专利名称：用于减少伺服磁道写入的磁道失准的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及海量存储设备的领域。更具体地说，本发明涉及用于将伺服信息写入高密度磁盘驱动器的磁盘的一种改进装置和方法。
背景技术：
任何计算机系统的一个关键部分都是存储数据的设备。计算机系统有许多不同的存储数据的地方。在计算机系统中，用于存储海量数据的一个共同的地方是在磁盘驱动器上。磁盘驱动器最基本的部分是磁盘驱动器外壳、旋转的磁盘、将变换器移动到磁盘上各个不同位置的传动器组件，以及用于从磁盘读、写数据的电子电路。磁盘驱动器还包括用于为数据编码以便能够成功地将其检索到和写到磁盘表面的电路。微处理器控制磁盘驱动器的大部分操作，并将数据传回到请求计算机和从请求计算机取出数据用于存储到磁盘。
为了读、写数据到磁盘驱动器，传动器组件包括一个或更多支持磁盘表面上的变换器的臂。传动器组件由一个音圈马达进行选择性的定位，该音圈马达使传动器组件绕固定于驱动器外壳的一个枢轴转动。磁盘耦合到也固定于驱动器外壳的一个机动化主轴。在操作过程中，该主轴为磁盘提供旋转动力。通过控制音圈马达，传动器臂(因此和变换器)可以被定位在沿旋转磁盘表面的任何径向的位置上。
变换器通常位于一个小陶瓷块上，也称作“滑动器”，它按照空气动力学来设计，以便飞过磁盘。滑动器在磁盘上传递，与磁盘的关系不断转换。多数滑动器有一个包括轨道和轨道之间空穴的一个有空气的表面(A ABS@)。当磁盘转动时，空气在轨道与磁盘表面之间被拖拉，从而产生迫使磁头部脱离磁盘的压力。同时，冲过空穴的空气或有空气的表面中的减压产生一个负压区。负压或吸力中和了轨道处产生的压力。滑动器还附着于一个负载弹簧，该弹簧朝磁盘表面方向在滑动器上施力。不同的力相互平衡，使滑动器以一特定理想飞行高度飞过磁盘表面。飞行高度是磁盘表面与转换磁头之间的距离，它通常等于空气润滑油薄膜的厚度。该薄膜消除了摩擦及其引起的在磁盘旋转时若转换磁头和磁盘有机械接触则会发生的磨损。在一些磁盘驱动器中，滑动器通过一层滑润剂，而不是在磁盘表面上方飞过。
代表数据的信息存储在存储磁盘的表面上。磁盘驱动器系统读、写存储于存储磁盘的称为磁道的各个部分上的信息。当变换器准确定位于存储磁盘表面上指定磁道之一上时，位于存储磁盘两侧上的变换器(以附着于滑动器的读/写磁头的形式表示)读、写存储磁盘上的信息。当存储磁盘旋转、读/写磁头准确定位于一个目标磁道上面时，读/写磁头可以通过将代表数据的信息写到存储磁盘上将数据存储在磁道上。同样，通过将读/写磁头定位在一个目标磁道上和读取存储在存储磁盘上的材料，来实现对存储磁盘上的数据的读取。为了写到不同的磁盘或从不同的磁盘读取，读/写磁头径向移过磁道至一个所选目标磁道。数据经常被划分在几个不同的磁道之间。多数存储磁盘使用多重同心圆磁道，但另一些磁盘的一侧或两侧有一个连续的螺旋形磁道。
在制造过程中，伺服信息被编码在磁盘上，随后被用于准确地给变换器定位。然后，用写入的伺服信息将传动器组件/变换器磁头定位在磁盘表面上的所需位置，并在读或写的操作时期保持其准确的位置。伺服信息用一般是称为服磁道写入器(此后称作STW)的机器来进行写入或编码。写伺服信息时，磁盘驱动器通常处于磁头磁盘组件@(此后称作HDA)状态。HDA包括多数的机械驱动器部件，但是通常不包括所有驱动器电子部件。在磁道写入过程中，STW精确地确定相对于磁盘表面的变换器磁头的位置，并将伺服信息写于其上。变换器磁头的准确位置对于确保磁道定义为同心是必要的。如果伺服磁道信息离开中心记录，则在随后的操作过程中，变换器磁头的位置要求相对大且持续的径向调节，以便保持定位于磁道中心。当磁道足够偏心时，必须将很大一部分磁盘表面划归为磁道失准。
实际磁头位置与磁道中心之间的偏移量称为磁道失准。磁道失准有两个方面，称作写-写磁道失准和写-读磁道失准。写-写磁道失准是一个被记录的磁道与一个邻近的磁道之间的失准，它会导致磁道与磁道的挤压。写-读磁道失准是被记录磁道的中线与实际读磁头位置之间的失准。失准是在伺服磁道写入的过程中引起的，这时，径向的磁头与介质之间的任何相对运动都将导致不完善的磁道写入。不完善的磁道写入能够使邻近磁道的定位在介质上的某些位置比所要求的要近，这容易引起磁道挤压。此外，这种磁头到介质的相对运动不与磁盘(即主轴)的旋转同步。这样，当磁道写入结束时，磁道写入开始时磁头的相对径向位置将移动。这导致了伺服磁道的径向上的不连续。挤压和不连续造成伺服磁道中所谓的“写入可重复偏转(STWRRO)”。
为了确保伺服信息的恰当记录，STW使用一个外部闭环定位系统，它在伺服磁道写入时精确地给变换器磁头定位。该定位系统包括一个啮合传动器组件的接触部分、一个指示该接触部分位置的位置指示器和一个根据来自位置指示器的反馈重新定位接触部分的移动机制。为确保准确定位，使用各种不同的位置指示器(例如，机械变换器、电容性变换器和光学变换器就是一些)。STW还包括用于将伺服信息经由变换器磁头写到磁盘表面的所需电路。
在伺服磁道写入过程中基本上保持同心是有利的，但许多因素却对STW＝s同心地写伺服信息的能力有不利的影响。如前所述，当伺服写入磁头与介质之间发生相对运动时，会产生伺服磁道写入可重复偏转。造成磁头与介质之间的相对运动的一个主要因素来自主轴的振动(也称作“不可重复偏转(NRRO)”)。NRRO与主轴的旋转不同步，但具有周期性。引起NRRO的主要因素是笼旋转或球列；因此，发现了一个周期波形。该波将与主轴不同步，而按比一次主轴旋转长的时间间隔自己重复。简而言之，由不完善的支承引起的主轴或传动器部件中的振动是产生不可重复磁道写入错误的一个主要因素。
作为伺服写入不可重复偏转的结果，由于必须有一个磁道失准的预算@，因此，减少了可实现的总磁道密度。结果，必须用磁道失准预算来说明磁道失准或允许磁道挤压发生。导致磁道失准问题的因素有很多，但是，人们将会意识到，减少伺服磁道写入可重复偏转会降低总的磁道失准预算并顾及总磁道密度的增加和磁盘驱动器容量的增加。
随着对较高容量驱动器的需求的增长，制造商正在坚持不懈地努力通过增加磁道密度来增加驱动器容量。也就是说，通过增加密度或每英寸磁道数@(TPI)，可以在一个给定磁盘表面上为更多数量的离散磁道编码。但是，更高的磁盘密度要求更有效地使用磁盘表面。相应地，由磁道形成中偏心引起的磁道失准必须减到最小，以便使TPI(和磁盘容量)最大化。
相应地，就需要一种使用将伺服写入器磁头与磁盘之间相对运动减到最少的STW的装置和方法。这既会减少伺服磁道写入可重复偏转和磁头磁道挤压，又会减少总磁道失准(TMR)预算，从而使磁道之间的间隔可能会更小。特别是，需要有一种可以减少由磁头与一个给定磁盘表面之间的运动引起的不可重复偏转的方法。还需要一种可以利用当前制造方法来减少不可重复偏转的方法和装置。
发明概要本发明针对减少这些问题，尤其是减少因不完善的支承引起的不可重复的磁道写入错误。用于将伺服信息写到磁头磁盘组件的伺服磁道写入器包括安装磁头磁盘组件的安装固定物。该磁头磁盘组件包括附着于有主轴支承的底座的一个磁盘和邻近该磁盘的一个旋转的传动器。该传动器包括用于选择性地磁化磁盘的读/写磁头。当伺服信息写入磁头磁盘组件时，安装固定物为伺服磁道写入器提供一个机械参照。伺服磁道写入器还包括一个被安装到安装固定物的靠近磁头磁盘组件传动器的推进器块组件。推进器块组件机械地对传动器定位。伺服磁道写入器还包括一个用于控制传动器的位置的位置控制系统。该位置控制系统进一步包括连接到推进器块组件的马达，以及用于输出控制信号给该马达的控制器，以便调节传动器相对于磁盘的位置。控制器使传动器的运动与主轴支承的笼频率同步。
位置控制系统可能还有一个传感器，用于监督磁头磁盘组件的主轴支承的笼频率。
响应于主轴支承的笼频率，控制器选择开始伺服写入的时间。伺服磁道写入器的位置控制系统可能还包括一个检测器，用于确定传动器的位置和将控制信号输出给马达，以便响应于传动器的检测位置和传动器的所需位置来调节传动器的位置。
除了主轴支承笼频率外，用于将控制信号输出给马达的控制器可能与主轴旋转频率同步。伺服磁道写入器可能还有一个传感器，用于监督磁头磁盘组件的主轴支承的笼频率。与主轴旋转频率和主轴支承笼频率二者同步的伺服磁道写入器可能还有一个传感器，用于监督磁头磁盘组件的主轴支承的笼频率。响应于主轴支承的笼频率，控制器选择开始伺服写入的时间。伺服磁道写入器还包括一个检测器，用于确定传动器的位置和将控制信号输出给马达，以便响应于传动器的检测位置和传动器的所需位置来调节传动器的位置。
还揭示了一种用于将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，该磁盘驱动器包括至少一个安装在有一主轴支承的一主轴上的磁盘，该至少一个磁盘安装成绕一个轴旋转。磁盘驱动器还包括一个传动器，用于相对于一个关联的所述至少一个磁盘来移动至少一个变换器的每一个。变换器将数据读、写到关联的磁盘。伺服写入器包括一个用于在伺服写入时可控制地移动传动器的连接。写入伺服式样的方法包括收集主轴偏转数据、根据所收集的数据确定主轴支承的笼频率，以及移动伺服写入器的连接，以使传动器的运动与主轴支承的笼频率同步。确定主轴支承笼频率还包括计算该主轴支承的笼频率。使伺服写入器的连接移动，以使传动器的运动与主轴支承的笼频率同步。这包括以主轴支承笼频率产生偏转和计算主轴支承笼频率的相位。伺服写入器的连接的运动可能还包括对伺服写入器的连接的初始运动定时，以便根据主轴支承笼频率的相位开始伺服写入过程。定时是基于按主轴笼频率测量相位或基于按主轴笼频率预测相位。当主轴支承笼频率最小时，选择对伺服写入器的连接的初始运动的定时，以开始基于主轴支承笼的相位的伺服写入程序。
用于将伺服式样写到磁盘驱动器的方法可能还包括确定主轴频率和除支承笼频率之外用主轴频率使传动器的运动与主轴支承的笼频率同步、使运动与主轴频率同步的步骤。根据所收集的数据确定主轴支承笼频率包括计算主轴支承笼频率。
有利的是，与其他伺服写入方法/装置制成的那些驱动器相比，本发明的方法和装置制成的磁盘驱动器具有更高的存储容量。特别是，本发明允许将伺服信息精确、同心地写到磁盘上。这减少了伺服磁道写入的可重复偏转并减少了总TMR预算，从而可以使磁道之间的间隔更小。允许磁道之间的间隔更小便允许磁盘驱动器的更高的存储容量。有利的是，该方法和装置减少了使用当前制造装置和方法的非重复的偏转。
附图简述
图1是一幅有多个磁盘叠层的一个磁盘驱动器的分解视图。
图2是一幅用于将伺服信息写到图1中硬盘组件的磁盘的伺服磁道写入器的示意图。
图3是一幅用作伺服磁道写入器的一部分的个人计算机的示意图。
图4是一幅位于一个伺服磁道写入器内的一个硬盘组件的顶视图。
图5展示了因笼频率分量引起的磁道与磁道的挤压。
图6展示了伺服磁道写入器可重复偏转的谱。
图7展示了各种不同的谱如何转变成可重复偏转和偏转如何因相位而发生变化。
图8展示了当只有主轴频率与伺服写入器同步时因笼频率分量引起的磁道与磁道的挤压和不连续。
图9是一幅用于使伺服磁道写入与主轴支承的笼频率同步的程序的流程图。
图10展示了笼频率和主轴周期，以及关于导出θs的各种时间。
图11展示了当只有笼频率与伺服写入器同步时因笼频率分量引起的磁道与磁道的挤压。
图12展示了当笼频率和主轴频率都与伺服写入器同步时因笼频率分量引起的磁道与磁道的挤压。
图13是一幅用于使伺服写入与笼频率和主轴频率同步的程序的流程图。
较佳实施例的描述在以下对较佳实施例的详细描述中，参照了构成其一部分的附图，其中，通过插图说明的方式展示了实施本发明的各个特定的实施例。不言而喻，在不脱离本发明范围的前提下，可以应用其他的实施例并进行结构上的更改。
此专利申请中描述的发明对于使用旋转传动或直线传动的几乎所有机械构造的磁盘驱动器而言都是有用的。图1是一种具有旋转传动器的磁盘驱动器100的分解视图。磁盘驱动器100包括一个外壳或底座112，以及一个盖子114。外壳112和盖子114构成一个磁盘外壳。一个传动器组件120旋转地附着于一个传动器枢轴118上的外壳112。传动器组件120包括一个具有多个臂123的梳状结构122。负载横梁或负载弹簧124附着于螺纹梳刀122上分离的臂123。负载横梁或负载弹簧也被称作“悬架”。附着于每个负载弹簧124的端部的是带有一个磁性变换器磁头150的一个滑动器126。具有变换器150的滑动器126构成常常所谓的“磁头”。应该注意，许多滑动器有一个变换器150，这在附图中有所展示。但是，本发明可以同等地应用于具有一个以上变换器的滑动器，例如，所指的一个MR或磁阻磁头，其中一般使用另一个变换器150来进行写入。
一个音圈128位于负载弹簧124和滑动器126对面的传动器组件120的的端。第一个磁体130和第二个磁体131位于音圈128的上面和下面。如图1所示，第一个磁体130与盖子114关联，而第二个磁体邻近外壳112。第一与第二个磁体130、131，以及音圈128是音圈马达的关键部件，音圈马达向传动器组件120施加一个力，使其围绕传动器枢轴118旋转。一个主轴马达(未示出)也安装于外壳112。主轴马达包括一个称作主轴毂133的旋转部分。在这个特定的磁盘驱动器中，主轴马达位于毂内。在图1中，许多磁盘134附着于主轴毂133。在其他的磁盘驱动器中，单个磁盘或许多不同的磁盘可能附着于毂。这里描述的发明可同等地应用于具有多个磁盘的磁盘驱动器和具有单个磁盘的磁盘驱动器。这里描述的发明也可同等地应用于主轴马达在毂133内部或者在该毂下面的磁盘驱动器。
磁盘驱动器100包括上述的机械部分和各种电子部件——例如，通常附着于外壳112的下侧(如图1所示)的一个印刷电路板(未示出)。没有电路板和其他的电子部件，磁盘驱动器常常是指一个磁头磁盘组件或HDA 152。换言之，包括驱动器外壳112、盖子114、传动器组件120、枢轴118、臂123、变换器磁头150、主轴毂133、枢轴主轴138和其他磁盘中的磁盘134的各个机械部分一般限定HDA 152。HDA是一个方便的子组件，用于完成包括伺服磁道写入的各种制造过程。例如，HDA在制造过程中经由孔136提供对音圈128的物理访问，但以后会被密封(如果必要的话，可进行密封)，以充分确保内部的部件不被污染。生产过程将要结束时，驱动器电子部件被装配到HDA 152，生产磁盘驱动器100。
现在参照图2，该图示意性地展示了根据本发明较佳实施例构造的一个伺服磁道写入器200。如下所述，伺服磁道写入器200用于在HDA 152的制造过程中将伺服信息写到磁盘134(在图1中示出)。
如图2所示，HDA 152安装在用作伺服磁道写入器200的一个机械参照的一个安装固定物202上。安装固定物202通常包括一个花岗岩块(在图2中也没有个别指定)，该花岗岩块有一个其上放置一个安装板(在图2中也没有个别指定)的标准化水平顶面。该安装板包括将HDA 152定位和固定于安装固定物202的夹具(未示出)。这种安装固定物202已众所周知，因此，这里不再提供额外的讨论，只陈述一下HDA 152按这种方式来安装，以便在伺服写入操作过程中通过伺服磁道写入器200来提供对传动器组件120的E块(在图1中示出)的访问。
继续参照图2，一个推进器块组件204也安装到HDA 152下面的安装固定物202，以便应用HDA 152的传动器组件120，从而相对于磁盘134对传动器组件120进行选择性定位。通常，在HDA 152的面板或底座112(在图1中示出)的底部提供有一个开口(未示出)，以便推进器块组件204通过穿过面板或底座112的开口向上延伸，可以访问HDA 152的内部环境。一旦写入伺服信息，开口通常由一个粘性标签或其他工具覆盖，以密封HDA的内部环境。另外，人们将会意识到，由于传动器组件(例如，图1中的120所示)通常包括一个朝向磁盘134的内径或外径的机械位移，因此，推进器针针对这一位移啮合传动器并向传动器施加一个水平力。这样，不必机械地将推进器块组件204固定于传动器组件120；而是通常使用传动器组件的现有位移来确保保持推进器块组件204与传动器组件120之间的接触。
而且，伺服磁道写入器200还包括传统的定位系统206，该定位系统使推进器块组件204围绕一个中心轴(为清楚起见，在图2中未示出)旋转，以便推进传动器组件120的位置。推进器块组件204的位置通过检测装置(未个别示出)由定位系统206控制，该检测装置检测推进器块组件204的位置并将纠正信号提供给定位系统206的马达(也未个别示出)，以便使推进器块组件204作相应的旋转。在较佳实施例中，定位系统206包括使用激光器和适当传感器来检测推进器块组件204的位置的基于激光的封闭环定位器(positioner)，尽管人们将会意识到也可以使用其他类型的定位系统。这样一种的基于激光的定位系统是由Teletrak公司制造的模型137K15。人们会意识到，定位系统206相对于HDA 152被安装到安装固定物202。
继续参照图2，该图进一步展示了伺服磁道写入器200包括一个控制电路210，它与一台个人计算机(PC)212接合并在一个伺服写入操作过程中控制伺服磁道写入器200和HDA 152的操作(包括将伺服信息从PC 212传递到HDA152)。
在伺服磁道写入器200将伺服信息写到HDA 152的操作过程中，一个用户将HDA 152安装到安装固定物202并指导伺服磁道写入器200(利用PC 212)开始将伺服信息写到HDA 152。结果，控制器电路210指令HDA 152利用主轴马达16(在图1中示出)开始旋转磁盘，并指导推进器块组件204将传动器组件20放在一个开始位置(通常在磁盘134的外径附近)。伺服磁道写入器200此后将指令HDA 152把伺服信息写到磁盘134的每个表面，同时机械地推进推进器块组件204，以便定义磁盘134上每个新的连续磁道。对于专用的伺服系统而言，磁盘134中的一个磁盘的整个表面将接收由对应的伺服磁头150(在图1中示出)写入的伺服信息。对于嵌入的伺服系统而言，磁头150中的每个磁头转而又会将伺服信息写到适当位置处的对应磁盘。
将伺服信息写到典型HDA所需的时间取决于将要被写到磁盘的伺服信息的数量、磁盘134的旋转速度和磁盘134的数目，但是，参考起见，伺服磁道写入器200可能要花30分钟来完成伺服写入操作。通常，在每天制造成千上万的磁盘驱动器的大规模磁盘驱动器制造操作过程中，伺服写入操作需要的时间相当多。因此，将伺服信息重新写到大量驱动器中需要大量时间，正确地将伺服信息写到HDA 152的重要性将被意识到。虽然伺服磁道写入器100通常执行对伺服信息的某个层次上的测试，但是，直到以后的制造操作时，即当PCB与HDA 152交配并对磁盘驱动器执行系统层次的测试时，才可以检测PES中的频率。
图3是一个计算机系统(例如，图2所示的个人计算机212)的示意图。计算机系统2000也可以被称作“电子系统”或“信息处理系统”或控制器，它包括一个中央处理器、一个存储器和一个系统总线。信息处理系统包括一个中央处理器2004、一个随机存取存储器2032和用于将中央处理器2004与随机存取存储器2032进行通讯耦合的一个系统总线2030。信息处理系统2002附着于HDA 152，后者附着于伺服写入器200。信息处理系统2002也可以包括一个输入/输出总线2010和几个外围设备(例如，2012、2014、2016、2018、2020和2022)可以附着于输入输出总线2010。外围设备可能包括硬盘驱动器、磁光盘驱动器、软盘驱动器、监视器、键盘和其他这类外围设备。个人计算机212可以接收数据和输出用于移动HDA 152的传动器120的控制信号。个人计算机212用于执行有关输入其中的数据的操作。
图4是一幅位于一个伺服磁道写入器200内的一个磁头磁盘组件152的顶视图。图4所示的磁头磁盘组件152用于一个磁盘驱动器100(与图1的磁盘驱动器不同)。应该注意，可以使用一个伺服写入器200将伺服磁道写到磁盘驱动器。图4所示的磁头磁盘组件152包括至少一个磁盘134和一个传动器120。传动器120包括携带滑动器126的臂123。一个变换器头150位于滑动器126内。磁盘134位于毂133上。毂位于一个主轴上，该主轴实质上是毂133绕其旋转的一个主轴。一个主轴支承(未示出)位于主轴或轴与毂133之间。一个磁盘或多个磁盘被固定于具有一个磁盘夹400的毂。磁盘夹400是环形的，安装在毂133的顶上。伺服写入器200包括一个位移传感器410。位移传感器410测量毂133在其旋转时的位移。位移传感器410位于毂133附近，更具体地说，是位于磁盘夹400的附近。位移传感器410可以是许多类型的位移传感器(包括电容探针、涡流探针或激光干涉仪)中的任何一种。位移传感器410用于收集关于毂133在其旋转时的位移数据。在这个特定发明中，使用位移传感器来测量和摘录与主轴关联并位于主轴与毂133之间的支承笼的频率的有关信息。
如前所述，导致磁头与介质之间的相对运动的一个主要因素来自也称作“不可重复偏转”(NRRO)的振动主轴。NRRO与主轴旋转不同步，但具有周期性。导致NRRO的主要因素是笼旋转或球列；这样，发现了一个周期波形。该波将与主轴不同步，而按比一次主轴旋转长的时间间隔自己重复。与支承笼旋转与主轴旋转相关联的波形之间产生了某种相位关系。这里描述的发明的伺服磁道写入方案利用这种关系来将磁道挤压减到最小并排除不连续。伺服写入方法使磁道写入的开始与同支承笼频率关联的一部分NRRO同步，以便在磁道写入结束时实行终止。
主轴NRRO由主轴或毂133的球支承产生的最低频率分量组成。主轴NRRO的一个最大分量是笼频率。通常，笼频率是主轴旋转频率的约60％。在伺服磁道写入的过程中，主轴NRRO对磁道失准(TMR)有两方面的影响。这两方面的影响是磁道与磁道的挤压和可重复偏转。假设在笼频率下NRRO幅度是1微英寸，在最坏的情况下，磁道与磁道的挤压将会是2微英寸，如图5所示。
图5展示了因主轴支承笼的笼频率引起的磁道与磁道的挤压。在图5中，虚线是完好的磁道或一个圆形磁道。当主轴支承频率的相位分别等于0°和180°时，实线展示真实的磁道。由笼频率的主轴支承笼引起的可重复偏转会有相当大的变化。图6展示了伺服磁道写入器可重复偏转的各种谐波的范围或变化。如图6所示，一个特定谐波的实线是处于最坏情况条件下的可重复偏转的幅度，而虚线是最佳条件下用微英寸表示的可重复偏转。从图6中可见，在第一至第五个谐波中，可重复偏转的幅度非常大。与主轴支承笼相关联的各种可重复偏转的幅度和谱随伺服磁道写入期间笼频率分量的起始点或相位而发生变化。这在图7中有说明和展示。
在图7中，水平轴是笼频率的相位，垂直轴是RRO的幅度，曲线代表不同的谐波分量。最坏条件与最佳条件之间的差别很大，尤其是谐波较高的分量。例如，最坏条件下的第一个谐波成分的幅度几乎是最佳条件下的两倍。最坏条件与最佳条件之间的幅度差将随着谐波阶数的增加而扩大。
图8展示了当只有主轴频率与伺服写入器同步时由笼频率分量引起的磁道与磁道的挤压和不连接。主轴频率只与伺服写入器同步是伺服磁道写入当前操作。图8是当笼频率的不可重复偏转(NRRO)的幅度是1微英寸时的一个例子。如图8所示，虚线是伺服写入器200正在试图形成的完好的磁道，实线是所写入的真实的磁道。如图8所示，挤压量可以与NRRO的2倍一样高。磁道中还存在许多不连续。图8中实线的突然跳线表示不连续。
为了改善磁道配准和排除因伺服磁道写入而导致的不连续，在主轴笼频率的偏转的一个所选相位开始伺服磁道写入。换言之，写入定时与笼旋转同步，以减少写入可重复偏转。图9是一幅使伺服磁道写入与主轴支承的笼频率同步的程序的流程图。程序中参考数字910描绘的第一步是收集主轴偏转信号X。主轴偏转信号由伺服写入器的位移传感器410收集。一旦获得以信号形式表示的位移数据，下一步912将一直等到笼周期为θs。θs由θs=(32·fcfs)·π]]>通过fc＝笼频率和fs＝主轴频率预定。然后，如参考数字922所描绘的，伺服磁道写入便开始。
一旦写入一个伺服磁道，如参考数字924所描绘的，伺服写入器会将传动器移动到下一个磁道位置。如果如决定框926所指的那样，磁道调整完成，则如参考数字927所描绘的，写入下一个磁道。如果磁道调整未完成，则要再经过一个等候期，然后，再次确定磁道调整是否完成。如参考数字927所描绘的那样在写入下一个磁道之后，如参考数字928所描绘的那样，伺服写入器确定是否写入所有的磁道。如果写入了所有的磁道，则伺服写入器完成或结束受参考数字930影响的任务。如果没有写入所有的磁道，则程序回到步骤912，其中，对主轴偏转信号实行监控，直到笼周期为θs。
图10展示了笼周期的一幅图表。x轴表示时间。y轴表示笼周期的振幅。现在，参照图10，表达式θs=(32·fcfs)·π]]>将导出参照图9讨论的方法中所用的表达式。
因为一个主轴与一个支承集之间的机械界面，所以，假设Ts>Ts2---(2)]]>这里，Ts＝一个主轴周期所用的时期Tc＝一个笼周期所用的时期。
以上的公式2支持一个典型的支承。
以下表达式表达了一个主轴周期所用的时期t2！t1＝Ts(1个主轴周期所用的时期)(3)例如，90Hz的主轴速度Ts＝0.011秒。
当y2＝y时，在笼周期上公式如下所述Ts=(Tc2·t1)+Tc2+(Tc2·t1)]]>解有关t1的表达式(5)得出t1=12(3Tc2·Ts)]]>Ts=32Tc·2t1]]>θs=t1Tc(2Tπ)]]>(由相位的定义)为求θs(开始写入伺服磁道时的相位)，在笼频率周期上，现在将定义t1的表达试(6)替代为表达式(7)，得出θs=12(3Tc2·Ts)1Tc·2π]]>
θs=(32·TsTc)·π]]>(弧度)简化了公式(8)得到众所周知，一个周期的时期等同于该周期的频率的倒数。所以， 或者，将(10)和(11)代入公式(9)，得出以下重复的公式1θs=(32·fcfs)·π]]>所讨论的各种程序的结果体现在图11的图表中。图11展示了当只有笼频率与伺服写入器200同步时由笼频率分量引起的磁道与磁道的挤压。图11展示了由笼频率分量产生的磁道与磁道的挤压。在图11中，假设笼频率的不可重复偏转的幅度是1微英寸。在最坏的情况下，磁道与磁道的挤压将会达到约1微英寸，也就是说，笼频率振幅只有当前条件的一半。此外，当与完好的磁道比较时，已从写入的磁道中排除不连续。正如你将回忆的那样，完好的磁道由虚线表示，而实际写入磁道由实线表示。
在图12中，展示了在磁道与磁道的挤压和消除不连续方面所作出的进一步改善。图12展示了当笼频率和主轴频率都与伺服写入器200同步时没有由笼频率分量引起的磁道与磁道的挤压。当笼频率和主轴旋转频率都与伺服磁道写入器同步时，如图12所示的磁道与磁道的间隔显示挤压进一步减小或几乎消除了。此外，不连续几乎都排除了。每个磁道布置成相互同步，进一步改善了写入的可重复偏转。应该注意，这种方案将会把记录时间增加到当前伺服磁道写入时间的近乎10倍。应该注意，如果笼频率和主轴旋转频率都与伺服磁道写入器同步，则将大大减少把伺服写到HDA 152的通过量时间。
图13是一幅使伺服写入与笼频率和主轴频率1300同步的程序的流程图。如步骤1310所示，对主轴偏转信号进行监控，直到笼周期为θs，如步骤1320所述。如步骤1322所述，还记录了在开始第一次磁道写入时主轴周期的相位Φ。如步骤1340所述，一旦完成了第一个磁道的伺服写入，传动器就将变换器移到下一个磁道。如步骤1342所述，下一个步骤是确定在寻找下一个磁道之后是否完成了磁道调整。如果没有完成磁道调整，则重复磁道调整步骤1342。如步骤1350所述，如果完成了磁道调整，则再次监控主轴偏转信号，直到笼周期为θs。接下来，如决定框1360所描绘的，对主轴偏转信号进行监控，以确定主轴周期是否处于相位Φ中。如果主轴周期不处于相位Φ，则重复步骤1350和1360。如步骤1370所述，如果主轴周期处于相位Φ，则磁道是写入伺服的。如决定框1380所述，程序的下一个部分包括确定是否所有磁道都是写入伺服的。如参考数字1390所描绘的，如果所有磁道都被写入，则程序结束。如步骤1340所述，然后重复步骤1342～1380，直到程序结束。
应该注意，伺服磁道写入器可重复偏转的一个最大分量是主轴笼频率分量。因此，通过在最适宜的开始相位使笼频率同步化来执行伺服磁道写入，不仅可以改善磁道与磁道的挤压，而且也可以改善写入的可重复偏转。
有利的是，本发明的方法和装置生产的磁盘驱动器的存储容量比用其他伺服写入方法/装置生产的那些驱动器要大。特别是，本发明允许将伺服信息精确、同心地写到磁盘。这减少了伺服磁道写入的可重复偏转和总TMR预算，从而使磁道之间的间隔更小。允许磁道之间的间隔更小便允许磁盘驱动器的更高存储容量。有利的是，该方法和装置减小了使用当前制造装置和方法的不可重复的偏转。
结论总之，用于将伺服信息写到一个磁头磁盘组件152的一个伺服磁道写入器200包括用于安装一个磁头磁盘组件152的一个安装固定物202。磁头磁盘组件152包括附着于具有一个主轴支承的一个底座112的一个磁盘134，以及邻近磁盘134的一个旋转传动器120。传动器120包括一个用于选择性地磁化磁盘的读/写磁头150。当伺服信息被写到磁头磁盘组件152时，安装固定物202为伺服磁道写入器200提供一个机械参照。伺服磁道写入器200还包括一个安装到安装固定物202(接近磁头磁盘组件152的传动器)的推进器块组件204。推进器块组件204为传动器120进行机械定位。伺服磁道写入器200还包括一个用于控制传动器的位置的位置控制系统206。位置控制系统206进一步包括一个连接到推进器块组件204的马达，以及用于将控制信号输出到马达以便调节传动器120相对于磁盘134的位置的一个控制器212。控制器212使传动器120的运动与主轴支承的笼频率同步。位置控制系统可能还有一个传感器410，用于监控磁头磁盘组件的主轴支承的笼频率。
控制器212响应于主轴支承的笼频率，选择开始伺服写入的时间。伺服磁道写入器的位置控制系统可能还包括一个检测器410，用于检测传动器120的位置并将控制信号输出到马达，以便响应于传动器被检测的位置和传动器的所需位置来调节传动器120的位置。
控制器212用于将控制信号输出到马达，它除了使主轴支承的支承笼频率同步外，还可以使主轴旋转的频率同步。伺服磁道写入器200还有一传感器410，用于监控磁头磁盘组合部134的主轴支承的笼频率。伺服磁道写入器200既与主轴旋转的频率同步，也与主轴支承的笼频率同步，它还能有传感器410，用于监控磁头磁盘组件134的主轴支承的笼频率。控制器212响应于主轴支承的笼频率，选择开始伺服写入的时间。伺服磁道写入器200还能有检测器410，以判定传动器120的位置，并将控制信号输出到马达，以便响应于传动器被检测的位置和传动器的所需位置来调节传动器120的位置。
还揭示了一种用于将伺服式样写到一个磁盘驱动器的方法，该磁盘驱动器至少包括安装在有一个主轴支承的一个主轴133上的一个磁盘，安装该至少一个磁盘134绕一个主轴旋转。磁盘驱动器还包括一个传动器120，用于相对于一个关联的至少一个磁盘134来移动每个至少一个的变换器。变换器126将信息读、写到关联磁盘134。伺服写入器200包括一个用于在伺服写入时控制性地移动传动器120的连接。记录伺服式样的方法包括监控主轴偏转数据910和移动伺服写入器的连接，以使传动器的运动与主轴支承的笼频率同步。移动伺服写入器200的连接以使传动器120的运动与主轴支承的笼频率同步的步骤可以再进一步包括为伺服写入器200的连接的初始运动定时，以便根据主轴支承的笼频率的相位开始伺服写入过程。定时步骤可以基于按主轴笼频率918测量相位。为伺服写入器的连接的初始运动定时以便根据主轴支承笼的相位开始伺服写入过程的步骤是可以选择的，以便使主轴支承的笼频率为最小。
用于将伺服式样写到磁盘驱动器的方法可能还包括确定一个主轴频率和除支承笼频率912之外用主轴频率使传动器120的运动与主轴支承的笼频率同步、使运动与主轴频率同步的步骤。移动伺服写入器的连接200以便使传动器120的运动与主轴支承的笼频率同步的步骤还可以包括为伺服写入器200的连接的初始运动定时，以便根据主轴支承的笼频率的相位开始伺服写入过程。
一般来说，所揭示的用于将伺服信息写到一个磁头磁盘组件134的一个伺服磁道写入器200包括一个用于控制传动器位置的位置控制系统。磁头磁盘组件152包括附着于具有一个主轴支承的一个底座112的一个磁盘，以及邻近磁盘134的一个旋转传动器120。传动器120包括一个用于选择性地磁化磁盘134的读/写磁头120。伺服磁道写入器200包括连接到一个推进器块组件204的一个马达，以及用于与主轴支承的运动同步移动推进器块204的一个设备。
不言而喻，以上描述意在起说明的作用，而不具有限制性。回顾以上描述后，其他许多实施例对对该领域技术人员而言将是显然的。所以，应该参照所附的权利要求书和被授权这些权利要求的相等物的所有范围来确定本发明的范围。
权利要求书(按照条约第19条的修改)19条修改声明本权利要求书在控制器相对于主轴支承的笼频率使传动器的运动同步方面有别于引用的现有技术。这提供伺服磁道写入可重复偏转的明显降低，允许整个磁道密度的增大和磁盘驱动器容量的增大。
1.一种用于将伺服信息写到磁头磁盘组件的伺服磁道写入器，该磁头磁盘组件包括附着于具有主轴支承的底座的磁盘和邻近该磁盘的旋转传动器，该传动器包括用于选择性地磁化磁盘的读/写磁头，其特征在于，该伺服磁道写入器包括用于安装磁头磁盘组件的安装固定物，当伺服信息被写到磁头磁盘组件时该安装固定物为伺服磁道写入器提供一个机械参照；推进器块组件，被安装到磁头磁盘组件的传动器附近的安装固定物，用于对传动器进行机械定位；以及用于控制传动器位置的位置控制系统，该位置控制系统还包括连接到推进器块组件的马达；和用于将控制信号输出到马达以便调节传动器相对于磁盘的位置的控制器，该控制器使传动器的运动与主轴支承的笼频率同步。
2.权利要求1的伺服磁道写入器，其特征在于，位置控制系统还包括用于监控磁头磁盘组件的主轴支承的笼频率的传感器。
3.权利要求1的伺服磁道写入器，其特征在于，位置控制系统还包括用于监控磁头磁盘组件的主轴支承的笼频率的传感器，所述控制器响应于主轴支承的笼频率来选择开始伺服写入的时间。
4.权利要求3的伺服磁道写入器，其特征在于，位置控制系统还包括一检测器，用于确定传动器的位置和将控制信号输出到马达，以便响应于传动器的检测位置和传动器的所需位置来调节传动器的位置。
5.权利要求1的伺服磁道写入器，其特征在于，输出控制信号给马达的控制器也与主轴旋转频率同步。
6.权利要求5的伺服磁道写入器，其特征在于，位置控制系统还包括一传感器，用于监控磁头磁盘组件的主轴支承的笼频率。
7.权利要求5的伺服磁道写入器，其特征在于，位置控制系统还包括一传感器，用于监控磁头磁盘组件的主轴支承的笼频率，所述控制器响应于主轴支承的笼频率来选择开始伺服写入的时间。
8.权利要求7的伺服磁道写入器，其特征在于，位置控制系统还包括一个检测器，用于确定传动器的位置和将控制信号输出到马达，以便响应于传动器的检测位置和传动器的所需位置来调节传动器的位置。
9.一种将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，所述磁盘驱动器包括至少一个安装在有主轴支承的主轴上的磁盘，该至少一个磁盘安装成绕一个轴旋转，磁盘驱动器还包括一传动器，用于相对于一个关联的所述至少一个磁盘来移动至少一个变换器的每一个；该至少一个变换器将信息读、写到所述关联磁盘，伺服写入器包括一个用于在伺服写入时可控制地移动传动器的交连，其特征在于，所述方法包括以下步骤(a)收集主轴偏转数据；(b)根据所收集的数据来确定主轴支承笼频率；并且，(c)移动伺服写入器的连接，以便使传动器的运动与主轴支承的笼频率同步。
10.权利要求9中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，确定步骤(b)还包括计算主轴支承笼频率的步骤(b)(I)。
11.权利要求10中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，移动步骤(c)还包括(c)(I)以主轴支承笼频率产生偏转；和(c)(ii)计算主轴支承笼频率的相位。
12.权利要求11中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，移动步骤(c)还包括(c)(iii)为伺服写入器的连接的初始运动定时，以便根据主轴支承笼频率的相位来开始伺服写入过程。
13.权利要求12中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，定时步骤(c)(iii)是建立在以主轴笼频率测量相位的基础之上。
14.权利要求11中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，移动步骤(c)还包括(c)(iii)为伺服写入器的连接的初始运动定时，以便根据最小的主轴支承笼频率的相位来开始伺服写入过程。
15.权利要求9中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于还包括确定主轴频率的步骤(d)，并且，
其中，移动步骤(c)还包括移动伺服写入器的连接，以便使传动器的运动与主轴支承笼频率同步以及使运动与主轴频率同步。
16.权利要求15中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，确定步骤(b)还包括计算主轴支承笼频率的步骤(b)(I)。
17.权利要求16中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，移动步骤(c)还包括(c)(I)以主轴支承笼频率产生偏转；和(c)(ii)计算主轴支承笼频率的相位。
18.权利要求17中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，移动步骤(c)还包括(c)(iii)为伺服写入器的连接的初始运动定时，以便根据主轴支承笼频率的相位来开始伺服写入过程。
权利要求
1.一种用于将伺服信息写到磁头磁盘组件的伺服磁道写入器，该磁头磁盘组件包括附着于具有主轴支承的底座的磁盘和邻近该磁盘的旋转传动器，该传动器包括用于选择性地磁化磁盘的读/写磁头，其特征在于，该伺服磁道写入器包括用于安装磁头磁盘组件的安装固定物，当伺服信息被写到磁头磁盘组件时该安装固定物为伺服磁道写入器提供一个机械参照；推进器块组件，被安装到磁头磁盘组件的传动器附近的安装固定物，用于对传动器进行机械定位；以及用于控制传动器位置的位置控制系统，该位置控制系统还包括连接到推进器块组件的马达；和用于将控制信号输出到马达以便调节传动器相对于磁盘的位置的控制器，该控制器使传动器的运动与主轴支承的笼频率同步。
2.权利要求1的伺服磁道写入器，其特征在于，位置控制系统还包括用于监控磁头磁盘组件的主轴支承的笼频率的传感器。
3.权利要求1的伺服磁道写入器，其特征在于，位置控制系统还包括用于监控磁头磁盘组件的主轴支承的笼频率的传感器，所述控制器响应于主轴支承的笼频率来选择开始伺服写入的时间。
4.权利要求3的伺服磁道写入器，其特征在于，位置控制系统还包括一检测器，用于确定传动器的位置和将控制信号输出到马达，以便响应于传动器的检测位置和传动器的所需位置来调节传动器的位置。
5.权利要求1的伺服磁道写入器，其特征在于，输出控制信号给马达的控制器也与主轴旋转频率同步。
6.权利要求5的伺服磁道写入器，其特征在于，位置控制系统还包括一传感器，用于监控磁头磁盘组件的主轴支承的笼频率。
7.权利要求5的伺服磁道写入器，其特征在于，位置控制系统还包括一传感器，用于监控磁头磁盘组件的主轴支承的笼频率，所述控制器响应于主轴支承的笼频率来选择开始伺服写入的时间。
8.权利要求7的伺服磁道写入器，其特征在于，位置控制系统还包括一个检测器，用于确定传动器的位置和将控制信号输出到马达，以便响应于传动器的检测位置和传动器的所需位置来调节传动器的位置。
9.一种将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，所述磁盘驱动器包括至少一个安装在有主轴支承的主轴上的磁盘，该至少一个磁盘安装成绕一个轴旋转，磁盘驱动器还包括一传动器，用于相对于一个关联的所述至少一个磁盘来移动至少一个变换器的每一个；该至少一个变换器将信息读、写到所述关联磁盘，伺服写入器包括一个用于在伺服写入时可控制地移动传动器的交连，其特征在于，所述方法包括以下步骤(a)收集主轴偏转数据；(b)根据所收集的数据来确定主轴支承笼频率；并且，
8 移动伺服写入器的连接，以便使传动器的运动与主轴支承的笼频率同步。
10.权利要求9中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，确定步骤(b)还包括计算主轴支承笼频率的步骤(b)(I)。
11.权利要求10中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，移动步骤8还包括(c)(I)以主轴支承笼频率产生偏转；和(c)(ii)计算主轴支承笼频率的相位。
12.权利要求11中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，移动步骤8还包括(c)(iii)为伺服写入器的连接的初始运动定时，以便根据主轴支承笼频率的相位来开始伺服写入过程。
13.权利要求12中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，定时步骤(c)(iii)是建立在以主轴笼频率测量相位的基础之上。
14.权利要求11中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，移动步骤8还包括(c)(iii)为伺服写入器的连接的初始运动定时，以便根据最小的主轴支承笼频率的相位来开始伺服写入过程。
15.权利要求9中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于还包括确定主轴频率的步骤(d)，并且，其中，移动步骤8还包括移动伺服写入器的连接，以便使传动器的运动与主轴支承笼频率同步以及使运动与主轴频率同步。
16.权利要求16中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，确定步骤(b)还包括计算主轴支承笼频率的步骤(b)(I)。
17.权利要求17中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，移动步骤8还包括(c)(I)以主轴支承笼频率产生偏转；和(c)(ii)计算主轴支承笼频率的相位。
18.权利要求18中所述的将伺服式样写到磁盘驱动器的方法，其特征在于，移动步骤8还包括(c)(iii)为伺服写入器的连接的初始运动定时，以便根据主轴支承笼频率的相位来开始伺服写入过程。
19.一种用于将伺服信息写到磁头磁盘组件的伺服磁道写入器，其特征在于，该磁头磁盘组件包括附着于具有一主轴支承的一底座的一磁盘和邻近该磁盘的一旋转传动器，该传动器包括一个用于选择性地磁化磁盘的读/写磁头，该伺服磁道写入器包括一个用于控制传动器的位置的位置控制系统，该位置控制系统还包括连接到推进器块组件的马达；和用于移动推进器块与主轴支承的运动相同步的装置。
全文摘要
一种HDA包括一个底座和一个耦合到一个主轴的磁盘叠层，主轴通过主轴和主轴支承旋转地附着于该底座。传动器组件在一个枢轴处枢轴地附着于底座。附着于传动器组件的靠近磁盘叠层的一端的是用于从磁盘读/写信息的一个或多个变换器。伺服写入器包括用于在伺服写入过程中移动传动器的控制器。该控制器以主轴支承的笼频率移动伺服写入器，以减少在伺服信息被写到磁盘时变换器磁头与磁盘之间的相对运动。也可以对控制器编程，以主轴旋转频率和主轴支承的笼频率二者来移动变换器，以减少伺服写入过程中变换器与磁盘之间的相对运动。
文档编号G11B5/55GK101095188SQ00802787
公开日2007年12月26日 申请日期2000年1月14日 优先权日2000年1月14日
发明者刘雄, J·C·刘, K·A·戈麦斯, C·L·利姆 申请人:西加特技术有限责任公司