CN1067760A - 多道伺服记录头、所产生的包含预记录伺服道的介质、及伺服控制头定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁记录头组件10及使用户能在磁 记录带上记录独特的伺服控制道的方法。本发明的 头组件除多组读/写转换器外还包括具有横向宽度 并用于在伺服道部分的整个宽度上均匀记录伺服信 号的伺服写入头以及具有多个交替的消抹及非消抹 部分并适于可控地消抹前面记录的部分伺服信号的 伺服消抹头，从而可产生独特的伺服控制道，该道随 后在一伺服系统中受到读取以控制读/写头组件的 横向位置。

Description

本发明涉及用于控制多通道记录及再现数据的多个写/读转换器位置的伺服系统，并涉及用于在介质上记录伺服轨道及所产生的包含预记录伺报轨道的介质。

提供带有多个横向设置在磁记录介质的预定路径上的多个记录/再现转换器的磁记录头组件以把数据写到介质的平行道上或从基上读出是一种常用的技术。从所周知的技术还包括把伺服信息包含在至少某些道上，以控制头组件的横向位置，从而动态地维持处于各道中的各转换器。这样，可大大小减轨道的宽度，从而相应地增加记录的面密度。

以前已采用过若干用于提供伺服信息的技术，每种都有一定的优点和缺陷。例如，已知的一种技术是在制作时在介质上设置专门的伺服道。当然，这种技术使最终的用户无法在无格式的介质上写入伺服信息，并会由于各种驱动器中转换器间距的不同而产生不可接受的不准确性。

因此，希望的是能使用用户把伺服格式写到处于记录器/驱动器之中的介质上。这样用户就能预确定图象，即把伺服信息加到空白介质或利用经过有意或无意消抹的介质。用户已知的已有方法包括采用专用于伺服记录的专用驱动器。由于费用高且不方便，这种方法通常难以接受，特别是对只能负担一个驱动器的小系统用户。另一种方法要求驱动器包括一附加头，这种驱动器更复杂而且大大增加了成本，而且在多数驱动器的典型空间范围内是难以做到的。

一种采用单独的附加头来提供伺服道的技术被公布在美国专利第4，979，051号（Eggebeen）中，其中描述的头组件主要用于多层磁记录层，其中伺服信息埋在（即记录在埋置的）高矫顽力层上，而实承用户数据则直接记录在其上部具有低矫顽力的上层中。所示的头组件有两部分：第一伺服写入转换器，其写入面在所用的磁记录带有整个宽度上延伸;第二伺服写入转换器，它与第一伺服写入转换器相隔一段距离且有相同的写入面总宽度，但它包括交替向接触与非接触部分。要把一第二伺服加到接触部分上才可把该信号连续地写到第一伺服信号上。

与前述的各种技术不同，并特别为了避免上述1051号专利所述的埋置伺服方法，本发明涉及用在磁记录介质上写下特殊的伺服道图案的多道头组件写入的伺服信号、所产生的包括预记录伺服道的介质、以及以伺服道的检测为基础的头位置控制系统。该组件包括用于把信息写入到或读出于沿着一磁介质的多个轨道头。该组件包括一支座、一连到该支座的伺服写入转换器、一伺服消抹转换器、以及与伺服写入转换器纵向地相距一段距离的多组读/写转换器。

该伺服写入转换器有一具有第一预定宽度（W1）的写入面，用于把伺服信号基本上均匀地写到沿介质的指定伺服部分上，因而该伺服部分的宽度基本上等于所述第一预定宽度。

伺服消抹转换器有一包含有多个交替的消抹和非消抹部分的消抹面，所述消抹面的总宽度大致等于所述第一预定宽度，而各消抹部分有第二预定宽度（W2）以使至少一个消抹部分消抹掉一部分伺服信号。因此在本发明所产生的预记录介质中，在消抹掉的及保留下的伺服信号之间提供了可分辨的转变这种转变限定了至少一个沿伺服部分延伸的伺服道。

多组读/写转换器中的各组均以相等的间距与相邻的一组读写转换器沿横向分离，所述间距等于所述第一预定宽度的整数倍。另外，每组中的各转换器有一具有等于第二预定宽度（W2）的横向间隙宽度的读/写面，用于把多个数据道写上或读出所述介质，各所述数据道的宽度大致等于第二预定宽度沿多下数据部分及伺服部分延伸，这些数据部分有等于第一预定宽的宽并彼此相邻。

该头组件的用途还具体表现在当写入并部分地消抹掉伺服信号以提供可识别转变时，头组件可相对于介质的运动方向作横向移动，移动的距离等于第一预定宽度的整数信，以使读/写转换器中的一个能达到的伺服部分中的给定伺服道。当如此定位时，其他的读/写转换器自动地得到定位以达到数据部分中的给定数据道。随后头组件可根据部分中的给定数据道。随后头组件可根据从给定伺服道再现的可识别转变而动态地重新定位以维持对过渡的预定响应，从而使其他读/写转换器的第一个均维持在相应数据部分中各数据道的中心。

在另一实施例中，本发明是一个系统，它用于在沿磁记录介质延伸的伺服部分内的至少一个专用伺服信息道上写入，从而能在从伺服道上读出的伺服信息的控制下直接写和读多个相邻数据部分中的至少一个数据道上的数据。该系统包括一包含伺服写入转换器和伺服消抹转换器沿纵向与伺服写入转换器相分隔并有包括多个交替的消抹和非消抹部分的消抹面，该消抹面的总宽度大致等于第一预定宽度（W1），且其中各消抹部分有第二预定宽度（W2）并与相邻的消抹面相隔等于所述第二预定宽度（W2）的距离。

该系统还包括用于把伺服信号加到伺服写入转换器上以把伺服信号写入到介质上的装置，该装置基本上连续地在指定的伺服部分上延伸。因而伺服部分的宽度大致相当于第一预定宽度。

还包括有用于把消抹信号周期脉冲加到伺服消抹转换器的交替消抹部分上的装置，以周期性地沿所述伺服部分延伸的至少一个带区中的伺服信号部分。这产生了周期性消抹的带区与相邻的连续写入带区间的可识别转变，该转变确定了沿所述伺服部分延伸的至少一个伺服道。

在本发明的一个最佳实施例中，最外的两个消抹部分的外缘从该伺服部分的边缘向内偏移所述第二预定宽度的一半，从而使产生的限定各所述伺服道中心线的可识别转变距各数据部分中的相应数据道所述第一预定宽度的整数倍。

图1是本发明磁头组件的等此例图;

图2是图1的头组件的等此例图，是显示了那些用于在指定伺服道的转换器的安置;

图3是图1中的头组件的等此例图，只显示了那些用于在指定数据部分内的数据道上读和写数据的转换器的安置;

图4中图1头组件的伺服写入和消抹转换器及所产生的本发明的磁记录介质上的记录伺服道的原理图;

图5A、5B及5C是显示同一伺服部分和六个数据部分的相继的图示，但其中在各图示中头组件的位置不同，从而使一组数据转换器总处于读取一个伺服数据道的位置同时另两组各自处于读取或写入数据部分中的道的位置。

图6中包括图1的头组件的伺服写入和消抹转换器的伺服写入子系统的示意图;

图7是本发明的伺服控制系统的示意图，显示了用于定位及跟踪前面写入的伺服道的头组件定位组件及闭环;

图8是记录在介质上的交替系统构造的示意图。

如前所述，图1中本发明的头组件10的部分剖面等此例图。从中可见，组件10包括其中装有多个转换器的支座12。本发明特别感兴趣的是伺服写入转换器14和伺服消抹转换器16。伺服写入转换器14具有等于所需伺服部分宽度的横横向延伸间隙宽度（W1）。这样的部分（在后面还要对其作更详细的描述）通常可包含多个各宽（W2）的伺服道。相比之下，伺服消抹转换器16的总宽度虽与第一转换器14的相同（即W1），但它却被分成多个部分18，第个部分18均等于所希望的伺服道中的一个的宽度（W2），部分18的每一个均与相邻部分相隔同样的宽度（W2）。

头组件还包括多个读和/或写转换器。这些转换器与支座12相连，并且在图1所示的最佳实施例中包括有三个读-写-读转换器组20、28和36，且各组均与相邻组相隔第一伺服写入转换器14的宽度所确定的前述伺服部分宽度（W1）的整数倍的距离。因此，第一组20包括位于最中心处的写入转换器22和位于其两侧的读出转换器24和26。头20的第一组与第一伺服写入转换器14的下边缘成一行，以使读出转换器24和26能自动地定位以读取伺服部分下边缘处的伺服道。类似地，读/写转换器30、32和34组成的第二组28分别与第一组横向对准，但与其相隔等于伺服部分宽度的距离。相应地，这些转换器将被定位以读取相邻数据道部分中的相应数据道。最后，读/写转换器38、40与42构成的第三组36分别与第一和第二组中的相应转换器沿横向对准并与第二组沿横向相隔等于伺服部分宽度两倍的中离。

采用这种不同间隔转换器读取各部分中数据道的方法分布在美国专利第5，008，765号中，将在后面作更详细的讨论。无论如何，沿邻近头组件的传输路径行进的磁带44可先沿从右到左的箭头方向通过，从而使伸延到整个伺服部分宽度的伺服道先受到伺服写入转换器14的记录并随后被伺服消抹转换器16部分地消抹。所产生的伺服道随后可由转换器组之一中的相应读取转换器再现，而数据则由其它转换器组的读/写转换器记录和/或再现，在各组中采用两个读取转换器使得能沿带运行的两个方向的任一个进行数据收取。所对转换器的磁间隙与介质的移动方向正交并基本上与价质处于同一平面内，不论这些转换器是用于记录、再现/或消抹。

如在图2中更清楚地显示的，伺服写入转换器14可写出具有第一预定宽度（W1）的图案，该宽度即相应伺服部分的宽度。具体地，最好用高频驱动信号激励伺服写入转换器14以在伺服部分的整个宽上均匀地只记录那种信号图案。随后，当介质44通过伺服消抹转换器16时，消后部分18从前面连续记录的信号图案中消抹掉相应的带。这些消抹掉的带对应于各消抹部分18的宽度（W2）。消抹最好通过把高频信号加到伺服消抹转换器16上来实现。该图案的频率远高于记录和再现的频率，从而消抹掉写下的格式。

另外，伺服消抹转换器16最好以伺服写入频率的因数的速率进行通断，以使有效消抹仅发生在伺服消抹转换器16收到导通信号的时候。伺服转换器14和16的结合运行产生的伺服图案的总结果是如图4所详细显示的、有基本上为棋盘构造的图案。

在图2中还可注意到，伺服消抹转换器/6的交替消抹和非消抹部分处于横向位置，以沿伺服部分的两个边缘留下连续的半道宽（W2/2）记录伺服信号部分。

在图3中哽详细地显示了读出和写入转换器20、28和36和相应组。如从中可见的，各组中的相应读出和写入转换器沿一公共中心线安置，以沿以该中心线为中心的道记录和读取数据。各写入转换器22、32、及40的宽度（W2）略宽于各读取转换器24、26、30、34、38及42的。这一宽度变化通常是为了在不损失读取转换器产生的信号输出的情况下容许记录介质有横向移动。如下面将结合图7讨论的，头组件10及与之共用的伺服装置的优点是读取转换器的宽度现在可比以前的宽许多，且对给定的最小容许宽度，现在能在无再现信号幅度损失的情况下允许大得多的横向道密度，即窄得多的道。

在图4的原理图中更详细地给出了在磁记录带44的伺服部分46中记录伺服道的方法;在图4中所示的所产生的记录图案分别与相关的写入和消抹转换器14和16相邻。伺服写入转换器14的作用是产生均匀地从伺服部分46的一边延伸至另一边的连续记录图案。然后，由四个子部分18组成的伺服消抹转换器16周期性地消抹掉前面连续记录的信号的部分50。

如前所述，部分18中的每一个都是一道宽度从所希望的道偏移一半道宽。这样，例如在道1中，就确立了一中心线，沿其存在着连续记录图案与消抹部分之间的转变。对道2也存在有沿中心线的类似转换，虽然其极性相反。对道3至8存在着同样的极性交替。

参见图5A、5B及5C，可见磁记录带44最好被分成七个部分，在每个部分中都可记录及再现伺服和/或用户数据道。因此，在最中间部分46上可记录八个伺服数据道;而在两边各有三个部分52、54、56、58、60和62，其中每一个都可记录及再现八个用户数据道。

在图5    中，可见数据转换器组36沿伺服部分的上边缘设置，以在该部分中再现最上边的伺服道。因而，该组的读取转换38被用在向前的带运动方向以再现伺甩道，而相对的读取转换器42被用来在带沿相反的方向运动时再现伺服数据。另外，在写入操作中，对读出转换器38和42和输出进行平均以提供修正带与头组件间的方位角误差后的伺服信号。

组36横向地设置以连续地读取跟随有因消抹掉部分50而导致的半信号强度周期脉冲的全宽度伺服记录，只要头组件安有以给定伺服道的中线为主心的适当读取转换器。所产生的读取转换器输出信号在记录伺服信息48上时为全幅度信号脉冲串，而跟随该脉冲串的是在消抹掉了一半信号的部分50上的半信号而下半部分将不响应消抹掉的部分。出自转换器的信号脉冲串的幅度在转换器正确处于各相应伺服道的中心线上时正好为二比一。但是，当介质44因不希望的边缘滑动容差效应及头组件的不完善定位等而横向移动时，幅度脉冲串的这个比值将会改变，这将产生可用来借助前述伺服装置重新定位磁头组件10的对此在后面还将描述。

如在随后的图5B和5C中所示，本发明的头组个10可以不同的方式进行安置，从而或者使转换器组28象图5B所示那样处于伺服部分之内，或者使第三转换器组20象图5C所示的那样处于伺服部分之内。很明显，当这些转换器组中的每一个都如此设置时，其余的组得到适当的设置以记录并从数据道部分52至62再现数据，还可理解的是若整个头组件10都向下移动一个道宽度的，数据读取转换器将读取消抹部分的下半部及整个宽度的记录信号以将头组件保持在所有相应部分的道2的中心。与此类似的情况将适用于道3至8。

图6示意地显示了用于写入连续伺服图案48及用于消抹图4所示的随后的周期脉冲50的电路。如图6所示，电路53包括产生6MHz基本时钟频率的振荡器55。响应于端57处的写入指令，由除法器59提供一信号以提供400KHz的信号，该信号驱动一伺服写入放大器61。放大器61的输出耦合到磁头组件10的伺服写入放大器14。

振荡器55的输出以类似方式连同来自第二除法器64的10KHz分频输出一起被直接耦合到“与”门63。“与”门63的输出为一门控脉冲高频信号并被加到一消除抹放大器68上。其输出被加到伺服消抹转换器16上。

有时记录在介须中的磁扬会延伸到写入转换器的宽度之外，尤其是当记录长波信息时。这种现象通常称作边缘而且是不希望的。按问题的严重性，这种边缘效应会干扰邻近道的记录。头组件10引起这种可能性。若波长、速度及磁场强度变量引起边缘问题，可象图5B中那样安置头组件10。在此位置，数据读取转换器30和34和输出会得到平均以提供横向头组件定位伺服信息，同时数据写入转换器32被定位在沿伺服部分46下沿的位置以消抹掉较早进行的伺服写入所产生的任何边缘磁能量记录。若头组件10向上移动距离（W2），可以看出数据读取转换器24和26的输出可得到平均以提供定位数据写入转换器32的伺服信息从而能有效地消抹掉沿伺服部分上边缘的边缘场。

图7示意地显示了再现模式中的整个闭环横向头组件定位伺服系统。当如图5C所示地安置磁头组件10时，数据读取转换器24的输出（假定介质向前运动）经前置放大器70被提供给受路调制器72。正是把这种全幅与半幅脉冲串交替的信号用于伺服控制。

随后经过滤波器及解调器78、模/数据换器80、及数字信号处理器82处理该伺服信息，以求得所产生的位置误差信号。该位置误差信号随即经驱动器模块84被送至功率放大器86，导致横向头组件定位致动器88移动头组件支撑装置90，从而重新定位磁头组件10以使适当的头转换器位于相应伺服道的中心线上。从图7应能看出块92中包含的伺服装置部件与其上方的部件完全相同在介质沿相反方向运动时使用。

该伺服装置本身的细节是本领域技术人员所周知的而且不属于这里所申请的本发明。

当最初沿横向定位头组件以在末记录过的介质的伺服带中记录伺服道时，可采用如美国专利第4，422，111号（Moeller和Wolff）中所公布的传统的边缘寻找法和美国专利第4，313，143号（Zarr）中所公布的横向定位法。

在图8中给出了另一种根据本发明的、用于安置伺服信息的装置。如从其中所见的，前述的其中设置有八个伺服道的伺服部分46可被分成两部分，从而有两个伺服子部分94和96，每个部分包含四个伺服道。与两个伺服部分94和96有关的部分有12个，每个包括四个数据道。可以类似的方式想象出更多或更小伺服道或各数据部分中多于两个伺服部分且对应更多或更小数据道的其他组合，它们都属于本发明的范围之内。

Claims (14)

1、多通道磁头组件10，用于在磁记录介质上的伺服部分中写入多个专用伺服信息道，并用于在从该伺服道读取回的所述伺服信息的控制下将数据写入到并读出于多个相邻数据部分的第一个中听多个数据道上，组件10包括：

支应12；

连到支座12的伺服写入转换器14，它带有具有第一预定宽度(W1)并用于写下在沿着介质的指定伺服道上基本均匀地延伸的伺服信号的写入面，该伺服部分的宽度因而基本相当于所述第一预定宽度；

连到支座12并与伺服写入转换器沿纵向相分隔的伺服消抹转换器16，所述伺服消抹转换器有包含多个交替的消抹部分18和非消抹部分的消抹面，所述消抹面的总宽度基本上相当于所述第一预定宽度(W1)，且各所述消抹部分具有一第二预定宽度(W2)以使至少一个所述消抹部分能消抹一部分所述写入伺服信号，从而在所述写入伺服信号的消抹和保留部分之间提供可识别的转变以确定至少一个沿所述伺服部分延伸的伺服道；

连到所述支座12的由读/写转换器22、24及26；30、32及34；和38、40及42组成的多个组20，每组均与相邻组沿横向分隔等于所述第一预定宽整数倍的距离，各组中的各转换器均有一读/写面以把多个数据道写上并读出于所述介质，该读/写面具有相当于所述第二预定宽度的横向间隙宽度，各个所述数据道具有基本上对应于所述第二预定宽度的宽度并沿多个宽度等于所述第一预定宽度的数据部分延伸且彼此相邻并与所述伺服部分相邻，

因而在写入并部分消抹掉所述伺服信号以提供所述可识别转变之后，可相对所述介质把所述头组件横向移动等于所述第一预定宽度整数倍的距离以使读/写转换器之一达到伺服部分中的一给定伺服道同时其他读/写转换器达到数据部分中的给定数据道，而且随后可响应于从所述给定伺服道再现的所述可识别转变而动态地重新定位所述头组件以维持对所述转变的预定响应，从而使其他读/写转换器中的每一个均维持在相应数据部分中相应数据道的中心。

2、根据权利要求1的头组件，其中各所述消抹部分均与相邻的消抹部分相隔等于所述第二预定宽度（W2）的距离。

3、根据权利要求2的头组件，其中最外的消抹部分从所述伺服部分的相应外边缘向内偏移所述第二预定宽度一半的距离，从而使所产生的可识别转变确定各所述伺服道的中心。

4、根据权利要求1的头组件，其中所述伺服写入和所述伺服消抹转换器均被分成至少两个子部分，各子部分均有一具有预定宽度的写入或消抹面以使各伺服转换器的所有子部分的总宽度等于所述第一预定宽度，从而在各所述子部分中提供所述多个伺服道94和96中的某些个。

5、用于在沿磁记录介质延伸的伺服部分中写入至少一个专用伺服信息道以便在从该伺服道读取的伺服信息控制下在多个相邻数据部分中的  少一个数据道上写入或读取数据的系统，包括：

a）头组件  ，它包括带有具有第一预定宽度（W1）的写入面的伺服写入转换器14和沿纵向与所述伺服写入转换器相分隔的伺服消抹转换器16，所述伺服消抹转换器带有包括多个交替的消抹部分18和非消抹部分的消抹面，所述消抹面的总宽度基本上相当于所述第一预定宽度（W1），且各所述消抹部分具有第二预定宽度（W2）并与相邻的消抹部分隔开等于所述第二预定宽度（W2）的距离;

b）用于给所述伺服写入转换器加上一伺服信号以在所述介质上写下基本连续地延伸在所述指定伺服部分上的所述伺服信号的装置68，因而所述伺服部分的宽度基本上对应于所述第一预定宽度;

c）装置53用于把一消抹信号的周期脉冲半加到头组件的所述交替消抹部分以上以沿着沿所述伺服部分延伸的至少一个带区周期性地消抹一部分所述伺服信号，从而产生周期性消抹掉的带区与相邻连续写入带区之间的可识别转变，该转变确定了沿所述伺服部分延伸的至少一个伺服道。

6、根据权利要求5的系统，其中最外的所述消抹部分18从所述伺服部分的相应外缘向内偏移所述第二预定宽度的二半，以使所产生的可识别转变确定各所述伺服道的中心。

7、根据权利要求2的系统，其中所述伺服写入转换器及所述伺服消抹转换器均分成至少两个子部分，各子部分分别有一写入或消抹面，该面有预定的宽度以使各转换器的所有子部分的总宽度等于所述第一预定宽度，从而在每一所述子部分中提供所述多个伺服道94和96中的某些个。

8、根据权利要求5的系统，还包括：

a）用于产生一伺服控制写入信号及一伺服控制消抹信号的伺服信号控制器53;

b）响应所述伺服控制写入信号并用于向所述伺服写入转换器14提供一伺服转换器写入信号的伺服写入放大器61;

c）响应所述伺服控制消抹信号并用于向所述伺服消抹转换器16提供一伺服转换器消抹信号的消抹放大器68。

9、如权利要求8的系统，其中所述伺服信号控制器53包括用于把具有一第一频率的信号加给所述伺服写入转换器61以把所述第一频率作为所述伺服信号写入的装置55、59和用于把包含具有第二频率的脉冲率的信号加给所述伺服消抹装置16以周期性地消抹所述伺服信号的装置57、59、93、64及68，这种周期性消抹造成了部分消抹带区与连续写入带区之间的纵向非连续性并以此确定了在所述伺服部分上延伸的多个伺服控制道的每一个的中心。

10、根据权利要求5的系统，其中：

a）所述头组件10还包括多个由写/读转换器22、24及26;30、32及34;和38、40及42构成的组20，各组与相邻组均沿横向隔升等于所述第一预定宽度整数倍的距离，且各组中的各转换器均有一读/写面，该读/写面带有相当于所述第二预定宽度的横向间隙宽度并用于把数据写入和/或读出于至少一个沿介质延伸的数据道上，各道有基本上对应于所述第二预定宽度的宽度并沿多个数据部分延伸，这些数据部分的每一个均具有等于所述第一预定宽度的宽度并彼此且与所述伺服部分相邻;

b）装置88，用于相对于所述介质把所述头组件10沿横向初始移动等于所述第一预定宽度整数倍的距离，从而使所述读/写转换器能达到多个相邻数据部分的每一个中的给定数据道而同时使这些读/写转换器中的一个与伺服部分中的一给定伺服道相邻;

c）装置70、74及72、76、78、884、86及88，用于随后根据从所述给定伺服道再现的所述可识别转变对所述头组件进行动态重新定位以维持对所述转变的预定响应，从而使其他所述读/写转换器中的每一个均保持在相应数据部分中的相应数据道的中心。

11、根据权利要求10的系统，其中用于重新定位所述头组件的所述装置还包括用于从一信号此值产生误差信号的装置，该信号此值为所述组中的一给定读取转换器在其处于伺服部分的连续写入部分上方时的输出信号与所述给定读取转换器处于伺服部分的周期性消抹部分上时的输出信号的此值。

12、磁记录介质44，它有其中记录有多个专用伺服信息道的伺服部分46和每一个中均可写入和读取多个数据道的多个相邻数据部分，其中各所述伺乳道包括一为基本上非磁化的非连续带区48，各带区自该道的边缘伸出所述区一固定距离并沿该道延伸一固定距离。

13、根据权利要求12的介质，其中各非连续带区伸入所述区各伺服道一半宽原距离以使在所述带区内边缘所产生的非连续转变确定各所述伺服道的中心。

14、根据权利要求12的介质，其中所述伺服部分分成至少两个子部分，每个子部分都包含所述多个伺服道的某些个。

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