專利名稱：：在有伺服寫入功能的盤驅(qū)動器中定位讀寫頭的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上涉及讀寫頭定位系統(tǒng)，尤其涉及具有伺服寫入功能的盤驅(qū)動器的讀寫頭定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：一般，以硬盤驅(qū)動器為代表的盤驅(qū)動器中包含有讀寫頭定位系統(tǒng)。讀寫頭定位系統(tǒng)根據(jù)記錄在盤上的伺服數(shù)據(jù)將讀寫頭定位于盤介質(zhì)(以后簡稱為盤)上的目標(biāo)位置。作為在盤上記錄伺服數(shù)據(jù)的伺服寫入方法，存在一種用集成在盤驅(qū)動器中的機(jī)構(gòu)執(zhí)行的自伺服寫入方法(self-servowritingmethod)(例如見日本專利申請公開No.8-212733)。在所述自伺服寫入方法中，使用寫入到盤上的伺服數(shù)據(jù)定位讀寫頭，從而向盤中寫入下一個伺服數(shù)據(jù)。所述伺服數(shù)據(jù)包含與盤的旋轉(zhuǎn)同步的位置誤差分量，或者說可重復(fù)的徑向跳動(repeatablerun-out)(以后稱為RRO)。如果RRO增加，則舊伺服數(shù)據(jù)在盤的徑向上的畸變將影響隨后的伺服數(shù)據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)中的自伺服寫入方法具有通過校正函數(shù)抑制RRO增加的技術(shù)，該校正函數(shù)通過前饋(FF)輸入校正值(下面可以稱為FF校正)。該校正函數(shù)應(yīng)用線性濾波器(FF濾波器)操作，該操作對應(yīng)于讀寫頭定位系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)的反函數(shù)。反饋控制系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)為傳遞函數(shù)1/(1+G)，其中G表示反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。在該校正函數(shù)中，由FF濾波器操作計(jì)算出來的校正值被加到讀寫頭定位系統(tǒng)的控制器(隨動控制元件)的輸入值上。該校正值的計(jì)算是基于被包括在讀寫頭的(相對于目標(biāo)位置的)位置誤差(在校正之前被感測)中的RRO進(jìn)行的。但是，在上述校正函數(shù)中，在輸入校正值后導(dǎo)致的RRO不能被校正。因此難以校正要以高精度記錄的伺服數(shù)據(jù)的畸變。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效地抑制RRO的增加、高效率地校正伺服數(shù)據(jù)的畸變的讀寫頭定位系統(tǒng)。該讀寫頭定位系統(tǒng)包括用于將讀寫頭定位到旋轉(zhuǎn)的盤介質(zhì)上的目標(biāo)位置的定位單元；感測讀寫頭相對于目標(biāo)位置的位置誤差的單元；控制器，它基于所述位置誤差輸出所述定位單元的控制操作的量；以及校正單元，它基于所述控制器的輸入值，計(jì)算與所述盤介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)同步的位置誤差分量，并計(jì)算一個用于從所述位置誤差中消除該位置誤差分量的校正值，并將該校正值加到所述輸入值上。附圖構(gòu)成說明書的一部分，用于說明本發(fā)明的實(shí)施例，并與上面的概括說明和下面的詳細(xì)說明一道，用于說明本發(fā)明的原理。圖中圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的盤驅(qū)動器的主要部分的框圖；圖2是圖解本發(fā)明的實(shí)施例的盤驅(qū)動器的讀寫頭定位系統(tǒng)的主要部分的框圖；圖3的曲線圖用于圖示本發(fā)明的實(shí)施例的盤驅(qū)動器的讀寫頭定位系統(tǒng)中的畸變量；圖4到圖7是本發(fā)明實(shí)施例的盤驅(qū)動器的讀寫頭定位系統(tǒng)的控制器的輸入值的變化的曲線圖；圖8的流程示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的自伺服寫入操作的過程。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明。圖1是具有自伺服寫入功能的盤驅(qū)動器的主要部分的框圖；圖2是圖解被包括在所述盤驅(qū)動器中的讀寫頭定位系統(tǒng)的框圖。(盤驅(qū)動器的結(jié)構(gòu))根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的盤驅(qū)動器包括用作數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)的盤1、安裝在致動器3上的讀寫頭2以及具有自伺服寫入功能的伺服系統(tǒng)，如圖1所示。盤1連接到主軸馬達(dá)(SPM)并高速旋轉(zhuǎn)。盤1具有圍繞盤1的旋轉(zhuǎn)軸同心形成的多個數(shù)據(jù)道(柱面)100。每一個數(shù)據(jù)道100被分為多個伺服扇區(qū)130。每一個伺服扇區(qū)130包括一個引導(dǎo)伺服區(qū)110及其隨后的數(shù)據(jù)記錄區(qū)120。在伺服區(qū)110上，通過后面將要描述的伺服寫入操作，伺服數(shù)據(jù)項(xiàng)目(位置信息)在圓周方向上按照規(guī)則的間隔被記錄。讀寫頭2包括寫頭20和讀頭21。寫頭20執(zhí)行寫操作，以將伺服數(shù)據(jù)或者用戶數(shù)據(jù)寫到盤1上。讀頭21執(zhí)行讀操作，以從盤1讀出伺服數(shù)據(jù)或者用戶數(shù)據(jù)。通過音圈馬達(dá)(VCM)4的驅(qū)動力，致動器3在盤1上徑向移動讀寫頭2。伺服系統(tǒng)包括信號處理單元5、位置感測單元6、控制器7、VCM驅(qū)動器8以及伺服寫入單元9。所述信號處理單元5是一個讀寫通道，對讀頭21輸出的讀信號進(jìn)行解碼操作和糾錯操作。所述位置感測單元6從所述信號處理單元5處理的讀出數(shù)據(jù)中分離出伺服數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生讀寫頭2的位置信息(概括地分為柱面地址和伺服脈沖信號(servoburstsignal))。所述控制器7包括微處理器(CPU)70，后者用作執(zhí)行存儲在ROM71中的程序的主要部件，并配置讀寫頭定位系統(tǒng)，這將在后面說明。CPU70根據(jù)位置感測單元6每隔固定的時間段感測到的讀寫頭位置、存儲在ROM71中的控制參數(shù)、定時器測得的程序處理時間等計(jì)算控制操作量(控制輸入值)來驅(qū)動VCM9。對應(yīng)于CPU70輸出的控制操作量，VCM驅(qū)動器8產(chǎn)生一個驅(qū)動電流，并提供給VCM9。所述伺服寫入單元9響應(yīng)于來自CPU70的指令產(chǎn)生要記錄在伺服區(qū)110中的伺服數(shù)據(jù)，并提供給寫頭20。所述伺服寫入單元9與CPU70一起實(shí)現(xiàn)自伺服寫入功能。(讀寫頭定位控制系統(tǒng))見圖2，所述讀寫頭定位系統(tǒng)包括一個反饋控制系統(tǒng)和一個前饋控制系統(tǒng)。該反饋控制系統(tǒng)具有一個控制器(傳遞函數(shù)C)200作為主要部件，所述前饋控制系統(tǒng)用于產(chǎn)生一個校正值(FF)來消除RRO(與盤的旋轉(zhuǎn)同步的位置誤差分量)。該系統(tǒng)由包括如圖1所示存儲在CPU70和ROM71中的程序和控制參數(shù)的軟件配置?？刂破?00接收設(shè)備(控制目標(biāo))210的位置誤差(PES)和校正值(FF)相加的結(jié)果(作為輸入端子的輸入值250)，并執(zhí)行采樣值控制，以確定控制操作量以按照規(guī)則的時間間隔控制所述設(shè)備210。所述設(shè)備210在廣義上講是包括所述讀寫頭2的致動器，狹義上講是所述VCM4。具體地，VCM驅(qū)動器8將控制器200輸出的控制操作量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電流，并將其提供給VCM4。所述前饋控制系統(tǒng)包括RRO測量單元220、FF濾波器230和FF輸入產(chǎn)生單元240。所述RRO測量單元220從控制器200的輸入值250測量RRO殘余分量。FF濾波器230是一個線性濾波器操作單元，與所述反饋控制系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)的反函數(shù)相關(guān)，從所述RRO測量單元220的測量結(jié)果(各伺服扇區(qū)的積分值)計(jì)算校正值(FF)。所述FF輸入產(chǎn)生單元240對每一個伺服扇區(qū)輸出所述校正值(FF)。(自伺服寫入操作)下面結(jié)合圖3到圖8以及圖1到圖2描述根據(jù)本實(shí)施例的自伺服寫入操作。首先，在盤驅(qū)動器中，SPM以恒定角速度旋轉(zhuǎn)盤1。在該自伺服寫入方法中，CPU70指令讀頭21從盤1按照規(guī)則的時間間隔讀出舊伺服數(shù)據(jù)，如圖8所示(步驟S1)。指示讀寫頭2的當(dāng)前位置的位置信息與盤1的旋轉(zhuǎn)角度同步，從每一個伺服扇區(qū)130的前導(dǎo)伺服區(qū)110獲得。根據(jù)從伺服區(qū)110獲得的位置信息，CPU70將寫頭20定位到要寫入下一個伺服數(shù)據(jù)的位置(步驟S2)。這里參見圖1，讀寫頭2的寫頭20和讀頭21在盤1的徑向上有偏移。具體地說，與讀頭21相比，寫頭20在半徑方向的內(nèi)側(cè)。從盤1的外側(cè)半徑開始，CPU70向每一個柱面(數(shù)據(jù)道)的每一個伺服扇區(qū)的伺服區(qū)110寫入伺服數(shù)據(jù)(步驟S3)。然后，讀寫頭2向盤1的內(nèi)側(cè)半徑對每一個柱面尋道(定位)。CPU70重復(fù)所述伺服寫入操作，以向盤1的整個表面寫入伺服數(shù)據(jù)(步驟S4)。當(dāng)寫頭20比讀頭21位于盤1的半徑更外側(cè)時，它從盤的內(nèi)側(cè)半徑開始寫入伺服數(shù)據(jù)。下面結(jié)合圖2描述在步驟S2中寫頭20的定位操作。在自伺服寫入操作中，CPU70通過圖2所示的讀寫頭定位控制來定位所述寫頭20?？刂破?00計(jì)算控制操作量來消除讀頭21讀出的舊伺服數(shù)據(jù)的位置和要寫入下一個伺服數(shù)據(jù)的位置之間的位置誤差(PES)，并將其提供給設(shè)備210。將所述位置誤差(PES)加上來自FF輸入產(chǎn)生單元240的校正值(FF)產(chǎn)生的結(jié)果被視為控制器200的輸入值250。所述舊伺服數(shù)據(jù)包括由于RRO產(chǎn)生的畸變SD1，而下一個伺服數(shù)據(jù)包括由于RRO導(dǎo)致的畸變SD2。所述前饋控制系統(tǒng)計(jì)算一個校正值(FF)，使得畸變SD1不影響下一個伺服數(shù)據(jù)的寫入。換句話說，計(jì)算所述校正值(FF)，使得控制器200的輸入值250不包括RRO分量。下面描述所述前饋控制系統(tǒng)的操作。RRO測量單元220具有數(shù)量等于伺服扇區(qū)數(shù)的存儲器，從控制器200的輸入值250測量RRO殘余分量。具體地，該測量由下式(1)給出RRO(k)＝RRO(k)+G×(PES(t)+FF(k))...(1)其中，k是伺服扇區(qū)的編號，RRO(k)是對應(yīng)于伺服扇區(qū)k的RRO的測量結(jié)果，它被存儲在RRO測量單元220的存儲器中，PES(t)是包括伺服數(shù)據(jù)的畸變的位置誤差(PES)，F(xiàn)F(k)是從FF輸入產(chǎn)生單元240輸出的、對應(yīng)于伺服扇區(qū)k的校正值，G是從0到1的增益常數(shù)，它被選擇為使得校正值(FF)的生成迅速而穩(wěn)定地收斂。在上式(1)中，右邊的RRO(k)表示在寫入舊伺服數(shù)據(jù)時測得的值。FF濾波器230從存儲在RRO測量單元220的存儲器中的測量結(jié)果(每一個伺服扇區(qū)的積分值)計(jì)算一個校正值(FF)。所述FF輸入產(chǎn)生單元240對每一個伺服扇區(qū)輸出所述校正值(FF)。如上所述，被包括在所述前饋控制系統(tǒng)中的FF濾波器230計(jì)算一個校正值(FF)來校正由于寫入舊伺服數(shù)據(jù)時導(dǎo)致的RRO產(chǎn)生的畸變。換句話說，RRO測量單元220估計(jì)對應(yīng)于RRO造成的畸變量的殘余RRO分量。所述FF濾波器230將估計(jì)的畸變量加到所述校正值(FF)上，以消除在寫入舊伺服數(shù)據(jù)之前導(dǎo)致的RRO所導(dǎo)致的畸變。這樣，在寫入舊伺服數(shù)據(jù)時導(dǎo)致的畸變SD1能夠抑制會影響在寫入下一個伺服數(shù)據(jù)時導(dǎo)致的畸變SD2的RRO的增加。因此，在自伺服寫入操作中，能夠高精度地校正由于記錄在盤1上的伺服數(shù)據(jù)中的RRO導(dǎo)致的畸變。圖3圖示了根據(jù)本實(shí)施例，在使用讀寫頭定位系統(tǒng)的自伺服寫入操作中，對每一個伺服扇區(qū)測量的伺服數(shù)據(jù)的畸變量(伺服畸變量)的模擬結(jié)果(增益常數(shù)為0.3)。在圖3中，附圖標(biāo)記300表示在寫入前面的(舊的)伺服數(shù)據(jù)時的伺服畸變量。附圖標(biāo)記310表示用現(xiàn)有技術(shù)的前饋控制校正的伺服畸變量。附圖標(biāo)記320表示用本實(shí)施例的前饋控制校正的伺服畸變量。圖4到圖7圖示了在根據(jù)本實(shí)施例的讀寫頭定位系統(tǒng)中，根據(jù)增益常數(shù)G的變化，對控制器200的輸入值250隨時間變化的模擬結(jié)果。當(dāng)增益常數(shù)G為0.1時，如圖4所示，收斂速度相對較低。當(dāng)增益常數(shù)G為0.3時，如圖5所示，收斂速度提高了。當(dāng)增益常數(shù)G為0.6時，如圖6所示，收斂速度顯著提高。但是，當(dāng)增益常數(shù)G為0.8時，如圖7所示，收斂速度沒有提高，但是在穩(wěn)態(tài)下有些廣泛的變化。因此，增益常數(shù)G最好在0.3到0.6的范圍內(nèi)。在使用本實(shí)施例的讀寫頭定位系統(tǒng)的自伺服寫入方法中，當(dāng)根據(jù)記錄在盤上的在前的伺服數(shù)據(jù)向盤中寫入伺服數(shù)據(jù)時，能夠有效地抑制與盤的旋轉(zhuǎn)同步的RRO分量的增加。具體地，可以從控制器200的輸入值250中消除RRO分量。因此，舊伺服數(shù)據(jù)在盤的徑向上的畸變可以抑制RRO(它對后來的伺服數(shù)據(jù)的畸變有影響)增加。根據(jù)本實(shí)施例的讀寫頭定位系統(tǒng)被應(yīng)用于硬盤驅(qū)動器的自伺服寫入操作。但是，它也可以應(yīng)用于例如制造數(shù)字通用盤(DVD)母盤(模盤，master)的工藝。根據(jù)上述讀寫頭定位系統(tǒng)，通過反饋FF校正后的RRO來校正校正值，從而有效地抑制RRO增加，從而高效率地校正了伺服數(shù)據(jù)的畸變。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，其它的優(yōu)點(diǎn)和修改都是容易做到的，因此本發(fā)明的范圍不限于這里所圖示和說明的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。因此，可以在不脫離所附權(quán)利要求及其等效方案所限定的總體發(fā)明構(gòu)思的實(shí)質(zhì)范圍的前提下進(jìn)行各種改進(jìn)。權(quán)利要求1.一種讀寫頭定位系統(tǒng)，包括用于將讀寫頭(2)定位到旋轉(zhuǎn)的盤介質(zhì)(1)上的目標(biāo)位置的定位單元(210)以及感測讀寫頭相對于目標(biāo)位置的位置誤差的單元(6)，該系統(tǒng)的特征在于包括控制器(7，200)，它基于所述位置誤差輸出所述定位單元(210)的控制操作的量；以及校正單元(7，220，230，240)，它基于所述控制器的輸入值，計(jì)算與所述盤介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)同步的位置誤差分量，并計(jì)算一個用于從所述位置誤差中消除該位置誤差分量的校正值，并將該校正值加到所述輸入值上。2.如權(quán)利要求1所述的讀寫頭定位系統(tǒng)，其特征在于，所述校正單元20將所述校正值加到作為所述控制器的輸入值的所述位置誤差上，從該加法的結(jié)果獲得所述位置誤差分量。3.如權(quán)利要求1所述的讀寫頭定位系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器執(zhí)行隨動控制，以在反饋控制下消除所述位置誤差，所述校正單元配置一個將所述校正值輸入到所述控制器的前饋控制系統(tǒng)。4.如權(quán)利要求1所述的讀寫頭定位系統(tǒng)，其特征在于，所述校正單元包括一個與所述讀寫頭定位系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)的反函數(shù)相關(guān)的線性濾波器，該線性濾波器從所述控制器的輸入值獲得位置誤差分量作為其輸入值，反饋控制系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)為一個傳遞函數(shù)1/(1+G)，其中G表示所述反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。5.一種盤驅(qū)動器，包括用于對旋轉(zhuǎn)的盤介質(zhì)讀寫數(shù)據(jù)的讀寫頭(2)，該盤驅(qū)動器的特征在于包括向所述讀寫頭(2)提供要記錄到所述盤介質(zhì)(1)上的伺服數(shù)據(jù)的單元(9)；用于將所述讀寫頭定位到盤介質(zhì)(1)上的目標(biāo)位置的定位單元(3、4、8)；感測所述讀寫頭相對于所述目標(biāo)位置的位置誤差的單元(6)；控制器(7)，用于在向所述盤介質(zhì)寫入伺服數(shù)據(jù)時根據(jù)所述位置誤差輸出對所述定位單元的控制值，以執(zhí)行讀寫頭定位控制；以及校正單元(7)，其根據(jù)所述控制器的輸入值計(jì)算一個與所述盤介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)同步的位置誤差分量，以獲得一個校正值來從所述位置誤差中消除所述位置誤差分量。6.如權(quán)利要求5所述的盤驅(qū)動器，其特征在于，所述校正單元校正通過將所述校正值加到記錄在所述記錄介質(zhì)上的舊伺服數(shù)據(jù)的畸變所對應(yīng)的位置誤差上而得到的加法結(jié)果，作為所述控制器的輸入值，以從該輸入值獲得所述位置誤差分量。7.如權(quán)利要求5所述的盤驅(qū)動器，其特征在于，所述控制器對形成在所述盤介質(zhì)上的每一個柱面定位所述讀寫頭，所述校正單元基于對每一個柱面所包括的每一個伺服扇區(qū)積分的輸入值計(jì)算所述校正值。8.如權(quán)利要求5所述的盤驅(qū)動器，其特征在于，所述校正單元包括一個與包括所述控制器的讀寫頭定位系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)的反函數(shù)相關(guān)的線性濾波器，該線性濾波器從對每一個伺服扇區(qū)積分的輸入值獲得位置誤差分量作為其輸入值，反饋控制系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)為一個傳遞函數(shù)1/(1+G)，其中G表示所述反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。9.一種用于盤驅(qū)動器的伺服寫入方法，所述盤驅(qū)動器包括一個對旋轉(zhuǎn)的盤介質(zhì)讀寫數(shù)據(jù)的讀寫頭，該方法的特征在于包括用所述讀寫頭從盤介質(zhì)讀出伺服數(shù)據(jù)(S1)；當(dāng)所述讀寫頭根據(jù)所述伺服數(shù)據(jù)被定位于所述盤介質(zhì)上的目標(biāo)位置時，計(jì)算一個與所述盤介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)同步的位置誤差分量；執(zhí)行定位操作(S2)，包括從所述位置誤差消除所述位置誤差分量的校正操作；以及用所述讀寫頭向所述盤介質(zhì)上的所述目標(biāo)位置寫入所述伺服數(shù)據(jù)。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，執(zhí)行所述定位操作以對形成在所述盤介質(zhì)上的每一個柱面定位所述讀寫頭，并執(zhí)行所述校正操作以計(jì)算校正值對每一個柱面所包括的每一個伺服扇區(qū)消除所述位置誤差分量。全文摘要本發(fā)明涉及在有伺服寫入功能的盤驅(qū)動器中定位讀寫頭的方法和設(shè)備。一種盤驅(qū)動器包括具有前饋控制系統(tǒng)(7)以校正RRO分量的讀寫頭定位系統(tǒng)。該前饋控制系統(tǒng)(220，230，240)具有一個測量單元和一個FF濾波器，該測量單元反饋從控制器的輸入值獲得的最后校正值，并測量在校正之后產(chǎn)生的RRO分量，所述FF濾波器計(jì)算校正值以校正所述RRO分量。文檔編號G11B5/596GK1614711SQ20041008970公開日2005年5月11日申請日期2004年10月29日優(yōu)先權(quán)日2003年10月30日發(fā)明者巖代雅文申請人:株式會社東芝