CN1340805A - 采用垂直的磁性记录模式的磁性记录/再现装置 - Google Patents

Abstract

磁性记录/再现装置用于采用垂直的磁性记录模式超高速记录和再现大量的数据,包括:至少一个具有垂直的磁性记录层的圆柱体12,该磁性记录层设置在其至少内表面或外表面上;多个面向圆柱体(12)的垂直的磁性记录层设置的磁头(14);一旋转装置(13)用于使圆柱体(12)和多个磁头(14)中的至少一个相对于另一个旋转;一线性驱动装置(16)用于使至少圆柱体(12)或多个磁头(14)沿圆柱体(12)的轴向方向移动;以及一记录/再现装置用于在垂直的磁性记录层(14)上记录和/或再现数据。

Description

采用垂直的磁性记录模式的磁性记录/再现装置

技术领域

本发明涉及一种数据记录/再现装置并特别涉及一种垂直的磁性记录/再现装置用以超高速记录/再现大量的数据。

背景技术

因为参入互联网络社会的现代趋势在迅速地扩展，其促进了通讯技术和计算机技术的结合并加速了各种软件的开发。因此，普遍采用包含静与动的视频数据和音频数据的多媒体数据并且显著地增加了要处理的各种用途的这样的数据的总量。这基本上需要作为数据库的大容量数据存储器。而且，在突然出现许多互联网的使用者时，要求高级的按需要即时响应的系统以便使数目不受限制的使用者都可随意进入数据库。换言之，即需要高速的操作又需要用于存储各种数据的大存储容量的存储系统。

为了满足上述要求，现有技术的系统已将存储的区域密度增加到如60至100％那样高的年增长率。然而，因为在现有的纵向的磁性记录模式中被采用的粒面数目现在已几乎接近于其极限，现在发现难以改进S/N比(信号与噪声之比)和受热衰变影响的磁信号的稳定性。因此，大容量存储器的开发不久就会遇到技术障碍。为了高速的操作，传统的方法只包括提高磁盘的转速和改进磁头接触或磁盘组系统。显然，这样传统的方法对满足为发展互联网社会技术的现代要求是太平常了。在记录再现系统技术的领域中，为实现这两个要求的实质性突破是非常期望的。

已建议为克服上述缺点的一种有效的系统是一圆柱形数据存储装置的形式(一圆柱型高速信息记录/再现装置)(US专利NO.5754517)。该装置具有一超高速运转的圆柱形载体和一组磁头，磁头按照以面对圆柱形载体的一螺旋形轨迹的方式设置，以便例如以很短的循环前后运动来完全扫描圆柱形载体。当在流通中输出全部记录的数据以在一循环周期中缩短最大等待时间时，该装置可容易地实现按需要即时响应的系统。该装置的系统适用于现有的记录方法包括纵向的磁性记录模式并且在数据存储总量和进入时间方面比磁盘系统更为有利。然而，由于纵向的磁性记录模式不久将要面临其技术极限，希望发挥该系统的优点而开发新型的记录方法。

我们，本发明的发明者们经不断地研究已发现为满足对大容量存储器和超高速操作的要求之理想的系统是可以得到的，即采用圆柱形高速记录/再现装置或尤其是采用具有适合于垂直的磁性记录模式设置的圆柱形记录媒体之超高速记录/再现装置，其中垂直的磁性记录模式是替代纵向的磁性记录模式的有前途的下一代记录模式之一种。不同于纵向的磁性记录，垂直的磁性记录模式可以增加记录媒体的磁异向性，从而防止二进位数(bit)记录被热衰变所消磁。而且，当垂直于记录媒体的磁性层设置磁力的方向时，可以大大地增加记录密度。垂直的磁性记录模式当在实际中与任何传统的盘式记录媒体一起使用时呈现出各种待消除的缺点。关于盘式记录媒体的那些缺点可以通过将记录媒体从盘形(平面盘载体)更换为圆柱形(曲面圆柱形载体)来消除，如以下将要说明的。

垂直的磁性记录模式由于在记录密度方面显著高于纵向的磁性记录模式是非常有利的。其研究只集中在应用于磁盘载体的平面记录表面上。当垂直的磁性记录模式与平盘记录媒体一起使用时，产生下述缺点。

垂直的磁性记录模式通常使用一专用的磁头或所谓单极式磁头。因为磁头产生沿运行线方向延伸的长写磁场，在盘记录表面上记录磁道对运动方向的切线与磁头单元的机械中心线之间的夹角，即斜交角很难增大。而且，该斜交角在磁盘载体的内侧和外侧的磁道之间是不同的。这很难将单极式磁头的磁道间距减至最小。

盘记录媒体在其运动停止时导致磁头粘附于其平的记录表面上。为了防止上述粘附情况，盘记录/再现系统可以具有形成在盘记录媒体表面上的粗糙纹理或在盘记录媒体的运动停止时退回磁头的装置但却损失了记录密度的增加。形成盘的波纹表面和设置退回磁头的装置是一件麻烦的工作。此外，这阻止了将磁头靠近盘的记录表面定位，从而不能增加记录密度。

同样有必要使在盘记录媒体上具有施加于径向方向的磁异向性以便防止在垂直的磁性记录媒体的软磁性衬层上产生磁畴壁，其会产生不希望有的噪声。在技术方法方面，磁异向性很难施加于径向方向并且这是盘记录媒体的主要缺点之一。

此外，为了沉积磁性记录层以便提供高度的矫磁力和分辨率的记录表面盘记录媒体经高温处理并且其易受物理缺陷的影响。因此，将很难改进盘记录媒体的精度和稳定性。

在盘记录/再现系统中，盘载体具有存储在每一区段的前导部作为同步区域的时钟记录数据。因此，数据记录区域将被减小并且时钟定时会常常受噪声或盘旋转运动上的变化的干扰。虽然通过在数据被记录以前对其编码可补偿这样的误差，但将降低编码过程的效率。

盘记录系统还易受作用在单极式磁头上的外部磁场的干扰并因而可能损失记录的信号。

发明内容

关于传统的盘记录/再现系统的上述缺点可以这样的有效地消除，即通过将谋求垂直的磁性记录模式的目标从平面盘载体转向曲面中空的圆柱体载体，管状圆柱体。

首先，将每一磁头设置成面向一圆柱体的圆柱形载体表面(或垂直的磁性记录层)以便其中心线对圆柱体的轴线成直角地延伸。这使斜交角可基本上变为零。因此，对于单极式磁头其两相邻记录磁道之间的节距可以变窄，这对传统的盘记录/再现系统是难以做到的。

其次，磁头保持与圆柱形载体表面线接触。这可以消除在磁头与圆柱形载体的记录表面之间的粘附效应。

其三，由于圆柱体的管状形状提高了其机械刚度，即使其材料具有减小的厚度也是如此。这允许减小圆柱体的重量和在较高温度条件下沉积其垂直的磁性记录层。因此，可以提高其矫磁力和分辨率。此外，减小了圆柱体的两轴承间的距离。因此，圆柱体的旋转运动将产生极小的偏转并从而在高速下是稳定的，使磁头可以设计成跳起较低的高度。

其四，例如，一对存储时钟信号的专用磁道分别设置在圆柱体的记录表面的两端而面向相应的时钟信号磁头。这使得易于读出时钟信号而没有困难。

其五，圆柱体用软磁性材料制成并且磁性记录层设置在圆柱体的内表面。这在磁性上可以保护单极式磁头不受由外部磁场产生的基本上每一噪声的影响。

附图简述

图1为本发明磁性记录/再现装置的第一实施方案的示意剖视图；

图2为本发明磁性记录/再现装置的第二实施方案的示意剖视图；

图3为一示意图，示出基准圆柱体的宽度与磁头宽度之间的基本关系(磁头宽度设置成大于基准圆柱体的宽度)；

图4为一示意图，示出基准圆柱体的宽度与磁头宽度之间的基本关系(磁头宽度设置成小于基准圆柱体的宽度)；

图5中图示出图3中所示多磁头的(线式)排列以便同步扫描相应数目的基准圆柱体宽度；

图6中图示出图4中所示多磁头的(线式)排列以便同步扫描相应数目的基准圆柱体宽度；

图7中图示出多磁头的(螺旋式)排列以便同步扫描相应数目的基准圆柱体宽度；

图8中图示出单个磁头的设置以便同时扫描三个基准圆柱体宽度；

图9中图示出图8中所示多磁头的排列以便扫描各基准圆柱体件；

图10为表示一圆柱体与一磁头装置之间的关系的透视图；

图11为磁头的放大透视图；

图12为表示圆柱体与磁头之间的关系的剖视图；

图13中图示出圆柱体上数据磁道与时钟信号磁道之间的关系；

图14为示出时钟信号和数据信号的特性曲线图；

图15为本发明磁性记录/再现装置的第三实施方案的示意剖视图；

图16为本发明磁性记录/再现装置的第四实施方案的示意剖视图；

图17为本发明磁性记录/再现装置的第五实施方案的示意剖视图；以及

图18中图说明在一盘驱动装置上斜交角的变化。

优选实施方式详述

以下将描述本发明的磁性记录/再现装置的一些实施方案。本发明并不限于各实施方案而是附属权利要求的宗旨。虽然本发明的目的在于，用于在垂直的磁性记录层上记录数据的磁性记录装置、用于再现记录在垂直的磁性记录层上的数据的磁性垂直的装置以及用于在垂直的磁性记录层上记录和再现数据的磁性记录/再现装置，但本文所述磁性记录/再现装置包括所有的上述装置。

图1为示出本发明第一实施方案的磁性记录/再现装置的总示意图。如图1中所示，用10表示的第一实施方案的磁性记录/再现装置是为以超高速记录/再现大量的数据而设计的。该磁性记录/再现装置10基本上包括一固定式安装于一中轴线或中心轴11并在表面上设有垂直的磁性记录层的圆柱介质或圆柱体12、一使圆柱体12旋转的电机13、多个面向圆柱体12表面上垂直的磁性记录层设置的磁头14、一驱动器16用以使磁头14沿圆柱体12的中心轴11的轴线方向作箭头15所示两相反方向的移动以及一对支承板22和23；其中中心轴11在两端通过轴承21旋转式安装于该两支承板上。电机13为一旋转装置用以使圆柱体12和各磁头14中的至少一个相对于另一个旋转而驱动器16为一线性驱动装置用以使圆柱体12和各磁头14中的至少一个相对于另一个沿圆柱体12的轴向方向移动。旋转装置和线性驱动装置组成一驱动机构用以将圆柱体12和磁头14移到要求的相对位置。实际上，磁头14连接于供给磁头14记录电流和一电路的装置，该电路用于放大由磁头14接收的再现信号并将其转变为它们的数字形式。那些装置是众所周知的，这里将省略对它们的描述。虽然图1中所示第一实施方案使用单个圆柱体12，但可以设置两个或更多个直径不同的圆柱体，同心布置在圆柱体12的内外两侧。

在磁性记录/再现装置10中，当圆柱体12旋转时，其记录磁道绕圆柱体12沿一圆周运动以便使磁头14可以记录(写)和/或再现(读)数据的容量。各磁头14沿圆柱体12的轴线方向对准成一排并从而可以通过驱动器16的操作使它们一起沿中心轴11的轴向方向上下移动。这使各磁头14可以同时在它们相应的记录磁道上记录/再现数据。

图2示出本发明的第二实施方案的磁性记录/再现装置，其中同样的部件用如第一实施方案的那些同样的标号。装置10A设置成使圆柱体12本身通过驱动器16A的操作上下移动而磁头14保持固定而不移至要求的磁道。因此，电机13以旋转的方式驱动圆柱体12相对于磁头14旋转同时驱动器16A以线性驱动方式驱动圆柱体12沿其轴线(沿图2中上下方向)相对于磁头14升起。另一方面，旋转装置可以使圆柱体12和磁头14的磁头装置相互相对旋转和/或线性驱动装置可以驱动圆柱体12和磁头装置(各磁头14)沿圆柱体12的轴线方向相互相对移动。图2中所示第二实施方案中的其他部件及它们的设置与图1中所示第一实施方案的那些是相同的。

在第一和第二实施方案中，各磁头14都安装在一支承件17上。当圆柱体12和磁头14相互相对旋转和上下移动时，可以绕圆柱体12驱动安装在支承件17上的磁头14。并且，圆柱体12和磁头14可以相互相对旋转。磁头将提高其在垂直的磁性记录层上存取数据的速度。另一方面，当圆柱体12不旋转而沿中心轴11的轴线方向移动时，可以驱动磁头14绕圆柱体12转动。而且，当圆柱体12既不旋转又不沿中心轴11移动时，可以驱动磁头14绕圆柱体12运行和沿中心轴11的轴线方向上下移动。

在采用盘记录媒体的传统装置中，两轴承之间的距离窄得足以产生倾转从而给盘的旋转运动造成偏转。为了防止磁头碰撞磁盘，必须在磁头与盘载体之间保持足够的距离。本发明的这个实施方案采用圆柱形记录媒体，其沿宽度或厚度(沿轴向方向)方向延伸，从而消除了上述缺点并且使磁头可以设计成跳起较低的高度。

以下将参照图3至9描述以超高速处理输入/输出信号的方法。图3和4示出圆柱体12平行于圆柱体12的旋转轴线延伸的宽度(以下称之为基准圆柱体宽度)与单个磁头14的宽度之间的关系，其中磁头14在一目标输入/输出周期T(秒)内完成扫描操作。假定目标输入/输出周期是T(秒)、圆柱体12的每秒钟转数是R(rps)和两相邻磁道间的节距是p(μm)，则基准圆柱体宽度用T×R×p(μm)来表达。当磁头宽度是S(μm)时，图3中所示关系为S＞(T×R×p)，其中磁头宽度大于基准圆柱体宽度。另一方面，图4中所示关系为S≤(T×R×p)，其中磁头宽度等于或小于基准柱面宽度。

图5、6和7示出对准位置排列的许多磁头14以便在一目标输入/输出周期(T)内同时扫描相应数目的基准圆柱体宽度。各磁头14的直线式排列示于图5和6中而图7中各磁头14排列成螺旋式形式。

当将许多个图3所示的基准圆柱体件沿轴向方向直线式放置在一起时，在任何两相邻的基准圆柱体件之间形成一多余的空间，如图5中所示。当将许多个图4所示的基准圆柱体件沿轴向方向以同样的排列放置在一起时，由于基准圆柱体宽度等于或大于磁头宽度，任何两相邻的基准圆柱体件之间不形成空间，如图6中所示。

如果改变关于图3中所示的设置的任一个上述条件，例如，将圆柱体12的转数R增至三倍或将输入/输出周期T增至三倍，则被单个磁头14所扫描的基准圆柱体宽度也增至三倍，如图8中所示。当将每三个基准圆柱体处理成一个单元时，它们的垂直排列将没有间隔地形成，如图9中所示。

另一方面，图7示出排列成螺旋式的各磁头14，其中任何两磁头14间的垂直距离由一要求的基准圆柱体宽度决定而与基准圆柱体宽度与磁头宽度之间的关系无关。虽然各磁头14排列成螺旋式，但输入/输出周期T可以保持不变。

图10为圆柱体12和靠近圆柱体12定位的各磁头14的磁头装置的透视图。圆柱体12包括设置在最里面的圆柱体基片或圆柱体基体25、一固定在圆柱体基体25的外面的软磁性衬层26和一涂覆在软磁性衬层26外面的垂直的磁性记录层27。垂直的磁性记录层27为一磁化的记录承载层，其厚度(6＝0.03μm)为圆柱体基体25的厚度(t＝3mm)的十万分之一那样小。在该实施方案中，易受磁化的软磁性衬层26设置在圆柱体基体25上。另一方面，圆柱体基体25可以用软磁性材料如透磁合金、纯铁体或硅铁制造，从而取消软磁性衬层26。

按照本发明的圆柱状介质圆柱体12设置成空心管状形式，其与传统的平的盘记录媒体相比易于提高机械刚度。一般都知道为了提高记录媒体的矫磁力和分辨率在沉积磁性记录层时采用较高的温度水平是有利的。由于圆柱体12的刚度足够高，其显然可以对盘记录媒体在现有技术通用的高温下沉积磁性记录层时产生的挠曲缺点提供一种解决方案。

在软磁性衬层26的软磁性材料中可能形成许多均匀磁化的区域，通称为磁畴。每一磁畴由一边界壁或磁性壁限定，磁性壁发生磁性转变从而产生不希望有的磁场强度。因此，每当磁头通过磁性壁时，其就会产生一显著的噪声信号。为了消除这样的噪声信号，必须在记录媒体上均匀施加磁异向性而不形成磁性壁。传统的磁性盘记录媒体具有沿从中心向外边缘的径向方向施加的要求的异向性水平。然而，施加这样的异向性是一件麻烦的工作因为这是层沉积过程中的困难步骤之一。这个实施方案的管状圆柱体12的软磁性层具有单向沿旋转方向容易施加的磁异向性。更为有利的是，异向性的强度可以容易地通过从一倾斜的方向沉积磁性层来提高。

图11为磁头14的放大透视图。其记录/再现工作部分的尺寸很小。长度为几个微米而高度基本上为100微米。如本领域技术人员所众所周知的，记录/再现工作部分固定于一滑块31上，其尺寸为约1.0至1.2mm长、约0.6至0.8mm宽和约0.3至0.4mm厚以便其可以对圆柱体12保持一稳定的间隙。根据结构，磁头14包括滑块31并且其记录/再现工作部分称之为磁头主要部分30。磁头14设置在圆柱体12的记录层27的对面并靠近记录层27。实际上，圆柱体12的直径远大于磁头14的任一尺寸并且可以同样成功地利用磁头14掠过传统的盘记录媒体的已知技术亦即浮动磁头原理。在该实施方案中，记录层27与磁头主要部分30之间的距离可以不大于100nm。当磁头14顺利地掠过记录层27的表面时，优选使所述距离尽可能减小以便进一步增加存储的密度。而且，为了提高转录速率，希望有较高速度的旋转运动而不失去稳定性。因为垂直的磁性记录层可以固定在管状圆柱体上，本发明的装置可以提高其机械刚度和提高其在高速操作下的稳定性水平，从而满足上述要求。

如图11中所示，磁头主要部分30在接收通过其线圈32的电流时产生一磁通强度，其在主要部分30中循环以便记录数据。软磁性衬层26基本上用来在记录和/或再现模式中在垂直的磁性记录层的圆柱体12一侧形成磁通的传导通路。另一方面，当圆柱体12用上述材料(例如透磁合金、纯铁体或硅铁)制造时，其可以提供磁通的路径。参见图11，用于垂直的磁性记录的磁头主要部分30为一磁头(单极式)或具有一磁性顶部或其主磁极34的磁性记录(MR)头，其中主磁极34通过线圈32磁化以产生用于记录的垂直的磁场。当记录磁场贯穿圆柱体12的记录层27时，以磁化的形式记录数据或信息。用35表示的是一磁极或回路极，其尺寸为约20至100微米宽、约100微米高和约3微米厚。回路极35形成一记录磁场的回路。单极式磁头的优点在于记录磁场从主磁极34的整体和表面上形成。

并且，本发明采用具有圆柱体12的磁性记录/再现装置可以使磁头14以其中心线与圆柱体12(记录磁道)的中心轴线成直角地永久定位。因此，当每一磁头扫描磁道时，不会产生斜交并从而斜交角将为零。因此，沿一较窄的磁道记录是可行的。因此，垂直的磁性记录方法可以以最佳效率用在本发明的装置上。如图18中所示，传统的盘驱动装置50可以通过一旋转式驱动器的操作使一磁头51从一磁道52移至另一磁道。记录磁道的切线与磁头51的中心线之间的夹角，即斜交角(a，b)是不定的并且在任何两相邻的内外磁道之间可以是不同的。当斜交角过大时，将主磁极相对于记录磁道的切线成45°角地设置并且其磁场广泛延伸从而增加了磁道宽度。因此，磁道将不可能使之变窄。在另一方面，采用管状圆柱体12形成基本上为零的斜交角。因此本发明的装置不需要解决斜交角的问题。

图12以横截面示出按照本发明的圆柱体记录媒体的一种设置。示出的是直径D为50mm的圆柱体12与磁头主要部分30和滑块31之间的位置关系。设置在圆柱体12对面的滑块31具有一切向于圆柱体12的外面设置的平面式浮动侧面。滑块31的长度c基本上为1mm并且离开圆柱体12的距离约为10微米。因此，当圆柱体12停止运动和滑块31直接坐在圆柱体12上时，滑块31与圆柱体12间的接触面积始终是很小的。因此，将很难产生滑块的粘附问题，而这是传统的磁盘驱动中待消除的一个主要缺点。因此，将无需在磁性记录媒体圆柱体12的表面上形成精细的称为纹理的波纹。并且，可以将磁头14靠近圆柱体12的记录层设置，从而可以将记录密度提高到比盘记录媒体的高得多的水平。

此外，滑块31面对圆柱体的表面不需要制成适度拱形表面或凸面，而这对于盘磁性记录媒体来说是通用的技术。因此，滑块31或磁头14可以简易地制造。并且，不需要用于在操作结束时从处于静止状态的记录媒体上退回磁头的机构，其通常用于传统的磁性盘驱动装置中。因此，这个实施方案的装置在结构方面可以比盘驱动装置更为简化。

为了数字数据的传送，通常的做法是将数据和其时钟信号输入两不同的通道因为时钟信号是用来在适当的时间间隔或最佳定时读一数据波形的电压。然而，传统的盘驱动装置不是为直接存储用于传送数字数据的时钟信号设计的。为了同时记录数据和其时钟信号需要两个记录磁头。同时，在同一时刻占用两个磁道从而将记录区域的总容量减为一半。为了补偿，传统的盘驱动装置使用一再现时钟信号的方法，其利用一再现模式的电子电路。

利用电子电路再现时钟信号的过程如下进行。一表示时钟定时的数据存储在每一数据块(称为一区段，例如一个千字节)的前端或时钟再现区域(称为一同步区域，例如几十个字节)。待记录的主数据存储在同步区域的后面，当磁头通过同步区域时，其可以读出时钟再现信号。时钟再现信号作为一输入信号传至一锁相环路(PLL)电路，其为一使频率相位同步的振荡器电路以便再现一时钟信号，然后用于读数据。因为同步区域占用了每一区段的数据区域的前端，存储容量将被偏移。当盘的转数随着磁头在由同步区域再现的时钟信号的定时时刻读出数据而在机械上改变时，时钟信号的定时会逐渐从记录的转移到读出的。为了避免这样的定时误差，PLL电路用于在读数据过程中根据其波形数据校正时钟信号的相位。

在数据信息被读出的同时补偿了时钟信号。如果无信号的时期被大大地延长，则将延长不实现补偿的持续时间从而增大时钟定时误差。当不断地以数字信息接收一串“0”信号或“1”信号时常常会发生这种情况。为了无误地具有时钟信号补偿，通常将该信号编码以便在一有限数目的二进位数(通常，不超过10个二进位数)内进行磁极的转换以消除无信号区域。这限制了输入数字数据从而降低了编码的效率。

本发明的磁性记录/再现装置包括多个面对圆柱体12的磁头14，因此可以在时钟信息信号被再现的同时记录和/或再现数据。并且，因为时钟信号适用于所有的数据磁道，理论上可以将其存储入单个磁道。不同于盘驱动装置，记录区域中的数据域将有利地被保存。实际上，圆柱体12上至少一个磁道被分配给保存时钟信号(对比：希望有几个时钟信号用的备用磁道，否则如果单个时钟信号存储磁道遭破坏时则数据会很难存取在磁道中)并且用作定时从任一要求的磁道读数据或将数据写入该磁道。在时钟信号被从磁道再现的同时在时钟信号的定时时刻记录和/或再现数据。因为不需要同步区域，可以消除现有的盘驱动装置上编码方面的限制并且可以将编码的效率保持在100％。更确切地说，可以提高存储容量或可用的记录区域。

图13示出一时钟机构，其主要包括一对用于存储时钟信号的专用磁道41和42，它们设置在圆柱体12的两端或除圆柱体12的数据存储区域40以外的区域。两时钟信号存储磁道41和42设置成使每一磁道同等保存时钟信号以保证不丢失时钟信号。不同于盘驱动机构，由于圆柱体机构的运动在机械上是稳定的并且很少因转数的变化而产生误差，两信号时钟磁道41和42不限于在圆柱体12的两端只要它们的存在不妨碍数据记录/再现磁头的安装或运动即可。时钟信号通过一对固定的专用读头43和44分别从时钟信号磁道41和42再现，如图13中所示。时钟信号用作定时从数据磁道读出数据并由磁头再现波形采样电压水平。另一方面，在数据存储区域40中至少一个磁道可以分配为时钟信号存储磁道。

图14在上图示出再现时钟信号随时间的变化，在下图示出数据信号波形随时间的变化。例如，数据信号可以在通过时钟信号的零定时时从再现的信号中提取。因此，对于时钟信号不需要以记录的模式的特别的编码过程并将提高总编码的效率。并且，由于时钟信号存储区域是整个存储区域的很小的一部分，可以在较高的效率上存储数据。与传统的盘驱动装置相比，本发明的具有圆柱体记录媒体的装置可以大大地提高存储器的容量。

本发明的磁性记录/再现装置并不限于图1和2中所示实施方案的设置，其中圆柱体12具有设置在其外表面的垂直的磁性记录层，与磁头14相组合。另一方面，垂直的磁性记录层可以设置在圆柱体12的内表面(或内表面和外表面)，与设置在其对面的磁头的磁头装置相组合。

图15和16示出本发明的另一些实施方案，其中垂直的磁性记录层设置在圆柱体的内表面。图15示出磁性记录/再现装置的第三实施方案10B，其包括一电机13作为用于圆柱体12B的旋转的旋转装置。线性驱动装置包括用于驱动磁头14的驱动器16和用于驱动圆柱体12B的另一驱动器51。通过两驱动器16和51的操作，磁头14和圆柱体12B沿圆柱体12B的轴向方向移动。更确切地说，圆柱体12B的旋转和磁头14与圆柱体12B的轴向移动可以同时进行。

图16示出磁性记录/再现装置的第四实施方案10C，其中旋转装置为一电机13用于圆柱体12C在特定方向的旋转。线性驱动装置为一驱动器51用于圆柱体12C的轴向移动。因此，圆柱体12C的旋转和轴向移动可以同时进行。

在这两装置中，靠近设置在圆柱体12B或12C的内表面上的垂直的磁性记录层设置的磁头14位于圆柱体12B或12C的内侧并且可以成功地消除外部磁通对它们的单极式磁头的干扰。时钟信号的存储也可以以同上述的具有设置在圆柱体的外表面上的磁性记录层同样的方式实现，后者如图1和2中所示。

图17示出磁性记录/再现装置10D的第五实施方案。磁性记录/再现装置10D的圆柱体12D包括同心设置的第一圆柱体部分62和第二圆柱体部分64。第二圆柱体部分64具有设置在其内表面的垂直的磁性记录层。第一圆柱体部分62具有设置在其外表面和内表面的两个垂直的磁性记录层并且分别面向两个磁头的磁头装置66和68。一磁头装置70设置在第二圆柱体64的内记录层的对面。

在这个实施方案中，旋转装置是一电机13用于驱动圆柱体12D。通过电机13的操作，圆柱体12D的第一和第二圆柱体部分62和64可以在特定的方向旋转。线性驱动装置包括一组驱动器72、74和76用于分别驱动磁头装置66、68和70沿圆柱体12D的轴线方向移动。该实施方案可以利用较简单的结构增加存储区域。

本发明的磁性记录/再现装置可以使每一平面磁头进入线接触圆柱体的弯曲表面从而消除粘附情况而这在盘驱动装置上是经常发生的。更确切地说，当滑块直接停在不动时的圆柱体表面上时，它们的接触面积非常小而不会引起吸引滑块的粘附情况，而这是盘驱动装置的主要缺点之一。因此，圆柱体将不需要形成在其磁性记录表面上的具有最小的不均匀度的纹理(这是在任一传统的磁盘记录媒体上通用的型式)，从而磁头可以放置在距记录层较近的位置，以获得较高的磁密度。并且，每一磁头可以靠近圆柱体的磁性记录层定位，从而增加存储密度。此外，由于不需要通常形成在传统的磁盘驱动装置中的滑块上的适度的拱式面或凸面，滑块或磁头可以简易地制造。同样不需要具有在传统的磁盘驱动装置中从记录媒体退回磁头的并联机构。因此，本发明的装置在结构方面可以比任何盘驱动装置简单得多。

本发明的磁性记录/再现装置的圆柱体的轴线与每一磁头的中心线成直角关系，从而将斜交角减小到基本上为零。这易于使记录磁道变窄以符合单极式磁头的尺寸，这在盘驱动装置上可能是困难的。因此，本发明的装置比任何盘驱动装置可以增加存储的密度，从而提高存储容量。

本发明的磁性记录/再现装置具有设置成空心管状的中空管型式的圆柱体媒体，其机械刚度高于传统的平面的平型盘记录媒体的。已知沉积记录层时的温度越高可以达到越高的矫磁力和分辨率。由于圆柱体具有较高水平的机械刚度，它可以完全消除其在高温下沉积磁性记录层时不希望有的载体挠曲的情况。因此，沉积记录层的过程将在较高的温度下进行。

本发明的磁性记录/再现装置包括多个磁头，可以使数据在时钟信号被再现的同时记录/再现。由于时钟信息适用于所有的数据磁道，其可以存储在一个或两个磁道内并且存储容量的减小将是很小的。例如，时钟信号可以存储在设置在圆柱体记录表面的两端上的两个专用磁道中(其中一个用作备用磁道)。因此，时钟信号可以从其专用磁道再现并且用作定时在记录表面上记录和/或再现数据。数据在时钟信号被从专用磁道再现的同时在时钟信号的定时时刻被记录和/或再现。这消除了任何同步区域的采用，从而节省存储更多数据的区域并增加总存储容量。并且，由于不需要对因转数变化而引起的时钟定时误差的校正，其编码不受其施加于盘驱动装置的限制。因此编码的效率将提高到基本上100％，从而提高存储容量。

传统的具有平面式盘记录媒体的盘驱动装置在其两轴承之间具有很小的距离并且在运动过程中会偏转成锥状形式或杵状颤动。这必定增大圆柱体表面与磁头之间的距离。反之，本发明的磁性记录/再现装置具有相当长的圆柱体，其可以消除上述缺点从而可以使磁头跳起极小的距离。

本发明的磁性记录/再现装置具有在软磁性层中的磁异向性，该磁异向性定向于旋转方向而且被由一倾斜方向沉积该层所加强。这将防止在软磁性层中产生磁性壁从而使噪声影响减至最小。

由于多个磁头以及上述特征，可以增加记录的密度从而提高数据传送速率而不增加圆柱体的转数。此外，垂直的磁头易于提高响应速度而与记录磁场方面的各种传统的周边技术相一致。

此外，由于圆柱体用磁性材料制成并设置成具有设置在其内侧面的磁性记录层，其可以在磁性上防护单极式磁头不受由外部的磁场产生的噪声的影响，从而改善磁性记录/再现装置操作的精确度。

Claims (20)

1.一种磁性记录/再现装置，用于采用垂直的磁性记录模式超高速记录/再现大量的数据，包括：

至少一个具有垂直的磁性记录层的圆柱体，该磁性记录层设置在其至少内表面或外表面上；

多个面向圆柱体的垂直的磁性记录层设置的磁头；

一个驱动机构用于使圆柱体和多个磁头中的至少一个相对于另一个旋转同时使至少圆柱体或多个磁头沿圆柱体的轴向方向移动；以及

一记录/再现装置用于利用多个磁头在垂直的磁性记录层上记录和/或再现数据。

2.按照权利要求1所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，多个磁头沿圆柱体的轴向方向直线式对准成一排。

3.按照权利要求1所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，多个磁头设置成绕圆柱体的螺旋式形式。

4.按照权利要求1至3之任一项所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，所述驱动机构用来使圆柱体绕其轴线旋转同时使多个磁头沿圆柱体的轴向方向移动。

5.按照权利要求1至3之任一项所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，所述驱动机构用来使圆柱体绕其轴线旋转同时使圆柱体沿其轴向方向移动。

6.按照权利要求1至3之任一项所述的磁性记录/再现装置，所述驱动机构用来使圆柱体沿其轴向方向移动同时驱动多个磁头绕圆柱体的轴线围绕圆柱体转动。

7.按照权利要求1至3之任一项所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，所述驱动机构用来使多个磁头沿圆柱体的轴向方向移动同时旋转多个磁头绕圆柱体的轴线围绕圆柱体转动。

8.按照权利要求1至7之任一项所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，所述垂直的磁性记录层设置在圆柱体的外表面和多个磁头面向圆柱体外表面设置。

9.按照权利要求1至7之任一项所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，所述垂直的磁性记录层设置在圆柱体的内表面和多个磁头面向圆柱体内表面设置。

10.按照权利要求1至7之任一项所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，所述垂直的磁性记录层设置在圆柱体的内表面和外表面中的每一个上和多个磁头面向圆柱体的内表面和外表面中每一个设置。

11.按照权利要求1至10之任一项所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，两个或更多个直径不同的圆柱体同心地设置和多个磁头面向各圆柱体的每一表面设置。

12.按照权利要求1至11之任一项所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，所述圆柱体包括一圆柱体基体和一设置在圆柱体基体的外表面上的软磁性衬层并且垂直的磁性记录层沉积在软磁性衬层的外表面上。

13.按照权利要求1至11之任一项所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，所述圆柱体用软磁性材料制成并且垂直的磁性记录层沉积在圆柱体的外表面上。

14.按照权利要求13所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，所述圆柱体用透磁合金、纯铁体或硅铁制造。

15.按照权利要求1至14之任一项所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，每个磁头包括一磁头主要部分和一承载磁头主要部分的滑块并且磁头主要部分包括一单极式磁头。

16.按照权利要求15所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，每个磁头的磁头主要部分与其相应的记录磁道之间的斜交角基本上为零。

17.按照权利要求15或16所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，每一磁头的滑块保持直接接触不运动时的圆柱体。

18.按照权利要求1至17之任一项所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，时钟信号记录在圆柱体的垂直的磁性记录层的一专用的记录磁道上并且用来定时在垂直的磁性记录层上写和/或读数据。

19.按照权利要求1至17之任一项所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，时钟信号记录在形成在圆柱体的垂直的磁性记录层的至少一端的一个专用磁道上并且用来定时在垂直的磁性记录层上写和/或读数据。

20.按照权利要求18或19所述的磁性记录/再现装置，其特征在于，数据在时钟信号被从专用磁道再现的同时在时钟信号的定时时刻被记录和/或再现在垂直的磁性记录层上。

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