用于在磁记录媒体上记录数据的设备 本发明涉及一种在磁盘上记录数据的设备，其适用于例如大容量的软盘驱动器或类似装置。
在常规的软盘驱动器中，当把宽间隙的擦头放在读/写头的前面并向软盘记录数据时，可以预先用擦头进行直流擦除或交流擦除，然后再用读/写头记录数据，以便确保所要求的重写特性。
近年来已推出了容量范围从几十兆字节到几百兆字节的大容量软盘驱动器。在大容量软盘驱动器中，记录密度变大，并且记录波长变短。因此，当把擦头放在读/写头前面时，必须使读/写头和擦头相互靠近。但是，对头的结构来说，很难使它们相互靠近。当把擦头放在读/写头前面时，由于除读/写头之外还需要擦头，所以整个头的成本增大。
因此，本发明的一个目的是，提供一种在磁盘上记录数据的设备，在该设备中，用单个头来保证所需的重写特性，并且可以抑制波形畸变的出现。
依照本发明的第一方面，一种磁记录设备包括：磁头，用于对磁记录媒体施加磁场，在所述磁记录媒体上形成磁化图形，从而记录记录数据；转换装置，用于将输入数据转换成具有预定频率范围的记录数据；和控制装置，用于控制所述磁头，以便当所述磁头在所述磁记录媒体的一个记录区上记录记录数据时，向所述记录区施加直流磁场，向所述记录区施加一个以恒定周期反转的磁场，所述恒定周期对应于所述预定频率范围内的一个中间频率，并且向所述记录区施加一个根据数据反转的磁场。
依照本发明的第二个方面，所述磁记录媒体是磁盘。
依照本发明的第三个方面，所述磁头是在悬浮于所述磁记录媒体上方的状态下，将信息记录到所述磁记录媒体上。
依照本发明的第四个方面，磁设备还包括：选择装置，用于有选择地输出来自所述转换装置地输出或一固定值；和反转装置，用于接收来自所述选择装置的输出，并且当来自所述转换装置的输出变成一个不同于所述固定值的预定值时，反转磁场；其中，所述控制装置通过控制所述选择装置和所述反转装置来控制所述磁场。
依照本发明的第五个方面，所述控制装置控制所述选择装置，以便当所述磁头对所述记录媒体施加直流磁场时，所述选择装置输出固定值，所述控制装置控制所述转换装置，以便当施加以恒定周期反转的磁场时，所述转换装置输出具有中间频率的记录数据，中间频率在预定的频率范围内，并且所述控制装置控制所述转换装置，以便当向所述记录区施加根据记录数据反转磁场时，所述装置输出根据记录数据反转记录磁场。
依照本发明的第六个方面，一种在磁记录媒体的一个预定区域记录记录数据的方法，包括以下步骤：对预定区域施加直流磁场；对预定区域施加以恒定周期反转的磁场，所述恒定周期对应于记录数据频率范围内的一个频率；并且对预定区域施加根据记录数据反转的磁场。
为了更好地理解本发明，并了解如何实施本发明，可以参考以下附图：
图1是一方框图，示出了作为一实施例的软盘驱动器的结构，
图2A例示了一大容量软盘，
图2B示出了现有的软盘，
图3A是一仰视图，示出了磁头的结构，
图3B是一侧视图，示出了磁头的结构，
图4是一方框图，示出了R/W通道IC的结构，它构成了图1所示软盘驱动器的高记录密度(高阶模式)的记录/重放系统，
图5A-5C描述了对高记录密度(高阶模式)软盘进行的直流擦除过程和中间波长擦除过程，
图6示出了在进行直流擦除过程时的重写特性，和
图7描述了基于直流擦除过程和类似过程，对重写特性的改进。
以下将参考附图描述本发明的一个实施例。图1示出了用作本发明一个实施例的软盘驱动器10。设想，可用于软盘驱动器10的软盘11使用图2A和2B所示的软盘11A和11B。即，图2A示出了软盘11A，该软盘持有的高记录密度(高阶模式)磁盘媒体12A可以与现存的软盘兼容，并且其大容量记录范围从大约几十兆字节至几百兆字节或者大于或等于上述字节数。图2B示出了软盘11B，该软盘持有的现有标准记录密度(低阶模式)磁盘媒体12B具有大约2兆字节的记录容量。
在图2A和2B中，分别使用写保护器15，当孔闭合时，呈可写状态，而当孔打开时，呈写保护状态。分别使用HD孔16，当孔打开时，表示记录容量大约为2兆字节(未格式化时)的所谓2HD磁盘，当孔闭合时，表示非2HD的磁盘。在图2A中，限定在预定位置上的孔17(非上述写保护器15和HD孔16)用来表示一上述大容量软盘，其记录容量范围从大约几十兆字节至几百兆字节。
返回来参照图1，现有软盘11B的标准记录密度(低阶模式)磁头芯片(headchip)22和大容量软盘11A的高记录密度(高阶模式)磁头芯片23合并成磁头21，用于对软盘1进行磁记录和再现或重放。图3A和3B分别示出了磁头21的结构，图3A是从软盘11一侧看去，磁头21的仰视图。图3B是从图3A下方看去，磁头21的侧视图。
磁头21的结构使得上述磁头芯片合并成一个滑片(slider)24。两根导轨的25a和25b的延伸方向与磁盘旋转方向R相同，并相互平行。导轨位于滑片24的底面，并突出底面。另外，以磁盘旋转方向为参考，定义了前方和后方，前锥体26a和26b位于导轨25a和25b的前方，而后锥体27a和27b位于其后方。例如，由每个前锥体26a和26b与磁盘记录表面形成的角定义为0.5°，而由每个后锥体27a和27b与磁盘记录表面形成的角定义为10°。
另外，将标准记录密度(低阶模式)磁头芯片22并入导轨25a。尽管上文未作描述，但在低阶模式下，软盘11以常规速度旋转(例如，300 rpm)。在上述旋转数情况下，在滑片24不上浮或不浮起并且磁头芯片与软盘11的表面相互接触的条件下，完成数据记录和再现。因此，将磁头芯片22的记录-再现头22a和擦除头22b放在中央位置，使磁头芯片22与磁盘表面的接触最稳定。
另外，将高记录密度(高阶模式)磁头芯片23并入导轨25b的后方。磁头芯片23采用诸如MIG(金属缺口，Metal In Gap)磁头结构，该结构能提高磁道的记录密度。尽管上文中未作描述，但在高阶模式下，软盘11高速旋转(例如，3600rpm)。在上述旋转数情况下，空气流动会产生上浮力或浮起力，致使滑片24浮起，脱离软盘11。由于双轨25a和25b的限制，可以稳定滑片24的位置或姿态，从正交于磁道方向看，使滑片24平行于磁盘表面。
由于在滑片24的上浮量变化时不能稳定地记录和再现数据，所以现在把滑片24的上浮量(对应于磁盘表面与磁头芯片23之缺口之间的间隙)设定为常数(例如，50纳米)根据25a和25b的宽度或类似的尺寸，改变其上浮量。为了把上浮量设定为较小的值(诸如，50纳米)，大致在导轨25a和25b的中央位置设置狭槽(凹入的部分)28a和28b。
狭槽28a和28b的主要功能是降低因滑片24底面与磁盘表面之间的空气流所产生的上浮力。上浮力在设置狭槽28a和28b的地方降低，并且总体上，滑片的上浮力也得以减小。由于狭槽28a和28b的作用，滑片24前方的上浮量会大于其后方的上浮量(尽管图中未示出)，致使从侧面看，滑片24的姿态略微倾斜。因此，当滑片24处于上浮状态时，滑片后方边缘变成稳定位置，用作难以改变的位置。因此如上所述，高记录密度(高阶模式)磁头芯片23被并入后侧。
返回来参照图1，软盘驱动器10具有数字信号处理器(DSP)31，它起控制器的作用，用于对整个磁盘驱动器进行控制。DSP 31控制软盘11的旋转，控制磁头21的移动，控制高记录密度(高阶模式)记录/重放系统，控制标准记录密度(低阶模式)记录/重放系统，等等。DSP 31与总线32电气相连。DSP 31从电气连接总线32的快闪存储器33中获取存储在其中的程序，并依照程序进行控制操作。
软盘驱动器10还具有磁盘检测器34，它有上述孔17或类似部件检测软盘11对应于高记录密度(高阶模式)软盘11A还是对应于标准记录密度(低级密度)软盘11B。磁盘检测器34输出的信号作为模式信号SMD提供给DSP 31。DSP 31响应于模式信号SMD，控制切换软盘11的旋转速度，控制切换记录/重放系统，并控制切换接口。
另外，软盘驱动器10具有用于旋转软盘11的锭子电动机35，和用于驱动电动机35的锭子电动机驱动器36。从电动机35获得频率信号SFG，该信号具有对应于软盘11之旋转速度的频率，通过锭子电动机驱动器36将频率信号提供给DSP 31。DSP 31参照频率信号SFG，控制锭子电动机驱动器36，以便软盘11的旋转速率达到预定值。
另外，软盘驱动器10包括音频线圈电动机(VCM voice coil motor)38，用于沿软盘的直径方向移动臂37；臂37，用于支撑磁头21；和VCM驱动器39，用于驱动音频线圈电动机38。DSP 31根据有关磁头21的跟踪信息或类似信息，控制VCM驱动器39，以便将磁头21适当定位在目标磁道上，其中所述跟踪信息由下文将作描述的R/W通道IC输出。
软盘驱动器10具有高记录密度(高阶模式)记录/重放系统，和标准记录密度(低阶模式)记录/重放系统。高记录密度(高阶模式)记录/重放系统包括磁盘控制器41，用于与主机交换数据、状态、命令，DRAM(动态随机存取存储器)42，它起数据缓冲器的作用；R/W通道IC 43，用于完成记录信号过程和再现或重放信号过程；记录放大器44，用于放大R/W通道IC 43输出的记录信号并将放大后的信号提供给磁盘23的磁头芯片23；以及再现或重放放大器45，用于放大由磁头芯片23重放或再现的信号并将其提供给R/W通道IC 43。
磁盘控制器41与总线32电气相连。DSP 31分别控制磁盘控制器41和R/W通道IC 43的操作。磁盘控制器41通过扩充智能驱动电子(EIDE,ExtendedIntelligent Drive Electronic)接口与主机电气相连。图4示出了R/W通道IC 43。
作为记录系统，R/W通道IC 43包括16/17编码器51，它用游程长度有限(RLL,Run Length Limited)16/17码进行编码过程，该过程被用作对磁盘控制器41提供的不归零(NRZ)写数据WD(8位并行数据)进行数字调制的过程，并且用于输出经处理的数据，作为相同的NRZ数据；预编码器52，用于为16/17编码器51输出的数据(串行数据)提供部分响应均衡和反向特性的干涉；和写补偿电路53，用于在记录时对预编码器52输出的数据在再现时所产生的相位偏差进行预先补偿。编码器51的输出是RLL和NRZ串行数据。因此，编码器51的输出是预定频率范围内的数据。
另外，作为记录系统，R/W通道IC 43具有多路复用器54，用于有选择地获取写补偿电路53输出的数据(串行数据)或者用写数据WD的最小有效位表示的数据；和D触发器55，用于切换多路复用器54，以便每当多路复用器54的输出数据达到“1”时，将多路复用器54的输出数据值反转，从而获得记录信号SR。
现在，将通/断控制信号Son/off提供给16/17编码器51和预编码器52，以便由DSP 31将它们控制在操作状态或非操作状态。尽管在该情况下通常将编码器51和预编码器52处于操作状态，但如以下所述，当进行媒体波长擦除时，它们可以不动作。因此，当编码器51和预编码器51分别处于非工作状态时，预编码器52的输出数据会等于磁盘控制器41提供的写数据WD。
将来自DSP 31的切换控制信号SW提供给多路复用器54。尽管在该情况下通常多路复用器54处于获取写补偿电路53之输出数据的状态，但如以下所述，当进行直流擦除时，多路复用器54会变成获取用写数据WD的最小有效位表示的数据的状态。
作为再现系统，R/W通道IC 43还包括AGC(自动增益控制)电路61，用于保持重放放大器45输出的重放信号SP的幅度不变；低通滤波器62，用于从AGC电路61输出的信号中消除不必要的高频成份；A/D转换器63，用于将低通滤波器62输出的信号转换成数据信号；和均衡器64，用于对A/D转换器63的输出数据进行EPR4(Extended Partial Response class 4，扩充部分响应第4类)的波形均衡。
另外，作为重放系统，R/W通道IC 43具有Viterbi解码器65，它用作数据鉴别器，用于对均衡器64的输出进行0/1数据识别过程；和16/17解码器66，它用16/17码对Viterbi解码器65输出的数据进行解码过程，从而获得读数据RD。尽管以上未作描述，但写数据WD等同于在磁盘控制器41增加纠错码后经受了交织处理的数据。读数据RD也处于类似于写数据WD的状态，因此磁盘控制器41对其进行去交织处理并进行纠错。
另外，R/W通道IC 43具有跟踪信息检测器67，用于检测来自低通滤波器62之输出信号的跟踪信息。跟踪信息TRI提供给DSP 31。有时，将低通滤波器62的输出信号直接提供给检测磁道号和类似编号的DSP 31。另外，DSP 31根据跟踪信息TRI和磁道号控制VCM驱动器39，以便使磁头21处于目标磁道。
返回来参照图1，作为标准记录密度(低阶模式)记录重放系统，软盘驱动器10具有FDD控制器47。FDD控制器47通过FDD(软盘驱动器)接口与主机(未示出)电气相连。FDD控制器47具有以下功能，即当把数据写或提供给磁头21的磁头芯片22时，从主机发送的MFM(Modified Frequency Modulation)数据中产生记录信号，并且当对主机读或提供数据时，从磁头芯片再现出的信号中获得MFM数据，以及其它类似的功能。
以下将说明图1所示的软盘驱动器10的工作情况。描述当标准记录密度(低阶模式)软盘11B作为软盘11固定在软盘驱动器10上时的工作情况。在该情况下，从磁盘检测器34提供给DSP 31的模式信号SMD呈低阶模式。因此，DSP 31根据锭子电动机35输出的频率信号SFG控制锭子电动机驱动器36，致使软盘11以正常速度(例如，300 rpm)旋转。另外，在DSP 31的控制下，使用标准记录密度(低阶模式)记录/重放系统。
在这种状态下，当写入时，主机通过FDD接口，将用作写数据的MFM数据提供给FDD控制器47。FDD控制器47输出对应于MFM数据的记录信号，从而提供给磁头21的磁头芯片22，之后将信号记录在软盘11之目标磁道的目标扇区中。另一方面，当读出时，将磁头芯片22从软盘11之目标磁道的目标扇区中重放出来的信号提供给FDD控制器47,FDD控制器47输出对应于重放信号的MFM数据，并将其提供给主机。换句话说，在低阶模式下，可以用一个过程记录记录信号。
以下将描述当高记录密度(高阶模式)软盘11A作为软盘11固定在软盘驱动器10上时的工作情况。在该情况下，从磁盘检测器34提供给DSP 31的模式信号SMD呈高阶模式。因此，DSP 31根据锭子电动机35输出的频率信号SFG控制锭子电动机驱动器36，致使软盘11高速(例如，3600 rpm)旋转。另外，在DSP31的控制下，使用高记录密度(低阶模式)记录/重放系统。
在这种状态下，当写入时，主机通过EIDE接口，将写数据提供给磁盘控制器41，并将写数据暂时存储在DRAM 42中。接着，磁盘控制器41对写数据增加纠错码并进行交织处理，从而产生写数据WD。
当对软盘11之目标磁道上的目标扇区进行首次记录时，磁盘控制器41将写数据WD提供给R/W通道IC 43,R/W通道IC 43输出对应于写数据WD的记录信号SR，并将其提供给磁头21的磁头芯片23，从而在软盘11旋转一次时将信号记录在目标磁道的目标扇区中。
另一方面，当已有数据记录在软盘11之目标磁道的目标扇区中并对该目标扇区进行重写时，可以依照以下步骤进行记录。在最初向目标扇区记录数据的情况下，可使用以下过程。
1)在软盘11旋转第一圈时，首先对目标磁道中的目标扇区进行直流擦除。在该情况下，磁盘控制器41将用于允许最小有效位总是为“0”的写数据WD提供给R/W通道IC 43(参见图4)，并且切换R/W通道IC 43的多路复用器54，以便响应于DSP 31输出的切换控制信号SW，输出写数据WD的最小有效位。因此，多路复用器54只输出数据“0”，并由此将D触发器55输出的记录信号SR固定为“0”或“1”的信号。因此，磁头21的磁头芯片产生直流磁场，从而完成直流擦除。
图5A示出了进行擦除前(即其初始状态)软盘11的记录状态。在该情况下，已在磁性薄膜11B上形成了依赖于记录信号SR的磁化图形，其中磁性薄膜作为记录层位于磁盘衬底11A上。如图5A所示，将短波长的磁图形12A记录到较浅位置，中等波长磁图形12B的记录位置比短波长磁图形12A的记录位置深，而长波长磁图形12C的记录位置比中等波长磁图形12B的记录位置更深。标号Dh表示长波长磁图形的记录深度。图5B示出了经历了直流擦除后软盘11的记录状态。在该情况下，在磁性薄膜11B上，形成磁化方向为一个方向的磁化图形12D。
2)接下来，在软盘11旋转第二圈时，对目标磁道中的目标扇区进行中等波长的擦除。在该情况下，当作为串行数据提供给R/W通道IC 43时，磁盘控制器41提供写数据WD,「1010101010…」。另外切换R/W通道IC 43的多路复用器54，以便响应于DSP 31输出的切换控制信号SW，驱动写补偿电路53的输出数据。在该情况下，DSP 31输出的通/断控制信号Son/off使16/17编码器51和预编码器52都变成非工作状态，致使预编码器52的输出数据等于写数据WD。
因此，从多路复用器54输出每个数据，诸如“1010101010…”，并且每次当多路复用器54的输出变成“0”信号时，将D触发器55输出的记录信号SR交替变成“0”信号和“1”信号。将该记录信号SR提供给磁头21的磁头芯片23，然后进行记录。在短波长的情况下，多路复用器54的输出是“1111…”，在长波长的情况下，例如为“1001001001001…”。作为另一例子，可以用DSP31控制R/W通道IC 43之通道时钟的频率，以便记录信号SR的频率基本上为最终记录的记录信号SR之频率带的中间频率。
图5C示出了在经历了中间波长擦除后软盘11的记录状态。在该情况下，在磁性薄膜11B上，形成磁化方向交替相反并且长度相等的磁化图形。有时，因直流擦除产生的沿一个方向延伸的磁性图形会少量留在磁性薄膜11B的深层部位或图5C之纸面的后方。
3)接下来，在软盘11旋转第三圈时，将主机提供的对应于写数据的记录信号SR(更新数据)记录在目标磁道中的目标扇区上。在该情况下，磁盘控制器41将写数据WD(写数据WD是通过增加纠错码和进行交织处理而产生的)提供给R/W通道IC 43。之后，编码器51用16/17码对写数据WD进行编码，并且预编码器52对其进行预编码。另外，写补偿电路53对预编码的数据进行写补偿，然后多路复用器54取得写补偿电路53的输出数据。因此，从D触发器55获得由主机提供的对应于写数据的记录信号SR。在用记录放大器44对该记录信号SR放大后，将其提供给磁头21的磁头芯片23，并且记录下来。根据记录信号SR，形成磁图形12E。
另一方面，当读取时，用重放放大器45放大磁头芯片23从软盘11之目标磁道的目标扇区中再现出来的信号，随后将其提供给R/W通道IC 43。然后，R/W通道IC 43对所提供的信号进行波形均衡操作，数据鉴别操作，用16/17码进行解码操作等等，从而获得读数据RD。将读数据RD提供给磁盘控制器41，磁盘控制器41对读数据进行去交织和纠错处理，以获得最后的读数据。此读数据被暂时存储在DRAM 42中，然后提供给主机。
在如上所述的本实施例中，当软盘11用作高记录密度(高阶模式)软盘11A，并且对软盘11之目标磁道上的目标扇区进行重写时，磁盘21的磁头芯片23作直流擦除，并进一步进行中间波长的擦除。然后，记录对应于写数据的记录信号SR(更新后的数据)。因此，一个磁头就能确保预定的重写特性。由于中间波长擦除在磁性薄膜11B上形成了用作垫层的磁化图形，所以可以抑制因直流擦除的单方向磁化图形而产生波形的畸变。有时，当只进行直流擦除，不进行中间波长擦除时，例如当进行基于N极的直流擦除时，更新数据以S极激励会削弱磁场，而更新数据以N极激励会增强磁场，从而产生波形畸变。
图6示出了初始记录信号频率与重写特性(分贝)之间的关系。重写特性表示重写操作后仍未擦除的初始记录信号的分贝数。曲线a表示重写35兆赫兹信号时的重写特性(分贝)。曲线b表示进行直流擦除时的重写特性(分贝)。这些曲线a和b指出当增大重写信号的频率而减小初始记录信号的频率时，难以获得所需的重写特性。另一方面，曲线c表示进行直流擦除并重写20兆赫兹信号时的重写特性(分贝)，并且示出了重写特性(分贝)改善若干分贝的期望值。有时，重写特性(分贝)表示以重叠形式记录信号时初始记录信号的再现或重放信号电平与初始记录状态下初始记录信号的再现信号电平的比。
图7示出了如上所述进行直流擦除和中间波长擦除时重写特性的改善。记录2兆赫兹的信号，作为初始记录信号。当对初始记录状态进行直流擦除时，重写特性(分贝)为-24.9(分贝)。另外，当以重叠形式记录20兆赫兹的信号，并进行中间波长擦除时，重写特性(分贝)变为-30.8(分贝)。然后，当记录35兆赫兹的信号，作为更新数据时，重写特性(分贝)为-30.9(分贝)。当如图6曲线a所示，把35兆赫兹的信号作为更新数据重写时，重写特性(分贝)保持大约15(分贝)。但是，如上所述，进行直流擦除和中间波长擦除将使重写特性(分贝)成为-30.9分贝。由此可见，大大改善了重写特性。
尽管上述实施例给出了本发明应用于软盘驱动器10的情况，但无需说明，本发明还能适用于使用磁盘的另一种驱动设备，诸如硬盘等。
根据本发明，当在磁盘上记录记录数据(更新数据)时，进行直流擦除并进一步记录一恒定频率的擦除数据。然后，将记录数据记录在内。因此，可以确保所需的重写特性，并减小整个磁头的成本。由于因记录擦除数据而将磁化图形用作垫层形成于磁性薄膜上，所以可以抑制因直流擦除形成的磁化图形产生波形畸变。另外，上述优点仅凭一个磁头就能实现。
本发明不限于已述的特定实施例，并且不脱离所附权利要求书及其等同物限定的本发明范围，可以进行各种变化。