JP3083747B2 - ディスクにサーボ書き込みを行うための方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、コン
ピュータ用のハード・ディスク・ドライブ記憶装置に関
する。より詳細には、ディスク・ドライブ装置と、ディ
スク・ドライブ装置にサーボ・トラック情報を書き込む
ための方法に関する。さらに具体的には、記録媒体の記
録面上にサーボパターンを確立するための機械的または
光学的あるいはその両方の複雑な位置決めシステムの必
要性を軽減する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】国際特許出願ＷＯ９４／１１８６４号に
記述されているように、ボイス・コイルその他のタイプ
のサーボ・ポジショナによってより高いトラック密度が
可能になり、かつ磁気抵抗ＭＲヘッド技術などを使用す
ることにより、より幅の狭いトラックが読み書きできる
ようになったことの直接の結果として、フロッピー・デ
ィスク・ドライブおよびハード・ディスク・ドライブの
記憶容量が増大した。低トラック密度のディスク・ドラ
イブは従来、親ねじおよびステップ・モータ機構でヘッ
ドの十分な位置決めが行えた。しかし、トラック密度が
高くなりすぎ、親ねじとステップ・モータを組み合わせ
た機構での機械誤差がトラック間隔に比べて大幅に大き
くなったため、読み取った信号からヘッドの位置を決定
できるように埋め込み型サーボが必要となっている。

【０００３】従来のハード・ディスク製造技術では、ヘ
ッド・ディスク・アセンブリ（ＨＤＡ）の媒体上に特殊
なサーボ書き込み装置でサーボ・トラックを書き込んで
いる。このような装置では、レーザによる位置決めフィ
ードバックを用いて、サーボ・トラックの書き込みに使
用する記録ヘッドの実際の物理位置を読み取っている。
しかし、残念なことに、ＨＤＡ自体が非常に小さく、か
つＨＤＡが適正に動作するかどうかはそのカバーと鋳造
（casting）が適正位置にあるかどうかにかかっている
ため、サーボ書き込みのためこのようなサーボ書き込み
装置をＨＤＡの内部環境に入れることはますます困難に
なっている。ＨＤＡの中には、サイズと厚さがプラスチ
ックのクレジット・カードと同じものもある。従来のサ
ーボ書き込み方法では、このような超小型化レベルには
不十分である。

【０００４】従来のサーボ・パターンは通常、データ・
トラックの中心線からその両側に非常に精密な距離だけ
ずれた位置にある定周波数信号の短いバーストを含む。
このバーストは、セクタのヘッダ領域に書き込まれ、ト
ラックの中心線の検出に使用できる。読み取りと書き込
みのどちらの場合にも、中心線上に位置することが必要
である。セクタは、１トラック当たり１７〜６０個、あ
るいはそれ以上存在する可能性があるため、１データ・
トラックに同数のサーボ・データ領域を分散させなけれ
ばならない。これらのサーボ・データ領域を使用すれ
ば、スピンドルのぐらつき、ディスクのすべり、熱膨張
などでトラックが丸みを失ったときでも、ヘッドはディ
スク上でトラックの中心線をたどることができる。技術
の進歩によるディスク・ドライブの小型化とトラック密
度の向上につれて、サーボ・データの配置もより正確に
しなければならない。

【０００５】サーボ・データは従来、専用の外部サーボ
書き込み装置によって書き込まれており、通常は大きな
花崗岩ブロックを使用してディスク・ドライブをサポー
トし、外部振動の影響を抑えている。補助の刻時ヘッド
が、記録用ディスクの表面上に挿入され、基準タイミン
グ・パターンの書き込みに使用される。非常に正確な親
ねじを備えた外部ヘッド／アーム・ポジショナと位置フ
ィードバック用のレーザ変位計測装置が変換器の正確な
位置決定のために使用され、それに基づいてトラックの
位置と間隔が決定される。ディスクとヘッドは外部のヘ
ッドとアクチュエータからアクセスできるように外界に
露出されることになるため、サーボ書き込み装置にはク
リーン・ルーム環境が必要である。

【０００６】オリヴァー（Ｏｌｉｖｅｒ）他による米国
特許第４４１４５８９号では、位置決め手段の走行範囲
内で最初のリミット・ストップの所に可動型読み取り／
書き込みヘッドの１つを配置することによって最適なト
ラック間隔を決定するサーボ書き込みを教示している。
この場合は、最初の基準トラックが、可動型ヘッドで書
き込まれる。次に、所期の平均トラック密度に経験的に
対応している所定の減衰数または振幅減衰率Ｘ％が選択
される。続いて、最初の基準トラックが、可動型ヘッド
で読み取られる。そして、最初の基準トラックの振幅が
元の振幅のＸ％に減衰するまで、可動型ヘッドが、最初
のリミット・ストップから遠ざけられる。その後、第２
の基準トラックが可動型ヘッドで書き込まれ、第２の基
準トラックの振幅が元の値のＸ％に減衰するまで可動型
ヘッドが同じ方向に再度遠ざけられる。基準トラックを
連続的に書き込み、振幅が元の値のＸ％に減衰するのに
十分な量だけ可動型ヘッドを移動させるというこのプロ
セスが、ディスク全体に基準トラックを書き込むまで続
けられる。このようにして書き込まれた基準トラックの
数がカウントされ、位置決め手段の走行範囲内で第２の
リミット・ストップに到達するとこのプロセスは終了す
る。書き込み済みトラック数と可動型ヘッドの走行距離
はわかっているため、平均トラック密度が所期の平均ト
ラック密度の所定の範囲内にあるかチェックされる。平
均トラック密度が高いと、ディスクは消去され、値Ｘ％
を小さくしてこのプロセスが繰り返し実行される。平均
トラック密度が低いと、ディスクは消去され、値Ｘ％を
大きくしてこのプロセスが繰り返し実行される。平均ト
ラック密度が所期の平均トラック密度の所定の範囲内に
あると、所与の平均トラック密度に対して所期の減衰率
Ｘ％が決定され、サーボ書き込み装置は次のサーボ書き
込みステップに進むことができる。

【０００７】残念なことに、上記特許は、外部刻時ヘッ
ドによって実施されるという理由で、内部記録データ・
ヘッドを使用した刻時トラックの生成方法を開示してい
ない。また、上記特許は、伝播時のトラック間隔の決定
方法も教示していない。そのため、トラック間隔を決定
するためには、ディスク面全体に対する書き込みと書き
込み済みトラック数のカウントが必要となる。さらに、
上記特許は、ディスク・ドライブにおいて複数のヘッド
を様々に変化させ、それに応じてトラック・ピッチを設
定することについては検討していない。最後に、上記特
許は、半径方向の伝播進行中における誤差蓄積の抑制方
法も教示していない。

【０００８】やはり国際特許出願ＷＯ９４／１１８６４
号に記述されているが、ディスク・ドライブ自体の変換
器対を使用してサーボパターンを書き込む方法が、１９
９０年３月２７日に発行されたヤンツ（Ｊａｎｚ）によ
る米国特許第４９１２５７６号に記載されている。３種
類のサーボパターンを使用して、速度に正比例した勾配
の差分信号を供給する３相信号を生成している。公称ト
ラック間隔より半径方向の幅が著しく広いサーボパター
ンが可能である。これにより、リードバック振幅が改善
され、したがってサーボ性能も改善される。ヤンツは、
変換器からの信号のレベルが、ディスク上に記録された
特定のパターンとの整列度を示す尺度となることに気付
いている。磁束ギャップがパターンの４０％しか掃引し
ない場合、読み取り電圧は、変換器を当該パターンの真
中に合わせたときに得られる最大電圧の４０％になる。
上記特許ではこの現象を使用して、データ・トラック用
の中心線経路に沿ってずらした交互のパターン３個のう
ち２個をカバーしている。

【０００９】上記特許では、好ましい方法において、デ
ィスクの一方の面をサーボ用に、他方の面をデータ用に
確保している。ディスク・ドライブは、その両面に１つ
のアクチュエータを共用する２つの変換器を備えてい
る。消去済みのディスクをデータの初期設定のためにフ
ォーマットする際は、第１位相のサーボがサーボ面の外
縁部に書き込まれる。次に、変換器は、第１位相のサー
ボ・トラックの振幅によって指示されたとおり半径方向
に半トラック内側に移動され、最初のデータ・トラック
がデータ面に記録される。変換器は、今度は最初のデー
タ・トラックの振幅によって指示されたとおり半径方向
に半トラック内側に移動され、第２位相のサーボ・トラ
ックがサーボ面に記録される。次に、変換器は、第２位
相のサーボ・トラックの振幅によって指示されたとおり
半径方向に半トラック内側に移動され、第２データ・ト
ラックがデータ面に記録される。次に、変換器は、第２
データ・トラックの振幅によって指示されたとおり半径
方向にやはり半トラック内側に移動され、第３位相のサ
ーボ・トラックがサーボ面に記録される。次に、変換器
は、第３位相のサーボ・トラックの振幅によって指示さ
れたとおり半径方向に半トラック内側に移動され、第３
データ・トラックがデータ面に記録される。２つの面全
体が書き込まれるまでこの交互動作が繰り返される。書
き込み済みのトラック数が少なすぎたり、多すぎたりす
ると、ディスクは再度フォーマットされるが、半トラッ
クの幅より少し多くまたは少なく内側に進むように、適
宜若干の調整がなされる。ディスク・ドライブ全体が正
しい間隔のサーボ・トラックでフォーマットされると、
データ・トラックはその目的を果たし、ユーザ・データ
を受け取る準備として消去される。

【００１０】残念なことに、上記特許の方法では、ディ
スクの１面全体がサーボ・トラックに使用され、２つの
ヘッドがタンデムに動作する必要がある。また、トラッ
ク間のビット同期も制御できず、複数のトラック間でデ
ータを検索する際はシーク時間が著しく悪影響を受ける
ことになる。ディスクが１回転する間に発生する変換器
の浮上高さの変動とスピンドルの振れ、および媒体の不
整合によって、オフトラック読み取り信号の振幅を単に
読み取ることに依拠した半径方向の位置決定が損なわれ
る可能性がある。従来技術の方法は、きわめて高性能の
ディスク・ドライブには不十分である。

【００１１】「Regenerative Clock Technique For Ser
vo Track Writers」と題するＩＢＭTechnical Disclosu
re BulletinのVol.33、No.5（1990年10月）所載の論文
では、製品ヘッドを用いて、外部の位置エンコーダ・デ
ィスクは使用せずに、カバーをはめたヘッド／ディスク
・アセンブリのサーボ書き込みを行うことが提案されて
いる。単一の刻時トラックが、外径位置に書き込まれ、
交互にＡとＢの位相に分割される。この場合、ヘッド
は、交互に各位相を入力刻時情報として使用して、一時
に半トラックずつ内側にステップ移動する。この刻時情
報を使用すれば、各データ・フィールドの直前にあるサ
ーボ・セクタ内にサーボ情報を書き込み、交互の位相で
さらに刻時信号を書き込むことができる。半トラックず
つステップ移動することにより、直前に書き込んだ刻時
情報を読み取ることができる。この技法により、専用の
サーボ書き込み装置の刻時ヘッドとそれに関連する機構
が不要になる。

【００１２】国際特許出願ＷＯ９４／１１８６４号で
は、記録面を備える回転ディスク、該面ならびに面上で
変換器を半径方向に掃引するためのサーボ・アクチュエ
ータ手段と相互作用する変換器、該変換器に接続した可
変ゲイン読み取り増幅器、該可変ゲイン増幅器に取り付
けたＡＤ変換器（ＡＤＣ）、該変換器に結合され該ディ
スク面を直流消去するための消去周波数発振器、該ＡＤ
Ｃに現れるディジタル出力を格納するためのメモリ、お
よび変換器の読み取り振幅が該ディジタル・メモリ内に
存在する読み取り済み振幅に対してある比率になるよう
な半径方向位置まで移動するよう該サーボ・アクチュエ
ータに信号を送るコントローラを備えたハード・ディス
ク・ドライブが教示されている。トラック間のビット同
期は、第１の刻時トラックをクロージャ付きで書き込
み、刻時バーストの正規のシーケンスを含む次の刻時ト
ラックを半トラックずらして書き込んで、次に刻時バー
ストの書き込み間で第１の刻時トラックを読み取り、そ
の読み取った信号を使用して次のトラックの刻時バース
トの書き込み時に基準値として使用される発振器の周波
数を固定できるようにすることによって維持される。こ
のようにして刻時バーストの市松模様が作成される。以
降のトラックはすべて、刻時バーストを含む最後に書き
込んだトラックから半トラックずらして順次ステップ移
動し、直前のトラックの刻時バーストとインターレース
させて次の新しい一連の刻時バーストを書き込むことに
よって作成する。

【００１３】半径方向の自己伝播に関する従来の技術 記録用の内部変換器と製品アクチュエータ（完成製品に
実装されたアクチュエータ）だけを使用してディスク・
ファイルへのサーボ書き込みを行う自己サーボ書き込み
と呼ばれる方法では、大きく分けて、正確なタイミング
を供給するための磁気遷移の書き込みと読み取りを行う
サブプロセス、リードバック信号の振幅内の振動を高感
度の位置変換器として使用し半径方向の一連の位置に記
録用変換器を移動するサブプロセス、およびこの２つの
サブプロセスによって定義された時間間隔と半径方向の
位置に従って実際の製品サーボパターン（完成製品に実
装されたサーボパターン）を書き込むサブプロセスとい
う、３つのサブプロセスを組み合わせて使用している。
本発明では、先行技術、特にオリヴァー他による米国特
許第４４１４５８９号、クリブス（Ｃｒｉｂｂｓ）他に
よる国際特許出願ＷＯ９４／１１８６４号、ならびにチ
ェイナー（Ｃｈａｉｎｅｒ）他による米国特許出願第０
８／０２８０４４号に記述されているように、自己伝播
と呼ばれる半径方向位置決め方法の大きな欠点を解決す
る。ディスク・ファイルへのサーボ書き込みに適用され
る自己伝播の概念は、サーボ書き込みのコストに関して
大きな恩恵を約束する（１９８３年のオリヴァー他によ
る米国特許第４４１４５８９号などで指摘されている）
ものであるが、商品化がまだ実施されていない。

【００１４】簡単に述べると、前述の技術の欠点は、従
来のサーボ書き込みに比べてサーボパターンの配置が低
精度であることに伴うものである。ディスク・ファイル
内のトラック間隔を従来より狭くするには、サーボパタ
ーンの書き込み精度を上げる必要がある。自己伝播のコ
スト上の利益は、サーボパターンが低精度であるという
問題を究明して解決しない限り、従来のサーボ書き込み
技術に取って代わるには不十分である。自己伝播を使用
する際にサーボパターンの精度が落ちることの要因とし
ては、誤差の累積と高レベルの偶発的機械動作の２つが
ある。従来のサーボ書き込み装置では、半径方向のポジ
ショナは外部装置であり、その質量が比較的大きくか
つ、振動が最小の大きな花崗岩ブロックに堅固に取り付
けられているため、記録用変換器を安定に配置できた。
そのため、記録用変換器の偶発的な機械動作をきわめて
小さく保つことができ、サーボパターンによって画定さ
れるトラックの形状はほとんど真円である。発生する誤
差はトラック間で相関関係がほとんどないため、誤差の
累積は問題にならない。トラック間の平均間隔は、レー
ザ変位計測装置の使用によって正確に維持される。自己
伝播の場合、アクチュエータのサーボ制御に使用する半
径方向の位置信号は、以前のステップの最中に書き込ま
れたパターンのリードバック振幅の計測値から得られ
る。プロセスの１ステップでの誤差が次のステップにお
ける記録用変換器の位置に影響を与える可能性があるた
め、きわめて多数のステップの累積効果を考慮すること
が非常に重要である。

【００１５】簡単な解決方法は、動的に追跡するのでは
なく、弱いサーボ制御だけを使用して、半径方向の位置
誤差を平均化することである。この手法は、チェイナー
他の特許出願に記述されている。また、オリヴァー他に
よる特許にも、暗示されている。上記特許では、伝播パ
ターンが、各ステップで物理的に上書きされる。これは
リードバック振幅が書き込み時には決定できないことを
意味しており、したがってサーボ・コントローラはパタ
ーンに合わせて動的に調整することができず実質上自由
に動作しているはずである。しかし、偶発的機械動作
は、非常に厳格なサーボ制御によってしか小さく維持で
きない。そのため、誤差の累積を除去するには、偶発機
械動作の度合いが高くなるという犠牲を払わなければな
らず、この解決方法は魅力がない。また、低帯域幅のサ
ーボを使用するには、適正位置へのステップ移動と設定
に時間がかかるため、サーボ書き込み時間とコストの増
加につながる。

【００１６】クリブス他の特許出願は、サーボ制御で書
き込み済みパターンのエッジを動的に追跡することを提
案しているが、それが誤差の累積にどのような影響を与
えるかについては論じていない。事実、上記出願は、正
にこのような累積効果から発生すると思われるアクチュ
エータの「乱調」および「ディザリング」を減らすため
の改善方法について記述している。この改善方法がサー
ボ書き込みプロセス中の過度の累積誤差を実際に除去す
るものではなく、単にその存在を隠すものであることに
ついては、後述の説明で明らかになろう。

【００１７】サーボパターンの誤差の種類によって、デ
ィスク・ファイルの最終的な性能に与える重要性は異な
る。ディスク上における各トラックの半径方向の絶対位
置は、距離が大きく離れたトラック間を高速でシークし
ている最中でも、トラック・カウントの通常の更新が可
能であるため、中程度に制御するだけでよい。同様に、
絶対単位での平均トラック間隔は、さほど厳密な制約を
受けない。アクチュエータの内側と外側の機械的ストッ
プ位置の間に所期の数のデータ・トラックが含まれるよ
うに絶対的な最大間隔は存在するが、ディスク・ファイ
ルの記録用変換器の幅が十分に狭い限り、その間隔をこ
の最大値より小さくしても悪影響はない。すなわち、重
要なのは絶対間隔ではなく、むしろ記録用変換器を基準
とした相対間隔である。ディスク・ファイル内で幅が最
も広いヘッドを決定し、そのヘッドからの計測値を使用
してすべてのヘッドにトラック間隔を設定するための方
法としてチェイナー他の出願が記述している技法は、一
般に、平均トラック間隔が必要な基準を満たすようにす
る際に有効である。しかし、自己伝播中のサーボ制御の
基準値として使用する理想的な振幅減衰係数の決定に関
しては、読み取り素子と書き込み素子が異なる記録用変
換器の導入とともに、予見できない問題が発生してい
る。通常の製造工程における誤差から発生するものな
ど、これら２つの素子間の位置誤差を補償しかつ回転形
式のアクチュエータを使用して記録用変換器の位置決め
を行う際のディスク・トラックに対する相対的位置合せ
の変化を補償する方法も求められている。

【００１８】トラックの形状が円形に近いことが望まし
いのはもちろんであるが、ディスク・ファイルのサーボ
・アクチュエータは、データ・トラックが書き込み時と
同じ軌道上でリードバックされるように、適正な量の偏
移に繰り返し追従することになる。したがって、リード
バック時の位置合わせではヘッド幅のほんの何分の一か
に抑える必要があるものの、隣接するトラックが同様に
歪んでいる限り、真円性は、アクチュエータの反復動作
をおおまかに１ヘッド程度に制限しようという目的で決
定したかなり粗い範囲内でのみ維持すればよい。

【００１９】隣接するトラック同士はどこでも一定の最
小間隔だけ離れていることがディスク・ファイルでは重
要な要件であるため、サーボパターンの精度に関して最
も重要な点は、局所的なトラック間隔狭まりである。隣
接するトラック同士はどこでも一定の最小間隔だけ離れ
ていることにより、隣接するトラックの情報がリードバ
ック時に検出される（これが検出されるとデータ読み取
りエラーが発生する）ことがなくなり、さらに重要なこ
とには、隣接するトラックのデータが書き込み時に過度
にオーバラップすることがなくなる。これが発生する
と、ユーザ・データが永久に消失する可能性がある。ト
ラック・スクイズは、ディスク内の各トラックにそれぞ
れの角度位置で書き込まれた製品サーボパターンによっ
て定義される、隣接するトラック位置間の半径方向の間
隔で決定される。つまり、ディスク全体での平均トラッ
ク間隔だけでなく、隣接トラックを基準とした各トラッ
クの相対的な詳しい形状も考慮しなければならない。な
ぜなら、実際のファイル操作時のアクチュエータのサー
ボ制御では、真円からの歪みに追従することができ、歪
んだデータ・トラックを生じることになるからである。
サーボ・ループは限界周波数までしか正確に追従しない
ため、このデータ・トラックはサーボパターンのトラッ
ク形状に厳密には一致しないが、単純にそれらを同じも
のと見なしても十分によい近似が得られる。下記の一般
的な説明は、このレベルの詳細度に影響されないが、ト
ラック・スクイズ用に詳細な製品仕様を決定する際にこ
の効果を採用したいであろう。

【００２０】最小許容間隔を設定する際は、実際のファ
イル操作時の機械的外乱から生じる（サーボパターンに
よって定義される）所期のトラック位置に関する偶発的
な揺らぎの存在を考慮しなければならない。外乱の大き
な原因の１つは、回転するディスクからアクチュエータ
にぶつかる乱流の発生である。ＴＭＲ（ＴｒａｃｋＭｉ
ｓ−Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ：トラックの位置合わせ
誤差）と呼ばれる揺らぎの総量は、サーボパターンの配
置に必要な精度を判定するための適切な尺度を定義す
る。サーボパターンの誤差がＴＭＲにほぼ等しいかそれ
より大きい場合は、トラック間隔のマージンに近い量が
補償として必要になり、ディスク・ファイルの総データ
容量は減少する。しかし、サーボパターンの位置誤差が
ＴＭＲの約半分より小さくなると、それ以上削減しても
総データ容量はさほど改善されない。きわめて低い帯域
幅のサーボを使用した場合に生じる偶発的機械動作は、
ファイル操作時のＴＭＲより約５倍も大きくなることが
観測されている。このようなサーボ・ループを自己伝播
時に使用すると、許容できないほど大きな誤差になるこ
とは明らかであろう。

【００２１】自己伝播パターンは、ディスク面の周に沿
って一定間隔で記録される遷移のバーストから構成され
る。バーストのエッジは、プロセスの次のステップでサ
ーボ・コントローラが追従しようとするトラック形状を
定義する１組の点からなる。そのため、バースト書き込
み時の変換器位置の誤差は、該アクチュエータが後で外
側に移動してバーストのエッジ外でサーボ動作を行う際
に、所期の円形のトラック形状からの歪みとして現れ
る。次のバースト書き込みステップ中にこの非円軌道を
検出すると、サーボ・コントローラはそれに追従するた
めにアクチュエータを移動させる。これによって、直前
のステップで存在していた誤差と現在のステップで発生
した追加誤差の両方を（サーボ・ループの閉ループ応答
によって）反映する位置に新しいバーストが書き込まれ
ることになる。そのため、該プロセスの各追加ステップ
で、以前に発生したすべてのトラック形状誤差の「記
憶」を引きずることになる。この「記憶」は、サーボ・
ループの詳細な閉ループ応答に依存する。トラックの形
状誤差を発生させる原因には、偶発的機械動作だけでな
く、記録媒体の特性または変換器の浮上高さの変動に起
因する可能性のある書き込みトラック幅の変化もある。
これらの変化による影響は通常、データ・トラック全体
の幅に較べると小さいが、トラック間で繰り返される可
能性が高く、何度も累積されるときわめて大きなレベル
に達する可能性がある。このような誤差を制御せずに増
加させると、トラックの真円性が過度に損なわれる可能
性がある。場合によっては、誤差の累積が指数関数的に
増加する可能性もある。このような場合は、すべての誤
差限界を超過し、自己伝播プロセス自体が失敗するであ
ろう。

【００２２】クリブス他の出願では、浮上高さの変動か
ら生じる書き込みトラック幅の変化を、自己伝播プロセ
スに影響を与えるトラック形状誤差の原因として記述し
ている。ディスクを余計に３回転させてサーボ誤差制御
信号を平滑化することにより、伝播バーストの各書き込
みステップの前にサーボ・アクチュエータの「乱調」お
よび「ディザリング」を減らす手順が概述されている。
特に幅の変化はトラック上でのリードバックの変化に比
べれば副次的な影響であり、それらのプロセスにおける
準備ステップはトラック上での変化が過大なディスク・
ファイルをすべて排除することが目的であるので、バー
スト書き込みのいずれか１つのステップ内で過度の「乱
調」を検出できるほど大きなトラック幅の変化が発生す
る可能性は小さい。それより、我々の経験と詳細な解析
に従えば、特定の幅の変化は通常、トラック幅の数パー
セントのレベルでしか発生しないが、誤差の累積によっ
てそれよりずっと大きなレベルに到達する可能性が高
い。また、高ゲイン・サーボ・ループの位置誤差信号内
で認識できる信号は、その誤差信号自体よりはるかに大
きな基礎となるトラック形状誤差の存在を示しているこ
とも明らかである。これは、位置誤差信号が、サーボ・
ループが追従できなかった基礎的トラック形状誤差の単
なる残留部分であることから導かれる。位置誤差信号を
平滑化するためにトラック・フォローを続けながら所期
の振幅を調整する手順では、基礎的トラック形状誤差を
単に隠すだけで、除去しない。下記に、サーボ・ループ
の詳細な応答が誤差累積の問題の理解に重要であること
を示す。上記出願に記述されている目的振幅の調整で
は、ある種のサーボ・ループを用いて誤差の増加を制限
できるかもしれないが、サーボ応答の仕様が示されてい
ないため、この問題は未解決である。平滑化がうまく動
作するとしても、プロセスの各ステップでディスクを余
計に３回転させる必要があるため、その解決方法は魅力
がない。これでは、サーボ書き込み時間が倍になり、コ
ストが増える。

【００２３】前記のとおり、自己伝播は、大質量の外部
位置決め装置を備えた従来のサーボ書き込み装置に比べ
て偶発的機械動作のレベルが高いという欠点がある。偶
発的機械動作は高ゲインのサーボ・ループを使用すれば
減らすことができるが、これでは誤差の累積につなが
る。偶発的機械動作から生じるサーボ書き込み誤差をフ
ァイル操作時のＴＭＲ誤差未満まで減少させる方法が望
まれる。前記のように、サーボパターン誤差がこれより
大きいと、データ・トラック間で必要な間隔が増大する
ため、ディスク・ファイルの容量が減る。ディスク・フ
ァイルの容量の減少をもたらす偶発的機械動作の問題、
偶発的機械動作と累積誤差の関係、さらには累積誤差自
体についてすら、どの従来技術も教示していない。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
自己サーボ書き込みプロセス内で自己伝播サーボパター
ンのトラック形状誤差が増加しないようにする方法を提
供することにある。

【００２５】本発明の他の目的は、サーボ書き込みプロ
セス時の記録用変換器の機械動作による不可避な偶発誤
差の影響を最終製品サーボパターンから有効に取り消
し、それによって他のすべてのサーボ書き込み方法より
はるかに正確なトラック形状の定義を得る方法を提供す
ることにある。

【００２６】本発明の他の目的は、読み取り素子と書き
込み素子を備えた２素子記録用変換器のそれら２素子の
位置誤差を補償して所期のトラック間隔を確定し、自己
伝播プロセス内でそれを維持できるようにするための方
法を提供することにある。

【００２７】本発明の他の目的は、サーボ書き込み時間
をできるだけ短くしてコストを下げることにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の好ましい実施例
は、磁気遷移の書き込みと読み取りを行うための関連電
子回路、該ヘッドを任意の半径方向位置に位置決めする
ためのアクチュエータ、および該ディスク上の特定のセ
クタに対する読み取りと書き込みを制御するためのタイ
ミング回路を備えたディスク・ドライブ、伝播バースト
と製品サーボパターン用の書き込みデータを生成するた
めのパターン発生器、書き込みデータの相対的タイミン
グを微調整するための時間遅延装置、書き込み済み遷移
のリードバック振幅を計測するための振幅検出回路、リ
ードバック振幅の計測値や基準トラック・テーブル値な
ど各種の量を格納するためのメモリ、対応する元のフル
トラック振幅によって瞬間的リードバック振幅を正規化
するための除算器、マイクロプロセッサ・シーケンス・
コントローラ、ならびに迅速なステップ移動と整定（se
ttle,サーボ動作により目的位置に落ち着くこと）が可
能であり、それに続いて書き込みプロセス中に機械的外
乱を大幅に除去しながらトラック形状誤差の増加を抑え
るという特殊な形式の制御が行える可変制御パラメータ
を有するサーボ・コントローラを備える。ディスク・フ
ァイル・サーボパターンの復調回路は、書き込み済みサ
ーボパターンに適用される偶発誤差取り消し技法と互換
性があるので、本実施例の一部となる。

【００２９】以前に提案された技法とは対照的に、本発
明では半径方向位置決めバーストのステップ移動、整
定、および書き込み時に高ゲインのサーボ（応答周波数
が回転周波数より大幅に高い）を使用する。これによ
り、書き込み時にＴＭＲを減らすことができ、整定（se
ttle out）プロセスが高速になる。

【００３０】本発明では使用していないが、高帯域幅の
サーボ・ループを使用する際は、１組のバーストの書き
込み中に発生するトラックの形状誤差が次の１組のバー
ストの書き込み中にも発生し、それによって誤差がステ
ップごとに累積される点が問題である。ディスクのトラ
ック幅を系統的に変更すると、きわめて悪い形式のトラ
ック形状誤差が発生する。これは、浮上高さまたは記録
媒体特性の変動から発生する可能性があり、多数のトラ
ック上で何度も繰り返される可能性がある。理想的なサ
ーボ・ループは該バースト・エッジによく追従し、トラ
ックの形状誤差は伝播されるステップ数に従って線形に
増加することになる。そのため、わずかな量の幅の変化
も、管理できないレベルにまで増加することになる。ト
ラック間での形状の変化は少ないが、トラック全体での
非真円性は最終的に過大になる。サーボ・ループに追従
する通常のディスク・ファイルのトラックなど、実際の
サーボ・ループでは、位置信号の変化に対する応答（閉
ループ応答で与えられる）が一定範囲の周波数全体に渡
って１を超える（位相シフトも発生する）。閉ループ応
答の大きさが１を超える周波数でのトラックの形状誤差
は、後続のトラックで増幅され、トラックの形状誤差が
指数関数的に増加する。この指数関数的な増加は、系統
的誤差（書き込み幅の変化など）と偶発的誤差（ＴＭＲ
から発生）の両方で発生する。したがって、サーボ閉ル
ープ応答は、ステップ間の増幅係数に対応する。この問
題に対して本発明で提供する１つの解決方法では、回転
周波数の整数倍に等しい周波数位置で閉ループ応答の大
きさを１未満に抑えるサーボ・ループ・パラメータを使
用している。このようにサーボ・ループの伝達関数に制
限を加えると、誤差（系統的および偶発的）の増加が有
限レベルに抑えられる。この制約のほかに、閉ループ応
答を調整すると、ＴＭＲを大幅に削減し、かなり迅速な
ステップ移動と整定の性能を得ることができる。ディス
ク上のトラック形状に誤差が記録されると、誤差はリー
ドバック時に反復周波数の整数倍の位置でのみ、フーリ
エ成分がゼロでなく反復して発生する可能性のある波形
として発生するため、回転周波数の倍数が第一義的に重
要である。

【００３１】本発明では、書き込みプロセス時に記録し
た位置誤差信号を使用してサーボ・ループの基準信号を
調整することにより、ステップ間の増幅係数を制御する
という本概念の拡張と改善も行う。書き込みの際のバー
スト位置の誤差に関するこの動的位置情報を使用すれ
ば、閉ループ応答自体が１を超えても、ステップ間の実
効誤差の増幅係数を減らすことができる。これによっ
て、超高ゲインのサーボ・パラメータを使用して、書き
込み時にＴＭＲをきわめて低く抑えることができる。

【００３２】また、本発明の別の態様では、書き込みプ
ロセスで記録した位置誤差信号をさらに使用して、最終
的な製品サーボパターンに書き込む際の位置誤差の動的
修正も行っている。これを行うには、書き込みサーボパ
ターンを制御可能な方法で変更できる特性が書き込みサ
ーボパターンに備わっている必要がある。この技法で
は、振幅のバーストまたは位相を符号化したサーボパタ
ーンにタイミング・シフトを適用して、半径方向の書き
込み位置の誤差を取り消している。

【００３３】伝播サーボ・ループが次のステップでトラ
ック形状誤差（製品サーボパターンにそのイメージが伝
達されることになる、つまり１ステップ後に始めて現れ
る）に追従するのを防止するには、振幅バースト伝播パ
ターンにも同様な修正を加えなければならない。この修
正は、書き込み時に検出された位置誤差信号を反映させ
るためのステップ移動の前に、サーボ・ループが使用す
る基準振幅値（クリブス他ではターゲット値と呼んでい
る）を変更するだけで、振幅バースト伝播パターンに加
えることができる。基準振幅を事前に補正することによ
って書き込み時に既知の位置誤差に合わせて調整を加え
ると、サーボ・ループは滑らかな軌道に従うため、誤差
を登録しない。これは、クリブス他が記述しているサー
ボ誤差平滑化による改良に表面的には類似しているが、
後述の説明で明らかにするように、形式と機能の両方の
点で異なっている。この誤差の取り消しによる利点は、
このような方法でサーボ書き込みしたパターンによっ
て、トラック間の偶発的な形状誤差が大幅に減少するこ
とである。

【００３４】そのため、本発明に従えば、回転ディスク
と相互作用するためのヘッド、前記ディスクの半径方向
に前記ヘッドを位置決めするためのアクチュエータ、前
記ヘッドに前記ディスクへの情報の書き込みと読み取り
を行わせるための手段、および前記ディスクから読み取
ったサーボ位置情報に従って前記アクチュエータを位置
決めするためのサーボ・ループを備えたディスク・ドラ
イブ中で前記ディスクにサーボ書き込みする方法は、ト
ラックに沿って一連の第１パターンを書き込むステッ
プ、トラックに対する既知の割合だけヘッドを所期の位
置まで移動させるステップ、前記の既知の割合に対する
前記ヘッドのずれを表す偏差情報を決定するため、前記
第１パターンのうちの選択されたパターンから位置情報
を読み取るステップ、および前記偏差情報を使用して第
２パターン内に前記偏差情報を符号化することによって
前記移動先位置に前記第２パターンを伝播するステップ
を含む。

【００３５】

【００３６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の好ましい実施形
態の主要な構成素子を示している。記録用変換器２２、
ボイス・コイル・アクチュエータ２４、記録媒体２６、
サーボパターン復調器２７、および読み取り／書き込み
制御用電子回路２８を備えたディスク・ドライブ２０
は、パターン発生器３０と直列に時間遅延ユニット３１
に接続されている。パターン発生器３０は、正確に制御
された時間間隔で磁気遷移のバーストを記録できるタイ
ミング・コントローラ３２によって刻時される。半径方
向の自己伝播バーストの書き込みと検出のためには、前
記タイミング・コントローラは、単に１回転に１回のイ
ンデックス・タイミング・マークに同期された米国カリ
フォルニア州SunnyvaleのAdvanced Micro Devices Corp
oration製のシステム・タイミング・コントローラＡｍ
９５１３Ａのような装置でよいが、実際の製品サーボパ
ターンでは、特にサーボ識別フィールドを書き込む際や
位相符号化されたサーボパターンを書き込む際は常に、
さらに厳密なタイミング制御が必要になることを了解さ
れたい。このような厳密なタイミング制御をディスク・
ファイル記録用内部変換器を使用して自己伝播と整合性
のある形で実施する方法は、関連米国特許出願第０８／
０２８０４４号に記述されている。

【００３７】ファイル読み取り／書き込み用電子回路２
８からのリードバック信号は振幅復調器３４に供給さ
れ、復調器３４の出力はマイクロプロセッサ・シーケン
ス・コントローラ３３と同期して動作するタイミング・
コントローラ３２が決定する時間間隔でＡＤＣ（ＡＤ変
換器）３６によってディジタル形式に変換される。ま
た、マイクロプロセッサ・シーケンス・コントローラ３
３は、除算器４０が使用するディジタル化されたリード
バック振幅の格納と検索のために、メモリ３８にアクセ
スする。メモリ３８を備えたマイクロプロセッサ・シー
ケンス・コントローラ３３は、ディジタル・サーボ・コ
ントローラ４４への入力となる位置誤差信号（ＰＥＳ）
を作成する際に減算器４２が使用する基準テーブル値の
格納と検索も行う。マイクロプロセッサ・シーケンス・
コントローラ３３は、格納されている基準テーブル値へ
の変更の決定、タイミング遅延装置３１に適用すべき適
切な遅延値の決定、およびパターン発生器３０の制御信
号の生成に使用する汎用計算機能も提供する。ディジタ
ル・サーボ・コントローラ４４の出力は、ＤＡＣ（ＤＡ
変換器）４６によってアナログ形式に変換され、さらに
ＶＣＭドライバ４８によって増幅され電流に変換され
る。このドライバ電流は、ディスク・ファイル内のボイ
ス・コイル・アクチュエータ２４に加えられ、記録用変
換器２２を記録媒体２６のほぼ半径方向に移動させる。
ある実施例では、除算器４０、減算器４２、およびディ
ジタル・サーボ・コントローラ４４の機能はすべて、マ
イクロプロセッサ・シーケンス・コントローラ３３を適
切にプログラミングすることによって実施される。

【００３８】図２では、記録媒体２６の一部をいくつか
の伝播トラック１１１、１１２、１１３、．．．、に分
割し、かつ各トラックをいくつかのセクタに分割してお
り、第１セクタ１０１はディスク・スピンドル・モータ
・ドライブとタイミング・コントローラのどちらかのイ
ンデックス・パルスで決定されるディスク回転インデッ
クスの直後に来る。各セクタは、伝播の振幅バーストを
含む領域１０３、および領域１０４にさらに分割されて
いる。領域１０４は、正確なタイミング伝播システムで
使用するため、およびセクタＩＤフィールドや振幅のバ
ーストまたは位相符号化されたパターンなどの実際の製
品サーボパターンを書き込むために確保されている。本
システムの一実施例では、伝播バースト領域１０３はサ
ーボ書き込みの後でユーザ・データで上書きされる。領
域１０４のうちで製品サーボパターンが格納された部分
以外もすべて、ユーザ・データで上書きされる。各伝播
バースト領域は、いくつかのスロット１０５ないし１１
０にさらに分割され、これらのスロット内には伝播用の
振幅バースト・パターン（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）が
書き込まれる。この図では、伝播トラックのピッチが、
割り当て済みデータ・トラック幅の１／４として示され
ている。たとえば、第１のユーザ・データ・トラックが
伝播トラック１１２の中央に来るように選択すると、第
２データ・トラックは伝播トラック１１６の中央にな
り、以下ディスク全体で同様である。伝播トラックのピ
ッチとデータ・トラックのピッチの他の比率も使用でき
るが、ここに示した４：１の比率を使用すると、グレー
・コード・ビットと位相符号化製品サーボパターンのタ
イミングの微調整が可能になる。データ・トラックのピ
ッチには通常、隣接するデータ・トラックのエッジ同士
がオーバラップしないように、変換器の書き込み幅より
少し大きな値が選択される。これは、図２でバーストＢ
とＦの半径方向の相対位置に注意すればわかる。なぜな
ら、これらは伝播トラック１１２と１１６のそれぞれ中
央にある上記で選択したデータ・トラックに対応してい
るからである。

【００３９】図の伝播バースト・パターンは、繰り返さ
れる６つのバーストのシーケンスから構成されている。
これは、各スロット内のバーストが半径方向でオーバラ
ップせず、そのため記録用変換器が直前に書き込まれた
バーストをバックアップして読み取ることができるため
有用である。このようなプロセスを使用すれば、ディス
ク面全体に渡って伝播を完全に行わなくても、記録用変
換器の幅に対する伝播トラックの間隔をチェックでき
る。これについては、後で詳しく説明する。このような
チェックを行わない場合に伝播に必要な最小スロット数
は、２である。

【００４０】通常のセクタ数１２０、通常のディスク回
転速度５４００ｒｐｍで算出すると、１セクタ当たり９
２マイクロ秒になる。スロット時間は通常、７マイクロ
秒である。これは、製品サーボパターン（１マイクロ
秒）で使用される通常の振幅バースト期間より長いが、
伝播バーストを拡張してもそれらは後で上書きされるた
め、ユーザ・データ空間にロスはない。バーストを長く
した際の利点は、復調中のフィルタリング時間を長くで
きることであり、これにより特に導関数または速度に関
連したサーボ項を決定する際に信号対雑音比を大きくで
き、その結果ディジタル・サーボ・ループの計算の一部
が簡単になる。領域１０４内でタイミング・マークおよ
び製品サーボパターンの書き込みにもっと時間が必要な
場合は、バースト時間を短くすることができる。

【００４１】図３の流れ図を見ると、繰り返し実行され
る自己伝播プロセスの開始ステップ１３０では、ディス
ク・ファイルのアクセス可能な最も外側のトラック（Ｏ
Ｄ）またはアクセス可能な最も内側のトラック（ＩＤ）
に記録用変換器があり、アクチュエータは機械的外乱に
備えてロックされるよう物理的ストップに圧着されてい
る。ステップ１３２では、第１の伝播トラック１１１
（図２）の各伝播バースト領域の第１スロット内にバー
ストＡが書き込まれる。また、製品サーボパターンの第
１部分が、正確なタイミング・マークと一緒に各セクタ
の領域１０４内に書き込まれる。たとえば、この両者は
伝播バースト・パターンと同じ面上にある領域１０４の
先頭の小さな部分しか占有せず、ディスクの同じ回転中
に書き込まれる。さらに、書き込み電子回路を切り換え
て各記録用変換器を交互に選択すれば、ディスク・スタ
ックの他の記録面で、それらの製品サーボパターンを領
域１０４全体に渡って連続的に書き込むことができる
（通常は、各記録面にその面専用の記録用変換器が１つ
あり、それら記録用変換器はすべて１つのアクチュエー
タで一緒に移動する）。プロセス中のこの最初の回転
を、書き込み回転と呼ぶ。

【００４２】図３のステップ１３４に示した正規化回転
と呼ばれるディスクの次の回転では、マイクロプロセッ
サ・シーケンス・コントローラ３３がＡＤＣ３６に信号
を送り、各セクタの第１スロット内で復調リードバック
振幅のサンプリングとディジタル化を行い、それらの値
をメモリ３８内のバーストＡ正規化テーブル内に記録す
る。

【００４３】正規化回転で全セクタを読み取ってから次
の回転の第１伝播バースト領域１０３にいたるまで、サ
ーボ制御電圧計算に使用するパラメータは、ステップ・
パラメータと呼ばれる所定の値に等しく設定される。こ
のパラメータは、高速の移動と整定、つまり高ゲインと
高帯域幅を提供する。これは、図３のステップ１３６に
示してある。たとえば、該ディスク・ファイルの操作で
使用するのと同様なサーボ・パラメータが、ステップ・
パラメータとしてもうまく働くことになる。

【００４４】ステップ１３８に示したステップ回転と呼
ばれるディスクの次の回転では、格納されている正規化
テーブルをマイクロプロセッサ・シーケンス・コントロ
ーラ３３がセクタごとに走査して、各値を除算器４０に
送る。メモリ内の基準トラック・テーブルには、各セク
タの所期の振幅減衰係数に対応した初期基準レベルが事
前に記録されている。これらの初期基準レベルは通常、
すべて等しい。同様に、基準トラック・テーブル値は、
減算器４２にも送られる。ＡＤＣ３６は、各セクタのバ
ーストＡをディジタル化し続ける。記録用変換器２２が
各伝播バースト領域１０３の末尾に到達すると、当該セ
クタの基準トラック・テーブル・エントリから、直前の
バーストＡの振幅を格納済み正規化テーブル値で割った
値を引いた値が減算器４２から出力される。これが、位
置誤差信号、つまりＰＥＳである。この時点で、マイク
ロプロセッサ・シーケンス・コントローラ３３はディジ
タル・サーボ・コントローラ４４に信号を送り、このＰ
ＥＳを読み取って新しい制御電圧値を計算するよう指示
する。この制御電圧は、ＰＥＳが少なくなる方向、つま
り伝播トラック１１２に近付く方向にアクチュエータ２
４を移動させるように各セクタ後にディジタル・サーボ
・コントローラによって調整される。

【００４５】アクチュエータ２４が伝播トラック１１２
の所期の位置（通常は、ディスク回転の１／４内側）に
停止すると、サーボ制御電圧計算のパラメータは、伝播
パラメータと呼ばれる別の特別な１組の所定の値に変更
される。このパラメータは、トラック形状誤差を増幅さ
せることなく機械的外乱を除去するように調整される。
これらの値を決定する方法を下記に示す。次の伝播トラ
ックに移動するためのステップに１回転かからなくて
も、次の１組のバーストを書き込む前に１回転させた方
が問題が簡単になる。一実施例では、サーボ・パラメー
タのこの変更を徐々に行って、ステップ回転の末尾で初
めて伝播パラメータに到達するようにしている。図３で
は、サーボに伝播パラメータを持たせるよう設定するこ
のプロセスを、ステップ回転１３８の後のステップ１４
０で示している。

【００４６】この時点では、１つの伝播トラックしか書
き込みが完了していないため、伝播トラック数を製品サ
ーボパターンの完成を示す所定の所期の数と比較する判
定ステップ１４２の結果は必ず負の値となり、プロセス
は書き込み回転１３２に戻る。この２回目の書き込み回
転１３２では、マイクロプロセッサ・シーケンス・コン
トローラ３３がパターン発生器３０に信号を送り、遷移
バーストＢを各セクタの第２スロットに書き込む。前回
と同様に、同じ記録面上の領域１０４には正確なタイミ
ング・マークと製品サーボパターンの両方が書き込ま
れ、残りの記録面には製品サーボパターンだけが書き込
まれる。この書き込み回転全体を通して、ＡＤＣ３６は
バーストＡをディジタル化し続け、ディジタル・サーボ
・コントローラ４４は、変換器２２がトラック１１２の
所期の位置に近くなるような位置にアクチュエータ２４
を維持する。読み取られた各ＰＥＳは、製品サーボパタ
ーンをディスクの隣接する領域１０４に書き込んでいる
間に変更する方式で、タイミング遅延装置３１を調整す
るのに使用される。この変更の詳細は、後述する。ま
た、書き込み回転時のＰＥＳ値は、後で新しい基準トラ
ック・テーブルの計算に使用できるように、メモリ３８
内のテーブルに格納される。一実施例では、ＰＥＳ値が
１セクタずつ送られるたびに、そのＰＥＳ値に対してデ
ィジタル・フィルタリングの計算が実行されるので、書
き込み回転が完了するまでにフィルタリング用の係数値
がすべて計算される。

【００４７】次の回転はステップ１３４の正規化回転で
あり、ここではＡＤＣ３６がバーストＡとＢの振幅を両
方ともディジタル化し、バーストＢの振幅をバーストＢ
正規化テーブルに格納する。一方、サーボ・ループは、
バーストＡの振幅、バーストＡ正規化テーブルの値、お
よび格納済み基準トラック・テーブル値から計算したＰ
ＥＳ値を使用して、トラック・フォローを続ける。ま
た、新しい基準トラック・テーブルもこの回転中に計算
される。基準トラック・テーブルの新しい各値はそれぞ
れ、ディスクのこの領域内の所期の平均トラック間隔に
合わせて適切に決定された公称平均基準レベルに補正値
を加えた値に設定される。一実施例では、直前の書き込
み回転中に得られた対応するセクタの記録済みＰＥＳ値
に対する所定の割合ｆ（基準補正係数と呼ばれる）がこ
の補正値となる。また、直前の書き込み回転から得られ
た１組の記録済みＰＥＳ値の全体に適用されるディジタ
ル・フィルタリング・アルゴリズムを使ってこの補正値
を計算することもできる。このフィルタリング計算の一
部を書き込み回転時に行えば、基準トラック・テーブル
の各値について残りの計算をセクタ間で使用可能な時間
内で簡単に実行できる。このアルゴリズムの詳細は、後
述する。基準トラック・テーブルの各値は、制御電圧の
計算に使用した直後に交換するのが好都合である。この
ように、正規化回転中にサーボ基準トラック・テーブル
を直前の値で使用するが、最後には次のステップ回転で
使用できる新しい値が格納された状態になる。

【００４８】ＰＥＳ計算のためバーストＢに切り替えて
このプロセスが繰り返され、ステップ１３８で記録用変
換器２２が次の伝播トラックに移動する。その後でステ
ップ１３２の書き込み回転に進み、バーストＣ、タイミ
ング・マーク、および製品サーボパターンが書き込まれ
る。そして、その後の正規化回転のステップ１３４で
は、バーストＣがリードバックされ、正規化テーブルに
格納される。このプロセス（バーストＦの後はバースト
Ａ）は、所期のデータ・トラック数に到達したことが１
４２の判定ステップで「イエス」の答によって判定さ
れ、ステップ１４４でプロセスが終了するまで、繰り返
される。

【００４９】本システムでは、理想的な伝播トラックか
らアクチュエータをずらせる外乱（ＴＭＲ）により、書
き込みバーストの位置がずれる。このようなバーストを
次の伝播トラック位置で引き続きリードバックすると、
位置信号が変化する。図５にはこのプロセスを示し、所
期の伝播トラックを基準として、適正位置のバーストと
不正位置のバーストを相対的に示している。直前の伝播
トラックから距離Ｘ離れた所期の伝播トラック上の中央
にあるとき、記録用変換器は適正位置のバーストに対し
て相対振幅Ｒをリードバックする。これが所期の位置で
あるため、この相対振幅は基準トラック・テーブル値に
等しくなり、その結果ＰＥＳはゼロになる。不正位置の
バーストは、変換器の幅を基準として量Ｅだけそのエッ
ジが所期の伝播トラック位置からずれているため、相対
リードバック信号はＲ＋Ｅに等しくなる。Ｅはバースト
・エッジの位置によって決まるため、書き込み済みバー
ストの幅の変化は、別の誤差の原因になりＴＭＲに類似
した影響を生み出す。

【００５０】図６は、たとえばPrentiss-Hall Corporat
ion（米国ニュージャージー州Englewood Cliffs）出
版、K.オガタ（Ogata）著「Modern Control Engineerin
g」に記述されているサーボ・エンジニアリング技術で
一般に知られているサーボ・ループの標準的な構成素子
を形成するために、本発明の各素子をどう組み合わせる
かを示したブロック図である。用語は、この書物で定義
されている。ループ・コントローラ１５０は、ディジタ
ル・サーボ・コントローラ４４、ＤＡＣ４６、およびＶ
ＣＭドライバ４８から構成されている。「プラント」１
５２は、アクチュエータ２４と記録用変換器２２を備え
るものと定義されている。このプラントの出力Ｘは、相
対的なヘッド幅単位で記録用変換器の絶対位置を表す。
自己伝播において観測可能な信号は記録媒体２６を基準
とした記録用変換器２２の相対位置だけであるが、サー
ボ・ループの性能を分析する場合は絶対位置Ｘを考える
方が便利である。ループ加算点１５６は、観測対象の位
置信号の相対的な性質を明らかにするため、明示的に示
してある。したがって、観測される位置信号は、絶対位
置Ｘと、バースト位置誤差Ｅの和に等しい。この信号Ｘ
＋Ｅは、標準ループ基準加算点１５４において基準トラ
ック・テーブル値Ｒと結合され、位置誤差信号（ＰＥ
Ｓ）となる。通常通り、ループ加算点で入り矢印のとな
りに示してある符号は加算前に各信号に適用される符号
因子を示すので、ＰＥＳはＲ−（Ｘ＋Ｅ）に等しくな
る。

【００５１】書き込み済みバーストの位置誤差の正味の
効果として、サーボ・ループが追従しようとする軌道が
真円でなくなり、したがってこの誤差は別の基準信号と
して作用する。この軌道に対する応答は、閉ループ応答
で与えられる。通常は、サーボ・ループの閉ループ応答
が１にちょうど等しい（この場合は、コントローラのゲ
インが無限大に近付く）ことが望ましい。このようなシ
ステムは、所期の軌道にぴったり追従する出力を生成
し、外乱に対する強度が無限になる。実際は、有限のコ
ントローラ・ゲインしか使用できず、不可避的な位相シ
フト（正帰還）から発生するループの不安定化を避ける
ためにこのゲインは周波数依存性でなければならない。
ディスク・ファイルのアクチュエータのサーボなど、サ
ーボ・ループの通常の応用例においては、サンプリング
率が有限という制約の範囲内で機械的外乱を最適に排除
することが性能上の主眼であり、最終的な閉ループ応答
はかなり広範囲の周波数に対して１より大幅に大きくな
る（１．５またはそれ以上）。このためディスク・ファ
イルの操作において、飛躍的によい結果は得られない。
しかし、現状では、特定の伝播トラックでの非真円軌道
に対する応答が、次の伝播トラックを書き込む際に複製
され、その応答がその次の伝播トラックでもまた複製さ
れる。閉ループ応答はステップごとの誤差増幅係数に対
応しているため、ある伝播トラックでの誤差は、Ｎ伝播
トラック後には閉ループ応答のＮ乗倍になる。そのた
め、閉ループ応答の大きさが１を超えると、誤差はすべ
て無限に増加する。閉ループ応答が１未満であっても誤
差は累積するが、ある１つのステップにおける１つの誤
差の影響は実質的には消滅する。そのため、この誤差の
累積は、実質的には有限のステップ数ｎに制限される。
おおまかに言えば、ｎは、１を、１と閉ループ応答の差
で割った値になる。たとえば、閉ループ応答が０．９９
の場合は、ｎ＝１００となる。そのため、書き込み済み
トラック幅の変化などの系統的誤差は、ほぼｎ倍に増加
する。トラック間の誤差はまだきわめて小さいため、ト
ラックの真円性に関してはもっと緩い制限だけを考慮す
ればよい。書き込み済みトラック幅の変化は数パーセン
トの影響しかないため、大まかに１トラック間隔という
真円性の絶対制限度を超えず、大幅な増加が許容でき
る。

【００５２】時系列波形として見ると、書き込み済みバ
ーストの位置誤差の軌道は、反復周波数がディスクの回
転周波数に等しい、完全な反復関数である。フーリエ解
析の原理によれば、このようなすべての反復波形は、反
復周波数の整数倍に対応する幾つかの周波数の所だけに
非ゼロの振幅を含む周波数スペクトルを有し、この場合
はディスクの回転周波数がそれに当たる。そのため、閉
ループ応答を１未満に保つべき有効な周波数はすべて、
ディスクの回転周波数の整数倍になる。周波数に依存す
る量としての閉ループ応答Ｃは、実際には、大きさと位
相の両方を有する複素数のベクトルであり、このベクト
ルの各成分がディスクの回転周波数のある倍数に対応し
ている。１未満でなければならないのは、このベクトル
の各成分の大きさである。

【００５３】書き込み時に閉ループ応答が１未満になる
ようにサーボ・ループ・パラメータを選択するのが、誤
差の増加を抑えながら偶発機械動作を大幅に減らす簡単
な方法である。ステップ１３４の正規化回転時に計算し
た基準トラック・テーブルの補正値を使用すれば、状況
が変わる。前記の１つの実施例では、基準トラック・テ
ーブルの新しい値がそれぞれ、書き込み回転時に得られ
た対応セクタの記録済みＰＥＳ値の所定の割合ｆを公称
平均基準レベルに加えた値に設定される。この場合、ス
テップ間の誤差増幅係数（または単にステップ係数）Ｓ
は、閉ループ応答Ｃに等しくなくなり、ｆ（１−Ｃ）に
等しい別の項を含むようになる。そのため、ディスクの
回転周波数の整数倍のすべての位置で１未満の大きさに
ならなければならないのは、これらを組み合わせたＳ＝
Ｃ＋ｆ（１−Ｃ）である。したがって、これらを組み合
わせたＳ＝Ｃ＋ｆ（１−Ｃ）が、ディスクの回転周波数
の整数倍のすべての位置で１未満の大きさにならなけれ
ばならない。

【００５４】この特定の実施例では、書き込み回転時に
記録されたＰＥＳ値の割合ｆを用い、基準テーブルの１
組の補正値を計算する。時系列波形としてＰＥＳの読み
取り値を直接利用しているため、これは比較的単純であ
る。上記の式中でＳはＣと同様に複素数値を成分として
有するベクトルであるが、割合ｆは周波数に依存せず、
位相シフトを含まないため、単一の実数値からなる項で
ある。そのため、Ｃの成分がすべて１より大きいとか、
すべて１より小さいという特殊な場合を除き、ベクトル
Ｓの各成分の大きさが１未満になるようなｆを見つける
ことは不可能である。したがって、基準テーブルの修正
のための時間領域手法は、特定の状況下では有用であり
簡単であるが、Ｃの大きさが、すべての周波数ではない
にしろ一部の周波数で１を超えるような状況で、誤差の
増加の抑止と高ゲイン・サーボ性能を一般的に保証する
ことはできない。

【００５５】図４で示すような、この一般的な方法を提
供する別の実施例では、書き込み回転時に記録されたＰ
ＥＳ値のベクトルを、反復する時系列波形として処理
し、ディジタルにフィルタリングして基準トラック・テ
ーブルの補正値を生成する。これは係数ｆの一般化であ
り、その結果、係数ｆは複素数値を成分に有するベクト
ルになる。ディジタル・フィルタリングに使用可能なア
ルゴリズムはたくさんあるが、必要なすべての周波数
（つまり、ディスクの回転周波数の倍数）でｆを全体的
に柔軟に選択できるアルゴリズムを示してある。第１の
ステップ１６０では、ＰＥＳ値の波形の離散的フーリエ
変換の係数を計算する。次のステップ１６２では、各係
数に複素数値のスケール・ファクタ（ｆを構成する集
合）を掛ける。次のステップ１６４では、スケール・フ
ァクタを掛けた係数を使用して逆変換を実行し、フィル
タリングした時系列波形を生成する。最後にステップ１
６６では、このフィルタリングされた波形を公称平均基
準レベルに加えて、新しい基準トラック・テーブル値を
計算する。離散的フーリエ変換とそれに関連する式につ
いては、ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ（米国フロリダ州Boca Rat
on）出版の「The Electrical Engineering Handbook」
を参照のこと。

【００５６】高速フーリエ変換のような高速で効率のよ
い計算アルゴリズムを使用して必要な計算を実行するこ
ともできるが、実際には、ディスクの回転周波数のたぶ
ん最初の６〜８倍に対応した、限られた数の周波数係数
だけしか普通は必要でないことがわかっている。誤差の
増加を確実に抑止するには、閉ループ応答の大きさが１
を超える周波数だけを考慮すればよい。他の周波数では
係数ｆをゼロにすることができ、これはフーリエ級数変
換を単に切り捨てることになる。

【００５７】フーリエ級数の係数の計算では、ＰＥＳ値
に正弦表の値と余弦表の値を掛けた値の和をとる。Ｉｎ
ｔｅｌ ４８６ＤＸ−６６のような標準のマイクロプロ
セッサを使用すれば、周波数成分６個の計算は、ＰＥＳ
のベクトルの１成分当たり約１２マイクロ秒しかかから
ないため、前述の書き込み回転自体の最中にセクタ間で
使用可能な時間の範囲内で容易に実行できる。もう１６
マイクロ秒で、該係数を係数ｆでスケーリングでき、こ
れは書き込み回転の終りに行える。また、逆変換の計算
にも１成分当たり約１２マイクロ秒かかるが、これは前
述の正規化回転時にセクタ間で実行できる。

【００５８】前記のフィルタリング技法を使用すると、
Ｓの成分を特定の値に設定できる。閉ループ応答をサー
ボ・パラメータで調整すると、所期のレベルで機械的外
乱を排除でき、ｆの適切な値は式ｆ＝（Ｓ−Ｃ）／（１
−Ｃ）で計算できる。ベクトルＳの全成分の大きさを１
未満に維持すると誤差の無制限の増加が抑止でき、これ
が最も重要なことである。書き込み幅の変化など、系統
的誤差の増加を検討する場合、トラック形状の誤差は、
基本書き込み幅の変化量に（１＋Ｃ−Ｓ）／（１−Ｓ）
を掛けた値に等しい位置で平準化される。基本書き込み
幅の変化とは、各書き込みステップで発生するトラック
幅の変化量である。そのため、Ｓが１に近いと、正味ト
ラック形状誤差は非常に大きくなる。逆に、ほとんどゼ
ロに近い値をステップ係数として選択した場合は、特に
Ｃが１に近いと、偶発的機械動作の累積効果が大きくな
る。このようになる原因は、Ｃが１に近いと、係数ｆ自
体が非常に大きくなるためである。今までに調査したデ
ィスク・ファイルでは、よい結果を与えるＳは０．９で
ある。これは、トラックの絶対的な真円性を維持するよ
り、偶発誤差を小さく抑える方が重要であることを反映
している。ディスク・ファイルのヘッド、記録媒体、お
よび機械特性の詳細にもよるが、複素数値など、ステッ
プ係数Ｓに他のものを採用すれば、最適な結果が得られ
る可能性がある。

【００５９】今まで述べてきたように、基準トラック・
テーブルの新しい値の計算に使用する補正項では、書き
込み回転時に記録したＰＥＳの波形だけを使用してい
る。以前のＰＥＳ波形を累積したものや正規化回転のＰ
ＥＳ波形など、ステップ移動の前に使用可能な他の情報
を使用することもできるであろう。正味トラック形状誤
差および偶発トラック間誤差に関する性能の改善は、こ
れらの追加項を使用したもっと複雑なアルゴリズムで実
現できるかもしれない。本発明の本質的な特徴は、新し
いトラック位置にステップ移動する前に使用可能なデー
タに基づいて、基準トラック・テーブル値を補正する点
である。

【００６０】

【００６１】サーボ書き込みに数千ステップも必要とす
る普通のディスク・ファイルでは、誤差の増加の抑制が
重要である。本発明の重要な特徴は、反復される自己伝
播プロセスにこれら特別の性質のサーボ・ループが適用
されることがこの現象の原因であると認識し、サーボ・
ループ・パラメータの調整において、書き込み回転時に
記録されたＰＥＳをディジタル・フィルタリングすると
同時に所期の閉ループ応答を生成して、妥当なあらゆる
周波数でステップ係数が１を超えないよう基準トラック
・テーブル値に対する補正値を計算するための明確な是
正策を示すことである。本発明の有用性は、機械的外乱
の非常に大幅な排除がこの制約内で達成でき、ディスク
を余計に複数回回転させて信号を平均化するといった余
分な処理時間が不要であることから生じている。さらに
重要なことには、本発明は安定した自己伝播が保証され
る動作方式を明確に示し、それによって堅牢なサーボ書
き込みプロセスを保証する。

【００６２】図７の流れ図に示す別の実施例では、本発
明の原理に従って、製品サーボパターンの書き込みと任
意選択でタイミング・マークの書き込みを、前述した図
３の書き込み回転ではなく正規化回転の最中に行うよう
に変更することができる。図７の多くのプロセス・ステ
ップは、図３のものと同じであり、同じ記号を付けてあ
る。このようにタイミング・マークと製品サーボパター
ンの書き込みを変更済みの正規化回転１３４Ａ中に行う
ように変更すると、変更済みの書き込み回転１３２Ａで
は伝播バーストの書き込みからこの操作が削除される。
誤差の累積という問題を解決する際、サーボ・ループ用
の特殊な伝播パラメータは伝播バーストを書き込むとき
しか必要でないため、このように操作を分離すれば、製
品サーボパターンとタイミング・マークの書き込み時に
使用するゲインを大きくすることができる。特にこれら
のパラメータにより閉ループ応答を、ディスクの回転周
波数の整数倍など一定範囲の周波数に渡って、１より大
幅に大きくすることができる。これは、新しいプロセス
・ステップ１３３で実施する。ステップ１３３では、小
さなＴＭＲを提供するように調整された所定の特別な値
にサーボ・パラメータが設定される。これらのパラメー
タは、実際のディスク・ファイル操作のためにサーボを
セットアップする際と同様にして決定されることにな
る。つまり、前記の周波数に依存した位相シフトと有限
のサンプリング率によるループの不安定さが防止される
だけでなく、ゲインと帯域幅も可能な範囲で大きくでき
る。電気回路設計システムおよびサーボ制御システムの
分野の当業者なら認識しているはずの多数の素子を使用
すれば、プロセス・ステップ１３４Ａで、ＴＭＲを実際
のファイル操作で可能な値より大幅に小さくできるはず
である。これらの素子には、期間が比較的長いサーボ・
バーストを使用することによる信号対雑音比の改善、製
品ディスク・ファイルの外部装置として設計されるサー
ボ書き込み装置内のＡＤＣ３６、ＤＡＣ４６、ＶＣＭド
ライバ４８などより高価な電子回路素子の使用などがあ
る。これらの操作中にＴＭＲを減少させると、トラック
間の偶発誤差が減り、タイミング・マークからのリード
バック信号の振幅の偶発振動の量も減る。後者の効果に
より、自己サーボ書き込みシステムの高精度なタイミン
グ発生システムでの誤差の発生が減少する。

【００６３】図７には、任意選択の回転ステップ１３５
を追加してあるが、このステップにより製品サーボパタ
ーンの書き込みに使用できる時間が増える。これにはサ
ーボ書き込み時間が増えるという欠点があるが、ディス
ク・ファイル内にディスク面が多数存在し、タイミング
・マークと製品サーボパターン専用の領域１０４が短か
すぎて製品サーボパターンをすべての面上には書き込め
ない場合には必要である。前述のように、より小さなＴ
ＭＲを利用するには、この余分な回転の最中により大き
なサーボ・ゲインを使用する方が有利である。製品サー
ボパターンの書き込みとタイミング・マークの書き込み
の分離は、その操作を正規化手順と組み合わせるのでは
なく、そのプロセス専用の余分な回転を追加することに
よっても実現できる。ディジタルにフィルタリングされ
たＰＥＳの補正項をサーボ基準に組み込むという実施例
では、ＴＭＲを常に減らすことができる。これにより、
製品サーボパターンの書き込み操作を半径方向の伝播バ
ーストの書き込み操作から分離しようという動機が一部
そがれることになるが、記載した別の実施例が潜在的に
望ましい方法として残る。

【００６４】サーボ・ループの計測 ある特定の実施例では、タイミング制御回路、ＡＤＣ、
およびＤＡＣを備える市販のデータ収集用プラグイン・
ボードとパーソナル・コンピュータを併用して、ＰＩＤ
（比例、積分、微分）タイプのサーボ・ループを実施し
た。振幅復調器、ＶＣＭ電流ドライバ、およびゲート機
能付き発振器とともに、当該システムをＩＢＭ Ｓｐｉ
ｔｆｉｒｅディスク・ドライブに接続し、各種のサーボ
・ループ・パラメータを使用して、前述の６バースト伝
播シーケンス（高精度タイミング・マーク発生プロセス
と、別のコンピュータで制御した位相符号化サーボ・パ
ターン発生器も含む）を実行した。このようなシステム
は電気コネクタを介してディスク・ファイルに接続され
る外部サーボ書き込みシステムとしての使用に適してい
るが、その回路をほんの数個のＩＣ回路に削減し、すべ
てのディスク・ファイルに搭載して、完全に独立した自
己サーボ書き込みが行えるようにすることも考えられ
る。

【００６５】このサーボ・ループでは、制御電圧が、
１）比例ゲイン係数とＰＥＳの積と、２）以前のすべて
のＰＥＳ読み取り値の合計と積分ゲイン係数の積と、
３）現ＰＥＳと直前のセクタのＰＥＳの差に微分ゲイン
係数を掛けた値との和に等しい。これら３つのゲイン係
数は、サーボ閉ループ応答（ある周波数での位置信号応
答と基準レベルの変更量の比率）の調整を可能にするサ
ーボ・パラメータである。どのような周波数での閉ルー
プ応答も、同じ周波数で位置信号応答を計測しながらそ
の周波数での既知の基準レベルの変更を適用すれば決定
できる。ディジタル・サーボ・コントローラとして機能
するコンピュータは、リアルタイムの位置信号にアクセ
スし、正弦波的に変更された基準テーブル値を置換する
能力を持つため、これは余分な回路なしで実現できる。
所定の基準トラック・テーブルの変更を適用しながら得
られた位置信号の一連の読み取り値をフーリエ変換すれ
ば、応答の大きさと位相が決定できる。サーボ・パラメ
ータを様々に組み合わせてこのプロセスを通常のディス
ク・ファイルで実行すれば、ディスクの回転周波数のす
べての倍数位置で閉ループ応答が１未満になるという必
要な特性を提供するパラメータを見つけることができ
る。ＰＩＤコントローラでは、大きくない積分ゲインと
小さな比例ゲインとともに比較的大きな微分ゲインを使
用すれば、この特性が満たされる。回転周波数の倍数を
実際にすべてチェックする必要はなく、応答曲線の頂部
付近にあるものだけをチェックすればよい。通常は、回
転周波数の５倍までの周波数だけで十分である。また、
サーボ・パラメータ値を比較的大きく変化させても、閉
ループ応答は緩やかにしか変化しないため、低ＴＭＲと
１未満の閉ループ応答の両方を満たす適切なパラメータ
は広い範囲に存在する。これにより、適切なパラメータ
の検出がかなり簡単になり、サーボ・ゲインを有効に変
更できるヘッド幅などのパラメータのファイル間の変動
に余裕ができる。

【００６６】また、標準的なサーボ・ループ解析方法を
使用して、コントローラのゲインとアクチュエータの動
力学モデルから閉ループ応答を計算できる。この試験シ
ステムでは、計算結果は、前述の方法で計測した応答デ
ータによく一致している。本システムの別々のテストで
使用した２組の異なる伝播パラメータについて計算した
伝達関数を、図８と図９に示す。ディスク回転周波数の
倍数の最初のいくつかを、ドットで示してある。図８で
は、比例ゲイン項と積分ゲイン項は非常に小さく、微分
項（粘性制動のように働く）は非常に大きいものの、閉
ループの伝達関数が１を超えるほどには大きくない。こ
のサーボ・ループは、実際の製品サーボ・ループより約
２０％大きなＴＭＲでしか動作しない。このシステムで
は、トラックの形状誤差をさほど（ピーク間が５０マイ
クロインチ未満）増加させなくても１６０００ステップ
を超える半径方向の伝播が実現でき、トラック間の形状
の差は１ＲＭＳ当たり約５マイクロインチしかない。図
９に示したパラメータを使用すれば、ＴＭＲは製品サー
ボ・ループの場合より約２０％減少するが、閉ループ応
答はディスク回転周波数の２倍と３倍の地点で１を超え
ており、トラックの形状誤差の増加のために約７０ステ
ップを超えるとうまく伝播できなくなる。

【００６７】この誤差の増加を図示した図１１の同心円
状の図は、図９の伝播パラメータを使用して最初の６０
伝播ステップのトラック形状を測定したものである。こ
のトラックの形状は、各伝播トラックに対して、伝播シ
ーケンス後にバックアップし、アクチュエータを平均ト
ラック位置に維持（サーボ・ループの弱い積分ゲイン項
だけを使用）して計測した。そして、１２０セクタの各
セクタでの正規化されたリードバック振幅をディスク１
００回転で平均化し、ＴＭＲ効果を除去した。得られた
波形は、円形のトラックの半径方向偏差としてプロット
した。トラックの形状誤差をわかりやすくするために、
１０倍に拡大してある。つまり、半径方向偏差を、該当
するトラック間隔の１０倍に拡大してプロットしてあ
る。また、円は、実際のディスクより半径方向の見かけ
上の距離を大きくしてある。６０ステップは、ディスク
の半径の約０．４％にしかならないためである。図１０
の同様な図にも、図８の伝播パラメータを使用して、最
初の６０伝播トラックを示してある。こちらの方は、ト
ラックの形状誤差が基本的にランダムであり、増加は見
られない。

【００６８】図１０と図１１にプロットしたデータは、
各トラック上にある１２０セクタ分のリードバック信号
の波形をフーリエ変換して得られた、周波数１８０Ｈｚ
の成分（２×ディスク回転周波数）の大きさである。図
１１（１８０Ｈｚでの閉ループ応答の大きさが１．０２
９）では、この成分が急激に増加しており、わずか６０
ステップの間に約３マイクロインチから約１６マイクロ
インチに増加している。図１０のパラメータの場合は、
増加が予想されず、実際にも観測されていない。

【００６９】各書き込み回転の最中に記録されたＰＥＳ
をディジタルにフィルタリングして基準トラックの補正
を計算するという実施例についても、テストを行った。
サーボ比例ゲインを４００（図９と同様に、積分ゲイン
と微分ゲインはそれぞれ０．３９と４０００）に設定す
ると、ディスク回転周波数の倍数の最初の５カ所で、閉
ループ応答が１を超え、ピーク値は１．３１であった。
ディスク回転周波数の８番目の倍数までフィルタリング
計算を使用し、それら８つの周波数すべてでステップ係
数がＳ＝０．９となるよう係数ｆを計算すると、大幅な
誤差の増加なし（ピーク間でせいぜい約５０マイクロイ
ンチ）に１６０００ステップの伝播を実行できる。ＰＥ
Ｓをフィルタリングして基準トラックを補正しないと、
これらのサーボ・ゲインは指数関数的な誤差の増加によ
り、ほんの数ステップ超えても伝播できないであろう。
ゲインを大きくすればＴＭＲが通常のファイルのＴＭＲ
の約５０％まで減少し、その結果、サーボパターン内で
のトラック間の偶発誤差が大幅に改善される。

【００７０】読み取り素子と書き込み素子が物理的に別
々な場合 今までの説明では、記録用の読み取り変換器と書き込み
変換器が、一般に使用されている通常の誘導型読み取り
／書き込み素子と同様に、同一のものであることを前提
としていた。最近、いわゆるＭＲ（磁気抵抗）変換器の
ように、読み取り素子と書き込み素子が別々になってい
る変換器が使用されるようになっており、公称平均基準
値の設定項目による伝播トラック間隔の決定と制御に関
して特に注目する必要がある。図１２は読み取り素子お
よび書き込み素子の中心線と直角方向でこれら２つの素
子の幅が異なる、このような変換器を示す。図１３に
は、正規化されたリードバック振幅がアクチュエータの
位置によってどのように変化するかを示してある。ここ
で、ゼロは、書き込み時のアクチュエータの位置に対応
している。特定のレベルの振幅の減少に到達するのに必
要なアクチュエータの動作は、読み取り幅、書き込み
幅、およびオフセット（と必要な動作方向）に依存して
いる。伝播トラックの間隔が、読み取り幅と書き込み幅
でのみ決まり、それら素子間のオフセットに影響されな
いことが望ましい。ディスク・ファイルの一番外側から
一番内側のトラックに回転アクチュエータが移動する際
に、見かけ上のオフセットは変化するので、このことは
特に重要である（アクチュエータのアームの方向に沿っ
て読み取り素子と書き込み素子を空間的に分離すると、
アームが回転する際に、これら素子の所期の位置がディ
スク・トラック上で異なることになる）。本発明の重要
な態様は、ヘッドの厳密な寸法を事前に知らなくても、
リードバック振幅を計測するだけで、読み取り素子と書
き込み素子のオフセットに対する依存性を除去する方法
を採用していることである。

【００７１】図１４は、６バースト伝播パターンを示す
図であり、伝播バースト領域の１つにおける書き込みバ
ーストの相対位置を示している。ディスク・ファイルの
データ・トラックの間隔については、平均的に、あるト
ラック上のデータが隣のトラック上にあると想定される
ヘッドによって上書きされないだけ離れていることが重
要である。たとえば、データ・トラック同士が４伝播ト
ラック離れており、書き込みトラックのエッジ間の平均
間隔はデータ・トラックの間隔の２５％であることが望
ましい。この状況を示したのが図１４であり、ここでは
伝播バーストＡとＥに対応する位置にユーザ・データ・
トラックが割り当てられている。この場合、ＡとＤのよ
うに３ステップ離れた伝播バーストでは、エッジ同士が
同一直線上になる。バーストＡからの相対振幅がバース
トＤからの相対振幅に等しくなるような位置（Ａ＝Ｄと
なる位置）に読み取り素子が配置された場合、相対信号
は、両方のエッジが同一直線上にあると０．５０、エッ
ジ同士がオーバラップすると０．５を超え、エッジ間に
間隔があると０．５未満になる。そのため、Ａ＝Ｄとな
る位置での相対振幅が伝播トラック間隔の過小または過
大を示す指標となり、これを使用して伝播時に使用され
る公称平均基準レベルを調整すれば、ピッチを修正する
ことができる。

【００７２】リードバック振幅が位置に応じて線形に変
化する（かなりよい近似の）場合、正確な間隔を得るの
に必要な伝播用の公称平均基準レベルの調整は、Ａ＝Ｄ
となる位置での相対振幅を計測すれば計算できる。これ
は、基準レベルがｒだけ変化すると、Ａ＝Ｄとなる位置
での相対振幅が３ｒ／２だけ変化することに注意すれば
わかる。なぜなら、３ステップＡ，Ｂ，Ｃそれぞれがｒ
に等しいステップ間隔の変化をもたらし、その変化量が
ＡとＤで二分されるからである。そのため、公称平均基
準レベルを、Ａ＝Ｄとなる位置での相対振幅の偏差の２
／３に等しい量だけ、所期のレベルから調整する必要が
ある。

【００７３】本発明の方法は、下記のステップから構成
される。まず、初期公称平均基準レベルを選択し、複数
のステップ（この場合は、３ステップ以上）を伝播す
る。次に、バーストＡとバーストＤの相対振幅が等しく
なるような位置まで戻る。これは、ＰＥＳを、バースト
ＡとバーストＤの相対振幅の差になるように一時的に再
定義することによって行う。Ａ（Ａ＝ＤなのでＤを使用
してもかまわない）の相対振幅を使用して、前述のよう
な伝播公称平均基準レベルに対する補正値を計算し、伝
播を続行する。

【００７４】読み取り素子と書き込み素子の間の特定の
オフセットを反映する基準レベルを最初に設定するため
には、最初の位相（ユーザ・データに割り当てられない
領域）でこのプロセスを数回反復することが望ましい。
アクチュエータの回転によるオフセットの変化は、この
プロセスを一定間隔で反復すれば補償される。前記のシ
ステムを使用して行った実験では、このプロセスを４０
伝播ステップごとに反復することにより、よい結果が得
られた。このプロセスは実際には、Ａ＝Ｄ、Ｂ＝Ｅ、お
よびＣ＝Ｆとなる位置での相対振幅を平均化して行っ
た。また、基準レベルに対して計算した補正値の一部
（１／４）だけを毎回適用することによって、雑音効果
を減らした。基準レベルはきわめてゆっくりと変化する
ため、補正も同様にゆっくりと行う方が得策である。こ
の計測と補正のプロセスは、ディスクの１１回転を必要
とし、４０伝播ステップ（ステップごとに書き込み回
転、正規化回転、およびステップ回転が必要なため、１
２０回転必要）ごとに実行したため、サーボ書き込み時
間が約９％だけ増加した。図１５には１６０００ステッ
プ全部に対して実行した公称平均基準レベルを伝播ステ
ップ数ごとにプロットした図を示し、図１６にはＡ＝Ｄ
となる位置（Ｂ＝Ｅ、Ｃ＝Ｆとなる位置でも平均化）で
同じステップに対して実行した相対振幅のプロット図を
示す。ここで、トラック間隔には、Ａ＝Ｄとなる位置で
の所期の相対振幅が０．５ではなく０．６２５に設定さ
れるように、図１４に示した値より小さいものを選択し
た（図１４に示した書き込みデータ・トラック間隔の２
５％という値は、実際には必要以上に大きな値であ
る）。伝播公称平均基準レベルを系統的に調整すること
によってトラック間隔を一定（Ａ＝Ｄとなる位置での相
対振幅によって決定）に維持する点で、この方法はかな
りうまく動作することがわかる。

【００７５】この方法では、各種の変形例が可能であ
る。前述のように、トラック間隔を狭くするには、Ａ＝
Ｄとなる位置での所期の相対振幅を０．５より大きな値
に設定すればよい。また、Ａ＝Ｄとなる位置ではなく、
Ａ＝ＥやＡ＝Ｃとなる位置などを使用するよう変更して
もかまわない。データ・トラック間隔と伝播トラック間
隔の比率、トラック間の所期の間隔、および読み取り素
子と書き込み素子の相対幅に応じて選択を行う。図１４
では、伝播パターンに使用するバーストの個数の選択が
これら同じ要因に依存している点にも注意されたい。主
要な要件は、伝播トラックが複数個隔たった次のバース
トから妨害されずに読み取り素子が個々のバーストを読
み取ることができる点である。

【００７６】書き込み誤差の補正 書き込み時のＰＥＳを元にした基準トラックの補正と特
殊なサーボ・ループ・パラメータ（ディスク回転周波数
のすべての倍数でステップ間誤差の増幅係数を１未満に
維持するパラメータ）を併用すれば、伝播トラックの形
状誤差の増加をきわめてうまく抑制できる。また、機械
的外乱をかなりうまく排除するパラメータでサーボを動
作させてトラック間の形状誤差を小さく維持すれば、Ｔ
ＭＲは小さくなる。しかし、各トラックには、このよう
な外乱からのＴＭＲによる誤差がまだ一部残っている。
製品サーボパターンはその性質上、ヘッドとディスクの
相対位置を符号化するように設計されている。そのた
め、サーボ書き込み時のＴＭＲによる書き込み誤差は最
終的に、後続のファイル操作の最中に製品サーボパター
ン復調器が取得する半径方向の位置測定における、対応
する誤差に反映される。本発明の別の特徴は、製品サー
ボパターンの見かけの形状に対するこの潜在的なＴＭＲ
の影響を削減する方法である。この考え方の本質は、伝
播サーボ・ループのＰＥＳを使用することによって、フ
ァイル操作時にサーボパターンを順次リードバックする
際に書き込み位置誤差の影響が取り消されるように書き
込み時に製品サーボパターンを変更することである。こ
の技法では、サーボ書き込み伝播プロセスと、ファイル
操作時のサーボパターン・リードバック・プロセスの両
方を使用する。操作時のディスク・ファイルによって簡
単に復号され、サーボ書き込み装置で簡単に実現される
好ましいタイプのサーボパターンの変更方法は、サーボ
ＩＤフィールドを基準としてサーボパターンを時間的に
シフトする方法である。

【００７７】本プロセスの最初の実施例として、振幅バ
ースト製品サーボパターンを考える。このようなサーボ
パターンでは通常、サーボＩＤフィールドの後の特定の
タイム・スロット内で、書き込み遷移のバーストが２つ
以上検出される。図１７に示した簡単な２つのバースト
・サーボ・パターンでは、バーストＡとバーストＢから
のリードバック信号が等しくなる位置に、所期のトラッ
ク位置が定義されている。従来のサーボパターン復調器
では、このリードバック振幅は、各指定バースト・タイ
ム・スロットの末尾付近でサンプリングとディジタル化
が行われ、バースト振幅をフィルタリングした平均値と
なる。図１８ないし２２は本発明の復調技法に対応した
波形を示し、図２３は該当する回路のブロック図であ
る。リードバック信号は、従来の復調器と同様に整流回
路で検出されるが、その出力はＡＤＣによってディジタ
ル化される前に、ゲート機能付き積分回路に入る。セク
タＩＤ検出器が供給する基準タイミングによって、固定
積分器ゲートの信号とＡＤＣトリガの信号が遅延倍パル
ス発生器から得られる。ＡＤＣは、トリガされると、ゲ
ート機能付き積分器の出力を、ゲートの立ち下がりエッ
ジの直前でディジタル化する。このゲート・エッジに
は、該当積分器をゼロにリセットする役目もある。その
ため、ディジタル化されたバースト振幅は、整流された
リードバック信号に、積分ゲートと検出されたバースト
信号の間でオーバラップしている時間量を掛けた値に等
しくなる。整流済みのリードバック振幅は、書き込みバ
ーストの半径方向の位置と共に変化し、書き込み時にＴ
ＭＲに追従する。セクタＩＤを基準としたバーストの書
き込み時間を意図的に変更すれば、積分器ゲートと検出
されたバースト信号の間のオーバラップ時間量を、整流
済みリードバック振幅に対するＴＭＲの影響をちょうど
取り消すことができるように調整できるため、ディジタ
ル化済みのバースト振幅値はサーボ書き込み時にＴＭＲ
から影響を受けなくなる。バースト書き込み時間は、パ
ターン発生器からの書き込みデータと直列に挿入された
タイミング遅延装置を使って調整できる。Data Delay D
evices Corporation（3 Mt.Prospect Ave.、Clinton、
米国ニュージャージー州）製造などのディジタルにプロ
グラム可能な遅延装置を使用すれば、この用途に必要な
ディジタル制御下のタイミング遅延の高速で正確な調整
が行える。

【００７８】図２４ないし２９に示した適切な遅延の計
算方法では、サーボ書き込み時の偶発的なＴＭＲによっ
てバーストＡの半径方向の位置が不正になっている。本
発明に従って、バーストＡの書き込み時刻をサーボＩＤ
フィールドの末尾に対してシフトする。簡単にするため
に、リードバック信号がオフトラック位置に従って完全
に線形に変化するものと仮定する。半径方向の位置誤差
と読み取り素子の幅の比率がｆであり、その位置は図２
４の上方向にずれているものと仮定する。この半径方向
の位置誤差のよい推定値は、バーストＡを書き込んだ製
品サーボパターン領域の直前にある伝播バースト領域で
計測した、自己伝播サーボ・ループのＰＥＳで与えられ
る。上から下に向かうパターン伝播処理の場合、パター
ン伝播バースト（図示せず）の下側のエッジは所期のト
ラック位置に一致し、上方向の位置誤差は伝播バースト
のリードバック振幅を増大させることになる。そのた
め、ＰＥＳの読み取り値が−ｆに等しくなるが、それは
基準値から正規化済みリードバック振幅を引いた差がＰ
ＥＳだからである。製品サーボパターンのバーストＡの
正規化リードバック振幅も、−ｆだけシフトされる。つ
まり、バースト・エッジが記録用変換器の中心より上に
あるため、本来の値より小さくなる。これにより、積分
された信号の勾配がゆるくなる。ＡＤＣトリガ・パルス
時（ディジタル化されたバースト振幅値に対応）での積
分器の出力信号は、バーストＡをｔ（

【数１】 ）だけ後ろにシフトすれば、正しい値に復元できる。こ
こで、Ｔはシフトを行わない場合の通常のオーバラップ
時間であり、ＶはバーストＡの半径方向の位置誤差がな
いと見込まれる整流済みリードバック振幅（オントラッ
ク信号に対して正規化）である。Ｖの値は通常、０．５
になる。というのは、バーストＡとバーストＢの振幅が
等しくなる位置で２つのバースト・サーボパターンがデ
ータ・トラックを定義することになり、書き込みバース
ト・エッジは図１７のように位置合せされるからであ
る。

【００７９】バーストＢの半径方向の位置誤差も同様な
方法で取り消すことができるが、この場合は時間をバー
ストＡと逆の方向にシフトしなければならない。なぜな
ら、下側のエッジの代わりに、バーストＢの上側のエッ
ジを使用するからである。したがって、サーボ書き込み
時の上方向の位置誤差は、製品復調器が検出するバース
トＢの振幅を増加させることになり、それを補償するに
は当該バーストをもっと早い時点にシフトする必要があ
る。これは、マイクロプロセッサ・シーケンス・コント
ローラに書き込み対象のバースト・タイプを追跡させ、
それに応じて時間シフトの符号を調整させることによ
り、容易に調整できる。

【００８０】製品サーボパターンがバーストの両方のエ
ッジを使用して各トラックの位置の定義またはトラック
間の位置誤差の決定を行う場合は、状況がもう少し複雑
になる。たとえば、バーストＡの下側のエッジを使用し
てあるデータ・トラックの位置（およびバーストＢの上
側のエッジ）を定義し、バーストＡの上側のエッジを使
用して隣接するデータ・トラックの位置（および他のバ
ーストＢの下側のエッジ）を定義することができる。バ
ーストＡを後で書き込むと、バーストＡの下側のエッジ
の半径方向の位置誤差の影響は取り消されるが、バース
トＡの上側のエッジで見られる誤差は２倍になる。１つ
の解決方法は、バースト中に開始してバースト後に終了
するのではなく、バースト前に開始してバースト中に終
了するように、これら交互のエッジ位置の方向にゲート
信号をシフトすることである。すなわち、バーストＡを
時間的に後ろにシフトすると、ゲートと検出されたバー
スト振幅信号の間のオーバラップ時間が短くなる。この
ように、サーボ書き込み時にバーストの時間を一意にシ
フトすれば、どちらかのバースト・エッジの半径方向の
位置誤差が取り消されることになる。これら２つのゲー
トの遅延時間は、データ・トラックに対するバースト・
エッジの事前割り当てに応じて、ディスク・ファイル・
サーボパターン復調器で交互に選択されることになる。

【００８１】位相符号化サーボパターンの場合は、２つ
のバースト間のリードバック信号の相対位相が、最終的
に検出される位置に依存した量になる。そのため、半径
方向の位置誤差は、検出されるパターン内の位相誤差に
かなり直接的に対応し、サーボ書き込み時にバーストの
１つに適切な時間シフトを適用すればきわめて簡単に取
り消すことができる。この場合、製品サーボパターン復
調器の特別な変更は不要である。

【００８２】製品サーボパターンのタイプに関係なく、
この誤差取り消し技法では、製品サーボパターンと振幅
バースト伝播パターンの両方を各ステップで補正する必
要がある。これを行わないと、伝播サーボ・ループは次
のステップで書き込んでいる最中に書き込み済み伝播パ
ターン誤差に従うことになり、そのため次のステップで
書き込まれるすべてのパターン（伝播バーストと製品サ
ーボパターン）にそのイメージが伝達されることにな
る。これは、１ステップ後に誤差を再度出現させること
と同じである。前述のように、書き込み済み誤差はサー
ボ・ループ内の基準信号の変調と同じように振る舞い、
それに対する応答はサーボ・ループの閉ループ応答で与
えられる。そのため、次のステップに伝達されるイメー
ジは、時系列波形をサーボ・ループに適用した場合と同
様に、閉ループ応答に書き込み済み誤差信号を掛けた値
になる。書き込み済み誤差に対するこの応答を防止する
には、所期の伝播トラック上に直接配置された読み取り
素子によって検出された際に、対応するバーストの予期
される振幅に基準トラック・テーブルの各値が一致する
ように、書き込み時に判明している位置誤差を反映する
よう基準トラック・テーブル値を調整することである。
製品サーボパターンに対して補正を行う場合とまったく
同様に、書き込み時に判明している位置誤差は、書き込
み回転中にパターン伝播サーボ・ループのＰＥＳを読み
取った値にすぎない。図６では、リードバック振幅をＥ
だけ変化させる不正位置の伝播バーストにより、サーボ
ＰＥＳが−Ｅだけ変化している。基準トラック・テーブ
ル値Ｒがその公称平均値から同量のＥだけ増えれば、正
味の結果ではサーボＰＥＳがまったく変化せず、そのた
め書き込み済み誤差によるアクチュエータからの応答は
なくなることになる。伝播は下向きに進むことを念頭に
置いて図５を見れば、位置不正バーストの書き込み中に
記録用変換器が下にシフトされすぎ、その結果リードバ
ック信号が所期値より小さくなっていることがわかる。
ＰＥＳは基準値から位置信号を引いた値であるため、書
き込み時のＰＥＳはＥだけ大きくなっていることにな
る。そのため、書き込み回転中に得られたＰＥＳ値を公
称平均基準レベルに加えて次のステップで使用する基準
トラック・テーブル値を作成すれば、書き込み済み誤差
を伝播サーボパターンから除去できる。

【００８３】基準テーブル値を変更するというこのプロ
セスについては、先に誤差の累積について論じた際にす
でに述べた。最も簡単な実施例では、書き込み回転中に
記録したＰＥＳを係数ｆに掛けて基準テーブルを修正す
る。前述の説明から、この係数ｆを１に等しくすれば、
最も効率よく誤差が取り消される。しかし、基準テーブ
ルの修正を導入したため、安定性の基準が変更され、ス
テップ間の誤差増幅係数Ｓ＝Ｃ＋ｆ（１−Ｃ）を１未満
にしなければならなくなる。この式からは、ｆがちょう
ど１の場合はＳも１になり、誤差がなくならないことが
わかる。トラックの絶対的非真円性を許容範囲内に維持
すること、ならびにｆを小さくすればトラック間の偶発
的な誤差の取り消し効率が悪くなることを勘案して、ｆ
を決定する。サーボパターン内のトラック間での正味偶
発誤差はＴＭＲ×（１−ｆ）に比例することが、解析か
ら判明している。そのため、ｆは１であることが最適で
あるが、妥当な範囲内で１に近いだけで偶発誤差を大幅
に取り消すことができる。ディジタルにフィルタリング
したＰＥＳ補正を使用するもっと高度な実施例にも、こ
れと同じ解析が適用される。この場合、ｆは、複素数値
を成分に有するベクトルである。この場合は、ｆの全成
分が１にできるだけ近付く（Ｓ自体の大きさを１未満に
維持することが前提）ように、ステップ係数Ｓの各成分
値を選択することになる。周波数が高い場合は、フーリ
エ級数によるフィルタリング計算の切り捨ての結果ｆ＝
０となり、偶発誤差の取り消しは無効になる。しかし、
一般には、ＴＭＲ自体は高い周波数内容をほとんど持た
ないため、この範囲での効果の損失は総ＲＭＳ誤差から
見ればほとんどなくなる。

【００８４】図７に示した別の実施例では製品サーボパ
ターンの書き込み処理を分離するが、製品サーボパター
ンを変更するために使用するＰＥＳは、基準テーブル補
正値の計算に使用するものとは異なることになる。

【００８５】製品サーボパターンの変更に他の方法を使
用して、当業者ならば、前述以外の偶発的なＴＭＲの取
り消し方法を考案できるはずである。たとえば、振幅バ
ースト・パターンの周波数または持続期間の変更を対応
する検出回路と組み合わせて、製品サーボパターン復調
器内に組み込むこともできるであろう。本発明の新規の
態様は、サーボ書き込み時にリアルタイムＰＥＳ信号を
使用して、サーボパターン位置誤差の補正をその書き込
み時に行えることである。このＰＥＳに基づいた自己伝
播基準テーブル値の変更は、トラック間での偶発的形状
誤差を削減する際にも重要である。この補正は後続のス
テップでのトラック追従のために適時にフィードフォワ
ードされるため、トラック追従中の複数の回転に渡って
ＰＥＳを平均化して基準テーブル値を平滑化する前述の
方法とは根本的に異なる。また、この補正の目的は、従
来の技術で記述されているどのものとも異なる。という
のは、この補正がトラック間の偶発的な誤差を減少させ
るために特に設計されたものであり、効果を挙げるには
製品サーボパターンにおける誤差の取り消しと組み合わ
せて使用しなければならないからである。

【００８６】本発明は、反復移動する媒体上へのパター
ンの書き込みに一般化できることがわかるであろう。こ
のような動作は前述のような媒体の連続回転を構成する
が、同時に直線反復運動など任意の反復運動も構成す
る。したがって、本明細書に記述した自己伝播の各種原
理を使用して、どんな媒体もある領域にわたって修飾す
ることができる。

【００８７】

【００８８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の主要な素子を示すブロック
図である。

【図２】伝播トラック、ディスク・セクタ、および伝播
バーストの関係を示す図である。

【図３】本発明の１実施形態に関する基本的なプロセス
・ステップを示す流れ図である。

【図４】伝播パラメータの計算プロセスを示す流れ図で
ある。

【図５】所期のトラックに関する伝播バーストの適正位
置と不正位置の関係を示す図である。

【図６】図５に示したバーストの信号がどのように組み
合わされて位置誤差信号が形成されるかを示すサーボ・
ループを示す図である。

【図７】多くのプロセス・ステップが図３と同じであ
る、本発明の代替実施形態の基本的プロセス・ステップ
を示す流れ図である。

【図８】ディスクの回転周波数（９０Ｈｚ）の整数倍位
置で閉ループ応答が１より小さくなるようなパラメータ
値を有するＰＩＤサーボ制御ループについて、閉ループ
・サーボ応答の大きさをプロットした図である。

【図９】ディスクの回転周波数（９０Ｈｚ）の２倍およ
び３倍の位置で閉ループ応答が１より大きくなるような
パラメータ値を有するＰＩＤサーボ制御ループについ
て、閉ループ・サーボ応答の大きさをプロットした図で
ある。

【図１０】図８のサーボ・パラメータを使用して自己伝
播の実験で測定した非真円トラックの１８０Ｈｚのフー
リエ成分をプロットした図と、一番外側のトラックが伝
播ステップ６０に対応する、実際のトラックの形状を示
す図である。

【図１１】図９のサーボ・パラメータを使用して自己伝
播の実験で測定した非真円トラックの１８０Ｈｚのフー
リエ成分をプロットした図と、一番外側のトラックが伝
播ステップ６０に対応する、実際のトラックの形状を示
す図である。

【図１２】読み取り素子と書き込み素子が別々の位置に
ある記録用変換器の拡大構成図である。

【図１３】図１２で示したような記録用変換器で得られ
る、正規化したリードバック振幅をオフトラック位置に
対してプロットした理想的な図である。

【図１４】ユーザ・データ・トラックに関連した各種の
伝播バーストの位置と、伝播バーストＡとＤのリードバ
ック振幅が等しくなるように位置決めした読み取り素子
を示す図である。

【図１５】図１２に示した別々の読み取り素子と書き込
み素子を備える記録用変換器を使用した自己伝播の実験
から得られた、Ａ＝Ｄとなるサーボ位置で周期的にバッ
クアップし、平均相対バースト振幅を計測することによ
り、公称平均基準値に対する調整を加えた、公称平均基
準値を伝播ステップ数に対してプロットした図である。

【図１６】トラック間隔が正確に一定に維持されている
様子を示す、図１５に示したのと同じ実験から得られた
平均相対バースト振幅をプロットした図である。

【図１７】バーストを２つ有する振幅サーボパターン内
におけるバーストＡとバーストＢの相対位置、セクタＩ
Ｄフィールド、およびデータ・トラック上で中心に配置
された読み取り素子を示す図である。

【図１８】ゲート機能付き積分器型製品サーボパターン
復調器に関連する各種の信号波形を示す図である。

【図１９】ゲート機能付き積分器型製品サーボパターン
復調器に関連する各種の信号波形を示す図である。

【図２０】ゲート機能付き積分器型製品サーボパターン
復調器に関連する各種の信号波形を示す図である。

【図２１】ゲート機能付き積分器型製品サーボパターン
復調器に関連する各種の信号波形を示す図である。

【図２２】ゲート機能付き積分器型製品サーボパターン
復調器に関連する各種の信号波形を示す図である。

【図２３】ゲート機能付き積分器型パターン復調器に関
連する回路素子のブロック図である。

【図２４】書き込み時のＴＭＲ誤差のためにバーストＡ
の位置が半径方向でずれている、バーストを２つ有する
振幅サーボパターンの図１７と同様の特徴を示す図であ
る。

【図２５】図２４の不正なサーボパターン・バースト位
置に対応する、図１８ないし２２と同様な信号波形を示
す図である。

【図２６】図２４の不正なサーボパターン・バースト位
置に対応する、図１８ないし２２と同様な信号波形を示
す図である。

【図２７】図２４の不正なサーボパターン・バースト位
置に対応する、図１８ないし２２と同様な信号波形を示
す図である。

【図２８】図２４の不正なサーボパターン・バースト位
置に対応する、図１８ないし２２と同様な信号波形を示
す図である。

【図２９】図２４の不正なサーボパターン・バースト位
置に対応する、図１８ないし２２と同様な信号波形を示
す図である。

【符号の説明】

２７ サーボパターン復調器 ２８ 読み取り／書き込み用電子回路 ３０ パターン発生器 ３１ タイミング遅延ユニット ３２ タイミング・コントローラ ３３ マイクロプロセッサ・シーケンス・コントローラ ３４ 振幅復調器 ３６ ＡＤＣ ３８ メモリ ４０ 除算器 ４２ 減算器 ４４ ディジタル・サーボ・コントローラ ４６ ＤＡＣ ４８ ＶＣＭドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク・ディー・シュルツ アメリカ合衆国10523 ニューヨーク州 エルムスフォード サウス・ストーン・ アベニュー 35 (72)発明者 バックネル・シー・ウェブ アメリカ合衆国10562 ニューヨーク州 オシニングシスカ・ロード 811 (72)発明者 ティモシー・ジョーゼフ・チェイナー アメリカ合衆国10541 ニューヨーク州 マホパックバレット・ヒル・ロード 161 (56)参考文献 特開 昭58−150174（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−201881（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−248172（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−212735（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 21/10 G11B 5/596

Claims (37)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転ディスクと相互作用するためのヘッ
   ド、前記ディスクの半径方向に前記ヘッドを位置決めす
   るためのサーボ・ループ、および前記ディスクに前記ヘ
   ッドへの情報の書き込みと読み取りを行わせる手段を備
   えるディスク・ドライブにおいて前記ディスクにサーボ
   書き込みを行うための方法であって、 前記ディスクの複数の半径方向トラックの１つに伝播バ
   ースト・パターンを書き込むステップと、 前記サーボ・ループの閉ループ応答が、ディスク回転周
   波数の整数倍の各点で１未満になるように、前記サーボ
   ・ループの非ゼロ周波数依存ゲインを設定するステップ
   と、 前記トラックの１つに書き込まれた伝播バースト・パタ
   ーンに基づく前記サーボ・ループのサーボ動作により、
   前記１つのトラックとは別のトラックに前記伝播バース
   ト・パターンを書き込むステップと、 を含む方法。
2. 【請求項２】回転ディスクと相互作用するためのヘッ
   ド、前記ディスクの半径方向に前記ヘッドを位置決めす
   るためのサーボ・ループ、および前記ディスクに前記ヘ
   ッドへの情報の書き込みと読み取りを行わせる手段を備
   えるディスク・ドライブにおいて前記ディスクにサーボ
   書き込みを行うための方法であって、 前記ディスクのトラックの１つに前以て記録された別の
   伝播バースト・パターンおよび所与の初期基準トラック
   ・テーブル値に関して前記ヘッドの位置誤差に相当する
   位置誤差波形を得るステップと、 前記位置誤差波形に従ったサーボ動作を行いながら前記
   ディスクのトラックの別の１つに伝播バースト・パター
   ンを書き込むステップと、 前記サーボ・ループの閉ループ応答および位置誤差波形
   の関数として、前記ディスクの更に次のトラックに書き
   込む際に用いられる基準トラック・テーブル値を誘導す
   るステップと、 を含む方法。
3. 【請求項３】前記サーボ・ループの閉ループ応答が周波
   数に依存し、前記基準トラック・テーブル値が前記位置
   誤差波形の周波数依存フィルタリングから誘導されるこ
   とを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】前記誘導するステップが、前記基準トラッ
   ク・テーブル値を誘導するために少なくとも１つの前以
   て記録された位置誤差波形を使用し、この前以て記録さ
   れた位置誤差波形は前記誘導された位置誤差波形とは別
   のものである、請求項２に記載の方法。
5. 【請求項５】前記基準トラック・テーブル値を誘導する
   ステップが、 円形トラック上にサーボパターンを書き込んでいる最中
   に計測した位置誤差信号の離散的フーリエ変換の複素数
   係数を少なくとも１つ計算するステップと、 前記の少なくとも１つの複素数係数に少なくとも１つの
   複素数フィルタ係数ｆを掛けてフィルタリング済み係数
   を少なくとも１つ作成するステップと、 前記の少なくとも１つのフィルタリング済み係数から離
   散的逆フーリエ変換を計算するステップと、 前記離散的逆フーリエ変換を公称平均基準レベルに加え
   て前記基準トラック・テーブル値を形成するステップと
   を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
6. 【請求項６】前記閉ループ応答Ｃの所定の関数からｆが
   計算されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】Ｓ１より小さいステップ因子として、ｆ＝
   （Ｓ−Ｃ）／（１−Ｃ）によりｆを計算することを特徴
   とする、請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】回転ディスクと相互作用するためのヘッ
   ド、前記ディスクの半径方向に前記ヘッドを位置決めす
   るためのサーボ・ループ、および前記ディスクに前記ヘ
   ッドへの情報の書き込みと読み取りを行わせる手段を備
   えるディスク・ドライブにおいて前記ディスクにサーボ
   書き込みを行うための装置であって、 前記ディスクの複数の半径方向トラックの１つに伝播バ
   ースト・パターンを書き込む手段と、 前記サーボ・ループの閉ループ応答が、ディスク回転周
   波数の整数倍の各点で１未満になるように、前記サーボ
   ・ループの非ゼロ周波数依存ゲインを設定する手段と、 前記トラックの１つに書き込まれた伝播バースト・パタ
   ーンに基づく前記サーボ・ループのサーボ動作により、
   前記１つのトラックとは別のトラックに前記伝播バース
   ト・パターンを書き込む手段と、 を含む装置。
9. 【請求項９】回転ディスクと相互作用するためのヘッ
   ド、前記ディスクの半径方向に前記ヘッドを位置決めす
   るためのサーボ・ループ、および前記ディスクに前記ヘ
   ッドへの情報の書き込みと読み取りを行わせる手段を備
   えるディスク・ドライブにおいて前記ディスクにサーボ
   書き込みを行うための装置であって、 前記ディスクのトラックの１つに前以て記録された別の
   伝播バースト・パターンおよび基準トラック・テーブル
   値に関して前記ヘッドの位置誤差に相当する位置誤差波
   形を得る手段と、 前記位置誤差波形に従ったサーボ動作を行いながら前記
   ディスクのトラックの別の１つに伝播バースト・パター
   ンを書き込む手段と、 前記サーボ・ループの閉ループ応答および位置誤差波形
   の関数として、前記ディスクの更に次のトラックに書き
   込む際に用いられる基準トラック・テーブル値を誘導す
   る手段と、 を含む装置。
10. 【請求項１０】前記サーボ・ループの閉ループ応答が周
    波数に依存し、前記基準トラック・テーブル値が前記位
    置誤差波形の周波数依存フィルタリングから誘導される
    ことを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 【請求項１１】前記誘導する手段が、前記基準トラック
    ・テーブル値を誘導するために少なくとも１つの前以て
    記録された位置誤差波形を使用し、この前以て記録され
    た位置誤差波形は前記誘導された位置誤差波形とは別の
    ものである、請求項９に記載の装置。
12. 【請求項１２】前記基準トラック・テーブル値を誘導す
    る手段が、 円形トラック上にサーボパターンを書き込んでいる最中
    に計測した位置誤差信号の離散的フーリエ変換の複素数
    係数を少なくとも１つ計算する手段と、 前記の少なくとも１つの複素数係数に少なくとも１つの
    複素数フィルタ係数ｆを掛けてフィルタリング済み係数
    を少なくとも１つ作成する手段と、 前記の少なくとも１つのフィルタリング済み係数から離
    散的逆フーリエ変換を計算する手段と、 前記離散的逆フーリエ変換を公称平均基準レベルに加え
    て前記基準トラック・テーブル値を形成する手段とを含
    むことを特徴とする、請求項９に記載の装置。
13. 【請求項１３】前記閉ループ応答Ｃの所定の関数からｆ
    が計算されることを特徴とする、請求項１２に記載の装
    置。
14. 【請求項１４】Ｓ１より小さい手段因子として、ｆ＝
    （Ｓ−Ｃ）／（１−Ｃ）によりｆを計算することを特徴
    とする、請求項１３に記載の装置。
15. 【請求項１５】回転ディスクと相互作用するためのヘッ
    ド、前記ディスクの半径方向に前記ヘッドを位置決めす
    るためのサーボ・ループ、および前記ディスクに前記ヘ
    ッドへの情報の書き込みと読み取りを行わせる手段を備
    えるディスク・ドライブにおいて前記ディスクにサーボ
    書き込みを行うための方法であって、 前記ディスクの複数の半径方向トラックの１つに伝播バ
    ースト・パターンを書き込むステップと、 前記ディスクの別のトラックに伝播バースト・パターン
    を書き込む際に用いる前記サーボ・ループの第１の周波
    数依存ゲインを設定するステップと、 前記トラックの１つに書き込まれた伝播バースト・パタ
    ーンに基づく前記サーボ・ループのサーボ動作により、
    前記第１の周波数依存ゲインとは異なる値の第２の周波
    数依存ゲインで前記１つのトラックとは別のトラックに
    前記伝播バースト・パターンを書き込むステップと、 を含む方法。
16. 【請求項１６】ヘッドを有する記憶装置の記憶ディスク
    に書き込まれるトラックの所望のピッチを決定する方法
    であって、 初期公称平均基準レベルを選ぶステップと、 トラックの総数より少ない複数のトラックの各々に前記
    初期公称平均基準レベルにより決められるトラック間間
    隔で伝播バースト・パターンを書き込むステップと、 前記複数のトラックの１つに書き込まれたバースト・パ
    ターンの第１の相対的振幅および別のトラックに書き込
    まれたバースト・パターンの第２の相対的振幅を計測す
    るステップと、 前記第１および第２の相対的振幅を比較するステップ
    と、 前記比較に基づいて前記ヘッドを位置づけるステップ
    と、 前記第１および第２の相対的振幅がほぼ等しくなるまで
    前記計測、比較および位置づけを繰り返して計測相対振
    幅を得るステップと、 前記計測相対振幅を所定値と比較して前記所定値からの
    偏差を得るステップと、 前記所望のピッチで次のトラックを書き込むために用い
    る第２の公称平均基準レベルを前記偏差から決定するス
    テップと、 を含む方法。
17. 【請求項１７】前記ヘッドは別々の読み取り要素および
    書き込み要素を含むことを特徴とする、請求項１６に記
    載の方法。
18. 【請求項１８】前記決定するステップは前記初期公称平
    均基準レベルから前記偏差の一部を差し引いて前記第２
    の公称平均基準レベルを求めることを特徴とする、請求
    項１６に記載の方法。
19. 【請求項１９】前記所定値は前記書き込まれるトラック
    間の所望のギャップに相当することを特徴とする、請求
    項１６に記載の方法。
20. 【請求項２０】前記計測相対振幅は前記１つのトラック
    に書き込まれたバースト・パターンの前記相対的振幅と
    前記別のトラックに書き込まれたバースト・パターンの
    前記相対的振幅との合計に等しいことを特徴とする、請
    求項１６に記載の方法。
21. 【請求項２１】ヘッドを有する記憶装置の記憶ディスク
    に書き込まれるトラックの所望のピッチを決定する装置
    であって、 初期公称平均基準レベルを選ぶ手段と、 トラックの総数より少ない複数のトラックの各々に前記
    初期公称平均基準レベルにより決められるトラック間間
    隔で伝播バースト・パターンを書き込むように適合され
    たパターン発生器と、 前記複数のトラックの１つに書き込まれたバースト・パ
    ターンの第１の相対的振幅および別のトラックに書き込
    まれたバースト・パターンの第２の相対的振幅を計測す
    る手段と、 前記第１および第２の相対的振幅を比較する手段と、 前記比較に基づいて前記ヘッドを位置づける手段と、 前記第１および第２の相対的振幅がほぼ等しくなるまで
    前記計測、比較および位置づけを繰り返して計測相対振
    幅を得る手段と、 前記計測相対振幅を所定値と比較して前記所定値からの
    偏差を得る手段と、 前記所望のピッチで次のトラックを書き込むために用い
    る第２の公称平均基準レベルを前記偏差から決定する手
    段と、 を含む装置。
22. 【請求項２２】前記ヘッドは別々の読み取り要素および
    書き込み要素を含むことを特徴とする、請求項２１に記
    載の装置。
23. 【請求項２３】前記決定する手段は前記初期公称平均基
    準レベルから前記偏差の一部を差し引いて前記第２の公
    称平均基準レベルを求める減算器を含むことを特徴とす
    る、請求項２１に記載の装置。
24. 【請求項２４】前記所定値は前記書き込まれるトラック
    間の所望のギャップに相当することを特徴とする、請求
    項２１に記載の装置。
25. 【請求項２５】前記計測相対振幅は前記１つのトラック
    に書き込まれたバースト・パターンの前記相対的振幅と
    前記別のトラックに書き込まれたバースト・パターンの
    前記相対的振幅との合計に等しいことを特徴とする、請
    求項２１に記載の装置。
26. 【請求項２６】記憶媒体と該記憶媒体と相互作用するヘ
    ッドとを含む記憶装置におけるパターン伝播方法であっ
    て、 前記記憶媒体の書き込み回転中、前記記憶媒体に前以て
    記録されたバースト・パターンに従ったサーボ動作によ
    り前記記憶媒体に別のバースト・パターンを書き込むス
    テップと、 前記書き込み回転中、前記前以て記録されたバースト・
    パターンに対する前記別のバースト・パターンの位置誤
    差に相当する位置誤差信号を決定するステップと、 前記書き込み回転中、前記位置誤差信号を記憶して該位
    置誤差を修正するための前記バースト・パターンに関連
    づけられた基準トラック・テーブル値を計算するための
    記録済み位置誤差信号を与えるステップと、 を含む方法。
27. 【請求項２７】前記位置誤差信号は前記位置誤差のある
    瞬間の値に相当することを特徴とする請求項２６に記載
    の方法。
28. 【請求項２８】前記記録済み位置誤差信号の所定の一部
    分をあらかじめ指定された公称平均基準レベルに加算し
    て前記基準トラック・テーブル値を計算するステップを
    さらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
29. 【請求項２９】前記基準トラック・テーブル値を記録す
    るステップをさらに含むことを特徴とする請求項２８に
    記載の方法。
30. 【請求項３０】前記基準トラック・テーブル値を用いて
    新たな半径方向位置にヘッドを進めるステップと、 前記新たな半径方向位置に書き込まれるべき複数のバー
    スト・パターンのために、前記書き込み、決定、及び記
    録を繰り返すステップと、 をさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の方
    法。
31. 【請求項３１】前記記憶媒体の複数の半径方向位置に対
    して、前記計算、新たな半径方向位置にヘッドを進める
    こと、書き込み、決定、及び記録を繰り返すステップを
    さらに含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
32. 【請求項３２】前記記憶媒体の半径方向位置に複数のバ
    ースト・パターンが書き込まれるまで、前記書き込み回
    転中、前記書き込み、決定、及び記憶を繰り返すステッ
    プをさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方
    法。
33. 【請求項３３】記憶媒体と該記憶媒体と相互作用するヘ
    ッドとを含む記憶装置におけるパターン伝播装置であっ
    て、 前記記憶媒体の書き込み回転中、前記記憶媒体に前以て
    記録されたバースト・パターンに従ったサーボ動作によ
    り前記記憶媒体に別のバースト・パターンを書き込むよ
    うに適合されたパターン発生器と、 前記書き込み回転中、前記前以て記録されたバースト・
    パターンに対する前記別のバースト・パターンの位置誤
    差に相当する位置誤差信号を決定する手段と、 前記位置誤差を修正するための前記バースト・パターン
    に関連づけられた基準トラック・テーブル値を計算する
    ために用いられる記録済み位置誤差信号を与える前記位
    置誤差信号を前記書き込み回転中に記憶するように適合
    されたメモリと、 を含む装置。
34. 【請求項３４】前記位置誤差信号は前記位置誤差のある
    瞬間の値に相当することを特徴とする請求項３３に記載
    の装置。
35. 【請求項３５】前記記録済み位置誤差信号の所定の一部
    分をあらかじめ指定された公称平均基準レベルに加算し
    て前記基準トラック・テーブル値を計算するようにプロ
    グラムされたコントローラをさらに含むことを特徴とす
    る請求項３３に記載の装置。
36. 【請求項３６】記憶媒体を含み、該記憶媒体が複数のセ
    クタおよび該記憶媒体と相互作用する変換器を有し、前
    記複数のセクタの１つ以上がバースト・パターンをあら
    かじめ記録されている記憶装置における製品サーボ・パ
    ターンの書き込み方法であって、 少なくとも１つの前以て記録されたバースト・パターン
    に関する前記変換器の位置誤差に相当する位置誤差信号
    を決定するステップと、 前記少なくとも１つの前以て記録されたバースト・パタ
    ーンに従ってサーボ動作を続けながら前記複数のセクタ
    の１つに製品サーボ・パターンを書き込むステップと、 を含み、前記書き込みは前記位置誤差信号を用いて前記
    位置誤差が前記製品サーボ・パターンにより表されるよ
    うに前記製品サーボ・パターンの信号内容に前記位置誤
    差を取り込むことを特徴とする方法。
37. 【請求項３７】前記位置誤差信号を用いて前記製品サー
    ボ・パターンの１つ以上の部分の相対的タイミングを調
    整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項３
    ６に記載の方法。