JP2007109376A - ハードディスクドライブのレファレンスサーボ信号の記録方法、およびハードディスクドライブ - Google Patents

ハードディスクドライブのレファレンスサーボ信号の記録方法、およびハードディスクドライブ Download PDF

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Abstract

【課題】ハードディスクドライブのレファレンスサーボ信号の記録方法、およびハードディスクドライブを提供する。
【解決手段】ヘッドが所定時間目標移動速度でディスクを横切って動く間、最終サーボ信号を記録するために参照されるスパイラルレファレンスサーボ信号を記録するステップと、スパイラルレファレンスサーボ信号が記録される間、ヘッドを所定時間移動させるボイスコイルモータから発生する逆起電力からヘッドの実際の移動速度を検出するステップと、検出された実際の移動速度をフィードバックすることによって、ヘッドが目標移動速度を維持するように制御するステップとを含むハードディスクドライブのレファレンスサーボ信号の記録方法が提供される。
【選択図】図4

Description

本発明は、ハードディスクドライブのレファレンスサーボ信号の記録方法に関し、特に、ハードディスクドライブが単独でスパイラルレファレンスサーボ信号を記録できるレファレンスサーボ信号の記録方法、およびハードディスクドライブに関する。
一般的に、データ保存装置の一つであるハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)は、磁気ヘッドによってディスクに記録されたデータを再生するか、またはディスクにユーザデータを記録する。HDDは、次第に高容量化、高密度化および小型化すると共に、ディスク回転方向の密度であるBPI(Bit Per Inch)とディスクの半径方向の密度であるTPI(Track Per Inch)とが増大しており、HDDにはさらに精巧な制御メカニズムが要求される。
HDDは、HDA(Head Disk Assembly)とHDAを制御するPCB Assemblyとで構成されている。HDAは、情報を保存または復元するヘッド、情報が記録されるディスク、ディスクを回転させるためのスピンドルモータ、ヘッドを動かすためのアクチュエータアーム、VCM(Voice Coil Motor;ボイスコイルモータ)、アクチュエータアームの移動範囲を制限するODCS(Outer Disk Crash Stop)、およびIDCS(Inner Disk Crash Stop)で構成される。
ここで、ODCSとIDCSとは、ヘッドがディスクのサーボ情報が記録されていない位置まで移動することを防止するために、アクチュエータアームの変位を制限する緩衝手段である。
ディスク上におけるヘッドの位置を制御するために、毎トラックごとにサーボ情報(すなわち、位置情報)が記録されている。HDDの記録密度が高まるにつれてトラック数も増加しており、結果的にディスクにサーボ情報を記録する工程の所要時間が全体工程時間に占める比重が徐々に増大している。
HDDにおいてサーボ情報をディスクに記録するための伝統的なサーボ記録方法は、高精度のエンコーダを有するサーボライターと機械的押しピンとを利用する。機械的押しピンの一端がマスターアクチュエータアームに付着され、その他端が、スロットを通じてHDDの外部のサーボライターに延長される。機械的押しピンの動き、結果的にマスターアクチュエータアームの動きは高精度のエンコーダおよび位置設定器によって制御される。これに加えて、クロックヘッドは、ディスクの回転方向における位置情報を提供するためのクロック情報をディスク上に記録するように指示される。サーボライターは、機械的押しピンによってディスクの半径方向におけるヘッドの位置を制御しながら、ディスクにレファレンスサーボ信号を記録する。
上述した従来のサーボ記録方法は、非反復的なランアウト(non−repeatable runout:NRRO)、ディスクフラッタ、およびスピンドルモータの振動などによって、位置制御の精密度が低下するという問題点があった。さらに、位置設定器/エンコーダを有するサーボライターの使用は、サーボ記録過程に関連したコストを大きく増大させて、HDDの生産効率を低下させるという短所があった。
このような短所を改善するために開発されたサーボ記録方式がオフラインサーボ記録方式とセルフサーボ記録方式である。
オフラインサーボ記録方式は、ディスクをHDDに装着する前にオフラインサーボトラック記録装置を利用してディスクに予めサーボ情報を記録する技術である。このようなオフラインサーボ記録方式は、伝統的なサーボ記録方式に比べて精密度を向上させうるが、ディスクの偏心によって発生する反復的なランアウト(repeatable runout:RRO)の増加、およびディスク間のズレ(shift)によって発生する付加的なトラック探索増加などの問題点がある。
一方、セルフサーボ記録方式は、まず、サーボライターによって組み立てられたディスクのうち一つ(すなわち、レファレンスディスク)にレファレンスサーボ情報を記録し、その後、HDDが単独でレファレンスディスクに記録されたレファレンスサーボ情報を参照して、ディスクに最終サーボ情報を記録する方式である。この方式は、レファレンスサーボ情報の精密度によって最終サーボ情報の品質が決定される。また、この方式は、既存のサーボライターに対する依存度が小さくて、コスト側面では有利であるが、セルフサーボ記録のための時間が増加し、レファレンスサーボ情報に基づくトレース能力が弱いという短所がある。
セルフサーボ記録方式のためのレファレンスサーボ情報を記録する方式では、バースト方式とスパイラル方式とがある。バースト方式は、ディスクに放射状のレファレンスサーボ信号を記録し、このレファレンスサーボ信号を参照して最終サーボ信号を記録する方式である。一方、スパイラル方式は、ディスクにスパイラル状のレファレンスサーボ信号を記録し、このスパイラルレファレンスサーボ信号を参照して最終サーボ信号を記録する方式である。
このようなスパイラル方式に関する技術は、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3などに詳細に開示されている。
レファレンスサーボ信号を記録するに当って、スパイラル方式は、他のバースト方式よりも速いという長所がある。
しかしながら、これら従来のセルフサーボ記録方法は、いずれもサーボライターを利用してレファレンスサーボ信号を記録しているため、HDDの生産コストが増加するという問題点がある。
図1は、従来のスパイラルレファレンスサーボ信号の記録方法を説明するための説明図であって、特許文献1に開示されている。図1には、回転可能なスピンドルモータ(図示せず)に装着されるディスク12、それに付着されたリード/ライトヘッド16の位置を調整することができるアクチュエータアーム24、二つのクラッシュストップ17、18、そしてボイスコイルモータ30が示される。ボイスコイルモータ30が励磁されて、アクチュエータアーム24がディスク12に対して動くことにより、ヘッド16は、ディスク12上のRとRとの間の任意の位置に位置する。ここで、RおよびRは、スパイラルレファレンスサーボ信号100の外周限界および内周限界を示す。ヘッド16が、RとRの間で一定の速度でディスク12の半径方向に動きながらディスク12に信号を記録することにより、図1に示すように、スパイラル状にスパイラルレファレンスサーボ信号100が記録される。ここで、Tはインデックスを示し、Tは、スパイラルトラック100がトラック位置Rを通過する時間オフセットを示し、Tは、スパイラルトラック100がトラック位置Rを通過する時間オフセットを示す。
図2は、ディスク上にスパイラルレファレンスサーボ信号100が記録された様子を示す説明図である。スパイラルレファレンスサーボ信号100は、ディスク12の円周方向に少なくともセクタの数ほど(実際には、2倍ほど)記録される。図2には詳細に示されていないが、スパイラルレファレンスサーボ信号は、例えば、RとRとの間で約20回巻かれながら記録される。
図1のRおよびRは、スパイラルレファレンスサーボ信号100が記録されうる外周限界および内周限界をそれぞれ表すためのものであり、以下、レファレンス記録開始位置およびレファレンス記録終了位置と称する。
また、スパイラルレファレンスサーボ信号100の記録される間隔、すなわち、ディスク12における円周上の位置を表すためにクロック信号(図示せず)が提供される。クロック信号は、サーボライターのクロックヘッド(図示せず)によってディスク12の最外周に記録される。サーボライターのクロックヘッドは、他のスロットを介してHDDの内部に引き込まれる。
図3は、ディスク上に記録されたスパイラルレファレンスサーボ信号100の詳細な構成を示す説明図である。スパイラルレファレンスサーボ信号100は、バースト302とシンクビット304とを有する。
ここで、スパイラルレファレンスサーボ信号100を参照して最終サーボ信号を記録する過程をサーボコピーステップとし、サーボコピー過程では、図3に示すシンクビット304を参照して、ディスク12の半径方向に同じ位置のシンクビット304を連結することにより形成される同心円形状のトラックを基準に最終サーボ信号を記録する。
図1に示す装置を利用してスパイラルレファレンスサーボ信号100を記録するに当って、アクチュエータアーム24は、機械的押しピン(図示せず)で駆動され、機械的押しピンは、HDD外部のサーボライターによって駆動される。サーボライターは、機械的押しピンを駆動するためのエンコーダおよび位置設定器を備える。
サーボライターを使用してレファレンスサーボ信号を記録することは、バースト方式でも同様である。
すなわち、従来のレファレンスサーボ信号の記録方法は、HDD外部のサーボライターを必要とし、サーボライターは、HDDの内側に延長されてアクチュエータアームに連結される機械的押しピンの位置を精密に制御しなければならないので、高精度のエンコーダおよび位置設定器を備える必要がある。
HDDにおいて、サーボライターの押しピンを流入するためのスロットおよびクロックヘッドを流入するためのスロットの位置がモデルごとに異なるので、サーボライターは、モデルごとに別途に備えなければならない。
セルフサーボ記録方式において、このようなサーボライターの必要性は、HDDの生産コストを増大させる原因となる。
米国特許第5668679号明細書 大韓民国実用公開87−8922号公報 特開2000−34856号公報
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、HDDのディスクにセルフサーボ記録に適したスパイラル状のレファレンスサーボ信号を記録するに当って、HDDが単独でスパイラルレファレンスサーボ信号を記録することによって、生産性を向上させることができる方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的とするところは、上記方法に適した装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の第1の観点によれば、ヘッドが所定時間目標移動速度でディスクを横切って動く間、最終サーボ信号を記録するために参照されるスパイラルレファレンスサーボ信号を記録するステップと、上記スパイラルレファレンスサーボ信号が記録される間、上記ヘッドを所定時間移動させるボイスコイルモータから発生する逆起電力から上記ヘッドの実際の移動速度を検出するステップと、検出された上記実際の移動速度をフィードバックすることによって、上記ヘッドが上記目標移動速度を維持するように制御するステップとを含むハードディスクドライブのレファレンスサーボ信号の記録方法が提供される。
また、上記目的を達成するために、本発明の第2の観点によれば、ハードディスクドライブの最終サーボ信号の記録のために参照されるスパイラルレファレンスサーボ信号を記録する方法において、ボイスコイルモータを駆動して、ヘッドを開始位置からレファレンスサーボ記録開始位置まで目標移動速度で加速させるステップと、上記レファレンスサーボ記録開始位置から上記スパイラルレファレンスサーボ信号が記録される所定時間、上記ボイスコイルモータの逆起電力によってヘッドの実際の移動速度を検出し、検出された上記実際の移動速度をフィードバックして上記ヘッドを目標移動速度で移動させるステップと、上記所定時間が経過すると、上記ヘッドを減速させながら終了位置まで移動させるステップとを含むレファレンスサーボ信号の記録方法が提供される。
また、上記ヘッドを上記終了位置から上記開始位置まで戻すステップをさらに含むとしてもよい。
また、上記開始位置および終了位置は、上記ヘッドが装着されたアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限されるとしてもよい。
また、上記開始位置から上記レファレンス記録開始位置までの上記ディスクの半径方向の距離は、一定であるとしてもよい。
また、上記開始位置から上記レファレンス記録開始位置までの距離は、上記ボイスコイルモータの逆起電力によって検出される上記ヘッドの実際の移動速度と上記開始位置からの経過時間とを積分することによって検出されるとしてもよい。
また、上記ディスクの円周上における上記レファレンス記録開始位置は、上記ディスクを回転させるスピンドルモータのインデックス信号を基準として決定されるとしてもよい。
また、上記目的を達成するために、本発明の第3の観点によれば、レファレンス記録開始位置を表すためのサーボ信号が記録されたトラックを有するディスクを利用して、上記ディスク上に最終サーボ信号を記録するためのレファレンスサーボ信号を記録する方法において、上記ヘッドを開始位置から移動させて上記トラックを追従させるステップと、上記トラックから上記ディスクの半径方向にスパイラルレファレンスサーボ信号が記録される所定時間と、上記ボイスコイルモータの逆起電力とによってヘッドの実際の移動速度を検出し、検出された上記実際の移動速度をフィードバックして上記ヘッドを目標移動速度で移動させるステップと、上記所定時間が経過すると、上記ヘッドを減速させながら終了位置まで移動させるステップと、上記ヘッドを上記終了位置から上記開始位置まで戻すように制御するステップとを含むレファレンスサーボ信号の記録方法が提供される。
また、上記開始位置および終了位置は、上記ハードディスクドライブのアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限されるとしてもよい。
また、上記開始位置から上記レファレンス記録開始位置までの距離は、上記ボイスコイルモータの逆起電力によって検出される上記ヘッドの実際の移動速度と、上記開始位置からの経過時間とを積分することによって検出されるとしてもよい。
また、上記ディスクの円周上における上記レファレンス記録開始位置は、上記ディスクを回転させるスピンドルモータのインデックス信号を基準として決定されるとしてもよい。
また、上記目的を達成するために、本発明の第4の観点によれば、レファレンス記録開始位置を表すための第1サーボ信号が記録された第1トラックおよびレファレンス記録終了位置を表すための第2サーボ信号が記録された第2トラックを有するディスクを利用して、ハードディスクドライブの最終サーボ信号を記録するためのレファレンスサーボ信号を記録する方法において、上記ヘッドを開始位置から移動させて上記第1トラックを追従させるステップと、上記第1トラックから上記第2トラックまでスパイラルレファレンスサーボ信号が記録される間、上記ボイスコイルモータの逆起電力によってヘッドの実際の移動速度を検出し、検出された上記実際の移動速度をフィードバックして上記ヘッドを目標移動速度で移動させるステップと、上記第2トラックが検出されると、上記ヘッドを減速させながら終了位置まで移動させるステップと、上記ヘッドを上記終了位置から上記開始位置まで戻すステップとを含むレファレンスサーボ信号の記録方法が提供される。
また、上記開始位置および終了位置は、上記ハードディスクドライブのアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限されるとしてもよい。
また、上記目的を達成するために、本発明の第5の観点によれば、ディスクの半径方向にヘッドを所定時間一定の速度で移動させながら最終サーボ信号を記録するために参照されるスパイラルレファレンスサーボ信号を記録するハードディスクドライブにおいて、上記ヘッドを移動させるボイスコイルモータと、上記ボイスコイルモータの逆起電力を測定するための逆起電力測定部と、上記ボイスコイルモータに印加される駆動電流を制御する速度制御部とを備え、上記速度制御部は、上記スパイラルレファレンスサーボ信号が記録される上記所定時間、上記逆起電力測定部で測定された逆起電力によって上記ヘッドの実際の移動速度を検出し、検出された上記実際の移動速度と目標移動速度とを比較し、上記駆動電流を決定するために比較結果をフィードバックすることによって、上記ヘッドが一定の速度で移動するように上記ボイスコイルモータを制御するハードディスクドライブが提供される。
また、上記速度制御部は、上記スパイラルレファレンスサーボ信号を記録する間、上記ヘッドが上記開始位置から終了位置まで動くように制御し、上記開始位置および終了位置は、ハードディスクドライブのアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限されるとしてもよい。
また、上記目的を達成するために、本発明の第6の観点によれば、ディスクの半径方向にヘッドを所定時間一定の速度で移動させながら最終サーボ信号を記録するために参照されるスパイラルレファレンスサーボ信号を記録するハードディスクドライブにおいて、上記ヘッドを移動させるボイスコイルモータと、上記ボイスコイルモータの逆起電力を測定するための逆起電力測定部と、上記ボイスコイルモータに印加される駆動電流を制御する速度制御部とを備え、上記速度制御部は、上記ボイスコイルモータを駆動して上記ヘッドを開始位置からレファレンスサーボ記録開始位置まで目標移動速度で加速させ、レファレンスサーボ記録開始位置から上記スパイラルレファレンスサーボ信号が記録される所定時間、上記ボイスコイルモータの逆起電力によって検出される上記ヘッドの実際の移動速度をフィードバックして、上記ヘッドを目標移動速度で移動させ、所定時間が経過すると、上記ヘッドを減速させながら終了位置まで移動させるように上記ボイスコイルモータを制御することを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。
また、上記開始位置および終了位置は、ハードディスクドライブのアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限される位置であるとしてもよい。
また、上記目的を達成するために、本発明の第7の観点によれば、レファレンス記録開始位置を表すためのサーボ信号が記録されたトラックを有するディスクと、上記ディスクの半径方向に上記ヘッドを移動させるボイスコイルモータと、上記ボイスコイルモータの逆起電力を測定するための逆起電力測定部と、上記ボイスコイルモータに印加される駆動電流を制御する速度制御部とを備え、上記速度制御部は、上記ヘッドを開始位置から移動させて上記第1トラックを追従させ、上記第1トラックから上記ディスクの半径方向にスパイラルレファレンスサーボ信号が記録される所定時間、上記ボイスコイルモータの逆起電力によってヘッドの実際の移動速度を検出し、検出された上記実際の移動速度をフィードバックして上記ヘッドを目標移動速度で移動させ、所定時間が経過すると、上記ヘッドを減速させながら終了位置まで移動させ、上記ヘッドを上記終了位置から上記開始位置まで戻すように上記ボイスコイルモータを制御するハードディスクドライブが提供される。
また、上記開始位置および終了位置は、上記ハードディスクドライブのアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限されるとしてもよい。
また、上記目的を達成するために、本発明の第8の観点によれば、磁気ヘッドと、レファレンス記録開始位置を表すための第1サーボ信号が記録された第1トラック、およびレファレンス記録終了位置を表すための第2サーボ信号が記録された第2トラックを有するディスクと、上記ディスクの半径方向に上記磁気ヘッドを移動させるボイスコイルモータと、上記ボイスコイルモータの逆起電力を測定するための逆起電力測定部と、上記ボイスコイルモータに印加される駆動電流を制御する速度制御部とを備え、上記速度制御部は、上記磁気ヘッドを開始位置から移動させて上記第1トラックを追従させ、上記第1トラックから上記第2トラックまでスパイラルレファレンスサーボ信号が記録される間、上記ボイスコイルモータの逆起電力によって上記磁気ヘッドの実際の移動速度を検出し、検出された上記実際の移動速度をフィードバックして上記磁気ヘッドを目標移動速度で移動させ、上記第2トラックが検出されると、上記磁気ヘッドを減速させながら終了位置まで移動させ、上記磁気ヘッドを上記終了位置から上記開始位置まで戻すように上記ボイスコイルモータを制御するハードディスクドライブが提供される。
また、上記開始位置および終了位置は、ハードディスクドライブのアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限されるとしてもよい。
本発明によるスパイラルレファレンスサーボ信号の記録方法は、サーボライターを必要とせずHDDが単独でスパイラルレファレンスサーボ信号を記録できるので、HDDの生産コストを節減させることができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図4は、本発明の実施形態に係るHDD10の構成を示す説明図である。図4に示すHDD10は、スピンドルモータ14によって回転する少なくとも一つのディスク12’を備えている。また、HDD10は、ディスク12’の表面に隣接するように位置したヘッド(磁気ヘッド)16’を備えている。
ヘッド16’は、ディスク12’の磁界を感知し、磁化させることによって回転するディスク12’から情報を再生し、また、ディスク12’に情報を記録することができる。ここで、ヘッド16’は、例えば、各ディスク12’の表面に結合されている。なお、図4では、単一のヘッド16’が示されているが、上記構成に限られず、ディスク12’を磁化させるための記録用ヘッドとディスク12’の磁界を感知するための分離された読み取り用ヘッドとからなるとしてもよい。また、読み取り用ヘッドは、例えば、磁気抵抗(MR:Magneto−Resistive)素子から構成される。
また、ヘッド16’は、スライダー20に統合することもできる。スライダー20は、ヘッド16’とディスク12’の表面との間に空気軸受を生成させる構造となっている。スライダー20は、ヘッドジンバルアセンブリ22に結合されている。ヘッドジンバルアセンブリ22は、ボイスコイル26’を有するアクチュエータアーム24’に付着されている。ボイスコイル26’に供給される電流は、軸受アセンブリ32に対しアクチュエータアーム24’を回転させるトルクを発生させる。アクチュエータアーム24’の回転は、ディスク12’の表面を横切ってヘッド16’を移動させる。
ディスク12’に記録される情報は、例えば、ディスク12’の環状トラック34内に保存される。各トラック34は、一般的に複数のサーボセクタおよび複数のデータセクタを含んでいる。ここで、サーボセクタは、トラック(シリンダー)を識別するグレイコードを含んでもよい。
ヘッド16’は、他のトラックから情報を再生し、また、他のトラックに情報を記録するためにディスク12’表面を横切って移動する。
図5は、本発明の実施形態に係る図4に示すHDD10内のディスク12’へのスパイラルレファレンスサーボ信号の記録における、ヘッド16’の速度を制御する動作を示す説明図である。スパイラルレファレンスサーボ信号のバースト302とシンクビット304との間隔を一定に維持させるためには、レファレンス記録開始位置および終了位置間、すなわち、RおよびRの間においてヘッド16’は、一定の速度、すなわち、目標移動速度(図5では、一定の勾配を有する直線100aで示されている。)で動かなければならない。スパイラルレファレンスサーボ信号のバーストおよびシンクビットは、図3に示すバースト302およびシンクビット304と類似している。一定速度とは、ヘッド16’がディスク12’の半径方向にトラックを一定の速度で横切るように、ヘッド16’がディスク12’に対して一定の速度で動くことを言う。
ヘッド16’は、T時点における開始位置OD ringから加速され始めて、レファレンス記録開始位置Rに到達する時点Tで一定の速度を有するようになり、この速度は、レファレンス記録終了位置Rまで維持される。ヘッド16’は、レファレンス記録終了位置Rに到達した時点Tでさらに減速されて終了位置ID ringで停止する。ここで、開始位置OD ringおよび終了位置ID ringは、それぞれ図4に示すクラッシュストップ17’および18’によって制限される位置に該当する。
図6は、本発明の実施形態に係るスパイラルレファレンスサーボ信号を記録するための速度プロファイルを説明する説明図である。速度プロファイルは、ディスク12’の回転中心方向へのディスク12’に対するヘッド16’の速度を示し、IDおよびOD ringによって変化する。速度プロファイルは、一連の過程、すなわち、加速ステップA、定速ステップB、減速ステップC、そして帰還ステップDを含む。ヘッド16’は、加速ステップAにおいて開始位置OR ringから駆動されて、レファレンス記録開始位置Rで一定の速度を有するように加速され、定速ステップBにおいてレファレンス記録開始位置Rからレファレンス記録終了位置Rまで一定の速度を維持し、減速ステップCにおいて終了位置ID ringまで減速し、帰還ステップDにおいて再度元の開始位置OD ringに戻る。加速ステップA、定速ステップB、減速ステップC、そして帰還ステップDは、HDD10のアクチュエータ24’、ボイスコイルモータ902、そして他の要素によって行われる。
図7は、本発明の実施形態に係るスパイラルレファレンスサーボ信号の記録方法を示すフローチャートである。
まず、ヘッド16’の速度プロファイルを制御するために必要な変数を初期化する(S602)。ここで、SNは、現在記録されるスパイラルトラック番号を表し、Total_SNは、記録されるスパイラルトラックの総数を表す。ステップS602において、スパイラルトラックの総数Total_SNは、一般的にトラック当りセクタ数と等しいか2倍に設定され、SNは0に設定される。
ヘッド16’を開始位置OR ringに配置する(S604)。
スパイラルレファレンスサーボ信号を記録するための速度プロファイルを初期化する(S606)。一般的にスパイラルレファレンスサーボ信号は、定温状態を維持するクリーンルームで記録されるので、速度プロファイルもクリーンルームの温度に合わせて設定される。
ボイスコイルモータ902にヘッド16’の目標移動速度に相応する駆動電流を印加して、目標移動速度までヘッド16’を加速させる(S608)。
レファレンス記録開始位置Rを検出し、ヘッド16’がレファレンス記録開始位置Rに達したか否かを判定する(S610)。ここで、スパイラルレファレンスサーボ信号は、ディスク12’の半径方向にはレファレンス記録開始位置Rからレファレンス記録終了位置Rまで記録されなければならず、かつディスク12’の円周方向には一定の間隔で所定数が記録されなければならないので、レファレンス記録開始位置Rは、ディスク12’上の半径方向の座標および円周方向の座標によって特定される。
また、ディスク12’上の半径方向の座標は、ボイスコイルモータ902の逆起電力を参照して判断し、円周方向の座標は、ディスク12’を回転させるスピンドルモータ(図示せず)のインデックス信号を参照して判断する。逆起電力とは、交流または脈動電流によってインダクタに誘導される電圧を言い、ボイスコイルモータ902のボイスコイル26’に印加される電圧とは逆極性を有する。逆起電力は、ボイスコイル26’の電流と反対に変化する。
ボイスコイルモータ902の逆起電力によってヘッド16’の移動速度を検出し、これをヘッド16’の移動時間に対して積分することにより、ヘッド16’の距離を算出できる。ヘッド16’は、一定の位置(すなわち、開始位置OD ring)から加速されるので、開始位置OD ringからヘッド16’の移動時間T〜Tを参照して、レファレンス記録開始位置Rの半径方向の座標を特定することができる。
一方、スピンドルモータは、インデックス信号を発生させる。インデックス信号は、スピンドルモータの回転に同期して発生し、スピンドルモータの回転が一定に維持されれば、インデックス信号の間の時間隔も一定である。したがって、インデックス信号が発生した後からの経過時間を検出することによって、すなわち、レファレンス記録開始位置Rのディスク12’の円周上の座標を特定することができる。
レファレンス記録開始位置Rが検出されれば、ヘッド16’の移動速度を定速に維持させながらスパイラルレファレンスサーボ信号を記録する(S612)。ヘッド16’の移動速度は、ボイスコイルモータ902の逆起電力によって検出され、ヘッド16’の移動速度と目標移動速度との差をフィードバックさせてヘッド16’の移動速度を制御する。
レファレンス記録終了位置Rを検出し、ヘッド16’がレファレンス記録終了位置Rに達したか否かを判定する(S614)。ここで、レファレンス記録終了位置Rは、ヘッド16’の移動速度(移動速度は、ヘッド16’が記録開始位置Rから記録種類位置Rの間にある時に一定である)、および経過時間T〜Tを参照して検出される。
レファレンス記録終了位置Rは、ヘッド16’がディスク12’の半径方向に移動した距離によって特定されるので、ヘッド16’の移動速度および経過時間T〜Tを参照して検出される。
レファレンス記録終了位置Rが検出されれば、ヘッド16’を所定の速度まで減速させながらヘッド16’を終了位置ID ringまで移動させる(S616)。SNを1ほど増加させる(S618)。
SNがTotal_SNより大きいかどうかを検査する(S620)。すなわち、全スパイラルレファレンスサーボ信号が記録されたかを検査する。全スパイラルレファレンスサーボ信号がいずれも記録されたとすれば、すなわち、SNがTotal_SNより大きいと、スパイラルレファレンスサーボ信号の記録ステップを終了する。
ステップS620において、スパイラルレファレンスサーボ信号がいずれも記録されていない、すなわち、SNがTotal_SNより大きくない場合は、ヘッド16’を開始位置OR ringへと戻し(S622)、再度ステップS608から処理を行う。ここで、ステップS622でヘッド16’を開始位置OR ringに戻す場合もボイスコイルモータ902の逆起電力を利用してヘッド16’の移動速度を制御する。
図7に示す本発明に係る実施形態においては、レファレンス記録開始位置Rを特定するために開始位置OD ring、移動時間T〜T、そしてボイスコイルモータ902の逆起電力によって検出されたヘッド16’の移動速度を利用している。
しかしながら、他の方法を使用してレファレンス記録開始位置Rを特定することが可能である。例えば、レファレンス記録開始位置Rおよび終了位置Rに該当する部分に予めサーボ信号を記録したディスクを使用できる。このようなサーボ信号は、最終サーボ信号と同様であり、また解像度を高めるためにサーボ信号のトラック幅が最終サーボ信号のトラック幅より狭く、サーボ信号のトラック当りセクタ数も最終サーボ信号のセクタ数より多い構造を有することができる。
図4〜図7を参照すると、HDDに電源が印加されれば、HDD10は、レファレンス記録開始位置Rに該当するサーボ信号を探索する。サーボ信号が記録されたトラックを追従しながら、サーボ信号の基準時点を表すサーボインデックス信号が発生すれば、ヘッド16’を目標移動速度で移動させながら最初のスパイラルレファレンスサーボ信号を記録する。ここで、基準時点を提供するサーボインデックス信号は、スピンドルモータ14によって発生するインデックス信号に相応する。
スパイラルレファレンスサーボ信号は、ヘッド16’がレファレンス記録終了位置Rに該当する位置に達するまで、すなわち、レファレンス記録終了位置Rに該当する位置に記録されたサーボ信号に合うまで記録される。
最初のスパイラルレファレンスサーボ信号が記録されれば、スピンドルモータ14から発生したインデックス信号から一定時間が経過した時点から二番目のスパイラルレファレンスサーボ信号を記録する。このような過程を全てのスパイラルレファレンスサーボ信号が記録されるまで繰り返す。
図8は、図4に示すHDD10を制御する電気システム40を示すブロック図である。図7に示す電気システム40は、リード/ライト(R/W)チャンネル44およびプリアンプ回路46を通じてヘッド16’に結合されたコントローラ42を備えている。コントローラ42は、例えば、デジタル信号プロセッサ(DSP:Digital Signal Processor)、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラで構成することができる。コントローラ42は、ディスク12’から情報を再生する、または、ディスク12’に情報を記録するために、R/Wチャンネル44に制御信号を供給する。ここで、上記情報は、例えば、R/Wチャンネル44からホストインターフェース回路54に伝送される。ここで、ホストインターフェース回路54は、パーソナルコンピュータのようなシステムにインターフェースするためのバッファメモリ(図示せず)および制御回路(図示せず)を含んでいる。
コントローラ42は、ボイスコイル26’に駆動電流を供給するVCM駆動部48にも結合されている。コントローラ42は、ボイスコイル26’の励起およびヘッド16’の動きを制御するために、VCM駆動部48に制御信号を供給する。
コントローラ42は、読み取り用メモリ(ROM:Read Only Memory)素子50およびランダムアクセスメモリ(RAM:Random Access Memory)素子52に結合されている。ここで、ROM50、RAM52は、コントローラ42によって使用される命令語およびデータを含んでいる。例えば、ソフトウェアルーチンの一つとして、一トラックから他のトラックにヘッド16’を移動させる探索制御ルーチンがある。また、本発明の実施形態に係るスパイラルレファレンスサーボ信号を記録するための制御ルーチンがある。
HDD10に電源が印加されると、コントローラ42は、レファレンスサーボ信号の記録が必要であるかどうかを判断する。まず、ディスク12’に最終サーボ信号およびレファレンスサーボ信号が記録されていなければ、コントローラ42は、図7に示す方法を行ってスパイラルレファレンスサーボ信号をディスク12’に記録する。
ここで、スパイラルレファレンスサーボ信号を記録するためのプログラム、すなわち、実行コードおよびデータは、例えば、ROM50に保存されており、プログラムの実行のための制御変数(例えば、SN、TOTAL_SNなど)、データなどは、例えば、RAM52に保存されている。コントローラ42は、図9を参照して後述するように、逆起電力測定装置を通じてボイスコイルモータ902から発生する逆起電力を測定し、これを利用してヘッド16’の移動速度を制御する。
R/Wチャンネル44は、スパイラルレファレンスサーボデータを作成する。スパイラルレファレンスサーボデータは、図3に示すバースト302およびサーボビット304を記録するためのものである。スパイラルレファレンスサーボデータは、R/Wチャンネル44のバッファメモリ(図示せず)にバッファリングされる。バッファメモリに保存されたスパイラルレファレンスサーボデータは、レファレンス記録開始位置Rから読まれてプリアンプ46に提供される。
コントローラ42は、ヘッド16’がレファレンス記録開始位置Rに達することを待ち、R/Wチャンネル44のメモリに保存されたスパイラルレファレンスサーボデータを読み出してディスク12’に記録し始める。また、ヘッド16’がレファレンス記録終了位置Rに達すると、コントローラ42は、スパイラルレファレンスサーボ信号の記録を中断し、ヘッド16’を次のレファレンス記録開始位置Rに移動させて記録を再開する。
コントローラ42は、ボイスコイルモータ902の逆起電力、経過時間(スピンドルモータ14により発生するインデックス信号に相応する。)などを参照して、レファレンス記録開始位置Rおよび終了位置Rを検出する。
もし、レファレンス記録開始位置Rおよび終了位置Rに別途のサーボ信号が記録されたトラックを有するディスク12’が使用されれば、コントローラ42は、ヘッド16’によりレファレンス記録開始位置Rに該当するサーボ信号が記録されたトラックを追従させる。そして、ヘッド16’がサーボ信号の基準時点であるサーボインデックス信号に合えば、ヘッド16’を目標移動速度で移動させながら最初のスパイラルレファレンスサーボ信号を記録する。
スパイラルレファレンスサーボ信号は、ヘッド16’がレファレンス記録終了位置Rに該当する位置に達するまで、すなわち、ヘッド16’がレファレンス記録終了位置Rに該当する位置に記録されたサーボ信号に合うまで記録される。
最初のスパイラルレファレンスサーボ信号が記録されれば、コントローラ42は、ヘッド16’をして再びレファレンス記録開始位置Rに該当するトラックを追従させ、サーボインデックス信号から一定時間が経過した時点から二番目のスパイラルレファレンスサーボ信号を記録する。このような過程を全てのスパイラルレファレンスサーボ信号を記録するまで繰り返す。
図9は、ボイスコイルモータの逆起電力を利用してヘッドの速度を制御する装置の構成を示すブロック図である。
図9に示す装置は、VCM902、VCMドライバ906、VCM902から発生する逆起電力Bemfを測定するための逆起電力測定部904、逆起電力測定部904の測定結果をアナログ/デジタル変換するADC(Analog to Digital Converter)912、およびヘッド16’の速度を制御する速度制御部910を含む。
速度制御部910は、ヘッド16’の速度を制御するためにVCMドライバ906に駆動電流、すなわち、加速電流および減速電流を印加し、ADC912で提供されるVCM902の逆起電力Bemfに該当するヘッド16’の移動速度と目標移動速度とを比較して、フィードバック制御によってヘッド16’の速度を制御する。VCM902の逆起電力Bemfに該当するヘッド16’の移動速度と目標移動速度とは、比較器916で比較され、差値が速度制御部910に入力される。
DAC(Digital to Analog Converter)908は、速度制御部910から出力されるデジタル値をアナログ値に変換してVCMドライバ906に提供する。図9の速度制御部910は、プログラムによって動作するマイクロプロセッサ、例えば、図8に示すコントローラ42により具現される。
本発明は、方法、装置、システムとして実行されうる。ソフトウェアとして実行されるとき、本発明の構成手段は、必然的に必要な作業を実行するコードセグメントである。プログラムまたはコードセグメントは、プロセッサ判読可能媒体に保存され、または伝送媒体または通信網で搬送波と結合されたコンピュータデータ信号によって伝送されうる。プロセッサ判読可能媒体は、情報を保存または伝送できるいかなる媒体も含む。プロセッサ判読可能媒体の例としては、例えば、電子回路、半導体メモリ素子、ROM、フラッシュメモリ、EROM(Erasable ROM)、フロッピー(登録商標)ディスク、光ディスク、ハードディスク、光ファイバ媒体、無線周波数(RF)網などがある。コンピュータデータ信号は、例えば、電子網チャンネル、光ファイバ、空気、電子系、RF網のような伝送媒体上に伝播されるいかなる信号も含まれる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、HDD関連の技術分野に好適に用いられる。
従来のスパイラルレファレンスサーボ信号の記録方法を説明するための説明図である。 ディスク上にスパイラルレファレンスサーボ信号が記録された様子を示す説明図である。 ディスク上に記録されたスパイラルレファレンスサーボ信号の詳細な構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るHDDの構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るHDDにおけるスパイラルレファレンスサーボ信号の記録において、ヘッドの速度を制御する動作を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るスパイラルレファレンスサーボ信号を記録するための速度プロファイルを説明する説明図である。 本発明の実施形態に係るスパイラルレファレンスサーボ信号の記録方法を示すフローチャートである。 図4に示すHDDを制御する電気システムを示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るボイスコイルモータの逆起電力を利用してヘッドの速度を制御する装置の構成を示すブロック図である。
符号の説明
12、12’ ディスク
30、902 ボイスコイルモータ
904 逆起電力測定部
910 速度制御部

Claims (21)

  1. ヘッドが所定時間目標移動速度でディスクを横切って動く間、最終サーボ信号を記録するために参照されるスパイラルレファレンスサーボ信号を記録するステップと;
    前記スパイラルレファレンスサーボ信号が記録される間、前記ヘッドを所定時間移動させるボイスコイルモータから発生する逆起電力から前記ヘッドの実際の移動速度を検出するステップと;
    検出された前記実際の移動速度をフィードバックすることによって、前記ヘッドが前記目標移動速度を維持するように制御するステップと;
    を含むことを特徴とする、ハードディスクドライブのレファレンスサーボ信号の記録方法。
  2. ハードディスクドライブの最終サーボ信号の記録のために参照されるスパイラルレファレンスサーボ信号を記録する方法において:
    ボイスコイルモータを駆動して、ヘッドを開始位置からレファレンスサーボ記録開始位置まで目標移動速度で加速させるステップと;
    前記レファレンスサーボ記録開始位置から前記スパイラルレファレンスサーボ信号が記録される所定時間、前記ボイスコイルモータの逆起電力によってヘッドの実際の移動速度を検出し、検出された前記実際の移動速度をフィードバックして前記ヘッドを目標移動速度で移動させるステップと;
    前記所定時間が経過すると、前記ヘッドを減速させながら終了位置まで移動させるステップと;
    を含むことを特徴とする、レファレンスサーボ信号の記録方法。
  3. 前記ヘッドを前記終了位置から前記開始位置まで戻すステップをさらに含むことを特徴とする、請求項2に記載のレファレンスサーボ信号の記録方法。
  4. 前記開始位置および終了位置は、前記ヘッドが装着されたアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限されることを特徴とする、請求項3に記載のレファレンス信号の記録方法。
  5. 前記開始位置から前記レファレンス記録開始位置までの前記ディスクの半径方向の距離は、一定であることを特徴とする、請求項2に記載のレファレンス信号の記録方法。
  6. 前記開始位置から前記レファレンス記録開始位置までの距離は、前記ボイスコイルモータの逆起電力によって検出される前記ヘッドの実際の移動速度と前記開始位置からの経過時間とを積分することによって検出されることを特徴とする、請求項5に記載のレファレンス信号の記録方法。
  7. 前記ディスクの円周上における前記レファレンス記録開始位置は、前記ディスクを回転させるスピンドルモータのインデックス信号を基準として決定されることを特徴とする、請求項2に記載のレファレンス信号の記録方法。
  8. レファレンス記録開始位置を表すためのサーボ信号が記録されたトラックを有するディスクを利用して、前記ディスク上に最終サーボ信号を記録するためのレファレンスサーボ信号を記録する方法において:
    前記ヘッドを開始位置から移動させて前記トラックを追従させるステップと;
    前記トラックから前記ディスクの半径方向にスパイラルレファレンスサーボ信号が記録される所定時間と、前記ボイスコイルモータの逆起電力とによってヘッドの実際の移動速度を検出し、検出された前記実際の移動速度をフィードバックして前記ヘッドを目標移動速度で移動させるステップと;
    前記所定時間が経過すると、前記ヘッドを減速させながら終了位置まで移動させるステップと;
    前記ヘッドを前記終了位置から前記開始位置まで戻すように制御するステップと;
    を含むことを特徴とする、レファレンスサーボ信号の記録方法。
  9. 前記開始位置および終了位置は、前記ハードディスクドライブのアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限されることを特徴とする、請求項8に記載のレファレンス信号の記録方法。
  10. 前記開始位置から前記レファレンス記録開始位置までの距離は、前記ボイスコイルモータの逆起電力によって検出される前記ヘッドの実際の移動速度と、前記開始位置からの経過時間とを積分することによって検出されることを特徴とする、請求項8に記載のレファレンス信号の記録方法。
  11. 前記ディスクの円周上における前記レファレンス記録開始位置は、前記ディスクを回転させるスピンドルモータのインデックス信号を基準として決定されることを特徴とする、請求項8に記載のレファレンス信号の記録方法。
  12. レファレンス記録開始位置を表すための第1サーボ信号が記録された第1トラックおよびレファレンス記録終了位置を表すための第2サーボ信号が記録された第2トラックを有するディスクを利用して、ハードディスクドライブの最終サーボ信号を記録するためのレファレンスサーボ信号を記録する方法において:
    前記ヘッドを開始位置から移動させて前記第1トラックを追従させるステップと;
    前記第1トラックから前記第2トラックまでスパイラルレファレンスサーボ信号が記録される間、前記ボイスコイルモータの逆起電力によってヘッドの実際の移動速度を検出し、検出された前記実際の移動速度をフィードバックして前記ヘッドを目標移動速度で移動させるステップと;
    前記第2トラックが検出されると、前記ヘッドを減速させながら終了位置まで移動させるステップと;
    前記ヘッドを前記終了位置から前記開始位置まで戻すステップと;
    を含むことを特徴とする、レファレンスサーボ信号の記録方法。
  13. 前記開始位置および終了位置は、前記ハードディスクドライブのアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限されることを特徴とする、請求項12に記載のレファレンス信号の記録方法。
  14. ディスクの半径方向にヘッドを所定時間一定の速度で移動させながら最終サーボ信号を記録するために参照されるスパイラルレファレンスサーボ信号を記録するハードディスクドライブにおいて:
    前記ヘッドを移動させるボイスコイルモータと;
    前記ボイスコイルモータの逆起電力を測定するための逆起電力測定部と;
    前記ボイスコイルモータに印加される駆動電流を制御する速度制御部と;
    を備え、
    前記速度制御部は、前記スパイラルレファレンスサーボ信号が記録される前記所定時間、前記逆起電力測定部で測定された逆起電力によって前記ヘッドの実際の移動速度を検出し、検出された前記実際の移動速度と目標移動速度とを比較し、前記駆動電流を決定するために比較結果をフィードバックすることによって、前記ヘッドが一定の速度で移動するように前記ボイスコイルモータを制御することを特徴とする、ハードディスクドライブ。
  15. 前記速度制御部は、前記スパイラルレファレンスサーボ信号を記録する間、前記ヘッドが前記開始位置から終了位置まで動くように制御し、
    前記開始位置および終了位置は、ハードディスクドライブのアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限されることを特徴とする、請求項14に記載のハードディスクドライブ。
  16. ディスクの半径方向にヘッドを所定時間一定の速度で移動させながら最終サーボ信号を記録するために参照されるスパイラルレファレンスサーボ信号を記録するハードディスクドライブにおいて:
    前記ヘッドを移動させるボイスコイルモータと;
    前記ボイスコイルモータの逆起電力を測定するための逆起電力測定部と;
    前記ボイスコイルモータに印加される駆動電流を制御する速度制御部と;
    を備え、
    前記速度制御部は、前記ボイスコイルモータを駆動して前記ヘッドを開始位置からレファレンスサーボ記録開始位置まで目標移動速度で加速させ、レファレンスサーボ記録開始位置から前記スパイラルレファレンスサーボ信号が記録される所定時間、前記ボイスコイルモータの逆起電力によって検出される前記ヘッドの実際の移動速度をフィードバックして、前記ヘッドを目標移動速度で移動させ、所定時間が経過すると、前記ヘッドを減速させながら終了位置まで移動させるように前記ボイスコイルモータを制御することを特徴とする、ハードディスクドライブ。
  17. 前記開始位置および終了位置は、ハードディスクドライブのアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限される位置であることを特徴とする、請求項16に記載のハードディスクドライブ。
  18. レファレンス記録開始位置を表すためのサーボ信号が記録されたトラックを有するディスクと;
    前記ディスクの半径方向に前記ヘッドを移動させるボイスコイルモータと;
    前記ボイスコイルモータの逆起電力を測定するための逆起電力測定部と;
    前記ボイスコイルモータに印加される駆動電流を制御する速度制御部と;
    を備え、
    前記速度制御部は、前記ヘッドを開始位置から移動させて前記第1トラックを追従させ、前記第1トラックから前記ディスクの半径方向にスパイラルレファレンスサーボ信号が記録される所定時間、前記ボイスコイルモータの逆起電力によってヘッドの実際の移動速度を検出し、検出された前記実際の移動速度をフィードバックして前記ヘッドを目標移動速度で移動させ、所定時間が経過すると、前記ヘッドを減速させながら終了位置まで移動させ、前記ヘッドを前記終了位置から前記開始位置まで戻すように前記ボイスコイルモータを制御することを特徴とする、ハードディスクドライブ。
  19. 前記開始位置および終了位置は、前記ハードディスクドライブのアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限されることを特徴とする、請求項18に記載のハードディスクドライブ。
  20. 磁気ヘッドと;
    レファレンス記録開始位置を表すための第1サーボ信号が記録された第1トラック、およびレファレンス記録終了位置を表すための第2サーボ信号が記録された第2トラックを有するディスクと;
    前記ディスクの半径方向に前記磁気ヘッドを移動させるボイスコイルモータと;
    前記ボイスコイルモータの逆起電力を測定するための逆起電力測定部と;
    前記ボイスコイルモータに印加される駆動電流を制御する速度制御部と;
    を備え、
    前記速度制御部は、前記磁気ヘッドを開始位置から移動させて前記第1トラックを追従させ、前記第1トラックから前記第2トラックまでスパイラルレファレンスサーボ信号が記録される間、前記ボイスコイルモータの逆起電力によって前記磁気ヘッドの実際の移動速度を検出し、検出された前記実際の移動速度をフィードバックして前記磁気ヘッドを目標移動速度で移動させ、前記第2トラックが検出されると、前記磁気ヘッドを減速させながら終了位置まで移動させ、前記磁気ヘッドを前記終了位置から前記開始位置まで戻すように前記ボイスコイルモータを制御することを特徴とする、ハードディスクドライブ。
  21. 前記開始位置および終了位置は、ハードディスクドライブのアクチュエータアームの動きを制限するクラッシュストップによって制限されることを特徴とする、請求項20に記載のハードディスクドライブ。
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