利用低密度气体的磁盘驱动器伺服磁轨记录器.pdf

一种采用一个伺服磁轨记录器的方式将伺服模式写入到磁盘上的方法，它包括密封STW，以形成一个密封的内部环境，以及随后采用低密度气体来充填STW。一旦伺服模式已经写入到磁盘上，则可以从STW中清除低密度气体，并通过将被清除的气体引导到一个可以从空气中分离出低密度气体的回收系统中加以循环使用。磁盘可以预先安装在一个磁盘驱动器中，该磁盘驱动器可依次装载在STW内。另外，STW可以包括多磁盘记录器，它具有多个专用的伺服写入磁头。伺服记录器包括一个盖子，该盖子具有一个可以密封的开孔，适用于将磁盘驱动器装载在STW内或者将一个磁盘堆栈装载在MDW内。

1.  一种适用于在伺服磁轨记录器(“STW”)中将伺服模式写入一个磁盘上的方法，其特征在于，该方法包括步骤：
(a)将磁盘装载在STW内并且密封所述STW，以在所述STW内形成一个密封的内部环境；
(b)采用一种低密度气体来充填所述STW的内部环境，直至在所述STW内的所述低密度气体的浓度达到个预定的水平；以及
(c)将所述伺服模式写入到在所述STW的低密度气体环境中的所述磁盘上。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁盘是预先安装在一个磁盘驱动器中，并且所述装载步骤(a)进一步包括将所述磁盘装载在所述STW中。

3.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤：
(d)一旦所述伺服模式已经写入到所述磁盘之后，清除所述STW中的所述低密度气体；以及
(e)重复使用被清除的低密度气体。

4.  如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述重复使用的步骤(e)进一步包括将所述STW的被清除的低密度气体引导到一个气体恢复系统中，以于从空气中分离出所述的低密度气体。

5.  如权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤：
(f)在所述充填步骤(b)之前在一个空气环境中上电所述磁盘驱动器；以及，
(g)在所述清除步骤(d)之后在一个空气环境中掉电所述磁盘驱动器。

6.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述STW是一个多磁盘记录器(“MDW”)，它具有多个专用伺服写入磁头，并且其中，所述装载步骤(a)进一步包括在所述MDW中装载磁盘的堆栈。

7.  如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述MDW包括一个盖子，所述盖子具有一个适用于将磁盘堆栈装载在所述MDW内的开孔，并且其中，所述盖子包括一个适用于密封所述MDW的门。

8.  如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤：
(d)一旦所述伺服模式已经写入到所述磁盘之后，清除所述STW中的所述低密度气体；以及
(e)回收所述被清除的低密度气体。

9.  如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述回收步骤(e)进一步包括将从所述MDW被清除的低密度气体引导到一个气体恢复系统，以从空气中分离出所述低密度气体。

10.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤：
(f)在所述充填步骤(b)之后，旋转所述磁盘组，并且将所述专用伺服写入磁头装载在所述磁盘堆栈中的磁盘的对应的表面上；以及，
(g)在所述清除步骤(d)之前，将所述专用伺服写入磁头从所述磁盘的表面卸载。

利用低密度气体的磁盘驱动器伺服磁轨记录器
                          相关申请
本申请享有Louis J.Fioravanti，Steve T.Sheeran和Randy L.Oxley等人发明的、于2001年10月30日申请、美国专利暂时申请序列号60/340,997、题为“适用于对伺服磁轨记录器的惰性气体的密封和补给的方法和装置”的优先权。
                          发明领域
本发明主要涉及磁盘驱动器伺服记录器，尤其涉及一种在伺服写入处理过程中填充相当低密度的气体的伺服磁轨记录器。
                          发明背景
磁盘驱动器一般都包括一个将磁盘驱动器的各种元件都安装在其中的基座。一个上盖与该基座相协作，以形成一个可确定磁盘驱动器的内部密封环境的外壳。元件可以包括：一个主轴电机，它可以一个恒定的高速度来旋转一个或多个磁盘；以及一个执行器组件，它可以对磁盘的圆形磁轨进行读写信息。执行器组件可以包括多个向磁盘延伸的执行臂，且各个执行臂具有从各个执行臂延伸出一个或多个的弯曲部分。安装在各个弯曲部分的末梢端上的是一个读取/写入磁头，它包括一个空气轴承滑块，使得磁头在磁盘驱动器的操作过程中能够非常接近于相关磁盘所对应的表面上飞行。当磁盘驱动器掉电时，磁头就移动到一个在磁盘最内部区域中的着落区，在该区域中，可以允许空气轴承滑块在磁盘停止旋转时着落在磁盘的表面上。另外，执行器组件也可以将磁头移动(卸载)到磁盘的最外围，以便于在驱动器掉电时能够通过一个装载/卸载的斜面来支撑磁头脱离磁盘表面。
磁盘驱动器一般包括一个伺服系统，它适用于在寻迹操作(从一个磁轨到另一个磁轨的移动)和读/写操作的两个过程中用于控制磁头的定位，在这种情况下，磁头必须精确地磁轨圆形磁轨。一类伺服系统是一种专用伺服系统，在这种伺服系统中，一个整体磁盘表面包含着作为专用磁轨写入的伺服信息。于是，在驱动器的其它磁盘表面可用于在专用数据磁轨上存储数据。另一类伺服系统称之为一种嵌入式伺服系统，它在嵌入在数据部分之间的各个磁盘表面上提供伺服信息。公知的状态评估电路可用于评估磁头的位置，这时，磁头并不能根据嵌入的伺服信息来定位。
采用专用和嵌入两种伺服磁盘驱动器，伺服信息或模式一般是在磁盘驱动器的制造过程中由一个伺服磁轨写入组件(“STW”)记录到目标磁盘上。一种常规STW将伺服模式记录在磁盘驱动器装配之后记录在磁盘上。在该实施例中，STW直接粘附着磁盘驱动器上，并使用驱动器的自身读/写头将所需的伺服模式记录在安装磁盘上。另一种记录伺服模式的方法是采用一个分离的STW装置，该装置具有一个专用的伺服记录磁头，可用于在这类磁盘装配到一个磁盘驱动器之前同时将伺服模式记录到一个或多个磁盘上。
无论写入磁盘的伺服信息是在该磁盘装配到磁盘驱动器之前(即，使用一个具有一个专用执行器组件的分离STW装置)还是在磁盘堆栈装配在一个磁盘驱动器中之后(即，使用磁盘驱动器的执行器组件)，至关紧要的是为STW提供一个高精确定位系统，以确保伺服信息在磁盘上的精确定位。特别是，一个STW可以包括一个定位系统，该定位系统可以用于移动执行器组件和在伺服写入流程中将磁头贴近于磁盘表面。STW还进一步包括一个高精度位置检测系统(通常是与激光相结合)，用于确定在伺服写入流程中的执行器组件的位置。该位置检测系统向定位系统中的电机提供校正信号，以便于在STW操作过程中校正伺服磁头位置中的任何误差。
在继续向现有的或更小尺寸的磁盘存储更多数据的努力中，磁盘驱动器工业继续试图通过增加磁轨密度(即，每毫米的磁轨数量)来提高每个磁盘或盘的容量。增加的磁轨的密度就需要更加紧密的间隔、更加狭小的磁轨，因此就必须改进在伺服模式记录到目标磁盘表面上的精度。然而，随着磁轨密度的增加，就变得越有可能在伺服写入处理过程中遇到误差。例如，伺服写入磁头在操作过程中会经历谐振振动，这会在写入伺服信息时改变磁头的位置。这类振动会引起将不正确的伺服信息写入到磁盘表面，于是，这就限制了磁盘驱动器在正常磁轨随动流程中将数据磁头精确定位在所需数据磁轨上的能力。
磁头在伺服写入流程中所经历的谐振振动一般都是由STW中的磁盘的高速旋转所引起的。也就是说，无论STW是采用磁盘驱动器自身的还是分离专用的装置，在STW中的磁盘旋转(该速度可高达每分钟10,000转或更高)都会在STW中产生大量的空气紊乱。这类紊乱是由在STW内的自旋磁盘表面和空气之间的摩擦而产生的，并表示在现有磁盘驱动器领域中已知的现象。在一个STW中的空气紊乱也会影响在该STW中的其它元件，例如，执行器臂和在磁盘上飞行的磁头。
一种适用于减小在将伺服信息写入一个预先已装配好的磁盘驱动器中的磁盘时地空气紊乱的建议的解决方案是在伺服写入处理过程中将氦气部分地填充到驱动器中，从而减小在磁盘驱动器中的气体的整个密度。特别是，减小STW中的气体密度的作用可减小施加在自旋磁盘上的摩擦力，从而减小了在磁盘和执行器组件上阻力所引起的振动。这类解决方案仅仅只涉及磁盘已经装配在驱动器中的STW。另外，该解决方案的主要缺点是难以在磁盘驱动器中保持所需的氦气浓度，因为氦气在STW操作过程中趋于逃逸驱动器的范围。
因此，就需要改进STW，使之能够以高性价比的方式来保持氦气或其它低密度气体的所需浓度。此外，既需要能够与预先装配好的磁盘驱动器一起工作的充填氦气的STW，也需要具有可以在将磁盘装配到磁盘驱动器之前把伺服信息写入到磁盘的专用伺服磁头的充填氦气的STW。本发明提供了对上述以及其它问题的解决方案，并提供了其它优点。
                          发明概述
针对上述背景已经开发了本发明。根据本发明的一个实施例，一种方法将伺服模式写入到一个充填一种低密度气体的伺服磁轨记录器(“STW”)中的一个磁盘上，其中所充填的低密度气体是用于减小在伺服写入处理过程中阻力所引起的振动。该方法包括在STW中装载磁盘以及密封STW，以形成一个封闭的内部环境。随后，采用一种低密度气体来充填所密封的STW，直至在STW中的低密度气体的浓度较佳地达到预定的程度。接着，激励STW，以将伺服模式写入到在STW的低密度气体环境中的磁盘上。在一个实施例中，低密度气体可以从STW清除并且可以在伺服写入流程结束时循环回收。磁盘可以预先安装在一个磁盘驱动器中，接着装载在STW中。另外，STW可以包括一种具有多个专用伺服写入磁头的多磁盘记录器(“MDW”)，其中，多个磁盘可以装载在MDW中。伺服记录器包括一个盖子，该盖子具有一个可密封的开孔，它可以用于在STW中装载磁盘驱动器和用于在MDW中装载磁盘堆栈。当循环回收低密度气体时，可以将STW或MDW中的被清除的气体引导到气体回收系统，该系统从空气中分离出低密度气体。在一个较佳实施例中，低密度气体的预定浓度至少为50％。
当STW支持一个分离的磁盘驱动器时，该方法还包括在采用低密度气体充填STW之前在空气环境中启动磁盘驱动器，以及在从STW清除低密度气体之后在空气环境中掉电磁盘驱动器。另一方面，当优化MDW在低密度气体环境中使用时，该方法还包括在采用低密度气体充填MDW之后将专用伺服写入磁头装载在磁盘表面上，以及然后在从MDW清除低密度气体之前将磁头从磁盘表面卸载。
本发明的另一实施例是一个伺服写入组件，它包括一个STW，且该STW具有一个用于支撑一个旋转磁盘的主轴电机的基座和一个在旋转磁盘上写入伺服模式的伺服写入磁头。一个盖子可粘附基座，在STW中形成一个封闭的内部环境，该盖子包括一个可密封的开孔，该开孔可用于在STW中装载磁盘。该盖子还包括了一个流入端口和一个流出端口，该流入端口可用于在伺服模式写入到磁盘之前将低密度气体从源引导到STW的内部环境，而流出端口可用于一旦伺服模式已经写入到磁盘之后允许清除低密度气体。在一个实施例中，一个连接着流出端口的气体回收系统从空气中分离出清除的低密度气体。
当磁盘、主轴电机和伺服写入磁头都预先安装在一个磁盘驱动器时，该驱动器可通过盖子上的可密封开孔插入和固定在STW的内部环境中。然后一个导管将在盖子上的流入端口与在磁盘驱动器中所制成的开孔相连接，将低密度气体引导到磁盘驱动器的内部。另外，当STW包括多个专用伺服写入磁头时，主轴电机支持多个磁盘，在磁盘安装于磁盘驱动器内之前同时将伺服模式写入到各个磁盘。该磁盘可通过盖子上的可密封开孔插入并且在STW内部环境中固定于主轴电机。
本发明还可以一个伺服写入组件的方式来实现，该伺服写入组件具有一个STW，它连接着低密度气体源以在伺服模式写入磁盘之前采用低密度气体来充填STW，和用于在伺服模式写入到磁盘之后回收低密度气体的部件。气体回收部件较佳地包括用于从STW清除低密度气体的部件和用于从空气中分离出低密度气体的部件。在一个实施例中，磁盘是预先安装在磁盘驱动器中的，并且用于回收低密度气体的部件包括一个与STW基座相匹配的盖子，以确定一个在STW中的密封内部环境。该盖子包括一个可密封的开孔，它可允许将磁盘驱动器插入在STW中。另外，STW具有多个专用伺服写入磁头，用于将伺服模式同时写入到磁盘堆栈中的多个磁盘，以及用于回收低密度气体的部件包括一个与基座相匹配的盖子，以确定一个在STW中的密封内部环境。该盖子包括一个可密封的开孔，它允许将磁盘堆栈插入在STW中。
阅读以下详细描述和回顾相关附图将使得表示本发明特征的上述以及其它各种性能以及优点变得更加显而易见。
                      附图的简要描述
图1是一个它适用于结合本发明较佳实施例的伺服磁轨记录器使用的磁盘驱动器的平面示意图。
图2是一个根据本发明较佳实施例并结合图1所示磁盘驱动器的STW的透视示意图。
图3是图2所示STW的透视示意图，用于说明一个在STW中创建一个密封环境的盖子以及一个采用低密度气体来充填STW的流入管线和一个回收低密度气体的流出管线。
图4是说明一个与图3所示STW组合使用的氦气回收系统的示意图。
图5是一种使用根据本发明一个较佳实施例以低密度气体充填的STW在磁盘上写入伺服信息的通用方法的流程图。
图6是一种根据本发明一个较佳实施例的专用STW的透视图，该STW适用于在多个磁盘装配在一个磁盘驱动器中之前将伺服信息写入到多个磁盘，本文将此称之为多磁盘记录器。
图7是图6所示的MDW的透视图，用于说明一个在MDW中创建一个密封环境的盖子以及一个用于采用低密度气体来充填MDW的流入管线和一个用于回收低密度气体的流出管线。
                        具体实施方式
一个根据本发明一个较佳实施例所构成的磁盘驱动器100如图1所示。该磁盘驱动器100包括一个基座102，磁盘驱动器100的各种元件都安装在该基座上。部分切除地示出的上盖104，与基座102协同，以常规的方式形成确定一个磁盘驱动器的内部密封环境的外壳。元件可包括一个主轴电机106，它可以恒定的高速度来驱动一个和多个磁盘108旋转。可通过一个执行器组件110的使用来读写磁盘108的磁轨的信息，该执行器组件可以在寻迹操作的过程中环绕一个位置毗邻于磁盘108的支撑轴组件112旋转。执行器组件110可以包括多个向磁盘108延伸的执行臂114，且具有从各个执行臂114延伸出的一个或多个的弯曲部分116。安装在各个弯曲部分116的末梢端上的是一个磁头118，它包括一个空气轴承滑块，使得磁头118能够在非常接近于相关磁盘108所对应的表面上飞行。
在寻迹的操作过程中，磁头118的磁轨位置是通过一个音圈电机124来控制的，该音圈电机一般包括一个黏附在执行器组件110上的线圈126，以及一个或多个永磁磁铁128，该永磁磁铁建立了一个渗入到线圈126中的磁场。电流到线圈126的受控制应用产生在永磁磁铁128和线圈126之间的磁相互作用，使得线圈126可根据著名的洛伦兹关系来移动。随着线圈126的移动，执行器组件110以支撑轴组件112为枢轴，并且使得磁头118可以在磁盘108的整个表面上移动。
当磁盘驱动器100没有在延长时段内使用时，主轴电机106一般是不激励的。磁头118可以移动到磁盘108的内直径附近的一个停放区域120，使得当驱动器电机不激励时，飞行磁头118可以着落在停放区域120。利用一个执行器的锁机构，磁头118在停放区域上120是牢固的，该锁机构可以防止在磁头停放时执行器组件110的无意的旋转。另外，磁头118也可以移动在磁盘108的外直径129以外的斜面上(未显示)。
在允许执行器组件110工作时进行枢轴移动的同时，弯曲组件130提供了对执行器组件110所需的电气连接通路。弯曲组件130将磁头的引线(未示出)连接着一个弯曲的托架134，用于通过机座底板102与安装在磁盘驱动器100的底侧面的磁盘驱动器的印刷电路板(未显示)通讯。
上盖104包括一个沿着磁盘108的径向方向在磁盘108上面延伸的狭长的开孔140，正如图1所示。在驱动器100工作时，随着磁头在磁盘表面上移动，该开孔140接近跟随磁头118移动的弧形路径。该开孔允许STW检测在伺服写入操作过程中的磁头118位置(例如，可以通过激光的使用)。可以在伺服写入处理过程结束之后，使用一个可粘结的粘结板来覆盖该开孔140。另外，开孔140最好能延伸至磁盘108的外直径129的位置上，以便于提供对另一个分离时钟磁头(未显示)的访问，该时钟磁头可以用于对上层磁盘108的外直径写入一个时钟模式。该时钟模式可以在伺服写入流程的开始时写入，并且由时钟磁头(未显示)稍后读出时钟模式，以提供伺服磁头将伺服模式写入到磁盘108时伺服磁头(例如，磁盘驱动器100的磁头118)的时间参考。用于将一个时钟模式写入到磁盘108的流程是本领域中众所周知的，因此本文就不再详细讨论，时钟写入流程和伺服写入流程两者的细节都不是本发明的重点。
现在，参考图2-3，显示了一个磁盘驱动器的100已经安装在STW 200中的伺服磁轨记录器(“STW”)200。图2-3所示的STW 200利用磁盘驱动器100的执行器组件110和磁头118(图1)将伺服信息写入到磁盘108的一个表面(在一个专用伺服系统的情况下)或所有表面(在一个嵌入伺服系统的情况下)。特别是，在磁盘驱动器100的制造过程中，驱动器100是在STW 200中进行装载的，从而在驱动器100和STW 200之间形成了电气和机械连接。随后，STW上电启动磁盘驱动器100，从而在将一个时钟模式写入到上层磁盘108的外周界之前，正如以上采用一个分离的时钟磁头(未显示)所讨论的那样，使得磁盘108以正常的操作速度旋转。该时钟模式是用于同步STW的操作，使得磁头118可以在一个适当的时间激励，以将伺服信息写入到磁盘的表面。STW接着写入到磁盘108的一端的第一伺服磁轨，并随后推进执行器组件110，使得磁头118在磁盘表面上移动预定的距离，以移动到一个新的磁轨位置。一旦STW确认了磁头118的位置(既横向地使用一个位置检测系统又周向使用从时钟磁头接受到的信息)，就激励该磁头118，使之在新的磁轨位置上写入伺服信息。该处理过程一直继续着，直至磁头118已经在磁盘108的整个表面上都移动过，使得各个磁盘(在嵌入式伺服系统的情况下)或一个单个磁盘(在专用伺服系统的情况下)包含着所需的伺服模式。一旦完成了伺服信息的写入之后，就可以将磁盘驱动器100从STW 200中移出，并且关闭上用于写入伺服模式的在磁盘驱动器100上形成的开孔(例如，在上盖104中的开孔140)，以在磁盘驱动器100中创建一个密封的内部。
较佳的是，STW 200包括一个安装的工作夹具202，该夹具具有一个花岗岩石块204和一个安装平台206，其中安装平台还具有一个校准的水平的上表面208，它可以作为STW 200的机械参考面。安装机座210包括一个上夹具平台212和多个夹子214，用于将磁盘驱动器100固定在STW中间。磁盘驱动器100较佳地是由机械手部件装载到STW 200中，以保证该驱动器100可适当地密封在STW 200中。较佳的是，该驱动器100是在伺服写入处理过程开始之前在STW中是固定的和水平的。
推进块组件220(如图4所示意的)较佳的是定位在磁盘驱动器100的下面，并且包括一个推进的引脚222(见图4)，该引脚通过磁盘驱动器机座102中的一个开孔向上延伸，与执行器组件110相接触。该推进引脚222负责伺服写入处理过程中的执行器臂114的移动以及因而磁头118在磁盘的整个表面上的移动。位置检测系统230(在图2中没有显示，但在图4中示意显示了)确定磁头118的实际位置，该位置检测系统可使用检测装置诸如一个激光干涉仪，将一束激光光束引导通过磁盘驱动器100的上盖104中的开孔140。位置检测系统230向控制器240(如图4所示意的)提供位置校正信号，接着由该信号来引导推进块组件220的操作。因为以上所讨论的STW 200的操作是常规操作，对解释本发明的目的来说，就没有必要再对伺服写入处理过程进行讨论。
原先，图2所示的STW 200已经打开了开孔，以允许磁盘驱动器100能够方便地插入STW 200和从STW 200中取出。因为当磁盘驱动器100在清除室装置中制造过程中发生伺服磁轨写入，所以就不需要盖子或者密封STW 200。然而，图3说明了图2的STW 200外加一个盖子300，它固定在STW 200的安装平台206。该盖子300最好是模压成型的，以确定在不干扰不同的STW元件操作的条件下最小可能的内部环境。该盖子300包括一个前面板302，它定义了一个可以在由STW 200和盖子300所确定的内部环境中接受磁盘驱动器100的开孔304。门306最好能沿着下边缘相铰链，使得门306可以关闭以将驱动器100密封在盖着的STW 200中。在一个较佳的实施例中，可以采用一个电机(未显示)来自动地打开和关闭该门306，使得该门306可以结合机械手装置，自动地从盖着的STW 200中装载和取回驱动器。密封条308沿着该开孔304的四周，当关闭该门306时，起到了与门306结合在一起的作用，以在盖着STW 200内形成一个充分密封的内部环境。
正如以下更详细解释，盖子300的一个目的是允许回收在伺服写入处理过程中引入到磁盘驱动器100中的氦气(或者其它低密度气体)。特别是，尽管氦气是首迭的，但也可以使用其它低密度气体，只要该气体具有比空气低的密度。在一个较佳的实施例中，该气体所具有的密度大约是空气的20％。盖子300最好是能包括一个流入端口320和一个流出端口322(图3和图4)，分别用于将氦气引入到STW 200的内部环境以及从STW 200的内部环境中回收氦气。单一的流出端口322可以确保所消耗的氦气都引导到一个氦气回收系统中，该氦气回收系统可以用于从空气中分离出氦气。由于已经证实在10级清除室(即，小于30百万之一碳氢化合物，微粒小于0.2微米等)中氦气的成本是很高的，因此这类回收系统是必需的。于是，本发明允许在伺服写入处理过程中，在磁盘驱动器100中相对高浓度氦气气体的有效和高效性价比的使用。
正如在图4示意图中的最佳示意那样，本发明利用了氦气400和空气402两者的加压源。这些源根据下面所讨论的方法交替地馈入至流入端口320，首先是采用氦气填充STW 200，随后再从STW 200中冲洗氦气。流入端口320最好是能通过一个内部导管与磁盘驱动器100开孔相连接(例如，图1中所示的开孔140)。这样氦气就可以直接引入到磁盘驱动器的100的内部，使得氦气的浓度可以迅速达到所需要的水平(较佳的是大于50％，更佳的是95-99％)。然而，因为磁盘驱动器100包括了多个便于以上所讨论伺服写入处理过程的开孔，所以氦气会从驱动器100泄漏，并趋向于快速填充到密封的STW 200。因此，通过流入端口320以一个足以迫使STW 200内部空气通过流出端口322排出的压力和流率(例如，每小时8个立方英尺(“SCFH”))将氦气恒定引入到驱动器100内。离开STW 200的氦气和空气的混合气体从流出端口322引导到氦气回收系统410，从而可以从空气中分离相对昂贵的氦气并且重复使用。氦气回收系统410代表许多已知类型的气体回收系统中的一种回收系统，但对本发明来说，氦气回收系统410的特殊设计或结构并不重要。于是，氦气回收系统410的操作就不再作任何进一步的解释。
因为在伺服写入处理过程中所使用氦气(或者其它低密度气体)必须能满足上述讨论的10级清除室的纯度和微料要求，所以可以使用盖子230和氦气回收系统410，它们允许以成本有效的方式将相对高浓度的氦气填充到磁盘驱动器和STW。然而，在磁盘驱动器100中在写入伺服模式的同时使用高氦气浓度，由于磁头118(例如，空气轴承滑块)的设计是针对不是氦气环境的空气环境中操作的而自身出现问题。特别是，由于氦气的相对低密度，磁头118在氦气环境中在磁盘上的飞行高度就比在空气环境中所设计的飞行高度要低得多。在启动和停止磁盘驱动器(即，当在磁盘的表面上装载和卸载磁头)时，这种较低的高度提供了较低的安全裕度。本发明通过采用以下所讨论的较佳伺服磁轨写入处理流程来解决上述问题。
现在，参考图5，披露了一种向一个组装好的磁盘驱动器100的磁盘108的写入伺服模式的较佳方法。该方法在步骤500开始以及进行至操作502，在其中打开盖子300的门306以容纳组装好的磁盘驱动器100。这时，STW 200的内部充满着空气，虽然是10级的清除室的高纯度空气。另外，正如以上所提到的，磁盘驱动器100没有密封，而是在上盖104和/或机座102还包含着多个开孔，以便于在伺服写入处理过程中磁盘驱动器磁头118的移动和检测。
接着，在操作504，关闭门306，以密封STW 200，并且磁盘驱动器100上电，从而在一个典型的空气环境中将磁头118装载在磁盘108上。也就是说，磁头118可以从一个装载/卸载的斜面装载到磁盘108上，或者正如图1所示，允许磁头118随着磁盘旋转直至其正常操作速度而起离磁盘108的停放区域120。在任意一种情况下，都允许在磁盘驱动器的内部充满着空气的同时，磁盘驱动器100达到一个正常的操作状态。
在下一个步骤506，激励氦气源400，以引导氦气通过流入端口320，其中内部导管404引导氦气到在磁盘驱动器100所形成的开孔。在一个较佳的实施例中，导管404直接插入在上盖104中的开孔140内(图1)，尽管可以理解到该导管404可以插入在磁盘驱动器中所形成的任何其它开孔内。氦气较佳的是以8 SCFH的流率引导到驱动器中，并且在步骤506继续，直至能在磁盘驱动器100中能够较佳地获得至少95％的氦气浓度。尽管可采用一个单独的传感器来确定驱动器100中的实际(实时)氦气的浓度，但最好以实验方式来确定在规定的流率下到达所需浓度水平所需的时间。
随着在磁盘驱动器的100中的氦气浓度继续上升，从驱动器100中逃逸的氦气趋向于充填着盖着的STW 200的内部，使得驱使在STW内的空气从流出端口流出。另外，通过设置氦气回收系统410以在STW内抽出部分真空，较佳地帮助从STW中抽空空气。例如，对于通过流入端口320的8 SCFH的氦气流率来说，氦气回收系统410较佳的是设置在以13 SCFH的流率通过流出端口322来抽取气体。这保证了实际上在STW 200内的全部空气都能被抽空，从而在一个相对较短的时间内，能够在一个盖着的STW中获得95-99％较佳的氦气浓度。根据盖着的STW 200的气密情况(即，取决于一旦已经获得了所需的氦气浓度之后盖子300是否能够防止空气泄漏回到STW)，可以在伺服写入流程的初始化之前，不再激励氦气员400以及关闭流出端口322。该实施例可以为在磁盘表面写入伺服模式提供“最安静”的环境，因为在伺服写入的流程中没有氦气气体继续流入磁盘驱动器100。另外，如果需要保持所需的氦气浓度，氦气源400和氦气回收系统410可以在伺服写入处理过程中继续工作，以便补偿从盖着的STW 200中氦气气体的任何泄漏。
在操作508中继续该方法，这时，一旦氦气浓度已经稳定在所需的数值上，就将伺服模式写入磁盘108。即，一旦磁盘驱动器基本上都充填了氦气，从而明显减小或消除阻力引起的振动，STW 200就命令磁盘驱动器的磁头118将伺服模式写入到所指定的磁盘(专用伺服)或者多个磁盘组(嵌入伺服)。在氦气环境中写入伺服模式的能力减小了以上所讨论的误差类型，并且允许磁盘磁轨可以以较高密度进行写入，从而使得磁盘驱动器100获得更高的存储容量。
在下一步骤510，一旦伺服写入过程已经完成，并且驱动器100仍以它们正常的操作速度旋转时，就停止从源400中流出氦气，并且激励空气源402，通过流入端口320来引导空气流，以从磁盘驱动器中清除氦气。正如以上所提到的，空气的流率保持在8 SCFH，同时氦气回收系统410较佳地保持着STW 200以13 SCFH的流率流出，使得氦气能够较快地被清除并被空气所替代。通过流出端口322退出的氦气和空气的混合物可以由氦气回收系统410捕获集，并且从空气中分离出氦气，以便于在将来的伺服磁轨写入周期中能够重复使用。
接着，该方法在操作512继续，这时，磁盘驱动器在空气环境中掉电。出于以上与磁盘驱动器上电有关讨论的相同原因，在磁盘掉电之前，必须等待直到实际上所有的氦气都已经从磁盘驱动器100中被清除，即，在接触式启动/停止(“CSS”)驱动器的情况中将磁头移动至停放区域120(图1)之前，或者在装载/卸载磁盘驱动器中将磁头卸载至斜坡(未显示)之前，为空气轴承滑块提供充分的安全裕度。使用CSS驱动器的实例，如果磁盘驱动器100是在氦气环境中掉电的，则在磁盘仍以相对高的速率旋转的同时，磁头将着落在停放区域120，并且在磁盘和空气轴承滑块之间所增加的摩擦会损坏易碎的磁头118。另外，在装载/卸载磁盘驱动器的情况中，如果驱动器100是在氦气环境中掉电的，则当磁头从磁盘卸载到斜坡(未显示)时，磁头118的飞行高度就会以比正常空气环境中的飞行高度要低得多。这样减小的飞行高度容易导致在卸载过程中在磁头118和旋转磁盘108的外周圆周之间无意的接触(即，“磁头碰撞”)。于是，无论驱动器100是CSS驱动器还是装载/卸载驱动器，步骤512确保氦气能够从磁盘驱动器100中被清除，使得驱动器可以正常和安全的方式来掉电。
在操作514，可以打开盖子300的门306，并且从STW 200中取出驱动器100。接着，在操作516，由单元410所回收的氦气可以循环使用，并且返回到源400，以便于后续的伺服磁轨写入操作。随后，在步骤518终止该方法，并且可以在步骤500重复开始新的磁盘驱动器的整个处理过程。
STW 200和盖子300的上述描述，以及根据图5所描述的方法，主要应用于一个伺服磁轨记录器，它可以结合预先装配好的磁盘驱动器100一起工作以及可以利用磁盘驱动器100的执行器组件110和磁头118将伺服模式写入到已经安装在驱动器中的磁盘108上。然而，本发明也可以使用专用伺服磁轨记录器，它可以在那些磁盘装配到磁盘驱动器之前，将伺服模式写入到多个磁盘上。图6显示了这类伺服磁轨记录器600，并且本文中将之称之为多磁盘记录器(“MDW”)，以区别于图2所示的较为普通的STW 200。
MDW 600放置在一个基本上不可移动且水平定位的平台上或者花岗岩平板602上。执行器组件604可通过一个滑动机构606与平台602相连接，以便于在平台上在一个伺服写入位置(未显示)和一个磁盘装载与卸载位置之间进行横向移动(如箭头608所示)，正如图6所示。执行器组件604包括一个E模块612，该模块包含了多个适用于将多个伺服记录磁头(在图6中没有单独显示)定位在多个目标磁盘620上以写入伺服模式的执行器臂614。磁盘620较佳的是采用垂直定向的方式固定在一个主轴电机磁盒套组件622上，并且作为堆栈624装载在一个可移动主轴磁盒套626上，使得磁盒套器626和磁盘组620的堆栈可以与主轴电机628相分离，以便于更方便地处理磁盘620与主轴电机磁盒套组件622的装载和卸载。
一旦磁盘620已经装载主轴电机磁盒套组件622上，较佳的是，将执行器组件604沿着平台602横向(以箭头608的方向)移动至主轴电机磁盒套组件622。较佳的是，使用一个梳状夹具(图6中没有显示)来保持在执行器臂614端部上的磁头之间的适当距离，使得执行器组件604和在主轴电机磁盒套组件622上的磁盘堆栈624可以在磁头和磁盘620之间没有无意接触的条件下相互合并。一旦执行器组件604锁定在伺服写入位置上，使得磁头可以定位在相邻磁盘620之间的间隙中，则梳状夹具(未显示)就可以从E模块612旋转移开，以允许磁头可以作为在各个执行器臂614端部上的弯曲部分所提供的偏置力的结果来啮合它们各自的磁盘。当然，伺服写入磁头并不会与各自磁盘表面产生物理接触，因为激励主轴电机628以便于在没有啮合梳状夹具之前使得磁盘620可以预定速率旋转。
在图6所示的MDW 600的原先版本中，磁头是在一个空气轴承上以磁盘表面上的预定距离“飞行”。然而，正如图2所示的STW 200那样，MDW 600也承受着阻力引起的振动，因为多个磁盘620在MDW中以预定的高速旋转所经历的空气动力学阻力。原先减小对磁盘620的空气动力学阻力的试图都已经包括了一个空气屏障630的使用，该空气屏障可以在激励主轴电机628之前嵌入在环绕一个枢轴组件的位置上。该空气屏障630定义了一系列适用于接受各个磁盘620的间隙，从而当磁盘部分通过该间隙旋转时可以从磁盘表面去掉空气。然而，即使使用的空气屏障630，MDW 600仍旧会承受不希望的阻力引起的振动，它倾向于限制能够写入在磁盘上的伺服模式的磁轨密度。
参考图7，本发明的MDW 600包括一个在整个平台602上延伸的盖子700。该盖子700类似于图3所示的盖子，并且包括一个前面板702，该前面板定义了一个适用于在可分拆的主轴磁盒套626上接受磁盘驱动器堆栈624的开孔704。较佳的是，门706可以沿着一个下边缘来铰链，使得该门706可以关闭，以将磁盘驱动器堆栈624密封在盖上盖子的MDW 600中。在一个较佳实施例中，可以使用一个电机(未显示)来自动打开和关闭门706，以便于该门可以与机械手部件结合使用来自动将磁盘堆栈624装载于盖着的MDW 600和从盖着的MDW600中取回。密封条708环绕着开孔704的四周，起到与门706相结合以在关闭门706时可以在盖着的MDW 600中形成充分密封的内部环境。
盖子700包括一个流入端口720和一个流出端口722，它们类似于图3和4所示的STW盖子300上所形成的流入端口和流出端口。流出端口722与一个氦气回收系统(图7中未显示)相连接，同时流入端口720最好是连接着一个能够满足10级清除室要求的纯氦气的源(图7中未显示)，正如以上所讨论的。在一个较佳实施例中，当MDW 600的伺服写入磁头设计成适用于空气环境时，流入端口720可以既连接着一个空气源也连接着一个氦气源。也就是说，MDW 600也可以按照图5所示的流程，其中，在通过流入端口720流入的氦气迫使空气流出密封的MDW 600之前，MDW首先达到以在空气环境中的速度进行(并且将磁头装载在磁盘620上)。随后，在将空气泵回到MDW使得氦气通过流出端口722流出到氦气回收系统(在图7中未显示)之前，伺服写入处理过程可以在氦气环境(具有的氦气浓度大于50％，并且较佳的为95-99％)中进行。一旦空气已经替代了在MDW 600中的氦气，则磁头就能够从磁盘620上卸载，并且执行器组件604可以返回到图6所示的装载/卸载位置上。
然而，MDW 600的专用属性是指伺服写入磁头在空气环境中的操作并不需要优化。相反，MDW 600的磁头、悬浮和执行器臂614都可以进行特殊优化，适用于在氦气环境中使用，使得磁头在空气环境中不需要装载在磁盘620上或从磁盘620上卸载。在这种情况下，可以执行一种简单的处理过程，使得在关闭门706之后可以即时将氦气泵入到盖着的MDW 600中。一旦在图7所示的盖着的MDW 600中获得所需的氦气浓度(即，达到95-99％)，则磁盘620就可以旋转直至工作速度，并且执行器组件604可以移动到初始化伺服写入处理过程的位置上。相类似，当完成了伺服写入处理过程时，磁盘620可以立即停止旋转，并且可以将伺服写入磁头从磁盘620上卸载，而不再需要等待氦气从MDW600中的泵出。然而，较佳的是，在打开门706之前，仍将空气泵入MDW 600，并且取出磁盘620的堆栈624，从而可以使用氦气回收系统(图7中未显示)回收在盖着的MDW 600中有价值的氦气气体，以及重复使用。
因为氦气气体起到了减小在MDW 600中的阻力引起的振动，图7所示的盖着的MDW不再需要图6中所示的空气屏障630。此外，尽管例示了垂直定向的MDW 600，但应该理解的是，对于本发明来说，MDW的精确设计并不是最重要的，在本发明中也可以使用任何其它MDW(包括水平定向的MDW)，只要MDW能够如图7所示那样被盖住。
采用另一种方式来讨论一种根据本发明的一个示例性较佳实施例的方法，该方法可以采用以低密度气体充填来减小在伺服写入处理过程中的阻力引起的振动的伺服磁轨记录器(“STW”)(例如，200和600)中将伺服模式写入到磁盘(例如，108和620)上。该方法包括在STW(例如，200和600)中装载磁盘(例如，108和620)以及密封STW(例如，操作502)以形成一个密封的内部环境。然后密封后STW(例如，200和600)可以采用一种低密度气体来充填(例如，在操作506中)，直至在STW中的低密度气体浓度达到一个预定的水平。随后，激励STW(例如，在操作中508)，以在STW的低密度气体环境中将伺服模式写入到磁盘(例如，108和620)上。在一个较佳实施例中，低密度气体的预定浓度为至少50％。
磁盘(例如，108)可以预先安装在一个磁盘驱动器(例如，100)中，从而装载的步骤(例如，操作502)包含在STW(例如，200)中载入磁盘驱动器(例如，100)。另外，STW可以包括一个多磁盘记录器(“MDW”)(例如，600)，它具有多个专用的伺服写入磁头，使得装载步骤(例如，操作502)可以包含在MDW(例如，600)中装载一个磁盘(例如，620)的堆栈。STW(例如，200和600)包括一个盖子(例如，300和700)，该盖子具有一个开孔(例如，304和704)，它可适用于将磁盘驱动器(例如，100)装载在STW(例如，200)中或者适用于将一个磁盘堆栈(例如，624)装载在MDW(例如，600)中。盖子(例如，300和700)包括一个门(例如，306和706)，它可适用于密封开孔(例如，304和704)。
该方法可以进一步包括清除低密度气体的STW(例如，200和600)(例如，操作510)，以及随后回收被清除的气体(例如，在操作516中)。在一个实施例中，低密度气体包括氦气。该方法的回收步骤(例如，在操作516中)包括将从STW(例如，200和600)被清除的低密度气体引导到一个气体恢复系统(例如，410)中，以从空气中分离出低密度气体。
当STW(例如，200)可支撑一个单独的磁盘驱动器(例如，100)时，该方法进一步包括：在采用低密度气体充填STW(例如，在操作506中)之前，在一个空气环境中上电磁盘驱动器(例如，100)的步骤，以及在从STW(例如，100)中清除低密度气体(例如，在操作510中)之后，接着在一个空气环境中掉电磁盘驱动器(例如，100)(例如，操作512)的步骤。另一方面，当STW是一个具有多个适用于在低密度气体中优化使用的专用伺服写入磁头的MDW(例如，600)时，该方法包括：在采用低密度气体充填了MDW(例如，600)的步骤(例如，在操作506中)之后，将专用的伺服写入磁头装载在磁盘的表面上(例如，620)的步骤。此外，在从MDW(例如，600)中清除低密度气体的步骤(例如，在操作510中)之前，专用伺服写入磁头较佳地从磁盘(例如，620)的表面卸载。
本发明的另一实施例被描述为一种适用于在一个低密度气体环境中在磁盘(例如，108和620)上写入伺服模式的伺服写入组件。该组件包括一个伺服磁轨记录器(“STW”)(例如，200和600)，它具有一个机座(例如，202和602)，它适用于支撑用于旋转磁盘(例如，108和620)的主轴电机(例如，106和628)和用于在旋转的磁盘(例如，108和620)上写入伺服模式的伺服写入磁头(例如，118)。一个盖子(例如，300和700)可以与机座(例如，202和602)一起在STW(例如，200和600)中协同形成一个密封的内部环境。盖子(例如，300和700)包括一个可以密封的开孔(例如，304和704)，它可以适用于将磁盘装载到STW中。该盖子还包括：一个流入端口(例如，320和720)，用于在将伺服模式写入到磁盘上之前把低密度气体从源(例如，400)引导到STW(例如，200和600)的内部环境中，和一个流出端口(例如，322和722)，它允许在伺服模式已经写入到磁盘之后从STW的内部环境中清除低密度气体。在一个实施例中，该组件进一步包括一个气体恢复系统(例如，400)，该系统连接着流出端口(例如，322和722)，以便于从空气中分离出被清除的低密度气体。
在一个伺服写入组件的实施例中，磁盘(例如，108)，主轴电机(例如，106)，以及伺服写入磁头(例如，118)都是预先安装在一个磁盘驱动器(例如，100)中的，从而可以将磁盘驱动器(例如，100)通过在盖子(例如，300)中的可密封开孔(例如，304)插入，并且固定在STW(例如，200)的内部环境中。较佳的是，一个导管(例如404)将流入端口(例如，320)连接着在磁盘驱动器(例如，100)中制成的一个开孔(例如，140)，以将低密度气体引导到磁盘驱动器的内部。在另一个伺服写入组件的实施例中，STW(例如，600)包括多个专用的伺服写入磁头，并且主轴电机(例如，628)支持在磁盘堆栈(例如，624)中的多个磁盘(例如，620)可以同时将伺服模式写入到各个磁盘上。磁盘堆栈(例如，624)可以通过在盖子(例如，700)中的可密封开孔(例如，704)插入，并且固定在STW(例如，600)的内部环境中的主轴电机(例如，628)。
本发明的还有一个实施例被描述为一个具有伺服磁轨记录器(“STW”)(例如200和600)的伺服写入组件，其中，伺服磁轨记录器(“STW”)与用于在将伺服模式写入到磁盘上(例如，108和620)之前采用低密度气体充填STW的低密度气体(例如400)的源相连接。该伺服写入组件包括适用于在将伺服模式写入磁盘之后回收低密度气体的部件。该气体回收部件较佳地包括：适用于从STW(例如，200和600)中清除低密度气体的部件(例如，402)，以及适用于从空气中分离出低密度气体的部件(例如，410)。在一个实施例中，磁盘(例如，108)是预先安装在一个磁盘驱动器(例如，100)中，并且STW(例如，200)包括一个适用于支撑着磁盘驱动器(例如，100)的机座(例如202)，以及适用于回收低密度气体的部件包括一个盖子(例如，300)，它与机座(例如，202)相配合，以定义一个在STW(例如，200)中的密封的内部环境。该盖子(例如，300)包括一个可密封的开孔(例如，304)，它允许磁盘驱动器(例如，100)插入到STW中。在另一实施例中，STW(例如，600)包括一个机座(例如，602)，它具有多个专用伺服写入磁头，可适用于将伺服模式同时写入到磁盘堆栈(例如，624)中的多个磁盘(例如，620)上。然后适用于回收低密度气体的部件还包括一个盖子(例如，700)，它与机座(例如，602)相配合，以定义一个在STW(例如，600)中的密封的内部环境，并且该盖子(例如，700)具有一个可密封的开孔(例如，704)，可允许将磁盘堆栈(例如，624)插入到STW(例如，600)中。
很显然，本发明可以很适合获得上述和其中固有的目的和优点。在为了本申请目的已经讨论了实施例的同时，在本发明的范围内也可以产生各种变化和改进。例如，较佳的是，尽管低密度气体包含氦气，但也可以使用其它低密度气体，只要该气体具有适用于清除室环境中使用的纯度。另外，在已经讨论的磁盘驱动器100，STW 200和MDW 600的特殊实施例的同时，本发明并不限制于任何特殊的磁盘驱动器或者伺服写入设计。相反，本发明可以采用任何伺服写入的方式来工作，假设该伺服记录器可以被盖住以允许低密度气体用于充填以及随后从所密封的伺服记录器的内部被清除。此外，许多不同技术都可以有效地适用于回收氦气或其它低密度气体，并且本发明并没有限制于任何单一的氦气回收技术。可以向本领域中的熟练技术人士提供多种其它的变化。因此，所有这类改进、变化和替代都包含在所披露的以及附加权利要求所定义的发明范围内。