伺服信息记录方法、磁记录介质和磁盘设备的制作方法

文档序号:6773794阅读:243来源:国知局
专利名称:伺服信息记录方法、磁记录介质和磁盘设备的制作方法
技术领域
本发明涉及用于记录信息的磁盘设备,更具体地,涉及使用磁盘的设备的伺服系统,所述磁盘用于保存由垂直于膜表面磁化的信息组成的数据。
背景技术
通过在磁盘的径向上移动磁头以在目标数据磁道上方精确地定位磁头,磁盘设备向旋转磁盘磁性写入信息并从旋转磁盘磁性读取信息。磁盘具有记录数据的数据区和记录用于在数据磁道上方定位磁头的伺服模式的伺服区。
图5显示了伺服区中记录的伺服模式的例子。再现装置在关于基于图5的旋转磁盘从左到右行进时再现伺服模式。伺服模式包括被称作同步字段的连续模式,所述同步字段被设计用来减少磁盘的磁特性变化和磁头的浮动高度变化的影响。伺服模式中还包括地址标记字段,每个所述地址标记字段用于检测磁道代码字段开始的时间。磁道代码字段保存磁道号信息,该信息能够提供磁头位置信号以从整个磁盘表面里面指定磁头位置。通过解码A到D脉冲字段中记录的信息获得比磁道号更加详细的磁头定位信息。A和B脉冲字段在位置上从C和D脉冲字段偏移半个磁道宽度。这种布置类似于JP-A No.222468/1983中披露的布置,并且在许多磁盘设备中使用。
专利文献1JP-A No.222468/198
发明内容在图15中显示了下述示图,所述示图显示了具有垂直于平面的易磁化轴和由记录模式生成的再现磁场的平面介质的结构。在平面介质中,在记录膜中磁化被翻转方向的位置处生成再现磁场。结果,获得了如图15的图像中显示的那样的再现波形。另一方面,在由具有垂直于介质平面的易磁化轴的垂直记录层和软衬层的叠层组成的双层介质中,在磁场方向不改变的位置处生成再现磁场。结果,获得了如图16的图像中显示的那样的再现波形。因为这个原因,特别是在低频记录模式的情况下,再现波形包含许多直流信号响应。
在图6中显示了在如图5中的再现装置21所指示的位置处生成的再现波形。伺服模式包括许多低频记录模式。当使用垂直磁记录方法时,由耦合电容器组成的高通滤波器影响了从低频模式生成的直流信号响应,造成再现波形基线在垂直方向上变得很不规则。如此的波形不规则在A/D转换器或缓冲放大器的动态范围内造成了损失。直流信号响应生成了朝着一个磁极的方向偏斜的泄漏磁场,造成磁头的再现装置和记录装置的工作点偏移,并使装置的特性恶化。
从磁盘设备可靠性的观点出发,磁盘上形成的位长期保持稳定的状态是重要的。在图7中显示了下述曲线,所述曲线显示了垂直磁记录方法记录的磁化模式的再现输出是如何随着时间的推移而减少的。曲线表示了记录密度分别是10kFCI、90kFCI和120kFCI的三种例子的情况。具有较低记录密度的模式造成了再现输出的较大减少。这是因为,在垂直磁记录中,较高的记录密度导致具有较少去磁场的更加稳定的状态。如参考图5解释的那样的传统伺服模式包含大约10kFCI的低记录密度的许多成分。因此,将这样的传统伺服模式应用于垂直磁性记录引发了伺服模式随着时间推移而消失的问题。
为了避免这种现象,在JP-A No.150729/2002中已提议在高记录密度中用假信号位而不是直流信号响应嵌入伺服模式。在图18中显示了伺服模式的例子。该技术使得可以减少伺服模式中包含的低密度成分并从而改善伺服模式的稳定性。当频率较高时,假信号位模式使再现振幅较小,使得更容易把它们从脉冲信号分开。然而,为了能够记录高频,涉及到改善伺服磁道记录器的成本。另外,甚至高频的假信号位模式也生成造成在脉冲信号中生成噪声成分的再现磁场,并从而恶化了磁头位置信号的可重复脱离(RRO)误差成分。
在图8中显示了记录密度和重写性能之间的关系。重写性能随着记录密度减少而恶化。这是因为,在垂直磁记录中,较高的记录密度导致较少的去磁场和更加容易的写入。当垂直磁记录用于写入如参考图5说明的那样的传统伺服模式时,用于写入伺服模式的磁头的写入能力是不够的,并且因此恶化了定位精确性。为了避免这种现象,在JP-A No.230734/2002中已提议在写入高密度模式之后再记录伺服模式以减少直流信号的影响的技术。该技术使得特别是在伺服写入过程中可以减少直流信号成分的影响。然而存在以下问题使用该技术形成的伺服模式生成了直流信号响应,并且不能增强形成的伺服模式的稳定性。
如上所述,因为直流成分造成在磁头中生成偏磁场、减少再现波形输出以及磁头的写入能力不足,所以不可以联合使用传统伺服模式和垂直磁性记录来制造高度可靠的磁盘设备。因此,下述伺服模式的开发是所希望的,所述伺服模式能够基于垂直磁性记录方法实现大存储容量,能够在达到长期稳定性的同时被容易地写入,并且具有较高的信噪比(S/N)。
响应上述希望,本发明提供了用于垂直磁记录方法的最佳伺服模式。
为了达到上述目的,通过用固定频率连续发生的脉冲信号部分和去磁到零磁化的零信号部分组成伺服模式,使伺服模式的总磁化接近于0。在向磁盘记录伺服模式之前,将磁盘初始化到零磁化的状态,并且当记录伺服模式时,通过关闭磁头中的写入电流来生成零信号部分。在脉冲字段中存在二到四个脉冲信号,并且在磁盘的不同旋转时期进行每个脉冲信号部分上的记录。通过用相移编码方法编码磁道代码字段,使所有伺服模式的总磁化为0,并且使得再现波形基线接近于0。
根据本发明,能够使所有伺服模式的总磁化接近0。当在应用垂直磁记录的磁盘上记录根据本发明的伺服模式时,能够抑制造成在磁盘中生成偏磁场的直流信号响应的生成,所以能够防止由偏磁场引起的性能恶化。当向磁盘写入伺服模式时引起的偏磁场诱发了可归因于非线性转换偏移和/或容易/困难转换偏移的跳动噪声。同样,当读出伺服模式时,偏磁场造成再现装置的工作点偏移,诱发了再现波形中的振幅不对称误差。采用本实施例的伺服模式,使得可以提供正确定时的易于再现的伺服模式,并实现具有高磁道密度和大容量的高度可靠的磁盘设备。
通过提高伺服模式的最低记录密度能够改善重写性能。采用根据本发明的伺服模式,使得可以提供具有较高S/N比率且便利于饱和记录的伺服模式,并实现具有高磁道密度和大容量的高度可靠的磁盘设备。
进而,通过提高伺服模式的最低记录密度,能够抑制随着时间的推移的剩余磁化的减少。采用根据本发明的伺服模式,使得可以提供即使在长时间之后也具有高S/N比率的伺服模式,并实现在长时间之后仍保持高度可靠的磁盘设备。


图1是显示根据本发明的磁盘设备的伺服模式的第一例子的示图;图2是用于解释磁盘设备的构造的示图;图3是放大显示部分磁盘以解释磁头和磁盘之间的关系的示图;图4是用于解释伺服区和数据区的布局的示图;图5是显示传统磁盘设备的伺服模式的例子的示图;图6是显示传统磁盘设备的伺服模式的例子的再现波形的示图;图7是用于解释根据记录密度的随着时间的推移再现输出的减少的差异的示图;图8是用于解释根据记录密度的重写性能的差异的示图;图9显示了如何形成根据本发明的伺服模式;图10显示了如何形成传统伺服模式;图11是显示根据本发明的磁盘设备的伺服模式的第二例子的示图;图12是显示根据本发明的磁盘设备的伺服模式的再现波形的例子的示图;图13是解释当形成根据本发明的伺服模式时初始化磁盘的方法的示图;图14是解释磁头的记录装置的构造和记录磁极的下磁道方向的长度的示图;图15是显示纵向记录介质的构造、记录层中生成的再现磁场和对应的再现波形的示图;图16是显示垂直记录介质的构造、记录层中生成的再现磁场和对应的再现波形的示图;图17是用于解释垂直记录介质的磁滞回线、剩余磁化和零磁化的状态的示图;图18是显示使用高频假信号的伺服模式的例子的示图。
具体实施例方式
下面将参考附图来说明本发明的实施例。
图2显示了磁盘设备的构造。磁盘12固定到具有旋转中心A的电机,并由电机在3,000到15,000rpm下旋转。进行向磁盘记录和从磁盘再现的磁头11,经由悬架14固定到具有旋转中心B的旋转致动器13,并由旋转致动器13在磁盘12的径向上来回驱动。在用于保护免于外部灰尘和湿气的磁盘封装盒17中放置这些部分。前置放大器15是在磁头11和电路板16之间进行电交换的电路。在电路板16上安装包括信号处理电路和用于连接外部主机的数据传送终端的LSI。
参考显示磁盘的局部放大图的图3来说明伺服模式和数据的布置。能够将旋转致动器13驱动的磁头11移动到磁盘12上的任何径向位置。用户信息被写入数据区并从数据区读取。此时,从伺服模式解码的磁头位置信号用于跟踪目标磁道。在数据区中形成大量的同心圆形磁道。在图3中,为了说明方便起见,只显示了5个磁道,每个所述磁道的宽度都被极端放大。事实上,磁性形成100,000或以上的磁道,每个所述磁道都具有几十纳米到几百纳米范围内的磁道宽度。穿过数据区径向地布置伺服模式。
图4显示了伺服模式和数据区的布局。在这个解释性的示图中,磁道被横向放大。沿着磁盘旋转的方向交替地并近似等距地安置伺服模式和数据区。沿着磁道布置了大约100到几百个伺服模式。数据区(#1)具有多个离散的磁道,并且每个所述磁道都被分成多个扇区模块(#1到#4)。扇区模块是数据能够向其写入或从其读取的最小单元。每个扇区模块由512字节或4096字节的数据组成。根据用户给出的指令,数据区中写入的数据是可重写的。伺服模式是在发货之前由工厂写入的,而且它们不能由用户重写。
<实施例1>
在图1中显示了根据本发明的脉冲字段中的伺服模式构造。在图1中,水平方向表示磁盘旋转的方向,而垂直方向表示磁盘的半径方向。磁头固定到旋转致动器。磁盘在基于附图的从右向左的方向上以每秒5到50米的速度旋转。这可以相对地描述为“磁头在基于附图的从左向右的方向上行进”。这种相对描述的方法可以更易于理解。因此把磁头视为在磁盘上方行进来进行随后的说明。
图1显示了在磁道#1到#4的区域之上延伸的部分的例子构造,所述区域在图3和4中被显示为伺服模式。在图1中,在垂直方向上显示了很大程度上放大的构造。对于本实施例,将说明脉冲字段。根据随后的实施例稍后来说明地址标记字段和磁道代码字段。
根据本实施例的磁盘设备的伺服模式的特征在于它们包括零信号部分。如图5所示的传统伺服模式由脉冲信号部分和直流信号部分组成。尽管脉冲信号部分的磁化几乎为零,但是直流部分在一个方向上,亦即或正或负地被磁化。与此相反,根据本实施例的伺服模式中包括的零信号部分是磁化接近于零的区域。因此,包括脉冲信号部分在内的整个脉冲部分的总磁化接近于零。脉冲信号部分中的每一个都包括直流信号成分。直流信号成分有利于形成伺服模式中的时间控制。
参考图9来说明用于形成根据本实施例的伺服模式的方法。在磁盘上形成伺服模式之前,使用磁铁或记录装置完全初始化磁盘,以便完全去磁磁盘到零磁化的状态。当使用磁铁初始化磁盘时,通过在使易磁化轴位于垂直方向上的磁盘旋转的同时逐渐将磁铁的磁场从磁盘移开,如图13所示,能够初始化磁盘。当这样做时,磁盘受到的磁场极性交替变换,并且强度逐渐减弱。磁盘的记录层的剩余磁化同样逐渐减弱,同时其极性符号交替变换,最终导致记录层被几乎完全去磁。水平磁化本实施例中使用的磁铁。可以使用两个垂直磁化的磁铁而不是水平磁化的磁铁来生成交替变换的磁场。
图17显示了在初始化过程中与记录膜的磁化相对应的施加的磁场的磁滞回线。为了使说明更简单,磁滞回线基于只翻转磁场一次的初始化的例子的情况。在实际初始化中,重复地翻转磁场是期望的。附图中指示为回线1的曲线是当施加如此大以至于使记录膜完全饱和的磁场时绘制的磁滞回线。一旦记录膜饱和,即使在去除磁场之后,指示为剩余磁化1的相当于97%的饱和磁场的剩余磁化仍然保持。回线2到6是当施加不是如此大以至于使记录膜饱和的磁场时绘制的磁滞回线。即使在去除磁场之后仍然保持的剩余磁化被指示为对应于回线2到6的剩余磁化2到6。
根据本发明的伺服记录方法具有下述问题在初始化过程之后假设在磁盘中仍然剩余的大的磁化成为磁盘上形成的伺服模式的噪声成分,并从而增加了伺服模式的RRO误差成分。由于由剩余磁化引起的RRO误差成分的最大允许值是30%,所以同样有必要将磁盘初始化过程中生成的剩余磁化限制到±30%的范围之内。从这种观点出发,在本发明中,±30%之内的剩余磁化被称作零磁化。从显示磁滞回线的图17可知,通过施加对应于回线3到5的范围中的交替变换的磁场的初始化过程,磁盘能够令人满意地被初始化到零磁化。除了使用磁铁的过程之外,将磁盘作为整体加热到记录膜的居里温度之上的方法同样能够用于初始化磁盘到零磁化。
使用旋转极化扫描电子显微镜能够测量初始化之后的磁盘的剩余磁化。或者,更加容易地,通过使用空穴元件(hole element)测量从磁盘表面泄漏的磁场,然后将测量结果和直流消磁状态下测量的对应值进行比较,可以估计消磁到零磁化之后的磁盘的剩余磁化。
在初始化磁盘之后,通过施加图9A中显示的写入电流,仅向脉冲部分A重新写入信号。此时,由脉冲部分B到D组成的区域,对于所述区域关闭写入电流,保持作为零信号部分不变,亦即,保持当预先初始化磁盘时生成的状态不变。下一步,在偏移记录装置的位置等于一半磁道宽度的距离之后,通过施加图9B中显示的写入电流,仅向脉冲部分C重新写入信号。此时,由脉冲部分A、B和D组成的区域,对于所述区域关闭写入电流,保持作为零信号部分不变,亦即,保持当预先初始化磁盘时生成的状态不变。
每个脉冲信号部分的最后位的特征在于,其上写入的模式比其他位上写入的模式长。较长的模式被称作直流信号成分。如图14所示,直流信号成分的长度等于脉冲信号部分的一个位的长度和磁头的下磁道方向的写入磁极的长度之和。写入这样长度的直流信号成分使得可以在记录每个脉冲信号部分之后和写入时钟脉冲同步地关闭写入电流。因此,能够更加容易地形成根据本实施例的伺服模式。
沿着磁道#1的中心可以看到间隙。这是因为,随着磁头的消磁磁道宽度大于写入磁道宽度,沿着磁头的磁道边缘,出现了不能写入模式的区域。随后,通过施加如图9的部分(C)到(E)所示的写入电流,每次如上所述偏移记录装置的位置等于一半磁道宽度的距离,能够形成如图1所示的本实施例的伺服模式。
为了比较,在图10中显示了伺服模式生成的传统方法。在传统方法中,由于固定地施加写入电流,所以在脉冲信号部分外面生成直流信号部分,造成大的偏磁化。
使用上述过程记录的本实施例的伺服模式能够使包括脉冲信号部分和零磁化部分的整个脉冲字段的总磁化接近于零。因此,能够防止由直流信号生成的偏磁场引起的如前述“本发明要解决的问题”中说明的那样的性能恶化。具体地,在写入期间,能够抑制非线性转换偏移和/或容易/困难转换偏移,所以能够形成具有很少跳动噪声的正确定时的伺服模式。在读取期间,可以正确维持再现装置的偏置点。结果,能够获得不具有许多振幅不对称误差的再现波形。进而,随着直流信号响应减少,能够生成具有较高抗热衰减性的伺服模式。对于磁头位置信号解调,能够使用传统类型的伺服解调电路。由于这些效果,能够实现具有高磁道密度和大容量的高度可靠的磁盘设备。
<实施例2>
图11显示了根据本实施例的磁盘设备的伺服模式。对于本实施例,将只说明地址标记字段和磁道代码字段。
通过对于进行平面记录的产品广泛采用的双位编码方法来生成图5中显示的传统伺服模式。在双位编码方法中,数据1被编码成+1和-1的磁化模式,而数据0被编码成-1和-1的磁化模式其中+1表示正向磁化,而-1表示负向磁化。因此,当和垂直磁记录方法联合使用该方法时,总的磁化根据数据0的数目偏向负的方向。具体地,在垂直磁记录的情况下,尤其存在下述问题偏磁化导致向磁头施加偏磁场,最终使解调性能降低。进而,取决于磁道号代码数据,数据0在伺服模式中连续发生10次或以上,使得伺服模式记录密度低于同步字段的密度10倍或以上。当使用垂直磁记录方法时,再现输出在记录密度较低的地方减少较多,如图7所示。因此,当使用传统技术时,磁道代码字段中的S/N比率随着时间的推移而恶化。
另一方面,在本实施例的伺服模式的地址标记字段和磁道代码字段中,用+1和-1的磁化模式表示数据1,而用-1和+1的磁化模式表示数据0。这种方法被称作相移编码方法。当和垂直磁记录方法联合使用该方法时,不管数据1和数据0之间的发生比率如何,总能使总的磁化为0。由于本实施例的伺服模式并不造成偏磁场的生成,所以能够防止记录或再现特性的恶化。进而,通过使用该编码方法,能够使最低频率的磁道代码记录密度为同步字段的记录密度的一半。结果,与传统伺服模式相比,本实施例的伺服模式能够极大地改善再现输出减少的问题。同样与传统的伺服模式相比,能够大大改善重写性能。
来说明本实施例的伺服模式的另一个例子。对于根据本实施例的地址标记字段和磁道代码字段,联合使用上述相移编码和异或(XOR)操作来进行编码。例如,10位字符串1110101000被相移编码转换成10101001100110010101,然后被XOR 操作转换成11111010101010111110(基于随后的位是1的假设)。结果,在磁盘上形成了磁化模式+1、-1、+1、-1、+1、-1、-1、+1、+1、-1、-1、+1、+1、-1、-1、+1、-1、+1、-1、+1。这种编码方法被称作双相编码方法。通过和垂直磁性记录方法联合使用这种编码方法,不管数据1和数据0之间的发生频率如何,总能使总的磁化为0。
在图12中显示了从根据本实施例的地址标记字段和磁道代码字段以及实施例1中说明的脉冲部分和垂直磁记录的联合中获得的再现波形。与从传统伺服模式和垂直磁性记录的联合中获得的在图6中显示的再现波形相比,图12中显示的基线被正确地维持在零水平。这表明伺服模式的总磁化接近于0。从在每个脉冲信号部分的末尾处写入的直流信号成分中再现了振幅比较大的信号。通过联合本实施例中说明的伺服模式和垂直磁记录技术,能够大大改善由偏磁化引起的问题,并能够实现具有大容量的高度可靠的磁盘设备。
权利要求
1.一种伺服信息记录方法,用于在磁记录介质上记录包含固定频率连续发生的脉冲信号部分的脉冲字段,其特征在于所述方法包括第一步,将所述磁记录介质的磁化初始化成零磁化的状态;第二步,通过给写入磁头通写入电流,向所述磁记录介质写入所述脉冲信号部分;以及第三步,通过关闭流过所述写入磁头的所述写入电流以在所述磁记录介质上留下所述零磁化状态,来形成零信号部分;其中,联合使用所述第二和第三步形成所述脉冲字段。
2.根据权利要求1的伺服信息记录方法,其特征在于所述脉冲字段包括多个脉冲信号部分,并且通过在所述磁记录介质的不同旋转时期执行所述第一步,来记录所述脉冲信号部分中的每一个。
3.根据权利要求1的伺服信息记录方法,其特征在于,通过在旋转所述磁记录介质的同时从所述磁记录介质的表面逐渐移开磁铁,来生成所述零磁化状态。
4.一种磁记录介质,在其上记录了包含固定频率连续发生的脉冲信号部分的脉冲字段,其特征在于,联合使用下述步骤形成所述脉冲字段,所述步骤包括通过给写入磁头通写入电流来向所述磁记录介质写入脉冲信号部分的步骤,所述磁记录介质的磁化已被初始化成零磁化的状态,以及通过关闭流过所述写入磁头的所述写入电流以留下所述零磁化状态来生成零信号部分的步骤。
5.根据权利要求4的磁记录介质,其特征在于,所述脉冲字段包含多个脉冲信号部分,通过在所述磁记录介质的不同旋转时期给所述写入磁头通写入电流,来记录所述脉冲信号部分中的每一个。
6.一种磁盘设备,包含磁盘;磁盘驱动部分,用于驱动所述磁盘;磁头,用于执行向所述磁盘的记录和从所述磁盘的再现;以及磁头驱动部分,用于在所述磁盘上的磁道上方定位所述磁头,所述设备的特征在于所述磁盘包含数据区和伺服区,所述数据区保持由主要在垂直于膜表面的方向上磁化的信息组成的数据,在所述伺服区中记录用于解调磁头位置信号的伺服信息,所述伺服信息包含固定频率连续发生的脉冲信号部分和零磁化状态下的零信号部分。
7.根据权利要求6的磁盘设备,其特征在于,在所述脉冲信号部分和所述零信号部分之间形成短的直流信号成分,所述成分在长度上等于所述脉冲信号部分的一位的长度和下磁道方向的所述磁头的写入磁极的长度之和。
8.根据权利要求6的磁盘设备,其特征在于,所述伺服信息包含用相移方法编码的磁道代码字段。
9.根据权利要求6的磁盘设备,其特征在于,从所述脉冲信号部分和所述零信号部分再现的波形的基线接近为0。
10.根据权利要求6的磁盘设备,其特征在于,所述脉冲信号部分和所述零信号部分的总磁化接近为0。
全文摘要
提供了用于垂直磁记录方法的最佳伺服模式。伺服模式的脉冲字段由脉冲信号部分和零信号部分组成,在每个所述脉冲信号部分中固定频率连续发生,每个所述零信号部分被去磁到零磁化的状态,并且使脉冲字段的总磁化接近于0。通过在将伺服模式记录到被初始化到零磁化状态的磁盘上的操作期间关闭写入电流,来形成零信号部分。通过用相移方法编码伺服模式的地址标记字段和磁道代码字段,使所有伺服模式的总磁化接近于0。
文档编号G11B5/02GK1805016SQ200510120339
公开日2006年7月19日 申请日期2005年11月8日 优先权日2005年1月12日
发明者滨口雄彦, 前田英明, 薄井和明, 宍田和久, 小西崇 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司
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