CN103489456A - 硬盘驱动器中的原位接触电势测量 - Google Patents

硬盘驱动器中的原位接触电势测量 Download PDF

Info

Publication number
CN103489456A
CN103489456A CN201310232082.8A CN201310232082A CN103489456A CN 103489456 A CN103489456 A CN 103489456A CN 201310232082 A CN201310232082 A CN 201310232082A CN 103489456 A CN103489456 A CN 103489456A
Authority
CN
China
Prior art keywords
slide block
disk
hard disk
disk drive
magnetic head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310232082.8A
Other languages
English (en)
Inventor
A.N.默西
R.皮特
K.A.弗莱克西格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HGST Netherlands BV
Original Assignee
Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV filed Critical Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Publication of CN103489456A publication Critical patent/CN103489456A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B5/60—Fluid-dynamic spacing of heads from record-carriers
    • G11B5/6005—Specially adapted for spacing from a rotating disc using a fluid cushion
    • G11B5/6011—Control of flying height
    • G11B5/607—Control of flying height using thermal means
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/455—Arrangements for functional testing of heads; Measuring arrangements for heads
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B5/60—Fluid-dynamic spacing of heads from record-carriers
    • G11B5/6005—Specially adapted for spacing from a rotating disc using a fluid cushion
    • G11B5/6011—Control of flying height
    • G11B5/6076—Detecting head-disk contact

Landscapes

  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
  • Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)

Abstract

提供用于测量在硬盘驱动器（HDD）内磁头和磁盘界面之间的接触电势的硬盘驱动器和方法的方法。在一个示例中，以离散增量向磁头滑块施加偏压，并且在每个增量确定触地功率。TDP最大化的偏压与在磁头滑块和磁盘之间的固有接触电势的倒置极性相等，并且此值可以用来施加抵消接触电势的电压。

Description

硬盘驱动器中的原位接触电势测量
技术领域
本申请大体涉及硬盘驱动器，尤其涉及用于测量在硬盘驱动器（HDD）内的磁头和磁盘界面之间的接触电势的系统和方法。
背景技术
硬盘驱动器（HDD）是容纳于保护外壳中并且在具有磁表面的一个或者多个圆形磁盘（磁盘也可以称为盘（platter））上存储数字编码数据的非易失性存储装置。当HDD在操作中时，由转轴系统快速旋转每个磁记录磁盘。使用由致动器定位于磁盘的特定位置之上的读取/写入磁头（下面称为“磁头”）从磁记录磁盘读取数据并且向磁记录磁盘写入数据。
磁头使用磁场从磁记录磁盘的表面读取数据并且向磁记录磁盘的表面写入数据。由于磁偶极场（magnetic dipole field）随着距磁极的距离而快速降低，磁头和磁记录磁盘的表面之间的距离必须被紧密控制。当磁记录磁盘旋转时，致动器依赖磁头上的悬浮力以在磁头和磁记录磁盘的表面之间提供适当距离。磁头因而被认为在磁记录磁盘的表面上“飞行”。
重要的是在进行读取/写入操作时维持磁头和磁盘之间的最优距离。如果磁头飞行得过慢，则磁头可能磨损、获得润滑剂或者其他碎片，或者与磁盘物理接触。在读取/写入操作期间在磁头和磁盘之间的无意接触可以导致读取/写入错误或者对磁头或者磁盘的损害。过高的飞行高度还可能导致写入/读取错误并且可能阻止实现一致飞行高度的努力。在磁头和磁盘之间的任何电势差还可能影响最优飞行高度；因而，确定此固有电势作为维持特定飞行高度的方法的一部分是有利的。
发明内容
这里描述的方法教导用于测量硬盘驱动器内磁头和磁盘界面之间的接触电势的装置和方法。
在一个实施例中，硬盘驱动器包括：磁头，附接于滑块；磁盘，可旋转地安装在转轴上；驱动马达，具有附接到用于旋转所述磁盘的转轴的马达轴；音圈马达（voice-coil motor），配置为移动磁头以存取磁盘的部分；以及一个或者多个电子部件。该电子部件配置为：以离散增量将一范围的电流施加给所述滑块，并且对于每个增量，测量供应给导致在磁头和磁盘之间的接触的热飞行高度控制器（TFC）的电流量。该电子部件随后当确定传递给滑块的电流增量最大化时供应给导致在磁头和磁盘之间的接触的TFC的电流量，并且基于此确定，计算接触电势。
在一个实施例中，硬盘驱动器包括：磁头，附接于滑块；磁盘，可旋转地安装到转轴上；驱动马达，具有附接到转轴的马达轴，用于旋转磁盘；音圈马达，配置为移动磁头，以存取磁盘的部分；以及一个或者多个电子部件。该电子部件配置为以离散增量将一范围的电流施加给滑块，其中，所述滑块通信地耦接到TFC；当施加所述范围的电流时致动所述TFC，并且在每个电流增量都测量触地功率（touchdown power,TDP），并且在TDP最高的电流增量被识别并且在驱动器的操作期间被连续施加到所述滑块。
在一个实施例中，提供其中以离散增量将一范围的电流施加于硬盘驱动器中的滑块的方法。在每个增量，测量供应给导致硬盘驱动器的在磁头和磁盘之间的接触的热飞行高度控制器（TFC）的电流量，其中，滑块和磁头耦接。然后，做出在该电流增量供应给导致在磁头和磁盘之间的接触的TFC的电流量最大化时传递给滑块的电流增量的确定，以及基于此确定做出滑块和所述磁盘之间的接触电势的计算。
发明内容部分中讨论的实施例不意味着建议、描述或者教导这里讨论的所有实施例。由此，本发明的实施例可以包含此部分中讨论的特征之外的额外或不同特征。
附图说明
在附图的图中以示例而非限制的方式图示了一些实施例，在附图中，相同的附图标号指代相同的要素，并且在附图中：
图1是根据示例实现方式的HDD的平面图；
图2是根据示例实现方式的磁头臂组件（HAA）的平面图；
图3是根据示例实现方式的HDD内的读取/写入电路的图示；
图4是根据示例实现方式的磁头滑块和磁盘的图示；
图5是图示用于确定磁头滑块和磁盘之间的接触电势的方法的图，其中，根据示例实现方式施加偏压于该磁头滑块；以及
图6是图示用于确定磁头滑块和磁盘之间的接触电势的方法的图，其中，根据示例实现方式施加偏压于该磁盘。
具体实施例
描述当硬盘驱动器（HDD）在操作中时用于确定存在于HDD中在磁头和磁盘界面之间的接触电势的方法。在下面的描述中，为了说明的目的，阐述很多具体细节，以便提供对这里描述的本发明的实施例的彻底理解。然而，将显而易见，这里描述的本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在其他例子中，众所周知的结构和装置以框图形式示出，以便避免不必要地模糊这里描述的本发明的实施例。
本发明的示意性实施例的物理描述
本发明的实施例可以用于确定磁盘驱动器的界面之间的接触电势。本发明的实施例可以与硬盘驱动器（HDD）结合。依据本发明的实施例，图1中示出HDD 100的平面图。图1图示包括滑块110b的HDD的部件的功能布置，该滑块110b包括磁读取/记录磁头110a。总的说，滑块110B和磁头110a可以称为磁头滑块。HDD 100包括至少一个磁头万向支架组件（head gimbalassembly，HGA）100，该磁头万向支架组件（HGA）100包括磁头110a、附接于磁头110a的引导悬浮件110c和附接于滑块110b的加载梁110d（包括在滑块110b的远端的磁头110d）；滑块110b在加载梁110d的远端附接到该加载梁110d的万向支架部分。HDD 100还包括可旋转地安装在转轴124上的至少一个磁记录磁盘120和附接到用于旋转磁盘120的转轴124的驱动马达（未示出）。磁头110a包括用于分别写入和读取在HDD 100的磁盘120上存储的信息的写入元件和读取元件。磁盘120或者多个（未示出）磁盘可以利用磁盘夹具128固定于转轴124。HDD 100还包括附接于HGA 110的臂132、支架134、包括电枢136（包括附接于支架134的音圈140）的音圈马达（VCM）；和包括音圈磁体（未示出）的定子144；VCM的电枢136附接于支架134并且配置为移动臂132和HGA 110以存取利用插入式枢轴承组件152安装在枢轴148上的磁盘120的各个部分。
进一步参考图1，依据本发明的实施例，电信号（例如，到VCM的音圈140的电流、到PMR磁头110a的写入信号和来自PMR磁头110a的读取信号）通过柔性电缆156提供。在柔性电缆156和磁头110a之间的互连可以通过臂电子（AE）模块160提供，该臂电子模块160可以具有用于读取信号的板上预放大器，以及其他读取通道和写入通道电子部件。柔性电缆156耦接到电连接器块164，该电连接器块164通过由HDD外罩168提供的电馈通（未示出）提供电通信。与HDD盖（未示出）结合的HDD外罩168取决于HDD外罩是否被浇铸还称为铸件，为HDD 100的信息存储部件提供密封的保护性外壳。
进一步参考图1，依据本发明的实施例，包括磁盘控制器和包含数字信号处理器（DSP）的伺服电子器件的其他电子部件（未示出）提供电信号给驱动马达、VCM的音圈140和HGA 110的磁头110a。提供给驱动马达的电信号使得该驱动马达能够旋转，提供转矩给转轴124，转而该转矩被传送给被磁盘夹具128固定于转轴124的磁盘120；作为结果，磁盘120在方向172上旋转。旋转磁盘120创造用作空气轴承的空气垫，，滑块110b的空气轴承表面（ABS）在该空气轴承上行进，从而滑块110b在磁盘120的表面之上飞行，而不与在其中记录信息的磁盘120的薄磁记录介质接触。提供给VCM的音圈140的电信号使得HGA 110的磁头110a能够存取在其上记录信息的磁轨176。因此，VCM的电枢136摆过弧度180，这使得被臂132附接到电枢136的HGA 110能够存取在磁盘120上的各个磁轨。以在磁盘120上的扇区（例如，扇区184）中布置的多个同心磁轨（未示出）在磁盘120上存储信息。相应地，每个磁轨由多个扇形磁轨部分（例如，扇形磁轨部分188）组成。每个扇形磁轨部分188由记录数据和首部组成，该首部包含伺服-脉冲-信号模式（例如，ABCD-伺服-脉冲-信号模式）、识别磁轨176的信息和错误校正代码信息。在存取磁轨176中时，HGA 110的磁头110a的读取元件读取向伺服电子器件提供位置误差信号（PES）的伺服-脉冲-信号模式（该伺服电子器件控制向VCM的音圈140提供的电信号）使得磁头110a能够跟随磁轨176。一旦找到磁轨176并且识别特定扇形磁轨部分188，磁头110a就取决于由磁盘控制器从外部主体（例如，计算机系统的微处理器）接收到的指令而从磁轨176读取数据或者向磁轨176写入数据。
本发明的实施例还包含包括HGA 110、可旋转地安装在转轴124上的磁盘120、附接到包括滑块110b（该滑块110b包括磁头110a）的HGA 110的臂132的HDD 100。
现在参考图2，依据本发明的实施例，示出包括HGA 110的磁头-臂-组件（HAA）的平面图。图2图示HAA关于HGA 110的功能布置。HAA包括臂132和HGA 110，该HGA 110包括包含磁头110a的滑块110b。HAA以臂132附接到支架134。在本领域中有时引用具有多个磁盘或者作为磁盘的盘的HDD的情况下，支架134称为“E-块”或者梳子，这是因为布置支架以携带给出其梳子的外观的一组阵列臂。如图2所示，VCM的电枢136被附接到支架134并且音圈140被附接到电枢136。如所示，AE 160可以被附接到支架134。利用插入式枢轴承组件152安装支架134在枢轴148上。
图3是根据本发明的实施例的HDD内的读取/写入电路310的图示。图3描绘包括外壳301的硬盘驱动器（HDD）300，该外壳301包含一个或者多个磁性盘或者磁盘302、读取元件304、写入元件305、致动器臂悬浮件306、传输线互连件308、读取/写入集成电路（IC）310、柔性互连电缆312和磁盘外壳连接器314。
通过传输线互连件308在读取/写入元件和读取/写入集成电路310之间传递电信号。读取/写入集成电路310调节电信号，从而它们可以在写入期间驱动写入元件并且在读取期间放大来自读取元件304的电信号。通过柔性电缆312在读取/写入集成电路310和磁盘外壳连接器314之间通信信号。磁盘外壳连接器314用磁盘外壳301之外的电路传到信号。在其他实施例中，读取/写入集成电路（IC）310位于不同与图3描绘的其他地点，诸如在柔性电路312上或者在硬盘驱动器内的印刷线路板（PCB）上。
功能概括
呈现示例方法用于确定在HDD的磁头滑块和磁盘之间存在的固有接触电势的。在一个实现方式中，如这里所讨论，以离散增量向磁头滑块施加偏压，并且在每个增量处确定触地功率（“TDP”）。在TDP最大化时的偏压等于在磁头滑块和磁盘之间的固有接触电势的倒置极性，并且可以依据该值通过推断确定接触电势。
经由热飞行高度控制器确定接触电势
图4是由这里描述方法的实现方式采用的接触电势确定架构400的图示。在图4的示例中，描绘磁头滑块410、热飞行高度控制器（TFC）420和磁记录磁盘430。上面引用的部件的其他布置是可能的，并且本领域已知的附加部件可以被插入和/或利用而不改变这里描述的方法。
在一个实现方式中，供应给TFC 420的电压用来控制磁头滑块410相对于磁盘430的飞行高度。飞行高度可以被描述为在驱动器的操作期间（例如，读取/写入操作期间）磁头滑块410在磁盘430上“飞行”的距离。在各种实施例中，可以通过将电压施加给在连接到磁头滑块410的TFC 420内包括的加热器线圈来调整飞行高度。例如，如本领域熟知的那样，通过增加或者降低传递给TFC 420的电压，磁头滑块410的一部分扩大或者收缩。当磁头滑块410飞过磁盘430时，该磁头滑块410的此扩大和收缩改变距离的多少是在磁头滑块410和磁盘430之间。
致动磁头滑块410直至其接触磁盘430所要求的功率已知为触地功率（“TDP”）。这是磁头滑块飞地多高的间接测量，磁头滑块距磁盘越高，其花费以致动磁头滑块直至其接触磁盘430（换言之，以闭合界面之间的间隙）的功率越多。因而，可以理解，TDP表示任何给定条件下的最大飞行高度。此外，毫瓦（mw）或者类似度量可以用来取代距离的度量来表达飞行高度，这是因为，如所讨论的，TDP（为本申请的目的以mw度量）是飞行高度的间接表示。TDP可以用来设置飞行高度；例如，如果对于特定磁头滑块和磁盘界面的TDP是“x”mw，则这提供可以针对其做出调整以在读取/写入操作期间实现期望飞行高度的基线测量。例如，通过从TDP（或者“x”）以“z”mw减少供应给TFC 420的功率可以将读取/写入操作应当发生的期望飞行高度设置为“y”。由此，x=y+z或者TDP(x)=读取/写入TFC功率(y)+后退TFC功率(z)。在进行HDD中的飞行高度设置操作时，可以将TDP值转换为纳米级的飞行高度。本领域已知的任何HDD电平指示器都可以用来检测磁头滑块410何时与磁盘430接触。HDD中的示例接触检测指示器是基于由于磁头滑块跳动引起的信号改变（例如，回读信号幅度调制）或者基于检测由于滑块与磁盘的接触引起的摩擦（例如，VCM、位置误差信号、马达电流）。声发射传感器和激光多普勒振动计也可以用作接触指示器。
在示例实现方式中，将TFC致动并且向磁头滑块410或者磁盘430或者磁头滑块410和磁盘430二者施加DC偏压460。这可以通过将磁头滑块410从磁盘430电隔离来实现。HDD预放大器（未绘出）能够传递用于确定磁头-磁盘接触电势的适合范围内的一范围的DC电压，其在特定实现方式中可以是0.2V到0.5V之间的范围。在一些实现方式中，该磁盘可以被接地。
在一个示例中，以上下限之内的一范围的离散值（例如，-2伏特到+2伏特之间的各种值）向磁头滑块410施加DC偏压460，诸如以每0.2伏特间隔（例如，-0.2v、-1.8v、-1.6v等。测量采用的此范围及该范围内的值可以依据各种实施例如图变化，如这里描述）。为了清楚，该DC偏压460的施加将被称为“扫描”。在该示例中，电压扫描从-2伏特到+2伏特实现并且以0.2伏特增量测量。
随着DC偏压扫描施加于磁头滑块410，在各种DC偏压460设置测量致动磁头滑块410并且降低飞行高度直至磁头滑块410接触磁盘430所要求的TDP。该TDP最大（给出磁头滑块410到磁盘430的最大空隙）时的DC偏压460将等于在磁头滑块410和磁盘430之间的固有接触电势的倒置极性（即，此电压的施加抵消在磁头滑块410和磁盘430之间的固有接触电势）。通过推断，可以确定在磁头滑块410和磁盘430之间的固有接触电势。根据各种实现方式以及如这里进一步描述，此接触电势确定随后可以用来设置和/或控制飞行高度。
图5是图示仅仅向磁头滑块施加偏压的、用于在磁头滑块和磁盘之间的固有接触电势的确定的示例实现方式的图形500。在此示例中，如图4的示例一样，当向磁头滑块施加DC偏压扫描时，将TFC 420致动。在此示例实现方式中，以从-2伏特到+2伏特的“扫描”向磁头滑块410施加DC偏压460。图500的水平轴510以伏特表示施加给磁头滑块410的DC偏压460，在从-2伏特到+2伏特的该示例中。虽然图5中的水平轴510被分割为0.2伏特的增量，但是应该理解该分割仅仅是示例。根据替代实现方式，电压扫描从一个电压电平到另一个是连续的，而不是以各种增量脉动。
当将DC偏压460施加给磁头滑块410时，致动磁头滑块410并且降低飞行高度直至磁头滑块410接触磁盘430所要求的TDP以扫描范围内的不同离散电压电平测量。图形500的垂直轴520以毫瓦表示TDP，但是如这里讨论的那样，可以设想其他测量单位。在图5的示例中，以各种DC偏压电平510测量TDP。在图形500上图示该测量的样本记录530a-530c。图形上的每个圆点（参考图5的图例）（例如，530a-530c）是在该偏压510处的TDP。例如，在施加给磁头滑块410的-1.4v处，TDP大约是75mw（530a）。在施加给磁头滑块410的-1.2v处，TDP大约是78mw（530b）。在施加给磁头滑块410的-1.0v处，TDP大约是80mw（530c），等等。
在图形500上图示根据当前讨论的示例获得的TDP测量的二次拟合曲线510。通过说明的方式，二次拟合曲线540表示正在吸引到磁盘430的磁头滑块410的静电力，通过由磁盘430的旋转产生的空气后推而偏移。当在零x轴550的任一侧改变偏压时，TDP和由此的飞行高度由于在磁头滑块和磁盘之间的静电力而改变。在此示例中，+2V的偏压将TDP降低到0V偏压550所要求的TDP的一半，这是因为滑块410已经通过静电吸引的效力而更靠近磁盘430。
在一个实现方式中，在TDP达到其最大值时的被施加给磁头滑块410的DC偏压460将等于在磁头滑块和磁盘界面之间的实际固有接触电势的相反极性，并且然后可以从此测量来推断实际固有接触电势。将此点560图示在图形500上作为曲线540的最高点，其中，在此示例中，DC偏压大约是-0.4伏特，而TDP大约是85mw。根据这里描述的技术，在磁头滑块410和磁盘430之间的固有接触电势可以计算为+0.4v。通过随便将所确定的-0.4v施加给磁头滑块410，在磁头滑块410和磁盘430之间的固有接触电势将被抵消。此抵消随后可以用作方法的一部分，以设置和/或维持在磁头滑块410和磁盘430之间的间距。
在另一实现方式中，可以通过磁盘施加DC电压获得类似的结果。如图6提供图示用于确定在磁头滑块和磁盘之间的接触电势的方法的图，其中根据示例实现方式向磁盘施加偏压。在此示例中，以从-2伏特到+2伏特的扫描向磁盘430施加DC偏压460。图形600的水平轴610以伏特表示施加给磁盘430的DC偏压460，在此示例中从-2伏特到+2伏特。虽然图6中的水平轴610被分割为2伏特的增量，但是应该理解此分割仅仅是示例。根据替代实现方式，电压扫描从一个电压电平到另一个是连续的，而不是以各种增量脉动。
当将DC偏压460施加给磁盘430时，致动磁头滑块410并且降低飞行高度直至磁头滑块410接触磁盘430所要求的TDP在扫描范围内以不同离散电压电平测量。图形600的垂直轴620以毫瓦表示TDP，但是如这里讨论的，可以设想其他测量单位。在图6的示例中，以各种DC偏压电平610测量TDP。在图形600上图示该测量的样本记录630a-630c。图形上的每个圆点（参考图6的图例）（例如，630a-30c）是在该偏压610的TDP。例如，在施加给磁头滑块410的-0.6v处，TDP大约是82mw（630a）。在施加给磁头滑块410的-0.2v处，TDP大约是84mw（530b）。在施加给磁头滑块410的0.2v处，TDP大约是84mw（630c），等等。
在图形600上图示根据当前讨论的示例获得的TDP测量的二次拟合曲线610。在一个实现方式中，在TDP达到其最大值时的施加给磁盘430的DC偏压460将等于在磁头滑块和磁盘界面之间的实际固有接触电势的相同极性。将此点660图示在图形600上作为曲线640的最高点，其中，在此示例中，DC偏压大约是0.4伏特，而TDP大约是85mw。根据这里描述的技术，在磁头滑块410和磁盘430之间的固有接触电势可以被计算为+0.4v。TDP变成最大值的、施加给磁盘的施加DC偏压将是+0.4v。换言之，当DC电压通过磁盘430施加时，抵消固有接触电势必要的所要求DC电压偏移在幅度以及极性二者上等于接触电势。通过随后将所确定的+0.4v施加给磁盘430，在磁头滑块410和磁盘430之间的固有接触电势将被抵消。此抵消随后可以用作方法的一部分，以设置和/或维持在磁头滑块410和磁盘430之间的间距。
在另一实现方式中，以关于其中DC电压被施加给磁头滑块410或者磁盘430的任一个的实现方式在以上描述的类似方式，DC电压被通过磁头滑块410和磁盘430二者施加。在之前实现方式中，通过将-0.4V施加给磁头并且将0V施加给磁盘或者通过将+0.4V施加给磁盘并且将0V施加给磁头来抵消接触电势。在二者情形中，施加给磁头的偏压减去施加给磁盘的偏压差的计算等于-0.4V。在数学上，这可以表达为-0.4V（磁头）减去0V（磁盘），其等于0.4V，以及0V（磁头）减去+0.4V（磁盘），其也等于-0.4V。由此，诸如-0.2V（磁头）和+0.2V（磁盘）的磁头和磁盘偏压的组合（其导致磁头减去磁盘电压，也就是=-0.2V-(+0.2V)=-0.4V）也可以用来抵消+0.4V的固有接触电势。平衡+0.4V的固有接触电势所需的DC偏移可以是导致磁头减去磁盘DC电压的差等于-0.4V的磁头和磁盘DC电压值的任何组合。
在示例中，磁头滑块410意图维持特定飞行高度，例如在磁盘之上8纳米。当DC电压扫描正在施加给磁头滑块410时，并且在各种实施例中施加给磁盘430或者二者，将TFC致动以发现在什么TDP磁头滑块410接触磁盘430。根据实施例，随着DC偏压变化，最大TDP将导致在磁头滑块410和磁盘430之间的最大空隙。在获得最大TDP时的DC偏压可以用来确定在磁头和磁盘界面之间的接触电势。
在由图5的图形500图示并且上面描述的示例中，在磁头滑块和磁盘界面之间的固有接触电势可以被推断为+0.4V。通过向磁头滑块410施加-0.4v的偏移偏压（或者向磁盘施加+0.4V的偏压），净接触电势差是零，这允许飞行高度被最大化（如上所讨论）并且由于减少磁头上的磨损、更少地从磁头和/或磁盘剥落原子并且减少集中在磁头上的润滑剂的粒子而提供改进的可靠性。
现在转为讨论基于这里描述的技术发现的所确定的接触电势来设置和/或控制滑块到磁盘的间距（飞行高度）。期望利用与特定纳米的飞行高度的测量对应的在磁头滑块410和磁盘430之间的具体默认飞行高度（例如，传递给TFC的功率“x”mw）进行读取/写入操作。该飞行高度值可以通过可以转换为或者相关联于飞行高度距离的任何测量单位来表示。这个默认飞行高度例如通过通信地耦接到驱动器的微控制器存储或者维持，尽管可以利用本领域已知的其他方法。在一个实现方式中，通过TFC 420维持此最优间距。
根据当前方法，在制造HDD的时候，将TFC 420致动，将在磁头滑块410和磁盘430之间的接触确定并且随后将磁头滑块410从接触磁盘“拉回”读取和写入操作的预定量并且这个电平被存储为默认飞行高度。这可以在各种实施例中通过利用之前讨论的毫瓦功率或者通过其他技术（诸如TFC加热器效率）或者可以被转换为纳米飞行高度的任何其他方法来完成。
根据一个实现方式，通过进行这里描述的技术，可以测量并且存储在磁头滑块410界面和磁盘430之间的固有接触电势用于HDD的使用。另外，在各种实施例中，这里描述的方法可以在驱动器中的每个磁头滑块/磁盘界面上利用，并且这里描述的方法可以在全功能HDD中利用，以测量每个和每一个磁头滑块410-磁盘430界面上的接触电势，并且不限于部件电平测试。不需要向HDD添加任何专用硬件，并且配备这里描述的技术的HDD可以进行对飞行的这些测量。
使用图5的图形500作为示例：图5表示的HDD被制造并且所期望的读取/飞行高度被设置和存储。之前的方法将测量在零DC偏压的TDP。在图示的示例中，与之前方法等效的测量将依据大约82mW（其是在零DC偏压）的结果TDP来设置。这个方法将不对在磁头滑块和磁盘之间的固有接触电势有任何效果。因此，即使当不存在意图的TFC致动接触时，在读取/写入操作期间存在静电吸引磁头而间歇接触磁盘的风险。这是因为当磁头和磁盘处于2nm或者更低的级别的邻近（这是读取/写入操作发生开始的地方）时静电吸引增加。
在一个实现方式中，通过使用从-2.0v到+2.0v的扫描施加DC偏压并且在各种增量测量TDP，如之前讨论。在图5图示的示例中，确定当-0.4v被传递给磁头滑块时TDP被最大化在大约85mw。然后确定此特定磁头滑块和磁盘之间的固有接触电势是-0.4v或者+0.4v的相反极性。在此方法中，基于在0.4V DC偏压的TDP来设置读取/写入飞行高度；并且在HDD操作期间将-0.4v连续施加给磁头滑块。该方法抵消在磁头滑块和磁盘之间的固有接触电势，因此在HDD的操作寿命期间中防止间歇或者随机的磁头到磁盘的接触。因此，该技术改进磁头磁盘界面的机械可靠性用于HDD的长期使用。
应该理解，图5的垂直轴520是间距改变的间接测量。它可以用指示磁头滑块410距磁盘430有多远的任何测量单位来表示；例如，如利用双谐感测（dual harmonic sensing）磁测量的纳米或者基于华莱士等式（Wallaceequation）的间距。另外，当这里对在磁头滑块410和磁盘430之间的“接触”的做出参考时，这可以用间距的相对测量来替代，并且此测量和另一测量之间的改变可以为这里描述的技术的基础而操作。
在前面的说明中，已经参考可以在实现方式间变化的多种具体细节描述本发明的实施例。因此，本发明是什么并且申请人意图什么是本发明的单独和排他指示是以从此申请发布的权利要求的集合，在提出的特定形式依据本申请提出的这样的权利要求，权利要求是以这样的权利要求发布的具体形式，包括任何后续修正。对于在这样的权利要求中包含的术语这里清楚地阐述的任何定义将支配如在权利要求中使用的这样的术语的含义。因此，没有在权利要求中明确地陈述的限制、要素、性质、特征、优点或者属性不应该以任何方式限制这样的权利要求的范围。因此，说明书和附图被视为说明性意义而不是限制意义。

Claims (20)

1.一种硬盘驱动器，配置为确定在硬盘驱动器的操作期间在磁头和磁盘之间的接触电势，包括：
所述磁头，附接于滑块；
所述磁盘，可旋转地安装到转轴上；
驱动马达，具有附接到用于旋转所述磁盘的所述转轴的马达轴；
音圈马达，配置为移动所述磁头以存取所述磁盘的各个部分；以及
一个或者多个电子部件，配置为：
以离散增量将一范围的电流施加给所述滑块；
对于每个增量，测量供应给导致在所述磁头和所述磁盘之间的接触的热飞行高度控制器（TFC）的电流量；
确定在供应给导致在所述磁头和所述磁盘之间的接触的热飞行高度控制器的电流量最大化时的传递给所述滑块的电流增量；并且
基于此确定，计算所述接触电势。
2.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，所述一个或者多个电子部件还配置为向所述滑块连续施加与所述接触电势的相反极性相等的电流。
3.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，所述一个或者多个电子部件还配置为向所述滑块连续施加与所确定的电流增量相等的电流。
4.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，所述一个或者多个电子部件还配置为基于所计算的接触电势调整所述磁头的飞行高度。
5.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，在所述范围，所述增量等间隔。
6.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，施加给所述滑块的电流包括在-2.0v和+2.0v之间的电压范围。
7.如权利要求6所述的硬盘驱动器，其中，施加给所述滑块的电流是DC。
8.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，所述一个或者多个电子部件配置为以离散增量将一范围的电流施加给所述磁盘。
9.如权利要求4所述的硬盘驱动器，其中，在所述硬盘驱动器的操作期间进行调整。
10.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，每次接通所述硬盘时进行所述接触电势的计算。
11.如权利要求4所述的硬盘驱动器，其中，所述调整还包括：
存储所述电流增量；以及
每次致动热飞行高度控制器时，向所述滑块施加所述电流增量。
12.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，向所述滑块和所述磁盘二者施加所述范围的电流。
13.如权利要求12所述的硬盘驱动器，其中，同时向所述滑块和所述磁盘二者施加所述范围的电流。
14.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，所述硬盘包括多对磁头和磁盘，并且其中，所述一个或者多个电子部件还配置为对于每对磁头和磁盘计算接触电势。
15.一种硬盘驱动器，配置为确定在硬盘驱动器的操作期间在磁头和磁盘之间的接触电势，包括：
所述磁头，附接于滑块；
所述磁盘，可旋转地安装到转轴上；
驱动马达，具有附接到用于旋转所述磁盘的转轴的马达轴；
音圈马达，配置为移动所述磁头以存取所述磁盘的各个部分；以及
一个或者多个电子部件，配置为：
以离散增量将一范围的电流施加给所述滑块，其中，所述滑块通信地耦接到热飞行高度控制器（TFC）；
当施加所述范围的电流时致动TFC；
在每个电流增量处测量触地功率（TDP）；
识别TDP最高时的电流增量；
在所述驱动器的操作期间向所述滑块连续地施加所识别的电流增量。
16.如权利要求15所述的硬盘驱动器，其中，所述一个或者多个电子部件还配置为计算在所述滑块和所述盘之间的接触电势。
17.如权利要求16所述的硬盘驱动器，其中，在所述块和所述磁盘之间的接触电势等于TDP最高时的所述电流增量的相反极性。
18.如权利要求15所述的硬盘驱动器，其中，所识别的增量的施加抵消了在所述滑块和所述磁盘之间的接触电势，从而在所述滑块和所述磁盘之间的接触电势是零。
19.一种用于确定接触电势的方法，包括：
以离散增量将一范围的电流施加于硬盘驱动器中的滑块；
在每个增量处测量供应给导致在所述硬盘驱动器的磁头和磁盘之间的接触的热飞行高度控制器（TFC）的电流量，其中，所述滑块和所述磁头耦接；
确定供应给导致在所述磁头和磁盘之间的接触的TFC的电流量被最大化时传递给所述滑块的电流增量；以及
基于此确定计算在所述滑块和所述磁盘之间的接触电势。
20.如权利要求19所述的方法，还包括：
在所述硬盘驱动器正在操作时，向所述滑块施加连续电流，其中，所述连续电流等于所计算出的接触电势的倒置。
CN201310232082.8A 2012-06-13 2013-06-13 硬盘驱动器中的原位接触电势测量 Pending CN103489456A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/495,513 2012-06-13
US13/495,513 US8630057B2 (en) 2012-06-13 2012-06-13 In-situ contact potential measurement in hard-disk drives

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103489456A true CN103489456A (zh) 2014-01-01

Family

ID=49755676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310232082.8A Pending CN103489456A (zh) 2012-06-13 2013-06-13 硬盘驱动器中的原位接触电势测量

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8630057B2 (zh)
KR (1) KR101526048B1 (zh)
CN (1) CN103489456A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110827862A (zh) * 2018-08-13 2020-02-21 株式会社东芝 磁盘装置用的热致动器控制值的设定方法
CN114838802A (zh) * 2022-04-26 2022-08-02 南京工业职业技术大学 一种基于Hilbert-Huang变换的触控滑块亚纳米尺度谐波检测系统
US20220343942A1 (en) * 2021-04-21 2022-10-27 Showa Denko K.K. Magnetic storage apparatus

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8995076B1 (en) 2014-04-21 2015-03-31 Seagate Technology Llc Head-medium contact detection using electromagnetic attraction
US9508371B2 (en) 2014-05-06 2016-11-29 Seagate Technology Llc Slider and/or hard disc including coating, and optionally one or more additives that can dissipate electrical charge
US9245561B1 (en) 2015-03-24 2016-01-26 Seagate Technology Llc Apparatus and method for measuring surface charge of a slider
US9401169B1 (en) 2015-07-02 2016-07-26 HGST Netherlands B.V. Implementing enhanced ultrafast touchdown measurement scheme using thermal and voltage actuation for hard disk drives
US9502064B1 (en) 2015-08-28 2016-11-22 Seagate Technology Llc Recording head with surface charge control
US9721603B2 (en) 2015-09-25 2017-08-01 Seagate Technology Llc Head-medium contact detection using an oscillating electromagnetic force
US9691419B1 (en) 2015-12-17 2017-06-27 Seagate Technology Llc ESD protection surface charge control recording head
US9607642B1 (en) 2016-01-27 2017-03-28 Seagate Technology Llc Head-medium contact detection using a thermal sensor and surface charge control of a slider
US9834850B1 (en) 2016-08-08 2017-12-05 Seagate Technology Llc Method of forming one or more metal and/or metal alloy layers in processes for making transducers in sliders, and related sliders

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1609999A (zh) * 2003-10-22 2005-04-27 日立环球储存科技荷兰有限公司 在头/盘接口具有主动受控电位的磁记录盘驱动器
CN1758342A (zh) * 2004-10-09 2006-04-12 新科实业有限公司 磁头折片组合、磁盘驱动器及其飞行高度调节方法及系统
CN101727919A (zh) * 2008-10-17 2010-06-09 日立环球储存科技荷兰有限公司 控制热飞行高度控制触地期间的接触位置的方法和系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6999265B1 (en) * 2003-11-06 2006-02-14 Maxtor Corporation Method and system for dual element transducer flight height adjustment using combined thermal and electrostatic control
US7046473B2 (en) * 2004-09-14 2006-05-16 Sae Magnetics (H.K.) Ltd. Method and apparatus for active fly height control with heating and electrical charge
US8049984B2 (en) 2008-12-04 2011-11-01 Hitachi Global Storage Technologies, Netherlands B.V. Integrated slider bias control
US7830634B2 (en) 2008-12-23 2010-11-09 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. Head-disk contact detection and work function difference determination
US8139309B2 (en) 2009-12-23 2012-03-20 Hitachi Global Storage Technologies, Netherlands B.V. Negative biasing a slider with respect to a disk to reduce slider wear and provide burnish rate control
US8085490B2 (en) 2009-12-23 2011-12-27 Hitachi Global Storage Technologies, Netherlands B.V. Slider fly-height control in a hard disk drive
US8599506B2 (en) 2009-12-31 2013-12-03 HGST Netherlands B.V. Integrating control of slider bias potential, touch-down detection and fly-height determination in a HDD

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1609999A (zh) * 2003-10-22 2005-04-27 日立环球储存科技荷兰有限公司 在头/盘接口具有主动受控电位的磁记录盘驱动器
CN1758342A (zh) * 2004-10-09 2006-04-12 新科实业有限公司 磁头折片组合、磁盘驱动器及其飞行高度调节方法及系统
CN101727919A (zh) * 2008-10-17 2010-06-09 日立环球储存科技荷兰有限公司 控制热飞行高度控制触地期间的接触位置的方法和系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110827862A (zh) * 2018-08-13 2020-02-21 株式会社东芝 磁盘装置用的热致动器控制值的设定方法
US20220343942A1 (en) * 2021-04-21 2022-10-27 Showa Denko K.K. Magnetic storage apparatus
US11587580B2 (en) * 2021-04-21 2023-02-21 Showa Denko K.K. Magnetic storage apparatus
CN114838802A (zh) * 2022-04-26 2022-08-02 南京工业职业技术大学 一种基于Hilbert-Huang变换的触控滑块亚纳米尺度谐波检测系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130139777A (ko) 2013-12-23
KR101526048B1 (ko) 2015-06-04
US20130335852A1 (en) 2013-12-19
US8630057B2 (en) 2014-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103489456A (zh) 硬盘驱动器中的原位接触电势测量
US9025277B1 (en) Hard disk drive having multiple disk stacks on a rotatable platform
US8958172B1 (en) Multiple disk stack, single actuator hard disk drive
US9355668B2 (en) Hard disk drive with contact detection using a spin torque oscillator
US8964332B1 (en) Microwave-assisted magnetic recording head with asymmetric side gap for shingled magnetic recording
US9595280B2 (en) Hard disk drive head-disk interface dithering
CN101882444A (zh) 修正硬盘驱动器写头的定位误差
US9218834B2 (en) Dual stage microactuator flexure feature for minimizing electrical shorts
CN1577595B (zh) 通过滑块上的导电焊盘利用电荷来调整磁头浮动高度的方法
US9449623B2 (en) Reducing ion migration in a hard disk drive microactuator flexure assembly
US8824091B2 (en) Media topography driven flying height modulation sensing using embedded contact sensor
US20140240871A1 (en) Interface voltage control operating point determination in a hard disk drive
JP4895560B2 (ja) データ記憶装置
CN103871436A (zh) 用于保存关键数据至非易失性存储器的紧急断电岛
US20130170070A1 (en) Magnetic-recording head with touch-down detector incorporating a carbon nano-tube
US20120140360A1 (en) Integrated lead suspension (ils) for use with a dual stage actuator (dsa)
JPS62209781A (ja) トランスジユ−サを制御する方法及び装置
WO2019027576A1 (en) INCREASED DIFFUSION LENGTH CONTAINER FLANGE CONFIGURATIONS FOR HERMETIC SEALING OF DATA STORAGE SYSTEMS AND DEVICES
US9779765B1 (en) Perpendicular magnetic recording writer having improved performance and wide area track erasure reliability
US10650850B1 (en) Hard disk drive with write gap conductive structure and dual independent interface voltage control circuitry
US20120154953A1 (en) Head with altitude resistant air-bearing surface
US8339724B2 (en) Induction of magnetic bias in a magnetic recording disk
US8189291B2 (en) Conical fluid dynamic bearings having improved stiffness for use in hard-disk drives
CN105390148B (zh) 硬盘驱动器及其电子组件和高速记录盘缺陷检测的方法
US9177583B2 (en) Hard disk drive and method for controlling flying height of magnetic head thereof

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB02 Change of applicant information

Address after: Amsterdam

Applicant after: Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B. V.

Address before: Amsterdam

Applicant before: Hitachi Global Storage Tech

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: HITACHI GLOBAL STORAGE TECH TO: HGST NETHERLANDS BV

C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140101

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication