對(duì)偏離磁道運(yùn)動(dòng)不敏感的動(dòng)態(tài)飛行高度控制的制作方法
【專利摘要】描述了能夠進(jìn)行對(duì)偏離磁道運(yùn)動(dòng)不敏感的動(dòng)態(tài)飛行高度控制的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備和方法。在一些實(shí)施例中，硬盤驅(qū)動(dòng)器從未寫入的、被熱擦除或AC去磁的相鄰重疊磁道獲取信號(hào)數(shù)據(jù)。讀頭的一側(cè)到另一側(cè)(偏離磁道)位置誤差或振蕩不影響完全由磁盤上的磁疇產(chǎn)生的信號(hào)。因此，信號(hào)變化可以僅由飛行高度的變化產(chǎn)生。在另一些實(shí)施例中，用參考數(shù)據(jù)預(yù)先寫入相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道。相鄰重疊磁道的寬度超過讀頭的任何預(yù)料的一側(cè)到另一側(cè)位置誤差，因此信號(hào)變化可以僅由飛行高度的變化產(chǎn)生。對(duì)于所有的實(shí)施例，噪聲或參考數(shù)據(jù)信號(hào)可以用作沒有由偏離磁道運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的影響的可靠的動(dòng)態(tài)飛行高度測(cè)量。
【專利說明】對(duì)偏離磁道運(yùn)動(dòng)不敏感的動(dòng)態(tài)飛行高度控制
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，具體地涉及具有旋轉(zhuǎn)的磁盤的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，讀/寫頭以小的磁頭到磁盤(head-to-disk)間隙(“飛行高度”)在旋轉(zhuǎn)的磁盤上方飛行，該間隙可以被控制以保持讀/寫過程的完整性。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備采用旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器。在硬盤驅(qū)動(dòng)器中，利用寫頭將數(shù)據(jù)寫入到磁盤介質(zhì)，該寫頭產(chǎn)生高度局域化的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)將磁盤內(nèi)的磁疇配向在兩個(gè)方向中的一個(gè)上，其中一個(gè)方向表不“ I ”，另一個(gè)方向表不“O”。在某些情況下，磁化方向相對(duì)于磁盤平面向上或向下(垂直磁記錄或PMR)。在另一些情況下，磁化方向在磁盤的平面內(nèi)。在所有的情況下，此數(shù)據(jù)可以然后用讀頭讀出。如圖21所示，寫頭和讀頭通常被集成在單個(gè)組件內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定增加的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度(通常以位/英寸2(bits/inch2)為單位來測(cè)量)，其在目前實(shí)現(xiàn)接近IO12位/英寸2的水平，存儲(chǔ)單個(gè)位的磁區(qū)域的尺寸已經(jīng)被縮小到納米(nm)級(jí)。寫入到這樣小的區(qū)域和從這樣小的區(qū)域讀取可以包括縮小讀頭和寫頭的尺寸并使它們更靠近磁盤表面飛行(因?yàn)榇帕﹄S著磁盤和磁頭之間距離的增加而迅速地降低)。磁頭和磁盤之間的距離被稱為“飛行高度”，因?yàn)榇蓬^被認(rèn)為在壓縮空氣的緩沖下在磁盤上方“飛行”，該壓縮空氣被磁盤的快速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生然后在磁頭(常常被稱為“滑塊(sled)”)和磁盤之間被擠壓。利用“熱飛行高度控制(thermal fly heightcontrol)” (TFC)實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行高度的非常精確的控制，TFC采用電加熱器(具有毫瓦(mW)功率)加熱磁頭的磁極片(pole piece)，導(dǎo)致納米級(jí)的熱膨脹，該熱膨脹推動(dòng)磁極片稍微更靠近旋轉(zhuǎn)的磁盤表面。
[0003]TFC功率的精確控制可以包括飛行高度的準(zhǔn)確的和反復(fù)的時(shí)間測(cè)量。對(duì)于具有多個(gè)磁盤和多個(gè)讀/寫頭(對(duì)于每個(gè)盤表面有至少一個(gè))的磁盤驅(qū)動(dòng)器，通常采用對(duì)每個(gè)磁頭進(jìn)行TFC功率的單獨(dú)控制，因?yàn)轱w行高度變化在驅(qū)動(dòng)器的各磁頭之間可以是不相關(guān)的。已經(jīng)采用用于以選擇的精確度水平和速度獲得這種飛行高度數(shù)據(jù)的各種方法，包括使用參考數(shù)據(jù)磁道(例如，使用純140MHz寫入的數(shù)據(jù))，或使用存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)器上的用戶數(shù)據(jù)。這樣的控制方法的示例在美國專利申請(qǐng)N0.13/211593中描述，該申請(qǐng)通過引用整體結(jié)合于此。在所有這些方法中，使用標(biāo)準(zhǔn)寬度的數(shù)據(jù)磁道，讀頭可以利用磁盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的電子器件控制的對(duì)準(zhǔn)(也稱為尋軌)在該磁道上方飛行。具體地，緊接著尋道操作(其中磁頭迅速地徑向跨越磁盤半徑的一部分掃描)，在尋道操作結(jié)束之后的一段時(shí)間磁頭可以趨向于相對(duì)數(shù)據(jù)磁道從一側(cè)到另一側(cè)(side-to-side)(即，徑向地)振動(dòng)。這種振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致讀頭部分地偏離數(shù)據(jù)磁道的邊緣，導(dǎo)致讀信號(hào)(也被稱為讀回信號(hào)或讀出信號(hào))某些衰減。在大多數(shù)情況下，自動(dòng)增益控制能夠?qū)@些讀取信號(hào)波動(dòng)進(jìn)行調(diào)整直到獲取數(shù)據(jù)。然而，一些實(shí)施例的目標(biāo)是采用這種讀取信號(hào)來確定磁頭的飛行高度，為此這些讀取信號(hào)波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致高度測(cè)量中的錯(cuò)誤。這可能發(fā)生，因?yàn)榇嬖谀軌蛞鹱x取信號(hào)改變的兩種運(yùn)動(dòng):一側(cè)到另一側(cè)的磁頭運(yùn)動(dòng)(部分地在數(shù)據(jù)軌道上和部分地偏離數(shù)據(jù)磁道)以及對(duì)應(yīng)于飛行高度變化的上下運(yùn)動(dòng)。在這兩種影響可能單獨(dú)地或一起出現(xiàn)的情況下，無法分離這兩種運(yùn)動(dòng)對(duì)讀信號(hào)強(qiáng)度的影響而獲得期望的飛行高度變化信息。
[0004]一些實(shí)施例的目標(biāo)是提供一種用于從讀出信號(hào)獲得本質(zhì)上明確的飛行高度信息的方法和結(jié)構(gòu)，而沒有來自相對(duì)數(shù)據(jù)磁道的一側(cè)到另一側(cè)磁頭運(yùn)動(dòng)的干擾。
[0005]一些實(shí)施例的另一個(gè)目標(biāo)是提供重疊且用已知參考數(shù)據(jù)寫入的相鄰數(shù)據(jù)磁道以提供用于通過熱飛行高度控制(TFC)控制飛行高度的信號(hào)。
[0006]一些實(shí)施例的另一個(gè)目標(biāo)是提供重疊且未寫入、被熱擦除或AC去磁的相鄰數(shù)據(jù)磁道以提供用于通過熱飛行高度控制(TFC)控制飛行高度的信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]—些實(shí)施例的方面提供一種用于改善硬盤驅(qū)動(dòng)器或采用旋轉(zhuǎn)磁盤的其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方法。在一些實(shí)施例中，還沒有被寫入或已經(jīng)被熱擦除或AC去磁的相鄰數(shù)據(jù)磁道或扇區(qū)被讀取以獲得噪聲數(shù)據(jù)。此噪聲數(shù)據(jù)可以然后被處理以獲得功率譜(power spectra)。這些功率譜可以用來獲得關(guān)于磁頭的飛行高度的精確信息，然后可以采用該精確信息更準(zhǔn)確地進(jìn)行熱飛行高度控制(TFC)而沒有來自數(shù)據(jù)磁道上讀頭對(duì)準(zhǔn)的變化的干擾(即，在失去正確尋軌的情況下)，因?yàn)樵肼曅盘?hào)不依賴于磁盤的未寫入?yún)^(qū)域上方的一側(cè)到另一側(cè)磁頭位置，因此僅以可預(yù)測(cè)的方式隨飛行高度而變化。
[0008]在一些實(shí)施例中，可以用相同的已知參考信號(hào)寫入多個(gè)相鄰的重疊磁道或扇區(qū)。這些重疊磁道跨越大于讀頭寬度的徑向距離，使得在從這些重疊磁道的讀取操作期間，存在很少的或沒有來自讀頭一側(cè)到另一側(cè)位置變化的干擾，因?yàn)榇蓬^保持在相鄰重疊磁道或扇區(qū)上方。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是在具有寫入數(shù)據(jù)的移動(dòng)磁盤上方飛行的讀/寫頭的示意性等軸圖；
[0010]圖2是作為信號(hào)頻率的函數(shù)的信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)數(shù)的曲線圖；
[0011]圖3是在磁盤上方飛行的讀頭的示意性正視圖；
[0012]圖4是在磁盤上方飛行的讀頭的示意性俯視圖；
[0013]圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的在具有寫入數(shù)據(jù)的磁盤上方飛行的讀頭的示意性正視圖；
[0014]圖6是根據(jù)一些實(shí)施例的在具有寫入數(shù)據(jù)的磁盤上方飛行的讀頭的示意性俯視圖；
[0015]圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的在磁盤的無數(shù)據(jù)區(qū)域的區(qū)域上方飛行的讀頭示意圖；
[0016]圖8是信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)數(shù)隨讀頭相對(duì)于數(shù)據(jù)磁道的中心和多個(gè)重疊數(shù)據(jù)磁道的中心的位置而變化的曲線圖；
[0017]圖9是作為信號(hào)頻率的函數(shù)的信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)數(shù)的負(fù)微分的曲線圖；
[0018]圖10是示出磁盤上的寫入數(shù)據(jù)的顯微圖；
[0019]圖11是當(dāng)通過在寫入的數(shù)據(jù)磁道上對(duì)準(zhǔn)的讀頭讀取諸如圖10中的數(shù)據(jù)時(shí)作為信號(hào)頻率的函數(shù)的功率譜的曲線圖；
[0020]圖12是示出磁盤的無數(shù)據(jù)部分的顯微圖；[0021]圖13是在讀取諸如圖12中的數(shù)據(jù)時(shí)作為信號(hào)頻率的函數(shù)的功率譜的曲線圖；
[0022]圖14是在磁盤的無數(shù)據(jù)的區(qū)域上方飛行的讀/寫頭的示意性等軸圖；
[0023]圖15是在磁盤的無數(shù)據(jù)的區(qū)域上作為空間頻率的函數(shù)的噪聲功率的曲線圖；
[0024]圖16是對(duì)于具有垂直磁記錄(PMR)數(shù)據(jù)的磁盤作為熱飛行高度控制功率的函數(shù)的磁頭間距變化的曲線圖；
[0025]圖17是對(duì)于具有熱輔助記錄(thermally-assisted recorded, TAR)數(shù)據(jù)的磁盤作為熱飛行高度控制功率的函數(shù)的磁頭間距變化的曲線圖；
[0026]圖18是對(duì)于無數(shù)據(jù)的熱輔助記錄(TAR)磁盤區(qū)域作為熱飛行高度控制功率的函數(shù)的磁頭間距變化的曲線圖；
[0027]圖19是在無數(shù)據(jù)的熱輔助記錄(TAR)磁盤上相對(duì)于空間頻率的歸一化信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)數(shù)的曲線圖；
[0028]圖20是對(duì)于無數(shù)據(jù)的熱輔助記錄(TAR)磁盤作為熱飛行高度控制功率的函數(shù)的磁頭間距變化的曲線圖；
[0029]圖21是根據(jù)一些實(shí)施例的硬盤驅(qū)動(dòng)器的示意圖；
[0030]圖22是根據(jù)一些實(shí)施例的用于測(cè)量飛行高度的變化的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例能夠提供與用于動(dòng)態(tài)控制讀/寫頭相對(duì)于磁盤存儲(chǔ)介質(zhì)的飛行高度的先前方法相比的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。不是所有的實(shí)施例都可以提供所有的益處。將根據(jù)這些益處描述這些實(shí)施例，但是這些實(shí)施例不旨在限制本發(fā)明的范圍。各種修改、替換以及等同物落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，本發(fā)明的范圍如下面實(shí)施例描述并在權(quán)利要求書中限定。
[0032]圖1是在沿方向108運(yùn)動(dòng)的磁盤104上方飛行的讀/寫頭102的示意性等軸圖100。數(shù)據(jù)磁道上的一些磁化位(每個(gè)通常包括多個(gè)磁疇)被示出為清晰的矩形106。讀/寫頭102通常以大約10納米的距離在磁盤介質(zhì)104上方“飛行”。磁頭102的下表面和磁盤104的上表面之間的空氣動(dòng)力效應(yīng)幫助保持這種距離(稱為“飛行高度”)。磁頭102的下表面中的磁極片檢測(cè)磁盤104 (例如，位106)中的磁性轉(zhuǎn)變。存在磁頭102相對(duì)于磁盤104的三種可能的相對(duì)運(yùn)動(dòng):1)磁盤104的旋轉(zhuǎn)(箭頭108) ；2)對(duì)應(yīng)于飛行高度變化的垂直運(yùn)動(dòng)(箭頭112);以及3)磁頭102相對(duì)于由區(qū)域106表示的數(shù)據(jù)磁道的一側(cè)到另一側(cè)運(yùn)動(dòng)(箭頭110)。磁頭飛行高度影響所檢測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度:增大的飛行高度減弱信號(hào)，而降低的飛行高度增強(qiáng)信號(hào)還同時(shí)增加了磁頭102和磁盤104之間的機(jī)械接觸的概率，潛在地導(dǎo)致對(duì)磁盤104的機(jī)械損壞(“磁頭碰撞(head crash)”)。因此期望在磁盤驅(qū)動(dòng)器操作期間保持飛行高度相對(duì)穩(wěn)定。如果磁頭向任一側(cè)部分地偏離數(shù)據(jù)磁道，讀頭的一側(cè)到另一側(cè)運(yùn)動(dòng)也會(huì)影響信號(hào)強(qiáng)度?；瑝K102通常被發(fā)現(xiàn)隨尋道操作后的一側(cè)到另一側(cè)運(yùn)動(dòng)而振動(dòng)，在該尋道操作中讀頭沿著箭頭110方向回轉(zhuǎn)以順序地尋址磁盤104上的各個(gè)數(shù)據(jù)磁道。目前，采用信號(hào)的長平均時(shí)間(顯著地超過磁頭102沿箭頭110的機(jī)械振動(dòng)周期)來過濾掉由一側(cè)到另一側(cè)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)變化。在磁盤驅(qū)動(dòng)器的存取寫入的數(shù)據(jù)的正常操作中，可以容許信號(hào)強(qiáng)度的變化，其或者由飛行高度變化和/或讀頭相對(duì)于數(shù)據(jù)磁道的中心的一側(cè)到另一側(cè)運(yùn)動(dòng)引起。自動(dòng)增益控制是用于補(bǔ)償這些影響的可接受的方法。然而，為了一些實(shí)施例的目的，優(yōu)選地，將由一側(cè)到另一側(cè)磁頭運(yùn)動(dòng)引起的信號(hào)強(qiáng)度變化與由飛行高度變化引起的信號(hào)強(qiáng)度變化區(qū)別開。
[0033]圖2是作為信號(hào)頻率202的函數(shù)的信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)數(shù)204的曲線圖200，示出了通常被稱為“華萊士公式(Wallace equation) ”的函數(shù)關(guān)系:
[0034]I (f) = a (f) exp [~2 π fh] [公式 I]
[0035]其中
[0036]I (f)=在頻率f的信號(hào)強(qiáng)度，
[0037]a (f) =來自讀頭的信號(hào)的功率譜，
[0038]f=信號(hào)的頻率分量，
[0039]h=HMS,磁頭介質(zhì)間距或磁頭在磁盤上方的飛行高度。
[0040]對(duì)公式I取對(duì)數(shù)得到:
[0041]Log [I (f) ] =Log [ a (f) ] -2 π fh [公式 2]
[0042]取決于a (f)隨f的變化，能夠看到Log[I(f)]可以表現(xiàn)出兩種不同的變化范圍，對(duì)應(yīng)于[a (f)]的函數(shù)變化與對(duì)應(yīng)于f的負(fù)線性項(xiàng)的整個(gè)向下傾斜的線(具有斜率=-2 π h)結(jié)合:
[0043]I)低頻區(qū)210，其中Log(I)是高的并隨f增加，或相對(duì)獨(dú)立于f (這些頻率對(duì)應(yīng)于磁盤上在物理上較大并因此大致耦合的磁區(qū))以及h(曲線206)和h-Ah(曲線208)的HMS值；以及
[0044]2)包括虛線212的高頻區(qū)，其中Log(I)仍然在幅度上是可測(cè)量的，但是隨f而減小:這些信號(hào)對(duì)應(yīng)于物理尺寸范圍上的磁疇，使得由Ah引起的HMS中的變化對(duì)磁盤和磁頭之間的磁耦合與區(qū)域210相比具有更大的影響，從而通過h的變化調(diào)制信號(hào)強(qiáng)度并使得曲線206(HMS=h)和曲線208 (HMS = h-Ah)分隔開在線212處的量214，如所示的。
[0045]曲線206對(duì)應(yīng)于對(duì)于飛行高度h (磁頭介質(zhì)間距，HMS)的log (I)，而曲線208對(duì)應(yīng)于與減小的HMS(h-A h)相應(yīng)的略微較高的信號(hào)強(qiáng)度。如期望的，信號(hào)隨著磁頭-磁盤間距的減小而增大，因?yàn)榇疟P上的磁疇和讀頭之間的磁耦合隨著間隙的磁阻的減小而增強(qiáng)。
[0046]圖3的視圖(A)是以磁頭介質(zhì)間距320在磁盤304上方飛行并與數(shù)據(jù)磁道306的中心線308對(duì)準(zhǔn)的讀頭302的示意正視圖300，數(shù)據(jù)磁道306包含具有單個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)頻率的參考數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)磁道的寬度通常大致對(duì)應(yīng)于用于寫入數(shù)據(jù)磁道的寫頭的寬度。讀頭內(nèi)的磁極片可以通常比寫頭的寬度在徑向上(圖3中從左到右)稍微更窄。如圖1所論述的，磁頭和磁盤之間的各種相對(duì)運(yùn)動(dòng)是可能的:1)垂直運(yùn)動(dòng)(箭頭312)，其通過圖2所示的信號(hào)強(qiáng)度效應(yīng)改變HMS ;和2) —側(cè)到另一側(cè)運(yùn)動(dòng)(箭頭310)。在視圖(A)中，讀頭302完全在數(shù)據(jù)磁道306之上，所以對(duì)于此特定的HMS320，磁耦合效率和信號(hào)強(qiáng)度兩者都被最大化。沿軸312的運(yùn)動(dòng)將改變信號(hào)強(qiáng)度，如圖2所論述的。
[0047]圖3的視圖⑶是與視圖(A)相同的讀頭302的示意性正視圖350，但是現(xiàn)在讀頭302與數(shù)據(jù)磁道306的中心線308偏移距離366飛行。磁頭302的中心線在軸364上。在此情況下，磁頭302的偏移366足夠大，如所示的，磁頭302的一部分不再位于數(shù)據(jù)磁道306之上，因此磁耦合效率和信號(hào)強(qiáng)度兩者都被降低(與視圖(A)相比)，即使在HMS320與HMS370相同的情況下。如圖2所論述的，沿軸312的運(yùn)動(dòng)將改變信號(hào)強(qiáng)度。通常，沒有辦法區(qū)分開由沿軸312的運(yùn)動(dòng)(HMS變化)和沿軸310的運(yùn)動(dòng)引起的信號(hào)變化，沿軸310的運(yùn)動(dòng)足夠大以使讀頭部分地偏離數(shù)據(jù)磁道。[0048]圖4是在包含參考數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)磁道424(由兩條加重虛線來劃界)上方的讀頭的軌跡402的示意性俯視圖400，該參考數(shù)據(jù)具有單個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)頻率。沿著軌跡402，示出了讀頭的各個(gè)位置(在隨后的時(shí)間)404、406、408、410、412和414。箭頭420示出相對(duì)于讀頭的磁盤運(yùn)動(dòng)的方向。箭頭422示出沿著軌跡402的時(shí)間的有效方向。因?yàn)榇蓬^在“尋道(seek) ”操作即將結(jié)束時(shí)靠近磁道424，磁頭位置404對(duì)應(yīng)于磁頭。位置406完全處于磁道424之上，而位置408 (短時(shí)間段之后)離開磁道424中的數(shù)據(jù)的左邊緣。在位置410，磁頭再次處于磁道424之上，而在位置412 (短時(shí)間段之后)，磁頭再次離開數(shù)據(jù)的邊緣，在此情況下是向右。最終在位置414和此后(由箭頭430表示的時(shí)間)直到另一尋道操作被啟動(dòng)，在沒有磁道對(duì)準(zhǔn)不良錯(cuò)誤的情況下(換言之，在磁頭進(jìn)行數(shù)據(jù)磁道的精確尋軌下)，磁頭將保持在磁道424上的寫入數(shù)據(jù)的寬度內(nèi)。箭頭432表示讀頭可以足夠地離開磁道424的中心線使得磁頭邊緣可以延伸到寫入數(shù)據(jù)之外的時(shí)間，如圖3的視圖(B)所示。箭頭430示出讀頭將保持在寫入數(shù)據(jù)內(nèi)的時(shí)間，如圖3的視圖(A)所示。應(yīng)注意，對(duì)于名義上完成尋道操作之后相當(dāng)長的時(shí)間段來說，磁頭可能間歇地足夠離開磁道424的中心線而引起某些信號(hào)損失，該信號(hào)損失可能干擾磁頭介質(zhì)間距的測(cè)量。
[0049]采用包含參考數(shù)據(jù)的相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道的實(shí)施例
[0050]圖5和圖6是在磁盤的包含參考數(shù)據(jù)的區(qū)域上方飛行的讀頭的正視和俯視示意圖，該參考數(shù)據(jù)包括單個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)頻率。
[0051]圖5的視圖(A)是根據(jù)一些實(shí)施例的以磁頭介質(zhì)間距520在磁盤504上方飛行并與數(shù)據(jù)磁道506的中心線508對(duì)準(zhǔn)的讀頭502的示意性正視圖500。如圖6所示，磁道506包括相鄰的重疊磁道。重疊磁道506可以通過各種方法寫入，包括但不限于:1)在沒有磁道之間的未寫入轉(zhuǎn)換的情況下，微動(dòng)寫頭跨越磁盤以將相同的參考信號(hào)(具有單個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)頻率)寫到多個(gè)鄰近磁道上，以及2)使用疊瓦式寫入方法(shingled writingmethod, SMR)以在寬度上對(duì)應(yīng)于多個(gè)相鄰數(shù)據(jù)磁道的帶上寫入?yún)⒖紨?shù)據(jù)(具有單個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)頻率)。應(yīng)注意，對(duì)于本實(shí)施例來說，相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道506的寬度比讀頭502的寬度要寬得多。HMS520沿著箭頭512的變化將仍然對(duì)信號(hào)強(qiáng)度有影響(參見圖2)，然而只要這些位移足夠小以保持磁頭502處于相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道506之上，沿著箭頭510的一側(cè)到另一側(cè)的位移將對(duì)信號(hào)強(qiáng)度具有小的影響或沒有影響。
[0052]圖5的視圖⑶是根據(jù)一些實(shí)施例的與視圖(A)相同的讀頭502的示意性正視圖550，但是讀頭502現(xiàn)在與相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道506的中心線508偏移距離566飛行。應(yīng)注意，由于重疊磁道506可以在寬度上是圖3中的數(shù)據(jù)磁道306的三倍或更多倍，所以讀頭502不以圖3的視圖(B)中磁頭302延伸到磁道306的邊緣以外的方式延伸離開磁道506的邊緣。因此，在具有零偏移(視圖A)和偏移566 (視圖B)的磁頭位置之間應(yīng)當(dāng)沒有信號(hào)強(qiáng)度的損失，其中HMS520與HMS570相同。
[0053]圖6是在包含參考數(shù)據(jù)的相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道624 (由兩條加重虛線來劃界)上方的讀頭的軌跡602的示意性俯視圖600，參考數(shù)據(jù)包括單個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)頻率。沿著軌跡602，示出了讀頭的各個(gè)位置(在隨后的時(shí)間)604、606、608、610、612和614 (對(duì)應(yīng)于圖4中的時(shí)間404、406、408、410、412和414)。箭頭620示出相對(duì)于讀頭的磁盤運(yùn)動(dòng)的方向。箭頭622示出沿著軌跡602的時(shí)間的有效方向。因?yàn)榇蓬^在“尋道(seek)”操作即將結(jié)束時(shí)靠近磁道624,所以磁頭位置604對(duì)應(yīng)于磁頭。位置606、608、610、612和614全部完全在磁道624上方。磁頭將在此后(由箭頭630表示的時(shí)間)保持在磁道624上方，直到另一尋道操作被啟動(dòng)(在沒有磁道對(duì)準(zhǔn)不良錯(cuò)誤的情況下)。箭頭632表示讀頭可以足夠地離開磁道624的中心線使得磁頭的邊緣可延伸到寫入數(shù)據(jù)之外的時(shí)間-應(yīng)注意，此時(shí)間相對(duì)于圖4被縮短。箭頭630示出讀頭將保持在寫入數(shù)據(jù)內(nèi)的時(shí)間，如圖5的視圖(A)和視圖(B)所示-應(yīng)注意，對(duì)于此實(shí)施例，此周期開始得比圖4中的周期早。此外在圖6中示出，軌跡640跨越多個(gè)數(shù)據(jù)磁道-這可以使在固定徑向位置處的讀回信號(hào)中的跨道差異不存在(參見圖19)。
[0054]采用無數(shù)據(jù)的相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道的實(shí)施例
[0055]圖7是在相鄰重疊磁道714 (由兩條加重虛線劃界)上方飛行的讀頭的軌跡702的示意性俯視圖700，該相鄰重疊磁道714不包含任何寫入數(shù)據(jù)一在下文稱為“無數(shù)據(jù)(data-free)區(qū)域”。無數(shù)據(jù)區(qū)域包括不包含任何寫入數(shù)據(jù)的多個(gè)相鄰且重疊的數(shù)據(jù)磁道，基于以下原因中的一個(gè)或多個(gè):
[0056]I)磁道從未被寫入，
[0057]2)在將磁盤安裝在磁盤驅(qū)動(dòng)器中之前，磁道通過加熱整個(gè)磁盤而被預(yù)先熱擦除(此處理同時(shí)擦除整個(gè)磁盤介質(zhì))，
[0058]3)磁道通過與讀/寫頭通常集成的使用激光的局部加熱器件或其他局部加熱器件而被預(yù)先熱擦除，或
[0059]4)磁道通過AC去磁擦除。
[0060]對(duì)于數(shù)據(jù)的充分熱擦除，溫度應(yīng)當(dāng)足夠高以使介質(zhì)磁無序-通常這可以包括接近磁盤中的磁性材料的居里溫度(通常約500°C)的溫度。AC去磁可以通過將磁盤置于振動(dòng)的外部磁場(chǎng)中并緩慢使振蕩幅度斜坡下降到零(通常被稱為“消磁(degaussing)”)來進(jìn)行?？蛇x地，可以利用寫頭影響局部AC去磁?；蛘呖梢圆捎镁植考訜峄蛘呷旨訜醽碓鰪?qiáng)AC去磁過程。沿著軌跡702，示出了讀頭各種位置(在后續(xù)時(shí)間)704、706、708、710、712和714 (對(duì)應(yīng)于圖6中時(shí)間604、606、608、610、612和614)。箭頭720示出了相對(duì)于讀頭的磁盤運(yùn)動(dòng)的方向。箭頭722示出了沿著軌跡702的時(shí)間的有效方向。當(dāng)磁頭將近“尋道(seek)”操作結(jié)束靠近磁道724時(shí)磁頭位置704對(duì)應(yīng)于磁頭。位置706、708、710、712和714全部完全處于磁道724之上。磁頭將在此后(由箭頭730表示的時(shí)間)保持在磁道724之上，直到另一尋道操作被啟動(dòng)(在沒有磁道對(duì)準(zhǔn)不良錯(cuò)誤的情況下)。箭頭732表示讀頭可以足夠地遠(yuǎn)離磁道724的中心線使得磁頭的邊緣可延伸到寫入數(shù)據(jù)以外的時(shí)間-應(yīng)注意，此時(shí)間相對(duì)于圖4被縮短，但是可以類似于圖6中的時(shí)間632。箭頭730示出讀頭將保持在“無數(shù)據(jù)”磁道區(qū)域內(nèi)的時(shí)間-應(yīng)注意，對(duì)于此實(shí)施例，此周期開始得比圖4中的周期早，但是可以類似于圖6中的時(shí)間630。圖7中還示出，軌跡740跨越多個(gè)數(shù)據(jù)磁道-這可以使在固定徑向位置處的回讀信號(hào)中的跨道差異不存在(參見圖19)。
[0061]圖8是作為讀頭相對(duì)于數(shù)據(jù)磁道(例如圖3中的磁道306)的中心線和相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道(例如圖6中的磁道602)的中心的位置802(+和-)的函數(shù)的信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)數(shù)Log (I) 804的曲線圖800。曲線806對(duì)應(yīng)于讀頭302在如圖3所示的數(shù)據(jù)磁道306上方飛行的信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)磁頭302居中地位于圖3的視圖(A)中的數(shù)據(jù)磁道306上時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度808被最大化。當(dāng)磁頭302如圖3的視圖(B)所示與數(shù)據(jù)磁道306的中心線308偏移366時(shí)，強(qiáng)度降低，如曲線806上的點(diǎn)810和812所示。如以上論述的，在數(shù)據(jù)獲取期間信號(hào)強(qiáng)度的某些降低是可接受的，然而某些實(shí)施例采用信號(hào)強(qiáng)度作為HMS的變化的指示，因此由于一側(cè)到另一側(cè)磁頭位置變化引起的任何信號(hào)變化會(huì)導(dǎo)致HMS變化的錯(cuò)誤指示。根據(jù)一些實(shí)施例，曲線816對(duì)應(yīng)于讀頭502在如圖5的視圖(A)中的多個(gè)重疊數(shù)據(jù)磁道506上方飛行的信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)磁頭502如圖5的視圖(A)所示居中地位于數(shù)據(jù)磁道506上時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度被最大化到與圖3中大致相同的水平808。當(dāng)磁頭502如圖5的視圖(B)中與數(shù)據(jù)磁道506的中心線508偏離566時(shí)，與曲線806上的點(diǎn)810和812相比，在曲線816上的點(diǎn)820和822處，強(qiáng)度不降低或很少地降低。在實(shí)施例中使用較寬的數(shù)據(jù)磁道(或相鄰的重疊數(shù)據(jù)磁道)的益處從此示例是明顯的。對(duì)于圖7所示的示例(從無數(shù)據(jù)的相鄰重疊磁道讀取)，圖8中的作為位置的函數(shù)的信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)略微下降或沒有下降。
[0062]圖9是作為信號(hào)頻率902的函數(shù)的信號(hào)強(qiáng)度904的對(duì)數(shù)的負(fù)微分的曲線圖900。線906對(duì)應(yīng)于在圖2中的各種頻率下曲線206和208之間的間隔。線906的斜率等于Ah(具有移動(dòng)到分母的2 π因子)。
[0063]圖10是示出磁盤1004上的寫入數(shù)據(jù)1002的顯微圖1000，磁盤1004將在硬盤驅(qū)
動(dòng)器的讀/寫操作期間沿方向1006移動(dòng)。與單個(gè)位區(qū)域相比，顆粒由小尺寸的單獨(dú)的磁疇產(chǎn)生。
[0064]圖11是當(dāng)讀取諸如圖10中的數(shù)據(jù)時(shí)作為信號(hào)頻率1102的函數(shù)的功率譜a (f)1104的曲線圖1100。曲線1108可以分成三個(gè)區(qū)域:
[0065]I)區(qū)域1106，對(duì)應(yīng)于低頻噪聲。這個(gè)區(qū)域包含功率譜的峰值，
[0066]2)信號(hào)峰值1112，由數(shù)據(jù)磁道(每個(gè)通常包含多個(gè)磁疇)上的多個(gè)位的空間頻率產(chǎn)生，以及
[0067]3)區(qū)域1110，對(duì)應(yīng)于高頻噪聲。在這個(gè)區(qū)域中包含比區(qū)域1106或信號(hào)峰值1112更少的信號(hào)功率。
[0068]功率譜可以通常利用快速傅里葉變換(Fast-Fourier Transforms, FFTs)或其他計(jì)算方法獲得。
[0069]圖12是示出無數(shù)據(jù)(見圖7中的定義)的磁盤1204的一部分的顯微圖1200。作為較亮或較暗的不規(guī)則區(qū)域，單個(gè)磁疇是可見的。在讀/寫操作期間，磁盤將相對(duì)于讀/寫頭沿方向1206移動(dòng)。
[0070]圖13是當(dāng)從諸如圖12中的磁盤的區(qū)域讀取時(shí)作為信號(hào)頻率1302的函數(shù)的功率譜a (f) 1304的曲線圖1300。曲線1308的區(qū)域1306和1310分別對(duì)應(yīng)于圖11中的曲線1108的區(qū)域1106和1110。應(yīng)注意，由于有磁盤1204的無數(shù)據(jù)區(qū)域，所以在圖13中沒有信號(hào)峰值對(duì)應(yīng)于圖11中的信號(hào)峰值1112。
[0071]圖14是在無數(shù)據(jù)(與圖1相比)的磁盤1404上方飛行的讀/寫頭1402的示意性等軸圖1400。如圖1中，存在磁頭1402相對(duì)于磁盤1404的三種可能的相對(duì)運(yùn)動(dòng):1)磁盤1404的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(箭頭1406)，2)對(duì)應(yīng)于飛行高度的變化的垂直運(yùn)動(dòng)(箭頭1412)，以及3)磁頭1402相對(duì)于磁盤1404的一側(cè)到另一側(cè)運(yùn)動(dòng)(箭頭1410)。從圖1400，一側(cè)到另一側(cè)磁頭運(yùn)動(dòng)的無關(guān)重要性是明顯的，因?yàn)榇女?所有的磁疇比寫入的位小得多)的均勻圖案沒有將引起信號(hào)強(qiáng)度的顯著變化(不同于統(tǒng)計(jì)噪聲)的結(jié)構(gòu)(即，較大的磁化區(qū)域)。從圖14中的磁頭1402的信號(hào)將包括如圖13所示的所有頻率。
[0072]圖15是作為空間頻率1502的函數(shù)的噪聲功率1504的曲線圖1500-與圖2和圖11相比。曲線1508通常對(duì)應(yīng)于圖11中的曲線1108。區(qū)域1506對(duì)應(yīng)于圖11中的區(qū)域1106-具有隨頻率增大而增大的強(qiáng)度的低頻型。信號(hào)峰值1514(其在磁盤具有寫入數(shù)據(jù)時(shí)存在)對(duì)應(yīng)于圖11中的峰值1112。與圖2相比，曲線1512和1510分別對(duì)應(yīng)于曲線206和208-在兩種情況下，沒有信號(hào)峰值。因此，由無數(shù)據(jù)區(qū)域的噪聲譜可以用作感應(yīng)信號(hào)來檢測(cè)HMS的變化，如從曲線1512和1510的比較可見，特別在較高的空間頻率處，例如在此圖上的約15 μ πm1以上。我們注意到，快速傅里葉變換計(jì)算器2116將產(chǎn)生作為瞬時(shí)頻率的函數(shù)的輸出。能夠使用磁盤的旋轉(zhuǎn)速度和磁頭的徑向位置的知識(shí)來進(jìn)行計(jì)算器2116中的瞬時(shí)頻率與移動(dòng)磁盤上的對(duì)應(yīng)空間頻率之間的轉(zhuǎn)換。對(duì)處于兩個(gè)不同HMS值的信號(hào)強(qiáng)度變化的精確確定可以通過將信號(hào)噪聲由對(duì)應(yīng)于例如沒有TFC功率的另一 HMS值處產(chǎn)生的另一噪聲信號(hào)歸一化來促進(jìn)(參見圖19)。應(yīng)注意，當(dāng)磁盤具有單個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)頻率處的預(yù)寫入數(shù)據(jù)時(shí)，功率譜將示出對(duì)應(yīng)于寫入數(shù)據(jù)中的頻率的峰值。這些特定峰值的幅度也將隨HMS的減小而增大。峰值變化(單個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)頻率的峰值)可以用來計(jì)算HMS變化(通過在這些特定的寫入頻率(圖16、17)處回讀)，然而，在整個(gè)頻率范圍上利用另一個(gè)HMS的功率譜來歸一化一個(gè)HMS的功率譜(見圖19)通常會(huì)消除這些峰值，這種歸一化數(shù)據(jù)可以用來進(jìn)行如這里所述的HMS估計(jì)。
[0073]圖16是對(duì)于僅以140MHz寫入然后也僅以140MHz讀回的垂直磁記錄(PMR)數(shù)據(jù)并故意將磁頭保持在寫入的數(shù)據(jù)磁道的中心線上方時(shí)作為熱飛行高度控制(TFC)功率1602的函數(shù)的磁頭間距變化1604的曲線圖1600。數(shù)據(jù)點(diǎn)1606被看到落在具有1.09nm/10mff的斜率的基本上直線1608上。曲線1610是比直線1608在邊緣上更好地?cái)M合到數(shù)據(jù)點(diǎn)1606的二次函數(shù)。
[0074]圖17是對(duì)于僅以140MHz寫入然后也僅以140MHz讀回的熱輔助記錄(TAR)數(shù)據(jù)并保證磁頭保持在數(shù)據(jù)磁道的中心線上時(shí)作為熱飛行高度控制(TFC)功率1702的函數(shù)的磁頭間距變化1704的曲線圖1700。數(shù)據(jù)點(diǎn)1706被看到落在具有1.07nm/10mff的斜率的基本上直線1708上。曲線1 710是比直線1708在邊緣上更好地?cái)M合到數(shù)據(jù)點(diǎn)1706的二次函數(shù)。
[0075]圖18是對(duì)于熱輔助記錄(TAR)磁盤的無數(shù)據(jù)區(qū)域作為熱飛行高度控制(TFC)功率1802的函數(shù)的磁頭間距變化1804的曲線圖1800。與圖16中的點(diǎn)1606或圖17中的點(diǎn)1706相比，數(shù)據(jù)點(diǎn)1806表現(xiàn)出作為TFC功率的函數(shù)的更多的變化(統(tǒng)計(jì)漲落)。線性擬合1808沒有二次擬合1810那樣好，特別在較高的TFC功率處。應(yīng)注意，這些結(jié)果是使用在單個(gè)頻率(在此示例中，140MHz)的讀回信號(hào)，這些結(jié)果還可以通過使用多個(gè)頻率或在所有頻率上的完整功率譜(通常利用FFT生成)獲得，如通過下面在圖19和20中的方法得到。圖18表明，即使沒有寫入信號(hào)，該方法的實(shí)施例提供了一種作為TFC功率的函數(shù)的間距變化的良好的TFC校準(zhǔn)。
[0076]歸一化信號(hào)曲線圖和隨TFC功率的間距變化的計(jì)算
[0077]圖19是相對(duì)于在無數(shù)據(jù)的熱輔助記錄(TAR)磁盤上的空間頻率1902的歸一化信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)數(shù)1904的曲線圖1900。歸一化信號(hào)(Itl)是能夠在OmW TFC測(cè)量的讀回信號(hào)的傅里葉變換的參考信號(hào)。然而，在其他TFC功率的傅里葉變換還能夠用于參考信號(hào)傅里葉變換對(duì)在Ims中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行，對(duì)應(yīng)于以約5450rpm旋轉(zhuǎn)的磁盤的轉(zhuǎn)數(shù)的1/11，并在20.6mm的半徑測(cè)量(在此半徑處的盤表面速度為大約12m/s)。在“華萊士范圍(WallaceRange) ” 1916(對(duì)于此例子為約0.5xl07至1.5x10V1)中，歸一化信號(hào)是線性的，對(duì)于四個(gè)TFC功率20、40、60和80mW的每個(gè)示出線性擬合(分別為線1912、1910、1908和1906)。虛線1914表示對(duì)于OmW的TFC功率的歸一化線一曲線1906至1914已經(jīng)通過參考數(shù)據(jù)歸一化，因此對(duì)于OmW的TFC功率的數(shù)據(jù)是本質(zhì)上“歸一化過的(normalized out) ”以給出直的虛線。對(duì)線性區(qū)域的范圍1916的準(zhǔn)確限定能夠隨不同磁盤磁設(shè)計(jì)和讀頭設(shè)計(jì)而改變。因而，范圍1916能夠通過類似地獲取對(duì)于不同磁盤磁性設(shè)計(jì)和讀頭設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)并檢驗(yàn)數(shù)據(jù)為線性的范圍而被相應(yīng)地確定。圖20中的數(shù)據(jù)從四個(gè)線性區(qū)域的斜率獲得-這能夠獲得TFC校準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)徑向地移動(dòng)讀頭跨越兩個(gè)或更多相鄰重疊磁道時(shí)可以獲得用于構(gòu)建圖19的信號(hào)數(shù)據(jù)-這具有在固定的徑向位置處的回讀信號(hào)中消除跨道差異的潛在益處(分別參見圖6和7中的軌跡640和740)。為了獲得各個(gè)歸一化曲線，可以使用“降落方法(touch down method) ”,如本領(lǐng)域公知的。此方法可以通常包括如下步驟:
[0078]I)熱量飛行高度控制(TFC)功率設(shè)定為OmW并且信號(hào)被獲取作為參考信號(hào)Itl，用于通過非零TFC功率獲取的信號(hào)的歸一化。參考信號(hào)的傅里葉變換也允許確定華萊士范圍，例如圖19中的范圍1916。
[0079]2)TFC功率然后以可控的速率傾斜上升直到讀頭與旋轉(zhuǎn)的磁盤介質(zhì)的“降落(touch down) ”通過公知的方法檢測(cè)。在此點(diǎn)處的TFC功率被記為PTD。
[0080]3)從讀/寫頭和加熱器的設(shè)計(jì)參數(shù)，磁頭介質(zhì)間距(head medium spacing, HMS)相對(duì)于TFC功率Ptfc的變化率(dHMS/dPTFC)是近似已知的。從此值，步驟I)中的在OmW的TFC處的磁頭飛行高度可以大致為[PTD* (dHMS/dPTFC)]。
[0081]4)TFC功率可以現(xiàn)在從Ptd系統(tǒng)地減小(導(dǎo)致磁頭升起離開旋轉(zhuǎn)的磁盤介質(zhì)，即間隙>0nm)，記錄在從Ptd下降至零的各個(gè)TFC功率處的信號(hào)。圖19示出對(duì)于四個(gè)功率80、60、40和20mW的處理過程(其中Ptd隱含地大于80mW)。在這些TFC功率的每個(gè)處，回讀信號(hào)的傅里葉變換通過參考信號(hào)Itl的傅里葉變換來歸一化，歸一化信號(hào)的斜率在步驟I)中確定的華萊士范圍上計(jì)算。從公式2和圖2的論述，圖19中的斜率于是等于-Λ h，換言之，為飛行高度或來自參考飛行高度的HMS或在OmW的TFC功率處的HMS的變化(如圖19中的縱軸標(biāo)簽所示，其中已經(jīng)除以2 π因子)。
[0082]5)圖20能夠于是由圖19中的對(duì)應(yīng)于每個(gè)TFC功率的歸一化信號(hào)的斜率生成。
[0083]圖20是對(duì)于無數(shù)據(jù)的熱輔助記錄(TAR)磁盤上的區(qū)域作為熱飛行高度控制功率2002的函數(shù)的磁頭間距變化2004的曲線圖2000。線2006上的四個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于圖19中的在線性華萊士范圍1908上的四個(gè)加熱器功率20、40、60和80mW。圖19中的四條直線1906-1912的斜率提供圖20中的間距變化數(shù)據(jù)。通過這五個(gè)點(diǎn)(包括在OmW的TFC功率的第五個(gè)點(diǎn))的線性2006擬合的斜率給出TFC功率和間距變化之間的TFC校準(zhǔn)(nm/mW)。由于實(shí)際值將隨硬盤設(shè)計(jì)而變化，所以縱軸是任意單位的。
[0084]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)施例
[0085]圖21是根據(jù)一些實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)2100的示意圖。系統(tǒng)2100包括主機(jī)計(jì)算機(jī)2102、存儲(chǔ)裝置諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器2110以及在主機(jī)計(jì)算機(jī)2102與存儲(chǔ)裝置2110之間的接口 2134。主機(jī)計(jì)算機(jī)2102包括處理器2104、主機(jī)操作系統(tǒng)2108和控制代碼2106。存儲(chǔ)裝置或硬盤驅(qū)動(dòng)器2110包括耦接到數(shù)據(jù)通道2120的控制器2114。硬盤驅(qū)動(dòng)器2110包括攜帶具有讀/寫元件2124的讀/寫頭的臂狀物2128以及加熱器2126。[0086]在操作中，主機(jī)計(jì)算機(jī)2102中的主機(jī)操作系統(tǒng)2108發(fā)送命令到硬盤驅(qū)動(dòng)器2110。響應(yīng)于這些命令，硬盤驅(qū)動(dòng)器2110在磁盤表面2122上執(zhí)行要求的功能諸如讀取、寫入和擦除數(shù)據(jù)?？刂齐娐?114使得寫入元件2124將數(shù)據(jù)的磁圖案記錄在磁盤2122的位于磁道2130中的可寫入表面上。控制電路2114通過鎖定伺服回路到預(yù)定的伺服定位脈沖圖案(通常位于伺服分支或區(qū)域)而將讀/寫頭2124置于磁盤2132的可記錄或可寫的表面2122上。控制器2114也調(diào)節(jié)到加熱器2126的TFC電流來控制HMS。應(yīng)注意，在沒有伺服脈沖圖案的情況下，或者在“無數(shù)據(jù)”磁盤的情況下，控制器將不能將磁頭精確地置于期望的磁道(或徑向位置)上，離開得比期望的磁頭的一側(cè)到另一側(cè)運(yùn)動(dòng)大，在這些條件下執(zhí)行本實(shí)施例中提出的飛行高度測(cè)量變得有益。
[0087]根據(jù)一些實(shí)施例，系統(tǒng)2100包括高速緩沖存儲(chǔ)器2112，例如通過以下中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn):閃存、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)。硬件快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算器2116可以(可選地)用于進(jìn)行FFT功率譜計(jì)算，通常比軟件或固件FFT計(jì)算更快。
[0088]系統(tǒng)2100(包括主機(jī)計(jì)算機(jī)2102和存儲(chǔ)裝置或硬盤驅(qū)動(dòng)器2110)以足以理解本實(shí)施例的簡(jiǎn)化形式示出。示出的主機(jī)計(jì)算機(jī)2102以及存儲(chǔ)裝置或硬盤驅(qū)動(dòng)器2110不旨在表示結(jié)構(gòu)上或功能上的限制。這些實(shí)施例能夠用于各種硬件設(shè)備和系統(tǒng)以及各種其他的內(nèi)部硬件器件。
[0089]對(duì)讀頭的偏離磁道運(yùn)動(dòng)不敏感的動(dòng)態(tài)飛行高度控制的方法的流程圖
[0090]圖22是根據(jù)一些實(shí)施例的用于測(cè)量飛行高度的變化的方法的流程圖2200。
[0091]在方框2202，選擇用于飛行高度控制方法的相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道的類型。在一些實(shí)施例中，可以選擇具有參考數(shù)據(jù)的相鄰重疊磁道，該參考數(shù)據(jù)包括單個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)頻率。在另一些實(shí)施例中，可以選擇無數(shù)據(jù)的相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道。在圖7的文字部分中討論了用于生成或選擇無數(shù)據(jù)磁道的各種方法。
[0092]在方框2204，制備或者選擇如方框2202中選擇的相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道。
[0093]在方框2206，讀頭運(yùn)動(dòng)(在尋道操作中)到在方框2204中選擇的數(shù)據(jù)磁道，然后從該數(shù)據(jù)磁道獲取信號(hào)數(shù)據(jù)。
[0094]接下來，可以從方框2206進(jìn)入兩個(gè)可選的方框:首先進(jìn)入方框2208以直接存儲(chǔ)原始的(未分析的)信號(hào)數(shù)據(jù)然后進(jìn)入方框2210，或者直接地進(jìn)入方框2210以分析該信號(hào)數(shù)據(jù)(通常通過傅里葉變換)然后保存變換的數(shù)據(jù)。
[0095]在方框2212，來自方框2210的所保存的變換數(shù)據(jù)如圖19中討論地被歸一化。通過連續(xù)地對(duì)不同TFC功率重復(fù)方框2206至2210的操作，TFC控制斜率(nm/mW)由變換數(shù)據(jù)的線性區(qū)域計(jì)算。
[0096]方框2214然后從變換的數(shù)據(jù)確定在給定TFC功率下的磁頭-磁盤間隙，結(jié)合加熱器功率的知識(shí)，Ptd(參見圖19)，其用于磁頭“降落(touch down)”到旋轉(zhuǎn)的磁盤介質(zhì)。
[0097]在方框2216，利用來自方框2214的數(shù)據(jù)和在方框2212中計(jì)算的校準(zhǔn)[nm/mW]將磁頭-磁盤間隙控制到選擇的間隙。
[0098]在方框2218，信號(hào)數(shù)據(jù)如方框2206中從相同的相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道重新獲取，重復(fù)方框2206-2218中概述的方法，每當(dāng)磁盤介質(zhì)旋轉(zhuǎn)被重新開始，或周期性地以預(yù)定時(shí)間間隔，或每當(dāng)檢測(cè)到信號(hào)強(qiáng)度的顯著變化(可能表示讀/寫頭相對(duì)于磁盤的操作條件的變化)。
[0099]可供選擇的實(shí)施例
[0100]盡管已經(jīng)在硬盤驅(qū)動(dòng)器的背景下描述了實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以在其中進(jìn)行各種改變、替換和修改，而不脫離本發(fā)明的如權(quán)利要求書限定的精神和范圍。另外，本申請(qǐng)的范圍不旨在被限于說明書中描述的過程、機(jī)器、制造或物質(zhì)成分、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將從實(shí)施例的公開內(nèi)容而易于理解的，根據(jù)本發(fā)明可以使用目前存在或之后發(fā)展的執(zhí)行與這里描述的相應(yīng)實(shí)施例基本上相同的功能或?qū)崿F(xiàn)與其基本上相同的結(jié)果的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)成分、裝置、方法或步驟。相應(yīng)地，權(quán)利要求書旨在將它們(這樣的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)成分、裝置、方法或步驟)的范圍包括之內(nèi)。
[0101]例如，其他實(shí)施例可以包括一種磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，該磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)包括至少一個(gè)磁盤和讀寫頭組件，該讀寫頭組件具有從至少一個(gè)磁盤讀取數(shù)據(jù)的讀頭、向至少一個(gè)磁盤寫入數(shù)據(jù)的寫頭、以及用于控制讀寫頭和至少一個(gè)磁盤之間的間距的加熱器。此外，為了飛行高度測(cè)量，可以采用控制器選擇該至少一個(gè)磁盤的區(qū)域，其中所選擇的區(qū)域包括從由無數(shù)據(jù)區(qū)域和預(yù)先寫入?yún)⒖紨?shù)據(jù)組成的組中選出的類型，讀頭從所選擇的區(qū)域讀取信號(hào)強(qiáng)度信息，控制器分析該信號(hào)強(qiáng)度信息以獲得讀寫頭和至少一個(gè)磁盤之間的間距的測(cè)量結(jié)果O
[0102]預(yù)先寫入的參考數(shù)據(jù)的實(shí)施例可以包括單個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)頻率，其中所選擇的區(qū)域包括相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道。無數(shù)據(jù)區(qū)域可以是至少一個(gè)磁盤的未寫入?yún)^(qū)域，所選擇的區(qū)域包括相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道。無數(shù)據(jù)區(qū)域可以是至少一個(gè)磁盤的被熱擦除或AC去磁的區(qū)域，所選擇的區(qū)域可以包括相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道。
[0103]控制器還可以基于讀寫頭和至少一個(gè)磁盤之間的間距的測(cè)量結(jié)果來控制讀寫頭和至少一個(gè)磁盤之間的間距，讀寫頭和至少一個(gè)磁盤之間的間距的控制可以受到加熱器的影響。分析讀取的信號(hào)強(qiáng)度信息可以包括信號(hào)強(qiáng)度信息的頻譜分析。頻譜分析可以包括傅里葉變換操作，其中由傅里葉變換操作的輸出可以通過讀出的參考信號(hào)的傅里葉變換來歸一化。歸一化的傅里葉變換相對(duì)于信號(hào)頻率的斜率可以用來測(cè)量在讀寫頭與至少一個(gè)磁盤之間的間隙。該斜率可以在傅里葉變換的全部頻率范圍的其中傅里葉變換信號(hào)是線性的子范圍上確定。
[0104]磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的實(shí)施例還可以包括:多個(gè)讀寫頭組件，該多個(gè)讀寫頭組件的每個(gè)具有從至少一個(gè)磁盤讀取數(shù)據(jù)的讀頭、向至少一個(gè)磁盤寫入數(shù)據(jù)的寫頭、以及控制讀寫頭和至少一個(gè)磁盤之間的間距的加熱器；以及控制器，選擇至少一個(gè)磁盤的多個(gè)區(qū)域，其中該多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域由多個(gè)讀寫頭組件中的至少一個(gè)來讀取，多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域能夠被選擇用于飛行高度測(cè)量的目的；多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域是從無數(shù)據(jù)區(qū)域和預(yù)先寫入?yún)⒖紨?shù)據(jù)構(gòu)成的組中選出的類型，所述多個(gè)讀寫頭組件的至少一個(gè)從每個(gè)所選擇區(qū)域讀取信號(hào)強(qiáng)度信息；控制器分析對(duì)應(yīng)于多個(gè)區(qū)域的每個(gè)區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度信息以獲得多個(gè)讀寫頭組件中的每個(gè)讀寫頭在至少一個(gè)磁盤上的間隙的測(cè)量結(jié)果，并且控制器基于讀寫頭和至少一個(gè)磁盤之間的間距的測(cè)量結(jié)果來控制讀寫頭和至少一個(gè)磁盤之間的間距，其中讀寫頭和至少一個(gè)磁盤之間的間距的控制受到加熱器的影響。
[0105]在另一實(shí)施例中，一種用于測(cè)量硬盤驅(qū)動(dòng)器中的磁頭-磁盤間隙的變化的方法可以包括:選擇磁盤的包括相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道的區(qū)域，其中相鄰數(shù)據(jù)磁道包括預(yù)先寫入的參考數(shù)據(jù)，或者是無數(shù)據(jù)的；從每個(gè)所選擇的區(qū)域讀取信號(hào)強(qiáng)度信息；以及進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度信息的頻譜分析以獲得讀寫頭和磁盤之間的間隙的測(cè)量結(jié)果。
[0106]該方法還可以包括基于讀寫頭和磁盤之間的間隙的測(cè)量結(jié)果來控制讀寫頭和磁盤之間的間隙。頻譜分析可以包括傅里葉變換操作，還包括通過參考讀出信號(hào)的傅里葉變換來歸一化來自傅里葉變換操作的輸出。
[0107]該方法還可以包括利用歸一化傅里葉變換相對(duì)于信號(hào)頻率的斜率來測(cè)量讀寫頭和至少一個(gè)磁盤之間的間隙，其中該斜率在傅里葉變換的全部頻率范圍的其中傅里葉變換信號(hào)是線性的子范圍上確定。該方法還可以包括重新讀取信號(hào)強(qiáng)度信息以及重新分析信號(hào)強(qiáng)度信息以獲得讀寫頭在磁盤上的間隙的重新測(cè)量結(jié)果。
[0108]在硬盤驅(qū)動(dòng)器的操作期間可以根據(jù)需要重復(fù)重新讀取信號(hào)強(qiáng)度信息和重新分析信號(hào)強(qiáng)度信息的實(shí)施例。每當(dāng)磁盤介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)被重新開始，或周期性地以預(yù)定時(shí)間間隔，或每當(dāng)發(fā)生讀取信號(hào)強(qiáng)度的顯著變化，重復(fù)進(jìn)行重新分析信號(hào)強(qiáng)度信息可以發(fā)生。讀取的信號(hào)強(qiáng)度信息可以包括從兩個(gè)或更多個(gè)相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道讀取信號(hào)強(qiáng)度信息。
【權(quán)利要求】
1.一種磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，包括: 至少一個(gè)磁盤； 讀寫頭組件，具有從所述至少一個(gè)磁盤讀取數(shù)據(jù)的讀頭、向所述至少一個(gè)磁盤寫入數(shù)據(jù)的寫頭以及用于控制所述讀頭和寫頭與所述至少一個(gè)磁盤之間的間距的加熱器；以及 控制器，為了飛行高度測(cè)量而選擇所述至少一個(gè)磁盤的區(qū)域，其中所選擇的區(qū)域包括從由無數(shù)據(jù)區(qū)域和預(yù)先寫入的參考數(shù)據(jù)構(gòu)成的組中選出的類型，所述讀頭從所選擇的區(qū)域讀取信號(hào)強(qiáng)度信息，所述控制器分析所述信號(hào)強(qiáng)度信息以獲得所述讀頭和寫頭與所述至少一個(gè)磁盤之間的間距的測(cè)量結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中所述預(yù)先寫入的參考數(shù)據(jù)包括單個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)頻率，其中所選擇的區(qū)域包括相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道。
3.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中所述無數(shù)據(jù)區(qū)域是所述至少一個(gè)磁盤的未寫入?yún)^(qū)域，所選擇的區(qū)域包括相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道。
4.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中所述無數(shù)據(jù)區(qū)域是所述至少一個(gè)磁盤的被熱擦除區(qū)域或AC去磁的區(qū)域，所選擇的區(qū)域包括相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道。
5.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中所述控制器還基于所述讀頭和寫頭與所述至少一個(gè)磁盤之間的間距的測(cè)量結(jié)果來控制所述讀頭和寫頭與所述至少一個(gè)磁盤之間的間距，所述讀頭和所述至少一個(gè)磁盤之間的間距的控制受到所述加熱器的影響。
6.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中分析所述讀取信號(hào)強(qiáng)度信息包括所述信號(hào)強(qiáng)度信息的頻譜分析。
7.如權(quán)利要求6所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中光譜分析包括傅里葉變換操作，其中利用參考讀出信號(hào)的傅里葉變換來歸一化來自傅里葉變換操作的輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中所述歸一化傅里葉變換相對(duì)于信號(hào)頻率的斜率用于測(cè)量所述讀頭和寫頭與所述至少一個(gè)磁盤之間的間隙。
9.如權(quán)利要求8所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中所述斜率在所述傅里葉變換的全部頻率范圍的其中傅里葉變換信號(hào)是線性的子范圍上確定。
10.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，還包括: 多個(gè)讀寫頭組件，所述多個(gè)讀寫頭組件的每個(gè)具有從所述至少一個(gè)磁盤讀取數(shù)據(jù)的讀頭、向所述至少一個(gè)磁盤寫入數(shù)據(jù)的寫頭以及控制所述讀頭和寫頭與所述至少一個(gè)磁盤之間的間距的加熱器；以及 控制器，選擇所述至少一個(gè)磁盤的多個(gè)區(qū)域，其中所述多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域由所述多個(gè)讀寫頭組件中的至少一個(gè)讀取，為了飛行高度測(cè)量能夠選擇所述多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域；所述多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域是從由無數(shù)據(jù)區(qū)域和預(yù)先寫入的參考數(shù)據(jù)構(gòu)成的組中選出的類型，所述多個(gè)讀寫頭組件的至少一個(gè)從每個(gè)所選擇的區(qū)域讀取信號(hào)強(qiáng)度信息；所述控制器分析對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)區(qū)域的每個(gè)區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度信息以獲得所述多個(gè)讀寫頭組件中的每個(gè)讀寫頭在所述至少一個(gè)磁盤上的間距的測(cè)量結(jié)果，并且所述控制器基于所述讀頭和寫頭與所述至少一個(gè)磁盤之間的間距的測(cè)量結(jié)果來控制所述讀頭和寫頭與所述至少一個(gè)磁盤之間的間距，其中所述讀頭和所述至少一個(gè)磁盤之間的間距的控制受到所述加熱器的影響。
11.如權(quán)利要求10所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中每個(gè)分析包括對(duì)來自相應(yīng)的選擇區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度信息的頻譜分析。
12.如權(quán)利要求11所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中每個(gè)頻譜分析包括傅里葉變換操作，其中來自每個(gè)傅里葉變換操作的輸出利用參考讀出信號(hào)的傅里葉變換來歸一化。
13.如權(quán)利要求12所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中每個(gè)歸一化的傅里葉變換相對(duì)于信號(hào)頻率的斜率用于測(cè)量相應(yīng)讀頭和所述至少一個(gè)磁盤之間的間隙。
14.如權(quán)利要求13所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中每個(gè)歸一化傅里葉變換的斜率在所述傅里葉變換的全部頻率范圍的其中傅里葉變換信號(hào)是線性的子范圍上確定。
15.一種用于測(cè)量硬盤驅(qū)動(dòng)器中的磁頭-磁盤間隙的變化的方法，包括: 選擇所述磁盤的包括相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道的區(qū)域，其中所述相鄰數(shù)據(jù)磁道包括預(yù)先寫入的參考數(shù)據(jù)，或者是無數(shù)據(jù)的； 從每個(gè)選擇的區(qū)域讀取信號(hào)強(qiáng)度信息； 進(jìn)行所述信號(hào)強(qiáng)度信息的頻譜分析以獲得所述讀頭和所述磁盤之間的間隙的測(cè)量結(jié)果O
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括基于所述讀頭和寫頭與所述磁盤之間的間隙的測(cè)量結(jié)果來控制所述讀頭和寫頭與所述磁盤之間的間隙。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述頻譜分析包括傅里葉變換操作，還包括通過參考讀出信號(hào)的傅里葉變換來歸一化來自所述傅里葉變換操作的輸出。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括利用所述歸一化傅里葉變換相對(duì)于所述信號(hào)頻率的斜率來測(cè)量所述讀頭和寫頭與所述至少一個(gè)磁盤之間的間隙，其中所述斜率在所述傅里葉變換的全部頻率范圍的其中傅里葉變換信號(hào)是線性的子范圍上確定。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括重新讀取所述信號(hào)強(qiáng)度信息以及重新分析所述信號(hào)強(qiáng)度信息，以獲得所述讀寫頭在所述磁盤上的間隙的重新測(cè)量結(jié)果。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中在所述硬盤驅(qū)動(dòng)器的操作期間根據(jù)需要重復(fù)進(jìn)行重新讀取所述信號(hào)強(qiáng)度信息和重新分析所述信號(hào)強(qiáng)度信息。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中每當(dāng)磁盤介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)被重新開始，或周期性地以預(yù)定時(shí)間間隔，或每當(dāng)讀取信號(hào)強(qiáng)度的實(shí)質(zhì)變化發(fā)生，重新分析信號(hào)強(qiáng)度信息的重復(fù)發(fā)生。
22.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述讀取的信號(hào)強(qiáng)度信息包括從兩個(gè)或更多個(gè)相鄰重疊數(shù)據(jù)磁道讀取信號(hào)強(qiáng)度信息。
【文檔編號(hào)】G11B5/60GK103839555SQ201310757371
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月19日
【發(fā)明者】S·V·坎奇, M·K·格羅比斯, B·馬喬恩, E·施雷克 申請(qǐng)人:Hgst荷蘭公司