划定数据磁道以避开热粗糙的磁盘驱动器的制造方法
【专利说明】划定数据磁道以避开热粗糙的磁盘驱动器
[0001]本申请是于2012年6月25日提交的名称为“划定数据磁道以避开热粗糙的磁盘驱动器”的中国专利申请201210213710.3的分案申请。
【背景技术】
[0002]磁盘驱动器包括磁盘和连接到致动器臂的远端的磁头，所述致动器臂通过音圈电动机(VCM)绕枢轴旋转以将磁头径向定位在磁盘上方。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的伺服扇形。嵌入的伺服扇区包括磁头定位信息(例如，磁道ID)，其由磁头读取并由伺服控制器处理以在致动器臂进行磁道到磁道的寻道时控制其速率。
[0003]图1示出磁盘2的现有技术格式，其包括由嵌入的伺服扇区6。-6派定的多个同心伺服磁道4。每个伺服扇区(例如，伺服扇区64)包括用于同步增益控制和定时恢复的前导码8、用于同步至具有粗略的磁头定位信息(例如，灰度编码磁道ID (Gray coded track))的数据字段12的同步标记10和提供精细磁头定位信息的伺服脉冲14。
[0004]当磁盘高速旋转时，磁头和磁盘之间形成空气轴承，从而磁头刚好紧密接近地悬浮在磁盘表面上方。由于磁盘的制造缺陷、污染，诸如粉尘颗粒、由于磁头沿加载/卸载斜面滑动产生的磨擦颗粒等等，磁盘表面上可能出现粗糙。如果磁头撞击粗糙，则其会升高磁头的温度(从而称为术语热粗糙)，产生不可靠的写入/读取性能和对磁头的物理损害。
【附图说明】
[0005]图1示出现有技术磁盘格式，其包括由嵌入的伺服扇区定义的多个伺服磁道。
[0006]图2A示出根据本发明的实施例的磁盘驱动器，其包括在磁盘上方致动的磁头。
[0007]图2B示出根据本发明实施例的磁头，其包括读取元件和写入元件，两者根据磁头的径向位置径向偏移。
[0008]图2C是根据本发明的实施例的流程图，其中，当在目标数据磁道中检测到粗糙时，划定接近目标数据磁道的数据磁道范围，其中该数据磁道范围在目标数据磁道的径向位置处跨越读取元件和写入元件之间的径向偏移的至少两倍。
[0009]图3A示出本发明的一个实施例，其中围绕粗糙划定的数据磁道的范围跨越读取元件和写入元件之间的径向偏移的两倍。
[0010]图3B示出本发明的一个实施例，其中所划定的数据磁道的范围增加到读取元件和写入元件之间的径向偏移的三倍以考虑磁头的极尖。
[0011]图4示出本发明的一个实施例，其中所划定的数据磁道的范围延伸到下一伺服磁道。
[0012]图5示出本发明的一个实施例，其中当读取元件和写入元件之间的径向偏移基本为零时，所划定的数据磁道的范围跨越磁头的宽度。
[0013]图6示出本发明的一个实施例，其中当读取元件和写入元件之间的径向偏移基本为零时，长寻道距离由划定的数据磁道范围限定。
[0014]图7示出根据本发明实施例的流程图，其中当命令寻道距离大于长寻道距离时，寻道期间磁头的悬浮高度增加以避开任何可能的粗糙。
【具体实施方式】
[0015]图2A示出根据本发明实施例的磁盘驱动器，其包括具有多个数据磁道18的磁盘16和在磁盘16上方致动的磁头20，其中磁头20包括写入元件22A和读取元件22B (图2B)。磁盘驱动器进一步包括控制电路24，其可操作以执行图2C的流程图，其中粗糙/微凸体(asperity)在目标数据磁道中被检测(步骤26)。接近目标数据磁道的数据磁道范围被划定(步骤28)，其中数据磁道范围(RANGE)在目标数据磁道的径向位置处跨越读取元件和写入元件之间的径向偏移(RW_0FFSET)的至少两倍。
[0016]在图2A的实施例中，磁盘16包括嵌入伺服扇区300-30N，其限定多个数据磁道18。控制电路24处理从磁头20发出的读取信号32以解调制伺服扇区300-30N并生成方位误差信号(PES)，该信号表示磁头的实际方位和相对于目标磁道的目标方位之间的误差。控制电路24使用适合的补偿滤波器滤波PES以生成施加给音圈电动机(VCM) 36的控制信号34，音圈电动机36绕枢轴旋转致动器臂38以在减少PES的方向在磁盘的上方径向致动磁头20。伺服扇区300-30N可以包括任何适合的方位信息，例如用于粗略定位的磁道地址和用于精确定位的伺服脉冲。
[0017]在图2B的实施例中，沿数据磁道的长度在写入元件22A和读取元件22B之间存在间隙，其导致取决于磁头20的径向位置和磁头20的对应偏斜角的写入元件22A与读取元件22B之间的径向偏移。如图2B所示，在一个实施例中，径向偏移随着磁头离开磁盘的中间直径(MD)向外直径(0D)或者内直径(ID)移动而增加。在其他实施例中，当存在零度偏斜角(由于物理未对准)，使得朝向0D的径向偏移可能不同于朝向ID的径向偏移时，写入元件22A可能相对读取元件22B被径向偏移。取决于磁头的径向位置，径向偏移可跨度多个数据磁道。为了说明此径向偏移，伺服系统中引入啮合(jog)值，从而在写操作期间，在第一径向位置伺服读取元件22B以将写入元件22A定位在目标数据磁道上方。径向偏移在致动器臂的冲程(stroke)内被测量(估算)，从而可基于要写入的目标数据磁道获取相应的啮合值。在一个实施例中，控制电路在跨磁盘的多个分散的位置测量径向偏移，然后外推数据，从而估算对于任何给定的数据磁道的径向偏移。
[0018]图3A示出本发明的一个实施例，其中在数据磁道N检测到热粗糙。可以使用任何适合的技术检测热粗糙，例如通过估算读取信号中由于读取元件22B撞击热粗糙而产生的摄动。例如，当读取元件22B撞击粗糙时，由于热效应，读取信号的振幅中可能存在激增。这是为什么磁盘上的粗糙通常被称为热粗糙的原因。
[0019]在本发明的各实施例中，围绕粗糙划定(map out)数据磁道的范围，从而避免与粗糙接触。所划定的数据磁道范围基于写入元件22A和读取元件22B之间的径向偏移。在图3A的实施例中，所划定的数据磁道的范围跨越写入元件22A和读取元件22B之间的径向偏移的至少两倍。以这种方式，写入元件22A和读取元件22B都应该不会接触数据磁道N中的粗糙(忽略偏离磁道伺服误差(off-track servo error))。在图3A的示例中，写入元件和读取元件之间的径向偏移(啮合)跨度四个数据磁道，因此在数据磁道N的两侧上划定四个数据磁道(即，划定数据磁道N-4到N+4)。当使用写入元件向数据磁道N-5写入时，在数据磁道N-1上方伺服读取元件，从而避免撞击数据磁道N中的粗糙。当使用读取元件读取数据磁道N+5时，写入元件将被定位在数据磁道N+1，从而避免撞击数据磁道N中的粗糙。在一个实施例中，可以围绕粗糙划定多个额外的数据磁道以考虑在磁盘上方粗糙附近伺服磁头时可能发生的偏离磁道误差。
[0020]如图3A中所示，基于啮合值的两倍围绕粗糙划定的数据磁道的范围可能无法防止磁头的极尖(拐角)撞击热粗糙。因此，在一个实施例中，该范围可以延伸到啮合值的三倍，如图3B所示，以考虑极尖(即，在图3B中划定数据磁道N-6到N+6)。当使用写入元件向数据磁道N - 7写入时，在数据磁道N-3上方伺服读取元件，从而避免极尖撞击数据磁道N中的粗糙。当使用读取元件读取数据磁道N+7时，写入元件将被定位在数据磁道N+3，并由此避免极尖撞击数据磁道N中的粗糙。在一个实施例中，可以围绕粗糙划定多个额外的数据磁道以考虑在磁盘上方粗糙附近伺服磁头时可能发生的偏离磁道误差。
[0021]在一个实施例中，伺服磁道的密度小于数据磁道，从而可以在连续的伺服磁道之间限定多个数据磁道。图4示出这种实施例的示例