JP2004055090A

JP2004055090A - サーボパターンの記録方法

Info

Publication number: JP2004055090A
Application number: JP2002214668A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Sugiyama; 杉山　謙一郎; Hiroshi Anna; 安那　啓; Takashi Yamaguchi; 山口　高司
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-24
Also published as: US20040120067A1; JP4231667B2; US6970320B2

Abstract

【課題】サーボパターンの書込み誤差による同期振動を補償する補正データを短時間で生成して記録するサーボライト方式を提供する。
【解決手段】サーボパターン記録時において、位置信号と磁気ヘッド位置との差に基づいて得られる位置誤差信号から回転同期成分の補正データを作成し、補正データをディスクのサーボ領域に記録する。
【選択図】　図１０

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
ヘッドを磁気ディスク上の所定の位置に位置決めするための、磁気ディスク装置のサーボ信号書込み方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の記録密度向上に伴いヘッドの位置決めは高精度化を要求されているが、高精度化を実現させるためには位置決め阻害の要因となっている円板回転に同期した振動（同期振動）の低減が必須である。同期振動はサーボライト時にサーボライタの振動や円板の振動がサーボパターンの変化として記録されたものが主である。同期振動を補償する方式としては特開閉９−３５２２５号公報に開示されているように、サーボパターンの記録（サーボライト）後にトラック１本ずつの形状（書き込み誤差）を学習し、ヘッド位置決め時にはこの結果を基に同期振動を補償する方式がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示されている同期振動の補正方法ではトラック本数の増大に伴い、サーボパターンの形状を学習する時間も比例して増加する。よってサーボライトから同期振動補償までの一連の動作を行うと、設備投資のコスト、ランニングコスト共に莫大なものとなる。
【０００４】
本発明の目的は、サーボパターンの書込み誤差よる同期振動を補償するためのデータを短い時間で生成して記録できるサーボライト方式を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のサーボパターンの記録方法は、磁気ディスク装置に搭載された磁気ディスクに情報を記録する記録素子と前記磁気ディスクから情報を読み出す再生素子とを有するヘッドの前記磁気ディスク上における位置情報を検出するためのサーボパターンを、前記ヘッドを用いて前記磁気ディスクに記録するサーボパターンの記録方法において、前記ヘッドの位置情報を検出するための第１のサーボパターンを記録する工程と、前記第１のサーボパターンに基づいて前記ヘッドの位置情報を検出し、前記位置情報に基づいて前記ヘッドを目標位置に位置決め制御して第２のサーボパターンを記録する工程とを有し、前記第２のサーボパターンを記録する工程で検出した前記ヘッドの位置情報を前記磁気ディスクに記録する。
このとき、前記第２のサーボパターン及び前記第２のサーボパターンを記録する工程で検出した前記ヘッドの位置情報を、前記磁気ディスクの周方向にデータ領域を挟んで配置された複数の領域に記録するとよい。
また、前記第２のサーボパターンを記録する工程で検出した前記ヘッドの位置情報を、前記第２のサーボパターンを記録する工程で、前記磁気ディスクに記録するとよい。
また、前記第２のサーボパターンを記録する工程で検出した前記ヘッドの位置情報をトラック一周分についてメモリに記憶し、前記第２のサーボパターンをトラック一周分記録した後に、前記メモリに記録した前記位置情報を前記磁気ディスクに記録するとよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下サーボライト動作の一実施例を説明する。
本実施例では、製品の筐体にヘッド、磁気ディスク（以下、ディスクという）を組み付けて密封した後、外部測長系を用いずに装置自身が備えるヘッドとアクチュエータでディスクにパターンを記録し、この記録されたパターンを再生した信号を基にヘッドをオフセットさせて新たなパターンを記録する動作を繰り返し、ディスク全面にサーボパターンを形成する。
【０００７】
磁気ディスク装置は、図１に示すように、情報を記録するディスク１と、ディスク１に情報を記録又はディスク１から情報を再生するヘッド２を備える。ヘッド２はピボット４を中心として回転可能な形で支持され、アクチュエータ５によってディスク１上の任意の半径位置に移動される。またランプロード３はヘッド２がディスク１上から退避した時の格納場所となる。
【０００８】
磁気ディスク装置に、ヘッドの位置情報を得るためのサーボパターンを記録する際には、動作制御用回路７を装着してヘッド、アクチュエータ５などの動作制御を行う。サーボパターンを記録する動作をサーボライトという。この動作制御用回路は磁気ディスク装置を製品として動作させるための制御回路と必ずしも同一のものである必要はない。
【０００９】
動作制御用回路７はパターンを書込むためのライトドライバ７ａ、パターン生成回路７ｂ、再生信号を増幅するプリアンプ７ｃ、復調回路７ｄ、アクチュエータ５を駆動するためのＶＣＭドライバ７ｅ、これらの機能を制御するコントローラ７ｆ、及び動作に必要なパラメータを記憶するメモリ７ｇで構成される。パターン生成回路７ｂは、磁気ディスク装置に備えられるヘッド２を用いて行うサーボライト動作（以下、セルフサーボライト動作という）で使用する一定周波数の信号や、半径方向へ向かってサーボ信号を記録する時のヘッド位置決めに使用するサーボパターン（以下、伝播用パターンという）及び情報の書込み・読み出しのためヘッド２を所定のトラックに位置決めするためのサーボパターン（以下、製品用サーボパターンという）を記録するための信号を、コントローラ７ｆからの指令により、ライトドライバ７ａに出力する。
【００１０】
サーボライト動作の流れを図２を用いて説明する。
スピンドルを起動して所定の回転速度に設定する（Ｓ１）。
続いてＶＣＭドライバによりアクチュエータ５を駆動してヘッド２をランプロード３からディスク１上へ移動（以下、ローディングという）させる（Ｓ２）。このローディング時にヘッド２に一定周波数の書込み電流を流し、ローディングと同時にディスク１上に磁化反転間隔が一定であるパターンを書込む。このパターンは記録領域検出を目的とするパターンであり、以下記録領域検出パターン９或いは単にパターン９という。パターン９を書込んだ一定時間後に書込み電流をＯＦＦにすることでディスク１上の最外周付近のみにパターン９を書込む（Ｓ３）。
ヘッド２はディスク１上にあるが、この段階ではディスク１にはヘッド位置決め用のパターンは記録されておらず、ヘッド２がディスク１上のどの半径位置にあるかを検出することはできない。そのため、ローディング後はヘッド２を止めずに最内周側のストッパ６ａにアクチュエータ５があたるまでヘッドを内周側に移動させる（Ｓ４）。
その後、最内周で一定値のＶＣＭ電流８にてアクチュエータ５をストッパ６ａに押し付けてヘッド２の位置を略固定した後、一定周波数のパターン（ＡＬＬ−１パターン）を記録する。次にＶＣＭ電流値８を変化させることによりヘッド２の位置を微調整してＡＬＬ−１パターンの再生振幅を取得することで、記録素子と再生素子の相対距離（以下、Ｒ／Ｗオフセットという）、記録されたトラックのトラック幅を学習する（Ｓ５）。ＡＬＬ−１パターンは再生出力の位置依存性の測定を行うために記録されるパターンである。
さらに、測定したトラック幅の情報を基に、半径方向へのヘッド移動量であるヘッド送りピッチの設定を行い（Ｓ６）、伝播用パターンを記録する（Ｓ７）。伝播用パターンを最外周付近まで記録するとヘッド２はローディング時に書込んだパターン９を検出し、この時点で最内周側からの伝播用パターンの記録を終了する（Ｓ８）。
ここで、内周側から外周までのヘッド送りピッチとサーボパターンを書込むトラック数との関係から、製品用サーボパターンを書込むためのヘッド送りピッチを算出し（Ｓ９）、再度内周側に向かって製品用サーボパターンを記録する。
最後に所定のトラック本数分の製品用サーボパターンを書込んだ時点でヘッドを格納しサーボライトを終了する（Ｓ１０）。
【００１１】
本実施例の特徴は製品用サーボパターンを書込む段階Ｓ１０において、サーボパターンの書込み誤差分をサーボ領域に記録し、同期振動を補償するための参照値とすることである。以下図２における各ステップについての詳細を述べる。
【００１２】
まずステップＳ１からＳ３までのローディング時にパターン信号９を書込む動作の手順について図３を用いて詳細を述べる。
【００１３】
ステップＳ１にあるように、スピンドルを起動して、所定の回転速度に設定する。ヘッド２が外周方向に向かうようにアクチュエータ５にＤＣ電流を流し、ストッパ６ｂによって規制されるまでヘッド２を移動し、ヘッド２をランプロード３上の待機位置の終端に位置付ける。次にアクチュエータ５が内周方向に向かうようにＤＣ電流を流し、ヘッド２をディスク１上にローディングする。ここでヘッド２がランプロード３上にある時刻ｔ１（１２）にヘッド２の記録素子へ書込み電流を流す。本実施例では、時刻ｔ１（１２）をＤＣ電流を流し始めた時刻、もしくはアクチュエータ５からの逆起電力を検出した時刻とし、その後、ヘッド２がディスク１上に到達した時に記録素子の書込み電流をＯＦＦに（時刻ｔ２（１３））する。書込み終了時刻ｔ２（１３）の設定方法は次のように行う。アクチュエータ５は自身の逆起電力検出による速度制御方式により制御されている。よってランプロード３の寸法とディスク１の最外周から予め設定した範囲に対応した時刻ｔ２（１３）に記録素子の書込み電流をＯＦＦにする。以上の手順によりローディング動作と同時にディスク１の最外周にパターン９を書込む。
【００１４】
次にローディング動作を行った後ヘッド２をストッパ６ｂまで送り、伝播用パターンを書込むための送りピッチを設定する。この手順を図４、図５を用いて説明する。図２中のステップＳ４でアクチュエータが最内周のストッパに接触するまで移動させた後、ＶＣＭに一定値のＤＣ電流を流してアクチュエータをストッパに押し付ける。この時のＶＣＭに流す電流値を１４−０とする。この状態で、一定周波数のパターン（Ａｌｌ−１パターン）を１周にわたってディスク１に書込む。次に、ＶＣＭに流している押し付け方向の電流を段階的に減少させ、ヘッドを外周側に移動させる。この時のＶＣＭ電流とヘッドの半径位置との関係を図４に示す。パターンをディスク１上にライトした時のＶＣＭ電流値を、１４−０から１４−１、１４−２と順次減少させることによってヘッドの位置は１５−０から１５−１、１５−２と外周側に移動する。
【００１５】
この時のヘッドの半径位置と再生信号振幅との関係を図５に示す。ヘッドが移動する各段階において再生される信号の振幅を復調回路７ｄでデジタル値に変換し、コントローラ７ｆを介してメモリ７ｇに保存する。ＶＣＭ電流を予め設定された値１４−ｍまで減少させてヘッドを１５−ｍまで移動させたら、次はＶＣＭ電流を予め設定した電流値１４−ｎに増加させてヘッドを内周側の位置１５−ｎまで移動させる。ＶＣＭ電流値を１４−ｎから、１４−（ｎ＋１）と段階的に減少させて、再び振幅が最大となる位置まで移動し、各段階の振幅を復調回路７ｄでデジタル値に変換してメモリに保存する。
【００１６】
ステップＳ４、Ｓ５の手順により、図５中の１６に示すような再生振幅のオフトラックプロファイルを得る。得られたオフトラックプロファイルを基に、Ａｌｌ−１パターンを書込んだ時のヘッド位置１５−ａとオフトラックプロファイルの頂点位置（本例では１５−２）の距離から、ヘッドのＲ／Ｗオフセット量１７を算出する。また、この段階で実効的なトラック幅も算出する。一般に磁気的なトラック幅はオフトラックプロファイルにおいて振幅が最大値の５０％となる２点間の距離で代表させることができる。そこでまず、オフトラックプロファイルとしてメモリに保存した値と振幅最大値の５０％の値（図５中１６−ｈ）と１点ずつを大小比較しながら、振幅の最大となる点１５−２から外周側のプロファイルに相当するメモリの値を順次調査し、最初に５０％より小さくなった点１５−ｅ１を外周側のトラックのエッジ位置とする。同様に内周側もメモリに保存された値を調査し、内周側のトラックのエッジ位置１５−ｅ２を得る。得られたトラックの両エッジの距離からトラック幅１８を算出する。
【００１７】
続いて、ステップＳ５でヘッド送りピッチを算出する作業について、図５を用いて説明する。ステップＳ６では、既に記録したパターンから所定の量だけヘッド２をオフセットさせて、新たなトラックを記録することでパターンを記録する。このヘッド２のオフセット移動は、既に記録したトラックを再生した信号の振幅が、ある目標の値となるように位置決め動作を行うことで行われる。目標とする振幅値は、対象とする磁気ディスク装置がヘッド２のトラック幅をトラックピッチに対しどの程度の割合に設定するかに依存する。本実施例では、トラックピッチは測定したトラック幅１８の１２５％とし、そのトラックピッチの半分をヘッド送りピッチ１９とした。この場合、記録するためにヘッド２を送る時の目標となる振幅値はオフトラックプロファイル１６において、Ｒ／Ｗオフセット１８とヘッド送りピッチ１９の分だけライト位置１５−ａから外周側の位置１５−ｔでの振幅１６−ｔと決定される。
【００１８】
ヘッド２を最内周のストッパ６ｂまで送った後、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６の手順を経て伝播パターンを記録し最外周付近にヘッド２が到達すると、ローディング時に書込みを行ったパターン９をヘッド２は再生することになる。このパターン９を認識する方法を図６を用いて説明する。この方法ではディスク１の表面を円周方向に交互に変わる２つの領域に分ける。スピンドルモータの発するタイミングに合わせて伝播用パターンを書込まないエリア（２０）と書込むエリア（２１）に分けて記録する。ローディング時にパターン信号９を書込むと、伝播用パターンの書込まれないエリアにパターン９が入ることになる。この伝播用パターンの書込まれないエリアをスピンドルモータの発生するタイミングに基き監視し再生波形を確認した時点でこの地点を最外周とする。
【００１９】
ステップＳ６において設定したヘッド送りピッチ１９に基き、伝播用パターンを最外周まで記録すると、最外周までに送ったステップ数がわかる。ステップＳ５で設定したヘッド送りピッチはヘッドのコア幅に依存するものであり、コア幅のばらつきにより最外周まで送るステップ数は異なる。そこで、製品用サーボパターンを記録する段階において設計上のトラック本数を配置するために、送りピッチを再調整することが必要となることもある。以下図７の手順により製品用サーボパターンの送りピッチを再調整する。
【００２０】
予め、メモリ７ｇに設計上のトラック本数、トラックピッチ、ヘッドコア幅を記憶する（ステップＳ１１）。伝播用パターンを半径方向に向かって記録し、ローディング時に書込まれたパターンを認識し最外周を検出する（ステップＳ１２）。最外周を検出するまで伝播用パターンを記録するために送ったヘッドのステップ回数をコントローラ７ｆによりカウントしメモリ７ｇに格納する（ステップＳ１３）。次にメモリ７ｇに記憶した設計上のトラック本数、トラックピッチ、ヘッドコア幅から、送るべきステップ回数をコントローラ７ｆで算出し、実際に送ったステップ回数と比較する（ステップＳ１４）。具体的には、１本のトラックを記録するのに必要なステップ回数にトラック本数を掛け合わせることで送るべきステップ回数を算出する。それぞれのステップ回数が異なれば実際に送ったステップ回数と設計値から求めたステップ回数の比を実際に送ったヘッド送りピッチと掛け合わせることにより製品用サーボパターンを記録するためのヘッド送りピッチをコントローラ７ｆで求めることができる（ステップＳ１５）。
【００２１】
製品用サーボパターンの記録では、円板全面に記録した伝播用パターンを位置情報検出用の信号としてヘッドの位置決めを行う。ここで、製品用サーボパターン記録時の伝播用パターンと製品用サーボパターンの配置を図８に示す。図８では円板外周方向から内周方向に向かって伝播用パターン２２にて検出した位置情報を基にヘッドの位置決めを行い、製品用サーボパターン２３を記録している。製品用サーボパターン２３を記録するためにヘッド２を特定のトラックに位置決めするフォロイング動作は、図９に示す位置信号とヘッド位置との差に基づいて得られる位置誤差信号で構成される閉ループ系にて行っている。製品用サーボパターン２３によって構成されるトラックの形状は、そのトラックを記録した時のヘッドの追従軌跡に相当する。このヘッドの追従軌跡は位置誤差信号から知ることができ、この位置誤差信号からトラックの形状（書き込み誤差）を知ることができる。そこで、位置信号と伝播用パターン２２によって検出されたヘッド位置との差に基づいてコントローラ７ｆで位置誤差信号を計算し、同期振動の補償値を求める。コントローラ７ｆで求めた同期振動の補償値をパターンジェネレータ７ｂに送り、パターンジェネレータ７ｂで同期振動の補償値を含む製品用サーボパターン２３を生成し、磁気ディスク１に記録する。すなわち、位置誤差信号を補正するための補正データが記録される。
【００２２】
図１０に示すように、Ｎセクタの同期振動の補償値はＮセクタの製品用サーボパターン２３を記録するときの位置誤差信号から計算される。好ましくは、Ｎセクタの製品用サーボパターン２３を記録する直前或いは記録した直後の位置誤差信号に基づいて計算するとよい。計算された補償値はＮセクタの製品用サーボパターン２３を記録する工程で記録される。以下同様に、Ｎ＋１セクタ、Ｎ＋２セクタについて、製品用サーボパターン２３と補償値とが記録されてゆく。これにより、ヘッド２の位置ずれを検出するためのサーボパターンと同期振動の補償値とを磁気ディスク１の１回転で記録することが可能である。コントローラ７ｆの性能が十分でなく、製品用サーボパターン２３を記録するまでに位置誤差をパターンとして生成できない場合は、１回転分の位置誤差をメモリ７ｇに格納し、次の周で同期振動の補償値を記録すればよい。本実施例では、同期振動の補償値を製品用サーボパターン２３を記録した後に学習する必要がなく、短い時間での同期振動の補償値を含む製品用サーボパターン２３の記録が可能である。
【００２３】
図１１は製品用サーボパターン２３と同期振動の補償値を記録した配置の一例を示すものである。図１１においてＭはセクタマーカ及び同期領域、Ｐは位置信号領域である。セクタマーカにおいてサーボ領域の位置を検出し、同期領域においてグレイコードＧや位置信号領域Ｐのための基準信号を発生する。グレイコード領域Ｇではトラックの大まかな位置を検出し、位置信号領域Ｐでは高分解能な位置情報を検出する。トラックの書込み誤差は位置信号領域Ｐのセクタ毎の理想位置からの偏差であり、本実施例ではこのセクタ毎の偏差を対応するセクタ毎に補正データとして記録する。また、近年ではヘッドの記録素子と再生素子が分離しているため同一のトラックに記録再生する場合では、記録と再生でヘッド２の位置が異なる。この対策としてＳ５にて測定したＲ／Ｗオフセットを基に記録用と再生用の補正データを別々に記録する。以上の方法により製品用サーボパターン２３を設計上のトラック本数分記録する。
【００２４】
以上述べた方法によって、サーボライト時に製品用サーボ信号の記録誤差を補正値として同時に記録することができる。製品におけるヘッド位置決め動作では、この補正値を参照することで、サーボパターン書込み誤差による位置信号のうねりを補正し、うねりのない軌道にて位置検出を行いヘッドの位置決めを行うことができる。なお、本実施例は本発明の概念を示したものであり、サーボパターンのフォーマットやハード構成等に限定されるものではない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、サーボパターンの書込み誤差に起因する同期振動を補償するための補償値をサーボライト時に検出し記録することができるので、サーボパターンの書込み誤差を高精度に直接学習することができる。よって、生産コストの低減、タクトタイムの短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における磁気ディスク装置の構成とサーボライト動作時の信号の流れを示す模式図である。
【図２】本発明におけるサーボライト手順を示す流れ図である。
【図３】記録領域検出パターン書込み時のヘッドの動きを示す図である。
【図４】ＶＣＭ電流とヘッドの位置を示す図である。
【図５】トラック幅とＲ／Ｗオフセット測定時のヘッドの動きを示す図である。
【図６】伝播用パターンと記録領域検出パターンの様子を示す図である。
【図７】製品用サーボ信号記録用ヘッド送りピッチを算出するための流れ図である。
【図８】製品用サーボ信号を記録するときの様子を示す図である。
【図９】本実施例で使用したヘッド制御系のブロック線図である。
【図１０】同期振動の補償値を記録するタイミングを示す図である。
【図１１】補正データの格納方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…ディスク、２…記録再生ヘッド、３…ランプロード、４…ピボット、５…アクチュエータ、６…ストッパ、７…サーボライト制御回路、８…ヘッド位置信号、９…ＶＣＭ駆動電流、１０…磁気ディスク径方向位置依存性測定用信号、１１…製品用サーボパターン記録領域。

Claims

磁気ディスク装置に搭載された磁気ディスクに情報を記録する記録素子と前記磁気ディスクから情報を読み出す再生素子とを有するヘッドの前記磁気ディスク上における位置情報を検出するためのサーボパターンを、前記ヘッドを用いて前記磁気ディスクに記録するサーボパターンの記録方法において、
前記ヘッドの位置情報を検出するための第１のサーボパターンを記録する工程と、前記第１のサーボパターンに基づいて前記ヘッドの位置情報を検出し、前記位置情報に基づいて前記ヘッドを目標位置に位置決め制御して第２のサーボパターンを記録する工程とを有し、前記第２のサーボパターンを記録する工程で検出した前記ヘッドの位置情報を前記磁気ディスクに記録することを特徴とするサーボパターンの記録方法。
請求項１に記載のサーボパターンの記録方法において、前記第２のサーボパターン及び前記第２のサーボパターンを記録する工程で検出した前記ヘッドの位置情報を、前記磁気ディスクの周方向にデータ領域を挟んで配置された複数の領域に記録することを特徴とするサーボパターンの記録方法。
請求項１又は２に記載のサーボパターンの記録方法において、前記第２のサーボパターンを記録する工程で検出した前記ヘッドの位置情報を、前記第２のサーボパターンを記録する工程で、前記磁気ディスクに記録することを特徴とするサーボパターンの記録方法。
請求項１又は２に記載のサーボパターンの記録方法において、前記第２のサーボパターンを記録する工程で検出した前記ヘッドの位置情報をトラック一周分についてメモリに記憶し、前記第２のサーボパターンをトラック一周分記録した後に、前記メモリに記録した前記位置情報を前記磁気ディスクに記録することを特徴とするサーボパターンの記録方法。