专利名称：校准和控制记录磁盘驱动器悬浮高度致动器的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种记录磁盘驱动器，更具体地说，涉及一种具有悬浮高度致动器的磁盘驱动器，所述悬浮高度致动器用于控制读取/写入磁头与磁盘之间的间距。
背景技术：
硬盘记录磁盘驱动器采用读取/写入变换器或磁头来向磁盘读取和/或写入数据，所述变换器或磁头安装在磁头载体上。一般，所述磁头载体是气浮轴承(air-bearing)滑块，通过一个悬挂支撑件连接在致动器上，并且通过该悬挂支撑件定位在与磁盘表面非常接近的位置。一般，叠置在磁盘驱动器内的磁盘具有与整个叠层中的每个磁盘的表面相关的滑块-悬挂支撑组件。
磁头与磁盘表面之间的间隙或间距被称为悬浮高度。滑块具有面对磁盘的气浮轴承表面(ABS)，这导致该滑块能够漂浮在由磁盘旋转所产生的气浮轴承或衬垫上。该滑块连接在悬挂支撑件的弯曲部分上，所述悬挂支撑件包括负载梁，该梁向滑块施加负载力，以在允许滑块“俯仰”和“滚动”时抵消气浮轴承力。滑块的悬浮动态以及悬浮高度受到各种参数的影响，例如磁盘旋转速度、滑块ABS的空气动力学形状、悬挂支撑件施加到滑块上的负载力、以及由悬挂支撑件施加到滑块上的俯仰和滚动扭矩。
磁盘驱动器被设计为使用悬浮高度致动器来改变磁头和磁盘表面之间的间距。一种类型的悬浮高度致动器为热式致动器，其具有位于滑块上接近磁头位置的电阻加热器。当电流施加到加热器上时，加热器膨胀导致磁头“凸出”，从而移动得与磁盘表面更接近。其它类型的将磁头相对于滑块移动的悬浮高度致动器包括静电微致动器和压电致动器。其它类型的悬浮高度致动器也是基于热、静电或压电技术，通过改变气浮轴承或滑块ABS的形状来改变磁头-磁盘间距。
悬浮高度致动器必须精确地校准，使磁头磁盘间隔能受到控制。校准需要获知导致磁头-磁盘接触(HDC)的控制信号的值。如果悬浮高度致动器是具有位于滑块上接近磁头位置的电阻加热器的热式致动器，则本控制信号的值就是HDC导致的加热能量的值。
发明内容
本发明为校准和控制记录磁盘驱动器的悬浮高度致动器的系统和方法。该校准方法使用从磁阻(MR)读取磁头送出的信号来确定磁头-磁盘接触(HDC)和HDC导致的悬浮高度致动器控制信号。在滑块与磁盘脱离接触时，在一个低频范围内测量该MR信号，以得到参考值。随后在相同的低频范围内测量该MR信号，将测量值与参考值相比较。按照本系统和方法的一方面，模拟的MR信号被数字化并输入至数字信号处理器，该处理器具有对低频范围内的信号振幅进行积分的电路和/或软件，优选的，该范围为大约0.1至2MHz。在滑块与磁盘脱离接触时，由积分计算出的值是参考值。当磁头和磁盘之间的间距可以变化时，在磁盘驱动器的操作过程中也执行相同的积分，并将测量值与参考值比较。如果测量值超过参考值预定量，则表示HDC开始或者HDC已经发生。HDC的悬浮高度致动器控制信号值被记录，与该值相应的磁头-磁盘间距为零。
校准方法也确定磁头-磁盘间距对于悬浮高度致动器控制信号的敏感度，也就是说，由给定的控制信号的变化所造成的间距的变化，通过为一系列相应的控制信号测量一系列MR读取信号的振幅来实现。MR读取信号振幅的变化可以用于确定使用不同技术的磁头-磁盘间距的变化，包括那些基于Wallace间距损失公式的变化。
随后，该悬浮高度致动器通过敏感度和导致磁头-磁盘间距为零的控制信号值来校准。在一个例子中，如果悬浮高度致动器为具有位于滑块上接近磁头位置的加热器的热式致动器，则校准曲线大致为磁头-磁盘间隔对于加热能量的线性函数，而敏感度则为该线的斜率。随后，控制该悬浮高度致动器将磁头移动到希望的悬浮高度并保持在该希望的悬浮高度。
该方法被应用于磁头/磁盘检测器或“自旋支架(spin stands)”以简化滑块-悬挂支撑组件和悬浮高度致动器，以及磁盘驱动器的设计和检测。本发明也涉及具有悬浮高度致动器和数字信号处理器的记录磁盘驱动器，该数字信号处理器具有执行上述校准和控制的电路和/或软件。
为了更全面地理解本发明的特性和优点，需要参考下文中结合附图的详细描述。
图1为记录磁盘驱动器的示意性框图；图2为磁盘表面上的气浮轴承滑块的端部部分的截面视图，并示出位于滑块上的热式悬浮高度致动器、读取磁头和写入磁头；图3A-3C示出在对悬浮高度致动器施加三个逐步增加的能量下，作为频率函数的读入信号的振幅；图4为在热悬浮高度致动器上施加特定的能量时，低频的磁头-磁盘接触(HDC)振动信号的傅立叶变换；图5示出三个参数(由于HDC的积分等效噪声比、传统声波发射传感器的输出振幅比、和声波发射标准偏离比)对特定的滑块-悬挂支撑组件的加热能量；图6为校准曲线，示出磁头-磁盘间距与加热能量之间大致的线性关系，同时示出将磁头-磁盘间距控制到希望间距的方法。
具体实施例方式
本发明可应用于具有磁头悬浮高度致动器的磁盘驱动器中，所述致动器将读取-写入磁头相对于滑块移动，或者改变气流(air-flow)或滑块的气浮轴承表面(air-bearing surface，ABS)的形状，以控制磁头-磁盘间距。本发明不仅能够应用于记录磁盘驱动器，还能够应用于磁头-磁盘测试设备或“自旋支架(spin stands)”，所述“自旋支架”在磁盘驱动器制造过程中被用于设计和测试记录磁盘驱动器中的磁头-磁盘接触面。
图1为记录磁盘驱动器的结构示意图。磁盘驱动器包括具有表面11和12的磁性记录盘10，其每个表面都具有磁性记录层。磁盘10被安装在主轴16上，并通过主轴马达8的驱动而围绕垂直于磁盘表面11、12的轴旋转。磁头载体或滑块13位于接近磁盘10表面11的位置。滑块13是气浮轴承滑块，其具有与磁盘表面11相对的气浮轴承表面(ABS)20和尾端22。滑块13在其尾端22上支撑着一个读取/写入转换器或磁头21，用于从磁盘表面11的磁介质中读取或写入数据。磁头21为双元件磁头，其具有感应写入元件或磁头70和磁阻(MR)读取元件或磁头60。滑块13通过悬挂支撑件15连接在致动器臂14上。该悬挂支撑件15提供了将滑块13压向磁盘表面11的弹性力。也支撑有读取/写入磁头的第二磁头载体或滑块17位于磁盘10的表面12上，并通过悬挂支撑件19连接在致动器臂14上。
致动器臂14连接在旋转致动器27上。该致动器一般是旋转式音圈马达(VCM)，其包括在固定磁场内可移动的线圈，线圈移动的方向和速度受到硬盘控制器29供给的马达电流信号的控制。当磁盘10旋转时，旋转致动器27将滑块13、17在它们各自的磁盘表面11、12上沿着大致弧形的轨道径向地向内和向外移动，使得读取/写入磁头能够到达磁性记录层上所需要读取或写入数据的各个部分。该致动器27和主轴马达8都安装在磁盘驱动器外壳9的一部分上。
图2为位于磁盘10表面11之上的滑块13的端部部分的截面视图。磁盘10沿箭头100方向的旋转产生了滑块13的ABS与磁盘表面11之间的气浮轴承。在磁盘驱动器的工作过程中，气浮轴承抵消了悬挂支撑件的轻微的弹力，并支撑滑块13，使其轻微的离开磁盘表面11一较小的、大致恒定的距离。图2还示出读取/写入磁头21，也就是MR读取磁头60和写入磁头70。写入磁头70为感应写入磁头，其具有定位于两个写入极72、73之间的线圈71。
滑块13还包括悬浮高度致动器，其用于改变读取/写入磁头21与磁盘表面11之间的距离。图2中所示的悬浮高度致动器的类型是热式致动器，所述热致动器具有电连接在悬浮高度控制器(FHC)82上并受其控制的电阻加热元件或加热器80。FHC82是电源，其可通过比如控制可变电阻器的设置的方法，控制着流向加热器80的电流的量。当电流增加时，加热器80膨胀，导致磁头21凸出(PTR)，如虚线102所示，该凸出将磁头21的MR读取磁头60和写入磁头70的电极头71、72向接近磁盘表面11的方向移动。FHC82可以包括监控加热器80温度的温度补偿控制电路，以在磁盘驱动器操作过程中保持磁头的悬浮高度在所需要的范围之内。
美国专利5,991,113以及公开的专利申请US2005/0024775A1中描述了一种热式悬浮高度致动器。其它用于将磁头相对于滑块移动的悬浮高度致动器包括如美国专利6,611,399B1中所描述的静电微致动器，以及如美国专利6,570,730B1所描述的压电致动器。还有另外一种类型的悬浮高度致动器通过改变空气流动或者滑块ABS的形状来改变磁头-磁盘的间距。这种类型的悬浮高度致动器包括如美国专利6,775,103B2所述的热式致动器，入美国专利5,276,573和6,344,949所述的静电致动器，以及如美国专利5,021,906所述的压电致动器。
再参照图1，磁盘驱动器的各个组件都受到控制器29产生的控制信号的控制。控制器29是数字信号处理器，其包括逻辑控制电路、存储器和微处理器。控制器29产生用于不同驱动操作的控制信号，比如在线路23上给主轴马达控制器30发出的控制信号，在线路28上为致动器27发出的轨道跟踪和寻道控制信号，以及在线路83上发给FHC82的控制信号。
MR读取磁头60从磁盘表面11读取数据。该MR信号被放大器37放大。一般，该放大器37和其它的读取信号处理电路，以及产生流向MR读取磁头60的感应或偏电流的电路，都是致动器臂14上的积分电路模块18(图1)的一部分。该模块18被置于接近读/写磁头21的位置，以保证相互之间的连接越短越好，也因此将该模块称为臂电子模块。MR放大器37的输出被送到读取/写入(R/W)通道25，在该处来自MR读取磁头60的模拟信号被转化为代表记录在磁盘表面11上的磁性记录层上的数据的数字信号。R/W通道25一般包括自动获得控制的电路、模数转换器和数字数据检测器。
数据通过经过R/W通道和写入放大器39被送到感应写入磁头70的写入信号被写入到磁盘表面11的磁性记录层上。写入放大器39一般位于臂电子模块18中。
线路28上的轨道追踪和寻找信号由控制器29产生，该控制器以响应于输入磁头的定位误差信号(PES)运行伺服控制算法。该MR读取磁头读取记录在磁盘上的磁头位置伺服信息，该信息一般位于均匀有角度地嵌入在数据扇区之间的伺服扇区上。从MR放大器37输出的模拟伺服输出被解调器38解调，并被模拟-数字(A/D)转换器40转化为数字定位误差信号(PES)。在线路28上的轨道追踪和寻找控制信号被送到数字-模拟转换器(DAC)32，该转换器将它们转换为模拟电压信号，并输出到VCM驱动器34。随后，VCM驱动器34输送相应的电流脉冲到VCM致动器27的线圈中，使得可以枢轴转动所述臂14以径向地向内和向外移动和定位滑块13、17，从而将滑块移动到各自的磁盘表面11、12上所需要的数据轨上。
本发明是校准和控制悬浮高度致动器的系统和方法，使得能够被选定和保持磁头-磁盘间距，主要是写入电极头72、73与磁盘10表面11之间的间距。该方法包括确定(a)导致磁头-磁盘接触(HDC)的从FHC82送出的信号(以及在线路83上的送往FHC82的控制信号)，(b)磁头-磁盘间距对于悬浮高度控制信号的敏感度，也就是由给定变化的FHC82信号所引起的间距的变化。从而，磁头-磁盘间距能够被控制器29控制在所需要的悬浮高度，使得信号FHC82向加热器80产生适合水平的加热量。
确定HDC和悬浮高度控制信号的HDC值术语“磁头-磁盘接触”或HDC表示滑块的某部分，比如读取磁头60、写入磁头70或尾端22与磁盘的表面11发生接触。术语“确定”HDC表示检测HDC的开始，或者判断HDC已经发生或即将发生。
在HDC开始时或者在HDC过程中已经观察到MR信号的低频率振动。该信号被称为HDC振动信号，因为其完全由HDC的影响所造成。经发现，HDC振动的第一谐波频率非常接近于滑块振动模式(pitch mode)的谐振频率。该信号对许多其它的因素不敏感，比如磁头在磁盘上的径向位置、磁盘RPM以及磁盘的类型(金属或玻璃基底)。因此，对于不同的磁盘驱动器和不同的滑块悬挂支撑组件来说HDC振动信号相对地易于检测。
在具有热式悬浮高度致动器的磁盘驱动器中测量HDC振动，所述悬浮高度致动器被用于提供不同水平的加热能量(Hp)。图3A-3C示出处于三个不同水平的加热能量下的作为频率的函数的MR信号振幅。在图3A中，加热器上没有施加能量，因此磁头不与磁盘发生接触，悬浮高度基本上由位于滑块和旋转的磁盘之间的气浮轴承所确定。在图3B中，施加的加热能量为94mW，如信号振幅低于1MHz处所示，此时开始HDC。在图3C中，施加的加热能量为111mW，HDC已经发生。图4示出在施加的加热能量为120mW时低于约2MHz的HDC振动信号的傅立叶变换分量(component)，且第一谐波频率大约337.5kHz。对于该特定的滑块-悬挂支撑组件，在振动模式的滑块共振频率为大约284kHz。
由于HDC振动发生在相对低频的时候，可以用积分的能谱(在数字信号处理技术领域也称为积分的“谱线密度”)来确定HDC。图5示出三个参数(起因于HDC的积分等效噪声比、传统声波发射传感器的输出振幅比、和声波发射标准偏离比)对特定滑块-悬挂支撑组件的加热能量的关系。积分等效噪声比为积分等效噪声与在零能量测量状况下的加热能量的比值，也就是，测量到的积分的谱线密度与积分的谱线密度参考值的比值。依靠HGA(“磁头-万向支架-组件”，一个包括悬挂支撑件和具有读/写磁头的滑块的系统)的机械性能，将频率范围是保持在0.1到2MHz。由于图5中所示的等效噪声比的数据，频率被选定在0.3至1.0MHz之间，以充分地覆盖被测试的HGA的机械共振频率。在该频率范围内，MR磁头的输出几乎全部是噪声，所以积分的能谱也能够被认为是积分的等效噪声。如果没有HDC时，MR信号为记录系统的正常低频噪声，同时积分的谱线密度的值，也就是在关注的频率范围之内的信号振幅的积分，将会非常低。该值可以被用作参考值。当加热器能量增加，磁头开始接触磁盘时，积分谱线密度的测量值也会增加，并且会随着加热能量的持续增加而增加。当加热能量大于HDC发生时的能量时，测量值将会随着加热能量的增加而剧烈增加。因此，从积分等效噪声对加热能量的曲线转折点来看，能够确定HDC的开始点，并且该HDC开始点与相应的加热能量相关。图3-5中所图示的数据来源于巨型磁阻(GMR)读取磁头的MR信号。然而，如果用隧道效应磁阻(TMR)读取磁头替代GMR磁头，则希望测量到HDC振动信号的第一谐波，而不是积分等效噪声，因为TMR的HDC振动信号相对较小。
在图5中，HDC的开始发生在加热能量大约64mW时，其相应的积分等效噪声比大约为1.9。为了校验该点是否为HDC的正确开始点，在滑块-悬挂支撑组件的支撑臂上安装一个声波发射(AE)传感器，该AE传感器的振幅比率及其标准偏差(StDev)比率在图5中被测量和标识。在图5中，该AE振幅比率和StDev比率，分别是，在零加热能量下，AE传感器振幅及StDev与加热能量之间的比值，所述加热能量为检测到的AE传感器振幅和StDev的加热能量。积分等效噪声比与AE振幅比率及StDev比率之间的理想的相互关系，不仅显示了使用HDC振动频率信号确定HDC的方法非常有效，同时也显示了更容易的HDC起始指示器。如图5所示，由于HDC振动造成的积分等效噪声比比其它两个参数增加的快很多。这显示了使用HDC振动信号来确定HDC要比使用AE传感器更加有效。
对于所研究的特定的滑块-悬挂支撑组件，HDC开始点处的所述积分等效噪声比，能够通过实验的方法来确定。如图5所示，由于该比率快速的增加，根据确定HDC后所要采取的动作，可以选定一个低些或高些的比率作为确定HDC的极限比率。例如，图5中显示，在积分等效噪声比约大于零加热能量时的积分等效噪声90％(比率为1.9)时，比率曲线发生变化。然而，如果需要最小化HDC，那么例如可以选定极限比率1.3作为安全极限。相似地，如果需要完全地确定HDC，那么例如可以选定极限比率为6.0。
因此，HDC的Hp值已知。对于图5中使用的HGA，HDC导致的64mW的加热能量，是相应于磁头-磁盘零间隔的值。因此，来自FHC82导致加热器80处于64mW的能量状态的控制信号，是悬浮高度致动器控制信号的值，该值是相应于磁头-磁盘零间隔的值。该零间隔或HDC的控制信号值，与下文中所描述的磁头-磁盘间隔相对于悬浮高度控制信号的敏感度，一起被用于校准悬浮高度致动器的方法之中。
确定磁头-磁盘间距相对于悬浮高度控制信号的敏感度磁盘驱动器中磁头-磁盘间距的变化可以通过读取信号的变化而确定。可以利用多种不同的技术，它们通常都基于公知的Wallace间距损失关系d0-d(t)＝(B/π)Ln[A(t)/A0]+(B/π)Ln[C(t)/C0]， 等式(1)其中，具有波长λ和位单元(bit cell)长度B＝λ/2的单频率参考样本被写入在磁盘上，A0为在参考磁间隔d0时的参考样本的读取反应(read-back)信号的振幅，d(t)为侦测单频率参考样本的振幅A(t)的读取磁头的磁间隔。C为基于读出装置敏感度和温度的常数。C(t)和C0分别为C对应于d(t)和d0的两个值。
为了确定加热能量(Hp)的变化如何影响磁头-磁盘间距的变化，在磁头/磁盘检测器或磁盘驱动器上进行下列步骤1.擦除某个数据轨以将其作为参考轨。
2.将Hp设置为零。
3.写入一具有位单元长度为B1的参考信号，并从读取反应信号中测量A0。
4.将Hp设置为非零值Hp1，随后测量A1。对于1至m的Hp值重复以上操作。
5.计算d1k＝(B/π)ln[Ak/A0]，其中k＝1～m。由此将获得一系列在位单元长度为B1时所获得值相应的Hpk和d1k值。
6.对于B2，重复步骤3至5，随后再取B3。(举个例子，B2可以为B1的两倍，B3可以为3倍)。由此获得三组与位单元长度Bj＝B1、B2、B3相对应的djk值(k＝1至m)(其中j大于等于3)。
7.对于某一固定的k值，在djk对频率Bj的图表中执行三个数据点的线性拟合，其中djk j＝1、2、3(分别对应于B1、B2和B3样本)。
8.对每个k值重复步骤7。
从而获得一系列能够标绘在线性曲线拟合之中或与其相符合的Hpk、dk值。该线的斜率为磁头-磁盘间隔相对于加热量(Hp)的敏感度(ρ)，由下式表示ρ＝Δd/ΔHp 等式(2)其它由读取反应信号确定ρ的方法包括脉冲-宽度法和谐波比率悬浮高度(HRF)法。该脉冲宽度法的依据是脉冲宽度在50％振幅(PW50)处的变化与磁间距的变化。脉冲宽度法，以及上文中所述的基于等式(1)的方法，在Nikitin等所著的“在记录磁头凸起上的空间和时间剖面测绘(Spatialand temporal profiling of protrusion in magnetic recording heads)”电气和电子工程师协会(IEEE)磁学学报，第40卷，2004年1月第一期，326-331页，中详细描述。所述HRF方法是计算基本振幅相对于读取反应信号的第三谐波振幅的比值，其详细方法记录在美国专利5,130,866中。
通过已知的ρ的值和事先确定的由HDC所导致的Hp值，就能够校正悬浮高度致动器。这在图6中图示出来，该图中示出磁头凸起(PTR)与磁头-磁盘间距(d)都与图5中相同的HGA提供的加热能量(Hp)成线性函数关系。线200为校正曲线，其原点(0，0)相应于零PTR和零Hp。线200的斜率为敏感度ρ。因此间距d如下d＝(ρ)[Hp(HDC)-Hp(d)] 等式(3)由图5所述的HGA的HDC的确定，Hp(HDC)＝60mW的值与线200相交于对应于PTR约为6.2nm的点上，与其相应的间距为零(d＝0)。在本例子中ρ＝0.0976nm/mW，从而本例子中的关系如下d＝(0.0976)[64-Hp(d)] 等式(4)，或者Hp(d)＝[64-(10.246*d)] 等式(5)图6示出一个例子，其中希望将悬浮高度保持在磁盘间隔Dc为5nm。这对应于Hp＝12.78mW。从而，选定来自FHC82的控制信号的值(以及相应的来自控制器29的在线路83上送往FHC82的控制信号)，使得加热器80的能量达到12.78mW。
图3-6中所示数据是采用磁头/磁盘测试设备或者自旋支架(spin stand)而积累的，比如Guzik技术企业的Guzik型号V2002(X-Y)/RWA2002或2004，其中MR信号或者被输入到Guzik自旋支架上的内部频谱分析器，或者被输入到外部的商用频谱分析器或数字示波器上。数字示波器和数字磁盘驱动器分析器，比如来自LeCroy公司的产品，通过模-数转换器(ADC)将MR信号数字化，以产生储存于微处理器的存储器中的数据集。该数据集被处理并输送到显示器。另外，数字信号的复杂处理可以通过高速数字信号处理电路来完成。该示波器或者分析器包括可编程的信号分析软件，所述软件能够求出许多有用的时域特征(例如，上升时间、脉冲宽度、振幅)、频率范围和其它的参数，因而该示波器或者分析器能够计算出MR信号的积分谱线密度和执行磁头-磁盘间隔计算所需要的振幅。
然而，上述用于确定对应于HDC的加热能量的方法，以及使用MR读取信号确定敏感度的方法，也可以在磁盘驱动器中实现。再参照图2，来自MR放大器37的MR信号在R/W通道25(或者在一个独立的模-数转换器中)中数字化，随后输入到控制器29中。由数字示波器或磁盘驱动器分析器所执行的相同的数字信号处理技术和数据分析可以被编程到控制器29中。从而控制器29分析数字化后的MR信号，并运行程序计算积分参考值和积分测量值。当积分等效噪声比超过预定极限时，标志或表示HDC的开始，控制器29记录对应于线路83上送往FHC82的值。该控制器也从数字化的MR信号中求出MR信号振幅，以进行磁头-磁盘间距计算和随后的敏感度的计算。
虽然已经参照优选实施例具体示出和描述了本发明，本领域技术人员应当理解在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以在形式和细节方面做出许多改变。因而，上文中所公开的发明仅仅是说明性的，本发明的范围仅由所附权利要求确定。
相关专利申请的交叉参考本申请(代理人申请案编号HSJ920050180US1)涉及一种确定记录磁盘驱动器中磁头-磁盘接触的系统和方法。
权利要求
1.一种校准记录磁盘驱动器中的悬浮高度致动器的方法，所述磁盘驱动器具有可旋转的记录磁盘、被保持在接近于旋转磁盘表面的位置上的气浮轴承滑块、位于该滑块上的读取/写入磁头、用于将从读取磁头上传送来的信号数字化的数字转化装置、用于改变磁头-磁盘间距的磁头悬浮高度致动器、和连接在悬浮高度致动器上的悬浮高度控制器，所述方法包括确定悬浮高度控制信号的磁头-磁盘接触(HDC)值，包括(a)在滑块与旋转的磁盘脱离接触时，在预定频率范围内，对数字化的读取-磁头信号的振幅积分，以确定一个参考值；(b)向悬浮高度致动器施加控制信号，以减小磁头-磁盘间距；(c)随着磁头-磁盘间距的减小，在预定频率范围内，对数字化的读取-磁头信号的振幅积分，作为测量值；(d)当所述测量值大于所述参考值预定量时，记录该悬浮高度控制信号作为所述HDC值；对于一系列的悬浮高度控制信号值，测量与之相应的一系列数字化的读取-磁头信号振幅；通过所述测量到的读取-信号振幅计算磁头-磁盘间距；建立磁头-磁盘间距的变化与悬浮高度控制信号值的变化的关系。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述的预定频率范围在大约0.1-2MHz之间。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述磁头悬浮高度致动器位于所述滑块上，并且是热式致动器、静电致动器和压电致动器中的一种。
4.如权利要求1所述的方法，其中，建立磁头-磁盘间距的变化与悬浮高度控制信号值的变化的关系包括计算磁头-磁盘间距对悬浮高度致动器控制信号的总体线性函数，该线性函数的斜率就是相对于悬浮高度致动器控制信号值变化的磁头-磁盘间距的变化。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述线性函数由下述关系式表示d＝(ρ)[Hp(HDC)-Hp(d)]，其中，d为磁头-磁盘间距，ρ是线性函数的斜率，Hp(HDC)为悬浮高度控制信号HDC值，Hp(d)是与磁头-磁盘间距d相对应的悬浮高度控制信号值。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述悬浮高度致动器为热式致动器，该致动器包括位于滑块上接近磁头位置的加热器，并且所述Hp为加热能量。
7.如权利要求5所述的方法，其中，还包括，在计算所述通常的线性函数后，通过施加控制信号值Hp(Dc)来控制悬浮高度致动器，以将磁头-磁盘间距大致地保持在希望的值Dc。
8.一种控制记录磁盘驱动器中的磁头-磁盘间距的方法，所述磁盘驱动器具有可旋转的记录磁盘、被保持在与接近旋转磁盘表面的位置上的气浮轴承滑块、位于该滑块上的读取/写入磁头、用于将从读取磁头上传送过来的信号数字化的数字转化装置、用于改变磁头-磁盘间距的磁头悬浮高度致动器、和连接在悬浮高度致动器上的悬浮高度控制器，所述方法包括确定悬浮高度控制信号的磁头-磁盘接触(HDC)值，包括(a)在滑块与旋转的磁盘脱离接触时，在预定频率范围内，对数字化的读取-磁头信号的振幅积分，以确定一个参考值；(b)给悬浮高度致动器施加控制信号，以减小磁头-磁盘间距；(c)随着磁头-磁盘间距的减小，在预定频率范围内，对数字化的读取-磁头信号的振幅积分，获取测量值；(d)当所述测量值大于所述参考值预定量时，记录该悬浮高度控制信号作为HDC值；确定磁头-磁盘间距对于悬浮高度控制信号值的敏感度，包括测量一系列对应于悬浮高度控制信号的数字化的读取磁头信号振幅；随后，通过使用前面所确定的HDC值和敏感度将磁头-磁盘间距控制到希望值。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述的预定频率范围在大约0.1-2MHz之间。
10.如权利要求8所述的方法，其中，该磁头悬浮高度致动器位于所述滑块上，并且为热式致动器、静电致动器和压电致动器中的一种。
11.如权利要求8所述的方法，其中，所述悬浮高度致动器为热式致动器，该致动器包括位于滑块上接近磁头位置的加热器，并且所述悬浮高度控制信号为加热能量(Hp)。
12.如权利要求11所述的方法，其中，还包括，从所测量的一系列数字化读取-磁头信号振幅以及与其相应的悬浮高度控制信号值计算出磁头-磁盘间距相对于Hp的总体线性函数，该线性函数的斜率就是所述磁头-磁盘间距相对于Hp的敏感度，所述线性函数由下述关系式表示d＝(ρ)[Hp(HDC)-Hp(d)]其中，d为磁头-磁盘间距，ρ是线性函数的斜率，Hp(HDC)为悬浮高度控制信号HDC值，Hp(d)是对应于磁头-磁盘间距d的悬浮高度控制信号值。
13.一种用于校准记录磁盘驱动器的悬浮高度致动器的系统，包括可旋转记录磁盘；气浮轴承滑块，其在磁盘旋转时被保持在接近磁盘表面的位置；位于该滑块上的读取/写入磁头；悬浮高度致动器，用于改变读取/写入磁头与磁盘表面之间的间距；模拟-数字转换器，用于将从读取磁头读取的信号数字化；数字信号处理器，用于处理从读取磁头而来的数字化的信号，并向悬浮高度致动器发送控制信号；处理器可读的指令程序，用于执行下述方法，该方法包括(a)通过下述方法确定悬浮高度控制信号的磁头-磁盘接触(HDC)值，其中(i)在滑块与旋转的磁盘脱离接触时，在预定频率范围内对数字化信号的振幅积分，(ii)记录该积分的脱离接触信号作为参考值，随后(iii)在预定频率范围内对的数字化信号的振幅积分，作为测量值，(iv)当所述测量值大于所述参考值预定量时，记录该悬浮高度控制信号作为HDC值；(b)通过下述方法确定磁头-磁盘间距对于控制信号值的敏感度，其中(i)测量一系列悬浮高度控制信号值和与之相应一系列数字化的读取磁头信号振幅，(ii)由所述测量的读取信号振幅计算出磁头-磁盘间距，并(iii)建立磁头-磁盘间距的变化与悬浮高度致动器控制信号值变化之间的联系。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所执行的建立磁头-磁盘间距的变化与悬浮高度致动器控制信号值变化之间关系的方法，包括计算一个磁头-磁盘间距相对于悬浮高度致动器控制信号值的总体线性函数，该函数的斜率就是相对于悬浮高度致动器控制信号值的变化的磁头-磁盘间距的变化。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所执行的计算总体线性函数的方法包括计算一个由下述关系式所表示的线性函数d＝(ρ)[Hp(HDC)-Hp(d)]，其中d为磁头-磁盘间距，ρ是线性函数的斜率，Hp(HDC)为悬浮高度控制信号的HDC值，Hp(d)是与磁头-磁盘间距d相对应的悬浮高度控制信号值。
16.如权利要求15所述的系统，其中，所述悬浮高度致动器为热式致动器，该致动器包括位于滑块上接近磁头位置的加热器，并且所述的Hp为加热能量。
17.如权利要求15所述的系统，其中，所述可由处理器读取的程序包括下述的执行方法通过施加控制信号值Hp(Dc)来控制悬浮高度致动器，以将磁头-磁盘间距大致控制在希望值Dc。
18.如权利要求13所述的系统，其中，所述悬浮高度致动器是热式致动器、静电致动器和压电致动器中的一种。
19.如权利要求13所述的系统，其中，所述系统为磁头/磁盘检测器。
20.如权利要求13所述的系统，其中，所述系统为记录磁盘驱动器。
全文摘要
一种校准和控制记录磁盘驱动器的悬浮高度致动器的系统和方法，采用来自磁阻(MR)读取磁头的信号来确定磁头－磁盘的接触(HDC)。该MR信号在滑块与磁盘脱离接触时，在低频范围内测量得到，从而获得参考值。随后，在同样低频范围内测量该MR信号，如果其超出参考值预定量，则表示有HDC。该HDC的悬浮高度致动器控制信号值被记录，从而相应的磁头－磁盘间距为零。该校准方法还确定磁头－磁盘间距相对于悬浮高度控制信号的敏感度，所述敏感度通过测量一系列MR读取信号振幅和对应的控制信号而获得。该悬浮高度致动器通过所述敏感度和所述导致磁头－磁盘零间距的控制信号的值来校准，随后可被控制以将磁头移动到并保持在希望的悬浮高度。
文档编号G11B21/21GK1991985SQ200610166928
公开日2007年7月4日 申请日期2006年12月12日 优先权日2005年12月27日
发明者车晓东, 黄维东, 林天洛, 林中衡, 亚历克斯·施泰恩 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司