CN101339770A - 增加硬盘驱动器的记录密度的方法及其控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种增加硬盘驱动器的记录密度的方法及其控制装置。所述方法包括：将与记录信号相应的记录电流施加到硬盘驱动器(HDD)的磁头；以及当记录电流达到临界值时将施加到磁头的电流值限制为临界值。在该方法中，通过使用过冲记录电流来减少上升时间并且当实际记录电流达到临界值时将记录电流限制为临界值。因此，可以在低记录频率减少写磁道宽度(WTW)，从而增加每英寸磁道数(TPI)。

Description

增加硬盘驱动器的记录密度的方法及其控制装置
技术领域
本发明涉及一种增加硬盘驱动器的记录密度的方法，更具体地说，涉及一种通过使用软件来增加在每英寸磁道数(TPI)方面的记录密度的方法。
背景技术
硬盘驱动器是用于记录信息的设备，更具体地说，是将信息记录到硬盘的至少一面的同心磁道的设备。盘片被可旋转地安装在主轴电机上，通过使用安装在由音圈电机转动的驱动臂上的磁头来访问信息。音圈电机由电流激励以转动驱动器，从而移动磁头。
磁头包括记录头和读取头。如果将记录电流施加到记录头，则记录头通过将靠近记录头的盘片表面的区域磁化来存储信息。读取头通过从盘片的表面检测磁属性的变化来读取记录在盘片表面的信息。
已知垂直磁记录机制具有高于水平磁记录机制的记录密度。因此，最近多数硬盘驱动器采用垂直磁记录机制以增加记录密度。
在垂直磁记录机制中，磁化方向被设置为以垂直于介质的平面的方向。垂直磁记录机制采用垂直磁记录介质和极磁头(pole head)。垂直磁记录介质包括铁磁层和软磁底衬层(SUL)的双磁性层薄膜。为了使用极磁头在垂直磁记录介质上记录信息比特，对极磁头施加适当的交流电。
在硬盘驱动器(HDD)相关的产业中，为了增加TPI已经做出很多努力。为此，已经进行了减少写极的宽度的研究。另外，为了减少擦除带的宽度，采用了边侧屏蔽，或者采用诸如完全包围写极的环绕屏蔽(WAS)磁头的硬件。
发明内容
为了解决上述和/或其他问题，本发明提供一种通过使用软件来增加具有磁头和硬盘的硬盘驱动器(HDD)的记录密度的方法。
本发明还提供一种实现增加记录密度的方法的控制设备。
本发明还提供一种具有实现增加记录密度的方法的功能的前置放大器。
根据本发明的一方面，提供一种增加硬盘驱动器(HDD)的记录密度的方法，所述方法包括：将与记录信号相应的记录电流施加到HDD的磁头；以及当记录电流达到临界值时将施加到磁头的电流值限制为临界值。
所述临界值可与当以高频记录信息时实际施加到磁头的最大记录电流相应。
可通过布置在磁头和前置放大器之间的钳制电路来执行对电流值的限制。
根据本发明的一方面，提供一种增加硬盘驱动器(HDD)的记录密度的方法，所述方法包括：将与记录信号相应的记录电流施加到HDD的磁头；确定记录频率的大小；根据记录频率通过参照包括临界值的查找表来设置临界值；以及当记录电流达到临界值时将施加到磁头的电流值限制为临界值。
可根据各个HDD的磁头和记录介质的特性分别确定查找表中的临界值。
临界值的大小可根据记录频率的大小的增加而增加。
确定记录频率的大小的步骤可包括：确定连续数据“0”的数量。
在确定记录频率的大小的步骤中，如果记录频率是高记录频率，则可省略设置临界值和限制电流值的步骤。
根据本发明的一方面，提供一种硬盘驱动器(HDD)的控制设备，包括：前置放大器，将与记录信号相应的记录电流施加到HDD的磁头的线圈；以及钳制电路，当记录电流达到临界值时将记录电流限制为临界值。
控制设备还可包括：复用器，输出从前置放大器输入的第一输入信号和从钳制电路输入的第二输入信号中的一个。
根据本发明的另一方面，提供一种前置放大器，将记录电流施加到硬盘驱动器(HDD)的磁头的线圈，所述前置放大器包括钳制电路，当记录电流达到临界值时所述钳制电路将记录电流限制为临界值。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其他特征和优点将变得更明显，其中：
图1是根据本发明实施例的硬盘驱动器的平面图；
图2是示出根据本发明实施例的电路的构造的框图；
图3是示出根据时间的记录电流和磁通量的大小的曲线图；
图4是示出根据记录密度的记录的比特的形状的磁力微观(MFM)图像；
图5是根据写频率的写磁道宽度(WTW)的变化的曲线图；
图6是示出当使用传统方法记录信息时的记录电流的曲线图；
图7是示出当使用传统方法记录信息时的WTW的示意图；
图8是示出在相同的频率记录(100Mbps)下的根据记录电流的WTW的曲线图；
图9是示出记录电流的曲线图，用于解释根据本发明实施例的增加记录密度的方法；
图10是示出记录电流的曲线图，用于解释根据本发明另一实施例的增加记录密度的方法；
图11是根据本发明另一实施例的增加记录密度的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更完整地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。
图1是示出根据本发明实施例的硬盘驱动器(HDD)100的平面图。HDD100包括由主轴电机104转动的盘片102。主轴电机104安装在基盘106上。驱动臂组件108也安装在基盘106上。驱动臂组件108包括安装在悬挂112上的磁头110。悬挂112连接到可在轴承组件116上旋转的驱动臂114。驱动臂组件108包括音圈118，音圈118与安装在基盘106上的磁体相结合。通过施加于音圈118的电流，磁头相对于盘片102运动。通常，磁头110可置于上述每个盘面之上。主轴电机104、音圈118、磁头110连接到安装在印刷电路板122上的多个电路120。电路120包括再现/记录通道电路、伺服驱动单元和主轴电机驱动单元。伺服驱动单元控制音圈118，以控制磁头110的定位。主轴电机驱动单元控制主轴电机104，以控制盘片102的旋转。将在以后描述再现/记录通道电路。
图2是示出根据本发明实施例的电路120的构造的框图。伺服驱动单元和主轴电机驱动单元是本领域中公知的，省略对其的描述。
参照图2，电路120包括将记录电流施加到磁头110(参照图1)的线圈(未示出)的电路。电路120包括再现/记录通道电路125、前置放大器126、钳制电路127、复用器128和控制单元130。
再现/记录通道电路125对从控制单元130输入的记录信息进行解码，并将记录信息发送到前置放大器126。
当进行记录时，前置放大器126将相应于从再现/记录信息通道电路125输入的记录信号的记录电流输入到钳制电路127。
当从前置放大器126实际施加到磁头110的记录电流达到预定临界值时，钳制电路127将记录电流限制为临界值。临界值与当以高频执行记录时实际施加到磁头110的最大记录电流相应。高频记录表示输入二进制信号的“11”信号，可被称为高写频率。
响应于来自控制单元130的控制信号，复用器128将来自前置放大器126的第一输入信号In1或来自钳制电路127的第二输入信号In2作为输出信号施加到磁头110。
为了增加每英寸磁道数(TPI)，可修改磁头的结构。然而，在本实施例中，通过改进在传统HDD结构(包括将来作为技术发展的结果而产生的HDD的结构)中施加记录电流的方法来减少写磁道宽度(WTW)。
根据磁头和记录介质的矫顽性确定WTW，因此，可确定TPI。HDD的动态矫顽性随着写频率的增加而成比例地增加。这表示以高频记录信息需要的磁场高于当以低频记录时的磁场。
图3是示出根据时间的记录电流和磁通量的大小的曲线图。参照图3，记录电流和磁通量具有预定的上升时间。在上升时间过去后，记录电流和磁通量收敛于特定的电流或磁通量。过冲电流用于减少记录电流或磁通量的上升时间。具体地说，当以高频进行记录时，考虑到HDD的动态矫顽性，需要过冲电流。
图4是显示根据记录密度的记录比特的形状的磁力微观(MFM)图像。参照图4，随着记录密度增加，WTW减少。也就是说，当以高频记录信息时，WTW减少。
图5是示出根据写频率的WTW的变化的曲线图。随着写频率增加，即，当记录密度增加时，WTW减少。当写频率从100Mbps增加到400Mbps时，WTW减少了大约15％。
图6是示出当使用传统方法记录信息时的记录电流的曲线图，图7是示出当使用传统方法记录信息时的WTW的示意图。
参照图6，当以低频记录信息时，记录电流增加至目标值(例如，30mA)，结果，磁头中的磁场增加，记录介质的动态矫顽性减少，从而相对地增加了如图7中的标号201所示的WTW。当多于三个的二进制数字的“0”数据重复时，低频记录发生，低频记录也可称为低记录频率。
当以高频记录信息时，当记录电流的绝对值增加至目标值(例如，-30mA)时，电流方向被改变以记录随后的信息。结果，记录信息时的记录电流值为低于目标值的绝对值(例如，20mA)。因此，与以低频记录信息时的磁场相比，从磁头产生的磁场很小，并且记录介质的动态矫顽性增加，从而相对地减少了如图7中的标号202所示的WTW。
在图7中，标号203指示当在“1”数据和相邻的“1”数据之间出现一个或两个“0”数据时的WTW。WTW 203具有以低频记录信息时的WTW和以高频记录信息时的WTW之间的值。
如图7所示，当以记录比特的宽度重复这样的记录时，以低频记录时的WTW与以高频记录信息时的WTW不同。在这种情况下，确定TPI的WTW变为以低频记录信息时的宽WTW。本发明的一方面在于将以低频记录信息时的WTW减少为以高频记录信息时的WTW。
图8是示出在相同频率记录(100Mbps)的根据记录电流的WTW的曲线图。参照图8，可以看出，即使在相同的频率记录，随着记录电流减小，WTW减少。当记录电流是20mA时，与记录电流为60mA时相比，WTW减少10nm(大约0.4微英寸)。10nm的值小于WTW为100nm或更大时的WTW值的10％。然而，当作为逐渐减小的结果WTW是50nm或更小时，10nm的WTW的值占总WTW的20％。因此，可通过控制记录电流来控制WTW。
图9是示出记录电流的曲线图，用于解释根据本发明实施例的增加记录密度的方法。当以低频记录信息时，例如30mA的记录电流(即，目标电流)被施加到磁头110。此刻，实际已经施加到磁头110的记录电流达到作为以高频施加的电流的临界值(例如，20mA的电流)。施加到磁头110的电流限制为临界值。为此，可使用钳制电路127。钳制电路127的使用可防止以低频记录信息时的WTW大于以高频记录信息时的WTW。当将过冲电流施加到磁头110时，可将临界值确定为以高频记录信息时实际施加的电流。可通过对每个HDD的磁头和记录介质的特性测试来获得目标电路和临界值。
如果以高频记录信息，则在记录电流的绝对值增加到目标值(例如，-30mA)的同时，电流方向被改变以记录随后的信息。结果，记录信息时的记录电流值是低于目标值的绝对值(例如，20mA)。因此，从磁头110产生的磁场与以低频记录信息时的磁场相似。因此，根据本实施例，以高频记录信息时的记录电流值和以低频记录信息时的记录电流值可以相等。因此，当重复记录时，以高频记录信息时的WTW的记录比特的宽度和以低频记录信息时的WTW的记录比特的宽度相等，从而增加了HDD的TPI。
如上所述，在根据本发明的增加记录密度的方法中，在开始的高记录电流的设置将过冲电流施加到磁头110，在将过冲电流施加到磁头110期间使用钳制电路127截止电流值，从而通过减少WTW来增加记录密度。
图10是示出记录电流的曲线图，用于解释根据本发明另一实施例的增加记录密度的方法。图11是示出根据本发明另一实施例的增加记录密度的方法的流程图。
与记录信号相应的记录电流被施加到HDD的磁头110(S301)。记录电流可以是30mA。
控制单元130确定记录频率的大小(S302)。接下来，通过根据确定的记录频率的大小参照临界值的查找表来确定临界值(S303)。这里，对于记录频率，数据“11”可以是高记录频率，连续的三个或四个数据“0”可以是低记录频率，一个或两个“0”可以是中间记录频率。根据以下原因确定记录频率的大小。当使用中间频率记录信息时，记录频率的大小根据数据“0”的数量变化，参照图5，即使相同的记录电流被施加到磁头110，WTW也可能变化。因此，无论记录频率如何，为了使以低频记录记录信息时和以高频记录信息时的WTW保持相同，施加到磁头110的实际记录电流(即，临界值)必须随着记录频率增加而增加。
表1示出查找表的示例。
  连续“0”的数量   0   1   2   3   4
  临界值mA   20   19.5   19.3   19.1   19
根据相应的HDD的磁头和记录介质分别确定如表1所示的查找表中的临界值，可在测试HDD的处理期间获得查找表中的临界值。
在操作S302，如果记录频率的大小被确定为高记录频率(表1中没有出现连续数据“0”，即，当记录数据“11”时)，则尽管记录电流不限于临界值，也在改变电流信号的处理中限制记录电流。因此，可省略操作S303。可通过以下处理来实现这样的旁路处理：将旁路通过钳制电路127的第一输入信号In1和第二输入信号In2输入到复用器128，并通过来自控制单元130的控制信号选择输入到复用器128的第一输入信号In1。
参照图10，在高记录频率的情况下，记录电流的绝对值是20mA，当存在三个连续数据“0”时，临界值是19.1mA，并且当存在两个连续数据“0”时，临界值是-19.3mA。
接下来，当实际施加到磁头110的记录电流达到在操作S303确定的临界值时，由钳制电路127将施加到磁头110的电流限制为临界值(S304)。
尽管以低频记录信息时和以高频记录信息时施加到磁头110的记录电流不相同，两种情况的WTW也彼此相同，从而增加了盘片的TPI。可通过硬盘驱动器的磁头和记录介质的特性测试来获得查找表。
如上所述，在根据本发明的增加记录密度的方法中，通过使用过冲记录电流减少上升时间，并且当实际记录电流达到临界值时，将记录电流限制为临界值。因此，可以在低记录频率减少WTW，从而增加TPI。
另外，无论记录频率如何，WTW保持恒定，从而以相同的TPI减少了相邻磁道擦除(ATE)。
此外，不需要额外的成本，可通过改进传统HDD中的电路来增加记录记录密度。
另外，根据本发明的增加记录密度的方法不仅可应用于垂直磁记录机制，也可应用于采用水平磁记录机制的HDD。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体地示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种改变。

Claims (14)

1、一种增加HDD的记录密度的方法，所述方法包括：
将与记录信号相应的记录电流施加到HDD的磁头；以及
当记录电流达到临界值时将施加到磁头的电流值限制为临界值。
2、如权利要求1所述的方法，其中，所述临界值与当以高频记录信息时实际施加到磁头的最大记录电流相应。
3、如权利要求1所述的方法，其中，通过布置在磁头和前置放大器之间的钳制电路来执行对电流值的限制。
4、一种增加HDD的记录密度的方法，所述方法包括：
将与记录信号相应的记录电流施加到HDD的磁头；
确定记录频率的大小；
根据记录频率通过参照包括临界值的查找表来设置临界值；以及
当记录电流达到临界值时将施加到磁头的电流值限制为临界值。
5、如权利要求4所述的方法，其中，根据各个HDD的磁头和记录介质的特性分别确定查找表中的临界值。
6、如权利要求4所述的方法，其中，临界值的大小根据记录频率的大小的增加而增加。
7、如权利要求4所述的方法，其中，确定记录频率的大小的步骤包括：确定连续数据“0”的数量。
8、如权利要求6所述的方法，其中，通过布置在磁头和前置放大器之间的钳制电路来执行对电流值的限制。
9、如权利要求6所述的方法，其中，在确定记录频率的大小的步骤中，如果记录频率是高记录频率，则省略设置临界值和限制电流值的步骤。
10、一种HDD的控制设备，包括：
前置放大器，将与记录信号相应的记录电流施加到HDD的磁头的线圈；以及
钳制电路，当记录电流达到临界值时将记录电流限制为临界值。
11、如权利要求10所述的控制设备，还包括：复用器，输出从前置放大器输入的第一输入信号和从钳制电路输入的第二输入信号中的一个。
12、如权利要求10所述的控制设备，其中，所述临界值与当以高频记录信息时实际施加到磁头的最大记录电流相应。
13、一种前置放大器，将记录电流施加到HDD的磁头的线圈，所述前置放大器包括钳制电路，当记录电流达到临界值时所述钳制电路将记录电流限制为临界值。
14、如权利要求13所述的前置放大器，其中，所述临界值与当以高频记录信息时实际施加到磁头的最大记录电流相应。
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