дисковод для записи информации

Формула изобретения

1. Дисковод для записи информации, содержащий жесткий диск для магнитной записи, предназначенный для хранения информации, устройство, соединенное с диском и обеспечивающее вращение диска, магниторезистивную головку для генерирования сигнала в виде отклика на информацию, магнитным способом записанную на диске, держатель для крепления магниторезистивной головки, средство для обеспечения контакта держателя с диском во время считывания информации с помощью магниторезистивной головки, средство обработки сигнала, полученного с магниторезистивной головки, который не имеет модуляции линии развертки, и средство, соединенное с держателем для перемещения держателя и поддержки магниторезистивной головки на диске, отличающийся тем, что диск содержит жидкую пленку на поверхности для создания жидкой подушки, а держатель содержит средство для поддерживания держателя на жидкой подушке.

2. Дисковод по п.1, отличающийся тем, что держатель включает лыжную пятку для перемещения по жидкой пленке.

3. Дисковод по п.1, отличающийся тем, что держатель содержит множество площадок для продвижения через жидкую пленку.

4. Дисковод по п.1, отличающийся тем, что держатель содержит поверхность износа для изнашивания во время контакта с диском.

5. Дисковод по п.4, отличающийся тем, что диск содержит на поверхности смазочный материал для контакта с поверхностью износа держателя.

6. Дисковод по п.1, отличающийся тем, что держатель и средство для поддержания держателя в контакте выполнены в виде объединенного узла головка-подвеска, при этом объединенный узел головка-подвеска имеет поверхность износа для контакта с диском.

7. Дисковод по п.6, отличающийся тем, что диск содержит на поверхности смазывающий материал для контакта через поверхность износа объединенного узла головка-подвеска.

8. Дисковод по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит средства, связанные с магниторезистивной головкой, для обработки сигнала, представляющего информацию, детектируемую с помощью магниторезистивной головки с диска.

9. Дисковод по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит средство для уменьшения модуляции линии развертки сигнала, генерируемого магниторезистивной головкой во время считывания информации с диска.

10. Дисковод по п.9, отличающийся тем, что средство для уменьшения модуляции линии развертки дополнительно содержит средство для фильтрации сигнала модуляции линии развертки, генерируемого магниторезистивной головкой.

11. Дисковод по п.9, отличающийся тем, что средство для уменьшения модуляции линии развертки дополнительно содержит средство для поддержания температуры магниторезистивной головки ниже установленной величины.

12. Дисковод по п.9, отличающийся тем, что высота магниторезистивной головки имеет такую величину, что отношение сигнала модуляции линии развертки к амплитуде магнитного сигнала, воспринимаемого магниторезистивной головой, меньше, чем приблизительно 0,2.

13. Дисковод по п.9, отличающийся тем, что дополнительно содержит средство для подачи на магниторезистивную головку тока подмагничивания, имеющего такую величину, чтобы отношение сигнала модуляции линии развертки к амплитуде магнитного сигнала, воспринимаемого магниторезистивной головкой, было меньше, чем приблизительно 0,2.

14. Дисковод по п.1, отличающийся тем, что часть держателя, находящаяся в контакте с диском, имеет длину меньше, чем период волнистости поверхности диска, при этом любая модуляция линии развертки сигнала, генерируемого магниторезистивной головкой, не имеет неблагоприятного влияния на информацию, считываемую с помощью магниторезистивной головки.

15. Дисковод по п. 9, отличающийся тем, что отношение модуляции линии развертки сигнала, генерируемого магниторезистивной головкой, к амплитуде магнитного сигнала, воспринимаемого магниторезистивной головкой, меньше, чем приблизительно 0,2.

16. Дисковод по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит индуктивную головку записи, присоединенную к держателю, для записи информации на диске.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для магнитной записи файлов на жестком диске (или дисководам) и, в частности, к таким устройствам для записи файлов на диске, в которых записывающий магнитный преобразователь находится в контакте с диском для магнитной записи во время операций считывания и записи.

В известных устройствах для записи файлов на вращающийся жесткий диск с "воздушной подушкой" каждый из преобразователей считывания/записи (или головок) установлен на держателе (или башмаке-ползуне), который перемещается по опорной подушке или воздушной подушке над поверхностью связанного с ним диска тогда, когда диск вращается со скоростью, соответствующей его рабочей скорости. Башмак-ползун подсоединен к приводу вращательного или линейного движения с помощью относительно хрупкой подвески. В устройстве для записи файлов на диске, в котором на приводе закреплено несколько башмаков-ползунов, может быть стопка дисков. Привод перемещает башмаки-ползуны в основном радиально таким образом, чтобы каждая головка могла иметь доступ к области записи на поверхности связанного с ней диска. В этих обычных устройствах для записи файлов на диске башмак-ползун соединен с подвеской и смешается к поверхности диска за счет небольшой силы со стороны подвески или башмак-ползун "самонагружается" на диск за счет "отрицательного давления" поверхности воздушной подушки. Башмак-ползун обычно находится в контакте с диском только во время запуска устройства и остановки, т.е. с момента времени, когда устройство для записи файла на диске включается, и до тех пор, пока диск не достигнет скорости, достаточной для того, чтобы башмак-ползун перемещался по воздушной подушке, а также когда устройство для записи файла на диске выключается, и скорость вращения диска падает ниже той скорости, которая необходима для создания воздушной подушки.

Обычная головка, используемая для считывания и записи информации на тонкопленочных диска в дисководах с воздушной подушкой, является двухфункциональной индуктивной головкой считывания/записи. Поскольку такая головка должна выполнять две функции: производить считывание и запись информации, в конструкции головки и параметрах диска должно быть выбрано компромиссное решение для того, чтобы оптимизировать оба сигнала в дисководе, соответствующие информации, которая считывается и которая записывается. Для разрешения этой проблемы было предложено использовать в дисководах с воздушной подушкой наряду с индуктивной записывающей головкой магниторезистивные (МР) считывающие датчики (или головки), которые генерируют считываемый сигнал в результате изменения электрического сопротивления, обусловленного магнитными полями, записанными на диске. Например, в патенте США N 3908194 описана "автоматическая" тонкопленочная головка, которая объединяет магниторезистивную считывающую головку и индуктивную записывающую головку. Первым промышленным устройством для записи файлов на жестком диске с воздушной подушкой, содержащим магниторезистивную считывающую головку и индуктивную записывающую головку, был дисковод IBM "Corsair" выпущенный в 1991 году.

С первых дней магнитной записи на диске было известно, что "контактная" запись является наиболее желательной потому, что амплитуда считываемого с диска сигнала уменьшается при увеличении зазора между головкой и диском. Поэтому помимо вышеупомянутых обычных дисководов с воздушной подушкой были предложены устройства для "контактной" записи файлов на жесткий диск.

В одном из видов контактной записи, который называется контактной записью с "жидкой подушкой", граница раздела головка-диск включает жидкую пленку в качестве жидкой подушки между держателем преобразователя и диском. Различные типы дисководов с жидкой подушкой описаны в нескольких источниках информации. В патенте США N 2969435 раскрыт дисковод, содержащий держатель преобразователя типа "салазки" с большой плоской поверхностью, который перемещается по слою масла на диске, причем масло подается в дисковод из наружного масляного резервуара и выпускается из отверстия, находящегося впереди держателя. Другие примеры дисководов контактной записи с жидкой подушкой описаны в заявке N 264604 на выдачу патента США, поданной 31 октября 1988 г. и опубликованной 9 мая 1990 г. в качестве Европейской опубликованной заявки EP 367510, и в патенте США N 5097368 от 20 декабря 1989г. В дисководах с жидкой подушкой такого типа жидкость непрерывно циркулирует через дисковод таким образом, чтобы на диске сохранялась относительно толстая жидкая пленка, а держатель головки имеет несколько площадок, которые "пропахивают" жидкую пленку, когда диск вращается. Недавно была подана заявка N 07/724646 на выдачу патента США, в которой раскрыт дисковод с жидкой подушкой. На поверхности диска поддерживается относительно тонкая пленка из смазочного материала и держатель преобразователя, имеющий специально подогнанные площадки или опоры в виде пятки лыж, перемещается по поверхности жидкой пленки, когда диск вращается. Когда дисковод достигает рабочей скорости, передняя часть держателя преобразователя поднимается над жидкой пленкой вследствие эффекта воздушной подушки, а задняя площадка или лыжная опора перемещается по поверхности жидкой пленки. В другом виде контактной записи, который называется "сухая" контактная запись, в дисководе используется единый узел, включающий головку и подвеску, который входит в физический контакт с поверхностью диска во время операций считывания и записи. В этом типе узла головки-подвески, как описано, например в патенте США N 5041932, часть головки изнашивается из-за фрикционного контакта с диском в процессе работы дисковода. В еще одном виде дисковода с "сухой" контактной записью, как описано в патенте США N 4819091, используется износостойкий монокристаллический держатель головки, который удерживается в контакте с диском за счет силы притяжения, возникающей из-за фрикционного контакта между держателем и вращающимся диском. Несмотря на то, что такого типа дисководы с контактной записью называются "сухими", в них также возможно использование тонкой жидкой пленки из смазывающего материала на диске, даже хотя эта пленка не может выполнять функцию жидкой подушки как в дисководах с контактной записью, имеющих жидкую подушку.

В патенте США N 4914398 раскрыты способ и схема подавления дополнительных переменных возмущений в канале данных вследствие тепловых переменных возмущений, обусловленных магниторезистивным датчиком при его контактном перемещении по поверхности, на которой накапливается информация. Это не относится к проблеме волнистости подложки диска с точки зрения выходного сигнала с магниторезистивного датчика.

В патенте США N 3908194 раскрыта магниторезистивная головка для записи и считывания с носителей информации с магнитной записью.

Во всех этих способах контактной записи для дисководов с жестким диском головка не всегда может находиться в физическом контакте с фактической поверхностью жесткого диска из-за наличия жидкой пленки и/или потому, что держатель головки может периодически проскакивать или пролетать над поверхностью диска. Тем не менее, для настоящего изобретения понятие "контактная" запись в устройстве для записи файлов на жестком диске будет также включать эти типы "почти контактной" записи.

Ни один из предложенных способов контактной записи не предполагает использования магниторезистивного датчика считывания в дисководе, снабженном держателем головки, который удерживается в контакте с диском во время операций считывания и записи, не предполагаются также никакие средства, включающие магниторезистивный датчик считывания, и связанные с ними преимущества. Таким образом, требуется дисковод с контактной записью, который использует магниторезистивный датчик считывания.

Изобретение представляет собой устройство для контактной магнитной записи файла на диск, которое снабжено магниторезистивным (МР) датчиком считывания. В предпочтительном варианте осуществления изобретения предлагается дисковод с контактной записью с жидкой "подушкой", в котором магниторезистивный датчик закреплен на заднем торце держателя, держатель перемещается по жидкой подушке.

Было обнаружено, что из-за очень близкого расстояния между головкой и диском в дисководах с контактной записью "волнистость" подложки диска вызывает модуляцию сигнала линии развертки на выходном сигнале магниторезистивного датчика. Эта модуляция обусловлена охлаждением магниторезистивного датчика, чувствительного к температуре и имеющего повышенную температуру, диском, причем изменение температуры непосредственно связано с изменением расстояния между головкой и диском, которое происходит вследствие волнистости диска.

Работа улучшена путем создания условий, при которых сводится к минимуму эффект модуляции сигнала линии развертки. Для уменьшения модуляции в электрическую схему обработки считываемого сигнала может быть включен фильтр. Для сведения к минимуму эффекта охлаждения магниторезистивного датчика, вызванного близким расстоянием между головкой и диском, магниторезистивный датчик может быть выполнен путем соответствующего выбора определенных параметров, или контактные площади держателя могут быть выполнены таким образом, чтобы они более подходили для диска, имеющего специфическую волнистость.

Для более полного понимания сущности и преимуществ настоящего изобретения ниже приведено подробное описание со ссылками на сопровождающие чертежи.

На фиг.1 схематично изображено устройство для контактной записи файла на диск с жидкой подушкой; на фиг.2 - дисковод (вид сверху); на фиг.3 - держатель головки на диске (вид сбоку, диск в разрезе); на фиг.4 - держатель головки (вид снизу); на фиг.5 - часть торца держателя головки и диска, иллюстрирующего поверхность раздела между головкой и диском с жидкой подушкой; на фиг. 6 - диск и объединенные в один узел головка и подвеска в варианте с сухой контактной записью; на фиг.7 - график зависимости напряжения считываемого сигнала магниторезистивного датчика от времени, когда держатель головки находится в контакте с вращающимся диском; на фиг.8 - видоизмененная поверхность раздела между головкой и диском, показанная на фиг.5, для иллюстрации волнистости поверхности диска; на фиг.9 - график превышения температуры магниторезистивного датчика над температурой окружающей среды в виде функции от тока подмагничивания; на фиг.10 - блок-схема регистрации считываемого сигнала, включающая фильтр для устранения модуляции сигнала линии разверстки из сигнала магниторезистивного датчика; на фиг.11 - фактический сигнал линии развертки от магниторезистивного датчика с дорожки, очищенной постоянным током, и модуляция линии развертки, вызванная волнистостью диска; на фиг.12 - огибающая магнитного сигнала от магниторезистивного датчика с дорожки, записанной на 13.5 МГц, и наложенная на сигнал линии развертки с фиг.11; на фиг.13 - контактная площадка держателя головки на диске, имеющем специальную волнистость; на фиг.14 - зазор между головкой и диском, когда длина контактной площадки уменьшена.

Дисковод с контактной записью с жидкой подушкой согласно настоящему изобретению содержит основание 10 (фиг.1), к которому прикреплены электропривод диска 12, исполнительный механизм 14 и крышка 11. Основание 10 и крышка 11 образуют, по существу, герметичный кожух для дисковода. Обычно между основанием 10 и крышкой 11 размещено уплотнение 13 и маленькое вентиляционное отверстие (не показано) для выравнивания давления между внутренним объемом устройства и окружающей средой. Дисковод такого типа является герметичным, поскольку электропривод 12 находится полностью внутри кожуха и не производится нагнетание внешнего воздуха для охлаждения элементов, размещенных внутри устройства. Диск для магнитной записи 16 установлен на втулке 18, которая закреплена с возможностью вращения с помощью электропривода 12. Диск 16 включает тонкую пленку 50 из жидкого смазывающего материала, которая поддерживается на поверхности диска 16 в качестве жидкой подушки. Головка 42 магниторезистивного датчика считывания и индуктивной записи закреплена на держателе преобразователя 20. Держатель 20 соединен с исполнительным механизмом (приводом) 14 с помощью жесткого рычага 22 и подвески 24, причем подвеска 24 обеспечивает силу смещения, которая приводит к продвижению держателя преобразователя 20 по жидкой подушке 50 на диске 16, на котором производится запись файлов. Во время работы устройства электропривод 12 вращает диск 16 с постоянной скоростью, а исполнительный механизм 14, который обычно представляет собой линейный или вращательный электропривод с линейной обмоткой, перемещает держатель преобразователя 20 в основном радиально по поверхности диска 16 таким образом, чтобы головка могла иметь доступ к различным информационным дорожкам на диске 16.

На фиг.2 показан вид сверху внутренней части дисковода со снятой крышкой 11, где более подробно показана подвеска 24, которая обеспечивает воздействие на держатель 20 с силой, побуждающей его входить в контакт со смазочной пленкой 50 диска 16. Подвеска может быть обычного типа, например такой, какая используется в устройствах для записи файлов на магнитный диск, содержащих башмак-ползун с воздушной подушкой. Например, хорошо известная подвеска Watrous, которая описана в патенте США N 4167765. Подвеска такого типа обеспечивает универсальное шарнирное крепление держателя-преобразователя, которое позволяет держателю при его перемещении по жидкой смазочной пленке погружаться в нее и катиться по пленке.

На фиг.3 показан вид сбоку держателя-преобразователя 20 и сечение диска 16 в варианте устройства с контактной записью и жидкой подушкой согласно изобретению. Около заднего торца держателя 20 имеется контактная площадка в форме лыжной пятки 40, а головка 42 для магниторезистивного считывания и индуктивной записи расположена на его заднем ребре 44. Лыжная пятка 40 обычно находится с жидкой пленкой 50 диска 16 и входит в контакт с ней во время операций считывания и записи за счет силы смещения, которая обеспечивается прикрепленной подвеской 24. Когда диск 16 вращается со своей рабочей скоростью, задняя лыжная пятка 40 перемещается по смазочной пленке 50, а передний торец держателя 20 пролетает над пленкой, благодаря поверхности 23, образующей воздушную подушку.

Вид держателя 20 снизу или со стороны диска показан на фиг.4. Передняя поверхность воздушной подушки 23 включает пару площадок 25, 27, которые способствуют проявлению эффекта воздушной подушки в области переднего торца держателя, а также являются опорами держателя на смазочной пленке 50, когда диск не вращается с рабочей скоростью. Поверхности и площадки держателя 20, которые показаны на фиг.4, сформированы с помощью обычных технологий изготовления башмака-ползуна с воздушной подушкой, например, путем механической обработки, реактивного ионного травления и ионного травления.

На фиг.5 изображено сечение диска 16 с пленкой 50 из смазочного материала и часть держателя 20 с магниторезистивно считывающей и индуктивно записывающей головкой 42, сформированной в виде тонкопленочной головки на заднем ребре 44. Магниторезистивный датчик считывания 60 и индуктивная записывающая головка 62 выполнены в виде тонких пленок на заднем или поддерживающем ребре 44 держателя 20, которое служит подложкой для нанесения пленок. Магниторезистивный датчик 60 имеет торец 61 и расположен между пространственно разделенными защитными экранами 62, 63. Магниторезистивным датчиком 60 часто называется "полоска" из магниторезистивного материала, которая имеет толщину t (в направлении, параллельном поверхности диска) и высоту h (в направлении, перпендикулярном поверхности диска). Индуктивная записывающая головка 70 имеет катушку 73 (показана в разрезе) и записывающий промежуток 75. Записывающий промежуток 75 определяется зазором между двумя полюсными наконечниками, один из которых - полюсной наконечник 76, а другой полюсный наконечник является также защитным экраном 63 магниторезистивного датчика. Торец 61 магниторезистивного датчика 60 считывания и промежуток 75 индуктивной записывающей головки 70 ориентированы в сторону поверхности диска 16 для считывания и записи информации и находятся в углублении относительно торцевой поверхности лыжной пятки 40. Торец лыжной пятки 40 и торец 61 магниторезистивного датчика 60 обычно контактируют с пленкой 50 из смазочного материала на диске 16 во время операций считывания и записи. Поскольку индуктивная головка 70 не предназначена для считывания данных, записанных на магнитном слое диска 16, ее конструкция может быть оптимизирована для записи данных.

Данные с диска 16 (фиг.2), детектируемые магниторезистивным датчиком 60 (фиг. 5), который является частью головки 42, преобразуются в сигнал, соответствующий считываемым данным, с помощью электрической схемы обработки сигналов в интегральной микросхеме 30, размещенной на рычаге 22. Микросхема 30 обычно включает предусилитель и другие электрические схемы обработки сигнала, использующие традиционные методы, например такие, которые описаны в патентах США N 4706138 и 4786993. Сигналы от магниторезистивного датчика проходят через кабель 32 в микросхему 30, из которой выходные сигналы проходят по кабелю 34.

На фиг. 6 показано сечение объединенного узла головка-подвеска 80 и сечение диска 16 в варианте с "сухой" контактной записью. Объединенный узел головка-подвеска 80 выполняет функции и подвески 24, и держателя 20 в варианте осуществления изобретения с жидкой подушкой, представленном на фиг.3. Однако в отличие от этого варианта преобразователь, показанный в виде индуктивной записывающей головки с полюсным наконечником 82, катушкой 84 и магниторезистивным считывающим датчиком 86, включен в объединенный узел головка-подвеска 80. Узел головка-подвеска 80 снабжен изнашиваемой подкладкой 88, которая осуществляет контакт с поверхностью диска 16 во время операций считывания и записи и медленно истирается по мере работы устройства для записи файлов на диск. Зона подвески объединенного узла головка-подвеска 80 прикреплена к исполнительному механизму с изгибом, обеспечивающим незначительное предварительное давление таким образом, чтобы сила, действующая на зону головки, в основном приводила к контакту изнашиваемой подкладки 88 с диском 16 и удерживала ее в контакте во время операций считывания и записи. Диск 16 может включать тонкую пленку из смазочного материала на поверхности для контакта с изнашиваемой подкладкой 88, при этом уменьшается износ контактной подкладки и диска.

Устройство для контактной записи файлов на диск с жидкой подушкой, представленное на фиг. 1-5, было испытано с использованием тонкопленочного диска 16 диаметром 2-1/2", имеющего магнитный слой кобальт-платина-хром и защитное углеродное покрытие толщиной . Для образования жидкой пленки 50 толщиной примерно на углеродном покрытии использовался обычный смазочный материала перфторополиэфир (Demnus марка SP), который наносился путем погружения. Держатель преобразователя 20, изображенный на фиг. 3, изготавливался известным способом ионного травления, при этом углеродная лыжная пятка 40 выступала относительно держателя приблизительно на . Величина нагрузки, которая за счет подвески 24 прикладывалась к держателю 20, была в диапазоне 4-6г. Взаимодействие держателя 20 с диском 16 в виде сильного торможения (> 0,2 г) и флуктуации скорости происходили до увеличения скорости примерно до 3-4 м/с. С этой скорости примерно до 10 м/с площадка 40 обычно находилась в контакте с жидкой пленкой на диске.

Считываемый сигнал от магниторезистивного датчика 60 измерялся во время работы дисковода. В выходном сигнале от магниторезистивного датчика 60 наблюдались значительные флуктуации линии развертки. Обнаружено, что эти флуктуации или модуляция линии развертки магниторезистивного считываемого сигнала синхронизованы с вращением диска. Модулированный сигнал линии развертки был дополнительным по отношению к магнитному сигналу, однако он имел не магнитное происхождение. Он не мог быть стерт с помощью индуктивной записывающей головки 70. Кроме того, было обнаружено, что он существует и на немагнитных дисках. Установлено, что амплитуда модулированного сигнала линии развертки по величине равна половине магнитного сигнала на дисках с номинальным током подмагничивания, который подается на магниторезистивный датчик 60. Эта неожиданная модуляция сигнала линии развертки может вносить ошибки в считываемый сигнал, что может привести к неприемлемости использования магниторезистивного датчика в устройстве с контактной записью файлов на диске.

Типичный сигнал модуляции линии развертки от магниторезистивного датчика 60 показан на фиг. 7. Этот сигнал получен с помощью обычного расположенного на держателе магниторезистивного датчика на диске, вращающемся со скоростью, при которой локальная скорость диска под держателем 20 составляет приблизительно 9 м/с. Ток подмагничивания 1^u , 12 мА подавался на магниторезистивный датчик, который имел температурный коэффициент сопротивления = 0,23%/^oC. Максимальная полная амплитуда сигнала линии развертки V (p-p) составляла приблизительно 230 микровольт. Этот сигнал линии развертки повторялся в неизменном виде при каждом обороте диска. Форма сигнала изменялась, когда головка смещалась в другое радиальное положение на диске, но новый сигнал был опять синхронизован с вращением диска. Сигнал также приобретал противоположную полярность при измерении на противоположную полярности тока подмагничивания, подаваемого на магниторезистивный датчик.

Обнаруженный механизм, лежащий в основе эффекта модуляции линии развертки, объяснен ниже со ссылкой на фиг. 8. поверхность диска 16 не является совершенно гладкой, а имеет остаточную волнообразность. Эта волнообразность поверхности характеризуется диапазоном амплитуд и длин волн, причем средние амплитуда и длина волны представляются как X и L, соответственно. Магниторезистивный датчик 60 перемещается над этой волнистостью в среднем на расстоянии X_o. Задняя подкладка 40 выполняется таким образом, чтобы среднее механическое расстояние X_o составляло порядка . Диск 16 находится, по существу, при постоянной окружающей температуре T_o. Однако магниторезистивный датчик 60 находится при температуре T_s, которая больше чем T_o из-за Джоулева тепловыделения, связанного с постоянным током подмагничивания I. T_s определяется через мощность I²R, поглощаемую в магниторезистивном датчике 60. Поток тепла, отводимый от магниторезистивного датчика 60 в окружающую среду определяется в соответствии со следующей формулой:

,

где:

R - сопротивление магниторезистивного датчика 60. ₀ - тепловой поток от магниторезистивного датчика 60 в держатель 20. ₁ - тепловой поток от магниторезистивного датчика 60 к диску 16, при этом ₁ обычно значительно меньше чем ₀. Основная часть тепла отводится от магниторезистивного датчика 60 через внутреннюю сторону в тело держателя 20. Однако если расстояние между магниторезистивным датчиком 60 и диском 16 маленькое, как при контактной записи, то часть тепла будет отводиться в диск через зазор X_o, разделяющий магниторезистивный датчик 60 и диск 16. Таким образом, когда расстояние между головкой и диском мало, магниторезистивный датчик 60 охлаждается через диск.

Степень этого охлаждения зависит от разности T_s-T_o и теплового потока ₁ между магниторезистивным датчиком 60 и диском 16. На фиг. 9 показан этот эффект в виде функции от тока подмагничивания магниторезистивного датчика I. Кривая "A" соответствует разности между температурой магниторезистивного датчика и окружающей температурой, когда головка находится в ненагруженном состоянии на расстоянии 1 мм над вращающимся диском. Кривая "B" соответствует температуре магниторезистивного датчика, когда держатель перемещается по диску с зазором между головкой и диском приблизительно . Заметим, что при токе подмагничивания 12 мА, температуре магниторезистивного датчика на 10^oC ниже по сравнению с температурой датчика в случае перемещения держателя по жидкой пленке. Тесная близость диска 16 с магниторезистивным датчиком 60 при контактной записи в этом экспериментальном примере приводила к охлаждению магниторезистивного датчика от разности температур 44^oC до разности между температурой датчика и окружающей температурой 34^oC. Из вышеприведенных экспериментальных результатов следует, что наблюдаемая модуляция сигнала линии развертки, представленная на фиг. 7, может быть раскрыта через понятия, определяющие этот эффект охлаждения. Волнообразность диска, показанная на фиг. 8, вызывает модуляцию теплового потока ₁ между магниторезистивным датчиком 60 и диском 16. Это, в свою очередь, приводит к модуляции степени охлаждения и, следовательно, температуры магниторезистивного датчика. Флуктуации температуры магниторезистивного датчика вызывают соответствующие флуктуации сопротивления и это приводит к появлению сигнала с модулированной линией развертки при постоянном токе подмагничивания магниторезистивного датчика.

Таким образом, для оптимизации работы магниторезистивного датчика, если такой датчик должен использоваться в устройстве с контактной записью файлов на диске, необходимо разрабатывать технологии по устранению или уменьшению этой нежелательной модуляции сигнала линии развертки.

На фиг. 10 показан канал считывания. Обычные промышленно изготавливаемые элементы, предназначенные для подсоединения канала считывания к магниторезистивному датчику 60, включают предусилитель 100, включенный как часть формирователя сигналов записи и интегральной схемы предусилителя, которая обычно расположена на рычаге исполнительного механизма (микросхема 30 на фиг. 1), выравниватель/фильтр 102, схему 104 автоматического регулирования усиления и один из трех канальных элементов для обработки сигнала. Три канальных элемента обработки сигнала, которые могут принимать выходной сигнал выравнителя/фильтра 102 включает канал 105 пикового детектора, канал 106 максимального правдоподобия частичного отклика или канал 107 цифрового фильтра частичного отклика.

На фиг. 11 показан выходной сигнал предусилителя 100, полученный из сигнала с дорожки, стертой постоянным током. Таким образом фиг. 11 иллюстрирует модуляцию сигнала линии развертки, вызванную исключительно волнообразностью подложки диска. На фиг. 12 показан выходной сигнал предусилителя 100 с той же самой дорожки, записанный с сигналом на 13.5 МГц. Таким образом, фиг. 12 иллюстрирует влияние модуляции сигнала линии развертки на огибающую магнитного считываемого сигнала. В обычном считывающем канале высокочастотные компоненты и компоненты дополнительного происхождения огибающей остаточного сигнала, показанной на фиг. 12, не корректируются электрической схемой автоматической регулировки усиления 104. Как показано на фиг. 11 и 12, модуляция сигнала линии развертки, вызванная тепловыми процессами, приводит к значительному отклонению амплитуды от номинального значения в сигнале считывания, до 50%. или более. Если эта огибающая сигнала, оставленная нескорректированной, будет значительно уменьшена, то шумовое поле, пригодное для детектирования сигнала, будет доступно для канальных схем обработки сигнала 105, 106 или 107 и в результате это приведет к высоким коэффициентам ошибок считываемого сигнала.

Экспериментально было установлено, что если максимальная амплитуда сигнала линии развертки меньше примерно 20% от амплитуды магнитного считываемого сигнала, то выходной сигнал с канала считывания является приемлемым, хотя ошибки из-за шума могут быть несколько выше. Однако, если отношение максимальной или пиковой амплитуды сигнала линии развертки к амплитуде магнитного считываемого сигнала больше, чем 0.2, тогда необходимо что-либо предпринимать для устранения или уменьшения модуляции сигнала линии развертки. Тот факт, что модуляция сигнала линии развертки является дополнительной по отношению к считываемому сигналу, позволяет устранить сигнал модуляции с помощью соответствующей фильтрации.

Обратимся снова к фиг. 10, где однополюсной фильтр 108 с высоким пропусканием (H - P) и буферный усилитель 110 включены в канал считывания между схемой 104 автоматического регулирования усиления и выравнивателем/фильтром 102 в качестве устройства корректировки модуляции линии развертки. В описанных экспериментальных результатах сигнал модуляции линии развертки имеет частотные компоненты на 200 КГц и ниже, причем основные отклонения от номинальных значений огибающей сигнала проявляются при частотах ниже 100 ГГц. Однополюсный фильтр с высоким пропусканием 108 при оптимально подобранной частоте излома эффективно устраняет вредные эффекты, вызванные этим сигналом. Буферный усилитель 110 необходим для согласования импеданса и компенсации потерь, вносимых H-P фильтром 108. критерий для определения частоты излома основывается на экспериментальных результатах и зависит от линейной скорости диска относительно головки и волнистости диска. Для приведенных выше экспериментальных данных было установлено, что частота излома должна быть приблизительно 150 КГц, при этом уменьшается отклонение амплитуды от номинального значения примерно на 10% или более.

Несмотря на то, что элементы, показанные на фиг. 10, показаны как отдельные промышленно выпускаемые узлы для канала считывания, возможно объединить все функции, выполняемые элементами 104, 108, 110, 102 и одним из вариантов канала обработки сигнала 105, 106 или 107 в одну интегральную микросхему. Однако ни одна из современных промышленно выпускаемых канальных интегральных микросхем не включает программируемый H-P фильтр. Программируемость частоты излома H-P фильтра необходима для оптимального удаления сигнала линии развертки при различных комбинациях дисков и вращательных скоростей дисковода. Также интегральные микросхемы могут быть специально изготовлены путем соединения сигнальных интегральных схем.

Как показано на фиг. 9, в связи и тем, что модуляция сигнала линии развертки является функцией разности температур магниторезистивного датчика и окружающей температуры диска T_s-T_o, возможно также существенно уменьшить действие нежелательного сигнала за счет соответствующей конструкции магниторезистивного датчика, что следует из уравнения (1).

Тепловой поток ₀ от магниторезистивного датчика 60 к держателю 20 можно оценить следующим образом:

C_o = K_из W h/g

где

K_из - теплопроводность материала изолятора в области зазора между магниторезистивным датчиком 60 и примыкающими экранами 62, 63, g - ширина зазора между магниторезистивным датчиком 60 и экранами 62, 63, W - ширина дорожки и h - высота магниторезистивного датчика 60. Тепловой поток ₁ от магниторезистивного датчика 60 к диску 16 можно оценить следующим образом:

₁ = K_гд W t/(X_o+dX) K_гд W t (X_o+dX)/ X²₀

где:

K_гд - теплопроводность поверхности раздела головка-диск. t - толщина магниторезистивного датчика 60 и dX - отклонение величины расстояния между головкой и диском от X_o.

Сопротивление R магниторезистивного датчика 60 определяется следующим уравнением:

R = W/(th), (4)

где

- удельное сопротивление магниторезистивного датчика.

Подставляя уравнения 2-4 в уравнение 1 и используя известное соотношение, основанное на том, что отклонения в флуктуациях сигнала магниторезистивного датчика связаны с отклонениями температуры следующим образом:

dV = IRdT (5)

тогда

dV = (/k_из)²k_гдWI³(g²/th⁴))(dX/X²₀) (6)

Таким образом уравнение (6) выражает колебания напряжения dV сигнала магниторезистивного датчика в виде функции от отклонения расстояния dX между магниторезистивным датчиком 60 и диском 16. Выходной магнитный сигнал магниторезистивного датчика 60 задается следующим уравнением:

S ~ _мIW/(t²h) (7)

где

_м - магниторезистивность материала датчика.

С учетом уравнений (6) и (7) и, таким образом, учитывая факторы, которые влияют на dV и S, можно изготовить магниторезистивный датчик путем изменения его определенных параметров так, чтобы уменьшить dV без значительного воздействия на S. Как утверждалось ранее, если dV/S поддерживать ниже приблизительно 0,2, то выходной сигнал магниторезистивного датчика 60 может быть приемлемым. Например, поскольку высота датчика h обратно пропорциональна dV в четвертой степени, а S обратно пропорционально высоте линейно, незначительное увеличение h может значительно уменьшить dV/S. Аналогично, незначительное уменьшение тока подмагничивания I может оказать то же самое влияние, поскольку прямо пропорционально току в кубе, в то время как S прямо пропорционально току только линейно. Из уравнений (6) и (7) также очевидно, что подходящее уменьшение толщины t датчика и соответствующее уменьшение тока подмагничивания I (для сохранения на требующемся уровне) будут также приводить к увеличению dV/S. Кроме того, выбор подходящего материала, который имеет высокую теплопроводность K_из для зазора между магниторезистивным датчиком 60 и экранами 62, 63, будет приводить к тому, что датчик в рабочих условиях будет более холодным и dV будет уменьшаться по квадратичному закону при любом увеличении величины K_из. Таким образом, при подходящем выборе конструктивных параметров магниторезистивного датчика возможно изготовить устройство для контактной записи файла на диске с магниторезистивным датчиком, который уменьшает проявление нежелательной модуляции сигнала линии развертки, вызванной волнообразностью дисковой подложки, и при этом не требуется фильтр в канале считывания.

Возможно также уменьшить проявление модуляции сигнала линии развертки путем изготовления диска как можно более гладким. Поскольку dV непосредственно связано с dX, как показано в уравнении (6), dV будет стремиться к нулю, если диск будет совершенно гладким dX - o. Так как существуют ограничения на ту гладкость, которую можно достигнуть, имеется альтернативный подход, который заключается в уменьшении максимального размера или "длины" контактной площадки головки держателя или обеспечения такой "длины" площадки, чтобы она была меньше периода "волнистости" диска. Период волнистости может быть определен как линейное расстояние между максимумами или соседними впадинами на поверхности диска.

На фиг. 13 идеализированно представлен вариант, когда часть головки держателя находится в контакте с диском, при этом контактная площадка 150 с магниторезистивным датчиком 160 перемещается по диску, имеющему период волнистости L и амплитуду X. Отклонение dX магниторезистивного датчика 160 в расстоянии датчика над поверхностью диска 170 частично обусловлено тем, что длина контактной площадки 150 больше, чем средний период волнистости диска L. Таким образом, обеспечивая длину контактной площадки 150 меньше чем L, уменьшая ее длину и/или улучшая гладкость диска, чтобы площадка 150 имела размеры достаточно малые, чтобы вписаться между максимумами диска, можно уменьшить эффект модуляции сигнала линии развертки. На фиг. 14 показана узкая контактная площадка 180, имеющая длину меньше чем L, отслеживающая волнистость диска 170, уменьшая dX и сводя к минимуму dV/S.