[发明专利]克服磁盘驱动器中磁头与磁盘间静摩擦的方法和磁盘驱动器

说明书

本发明涉及一种数据存储装置，特别涉及一种磁盘驱动器，它包括一固件，当磁盘驱动器启动时，不管有几个磁头附着在磁盘表面上，该固件都可使主轴电机和执行机构在预定的频率范围内产生脉动，以克服磁头/磁盘界面处的静摩擦力。

对用于工作站、个人计算机和便携式计算机的普通磁盘驱动器的要求是，要在最小的物理空间内有大量的数据存储容量。一般情况下，磁盘驱动器工作时，将读/写传感头定位于磁性存储盘的相应磁道的上方。磁头在磁道上方的定位是由执行机构实现的。该执行机构和一控制电路相连，该控制电路控制执行机构的定位和磁头的读/写操作。在驱动器不工作期间，很多类型的驱动器的磁头停放在磁盘内圆或是外圆上的非数据记录区上。

磁盘驱动器失效的一个重要起因缘于一种叫作静摩擦的现象。当磁头静止于磁盘上时，磁头滑块将附着在磁盘表面的停放区。磁盘驱动器开始启动时，有限的电机转矩不能克服磁头/磁盘界面处的静摩擦力，因而驱动器不能启旋，不能进入正常工作。静摩擦的产生有多种的原因。首先，磁盘表面上的液体润滑剂会混入到磁头/磁盘界面处，由于液面弯月效应(meniscuseffect)，产生高的静摩擦力。这种液体润滑剂常用于磁盘表面上来增强磁头/磁盘界面处的抗磨损性能。其次，任何其它液体，象水蒸汽和用于磁盘驱动器的其它部件上的润滑剂也会进入磁头/磁盘界面处，从而产生静摩擦问题。再次，排气(outgassing)可导致在磁盘表面上形成粘胶状物质，从而在磁头和磁盘接触面处产生静摩擦。最后，为具有较高的磁记录密度，磁头在磁盘上方的浮动高度被降低，因此，磁盘和磁头表面必须特别光滑，以便在驱动器工作时，磁头和磁盘的接触部位尽可能减少。一般来说，磁头和磁盘表面越是光滑，两者之间的接触面积就越大，因而两者的接触面处产生的静摩擦力越高。

目前磁盘驱动器及其部件小型化的趋势使得降低磁头/磁盘界面处的静摩擦的问题更加复杂化。在最新一代磁盘驱动器中，主轴电机的尺寸及其输出功率已降低到使得磁头/磁盘界面处的静摩擦力与主轴电机的转矩输出相比相当大的程度。

已经提出过多种解决静摩擦问题的办法。一种办法是例如授予Kruger等人的美国专利4,973,496和授予Ranjan等人的美国专利5,062,021中所公开的那样，在磁盘的停放区上形成网纹。在停放区上形成网纹后使磁盘表面变得粗糙，因而使磁头和磁盘表面的接触面积减小，这又降低了静摩擦力。但是，粗糙的磁盘表面有一个根本的缺点，就是磁头和磁盘表面接触时处于较低的磁头浮动高度，这又会使磁头/磁盘界面过早地失效。一些现有的磁盘驱动器中，只是在停放区中形成网纹表面。然而，在磁盘的表面上选择性地形成网纹造成磁盘表面的网纹区和非网纹区之间有不同的突出。结果，当磁头自磁盘的网纹区向非网纹区移动时，常常和磁盘上较高的突出部接触，这会使磁头损坏，并缩短磁盘驱动器的使用寿命。

授予Knappe的发明名称为“Magnetic Disk Drive Start Procedure forStarting Reaction Torque Amplification”的美国专利4,970,610给出了克服静摩擦的另一个方法。Knappe指出，当所有磁头完全附着于磁盘表面时，启动驱动器，使主轴电机以接近该电机谐振频率的某一频率产生脉动。在主轴电机谐振频率下使电机脉动，将使电机的有效转矩增加并放大，放大的力使磁头自磁盘表面脱离。但是，电机的谐振频率将因实际附着于磁盘表面上的磁头的数目的不同而有所改变。由于驱动器通常包括有若干个磁头和若干个磁盘，很有可能不是所有磁头都附着于磁盘表面上。当附着的磁头有许多个时，主轴电机的谐振频率较高，相反，当只有几个磁头附着于其上时，谐振频率则较低。因此，如果按所有磁头都附着于磁盘表面上这一种情形来设置脉动频率，将导致在只有部分磁头/磁盘界面处出现静摩擦的情况下产生不适当的脉动。

另外，主轴电机的脉动所产生的放大力仅作用于磁盘的旋转方向。然而，一般情况下，磁头/磁盘界面处的静摩擦具有方向优势，就是说，沿和磁盘旋转不同的方向上静摩擦力可能会小一些。由于上述使主轴电机产生脉动的方法仅能产生沿磁盘旋转方向的解脱力，对各种不同的静摩擦情况，这样产生的力的方向可能会无效，且不足以使磁头自磁盘表面脱离。

因而本发明的一个优点在于，提供一系统，用于在磁盘驱动器启动时克服磁头/磁盘界面处的静摩擦。

本发明的另一优点在于，以同一频率同时使主轴电机和执行机构产生脉动，但有相位滞后，通过产生在角度方向连续变化的合力，从而沿最小阻力方向克服静摩擦，使磁头脱离磁盘表面。