CN1571016A

CN1571016A - 自伺服写入磁盘驱动器的自适应磁道计数确定

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Publication number: CN1571016A
Application number: CN200410003746.4A
Authority: CN
Inventors: 老丹尼尔·J.·马隆
Original assignee: Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: JP2004234823A; US20040150903A1; CN100354933C; US7023633B2; SG121859A1

Abstract

一种构成能够实现一遍自伺服写入的磁存储器驱动器的系统和方法。至少根据每个磁头的近似磁宽度，对多个磁道分类。在特定的磁盘驱动器系统中只安装单一类别的磁头。关于单一类别中典型磁头的近似磁宽度，计算(最好根据经验)磁道重叠值。重叠值被用于确定在自伺服写入过程内利用的磁道间隔。

Description

自伺服写入磁盘驱动器的自适应磁道计数确定

技术领域

本发明涉及自伺服写入过程，更具体地说，本发明涉及在指定的磁头宽度变化条件下，实现所需数目的磁道的一遍自伺服写入过程和实现该过程的机构。

背景技术

典型的磁盘驱动存储系统包括安装成在轴心或主轴上同时旋转的一个或多个磁盘。典型的磁盘驱动器还包括由在每个磁盘上运动的液动轴承(hydrodynamic bearing)支承的变换器(transducer)。变换器和液动轴承有时被统称为数据磁头或产品(product)磁头。驱动器控制器通常用于根据从主机系统接收的命令控制磁盘驱动器。驱动器控制器控制磁盘驱动器从磁盘检索信息，和把信息保存在磁盘上。机电致动器在负反馈闭环伺服系统内工作，从而在磁盘内径向或线性移动数据磁头，以便实现寻道操作，并直接把变换器保持在所需磁道或柱面上方，以便实现磁道跟踪操作。

磁盘2通常还包括每隔一定距离记录的，并且与数据扇区12交错的伺服扇区18，如图1中所示。如图2中所示，伺服扇区通常包含前同步码20和与伺服扇区同步的sync(同步)标志22；包含用于确定磁头相对于多个磁道的径向位置的近似位置(coarse position)信息，例如Gray(格雷)编码磁道地址的伺服数据字段(field)24；和每隔精确距离记录的，并且偏移磁道中心线的多个伺服脉冲(servo burst)26，所述多个伺服脉冲提供精确的磁头位置信息。当写入或读取数据时，伺服控制器执行“寻道”操作，把磁头放置在所需的磁道上方；当磁头在记录表面内径向来回移动时，伺服数据字段24中的Gray编码磁道地址提供就当前磁道和目标磁道来说，磁头的近似位置信息。当磁头到达目标磁道时，伺服控制器执行跟踪操作，其中伺服脉冲26提供用于在把数字数据写入记录面或从记录读取数字数据的同时，把磁头保持在磁道中心线上方的精确位置信息。

通常，利用有时称为伺服写入的过程，在磁盘驱动器模块的制造期间，把伺服系统使用的伺服信息预先记录在盘面上。在典型的现有过程中，每个磁盘驱动器模块被安装在伺服记录器支持组件上，所述伺服记录器支持组件相对于基准或原点准确定位盘面。伺服记录器支持组件支持诸如激光干涉仪(用于检测致动器的位置，该致动器确定实现伺服磁道写入的磁头的位置)之类位置传感器，和由伺服记录器音圈驱动的推入销(push pin)，它决定致动器本身的位置。以电子方式把位置传感器插入磁盘驱动器的负反馈闭环伺服系统内，以便在把伺服数据写入盘面的时候，向伺服系统提供位置信息。伺服记录器支持组件还支持把时钟模式写入盘面的时钟记录器变换器，所述时钟模式用于环绕每个磁道的圆周临时隔开伺服数据。在伺服写入过程中需要净室，因为需要打开硬盘驱动器组件，以便允许时钟磁头，推入销和激光接触致动器和磁盘。在伺服写入期间，这将防止微粒污染。伺服磁道写入和净室方法成本很高。

写入伺服信息的另一种技术是利用磁盘驱动器本身原位写入伺服信息。原位(in situ)记录意味着利用产品磁头在完全组装的驱动器上记录伺服模式。该方法也称为自伺服写入。在自伺服写入方法中，产品致动器被用于实现步进，从磁头的磁宽度引导(bootstrap)位置步进。磁道之间的间隔，从而每英寸的磁道数目是磁头宽度本身的函数。宽磁头产生较大的磁道间隔，窄磁头产生较小的磁道间隔。在从内径(ID)到外径(OD)的机械距离固定的情况下，较宽的磁道间隔产生较少的磁道，较窄的磁道间隔产生更多的磁道。可产生少于产品格式所需的磁道。也可产生多于产品格式所需的磁道，并使面密度过于紧迫。

对于使用自伺服写入方法的多数驱动程序，使用一种两遍(pass)方法来获得所需格式的正确数目的磁道。在这种方法中，第一遍获得指定磁盘状况的磁道计数。一旦完成磁道计数，则再次伺服写入驱动器，这次使用不同的相对间隔获得所需的磁道计数。两遍方法的使用显然使特定程序所需的测试时间和伺服记录器(servowriter)的数目加倍。

需要一种能够在磁盘驱动器上实现所需磁道计数的一遍自伺服写入方法，从而减少测试时间和伺服记录器的数目。另外，自伺服写入方法的应用更合乎需要，因为不需要打开驱动器，于是可在使用成本不高的工厂空间的情况下，在净室(cleanroom)外运转驱动器。另外还节省了传统的伺服磁道记录器费用。

发明内容

通过提供一种构成能够实现一遍自伺服写入的磁存储器驱动器的系统和方法，本发明克服了上述问题。至少根据每个磁头的近似磁宽度，对多个磁道分类。在特定的磁盘驱动器系统中只安装单一类别的磁头。关于单一类别中典型磁头的近似磁宽度，计算(最好根据经验)磁道重叠值。重叠值被用于确定在自伺服写入过程内利用的磁道间隔。具体地说，磁道重叠值被用于影响应用于驱动器系统的磁道间距。

根据另一实施例，提供为不同大小的磁头选择所需平均估计重叠的系统和方法。本实施例中，至少确定多个磁头中一些磁头的至少一个近似磁宽度。根据磁宽度对磁头分类。根据每种类别中磁头的近似磁宽度，和在完成自伺服写入过程之后获得的磁道计数，选择每种类别的磁道重叠值。

能够实现一遍自伺服写入的磁存储器系统包括磁性介质和对磁性介质进行读取操作的至少一个磁头。已根据每个磁头的近似磁宽度，对每个磁头分类。已根据类别中每个磁头的近似磁宽度选择了该类别的磁道重叠值，其中重叠值被用于确定自伺服写入过程中的磁道间距。浮动块(slider)支承每个磁头。控制单元与每个磁头耦接，以便控制每个磁头的操作。

在上述任意实施例中，可根据下述等式计算重叠值：

OL＝((Tr/TP+Tw/TP)-1)/(Tr/TP)

其中：

OL＝重叠值

Tr＝读取磁头获得的振幅

Tw＝脉冲之一的振幅

TP＝柱面的总振幅

也可通过在磁盘的指定磁道上写入伺服脉冲，在磁盘的第二磁道上写入第二伺服脉冲，使读取磁头以这两个伺服脉冲之间的间隙为中心，利用读取磁头读取这两个伺服脉冲的幅值，计算这两个伺服脉冲的幅值之和，并把伺服脉冲幅值之和除以通过使读取磁头以伺服脉冲之一为中心进行读取得到的振幅，计算重叠值。

通过测试磁头，可确定磁头的近似磁宽度。也可根据在其上形成磁头的晶圆的测量结果，确定磁头的近似磁宽度。

附图说明

为了更充分地理解本发明的性质和优点，及优选的应用模式，应结合附图参考下面的详细说明。

图1表示磁盘表面的典型格式，所述磁盘表面包括多个分隔的同心数据磁道，所述数据磁道被分成多个数据扇区，并被嵌入伺服扇区，所述伺服扇区用于在寻道过程中，把磁头置于磁道表面之上。

图2表示嵌入的伺服扇区的典型格式。

图3是体现本发明的刚性磁盘驱动单元的简化垂直截面图。

图4是图3中所示结构的顶视图。

图5是图解说明计算不同尺寸的磁头的平均估计重叠的方法的流程图。

图6图解说明确定特定磁头分类的重叠的例证过程的流程图。

图7图解说明图6的过程的例证运行。

图8是图解说明产生能够一遍实现自伺服写入的硬盘驱动器系统的方法的流程图。

图9是磁盘介质的横截面图，表示在一遍自伺服写入过程中写入的区域。

具体实施方式

下面的说明是目前实现本发明的最佳实施例。该说明用于举例说明本发明的一般原理，并不意味着对这里要求保护的发明构思的限制。

现在参见附图，其中附图中相同的附图标记代表相同或相似的部分，图3中图解说明了数据存储磁盘驱动器系统30的各个部分的横截面图，数据存储磁盘驱动器系统30包括刚性的磁盘驱动单元32和控制单元34。虽然图解说明了一个磁盘驱动单元，不过应明白也可使用其它机械移动存储器结构。以足以理解本发明的简化形式举例说明了单元32，因为本发明的应用并不局限于特定驱动单元结构的细节。在完全装配数据存储磁盘驱动器系统30之后，利用磁盘驱动器系统30写入用于写入和读取数据的伺服信息。

现在参见图3和4，磁盘驱动单元32包括具有至少一个磁性表面40的磁盘38的堆栈36。磁盘38被平行安装，以便在集成的主轴和电机组件46上由所述组件46同时旋转。每个磁盘38上的数据信息由可横越盘面40移动的相应的变换器磁头48读取和写入。在利用专用或混合伺服的磁盘驱动器中，盘面之一40′保存用于定位另一盘面40上的信息和数据的位置的伺服信息。

变换磁头48安装在由臂52支撑的挠性弹簧50上，臂52被同轴连接在一起，以便围绕支承主轴54同时枢轴转动。臂52之一包括由磁头驱动电机58按照枢轴运动驱动的延伸部分56。虽然通常使用几个驱动器，不过电机58可包括一个与磁体和磁心组件(未示出)协作的音圈电机60，磁体和磁心组件在操作上受控，以便沿径向方向同步移动变换器磁头48，从而把磁头对准要跟踪的数据信息磁道或者数据柱面62，并访问特定的数据扇区64。虽然表示了旋转致动器，不过应明白也可使用带有线性致动器的磁盘驱动器。数据存储磁盘驱动器系统30是包括机架66的模块化单元。利用控制单元34产生的信号，例如线路46A上的电机控制信号和线路58A上的位置控制信号，控制磁盘驱动器系统30的各个部件的操作。

众多的数据信息磁道62按照同心模式排列在数据磁盘38的各个盘面40的磁性介质中。数据柱面包括数据存储磁盘驱动器系统30中数据表面40的一组相应数据信息磁道62。数据信息磁道62包括多个片段或数据扇区64，每个片断或数据扇区64包含预定大小的单独多组数据记录，所述数据记录被保存以便稍后取回和更新。数据信息磁道62布置在相对于伺服信息的预定位置，例如伺服参考索引。在图4中，一个扇区64被图解表示为具有固定索引或标志INDEX的SECTOR O，以便正确地查找第一数据扇区的位置。每个下一扇区64的位置由变换器磁头48从表面40、40′读取的扇区标识(SID)脉冲识别。

由于磁头容限的缘故，在自伺服写入过程中写入的磁道的数目显著变化。如上所述，自伺服写入过程产生磁道计数方面的显著差异，因为磁道之间的间距，从而每英寸的磁道数目是磁头宽度本身的函数。为了实现自伺服写入，现有技术需要两遍(pass)：一遍用于校准，另一遍写入正确数目的磁道。

本发明的各个实施例提供一种自伺服写入过程，该自伺服写入过程仅一遍即在磁盘驱动器上实现所需的磁道计数。更具体地说，本发明提供自适应地影响写入的磁道的数目，从而实现所需格式的过程。这些过程利用提前发送的和磁头的可能磁宽度相关的信息来修改对每个驱动器来说恰当的磁道重叠(overlap)。这提供处理不断变化的磁头磁道宽度的灵活性。利用单遍过程减少了伺服写入测试时间，还降低了制造设备费用。这种系统的简单性使其易于在制造环境中实现。另外，自伺服写入过程的应用更理想，因为它在净室之外进行，使用不太昂贵的加工空间。

图5中，根据一个实施例，表示了图解说明计算并指定不同大小的磁头的估计重叠的方法的流程图。这些重叠随后可被用于影响磁道间距，从而影响写入磁道的数目。

在方框80，利用磁宽度不同的许多磁头进行实验，获得所需的磁道计数。在典型的运行中，测量磁头的磁宽度。应用不同的磁道间距，直到获得所需的磁道计数为止。随后，关于磁头的特定宽度计算磁道重叠。

图6图解说明了确定磁头的重叠，使其被分类的例证过程的流程图。在方框102，在指定的磁道上写入伺服脉冲。在方框104，测试磁头向前步进前一磁道的预定百分率(约为1个柱面)。本例中，磁头步进两个伺服磁道(1个柱面)。在方框106，在新的磁道上写入第二伺服脉冲。在方框108，使读取磁头以这两个脉冲之间的间隙为中心。在方框110读取这两个脉冲的幅值，并在方框112把这两个脉冲的幅值加在一起。在方框114，用通过使读取磁头以脉冲之一为中心而获得的振幅去除这两个幅值的和。结果为所述重叠。

等式1可被用于计算重叠。

OL＝((Tr/TP+Tw/TP)-1)/(Tr/TP) (1)

其中：

OL＝重叠

Tr＝读取磁头获得的振幅

Tw＝脉冲之一的振幅

TP＝柱面的总振幅

图7图解说明了图6的过程的例证执行。如图所示，在指定磁道上写入第一伺服脉冲132。在第二柱面上写入第二伺服脉冲134。使读取磁头136以这两个脉冲之间的间隙为中心。本例中，假定下述数据：

脉冲1振幅＝2

脉冲2振幅＝2

幅值和＝4

全脉冲振幅＝5

重叠＝4/5＝0.8

或者使用下述等式：

OL＝((5/7+6/7)-1)/(5/7)

＝((5+6)-7)/(5)

＝(11-7)/5

＝4/5

＝0.8

继续参见图5，在方框82，如上所述关于磁头的指定分类(例如，窄、标准、宽)计算的重叠被保存在表格中或者以其它方式记录。下面表示了一个这种表格。本例中，关于三种例证宽度分类中的每一种，保存了具有一个和两个磁头的驱动器结构的重叠。

表1：例证的自伺服写入重叠

	窄	标准	宽
	窄	标准	宽	一个磁头	0.84	0.90	0.93
两个磁头	0.84	0.90	0.96	一个磁头	0.84	0.90	0.93

既然已计算了指定磁头类别的重叠，则在方框90，可把它们用于影响利用特定类别的磁头的特定驱动器的磁道间距，从而影响驱动器中写入磁道的数目。这允许在所有磁头上布置数目一致的磁道，从而获得一致的容量。例如，如果磁头的磁宽度宽于标准宽度，则可使磁道更近地靠在一起。同样地，如果磁头的磁宽度窄于标准宽度，则可使磁道分离得更远。

在开始制造存储系统之前，在方框84，例如根据记录磁头的制造测量结果，确定物理宽度和磁宽度不断变化的磁头的近似和/或实际磁宽度。例如，可根据样本和/或根据100％磁性测试确定宽度。在只有采样磁性数据可用的情况下，可利用源于晶圆或晶圆片断信息的近似磁宽度。从而，在装配存储系统之前，可知道单个晶圆或晶圆片断的近似机械宽度和磁宽度。

在方框86，按照磁头的近似磁宽度，对磁头分类或“归类”(“binned”)。磁头磁宽度的例证分类是窄、标准和宽。例如，可根据从其取走磁头的晶圆上的面积的平均测量结果，把磁头的分类确定为窄、标准和宽。另外注意来自整个晶圆的所有磁头可被分类成窄、标准和宽。

根据每个分类中磁头的平均或实际宽度，向该分类指定自伺服写入重叠。更具体地说，(根据驱动器中磁头的平均预期宽度)为每个驱动器选择优选重叠，所述优选重叠提供写入正确数目的磁道的最佳可能性。伺服写入过程按照相对的磁道间间距移动，从而产生正确的重叠。在方框88，伺服写入过程调整运动过程中，从一个磁道到另一磁道的相对移动，以保持所需的重叠。

图8中，根据优选实施例表示了图解说明产生能够一遍实现自伺服写入的硬盘驱动器系统的方法的流程图。在方框152，安装制造驱动器系统所需数目的致动器，每个致动器具有选自相同“类”(“bin”)或分类(例如窄、标准或宽)的磁头。在方框154，以电子方式标记驱动器。也可把可见的标记贴在驱动器机架上。所述标记指示安装在驱动器中的磁头的分类。在方框156，伺服记录器读取该标记，并从该标记识别磁头的宽度和/或磁头的数目。在方框158，应用关于磁头的特定磁宽度的重叠，在方框160，根据重叠写入磁道。重叠允许在第一遍写入正确数目的磁道。此外，依据宽度对磁头分类，并计算每种磁头分类的重叠的过程导致实际磁道计数更紧密地分布，更精密地接近从推动(pusher)伺服记录器获得的结果。

图9表示了磁盘介质180的横截面，表示在根据一个实施例的一遍自伺服写入过程中写入的区域。注意表示的数值只是作为一个例子而给出，并表示一种可能实现。通过朝着内部碰撞止挡(crashstop)移动磁头开始该过程，内部碰撞止挡具有一定的压缩能力。磁道贴着内部碰撞止挡移动，内部碰撞止挡被用作把磁头推入碰撞止挡补偿区182中的弹簧。少数磁道被写入碰撞止挡补偿区182，以便对磁盘计时和决定磁头的位置。在自伺服写入传播/开始区184中写入传播磁道，以便稳定磁头。在这期间，最好使用图6和7和/或等式1中所示的过程微调伺服写入过程，从而在伺服写入期间，它使用所需的重叠。注意在实现稳定之前，可写入少许磁道。

随后磁头移出传播/开始区184，横越磁盘180的过冲区186、数据区188和加载/卸载区190写入磁道。在写入期间，磁道步进越过区域186、188、190，总是移动前一写入磁道的一部分，并且每个数据磁道写入一个、两个或更多的伺服脉冲。当磁头接近外径192时，向磁盘写入指示磁道数目的标志(20-30磁道)194。

作为一种选择，可修改制造系统，以便透明测试和评估具有不同磁宽度的磁头的驱动器，从而获得所需格式的正确数目的磁道。

当加载磁盘时，旋转驱动器，读取标志194。由于现在已知磁道计数，它可被用于确定是否应使用任何其它格式来获得正确的空间。

虽然上面说明了各个实施例，但是应明白上述说明只是对本发明的举例说明，而不是对本发明的限制。从而优选实施例的外延和范围不应由上述任意例证实施例限定，相反只上下述权利要求及其等同物限定。

Claims

1、一种构成能够实现一遍自伺服写入的磁存储器驱动器的方法，包括：

至少根据每个磁头的近似磁宽度，对多个磁头分类；

在特定的磁盘驱动器系统中只安装单一类别的磁头；

关于单一类别中磁头的近似磁宽度，计算磁道重叠值；

使用重叠值确定在自伺服写入过程内利用的磁道间隔。

2、按照权利要求1所述的方法，其中根据下述等式计算重叠值：

OL＝((Tr/TP+Tw/TP)-1)/(Tr/TP)

其中：

OL＝重叠值

Tr＝读取磁头获得的振幅

Tw＝脉冲之一的振幅

TP＝柱面的总振幅。

3、按照权利要求1所述的方法，其中通过下述操作计算重叠值：

在磁盘的指定磁道上写入伺服脉冲；

在磁盘的第二磁道上写入第二伺服脉冲；

使读取磁头以这两个伺服脉冲之间的间隙为中心；

利用读取磁头读取这两个伺服脉冲的幅值；

计算这两个伺服脉冲的幅值之和；和

把伺服脉冲幅值之和除以通过使读取磁头以伺服脉冲之一为中心进行读取得到的振幅。

4、按照权利要求1所述的方法，还包括利用磁道重叠值影响应用于驱动器系统的磁道间距。

5、按照权利要求1所述的方法，其中通过测试磁头，确定磁头的近似磁宽度。

6、按照权利要求1所述的方法，其中根据在其上形成磁头的晶圆的测量结果，确定磁头的近似磁宽度。

7、一种选择不同大小的磁头的所需平均估计重叠的方法，包括：

至少确定多个磁头中一些磁头的至少一个近似磁宽度；

根据磁宽度对磁头分类；和

根据每种类别中磁头的近似磁宽度，和完成自伺服写入过程之后获得的磁道计数，选择每种类别的磁道重叠值。

8、按照权利要求7所述的方法，其中根据经验利用下述等式计算重叠值：

OL＝((Tr/TP+Tw/TP)-1)/(Tr/TP)

其中：

OL＝重叠值

Tr＝读取磁头获得的振幅

Tw＝脉冲之一的振幅

TP＝柱面的总振幅。

9、按照权利要求7所述的方法，其中借助下述操作根据经验确定重叠值：

在磁盘的指定磁道上写入伺服脉冲；

在磁盘的第二磁道上写入第二伺服脉冲；

使读取磁头以这两个伺服脉冲之间的间隙为中心；

利用读取磁头读取这两个伺服脉冲的幅值；

计算这两个伺服脉冲的幅值之和；和

10、按照权利要求7所述的方法，还包括利用磁道重叠值影响应用于使用特定分类的磁头的驱动器的磁道间距。

11、按照权利要求7所述的方法，其中通过测试磁头，确定磁头的近似磁宽度。

12、按照权利要求7所述的方法，其中根据在其上形成磁头的晶圆的测量结果，确定磁头的近似磁宽度。

13、一种能够实现一遍自伺服写入的磁存储器系统，包括：

磁性介质；

对磁性介质进行读写操作的至少一个磁头，其中

已根据每个磁头的近似磁宽度，对每个磁头分类，其中已根据分类中每个磁头的近似磁宽度选择了该分类的磁道重叠值，其中重叠值被用于确定自伺服写入过程中的磁道间距；

支承每个磁头的浮动块，和

与每个磁头耦接，以便控制每个磁头的操作的控制单元。

14、按照权利要求13所述的系统，其中根据下述等式确定重叠值：

OL＝((Tr/TP+Tw/TP)-1)/(Tr/TP)

其中：

OL＝重叠值

Tr＝读取磁头获得的振幅

Tw＝脉冲之一的振幅

TP＝柱面的总振幅。

15、按照权利要求13所述的系统，其中通过下述操作确定重叠值：

在磁盘的指定磁道上写入伺服脉冲；

在磁盘的第二磁道上写入第二伺服脉冲；

使读取磁头以这两个伺服脉冲之间的间隙为中心；

利用读取磁头读取这两个伺服脉冲的幅值；

计算这两个伺服脉冲的幅值之和；和

16、按照权利要求13所述的系统，其中通过测试磁头，确定磁头的近似磁宽度。

17、按照权利要求13所述的系统，其中根据在其上形成磁头的晶圆的测量结果，确定磁头的近似磁宽度。