JP3787497B2

JP3787497B2 - 磁気ディスク装置およびサーボ信号記録方法

Info

Publication number: JP3787497B2
Application number: JP2001028973A
Authority: JP
Inventors: 啓安那; 高司山口; 丸朋後藤; 英彦沼里
Original assignee: 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2021-02-06
Also published as: US20020105751A1; KR100500619B1; KR20020065378A; JP2002230929A; US6888696B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
ハードディスク装置等の磁気ディスク装置に関するものであり、特に、ヘッドを媒体上の所定の位置に位置決めするためのサーボ信号書き込み動作に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、一般的に用いられている記録再生分離型の磁気抵抗ヘッドを備えた磁気ディスク装置において、サーボトラック情報を外部の書込み装置を用いずに記録するセルフサーボライトを実現するためには、該磁気ディスク装置が備えるヘッドについて、再生用素子と記録用素子の間の相対距離や、トラック幅など、ヘッドを位置決めするための基準となる情報を把握する必要がある。
【０００３】
これを実現する方法の一つとして、記録媒体の一部の領域に予め基準となるサーボ情報を記録しておいて、このパターンを読み取ることによって、位置決めのための基準情報を得る方法が特開平８−２５５４４８号公報に開示されている。この方法によると、記録媒体上の所定の位置に予め記録した情報を利用してヘッド送り位置決めピッチ量を算出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法を実現するには、予め記録媒体上の一部にディスク装置とは別に設けた外部の書込み装置でサーボ信号を記録しておく必要がある。すなわち、外部書込み装置が不要であるというセルフサーボライトの利点を損なっている。
【０００５】
本発明目的は、サーボライトをディスク装置に設けた記録再生素子を用いてサーボ信号を記録する場合に、外部の書込み装置を用いてサーボ信号を記録する必要がない磁気ディスク装置及びサーボ記録方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
サーボ信号を記録する最初の段階において、アクチュエータをディスク内周側のストッパに押し付けて、アクチュエータの駆動力を変化させてヘッドの位置を調整することによって、再生出力のディスク径方向依存性（以降、オフトラックプロファイルと称する）の測定を実施し、得られたトラック幅、記録用素子と再生用素子の相対距離（以降、R／Wオフセットと称する）からヘッド送りピッチを算出する。トラック幅、Ｒ／Ｗオフセットの学習はアクチュエータ駆動電流を一方向に変化させながら実施し、アクチュエータを押しつけるストッパの弾性変形ヒステリシスの影響を排除する。そして、算出された送りピッチでサーボパターンを書き拡げ、ディスク全面にサーボパターンを記録する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一例である磁気ディスク装置にサーボ信号を記録する動作（以降、サーボライトと称する）について、図１〜図６を用いて説明する。
【０００８】
図２は本発明の磁気ディスク装置の構成とサーボライト動作時の信号の流れを示す模式図である。本発明の磁気ディスク装置は、図２に示すように、情報を記録する円板上の媒体２０１と、媒体の信号を記録再生するヘッド２０２を備える。ヘッド２０２はピボット２０４を中心として回転可能な形で支持され、アクチュエータ２０５によって媒体２０１上の任意の半径位置に移動される。
この磁気ディスク装置にサーボライトをする際には、動作制御用回路２０７を装着してヘッド、アクチュエータなどの動作制御をおこなう。なお、この動作制御用回路は磁気ディスク装置を製品として動作させるための制御回路と同一のものであっても良く、また、別に設けても良い。
【０００９】
動作制御用回路２０７はパターンを書込むためのライトドライバ２０７ａ、パターン生成回路２０７ｂ、再生信号を処理するプリアンプ２０７ｃ、復調回路２０７ｄ、アクチュエータを駆動するためのＶＣＭドライバ２０７ｅ、これらの機能を制御するコントローラ２０７ｆ、および動作に必要なパラメータを記憶するメモリ２０７ｇで構成される。
【００１０】
図１に、本発明のサーボライト動作のフローチャートを図１に示す。まずスピンドルモータを起動し、所定の回転速度に達するまで回転駆動する（ステップ１０１）。続いてＶＣＭドライバによりアクチュエータ２０５を駆動してヘッド２０２をランプ２０３からディスク２０１上へローディングする（ステップ１０２）。この段階ではディスク２０１にはヘッド位置決め用の信号は記録されておらず、ヘッド２０２はディスク上のどの半径位置にあるかを検出することはできない。そのため、ローディング後はヘッド２０２が最内周側の位置になるように、アクチュエータ２０５の回転部が一方側に設けたストッパ２０６に当たるまでヘッドを内周側に移動させる（ステップ１０３）。この時ＶＣＭに流す電流２０９を一定にしてアクチュエータをストッパに押しつけて、ヘッドの位置を略固定する。固定した状態でライト素子を用いてサーボ情報を記録する。記録後その位置でリード素子を駆動して、書き込まれたサーボ信号を読取る。その後、電流値２０９を変化させてヘッドの位置を微調整し、リード素子で最初に記録したサーボ信号を読取る。これを繰り返してリード（再生）素子とライト（記録）素子のオフセット量、及びトラック幅を学習する（ステップ１０４）。さらに、測定したトラック幅の情報を基に、送りピッチの設定を行い（ステップ１０５）、サーボパターンを１トラックずつ書き拡げる（ステップ１０６）。ディスク全面にサーボパターンの記録が完了した後、サーボパターンの検査を実施し（ステップ１０７）、ヘッドをアンロード（ステップ１０８）させてサーボライト動作を終了する。
【００１１】
本発明の磁気ディスク装置の特徴は、ステップ１０４、１０５において、円板上に位置決め用の信号が記録されていない状態で、アクチュエータをストッパに押し付け、まず、ライト素子で１周分のサーボ信号を記録し、記録されたサーボ信号をリード素子で読取る。そして、ＶＣＭ電流を変化させて、ヘッド位置を移動させ、その状態で最初に記録したサーボ情報をリード素子で読取りという動作を繰り返すことで、記録・再生素子のオフセット量、トラック幅を学習する点である。すなわち、本実施例におけるストッパ２０６は弾性体で形成されており、VCMの電流可変（押し付け力可変）することで変形可能に形成してある。
【００１２】
この動作は、記録用素子で媒体に記録したパターンを同一ヘッドに備えられた再生用素子で読み出す動作を実施するために非常に重要である。これは以下の理由による。すなわち、一般に現在の磁気ディスク装置の磁気ヘッドでは、記録用素子と再生用素子は異なる変換素子を用いており、この２つの素子間の相対距離はトラック幅に対して無視できないほどの個体間ばらつきを有している。このため、ある半径位置において記録用素子で媒体上にパターンを記録した場合、再生用素子はパターンの直上にあるとは限らず、記録した後にアクチュエータを動作させないと、ヘッドは自分で記録したパターンを読み出すことができないという現象が発生する。サーボパターンを記録する場合、円板上には何等情報が記録されていないため、ヘッドは円板上の位置についての情報が全く得られない。このため、サーボライト動作を行うことができない。
【００１３】
この記録・再生素子のオフセット量、実効的なトラック幅を学習する手順について、図３から図６を用いて説明する。
【００１４】
まず、図１中のステップ１０３でアクチュエータ２０５は、ヘッドが最内周位置に来るように設けられたストッパ２０６に接触するまで移動させる。その後、ＶＣＭにある一定値のＤＣ電流を流してアクチュエータをストッパに押し付ける（ステップ３０１）。このときのＶＣＭに流す電流値を２０９−０とする。この状態で記録素子を稼動して記録媒体２０１上の１周に渡って一定周波数のパターン（Ａｌｌ−１パターン）を記録する（ステップ３０２）。そして、再生素子を動作させて記録されたパターンを読取りメモリ２０７ｇに記録する。次に、ＶＣＭに流している電流を段階的に減少させ、ヘッドを外周側に移動させる。このときのＶＣＭ電流とヘッドの半径位置との関係を図４に示す。ステップ３０２においてパターンをディスク上に記録したときのＶＣＭ電流値を、２０９−０から２０９−１、２０９−２と順次減少させることによってヘッドの位置は４０１−０から４０１−１、４０１−２と外周側に移動する。ヘッドの位置を変化させた段階毎に再生素子を稼動させて、記録されたパターンを読取りメモリに記録する（ステップ３０３）。このときのヘッドの半径位置と再生信号振幅との関係を図５に示す。前述のように、ヘッドが移動する各段階において再生される信号の振幅を復調回路２０７ｄでデジタル値に変換し、コントローラ２０７ｆを介してメモリ２０７ｇに保存する。
【００１５】
ＶＣＭ電流を予め設定された値２０９−ｍまで減少させてヘッドを４０１−ｍまで移動させたら、次はＶＣＭ電流を予め設定した電流値２０９−ｎに増加させてヘッドを内周側の位置４０１−ｎまで移動させる（ステップ３０４）。ＶＣＭ電流値を２０９−ｎから再び、２０９−（ｎ＋１）と段階的に減少させて、再び振幅が最大となる位置まで移動し、各段階の振幅を復調回路２０７ｄでデジタル値に変換してメモリに保存する（ステップ３０５）。ステップ３０１から３０５までの手順により、図５中の５０２に示すような再生振幅のオフトラックプロファイルを得る。得られたオフトラックプロファイルを基に、ヘッドに設けた記録・再生素子のオフセット量５０３、トラック幅５０５を算出する（ステップ３０６）。
【００１６】
このように、ＶＣＭの電流を変化させてヘッド位置が略線形に変化するような弾性体でストッパ２０６が形成されている必要があることは言うまでもない。
【００１７】
記録・再生素子のオフセット量は、記録素子と、再生素子でオフセットがなけば同じ位置でピークの信号を再生できるはずであるが、オフセットがあると図５に示すように記録素子が記録したパターンのピーク値を再生素子が読取る位置が異なる。そこで、記録素子が記録した時に、再生素子その情報を読取り、ヘッド位置を少しずつずらしながら再生素子で記録素子の記録した情報を読取って、情報パターンを求め、情報パターンのピークになる位置までの移動量をオフセット量として算出するものである。又、一般に磁気的なトラック幅はオフトラックプロファイルにおいて振幅が最大値の５０％となる２点間の距離で代表させることができる。そこでまず、オフトラックプロファイルとしてメモリに保存した値と振幅最大値の５０％の値（図５中５０２−ｈ）と１点ずつを大小比較しながら、振幅の最大となる点４０１−２から外周側のプロファイルに相当するメモリの値を順次調査し、最初に５０％より小さくなった点４０１−ｅ１を外周側のトラックのエッジ位置とする。同様に内周側もメモリに保存された値を調査し、内周側のトラックのエッジ位置４０１−ｅ２を得る。得られたトラックの両エッジの距離からトラック幅５０５を算出する。
【００１８】
続いて、ステップ１０５でヘッド送りピッチを算出する作業について、図５を用いて説明する。ステップ１０６では、既に記録したパターンから所定の量だけヘッドをオフセットさせて、新たなトラックを記録することでパターンを書き広げる。このヘッドのオフセット移動は、既に記録したトラックを再生した信号の振幅が、ある目標の値となるように位置決め動作させることで行われる。目標とする振幅値は、対象とする磁気ディスク装置がヘッドのトラック幅をトラックピッチに対してどの程度の割合に設定するかに依存する。本実施例ではトラックピッチを測定したトラック幅５０５の１２５％と設定し、そのトラックピッチの半分をヘッド送りピッチ５０４とした。この場合、書き広げるためにヘッドを送るときの目標となる振幅値はオフトラックプロファイル５０２において、Ｒ／Ｗオフセット５０３と送りピッチ量５０４の分だけライト位置４０１−ａから外周側の位置４０１−ｔでの振幅５０２−ｔと決定される。
【００１９】
目標とする振幅値を決定するさらに別の方法について、図６を用いて説明する。図６において、例えばＲ／Ｗオフセット５０３−１がトラック幅５０５に比して大きい場合、設定した送りピッチ５０４でヘッドを送るために記録素子をオフセットさせた場合、目標とする振幅は５０２−ｔ１となる。この場合、径方向の位置が変化しても振幅が変化せず、位置決めの目標とする振幅値として使用する事ができない。これを防ぐため、予めステップ３０３から３０５までの間でヘッドを外周側にステップ移動させる間に４０１−ａに加えてさらに等間隔で離れたの複数の半径位置４０１−ｂ、４０１−ｂに、互いに周方向に重なり合わないように、図６上部に示す如くパターン５０１−ｂ、５０１―ｃを記録する。このパターンを回転インデックスなどを基準にしてそれぞれ時間を分け、別々に振幅を取り込むことによって、それぞれのパターンのオフトラックプロファイル５０２−ａ、５０２−ｂ、５０２−ｃを得る。
【００２０】
記録・再生素子のオフセット量が大きいヘッドに対しては、５０２−ｃから、さらにオフセットさせてパターンを新たに書き広げる場合、ヘッド位置検出をするための再生信号を用いるパターンを５０１−ｂに選択することによって、目標とする振幅値はオフトラックプロファイル５０２−ｂ上の５０２−ｔ２となり、位置決め動作をすることが可能となる。その後も直前に記録したパターンではなく、その１つ前の段階で記録したパターンの再生振幅を利用することによって、その後のステップ１０６以降でパターンを書き広げるためのヘッド位置決め動作を行うことができる。
上記のオフトラックプロファイルの学習は、前述したようにＶＣＭに流すＤＣ電流の大きさを変化させることによりストッパに押し付ける力を変化させて、ヘッド位置を微調整して実施する。このＶＣＭ電流とヘッド位置の関係はストッパ２０６の変形特性に依存する。実際のストッパにおいてはＶＣＭに流す電流値とヘッド位置の関係は完全に線形な関係とはならず、非線形な特性となるのが一般である。また、押し付け力の変化に対するヘッド位置のヒステリシスも無視できない。
これらの誤差の影響について図４および図７を用いて説明する。先の図４において、ヘッドを外周に向かって移動させる場合は、ヘッド位置は図４の４０２−１のパスを通るのに対し、ヘッドを内周に向かって移動させる場合は４０２−２のパスを通る。オフトラックプロファイルの学習はヘッド位置に対応するＶＣＭ電流値と再生信号振幅の対応を測定するので、ストッパの変形特性に上記のような非線形要素やヒステリシスが存在すると、学習するオフトラックプロファイルが誤差を含み、トラックピッチの誤差要因となる。
【００２１】
これらの誤差要因の影響を軽減するために本発明は以下の点に留意した方法を実施する。
【００２２】
第一の点は、前述したオフトラックプロファイルの学習を実施する際の振幅を検出する動作は、ヘッドを内周側から外周側に移動させる過程で実施する点である。すなわち、図４中のライト位置４０１−０より外周側は４０１−０から４０１−ｍの方向に移動させながら再生信号振幅を測定し、ライト位置４０１−０より内周側については４０１−ｎから４０１−０の方向に移動させながら再生信号振幅を測定する。これにより、再生信号振幅測定時の各ヘッド位置は内周から外周へのパス４０２−ａ上になる。図４に示したＶＣＭ電流とヘッド位置の関係は、円筒状の弾性体にアクチュエータを押し付けて、ＶＣＭ電流を変化させた場合のヘッド位置を実測した結果であり、移動方向が同一のパスは高い精度で再現されることが理解できる。この結果から、ヒステリシスが存在しても、オフトラックプロファイルの測定時の誤差要因とはならないことがわかる。
【００２３】
第二の点は、ストッパの変形特性を調整し、ＶＣＭ電流値すなわちアクチュエータ駆動力とヘッド位置との間の関係が勾配の変動をある許容範囲内に抑える点である。このＶＣＭ電流値とヘッド位置との間の勾配に変動が存在する場合のヘッド送りピッチに表れる誤差について、図７を用いて説明する。図７（ａ）は勾配に変動がある場合（４０２−１ａ）とない場合（４０２−１ｂ）のＶＣＭ電流値とヘッド位置との関係を示した図である。曲線４０２−１ｂのように勾配に変動があると、ＶＣＭ電流値で期待されるヘッド位置と実際のヘッド位置との間に、７０１だけ誤差を生じる。このため、ステップ１０４で学習するオフトラックプロファイルも図７（ｂ）に示すように、実際のプロファイル７０２−ａに対して、測定されるプロファイルは７０２−ｂのように誤差を含む。この結果、算出するヘッド送りピッチは適正な値からずれることになり、トラックピッチが設計値からずれることになる。
【００２４】
一般に磁気ディスク装置の記録再生動作上、許容されるトラックピッチの誤差は±５％程度であるので、勾配の変動を１０％以内に収めることによって、磁気ディスク装置の動作上問題のない精度でサーボ信号を記録することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べた方法によって、媒体に外部の書込み装置を用いてサーボ信号を記録しなくても、ヘッドにより正確に管理されたトラックピッチでサーボ信号を記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気ディスク装置にセルフサーボライトする手順を示す流れ図。
【図２】サーボライト時の磁気ディスク装置の動作制御システムを示す模式図。
【図３】ヘッドのトラック幅とＲ／Ｗオフセットの測定手順を示す図。
【図４】ＶＣＭ電流とヘッド位置との関係を示す図。
【図５】トラック幅とＲ／Ｗオフセット測定時のヘッドの動きを示す図。
【図６】ヘッド送りピッチを算出する方法について示す図。
【図７】ストッパに押し付けるＶＣＭ電流とヘッド位置の非線形性の影響を示す図。
【符号の説明】
２０１…記録媒体、２０２…記録再生ヘッド、２０２−ａ…記録用素子、２０２−ｂ…再生用素子、２０３…ランプロード、２０４…ピボット、２０５…アクチュエータ、２０６…ストッパ、２０７…サーボライト制御回路、２０８…ヘッド位置信号、２０９…ＶＣＭ駆動電流、５０１…Ａｌｌ−１記録パターン、５０２…オフトラックプロファイル、５０３…記録・再生素子のオフセット量、５０４…ヘッド送りピッチ。

Claims

情報を記憶する磁気ディスクと、前記磁気ディスクに情報を書き込むための記録用変換素子と、読み取るための再生用変換素子とを備えたヘッドを備え、前記ヘッドを支持しディスク上を移動させるためのサスペンションと、前記サスペンションを駆動する駆動装置とからなるアクチュエータと、前記アクチュエータの可動範囲を制限するストッパを備えた磁気ディスク装置において、
前記ストッパは弾性体で形成され、アクチュエータを前記ストッパに押し付けた状態で前記アクチュエータを駆動する力を変化させることによって前記ストッパの弾性変形量を変化させて前記ヘッドの位置の調整し、前記ヘッドの再生出力のディスク径方向位置依存性を測定することを特徴とする磁気ディスク装置。
請求項１記載の磁気ディスク装置において、前記再生出力の位置依存性の測定を行うためのパターンが、前記アクチュエータを前記ストッパに押しつけて弾性変形させた状態で前記ヘッドが位置する、磁気ディスク上最内周領域に記録されたことを特徴とする磁気ディスク装置。
請求項１記載の磁気ディスク装置において、前記再生出力の位置依存性の測定は、前記ヘッドを一方向に移動させながら実施することを特徴とする磁気ディスク装置。
請求項１記載の磁気ディスク装置において、前記アクチュエータを前記ストッパへ押し付ける駆動力の大きさと前記ヘッドの幅方向位置との関係が２トラックの範囲で勾配の変動が１０％以内であることを特徴とする磁気ディスク装置。
情報を記憶する磁気ディスクを回転させ、
前記磁気ディスクに情報を書込む記録用変換素子及び情報を読み取る再生用変換素子を有するヘッドを、前記ヘッドのディスク半径位置を移動させるアクチュエータを駆動させることにより、前記ヘッドの位置決めをするための信号が記憶されていない前記磁気ディスク上にローディングさせ、
前記ヘッドの最内周位置を定めるストッパに前記アクチュエータが当たるまで前記ヘッドを移動させ、
前記アクチュエータを前記ストッパに押し付けた状態で、前記アクチュエータを駆動する力を変化させることによって前記ストッパの弾性変化量を変化させて前記ヘッドの位置の微調整を行うことで前記ヘッドの再生出力のディスク径方向位置依存性を測定し、
前記ディスク径依存性に基づいて前記ヘッドの送りピッチを設定し、
前記磁気ディスクにサーボ信号を記録することを特徴とする磁気ディスク装置のサーボ信号記録方法。
請求項５記載のサーボ信号記録方法において、前記再生出力の位置依存性の測定を行うためのパターンが、前記アクチュエータを前記ストッパに押しつけて弾性変形させた状態で前記ヘッドが位置する、磁気ディスク上最内周領域に記録されたことを特徴とするサーボ信号記録方法。
情報を記憶する磁気ディスクを回転させ、
前記磁気ディスクに情報を書込む記録用変換素子及び情報を読み取る再生用変換素子を有するヘッドを、前記ヘッドのディスク半径位置を移動させるアクチュエータを駆動させることにより、前記ヘッドの位置決めをするための信号が記憶されていない前記磁気ディスク上にローディングさせ、
前記ヘッドの最内周位置を定めるストッパに前記アクチュエータが当たるまで前記ヘッドを移動させ、
前記アクチュエータを前記ストッパに押し付けた状態で前記アクチュエータを駆動する力を変化させることによって前記ストッパの弾性変形量を変化させて前記ヘッドの位置を段階的に変化させて、複数の半径位置に互いに重なり合わないパターンを前記記録用変換素子により記録し、
該パターンを前記再生用変換素子により読み取ることで前記ヘッドの送りピッチを設定し、
前記磁気ディスクにサーボ信号を記録することを特徴とする磁気ディスク装置のサーボ信号記録方法。