CN1111025A - 在磁盘上写伺服信号的方法和使用该磁盘的驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在磁盘驱动器中记录伺服模式的方 法和利用该方法的磁盘驱动器。将在磁盘的至少一 部分上已经记录了时钟信号的磁盘装入磁盘驱动 器。利用数据记录/再现磁头从磁盘读出时钟信 号。利用记录/再现磁头根据读出的时钟信号进一 步记录伺服模式。

Description

本发明涉及写伺服信号（模式）的方法、磁盘驱动器和磁盘，更具体地说涉及写伺服信号的方法、磁盘驱动器和可以记录伺服模式的磁盘，该模式不会引起磁道间的相位偏移和偏离磁盘中心，并且可以克服由单独提供一个专用的时钟头造成的诸如设计装置方面的限制、制造成本提高等缺点。

在JP-A-64-48276中公开了一种用于在磁盘驱动器上写位置信号的常规装置（伺服磁道写入器）。根据这种伺服磁道写入器，时钟专用磁头安排在多个栈式磁盘的特定位置上，通过专用时钟头将产生时钟的时钟信号写在磁盘上，从时钟信号产生总是与旋转同步的时钟，并且根据时钟通过数据记录头记录伺服模式。为了将伺服模式记录在整个表面上，数据记录头以一个预定的步进量运动，从而进行记录。

图4是表示上述写在磁盘上的伺服模式的一个例子的示意图。伺服模式由同步信号（模式）50、位置信号（模式）51a、51b、52a、52b、53a、53b、54a和54b等构成。磁道每旋转一周使数据记录头移动1/2磁道，由此写入同步信号50、位置信号51a等。于是，当数据记录头一端的位置与磁道（N-1）一致时，写入位置信号51a。接下来，当数据记录头移动1/2磁道，位于磁道N上时，写入位置信号52a。类似地，磁头每移动1/2磁道，就顺序写入位置信号53a、54a、51a等。同步信号50也显然与这些位置信号一起顺序地每隔1/2磁道写入。

此外，在JP-A-3-73406中公开了将伺服模式写入处于单个磁盘状态的磁盘上并且在写入伺服模式之后安装进或装入磁盘驱动器的技术。

在JP-A-3-214474中公开了一种方法，利用该方法将先前已记录在磁盘上的伺服模式和时钟装入装置，通过记录在磁盘上的伺服模式将磁头定位，并将伺服模式重新记录在每个磁盘表面上。

在JP-A-64-48276中公开了发明有以下问题。从图4所示的伺服模式的例子可以了解到，在伺服模式中，磁道之间相对的位置关系是非常重要的。例如，由于磁盘驱动器的机械系统震动等原因，时钟再现头和写伺服模式的数据记录头之间就会出现相对的位置偏移，伺服模式的相位在磁道之间就会偏移，因此不仅再现时的信号输出电平降低，而且波形失真，并且位置信号磁道方向的线性度和灵敏度特性变差。还有一个问题就是必须单独提供一个专用的时钟头，于是设计装置受到了限制，制造成本提高了。

根据JP-A-3-73406公开的发明，由于伺服模式是由专用伺服写入器记录的，所以可以减小机械系统的震动，并且上述磁道间的伺服信号的相位精度得以提高。然而，产生一个问题，当将记录有伺服模式的多个单独的磁盘安装到一个磁盘驱动器时，在每个磁盘内产生中心偏离或偏心。

根据JP-A-3-214474公开的发明，通过再次写入伺服模式解决了中心偏离的问题。然而，由于磁头是通过单个磁头定位的，所以定位磁头的震动或根据磁盘表面引起的位置信号的波动就会产生影响。还有一个问题就是由于要实现高磁道密度和降低磁盘单元数，会使得生产用于将伺服模式记录在磁盘上的装置的效率下降。

本发明的一个目的是提供一种将伺服信号写在磁盘上的方法，它解决了上述常规技术中的问题，以及一种采用该方法写伺服信号（模式）的磁盘驱动器。

本发明的另一个目的是提供一种写伺服信号的方法，其中在磁盘驱动器记录伺服模式的过程中，能够记录不会引起磁道间相位偏移和偏离磁盘中心的伺服模式，并且可以克服由单独提供一个专用的时钟头造成的诸如设计装置方面的限制、制造成本提高等缺点，还提供了采用该方法写伺服信号的磁盘驱动器。

本发明的第三个目的是提供一种磁盘驱动器，它能够记录允许相位检测的伺服模式，这对磁盘驱动器的伺服模式来说是很理想的。

根据本发明的一个方面，提供了一种写伺服信号的方法，包括：第一步，将在磁盘的至少一部分上已经记录了时钟信号的磁盘装入磁盘驱动器;第二步，利用记录/再现磁头从所述磁盘中读出时钟信号;以及第三步，利用记录/再现磁头根据读出的时钟信号记录伺服模式。

根据本发明的另一方面，提供了一种磁盘驱动器，包括：将数据记录在磁盘上并从磁盘再现数据的磁头;在磁盘的至少一部分已经记录了时钟信号的磁盘;写时钟产生装置，用于根据通过磁头读出的时钟信号形成并产生记录时钟;伺服模式产生装置，用于根据写时钟产生装置产生的记录时钟和预定的模式产生伺服模式;以及通过磁头在磁盘上写伺服模式的写装置。

根据本发明的第三方面，磁盘的特征在于在该磁盘的至少一部分已经记录了时钟信号，当伺服模式记录在磁盘上时要用该时钟信号，并且它的相位关于磁盘的径向匹配。

根据本发明的第四方面，写伺服信号的方法包括：第一步，装入上面已经记录了用于位置检测的一个和另一个时钟信号的磁盘;第二步，利用记录/再现数据磁头从磁盘得到位置信号并通过该位置信号对头进行定位;以及第三步，根据从磁盘得到的时钟或另一个时钟重新记录伺服模式。

根据本发明的第五方面，通过利用记录在磁盘上的一部分时钟作为安装在磁盘驱动器中的磁盘的伺服模式，有可能进行理想的相位检测。

根据本发明，由于时钟信号已经记录在磁盘上，所以不需要单独的仅用于再现时钟的磁头。由于再现时钟的磁头和记录伺服信号的磁头是相同的磁头或位于相同支架上的分开的磁头，所以如同在仅提供用来再现时钟的专用磁头的情况下那样，由专用时钟再现磁头和伺服信号写磁头引起的伺服信号的磁道之间的相位偏移不再出现。由于伺服信号是由安装在磁盘驱动器中的磁头记录的，所以也不会出现当安装已经记录了伺服信息的磁盘时将出现的偏离磁盘中心的现象。

另一方面，由于先前已经记录的两种时钟模式从外磁道到内磁道是连续的，所以不需要以与磁盘驱动器的磁道间距相同的磁道间距写信号。因此提高了生产率，并且可以通过完整的相位检测进行位置检测，于是还可以减少由于磁盘如媒体震动等引起的位置信号的波动。

图1是表示根据本发明的一个实施例的磁盘驱动器结构的框图;

图2表示图1的实施例中在磁盘的一部分上已经记录了伺服信息的磁盘表面;

图3是表示用于本发明的时钟读出器的结构的框图;

图4表示常规的伺服模式的一个例子;

图5表示磁头轨迹和所记录时钟之间的关系;

图6是表示通过检测时钟信号的相位来检测位置信号的电路的框图;

图7表示也可以检测位置的时钟盘;

图8是表示从图7的时钟盘检测位置信号的电路的框图;

图9是表示根据本发明的另一个实施例的磁盘驱动器结构的框图;以及

图10表示磁盘上的一个伺服区结构的例子。

下面参照附图描述本发明的最佳实施例。在所有的附图中，类似的参考号表示类似的部件。

图1是表示根据本发明的一个实施例的磁盘驱动器结构的框图，其中通过利用上面已经记录了时钟信号的磁盘将伺服信息记录在旋转致动器的HDA（磁头磁盘组件）上。时钟信号通过专用时钟写入器已经写入磁盘，这将在下面说明，其相位在磁盘的径向上是匹配的。

在图1所示的实施例中，参考号1代表HDA;参考号2代表磁头;参考号3代表磁盘;参考号4代表支架;参考号5代表VCM（音圈马达）;参考号6代表心轴;参考号7代表磁头位置控制机构;参考号8代表放大器（AMP）;参考号9代表写时钟产生电路;参考号10代表写电路;参考号11代表写模式产生电路（或伺服模式产生电路）;以及参考号12代表控制器。根据本实施例，与常规技术不同，没有提供专用时钟头。

现在描述图1所示实施例的工作过程。磁头2再现已经记录的时钟信号。再现的时钟信号由放大器（AMP）8放大。写时钟产生电路9产生记录时钟，用于记录词服模式。根据从写时钟产生电路9产生的记录时钟和从控制器12产生的模式，写模式产生电路11产生将要写在磁盘3上的伺服模式并通过写电路10将伺服模式记录在磁盘3上。接着由磁头位置控制机构7移动磁头2，并重复上述过程。当移动磁头2时，磁头位置控制机构7还有长度测量功能。

图2表示在磁盘的一部分上已经记录了伺服信息的磁盘表面。在图2中，参考号2代表磁头;参考号20代表时钟再现区;参考号21代表伺服信息写区域;参考号22代表记录区（还未记录的）;参考号23代表同步信号;以及参考号24和25代表位置信号。

图2仅仅表示时钟再现区20的一部分和伺服信息写区域21的一部分。然而，时钟再现区20和伺服信息写区域21在磁盘的圆周方向上是分开的。在预定周期内反复记录伺服信息写区域21。时钟再现区20和伺服信息写区域21通常等分磁盘3的圆周。如图2所示，将伺服信息断续记录在磁盘表面上的方法称为扇区伺服法。

在图4所示的伺服模式之中，图2所示的伺服模式表示磁道（N-1）和（N）已经记录的状态。从图中可以了解到，记录了位置信号24和25等，以便在磁道宽度方向上部分重写时保持与相邻伺服模式的相位关系。

应注意在扇区伺服法中，上述同步信号23、位置信号24和25等的相位不需要与已经记录的时钟信号（记录在记录区22的信号）的相位匹配。（图2中α≠0）

如图所示，这是由于时钟再现区20和伺服信息写区域21可以分开的缘故。因此，假如采用将伺服模式记录在整个表面上的方法，则必须使相位匹配（α＝0）。

现在说明在一个许多磁盘堆栈的装置中将伺服模式记录在磁盘的所有表面上的情况。为了提高记录效率，根据一个特定磁头的时钟，由多个磁头同时记录伺服模式。在伺服模式不能同时记录的情况下，它们可以由每个磁头顺序地记录。然而在这种情况下，可以根据特定磁头的时钟记录时钟，或由每个磁头检测时钟，并且也可以根据检测到的时钟记录时钟。下面将描述后一种情况的对准歪斜法。

在记录伺服模式的情况下，不管径向位置如何，起始位置必须重合。因此，任意径向位置的相位相同的特定模式被记录在每个圆周的仅一个位置上的时钟信号中，并且根据鉴别这一特定模式的结果形成索引信号。当多个磁盘单独形成索引时，磁盘之间无规律地出现歪斜。因此，这个索引仅用于数据首先记录在上面的磁盘表面，并且首先记录的磁盘表面的索引用于其余磁盘表面。这就是说，即使当每个磁盘上有一个索引模式时，它也不用作一个索引。采用这种结构，当将时钟记录在磁盘上时用相同的模式就足够了，这样便提高了生产效率。

现在说明从时钟信号检测位置信号、由HDA（磁头磁盘组件）定位和记录伺服模式的方法。

图5表示旋转致动器中的磁头轨迹和已经记录的时钟之间的关系。时钟已经通过线性致动器记录并对着中心。由于旋转致动器的作用，HDA的磁头轨迹为图示的弧形。因此，在以恒定转速旋转的磁盘上的时钟之中，依据磁头的径向位置产生了相位差。例如，在径向位置A和B，有TA＞TB的关系，其中TA和TB分别代表从基准位置To到各个磁头位置A和B的时间差。因此通过测量TA和TB的值，就可以确定径向位置。为了测量TA和TB，提供了固定磁头61，形成了基准时钟，并且测量相对于基准时钟的相位差。例如，假定时钟频率设为8MHz（4500r.p.m），时钟周期等于125纳秒。在本例中，当作为径向的一个位置计算时，内磁道（偏转角设为大约5°）的1纳秒对应大约0.15μm。

图6是执行上述相位检测的装置的框图。来自数据磁头62的时钟信号和来自基准磁头61的时钟信号由R/W预放大器63和63’检测，并由AGC（自动增益控制器）64和64’放大成预定的幅度。经放大的信号分别由脉冲形成电路65和65’变换成脉冲，并由PLL（锁相环）66和66’产生跟踪旋转波动等的时钟信号。通过相位比较器67检测数据磁头和基准磁头的时钟之间的相位差，由此检测位置信号。

现在说明不用基准时钟而从时钟盘检测位置的方法。

图7表示也可以检测位置的时钟盘。例如，时钟盘的两个致动器（ACT-N，ACT-Q）以图示方式排列，已经以时分方式记录并形成了时钟。通过检测N区和Q区中时钟的相位差，检测径向位置。

图8是表示检测相位差的装置的框图。以类似于图6的方式，来自数据磁头162的时钟由R/W预放大器163检测，并由AGC164放大成预定的幅度。经放大的信号由脉冲形成电路165变换成脉冲。这之后，脉冲信号由NQ区域分割器170分成N区和Q区，PLL166和166’分别对应N区和Q区。由于从N区的PLL166得不到Q区的信号，所以虽然没有示出但Q区中的振荡频率得到保持。也类似地构造Q区的PLL166’。如上所述，形成N区和Q区的连续的时钟并由相位比较器167检测连续的位置信号。

现在参照图9说明时钟盘装入HDA和根据时钟盘记录伺服信号的方法。

图9是表示根据本发明的另一个实施例的磁盘驱动器结构的框图，它包括：HDA1;记录伺服模式的模式和选通信号产生电路70;如上所述的位置检测电路72;控制磁头切换、磁头运动、写模式设定等的控制器74;以及时钟检测部分76。写/读IC  78（R/W  IC78）和伺服电路79是HDA  1的部件。由控制器74选择位置检测磁头，通过检测位置检测磁头的时钟检测位置，并由伺服电路79将磁头定位在一特定的位置。控制器74根据位置设定伺服模式，并以适当的时序产生写模式和写选通信号，然后将伺服模式记录在磁盘上。在本例中，由控制器74选择记录磁头。然而，根据磁盘驱动器，也可以通过多个磁头同时记录伺服模式。为了提高记录精度，也可以将装入HDA  1的所有磁盘设置为时钟盘，并对每个记录表面选择位置检测磁头。伺服模式断续地记录在数据表面上。例如，伺服模式记录在图7中N区和Q区的一部分边界处。

图10表示磁道（M）和（M+1）的伺服区结构的一个例子。伺服区分为同步区80、磁道ID区82和位置检测区84。同步区80是形成选通信号以便确定AGC增益调整和区域的区域。磁道ID区82是其中已经记录了表示磁道数的特定模式的区域。位置检测区84是表示一些磁道间范围内的位置的区域。图中虽然位置检测区84基于相位检测法，但是也可以用幅度检测法。图10中的N’区和Q’区对应于图7中的N区和Q区。然而在Q’区中没有记录数据。在N’区中记录数据的原因是为了消除磁盘装入HDA时引起的偏离中心现象。在Q’区中没有数据的原因是因为在径向连续的信号不能记录在HDA中除N’区以外的区域。然而Q’区中的数据也可以错误地重写。图7中N区和Q区中的任何一个都可以用作Q’区。

现在描述专用时钟写入器。虽然时钟写入器具有几乎和常规伺服写入器一样的功能，但是它用来写时钟信号的简单的模式和索引模式。由于时钟写入器的频率也可以压缩成低于伺服写入器的频率，所以时钟写入器的结构可以更简单。

图3是表示时钟写入器示意结构的框图。图3中，参考号31代表磁盘;参考号32代表磁头;参考号33代表时钟头;参考号34代表支架;参考号35代表按杆;参考号36代表基座;参考号37代表激光长度测量装置;参考号38代表伺服电路;参考号39和40代表读/写电路;参考号41代表时钟产生电路;参考号42代表时钟写逻辑部分;以及参考号43代表控制器。图4表示一个线性致动器的结构。然而也可以用旋转致动器。假如用线性致动器，则不需要象旋转致动器那样考虑磁盘驱动器中磁头等的旋转半径，线性致动器可以很方便地在装置中通用。另一方面，当上面已经由线性时钟写入器记录了数据的磁盘装入旋转型装置时，由于磁头和记录的模式具有方位角（方位角是指磁盘表面的一个角度，它是由磁头方向与磁头所在位置的磁盘的切线方向构成的），所以记录密度受到限制。然而这种限制一般不会引起大的问题。

通过利用宽磁道的专用磁头32，图3所示的时钟写入器同时在磁盘31的两面记录时钟。显然也可以采用多个磁盘31。

现在说明图3所示的时钟写入器的工作过程。通过运行读/写电路39，时钟产生电路41产生根据从专用时钟头33读出的信号进行记录的时钟。另一方面，从控制器43产生的模式指令被整形成通过时钟写逻辑部分42与从时钟产生电路41产生的时钟同步的模式，并送至读/写电路40。与时钟同步并被送至读/写电路40的模式通过磁头32被写在磁盘31上。

另一方面，按杆35是送磁头32的机构，它包括伺服电路38和激光长度测量装置37，构成了采用激光长度测量装置37作为基准的伺服系统。根据位置控制系统，不是总需要对每个磁道定位，通过在以恒定速度馈送磁头时进行记录，可以减少记录时间。

为了将数据记录在图7的时钟盘上，需要其运动方向相对于磁盘中心是不同的两个磁头。然而如图7所示，两个磁头N和Q也可以装在同一个支架上，并且可以用这些磁头记录数据。或者也可以提供对应于支架34的另一个支架，方向也可以改变。也可以采用旋转型支架。

根据本实施例，由于记录伺服模式的时钟信号已经记录在磁盘上了，所以当在磁盘上记录伺服模式时，不需要将专用时钟头装在磁盘驱动器中，因此改善了设计的自由度。由于记录伺服信号的磁头和读出时钟信号的磁头是同一磁头或位于同一支架上的两个分开的磁头，所以提高了伺服模式的记录精度。在磁盘驱动器中，由于记录了伺服模式，所以不会出现偏离中心的现象。由于还可以从时钟盘检测位置，所以也可以仅通过将一个外部电路与HDA相连来记录伺服模式。在这种情况下，由于可以非常精确地检测相位，所以可以得到位置质量和精度都很高的位置信号，而不会受到媒体变动等的影响。与常规的伺服写入器相比，可以简化专用时钟写入器的结构，生产上面已经写了时钟信号的磁盘的效率也可以得到提高，并且专用时钟写入器还可以在装置中通用，因此具有降低成本的优点。

通过以上描述可以清楚地看到，根据本发明，在磁盘驱动器中记录伺服模式的过程中，可以记录这样的伺服模式，其中磁道之间不会产生位置偏移和偏离中心的现象，并且可以克服由单独提供专用的时钟头造成的诸如设计装置方面的限制、制造成本提高等缺点。

由于来自时钟盘的位置检测不会受媒体变动等的影响，所以当在HDA中记录伺服信号时改善了写精度。当记录伺服信号时，通过留一部分时钟，可以在HDA中形成最佳的相位检测模式，而不会出现偏离中心的现象。

Claims (9)

1、一种写伺服信号的方法，其特征在于包括：

第一步，将在磁盘的至少一部分上已经记录了时钟信号的所述磁盘装入磁盘驱动器；

第二步，利用数据记录/再现磁头从所述磁盘中读出时钟信号；以及

第三步，利用该磁头根据所述读出的时钟信号记录伺服模式。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于所述伺服模式是采用先前已经记录的时钟模式的一部分的相位检测型模式。

3、一种磁盘，在该磁盘的至少一部分已经记录了时钟信号，当伺服模式记录在磁盘上时要用该时钟信号，并且它的相位关于磁盘的径向匹配。

4、根据权利要求3的磁盘，其特征在于所述时钟信号至少包括两种时钟信号。

5、一种写伺服信号的方法，其特征在于包括以下步骤：

将在磁盘的至少一部分上已经记录了时钟信号的所述磁盘装入磁盘驱动器;

利用数据记录/再现磁头从所述磁盘中读出时钟信号;

根据所述读出信号形成记录时钟并检测所述磁盘的位置信息;以及

根据所述位置信息对磁头定位，并根据所述记录时钟在磁盘上写伺服模式。

6、根据权利要求5的方法，其特征在于所述位置信息是针对采用所述读出时钟信号从固定磁头读出的基准时钟，通过相位检测实现的。

7、根据权利要求5的方法，其特征在于记录在磁盘上的所述时钟信号包括至少两种时钟，并且所述位置信息是通过检测所述两种时钟的相位差得到的。

8、一种磁盘驱动器，其中相位对准的时钟模式已经记录在磁盘表面的至少一部分或全部，该磁盘装入磁盘驱动器，根据从所述时钟模式得到的时钟信号记录伺服模式，其中所述伺服模式是采用先前已经记录的时钟模式的一部分的相位检测型模式。

9、一种磁盘驱动器，其特征在于包括：

将数据记录在磁盘上并从磁盘再现数据的磁头;

在所述磁盘的至少一部分已经记录了时钟信号的所述磁盘;

写时钟产生装置，用于根据通过所述磁头读出的时钟信号形成记录时钟并输出该记录时钟;

伺服模式产生装置，用于根据所述写时钟产生装置产生的所述记录时钟和预定的模式产生伺服模式;以及

通过磁头在磁盘上写所述伺服模式的写装置。

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