专利名称：克服磁道位置偏差的磁盘驱动器的制作方法
技术领域：
克服磁道位置偏差的磁盘驱动器技术领域：
本发明涉及一种磁盘驱动器，具体涉及一种可以克服磁道位置偏差 的磁盘驱动器。背景技术：
磁盘驱动器是一种磁性数据存储装置，可将用户创建的数据进行读写 操作。典型的磁盘驱动器包括一个或多个磁盘，磁盘可绕中心轴以高角速度(典型的角速度为7200rpm)旋转。磁头组件将读/写磁头呈径向定位于 磁盘表面，读/写磁头可对盘片上的数据进行编码。在理想的工作环境下， 读/写磁头将数据写入形成宽度为2.5微米的窄环形磁道，且该磁道与中心 轴同心。然而，在磁盘驱动器的操作过程中，机械震荡、重击及温度变化 都会引起个别磁盘的歪斜或偏离旋转中心轴，如果发生以上情况，而磁头 组件仍将读/写磁头定位于磁道上，仍以先前磁盘与中心轴的同心状态下进 行操作，此时数据的读/写将难以正确进行。当磁盘偏离其相应的位置，就 会产生一个与先前写入的磁道的轨迹有交叠的新环形轨迹。这种同心的位 移称之为"位置偏差"。当其发生时，读/写磁头要不断追踪位置的偏差以 免读/写磁头新的写操作会覆盖先前写入的数据。简单而言，就是如果磁盘 Ji没有现存的附加信息将读/写头引导到正确的轨道，读/写磁头的准确定 位将无法实现。要实现准确定位，必须校正位置偏差。该附加信息指促使 驱动单元里的伺服机构定位和准确定位的信息即伺服信息，它是在用户数 据写入之前且驱动单元组装之后预先写入磁盘驱动器的。通常，嵌入式伺服数据包括一数据域，该数据域是定义磁道的； 一伺 服脉冲串，该脉冲串的作用是正确排列磁道的起始位置；以及其他一些区 域，用于读/写和系统操作。现在的读/写磁头的功能是由各自独立的元件 来实现的，它们要求读/写的排列顺序不同。美国专利第5, 946， 157号提供 了一种记录圆周连续伺服脉冲列的方法，该脉冲列彼此交叠，并且允许磁 致电阻读取磁头定位于一个脉冲列的线性宽度内。另外，磁盘驱动器的写 磁头的精确性也要求使用"推动器锁定装置"来取得所需要的精确度。在 这一点上，美国专利第5， 774, 294号提供了一种合成带有调整器的推动器 锁定装置的方法，该调整器的作用是减小在写入伺服数据时，由推动器锁 定装置共鸣所产生的错误影响。嵌入式伺服数据域和相邻同中心磁道的用户数据域排列成放射状楔形 扇区。为保证达到要求的精确度，伺服数据的写入是沿着磁盘的外圆周， 先写一时钟磁道。写入时钟磁道的磁性转换将磁盘分成预先确定的几部分， 伺服信息的写入和时钟磁道信息的写入是同步的，并且伺服楔形区域是由 时钟磁道产生的角度确定的。在这一点上，美国专利第5,796，541号提供 了一种写时钟磁道的方法，该时钟磁道是独立的，且与中心轴的速度无关。目前，伺服磁道的作用和70年代是一样的，伺服机构尽可能的靠近被 写的伺服磁道。标准的伺服系统能够消除所遇到的大约90%的磁道误差。 如果错位过大，驱动器受到机械震荡或温度改变，位置偏差补偿器就会排 除多达90%的错误。美国专利第5， 539， 714号提供了一种设计一位置偏差 补偿器的方法，该补偿器可对磁盘错位提供在线实时补偿。根据这种方法， 离心磁道(即发生错位的磁道)的规则旋转产生一个周期信号，该信号的 谐函数由磁道离心率指示。在预先设定的磁盘的旋转周期内，补偿器编译 了某一给定数量的信号的谐波系数。这些系数或傅立叶补偿用于给读/写磁 头磁头组件提供补偿信号。无论在磁盘驱动器中是否集成了补偿器，伺服信息的写操作都是一个 损耗极大和极费时间的过程。在磁道密度约为20，000TPI(磁道/英寸)，数 据容量约为10GB (千兆字节)的2.5寸磁盘里，写入伺服信息的时间大约 为一小时。总之，伺服刻录器是很昂贵的装置，并且其操作的吞吐量非常 低，该操作需要在一个干净无尘的环境中进行，并且很难自动化操作，需 要操作者有相当的专业技术水平。
发明内容本发明所要解决的技术问题是传统磁盘驱动器无法克服磁道位置 偏差的问题。解决上述技术问题的技术方案是 一种克服磁道位置偏差的磁盘驱动 器包括驱动中心轴，读/写磁头，磁头组件，位置偏差补偿器，磁盘及印刷 电路板。在所述磁盘未装设于中心轴上之前，物理磁道已经预先写好，一 非易失性闪速存储器内存储一阵列，所述阵列根据预先写好的物理磁道与
读/写磁头的交叉点阵列在磁盘上设置系列同心的虚拟磁道。所述具有预先写入物理磁道信息的磁盘不再以驱动中心轴为中心。 所述交叉点阵列是由位置偏差补偿器对预先写好的物理磁道的谐波偏离补偿分析产生的。本发明采用上述技术方案，其有益的技术效果在于与现有的技术相 比，本发明的优点体现为无需牺牲数据容量来完成数据磁道的精确定位， 简化和提高伺服数据刻录的效率，并降低刻录费用。在磁盘驱动器工作时， 同心虚拟磁道可减小磁头组件的动作幅度，增加可接受的位置偏差容许量。 磁盘物理磁道的预先设置可提高磁盘驱动器组装的效率，可降低对绝对无 尘室的要求。在对驱动器的运作过程中，磁头组件的尽可能减少动作，而 不是经常追踪物理磁道的位置偏差。总之，磁盘驱动器是由它的最佳轨迹 限定的。最小化轨迹偏差主要在于时常追随具有位移偏差的轨迹，有效减 小可接受偏移公差，从而偏差在系统内留有更大的偏差余量。
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步的详细说明 图1是本发明克服磁道位置偏差的磁盘驱动器的俯视图。 图2是本发明克服磁道位置偏差的磁盘驱动器的磁盘示意图。
具体实施方式
请参考图1至图2， 一种克服磁道位置偏差的磁盘驱动器及装置， 包括磁盘驱动器底座20，装设于底座20的磁盘10，驱动中心轴U，通过转轴34支撑在底座20的磁头组件32，安装在磁头组件32末端的读/写磁 头40和与读/写磁头40连接的位置偏差补偿器。本发明的磁盘驱动器的磁盘10先刻写有物理磁道,然后将它们安装到 驱动中心轴11上，读/写磁头40和磁头组件32才能够工作。这种方法极 大的减少了磁盘驱动器组装操作同时降低了对空间清洁度的要求。另外， 本发明相对于目前所使用的安装在磁头上的伺服磁道刻录器来说，使用的 是一种未安装于驱动器内的磁盘伺服磁道刻录器，它是一种更简单和价格 更低廉的机械装置。该刻录器是一个相对容易维护和适合磁盘自动操作的 装置。不难想象，该刻录器可以自动运行、无人监控的24小时工作。 一个 未安装于驱动器内的磁盘伺服磁道刻录器可以同时高速刻写一叠磁盘。
本发明需引进于一个新概念即"虚拟磁道"15，它是由读/写磁头40 跟随的磁道来定义的，而该磁道并不是磁盘10上实际的存储数据的轨道。 虚拟磁道15是以实际磁盘的转轴为中心假想的环形轨迹，通过磁道排列和 预先写入物理磁道模式交点的存储地址定义"虚拟"这一概念。由于同心 虚拟磁道是已安装磁盘的一个不变的特性，它们可以允许伺服数据写入另 -个伺服磁道刻录器单元。用于定义虚拟磁道15的地址可以理解为一个阵列XXX.yyy，其中， XXX代表特定磁道的事先写入的伺服鉴定代码，yyy代表交点的位置偏差， 该交点来自于伺服脉冲列中所存储的信息。由于虚拟磁道15可以引导读/ 写磁头40，读/写磁头40也可以无需追踪错位的磁道。磁头组件32的正 常状态是静止的，通过装载并找寻存储序列的下一个磁道地址追踪虚拟磁 道15。实际上，磁头组件的静止状态是虚拟磁道优良性能的量度标准。最初， 一个虚拟磁道15是由磁盘上三个径向部分定义的，分别为内径 (ID)部分，中径(MD)部分和外径(0D)部分。这些都是通过锁定一预先 写入的磁道并利用位置偏差补偿器来决定位置偏差运动的谐波组成来实现 的。中间量是由线性插值法产生的。本发明在磁盘上预先写好物理磁道12，随后将该磁盘10安装到驱动 中心轴11上并于磁盘上定义一系列同心"虚拟磁道"以用于寻道及追踪。 虚拟磁道15与磁盘的旋转中心轴同心的作用与现有技术不同点在于在驱 动器11工作时可保持磁头组件处于静止模式，而在现有技术中，磁盘安装 到驱动器上后，磁头与致动装置会不断追踪在伺服数据写操作时产生的磁 道偏差，该磁道偏差是由于中心轴位置的改变而引起或由于写操作时的机 械运动(例如承载错误，震动)而引起的非圆环形写入所造成的。本发明 不仅简化了伺服数据写操作的过程，降低了伺服数据写操作的成本，而且 提高了磁盘驱动器的寻道能力。请参阅图2，是采用本发明方法安装的典型磁盘10的俯视图。在初始 化伺服数据写操作阶段磁盘中心轴11的物理磁道位于磁盘伺服磁道刻录 器内。多个典型的伺服磁道12与该旋转轴为同心的圆环。在实际的磁盘中， 写入了超过20000个这样的磁道。这些预先写入的伺服磁道下文称为"物 理磁道"。图1中还显示出了多个典型的包含磁道定义信息的嵌入式伺服扇 区13，该扇区与伺服时钟磁道同步形成。图1中只画出了 8个扇区，在实6
际磁盘中有30至120个嵌入式伺服扇区。在将磁盘安装到最终的磁盘驱动 器上时，假定磁盘获得了一个新的旋转轴14，这是因为在磁道间距程序中 缺少精确调整能力而导致的。在该新结构中，应用本发明方法形成了一系 列新的磁道，称为"虚拟磁道"，其相对于新的旋转轴呈同心圆环。图中只 画出了一个这样的虚拟磁道15，但是虚拟磁道15的数量和物理磁道的数 量相等，且每英寸磁道(TPI)的数量也相等。虚拟磁道与预先写好的但偏 离旋转中心的物理磁道的伺服脉沖列16a-16f形成了多个交叉点，这些交 叉点形成唯一的地址阵列，每一阵列的形式为XXX.yyy。虚拟磁道地址的 轨迹是以新的旋转轴14为中心的圆环。本发明的主要目的是将寻道过程从物理领域转换到虚拟领域，这样， 磁头装置跟踪的是虚拟磁道而不是预先写好的物理磁道。 一般而言，在磁 盘安装到中心轴上之后，会保留0到200磁道间的位置偏差。作为装置测试程序的一部分，该校准程序的任务是使用从物理磁道位置偏差获得的信 息来定义虚拟磁道。这里参考了 William Messner和Marc Bodson的"内 部模式原理"(IMP) ("Design of Adaptive Feedforward Algorithms Using Internal Model Equivalence, ，， International Journal of Adaptive Control and Signal Processing, Vol. 9， 119-212 (1995))的方法，在本发 明中，位置偏差补偿器(参考美国专利第5,539,714号和美国专利第 5，930,067号)即运用该原理。该补偿器可获得偏移的谐波(第一，第二和 第三谐波，或更多)内容。使用线性内插法制一表格，确定所有磁道的、和^值。将所述表存储 到一非易失性存储阵列中。驱动转换到虚拟磁道领域，而其他各物件并未改变。"转换到虚拟磁道 领域"在本发明中的意思是磁道不再被伺服写操作时定义的具有唯一地址 的"物理"磁道12 (如图1所示)所定义，而是通过计算与预先写好的伺 服脉冲列交叉点(图1中16a-16h)的截距定义一个绕真正旋转轴旋转的 圆环。每一截距的形式简化为一磁道地址(XXX)和一磁道偏差值(yyy) 的组合，但是，先前磁道地址总是相同的，磁道偏差值即为位置偏差信号 (PES)。在测试程序中磁头宽度校准时必须使用具有位置偏差补偿的物理 磁道。寻道模式(从当前给定的虚拟磁道位置定位到目标磁道)详述如下
在寻道模式中，每一距离即位置错误信号(PES)都是参照目标磁道定义， 并基于该信号绘出速度剖面图(在寻道阶段使用的最佳的速度和加速度的 列表)。相对目标磁道距离的严格定义如下-PES(柳相涵道距离产(虚拟目标磁道)-(虚拟当前磁道)。其中，虚拟磁道定义同上潛(《 = ,) - 、 si咖力-A;2 cos(o)力因为当前磁道的正弦函数值与距离相比很小，又因为计算使用的是有 效的处理时间，我们将距离近似认为PES(相对目标磁道距离p (虚拟目标磁道)-(物理当前磁道)。 也就是PES(相对H标磁道距离)=PES (虚拟目标磁道)—PES (物理当前磁道)或PES (相对H标磁道距离) 二PES (物理目标磁盘)二^ sin(vvr/)-A:2 cos(vw/)—PES(物理当前磁盘)物理磁道和虚拟磁道的斜率是相同的，所以无需对不同的斜率进行修正。
权利要求1、一种克服磁道位置偏差的磁盘驱动器包括具有安装位置偏差的驱动中心轴，读/写磁头，磁头组件，位置偏差补偿器以及磁盘，所述磁盘上预先刻写有物理磁道，其特征在于还包括存储有由物理磁道地址与读/写磁头的交叉点偏差值组成的阵列的非易失性闪速存储器，所述位置偏差补偿器根据非易失性闪速存储器内的阵列在磁盘上设置系列同心的虚拟磁道。
2、 如权利要求1所述的克服磁道位置偏差的磁盘驱动器，其特征在 于所述虚拟磁道是由磁盘上三个径向部分定义的，分别为内径(ID)部分，中径(MD)部分和外径(0D)部分。
3、 如权利要求2所述的克服磁道位置偏差的磁盘驱动器，其特征在 于所述所述位置偏差补偿器由线性插值法确定所述虚拟磁道交叉 点之间的位置。
专利摘要本实用新型涉及一种克服磁道位置偏差的磁盘驱动器，包括一驱动中心轴，读/写磁头，磁头组件，位置偏差补偿器，磁盘，及印刷电路板。所述磁盘装设于中心轴上之前，物理磁道已经预先写好，一非易失性闪速存储器内存储一阵列，所述阵列根据预先写好的物理磁道与读/写磁头的交叉点设置一系列同心的虚拟磁道。在磁盘驱动器工作时，同心虚拟磁道可减小磁头组件的动作幅度，增加可接受的位置偏差容许量。磁盘物理磁道的预先写操作可提高磁盘驱动器运作的效率，还可降低对绝对无尘室的要求。
文档编号G11B5/012GK201051397SQ20062001667
公开日2008年4月23日 申请日期2006年12月22日 优先权日2006年12月22日
发明者布鲁斯·依莫 申请人:深圳易拓科技有限公司