专利名称：检测接触的设备和方法及读写头制造方法
技术领域：
本发明涉及用于检测读写头与记录介质之间的物理接触的技术。
背景技术：
在磁存储装置(硬盘)和用于测试磁记录的测试装置(测试器)中，要求用于向记录介质写入数据和从记录介质读取数据的读写头与记录介质之间的间隔应该尽可能小，以使得能够进行高密度记录。读写头和记录介质之间的间隔极其小，即，为平均尺寸的原子的直径的三十倍的量级。
然而，如果间隔太小，读写头就有可能与记录介质物理接触，并在该记录介质上滑动。读写头和记录介质之间的接触引起多种问题，例如损坏读写头和/或记录介质、读写头错误定位、以及读取错误数据。因此，读写头和记录介质之间需要设置适当的间隔以防止接触。为了设置适当的间隔，读写头和记录介质之间的接触检测变得很重要。已提出了各种技术来检测读写头和记录介质之间的接触。
日本已审专利申请公报No.7-1618公开了通过监测读取信号相对于记录介质转速的变化来检测读写头和记录介质之间的接触，所述读取信号的大小与读写头在记录介质上方的飞行高度成比例。换言之，当读写头与记录介质接触时，飞行高度变为最小并且不再变化；即，在读写头已接触记录介质后，读取信号的大小不再变化。
日本已审专利申请公报No.7-70185公开了一种用于分离读取信号中的调制分量以识别记录介质表面上的缺陷的方法。当由于记录介质表面上的缺陷而使读写头滑块受到干扰时，除了作为读取信号中的正常分量的写入信号频率分量以外，由于气承干扰而导致的频率调制分量也叠加在读取信号上。因为写入信号频率分量的频率比调制分量的频率高大约一千倍，所以可以使用相对简单的电路来容易地分离该调制分量。因此该公报公开了一种用于检测记录介质表面上的缺陷或读写头滑块与记录介质之间的接触的方法。
然而，随着记录介质转速的减小，实际读取信号的变化程度趋于逐渐减小并且变得越来越接近于零。因此，通过日本已审专利申请公报No.7-1618中公开的方法，非常难以判断读写头与记录介质接触还是不接触。
图28是用于说明根据日本已审专利申请公报No.7-1618的、记录介质的转速与读写头和记录介质之间的间隔(即，读写头滑块的飞行高度)之间的关系的曲线图。垂直轴表示根据读取信号的大小估计的读写头滑块的飞行高度，水平轴表示记录介质的转速。读取信号的大小与间隔成反比。从该曲线图可以看出，随着转速的减小，读取信号的变化程度逐渐减小并变得接近于零。
日本已审专利申请公报No.7-70185中公开的方法(其通过从信号中提取由于气承干扰而导致的调制分量来检测读写头与介质之间的接触)的问题在于，当介质表面上存在缺陷时，非常难以判断读写头与介质接触还是不接触。
根据该公报中公开的方法，一旦读写头与非常大的缺陷接触，就认为存在接触。然而，实际上存在下述的一些情况，其中在紧接着第一次接触之后进行的测试中不能再检测到同一缺陷。当将介质上的微尘被检测为缺陷时会遇到这种情形，但是该微尘会由于检测时的振动而从介质拂去并完全从介质上去除。换言之，因为对缺陷等的接触检测的灵敏度太高，所以从消除灰尘和缺陷的影响方面来看，非常难以判断读写头与介质接触还是不接触。
因此，需要能够可靠且稳妥地检测读写头与记录介质的接触的技术。
发明内容
本发明的目的在于至少部分地解决传统技术中的这些问题。
根据本发明的一个方面，一种用于检测读写头与记录介质的接触的接触检测设备包括信号写入单元，该信号写入单元将包括至少一个预定频率分量的信号写到记录介质上；以及接触检测单元，该接触检测单元通过在改变读写头与记录介质之间的间隔的同时读取被写到记录介质上的信号，基于该预定频率分量的幅值来检测读写头与记录介质的接触，并生成检测结果。
根据本发明的另一方面，一种用于检测读写头与记录介质的接触的方法包括将包括至少一个预定频率分量的信号写到记录介质上；以及通过在改变读写头与记录介质之间的间隔的同时读取被写到记录介质上的信号，基于该预定频率分量的幅值来检测读写头与记录介质的接触，并生成检测结果。
根据本发明的另一方面，一种读写头制造方法包括检测读写头与记录介质的接触。所述检测包括将包括预定频率分量的信号写到记录介质上；以及通过在改变读写头与记录介质之间的间隔的同时读取被写到记录介质上的信号，基于该信号中的预定频率分量的幅值来检测读写头与记录介质的接触，并生成检测结果。
通过结合附图阅读以下对本发明的当前优选实施例的详细描述，将更好地理解本发明的上述和其它目的、特征、优点以及技术和工业重要性。
图1是用于说明根据本发明第一实施例的磁记录设备的技术特征的示意图；图2是图1所示的磁记录设备的详细功能框图；图3是磁盘的速度与一阶频率分量之间的关系的曲线图；图4是图2所示的读写头的剖面图；图5是用于说明Wallace关系方程的视图；图6是用于说明Wallace关系方程的另一视图；图7表示用于说明根据第一实施例的读写头的飞行高度与磁盘的速度之间的关系的曲线图；
图8表示用于说明与读写头和磁盘之间的间隔相对应的读取信号的幅值的曲线图；图9表示其中将由于气承而导致的间隔的变化量假定为20nm(纳米)的试算结果，以及在出现接触振动时读取信号波形的实际测量值的曲线图；图10是表示对于各种写入频率和各种间隔变化量，读取信号的幅值的计算结果的表；图11是用于说明根据第二实施例的磁记录设备的技术特征的视图；图12是图11所示的磁记录设备的详细功能框图；图13是用于说明根据第二实施例的磁盘的速度与复幅值之间的关系的曲线图；图14表示用于说明根据第二实施例的读写头的飞行高度与磁盘的速度之间的关系的曲线图；图15表示用于说明三次谐波分量的幅值电平与磁盘的速度之间的关系的曲线图；图16表示用于说明三次谐波分量的幅值电平与磁盘的速度之间的关系的曲线图；图17是根据本发明第三实施例的磁记录设备的详细功能框图；图18表示用于说明根据第三实施例的受控间隔与检测目标信号的幅值之间的关系的曲线图和图表；图19是用于说明使得读取幅值能够保持具有增大趋势的机制的视图；图20是根据本发明第四实施例的磁记录设备的详细功能框图；图21是用于说明检测目标信号的幅值变化的比例的曲线图和图表；图22是根据本发明第五实施例的磁记录设备的详细功能框图；图23是用于说明根据第五实施例的受控间隔与计算间隔之间的关系的曲线图和图表；图24是根据本发明第六实施例的磁记录设备的详细功能框图；图25是用于说明根据第六实施例的受控间隔与计算间隔之间的关系的曲线图和图表；图26是根据本发明第七实施例的磁记录设备的详细功能框图；图27是用于说明根据第七实施例的受控间隔与检测目标信号的幅值之间的关系的曲线图和图表；以及图28是用于说明根据日本已审专利申请公报No.7-1618的转速与间隔之间的关系的曲线图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细地说明本发明的示例性实施例。
首先，将参照图1来说明根据本发明第一实施例的磁记录设备的技术特征。如图所示，该磁记录设备预先以预定的频率(例如，100MHz)将预定的信号模式(例如，111111)写到磁记录介质(即，磁盘)上。在下面的描述中，将以预定的频率写到磁盘上的信号模式(包括预定频率分量的信号)称为“检测目标信号”。
为了检测读写头与磁盘的接触，磁记录设备在以预定比例减小磁盘的转速(或读写头与磁盘之间的相对速度)的同时，读取记录在磁盘上的检测目标信号中的预定频率分量的幅值。当该分量的读取幅值减小了比阈值大的量时，确定读写头已与磁盘接触，并由此检测到读写头的接触。
如上所述，磁记录设备读取从磁盘读取的信号中的频率分量的幅值，当该分量的幅值减小了比阈值大的量时，判断读写头已与磁盘接触，并由此检测到读写头与磁盘的接触。这样，可以精确地判断读写头与磁盘接触还是不接触。
接下来，将参照图2说明根据第一实施例的磁记录设备100的结构。磁记录设备100包括接口单元110、控制单元120、电机驱动器单元130、主轴电机140、音圈电机150、读写头160、磁盘170以及快速傅立叶变换(FFT)处理单元180。
接口单元110与主机(未示出)相连接，并使用预定的通信协议与主机进行数据通信。
电机驱动器单元130根据由控制单元120输出的指令来控制主轴电机140和音圈电机150。主轴电机140根据由电机驱动器单元130输出的指令使磁盘170以预定的转速旋转。音圈电机150根据由电机驱动器单元130输出的指令使安装在臂的端部的读写头160移动。
磁盘170是记录介质并且是由涂覆有磁性材料的玻璃或金属制成的扁平盘。为了将信息记录在磁盘170上，将来自读写头160的磁场辐射到磁盘170的其中要记录信息的记录区上，以使得涂覆在磁盘170上的磁性材料的磁性改变。为了从磁盘170读取信息，使读写头160移动到磁盘170的要从其读取信息的记录区，以读取涂覆在磁盘170上的磁性材料的磁性，并再现所述信息。
FFT处理单元180获得由读写头160从磁盘170读取的信号，并根据傅立叶变换理论进行计算，以计算在该计算中使用的部分中的频率分量的平均幅值电平。FFT处理单元180将该频率分量的计算平均幅值电平输出给控制单元120。
因为预先将检测目标信号写在磁盘170上(预先由读/写处理单元120a写入检测目标信号)，所以FFT处理单元180将检测目标信号中的频率分量的平均幅值电平(以下称为“幅值电平信息”)输出给控制单元120。
控制单元120对向磁盘170写入数据和从磁盘170读取数据进行控制，并且还检测读写头160与磁盘170的接触。控制单元120包括读/写处理单元120a、接触检测处理单元120b、电流控制单元120c、飞行高度控制单元120d以及驱动器控制单元120e。
读/写处理单元120a根据来自主机的写入请求或读取请求，向磁盘170写入数据和从磁盘170读取数据。读/写处理单元120a还根据来自主机的指令以预定的频率(或以各种频率)将信号模式(111111)写到磁盘170上。
接触检测处理单元120b检测读写头160与磁盘170的接触。更具体地，为了检测读写头160与磁盘170的接触，接触检测处理单元120b以预定比例减小磁盘170的转速，并且还从FFT处理单元180获得幅值电平信息。当预定的频率分量(一阶频率分量)的幅值降低了比阈值大的量时，接触检测处理单元120b判断读写头160已与磁盘170接触，并由此检测到读写头160的接触。
为了以预定比例减小磁盘170的转速，接触检测处理单元120b指示驱动器控制单元120e以该预定比例减小磁盘170的转速。驱动器控制单元120e向电机驱动器单元130输出指令，以控制主轴电机140和音圈电机150。当接收到来自接触检测处理单元120b的指令而以该预定比例减小磁盘170的转速时，驱动器控制单元120e控制主轴电机140，从而以该预定比例减少磁盘170的旋转次数。
接下来，将参照图3中的曲线图来说明磁盘170的速度(即，通过将转速转换成速度而获得的值)与一阶频率分量(即，检测目标信号中的频率分量)的幅值之间的关系。图3中的示例表示在各种检测目标信号中观察到的、一阶频率分量与磁盘170的速度之间的关系。该曲线图说明了对于各个不同的波长，该频率分量的幅值与磁盘的速度之间的关系。
从图3可以看出，当磁盘170的速度达到一定级别(在图3的示例中大约为6m/s)时，一阶频率分量的各个幅值显著减小。这种类型的显著减小与在傅立叶计算处理过程中的计算中所使用的数据序列的长度无关。此外，作为其中一起使用了激光振动计(未示出)的试验的结果，可以确认读写头160在一阶频率分量的各个幅值显著减小时的时间点之前和之后振动。
更具体地，在一阶频率分量的幅值分别显著减小之前，没有出现读写头振动；然而，在一阶频率分量的各个幅值显著减小的时刻，出现了读写头振动，并且该振动持续了一段时间。该振动是由于读写头160与磁盘170的接触而导致的。
当在读写头160仍振动的同时磁盘170的转速增加时，一阶频率分量的幅值恢复为显著减小之前的值，并且读写头160的振动停止。
返回到对接触检测处理单元120b的操作的描述，在检测到读写头160与磁盘170的接触之后，接触检测处理单元120b通知电流控制单元120c，以通知读写头160已与磁盘170接触。
另选地，在检测到读写头160与磁盘170的接触之后，接触检测处理单元120b可以使扬声器(未示出)发出警告声音，以通知磁记录设备100的管理员读写头160已接触，或者可以使主机显示读写头160已接触。
电流控制单元120c使用电流通过使读写头160的磁极顶端(magneticpole tip)发热并膨胀，来调节读写头160与磁盘170之间的间隔。当从接触检测处理单元120b接收到读写头160已接触的通知时，电流控制单元120c停止向读写头160的磁极顶端提供电流，以使读写头160的磁极顶端收缩。通过电流控制单元120c的该操作，使得读写头160的磁极顶端收缩，可以有效地减少由于读写头160的接触而导致的读写头振动。
图4是读写头160的示例的视图。读写头160包括基底1以及依次形成在基底1上的下磁极2、形成有中间电绝缘层3的薄膜线圈4、上磁极5和保护层6。当通过电流使电绝缘层3内部的薄膜电阻器10发热时，由于两个磁极顶端2和5与电绝缘层3之间、以及基底1与保护层6之间的热膨胀率的差异，所以磁极顶端7如图4中的虚线所示向外突出。换言之，通过使电流控制单元120c对在薄膜电阻器10中流动的电流进行控制，可以对磁极顶端7的突出量进行控制。
返回到对接触检测处理单元120b的操作的描述，接触检测处理单元120b例如根据从FFT处理单元180接收到的幅值电平信息来计算读写头160的飞行高度。
可以使用下面所示的Wallace关系方程来计算读写头160的飞行高度(d+a)x-(d+a)ref=λ2πln(VrefVx)---(1)]]>接下来，将说明在方程(1)中使用的符号“a”和“d”。图5和图6是用于说明Wallace关系方程的视图。
如图5所示，方程(1)中使用的符号“d”表示读写头保护层(OverCoat)(H.O.C.)、磁极顶端回退(P.T.R.)、飞行高度(F.H.)、盘保护层(D.O.C.)和一半磁性层(M.L.)的总和。如图6所示，方程(1)中使用的符号“a”表示过渡参数，该过渡参数是其中磁盘上的信号强度变化的过渡区的宽度。
向带有下标“ref”(reference(基准))的字符赋予基准值(例如，当读写头160与磁盘170接触时的值)。接触检测处理单元120b预先获得基准值，并使用基准值来计算飞行高度。向方程(1)中使用的Vref赋予幅值电平的基准值。向Vx赋予在要对其计算飞行高度的速度的情况下的幅值电平的值。
图7表示用于说明读写头160的飞行高度与磁盘170的速度之间的关系的曲线图。如使用图3所述，图7左侧的曲线图用于说明一阶频率分量的幅值与磁盘170的速度之间的关系。通过对左侧的曲线图中所示的关系应用Wallace关系方程，可以计算读写头160的飞行高度与磁盘170的速度之间的关系，如图7右侧的曲线图所示。如右侧的曲线图所示，当磁盘170的速度达到一定级别时，读写头160的飞行高度增大较大的量。应该理解，在该时间点读写头160与磁盘170接触。
接触检测处理单元120b向飞行高度控制单元120d提供与读写头160的飞行高度与磁盘170的速度之间的关系有关的信息(以下称为“飞行高度控制信息”)，该关系是使用Wallace关系方程来计算的。
飞行高度控制单元120d接收来自接触检测处理单元120b的飞行高度控制信息，并对驱动器控制单元120e进行控制，以使得读写头160不与磁盘170接触。更具体地，如图7中的示例所示，当磁盘170的速度等于或小于预定级别(在图7的示例中为大约6m/s)时，读写头160与磁盘170接触。因此，飞行高度控制单元120d对驱动器控制单元120e进行控制，以使得磁盘170的速度不会变得等于或小于该预定级别。
因为优选地使读写头160与磁盘170之间的间隔尽可能小，所以飞行高度控制单元120d对驱动器控制单元120e进行控制，以使得读写头160与磁盘170之间的间隔保持为与正好在读写头160与磁盘170接触之前的时刻的间隔(以下称为“最佳间隔”)相同；换言之，使得读写头160的飞行高度等于该最佳间隔(或者通过将该最佳间隔乘以预定值而获得的值)。
另外，可以使用Wallace关系方程来计算与读写头160和磁盘170之间的间隔相对应的读取信号的幅值。图8表示用于说明与读写头160和磁盘170之间的间隔相对应的读取信号的幅值的曲线图。图8所示的示例给出了读取信号的幅值的试算结果，其假设写入信号为大约100MHz(λ＝105nm)，气承调制频率为大约170kHz(千赫)，并且由于气承而导致的间隔(即，读写头160和磁盘170之间的间隔)的变化量为以下两种可能性中的一个，即，1nm(当没有出现读写头160的接触振动时)和20nm(当出现读写头160的接触振动时)。
图9表示其中将由于气承而导致的间隔的变化量假定为20nm的试算结果、以及在出现接触振动时读取信号波形的实际测量值的曲线图。在图9中，左侧的波形是读取信号波形的实际测量值，而右侧的波形是读取信号波形的试算结果。当对左侧的波形和右侧的波形进行比较时，可以发现这些波形彼此非常相似。因此，可以得出结论由于读写头160与磁盘170之间的接触而使得在振动持续时的读取信号电平(如图3所示)降低。
更具体地，根据图3中所示的结果，因为当速度低于一定级别时读写头160与磁盘170之间的接触，所以出现振动。因为该振动，所以在对该期间的值进行平均之后，看起来好像一阶频率分量的幅值由于该现象而显著减小(在图7所示的示例中，看起来好像读写头160与磁盘170之间的间隔增大)。应该注意的是，此时的振幅大约为几十纳米p-p(峰到峰)至0.1μm p-p。
读写头160与磁盘170一接触就有振动的原因在于，磁盘170的粗糙度相当小，并且磁盘170是平滑表面介质，其平均粗糙度小于形成在磁盘170的表面上的润滑膜的厚度。磁盘170的平均粗糙度在大约0.3nm至0.5nm的范围内。通过润滑处理而形成在介质表面上的润滑膜的厚度在大约0.8nm至2.8nm的范围内。
仅在磁盘的平均粗糙度远远大于根据第一实施例的磁盘170的粗糙度时，才能观察到在日本已审专利申请公报No.7-1618讨论的读取信号与磁盘的速度之间的关系(图28中所示)。近年来，所使用的大多数磁盘的平均粗糙度处于与根据第一实施例的磁盘的粗糙度相同的级别。因此，根据第一实施例的读写头接触检测方法比日本已审专利申请公报No.7-1618中公开的方法更有效。
使用各种写入频率和各种间隔变化量(20nm p-p和40nm p-p)进行与图8中所示相同的计算。图10是表示对于各种写入频率和各种间隔变化量，读取信号的幅值的计算结果的表。在图10中，将写入频率转换成波长为λ的写入信号(在介质上)。
如图10所示，基本上根据变化量/λ的值来确定在振动持续时的读取信号电平。换言之，可以通过监测在出现振动之后的读取信号电平来获得振动的幅值。
另外，如图10中的方程所示，可以使用基于Wallace关系方程的简单指数函数来表示读取信号的幅值。可以使用根据在试验中使用的条件已知的写入波长λ以及在实际测量值中明确指出的Vref和Vx来估计振动的幅值。例如可以通过图2中所示的接触检测处理单元120b来估计振动的幅值。在这种情况下，接触检测处理单元120b向主机输出所计算的振动幅值，以向管理员提供该振动幅值。
如上所述，在根据第一实施例的磁记录设备100中，读/写处理单元120a预先将包括预定频率分量的信号写到磁盘170上，接触检测处理单元120b对驱动器控制单元120e进行控制，以预定比例减小磁盘170的转速，从而读取检测目标信号。当从磁盘170读取的信号中的预定频率分量(一阶频率分量)的幅值降低了大于阈值的量时，判定读写头160已与磁盘170接触，并由此检测到读写头160的接触。因此，可以精确地检测读写头160与磁盘170的接触，同时避免传统技术的技术不定性。
接下来，将参照图11来说明根据本发明第二实施例的磁记录设备的技术特征。如该图所示，磁记录设备预先以预定的频率将包括两个波(即，一阶分量和三次谐波分量)的信号模式(例如，111100)写到磁盘上。在以下描述中，将包括多个频率分量的信号称为复信号(complex signal)。
为了检测读写头与磁盘的接触，磁记录设备在以预定比例减小磁盘的转速的同时，读取记录在磁盘上的复信号中的预定频率分量(例如，一阶分量和三次谐波分量)的幅值。基于所读取的这两种类型的频率分量的幅值来检测读写头的接触。还根据这些频率分量的幅值的大小来检测磁盘中的缺陷。
根据第二实施例的磁记录设备根据频率分量的幅值变化来检测读写头的接触。因此，可以精确地判断读写头与介质接触还是不接触。另外，可以根据复信号中的一阶分量和三次谐波分量之一的幅值来精确地检测磁盘中的缺陷。
接下来，将参照图12来说明根据第二实施例的磁记录设备200的结构。磁记录设备200包括控制单元210。磁记录设备200的其它构造和组成元件与图2中所示的磁记录设备100的相同。使用相同的附图标记表示相同的组成元件，并将省略对其的说明。
控制单元210对向磁盘170写入数据和从磁盘170读取数据进行控制，并且还检测读写头160与磁盘170的接触以及磁盘170中的缺陷。控制单元210包括读/写处理单元210a和接触检测处理单元210b。控制单元210的其它构造与图2中所示的控制单元120相同。使用相同的附图标记表示相同的组成元件，并将省略对其的说明。
读/写处理单元210a根据来自主机的写入请求或读取请求，向磁盘170写入数据和从磁盘170读取数据。读/写处理单元210a还根据来自主机的指令，以预定的频率(或者以各种频率)将信号模式(111100)写到磁盘170上。
接触检测处理单元210b检测读写头160与磁盘170的接触以及磁盘170中的缺陷。首先将说明由接触检测处理单元210b进行的检测读写头160与磁盘170的接触的操作。
为了检测读写头160与磁盘170的接触，接触检测处理单元210b以预定比例减小磁盘170的转速，并且还从FFT处理单元180获得一阶分量和三次谐波分量的幅值电平信息。当根据这些频率分量的幅值电平之间的关系计算的值(以下称为“复幅值”)降低了比阈值大的量时，接触检测处理单元210b判定读写头160已与磁盘170接触，并由此检测到读写头160的接触。
使用下面所示的方程(2)来计算复幅值A
A=3λ4πlnV1V3---(2)]]>在方程(2)中，符号V1表示一阶频率分量的幅值电平。符号V3表示三次谐波分量的幅值电平。
图13是用于说明磁盘170的速度与复幅值之间的关系的曲线图。从该图可以看出，当磁盘170的速度达到一定级别(在图13的示例中为大约6m/s)时，复幅值显著增大。
此外，作为其中一起使用了激光振动计(未示出)的附加试验的结果，观察到读写头160在该显著增大之前和之后振动。更具体地，在复幅值分别显著增大之前，没有出现读写头振动；然而，在各个复振幅值显著增大的时刻，出现读写头振动并且该振动持续一段时间。该振动是由于读写头160与磁盘170的接触而导致的。当在读写头160仍振动的同时磁盘170的转速增大时，读写头160的振动停止。
返回到对接触检测处理单元210b的操作的描述，当从FFT处理单元180接收到一阶分量和三次谐波分量的幅值电平时，接触检测处理单元210b根据所接收的幅值电平，使用下面的方程(3)来计算读写头160的飞行高度(d+a)=3λ4πln(V1V3)+const.(λ,g)---(3)]]>方程(3)中使用的符号“d”和“a”与方程(1)中使用的符号“d”和“a”相同。因此将省略对其的说明。在方程(3)中，符号V1表示一阶频率分量的幅值电平。符号V3表示三次谐波分量的幅值电平。
图14表示用于说明读写头160的飞行高度与磁盘170的速度之间的关系的曲线图。图14左侧的曲线图用于说明复幅值与磁盘170的速度之间的关系，如使用图13所述。通过应用方程(3)，可以计算读写头160的飞行高度与磁盘170的速度之间的关系，如图14右侧的曲线图所示。
因为方程(3)包括未指定的常量，即“const.(λ，g)”，所以进行计算，以将读写头160的最小飞行高度值(即，在图14所示的示例中，在读写头160与磁盘170刚接触之前的飞行高度)调整为6.5nm。最小飞行高度6.5nm是利用检测接触的通用方法(例如，可以使用日本专利申请特开No.H9-63050中公开的检测接触的方法)获得的测量处理的结果。(接触检测处理单元210b已预先检测出该最小飞行高度)。更具体地说，接触检测处理单元210b利用通过检测接触的通用方法测量到的最小飞行高度(即，根据第二实施例的6.5nm)以及方程(3)来计算飞行高度与磁盘170的速度之间的关系。
如图14所示，当磁盘170的速度达到预定级别时，读写头160的飞行高度增大较大量。应该理解，在该时刻读写头160已与磁盘170接触。
接触检测处理单元210b向飞行高度控制单元210d发送读写头160的飞行高度与磁盘170的速度之间的关系，该关系是使用方程(3)来计算的。此外，当读写头160与磁盘170接触时，接触检测处理单元210b通知电流控制单元120c读写头160已与磁盘170接触。
接下来，将说明由接触检测处理单元210b进行的检测磁盘170中的缺陷的操作。为了检测磁盘170中的缺陷，接触检测处理单元210b监测三次谐波分量的幅值电平。当三次谐波分量的幅值电平的值小于预定值时，接触检测处理单元210b判定读写头160已与磁盘170中的缺陷接触。该预定值是以下值中的一个磁盘170的噪声电平、磁记录设备200的噪声电平以及通过将这些噪声电平之一乘以一预定值(例如，在1.0至1.3范围内的值)而获得的值。
图15表示用于说明三次谐波分量的幅值电平与磁盘170的速度之间的关系的曲线图。如图15左侧的曲线图所示，当读写头160已与磁盘170中的缺陷接触时，各个幅值电平值处于与磁记录设备200的噪声电平大致相同的电平。另一方面，当读写头160已与磁盘170接触时，这些频率分量的幅值电平的各个值都比噪声电平高10倍，如图15右侧的曲线图所示。
一般地说，当磁盘170具有缺陷(例如，瑕疵或灰尘)时，该瑕疵(例如，由于读写头160与磁盘170的接触而导致的足够大而可见的瑕疵)的高度可以是0.2微米到几微米。当读写头160运动到具有该瑕疵的位置时，读写头160与磁盘170之间的间隔变得大于由于读写头160与磁盘170的接触而导致的振动，因此三次谐波分量(或一阶频率分量)的幅值电平大大减小。
在检测到磁盘170中的缺陷之后，接触检测处理单元210b可以使扬声器(未示出)输出警告声音，以通知磁记录设备200的管理员读写头160已与缺陷接触，或者可以使主机显示读写头160已与缺陷接触。
另外，接触检测处理单元210b可以通过仅关注复信号中的一阶分量和三次谐波分量中的一个频率分量，以与根据第一实施例的接触检测处理单元120b 相同的方式来检测读写头160的接触。
图16表示用于说明三次谐波分量的幅值电平与磁盘170的速度之间的关系的曲线图。如图16所示，可以通过仅关注三次谐波分量的幅值电平来获得与图7中所示的结果相当的结果。
如前所述，在根据第二实施例的磁记录设备200中，读/写处理单元210a预先将包括多个频率分量的复信号写到磁盘170上，接触检测处理单元210b对驱动器控制单元120e进行控制，以预定比例减小磁盘170的转速，从而读取该复信号。当从磁盘170读取的信号中的频率分量(一阶频率分量和三次谐波分量)的复幅值降低了大于阈值的量时，判定读写头160已与磁盘170接触，并由此检测到读写头160的接触。因此，可以精确地检测读写头160与磁盘170的接触。
此外，通过关注三次谐波分量的幅值，当该幅值变得小于预定值时，接触检测处理单元210b判定读写头160已与磁盘170中的缺陷接触，并由此检测到磁盘170中的缺陷。因此，在正确地区分读写头160与磁盘170的接触以及读写头160与磁盘170中的缺陷接触的同时，可以精确地检测磁盘170中的缺陷(瑕疵或灰尘)。
根据第二实施例，接触检测处理单元210b通过关注复信号中的一阶频率分量和三次谐波分量的幅值电平，来检测读写头160与缺陷的接触；然而，本发明并不限于该示例。可以通过使用包括波长彼此不同的两个波的任何信号模式以及这些分量的幅值来获得相似的结果。
因此，根据本发明的一个方面，可以精确地判断读写头与磁盘接触还是不接触。
另外，可以精确地检测读写头上的缺陷。
此外，可以快速地使在读写头与记录介质接触时导致的振动停止。
接下来，将说明根据本发明第三实施例的磁记录设备的技术特征。根据第三实施例的磁记录设备预先以预定频率(例如，100MHz)将包括预定频率分量的信号模式(例如，111111或111100)写到磁盘上。在后面的描述中，与第一实施例的描述相同，将以预定频率(或以多种预定频率)写到磁盘上的信号模式(包括预定频率分量的信号)称作“检测目标信号”。
为了检测读写头与磁盘的接触，该磁记录设备在使用电流(即，使用加热器加热磁极顶端)并使读写头的磁极顶端热膨胀来调节读写头和磁盘之间的间隔的同时(即，通过固定增量来逐渐减小该间隔的同时)读取记录在磁盘上的检测目标信号中的预定频率分量的幅值。当读取幅值的变化量变得小于阈值时，判定读写头已与磁盘接触，并由此检测到读写头的接触。
如上所述，根据第三实施例的磁记录设备在通过使用加热器加热读写头的磁极顶端而以固定增量减小读写头和磁盘之间的间隔的同时，读取记录在磁盘上的检测目标信号中的预定频率分量的幅值。当该幅值的变化量变得小于阈值时，判定读写头已与磁盘接触，并由此检测到读写头与磁盘的接触。因此，即使该分量的幅值没有明显表现出开始减小，也可以精确地检测读写头与磁盘接触还是不接触。
接下来，将说明根据第三实施例的磁记录设备的结构。图17是根据第三实施例的磁记录设备300的功能框图。磁记录设备300包括接口单元310、电机驱动器单元320、主轴电机330、音圈电机340、读写头350、磁盘360、FFT处理单元370以及控制单元380。
接口单元310、电机驱动器单元320、主轴电机330、音圈电机340、读写头350、磁盘360、FFT处理单元370分别与接口单元110、电机驱动器单元130、主轴电机140、音圈电机150、读写头160、磁盘170以及FFT处理单元180相同。因此，将省略对这些元件的说明。
控制单元380对向磁盘360写入数据和从磁盘360读取数据进行控制，并且还检测读写头350与磁盘360的接触。控制单元380包括读/写处理单元380a、接触检测处理单元380b、电流控制单元380c、以及驱动器控制单元380d。
读/写处理单元380a根据来自主机的写入请求或读取请求，向磁盘360写入数据和从磁盘360读取数据。读/写处理单元380a还根据来自主机的指令以预定频率(或以各种频率)将信号模式(111111或111100)写到磁盘360上。
接触检测处理单元380b检测读写头与磁盘360的接触。更具体地，接触检测处理单元380b对电流控制单元380c和驱动器控制单元380d进行控制，并在以固定增量改变读写头350和磁盘360之间的间隔的同时读取检测目标信号。接触检测处理单元380b基于所读取的检测目标信号中的预定频率分量的幅值变化量来检测读写头350的接触。
电流控制单元380c使用电流通过使读写头350的磁极顶端发热并膨胀，来调节读写头350与磁盘360之间的间隔。根据第三实施例，为了使得接触检测处理单元380b能检测读写头的接触，电流控制单元380c向读写头350的磁极顶端提供电流，从而使读写头350和磁盘360之间的间隔以固定比例减小。
当从接触检测处理单元380b接收到读写头350已接触的通知时，电流控制单元380c停止向读写头350的磁极顶端提供电流，以使读写头350的磁极顶端收缩。通过这种设置，可以有效地减少在读写头350与磁盘360接触时导致的读写头振动。读写头350的结构的说明与图4所示的读写头160的结构的说明相同。因此，将省略对读写头350的说明。
驱动器控制单元380d向电机驱动器单元320输出指令并控制主轴电机330和音圈电机340。
接下来，将说明在控制下的读写头350和磁盘360之间的间隔(以下称为“受控间隔”)与从磁盘360读取的检测目标信号的幅值(预定频率分量的幅值)之间的关系。图18表示用于说明根据第三实施例的受控间隔与检测目标信号的幅值之间的关系的曲线图和图表。首先，如图18的上部所示(实际测量值A)，当受控间隔以固定比例减小时，从磁盘360读取的信号的幅值(即，检测目标信号的幅值)从具有增大的趋势逐渐变化到具有减小的趋势。
当信号的幅值变化量不再基本上有规律时，接触检测处理单元380b判定读写头350已与磁盘360接触。换言之，接触检测处理单元380b以固定比例减小受控间隔，并计算信号的幅值变化量的平均值。接触检测处理单元380b通过将测量点之间的幅值的变化量(差)与基于平均值确定的阈值进行比较，来检测读写头350的接触。
该阈值可以利用任何方法来确定。然而，根据第三实施例，该阈值是通过将该平均值乘以一预定值(在0和1之间的预定值)来确定的。在图18的上部，信号的幅值变化量的平均值为“32.748”。当用于确定阈值的所述预定值例如为“0.5”时，该阈值被确定为“16.374”。接触检测处理单元380b对测量点之间的幅值的变化量(差)与阈值“16.374[y6]”进行比较。当该变化量(差)变得小于该阈值时，接触检测处理单元380b判定读写头350已与磁盘360接触。在检测到接触后，接触检测处理单元380b通知电流控制单元380c读写头350已接触。
在图18的上部，在受控间隔为“-4.368nm”的点处和受控间隔为“-5.04nm”的点处以及其下面的所有点处检测到“差”小于该阈值。因为受控间隔为“-4.368nm ”的点是与具有较小差的其它点隔离的一个点，所以该点被认为是测量中的噪声。相应地，当连续的两个或更多个点具有小于该阈值的差值时，接触检测处理单元380b判断读写头350已与磁盘360接触。在图18的上部，受控间隔为“-5.04nm”的点被认为是接触起始点。
根据日本已审专利申请公报NO.H7-1618，当不再存在增大趋势时，认为读写头已接触。当将该思想应用于本示例时，认为接触开始于受控间隔为“-6.048nm”的点。基于根据日本已审专利申请公报NO.H7-1618公开的实施例的接触检测处理中所用的思想的接触起始点与基于根据本发明的接触检测处理中所用的思想的接触起始点不同。
另一方面，当将日本已审专利申请公报NO.H7-1618中公开的实施例中所用的思想(即，当不再存在增大趋势时，认为读写头已接触)应用于图18的下部所示的示例(即，实际测量值B)时，不存在不再有增大趋势的这种点。因此，不能检测到读写头的接触。然而，如果应用根据本发明第三实施例的思想，可以找到小于阈值(通过将平均值“38.416”乘以“0.5”而得到)的差。因此，可检测到接触起始点，该接触起始点为受控间隔为“-3.696”的点。
当采集了大量的实际测量值时，我们发现存在一定量的以下情形，其中即使在磁头已经接触后，所读取的幅值仍保持具有增大的趋势并且在长时期内不从具有增大的趋势变化到具有减小的趋势，如被表示为实际测量值B的示例那样。以下是对该现象的观察，试图提供可能的机制的示例，参照图19对该可能的机制进行说明。
图19是用于说明使得所读取的幅值能够保持具有增大的趋势的机制的示意图。将通过使用电流(即，通过用加热器加热磁极顶端)使读写头的磁极顶端热膨胀来调节读写头和磁盘之间的间隔的电流控制单元应用于该示例。因此，以使读写头的磁极顶端膨胀以形成突起的方式来控制飞行高度(即，对间隔进行控制)。
在从图19中的(1)到(2)的过渡期间，读写头的飞行姿态基本不变。仅读写头的磁极部分和磁盘之间的间隔由于读写头的热膨胀而减小。另一方面，在从图19中的(2)到(3)的过渡期间，飞行姿态由于读写头的热膨胀而发生变化(即，读写头的热膨胀越大，俯仰角变得越小)。
在这种情况下，当假设读写头的读取元件稍微定位在由于热膨胀而形成在读写头的磁极顶端上的突起状膨胀部的顶点的入流侧(flow-inside)时，读写头的读取元件与磁盘的彼此位置关系使得读写头和磁盘之间的间隔具有略微减小的趋势，因为俯仰角随着读写头的热膨胀而变小。通过假设和观察的该示例，可以在逻辑上没有任何矛盾地解释下述的情形，其中即使在热膨胀已持续了一段时间之后，所读取的幅值在长时期内仍不开始具有减小的趋势。
如上所述，在根据第三实施例的磁记录设备300中，读/写处理单元380a预先将包括预定频率分量的检测目标信号写到磁盘360上。接触检测处理单元380b对电流控制单元380c和驱动器控制单元380d进行控制，从而在以固定增量改变读写头350和磁盘360之间的间隔的同时读取检测目标信号。当所读取的检测目标信号中的预定频率分量的幅值变化量变得小于阈值时，判定读写头350已与磁盘360接触，并由此检测到读写头350的接触。因此，可以精确地检测读写头350与磁盘360的接触。
此外，根据第三实施例，通过关注所读取的检测目标信号的幅值的变化量来检测读写头350的接触。因此，即使信号的幅值持续增大，也可以精确地检测读写头350的接触。
接下来，将说明根据本发明第四实施例的磁记录设备的技术特征。根据第四实施例的磁记录设备预先以预定频率(例如，100MHz)将包括预定频率分量的信号模式(例如，111111或111100)写到磁盘上。在后面的描述中，与第一实施例的描述相同，将以预定频率(或以多种预定频率)写到磁盘上的信号模式(包括预定频率分量的信号)称作“检测目标信号”。
为了检测读写头与磁盘的接触，磁记录设备通过利用电流(即，用加热器加热磁极顶端)使读写头的磁极顶端热膨胀来减小读写头和磁盘之间的间隔，并读取记录在磁盘上的检测目标信号中的预定频率分量的幅值。当所读取的幅值的变化比例(即，“所读取的幅值的变化量”与“在控制下的读写头和磁盘之间的间隔的变化量”之比)变得等于或大于阈值时，判定读写头已与磁盘接触，并由此检测到读写头的接触。
如上所述，根据第四实施例的磁记录设备通过用加热器加热读写头的磁极顶端而减小读写头和磁盘之间的间隔，并读取记录在磁盘上的检测目标信号中的预定频率分量的幅值。当该幅值的变化比例变得等于或大于阈值时，判定读写头已与磁盘接触，并由此检测到读写头与磁盘的接触。因此，即使该分量的幅值没有明显表现出开始减小，也可以精确地检测读写头与磁盘接触还是不接触。
接下来，将说明根据第四实施例的磁记录设备的结构。图20是根据第四实施例的磁记录设备400的功能框图。磁记录设备400包括接口单元410、电机驱动器单元420、主轴电机430、音圈电机440、读写头450、磁盘460、FFT处理单元470以及控制单元480。
接口单元410、电机驱动器单元420、主轴电机430、音圈电机440、读写头450、磁盘460、FFT处理单元470分别与接口单元110、电机驱动器单元130、主轴电机140、音圈电机150、读写头160、磁盘170以及FFT处理单元180相同。因此，将省略对这些元件的说明。
控制单元480对向磁盘460写入数据和从磁盘460读取数据进行控制，并且还检测读写头450与磁盘460的接触。控制单元480包括读/写处理单元480a、接触检测处理单元480b、电流控制单元480c、以及驱动器控制单元480d。
读/写处理单元480a根据来自主机的写入请求或读取请求，向磁盘460写入数据和从磁盘460读取数据。读/写处理单元480a还根据来自主机的指令以预定频率(或以各种频率)将信号模式(111111或111100)写到磁盘460上。
接触检测处理单元480b检测读写头与磁盘460的接触。更具体地，接触检测处理单元480b对电流控制单元480c和驱动器控制单元480d进行控制，并在减小读写头450和磁盘460之间的间隔的同时读取检测目标信号。接触检测处理单元480b基于所读取的检测目标信号中的预定频率分量的幅值变化比例(即，梯度)来检测读写头的接触。
电流控制单元480c使用电流通过使读写头450的磁极顶端发热并膨胀，来调节读写头450和磁盘460之间的间隔。根据第四实施例，为了使得接触检测处理单元480b能够检测读写头的接触，电流控制单元480c向读写头450的磁极顶端提供电流，从而使读写头450和磁盘460之间的间隔减小。
当从接触检测处理单元480b接收到读写头450已接触的通知时，电流控制单元480c停止向读写头450提供电流，以使读写头450的磁极顶端收缩。通过这种设置，可以有效地减少在读写头450与磁盘460接触时导致的读写头振动。读写头450的结构的说明与图4所示的读写头160的结构的说明相同。因此，将省略对读写头450的说明。
驱动器控制单元480d向电机驱动器单元420输出指令并控制主轴电机430和音圈电机440。
接下来，将说明当在控制下的读写头450和磁盘460之间的间隔(以下称为“受控间隔”)减小时，检测目标信号的幅值变化比例(梯度)。图21表示用于说明检测目标信号的幅值变化比例的曲线图和图表。
接触检测处理单元480b减小该受控间隔，并预先计算测量点之间的信号幅值变化比例(梯度)的平均值。接触检测处理单元480b通过将测量点之间的变化比例与基于该平均值确定的阈值进行比较，来检测读写头450的接触。
该阈值可以利用任何方法确定。然而，根据第四实施例，该阈值是通过将该平均值乘以一预定值(在0和1之间的预定值)来确定的。在图21的上部(实际测量值A)，变化比例的平均值为“-96.4643”。当用于确定阈值的预定值例如为“0.5”时，该阈值被确定为“-48.23215”。接触检测处理单元480b将测量点之间的变化比例与该阈值进行比较。当变化比例变得等于或大于该阈值时，接触检测处理单元480b判定读写头450已与磁盘460接触。在检测到接触后，接触检测处理单元480b通知电流控制单元480c读写头450已接触。
在图21的上部，在受控间隔为“-4.368nm”的点处和受控间隔为“-5.04nm”的点以及下面的所有点处检测到“变化比例”等于或大于阈值。因为受控间隔为“-4.368nm”的点是与具有较大变化比例的其它点隔离的一个点，所以该点被认为是测量中的噪声。相应地，当连续的两个或更多个点具有等于或大于阈值的“变化比例”的值时，接触检测处理单元480b判定读写头450已与磁盘460接触。在图21的上部，受控间隔为“-5.04nm”的点被认为是接触起始点。
在图21的下部(即，实际测量值B)所示的示例中，变化比例的平均值为“-114.333”。当用于确定阈值的预定值例如为“0.5”时，该阈值被确定为“-57.1665”。接触检测处理单元480b将测量点之间的变化比例与该阈值进行比较。当变化比例变得等于或大于该阈值时，接触检测处理单元480b判定读写头450已与磁盘460接触。在图21的下部，受控间隔为“-3.696nm”的点被认为是接触起始点。
如上所述，在根据第四实施例的磁记录设备400中，读/写处理单元480a预先将包括预定频率分量的检测目标信号写到磁盘460上。接触检测处理单元480b对电流控制单元480c和驱动器控制单元480d进行控制，从而在改变读写头450和磁盘460之间的间隔的同时读取检测目标信号。当所读取的检测目标信号中的预定频率分量的幅值的变化比例变得等于或大于阈值时，判断读写头450已与磁盘460接触，并由此检测到读写头450的接触。因此，可以精确地检测读写头450与磁盘460的接触。
此外，根据第四实施例，通过关注所读取的检测目标信号的变化比例来检测读写头450的接触。因此，即使信号的幅值持续增大，也可以精确地检测读写头450的接触。
接下来，将说明根据本发明第五实施例的磁记录设备的技术特征。根据第五实施例的磁记录设备预先以预定频率(例如，100MHz)将包括预定频率分量的信号模式(例如，111111或111100)写到磁盘上。在后面的描述中，与第一实施例的描述相同，将以预定频率(或以多种预定频率)写到磁盘上的信号模式(包括预定频率分量的信号)称作“检测目标信号”。
为了检测读写头与磁盘的接触，磁记录设备通过利用电流(即，用加热器加热磁极顶端)使读写头的磁极顶端热膨胀来减小读写头和磁盘之间的间隔，读取记录在磁盘上的检测目标信号中的预定频率分量的幅值，并将所读取的信号的幅值转换成读写头和磁盘之间的间隔。当对于所转换的间隔的变化比例(即，“从信号幅值转换来的间隔的变化量”与“在控制下的间隔的变化量”之比)变得小于阈值时，判定读写头已与磁盘接触，并由此检测到读写头的接触。
如上所述，根据第五实施例的磁记录设备通过用加热器加热读写头的磁极顶端来减小读写头和磁盘之间的间隔，读取记录在磁盘上的检测目标信号中的预定频率分量的幅值，并将所读取的信号的幅值转换成读写头和磁盘之间的间隔。当对于所转换的间隔的变化比例变得小于阈值时，判定读写头已与磁盘接触，并由此检测到读写头与磁盘的接触。因此，即使该分量的幅值没有明显表现出开始减小，也可以精确地检测读写头与磁盘接触还是不接触。
接下来，将说明根据第五实施例的磁记录设备的结构。图22是根据第五实施例的磁记录设备500的功能框图。磁记录设备500包括接口单元510、电机驱动器单元520、主轴电机530、音圈电机540、读写头550、磁盘560、FFT处理单元570以及控制单元580。
接口单元510、电机驱动器单元520、主轴电机530、音圈电机540、读写头550、磁盘560、FFT处理单元570分别与图2所示的接口单元110、电机驱动器单元130、主轴电机140、音圈电机150、读写头160、磁盘170以及FFT处理单元180相同。因此，将省略对这些元件的说明。
控制单元580对向磁盘560写入数据和从磁盘560读取数据进行控制，并且还检测读写头550与磁盘560的接触。控制单元580包括读/写处理单元580a、接触检测处理单元580b、电流控制单元580c、以及驱动器控制单元580d。
读/写处理单元580a根据来自主机的写入请求或读取请求，向磁盘560写入数据和从磁盘560读取数据。读/写处理单元580a还根据来自主机的指令以预定频率(或以各种频率)将信号模式(111111或111100)写到磁盘560上。
接触检测处理单元580b检测读写头与磁盘560的接触。更具体地，接触检测处理单元580b对电流控制单元580c和驱动器控制单元580d进行控制，在减小读写头550和磁盘560之间的间隔的同时读取检测目标信号，并将所读取的检测目标信号的幅值转换成读写头550和磁盘560之间的间隔的值。接触检测处理单元580b基于对于所转换的间隔的变化比例来检测读写头的接触。将检测目标信号的幅值转换成读写头550与磁盘560之间的间隔的值所用的具体公式与根据第一实施例的方程(1)相同；因此，省略对其的说明。
电流控制单元580c使用电流通过使读写头550的磁极顶端发热并膨胀，来调节读写头550和磁盘560之间的间隔。根据第五实施例，为使接触检测处理单元580b能够检测读写头的接触，电流控制单元580c向读写头550的磁极顶端提供电流，从而使读写头550和磁盘560之间的间隔减小。
当从接触检测处理单元580b接收到读写头550已接触的通知时，电流控制单元580c停止向读写头550提供电流，以使读写头550的磁极顶端收缩。通过这种设置，可以有效地减少在读写头550与磁盘560接触时导致的读写头振动。读写头550的结构的说明与图4所示的读写头160的结构的说明相同。因此，将省略对读写头550的说明。
驱动器控制单元580d向电机驱动器单元520输出指令并控制主轴电机530和音圈电机540。
接下来，将说明在控制下的读写头550和磁盘560之间的间隔(以下称为“受控间隔”)与利用从磁盘560读取的检测目标信号的幅值(预定频率分量的幅值)计算出的间隔(以下称为“计算间隔”)之间的关系。图23表示用于说明根据第五实施例的受控间隔与计算间隔之间的关系的曲线图和图表。
接触检测处理单元580b减小该受控间隔，并预先计算测量点之间的计算间隔的变化比例(梯度)的平均值。然后，接触检测处理单元580b通过将测量点之间的变化比例与基于该平均值确定的阈值进行比较，来检测读写头550的接触。
该阈值可利用任何方法确定。然而，根据第五实施例，该阈值是通过将该平均值乘以一预定值(在0和1之间的预定值)来确定的。在图23的上部(实际测量值A)，变化比例的平均值为“0.959”。当用于确定该阈值的预定值例如为“0.5”时，该阈值被确定为“0.4795”。接触检测处理单元580b将测量点之间的变化比例与该阈值进行比较。当变化比例变得小于该阈值时，接触检测处理单元580b判定读写头550已与磁盘560接触。在检测到接触后，接触检测处理单元580b通知电流控制单元580c读写头550已接触。
在图23的上部，在受控间隔为“-4.368nm”的点处和受控间隔为“-5.04nm”的点以及下面的所有点处检测到小于阈值的“变化比例”。因为受控间隔为“-4.368nm”的点是与具有较小变化比例的其他点隔离的一个点，所以该点被认为是测量中的噪声。相应地，当连续的两个或更多个点具有小于阈值的“变化比例”值时，接触检测处理单元580b判定读写头550已与磁盘560接触。在图23的上部，受控间隔为“-5.04nm”的点被认为是接触起始点。
在图23的下部所示的示例(即，实际测量值B)中，变化比例的平均值为“1.1108”。当用于确定阈值的预定值例如为“0.5”时，该阈值被确定为“0.5554”。接触检测处理单元580b将测量点之间的变化比例与该阈值进行比较。当变化比例变得小于该阈值时，接触检测处理单元580b判定读写头550已与磁盘560接触。在图23的下部，受控间隔为“-3.696nm”的点被认为是接触起始点。
在图23的下部所示的示例(实际测量值B)中，因为不存在变化比例逆反的测量点，所以利用日本已审专利申请公报No.H7-1618中公开的检测方法不能检测到读写头的接触。
如上所述，在根据第五实施例的磁记录设备500中，读/写处理单元580a预先将包括预定频率分量的检测目标信号写到磁盘560上。接触检测处理单元580b对电流控制单元580c和驱动器控制单元580d进行控制，从而在改变读写头550和磁盘560之间的间隔的同时读取检测目标信号，并将所读取的检测目标信号的幅值转换成计算间隔。当计算间隔的变化比例变得小于阈值时，接触检测处理单元580b判定读写头550已与磁盘560接触，并由此检测到读写头550的接触。因此，可以精确地检测读写头550与磁盘560的接触。
根据第五实施例的磁记录设备500通过关注计算间隔的变化比例(梯度)来检测读写头的接触；然而，本发明不限于该示例。例如，使读写头550的位置以固定比例靠近磁盘560，从而关注计算间隔的变化量也是可接受的。在该示例中，当计算间隔的变化量(差)变得小于阈值时，判定读写头550已与磁盘560接触，并由此检测到读写头550的接触。
接下来，说明根据本发明第六实施例的磁记录设备的技术特征。根据第六实施例的磁记录设备预先以预定频率(例如，100MHz)将包括预定频率分量的信号模式(例如，111100)写到磁盘上。在后面的描述中，与第一实施例的描述相同，将以预定频率写到磁盘上的信号模式(包括预定频率分量的信号)称作“检测目标信号”。
为了检测读写头与磁盘的接触，磁记录设备通过利用电流(即，用加热器加热磁极顶端)使读写头的磁极顶端热膨胀来减小读写头和磁盘之间的间隔，读取记录在磁盘上的检测目标信号中的预定频率分量(根据该第六实施例，为一阶频率分量和三阶频率分量)的幅值，并基于所读取信号中的频率分量的幅值来计算读写头和磁盘之间的间隔。当对于作为该计算的结果而获得的间隔(以下称为“计算间隔”)的变化比例变得小于阈值时，判定读写头已与磁盘接触，并由此检测到读写头的接触。
如上所述，根据第六实施例的磁记录设备通过用加热器加热读写头的磁极顶端来减小读写头和磁盘之间的间隔，读取记录在磁盘上的检测目标信号中的预定频率分量的幅值，并基于所读取信号中的频率分量(一阶频率分量和三阶频率分量)的幅值计算所述计算间隔。当与该计算间隔相对应的变化比例(计算间隔的变化量与受控间隔的变化量之比)变得小于阈值时，判定读写头已与磁盘接触，并由此检测到读写头与磁盘的接触。因此，即使该分量的幅值没有明显表现出开始减小，也可以精确地检测读写头与磁盘接触还是不接触。
接下来，将说明根据第六实施例的磁记录设备的结构。图24是根据第六实施例的磁记录设备的功能框图。如该图所示，磁记录设备600包括接口单元610、电机驱动器单元620、主轴电机630、音圈电机640、读写头650、磁盘660、FFT处理单元670以及控制单元680。
接口单元610、电机驱动器单元620、主轴电机630、音圈电机640、读写头650、磁盘660、FFT处理单元670的说明与图2所示的接口单元110、电机驱动器单元130、主轴电机140、音圈电机150、读写头160、磁盘170以及FFT处理单元180的说明相同。因此，将省略对这些元件的说明。
控制单元680对向磁盘660写入数据和从磁盘660读取数据进行控制，并且还检测读写头650与磁盘660的接触。控制单元680包括读/写处理单元680a、接触检测处理单元680b、电流控制单元680c、以及驱动器控制单元680d。
读/写处理单元680a根据来自主机的写入请求或读取请求，向磁盘660写入数据和从磁盘660读取数据。读/写处理单元680a还根据来自主机的指令以预定频率(或以各种频率)将信号模式(例如，111111)写到磁盘660上。
接触检测处理单元680b检测读写头与磁盘660的接触。更具体地，接触检测处理单元680b对电流控制单元680c和驱动器控制单元680d进行控制，在减小读写头650和磁盘660之间的间隔的同时读取检测目标信号，并基于所读取的目标检测信号中的频率分量的幅值计算读写头650和磁盘660之间的间隔。接触检测处理单元680b基于对于计算间隔的变化比例来检测读写头的接触。
基于检测目标信号中的频率分量(一阶频率分量和三阶频率分量)的幅值来计算所述计算间隔所用的特定公式如以下所示Δ(d+a)=3λ34πln[(V3/V1)(V3/V1)ref]---(4)]]>方程(4)中所用的符号的说明与根据第二实施例的方程(3)中所用的符号的说明相同；因此，将省略对这些符合的描述。基于一阶分量的幅值和三阶分量的幅值之比，接触检测处理单元680b能够利用方程(4)将“幅值的变化”转换成“间隔的变化”。
电流控制单元680c使用电流通过使读写头650的磁极顶端发热并膨胀，来调节读写头650与磁盘660之间的间隔。根据第六实施例，为了使接触检测处理单元680b能够检测读写头的接触，电流控制单元680c向读写头650的磁极顶端提供电流，从而使读写头650和磁盘660之间的间隔减小。
当从接触检测处理单元680b接收到读写头650已接触的通知时，电流控制单元680c停止向读写头650提供电流，以使读写头650的磁极顶端收缩。通过这种设置，可以有效地减少在读写头650与磁盘660接触时导致的读写头振动。读写头650的结构的说明与图4所示的读写头160的结构的说明相同。因此，将省略对读写头650的说明。
驱动器控制单元680d向电机驱动器单元620输出指令并控制主轴电机630和音圈电机640。
接下来，说明在控制下的读写头650和磁盘660之间的间隔(以下称为“受控间隔”)与利用从磁盘660读取的检测目标信号的幅值(一阶频率分量和三阶频率分量的幅值)计算出的间隔之间的关系。图25表示用于说明根据第六实施例的受控间隔与计算间隔之间的关系的曲线图和图表。
接触检测处理单元680b减小该受控间隔，并预先计算测量点之间的计算间隔的变化比例(梯度)的平均值。接触检测处理单元680b通过将测量点之间的变化比例与基于该平均值确定的阈值进行比较，来检测读写头650的接触。
该阈值可以利用任何方法确定。然而，根据第六实施例，该阈值是通过将该平均值乘以一预定值(在0和1之间的预定值)来确定的。在图25中(实际测量值A’)，变化比例的平均值为“1.2708”。当用于确定该阈值的预定值例如为“0.5”时，该阈值被确定为“0.6354”。接触检测处理单元680b将测量点之间的变化比例与该阈值进行比较。当变化比例变得小于该阈值时，接触检测处理单元680b判定读写头650已与磁盘660接触。
在图25所示的示例中，在受控间隔为“-5.04nm”的点以及下面的所有点处检测到小于阈值的“变化比例”。因此，在图25中所示的示例中，受控间隔为“-5.04nm”的点被认为是接触起始点。在检测到接触后，接触检测处理单元680b通知电流控制单元680c读写头650已接触。
如以上所述，在根据第六实施例的磁记录设备600中，读/写处理单元680a预先将包括预定频率分量的检测目标信号写到磁盘660上。接触检测处理单元680b对电流控制单元680c和驱动器控制单元680d进行控制，从而在改变读写头650和磁盘660之间的间隔的同时读取检测目标信号，并基于所读取的检测目标信号的幅值(一阶频率分量和三阶频率分量的幅值)计算该计算间隔。当该计算间隔的变化比例变得小于阈值时，接触检测处理单元680b判定读写头650已与磁盘660接触，并由此检测到读写头650的接触。因此，可以精确地检测读写头650与磁盘660的接触。
根据第六实施例的磁记录设备600通过关注计算间隔的变化比例(梯度)来检测读写头的接触；然而，本发明不限于该示例。例如，使读写头650的位置以固定比例靠近磁盘660，从而关注计算间隔的变化量也是可接受的。在该示例中，当计算间隔的变化量(差)变得小于阈值时，判定读写头650已与磁盘660接触，并由此检测到读写头650的接触。
接下来，说明根据本发明第七实施例的磁记录设备的技术特征。根据第七实施例的磁记录设备预先以预定频率(例如，100MHz)将包括预定频率分量的信号模式(例如，111111或111100)写到磁盘上。在后面的描述中，与第一实施例的描述相同，将以预定频率(或以多种预定频率)写到磁盘上的信号模式称作“检测目标信号”。
为了检测读写头与磁盘的接触，磁记录设备利用电流(即，用加热器加热磁极顶端)使读写头的磁极顶端热膨胀，在调节读写头与磁盘之间的间隔的同时(即，在以固定增量使该间隔逐渐减小的同时)，读取记录在磁盘上的检测目标信号中的预定频率分量的幅值，并对所读取的幅值进行平滑处理。当已进行了平滑处理的幅值的变化量变得小于阈值时，判定读写头已与磁盘接触，并由此检测到读写头的接触。
如上所述，根据第七实施例的磁记录设备通过使用加热器加热读写头的磁极顶端而以固定增量减小读写头和磁盘之间的间隔，读取记录在磁盘上的检测目标信号中的预定频率分量的幅值，并对所读取的幅值进行平滑处理。当已进行了平滑处理的幅值的变化量变得小于阈值时，判定读写头已与磁盘接触，并由此检测到读写头的接触。因此，可以精确地检测磁头与磁盘接触还是不接触，而不受噪声出现的影响。
接下来，将说明根据第七实施例的磁记录设备的构造。图26是根据第七实施例的磁记录设备700的功能框图。磁记录设备700包括接口单元710、电机驱动器单元720、主轴电机730、音圈电机740、读写头750、磁盘760、FFT处理单元770以及控制单元780。
接口单元710、电机驱动器单元720、主轴电机730、音圈电机740、读写头750、磁盘760、FFT处理单元770的说明与图2所示的接口单元110、电机驱动器单元130、主轴电机140、音圈电机150、读写头160、磁盘170以及FFT处理单元180的说明相同。因此，将省略对这些元件的说明。
控制单元780对向磁盘760写入数据和从磁盘760读取数据进行控制，并且还检测读写头750与磁盘760的接触。控制单元780包括读/写处理单元780a、平滑单元780b、接触检测处理单元780c、电流控制单元780d、以及驱动器控制单元780e。
读/写处理单元780a根据来自主机的写入请求或读取请求，向磁盘760写入数据和从磁盘760读取数据。读/写处理单元780a还根据来自主机的指令以预定频率(或以各种频率)将信号模式(111111或111100)写到磁盘760上。
平滑单元780b对检测目标信号的幅值进行平滑处理。可以利用任何方法对该幅值进行平滑处理。然而，根据第七实施例，利用三点移动平均滤波器对该幅值进行平滑处理。如果源数据在一部分的端点处少于三个点，则利用两点平均。平滑单元780b将进行了平滑处理的幅值的信息输出给接触检测处理单元780c。
接触检测处理单元780c检测读写头与磁盘760的接触。更具体地，接触检测处理单元780c对电流控制单元780d和驱动器控制单元780e进行控制，以固定增量改变读写头750和磁盘760之间的间隔，并基于由平滑单元780b进行了平滑处理的幅值的变化量来检测读写头的接触。
电流控制单元780d使用电流通过使读写头750的磁极顶端发热并膨胀，来调节读写头750与磁盘760之间的间隔。根据第七实施例，为了使接触检测单元780c能够检测读写头的接触，电流控制单元780d向读写头750的磁极顶端提供电流，从而以预定比例减小读写头750和磁盘760之间的间隔。
当从接触检测处理单元780c接收到读写头750已接触的通知时，电流控制单元780d停止向读写头750提供电流，以使读写头750的磁极顶端收缩。通过这种设置，可以有效地减少在读写头750与磁盘760接触时导致的读写头振动。读写头750的结构的说明与图4所示的读写头160的结构的说明相同。因此，将省略对读写头750的说明。
驱动器控制单元780e向电机驱动器单元720输出指令并控制主轴电机730和音圈电机740。
接下来，将说明在控制下的读写头750和磁盘760之间的间隔(以下称为“受控间隔”)与从磁盘760读取的检测目标信号的幅值(预定频率分量的幅值)之间的关系。图27表示用于说明根据第七实施例的受控间隔与检测目标信号的幅值之间的关系的曲线图和图表。在图27右侧的图表中，示出了未经平滑处理的幅值、幅值之差、幅值之差的平均值、已进行了平滑处理的幅值(以下称为“移动平均幅值”)、移动平均幅值之差、以及移动平均幅值之差的平均值。在本示例中，“差的平均值”表示从测量起始点到正好在测量点之前的各个点的“差”值的累计平均值。
接触检测处理单元780c通过将基于差的平均值确定的阈值与测量点处的幅值的变化量(差)进行比较，来检测读写头750的接触。将参照图27更具体地说明该操作。对于未经平滑处理的幅值，将针对受控间隔“-1.344nm ”的差“19.15”与通过将刚好前一个的差的平均值“42.63”乘以一预定值(例如0.5)而得到的阈值“21.315”进行比较。按照这种方式将该计算出的阈值与各个差进行比较。当该差变得小于阈值时，判定读写头750已接触。
换言之，当使用未经平滑处理的幅值来检测接触时，判定在受控间隔为“-1.344nm”、“-1.68nm”、“-3.36nm”、以及“-3.696nm”时读写头750已与磁盘760接触。
对于已进行了平滑处理的幅值，将针对受控间隔“-1.344nm”的差“24.11”与通过将刚好前一个的差的平均值“36.245”乘以一预定值(例如0.5)而得到的阈值“18.1225”进行比较。
换言之，当使用已进行了平滑处理的幅值时，判定在受控间隔为“-3.36nm”和“-3.696nm”时读写头750已与磁盘760接触。
基于利用图27左侧的曲线图进行的综合判断，认为在受控间隔为“-3.36nm”时读写头750最有可能已与磁盘760实际接触。换言之，利用未经平滑处理的幅值在受控间隔“-1.344nm”附近观察到的开始接触被认为是受到噪声出现的影响的错误检测结果。
另一方面，当使用已进行了平滑处理的幅值时，在受控间隔“-3.36nm”附近观察到开始接触。因此，这意味着精确地检测到读写头的接触而不受噪声出现的影响。此外，通过利用已进行了平滑处理的幅值来估计接触起始点，然后利用根据第三实施例的方法来检测读写头750的接触点，可以更精确地检测读写头750的接触。另选地，还有另一种简单的方法当利用已进行了平滑处理的幅值时，如果存在连续的两个或更多个具有“较小差值”的点，则把所述连续点中的第二个点(在图27所示的示例中为受控间隔“-3.36nm”)视为接触起始点在多数情况下都几乎是没有问题的。
如上所述，在根据第七实施例的磁记录设备700中，读/写处理单元780a预先将包括预定频率分量的检测目标信号写到磁盘760上。接触检测处理单元780c对电流控制单元780d和驱动器控制单元780e进行控制，从而以固定增量改变读写头750和磁盘760之间的间隔。平滑单元780b对目标检测信号的幅值进行平滑处理。当进行了平滑处理的信号幅值的变化量变得小于阈值时，接触检测处理单元780c判定读写头750已与磁盘760接触，并由此检测到读写头750的接触。因此，可以精确地检测磁头750与磁盘760的接触，而不受噪声出现的影响。
根据第七实施例，通过关注进行了平滑处理的幅值的变化量来检测读写头750的接触；然而，本发明不限于该示例。例如，关注进行了平滑处理的幅值的变化比例，并通过在变化比例变得小于阈值时判定读写头750已与磁盘760接触来检测读写头750的接触也是可接受的。
此外，可以通过包括检测记录介质的接触的接触检测处理来制造读写头。该接触检测处理包括以下步骤预先以预定频率(例如，100MHz)将预定信号模式(例如，111111)写到磁盘上；通过在以预定比例减小磁盘和读写头之间的间隔的同时读取记录在磁盘上的检测目标信号中的预定频率分量的幅值，来检测读写头的接触，并且当所读取的分量的幅值减小了大于阈值的量时，判定读写头已与磁盘接触。其它步骤与通常包括在读写头的制造过程中的步骤相同；因此，将省略对其的说明。
通过利用包括这些步骤的处理来制造读写头，能够以更高精度控制读写头相对于磁盘的飞行高度。
根据本发明的一方面，将包括多个频率分量的信号写到记录介质上，在改变记录介质的转速的同时读取该写入信号，并基于所读取的频率分量的幅值来检测读写头与记录介质接触还是不接触。因此，可以精确地判断读写头与记录介质接触还是不接触。
此外，在以固定比例减小读写头和记录介质之间的间隔的同时读取信号，并且如果所读取信号中的预定频率分量的幅值的变化量不在由阈值确定的范围内，则判定读写头已与记录介质接触。因此，即使信号的幅值持续增大，也可以精确地判断读写头与记录介质接触还是不接触。
此外，在减小读写头和记录介质之间的间隔的同时读取信号，并且如果该信号中的预定频率分量的幅值的变化比例不在由阈值确定的范围内，则判定读写头已与记录介质接触。因此，即使幅值的变化比例持续增大或持续减小，也可以精确地判断读写头与记录介质接触还是不接触。
此外，在改变读写头和记录介质之间的间隔的同时读取写在记录介质上的信号，并基于该信号中的预定频率分量的幅值计算读写头和记录介质之间的间隔。如果对于该计算间隔的变化比例不在由阈值确定的范围内，则判定读写头已与记录介质接触。因此，可以精确地判断读写头与记录介质接触还是不接触。
此外，当检测到读写头与记录介质的接触时，停止加热读写头的磁极顶端。因此，可以快速地减少在读写头与记录介质接触时导致的振动等。
根据本发明的另一方面，可以精确地判断读写头与磁盘接触还是不接触。并且，可以精确地检测磁盘上的缺陷。此外，可以使在读写头与记录介质接触时导致的振动快速停止。
尽管为了完整并清楚的公开，而根据特定的实施例对本发明进行了描述，但是所附权利要求并不因此而受到限制，而是应该被理解为包含本领域的技术人员可以想到的落入在此阐述的基本教导的范围内的所有修改和另选构造。
权利要求
1.一种接触检测设备，该接触检测设备检测读写头与记录介质的接触，该接触检测设备包括信号写入单元，该信号写入单元将包括至少一个预定频率分量的信号写到所述记录介质上；以及接触检测单元，该接触检测单元通过在改变所述读写头与所述记录介质之间的间隔的同时读取写在所述记录介质上的所述信号，根据所述预定频率分量的幅值来检测所述读写头与所述记录介质的接触，并生成检测结果。
2.根据权利要求1所述的接触检测设备，其中所述接触检测单元在减小所述读写头与所述记录介质之间的间隔的同时读取所述信号，并且如果所述预定频率分量的幅值的减小大于一阈值，则所述接触检测单元判定所述读写头已与所述记录介质接触。
3.根据权利要求1所述的接触检测设备，其中，所述接触检测单元通过改变所述记录介质的转速来改变所述读写头与所述记录介质之间的间隔。
4.根据权利要求1所述的接触检测设备，其中，所述信号包括多个频率分量，该多个频率分量包括所述预定频率分量。
5.根据权利要求1所述的接触检测设备，其中，在所述信号中的所述预定频率分量的幅值变得小于一预定电平的情况下，所述接触检测单元判定所述读写头已与所述记录介质上的缺陷接触。
6.根据权利要求1所述的接触检测设备，其中，当检测所述读写头与所述记录介质之间的间隔时，将正好在所述接触检测单元检测到所述读写头与所述记录介质的接触之前所述读写头与所述记录介质之间的间隔设定为极限间隔，并根据在某些其它单元中测量到的标准极限间隔来校正该极限间隔。
7.根据权利要求1所述的接触检测设备，其中，所述接触检测单元使用利用任意选择的方法预先得到的标准间隔值来校正极限间隔，并利用经校正的极限间隔来计算所述读写头与所述记录介质之间的间隔的值，所述极限间隔是正好在检测到所述读写头与所述记录介质的接触之前所述读写头与所述记录介质之间的间隔。
8.根据权利要求1所述的接触检测设备，该接触检测设备还包括飞行高度控制单元，该飞行高度控制单元根据所述检测结果来控制所述读写头的飞行高度。
9.根据权利要求8所述的接触检测设备，其中，所述飞行高度控制单元使用利用任意选择的方法预先得到的标准间隔值来校正极限间隔，并根据经校正的极限间隔来控制所述读写头的飞行高度，所述极限间隔是正好在所述接触检测单元检测到所述读写头与所述记录介质的接触之前所述读写头与所述记录介质之间的间隔。
10.根据权利要求1所述的接触检测设备，其中，当所述接触检测单元判定所述读写头已与所述记录介质上的缺陷接触时，所述接触检测单元输出所述读写头已与所述缺陷接触的通知。
11.根据权利要求1所述的接触检测设备，该接触检测设备还包括接触振动计算单元，该接触振动计算单元根据记录在所述记录介质上的信号的波长来计算在所述读写头与所述记录介质接触时出现的振动的幅值，并输出所计算的振动幅值。
12.根据权利要求1所述的接触检测设备，其中，所述接触检测单元通过对所述读写头的磁极顶端进行加热，从而使该磁极顶端膨胀，来改变所述读写头与所述记录介质之间的间隔。
13.根据权利要求1所述的接触检测设备，其中所述接触检测单元在以固定比例减小所述读写头和所述记录介质之间的间隔的同时读取所述信号，并且如果所述信号中的所述预定频率分量的幅值的变化量不在由阈值确定的范围内，则所述接触检测单元判定所述读写头已与所述记录介质接触。
14.根据权利要求1所述的接触检测设备，其中所述接触检测单元在减小所述读写头和所述记录介质之间的间隔的同时读取所述信号，并且如果所述信号中的所述预定频率分量的幅值的变化比例不在由阈值确定的范围内，则所述接触检测单元判定所述读写头已与所述记录介质接触。
15.根据权利要求1所述的接触检测设备，其中所述接触检测单元包括间隔计算单元，该间隔计算单元在改变所述读写头和所述记录介质之间的间隔的同时读取写在所述记录介质上的所述信号，并根据所述信号中的所述预定频率分量的幅值来计算所述读写头和所述记录介质之间的间隔；以及检测单元，在由所述间隔计算单元计算的对于所述间隔的变化比例不在由阈值确定的范围内的情况下，该检测单元判定所述读写头已与所述记录介质接触。
16.根据权利要求13所述的接触检测设备，该接触检测设备还包括加热停止单元，该加热停止单元在所述接触检测单元检测到所述读写头与所述记录介质的接触时停止对所述读写头的磁极顶端的加热。
17.一种用于检测读写头与记录介质的接触的方法，该方法包括以下步骤将包括至少一个预定频率分量的信号写到所述记录介质上；以及通过在改变所述读写头与所述记录介质之间的间隔的同时读取写在所述记录介质上的所述信号，根据所述预定频率分量的幅值来检测所述读写头与所述记录介质的接触。
18.一种读写头制造方法，该方法包括检测读写头与记录介质的接触，其中所述检测包括以下步骤将包括预定频率分量的信号写到所述记录介质上；以及通过在改变所述读写头与所述记录介质之间的间隔的同时读取写在所述记录介质上的所述信号，根据所述信号中的所述预定频率分量的幅值来检测所述读写头与所述记录介质的接触，并生成检测结果。
全文摘要
本发明提供了检测接触的设备和方法及读写头制造方法。在用于检测读写头与记录介质的接触的接触检测设备中，信号写入单元将包括至少一个预定频率分量的信号写到记录介质上；并且接触检测单元通过在改变读写头与记录介质之间的间隔的同时读取写在记录介质上的所述信号，根据所述预定频率分量的幅值来检测读写头与记录介质的接触。
文档编号G11B5/02GK1975916SQ200610132260
公开日2007年6月6日 申请日期2006年10月13日 优先权日2005年12月1日
发明者横畑徹, 岩濑健, 上野隆久, 井垣诚吾, 今村孝浩, 藤卷徹 申请人:富士通株式会社