CN1393879A - 磁盘驱动器 - Google Patents

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Abstract

为了通过测量、存储和补偿磁盘驱动器的磁头定位控制系统中相邻磁道之间的普通重复消退平均值来实现窄化磁道间距，其提供了：在跟踪控制系统灵敏特性反函数的基础上，计算从磁盘所复制的伺服信息的至少两个磁道的每个伺服扇区的重复消退平均值的补偿信号的装置；用于存储所计算信号的装置；和用于在该信号基础上补偿伺服信号的装置。

Description

磁盘驱动器
本发明涉及磁盘驱动器的磁头定位装置，而更具体的是涉及扇区伺服系统磁盘驱动器的磁头定位装置，其中在插入磁盘驱动器之前在磁盘上记录伺服信息。
按照惯例，在磁盘装入磁盘驱动器之后将伺服信息存储在磁盘上。因此，为满足伺服磁道窄化的需求，就需要磁盘驱动器具有执行高精度伺服信息记录的功能。结果是，需要提供高精度定位机构，并因此使磁盘驱动器变得昂贵。
另一方面，为实现窄化伺服磁道的一项改善定位特性的技术是已公开的日本专利NO.(Hei)9-282820中所公开的系统，当将伺服信息写入磁盘时它对所产生伺服信号中的重复消退分量进行补偿。在这个传统的补偿系统中，对重复消退分量进行测量和补偿。
但是，由于在磁盘装入磁盘驱动器之前通过该系统将伺服信息记录在磁盘上时这些分量是非常明显的，因此为抵消由于旋转磁盘的主轴马达的激励、或由磁盘的变形而引起的重复消退分量，就需要较大的存储空间，因为需要存储较大数量磁道的补偿值。
由于需要较大的存储容积来存储在补偿穿过所有伺服磁道重复消退分量中所使用的信息，就不希望用如现有技术中所公开的用于测量和存储每个伺服扇区重复消退分量的系统来实现便宜的磁盘驱动器。
为了限制用于存储重复消退补偿值的存储器容积，还可以构想其中存储特定磁道数据的系统，但是当重复消退分量通常在不同磁道中变化时，从改进定位精度的观点却不希望这样。
因此，本发明提供一种磁盘驱动器，其具有以高精度方式对磁头进行定位的装置，这是通过在磁盘装入到磁盘驱动器之前而在磁盘上记录伺服信息时，补偿特别明显的重复消退分量的平均值来实现的。
为解决上述问题，本发明是一种磁盘驱动器，包括：用于测量穿过至少两个或多个磁道的每个伺服扇区的重复消退分量平均值的装置；和用于在该测量值的基础上从伺服信息中清除重复消退分量的装置；或者是如果在数据记录期间具有大的定位误差时，用于调节停止数据记录所使用的限制电平的装置。
图1是表示本发明一个实施例的简图；
图2是根据本发明用于测量重复消退平均值的补偿值的算法；
图3是根据本发明重复消退平均值的补偿值测量区的示意图；
图4是根据本发明用于记录或复制数据的跟踪控制系统的方框图；
图5是表示在不应用本发明的情况下重复消退测量示例结果的简图；
图6是表示重复消退平均值的补偿值计算结果的简图；
图7是表示在不应用本发明的情况下伺服信号测量示例结果的简图；
图8是表示另一个实施例的简图；和
图9还是表示另一个实施例的简图。
图1表示的是本发明的一个实施例。在图1的基础上描述本发明的概要。存储伺服信息和数据的磁盘101固定在主轴马达102上并且合并到磁盘驱动器中。在磁盘101固定到主轴马达102之前，通过伺服模式记录装置(没有示出)将伺服模式(没有示出)记录再磁盘101上。
通过作为由磁头103读出磁盘101上所记录的伺服模式的结果而获得伺服信号108。在此，伺服信号108包括表示磁盘101上的磁头103位置的位置信息。换句话说，它是由表示“磁道”数的灰色(grey)码、和表示偏离磁道中心的位置误差信号所组成，其中磁道是在磁盘101上同心所形成的具有大约相同径向宽度的区域(从磁盘101的外圆周到内圆周连续指定的整数是作为径向连续多个磁道的磁道数)。
通过加法器118对从伺服信号108所获得的位置信息，和由主控制器111所指示的目标位置信息两者进行求差，来获得位置误差信号116，再通过加法器106将其加到由重复消退平均值补偿器107预先测量和记录的重复消退平均值补偿信号109中。因此而获得的伺服信息110输入到补偿器105中。补偿器105派生伺服控制信号117，并且通过驱动系统115来驱动磁头支撑系统104，将磁头103定位在磁盘101的主控制器111所指示的目标位置中。由补偿器105、驱动系统115和磁头支撑系统104共同组成定位装置。
本实施例公开了将重复消退平均值补偿信号109加到位置误差信号116中的系统，但是在其处理器中，将形成磁盘伺服系统主信号的伺服信号处理为数字信息的数字控制系统中，可以通过其中将重复消退平均值补偿值109添加到伺服信号中的这样的组合，来容易地实现本发明。
接下来，将描述重复消退平均值补偿器107的操作。该重复消退平均值补偿器107由补偿值测量功能元件(function)112、补偿值记录功能元件(function)113和补偿值输出功能元件(function)114所组成。在来自主控制器的重复消退平均值补偿值测量操作指令的基础上，根据图2所示流程图来进行补偿值测量功能元件112的操作。因此，在根据图2流程图推导重复消退平均值补偿值的过程中，将图1中的重复消退平均值补偿信号109设为零。
首先，选择磁头#0(S101)。然后程序转移到确定所选择的磁头是否比最大磁头数低的步骤(S102)。如果在该磁头数判断过程(S102)中所选择的磁头数比最大磁头数大，换句话说，如果对所有的磁头完成了补偿值测量，那么补偿值测量功能元件112就停止。如果，另一方面，所选择的磁头数等于或小于最大的磁头数时，换句话说，如果没有对所有的磁头完成测量，那么将程序转换到确定补偿值测量区是否小于最大测量区的步骤(S103)。
在此，“补偿值测量区”如图3所示，相应于通过在其径向划分磁盘101的数据存储区302而获得的重复消退补偿区(303，304)。如果判定测量区大于作为S103判断步骤结果的最大区，那么程序将转换到增加测量磁头数的步骤(S104)，并且分支到S102的磁头数判断步骤。如果，另一方面，测量区数等于或小于最大区数，那么程序将转换到确定测量磁道数(磁道数)是否小于在那个测量区的最大磁道数(磁道数)的步骤(S105)。
在此，当主控制器给出重复消退平均值补偿值测量操作指令时，将开始测量的测量区数确定为初始设定，类似于S101中的磁头，并且磁头移动到所确定的测量区。然后可以测量通过设置测量区数而规定的区数，测量将在达到最大区数时停止。
如果测量磁道数大于那个测量区(将区中测量磁道数当作n)中最大的磁道数(磁道数)，那么就计算n磁道所测量的重复消退的平均值(S108)。然后通过下文中所描述的方法来计算重复消退平均值的补偿值(S109)。随后，通过补偿值存储功能元件113将该计算结果存储在非易失存储区中(S110)。在此，该非易失存储区被当作是例如安装在电路板(没有示出)上的EPROM的存储器、或者是磁盘101的存储区。当完成在非易失存储器中存储补偿值的步骤(S110)时，增加测量区数(S111)，并且程序分支到确定测量区数是否等于或小于最大区数的步骤(S103)。
如果，另一方面，测量磁道数(磁道数)等于或小于最大磁道数(磁道数＝n)，那么程序将分支到从位置误差信号116中，测量每个伺服扇区(伺服模式存储区域以近似等边的方式分布在磁道内)的重复消退分量的步骤(S106)，其中位置误差信号116是通过对从伺服信号108所获得的位置信息与从主控制器111所指示的目标位置信息两者进行求差而获得的。
通过在每个m环路将上述位置误差信号116存储在存储器中，并且为每个伺服扇区相同平均，以便获得重复消退分量。将上述位置误差信号116定义为PES[i][r](其中i表示：伺服扇区数1～节；r表示：测量频率1～m)。在这种情况中，通过下面的公式给出重复消退分量RRO[i](伺服扇区数i的重复消退分量)：
RRO[i]＝(1/m)(PES[i][1]+PES[i][2]+…+PES[i][m])(公式1)
当测量所讨论磁道中重复消退分量的步骤(S106)已经完成时，增加测量磁道数(S107)，并且程序转换到确定所测量磁道数(磁道数)是否等于或小于最大磁道数(磁道数)(S105)。
在此，类似于上述的测量区数，预先规定了开始测量的磁道数，并且磁头移到相应的磁道。通过规定测量停止时的磁道数为最大磁道数，可以来测量指定数的磁道的补偿值。
虽然需要对所有的磁头进行测量，但是并不需要测量所有区、或者特别是所有磁道的补偿值。可以通过对至少一个区的多个磁道测量补偿值来实现本发明的效果。
接下来，将描述计算重复消退补偿值的方法。
图4表示的是通过将与图1所示相同的系统转换为众所周知的格式、称做方框图。首先，通过加法器118将主控制器111所指示的目标位置信息和伺服信息108加到一起。然后，加法器106将从重复消退平均值补偿器107所读出的重复消退平均值补偿信号109加到加法器118所输出的位置误差信号116中。在该加法器106的输出基础上，也就是说，在伺服信息110的基础上，补偿器105(具有Gc(z)传输特性)计算伺服控制信号117，并且通过驱动系统115(驱动系统和磁头支撑系统的传输特性被当作Gp(z)，并且由单个方框401所表示)对磁头支撑系统进行位置控制。在此，z表示公知的z转换算子。
在此，将伺服扇区数当作“节”(sect)，将磁头数当作hd，将测量区数当作区，并且将每个测量区中的测量磁道数当作磁道。第(m)个磁头(m＝0～hd-1)的第(n)区(n＝1～区)的第(j)磁道(j＝1～磁道)的第(i)个伺服扇区(i＝1～节)的重复消退分量通过S106的步骤定义为RRO[m][n][i][j]。在此，当计算重复消退分量时，就不会将重复消退平均值补偿信号RRO_COMP[m][n][i]加到所使用的位置误差信号116中。当某特定测量区内的测量磁道数的重复消退测量已经完成时，其本身的平均RRO_AVG计算如下(公式2)。
RRO_AVG[m][n][i]＝(1/磁道)×{RRO[m][n][i][1]+…+RRO[m][n][i][磁道]}(公式2)
从重复消退平均值RRO_AVG[m][n][i]、补偿值传输特性(105)Gc(z)和驱动系统和磁头支撑系统传输特性(401)Gp(z)中将重复消退平均值补偿值RRO_COMP[m][n][i]推导如下：
RRO_COMP[m][n][i]＝{1+Gc(z)×Gp(z)}×RRO_AVG[m][n][i](公式3)
将从公式3得到的补偿值加到位置误差信号116中来抵消包含在从磁盘101所读出伺服信号108中的重复消退分量(有关测量区的)。此外，通过补偿值存储功能元件113来记录由公式3的计算所确定的重复消退平均值的补偿值。当磁头101沿着所指示磁道来记录或复制数据时，在测量区、磁头和扇区信息的基础上，进行这样的处理：补偿值输出功能元件114从补偿值存储功能元件113中读出补偿值，以及将相同信息加到位置误差信号116中。
图5表示的是测量图4跟踪控制系统中的测量区(1)内周、中周和外周位置伺服信息PES_COMP(Z)的结果，其中将重复消退平均值补偿信号RRO_COMP[m][n][i]当作0(换句话说，其中没有进行补偿)。此外，图6表示的是从公式3所获得的重复消退平均值补偿信号。此外，图7表示的是通过图6中补偿信号对图5中的信号进行补偿的结果。通过对重复消退平均值的补偿，可以大大提高定位精度。
图8表示的是另一个实施例。其包括执行图1所示实施例中那些不同操作的功能元件。组成重复消退平均值补偿器107的补偿值测量功能元件112在计算公式2的重复消退平均值RRO_AVG[m][n][i]的操作中停止其操作。然后将该重复消退平均值RRO_AVG[m][n][i]存储在补偿值存储功能元件113中。类似于图1所示的实施例，将补偿值输出功能元件114所读出的补偿信号输入到数据写入保护判断部分801中。
在数据写入保护判断部分801中，根据从补偿值输出功能元件114所读出的补偿信号(重复消退平均值)、位置误差信号116、以及数据写入位置误差公差来判断数据写保护操作，并且将数据写入保护指令传送到HDC(硬盘控制器)802。通常，为限制相邻磁道的中心数据位置之间的距离在规定的距离范围内，当位置误差信号116大于规定值时，执行数据写入保护。换句话说，数据写入保护判断部分801包括如果在数据记录期间定位误差较大时，用于判断何时延缓数据记录的定位误差限制电平，或者包括用于调节当进行这种判断时所使用的位置误差信息的功能元件。该定位误差限制电平预先存储在非易失存储器中或磁盘101上。此外，为每个伺服扇区调节定位误差限制电平和定位误差信息。
在此，重复消退平均值是连续磁道之间的相同值。换句话说，根据跟踪伺服系统，相对于重复消退平均值的磁头103的路径在连续磁道之间是相同的。因此，为保持所规定的距离范围内沿该路径所记录邻近磁道的中心数据位置之间的距离，必须调节数据写入保护偏离磁道量以便追随该路径。换句话说，根据本发明，应该将数据写入保护偏离磁道量WF[i](其中i表示：伺服扇区数1～节)根据重复消退平均值RRO_AVG[m][n][i](公式1)和数据写入位置误差公差WF_SLICE(当平均重复消退值是零时，是一个指示所允许偏离磁道量的统一值)设置如下。
WF[i]＝WF_SLICE+RRO_AVG[m][n][i]    (公式4)
以这种方式所调节的数据写入保护偏离磁道量WF[i]与位置误差信号116(表示为PES[i])相比较，并且如果公式5成立时禁止数据写入。
PES[i]＞WF[i]                          (公式5)
可以将记录在相邻磁道上的数据的中心位置之间的距离限制在统一的范围内。
此外，除根据如上所述重复消退RRO_AVG[m][n][i]来调节数据写入保护偏离磁道量之外，还可以调节用于与数据写入保护偏离磁道量相比较的位置误差信息。换句话说，位置误差信息可以调节为
PES_COMP[i]＝PES[i]-RRO_AVG[m][n][i]    (公式6)
并且数据写入保护判断条件设置为
PES_COMP[i]＞WF_SLICE             (公式7)
图9表示的是本发明另一个实施例的方框图。在该实施例中，除补偿伺服信号之外，对传送到定位装置的控制信号的平均值进行补偿。
在伺服信号108和主控制器111所示的目标位置信息的总和，即是加法器118的输出的基础上，补偿器105(具有Gc(z)传输特性)获得伺服控制信号117。然后加法器106将从重复消退平均值补偿器107中所读出的重复消退平均值补偿信号901加到信号117中，从而产生用于控制磁头支撑系统(驱动系统和磁头支撑系统的传输特性被当作Gp(z)，并且由单个方框401所表示)定位基础的控制信号902。在此，z表示公知的z转换算子。
通过(公式8)来确定重复消退平均值补偿信号901RRO_COMP2[m][n][i]。
RRO_COMP2[m][n][i]＝{1/Gp(z)}×RRO_AVG[m][n][i]+ACC_AVG[m][n][i](公式8)
ACC_AVG[m][n][i]是用作多个磁道的每个伺服扇区的控制信号的平均值，并且ACC_AVG[m][n][i]＝(1/track)×{ACC[m][n][i][1]+…+ACC[m][n][i][track]}(公式9)
ACC[m][n][i][j]表示到驱动系统401的输入，换句话说，当不进行重复消退平均值补偿时，来自补偿器105的第(m)磁头(m＝0～hd-1)、第(n)区(n＝1～区)、第(j)磁道(j＝1～磁道)、第(i)个伺服扇区(i＝1～节)的输出。在该实施例中，磁头103跟随重复消退平均值而操作。因此，从伺服信号108中消除重复消退平均值的影响，从而提高定位精度。
当没有重复消退平均值补偿信号901输入时，驱动信号902的平均值定义为平均控制信号。
在每个上述实施例中，相对于所有的扇区、所有的磁道和所有的磁头，确定重复消退、得到其自身的平均值并且计算补偿值，但这不是强制性条件。对于磁头，必须至少确定一个磁头的重复消退。对于磁道，必须至少确定相同扇区的多个磁道的重复消退并且计算补偿值。对于扇区，类似的是，不需要对所有扇区确定重复消退，并且例如可以通过确定选择交替扇区来确定一半扇区的重复消退、或仅在磁道一个环路的三个或四个位置中确定重复消退，来计算补偿值。
根据本发明，通过补偿重复消退的平均值来提高对磁头定位的精度。因此，可以提高磁盘驱动器的定位精度，该磁盘驱动器使用在主轴马达上装入磁盘之前在磁盘上记录伺服信息的系统，由于重复消退平均值的原因，该系统趋向使得定位精度更明显地变坏。

Claims (11)

1.一种磁盘驱动器，包括：
磁盘，在其中存储伺服信息；
磁头，用于将信息记录到所说磁盘中或从所说磁盘中复制信息；
驱动器，用于在所说磁盘上对所说磁头进行定位；和
控制器，用于在所说伺服信息的多个磁道中的每个伺服扇区的重复消退平均值的基础上补偿伺服信号。
2.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其特征在于：所说重复消退平均值存储在非易失存储器中或所说磁盘上。
3.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其特征在于：基于所说重复消退平均值的伺服信号补偿值存储在非易失存储器中或所说磁盘上。
4.一种磁盘驱动器，包括：
磁盘，在其中存储伺服信息；
磁头，用于将信息记录到所说磁盘中或从所说磁盘中复制信息；
驱动器，用于在所说磁盘上对所说磁头进行定位；和
控制器，用于在所说伺服信息的多个磁道中的每个伺服扇区的重复消退平均值的基础上调节所说磁头、每个伺服扇区的定位误差限制电平，因此将停止数据记录。
5.根据权利要求4所述的磁盘驱动器，其特征在于：所说重复消退平均值存储在非易失存储器中或所说磁盘上。
6.根据权利要求4所述的磁盘驱动器，其特征在于：所说定位误差限制电平存储在非易失存储器中或所说磁盘上。
7.一种磁盘驱动器，包括：
磁盘，在其中存储伺服信息；
磁头，用于将信息记录到所说磁盘中或从所说磁盘中复制信息；
驱动器，用于在所说磁盘上对所说磁头进行定位；和
控制器，用于在多个磁道的每个伺服扇区的所说驱动器的平均控制信号、和所说伺服信息的多个磁道中的每个伺服扇区的重复消退平均值的基础上，对所说驱动器的控制信号进行补偿。
8.根据权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于：所说平均控制信号存储在非易失存储器中或所说磁盘上。
9.根据权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于：基于所说平均控制信号的补偿值存储在非易失存储器中或所说磁盘上。
10.根据权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于：所说重复消退的平均值存储在非易失存储器中或所说磁盘上。
11.根据权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于：基于所说重复消退平均值的伺服信号补偿值存储在非易失存储器中或所说磁盘上
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