专利名称：使用螺旋伺服图案在磁盘驱动器中写入伺服数据的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种磁盘驱动器，特别涉及一种使用螺旋伺服图案在 磁盘驱动器中写入伺服数据的方法和装置。
背景技术：
在以硬盘驱动器为代表的多数磁盘驱动器中，磁头的位置是根据记录 在盘形介质即数据记录介质上的伺服数据(伺服图案)进行控制的。也就是 说，根据磁头巳经读取的伺服数据，将磁头移动到盘形介质上的目标位置 (即目标磁道)。
记录在磁盘驱动器中提供的任意磁盘介质上的伺服数据被记录在伺 服扇区中，这些伺服扇区沿着磁盘介质的圆周方向以规则的间隔排列。伺 服扇区构成同心伺服磁道。在磁盘驱动器中，根据伺服数据，磁头被移动 到磁盘介质上的一个位置。从而，被定位的磁头把数据记录在磁盘介质上， 形成同心数据磁道。
在磁盘驱动器的制造中所包含的伺服写入步骤中，伺服数据被记录到 磁盘介质上。在伺服写入步骤中将螺旋祠服图案(以下称为螺旋伺服图案)
即基本图案(base pattern)记录到磁盘介质上的方法已经被提出过(参见例 如USP 6,987，646Bl和USP 5， 668,679)。
在这种方法中，将用作为一个产品(product)伺服图案的伺服图案(为方 便起见，以下称作目标伺服图案)记录在磁盘介质上。目标伺服图案是构成 上面提到的同心伺月良磁道的伺服数据。作为产品进行运输的磁盘驱动器包 括盘形介质，目标伺服图案被记录在每个盘形介质上。
在写入祠服数据的方法中，如上面所述，在目标伺服图案已经写入之 后，由目标伺服图案构成的同心伺月磁道的密度是由螺旋伺服图案的斜率
(slope)来确定的。因此，同心伺服磁道的密度随着螺旋伺服图案的斜率的 改变而改变。
发明内容
本发明的目的是提供一种写入祠月良数据的方法，即使螺旋伺服图案的 斜率改变也能够形成密度稳定的伺服磁道。
根据本发明的一方面的伺服数椐写入方法净皮设计用于磁盘驱动器中， 它基于记录在磁盘介质上的螺旋伺服图案，将构成同心伺服磁道的目标伺 服图案写入到该磁盘介质上。这种方法执行由下列步骤组成的一系列的操 作使磁盘驱动器的磁头M盘介质再现螺旋伺服图案的步骤；基于所述 螺旋伺服图案定位磁头的步骤；计算再现的每个螺旋伺服图案的波形的累 积振幅值(cumulative amplitude value)的步骤；和基于所述累积振幅值计算 每个螺旋祠服图案的斜率的步骤。
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图部分，说明了本发明的 实施方式，并与上文给出的一般说明和下文给出的详细说明一起，用来解 释本发明的原理。
图l是一个方框图，示出了根据本发明的一个实施例的磁盘驱动器的
主要元件；
图2A ~ 2C是描绘由根据本实施例的螺旋伺服图案再现的波形的图3A ~ 3C是解释对根据本实施例的螺旋伺服图案方法的图4A ~ 4D是解释计算根据本实施例的螺旋伺服图案的斜率的方法的
图5A ~ 5D是解释根据本实施例的螺旋祠服图案的斜率的计算方法的
另一种图6A和6B示出根据本实施例的螺旋伺服图案和目标伺服图案之间的
关系；
图7是解释根据本实施例的写入伺月艮数据的序列的流程图；和 图8示出根据本实施例的螺旋伺服图案的示例图。
具体实施例方式
图l是一个方框图，示出了根据这一实施例的一个磁盘驱动器的结构。
根据本实施例的磁盘驱动器10是一个硬盘驱动器，它包括作为磁记录 介质的磁盘介质11,多个螺旋伺服图案被记录在磁盘介质11上，这将在 后面说明。在磁盘驱动器10中，磁盘介质11被固定在主轴电动机(SPM)13 上，并能够作高速转动。
磁盘驱动器10有一个磁头12,它包括一个读磁头12R和一个写磁头 12W。读磁头12R被配置为用于读取数据(即，伺月艮数据和用户数据)。写 磁头12W被设计为用于写入数据。磁头12被安置在致动器14上，该致动 器14由音圈马达(VCM)15驱动。在此，伺服数据可以称作伺服图案。
VCM 15是由VCM驱动器21提供的驱动电流进行驱动和控制的。致 动器14是一个磁头移动装置，用于将磁头12移动到磁盘介质11上的所期 望的位置(即，目标位置)。致动器14由一个微处理器(CPU) 19来驱动和
控制，这将在后面说明。
除了上面所描述的磁头磁盘组件外，磁盘驱动器IO还有一个前置放大 器电路16， 一个信号处理单元17， 一个磁盘控制器(HDC)18， CPU 19和 一个存储器20。
前置放大器电路16有一个读放大器和一个写放大器。读放大器放大从 读磁头12R输出的读数据信号。写放大器放大从写磁头12W输出的写数 据信号。也就是说，写放大器将从信号处理单元17输出的写数据信号转化 为写电流信号，然后将这个电流信号供给写磁头12W。
信号处理单元17是一个处理读/写数据信号的读/写通道。(该读/写数 据信号包括对应着伺服图案的伺服信号)。信号处理单元17包括一个伺服 解码器，用于从伺服信号中再现伺服数据(即伺服图案)。
HDC 18具有把驱动器10连接到主机系统22(例如个人电脑或数字设^^)上的功能。HDC 18能够控制读/写数据在磁盘介质11和主机系统22之 间的传送。
CPU 19是驱动器10的主控制器，并执行磁头的定位控制和普通的用 户数据读/写控制。存储器20包含RAM和ROM,以及闪存(快速 EEPROM)，即非易失性存储器。存储器20存储各种数据项目和各种程序， 它们都是用于控制CPU 19所需要的。
在本实施例中，CPU 19执行所谓的自伺服写入，从而在伺服写入步 骤中将构成同心伺服磁道的目标伺服图案写入到磁盘介质11上，正如后面 所述。所述目标伺服图案是用于实现磁头12的定位控制的伺服数据。
(螺旋伺服图案的再现)
在本实施例中，在磁盘驱动器10的制造过程中，专用伺服磁道写入器 (STW)已经在伺服数据写入步骤中将螺旋伺服图案作为基本图案写入到磁 盘介质11上(参见USP6,987，636B1)。
在螺旋伺服图案已经在伺服数据写入步骤中被写入到包含在磁盘驱 动器10中的磁盘介质11上之后，磁盘驱动器10的CPU 19执行自伺服写 入，从而利用螺旋伺服图案写入目标伺服图案。也就是说，CPU 19使写 磁头12W把将用作为一个产品的目标伺服图案写入到磁盘介质11上，同 时它又根据螺旋伺服图案控制磁头12的定位.
注意STW重复地4吏磁头移动以写入一个图案，好^^一笔写入多个字 母，由此将螺旋伺服图案(也称为螺旋伺服楔(wedge))记录在磁盘介质11 上。
图8示出的是写入在磁盘介质11上的螺旋伺服图案100的例子。正如 在多数情况下，以与通过一笔写入多个字母的相同方式，将螺旋伺服图案 写入。螺旋伺服图案100既可以通过螺旋伺服写入器也可以通1 盘驱动 器10写入。CPU 19使写磁头12W写入目标伺服图案，同时根据通过读 磁头12R再现的螺旋伺服图案控制写磁头12W的定位。
图2A示出的是螺旋伺服图案100的一部分。每个螺旋伺服图案100
是由具有空位(bit-absent)部分110(相当于同步标记)的信号图案组成。螺旋 伺服图案100被记录为沿磁盘介质11上的圆周方向倾斜延长。图2A示出 读磁头12R相对介质11在介质11的圓周方向上移动，从而与螺旋祠服图 案100相交。
图2B示出由读磁头12R再现的螺旋伺服图案100的波形图。在图2B 中，垂直延长的虛线代表与空位部分110对应的部分。读磁头12R输出一 个具有近似六边形的包络的脉沖信号图案，因为它沿着磁盘介质的圆周方 向移动并且再现相对于圆周方向倾斜延长的螺旋伺服图案100。图2C只示 出了再现的螺旋祠服图案100的波形的包络。在图2C中，竖直线代表与 螺旋伺服图案100的空位部分11对应的部分。
i殳置在信号处理单元17中的伺服解码器，在与图3B中所示的解码门 部分(即，帧)同步的情况下，由图3A中所示的波形得到图3C中所示的振 幅值。解码门部分没置有与空位部分110W的间隔相同的间隔。
CPU 19从信号处理单元17中得到振幅值，该振幅值是数字值并且与 解码门部分同步。根据振幅值，CPU 19计算出磁头12的位置(更准确地说， 读磁头12R的位置)。也就是说，CPU 19找出读磁头12R在其径向方向上 相对伺服磁道的中心线(即在图3A中所示的直线)的位置误差。
(祠服数据的写入过程)
参照图4A至4D，图5A至5D和图6A、 6B，以及图7的流程图，解 释在本实施例中自伺服写入是怎样执行以写入伺月良数据的。
首先，CPU 19驱动VCM驱动器21， VCM驱动器21又驱动VCM 15。 VCM15被VCM驱动器21驱动着，从而使致动器14旋转，以将磁头12 从磁盘介质11的最内侧部分移向其最外侧部分。当如此移动时，磁头12(更 准确地说，写磁头12W)把目标伺服图案写入到磁盘介质ll上。该目标伺 服图案是将用在作为 一个产品的磁盘驱动器中并且构成同心伺服磁道的 的伺服图案。
更具体地，基于如在图6A和6B中所示的螺旋祠服图案100，将写磁头12W定位。由此将目标伺服图案写入到磁盘介质11上。如此写入的目 标伺服图案200构成以预定间隔排列的伺服磁道。目标伺服图案200包括 磁道地址(或柱面号)210和伺服脉冲图案(位置检测数据)220。
为了移动磁头12， CPU 19使读磁头12R再现螺旋伺服图案IOO(步骤 Sl)。根据已经通过设置在信号处理单元17中的伺服解码器得到的再现的 波形的振幅值，CPU19计算出读磁头12R的径向方向。然后，CPU19控 制VCM驱动器21的位置，以使写磁头12W可以移动到由目标伺服图案 200构成的伺月艮磁道之一的中心线上。换言之，CPU19执行控制以将写磁 头12W移动到伺服磁道的中心线上，这是在磁盘介质11上的一个指定位 置。
在这点，目标伺服图案200被写入到磁盘介质11上，所以伺月gJt道可 以设置为以规则间隔相隔开。更具体地，CPU19确定磁头12每次应当被 移动的距离，从而以指定间距设置伺服磁道。注意，伺服磁道具有一个宽 度，它是基于写磁头12R的宽度确定的。
如图4A所示，记录在磁盘介质11上的每个螺旋伺服图案100相对于 磁盘介质11的圆周方向倾斜地延长。如果目标伺服图案200基于这个螺旋 伺服图案100被写入，则它的磁道间距将取决于螺旋伺服图案100的斜率， 正如在多数情况下那样。也就是说，如果螺旋祠服图案100有一点倾斜， 则目标伺服图案200将有一个很短的磁道间距(也就是说，磁道将排列密 集)。相反，如果螺旋伺服图案100倾斜^(艮大，则目标伺服图案200将有一 个很长的磁道间距(也就是说磁道将排列稀疏)。
在该实施例中，CPU 19计算出记录在磁盘介质11上的每个螺旋伺服 图案100的斜率，并且根据螺旋祠服图案100的斜率确定目标伺服图案200 的磁道间距(步骤S4)。换言之，目标伺服图案200是基于指定的伺服磁道 密度(磁道数)被写入的，而不是基于螺旋伺服图案的斜率，所以伺服磁道 可以以规定间隔排列(步骤S6)。目标伺服图案200是怎样被写入的将在下 面详细解释。
CPU 19通过计算从已经被^再现的螺旋伺服图案100的波形中检测到
的振幅值的总和得到累积振幅值，如在图4D或5D中所示(步骤S2)。 CPU 19由累积振幅值得出螺旋伺服图案100的斜率。
图4A示出一个斜率相对小的螺旋祠服图案100。另一方面，图5A示 出一个斜率相对大的螺旋祠服图案100。设置在信号处理单元17中的伺服 解码器根据图4B中所示的波形生成图4C所示的振幅值。同样，伺服解码 器根据图5B所示的波形生成图5C所示的振幅值。
对于图3B中所示的每一帧(解码门部分)，如果如图4C所示，振幅 值a0至a9是可以得到的，则累积振幅值AV可以用下列公式计算。
<formula>formula see original document page 11</formula> (1)
其中k为0至9。
公式(l)表明如果螺旋伺服图案IOO斜率较小，则累积振幅值AV相对 很大，而如果螺旋伺服图案IOO斜率很大，则累积振幅值AV相对较小。 也就是说，累积振幅值AV的倒数与螺旋伺服图案100的斜率成正比。
正如在多数情况下，目标伺服图案200的磁道间距取决于螺旋祠服图 案100的斜率。因此，如果目标伺服图案200基于螺旋伺服图案100被写 入的话，目标伺服图案200的伺服磁道宽度与螺旋伺服图案100的斜率成 正比。因此，如果螺旋伺服图案100的斜率较小的话，目标伺服图案200 的磁道间距将很窄。相反，如果螺旋伺服图案100的斜率较大，目标伺服 图案200的磁道间距将很宽。
简言之，CPU 19首先找出累积振幅值AV，然后由累积振幅值AV的 倒数计算出螺旋伺服图案100的斜率。进一步，CPU 19由螺旋伺服图案 100的斜率计算出目标伺服图案200的伺服磁道宽度(步骤S3)。因此伺服 磁道宽度取决于螺旋伺服图案100的斜率。
在本实施例中，构成以规定间隔隔开的伺服磁道的目标伺服图案200， 基于指定的伺服磁道密度(磁道数)被写入，而不U于螺旋祠服图案的斜 率被写入。换言之，CPU19确定磁头12每次应当被移动的距离(即磁道间 距)，而不管螺旋祠服图案100的斜率如何，所以伺服磁道可以以规则间隔 排列(步骤S4)。更具体地，CPU19确定所^巨离(即磁道间距)，它与螺旋
伺服图案100的斜率成正比。
磁头12每次应当被移动的距离TP (即，磁道间距)可以按下列公式 计算
TP=AV/K (2) 其中AV是累积振幅值。
注意，TP的单位是磁道数。公式(2)表明，相对于目标伺服图案200 的伺服磁道宽度，螺旋祠服图案100的磁道宽度与TP(AV/K)的倒数成正比。
在螺旋伺服图案100记录于其中的整个区域上的伺JI艮磁道宽度的总和 N可以按下列公式计算
N= ￡ (K/AV)=K( E (1/AV)) (3) 因此K可以按下列/>式得到 K=N/(E(1/AV)) ⑨
其中N是被写入在磁盘介质11的整个区域中的磁道数。因此，磁头 12每次移动的距离，即磁道间距TP可以按下列公式得出 TP=AV/K=(AV( E (1/AV)))/ N (5)
换言之，累积振幅值AV和校正系数(E (1/AV))/ N的乘积可以用作为 磁道间遂巨TP。
正如上面所述，CPU 19使读磁头12R再现记录在磁盘介质11上的螺 旋伺服图案100，根据螺旋祠服图案100控制磁头12的定位，并且使写磁 头12W将构成同心伺服磁道的目标伺服图案200写入到磁盘介质11上(步 骤S5和S6)。
在这种情况下，CPU19计算累积振幅值AV，它取决于螺旋伺服图案 100的斜率。根据累积振幅值AV， CPU 19确定移动磁头12的距离以写入 目标祠服图案200。因此由以规则间隔排列的伺服磁道组成的目标伺服图 案200可以基于要记录在磁盘介质11上的磁道数被写入，而不是基于螺旋 伺服图案100的斜率被写入。
更具体地，如果螺旋伺服图案100的斜率较小的话，如图6A中所示， 则基于累积振幅值AV(AV=2K)，磁头12每次被移动例如两个磁道的距离。 在这种情况下，目标伺服图案200可以以相对短的磁道间距被写入。
另一方面，如果螺旋伺服图案100的斜率较大的话，如图6B中所示， 基于累积振幅值AV(AV=K)，磁头每次被移动例如一个磁道的距离。在这 种情况下，目标伺服图案200可以以相对长的磁道间距被写入。
在磁盘驱动器10中，图2B中所示的再现波形的振幅值随磁头12的 位置而改变。如果振幅值如此改变的话，通过使用最大振幅值max(a)作基 准将振幅值规一化就可以了 。更准确地说，累积振幅值AV可以使用下列 公式(6)计算出
AV=E(a/max(a》 (6)
正如上面所述，在本实施例中，再现波形的累积振幅值被用于计算螺 旋伺服图案100的斜率。不过，螺旋祠服图案100的斜率还可以用其他方
法计算。例如，可以使用波形包络的宽度(沿时间轴测量)来计算。采用该 实施例，即使螺旋祠服图案的斜率改变，也能够以规则间隔写入伺服磁道。 这提供了 一种写入祠服数据的方法，能够形成密度不变的伺服磁道。 对本领域的技术人员来说很容易发现其它优点和改型。所以，本发明
例。因此，可以进行各种各样的变型，而不脱离由所附权利要求和它们的 等价描述所定义的一般发明思想的精神和范围。
权利要求
1.一种写入伺服数据的方法，用于磁盘驱动器，所述磁盘驱动器具有记录有多个螺旋伺服图案的磁盘介质和磁头，该磁头被配置为在所述磁盘介质上读取和写入数据，所述方法被设计为根据所述多个螺旋伺服图案来控制所述磁头的定位，并且把构成同心伺服磁道的目标伺服图案写入到所述磁盘介质上，其特征在于所述方法包括使所述磁头从所述磁盘介质再现所述螺旋伺服图案；计算再现的每个螺旋伺服图案的波形的累积振幅值；和基于所述累积振幅值计算每个螺旋伺服图案的斜率。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于进一步包括 基于所述螺旋祠服磁道的斜率计算所述同心伺服磁道的间隔。
3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于进一步包括步骤 基于所述螺旋伺服磁道的斜率计算所述同心伺服磁道的间隔；和 基于所述同心伺服磁道的间隔，确定所M头应当被移动的间距以写入所述目标伺服图案。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括步骤 基于所述螺旋祠服磁道的斜率计算所述同心伺服磁道的间隔；和 当所述目标伺服图案基于所述同心伺月^道的间隔被写入时，基于形成在所ii/磁盘介质上的数据磁道的数量，确定所述磁头应当被移动的间距 以写入所述目标伺服图案。
5. —种写入祠服数据的方法，用于磁盘驱动器，所i^磁盘驱动器具有 记录有多个螺旋祠服图案的磁盘介质和磁头，该磁头被配置为在所述磁盘 介质上读取和写入数据，所述方法设计为用于根据所述多个螺旋伺服图案 来控制所述磁头的定位，并且把构成同心伺服磁道的目标伺服图案写入到 所述/磁盘介质上，其特征在于所述方法包括在所述目标伺服图案被写入之前，计算形成在所述磁盘介质的整个区 域上的所述螺旋伺服图案的斜率；和基于所述螺旋伺服图案的斜率，确定所述磁头应当被移动的间距以写 入所述目标伺服图案。
6. —种磁盘驱动器，其特征在于包括 磁盘介质，多个螺旋伺服图案记录于其上； 利用磁头再现所述螺旋伺服图案的单元； 计算再现的每个螺旋伺服图案的波形的累积振幅值的单元； 基于所述累积振幅值计算每个螺旋伺服图案的斜率的单元； 基于每个螺旋伺服图案和其斜率来定位所迷磁头的单元；和 使所述磁头把构成同心伺服磁道的目标祠服图案写入到所述磁盘介质上的单元。
7. 根据权利要求6所述的磁盘驱动器，其特征在于进一步包括 基于所述螺旋伺月5^道的斜率计算所述同心伺服磁道的间隔的单元。
8. 根据权利要求6所述的磁盘驱动器，其特征在于进一步包括 基于所述螺旋祠服磁道的斜率计算所述同心伺服磁道的间隔的单元；和基于所述同心伺服磁道的间隔确定所述磁头要写入所述目标伺服图 案应当被移动的距离的单元。
9. 根据权利要求6所述的磁盘驱动器，其特征在于进一步包括 基于所述螺旋伺服磁道的斜率计算所述同心伺服磁道的间隔的单元；和一个基于当所述目标伺服图案基于所述同心伺服磁道的间隔被写入 时形成在所逸磁盘介质上的数据磁道的数量，来确定所述磁头要写入所述 目标伺服图案应当被移动的间距的单元。
10. 根据权利要求6所述的磁盘驱动器，其特征在于 所述磁头有一个读磁头和一个写磁头，所述读磁头用于从所述磁盘介质上再现所述螺旋伺服图案，所述写磁头用于把构成同心伺服磁道的目标 伺服图案写入到所ii^盘介质上。
11. 一种伺服数据写入装置，用于磁盘驱动器中，所述磁盘驱动器具有记录有多个螺旋伺服图案的磁盘介质和磁头，该磁头被配置为用于在所i^t盘介质上读取和写入数据，所述装置设计为用于写入构成同心伺月良磁 道的目标伺服图案，其特征在于所述装置包括在所述目标伺服图案被写入之前计算形成在所述磁盘介质的整个区 域上的所述螺旋伺服图案的斜率的单元；基于所述螺旋伺服图案的斜率确定所述磁头要写入所述目标伺服图 案应当被移动的间距的单元；和使所述磁头把所述目标伺服图案写入到所述磁盘介质上的单元。
全文摘要
本发明提供一种在磁盘驱动器中把构成同心伺服磁道的目标伺服图案写入到磁盘介质上的方法。在该方法中，计算由所述磁盘驱动器的磁头再现的每个螺旋伺服图案的波形的累积振幅值，根据所述累积振幅值计算每个螺旋伺服图案的斜率，和基于所述每个螺旋伺服图案的斜率，确定所述磁头要写入所述目标伺服图案应当被移动的距离。
文档编号G11B5/596GK101192415SQ200710168049
公开日2008年6月4日 申请日期2007年11月2日 优先权日2006年12月1日
发明者中岛彰治, 佐渡秀夫, 松永俊孝, 植田克树, 水越圣二, 谷津正英, 高原真一郎 申请人:株式会社东芝