CN105654966A - 基于致动器查找轮廓的自清洁记录头 - Google Patents

Abstract

通过周期性地执行一系列全程查找操作在操作期间完成清洁驱动中的记录头滑块，其中可移至该磁头滑块的液体污染物从该滑块处被甩出，并且来自该磁盘表面的液体可被吸附至该滑块从而通过示甩出的方式移除。因此，磁头磁盘间距可被稳定且数据写入操作被改进。此外，该系列的全程查找操作可以以预定间隔和预定时间段执行。然而，该系列可被客户请求中断，且随后继续，从而不影响该记录系统的操作状态。

Description

基于致动器查找轮廓的自清洁记录头

技术领域

本发明的实施例总体上涉及一种硬盘驱动器，更具体地，涉及一种用于在操作中清洁记录头的技术。

背景技术

硬盘驱动器(HDD)是容纳在保护性外壳内且在具有磁表面的一个或多个圆盘上存储数字编码数据的非易失性存储设备。当HDD在操作时，每个磁记录盘由主轴系统快速地旋转。通过致动器使用位于磁盘具体位置上的读/写磁头从磁记录盘中读取和写入数据。读/写磁头使用磁场从磁记录盘的表面读取数据和写入数据。写磁头利用流过线圈的电流，该线圈产生磁场。电脉冲以不同模式的正负电流被发送至写磁头。该写磁头的线圈中的电流在磁头与磁盘之间的间隙感应出磁场，其反过来又磁化该记录介质上的小区域。

用HDD失败的一个原因是调整的或较差的写入。有各种条件可导致较差的写入，由此该已写入的数据模式质量如此不好从而数据不可能被读回，因此用户会丢失数据。因此，稳定质量的写入是可靠HDD的基本属性。

在此部分描述的任何方法是可被实行的方法，但不一定是先前已被构思或实行的方法。因此，除非另有指示，不应假设此部分描述的任何方法仅凭借它们在此部分的内容而限定为现有技术。

发明内容

本发明的实施例涉及一种用于在操作期间清洁在原位或在驱动中的记录头滑块的技术。通过周期性执行一系列全程查找(FSS)操作，可能已经移至磁头滑块的液体污染物被从该滑块甩出。因此，磁头-磁盘间距可以是稳定的且数据写入操作得到改善。

根据实施例，一系列FSS操作以预定间隔执行，并且达预定的时间段。然而，这一系列操作可由客户请求中断，且之后继续，从而不影响HDD的操作状态。

实施例部分的发明内容中所讨论的实施例不意味着建议、描述或教导这里讨论的所有实施例。因此，本发明的实施例可包括额外的或与此部分讨论的那些不同的特征。此外，没有在权利要求中明确叙述的限制、元件、属性、特征、优势、特性等不以任何方式限制任何权利要求的范围。

附图说明

实施例在所附附图中以示例的形式而不以限制的方式描述，且其中类似的附图标记代表类似的元件，其中：

图1是示出了根据实施例的硬盘驱动器的平面视图；以及

图2是示出了根据实施例的用于清洁记录头滑块的方法的流程图。

具体实施方式

描述了清洁记录头的方法。在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了大量的具体细节，以便提供对这里描述的本发明实施例的全面的理解。然而，明显的是这里描述的本发明实施例可在没有这些具体细节的情况下被实施。在其他实例中，已知的结构和设备以框图形式示出，以避免不必要地模糊这里描述的本发明实施例。

示意性操作环境的物理描述

实施例可用在硬盘驱动器(HDD)、或其他数据存储设备、自清洁记录头的上下文中。因此，根据实施例，图1中示出了表示HDD100的平面视图来描述示例性的操作环境。

图1示出了包括滑块110b的HDD100的组件的功能性布置，该滑块110b包括磁读取/记录头110a。共同地，滑块110b和磁头110a可被称作为磁头滑块。该HDD100包括至少一个磁头万向架组件(HGA)110，该磁头万向架组件包括磁头滑块、通常通过弯曲部分附接至该磁头滑块的铅悬架(leadsuspension)110c、以及附接至该铅悬架110c的荷载梁110d。该HDD100还包括可旋转地安装在主轴124上的至少一个磁记录介质120以及附接至用于旋转该介质120的主轴124的驱动电机(不可见)。该磁头110a包括用于分别写入和读取存储在该HDD100的介质上的信息的写元件和读元件。该介质120或大量磁盘介质可用磁盘夹128附接至该主轴124。

该HDD100还包括附接至该HGA110的臂132、载架134、包括电枢136和定子144的音圈电机(VCM)，该电枢136包括附接至载架134的音圈140，该定子144包括音圈磁铁(不可见)。该VCM的电枢136附接至载架134，且配置为移动该臂132和该HGA110以访问该介质120的部分，采用插入的枢转轴承组件152安装在枢转轴148上。在HDD具有多个磁盘的情形中，该载架134被称为“E块”，或梳子，因为该载架布置成携带给出梳子外观的联动阵列臂。

包括含有该磁头滑块联接至其的弯曲部的磁头万向架组件(例如，HGA110)、该弯曲部联接至其的致动臂(例如，臂132)和/或荷载梁、以及致动臂联接至其的致动器(例如，VCM)的组件可被共同地称作为磁头堆组件(HSA)。然而，HAS可包括比描述的那些更多或更少的组件。例如，HAS可指还包括电子互连组件的组件。一般地，HAS是被配置用以移动该磁头滑块以访问用于读取和写入操作的该介质120部分的组件。

进一步参考图1，包括至和来自磁头110a的写信号和读信号的电信号(例如，至VCM的音圈140的电流)由柔性互连电缆156(“柔性电缆”)提供。在柔性电缆156和磁头110a之间的互连可由臂-电子(AE)模块160提供，其可具有用于读取信号的板上预放大器、以及其它读取通道和写入通道电子组件。该AE160可如所示附接至该载架134。该柔性电缆156联接至电连接器块164，其通过由HDD外壳168提供的引电器提供电通信。该HDD外壳168，也被称作为基板，与HDD盖一起为HDD100的信息存储组件提供密封的保护性外壳。

包括磁盘控制器和含有数字信号处理器(DSP)的伺服电子元件的其他电子组件提供电信号至该驱动电机、该VCM的音圈140和该HGA110的磁头110a。提供至该驱动电机的电信号使得该驱动电机能够旋转，提供转矩至该主轴124，其又被发送至附接至主轴124的介质120。结果，该介质120在一个方向172上旋转。该旋转的介质120创建用作空气轴承的空气衬垫，该滑块110b的空气轴承表面(ABS)搭载在空气轴承上，从而该滑块110b在该介质120的表面上飞行而不与信息被记录在其中的薄磁记录层接触。

提供至该VCM的音圈140的电信号使得该HGA110的磁头110a能够访问在其上记录信息的轨道176。因此，该VCM的电枢136摆动一弧度180，这使得该HGA110的磁头110a能够访问介质120上的各个轨道。信息存储在介质120上于大量径向嵌套的轨道中，这些径向嵌套的轨道布置在介质120上的扇区中，例如扇区184。对应地，每个轨道包括大量扇形的轨道部分(或“轨道扇区”)，例如扇形的轨道部分188。每个扇形的轨道部分188可以包括记录的数据和包含伺服脉冲信号模式的磁头，伺服脉冲信号模式例如是ABCD伺服脉冲信号模式，其是识别该轨道176的信息以及纠错码信息。在访问该轨道176中，该HGA110的磁头110a的读取元件读取该伺服脉冲信号模式，该模式提供位置偏差信号(PES)至该伺服电子元件，其控制提供至该VCM的音圈140的电信号，使得该磁头110a能够跟随该轨道176。一旦找到该轨道176且识别出具体的扇形轨道部分188，根据由该磁盘控制器从外部代理例如计算机系统的微处理器接收的指令，磁头110a或者从该轨道176中读取数据或将数据写入该轨道176。

HDD的电子架构包括用于执行其各自的HDD的操作功能的大量电子组件，例如硬盘控制器(“HDC”)、接口控制器、臂电子模块、数据通道、电机驱动器、伺服处理器、缓存存储器等。两个或更多个这种组件可结合在被称作为“片上系统”(SOC)的单个集成电路板上。若不是全部的话，则若干个这样的电子组件通常布置在联接至HDD底侧比如至HDD外壳168的印刷电路板上。

这里参考硬盘驱动器，比如参照图1说明和描述的HDD100，可包括有时作为“混合驱动器”的数据存储设备。混合驱动器通常指具有与固态存储设备(SSD)相组合的传统HDD(例如参见HDD100)两者功能的存储设备，固态存储设备使用非易失性存储器，比如闪存或其他固态(例如，集成电路)存储器，其是可电擦除和可编程的。由于不同类型的存储介质的操作、管理和控制通常不同，所以混合驱动器的固态部分可包括其自身对应的控制器功能，其可跟随HDD功能一起集成到单个控制器中。混合驱动器可被架构和配置成以许多方式操作和利用该固态部分，比如对于非限制性示例来说，通过使用该固态存储器作为缓存存储器，用于存储频繁访问的数据，用于存储I/O集约数据等。此外，混合驱动器可被实质地架构和配置为在单个外壳中的两个存储设备，即传统HDD和SSD，具有用于主机连接的一个或多个接口。

导言

如所讨论的，调整的或较差的写入是HDD失败的一个原因，且有许多可导致较差写入的条件。一个被发现导致调整写入的机理是相对大的污染物的积聚，比如在失败磁头上的油或其他液滴。当液滴产生在磁头上时，该磁头变得倾向于大的间距波动，尤其在该液体桥接该介质时。如果这发生在写入事件期间，所写入的数据模式将质量很差，使得该数据通常会丢失。可被找到以污染该磁头滑块的液体源的非限制性示例包括枢转轴承油的液体组分、来自HDD组件除气的浓缩物以及气溶胶(即空气溶液)、磁盘润滑油提取物、腐蚀副产品等。

用于清洁记录头的方法

图2是示出根据实施例的用于清洁记录头滑块的方法的流程图。根据实施例，图2中所示的处理可以在电子组件例如硬盘控制器(HDC)中实施，或根据另一实施例在片上系统(“SOC”)中实施。硬盘控制器通常实施为集成电路(IC)板，且因此能以电子电路的很多不同架构设计。此外，现代的HDC通常采用SOC的形式。SOC是一种实质上将电子系统的所有组件集成至单个芯片的IC。SOC可包含数字、模拟、混合信号和其他功能，所有的都在单个芯片基板上。

对应于图2处理的处理逻辑可被实施为存储在存储器中且由比如CPU或MPU的处理器执行的固件指令(例如，可执行逻辑，或指令程序)，组成电子组件或在该电子组件外，或被实施为构成电子组件的模拟或数字硬件电路。对应于用于清洁记录头的该方法的逻辑的位置可以从一个实施方式变化到另一个实施方式，且不限于在任何特定电子组件内的实施方式。相反，该逻辑可在构成除HDC之外的硬盘驱动器存储设备的其他电子组件中实施，只要该组件在命令、初始操作和驱动该音圈电机/致动器中有效。

在块202，一系列全程查找(FSS)操作被周期性地执行。全程查找操作涉及HDD查找轮廓，其中该音圈电机操作以移动该磁头滑块全程跨过该磁盘的表面，即通常从磁盘的最大内径(ID)位置到磁盘的最大外径(OD)位置，反之亦然。一系列FSS操作用于从该磁头滑块甩或投射任何液体颗粒和/或污染物，从而清洁任何这种非期望的颗粒或污染物的磁头滑块。此外，这一系列FSS操作可用于清洁液滴的磁盘表面，从该磁盘表面吸附液体，比如通过滑块液滴碰撞和/或吸引，且最终通过甩出的方式从该磁头滑块移除。要指出的是除了一系列真实的全程查找之外，一系列“长查找”可被实施以执行从该磁头滑块甩出液体污染物的类似功能，其中“长查找”可以比FSS更短但比服务客户请求的平均查找长度更大，其中平均查找长度通常被优化/最小化，例如通过命令排队、性能提高算法、常规程序等。

根据一个实施例，每个来自该系列FSS操作的查找操作在致动器系统的操作能力范围内被快地或尽可能快地执行，因此提升了该技术的效力。根据一个实施例，该系列FSS操作可以是不对称的，因为ID至OD查找操作在致动器系统的操作能力范围内被尽可能快地执行，而返回的OD至ID查找操作被以小于该致动器系统最大操作能力更慢地执行。这样的改变会增加从该磁头滑块甩出的曳出流体以朝向或远离该磁盘OD的方向被甩出的可能性，例如在该磁盘的访问带(不可用区域)外面和/或至该HDD的外侧墙，而不是将该曳出液体沉积朝向该磁盘ID，其中可能逆流回到该访问带区域中。

例如并且根据实施例，一系列FSS操作在大约每30分钟左右被执行约5秒的时间段。根据实施例，为了进一步确定清洁的磁头滑块，一旦为该磁盘主轴电机加电和/或在该滑块停在负载/卸载(LUL)斜坡上一延长的时间段后，一系列FSS操作也被执行约60秒的时间段。要注意的是，与该磁头清洁FSS操作相关的持续时间及时间段，即该进度，可从一个实施方式变化到另一实施方式。然而，上述实施例被示出在移除该磁头滑块上曳出的液体上是有效的，也使得该磁盘表面有效地将液滴清理干净。

尽管某些HDD配置为在旋转处(即，当该主轴电机通电时)执行全程查找，一般作为所有磁头堆组件是可操作的快速查找，但是在该领域中HDD通常用在它们通电且随后无限期开着的时段中。因此，这些HDD具有长但是轻的占空比，其中该HDD保持在多数时间的空闲状态中。因此，经验证据指出旋转时该全程查找不足以清洁该磁头滑块的污染物的结论，如参照图2所描述的过程。

根据一实施例，该清洁过程是可中断的。因此，如果在块204接收一客户请求(例如，数据读取或写入请求)，则在块206响应于一个或多个客户请求，该系列全程查找操作被中断，以满足该客户请求。在块208，在完成一个或多个客户请求时，该系列FSS操作的执行被继续。因此，该系统的性能不受该过程执行的影响，其对用户体验显然是有效的。

定制和“智能”

有多个可在其中执行在原位清洁记录头方法的可选方式。例如，如参照图2所描述的技术可被实施为可定制的，例如在工厂中和/或由客户/用户定制。客户控制可通过模式页的使用来实施，模式页被用于通过可改变的参数在HDD上设置操作设置。因此，若客户想绕过用于其特定客户的例程的执行，则这样做的能力被构建至该编程的例程中。

此外，特定的“智能”可编程至实现前述技术的例程中。对于非限制性示例来说，HDD执行的查找操作的类型被监控，且该例程相应地被执行或不被执行。因此，如果该正常的HDD用法被识别为包括例如一定数量、持续时间或周期的全程查找，则该例程可被至少临时绕过。对于另一非限制性示例来说，写入操作可被即时验证操作进行审计(例如，在每100个写入操作之后)，且若找到任何变弱/轻调制写入的暗示(例如，如由软错误所指示)，则该例程优先被提出。对于另一示例来说，若找到污染物迁移至该磁头滑块的问题仅在一定数量的操作小时之后首先发生，则该例程的执行可推迟直到满足该一定数量的操作小时。

延伸和替代

取决于可在其中实施上述实施例的设备的配置，各种替代可用于实施方式。对于一个非限制性示例来说，若感兴趣的HDD被配置为具有二次致动系统，则该二次致动系统可用于增强前述实施例，比如通过用主致动器执行全程查找，该主致动器与该二次致动器的全程联接。此外，随着通常与二次致动器相关的相对高幅度和频率，通过在最大或接近最大致动能力处调整该二次致动器，可获得超声清洁效果，结合该主致动器或独立于该主致动器。对于另一非限制性示例来说，若感兴趣的HDD被配置为具有热飞行高度控制(TFC)系统，则该TFC系统可被用于增强上述实施例，比如通过用该主致动器执行全程查找，该主致动器通过该TFC系统与该滑块的垂直调整联接。

在前述说明书中，已经参考可随着实施方式变化的大量具体细节描述了本发明的实施例。因此，可在不脱离实施例更宽的精神和范围的情况下对其作出各种修改和改变。因此，本发明是什么以及申请人想要本发明是什么的独占和排他的指示是由本申请产生的该组权利要求，以具体形式发布的权利要求包括任何后续的修正。这里所述的包括在这样的权利要求中的任何明确定义的术语应包括这些术语如在权利要求中所使用的那些含义。因此，没有在权利要求中明确引用的限制、元件、性质、特征、优点或属性不应以任何方式限制这样的权利要求的范围。据此，说明书和附图被认为是示意性的而不是限制性的意义。

此外，在此说明书中可以以特定顺序阐明特定处理步骤，以及可用字母和数字标签识别特定的步骤。除非说明书中明确声明，实施例无需限制到实施这些步骤的任何特定顺序。尤其是，使用该标签纯粹是用于方便识别步骤，并且不意图指定或要求实施这些步骤的特定顺序。

Claims (21)

1.一种用于清洁记录头滑块的方法，包括：

周期性地执行一系列全程查找操作。

2.如权利要求1所述的方法，其中，周期性地执行包括执行一系列全程查找操作达至少约5秒的持续时间。

3.如权利要求1所述的方法，其中，周期性地执行包括约每30分钟执行一系列全程查找操作。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

一旦为磁盘主轴电机加电，执行一系列全程查找操作达至少约60秒的持续时间。

5.如权利要求1所述的方法，其中，周期性地执行包括：

响应于一个或多个客户数据操作请求，中断所述系列全程查找操作；以及

一旦完成所述一个或多个客户请求，继续执行所述系列全程操作。

6.如权利要求1所述的方法，其中，周期性地执行包括：

在一定数量的操作小时上执行一系列全程查找操作。

7.如权利要求1所述的方法，其中，周期性地执行包括：

执行一系列全程查找操作包括以操作能力尽可能快地执行每个查找操作。

8.如权利要求1所述的方法，其中，周期性地执行包括：

以操作能力尽可能快地执行内径至外径查找操作，并且以小于操作能力的速度执行接下来的外径至内径的查找操作。

9.如权利要求1所述的方法，其中，执行所述系列全程查找操作包括从所述磁头滑块甩出液体污染物。

10.如权利要求1所述的方法，其中，执行所述系列全程查找操作包括将液体污染物从记录盘表面吸附到所述磁头滑块上。

11.如权利要求1所述的方法，其中，执行所述系列全程查找操作包括执行一系列比用于服务客户请求的平均查找长度更大的查找操作。

12.一种硬盘驱动器，包括：

可旋转地安装在主轴上的磁盘介质；

磁头滑块，容纳用于从所述磁盘介质读取数据且向所述磁盘介质写入数据的读取/写入传感器；

音圈电机，配置为移动所述磁头滑块以访问所述磁盘介质的部分；以及

电子组件，配置为周期性地命令所述音圈电机以执行一系列全程查找操作。

13.如权利要求12所述的硬盘驱动器，其中，周期性地命令包括周期性地命令所述音圈电机执行一系列全程查找操作达至少约5秒的持续时间。

14.如权利要求12所述的硬盘驱动器，其中，周期性地命令包括命令所述音圈电机约每30分钟执行一系列全程查找操作。

15.如权利要求12所述的硬盘驱动器，所述电子组件还配置为：一旦为磁盘主轴电机加电，执行一系列全程查找操作达至少约60秒的持续时间。

16.如权利要求12所述的硬盘驱动器，所述电子组件还配置为：

响应于一个或多个数据操作请求，中断所述系列全程查找操作；以及

一旦完成所述一个或多个数据操作请求，命令所述音圈电机继续执行所述系列全程查找操作。

17.如权利要求12所述的硬盘驱动器，其中，周期性地命令包括：

一旦完成所述硬盘驱动器的一定数量的操作小时，命令所述音圈电机执行一系列全程查找操作。

18.如权利要求12所述的硬盘驱动器，其中，周期性地命令包括命令所述音圈电机以操作能力尽可能快地执行每个查找操作。

19.如权利要求12所述的硬盘驱动器，其中，周期性地命令包括命令所述音圈电机以操作能力尽可能快地执行内径至外径的查找操作，并且以小于操作能力的速度执行接下来的外径至内径的查找操作。

20.一种配置为执行存储的指令程序以执行方法动作的硬盘驱动器电子组件，包括：

周期性地命令一系列全程查找操作的执行以从磁头滑块甩出液体污染物。

21.如权利要求20所述的硬盘驱动器电子组件，配置为执行存储的指令程序以执行进一步的方法动作，包括：

响应于一个或多个数据操作请求，中断所述系列全程查找操作；以及

一旦完成所述一个或多个请求，命令执行剩余的所述系列全程查找操作。