CN1577501A - 用包含在盘驱动器中的伺服写入器伺服写的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用包含在盘驱动器中的伺服写入器伺服写的方法和装置，其中具体公开了一种伺服写方法，其中，包含在盘驱动器中的伺服写入器(2)在盘介质(10)中写伺服图案。伺服写入器(2)基于记录在盘介质(10)上的基本伺服图案(100)而控制头部(12)的定位，以便在基本伺服图案(100)的附近写新伺服图案(200)。在此定位控制过程中，伺服写入器(2)计算基本伺服图案(100)的形状畸变，以校正头部(12)的位置。

Description

用包含在盘驱动器中的伺服写入器 伺服写的方法和装置

技术领域

本发明一般涉及盘驱动器，并更具体地涉及使用包含在盘驱动器中的伺服写入器进行伺服写的方法。

背景技术

以硬盘驱动器为代表的盘驱动器一般配置为使用盘作为记录介质，并且用磁头(头部)在盘上记录数据或从盘上再现数据。

在盘驱动器中，在盘上记录称作伺服图案的伺服信息，该信息用于把头部定位在盘上的目标位置(用于读/写的目标轨道位置)上。

在盘驱动器制造过程中所包括的伺服写步骤中，在盘上写伺服图案。对于把伺服图案写在盘上的伺服写方法，除了采用专用伺服写入器(伺服轨道写入器：也称作STW)以外，已经提出用于自伺服写的转录型方法(如参阅日本专利申请KOKAI出版号1-208777)。

在此自伺服写方法中，事先已由专用伺服写入器记录基本图案的盘包含在盘驱动器中。在盘驱动器中，基本图案用于控制头部的定位，并且伺服图案写到盘上。

在现有技术文件里描述的自伺服写方法中，当使用事先记录在盘上的基本图案时，基本图案的写精度影响写伺服图案的精度。具体地，诸如盘旋转变化的因素经常使写在盘上的基本图案的形状(轨道形状)畸变。这导致自伺服写也使写在盘上的伺服图案的形状畸变。

发明内容

本发明的目的是提供一种在盘驱动器中进行伺服写的方法，其中，包含的伺服写入器用于在盘介质中写其畸变形状被校正的伺服图案。

该方法包括：基于记录在盘介质一个盘表面上的基本伺服图案而控制执行器机构，并执行定位控制，以便把头部定位在相应盘表面上的目标位置上；计算基本伺服图案相对理想形状的形状畸变；根据计算的基本伺服图案的形状畸变量而校正头部的位置；以及，用其位置被校正的头部在盘介质的盘表面上的基本伺服图案附近写新伺服图案。

附图说明

附图包含在本说明书中并构成说明书的一部分，附图与以上概述和以下实施例详细描述一起解释本发明的实施例，并用于解释本发明的原理。

图1为示出根据本发明实施例的盘驱动器的配置的框图；

图2为示出根据所述实施例的伺服写入器中的头部定位控制系统的原理的框图；

图3为解释根据所述实施例的基本伺服图案和新伺服图案的图形；

图4A和4B为解释根据所述实施例的写新伺服图案操作的图形；

图5和6为解释在根据所述实施例的伺服写方法中在两张盘上写新伺服图案操作的图形；

图7A和7B为解释根据所述实施例的伺服写入器的写校正功能的图形；

图8为示出根据所述实施例的包括伺服图案形状估计单元的头部定位控制系统的原理的框图；

图9-12为解释根据所述实施例的伺服写入器的写校正功能的图形；

图13为解释根据所述实施例的计算基本伺服图案的畸变量的原理的图形；

图14-17为解释根据所述实施例的伺服图案形状估计单元的操作原理的图形；以及

图18为解释根据另一实施例的检查过程的程序的流程图。

具体实施方式

以下结合附图描述本发明的实施例。

图1为示出盘驱动器配置的框图，用于解释根据所述实施例的伺服写方法。

(系统配置)

如图1所示，所述实施例的盘驱动器具有：盘驱动器机构1；以及安装有电路组的印刷电路板(PCB)2，其中，所述电路组用于启动伺服写入器。换句话说，所述实施例的盘驱动器是包含伺服写入器的盘驱动类型。

盘驱动器机构1具有：放置在主轴电机(SPM)11上并旋转的盘10；以及安装在执行器13上的头部12。

执行器13是由音圈电机(VCM)14驱动的机构，它使头部12在盘10的径向上运动。

在盘10的一个表面中，基本伺服图案(有时记作BSP)100由普通的专用伺服写入器(STW)在圆周方向上以预定的间隔记录。基本伺服图案100具有与普通伺服图案相同的内容，并且具有柱面地址(轨道地址码)和伺服脉冲串信号。

进而，盘10包括一个或两个或多个盘片，并且具有两个或多个数据记录表面。基本伺服图案100只记录在一个数据表面中，与盘片的数量无关。

头部12在相同滑块上配置有用于执行读操作的读头元件和用于执行写操作的写头元件。在头部12中，读头元件从盘10读取基本伺服图案100。进一步地，写头元件在盘10上写入后述的新伺服图案。

在所述实施例中，为方便起见，具备伺服写入器功能的PCB和电路组统一表达为伺服写入器2。伺服写入器2包括微处理器(CPU)、储存具备伺服写入器功能的程序的存储器、驱动VCM 14的VCM驱动器、处理头部12的读/写信号的读/写通道等等。

伺服写入器2一般具有以下单元的功能：用于产生各种时钟的时钟处理单元20；伺服图案写单元21；以及头部定位控制单元22。

时钟处理单元20具有计时功能，以决定写新伺服图案的写计时。更具体地，时钟处理单元20基于头部12(读头元件)读取的基本伺服图案而决定在盘旋转方向上的写计时。伺服图案写单元21提供用于头部12(写头元件)在盘10上写新伺服图案的伺服信号。

头部定位控制单元22基于头部12(读头元件)读取的基本伺服图案而控制执行器13(实际上是VCM 14)，以便控制头12的定位。换句话说，头部定位控制单元22执行在盘10径向上的头部定位操作。

另外，所述实施例不需要作为外部定位机构的定位器以及时钟头部。而且，盘驱动器在包含伺服写入器2的密封状态下操作，因而不需要洁净室。

进而，伺服写入器2在写新伺服图案之后，可删除储存在存储器中的程序，以便从已成为工业产品的盘驱动器除去所述程序，其中，存储器安装在PCB上。

(头部定位控制系统)

包括在伺服写入器2中的头部定位控制单元22在概念上包括如图2所示的反馈控制系统。

此系统大致包括控制器30(传递函数C(z))、广义控制目标31、以及位置传感器32(传递函数E(s))。

控制目标31包括窄设备300(传递函数V(s))、设备310(传递函数R(s))和设备320(传递函数H(s))。设备300、310和320分别对应于盘驱动器的VCM 14、执行器13以及安装有头部12的滑块。

位置传感器32检测并反馈包括在控制目标31内的头部12(实际为滑块)的位置，其中，根据控制器30的操控变量来控制所述控制目标31的驱动。

控制器30计算操控变量，以便消除头部12的目标位置(r)与位置传感器32所观测的相对位置(实际上包括噪声)之间的位置误差。

由此系统定位的头部12把新伺服图案200写到盘10上。在这，头部12的位置基于记录在盘10上的基本伺服图案而检测，但受基本伺服图案的形状畸变的影响。

(伺服写的方法)

如图3所示，基本伺服图案100一般分为：前段部分100A，如柱面地址；以及后段部分100B，如脉冲串伺服图案。柱面地址是用于确定盘表面上轨道位置的信息。进一步地，伺服脉冲串图案是用于在每个轨道中寻找详细位置的信息。

另外，图3示出基本伺服图案100、新伺服图案200和头部12之间的位置关系。在这，头部12指滑块，并且配置有读/写头元件(实际上是分开的)120。

如图3所示，所述实施例的伺服写入器2基于头部12读取的基本伺服图案100而执行头部12的定位操作，并且写新伺服图案200。新伺服图案200与基本伺服图案100基本相似，一般分为：前段部分200A，如柱面地址；以及后段部分200B，如脉冲串伺服图案。

在伺服写入器2的写操作之前，基本伺服图案100径向地记录在盘10的数据表面上，如图4A所示。借助伺服写入器2的写操作，在盘10的数据表面上的基本伺服图案100附近(邻近)记录新伺服图案200，如图4B所示。

在这，为方便起见，在所述实施例的盘驱动器机构1的SPM 11上设置包括第一盘和第二盘的两个盘，作为多个盘10。

如图5和图6(横向观测的概念图)所示，第一盘具有记录基本伺服图案100的盘表面10A和作为其后表面的盘表面10B。进一步地，未记录基本伺服图案100的第二盘(原始盘)具有盘表面10C和10D。

在盘驱动器机构1中，与盘表面10A-10D对应的第一至第四头部12安装在相同的执行器13上，并且配置为在径向上同时运动。

更具体地，如图5所示，通过用第一头部12读取基本伺服图案100，伺服写入器2同时把第一至第四头部12定位在目标位置上(将要记录新伺服图案的位置)。如图6所示，伺服写入器2向第一至第四头部12提供伺服信号，以便把新伺服图案200写到所有盘表面10A-10D中。

在这，伺服写入器2使用记录的新伺服图案200来控制头部12的定位。由于在新伺服图案200写入到盘表面10A-10D中之后不需要基本伺服图案100，因此，伺服写入器2可以删除基本伺服图案100。

然而，可保留基本伺服图案100，以省略删除基本伺服图案100的步骤。在此情况下，在盘驱动器作为产品发运之后，通过在记录用户数据时重写而删除基本伺服图案100。在用户数据读/写操作时，自然就基于新伺服图案200来控制头部12的定位。

(伺服写入器的写校正功能)

所述实施例的伺服写入器2基本上使用上述预先记录在盘10上的基本伺服图案100来控制头部12的定位，并写入新伺服图案200。

在这，如图7A所示，在用专用伺服写入器(STW)进行写时，由于干扰的影响，基本伺服图案100经常导致图案形状畸变。从而，当伺服写入器2使用基本伺服图案100来写新伺服图案200时，图案形状畸变的影响降低写精度。

所述实施例的伺服写入器2使用以下写校正功能来补偿基本伺服图案100形状畸变的影响，从而写图7B所示的基本为圆形的新伺服图案200。

图8为示出包括伺服图案形状估计单元33的头部定位控制系统的框图，伺服图案形状估计单元33在包括在所述实施例的伺服写入器2内的头部定位单元22中启动写校正功能。

如图8所示，在头部定位操作过程中，系统遭受多种干扰因素。更具体地，控制器30遭受观测噪声，该噪声导致相对目标位置的位置误差e。包括执行器13的控制目标31遭受以加速干扰为代表的干扰因素以及诸如增益变化和摩擦变化的干扰因素。

在这，伺服写入器2不能直接观测记录在盘10上的基本伺服图案100的图案形状。伺服写入器2可检测观测信息，其中，该信息是噪声增加到(基本伺服图案位置)与位置传感器32所观测头部位置的相对位置上的分量。

伺服图案形状估计单元33输入观测信息(即，其上增加噪声的位置误差值e)以计算(估计)基本伺服图案的形状畸变，并且把它作为校正值而增加到控制器30的输入上。

如果伺服图案形状估计单元33的结果对应于基本伺服图案100的图案形状，它们在传递函数上就互相否定，从而，控制器30可校正头部位置的偏差。

(图案形状估计单元的配置和操作原理)

首先，结合图9-图12粗略地描述包括伺服图案形状估计单元33的伺服写入器2的写校正功能。

图9为参考伺服图案的理想位置(CYL，即，柱面的中心线)而示出以畸变状态记录的基本伺服图案BSP的图形。如果伺服写入器2基于基本伺服图案BSP而准确地引导头部12，头部运动轨道90就如图9所示。

如图10所示，如果伺服写入器2基于基本伺服图案BSP而写新伺服图案NSP，就在从理想位置CYL偏离的位置上写新伺服图案NSP。简而言之，当基本伺服图案BSP具有形状畸变时，如果头部12准确地跟随基本伺服图案BSP，就不能在理想位置上写新伺服图案NSP。

如图11所示，即使基本伺服图案100(BSP)具有形状畸变，所述实施例的伺服写入器2也可把头部的运动轨道校正到理想位置CYL，以便在理想位置上写新伺服图案NSP。

换句话说，伺服写入器2具有头部定位控制单元22(图8的系统)，头部定位控制单元22包括作为校正功能元件的伺服图案形状估计单元33，以便把头部12的运动轨道校正到理想位置CYL上。

更具体地，如图12所示，系统计算(估计)基本伺服图案BSP的畸变量(即，位置校正量)，根据畸变量而把头部12的运动轨道校正到理想位置CYL上。

伺服写入器2可使用基本伺服图案BSP的畸变量(位置校正量)，从而，理想位置CYL是用于引导头部12的目标位置，由此在理想位置上写新伺服图案NSP，如图11所示。

这里，在头部12的定位控制中的位置校正量等于基本伺服图案的畸变量(图案形状畸变量)，如图12所示。从而，伺服图案形状估计单元33包括计算基本伺服图案BSP畸变量的功能。

如图13所示，直接获得基本伺服图案畸变量的方法包括：通过设置在盘驱动器外部单元中的头部位置馈送机构130，把设置有头部12的执行器13移动到希望位置，以把头部12固定在该位置上。此方法还包括基于从头部12读取的基本伺服图案而计算基本伺服图案的畸变量。

然而，在此方法中，头部位置馈送机构130设置在盘驱动器外面，并且，这不能保证盘驱动器的密封状态，因而需要诸如洁净室的洁净环境。进一步地，除了盘驱动器机构1之外，自然还需要头部位置馈送机构130，这产生许多与成本和操作效率有关的问题。

以下结合图14-图17描述所述实施例的伺服图案形状估计单元33的操作原理。

首先，图14示出在所述实施例的头部定位控制单元22中采用的馈送控制系统。这里，通过传递函数而获得从基本伺服图案BSP获得的头部的目标位置r和受控制的头部位置y之间的关系表达式，由此得到以下等式(1)：

$y=\frac{\mathrm{Fb}\·\mathrm{Ps}}{1+\mathrm{Fb}\·\mathrm{Ps}}r...\left(1\right)$

图15示出其中增加校正量v的系统，得到以下等式(2)：

$y=\frac{\mathrm{Fb}\·\mathrm{Ps}}{1+\mathrm{Fb}\·\mathrm{Ps}}(r-v)=0...\left(2\right)$

在这，如上所述，系统可以只观测位置误差e。图16示出其中增加轨道形状预测单元160的系统，其中，轨道形状预测单元160用于从位置误差e预测轨道形状(即，基本伺服图案)。在此情况下，关系表达式(3)如下所示：

$y=\frac{\mathrm{Fb}\·\mathrm{Ps}}{1+\mathrm{Fb}\·\mathrm{Ps}}(r-z)=0...\left(3\right)$

轨道形状预测单元160计算目标位置r和位置误差e之间的关系表达式(4)和(5)。

$e=\frac{1}{1+\mathrm{Fb}\·\mathrm{Ps}}r...\left(4\right)$

r＝(1+Fb·Ps)e                                     …(5)

在这，关系表达式(4)称作灵敏度闭环函数，而关系表达式(5)示出灵敏度闭环函数的反模型。因而，轨道形状预测单元160从关系表达式(5)估计轨道形状。在这，如图16所示，z代表轨道形状r的估计值，并用作校正量v。

在图17中，系统具有DFT(离散傅立叶变换)计算单元170和逆向傅立叶变换计算单元(IFT)180，这些单元从位置误差e提取特定的频率分量，并且，在此系统中增加把逆向傅立叶变换计算单元180的计算结果输入到轨道形状预测单元160中的元件。在此情况下，DFT计算单元170执行由以下关系表达式(6)、(7)和(8)所表示的计算。

$e\left(t\right)=a_1\sin \frac{2\mathrm{\π}}{T}t+a_2\sin 2\frac{2\mathrm{\π}}{T}t+a_3\sin 3\frac{2\mathrm{\π}}{T}t+\·\·\·+b_1\cos \frac{2\mathrm{\π}}{T}t+b_2\cos 2\frac{2\mathrm{\π}}{T}t$

$+b_3\cos 3\frac{2\mathrm{\π}}{T}t+\·\·\·+\frac{1}{2}{c}_0...\left(6\right)$

在这，Ts代表采样时间。T代表用于SPM 11一次旋转的时间。e代表位置误差。n代表学习转数。m代表偏心级。

进而，图17所示的逆向傅立叶变换计算单元180基于以上等式(8)所得到的特定频率的DFT计算结果而执行逆向傅立叶变换计算，由此有可能提取包含在位置误差中的特定频率分量e1。

如果此计算结果代入与以上等式(5)相似的等式(9)中，就可以只校正特定频率分量。

z＝(1+Fb·Ps)e1                                   …(9)

如上所述，所述实施例的伺服写入器2执行此校正，从而，包括伺服图案形状估计单元33的头部定位控制单元22把头部12引导到盘10上的理想位置CYL，其中，单元33计算(估计)基本伺服图案100的畸变量(位置校正量)。因而，新伺服图案NSP可写入到理想位置CYL中，如图11所示。

换句话说，如图7A和7B所示，计算基本伺服图案100的形状畸变，并且通过补偿此影响，从而可几乎为圆形地写新伺服图案200。

(另一实施例)

图18为根据另一替代实施例的流程图。

它示出所述实施例的伺服写方法如何应用到盘驱动器制造过程中所包含的检查过程中。以下结合图18的流程图进行具体描述。

首先，在检查过程中，记录在盘10上的基本伺服图案100用于检查盘驱动器是否正确地操作。此时，测量基本伺服图案100的写精度，并且，如果测量结果未达到规定值，就中断检查过程(步骤S1中的“否”)。

此时，启动所述实施例的伺服写入器2，并且如上所述地在盘10上写新伺服图案200(步骤S2)。接着，伺服写入器2删除其写精度未达到规定值的基本伺服图案100(步骤S3)。

如上所述，通过用新伺服图案进行重写，通常因基本伺服图案写精度下降而被检查和认为是有缺陷产品的盘驱动器就可作为合格产品发运。

本领域中技术人员容易想到其它优点和修改。从而，在更广的意义上讲，本发明不局限于本文示出和描述的具体细节和代表性实施例。相应地，只要不偏离后附权利要求及其等效物所定义的本发明一般概念的精神或范围，就可作出各种改变。

Claims (14)

1.一种使用包含在盘驱动器中的伺服写入器(2)进行伺服写的方法，该盘驱动器包括盘介质(10)、与盘介质(10)的盘表面对应的头部(12)以及安装有头部(12)的执行器机构(13，14)，所述方法的特征在于包括：

基于记录在盘介质(10)一个盘表面上的基本伺服图案(100)而控制执行器机构(13，14)，并且执行定位控制，以便把头部(12)定位在相应盘表面上的目标位置上；

计算基本伺服图案(100)相对理想形状的形状畸变；

根据计算的基本伺服图案(100)形状畸变量而校正头部(12)的位置；以及

用其位置被校正的头部(12)在盘介质(10)的盘表面上的基本伺服图案(100)附近写新伺服图案(200)。

2.如权利要求1所述的方法，特征在于进一步包括：

在定位控制过程中，观测目标位置和头部当前位置之间的位置误差值(e)；以及

用位置误差值(e)计算基本伺服图案(100)的形状；其中

根据计算的基本伺服图案(100)的形状而计算基本伺服图案(100)相对理想形状的形状畸变。

3.如权利要求1所述的方法，特征在于进一步包括：

用其位置基于新伺服图案(200)进行控制的头部重写用户数据，以删除基本伺服图案(100)。

4.如权利要求1所述的方法，特征在于进一步包括：

在写新伺服图案(200)之后，删除基本伺服图案(100)。

5.如权利要求1所述的方法，特征在于：

盘介质具有记录基本伺服图案的第一数据表面和未记录基本伺服图案的第二数据表面，

执行器机构配备有与第一数据表面对应的第一头部和与第二数据表面对应的第二头部，并且同时定位第一和第二头部，

基于与第一数据表面对应的第一头部所读取的基本伺服图案而控制执行器机构，以及

新伺服图案同时写入到第一数据表面和第二数据表面中。

6.如权利要求1所述的方法，特征在于进一步包括：

测量基本伺服图案的写精度；以及

当写精度在允许范围之外时，基于所述测量而写新伺服图案。

7.一种盘驱动器，包括：

具有记录伺服图案的数据表面的盘介质(10)；

用于在数据表面上写和从数据表面上读数据的头部(12)，其中，该数据包括伺服图案；

安装有头部(12)的执行器机构(13，14)，所述机构在盘表面的径向方向上移动头部(12)；以及

把伺服图案写入盘介质(10)中的伺服写入器(2)，

其中，伺服写入器(2)包括：

基于记录在盘介质(10)一个盘表面上的基本伺服图案(100)而控制执行器机构(13，14)的部件，而且，该部件执行定位控制，以便把头部(12)定位在相应盘表面上的目标位置上；

根据基本伺服图案(100)的形状而计算基本伺服图案(100)相对理想形状的形状畸变的部件；

根据基本伺服图案(100)形状畸变量而校正头部(12)位置的部件；以及

用位置被校正的头部(12)在所述盘表面上的基本伺服图案(100)附近写新伺服图案(200)的部件。

8.如权利要求7所述的盘驱动器，特征在于：

伺服写入器(2)包括：

单元(22)，该单元基于头部(12)所读取的基本伺服图案(100)而把头部定位在盘介质的目标位置上；

用于决定在盘表面的旋转方向上的计时的单元(20)；以及

用于写新伺服图案的单元(21)。

9.如权利要求7所述的盘驱动器，特征在于：

伺服写入器(2)具有微处理器和储存程序的存储器，并且配置为通过使微处理器执行所述程序而能进行伺服写。

10.如权利要求7所述的盘驱动器，特征在于：

伺服写入器(2)包括：

用于在定位控制过程中观测头部(12)的目标位置和当前位置之间的位置误差值的部件；以及

用位置误差值计算基本伺服图案(100)形状的部件。

11.如权利要求7所述的盘驱动器，特征在于：

在盘介质(10)中，

在用伺服写入器(2)记录新伺服图案(200)之后，基本伺服图案(100)和新伺服图案(200)共同存在于已经记录基本伺服图案(100)的数据表面上。

12.如权利要求7所述的盘驱动器，特征在于：

在盘介质(10)中，

在伺服写入器(2)记录新伺服图案(200)之后，删除基本伺服图案(100)。

13.如权利要求7所述的盘驱动器，特征在于：

在盘介质(10)中，

在伺服写入器(2)记录新伺服图案(200)之后，用头部(12)重写用户数据，以便全部或部分删除基本伺服图案(100)。

14.如权利要求7所述的盘驱动器，特征在于：

盘介质(10)具有记录基本伺服图案(100)的第一数据表面和未记录基本伺服图案(100)的第二数据表面，

执行器机构(13，14)配备有与第一数据表面对应的第一头部和与第二数据表面对应的第二头部，并且同时移动第一和第二头部，以及

伺服写入器(2)

基于与第一数据表面对应的第一头部所读取的基本伺服图案而控制执行器机构(13，14)，并且

同时把新伺服图案(200)写入到第一数据表面和第二数据表面上。

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