JP2007287284A - ディスク上にパターンを書き込む方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サーボ・ライト・トラックのピッチ制御を正確に行う。
【解決手段】本発明の一形態のＳＳＷは、磁気ディスク１１の内周側と外周側において、それぞれ異なる方法及びシーケンスによってリード・ライト・オフセット（ＲＷＯ）の特定及びターゲット位置の算出を行う。内周側領域において、ＳＳＷコントローラ２２は、記録面に書き込んだラディアル・パターンの読み取り値と基準値とから、ＲＷＯを特定する。ＳＳＷコントローラ２２は、内周側領域において特定したＲＷＯ値から、外周側領域におけるＲＷＯ値を予想する。ＳＳＷコントローラ２２は、外周側領域においては、予想したＲＷＯ値を使用して、各サーボ・ライト・トラックのターゲット位置を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明はディスク上にパターンを書き込む方法及びその装置に関し、特に、ディスク半径方向におけるリード素子とライト素子の位置がことなるヘッドを使用したパターン書き込みに関する。

ディスク・ドライブ装置として、光ディスク、光磁気ディスクあるいはフレキシブル磁気ディスクなどの様々な態様の記録ディスクを使用する装置が知られている。その中で、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータの記憶装置として広く普及し、現在のコンピュータ・システムにおいて欠かすことができない記憶装置の一つとなっている。さらに、コンピュータ・システムにとどまらず、動画像記録再生装置、カーナビゲーション・システム、携帯電話、あるいはデジタル・カメラなどで使用されるリムーバブルメモリなど、ＨＤＤの用途は、その優れた特性により益々拡大している。

ＨＤＤで使用される磁気ディスクは、同心円状に形成された複数のデータ・トラックと、サーボ・トラックとを有している。サーボ・トラックは、円周方向において離間した複数のサーボ・データ（サーボ・パターン）を有する。各サーボ・セクタの間において、ユーザ・データが記録されている。薄膜素子としてのヘッド素子部がサーボ・データに従って所望の領域（アドレス）にアクセスすることによって、ユーザ・データの書き込みあるいはユーザ・データの読み取りを行うことができる。

各サーボ・パターン（本明細書ではこれをプロダクト・サーボ・パターンと呼ぶ）は、シリンダＩＤ、セクタ番号、バースト・パターンなどから構成されている。シリンダＩＤはトラックのアドレス、セクタ番号はトラック内のセクタ・アドレスを示す。バースト・パターンはトラックに対する磁気ヘッドの相対位置情報を有している。

上述のように、プロダクト・サーボ・パターンは各トラックにおいて円周方向に離間して複数セクタ形成されている。円周方向において同一位置にある、つまり、同一セクタ番号を有する各プロダクト・サーボ・パターンは、全トラックに渡り、円周方向において位置（位相）が揃っている。プロダクト・サーボ・パターンは、製品としてのＨＤＤが出荷される前に工場内において磁気ディスクに書き込まれる。従来の典型的なプロダクト・サーボ・パターンの書き込みは、外部装置としてのサーボ・ライタを使用して行われている。ＨＤＤがサーボ・ライタにセットされ、サーボ・ライタはＨＤＤ内のヘッドをポジショナ（外部位置決め機構）によって位置決めし、プロダクト・サーボ・パターン生成回路が生成したプロダクト・サーボ・パターンを磁気ディスクに書き込む。

現在、プロダクト・サーボ・パターンの書き込み工程（Servo Track Write：ＳＴＷ）は、ＨＤＤの製造コストの中で主要な位置を占めている。特に近年、ＨＤＤは高容量化の競争が激化し、これに伴いＴＰＩ（Track Per Inch）の増加が進んでいる。ＴＰＩが増加する事により、トラック数は増え、トラック幅（トラック・ピッチ）が小さくなる、これらはＳＴＷ時間の増加及びサーボ・ライタの高精密化を進め、ＳＴＷのコスト増加の要因となっている。このコストを削減する為に、サーボ・ライタのコスト削減、ＳＴＷ時間の短縮等が進められている。

上記問題を解決する一つの手法としてＳＳＷ（Self Servo Write）が提案されている。ＳＳＷは、それまでのＳＴＷとは異なり、ＨＤＤ本体の機械機構のみを使い、外部回路からＨＤＤ内のスピンドル・モータ（ＳＰＭ）とボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）をコントロールし、外部回路を用いてプロダクト・サーボ・パターンを書き込む。これによって、サーボ・ライタのコスト削減を図っている。

ＳＳＷは、ヘッド素子部のリード素子とライト素子の半径方向位置が異なる（本明細書においてリード・ライト・オフセットと呼ぶ）ことを利用して、内周側もしくは外周側にすでに書き込まれたパターンをリード素子が読み取りながらヘッド素子部の位置決めを行い、ライト素子が、リード・ライト・オフセット離れた所望のトラックに新たなパターンを書きこむ。ＳＳＷは、プロダクト・サーボ・パターンに加え、それ以外のパターンを記録面に書き込み、それらを使用してヘッド位置制御やタイミング制御を実行する。

典型的には、ＨＤＤは複数の記録面と、各記録面に対応した複数のヘッド素子部及び複数の素子部を支持するアクチュエータを有している。ＳＳＷは、複数のヘッド素子部の内から選択された一つのヘッド素子部（本明細書においてプロパゲーション・ヘッドと呼ぶ）を使用して記録面上のパターンを読み取り、その読み取ったパターンの信号を使用してアクチュエータを制御することで、複数のヘッド素子部の位置決めを行う。位置決めされた状態において、全ヘッド素子部によって、各記録面にパターンを同時に書き込む。ここで、リード・ライト・オフセットが半径位置によって変化することを考慮してトラック・ピッチを決定する方法が、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２００３−３３８１４７号公報

ＳＳＷによるプロダクト・サーボ・パターンの書き込みにおいては、所望のトラック・ピッチで、各トラックのパターンを書き込むことが重要である。その一つの手法は、書き込んだパターンを実際に読み取り、その読み取り値と予め設定された基準値とを比較する。測定値と基準値が一致するようにヘッドの位置制御を行うことで、トラック・ピッチを制御する。これによって、各トラック・ピッチを所望の値に一致させることができる。

具体的には、ＳＳＷは、隣接する３つのトラックのパターンの読み取り振幅の関数値を計算し、その関数値が予め設定された基準値と一致するようにヘッドを移動する。この基準値は、ロータリ・ポジショナを使用して理想的なパターンを同一設計のＨＤＤにおいて書き込み、そのパターンの関数値を実際に計測することで決定することができる。

しかし、実際のＳＳＷにおいては、製品毎のばらつきが存在する。そのため、基準値に従ってトラック・ピッチ制御を行った場合、製品によって、一部の領域のトラック・ピッチが大きく変動することが認められた。特に、基準値に従って、磁気ディスクの内周側から外周側に向かって順次パターンを書き込む場合、外周側領域においてトラック・ピッチが大きく変動することが認められた。

本発明の一態様は、ディスクの半径方向における位置が異なるリード素子とライト素子とを有するヘッドを使用して、ディスク上の各トラックにパターンを書き込む方法である。この方法は、ライト素子が書き込んだパターンをリード素子で読み取り、その読み取り値を使用して前記リード素子と前記ライト素子との間の半径方向におけるオフセット値を特定する。前記特定されたオフセット値に従って、前記リード素子による前記ディスク上のパターンの読み取り値を使用して前記ライト素子を移動及び位置決めする。位置決めしたトラック位置において、前記ライト素子によってパターンを書き込む。前記オフセット値の特定と前記ライト素子の移動と前記パターン書き込みとをそれぞれ複数回実行した後に、前記読み取り値を使用して特定された過去のオフセット値を使用して、以後のオフセット値を予想する。前記予想したオフセット値に従って前記ライト素子を順次各トラック位置に移動し、そのライト素子によってパターンを書き込む。読み取り値を使用して特定された過去のオフセット値を使用して以後のオフセット値を予想することで、製品ばらつきよるトラック・ピッチ変動を抑制し、また、容易かつ正確にオフセット値を予想することができる。

前記読み取り値を使用して特定されたオフセット値と書き込んだトラックとの間の関係から、以後の各トラックに対応するオフセット値を予想することが好ましい。この関係はパターン書き込みにおいて容易に特定できるため、より容易かつ正確に予想することができる。さらに、書き込んだトラックに対する前記読み取り値を使用して特定されたオフセット値の変化率から以後のトラックに対するオフセット値の変化率を予想し、前記予想した変化率から前記以後の各トラックに対応するオフセット値を特定することが好ましい。オフセットの変化率変動は小さいため、より容易かつ正確に予想することができる。さらに、前記読み取り値を使用して特定されたオフセット値がトラック・ピッチの整数倍となるトラック間のトラック数とそのオフセット値との間の関係から、前記以後のトラックに対するオフセット値の変化率を予想することが好ましい。これによって、効率的に正確な予想を行うことができる。

好ましくは、選択されたトラック以後の前記読み取り値を使用して特定されたオフセット値を使用して、前記以後のオフセット値の変化を予想する。これによって、予想に使用するデータの変動を小さくし、より正確な予想を行うことができる。また、本発明は前記ディスクの内周側から外周側に向かって前記ヘッドを順次移動して、前記ライト素子によって各トラックのパターンを書き込む場合に有効である。また、予め設定された基準値と、前記リード素子の読み取り値との差分を使用して前記オフセット値を特定することで、その領域においてより正確なトラック・ピッチ制御を実現することができる。

本発明の他の態様は、ディスク上の各トラックにパターンを書き込む装置である。この装置は、ディスク上にパターンを書き込むライト素子と、前記ライト素子とディスク半径方向における位置が異なり、前記ライト素子が書き込んだパターンを読み取るリード素子と、前記リード素子及びライト素子を支持し移動するアクチュエータと、前記前記リード素子が前記ディスク上のパターンを読み取った読み取り値を使用して前記アクチュエータを制御し、前記ライト素子の移動及び位置決めを行うコントローラを備える。前記コントローラは、前記ディスクの第１領域において、前記ライト素子が書き込んだパターンの前記リード素子の読み取り値を使用して前記リード素子と前記ライト素子との間の半径方向におけるオフセット値を特定し、そのオフセット値に従って、前記リード素子の読み取り値を使用して前記ライト素子を各トラック位置に順次移動及び位置決めする。コントローラは、さらに、前記第１領域において読み取り値を使用して特定されたオフセット値を使用して、前記ディスクの第２領域におけるオフセット値を予想し、その第２領域において前記予想したオフセット値に従って前記ライト素子を各トラック位置に順次移動及び位置決めする。読み取り値を使用して特定された過去のオフセット値を使用して以後のオフセット値を予想することで、製品ばらつきよるトラック・ピッチ変動を抑制し、また、容易かつ正確にオフセット値を予想することができる。

本発明によれば、サーボ・ライト・トラックのピッチ制御を正確に行うことができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。以下において、ディスク・ドライブ装置の一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）におけるサーボ・パターンの書き込みを例として、本発明の実施形態を説明する。

図１は、ヘッド・ディスク・アセンブリ（ＨＤＡ）１及びＨＤＡ１のサーボ・ライトを制御するサーボ・ライト制御装置２の論理構成を模式的に示すブロック図である。ＨＤＡ１は、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）の構成要素であって、ベース及びベースの上部開口を塞ぐトップ・カバーを有する筐体１０を有している。ＨＤＡ１は、この筐体内に、その中に収容された磁気ディスク１１、ヘッド・スライダ１２、プリアンプＩＣ１３、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１５及びアクチュエータ１６を有している。アクチュエータ１６は、先端部においてヘッド・スライダ１２を支持している。また、プリアンプＩＣ１３は、アクチュエータ１６の回動軸１６５の近くに固定されている。

ＨＤＤは、ＨＤＡ１に加えて、筐体１０の外側に固定された回路基板を備える。回路基板上には、信号処理及び制御処理を実行するＩＣが実装される。本形態のサーボ・ライトはこの制御回路基板上の回路を使用せず、サーボ・ライト制御装置２が、サーボ・ライトを制御する。本形態のサーボ・ライトは、ＨＤＡ１の機械機構を直接に制御して磁気ディスク１１にサーボ・データ（サーボ・パターン）を書き込む。磁気ディスク１１は、磁性層が磁化されることによってデータを記憶する不揮発性の記憶ディスクである。

このようなサーボ・ライトを、セルフ・サーボ・ライト（ＳＳＷ）と呼ぶ。ＳＳＷは、筐体１０内の各構成要素を使用して、磁気ディスク１１にユーザ・データの書き込み及び読み取りにおいて使用するサーボ・データを書き込む。以下において、このサーボ・データをプロダクト・サーボ・パターンと呼ぶ。なお、ＨＤＤに実装される制御回路を使用して本形態のサーボ・ライトを実行することも可能である。

サーボ・ライト制御装置２は、本形態のＳＳＷを制御、実行する。サーボ・ライト制御装置２は、ＳＳＷコントローラ２２を有する。このＳＳＷコントローラ２２は、ＳＳＷ全体を制御する。ＳＳＷコントローラ２２は、ヘッド・スライダ１２の位置決め制御及びパターン生成の制御などを実行する。ＳＳＷコントローラ２２は、予め記憶されたマイクロ・コードに従って動作するプロセッサによって構成することができる。ＳＳＷコントローラ２２は、外部の情報処理装置からの要求に応じて制御処理を実行し、エラー情報などの必要な情報を情報処理装置に送信する。

磁気ディスク１１へのパターンの書き込みにおいて、ＳＳＷコントローラ２２がパターン生成器２１に指示を行い、パターン生成器２１が所定のパターンを生成する。リード・ライト・インターフェース２３が、パターン生成器２１が生成したパターンの変換処理を行い、パターン信号をプリアンプＩＣ１３に転送する。プリアンプＩＣ１３は信号を増幅してヘッド・スライダ１２に転送し、ヘッド・スライダ１２が磁気ディスク１１にパターンを書き込む。

ＳＳＷコントローラ２２は、ヘッド・スライダ１２が読み取った信号を使用してアクチュエータ１６を制御し、ヘッド・スライダ１２の移動及び位置決めを行う。具体的には、ヘッド・スライダ１２が読み取った信号は、ＲＷインターフェース２３を介して、振幅復調器２７に入力される。振幅復調器２７が復調処理した読み取り信号は、ＡＤコンバータ２６によってＡＤ変換され、ＳＳＷコントローラ２２に入力される。ＳＳＷコントローラ２２は、得られたデジタル信号を分析し、数値制御信号を計算する。

ＳＳＷコントローラ２２は、その値をＤＡコンバータ２５に送る。ＤＡコンバータ２５は、取得したデータをＤＡ変換し、制御信号をＶＣＭドライバ２４に与える。ＶＣＭドライバ２４は制御信号に基づき制御電流をＶＣＭ１５に供給し、ヘッド・スライダ１２を移動及び位置決めする。本明細書において、サーボ・ライト制御装置２及びＨＤＡ１の磁気ディスク１１以外の構成要素を含む装置を、セルフ・サーボ・トラック・ライタ（ＳＳＴＷ）と呼ぶ。つまり、ＳＳＴＷが、磁気ディスク１１の記録面にサーボ・パターンを書き込む。

図２に示すように、本形態のＨＤＡ１は、複数の磁気ディスク１１ａ−１１ｃを有し、各磁気ディスク１１ａ−１１ｃは、スピンドル・モータ（ＳＰＭ）１４の回転軸に固定されている。ＳＰＭ１４は、そこに固定されている磁気ディスク１１ａ−１１ｃを、所定の角速度で回転する。また、各磁気ディスク１１ａ−１１ｃの両面が記録面であり、ＨＤＡ１は各記録面に対応した複数のヘッド・スライダ１２ａ−１２ｆを有している。

各ヘッド・スライダ１２ａ−１２ｆは、アクチュエータ１６に固定されている。アクチュエータ１６はＶＣＭ１５に連結され、回動軸１６５を中心に回動することによって、各ヘッド・スライダ１２ａ−１２ｆを磁気ディスク１１ａ−１１ｃの各記録面上において半径方向に移動する。各ヘッド・スライダ１２ａ−１２ｆは、スライダとそこに形成された薄膜素子としてのヘッド素子部（不図示）とを有している。ヘッドの一例であるヘッド素子部は、ライト・データに応じて電気信号を磁界に変換するライト素子及び磁気ディスク１１からの磁界を電気信号に変換するリード素子を備えている。

プリアンプＩＣ１３は、複数のヘッド・スライダ１２ａ−１２ｆの中からデータを読み取る１つのヘッド・スライダを選択し、選択されたヘッド・スライダにより再生される再生信号を一定のゲインで増幅（プリアンプ）し、サーボ・ライト制御装置２に出力する。また、プリアンプＩＣ１３は、サーボ・ライト制御装置２からの信号を増幅して、選択されたヘッド・スライダに出力する。典型的には、プロダクト・サーボ・パターンの書き込みにおいては、全ヘッド・スライダ１２ａ−１２ｆが同時に選択される。なお、その一部を選択して書き込みを順次行ってもよい。

図１に戻って、ＳＳＷによって、磁気ディスク１１の記録面には、磁気ディスク１１の中心から半径方向に放射状に延び、所定の角度毎に形成された複数のサーボ領域１１１が形成される。図１は、８つのサーボ領域を例示している。各サーボ領域１１１は、ユーザ・データの読み取り／書き込みにおいてヘッド・スライダの位置決め制御を行うためのプロダクト・サーボ・パターンが記録される。隣り合う２つのサーボ領域１１１の間の領域がデータ領域１１２であって、そこにユーザ・データが記録される。サーボ領域１１１とデータ領域１１２は、所定の角度で交互に設けられる。

図３は、１サーボ・セクタのプロダクト・サーボ・パターン１１５のデータ・フォーマットを示している。１サーボ領域１１１において、円周方向において一サーボ・セクタのプロダクト・サーボ・パターン１１５が形成され、半径方向に複数サーボ・セクタのプロダクト・サーボ・パターン１１５が形成されている。プロダクト・サーボ・パターン１１５は、プリアンブル（PREAMBLE）、サーボ・アドレス・マーク（SAM）、グレイ・コードからなるトラックＩＤ（GRAY）、サーボ・セクタ・ナンバ（PHSN）（オプショナル）及びバースト・パターン（BURST）から構成されている。ＳＡＭは、トラックＩＤ等の実際の情報が始まることを示す部分で、通常ＳＡＭが見つかったときに出てくるタイミング信号であるＳＡＭ信号が磁気ディスク１１上に書き込まれた位置と正確な相関をもっている。

また、バースト・パターン（BURST）は、トラックＩＤで示されるサーボ・トラックの更に精密な位置を示す信号である。バースト・パターンは、典型的には、サーボ・トラックごとに周回上に位置を少し違えたところに千鳥状に書かれたＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの4つの振幅信号を備える（図５参照）。これらの各バーストはプリアンブル（PREAMBLE）と同じ周期の単一周波数信号である。

図４は、本形態のＳＳＴＷが記録面上に書き込むパターン及びその書き込み方法を模式的に示している。図４は、１サーボ・セクタに対応するパターンを示している。ＳＳＴＷは、プロダクト・サーボ・パターン１１５の他に、タイミング・パターン１１６とラディアル・パターン１１７とを書き込む。タイミング・パターン１１６はパルス状のパターンであり、ラディアル・パターン１１７は所定周波数のバーストである。従って、本形態のＳＳＷにおける一つのセクタは、プロダクト・サーボ・パターン１１５を書き込む領域１５１、１スロットのタイミング・パターン１１６を書き込む領域１６１及び１スロットのラディアル・パターン１１７を書き込む領域１７１を有している。タイミング・パターン１１６及びラディアル・パターン１１７は、ユーザ・データを記憶するデータ領域１１２に書き込まれる。

ＳＳＴＷは、自分で磁気ディスク１１に書き込んだパターンを参照し、その信号から得られる時間的、空間的情報を使用して、ヘッド素子部１２０の時間的（周方向におけるタイミング制御）、空間的（半径方向における位置制御）な制御を行いながら、リード・ライト・オフセットだけ半径方向にずれた位置に、次のパターンを書き込む。

リード・ライト・オフセット（RWO）は、ヘッド素子部１２０における、ライト素子１２１とリード素子との間の半径方向における間隔であり、具体的には、リード素子１２２とライト素子１２１の各センター間の、磁気ディスク１１の半径方向における距離である。リード・ライト・オフセットは、磁気ディスク１１上の半径位置によって変化する。なお、ライト素子１２１とリード素子１２２とは円周方向においても位置がずれており、この方向における間隔をリード・ライト・セパレーションと呼ぶ。

本形態のＳＳＴＷは、複数のヘッド素子部１２０から一つを選択し（例えば図３におけるヘッド・スライダ１２ｂのヘッド素子部）、その選択したヘッド素子部１２０によって記録面上のパターンを読み取る。このヘッド素子部１２０を、本明細書においてプロパゲーション・ヘッドと呼ぶ。そして、ＳＳＴＷは、プロパゲーション・ヘッドが読み取った信号を使用してアクチュエータ１６を制御し、全ヘッド・スライダ１２ａ−１２ｆによって各記録面に同時に各パターンを書き込む。

本形態においては、図４に示すように、リード素子１２２がライト素子１２１よりも磁気ディスク１１の内周（ＩＤ）側に配置されている。パターンは、内周側から外周側に書き進められる。内周側からパターンを書き込むことによって、ライト素子１２１により先に書き込まれたパターンをリード素子１２２が読み取ることができる。これによって、リード素子１２２が読み取ったパターンによってヘッド素子部１２０の位置合わせを行いながら、ライト素子１２１は新たなパターンの書き込みを行うことができる。尚、ライト素子１２１、リード１２２の位置を変更することによって、磁気ディスク１１の外側からＳＳＷを開始することも可能である。

具体的には、ＳＳＴＷは、ラディアル・パターン１１７を使用してヘッド素子部１２０の位置決めを行い、タイミング・パターン１１６を基準として、パターン書き込みのタイミングを測定する。プロパゲーション・ヘッドのリード素子１２２がタイミング・パターンを読み取ったタイミングから予め定められた時間経過後に、各ヘッド素子部１２０のライト素子１２１が、プロダクト・サーボ・パターン１１５（の一部）を書き込む。また、次のセクタのタイミング・パターン１１６は、一つ前のセクタのタイミング・パターン１１６の読み取りを基準にして書き込まれる。

図４に示すように、ライト素子１２１は、各プロダクト・サーボ・パターン１１５を、半径方向において一部が重なるように書き込む。つまり、各プロダクト・サーボ・パターンの形成において、各パターンの一部は外周側のパターンに上書きされる。図５においては、４つのすでに書き込まれたプロダクト・サーボ・パターン１１５が示されており、ライト素子１２１は内周側から５つ目のプロダクト・サーボ・パターンを形成している途中である。

ライト素子１２１は磁気ディスク１周でプロダクト・サーボ・パターンの半分を書き込む。本明細書において、このプロダクト・サーボ・パターンの半分に相当するトラックを、サーボ・ライト・トラックと呼ぶ。また、プロダクト・サーボ・パターンのトラックをサーボ・トラックと呼ぶ。サーボ・ライト・トラックのトラック・ピッチは、サーボ・トラック・ピッチの半分となる。図４の例においては、７サーボ・ライト・トラックが既に書き込まれており、ライト素子１２１は、内周側から８つ目のサーボ・ライト・トラックを書き込んでいる途中である。

同一のセクタにおけるタイミング・パターン１１６は、円周方向における実質的に同一の位置に形成される。一方、各ラディアル・パターン１１７は、半径方向において隣接するラディアル・パターン１１７と、異なる円周方向位置に形成される。つまり、各隣接するラディアル・パターン１１７は、円周方向位置がずれている。また、半径方向において、各隣接するラディアル・パターン１１７は重なるように形成される。なお、図４において、各ラディアル・パターン１１７が外周方向に向かうにつれて図の右側に順次ずれていくが、さらに外周側のトラックにおいて、図の左側にずれた位置に書き込まれる。

ＳＳＷコントローラ２２は、ラディアル・パターン１１７の読み取り信号を使用してヘッド・ポジショニングを行う。具体的に、図５を参照して、リード素子１２２を、ターゲット位置１１８に位置決めする例を説明する。図５におけるリード素子１２２の半径方向の寸法がリード幅、ライト素子１２１の寸法がライト幅に相当する。磁気ディスク１１は図の右から左に回転し、リード素子１２２は図の左から右に向かって移動する。ライト素子１２１は、ターゲット位置１１９において対応するサーボ・ライト・トラックを書き込む。

ライト素子１２１をターゲット位置１１９に位置決めするために、ＳＳＷコントローラ２２は、ターゲット位置１１９からリード・ライト・オフセット（RWO）内周側のターゲット位置１１８にリード素子１２２を位置決めする。リード素子１２２は、ラディアル・パターン１１７ａ、１１７ｂ及び１１７ｃを読み取る。ＳＳＷコントローラ２２は、各ラディアル・パターン１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃの振幅（Ａ、Ｂ及びＣとする）の関数値（本明細書においてＰＥＳ値と呼ぶ）を求め、その値がターゲット値となるようにリード素子１２２を位置決めする。

リード素子１２２がターゲット位置１１８に位置決めされた状態で、ライト素子１２２はラディアル・パターン１１７ｄを書き込む。なお、各パターン書き込む工程において、典型的には、リード素子１２２のターゲット位置は各ラディアル・パターン１１７の中心に一致せず、半径方向においてずれている。

このように、本形態のＳＳＷは、内周側のサーボ・ライト・トラックから、パターンを順次書き込んでいく。ライト素子１２１がターゲットのサーボ・ライト・トラックにパターンを書き込むためには、リード素子１２２をライト素子１２１のターゲット位置からリード・ライト・オフセット内周側の位置に位置決めする。また、リード・ライト・オフセットは、半径位置に従って変化する。従って、各サーボ・ライト・トラックにおけるパターンの書き込みにおいて、ＳＳＷコントローラ２２は、そのサーボ・ライト・トラックに対応したリード・ライト・オフセットを特定し、それに従ってリード素子１２２のターゲット位置の算出及びその移動、位置決めを行う。

本形態のＳＳＷは、磁気ディスク１１の内周側と外周側において、それぞれ異なる方法及びシーケンスによってリード・ライト・オフセットの特定及びターゲット位置（ターゲットＰＥＳ）の算出を行う。具体的には、図６に示すように、内周側領域２１１においては、リード素子１２２が記録面に書き込んだラディアル・パターン１１７を読み取り、ＳＳＷコントローラ２２はその読み取り値からリード・ライト・オフセットを特定する。

一方、外周側領域２１２におけるパターン書き込みのため、ＳＳＷコントローラ２２は、内周側領域において特定したリード・ライト・オフセット値を使用して、以後のリード・ライト・オフセット値の変化を予想する。外周側領域においては、この予想したリード・ライト・オフセット値を使用して、ＳＳＷコントローラ２２は、各サーボ・ライト・トラックに対応したリード素子１２２のターゲット位置を決定する。

まず、内周側領域におけるパターン書き込みのシーケンスについて説明する。ＳＳＷコントローラ２２は、上述のように、各サーボ・ライト・トラックに対応したリード・ライト・オフセットから、リード素子１２２のターゲット位置を決定する。本形態のＳＳＷコントローラ２２は、サーボ・ライト・トラック数で表されたリード・ライト・オフセット値を使用する。具体的には、パターンを書き込む各ライト素子位置において、リード・ライト・オフセットが何サーボ・ライト・トラック数に相当するかを示す値（以下においてＲｅｆ）を使用する。Ｒｅｆは、そのライト素子位置において、サーボ・ライト・トラック・ピッチ及びトラック数でスケーリングされたリード・ライト・オフセット値となる。Ｒｅｆは、整数とは限らない。

ＳＳＷコントローラ２２は、Ｒｅｆをサーボ・ライト・トラック毎に変化させて、リード素子１２２を位置決めする。また、ＳＳＷコントローラ２２は、ＡＰＣと呼ぶ値が予め定められた規定値に一致するようにヘッド・スライダ１２ａ−１２ｆを順次移動する。これによって、所望のピッチのプロダクト・サーボ・パターンを各記録面に書き込む。

ＡＰＣは、隣接する３つのサーボ・ライト・トラックのラディアル・パターン１１７の読み取り振幅Ａ、Ｂ及びＣから算出される。具他的には、プロパゲーション・ヘッドを一つのラディアル・パターン１１７の中心に位置決めした状態において、各ラディアル・パターン１１７の読み取り振幅Ａ、Ｂ及びＣを取得する。ＡＰＣは、（Ａ＋Ｃ／Ｂ）によって算出される。

ターゲットとなる基準ＡＰＣは、各サーボ・ライト・トラックに対して予め設定されている。図７に例示するように、基準ＡＰＣは一定ではなく、サーボ・ライト・トラックに従って変化する。ＳＳＴＷは、この基準ＡＰＣをターゲットとして各サーボ・ライト・トラックのパターンを書き込むことで、サーボ・ライト・トラック・ピッチが所望の値となるようにコントロールする。なお、基準ＡＰＣは、開発段階において予め決定される。具体的には、ロータリ・ポジショナを使用して理想的なパターンを同一タイプのＨＤＡにおいて書き込み、そのパターンのＡＰＣを計測することで決定することができる。

具体的には、ＳＳＷコントローラ２２は、数百サーボ・ライト・トラック毎にＡＰＣを測定する。その測定した値と基準ＡＰＣとの差分を、Ｒｅｆにフィード・バックする。つまり、ＳＳＷコントローラ２２は、ＡＰＣ測定値と基準値との差分からＲｅｆを補正し、実測に沿ったリード・ライト・オフセット値を特定する。このように、ＳＳＴＷは、リード素子１２２によってラディアル・パターン１１７を読み取り、その読み出し値からＡＰＣを算出する。そのＡＰＣが規定値に一致するように（近づくように）、ＳＳＷコントローラ２２は、Ｒｅｆ及びターゲットＰＥＳ値を決定する。

なお、正確なトラック・ピッチ制御のためには、各サーボ・ライト・トラックにおいてＡＰＣ測定を行うことが好ましいが、サーボ・ライト・トラック毎にＡＰＣを測定することは多大な時間を必要とし、イールドに大きく影響する。従って、上述のように複数サーボ・ライト・トラック毎にＡＰＣを測定して、Ｒｅｆを校正することが好ましい。なお、ＡＰＣの測定は、誤差を低減するため、好ましくは、複数サーボ・ライト・トラックにおいて実行して、その平均値を使用する。

このように、内周側領域において、リード素子１２２が記録面のパターンを読み取り、ＳＳＷコントローラ２２は、その読み取り値を使用して各サーボ・ライト・トラックに対応するリード・ライト・オフセット値を特定する。これに対して、外周側領域において、ＳＳＷコントローラ２２は、各サーボ・ライト・トラックにおいて、予想したリード・ライト・オフセット値を使用して位置決めを行う。

ＳＳＷコントローラ２２は、内周側領域におけるＡＰＣの測定によって特定されたＲｅｆを使用して、外周側領域におけるＲｅｆの変化を予想する。ＳＳＷコントローラ２２は、予想したＲｅｆのプロファイルに従って、リード素子１２２の各ターゲット位置を決定する。具体的には、ＳＳＷコントローラ２２は、ライト素子１２１がパターンを書き込む各サーボ・ライト・トラックに対応する予想Ｒｅｆから、対応するリード素子１２２の各ターゲットＰＥＳ値を決定する。以下、リード・ライト・オフセットは、内周側から外周側へヘッド素子部１２０が移動するにつれて単調増加する例を説明する。ＳＳＷの正確かつより容易な制御の点からは、この条件が満たされていることが好ましい。

図８は、サーボ・ライト・トラックに対するリード・ライト・オフセットの変化を模式的に示すグラフである。Ｘ軸はパターンが書き込まれたサーボ・ライト・トラックの順番（サーボ・ライト・トラック番号）であり、Ｙ軸は各サーボ・ライト・トラック位置におけるリード・ライト・オフセットである。リード・ライト・オフセットは、Ｒｅｆ、つまりサーボ・ライト・トラック数によって表される。

図８に示すしょうに、本例のリード・ライト・オフセットは内周側から外周側に向かうにつれて増加する。また、その増加率は、内周側から外周側に向かうにつれて低下する。上述のように、ＳＳＷコントローラ２２は、内周側領域におけるパターン書き込みシーケンスにおいて、ライト素子１２１パターンを書き込む各サーボ・ライト・トラックに対応するＲｅｆを、ＡＰＣの測定値を使用して特定する。従って、ＳＳＷコントローラ２２は、内周側領域（INNER）におけるＲｅｆのプロファイルから、外周側領域（OUTER）におけるプロファイルを予想することができる。

例えば、ＳＳＷコントローラ２２は、三角関数を使用して、内周側領域におけるＲｅｆの曲線に沿ったフィッティング・ラインを特定し、そのラインの外周側領域（OUTER）における値を、それぞれ、各サーボ・ライト・トラックに対応したＲｅｆとして使用することができる。

あるいは、いくつかの同一設計のＨＤＡの実測データから、その設計のＨＤＡに見合ったフィッティング関数を予め特定しておくことができる。ＳＳＷコントローラ２２は、予め用意されたフィッティング関数の可変パラメータを校正することで、内周側領域におけるＲｅｆの線に沿ったフィッティング曲線を特定することができる。例えば、図８の例においては、変数がＲｅｆであり、関数値がサーボ・ライト・トラックの二次関数曲線をフィッティング用関数として使用することができる。

なお、外周側領域におけるＲｅｆ変化の予想のため、内周側領域における各サーボ・ライト・トラックの全Ｒｅｆを使用してもよいが、効率的な制御の点からは、その一部のデータを使用して外周側領域におけるＲｅｆを予想してもよい。例えば、数サーボ・ライト・トラックもしくは数十サーボ・ライト・トラック毎のＲｅｆを使用して、外周側領域におけるＲｅｆのプロファイルを予想してもよい。

また、正確な予想のためには、内周側領域における所定サーボ・ライト・トラックから外周側にあるデータを使用することが好ましい。実際のＨＤＡにおいては、最内周側の領域においては、リード・ライト・オフセットの変化が大きく、また、ＨＤＡによるばらつきおきやすいからである。

従って、ＳＳＷコントローラ２２は、特定の選択されたサーボ・ライト・トラックより以前の内周側のＲｅｆを使用することなく、それら以外のＲｅｆを使用して、外周側領域における各サーボ・ライト・トラックに対応したれＲｅｆを予想することが好ましい。上述のように、選択されたサーボ・ライト・トラック以後のサーボ・ライト・トラックの内の一部のデータを使用してもよい。なお、この点は、以下の他の方法によるＲｅｆの予想手法において同様である。

内周側領域におけるＲｅｆ（リード・ライト・オフセット値）を直接使用するのではなく、Ｒｅｆから導出される値を使用して外周側領域のＲｅｆを予想することは、好ましい方法の一つである。特に、Ｒｅｆの変化率を使用することで、より正確かつ容易に外周側領域のＲｅｆを予想することができる。ＳＳＷコントローラ２２は、内周側領域におけるサーボ・ライト・トラックに対するＲｅｆの変化率を特定する。

つまり、１サーボ・ライト・トラック当たりのＲｅｆの変化量を特定する。ＳＳＷコントローラ２２は、内周側のＲｅｆ変化率のプロファイルから、外周側のＲｅｆ変化率のプロファイルを予想し、それによって外周側領域における各サーボ・ライト・トラックのＲｅｆ及びターゲットＰＥＳを決定することができる。

好ましい方法の一つは、以下のようにＲｅｆ変化率（１サーボ・ライト・トラック当たりのＲｅｆ変化量）のプロファイルを特定する。Ｒｅｆがサーボ・ライト・トラックの整数倍（ｎ倍：ｎは正の整数）となるサーボ・ライト・トラックをInttrk(n)とする。つまり、ライト素子１２１がこのサーボ・ライト・トラックInttrk(n)の位置にあるとき、Ｒｅｆはサーボ・ライト・トラック・ピッチのｎ倍に相当する。このＲｅｆをＲｅｆ（ｎ）と表す。例えば、Ｒｅｆ（２５）はＲｅｆが２５サーボ・ライト・トラックであることを表す。Inttrk(25)は、Ｒｅｆが２５サーボ・ライト・トラックであるサーボ・ライト・トラックを示す。

図８に示したグラフに対して、Ｒｅｆ（ｎ）とInttrk(n)−Inttrk(n−1)との間の関係は、図９に示すグラフで表される。Ｘ軸はＲｅｆ（ｎ）、Ｙ軸が（Inttrk(n)−Inttrk(n−1)）である。（Inttrk(ｋ)−Inttrk(ｋ−1)）は、Inttrk(ｋ−1)からInttrk(ｋ)までのサーボ・ライト・トラック数である。例えば、Ｒｅｆが２４であるサーボ・ライト・トラックからとＲｅｆ２５であるサーボ・ライト・トラックまでのサーボ・ライト・トラック数は、（Inttrk(25)−Inttrk(24)）である。

Ｒｅｆは外周側に向かうにつれて増加するので、図９のグラフにおけるＸ軸は、Ｒｅｆ（ｎ）で表された半径位置もしくはサーボ・ライト・トラックを示している。また、１／Inttrk(n)−Inttrk(n−1)は、Ｒｅｆ（ｎ−１）からＲｅｆ（ｎ）までの、１サーボ・ライト・トラック当たりのＲｅｆの変化量である。従って、ＳＳＷコントローラ２２は、図９に示した関係から、内周側領域におけるサーボ・ライト・トラックに対するＲｅｆの変化率を特定することができる。さらに、図９に示した関係から、この内周側領域におけるＲｅｆ変化率を基準に、外周側領域における変化率を予想することができる。

具体的には、図９に示したグラフは、一次関数に近い変化を示している。ＳＳＷコントローラ２２は、内周側領域において特定された図９のグラフの各点に対して、例えば最小二乗法を使用してフィッティング・ラインを決定する。外周側領域におけるそのラインの値から、外周側領域におけるＲｅｆの変化率を近似することができる。図９の例においては、ＳＳＴＷは、Ｒｅｆが３５となるサーボ・ライト・トラックまでは、ＡＰＣの測定を行いながらパターンを書き込む。ＳＳＴＷは、Ｒｅｆ（３５）以降のサーボ・ライト・トラックに対しては、予想したＲｅｆ変化率から各サーボ・ライト・トラックに対応するＲｅｆを算出し、それにしたがってパターンを書き込む。

ＳＳＷコントローラ２２は、内周側領域におけるパターン書き込みシーケンスにおいて、各Ｒｅｆ（ｎ）とInttrk(n)とを保存しておく。選択されたサーボ・ライト・トラック、本例においてＲｅｆ（３５）のサーボ・ライト・トラックまで書き込むと、上述の手法に従って、ＳＳＷコントローラ２２は、そのサーボ・ライト・トラック以降のトラックに対するＲｅｆとInttrk(n)−Inttrk(n−1)の関係を近似する。これから、Ｒｅｆ（３５）以降の１サーボ・ライト・トラックあたりのＲｅｆ変化量を近似により算出し、ＡＰＣによるトラック・ピッチ制御から、この近似値を使用した制御に切り替える。

なお、図８を参照して説明したように、フィッティング・ラインの算出において、ＳＳＷコントローラ２２は、特定のサーボ・ライト・トラック以降のデータのみを使用して、フィッティング・ラインを算出することが好ましい。例えば、図９の例において、Ｒｅｆ（２０）から、Ｒｅｆ（３５）までのデータを使用する。また、内周側領域と外周側領域の境界は、Ｒｅｆが整数となるサーボ・ライト・トラックでなくてもよい。例えば、ＳＳＷＴは、Ｒｅｆ（２０）から予め定められた数千サーボ・ライト・トラック先まで書き込み、それ以降のパターン書き込みにおいて、Ｒｅｆの予想値を使用することができる。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。例えば、本発明はＨＤＤに限らず、他のタイプのディスクを使用する装置に適用することができる。本形態のサーボ・ライト制御装置２はＨＤＤとは別の装置であるが、ＨＤＤに実装される制御回路にサーボ・ライト制御機能を組み込むことも可能である。本発明は、内周側から外周側にパターンを書き進めるＳＳＷに効果的であるが、他のＳＳＷに適用することもできる。また、本発明は、ＡＰＣとは異なる基準によってリード・ライト・オフセットを特定するサーボ・ライトに適用することができる。

本実施形態において、ＨＤＡ及びＨＤＡのサーボ・ライトを制御するサーボ・ライト制御装置の論理構成を模式的に示すブロック図である。 本実施形態において、ＨＤＡの内部機構を模式的に示す図である。 本実施形態において、１サーボ・セクタのプロダクト・サーボ・パターンのデータ・フォーマットを示している。 本実施形態において、ＳＳＴＷが記録面上に書き込むパターン及びその書き込み方法を模式的に示している。 本実施形態において、リード素子をターゲット位置に位置決めし、ライト素子でパターンを書き込む例を模式的に示している。 本実施形態において、ＡＰＣ測定を行ってパターンを書き込む内周側領域と、内周側領域におけるリード・ライト・オフセットから予想したリード・ライト・オフセットを使用してパターンを書き込む外周側領域とを模式的に示している。 本実施形態において、サーボ・ライト・トラックに対する基準ＡＰＣの一例を模式的に示している。 本実施形態において、サーボ・ライト・トラックに対するリード・ライト・オフセットの変化を模式的に示すグラフである。 本実施形態において、Ｒｅｆ（ｎ）とInttrk(n)−Inttrk(n−1)との間の関係の一例を模式的に示すグラフである。

符号の説明

１ ハードディスク・ドライブ、２ サーボ・ライト制御装置、１０ 筐体
１１ 磁気ディスク、１２ ヘッド・スライダ、１３ プリアンプＩＣ
１４ スピンドル・モータ、１５ ボイス・コイル・モータ、１６ アクチュエータ
２１ パターン生成器、２２ ＳＳＷコントローラ
２３ リード・ライト・インターフェース、２４ ＶＣＭドライバ
２５ ＤＡコンバータ、２６ ＡＤコンバータ、２７ 振幅復調器
１１１ サーボ領域、１１２ データ領域、１１５ プロダクト・サーボ・パターン
１１６ タイミング・パターン、１１７ ラディアル・パターン、
１１８ リード素子のターゲット位置、１１９ ライト素子のターゲット位置
１２１ ライト素子、１２２ リード素子、１６５ 回動軸

Claims (10)

1. ディスクの半径方向における位置が異なるリード素子とライト素子とを有するヘッドを使用して、ディスク上の各トラックにパターンを書き込む方法であって、
   ライト素子が書き込んだパターンをリード素子で読み取り、その読み取り値を使用して前記リード素子と前記ライト素子との間の半径方向におけるオフセット値を特定し、
   前記特定されたオフセット値に従って、前記リード素子による前記ディスク上のパターンの読み取り値を使用して前記ライト素子を移動及び位置決めし、
   位置決めしたトラック位置において、前記ライト素子によってパターンを書き込み、
   前記オフセット値の特定と前記ライト素子の移動と前記パターン書き込みとをそれぞれ複数回実行した後に、前記読み取り値を使用して特定された過去のオフセット値を使用して、以後のオフセット値を予想し、
   前記予想したオフセット値に従って前記ライト素子を順次各トラック位置に移動し、そのライト素子によってパターンを書き込む、方法。
2. 前記読み取り値を使用して特定されたオフセット値と書き込んだトラックとの間の関係から、以後の各トラックに対応するオフセット値を予想する、
   請求項１に記載の方法。
3. 書き込んだトラックに対する前記読み取り値を使用して特定されたオフセット値の変化率から、以後のトラックに対するオフセット値の変化率を予想し、
   前記予想した変化率から前記以後の各トラックに対応するオフセット値を特定する、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記読み取り値を使用して特定されたオフセット値がトラック・ピッチの整数倍となるトラック間のトラック数とそのオフセット値との間の関係から、前記以後のトラックに対するオフセット値の変化率を予想する、
   請求項３に記載の方法。
5. 選択されたトラック以後の前記読み取り値を使用して特定されたオフセット値を使用して、前記以後のオフセット値の変化を予想する、
   請求項１に記載の方法。
6. 前記ディスクの内周側から外周側に向かって前記ヘッドを順次移動して、前記ライト素子によって各トラックのパターンを書き込む、
   請求項１に記載の方法。
7. 予め設定された基準値と、前記リード素子の読み取り値との差分を使用して前記オフセット値を特定する、
   請求項１に記載の方法。
8. ディスク上の各トラックにパターンを書き込む装置であって
   ディスク上にパターンを書き込むライト素子と、
   前記ライト素子とディスク半径方向における位置が異なり、前記ライト素子が書き込んだパターンを読み取るリード素子と
   前記リード素子及びライト素子を支持し、移動するアクチュエータと、
   前記前記リード素子が前記ディスク上のパターンを読み取った読み取り値を使用して前記アクチュエータを制御し、前記ライト素子の移動及び位置決めを行うコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、前記ディスクの第１領域において、前記ライト素子が書き込んだパターンの前記リード素子の読み取り値を使用して前記リード素子と前記ライト素子との間の半径方向におけるオフセット値を特定し、そのオフセット値に従って、前記リード素子の読み取り値を使用して前記ライト素子を各トラック位置に順次移動及び位置決めし、
   さらに、前記第１領域において読み取り値を使用して特定されたオフセット値を使用して、前記ディスクの第２領域におけるオフセット値を予想し、その第２領域において前記予想したオフセット値に従って前記ライト素子を各トラック位置に順次移動及び位置決めする、装置
9. 前記コントローラは、前記第１領域における前記読み取り値を使用して特定されたオフセット値と書き込んだトラックとの間の関係から、前記第２領域における各トラックに対応するオフセット値を予想する、
   請求項８に記載の装置。
10. 前記コントローラは、前記第１領域における書き込んだトラックに対する前記読み取り値を使用して特定されたオフセット値の変化率から、前記第２領域におけるトラックに対するオフセット値の変化率を予想する、
    請求項９に記載の装置。

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