雜散磁場檢測器、磁碟驅動器和磁頭退避方法

2023-12-11 17:10:07

專利名稱：雜散磁場檢測器、磁碟驅動器和磁頭退避方法
技術領域：
本發明涉及雜散磁場檢測方法、雜散磁場檢測器以及數據讀取/寫入裝置中的抗雜散磁場的磁碟驅動器，其中，所述數據讀取/寫入裝置磁性讀取在記錄介質的厚度方向上寫入的信號。
背景技術：
參考圖14和圖15作為例子，用垂直磁碟驅動器來說明傳統的記錄技術。垂直磁碟驅動器是擁有垂直磁性記錄介質、讀取/寫入磁頭等等的磁碟驅動器，並通過垂直磁性記錄系統執行讀取/寫入。與傳統的縱向記錄系統不同，垂直磁性記錄系統形成在記錄介質的厚度方向上記錄的磁化。在圖14中，垂直磁性記錄介質10包括記錄層101，其在厚度方向上具有磁性各向異性。垂直磁性記錄介質10包括以下類型單層磁性記錄介質，其僅具有這種記錄層101；以及多層垂直磁碟，其具有記錄層101和襯底103之間的軟下層102(在下文中，磁性記錄介質表示多層垂直磁碟，除非另外指定)。記錄層101由具有用於保持數據的高磁性矯頑力的垂直磁性膜製成，而軟下層102具有這樣的特性當向其施加磁場d時產生磁化，但是當從中去除磁場時恢復非磁化狀態。
讀取/寫入磁頭140使用讀取/寫入分開類型，其通常分別擁有讀取磁頭和寫入磁頭。寫入磁頭包括以下類型環狀磁頭，其在也可用於縱向記錄系統中的環狀部分上具有間隙，且通過從間隙洩漏的磁場執行寫入；以及SPT(單磁極類型)磁頭，其具有主磁極和返回磁極(在下文中，寫入磁頭表示SPT磁頭，除非另外指定)。對於讀取磁頭，使用磁阻磁頭，其在電阻變化時能夠檢測到磁場的變化(在下文中稱作MR磁頭)。
下面用一個例子來略述寫入操作，在該例子中，裝配了SPT(單磁極類型)磁頭140和多層垂直磁碟10。磁場磁化主磁極141，該磁場是通過流過寫入磁頭的上部纏繞的線圈143的電流生成的。由於面對記錄介質的主磁極末端的區域非常小，所以磁通量被集中，以在主磁極的正下方生成巨大的磁場，並從而在記錄層101中記錄磁化。穿透記錄層101的磁場磁化軟下層102。另一方面，線圈143生成的磁場在和主磁極141相反的方向上磁化返回磁極142，然而返回磁極的末端的區域很大，而且生成的磁場太小而不能被記錄。然而，由於在返回磁極正下方的軟下層中生成了與主磁極方向相反的磁場，所以形成了連接主磁極正下方的區域和返回磁極正下方的區域的磁場。在這種情況下，通過從主磁極141開始、經由軟下層102、返回到返回磁極142的磁路50，顯示了記錄磁場。
如圖15所示，當從外面向這樣的記錄介質的表面垂直地施加磁場51時，磁場穿透了主磁極和返回磁極。現在，由於主磁極141因為其結構在磁極的末端(511)集中磁場，所以存在生成例如使記錄層101中記錄的磁化退磁這樣的強磁場的可能性，即使施加的磁場51很低。這是一種被稱作由雜散磁場對記錄磁化的退磁或消磁的現象。如果發生了這種現象，則寫入的信息將會丟失，而且除了極不平常的情況之外，甚至伺服標記和磁軌及扇區識別信號也會丟失，這會妨礙對如磁碟驅動器(HDD)的操作。
當向記錄介質垂直地施加雜散磁場時出現的問題後來已被認識。例如，JP-A No.225901/1995(專利文獻1)和JP-A No.225526/1993(專利文獻2)披露了該問題及其測量方法。專利文獻2披露了這樣的技術在裝置中安裝磁性傳感器以檢測磁場，並基於檢測將磁頭退避到數據區域外面。JP-A No.100141/2002(專利文獻3)披露了這樣的技術藉助於讀取磁頭檢測雜散磁場，藉助於讀取磁頭讀取記錄介質上寫入的用於檢測雜散磁場的模式，通過使用傳統讀取裝置的前置放大器進行放大，執行A/D轉換，然後用振幅的平均值來檢測雜散磁場。JP-A No.272331/2003(專利文獻4)披露了這樣的技術檢測雜散磁場，而不在磁性記錄介質上方飛行磁頭。根據專利文獻4的技術在例如生產時的未施加雜散磁場的狀態下測量每個MR元件的電阻，並將其存儲在FROM中。該技術從MR元件的電阻讀出FROM的值，並在實際操作期間通過溫度傳感器讀出環境溫度，並從而檢測雜散磁場。也可以添加磁性屏蔽作為應對雜散磁場的措施。JP-A No.77266/2003(專利文獻5)披露了關於磁場屏蔽的技術。
專利文獻1JP-A No.225901/199專利文獻2JP-A No.225526/199專利文獻3JP-A No.100141/200專利文獻4JP-A No.272331/200專利文獻5JP-A No.77266/200
發明內容根據專利文獻1和專利文獻2的技術不能正確檢測寫入磁頭位置處的磁場強度，而且，如果在設置傳感器的位置和磁頭位置處，在垂直方向上向記錄介質施加的雜散磁場不單一，則該技術錯誤地檢測雜散磁場。這導致由不必要的退避造成的性能損失，並且如果施加了例如磁頭這樣的應當退避的高雜散磁場，而磁頭不能退避，則寫入的信號被退磁或消磁，這是要解決的問題。
根據專利文獻3的技術需要讀取用於檢測雜散磁場的特定的模式。因此，在檢測期間，磁頭在磁性記錄介質上方飛行，在施加雜散磁場的情況下進行執行，而且數據信號和伺服標記的記錄的磁化被退磁或消磁，這是要解決的問題。而且，該技術在信號通過前置放大器和讀取信道之後從讀取磁頭檢測該信號；由於自動增益控制電路和基線校正電路通常位於讀取信道的A/D轉換器的前置級，並且在校正來自讀取磁頭的信號的情況下進行檢測，所以該技術不能正確檢測雜散磁場的影響。進而，前置放大器不能充分通過直流和低頻成分，因為這些成分在通頻帶寬外面；因此，該技術不能達到檢測雜散磁場方面的足夠準確度，這是問題所在。儘管當磁場急劇增加時該技術能夠檢測雜散磁場，但是在執行磁頭退避期間會導致退磁或消磁，這是要解決的問題。
由於雜散磁場強度的變化對於讀取信號的磁場變化而言非常輕微，所以根據專利文獻4的技術不能通過傳統HDD中引入的放大器來檢測直流成分的變化和接近直流的甚低頻成分，其在放大器的通頻帶寬外面。而且，當發生傳統HDD中引入的放大器能夠檢測非常陡峭的磁場時，在執行磁頭退避期間存在導致退磁或消磁的可能性。根據專利文獻5的技術需要具有由軟磁性材料製成的部件的屏蔽，其中，所述軟磁性材料具有大於一定厚度的厚度，以便得到磁性屏蔽的充分效果；因此，考慮到重量和尺寸的限制，不必要尤其是對移動HDD實際使用該技術。而且，由於一般而言徹底的磁性屏蔽是不可能的，所以磁性屏蔽會將雜散磁場的強度削弱到某種程度，但是完全排除雜散磁場是不可能的。因此，在雜散磁場存在的環境下，有必要考慮在寫入磁頭附近不可避免地施加磁場。
另外，在這些技術中，施加的磁場隨著時間增加，並且如果磁場強度的增加比率大，則在退避搜索期間磁場會超過開始退磁的磁場強度，從而退磁或消磁已記錄的磁化，這是要解決的問題。
本發明的目的是提供一種可靠的磁碟驅動器，其防止記錄的磁化的退磁或消磁。
為了完成前述的目的，根據本發明的磁碟驅動器具有這樣的功能當施加磁場時，監視來自讀取磁頭的輸出的直流成分。而且另外，其具有這樣的功能在基於雜散磁場中的強度變化磁頭開始退避的地方，自適應控制磁場強度。
使用MR元件的讀取磁頭的輸出以與傳統同樣的方式被輸入到前置放大器，並且藉助於高通濾波器(HPF)執行例如定位和數據讀取的正常讀取/寫入操作，其中，所述HPF削弱低頻成分，以便抑制噪聲。與此同時，讀取磁頭的輸出將信號發送到雜散磁場檢測裝置，以便通過直流放大器(DC放大器)檢測雜散磁場。這裡，DC放大器是放大信號的直流成分和接近直流的低頻成分的放大器。雜散磁場檢測裝置監視來自讀取磁頭的輸出的直流成分，並且在直流成分的水平超過一定的閾值的時刻，雜散磁場檢測裝置將寫入磁頭從磁性記錄介質上方退避。基於來自讀取磁頭的輸出的直流成分中的變化，雜散磁場檢測裝置自適應控制用於退避操作的閾值。
這使得能夠防止寫入磁頭在施加雜散磁場的狀態下駐留在磁性記錄介質上方，並防止記錄磁化的退磁或消磁。而且，將基於來自讀取磁頭的輸出的直流成分中的變化來評估雜散磁場的大小的裝置添加到雜散磁場檢測裝置，並且基於該評估退避磁頭，將使防止記錄磁化的退磁或消磁成為可能，即使在出現劇烈磁場變化的情況下。
根據本發明，可以在施加雜散磁場的環境中，在寫入磁頭的位置處正確檢測雜散磁場，以防止記錄磁化的退磁或消磁，並實現高度可靠的磁碟驅動器。


圖1是顯示根據本發明的磁碟驅動器的構造的示圖；圖2是顯示MR元件的輸出的示圖；圖3A是顯示具有雜散磁場檢測器的磁碟驅動器的構造的示圖；圖3B是顯示具有雜散磁場檢測器的磁碟驅動器的構造的示圖；圖3C是顯示具有雜散磁場檢測器的磁碟驅動器的構造的示圖；圖4是顯示抗雜散磁場的磁碟驅動器的構造的示圖；圖5是解釋在寫入操作期間檢測雜散磁場的方法的示圖；圖6是顯示在讀取/寫入操作之前確認雜散磁場的過程的流程圖；
圖7是解釋應用抗雜散磁場格式的磁性記錄介質上的區域的示圖；圖8是顯示具有雜散磁場估計裝置的磁碟驅動器的構造的示圖；圖9是顯示雜散磁場d估計裝置的構造的示圖；圖10是顯示磁體附近的磁場強度的測量的示圖；圖11是顯示當接近磁體時磁場隨時間變化的示圖；圖12是顯示測量雜散磁場和退避磁頭的過程的流程圖；圖13是解釋從裡面的圓周開始按升序分配柱面號的磁碟的示圖；圖14是解釋垂直磁性記錄系統的示圖；以及圖15是顯示在主磁極的前端上集中雜散磁場的狀態的示圖。
具體實施例方式
應用垂直磁碟驅動器來說明本發明的實施例。參考圖1和圖2來說明作為本發明的第一實施例的雜散磁場檢測方法。如圖1所示的磁碟驅動器包括磁性記錄介質10，其由電機12驅動旋轉；磁頭140，其執行對磁性記錄介質10的讀取/寫入；以及雜散磁場檢測單元30。磁性記錄介質10是雙層垂直記錄介質，其具有磁性記錄層和軟下層。磁頭140包括作為寫入磁頭的具有主磁極和返回磁極的單磁極類型磁頭，以及作為讀取磁頭的使用例如巨磁阻效應和隧道磁阻效應的磁阻效應的MR磁頭。磁頭140安裝在懸架151前面的浮動塊上，並藉助於例如音圈電機(VCM)的致動器定位在磁性記錄介質10上的希望磁軌上。
通過使用磁頭140上安裝的MR元件從磁性記錄介質10讀出的信號被輸入到雜散磁場檢測單元30。來自MR元件的輸出的信號被輸入到直流放大器(DC放大器)301。DC放大器301放大信號的直流和低頻成分，並且DC濾波器302僅僅通過放大的直流和低頻成分。雜散磁場檢測器303從放大的直流和低頻成分計算雜散磁場d的強度，並將雜散磁場強度信號發送到雜散磁場檢測單元30的外面。
圖2顯示了來自讀取磁頭的MR元件的輸出和DC放大器301的輸出。當未施加雜散磁場時，讀取磁頭的MR元件從磁性記錄介質讀出的MR讀出信號401的基線是不變的。當施加雜散磁場時，雜散磁場402扭曲了MR讀出信號，並且MR讀出信號變成了受雜散磁場影響的MR讀出信號403。藉助於DC濾波器302來析取該MR讀出信號403的低頻成分，使以下成為可能消除MR讀取信號中的記錄的磁化成分，並得到僅由雜散磁場組成的DC濾波器輸出404。
現在，使讀出信號通過AGC或基線校正電路，會使MR讀出信號的基線不變，如讀出信號401所示，即使施加了雜散磁場402。與此形成對照，根據本實施例，由於當施加雜散磁場時，沒有如傳統技術那樣藉助於AGC或R/W IC中安裝的基線校正功能來校正讀出信號，所以雜散磁場檢測單元30能夠正確檢測雜散磁場強度。
圖3A到圖3C顯示了作為本發明的第二實施例的包括雜散磁場檢測器的磁碟驅動器的構造。圖3A顯示了將雜散磁場檢測單元30添加到傳統的信號處理電路的構造。來自具有MR元件的磁頭140的讀出信號被發送到作為傳統的信號處理電路的前置放大器23，以及R/WIC 21等等。與此同時，來自磁頭140的讀出信號被發送到雜散磁場檢測單元30。在雜散磁場檢測單元30的裡面，來自MR元件的輸出信號以與圖1的情況同樣的方式被輸入到DC放大器301。DC放大器301放大包含直流和低頻成分的信號，並且DC濾波器302僅通過包含直流和低頻成分的放大的信號。雜散磁場檢測器303從這種包含直流和低頻成分的信號檢測雜散磁場，並將雜散磁場強度信號發送到雜散磁場檢測單元30的外面。
圖3B顯示了利用包括低頻成分析取裝置的前置放大器的構造。來自具有MR元件的磁頭140的讀出信號被輸入到包括低頻成分析取裝置的前置放大器31。通過放大來自磁頭的讀出信號的讀取放大器231，以及消除低頻範圍中的噪聲成分的HPF 232，輸入到前置放大器31的信號被發送到外面的R/W IC 21。與此同時，輸入到前置放大器31的信號，通過前置放大器中包含的DC放大器301，被輸入到析取低頻成分的DC濾波器302。前置放大器31包括低頻信號管腳310，以將DC濾波器302的輸出發送到前置放大器外面的雜散磁場檢測器。使用來自這個低頻信號管腳310的信號，雜散磁場檢測器303計算雜散磁場強度。
圖3C顯示了在前置放大器中包含雜散磁場檢測單元的所有功能的構造。在包括雜散磁場檢測裝置的前置放大器32的裡面，使磁頭的輸出通過用於檢測雜散磁場的DC放大器301和DC濾波器302，其與用於讀出的讀取放大器231和HPF 232分開。通過這種方法，即，使來自DC濾波器的輸出信號通過前置放大器32中包含的雜散磁場檢測器303，當檢測到雜散磁場時，雜散磁場檢測裝置從雜散磁場信號管腳320送出雜散磁場強度信號。
根據這些構造的例子，可以設定包括雜散磁場檢測器和雜散磁場檢測裝置的前置放大器。
下面，第三實施例講述從雜散磁場檢測器輸出的信號。雜散磁場檢測器303從DC濾波器302的輸出檢測雜散磁場強度。雜散磁場檢測器303能夠如實輸出檢測的雜散磁場強度。
而且，還可以在未施加雜散磁場的狀態下，在存儲器中設置從MR輸出的直流和低頻信號事先確定的閾值，並且在雜散磁場超過閾值時，從雜散磁場檢測器303送出信號，其顯示施加了導致退磁或消磁的危險的雜散磁場。通過結合磁頭和磁性記錄介質，可以唯一確定這種閾值，然而由於MR元件的電阻根據溫度而變化，所以基於驅動器裡面的溫度、操作時間和最近的操作時間，可以安排設置多個閾值，並適當地使用某些閾值。在雜散磁場檢測器中不必包含這種功能，而在接收從雜散磁場檢測器輸出的雜散磁場強度信號的區域中可以包含這種功能。根據本實施例，雜散磁場檢測器能夠正確檢測雜散磁場，即使MR元件的溫度根據環境溫度和磁頭的不同操作而變化。
第四實施例參考圖4講述了抗雜散磁場的磁碟驅動器的構造。磁頭140的輸出被輸入到包括雜散磁場檢測裝置的前置放大器32。包括雜散磁場檢測裝置的前置放大器檢測雜散磁場，如圖3A到圖3C已經說明的那樣。當檢測到雜散磁場時，檢測的信號作為雜散磁場信號通過雜散磁場信號管腳320被發送到HDC(硬碟控制器)22。當雜散磁場信號超過預置的閾值時，HDC 22在這樣的方向上向VCM 20饋送電流，其中，在該方向下，磁頭140從磁性記錄介質10退避，並驅動VCM 20，以在卸載位置16處退避HSA(磁頭堆組件)14。根據本實施例，即使施加雜散磁場，也可以保護寫入的信息。還可以防止丟失伺服標記和磁軌及扇區識別信號而妨礙如磁碟驅動器的操作。
第五實施例參考圖5講述了在寫入操作期間檢測雜散磁場的方法。當驅動器寫入信息時，磁碟驅動器執行對目標記錄磁軌的搜索操作。在搜索操作期間，磁碟驅動器讀取用於定位磁頭的伺服標記和磁軌及扇區識別信號。磁碟驅動器讀取這種定位信號(在下文中稱作伺服信號)60，並同時檢測雜散磁場。大多數的2.5類型的磁碟驅動器以4200rpm的旋轉頻率運行。伴隨著更高的TPI的趨勢，伺服信號60被寫入到每個磁軌的100到200個位置中。假設伺服信號60在每個磁軌的100個位置處駐留，那麼伺服信號之間的間隔為0.14m sec。從市場中可用的不同的磁碟驅動器的平均搜索時間，估計磁頭退避時間大約為10ms，這作為用於檢測雜散磁場的時間間隔是足夠的。由於一個伺服扇區對應於大約20位元組，其包括例如脈衝信號部分的低頻成分，所以該扇區作為用於檢測雜散磁場的區域是足夠的。由於即使在寫入操作期間以不變的時間間隔讀取伺服信號是重要的，所以在檢測伺服信號60的同時本實施例能夠檢測雜散磁場。
第六實施例參考圖6講述了確認以下的過程不存在雜散磁場退磁或消磁記錄的磁化的擔心，其後再操作驅動器。步驟S601從HDD外面的主機接收讀取/寫入請求。在那個時刻，如果磁頭駐留在磁性記錄介質上，則驅動器繼續讀取/寫入操作。但是如果驅動器處於開始操作期間，或者處於因為雜散磁場而磁頭退避之後的重新開始操作期間，則步驟S602在移動磁頭之前將檢測電流饋送到MR元件中。步驟S603通過MR元件的輸出來測量雜散磁場，而步驟S604判斷其是否是退避的磁場強度。如果雜散磁場是退避的磁場強度，則該步驟繼續測量雜散磁場。此刻，步驟S605可以通知驅動器的外面因為雜散磁場所以讀取/寫入操作是不可能的。如果在繼續判斷雜散磁場強度時，雜散磁場降到退避的磁場強度之下，則步驟S606將電流饋送到VCM中並開始定位。
步驟S605通知驅動器的外面讀取/寫入操作不可能，參考圖4來解釋這樣的情況。當施加雜散磁場且讀取/寫入操作不可能時，HDC 22將禁止開始信號34傳送到例如驅動器外面的計算機的主機341。從而計算機用戶能夠知道HDD不執行讀取/寫入操作的原因不是因為HDD出錯，而是因為HDD保護數據免於雜散磁場。在這個例子中，使HDC22傳送禁止開始信號34，然而，R/W IC 21或前置傳感器32等也可以被設計用來傳送信號。
這樣一來，當施加雜散磁場時，驅動器不會從卸載位置在磁性記錄介質上方移動磁頭。本實施例防止在施加雜散磁場的狀態下發生搜索操作，並從而保護寫入的信息。而且，本實施例正確地確定結束因為雜散磁場而退避操作的時間，並從而減少了無用的退避時間。
參考圖7來解釋作為第七實施例的磁性記錄介質的構造，其中，在磁碟的內徑中設置分配區。磁性記錄介質10包含用於控制磁碟上的信息的分配區111。分配區111通常位於磁碟的最外圓周上。如果這個區域中的信息消失了，則會導致驅動器操作中的障礙。本實施例將控制信息寫入到最內徑一側的內徑113中的內部分配區中。
當在讀取/寫入操作期間施加雜散磁場時，本發明的雜散磁場檢測方法檢測雜散磁場，並且磁頭140開始退避操作。在退避操作中，磁頭140從介質上方退避，越過磁性記錄介質10的最外圓周。在該退避操作中，當磁頭在分配區111上方飛行時，磁性強度達到導致退磁的水平，其能夠退磁分配區111。在本實施例中，內徑113中的分配區位於內徑上，並從而不需要磁頭在分配區上方飛行。當因為驅動器的性能等的原因而希望分配區位於外徑上時，在內徑上布置第二分配區，並從而如果外徑上的分配區111損壞的話，則通過使用內徑上的內徑113中的分配區中寫入的信息，能夠恢復外徑上的分配區111。
由於在退避操作期間磁頭沒有在分配區上方飛行，所以本實施例防止了由於雜散磁場而在分配區中的退磁。即使雜散磁場損壞了外徑上的分配區中的控制信息，位於內徑和外徑的兩個分配區也能夠恢復並正常操作驅動器。
參考圖7來解釋作為第八實施例的構造，其中，退避區位於內部的圓周上。本實施例在磁性記錄介質10的最內圓周一側布置磁頭退避區112。進而，本實施例提供緩衝器，用於保持從磁頭140的位置到卸載位置16的退避時間和從磁頭140的位置到退避區112的退避時間之間的關係。這個退避區112能夠和內部圓周上的內徑113中的分配區共享。這裡，如圖7所示，退避區112位於內部圓周上的內徑113中的分配區的外面。
當在讀取/寫入操作期間施加的雜散磁場達到退避磁頭140的水平時，本實施例將磁頭140退避到磁碟外面的卸載位置16和內部圓周上的退避區112兩者之中的、從當前位置退避時間最短的位置。這裡，存儲了磁頭的位置和磁頭退避的方向，由此能夠指定當施加雜散磁場時磁頭飛抵的位置。因此，在驅動器能夠僅通過其自己的驅動器的磁頭來記錄伺服信號的情況下，即使因為磁頭飛行的原因而退磁或消磁了伺服信號，該驅動器也能夠恢復伺服信號。
根據本實施例，可以使從磁頭的當前位置退避時間最短，並減少在磁頭退避期間的退磁或消磁的可能性。而且，在驅動器能夠僅通過其自己的驅動器的磁頭來記錄伺服信號的情況下，可以恢復退磁的伺服信號。
根據上面的實施例，在施加雜散磁場的情形中，可以在寫入磁頭的位置處正確檢測雜散磁場，並防止記錄磁化的退磁或消磁。
第九實施例參考圖8和圖9講述了具有估計裝置的雜散磁場檢測裝置。
根據如第一實施例中所示的過程，具有雜散磁場估計裝置的雜散磁場檢測單元33，將雜散磁場強度從雜散磁場檢測器303發送到雜散磁場估計電路330。雜散磁場估計電路330包括緩衝存儲器331，其保持雜散磁場強度；以及計算電路332，其輸出估計的值。緩衝存儲器331保持過去幾次測量的雜散磁場強度。雜散磁場估計電路330通過使用計算電路332中包含的估計公式來估計雜散磁場強度。估計雜散磁場強度的時機是依據雜散磁場對策需要的時間的從當前時刻算起的將來時間。估計公式利用了通過線性外推法和高階微分的預測。將參考圖11和圖12來解釋其細節。
圖10顯示了方形磁極永久磁鐵附近發出的磁場強度，該方形磁極永久磁鐵的長度為20mm，截面是11mm的正方形，且剩餘磁通密度為0.43T，其通過使用高斯計實際測量。該測量使用從其底部的中心的正上方的方形磁極的底部的距離作為參數進行測量。測量結果顯示，如果磁頭逼近磁體的端面到30mm之內，磁場將達到危險的磁場強度，亦即，在該磁場強度下HDD變得不可用(由於嚴重的損壞)。因此，在完全靜止並垂直地向記錄介質的表面施加磁場的情形下，比上述更近地逼近磁頭將陷入生成嚴重的退磁的可能性。
從包圍磁體的磁場強度的測量結果估計磁場強度的影響程度，如圖10所示。作為前提提出下述條件向記錄介質的表面垂直施加磁場，磁體底部中心出現在磁頭的正上方，而且從記錄介質的表面相隔70mm的位置處開始，磁體以1m/s的速度逼近。這裡，1m/s的逼近速度來自以下人們的平均步行速度或人手移動可攜式設備的平均速度假設為大約1m/s。
圖11顯示了在該前提下計算的從逼近開始的隨著流逝時間的磁場強度。該曲線圖顯示，在從逼近開始相隔40ms處，磁場超過了危險的磁場強度。假設將用於開始退避磁頭的限制磁場強度設置為危險的磁場強度，且退避磁頭所需的時間為10ms，曲線圖顯示，在緊接著完成磁頭退避之前，亦即，在從逼近開始相隔50ms處，施加的磁場強度達到了極高的值17.5kA/m。存在很高的可能性施加如此高的磁場強度將形成對驅動器的操作的障礙。這顯示了考慮到退避磁頭所需的時間的必要性，以及將用於開始退避磁頭的限制磁場強度設置得充分低於嚴重的退磁開始的地方的值的必要性。退避磁頭所需的時間被指定為10ms的原因在於，現今市場中可用的可攜式設備中主要使用的許多2.5類型的磁碟驅動器的平均搜索時間大約為10ms。
為了用上述例子解釋這種情況，假設可以在事先完全知道磁場的增量，可以在從逼近開始相隔30ms處、在磁場強度3.5kA/m在整個退避搜索時期內會使避免嚴重的退磁成為可能的時候，開始磁頭退避。然而，依靠飽和磁通密度和磁鐵的形狀，以及逼近期間的路徑和速度，能夠無數次假設磁鐵附近的實際磁場變化；因此，要事先知道磁場的增量，實質上是不可能的。所以，可以如傳統的那樣在實際設計中假定最大增量，並據其確定限制。然而在這種設計技術中，估計退避搜索時間內的磁場強度的增量過高，將不可避免地導致設置限制過低，這導致對應於弱磁場增加了磁頭停止的頻率。感知雜散磁場並退避磁頭的操作，是為了避免緊急情況，原本打算防止驅動器免於損壞並保護記錄的數據，而超出必要的這種操作的頻繁發生是不希望的。相反，設置限制過高，會增加產生以下區域的可能性在退避搜索時間之內磁碟的該區域遭受嚴重的退磁。
本實施例通過添加估計磁場強度的變化的裝置解決了上述問題。根據本實施例，可以執行例如磁頭退避操作的用於雜散磁場的對策操作，而不考慮執行用於雜散磁場的對策操作的時間。
圖8和圖9顯示了本實施例的最基本的構造。雜散磁場檢測器303檢測來自DC放大器301的輸出的磁場強度，並數位化該值，以將其發送到緩衝存儲器331。緩衝存儲器331使用先入先出(FIFO)存儲器，其保持一定時間內的雜散磁場強度的過去值。只讀存儲器333存儲危險的磁場強度等等，以及用於判斷是否退避磁頭所必需的常量等。基於這些值和緩衝存儲器中最近的過去的磁場強度，雜散磁場估計電路330使用計算電路332估計退避搜索時間之內的磁場強度；如果判斷估計值在退避搜索時間之內超過危險的磁場強度，則雜散磁場估計電路330向VCM 20發送命令，以立即中斷操作，不管那時驅動器是處於寫入或是讀取操作中，並退避磁頭140，而且驅動VCM 20以從數據區退避磁頭。依據在不同的時間磁頭的位置，退避磁頭所需的時間是不同的。如果認為可靠性重要的話，有理由在估計磁場強度時使用退避所需時間的最大值。由於本實施例採用了該設計技術，由此只要條件允許，磁頭退避很難發生，雜散磁場估計電路330將從VCM 20獲得的磁頭位置信息輸入到計算電路，並慮及此，執行磁場強度的估計並做出關於是否退避磁頭的判斷。
圖12顯示了上述的一系列操作過程。步驟S1201用雜散磁場檢測器303在磁頭位置處測量磁場強度，並同時從VCM 20獲得磁頭位置信息。步驟S1202估計在這樣的時間的磁場強度，在該時間，假定使磁頭立刻從最近的過去的雜散磁場強度的變化退避，在這樣的假定下，磁頭完成退避，亦即，在該時間，估計磁頭到達了磁頭退避區。步驟S1203判斷估計的磁場強度是否超過了用於開始退避的限制；如果沒有，則過程返回到在當前磁頭位置處的磁場測量。如果估計的磁場強度超過了用於開始退避的限制，則步驟S1204開始磁頭退避操作，而步驟S1205測量雜散磁場強度。當雜散磁場d的強度確認為低時，停止磁頭退避並恢復正常操作。
在圖9中，緩衝存儲器、計算電路和只讀存儲器被表示為單獨的裝置，然而它們全部或部分能夠被結合成例如控制驅動器的整個操作的集成電路等，這對本領域技術人員很好理解。自然地，依據集成電路的設計，信號流也不必與圖8和圖9中顯示的那樣保持一致，這同樣很好理解。在上面的說明中，例如，從VCM 20獲得磁頭位置信息；然而，可以從以前剛剛讀取的磁軌(柱面)號來判斷這個，並且在這種情況下，將從信道系統獲得磁頭位置信息。進而，不一定非要用單獨的硬體實現計算電路，而是能夠用通用數位訊號處理器或用微處理器和軟體來實現。
從最近的磁場強度來預測磁場強度的變化的算法能夠採用線性外推法。這種方法藉助於數字微分計算雜散磁場強度隨時間的變化率，並通過使用公式(1)來預測在完成退避時的磁場強度。這裡，H(t)是磁場，Δt是測量中的採樣間隔時間，而n是用Δt去除退避搜索時間所得的商。
H(t0+nΔt)＝H(t0-Δt)+n{H(t0-Δt)-H(t0)} ……(1)用如上所示的測量的磁場來解釋本方法的優越性。圖11顯示了從測量的磁場計算的磁場的時間變化，以及從由數字微分計算的磁場強度的隨時間的變化率計算的磁場強度的估計增量。退避磁頭所需的時間假定為10ms，這與眾所周知的例子相同。通過使用公式(1)來計算在完成退避時估計磁場到達危險的磁場強度的時間，並且結果為估計的時間是從逼近開始相隔33ms，在那時磁場強度為4.2kA/m。儘管該結果顯示，與能夠完全估計磁場的隨著時間的變化的情況相比，估計的時間延遲了3ms，但是該結果也顯示，與未執行估計的情況相比，在退避的路上，高於危險的磁場強度的磁場施加到的磁軌的數目減少了大約70％。仍然留有高於危險的磁場強度的磁場施加到的磁軌，這是由僅僅能夠近似地估計磁場導致的；尤其是在這個例子中，在磁場的變化率隨著流逝的時間急劇增加的情況下，很可能低估在完成退避時的磁場。在途中變化率減少的情況下，這種問題很難發生。要解決這個問題，就得增強磁場強度的估計準確性。例如，可以向磁場強度的變化的估計添加磁場強度的二階導數。
下面將考慮同樣的磁體以兩倍的速度(2m/s)逼近的情況。在這種情況下，自然地，磁場的隨時間的增加率是以1m/s逼近的情況的兩倍。在這種情況下，以與上述例子同樣的方式，來估計應用本實施例時的開始退避的時間和在退避途中的磁場強度；判斷雜散磁場強度超過危險的磁場強度的時間是從逼近開始相隔13ms，且在那時磁場強度為2.9kA/m。雜散磁場強度超過危險的磁場強度的時間是從逼近開始相隔20ms。因此，在退避搜索時間的後半3ms期間，將會施加這樣的磁場強度，其超過了危險的磁場強度。如果雜散磁場強度的變化率變成兩倍，則依照變化自動選擇開始磁頭退避的時機，結果，使磁碟暴露在高於危險的磁場強度的磁場下的時間被控制在與磁鐵以1m/s逼近的情況同樣的水平。該結果不能通過簡單的閾值控制得到。
如上所述，使磁頭退避所需的時間較短是有利的。常遭受雜散磁場並退避磁頭是一種應急撤離的措施，其並不被認為會頻繁連續地發生。因此，通過比平常加速搜索時間，以在退避磁頭時縮短退避時間，是有效的。在使用例如VCM的電磁機械裝置的旋轉執行器的情況下，通過增加將被饋送到線圈中的電流，能夠輕易地達到增加搜索速度的目的。
上述說明中的方法將雜散磁場從磁頭輸出分開。然而，很好接受從磁頭獨立地提供雜散磁場傳感器並使用傳感器的輸出。眾所周知的霍爾裝置或GMR裝置能夠用作雜散磁場傳感器。應當儘可能靠近磁頭布置傳感器。考慮到易於安裝，推薦在記錄介質一側安裝傳感器，或者沿著磁頭的搜索路徑在控制襯底上安裝傳感器。或者可以將其嵌入封裝盒12。或者可以在磁頭懸架上安裝，或者可以將其集成在磁頭上。
第十實施例參考圖13講述了從內側到外側按升序分配柱面號的構造。
傳統上用數據區的最外柱面作為號碼0朝向內側按升序分配柱面號。柱面號依據個別裝置的設計而不同，而且在早期號碼的柱面中，亦即，在磁性記錄介質的最外圓周上，必要地記錄涉及缺陷信息等的用於操作的必要信息。而且出於同樣的原因，包括驅動器的裝置通常在外面的圓周上的柱面中記錄基本信息。簡而言之，通常在外面的圓周上記錄重要的信息。另一方面，現今市場中可用的大多數小磁碟驅動器採用這樣的機制當驅動器停止時，從磁性記錄介質的表面縮回磁頭，以便防止磁頭浮動塊表面和磁性記錄介質的表面之間的接觸。通常在介質的最外圓周附近提供使磁頭接近磁性記錄介質的表面和從其表面縮回磁頭的機制；因此，自然朝向外面的圓周退避磁頭。然而，如上所述，當磁場的變化率隨著流逝的時間急劇增加時，存在很高的可能性，在緊接著完成退避之前，磁場強度超過危險的磁場強度。換言之，當在退避期間磁頭經過介質的最外徑上的分配區時，磁場強度超過危險的磁場強度，其導致很大的危險退磁分配區中記錄的重要信息。
為了避免重要的分配區的退磁等等，可以在數據區的最內圓周的裡面的圓周上提供退避區，並且由於雜散磁場而將磁頭退避在該退避區。然而，該方法不能停止介質的旋轉，因為要防止磁頭浮動塊的表面和介質的表面之間的吸附，亦即，該方法陷入這樣的問題不能關閉電源，或者不能停止電機以節省能源。
因此，如圖13所示，在物理格式化期間，朝向外面的圓周按升序布置柱面號，以便將號碼0分配給最內的圓周上的柱面120，將號碼1分配給第二外面上的柱面121，並且將號碼(N-1)分配給最外的圓周上的柱面122。而且，將退避磁頭的方向設置到外面會減少分配區常遭受嚴重的退磁的可能性。
根據這樣說明的實施例，即使在磁場能夠生成陡峭的變化的情形中，也可以通過添加雜散磁場估計裝置以估計磁場強度的變化，並在恰當的時機執行磁頭退避，來防止記錄的磁化的退磁或消磁。
本發明並不限於上述實施例，而且應當很好理解，在不背離本發明的精神和範圍情況下，不同的修改和變化是可能的。例如，部分雜散磁場檢測裝置包括在前置放大器中，其在上述說明中包括雜散磁場檢測器；然而，HDC可以包括跟雜散磁場檢測器同樣的功能。而且，雜散磁場檢測器被設計用來發送雜散磁場強度信號；然而，可以安排雜散磁場檢測器僅僅發送雜散磁場導致的失真，而由HDC計算強度。進而，可以獨立於磁頭提供雜散磁場檢測器以便檢測雜散磁場。
作為磁性記錄介質和寫入磁頭的結合，上述實施例主要引用了單磁極磁頭和垂直雙層介質的結合；然而，在基本上覆蓋了整個垂直記錄系統的單磁極磁頭和單層介質、環狀類型磁頭和垂直雙層介質以及環狀類型磁頭和單層介質的任何結合中，本發明對雜散磁場造成的影響都是有效的。
權利要求
1.一種磁碟驅動器中的雜散磁場檢測器，包括輸入包括磁阻效應元件的讀取磁頭的輸出並從所述輸出析取低頻成分的裝置；以及雜散磁場檢測裝置，其從所述析取的低頻成分檢測雜散磁場。
2.如權利要求1所述的雜散磁場檢測器，其中，析取所述低頻成分的裝置包括DC放大器和頻帶限制器，所述頻帶限制器具有通過直流和低頻範圍的帶通特性。
3.如權利要求1所述的雜散磁場檢測器，其中，當檢測到所述雜散磁場超過預定的閾值時，所述雜散磁場檢測裝置輸出信號。
4.一種磁碟驅動器，包含磁性記錄介質；磁頭，其安裝有寫入磁頭和包括磁阻效應元件的讀取磁頭；主軸電機，其驅動所述磁性記錄介質；磁頭驅動單元，其相對於所述磁性記錄介質驅動所述磁頭；以及信號處理單元，其處理所述讀取磁頭的輸出，其中所述信號處理單元包括從所述讀取磁頭的所述輸出析取低頻成分的裝置；以及雜散磁場檢測裝置，其從所述析取的低頻成分檢測雜散磁場，並且當所述雜散磁場檢測裝置檢測到預定大小的所述雜散磁場時，所述磁頭驅動單元驅動所述磁頭到磁頭退避區。
5.如權利要求4所述的磁碟驅動器，其中，析取所述低頻成分的所述裝置包括DC放大器和頻帶限制器，所述頻帶限制器具有通過直流和低頻範圍的帶通特性。
6.如權利要求4所述的磁碟驅動器，其中，當檢測到所述雜散磁場超過預定的閾值時，所述雜散磁場檢測裝置輸出信號。
7.如權利要求4所述的磁碟驅動器，其中，在將所述磁頭從所述退避區移動到所述磁性記錄介質上方之前，所述雜散磁場檢測裝置檢測所述雜散磁場。
8.如權利要求4所述的磁碟驅動器，其中，當所述雜散磁場檢測裝置檢測到所述預定大小的所述雜散磁場而且所述磁頭驅動單元驅動所述磁頭到所述磁頭退避區時，通知HDD外面的主機施加了所述雜散磁場。
9.如權利要求4所述的磁碟驅動器，其中，在所述磁性記錄介質的內徑上布置分配區。
10.如權利要求4所述的磁碟驅動器，其中，在所述磁性記錄介質的所述內徑和外圓周上布置分配區。
11.如權利要求4所述的磁碟驅動器，其中，在所述磁性記錄介質的所述內圓周側提供所述磁頭退避區。
12.如權利要求4所述的磁碟驅動器，其中，所述磁性記錄介質在其內徑上具有分配區，而且在所述分配區的外側提供所述磁頭退避區。
13.如權利要求4所述的磁碟驅動器，其進一步包含多個磁頭退避區，其中，當所述磁頭被驅動到磁頭退避區時，所述磁頭被驅動到所述磁頭退避區中的一個，對該磁頭退避區而言，所述磁頭在那時能夠從磁頭位置在較短的時間內移到。
14.如權利要求4所述的磁碟驅動器，其中，所述磁性記錄介質是具有記錄層和軟下層的多層垂直記錄磁碟，而且所述寫入磁頭是具有主磁極和返回磁極的單磁極類型磁頭。
15.一種磁碟驅動器中的雜散磁場檢測器，包含輸入包括磁阻效應元件的讀取磁頭的輸出並從所述輸出析取低頻成分的裝置；雜散磁場檢測裝置，其從所述析取的低頻成分檢測雜散磁場；以及估計裝置，其估計所述雜散磁場的強度變化。
16.如權利要求15所述的雜散磁場檢測器，其中，所述估計裝置包括存儲裝置，其存儲所述雜散磁場檢測裝置過去檢測的所述雜散磁場的信息；以及計算裝置，其基於所述存儲裝置中存儲的所述信息來估計所述雜散磁場的所述強度變化。
17.一種磁碟驅動器，包含磁性記錄介質；磁頭，其安裝有寫入磁頭和包括磁阻效應元件的讀取磁頭；主軸電機，其驅動所述磁性記錄介質；磁頭驅動單元，其相對於所述磁性記錄介質驅動所述磁頭；以及信號處理單元，其處理所述讀取磁頭的輸出，其中所述信號處理單元包括從所述讀取磁頭的所述輸出析取低頻成分的裝置；雜散磁場檢測裝置，其從所述析取的低頻成分檢測雜散磁場；以及估計裝置，其估計所述雜散磁場的強度變化，並且當所述估計裝置估計所述雜散磁場達到預定大小時，所述磁頭驅動單元驅動所述磁頭到磁頭退避區。
18.如權利要求17所述的磁碟驅動器，其中，所述估計裝置包括存儲裝置，其存儲所述雜散磁場檢測裝置過去檢測的所述雜散磁場的信息；以及計算裝置，其基於所述存儲裝置中存儲的所述信息來估計所述雜散磁場的所述強度變化。
19.如權利要求17所述的磁碟驅動器，其中，當假定所述磁頭被從當前位置驅動到所述磁頭退避區時，所述估計裝置估計所述磁頭到達所述磁頭退避區時的所述磁場強度。
20.如權利要求17所述的磁碟驅動器，其中，當所述估計裝置估計所述雜散磁場到達所述預定大小並且所述磁頭驅動單元驅動所述磁頭到所述磁頭退避區時，所述磁頭驅動單元以高於正常搜索速度的速度驅動所述磁頭。
21.如權利要求17所述的磁碟驅動器，其中，所述磁性記錄介質具有以所圓周作為柱面號0的朝外側按升序分配的柱面號。
22.如權利要求17所述的磁碟驅動器，其中，當所述估計裝置估計所述雜散磁場到達所述預定大小並且所述磁頭驅動單元驅動所述磁頭到所述磁頭退避區時，所述磁頭驅動單元向所述柱面號增加的方向驅動所述磁頭。
23.如權利要求17所述的磁碟驅動器，其中，所述磁性記錄介質是具有記錄層和軟下層的多層垂直記錄磁碟，而且所述寫入磁頭是具有主磁極和返回磁極的單磁極類型磁頭。
24.一種在磁碟驅動器中退避磁頭的方法，包含以下步驟從包括磁阻效應元件的讀取磁頭的輸出析取低頻成分；從所述析取的低頻成分檢測雜散磁場；判斷所述檢測的雜散磁場的強度是否等於或高於預定的值；以及當所述判斷為等於或高於所述預定的值時，將所述磁頭退避到磁頭退避區。
25.一種在磁碟驅動器中退避磁頭的方法，包含以下步驟從包括磁阻效應元件的讀取磁頭的輸出析取低頻成分；從所述析取的低頻成分檢測雜散磁場；估計所述雜散磁場的強度變化；判斷所述估計的雜散磁場的強度是否等於或高於預定的值；以及當所述判斷為等於或高於所述預定的值時，將所述磁頭退避到磁頭退避區。
26.如權利要求25所述的在磁碟驅動器中退避磁頭的方法，其中，估計所述雜散磁場的所述強度變化的所述步驟，基於過去檢測的所述雜散磁場的信息來計算所述雜散磁場的將來的強度。
27.如權利要求25所述的在磁碟驅動器中退避磁頭的方法，其中，當假定所述磁頭被從當前位置驅動到所述磁頭退避區時，估計所述雜散磁場的強度變化的所述步驟估計當所述磁頭到達所述磁頭退避區時的所述磁場強度。
28.一種垂直磁碟驅動器，包括檢測雜散磁場的裝置；估計所述雜散磁場的強度變化的裝置；以及退避磁頭的裝置。
全文摘要
本發明的目的是即使施加雜散磁場也能防止記錄磁化的退磁或消磁。為實現上述目的，包括磁阻效應元件的讀取磁頭的輸出經由DC放大器(301)和DC濾波器(302)被輸入到雜散磁場檢測器(303)。雜散磁場檢測器監視來自讀取磁頭的輸出的直流成分，並從磁性記錄介質(10)的上方退避磁頭(140)。
文檔編號G11B21/00GK1746977SQ20051008931
公開日2006年3月15日 申請日期2005年8月3日 優先權日2004年8月3日
發明者前田英明, 濱口雄彥, 菊川敦, 鈴木幹夫, 沈麗萍, 荒井禮子 申請人:日立環球儲存科技荷蘭有限公司