CN1158659C - 磁盘驱动器伺服模式写入方法和采用此方法的磁盘驱动器 - Google Patents

Abstract

提出一种磁盘驱动器的伺服模式写入方法，使得可以以高生产能力地写出高密、易控的伺服模式，和一个根据这种方法写伺服模式的一个磁盘驱动器。在一个具有大量磁盘表面的磁盘驱动器中写入伺服模式的方法包括：在众多磁盘表面之一的磁盘主表面上写一个主伺服模式；在基于主伺服模式进行定位时，在其它磁盘表面而非磁盘主表面上写一个伺服模式。主伺服模式包含与写在其它非磁盘主表面的磁盘表面上的伺服模式相等的一个模式。

Description

磁盘驱动器伺服模式写入方法和采用此方法的磁盘驱动器

本发明涉及磁盘驱动器伺服模式写入方法和磁盘驱动器。本发明尤其针对磁盘驱动器伺服模式写入方法，使得方便地写入高密和易控的伺服模式成为可能，和一个应用此方法写入伺服模式的磁盘驱动器。

一个磁盘驱动器(以下简称磁盘驱动器)是一个使用磁头(以于简称磁头)在磁盘上记录磁模式来存贮数据的装置。通过检验被记录的磁模式引起的磁域的变化来读取数据。为了指定一个执行写入和读取的位置，被称为磁道的磁引导，亦即磁道，以磁盘旋转的中心为中心被同心地记录在磁盘上。通过指定一个磁道，可以确定某一径向上的一个位置。每一磁道在圆周的方向上被划分为许多称之为扇区的部分。扇区的数量以磁的形式被记录在每一张磁盘上。圆周方向上的某一个位置由扇区号来确定。

近来，磁盘驱动器的存贮能力通过增加圆周方向上和磁道方向上的记录密度而不断地得到提高。为了增加磁道方向上的记录密度，用于定位磁头的伺服信息被分散地嵌入到用于记录的每一媒体的数据项中。这种记录方法成为今天的主流，通常称之为“嵌入式伺服方法”，本文采用这一术语。嵌入式伺服方法需要事先在“数据面”上写入所有的伺服信息。

在一个已知的磁盘驱动器中，当磁盘被连在一个轴马达15的旋转轴上之后，使用伺服磁道写入器(STW)在记录面上写入伺服信息。伺服磁道写入器给出控制，以使当激光测量装置自动测量每一臂的位置时，把臂移动到一个给定的位置，然后写出给定的伺服信息(一个伺服模式)。当写完伺服模式时，磁盘驱动器从STW中退出，并为其提供一个外壳，然后将其封起。这样就生成了一个完整的磁盘驱动器。写一个伺服模式所需的时间与磁道的数目成正比。当因磁道密度增加而引起磁道数目增加时，写一个伺服模式所需的时间也相应地增加。此外，因为通过改变磁头对每个磁盘表面写入伺服模式以使磁盘表面之间依次使用写信号，所以如果磁盘数量增加，那么写入伺服模式所需的时间也相应增加。STW使用了一个激光测量装置，因而可以精确地控制定位。然而，STW是复杂且昂贵的。此外，写一个伺服模式的操作必须要移走磁盘驱动器的封面，暴露磁盘的盘面才能执行，因此伺服模式的写入必须在一个干净的房间里完成。这样，当使用STW写伺服模式时，就需要特定的设备和环境。

如前所述，当把磁盘驱动器放到STW上后，磁盘驱动器中的轴马达就旋转，磁盘驱动器的一个磁头用来写伺服模式。然而，每一个臂的位置都由激光测量装置精确地测出并被控制在一个给定的位置上。因为磁盘和磁头在写的过程中发生了颤动，或者轴马达发生了偏心或颤动，所以写上伺服模式的磁道不是完全圆形的，而是相对于圆形磁道发生颤动。为了提高磁盘驱动器的记录密度，需要减少磁道之间的距离以提高可在磁盘上记录的磁道数。但是，如果磁道颤动，相邻的磁道间可能相互干扰。因而，磁道间的距离不能非常狭小。其结果是，记录密度不能得到提高。为了提高磁道的密度，作为参照的伺服模式必须写得十分精确。如果为了写入伺服模式而把磁盘驱动器放到STW上，那么由于前述原因将不能把磁道写得十分精确。

想像一下，准备一个高精度轴马达和精密致动器的STW，磁盘已经连入在STW以便高度精确地写伺服模式，然后被装入磁盘驱动器中。在这种方式下，能够非常精确地写伺服模式，并最终提高了磁盘密度。然而，因为大量的磁盘被装入一个磁盘驱动器中，如果从外部写入磁盘使得伺服模式，然后再将磁盘合并，每一盘面上的伺服模式就会因为合并而产生的错误发生偏心。另外，偏心量和方向因盘面不同而不同。如前面提到的，磁盘驱动器中的致动器被所有磁盘共享，与磁盘相连的磁头全部由致动器一起移动。当被访问的磁盘盘面从一个到另一个时，也要更换施加和提取信号的磁头。其结果是，如果各盘面间的偏心量和偏心方向不同，就会出现了一个问题：对更换被访问盘面做出的控制变得复杂，所需的访问时间变长。

如上所述，需要特定的装置和环境，如干净的房间，使用STW来写伺服模式。这产生了一个问题：如果在干净的房间里工作时间延长，生产条件就会恶化。当磁道密度增加以提高记录密度，或磁盘数增加以提高存贮容量时，这个问题成尤为显著，因为工作时间相应地增长了。

如上所述，当一个把磁盘驱动器放置在STW上以写伺服模式时，产生了一个问题：伺服模式的精度令人不满意。用于解决在伺服模式写到磁盘上之后，磁盘被装入到磁盘驱动器的过程中产生的问题的方法存在一个问题：被装入的磁盘中偏心的不同导致了复杂的控制和较长的访问时间。

本发明的目的是实现用于磁盘驱动器的一种伺服模式写入方法，使得以高生产率写高密度和易控制伺服模式成为可能，和一种实施此方法的磁盘驱动器。

根据基于本发明的磁盘驱动器的伺服模式写入方法，为了实现上述目标，主伺服模式被精确地写在作为媒体的众多磁盘表面其中之一的磁盘主表面上，然后伺服模式被写在媒体的其它磁盘表面上，同时使用主伺服模式控制定位。为了实现这种伺服模式写入方法，需要一个磁盘驱动器，该磁盘驱动器能在媒体的任一磁盘表面而非磁盘主表面上精确地写一个伺服模式，同时根据主伺服模式在媒体的磁盘表面而非磁盘主表面上定位。为了在磁盘主表面上精确地写主伺服模式，需要一个外部的特定装置。写上主伺服模式的磁盘然后被装入磁盘驱动器中。主伺服模式包含一个与写在媒体磁盘表面上而非磁盘主表面上的伺服模式一致的模式。

根据基于本发明的磁盘驱动器的伺服模式写入方法，主伺服模式在装入磁盘之前由特定的高精度装置来写，因而能达到非常高的精度。此外，因为主伺服模式仅被记录在一个磁盘表面，所以干净房间中所需的工作时间短。当基于主伺服模式在媒体的任一表面而非主表面进行定位时，在这些磁盘表面写一个伺服模式。即使位于一个被装入磁盘的主伺服模式相对于磁盘驱动器的旋转中心有偏移，媒体其它磁盘表面上的伺服模式与主模式仍存在一个给定的关系，例如，同心关系。在一装入过的磁盘驱动器中，媒体磁盘表面的伺服模式间有给定的关系。可容易地控制磁头的改变，访问时间可被缩短。此外，因为是在装入之后在媒体的其它磁盘表面上写一个伺服模式，所以不需在一个干净的房间执行这一过程。这就导致了较高的生产能力。

在一个嵌入伺服类型的磁盘驱动器中，磁头与媒体的磁盘表面相对放置。用于处理磁头产生的信号或生成磁头使用的写信号的电路单元被众多磁头共享。包含一个多路复用器(multiplexer)，用于更换与共享电路相连的磁头。被连的磁头产生的信号用于解调一个伺服模式，以实现定位控制和延时控制。同时，检测和读出由磁头产生的信号，或者把一个写信号输出到磁头。在根据主伺服模式控制定位时，为了在媒体的其它磁盘表面写伺服模式，可以采用相同的配置。在这种情况下，根据主伺服模式进行定位。在媒体的其它磁盘表面写一个伺服模式时，改变磁头，并把伺服模式数据输出到磁头。当写操作完成时，该磁头变成了一个与磁盘主表面相关的磁头，并进行定位。重复这一序列。但是根据配置，当定位控制没有执行时，必须根据主伺服模式把伺服模式写在其它磁盘表面上。这就产生了一个问题：主伺服模式占据的位置与其它磁盘表面上的伺服模式占据的位置相偏离。为了避免这一问题，在读主伺服模式时，必须在其它磁盘表面上写伺服模式。

致动器(actuator)可移动的范围被由止动器(stopper)所限定。在可移动的范围中，必须能够根据主伺服模式对致动器的位置加以精确的控制。如果包含磁盘主表面的磁盘偏心，那么主伺服模式将根据偏心度发生偏移。因此主伺服模式必须写在一个宽于正常所需范围的范围内。主伺服模式包含的磁道数，比写在其它磁盘表面而非磁盘主表面上的伺服模式所包含的磁道数多。

在一个磁盘驱动器中，由磁头控制致动器以使致动器根据从磁头读到的伺服模式在预想的磁道上运行。  如果伺服模式是精确的，那么磁头也将遵循伺服模式在一个精确的磁道上运行。如果主伺服模式精确，写在媒体其它磁盘表面而非磁盘主表面上的伺服模式就是精确的。这就能够形成高密磁道。

如上所述，根据数据面伺服方法，用于伺服控制的数据被分散地写入数据项中，或更精确地说，写在扇区的引导区中。数据被写到扇区的其它区域中。为了实现伺服控制，在一给定周期间隔内对伺服数据进行抽样。对于伺服控制，当抽样周期稍短，或得到伺服数据的时间稍长，就可以以较高的精度得到伺服数据。从这一观点出发，根据主伺服模式写有伺服数据的每周的扇区的数量，最好应该比每一周中其它磁盘表面而非磁盘主表面上的这类区域的数量多，因而缩短抽样周期。否则，磁盘主表面上写入伺服信息的一个区域的长度最好要大一些，从而能够提供大量的伺服信息。另外，把一个PLL同步模式写在不写有构成主伺服模式信息的区域，以使得能够得到更精确的伺服控制。然而，如果不进行测量，那么能被记录在磁盘主表面上的信息总量就是有限的。因此有必要删除主伺服模式中而非与常用模式一致的模式中的一部分，即在媒体其它磁盘表面写完伺服模式时写在其它磁盘表面上的伺服模式。

写在媒体其它磁盘表面上的伺服模式可以与主伺服模式在格式上有所不同。例如，写在媒体其它磁盘表面而非磁盘主表面上的伺服模式占据了的位置，在旋转方向上与主伺服模式所占据的位置相偏离。

此外，当伺服模式写在媒体其它磁盘表面而非磁盘主表面上，代表每一伺服模式的信号的相位可能偏移一定的值，该值被由读取主伺服模式或一个指定值所产生的位置性错误信号来指示。以使位置性的错误能在读的过程中被修正。

另外，或者可以不删除主伺服模式中非等同于常用伺服模式中的部分模式，而把主伺服模式中的一部分重写成一个新模式。例如，考虑到包含磁盘主表面的磁盘的偏心情况，在其它磁盘表面上写入与主伺服模式相一致的模式，并以新伺服模式作为主伺服模式执行前述处理。其结果是，能够把不发生偏心的同心伺服模式写在媒体的所有磁盘表面上。这就导致了简单的磁道控制。

参照以下对附图的说明将对本发明有更为清晰的理解，其中：

图1是表示已知的磁头位置控制单元配置的控制框图；

图2表示一个已知的STW的概要配置；

图3表示描述使用已知的STW写入伺服模式写入的流程图；

图4A到4C表示本发明的一个磁盘驱动器的基本配置；

图5是表示本发明一个实施例的磁盘驱动器的配置的框图；

图6是描述本发明实施例中的磁盘驱动器的伺服模式写入的流程图；

图7表示在第一个实施例中伺服信息的写入位置；

图8是表示描述根据本发明的伺服模式写入的流程图；

图9表示本发明的第二个实施例中磁盘主表面上的伺服模式和写在其它磁盘表面上的伺服模式；

图10表示根据本发明，磁盘主表面和其它磁盘表面中伺服模式的写入范围；

图11表示本发明的一个实施例中磁盘驱动器的另一种配置；

图12列出用于解释在本发明的第二个实施例中抽样速率增加所带来的效果的数据项；

图13A和13B表示本发明的第三个实施例中磁盘主表面上的伺服模式和写在其它磁盘表面上的伺服模式。图13A表示伺服模式。图13B表示伺服信息；

图14A和14B阐明了在本发明的第三个实施例中，因使用一个修正的伺服模式而提高定位精度所带来的改进效果；图14A表示使用修正的伺服模式的信号分量成份的颤抖，以及14B表示处理电路的框图。

图15表示了理想相位的伺服模式；

图16图解了表明相位修正效果的数据；

图17A到17C解释本发明的第四个实施例中的修正原理；

图18表示一个用于修正指示出数据写入位置信号的相位的相位调整电路的配置；

图19A和19B表示在本发明的第四个实施例中一个相位调整电路的输出和写在媒体上的一个模式，图19A是未受误差影响的输出和模式，图19B表示待修正的输出和模式；

在详细地描述本发明的较好实施例之前，这里将参照附图对现有技术的磁盘驱动器加以描述，以更清楚地理解现有技术和本发明之间的差别。

图1是表示在已知磁盘驱动器中磁头定位控制单元的配置的控制框图。

如图1所示，设计磁盘驱动器以使磁盘14(正常情况下，大量表示磁盘表面的磁盘)被连到在主单元12内旋转的轴马达15的旋转轴上。当磁盘14旋转时，磁头13靠气压升上了一个很小的高度。磁头13被支在自由旋转的臂11的顶端。当臂11旋转时，位于磁盘14径向上的磁头13的位置可以逐一更替。在与旋转中心同心的磁盘14的任一表面上，沿着磁道记录数据。通过被致动器10控制的位于目标磁道的磁头13，当目标扇区旋转到与相联的磁头13相邻的位置时执行读数据和写数据。

磁道通过磁性来记录。磁头13读取表示磁道的磁数据。划分磁道以使磁头13的任何一个可受控定位于目标磁道上。表示扇区的信号被磁化地记录在磁盘14上。磁头13读取有关扇区的磁数据从而确定扇区。

根据嵌入式伺服方法，伺服信息被记录在扇区的引导区中。磁头位置信号检测器16从磁头13检测的信号中提取伺服信息，产生一个正比于磁头13相对于磁道位置发生的位置误差信号，并输入与控制算法电路17极性相反的信号。控制算法电路17产生用于修正误差的信号，并把其作为驱动信号Sdr，通过放大器18输入到调音线圈马达19中。响应此信号，调音线圈马达19移动磁头13，以使磁头13定位在磁道的中心。这样，通过反馈位置，磁头13受到控制以使其定位在目标磁道上。图1表示使磁头13上轨的控制框图。此外，给出控制以从伺服信息来确定磁道数，臂11根据磁道数转动以改变磁道，或者执行从伺服信息来确定扇区而需的处理。这里省略了对控制和处理的描述。

在一个已知的磁盘驱动器中，当磁盘被连到轴马达15的旋转轴上后，伺服磁道写入器(STW)用来在记录面上写伺服信息。图2是表示已知的STW的简要配置。图2表示有一个磁盘驱动器12，伺服信息将要写入其中；一个控制单元21，负责数字处理；一个系统总线22用来提供与STW其它部分的接口；一个信号处理单元24用于处理模拟信号；一个局部总线23用作控制单元21和信号处理单元24之间的接口；一个时钟读/写电路25，用于在磁盘表面上写入时钟信息和读出所写的时钟信息；一个伺服读/写电路26，用于在磁盘表面上写入伺服信息和读出所写伺服信息；一个轴驱动器27，用于驱动磁盘驱动器的轴马达；一个定位器29；一个VCM驱动器28，用于驱动定位器29；一个激光测量装置30，用于精确地测量定位器29移动到的位置；一个定位栅31，压住磁盘驱动器的臂，并由定位器29移动。

图3是一个描述使用STW对伺服信息(伺服模式)进行已知的写处理的例子的流程图。首先，在步骤501，磁头和媒体(磁盘)被装入到磁盘驱动器的主单元(磁盘的壳体(DE))。在步骤502，磁盘驱动器12位于图2所示的阶段，以使数据能被写入。在步骤503，当激光测量装置30精确地测量位置栅31(也就是臂11)时，给出控制以使定位栅31(也就是臂11)移至给定的位置。然后根据信号处理单元24产生的信号写上给出的伺服信息(伺服模式)。伺服模式写在磁盘的每一个面上。当使用STW在磁盘的所有面上写完伺服模式时，在步骤504把磁盘驱动器的主单元12从STW中移下。在步骤505处有一个与磁盘驱动器相联的壳体，在此产生了一个完整的磁盘驱动器。在步骤506检验此完整的磁盘驱动器。通过检验的磁盘驱动器作为产品提交。写伺服模式所需的时间根据磁道数和磁盘数的增加而相应增加。STW是复杂而昂贵的，而且前述工作必须在干净的房间中执行。用STW写出的伺服模式所包含的磁道不是完全的圆形，而是相对于圆周磁道振动。这是因为在写的过程中磁头和磁盘发生了振动，或是轴马达发生偏心和歪斜。因此磁道之间的距离不能太小。其结果是记录密度不能得到提高。

一个能够想像出的办法是这样的：准备一个具备精密的高精度轴专用马达和精密的专用致动器的STW；磁盘装在STW上；在每一张磁盘上高度精确地写伺服模式；并把磁盘装在磁盘驱动器上。根据这种方法，能够非常精确地写伺服模式，同时提高磁道的密度。然而，因为大量的磁盘被装入一个磁盘驱动器中，如果从外部写入伺服模式，然后再装入磁盘，诸盘面上的伺服模式就会因为装入而产生的误差发生偏心。另外，偏心的磁性和方向因盘面不同而不同。如前面提到的，磁盘驱动器中的致动器被所有磁盘共享，与磁盘相连的磁头全部由致动器一起移动。为了更替被访问的磁盘盘面，施加一个信号或更换取得信号的磁头。其结果是，如果各盘面间的离心度和离心方向不同，就出现了一个问题：对更换被访问盘面做出的控制变得复杂，所需的访问时间变长。

根据本发明，可以解决这个问题。

图4A到4C图示了本发明的一个磁盘驱动器的基本配置；图4A图示了磁盘驱动器的全部配置，图4B图示了磁盘主表面上的一个伺服模式，图4C图示了控制单元的配置。

根据本发明的磁盘驱动器的伺服模式写入方法是针对在磁盘驱动器中大量磁盘表面上写入伺服模式的磁盘驱动器伺服模式写入方法。伺服模式写入方法包括把主伺服模式写在大量磁盘表面之一的磁盘主表面上的步骤。在根据主伺服模式进行定位时，把伺服模式写在其它磁盘表面而非磁盘主表面上。主伺服模式包含一个与写在其它磁盘表面而非磁盘主表面上的伺服模式相一致的一个模式。

本发明的磁盘驱动器是带有大量的磁盘14的磁盘表面的磁盘驱动器。磁盘的大量磁盘表面的其中之一是磁盘主表面14A，通过使用外部单元在磁盘主表面14A上的包含一个与伺服模式等同的模式的主伺服模式进行写和记录。磁盘驱动器包含一个定位控制单元41，该定位控制单元用来在基于主伺服模式的非磁盘主表面14A的磁盘表面上进行定位；一个写数据控制单元，当采用一个定位方法进行定位时，用于在其它磁盘表面而非磁盘主表面写一个伺服模式。

根据本发明的磁盘驱动器的伺服模式写入方法，在一个磁盘被装入之前，主伺服模式由一个专用的高精度的单元写入。因而，有较高的精密度。另外，由于主伺服模式只记录在一个面上，需要在一个干净的房间的工作时间是较短的。当根据主伺服模式在其它磁盘表面而非磁盘主表面上进行定位时，在其它磁盘表面上写入一个伺服模式。即使在被装入的磁盘上的主伺服模式相对于磁盘驱动器的旋转中心发生偏心时，其它磁盘表面上的伺服模式与主伺服模式有一个给定的关系，例如，同心关系。在一个被装入的磁盘中，磁盘表面上的伺服模式之间有给定的关系。为改变磁头所发出的控制因而变得简单，访问的时间也能缩短。另外，在装入之后在其它磁盘表面上写一个伺服模式，因而不需在干净的房间内执行。其结果是较高的生产能力。

图5图示在本发明一个普通实施例中所采用的磁盘驱动器的配置图。除了控制电路43生成写一个伺服模式所需的写数据之外，此配置与已知磁盘驱动器的配置一样。轴马达15有三个磁盘14。这里有磁盘的六个表面。因此磁头13的数量是六。六个磁盘表面的其中之一是主表面14A。磁头13的磁盘表面位置能由致动器10来改变。可在致动器10中的信号线上检测磁头13产生的读信号和发给磁头13的写信号。与六个磁头13相连的信号线被联在未示出的多路复用器(multiplexer)上。所有磁头均被连在与多路复用器(multiplexer)相继的电路上。多路复用器(multiplexer)的输出是对伺服信号解调器43的输入。经解调器43解调的伺服信号被传到控制电路40，并被输出到PLL 44。PLL 44产生一个与被解调过的伺服信号同步的信号。控制电路40通过被解调过的伺服信号判断磁道或扇区的位置，并通过功率放大器18输出一个控制致动器10的信号，以对预定磁盘进行访问。当进行读操作时，当预定的扇区过来时，从伺服信号解调器43中提取数据。当进行写操作时，从外部写入的数据被输出到写信号生成器45。写信号生成器45在与PLL 44发出信号进行时延匹配时，产生和输出一个正比于写数据的信号。通过与多路复用器(multiplexer)相连接的磁头，可以选择要被访问的磁盘的任何表面。

图6是描述在第一个实施例中用主伺服模式进行定位控制时在其它磁盘表面而非磁盘主表面14上写一个伺服模式时所进行的处理。图7图示了在第一个实施例中，主伺服模式占据的位置和伺服模式占据的位置之间的关系。在第一个实施例中，主伺服模式本身与一个最终的伺服模式相同。一个PLL同步模式被写在写有伺服信息(伺服数据)的一个区域之中。参照图6，描述了根据第一个实施例写一个伺服模式的过程。

在步骤601，转换多路复用器(multiplexer)的开关，以从磁盘主表面上读取主伺服模式。然后根据主伺服模式的读出信息控制定位。在步骤602，PLL 44锁住其对一个PLL模式的输出。当此控制稳定时，确认磁盘主表面转至的位置。当紧位于磁盘其它表面上的一个伺服模式写入位置之前的区域来到时，PLL在步骤604保持它的输出以使磁头能被更换。然后把一个伺服模式写在磁盘表面上。写完后，在605转换多路复用器(multiplexer)，以使磁盘主表面上的主伺服模式能被读取。PLL把它的输出锁在其输入上。在606，判断伺服模式是否已被写到磁盘的所有磁盘表面上的磁道上。如果伺服模式还未被写到任何磁道上，在607转换多路复用器(multiplexer)，以使伺服模式能被写在下一个磁道上。然后控制返回601。重复以上处理，直至所有磁盘表面的所有磁道上都写上伺服模式。

如上所述，在第一个实施例中，在主伺服模式被读取之后，进行定位控制。读取主伺服模式的一个立即写入的PLL同步模式，PLL的输出被锁到PLL同步模式。然后，更换磁头，并将一个伺服模式写在任何一个其它磁盘上。主伺服模式和伺服模式的关系如图7所示，在圆周方向上相互背离。

接下来描述第一个实施例中磁盘驱动器的生产步骤。图8描述了在第一个实施例中构造磁盘驱动器的装入步骤。

在611，在一个干净的房间内，只有一个带有磁盘主表面的磁盘被装到一个STW中，这个STW能高度精确地写伺服模式并带有一个专用的精密的马达和致动器。然后把一个主伺服模式写在主表面上。在612，带有磁盘主表面的磁盘被装入到磁盘驱动器的主要单元并被封起。这样，一个完整的磁盘驱动器就生产出来了。到此步骤为至的工作都是在一个干净的房间内进行的。随后的工作是在这处干净房间外执行。在613，检测磁盘驱动器。这时，在根据主伺服模式进行定位控制的同时，在其它磁盘表面上写一个伺服模式。在614，继续检测磁盘。

在第一个实施例中，主伺服模式与最终的伺服模式一样。或者，主伺服模式也可是一个不同的模式。在这种情况下，当在其它磁盘表面上写伺服模式时，能更精确地进行定位控制。下面描述一个这样的实施例。

图9表示了在第二个实施例中主伺服模式和记录在其它磁盘表面上的伺服模式。如上所述，分散地把伺服模式记录在扇区的引导区内。换句话说，伺服模式出现的间隔与扇区的周期相等。在第二个实施例中，如图9所示，把主伺服模式记录在磁盘主表面上以使主伺服模式在间隔的一半的间距出现。换句话说，写入主伺服模式使其占据的位置两倍于其它伺服模式占据的位置。读取这样的主伺服模式来进行定位控制。每隔一个受控的、锁住PLL输出的位置读取主伺服模式。写入一个伺服模式以占据磁盘其它的位置，每一个这样的位置与在主伺服模式占据的位置中进行隔二取一的所得的位置相一致。由写伺服模式占据的位置与由主伺服模式占据的位置的另外相隔的那些一致。根据主伺服模式，在一个假设用来存贮数据的区域内写入一个伺服模式。这就产生了一个问题：磁盘主表面的存贮能力下降。另外，控制也变得复杂。当在磁盘其它表面上写完一个伺服模式后，主伺服模式中与磁盘其它表面上的伺服模式不一致的部分被删除。其结果是前述已说明的最终主伺服模式。

图10图示了写在磁盘主表面和其它表面上的伺服模式在范围上的差别。通常，致动器可移动的范围被止动器所限制。当根据主伺服模式把伺服模式写在磁盘的其它磁盘表面上时，主伺服模式不能写在超出可移动范围之外的磁盘表面区域。当带有磁盘主表面的磁盘装上时，磁盘的离心不能为零。因而，主伺服模式由离心度来产生偏离。如果主伺服模式被写在与致动器可移动范围相一致的范围内，在可移动范围内创建了与移动量成正比的、且不能进行定位控制的区域。既然伺服模式不能被写在这一区域，这些区域就是没用的。磁盘的存贮能力相应地降低。为了防止这类问题，主伺服模式必须写在宽于可移动范围的区域中。包含在主伺服模式的磁道数因而大于包含在要写到其它磁盘表面而非磁盘主表面的磁道数。主伺服模式中写在致动器可移动范围以外区域的部分不能被省略，因而被完整地留下。

使用图9所示的主伺服模式，所有在磁盘表面上被最终的伺服模式所占据的位置在圆周方向上相同。

众所周知，伺服信息较高的抽样速率会导致较稳定的控制系统。如果连续读取图9示出的主伺服模式，伺服控制系统就会变得更稳定，位置控制也会更准确。使用图9所示的主伺服模式，磁盘其它表面上的伺服模式写在了由主伺服模式所占据的位置的中间位置，并通过读取整个主伺服模式来控制定位。在这种方法中，虽然磁盘其它表面上的伺服模式偏离了它们与磁盘主表面上伺服模式的间隔的1/4，但是可以更精确地控制定位。

当使用如图5所示的已知配置，只有一个磁头与处理电路相连。当某一磁头正在读取一个伺服模式时，另一个磁头不能进行写操作。图11表示了能够产生这种并发的变体。

如图11所示的磁盘驱动器与图5所示的磁盘驱动器有一处不同：包含了一个多路复用器(multiplexer)49，用于选择多路复用器(multiplexer)48(未在图5中显示)的输出信号和与磁盘主表面14A相连的磁头的输出并把它们输出到一个伺服信号解调器43。对于正常操作，多路复用器(multiplexer)49把多路复用器(multiplexer)48的输出信号输出到伺服信号解调器43。当读主伺服模式以控制定位和在磁盘其它表面上写伺服模式时，多路复用器(multiplexer)49选择由与磁盘主表面相连的磁头产生的信号，以使信号输出到伺服信号解调器43。结果，读主伺服模式和在磁盘其它表面上写伺服模式可同时并发地执行。这使得不必更换在第一个实施例中如图6所示的磁头。在写一个伺服模式的过程中，磁头总是和与主伺服模式有关的读信号一同受到控制。这导致了更高精度的定位控制。

现在描述伺服信息抽样速率与定位精度的之间的关系。磁盘驱动器对伺服信息抽样的速率由以下表达式决定。

f＝N*R/60其中，N表示每一周期的伺服信息，R代表磁盘转数(rpm)。例如，假定R的值是7200rmp，N的值是80，伺服信息的抽样速率是9.6kHz。

图12列出表示抽样次数增长效果的数据项，其中假设保证稳定性所需的相位的公差是40度，分别列出相对于抽样速率9.6kHz和19.2kHz的开环系统的增益一交叠频率值。在第二个实施例中，写入主伺服模式的位置的数量被扩大二倍。当抽样速率被置为19.2kHz时，增益一交叠频率值被改进了大约30％。除了写入主伺服模式的位置数量扩大的二倍外，还可能扩大三倍或四倍。位置数据的三倍数和四倍数导致了伺服控制稳定性的进一步提高。

图13A和13B显示了在第三个实施例中记录在磁盘其它表面上的伺服模式和主伺服模式。图13A显示了在磁盘主表面和磁盘其它表面上的伺服模式状态的变迁。图13B显示了构成主伺服模式的伺服信息和构成将被记录在磁盘其它表面上的伺服模式的伺服信息的内容、结构和长度。从与图9的比较中可以明显看出，与第二个实施例中的主伺服模式不同之处在于，正常长度的伺服信息被作为主伺服模式(该主伺服模式被用作为最终的伺服模式)的一部分写入，较高频的给定长的伺服信息作为剩余的部分写入，并在伺服模式被记录在磁盘其它表面上后被删除。在这个图中，给定的伺服信息用粗线标出。普通长度的伺服信息写在磁盘的其它表面上。如图13B，给定伺服信息的位置信息划分的长度要长于普通伺服信息位置信息划分的长度。

为了确定磁道的位置，根据区域解调方法或诸如对大量伺服信号进行积分的相位解调的方法，大量伺服信号，即大量的伺服信息，能降低噪音的影响。写有伺服信息的一个较宽的区域导致了较好的控制。然而，根据数据面伺服方法，如果制造伺服信息的区域变宽，那么存有数据的区域就会变窄。这造成了存贮能力的下降。因此伺服信息不能过长。写伺服信息的宽度和存贮能力之间存在着相互制约的关系。在第三个实施例中，主伺服模式中在磁盘其它表面上写一个伺服模式之后而以较长的信息形成被删除的那一部分。主伺服模式中的这一部分标有粗线。当在其它磁盘表面上写入一个伺服模式时，如果给定长的高频伺服信息可以用来控制定位，那么定位将被控制得更加精确。

图14A和图14B用于解释当根据区域解调方法，为了增加定位信息划分的长度，以较长信息方式形成伺服模式时提高的定位精确度。图14A是一个信号分量的例子，这个信号从伴随定位信息划分形成的模式中的一部分获得。图14B显示了根据区域解调方法使用的解调电路的配置的框图。图14A所示的伺服A和B信号分量是通过读一个伺服模式中的位置信息获得的。信号分量的波形由全波检器(full-wave rectifier)50的全检波。全检波器50的输出分别被伺服A积分器51和伺服B积分器52积分。积分器输出电压之间的区别由减法器53计算，其中产生位置信号。与此同时，如果伺服模式占所的位置数较大，波上的随机噪音产生的干扰就能够达到最小。换句话说，通过增加一个伺服模式占据的位置数，即通过增加伺服信息的长度，能够使噪音的影响最小化并能提高定位的精度。

如与实施例相关的描述那样，根据本发明，由于根据主伺服模式进行定位控制，所以定位的精度可以得到提高。结果，一个高精度的伺服模式能够被写在磁盘其它任一表面。被写在磁盘其它表面上的伺服模式与主伺服模式的一部分相一致。或者，可以修正写在其它磁盘表面上的伺服模式以使可以写入能达到高定位精度控制的伺服模式。

图15显示一个理想的相位伺服模式，用斜的虚线标出的模式最好被记录为一个伺服模式。然而，肯定不可能写入这样一个伺服模式。实际上，一个宽的写磁头以例如四分之一磁道为单位不断地被移动以逐步地写入。一个写模式是分步骤进行的。即使模式所占据的位置不发生偏移，由读模式的读磁头产生的位置信号也会产生一个周期性的误差。

图16显示了由读磁头产生的定位信号的例子。信号<1>是当一个模式不发生位置偏移所得到的波形。如所作的说明，信号<1>以四分之一磁道为单位周期地更换。

当磁盘主表面上的伺服信息被用于在磁盘的其它表面上定位和写一个伺服模式时，如果发生了定位误差，受误差影响的伺服模式被写入。在采用相位伺服方法的情况下，具有由读一个写入的伺服模式所产生的单一频率的信号的相位表示了沿着磁道的位置。因此可以根据在写时发生的位置偏移来调整相位来实现校正。

图17A到17C用于解释当使用根据第四个实施例的相位伺服方法进行校正的原理。图17A显示了当以四分之一磁道为单位移动写磁头以逐步写入时的一个理想的模式，此模式与图15中所示的模式相同。图17B显示了当在模式写入部分^*过程中沿着磁道发生位置偏移时所写入的模式的模式。图17C显示了当进行修正时写入的模式。

图17A显示了一个理想的模式，而图17B显示了一个受到在写部分^*中发生的位置误差的影响的模式。然而，在同一磁道上写入模式的另外三个部分时，不应该发生位置误差。没的校正时，如图17B所示，在同一位置上写入一个作为理想模式的模式，但是模式的上位部分变长，模式的^*部分变短。使用图示的磁头读一个模式所产生的信号是图16中的信号<2>。相反，在第四个实施例中，当受位置误差影响的模式的部分^*被写入时，如图17C所示，在圆周方向上应该写入部分^*的位置发生偏移，也就是，相应信号分量的相位被改变。当读取图17C中的模式时，产生了如图16所示的信号<3>。很明显，影响信号<3>的位置误差量比影未被修正的响信号<2>的位置误差量要小。

图18是表示相位调整电路的配置的框图，此电路根据第四个实施例中的错误信号来调整写入伺服模式的位置。图19A和19B显示了相位调整电路和写入模式产生的信号。

如图18所示，通过读主伺服模式再次产生的一个解调信号从一个解调电路输入到PLL 62中。通过能调整延迟的可编程延迟线63，伺服模式写控制电路61指定的延迟使PLL 62产生延迟。频率划分电路64产生信号A，B，C和D，它们对应于通过在四分之一磁道为单位上位移磁头所得的信号。选择电路65对信号A，B，C和D逐一进行选择并作为写数据输出。如图19A所示，当不发生位置误差时，经历了相同相位位移的信号A，B，C和D被输出，并在图19A所示的一个模式写在一个媒体上。当在写信号C时，如果发生了如图19B所示的位置性错误，信号C被延迟，这样，媒体上写入信号C的位置发生偏移。

接下来，描述在伺服模式写控制电路61中采用的决定延迟的方法。例如，假定磁道间的间隔Tp是2.54微米，相位伺服控制的周期是四个磁道，伺服模式出现的间隔(伺服信号的频率)是66.67nsec(15MHz)。与0.1微米磁道方向上的偏移相对应的延迟Tcmp是根据0.1*66.67/(2.54*4)＝0.656nsec计算出来的。

根据读主伺服模式产生的读信号写伺服模式。伺服控制伴随有时间上的延迟。读主伺服模式所产生的信号因此被用作位置误差信号，其中，在写和从伺服系统导出的过程中发生的摆动(NRRO：不可重复的避开)能够被修正。如图17A到17C和19A到19B所示的例子与此校正有关。

或者，用于驱动VCM的功率放大器产生的信号可以被用作位置误差信号。通过校正信号所表示的位置误差，因离心产生的摆动或写在磁盘主表面上的周期性摆动(可重复地避开)能够被修正。

如所作出的描述，根据本发明，由于伺服模式能够被写在一张磁盘上，所以能够写出高精度的伺服模式。另外，因为可在磁盘驱动器封起之后在其它磁盘表面上执行写伺服模式的操作。如以往那样，可以减少要在一个干净的房间中执行的工作量。其结果是产量得到了提高。而且，可以避免当在使用STW在磁盘的每一磁盘表面上写一个伺服模式以提高伺服信号的精度之后装入磁盘时所发生的问题，也就是可以避免大量磁盘上伺服信号的写入位置相互偏离的问题。

Claims (22)

1.一种磁盘驱动器伺服模式写入方法，该磁盘驱动器具有位于多个磁盘上的多个表面，选择的多个表面之一为主表面，而剩余表面为辅助表面，所述方法包括步骤：

将主伺服模式写到主表面上；

利用写磁头采样主伺服模式；

根据所述采样主伺服模式，在辅助表面上定位写磁头；以及

将辅助伺服模式写到辅助表面上；

其中主伺服模式和辅助伺服模式分别是写入磁盘圆周方向的信息，并且主伺服模式写入其上的各半径的每个周长的总长大于每个辅助伺服模式写入其上的所述各半径的每个周长的总长。

2.根据权利要求1所述的磁盘驱动器伺服模式写入方法，其中在所述主表面插入所述磁盘驱动器的主单元之前，将所述主伺服模式写到所述主表面。

3.根据权利要求1所述的磁盘驱动器伺服模式写入方法，其中在其上记录了所述主伺服模式的磁道数量大于位于所述多个辅助表面之任一上的、在其上记录了所述辅助伺服模式的磁道的数量。

4.根据权利要求1所述的磁盘驱动器伺服模式写入方法，其中将主伺服模式和辅助伺服模式分散写入磁盘的圆周方向，并且每个圆周上、写入主伺服模式信息的区域数量大于每个圆周上、在多个辅助表面之任一上写入辅助伺服模式信息的区域数量。

5.根据权利要求1所述的磁盘驱动器伺服模式写入方法，其中将主伺服模式和辅助伺服模式分散写入磁盘圆周方向，并且写入主伺服模式信息的每个区域的长度大于写入每个辅助伺服模式信息的每个区域的长度。

6.根据权利要求4所述的磁盘驱动器伺服模式写入方法，其中主伺服模式包括对应于每个辅助伺服模式的第一模式和附加PLL信息。

7.根据权利要求1所述的磁盘驱动器伺服模式写入方法，其中在将辅助伺服模式写入辅助表面后，删除对应于每个辅助伺服模式的第一模式之外的部分主伺服模式。

8.根据权利要求1所述的磁盘驱动器伺服模式写入方法，其中在从主伺服模式占据的位置开始转动的方向获得的位置写入辅助伺服模式。

9.根据权利要求1所述的磁盘驱动器伺服模式写入方法，其中主伺服模式记录在其上的各磁道的第一范围超过读磁头/写磁头可到达的范围。

10.根据权利要求1所述的磁盘驱动器伺服模式写入方法，其中在写入所述辅助伺服模式时，根据读所述主伺服模式产生的位置误差信号，对表示所述辅助伺服模式的信号进行移相。

11.根据权利要求1所述的磁盘驱动器伺服模式写入方法，其中在写入所述辅助伺服模式时，将表示所述辅助伺服模式的信号移相指定值。

12.根据权利要求1所述的磁盘驱动器伺服模式写入方法，其中在写入所述辅助伺服模式时，将表示所述辅助伺服模式的信号移相位置误差信号和指定值确定的相位。

13.一种含有多个磁盘表面的磁盘驱动器，多个表面之一为主表面，而剩余表面为辅助表面，所述磁盘驱动器包括：

定位控制电路，通过采样写入主表面的主伺服模式，相对于辅助表面定位磁头；

伺服模式写控制电路，在定位控制电路进行定位时，用于将辅助伺服模式写入辅助表面；

其中主伺服模式和辅助伺服模式分别是写入磁盘圆周方向的信息，并且主伺服模式写入其上的各半径的每个周长的总长大于辅助伺服模式写入其上的所述各半径的每个周长的总长。

14.根据权利要求13所述的磁盘驱动器，其中在将所述主伺服模式记录到其上之后，将具有所述主表面的所述磁盘插入所述磁盘驱动器的主单元内。

15.根据权利要求13所述的磁盘驱动器，其中将所述主伺服模式记录在其上的磁道的数量大于位于所述多个辅助表面之任一上的、在其上记录了所述辅助伺服模式的磁道的数量。

16.根据权利要求13所述的磁盘驱动器，其中在将辅助伺服模式写入辅助表面后，删除对应于每个辅助伺服模式的第一模式之外的部分主伺服模式。

17.根据权利要求13所述的磁盘驱动器，其中在从主伺服模式占据的位置开始转动的方向获得的位置写入辅助伺服模式。

18.根据权利要求13所述的磁盘驱动器，其中主伺服模式记录在其上的各磁道的第一范围超过读磁头/写磁头可到达的范围。

19.根据权利要求13所述的磁盘驱动器，其中在写入所述辅助伺服模式时，根据所述定位控制电路输出的位置误差信号，所述伺服模式写控制电路对表示所述辅助伺服模式的信号进行移相。

20.根据权利要求13所述的磁盘驱动器，其中在写入所述辅助伺服模式时，所述伺服模式写控制电路将表示所述辅助伺服模式的信号移相指定值。

21.根据权利要求13所述的磁盘驱动器，其中表示所述主伺服模式的第一信号与表示所述辅助伺服模式的第二信号不同相。

22.根据权利要求13所述的磁盘驱动器，其中存储主伺服模式使用的磁道数量大于存储辅助伺服模式使用的磁道数量。

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