CN1276409C - 使用垂直磁记录写入伺服数据的方法和装置 - Google Patents

使用垂直磁记录写入伺服数据的方法和装置 Download PDF

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Abstract

公开一种伺服写入方法，其中伺服数据由垂直磁记录系统记录。在该伺服写入方法中，当伺服数据垂直磁记录在磁盘(10)上时，执行包括基于难易转变偏移(HETS)现象设置的补偿过程的伺服写入操作。

Description

使用垂直磁记录写入伺服数据的方法和装置
技术领域
本发明一般地涉及垂直磁记录系统的磁盘驱动器的领域，尤其涉及一种伺服写入方法，其中伺服数据通过垂直磁记录记录在磁盘介质上。
背景技术
最近几年中，垂直磁记录系统的磁盘驱动器的实际使用已经被推进。在垂直磁记录系统中，使用适合于垂直磁记录、称作单极型磁头(SPT)的写磁头的磁盘驱动器，和作为双层垂直记录介质的磁盘介质(在下文简单地称作磁盘)是有希望的。
一般地，在用于定位磁头的控制中使用的伺服数据在装运磁盘驱动器之前记录在磁盘上。在记录伺服数据的伺服写入步骤中，使用称作伺服磁道录写器(STW)的伺服只写设备。
伺服数据粗略地分类成地址码和伺服脉冲信号。地址码包括柱面码和扇区码。
因为伺服数据用于将磁头正确地定位于磁盘上的目标位置，高精度写入方法是必需的。在磁盘驱动器中，记录在磁盘上的伺服数据由读磁头在定位磁头时读出。此时，定位磁头的精度依赖于再现伺服数据的精度。
例如，当包括在伺服数据中的伺服脉冲信号被记录时，以及当擦除区存在于相对面上时，用于再现伺服数据的操作中的信号噪声(S/N)比有时因擦除区引起的损失而下降。为了解决这个问题，已经提出一种技术，其中伺服脉冲信号的磁道宽度被扩展以提高S/N比(参看美国专利号6,023,389，例如)。
在垂直磁记录系统的磁盘驱动器中，伺服数据由使用适合于垂直磁记录的SPT的写磁头记录在磁盘上。
因此，在垂直磁记录系统中，一种现象已经被证实，其中当具有与预先磁性地记录在磁盘上的磁化极性相反的极性的记录磁场由使用SPT的写磁头施加时，记录的磁化状态改变。该现象称作难易转变偏移(在下文有时缩写为HETS)或者简单地称作难转变。
在HETS中，当具有与记录之前磁盘上的磁化相反磁极的磁化被写入时，来自磁头的记录磁场明显变强，并且磁化位移点偏移。
已经证实，当HETS现象的影响在伺服写入操作时发挥作用时，并且例如，当伺服数据在径向上从磁盘上的内边缘到外边缘写入时，伺服数据在相反方向上偏移，并被记录。当伺服数据以这种方式记录时，柱面码的再现误差产生，或者再现伺服脉冲信号的精度变坏。结果，定位磁头的精度变坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伺服写入方法，其包括设备以补偿在由垂直磁记录系统执行的伺服写入步骤中，由HETS现象引起的、伺服数据在径向上的偏移。
该伺服写入方法是伺服数据通过使用垂直磁记录系统的写磁头记录在磁盘介质上的方法。写磁头在径向上移至磁盘介质的指定位置。当伺服数据通过使用写磁头记录在指定位置时，写入操作执行，包括基于难易转变偏移(HETS)现象设置的补偿过程。
附图说明
包括于说明书中并构成说明书一部分的附随附图，本发明的说明实施方案，以及与上面给出的一般描述和下面给出的实施方案详细描述一起，用来说明本发明的原理。
图1是根据本发明实施方案的伺服写入方法的说明视图；
图2A～2D是显示根据本实施方案的伺服写入方法的时间图；
图3是显示根据本实施方案的伺服磁道录写器的图；
图4是显示根据本实施方案的垂直磁记录系统的磁盘驱动器的主要部分的图；
图5是显示根据本实施方案的磁盘格式的图；
图6是显示根据本实施方案的伺服数据格式的图；
图7是显示根据本实施方案的垂直磁记录系统的磁头的结构的图；
图8是显示根据本实施方案的HETS现象的图；
图9是显示根据本实施方案的伺服数据的理想记录状态的图；
图10和11示出根据本实施方案的伺服数据的实际记录状态；
图12示出根据本实施方案的垂直磁记录系统的磁盘的Hn特性；
图13和14是显示根据本实施方案相对于Hn的补偿量特性的图；以及
图15是显示根据本实施方案的伺服写入操作的过程的流程图。
具体实施方式
本实施方案将参考附图在下文描述。
本实施方案的伺服写入方法将参考图1，2，3和15来描述。
在本实施方案的伺服写入方法中，如图3中所示，伺服数据在STW 13的控制下、使用安装在驱动器传动装置12上的写磁头20、相对于包括在装配的磁盘驱动器中的磁盘10来记录。磁盘10由主轴马达11来旋转。适合于垂直磁记录的SPT在写磁头20中使用。
而且，本实施方案的伺服写入方法可以是使用多叠加(MS)-STW的方法，其用于通过一个伺服写入操作集体地相对于多个磁盘记录伺服数据。即使在这种方法中，伺服写入操作由使用适合于垂直磁记录的SPT的写磁头执行。
而且，如图4中所示，自伺服写入系统也可以使用，其中伺服数据使用驱动器的磁头15来记录而不使用装配成产品的磁盘驱动器1中的任何STW。磁头15包括使用SPT的写磁头，和通常使用巨大磁阻(GMR)元件的读磁头。磁头15安装在由音圈马达(VCM)17驱动的传动装置16上。
(垂直磁记录和HETS现象)
垂直磁记录和HETS现象将作为描述本实施方案的伺服写入方法的假设来描述。
如图5中所示，大量磁道100构造在包括于磁盘驱动器1中的磁盘10中。每个磁道包括伺服数据由本实施方案的伺服写入方法记录于其中的伺服区，以及用户数据记录于其中的数据区。
如图6中所示，伺服数据包括前同步60，伺服标记(SM)61，地址码62，伺服脉冲信号(脉冲A～D)63，以及填充(PAD)部分64。地址码62是包括柱面码和扇区码的格雷码数据。
图9显示记录在磁盘10上的理想伺服数据(62，63)的状态。在磁盘驱动器1中，用于定位磁头15的磁道(柱面)使用由磁头15读出的柱面码来识别。用于定位磁头的控制以这样一种方式执行，即脉冲A再现时的幅值等于脉冲B再现时的幅值。因此，磁头15定位于磁道中心线83上。应当注意，在图9中，参考数字84表示磁道界线。
在适合于垂直磁记录的SPT用于其中的磁头(15，20)中，如图7中所示，从写磁头的主磁极71产生的磁场施加到双层磁盘10的垂直磁记录层10A，穿过软磁层10B，并且会聚到返回磁轭70中。也就是说，磁场回路在SPT中形成。这里，在写磁头中，SPT内部的磁畴由记录电流反转，因此磁场产生的方向改变。
而且，磁头包括读磁头，其包括固定在再现屏蔽元件72，74之间的GMR元件73。GMR元件73再现从磁盘10上的磁记录层10A产生的记录磁场。再现屏蔽元件72，74消除再现时的干扰磁噪声。
在垂直磁记录系统中，如图8中所示，具有与预先磁性地记录在磁盘上的磁化极性(80S)相反的极性的记录磁场由垂直磁记录系统中作为SPT的写磁头20W施加，然后记录的磁化状态改变。该现象是HETS现象。
具体地，当具有与记录之前磁盘上的磁化极性(80N)相同的极性的记录磁场施加时，与磁头20W的形状相对应的磁化(81N)被记录。另一方面，当与记录之前的磁化(80S)相反的磁化(81N)写入时，来自磁头的记录磁场明显变强，磁化位移点偏移，并且记录的磁化(82N)的形状变得大于磁头的形状。
根据该HETS现象，实际记录在磁盘上的伺服图案(伺服数据)显示相对于图9中所示理想记录状态的图10中所示的记录状态。
也就是说，地址码62在与伺服写入方向21相反的方向(宽度方向)上从磁道边界84偏移了量S0，并且记录在不同于邻近位的磁道的部分(71)中。脉冲数据63形成这样一种记录状态，即脉冲A或脉冲B的位在磁道的中心线83附近、在对应于偏移量的宽度S0中彼此连接(参看参考数字25)。当读磁头15以这样一种方式定位，即脉冲A和B的幅值在伺服数据的该记录状态中相等(位置误差为0)时，磁头从磁道的中心线83(目标位置)偏移S1(S0/2)。
另一方面，柱面码偏移了偏移量S0并且被记录。因此，当读磁头15被定位以消除位置误差(脉冲A-脉冲B＝0)时，磁头读出随后伺服写入的相邻柱面码(与偏移量S1相对应)的部分。另外，从相邻磁道中读出的数据量依赖于读磁头15的再现磁道宽度。
通常，磁盘10上的柱面地址以这样一种方式分配，即地址在外边缘侧上减小(例如柱面0)，并且朝向内边缘增加。因此，当伺服写入方向从内边缘朝向外边缘延伸时，柱面码在内边缘侧上偏移并被记录。因此，读磁头11R读出相对于磁头定位于其中的磁道的柱面码的“-1”侧上的相邻磁道柱面码的部分。相反地，当伺服写入方向从外边缘朝向内边缘延伸时，读磁头11R读出相对于磁头定位于其中的磁道的柱面码的“+1”侧(内边缘侧)上的相邻磁道柱面码的部分。
图11显示由HETS现象导致的伺服数据实际记录状态的具体实例。如图11中所示，不用作伺服脉冲信号的干扰噪声(死区)存在于脉冲A和B之间。当磁盘的高磁道致密化实际进行时，读磁头的磁道宽度减小。另外，磁头15在以虚线110为中心的位置接触磁道，以便在位置偏移量方面满足关系“脉冲A＝脉冲B”，距离死区S0/2。在该位置中，不用作伺服脉冲信号的区域25存在于脉冲A和B中。因此，如图11中所示，有助于磁头15作为伺服脉冲信号的区域部分120减小。因此，有助于定位磁头的控制的信号的质量降低，结果，控制量(距离)和控制信号量(电压)之间的关系具有线性的区域变窄。也就是说，随着动态范围的减少，定位磁头的精度降低。
(伺服写入方法)
接下来，使用STW 13的本实施方案的伺服写入方法将主要参考图1，2A～2D，和图15的流程图来描述。
基本上在伺服数据记录在磁盘10上的伺服写入方法中，写磁头20由STW 13控制例如以磁道间距的1/3，1/2，或1/4的间距定位，同时伺服数据重叠在相邻伺服数据的部分上。伺服数据以这种方式彼此连接，和记录而没有任何间隙。
图1显示伺服数据例如以从磁盘10的内边缘侧到外边缘的方向(箭头21)写入的情况。图2A～2D显示STW 13中伺服写入操作所必需的定时门信号SG30～SG33。图15是显示STW 13的伺服写入过程的流程图。
STW 13在SG30的写定时300中记录地址码(柱面码和扇区码)22(步骤S1)。脉冲B的记录区(26)在SG30的写定时310中擦除(步骤S2)。在这种情况下，根据作为写磁头20的SPT和用于垂直磁记录的磁盘10的特性，擦除区域在箭头磁道方向(与写入方向21相反的方向)上从区域26偏移了量S0(区域24)。该偏移量S0指示基于上述HETS现象确定的值，并且与磁道间距的大约10％相对应的量用实验方法证实(具体地，大约20nm)。在这种情况下，与偏移量S0相同程度的偏移也在地址码22的部分中产生。
接下来，STW 13在SG31的写定时320中记录脉冲A的伺服脉冲信号(27)(步骤3)。在定时320中，STW 13执行补偿写入操作以将写磁头20定位于通过从原始馈给间距中减去补偿量(与偏移量S0相对应)而获得的位置中，并且记录脉冲A的伺服脉冲信号(27)。通过该操作，由HETS现象导致的不用作伺服脉冲信号的区域25记录在以补偿量S0补偿的位置中。通过这两个操作，STW 13记录脉冲A的信号27，并且在恰好先前定时之后的定时中记录擦除区域26(包括24)。
接下来，STW 13在SG32的定时中记录脉冲A的擦除区域28(步骤S4)。通过该擦除，脉冲A的伺服脉冲信号27的外边缘侧上的多余信号区域被擦除。而且，STW 13在SG33的写定时330中记录脉冲B的伺服脉冲信号29(步骤S5)。同样在这种情况下，STW 13在定时320中执行补偿写入操作以将写磁头20定位于通过从原始馈给间距中减去补偿量S0而获得的位置中，并且记录脉冲B的伺服脉冲信号29。
SWT 13对于预先确定数目的磁道重复上述操作，从而将脉冲A和脉冲B中不用作伺服脉冲信号的区域25记录在以补偿量S0补偿的位置中。因此，与由读磁头再现的脉冲A和B具有关系“A＝B”的磁道中心线相对应的位置在图1中由虚线23显示。
如上所述，在本实施方案中，在该伺服写入方法中，当伺服脉冲信号(脉冲A和B)被记录时，补偿写入操作执行以在与写入方向21相反的方向上以补偿量S0补偿写磁头20的位置，并且写入信号。因此，如上所述，由HETS现象产生的记录偏移(偏移量S0)可以在伺服写入时补偿。
因此，在包括伺服数据由本实施方案的伺服写入方法记录于其上的磁盘10的磁盘驱动器(参看图4)中，磁头15可以基于伺服数据形成与磁道上的中心线(图1的23)的接触。因此，结果，磁头定位精度可以提高。
而且，因为磁头定位控制中动态范围的损失或者伺服脉冲信号的死区被消除，磁头定位控制不会被不利地影响。另外，因为读磁头的全部磁道宽度都可以用来再现伺服脉冲信号，磁道有效地高度致密。
而且，因为磁头15可以基于伺服脉冲信号正确定位，地址码22可以正常再现，可以防止柱面码的再现误差产生。
(HETS和补偿量)
图12，13和14是关于根据本实施方案伺服写入时的HETS和补偿量的特性要素图。
已经证实，HETS现象由使用SPT的写磁头的记录条件，垂直磁记录系统的磁盘的静磁特性，以及反向磁畴产生的磁场Hn引起。Hn表示图12中所示的M-H特性回路中的磁场强度。
图14显示相对于Hn的HETS量的测量结果的实例。从图14中显示的测量结果中，可以证实，当磁盘具有800或1000或更多的Hn时，偏移量被防止由HETS现象产生。
图13显示在补偿写入操作由STW在伺服写入操作时执行的情况下，关于补偿量的设置的测量结果的实例。也就是说，作为测量结果的补偿量与设定值相对应，例如在柱面码的再现误差落入容许范围内的情况下。
在由STW执行的伺服写入中，用已经设置成大值的补偿量来调节磁头位置是不实际的。那么，当图14中所示相对于Hn的HETS量的测量结果被考虑时，并且当磁盘的Hn为800或更多时，HETS量被抑制，因此补偿量不需要设置成这种大值。图13中所示的虚线的附近是实际补偿量的优选具体实例。
如上所述，在本实施方案的伺服写入方法中，有效地防止磁头定位精度因垂直磁记录系统应用于其中并且具有超过例如100kTPI的高磁道密度的磁盘驱动器中的HETS而退化是可能的。
应当注意，在本实施方案中，仅有脉冲A和B描述成伺服脉冲信号，但是自然地，本发明可以应用于通常四相脉冲A～D系统或六相脉冲A～F系统的伺服脉冲信号。在由本实施方案的STW执行的伺服写入中，从内边缘到外边缘的方向已经描述成写入方向21，但是自然地，本发明可以应用于相反方向(从外边缘到内边缘)上的伺服写入。另外，在这种情况下，补偿方向是外边缘的方向。
如上所述，根据本实施方案的伺服写入方法，因为径向上伺服数据的偏移可以基于HETS现象来补偿，结果，高精度伺服数据可以记录在磁盘上。
另外的优点和修改将容易由本领域技术人员想到。因此，本发明在其更广泛的方面并不局限于这里显示并描述的具体细节和代表实施方案。因此，可以不背离由附加权利要求及其等价物所定义的一般发明概念的本质或范围而做各种修改。

Claims (6)

1.一种使用垂直磁记录系统中的写磁头在磁盘介质上写入伺服数据的方法，该方法的特征在于包括步骤：
将写磁头在径向上移至磁盘介质的指定位置；以及
当伺服数据通过使用写磁头记录在指定位置中时，执行包括基于难易转变偏移HETS现象设置的补偿过程的写入操作；
其中补偿过程包括：根据基于HETS现象测量的补偿值，在与依照伺服写入方向的径向相反的方向上补偿写磁头的位置，以执行伺服写入。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于补偿过程包括：根据基于HETS现象测量的补偿值，在与依照伺服写入方向的径向相反的方向上执行伺服写入；以及补偿包括在伺服数据中的伺服脉冲信号的死区。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于伺服数据包括由在相位上彼此不同的第一伺服脉冲信号和第二伺服脉冲信号构成的伺服脉冲信号，以及
补偿写入操作被执行以在不同定时中根据基于与依照伺服写入方向的径向相反的方向上的HETS现象测量的补偿值，在与依照伺服写入方向的径向相反的方向上补偿第一和第二伺服脉冲信号，从而记录伺服脉冲信号。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于补偿过程包括：通过使用基于磁盘介质的反向磁畴产生磁场特性Hn与由HETS现象产生的偏移量之间的关系来设定的补偿值，在与依照伺服写入方向的径向相反的方向上补偿写磁头的位置，以执行伺服写入。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于补偿过程包括：在具有800(1/(4π)×103A/m)或更多的Hn值的磁盘介质基于磁盘介质的反向磁畴产生磁场特性Hn与由HETS现象产生的偏移量之间的关系来使用的情况下，通过使用基于Hn设定的补偿值，在与依照伺服写入方向的径向相反的方向上补偿写磁头的位置，以执行伺服写入。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于补偿过程包括：在具有1000(1/(4π)×103A/m)或更多的Hn值的磁盘介质基于磁盘介质的反向磁畴产生磁场特性Hn与由HETS现象产生的偏移量之间的关系来使用的情况下，通过使用基于Hn设定的补偿值，在与依照伺服写入方向的径向相反的方向上补偿写磁头的位置，以执行伺服写入。
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