专利名称：磁盘和具有磁盘的磁盘设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁盘和具有磁盘的磁盘设备。
背景技术：
近年来，磁盘设备已经广泛用作计算机的外部记录设备和图像记录设备。通常，磁盘设备包括以矩形盒形式的外壳。外壳包含用作磁记录介质的磁盘、支撑和旋转盘的主轴、用于将信息写入盘和从盘读取信息的磁头、以及支撑头用以相对于盘进行移动的头致动器。外壳进一步包含旋转和定位头致动器的音圈马达、具有头IC等的主板单元等。将用于通过主板单元控制主轴马达、音圈马达和磁头的操作的印刷电路板拧紧到外壳的外表面上。
已经提高了磁盘设备的进一步微型化，以便它们能用作用于大量电子装置、或特别是小型电子装置的记录设备。因此，期望进一步降低磁盘大小和提高记录密度。例如在日本专利公开2003-22634中提出了一种所谓的离散磁道记录(DTR)型的磁盘，作为小型的和确保高密度记录的磁盘。该DTR磁盘具有不平表面，以及能记录数据的磁性材料形成在不平表面上。预先形成凸起以便形成图案，包括记录伺服数据的多个伺服区图案和用户能够记录数据的数据区图案。
在DTR磁盘中，伺服区图案和数据区图案具有不同的不规则比。例如，伺服区图案的凸起占40％，而数据区图案的凸起占70％。在这种情况下，在用于提升磁头的滑块和磁盘表面间生成的动态压力根据每单位面积的不规则比而改变。磁头的提升在伺服区图案和数据区图案间改变。因此，磁头上的压力在伺服区图案和数据区图案间的边界处发生改变，以便生成冲击力以作用在磁头上。
如果该力作用在磁头上，则致动器振动。因此，可能会降低头的定位精度，以及可能产生噪声。在增加记录容量时，特别地，记录层最好应当在磁盘的每个表面上提供。然而，如果这样做，盘的正反面上的磁头的振动有时可能会彼此共振，从而在头致动器中产生巨大激振力。在这种情况下，致动器显著地振动，从而不可避免地降低头定位精度和产生噪声。
发明内容
鉴于这些情形，做出了本发明，以及本发明的目的是提供一种磁盘以及具有该盘的盘设备，所述磁盘能降低致动器的振动级别，提高头的定位精度和降低噪声。
根据本发明的一个方面，提供一种磁盘，包括具有中心孔的盘形基底；以及分别在基底的正反面上提供的记录区，每个记录区包括具有图案化(patterned)磁性材料形状的数据区图案和在基底的圆周方向中按指定相位排列的多个伺服区图案。正面上的记录区的伺服区图案和反面上的记录区的伺服区图案彼此相位偏移。
根据本发明的另一方面，提供一种磁盘设备，包括磁盘，包括具有中心孔的盘状基底和分别在基底的正反面上提供的记录区；驱动单元，支撑和以恒定速度旋转磁盘；头，对磁盘执行信息处理；以及头致动器，相对于磁盘径向移动头。
磁盘的记录区包括具有图案化磁性材料形状的数据区图案和在基底的圆周方向中按指定相位排列的多个伺服区图案，正面上的记录区的伺服区图案和反面上的记录区的伺服区图案彼此相位偏移，磁盘位于使伺服区图案的每一个和头在磁盘上的移动路径彼此成一直线的方向中。
根据本发明，可以提供一种磁盘以及具有该磁盘的盘设备，其中，在所述磁盘中，在基底的两个表面上形成数据区和伺服区图案，以便具有相移地排列基底的正反面上的伺服区图案，从而能降低致动器的振动级别，能提高头的定位精度，以及能降低噪声。
图1A是表示根据本发明的实施例的磁盘的表面图案的平面图；图1B是表示磁盘的反面图案的平面图；图2是表示磁盘的数据区图案的局部剖面放大透视图；图3是典型地表示磁盘的伺服区图案的图；图4是示意表示磁盘的剖面图；图5是典型地表示磁头和磁盘的图案间的位置关系的剖面图；图6A、6B、6C、6D、6E、6F和6G是分别表示用于磁盘的制造过程的剖面图；图7是表示根据本发明的实施例的HDD的分解透视图；图8是示意表示HDD的结构的框图；图9是示例说明HDD中的头定位控制的图；图10是示例说明HDD的沟道(channel)中的地址检测处理的图；图11A是表示在磁盘的正面施加到磁头上的力的图；图11B是表示在磁盘的反面施加到磁头上的力的图；图11C是表示在磁盘的正反面上施加到磁头上的力的总和的图；图12A是表示在根据本发明的另一实施例的磁盘的反面上施加到磁头上的力的图；图12B是表示在根据第二实施例的磁盘的反面上施加到磁头上的力的图；以及图12C是表示在根据第二实施例的磁盘的正反面上施加到磁头上的力的总和的图。
具体实施例方式
现在，将参考附图，详细地描述根据本发明的实施例的磁盘。
如图1A、1B和2所示，根据本实施例的磁盘50包括以具有中心孔52的平面盘形式的基底54和在基底的至少一个表面(在这种情况下，基底的正反面)上形成的记录层56。构成记录区的每一个记录层56具有同轴覆盖除其内圆周和外圆周边缘部分外的基底54的所有区域的环形。每个记录层56由铁磁材料、例如CoCrPt形成并图案化。不具有磁性材料的那些层区域用非磁性材料、例如SiO2填充。因此，产生的磁盘具有水平表面并且用于垂直磁性记录。
磁盘50形成为DTR介质。图1A表示盘50的正面的记录层56的图案。图1B表示盘50的反面的层56的图案。粗略地说，记录层56的每个图案包括数据区图案58和多个伺服区图案60。
如示例说明磁盘50的一部分的图2的放大视图所示，基底54由例如玻璃形成，并且在其正反表面的每一个上具有基底层(SUL)66。基底54可以由铝代替玻璃形成。数据区图案58和伺服区图案60重叠在每个基底层66上。
数据区图案58形成记录区，其中记录用户数据并由磁盘设备(以后描述)的头再现，以及数据区图案58由基底54的表面上的磁性材料的凸起组成。更具体地说，数据区图案58具有用作铁磁材料(CoCrPt)的垂直记录层的多个圆环形磁道62。这些磁道62与中心孔52基本上同轴并沿基底54的径向按预定间隔或磁道间距Tp并排排列。
在径向中毗连的磁道62由以不能记录数据的凹口形式的非磁性保护带部分64划分。根据本实施例，非磁性注入材料、例如SiO2被注入非磁性保护带部分64中以便使盘表面变平。在磁盘表面上形成薄的菱形状碳保护膜，并且涂以润滑剂。保护膜可以直接形成在不规则表面上，而不用将保护带部分64嵌入表面中。
在基底54的径向中延伸的每个磁道62的径向宽度Tw大于每个非磁性保护带部分64的宽度TN。在本实施例中，每个磁道的径向宽度与每个非磁性保护带部分的宽度的比为2∶1，以及数据区图案58具有67％的磁性占用率。由于数据区图案58具有超出例如120KTPI的高磁道密度，径向图案周期(磁道间距)Tp短于可见光波长。因此，在磁盘50中，不能可视地识别由磁道的光衍射形成的彩色带信号图。
如图1A和1B所示，通过伺服区图案60，沿基底54的圆周方向将构成数据区图案58的环形磁道62分成扇形。在基底54的圆周方向中，按指定相位定位伺服区图案60。在图1A和1B中，示出伺服区图案60以便将数据区图案58划分成十五个扇区。然而，实际上，将数据区图案58划分成100个或更多伺服扇区。
每个伺服区图案60是预凹坑(prebit)区，其中以磁性或非磁性方式注入用于定位磁盘设备的头所需的信息。每个伺服区图案60具有从基底54的中心孔52基本上径向延伸到外圆周边缘部分并与头的移动路径相符的弓形。每个伺服区图案60是圆周延伸的图案，以便其沿基底54的圆周的圆周长度与基底上的径向位置成比例地增加，即，基底的外圆周侧上的区域更长。基底54的正面记录层56的伺服区图案60和反面记录层56的伺服区图案60在圆周方向中按不同顺序排列。例如，按逆时针方向排列正面上的图案，以及按顺时针方向排列反面上的图案。由此，磁盘50的记录区具有图案化的磁性材料形状，一个在正面上，另一个在反面上。
现在，将参考图3，详细地描述伺服区图案60中的一个。
图3表示在磁盘50的正面上提供的伺服区图案60。该伺服区图案60是当磁盘50设置在驱动器中时，头在经过方向X中从图3的从左到右方向经过的位置中的图案。如果用弓形伺服区图案形状表示图案60，外圆周和内圆周侧上的圆弧分别位于图3的左右手侧。数据区图案58位于伺服区图案60的任一侧上。与数据区图案58相比，每个伺服区图案60的外圆周圆弧形成相对于磁盘的旋转方向位于上流侧上的第一边界B1，而内圆周圆弧形成相对于旋转方向位于上流侧上的第二边界B2。
粗略地说，伺服区图案60具有前导码(preamble)部分70、地址部分72和用于偏差检测的突发数据(burst)部分74。与数据区图案58类似，其由铁磁凸起形成的磁性图案和磁性图案间的凹口形成的非磁性图案组成。凹口用非磁性注入材料填充。
提供前导码部分70以便执行PLL处理和AGC处理。在PLL处理中，用于伺服信号再现的时钟与由磁盘50的旋转离心率等引起的时间延迟同步。AGC处理用来维护适当的信号再现振幅。前导码部分70形成为至少在基底54的径向中基本上径向连续的重复图案区，并且包括在基底的圆周方向中交替排列的磁性和非磁性部分。前导码部分70的磁性-非磁性比基本上为1∶1，即，其磁性占用率为约50％。与径向距离成比例改变的圆周重复周期即使在基底54的最外圆周部分中也不长于可见光波长。如在数据区图案的情况下那样，难以由光衍射识别伺服区图案。
在地址部分72中，称为伺服标记、扇区信息、柱面信息等的伺服信号识别码用以与前导码部分70的圆周间距相同的间距排列的Manchester码形成。柱面信息具有随每个伺服磁道改变的图案。为减少在头寻道(seek)操作期间地址读取中的错误影响，因此，在执行码转换后，对信息进行Manchester编码和记录，以便来自称为Gray码的相邻轨道的变化为最小。地址部分72的磁性占用率为约50％。
突发数据部分74是用于检测来自柱面地址的轨道上状态的离轨偏差的离轨检测区。该区域由在径向方向中偏移其图案相位的四个标记或突发数据A、B、C和D形成。每个突发数据具有以与圆周方向中的前导码部分相同的间距周期排列的多个标记。径向周期与地址图案的变化周期、即与伺服轨道周期成比例。在本实施例中，对圆周方向中的10个周期，形成每个突发数据。在径向方向中，其图案以伺服轨道周期二倍长的周期重复。A、B、C和D突发数据图案的磁性占用率为约75％。
基本上，在头存取时，每个标记被设计成矩形，或更严格地说，被设计成基于歪斜角的平行四边形。然而，根据加工性能，诸如压模(stamper)加工精度、转印成型(transfer formation)等，使标记稍微变圆。另外，标记被形成为非磁性部分。
省略基于突发数据部分74的位置检测的原理的详细描述。通过算术处理用于突发数据部分A、B、C和D的再现信号的平均振幅值，计算离轨偏差。尽管A、B、C和D突发数据图案用在本实施例中，它们可以用排列为离轨检测装置的传统的相位差伺服图案等代替。然而，相位差伺服图案的磁性占用率为约50％。
在如上所述的DTR磁盘50中，如图4所示，不规则比在每个伺服区图案60和数据区图案58间改变。例如，伺服区图案60的凸起比为40％，而数据区图案58的凸起比为70％。
如图5所示，基底54的正面上的伺服区图案60和反面上的伺服区图案60彼此相位偏移。在本实施例中，基底54的正面上的伺服区图案60的每一个都与基底54的反面上的每两个相邻伺服区图案60间的区域、即在基底54的圆周方向中的两个相邻伺服区图案60间的位置相对。基底54的正面上的伺服区图案60和反面上的伺服区图案60在基底54的圆周方向中交替排列，而在基底的轴向中不会彼此重叠。
下面是对制造如上所述的磁盘50的方法的描述。制造过程包括转印(transfer)过程、磁性处理过程和精加工过程。
如图6A所示，首先准备玻璃或硅基底54，基底层单独地形成在基底的相对面上，进一步形成铁磁材料的磁层80，它与基底层重叠。基底大小可以从0.85至3英寸的宽范围中选择。在磁层80上形成用于抗氧化的碳保护膜约4nm的厚度。如图6B所示，通过SOG(在玻璃上旋转(spin-on-glass))过程，在磁层80上单独地涂敷抗蚀剂82。例如，SiO2用于抗蚀剂82，以及最好，其涂层厚度应当为120nm左右。
随后，准备构成用在转印过程中的图案的基础的压模84。将用于压模84的制造过程分成制图、显影、电铸和精加工步骤。在图案制图中，曝光将被去磁的磁盘部分，用于通过使用模具(matrix)旋转型的电子束曝光单元，在涂有抗蚀剂的矩阵上从内周制图到外周。使产生的结构经受显影、RIE等以便形成具有不规则图案的模具。在为导电性处理该模具后，通过镍电铸其表面。随后，使镍与矩阵分开，以及通过在内外边缘穿孔，形成镍的盘形压模84。压模84在将被去磁的那些部分上具有凸起。单独地形成用于磁盘的正反面的压模84。
在转印过程中，如图6B和6C所示，使用同步双面转印类型的压印机，通过压印光刻，将压模84的不规则性转印到磁盘的相反面上的抗蚀剂82。更具体地说，通过其中心孔52，夹住具有在其上形成的抗蚀剂82的基底54，这是因为它们的相反面夹在为正反面而准备的两种类型的压模84之间，并且均匀地挤压整个基底表面。因此，将压模84的不规则图案被转印到抗蚀剂82的表面上，通过转印过程，将被去磁的部分形成为抗蚀剂82的凹口。
通过压模84，压印基底的两个表面，以免基底的正反面上的伺服区图案的相位重合。如图5所示，在基底的圆周方向中，交替地排列移相中的正反面上的伺服区图案，而不会彼此重叠。该相移可选地设置。
在转印不规则图案的抗蚀剂82由此经受UV照射后，在约160℃对其进行烘焙。此后，交叉链接抗蚀剂82以变得足够硬来抵抗离子铣削。
在基于压印的不规则形成过程中，抗蚀剂残渣仍然留在图案凹口的底部。在磁性材料处理中，较少抗蚀剂残渣是优选的。然而，如果抗蚀剂残渣太少，基于压印的形状可转印性越差。
如图6D所示，使用例如SF6气体的RIE用来去除抗蚀剂残渣。低压高密度等离子源RIE能适当地用来去除残渣，而且能够最小化转印到抗蚀剂82的不规则形状的变化。最好，为此目的，应当使用感应耦合等离子体(ICP)或电子回旋共振(ECR)蚀刻装置。在ICP蚀刻装置中，以约2mTorr的蚀刻压力，通过SF6 RIE去除残渣。在不规则凹槽部分，同时分开磁层80上的碳保护膜。
然后，在磁性处理过程中，在去除抗蚀剂82的凹口的各个底部上的残余抗蚀剂后，曝光将被去磁的部分的磁层表面。在将剩下的磁层的那些部分，将抗蚀剂82形成为凸起。然后，使用作为保护层的抗蚀剂82，通过Ar离子铣削，仅去除对应于凹口定位的磁层80的那些部分，由此将磁性材料制成所需图案，如图6E所示。为消除对磁层80的损坏，当这样做时，用于蚀刻的离子入射的角度改变成30和70度以便抑制再淀积。由于抑制了再淀积，以约40至75度入射凸起图案的侧壁。
然后，通过例如SOG，将作为非磁性材料的SiO2的抗蚀剂86单独地施加到磁盘的相反面的足够厚度，如图6F所示，从而去除盘表面的不规则性。在通过以4,000rpm自旋抖落材料后，SiO2膜的厚度为约150nm(T-7)或90nm(FOX)。此后，通过铣削，执行回蚀，以便曝光磁层80，如图6G所示。通过使用用于蚀刻的0.1nm/sec的蚀刻率，将回蚀的介质的表面粗糙度(Ra)调整成0.6nm。该回蚀工艺，与去除SOG膜的残渣类似，能使用SF6气体通过ICP蚀刻装置来执行。
因此，获得图案化的磁盘，它具有填充了非磁性材料并变平的凹口。通过该变平处理，能使磁盘表面基本上水平。然而，必须回蚀介质以便使磁层80安全地曝光于表面上，以便即使在变平处理后，也剩余细微的不规则性。
在最后的精加工过程中，进一步抛光盘表面以便提高水平度，此后，形成碳保护膜。通过进一步应用润滑剂，完成根据本实施例的磁盘。
下面描述作为具有如上所述的磁盘50的磁盘设备的硬盘驱动器(HDD)。
如图7和8所示，磁盘设备10包括平的、矩形盘外壳13。外壳13具有盒状基座12和气密地封闭基座12的上开口的上盖11。
盘外壳13包含磁盘50、主轴马达15、磁头33和头致动器14。主轴马达15支撑和旋转盘。磁头33用来将信息记录在盘上和从盘再现信息。头致动器14支撑磁头，用于相对于磁盘50进行移动。外壳13进一步包含音圈马达(在下文中，称为VCM)16、斜坡加载机构18、惯性闭锁机构20和柔性印刷电路板单元(在下文中，称为FPC单元)17。VCM16旋转和定位头致动器。当头移动到盘的最外周时，斜坡加载机构18将磁头保持在离开磁盘的位置中。惯性闭锁机构20将头致动器保持在转轨(shunt)位置中。通过电路部件，诸如前置放大器，安装FPC单元17。基座12具有底壁，以及主轴马达15、头致动器14、VCM16等等排列在底壁的内表面上。
如上所述，磁盘50是具有垂直磁性双膜结构的小直径图案化介质，对于DTR来说，处理其两个表面。更具体地说，盘50在其正反面具有记录层56。形成有1.8或0.85英寸的直径。在主轴马达15的磁盘套(hub)(未示出)上同轴地装配磁盘50并通过弹簧夹21固定到磁盘套上。通过作为驱动器单元的主轴马达15，支撑和按指定速度旋转磁盘50。
头致动器14具有固定在基座12的底壁上的支承部分24、连接到支承部分的两臂27、以及从臂单独延伸的悬架30。在悬架30的各个延伸端单独地支撑磁头33。支撑臂27、悬架30和头33，用于绕支承部分24的旋转运动。如图5所示，成对头33包括面对磁盘50的正面记录层的向下头(down-head)和面对磁盘的反面记录层的向上头(up-head)。在每个磁头33中，用作头体的滑块安装有磁头元件，其包括读元件(GMR元件)和写元件。
如图7和8所示，VCM16具有连接到头致动器14的音圈、固定到基座12并与音圈相对的一对磁轭38、以及固定到其中一个磁轭上的磁体(未示出)。VCM16在臂27中生成绕支承部分24的旋转扭矩，并在磁盘50的径向中移动磁头33。
FPC单元17具有固定在基座12的底壁上的矩形板体34。将电子部件、连接器等安装在板体上。FPC单元17具有电连接板体34和头致动器14的带状主柔性印刷电路板36。由头致动器14支撑的磁头33通过中继FPC(未示出)和主柔性印刷电路板36电连接到FPC单元17。
如上所述，磁盘50具有正反面，并安放在具有对齐的正反面的基座12中，以便磁盘设备的头移动路径基本上与磁盘的伺服区图案60的弓形重合。磁盘50的规格达到适合于磁盘设备的外径和内径、记录和再现特性等。每个弓形伺服区图案60在与磁盘同心的圆的圆周上具有其圆弧中心，并具有等于从磁盘的旋转中心到头致动器14的支承部分24的中心的距离的半径。圆弧的半径等于从支承部分24到磁头33的头元件的距离。换句话说，每个伺服区图案60具有即使当磁盘旋转时也总是基本上与头移动路径重合的圆弧形状。每个伺服区图案60的圆弧的半径等于从支承部分24到每个磁头33的距离。圆弧的中心沿与磁盘同心的圆形路径移动并与形成图案的盘上的角相位同步改变。圆弧中心的路径半径等于从主轴马达15的中心到支承部分24的中心的距离。
用于通过FPC单元17控制主轴马达15、VCM16和磁头的各自操作的印刷电路板(PCB)40固定到基座12的底壁的外表面，并面向基座底壁。
如图8所示，大量电子部件安装在PCB40上。这些电子部件主要包括四个系统LSI、硬盘控制器中(HDC)41、读/写沟道IC42、MPU43和马达驱动器IC44。通过能连接到PCB单元17的侧面上的连接器的连接器和用于将HDD连接到电子装置、诸如个人计算机的主连接器，安装PCB40。
根据本实施例，MPU43是驱动操作系统的控制器并包括ROM、RAM、CPU和逻辑处理器，实现定位控制系统。逻辑处理器是由硬件电路组成的运算处理器并用于高速运算处理。另外，操作软件(FW)保存在ROM中，以及MPU根据该FW，控制该驱动。
HDC41是HDD中的接口部分。它与盘驱动器和主机系统、例如个人计算机、MPU43、读/写沟道IC42和马达驱动器IC44间的接口交换信息，从而管理整个HDD。
读/写沟道IC42是与读/写操作有关的头信号处理器。其由切换头放大器IC的沟道和处理记录和再现信号、诸如读/写信号的电路组成。马达驱动器IC44是用于VCM16和主轴马达的驱动单元。它驱动地控制主轴马达，以便恒定旋转，并将来自MPU43的VCM操作变量作为电流值应用到VCM，从而驱动头致动器14。
现在，将参考图9，简单描述头定位控制器的结构。
图9是头定位控制器的框图。在图9中，符号C、F、P和S单独地表示系统的传递功能。具体地，控制目标P相当于包括VCM16的头致动器14，而信号处理器S是由沟道IC和MPU(离轨检测装置的一部分)实现的元件。
控制处理器由反馈控制器C(第一控制器)和同步抑制/补偿部分(第二控制器)组成，特别地，由MPU实现。
稍后将详细地描述控制处理器的操作。信号处理器S根据包括来自正好在头位置(HP)下的伺服区图案60的地址信息的再现信号，生成有关磁盘的磁道当前位置(TP)信息。基于磁盘50上的目标磁道位置(RP)和磁盘上每个磁头33的目标磁道位置和当前位置(TP)间的位置误差(E)，第一控制器C在减少位置误差的方向中输出FB控制值U1。
第二控制器F是用于校正磁盘50上的磁道形状、与盘旋转同步的振动等的FF补偿部分。它将先前校准的旋转同步补偿值保存在存储器表中。通常，第二控制器F决不使用位置误差(E)，以及参考该表，基于来自信号处理器S的伺服扇区信息(未示出)，输出FF控制值U2。控制处理器合计第一和第二控制器C和F的相应输出U1和U2，以及通过HDC41，将产生的值作为控制值U提供给VCM16，从而驱动磁头33。
在操作的初始阶段，校准旋转同步补偿值表。如果位置误差(E)变得大于预定值，则开始再次校准该表，因此，更新同步补偿值。
现在，将参考图9，简单地描述通过再现信号检测位置误差的操作。
通过主轴马达15，以固定旋转速度旋转磁盘50。通过连接到悬架30的万向接头，弹性地支撑磁头33。它们被设计成在磁盘表面上按细微间隔悬浮，并通过当盘旋转时生成的气压平衡。因此，头再现元件能从在盘表面上具有指定磁性间隔的盘磁层中检测到磁通量泄漏。
当磁盘50旋转时，在指定的周期中，其伺服区图案60正好在磁盘33下通过。能通过从用于伺服区图案的再现信号中，检测轨道位置信息，执行固定周期伺服处理。
一旦HDC41识别出伺服区图案60中的称为伺服标记的伺服区图案标识标志中的一个，就能预期用于每个伺服区图案到达的时间，这是因为按预定间隔排列伺服标记。因此，当前导码部分70正好来到磁头下时，HDC41迫使沟道开始伺服处理。
下文描述沟道中的地址再现处理结构。如图10所示，通过沟道IC，读取来自连接到磁头33的头放大器IC(HIC)的输出信号。在通过作为均衡器45的模拟滤波器对其进行纵向信号均衡后，通过ADC46，将信号采样为数字值。
来自磁盘50的磁场泄漏是垂直磁化，并且是磁性/非磁性图案。然而，通过HIC的高通特性和用于纵向均衡的沟道IC的前级部分的均衡器处理，彻底地去除DC偏差分量。因此，来自前导码部70的模拟滤波器后输出基本是错误的正弦波。与传统的垂直磁性介质的差别在于信号振幅减半。
根据本实施例的磁盘不限于图案化介质。然而，选择伺服区图案的磁能量泄漏方向可以产生1或0的错误标识，因此，导致沟道中的码检测错误。因此，根据图案的磁能量泄漏，可以正确地设置磁盘极性。
在沟道IC中，根据其再现信号相位，切换处理。在引入(pull-in)处理中，再现信号时钟与介质图案周期同步。在地址读取处理中，读取扇区柱面信息。执行突发数据部分处理，作为用于离轨检测的必要信息。
省略引入处理的详细描述。在该处理中，使用于采样ADC的定时与正弦波再现信号同步，以及执行AGC处理以便将数字采样值的信号振幅调整到某一级别。在四个点处采样盘图案的周期1和0。
然后，在再现地址信息中，通过FIR滤波器47，降低采样值的噪声。经由通过Viterbi解码器48的基于最大似然值估计的Viterbi解码处理或通过灰度处理器49的灰度码反向转换，将采样值转换成扇区信息和轨道信息。因此，能获得磁头33的伺服轨道信息。
随后，在突发数据部分74中，沟道进入离轨检测处理。按突发数据信号图案A、B、C和D的顺序，使信号振幅经受采样保持综合处理，并将等于平均振幅的电压值输出到MPU43，由此将伺服处理中断发送到MPU。在接收到该中断时，MPU43通过内部ADC，读取时间序列中的突发数据信号，以及通过DSP，将它们转换成离轨值。基于这些离轨值和伺服轨道信息，精确地检测磁头33的伺服轨道位置。
根据用此方式构成的磁盘50和HDD，具有相移地排列磁盘50的正面上的伺服区图案60和反面上的伺服区图案60。因此，能降低磁头的寻道状态中的头致动器14的振动级别，因此能提高头定位精度。
更具体地说，如图5所示，磁头33通过当它们从盘读取数据或向盘写入数据时盘旋转时产生的气流，离开磁盘50的表面。在具有多个磁头33的HDD中，在单个磁盘50的正反面上，头是成对的。当头致动器14旋转时，上下磁头33同时旋转。
每个磁盘表面上的每个磁头33的提升取决于盘表面的单元面积的不规则比。这是因为在磁盘表面和提升头33的滑块间生成的动态压力是不同的。在本实施例的情况下，如前所述，伺服区图案60的凸起比为40％，而数据区图案58的凸起比为70％。数据区图案58生成较高的动态压力，确保磁头33的更大提升。因此，磁头33上的压力在伺服区图案60和数据区图案58间的第一和第二边界B1和B2间改变。图11A和11B分别表示作用在上下磁头上的力的变化。从这些图可以看出，当头通过边界B1和B2时，生成作用在上下头33上的冲击力。
受在通过边界B1期间生成的力驱使，上下磁头33在包括边界B1或用于伺服区图案60的起始位置的第一振动生成区C1中重复地振动。同样地，受在通过边界B2期间生成的力驱使，头33在包括边界B2或用于伺服区图案60的结束位置的第二振动生成区C2中重复地振动。
根据本发明，在磁盘50的正面上的伺服区图案60和反面上的伺服区图案60具有相移地排列。因此，正面上的每个伺服区图案60与反面上的每两个相邻伺服区图案60间的中间位置相对，而不与反面上的伺服区图案60重叠。因此，在圆周位置中移动磁盘的正面上的第一和第二振动生成区C1和C2，以免它们决不会与它们在反面上的对应物重叠。
在彻底地去除由施加到其中一个磁头33上的冲击力产生的剩余激励力，如图11A和11B所示，在另一定时，另一冲击力单独地作用在另一磁头33上。如图11C所示，因此，决不使上下磁头33同时经受冲击力。因此，不存在彼此共振并发展成实际振动的上下磁头的各自振动的可能性。因此，作用在头致动器14上的力决不能变得大于作用在每个磁头33上的力。因此，通过头致动器14，能稳定地高精度地定位磁头33。
降低头致动器14的振动级别对降低HDD的噪声级别是有效的。此外，减少处于可听范围并易于可听的基本振动频率分量，而增强在可听范围外或近似在可听范围外并不能容易地被人耳听见的高频分量。因此，能降低不利噪声级别。在遍及以例如7,200rpm(120Hz)旋转的磁盘圆盘的100个扇区中嵌入伺服区图案60的HDD的情况下，基本振动频率为12,000Hz。然而，如果用上述方式相移伺服区图案60，则降低了基本频率分量(12,000Hz)的级别，同时提高高次分量的级别。然而，由于20kHz的分量在可听范围外，所以降低了一般噪声级别。
根据如上所述的磁盘50和HDD，以对应于磁头移动路径的圆弧的形状，形成磁盘的每个伺服区图案60。这有利于寻道性能以及防止降低盘的内外圆周处的SN比，所以能提高磁盘设备的性能。
DTR系统是磁记录系统，其中，能改善数据区中的错误率以及能增加表面记录密度。增加的记录密度导致记录容量增加。由于通过注入形成伺服信息以及数据轨道，所以介质决不要求伺服轨道写入(STW)，这是将图案化介质应用于HDD的优点。
更具体地说，磁盘50具有取决于HDD的结构的弓形伺服区图案60，以及当它被包含在HDD中时，定向其正反面。因此，磁盘50能产生下述功能和效果。
首先，磁盘50能确保高的寻道性能。如前所述，HDC41请求沟道在伺服区图案60中的任何一个正好到达磁头33下的定时开始伺服处理。如果以相等的间隔排列区图案以及如果沿径向固定磁头33，则产生的定时误差在可容许的范围内，以及是可以忽略的，不考虑由于磁头的偏心安装而引起的伺服区图案交叉周期的一些波动。然而，当磁头33在例如寻道操作期间，在磁盘50的径向中以高速移动时，沿圆弧移动。因此，磁头在圆周方向和径向方向中移动，并且引起问题。
例如，如果优选地沿径向形成伺服区图案，则它们位于固定的角相位，而不取决于径向位置。然而，因为磁道33也沿圆周方向移动，所以角相位相对于主轴马达15的旋转中心改变。因此，从磁头侧看，伺服开始相位(离当引导伺服栅极时定位再现头的伺服区开始位置的距离)改变。根据寻道速度、磁头路径中的误差和控制周期，调整该相位差。如果相位差超出可容许范围，则难以在前导码部分70提取伺服信号。因此，地址部分72的开头处的伺服标记(SAM)可能不能被检测，从而导致伺服损耗误差。
通过根据寻道速度和柱面信息估计定时误差时间和由HDC41校正伺服栅极上升时间，即使在高速寻道操作期间，也能防止出现伺服损耗误差。然而，在这种情况下，通过控制周期的波动，改变伺服特性，从而不可避免地降低了寻道性能。在头移动路径后的圆弧中形成伺服区图案，能被认为是允许高速寻道的有效和必不可少的因素。
其次，能降低磁盘50的内外圆周间的伺服信息检测SN中的差异。即使沿磁头移动路径排列伺服区图案60，由于高线性记录密度，也不可避免地降低盘50的内圆周处的伺服信息检测SN。然而，如果伺服区图案完全是径向的，则磁盘的内圆周侧上的SN比彻底地降低了。仿真表明在盘的外周部分处的SN比也降低了。这可归因于磁头的歪斜角。更具体地说，通过歪斜，将伺服信号施加到磁头上，以便降低伺服信号的增加以及必然降低振幅。
在小直径磁盘的情况下，特别地，将伺服信号时钟增加到最大值以便增加格式效率。因此，降低磁盘的最内周处的SN比直接影响地址读取、离轨检测精度等。因此，如在本实施例中那样，平行于磁头33前进的伺服区图案60的形状是必需的。在本实施例中，根据视觉上可识别的图案的圆周长度、磁盘的内周部分的检测SN和主轴马达的旋转速度，设置伺服区图案的预凹坑长度信号时钟。
本发明不直接限于上述实施例，以及可以以修改的形式实现其部件，而不背离本发明的范围或精神。另外，通过适当地组合结合上述实施例所述的多个部件，可以实现各种发明。例如，可以省略根据上述实施例的一些组件。此外，根据需要，可以组合根据不同实施例的部件。
在上述实施例中，利用沿基底圆周方向的偏移，从盘的反面上的伺服区图案定位磁盘的正面上的伺服区图案，而不重叠它们。然而，另外，可以彼此局部重叠地排列磁盘的正反面上的伺服区图案。图12A表示施加到磁盘的正面上的伺服区和数据区以及上磁头上的力。图12B表示施加到盘的反面上的伺服区和数据区以及下磁头上的力。图12C表示施加到上下磁头上的力的总和的变化。从图12A至12C中看出，从反面上的每个相应伺服区图案沿基底54的圆周方向偏移磁盘的正面上的每个伺服区图案60。如果这样做，则其中生成由于第一边界B1产生的剩余激振力的第一振动生成区C1和其中生成由于第二边界B2产生的剩余激振力的第二振动生成区C2不会与磁盘的反面上的第一和第二振动生成区C1和C2中的任何一个重叠。通过上述布置，也能获得上述实施例的相同功能和效果。
通过基底54的圆周方向中的偏移，可以定位磁盘的正面上的每个伺服区图案60，以免在其宽度方向中占其前导码部分70的50％或更多的区域与盘的反面上的每个相应伺服区图案的前导码部分70重叠。通过上述布置也能获得上述实施例的相同功能和效果。
数据区图案和伺服区图案的凸起率不限于根据上述实施例的图，而是可以根据需要改变。另外，HDD中磁盘的数量不限于一个，而是可以根据需要增加。
权利要求
1.一种磁盘，其特征在于包括具有中心孔的盘形基底；以及分别在基底的正反面上提供的记录区，每个记录区包括具有图案化磁性材料形状的数据区图案和在基底的圆周方向上按指定相位排列的多个伺服区图案，正面上的记录区的伺服区图案和反面上的记录区的伺服区图案彼此相位偏移。
2.如权利要求1所述的磁盘，其特征在于，所述伺服区图案从基底的中心孔侧基本上径向地延伸到其外周边缘部分，并且在所述基底的圆周方向上将所述数据区图案分成多个部分，以及所述伺服区图案和所述数据区图案由不规则图案形成，以便所述伺服区图案中的凸起的比率不同于所述数据区图案中的凸起的比率。
3.如权利要求1或2所述的磁盘，其特征在于，所述正面上的所述记录区的每一个所述伺服区图案与所述反面上的所述记录区的每两个相邻伺服区图案间的区域相对设置。
4.如权利要求1或2所述的磁盘，其特征在于，所述伺服区图案的每一个都具有相对于所述基底的旋转方向位于所述数据区图案的下游侧上的第一边界和相对于所述旋转方向位于上游侧上的第二边界，所述记录区的每一个都具有由于所述第一边界产生的第一振动生成区和由于所述第二边界产生的第二振动生成区，以及将正面上的每一个伺服区图案设置为在所述基底的圆周方向上相对于反面上的每个相应伺服区图案偏移，以免所述正面上的所述第一和第二振动生成区与所述反面上的所述第一和第二振动生成区重叠。
5.如权利要求1或2所述的磁盘，其特征在于，伺服区图案的每一个都包括沿基底的圆周方向排列的前导码部分、地址部分和突发数据部分，以及将正面上的每个伺服区图案设置为在基底的圆周方向上偏移，以免在其宽度方向上占前导码部分的50％或更多的区域与所述反面上的每个相应伺服区图案的前导码部分重叠。
6.如权利要求1或2所述的磁盘，其特征在于，所述伺服区图案的每一个都具有大于所述基底的最外周半径的半径和与所述基底同心的圆形路径上的圆弧的中心，并形成为其沿所述基底的圆周的圆周长度随离所述中心的距离增加而增加。
7.如权利要求1所述的磁盘，其特征在于，所述数据区图案和所述伺服区图案具有大量磁性材料凸起和磁性地分开所述凸起的凹口，所述凹口用非磁性注入材料填充。
8.一种磁盘设备，包括磁盘，包括具有中心孔的盘形基底和分别所述基底的正反面上提供的记录区；驱动单元，支撑和以恒定速度旋转所述磁盘；头，对所述磁盘执行信息处理；以及头致动器，相对于所述磁盘径向地移动所述头，其特征在于所述磁盘的所述记录区包括具有图案化磁性材料形状的数据区图案和在基底的圆周方向上按指定相位排列的多个伺服区图案，正面上的记录区的伺服区图案和反面上的记录区的伺服区图案彼此相位偏移，所述磁盘位于使每一个所述伺服区图案和头在所述磁盘上的移动路径彼此成一直线的方向上。
9.如权利要求8所述的磁盘设备，其特征在于，所述伺服区图案从基底的中心孔侧基本上径向地延伸到其外周边缘部分，并且在所述基底的圆周方向上将所述数据区图案分成多个部分，以及所述伺服区图案和所述数据区图案由不规则图案形成，以便所述伺服区图案中的凸起的比率不同于所述数据区图案中的凸起的比率。
10.如权利要求8所述的磁盘设备，其特征在于，所述正面上的所述记录区的每一个所述伺服区图案与所述反面上的所述记录区的每两个相邻伺服区图案间的区域相对设置。
全文摘要
一种磁盘包括具有中心孔(52)的平的盘形基底(54)，以及分别在基底的正反面上提供的记录区。记录区的每一个都包括具有图案化磁性材料形状的数据区图案(58)和在基底的圆周方向中按指定相位排列的多个伺服区图案(60)。基底的正面上的记录区的伺服区图案和反面上的记录区的伺服区图案彼此相位偏移。
文档编号G11B5/596GK1734556SQ20051008462
公开日2006年2月15日 申请日期2005年7月15日 优先权日2004年7月16日
发明者成濑仁, 柳原茂树, 朝仓诚 申请人:株式会社东芝