对偏离磁道运动不敏感的动态飞行高度控制制造技术

描述了能够进行对偏离磁道运动不敏感的动态飞行高度控制的数据存储设备和方法。在一些实施例中，硬盘驱动器从未写入的、被热擦除或AC去磁的相邻重叠磁道获取信号数据。读头的一侧到另一侧(偏离磁道)位置误差或振荡不影响完全由磁盘上的磁畴产生的信号。因此，信号变化可以仅由飞行高度的变化产生。在另一些实施例中，用参考数据预先写入相邻重叠数据磁道。相邻重叠磁道的宽度超过读头的任何预料的一侧到另一侧位置误差，因此信号变化可以仅由飞行高度的变化产生。对于所有的实施例，噪声或参考数据信号可以用作没有由偏离磁道运动产生的影响的可靠的动态飞行高度测量。

【技术实现步骤摘要】
对偏离磁道运动不敏感的动态飞行高度控制
本专利技术涉及数据存储设备，具体地涉及具有旋转的磁盘的数据存储设备，读/写头以小的磁头到磁盘(head-to-disk)间隙(“飞行高度”)在旋转的磁盘上方飞行，该间隙可以被控制以保持读/写过程的完整性。
技术介绍
数据存储设备采用旋转的数据存储介质诸如硬盘驱动器。在硬盘驱动器中，利用写头将数据写入到磁盘介质，该写头产生高度局域化的磁场，该磁场将磁盘内的磁畴配向在两个方向中的一个上，其中一个方向表示“1”，另一个方向表示“0”。在某些情况下，磁化方向相对于磁盘平面向上或向下(垂直磁记录或PMR)。在另一些情况下，磁化方向在磁盘的平面内。在所有的情况下，此数据可以然后用读头读出。如图21所示，写头和读头通常被集成在单个组件内。为了实现稳定增加的数据存储密度(通常以位/英寸2(bits/inch2)为单位来测量)，其在目前实现接近1012位/英寸2的水平，存储单个位的磁区域的尺寸已经被缩小到纳米(nm)级。写入到这样小的区域和从这样小的区域读取可以包括缩小读头和写头的尺寸并使它们更靠近磁盘表面飞行(因为磁力随着磁盘和磁头之间距离的增加而迅速地降低)。磁头和磁盘之间的距离被称为“飞行高度”，因为磁头被认为在压缩空气的缓冲下在磁盘上方“飞行”，该压缩空气被磁盘的快速旋转产生然后在磁头(常常被称为“滑块(sled)”)和磁盘之间被挤压。利用“热飞行高度控制(thermalflyheightcontro1)”(TFC)实现对飞行高度的非常精确的控制，TFC采用电加热器(具有毫瓦(mW)功率)加热磁头的磁极片(polepiece)，导致纳米级的热膨胀，该热膨胀推动磁极片稍微更靠近旋转的磁盘表面。TFC功率的精确控制可以包括飞行高度的准确的和反复的时间测量。对于具有多个磁盘和多个读/写头(对于每个盘表面有至少一个)的磁盘驱动器，通常采用对每个磁头进行TFC功率的单独控制，因为飞行高度变化在驱动器的各磁头之间可以是不相关的。已经采用用于以选择的精确度水平和速度获得这种飞行高度数据的各种方法，包括使用参考数据磁道(例如，使用纯140MHz写入的数据)，或使用存储在驱动器上的用户数据。这样的控制方法的示例在美国专利申请No.13/211593中描述，该申请通过引用整体结合于此。在所有这些方法中，使用标准宽度的数据磁道，读头可以利用磁盘驱动器内的电子器件控制的对准(也称为寻轨)在该磁道上方飞行。具体地，紧接着寻道操作(其中磁头迅速地径向跨越磁盘半径的一部分扫描)，在寻道操作结束之后的一段时间磁头可以趋向于相对数据磁道从一侧到另一侧(side-to-side)(即，径向地)振动。这种振动会导致读头部分地偏离数据磁道的边缘，导致读信号(也被称为读回信号或读出信号)某些衰减。在大多数情况下，自动增益控制能够对这些读取信号波动进行调整直到获取数据。然而，一些实施例的目标是采用这种读取信号来确定磁头的飞行高度，为此这些读取信号波动会导致高度测量中的错误。这可能发生，因为存在能够引起读取信号改变的两种运动：一侧到另一侧的磁头运动(部分地在数据轨道上和部分地偏离数据磁道)以及对应于飞行高度变化的上下运动。在这两种影响可能单独地或一起出现的情况下，无法分离这两种运动对读信号强度的影响而获得期望的飞行高度变化信息。一些实施例的目标是提供一种用于从读出信号获得本质上明确的飞行高度信息的方法和结构，而没有来自相对数据磁道的一侧到另一侧磁头运动的干扰。一些实施例的另一个目标是提供重叠且用已知参考数据写入的相邻数据磁道以提供用于通过热飞行高度控制(TFC)控制飞行高度的信号。一些实施例的另一个目标是提供重叠且未写入、被热擦除或AC去磁的相邻数据磁道以提供用于通过热飞行高度控制(TFC)控制飞行高度的信号。
技术实现思路
一些实施例的方面提供一种用于改善硬盘驱动器或采用旋转磁盘的其他数据存储设备中的数据存储的方法。在一些实施例中，还没有被写入或已经被热擦除或AC去磁的相邻数据磁道或扇区被读取以获得噪声数据。此噪声数据可以然后被处理以获得功率谱(powerspectra)。这些功率谱可以用来获得关于磁头的飞行高度的精确信息，然后可以采用该精确信息更准确地进行热飞行高度控制(TFC)而没有来自数据磁道上读头对准的变化的干扰(即，在失去正确寻轨的情况下)，因为噪声信号不依赖于磁盘的未写入区域上方的一侧到另一侧磁头位置，因此仅以可预测的方式随飞行高度而变化。在一些实施例中，可以用相同的已知参考信号写入多个相邻的重叠磁道或扇区。这些重叠磁道跨越大于读头宽度的径向距离，使得在从这些重叠磁道的读取操作期间，存在很少的或没有来自读头一侧到另一侧位置变化的干扰，因为磁头保持在相邻重叠磁道或扇区上方。附图说明图1是在具有写入数据的移动磁盘上方飞行的读/写头的示意性等轴图；图2是作为信号频率的函数的信号强度的对数的曲线图；图3是在磁盘上方飞行的读头的示意性正视图；图4是在磁盘上方飞行的读头的示意性俯视图；图5是根据一些实施例的在具有写入数据的磁盘上方飞行的读头的示意性正视图；图6是根据一些实施例的在具有写入数据的磁盘上方飞行的读头的示意性俯视图；图7是根据一些实施例的在磁盘的无数据区域的区域上方飞行的读头示意图；图8是信号强度的对数随读头相对于数据磁道的中心和多个重叠数据磁道的中心的位置而变化的曲线图；图9是作为信号频率的函数的信号强度的对数的负微分的曲线图；图10是示出磁盘上的写入数据的显微图；图11是当通过在写入的数据磁道上对准的读头读取诸如图10中的数据时作为信号频率的函数的功率谱的曲线图；图12是示出磁盘的无数据部分的显微图；图13是在读取诸如图12中的数据时作为信号频率的函数的功率谱的曲线图；图14是在磁盘的无数据的区域上方飞行的读/写头的示意性等轴图；图15是在磁盘的无数据的区域上作为空间频率的函数的噪声功率的曲线图；图16是对于具有垂直磁记录(PMR)数据的磁盘作为热飞行高度控制功率的函数的磁头间距变化的曲线图；图17是对于具有热辅助记录(thermally-assistedrecorded，TAR)数据的磁盘作为热飞行高度控制功率的函数的磁头间距变化的曲线图；图18是对于无数据的热辅助记录(TAR)磁盘区域作为热飞行高度控制功率的函数的磁头间距变化的曲线图；图19是在无数据的热辅助记录(TAR)磁盘上相对于空间频率的归一化信号强度的对数的曲线图；图20是对于无数据的热辅助记录(TAR)磁盘作为热飞行高度控制功率的函数的磁头间距变化的曲线图；图21是根据一些实施例的硬盘驱动器的示意图；图22是根据一些实施例的用于测量飞行高度的变化的方法的流程图。具体实施方式实施例能够提供与用于动态控制读/写头相对于磁盘存储介质的飞行高度的先前方法相比的一个或多个优点。不是所有的实施例都可以提供所有的益处。将根据这些益处描述这些实施例，但是这些实施例不旨在限制本专利技术的范围。各种修改、替换以及等同物落入本专利技术的精神和范围内，本专利技术的范围如下面实施例描述并在权利要求书中限定。图1是在沿方向108运动的磁盘104上方飞行的读/写头102的示意性等轴图100。数据磁道上的一些磁化位(每个通常包括多个磁畴)被示出为清晰的矩形106。读/写头1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁盘驱动器系统，包括：至少一个磁盘；读写头组件，具有从所述至少一个磁盘读取数据的读头、向所述至少一个磁盘写入数据的写头以及用于控制所述读头和写头与所述至少一个磁盘之间的间距的加热器；以及控制器，为了飞行高度测量而选择所述至少一个磁盘的区域，其中所选择的区域包括从由无数据区域和预先写入的参考数据构成的组中选出的类型，所述读头从所选择的区域读取信号强度信息，所述控制器分析所述信号强度信息以获得所述读头和写头与所述至少一个磁盘之间的间距的测量结果。

【技术特征摘要】
2012.11.19 US 13/681,2181.一种磁盘驱动器系统，包括：至少一个磁盘；读写头组件，具有从所述至少一个磁盘读取数据的读头、向所述至少一个磁盘写入数据的写头以及用于控制所述读头和写头与所述至少一个磁盘之间的间距的加热器；以及控制器，为了飞行高度测量而选择所述至少一个磁盘的区域，其中所选择的区域包括从由无数据区域和预先写入的参考数据构成的组中选出的类型，其中所选择的区域包括相邻重叠数据磁道，所述读头从所选择的区域读取信号强度信息，所述控制器分析所述信号强度信息以获得所述读头和写头与所述至少一个磁盘之间的间距的测量结果。2.如权利要求1所述的磁盘驱动器系统，其中所述预先写入的参考数据包括单个、两个或多个频率。3.如权利要求1所述的磁盘驱动器系统，其中所述无数据区域是所述至少一个磁盘的未写入区域。4.如权利要求1所述的磁盘驱动器系统，其中所述无数据区域是所述至少一个磁盘的被热擦除区域或AC去磁的区域。5.如权利要求1所述的磁盘驱动器系统，其中所述控制器还基于所述读头和写头与所述至少一个磁盘之间的间距的测量结果来控制所述读头和写头与所述至少一个磁盘之间的间距，所述读头和所述至少一个磁盘之间的间距的控制受到所述加热器的影响。6.如权利要求1所述的磁盘驱动器系统，其中分析所述读取信号强度信息包括所述信号强度信息的频谱分析。7.如权利要求6所述的磁盘驱动器系统，其中所述频谱分析包括傅里叶变换操作，其中利用参考读出信号的傅里叶变换来归一化来自傅里叶变换操作的输出。8.如权利要求7所述的磁盘驱动器系统，其中所述归一化傅里叶变换相对于信号频率的斜率用于测量所述读头和写头与所述至少一个磁盘之间的间隙。9.如权利要求8所述的磁盘驱动器系统，其中所述斜率在所述傅里叶变换的全部频率范围的其中傅里叶变换信号是线性的子范围上确定。10.如权利要求1所述的磁盘驱动器系统，还包括：多个读写头组件，所述多个读写头组件的每个具有从所述至少一个磁盘读取数据的读头、向所述至少一个磁盘写入数据的写头以及控制所述读头和写头与所述至少一个磁盘之间的间距的加热器；以及控制器，选择所述至少一个磁盘的多个区域，其中所述多个区域中的每个区域由所述多个读写头组件中的至少一个读取，为了飞行高度测量能够选择所述多个区域中的每个区域；所述多个区域中的每个区域是从由无数据区域和预先写入的参考数据构成的组中选出的类型，所述多个读写头组件的至少一个从每个所选择的区域读取信号强度信息；所述控制器分析对应于...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·V·坎奇，M·K·格罗比斯，B·马乔恩，E·施雷克，
申请(专利权)人：HGST荷兰公司，
类型：发明
国别省市：无