の間隔の変化に応じて変化する。方法は、ヘッド−媒体の接触の開始を示す、測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するステップ１４４にも係る。
【００２１】
図６は、他の実施形態に従うヘッド−媒体接触方法論のさまざまなプロセスを示す。ヘッドトランスデューサが磁気記録媒体に対して移動すると１５０、ヘッドトランスデューサが作動され１５２、トランスデューサを媒体に向けて移動させる。いくつかの実施形態では、ヘッドトランスデューサは熱アクチュエータを用いて作動される。他の実施形態では、非熱アクチュエータを用いてヘッドトランスデューサを作動させる。図６に示される方法は、媒体の温度よりも上にヘッド−ディスクインターフェイスを加熱するステップ１５４も含む。好ましくは、ヘッド−ディスクインターフェイスは、媒体の温度よりも約１００℃から２００℃など（以上で与えられた温度範囲も参照）、大幅に熱い。
【００２２】
ヘッド−ディスクインターフェイスが加熱されると、ヘッド−ディスクインターフェイスで温度が測定され１５６、測定された温度のＤＣ成分をモニタすることによってインターフェイス温度の変化が測定される。方法はさらに、ヘッド−媒体の接触の開始を示す、測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するステップ１５８に係る。いくつかの実施形態では、ヘッド−媒体の接触の開始は、測定される温度のＤＣ成分の百分率での変化を測定することおよびこの百分率の変化をしきい値と比較することによって検出することができる。たとえば、約１％のＤＣ成分の変化は、ヘッド−媒体の接触の開始を示すことができる（たとえば、８５オームのデバイスについて１オームのシフトが典型的であり、これはＤＣ成分の約１．２％の変化ということになる）。他の実施形態では、ヘッド−媒体の接触の開始は、測定される温度のＤＣ成分の軌跡の逸脱を検出することによって検出することができる。たとえば、約１％超の軌跡のずれは、ヘッド−媒体の接触の開始が起こったことの指標となり得る。ＤＣ成分軌跡データの標準偏差を上回る予め定められた数のシグマを表わす変化を検出するなど、他の検出方策が企図される。
【００２３】
図７は、さまざまな実施形態に従うヘッド−媒体の接触を検出するための装置５００の図示を示す。図７に示されかつ図示される装置５００の数多くの構成要素は簡略化の目的のために示されていないことが理解される。図７に示される装置５００は、協働して動作して、本明細書中に記載されるさまざまなヘッド−媒体接触方法論を実現することができるさまざまな構成要素を示す。この図示では、任意の数のハードディスクドライブ５０４を備える大容量記憶デバイスに結合される制御システム５０２が示される。図７は、回転する磁気記憶媒体１６０の表面から離間した温度センサ１０５を備える記録ヘッドトランスデューサ１０３を支持する、図１に示されるスライダ１００の再現である。制御システム５０２は、コントローラ５１４、検出器５１２、および電源５１０を含むように示される。コントローラ５１４は、装置５００のさまざまな構成要素と協働して動作して、読出および書込動作の間などの媒体１６０の回転ならびにスライダ１００の移動を制御するように構成される。電源５１０は、装置５００のさまざまな構成要素に電力を与える。さまざまな実施形態の文脈では、電源５１０は、温度センサ１０５にバイアスパワーを、ヘッドトランスデューサアクチュエータのために作動パワーを与えるように構成される。たとえば、電源５１０は、ヘッドトランスデューサ１０３のための熱アクチュエータとして動作するヒータ１０２に電力を与える。
【００２４】
温度センサ１０５はヘッドトランスデューサ１０３の近接点の近くにまたは近接点に位置決めされて、この場所で温度を測定する。温度センサ１０５は好ましくは、抵抗温度係数（ＴＣＲ）を有するセンサである。温度センサ１０５は、正のＴＣＲまたは負のＴＣＲを有してもよい。たとえば熱電対またはサーミスタなどの他の種類の温度センサ１０５を用いてもよい。
【００２５】
前に論じたように、測定される温度は、ヘッドトランスデューサ１０３と磁気記録媒体１６０との間の間隔の変化に応じて変化する。検出器５１２は温度センサ１０５に結合され、ヘッドトランスデューサ１０３と媒体１６０との間の接触の開始を示す、測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するように構成される。ヘッド−ディスクインターフェイスは低変調または無変調インターフェイスであるので、温度センサ１０５が発生する温度信号にはヘッド−媒体の接触の間に変化する信号成分が実質的にない。より特定的には、温度信号にはヘッド−媒体の接触の間にＡＣ成分が実質的にない。温度信号の小さなＲＭＳ成分が存在するかもしれないが、いずれのそのようなＲＭＳ成分も、ヘッド−ディスク変調に依拠する従来の接触検出方式の文脈では使用できない。
【００２６】
いくつかの実施形態に従うと、電力は、電源５１０によって温度センサ１０５に供給されて媒体１６０の温度よりも上の温度にヘッド−ディスクインターフェイスを加熱する。他の実施形態では、電源５１０によって温度センサ１０５とヒータ１０２との両方に供給される電力はヘッド−ディスクインターフェイスへの加熱を与える。検出器５１２は、ヘッドトランスデューサ１０３と媒体１６０との間の接触の開始に応答して、加熱されたヘッド−ディスクインターフェイスから媒体１６０への上昇した熱伝導の率を示す、温度センサ１０５が発生する信号のＤＣ成分の変化を検出するように構成される。
【００２７】
磁気記録では、ヘッドと媒体との間の隙間の制御は、成功裡の読出および書込動作に重要である。増大する面密度は、ヘッド−媒体の隙間が小さくされることを要する。媒体の物理的な凹凸は、ヘッドを接触させることによって平均ヘッド−媒体間隔に対して下限を与えることができるが、これは、ヘッドトランスデューサ構造の磨損およびヘッドの電気的性能の劣化に繋がってしまう。
【００２８】
凹凸は、典型的には炭化ケイ素材料を備え、ディスク基板に埋込まれる孤立したサブミクロンサイズの粒子である。凹凸はしばしば十分に大きいので、非常に高速でスライダ／トランスデューサアセンブリに衝撃することによって典型的なスライダ／トランスデューサアセンブリの飛行経路に干渉する。磁気記録媒体の表面から生じる凹凸は一般的に、高度にランダムな態様で分散し、ディスクおよび周囲温度の変化に応じて形状およびサイズが変化する。スライダ／トランスデューサアセンブリと凹凸との間の衝突はしばしば、凹凸の場所を情報の読出および書込の目的のために使用できなくしてしまう。さらに、スライダ／トランスデューサアセンブリと凹凸との間の繰返される接触は、スライダ／トランスデューサアセンブリに対して深刻度が異なる損傷を生じる虞がある。
【００２９】
媒体の凹凸検出を用いて、媒体の凹凸をマッピングしてヘッド用制御アルゴリズムを与え、媒体上のこれらの部位を回避することによって、ヘッドの摩耗および劣化を最小限にすることができる。媒体の凹凸がヘッドと相互作用すると、それらはヘッド上の時間変化する温度分布を与える。この時間変化する温度のサインは、ＴＣＲセンサ要素を用いてデバイスの電気抵抗をモニタすることによって検出することができる。開示の実施形態は高忠実度媒体凹凸検出センサを提供する。開示の実施形態は、媒体の凹凸を検出してヘッド平均間隔（ＨＭＳ）を低減しかつ面密度を増大させるための高忠実度ＴＣＲ検知デバイスを提供する。
【００３０】
さまざまな実施形態に従うと、抵抗温度センサは、ヘッドトランスデューサ上に位置決めされ、媒体の凹凸を検出するように構成されるセンサ要素を含む。センサ要素は好ましくは、抵抗温度係数が高い材料から形成される。検知要素への電気的接続は、センサ要素の抵抗温度係数に対して抵抗温度係数が低い材料を備える導電リードによって設けられる。導電リードは好ましくは抵抗温度係数がゼロに近い材料から形成される。他の利点のうち、本開示の抵抗温度センサは改良された接触検出を提供する。媒体の欠陥の走査の間、たとえば、ヘッド−媒体の隙間およびしたがってヒータのパワーは固定されるが、このことは、結果的に生じる熱背景が固定されることを意味する。しかしながら、接触の検出の間ヒータは傾いているので、本開示の低ＴＣＲリードは、接触検出適用例において特定的な有用性を見出す。
【００３１】
図８Ａおよび図８Ｂはさまざまな実施形態に従う抵抗温度センサ２００を図示する。図８Ａは抵抗温度センサ２００の平面図を示す。図８Ｂは、図８Ａに示される抵抗温度センサ２００の対向面の図である。抵抗温度センサ２００は、１対のリード２０４に接続されるセンサ要素２０２を含む。センサ要素２０２の表面２０３は、図８Ａでは、ヘッドトランスデューサの対向面（ＡＢＳ）２０５とほぼ平行に整列されて示され、ここで、ヘッドトランスデューサと磁気記録媒体との間の温度勾配が最大となる。したがって、センサ要素２０２のより大きな抵抗の変化は、はるかに多くのＴＣＲ材料がＡＢＳ面から遮蔽されるスライダ本体の中に位置する従来の設計と比較して、ＡＢＳ面の温度変化を伴う。
【００３２】
センサ要素２０２は、たとえば典型的なヘッド−媒体接触センサの検知面積に対して小さな検知面積にわたる熱の流れの変化に感度がある。応じて、センサ要素２０２は、磁気記録媒体の凹凸を検出するため、熱の流れの変化に対してより高い感度を有する。典型的なヘッド−媒体接触センサは、センサ要素２０２の検知面積に対して大きな検知面積にわたって熱の流れの変化に感度があることが注記される。
【００３３】
図８Ｃは、図８Ａおよび図８Ｂに示されるセンサ要素２０２の分解図である。図８Ｃで、センサ要素２０２は、トラック横断長さ（Ｌ）、スライダ本体中への奥行（Ｄ）、およびトラック下方への幅（Ｗ）を有するように示される。いくつかの実施形態に従うと、センサ要素２０２は、Ｌ＝７５０ｎｍ；Ｄ＝７５ｎｍ；およびＨ＝６０ｎｍという外形を有してもよい。他の実施形態では、センサ要素２０２は、Ｌ＝７５０ｎｍ；Ｄ＝８５ｎｍ；およびＨ＝４０ｎｍという外形を有してもよい。図８Ｃに示されるセンサ要素２０２の構成および外形は非限定的な図示の目的のためのものであることが理解される。比較的小さなセンサ要素２０２は、たとえば正確なトラックパディング（track padding）のための小さな凹凸の外形を定めることができる。
【００３４】
図９は、さまざまな実施形態に従う、媒体欠陥検出忠実度が向上した抵抗温度センサ３００の平面図である。図９に示される実施形態では、抵抗温度センサ３００は、ヘッドトランスデューサの対向面３１０に平行なかなりの長さ寸法を有するセンサ配置３０１を含む。図９に示される抵抗温度センサ３００のセンサ配置３０１は、対向面３１０上に位置決めされるかなりの量のＴＣＲ材料を有する。センサ配置３０１の相当の部分は、各々のリード３０４の表面３０６′に沿って延在する。センサ配置３０１は、センサ要素３０２を規定する２本のリード３０４の間の空隙に位置する比較的薄いセクションを有する。
【００３５】
センサ要素３０２はほぼ「カモメ翼」形状を有し、センサ要素３０２はセンサ配置３０１の中央場所に位置する。センサ配置３０１は、センサ要素３０２の対向端に先細領域３０７を含む。センサ配置３０１の対向端の領域は、対向面３１０に平行なリード３０４の表面で終端する先細領域３０９を有する。図９のセンサ要素３０２のカモメ翼形状は、リードの材料が対向面に入らないようにすることができる。このことは、表面仕上げおよび／または腐食に対する耐性という観点から、ＡＢＳで受入れられないかもしれない材料を選べるようにする。ＡＢＳで露出する材料の数を限定すると、表面仕上げの磁極端突出に関する局面がより容易に管理されるようになる。
【００３６】
さまざまな実施形態に従うと、図８Ａ−図９に示されるセンサ要素２０２および３０２の温度は、図７に示される電源５１０を制御することによってなど、センサシステムのバイアスパワー（すなわち、電流、電力、または電圧）を変更することによって制御可能である。凹凸検出モードで動作する際、たとえば、比較的大きなバイアス電流を用いて、センサ要素２０２および３０２を周囲よりも上の（すなわちディスク温度よりも上の）温度に大きく加熱することができる。たとえば、センサ要素２０２および３０２は、ヘッドトランスデューサ温度をたとえば〜１００℃上回る温度で動作するＴＣＲワイヤまたは構造を備えてもよく、これは、良好な信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を与える。いくつかの実施形態では、センサ要素２０２および３０２のＴＣＲワイヤまたは構造は、たとえばヘッドトランスデューサ温度を〜２００℃まで上回る温度で動作することができる。センサ要素２０２および３０２のＴＣＲワイヤまたは構造の動作温度は、用いられるＴＣＲ材料に基づいて、以上で与えたものとは異なり得ることが理解される。
【００３７】
先に論じたように、リード２０４および３０４は好ましくは、リード２０４および３０４の熱的に誘導される抵抗の変化によるノイズを低減することによって向上した媒体欠陥検出忠実度を提供するＴＣＲが低いまたはゼロに近い材料を備える。図８Ａ−図９に示されるように、ＴＣＲベースの凹凸センサ要素２０２、３０２は好ましくは、媒体凹凸との最大の相互作用を与えるように、対向面２０５、３１０の最も近くに位置する。好適なセンサＴＣＲ材料は、比較的ＴＣＲが高いＮｉＦｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｃｒ、および他の材料を含む。ＴＣＲベースのセンサ２００、３００のセンサ要素２０２、３０２に接続するリード２０４、３０４は、ＮｉＣｕ合金などの、ＴＣＲが比較的低いまたはゼロに近い材料を備える導電リードによって設けられる。
【００３８】
高ＴＣＲ検知要素２０２、３０２と低ＴＣＲ接点２０４、３０４との組合せ構造は、リード２０４、３０４の、温度によって誘導される抵抗の変化によって乱されない媒体凹凸に対する応答を与える。リード２０４、３０４の、温度によって誘導される抵抗の変化は、付加的なノイズおよび凹凸検出ＳＮＲの低減を与える。低ＴＣＲリードまたはゼロに近いＴＣＲのリードの材料は、媒体の凹凸を検出するより高忠実度の抵抗温度センサ２００、３００をもたらし、小さくされたヘッド平均間隔および増大した面密度能力を与える。
【００３９】
図１０および図１１は、さまざまな実施形態に従うＴＣＲ検知要素２０２、３０２における使用に好適な特定的なＴＣＲ材料の実効を実証するデータおよびプロットを与える。図１０および図１１に示されるデータおよびプロットは、厚みが１００ｎｍのＮｉＣｕ５０％合金膜が、図８Ａ−図９に示されるＴＣＲベースのセンサ２００、３００のリード２０４、３０４を形成するのに用いるのに十分に適した低ＴＣＲ材料またはゼロに近いＴＣＲの材料であることを実証する。
【００４０】
以上の説明では、さまざまな実施形態の構造および機能の詳細とともにさまざまな実施形態の数多くの特性を述べたが、この詳細な説明は例示の目的のみのためであり、添付の請求項が表現する用語の広い一般的な意味で示される限り、特に、さまざまな実施形態が図示する部分の構造および配置の事項において詳細に変更がなされてもよいことを理解すべきである。
【符号の説明】
【００４１】
１０２ ヒータ、１０３ ヘッドトランスデューサ、１０５ 温度センサ、１６０ 磁気記録媒体、５００ 装置、５０２ 制御システム、２００，３００ 抵抗温度センサ、２０２，３０２ センサ要素、２０４，３０４ リード。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００１】
関連の特許文献
この出願は、両者ともが２０１０年１１月１７日に出願された仮特許出願連続番号第６１／４１４，７３３号および第６１／４１４，７３４号の利益を主張し、米国特許法第１１９条（ｅ）に従ってその優先権を主張し、それぞれの全体がここに引用により援用される。
【０００２】
要約
開示の実施形態は、ヘッドトランスデューサと、ヘッドトランスデューサの近接点の近くにまたは近接点に位置決めされ、近接点の近くまたは近接点で温度を測定するように構成される温度センサとを含む、ヘッド−媒体の接触を検出するための装置に向けられている。測定される温度は、ヘッドトランスデューサと磁気記録媒体との間の間隔の変化に応じて変化する。検出器は温度センサに結合され、ヘッドトランスデューサと媒体との間の接触の開始を示す、測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するように構成される。
【０００３】
他の実施形態に従うと、ヘッド−媒体の接触を検出するための方法は、磁気記録媒体がヘッドトランスデューサに対して移動すると、ヘッド−ディスクインターフェイスで温度を測定するステップに係り、測定される温度はヘッドトランスデューサと媒体との間の間隔の変化に応じて変化する。方法は、ヘッドトランスデューサと媒体との間の接触の開始を示す、測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するステップにも係る。
【０００４】
さまざまな実施形態に従うと、装置は、ヘッドトランスデューサと、ヘッドトランスデューサ上に位置決めされて磁気記録媒体の凹凸と相互作用するセンサとを含む。センサは、抵抗温度係数が高い検知要素を含む。導電性リードが検知要素に接続される。リードは、検知要素に対して抵抗温度係数が低く、凹凸への検知要素の応答に対する、そのようなリードの熱的に誘導された抵抗の変化の影響は、無視できる程度である。
【０００５】
さらなる実施形態に従うと、方法は、ヘッドトランスデューサに対して磁気記録媒体を移動させるステップと、検知要素に対して抵抗温度係数が低い導電性リードに結合される、抵抗温度係数が高い検知要素を備えるセンサを用いて媒体の凹凸を検知するステップとに係る。これにより、凹凸への検知要素の応答に対する、リードの熱的に誘導された抵抗の変化の影響は、無視できる程度である。
【０００６】
さまざまな実施形態のこれらおよび他の特徴および局面を、以下の詳細な説明および添付の図面に鑑みて理解してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】さまざまな実施形態に従う温度センサを組入れる、ヒータで作動されるヘッドトランスデューサ配置の簡略化された側面図である。
【図２】図１に示す、ヒータで作動されるヘッドトランスデューサ配置の正面図である。
【図３】予め作動された構成および作動された構成の、図１および図２の、ヒータで作動されるヘッドトランスデューサ配置を示す図である。
【図４Ａ】ヘッドトランスデューサと磁気記録ディスクの表面との間の接触の前、その間、および後の、図１−図３に示される種類の、ヒータで作動される記録ヘッドトランスデューサの代表的な温度プロファイルを図示する図である。
【図４Ｂ】ヘッドトランスデューサと磁気記録ディスクの表面との間の接触の前、その間、および後の、非熱作動可能記録ヘッドトランスデューサの代表的な温度プロファイルを図示する図である。
【図５】さまざまな実施形態に従うヘッド−媒体接触方法論のさまざまなプロセスを図示する図である。
【図６】他の実施形態に従うヘッド−媒体接触方法論のさまざまなプロセスを示す図である。
【図７】さまざまな実施形態に従うヘッド−媒体の接触を検出するための装置の図解を示す図である。
【図８Ａ】さまざまな実施形態に従う抵抗温度センサを図示する図である。
【図８Ｂ】さまざまな実施形態に従う抵抗温度センサを図示する図である。
【図８Ｃ】図８Ａおよび図８Ｂに示されるセンサ要素の分解図である。
【図９】さまざまな実施形態に従う、凹凸検出忠実度が向上した抵抗温度センサを平面図である。
【図１０】さまざまな実施形態に従う抵抗温度センサの検知要素での使用に好適な特定的な抵抗温度係数材料の実効を実証するデータおよびプロットを提供する図である。
【図１１】さまざまな実施形態に従う抵抗温度センサの検知要素での使用に好適な特定的な抵抗温度係数材料の実効を実証するデータおよびプロットを提供する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な説明
データ記憶システムは一般的に、記録媒体に情報を読出すおよび書込む１つ以上の記録ヘッドを含む。しばしば、記録ヘッドとその関連の媒体との間に比較的小さな距離または間隔を有することが望ましい。この距離または間隔は「フライハイト」または「ヘッド−媒体の間隔」として公知である。ヘッド−媒体の間隔を小さくすることにより、記録ヘッドは典型的に、媒体にデータを書込むおよび媒体からデータを読出すことの双方がよりうまくできるようになる。ヘッド−媒体の間隔を小さくすると、記録媒体表面の凹凸および他の特徴を検出するためなど、記録媒体トポグラフィの調査も可能になる。
【０００９】
記録ヘッドトランスデューサは典型的に、最も高い記録密度を達成するために、媒体から最小の確実な間隔に設定されている。ヘッド−媒体の接触の検出は、そのような小さなヘッド−媒体の間隔の設定においては極めて重要である。いくつかの従来のシステムは、ヘッド−媒体の接触を測定するのに、大きなスキュー角での接触摩擦によるヘッドオフトラック運動を用いる。そのようなシステムは媒体表面の内半径および外半径でしか働かず、媒体表面のすべての場所でヘッド−媒体の接触を測定できるわけではない。
【００１０】
他の従来の方策は、ヘッドトランスデューサ上のリーダまたは熱センサなどの付加的なセンサを用いることによって接触を検出するのにヘッド−ディスク変調を用いる。しかしながら、変調はデータ記録システムを劣化させ、将来の記録システムは、より小さな磁気的間隔およびより高い面密度を達成するには、変調を排除しなければならなくなる。現在、ドライブの媒体表面全体にわたって非変調インターフェイスのヘッド−媒体の接触を検出することができる従来型システムはない。
【００１１】
開示の実施形態は、ヘッドトランスデューサの近接点にまたは近接点の近くに位置決めされる温度センサを備えるヘッドトランスデューサに向けられている。近接点は、一般的に、ヘッドトランスデューサと磁気記録媒体との間の最も近い接点であると理解されている。実施形態は、記録媒体よりも実質的に熱くなるように温度センサを加熱する（たとえば、約１００℃から３００℃より熱い、好ましい範囲は約１５０℃から２５０℃より熱い、またより好ましい範囲は約１５０℃から２００℃より熱い）、温度センサバイアスパワーおよび／または熱アクチュエータパワーを用いる実現例に向けられている。実施形態は、ヘッド−媒体の接触の開始時に、媒体の冷却を用いて、接触事象から生じる熱伝導率の突然の変化による温度の逸脱を生成する。温度センサが測定する温度逸脱は、媒体の任意の場所で（すなわち内半径および外半径に限定されない）ヘッド−媒体の接触を検出するのに用いられる。
【００１２】
さまざまな実施形態に従うと、ヘッド−ディスクインターフェイス（ＨＤＩ）は、ヘッド−媒体の接触の間に変調を有しないように実現される。インターフェイスでのヘッドトランスデューサ表面温度は好ましくは、ヘッドトランスデューサ中の抵抗温度センサおよび／または熱アクチュエータへのバイアスパワーを用いることによって媒体の温度よりも実質的に高くなるように上げられる。媒体は、ヘッド−媒体の接触の開始時にヘッドトランスデューサを冷却してヘッドトランスデューサ温度にＤＣシフトを生成するヒートシンクとして用いられる。他の実施形態に従うと、インターフェイスでのヘッドトランスデューサ表面温度は、抵抗温度センサへのバイアスパワーを低下させることおよび／またはヘッドトランスデューサ中の非熱アクチュエータを用いることによって、媒体温度よりも実質的に低くなるように下げることができる。この方策は向上した摩擦加熱検出を提供し得、これを用いてヘッド−媒体の接触を明言することができる。ヘッドトランスデューサの近接点にある抵抗温度センサがＤＣ温度変化を測定する。というのも、非変調インターフェイスは主にＤＣ信号を生成するからである。
【００１３】
ヘッドトランスデューサが媒体と接触すると、熱伝導率は、ヘッドトランスデューサおよび媒体の高熱伝導率材料の直接の接触により、突然上昇する。ヘッド−媒体の接触の開始時の熱伝導率の突然の変化は、ヘッド−ディスクインターフェイスでのヘッドトランスデューサ温度の逸脱を生じさせる。このＤＣ温度逸脱をヘッド−媒体の接触を検出するのに用いる。
【００１４】
さまざまな実施形態に従ってかつ図１−図３を参照して、回転する磁気記憶媒体１６０に非常に近接する、サスペンション１０１によって支持されるスライダ１００が示される。スライダ１００は、記録ヘッドトランスデューサ１０３と、ヘッドトランスデューサ１０３に熱的に結合されるヒータ１０２とを支持する。ヒータ１０２は、電流がヒータ１０２を通ると熱を生成する抵抗ヒータであってもよい。ヒータ１０２は抵抗ヒータに限定されるわけではなく、任意の種類の加熱源を含んでもよい。ヒータ１０２が生成する熱エネルギはヘッドトランスデューサ１０３の熱膨張を生じる。この熱膨張を、データ記憶システム中のヘッド−媒体の間隔１０７を小さくするのに用いることができる。いくつかの実施形態では、ヘッド−媒体の間隔１０７を小さくするのに非熱アクチュエータを使用できることが注記される。
【００１５】
近接点または近接点の近くにヘッドトランスデューサ１０３上に位置決めされる温度センサ１０５が示される。前に論じたように、ヘッドトランスデューサ１０３の作動は、ヒータ１０２などの熱アクチュエータまたは他のアクチュエータ（たとえばライター）によって実現することができる。バイアスパワーは、磁気記録媒体１６０の温度よりも実質的に高くなるようにセンサ１０５およびヘッドトランスデューサ１０３の隣接する部分の表面温度を上げるように温度センサ１０５に印加される。
【００１６】
温度センサ１０５は好ましくは、ヘッド−媒体の接触の開始を検出するため、熱の流れの変化を検知するように構成される。開示のさまざまな実施形態に従うヘッド−媒体の間隔および接触の判断に関する詳細は、２０１０年１１月８日に出願され、ここに引用により援用される同一人に所有される米国特許出願連続番号第１２／９４１，４６１号に提供されている。
【００１７】
図３に示されるように、ヘッド−媒体の接触の前には、熱いヘッド表面と比較的冷たいディスク１６０との間にエアーギャップ１０７が規定される。ヘッドトランスデューサ１０３、エアーギャップ１０７、および磁気記録ディスク１６０は１つのレベルの熱伝導率を規定する。ヘッドトランスデューサ１０３が熱アクチュエータまたはヒータ１０２の活性化の後などにディスク１６０に接すると、ヘッドトランスデューサ１０３の高熱伝導率材料とディスク１６０との間の直接の接触は熱伝導率を大幅に上昇させる。このように、ヘッドトランスデューサ１０３上の温度センサ１０５は、温度の降下または温度軌跡の逸脱を検知して、ヘッド−媒体の接触の検出を可能にする。
【００１８】
図４Ａは、ヘッドトランスデューサ１０３と磁気記録ディスク１６０の表面との間の接触の前、その間、および後の、図１−図３に示される種類の記録ヘッドトランスデューサ１０３についての代表的な温度プロファイルを図示する。この図示例では、温度プロファイルは、低変調または無変調ヘッド−ディスクインターフェイスによる定常状態ＤＣ信号として表わされる。ヘッドトランスデューサ１０３が熱アクチュエータ１０２によって作動されると、ヘッドトランスデューサ表面温度は、熱アクチュエータ１０２が生成する熱による作動とともに上昇する。ヘッドトランスデューサの温度は、ディスク１６０の温度よりも高くなる。このように、ディスク１６０はこのシナリオではヒートシンクとして働く。ヘッドトランスデューサ１０３がディスク１６０に接触すると、ヘッドトランスデューサ表面温度は、接触から生じる熱伝導率の変化により降下する。ヘッドトランスデューサ表面温度は、熱アクチュエータの加熱および摩擦加熱により上昇し続ける。温度の変化または温度軌跡の逸脱を用いて、ヘッド−媒体の接触を明言することができる。
【００１９】
図４Ｂは、非熱アクチュエータによって作動される記録ヘッドトランスデューサ１０３についての代表的な温度プロファイルを図示する。この図示例では、温度センサ１０５バイアスパワーは温度センサ１０５を自己発熱させて、ヘッド−ディスクインターフェイスでの温度の上昇がディスク１６０の温度よりも実質的に高くなるようにする。ディスク１６０はこのシナリオではヒートシンクとして働く。ヘッドトランスデューサ１０３がディスク１６０に向けて下方に作動されると、熱伝導率は徐々に上昇し、センサ１０５の温度を徐々に低下させる。ヘッドトランスデューサ１０３がディスク１６０と接触すると、熱伝導率が変化し、ヘッドトランスデュ動が起こると、温度は最終的に摩擦加熱によって上昇する。
【００２０】
ここで図５を参照して、さまざまな実施形態に従うヘッド−媒体接触方法論のさまざまなプロセスが図示される。ヘッドトランスデューサが磁気記録媒体に対して移動すると１４０、図５に図示される方法は、ヘッド−ディスクインターフェイスで温度を測定するステップ１４２に係り、測定される温度はヘッドトランスデューサと媒体との間の間隔の変化に応じて変化する。方法は、ヘッド−媒体の接触の開始を示す、測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するステップ１４４にも係る。
【００２１】
図６は、他の実施形態に従うヘッド−媒体接触方法論のさまざまなプロセスを示す。ヘッドトランスデューサが磁気記録媒体に対して移動すると１５０、ヘッドトランスデューサが作動され１５２、トランスデューサを媒体に向けて移動させる。いくつかの実施形態では、ヘッドトランスデューサは熱アクチュエータを用いて作動される。他の実施形態では、非熱アクチュエータを用いてヘッドトランスデューサを作動させる。図６に示される方法は、媒体の温度よりも上にヘッド−ディスクインターフェイスを加熱するステップ１５４も含む。好ましくは、ヘッド−ディスクインターフェイスは、媒体の温度よりも約１００℃から２００℃など（以上で与えられた温度範囲も参照）、大幅に熱い。
【００２２】
ヘッド−ディスクインターフェイスが加熱されると、ヘッド−ディスクインターフェイスで温度が測定され１５６、測定された温度のＤＣ成分をモニタすることによってインターフェイス温度の変化が測定される。方法はさらに、ヘッド−媒体の接触の開始を示す、測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するステップ１５８に係る。いくつかの実施形態では、ヘッド−媒体の接触の開始は、測定される温度のＤＣ成分の百分率での変化を測定することおよびこの百分率の変化をしきい値と比較することによって検出することができる。たとえば、約１％のＤＣ成分の変化は、ヘッド−媒体の接触の開始を示すことができる（たとえば、８５オームのデバイスについて１オームのシフトが典型的であり、これはＤＣ成分の約１．２％の変化ということになる）。他の実施形態では、ヘッド−媒体の接触の開始は、測定される温度のＤＣ成分の軌跡の逸脱を検出することによって検出することができる。たとえば、約１％超の軌跡のずれは、ヘッド−媒体の接触の開始が起こったことの指標となり得る。ＤＣ成分軌跡データの標準偏差を上回る予め定められた数のシグマを表わす変化を検出するなど、他の検出方策が企図される。
【００２３】
図７は、さまざまな実施形態に従うヘッド−媒体の接触を検出するための装置５００の図示を示す。図７に示されかつ図示される装置５００の数多くの構成要素は簡略化の目的のために示されていないことが理解される。図７に示される装置５００は、協働して動作して、本明細書中に記載されるさまざまなヘッド−媒体接触方法論を実現することができるさまざまな構成要素を示す。この図示では、任意の数のハードディスクドライブ５０４を備える大容量記憶デバイスに結合される制御システム５０２が示される。図７は、回転する磁気記憶媒体１６０の表面から離間した温度センサ１０５を備える記録ヘッドトランスデューサ１０３を支持する、図１に示されるスライダ１００の再現である。制御システム５０２は、コントローラ５１４、検出器５１２、および電源５１０を含むように示される。コントローラ５１４は、装置５００のさまざまな構成要素と協働して動作して、読出および書込動作の間などの媒体１６０の回転ならびにスライダ１００の移動を制御するように構成される。電源５１０は、装置５００のさまざまな構成要素に電力を与える。さまざまな実施形態の文脈では、電源５１０は、温度センサ１０５にバイアスパワーを、ヘッドトランスデューサアクチュエータのために作動パワーを与えるように構成される。たとえば、電源５１０は、ヘッドトランスデューサ１０３のための熱アクチュエータとして動作するヒータ１０２に電力を与える。
【００２４】
温度センサ１０５はヘッドトランスデューサ１０３の近接点の近くにまたは近接点に位置決めされて、この場所で温度を測定する。温度センサ１０５は好ましくは、抵抗温度係数（ＴＣＲ）を有するセンサである。温度センサ１０５は、正のＴＣＲまたは負のＴＣＲを有してもよい。たとえば熱電対またはサーミスタなどの他の種類の温度センサ１０５を用いてもよい。
【００２５】
前に論じたように、測定される温度は、ヘッドトランスデューサ１０３と磁気記録媒体１６０との間の間隔の変化に応じて変化する。検出器５１２は温度センサ１０５に結合され、ヘッドトランスデューサ１０３と媒体１６０との間の接触の開始を示す、測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するように構成される。ヘッド−ディスクインターフェイスは低変調または無変調インターフェイスであるので、温度センサ１０５が発生する温度信号にはヘッド−媒体の接触の間に変化する信号成分が実質的にない。より特定的には、温度信号にはヘッド−媒体の接触の間にＡＣ成分が実質的にない。温度信号の小さなＲＭＳ成分が存在するかもしれないが、いずれのそのようなＲＭＳ成分も、ヘッド−ディスク変調に依拠する従来の接触検出方式の文脈では使用できない。
【００２６】
いくつかの実施形態に従うと、電力は、電源５１０によって温度センサ１０５に供給されて媒体１６０の温度よりも上の温度にヘッド−ディスクインターフェイスを加熱する。他の実施形態では、電源５１０によって温度センサ１０５とヒータ１０２との両方に供給される電力はヘッド−ディスクインターフェイスへの加熱を与える。検出器５１２は、ヘッドトランスデューサ１０３と媒体１６０との間の接触の開始に応答して、加熱されたヘッド−ディスクインターフェイスから媒体１６０への上昇した熱伝導の率を示す、温度センサ１０５が発生する信号のＤＣ成分の変化を検出するように構成される。
【００２７】
磁気記録では、ヘッドと媒体との間の隙間の制御は、成功裡の読出および書込動作に重要である。増大する面密度は、ヘッド−媒体の隙間が小さくされることを要する。媒体の物理的な凹凸は、ヘッドを接触させることによって平均ヘッド−媒体間隔に対して下限を与えることができるが、これは、ヘッドトランスデューサ構造の磨損およびヘッドの電気的性能の劣化に繋がってしまう。
【００２８】
凹凸は、典型的には炭化ケイ素材料を備え、ディスク基板に埋込まれる孤立したサブミクロンサイズの粒子である。凹凸はしばしば十分に大きいので、非常に高速でスライダ／トランスデューサアセンブリに衝撃することによって典型的なスライダ／トランスデューサアセンブリの飛行経路に干渉する。磁気記録媒体の表面から生じる凹凸は一般的に、高度にランダムな態様で分散し、ディスクおよび周囲温度の変化に応じて形状およびサイズが変化する。スライダ／トランスデューサアセンブリと凹凸との間の衝突はしばしば、凹凸の場所を情報の読出および書込の目的のために使用できなくしてしまう。さらに、スライダ／トランスデューサアセンブリと凹凸との間の繰返される接触は、スライダ／トランスデューサアセンブリに対して深刻度が異なる損傷を生じる虞がある。
【００２９】
媒体の凹凸検出を用いて、媒体の凹凸をマッピングしてヘッド用制御アルゴリズムを与え、媒体上のこれらの部位を回避することによって、ヘッドの摩耗および劣化を最小限にすることができる。媒体の凹凸がヘッドと相互作用すると、それらはヘッド上の時間変化する温度分布を与える。この時間変化する温度のサインは、ＴＣＲセンサ要素を用いてデバイスの電気抵抗をモニタすることによって検出することができる。開示の実施形態は高忠実度媒体凹凸検出センサを提供する。開示の実施形態は、媒体の凹凸を検出してヘッド平均間隔（ＨＭＳ）を低減しかつ面密度を増大させるための高忠実度ＴＣＲ検知デバイスを提供する。
【００３０】
さまざまな実施形態に従うと、抵抗温度センサは、ヘッドトランスデューサ上に位置決めされ、媒体の凹凸を検出するように構成されるセンサ要素を含む。センサ要素は好ましくは、抵抗温度係数が高い材料から形成される。検知要素への電気的接続は、センサ要素の抵抗温度係数に対して抵抗温度係数が低い材料を備える導電リードによって設けられる。導電リードは好ましくは抵抗温度係数がゼロに近い材料から形成される。他の利点のうち、本開示の抵抗温度センサは改良された接触検出を提供する。媒体の欠陥の走査の間、たとえば、ヘッド−媒体の隙間およびしたがってヒータのパワーは固定されるが、このことは、結果的に生じる熱背景が固定されることを意味する。しかしながら、接触の検出の間ヒータは傾いているので、本開示の低ＴＣＲリードは、接触検出適用例において特定的な有用性を見出す。
【００３１】
図８Ａおよび図８Ｂはさまざまな実施形態に従う抵抗温度センサ２００を図示する。図８Ａは抵抗温度センサ２００の平面図を示す。図８Ｂは、図８Ａに示される抵抗温度センサ２００の対向面の図である。抵抗温度センサ２００は、１対のリード２０４に接続されるセンサ要素２０２を含む。センサ要素２０２の表面２０３は、図８Ａでは、ヘッドトランスデューサの対向面（ＡＢＳ）２０５とほぼ平行に整列されて示され、ここで、ヘッドトランスデューサと磁気記録媒体との間の温度勾配が最大となる。したがって、センサ要素２０２のより大きな抵抗の変化は、はるかに多くのＴＣＲ材料がＡＢＳ面から遮蔽されるスライダ本体の中に位置する従来の設計と比較して、ＡＢＳ面の温度変化を伴う。
【００３２】
センサ要素２０２は、たとえば典型的なヘッド−媒体接触センサの検知面積に対して小さな検知面積にわたる熱の流れの変化に感度がある。応じて、センサ要素２０２は、磁気記録媒体の凹凸を検出するため、熱の流れの変化に対してより高い感度を有する。典型的なヘッド−媒体接触センサは、センサ要素２０２の検知面積に対して大きな検知面積にわたって熱の流れの変化に感度があることが注記される。
【００３３】
図８Ｃは、図８Ａおよび図８Ｂに示されるセンサ要素２０２の分解図である。図８Ｃで、センサ要素２０２は、トラック横断長さ（Ｌ）、スライダ本体中への奥行（Ｄ）、およびトラック下方への幅（Ｗ）を有するように示される。いくつかの実施形態に従うと、センサ要素２０２は、Ｌ＝７５０ｎｍ；Ｄ＝７５ｎｍ；およびＨ＝６０ｎｍという外形を有してもよい。他の実施形態では、センサ要素２０２は、Ｌ＝７５０ｎｍ；Ｄ＝８５ｎｍ；およびＨ＝４０ｎｍという外形を有してもよい。図８Ｃに示されるセンサ要素２０２の構成および外形は非限定的な図示の目的のためのものであることが理解される。比較的小さなセンサ要素２０２は、たとえば正確なトラックパディング（track padding）のための小さな凹凸の外形を定めることができる。
【００３４】
図９は、さまざまな実施形態に従う、媒体欠陥検出忠実度が向上した抵抗温度センサ３００の平面図である。図９に示される実施形態では、抵抗温度センサ３００は、ヘッドトランスデューサの対向面３１０に平行なかなりの長さ寸法を有するセンサ配置３０１を含む。図９に示される抵抗温度センサ３００のセンサ配置３０１は、対向面３１０上に位置決めされるかなりの量のＴＣＲ材料を有する。センサ配置３０１の相当の部分は、各々のリード３０４の表面３０６′に沿って延在する。センサ配置３０１は、センサ要素３０２を規定する２本のリード３０４の間の空隙に位置する比較的薄いセクションを有する。
【００３５】
センサ要素３０２はほぼ「カモメ翼」形状を有し、センサ要素３０２はセンサ配置３０１の中央場所に位置する。センサ配置３０１は、センサ要素３０２の対向端に先細領域３０７を含む。センサ配置３０１の対向端の領域は、対向面３１０に平行なリード３０４の表面で終端する先細領域３０９を有する。図９のセンサ要素３０２のカモメ翼形状は、リードの材料が対向面に入らないようにすることができる。このことは、表面仕上げおよび／または腐食に対する耐性という観点から、ＡＢＳで受入れられないかもしれない材料を選べるようにする。ＡＢＳで露出する材料の数を限定すると、表面仕上げの磁極端突出に関する局面がより容易に管理されるようになる。
【００３６】
さまざまな実施形態に従うと、図８Ａ−図９に示されるセンサ要素２０２および３０２の温度は、図７に示される電源５１０を制御することによってなど、センサシステムのバイアスパワー（すなわち、電流、電力、または電圧）を変更することによって制御可能である。凹凸検出モードで動作する際、たとえば、比較的大きなバイアス電流を用いて、センサ要素２０２および３０２を周囲よりも上の（すなわちディスク温度よりも上の）温度に大きく加熱することができる。たとえば、センサ要素２０２および３０２は、ヘッドトランスデューサ温度をたとえば〜１００℃上回る温度で動作するＴＣＲワイヤまたは構造を備えてもよく、これは、良好な信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を与える。いくつかの実施形態では、センサ要素２０２および３０２のＴＣＲワイヤまたは構造は、たとえばヘッドトランスデューサ温度を〜２００℃まで上回る温度で動作することができる。センサ要素２０２および３０２のＴＣＲワイヤまたは構造の動作温度は、用いられるＴＣＲ材料に基づいて、以上で与えたものとは異なり得ることが理解される。
【００３７】
先に論じたように、リード２０４および３０４は好ましくは、リード２０４および３０４の熱的に誘導される抵抗の変化によるノイズを低減することによって向上した媒体欠陥検出忠実度を提供するＴＣＲが低いまたはゼロに近い材料を備える。図８Ａ−図９に示されるように、ＴＣＲベースの凹凸センサ要素２０２、３０２は好ましくは、媒体凹凸との最大の相互作用を与えるように、対向面２０５、３１０の最も近くに位置する。好適なセンサＴＣＲ材料は、比較的ＴＣＲが高いＮｉＦｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｃｒ、および他の材料を含む。ＴＣＲベースのセンサ２００、３００のセンサ要素２０２、３０２に接続するリード２０４、３０４は、ＮｉＣｕ合金などの、ＴＣＲが比較的低いまたはゼロに近い材料を備える導電リードによって設けられる。
【００３８】
高ＴＣＲ検知要素２０２、３０２と低ＴＣＲ接点２０４、３０４との組合せ構造は、リード２０４、３０４の、温度によって誘導される抵抗の変化によって乱されない媒体凹凸に対する応答を与える。リード２０４、３０４の、温度によって誘導される抵抗の変化は、付加的なノイズおよび凹凸検出ＳＮＲの低減を与える。低ＴＣＲリードまたはゼロに近いＴＣＲのリードの材料は、媒体の凹凸を検出するより高忠実度の抵抗温度センサ２００、３００をもたらし、小さくされたヘッド平均間隔および増大した面密度能力を与える。
【００３９】
図１０および図１１は、さまざまな実施形態に従うＴＣＲ検知要素２０２、３０２における使用に好適な特定的なＴＣＲ材料の実効を実証するデータおよびプロットを与える。図１０および図１１に示されるデータおよびプロットは、厚みが１００ｎｍのＮｉＣｕ５０％合金膜が、図８Ａ−図９に示されるＴＣＲベースのセンサ２００、３００のリード２０４、３０４を形成するのに用いるのに十分に適した低ＴＣＲ材料またはゼロに近いＴＣＲの材料であることを実証する。
【００４０】
以上の説明では、さまざまな実施形態の構造および機能の詳細とともにさまざまな実施形態の数多くの特性を述べたが、この詳細な説明は例示の目的のみのためであり、添付の請求項が表現する用語の広い一般的な意味で示される限り、特に、さまざまな実施形態が図示する部分の構造および配置の事項において詳細に変更がなされてもよいことを理解すべきである。
【符号の説明】
【００４１】
１０２ ヒータ、１０３ ヘッドトランスデューサ、１０５ 温度センサ、１６０ 磁気記録媒体、５００ 装置、５０２ 制御システム、２００，３００ 抵抗温度センサ、２０２，３０２ センサ要素、２０４，３０４ リード。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
ヘッドトランスデューサと、
前記ヘッドトランスデューサの近接点の近くにまたは近接点に位置決めされ、前記近接点の近くまたは前記近接点で温度を測定するように構成される温度センサとを備え、測定される前記温度は、前記ヘッドトランスデューサと磁気記録媒体との間の間隔の変化に応じて変化し、さらに
前記温度センサに結合され、前記ヘッドトランスデューサと前記媒体との間の接触の開始を示す、前記測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するように構成される検出器を備える、装置。
【請求項２】
前記温度センサは、ヘッド−媒体の接触の間、変調成分が実質的にない温度信号を発生する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記温度センサは、ヘッド−媒体の接触の間、ＡＣ成分が実質的にない温度信号を発生する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記温度センサは、抵抗温度センサ、熱電対、およびサーミスタのうち１つを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
ヘッド−媒体の接触の間は実質的に変調がないヘッド−ディスクインターフェイスを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ヘッドトランスデューサを作動させて前記温度センサを前記媒体に向けて移動させるように構成されるアクチュエータを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
ヘッド−ディスクインターフェイスを備え、
前記温度センサは、前記媒体の温度より上の温度に前記ヘッド−ディスクインターフェイスを加熱するように構成され、
前記検出器は、前記ヘッドトランスデューサと前記媒体との間の接触の開始に応答して、加熱された前記ヘッド−ディスクインターフェイスから前記媒体への上昇した熱伝導の率を示す前記ＤＣ成分の前記変化を検出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記検出器は、前記ＤＣ成分の軌跡の逸脱を検出するように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
ヘッド−ディスクインターフェイスと、
前記ヘッドトランスデューサを作動させて前記温度センサを前記媒体に向けて移動させるように構成される熱アクチュエータとを備え、
前記温度センサおよび前記熱アクチュエータの一方または両方は、前記媒体の温度より上の温度に前記ヘッド−ディスクインターフェイスを加熱するように構成され、
前記検出器は、前記ヘッドトランスデューサと前記媒体との間の接触の開始に応答して、加熱された前記ヘッド−ディスクインターフェイスから前記媒体への上昇した熱伝導の率を示す前記ＤＣ成分の前記変化を検出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
方法であって、
磁気記録媒体がヘッドトランスデューサに対して移動すると、
ヘッド−ディスクインターフェイスで温度を測定するステップを備え、測定される前記温度は、前記ヘッドトランスデューサと前記磁気記録媒体との間の間隔の変化に応じて変化し、さらに
前記ヘッドトランスデューサと前記媒体との間の接触の開始を示す、前記測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するステップを備える、方法。
【請求項１１】
前記媒体の温度より上の温度に前記ヘッド−ディスクインターフェイスを加熱するステップと、
前記ヘッドトランスデューサと前記媒体との間の接触の開始に応答して、加熱された前記ヘッド−ディスクインターフェイスから前記媒体への上昇した熱伝導の率を示す前記ＤＣ成分の前記変化を検出するステップとをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ヘッド−ディスクインターフェイスは、ヘッド−媒体の接触の間は実質的に変調しない、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ヘッドトランスデューサを作動させて前記ヘッドトランスデューサを前記媒体に向けて移動させるステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
装置であって、
ヘッドトランスデューサと、
前記ヘッドトランスデューサ上に位置決めされて磁気記録媒体の凹凸と相互作用するセンサとを備え、前記センサは、
高い抵抗温度係数を有する検知要素と、
前記検知要素に接続される導電性リードとを備え、前記リードは、前記検知要素に対して抵抗温度係数が低く、これにより、凹凸への前記検知要素の応答に対する、前記リードの熱的に誘導された抵抗の変化の影響は、無視できる程度である、装置。
【請求項１５】
凹凸への前記検知要素の前記応答は、前記リードの、温度によって誘導される抵抗の変化によって乱されない、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記リードは、抵抗温度係数がゼロに近い材料から形成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記リードはＮｉＣｕ合金膜を備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記リードは、厚みが約１００ｎｍのＮｉＣｕ５０％合金膜を備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記検知要素は、ＮｉＦｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、またはＣｒを備える材料から形成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記センサに結合され、凹凸を検出するように構成される検出器をさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
ヘッドトランスデューサに対して磁気記録媒体を移動させるステップと、
検知要素に対して抵抗温度係数が低い導電性リードに結合される、抵抗温度係数が高い検知要素を備えるセンサを用いて前記媒体の凹凸を検知するステップとを備え、これにより、凹凸への前記検知要素の応答に対する、前記リードの熱的に誘導された抵抗の変化の影響は、無視できる程度である、方法
【請求項２２】
リードは、抵抗温度係数がゼロに近い材料から形成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項１】
装置であって、
ヘッドトランスデューサと、
前記ヘッドトランスデューサの近接点の近くにまたは近接点に位置決めされ、前記近接点の近くまたは前記近接点で温度を測定するように構成される温度センサとを備え、測定される前記温度は、前記ヘッドトランスデューサと磁気記録媒体との間の間隔の変化に応じて変化し、さらに
前記温度センサに結合され、前記ヘッドトランスデューサと前記媒体との間の接触の開始を示す、前記測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するように構成される検出器を備える、装置。
【請求項２】
前記温度センサは、ヘッド−媒体の接触の間、変調成分が実質的にない温度信号を発生する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記温度センサは、ヘッド−媒体の接触の間、ＡＣ成分が実質的にない温度信号を発生する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記温度センサは、抵抗温度センサ、熱電対、およびサーミスタのうち１つを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
ヘッド−媒体の接触の間は実質的に変調がないヘッド−ディスクインターフェイスを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ヘッドトランスデューサを作動させて前記温度センサを前記媒体に向けて移動させるように構成されるアクチュエータを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
ヘッド−ディスクインターフェイスを備え、
前記温度センサは、前記媒体の温度より上の温度に前記ヘッド−ディスクインターフェイスを加熱するように構成され、
前記検出器は、前記ヘッドトランスデューサと前記媒体との間の接触の開始に応答して、加熱された前記ヘッド−ディスクインターフェイスから前記媒体への上昇した熱伝導の率を示す前記ＤＣ成分の前記変化を検出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記検出器は、前記ＤＣ成分の軌跡の逸脱を検出するように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
ヘッド−ディスクインターフェイスと、
前記ヘッドトランスデューサを作動させて前記温度センサを前記媒体に向けて移動させるように構成される熱アクチュエータとを備え、
前記温度センサおよび前記熱アクチュエータの一方または両方は、前記媒体の温度より上の温度に前記ヘッド−ディスクインターフェイスを加熱するように構成され、
前記検出器は、前記ヘッドトランスデューサと前記媒体との間の接触の開始に応答して、加熱された前記ヘッド−ディスクインターフェイスから前記媒体への上昇した熱伝導の率を示す前記ＤＣ成分の前記変化を検出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
方法であって、
磁気記録媒体がヘッドトランスデューサに対して移動すると、
ヘッド−ディスクインターフェイスで温度を測定するステップを備え、測定される前記温度は、前記ヘッドトランスデューサと前記磁気記録媒体との間の間隔の変化に応じて変化し、さらに
前記ヘッドトランスデューサと前記媒体との間の接触の開始を示す、前記測定される温度のＤＣ成分の変化を検出するステップを備える、方法。
【請求項１１】
前記媒体の温度より上の温度に前記ヘッド−ディスクインターフェイスを加熱するステップと、
前記ヘッドトランスデューサと前記媒体との間の接触の開始に応答して、加熱された前記ヘッド−ディスクインターフェイスから前記媒体への上昇した熱伝導の率を示す前記ＤＣ成分の前記変化を検出するステップとをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ヘッド−ディスクインターフェイスは、ヘッド−媒体の接触の間は実質的に変調しない、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ヘッドトランスデューサを作動させて前記ヘッドトランスデューサを前記媒体に向けて移動させるステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
装置であって、
ヘッドトランスデューサと、
前記ヘッドトランスデューサ上に位置決めされて磁気記録媒体の凹凸と相互作用するセンサとを備え、前記センサは、
高い抵抗温度係数を有する検知要素と、
前記検知要素に接続される導電性リードとを備え、前記リードは、前記検知要素に対して抵抗温度係数が低く、これにより、凹凸への前記検知要素の応答に対する、前記リードの熱的に誘導された抵抗の変化の影響は、無視できる程度である、装置。
【請求項１５】
凹凸への前記検知要素の前記応答は、前記リードの、温度によって誘導される抵抗の変化によって乱されない、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記リードは、抵抗温度係数がゼロに近い材料から形成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記リードはＮｉＣｕ合金膜を備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記リードは、厚みが約１００ｎｍのＮｉＣｕ５０％合金膜を備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記検知要素は、ＮｉＦｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、またはＣｒを備える材料から形成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記センサに結合され、凹凸を検出するように構成される検出器をさらに備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
ヘッドトランスデューサに対して磁気記録媒体を移動させるステップと、
検知要素に対して抵抗温度係数が低い導電性リードに結合される、抵抗温度係数が高い検知要素を備えるセンサを用いて前記媒体の凹凸を検知するステップとを備え、これにより、凹凸への前記検知要素の応答に対する、前記リードの熱的に誘導された抵抗の変化の影響は、無視できる程度である、方法
【請求項２２】
リードは、抵抗温度係数がゼロに近い材料から形成される、請求項２１に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１０９８１９（Ｐ２０１３−１０９８１９Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２４９０５５（Ｐ２０１２−２４９０５５）
【出願日】平成２４年１１月１３日（２０１２．１１．１３）
【出願人】（５００３７３７５８）シーゲイト テクノロジー エルエルシー (278)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月１３日（２０１２．１１．１３）
【出願人】（５００３７３７５８）シーゲイト テクノロジー エルエルシー (278)
【Ｆターム（参考）】
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