專利名稱：劃定數(shù)據(jù)磁道以避開熱粗糙的磁盤驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
磁盤驅(qū)動器包括磁盤和連接到致動器臂的遠端的磁頭，所述致動器臂通過音圈電動機(VCM)繞樞軸旋轉(zhuǎn)以將磁頭徑向定位在磁盤上方。磁盤包括多個徑向間隔的同心磁道，用于記錄用戶數(shù)據(jù)扇區(qū)和嵌入的伺服扇形。嵌入的伺服扇區(qū)包括磁頭定位信息(例如，磁道ID)，其由磁頭讀取并由伺服控制器處理以在致動器臂進行磁道到磁道的尋道時控制其速率。圖I示出磁盤2的現(xiàn)有技術(shù)格式，其包括由嵌入的伺服扇區(qū)6Q-6jg定的多個同心伺服磁道4。每個伺服扇區(qū)(例如，伺服扇區(qū)64)包括用于同步增益控制和定時恢復(fù)的前導(dǎo)碼8、用于同步至具有粗略的磁頭定位信息(例如,灰度編碼磁道ID (Gray coded track))的數(shù)據(jù)字段12的同步標記10和提供精細磁頭定位信息的伺服脈沖14。 當磁盤高速旋轉(zhuǎn)時，磁頭和磁盤之間形成空氣軸承，從而磁頭剛好緊密接近地懸浮在磁盤表面上方。由于磁盤的制造缺陷、污染，諸如粉塵顆粒、由于磁頭沿加載/卸載斜面滑動產(chǎn)生的磨擦顆粒等等，磁盤表面上可能出現(xiàn)粗糙。如果磁頭撞擊粗糙，則其會升高磁頭的溫度(從而稱為術(shù)語熱粗糙)，產(chǎn)生不可靠的寫入/讀取性能和對磁頭的物理損害。

發(fā)明內(nèi)容


圖I示出現(xiàn)有技術(shù)磁盤格式，其包括由嵌入的伺服扇區(qū)定義的多個伺服磁道。圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的磁盤驅(qū)動器，其包括在磁盤上方致動的磁頭。圖2B示出根據(jù)本發(fā)明實施例的磁頭，其包括讀取元件和寫入元件，兩者根據(jù)磁頭的徑向位置徑向偏移。圖2C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的流程圖，其中，當在目標數(shù)據(jù)磁道中檢測到粗糙時，劃定接近目標數(shù)據(jù)磁道的數(shù)據(jù)磁道范圍，其中該數(shù)據(jù)磁道范圍在目標數(shù)據(jù)磁道的徑向位置處跨越讀取元件和寫入元件之間的徑向偏移的至少兩倍。圖3A示出本發(fā)明的一個實施例，其中圍繞粗糙劃定的數(shù)據(jù)磁道的范圍跨越讀取元件和寫入元件之間的徑向偏移的兩倍。圖3B示出本發(fā)明的一個實施例，其中所劃定的數(shù)據(jù)磁道的范圍增加到讀取元件和寫入元件之間的徑向偏移的三倍以考慮磁頭的極尖。圖4示出本發(fā)明的一個實施例，其中所劃定的數(shù)據(jù)磁道的范圍延伸到下一伺服磁道。圖5示出本發(fā)明的一個實施例，其中當讀取元件和寫入元件之間的徑向偏移基本為零時，所劃定的數(shù)據(jù)磁道的范圍跨越磁頭的寬度。圖6示出本發(fā)明的一個實施例，其中當讀取元件和寫入元件之間的徑向偏移基本為零時，長尋道距離由劃定的數(shù)據(jù)磁道范圍限定。圖7示出根據(jù)本發(fā)明實施例的流程圖，其中當命令尋道距離大于長尋道距離時，尋道期間磁頭的懸浮高度增加以避開任何可能的粗糙。
具體實施例方式圖2A示出根據(jù)本發(fā)明實施例的磁盤驅(qū)動器，其包括具有多個數(shù)據(jù)磁道18的磁盤16和在磁盤16上方致動的磁頭20，其中磁頭20包括寫入元件22A和讀取元件22B (圖2B)。磁盤驅(qū)動器進一步包括控制電路24，其可操作以執(zhí)行圖2C的流程圖，其中粗糙/微凸體(asperity)在目標數(shù)據(jù)磁道中被檢測(步驟26)。接近目標數(shù)據(jù)磁道的數(shù)據(jù)磁道范圍被劃定(步驟28)，其中數(shù)據(jù)磁道范圍(RANGE)在目標數(shù)據(jù)磁道的徑向位置處跨越讀取元件和寫入元件之間的徑向偏移(Rff_0FFSET)的至少兩倍。
在圖2A的實施例中，磁盤16包括嵌入伺服扇區(qū)，其限定多個數(shù)據(jù)磁道18。控制電路24處理從磁頭20發(fā)出的讀取信號32以解調(diào)制伺服扇區(qū)并生成方位誤差信號(PES),該信號表不磁頭的實際方位和相對于目標磁道的目標方位之間的誤差?？刂齐娐?4使用適合的補償濾波器濾波PES以生成施加給音圈電動機(VCM)36的控制信號34，音圈電動機36繞樞軸旋轉(zhuǎn)致動器臂38以在減少PES的方向在磁盤的上方徑向致動磁頭20。伺服扇區(qū)3(^-30,可以包括任何適合的方位信息，例如用于粗略定位的磁道地址和用于精確定位的伺服脈沖。在圖2B的實施例中，沿數(shù)據(jù)磁道的長度在寫入元件22A和讀取元件22B之間存在間隙，其導(dǎo)致取決于磁頭20的徑向位置和磁頭20的對應(yīng)偏斜角的寫入元件22A與讀取元件22B之間的徑向偏移。如圖2B所示，在一個實施例中，徑向偏移隨著磁頭離開磁盤的中間直徑(MD)向外直徑(OD)或者內(nèi)直徑(ID)移動而增加。在其他實施例中，當存在零度偏斜角(由于物理未對準)，使得朝向OD的徑向偏移可能不同于朝向ID的徑向偏移時，寫入元件22k可能相對讀取元件22B被徑向偏移。取決于磁頭的徑向位置，徑向偏移可跨度多個數(shù)據(jù)磁道。為了說明此徑向偏移，伺服系統(tǒng)中引入嚙合(jog)值，從而在寫操作期間，在第一徑向位置伺服讀取元件22B以將寫入元件22A定位在目標數(shù)據(jù)磁道上方。徑向偏移在致動器臂的沖程(stroke)內(nèi)被測量(估算)，從而可基于要寫入的目標數(shù)據(jù)磁道獲取相應(yīng)的嚙合值。在一個實施例中，控制電路在跨磁盤的多個分散的位置測量徑向偏移，然后外推數(shù)據(jù)，從而估算對于任何給定的數(shù)據(jù)磁道的徑向偏移。圖3A示出本發(fā)明的一個實施例，其中在數(shù)據(jù)磁道N檢測到熱粗糙。可以使用任何適合的技術(shù)檢測熱粗糙，例如通過估算讀取信號中由于讀取元件22B撞擊熱粗糙而產(chǎn)生的攝動。例如，當讀取元件22B撞擊粗糙時，由于熱效應(yīng)，讀取信號的振幅中可能存在激增。這是為什么磁盤上的粗糙通常被稱為熱粗糙的原因。在本發(fā)明的各實施例中，圍繞粗糙劃定(map out)數(shù)據(jù)磁道的范圍，從而避免與粗糙接觸。所劃定的數(shù)據(jù)磁道范圍基于寫入元件22A和讀取元件22B之間的徑向偏移。在圖3A的實施例中，所劃定的數(shù)據(jù)磁道的范圍跨越寫入元件22A和讀取元件22B之間的徑向偏移的至少兩倍。以這種方式，寫入元件22A和讀取元件22B都應(yīng)該不會接觸數(shù)據(jù)磁道N中的粗糙(忽略偏離磁道伺服誤差(off-track servo error))。在圖3A的示例中，寫入元件和讀取元件之間的徑向偏移(嚙合)跨度四個數(shù)據(jù)磁道，因此在數(shù)據(jù)磁道N的兩側(cè)上劃定四個數(shù)據(jù)磁道(即，劃定數(shù)據(jù)磁道N-4到N+4)。當使用寫入元件向數(shù)據(jù)磁道N-5寫入時，在數(shù)據(jù)磁道N-I上方伺服讀取元件，從而避免撞擊數(shù)據(jù)磁道N中的粗糙。當使用讀取元件讀取數(shù)據(jù)磁道N+5時，寫入元件將被定位在數(shù)據(jù)磁道N+1，從而避免撞擊數(shù)據(jù)磁道N中的粗糙。在一個實施例中，可以圍繞粗糙劃定多個額外的數(shù)據(jù)磁道以考慮在磁盤上方粗糙附近伺服磁頭時可能發(fā)生的偏離磁道誤差。如圖3A中所示，基于嚙合值的兩倍圍繞粗糙劃定的數(shù)據(jù)磁道的范圍可能無法防止磁頭的極尖(拐角)撞擊熱粗糙。因此，在一個實施例中，該范圍可以延伸到嚙合值的三倍，如圖3B所示，以考慮極尖(即，在圖3B中劃定數(shù)據(jù)磁道N-6到N+6)。當使用寫入元件向數(shù)據(jù)磁道N - 7寫入時，在數(shù)據(jù)磁道N-3上方伺服讀取元件，從而避免極尖撞擊數(shù)據(jù)磁道N中的粗糙。當使用讀取元件讀取數(shù)據(jù)磁道N+7時，寫入元件將被定位在數(shù)據(jù)磁道N+3，并由此避免極尖撞擊數(shù)據(jù)磁道N中的粗糙。在一個實施例中，可以圍繞粗糙劃定多個額外的數(shù)據(jù)磁道以考慮在磁盤上方粗糙附近伺服磁頭時可能發(fā)生的偏離磁道誤差。在一個實施例中，伺服磁道的密度小于數(shù)據(jù)磁道，從而可以在連續(xù)的伺服磁道之 間限定多個數(shù)據(jù)磁道。圖4示出這種實施例的示例，其中對于至少部分磁盤表面，在每個伺服磁道之間記錄四個數(shù)據(jù)磁道。在一個實施例中，圍繞粗糙劃定的數(shù)據(jù)磁道的范圍包括第一范圍和第二范圍，第一范圍是讀取元件和寫入元件之間的徑向偏移的至少兩倍，第二范圍包括由第一范圍的邊界和下一個伺服磁道限定的多個數(shù)據(jù)磁道。在圖4中所示的示例性實施例中，第一范圍包括讀取元件和寫入元件之間的徑向偏移的至少三倍(三倍的嚙合值)，并且第二范圍包括由第一范圍的邊界和下一個伺服磁道所限定的數(shù)據(jù)磁道(即，延伸達到伺服磁道N-2和伺服磁道N+3)。此實施例通過使用邊界伺服磁道不伺服磁頭的方式提供額外余量(margin)，由此有助于避免由于偏離磁道伺服誤差而撞擊熱粗糙。圖5示出本發(fā)明的示例實施例，其中當讀取元件和寫入元件之間的徑向偏移接近最小時(例如,磁頭靠近磁盤的中間直徑時)，圍繞數(shù)據(jù)磁道N中的粗糙所劃定的數(shù)據(jù)磁道的范圍至少跨越磁頭的寬度，從而避免磁頭在存取數(shù)據(jù)磁道N-4和N+4時撞擊熱粗糙。在一個實施例中，可以延伸數(shù)據(jù)磁道的范圍以考慮如上所述的偏離磁道伺服誤差，同時考慮估算磁頭寬度中的誤差或者當徑向偏移基本為零時由于讀取元件相對于寫入元件物理未對準而產(chǎn)生的磁頭偏斜的可能性。磁頭可包括適當?shù)膽腋「叨戎聞悠鳎邕m當?shù)募訜崞骰蛘呶⒅聞悠?例如，壓電微致動器)，并且在一個實施例中，當磁頭跨磁盤表面尋道時，控制電路增加磁頭的懸浮高度，從而避免磁頭撞擊粗糙。在進行具有的尋道距離大于鑒于粗糙所劃定的最小磁道范圍(稱為長尋道距離)的任何尋道操作之前，控制電路增加懸浮高度。在一個實施例中，長尋道距離對應(yīng)于當讀取元件和寫入元件之間的徑向偏移接近最小的時候。圖6顯示一實施例，其中當接近磁盤的中間直徑定位磁頭時，徑向偏移接近最小，其也對應(yīng)于圍繞粗糙所劃定的最小數(shù)目的數(shù)據(jù)磁道。所劃定的數(shù)據(jù)磁道的數(shù)目由于如上所述的磁頭的偏斜角而向磁盤的外直徑和內(nèi)直徑增加，但是如圖6中所示，長尋道距離跨磁盤表面保持不變。參考圖7的流程圖理解此實施例，其中產(chǎn)生相應(yīng)于當讀取元件和寫入元件之間的徑向偏移接近最小時的長尋道距離(LSD)(步驟40)。在將要執(zhí)行存取命令(步驟42)時，針對存取命令確定命令尋道距離(CSD)(步驟44)。當CSD小于LSD (步驟46)時，控制電路使磁頭尋道命令尋道距離(步驟48)，而不增加磁頭的懸浮高度。當CSD大于LSD (步驟46 )時，控制電路增加磁頭的懸浮高度(步驟50 )，使磁頭尋道命令尋道距離(步驟52 )，之后降低磁頭的懸浮高度(步驟54)。增加懸浮高度幫助防止磁頭撞擊粗糙，因為任何大于LSD的尋道都有可能跨越粗糙。與保持粗糙位置的繪圖且之后基于粗糙繪圖調(diào)整懸浮高度相比，此實施例實現(xiàn)起來相對簡單。當命令尋道距離小于LSD時，不需要增加懸浮高度，因為磁頭試圖在沒有由于先前檢測的粗糙而劃定的范圍內(nèi)存取數(shù)據(jù)磁道，并且由此磁頭在尋道期間不會跨越先前檢測的粗糙?？梢圆捎萌魏芜m合的控制電路來實現(xiàn)本發(fā)明的實施例中的流程圖，例如采用任何適合的集成電路或多個集成電路。例如，可以在讀取通道集成電路內(nèi)或者在與讀取通道分離的部件如磁盤控制器中實現(xiàn)控制電路，或者如上所述的某些步驟可以由讀取通道執(zhí)行，而其他步驟由磁盤控制器執(zhí)行。在一個實施例中，讀取通道和磁盤控制器實現(xiàn)為單獨的集成電路，并且在可替換的實施例中，其被制作到單個集成電路或者片上系統(tǒng)(SOC)中。此夕卜，控制電路可以包括適合的前置放大器電路，其實現(xiàn)為單獨的集成電路、集成到讀取通道 或者磁盤控制器電路中或者集成到SOC中。在一個實施例中，控制電路包括執(zhí)行指令的微處理器，這些指令可操作以使微處理器執(zhí)行本文所述的流程圖的各步驟。這些指令可以存儲在任何計算機可讀介質(zhì)中。在一個實施例中，他們可以存儲在微處理器外的或者與SOC中的微處理器集成的非易失性半導(dǎo)體存儲器上。在另一個實施例中，這些指令存儲在磁盤上，并且當磁盤驅(qū)動器通電時被讀取到易失性半導(dǎo)體存儲器中。在又一實施例中，控制電路包括適當?shù)倪壿嬰娐?，比如狀態(tài)機電路。
權(quán)利要求
1.一種磁盤驅(qū)動器，包括 磁盤，其包括多個數(shù)據(jù)磁道； 磁頭，其在所述磁盤上方致動，其中所述磁頭包括寫入元件和讀取元件；和 控制電路，其可操作以 檢測目標數(shù)據(jù)磁道中的粗糙；和 劃定接近所述目標數(shù)據(jù)磁道的數(shù)據(jù)磁道范圍，其中所述數(shù)據(jù)磁道范圍在所述目標數(shù)據(jù)磁道的徑向位置處跨越所述讀取元件和所述寫入元件之間徑向偏移的至少兩倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁盤驅(qū)動器，其中所述數(shù)據(jù)磁道范圍跨越所述讀取元件和所述寫入元件之間的所述徑向偏移的至少三倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁盤驅(qū)動器，其中 所述磁盤包括由伺服扇區(qū)限定的多個伺服磁道； 所述伺服磁道的密度小于所述數(shù)據(jù)磁道；和 所述數(shù)據(jù)磁道范圍跨越 第一范圍，其至少是所述讀取元件和所述寫入元件之間的所述徑向偏移的兩倍；和 第二范圍，其包括由所述第一范圍的邊界和下一伺服磁道限定的多個數(shù)據(jù)磁道。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁盤驅(qū)動器，其中所述控制電路進一步可操作以測量所述磁盤的多個徑向位置處跨越所述讀取元件和所述寫入元件之間的所述徑向偏移。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁盤驅(qū)動器，其中所述控制電路進一步地可操作以 生成長尋道距離，其相應(yīng)于當所述讀取元件和所述寫入元件之間的所述徑向偏移接近最小的時候； 響應(yīng)命令尋道距離使所述磁頭在所述磁盤上方徑向?qū)さ?；? 當所述命令尋道距離大于所述長尋道距離時，在尋道期間增加所述磁頭的懸浮高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁盤驅(qū)動器，其中所述長尋道距離至少與劃定的所述數(shù)據(jù)磁道范圍一樣長。
7.一種磁盤驅(qū)動器，包括 磁盤，其包括多個數(shù)據(jù)磁道； 磁頭，其在所述磁盤上方致動，其中所述磁頭包括寫入元件和讀取元件；和 控制電路，其可操作以 生成長尋道距離，其相應(yīng)于當所述讀取元件和所述寫入元件之間的徑向偏移接近最小的時候； 響應(yīng)命令尋道距離使所述磁頭在所述磁盤上方徑向?qū)さ?；? 當所述命令尋道距離大于所述長尋道距離時，在尋道期間增加所述磁頭的懸浮高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁盤驅(qū)動器，其中所述控制電路進一步地可操作以 檢測目標數(shù)據(jù)磁道中的粗糙；和 劃定接近所述目標數(shù)據(jù)磁道的數(shù)據(jù)磁道范圍，其中所述數(shù)據(jù)磁道范圍在所述目標數(shù)據(jù)磁道的徑向位置處跨越所述讀取元件和所述寫入元件之間的徑向偏移的至少兩倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁盤驅(qū)動器，其中所述數(shù)據(jù)磁道范圍跨越所述讀取元件和所述寫入元件之間的所述徑向偏移的至少三倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁盤驅(qū)動器，其中所述磁盤包括由伺服扇區(qū)限定的多個伺服磁道； 所述伺服磁道的密度小于所述數(shù)據(jù)磁道；并且 所述數(shù)據(jù)磁道范圍跨越 第一范圍，其至少是所述讀取元件和所述寫入元件之間的所述徑向偏移的兩倍；和 第二范圍，其包括由所述第一范圍的邊界和下一伺服磁道限定的多個數(shù)據(jù)磁道。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁盤驅(qū)動器，其中所述控制電路進一步可操作以測量所述磁盤的多個徑向位置處跨越所述讀取元件和所述寫入元件之間的所述徑向偏移。
12.—種操作磁盤驅(qū)動器的方法，所述磁盤驅(qū)動器包括磁頭，其在包括多個數(shù)據(jù)磁道的磁盤上方致動，其中所述磁頭包括寫入元件和讀取元件，所述方法包括 檢測目標數(shù)據(jù)磁道中的粗糙；和 劃定接近所述目標數(shù)據(jù)磁道的數(shù)據(jù)磁道范圍，其中所述數(shù)據(jù)磁道范圍在所述目標數(shù)據(jù)磁道的徑向位置處跨越所述讀取元件和所述寫入元件之間的徑向偏移的至少兩倍。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)磁道范圍跨越所述讀取元件和所述寫入元件之間的所述徑向偏移的至少三倍。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中 所述磁盤包括由伺服扇區(qū)限定的多個伺服磁道； 所述伺服磁道的密度小于所述數(shù)據(jù)磁道；并且 所述數(shù)據(jù)磁道范圍跨越 第一范圍，其至少是所述讀取元件和所述寫入元件之間的所述徑向偏移的兩倍；和 第二范圍，其包括由所述第一范圍的邊界和下一伺服磁道限定的多個數(shù)據(jù)磁道。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括測量所述磁盤的多個徑向位置處跨越所述讀取元件和所述寫入元件之間的徑向偏移。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括 生成長尋道距離，其相應(yīng)于當所述讀取元件和所述寫入元件之間的所述徑向偏移接近最小的時候； 響應(yīng)命令尋道距離，使磁頭在所述磁盤上方徑向?qū)さ?；? 當所述命令尋道距離大于所述長尋道距離時，在尋道期間增加所述磁頭的懸浮高度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述長尋道距離至少與劃定的所述數(shù)據(jù)磁道范圍一樣長。
18.一種操作磁盤驅(qū)動器的方法，所述磁盤驅(qū)動器包括磁頭，其在包括多個數(shù)據(jù)磁道的磁盤上方致動，其中所述磁頭包括寫入元件和讀取元件，所述方法包括 生成長尋道距離，其相應(yīng)于當所述讀取元件和所述寫入元件之間的徑向偏移接近最小的時候； 響應(yīng)命令尋道距離，使所述磁頭在所述磁盤上方徑向?qū)さ溃缓? 當所述命令尋道距離大于所述長尋道距離時，在尋道期間增加所述磁頭的懸浮高度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括 檢測目標數(shù)據(jù)磁道中的粗糙；和 劃定接近所述目標數(shù)據(jù)磁道的數(shù)據(jù)磁道范圍，其中所述數(shù)據(jù)磁道范圍在所述目標數(shù)據(jù)磁道的徑向位置處跨越所述讀取元件和所述寫入元件之間所述徑向偏移的至少兩倍。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)磁道范圍跨越所述讀取元件和所述寫入元件之間的所述徑向偏移的至少三倍。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中 所述磁盤包括由伺服扇區(qū)限定的多個伺服磁道； 所述伺服磁道的密度小于所述數(shù)據(jù)磁道；和 所述數(shù)據(jù)磁道范圍跨越 第一范圍，其至少是所述讀取元件和所述寫入元件之間的所述徑向偏移的兩倍；和 第二范圍，其包括由所述第一范圍的邊界和下一伺服磁道限定的多個數(shù)據(jù)磁道。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進一步包括測量在所述磁盤的多個徑向位置處跨越所述讀取元件和所述寫入元件之間的徑向偏移。
全文摘要
一種劃定數(shù)據(jù)磁道以避開熱粗糙的磁盤驅(qū)動器。公開了一種磁盤驅(qū)動器，其包括在包括多個數(shù)據(jù)磁道的磁盤上方致動的磁頭，其中磁頭包括寫入元件和讀取元件。目標數(shù)據(jù)磁道中的粗糙被檢測，并且接近目標數(shù)據(jù)磁道的數(shù)據(jù)磁道范圍被劃定，其中數(shù)據(jù)磁道范圍在目標數(shù)據(jù)磁道的徑向位置處跨越讀取元件和寫入元件之間的徑向偏移的至少兩倍。
文檔編號G11B5/58GK102842311SQ201210213710
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者G·S·V·塞瓦拉吉 申請人:西部數(shù)據(jù)技術(shù)公司