CN1135631A - 有用以控制滑块降落区结构的结构化测试带的磁记录盘 - Google Patents

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Abstract

一磁记录盘具有一结构化的测试带，其与结构化的降落区径向上分开，同时典型地具有激光产生的突起，突起的平均高度与在结构化降落区上激光产生的突起的平均高度基本不同。在测试带和结构化带两者之上的突起在螺旋形磁道上形成，这是因为形成结构的激光脉冲加工盘时盘同时在转动和径向平动。然而因为结构化带上的突起仅在测试带上的突起的平均高度由第二分析激光测量之后才能形成，这两个螺旋磁道彼此分开且不连续。

Description

有用以控制滑块降落区结构的结构化测试带的磁记录盘
本申请和同时提出的待审申请，系列号08/379419和系列号08/379242基于共同的说明书。本发明是针对“具有用以控制滑块降落区结构的结构化测试带的磁记录盘”，系列号08/379419的申请是针对“用于激光分析具有重复结构图形表面的方法和设备”，而系列号08/379242的申请是针对“用于磁记录盘的受控激光形成结构的方法和设备”。
1993年11月10日提出的美国系列号08/150525的待审申请叙述使用二极管泵激光使带间隔突起阵列的盘基片形成结构的方法。1993年11月10日提出的美国系列号08/149851的待审申请叙述使用激光使玻璃盘基片形成结构的方法。
本发明总的来说涉及的是具有结构化表面类型的磁记录盘，更为特别的说本发明涉及的是带有为支承磁纪录头的滑块用的结构化降落区的这种盘。
磁盘驱动器，也叫磁盘文件，是使用带包含信息的同心数据磁道的旋转磁盘的信息存储装置，一磁头，或称变换器用来在不同的磁道读/或写数据，同时一连接在磁头支架上的致动器用来移动磁头到希望的磁道上并在读或写操作时保持磁头在磁道中心线上。典型的是有许多由间隔圈分开的盘片，叠置在由盘驱动电动机转动的盘轴上。一外壳支承驱动马达和磁头致动器并围绕磁头和磁盘为磁头、磁盘接口提供一基本密封的环境。
在传统的磁记录盘驱动器中，磁头支架是一气垫的滑块，它在磁盘以其运行速度转动时骑在磁盘表面上面的气垫上。滑块由一连接滑块和致动器的相对脆弱的悬架保持在磁盘表面的附近。滑块要么由来自悬架的小的弹簧力朝磁盘表面偏置，或者通过滑块上的一“负压”气垫表面“自加载”到磁盘表面。
为改善磁盘的耐磨性能以及保持磁特性的一致性，希望使磁盘表面尽可能光滑。可是非常光滑的磁盘表面容易引起一种称为“静态阻力”的问题。这指的是在滑块与磁盘静态接触一段时间后，滑块倾向于阻碍其平动即“粘”在磁盘表面上。静态阻力是由许多因素引起的，包括静磨擦和磁盘和滑块之间由磁盘上的润滑剂引起的吸附力。在磁盘开始转动，滑块突然从磁盘表面离开时，磁盘驱动器上的静态阻力可能导致损坏磁头或磁盘。另外，由于致动器和滑块之间的悬架相对脆弱，以便允许滑块在磁盘表面上飞行，磁盘的突然转动也可能损坏悬架。在一些磁盘驱动器中，例如在膝上型和笔记本型计算机用的低功率磁盘驱动器中，驱动马达简直可能由于能使滑块粘着或过分拖动的吸附力而不能起动或不能达到运行速度。
接触起动/停止(CSS)磁盘驱动器在起动和停止时由于没有足够的磁盘转速支持气垫，而滑块接触磁盘表面。为尽量减少静态阻力效应，CSS磁盘驱动器经常使用专用的结构化的“降落区”，在驱动器不工作时滑块停放在这里。典型的降落区是磁盘上特殊结构化的非数据区域。磁盘基片在构成磁记录盘的磁层和其它层沉积在其上之前要形成结构。这些沉积层复制下面基片的结构，从而在滑块放在磁盘上时减少了静态阻力。
一种使磁盘基片形成结构的技术是使用脉冲激光辐射。授于磁外围设备公(Magnetic Peripherals，Inc.)的美国专利5108781叙述了一种用激光在基片上形成交叠的麻点和熔坑的结构的方法。IBM的待审申请，系列号08/150525，叙述了使用二极管泵激光使磁盘基片产生具有间隔突起的阵列而使磁盘形成结构的方法。IBM的待审申请，系列号08/149851叙述了激光玻璃磁盘基片形成结构的方法。在激光结构化的磁盘基片上发现的问题是即使基片具有同样的材料组成，激光产生的突起的平均高度也不能逐片地控制。既然使静态阻力成为最小的关键决定于形成结构的突起的平均高度，那么就有必要开发一种方法，它能使形成结构的图形在所有要制造的磁盘上具有已知的平均突起高度，从而保证加入磁盘的磁盘驱动器可靠地工作。
本发明是一磁记录盘，它具有从结构化降落区径向分开的结构化测试带，并且该测试带通常具有激光产生的突起，其平均高度明显不同于在结构化降落区的激光形成的突起的平均高度。在测试带和结构化带两者之上的突起是在螺旋磁道上形成的，因为形成结构的激光脉冲地加工盘时，盘同时在转动和在径向平动。然而由于结构化带上的突起仅在测试带上突起的平均高度由第二分析激光测量后才能形成，所以两个螺旋磁道是分开的且不连续。为制作这种盘(a)形成结构的激光在盘转动时以固定的脉冲能量作用在环形测试带上形成结构突起；(b)然后用第二分析激光照射测试带并且用由沿衍射角范围配置的一线性光探测器阵列检测衍射光束；(c)光探测器阵列的输出用来计算测试带上突起的平均高度的代表值；(d)响应这个计算值输出一个或多个校正信号来修改形成结构的激光的一个或多个参量；(e)将盘径向平动，用修改后的激光束形成降落区的结构带；以及(f)然后用分析激光照射结构化降落区以测量降落区上突起的平均高度，判定最后是采用还是拒绝该盘。
图1是表示带有一个用作接触起动/停止(CSS)降落区的结构化带的盘的CSS盘驱动器的原理图。
图2是说明环形数据区和径向分开的环形结构化带的盘的俯视图，并带一显示单个激光产生的形成结构的突起的放大了的结构化带部分。
图3A-3B分别代表一类激光产生的具有熔坑状突起的顶视图和剖视图。
图4A-4B分别代表另一类激光产生的具有熔坑状突起的顶视图和剖视图，该类突起带有高出熔坑边缘的中心峰点。
图5是按照本发明的盘的俯视图，阐明环形数据区、径向分开的环形结构化带和径向分开的用以修改导向结构化带的激光脉冲功率的环形测试带。
图6是一盘形成结构系统的原理框图，它使用在盘测试带上形成的突起的激光分析，以便在之后修改激光参量的一个或多个参量形成结构化带上的突起。
图7是反射光的照片，表示由相同的大致为对称的激光产生的突起的图形引起的从盘的衍射图形。
图8是扫描线光探测器阵列的数字化输出的图，表示作为衍射角的函数从盘反射的激光强度。
图9是一组曲线，表示对一组激光结构化盘在恒定激光脉冲宽度和光斑大小时平均突起高度作为激光能量的函数。
                   现有技术
首先参照图1，其说明具有一带结构化降落区的盘的传统的盘驱动器。为了容易说明起见，图1描述的盘驱动器是作为具有单记录磁头和相应盘面而表示的，虽然传统的盘驱动器典型地具有多个头和盘。盘驱动器包括基座10，其上固定一带转动轴18的盘驱动马达和一磁头致动器14。磁记录盘16连接在轴18上并由驱动马达转动。
盘16典型的是一包含一基片的薄软片盘，像由玻璃、陶瓷或带镍磷(NiP)表面涂覆的铝镁(ALMg)合金和由在基片上溅射沉积形成的钴基磁合金软片做成的空白盘。一保护涂层，像溅射沉积的非晶碳膜片形成在磁层上面以提供抗腐蚀和耐磨损性。在保护盘涂层的表面保持一种液体氟代醚润滑剂。盘16也可能在基片和磁层之间包括一像铬(Cr)或铬钒(CrV)合金层溅射沉积底层，和在磁层和保护涂层之间包括一诸如铬、钨(W)或钛(Ti)层溅射沉积粘着层。
一读/写头或变换器25在一气垫滑块20的尾部形成。变换器25可以是一感应读或写变换器或一带有由现有技术中公知的薄片沉积技术形成的磁阻(MR)读变换器的感应写变换器。滑块20由一刚性臂22和悬架24连接到致动器14上。悬架24提供一偏置力，促使滑块20向纪录盘16的表面上运动。在盘驱动器工作时，驱动器马达以恒速转动盘16，致动器14绕轴19转动大致沿盘16的表面径向移动滑块20，以便读/写变换器25可以存取盘16上的不同数据磁道。致动器14典型的是一回转音圈马达(VCM)，它有一线圈21，在给线圈通以电流时，它通过磁铁组件23中的固定磁场运动。由变换器25从盘16上探测到的数据由装在臂22上的集成电路芯片15中的信号放大与处理电路处理成数据读回信号。从变换器25来的信号通过柔性电缆17传到芯片15，它又通过电缆1.9送出它的输出信号。
为改善盘16的耐磨性能和保持在数据区一致的磁特性，通常希望使盘表面尽可能光滑。然而在CSS磁盘驱动器中非常光滑的磁盘表面会产生所谓的“静态阻力”。这意味着在滑块20与盘16静态接触一会儿以后，滑块20倾向于阻碍其平动即“粘”在磁盘表面上。静态阻力是由许多因素引起的，包括静磨擦和磁盘和滑块之间由润滑剂或由环境水蒸汽毛细冷凝引起的吸附力。在磁盘开始转动，滑块20突然从磁盘表面离开时，在CSS磁盘驱动器中的“静态阻力”可能导致损坏磁头25或磁盘16。由于致动器14和滑块20之间的悬架24相对脆弱，以便允许滑块在磁盘表面上飞行，磁盘16的突然转动也可能损坏悬架24。
对静态阻力问题的传统的解决方法是使磁盘形成结构。典型的做法是磨蚀磁盘基片，使沉积在基片上的一致层形成结构。更新的是授权给磁外设公的美国专利5108781中叙述的方法，磁盘基片可以通过激光加热在基片表面形成交叠的麻点的图形而形成结构。在结构化基片上形成的溅射沉积层复制基片上的结构从而当滑块20停留在盘16上时减少了静态阻力。
在CSS磁盘驱动器中，磁盘16在接近磁盘内直径离开磁盘数据区域处有专用的结构化降落区34。当盘驱动马达停止时致动器14的停放位置使滑块20与降落区34上形成了结构的表面处接触。在这个位置，滑块20不与磁盘的光滑数据区接触，磁盘驱动器可以起动而不会由静态阻力引起损坏。
                 优选的实施例
图2是一磁记录盘100的视图，它有内直径102、外直径104和用作滑块降落区的激光结构化环形带108。盘100有一环形数据区112(在两个虚线圆圈之间示出)。环形结构化带108在径向上与盘数据区112分开并且放置在接近磁盘的内直径102处。一部分结构化降落区108以放大了的视图显示，它包含许多相同的通常为对称形状的激光产生的突起110。每一突起110由单一激光脉冲形成，产生大约5-30微米范围直径的突起。突起110具有用Ds表示的数量级为25-100微米的平均间隔，取决于激光形成结构时的盘转速和激光脉冲的重复率，其在系列号08/150525的共同待审申请中已有叙述。另一方案是突起可以交叠，这在前面引用的5108781专利中已有叙述。突起是在盘转动时用激光束脉冲盘的表面而形成的。激光的位置是固定的，而盘支承在一平动台上，它在盘转动时径向运动，以使突起在沿径向区或带108上的螺旋磁道上形成。如果磁盘是传统的3.5英寸的盘，降落区108具有大约为3毫米的典型径向大小。突起110是由脉冲激光加热传统的铝镁(AIMg)空白盘上的镍磷涂复层形成的。然而也可以在其它盘基片材料上形成突起，像玻璃或陶瓷(例如由康宁玻璃(Corning Glass)制成的门考牌(Memcor brand)盘基片)。另外也可以不在磁盘基片表面而在一其后沉积的盘层像盘保护涂层上形成突起。
图3A是说明在盘的光滑镜面120上形成的一类激光产生的突起111的图。图3B是突起111的横断面图。突起111具有带高出盘表面120的环形边缘113的一般熔坑形状，其边缘高度在图3B中以hr表示。
图4A是说明另一类激光产生的突起114的图，而图4B是突起114的横断面图。突起114也是带环形边缘115的熔坑状，但是还有一中心峰点116，它大致上位于弹坑的中心。中心峰点116高出盘表面120的高度用hp表示，它高于边缘hr的高度。突起111、114的边缘和中心峰点的高度由盘材料的类型和脉冲能量、脉冲宽度和盘表面的斑点大小这些激光参量决定。为保证恰当地形成结构和防止在磁盘驱动器上的静态阻力，非常重要的是突起的高度，亦即在突起111的熔坑113的高度hr和在突起114中的中心峰点116的高度hp在制造时每一盘上和盘与盘间都要一致。
带激光结构化的测试带和结构化降落区的盘
图5说明按照本发明的一带激光产生的结构化带的磁记录盘。盘150有一内直径151、一外直径153、一传统的环形数据区152和一环形结构化带158。然而盘150还包括激光产生的突起的测试带160。测试带160位于盘150的内直径151附近同时也从环形数据区152和结构化带158径向分开。激光产生的突起在结构化带158和测试带160两者之上都基本相同于图3A-3B或图4A-4B上所描述的。不过测试带上的突起具有的平均高度，亦即图3A-3B中的弹坑状突起的边缘高度hr或在图4A-4B中的突起的中心峰点的高度hp，通常显著不同于在临近结构化带158上的突起的平均高度。这是因为测试带160首先形成，然后使用测试带突起的测量平均高度来修改一个或多个激光参量在结构化带158上来形成有正确的希望的平均高度的突起。从而测试带160上的突起在第一螺旋磁道上形成，而在结构化带158上的突起是在第二螺旋磁道上形成，其于第一螺旋磁道不连续。
如同下面将要详细叙述的那样，磁盘是这样制造的：首先形成测试带160，立即使用本发明的设备和方法分析测试带上的突起，其后立即通过修改盘上的入射激光参量形成结构化带158以保证结构化带158上的突起的平均高度在可接受的范围之内。以这种方式，对所有磁盘的降落区形成结构的图形将具有希望的平均突起高度并保证盘与盘间的一致。
以从结构化测试带的反馈形成降落区结构的设备和方法
图6是形成测试和结构化带、和在形成结构化带以前分析测试带以修改入射激光参量的设备的功能原理图。该设备包括突起形成激光系统200和结构分析激光系统300。带测试带160和结构化带158的盘150(图5)支承在连接到驱动马达212上的转轴210上。驱动马达212安装在平动台213上，并可在箭头214、215所指的方向上运动。
在测试带160和结构化带158两者之上形成突起的系统200包括一Nd：YLF或Nd：YVO4固态激光器246。激光器246由二极管泵信号和Q开关控制信号控制。Q开关是一用于极大地增加脉冲固态激光器的峰值功率输出的公知技术。Q开关损伤激光腔的Q值，从而允许建立大粒子数反转。将Q值恢复到高值可使激光器产生一短的高功率脉冲。例如，激光器246产生一具有20微焦耳能量的脉中的高斯激光束252。通过改变二极管泵功率或改变脉冲重复率可以改变激光脉冲宽度和脉冲能量。一般来说，在脉冲能量和脉冲宽度之间存在着一对一的对应关系。较高的脉冲能量具有较短的脉冲宽度。随着二极管激光泵功率增加或重复率减小脉冲能量增加(从而脉冲宽度减小)。
快速快门247位于激光输出处以便在需要时阻断激光脉冲。然后激光束252穿过一可变准直仪249、一光阀门320和一光束分裂器254。光束分裂器254分出激光束252的一小部分(例如1％)并且将其导向功率计259。然后激光束252穿过物镜272和反射棱镜274，将激光束导向盘150。在图6中，激光束252在盘上大约“3点钟”的位置击打盘150，而12点为图的法线方向。运转时马达212以每分540转的转速转动盘150。激光器246以10千赫兹的速率脉冲发射，同时当盘150转动且激光束脉冲发射时驱动马达212在箭头214的方向上在平动台213上移动，以便在测试和结构化带的径向范围上形成突起。在3.5英寸盘的实施例中测试带160具有大约0.5毫米的径向范围，而结构化带158具有大约3毫米的径向范围。高斯激光束252的焦点直径大约为23微米和强度点为1/e2其在盘150上形成直径大约为15微米的突起。直径范围大约为5-30微米的突起可以用激光系统200形成。为易于说明起见，图6中所示的设备描绘成仅在盘150的一面上工作。然而在实际制造时，激光束252可以用立方激光束分裂器分成两路激光束，其由适当放置的镜子导向两路对称的路径，以便盘150的两个面可以同时被结构化。
在图6说明的结构分析激光系统用在虚线中的部件300表示。为说明简单起见，系统300描绘成仅在盘150的一个面上工作。在实际制造时在盘150的另一面复制系统300，以便在盘的两面可以同时分析。分析激光系统300的基本部件是个人计算机(PC)302，一低功率连续波(CW)670毫微米激光器312，其把一激光束314导向盘150(开始时导向测试带160，在驱动马达沿平动台213移动后导向结构化带158)，一接受从测试或结构化带衍射的光束317的扫描线性光探测器阵列316，位于光束252路径上并由马达250控制的可变准直仪249和同样位于光束252路径上的光阀门320。
分析激光系统300与激光突起形成系统200的一般工作在于：(a)第一激光器246以固定功率和脉冲宽度作用并在环形测试带160上以前述方式形成结构突起(图4A-4B中的类型)；(b)然后用从第二激光器312来的激光束314照射测试带160，同时衍射光束317由阵列316沿衍射角的范围探测；(c)阵列316的输出以下面即将详细叙述的方式由PC302接受用以计算测试带160上突起的平均高度的代表值；(d)PC302响应该计算值对一个或多个光阀门320，激光器246和可变准直仪输出一个或多个校正信号以修改从第一激光器246来的激光束的参量；(e)盘平动并且用修改的激光束252形成结构化带158；和(f)然后用从第二激光器312来的激光束314照射结构化带158，同时用线性阵列316探测衍射光束317以测量结构化带158上的突起的平均高度，决定最终接受或拒绝该盘。因此结构分析激光系统300用来给激光形成系统200提供自动反馈。然而分析激光系统300也可能作为独立的或外部系统作用。在这种情况下，结构化模型的特征例如结构化标记或突起的平均高度或标记或者突起的横断面图可以在显示屏显示或在连接在PC302上的打印机打印。
激光器312是670毫微米CW激光器，它提供功率级约为0.5毫瓦、光腰大小即光束直径约为1毫米的输出光束314。激光器312是激光模块313的一部分，其包括激光功率源、一光二极管、一把光束314的一部分导向光二极管的光束分裂器、一开普勒望远镜和一空间滤波器。从光二极管来的信号反馈给激光功率源以调节激光器312的输出功率。这使激光器312的输出功率稳定在它的正常作用点的+/-0.01％之内。激光器312的稳定输出光束导向开普勒望远镜把光束直径设定在1毫米。在开普勒望远镜内的焦点处放置一空间滤波器并加以调节来极大地改善稳定激光束的横模质量。
从激光器312来的激光束314投射在盘150约时钟11点的位置。光束314有约1毫米的直径，从而覆盖了测试带160的整个径向范围。因此同时投射在测试带160的大量或成组的突起上。从测试带160来的反射光束317沿衍射角区域衍射并由扫描线性阵列316中的单个光探测器元件探测。
图7是表示光束317沿衍射角区域分布的衍射图形的照片。图7中的中心斑380代表从入射光束314来的镜面反射光束，它在衍射光束中没有意义。但是在图7中示出许多由黑暗带383、385、387分开的强峰即环382、384。环382、384是光强度峰或最大值，而黑暗带383、385、387代表光强度谷或最小值。图7中的精细结构(沿线的水平线和重复点)是由激光突起在盘150上的半周期性质引起。在激光模块313中设置一开普勒望远镜以便使斑点混合在一起形成水平线。阵列316的长轴平行于水平线(阵列316的调准轴在图7中以线390示出)以便只测量衍射图形的包络而不测量其细结构。光束314在接近盘的法线处最好在法线的15度之内照射盘。入射光束314和反射光束317在调准在盘的法线方向且在环形测试带160的切线处的一平面内。因为阵列316中的线性光探测器元件也调准在同一平面内，它们在该平面内的衍射角范围内探测出衍射光的强度。在优选的实施例中阵列316是带1024个分立探测器元件RL1024SBQ型的EG&G阵列。紧接图7照片的线390表示线性阵列中探测器元件的位置。阵列316的输出是1024个模拟电压级的一种分布，其相应于从测试带160的结构化表面上衍射的光强度的角分布。
图8表示阵列316为探测元件100到900的数字化输出。单个尖峰382、384代表图7中相应强度峰的包络，谷383、385、387代表强度峰之间的强度谷，尖峰380代表镜面反射。图8中的Y轴是输出强度的对数，而X轴代表离开镜面反射光束的角(按照编号的阵列探测器元件)。图8中所示的强度的角分布与由光束314照射的突起的平均物理形状有关。特别是图8中的数字化阵列输出曲线是平均突起的横断面图的富立叶变换的绝对值的平方。因为在重复的结构图形上的单个突起是成对称形状的，所以可以对数字化阵列输出施行包括富立叶逆变换运算的一组数学运算来计算平均突起的横断面图。
阵列316由经过修改的型号为RC1030LNN的EG&G扫描器驱动(图6中未示出)。从阵列316来的模拟输出信号被预先放大并送到信号调节器322上。信号调节器322包括执行信号增益、偏置、滤波和硬件平均的电路，以及一12位的模数数字转换器。扫描器和数字转换器由位于调节器322之内的时钟和分度定时电路控制。信号调节器322的输出是一代表1024个离散数字值的数字信号，它们对应于由阵列316中的1024个光探测器元件探测到的光强度。信号调节器322的数字输出导向可购买的国家仪器(National Instruments)AT-DIO-32F卡327，其接在PC302的传统ISA总线329上，在这里它可以由微处理器330存取，并可被立即处理或存储在RAM332或像硬盘驱动器334这样的外部固定存储器中。
相应于从阵列316的一个样本输出的离散数字值用来计算光强度角分布的特征值。这个计算的特征值直接与衍射入射激光光束314的形成结构的突起的物理形状的特征值有关。对于形成磁记录盘结构的应用，所感兴趣的物理形状特征是突起的高度，亦即对在图4A-4B中所示类型的突起来说为hp。在优选的操作实例中，阵列316的输出在盘转动时采样，每一样本为光强度角分布的一组1024个离散数字值。这些数字值组存储在RAM332中并进行平均。阵列316在盘转速为540RPM时以4毫秒中通过1024点扫描。这使得沿盘面有28个扇区被取样。然后可以分析每一扇区来给出突起高度在圆周上变化的信息。
在优选的实施例中，所用光强度的角分布的特征是在接近峰值强度处的那些角的一部分上积分的积分强度值，例如在图8中围绕峰值382的探测器元件310和410之间相应于从图形中心的第一衍射环。然后利用这个计算的积分强度值和位置(亦即探测器元件的数目，近似探测器元件370)决定平均突起高度。在微处理器330计算出积分强度和峰位置值后，微处理器将其与存储在硬盘驱动器334中的查阅表中相应于已知突起高度的事先校准的数值进行比较。存储在查阅表中的校准值由使用扫描隧道显微镜(STM)或原子力显微镜(AFM)首先测量校准盘上的平均突起高度来决定。这些仪器可以测量激光突起的突起缘高度hr和突起峰点高度hp，精确度可接近1毫微米。然后把在这些校准盘上接近第一和第二衍射环的积分强度和峰位置值与用AFM测量的突起缘或峰点高度进行相关运算，并存储到硬盘驱动器334的查阅表中。
如果在测试带测量的突起高度过高或过低，PC302中的程序估计新的激光参量(例如脉冲能量、脉冲宽度和/或光斑大小)使突起高度保持在指定的范围之内。所有这三个参量都极大影响突起高度。基本参量是脉冲能量的变化，而第二参量是激光脉冲宽度的变化。激光斑点大小也可以由包括两个分开棱镜的可变准直仪249改变。两个棱镜的间隔可以由马达250调整，它可以为一直线马达或一压电换能堆。不过在优选的实施例中可变准直仪249并不变化，从而在盘上的激光斑点大小保持不变。从额定的到极端的镍磷盘基片范围的实验已经半定量地确立了盘与激光参量变化怎样响应的关系。例如，如果脉冲能量在给定盘上以恒定的脉冲宽度和斑点大小变化，则中心峰点突起高度hp将在脉冲能量的特定值处经过一最大值。图9是一组对不同镍磷盘基片具有恒定脉冲宽度和斑点大小的这样的脉冲能量曲线，范围从极高到极低。像图9中所表示的数据存储在硬盘驱动器334中，并可由微处理器330存取来决定脉冲能量，必要时也决定脉冲宽度，以产生具有希望平均突起高度的突起。
实际到达盘的脉冲能量由紧靠光阀门320放置的光束分裂器249和功率计259监视。型号为45-450的计量仪器公司(Metrologic)的传统功率计259的输出输入到接在PC302的ISA总线329上的国家仪器AT-MIO-16D卡337(图6)上。如果由于突起高度过高或过低而必须调整脉冲能量的话，如从测试带160衍射的第一和第二反射环的积分强度和峰位置值并将这些值与查阅表比较而决定的，微处理器330给卡337发一信号以输出一16位字到数/模转换器340上。数/模转换器340给光阀门320提供一模拟方波电压信号。光阀门320是一可购买的百灵光学公司(Meadowlark Optics)液晶可变延时器(LCVR)323和一固定的偏振光束分裂器325。从数/模转换器340出来的模拟电压加在LCVR323上。LCVR323响应施加的电压改变光束252的偏振。于是，依赖于对LCVR323所施加的电压，从光束252来的一可变部分的光被允许穿过固定的偏振光束分裂器325。结果是到达盘150的激光脉冲的能量由施加于LCVR的电压控制。
对大多数盘来说通过控制LCVR323来调节脉冲能量已足以使突起高度保持在指定的范围内。然而对一些盘来说在能量曲线(图9)中的峰值点的最大突起高度hp可能仍然过低。在这种情况下通过减小脉冲宽度来增加突起高度。使用接在PC302的ISA总线329上的国家仪器通用接口板(GPIB)336增加对激光器246的二极管激光泵出功率减小脉冲宽度。也可以通过调节激光器246的脉冲重复率来改变脉冲宽度。总的说来，改变脉冲宽度时，必须重新调节光阀门320以保证到达盘片的发射脉冲能量回到希望的数值。
在优选的实施例中，激光脉冲能量是通过卡337控制LCVR323来改变的。然而激光脉冲能量也可以通过用由GPIB336控制的马达250改变可变准直仪249中的激光斑大小来改变。激光斑大小可以独立地或与激光脉冲能量结合控制。
尽管在优选的实施例中在强度的角分布中的第一峰点(图8中382)的积分强度和位置值用以决定平均突起高度，但是也可能利用富氏变换的绝对值的平方来决定对称形状突起的平均横断面图。光强度的角分布(像图8中所示，但通过加上以下面叙述的方式在镜面光束380中的信息而修改过的)事实上是突起横断面图的富氏变换的绝对值的平方。这是因为突起具有同样的形状。因为单个突起也是对称形的，可以对存储的1024个离散数字值(或若干组值)施行一组数学运算来产生由分析激光314照射的突起的平均横断面形状。然而在用像图8中所示的分布决定突起完整的横断面图之前，必须对镜面反射光束380进行调整。镜面反射光束380包括有关突起的低空间频率信息。如同图8中所示，镜面反射光束380使阵列316的探测器元件饱和。为恢复在镜面反射光束380附近的低空间频率信息，必需在激光器312和盘150之间使用第二光阀门(图6中未示出)。第二光阀门用来减小从激光器312到达盘150的光的强度。在这种不会使接近镜面反射光束的探测器元件饱和的减少了的激光能量级下，在激光突起在盘上形成之前和之后测量镜面反射光束的形状。接近镜面反射光束的前后强度值之间的差别近似为接近镜面反射光束的衍射信号，亦即激光突起的低空间频率信息。然后用第二光阀门增加激光器312的强度以测量分别包含在例如接近第一和第二衍射环382、384中的高空间频率信息。然后把高低空间频率信息结合到单一的光强度角分布中。这种结合的角分布是突起的横断面图的富氏变换的绝对值的平方。然后对这些数值(或若干组数值)施行数学运算。首先得到强度的平方根。然后把在偶数号衍射环中得到的平方根值的符号置为负。例如在图8中这是对在最小值385和387(第二衍射环)之间的强度的平方根值而言。然后对这个经过1024个数学调整了的值的结果分布施行逆富氏变换。所得结果就会产生由分析激光314照射的突起的平均横断面形状。
使用测试带和从分析激光器的反馈形成盘结构的过程
下面是使用在图6中叙述和表示的系统形成激光产生的带希望高度突起的盘降落区结构的过程步骤：
1.移动平动台213上的盘驱动马达212，使得分析激光314照射盘150的非结构化部分并获得和存储从阵列314来的一组背景数字值。
2.在把驱动马达212在平动台213上沿方向214上移动和以每分540转转动盘150时，以预先选取的脉冲宽度、预先选取的在LCVR323上设定的电压和预先选取的从可变准直仪249设定的光斑大小以10千赫兹的频率脉冲发射激光器246。这将产生间隔约为50微米的激光产生的突起的螺旋磁道。这个螺旋磁道是径向尺寸为0.5毫米的测试带160。
3.关闭快门247。
4.用分析激光314照射测试带160的整个径向区域以获得从阵列316来的第一组数字值。
5.从步骤1存储的背景数字值组中减去第一组数字值以得到相应于由在测试带160上的激光突起的图形衍射的光强度角分布的实际数字值组。在盘150转动时重复几次这种操作，存储这些数字值组，并从存储在盘150的数字值组计算出一组平均值。
6.把平均角分布与带已知突起高度和形状的校准盘的强度的已知校准分布比较。通过确定第一和第二衍射峰或环382、384的位置与积分强度做这种比较。把这些数值与校准盘的数值比较以确定平均突起高度的数值。这是通过使用查阅表或描述突起高度和第一和第二衍射环位置和积分强度之间关系的一组等式来做的。下面是详细叙述这种操作的伪码：
P1＝第一峰(光探测器元件号码)的位置
P2＝第二峰(光探测器元件号码)的位置
Int1＝第一峰的积分强度
Int2＝第二峰的积分强度
BH＝计算的突起高度如果150＜P1＜165与102.1＜P2－P1＜130与1＜Int1/Int2＜30
            BH＝0.0007*Int1＋9.0毫微米如果165＜P1＜167与102.1＜P2－P1＜130与1＜Int1/Int2＜30
            BH＝0.0007*Int1＋6.0毫微米如果167＜P1＜177与102.1＜P2－P1＜130与1＜Int1/Int2＜30
            BH＝0.0007*Int1＋3毫微米如果155＜P1＜169与100.0＜P2－P1＜101.9与1＜Int1/Int2＜30
            BH＝0.0005*Int1＋12.6毫微米如果169＜P1＜170与100.0＜P2－P1＜101.9与1＜Int1/Int2＜30
            BH＝0.0007*Int1＋9.5毫微米如果170＜P1＜177与100.0＜P2－P1＜101.9与1＜Int1/Int2＜30
            BH＝0.0005*Int1＋7.0毫微米如果157＜P1＜177与90.0＜P2－P1＜99.5与1＜Int1/Int2＜30
            BH＝0.0007*Int1－1.5毫微米如果150＜P1＜165与101.9＜P2－P1＜102.1与1＜Int1/Int2＜30
            BH＝0.0006*Int1＋10.8毫微米如果167＜P1＜177与101.9＜P2－P1＜102.1与1＜Int1/Int2＜30
            BH＝0.0006*Int1＋5毫微米如果150＜P1＜169与99.5＜P2－P1＜100.0与1＜Int1/Int2＜30
            BH＝0.0006*Int1＋5.5毫微米如果169＜P1＜177与99.5＜P2－P1＜100.0与1＜Int1/Int2＜30
            BH＝0.0006*Int1＋3.0毫微米如果165＜P1＜167与101.9＜P2－P1＜102.1与1＜Int1/Int2＜30
            BH＝0.0006*Int1＋7.8毫微米
7.如果突起高度在指定范围内，不改变激光器246的参量进行到步骤11。
8.如果突起高度过高或过低，确定测试带位于突起高度对脉冲能量曲线(图9)的哪一面。通过看第一衍射环(图7和图8中的尖峰382)的峰强度的角位置(在图8中的探测器元件的数目)来做这点。实验数据表明，峰382的衍射角对所有盘来说位于它们各自的突起高度对脉冲能量曲线(图9)峰顶的同一点。如果第一衍射环的峰382出现在比这个已知点小的数字处，则在测试带上的突起位于突起高度对能量曲线的“过热”面上。如果第一衍射环的尖峰382出现在比这个已知点大的数字处，则在测试带上的突起位于突起高度对能量曲线的“欠热”面上。
9.使用基于相似于图9上的数据的查阅表确定是否可能通过单独修改脉冲能量而使突起高度处于指定范围。如果是，使用PC控制的光阀门320建立一新的脉冲能量。
10.如果突起高度即使在突起高度对能量曲线的峰点处仍然过低，使用激光器246的GPIB接口稍微减小激光器246的脉冲宽度。(实验数据表明在脉冲能量恒定时减小脉冲宽度会增加带低突起高度的盘的突起高度。)
11.沿平动台213移动驱动马达212到用于降落区的结构化带158要开始的径向位置。打开快门247。在连续转动盘150和在箭头214的方向上沿平动台213移动驱动马达212时，以在LCVR323设定的修改过的电压(或如果步骤10已经进行，修改过的脉冲宽度)以10千赫兹的频率脉冲发射激光器246。这产生一间隔约为50微米的激光产生的突起的螺旋磁道。这个螺旋磁道是径向尺寸为3毫米的结构化带158。
12.关闭快门247，用激光器312照射结构化带158以测量结构化带158上的平均突起高度，如同前述用于测试带160的情形，然后根据测量的高度接受或拒绝完成的盘。
尽管详细叙述了本发明的优选实施例，但是很明显对本发明的修改和完善可以在不偏离下面的权利要求中叙述的本发明的精神和范围内实现。

Claims (8)

1.磁记录盘，包括：
盘基片；
在基片上形成的并具有用作磁记录数据区的环形区的磁记录层；
许多在盘基片表面的环形测试带上形成的一般来说相同和对称形状的突起，该测试带与位于磁记录层环形数据区下面的盘基片的区域在径向上分开，突起由和盘基片同样的材料形成并具有高出盘基片表面的平均高度；和
许多在盘基片表面的环形结构化带上形成的一般来说相同和对称形状的突起，该结构化带与环形测试带在径向上分开，结构化带上的突起由和盘基片同样的材料形成。
2.按照权利要求1的盘，其特征在于，测试带上的突起在第一螺旋磁道上形成而在结构化带上的突起在第二螺旋磁道上形成，其与第一螺旋磁道不连续。
3.按照权利要求1的盘，其特征在于，结构化带上的突起具有高出盘基片表面的平均高度，其与测试带上的突起的平均高度基本不同。
4.按照权利要求1的盘，其特征在于，盘基片由玻璃、陶瓷或具有镍磷涂覆的铝合金制成。
5.按照权利要求1的盘，其特征在于，测试带和结构化带上的突起具有带高出盘基片表面的外缘的熔坑的物理形状，
6.按照权利要求4的盘，其特征在于，熔坑状突起还具有通常位于熔坑中心处的峰点，中心峰点高于熔坑外缘。
7.按照权利要求1的盘，其特征在于，结构化带也与位于磁记录层环形数据区下面的盘基片的区域在径向上分开。
8.按照权利要求1的盘，其特征在于，测试带和结构化带上的突起是由对盘基片脉冲激光加热形成的。
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