用於磁碟驅動器中磁頭定位控制的方法與設備的製作方法

2023-07-09 15:33:56

專利名稱：用於磁碟驅動器中磁頭定位控制的方法與設備的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及磁碟驅動器，具體地，涉及包括對於在讀磁頭與寫磁頭之間的偏移的位置校正的磁頭定位控制技術。
背景技術：
一般地，在由硬碟驅動器代表的磁碟驅動器中，使用複合型磁頭單元，其中讀磁頭與寫磁頭分開地安裝在同一個滑動器上。
讀磁頭通常由MR(磁阻)單元或GMR(大磁阻)單元組成，以及用來執行讀操作(數據讀操作)。該寫磁頭通常包括感應薄膜磁頭元件並執行寫操作(數據寫操作)。
這些磁頭通常安裝在旋轉型(旋轉)驅動器上。驅動器通過音圈電動機(VCM)的驅動力沿磁碟媒體的徑向被旋轉地驅動，以允許磁頭被放置在目標位置(目標軌道或目標圓柱)。
在磁頭由旋轉型驅動器放置在磁碟媒體的情形下，由於讀磁頭和寫磁頭是分開的，在周界方向有間隙間隔(Grw)，以及由於它們在磁碟媒體上的不同的徑向位置，在讀磁頭與寫磁頭之間還出現偏移。
更詳細地說，當在進行數據讀操作時讀磁頭相對於寫磁頭進行記錄的數據位置(軌道位置)被放置時，必須實施相應於偏移的位置校正。在現有技術中，提出定位系統，其中通過加上計算的偏移量，讀磁頭被設置為在磁碟媒體上用於跟蹤的數據位置(見日本專利申請KOKAI公開號2001-134905)。
在磁碟驅動器中，另一方面，已經知道，在操作期間加上任何外部撞擊或引入其中伺服數據由外部伺服軌道寫入器記錄的任何磁碟媒體的情形下，磁碟偏斜與用於旋轉磁碟媒體的主軸電動機(SPM)的旋轉同步地出現。
如果出現這樣的磁碟偏斜，當這些磁頭定位控制被執行時，定位精度被降低，以及為了應付這個問題，例如在日本專利申請KOKAI公開號11-126444中公開了改進技術。
在以上作為現有技術建立的磁碟驅動器磁頭定位控制方面，考慮了在讀磁頭與寫磁頭之間的偏移，以及提出用於改進關於磁碟偏斜的位置精度的改進系統。
然而，關於能夠應付由磁碟偏斜造成的偏移的任何變化的磁頭定位控制系統，在現有技術中沒有提出建議。所以，如果出現任何磁碟偏斜，在通過傳統的偏移校正進行的磁頭定位控制中，不可能把磁頭設置為用於在磁碟媒體上正確地跟蹤的目標位置。這會呈現降低位置精度的問題。

發明內容
本發明的目的是提供包括達到能夠正確地應付由磁碟偏斜造成的偏移的任何變化的磁頭定位的設施的磁碟驅動器。
在本實施例的一個方面，磁碟驅動器包括驅動器，被配置成具有寫磁頭，用於把數據寫在磁碟媒體上；和讀磁頭，用於從磁碟媒體讀出數據；計算單元，被配置成計算相應於在磁碟媒體上在寫磁頭與讀磁頭之間的位移的第一位置偏移量，和根據磁碟偏斜量校正第一位置偏移量的第二位置偏移量；以及控制單元，被配置成按照第二位置偏移量執行包括位置校正操作的位置控制，以及把讀磁頭或寫磁頭定位到磁碟媒體上的目標位置。


被引入和構成說明書的一部分的附圖顯示本發明的實施例，連同以上給出的總體說明和下面給出的實施例的詳細說明一起，用來說明本發明的原理。
圖1是顯示涉及本發明的實施例的磁碟驅動器的主要部分的方框圖；圖2是用於說明涉及本實施例的磁頭的結構的圖；圖3是用於說明涉及本實施例的磁頭定位操作中的扭角的圖；圖4是用於說明涉及本實施例的磁頭定位操作中在扭角與偏移之間的關係的圖；圖5是用於說明涉及本實施例的在讀操作時的位置校正過程的流程圖；圖6是用於說明涉及本實施例的在寫操作時的位置校正過程的流程圖；以及圖7是用於說明涉及本實施例的偏移校正量的實際的例子的圖。
具體實施例方式
下面參照

本發明的實施例。
圖1是顯示涉及本實施例的磁碟驅動器的主要部分的方框圖。圖2是用於說明在磁碟驅動器中使用的磁頭單元的結構的圖。
(磁碟驅動器的結構)如圖1所示，磁碟驅動器具有磁碟媒體1、用於旋轉磁碟媒體1的主軸電動機(SPM)2，以及其上安裝有磁頭單元3的旋轉式驅動器10。
磁碟媒體1包括磁記錄媒體，用於允許在其上由磁頭單元3中的寫磁頭磁記錄數據。磁頭單元3是符號類型的，讀磁頭和寫磁頭分開地安裝在同一個滑動器上，正如下面參照圖2闡述的。
驅動器10包括節省臂型滾輪架機構，其適於由音圈電動機(VCM)9沿磁碟媒體1的徑向的驅動力被驅動，以允許被安裝在其上的磁頭3被定位在磁碟媒體1上的目標位置(目標軌道或目標圓柱)。
磁碟驅動器具有帶有微處理器(CPU)6作為主單元的內建的磁頭定位控制系統(伺服系統)。系統包括磁頭放大器4，適於放大從磁頭單元3中的讀磁頭輸出的讀信號；伺服數據檢測電路5；用於允許由CPU 6接入的存儲器7；以及VCM驅動器8。
伺服數據檢測電路5從磁頭放大器4輸出的讀信號中檢測數據，以及把它輸出到CPU 6。伺服數據檢測電路5通常被包括在用於處理讀信號和寫信號的讀/寫通道。
這裡，伺服數據是被記錄在磁碟媒體1上的磁頭位置檢測數據，以及包括地址數據(軌道或圓柱代碼)和伺服突發數據。CPU 6通過使用伺服數據決定磁頭3在磁碟媒體1上的位置。
CPU 6根據在磁頭3的位置與軌道位置(作為接入目標的軌道或圓柱)之間的位置誤差控制VCM驅動器8，以及執行磁頭定位控制。VCM驅動器8包括D/A變換器，用於提供驅動電流到VCM 9。驅動器10的旋轉驅動由VCM驅動器8控制。
存儲器7包括閃速存儲器，用於存儲用來計算相對於目標位置(目標軌道或目標圓柱)的偏移量和相應於磁碟偏斜量的偏移量的參數。CPU 6通過使用從存儲器7讀出的偏移量執行位置校正(目標位置校正)。
(磁頭單元結構)磁頭單元3具有這樣的結構，複合磁頭單元31被安裝在滑動器30上，如圖2所示。複合磁頭單元31包括由讀磁頭組成的GMR(大磁阻)單元32，和和由寫磁頭35組成的電感薄膜頭單元。此後，作為讀磁頭32描述GMP單元。
讀磁頭32由下部屏33和上部屏34與寫磁頭35分隔開。寫磁頭35具有寫縫隙38，用於生成在下部磁極36與上部磁極37之間的磁場。讀磁頭32由用於執行讀操作(數據讀操作)的磁頭組成，以及寫磁頭35由用於執行寫操作(數據寫操作)的磁頭組成。
這裡，當磁頭單元3被放置在磁碟媒體1上時，在磁碟媒體1的周界方向在讀磁頭32與寫磁頭35之間存在間隙間隔Grw。
(在磁頭定位操作時的偏移)參照圖3和4，下面說明當本實施例的磁頭單元被放置在磁碟媒體1的目標位置時的偏移。
對於本實施例的磁碟驅動器，如圖1所示，旋轉型驅動器10被用作為磁頭定位機構。當驅動器10執行磁頭定位操作時，如圖4所示，發生被稱為扭角(角度θ)的傾斜。扭角(角度θ)代表一方面，連接驅動器10的旋轉中心(樞軸)和磁頭中心的直線與軌道圓弧的切線之間的角度。
扭角由磁頭單元3的位置、SPM 2的旋轉中心位置、和驅動器10的旋轉中心位置確定。也就是，扭角隨在執行讀或寫操作時的軌道位置(圓柱位置)而變化，也就是，隨磁碟媒體1上的徑向位置而變化。
如圖4所示，當發生扭角時，產生偏移(OF)，該偏移相應於在數據被寫磁頭35記錄時的數據軌道100的中心線與數據被讀磁頭重現時的中心位置之間的位移。所以，當扭角為零時，如圖3所示，在由寫磁頭35進行記錄時的中心位置與由讀磁頭進行重現時的中心位置之間出現在一致性。
若θ表示扭角，以及Grw表示在之間的縫隙間隔，則偏移量OF由以下公式(1)確定OF＝Grw×sin(θ) …(1)按照本發明，在磁碟驅動器的製造過程中，用於計算偏移量OF的參數被存儲在存儲器7中。這裡，偏移量OF與由以後描述的磁碟偏斜給出的任何影響無關，它是對於磁碟媒體1上的每個軌道位置(圓柱號)被計算的。這裡，為了簡化起見，該偏移量OF由偏移量OFa(第一位置偏移量)表示。
在不受磁碟偏斜影響的情形下，在磁頭確定控制系統中的CPU 6在數據寫操作(寫操作)時，把寫磁頭35定位到相應於目標位置的軌道，偏移量OFa為零。在數據讀操作(讀操作)時，CPU 6執行讀磁頭定位操作。
這時，CPU 6計算相應於圓柱號的偏移量OFa作為目標位置以及執行讀磁頭32的位置校正(施加偏移)。由此，讀磁頭32可被設置為數據被記錄時的「跟蹤」位置。
(磁頭定位操作)
參照圖5到7，下面說明在考慮來自牽涉到的磁碟偏斜的影響時的本實施例的磁頭定位操作。
在磁碟驅動器中的存儲器7存儲用於計算在磁碟媒體1上每個軌道位置(由圓柱號區分)的偏移量Ofa(第一位置偏移量)。作為這個參數，存儲了代表扭角θ和讀/寫磁頭(32，35)的縫隙間隔Grw的信息。參數還包括用於計算扭角θ的信息。更詳細地，它包括從SPM2的旋轉中心位置到驅動器10的旋轉中心位置(樞軸)的距離v、離寫磁頭35的寫縫隙位置的距離g等等。
參照圖5的流程圖，下面說明在讀操作時的磁頭定位操作。
在從主系統(未示出)接受讀命令後，CPU 6把讀磁頭32設置到目標位置TP作為讀目標數據被記錄的目標軌道(步驟S1)。
CPU 6控制驅動器10的驅動，以及在執行搜索操作把磁頭移到目標位置TP附近以後，進行相對於作為目標位置TP的軌道位置的「跟蹤」定位操作的運動。在這個定位操作時間，CPU 6按照偏移執行位置校正。
CPU 6通過後面描述的公式(3)使用被存儲在存儲器7中的參數計算對於位置校正所必須的偏移量OFa(步驟S2)。應當指出，如果偏移量OFa初始地被存儲在存儲器72，則CPU 6可以讀出和得到相應於目標位置的偏移量OFa。
這裡，在例如由於外部撞擊在磁碟驅動器中出現任何磁碟偏斜的情形下，CPU 6根據由偏斜造成的影響執行偏移量的校正處理(步驟S3，S4)。下面，更詳細地說明上述的處理。
首先，CPU 6例如在啟動磁碟驅動器時測量磁碟偏斜量(例如，使用在上述的專利文件2中公開的方法)。
這裡，在沒有磁碟偏斜的情形下，相應的扭角θz可以從以下的公式(2)由余弦定理得出。也就是，θz＝ACOS((b2+g2-v2)/(2×b×g))-90…(2)其中A表示角度以及b表示在磁碟媒體1上的徑向位置。
其中，另一方面，由於磁碟偏斜存在離軌道中心的任何位置位移p，相應的扭角θe可以由以上的公式(2)通過給予[b＝b+p]而找到。
從以上的公式(1)，相對於以上給出的扭角θz的偏移量OFa可以由以下的公式(3)表示OFa＝Grw*sin(θz) …(3)從這個公式(3)，相對於以上給出的扭角θe的偏移量OFb可以由以下的公式(4)找到OFb＝Grw×sin(θe) …(4)根據公式(3)和(4)，CPU 6計算以下的公式(5)和得到相應於所牽涉到磁碟偏斜的偏移校正量OFc。
OFc＝OFb-OFa …(5)CPU 6允許把計算的偏移校正量OFc例如以相應於在磁碟媒體1上的每個分段區和每個伺服扇區的形式存儲在存儲器7。
圖7顯示在相應於裡面、中間、和外面的周界區域700、710和720的各個扇區計算的偏移校正量OFc的詳細例子。在圖7上，磁碟偏斜時間被設置為±20μm。已經發現，即使磁碟偏斜是相同的，偏移校正量仍按照在磁碟媒體1的徑向位置的各個區域而變化。
應當指出，CPU 6在磁頭定位時實時地計算偏移校正量OFc，而不是在驅動啟動時計算它和允許把它存儲在存儲器7。
CPU 6從存儲器7得到偏移校正量OFc-步驟S3。也就是，當目標位置被設置時，CPU 6從存儲器7得到相應於跟隨在用於讀出用來檢測磁頭的位置的伺服數據的伺服扇區後面的伺服扇區的偏移校正量OFc。
CPU 6把相應於磁碟偏斜的偏移校正量OFc加到第一位置偏移量OFa上，以及計算第二位置偏移量OFd-步驟S4。
因此，CPU 6把第二位置偏移量OFd加到目標位置TP以及把結果設置為新的目標位置，通過這樣做，執行讀磁頭32的位置校正-步驟S5。
通過上述的定位操作，有可能在讀操作時把讀磁頭32定位到目標位置。在這種情形下，目標位置不是固定的位置，而是隨磁碟偏斜量而變化。通過使用偏移校正量OFc，CPU 6找到考慮磁碟偏斜的第二位置偏移量OFd。所以，有可能把讀磁頭32設置到用於在磁碟媒體上跟蹤的目標位置。從而，CPU 6每次在從伺服扇區檢測到伺服數據時，把磁碟設置到目標位置。也就是，在現有技術中，響應於讀命令，只進行一次目標位置的設置，而在本實施例中，每次在從各個伺服扇區檢測到伺服數據時目標位置被校正。
接著，下面結合由磁碟偏斜造成的偏移量給出的影響說明實際的例子。
在磁碟媒體1的內徑與SPM 2的輪轂外徑之間提供了約25μm的差值作為設計中心值，考慮磁碟媒體1容易適於輪轂。即使通過把磁碟中心設置成對準SPM的旋轉中心進行「伺服寫」操作，考慮磁碟媒體1由於撞擊等而接觸輪轂的情形，發生±12.5μm的磁碟偏斜。在最壞的情形下，考慮磁碟媒體1的內徑和SPM 2的外徑的公差以及中心到中心的誤對準，可能發生±40μm的磁碟偏斜。
這裡，作為一個例子，考慮發生±17.5μm的磁碟偏斜的情形。
在例如2.5英寸的磁碟媒體1中，在磁頭3與驅動器10的樞軸之間的距離約為33mm。給定作為磁碟偏斜發生35μm的位置移位，相應的角度變為在0°扭角附近的、[arctan(35μm/33mm)＝0.060768228度]。通過給定縫隙間隔為7μm，偏移量變為[7μm*sin(0.060768228)＝7.42nm]。
這裡，考慮對於由約200 KTPI給出的、磁碟媒體1上的軌道密度，軌道間距是127nm，以及讀磁頭32的重現軌道寬度變為約70nm。在這種情形下，由此，由於由磁碟偏斜造成的偏移量是[7.42nm]，它比起重現軌道寬度大19％。由此，估計如果由磁碟偏斜造成的偏移不正確，則讀磁頭32的讀操作的性能被惡化。
(寫操作)圖6是用於說明在寫操作時的磁頭位置校正操作的流程圖。
即使在寫操作時，正如在讀操作的情形那樣，找出在考慮由磁碟偏斜造成的影響時的偏移量OFd，以及執行寫磁頭35的位置校正。
也就是，在接收到來自主系統(未示出)的寫命令後，CPU 6把寫磁頭35設置到目標軌道的目標位置TP作為寫入目標(步驟S11)。在寫操作時，目標位置TP變為從目標邏輯塊地址(LBA)計算的目標軌道(圓柱)。
與以上闡述的相同的方式，CPU 6控制驅動器10的驅動，以及在執行搜索操作把磁頭移到目標位置TP附近後，把運動切換為「跟蹤」定位運動(跟蹤運動)移到軌道位置作為目標位置TP。在這個定位運動時，正如上面闡述的，CPU 6執行相應於偏移的位置校正。
CPU 6計算對於位置校正所必須的偏移量OFa(步驟S12)。以及CPU 6從存儲器7得到偏移校正量OFc(步驟S13)。然後，CPU6把相應於磁碟偏移的偏移校正量OFc加到第一位置偏移量的偏移量OFa，以及計算第二位置偏移量OFd(步驟S14)。
也就是，CPU 6通過把第二位置偏移量OFd加到目標位置TP和把結果設置為小的目標位置TP而執行寫磁頭35的位置校正(步驟S15)。
簡言之，按照本實施例的磁碟存儲器裝置，有可能達到能夠應付由磁碟偏斜造成的偏移的變化的磁頭定位操作。
本領域技術人員將容易看到附加的優點和修正。所以，本發明在它的更廣方面不限於這裡顯示和描述的具體的細節和代表性實施例。因此，在不背離如由所附權利要求和它們的等價替換規定的、總體發明構思的精神或範圍的條件下，可以作出各種各樣的修正。
權利要求
1.一種磁碟驅動器，包括驅動器(9，10)，被配置成具有用於把數據寫在磁碟媒體(1)上的寫磁頭和用於從磁碟媒體讀出數據的讀磁頭，該磁碟驅動器其特徵在於，包括計算單元，被配置成計算相應於在磁碟媒體上在寫磁頭與讀磁頭之間的位移的第一位置偏移量，和根據磁碟媒體磁碟偏斜量校正第一位置偏移量的第二位置偏移量；以及控制單元，被配置成按照第二位置偏移量執行包括位置校正操作的位置控制，以及把讀磁頭或寫磁頭定位到磁碟媒體上的目標位置。
2.按照權利要求1的磁碟驅動器，其特徵在於，還包括存儲器(7)，用於存儲用來計算第一位置偏移量的參數，以及其中計算單元通過使用從存儲器讀出的參數計算第一位置偏移量。
3.按照權利要求1的磁碟驅動器，其特徵在於，還包括被配置來測量磁碟媒體的磁碟偏斜量以及根據測量的磁碟偏斜量計算偏移校正量和把偏移校正量存儲在存儲器中的單元(6)。
4.按照權利要求1的磁碟驅動器，其特徵在於，其中計算單元計算第一位置偏移量和根據磁碟媒體上的磁碟偏斜量得到偏移校正量以及在定位控制時通過使用從存儲器讀出的第一位置偏移量和偏移校正量計算第二位置偏移量。
5.按照權利要求1的磁碟驅動器，其特徵在於，驅動器具有被安裝在滑動器上的磁頭單元，其讀磁頭和寫磁頭以分開的方式被安裝，以及在控制單元的控制下旋轉地驅動磁頭，以允許磁頭在磁碟驅動器中沿徑向移動。
6.一種用於在具有驅動器的磁碟驅動器中磁頭定位控制的方法，驅動器具有寫磁頭，用於把數據寫在磁碟媒體上；和讀磁頭，用於從磁碟媒體讀出數據，其中驅動器的驅動控制被實施來把讀磁頭或寫磁頭定位到磁碟媒體上的目標位置，該方法其特徵在於包括設置目標位置的步驟；計算相應於在寫磁頭與讀磁頭之間的位移的第一位置偏移量的步驟；通過根據磁碟媒體磁碟偏斜量校正第一位置偏移量計算第二位置偏移量的步驟；以及通過使用第二位置偏移量執行用於校正目標位置的位置校正操作的步驟。
7.按照權利要求6的方法，其特徵在於，通過使用第一位置偏移量和通過測量磁碟媒體的磁碟偏斜量而得到的偏移校正量，計算第二位置偏移量。
8.按照權利要求6的方法，其特徵在於，磁碟驅動器具有存儲器，用於存儲按照在啟動時磁碟媒體的磁碟偏斜的測量結果計算的偏移校正量，以及在定位控制時，通過使用來自存儲器的第一位置偏移量和偏移校正量，來計算第二位置偏移量。
9.按照權利要求6的方法，其特徵在於，當在從磁碟媒體讀出數據的讀操作時執行定位控制以便把讀磁頭定位到磁碟媒體上的目標位置的時候，通過使用第二位置偏移量校正目標位置。
10.按照權利要求6的方法，其特徵在於，當在把數據寫入到磁碟媒體的寫操作時執行定位控制以便把寫磁頭定位到磁碟媒體上的目標位置的時候，通過使用第二位置偏移量校正目標位置。
全文摘要
公開了一種執行能夠應付由磁碟偏斜造成的偏移的變化的磁頭定位操作的磁碟驅動器。磁頭定位控制系統的CPU(6)通過根據磁碟偏斜量校正相應於驅動器(9，10)在磁碟媒體(1)上的旋轉角的第一位置偏移量而計算第二位置偏移量。CPU(6)執行包括相應於第二位置偏移量的位置校正操作的磁頭定位控制。
文檔編號G11B21/10GK1652209SQ20051000638
公開日2005年8月10日 申請日期2005年1月28日 優先權日2004年1月29日
發明者酒井裕兒, 長船貢治 申請人:株式會社東芝