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Verwandte Anmeldungen
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität aus der US-"Provisional"-Anmeldung Nr.
60/340
997 mit dem Titel "Method
and Apparatur for Containment and Supply of an Inert Gas for Servo
Track Writer" vom
30. Oktober 2001, welche Louis J. Fioravanti, Steve T. Sheeran und
Randy L. Oxley als Erfinder nennt.
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Anmeldung bezieht sich allgemein auf Plattenlaufwerk-Servo-Spurschreiber
und insbesondere auf einen Servo-Spurschreiber,
der mit einem Gas relativ geringer Dichte während des Servoschreibvorgangs
gefüllt
ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein
Plattenlaufwerk umfasst typischerweise eine Basis, an der verschiedene
Komponenten des Plattenlaufwerks angebracht sind. Eine obere Abdeckung
wirkt mit der Basis zusammen, um ein Gehäuse zu bilden, das eine innere
abgedichtete Umgebung für
das Plattenlaufwerk festlegt. Die Komponenten umfassen einen Spindelmotor,
der eine oder mehrere Platten mit konstanter hoher Geschwindigkeit
dreht, sowie eine Betätigeranordnung
zum Schreiben von Information auf und zum Lesen von Information
von kreisförmigen
Spuren auf den Platten. Die Betätigeranordnung
umfasst mehrere Betätigerarme,
die sich zu den Platten hin erstrecken, wobei ein oder mehrere Biegeelement
(e) (flexure)sich von jedem der Betätigerarme erstreckt/erstrecken. Am
distalen Ende jedes der Biegeelemente befindet sich ein Lese-/Schreibkopf,
der ein Luftlager-Gleitstück
aufweist, das es ermöglicht,
dass der Kopf beim Betrieb des Plattenlaufwerks in unmittelbarer Nähe über der
entsprechenden Oberfläche
der zugeordneten Platte schwebt. Wenn das Plattenlaufwerk abgeschaltet
wird, können
die Köpfe
zu einer Landezone an einem innersten Bereich der Platten bewegt werden,
an der die Luftlager-Gleitstücke auf
der Plattenoberfläche
landen können,
wenn die Platten sich zu drehen aufhören. Alternativ kann die Betätigeranordnung
die Köpfe über den
Außenumfang
der Platten hinaus bewegen (entladen), so dass die Köpfe durch
eine Lade-/Entladerampe von der Plattenoberfläche entfernt gehaltert werden,
wenn das Laufwerk abgeschaltet ist bzw. wird.
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Plattenlaufwerke
enthalten typischerweise ein Servosystem zum Steuern der Position
der Köpfe sowohl
während
Suchvorgängen
(Bewegung von einer Spur zur anderen) und Lese-/Schreibvorgängen, bei
denen der Kopf der kreisförmigen
Spur präzise folgen
muss. Ein Servosystem-Typ ist ein dediziertes Servosystem ("dedicated servo system"), bei dem eine ganze
Plattenoberfläche
Servoinformation enthält,
die als dedizierte Spuren geschrieben ist. Die restlichen Plattenoberflächen in
dem Laufwerk werden somit zur Speicherung von Daten auf dedizierten Datenspuren
benutzt. Ein anderer Servosystem-Typ, der als eingebettetes Servosystem
("embedded servo
System")bekannt
ist, stellt zwischen Datenabschnitten eingebettete Servoinformation
auf jeder der Plattenoberflächen
bereit. Eine bekannte Zustandsschätzschaltung wird eingesetzt,
um die Position der Köpfe
zu denjenigen Zeiten zu schätzen,
zu denen die Köpfe
sich nicht über
der eingebetteten Servoinformation befinden.
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Sowohl
bei dedizierten als auch eingebetteten Servo-Plattenlaufwerken werden Servoinformation
oder Muster typischerweise auf der Zielplatte durch eine Servo-Spurschreibanordnung
("STW" = Servo Track Writer)
bei der Herstellung des Plattenlaufwerks aufgezeichnet. Ein herkömmlicher
STW zeichnet Servomuster auf den Platten im Anschluss an die Montage
des Plattenlaufwerks auf. In dieser Ausführungsform ist der STW direkt
an einem Plattenlaufwerk angebracht und verwendet die eigenen Lese-/Schreibköpfe des
Laufwerks zur Aufzeichnung der erforderlichen Servomuster auf die
montierten Platten. Ein alternatives Verfahren zur Servomusteraufzeichnung
verwendet eine separate STW-Vorrichtung mit dedizierten Servo-Aufzeichnungsköpfen zum
Aufzeichnen von Servomustern auf eine oder mehrere Platten gleichzeitig
vor dem Einbau solcher Platten in ein Plattenlaufwerk.
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Ungeachtet
dessen, ob die Servoinformation vor dem Einbau in ein Plattenlaufwerk
geschrieben wird (d.h. unter Verwendung einer separaten STW-Vorrichtung
mit dedizierter Betätigeranordnung)
oder im Anschluss an den Einbau eines Plattenstapels in ein Plattenlaufwerk
(d.h. unter Verwendung der Betätigeranordnung
des Plattenlaufwerks) ist es von entscheidender Bedeutung, ein hochgenaues
Positionierungssystem mit den STW bereitzustellen, um eine genaue
Planierung der Servoinformation auf den Platten sicherzustellen.
Im einzelnen umfasst ein STW ein Positionierungssystem zum Bewegen
der Betätigeranordnung
und der angebrachten Köpfe über die
Plattenoberflächen
während
des Servoschreibvorgangs. Der STW umfasst ferner ein hochpräzises Positionserfassungssystem
(oft einen Laser umfassend) zum Bestimmen der Position der Betätigeranordnung
während
des Servoschreibvorgangs. Das Positionserfassungssystem liefert
Korrektursignale an einen Motor in dem Positionierungssystem, um
etwaige Fehler in der Position der Servoköpfe beim Betrieb des STW zu
korrigieren.
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In
einem kontinuierlichen Bestreben, mehr Daten auf bestehende oder
kleiner dimensionierte Platten zu speichern, versucht die Plattenlaufwerk-Industrie
stetig, die Kapazität
jeder Platte durch Erhöhen
der Spurdichte (d. h. die Anzahl von Spuren pro Millimeter) zu vergrößern. Eine
erhöhte
Spurdichte erfordert näher
beabstandete, schmale Spuren, und daher eine verstärkte Genauigkeit
bei der Aufzeichnung von Servomustern auf die Zielplattenoberfläche. Wenn
jedoch die Spurdichte zunimmt, wird es immer wahrscheinlicher, dass
Fehler während
des Servoschreibvorgangs auftreten. Beispielsweise kann der Servoschreibkopf
beim Betrieb Resonanzschwingungen ausgesetzt sein, was die Position
des Kopfs beim Schreiben von Information verändert. Solche Schwingungen
können
dazu führen,
dass ungenaue Servoinformation auf die Plattenoberfläche geschrieben
wird, was wiederum die Fähigkeit
des Plattenlaufwerks begrenzt, bei normalen Spurfolgevorgängen den
Datenkopf genau über
der gewünschten
Datenspur zu positionieren (d. h. während normaler Lese- und Schreibvorgänge).
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Die
Resonanzschwingungen, denen der Kopf während des Servoschreibvorgangs
ausgesetzt ist, werden typischerweise durch die Hochgeschwindigkeitsdrehung
der Platten in dem STW verursacht. D. h., dass ungeachtet dessen,
ob der STW das Plattenlaufwerk selbst oder eine separate dedizierte
Vorrichtung verwendet, die Drehung der Platten in dem STW (bei Geschwindigkeiten
von bis zu zehntausend Umdrehungen pro Minute oder mehr) eine starke Luftturbulenz
in dem STW bewirkt. Diese Turbulenz ergibt sich aus Reibung zwischen
den umlaufenden Plattenoberflächen
und der Luft in dem STW und stellt ein auf dem Gebiet der Plattenlaufwerke
bekanntes Phänomen
dar. Die Luftturbulenz in einem STW wirkt sich auch auf andere Komponenten
in dem STW aus, wie z. B. die Betätigerarme und die über den
Platten schwebenden Köpfe.
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Eine
vorgeschlagene Lösung
zum Verringern von Luftturbulenz während des Schreibens von Servoinformation
auf die Platten in einem vorab montierten Plattenlaufwerk besteht
darin, das Laufwerk während
des Servoschreibvorgangs teilweise mit Heliumgas zu füllen, wodurch
die Gesamtdichte des Gases im Plattenlaufwerk reduziert wird. Im
einzelnen wirkt die Verringerung der Dichte des Gases im STW so,
dass die auf die umlaufenden Platten einwirkenden Reibungskräfte verringert
werden, wodurch die vom Luftwiderstand induzierten Vibrationen an
den Platten und der Betätigeranordnung
verringert werden. Eine solche Lösung
bezieht sich nur auf STWs, bei denen die magnetischen Platten bereits
im Laufwerk montiert wurden. Außerdem
ist ein Hauptnachteil dieser Lösung,
dass es schwierig ist, gewünschte Heliumkonzentrationen
im Plattenlaufwerk infolge der Tendenz des Heliumgases, aus den
Begrenzungen des Laufwerks zu entweichen, während des Betriebs des STW
aufrechtzuerhalten. Demgemäß besteht
ein Bedarf an einem verbesserten STW, das gewünschte Konzentrationen von
Helium oder anderen Gasen geringer Dichte auf kostengünstige Weise aufrechterhalten
kann. Ferner besteht ein Bedarf sowohl an einem heliumgefüllten STW,
das mit vorab montierten Plattenlaufwerken arbeitet, als auch an
einem heliumgefüllten
STW, das dedizierte Servoköpfe zum
Schreiben von Servoinformation auf Platten vor dem Einbau der Platten
in ein Plattenlaufwerk aufweist. Die vorliegende Erfindung stellt
eine Lösung für dieses
und andere Probleme bereit und bietet weitere Vorteile.
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Abriss der
Erfindung
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Gegen
diesen Nachteil ist die vorliegende Erfindung entwickelt worden.
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden nach einem Verfahren Servomuster
auf eine Platte in einem Servo-Spurschreiber ("STW")
geschrieben, der mit einem Gas geringer Dichte gefüllt ist,
um vom Luftwiderstand induzierte Vibrationen während des Servoschreibvorgangs
zu verringern. Das Verfahren umfasst das Laden der Platte in den
STW und das Abdichten des STW, um eine abgeschlossene, innere Umgebung
zu bilden. Der abgedichtete STW wird dann mit einem Gas geringer
Dichte gefüllt,
bis die Konzentration des Gases geringer Dichte in dem STW vorzugsweise
ein vorbestimmtes Niveau erreicht. Der STW wird dann aktiviert,
um Servomuster auf die Platte in der Atmosphäre eines Gases geringer Dichte
des STW zu schreiben. In einer Ausführungsform kann das Gas geringer
Dichte aus dem STW abgeführt,
um beim Abschluss des Servoschreibvorgangs recycelt werden. Die
Platte kann in ein Plattenlaufwerk vorinstalliert werden, das seinerseits
in den STW geladen wird. Alternativ kann der STW einen Mehrplattenschreiber
("MDW" = Multi-Disk Writer)
mit mehreren dedizierten Servo-Schreibköpfen umfassen,
wobei ein Plattenstapel in den MDW geladen wird. Der Servoschreiber
umfasst eine Abdeckung mit einer verschließbaren Öffnung, entweder zum Laden
des Plattenlaufwerks in den STW oder zum Laden eines Plattenstapels
in den MDW. Wenn das Gas geringer Dichte zu recyceln ist, wird das
abgeführte
Gas von dem STW oder MDW zu einem Gasrückgewinnungssystem geleitet, welches
das Gas geringer Dichte von Luft trennt. In einer bevorzugten Ausführungsform
beträgt
die vorbestimmte Konzentration des Gases geringer Dichte mindestens
50 Prozent.
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Wenn
der STW ein separates Plattenlaufwerk haltert, umfasst das Verfahren
ferner das Hochfahren des Plattenlaufwerks in einer Luftumgebung bzw.
Luftatmosphäre
vor dem Füllen
des STW mit dem Gas geringer Dichte und dann das Abschalten des
Plattenlaufwerks in einer Luftumgebung nach dem Abführen des
Gases geringer Dichte aus dem STW. Wenn der MDW zum Einsatz in einer
Umgebung mit einem Gas geringer Dichte optimiert ist, umfasst das
Verfahren andererseits das Laden der dedizierten Servoschreibköpfe auf
die Plattenoberflächen,
nachdem der MDW mit dem Gas geringer Dichte gefüllt ist und dann das Entladen
der Köpfe von
den Plattenoberflächen
vor dem Abführen
des Gases geringer Dichte aus dem MDW.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine Servoschreibanordnung, die einen
STW umfasst, der eine Basis zum Haltern eines Spindelmotors hat,
welcher die Platte und einen Servoschreibkopf, der Servomuster auf
die sich drehende Platte schreibt, dreht. Eine an der Basis angebrachte
Abdeckung bildet eine abgeschlossene innere Umgebung bzw. Atmosphäre innerhalb
des STW und umfasst eine verschließbare Öffnung zum Laden der Platte
in dem STW. Die Abdeckung umfasst ferner eine Einströmöffnung zum
Leiten des Gases geringer Dichte von der Quelle in die innere Umgebung des
STW vor dem Schreiben von Servomustern auf die Platte, sowie eine
Ausströmöffnung,
damit das Gas geringer Dichte abgeführt werden kann, sobald die
Servomuster auf die Platte geschrieben worden sind. Nach einer Ausführungsform
trennt ein mit der Ausströmöffnung verbundenes
Gasrückgewinnungssystem
das abgeführte
Gas geringer Dichte von Luft.
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Wenn
die Platte, der Spindelmotor und der Servoschreib kopf alle in einem
Plattenlaufwerk vorinstalliert sind, wird das Laufwerk über die
verschließbare Öffnung in
der Abdeckung eingeführt
und in der inneren Umgebung des STW befestigt.
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Eine
Leitung verbindet dann die Einströmöffnung an der Abdeckung mit
einer im Plattenlaufwerk ausgebildeten Öffnung, um das Gas geringer
Dichte ins Innere des Plattenlaufwerks zu leiten. Wenn der STW mehrere
dedizierte Servoschreibköpfe
aufweist, haltert der Spindelmotor alternativ mehrere Platten zum
gleichzeitigen Schreiben von Servomustern auf jede Platte vor der
Installation der Platten in einem Plattenlaufwerk. Die Platten werden
durch die verschließbare Öffnung in
der Abdeckung eingeführt und
am Spindelmotor in der inneren Umgebung des STW befestigt.
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Die
vorliegende Erfindung kann ferner als Servoschreibanordnung implementiert
werden, die einen STW, der mit einer Quelle von Gas geringer Dichte
zum Befüllen
des STW mit Gas geringer Dichte vor dem Schreiben von Servomustern
auf eine Platte verbunden ist, sowie Mittel zum Rückgewinnen des
Gases geringer Dichte anschließend
an das Schreiben der Servomuster auf die Platte aufweist. Das Gas-Rückgewinnungsmittel
umfasst vorzugsweise ein Mittel zum Abführen des Gases geringer Dichte
aus dem STW und ein Mittel zum Trennen des Gases geringer Dichte
von Luft. Nach einer Ausführungsform
wird die Platte in einem Plattenlaufwerk vorinstalliert und das
Mittel zum Rückgewinnen
des Gases geringer Dichte umfasst eine mit einer Basis des STW zusammenpassende
Abdeckung, um eine abgedichtete innere Umgebung in dem STW festzulegen.
Die Abdeckung umfasst eine verschließbare Öffnung, um das Einsetzen des
Plattenlaufwerks in den STW zu ermöglichen. Alternativ weist der
STW mehrere dedizierte Servoschreibköpfe zum gleichzeitigen Schreiben
von Servomustern auf mehrere Platten in einem Plattenstapel auf,
und das Mittel zum Rückgewinnen
des Gases geringer Dichte umfasst eine Abdeckung, die mit einer
Basis zusammenpasst, um eine abgedichtete innere Umgebung in dem
STW festzulegen. Die Abdeckung umfasst eine verschließbare Öffnung,
um das Einsetzen des Plattenstapels in den STW zu ermöglichen.
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Diese
und verschiedene andere Merkmale sowie Vorteile, welche die vorliegende
Erfindung kennzeichnen, gehen aus einer Lektüre der folgenden detaillierten
Beschreibung und einer Einsichtnahme in die zugeordneten Zeichnungen
hervor.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 eine Draufsicht auf ein
Plattenlaufwerk zur Verwendung in einem eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verkörpernden Servo-Spurschreiber,
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2 eine perspektivische Ansicht
eines STW gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, welche das in 1 gezeigte Plattenlaufwerk aufweist,
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3 eine perspektivische Ansicht
des STW von 2 zur Darstellung
einer Abdeckung zur Schaffung einer abgedichteten bzw. versiegelten Umgebung
in dem STW sowie einer Einströmleitung zum
Befüllen
des STW mit einem Gas geringer Dichte und einer Ausströmleitung
zum Rückgewinnen
des Gases geringer Dichte,
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4 ein schematisches Diagramm
zur Darstellung eines Helium-Rückgewinnungssystems,
das in Kombination mit dem in 3 gezeigten
STW verwendet wird,
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5 ein Ablaufdiagramm eines
allgemeinen Verfahrens zum Schreiben von Servoinformation auf Platten
unter Verwendung eines mit einem Gas geringer Dichte befüllten STWs
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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6 eine perspektivische Ansicht
eines dedizierten STWs gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zum Schreiben von Servoinformation auf
mehrere Platten vor dem Einbau in ein Plattenlaufwerk, der hier
als Mehrplattenschreiber ("Multi-Disk
Writer") bezeichnet wird,
und
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7 eine perspektivische Ansicht
des MDW von 6 zur Darstellung
einer Abdeckung zur Schaffung einer abgedichteten Umgebung bzw.
Atmosphäre
in dem MDW sowie einer Einströmleitung zum
Befüllen
des MDWs mit einem Gas geringer Dichte und einer Ausströmleitung
zum Rückgewinnen
des Gases geringer Dichte.
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Detaillierte Beschreibung
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Ein
Plattenlaufwerk 100, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, ist in 1 dargestellt. Das Plattenlaufwerk 100 umfasst
eine Basis 102, an der verschiedene Komponenten des Plattenlaufwerks 100 angebracht
sind. Eine obere Abdeckung 104, die teilweise weggeschnitten
gezeigt ist, wirkt mit der Basis 102 zusammen, um ein Gehäuse zu bilden,
das auf herkömmliche
Weise eine innere, abgedichtete Umgebung für das Plattenlaufwerk bildet.
Die Komponenten umfassen einen Spindelmotor 106, der eine
oder mehrere Platten 108 mit konstanter hoher Geschwindigkeit
dreht. Information wird auf/von Spuren auf den Platten 108 unter
Verwendung einer Betätigeranordnung 110 geschrieben
bzw. gelesen, welche sich während
eines Suchvorgangs um eine neben den Platten 108 positionierte
Lagerachsanordnung 112 dreht. Die Betätigeranordnung 110 umfasst mehrere
Betätigerarme 114,
die sich zu den Platten 108 hin erstrecken, wobei sich
ein oder mehrere Biegeelement (e) 116 von jedem der Betätigerarme 114 erstreckt/en.
An dem distalen Ende jedes der Biegeelemente 116 ist ein
Kopf 118 angebracht, der ein Luftlager-Gleitstück aufweist, welches ermöglicht, dass
der Kopf 118 in unmittelbarer Nähe über der entsprechenden Oberfläche der
zugeordneten Platte 108 schwebt.
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Während eines
Suchvorgangs wird die Spurposition der Köpfe 118 unter Verwendung
eines Schwingspulenmotors bzw. Voice-Coil-Motors 124 gesteuert,
der typischerweise eine an der Betätigeranordnung 110 angebrachte
Spule 126 sowie einen oder mehrere Permanentmagnete 128 umfasst,
welche ein Magnetfeld herstellen, in das die Spule 126 eingetaucht
ist. Das gesteuerte Anlegen von Strom an die Spule 126 bewirkt
eine magnetische Interaktion zwischen den Permanentmagneten 128 und
der Spule 126, so dass sich die Spule 126 gemäß der bekannten
Lorentz-Beziehung bewegt. Wenn sich die Spule 126 bewegt, schwenkt
die Betätigeranordnung 110 um
die Lagerachsanordnung 112 und die Köpfe 118 werden über die
Oberflächen
der Platten 108 bewegt.
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Der
Spindelmotor 106 wird typischerweise abgeschaltet, wenn
das Plattenlaufwerk 100 über längere Zeiträume nicht im Einsatz ist. Die
Köpfe 118 werden über eine
Parkzone 120 nahe dem Innendurchmesser der Platten 108 bewegt,
so dass die schwebenden Köpfe 118 in
der Parkzone 120 landen können, wenn der Laufwerkmotor
abgeschaltet wird. Die Köpfe 118 werden
unter Verwendung einer Betätiger-Verriegelungsanordnung über der
Parkzone 120 gesichert, was eine versehentliche Drehung
der Betätigeranordnung 110 verhindert,
wenn die Köpfe geparkt
sind. Alternativ können
die Köpfe 118 auf eine
(nicht dargestellte) Rampe über
einen Außendurchmesser 129 der
Platten 108 hinaus bewegt werden.
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Eine
Flexanordnung 130 liefert die erforderlichen elektrischen
Verbindungswege für
die Betätigeranordnung 110,
während
sie eine Dreh-/Schwenkbewegung der Betätigeranordnung 110 im Betrieb
ermöglicht.
Die Flexanordnung 130 verbindet Kopfdrähte (nicht dargestellt) mit
einem Flexbügel 134 zur Verbindung
durch das Basisdeck 102 zu einer gedruckten Schaltungsplatte
des Plattenlaufwerks (nicht dargestellt), die an der Unterseite
des Plattenlaufwerks 100 angebracht ist.
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Die
obere Abdeckung
104 umfasst eine längliche Öffnung
140, die sich über die
Platten
108 in einer Radialrichtung gemäß
1 erstreckt. Die Öffnung
140 ist der
von den Köpfen
118 verfolgten
bogenförmigen
Bahn, wenn diese sich über
die Plattenoberfläche
während
des Betriebs des Laufwerks
100 bewegen, angenähert. Die Öffnung ermöglicht,
dass der STW die Position der Köpfe
118 (z.
B. durch Verwendung eines Lasers) während des Servoschreibvorgangs
erfasst. Ein (nicht gezeigter) Klebesticker wird zum Bedecken der Öffnung
140 nach
Abschluss des Servoschreibvorgangs verwendet. Außerdem erstreckt sich die Öffnung
140 vorzugsweise über den
Außendurchmesser
129 der Platten
108 ,
um Zugang zu einem separaten Taktkopf (nicht dargestellt) zu schaffen,
der zum Schreiben eines Taktmusters auf den Außendurchmesser der oberen Platte
108 verwendet
werden kann. Das Taktmuster wird beim Start des Servoschreibvorgangs geschrieben
und wird später
von dem Taktkopf (nicht dargestellt) gelesen, um für die Servoköpfe (z.
B, die Köpfe
118 des
Plattenlaufwerks
100) eine Zeittaktreferenz bereitzustellen,
wenn die Servoköpfe
die Servomuster auf die Platten
108 schreiben. Die Prozedur zum
Schreiben eines Taktmusters auf die Platte
108 ist im Stand
der Technik bekannt und wird hier nicht weiter erläutert, da
die Details sowohl der Taktschreibprozedur als auch der Servoschreibprozedur für die vorliegende
Erfindung nicht wichtig sind.
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Es
wird nun auf 2 bis 3 eingegangen, in denen ein
Servo-Spurschreiber ("STW") 200 gezeigt ist,
wobei das Plattenlaufwerk 100 innerhalb des STW 200 angebracht
wurde. Der in den 2 bis 3 gezeigte STW 200 wendet
die Betätigeranordnung 110 und
die Köpfe 118 (1) des Plattenlaufwerks 100 an,
um Servoinformation auf eine (im Falle eines dedizierten Servosystems)
oder auf alle (im Fall eines eingebetteten Servosystems) Oberfläche(n) der Platten 108 zu
schreiben. Genauer gesagt, wird bei der Herstellung des Plattenlaufwerks 100 das
Laufwerk in den STW 200 geladen, so dass eine elektrische
und mechanische Verbindung zwischen dem Laufwerk 100 und
dem STW 200 gebildet wird. Der STW setzt dann das Plattenlaufwerk 100 in
Betrieb, so dass die Platten 108 sich mit normaler Betriebsgeschwindigkeit
drehen, bevor an den Außenumfang der
oberen Platte 108 nach obiger Beschreibung unter Verwendung
eines separaten Taktkopfs (nicht dargestellt) ein Taktmuster geschrieben
wird. Das Taktmuster wird dazu verwendet, die Funktion des STW so
zu synchronisieren, dass die Köpfe 118 zur richtigen
Zeit aktiviert werden, um Servoinformation auf die Plattenoberflächen zu
schreiben. Der STW schreibt anschließend eine erste Servospur auf
eine Außenposition
der Platten 108 und bewegt dann die Betätigeranordnung 110,
so dass sich die Köpfe
118 um eine vorbestimmte Distanz über die Plattenoberfläche zu einer
neuen Spurstelle bewegen. Sobald der STW die Position der Köpfe 118 bestätigt (sowohl lateral
unter Verwendung eines Positionserfassungssystems als auch umfangsmäßig unter
Verwendung der von dem Taktkopf empfangenen Information) werden
die Köpfe 118 aktiviert,
um Servoinformation an der neuen Spurstelle zu schreiben. Dieser
Prozess setzt sich fort, bis sich die Köpfe 118 über die gesamte
Oberfläche
der Platten 108 bewegt haben, so dass jede Platte (im Fall
eines eingebetteten Servosystems) oder eine einzelne Platte (im
Fall eines dedizierten Servosystems) die erforderlichen Servomuster
enthält.
Wenn die Servoinformation vollständig
geschrieben ist, wird das Plattenlaufwerk 100 aus dem STW 200 entfernt,
und die im Plattenlaufwerk 100 ausgebildeten Öffnungen
(z. B. die Öffnung 140 in
der oberen Abdeckung 104) zum Schreiben der Servomuster
werden geschlossen, um einen versiegelten Innenraum in dem Plattenlaufwerk 100 zu schaffen.
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Der
STW 200 umfasst vorzugsweise eine Montageaufnahme 202 mit
einem Granitblock 204 und einer Montageplatte 206 mit
einer kalibrierten, ebenen oberen Oberfläche 208, die als mechanische Referenz
für den
STW 200 dient. Eine Montagebasis 210 umfasst eine
obere Klemmplatte 212 und mehrere Clips 214 zum
Sichern des Plattenlaufwerks 100 in dem STW 200.
Das Plattenlaufwerk 100 wird vorzugsweise durch Robotermittel
in den STW 200 geladen, um sicherzustellen, dass das Laufwerk 100 richtig
in dem STW 200 sitzt. Es wird bevorzugt, dass das Laufwerk 100 vor
dem Start des Servoschreibvorgangs in dem STW 200 befestigt
und nivelliert wird.
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Eine
Druckblockanordnung 220 (pusher block assembly) (schematisch
in 4 gezeigt) ist vorzugsweise
unter dem Plattenlaufwerk 100 positioniert und umfasst
einen Druckstift (pusher pin) 222 (4), der sich durch eine Öffnung in
der Plattenlaufwerkbasis 102 nach oben erstreckt, um in
Kontakt mit der Betätigeranordnung 110 zu
treten. Dieser Druckstift 222 ist für die Bewegung der Betätigerarme 114 und
damit der Köpfe 118 über die
Plattenoberflächen
während
des Servoschreibvorgangs verantwortlich. Ein Positionserfassungs system 230 (in 2 nicht separat dargestellt,
sondern schematisch in 4 dargestellt)
bestimmt die tatsächliche
Position der Köpfe 118 unter
Verwendung eines Erfassungsmittels, beispielsweise eines Laser-Interferometers,
der einen Laserstrahl durch die Öffnung 140 in
der oberen Abdeckung 104 des Plattenlaufwerks 100 richtet.
Das Positionserfassungssystem 230 liefert Positionskorrektursignale
an einen Controller 240 (schematisch in 4 gezeigt), der seinerseits die Betätigung der
Druckblockanordnung 220 steuert. Da die oben beschriebene
Arbeitsweise des STW 200 bekannt ist, wird es als überflüssig erachtet,
eine weitere Beschreibung des Servoschreibprozesses zur Erläuterung
der vorliegenden Erfindung vorzunehmen.
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Früher ist
der STW 200 gemäß 2 offengelassen worden,
um ein einfaches Einsetzen und Entfernen des Plattenlaufwerks 100 in
den bzw. aus dem STW 200 zu ermöglichen. Da der Servoschreibvorgang
bei der Herstellung des Plattenlaufwerks 100 in einer Reinraumeinrichtung
stattfindet, bestand kein Bedarf, den STW 200 zu bedecken
oder zu umschließen. 3 stellt jedoch den STW 200 der 2 mit einer zusätzlichen,
an der Montageplatte 206 des STW 200 befestigten
Abdeckung 300 dar. Die Abdeckung 300 ist vorzugsweise
so gestaltet, dass sie die kleinstmögliche innere Umgebung festlegt,
ohne die Funktion der verschiedenen STW-Komponenten zu stören. Die
Abdeckung 300 umfasst eine Vorderfläche 302, welche eine Öffnung 304 zur
Aufnahme des Plattenlaufwerks 100 in der von dem STW 200 und
der Abdeckung 300 definierten inneren Umgebung festlegt.
Eine Tür 306 ist
vorzugsweise entlang einer unteren Kante gelenkig angebracht,so
dass die Tür 306 geschlossen
werden kann, um das Laufwerk 100 in dem abgedeckten STW 200 einzuschließen. In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann ein Motor (nicht dargestellt) verwendet werden, um die Tür 306 automatisch
zu öffnen
und zu schließen,
so dass die Tür
zusammen mit Robotermitteln für
das automatische Laden und Entnehmen des Laufwerks 100 in
den bzw. aus dem abgedeckten STW 200 eingesetzt werden
kann. Eine Dichtung 308 um den Umfang der Öffnung 304 wirkt zusammen
mit der Tür 306 so,
dass sie eine im wesentlichen abgeschlossene innere Umgebung bzw. Atmosphäre in dem
abgedeckten STW 200 bildet, wenn die Tür 306 geschlossen
wird bzw, ist.
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Wie
nachstehend in näheren
Einzelheiten erläutert
wird, besteht einer der Zwecke der Abdeckung 300 darin,
die Rückgewinnung
von Helium (oder eines anderen Gases geringer Dichte) zu gestatten, das
während
des Servoschreibvorgangs in das Laufwerk 100 eingeleitet
wird. Heliumgas ist zwar bevorzugt, es können aber auch andere Gase
geringer Dichte verwendet werden, vorausgesetzt, dass das Gas eine
geringere Dichte als Luft aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform
hat das Gas eine Dichte, die etwa 20% derjenigen von Luft beträgt. Die Abdeckung 300 umfasst
vorzugsweise eine Einströmöffnung 320 und
eine Ausströmöffnung 322 (3 und 4) zum jeweiligen Einleiten von Helium
in die innere Umgebung des STW 200 und zum Rückgewinnen
von Helium aus dieser. Die einzelne Ausströmöffnung 322 gewährleistet,
dass das gesamte eingesetzte Helium zu einem Heliumgas-Rückgewinnungssystem geleitet
wird, das zur Trennung des Heliumgases von Luft verwendet wird.
Ein solches Rückgewinnungssystem
ist infolge der relativ hohen Kosten von Heliumgas notwendig, welches
zur Verwendung in einem Reinraum der Klasse 10 zertifiziert ist
(d. h., weniger als 30 Teile pro Million (ppm) Kohlenwasserstoffe,
Teilchen von weniger als 0,2 Mikron etc.). Die vorliegende Erfindung
gestattet somit die effiziente und kostengünstige Verwendung relativ hoher
Konzentrationen von Heliumgas in dem Plattenlaufwerk 100 während des
Servoschreibvorgangs.
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Wie
am besten aus der schematischen Ansicht von 4 hervorgeht, verwendet die vorliegende
Erfindung Druckquellen sowohl von Helium 400 als auch Luft 402.
Diese Quellen versorgen alternierend die Einströmöffnung 320 gemäß der nachstehend
beschriebenen Methode, um zunächst
den STW 200 mit Helium zu befüllen, und dann das Helium aus
dem STW zu auszuspülen.
Die Einströmöffnung 320 ist
vorzugsweise mit einer Öffnung
im Plattenlaufwerk 100 (z. B. der in 1 gezeigten Öffnung 140) durch
eine innere Leitung 404 verbunden. Auf diese Weise wird
das Heliumgas direkt ins Innere des Plattenlaufwerks 100 eingeleitet,
so dass die Konzentration von Heliumgas schnell auf das gewünschte Niveau
gebracht wird (vorzugsweise mehr als 50% und besser noch 95 bis
99%). Da jedoch das Plattenlaufwerk 100 eine Anzahl Öffnungen
aufweist, um den oben beschriebenen Servoschreibvorgang zu erleichtern,
leckt das Helium aus dem Laufwerk 100 aus und tendiert
dazu, den abgeschlossenen STW 200 aufzufüllen. Helium
wird daher konstant durch die Einströmöffnung 320 mit ausreichendem
Druck und ausreichender Strömungsrate
(z. B. acht Standard-Kubikfuß pro
Stunde ("SCFH")) in das Laufwerk 100 eingeleitet,
um die Luft in dem STW durch die Ausströmöffnung 322 hinauszudrängen. Das
aus dem STW austretende Gemisch von Luft und Heliumgas wird von
der Ausströmöffnung 322 zu
einem Helium-Rückgewinnungssystem 410 geleitet,
so dass das relativ teuere Heliumgas von der Luft getrennt und wiederverwendet
werden kann. Das Helium-Rückgewinnungssystem 410 stellt
einen von vielen bekannten Typen von Gas-Rückgewinnungssystemen dar, wobei
die spezielle Gestaltung oder Konstruktion des Helium-Rückgewinnungssystems 410 für die vorliegende
Erfindung nicht von Bedeutung ist. Somit wird die Funktion des Helium-Rückgewinnungssystems 410 nicht
in weiteren Details erläutert.
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Da
das Heliumgas (oder ein anderes Gas geringer Dichte), das während des
Servoschreibvorgangs verwendet wird, die oben angegebenen Reinheits-
und Teilchengrößen-Anforderungen
eines Reinraums der Klasse 10 erfüllen muss, ist es die Verwendung
der Abdeckung 230 und des Helium-Rückgewinnungssystems 410,
die es ermöglichen,
dass das Plattenlaufwerk und der STW mit relativ hohen Konzentrationen
von Helium in kostengünstiger
Weise befällt
werden können.
Die Verwendung von hohen Heliumkonzentration beim Schreiben von
Servomustern in einem Plattenlaufwerk 100 schafft jedoch
inhärente
Probleme, da die Köpfe 118 (z.
B. die Luftlager-Gleitstücke)
zur Funktion in einer Luftumgebung statt in einer Heliumumgebung
gestaltet sind. Insbesondere infolge der relativ geringen Dichte
des Heliumgases schweben die Köpfe 118 in viel
geringerer Höhe über den
Platten in einer Heliumumgebung als in der Luftumgebung, für die sie ausgelegt
sind. Diese geringere Höhe
bietet eine geringere Sicherheitsmarge beim Starten und Stoppen des
Plattenlaufwerks (d. h., wenn die Köpfe auf die Oberflächen geladen
und von diesen entladen werden). Die vorliegende Erfindung geht
diese Probleme durch Verwendung einer bevorzugten Servospurschreibprozedur
an, wie sie nachstehend beschrieben ist.
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Es
wird nun auf 5 eingegangen,
in der ein bevorzugtes Verfahren zum Schreiben von Servomustern
auf die Platten 108 eines zusammengebauten Plattenlaufwerks 100 offenbart
ist. Das Verfahren startet bei 500 und geht zum Arbeitsschritt 502 über, bei
dem die Tür 306 der
Abdeckung 300 geöffnet
wird, um das zusammengebaute Plattenlaufwerk 100 aufzunehmen.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Innere des STW 200 mit Luft
befüllt,
beispielsweise mit der stark gereinigten Luft eines Reinraums der
Klasse 10. Außerdem
ist das Plattenlaufwerk 100, wie oben bemerkt wurde, nicht
abgedichtet, sondern umfasst vielmehr eine Anzahl von Öffnungen
in der oberen Abdeckung 104 und/oder der Basis 102, um
eine Bewegung und eine Detektion der Plattenlaufwerkköpfe 118 während Servoschreibvorgangs
zu erleichtern.
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Als
nächstes
wird beim Arbeitsschritt 504 die Tür 306 geschlossen,
um den STW 200 abzudichten, und das Plattenlaufwerk 100 wird
hochgefahren, so dass die Köpfe 118 auf
die Platten 108 in einer typischen Luftumgebung geladen
werden. D. h., die Köpfe 118 werden
entweder von einer Lade-/Entladerampe auf die Platten 108 geladen,
wie in 1 gezeigt ist,
oder sie werden zum Abheben von der Parkzone 120 der Platten 108 gebracht,
wenn die Platten bis zu ihrer normalen Betriebsgeschwindigkeit hochgefahren
werden. In beiden Fällen
wird das Plattenlaufwerk 100 in einen normalen Betriebszustand
gebracht, während
das Innere des Plattenlaufwerks mit Luft gefüllt wird.
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Im
nächsten
Schritt 506 wird die Heliumquelle 400 aktiviert,
um Heliumgas durch die Einströmöffnung 320 zu leiten,
wobei die innere Leitung 404 das Heliumgas zu einer im
Plattenlaufwerk 100 ausgebildeten Öffnung leitet. In der bevorzugten
Ausführungsform
wird die Leitung 404 direkt in die Öffnung 140 (1) in der oberen Abdeckung 104 eingesetzt, obwohl
die Leitung 404 selbstverständlich auch in irgendeine andere
im Plattenlaufwerk ausgebildete Öffnung
eingesetzt werden kann. Das Heliumgas wird vorzugsweise mit einer
Strömungsrate
von 8 SCFH in das Laufwerk geleitet, und der Schritt 506 setzt
sich fort, bis eine Heliumkonzentration von mindestens 95% vorzugsweise
im Plattenlaufwerk 100 erreicht ist. Während ein separater Sensor
benutzt werden kann, um tatsächliche
(Echtzeit-) Heliumkonzentrationen im Laufwerk 100 zu bestimmen,
ist es vorzuziehen, experimentell die bei der vorgeschriebenen Strömungsrate
erforderliche Zeit zum Erreichen des gewünschten Konzentrationspegels
zu bestimmen.
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Wenn
die Heliumkonzentration im Plattenlaufwerk 100 weiter ansteigt,
tendiert das aus dem Laufwerk 100 entweichende Helium dazu,
das Innere des abgedeckten STW 200 zu füllen, so dass die Luft in dem
STW aus der Ausströmöffnung 322 ausgetrieben
wird. Außerdem
wird die Evakuierung der Luft aus dem STW vorzugsweise durch Einstellen
des Helium-Rückgewinnungssystems 410 unterstützt, um
ein teilweises Vakuum in dem STW zu erzeugen. Beispielsweise wird
für eine
Helium-Strömungsrate von
8 SCFH durch die Einströmöffnung 320 das
Helium-Rückgewinnungssystem 410 vorzugsweise
so eingestellt, dass es Gas durch die Ausströmöffnung 322 mit einer
Rate von 13 SCFH abzieht. Dies stellt sicher, dass im wesentlichen
die gesamte Luft im STW 200 evakuiert wird, so dass bevorzugte
Heliumkonzentrationen von 95 bis 99% in dem abgedeckten STW 200 innerhalb
einer relativ kurzen Zeitspanne erhalten werden können. Je
nachdem, wie "luftdicht" der abgedeckte STW 200 ist
(d. h., je nachdem, ob die Abdeckung 300 ein Zurücklecken
von Luft in den STW verhindern kann, sobald die gewünschte Heliumkonzentration
erreicht ist), kann die Heliumquelle 400 deaktiviert werden
und die Ausströmöffnung 322 vor
dem Initialisieren des Servoschreibvorgangs geschlossen werden.
Diese Ausführungsform
würde die "ruhigste" Umgebung zum Schreiben
der Servomuster auf die Plattenoberflächen schaffen, da kein kontinuierlicher
Strom von Heliumgas in das Plattenlaufwerk 100 während des
Servoschreibvorgangs bestehen würde.
Falls es nötig
ist, die gewünschte Heliumkonzentration
aufrechtzuerhalten, können
die Heliumquelle 400 und das Helium-Rückgewinnungssystems 410 alternativ
kontinuierlich während
des Servoschreibvorgangs betrieben werden, um ein etwaiges Entweichen
des Heliumgases aus dem abgedeckten STW 200 auszugleichen.
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Das
Verfahren wird bei Arbeitsschritt 508 fortgesetzt, in dem
Servomuster auf die Platten 108 geschrieben werden, sobald
die Heliumkonzentration sich bei dem erwünschten Wert stabilisiert hat.
D. h., sobald das Plattenlaufwerk im wesentlichen mit Helium befällt ist,
so dass durch Luftwiderstand induzierte Vibrationen erheblich reduziert
oder eliminiert sind, befiehlt der STW 200 den Köpfen 118 des
Plattenlaufwerks, die Servomuster auf die designierte Platte (dediziertes
Servo) oder Platten (eingebettetes Servo) zu schreiben. Die Fähigkeit,
die Servomuster in einer Heliumumgebung zu schreiben, reduziert
die oben beschriebenen Fehlerarten und ermöglicht es, dass die Plattenspuren
mit hoher Dichte geschrieben werden, woraus sich eine größere Speicherkapazität für das Plattenlaufwerk 100 ergibt.
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Im
nächsten
Schritt 510, sobald der Servoschreibvorgang abgeschlossen
worden ist und während
das Laufwerk 100 die Platten 108 noch mit ihrer
normalen Betriebsgeschwindigkeit dreht, wird der Heliumstrom von
der Quelle 400 angehalten und die Luftquelle 402 wird
aktiviert, um einen Luftstrom durch die Einströmöffnung 320 zu leiten
und das Helium aus dem Plattenlaufwerk auszuspülen. Wie oben angegeben wurde,
wird der Luftstrom vorzugsweise auf 8 SCFH gehalten, während das
Helium-Rückgewinnungssystem 410 vorzugsweise
die Strömung
aus dem STW 200 auf 13 SCFH hält, so dass das Helium schnell
ausgespült
bzw. abgeführt und
durch Luft ersetzt wird. Das Gemisch von Helium und Luft, das durch
die Ausströmöffnung 322 austritt, wird
von dem Helium-Rückgewinnungssystem 410 eingefangen,
und das Helium wird von der Luft zur Wiederverwendung in künftigen
Servospurschreibzyklen getrennt.
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Als
nächstes
setzt sich das Verfahren bei Arbeitsschritt 512 fort, bei
dem das Plattenlaufwerk in einer Luftumgebung abgeschaltet wird.
Es muss gewartet werden, bis im wesentlichen das gesamte Helium
aus dem Plattenlaufwerk 100 ausgespült bzw. abgeführt worden
ist, bevor die Platten heruntergefahren werden, und zwar aus demselben
Grund, wie er oben in Bezug auf das Anfahren des Plattenlaufwerks
genannt wurde: d. h., um ausreichende Sicherheitsmargen für die Luftlager-Gleitstücke vor
dem Bewegen der Köpfe
entweder zur Parkzone 120 (1)
im Fall eines Kontakt-Start/Stopp-Laufwerks ("CSS" =
Contact Start Stop), oder vor dem Entladen der Köpfe 118 auf eine Rampe
(nicht dargestellt) in einem Lade-/Entlade-Plattenlaufwerk bereitzustellen.
Falls beim Beispiel eines CSS-Laufwerks das Plattenlaufwerk 100 in
einer Heliumumgebung heruntergefahren würde, würden die Köpfe in der Parkzone 120 landen,
während
sich die Platten immer noch mit relativ hoher Geschwindigkeitsrate
drehen, und die erhöhte
Reibung zwischen den Platten und dem Luftlager-Gleitstück könnte die
empfindlichen Köpfe 118 beschädigen. Alternativ
würden
in dem Fall eines Lade-/Entlade-Plattenlaufwerks, falls das Laufwerk 100 in
einer Heliumumgebung heruntergefahren würde, die Köpfe 118 mit viel geringerer
Höhe schweben
als in einer normalen Luftumgebung, wenn die Köpfe von der Platte auf die
Rampe (nicht dargestellt) entladen würden. Diese reduzierte Schwebehöhe könnte zu
einem unvorhergesehenen Kontakt zwischen den Köpfen 118 und dem Außenumfang
der umlaufenden Platten 108 (d. h. zu einem sogenannten "Head Crash") während des
Entladevorgangs führen.
Somit stellt der Schritt 512 ungeachtet dessen, ob das
Laufwerk 100 ein CSS-Laufwerk oder ein Lade-/Entlade-Laufwerk
ist, sicher, dass das Helium aus dem Plattenlaufwerk 100 ausgespült ist,
so dass das Laufwerk auf normale, sichere Art und Weise heruntergefahren
werden kann.
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Im
Arbeitsschritt 514 wird die Tür 306 der Abdeckung 300 geöffnet und
das Laufwerk 100 aus dem STW 200 entfernt. Als
nächstes
wird im Arbeitsschritt 516 das von der Einheit 410 zurückgewonnene
Helium recycelt und zur Quelle 400 für anschließende Servospurschreibvorgänge zurückgeführt. Das
Verfahren endet dann bei Schritt 518, und der gesamte Prozess
wiederholt sich mit einem neuen Plattenlaufwerk bei Schritt 500.
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Die
obige Beschreibung des STW 200 und der Abdeckung 300 sowie
des in 5 beschriebenen
Verfahrens bezieht sich hauptsächlich
auf einen Servo-Spurschreiber, der zusammen mit einem vormontierten
Plattenlaufwerk 100 arbeitet und der die Betätigeranordnung 110 und
die Köpfe 118 des
Plattenlaufwerks 100 verwendet, um Servomuster auf die Platten 108 zu
schreiben, die bereits im Laufwerk installiert sind. Die vorliegende
Erfindung kann aber auch bei dedizierten Servo-Spurschreibern verwendet werden, die
Servomuster auf mehrere Platten schreiben, bevor diese Platten in
einem Plattenlaufwerk montiert werden. Dieser Typ von Servo-Spurschreiber 600 ist
in 6 gezeigt und wird
nachstehend als Mehrplattenschreiber ("MDW" =
Multi-Disk Writer) bezeichnet, um ihn von dem in 2 gezeigten herkömmlicheren STW 200 zu
unterscheiden.
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Der
MDW 600 sitzt auf einer im wesentlichen unbeweglichen und
horizontal positionierten Plattform oder einem Granitblock 602.
Eine Betätigeranordnung 604 ist
mit der Plattform 602 über
einen Gleitmechanismus 606 für eine Lateralbewegung (wie
durch einen Pfeil 608 angedeutet ist) über die Plattform 602 zwischen
einer Servoschreibposition (nicht dargestellt) und eine Plattenlade-
und Entlade-Position
verbunden, wie in 6 gezeigt
ist. Die Betätigeranordnung 604 umfasst
einen E-Block 612 mit mehreren Betätigerarmen 614 zum
Positionieren mehrerer Servo-Aufzeichnungsköpfe (in 6 nicht separat dargestellt)
zum Schreiben von Servomustern auf mehrere Zielplatten 620.
Die Platten 620 sind vorzugsweise an einer Spindelmotor-Nabenanordnung 622 in
einer vertikalen Ausrichtung gesichert und werden als Stapel 624 auf
eine entfernbare Spindelnabe 626 geladen, so daß die Nabe 626 und
der Plattenstapel 620 von einem Spindelmotor 628 abgenommen
werden können,
um den Prozess des Ladens und Entladens der Platten 620 auf
die und von der Spindelmotor-Nabenanordnung 622 zu erleichtern.
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Sobald
die Platten 620 auf die Spindelmotor-Nabenanordnung 622 geladen
worden sind, wird die Betätigeranordnung 604 vorzugsweise
lateral entlang der Plattform 602 (in Richtung des Pfeils 608) zu
der Spindelmotor-Nabenanordnung 622 bewegt. Ein Kamm (in 6 nicht gezeigt) wird vorzugsweise dazu
verwendet, eine geeignete Trennung zwischen den Köpfen und
den Enden der Betätigerarme 614 aufrechtzuerhalten,
so dass die Betätigeranordnung 604 und
der Plattenstapel 624 auf der Spindelmotor-Nabenanordnung 622 ohne
versehentlichen Kontakt zwischen den Köpfen und den Platten 620 ineinandergreifen
können.
Sobald die Betätigeranordnung 604 in
der Servoschreibposition verriegelt ist, so dass die Köpfe innerhalb
der Zwischenräume
zwischen benachbarten Platten 620 positioniert sind, wird
der Kamm (nicht dargestellt) vom E-Block 612 weggedreht,
damit die Köpfe
mit ihren jeweiligen Platten infolge der von den Biegeelementen
an den Enden jedes Betätigerarms 614 gelieferten
Vorbelastungskraft in Eingriff kommen können. Selbstverständlich treten
die Servoschreibköpfe
nicht in physischen Kontakt mit ihren jeweiligen Plattenoberflächen, da der
Spindelmotor 628 aktiviert wird, um die Platten 620 vor
dem außer-Eingriff-bringen
des Kamms mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu drehen.
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In
früheren
Versionen des in 6 gezeigten MDW 600" schweben" die Köpfe auf
einem Luftlager in einem vorbestimmten Abstand über der Oberfläche der
Platten. Wie bei dem in 2 gezeigten STW 200 leidet
der MDW 600 jedoch unter vom Luftwiderstand induzierten
Vibrationen infolge der aerodynamischen Widerstandskräfte, denen
die mehreren, sich mit vorbestimmter hoher Geschwindigkeit in dem
MDW 600 drehenden Platten 620 ausgesetzt sind.
Frühere
Versuche, die aerodynamische Widerstandskraft auf die Platten 620 zu
reduzieren, umfassten die Verwendung eines Luftdamms 630,
der um eine Schwenkanordnung 632 vor der Aktivierung des
Spindelmotors 620 in Position geschwenkt werden kann. Der
Luftdamm 630 legt eine Reihe von Zwischenräumen zur
Aufnahme jeder der Platten 620 fest, wodurch die Luft von
der Oberfläche
der Platte abgestreift wird, wenn sich ein Abschnitt der Platte
durch den Zwischenraum dreht. Der MDW 600 leidet jedoch
auch bei Verwendung des Luftdamms 630 immer noch unter
unerwünschten,
vom Luftwiderstand induzierten Vibrationen, die dazu tendieren, die
Spurdichte der Servomuster, die auf die Platten geschrieben werden
können,
zu begrenzen.
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Gemäß 7 umfasst der MDW 600 der vorliegenden
Erfindung eine Abdeckung 700, die sich über die Gesamtheit der Plattform 602 erstreckt.
Die Abdeckung 700 ist ähnlich
der in 3 gezeigten Abdeckung 300 und
umfasst eine Vorderfläche 702,
die eine Öffnung 704 zur
Aufnahme des Plattenlaufwerkstapels 624 auf der abnehmbaren
Spindelnabe 626 festlegt. Eine Tür 706 ist vorzugsweise
entlang einer Unterkante derart gelenkig angebracht, dass die Tür 706 geschlossen
werden kann, um den Plattenstapel 624 in dem abgedeckten
MDW 600 einzuschließen. In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann ein (nicht dargestellter) Motor verwendet werden, um die Tür 706 automatisch
zu öffnen
und zu schließen,
so dass die Tür
zusammen mit Robotermitteln zum automatischen Laden und Entnehmen
des Plattenstapels 624 in den abgedeckten MDW 600 bzw.
aus diesem verwendet werden kann. Eine Dichtung 708 um den
Umfang der Öffnung 704 wirkt
zusammen mit der Tür 706 so,
dass sie eine im wesentlichen abgedichtete innere Umgebung innerhalb
des abgedeckten MDW 600 bilden, wenn die Tür 706 geschlossen
wird bzw. ist.
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Die
Abdeckung 700 umfasst eine Einströmöffnung 720 und eine
Ausströmöffnung 722 ähnlich denjenigen,
die sich an der in den 3 und 4 gezeigten Abdeckung 300 des
STW 200 finden. Die Ausströmöffnung 722 ist mit
einem Helium-Rückgewinnungssystem
verbunden (in 7 nicht
gezeigt), während
die Einströmöffnung 720 vorzugsweise
mit einer Quelle reinen Heliums (in 7 nicht
gezeigt) verbunden ist, welche Reinraum-Anforderungen der Klasse 10 genügt, wie
oben beschrieben wurde. In einer bevorzugten Ausführungsform
kann die Einströmöffnung 720 sowohl
mit einer Luftquelle als auch mit einer Heliumquelle verbunden sein,
wenn die Servoschreibköpfe
des MDW 600 zur Verwendung in einer Luftumgebung ausgelegt
sind. Das heißt,
der MDW 600 könnte
dem in 5 gezeigten Ablauf
folgen, bei dem der MDW zunächst
in einer Luftumgebung hochgefahren wird (und die Köpfe auf die
Platten 620 geladen werden), bevor die Luft aus dem umschlossenen
MDW 600 durch einen Heliumstrom durch die Einströmöffnung 720 hinausgedrängt wird.
Der Servoschreibvorgang findet dann in einer Heliumumgebung bzw.
-atmosphäre
statt (mit einer Heliumkonzentration von mehr als 50% und vorzugsweise
von 95 bis 99%), bevor Luft in den MDW zurückgepumpt wird, um das Helium
durch die Ausströmöffnung 722 zu
einem Helium-Rückgewinnungssystem
(in 7 nicht dargestellt)
auszuspülen.
Sobald Luft das Helium in dem MDW 600 ersetzt hat, können die
Köpfe von
den Platten 620 entladen werden, und die Betätigeranordnung 604 kann
zu der Lade-/Entladeposition gemäß 6 zurückgeführt werden.
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Die
dedizierte Natur des MDW 600 bedeutet aber, dass die Servoschreibköpfe nicht
für den
Betrieb in einer Luftumgebung optimiert sein müssen. Vielmehr können die
Köpfe,
Aufhängungen
und Betätigerarme 614 des
MDW 600 spezifisch für
einen Betrieb in einer Heliumumgebung optimiert sein, so dass die
Köpfe nicht
in einer Luftumgebung auf die Platten 620 geladen und von
diesen entladen werden müssen.
In diesem Fall kann ein einfacherer Prozess verfolgt werden, bei
dem unmittelbar nach Schließen der
Tür 706
Helium in den abgedeckten MDW 600 gepumpt wird. Sobald
eine gewünschte
Heliumkonzentration in dem abgedeckten MDW 600 gemäß 7 erreicht ist (z. B. 95
bis 99%), können
die Platten 620 bis zur Betriebsgeschwindigkeit hochgefahren
werden, und die Betätigeranordnung 604 kann
in Position bewegt werden, um den Servoschreibvorgang zu initiieren.
Auf ähnliche
Weise können
die Platten 620, wenn der Servoschreibprozess abgeschlossen
ist, sofort heruntergefahren werden und die Servoschreibköpfe von
den Platten 620 entladen werden, ohne warten zu müssen, bis
das Helium aus dem MDW 600 herausgepumpt ist. Vorzugsweise wird
aber nach wie vor Luft in den MDW 600 vor dem Öffnen der
Tür 706 und
dem Entfernen des Stapels 624 von Platten 620 gepumpt,
so dass das wertvolle Heliumgas in dem abgedeckten MDW 600 zurückgewonnen
und durch das Helium-Rückgewinnungssystem
(in 7 nicht gezeigt)
recycelt werden kann.
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Da
das Heliumgas dazu dient, durch Luftwiderstand induzierte Vibrationen
in dem MDW 600 zu verringern, ist der in 6 gezeigte Luftdamm 630 bei
dem in 7 gezeigten abgedeckten
MDW nicht mehr erforderlich. Ferner ist zwar ein vertikal ausgerichteter
MDW 600 dargestellt, es versteht sich jedoch, dass die
genaue Gestaltung des MDW für
die vorliegende Erfindung nicht entscheidend ist, und dass irgendein
anderer MDW (einschließlich
eines horizontal ausgerichteten MDW) bei der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden kann, vorausgesetzt dass der MDW, wie in 7 gezeigt ist, abgedeckt
werden kann.
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Anders
ausgedrückt,
werden bei einem Verfahren gemäß einer
exemplarischen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Servomuster auf eine Platte (z. B. 108 und 620)
in einem Servospurschreiber ("STW 200") (z. B. 200 und 600) geschrieben,
der mit einem Gas geringer Dichte befüllt ist, um durch Luftwiderstand
induzierte Vibrationen während
des Servoschreibvorgangs zu verringern. Das Verfahren umfasst das
Laden der Platte (z. B. 108 und 620) in den STW
(z. B. 200 und 600) und das Abdichten des STW
(beispielsweise in dem Arbeitsschritt 502), um eine abgeschlossene
innere Umgebung bzw. Atmosphäre
zu bilden. Der abgedichtete STW (z. B. 200 und 600)
wird dann mit einem Gas geringer Dichte (z. B. im Arbeitsschritt 506) befüllt, bis
die Konzentration des Gases geringer Dichte in dem STW ein vorbestimmtes
Niveau erreicht. Der STW wird dann aktiviert (z. B. im Arbeitsschritt 508),
um Servomuster auf die Platte (z. B. 108 und 620)
in der Umgebung von Gas geringer Dichte des STW 200 zu
schreiben. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die vorbestimmte
Konzentration des Gases geringer Dichte mindestens 50%.
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Die
Platte (z. B. 108) kann in einem Plattenlaufwerk (z. B. 100)
so vorinstalliert sein, dass der Ladeschritt (beispielsweise der
Arbeitsschritt 502) das Laden des Plattenlaufwerks (z.
B. 100) in den STW (z. B. 200) umfasst. Alternativ
kann der STW einen Mehrplattenschreiber ("MDW" =
Multi-Disk Writer) (z. B. 600) mit mehreren dedizierten
Servoschreibköpfen
umfassen, so dass der Ladeschritt (beispielsweise der Arbeitsschritt 502)
das Laden eines Stapels von Platten (z. B. 620) in den
MDW (z. B. 600) umfasst. Der STW (z. B. 200 und 600)
umfasst eine Abdeckung (z. B. 300 und 700) mit
einer Öffnung
(z. B. 304 und 704) entweder zum Laden des Plattenlaufwerks
(z. B. 100) in den STW (z. B. 200) oder zum Laden
eines Plattenstapels (z. B. 624) in den MDW (z. B. 600).
Die Abdeckung (z. B. 300 und 700) umfasst eine
Tür (z.
B. 306 und 706) zum Abdichten der Öffnung (z.
B. 304 und 704).
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Das
Verfahren kann ferner den Schritt des Ausspülens des Gases geringer Dichte
aus dem STW (z. B. 200 und 600) umfassen (z. B.
im Arbeitsschritt 510), und anschließend das Recyceln des ausgespülten bzw.
abgeführten
Gases (z. B. im Arbeitsschritt 516). In einer Ausführungsform
umfasst das Gas geringer Dichte Helium. Der Recycling-Schritt (z.
B. der Arbeitsschritt 516) des Verfahrens umfasst das Leiten
des abgeführten
Gases geringer Dichte aus dem STW (z. B. 200 und 600)
zu einem Gas-Rückgewinnungssystem
(z. B. 410), um das Gas geringer Dichte von Luft zu trennen.
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Wenn
der STW (z. B. 200) beispielsweise ein separates Plattenlaufwerk
haltert, umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Hochfahrens
des Plattenlaufwerks (z. B. 100) in einer Luftumgebung
(beispielsweise im Arbeitsschritt 504) vor dem Befüllen des
STW mit dem Gas geringer Dichte (beispielsweise im Arbeitsschritt 506),
und das anschließende
Herunterfahren des Plattenlaufwerks (z. B. 100) in einer Luftumgebung
(beispielsweise im Arbeitsschritt 512) nach dem Ausspülen bzw.
Abführen
des Gases geringer Dichte aus dem STW (beispielsweise im Arbeitsschritt 510).
Andererseits umfasst das Verfahren, wenn der STW ein MDW (z. B. 600)
mit mehreren dedizierten Servoschreibköpfen ist, die zur Verwendung
in einem Gas geringer Dichte optimiert sind, die Schritte des Ladens
der dedizierten Servoschreibköpfe
auf die Oberflächen
der Platten (z. B. 620) anschließend an den Schritt des Befüllens des MDW
(z. B. 600) mit dem Gas geringer Dichte (beispielsweise
im Arbeitsschritt 506). Ferner werden die dedizierten Servoschreibköpfe vorzugsweise
vor dem Schritt des Ausspülens
des Gases geringer Dichte (beispielsweise im Arbeitsschritt 510)
aus dem MDW (z. B. 600) von den Oberflächen der Platten (z. B. 620)
entladen.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann als Servoschreibanordnung zum Schreiben
von Servomustern auf einer Platte (z. B. 108 und 620)
in einer Umgebung mit einem Gas geringer Dichte beschrieben werden.
Die Anordnung umfasst einen Servospurschreiber ("STW" (z.
B. 200 und 600)) mit einer Basis (z. B. 202 und 602),
die einen Spindelmotor (z. B. 106 und 628) zum
Drehen der Platte (z. B. 108 und 620) haltern
kann, und einen Servoschreibkopf (z. B. 118) zum Schreiben
von Servomustern auf die sich drehende Platte. Eine Abdeckung (z.
B. 300 und 700), die mit der Basis (z. B. 202 und 602)
zusammenwirkt, bildet eine abgeschlossene innere Umgebung bzw. Atmosphäre in dem
STW (z. B. 200 und 600). Die Abdeckung (z. B. 300 und 700)
umfasst eine verschließbare
bzw. versiegelbare Öffnung
(z. B. 304 und 704) zum Laden der Platte in den
STW. Die Abdeckung umfasst ferner eine Einströmöffnung (z. B. 320 und 720)
zum Leiten des Gases geringer Dichte von der Quelle (z. B. 400)
in die innere Umgebung des STW (z. B. 200 und 600)
vor dem Schreiben von Servomustern auf die Platte, und eine Ausströmöffnung (z.
B. 322 und 722), um ein Ausspülen bzw. Abführen des
Gases geringer Dichte aus der inneren Umgebung des STW zu ermöglichen,
nachdem die Servomuster auf die Platte geschrieben wurden. In einer
Ausführungsform
umfasst die Anordnung die Gas-Rückgewinnungssystem
(z. B. 410), das mit der Ausströmöffnung (z. B. 322 und 722)
verbunden ist, um das abgeführte
Gas geringer Dichte von Luft zu trennen.
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Nach
einer Ausführungsform
der Servoschreibanordnung sind die Platte (z. B. 108),
der Spindelmotor (z. B. 106) und der Servoschreibkopf (z.
B. 118) alle in einem Plattenlaufwerk (z. B. 100) vorinstalliert,
so dass das Plattenlaufwerk (z. B. 100) durch die verschließbare Öffnung (z.
B. 304) in der Abdeckung (z. B. 300) einsetzbar
ist und in der inneren Umgebung des STW (z. B. 200) befestigt
wird. Eine Leitung (z. B. 404) verbindet vorzugsweise die Einströmöffnung (z.
B. 320) mit einer Öffnung
(z. B. 140), die im Plattenlaufwerk (z. B. 100)
ausgebildet ist, um das Gas geringer Dichte in das Innere des Plattenlaufwerks
zu leiten. Nach einer weiteren Ausführungsform der Servoschreibanordnung
umfasst der STW (z. B. 600) mehrere dedizierte Servoschreibköpfe, und
der Spindelmotor (z. B. 628) haltert mehrere Platten (z.
B. 620 ) in einem Plattenstapel (z. B. 624)
zum gleichzeitigen Schreiben von Servomustern auf jede Platte. Der
Plattenstapel (z. B. 624) wird durch die abdichtbare Öffnung (z.
B. 704) in der Abdeckung (z. B. 700) eingesetzt
und am Spindelmotor (z. B. 628) in der inneren Umgebung
des STW (z. B. 600) befestigt.
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Eine
noch andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann als Servoschreibanordnung mit einem
Servospurschreiber ("STW" (z. B. 200 und 600))
beschrieben werden, der mit einer Quelle von Gas geringer Dichte
(z. B. 400) zum Befüllen
des STW mit Gas geringer Dichte vor dem Schreiben von Servomustern
auf eine Platte (z. B. 108 und 620) verbunden
ist. Die Servoschreibanordnung umfasst Mittel zum Rückgewinnen
des Gas geringer Dichte anschließend an das Schreiben der Servomuster
auf die Platte. Das Gas-Rückgewinnungsmittel
umfasst vorzugsweise ein Mittel (z. B. 402) zum Ausspülen bzw.
Abführen
des Gases geringer Dichte aus dem STW (z. B. 200 und 600)
und ein Mittel (z. B. 410) zum Trennen des Gases geringer Dichte
von Luft. In einer Ausführungsform
ist die Platte (z. B. 108) in einem Plattenlaufwerk (z.
B. 100) vorinstalliert, und der STW (z. B. 200)
umfasst eine Basis (z. B. 202) zum Haltern des Plattenlaufwerks
(z. B. 100), und das Mittel zur Rückgewinnung des Gases geringer
Dichte umfasst eine Abdeckung (z. B. 300), die mit der
Basis (z. B. 202) zusammenpasst, um eine abgedichtete innere
Umgebung in dem STW (z. B. 200) festzulegen. Die Abdeckung
(z. B. 300) umfasst eine abdichtbare bzw. verschließbare Öffnung (z.
B. 304), um das Einsetzen des Plattenlaufwerks (z. B. 100)
in den STW zu ermöglichen.
In einer alternativen Ausführungsform
umfasst der STW (z. B. 600) eine Basis (z. B. 602)
mit mehreren dedizierten Servoschreibköpfen zum Schreiben von Servomustern
gleichzeitig auf mehrere Platten (z. B. 620) in einem Plattenstapel
(z. B. 624). Das Mittel zum Rückgewinnen des Gases geringer
Dichte umfasst dabei eine Abdeckung (z. B. 700), die mit
der Basis (z. B. 602) zusammenpasst, um eine abgedichtete
innere Umgebung in dem STW (z. B. 600) festzulegen, und
die Abdeckung (z. B. 700) hat eine verschließbare Öffnung (z.
B. 704), um das Einsetzen des Plattenstapels (z. B. 624)
in den STW (z. B. 600) zu ermöglichen.
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Es
ist klar, dass die vorliegende Erfindung gut geeignet ist, die erwähnten sowie
die hier inhärenten
Zielsetzungen und Vorteile zu erreichen. Es sind zwar Ausführungsformen
für den
Zweck dieser Offenbarung beschrieben worden, es können aber verschiedene Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden, die im Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung liegen. Beispielsweise umfasst das Gas geringer Dichte
zwar vorzugsweise Helium, es können
aber auch andere Gase geringer Dichte verwendet werden, vorausgesetzt,
dass solche Gase zur Verwendung in einer Reinraum-Umgebung gereinigt
sind. Außerdem
sind zwar spezifische Ausführungsformen
des Plattenlaufwerks 100, des STW 200 und des
MDW 600 beschrieben worden, die vorliegende Erfindung ist
jedoch nicht auf irgendeine spezifische Plattenlaufwerk- oder Servoschreibgestaltung
beschränkt.
Vielmehr kann die Erfindung mit irgendeinem Servoschreiber arbeiten,
vorausgesetzt, dass der Servoschreiber abgedeckt ist, um zu ermöglichen,
dass ein Gas geringer Dichte einbefüllt und anschließend aus
dem Innern des abgedeckten Servoschreibers ausgespült bzw.
abgeführt
wird. Ferner sind viele unterschiedliche Technologien für das Recyceln
von Helium oder von alternativen Gasen geringer Dichte verfügbar, und
die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine einzige Helium-Rückgewinnungstechnik
beschränkt.
Zahlreiche andere Änderungen
können
vorgenommen werden, die sich dem Fachmann ohne weiteres anbieten.
Demgemäß sind alle
diese Modifikationen, Änderungen
und Alternativen im Schutzumfang der offenbarten Erfindung begriffen,
und wie sie in den beigefügten
Ansprüchen definiert
ist.
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EIN GAS GERINGER
DICHTE ANWENDENDER PLATTENLAUFWERK-SERVO-SPURSCHREIBER
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Ein
Verfahren zum Schreiben von Servomustern auf eine Platte in einem
Servospurschreiber umfasst das Abdichten bzw. Verschließen des
STW, um eine abgeschlossene innere Umgebung zu bilden, und anschließend das
Füllen
des STW mit einem Gas geringer Dichte. Sobald die Servomuster auf
die Platte geschrieben worden sind, kann das Gas geringer Dichte
aus dem STW ausgespült
werden und kann durch Leiten des ausgespülten Gases zu einem Rückgewinnungssystem,
welches das Gas geringer Dichte von Luft trennt, recycelt werden.
Die Platte kann in einem Plattenlaufwerk vorinstalliert sein, das
seinerseits in den STW geladen wird. Alternativ kann der STW einen
Mehrplattenschreiber mit mehreren dedizierten Servoschreibköpfen umfassen. Der
Servoschreiber umfasst eine Abdeckung mit einer abdichtbaren Öffnung entweder
zum Laden des Plattenlaufwerks in den STW oder zum Laden eines Plattenstapels
in den MDW.
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