在自伺服寫入系統中創建初始記錄道組的方法和系統的制作方法

專利名稱：在自伺服寫入系統中創建初始記錄道組的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及數據存儲介質。更特別地，本發明涉及在存儲介質上的伺服圖案的自伺服寫入。
自伺服寫入已經變成一種用于在磁盤文件(disk file)上產生伺服圖案的引人注目的技術，因為它消除了對昂貴、外置定位系統的需要，并且可以在凈室環境外執行。通常，該技術涉及使用安裝在磁盤驅動器“原位”的激勵器(actuator)上的讀和寫元件來初始寫入伺服圖案(servopattern)，其在以后被用于在用戶的驅動操作過程中正確定位激勵器。
用于徑向定位伺服圖案和圓周定時圖案的自傳導(self-propagation)的技術最近已經得到發展。例如，在共同轉讓的美國專利第5,659,436號中名為“用于磁盤文件伺服寫入的徑向自傳導圖案產生方法”(其全文被包含于此以供參考)，在寫入下一個伺服記錄道時用于控制磁頭位置的伺服位置信號被從一個步長(step)以前寫入的單個記錄道的讀回幅度(readback amplitude)中推導。該過程以激勵器壓在稱為碰撞止塊(crashstop)的一個擋塊上為開始。一個記錄道被寫入，并且讀取元件向前步進一個小的距離，以伺服在被寫入記錄道的前沿上的一個點，在該點處幅度下降預定的分數量。
但是，在現代磁盤文件中，讀取元件可能偏離激勵器上的寫入元件幾個記錄道。當讀-寫元件偏離變大時，則需要使用來自幾個以前寫入記錄道的讀回幅度的組合來提供用于下一個記錄道的位置信號，如在共同轉讓的美國專利第5,757,574號(其全文被包含于此以供參考)，名為“包括把參考電平保持在可用的動態范圍內的用于自伺服寫入的方法和系統”以及在共同轉讓的、同時遞交的專利名為“在數據存儲介質上伺服寫入的方法和系統”(其全文也被包含于此以供參考)中所述。在這種情況下，特別當讀-寫偏離特別大時(使得當磁頭壓在碰撞止塊上時，寫入元件不能“到達”前幾個記錄道以寫入初始傳導圖案)，從而存在提供可以用于隨后的多記錄道伺服和自傳導的寫入初始記錄道組的需要。
根據本發明第一方面，初始記錄道組被寫入，其中激勵器移向一個柔性結構(例如，碰撞止塊)，用施加到其上面的第一作用力在第一位置支承該激勵器，以寫入伺服圖案的第一記錄道。該作用力被改變，從而到達壓在柔性結構上的激勵器的第二位置，在該位置處，伺服圖案的第二記錄道被寫入。
該過程對其它記錄道重復執行。使用激勵器的讀取元件測量一對寫入記錄道之間的距離(即，重疊)，并且把所測量距離與預定的所需距離相比較。如果所測量距離在特定的容限范圍內，則該過程結束；如果為否，則該記錄道被擦除，并且改變施加在壓住碰撞止塊的激勵器上的作用力重復該過程，導致改變記錄道之間的距離。
本發明通過采用附近結構(例如，碰撞止塊)的柔性克服自伺服寫入初始記錄道組的問題，特別當讀取元件與寫入元件相分離時(即，寫入元件不能到達前幾個記錄道)，該結構提供了在前幾個記錄道上的暫時定位，并且允許讀取元件到達這個記錄道。
關于本發明的主題事項被特別指出并在說明書的結論部分作明確申明。但是，通過參照下文優選實施例和附圖的詳細描述，本發明的組織和實現方法以及其它目的和優點將更加清楚，其中

圖1示出具有用于本發明的自伺服寫入中的聯同存儲介質、相關伺服電子元件和碰撞止塊的數據存儲裝置；圖2示出圖1的存儲介質的一部分，圖中示出了示例記錄道以及寫入在其中的自伺服寫入短脈沖(burst)；圖3為本發明的高階流程圖，其中當交互寫入和測量初始記錄道組時碰撞止塊被用于提供可預測的磁頭定位；圖4為涉及寫入記錄道的圖3中的部分的詳細流程圖；以及圖5為涉及測量寫入記錄道之間的距離的圖3中的部分的詳細流程圖。
圖1示出數據存儲系統10的示例元件，其用于徑向自傳導和伺服圖案寫入。磁盤文件12連接到電子元件14，用于在介質20上讀取和寫入圖案，以及用于激勵移動激勵器的音圈電機(Voice coil motor“VCM”)16，該激勵器以磁頭18為末端，并且大約徑向地橫過介質20。術語“激勵器”在此被通用于表示任何/所有可移動部件16(VCM)、支臂和磁頭18(以及其相關存取元件)。
碰撞止塊19對激勵器在該磁盤的內徑(“ID”)的運動提供限制。一般，它是一個在激勵器的推壓側的圓柱形桿。在一些情況中，存在用于外徑(“OD”)的另一個止塊，但是在OD處可能還有一個加載/卸載滑軌，這使得磁頭被抬起并移開磁盤的邊緣。
處理器22控制在介質的所選擇區域上寫入磁性躍變的圖案的一個圖案產生器24。來自讀取元件的RF讀回信號被解調26，以產生幅度信號，該幅度信號反映具有磁性躍變的以前寫入圖案和讀取元件的重疊。該幅度信號通過模-數轉換器28(“A/D”)數字化，并被處理器22所分析，以獲得一個位置信號。處理器22計算數字控制信號，該控制信號被數-模轉換器(“DAC”)30轉換為模擬形式，并被VCM驅動電路32處理為控制電流，以驅動VCM 16，并且把磁頭18適當的置于該介質上。
圖2示出一部分計錄介質，它被分為幾個傳導記錄道100、101、102等等，同時每個記錄道被分為幾個扇區，第一扇區116一般緊接著在由來自磁盤轉軸電機驅動器的一個標志(index)脈沖所確定的磁盤旋轉標志之后。每個扇區進一步被分為包含用于傳導的幅度短脈沖的區域117，以及區域118，被保留用于精確定時傳導系統以及用于寫入實際產品伺服圖案，該伺服圖案包括扇區標識字段以及幅度短脈沖或者相位編碼圖案。在本系統的一個實施例中，傳導短脈沖區域117將在用戶操作過程中在自伺服寫入之后由用戶數據所重寫。除了包含產品伺服圖案的部分之外的所有區域118可能還被用戶數據所重寫。
每個傳導短脈沖區域進一步分為多個短脈沖間隙，用于傳導的幅度短脈沖被寫入其中。在該例子中，示出標號為0-7的8個間隙。還示出的是在該介質上的一個示例位置中的讀取元件200和寫入元件202。寫入元件被定位在寫入記錄道105上，并且由于大的偏離，讀取元件跨過幾個以前寫入的記錄道。在一半數據柱面間隔的一個伺服記錄道間隔上，讀取元件一般可以在任何時候重疊三條記錄道，如圖2中所示。
在該圖中，交叉陰影線的短脈沖表示在已經被寫入的記錄道上的短脈沖。由于大的讀-寫偏差，必須根據可被采用的多個記錄道在伺服之前預先準備幾個初始記錄道。用于產生初始記錄道的方法包括在磁盤被裝到文件中之前或之后，使用定位系統在一個或多個磁盤表面寫入初始記錄道。該技術的缺點在于它涉及額外的處理和昂貴的伺服寫入設備，并且必須在凈室環境中執行。如果磁盤在組裝之前被寫入，則出現另外的困難，因為記錄道將不良地同心于轉軸，因此具有大的偏轉(runout)。
使用位置傳感器或者其密封于磁盤文件中的部分，在一個或多個的磁盤表面上寫初始記錄道，并且在寫入時允許磁頭位置的伺服控制。該技術的缺點是與把元件添加到磁盤文件中相關的附加成本和元件集成問題。
本發明提供一種用于創建適用于多記錄道伺服的等間距初始記錄道組的技術，并且該技術具有更多的優點，不需要使用外部定位設置或者附加的內部傳感器。
本發明認識到碰撞止塊是不完全剛性的，而是具有一些柔性。一般地，碰撞止塊是涂有例如Flourel這樣的人造橡膠的金屬柱。可壓縮涂層使得磁頭通過利用VCM本身把激勵器壓在碰撞止塊上而移動一個小的距離。因此，該碰撞止塊可以通過改變VCM電流而提供磁頭的可控制運動。只要保持與碰撞止塊相接觸，位置的閉環伺服控制是不需要的。因此，由于磁頭運動被柔性的碰撞止塊所控制，該磁頭可以被移動和記錄道寫入，而不需要讀取元件去重疊被寫入信息。
圖3為本發明的基本步驟的流程圖300。第一步驟310利用大的VCM dac數值強制支臂重重地壓在碰撞止塊上。然后，一系列記錄道被寫入，在記錄道之間具有一定量步進的VCM dac，(步驟320)。由于碰撞止塊的機械特性不總是充分地可再現，以使得dac步長完全由樣機上的試驗而預先決定，第一次寫入使用對dac步長大小的初始假設。這可能通過在小量的樣機上做試驗而預先確定。(在下文參照圖4更加詳細地描述寫入第一組記錄道的情況)接著，當讀取元件被定位使得它以大約相等的重疊量重疊在兩個記錄道上時，通過測量“重疊”信號而檢測在記錄道之間的間隔(步驟330)，其等于一對記錄道的正常化(normalized)讀回幅度的總和。從重疊信號隨著記錄道間隔的增加而減小，從而提供相對記錄道間隔的測量(在下文中參照圖5更加詳細地描述)。
對每對記錄道的重疊被與所需的重疊目標值Otarget相比較(步驟340)。如果所有記錄道對在指定的容限范圍內匹配，則該處理結束。如果為否，則對dac步長進行調整(步驟350)以提高在記錄道擦除之后的下一次嘗試的一致性(步驟360)。按這種方式，在文件與文件之間碰撞止塊柔性的差別可以被自動調節。重疊目標被預定，并且對應于在伺服記錄道之間產生所需間隔的數值。
在用改進的dac步長數值重復執行寫入步驟之前，舊的圖案被擦除(步驟360)。VCM dac被設置為一個數值，該數值通常使支臂與碰撞止塊輕輕接觸，并且寫入門(gate)被啟動，以提供連續的直流擦除。該dac按照一種方式逐級上升到較高數值，以一種保證在磁盤的每次旋轉過程中磁頭移動小于一個寫入寬度的方式。
在這一點，支臂再次被重重地壓在碰撞止塊上(步驟310)，并且寫入另一系列記錄道的處理已經開始。擦除/寫入/校驗/調整的次序被重復執行，直到該間隔在指定的容限內。最后一組記錄道不被擦除，因為它們將被用于在磁盤上開始實際的自伺服寫入傳導。
圖4為示出涉及寫入一系列標號為n＝0，1，2，…N-1的N條初始記錄道的具體步驟的流程圖400。用于重重壓在碰撞止塊上(步驟410)的dac數值dac0被選擇以給出一個總壓力，該總壓力足夠大以跨過所需數目的記錄道，N，并且可以通過使用磁盤文件的樣機做試驗而確定。
在寫入記錄道n中(步驟420)，處理器命令圖案產生器在每個扇區的短脈沖間隙n中寫入磁性躍變(magnetic transition)。
所需記錄道的數目，N，(其確定“最終”查詢430)取決于讀和寫元件之間的偏離距離。對于圖2中所示的情況，讀-寫偏離約為2.7步長。在這種情況下，讀取元件重疊記錄道101-103，使得三個記錄道被用于多記錄道伺服。隨著寫入元件被定位用于寫入記錄道105，這種情況需要至少4個初始記錄道。
對于下一個記錄道n，該作用力被減小一個增量Δd(n)(步驟440)，并且通過增加n對下一個記錄道重復進行該處理(步驟450)，并且寫記錄道n(步驟420)。
原則上，對于用在步驟440中的dac級數增量Δd(n)的初始假設可以根據VCM的扭矩常量以及碰撞止塊的柔性而計算。但是，它們更加容易通過對磁盤文件的樣機嘗試各種假設而由經驗確定。一種方法是對所有n個中等尺寸選擇相同的步長數值，并且在整個處理中迭代使用，收斂為一個最終設置Δd(n)。該特定的最終設置，或者對幾個文件平均設置可以用于在生產過程中的初始假設值。對于中等開始數值的一個選擇是用N除初始壓縮量，其中該壓縮量由小于與碰撞止塊輕輕接觸所需的dac數值更小的dac0所給出。請注意，dac步長決定了記錄道之間的間隔，對于N條記錄道，實際僅僅需要N-1步，并且用于Δd(n)的n個數值在從0到N-2的范圍內。
測量記錄道對之間的重疊涉及在圖5的流程圖500中示出的多個步長。從激勵器重重壓在碰撞止塊上為開始(步驟510)，在為第一記錄道測量反饋幅度(步驟520)以定位峰值幅度時，dac被降低小的步長。對于在圖2中所示的情況，這將是對于短脈沖間隙0測量的幅度。一旦已經找到峰值，通過把磁頭移動小的步長以查找最大反饋信號，幅度被在記錄道長度上平均，以給出一個正常化項Vp(步驟530)。
一般地，根據重疊的間隔測量將把讀取元件移動來自兩個記錄道的反饋信號相等的位置處。但是，在這種情況下，初始記錄道間隔可能遠離目標數值，導致使用差分信號用于穩定伺服的重疊太小或太大的情況。因此，伺服控制器被用于使讀取元件到達正常化信號，V/Vp等于目標重疊信號Otarget的1/2的位置(步驟540)，即，在記錄道的邊緣(但是不一定以記錄道邊緣為中心)。到單個邊緣的伺服保證該伺服是穩定的。Otarget是所需的重疊返回信號，其是容易根據記錄道之間的所需間隔而計算的一個參數。用于短脈沖間隙0和1的信號V0和V1被在一個或多個磁盤的圓周上平均(步驟550)，其被正常化項Vp所除，并且被求和以獲得重疊量O(0)(步驟560)。在幾次迭代之后該重疊量將接近該目標，使得來自兩個記錄道的信號將變得接近相等。
用于感興趣的下一個記錄道的重疊是通過查找下一個記錄道的峰值幅度點而獲得的(步驟570、580和590)，并且重復步驟540、550和560。該處理連續進行直到所有記錄道對被測量為止。
對于圖2的示例介質表面，其中記錄道間隔是寫入記錄道寬度的一半，上述重疊測量例如可以對不相鄰的記錄道對(100和102；101；103等等)進行。在這種情況下，目標重疊是1.0(即，按記錄道的邊緣相接觸，但不重疊)。本領域內的專業人員將認識到可以對任何記錄道對尋找目標重疊，不一定是相鄰寫入的記錄道，整個過程的所有步值(step value)和目標數值可以被相應地調整。
回到圖3，根據相應重疊結果的數值O(n)，分別對每個n進行dac步值Δd(n)的調整。在一個實施例中，Δd(n)被改變一個與O(n)-Otarget成比例的量。比例常數將通過對樣機的實施而經驗確定，以小數值開始逐漸增加，直到獲得所需的收斂率。
在該處理結束時，一組N記錄道將被幾乎等間距地寫入(取決于指定的重疊容限)。
在另一個實施例中，讀回幅度的測量被添加到寫入處理，以確定用于在實際傳導過程中寫入隨后記錄道的適當伺服參考值。多短脈沖伺服參考對應于以記錄道號為單位的讀取元件的位置。在寫入啟動圖案中的最后記錄道時，讀回幅度被測量，并且使用與多短脈沖伺服用于插值位置的相同的公式計算讀取元件的位置。對其加1.0給出寫入下一個記錄道并開始傳導的伺服參考的糾正值。
盡管本發明已經參照優選實施例具體示出和描述，但是本領域內的專業人員應當知道可以在形式和細節上做出各種改變而不脫離本發明的精神和范圍。
權利要求
1.在一種數據存儲系統中，一種用于把激勵器定位在相對運動的存儲介質上的方法，包括使用一個柔性結構來把激勵器定位在該介質上，包括用第一作用力把激勵器強制壓在該結構上，以達到介質上的第一位置；以及用第二作用力把激勵器強制壓在該結構上，以達到該介質上的第二位置。
2.權利要求1的方法，進一步包括在第一位置寫入在該介質上的短脈沖的第一記錄道；以及在第二位置寫入在該介質上的短脈沖的第二記錄道。
3.權利要求2的方法，進一步包括測量短脈沖的第一和第二記錄道之間的距離。
4.權利要求3的方法，進一步包括把所測量距離與一個所需距離相比較。
5.權利要求4的方法，進一步包括擦除短脈沖的第一和第二記錄道，以及通過重復所述強制步驟并且改變第一和第二作用力中的至少一個，再次寫入短脈沖的第一和第二記錄道。
6.權利要求4的方法，其中該測量包括用大約中心位于第一記錄道上的激勵器上的讀取元件從短脈沖的第一記錄道獲得第一峰值讀回信號；根據所需距離利用一個參數把該讀取元件從第一記錄道的中心移開；用讀取元件從短脈沖的第二記錄道讀取第二讀回信號；以及從第一和第二讀回信號獲得所測量距離。
7.權利要求6的方法，其中該測量進一步包括強制激勵器壓在該結構上，以把讀取元件大約置于短脈沖的第一記錄道上；以及把讀取元件在短脈沖的第一記錄道附近踏動，以定位其中心，從而讀取第一峰值讀回信號。
8.權利要求1的方法，其中通過使用施加到用于移動存取元件的電機上的定位信號，把激勵器強制壓在柔性結構上。
9.權利要求1的方法，結合用于在存儲介質上自伺服寫入一個伺服圖案的一種方法，其中該激勵器包括一個讀取元件，該讀取元件通常沿著自伺服寫入在橫過介質上的步進方向與一個寫入元件相分離。
10.權利要求1的方法，其中柔性結構包括數據存儲系統的一個碰撞止塊。
11.在具有一個激勵器和與其相對運動的介質的一種數據存儲系統中，該介質需要一個在其上用于該系統引導激勵器的伺服圖案，一種用于在該介質上伺服寫入初始記錄道組的方法，其中包括在該系統中使用一個柔性結構來定位該激勵器，用于寫入初始記錄道組，包括用至少兩種不同的作用力把激勵器強制壓在該柔性結構上，從而達到該介質上的至少兩個不同位置；以及在至少兩個不同位置寫入各個短脈沖的記錄道。
12.權利要求11的方法，其中該激勵器包括一個讀取元件，其通常沿著自伺服寫入在橫過介質上的步進方向與一個寫入元件相分離。
13.權利要求11的方法，其中柔性結構包括數據存儲系統的一個碰撞止塊。
14.在一個數據存儲系統中，一個用于把激勵器定位在相對運動的存儲介質上的系統，其中包括使用柔性結構來把激勵器定位在該介質上的裝置，包括用第一作用力把激勵器強制壓在該結構上以達到介質上的第一位置的裝置；以及用第二作用力把激勵器強制壓在該結構上以達到該介質上的第二位置的裝置。
15.權利要求14的系統，進一步包括在第一位置寫入在該介質上的短脈沖的第一記錄道的裝置；以及在第二位置寫入在該介質上的短脈沖的第二記錄道的裝置。
16.權利要求15的系統，進一步包括用于測量短脈沖的第一和第二記錄道之間的距離的裝置。
17.權利要求16的系統，進一步包括把所測量距離與一個所需距離相比較的裝置。
18.權利要求17的系統，進一步包括擦除短脈沖的第一和第二記錄道的裝置，以及通過重復所述強制步驟并且改變第一和第二作用力中的至少一個再次寫入短脈沖的第一和第二記錄道的裝置。
19.權利要求17的系統，其中該測量包括用大約中心位于第一記錄道上的激勵器上的讀取元件從短脈沖的第一記錄道獲得第一峰值讀回信號的裝置；根據所需距離利用一個參數把該讀取元件從第一記錄道的中心移開的裝置；用讀取元件從短脈沖的第二記錄道讀取第二讀回信號的裝置；以及從第一和第二讀回信號獲得所測量距離的裝置。
20.權利要求19的系統，其中該用于測量的裝置進一步包括強制激勵器壓在該結構上以把讀取元件大約置于短脈沖的第一記錄道上的裝置；以及把讀取元件在短脈沖的第一記錄道附近踏動以定位其中心從而讀取第一峰值讀回信號的裝置。
21.權利要求14的系統，其中通過使用施加到用于移動存取元件的電機上的定位信號，把激勵器強制壓在柔性結構上。
22.根據權利要求14所述的系統，結合用于在存儲介質上自伺服寫入一個伺服圖案的一個系統，其中該激勵器包括一個讀取元件，其通常沿著自伺服寫入在橫過介質上的步進方向與一個寫入元件相分離。
23.根據權利要求14所述的系統，其中柔性結構包括數據存儲系統的一個碰撞止塊。
24.在具有一個激勵器和與其相對運動的介質的一種數據存儲系統中，該介質需要一個在其上用于該系統引導激勵器的伺服圖案，一種用于在該介質上伺服寫入初始記錄道組的系統，其中包括在該系統中使用一個柔性結構來定位該激勵器用于寫入初始記錄道組的裝置，包括用至少兩種不同的作用力把激勵器強制壓在該柔性結構上，從而達到該介質上的至少兩個不同位置；以及在至少兩個不同位置寫入各個短脈沖的記錄道的裝置。
25.權利要求24的系統，其中該激勵器包括一個讀取元件，其通常沿著自伺服寫入在橫過介質上的步進方向與一個寫入元件相分離。
26.權利要求24的系統，其中柔性結構包括數據存儲系統的一個碰撞止塊。
全文摘要
在此公開一種用于在數據存儲介質上自伺服寫入一個伺服圖案的技術。通過用所施加的第一作用力把激勵器移動壓在柔性結構(例如,碰撞止塊)上,把該激勵器保持在第一位置以寫入伺服圖案的第一記錄道,從而寫入初始伺服圖案記錄道組。該作用力被改變,從而到達該激勵器壓在該柔性結構上的第二位置,在該位置寫入該伺服圖案的第二記錄道。該處理對其他記錄道重復執行。使用該激勵器的讀取元件測量在被寫入記錄道對之間的距離(即,重疊),并且所測量距離被與預定所需距離相比較。如果,所測量距離在指定容限內,則該處理結束;如果為否,則該記錄道被擦除,并且改變施加到該壓在碰撞止塊上的激勵器的作用力重復該處理,導致改變記錄道之間的距離。
文檔編號G11B21/10GK1327235SQ0112082
公開日2001年12月19日 申請日期2001年5月29日 優先權日2000年5月31日
發明者蒂莫西·J·錢尼, 馬克·D·舒爾茨, 愛德華·J·亞查克 申請人:國際商業機器公司