盘驱动器及间隙控制方法

专利名称：盘驱动器及间隙控制方法
技术领域：
本发明涉及盘驱动器及用于其的间隙(clearance)控制方法，更具体而 言，本发明涉及适于没有气压传感器(barometric sensor)的盘驱动器的间隙 控制技术。
背景技术：
本领域已经公知使用诸如光盘、磁光盘、软磁盘等各种盘的盘驱动器。 特别地，硬盘驱动器(HDD)已经广泛用作计算机的存储装置，并且成为当 前计算机系统的必不可少的存储装置之一。而且，除了应用于计算机以外，
由于其突出的特性，HDD还普遍应用于移动图像记录/再现设备、汽车导航 系统、蜂窝电话等。
HDD中使用的磁盘具有多个同心数据道和伺服道。每个伺服道由多个 含有地址信息的伺服数据组成。每个数据道包括含有用户数据的多个数据扇 区。数据扇区记录在离散地位于圓周方向上的伺服数据之间。由摆动致动器 (swing actuator)支承的头滑块的头元件部分根据伺服数据中的地址信息访 问所需的数据扇区从而写数据到所述数据扇区以及从其读取数据。
为了增加磁盘的记录密度，重要的是降低飞行在磁盘之上的头元件部分 与磁盘之间的间隙(飞行高度)，并减小间隙的变化，已经提出了一些机构 来控制该间隙。一种这样的机构在头滑块中具有加热器；该加热器加热头元 件部分从而调整间隙(例如参见下面列出的专利文献1 )。在本说明书中，这 称为热飞行高度控制(TFC)。通过向加热器施加电流，TFC产生热从而使 头元件部分通过热膨胀而突出。这减小了磁盘与头元件部分之间的间隙。另 一种已知的才几构^吏用压电元件调整,兹盘与头元件部分之间的间隙。
所述间隙随着气压(海拔高度)的变化以及温度的变化而改变(例如参 见下面列出的专利文献2)。如果读/写操作中的间隙预设值为5nm或更多， 海拔高度变化引起的间隙改变可以由间隙裕量吸收。然而，如果读/写操作中 间隙不大于2或3nm,则需要除了针对温度变化之外还针对压强变化的间隙控制。
专利文献1日本未审专利申请特开No. 2006- 1904专利文献2日本未审专利申请特开No. 2006 - 92709

发明内容
典型的TFC响应温度下降通过增加加热器功率使头元件部分由于热膨 胀而突出，从而补偿温度下降导致的间隙增加。相反，随着海拔增高且气压 (下面称为压强)降低，滑块的飞行高度降低。降低的压强减少了头元件部 分与磁盘之间的间隙。因此，如果温度恒定，TFC随着压强降低而减小突出 量。
HDD具有多个用于温度的预设参数；精确的温度检测对于HDD的正常 操作是必不可少的。因此，通常的HDD包括温度传感器作为检测温度的装 置。类似地，气压传感器(海拔高度传感器)作为检测压强的装置是已知的。 然而，使用气压传感器增加了 HDD中元件的数量，也显著增加了 HDD的 成本。由于除了用于间隙控制的参数以外只有很少的用于压强的参数要设 置，优选地不使用气压传感器来确定压强。
如上所述，间隙随着压强而变化。因此，参照间隙允许测量压强变化。 已知一些确定间隙的技术。典型的技术从头元件部分的读出信号的幅度确定 间隙(间隙变化)。随着间隙减小，信号强度增加并且可变增益放大器的增 益降低。
因此，参照可变增益放大器的增益能够确定信号强度和间隙。用于确定 更精确的间隙的技术根据读出信号的频率成分中的分辨能力(分辨率)确定 间隙。在另一方法中，可从主轴马达(SPM)的电流值估计压强，尽管该结 果在准确度上较差。
对于依赖于压强而不使用气压传感器的间隙控制，必须如上述方法那样 通过参照HDD中的操作参数(可变增益放大器的增益、SPM电流值等)确 定间隙变化。然而，使用HDD中的操作参数进行压强测量的精确度和可靠 性没有使用气压传感器高。不精确的压强测量导致不正确的间隙控制，其会 引起头盘接触从而破坏头滑块或磁盘，或者导致没有所需的间隙裕量的读/ 写操作，从而引起由于头盘接触导致的硬错误(不可恢复的错误)。
根据本发明的一方面的盘驱动器包括用于访问盘的头；用于在所述盘上方支承和移动所述头的移动机构；用于调整所述头与所述盘之间的间隙的 调整机构；温度传感器；及控制器，用于至少控制所述调整机构。控制器利 用所述温度传感器检测的温度校正盘驱动器中操作参数相对于缺省值的变 化从而补偿温度改变导致的变化，然后通过所述操作参数的所述校正的变化 确定间隙变化。另外，如果所述间隙变化超过基准范围，则检查所述头与所 述盘之间的接触。然后，基于所述接触;险查的结果，指定所述间隙的调整量。 这依赖于压强而不使用气压传感器实现了更精确的间隙调整。
优选地，所述操作参数是由通过所述头从所述盘读出的信号的幅度决定 的参数。或者，所述操作参数是由通过所述头从所述盘读出的信号中的不同 频率成分的比率决定的参数。这实现了间隙变化的更精确的确定。
优选地，所述控制器控制所述调整机构，使得所述检查接触时的所述间 隙小于对应于所述已确定的间隙变化的缺省设置中的所述间隙。这实现了包 括间隙裕量的适当间隙。另外，优选地所述控制器在由所述调整机构调整的 给定间隙检查接触。这实现了更有效的处理并防止性能下降。
优选地，如果在所述接触检查中所述控制器检测到接触，则所述控制器 控制所述调整机构，使得间隙大于所述缺省设置中的所述间隙。这安全地防 止了后面操作中的接触。
在优选示例中，如果在所述接触^r查中所述控制器检测到接触，则所述 控制器控制所述调整机构，使得间隙大于所述缺省设置中的所述间隙并且从 所述缺省设置增加的量与所述接触检查时从所述缺省设置扣除的间隙量相 同。这通过有效处理实现了包括间隙裕量的适当间隙。
优选地，所述控制器基于所述间隙变化超过所述基准范围的次数来改变 用于确定是否检查接触的所述间隙变化的基准范围。这实现了用于使用环境 的适当操作。优选地，所述控制器多次测量所述操作参数的变化，并基于所 述多次测量结果确定所述间隙变化是否超过所述基准范围。这实现了间隙变 化的更精确的确定。
本发明的另一方面是一种盘驱动器中的间隙控制方法。该方法通过温度 传感器检测温度。该方法利用所述检测的温度校正盘驱动器的操作参数相对 于缺省值的由温度改变导致的变化，然后通过所述操作参数的所述校正的变 化确定间隙变化。如果所述间隙变化超过基准范围，该方法检查头与盘之间 的接触。该方法基于所述接触检查的结果指定所述间隙的调整量。这实现了依赖于压强而不使用气压传感器的更精确的间隙调整。
本发明依赖于压强而不使用气压传感器实现了头和盘之间的间隙的更 精确的控制。


图l是方块图，示意性示出本发明实施例的HDD的整个配置； 图2是剖视图，示意性示出本发明实施例中具有用于TFC的加热器的 头滑块的配置；
图3 (a)和3 (b)示意性示出了海拔高度变化(压强改变)、头盘接触 检查、用于确定检查的必要性的基准范围的测量结果之间的关系；
图4是流程图，示出在本发明实施例中压强测量及头盘接触4企查的过程； 图5是方框图，示出本发明实施例中用于测量压强及检查头盘接触的逻 辑组元；
图6的图表示意性示出本发明实施例中Kgrad、间隙、加热器功率、及 压强(海拔高度)之间的关系；
图7是流程图，示出本发明实施例中检查头盘接触的过程；
图8 (a)、 8 (b)和8 (c)示意性示出正常操作中的头滑块、检查接触 时的头滑块、及加热器设置校正后正常操作中的头滑块；及
图9是流程图，示出在本发明的实施例中更新用于确定是否检查头盘接 触的基准范围的过程。
附图标记说明
1:硬盘驱动器10外壳
11:磁盘12头滑块
14主轴马达15音圈马达
16致动器20电路板
21读写通道22马达驱动器单元
23: 硬盘控制器/MPU24RAM
31: 写元件32读元件
32a: 磁致电阻元件33a、33b:屏蔽件
34: 保护膜51主机
121: 拖尾侧端表面122:头元件部分
7123:滑块124:加热器
311:写线圈312:磁极
313:绝缘膜
具体实施例方式
现在将描述应用了本发明的优选实施例。为描述的清晰起见，下面的说 明和附图包含适当的省略和简化。所有附图中，相同的部件始终由相同的附 图标记表示，并且如果并非必要的话将为清晰起见省略它们的重复描述。下
面，将以硬盘驱动器(HDD)为例描述本发明的优选实施例，HDD是盘驱 动器的一个示例。
根据本发明实施例的HDD通过作为间隙控制机构的示例的热飞行高度 控制(TFC),来控制作为头的示例的头元件部分与作为盘的示例的^f兹盘之 间的间隙。TFC通过来自滑块中的加热器的热引起的头元件部分的热膨胀调 整间隙。根据本发明实施例的TFC随压强变化调整间隙。该HDD装备有温 度传感器但没有气压传感器。
HDD根据操作参数变化确定间隙变化。另外，它根据温度传感器感测 的温度校正操作参数以对间隙变化进行温度补偿。HDD通过扣除温度变化 引起的间隙变化来确定对应于压强变化的间隙变化。尽管导致间隙变化的环 境条件除了温度和压强以外还包括湿度，但显著的变化由温度和压强的变化 导致。因此，下面的描述将基于这样的假设给出温度补偿之后的其余间隙 变化由压强变化导致。
根据本发明的HDD在由于压强变化通过TFC改变加热器功率时，检查 头滑块与磁盘的接触(头盘接触)。利用操作参数的压强测量(间隙测量) 的精确度和可靠性没有使用气压传感器高。因此，通过检查头盘接触确认压 强测量防止了后续读/写操作中的头盘接触或者实现更安全的间隙裕量。过于 频繁的头盘接触检查不是优选的，因为这增加了 HDD的非必要操作时间。 因此，根据本发明实施例的HDD在压强变化(间隙变化)超过预定阈值时 检查头盘接触。
在描述根据本发明实施例的TFC及头盘接触检查的细节之前，将概述 HDD的整个配置。图l是方块图，示意性示出HDD 1的整个配置。HDD1 包括磁盘ll，即用于存储数据的盘，位于外壳10内部。主轴马达(SPM)14以特定角速度旋转磁盘11。头滑块12被提供来访问(读或写)磁盘11; 各个头滑块对应于磁盘11的各个记录表面。访问是宽泛的概念，包括读和 写。每个头滑块12包括用于飞行在磁盘之上的滑块和固定在滑块上以用于 将^f兹信号和电信号相互转换的头元件部分。
根据本发明实施例的每个头滑块12包括用于TFC的加热器，从而通过 热使头元件部分膨胀和突出并调整头元件部分和^兹盘U之间的间隙(飞行 高度)。后面将参照图2详细描述头滑块12的结构。每个头滑块12固定到 致动器16的顶端。致动器16耦接到音圏马达(VCM) 15，围绕枢轴旋转从 而在旋转的磁盘11之上沿盘径向方向移动头滑块12。致动器16和VCM 15 是头滑块12的移动机构。
在固定于外壳10外部的电路板20上安装有电路元件。马达驱动器单元 22根据来自HDC/MPU 23的控制数据驱动SPM 14和VCM 15。 RAM 24作 为緩存器用于暂时存储读数据和写数据。外壳10内的臂电子系统(AE: arm electronics) 13从多个头滑块12中选择头滑块12以访问i兹盘11，放大来自 头滑块12的再生信号以将其发送到读写通道(RW通道)21。另外，AE13 将记录信号从RW通道21送到所选的头滑块12。 AE 13还为所选的头滑块 12的加热器提供电功率并用作调节电能的调节电路。
在读操作中，rw通道21放大从ae 13提供的读信号以具有特定幅度 (amplitude),从所获得的读信号提取数据，并进行解码处理。所取得的数 据包括用户数据和伺服数据。所解码的读取的用户数据和伺服数据提供到 HDC/MPU 23。在写操作中，RW通道21编码调制(code-modulate)从 HDC/MPU 23提供的写数据，将编码调制的数据转换成写信号，然后将它们 提供到AE 13。
HDC/MPU23,作为控制器的示例，除了与数据处理有关的必要处理以 外还执行HDD 1的整个控制，例如读/写操作控制，命令执行顺序管理，利 用伺服信号进行头滑块12的定位控制(伺服控制)，与主机51的来/往接口 控制，缺陷管理，以及任何错误发生时的错误处理操作。特别地，根据本发 明实施例的HDC/MPU 23根据温度传感器17 4企测到的温度执行TFC并根据 压强执行进一步的TFC。另外，HDC/MPU23在通过操作参数确定的压强变 化较大时检查头盘接触。这些方面将在后面描述。
图2是剖视图，示意性示出头滑块12的气流端面(尾侧端面)121附近的配置。滑块123支^^头元件部分122。头元件部分122包括读元件32和写 元件31。写元件31通过流过写线圏311的电流在,兹才及312之间产生,兹场以 写磁数据到磁盘11上。读元件32具有带有磁各向异性的磁致电阻元件32a 并通过随来自磁盘11的,兹场而改变的电阻读回磁数据。
头元件部分122通过薄膜沉积工艺形成在构成滑块123的AlTiC衬底上。 石兹致电阻元件32a夹在石兹屏蔽件33a和33b之间。写线圈311 ;故绝缘膜313 包围。由氧化铝等制成的保护膜34围绕写元件31和读元件32形成。加热 器124位于写元件31和读元件32附近。加热器124可通过利用坡莫合金等 绕制薄膜电阻元件并用氧化铝填充间隙而形成。
当AE 13向加热器24提供电功率时，头元件部分122的附近由于加热 器124的热而变形乂人而突出。例如，在不加热时，头滑块12的ABS35的形 状由Sl表示，作为头元件部分122与磁盘之间的距离的间隙由Cl表示。加 热器124加热时突出的形状S2由虚线表示。头元件部分122靠近石兹盘11并 且此时的间隙C2小于间隙C1。图2是示意图，其尺寸不是严格定义的。头 元件部分122的突出量和间隙根据提供到加热器124的加热器功率值而变 化。
下面，将详细描述根据本发明实施例的TFC及头盘接触4企查。如上所 述，本发明实施例的HDC/MPU 23进行用于温度和压强的TFC。将要施加 到加热器124的加热器功率P由取决于温度的加热器功率P (t)和取决于压 强的加热器功率P (p)的和(P (t) +P (p))表示。常数项可包括在任何 公式中且公式中的系数可根据例如温度、压强等环境条件、头滑块12、或头 滑块的径向位置而变化。具体地，加热器功率由下面的公式表示
P = ( TDP x effl击夬省、]-Target - dt x t—comp — dp x p一comp ) /eff。
在上述公式中，eff代表根据压强和径向位置而变化的加热器功率效率； effl缺省]代表缺省条件下的加热器功率效率。TDP代表在缺省条件下头滑块 12接触磁盘11时的加热器功率；Target代表目标间隙；dt代表相对缺省条 件的温度变化；t—comp代表对于该温度的间隙变化率；dp代表相对缺省条 件的压强变化；p—comp代表对于该压强的间隙变化率。t一comp和p—comp 的符号相反。TDP、 t—comp和p—comp通常根据径向位置而变化。通常，缺 省条件是3(TC (室温)和l大气压(海拔高度0m)的环境条件。
HDC/MPU 23根据温度传感器17检测到的温度控制加热器功率P。具
10体地，HDD 1具有表示检测到的温度与加热器功率之间的关系的数据， HDC/MPU23根据该数据和检测到的温度确定取决于温度的加热器功率。温 度和加热器功率之间的关系依赖于头滑块12、》兹盘11上的径向位置(或区 域)、及压强。
本发明实施例的HDD 1没有气压传感器，因而不能直接测量压强。因 此，HDC/MPU23测量间隙以执行用于压强的TFC。间隙随着压强而改变。 相应地，，HDC/MPU 23测量间隙以根据间隙变化确定压强变化dp。由于间 隙还随温度变化，因此HDC/MPU 23利用温度改变引起的间隙变化校正所 测量的间隙以确定压强改变引起的间隙变化。如上所述，定义特定缺省温度
值相关联。
温度补偿之后的间隙变化指示压强变化。HDC/MPU 23根据由间隙变化 确定的压强(压强变化)控制加热器功率P。具体地，HDD1具有预设lt据， 该预设数据指示由间隙变化表示的压强变化与加热器功率之间的关系； HDC/MPU 23根据该数据和所测量的压强确定用于压强的加热器功率。
本发明实施例的HDD 1从头滑块12的读出信号确定间隙或相对缺省间
隙的间隙变化。更具体地，它从读信号的分辨率(频率成分的分辨率)确定
间隙。例如，分辨率可以通过读出信号中特定低频信号和高频信号之间的比
率表示。存在一些操作参数来确定压强变化或压强变化导致的间隙变化；使
用分辨率确定间隙变化是最精确的方法之一。随着间隙减小，读出信号中高
频成分的幅度增加从而增加信号分辩能力，即分辨率。
分辨率和间隙具有线性关系；在对分辨率应用适当的线性变换后，间隙
可以通过分辨率的线性函数表示。通常，各个头滑块12中将分辨率与间隙
相关联的线性函数是不同的。每个头滑块12的分辨率与间隙之间的关系在
制造HDD 1时在测试步骤中确定，并且根据该关系的控制参数登记在HDD1中。
HDC/MPU 23可以通过分析读出信号并计算高频信号增益(幅度)和低 频信号增益(gain)(幅度)之间的比率来确定分辨率。然而，除了正常操作 所需的功能以外，HDC/MPU23还需要额外功能以执行该处理。此外，这占 用MPU很多处理时间来4丸行该处理。因此，优选地4吏用HDD1中实现的功 能来测量分辨率。RW通道21具有调制读出信号的再现波形以从读出信号精确提取数据的功能。RW通道21使用数字滤波器执行波形整形(waveform shaping )。
在安装于RW通道21上的数字滤波器中，校正再现信号中的频率成分 的数字滤波器(自适应余弦滤波器)是已知的。RW通道21根据读出信号 的测量结果校正该滤波器的抽头值(tapvalue)。该校正值与间隙(分辨率) 具有一次关系(first-order relationship )并且表示分辨率。该数字滤波器是已 知技术，如日本未审专利特开5-81807和美国专利No,5168413所^^开的； 在本说明书中将省略对其详细描述。HDC/MPU 23可通过参照校正值确定间 隙变化。下面，该校正值称为Kgrad。制造HDD 1期间的测试步骤为每个头 滑块12确定Kgrad与间隙之间的关系。
在下面的描述中，HDC/MPU 23通过参照Kgrad确定间隙(间隙变化)， Kgrad是通道参数之一，但HDC/MPU 23可使用表示分辨率的其它通道参数。 例如，如果RW通道21具有数字滤波器来将特定再现信号模式恢复成标准 模式(standard pattern),则HDC/MPU 23可使用用于该数字滤波器中的抽头 (tap )的校正系数中的分辨率成分的校正值来确定间隙。
如上所述，制造HDD 1期间的测试步骤确定加热器功率与间隙之间的 关系、温度与间隙之间的关系、以及温度补偿之后的Kgrad与间隙之间的关 系，并在HDD 1中登记表示这些关系的数据。Kgrad依赖于由温度变化？ 1起 的RW通道21的特性改变以及由温度变化导致的间隙变化而改变。对这些 变化一起进行通过Kgrad的温度补偿。HDC/MPU 23使用这些预设数据从温 度传感器17检测到的温度及Kgrad的测量值确定适当的加热器功率值。
HDC/MPU 23可在任意时间从RW通道21获得Kgrad。然而，压强不 像温度那样在操作期间改变；通常在启动后压强是恒定的。因此，根据本发 明实施例的HDC/MPU 23在启动后根据温度变化控制加热器功率，而仅在 启动时的初始设置操作(通电重置(POR)操作)中测量压强(Kgrad)并 假设操作期间的压强与启动时的压强相同来执行TFC。注意，HDC/MPU 23 可在POR之后在操作期间测量压强从而根据变化控制加热器功率。
本发明实施例的一个特征在于如果所测量的压强变化大则检查头盘接 触。如上所述，HDC/MPU 23在POR操作中从Kgrad和温度传感器17检测 到的温度确定压强变化(指示压强变化的间隙变化)。如果相对缺省压强的 压强变化不在标准之内，HDC/MPU23就4全查头盘接触。利用Kgrad测量压强变化没有使用传感器那样精确或稳定。相应地，如果Kgrad的变化大，确 认所测量的结果增加了后面的读/写操作的可靠性。特别地，如果压强仅在 POR时测量，以后可能的压强改变的裕量是重要的。如果压强变化超过标准 就检查头盘接触可防止由于检查引起的不必要的操作时间的增加。
图3 (a)示意性示出了海拔高度变化(压强改变)的测量结果和头盘接 触检查之间的关系。随着海拔高度增加，压强降低。图3(a)示出了海拔高 度、Kgrad的测量值、缺省Kgrad、以及基准范围K—标准来确定是否4全查头 盘接触。所示出的Kgrad是温度补偿后的值。如上所述，缺省Kgrad是测试 步骤(TEST)中确定的值。如图3 (a)所示例的，Kgrad不完全遵循海拔 高度(压强)。
在最初的三个POR，海拔高度和所测量的Kgrad位于基准范围(reference range) Kj示准(K—criteria)之内。因此，HDC/MPU 23不4企查头盘接触。 在第四个POR，海拔高度A和所测量的Kgrad超过基准范围K—标准。 HDC/MPU 23在该POR检查头盘接触。然后，在第五个POR，海拔高度A 和所测量的Kgrad在基准范围K—标准内。因此，HDC/MPU 23不检查头盘 接触。
如图3 (a)所示，优选地基准范围K一标准具有在缺省Kgrad之上和之 下的阔值。尽管通常的缺省海拔高度是海平面以上Om，但实际使用环境可 在增压条件下或低于海平面高度。然而，根据设计，可以仅在海拔高度增大 超过阈值时执行头盘接触检查。
现在参照图4的流程图和图5的方框图，描述4艮据本发明实施例的压强 测量和头盘"1妾触4企查的过程。HDC/MPU 23在POR 4喿作中测量压强。 HDC/MPU 23首先测量加热器功率为零时的Kgrad( Sll )。具体地，HDC/MPU 23选择头滑块12并通过马达驱动器单元22控制VCM 15从而移动头滑块 12到特定数据道。
头滑块12在HDC/MPU 23的控制下在所访问的地址取出数据。RW通 道21从头滑块12的读出信号计算Kgrad并将其存储在RW通道21中的寄 存器中。HDC/MPU 23访问RW通道21中的寄存器并得到Kgrad。优选地， Kgrad的测量在多个时间进行从而从多个测量值计算该值以确定间隙。在优 选示例中，HDC/MPU23使用多个测量值的平均值。由于即使在相同条件下 (压强和温度)Kgrad的测量值也包括每个测量中的变化，因而从多个测量结果确定间隙实现了更精确的间隙的确定。
优选地测量Kgrad时使用的数据道对于测量Kgrad而言具有优异的特 性。因此，优选地数据道处于没有用于记录用户数据或不被主机51访问的 区域中。这消除了反复重写导致的数据道的特性降低。在具有磁盘11外的 滑道(ramp)的HDD中，优选地该数据道处于比用户区域的最内端更靠内， 因为在正常操作中头滑块12不经过该区域。
然后，HDC/MPU 23从Kgrad确定间P承(S12 )。具体地，它从缺省条件 下(例如30°C ， 1大气压)测量的Kgrad与所测量的Kgrad之间的差确定相 对于缺省间隙的间隙变化。例如，间隙变化可表示为加热器功率值。缺省 Kgrad是温度补偿之后的值，并且HDC/MPU23以相同方式根据所检测的温 度对所测量的Kgrad进行温度校正。HDC/MPU 23比较温度校正的缺省 Kgrad和所测量的值，从而由Kgrad确定相对于缺省压强(例如1大气压) 的压强变化。
图6的意性示出了 Kgrad与间隙、加热器功率及压强(海拔高度)之间 的关系。Kgrad是温度补偿之后的值。如图6所示，上面列出的值彼此具有 线性关系。因此，HDC/MPU 23可从一个直接确定上面中的任何值，从而一 个值可以表示另一个值。
上述过程在加热器功率为零时测量Kgrad,并用所4佥测的温度校正该值。 然而，可在施加对应于TFC、所检测的温度及径向位置的缺省设置的加热器 功率值给加热器124时测量Kgrad。相对于通道特性的温度改变而校正所测 量的Kgrad之后获得的值表示对应于压强变化的Kgrad变化。以此方式，可 以仅通过计算或者通过利用TFC的间隙调整进行Kgrad的温度补偿。
然后，HDC/MPU 23确定由Kgrad确定的间隙变化是否在基准范围内 (S13 )。间隙变化可例如由加热器功率值、纳米或Kgrad表示。HDC/MPU23 将所测量的间隙变化与基准范围的一个或两个阈值比较，如果间隙变化在基 准范围内(S13中的Y)，则HDC/MPU23记录所测量的结果(S16)而不检 查头盘接触，从而结束压强测量。
如果所测量的间隙变化超过基准范围(S13中的N),则HDC/MPU 23 检查头盘接触(S14)。将参照图7的流程图描述根据本发明实施例的头盘接 触检查。HDC/MPU 23根据温度传感器17检测的温度和所测量的Kgrad依 照TFC中的缺省设置决定读/写操作中的加热器功率值(S141 )。HDC/MPU 23从控制数据例如预先登记的函数和表决定用于所4企测的温度和Kgmd的缺省 加热器功率值。
HDC/MPU 23以比缺省加热器功率值更大的加热器功率值检查头盘接 触(S142)。图8 (a)示意性示出在缺省加热器功率值Pa的头滑块12;图8 (b)示意性示出在用于^r查头盘接触的加热器功率值Pb的头滑块12。在 检查头盘接触时，头元件部分122比缺省状态更加突出(Pb>Pa)，间隙Cb 小于缺省间隙Ca (CtKCa)。利用比缺省值更小的间隙确定是否检测出接触 导致正确地确定是否存在所需的间隙裕量。
首先，HDC/MPU 23控制致动器16移动所选的用于测量Kgrad的头滑 块12 (或另一头滑块12)到特定数据道。HDC/MPU 23存储表示大于缺省 TFC设置中的加热器功率值的加热器功率值的数据到AE 13的寄存器中。 AE 13提供对应于该数据的加热器功率到头滑块12。 HDC/MPU 23控制AE 13利用头滑块12访问特定数据扇区。该访问可以是读或写，但通常 HDC/MPU23在特定数据扇区进行读操作。优选地在检查头盘接触时使用的 数据扇区处于主机51将不会访问的区域中。这是因为在不是将被主机访问 的用户数据或伺服数据的存储区域的区域中检查接触防止了数据区域被破 坏。
如果HDC/MPU 23没有在头滑块12和磁盘11之间检测出接触(S143 中的N)， HDC/MPU 23不校正缺省加热器功率设定值，从而结束头盘接触 才念查。用于4全查头盘4妄触的一些方法是已知的。例如，HDC/MPU23可通过 测量读出信号幅度、VCM电流值、SPM电流值等检查头盘接触。如果检测 出头滑块12与磁盘11之间的接触(S143中的Y )，则HDC/MPU 23降低读 /写操作中的加热器功率设定值以使之小于缺省设定值(S144)。图8 (c)示 意性示出在小于缺省设定值Pa的加热器功率值Pc的头滑块12 。在相同环境 和操作条件下，所校正的加热器功率值Pc小于缺省加热器功率值Pa,并且 所校正的间隙Cc大于缺省间隙Ca。
在优选示例中，加热器功率值从缺省值降低的量与接触检查中加热器功 率值增加的量相同。该有效处理能够发现是否存在所需的间隙裕量，如果不 存在，则能通过加热器功率值的校准安全地获得所需的间隙裕量。由于本示 例的HDD l仅在启动时测量压强，所以在后面的在各温度的读/写操作中的 加热器功率值变得小于通过以上加热器功率值的降低量预设的缺省设置。如上所述，优选地在特定间隙检查头盘接触。尽管能够以变化的间隙才企 查头盘接触，但这增加了检查时间。为了降低处理时间，优选地仅在特定间 隙检查头盘接触。即使仅在一个间隙检查头盘接触也能够实现足够的可靠 性。
当检查头盘接触(S14)结束时，HDC/MPU 23在S15更新用于确定是 否检查头盘接触(S13)的基准范围。如果HDD1—直在高海拔(低压强) 使用，则在每个POR进行头盘接触检查，这显著增加了 POR处理时间。另 外，如果如上所述在比缺省TFC设置的间隙小的间隙进行头盘接触检查， 则接触的可能性增加，因而会增加对头滑块12的破坏。更新基准范围以满 足HDD1的使用环境可减少所需的接触检查的数量。
该更新过程将参照图9的流程图进行描述。如图4的流程图所示， HDC/MPU23记录借助Kgrad测量的压强变化(间隙变化)的结果(S16)。 HDC/MPU23参照过去的测量结果，如果超过基准范围的压强减小(间隙减 小)的数量达到特定值(S151中的Y )，则HDC/MPU 23更新基准范围(S152 )。 如果该数量没有达到特定值(S151中的N),则HDC/MPU23不更新基准范 围。
在优选示例中，如果超过基准范围的压强减小(间隙减小)的数量在过 去的M次POR中达到N,则HDC/MPU 23更新基准范围。根据设计选择适 当的自然数作为M和N且它们可以是相同值。用于更新基准范围的方法例 如仅更新缺省Kgrad。从缺省Kgrad到基准范围边界的值是相同的 在另一 方式中，缺省Kgrad和基准范围的边界两者都更新。
图3 (b)示意性示出了海拔高度变化(压强改变)的测量结果、头盘接 触检查、及基准范围更新之间的关系。标记与图3 (a)中的具有相同含义。 在图3 (b)的示例中，如果Kgrad在最近的三个连续POR中超过基准范围， 则HDC/MPU 23更新缺省Kgrad到当前的Kgrad测量值。在图3 (b)中， HDC/MPU 23在第五个POR更新缺省Kgrad。在该示例中，仅这次更新基准 范围。
在后面的POR中，HDC/MPU 23基于更新的基准范围确定是否检查接 触。尽管在第八和第九POR所测量的Kgrad值表示该值接近测试步骤中的 缺省海拔高度，但HDC/MPU23检查头盘接触，因为基准范围已经更新。
如上所述，已经借助于优选实施例描述了本发明，但本发明不限于上述
16实施例。本领域技术人员容易在本发明的范围内修改、增加和变换上述实施
例中的每个要素。本发明可应用到具有TFC以外的间隙控制机构如压电元 件的盘驱动器。如上所述，优选地利用读出信号，特别是分辨率，测量压强 变化，但使用其它操作参数如SPM电流测量压强变化也是可接受的。 HDC/MPU 23可在POR以外的其它时间检查头盘接触。用于Kgrad测量的 位置可以是记录表面上的任何径向位置。本发明可应用到安装了仅具有读元 件的头滑块的HDD或HDD以外的其它盘驱动器。
权利要求
1. 一种盘驱动器，包括用于访问盘的头；用于在所述盘上方支承和移动所述头的移动机构；用于调整所述头与所述盘之间的间隙的调整机构；温度传感器；及至少控制所述调整机构的控制器，利用所述温度传感器检测的温度校正盘驱动器中的操作参数相对于缺省值的变化从而补偿温度改变导致的变化，然后通过所述操作参数的所述校正的变化确定间隙变化，如果所述间隙变化超过基准范围则检查所述头与所述盘之间的接触，并基于所述接触检查的结果指定所述间隙的调整量。
2. 如权利要求1所述的盘驱动器，其中所述操作参数是由通过所述头 从所述盘读出的信号的幅度决定的参数。
3. 如权利要求1所述的盘驱动器，其中所述操作参数是由通过所述头 从所述盘读出的信号中的不同频率成分的比率决定的参数。
4. 如权利要求1所述的盘驱动器，其中所述控制器控制所述调整机构， 使得所述4企查接触时的间隙小于与所确定的间隙变化对应的缺省设置中的 间隙。
5. 如权利要求4所述的盘驱动器，其中所述控制器在由所述调整机构 调整的给定间隙检查接触。
6. 如权利要求1所述的盘驱动器，其中如果在所述接触;险查中所述控 制器检测到接触，则所述控制器控制所述调整机构，使得间隙大于所述缺省 设置中的所述间隙。
7. 如权利要求4所述的盘驱动器，其中如果在所述接触检查中所述控 制器检测到接触，则所述控制器控制所述调整机构，使得间隙大于所述缺省 设置中的所述间隙并且从所述缺省设置增加的量与所述接触检查时从所述 缺省设置扣除的间隙量相同。
8. 如权利要求1所述的盘驱动器，其中所述控制器基于所述间隙变化 超过所述基准范围的次数来改变用于确定是否检查接触的所述间隙变化的 基准范围。
9. 如权利要求1所述的盘驱动器，其中所述控制器多次测量所述操作 参数的变化，并基于所述多次测量的结果确定所述间隙变化是否超过所述基 准范围。
10. —种盘驱动器中的间隙控制方法，包括 通过温度传感器检测温度；利用所述检测的温度校正盘驱动器中操作参数相对于缺省值的变化从 而补偿温度改变导致的变化，然后通过所述操作参数的所述校正的变化确定间隙变化；如果所述间隙变化超过基准范围，则检查头与盘之间的接触；及 基于所述接触检查的结果指定所述间隙的调整量。
11. 如权利要求10所述的方法，其中所述操作参数是由通过所述头从 所述盘读出的信号的幅度决定的参数。
12. 如权利要求10所述的方法，其中所述操作参数是由通过所述头从 所述盘读出的信号中不同频率成分的比率决定的参数。
13. 如权利要求10所述的方法，其中所述检查接触时的间隙设定为小 于与所确定的间隙变化对应的缺省设置中的间隙。
14. 如权利要求13所述的方法，其中在给定的调整的间隙进行所述接 触检查。
15. 如权利要求10所述的方法，其中如果在所述接触检查中检测到接 触，则设定间隙为大于所述缺省设置中的间隙。
16. 如权利要求13所述的方法，其中如果在所述接触检查中检测到接 触，则设定间隙为大于所述缺省设置中的间隙，并且从所述缺省设置增加的间隙量与在所述接触检查中从所述缺省设置扣 除的间隙量相同。
17. 如4又利要求10所述的方法，其中基于所述间隙变化超过所述基准 范围的次数来改变用于确定是否检查接触的所述间隙变化的基准范围。
18. 如权利要求IO所述的方法，还包括多次测量所述操作参数的变化， 并基于所述多次测量的结果确定所述间隙变化是否超过所述基准范围。
全文摘要
本发明提供一种盘驱动器及间隙控制方法，该盘驱动器包括用于访问盘的头；用于在所述盘上方支承和移动所述头的移动机构；用于调整所述头与所述盘之间的间隙的调整机构；温度传感器；及至少控制所述调整机构的控制器，利用所述温度传感器检测的温度校正盘驱动器中的操作参数相对于缺省值的变化从而补偿温度改变导致的变化，然后通过所述操作参数的所述校正的变化确定间隙变化，如果所述间隙变化超过基准范围则检查所述头与所述盘之间的接触，并基于所述接触检查的结果指定所述间隙的调整量。
文档编号G11B5/60GK101447193SQ20081017781
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月1日 优先权日2007年11月30日
发明者世良彰浩, 前田义彦, 山崎克将, 栗田昌幸, 田中秀继, 藏本健一 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司