CN101197176A - 测试磁盘驱动器的磁盘介质上的伺服数据的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在具有进行自伺服写入的功能的磁盘驱动器(20)中，CPU(29)被配置以当在自运行测试期间进行计算STW－RRO校正值的处理时，只对已指定的伺服磁道的伺服扇区计算校正值，并且将所述校正值存储在伺服扇区中。

Description

测试磁盘驱动器的磁盘介质上的伺服数据的方法和装置

技术领域

本发明涉及硬盘驱动器。更具体地，本发明涉及对计算用于伺服控制的RRO校正值的方法的改进。

背景技术

在大多数磁盘驱动器中，其中一个有代表性的例子是硬盘驱动器，依照在磁盘介质，即数据记录介质上记录的伺服数据(伺服图形(servopattern))控制磁头的定位。也就是说，依照所述磁头已经读出的所述伺服数据，将所述磁头移动到所述磁盘介质上的目标位置(即，目标磁道)。每一个磁头在磁盘介质上的所述目标位置写入或读出数据。

在被包括在所述磁盘驱动器的制造过程中的伺服写入部分，将所述伺服数据记录在磁盘介质上。近来，一种写入伺服数据的方法已经被提出，其能够有效地写入伺服数据。在这种方法中，以被用作基本图形的螺旋伺服图形或多螺旋伺服图形的形式将所述伺服数据记录在所述磁盘介质上。通过利用所述基本图形，伺服数据，即，同心伺服图形，被写入所述磁盘介质。(参见，例如，USP 5,668,697和USP 6,965,486B1。)

所述同心伺服图形由在所述磁盘介质的圆周方向上以规则间隔布置在一个磁道上的多个伺服扇区组成。所述同心伺服图形意味着由这些伺服扇区组成的许多伺服磁道。在每一个伺服扇区中记录了包含所述磁道和扇区的地址码以及伺服脉冲模式(servo-burst pattern)的伺服数据。

在所述伺服写入部分中，由于所述磁盘介质旋转时的摆动，这也被称为磁盘偏离(run-out)或可重复偏离(RRO)，伺服数据被写入为变形的同心磁道，而非理想的同心磁道。所述磁道的这种变形被称作伺服磁道写入RRO(STW-RRO)。如果使用被记录在这种变形的伺服磁道中的伺服数据，在数据的读/写中将所述磁头定位于所述目标磁道时可能出现大的误差，或用户数据被记录在其中的数据磁道可能被以不均匀的间距布置。

每当通过利用从所述磁盘介质再生的伺服数据来控制磁头位置时，为了防止这种磁头定位错误或这种不均匀的数据磁道间距，磁盘驱动器的所述伺服***(更精确地，所述磁盘驱动器的主控制器，即CPU)进行利用用于抑制STW-RRO的STW-RRO校正值的校正处理。(在下文中，所述STW-RRO校正值将被称为校正值。)结果，所述磁头能够跟从几乎与所要的一样同心的数据磁道，由此能够高精度地读写所述用户数据。

在磁盘驱动器的制造过程中，在已经将所述伺服数据写入各磁盘介质中之后，执行一种所谓的自运行测试。该测试包括伺服数据测试。在所述伺服数据测试中，在已经将所述磁盘介质并入到将被组装为产品的磁盘驱动器中之后，进行所述磁头定位控制，其中在所述伺服写入部分中每一个磁盘介质都具有伺服数据记录在其上。

一种获取校正值的方法已经被提出用于上述自运行测试中。该方法通过反复计算获得校正值。(参见，例如，USP 6,061,220和USP 6,529,362。)在这种方法中，被包括在各个磁头中的读磁头从一个磁盘介质上的各个伺服扇区读出伺服数据，并且计算被反复进行，从而提供能够抑制STW-RRO的校正值以使得所述磁头跟从非常近似于理想同心磁道的数据磁道。

因此，在所述自运行测试中用于抑制所述STW-RRO的校正值被计算。如此计算出的所述校正值可以被记录在，例如，在所述磁盘介质上设置的伺服扇区中。于是，在所述磁头定位控制期间，所述STW-RRO能够被补偿。

然而，因为每一个磁盘介质具有许多磁道，在所述自运行测试中计算校正值需要很长的时间。所需的时间很长，特别是由于高记录密度的介质，其具有大量的磁道。计算所述校正值的处理将是使所述磁盘驱动器的制造过程延长的一个因素。

发明内容

本发明的目的是缩短在磁盘驱动器的所述自运行测试中计算校正值所需的时间，从而提高制造所述磁盘驱动器的效率。

根据本发明的一个方面的磁盘驱动器包括：写入和读出数据的磁头；具有基本上同心的伺服磁道的磁盘介质，每一个磁道由多个伺服扇区形成，在其中伺服数据被记录用于所述磁头的定位控制；磁头移动机构，其被配置为在所述磁头的定位控制期间将所述磁头移动到所述磁盘介质上的指定位置；计算单元，其利用所述磁头已经从所述磁盘介质读出的伺服数据，从而计算用于在所述磁头的定位控制期间抑制与所述磁盘介质的旋转同步的变化的校正值；计算控制单元，其控制所述计算单元，并使得所述计算单元为已指定的伺服磁道之一计算校正值，并将如此计算出的校正值存储到存储单元中；以及控制器，其利用从所述存储单元读出的所述伺服数据和所述校正值，从而控制所述磁头移动机构并将所述磁头定位于已指定的伺服磁道。

附图说明

所述附图，其被引入并构成本说明书的一部分，用图示说明了本发明的实施例，并与上面给出的一般性描述，以及下面给出的实施例的详细描述一起，用于解释本发明的原理。

图1是示出了根据本发明的一个实施例的伺服磁道写入器的主要组件的框图；

图2是解释了所述实施例中在磁盘介质上记录的伺服数据的示图；

图3是示出了根据所述实施例的伺服扇区的结构的示图；

图4是示出了根据所述实施例的磁盘驱动器的主要组件的框图；

图5是阐明了根据所述实施例的伺服图形的例子的示图；

图6A和6B是解释了根据所述实施例的在自伺服写入过程中进行的寻道速度和加速的示图；

图7是示出了根据所述实施例的多螺旋伺服图形的放大图的示图；

图8是示出了根据所述实施例的螺旋伺服图形的结构的示图；

图9是解释了在所述实施例中由所述伺服磁道的变形导致的相关和去相关的图形示图；

图10是解释了在所述实施例中计算校正值的顺序的流程图。

具体实施方式

将参照所述附图描述本发明的实施例。

(伺服写入处理)

图1到5说明了根据本实施例在磁盘驱动器的制造过程中将伺服数据写入磁盘介质10的伺服写入处理。图1是示出了在所述伺服写入处理中的使用的伺服磁道写入器(STW)的主要组件的框图。

像在大多数情况下一样，所述伺服磁道写入器被安装在无尘室中。它将伺服数据写入迄今没有在其上记录数据的磁盘介质10。所述伺服磁道写入器具有主轴电机11，伺服磁头12，磁头驱动机构13，控制器14，写入控制单元15，时钟头16，以及主时钟单元17。所述伺服磁头12被设置以写入伺服图形。

控制器14控制磁头驱动机构13，其将伺服磁头12移动至通过主轴电机11旋转的磁盘介质10上的指定位置。写入控制单元15提供伺服数据给伺服磁头12。依照所述伺服数据，伺服磁头12在磁盘介质10上的指定位置写入伺服图形。

在本实施例中，所述伺服磁道写入器在磁盘介质10上写入螺旋伺服图形50，如图5中所示。所述螺旋伺服图形被用作基本图形。实际上，所述基本图形是一个多螺旋伺服图形，其被记录在磁盘介质10上并由多个螺旋伺服图形组成。

进一步地，如图2中所示，通过自伺服写入方法在磁盘介质10上写入同心伺服图形。在所述自伺服写入方法中，在其上已经通过所述伺服磁道写入器写入所述基本图形的磁盘介质10，如从图4所能够理解的被包括在磁盘驱动器20中。将被组装为产品的所述磁盘驱动器20在记录于所述磁盘介质10上的所述基本图形的基础上写入同心伺服图形。

如图2中所示，所述同心伺服图形由构成伺服磁道的伺服扇区100组成。换句话说，每一个伺服磁道由在圆周方向上以规则间隔布置的多个伺服扇区100(在此8个伺服扇区)组成。如图3中所示，每一个伺服扇区100包括前置区101，伺服标记102，扇区地址103，柱面(磁道)地址104，以及伺服脉冲模式(A到D)105。伺服扇区100还包括后置区(PAD)。

如图4中所示，磁盘驱动器20具有磁头22(包括读磁头和写磁头)，致动器(磁头移动机构)21，磁头放大器23，以及电路板24。致动器21掌控着磁头22(即，读磁头和写磁头)。电路板24容纳读/写通道25，微处理器(CPU)29，以及电机驱动器30。读/写通道25包括伺服***电路26到28。

读/写通道25是信号处理电路，其处理用于读出和写入伺服数据和用户数据的读/写信号。所述伺服***电路为检测器26、解调器27以及伺服格式器28。检测器26检测扇区地址103和柱面地址104。解调器27解调伺服脉冲模式105。在CPU 29的控制下，电机驱动器30驱动主轴电机11和致动器21中设置的音圈电机。

CPU 29是磁盘驱动器20的主控制器。根据本实施例在自伺服写入处理和自运行测试期间它进行计算处理以计算用于抑制STW-RRO变化的校正值(STW-RRO校正值)。

(计算校正值的处理)

在本实施例中，在自伺服写入处理之后进行的自运行测试期间，CPU29计算各个扇区的校正值(即，STW-RRO校正值)。如此计算出的校正值被存储在所述伺服扇区的指定区域。下面将说明计算该校正值的处理。

在所述自运行测试中，对于已经在所述自伺服写入处理中将伺服数据写于其上的磁盘介质10进行磁头定位控制。从而执行伺服测试处理以测量磁头定位精度。

在所述自伺服写入处理中，CPU 29首先使得磁头22跟从所述螺旋伺服图形，即，基本图形50，其被记录在磁盘介质10上，如上所述。CPU 29然后使得磁头22在磁盘介质10上写入同心伺服图形(形成伺服磁道的伺服扇区100)，如图2和图3中所示。当磁盘驱动器20被组装为产品时如此写入的同心伺服图形被使用。

(STW-RRO)

在磁盘介质10上记录的基本图形50是一个螺旋伺服图形。如图5所示，它具有特定的长度并且是由约200到300个螺旋伺服图形组成的多螺旋图形。

图6A和6B是说明了依照所述多螺旋伺服图形在所述自伺服写入处理中移动磁头22的寻道操作的示图。更精确地，图6A示出了全程寻道轨道(full-stroke seek orbit)，而图6B示出了磁头22沿所述寻道轨道移动时的加速。

本实施例的自伺服写入处理是利用如基本图形50的螺旋伺服图形的写入伺服数据的处理。因此，能够在单个的全磁道寻道操作中写入所述同心伺服图形。这能够极大地缩短写入所述伺服数据所需的时间。

如示出了磁头22依照所述多螺旋伺服图形在所述自伺服写入处理中跟从的全程寻道轨道的图6A所示，由虚线602指示的最大寻道速度不同于磁头22沿着由实线601指示的标称轨道移动时的标称寻道速度。虽然如此，磁头沿着由虚线602指示的轨道以恒定速度移动。由点线603指示的寻道轨道示出了寻道速度由于不规则的扰动如何变化。

图7是示出了被用作为基本图形50的多螺旋伺服图形的一个例子的示图，在图7中，时间被绘制在横坐标上而磁头22在径向上的位置被绘制在纵坐标上。如图7中所示，多螺旋伺服图形702是由彼此平行伸展并以规则间隔隔开的回转(turn)组成的单个螺旋。如图8中所示，螺旋图形702由图形单元组成，其每一个由同步标记801和伺服脉冲模式802组成。所述图形单元无间断地重复出现。

在所述伺服写入处理中，CPU 29从伺服门(servo gate)701的位置检测磁头22在磁盘介质10的径向上的位置，如图7中所示。依照螺旋图形702的回转的倾斜度，CPU 29从伺服门701的位置获取10到20柱面(磁道)的相对位置数据703。

CPU 29使得磁头22逐渐向磁盘介质10的内周或外周移动，直到磁头22到达磁盘介质10上想要的位置。在移动磁盘22时，从而在该寻道操作中，CPU 29利用，例如，在磁盘驱动器20中设置的内周限位块(stopper)，作为基准位置。

图9是图7的一部分的放大视图。在图9中所示的螺旋图形901属于由图6中实线601指示的寻道轨道。图9中所示的另一个螺旋图形902属于由图6中虚线602指示的寻道轨道，磁头22沿此以恒定速度移动。由虚线602指示的该寻道轨道偏离了由虚线904所指示的标称轨道。

又一个螺旋图形903在图9中被示出。该图形属于由图6A中点线603所指示的寻道轨道，磁头22沿此以不一致的速度移动。螺旋图形903偏离了由虚线905所指示的标称轨道。

在图9中，实线909指示实际上分别由螺旋图形901到903定义的三个同心伺服磁道。已经通过利用伺服磁道将用户数据写入其中的磁道将被称作数据磁道。

同心磁道909偏离理想的同心磁道906。因此，在一个周期908内，如果任何两个相邻的磁道对于理想同心磁道906的偏离不相同，计算必须被重复进行以提供每个伺服扇区的校正值(STW-RRO校正值)。

在近年来开发的磁盘驱动器中，因为数据被以高密度记录在磁盘介质10上，在各个介质上形成的磁道被分隔，但间隔非常短的距离。因此，在图9中所示周期908内，寻道速度的改变较少影响在几个相邻磁道之间的间隔。也就是说，在基于所述多螺旋伺服磁道的写入伺服磁道处理过程中，相邻磁道能够被假定在形状上的改变不会像在图9中所示的周期907中的一样。

鉴于上述情况，CPU 29只对在磁盘介质10上设置的部分伺服磁道计算校正值，其中该部分磁道被选择并以介质10的径向上指定的一定间隔被隔开。因此，用于计算所述校正值所需的时间，能够远远短于在CPU 29为在磁盘介质10上设置的所有伺服磁道计算校正值的情况下的时间。

可以不通过上述方法，其中所述间隔被机械地指定，而以分隔应当计算校正值的伺服磁道的间隔，来计算所述校正值。将参照图10的流程图说明计算所述校正值的另一种方法。

首先，CPU 29反复进行计算，为磁盘介质10的最内侧磁道的所有伺服扇区提供校正值(STW-RRO校正值)(块S1)，接下来，利用所述校正值，CPU 29使得磁头22移动，跟从紧接着的外侧磁道(通过重复几次磁头定位控制)(块S2)。在该点使用的校正值，是在所述磁盘介质的径向上的内侧磁道的伺服扇区中记录的校正值。

然后，CPU 29测量与磁头22正在跟从的磁道的各个伺服扇区相关的所述磁头具有的位置误差(块S3)。进一步地，CPU 29得到磁盘介质10每旋转360°磁头22具有的平均位置误差(块S4)。

CPU 29确定，如果对于所述磁道的伺服扇区测量的位置误差的平均不变化为零，不能利用任何现有的校正值，即使是利用与内侧磁道的伺服扇区的那些校正值相同的校正值。换句话说，CPU 29确定，在径向上相邻的任何伺服扇区在STW-RRO方面不是相关的(块S5)。

如果在径向上相邻的任何伺服扇区不是相关的(如果在块S6为否)，则CPU 20再次反复计算，提供校正值(块S1)。如果在径向上相邻的伺服扇区是相关的(如果在块S6为是)，其使得磁头22将至此所使用的校正值记录在所述伺服扇区中。然后，CPU 29使得磁头22跟从下一个外侧磁道。

因此，如果在介质10上的相邻磁道在STW-RRO方面是相关的，为了抑制在所述自运行测试期间的STW-RRO变化，不对磁盘介质10上的所有磁道计算校正值。也就是说，只对介质10上的一些磁道计算所述校正值。在这种情况下，在径向上相邻的磁道的伺服扇区中存储的校正值，被用于控制关于在其中没有存储校正值的伺服扇区的由磁头22具有的位置。这缩短了用于计算校正值的时间，最终提高了制造所述磁盘驱动器的效率。

在本实施例中，在，例如，所述自运行测试期间，能够减少用于计算校正值的时间，并因此能够提高制造所述磁盘驱动器的效率。

本领域技术人员将容易地想到额外的优点和变型。因此，本发明在其广义方面不受限于在这里示出和描述的具体细节和代表性实施例。因此，无需偏离由所附权利要求及其等同所定义的一般发明概念的精神或范围，可以进行各种的变型。

Claims (13)

1.一种磁盘驱动器，其特征在于，包括：

写入和读出数据的磁头；

具有基本上同心的伺服磁道的磁盘介质，每个伺服磁道由多个伺服扇区形成，在所述伺服扇区中记录了伺服数据用于所述磁头的定位控制；

磁头移动机构，其被配置以在所述磁头的定位控制期间将所述磁头移动到所述磁盘介质上的指定位置；

计算单元，其利用所述磁头已经从所述磁盘介质读出的伺服数据，从而计算用于在所述磁头的定位控制期间抑制与所述磁盘介质的旋转同步的变化的校正值；

计算控制单元，其控制所述计算单元，并使得所述计算单元为已指定的一个伺服磁道计算校正值，并将如此计算出的校正值存储到存储单元中；以及

控制器，其利用从所述存储单元读出的所述伺服数据和所述校正值，从而控制所述磁头移动机构并将所述磁头定位于所述已指定的伺服磁道。

2.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其特征在于，所述计算单元计算各伺服扇区的校正值，并且所述计算控制单元使得所述计算单元为被包括在指定的几个磁道中的伺服扇区计算校正值，并将所述校正值存储到所述存储单元中。

3.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其特征在于，所述计算控制单元被配置以使得所述计算单元计算只用于已经被指定的在所述变化方面相关的相邻磁道的校正值，并使得计算在所述变化方面与相邻磁道不相关的磁道的校正值。

4.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其特征在于，所述计算单元计算各伺服扇区的校正值，并且所述计算控制单元被配置以使得所述计算单元只为已经被指定的在所述变化方面相关的相邻磁道的那些伺服扇区计算校正值，并使得所述计算单元为未被指定且在所述变化方面不相关的磁道的伺服扇区计算校正值。

5.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其特征在于，所述计算单元计算各伺服扇区的校正值，并且所述计算控制单元被配置以使得所述计算单元对于被包括在已经被选择并且由指定的规则间隔分隔并且包括最内侧磁道和最外侧磁道的伺服磁道的那些伺服扇区中的伺服扇区计算校正值。

6.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其特征在于，进一步包括：相关性确定单元，其被配置以当通过利用所述计算单元已为所述指定的伺服磁道计算的校正值来执行所述磁头的定位控制时，确定具有超出容许范围的位置误差的任何伺服磁道与所述变化不相关，其中所述计算单元被配置以除了计算所述指定的伺服磁道的校正值之外，还对于被确定与所述变化不相关的任何磁道计算校正值。

7.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其特征在于，所述控制器被配置以从所述存储单元读出在其定位所述磁头的磁道的校正值，并且当没有校正值可用于所述磁道时，利用与所述磁道相邻或接近的磁道的校正值。

8.根据权利要求6所述的磁盘驱动器，其特征在于，所述控制器被配置以从所述存储单元读出在其定位所述磁头的磁道的校正值，并且当没有校正值可用于所述磁道时利用与所述磁道相邻或接近的磁道的校正值。

9.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其特征在于，所述存储单元是被包括于在所述磁盘介质上设置的伺服扇区中的存储区域。

10.根据权利要求6所述的磁盘驱动器，其特征在于，所述存储单元是被包括于在所述磁盘介质上设置的伺服扇区中的存储区域。

11.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其特征在于，基于在所述磁盘介质上记录的多螺旋伺服图形，已经通过所述磁头或伺服磁道写入器写入了被记录在所述磁盘介质上的伺服数据。

12.一种测试伺服数据的方法，用于磁盘驱动器，所述磁盘驱动器具有：写入和读出数据的磁头；具有基本上同心的伺服磁道的磁盘介质，每个伺服磁道由多个伺服扇区形成，在所述伺服扇区中记录了伺服数据用于所述磁头的定位控制；以及磁头移动机构，其被配置以在所述磁头的定位控制期间将所述磁头移动到所述磁盘介质上的指定位置，所述方法，其特征在于，包括：

利用所述磁头已从所述磁盘介质读出的所述伺服数据，从而计算在所述磁头的定位控制期间与所述磁盘介质的旋转同步的位置误差变化；

为已指定的所述伺服磁道的那些伺服扇区计算校正值，所述校正值是用于在所述磁头的定位控制期间抑制与所述磁盘介质的旋转同步的变化的值；以及

将如此计算出的校正值存储至存储单元。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：

当通过利用为所述指定的伺服磁道计算的校正值来执行所述磁头的定位控制时，确定具有超出容许范围的位置误差的任何伺服磁道与所述变化不相关；以及

对于任何指定的伺服磁道以及对于被确定与所述变化不相关的任何磁道，计算校正值。

Images