專利名稱：盤驅(qū)動器及間隙控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及盤驅(qū)動器及用于其的間隙(clearance)控制方法，更具體而 言，本發(fā)明涉及適于沒有氣壓傳感器(barometric sensor)的盤驅(qū)動器的間隙 控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域已經(jīng)公知使用諸如光盤、磁光盤、軟磁盤等各種盤的盤驅(qū)動器。 特別地，硬盤驅(qū)動器(HDD)已經(jīng)廣泛用作計(jì)算機(jī)的存儲裝置，并且成為當(dāng) 前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的必不可少的存儲裝置之一。而且，除了應(yīng)用于計(jì)算機(jī)以外，
由于其突出的特性，HDD還普遍應(yīng)用于移動圖像記錄/再現(xiàn)設(shè)備、汽車導(dǎo)航 系統(tǒng)、蜂窩電話等。
HDD中使用的磁盤具有多個(gè)同心數(shù)據(jù)道和伺服道。每個(gè)伺服道由多個(gè) 含有地址信息的伺服數(shù)據(jù)組成。每個(gè)數(shù)據(jù)道包括含有用戶數(shù)據(jù)的多個(gè)數(shù)據(jù)扇 區(qū)。數(shù)據(jù)扇區(qū)記錄在離散地位于圓周方向上的伺服數(shù)據(jù)之間。由擺動致動器 (swing actuator)支承的頭滑塊的頭元件部分根據(jù)伺服數(shù)據(jù)中的地址信息訪 問所需的數(shù)據(jù)扇區(qū)從而寫數(shù)據(jù)到所述數(shù)據(jù)扇區(qū)以及從其讀取數(shù)據(jù)。
為了增加磁盤的記錄密度，重要的是降低飛行在磁盤之上的頭元件部分 與磁盤之間的間隙(飛行高度)，并減小間隙的變化，已經(jīng)提出了一些機(jī)構(gòu) 來控制該間隙。一種這樣的機(jī)構(gòu)在頭滑塊中具有加熱器；該加熱器加熱頭元 件部分從而調(diào)整間隙(例如參見下面列出的專利文獻(xiàn)1 )。在本說明書中，這 稱為熱飛行高度控制(TFC)。通過向加熱器施加電流，TFC產(chǎn)生熱從而使 頭元件部分通過熱膨脹而突出。這減小了磁盤與頭元件部分之間的間隙。另 一種已知的才幾構(gòu)^吏用壓電元件調(diào)整,茲盤與頭元件部分之間的間隙。
所述間隙隨著氣壓(海拔高度)的變化以及溫度的變化而改變(例如參 見下面列出的專利文獻(xiàn)2)。如果讀/寫操作中的間隙預(yù)設(shè)值為5nm或更多， 海拔高度變化引起的間隙改變可以由間隙裕量吸收。然而，如果讀/寫操作中 間隙不大于2或3nm,則需要除了針對溫度變化之外還針對壓強(qiáng)變化的間隙控制。
專利文獻(xiàn)1日本未審專利申請?zhí)亻_No. 2006- 1904專利文獻(xiàn)2日本未審專利申請?zhí)亻_No. 2006 - 92709

發(fā)明內(nèi)容
典型的TFC響應(yīng)溫度下降通過增加加熱器功率使頭元件部分由于熱膨 脹而突出，從而補(bǔ)償溫度下降導(dǎo)致的間隙增加。相反，隨著海拔增高且氣壓 (下面稱為壓強(qiáng))降低，滑塊的飛行高度降低。降低的壓強(qiáng)減少了頭元件部 分與磁盤之間的間隙。因此，如果溫度恒定，TFC隨著壓強(qiáng)降低而減小突出 量。
HDD具有多個(gè)用于溫度的預(yù)設(shè)參數(shù)；精確的溫度檢測對于HDD的正常 操作是必不可少的。因此，通常的HDD包括溫度傳感器作為檢測溫度的裝 置。類似地，氣壓傳感器(海拔高度傳感器)作為檢測壓強(qiáng)的裝置是已知的。 然而，使用氣壓傳感器增加了 HDD中元件的數(shù)量，也顯著增加了 HDD的 成本。由于除了用于間隙控制的參數(shù)以外只有很少的用于壓強(qiáng)的參數(shù)要設(shè) 置，優(yōu)選地不使用氣壓傳感器來確定壓強(qiáng)。
如上所述，間隙隨著壓強(qiáng)而變化。因此，參照間隙允許測量壓強(qiáng)變化。 已知一些確定間隙的技術(shù)。典型的技術(shù)從頭元件部分的讀出信號的幅度確定 間隙(間隙變化)。隨著間隙減小，信號強(qiáng)度增加并且可變增益放大器的增 益降低。
因此，參照可變增益放大器的增益能夠確定信號強(qiáng)度和間隙。用于確定 更精確的間隙的技術(shù)根據(jù)讀出信號的頻率成分中的分辨能力(分辨率)確定 間隙。在另一方法中，可從主軸馬達(dá)(SPM)的電流值估計(jì)壓強(qiáng)，盡管該結(jié) 果在準(zhǔn)確度上較差。
對于依賴于壓強(qiáng)而不使用氣壓傳感器的間隙控制，必須如上述方法那樣 通過參照HDD中的操作參數(shù)(可變增益放大器的增益、SPM電流值等)確 定間隙變化。然而，使用HDD中的操作參數(shù)進(jìn)行壓強(qiáng)測量的精確度和可靠 性沒有使用氣壓傳感器高。不精確的壓強(qiáng)測量導(dǎo)致不正確的間隙控制，其會 引起頭盤接觸從而破壞頭滑塊或磁盤，或者導(dǎo)致沒有所需的間隙裕量的讀/ 寫操作，從而引起由于頭盤接觸導(dǎo)致的硬錯(cuò)誤(不可恢復(fù)的錯(cuò)誤)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面的盤驅(qū)動器包括用于訪問盤的頭；用于在所述盤上方支承和移動所述頭的移動機(jī)構(gòu)；用于調(diào)整所述頭與所述盤之間的間隙的 調(diào)整機(jī)構(gòu)；溫度傳感器；及控制器，用于至少控制所述調(diào)整機(jī)構(gòu)。控制器利 用所述溫度傳感器檢測的溫度校正盤驅(qū)動器中操作參數(shù)相對于缺省值的變 化從而補(bǔ)償溫度改變導(dǎo)致的變化，然后通過所述操作參數(shù)的所述校正的變化 確定間隙變化。另外，如果所述間隙變化超過基準(zhǔn)范圍，則檢查所述頭與所 述盤之間的接觸。然后，基于所述接觸;險(xiǎn)查的結(jié)果，指定所述間隙的調(diào)整量。 這依賴于壓強(qiáng)而不使用氣壓傳感器實(shí)現(xiàn)了更精確的間隙調(diào)整。
優(yōu)選地，所述操作參數(shù)是由通過所述頭從所述盤讀出的信號的幅度決定 的參數(shù)?；蛘撸霾僮鲄?shù)是由通過所述頭從所述盤讀出的信號中的不同 頻率成分的比率決定的參數(shù)。這實(shí)現(xiàn)了間隙變化的更精確的確定。
優(yōu)選地，所述控制器控制所述調(diào)整機(jī)構(gòu)，使得所述檢查接觸時(shí)的所述間 隙小于對應(yīng)于所述已確定的間隙變化的缺省設(shè)置中的所述間隙。這實(shí)現(xiàn)了包 括間隙裕量的適當(dāng)間隙。另外，優(yōu)選地所述控制器在由所述調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整的 給定間隙檢查接觸。這實(shí)現(xiàn)了更有效的處理并防止性能下降。
優(yōu)選地，如果在所述接觸檢查中所述控制器檢測到接觸，則所述控制器 控制所述調(diào)整機(jī)構(gòu)，使得間隙大于所述缺省設(shè)置中的所述間隙。這安全地防 止了后面操作中的接觸。
在優(yōu)選示例中，如果在所述接觸^r查中所述控制器檢測到接觸，則所述 控制器控制所述調(diào)整機(jī)構(gòu)，使得間隙大于所述缺省設(shè)置中的所述間隙并且從 所述缺省設(shè)置增加的量與所述接觸檢查時(shí)從所述缺省設(shè)置扣除的間隙量相 同。這通過有效處理實(shí)現(xiàn)了包括間隙裕量的適當(dāng)間隙。
優(yōu)選地，所述控制器基于所述間隙變化超過所述基準(zhǔn)范圍的次數(shù)來改變 用于確定是否檢查接觸的所述間隙變化的基準(zhǔn)范圍。這實(shí)現(xiàn)了用于使用環(huán)境 的適當(dāng)操作。優(yōu)選地，所述控制器多次測量所述操作參數(shù)的變化，并基于所 述多次測量結(jié)果確定所述間隙變化是否超過所述基準(zhǔn)范圍。這實(shí)現(xiàn)了間隙變 化的更精確的確定。
本發(fā)明的另一方面是一種盤驅(qū)動器中的間隙控制方法。該方法通過溫度 傳感器檢測溫度。該方法利用所述檢測的溫度校正盤驅(qū)動器的操作參數(shù)相對 于缺省值的由溫度改變導(dǎo)致的變化，然后通過所述操作參數(shù)的所述校正的變 化確定間隙變化。如果所述間隙變化超過基準(zhǔn)范圍，該方法檢查頭與盤之間 的接觸。該方法基于所述接觸檢查的結(jié)果指定所述間隙的調(diào)整量。這實(shí)現(xiàn)了依賴于壓強(qiáng)而不使用氣壓傳感器的更精確的間隙調(diào)整。
本發(fā)明依賴于壓強(qiáng)而不使用氣壓傳感器實(shí)現(xiàn)了頭和盤之間的間隙的更 精確的控制。


圖l是方塊圖，示意性示出本發(fā)明實(shí)施例的HDD的整個(gè)配置； 圖2是剖視圖，示意性示出本發(fā)明實(shí)施例中具有用于TFC的加熱器的 頭滑塊的配置；
圖3 (a)和3 (b)示意性示出了海拔高度變化(壓強(qiáng)改變)、頭盤接觸 檢查、用于確定檢查的必要性的基準(zhǔn)范圍的測量結(jié)果之間的關(guān)系；
圖4是流程圖，示出在本發(fā)明實(shí)施例中壓強(qiáng)測量及頭盤接觸4企查的過程； 圖5是方框圖，示出本發(fā)明實(shí)施例中用于測量壓強(qiáng)及檢查頭盤接觸的邏 輯組元；
圖6的圖表示意性示出本發(fā)明實(shí)施例中Kgrad、間隙、加熱器功率、及 壓強(qiáng)(海拔高度)之間的關(guān)系；
圖7是流程圖，示出本發(fā)明實(shí)施例中檢查頭盤接觸的過程；
圖8 (a)、 8 (b)和8 (c)示意性示出正常操作中的頭滑塊、檢查接觸 時(shí)的頭滑塊、及加熱器設(shè)置校正后正常操作中的頭滑塊；及
圖9是流程圖，示出在本發(fā)明的實(shí)施例中更新用于確定是否檢查頭盤接 觸的基準(zhǔn)范圍的過程。
附圖標(biāo)記說明
1:硬盤驅(qū)動器10外殼
11:磁盤12頭滑塊
14主軸馬達(dá)15音圈馬達(dá)
16致動器20電路板
21讀寫通道22馬達(dá)驅(qū)動器單元
23: 硬盤控制器/MPU24RAM
31: 寫元件32讀元件
32a: 磁致電阻元件33a、33b:屏蔽件
34: 保護(hù)膜51主機(jī)
121: 拖尾側(cè)端表面122:頭元件部分
7123:滑塊124:加熱器
311:寫線圈312:磁極
313:絕緣膜
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將描述應(yīng)用了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。為描述的清晰起見，下面的說 明和附圖包含適當(dāng)?shù)氖÷院秃喕?。所有附圖中，相同的部件始終由相同的附 圖標(biāo)記表示，并且如果并非必要的話將為清晰起見省略它們的重復(fù)描述。下
面，將以硬盤驅(qū)動器(HDD)為例描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，HDD是盤驅(qū) 動器的一個(gè)示例。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的HDD通過作為間隙控制機(jī)構(gòu)的示例的熱飛行高度 控制(TFC),來控制作為頭的示例的頭元件部分與作為盤的示例的^f茲盤之 間的間隙。TFC通過來自滑塊中的加熱器的熱引起的頭元件部分的熱膨脹調(diào) 整間隙。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TFC隨壓強(qiáng)變化調(diào)整間隙。該HDD裝備有溫 度傳感器但沒有氣壓傳感器。
HDD根據(jù)操作參數(shù)變化確定間隙變化。另外，它根據(jù)溫度傳感器感測 的溫度校正操作參數(shù)以對間隙變化進(jìn)行溫度補(bǔ)償。HDD通過扣除溫度變化 引起的間隙變化來確定對應(yīng)于壓強(qiáng)變化的間隙變化。盡管導(dǎo)致間隙變化的環(huán) 境條件除了溫度和壓強(qiáng)以外還包括濕度，但顯著的變化由溫度和壓強(qiáng)的變化 導(dǎo)致。因此，下面的描述將基于這樣的假設(shè)給出溫度補(bǔ)償之后的其余間隙 變化由壓強(qiáng)變化導(dǎo)致。
根據(jù)本發(fā)明的HDD在由于壓強(qiáng)變化通過TFC改變加熱器功率時(shí)，檢查 頭滑塊與磁盤的接觸(頭盤接觸)。利用操作參數(shù)的壓強(qiáng)測量(間隙測量) 的精確度和可靠性沒有使用氣壓傳感器高。因此，通過檢查頭盤接觸確認(rèn)壓 強(qiáng)測量防止了后續(xù)讀/寫操作中的頭盤接觸或者實(shí)現(xiàn)更安全的間隙裕量。過于 頻繁的頭盤接觸檢查不是優(yōu)選的，因?yàn)檫@增加了 HDD的非必要操作時(shí)間。 因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的HDD在壓強(qiáng)變化(間隙變化)超過預(yù)定閾值時(shí) 檢查頭盤接觸。
在描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TFC及頭盤接觸檢查的細(xì)節(jié)之前，將概述 HDD的整個(gè)配置。圖l是方塊圖，示意性示出HDD 1的整個(gè)配置。HDD1 包括磁盤ll，即用于存儲數(shù)據(jù)的盤，位于外殼10內(nèi)部。主軸馬達(dá)(SPM)14以特定角速度旋轉(zhuǎn)磁盤11。頭滑塊12被提供來訪問(讀或?qū)?磁盤11; 各個(gè)頭滑塊對應(yīng)于磁盤11的各個(gè)記錄表面。訪問是寬泛的概念，包括讀和 寫。每個(gè)頭滑塊12包括用于飛行在磁盤之上的滑塊和固定在滑塊上以用于 將^f茲信號和電信號相互轉(zhuǎn)換的頭元件部分。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的每個(gè)頭滑塊12包括用于TFC的加熱器，從而通過 熱使頭元件部分膨脹和突出并調(diào)整頭元件部分和^茲盤U之間的間隙(飛行 高度)。后面將參照圖2詳細(xì)描述頭滑塊12的結(jié)構(gòu)。每個(gè)頭滑塊12固定到 致動器16的頂端。致動器16耦接到音圏馬達(dá)(VCM) 15，圍繞樞軸旋轉(zhuǎn)從 而在旋轉(zhuǎn)的磁盤11之上沿盤徑向方向移動頭滑塊12。致動器16和VCM 15 是頭滑塊12的移動機(jī)構(gòu)。
在固定于外殼10外部的電路板20上安裝有電路元件。馬達(dá)驅(qū)動器單元 22根據(jù)來自HDC/MPU 23的控制數(shù)據(jù)驅(qū)動SPM 14和VCM 15。 RAM 24作 為緩存器用于暫時(shí)存儲讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)。外殼10內(nèi)的臂電子系統(tǒng)(AE: arm electronics) 13從多個(gè)頭滑塊12中選擇頭滑塊12以訪問i茲盤11，放大來自 頭滑塊12的再生信號以將其發(fā)送到讀寫通道(RW通道)21。另外，AE13 將記錄信號從RW通道21送到所選的頭滑塊12。 AE 13還為所選的頭滑塊 12的加熱器提供電功率并用作調(diào)節(jié)電能的調(diào)節(jié)電路。
在讀操作中，rw通道21放大從ae 13提供的讀信號以具有特定幅度 (amplitude),從所獲得的讀信號提取數(shù)據(jù)，并進(jìn)行解碼處理。所取得的數(shù) 據(jù)包括用戶數(shù)據(jù)和伺服數(shù)據(jù)。所解碼的讀取的用戶數(shù)據(jù)和伺服數(shù)據(jù)提供到 HDC/MPU 23。在寫操作中，RW通道21編碼調(diào)制(code-modulate)從 HDC/MPU 23提供的寫數(shù)據(jù)，將編碼調(diào)制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成寫信號，然后將它們 提供到AE 13。
HDC/MPU23,作為控制器的示例，除了與數(shù)據(jù)處理有關(guān)的必要處理以 外還執(zhí)行HDD 1的整個(gè)控制，例如讀/寫操作控制，命令執(zhí)行順序管理，利 用伺服信號進(jìn)行頭滑塊12的定位控制(伺服控制)，與主機(jī)51的來/往接口 控制，缺陷管理，以及任何錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)的錯(cuò)誤處理操作。特別地，根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施例的HDC/MPU 23根據(jù)溫度傳感器17 4企測到的溫度執(zhí)行TFC并根據(jù) 壓強(qiáng)執(zhí)行進(jìn)一步的TFC。另外，HDC/MPU23在通過操作參數(shù)確定的壓強(qiáng)變 化較大時(shí)檢查頭盤接觸。這些方面將在后面描述。
圖2是剖視圖，示意性示出頭滑塊12的氣流端面(尾側(cè)端面)121附近的配置。滑塊123支^^頭元件部分122。頭元件部分122包括讀元件32和寫 元件31。寫元件31通過流過寫線圏311的電流在,茲才及312之間產(chǎn)生,茲場以 寫磁數(shù)據(jù)到磁盤11上。讀元件32具有帶有磁各向異性的磁致電阻元件32a 并通過隨來自磁盤11的,茲場而改變的電阻讀回磁數(shù)據(jù)。
頭元件部分122通過薄膜沉積工藝形成在構(gòu)成滑塊123的AlTiC襯底上。 石茲致電阻元件32a夾在石茲屏蔽件33a和33b之間。寫線圈311 ;故絕緣膜313 包圍。由氧化鋁等制成的保護(hù)膜34圍繞寫元件31和讀元件32形成。加熱 器124位于寫元件31和讀元件32附近。加熱器124可通過利用坡莫合金等 繞制薄膜電阻元件并用氧化鋁填充間隙而形成。
當(dāng)AE 13向加熱器24提供電功率時(shí)，頭元件部分122的附近由于加熱 器124的熱而變形乂人而突出。例如，在不加熱時(shí)，頭滑塊12的ABS35的形 狀由Sl表示，作為頭元件部分122與磁盤之間的距離的間隙由Cl表示。加 熱器124加熱時(shí)突出的形狀S2由虛線表示。頭元件部分122靠近石茲盤11并 且此時(shí)的間隙C2小于間隙C1。圖2是示意圖，其尺寸不是嚴(yán)格定義的。頭 元件部分122的突出量和間隙根據(jù)提供到加熱器124的加熱器功率值而變 化。
下面，將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的TFC及頭盤接觸4企查。如上所 述，本發(fā)明實(shí)施例的HDC/MPU 23進(jìn)行用于溫度和壓強(qiáng)的TFC。將要施加 到加熱器124的加熱器功率P由取決于溫度的加熱器功率P (t)和取決于壓 強(qiáng)的加熱器功率P (p)的和(P (t) +P (p))表示。常數(shù)項(xiàng)可包括在任何 公式中且公式中的系數(shù)可根據(jù)例如溫度、壓強(qiáng)等環(huán)境條件、頭滑塊12、或頭 滑塊的徑向位置而變化。具體地，加熱器功率由下面的公式表示
P = ( TDP x effl擊夬省、]-Target - dt x t—comp — dp x p一comp ) /eff。
在上述公式中，eff代表根據(jù)壓強(qiáng)和徑向位置而變化的加熱器功率效率； effl缺省]代表缺省條件下的加熱器功率效率。TDP代表在缺省條件下頭滑塊 12接觸磁盤11時(shí)的加熱器功率；Target代表目標(biāo)間隙；dt代表相對缺省條 件的溫度變化；t—comp代表對于該溫度的間隙變化率；dp代表相對缺省條 件的壓強(qiáng)變化；p—comp代表對于該壓強(qiáng)的間隙變化率。t一comp和p—comp 的符號相反。TDP、 t—comp和p—comp通常根據(jù)徑向位置而變化。通常，缺 省條件是3(TC (室溫)和l大氣壓(海拔高度0m)的環(huán)境條件。
HDC/MPU 23根據(jù)溫度傳感器17檢測到的溫度控制加熱器功率P。具
10體地，HDD 1具有表示檢測到的溫度與加熱器功率之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)， HDC/MPU23根據(jù)該數(shù)據(jù)和檢測到的溫度確定取決于溫度的加熱器功率。溫 度和加熱器功率之間的關(guān)系依賴于頭滑塊12、》茲盤11上的徑向位置(或區(qū) 域)、及壓強(qiáng)。
本發(fā)明實(shí)施例的HDD 1沒有氣壓傳感器，因而不能直接測量壓強(qiáng)。因 此，HDC/MPU23測量間隙以執(zhí)行用于壓強(qiáng)的TFC。間隙隨著壓強(qiáng)而改變。 相應(yīng)地，，HDC/MPU 23測量間隙以根據(jù)間隙變化確定壓強(qiáng)變化dp。由于間 隙還隨溫度變化，因此HDC/MPU 23利用溫度改變引起的間隙變化校正所 測量的間隙以確定壓強(qiáng)改變引起的間隙變化。如上所述，定義特定缺省溫度
值相關(guān)聯(lián)。
溫度補(bǔ)償之后的間隙變化指示壓強(qiáng)變化。HDC/MPU 23根據(jù)由間隙變化 確定的壓強(qiáng)(壓強(qiáng)變化)控制加熱器功率P。具體地，HDD1具有預(yù)設(shè)lt據(jù)， 該預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)指示由間隙變化表示的壓強(qiáng)變化與加熱器功率之間的關(guān)系； HDC/MPU 23根據(jù)該數(shù)據(jù)和所測量的壓強(qiáng)確定用于壓強(qiáng)的加熱器功率。
本發(fā)明實(shí)施例的HDD 1從頭滑塊12的讀出信號確定間隙或相對缺省間
隙的間隙變化。更具體地，它從讀信號的分辨率(頻率成分的分辨率)確定
間隙。例如，分辨率可以通過讀出信號中特定低頻信號和高頻信號之間的比
率表示。存在一些操作參數(shù)來確定壓強(qiáng)變化或壓強(qiáng)變化導(dǎo)致的間隙變化；使
用分辨率確定間隙變化是最精確的方法之一。隨著間隙減小，讀出信號中高
頻成分的幅度增加從而增加信號分辯能力，即分辨率。
分辨率和間隙具有線性關(guān)系；在對分辨率應(yīng)用適當(dāng)?shù)木€性變換后，間隙
可以通過分辨率的線性函數(shù)表示。通常，各個(gè)頭滑塊12中將分辨率與間隙
相關(guān)聯(lián)的線性函數(shù)是不同的。每個(gè)頭滑塊12的分辨率與間隙之間的關(guān)系在
制造HDD 1時(shí)在測試步驟中確定，并且根據(jù)該關(guān)系的控制參數(shù)登記在HDD1中。
HDC/MPU 23可以通過分析讀出信號并計(jì)算高頻信號增益(幅度)和低 頻信號增益(gain)(幅度)之間的比率來確定分辨率。然而，除了正常操作 所需的功能以外，HDC/MPU23還需要額外功能以執(zhí)行該處理。此外，這占 用MPU很多處理時(shí)間來4丸行該處理。因此，優(yōu)選地4吏用HDD1中實(shí)現(xiàn)的功 能來測量分辨率。RW通道21具有調(diào)制讀出信號的再現(xiàn)波形以從讀出信號精確提取數(shù)據(jù)的功能。RW通道21使用數(shù)字濾波器執(zhí)行波形整形(waveform shaping )。
在安裝于RW通道21上的數(shù)字濾波器中，校正再現(xiàn)信號中的頻率成分 的數(shù)字濾波器(自適應(yīng)余弦濾波器)是已知的。RW通道21根據(jù)讀出信號 的測量結(jié)果校正該濾波器的抽頭值(tapvalue)。該校正值與間隙(分辨率) 具有一次關(guān)系(first-order relationship )并且表示分辨率。該數(shù)字濾波器是已 知技術(shù)，如日本未審專利特開5-81807和美國專利No,5168413所^^開的； 在本說明書中將省略對其詳細(xì)描述。HDC/MPU 23可通過參照校正值確定間 隙變化。下面，該校正值稱為Kgrad。制造HDD 1期間的測試步驟為每個(gè)頭 滑塊12確定Kgrad與間隙之間的關(guān)系。
在下面的描述中，HDC/MPU 23通過參照Kgrad確定間隙(間隙變化)， Kgrad是通道參數(shù)之一，但HDC/MPU 23可使用表示分辨率的其它通道參數(shù)。 例如，如果RW通道21具有數(shù)字濾波器來將特定再現(xiàn)信號模式恢復(fù)成標(biāo)準(zhǔn) 模式(standard pattern),則HDC/MPU 23可使用用于該數(shù)字濾波器中的抽頭 (tap )的校正系數(shù)中的分辨率成分的校正值來確定間隙。
如上所述，制造HDD 1期間的測試步驟確定加熱器功率與間隙之間的 關(guān)系、溫度與間隙之間的關(guān)系、以及溫度補(bǔ)償之后的Kgrad與間隙之間的關(guān) 系，并在HDD 1中登記表示這些關(guān)系的數(shù)據(jù)。Kgrad依賴于由溫度變化？ 1起 的RW通道21的特性改變以及由溫度變化導(dǎo)致的間隙變化而改變。對這些 變化一起進(jìn)行通過Kgrad的溫度補(bǔ)償。HDC/MPU 23使用這些預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)從溫 度傳感器17檢測到的溫度及Kgrad的測量值確定適當(dāng)?shù)募訜崞鞴β手怠?br> HDC/MPU 23可在任意時(shí)間從RW通道21獲得Kgrad。然而，壓強(qiáng)不 像溫度那樣在操作期間改變；通常在啟動后壓強(qiáng)是恒定的。因此，根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施例的HDC/MPU 23在啟動后根據(jù)溫度變化控制加熱器功率，而僅在 啟動時(shí)的初始設(shè)置操作(通電重置(POR)操作)中測量壓強(qiáng)(Kgrad)并 假設(shè)操作期間的壓強(qiáng)與啟動時(shí)的壓強(qiáng)相同來執(zhí)行TFC。注意，HDC/MPU 23 可在POR之后在操作期間測量壓強(qiáng)從而根據(jù)變化控制加熱器功率。
本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)特征在于如果所測量的壓強(qiáng)變化大則檢查頭盤接 觸。如上所述，HDC/MPU 23在POR操作中從Kgrad和溫度傳感器17檢測 到的溫度確定壓強(qiáng)變化(指示壓強(qiáng)變化的間隙變化)。如果相對缺省壓強(qiáng)的 壓強(qiáng)變化不在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，HDC/MPU23就4全查頭盤接觸。利用Kgrad測量壓強(qiáng)變化沒有使用傳感器那樣精確或穩(wěn)定。相應(yīng)地，如果Kgrad的變化大，確 認(rèn)所測量的結(jié)果增加了后面的讀/寫操作的可靠性。特別地，如果壓強(qiáng)僅在 POR時(shí)測量，以后可能的壓強(qiáng)改變的裕量是重要的。如果壓強(qiáng)變化超過標(biāo)準(zhǔn) 就檢查頭盤接觸可防止由于檢查引起的不必要的操作時(shí)間的增加。
圖3 (a)示意性示出了海拔高度變化(壓強(qiáng)改變)的測量結(jié)果和頭盤接 觸檢查之間的關(guān)系。隨著海拔高度增加，壓強(qiáng)降低。圖3(a)示出了海拔高 度、Kgrad的測量值、缺省Kgrad、以及基準(zhǔn)范圍K—標(biāo)準(zhǔn)來確定是否4全查頭 盤接觸。所示出的Kgrad是溫度補(bǔ)償后的值。如上所述，缺省Kgrad是測試 步驟(TEST)中確定的值。如圖3 (a)所示例的，Kgrad不完全遵循海拔 高度(壓強(qiáng))。
在最初的三個(gè)POR，海拔高度和所測量的Kgrad位于基準(zhǔn)范圍(reference range) Kj示準(zhǔn)(K—criteria)之內(nèi)。因此，HDC/MPU 23不4企查頭盤接觸。 在第四個(gè)POR，海拔高度A和所測量的Kgrad超過基準(zhǔn)范圍K—標(biāo)準(zhǔn)。 HDC/MPU 23在該P(yáng)OR檢查頭盤接觸。然后，在第五個(gè)POR，海拔高度A 和所測量的Kgrad在基準(zhǔn)范圍K—標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。因此，HDC/MPU 23不檢查頭盤 接觸。
如圖3 (a)所示，優(yōu)選地基準(zhǔn)范圍K一標(biāo)準(zhǔn)具有在缺省Kgrad之上和之 下的闊值。盡管通常的缺省海拔高度是海平面以上Om，但實(shí)際使用環(huán)境可 在增壓條件下或低于海平面高度。然而，根據(jù)設(shè)計(jì)，可以僅在海拔高度增大 超過閾值時(shí)執(zhí)行頭盤接觸檢查。
現(xiàn)在參照圖4的流程圖和圖5的方框圖，描述4艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的壓強(qiáng) 測量和頭盤"1妾觸4企查的過程。HDC/MPU 23在POR 4喿作中測量壓強(qiáng)。 HDC/MPU 23首先測量加熱器功率為零時(shí)的Kgrad( Sll )。具體地，HDC/MPU 23選擇頭滑塊12并通過馬達(dá)驅(qū)動器單元22控制VCM 15從而移動頭滑塊 12到特定數(shù)據(jù)道。
頭滑塊12在HDC/MPU 23的控制下在所訪問的地址取出數(shù)據(jù)。RW通 道21從頭滑塊12的讀出信號計(jì)算Kgrad并將其存儲在RW通道21中的寄 存器中。HDC/MPU 23訪問RW通道21中的寄存器并得到Kgrad。優(yōu)選地， Kgrad的測量在多個(gè)時(shí)間進(jìn)行從而從多個(gè)測量值計(jì)算該值以確定間隙。在優(yōu) 選示例中，HDC/MPU23使用多個(gè)測量值的平均值。由于即使在相同條件下 (壓強(qiáng)和溫度)Kgrad的測量值也包括每個(gè)測量中的變化，因而從多個(gè)測量結(jié)果確定間隙實(shí)現(xiàn)了更精確的間隙的確定。
優(yōu)選地測量Kgrad時(shí)使用的數(shù)據(jù)道對于測量Kgrad而言具有優(yōu)異的特 性。因此，優(yōu)選地?cái)?shù)據(jù)道處于沒有用于記錄用戶數(shù)據(jù)或不被主機(jī)51訪問的 區(qū)域中。這消除了反復(fù)重寫導(dǎo)致的數(shù)據(jù)道的特性降低。在具有磁盤11外的 滑道(ramp)的HDD中，優(yōu)選地該數(shù)據(jù)道處于比用戶區(qū)域的最內(nèi)端更靠內(nèi)， 因?yàn)樵谡２僮髦蓄^滑塊12不經(jīng)過該區(qū)域。
然后，HDC/MPU 23從Kgrad確定間P承(S12 )。具體地，它從缺省條件 下(例如30°C ， 1大氣壓)測量的Kgrad與所測量的Kgrad之間的差確定相 對于缺省間隙的間隙變化。例如，間隙變化可表示為加熱器功率值。缺省 Kgrad是溫度補(bǔ)償之后的值，并且HDC/MPU23以相同方式根據(jù)所檢測的溫 度對所測量的Kgrad進(jìn)行溫度校正。HDC/MPU 23比較溫度校正的缺省 Kgrad和所測量的值，從而由Kgrad確定相對于缺省壓強(qiáng)(例如1大氣壓) 的壓強(qiáng)變化。
圖6的意性示出了 Kgrad與間隙、加熱器功率及壓強(qiáng)(海拔高度)之間 的關(guān)系。Kgrad是溫度補(bǔ)償之后的值。如圖6所示，上面列出的值彼此具有 線性關(guān)系。因此，HDC/MPU 23可從一個(gè)直接確定上面中的任何值，從而一 個(gè)值可以表示另一個(gè)值。
上述過程在加熱器功率為零時(shí)測量Kgrad,并用所4僉測的溫度校正該值。 然而，可在施加對應(yīng)于TFC、所檢測的溫度及徑向位置的缺省設(shè)置的加熱器 功率值給加熱器124時(shí)測量Kgrad。相對于通道特性的溫度改變而校正所測 量的Kgrad之后獲得的值表示對應(yīng)于壓強(qiáng)變化的Kgrad變化。以此方式，可 以僅通過計(jì)算或者通過利用TFC的間隙調(diào)整進(jìn)行Kgrad的溫度補(bǔ)償。
然后，HDC/MPU 23確定由Kgrad確定的間隙變化是否在基準(zhǔn)范圍內(nèi) (S13 )。間隙變化可例如由加熱器功率值、納米或Kgrad表示。HDC/MPU23 將所測量的間隙變化與基準(zhǔn)范圍的一個(gè)或兩個(gè)閾值比較，如果間隙變化在基 準(zhǔn)范圍內(nèi)(S13中的Y)，則HDC/MPU23記錄所測量的結(jié)果(S16)而不檢 查頭盤接觸，從而結(jié)束壓強(qiáng)測量。
如果所測量的間隙變化超過基準(zhǔn)范圍(S13中的N),則HDC/MPU 23 檢查頭盤接觸(S14)。將參照圖7的流程圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頭盤接 觸檢查。HDC/MPU 23根據(jù)溫度傳感器17檢測的溫度和所測量的Kgrad依 照TFC中的缺省設(shè)置決定讀/寫操作中的加熱器功率值(S141 )。HDC/MPU 23從控制數(shù)據(jù)例如預(yù)先登記的函數(shù)和表決定用于所4企測的溫度和Kgmd的缺省 加熱器功率值。
HDC/MPU 23以比缺省加熱器功率值更大的加熱器功率值檢查頭盤接 觸(S142)。圖8 (a)示意性示出在缺省加熱器功率值Pa的頭滑塊12;圖8 (b)示意性示出在用于^r查頭盤接觸的加熱器功率值Pb的頭滑塊12。在 檢查頭盤接觸時(shí)，頭元件部分122比缺省狀態(tài)更加突出(Pb>Pa)，間隙Cb 小于缺省間隙Ca (CtKCa)。利用比缺省值更小的間隙確定是否檢測出接觸 導(dǎo)致正確地確定是否存在所需的間隙裕量。
首先，HDC/MPU 23控制致動器16移動所選的用于測量Kgrad的頭滑 塊12 (或另一頭滑塊12)到特定數(shù)據(jù)道。HDC/MPU 23存儲表示大于缺省 TFC設(shè)置中的加熱器功率值的加熱器功率值的數(shù)據(jù)到AE 13的寄存器中。 AE 13提供對應(yīng)于該數(shù)據(jù)的加熱器功率到頭滑塊12。 HDC/MPU 23控制AE 13利用頭滑塊12訪問特定數(shù)據(jù)扇區(qū)。該訪問可以是讀或?qū)?，但通?HDC/MPU23在特定數(shù)據(jù)扇區(qū)進(jìn)行讀操作。優(yōu)選地在檢查頭盤接觸時(shí)使用的 數(shù)據(jù)扇區(qū)處于主機(jī)51將不會訪問的區(qū)域中。這是因?yàn)樵诓皇菍⒈恢鳈C(jī)訪問 的用戶數(shù)據(jù)或伺服數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域的區(qū)域中檢查接觸防止了數(shù)據(jù)區(qū)域被破 壞。
如果HDC/MPU 23沒有在頭滑塊12和磁盤11之間檢測出接觸(S143 中的N)， HDC/MPU 23不校正缺省加熱器功率設(shè)定值，從而結(jié)束頭盤接觸 才念查。用于4全查頭盤4妄觸的一些方法是已知的。例如，HDC/MPU23可通過 測量讀出信號幅度、VCM電流值、SPM電流值等檢查頭盤接觸。如果檢測 出頭滑塊12與磁盤11之間的接觸(S143中的Y )，則HDC/MPU 23降低讀 /寫操作中的加熱器功率設(shè)定值以使之小于缺省設(shè)定值(S144)。圖8 (c)示 意性示出在小于缺省設(shè)定值Pa的加熱器功率值Pc的頭滑塊12 。在相同環(huán)境 和操作條件下，所校正的加熱器功率值Pc小于缺省加熱器功率值Pa,并且 所校正的間隙Cc大于缺省間隙Ca。
在優(yōu)選示例中，加熱器功率值從缺省值降低的量與接觸檢查中加熱器功 率值增加的量相同。該有效處理能夠發(fā)現(xiàn)是否存在所需的間隙裕量，如果不 存在，則能通過加熱器功率值的校準(zhǔn)安全地獲得所需的間隙裕量。由于本示 例的HDD l僅在啟動時(shí)測量壓強(qiáng)，所以在后面的在各溫度的讀/寫操作中的 加熱器功率值變得小于通過以上加熱器功率值的降低量預(yù)設(shè)的缺省設(shè)置。如上所述，優(yōu)選地在特定間隙檢查頭盤接觸。盡管能夠以變化的間隙才企 查頭盤接觸，但這增加了檢查時(shí)間。為了降低處理時(shí)間，優(yōu)選地僅在特定間 隙檢查頭盤接觸。即使僅在一個(gè)間隙檢查頭盤接觸也能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的可靠 性。
當(dāng)檢查頭盤接觸(S14)結(jié)束時(shí)，HDC/MPU 23在S15更新用于確定是 否檢查頭盤接觸(S13)的基準(zhǔn)范圍。如果HDD1—直在高海拔(低壓強(qiáng)) 使用，則在每個(gè)POR進(jìn)行頭盤接觸檢查，這顯著增加了 POR處理時(shí)間。另 外，如果如上所述在比缺省TFC設(shè)置的間隙小的間隙進(jìn)行頭盤接觸檢查， 則接觸的可能性增加，因而會增加對頭滑塊12的破壞。更新基準(zhǔn)范圍以滿 足HDD1的使用環(huán)境可減少所需的接觸檢查的數(shù)量。
該更新過程將參照圖9的流程圖進(jìn)行描述。如圖4的流程圖所示， HDC/MPU23記錄借助Kgrad測量的壓強(qiáng)變化(間隙變化)的結(jié)果(S16)。 HDC/MPU23參照過去的測量結(jié)果，如果超過基準(zhǔn)范圍的壓強(qiáng)減小(間隙減 小)的數(shù)量達(dá)到特定值(S151中的Y )，則HDC/MPU 23更新基準(zhǔn)范圍(S152 )。 如果該數(shù)量沒有達(dá)到特定值(S151中的N),則HDC/MPU23不更新基準(zhǔn)范 圍。
在優(yōu)選示例中，如果超過基準(zhǔn)范圍的壓強(qiáng)減小(間隙減小)的數(shù)量在過 去的M次POR中達(dá)到N,則HDC/MPU 23更新基準(zhǔn)范圍。根據(jù)設(shè)計(jì)選擇適 當(dāng)?shù)淖匀粩?shù)作為M和N且它們可以是相同值。用于更新基準(zhǔn)范圍的方法例 如僅更新缺省Kgrad。從缺省Kgrad到基準(zhǔn)范圍邊界的值是相同的 在另一 方式中，缺省Kgrad和基準(zhǔn)范圍的邊界兩者都更新。
圖3 (b)示意性示出了海拔高度變化(壓強(qiáng)改變)的測量結(jié)果、頭盤接 觸檢查、及基準(zhǔn)范圍更新之間的關(guān)系。標(biāo)記與圖3 (a)中的具有相同含義。 在圖3 (b)的示例中，如果Kgrad在最近的三個(gè)連續(xù)POR中超過基準(zhǔn)范圍， 則HDC/MPU 23更新缺省Kgrad到當(dāng)前的Kgrad測量值。在圖3 (b)中， HDC/MPU 23在第五個(gè)POR更新缺省Kgrad。在該示例中，僅這次更新基準(zhǔn) 范圍。
在后面的POR中，HDC/MPU 23基于更新的基準(zhǔn)范圍確定是否檢查接 觸。盡管在第八和第九POR所測量的Kgrad值表示該值接近測試步驟中的 缺省海拔高度，但HDC/MPU23檢查頭盤接觸，因?yàn)榛鶞?zhǔn)范圍已經(jīng)更新。
如上所述，已經(jīng)借助于優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述
16實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易在本發(fā)明的范圍內(nèi)修改、增加和變換上述實(shí)施
例中的每個(gè)要素。本發(fā)明可應(yīng)用到具有TFC以外的間隙控制機(jī)構(gòu)如壓電元 件的盤驅(qū)動器。如上所述，優(yōu)選地利用讀出信號，特別是分辨率，測量壓強(qiáng) 變化，但使用其它操作參數(shù)如SPM電流測量壓強(qiáng)變化也是可接受的。 HDC/MPU 23可在POR以外的其它時(shí)間檢查頭盤接觸。用于Kgrad測量的 位置可以是記錄表面上的任何徑向位置。本發(fā)明可應(yīng)用到安裝了僅具有讀元 件的頭滑塊的HDD或HDD以外的其它盤驅(qū)動器。
權(quán)利要求
1. 一種盤驅(qū)動器，包括用于訪問盤的頭；用于在所述盤上方支承和移動所述頭的移動機(jī)構(gòu)；用于調(diào)整所述頭與所述盤之間的間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)；溫度傳感器；及至少控制所述調(diào)整機(jī)構(gòu)的控制器，利用所述溫度傳感器檢測的溫度校正盤驅(qū)動器中的操作參數(shù)相對于缺省值的變化從而補(bǔ)償溫度改變導(dǎo)致的變化，然后通過所述操作參數(shù)的所述校正的變化確定間隙變化，如果所述間隙變化超過基準(zhǔn)范圍則檢查所述頭與所述盤之間的接觸，并基于所述接觸檢查的結(jié)果指定所述間隙的調(diào)整量。
2. 如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動器，其中所述操作參數(shù)是由通過所述頭 從所述盤讀出的信號的幅度決定的參數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動器，其中所述操作參數(shù)是由通過所述頭 從所述盤讀出的信號中的不同頻率成分的比率決定的參數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動器，其中所述控制器控制所述調(diào)整機(jī)構(gòu)， 使得所述4企查接觸時(shí)的間隙小于與所確定的間隙變化對應(yīng)的缺省設(shè)置中的 間隙。
5. 如權(quán)利要求4所述的盤驅(qū)動器，其中所述控制器在由所述調(diào)整機(jī)構(gòu) 調(diào)整的給定間隙檢查接觸。
6. 如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動器，其中如果在所述接觸;險(xiǎn)查中所述控 制器檢測到接觸，則所述控制器控制所述調(diào)整機(jī)構(gòu)，使得間隙大于所述缺省 設(shè)置中的所述間隙。
7. 如權(quán)利要求4所述的盤驅(qū)動器，其中如果在所述接觸檢查中所述控 制器檢測到接觸，則所述控制器控制所述調(diào)整機(jī)構(gòu)，使得間隙大于所述缺省 設(shè)置中的所述間隙并且從所述缺省設(shè)置增加的量與所述接觸檢查時(shí)從所述 缺省設(shè)置扣除的間隙量相同。
8. 如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動器，其中所述控制器基于所述間隙變化 超過所述基準(zhǔn)范圍的次數(shù)來改變用于確定是否檢查接觸的所述間隙變化的 基準(zhǔn)范圍。
9. 如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動器，其中所述控制器多次測量所述操作 參數(shù)的變化，并基于所述多次測量的結(jié)果確定所述間隙變化是否超過所述基 準(zhǔn)范圍。
10. —種盤驅(qū)動器中的間隙控制方法，包括 通過溫度傳感器檢測溫度；利用所述檢測的溫度校正盤驅(qū)動器中操作參數(shù)相對于缺省值的變化從 而補(bǔ)償溫度改變導(dǎo)致的變化，然后通過所述操作參數(shù)的所述校正的變化確定間隙變化；如果所述間隙變化超過基準(zhǔn)范圍，則檢查頭與盤之間的接觸；及 基于所述接觸檢查的結(jié)果指定所述間隙的調(diào)整量。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述操作參數(shù)是由通過所述頭從 所述盤讀出的信號的幅度決定的參數(shù)。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述操作參數(shù)是由通過所述頭從 所述盤讀出的信號中不同頻率成分的比率決定的參數(shù)。
13. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述檢查接觸時(shí)的間隙設(shè)定為小 于與所確定的間隙變化對應(yīng)的缺省設(shè)置中的間隙。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中在給定的調(diào)整的間隙進(jìn)行所述接 觸檢查。
15. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中如果在所述接觸檢查中檢測到接 觸，則設(shè)定間隙為大于所述缺省設(shè)置中的間隙。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中如果在所述接觸檢查中檢測到接 觸，則設(shè)定間隙為大于所述缺省設(shè)置中的間隙，并且從所述缺省設(shè)置增加的間隙量與在所述接觸檢查中從所述缺省設(shè)置扣 除的間隙量相同。
17. 如4又利要求10所述的方法，其中基于所述間隙變化超過所述基準(zhǔn) 范圍的次數(shù)來改變用于確定是否檢查接觸的所述間隙變化的基準(zhǔn)范圍。
18. 如權(quán)利要求IO所述的方法，還包括多次測量所述操作參數(shù)的變化， 并基于所述多次測量的結(jié)果確定所述間隙變化是否超過所述基準(zhǔn)范圍。
全文摘要
本發(fā)明提供一種盤驅(qū)動器及間隙控制方法，該盤驅(qū)動器包括用于訪問盤的頭；用于在所述盤上方支承和移動所述頭的移動機(jī)構(gòu)；用于調(diào)整所述頭與所述盤之間的間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)；溫度傳感器；及至少控制所述調(diào)整機(jī)構(gòu)的控制器，利用所述溫度傳感器檢測的溫度校正盤驅(qū)動器中的操作參數(shù)相對于缺省值的變化從而補(bǔ)償溫度改變導(dǎo)致的變化，然后通過所述操作參數(shù)的所述校正的變化確定間隙變化，如果所述間隙變化超過基準(zhǔn)范圍則檢查所述頭與所述盤之間的接觸，并基于所述接觸檢查的結(jié)果指定所述間隙的調(diào)整量。
文檔編號G11B5/60GK101447193SQ20081017781
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者世良彰浩, 前田義彥, 山崎克將, 栗田昌幸, 田中秀繼, 藏本健一 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司