在写入操作后逐步减少激光器功率的数据存储设备

摘要

本申请公开了在写入操作之后逐步减少激光器功率的数据存储设备，其中数据存储设备包括在磁盘上方致动的磁头，其中该磁头包括激光器，该激光器被配置为当向磁盘写入数据时加热磁盘。将写入功率施加到激光器，以便在写入操作期间向磁盘写入数据。确定写入操作之后激光器功率是否应该处于关闭状态。在写入操作之后，基于第一减少函数激光器功率被逐步减少到关闭状态。

说明书

背景技术

诸如磁盘驱动器的数据存储设备包括磁盘和连接到致动器臂的远端的磁头，该致动器臂通过音圈电机(VCM)绕枢轴旋转以将磁头径向定位在磁盘上方。该磁盘包括多个径向隔开的同心磁道，用于记录用户数据扇区和伺服扇区。伺服扇区包括磁头定位信息(例如，磁道地址)，该磁头定位信息由磁头读取并由伺服控制系统处理，以便当从磁道到磁道寻找时控制致动器臂。

图1示出了现有技术磁盘格式2，其包括由围绕每个伺服磁道周围记录的伺服扇区6₀-6_N限定的数个伺服磁道4。每个伺服扇区6_i包括用于存储周期性图案的前导码8以及同步标记10，前导码8允许对读取信号进行适当的增益调整和定时同步，同步标记10用于存储将符号同步到伺服数据字段12的特殊图案。伺服数据字段12存储用于在寻道操作中将磁头定位在目标数据磁道上的粗略的磁头定位信息(诸如伺服磁道地址)。每个伺服扇区6_i进一步包括利用相对于彼此和相对于伺服磁道中心线的预定相位记录的伺服脉冲串14(例如，N伺服脉冲串和Q伺服脉冲串)的组。基于相位的伺服脉冲串14在写入/读取操作期间提供用于访问数据磁道时中心线跟踪的精确磁头位置信息。通过读取伺服脉冲串14来生成位置偏差信号(PES)，其中PES代表磁头相对于目标伺服磁道的中心线的测量位置。伺服控制器处理PES以生成施加到磁头致动器(例如，音圈电机)的控制信号，以便在降低PES的方向上在磁盘上方径向致动磁头。

附图说明

图1示出了包括由伺服扇区限定的多个伺服磁道的现有技术磁盘格式。

图2A和图2B示出了磁盘驱动器形式的数据存储器设备，该磁盘驱动器包括在磁盘上方致动的磁头，其中该磁头包括配置为向磁盘写入数据时加热磁盘的激光器。

图2C是根据一个实施例的流程图，其中在写入操作之后，激光器功率逐步减少到关闭状态。

图3A-图3D示出了用于在写入操作之后逐步减少激光器功率的不同的实施例。

图4A示出了一个实施例，其中在写入操作之后，当磁头在伺服扇区上方时减少激光器功率，以便将磁头上的材料累积沉积在伺服扇区上方。

图4B示出了一个实施例，其中在写入操作之后，减少激光器功率，以便将在磁头上积累的材料分散到多个伺服扇区。

图5A是一个流程图，其中当检测到边缘数据扇区时，将清除激光器功率施加到激光器上，以便从边缘数据扇区清除材料累积。

图5B是根据一个实施例的流程图，其中清除激光器功率施加到激光器上，直到边缘数据扇区的质量上升到阈值以上。

具体实施方式

图2A和图2B示出了根据实施例的处于磁盘驱动器形式的数据存储设备，该数据存储设备包括在磁盘18上方致动的磁头16，其中磁头包括激光器20(图2B)，该激光器被配置为当向磁盘写入数据时加热磁盘。磁盘驱动器还包括控制电路22，控制电路22被配置为执行图2C的流程图，其中当执行写入操作时(框24)，施加到激光器的激光器功率被配置为具有写入功率，以便在写入操作期间向磁盘写入数据(框26)。当向磁盘写入完成时(框28)，并且确定在写入操作之后激光器功率应该处于关闭状态(框30)，激光器功率基于第一减少函数逐步减少到关闭状态(框32)。

出于任何合适的原因(诸如为防止激光器功率突然下降可能导致的对磁头的损害)，在写入操作之后激光器功率可以逐步减少。在下面描述的另一个实施例中，在写入操作之后，激光器功率可被逐步减少，以便将磁头上的材料累积(buildup)的分布分散到磁盘上方(例如，将材料分布在伺服扇区上方)。处于关闭状态的激光器功率可以是任何合适的值，诸如从写入功率的小百分比(例如，小于写入功率的百分之十)降到零中的任何值。

在图2B的实施例中，磁头16包括合适的写入元件21(例如，感应线圈)、合适的读取元件23(例如，磁阻元件)、以及配置为将磁头16垂直地在磁盘18上方致动的合适的飞行高度致动器(FHA)25。可以使用任何合适的FHA25，诸如通过热膨胀致动的加热器、或通过机械偏转致动的压电致动器。磁头16可以包括用于加热磁盘18的任何合适的激光器20(诸如激光二极管)，以及用于将激光器20发出的光聚焦到磁盘上的任何合适的光学器件(诸如波导和近场换能器(NFT))。

在图2A的实施例中，磁盘18包括限定多个伺服磁道36的多个伺服扇区34₀-34_N，其中数据磁道相对于伺服磁道以相同的径向密度或不同的径向密度限定。控制电路22处理从磁头16发出的读取信号38，以便解调伺服扇区并且生成位置偏差信号(PES)，该位置偏差信号表示相对于目标磁道磁头的实际位置与目标位置之间的偏差。控制电路22中的伺服控制系统使用合适的补偿滤波器对PES进行滤波，以便生成施加到音圈电机(VCM)42的控制信号40，音圈电机42使致动器臂44绕枢轴旋转，以便以减少PES的方向在磁盘上方径向致动磁头。伺服扇区可以包括任何合适的磁头位置信息，诸如用于粗略定位的磁道地址和用于精确定位的伺服脉冲串。伺服脉冲串可以包括任何合适的模式，诸如基于振幅的伺服模式或基于相位的伺服模式(图1)。

在写入操作之后，激光器功率可以基于任何合适的减少函数逐步减少到关闭状态。图3A示出示例减少函数，其包括到非写入功率的第一步进减少(step decrease)，该非写入功率是足够低的功率以防止损坏磁盘上的先前写入的数据(诸如写入功率的50％)。在合适的间隔之后，减少函数包括到关闭状态的第二步进减少。图3B示出替代性实施例，其中减少函数包括到非写入功率的第一步进减少，第一步进减少随后跟着到关闭状态的多个步进减少。图3C示出另一实施例，其中减少函数包括到非写入功率的步进减少，该步进减少之后倾斜减少到关闭状态。图3D示出又一实施例，其中减少函数包括到非写入功率的步进减少，随后指数衰减到关闭状态。减少函数可以以任何合适的方式实现，诸如利用由微处理器或状态机驱动的数模转换(DAC)电路，和/或模拟电路(无源和/或有源)，诸如利用用于实现图3D所示的指数衰减函数的电容器。

在一个实施例中，通过评估磁盘驱动器的子集可以确定标称减少函数，其中在制造期间可以利用标称减少函数配置每个生产磁盘驱动器。在另一个实施例中，在校准过程期间可以为每个生产磁盘驱动器校准减少函数。例如，在一个实施例中，用于激光器的非写入功率可以横跨磁盘驱动器而变化，并且由此可以以任何合适的方式为每个磁盘驱动器校准非写入功率，诸如在写入功率处通过将测试数据写入到磁盘中，并且然后在非写入功率的不同水平处读取测试数据，以便确定导致可接受的写入数据的退化的功率水平。

在一个实施例中，减少函数可以基于任何合适的标准在磁盘驱动器的寿命期间而被调整。例如，在一个实施例中，磁头组件的完整性可以在磁盘驱动器的寿命期间被测量，并且如果检测到组件退化，则增加减少函数的持续时间。在其他实施例中，基于随时间的激光器退化可以调整减少函数，诸如通过增加施加到激光器的非写入功率水平，以便维持基本恒定的输出功率。在另一个实施例中，减少函数的持续时间可以随时间缩短，以便降低通过在写入操作之后逐步减少激光器功率导致的激光器退化(与到零的步进减少相比)。也就是说，缩短减少函数的持续时间可以通过减少施加给激光器的功率的时间量来增加激光器的寿命。在一个实施例中，关于磁头组件退化和激光器退化的性能数据在现场部署时可以由每个磁盘驱动器维持，其中性能数据可以被评估以便调整未来磁盘驱动器的减少函数(并且可选地为自适应函数)。

在一个实施例中，材料(诸如颗粒污染物、润滑剂拾取等)在常规操作期间可以累积在磁头上。如果在写入操作之后激光器功率突然减少到关闭状态，已经发现材料累积可能被沉积在磁盘表面上。这种材料累积可能改变磁头越过材料时的飞行高度，从而不利地影响写入/读取操作的性能。因此，在一个实施例中，在写入操作之后激光器功率逐步减少到关闭状态，以便控制材料从磁头到磁盘表面的沉积，例如，通过将材料累积分散到磁盘表面的更大的区域上，而不是在写入操作之后立即卸下所有材料。

在一个实施例中，在写入操作之后，通过将激光器功率减少到非写入水平，并且然后当磁头越过伺服扇区时进一步减少激光器功率，可以逐步减少激光器功率，以便在伺服扇区上方沉积材料累积。在这个实施例中，伺服数据可以以显著低于数据扇区的密度被记录在伺服扇区中，因此与记录在数据扇区中的用户数据相比，伺服扇区上方的材料累积可能不会显著影响读取伺服数据的能力。

图4A示出了这个实施例的示例，其中数据磁道46可以包括连续的伺服扇区34₀-34_N之间的多个数据段48₀-48_N，其中每个数据段48i可以包括多个数据扇区。在写入操作期间，当向数据扇区写入数据时，写入功率施加到激光器，并且当读取伺服扇区时施加非写入功率，以防止损坏伺服扇区。在写入操作结束时，非写入功率施加到激光器以防止损坏后续数据扇区，而且还防止(或显著减少)磁头上的材料累积沉积在磁盘表面。当磁头到达伺服扇区34₄时，激光器功率减少到关闭状态以在伺服扇区34₄上方沉积磁头上的材料累积。在图4A的示例中，使用步进(step)函数将激光器功率减少到关闭状态；然而，在其他实施例中，激光器功率可以基于任何合适的减少函数(诸如上述的图3B-图3D)被减少到关闭状态。在一个实施例中，使用多个步进(step)、倾斜、指数衰减等将激光器功率逐步减少到关闭状态可以有助于将材料均匀地分散在伺服扇区34₄上方。

图4B示出了一个替代性实施例，其中在写入操作之后，当磁头在后续数据扇区上方时，激光器功率可被减少到非写入水平，并且当磁头在数个后续伺服扇区上方时，激光器功率被减少到“卸料功率”。在这个实施例中，可以选择“卸料功率”以便将磁头上积累的一部分材料沉积在多个伺服扇区上，从而将材料累积分散到多个伺服扇区，而不是将所有的材料累积沉积在单个伺服扇区上。类似于上述实施例，可以采用任何合适的减少函数(诸如图3B-图3D中所示的多个步进、倾斜、指数衰减等)将激光器功率从非写入功率减少到“卸料功率”。

在图4B的实施例中，可以为“卸料功率”选择任何合适的激光器功率，以便将材料累积分散到任何合适数量的伺服扇区上。在更高的“卸料功率”的情况下，材料可以被分散到更多的伺服扇区上，其缺点是由于写入操作之后施加给激光器的非零激光器功率的更长的持续时间而减少激光器的寿命。可以采用任何合适的技术来校准“卸料功率”，诸如通过在制造期间或当磁盘驱动器在现场部署时执行校准过程。另外，可以跨越磁盘驱动器的寿命调整“卸料功率”和/或受影响的伺服扇区的数量，以平衡激光器的退化和写入/读取性能。在一个实施例中，从现场部署的磁盘驱动器中收集的性能数据可以被用来优化未来磁盘驱动器的“卸料功率”(以及可选的适配功能)。

在一个实施例中，可以在磁盘驱动器的寿命期间跟踪沉积在每个伺服扇区上方的材料的量，并且控制激光器功率，以便将材料的沉积均匀地分布在伺服扇区上方。参考图4B的示例，如果在先前的写入操作期间，已经在伺服扇区34₄上方沉积了更多的材料，则当磁头越过伺服扇区34₄(或增加“卸料功率”)上方时，激光器功率可以保持在非写入水平，以便更多材料可以沉积在具有更好边缘的其他伺服扇区上方。

图5A是根据由图2A的控制电路22执行的实施例的流程图，其中例如通过在读取操作期间检测数个位误差(或其他质量度量)，可以检测边缘数据扇区(框50)。在一个实施例中，数据扇区的退化可能是由于数据扇区上方的材料累积，诸如上述的从磁头沉积的材料，或磁盘表面的其他污染物。在一个实施例中，除退化的质量度量以外，控制电路可以通过检测磁头的飞行高度的变化来确认退化是由于数据扇区上的材料累积造成的。在又一个实施例中，单独飞行高度的变化可以指示由于数据扇区上的材料累积造成的边缘数据扇区。

当边缘数据扇区被检测到并且存在先前写入到数据扇区的数据时，数据从边缘数据扇区重新定位到非易失性存储器中(框52)，诸如磁盘上的保留区域或非易失性半导体存储器。然后将激光器功率配置为“清除功率(burn-off power)”，以清除覆盖边缘数据扇区的材料累积(框54)。可以施加任何合适的“清除功率”，诸如小于写入功率、等于写入功率或大于写入功率的功率。当磁头至少一次在边缘数据扇区上方时向激光器施加“清除功率”(框56)，并且在一个实施例中，可以施加“清除功率”以在多次磁盘旋转中多次“清除”边缘数据扇区。

在图5B的流程图示出的一个实施例中，在施加“清除功率”至少一次而不向边缘数据扇区写入数据之后(框58)，诸如通过向/从数据扇区写入/读取测试数据可以测试数据扇区的质量(框60)。如果数据扇区仍然被认为是边缘的(框62)，那么可以再次向数据扇区施加“清除功率”至少一次，而不将数据写入数据扇区中(框58)。这个过程在框62可以被重复数次，直到数据扇区的质量超过阈值。在一个实施例中，每当数据扇区未通过质量测试时，可以调整(例如，增加)“清除功率”的水平以增加“清除”效应。如果在测试和清除的多次迭代后，数据扇区仍然未通过质量测试，则在一个实施例中，数据扇区可以被认为是有缺陷的并且被映射为不使用。

可以使用任何合适的控制电路(诸如任何合适的一个或多个集成电路)来实施以上实施例中的流程图。例如，控制电路可以在读取通道集成电路内、或者在与读取通道分离的组件(诸如磁盘控制器)中被实施，或者上述某些操作可以由读取通道执行，并且其他的操作由磁盘控制器执行。在一个实施例中，读取通道和磁盘控制器被实现为单独的集成电路，并且在替代性实施例中，它们被制造成单个集成电路或片上系统(SOC)。另外，控制电路可以包括被实现为单独的集成电路的合适的前置放大器电路，该前置放大器电路被集成在读取通道或磁盘控制器电路中，或被集成到SOC中。

在一个实施例中，控制电路包括执行指令的微处理器，指令是可操作性的以致使微处理器执行这里所描述的流程图。指令可以存储在任何计算机可读介质中。在一个实施例中，指令可以被存储在微处理器外部、或者与微处理器集成在SOC中的非易失性半导体存储器上。在另一个实施例中，当磁盘驱动器通电时，指令存储在磁盘上并且被读入到易失性半导体存储器中。在又一个实施例中，控制电路包括合适的逻辑电路，诸如状态机电路。

在各种实施例中，磁盘驱动器可以包括磁盘驱动器、光盘驱动器等。另外，一些实施例可以包括诸如计算设备、数据服务器设备、媒体内容存储设备等的电子设备，该电子设备包括上述的存储介质和/或控制电路。

上述各种特征和过程可以彼此独立地使用，或可以以各种方式组合。所有可能的组合和子组合旨在落入本公开的范围内。另外，在一些实施方式中可以省略某些方法、事件或过程块。这里所描述的方法和过程不限于任何特定的序列，并且与其相关的块或状态可以以其他合适的序列来执行。例如，所描述的任务或事件可以以不同于具体公开的顺序来执行，或者可以将多个组合到单个的块或状态中。示例任务或事件可以串行、并行或以一些其他方式来执行。任务或事件可以被添加到所公开的示例实施例中或从其中移除。这里所描述示例系统和组件可以不同于所描述的配置。例如，与公开的示例实施例相比，元件可以被添加、从中移除或重新排列。

尽管已经描述了特定示例实施例，但是这些实施例仅以示例的方式呈现，并不旨在限制这里所公开的发明的范围。因此，先前描述的任何内容都不旨在暗示任何特定特征、特性、步骤、模块或块是必需的或不可缺少的。实际上，这里所描述新颖方法和系统可以以各种其他方式来体现；此外，在不偏离这里公开的实施例的精神的情况下，可以对这里描述的方法和系统的形式进行各种省略、替换和改变。