特許 5961205 ヘッド・媒体間近接検出のための方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5961205

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】ヘッド・媒体間近接検出のための方法および装置

(51)【国際特許分類】

   G11B 5/60 20060101AFI20160719BHJP

   G11B 21/21 20060101ALN20160719BHJP

【ＦＩ】

   G11B5/60 Z

   !G11B21/21 F

   !G11B21/21 N

【請求項の数】19

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-51716(P2014-51716)

(22)【出願日】2014年3月14日

(65)【公開番号】特開2014-182866(P2014-182866A)

(43)【公開日】2014年9月29日

【審査請求日】2014年5月22日

(31)【優先権主張番号】61/801,189

(32)【優先日】2013年3月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500373758

【氏名又は名称】シーゲイト テクノロジー エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｓｅａｇａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アンテーナス・ダウジェラ

(72)【発明者】

【氏名】ジョン・ディ・トランサム

(72)【発明者】

【氏名】スリニバス・タデパリ

【審査官】 齊藤 健一

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１５７４８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００５−５０７５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第７５１８８１３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第５１６８４１３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３０３３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０４６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５０７１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００４３９３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１５８７０４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１１Ｂ５／４５５−５／６０，２１／２１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディスクの１回転未満の回転中に近接センサから収集されたサンプルに適応離散ウェーブレット変換を使用して４つの分解された成分を生成して、前記収集されたサンプルからトランスデューサヘッドのためのアクティブ浮上高設定を決定することを、前記４つの分解された成分によって決定する、方法。

【請求項2】

ディスク表面からの前記トランスデューサヘッドの接近点の近接を変化させるために刺激を加えることと、
前記サンプルを前記近接センサから収集することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記刺激を加えることが、熱エネルギーを、ディスク表面からの前記トランスデューサヘッドの接近点の近接を変化させるように構成される熱膨張デバイスに加えることを更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記刺激を加えることが、前記ディスクの実質的に半回転未満にわたって前記刺激を加えることを更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記適応離散ウェーブレット変換を使用することが、少なくとも１つの適応離散ウェーブレット変換（ＡＤＷＴ）を使用して、収集されたサンプルを、４つの分解された信号エネルギー関連パラメータへと変換することを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記４つの分解された信号エネルギー関連パラメータを使用して、前記アクティブ浮上高設定を決定することを更に含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記トランスデューサヘッドのための接近点設定を決定することを更に含み、前記接近点設定が、前記トランスデューサヘッドの接近点を前記ディスク表面に接触させる、前記トランスデューサヘッドの膨張デバイスの前記設定である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記アクティブ浮上高設定を前記決定することが、プロセッサを使用して、メモリ内に記憶された前記収集されたサンプルから前記アクティブ浮上高設定を決定することを含む、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

自己調整として前記アクティブ浮上高設定を決定するように、ハードディスクドライブを構成することを更に含む、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

トランスデューサヘッドのためのアクティブ浮上高設定を決定することは、ディスクの１回転未満にトランスデューサヘッドのためのアクティブ浮上高設定を決定することを含む、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

装置であって、近接センサを有するトランスデューサヘッドと、
ディスクと、
前記ディスクの１回転未満の回転中に近接センサから収集されたサンプルから、適応離散ウェーブレット変換（ＡＤＷＴ）を用いて、前記トランスデューサヘッドのためのアクティブ浮上高設定を決定するように構成される、プロセッサと、を含む、装置。

【請求項12】

近接センサから収集された前記サンプルをデジタル化するように構成されるデジタイザと、前記デジタル化されたサンプルを記憶するように構成されるメモリと、を更に含む、請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記トランスデューサヘッドの接近点を前記ディスクの至近へと運ぶように構成される、熱膨張デバイスを更に含む、請求項１１または請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記プロセッサが、前記適応離散ウェーブレット変換によって生成された少なくとも１つの係数を、４つの分解された信号エネルギー関連パラメータへと変換するように更に構成される、請求項１１に記載の装置。

【請求項15】

前記プロセッサが、前記４つの分解された信号エネルギー関連パラメータのうちの少なくとも１つの値における変化に基づいて、前記アクティブ浮上高設定を決定するように更に構成される、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

前記プロセッサが、前記４つの分解された信号エネルギー関連パラメータのうちの少なくとも１つの一次当てはめ残差における変化に基づいて、前記アクティブ浮上高設定を決定するように更に構成される、請求項１４に記載の装置。

【請求項17】

前記プロセッサが、前記ディスクの半回転未満中に収集されたサンプルから、前記トランスデューサヘッドのための前記アクティブ浮上高設定を決定するように構成される、請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載の装置。

【請求項18】

装置であって、ディスクと、
トランスデューサヘッドと、
前記トランスデューサヘッドの近接に配設される熱膨張デバイスと、アナログデータ信号を出力するように構成される近接センサと、
前記アナログデータ信号を前記近接センサからデジタルデータに変換するように構成されるデジタイザと、前記デジタルデータを前記デジタイザから受信するように構成されるメモリと、
４つの分解された信号エネルギー関連パラメータを前記デジタルデータから生成するように構成される、適応離散ウェーブレット変換モジュールと、
前記４つの分解された信号エネルギー関連パラメータのうちの少なくとも１つを使用して、前記トランスデューサヘッドのためのアクティブ浮上高設定を決定するように構成される、プロセッサと、を備える、装置。

【請求項19】

トランスデューサヘッドのためのアクティブ浮上高設定を決定することは、前記４つの分解された成分のすべてがトレンドラインを突然逸脱した場合に、トランスデューサヘッドの接近点とディスク表面との間に接触が生じていることを検出して、トランスデューサヘッドのためのアクティブ浮上高設定を決定することを含む、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、「ヘッド・媒体間近接検出」と題され、２０１３年３月１５日に出願された米国仮特許出願第６１／８０１，１８９号に対する優先権の利益を主張する非仮出願であり、それが開示または教示する全てが参照により本明細書に具体的に組み込まれる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0002】

一実装形態において、ディスクの単回未満の回転中に近接センサから収集されたサンプルから、トランスデューサヘッドのためのアクティブ浮上高設定を決定するための方法および装置が提供される。

【0003】

別の実装形態において、方法およびシステムは、収集されたサンプルから生成される適応型離散ウェーブレット変換パラメータを使用して、トランスデューサヘッドのためのアクティブ浮上高設定を決定する。

【0004】

本要約は、詳細な説明において更に後述される、単純化された形態の様々な概念を導入するために提供される。本要約は、特許請求される対象物の主要な特徴または必須の特徴を特定するようには意図されず、特許請求される対象物の範囲を限定するために使用されるようにも意図されない。特許請求される対象物の他の特徴、詳細、実用性、および利益は、次のより詳細な書面による種々の実装の詳細な説明、および付随する図面に更に例示され、添付の特許請求の範囲に規定される実装から明らかとなろう。

【0005】

本技術の本質および利益の更なる理解は、図を参照して実現され得、それらが本明細書の残りの部分に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】一実装形態において、調整可能な接近点を示す、例となるディスクドライブシステムを例示する。

【図2】一実装形態において、適応型離散ウェーブレット変換を行うための回路のブロック図を例示する。

【図3】一実装形態において、アクティブ浮上高設定を決定する方法を示すフローチャートを例示する。

【図4A】別の実装形態において、アクティブ浮上高設定を決定する方法を示す別のフローチャートを例示する。

【図4B】別の実装形態において、アクティブ浮上高設定を決定する方法を示す別のフローチャートを例示する。

【図5】別の実装形態において、ＡＤＷＴパラメータを使用してヘッド・媒体間接触を決定する実施例を例示する。

【図6】別の実装形態において、ＡＤＷＴパラメータを使用してヘッド・媒体間接触を決定する代替的な実施例を例示する。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本技術の実装は、ディスクドライブシステムの関連において本明細書に開示される。しかしながら、技術は、ディスクドライブシステムに限定されず、他のデータストレージデバイスに、ならびに他の摩擦学的および技術システムに容易に提供され得ることが理解されるべきである。ディスクドライブシステムは、ストレージ媒体からのデータを読み取り、書き込む、書き込みセンサ、読み取りセンサ等を含む、トランスデューサヘッドを使用する。かかるトランスデューサヘッドは、トランスデューサヘッドを媒体の表面の至近に移動させる、アクチュエータアセンブリ上で実装されてもよい。トランスデューサヘッドとストレージ媒体の表面との間の距離は、浮上高（ｆｌｙ ｈｅｉｇｈｔ）または浮上高（ｆｌｙｔｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ）と称される。浮上高が高すぎる場合、それは、データ読み取りおよび書き込みの良好でない品質をもたらし、他方で、浮上高が低すぎる場合、それは、トランスデューサヘッドがストレージ媒体に突き当たり、損傷する可能性をもたらす。したがって、トランスデューサヘッドの浮上高は、信号品質とトランスデューサヘッドへの物理的損傷の可能性との間の適切なトレードオフを決定するように較正される。ディスクドライブの一実装形態において、浮上高は、トランスデューサヘッドの媒体表面への接近点の近接を変化させる信号によって、アクティブに制御される。例えば、この制御は、トランスデューサヘッドの接近点をディスク表面により接近して突出させるであろう、電気抵抗ヒーターをトランスデューサヘッド内に埋め込むことである。

【0008】

ディスクドライブシステムを較正するためには、ディスクの多くの回転（例えば、１６〜２５回転）が必要とされ得る。これは、トランスデューサ（例えば、トランスデューサヘッド）へのおよび／またはディスクへの損傷を引き起こし得る。かかる損傷は、トランスデューサヘッドおよびディスクがかかる較正中に互いに接触するようになることに起因して生じ得る。本明細書に記載されるある特定の実装において、トランスデューサヘッドおよびディスクが較正中に互いに接触する時間の量は、相当低減され得る。かかる実装は、トランスデューサヘッドをディスクに一層接近するように押し、データサンプルを近接センサから取ることによって遂行することができる。

【0009】

近接センサの一例は、ディスク表面に接触するときに抵抗の変化を示す、トランスデューサヘッドの隣に位置するデバイスである。抵抗の変化は、近接センサがディスク表面と擦れ合うときのその増加した温度によって引き起こされ得る。このようにして、近接センサは、センサのディスク表面への近接、近接センサを流れる電流の形で測定され得る抵抗の変化の形での近接センサとディスクヘッドとの間の接触の数、近接センサを通した電圧、または近接センサの何らかの他のパラメータにおける変化に基づく、データサンプルを生成する。データサンプルは、かかる抵抗の変化等を表すアナログ信号の形であってもよい。一実装形態において、かかるアナログ信号は、多数のデジタルデータ値に変換され、更なる処理のために、ディスク制御装置によって使用されるプロセッサ等のプロセッサに送信される。例えば、プロセッサは、デジタルデータサンプル内のパターン等を分析してもよい。

【0010】

プロセッサは、デジタルデータサンプル内のパターンを分析してもよい。例えば、プロセッサは、近接センサによって提供されるデジタルデータサンプルを処理するために適応型離散ウェーブレット変換（ＡＤＷＴ）と称される数理的処理技法を使用して、ＡＤＷＴパラメータマトリクスを生成することができる。一実装形態において、プロセッサは、ＡＤＷＴプロセスを使用して、近接センサによって提供される数千のデジタルデータ値を、トランスデューサヘッドの各位置に対して、単純に４つのパラメータ値（Ｐａｒａｍ＿１、Ｐａｒａｍ＿２、Ｐａｒａｍ＿３、およびＰａｒａｍ＿４と称される）に変換する。トランスデューサヘッドが較正ルーチン中にディスク表面の方へ一層押されるにつれて、トランスデューサヘッドの種々の位置に対する４つのパラメータの新たな組を集めることができる。

【0011】

トランスデューサヘッドがディスク表面の方へ降下する較正ルーチン中に、４つのパラメータは、トレンドラインを示す。トランスデューサヘッドとディスクの記録媒体との間の接触は、４つのパラメータのうちの１つ以上がそれらのそれぞれのトレンドラインから突然逸脱するときに決定される。一実装形態において、トランスデューサヘッドとディスクの記録媒体との間の接触は、全ての４つのパラメータがそれらのそれぞれのトレンドラインから突然逸脱するときに決定される。トランスデューサヘッドは、このプロセス中に、例えば、ヒーターが電気的、光学的等で制御され得るトランスデューサヘッド中に組み込まれたヒーター等の熱膨張デバイスによって、記憶媒体に一層接近するように押すことができる。一実装形態において、熱膨張デバイスは、媒体に面しているトランスデューサヘッドの表面を膨張させるために、トランスデューサヘッドの内側に組み込まれる。代替的に、熱膨張デバイスは、トランスデューサヘッドを収容しているトランスデューサヘッドアセンブリに組み込まれてもよい。熱膨張デバイスが加熱されるにつれて、それは、膨張し、トランスデューサヘッドを記録媒体に一層接近するように押す。このようにして、熱膨張デバイスを制御することによって、トランスデューサヘッドの位置を、ディスクに対して変化させることができる。

【0012】

一旦、トランスデューサヘッドとディスクとの間の接触が確立されると、接触を引き起こした熱膨張デバイスの設定がメモリ内に記憶される。この設定は、それがトランスデューサヘッドをディスクに接触させた設定であるので、接近点設定と称され得る。また、トランスデューサヘッドのためのアクティブ浮上高（ｆｌｙ ｈｅｉｇｈｔ）設定（浮上高（ｆｌｙｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ）設定とも称される）は、トランスデューサヘッドをディスクの表面から所望の量（例えば、１０ナノメートル）だけ後退させることによって、トランスデューサヘッドが動作中に、接触を引き起こすことなくディスク上部で浮上し得るように、設定することができる。

【0013】

一実装形態において、トランスデューサヘッドがディスクから後退させられる距離を制御するために、熱膨張デバイスのための設定が使用される。例えば、トランスデューサヘッドがディスクから後退させられる距離を減少させるために、温度を増加させるために熱膨張デバイスに適用されるエネルギーが低減される。ＡＤＷＴパラメータは、プロセッサがこの較正ルーチンを容易に行うことを可能にするので、トランスデューサヘッドおよびディスクが接触するようになる非常に限られた時間枠の中でデータを集めながら、較正を行うことができる。このようにして、プロセッサによるＡＤＷＴパラメータのより高速の処理は、トランスデューサヘッドとディスク表面との間の接触時間を低減する。かかるより高速の処理および低減された接触時間はまた、ディスクの１回転未満のうちに接触データが収集されることも可能にする。代替的に、後の処理のための大量のデータサンプルの迅速な採集、およびデータサンプルを処理するための適応型離散ウェーブレット変換（ＡＤＷＴ）の使用は、トランスデューサヘッドとディスク表面との間の接触時間における相当な低減をもたらす。

【0014】

図１は、本明細書に開示されるアクティブ浮上高を決定するための種々の方法およびシステムを利用する、ディスクドライブ１００の実施例の実装を例示する。しかしながら、記載される方法およびシステムはまた、連続磁気媒体、ビット・パターン化媒体等を含む、他の摩擦学的システムおよび他の種類のストレージ媒体と共に用いられてもよいことが理解されるべきである。

【0015】

ディスクドライブ１００は、動作中にスピンドル中心またはディスク回転軸１０４を中心として回転するディスク１０２を含む。ディスク１０２は、幾つかの同心円のデータトラック１１０が間に存在する内径１０６および外径１０８を含む。情報は、異なるデータトラック１１０におけるディスク１０２に書き込まれ、そこから読み取られてもよい。トランスデューサヘッド１２４は、アクチュエータ回転軸１２２に遠位の端部でアクチュエータアセンブリ１２０上に搭載され、トランスデューサヘッド１２４は、ディスク動作中、ディスク１０２の表面上部の至近に浮上する。アクチュエータアセンブリ１２０は、シーク動作中に、ディスク１０２に隣接して位置付けられるアクチュエータ回転軸１２２を中心として回転する。シーク動作は、トランスデューサヘッド１２４をデータトラック１１０のターゲットデータトラックの上に位置付ける。

【0016】

組立分解図１４０は、拡大されたヘッド１５４としてトランスデューサヘッド１２４（正確な縮尺ではない）を例示する。一実装形態において、トランスデューサヘッド１５４は、ディスク１０２が実質的に円周方向に回転するとき、ターゲットデータトラックに沿って進行する。トランスデューサヘッド１５４は、電流、光エネルギー等の形で提供されるエネルギーに基づいて膨張または収縮し得る、熱膨張デバイス１５６を含む。一実装形態において、熱膨張デバイス１５６は、トランスデューサヘッド１５４の書き込み極（図示せず）の後ろに位置付けられる。代替的に、熱膨張デバイス１５６はまた、トランスデューサヘッド１５４における他の場所で実装されてもよい。

【0017】

熱膨張デバイス１５６の膨張は、トランスデューサヘッド１５４の接近点を、位置１６０（実線により示される）から位置１６２（破線により示される）へと移動させる。同様に、膨張デバイス１５６の収縮は、接近点を、位置１６２から位置１６０へと移動させる。トランスデューサヘッド１５４はまた、トランスデューサヘッド１５４がディスク１０２の表面に接触するときを決定することができるように、近接の読み取りが間接的に得られることを可能にする、熱抵抗温度センサ等の近接センサ１５８も含む。近接センサ１５８は、例えば、記録媒体との接触によって引き起こされる抵抗の変化を検出することによって、トランスデューサヘッド１５４と記録媒体との間の接触を決定することができる。代替的に、接触は、トランスデューサヘッドの読み取りセンサ（図示せず）の読み取り信号における変化に基づいて検出することができる。なおも代替的に、接触からもたらされるディスク回転速度における変化を使用して、接触を決定してもよい。

【0018】

浮上高較正ルーチンの一実装形態において、トランスデューサヘッドの接近点は、軽度のヘッド・媒体間接触が作り出されるまで、媒体表面の方へ駆動することができる。これは、熱膨張デバイス１５６を使用して、トランスデューサヘッド１５４の接近点を媒体表面により接近するように押すことによって行うことができる。このようにして、ディスクに対するトランスデューサヘッド１５４のアクティブ浮上高クリアランスは、トランスデューサヘッド１５４の接近点とディスク表面との間の接触を最初に確立し、次いでトランスデューサヘッド１５４の接近点を接触点から後退させることによって設定することができる。アクティブ浮上高は、トランスデューサヘッドの接近点が記憶媒体の方へ押し出されるか、または記録媒体から離れて退避させられるように、ヒーターによって引き起こされる熱膨張の量を変化させることによって制御することができる。アクティブ浮上高の調整は、ドライブ寿命を増加させ、ビット誤り率特性を改善することができる。

【0019】

上に開示される実装は、ヘッドとディスクとの間の接触時間における低減を可能にし、後の処理のための大量のデータサンプルの迅速な採集、およびデータサンプルを処理するための適応型離散ウェーブレット変換（ＡＤＷＴ）の使用によって容易にされ得る。かかる実装を使用して、ディスクドライブが最初に製造されるときの較正時間を減少させ、それによって製造業生産高を増加させてもよい。代替的な実装において、自己調整性接触検出が使用されてもよく、それにより、ディスクドライブが最初に製造されるときの、ならびにディスクドライブが実地で使用される後の時点での、高速のオンデマンド型測定を行うことができる。かかる実装において、浮上高設定は、オンデマンド接触検出測定に基づいて動的に調整され、かかる動的調整は、ディスクドライブが販売された後に、それが再較正されることを可能にする。例えば、ドライブのビット誤り率特性が劣化する場合、ディスクドライブは、実地で再較正することができる。これは、ディスクドライブシステムの寿命時間および／または性能を改善する一助となる。

【0020】

一実装形態において、適応型離散ウェーブレット変換（ＡＤＷＴ）プロセスは、ヘッド・ディスク近接検出のためにハードディスクドライブプロセッサによって使用されてもよい。ＡＤＷＴ技法は、様々な信号源と共に使用されてもよい。例えば、ヘッド・信号振幅変調、ヘッド・信号調和比、および音響センサ等の、他のセンサまたは利用可能な信号からのデータサンプルが、ヘッド・ディスク近接検出のために使用され得る。例えば、熱補助型磁気記録（ＨＡＭＲ）ハードディスクドライブにおいて、反射レーザーパワーを表す信号が、ヘッド・ディスク近接検出のための入力信号としてプロセッサによって使用される。

【0021】

ＡＤＷＴを用いて作業することの１つの課題は、ディスクドライブの制御装置ＡＳＩＣにおいて余分なハードウェアを追加することなく、サンプリングされる相当大量のデータ点（データサンプル）を収集および処理することである。この課題は、一実装形態において、プロセッサ上で同期式シリアルインターフェース（ＳＳＩ）を利用することによって対処されてきた。ＳＳＩインターフェースは、非常に高いデータ伝送速度で動作する。したがって、ＳＳＩインターフェースと共に構成されるプロセッサは、サンプリングプロセスから出力されるデータサンプルのストリームを受信することが可能である。サンプルは、後の処理のために、例えば、フラッシュメモリ上に記憶されてもよい。

【0022】

例えば、プロセッサは、熱膨張デバイスがトランスデューサヘッドの接近点をディスク表面により接近して移動させるとき、近接センサからアナログデータをサンプリングすることができる。これらのアナログサンプルは、デジタイザ（例えば、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ））によって変換され、メモリ内に記憶され得る。サンプルが収集される間、データが処理される必要はない（例えば、ＡＤＷＴ計算を介して）。むしろ、データは、ドライブ上のメモリ内に記憶され、次いで後の時点で処理されてもよい。データサンプルを記憶するかかるメモリは、ディスクドライブ上、ホストデバイス上、または高データ転送速度で処理するためにプロセッサによってアクセスされる任意の他の場所で実装されてもよい。後の処理のためのかかるデータサンプルの記憶は、プロセッサがサンプルを単に得ることができるように、データ収集中にプロセッサへのリアルタイムデマンドを低減する。

【0023】

図２を参照すると、一実装形態における回路の実施例を見ることができる。サーボ制御装置１は、ボイスコイルおよび２段階アクチュエータ２を制御するように示される。前値増幅器３を使用して、サーボ制御装置コマンドをトランスデューサヘッド４のためのアナログ入力／出力へと変換する。トランスデューサヘッド４は、トランスデューサヘッド４の接近点を位置７ａと７ｂとの間で移動させるための１つ以上の熱膨張デバイス５を含む。接近点は、接触が生じるときにディスク１３と接触する、トランスデューサヘッド４上の位置である。

【0024】

一旦、トランスデューサヘッド４のための接近点設定が決定されると、所望のアクティブ浮上高設定が選択され得る。アクティブ浮上高設定は、例えば、トランスデューサヘッド４の接近点の記録媒体との接触を最初に確立させ、次いでトランスデューサヘッド４の接近点を既定の量だけ後退させることによって（例えば、接近点位置を１０ナノメートルだけ後退させることによって）、選択され得る。

【0025】

近接センサ６は、図２において、トランスデューサヘッド４中に一体化されているように示され、例えば、接触中のヘッド・ディスク間インターフェース（ＨＤＩ）変調変化を感知するために使用される。近接センサは、近接センサのディスクとの接触によって引き起こされる熱に起因して抵抗が変化する、抵抗素子であり得る。代替的に、近接センサ６は、接触からもたらされるディスクの速度における変化等の他の方法を使用して、トランスデューサヘッドの接近点と媒体表面との間の接触を検出してもよい。

【0026】

デジタイザ８を使用して、近接センサからのデータを変換し、データをプロセッサ１０において適応型離散ウェーブレット変換（ＡＤＷＴ）モジュール９に出力してもよい。一実装形態において、アナログ・デジタル変換器は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＡＤＳ７８８７である。プロセッサ１０は、ＤＲＡＭ等のメモリを含んでもよい。ＡＤＷＴモジュール９は、デジタル化された波形サンプル等の、それが受信するデータを即座に処理してもよく、またはそれは、データを後処理のためにＤＲＡＭメモリ等のメモリ内に記憶してもよい。データサンプルを記憶し、次いでデータサンプルを後の時点で処理すると、プロセッサ１０上の負荷は、データ収集段階中に低減される。

【0027】

一実装形態において、ＡＤＷＴモジュール９は、デジタル化された波形サンプル等のデータサンプルを処理して、ＡＤＷＴプロセスを使用して４つのＡＤＷＴパラメータを生成することができる。判断ブロック１１は、４つのＡＤＷＴパラメータが、接触が宣言され得ることを示しているかどうかを決定する。ＡＤＷＴプロセスを使用して、デジタル化された波形点を４つのＡＤＷＴパラメータに変換することは、数千の係数ではなく、４つのパラメータを用いて作業することを可能にする。多数のデータサンプルのこの単純な４つのＡＤＷＴパラメータ表現は、プロセッサ１０において、ＡＤＷＴモジュール９および接触判断ブロック１１として管理可能であり、実装が簡便である。

【0028】

一実装形態において、次の一連のステップは、接触検出のために図２における回路と共に使用することができる。最初に、サーボ制御装置１は、コマンドを、熱膨張デバイス５に、前値増幅器３を介して発行することができる。前値増幅器３は、熱膨張デバイス５に送信されるべき適切な量のエネルギーを生成する。熱膨張デバイス５は、突出した接近点形状７ｂによって示されるように、トランスデューサヘッドの接近点７をディスク表面により接近して押す。近接センサ６は、熱膨張デバイス５へのエネルギーバースト送達と同期させることができる。前値増幅器３は、アナログ信号事前調整回路（図示せず）を使用して近接センサ６によって生成される信号またはデータサンプルを取得する。一実装形態において、アナログ信号事前調整回路は、ヘッド・ディスク間インターフェース変調を捕捉するように帯域幅が同調された、帯域通過フィルタを使用することによって、受信された信号を増幅および帯域制限することができる。

【0029】

デジタイザ（アナログ・デジタル変換器）８は、近接センサ６からの調整されたアナログ信号をデジタル化する。一実装形態において、デジタイザ８は、調整されたアナログ信号を、例えば、１秒当たり１００万サンプル以上の速度でのサンプリングレート等の、高いサンプリングレートでサンプリングすることができる。サンプリングは、熱膨張デバイス５が作動させられるのと同時に開始し得る。ＡＤＷＴモジュール９は、サンプルデータ点に対してＡＤＷＴを行う。このＡＤＷＴ動作は、４つのＡＤＷＴパラメータのマトリクスをもたらす。パラメータのマトリクスは、判断ブロック１１に送信され、それは、４つのＡＤＷＴパラメータマトリクスを接触イベントとしてまたは非接触イベントとして分類するために、プログラミングされた論理規則を適用することができる。

【0030】

判断ブロック１１が接触イベントを決定する場合、対応する熱膨張エネルギー設定が記録され、メモリ等のパラメータストレージ１２内に記憶される。代替的には、接触を引き起こした熱膨張エネルギー設定の直前に使用された熱膨張エネルギー設定が、メモリ内に記憶される。接触が何ら検出されない場合、熱膨張エネルギーを増大するための新たなコマンドがサーボ制御装置１に発行される。プロセス全体を反復的に繰り返して、反復プロセスに基づく４つのパラメータに対するトレンドラインを生成することができる。

【0031】

デジタイザ８は、アナログの近接プローブ信号を、例えば、少なくとも８ビット解像度により、１秒当たり１００万サンプル以上のサンプリングレートでデジタル化することができる。デジタイザ８の多数のデータ点の捕捉動作は、熱膨張デバイス５の動作と同期させることができる。一実装形態において、ＡＤＷＴモジュール９は、ハードディスクドライブ制御装置内のプロセッサ等の、非線形関数および統計学的枠組みによって強化され、論理回路によって実装される、離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）計算機である。ヘッドディスクインターフェース変調を表す数千のＤＷＴ係数の全集合は、４つのＡＤＷＴパラメータによって表現することができる。

【0032】

図２に示されるＡＤＷＴモジュール９は、３つの段階で実装することができる。第１の段階は、反復的ＤＷＴ分解を行うことができ、そこで信号は、下位レベルへと分解され、ＤＷＴ係数によって表現される。時間ドメインｔにおける監視された信号ｓ（ｔ）の冗長のないＤＷＴ表現は、次のように表現することができ：

【0033】

【数1】

【0034】

式中、ψは、基底関数である。離散した拡張は、形式２ｋの値をとり、式中、ｋは、整数である。任意の拡張２ｋで、並進パラメータは、形式２ｋｌの値をとることができ、式中、ｌは、整数である。（ｋ、ｌ）の実際の値は、次の離散ウェーブレットＷ（ａ、ｂ）係数である：

【0035】

【数2】

【0036】

これは、離散スケールの連続した値および対応するサンプリングが２の倍数だけ異なる、いわゆる２進サンプリンググリッド上のサンプリング座標（ａ、ｂ）に対応し、このようにして、コンピュータ符号を介した効率的実装が可能となる。２次元数列ｄ（ｋ、ｌ）は、離散ウェーブレット変換と称される。拡張および並進動作について周波数および時間を割り当てることができ、この数理的方法を実用性のあるものとしている。信号についてのリフティングスキームを介するコンパクトなＤａｕｂｅｃｈｉｅｓ ４次ＤＷＴ基底関数ψの実装は、次のように表現することができる：

【0037】

【数3】

【0038】

式中、ｎは、信号ｓのデータ点の数である。方程式３から観察することができるように、近似係数またはローパスｃＡ係数は、偶数信号ｓサンプルから導出される一方で、詳細係数またはハイパス係数ｃＤは、奇数サンプルをより分けることによって得られる。

【0039】

時に「エネルギー推定」と称される、ＡＤＷＴモジュールの第２段階は、ＡＤＷＴモジュールの第１の段階と相互作用し、そこで各々の下位レベルのＤＷＴ係数が、エントロピー最小化プロセスによってより分けられる。選択された合成レベルｍでの信号エントロピーＥ（ｓ）は、次のように計算することができる：

【0040】

【数4】

【0041】

ゼロ付近のエントロピーＡＤＷＴレベルは、更なる計算から除外される。ＡＤＷＴモジュールの３段階目は、「波形評価パラメータ」と称され得、そこでＤＷＴ係数の分布がエントロピー形で表現され、積分および微分パラメータを介して表される。ＷＴ正規直交性をそのエントロピー測定に適用することにより、次の表現を得る：

【0042】

【数5】

【0043】

このようにして、ＤＷＴ係数エントロピー関数の積分および微分パラメータは、次のように表現することができる：

【0044】

【数6】

【0045】

式中、Ｐａｒａｍ＿１およびＰａｒａｍ＿３は、平方の近似および詳細ＤＷＴ係数のエントロピー値の合計である。Ｐａｒａｍ＿２およびＰａｒａｍ＿４は、平方の近似および詳細ＤＷＴ係数のエントロピーの範囲である。見ることができるように、４つのＡＤＷＴパラメータ（方程式６〜９）によるこのコンパクトな波形の表現は、ＨＤＩ変調動力学を含み、ヘッド・媒体接触を宣言するために使用することができる。

【0046】

ヘッド・媒体接触が生じるときを決定する１つの方法は、使用された各々順次の熱膨張エネルギー値について決定された、４つのＡＤＷＴパラメータの進行をトラッキングすることによるものである。４つのパラメータの各々の振幅が、各々それぞれのＡＤＷＴパラメータについてのそれぞれのベースライントレンドを突然超えるとき、それは、トランスデューサヘッドの接近点とディスク表面との間に接触が生じていることを示す。例えば、熱膨張デバイスエネルギーについて４つのＡＤＷＴ値が決定されるとき、接触検出は、次のことによって示される：（１）Ｐａｒａｍ＿１値が、事前に決定されたＰａｒａｍ＿１値のベースライントレンドを超えている、（２）Ｐａｒａｍ＿２値が、事前に決定されたＰａｒａｍ＿２値のベースライントレンドを超えている、（３）Ｐａｒａｍ＿３値が、事前に決定されたＰａｒａｍ＿３値についてのベースライントレンドを超えている、および（４）Ｐａｒａｍ＿４値が、事前に決定されたＰａｒａｍ＿４値についてのベースライントレンドを超えている。代替的に、かかる接触検出は、４つ全てより少ないパラメータが、各々それぞれのＡＤＷＴパラメータについてのそれぞれのベースライントレンドを突然超えていることによって示されてもよい。トランスデューサヘッドの接近点とディスクとの間に接触が生じていることが検出されると、トランスデューサヘッドの接近点とディスクとの間に接触を生じさせた熱膨張エネルギー設定は、パラメータブロック１２内に記憶させることができる。代替的には、接触が検出された直前に使用された熱膨張エネルギー設定が、メモリ内に記憶される。

【0047】

ＡＤＷＴ技法は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）技法と比較して有利である。これは、ＡＤＷＴのフレキシブルなサンプリングウィンドウおよび低い信号対雑音比処理能力に起因する。低い信号対雑音比信号に応答することが可能であることは、熱アシスト磁気記録技術のために価値が高い。

【0048】

図３は、アクティブ浮上高設定を決定する方法についてのフローチャート３００を例示する。サーボ制御装置動作３０２は、熱膨張デバイスに対するコマンドを生成する。コマンドは、コマンドが発行されるときにタイムスタンプと一緒にメモリ内に記憶される。その後、動作３０４は、前値増幅器を使用してエネルギーバーストを生成し、エネルギーバーストを熱膨張デバイスに提供する。熱膨張デバイスの構造に応じて、エネルギーバーストは、電気信号エネルギーバースト、光エネルギー信号等の形態であってもよい。エネルギーバーストは、熱膨張デバイスがトランスデューサヘッドの接近点をディスク表面により接近して移動させるようにする。

【0049】

動作３０６は、トランスデューサヘッド上に構成される近接センサからの近接センサ信号を取得する。一実装形態において、近接センサ信号は、変化または抵抗信号の形態のアナログ信号であってもよい。代替的に、近接センサ信号は、ディスク等の速度の変化を表す信号であってもよい。近接センサ信号は、調整回路と通信されてもよく、近接センサ信号が収集されたときのタイムスタンプは、メモリ内に記憶されてもよい。近接センサ信号は、動作３０８によって調整およびデジタル化される。例えば、ＡＤＣモジュールは、近接センサ信号のアナログ形態を非常に高い速度でサンプリングして、近接センサ信号のデジタル化形態を生成してもよい。

【0050】

動作３１０は、近接センサ信号のデジタル化形態を使用して、ＡＤＷＴパラメータマトリクスを生成する。一実装形態において、ＡＤＷＴパラメータマトリクスは、本明細書に開示される方程式６〜９による、４つのＡＤＷＴパラメータ、つまり、Ｐａｒａｍ＿１、Ｐａｒａｍ＿２、Ｐａｒａｍ＿３、およびＰａｒａｍ＿４を含んでもよい。ＡＤＷＴパラメータは、メモリ内に記憶される。動作３１２は、ＡＤＷＴパラメータを分析して、トランスデューサヘッドの接近点とディスク表面との間に接触が生じたかどうかを決定する。一実装形態において、かかる接触は、全ての４つのパラメータがそれらのそれぞれのベースライントレンドを超える場合に決定される。このようにして、分析動作３１２は、トレンドラインをリアルタイムで生成し、ＡＤＷＴパラメータ現在の値をトレンドラインと比較してもよい。代替的な動作においては、４つ全てより少ないＡＤＷＴパラメータを使用して、接触を決定する。

【0051】

記憶動作は、トレンドラインデータおよび接触検出データを、接触が検出される時間と一緒に記憶する。かかるデータは、エネルギーバーストが熱膨張デバイスに提供されるとき、近接センサデータが収集されるとき等を表す、データと一緒に記憶されてもよい。かかる記憶されたデータうちの１つ以上が、動作３１６によって使用されて、ディスクドライブのための浮上高設定が決定される。一実装形態において、動作３１６は、ディスクの単回未満の回転中に収集されたデータサンプルを使用して、トランスデューサヘッドのためのアクティブ浮上高設定を決定する。４つのＡＤＷＴパラメータは、ディスクの１回転未満中に十分なサンプルが集められ得るように、データの解釈が行われることを可能にする。これは、他の手法がハードディスクドライブを較正するために１６〜２５回転ほど多くを必要とする場合がある点で関連性がある。

【0052】

次に図４Ａおよび４Ｂを参照すると、フローチャート４００を見ることができる。フローチャート４００は、ハードディスクドライブ等のデバイスのためにアクティブ浮上高設定を決定することについての詳細例を例示する。動作ブロック４０２において、近接センサを使用して、データサンプルが集められる。かかるデータサンプルは、ディスク表面に対するトランスデューサヘッドの接近点の近接を表す、アナログ信号の形であってもよい。ブロック４０４で、近接センサデータサンプルは、調整回路およびＡＤＣ回路を使用して処理される。例えば、データサンプルを、１秒当たり１００万サンプル以上の速度でサンプリングして、デジタル化されたデータサンプルを生成することができる。動作ブロック４０６において、データサンプルがメモリ内に記憶される。ＤＲＡＭ等のメモリデバイスを使用して、高い入力速度でのストレージのためにデータを受信することができる。ブロック４０８において、適応型離散ウェーブレット変換プロセスを使用して、サンプリングされたデータを評価してもよい。ブロック４１０は、少なくとも１つの適応型離散ウェーブレット変換を使用して、収集されたサンプルを、４つの分解された信号エネルギー関連パラメータへと変換し得ることを示す。

【0053】

図４Ｂのブロック４１２において、４つの分解された信号エネルギー関連パラメータを使用して、接近点設定を決定してもよい。接近点設定が決定されると、ブロック４１４は、アクティブ浮上高設定が決定され得ることを示す。例えば、トランスデューサヘッドの接近点（ときにトランスデューサヘッドと称される）は、接近点設定を確立するためにディスクと接触させることができ、それから次いで、トランスデューサヘッドの接近点は、ディスクから既定の量だけ離れて退避させることができる。ブロック４１６および４１８において、トランスデューサヘッドのためのアクティブ浮上高設定は、熱膨張デバイスの膨張のためのより短い持続期間中でなくても、収集されたサンプルから決定することができる。例えば、決定は、ディスクの完全な１回転未満にわたってアクティブな膨張デバイスにより収集されたデータから行うことができる。別の実施例として、決定は、ディスクの２分の１回転未満にわたってアクティブな膨張デバイスにより収集されたデータから行うことができる。

【0054】

本明細書に記載されるプロセスが、例えば、新たに製造されたハードディスクドライブを較正するのに特に有用であり得る一方で、プロセスはまた、一旦、デバイスがしばらくの間稼動したときに使用されてもよい。このようにして、プロセスは、例えば、較正から外れたハードディスクドライブを再較正するために使用されてもよい。図４の動作ブロック４２０は、ハードディスクドライブが、自己調整としてアクティブ浮上高設定を決定するように構成され得ることを示す。代替的に、接近点設定のためにデバイスを再較正する場合がある。１つ以上の実装において、プロセスはまた、ディスクドライブのスピンスタンドテストのために使用されてもよい。

【0055】

収集されたデータに基づいて、トランスデューサヘッドの接近点と媒体表面との間の接触に対応する、熱膨張デバイスに提供されるエネルギーレベルは、パラメータストレージに記録することができる。同様に、トランスデューサヘッドのためのアクティブ浮上高を確立する、熱膨張デバイスに提供されるエネルギーレベルはまた、メモリ内に記憶することもできる。

【0056】

図５は、別の実装形態において、ＡＤＷＴパラメータを使用してヘッド・媒体間接触を決定する実施例を例示する。具体的には、Ｙ軸は、４つのＡＤＷＴパラメータの値を表し、ｘ軸は、熱膨張デバイスのためのステップを表す。図５に使用されるデータは、トランスデューサヘッドをディスクに一層接近するように移動させ、各位置について、その位置に関連付けられる４つのＡＤＷＴパラメータを決定することによって集められる。４つのＡＤＷＴパラメータは、上述のように、近接センサ等のセンサ値から生成される。グラフデータは、突然上方に方向転換する４つのトレンドラインを確立する。Ｘ＝１７２およびＹ＝０．２８１９として示される位置は、全ての４つのパラメータ（Ｐａｒａｍ＿１、Ｐａｒａｍ＿２、Ｐａｒａｍ＿３、およびＰａｒａｍ＿４）が、それらのそれぞれのベースライントレンドを実質的に超える場所に対応する。このようにして、図５は、この実施例において、トランスデューサヘッドとディスクとの間の接触が、トランスデューサヘッドの接近点をディスクにより接近して移動させる、熱膨張デバイスに対する熱膨張ステップ位置１７２で生じることを例示する。更に、接触点は、接近点設定と見なされる。プロセッサは、トレンドラインからの逸脱の計算をかなり容易に行うことができる。したがって、プロセッサは、４つのＡＤＷＴパラメータがそれらのトレンドラインを突然超えたときを特定するようにプログラムされてもよい。

【0057】

図６は、別の実装形態において、ＡＤＷＴパラメータを使用してヘッド・媒体間接触を決定する代替的な実施例を例示する。具体的には、図６は、パラメータＰａｒａｍ＿１の一次当てはめ残差を例示する。一次当てはめ残差は、ＡＤＷＴ Ｐａｒａｍ＿１の正規化されたリアルタイム値とＡＤＷＴ Ｐａｒａｍ＿１の一次当てはめ値との間の差異として計算される。図５グラフによると、当てはめ残差の記号が変化し、振幅が大きく増加するとき、トランスデューサヘッドの接近点とディスク表面との間の接触が宣言される。

【0058】

本明細書に列挙される構造、材料、および行為の多くは、機能および機能を行うためのステップを行うための手段として列挙され得ることに留意する。したがって、かかる言語は、本明細書内に開示される全てのかかる構造、材料、または行為、および参照によって組み込まれる任意の事柄を含むそれらの均等物を網羅する権利を有することが理解されるべきである。

【0059】

本明細書に記載される装置および実装方法は、本明細書から理解されるであろう。上の説明は、具体的な実装の完全な説明であるが、上の説明は、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲を限定するものとして受け取られるべきではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】