DE102004010924A1

DE102004010924A1 - Magnetische Aufzeichnungsplatte mit sicherer Zone

Info

Publication number: DE102004010924A1
Application number: DE102004010924A
Authority: DE
Inventors: Henry S. San Jose Nishihira
Original assignee: Komag Inc
Current assignee: WD Media LLC
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2004-09-16
Also published as: JP2004273108A; US7016154B2; JP4115408B2; US20040174636A1; MY135485A; US7199977B2; US20040174630A1; MY136722A

Abstract

Es wird ein Festplattenlaufwerk beschrieben, das eine magnetische Aufzeichnungsplatte mit einer sicheren Zone aufweist. Eine Oberflächentextur der sicheren Zone veranlaßt den Kopf, dort in einer größeren Höhe zu fliegen als über Datenzonen der Platte.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen der Erfindung betreffen den Bereich der Festplattenlaufwerke und genauer in Festplattenlaufwerksystemen verwendete Platten.
HINTERGRUND
Im Bereich der Festplattenspeichersysteme wurden kontinuierliche Verbesserungen in der Erhöhung der Flächendichte (das heißt, in der Anzahl der gespeicherten Bits pro Oberflächeneinheit) magnetischer Aufzeichnungsplatten erzielt. Wie bekannt ist, führt beispielsweise eine verringerte Flughöhe des Schreib/Lese-Kopfs zu einer verringerten PW50 (die Impulsbreite, bei der die Ausgangsamplitude des Lesekopfs als Antwort auf einen isolierten Übergang 50% des Höchstwerts beträgt), was eine größere Aufzeichnungsdichte gestattet. Die Annäherung des Kopfs an das Medium ist ein Schlüsselgebiet der Anstrengungen zur Erhöhung der Aufzeichnungsdichte.
In derzeitigen Festplattenlaufwerksystemen, die fliegende Köpfe einsetzen, gibt es dort, wo ein Kontakt während Schreib/Lese-Vorgängen des Kopfs nicht vorgesehen ist, zwischen dem Kopf und der Platte einen Schutzfilm aus Luft. Der Schreib/Lese-Kopf ist üblicherweise ein Teil eines oder angebracht an einem größeren Gehäuse, das über die Platte fliegt und das üblicherweise als „Schlitten" bezeichnet wird. Der Schlitten hat eine untere Fläche, die als Luftlagerfläche (air bearing surface, ABS) bezeichnet wird. Die ABS erzeugt im allgemeinen einen Überdruck. Zusätzlich gibt es häufig eine Aushöhlung oder eine ähnliche Struktur, die einen Unterdruck erzeugt, um bis zu einem gewissen Grade ein Gegengewicht zum Überdruck zu bilden. Das Schlittengehäuse ist mittels einer kardanischen Kopfmontage, die das Schlittengehäuse in Richtung der Platte vorbelastet, an einer Aufhängung angebracht. Der Gesamteffekt der ABS und der Aufhängung bewirkt, daß der Schlitten auf der gewünschten Höhe fliegt, wenn die Platte mit voller Geschwindigkeit läuft. Der Gesamteffekt bewirkt in Kontakt-Start- Stop (contact-start-stop, CSS) Festplattenlaufwerksystemen ebenfalls, daß der Schlitten mit der Plattenoberfläche in Kontakt ist, wenn die Platte steht. Dieser Kontakt zwischen dem Schlitten und der Platte findet beim Ein- und Ausschalten der Platte in einem Bereich statt, der als CSS-Zone bezeichnet wird. Eine andere Bauart von Festplattenlaufwerksystemen, die als Load-Ramp-Laufwerke bezeichnet werden, parkt den Kopf auf einer Rampe und nicht auf der Plattenoberfläche, wenn das Laufwerk ausgeschaltet wird.
In beiden Bauarten von Festplattenlaufwerksystemen ist der Kopf während eines signifikanten Anteils der Betriebszeit untätig und fliegt über Datenzonen, während die Platte sich dreht und auf Anweisungen gewartet wird. Da bei den Anstrengungen zur Erhöhung der Aufzeichnungsdichten die Flughöhe des Schreib/Lese-Kopfs verringert wird, steigt die Häufigkeit und Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen mit der Platte bei Laufwerksvorgängen. Solche Zusammenstöße können einen unstabilen Flug des Kopfs bewirken und zum fehlerhaften Auslesen von Daten führen. Im schlimmsten Fall, wenn der Aufprall eines Zusammenstoßes zu stark ist, kann dies zu einem Head-Crash führen und den Kopf und/oder die Platte beschädigen. Da die Platte sich während des normalen Laufwerkbetriebs sehr schnell dreht, sollte der Kopf nicht unbeabsichtigt die Platte berühren.
Die ständig zunehmenden Anforderungen an die Flächendichte führen dazu, daß einige moderne Festplattenlaufwerksysteme Magnetkopftechnologien mit Kontakt oder beinahe Kontakt einsetzen, bei denen der Kopf während des Betriebs in direktem Kontakt mit der Platte ist. Ein Problem beim Einsatz dieser Kopftechnologie ist es, daß die kontinuierliche Abnutzung durch den Kopf die Qualität der Plattenoberfläche durch eine langsame Verlagerung von Schmiermittel und eine mögliche Abnutzung der schützenden Kohlenstoffbeschichtung auf der Plattenoberfläche verschlechtert. Eine solche Abnutzung kann zu einem katastrophalen Fehlverhalten und zum Datenverlust führen. Ein weiteres Problem bei Aufnahmekopftechnologien mit Kontakt oder beinahe Kontakt ist die Verschlechterung des Kopfs durch Temperaturspitzen (beispielsweise kurzzeitige ultra-hohe Temperaturen durch Reibung zwischen Kopf und Platte), die die Wandlerempfindlichkeit des Magnetkopfs durch das Umkippen der Felder der hartmagnetischen Schicht unbrauchbar machen können. Außerdem ist die Grenzfläche des Kopfs und der Magnetplatte einer höheren Belastung durch Verunreinigungen mit Partikeln oder durch Ausgasen ausgesetzt, was zu einem erhöhten Risiko für thermische Spitzen oder Lese- oder Schreibfehler durch hohe Flughöhen führt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ausführungsformen der Erfindung können am besten mit Bezug auf die nachfolgende Beschreibung verstanden werden, sowie mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung, die zur Veranschaulichung der Ausführungsformen der Erfindung verwendet wird und in der:
1 eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Magnetplatte eines Festplattenlaufwerksystems darstellt;
2 eine perspektivische Querschnittansicht einer Ausführungsform einer gemusterten Datenzone der Magnetplatte und eines Kopfs darstellt;
die 3A, 3B und 3C alternative Ausführungsformen von Texturmustern der Datenzone darstellen;
die 4A und 4B eine Querschnittansicht einer Ausführungsform der Magnetplatte darstellen;
5 mit Bezug auf die 4A und 4B eine Ausführungsform eines Ablaufs zur Positionierung des Kopfs über der sicheren Zone darstellt;
die 6A, 6B, 6C und 6D alternative Ausführungsformen von Texturen der Plattenoberfläche in der sicheren Zone darstellen;
7 eine Ausführungsform eines Festplattenlaufwerksystems darstellt;
8 eine Ausführungsform eines Computersystems darstellt;
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der nachfolgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details angegeben, um ein gründliches Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden kann. In anderen Beispielen sind bekannte Schaltungen, Strukturen und Techniken nicht im Detail dargestellt, um die Erfindung nicht zu verdecken.
Die hier verwendeten Begriffe „über", „unter" und „zwischen" beziehen sich auf eine relative Position einer Schicht in Bezug auf andere Schichten. Damit kann eine Schicht, die über oder unter einer anderen Schicht aufgebracht oder angeordnet ist, in direktem Kontakt mit der anderen Schicht sein oder eine oder mehrere dazwischenliegende Schichten haben. Außerdem kann eine zwischen Schichten aufgebrachte oder angeordnete Schicht in direktem Kontakt mit den Schichten sein oder eine oder mehrere dazwischenliegende Schichten haben.
Es ist eine sichere Zone auf einer magnetischen Aufzeichnungsplatte zur Erhöhung der Zuverlässigkeit magnetischer Festplattenlaufwerksysteme offenbart. Die sichere Zone auf einer magnetischen Aufzeichnungsplatte bewirkt, daß ein Kopf über der sicheren Zone in einem höheren Abstand fliegt, als die Flughöhe des Kopfs, wenn das Festplattenlaufwerk in Betrieb ist (beispielsweise während eines Schreib- oder Lesevorgangs). Zwischen Datenzonenspuren der Platte können in der Nähe des inneren Durchmessers der Platte und/oder in der Nähe des oder am äußeren Durchmesser der Platte eine oder mehrere sichere Zonen verteilt werden. Der Kopf wird dazu veranlaßt höher zu fliegen, indem die Struktur und/oder Textur der Plattenoberfläche in einer oder mehreren sicheren Zonen gegenüber der Oberflächenstruktur und/oder der Oberflächentextur in den Datenzonen der Platte verändert wird. Die höhere Flughöhe des Kopfs über einer sicheren Zone vermindert die Kontaktabnutzung und erhöht die mechanische Zuverlässigkeit eines Festplattenlaufwerksystems.
1 stellt eine Draufsicht einer Ausführungsform einer magnetischen Aufzeichnungsplatte 100 eines Festplattenlaufwerksystems dar. Die Magnetplatte 100 umfaßt eine Landezone 10, eine sichere Zone 20 und Datenzonen 40. Die Landezone 10 ist die Zone, in der sich der Kopf befindet, wenn die Platte 100 sich nicht dreht. In einer Ausführungsform kann die Landezone 10 eine CSS-Zone in einer Platte vom CSS-Typ sein, bei der der Kopf die Platte berührt, wenn die Platte sich nicht dreht. Zur Erhöhung der Speicherkapazität der Platte 100 kann der Bereich am inneren Durchmesser (ID) auf der Platte für die CSS-Zone verwendet werden. Alternativ können andere Bereiche, wie etwa ein mehr zentraler Bereich oder ein Bereich am äußeren Durchmesser für die Landezone 10 verwvendet werden. In einer Ausführungsform hat die CSS-Zone ein Texturmuster (beispielsweise eine lasererzeugte Höckertextur), das die Haftreibung verringert, wenn der Kopf 110 von der Landezone 10 abhebt oder auf ihr landet. Alternativ kann die Landezone ein unter einer Rampe angeordneter Nicht-Kontakt-Bereich in einem Festplattenlaufwerksystem vom Load-Typ sein, wobei der Kopf auf der Rampe und nicht auf der Plattenoberfläche geparkt wird, wenn die Platte sich nicht dreht.
Die sichere Zone 20 ist eine Zone mit einer Oberflächenstruktur und/oder Textur, die bewirkt, daß der Kopf höher fliegt, wenn der Kopf leerläuft, wie unten genauer beschrieben wird. Die Oberflächentextur der sicheren Zone 20 ist von der Oberflächentextur der als Datenzonen 40 vorgesehenen Bereiche und der Landezone 10 verschieden, wie unten beschrieben wird. Die Datenzone 40 kann magnetisches Material umfassen, das zum Speichern von Daten in einer dem Fachmann bekannten Weise ausgestaltet werden kann. Obwohl in 1 zwei Datenzonen 40 dargestellt sind, kann die Platte 100 mehr oder weniger als zwei Datenzonen haben. In einer Ausführungsform umfassen die Datenzonen 40 ein DTR-Muster, wie unten mit Bezug auf 2 besprochen wird. Alternativ ist die sichere Zone 20 auch dazu geeignet für Nicht-DTR-gemusterte Platten verwendet zu werden.
Obwohl die sichere Zone 20 in einer zentralen Lage zwischen zwei Datenzonen dargestellt ist, versteht es sich, daß eine oder mehrere sichere Zonen 20 sich an einer beliebigen Stelle auf der Magnetplatte 100 befinden können. Beispielsweise kann sich eine sichere Zone 20 am inneren oder äußeren Durchmesser der Platte befinden, oder in Abständen an einer oder mehreren Radialpositionen über die Platte 100 angeordnet sein. Die Verteilung der sicheren Zone 20 über eine oder mehrere Positionen gestattet kürzere Distanzen für die Kopfbewegung 110 von den Datenzonen 40 zur sicheren Zone 20, wenn der Kopf 110 leerläuft, wodurch eine Verschlechterung der mittleren Zugriffszeit minimiert wird.
2 stellt eine perspektivische Querschnittansicht einer gemusterten Datenzone einer Magnetplatte und einen Kopf dar. Die Platte 100 umfaßt mehrere Filmschichten, von denen einige zur Verständlichkeit der folgenden Beschreibung weggelassen wurden. Während des Betriebs des Festplattenlaufwerks wird das Lesen und Schreiben von Daten in den Datenzonen 40 auf der Platte 100 ausgeführt, indem ein Kopf 110 in einer Weise über die sich drehende Platte 100 fliegt, die dem Fachmann gut bekannt ist.
Beispielsweise wird der Kopf 110 zum Ausführen einer Schreiboperation (beispielsweise zur Datenspeicherung) auf der Platte 100 über einer beschreibbaren Spur der Datenzonen 40 positioniert, um die Polarisierung der magnetischen Medien der Platte 100 zu ändern und dadurch elektronische Daten zu speichern. Der Kopf 110 kann beispielsweise ein Zweielement-Kopf mit einem Leseelement zum Ausführen von Lesevorgängen und einem Schreibelement zum Ausführen von Schreibvorgängen sein, wie etwa ein riesen-magnetoresistiver (GMR) Kopf. Alternativ kann der Kopf 110 ein anderer Kopftyp sein, beispielsweise ein magnetoresisitver (MR) Kopf oder ein induktiver Kopf, der ein gemeinsames Element zum Ausführen von Lese- und Schreibvorgängen hat. Aufzeichnungsköpfe sind dem Fachmann bekannt, daher wird keine detaillierte Beschreibung gegeben.
In einer Ausführungsform kann die Platte 100 eine Struktur zur Aufzeichnung mit diskreten Spuren umfassen, die beispielsweise in der strukturierten Schicht 130 ausgebildet ist. Eine Möglichkeit zur Erhöhung der Aufzeichnungsdichte ist die Strukturierung der Oberfläche einer Platte, um diskrete Datenspuren auszubilden, was als Aufzeichnung mit diskreten Spuren (discrete track recording, DTR) bezeichnet wird. DTR-Platten habe typischerweise eine Reihe von konzentrischen erhöhten Zonen (beispielsweise Hügel, erhabene Bereiche, Erhöhungen etc.), die Daten speichern, und vertieften Zonen (beispielsweise Mulden, Täler, Rillen etc.), die Steuerinformationen speichern können. Die vertieften Zonen trennen die erhöhten Zonen voneinander, um ein unerwünschtes Speichern von Daten in den erhöhten Bereichen zu hemmen oder zu verhindern. Das diskret ausgeprägte Muster kann in die Strukturschicht 130 geprägt oder in anderer Weise ausgebildet werden, wobei die magnetische Schicht 150 über der Strukturschicht 130 angeordnet wird, entweder vor oder nach dem Prägen. Wenn Daten auf das strukturierte Aufzeichnungsmedium geschrieben werden, bilden die erhöhten Bereiche 170 die Datenspuren. Informationen wie etwa Steuerinformation (Kopfpositionierung) können in den vertieften Bereichen 160 gespeichert werden. Alternativ kann Steuerinformation mit Daten in Sektoren verschachtelt und auf den erhöhten Bereichen 170 gespeichert sein. Die erhöhten Bereiche 170 und die vertieften Bereiche 160 sind typischerweise als abwechselnde konzentrische Kreise ausgebildet, obwohl auch andere Konfigurationen (beispielsweise spiralförmig) betrachtet werden. Die vertieften Bereiche 160 isolieren daher die erhöhten Bereiche 170 (beispielsweise die Datenspuren) voneinander, was zu Datenspuren führt, die physisch und magnetisch ausgebildet sind. Die Ausbildung einer DTR-Struktur ist dem Fachmann bekannt; daher wird keine detaillierte Beschreibung gegeben.
Eine elektronische Laufwerksteuerungssoftware kann vom magnetischen Festplattenlaufwerksystem dazu verwendet werden, die Bewegung des Kopfs 110 über der Landezone 10, der sicheren Zone 20 und der Datenzonen 40 zu steuern. Wenn das Festplattenlaufwerksystem sich dreht und der Kopf keinen Schreib/Lese-Vorgang ausführt (beispielsweise Leerlauf) lenkt die elektronische Laufwerksteuerungssoftware den Kopf 110 in einer Ausführungsform über die sichere Zone 20, wie unten mit Bezug auf 5 genauer beschrieben wird.
Das Substrat 120 der Platte 100 kann texturiert sein und mehrere Filmschichten (beispielsweise die magnetische Aufzeichnungsschicht 150) können über dem Substrat 120 angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann die Platte 100 aus einem Glassubstrat oder einem Metall/Metall-Legierung-Substrat hergestellt sein.
Die verwendeten Glassubstrate umfassen beispielsweise silika-haltige Gläser, wie etwa Borosilikatglas und Aluminosilikatglas. Die verwendeten Metallegierungssubstrate umfassen beispielsweise AlMg-Substrate. In einer alternativen Ausführungsform können andere Materialien, wie etwa Polymere und Keramiken, verwendet werden.
In einer Ausführungsform können für eine oder mehrere der Zonen (Landezone 10, eine sichere Zone 20 und eine Datenzone 40) eine oder mehrere Texturen auf der Oberfläche des Substrats 120 (oder auf einer auf dem Substrat angeordneten Schicht, beispielsweise einer plattierte NiP-Schicht) erzeugt werden. In einer Ausführungsform können die Datenzonen 40 texturiert sein, um eine gewünschte magnetische Orientierung in der auf der Platte 100 aufgetragenen magnetischen Filmschicht 150 zu erzeugen. Die Texturierung der Datenzonen 40 kann eine bevorzugte, in Umfangsrichtung verlaufende Ausrichtung der magnetischen Medien der magnetischen Aufzeichnungsschicht 150 unterstützen. Eine Vorzugsausrichtung der magnetischen Medien auf der Platte 100 in Umfangsrichtung kann dabei helfen, ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und eine optimale Auflösung zu erreichen, um die bestmögliche Leistung aus den magnetischen Medien zu erzielen.
Die 3A, 3B und 3C stellen alternative Ausführungsformen von Datenzonen-Texturmustern dar. 3A stellt eine Magnetplatte mit einem Rosetten-Texturmuster dar. 3B stellt eine Magnetplatte mit einem in Umfangsrichtung verlaufenden Texturmuster dar. 3C stellt eine Magnetplatte mit einem kreuzschraffierten Texturmuster dar. Beispielsweise, in einer Ausführungsform, hat das in 3B dargestellte in Umfangsrichtung verlaufende Texturmuster mikroskopische in Umfangsrichtung verlaufende (oder im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende) Rillen oder Furchen auf der Oberfläche der erhöhten Zonen des Substrats 120. Das Substrat 120 kann unter Verwendung fester oder freier Schleifmittel mechanisch texturiert werden. Zum Erzeugen einer kreuzschraffierten Textur beispielsweise, wird ein Substrat auf der Spindelplattform befestigt, die während des Betriebs rotiert. Ein mit einer Diamantaufschlemmung behandeltes Band wird auf einer Bandrolle montiert und gegen das Substrat gedrückt. Das Gerät ist so konfiguriert, daß es die Spindel oszillierend bewegt und dabei das Substrat vorwärts und rückwärts bewegt, während die Bandrolle das Band gegen die Oberfläche des Substrats drückt. Die Rillen im Substrat werden durch die Bahnen einzelner Diamantpartikel erzeugt, die über die Substratoberfläche bewegt werden. Das durch die Bahnen hervorgerufene Texturmuster ist abhängig von der Oszillationsfrequenz der Substratplattform und der Rotationsfrequenz der Substratplattform.
Für bestimmte Frequenzen fallen die Partikelbahnen in aufeinanderfolgenden Plattendrehungen nicht aufeinander und erzeugen daher Rillenkreuzungen, die . sich verschachteln, um eine kreuzschraffierten Textur auszubilden, wie in 3C dargestellt ist. Alternativ können andere Oszillations- und Rotationsfrequenzen verwendet werden. Sind beispielsweise die Oszillations- und Rotationsfrequenz gleich (oder haben beispielsweise ein ganzzahliges Verhältnis) oder falls die Plattform/das Band nicht oszillieren, führen die Bahnen der Bandpartikel zu einem in Umfangsrichtung verlaufenden Texturmuster im Substrat, wie in 3B dargestellt ist. Alternativ können andere Texturverfahren, wie etwa Prägungstexturierung und Lasertexturierung, verwendet werden. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Texturmuster beschränkt ist und ebenso alternative Texturmuster, die dem Fachmann bekannt sind, verwendet werden können.
In einer Ausführungsform kann die Landezone 10 (die beispielsweise als eine CSS-Zone arbeitet) texturiert sein, um die Haftreibung zwischen dem Kopf 110 und der Oberfläche der Platte 100 zu verringern. Es versteht sich, daß zur Verbesserung der CSS-Leistung die Reibung zwischen dem Schlitten und der Platte minimal sein muß. Statische Reibung, oder Haftreibung, ist ein Begriff, der verwendet wird, um die entgegen einer Bewegung des Kopfs relativ zur Plattenoberfläche ausgeübte Kraft zu bezeichnen, wenn der Kopf auf der Plattenoberfläche ruht. Das CSS-Texturmuster kann auf der Platte durch mechanisches Abschleifen der Substratoberfläche mit bekannten Verfahren aufgebracht werden. Alternativ können andere Verfahren zur Ausbildung der notwendigen Textur in der CSS-Zone verwendet werden, beispielsweise Lasertexturierung. Bei der Lasertexturierung wird ein Laserstrahl auf einen kleinen Fleck auf der Plattenoberfläche fokusiert, wodurch Texturen mit einheitlicher Form und Größe in einem steuerbaren Muster ausgebildet werden.
Im Gegensatz zu den Anforderungen für CSS-Vorgänge, ist es für das Lesen und Schreiben von Daten wünschenswert, daß die Oberfläche der obersten Schicht über den Datenzonen 40 so glatt wie möglich ist, um es dem Kopf zu gestatten so dicht wie möglich über der Plattenoberfläche zu fliegen. Wegen dieser unterschiedlichen Anforderungen beim Einsatz der Platte in CSS-Festplattenlaufwerken, ist die Landezone 10 stärker texturiert als die zur Datenspeicherung verwendeten Abschnitte der Datenzonen 40 der Platte, so daß die Texturierung auf der Substratoberfläche sich durch die nachfolgend aufgetragenen Schichten fortpflanzt, um auf der Oberfläche der obersten Schicht (beispielsweise eine Schutzschicht) der Platte 100 zu erscheinen.
Da die Datenzone 40 glatter als die CSS-Zone ist, sind die Gleithöhe (minimaler Abstand, in dem ein Schlitten fliegen kann, ohne irgendeinen Teil der Plattenoberfläche zu berühren) und die Gleit-Lawinenhöhe (glide avalanche height, Abstand über dem mittleren Plattenoberflächenniveau, in dem der Kopfschlitten regelmäßig und anhaltend die Plattenoberfläche berührt) in den Datenzonen 40 niedriger als in der CSS-Zone. Daher nimmt, wenn der Kopf von den Datenzonen 40 zur CSS-Zone bewegt wird, die Gleit-Lawinenhöhe des Kopfs 110 zu, da der Kopf 110 dazu fähig sein muß, sicher zwischen den beiden Zonen zu wechseln, ohne in der CSS-Zone unerwünschten Kontakt zu haben, der zur Abnutzung der Plattenoberfläche, des Schlittens und zur Erzeugung von Abrieb führen kann. Eine solche Zunahme der Höhe erfolgt jedoch nicht während Schreib/Lese-Vorgängen oder im Leerlauf des Kopfs. Vielmehr erfolgt eine solche Zunahme der Kopfhöhe nur während des Ausschaltvorgangs des Systems, wenn das Festplattenlaufwerk ausgeschaltet wird.
Die 6A-D stellen alternative Plattenoberflächentexturen für sichere Zonen dar, die dazu verwendet werden können, einen Kopf höher fliegen zu lassen als wenn der Kopf sich über einer Datenzone befindet. Beispielsweise kann die Oberfläche der Platte 100 in der sicheren Zone 20 eine ebene glatte Oberfläche ohne eine DTR-Muster-Struktur sein, wie sie in 6A dargestellt ist. Die ebene Oberfläche kann eine zweidimensionale Oberfläche sein, die im wesentlichen flach ist, mit einer im wesentlichen einheitlichen Tiefe und Dicke. 6B stellt eine Oberflächenstruktur der sicheren Zone mit radialen Rillen dar. In einer Ausführungsform sind die Rillen radial ausgerichtet und haben einen Abstand von etwa 10 Mikrometer mit erhabenen Bereichen von etwa 10 Mikrometer Breite. 6C stellt eine Oberflächenstruktur der sicheren Zone mit schrägen Rillen dar. 6D stellt eine Oberflächenstruktur der sicheren Zone mit kreuzschraffierten Rillen dar. Es versteht sich, daß, in einer Ausführungsform, die Tiefe der Rillen in der sicheren Zone gleich oder kleiner als die Tiefe der Rillen der ebenen Oberfläche in der Datenzone sein kann. Es versteht sich ebenfalls, daß die von der kreuzschraffierten Textur in der sicheren Zone gebildeten Winkel sich von den durch die kreuzschraffierten Textur in der Datenzone gebildeten Winkeln unterscheiden. Beispielsweise sind die in der Datenzone ausgebildeten Winkel größer als die in der sicheren Zone ausgebildeten Winkel (beispielsweise 20 bis 70 Grad für die Kreuzschraffierung in der sicheren Zone).
Es versteht sich, daß die Abstände der Geometrie der Rillen und der erhabenen Bereiche für jede der in den 6A-D dargestellten Oberflächenstrukturen der sicheren Zone dafür optimiert sind, die Flughöhe so zu verändern, daß sie höher als über der Datenzone (beispielsweise eine Oberflächenstruktur mit DTR-Muster in Umfangsrichtung) ist. In jeder der Ausführungsformen der 6A-D lassen die Oberflächenmuster den Kopf höher fliegen, indem sie den Luftdruckverlust, der sich unter dem Kopf aufbaut wenn der Kopf in die Kopfflugrichtung 18 fliegt, vermindern. Es versteht sich, daß zur Vergrößerung der Flughöhe des Kopfs 110 auch andere Texturmuster verwendet werden können, beispielsweise eine Textur, die eine Matrix von Kreisen umfaßt.
Es versteht sich, daß die in den 6B, 6C und 6D dargestellten Texturmuster in Aufzeichnungslaufwerksystemen vom Kontakttyp auch als Reinigungsfläche für die Luftlagerfläche (ABS) des Kopfs 110 dienen können. Die quer zur Flugrichtung 18 des Kopfs ausgerichteten Rillen bewirken einen „Fußabstreifer"-Effekt auf der ABS.
Es können ein oder mehrere Prägewerkzeuge oder Stempel verwendet werden, um ein Aufzeichnungsmuster mit diskreten Spuren und/oder die Textur der sicheren Zone auf der Platte 100 zu erzeugen. In einer Ausführungsform kann ein Stempel mit einer Textur versehen werden, die auf eine erhöhte Fläche 170 des Musters mit diskreten Spuren in der Datenzone übertragen wird. In einer alternativen Ausführungsform kann ein dem Fachmann gut bekanntes Lasertexturwerkzeug zum Erzeugen der verschiedenen Muster der sicheren Zone auf der Platte 100 verwendet werden. In einer Ausführungsform kann die Abmessung der sicheren Zone 20 im wesentlichen der Breite des Kopfs angepaßt werden (beispielsweise ungefähr 1 mm Breite).
Die 4A und 4B stellen eine Querschnittsansicht einer Magnetplatte 100, die eine Datenzone und eine sichere Zone aufweist, dar. 5 stellt mit Bezug auf die 4A und 4B ein Ablaufdiagramm zur Positionierung eines Kopfs 110 über einer Spur der sicheren Zone 20 dar. Im Block 510 erhält die elektronische Laufwerksteuerungssoftware eine Anweisung zum Ausführen eines Lese- und/oder Schreibvorgangs auf den Datenzonen 40 der Magnetplatte 100. Im Block 520 wird, wie in 4A dargestellt ist, der Kopf 110 auf einer Flughöhe 11 über den Datenzonen 40 positioniert, um den Lese- und/oder Schreibvorgang auszuführen. Eine typische Flughöhe über einer Datenzone kann beispielsweise 2,5 bis 7,6 Nanometer betragen. Dagegen kann die typische Flughöhe über einer sicheren Zone 3,63 bis 11,02 Nanometer betragen, was eine um etwa 45% höhere Flughöhe als über der Datenzone ist.
Im Block 530 wird der Lese- und/oder Schreibvorgang ausgeführt. Im Block 540 wird der Kopf 110 nach Vollendung des Lese- und/oder Schreibvorgangs über der sicheren Zone 20 in einer Flughöhe 12 positioniert, wie in 4B dargestellt ist. Auf diese Weise ist die Flughöhe 12 des Kopfs 110 über der sicheren Zone 20 größer als die Flughöhe 11 des Schreib/Lese-Kopfs 110, wenn er sich über den Datenzonen 40 befindet. Typischerweise läuft der Kopf 110 nach der Ausführung eines Lese- und/oder Schreibvorgangs leer und die Magnetplatte 100 dreht sich weiter, wobei auf eine nachfolgende Anweisung gewartet wird.
Die Fähigkeit, die Flughöhe zu erhöhen sorgt für einen Abstand zwischen dem Kopf 110 und der Platte 100 und verringert so die Reibungsabnutzung des Kopfs 110 und der Platte 100. Dies ist insbesondere in Festplattenlaufwerksystemen wünschenswert, die eine Aufzeichnungskopftechnologie mit Kontakt oder beinahe Kontakt einsetzen, da solche Systeme eine größere Nähe oder eine Direktkontakt-Magnettechnologie zwischen dem Kopf und der Magnetplatte benötigen. Da Laufwerksysteme nicht ununterbrochen lesen und schreiben, versteht es sich, daß eine signifikante Zeitspanne der Kopf-Platte-Abnutzung dadurch vermeidbar ist, daß der Kopf über einer oder mehreren sicheren Zonen 20 positioniert wird, über denen der Kopf 110 höher fliegt und dabei den Abstand zwischen dem Kopf 110 und der Platte 100 erhöht und den Kontakt mit der Platte vermeidet, während das Laufwerksystem leerläuft und keinen Schreib/Lese-Vorgang ausführt. Auf diese Weise ist die mechanische Zuverlässigkeit dieser Kopf-Platte-Schnittstelle stark erhöht.
Nach Block 540 kann die elektronische Laufwerksteuerungssoftware entweder den Kopf 110 anweisen einen nachfolgenden Lese- und/oder Schreibvorgang in den Datenzonen 40 auszuführen oder den Kopf 110 anweisen zur Landezone 10 zurückzukehren. In der Landezone 10 ruht der Kopf 110 direkt auf der Oberfläche der Landezone (in der Ausführungsform, bei der die Landezone eine CSS-Zone ist) und die Platte 100 hört auf sich zu drehen, bis eine neue Anweisung erhalten wird.
Es versteht sich, daß in das in 5 dargestellte Verfahren mehr oder weniger Vorgänge aufgenommen werden können, ohne den Anwendungsbereich einer Ausführungsform der Erfindung zu verlassen und daß durch die hier dargestellte und beschriebene Anordnung der Blöcke keine bestimmte Ordnung vorausgesetzt ist. Es versteht sich außerdem, daß das in Zusammenhang mit 5 beschriebene Verfahren in maschinen-ausführbaren Anweisungen, beispielsweise Software, ausgeführt werden kann. Die Anweisungen können dazu verwendet werden einen universell einsetzbaren oder einen Spezialprozessor, der mit den Anweisungen programmiert ist, dazu zu veranlassen, die beschriebenen Vorgänge auszuführen. Alternativ können die Vorgänge durch spezielle Hardwarekomponenten, die zum Ausführen der Vorgänge eine festverdrahtete Logik beinhalten, oder durch eine beliebige Kombination programmierter Computerkomponenten und spezieller Hardwarekomponenten ausgeführt werden.
Das Verfahren kann als ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden, das ein maschinenlesbares Medium umfaßt, auf dem Anweisungen gespeichert sind und das dazu verwendet werden kann einen Computer (oder ein anderes elektronisches Gerät) zu programmieren, um das Verfahren auszuführen. Für diese Beschreibung soll unter dem Begriff „maschinenlesbares Medium" jedes Medium eingeschlossen sein, das dazu geeignet ist, eine Folge von Anweisungen zur Ausführung auf der Maschine zu speichern oder zu kodieren und das die Maschine dazu veranlaßt, ein beliebiges der Verfahren der vorliegenden Erfindung auszuführen. Der Begriff „maschinenlesbares Medium" schließt daher Festkörperspeicher, optische und magnetische Platten und eine Trägerwelle, die ein Datensignal kodiert, ein, ist aber nicht auf diese begrenzt. Außerdem ist es im Fachgebiet üblich mit Software, in verschiedenen Formen (beispielsweise Programm, Verfahren, Prozeß, Anwendung, Modul, Logik ...), das Durchführen einer Handlung oder das Bewirken eines Ergebnisses zu bezeichnen. Solche Ausdrücke sind lediglich eine Kurzform dafür, daß die Ausführung der Software durch einen Computer den Prozessor des Computers dazu veranlaßt eine Handlung auszuführen oder ein Ergebnis zu erzeugen.
7 stellt ein Festplattenlaufwerk mit einer Platte (beispielsweise Platte 100) dar. Das Festplattenlaufwerk 700 kann eine oder mehrere Platten (beispielsweise Platte 100) zum Speichern von Daten umfassen. Die Platte 100 sitzt auf einer Spindelvorrichtung 760, die an einem Laufwerkgehäuse 780 montiert ist. Ein Antrieb 711 ist über einen Aufhängungsarm 712 mit dem Kopf 110 verbunden. Der Antrieb 711 ist mit dem Laufwerkgehäuse verbunden und bewegt den Aufhängungsarm 712 und damit den Kopf 110 in einer radialen Richtung zur gewünschten Stelle auf der Platte 100. Ein Spindelmotor (nicht abgebildet) dreht die Spindelvorrichtung 760 und damit die Platte 100, um den Kopf 110 an einer bestimmten Stelle entlang einer gewünschten Plattenspur zu positionieren, wie dem Fachmann gut bekannt ist. Die Position des Kopfs 110 relativ zur Platte 100 kann durch die Positonssteuerungsschaltung 770 (beispielsweise kann die elektronische Laufwerksteuerungssoftware in der Positonssteuerungsschaltung 770 gespeichert werden) gesteuert werden.
Es versteht sich außerdem, daß die elektronische Laufwerksteuerungssoftware auch dazu programmiert werden kann, den Aufhängungsarm 712 anzuweisen, die Flughöhe des Kopfs über der Platte zu erhöhen. Dieses Verfahren zum Vergrößern der Flughöhe ist jedoch teurer als die passive Ausführung mit einer Magnetplatte, die wie beschrieben eine sicher Zone zum Vergrößern der Flughöhe aufweist.
Es versteht sich, daß das Festplattenlaufwerksystem 700, wie in 8 dargestellt, an ein Computersystem angeschlossen werden kann. Das Computersystem 840 umfaßt einen Prozessor 850, Speicher 855, ein Festplattenlaufwerksystem 700 und eine Eingabe/Ausgabe-Möglichkeit 860, die an einen Systembus 865 angeschlossen ist. Der Speicher 855 ist dazu ausgebildet Anweisungen, wie die elektronische Laufwerksteuerungssoftware, zu speichern, die bei ihrer Ausführung durch den Prozessor 850 die hier beschriebenen Verfahren ausführen. Die Eingabe/Ausgabe 860 gestattet die Übertragung von Daten von und zum magnetischen Festplattenlaufwerksystem 700. Zusätzlich bildet die Eingabe/Ausgabe 860 eine Schnittstelle zu einem Empfänger, einem Sender, einem visuellen Display und verschiedenen Typen von maschinenlesbaren Medien, einschließlich jede Art von zusätzlichen Speichergeräten, die für den Prozessor 850 zugänglich sind.
Die Beschreibung der 8 soll einen Überblick über Computerhardware und andere Betriebskomponenten geben, die geeignet sind, um die Ausführungsformen der Erfindung zu implementieren, sie soll jedoch die anwendbaren Umgebungen nicht einschränken. Es versteht sich, daß das Computersystem 840 ein Beispiel von vielen möglichen Computersystemen mit verschiedenen Architekturen ist. Ein typisches Computersystem umfaßt gewöhnlich wenigstens einen Prozessor, Speicher und einen Bus, der den Speicher mit dem Prozessor verbindet. Ein Fachmann versteht unmittelbar, daß Ausführungsformen der Erfindung mit anderen Computersystemkonfigurationen, einschließlich Multiprozessorsystemen, Minicomputern, Mainframe-Computern und Weiteren, realisiert werden können.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Festplattenlaufwerks, das folgendes umfaßt: Betreiben eines Kopfs während eines Lese- und/oder Schreibvorgangs auf einer ersten Höhe über einer Platte; und Betreiben eines Kopfs auf einer zweiten Höhe über der Platte, wobei die zweite Höhe größer als die erste Höhe ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kopf während eines Leerlaufvorgangs auf der zweiten Höhe betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Kopf während des Lesevorgangs oder des Schreibvorgangs über einer zur Aufzeichnung mit diskreten Spuren (DTR) gemusterten Oberfläche betrieben wird und wobei der Kopf während des Leerlaufvorgangs über einer relativ zur DTR-gemusterten Oberfläche ebenen Oberflächentextur betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die ebene Oberfläche im wesentlichen glatt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die ebene Oberfläche eine kreuzschraffierte Textur hat.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die ebene Oberfläche eine radiale Textur hat.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die ebene Oberfläche eine schräge Textur hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Flughöhe ungefähr Null ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Betreiben des Kopfs auf der ersten Höhe über einer Datenzone erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Betreiben des Kopfs auf der zweiten Höhe über einer Nicht-Datenzone und einer Nicht-Landezone erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die zweite Höhe durch die Verwendung einer Oberfläche auf der Platte bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Oberfläche im wesentlichen glatt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Oberfläche eine kreuzschraffierte Textur hat.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Oberfläche eine radiale Textur hat.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Oberfläche eine schräge Textur hat.
Magnetische Aufzeichnungsplatte , die folgendes umfaßt: eine erste Zone mit einer Anzahl von Datenspuren zur Datenspeicherung; und eine zweite Zone mit einer Oberfläche zur Vergrößerung einer Flughöhe eines Kopfs auf einen größeren Wert als wenn der Kopf sich über der ersten Zone befindet.
Platte nach Anspruch 16, die außerdem folgendes umfaßt: eine dritte Zone, wo der Kopf geparkt wird, wenn die Magnetplatte nicht in Betrieb ist.
Platte nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Oberfläche der zweiten Zone eine kreuzschraffierte Textur hat.
Platte nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Oberfläche der zweiten Zone im wesentlichen glatt ist.
Platte nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Oberfläche der zweiten Zone eine radiale Textur hat.
Platte nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Oberfläche der zweiten Zone schräge Rillen hat.
Platte nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei der Kopf mit der Magnetplatte in Kontakt ist, wenn er sich über der ersten Zone befindet.
Platte nach einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei die erste Zone ein Muster zur Aufzeichnung mit diskreten Spuren umfaßt und wobei die zweite Zone relativ zu einer Oberfläche der ersten Zone eine ebene Oberfläche hat.
Platte nach Anspruch 23, wobei die ebene Oberfläche der zweiten Zone eine kreuzschraffierte Textur hat.
Platte nach Anspruch 23, wobei die ebene Oberfläche der zweiten Zone im wesentlichen glatt ist.
Platte nach Anspruch 23, wobei die ebene Oberfläche der zweiten Zone eine radiale Textur hat.
Platte nach Anspruch 23, wobei die ebene Oberfläche der zweiten Zone schräge Rillen hat.
Platte nach einem der Ansprüche 16 bis 27, wobei die erste Zone eine Datenzone ist.
Platte nach Anspruch 28, wobei die zweite Zone eine sichere Zone ist.
Magnetische Aufzeichnungsplatte, die folgendes umfaßt: Mittel zum Speichern von Daten durch einen Kopf auf einer Flughöhe; und Mittel zum Vergrößern der Flughöhe des Kopfs unter Verwendung einer Oberflächentextur auf der Platte.
Platte nach Anspruch 30, wobei die Mittel zum Vergrößern der Flughöhe die Erhöhung des Luftdrucks zwischen der magnetischen Aufzeichnungsplatte und dem Kopf zur Vergrößerung der Flughöhe des Kopfs umfassen.
Magnetische Aufzeichnungsplatte, die folgendes umfaßt: eine erste Zone mit einer ersten Oberflächentextur auf einer Seite der Platte; eine zweite Zone mit einer zweiten Oberflächentextur auf der Seite der Platte; und eine dritte Zone mit einer dritten Oberflächentextur auf der Seite der Platte, wobei die dritte Textur von der ersten Oberflächentextur und der zweiten Oberflächentextur verschieden ist.
Platte nach Anspruch 32, wobei die zweite Zone ein Muster von erhöhten und vertieften Bereichen umfaßt und wobei die dritte Zone einen erhöhten Bereich umfaßt.
Platte nach Anspruch 33, wobei die zweite Oberflächentextur ein in Umfangsrichtung verlaufendes Texturmuster umfaßt und wobei die dritte Oberflächentextur eine im wesentlichen glatte Oberfläche umfaßt.
Platte nach Anspruch 32, wobei die dritte Oberflächentextur ein im wesentlichen 20 bis 90 Grad kreuzschraffiertes Texturmuster umfaßt.
Platte nach Anspruch 32, wobei die dritte Oberflächentextur ein radiales Texturmuster umfaßt.
Platte nach Anspruch 32, wobei die dritte Oberflächentextur ein schräges Texturmuster umfaßt.
Platte nach einem der Ansprüche 32 bis 37, wobei die erste Zone eine Kontakt-Start-Stop-Zone ist.
Platte nach einem der Ansprüche 32 bis 38, wobei die zweite Zone auf der Platte zur Datenspeicherung ausgebildet ist.
Festplattenlaufwerk, das folgendes umfaßt: eine Spindelvorrichtung; und eine mit der Spindelvorrichtung verbundene magnetische Aufzeichnungsplatte, wobei die Magnetplatte folgendes umfaßt: eine erste Zone mit einer ersten Oberflächentextur auf einer Seite der Platte; eine zweite Zone mit einer zweiten Oberflächentextur auf der Seite der Platte; und eine dritte Zone mit einer dritten Oberflächentextur auf der Seite der Platte, wobei die dritte Oberflächentextur von der ersten Oberflächentextur und der zweiten Oberflächentextur verschieden ist.
Festplattenlaufwerk nach Anspruch 40, wobei die zweite Zone ein Muster von erhöhten und vertieften Bereichen umfaßt und wobei die dritte Zone einen erhöhten Bereich umfaßt.
Festplattenlaufwerk nach Anspruch 41, wobei die zweite Zone ein in Umfangsrichtung verlaufendes Texturmuster umfaßt und wobei die dritte Zone eine im wesentlichen glatte Oberfläche umfaßt.
Festplattenlaufwerk nach Anspruch 40, wobei die dritte Oberflächentextur ein im wesentlichen 90 Grad kreuzschraffiertes Texturmuster umfaßt.
Festplattenlaufwerk nach Anspruch 40, wobei die dritte Oberflächentextur ein radiales Texturmuster umfaßt.
Festplattenlaufwerk nach Anspruch 40, wobei die dritte Oberflächentextur ein schräges Texturmuster umfaßt.
Festplattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 40 bis 45, wobei die erste Zone eine Kontakt-Start-Stop-Zone ist.