CN101499297B - 热辅助磁记录方法和热辅助磁记录系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热辅助磁记录方法和热辅助磁记录系统。根据一实施例的一种热辅助磁记录方法包括：使用加热装置，在记录操作期间在磁介质上引起局部加热；检测所述加热装置附近的温度；检测所述加热装置的电流；以及如果温度和电流的至少一种的函数在可接受的操作区域之外则采取一行动。根据另一实施例的一种方法包括：选择加热装置的初始电流以用于在记录操作期间在磁介质上引起局部加热；启动所述加热装置；进行记录操作；在所述记录操作期间监视所述加热装置附近的温度；以及如果所述温度和所述电流的函数在可接受的操作区域之外，则改变操作参数使得所述温度和电流的函数处于可接受的操作区域内。
Description
技术领域
本发明涉及数据存储系统，更具体而言，本发明涉及利用热辅助记录的数据存储系统。
背景技术
计算机的核心是磁盘驱动器，其通常包括旋转磁盘、具有读和写头的滑块、旋转盘上方的悬臂以及摆动悬臂以将读和/或写头置于旋转盘上的选定环形道上方的致动臂。当盘不旋转时，悬臂将滑块偏置成与盘表面接触；而当盘旋转时，空气被与滑块的气垫面(ABS)相邻的旋转盘旋动，使得滑块骑在气垫上，距离旋转盘的表面一微小的距离。当滑块骑在气垫上时，写和读头用来写磁印到旋转盘且从旋转盘读信号磁场。读和写头连接到根据计算机程序操作的处理电路以实施读和写功能。
热辅助记录是数据记录方面的新兴领域。因此，在开发该技术期间遇到了挑战。下面的描述提供对一些挑战的解决方案。
发明内容
根据一实施例的一种方法包括：使用加热装置，在记录操作期间在磁介质上引起局部加热；检测所述加热装置附近的温度；检测所述加热装置的电流；以及如果温度和电流的至少一种的函数在可接受的操作区域之外则采取行动。
根据另一实施例的一种方法包括：选择加热装置的初始电流以用于在记录操作期间在磁介质上引起局部加热；启动所述加热装置；进行记录操作；在所述记录操作期间监测所述加热装置附近的温度；以及如果所述温度和所述电流的函数在可接受的操作区域之外，则改变操作参数使得所述温度和电流的函数处于可接受的操作区域内。
根据又一实施例的一种方法包括：在记录操作期间监控用于在磁介质上引起局部加热的加热装置附近的温度；检测所述加热装置的电流；以及如果所述温度和电流的函数移到可接受的操作区域之外则采取一行动。
根据一实施例的一种系统包括：磁介质；以及用于读和写所述磁介质的头，其中所述磁介质和第二存储器中的至少一个上存储有计算机编码，所述编码在执行时使驱动器进行下面的操作：
使用加热装置在记录操作期间在磁介质上引起局部加热；
检测所述加热装置附近的温度；
检测所述加热装置的电流；以及
如果所述温度和电流的至少一种的函数在可接受的操作区域之外则采取一行动。
本发明的其他方面和优点将从下面结合附图的详细描述变得显然，附图以示例方式示出本发明的原理。
附图说明
为了全面理解本发明的本质和优点，以及优选使用模式，请结合附图参考下面的详细描述。
图1是磁记录盘驱动系统的简图。
图2A是利用纵向记录形式的记录介质的剖面示意图。
图2B是用于图2A的纵向记录的常规磁记录头和记录介质组合的示意图。
图2C是利用垂直记录形式的磁记录介质。
图2D是用于在一面进行垂直记录的记录头和记录介质组合的示意图。
图2E是本发明的记录装置的示意图，与图2D的类似，但用于分别在介质的两面进行记录。
图3是位长度的图示。
图4是磁介质的记录层中的材料的矫顽力与温度的曲线图。
图5是用于局部加热磁介质以用于热辅助写入的系统的系统图。
图6是激光器中值寿命与温度倒数的关系的曲线图，电流过载(currentoverstress)叠加在曲线图的顶轴上。
图7是根据一实施例的处理的流程图。
图8是根据一实施例的处理的流程图。
图9是根据一实施例的处理的流程图。
具体实施方式
下面的描述是用于示出本发明的基本原理，而无意限制这里要求保护的发明概念。此外，这里描述的特定特征能以各种可行组合和替代的形式与这里描述的其他特征组合使用。
除非这里另外明确定义，否则全部术语给出其最宽可行解释，包括说明书隐含的意义，以及本领域技术人员理解的和/或字典、论文等中定义的意义。
下面的描述公开了磁存储系统的若干优选实施例，以及其操作和/或组成部件，和/或用于磁存储系统的测试/可靠性系统和方法。
在一普通实施例中，一种方法包括：使用加热装置，在记录操作期间在磁介质上引起局部加热；检测加热装置附近的温度；检测加热装置的电流；以及如果温度和电流的至少一种的函数(function)在可接受的操作区域之外则采取一行动。
在另一普通实施例中，一种方法包括：选择加热装置的初始电流以用于在记录操作期间在磁介质上引起局部加热；启动所述加热装置；进行记录操作；在记录操作期间监视加热装置附近的温度；以及如果温度和电流的函数在可接受的操作区域之外，则改变操作参数使得温度和电流的函数处于可接受的操作区域内。
在另一普通实施例中，一种方法包括：在记录操作期间监视用于在磁介质上引起局部加热的加热装置附近的温度；检测加热装置的电流；如果温度和电流的函数移到可接受的操作区域之外则采取一行动。
在另一普通实施例中，系统例如驱动器或驱动器阵列、计算机等实现这里公开的方法。
现在参照图1，示出根据本发明一实施例的盘驱动器100。如图1所示，至少一个可旋转的磁盘112支承于主轴(spindle)114上且被盘驱动马达118旋转。每个盘上的磁记录是盘112上环形图案的同心数据道(未示出)的形式。
至少一个滑块113位于盘112附近，每个滑块113支承一个或更多磁读/写头121。当盘旋转时，滑块113径向移动进出于盘表面112之上，从而头121可访问盘的记录所需数据的不同的道。每个滑块113借助于悬臂115连接至致动臂119。悬臂115提供微小的弹力，其偏置滑块113倚靠着盘表面122。每个致动臂119连接至致动装置127。如图1所示的致动装置127可以是音圈马达(VCM)。VCM包括可在固定磁场中移动的线圈，线圈移动的方向和速度被控制器129提供的马达电流信号所控制。
在盘存储系统操作期间，盘112的旋转在滑块113与盘表面122之间产生气垫，其对滑块施加向上的力或举力。因此在正常运行期间气垫平衡悬臂115的微小的弹力并支承滑块113离开盘表面且稍微位于盘表面上方一小的基本恒定的间距处。
盘存储系统的各种部件运行时被控制单元129产生的控制信号例如访问控制信号和内部时钟信号所控制。通常，控制单元129包括逻辑控制电路、存储装置和微处理器。控制单元129产生控制信号以控制各种系统操作，例如线123上的驱动马达控制信号和线128上的头定位和寻道控制信号。线128上的控制信号提供期望的电流曲线以优化地移动和定位滑块113到盘112上的期望数据道。读和写信号借助于记录通道125传达到读/写头121且从读/写头121传出。
上面对普通磁盘存储系统的描述以及图1的图示仅用于说明。应意识到，盘存储系统可包括多个盘和致动器，每个致动器可支承多个滑块。
还可为盘驱动器和主机(集成或外置)之间的通讯提供接口以发送和接收数据且用于控制盘驱动器的操作以及将盘驱动器的状态传达到主机，全部都如本领域普通技术人员将理解的那样。
在普通的头中，感应写头包括嵌入在一个或更多绝缘层(绝缘堆叠)中的线圈层，该绝缘堆叠位于第一和第二极片层之间。在写头的气垫面(ABS)处，间隙通过间隙层形成于第一和第二极片层之间。极片层可以在背间隙处连接。电流传导通过线圈层，其在极片中产生磁场。磁场跨过ABS处的间隙弥散以用于写磁场信息的位在移动介质上的道中，例如在旋转磁盘上的环形道中。
第二极片层具有从ABS延伸到展开点(flare point)的极尖部分和从展开点延伸到背间隙的轭部分。展开点是第二极片开始变宽(展开)以形成轭的位置。展开点的布置直接影响产生来在记录介质上写信息的磁场的幅度。因为磁通在沿窄的第二极尖的长度行进时衰减，所以缩短第二极尖将增大到达记录介质的磁通。因此，通过积极地将展开点放置得接近ABS能优化性能。
图2A示意性示出常规记录介质，例如与常规磁盘记录系统一起使用的记录介质，诸如图3A所示的。该介质用于在介质本身的平面内或平行于该平面记录磁脉冲。记录介质(该示例中为记录盘)基本上包括合适的非磁材料例如玻璃的支承衬底200和上面的合适的常规磁层的涂层202。
图2B示出常规记录/回放头204(可优选为薄膜头)与常规记录介质(例如图2A所示的)之间的操作关系。
图2C示意性示出基本垂直于记录介质表面的磁脉冲取向。对于这样的垂直记录，介质包括具有高磁导率的材料的下层212。该下层212又提供有上面的优选相对于下层212具有高矫顽力的磁材料的涂层214。
图2C和2D(未按比例绘制)示出具有垂直头218的存储系统的两个实施例。图2D所示的记录介质包括上面关于图2C描述的高磁导率下层212和上面的磁材料涂层214两者。然而，这些层212和214都示出为应用到合适的衬底216。通常还有称为“交换中断”层或“中间层”的额外层(未示出)在层212与214之间。
通过该结构，在记录头的极之间延伸的磁通量线环行进出记录介质涂层的外表面，记录介质的高磁导率下层使磁通线沿基本垂直于介质表面的方向穿过该涂层，从而以其磁化轴基本垂直于介质表面的磁脉冲的形式记录信息在介质的硬磁涂层中。磁通通过软磁下涂层212引导返回到头218的返回层(P1)。
图2E示出类似结构，其中衬底216在其两个相反面的每个上承载层212和214，合适的记录头218与介质每个面上的磁涂层214的外表面相邻地定位。
磁记录的持续目标在于最大化磁介质的每单位面积存储的位的数量。这样做的一种途径是增大介质上每道的位数，例如通过减小沿数据道方向的位长度。参照图3，示出磁介质上位长度(L)减小的进展，大致称为第A代、第B代和第C代。然而，减小位长度能导致由于诸如热扰动的问题引起的数据从盘丢失。特别地，随着位尺寸减小，反转位的磁极所需的能量作为体积比温度的函数而减小，如公式1所示：
E～AV/kT 公式1，
其中E是反转位的极性所需的能量或热，V是位所占据的磁介质的体积，A是介质中磁晶粒的各向异性，k是玻尔兹曼常数，T是温度。随着体积减小，反转位所需的能量减小，且热扰动能导致数据丢失。由于减小位的体积是期望的，但是数据丢失是不能接受的，所以在工作温度下位材料的各向异性必须较高从而防止位由于例如热扰动而反转，该反转能导致数据丢失。因此，选择具有更高各向异性的磁介质是期望的。
向具有非常高的矫顽力的磁介质进行写入变得困难，因为磁介质的增大的各向异性或矫顽力使得盘对写入(改变位的取向)更加抵抗。为了克服对写入的增大的抵抗性，磁介质可被加热以减小使磁位再取向所需的磁通量。图4公开了矫顽力(以奥斯特制测量)对温度(以开尔文制测量)的曲线图400(仅是示例性的)。如图所示，在室温(RT)下，磁介质的矫顽力在实际可写的矫顽力水平(如虚线405所示)之上，在虚线405之下对盘的写入是可行的，优选用常规写入技术，在虚线405之上磁介质是稳定的且热扰动不容易导致位反转。磁介质可被加热以减小矫顽力到阈值405之下，允许对磁介质写入。因此，通过加热磁介质，磁介质将进入能更容易地使位取向的状态，由此使得数据存储在磁介质上。
图5示出局部加热磁介质501以用于热辅助写入的系统。磁介质501沿箭头504的方向移动。就在被加热的部分到达头的写极503之前，加热装置502例如利用激光束506加热磁介质。这导致由于与头的写极503相邻的介质的温度增大而磁介质具有减小的各向异性。在磁介质501的被加热的部分移动经过头的写极503之后，磁介质501的温度迅速降低从而磁介质501的各向异性回到较高的、更稳定的水平。
示例性加热装置可使用光束、电子束、辐照等。例如，激光可被使用。在另一方法中，电子发射体可采用电子锥(electron cone)以将从其发射的电子聚焦到介质上。
使用诸如激光器的加热装置加热磁介质时遇到的一个问题是，很多加热装置由于过热或电流过载而易于失效。使用激光器作为示例性加热装置，激光器必须能够加热磁介质至足够高的温度以降低磁材料的各向异性至能够产生记录的程度，但系统中的损耗很可能因激光器/头而异。因此，激光器有时会变热和/或高于期望的电流水平。这又会降低加热装置的寿命。一旦加热装置失效，磁介质会不能写入。下面的说明公开了与加热装置有关的用于品质保证、报警、调整等的几种方法。
继续利用激光器作为示例性加热装置，图6公开了激光器中值寿命(小时的对数坐标)与温度倒数的关系的曲线图600，电流过载叠加在曲线图的顶轴上(任意电流单位的对数坐标)。随着点从图左向右移动，温度倒数和电流都增加。随着点向图上部移动，激光器的寿命增加。线601是失效线，表示随着激光器温度增加，激光器将遭受热疲劳或失效，导致由于增加温度引起的较短的激光器寿命。线602是失效线，表示随着输入到激光器的电流增加，激光器将遭受电流过载疲劳或失效，导致随电流增加而较短的激光器寿命。线601和线602下方呈现的区域603是用于激光器的优选的操作范围，从而确保激光器不会由于过热或电流过载而失效，且点605是用于最大化激光器寿命并避免激光器失效的理想操作条件。线601和线602上方呈现的区域604表示会导致过早的激光器失效的操作范围。
图7示出根据一实施例的方法700。作为选项，本方法700可在图1-6的功能和架构的环境中实现。然而，方法700当然可以在任何所需环境中实现。还应该注意，上述定义在本说明书中都适用。
继续参照图7，在操作702中，使用加热装置来在记录操作期间在磁介质上引起局部加热。上面的描述示出了用于引起这样的局部加热的可行方法和装置，尽管任何类型的加热装置都可以采用。
在操作704中，加热装置附近的温度被检测，例如在驱动器中的某处，其可以是加热装置上或附近的温度、滑块或头上或附近的温度、外壳角落或侧面附近的环境温度等。该温度测量可利用置于加热装置附近的热偶(thermocouple)完成。该温度也可以通过分析读回信号确定，该读回信号的强度是温度的函数。尽管这测量加热装置的环境温度，但是其作为激光器操作温度的足够近似。
在操作706中，检测加热装置的电流，例如通过监视控制加热装置的电路的馈线(feed line)或地线、加热装置的电源水平等。为了测量激光器的电流，电阻可与激光器的电流路径串联，对应于该电流的电压可施加到控制装置。
在操作708中，如果温度和/或电流的函数在可接受的操作区域之外则采取一行动，该区域可预先确定。在一种方法中，温度和电流的函数包括温度和电流的乘积或总和。用于计算这样的乘积或总和的示意性公式如下所示：
P＜log(T+A+j) 公式2
P＜log(T+A+t+h) 公式3
P＜log(T+m) 公式4
P＜log(A+n) 公式5
其中T是温度，A是电流，t是时间(例如加热器工作的时间、驱动器使用的时间、一些重复的时间周期等)，j、h、m和n是一些常数或变量。相应地，当函数P高于预定的阈值，即在可接受的操作区域外时，则采取一些行动。这些公式的派生和/或组合也可被采用。
如上所述，可以采取一种或多种行动。在一种方法中，激光器的输出可通过控制装置调整至处于优选操作范围之内。
在另一方法中，采取行动包括输出警报。这种警报可触发或包括给用户的表示存储系统和/或其部件(例如头)的可能故障的输出。这样的警报还可以或者替代地推荐或指示用户备份存储装置上存储的数据。其它类型的警报也可提供给用户、管理员等。此外，这样的警报可采用图形警报、声音警报、电子消息等方式。
在又一方法中，所述行动包括禁用加热装置。这种禁用可以是临时或永久的。在前一情况中，一旦温度足够低使得温度和电流的函数回到可接受的操作区域中，则加热装置可被启用。在后一情况中，尽管这会停用特定头的写入器(writer)，但只要头上的传感器可操作则已经写入的数据可以读回。相应地，在具有多个头的一实施例中，驱动器只是以降低的重写能力继续操作。在其它方法中，在盘的面对所述加热装置的面上存在的数据被拷贝到盘的另一面和/或其它盘。
在再一方法中，采取行动包括减小加热装置的电流。优选地，电流减小到足以使函数返回到可接受的区域。这种方法在制造、质量保证测试期间和/或使用中的驱动器中尤其有用。同样，系统中的损耗因装置而异，因此，这种方法允许调整系统以提供可接受的写入配置且同时最大化加热装置的寿命。相应地，在一普通实施例中，可采用迭代(iterative)方法设置加热装置的电流。例如，记录操作期间可监视温度和/或功率且测量读回信号。电流可以是交互过程的一部分，该交互过程中读回信号被最大化至一点，该点处加热装置(或头本身)的预期寿命在可接受范围内。
在加热装置的电流被减小的实施例中，加热装置以减小的电流使用以在用于写数据到磁介质的记录操作期间在磁介质上引起局部加热。尝试从磁介质读该数据，如果数据从磁介质成功读出，则以减小的电流进行进一步的记录操作。如果数据没有从磁介质成功读出，则可以进行例如前述的进一步行动。例如，该进一步行动可包括输出警报、进一步减小加热装置的电流、禁用加热装置等中的一种或多种。
图8示出根据另一实施例的方法800。在操作802中，选择加热装置的初始电流以用于在记录操作期间在磁介质上引起局部加热。在操作804中，启动所述加热装置。在操作806中，进行记录操作。在操作808中，在记录操作期间监视加热装置附近的温度，如果温度和电流的函数在可接受的操作区域之外，则在操作810中改变操作参数使得温度和电流的函数处于可接受的操作区域之内。
在一方法中，改变操作参数包括减小加热装置的电流。在一示例性实施例中，加热装置以减小的电流使用以在用于写入数据到磁介质的记录操作中在磁介质上引起局部加热。然后再次监视加热装置附近的温度，并尝试从磁介质读该数据。如果数据从磁介质成功读出，则以减小的电流进行进一步的记录操作。如果数据没有从磁介质成功读出，则进行例如前述的进一步行动。
在另一方法中，改变操作参数包括减小用来引起热突出的加热器的电流。这会降低加热装置附近的温度。
同样，加热装置可以是激光器或其它类型的加热装置。另外，函数同样可以是温度和/或电流的乘积。
图9示出了根据再一实施例的方法900。在操作902中，在记录操作期间监视用于在磁介质上引起局部加热的加热装置附近的温度，然后在操作904中检测加热装置的电流，以及在操作906中，如果温度和电流的函数移到可接受的操作区域之外则采取一行动。
同样，采取行动可包括输出警报、临时禁用加热装置、最小化加热装置的使用(诸如通过优选地在正常操作期间使用其它头写入)等。
应该注意，这里给出的用于各种实施例中的至少一些的方法可以全部或部分地以硬件(例如逻辑电路)、软件、手工、使用专用设备等和其组合来实现。
本发明的实施例还能以计算机程序产品的形式提供，该计算机程序产品包括其上具有计算机编码的计算机可读介质。计算机可读介质可包括能够存储用于计算机使用的计算机编码的任何介质，包括光学介质例如只读和可写CD和DVD、磁存储器、半导体存储器(例如闪存和其它便携存储卡等)、RAM等。另外，这样的软件是可下载的或另外地能从一个计算装置通过网络、无线连接、非易失存储装置等传送到另一计算装置。
虽然上面已经描述了各种实施例，但是将理解，它们仅以示例的方式给出，而不是用于限制。因此，优选实施例的幅度和范围不应受到任何上述示范性实施例的限制，而应仅由所附权利要求及其等价物定义。
Claims (25)
1.一种热辅助磁记录方法，包括：
使用加热装置，在记录操作期间在磁介质上引起局部加热；
检测所述加热装置附近的温度；
检测所述加热装置的电流；以及
如果所述温度和电流的至少一种的函数在可接受的操作区域之外，则采取一行动。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述加热装置是激光器。
3.如权利要求1所述的方法，其中在封闭所述磁介质的壳中利用热偶检测所述温度。
4.如权利要求1所述的方法，其中利用从所述磁介质读出数据的传感器检测所述温度。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述函数包括所述温度和所述电流的乘积。
6.如权利要求1所述的方法，其中采取所述行动包括输出警报。
7.如权利要求1所述的方法，其中采取所述行动包括禁用所述加热装置。
8.如权利要求7所述的方法，其中在所述温度和电流的函数回到所述可接受的操作区域内时，重新启用所述加热装置。
9.如权利要求1所述的方法，其中采取所述行动包括减小所述加热装置的电流。
10.如权利要求9所述的方法，还包括：
以减小的电流使用所述加热装置，在用于写数据到磁介质的记录操作期间在该磁介质上引起局部加热；
尝试从所述磁介质读所述数据；
如果所述数据从磁介质成功读出，则以减小的电流进行进一步的记录操作；以及
如果所述数据没有从所述磁介质成功读出，则采取进一步行动。
11.如权利要求10所述的方法，其中采取进一步行动包括输出警报、进一步减小所述加热装置的电流和禁用所述加热装置中的至少一种。
12.一种热辅助磁记录方法，包括：
选择加热装置的初始电流以用于在记录操作期间在磁介质上引起局部加热；
启动所述加热装置；
进行记录操作；
在所述记录操作期间监视所述加热装置附近的温度；以及
如果所述温度和所述电流的函数在可接受的操作区域之外，则改变操作参数以使得所述温度和电流的函数处于可接受的操作区域内。
13.如权利要求12所述的方法，其中改变所述操作参数包括减小所述加热装置的电流。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：
以所述减小的电流使用所述加热装置，在用于写入数据到磁介质的记录操作期间在磁介质上引起局部加热；
再次监视所述加热装置附近的温度；
尝试从所述磁介质读所述数据；
如果所述数据从所述磁介质成功读出，则以所述减小的电流进行进一步的记录操作；
如果所述数据没有从所述磁介质成功读出，则采取进一步行动。
15.如权利要求12所述的方法，其中改变所述操作参数包括减小加热器的电流，所述加热器用于选择性地引起热突出。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述加热装置是激光器。
17.如权利要求12所述的方法，其中所述函数包括所述温度和所述电流的乘积。
18.一种热辅助磁记录方法，包括：
在记录操作期间监视用于在磁介质上引起局部加热的加热装置附近的温度；
检测所述加热装置的电流；以及
如果所述温度和电流的函数移到可接受的操作区域之外，则采取一行动。
19.如权利要求18所述的方法，其中采取所述行动包括输出警报。
20.如权利要求18所述的方法，其中采取所述行动至少包括临时禁用所述加热装置。
21.如权利要求18所述的方法，其中采取所述行动包括最小化所述加热装置的使用。
22.一种热辅助磁记录系统，包括：
磁介质；及
用于读和写所述磁介质的头，
其中所述磁介质和第二存储器中的至少一个上存储有计算机编码，所述编码在执行时使得驱动器进行下面的操作：
使用加热装置，在记录操作期间在磁介质上引起局部加热；
检测所述加热装置附近的温度；
检测所述加热装置的电流；以及
如果所述温度和电流的至少一种的函数在可接受的操作区域之外，则采取一行动。
23.如权利要求22所述的系统，其中所述加热装置是激光器。
24.如权利要求22所述的系统，其中在封闭所述磁介质的壳中利用热偶检测所述温度。
25.如权利要求22所述的系统，其中利用从所述磁介质读出数据的传感器检测所述温度。
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