CN1746977A - 杂散磁场检测器、磁盘驱动器和磁头退避方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是即使施加杂散磁场也能防止记录磁化的退磁或消磁。为实现上述目的，包括磁阻效应元件的读取磁头的输出经由DC放大器(301)和DC滤波器(302)被输入到杂散磁场检测器(303)。杂散磁场检测器监视来自读取磁头的输出的直流成分，并从磁性记录介质(10)的上方退避磁头(140)。

Description

杂散磁场检测器、磁盘驱动器和磁头退避方法
技术领域
本发明涉及杂散磁场检测方法、杂散磁场检测器以及数据读取/写入装置中的抗杂散磁场的磁盘驱动器，其中，所述数据读取/写入装置磁性读取在记录介质的厚度方向上写入的信号。
背景技术
参考图14和图15作为例子，用垂直磁盘驱动器来说明传统的记录技术。垂直磁盘驱动器是拥有垂直磁性记录介质、读取/写入磁头等等的磁盘驱动器，并通过垂直磁性记录系统执行读取/写入。与传统的纵向记录系统不同，垂直磁性记录系统形成在记录介质的厚度方向上记录的磁化。在图14中，垂直磁性记录介质10包括记录层101，其在厚度方向上具有磁性各向异性。垂直磁性记录介质10包括以下类型：单层磁性记录介质，其仅具有这种记录层101；以及多层垂直磁盘，其具有记录层101和衬底103之间的软下层102(在下文中，磁性记录介质表示多层垂直磁盘，除非另外指定)。记录层101由具有用于保持数据的高磁性矫顽力的垂直磁性膜制成，而软下层102具有这样的特性：当向其施加磁场d时产生磁化，但是当从中去除磁场时恢复非磁化状态。
读取/写入磁头140使用读取/写入分开类型，其通常分别拥有读取磁头和写入磁头。写入磁头包括以下类型：环状磁头，其在也可用于纵向记录系统中的环状部分上具有间隙，且通过从间隙泄漏的磁场执行写入；以及SPT(单磁极类型)磁头，其具有主磁极和返回磁极(在下文中，写入磁头表示SPT磁头，除非另外指定)。对于读取磁头，使用磁阻磁头，其在电阻变化时能够检测到磁场的变化(在下文中称作MR磁头)。
下面用一个例子来略述写入操作，在该例子中，装配了SPT(单磁极类型)磁头140和多层垂直磁盘10。磁场磁化主磁极141，该磁场是通过流过写入磁头的上部缠绕的线圈143的电流生成的。由于面对记录介质的主磁极末端的区域非常小，所以磁通量被集中，以在主磁极的正下方生成巨大的磁场，并从而在记录层101中记录磁化。穿透记录层101的磁场磁化软下层102。另一方面，线圈143生成的磁场在和主磁极141相反的方向上磁化返回磁极142，然而返回磁极的末端的区域很大，而且生成的磁场太小而不能被记录。然而，由于在返回磁极正下方的软下层中生成了与主磁极方向相反的磁场，所以形成了连接主磁极正下方的区域和返回磁极正下方的区域的磁场。在这种情况下，通过从主磁极141开始、经由软下层102、返回到返回磁极142的磁路50，显示了记录磁场。
如图15所示，当从外面向这样的记录介质的表面垂直地施加磁场51时，磁场穿透了主磁极和返回磁极。现在，由于主磁极141因为其结构在磁极的末端(511)集中磁场，所以存在生成例如使记录层101中记录的磁化退磁这样的强磁场的可能性，即使施加的磁场51很低。这是一种被称作由杂散磁场对记录磁化的退磁或消磁的现象。如果发生了这种现象，则写入的信息将会丢失，而且除了极不平常的情况之外，甚至伺服标记和磁道及扇区识别信号也会丢失，这会妨碍对如磁盘驱动器(HDD)的操作。
当向记录介质垂直地施加杂散磁场时出现的问题后来已被认识。例如，JP-A No.225901/1995(专利文献1)和JP-A No.225526/1993(专利文献2)披露了该问题及其测量方法。专利文献2披露了这样的技术：在装置中安装磁性传感器以检测磁场，并基于检测将磁头退避到数据区域外面。JP-A No.100141/2002(专利文献3)披露了这样的技术：借助于读取磁头检测杂散磁场，借助于读取磁头读取记录介质上写入的用于检测杂散磁场的模式，通过使用传统读取装置的前置放大器进行放大，执行A/D转换，然后用振幅的平均值来检测杂散磁场。JP-A No.272331/2003(专利文献4)披露了这样的技术：检测杂散磁场，而不在磁性记录介质上方飞行磁头。根据专利文献4的技术在例如生产时的未施加杂散磁场的状态下测量每个MR元件的电阻，并将其存储在FROM中。该技术从MR元件的电阻读出FROM的值，并在实际操作期间通过温度传感器读出环境温度，并从而检测杂散磁场。也可以添加磁性屏蔽作为应对杂散磁场的措施。JP-A No.77266/2003(专利文献5)披露了关于磁场屏蔽的技术。
【专利文献1】JP-A No.225901/1995
【专利文献2】JP-A No.225526/1993
【专利文献3】JP-A No.100141/2002
【专利文献4】JP-A No.272331/2003
【专利文献5】JP-A No.77266/2003
发明内容
根据专利文献1和专利文献2的技术不能正确检测写入磁头位置处的磁场强度，而且，如果在设置传感器的位置和磁头位置处，在垂直方向上向记录介质施加的杂散磁场不单一，则该技术错误地检测杂散磁场。这导致由不必要的退避造成的性能损失，并且如果施加了例如磁头这样的应当退避的高杂散磁场，而磁头不能退避，则写入的信号被退磁或消磁，这是要解决的问题。
根据专利文献3的技术需要读取用于检测杂散磁场的特定的模式。因此，在检测期间，磁头在磁性记录介质上方飞行，在施加杂散磁场的情况下进行执行，而且数据信号和伺服标记的记录的磁化被退磁或消磁，这是要解决的问题。而且，该技术在信号通过前置放大器和读取信道之后从读取磁头检测该信号；由于自动增益控制电路和基线校正电路通常位于读取信道的A/D转换器的前置级，并且在校正来自读取磁头的信号的情况下进行检测，所以该技术不能正确检测杂散磁场的影响。进而，前置放大器不能充分通过直流和低频成分，因为这些成分在通频带宽外面；因此，该技术不能达到检测杂散磁场方面的足够准确度，这是问题所在。尽管当磁场急剧增加时该技术能够检测杂散磁场，但是在执行磁头退避期间会导致退磁或消磁，这是要解决的问题。
由于杂散磁场强度的变化对于读取信号的磁场变化而言非常轻微，所以根据专利文献4的技术不能通过传统HDD中引入的放大器来检测直流成分的变化和接近直流的甚低频成分，其在放大器的通频带宽外面。而且，当发生传统HDD中引入的放大器能够检测非常陡峭的磁场时，在执行磁头退避期间存在导致退磁或消磁的可能性。根据专利文献5的技术需要具有由软磁性材料制成的部件的屏蔽，其中，所述软磁性材料具有大于一定厚度的厚度，以便得到磁性屏蔽的充分效果；因此，考虑到重量和尺寸的限制，不必要尤其是对移动HDD实际使用该技术。而且，由于一般而言彻底的磁性屏蔽是不可能的，所以磁性屏蔽会将杂散磁场的强度削弱到某种程度，但是完全排除杂散磁场是不可能的。因此，在杂散磁场存在的环境下，有必要考虑在写入磁头附近不可避免地施加磁场。
另外，在这些技术中，施加的磁场随着时间增加，并且如果磁场强度的增加比率大，则在退避搜索期间磁场会超过开始退磁的磁场强度，从而退磁或消磁已记录的磁化，这是要解决的问题。
本发明的目的是提供一种可靠的磁盘驱动器，其防止记录的磁化的退磁或消磁。
为了完成前述的目的，根据本发明的磁盘驱动器具有这样的功能：当施加磁场时，监视来自读取磁头的输出的直流成分。而且另外，其具有这样的功能：在基于杂散磁场中的强度变化磁头开始退避的地方，自适应控制磁场强度。
使用MR元件的读取磁头的输出以与传统同样的方式被输入到前置放大器，并且借助于高通滤波器(HPF)执行例如定位和数据读取的正常读取/写入操作，其中，所述HPF削弱低频成分，以便抑制噪声。与此同时，读取磁头的输出将信号发送到杂散磁场检测装置，以便通过直流放大器(DC放大器)检测杂散磁场。这里，DC放大器是放大信号的直流成分和接近直流的低频成分的放大器。杂散磁场检测装置监视来自读取磁头的输出的直流成分，并且在直流成分的水平超过一定的阈值的时刻，杂散磁场检测装置将写入磁头从磁性记录介质上方退避。基于来自读取磁头的输出的直流成分中的变化，杂散磁场检测装置自适应控制用于退避操作的阈值。
这使得能够防止写入磁头在施加杂散磁场的状态下驻留在磁性记录介质上方，并防止记录磁化的退磁或消磁。而且，将基于来自读取磁头的输出的直流成分中的变化来评估杂散磁场的大小的装置添加到杂散磁场检测装置，并且基于该评估退避磁头，将使防止记录磁化的退磁或消磁成为可能，即使在出现剧烈磁场变化的情况下。
根据本发明，可以在施加杂散磁场的环境中，在写入磁头的位置处正确检测杂散磁场，以防止记录磁化的退磁或消磁，并实现高度可靠的磁盘驱动器。
附图说明
图1是显示根据本发明的磁盘驱动器的构造的示图；
图2是显示MR元件的输出的示图；
图3A是显示具有杂散磁场检测器的磁盘驱动器的构造的示图；
图3B是显示具有杂散磁场检测器的磁盘驱动器的构造的示图；
图3C是显示具有杂散磁场检测器的磁盘驱动器的构造的示图；
图4是显示抗杂散磁场的磁盘驱动器的构造的示图；
图5是解释在写入操作期间检测杂散磁场的方法的示图；
图6是显示在读取/写入操作之前确认杂散磁场的过程的流程图；
图7是解释应用抗杂散磁场格式的磁性记录介质上的区域的示图；
图8是显示具有杂散磁场估计装置的磁盘驱动器的构造的示图；
图9是显示杂散磁场d估计装置的构造的示图；
图10是显示磁体附近的磁场强度的测量的示图；
图11是显示当接近磁体时磁场随时间变化的示图；
图12是显示测量杂散磁场和退避磁头的过程的流程图；
图13是解释从里面的圆周开始按升序分配柱面号的磁盘的示图；
图14是解释垂直磁性记录系统的示图；以及
图15是显示在主磁极的前端上集中杂散磁场的状态的示图。
具体实施方式
应用垂直磁盘驱动器来说明本发明的实施例。参考图1和图2来说明作为本发明的第一实施例的杂散磁场检测方法。如图1所示的磁盘驱动器包括：磁性记录介质10，其由电机12驱动旋转；磁头140，其执行对磁性记录介质10的读取/写入；以及杂散磁场检测单元30。磁性记录介质10是双层垂直记录介质，其具有磁性记录层和软下层。磁头140包括作为写入磁头的具有主磁极和返回磁极的单磁极类型磁头，以及作为读取磁头的使用例如巨磁阻效应和隧道磁阻效应的磁阻效应的MR磁头。磁头140安装在悬架151前面的浮动块上，并借助于例如音圈电机(VCM)的致动器定位在磁性记录介质10上的希望磁道上。
通过使用磁头140上安装的MR元件从磁性记录介质10读出的信号被输入到杂散磁场检测单元30。来自MR元件的输出的信号被输入到直流放大器(DC放大器)301。DC放大器301放大信号的直流和低频成分，并且DC滤波器302仅仅通过放大的直流和低频成分。杂散磁场检测器303从放大的直流和低频成分计算杂散磁场d的强度，并将杂散磁场强度信号发送到杂散磁场检测单元30的外面。
图2显示了来自读取磁头的MR元件的输出和DC放大器301的输出。当未施加杂散磁场时，读取磁头的MR元件从磁性记录介质读出的MR读出信号401的基线是不变的。当施加杂散磁场时，杂散磁场402扭曲了MR读出信号，并且MR读出信号变成了受杂散磁场影响的MR读出信号403。借助于DC滤波器302来析取该MR读出信号403的低频成分，使以下成为可能：消除MR读取信号中的记录的磁化成分，并得到仅由杂散磁场组成的DC滤波器输出404。
现在，使读出信号通过AGC或基线校正电路，会使MR读出信号的基线不变，如读出信号401所示，即使施加了杂散磁场402。与此形成对照，根据本实施例，由于当施加杂散磁场时，没有如传统技术那样借助于AGC或R/W IC中安装的基线校正功能来校正读出信号，所以杂散磁场检测单元30能够正确检测杂散磁场强度。
图3A到图3C显示了作为本发明的第二实施例的包括杂散磁场检测器的磁盘驱动器的构造。图3A显示了将杂散磁场检测单元30添加到传统的信号处理电路的构造。来自具有MR元件的磁头140的读出信号被发送到作为传统的信号处理电路的前置放大器23，以及R/WIC 21等等。与此同时，来自磁头140的读出信号被发送到杂散磁场检测单元30。在杂散磁场检测单元30的里面，来自MR元件的输出信号以与图1的情况同样的方式被输入到DC放大器301。DC放大器301放大包含直流和低频成分的信号，并且DC滤波器302仅通过包含直流和低频成分的放大的信号。杂散磁场检测器303从这种包含直流和低频成分的信号检测杂散磁场，并将杂散磁场强度信号发送到杂散磁场检测单元30的外面。
图3B显示了利用包括低频成分析取装置的前置放大器的构造。来自具有MR元件的磁头140的读出信号被输入到包括低频成分析取装置的前置放大器31。通过放大来自磁头的读出信号的读取放大器231，以及消除低频范围中的噪声成分的HPF 232，输入到前置放大器31的信号被发送到外面的R/W IC 21。与此同时，输入到前置放大器31的信号，通过前置放大器中包含的DC放大器301，被输入到析取低频成分的DC滤波器302。前置放大器31包括低频信号管脚310，以将DC滤波器302的输出发送到前置放大器外面的杂散磁场检测器。使用来自这个低频信号管脚310的信号，杂散磁场检测器303计算杂散磁场强度。
图3C显示了在前置放大器中包含杂散磁场检测单元的所有功能的构造。在包括杂散磁场检测装置的前置放大器32的里面，使磁头的输出通过用于检测杂散磁场的DC放大器301和DC滤波器302，其与用于读出的读取放大器231和HPF 232分开。通过这种方法，即，使来自DC滤波器的输出信号通过前置放大器32中包含的杂散磁场检测器303，当检测到杂散磁场时，杂散磁场检测装置从杂散磁场信号管脚320送出杂散磁场强度信号。
根据这些构造的例子，可以设定包括杂散磁场检测器和杂散磁场检测装置的前置放大器。
下面，第三实施例讲述从杂散磁场检测器输出的信号。杂散磁场检测器303从DC滤波器302的输出检测杂散磁场强度。杂散磁场检测器303能够如实输出检测的杂散磁场强度。
而且，还可以在未施加杂散磁场的状态下，在存储器中设置从MR输出的直流和低频信号事先确定的阈值，并且在杂散磁场超过阈值时，从杂散磁场检测器303送出信号，其显示施加了导致退磁或消磁的危险的杂散磁场。通过结合磁头和磁性记录介质，可以唯一确定这种阈值，然而由于MR元件的电阻根据温度而变化，所以基于驱动器里面的温度、操作时间和最近的操作时间，可以安排设置多个阈值，并适当地使用某些阈值。在杂散磁场检测器中不必包含这种功能，而在接收从杂散磁场检测器输出的杂散磁场强度信号的区域中可以包含这种功能。根据本实施例，杂散磁场检测器能够正确检测杂散磁场，即使MR元件的温度根据环境温度和磁头的不同操作而变化。
第四实施例参考图4讲述了抗杂散磁场的磁盘驱动器的构造。磁头140的输出被输入到包括杂散磁场检测装置的前置放大器32。包括杂散磁场检测装置的前置放大器检测杂散磁场，如图3A到图3C已经说明的那样。当检测到杂散磁场时，检测的信号作为杂散磁场信号通过杂散磁场信号管脚320被发送到HDC(硬盘控制器)22。当杂散磁场信号超过预置的阈值时，HDC 22在这样的方向上向VCM 20馈送电流，其中，在该方向下，磁头140从磁性记录介质10退避，并驱动VCM 20，以在卸载位置16处退避HSA(磁头堆组件)14。根据本实施例，即使施加杂散磁场，也可以保护写入的信息。还可以防止丢失伺服标记和磁道及扇区识别信号而妨碍如磁盘驱动器的操作。
第五实施例参考图5讲述了在写入操作期间检测杂散磁场的方法。当驱动器写入信息时，磁盘驱动器执行对目标记录磁道的搜索操作。在搜索操作期间，磁盘驱动器读取用于定位磁头的伺服标记和磁道及扇区识别信号。磁盘驱动器读取这种定位信号(在下文中称作伺服信号)60，并同时检测杂散磁场。大多数的2.5类型的磁盘驱动器以4200rpm的旋转频率运行。伴随着更高的TPI的趋势，伺服信号60被写入到每个磁道的100到200个位置中。假设伺服信号60在每个磁道的100个位置处驻留，那么伺服信号之间的间隔为0.14m sec。从市场中可用的不同的磁盘驱动器的平均搜索时间，估计磁头退避时间大约为10ms，这作为用于检测杂散磁场的时间间隔是足够的。由于一个伺服扇区对应于大约20字节，其包括例如脉冲信号部分的低频成分，所以该扇区作为用于检测杂散磁场的区域是足够的。由于即使在写入操作期间以不变的时间间隔读取伺服信号是重要的，所以在检测伺服信号60的同时本实施例能够检测杂散磁场。
第六实施例参考图6讲述了确认以下的过程：不存在杂散磁场退磁或消磁记录的磁化的担心，其后再操作驱动器。步骤S601从HDD外面的主机接收读取/写入请求。在那个时刻，如果磁头驻留在磁性记录介质上，则驱动器继续读取/写入操作。但是如果驱动器处于开始操作期间，或者处于因为杂散磁场而磁头退避之后的重新开始操作期间，则步骤S602在移动磁头之前将检测电流馈送到MR元件中。步骤S603通过MR元件的输出来测量杂散磁场，而步骤S604判断其是否是退避的磁场强度。如果杂散磁场是退避的磁场强度，则该步骤继续测量杂散磁场。此刻，步骤S605可以通知驱动器的外面：因为杂散磁场所以读取/写入操作是不可能的。如果在继续判断杂散磁场强度时，杂散磁场降到退避的磁场强度之下，则步骤S606将电流馈送到VCM中并开始定位。
步骤S605通知驱动器的外面读取/写入操作不可能，参考图4来解释这样的情况。当施加杂散磁场且读取/写入操作不可能时，HDC 22将禁止开始信号34传送到例如驱动器外面的计算机的主机341。从而计算机用户能够知道HDD不执行读取/写入操作的原因不是因为HDD出错，而是因为HDD保护数据免于杂散磁场。在这个例子中，使HDC22传送禁止开始信号34，然而，R/W IC 21或前置传感器32等也可以被设计用来传送信号。
这样一来，当施加杂散磁场时，驱动器不会从卸载位置在磁性记录介质上方移动磁头。本实施例防止在施加杂散磁场的状态下发生搜索操作，并从而保护写入的信息。而且，本实施例正确地确定结束因为杂散磁场而退避操作的时间，并从而减少了无用的退避时间。
参考图7来解释作为第七实施例的磁性记录介质的构造，其中，在磁盘的内径中设置分配区。磁性记录介质10包含用于控制磁盘上的信息的分配区111。分配区111通常位于磁盘的最外圆周上。如果这个区域中的信息消失了，则会导致驱动器操作中的障碍。本实施例将控制信息写入到最内径一侧的内径113中的内部分配区中。
当在读取/写入操作期间施加杂散磁场时，本发明的杂散磁场检测方法检测杂散磁场，并且磁头140开始退避操作。在退避操作中，磁头140从介质上方退避，越过磁性记录介质10的最外圆周。在该退避操作中，当磁头在分配区111上方飞行时，磁性强度达到导致退磁的水平，其能够退磁分配区111。在本实施例中，内径113中的分配区位于内径上，并从而不需要磁头在分配区上方飞行。当因为驱动器的性能等的原因而希望分配区位于外径上时，在内径上布置第二分配区，并从而如果外径上的分配区111损坏的话，则通过使用内径上的内径113中的分配区中写入的信息，能够恢复外径上的分配区111。
由于在退避操作期间磁头没有在分配区上方飞行，所以本实施例防止了由于杂散磁场而在分配区中的退磁。即使杂散磁场损坏了外径上的分配区中的控制信息，位于内径和外径的两个分配区也能够恢复并正常操作驱动器。
参考图7来解释作为第八实施例的构造，其中，退避区位于内部的圆周上。本实施例在磁性记录介质10的最内圆周一侧布置磁头退避区112。进而，本实施例提供缓冲器，用于保持从磁头140的位置到卸载位置16的退避时间和从磁头140的位置到退避区112的退避时间之间的关系。这个退避区112能够和内部圆周上的内径113中的分配区共享。这里，如图7所示，退避区112位于内部圆周上的内径113中的分配区的外面。
当在读取/写入操作期间施加的杂散磁场达到退避磁头140的水平时，本实施例将磁头140退避到磁盘外面的卸载位置16和内部圆周上的退避区112两者之中的、从当前位置退避时间最短的位置。这里，存储了磁头的位置和磁头退避的方向，由此能够指定当施加杂散磁场时磁头飞抵的位置。因此，在驱动器能够仅通过其自己的驱动器的磁头来记录伺服信号的情况下，即使因为磁头飞行的原因而退磁或消磁了伺服信号，该驱动器也能够恢复伺服信号。
根据本实施例，可以使从磁头的当前位置退避时间最短，并减少在磁头退避期间的退磁或消磁的可能性。而且，在驱动器能够仅通过其自己的驱动器的磁头来记录伺服信号的情况下，可以恢复退磁的伺服信号。
根据上面的实施例，在施加杂散磁场的情形中，可以在写入磁头的位置处正确检测杂散磁场，并防止记录磁化的退磁或消磁。
第九实施例参考图8和图9讲述了具有估计装置的杂散磁场检测装置。
根据如第一实施例中所示的过程，具有杂散磁场估计装置的杂散磁场检测单元33，将杂散磁场强度从杂散磁场检测器303发送到杂散磁场估计电路330。杂散磁场估计电路330包括：缓冲存储器331，其保持杂散磁场强度；以及计算电路332，其输出估计的值。缓冲存储器331保持过去几次测量的杂散磁场强度。杂散磁场估计电路330通过使用计算电路332中包含的估计公式来估计杂散磁场强度。估计杂散磁场强度的时机是依据杂散磁场对策需要的时间的从当前时刻算起的将来时间。估计公式利用了通过线性外推法和高阶微分的预测。将参考图11和图12来解释其细节。
图10显示了方形磁极永久磁铁附近发出的磁场强度，该方形磁极永久磁铁的长度为20mm，截面是11mm的正方形，且剩余磁通密度为0.43T，其通过使用高斯计实际测量。该测量使用从其底部的中心的正上方的方形磁极的底部的距离作为参数进行测量。测量结果显示，如果磁头逼近磁体的端面到30mm之内，磁场将达到危险的磁场强度，亦即，在该磁场强度下HDD变得不可用(由于严重的损坏)。因此，在完全静止并垂直地向记录介质的表面施加磁场的情形下，比上述更近地逼近磁头将陷入生成严重的退磁的可能性。
从包围磁体的磁场强度的测量结果估计磁场强度的影响程度，如图10所示。作为前提提出下述条件：向记录介质的表面垂直施加磁场，磁体底部中心出现在磁头的正上方，而且从记录介质的表面相隔70mm的位置处开始，磁体以1m/s的速度逼近。这里，1m/s的逼近速度来自以下：人们的平均步行速度或人手移动便携式设备的平均速度假设为大约1m/s。
图11显示了在该前提下计算的从逼近开始的随着流逝时间的磁场强度。该曲线图显示，在从逼近开始相隔40ms处，磁场超过了危险的磁场强度。假设将用于开始退避磁头的限制磁场强度设置为危险的磁场强度，且退避磁头所需的时间为10ms，曲线图显示，在紧接着完成磁头退避之前，亦即，在从逼近开始相隔50ms处，施加的磁场强度达到了极高的值17.5kA/m。存在很高的可能性：施加如此高的磁场强度将形成对驱动器的操作的障碍。这显示了考虑到退避磁头所需的时间的必要性，以及将用于开始退避磁头的限制磁场强度设置得充分低于严重的退磁开始的地方的值的必要性。退避磁头所需的时间被指定为10ms的原因在于，现今市场中可用的便携式设备中主要使用的许多2.5类型的磁盘驱动器的平均搜索时间大约为10ms。
为了用上述例子解释这种情况，假设可以在事先完全知道磁场的增量，可以在从逼近开始相隔30ms处、在磁场强度3.5kA/m在整个退避搜索时期内会使避免严重的退磁成为可能的时候，开始磁头退避。然而，依靠饱和磁通密度和磁铁的形状，以及逼近期间的路径和速度，能够无数次假设磁铁附近的实际磁场变化；因此，要事先知道磁场的增量，实质上是不可能的。所以，可以如传统的那样在实际设计中假定最大增量，并据其确定限制。然而在这种设计技术中，估计退避搜索时间内的磁场强度的增量过高，将不可避免地导致设置限制过低，这导致对应于弱磁场增加了磁头停止的频率。感知杂散磁场并退避磁头的操作，是为了避免紧急情况，原本打算防止驱动器免于损坏并保护记录的数据，而超出必要的这种操作的频繁发生是不希望的。相反，设置限制过高，会增加产生以下区域的可能性：在退避搜索时间之内磁盘的该区域遭受严重的退磁。
本实施例通过添加估计磁场强度的变化的装置解决了上述问题。根据本实施例，可以执行例如磁头退避操作的用于杂散磁场的对策操作，而不考虑执行用于杂散磁场的对策操作的时间。
图8和图9显示了本实施例的最基本的构造。杂散磁场检测器303检测来自DC放大器301的输出的磁场强度，并数字化该值，以将其发送到缓冲存储器331。缓冲存储器331使用先入先出(FIFO)存储器，其保持一定时间内的杂散磁场强度的过去值。只读存储器333存储危险的磁场强度等等，以及用于判断是否退避磁头所必需的常量等。基于这些值和缓冲存储器中最近的过去的磁场强度，杂散磁场估计电路330使用计算电路332估计退避搜索时间之内的磁场强度；如果判断估计值在退避搜索时间之内超过危险的磁场强度，则杂散磁场估计电路330向VCM 20发送命令，以立即中断操作，不管那时驱动器是处于写入或是读取操作中，并退避磁头140，而且驱动VCM 20以从数据区退避磁头。依据在不同的时间磁头的位置，退避磁头所需的时间是不同的。如果认为可靠性重要的话，有理由在估计磁场强度时使用退避所需时间的最大值。由于本实施例采用了该设计技术，由此只要条件允许，磁头退避很难发生，杂散磁场估计电路330将从VCM 20获得的磁头位置信息输入到计算电路，并虑及此，执行磁场强度的估计并做出关于是否退避磁头的判断。
图12显示了上述的一系列操作过程。步骤S1201用杂散磁场检测器303在磁头位置处测量磁场强度，并同时从VCM 20获得磁头位置信息。步骤S1202估计在这样的时间的磁场强度，在该时间，假定使磁头立刻从最近的过去的杂散磁场强度的变化退避，在这样的假定下，磁头完成退避，亦即，在该时间，估计磁头到达了磁头退避区。步骤S1203判断估计的磁场强度是否超过了用于开始退避的限制；如果没有，则过程返回到在当前磁头位置处的磁场测量。如果估计的磁场强度超过了用于开始退避的限制，则步骤S1204开始磁头退避操作，而步骤S1205测量杂散磁场强度。当杂散磁场d的强度确认为低时，停止磁头退避并恢复正常操作。
在图9中，缓冲存储器、计算电路和只读存储器被表示为单独的装置，然而它们全部或部分能够被结合成例如控制驱动器的整个操作的集成电路等，这对本领域技术人员很好理解。自然地，依据集成电路的设计，信号流也不必与图8和图9中显示的那样保持一致，这同样很好理解。在上面的说明中，例如，从VCM 20获得磁头位置信息；然而，可以从以前刚刚读取的磁道(柱面)号来判断这个，并且在这种情况下，将从信道系统获得磁头位置信息。进而，不一定非要用单独的硬件实现计算电路，而是能够用通用数字信号处理器或用微处理器和软件来实现。
从最近的磁场强度来预测磁场强度的变化的算法能够采用线性外推法。这种方法借助于数字微分计算杂散磁场强度随时间的变化率，并通过使用公式(1)来预测在完成退避时的磁场强度。这里，H(t)是磁场，Δt是测量中的采样间隔时间，而n是用Δt去除退避搜索时间所得的商。
H(t0+nΔt)＝H(t0-Δt)+n{H(t0-Δt)-H(t0)}       ……(1)
用如上所示的测量的磁场来解释本方法的优越性。图11显示了从测量的磁场计算的磁场的时间变化，以及从由数字微分计算的磁场强度的随时间的变化率计算的磁场强度的估计增量。退避磁头所需的时间假定为10ms，这与众所周知的例子相同。通过使用公式(1)来计算在完成退避时估计磁场到达危险的磁场强度的时间，并且结果为：估计的时间是从逼近开始相隔33ms，在那时磁场强度为4.2kA/m。尽管该结果显示，与能够完全估计磁场的随着时间的变化的情况相比，估计的时间延迟了3ms，但是该结果也显示，与未执行估计的情况相比，在退避的路上，高于危险的磁场强度的磁场施加到的磁道的数目减少了大约70％。仍然留有高于危险的磁场强度的磁场施加到的磁道，这是由仅仅能够近似地估计磁场导致的；尤其是在这个例子中，在磁场的变化率随着流逝的时间急剧增加的情况下，很可能低估在完成退避时的磁场。在途中变化率减少的情况下，这种问题很难发生。要解决这个问题，就得增强磁场强度的估计准确性。例如，可以向磁场强度的变化的估计添加磁场强度的二阶导数。
下面将考虑同样的磁体以两倍的速度(2m/s)逼近的情况。在这种情况下，自然地，磁场的随时间的增加率是以1m/s逼近的情况的两倍。在这种情况下，以与上述例子同样的方式，来估计应用本实施例时的开始退避的时间和在退避途中的磁场强度；判断杂散磁场强度超过危险的磁场强度的时间是从逼近开始相隔13ms，且在那时磁场强度为2.9kA/m。杂散磁场强度超过危险的磁场强度的时间是从逼近开始相隔20ms。因此，在退避搜索时间的后半3ms期间，将会施加这样的磁场强度，其超过了危险的磁场强度。如果杂散磁场强度的变化率变成两倍，则依照变化自动选择开始磁头退避的时机，结果，使磁盘暴露在高于危险的磁场强度的磁场下的时间被控制在与磁铁以1m/s逼近的情况同样的水平。该结果不能通过简单的阈值控制得到。
如上所述，使磁头退避所需的时间较短是有利的。常遭受杂散磁场并退避磁头是一种应急撤离的措施，其并不被认为会频繁连续地发生。因此，通过比平常加速搜索时间，以在退避磁头时缩短退避时间，是有效的。在使用例如VCM的电磁机械装置的旋转执行器的情况下，通过增加将被馈送到线圈中的电流，能够轻易地达到增加搜索速度的目的。
上述说明中的方法将杂散磁场从磁头输出分开。然而，很好接受从磁头独立地提供杂散磁场传感器并使用传感器的输出。众所周知的霍尔装置或GMR装置能够用作杂散磁场传感器。应当尽可能靠近磁头布置传感器。考虑到易于安装，推荐在记录介质一侧安装传感器，或者沿着磁头的搜索路径在控制衬底上安装传感器。或者可以将其嵌入封装盒12。或者可以在磁头悬架上安装，或者可以将其集成在磁头上。
第十实施例参考图13讲述了从内侧到外侧按升序分配柱面号的构造。
传统上用数据区的最外柱面作为号码0朝向内侧按升序分配柱面号。柱面号依据个别装置的设计而不同，而且在早期号码的柱面中，亦即，在磁性记录介质的最外圆周上，必要地记录涉及缺陷信息等的用于操作的必要信息。而且出于同样的原因，包括驱动器的装置通常在外面的圆周上的柱面中记录基本信息。简而言之，通常在外面的圆周上记录重要的信息。另一方面，现今市场中可用的大多数小磁盘驱动器采用这样的机制：当驱动器停止时，从磁性记录介质的表面缩回磁头，以便防止磁头浮动块表面和磁性记录介质的表面之间的接触。通常在介质的最外圆周附近提供使磁头接近磁性记录介质的表面和从其表面缩回磁头的机制；因此，自然朝向外面的圆周退避磁头。然而，如上所述，当磁场的变化率随着流逝的时间急剧增加时，存在很高的可能性，在紧接着完成退避之前，磁场强度超过危险的磁场强度。换言之，当在退避期间磁头经过介质的最外径上的分配区时，磁场强度超过危险的磁场强度，其导致很大的危险：退磁分配区中记录的重要信息。
为了避免重要的分配区的退磁等等，可以在数据区的最内圆周的里面的圆周上提供退避区，并且由于杂散磁场而将磁头退避在该退避区。然而，该方法不能停止介质的旋转，因为要防止磁头浮动块的表面和介质的表面之间的吸附，亦即，该方法陷入这样的问题：不能关闭电源，或者不能停止电机以节省能源。
因此，如图13所示，在物理格式化期间，朝向外面的圆周按升序布置柱面号，以便将号码0分配给最内的圆周上的柱面120，将号码1分配给第二外面上的柱面121，并且将号码(N-1)分配给最外的圆周上的柱面122。而且，将退避磁头的方向设置到外面会减少分配区常遭受严重的退磁的可能性。
根据这样说明的实施例，即使在磁场能够生成陡峭的变化的情形中，也可以通过添加杂散磁场估计装置以估计磁场强度的变化，并在恰当的时机执行磁头退避，来防止记录的磁化的退磁或消磁。
本发明并不限于上述实施例，而且应当很好理解，在不背离本发明的精神和范围情况下，不同的修改和变化是可能的。例如，部分杂散磁场检测装置包括在前置放大器中，其在上述说明中包括杂散磁场检测器；然而，HDC可以包括跟杂散磁场检测器同样的功能。而且，杂散磁场检测器被设计用来发送杂散磁场强度信号；然而，可以安排杂散磁场检测器仅仅发送杂散磁场导致的失真，而由HDC计算强度。进而，可以独立于磁头提供杂散磁场检测器以便检测杂散磁场。
作为磁性记录介质和写入磁头的结合，上述实施例主要引用了单磁极磁头和垂直双层介质的结合；然而，在基本上覆盖了整个垂直记录系统的单磁极磁头和单层介质、环状类型磁头和垂直双层介质以及环状类型磁头和单层介质的任何结合中，本发明对杂散磁场造成的影响都是有效的。

Claims (28)

1.一种磁盘驱动器中的杂散磁场检测器，包括：
输入包括磁阻效应元件的读取磁头的输出并从所述输出析取低频成分的装置；以及
杂散磁场检测装置，其从所述析取的低频成分检测杂散磁场。
2.如权利要求1所述的杂散磁场检测器，其中，析取所述低频成分的装置包括DC放大器和频带限制器，所述频带限制器具有通过直流和低频范围的带通特性。
3.如权利要求1所述的杂散磁场检测器，其中，当检测到所述杂散磁场超过预定的阈值时，所述杂散磁场检测装置输出信号。
4.一种磁盘驱动器，包含：
磁性记录介质；
磁头，其安装有写入磁头和包括磁阻效应元件的读取磁头；
主轴电机，其驱动所述磁性记录介质；
磁头驱动单元，其相对于所述磁性记录介质驱动所述磁头；以及
信号处理单元，其处理所述读取磁头的输出，其中：
所述信号处理单元包括：从所述读取磁头的所述输出析取低频成分的装置；以及杂散磁场检测装置，其从所述析取的低频成分检测杂散磁场，并且
当所述杂散磁场检测装置检测到预定大小的所述杂散磁场时，所述磁头驱动单元驱动所述磁头到磁头退避区。
5.如权利要求4所述的磁盘驱动器，其中，析取所述低频成分的所述装置包括DC放大器和频带限制器，所述频带限制器具有通过直流和低频范围的带通特性。
6.如权利要求4所述的磁盘驱动器，其中，当检测到所述杂散磁场超过预定的阈值时，所述杂散磁场检测装置输出信号。
7.如权利要求4所述的磁盘驱动器，其中，在将所述磁头从所述退避区移动到所述磁性记录介质上方之前，所述杂散磁场检测装置检测所述杂散磁场。
8.如权利要求4所述的磁盘驱动器，其中，当所述杂散磁场检测装置检测到所述预定大小的所述杂散磁场而且所述磁头驱动单元驱动所述磁头到所述磁头退避区时，通知HDD外面的主机施加了所述杂散磁场。
9.如权利要求4所述的磁盘驱动器，其中，在所述磁性记录介质的内径上布置分配区。
10.如权利要求4所述的磁盘驱动器，其中，在所述磁性记录介质的所述内径和外圆周上布置分配区。
11.如权利要求4所述的磁盘驱动器，其中，在所述磁性记录介质的所述内圆周侧提供所述磁头退避区。
12.如权利要求4所述的磁盘驱动器，其中，所述磁性记录介质在其内径上具有分配区，而且在所述分配区的外侧提供所述磁头退避区。
13.如权利要求4所述的磁盘驱动器，其进一步包含多个磁头退避区，其中，当所述磁头被驱动到磁头退避区时，所述磁头被驱动到所述磁头退避区中的一个，对该磁头退避区而言，所述磁头在那时能够从磁头位置在较短的时间内移到。
14.如权利要求4所述的磁盘驱动器，其中，所述磁性记录介质是具有记录层和软下层的多层垂直记录磁盘，而且所述写入磁头是具有主磁极和返回磁极的单磁极类型磁头。
15.一种磁盘驱动器中的杂散磁场检测器，包含：
输入包括磁阻效应元件的读取磁头的输出并从所述输出析取低频成分的装置；
杂散磁场检测装置，其从所述析取的低频成分检测杂散磁场；以及
估计装置，其估计所述杂散磁场的强度变化。
16.如权利要求15所述的杂散磁场检测器，其中，所述估计装置包括：存储装置，其存储所述杂散磁场检测装置过去检测的所述杂散磁场的信息；以及计算装置，其基于所述存储装置中存储的所述信息来估计所述杂散磁场的所述强度变化。
17.一种磁盘驱动器，包含：
磁性记录介质；
磁头，其安装有写入磁头和包括磁阻效应元件的读取磁头；
主轴电机，其驱动所述磁性记录介质；
磁头驱动单元，其相对于所述磁性记录介质驱动所述磁头；以及
信号处理单元，其处理所述读取磁头的输出，其中：
所述信号处理单元包括：从所述读取磁头的所述输出析取低频成分的装置；杂散磁场检测装置，其从所述析取的低频成分检测杂散磁场；以及估计装置，其估计所述杂散磁场的强度变化，并且
当所述估计装置估计所述杂散磁场达到预定大小时，所述磁头驱动单元驱动所述磁头到磁头退避区。
18.如权利要求17所述的磁盘驱动器，其中，所述估计装置包括：存储装置，其存储所述杂散磁场检测装置过去检测的所述杂散磁场的信息；以及计算装置，其基于所述存储装置中存储的所述信息来估计所述杂散磁场的所述强度变化。
19.如权利要求17所述的磁盘驱动器，其中，当假定所述磁头被从当前位置驱动到所述磁头退避区时，所述估计装置估计所述磁头到达所述磁头退避区时的所述磁场强度。
20.如权利要求17所述的磁盘驱动器，其中，当所述估计装置估计所述杂散磁场到达所述预定大小并且所述磁头驱动单元驱动所述磁头到所述磁头退避区时，所述磁头驱动单元以高于正常搜索速度的速度驱动所述磁头。
21.如权利要求17所述的磁盘驱动器，其中，所述磁性记录介质具有以所圆周作为柱面号0的朝外侧按升序分配的柱面号。
22.如权利要求17所述的磁盘驱动器，其中，当所述估计装置估计所述杂散磁场到达所述预定大小并且所述磁头驱动单元驱动所述磁头到所述磁头退避区时，所述磁头驱动单元向所述柱面号增加的方向驱动所述磁头。
23.如权利要求17所述的磁盘驱动器，其中，所述磁性记录介质是具有记录层和软下层的多层垂直记录磁盘，而且所述写入磁头是具有主磁极和返回磁极的单磁极类型磁头。
24.一种在磁盘驱动器中退避磁头的方法，包含以下步骤：
从包括磁阻效应元件的读取磁头的输出析取低频成分；
从所述析取的低频成分检测杂散磁场；
判断所述检测的杂散磁场的强度是否等于或高于预定的值；以及
当所述判断为等于或高于所述预定的值时，将所述磁头退避到磁头退避区。
25.一种在磁盘驱动器中退避磁头的方法，包含以下步骤：
从包括磁阻效应元件的读取磁头的输出析取低频成分；
从所述析取的低频成分检测杂散磁场；
估计所述杂散磁场的强度变化；
判断所述估计的杂散磁场的强度是否等于或高于预定的值；以及
当所述判断为等于或高于所述预定的值时，将所述磁头退避到磁头退避区。
26.如权利要求25所述的在磁盘驱动器中退避磁头的方法，其中，估计所述杂散磁场的所述强度变化的所述步骤，基于过去检测的所述杂散磁场的信息来计算所述杂散磁场的将来的强度。
27.如权利要求25所述的在磁盘驱动器中退避磁头的方法，其中，当假定所述磁头被从当前位置驱动到所述磁头退避区时，估计所述杂散磁场的强度变化的所述步骤估计当所述磁头到达所述磁头退避区时的所述磁场强度。
28.一种垂直磁盘驱动器，包括：检测杂散磁场的装置；估计所述杂散磁场的强度变化的装置；以及退避磁头的装置。
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