專利名稱：克服磁道位置偏差的磁盤驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
克服磁道位置偏差的磁盤驅(qū)動(dòng)器技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁盤驅(qū)動(dòng)器，具體涉及一種可以克服磁道位置偏差 的磁盤驅(qū)動(dòng)器。背景技術(shù)：
磁盤驅(qū)動(dòng)器是一種磁性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，可將用戶創(chuàng)建的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫 操作。典型的磁盤驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)或多個(gè)磁盤，磁盤可繞中心軸以高角速度(典型的角速度為7200rpm)旋轉(zhuǎn)。磁頭組件將讀/寫磁頭呈徑向定位于 磁盤表面，讀/寫磁頭可對盤片上的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。在理想的工作環(huán)境下， 讀/寫磁頭將數(shù)據(jù)寫入形成寬度為2.5微米的窄環(huán)形磁道，且該磁道與中心 軸同心。然而，在磁盤驅(qū)動(dòng)器的操作過程中，機(jī)械震蕩、重?fù)艏皽囟茸兓?都會(huì)引起個(gè)別磁盤的歪斜或偏離旋轉(zhuǎn)中心軸，如果發(fā)生以上情況，而磁頭 組件仍將讀/寫磁頭定位于磁道上，仍以先前磁盤與中心軸的同心狀態(tài)下進(jìn) 行操作，此時(shí)數(shù)據(jù)的讀/寫將難以正確進(jìn)行。當(dāng)磁盤偏離其相應(yīng)的位置，就 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與先前寫入的磁道的軌跡有交疊的新環(huán)形軌跡。這種同心的位 移稱之為"位置偏差"。當(dāng)其發(fā)生時(shí)，讀/寫磁頭要不斷追蹤位置的偏差以 免讀/寫磁頭新的寫操作會(huì)覆蓋先前寫入的數(shù)據(jù)。簡單而言，就是如果磁盤 Ji沒有現(xiàn)存的附加信息將讀/寫頭引導(dǎo)到正確的軌道，讀/寫磁頭的準(zhǔn)確定 位將無法實(shí)現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，必須校正位置偏差。該附加信息指促使 驅(qū)動(dòng)單元里的伺服機(jī)構(gòu)定位和準(zhǔn)確定位的信息即伺服信息，它是在用戶數(shù) 據(jù)寫入之前且驅(qū)動(dòng)單元組裝之后預(yù)先寫入磁盤驅(qū)動(dòng)器的。通常，嵌入式伺服數(shù)據(jù)包括一數(shù)據(jù)域，該數(shù)據(jù)域是定義磁道的； 一伺 服脈沖串，該脈沖串的作用是正確排列磁道的起始位置；以及其他一些區(qū) 域，用于讀/寫和系統(tǒng)操作?，F(xiàn)在的讀/寫磁頭的功能是由各自獨(dú)立的元件 來實(shí)現(xiàn)的，它們要求讀/寫的排列順序不同。美國專利第5, 946， 157號(hào)提供 了一種記錄圓周連續(xù)伺服脈沖列的方法，該脈沖列彼此交疊，并且允許磁 致電阻讀取磁頭定位于一個(gè)脈沖列的線性寬度內(nèi)。另外，磁盤驅(qū)動(dòng)器的寫 磁頭的精確性也要求使用"推動(dòng)器鎖定裝置"來取得所需要的精確度。在 這一點(diǎn)上，美國專利第5， 774, 294號(hào)提供了一種合成帶有調(diào)整器的推動(dòng)器 鎖定裝置的方法，該調(diào)整器的作用是減小在寫入伺服數(shù)據(jù)時(shí)，由推動(dòng)器鎖 定裝置共鳴所產(chǎn)生的錯(cuò)誤影響。嵌入式伺服數(shù)據(jù)域和相鄰?fù)行拇诺赖挠脩魯?shù)據(jù)域排列成放射狀楔形 扇區(qū)。為保證達(dá)到要求的精確度，伺服數(shù)據(jù)的寫入是沿著磁盤的外圓周， 先寫一時(shí)鐘磁道。寫入時(shí)鐘磁道的磁性轉(zhuǎn)換將磁盤分成預(yù)先確定的幾部分， 伺服信息的寫入和時(shí)鐘磁道信息的寫入是同步的，并且伺服楔形區(qū)域是由 時(shí)鐘磁道產(chǎn)生的角度確定的。在這一點(diǎn)上，美國專利第5,796，541號(hào)提供 了一種寫時(shí)鐘磁道的方法，該時(shí)鐘磁道是獨(dú)立的，且與中心軸的速度無關(guān)。目前，伺服磁道的作用和70年代是一樣的，伺服機(jī)構(gòu)盡可能的靠近被 寫的伺服磁道。標(biāo)準(zhǔn)的伺服系統(tǒng)能夠消除所遇到的大約90%的磁道誤差。 如果錯(cuò)位過大，驅(qū)動(dòng)器受到機(jī)械震蕩或溫度改變，位置偏差補(bǔ)償器就會(huì)排 除多達(dá)90%的錯(cuò)誤。美國專利第5， 539， 714號(hào)提供了一種設(shè)計(jì)一位置偏差 補(bǔ)償器的方法，該補(bǔ)償器可對磁盤錯(cuò)位提供在線實(shí)時(shí)補(bǔ)償。根據(jù)這種方法， 離心磁道(即發(fā)生錯(cuò)位的磁道)的規(guī)則旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生一個(gè)周期信號(hào)，該信號(hào)的 諧函數(shù)由磁道離心率指示。在預(yù)先設(shè)定的磁盤的旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，補(bǔ)償器編譯 了某一給定數(shù)量的信號(hào)的諧波系數(shù)。這些系數(shù)或傅立葉補(bǔ)償用于給讀/寫磁 頭磁頭組件提供補(bǔ)償信號(hào)。無論在磁盤驅(qū)動(dòng)器中是否集成了補(bǔ)償器，伺服信息的寫操作都是一個(gè) 損耗極大和極費(fèi)時(shí)間的過程。在磁道密度約為20，000TPI(磁道/英寸)，數(shù) 據(jù)容量約為10GB (千兆字節(jié))的2.5寸磁盤里，寫入伺服信息的時(shí)間大約 為一小時(shí)?？傊?，伺服刻錄器是很昂貴的裝置，并且其操作的吞吐量非常 低，該操作需要在一個(gè)干凈無塵的環(huán)境中進(jìn)行，并且很難自動(dòng)化操作，需 要操作者有相當(dāng)?shù)膶I(yè)技術(shù)水平。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)磁盤驅(qū)動(dòng)器無法克服磁道位置 偏差的問題。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是 一種克服磁道位置偏差的磁盤驅(qū)動(dòng) 器包括驅(qū)動(dòng)中心軸，讀/寫磁頭，磁頭組件，位置偏差補(bǔ)償器，磁盤及印刷 電路板。在所述磁盤未裝設(shè)于中心軸上之前，物理磁道已經(jīng)預(yù)先寫好，一 非易失性閃速存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)一陣列，所述陣列根據(jù)預(yù)先寫好的物理磁道與
讀/寫磁頭的交叉點(diǎn)陣列在磁盤上設(shè)置系列同心的虛擬磁道。所述具有預(yù)先寫入物理磁道信息的磁盤不再以驅(qū)動(dòng)中心軸為中心。 所述交叉點(diǎn)陣列是由位置偏差補(bǔ)償器對預(yù)先寫好的物理磁道的諧波偏離補(bǔ)償分析產(chǎn)生的。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，其有益的技術(shù)效果在于與現(xiàn)有的技術(shù)相 比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)為無需犧牲數(shù)據(jù)容量來完成數(shù)據(jù)磁道的精確定位， 簡化和提高伺服數(shù)據(jù)刻錄的效率，并降低刻錄費(fèi)用。在磁盤驅(qū)動(dòng)器工作時(shí)， 同心虛擬磁道可減小磁頭組件的動(dòng)作幅度，增加可接受的位置偏差容許量。 磁盤物理磁道的預(yù)先設(shè)置可提高磁盤驅(qū)動(dòng)器組裝的效率，可降低對絕對無 塵室的要求。在對驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)作過程中，磁頭組件的盡可能減少動(dòng)作，而 不是經(jīng)常追蹤物理磁道的位置偏差。總之，磁盤驅(qū)動(dòng)器是由它的最佳軌跡 限定的。最小化軌跡偏差主要在于時(shí)常追隨具有位移偏差的軌跡，有效減 小可接受偏移公差，從而偏差在系統(tǒng)內(nèi)留有更大的偏差余量。
下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明 圖1是本發(fā)明克服磁道位置偏差的磁盤驅(qū)動(dòng)器的俯視圖。 圖2是本發(fā)明克服磁道位置偏差的磁盤驅(qū)動(dòng)器的磁盤示意圖。
具體實(shí)施方式
請參考圖1至圖2， 一種克服磁道位置偏差的磁盤驅(qū)動(dòng)器及裝置， 包括磁盤驅(qū)動(dòng)器底座20，裝設(shè)于底座20的磁盤10，驅(qū)動(dòng)中心軸U，通過轉(zhuǎn)軸34支撐在底座20的磁頭組件32，安裝在磁頭組件32末端的讀/寫磁 頭40和與讀/寫磁頭40連接的位置偏差補(bǔ)償器。本發(fā)明的磁盤驅(qū)動(dòng)器的磁盤10先刻寫有物理磁道,然后將它們安裝到 驅(qū)動(dòng)中心軸11上，讀/寫磁頭40和磁頭組件32才能夠工作。這種方法極 大的減少了磁盤驅(qū)動(dòng)器組裝操作同時(shí)降低了對空間清潔度的要求。另外， 本發(fā)明相對于目前所使用的安裝在磁頭上的伺服磁道刻錄器來說，使用的 是一種未安裝于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的磁盤伺服磁道刻錄器，它是一種更簡單和價(jià)格 更低廉的機(jī)械裝置。該刻錄器是一個(gè)相對容易維護(hù)和適合磁盤自動(dòng)操作的 裝置。不難想象，該刻錄器可以自動(dòng)運(yùn)行、無人監(jiān)控的24小時(shí)工作。 一個(gè) 未安裝于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的磁盤伺服磁道刻錄器可以同時(shí)高速刻寫一疊磁盤。
本發(fā)明需引進(jìn)于一個(gè)新概念即"虛擬磁道"15，它是由讀/寫磁頭40 跟隨的磁道來定義的，而該磁道并不是磁盤10上實(shí)際的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的軌道。 虛擬磁道15是以實(shí)際磁盤的轉(zhuǎn)軸為中心假想的環(huán)形軌跡，通過磁道排列和 預(yù)先寫入物理磁道模式交點(diǎn)的存儲(chǔ)地址定義"虛擬"這一概念。由于同心 虛擬磁道是已安裝磁盤的一個(gè)不變的特性，它們可以允許伺服數(shù)據(jù)寫入另 -個(gè)伺服磁道刻錄器單元。用于定義虛擬磁道15的地址可以理解為一個(gè)陣列XXX.yyy，其中， XXX代表特定磁道的事先寫入的伺服鑒定代碼，yyy代表交點(diǎn)的位置偏差， 該交點(diǎn)來自于伺服脈沖列中所存儲(chǔ)的信息。由于虛擬磁道15可以引導(dǎo)讀/ 寫磁頭40，讀/寫磁頭40也可以無需追蹤錯(cuò)位的磁道。磁頭組件32的正 常狀態(tài)是靜止的，通過裝載并找尋存儲(chǔ)序列的下一個(gè)磁道地址追蹤虛擬磁 道15。實(shí)際上，磁頭組件的靜止?fàn)顟B(tài)是虛擬磁道優(yōu)良性能的量度標(biāo)準(zhǔn)。最初， 一個(gè)虛擬磁道15是由磁盤上三個(gè)徑向部分定義的，分別為內(nèi)徑 (ID)部分，中徑(MD)部分和外徑(0D)部分。這些都是通過鎖定一預(yù)先 寫入的磁道并利用位置偏差補(bǔ)償器來決定位置偏差運(yùn)動(dòng)的諧波組成來實(shí)現(xiàn) 的。中間量是由線性插值法產(chǎn)生的。本發(fā)明在磁盤上預(yù)先寫好物理磁道12，隨后將該磁盤10安裝到驅(qū)動(dòng) 中心軸11上并于磁盤上定義一系列同心"虛擬磁道"以用于尋道及追蹤。 虛擬磁道15與磁盤的旋轉(zhuǎn)中心軸同心的作用與現(xiàn)有技術(shù)不同點(diǎn)在于在驅(qū) 動(dòng)器11工作時(shí)可保持磁頭組件處于靜止模式，而在現(xiàn)有技術(shù)中，磁盤安裝 到驅(qū)動(dòng)器上后，磁頭與致動(dòng)裝置會(huì)不斷追蹤在伺服數(shù)據(jù)寫操作時(shí)產(chǎn)生的磁 道偏差，該磁道偏差是由于中心軸位置的改變而引起或由于寫操作時(shí)的機(jī) 械運(yùn)動(dòng)(例如承載錯(cuò)誤，震動(dòng))而引起的非圓環(huán)形寫入所造成的。本發(fā)明 不僅簡化了伺服數(shù)據(jù)寫操作的過程，降低了伺服數(shù)據(jù)寫操作的成本，而且 提高了磁盤驅(qū)動(dòng)器的尋道能力。請參閱圖2，是采用本發(fā)明方法安裝的典型磁盤10的俯視圖。在初始 化伺服數(shù)據(jù)寫操作階段磁盤中心軸11的物理磁道位于磁盤伺服磁道刻錄 器內(nèi)。多個(gè)典型的伺服磁道12與該旋轉(zhuǎn)軸為同心的圓環(huán)。在實(shí)際的磁盤中， 寫入了超過20000個(gè)這樣的磁道。這些預(yù)先寫入的伺服磁道下文稱為"物 理磁道"。圖1中還顯示出了多個(gè)典型的包含磁道定義信息的嵌入式伺服扇 區(qū)13，該扇區(qū)與伺服時(shí)鐘磁道同步形成。圖1中只畫出了 8個(gè)扇區(qū)，在實(shí)6
際磁盤中有30至120個(gè)嵌入式伺服扇區(qū)。在將磁盤安裝到最終的磁盤驅(qū)動(dòng) 器上時(shí)，假定磁盤獲得了一個(gè)新的旋轉(zhuǎn)軸14，這是因?yàn)樵诖诺篱g距程序中 缺少精確調(diào)整能力而導(dǎo)致的。在該新結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用本發(fā)明方法形成了一系 列新的磁道，稱為"虛擬磁道"，其相對于新的旋轉(zhuǎn)軸呈同心圓環(huán)。圖中只 畫出了一個(gè)這樣的虛擬磁道15，但是虛擬磁道15的數(shù)量和物理磁道的數(shù) 量相等，且每英寸磁道(TPI)的數(shù)量也相等。虛擬磁道與預(yù)先寫好的但偏 離旋轉(zhuǎn)中心的物理磁道的伺服脈沖列16a-16f形成了多個(gè)交叉點(diǎn)，這些交 叉點(diǎn)形成唯一的地址陣列，每一陣列的形式為XXX.yyy。虛擬磁道地址的 軌跡是以新的旋轉(zhuǎn)軸14為中心的圓環(huán)。本發(fā)明的主要目的是將尋道過程從物理領(lǐng)域轉(zhuǎn)換到虛擬領(lǐng)域，這樣， 磁頭裝置跟蹤的是虛擬磁道而不是預(yù)先寫好的物理磁道。 一般而言，在磁 盤安裝到中心軸上之后，會(huì)保留0到200磁道間的位置偏差。作為裝置測試程序的一部分，該校準(zhǔn)程序的任務(wù)是使用從物理磁道位置偏差獲得的信 息來定義虛擬磁道。這里參考了 William Messner和Marc Bodson的"內(nèi) 部模式原理"(IMP) ("Design of Adaptive Feedforward Algorithms Using Internal Model Equivalence, ，， International Journal of Adaptive Control and Signal Processing, Vol. 9， 119-212 (1995))的方法，在本發(fā) 明中，位置偏差補(bǔ)償器(參考美國專利第5,539,714號(hào)和美國專利第 5，930,067號(hào))即運(yùn)用該原理。該補(bǔ)償器可獲得偏移的諧波(第一，第二和 第三諧波，或更多)內(nèi)容。使用線性內(nèi)插法制一表格，確定所有磁道的、和^值。將所述表存儲(chǔ) 到一非易失性存儲(chǔ)陣列中。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換到虛擬磁道領(lǐng)域，而其他各物件并未改變。"轉(zhuǎn)換到虛擬磁道 領(lǐng)域"在本發(fā)明中的意思是磁道不再被伺服寫操作時(shí)定義的具有唯一地址 的"物理"磁道12 (如圖1所示)所定義，而是通過計(jì)算與預(yù)先寫好的伺 服脈沖列交叉點(diǎn)(圖1中16a-16h)的截距定義一個(gè)繞真正旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的 圓環(huán)。每一截距的形式簡化為一磁道地址(XXX)和一磁道偏差值(yyy) 的組合，但是，先前磁道地址總是相同的，磁道偏差值即為位置偏差信號(hào) (PES)。在測試程序中磁頭寬度校準(zhǔn)時(shí)必須使用具有位置偏差補(bǔ)償?shù)奈锢?磁道。尋道模式(從當(dāng)前給定的虛擬磁道位置定位到目標(biāo)磁道)詳述如下
在尋道模式中，每一距離即位置錯(cuò)誤信號(hào)(PES)都是參照目標(biāo)磁道定義， 并基于該信號(hào)繪出速度剖面圖(在尋道階段使用的最佳的速度和加速度的 列表)。相對目標(biāo)磁道距離的嚴(yán)格定義如下-PES(柳相涵道距離產(chǎn)(虛擬目標(biāo)磁道)-(虛擬當(dāng)前磁道)。其中，虛擬磁道定義同上潛(《 = ,) - 、 si咖力-A;2 cos(o)力因?yàn)楫?dāng)前磁道的正弦函數(shù)值與距離相比很小，又因?yàn)橛?jì)算使用的是有 效的處理時(shí)間，我們將距離近似認(rèn)為PES(相對目標(biāo)磁道距離p (虛擬目標(biāo)磁道)-(物理當(dāng)前磁道)。 也就是PES(相對H標(biāo)磁道距離)=PES (虛擬目標(biāo)磁道)—PES (物理當(dāng)前磁道)或PES (相對H標(biāo)磁道距離) 二PES (物理目標(biāo)磁盤)二^ sin(vvr/)-A:2 cos(vw/)—PES(物理當(dāng)前磁盤)物理磁道和虛擬磁道的斜率是相同的，所以無需對不同的斜率進(jìn)行修正。
權(quán)利要求1、一種克服磁道位置偏差的磁盤驅(qū)動(dòng)器包括具有安裝位置偏差的驅(qū)動(dòng)中心軸，讀/寫磁頭，磁頭組件，位置偏差補(bǔ)償器以及磁盤，所述磁盤上預(yù)先刻寫有物理磁道，其特征在于還包括存儲(chǔ)有由物理磁道地址與讀/寫磁頭的交叉點(diǎn)偏差值組成的陣列的非易失性閃速存儲(chǔ)器，所述位置偏差補(bǔ)償器根據(jù)非易失性閃速存儲(chǔ)器內(nèi)的陣列在磁盤上設(shè)置系列同心的虛擬磁道。
2、 如權(quán)利要求1所述的克服磁道位置偏差的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在 于所述虛擬磁道是由磁盤上三個(gè)徑向部分定義的，分別為內(nèi)徑(ID)部分，中徑(MD)部分和外徑(0D)部分。
3、 如權(quán)利要求2所述的克服磁道位置偏差的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在 于所述所述位置偏差補(bǔ)償器由線性插值法確定所述虛擬磁道交叉 點(diǎn)之間的位置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種克服磁道位置偏差的磁盤驅(qū)動(dòng)器，包括一驅(qū)動(dòng)中心軸，讀/寫磁頭，磁頭組件，位置偏差補(bǔ)償器，磁盤，及印刷電路板。所述磁盤裝設(shè)于中心軸上之前，物理磁道已經(jīng)預(yù)先寫好，一非易失性閃速存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)一陣列，所述陣列根據(jù)預(yù)先寫好的物理磁道與讀/寫磁頭的交叉點(diǎn)設(shè)置一系列同心的虛擬磁道。在磁盤驅(qū)動(dòng)器工作時(shí)，同心虛擬磁道可減小磁頭組件的動(dòng)作幅度，增加可接受的位置偏差容許量。磁盤物理磁道的預(yù)先寫操作可提高磁盤驅(qū)動(dòng)器運(yùn)作的效率，還可降低對絕對無塵室的要求。
文檔編號(hào)G11B5/012GK201051397SQ20062001667
公開日2008年4月23日 申請日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者布魯斯·依莫 申請人:深圳易拓科技有限公司