專利名稱：先進的硬盤驅動器的伺服寫方法
背景技術：
本發(fā)明涉及數據存儲裝置，特別是，涉及用于在硬盤驅動器中對伺服信息編碼的方法。
一種典型的盤片驅動存儲系統(tǒng)包括一個或多個被安裝成繞轉輪或主軸共同旋轉的磁盤。典型的盤片驅動器還包括由在每個磁盤上飛行的流體動力軸承(hydrodynamic bearing)支撐的換能器(transducer)。將換能器和流體動力軸承統(tǒng)一稱為數據頭。傳統(tǒng)上，將驅動器控制器用來根據從主系統(tǒng)接收到的命令控制盤片驅動器。驅動器控制器控制盤片驅動器以檢索磁盤的信息并將信息存儲在磁盤上。電機執(zhí)行器在負反饋的閉環(huán)伺服系統(tǒng)內操作以在盤片表面上徑向或線性地移動數據頭用于磁道搜索操作，并將換能器直接保持在盤片表面上所需的磁道或圓柱體上，以作磁道跟蹤操作。
一般，通過向數據頭提供寫信號以對磁盤表面上表示要存儲的數據的磁通翻轉(flux reversal)編碼，將信息存儲在磁盤表面上的同心磁道中。在檢索盤片的數據的過程中，驅動控制器控制機電執(zhí)行器，從而數據頭在磁盤上所需的磁道或圓柱體上飛行，感測磁盤上的磁通翻轉并根據那些磁通翻轉產生讀信號。
在嵌入伺服類系統(tǒng)中，將伺服信息或(伺服短脈沖)記錄在還包含所存數據的數據磁道上。一般，將伺服短脈沖臨時繞著每條數據磁道的圓周平均隔開。將數據記錄在伺服短脈沖之間的數據磁道上。在專用伺服類系統(tǒng)中，磁盤驅動器中整個磁盤表面專用于存儲伺服信息。
當數據頭讀取伺服信息時，換能器提供由位置解調器解碼的位置信號并以數字形式向伺服控制處理器呈現。伺服控制處理器實質上將相對位置誤差與磁道中心相比較并命令執(zhí)行器移動以使位置誤差最小。
一般，在制造盤片組件期間，將伺服信息寫在盤片表面上。將每個盤片組件安裝在伺服錄寫器支撐組件，后者相對于參考點或原點精確地定位盤片表面。伺服錄寫支撐組件支撐位置傳感器(position sensor)，諸如激光干涉計，后者檢測執(zhí)行器相對于盤片表面的位置。將位置傳感器電氣插入盤片驅動器的負反饋、閉環(huán)伺服系統(tǒng)內以向伺服系統(tǒng)提供位置信息，同時將伺服數據寫到盤片表面。伺服錄寫器支撐組件還可支撐時鐘錄寫器換能器，后者將時鐘模式寫在盤片表面上，以用于繞每條磁道的圓周臨時隔開伺服數據。
用伺服錄寫器支撐組件寫伺服信息，每個盤片組件都要求許多分鐘。這些時間放慢了生產量并潛在地增加了所完成產品的成本。另一個限制是伺服模式一般消耗給定盤片驅動器中約5％至10％的可用記錄區(qū)。此外，很難將與預寫入的伺服模式的取向傾斜的產品頭(product head)校直。此外，同樣很難校直盤片，從而磁道是圓形的，而且是以主軸旋轉中心為中心的。另一個限制是很難按表面-表面將產品頭的徑向位置校直而形成圓柱體。
寫入伺服信息的另一個已知技術運用盤片驅動器本身在原處寫入伺服信息。原處(in Situ)記錄意味著通過用來自先前寫入磁道的反饋控制運用產品執(zhí)行器(product actuator)的執(zhí)行器臂的位置，并用產品頭記錄伺服信息，將伺服模式記錄在全組裝的驅動器上。然而，一般限制自伺服寫入技術的一個限制是驅動器本身固有的干擾，諸如盤片顫動和主軸不可重復偏心(runout)(NRRO)，限制了位置感測模式的徑向和圓周精度。
由于工業(yè)界繼續(xù)要求盤片驅動器制造商以更低的成本提供存儲容量增加的盤片驅動器，因此提供具有高磁道密度的盤片驅動器同時使制造時間和勞動成本最小變得十分重要。
本發(fā)明解決了這些和其它問題并提供優(yōu)于現有技術的其它優(yōu)點。
發(fā)明概述揭示一種對硬盤驅動器寫入伺服信息的方法。該方法包括在將盤片組件安裝在硬盤驅動器中之前，將位置參考信息(writing position referenceinformation)寫在參考盤片表面上。在一些實施例中，以低于約5MHz的頻率寫入位置參考信息。在其它實施例中，可使用驅動器伺服頻率。一旦將盤片組件安裝在盤片驅動器中，根據預先記錄的位置參考信息，將伺服信息寫在盤片表面上。之后，可擦除或改寫先前記錄的位置參考信息。從下列詳細的描述和所附附圖中，本發(fā)明的這些和其它特征和優(yōu)點將顯而易見。
附圖簡述

圖1示出了本發(fā)明對其十分有用的盤片驅動器的平面圖。
圖2是根據本發(fā)明的一個實施例的方法的流程圖。
圖3是可與本發(fā)明的實施例一起使用的位置信息模式的圖示。
較佳實施例的詳細描述圖1是盤片驅動器100的透視圖，所述盤片驅動器包括帶有基座102和頂蓋(未圖示)的外殼。盤片驅動器100還包括盤片組件106，它由盤片夾108安裝在主軸馬達上(未圖示)。盤片組件106包括多個單獨的盤片，它們安裝成圍繞中心軸109一起旋轉。每個盤片表面都具有相關的頭110，將它安裝在盤片驅動器100上以與盤片表面發(fā)生聯(lián)系。在如圖1所示的例子中，由懸架(suspension)112支撐頭110，懸架又附接在執(zhí)行器116的磁道接入臂114上。如圖1所示的執(zhí)行器是已知的音圈馬達(VCM)，一般示為118。由受內電路128內的伺服控制電路控制的音圈馬達118使得執(zhí)行器組件116圍繞軸(shaft)120旋轉，以在盤片內直徑124和盤片外直徑126之間的弓形路徑122內移動頭110。伺服信息(諸如伺服短脈沖)被插入盤片組件106的每個盤片表面上的數據磁道中。將數據沿圓周記錄在伺服短脈沖之間的數據磁道中。當執(zhí)行器組件116將頭110定位在所需數據磁道上時，在頭110中的讀取換能器讀取來自盤片表面的所存信息。在內電路128中的伺服控制電路將恢復的插入伺服信息與頭110的所需徑向位置相比較，并命令執(zhí)行器組件116移動以使位置誤差最小。
圖2是根據本發(fā)明的一個實施例的方法比較步驟148至158的流程圖。方法148以框150開始，其中在將盤片組件106安裝在盤片驅動器100中之前，將位置參考信息預寫在參考盤片表面130上(圖1所示)?？稍趩蝹€盤片上或在盤片組件的參考盤片表面上執(zhí)行預寫入。在單個盤片上執(zhí)行預寫的實施例中，在將盤片組件安裝在盤片驅動器中之前，將單個盤片與其它未寫過的盤片組裝入盤片組件中。在一個實施例中，將位置參考信息存儲在基本上所有參考盤片表面130上。通過將盤片安裝到空氣軸承主軸，并使得頭寫入信息同時由執(zhí)行器精確定位，可以寫入預寫位置參考信息。雖然較佳的是運用空氣軸承主軸，但是可以使用其它類型的主軸，諸如滾珠軸承或液體軸承主軸。可以以比盤片驅動器操作期間所用的更低的轉速和頻率寫入預寫位置參考信息。在一些實施例中，頻率在約50Hz至約5MHz范圍內。這種低頻寫入有利于以后讀取盤片驅動器內的位置參考信息而與存在的頭傾斜無關。
可以任何適當的方式記錄位置參考信息。例如，可根據已知寫入伺服信息的技術寫入位置參考信息。在一些實施例中，以促進磁道之間內插的方法寫入位置參考信息。運用任何適當的裝置，可以寫入位置參考信息。例如，可以運用已知的伺服磁道錄寫器。
圖3示出示例的伺服模式。已知如圖3所示的模式是幅度伺服模式。將短脈沖172和174設置在磁道196、198、200、204和206中心線的相對側。當換能器直接以給定的磁道為中心時，位置誤差信號將具有來自短脈沖172和174的相等的成分。于是，當直接將換能器定位在磁道中心線上時，根據相互減去短脈沖172和174的幅度，位置誤差信號將具有零值。為了便于控制，可以提供短脈沖176和178以產生其相位與172、174短脈沖信號的徑向方向相差90°(正交)的信號。圖3所示的模式只是示例，可用其它多種模式，諸如相位編碼伺服模式(其中，以伺服模式的相位存儲定位信息)空模式、基于時間的方法和基于多頻的方法，以及提供表示位置的信息的任何其它模式。運用任何適當的技術可以寫入模式。例如，可用在美國專利申請?zhí)?9/425，768(1999年10月22日申請，并名為“用熱將伺服模式寫在磁性媒體上的方法和裝置(METHOD AND APPARATUS FOR THERMALLY WRITING SERVO PATTERNS ON MAGNETICMEDIA)”)教導的方法寫入位置參考信息。此外，可采用已知的照相平版印刷(photolithographic)技術將位置參考信息附在盤片上。此外，如果位置參考信息允許有效的內插，那么在位置參考信息之間的徑向間隔無需對應于盤片的每條磁道。例如，可以兩條磁道或甚至十條磁道的徑向間隔寫入位置參考信息。
一旦將位置參考信息寫到參考盤片表面，用現有技術中已知的方法將盤片組件106安裝在硬盤驅動器100中，如圖2的框152所示。
在框154處，根據位置參考信息，將伺服信息寫在磁盤組件所選的盤片表面132上，同時將磁盤組件安裝在硬盤驅動器中。伺服信息最好是一般在插入伺服系統(tǒng)中所用的那種。
如上所述，將預寫信息寫在盤片驅動器的外側，這樣可用與硬盤驅動器不同的機械系統(tǒng)記錄它。雖然該特征允許更加精確和以低于操作速率的旋轉速率寫入位置參考信息，但是一旦組件在驅動器內旋轉，在某一程度上，位置參考信息的磁道將偏離較佳的圓形。已知可用多種技術來將伺服信息的磁道基本上做成圓形，而與位置參考信息不是較佳的圓形無關。一般，這種技術允許根據可重復參數計算圓形平均。一種這樣的技術把圓形磁道作為跟蹤位置參考信息所需的最小線圈電流的函數來計算。在美國專利申請?zhí)?9/106,443(1998年6月29日申請，名為“補償可重復的偏心誤差(COMPENSATION FOR REPEATABLERUNOUT ERROR)”，已轉讓給本發(fā)明的受讓人)中描述了另一種技術。
在框156中，沒有改寫的剩余預寫位置信息被擦除。一旦擦除位置信息，則以前被該位置信息消耗的空間就可用于存儲客戶數據。
雖然在原理上講寫入所選表面的伺服信息可表示所有頭相對于盤片的位置，但是實際上，根據寫在所選盤片表面上的伺服信息，將伺服信息寫在每個盤片表面上。于是，任何頭110可提供表示換能器相對于數據磁道的位置的位置誤差信號。這種結構提供增強的定位，它更少受到懸架112或臂114的熱膨脹和收縮的影響。因此，在一些實施例中，根據寫入所選表面132的伺服信息，將伺服信息寫入盤片組件中所有剩余的表面。該輔助自伺服寫(self-servowriting)提供所有傳統(tǒng)插入伺服系統(tǒng)的優(yōu)點，同時需要相對較少的時間來預寫入位置參考信息。
總之，本發(fā)明的一個方面涉及將伺服信息寫入硬盤驅動器中的方法。與將插入的伺服信息預寫在每個盤片表面上的傳統(tǒng)盤片驅動器組件方法相比，本發(fā)明的實施例將位置參考信息存儲在一個盤片表面上。于是，預寫步驟所需時間以比前所要求的要少。由于當將盤片安裝在驅動器中時運用參考磁道自寫入伺服信息，所以所需時間比用預寫盤片技術的要少。然而，由于預寫位置參考輔助將伺服信息寫入盤片中，所以可以在比傳統(tǒng)自伺服寫技術所需的更少時間內執(zhí)行自寫入。例如，將伺服信息寫入傳統(tǒng)的自伺服寫入裝置中所需的時間與磁道數立方(n3)相關，所以本發(fā)明的實施例可以影響輔助自伺服寫達約磁道數(n)的次數。當磁道密度高于每英寸20,000磁道時，時間節(jié)省變得十分重要。此外，由于根據寫入盤片驅動器外部的位置參考信息寫入伺服信息，所以減輕了一般與自伺服寫相關的誤差傳播。
在一個實施例中，提供制造具有多個盤片表面的磁盤組件的硬盤驅動器的方法。該方法包括步驟(a)，其中在將磁盤組件106安裝在硬盤驅動器100內之前，將位置參考信息寫在磁盤組件106的參考盤片表面130上。在一些實施例中，基本上將位置信息寫在所有參考盤片表面130上。在步驟(b)中，將磁盤組件106安裝在硬盤驅動器100中。一旦將盤片組件106安裝在硬盤驅動器100內，執(zhí)行步驟(c)，其中根據位置參考信息，將伺服信息寫在磁盤組件106的所選盤片表面132(可以是參考盤片表面130)上。最后，為容納用戶數據，可以擦除位置參考信息。在一實施例中，根據寫在所選表面132上的伺服信息，盤片組件106內的所有表面均寫有伺服信息。在一些實施例中，以約50Hz至5MHz之間的頻率寫入位置信息。在寫入期間的盤片轉速最好低于操作速率以減小盤片顫動和其它不想要的影響。可采用技術來將伺服信息寫在盤片上，無論位置信息是否偏離以旋轉主軸為中心的最佳圓。
本發(fā)明的實施例對于所有盤片驅動器都十分有用，特別是對于采用磁道密度為20,000TPI或更多的那些驅動器。然而，本發(fā)明的實施例對于具有多個存儲媒體單元的任一存儲裝置(諸如盤片)也十分有用，其中將位置信息插入媒體。
應理解，雖然在上面描述以及本發(fā)明各實施例的結構和功能細節(jié)中提到了本發(fā)明各實施例的多個特征和優(yōu)點，但是該說明只是示例而已?？梢赃M行細節(jié)變化，特別是在所附權利要求書限定的本發(fā)明的原理范圍內對部分結構和布局的變化。例如，根據本發(fā)明可以用熱將各種信息模式寫在盤片表面上。例如，盤片可以是傳統(tǒng)的磁盤或者磁光盤。可以使用各種記錄頭，諸如感應頭和磁阻頭。此外，根據本發(fā)明可用各種光源、光束偏轉器或掃描器、磁場源?？筛鶕枰獙唧w處理步驟和步驟次序進行變更。還可進行其它變化。
權利要求
1.一種制造具有盤片組件的盤片驅動器的方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟(a)在將所述盤片組件安裝在所述盤片驅動器內之前，將位置參考信息寫在所述盤片組件的參考盤片表面上；(b)將所述盤片組件組裝成所述盤片驅動器；(c)根據預寫位置參考信息，將伺服信息寫在所述盤片組件的所選盤片表面上，同時將所述盤片組件安裝在所述盤片驅動器內；和(d)擦除至少一部分位置參考信息。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟(e)一旦將所述伺服信息寫在所選盤片表面上，就將伺服信息寫在所述盤片組件的另一個盤片表面上。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，執(zhí)行步驟(a)，同時將所述磁盤組件耦合到空氣軸承主軸。
4.一種包括具有操作轉速的盤片組件的盤片驅動器，所述盤片驅動器是根據如權利要求1所述的方法制造的，其特征在于，通過以不同于所述盤片驅動器中的盤片組件的操作轉速的轉速旋轉所述磁盤組件，執(zhí)行步驟(a)。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，一旦完成步驟(a)，所述位置參考信息基本上覆蓋所有參考盤片表面。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述參考盤片表面和所選盤片表面是同一盤片表面
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，將所述伺服信息寫在至少一部分位置參考信息上。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(c)還包括表征所述磁盤組件不可重復的偏心并減小偏心對所述伺服信息的影響。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置參考信息是相位模式。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置參考信息是空模式。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁盤組件包括多個盤片。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，以超出每英寸20,000磁道的磁道密度(每厘米7874條磁道)寫在步驟(a)期間寫入的伺服信息。
13.根據權利要求1所述的方法制造的盤片驅動器。
14.一種制造盤片驅動器的方法，其中所述盤片驅動器具有多個盤片表面的盤片組件，其特征在于，所述方法包括(a)在將所述盤片組件安裝在盤片驅動器內之前，將位置參考信息寫在所述盤片組件的參考盤片表面上的步驟；(b)將所述盤片組件組裝成盤片驅動器的步驟；(c)根據位置參考信息，將伺服信息寫在盤片組件的所選盤片表面上，同時將所述盤片組件安裝在所述盤片驅動器內的步驟；和(d)至少擦除一部分位置參考信息的步驟。
15.一種根據權利要求14所述的方法制造的盤片驅動器，其特征在于，所述參考盤片表面基本上沒有位置參考信息。
全文摘要
揭示一種對硬盤驅動器寫入伺服信息的方法,以及根據該方法制造的盤片驅動器。所述方法(148)包括在將盤片組件(106)安裝在硬盤驅動器(100)內之前,將位置參考信息(150)寫在參考盤片表面(130)上。一旦將盤片組件(106)安裝在盤片驅動器(100)中,根據預寫位置參考信息,將伺服信息寫在盤片表面上。之后,可擦除或用用戶數據改寫位置參考信息。
文檔編號G11B21/10GK1341256SQ00804019
公開日2002年3月20日 申請日期2000年2月17日 優(yōu)先權日1999年2月22日
發(fā)明者K·A·貝爾瑟, A·H·薩克斯 申請人:西加特技術有限責任公司