JP2012512498A - 磁気ディスク調心システム及び方法 - Google Patents

Abstract

スピンスタンド又はディスクドライブのスピンドルの回転軸に対して、磁気媒体保持ディスクの環状の表面領域上の1以上の円形状のデータ保持トラックのデータ軸をアライメントするシステム及び方法が開示されている。データ軸は、ディスクの表面領域に対して直交し、データトラックは、データ軸に対して同心円状である。

Description

本開示は、磁気記憶に関し、特にディスクドライブ、磁気ヘッドテスター、及び磁気ディスクテスターに関する。

関連出願の参照
本出願は、2008年12月16日に出願された米国仮出願番号NO.60/201,940に基づく優先権を主張し、その内容は、その全体において参照として組み込まれる。

スピンスタンドは、磁気ヘッド、及びディスクドライブ用の磁気媒体保持ディスク用の装置である。ディスクドライブは、回転用のスピンドル上に搭載される１以上の磁気媒体保持ディスク、及びディスクからのデータ読み出し及びデータ書き込みがなされるディスク表面上に離間して配される１以上の磁気ヘッドを有する。

図１は、従来のスピンスタンド100の上面図、及び部分的に断面視された側面図をそれぞれ示す。スピンスタンド100は、基盤102、及びローター110を有するスピンドル組立品104を有し、回転軸122周りの回転動作に適合される。そのスピンスタンド100は、ローター110に対して強固に結合されたロータリーエンコーダ140、位置固定されたエンコーダリーダー103、ディスク118を保持するチャック112、ディスク上におけるヘッド116の絶対位置決め用のX及びY直線位置エンコーダ145、146が設けられた精密ヘッド位置決め機構108、及び装置の機能動作を調整及び制御するコントローラー105を更に有する。

スピンドル組立品104は、基盤102上に設けられたローター110(不図示の関連づけられた駆動モーター)を含む。

エンコーダ140は、ローター110を介してディスクに対して強固に結合され、スピンドルの回転軸周りを回転する。エンコーダ140は、ディスク回転中又はディスク停止時、任意の時点におけるローター110(及びそれに伴うディスク118)の絶対角度位置を示す信号を生成する。

精密ヘッド位置決め機構108は、スピンドル組立品104のチャック112により保持された磁気媒体保持ディスク118上において、磁気ヘッド116を選択的に位置決めする。

精密ヘッド位置決め機構108は、xy座標系においてヘッド116の絶対位置を提供する。回転軸122の位置も、同一のxy座標系において把握されている。ディスク118の角度位置は、ロータリーエンコーダ140により決定され、それにより、ディスク118上の任意の点の場所は、回転軸122に座標系の中心を有する極座標系により表現可能である。ディスク118の点の位置は、XY座標系に変換可能でもあり、ディスク上の点に対するヘッドの位置を任意の所定時間にて決定可能である。

ディスク118は、水平面において保持され、チャック112によってスピンドル104の保持面Sに対してクランプされる。ディスク118は、例えば吸引クランピング(米国特許7,295,002に開示されている態様)によって、スピンドル104に対してクランプされる。スピンドル104は、ディスク118の面に対して垂直に延在する回転軸122周りにディスク118が回転するように駆動される。

事前書き込み又は事前印刷されたデータを有する磁気媒体保持ディスクは、幾つかの用途がある。これらの用途内では、ディスク118は、トラック124により例示される同心円状の複数のデータトラックを磁気媒体保持表面に有する。事前書き込み又は事前印刷されたデータを具備するディスクがスピンドル上に配置されたとき、データトラックの同心の軸(データ軸)とスピンドルの軸(回転軸122)は、一般的に、機械交差によって一致しない。これは、トラックを追随する際に問題となる。この場合、特にデータトラックが近接配置されたディスクにおいては、スピンスタンドの磁気ヘッド位置決め組立品は、そのオフセットに適応することができず、また、十分な精度にて要求されるテスト機能を実行することができないかもしれない。大きな偏心が存在する状態でのトラックの追随は、ディスク118上におけるヘッド116の位置決め用のサーボシステムに対して耐えられない負荷がかかり、追随が困難となり、場合によっては不可能となる。それにより、様々な用途において正確な測定が困難となる。

その用途の一例としては、離散トラック記憶(DTR)技術を活用してサーボ情報が事前印刷されたディスクをテストすることが挙げられる。

他の用途としては、スピンスタンドは、データ復元及び欠陥分析に用いられ、例えば、欠陥ディスクドライブから事前書き込み情報を具備するディスクが取り除かれる場合が挙げられる。そのような用途においては、回転軸に対するデータトラックの偏心を最小としつつ、取り除かれたディスクをスピンスタンド上に配置することが、離散トラック記憶(DTR)ディスクのテスト時と同様に重要である。データ復元及び欠陥分析は、偏心が減じられれば、高い整合度にて実現可能である。

偏心を減じることは、ディスクドライブにとっても有益である。事前印刷されたサーボ情報を具備するDTR媒体がディスクドライブに組み込まれるとき、最小のデータトラック偏心にてディスクをディスクドライブスピンドル上に実装することが重要である。偏心が減じられれば、より高い精度を持ってトラック追随を行うことが可能である。

ディスクのデータ軸とスピンスタンド又はドライブの回転軸に合わせることにより偏心を減じることは有益である。

ディスクの内径又は外径を活用してディスクを調心する従来技術においては、様々な装置が入手可能であり、例えば米国特許第6,421,199号に開示されている。その特許の方法は、データトラックは、ディスクの外径に対して実質的に同心であることが前提となっているが、これは、一般的に真実ではない。この方法は、要求されるよりも数桁低い精度しか提供しない。

本発明は、ディスクに書き込まれた情報に基づいて、回転軸に対してデータ軸をアライメントする調心方法及びシステムを提供し、数オングストロームレベルの高い精度を実現する。

米国特許第6,421,199号明細書

本発明は、スピンスタンド又はディスクドライブのスピンドルの回転軸に対して、磁気媒体保持ディスクの環状の表面領域上の1以上の円形状のデータ保持トラックのデータ軸をアライメントするシステム及び方法を提供し、前記データ軸は、前記ディスクの前記表面領域に対して直交し、前記データトラックは、データ軸に対して同心円状である。

データ軸のアライメント機能を達成するために、スピンスタンドには、データトラック調心組立品が含まれている。例示的なスピンスタンド100Aは、図2に開示されている。好適な態様においては、データトラック調心組立品は、ディスクの反対側に配置された2つのアクチュエータ400と410を含む。ディスクは、スピンスタンドのスピンドルの保持面上に実装されている。各アクチュエータは、接触要素404と414を各々有し、ディスク配置領域の少なくとも一部を介して接触要素を選択的に平行移動させることに適合される。ここで、ディスク配置領域は、ディスクがスピンスタンドに配置され、又はディスクドライブに配置される場合、ディスク保持面から延在する空間領域として規定される。接触要素の双方は、共通の平行移動軸460に沿って配列され及び移動するものであり、ここでは、移動軸は、回転軸122に対して交差し、かつ直交し、これにより、接触要素は、ディスク端と係合し、ディスク端に対して力を付与し、ディスクを平行移動させることができる。各アクチュエータは、その接触要素−ディスク端検出、ディスク端位置測定、及びディスク平行移動を用いて、3つの機能のうち1つをディスク118に対して実行することができる。

本発明によれば、事前書き込み情報を具備するディスク118は、スピンドル104に実装され、クランプされる。精密ヘッド位置決め機構108は、ヘッド116をディスク118上にて移動させる;ヘッドは、ディスクに書き込まれた情報を読み出し、回転軸122に対するデータトラック315の偏心を判断する。偏心度εは、1回転中に横切るトラック数、トラックピッチ、及びデータトラックの他の全ての点と比較して回転軸から最も遠い、データトラックの部分の相対位置を指標するディスク上の最遠点(FP)である、最大外側偏心に対応する点の角度位置に基づいて測定される。角度位置αは、スピンドルエンコーダにより判断され、1回転につき1回の回転インデックス信号がスピンドルエンコーダ140により生成される。好適には、事前書き込みデータは、埋め込まれたサーボ情報を含む。

そして、ディスクは、停止され、かつ、好適には、平行移動軸上にデータ軸が位置し、かつ平行移動アクチュエータに対してデータ軸が対向する位置においてロックされる。点FPは、平行移動軸460に上に位置し、回転軸と、平行移動軸に沿うディスクの外周端の第1点との間にある。

発明の具体例としては、アクチュエータ400は、ディスク平行移動を実行し、アクチュエータ410は、各接触要素404と414を用いてディスク端位置検出を実行する。接触要素404の位置は、接触要素404に取り付けられた直線位置エンコーダ480と、基盤102に結合した直線位置エンコーダリーダー490から構成された直線位置センサにより判断される。接触要素404の位置は、接触要素414に取り付けられた直線位置エンコーダ484と、基盤102に結合した直線位置エンコーダリーダー494から構成された直線位置センサより判断される。

「検出」アクチュエータ410の接触要素414は、接触要素によって端位置測定中にディスクの位置にずれが生じない状態にて、ディスク端に対する接触要素の係合に伴う衝撃を低減するために、相対的に遅い速度でディスク118の端部に向って移動される。接触要素414の前進は、ディスク端と自身が接触するときに停止する。ディスク端位置は、直線位置リーダー494の読み出し動作の変化が停止したことにより示唆され記憶される。

次に、「平行移動」アクチュエータ400の接触要素404は、平行移動軸460に沿って、ディスク端に向って移動を開始する。

コントローラー105は、「平行移動」接触要素404に対して取り付けられた直線位置エンコーダ480と「検出」接触要素414に取り付けられた直線位置エンコーダ484からの位置フィードバックを用いて「平行移動」接触要素404を移動させる。コントローラー105は、「検出」接触要素414が測定された偏心に等しい所定距離だけ移動したと判断したとき、「平行移動」接触要素404の移動を停止する。

「検出」接触要素414に取り付けられた直線位置エンコーダは、「平行移動」アクチュエータ側から「平行移動」接触要素により、ディスクが圧迫される場合があるため、「平行移動」接触要素404に取り付けられた直線位置エンコーダと比較して、より正確にディスク位置を反映する。ディスクは、「検出」アクチュエータ側からは圧迫されない。

好適な態様においては、選択的なディスククランプ組立品は、選択可能なクランプ力によって、ディスク保持面に対して磁気媒体保持ディスクを選択的にクランプする。クランプ力は、ディスク端検出機能用として力値FC1から、ディスク平行移動機能用として力値FC2から選択され、FC2は、FC1とは異なる(典型的には、FC2は、FC1よりも小さい)。

平行移動アクチュエータは、2つのモードにより力を付与することができ、第1モードでは、平行移動アクチュエータは、主として、ディスクとディスククランプ力FC2に選択されたクランピング機構との間の摩擦に打ち勝つために、ディスク端に対して力を付与し、第2モードでは、平行移動アクチュエータは、力パルスを付与するためにステップ移動にて移動し、各パルスによりディスクへの接触要素の動的エネルギーを搬送されることでディスクが移動する。

所要距離だけディスクが平行移動したことが「検出」アクチュエータにより示されたとき、アクチュエータ接触要素404と414双方は、ディスク端から離間するように移動される。

最終ステップとして、ディスク118は、基準クランプ力FC1によりクランプされ、基準回転速度にて回転するように駆動され、ディスク118上にヘッド116がロードされ、そして、サーボ情報を読み出すことにより調心品質が確認される。残存偏心が基準閾値を超えていることをサーボ情報が示すとき、プロセスは反復して繰り返される。

様々な実施形態においては、2以上のアクチュエータが使用され、あるアクチュエータらは、ディスク端位置検出機能に適合され、他のアクチュエータらは、ディスク平行移動機能に適合される。

様々な実施形態においては、2以上のアクチュエータが使用され、両方のアクチュエータらは、ディスク端位置検出機能とディスク平行移動機能の両方を実行可能である。

本発明の別の態様においては、トラック調心組立品は、ディスク端位置測定機能及びディスク平行移動機能の間を交互する単一アクチュエータを含む。

本発明の様々な実施形態は、後述の詳細な説明及び添付図面に開示されている。

スピンドル上に実装された磁気媒体保持ディスクを備えた従来の磁気ヘッド及びディスクテスターを概略的に示す上面図、及び部分的に断面視された側面図である。 本発明に係る2つのアクチュエータを備える磁気ヘッド及びディスクテストシステムを概略的な示す上面図である。 サーボデコーダにより復号されたトラック番号と同心状トラック上のヘッド軌跡を示す概略図である。 2つのアクチュエータを具備する本発明の実施形態の概略図である。 アクチュエータの実施形態の詳細な概略図である。 アライメント工程の全過程を、時間を関数として、「検出」アクチュエータの接触要素の位置を示す図である。 アライメント前のディスクを具備する図2のシステムの概略図である。 最大外側偏心がディスクアライメント機構の平行移動軸に整合するように回転されたディスクを具備する図2のシステムの概略図である。 アライメント後のディスクを具備する図2のシステムの概略図である。 2つのアクチュエータを備えるシステムのためのディスク調心アルゴリズムのブロック図である。 本発明に係る単一のアクチュエータを備える磁気ヘッド及びディスクテストシステムの上面概略図である。 単一のアクチュエータを備えるシステムのためのディスク調心アルゴリズムのブロック図である。 ディスク端検出のための位置にボイスコイルが配されているボイスコイル基準の結合機構を備える詳細なアクチュエータの他の実施形態の概略図である。 ディスク平行移動のためのロック位置にボイスコイルが配されている詳細なボイスコイル基準の結合機構を備える詳細なアクチュエータの他の実施形態の概略図である。 スプリング結合機構を具備する詳細なアクチュエータの他の実施形態の概略図である。 圧力レベル可変の空気圧駆動式アクチュエータを用いた例示的な結合機構の概略図である。 2つの直線位置エンコーダを備えた例示的なアクチュエータの概略図である。 ディスクドライブのディスク調心のためのディスクアライメント機構の概略図である。

本発明は、ディスクスピン組立品(例えば、スピンスタンド又はディスクドライブ)のスピンドルの回転軸に対して、磁気媒体保持ディスクの環状の表面領域上の1以上の円形状のデータ保持トラックのデータ軸をアライメントするシステム及び方法を提供し、データ軸は、ディスクの表面領域に対して直交し、トラックは、データ軸に対して同心円状である。好適には、データは、サーボデータを含む。好適な形態においては、システムは、ディスクスピン組立品、データトラック調心組立品、及びシステムコントローラーを含む。

本発明は、プロセス又は方法、装置、システム、コンピュータ読み取り可能記憶媒体又は光学的又は電気的通信リンクを介してプログラム指令が送信されるコンピュータネットワークのようなコンピュータ読み取り可能媒体を含む多数の態様において、本発明の方法を効果づけるように、実施可能である。本明細書においては、これらの実施態様、又は本発明がとり得る他の態様は、技術として参照される。一般的に、開示されたプロセスのステップの順番は、本願発明のスコープ内にて変更可能である。

本発明の1以上の実施形態の詳細な説明は、本発明の原理を示す添付図面と伴に以下に提供される。本発明は、そのような実施形態との関係において説明されるが、本願発明は、如何なる実施形態にも限定されるものではない。本願発明のスコープは、クレイムのみによって限定されるべきものであり、本願発明は、多数の代替、修正、及び等価を包含する。多数の個別詳細は、本願発明の十分な理解がもたらされるように後述の開示により提供される。これらの詳細は、例示目的で提供されたものであり、本発明は、これらの個別詳細の幾つか又はすべてを抜きに、クレイムに従って、実行可能であろう。明確性の目的のため、本発明が関連する当該技術分野において知られている技術材料は、詳細には記述されていなく、これにより、本発明は、不必要に不明瞭にならない。

本発明に係る例示的な磁気ヘッド及びディスクテストシステム100Aは、図2に開示されている。図2では、図1の従来システムに開示された要素に対応する要素は、同一の参照番号にて特定されている。

システム100Aに係るスピンスタンドは、ディスクスピン組立品を含み、これは、基盤102、基盤102上に設けられたスピン組立品104、精密ヘッド位置決め機構108、及びシステム100Aの機能動作を調整及び制御するコントローラー105を含む。

精密ヘッド位置決め機構108は、スピンドル104によって保持された磁気媒体保持ディスク118上において、磁気ヘッド116を選択的に位置決めすることに用いられる。

図1に示すように、ディスク118は、例えば吸引クランピング(米国特許7,295,002に開示されている態様)によって、スピンドル104の保持面Sに対してクランプされ、水平面において保持される。使用に際しては、スピンドル104は、ディスク118の面に対して垂直に延在する回転軸122周りにディスク118が回転するように駆動される。

チャンクセンタリングブッシング111の外径は、ディスク118の内径よりも小さく、ディスクは、ブッシング111に対して平行移動可能である。ギャップ120として示された2つの径間の差は、偏心の最大量(つまり、回転軸とデータ軸間の最大距離)よりも大きくなければならない。

図2のトラック315により例示された事前書き込みデータを備えるディスク118がスピンドルに配置されると、データ軸310及び回転軸122は、機械交差に起因して一致しない、つまり、トラック315は、回転軸122に対して偏心して設けられる。

トラックが偏心して設けられるため、ヘッド軌道337(図2にて実線にて示されている)は、ディスクの複数のトラックを交差する。トラック数は、デコードされ、軌跡は、図3に示すように、極座標において提示可能である。

回転中、ヘッド116は、ディスクに書き込まれた複数のトラックから情報を読み出し、データデコーダー330に信号を送信する。データデコーダーは、FPにより最大外側偏心(FP)の点が指標された曲線340に示されるように、交差したトラック番号と、所定時点におけるディスクの角度位置を計算する。線345は、偏心が除かれた後の目標トラック番号を示す。Mは、最大検出トラック番号を示し、Nは、最小検出トラック番号を示し、そして、Pは、トラックピッチを示すものとする。すると、偏心εは、次のように計算される。
ε=(M-N)*P/2

サーボ情報が存在すると、半径位置は、トラックピッチの分数による分解能により簡易に決定することができる。実際には、変位εは、トラックピッチの1%程度の精度により測定される。

角度位置αは、図2に示すスピンドルエンコーダ140によって判断される。エンコーダは、スピンドル組立品104のローターに強固に結合される。スピンドルエンコーダ140は、2つの信号、1回転あたり単パルスのインデックス信号、インデックスに対するディスクの正確な角度位置を規定するエンコーダ信号を生成する。

線355は、角度位置測定のための基準である。これは、スピンドルがインデックスパルスを生成する時点のディスクの位置に対応する。

2つのアクチュエータを具備するシステムの好適な実施形態は、図4に示されている。システム100Aは、保持されたディスク118の反対側に配置されたアクチュエータ400とアクチュエータ410を具備するデータトラック調心組立品と、データトラック調心組立品の機能を制御するコントローラー105とを具備する。様々な実施形態においては、そのコントローラーは、システム100Aのスピンスタンドのコントローラーの一部であり、又はそこに一体化されているかもしれず、又は、それは、スピンスタンドコントローラーとは別個のコントローラーに組み込まれるかもしれない。

アクチュエータ400とアクチュエータ410は、一般的に、類似であり、対向している。アクチュエータ400と410は、接触要素404と414の対応する一方を含む。各接触要素は、ディスク配置領域の少なくとも一部を介して、平行移動軸460に沿って平行移動する。平行移動軸は、ディスク118の面に対して平行であり、回転軸122に対して交差する。各接触要素は、コントローラーにより制御され、平行移動軸に沿って、ディスク118の端部に選択的に係合するように適合される。

アクチュエータ400は、ディスク平行移動機能を実行するように選択され、アクチュエータ410は、ディスク端位置検出及び測定機能を実行するように選択される。

アクチュエータ400と410の好適な実施形態は、より詳細に図5に開示されている。アクチュエータは、往復台604上に実装された接触要素602、接触要素602に強固に取り付けられた直線モーターのコイル606、基盤102に取り付けられた平板612上に実装された固定側の支持部材610に取り付けられた直線モーター本体608、接触要素602に取り付けられた直線位置エンコーダ614、及び位置固定された基盤102に取り付けられた直線位置エンコーダリーダー616を具備する。往復台604は、破線矢印620により示されるように、平行移動軸に沿う方向にレール618上を移動する。レール618は、基盤102上に実装された位置固定された平板612に取り付けられている。

位置固定された基盤102に対する接触要素の位置は、直線位置エンコーダリーダー616により測定される。直線位置エンコーダリーダーは、システムコントローラーへ接触要素の位置を指標する信号を送信する。システムコントローラーは、直線位置エンコーダをフィードバックとして用いて、サーボ閉ループ態様において、接触要素を移動させる。

システム100Aの基本的な動作は、図6-9と共に、以下に記述される。

図6は、点501から開始するアライメント工程の全過程を、時間を関数として、「検出」アクチュエータ410の接触要素414の位置を示す。

データ情報を具備するディスクは、スピンドルに実装され、クランプされる。磁気ヘッドは、ディスク上にロードされる。

図7に示すように、ディスク118上のデータトラック315(破線)の輪は、データ軸310の周りに同心円状である。データ軸は、回転軸122から、εだけ、オフセットされている。

コントローラーは、ディスク118に事前書き込みされたデータトラックから情報を読み出す。回転軸122周りに同心状の軌道337(実線)に沿って情報は読み出される。データトラック315からの情報に基づいて、コントローラーは、回転軸122に対するデータ軸310のオフセットεを計算する。

本方法の目的及び本発明のシステムは、回転軸周りにデータトラックが同心状となるように、回転軸122に対してデータ軸310を整合させることである。

データ軸310と回転軸122間のオフセットは、回転軸位置にある中心と、回転インデックスにより指定された0°角度参照線355とを有する極座標系により表現される。この座標系におけるデータ軸310の位置は、長さεと角度αにより特徴づけられたベクトル420である。

ディスク118から読み出された情報に基づいてパラメーターεとαが算出されると、ヘッドは待避され、コントローラーは、図8に示す角度位置(平行移動位置)においてスピンドルを停止及びロックさせ、回転軸122と平行移動アクチュエータ400との間で平行移動軸460上の位置にデータ軸310が移動する。ディスク118は、第1クランプ力FC1によりスピンドルにクランプされた状態を保つ。

図8に示すように、「検出」アクチュエータ410の接触要素414は、接触要素によって端位置測定中にディスクの位置にずれが生じない態様にて、ディスク端に対する接触要素の係合に伴う衝撃を低減するために、相対的に遅い速度でディスク118の端部に向って移動する。接触要素414の前進は、ディスク端と自身が接触するときに停止する。停止すると、ディスク端位置は、直線位置エンコーダにより図6の点500と判断され、ここでは、直線位置エンコーダ読み出しの変化が停止し、ディスク端の位置505が示唆される。

そして、ディスク118へのクランプ力は、より小さなディスククランプ力FC2へと変更される。

平行移動アクチュエータ400の接触要素404は、図9の矢印470に示されるように、ディスクの端部に向って、平行移動軸460に沿って移動する。

コントローラーは、「検出」接触要素414に取り付けられた直線位置エンコーダと「平行移動」接触要素404に取り付けられた直線位置エンコーダの双方からの位置フィードバックを用いて、「平行移動」接触要素404を移動させる。閉ループパラメーターは、行き過ぎが生じないように接触要素を移動させることに望ましい条件にて選定される。コントローラーは、図6及び図9に示すように、位置414Aまで所要距離εだけ「検出」接触要素414が移動したと判断したとき、「平行移動」接触要素404の移動を停止させる。

「平行移動」アクチュエータ側から「平行移動」接触要素によって、ディスクが圧迫されるかもしれないため、「検出」接触要素414に取り付けられた直線位置エンコーダは、「平行移動」接触要素404に取り付けられた直線位置エンコーダと比較して、より精度良くディスク位置を反映する。「検出」アクチュエータ側からディスクは圧迫されない。

平行移動アクチュエータは、2つのモードにより力を付与することができ、第1モードでは、平行移動アクチュエータは、主として、ディスクとディスククランプ力FC2に選択されたクランピング機構との間の摩擦に打ち勝つために、ディスクの端部に対して力を付与する。第2モードでは、平行移動アクチュエータは、ディスクを移動させるための所定の衝撃という形の動的エネルギーを付与するためにステップ移動にて移動する；接触要素は、相対的に短期間にディスクに接触する。ディスク端に対して短い衝撃を付与することによって、アクチュエータは、静止摩擦力とディスク自体の慣性に打ち勝ち、そのディスクを平行移動させることができ、しかしながら、スピンドルローターに偏向を生じさせることはない(スピンドルローターは、スピンドルモーターベアリングの有限の剛性に起因して偏向するかもしれない)。

次に、ディスク118へのクランプ力は、元のディスククランプ力FC1へ変更される。

このように、ε分のディスクの平行移動によって、データ軸310と回転軸122は、図9に示すように一致する；そして、データトラック315は、回転軸122に対して実質的に同心状となる。

次に、アクチュエータ接触要素404と414は、双方とも、ディスク端から離間される。

最終ステップとして、基準回転速度にて回転するようにディスクが駆動され、ディスク上にヘッドがロードされ、ディスクからデータ情報を読み出すことによってディスク調心の品質が確認される。データ情報により偏心が所定閾値を超えることが示唆された場合、プロセスは、反復して繰り返される。

上述のアルゴリズムは、図10に図示されている。

発明の別の態様においては、データトラック調心組立品は、図11に示すようにディスクの一方側から配置された単一のアクチュエータ400から主として構成される。このアクチュエータは、以下に記載のように、「平行移動」ステップと「検出」ステップの間で自身の機能を交互する。

スピンドル上にディスクが実装され、上述と同様の方法により偏心が測定される。スピンドルは、平行移動位置にて停止されロックされる。

初めに、接触要素404に取り付けられた直線位置エンコーダを用いて、ディスク端位置検出がアクチュエータにより実行される。

次に、ディスク118へのクランプ力は、より小さなディスククランプ力FC2に減じられる。

そして、アクチュエータは、接触要素に取り付けられた同一の直線位置エンコーダを用いて、サーボ閉ループ態様にて、距離εだけディスクの平行移動を実行する。閉ループパラメーターは、行き過ぎが生じないように接触要素を移動させることに望ましい態様にて選定される。

次に、ディスク118上へのクランプ力は、基準ディスククランプ力FC1へ増加される。

次に、アクチュエータは、規定距離だけディスクが平行移動したことを確保するため、ディスク端検出ステップを繰り返す。接触要素404により測定されたディスク端位置が、εよりも小さな値だけディスクが平行移動した(つまり、“過少に押された”)ことを示すとき、平行移動ステップは繰り返される。アクチュエータ400により測定されたディスク端位置が、εよりも大きな値だけディスクが平行移動した(つまり、“過度に押された”)ことを示すとき、コントローラーは、スピンドルを180度回転させ、それをその位置にてロックし、そして、プロセスは、繰り返される。

接触要素404は、ディスク端から離間される。

最終ステップとして、基準回転速度にて回転するようにディスクが駆動され、ディスク118上にヘッド116がロードされ、ディスクからデータ情報を読み出すことによってディスク調心の品質が確認される。データ情報により偏心が所定閾値を超えることが示唆された場合、全プロセスは、反復して繰り返される。

上述のアルゴリズムは、図12に図示されている。

アクチュエータ400Bと410Bの別実施形態は、図13に開示されている。アクチュエータは、精密リードスクリュー駆動半組立品702、ボイスコイル半組立品706、及び接触要素半組立品708から構成される。

接触要素半組立品708は、往復台732上に実装された接触要素730、接触要素に取り付けられた直線位置エンコーダ736、位置固定された基盤102に取り付けられた直線位置エンコーダリーダー738、及びボイスコイル740から構成される。往復台732は、破線矢印754により示されるように、平行移動軸に沿う方向にレール734上を移動する。レール734は、基盤102上に実装された固定側の平板712に取り付けられている。

ボイスコイル半組立品706は、往復台726上に実装された支持部材724に取り付けられたボイスコイルモーター本体722、及び支持部材724に取り付けられた肩付きネジ742から成る。往復台726は、破線矢印752で示されているように、平行移動軸に沿う方向にレール718上を移動する。レール718は、基盤102上に設けられた固定側の平板712に対して取り付けられている。

精密リードスクリュー駆動半組立品702は、基盤102に取り付けられた固定側の平板712上に実装された精密リードスクリューアクチュエータ710、及び往復台726上に実装された支持部材714から構成される。往復台716は、破線矢印750により示されるように、平行移動軸に沿う方向にレール718上を移動する。精密リードスクリュー駆動半組立品702は、肩付きネジ742のネジ頭に対して伸長力を付与する力限定スプリング720を更に含み、そのネジのネジ頭が支持部材714に対して置かれた状態になる。

アクチュエータは、ディスク端位置検出及びディスク平行移動の2つの機能の一方を実行するように選択される。

ディスク端位置検出機能を実行するために、コントローラーは、3つの全ての往復台716、726、及び732がディスク端から離間する方向へ移動するように、精密リードスクリューアクチュエータ710に対してコマンドを供給し、次に、コントローラーは、ディスク端に向かう方向へ接触要素730が相対的に短い距離だけ移動するように、ボイスコイルに対してコマンドを供給し、ボイスコイル面760は、強止め具762から離れることになる。直線位置エンコーダ738は、コイルのためのフィードバックとして用いられる。

次に、コントローラーは、接触要素730がディスク端に係合し、かつ直線位置エンコーダリーダー738により読み取られた位置の変化が停止するまで、ディスク端に向かって往復台716を移動させるべく、精密リードスクリューアクチュエータ710に対してコマンドを送信する。

ディスク平行移動機能を実行するために、コントローラーによりボイスコイル740に逆電流が供給され、ボイスコイル停止面760は、強止め具762に接触することになり、これにより、図14に示されるように、ボイスコイル半組立品は、強固に「ロックされた」状態となる。

次に、コントローラーは、接触要素730がディスク端を距離εだけ平行移動させるまで、ディスク端に向かって往復台716を移動させるように、精密リードスクリューアクチュエータ710にコマンドを送信する。ディスクの一方側から配置された1つのアクチュエータ400Bのみがデータトラック調心組立品に含まれるとき、距離εは、エッジ検出ステップにおいて同一のリーダーにより測定されたディスク端位置との関係において、直線位置エンコーダリーダー738によって測定される。ディスクの反対側から配置された2つのアクチュエータがデータトラック調心組立品に含まれるとき、検出アクチュエータ410Bは、ディスク端に接触要素730を係合させ、そして、距離εは、平行移動アクチュエータ400Bによりディスクが平行移動される過程において、検出アクチュエータ410Bに搭載された直線位置エンコーダリーダー738により測定される。

アクチュエータ400の別の実施形態が図15に開示されている。同図においては、アクチュエータ400Cが詳細に開示されており、それは、接触要素半組立品803、結合半組立品801、及び精密リードスクリュー駆動半組立品802を含む。

接触要素半組立品803は、接触要素804、接触要素に取り付けられた肩付きネジ805、直線位置エンコーダ810、及び往復台815を含む。往復台815は、基盤102上に設けられた固定側の平板812に対して取り付けられたレール820上に実装される。接触要素半組立品は、破線矢印816で示唆されているように、ディスク側及び戻る側へレール820上を(コントローラーの制御下にて)選択的に移動する。

位置固定された基盤102に対する接触要素804の位置は、直線位置センサにより測定され、これは、直線位置エンコーダ810と基盤102上に実装された固定側の直線位置エンコーダリーダー830を含む。

精密リードスクリューアクチュエータ860は、位置固定された基盤102上に実装されており、破線矢印851で示唆されているように、ディスク118側及び戻る側へ、結合半組立品801を移動させる。精密リードスクリューアクチュエータ860は、コントローラーに接続されている。

結合半組立品801は、中間基板840上に実装された空気圧駆動式アクチュエータ835、支持部材845、往復台850、及び圧縮スプリング865を含む。往復台850上に配置された中間基板840は、位置固定された基盤102上に実装されたレール855上を移動する。

スプリング865は、アクチュエータ中間基板840上に実装された支持部材845と接触要素804との間で軽い伸長力を付与し、肩付きネジ頭805は、支持部材845に対して置かれた状態となる。スプリング伸長力は、レール往復台815の摩擦力よりも大きい。

空気圧駆動式アクチュエータシャフト870は、ディスク端検出モードのとき、奥よりに配置されている。スプリング865の剛性は、精密リードスクリュー駆動半組立品802によって、スプリング865が圧縮することなく、接触要素半組立品803がディスク側へ移動することに十分なものである。ディスク118の端部に対して接触要素804が機械的に接触すると、スプリング865は、圧縮を開始し、そして、アクチュエータ860によってアクチュエータ半組立品802が移動している過程であっても、接触要素半組立品803が停止する。エンコーダリーダー830によって伝達される位置が不変となる時、ディスク端が検出される。コントローラーは、アクチュエータ860を停止させるようにコマンドを送信する。

ディスク平行移動モードに切り替えるとき、空気圧駆動式アクチュエータシャフト870は、(図15の破線870Aに示されるように)伸長され、支持部材845に対して肩付きネジ頭を押圧する。吸気口875と880は、伸長位置870Aと収縮位置870間で、空気圧駆動式アクチュエータシャフトを切り替えることに用いられる。空気圧駆動式アクチュエータに供給される空気供給圧は、接触要素804によりディスクが平行移動されることに十分であるが、ディスク損傷を抑制することに十分な程度に小さい。

ある実施形態においては、ソレノイド又は他のアクチュエータは、空気圧駆動式アクチュエータ835に代替して用いられ得る。

ある実施形態においては、精密直線アクチュエータ860は、圧電モーター、ステップ・モーター、直線モーター、又は他の種類のモーターでもよい。

ある実施形態においては、接触要素半組立品とアクチュエータ半組立品は、図16に示すように、空気圧駆動式アクチュエータ1000から成る手段によって専ら為されてもよい。空気圧駆動式アクチュエータのシャフト1005は、接触要素半組立品404に対して強固に結合されている。空気圧は、吸気口1015を介して供給される。空気供給システムは、ディスク端検出ステップ用の約10PSIの低圧力レベルとディスク平行移動ステップ用の約100PSIの高圧力レベルとの2つの圧力レベル間で切り替えられる。

ある実施形態においては、図17に示すように、第2の直線位置エンコーダ1200は、アクチュエータ半組立品1205に対して取り付け可能であり、接触要素1210がディスク端と接触したときの時間t₀の時点は、2つの直線位置エンコーダ間のデルタ(接触要素半組立品位置エンコーダ1220とアクチュエータ半組立品位置エンコーダ1200間のデルタ)が変化を開始したときに決定される。ディスク端位置は、時間t₀の時点における直線位置エンコーダリーダー1220の読み取りP₀である。

ある実施形態においては、上述のディスク調心は、図18に示すように、ディスク回転組立品1315を有するディスクドライブにおいて実行される場合もある。例えば、ディスクスピン組立品は、基盤1300、ディスク保持面(不図示)、スピンドル1312、磁気ヘッド組立品1320、及びスピンドルコントローラー(不図示)を含む。本例では、アクチュエータ1305と1310は、ディスクドライブ本体1315内において、スピンドル1312の回転軸に対してディスクを調心する。ある実施形態においては、ディスクドライブ本体1315とアクチュエータ1305と1310は、実装基板に対して固定されるかもしれない。ある実施形態においては、アクチュエータ1305と1310は、ディスクドライブ本体1315に対して固定されるかもしれない。ある実施形態においては、ロータリーエンコーダは、ディスクドライブと連結して使用されるかもしれない。そのようなロータリーエンコーダの具体例は、ディスククランピング板又はハブに対して取り付けられた着脱可能なエンコーダ、及びディスククランピング板又はハブに対して刻印又は印刷されたマークを含む。ある実施形態においては、ロータリーエンコーダは、スピンドルエンコーダのための上述と同様の態様において動作するだろう。ある実施形態においては、回転位置は、光学的に、例えば、ディスククランピング板又はハブを示すデジタル画像を解析し、スクリュー、穴、又はマーク等の特徴に基づいて位置を決定することにより、検出されるだろう。

ある実施形態においては、ディスクの外周端に沿って、2つよりも多いアクチュエータが配置可能である。例えば、3つのアクチュエータの場合、これらのアクチュエータは、120度の角度間隔を持つ位置に配置される;4つのアクチュエータの場合、これらのアクチュエータは、90度の角度間隔を持つ位置に配置される;等である。

理解の明確化のために上述の実施形態は幾分詳細に記載されているが、本発明は、これらの詳細に限定されるものではない。本発明の実施には、多数の代替方法が存在する。開示された実施形態は、説明のためのものであり、限定のためのものではない。

１０４、１３１２ スピンドル
１１８ ディスク

Claims (33)

1. ディスクスピン組立品のスピンドルの回転軸に対して、磁気媒体保持ディスクの環状の表面領域上の1以上の円形状のデータ保持トラックのデータ軸をアライメントする方法であって、
   前記データ軸は、前記ディスクの前記表面領域に対して直交し、前記トラックは、前記データ軸に対して同心円状であり、前記ディスクは、外周端(CE)を有するものであって、連続的な次ステップを含む:
   A.前記スピンドルのディスク保持面上に前記ディスクを保持し、
   B.保持された前記ディスクと共に前記スピンドルの前記ディスク保持面を前記回転軸周りに回転し、
   C.前記トラック上のデータを検出し、この検出データに応じて、
   a.データトラックの他の全ての部分と比較して前記回転軸から最も遠いデータトラックの部分の相対位置を指標する、前記ディスクの前記環状の表面領域上の最遠点(FP)に対応する前記ディスクの配向の最大偏心回転角度αと、
   b.前記角度αにおける前記回転軸及び前記データ軸間の距離εを特定し、
   D.前記スピンドルをアライメント位置まで回転させ、これにより、前記点FPは、前記回転軸に対して垂直に延在し、かつそれに交差する平行移動軸に対して位置合わせされ、かつ前記平行移動軸に沿って前記回転軸と前記CEの第1部分との間に位置合わせされ、
   E.前記アライメント位置において、前記回転軸に向かって前記平行移動軸に沿って平行移動力を前記CEの前記第1部分に対して付与し、これにより、前記ディスクは、前記回転軸に対する前記データ軸のオフセットが減じられるように、前記平行移動軸に沿って平行移動する。
2. 請求項1に記載の方法は、次ステップを更に含む:
   ステップDに続いて、前記アライメント位置において前記スピンドルをロックし、
   ステップEに続いて、前記スピンドルをロック解除し、
   請求項1に記載の方法は、更に、ステップDに続いて、かつステップEの前に、
   Dl.前記アライメント位置において、前記平行移動軸に沿う前記CEの第2部分の位置を検出するステップを備え、
   ステップEの前記適用は、前記CEの前記第2部分の前記検出位置に基づいた前記第1部分の位置の判断に応じた、前記CEの前記第1部分に対する前記平行移動力の適用となる。
3. 請求項3に記載の方法は、次ステップを更に含む:
   ステップEに続いて、
   F.ステップD1を繰り返し、
   a.CEの検出位置によって、ステップEのディスク平行移動が実質的にεと等しいことが示された場合、平行移動が完了したと判断し、
   b.CEの検出位置によって、ディスクの変位が実質的にεと等しくないことが示された場合、ステップE及びD1を繰り返す。
4. 請求項3に記載の方法であって、
   a.ステップD1の過程において、前記ディスク保持面に対して前記ディスクをクランプするためにクランプ力FC1を与え、
   b.ステップEの過程において、前記ディスク保持面に対して前記ディスクをクランプするためにクランプ力FC2を与え、
   FC2は、FC1とは異なる。
5. 請求項3に記載の方法であって、
   前記CEの前記第1部分は、前記ディスクの第1側において、前記平行移動軸に沿って配置されており、
   前記CEの前記第2部分は、前記ディスクの第2側において、前記平行移動軸に沿って配置されており、
   前記第2側は、前記第1側の反対側にある。
6. 請求項3に記載の方法であって、前記CEの前記第1部分は、前記CEの前記第2部分と同一である。
7. 請求項1に記載の方法であって、前記CEの前記第1部分は、前記ディスクの外周に沿って複数の領域を含む。
8. 請求項3に記載の方法であって、前記CEの前記第2部分は、前記ディスクの外周に沿って複数の領域を含む。
9. 請求項1に記載の方法は、次ステップを更に含む:
   ステップEに続いて、
   F.前記スピンドルを回転させ、この回転中、ステップCを繰り返し、
   a. εが所定閾値未満である場合、前記データ軸と前記回転軸のアライメントが完了したと判断し、
   b. εが前記所定閾値を超える場合、ステップD-Eを繰り返す。
10. 請求項1に記載の方法であって、平行移動力は、パルスの連続として付与される。
11. 請求項1に記載の方法であって、前記データは、サーボデータである。
12. ディスクスピン組立品のスピンドルの回転軸に対して、磁気媒体保持ディスクの環状の表面領域上の2以上の円形状のデータ保持トラックのデータ軸をアライメントするシステムであって、
    前記データ軸は、前記ディスクの前記表面領域に対して直交し、前記トラックは、前記データ軸に対して同心円状であり、次を備える:
    A.ディスクスピン組立品は、次を含む:
    (i)基盤、
    (ii)前記基盤に対する回転軸周りの回転動作に適合され、磁気媒体保持ディスクを保持するためのディスク保持面を有し、これにより、前記データ軸は、前記回転軸に対して平行となり、かつ保持されたディスクの前記トラックは、前記回転軸周りに回転可能となるスピンドル、
    (iii)磁気ヘッド、及びこれに関連付けられると共に、保持された磁気媒体保持ディスクのトラック上へ前記ヘッドを選択的に位置づけるヘッドロード組立品、及び
    (iv)前記回転軸周りに前記スピンドルを選択的に回転させるスピンドルコントローラー、
    B.データトラック調心組立品は、
    接触要素を有すると共に、当該接触要素を前記平行移動軸に沿って第1方向へ前記ディスク配置領域の少なくとも一部を介して選択的に平行移動させる第1アクチュエータを含み、前記平行移動軸は、前記回転軸に対して交差し、かつ垂直である、
    C.次のように連続的に動作可能なシステムコントローラー:
    (i)前記回転軸周りに前記スピンドルを回転させる、
    (ii)前記磁気ヘッドと共に、前記ディスク保持面上の前記ディスクの前記トラック上のデータを検出し、(a)前記データトラックの他の全ての部分と比較して前記回転軸から最も遠いデータトラックの部分上に前記ヘッドがあるときの前記ディスクの配向の回転角度α、及び(b)前記角度αにおける前記回転軸及び前記データ軸間の距離εを特定する、
    (iii)前記トラックの前記最遠の部分が前記平行移動軸に対して位置合わせされるまで、前記スピンドルを回転させる、
    (iv)前記ディスクに対して前記接触要素を係合させるように前記第1アクチュエータを作動させ、これにより、前記ディスクは、前記回転軸に対する前記データ軸のオフセットが減じられるように、前記平行移動軸に沿って平行移動する。
13. 請求項13に記載のシステムであって、前記システムコントローラーは、前記回転軸と前記データ軸間の距離εが所定閾値未満となるまで、ステップC(ii)-C(iv)を連続的に繰り返し実行可能である。
14. 請求項13に記載のシステムであって、前記コントローラーは、ステップC(iv)に際して、力パルスの連続を付与するべく前記第1アクチュエータを作動させるように動作可能であり、ここで、各パルスは、前記ディスクに対する前記接触要素の動的エネルギーを伝達し、これにより、前記ディスクは、前記回転軸に対する前記データ軸のオフセットを減じるべく、前記平行移動軸に沿って平行移動される。
15. 請求項13に記載のシステムであって、前記第1アクチュエータは、次の2つのモードにおいて選択的に動作可能である:
    A.ディスクと前記ディスク保持面間の摩擦を打ち勝つために不十分な力F1を提供するディスク端位置検出モード、
    B.ディスクと前記ディスク保持面間の摩擦を打ち勝つために十分な力F2を提供するディスク平行移動モード。
16. 請求項16に記載のシステムであって、前記ディスクスピン組立品は、更に、クランプ力によって前記ディスク保持面に対して磁気媒体保持ディスクを選択的にクランプするためのクランプ組立品を備え、前記クランプ力は、力値FClと力値FC2から選択され、
    前記システムコントローラーは、更に、ステップ16(A)に際して、前記第1力値FC1により前記面に対して前記ディスクをクランプするように前記クランプ組立品を制御可能であり、
    前記システムコントローラーは、更に、ステップ16(B)に際して、前記第2力値FC2により前記面に対して前記ディスクをクランプするように前記クランプ組立品を制御可能である。
17. 請求項17に記載のシステムであって、FC1は、FC2とは異なる。
18. 請求項17に記載のシステムであって、FC2は、FC1に等しい。
19. 請求項13に記載のシステムであって、前記データトラック調心組立品は、
    i.前記第1アクチュエータ、及び
    ii.前記平行移動軸に沿う前記ディスクの位置を検出するための位置センサ、を含み、
    前記システムコントローラーは、ステップC(iv)に従って、前記位置センサによって決定された、前記平行移動軸に沿う前記ディスクの検出位置に応じて、少なくとも部分的に前記第1アクチュエータを活性化可能である。
20. 請求項20に記載のシステムであって、前記ディスク端センサは、前記ディスク配置領域の前記第1側の近傍に配置される。
21. 請求項20に記載のシステムであって、前記ディスク端センサは、前記ディスク配置領域の第2側の近傍に配置され、前記第2側は、前記第1側の逆である。
22. 請求項13に記載のシステムであって、前記データトラック調心組立品は、接触要素を含むと共に、前記ディスクの前記端部に係合するように、かつ前記平行移動軸に沿う第2方向において前記ディスクを平行移動させるように、当該第2アクチュエータの前記接触要素を選択的に平行移動させることに適合される第2アクチュエータを含み、
    前記平行移動軸は、前記回転軸に対して交差し、かつ垂直であり、
    前記第1アクチュエータ及び第2アクチュエータは、前記ディスク配置領域の反対側に配置され、前記第1方向及び前記第2方向は、逆方向を向いている。
23. 請求項23に記載のシステムであって、前記システムコントローラーは、ステップC(iv)に従って前記第1アクチュエータを活性化させる前に、前記ディスクの前記端部に対して係合するように、前記第2アクチュエータの前記接触要素を位置づけることが可能であり、
    前記第2アクチュエータの前記接触要素により、前記端部の位置が測定される。
24. 請求項23に記載のシステムであって、前記第1アクチュエータは、前記ディスク保持面上の前記ディスクの端部を検出するように選択的に動作可能であり、前記第2アクチュエータは、前記ディスクの端部に対して力を与えるように選択的に動作可能である。
25. 請求項23に記載のシステムであって、前記第1アクチュエータ及び第2アクチュエータは、前記ディスク保持面上の前記ディスクの端部を検出すること、及び前記ディスクの端部に対して力を与えることを代替的に動作可能である。
26. 請求項13に記載のシステムであって、データトラック調心組立品は、単一のアクチュエータ組立品を含み、当該アクチュエータは、前記ディスク保持面上の前記ディスクの端部を検出すること、及び前記ディスクの端部に対して力を与えることを代替的に動作可能である。
27. 請求項13に記載のシステムであって、データトラック調心組立品は、前記ディスク配置領域の外周に沿って配置された複数のアクチュエータ組立品を含む。
28. 請求項16に記載のシステムであって、前記アクチュエータは、前記アクチュエータを前記接触要素に対して結合させる中間の結合組立品を含み、
    前記結合組立品は、選択可能な結合力を有し、前記システムコントローラーは、ステップ16(A)の期間は結合力F1を選択し、ステップ16(B)の期間は結合力F2を選択するように動作可能であり、力F1は、力F2とは異なる。
29. 請求項13に記載のシステムであって、前記スピンドルコントローラーは、基準角度位置において前記スピンドルをロックするための動作モードを含む。
30. 請求項13に記載のシステムは、更に、基準角度位置において前記スピンドルをロックするためのロック用組立品を更に含む。
31. 請求項13に記載のシステムであって、前記データは、サーボデータである。
32. 請求項13に記載のシステムであって、前記ディスクスピン組立品は、ディスクドライブの構成部品である。
33. 請求項13に記載のシステムであって、前記ディスクスピン組立品は、スピンスタンドの構成部品である。

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