例如在日本专利申请公开No.5-20635中所描述的，嵌入在磁头滑块 中的致动器是公知的。致动器包括加热线。在电流被提供到该加热线时， 加热线就产生热量。磁头元件响应于所施加的热量而膨胀。这样，允许磁 头元件的末端(例如，写空隙(write gap))接近磁记录盘。
在多个磁头滑块分别被结合到硬盘驱动器中时，这些磁头滑块的飞行 高度会在从2nm到3nm的范围中变动。所谓的零校准(zero calibration) 被执行来消除这种变动。在零校准中，在磁头滑块飞行期间需要致动器来 驱动磁头元件。磁头元件被迫使逐渐接近旋转的磁记录盘。检测磁头元件 和磁记录盘之间的接触。在接触处检测磁头元件上的伸出量。所检测出的 磁头元件的伸出量被用来确定读或写操作的伸出量。
零校准迫使磁头元件使末端与旋转的磁记录盘接触。在这种情形中， 优选在磁头滑块和磁记录盘之间建立持续时间尽可能短的接触。如果磁头 元件与旋转的磁记录盘过多地保持接触，则磁头元件会被损坏。这就要求 用于在短时间内以高精度检测磁头元件和磁记录盘之间的接触的装置。

因此，本发明的目的在于提供一种存储介质驱动器和能够在更短的时 间内以更高的精度检测磁头元件和存储介质之间的接触的方法。本发明的 另一个目的是提供一种判断装置，该装置对于实现该存储介质驱动器更有 用。
根据本发明第一方面，提供了一种用于判断磁头滑块的接触的装置， 包括：AC电源，其被连接到安装在磁头滑块上的写线圈，该AC电源输 出具有特定频率的交流电流；测量电路，其测量被提供给写线圈的电流的 指标序列；以及检测电路，其被连接到测量电路，该检测电路基于在特定 频率处出现的序列的幅度改变，检测磁头滑块和存储介质之间的接触。
例如，当磁头滑块在写线圈周围与存储介质接触时，磁头滑块在该写 线圈周围遇到接触热量。接触热量使写线圈的温度快速上升。这导致写线 圈的电阻增大。该电阻改变导致由于提供交流电流而产生的诸如电压值和 电流值之类的指标序列改变。测量电路被设计来测量指标序列的改变。在 这种情形中，与特定频率相对应的分量被从指标序列中抽取出来。这消除 了与除该特定频率之外的频率相对应的分量，即，噪声。指标的改变可以 以更高精度地被指定。从而更高精度地可靠检测出磁头滑块和存储介质之 间的接触。该装置例如可以包括频率分析电路，用于抽取出与该特定频率 相对应的分量。该频率分析电路可以对指标的序列执行傅立叶变换。或 者，该装置例如可以包括带通滤波电路。该带通滤波电路可以被设计来允 许该交流电流的频率通过。
AC电源可以使交流电流的幅度保持恒定。可以将功率放大器IC用作 AC电源来使幅度保持恒定。在这种情形中，测量电路可以测量基于交流 电流在写线圈处出现的电压。该装置以此方式基于对电压的测量，检测磁 头滑块和存储介质之间的接触。或者，该AC电源可以使在该AC电源处 出现的电压的幅度保持恒定。在这种情形中，测量电路可以测量交流电流 的电流值。另外，测量电路可以测量交流电流的电流值和基于该交流电流 在写线圈处出现的电压的电压值。在这种情形中，检测电路可以基于电流 值的序列和电压值的序列计算电阻值的序列。该装置以此方式基于序列的 改变检测磁头滑块和存储介质之间的接触。
该装置还可以包括连接到写线圈的电阻元件。该电阻元件与写线圈协 作建立桥电路。在这种情形中，检测电路可以基于来自该桥电路的输出， 指定序列的幅度的改变。当写线圈中的电阻改变时，可以从该桥电路中取 出放大后的改变。从而可靠地检测出磁头滑块和存储介质之间的接触。
该装置可以例如被结合到存储介质驱动器中。在这种情形中，存储介 质驱动器可以包括：存储介质；与该存储介质相对的磁头滑块；安装在该 磁头滑块上的写线圈；与该写线圈相关的致动器，该致动器使写线圈在与 存储介质的表面垂直的方向上移动；被连接到写线圈的AC电源，该AC 电源输出具有特定频率的交流电流；测量被提供到写线圈的电流的指标序 列的测量电路；以及被连接到测量电流的检测电路，该检测电路基于特定 频率处出现的序列的幅度改变，检测磁头滑块和存储介质之间的接触。
前述装置可以用来提供用于判断磁头滑块的接触的特定方法。该方法 例如可以包括：将具有特定频率的交流电流施加到安装在磁头滑块上的写 线圈；测量提供到写线圈的电流的指标序列；以及在写线圈接近存储介质 时检测在特定频率处出现的序列的幅度改变。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于判断磁头滑块的接触的装 置，包括：AC电源，其被连接到安装在磁头滑块上的加热器，该AC电 源输出具有特定频率的交流电流；测量电路，其测量被提供给加热器的电 流的指标的序列；以及检测电路，其被连接到测量电路，该检测电路基于 在特定频率处出现的序列的幅度改变，检测磁头滑块和存储介质之间的接 触。
例如，当磁头滑块在加热器周围与存储介质接触时，磁头滑块在该加 热器周围遇到接触热量。接触热量使加热器的温度快速上升。这导致加热 器的电阻增大。该电阻改变导致由于交流电流所产生的诸如电压值和电流 值之类的指标的序列改变。测量电路被设计来测量指标的序列的改变。在 这种情形中，与特定频率相对应的分量被从指标的序列中抽取出来。这消 除了与除该特定频率之外的频率相对应的分量，即，噪声。指标的改变可 以更高精度被指定。从而更高精度地可靠检测出磁头滑块和存储介质之间 的接触。加热器例如可以在写线圈周围被安装到磁头滑块上。当该加热器 中交流电流的幅度增大时，写线圈变的更接近存储介质。该装置例如可以 包括频率分析电路，用于抽取出与该特定频率相对应的分量。该频率分析 电路可以对指标的序列执行傅立叶变换。或者，该装置例如可以包括带通 滤波电路。该带通滤波电路可以被设计来允许该交流电流的频率通过。
AC电源可以使交流电流的幅度保持恒定。可以将功率放大器IC用作 AC电源来使幅度保持恒定。在这种情形中，测量电路可以测量基于交流 电流在加热器处出现的电压。该装置以此方式，基于对电压的测量，检测 磁头滑块和存储介质之间的接触。或者，该AC电源可以使在该AC电源 处出现的电压的幅度保持恒定。在这种情形中，测量电路可以测量交流电 流的电流值。另外，测量电路可以测量交流电流的电流值和基于该交流电 流在加热器处出现的电压的电压值。在这种情形中，检测电路可以基于电 流值的序列和电压值的序列计算电阻值的序列。该装置以此方式基于序列 的改变检测磁头滑块和存储介质之间的接触。
该装置还可以包括连接到加热器的电阻元件。该电阻元件与加热器协 作建立桥电路。在这种情形中，检测电路可以基于从该桥电路的输出，指 定序列的幅度的改变。当加热器中的电阻改变时，可以从该桥电路中取出 放大后的改变。从而可靠地检测出磁头滑块和存储介质之间的接触。
该装置可以例如被结合到存储介质驱动器中。在这种情形中，存储介 质驱动器可以包括：存储介质；与该存储介质相对的磁头滑块；安装在该 磁头滑块上的写线圈；安装在该磁头滑块上的加热器，该加热器与写线圈 相关；被连接到该加热器的AC电源，该AC电源输出具有特定频率的交 流电流；测量被提供到加热器的电流的指标序列的测量电路；以及被连接 到测量电流的检测电路，该检测电路基于特定频率处出现的序列的幅度改 变，检测磁头滑块和存储介质之间的接触。
前述装置可以用来提供用于判断磁头滑块的接触的特定方法。该方法 例如可以包括：将具有特定频率的交流电流施加到安装在磁头滑块上的加 热器，该加热器与写线圈相关；测量提供到加热器的电流的指标序列；以 及在写线圈接近存储介质时，检测特定频率处出现的序列的幅度改变。
附图说明
根据结合附图对优选实施例的以下描述，将清楚本发明的以上和其它 目的、特征和优点，在附图中：
图1是示意性地示出了硬盘驱动器(HDD)的结构的平面视图，该硬 盘驱动器被作为根据本发明实施例的存储介质驱动器的示例；
图2是示意性地示出了在硬盘驱动器中结合的弹性元件(flexure)的 放大立体图；
图3是示意性地示出了安装在弹性元件上的飞行磁头滑块的放大立体 图；
图4是图示飞行期间的飞行磁头滑块的磁头悬架的前端的侧视图；
图5是图示利用压电元件致动的飞行期间的飞行磁头滑块的磁头悬架 的前端的侧视图；
图6是电磁换能器的放大前视图；
图7是沿图6中的线7-7的剖视图；
图8是示意性地示出了根据本发明第一实施例的判断装置的框图；
图9是示意性地示出了控制电路的过程的流程图；
图10是示出了在将判断出接触时压电元件的收缩量、交流电流的电 流值、从交流电流产生的电压的电压值和电压的幅度值之间的关系的图；
图12是示出了交流电压的电压波形和直流电压的电压波形的图；
图13是示出了傅立叶变换的结果的图；
图14是示出了经傅立叶变换的幅度改变和经傅立叶变换的直流电压 的电压值改变的图；
图15是示意性地示出了根据第一实施例的修改形式的判断装置的框 图；
图16是示出了交流电压的电压波形和直流电压的电压波形的图；
图17是示出带通滤波电路的频率特性的图；
图18是示出了经历了带通滤波电路操作的幅度改变和直流电压的电 压值改变的图；
图19是示意性地示出了根据本发明第二实施例的判断装置的框图；
图20是示意性地示出了根据本发明第三实施例的判断装置的框图；
图21是示出了在将判断出接触时压电元件的收缩量、交流电流的电 流值、从交流电流产生的电压的电压值薄膜线圈图案的电阻值之间的关系 的图；
图22是示意性地示出了根据本发明第四实施例的判断装置的框图；
图23是示出了在将判断出接触时压电元件的收缩量、交流电流的电 流值、来自桥电路的输出和幅度值之间的关系的图；
图24是与图7相对应的示意性地示出了加热器的截面图，所述加热 器即嵌入在飞行磁头滑块中的加热线；
图25是示意性地示出了在电力被提供给加热线时的薄膜磁头元件的 飞行磁头滑块的放大侧视图；
图26是示意性地示出了被连接到加热线(即，热致动器)的根据本 发明第一实施例的判断装置的框图；
图27是示出了在将判断出接触时致动器的位移量、交流电流的电流 值、从交流电流产生的电压值和电压的幅度值之间的关系的图；
图28是示意性地示出了被连接到加热线(即，热致动器)的根据本 发明第一实施例的修改形式的判断装置的框图；
图29是示意性地示出了被连接到加热线(即，热致动器)的根据本 发明第二实施例的判断装置的框图；
图30是示意性地示出了被连接到加热线(即，热致动器)的根据本 发明第三实施例的判断装置的框图；
图31是示出了在将判断出接触时致动器的位移量、交流电流的电流 值、从交流电流产生的电压值和加热器的电阻值之间的关系的图；
图32是示意性地示出了被连接到加热线(即，热致动器)的根据本 发明第四实施例的判断装置的框图；
图33示出了在将判断出接触时致动器的位移量、交流电流的电流 值、桥电路输出和幅度值之间的关系的图；以及
图34是示意性地示出了用于控制压电元件的收缩量和致动器的位移 量的方法的图。

图1示意性地图示了硬盘驱动器HDD 11的内部结构，该硬盘驱动器 11作为根据本发明的存储介质驱动器或存储设备的一种示例。硬盘驱动器 11包括壳体12，壳体12包括盒状基座13和未示出的壳体罩。基座13限 定了例如平整的平行六面体形状的内部空间。基座13可以由金属材料 (例如铝)制成。可以采用模制处理来形成基座13。壳体罩被耦合到基座 13来封闭基座13的开口。内部空间被限定在基座13与壳体罩之间。例 如，可以采用冲压处理来由板状材料制成壳体罩。
壳体12中封装有作为存储介质的至少一个磁记录盘14。一个或多个 磁记录盘14安装在主轴电机15的驱动轴上。主轴电机15以高转速(例如 5,400rpm、7,200rpm、10,000rpm、15,000rpm等)驱动这一个或多个磁记 录盘14。
壳体12中还封装有托架16。托架16包括托架块17。托架块17被支 撑在垂直支撑轴18上以进行相对旋转。托架块17中限定了托架臂19。托 架臂19被设计成从垂直支撑轴18沿水平方向延伸。托架块17可以例如由 铝制成。例如，可以采用例如挤压模制工艺来形成托架块17。
磁头悬架21被附接到单个托架臂19的前端或末端。磁头悬架21被设 计成从托架臂19向前延伸。未示出的弹性元件被附接到磁头悬架21的末 端。该弹性元件将在后面更详细地描述。所谓的万向弹簧被限定在弹性元 件中。万向弹簧使飞行磁头滑块22可以改变其相对于磁头悬架21的姿 态。后面详细描述的磁头或电磁换能器被安装到飞行磁头滑块22上。
当磁记录盘14旋转时，飞行磁头滑块22被允许接受沿旋转的磁记录 盘14产生的气流。气流用于产生对飞行磁头滑块22的正压力或抬升，也 可以产生对飞行磁头滑块22的负压力。因此，在磁记录盘14以较高稳定 性旋转期间，可以使飞行磁头滑块22保持在磁记录盘14的表面上方飞 行，所述稳定性是通过磁头悬架21的张力与抬升和负压力的组合之间的 平衡而建立的。
在飞行磁头滑块22飞行期间，当托架16绕垂直支撑轴18摆动时，飞 行磁头滑块22被允许沿磁记录盘14的径向移动。因而，允许飞行磁头滑 块22上的电磁换能器跨越被限定在最内侧和最外侧记录磁道之间的数据 区域。飞行磁头滑块22上的电磁换能器被置于磁记录盘14上的目标记录 磁道的正上方。
动力源或音圈电机(VCM)24被耦合到托架块17。音圈电机24用 于围绕垂直支撑轴18驱动托架块17。托架块17的旋转使托架臂19和磁 头悬架21摆动。
由图1明显可见，柔性印刷电路板单元25位于托架块17上。柔性印 刷电路板单元25包括安装在柔性印刷线路板26上的磁头IC(集成电路) 27。磁头IC 27被设计成在要读取磁性位数据时，向电磁换能器的读元件 提供读出电流(sensing circuit)。磁头IC 27还被设计成在要写入磁性位 数据时，向电磁换能器的写元件提供写入电流。小型电路板28位于壳体 12的内部空间中。未示出的印刷线路板被附接到基座13底板的背面。小 型电路板28和该印刷电路板被设计成向柔性印刷电路板单元25的磁头IC 27提供读出电流和写入电流。柔性印刷线路板29被用于提供读出电流和 写入电流。柔性印刷线路板29从单个弹性元件延伸出来。柔性印刷线路 板29被连接到柔性印刷电路板单元25。
如图2所示，弹性元件31包括固定板32。固定板32被固定到磁头悬 架21。支撑板33被连接到固定板32，用于支撑飞行磁头滑块22。固定板 32限定容纳飞行磁头滑块22的表面。所谓的万向弹簧34被限定在支撑板 33和固定板32之间。万向弹簧34允许支撑板33或者飞行磁头滑块22相 对于固定板32改变姿态。固定板32、支撑板33和万向弹簧34可由叶状 簧片制成。该叶状簧片例如可由具有恒定厚度的不锈钢片制成。
柔性印刷线路板29包括例如绝缘基膜。该绝缘基膜部分附接到支撑 板33和固定板32的表面。在该绝缘基膜的表面上形成有导电层。导电层 包括布线图案。布线图案由保护层覆盖。导电层可由导电材料制成，所述 导电材料例如是铜。绝缘基膜和保护层由诸如聚酰亚胺树脂之类的树脂材 料制成。布线图案在柔性印刷线路板29的前端处被连接到飞行磁头滑块 22。该布线图案在柔性印刷线路板29的后端处被连接到在柔性印刷线路 板26上延伸的布线图案。飞行磁头滑块22于是被连接到磁头IC 27。
压电元件35被耦合到固定板32。压电元件35包括沿固定板32的表 面延伸的压电陶瓷薄膜。压电陶瓷薄膜可由诸如PNN-PT-PZ之类的压电 材料制成。在压电陶瓷薄膜的整个表面上覆盖了电极。电极可由诸如铜之 类的导电材料制成。压电陶瓷薄膜从而插入在固定板32和电极之间。
例如在将驱动电压施加到例如固定板32和电极之间的压电陶瓷薄膜 时，在固定板32和电极之间产生了电势差。根据在固定板32和电极之间 建立的电压的方向，在压电陶瓷薄膜中导致极化。电压被进一步施加到极 化方向上。压电陶瓷薄膜相应地在与固定板32垂直的方向上膨胀。压电 陶瓷薄膜沿气流的方向在纵向方向上收缩。压电陶瓷薄膜的收缩导致固定 板32弯曲。响应于该弯曲量的增大，飞行磁头滑块22接近磁记录盘14， 如后面将描述的。压电陶瓷薄膜和固定板32组合建立所谓的单晶片压电 致动器(unimorph piezoelectric actuator)。电压例如从柔性印刷线路板29 上的线路图案施加到电极。
图3示出了飞行磁头滑块22的具体示例。飞行磁头滑块22包括例如 平整的平行六面体形状的滑块体37。磁头保护膜38覆盖在滑块体37的流 出端或拖尾端。前面提到的磁头或者说电磁换能器39被嵌入在磁头保护 膜38中。后面将详细描述电磁换能器39。
滑块体37可以由硬的非磁性材料(例如Al2O3-TiC)制成。磁头保护 膜38可以由例如Al2O3(氧化铝)之类的相对较软的绝缘非磁性材料制 成。与介质相对的表面或底面41被限定在滑块体37上方，使得以一定距 离面对磁记录盘14。平坦的基座表面42被限定在底面41上，作为参考表 面。当磁记录盘14旋转时，气流43沿着底面41从滑块体37的前端朝向 滑块体37的后端的流动。
前轨(front rail)44形成于底面41上。前轨44在基座表面42的流入 端附近的位置处从基座表面42竖直地竖立。前轨44沿着基座表面42的流 入端在滑块体37的横向上延伸。后轨(rear rail)45类似地形成于底面41 上。后轨45在基座表面42的流出端附近的位置处从基座表面42竖直地竖 立。后轨45位于滑块体37的横向方向上的中间位置处。
一对辅助后轨46、46形成于底面41上。辅助后轨46、46在基座表面 42的流出端附近的位置处从基座表面42竖直地竖立。辅助后轨46、46的 位置分别沿着基座表面42的侧边定位。这样，辅助后轨46、46在滑块体 37的横向上彼此间隔开。后轨45位于辅助后轨46、46之间。
空气轴承表面(ABS)47、48、49分别被限定在前轨44、后轨45和 辅助后轨46的上表面上。阶梯(step)51、52、53被形成为分别将空气轴 承表面47、48、49的流入端连接到轨44、45、46的上表面。底面41接受 沿旋转的磁记录盘14产生的气流43。阶梯51、52、53用于在空气轴承表 面47、48、49处产生相对大的正压力或抬升。此外，在前轨44的后面产 生相对大的负压力。从而，允许飞行磁头滑块22基于抬升和负压力之间 的平衡来采取飞行姿态。
未示出的保护膜例如在空气轴承表面47、48、49中的每一个处被形 成在滑块体37的表面上。前面提到的电磁换能器39被设计为在保护膜38 的表面上空气轴承表面48的下游位置处暴露出读空隙和写空隙。保护膜 在电磁换能器39的读空隙和写空隙上延伸。保护膜例如可以由类金刚石 碳(DLC)制成。应当注意，飞行磁头滑块22可以采用不同于所描述的 形状的任何形状或形式。
如图4所示，在电压未被施加到压电元件35时，压电元件35沿固定 板32的表面最大限度地膨胀。固定板32从而保持平坦。在这种情形中， 如果飞行磁头滑块22与旋转的磁记录盘14相对，则允许飞行磁头滑块22 以预定倾角α1的姿态飞行。飞行高度H被设置为最大高度。在电压被施 加到压电元件35时，压电元件35沿固定板32的表面收缩，如图5所示。 在这种情形中，固定板32变弯曲。从而倾角α增大。飞行磁头滑块22的 流出端响应于倾角α的增大，朝向磁记录盘14的表面被驱动。飞行磁头滑 块22的飞行高度H从而降低。电磁换能器39变为更接近磁记录盘14。压 电元件35的收缩量以此方式被利用来将飞行磁头滑块22的飞行高度H设 置在目标飞行高度Hs。
图6详细地示出了电磁换能器39。电磁换能器39例如包括CPP结构 读磁头元件56和薄膜磁头元件或者写磁头元件57。读磁头元件56被设计 为按传统方式检测电阻响应于从磁记录盘14施加的磁场的变化，从而鉴 别磁记录盘14上的磁性位数据。写磁头57被设计为例如按传统方式利用 在未示出的导电线圈图案处感生的磁场，从而将磁性位数据写到磁记录盘 14上。读磁头元件56和写磁头元件57被置于Al2O3膜58和Al2O3膜59 之间。Al2O3膜58充当上涂覆膜，即前述磁头保护膜38的上半层。Al2O3 膜59类似地充当下涂覆膜，即磁头保护膜38的下半层。
读磁头元件56包括磁阻膜61，例如自旋阀膜(spin valve film)或隧 道结膜(tunnel-junction film)。磁阻膜61被置于上电极62和下电极63之 间。上、下电极62、63分别允许在磁头保护膜38的表面处暴露的前端与 磁阻膜61的上、下边界相接触。通过上、下电极62、63，读出电流被提 供给磁阻膜61。上、下电极62、63不仅具有导电性，而且具有软磁性。 如果上、下电极62、63由具有导电性的软磁材料(例如坡莫合金，镍铁 合金)制成，则上、下电极62、63还可以充当读磁头元件56的上、下屏 蔽层。从而上、下电极62、63限定了读空隙。
写磁头元件57包括上磁极层64和下磁极层65。上磁极层64具有在 磁头保护膜38的表面处暴露出的前端。上磁极层64的前端与磁记录盘14 相对。下磁极层65类似地具有在磁头保护膜38的表面处暴露出的前端。 下磁极层65的前端与磁记录盘14相对。上、下磁极层64、65可以由 FeN、NiFe等制成。上、下磁极层64、65组合起来建立了写磁头元件57 的磁心。
非磁性间隙层66被插入在上、下磁极层64、65之间。非磁性间隙层 66例如由Al2O3制成。当在薄膜线圈图案中产生磁场时，磁通量在上、下 磁极层64、65之间交换。非磁性间隙层66用于使磁通量从磁头保护膜38 向磁记录盘14泄漏。泄漏的磁通量形成用于记录的磁场。上、下磁极层 64、65以此方式限定了写空隙。
再参考图7，下磁极层65沿在上电极62上方的参考平面59延伸。参 考平面67被限定在由Al2O3制成的非磁性层68的表面上。非磁性层68可 以以恒定的厚度覆盖在上电极62上。非磁性层67使得能够实现上电极62 和下磁极层65之间的磁隔离。
非磁性间隙层66以恒定的厚度在下磁极层65上延伸。前述薄膜线圈 图案69位于非磁性间隙层66上。薄膜线圈图案69采用沿某一平面旋转的 图案。薄膜线圈图案69被嵌入在非磁性间隙层66上的绝缘层71内。前述 上磁极层64形成在绝缘层71的表面上。在薄膜线圈图案69的中心处，在 上磁极层64和下磁极层65之间建立了磁连接。响应于向薄膜线圈图案69 提供的电流，磁通量穿过上、下磁极层64、65。
如图8所示，驱动电路72被连接到压电致动器或者压电元件35。驱 动电路72被设计来向压电元件35施加电压。所施加的电压的幅度决定了 压电元件35的变形量。
根据本发明第一实施例的判断装置CD被连接到薄膜线圈图案69。判 断装置CD包括连接到薄膜线圈图案69的电流产生电路73。电流产生电 路73被设计为将具有特定频率f[Hz]的交流电流输出到薄膜线圈图案69。 具体而言，电流产生电路73充当本发明的AC功率源。特定频率f可以例 如被近似地设置为等于或大于10[kHz]。频率f优选被近似地设置为等于或 大于1[MHz]。在这里，电流产生电路73使交流电流的幅度保持恒定。具 体而言，电流波形具有恒定的幅度。功率放大器IC可以用于电流产生电 路73。
判断装置CD的电压测量电路74被连接到薄膜线圈图案69。电压测 量电路74测量基于被提供给薄膜线圈图案69的交流电流而在薄膜线圈图 案69处出现的电压的电压值。电压测量电路74不断测量电压值，从而电 压测量电路74获得电压波形。根据本发明，这些电压值与电流指标 (indices)序列相对应。
频率分析电路75被连接到电压测量电路74。频率分析电路75使电压 波形在每个特定周期中经受傅立叶变换。从而在频率分析电路75中检测 出频谱。该频谱指示电压在每个频率处的幅度。频率分析电路75从该频 谱中抽取与前述频率f相对应的分量的幅度。频率分析电路75输出特定周 期的幅度值信号。幅度值信号指定所抽取的幅度的值。
控制电路76被连接到频率分析电路75。控制电路76接收幅度值信 号。控制电路76基于该幅度值信号监控幅度改变。在这里，频率分析电 路75和控制电路76组合起来对应于根据本发明的检测电路。微处理器例 如可以用作控制电路76。
前述驱动电路72和电流产生电路73被连接到控制电路76。指令信号 从控制电路76被提供给驱动电路72。驱动电路72基于该指令信号确定施 加到压电元件35的电压的电压值。电流产生电路73基于从控制电路76提 供来的控制信号，切换交流电流输出的导通和切断。
存储器77被连接到控制电路76。例如预定的软件程序和数据被存储 在存储器77中。控制电路76基于这些软件程序和数据执行指定的过程。 驱动电路72、电流产生电路73、电压测量电路74、频率分析电路75、控 制电路76、存储器77例如可以被安装在柔性印刷线路板26上。
接下来，下面将对控制电路76的用于设置目标飞行高度Hs的过程进 行简要描述。如图9的流程图所示，控制电路76在步骤S1指示提供交流 电流。在这种情形中，控制电路76向电流产生电路73提供控制信号。电 流产生电路73响应于接收到控制信号而输出交流电流。交流电流被提供 给薄膜线圈图案69。该交流电流的频率被设置为f[Hz]。交流电流的幅度 被保持恒定，而不管薄膜线圈图案69的电阻改变。
控制电路76在步骤S2中获得交流电流的参考幅度值Ws。控制电路 76接收到来自频率分析电路75的幅度值信号。电压测量电路74测量基于 交流电流在薄膜线圈图案69处出现的电压的值。电压测量电路74输出电 压波形。该电压波形被提供给频率分析电路75。频率分析电路75使该电 压波形经受傅立叶变换。对电压波形的傅立叶变换允许抽取与特定频率f 相对应的分量的幅度。在这种情形中，与除所述特定频率f之外的频率相 对应的分量(即噪声)被消除，使得可以高精度地指定电压的幅度。参考 幅度值Ws可以例如被临时存储在缓冲存储器中。
随后，控制电路76使压电元件35的收缩量Zt增大预定量ΔZ，来使压 电元件35收缩。飞行磁头滑块22的飞行高度H响应于压电元件35的收 缩而降低。电压从驱动电路72被施加到压电元件35，用于使压电元件35 收缩。控制电路76向驱动电路72提供指令信号用于施加该电压。所施加 的电压的电压值是在该指令信号中指定的。可以执行实际测量来揭示电压 值和压电元件35的变形量之间的关系。预定量ΔZ可以例如被设置为 1[nm]。压电元件35的收缩量Zt例如可以被临时存储在缓冲存储器中。
在飞行高度H已被降低后，控制电路76在步骤S4中接收幅度值信 号。控制电路76获得响应于提供交流电流而在薄膜线圈图案69处出现的 电压的幅度值W。在步骤S5中，幅度值W与前述参考电压值Ws相比 较。以此方式观察幅度值W的改变。在这种情形中，可以针对参考幅度值 Ws设置余量R。后面将描述，对于避免错误检测出接触，该余量R是有用 的。如果幅度值W变为比参考值(Ws+R)大，则控制电路76判断出飞行 磁头滑块22刚好与磁记录盘14相接触。在这种情形中，判断出飞行磁头 滑块22的飞行高度H为零(H＝0)。在飞行磁头滑块22已与磁记录盘 14接触时，确定出压电元件35的收缩量Zs。随着压电元件35的收缩量Zt 从接触时的收缩量Zs减小，飞行磁头滑块22远离磁记录盘14。
在步骤S6中，控制电路76基于在接触时的收缩量Zs和目标飞行高度 Hs(＝6[nm]，例如)，计算读操作或写操作时的收缩量。控制电路76基 于所计算出的收缩量，计算从驱动电路72输出的电压的电压值。所计算 出的电压值被存储在存储器77中。飞行磁头滑块22然后以高精度在磁记 录盘14的表面上方目标飞行高度Hs处飞行。应当注意，收缩量Zs可以 代替计算出的电压值被存储在存储器77中。在这种情形中，刚好在读操 作或写操作之前，基于在接触时的收缩量Zs和目标飞行高度Hs，计算出 压电元件35的收缩量。
在步骤S5中，如果幅度值W小于参考值(Ws+R)，则控制电路76 的处理返回步骤S3。控制电路76将压电元件35的收缩量Zt增大预定量 ΔZ。具体而言，压电元件35的收缩量Zt逐步地增加，直到发现飞行磁头 滑块22和磁记录盘14接触。每次压电元件35的收缩量Zt增加时，收缩 量Zt可以例如临时被存储在缓冲存储器中。
现在，假设确定出飞行高度的参考值H(＝0)。例如，每次在硬盘 驱动器11被接通时，可以确定参考值H(＝0)。或者，可以以预定间隔 确定参考值H(＝0)。首先，压电元件35的收缩量Zt被设置为0[nm]。 具体而言，驱动电路72暂停提供电压。
随后，控制电路76输出指令，用于以上述方式提供交流电流。交流 电流从电流产生电路73被提供到薄膜线圈图案69。如图10所示，交流电 流保持恒定幅度。控制电路76响应于交流电流的供应，接收来自频率分 析电路75的幅度值信号。
薄膜线圈图案69响应于交流电流的供应而产生热量。所产生的热量 用于使薄膜线圈图案69保持在预定温度。从而允许薄膜线圈图案69具有 恒定的电阻。只要薄膜线圈图案69的温度保持恒定，就可以在幅度值信 号中观察到恒定的幅度值，即，参考幅度值Ws。控制电路76逐步地增大 压电元件35的收缩量Zt。在收缩量Zt已被增大了预定量ΔZ之后，收缩量 Zt保持恒定。收缩量Zt不变的持续时间可以基于例如傅立叶变换的周期而 被设置。驱动电路72基于从控制电路76提供的指令信号，使所提供的电 压的电压值增大。
在使飞行磁头滑块22与磁记录盘14接触时，飞行磁头滑块22遇到接 触热量。薄膜线圈图案69的温度快速上升。薄膜线圈图案69的电阻因此 增大。在这种情形中，被提供给薄膜线圈图案69的交流电流连续保持恒 定。因此，如图10所示，交流电流用于增大在薄膜线圈图案69处出现的 电压。幅度值W从参考幅度值Ws增大。控制电路76以此方式检测飞行 磁头滑块22和磁记录盘14之间的接触。在接触时(即，参飞行高度H＝0 时)的收缩量Zs被指定。
发明人已观察到前述采用交流电压确定接触和采用直流电压确定接触 之间的差异。发明人利用了对这种观察的计算机仿真。如图11所示，交 流电压被设置为幅度为1.0[V]，频率为100[kHz]。直流电压被设置为电压 为1.0[V]。噪声叠加到交流电压和直流电压上。图12示出了噪声的频谱。 当交流电压的电压波形在0[msec]和0.1[msec]之间经受傅立叶变换时，例 如，电压的峰值在频率100[kHz]处出现，如图13所示。傅立叶变换显著 降低了除频率100[kHz]之外的频率处的电压电平。具体而言，抽出了频率 100[kHz]处的电压幅度。在10[msec]的持续期间，每0.1[msec]执行一次傅 立叶变换。以此方式，在频率100[kHz]的交流电压中观察电压幅度的改 变，如图14所示。类似地，直流电压在10[msec]的持续时间中被观察。 针对每0.1[msec]的直流电压，平均电压被计算出。平均值的序列被观察 到。如图14所示，可以确认，与直流电压相比，交流电压的噪声具有显 著的降低。如果前述余量R是基于交流电压的幅度值被确定出的，则可以 将由于接触造成的幅度值的增大从噪声造成的幅度值的变化可靠地分离。 该余量R可以被设置为较小的值。
如图15所示，带通滤波电路81可以被用来替换频率分析电路75，以 例如建立前述判断装置CD。交流电压可以在频率f[Hz]处通过带通滤波电 路81。类似的标号被用来标识与前述实施例中的结构和组件等同的结构和 组件。
在这里，发明人已类似地观察到采用交流电压的接触确定和采用直流 电压的接触确定之间的差异。发明人利用了对该观察的计算机仿真。如图 16所示，交流电压被设置为幅度为1.0[V]，频率为100[kHz]。直流电压被 设置为电压为0.71[V]。噪声以前述方式被叠加到交流电压和直流电压。图 17示出了带通滤波电路81的频率特性。在这种情形中，带通滤波电路81 被设计为具有根据下述表达式的传输函数。
[表达式1]
$\frac{{\omega }_2^2{s}^2}{{(s+{\omega }_1)}^2{(s+{\omega }_2)}^2}...\left(1\right)$
其中，
ω1＝104×2π[rad/s]
ω2＝106×2π[rad/s]
交流电压被施加到带通滤波电路81。基于经带通滤波电路81滤波的交流 电压，针对每0.1[msec]计算有效电压。如图18所示，在频率100[kHz]的 交流电压中，观察电压幅度的改变。直流电压类似地在持续时间10[msec] 中被观察。针对每0.1[msec]计算有效电压。有效电压的改变被指定。如图 18所示，确认出与直流电压相比，交流电压的噪声具有显著的降低。
图19示出了根据本发明第二实施例的判断装置CDa。判断装置CDa 允许电流产生电路73保持恒定幅度的交流电压，替换前述恒定幅度的交 流电流。在这种情形中，电流测量电路82被连接到薄膜线圈图案69，替 换前述电压测量电路74。电流测量电路82可以包括例如电阻元件82a和 电压测量电路82b。电阻元件82a位于电流产生电路73和薄膜线圈图案69 之间的电布线中。电压测量元件82b被设计来检测电阻元件82a的电压。 电压值的改变代表电流测量电路82中的电流值的改变。电流测量电路82 从而检测出电压波形。在这种情形中，根据本发明，电流值与电流指标序 列相对应。
频率分析电路75使电压波形在每个特定周期中经受傅立叶变换。从 而在频率分析电路75中检测出频谱。频谱指示在每个频率处交流电流的 幅度。频率分析电路75从频谱中抽取出与前述频率f相对应的分量的幅 度。频率分析电路75输出特定周期的电流值的幅度值信号。电流幅度的 数值被表示在幅度值信号中。控制电路76以与上述相同的方式，基于幅 度值信号确定在飞行磁头滑块22已与磁记录盘14接触时压电元件35的收 缩量。应当注意，诸如霍尔元件之类的被设计来检测磁场的元件可以被用 作电流测量电路82。另外，频率分析电路75可以以前述方式类似地用带 通滤波电路替换。类似的标号用来标识与前述第一实施例的结构和组件等 价的结构和组件。
图20示出了根据本发明第三实施例的判断装置CDb。判断装置CDb 同时包括电压测量电路74和电流测量电路82。频率分析电路75在每个特 定周期中使电压波形和电流波形经受傅立叶变换。从而在频率分析电路75 中检测出频谱。频谱指示在每个频率处交流电流的电流幅度。频谱还指示 在每个频率处交流电压的电压幅度。频率分析电路75从频谱中分别抽取 出与频率f相对应的分量的幅度。频率分析电路75输出特定周期的电压值 的幅度值信号和电流值的幅度值信号。电压幅度的数值和电流幅度的数值 分别表示在幅度值信号中。
电阻值计算电路84被连接到频率分析电路75。电阻值计算电路84基 于幅度值信号中所表示的电压幅度的数值和电流幅度的数值，计算薄膜线 圈图案69的电阻值。电阻值的序列被从电阻值计算电路84输出。如图21 所示，以与上述相同的方式，控制电路76响应于电阻的增大，以此方式 检测出飞行磁头滑块22和磁记录盘14之间的接触。在这种情形中，电阻 值计算电路84的输出充当前述幅度值信号。类似的标号用来标识与前述 第一和第二实施例的结构和组件等价的结构和组件。另外，频率分析电路 75可以类似地用带通滤波电路81替换。
图22示出了根据本发明第四实施例的判断装置CDc。判断装置CDc 包括第一、第二和第三电阻元件85、86和87，它们被连接到薄膜线圈图 案69，替换电压测量电路74和电流测量电路82。第一电阻元件85被串 联连接到薄膜线圈图案69。第二和第三86和87被并列连接到第一电阻元 件85和薄膜线圈图案69，同时第二和第三电阻元件86和87彼此串联连 接。薄膜线圈图案69和第一到第三电阻元件85、86和87组合构成桥电路 88。在薄膜线圈图案69和第一电阻元件85之间建立布线。还在第二和第 三电阻元件86、87之间建立布线。电压测量电路89连接在上述布线之 间。在这种情形中，第一电阻元件的电阻值R1、第二电阻元件86的电阻 值R2、第三电阻元件的电阻值R3和薄膜线圈图案69的电阻值Rc之间建立 下述关系。
[表达式2]
Rc∶R1＝R2∶R3...(2)
当在设置目标飞行高度Hs时交流电流从电流产生电路73被提供到薄膜线 圈图案69时，电压测量电路89检测到小的参考幅度值Ws，如图23所 示。在薄膜线圈图案69的电阻值Rc响应于接触快速增大时，电压测量电 路89检测到较大的幅度值W。幅度值W从而被放大。以这种方式，可靠 地判断出接触。根据本发明，电压测量电路89的输出与电流指标序列相 对应。控制电路76根据在设置目标飞行高度Hs时上述相同的过程，可以 判断出飞行磁头滑块22和磁记录盘14之间的接触。在这里，桥电路88的 输出充当前述幅度值信号。类似的标号用来标识与前述第一到第三实施例 的结构和组件等价的结构和组件。频率分析电路75可以以前述方式类似 地用带通滤波电路81替换。
压电元件35被固定到弹性元件31的固定板32，如上所述。或者，压 电元件35例如可以被固定到飞行磁头滑块22。另外，以前述方式采用压 电元件35的致动器可以用利用热膨胀、静电力、电磁力等的致动器替 换。
如图24所示，加热器或者加热线91可以被结合到飞行磁头滑块22上 的电磁换能器39中。加热线91在与写磁头元件57邻近的位置处被嵌入在 非磁性层68中。加热线91例如可以沿与空气轴承表面48垂直的假想平面 延伸。薄膜线圈图案69具有相对较大的热膨胀系数，使得在电力被提供 到加热线91时薄膜线圈图案69膨胀。结果，如图25所示，薄膜线圈图案 69的前端在磁头保护膜38的表面处变大。CPP结构读磁头元件56和写磁 头元件57从而朝向磁记录盘14移位。从而建立了所谓的热致动器。写磁 头元件57的飞行高度H例如是根据写磁头元件57的伸出量确定的。在这 种情形中，可以省略前述压电元件35。
如图26所示，根据本发明第一实施例的判断装置CD被连接到加热线 91。驱动电路92在判断装置CD中充当电流产生电路73。驱动电路92被 连接到加热线91。驱动电路92输出具有特定频率f[Hz]的交流电流。该特 定频率f例如可以被近似设置为等于或大于10[kHz]。频率f优选被近似设 置为等于或大于1[MHz]。在这里，驱动电路92使交流电流的幅度保持恒 定。
在这种情形中，在加热线91的功耗W和位移量Z之间建立了下述表 达式。
[表达式3]
Z＝ChW...(3)
同时，在功耗W、有效电压V和有效电流I之间建立了下述表达式。
[表达式4]
$W=\mathrm{VI}=\frac{V^2}{R_h}=I^2{R}_h...\left(4\right)$
这里，常数Ch表示致动器的致动系数[nm/W]。常数Rh表示加热线91的 电阻[Ω]。在这种情形中，可以在致动器的位移量ΔZ[nm]和功耗p[W]之间 建立下述表达式。
[表达式5]
$p=\frac{\mathrm{\Delta Z}}{C_h}...\left(5\right)$
加热线91中的有效电流i[A]可以被如下设置。
[表达式6]
$i=\sqrt{\frac{p}{R_h}}=\sqrt{\frac{\mathrm{\Delta Z}}{c_h{R}_h}}...\left(6\right)$
前述电压测量电路74被连接到加热线91。频率分析电路75以上述相 同的方式被连接到电压测量电路74。控制电路76也以上述相同的方式被 连接到频率分析电路75。控制电路76以上述相同的方式执行过程。类似 的标号用来标识与前述各实施例的结构和组件等价的结构和组件。
现在，假设确定了飞行高度的参考值H(＝0)。首先，热致动器的位 移量Zt被设置为0[nm]。即，驱动电路92暂停提供交流电流。
随后，控制电路76以与上述相同的方式输出用于提供交流电流的指 令。交流电流从驱动电路92被提供给加热线91。如图27所示，该交流电 流保持恒定的幅度。控制电路76响应于交流电流的供应，从频率分析电 路75接收幅度值信号。
加热线91响应于交流电流的供应而产生热量。该热量导致加热线91 膨胀。写磁头元件57在磁头保护膜38表面上变大预定值ΔZ[nm]。如图27 所示，控制器76然后使写磁头元件57按照预定的时间间隔进一步上升预 定值ΔZ。在这种情形中，交流电流的有效电流i[A]被如下建立。
[表达式7]
$i=\sqrt{\frac{p·N}{R_h}}=\sqrt{\frac{\mathrm{\Delta Z}·N}{c_h{R}_h}}...\left(7\right)$
这里，变量N表示预定值ΔZ的增加次数。在位移量Zt和有效电压v之间 建立如下关系。
[表达式8]
$v=\sqrt{(p·N)R_h}=\sqrt{\frac{(\mathrm{\Delta Z}·N)R_h}{c_h}}...\left(8\right)$
只要致动器的位移量Zt按照预定的间隔重复增加预定值ΔZ，在频率分析 电路75处测量出的电压的幅度就与位移量Zt的平方根成正比地上升。针 对电压的幅度建立了二次曲线。在幅度值W从该二次曲线偏离的情形中， 控制电路76判断出飞行磁头滑块22与磁记录盘14相接触。
这里，前述带通滤波电路81例如可以被用来在判断装置CD中替换频 率分析电路75，如图28所示。交流电流在特定频率f[Hz]处可以通过带通 滤波电路81。也可以以与上述相同的方式采用其他结构和组件。
如图29所示，根据本发明第二实施例的判断装置CDa可以被连接到 加热线91替换判断装置CD。或者，根据本发明第三实施例的判断装置 CDb例如可以被连接到加热线91替换判断装置CD或者CDa，如图30所 示。在这种情形中，允许控制电路76基于电阻值的增大，来确定飞行磁 头滑块22与磁记录盘14相接触，如图31所示。另外，根据本发明第四实 施例的判断装置CDc例如可以被连接到加热线91替换判断装置CD、CDa 或者CDb，如图32所示。在这种情形中，对于第一电阻元件85的电阻值 R4、第二电阻元件86的电阻值R5、第三电阻元件87的电阻值R6和加热 线91的电阻值Rh，建立了下述关系。
[表达式9]
Rh∶R4＝R5∶R6...(9)
在这种情形中，允许控制电路76基于放大的幅度值W，确定飞行磁 头滑块22与磁记录盘14相接触，如图33所示。在任一情形中，类似的标 号用来标识与前述实施例的结构和组件等价的结构和组件。在任一情形 中，可以以与上述相同的方式用带通滤波电路81替换频率分析电路75。
如图34所示，例如，可以交替地重复增大和减小，来使压电元件35 的收缩量Zt或者热致动器的位移量Zt增大预定值ΔZ。可以例如基于频率 分析电路75的处理时间来设置减小的持续时间。间歇地减小收缩量Zt或 者位移量Zt使得允许在缩短的时间期间中飞行磁头滑块22和磁记录盘14 之间的接触。从而允许电磁换能器39较少受到磨损。