CN1271608C - 信息存储装置 - Google Patents

Abstract

一种信息存储装置，包括在多个同心地排列的磁道上设置数据记录区域的磁盘媒体，用于记录和再生所述磁盘媒体的磁道上的数据的磁头，用于将所述磁头移动到所述多个磁道中合适的磁道的传动装置，以及一具有该传动装置和一用于控制记录和再生的电路的一仪器，其检测在径向上与所述相邻磁道上已经记录的磁化图案的距离并检测数据记录期间已经记录在相邻磁道上的信号。通过采用该构造，即使磁道密度增加，在用于防止该信息存储装置中偏离磁道记录的操作中的阈值设置区间的上限也增加，并且该信息存储装置可以容易地实现高的磁道密度。

Description

信息存储装置

技术领域

本发明涉及一种用于为磁盘单元或光盘单元等圆形信息记录媒体的磁道定位记录头并记录信息的控制系统，尤其涉及一种使用检测记录头偏离适当位置的磁道偏移状态功能的信息存储装置。

背景技术

在磁盘单元中，许多圆形的磁盘固定在主轴马达的驱动轴上，并与主轴马达一起被旋转和驱动。一空气层(空气轴承)产生在旋转的磁盘表面与安装有磁头的滑橇之间，磁头在磁盘片上相对移动并与磁盘保持微小的间隔。磁盘表面经过精细地纹理，以防止磁盘粘住滑橇，并改善磁特性(航高特性)。

当磁头在磁盘片上方相对运动时，由于主轴马达中轴承的震动、磁盘瞬时的弯曲、磁盘表面的纹理标记以及预先记录在磁盘上的伺服图案(servo pattern)的震动所引起的抖动现象会造成偏离磁道。

因此，在数据记录和再生过程中，执行磁道追踪控制以解调来自再生伺服信息中的磁道位置信号，并基于该信号来减少偏离磁道量。在嵌入式伺服系统中，伺服信息区域在与数据记录区域相同的磁道上以固定的间隔排列，并且用于检测伺服信息的图案预先记录在该区域中。

由于有必要保留尽可能多的数据存储区域，因此伺服区域的数量受到限制，这对于在追踪控制中设置有效宽度的磁道带宽十分困难。因此，当震动引起偏离磁道量突然改变时，由于追踪控制中储存的带宽不足会带来追踪错误，偏离磁道的发生不可避免。

当偏离磁道变大时，记录的磁化图案被重叠地记录在相邻的磁道上。在这种情况下，由于该挤压磁道的侵占，在挤压磁道之前记录了信息的相邻磁道变得更狭窄。而且，当再生该磁道时，来自于挤压磁道的串扰变大。基于这些原因，对被挤压磁道是否能无错再生的疑问也越来越大。

因此，在记录数据过程中，通过监控偏离磁道量，来防止处于偏离磁道状态时的记录操作(偏离磁道写入)。即，在记录之前或记录中检测到偏离磁道量超过指定的值(下文中称为阈值)时，可以应用一禁止记录操作的技术。

同样，在采用光或者同时采用光和磁来记录和再生数据的光盘中，与磁盘中方法一样，通过解调来自在记录数据时从记录光道再生的伺服信息的光道位置信号，并在记录时监控偏移光道量，可以排除在偏移光道状态下的记录操作。

这种防止偏移磁道记录的技术中的阈值有一个适当的设置区间。如果该值过大，就会有这样的危险，即，相邻记录的磁化图案被破坏且不能进行无错再生。另一方面，如果该值太小，就会经常检测到偏离磁道量超过了阈值，使得记录操作停止，这必须等待经过一次或多次旋转后再记录，因此吞吐量明显降低。所以必须将该阈值设置在一个不会发生上述现象的范围内。

为与在当前信息存储装置中存储容量的提高和成本的降低对应，本质上需要改善记录密度，这必须提高记录媒体圆周方向上的记录密度和磁道密度。然而，当磁道间隙变窄时，一磁道与和它相邻的磁道之间的距离变小，因此该磁道与和它相邻的磁道更容易重叠。因此，减小了上述防止偏离磁道记录的技术中的阈值上限。

此外，这个防止偏离磁道记录的操作检测与事先记录的伺服图案相关的位置，而不是直接检测与相邻数据磁道的距离。而且，该伺服图案与相邻磁道的伺服图案不同，在追踪各磁道时，追踪控制以独立的伺服图案执行。因此，由于震动，磁道上的伺服图案有可能被记录在偏离磁道的位置，这样相邻磁道与数据磁道之间的距离变小。

也就是说，与记录在相邻磁道上的记录的磁化图案之间的距离是根据包含有错误的伺服信息的标准而间接推导得到的，而实际距离是未知的。因此，相邻磁道占用数据磁道并且这两磁道的伺服图案位于偏离磁道位置中的最坏情形必须考虑。即使在这种情况下，也有必要使阈值的上限更小，以防止数据磁道的记录的磁化图案与相邻磁道中的记录的磁化图案重叠。

在上述限制条件下，即使在磁道密度相当低的情况下，这一可设置的区间也会消失，并且无法实现更窄的磁道间隙。

发明内容

为了解决这一问题，在与磁盘的数据记录区域位于同一磁道的一些位置中提供了用于记录位置错误检验图案(position error checking pattern)的专用区域(用于记录位置错误检验图案的区域)，并且该位置错误检验图案在数据记录期间被记录在该区域中。

提供了一个具有一操作的记录电路，该操作用于采用比普通数据记录时的记录电流大的记录电流来记录上述位置错位检验图案。此外，还提供了一个具有一操作的再生电路，该操作解调左右相邻磁道的位置错误检验图案的泄漏信号(下文称为相邻磁道位置信号)，并检测径向上与相邻磁道上记录的磁化图案的距离。

上述位置错误检验图案，通过将在圆周方向上的位置从其所位于的相邻磁道的位置上移开来进行排列，以防止相邻磁道位置信号的解调操作以及位置错误检验图案的记录操作同时执行。

本发明通过在往数据磁道上记录数据时检测相邻磁道位置信号，来直接检测与相邻磁道上记录的磁化图案的距离和判断防止偏离磁道记录。结果，在用于防止偏离磁道记录的常规技术中，由于与相邻磁道上记录的磁化图案的实际距离未知，被迫假设最坏的情况而降低阈值的上限，而根据本发明，阈值的上限可以提高，并且磁道密度也提高。

因此，根据本发明，与记录在相邻磁道的磁化图案的距离可以直接检测到。因此，防止偏离磁道记录的常规技术中阈值的上限可以提高，即使磁道密度提高，阈值的设置区间仍然存在，并且信息存储装置可以很容易实现高的磁道密度。

附图说明

图1是说明应用本发明的磁盘单元的构造框图。

图2是说明数据磁盘上磁道的构造示意图图。

图3是说明记录电流与所记录磁化图案的磁道宽度的关系的图表。

图4是说明决定位置错误检验图案中记录频率的条件的图表。

图5是说明检验位置错误记录的电路的框图。

图6是说明检验位置错误的图案生成电路的框图。

图7是说明关于数据磁盘上的磁道构造的另一个实施例的图示。

具体实施方式

下面将通过附图来说明本发明的一个实施例。

图1是说明应用本发明的磁盘单元的构造框图。在HDA(头盘组合件)1中，安装了通过内置马达2旋转的多个数据磁盘3、面对每一数据磁盘3的多个磁头4、、将各磁头一齐移动的传动装置5以及采用磁头4进行写入和读取的前置放大器6。

在HDA1之外安装有一电路板7。前置放大器6的输出被输入到一读取数据解调电路8中解调成数字数据，然后，被输入到界面控制器单元9。该界面控制器单元9通过连接器和接口电缆连接到电脑主机。

前置放大器6的输出还被输入到位置错误信号再生电路10和用于检验位置错误记录的电路18。通过位置错误信号再生电路10解调的位置错误信号被输入到模/数转换器11。模/数转换器转换器11连接到微处理器12。微处理器12读取位置信息，并执行寻道或者追踪操作的计算。

用于检验位置错误记录的电路18解调相邻磁道的位置信号，并判断记录过程中位置错误量是否超过了阈值。如果判断出该量超过了阈值，该电路将向微处理器12发送记录禁止信号，并停止记录操作。

微处理器12的输出通过数/模转换器13转换成模拟信号，并输入到传动装置驱动器14，该传动装置驱动器14将产生传动装置5的驱动电流，并控制磁头4的定位。

在数据记录过程中，来自界面控制器单元9的数据，经由用于检验位置错误的图案生成电路20送到数据记录电路16，并作为记录磁化图案经由前置放大器6中的记录电路由磁头4记录到数据磁盘3上。

在数据记录过程中，检验位置错误的图案生成电路20通过来自用于检验位置错误记录的电路18的指令产生位置错误检验图案。该位置错误检验图案被送到前置放大器6中的记录电路，并与数据一样的方法记录在数据磁盘3上。

主轴马达驱动器17通过来自微处理器12的控制启动或停止马达。

如果上述操作能够实现，微处理器12可以用逻辑电路如门阵列来代替。

图2说明了数据磁盘3的磁道上记录位置错误检验图案的区域的排列及其构造。该记录磁道主要包括一个记录嵌入式伺服信息的常规伺服区域201、一个记录每一数据的识别信息的ID区域202、一个数据区域203以及一个记录位置错误检验图案的区域204。

在记录位置错误检验图案的区域204的上部，排列着用于检验位置错误的地址图案301，该位置错误表示记录位置错误检验图案的区域的开始。当装置制造时，该图案以与伺服区域201的伺服图案一样方法预先记录。该图案可以为任何图案。为了更确定地检测记录位置错误检验图案的区域204的开始，优先的是，选择一图案，其不存在于实际记录在数据区域中的记录的磁化图案中。

在实际记录数据时，记录操作在检验位置错误的地址图案301出现之前马上暂停，其模式切换到再生模式。当检测到用于检验位置错误的地址图案301时，根据记录相邻磁道和数据磁道的位置错误检验图案的区间303的顺序，该装置在用于记录数据磁道的位置错误检验图案的区间303的情况下进入位置错误检验图案的记录模式，在用于记录相邻磁道的位置错误检验图案的区间303的情况下进入位置错误记录的检测模式。

当磁头通过在地址图案301之后的间隙区间304时，在位置错误检验图案的记录模式情况下启动检验位置错误的图案生成电路20，并且在位置错误记录的检测模式情况下前置放大器6从记录状态切换到再生状态。

图3说明了记录电流与所记录磁化图案的磁道宽度的关系。随着记录电流的增加，由于磁头所产生的磁场强度增大，该区域在其上磁场强度超过记录所须值时，扩展到远离磁道端部的部分，其结果是，记录的磁化图案的磁道宽度同样被加宽。

下面将再次对图2作出说明。当跟随在间隙区间302之后的、用于记录位置错误检验图案的区间303中记录位置错误检验图案时，该记录电流被设置成大于一般数据记录时间的记录电流，并且采用图3所示的特性记录磁道宽度比一般数据的记录磁化图案的磁道宽度宽的位置错误检验图案。通过这样，泄漏到相邻磁道的位置错误检验图案的泄漏量增加，并且位置错误量可以被更精确地检测到。

跟随在记录位置错误检验图案的区间303之后，间隙区间304再一次被设置，并且磁道返回到数据区域203。当磁头通过间隙区间304时，记录电流从位置错误信息的设置值切换到数据记录的一般设置值。

用于记录数据磁道和左右相邻磁道的位置错误图案的区域204，其排列以使得在圆周方向上的位置彼此一致。然而，用于记录相邻磁道的记录位置错误检验图案于其中的区间303，通过从记录相邻磁道的位置错误检验图案的区间303移开而排列，从而防止相邻磁道位置信号的解调操作和数据磁道的位置错误检验图案的记录操作同时发生。而且，还可以移动和排列用于记录左右相邻磁道的位置错误检验图案的区间303，并独立检测与相邻磁道每一侧的磁化记录图案的距离。

磁头4可以包括专用记录元件的分立元件和专用再生元件。这样，两种元件都被排列在圆周方向上分开的位置，所以由于该元件之间的距离，记录位置错误检验图案的区间303排列以防止相邻磁道位置信号的解调操作和数据磁道的位置错误检验图案的记录操作同时发生。结果，记录位置错误检验图案的区间303的排列可能使左右相邻磁道与数据磁道在圆周方向上重叠。

在磁道的一圈中的记录位置错误检验图案的区域的数量，由位置错误的频率特性来决定。也就是说，当位置错误的带宽宽并且短期内位置错误量变化很大时，有必要增加记录位置错误检验图案区域的数量，相反地，如果位置错误的带宽窄，采用较少的记录位置错误检验图案区域是可以接受的。

当记录位置错误检验图案的区域的数量减少时，有必要设置一个有余地的、小一点的阈值，因为位置错误量有可能在记录位置错误检验图案的区域中增加。也就是说，为了增加磁道密度，必须增加记录位置错误检验图案的区域的数量。然而，当该数量过分增加时，记录磁道上数据区域占的比例变小，该装置的容量下降。因此，希望在两者的平衡之中选择一个最佳的值，使得该装置的容量最大。

作为位置错误检验图案，一种重复单一频率的图案也被用到。图4说明了决定在位置错误检验图案中的记录频率的条件。由于在位置错误检验信号中检测到相邻磁道上位置错误检验图案的泄漏分量，所以该信号比普通数据区域中的再生信号弱。因此有必要增加位置错误检验信号的SN比并提高位置错误量的检测精度。

数字401表示了，当记录在数据磁盘上的单一频率的磁化图案在磁道的中央再生时，记录频率与再生信号的基频分量的关系。在进行磁化记录的情况下，当磁头通过数据磁盘上磁性相反的部分时，会产生一个单峰型(或者由垂直磁化记录方法的记录与再生系统决定的双脉冲型)信号，其它部分是恒定值(constant level)信号。因此，当记录密度足够低时，大多数再生信号为恒定值信号并且再生信号的基频分量非常小。随着记录密度的提高，再生信号的基频分量也增加。当记录密度进一步提高时，再生信号与由前后磁性相反的部分再生的相反极性的单峰信号发生波形干涉。在磁化记录中，当由前后磁性相反的部分再生的单峰信号发生波形干涉时，由于极性相反，信号的振幅会减弱。所以，当记录密度提高时，再生信号的基频分量降低(即使是在产生双脉冲型信号的垂直磁盘的情况下，也显示同样的特征)。

也就是说，在某些记录频率上，存在着使再生信号的基频分量最大化的条件。该频率由磁头的结构、数据磁盘的磁性以及磁头与数据磁盘之间的间隙量所决定。

数字402表示单一频率的记录磁化图案被记录在数据磁盘上时，记录频率与记录磁道宽度的关系。通常，当记录频率提高时，记录磁道宽度会减小。

数字403表示当信号在偏离磁道中央的位置再生时，记录频率与再生信号的基频分量的关系。这时，该分量具有一为记录频率404的最大值，由于记录磁道宽度的频率特性，该最大值比在磁道中央再生时的值要低。

因此，为使位置错误检验信号尽可能大，位置错误检验图案的频率应设置在频率404附近。

图5是说明检验位置错误记录电路18的框图。前置放大器6的信号被输入到用于检验位置错误的地址图案检测电路501和开关电路502。当在用于检验位置错误的地址图案检测电路501中检测到一个位置错误检验地址图案时，在指定的时间之后，一个触发信号被分别送到开关电路502和用于检验位置错误的图案生成电路20。记录相邻磁道和数据磁道的位置错误检验图案的区间303的顺序，对于每一磁道预先判决，该信息从微处理器2送到检验位置错误的地址图案检测电路501。根据该顺序信息，当磁头到达记录每一左右相邻磁道的位置错误检验图案的区间303时，一个触发信号被送到开关电路502，而当磁头到达记录数据磁道的位置错误检验图案的区间303时，一个触发信号被送到检验位置错误的图案生成电路20。

用于检验位置错误的地址图案检测电路501具有一计数电路，当每一记录位置错误检验图案的区间303结束时，向开关电路502、振幅测量电路504和检验位置错误的图案生成电路20发送一触发信号来提示结束计时。

当磁头到达记录每一个相邻磁道的记录位置错误检验图案的区间303时，开关电路502接收该触发信号，并只在位置错误检验图案再生期间切换到导通状态，并向检测器电路503输入一个再生信号。检测器电路503只选择位置错误检验信号的基频分量并将其输入到振幅测量电路504。

振幅测量电路504检验位置错误检验信号的基频分量的大小，并在记录位置错误检验图案的区间303结束的时候，将振幅测量结果作为相邻磁道位置信号输入到判断位置错误记录电路505中。判断位置错误记录电路505将该相邻磁道位置信号与微处理器记录的对应于判断位置错误记录的阈值相应的信号进行比较。当相应于相邻磁道信号的位置错误量大时，记录禁止信号被送到微处理器12，随后数据记录停止。

框图中的开关电路502和检测器电路503被安置用以精确地将位置错误检验信号转换成相邻磁道位置信号。由于位置错误检验信号的质量很高，这两个电路都可以省略。

图6是说明检验位置错误的图案生成电路20的框图。检验位置错误的图案生成电路20中有两个开关电路601和602，两个电路都切换两个输入信号中的一个信号，该信号通过检验位置错误的地址图案检测电路501发送的控制信号输出。

开关电路601控制记录图案。在数据区域中，开关电路601选择一个数据信号，并在磁头到达记录数据磁道的位置错误检验图案的区间303时，开关电路601切换其为震荡器电路603的信号，并将其输入到前置放大器6。

开关电路602控制记录电流值。在数据区域中，开关电路602选择数据记录的记录电流值，并在磁头到达记录数据磁道的位置错误检验图案的区间303时，开关电路602切换其为记录位置错误检验图案的记录电流值，并将其输入到前置放大器6。

当记录数据磁道的位置错误检验图案的区间303结束时，开关电路601和602再次分别切换到数据信号和数据记录的记录电流值。

图7说明了当磁道中没有ID区域202时，记录位置错误检验图案的区域在数据磁盘3的磁道中的排列情况。同样，在这种情况中，与图2中的方法相同，伺服区域701，数据区域702以及记录位置错误检验图案的区域703被排列在磁道中。假设记录位置错误检验图案的区域703的位置与相邻磁道的关系和该区域中的构造与图2的相同，并且一圆周中记录位置错误检验图案的区域703的数量按照图2所示的标准来决定。

在本实施例中，作为认识本发明的防止偏离磁道记录的电路所必须的电路结构，说明了用于检验位置错误的图案生成电路20和检验位置错误记录的电路18添加到常规的磁盘电路的一个例子。然而，如果一结构中具有在所述两个电路中实现的功能的话，就没有必要独立安装它。也就是说，前置放大器8，读取通道电路8以及微处理器12可能具有全部该功能或是该功能的一部分。

在本实施例中，说明了本发明的防止位置错误记录电路的一个用于磁盘单元的应用的例子。然而，本发明还可以应用于信息辅助存储装置，如除使用同样结构的磁盘单元之外的光盘。

Claims (8)

1.一种信息存储装置，包括：

一磁盘媒体，其在同心排列的多个磁道上设置数据记录区域和伺服区域；

磁头，其用于记录和再生所述磁盘媒体的磁道上的数据；以及

传动装置，其用于使所述磁头移动到所希望的磁道上，

其特征在于，其进一步具有：

位置错误检验图案，其被记录在所述数据记录区域内；

检测装置，其用于通过所述相邻磁道间的位置错误检验图案的信号，检测出所述所希望的磁道和与其相邻的磁道之间的距离；以及

控制电路，其根据所检测出的、所述所希望的磁道和与其相邻的磁道之间的距离，来控制磁头的移动，

当检测出所述所希望的磁道和与其相邻的磁道之间距离小于指定值时，所述控制电路停止记录操作，

所述指定值设定在使记录在所述相邻磁道上的记录磁化图案可以正常再生的区间内。

2.根据权利要求1所述的信息存储装置，其特征在于，记录位置错位检验图案的专用区域设置在和所述数据记录区域相同磁道的多个位置上，并用于根据从记录在相邻磁道上的位置错误检验图案到该磁道的泄漏信号检测出径向上的距离。

3.根据权利要求2所述的信息存储装置，其特征在于，在所述信息存储装置记录数据时，一边检测出记录在相邻磁道上的所述位置错误检验图案，一边将记录在所述专用区域内的所述位置错误检验图案记录在所述磁道上。

4.根据权利要求3所述的信息存储装置，其特征在于，用于记录被记录在所述专用区域内的所述位置错误检验图案的区间，相对所述磁道和所述相邻磁道在圆周方向上错开排列。

5.根据权利要求3所述的信息存储装置，其特征在于，所述磁道和所述相邻磁道圆周方向上的所述专用区域是一致的。

6.根据权利要求1所述的信息存储装置，其特征在于，单一反复记录图案用于检测出和记录在所述相邻磁道上的所述信号的径向上的距离的信号。

7.根据权利要求6所述的信息存储装置，其特征在于，所述记录图案的记录频率在从0.5×Fp到2×Fp的区间内，Fp是记录频率，在该频率上再生信号的基频分量最大。

8.根据权利要求1所述的信息存储装置，其特征在于，当记录用于检测出离记录在相邻磁道上的所述信号的径向上的距离的信号时，使用比普通数据记录时所用的记录电流要大的记录电流。

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