磁盘驱动器校准用于飞行高度致动器的动态飞行高度写入简档的制作方法
【专利说明】磁盘驱动器校准用于飞行高度致动器的动态飞行高度写入简档
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年5月21日提交的美国临时专利申请序列号61/825，641 (律师签号T6397.P)的优先权，其通过引用而全部合并至本文。
【背景技术】
[0003]磁盘驱动器包括磁盘和连接到致动器臂远端的磁头，致动器臂围绕枢轴通过音圈电机(VCM)旋转，以将磁头径向地设置在磁盘上方。磁盘包括多个径向间隔的同心磁道，用于记录用户数据扇区和嵌入式伺服扇区。嵌入式伺服扇区包括磁头定位信息(例如，磁道地址)，所述磁头定位信息由磁头读取并由伺服控制器处理，以随着致动器臂在逐磁道寻道时控制致动器臂。
[0004]数据一般通过调制感应线圈中的写电流被写入磁盘，以在被称为饱和记录的过程中将磁转变记录到磁盘表面上。在读回期间，磁转变由读元件(例如，磁阻性元件)感测并由合适的读通道解调为最终的读信号。热辅助磁记录(HAMR)是近年来的发展，其通过在写操作期间利用激光器加热磁盘表面而改进写入数据的质量，以减小磁介质的矫顽力，从而写线圈生成的磁场能够更加容易地磁化磁盘表面。
[0005]图1示出现有技术的磁盘格式2，包括由围绕每个伺服磁道圆周记录的伺服扇区6^6,定义的若干伺服磁道4。每个伺服扇区6 i包括用于存储周期性图案的前导码8，所述图案允许读信号的合适增益调整和时序同步；和同步标记10，用于存储具体图案，所述图案用于符号同步至伺服数据区字段12。伺服数据字段12存储粗糙磁头定位信息，如用于在寻道操作期间将磁头定位在目标数据磁道上方的伺服磁道地址。每个伺服扇区61进一步包括伺服脉冲组14 (例如，N和Q伺服脉冲)，其以预定相位相对于彼此并相对于伺服磁道中心线被记录。基于相位的伺服脉冲14提供精确磁头定位信息，用于在读/写操作期间访问数据磁道时进行中心线追踪。通过读取伺服脉冲14生成位置误差信号(PES)，其中PES表示磁头相对于目标伺服磁道中心线的测量位置。伺服控制器处理PES以生成施加至磁头致动器(例如，音圈电机)的控制信号以在磁盘上方在降低PES的方向上径向地致动磁头。
【附图说明】
[0006]图1示出现有技术的磁盘格式，其包括由嵌入式伺服扇区定义的多个伺服磁道。
[0007]图2A示出根据一个实施例的磁盘驱动器，其包括在磁盘上方被致动的磁头。
[0008]图2B示出根据一个实施例的磁头，其包括飞行高度致动器。
[0009]图2C是根据一个实施例用于基于在校准操作期间获得的飞行高度测量值而生成动态飞行高度(DFH)写入简档的流程图。
[0010]图3A示出现有技术Dra写入简档，其包括步进递减量，以补偿写模式的热效应。
[0011]图3B示出根据一个实施例的Dra写入简档以补偿写模式的热效应。
[0012]图4为根据一个实施例的流程图，其中校准操作被迭代，直到DFH写入简档收敛。
[0013]图5为根据一个实施例的流程图，其中Dra写入简档可在正常写操作期间被调整。
[0014]图6示出一个实施例，其中Dra写入简档被相移，以补偿飞行高度致动器的热响应。
[0015]图7示出根据一个实施例的磁头，其包括在写操作期间加热磁盘的激光器。
[0016]图8示出一个实施例，其中飞行高度测量值在每个伺服扇区处获得。
[0017]图9示出一个实施例，其中在校准操作期间，飞行高度图案在将数据写入第二数据磁道时从第一数据磁道读取。
[0018]图1OA和1B示出一个实施例，其中DHl写入简档可被校准以用于间隙写操作。
【具体实施方式】
[0019]图2A示出根据一个实施例的磁盘驱动器，其包括磁盘16和在磁盘16上方被致动的磁头18 (图2B)，磁头18包括飞行高度致动器(FHA) 20。磁盘驱动器进一步包括控制电路22，其包括磁盘访问电路，控制电路可操作以执行图2C的流程图，其中在校准操作期间(框24)，磁盘访问电路被配置为校准模式以增加磁头的加热(框26)，并且磁头的飞行高度被周期性地测量，以生成因磁头的加热而变化的周期性飞行高度测量值(框28)。动态飞行高度(DFH)写入简档基于周期性飞行高度测量值而生成(框30)。在写操作期间(框32)，磁盘访问电路被配置为写模式(框34)并且DHl控制信号38基于DHl写入简档被生成并被施加至FHA (框36)。
[0020]在图2B的实施例中，磁头18包括合适的读元件(RE) 40，如磁阻性元件，以及合适的写元件(WE)42，如感应线圈。在一个实施例中，写元件42可用于在磁盘16上写入飞行高度图案，并且磁头18用于从磁盘16读取飞行高度图案以在校准DHl写入简档时生成飞行高度测量值。在另一个实施例中，磁头18可包括合适的飞行高度传感器，如磁阻性传感器或电容传感器，其可操作以生成飞行高度信号，当校准DHl写入简档时，所述飞行高度信号被处理以生成飞行高度测量值。
[0021]任意合适的FHA20可集成到磁头18中，如加热器，其通过热膨胀而致动，或压电(PZT)元件，其通过机械偏斜致动。在一个实施例中，FHA20被控制以在写和读操作期间保持磁头18的目标飞行高度。例如，在写操作期间，保持目标飞行高度可帮助确保磁盘表面在写元件42生成的磁场作用下充分饱和。然而，在写操作期间，磁头18通常受到因写元件的热效应(如写元件42的热效应和/或用于加热HAMR磁盘驱动器中的磁盘表面的激光器的热效应)导致的附加热膨胀。为补偿在写操作期间因热效应导致的飞行高度偏差，通常减小施加至FHA20的DHl控制信号38。
[0022]图3A示出在写操作期间使用的现有技术Dra写入简档，其中Dra控制信号38在预热间隔期间被调整(例如，被增加)以调整磁头的飞行高度至目标飞行高度。当磁盘访问电路被配置为写模式时，Dra控制信号被减小步进递减量，以补偿写模式的热效应。在Dra写入简档中采用步进递减量使得磁头的飞行高度最初因FHA20的冷却响应而增加，然后随着写模式的加热响应开始降低飞行高度从而朝着目标飞行高度减小，如图3A所示。写操作开始时的飞行高度瞬变会导致磁盘表面的一个或更多个数据扇区的不充分饱和。
[0023]图3B示出本发明的一个实施例，其帮助降低写操作开始时由于DHl写入简档中的现有技术步进递减量导致的飞行高度瞬变。在该实施例中，飞行高度测量值在写操作开始时被周期性地生成，如图3B的飞行高度曲线上的黑点所示。然后基于周期性飞行高度测量值生成DFH写入简档。在图3B示出的实施例中，DFH写入简档包括在每一步对应飞行高度测量值的步进递减量。然而，任何合适的DHl写入简档可基于飞行高度测量值生成，其中对于不同的磁盘驱动器配置(如，不同的磁头几何形状、不同的FHA20响应时间、不同的写加热响应时间、具有或不具有用于HAMR的激光器等)，DFH写入简档可以不同。
[0024]在一个实施例，DFH写入简档可通过多次迭代生成，直到满足合适的标准，如在写模式开始时所测量的飞行高度保持接近目标飞行高度。该实施例在图4的流程图中示出，图4为图2C的流程图的延伸，其中在生成最初的DHl写入简档之后(框30)，通过将磁盘访问电路配置为校准模式(框44)并周期性地生成飞行高度测量值(框46)，同时将最初的DHl写入简档施加到FHA (框45)，重复校准操作。然后对标准进行估计(框48)以确定最初的DHl写入简档是否足以补偿飞行高度瞬变。例如，飞行高度测量值可被估计以确定其是否在预定容差内保持在目标飞行高度上，或飞行高度测量值的偏差是否落在阈值以下，或DHl写入简档的偏差是否落在阈值以下等。如果在框48处不满足该标准，则DHl写入简档被基于飞行高度测量值调整(框50)，并且流程图从框44重复，直到满足框4