JP4074161B2

JP4074161B2 - ディスクのサーボパターン書き込み方法

Info

Publication number: JP4074161B2
Application number: JP2002249077A
Authority: JP
Inventors: 革江尻
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: JP2004087039A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディスクのサーボパターン書き込み方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在大容量のディスク装置としては、ハード・ディスク・ドライブ（略してＨＤＤ）が主流である。図６はＨＤＤの分解図である。以下の従来技術の説明は、「ハード・ディスク装置の構造と応用（著者岡村博司）．ＣＱ出版」を利用している。図において、１は基台、２は回路基盤、３は記憶媒体としてのディスク、４は基台１に取り付けられ、ディスク３を回転させるスピンドルモータである。ディスク３は図に示すように複数枚設けられるのが普通である。それに応じて、ヘッドも複数設けられている。
【０００３】
５はヘッド、６はヘッド５を保持するヘッド・スタック・アッセンブリ、７はマグネット、８はトップヨーク、９はボトムヨークである。マグネット７、トップヨーク８、ヘッド・スタック・アッセンブリ６及びボトムヨーク９とでボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１０を構成している。
【０００４】
図７はディスクの各領域の説明図である。図６と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、３はディスク、１５はディスク３上に形成されたトラック、１６はトラックを複数の領域に分割した時の領域（セクタ）、１７はヘッド位置決め用のサーボパターンが書き込まれたサーボパターン領域、１８はシリンダである。
【０００５】
図８はサーボデータの説明図である。図６、図７と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、２０はサーボデータである。該サーボデータは、次の情報を持っている。
▲１▼トラックデータ
トラック番号が書き込まれている。
▲２▼セクタデータ
セクタ番号が書き込まれている。
１つのトラックは幾つかのデータ領域に分かれており、この１つの領域をセクタと呼ぶ。セクタ番号は、トラック上の何番目の領域かを示す値である。
▲３▼バースト信号
この信号の振幅からトラックの中心とヘッド位置の相対的な位置を計算することができる。バースト信号は、トラックに対するヘッドの相対的位置情報を持っている。なお、バースト信号はサーボ信号の一部である。
【０００６】
図において、２１はトラック間隔、５はヘッド、１６はセクタ、２２はユーザデータである。
サーボデータを正確に読み取るためには、トラックの中心をヘッド５にトレースさせる必要がある。この位置制御を実現するには、トラックの中心位置とヘッド位置の相対的な距離情報が必要である。これは、図９に示すようなサーボバーストＡ〜Ｄの振幅を利用すると得られる。図９はサーボデータに含まれるバースト信号とヘッドの位置関係を示す図である。図はヘッドとトラックの相対位置とバースト信号から得られる再生信号の振幅の関係を示している。
【０００７】
ヘッドがトラック上を通過すると、バースト信号に対応する信号が再生される。つまり、バーストＡからの信号が再生された後、バーストＢからの信号が再生される。バーストＡとバーストＢから得られる再生信号の振幅が等しければヘッドはトラックの中心を通過していることになる。
【０００８】
実際のシステムでは、バーストＡ〜Ｄの各信号のタイミングでピークホールドした再生信号をＡ／Ｄ変換器でディジタルデータに変換して読み取る。マイクロコンピュータは、ヘッドの位置ずれを次式で計算する。ヘッドの位置ずれΔｘは次式で表される。
【０００９】
Δｘ＝（ＶA−ＶB）／（ＶA＋ＶB）
ここで、ＶAはバーストＡの信号振幅、ＶBはバーストＢの信号振幅である。実際の位置検出には、ＡとＢだけではなく、ＣとＤのバースト信号も利用する場合がある。バーストＣとＤはバーストＡとＢに対して９０°の位相差がある。
【００１０】
ＨＤＤでは、サーボ情報を参照することにより、目的とするトラックヘッダにヘッドを位置決めすることが可能となる。サーボ情報自体は、ＳＴＷ（サーボ・トラック・ライタ）と呼ばれる製造設備によってトラックピッチに合わせたサーボデータを書き込むためのヘッドの送りピッチと、書き込み位置をコントロールして情報の書き込みを行なう。この書き込みは、ＨＤＤ製造時の初期の段階で行なわれる。
【００１１】
図１０はＳＴＷのパターンの説明図である。Ａ相〜Ｄ相までのバーストパターンが規則正しく書き込まれている。ＳＴＷは、サーボデータを記憶媒体（ディスク）の半径方向に隙間なくつなぎ合わせて書き込むようになっている。
【００１２】
図１１はＳＴＷ装置の概念図である。ディスク３とヘッド５からなるＨＤＤ装置に対して、ＳＴＷ装置３０のプッシュピン３１によりヘッド５を図の矢印で示す半径方向の所定の位置に位置決めし、位置信号を書き込むようになっている。
【００１３】
図１２はＳＴＷ装置によって書き込まれる位置信号（バーストパターン）例を示す図である。図の左側はＡ相〜Ｄ相のバーストパターンを、右側は各相におけるヘッドの読み込み値のトラック方向の増減を示している。図中上方向はトラック方向、右方向は円周方向を示す。トラック（ｔｒｋ）番号は、００００と０００１の２つを示す。ヘッドの読み出し方向は、図中上から下に向いた方向である。Ａ相〜Ｄ相の読み込み値は、その設けられた配置上を読み出しヘッドが読み出すことにより、パターンの真上を読み込んだ時が最も大きく、ヘッドが離れるにつれて小さくなる。
【００１４】
本例では、バーストパターンがＡ相〜Ｄ相の４相あり、この４相からＰｏｓＮ、ＰｏｓＱの２つの位置信号を生成する。ＰｏｓＮはＡ相からＢ相を引いた値であり、ＰｏｓＱはＣ相からＤ相を引いた値である。ＳＴＷ終了後は、この信号を元にヘッドをトラック中心に位置決めする（図中ｔｒｋ００００ではＰｏｓＱを、トラック０００１ではＰｏｓＮを用いる）。
【００１５】
図１３はバーストパターンの書き込み手順の一例を示す図である。図において、４０は書き込みヘッド（ライトヘッド）である。▲１▼では、Ａ相、Ｃ相を書き、Ｄ相の余りを消す。▲２▼では、Ｃ相、Ｂ相を書き、Ａ相の余りを消す。▲３▼では、Ｂ相、Ｄ相を書き、Ｃ相の余りを消す。図に示すように、プッシュピン３１でトラック方向に１／３トラックずつ送りながらバーストパターンを書いていく。
【００１６】
次に、セルフＳＴＷ方式について説明する。近年、トラックピッチの縮小に伴い、ＳＴＷ装置自体の位置決め精度の限界により、隣接トラック同士の間隔を正確に保つことが次第に困難になってきている（図９に示す例では、トラック間隔が０．５μｍとなっている）。また、ＳＴＷ自体も非常に高価な装置（数千万／台）であり、トラック密度、出荷台数に比例して増大する書き込み時間に対応するために装置台数そのものを増やさざるを得ず、製造コストの増大も無視できないレベルにある。
【００１７】
このような背景の下に、高価なＳＴＷ装置を用いずにＳＴＷする方式としてセルフＳＴＷ方式が提案されている。セルフＳＴＷ方式は、例えば特開平８−２５５４４８号や、特表平１０−５０４１２８号にあるように、プッシュピンを用いずに自らの読み出しヘッドでバーストデータを読んで位置決め信号を検出し位置決めしつつ書き込みヘッドで隣のトラックのバーストパターンを書き込む方式である。
【００１８】
この方式によれば、ＳＴＷ装置を用いずにインナーからアウタへ、もしくはアウタからインナーへパターンを書き継ぐことができる。しかしながら、これらの実施例は現在の主流であるＭＲヘッドの特徴である読み出しヘッド（リードヘッド）と書き込みヘッド（ライトヘッド）については言及されていない。ここで、ＭＲヘッドとは、磁性体に磁界が加わった時に、抵抗値が変化する磁気抵抗効果（ＭａｇｎｅｔｏＲｅｇｉｓｔｉｖｅ）を用いたヘッドのことである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
前述したセルフＳＴＷ方式の問題点について説明する。ヘッド素子の構成例を図１４に、寸法例を図１５に示す。図１４において、４０は書き込みヘッド、４１は読み出しヘッドである。Ｗｃｗは書き込みヘッド４０の長さ、Ｒｃｗは読み出しヘッド４１の長さ、ＰＬＬは書き込みヘッド４０の端と読み出しヘッド４１の端間の長さ、ＲＷｏｓは書き込みヘッド４０の中心と読み出しヘッド４１の中心間の長さである。
【００２０】
図１５より明らかなように、インチあたりのトラック数（ＴＰＩ）は３３０００、トラックピッチＴＰは０．７７μｍ、Ｗｃｗは０．６８μｍ、ＰＬＬは４．５０μｍ、Ｒｃｗは０．６２μｍ、ＲＷｏｓは０．６０μｍである。ＲＷｏｓが存在すると、例えばバーストパターンをアウタからインナーに書き継ぐ場合、書き込みヘッド４０が読み出しヘッド４１よりもアウタ側にあった場合には、インナー方向に書き進むことができない。例えば、外周（アウタ）から内周（インナー）へ書き進む場合、外周側のパターンを読み出しヘッドによって読み取り、これを足がかりにして内周側に新しいパターンを書き込みヘッドで書き込むため、書き込みヘッドが読み出しヘッドよりもアウタ側にある場合、先ずパターンを読んで書き進むということができないからである。
【００２１】
また、図１６に示すように、ヘッドの半径位置によってヘッド中心線トラックのなす角（ｙａｗ角）が変動するため、ＲＷｏｓも変動し、この場合、インナー領域では書き継ぎ可能であるが、アウタ領域では、インナー方向に書き進めることができない。図１６において、３はディスク、４５はヘッドが取り付けられたアームである。（ａ）はディスクを、（ｂ）はヘッドの様子を示している。
【００２２】
この問題に対し、初めからＲＷｏｓを十分大きくとることも考えられる。その理由は、読み出しヘッドからみた書き込みヘッドの内周方向へのオフセット具合をＲＷｏｓと呼んでいるので、ＲＷｏｓがある程度大きくないと書き進めないからである。しかし、ＲＷｏｓはデータを読み書きする時の停止位置の差でもあり、ＲＷｏｓが大きいことは、ＨＤＤ全体の読み書きのスピード低減につながるため、通常インナー／アウタでＲＷｏｓの絶対値が等しくなるようにヘッド素子は取り付けられている。従って、インナー／アウタ領域において、必ず書き継ぎ方向と逆方向のＲＷｏｓが存在することになる。
【００２３】
図１６に示すように、ディスクの内周と外周でｙａｗ角が変化するため、ＲＷｏｓも変化する。この場合において、ＲＷｏｓが大きいとデータの読み／書きの切り替えに時間がかかるため、ハードディスクの性能からいうと、本来はＲＷｏｓが小さい方が好ましい。しかしながら、この場合、ＲＷｏｓの絶対値が重要であり、内周から外周までヘッドを動かした時に、ＲＷｏｓの絶対値が最も小さくなるように、つまり中央の周あたりでＲＷｏｓが０、外周で−の最大値、内周で＋の最大値になる取り付け方が理想的である。従って、少なくとも外周では、必ず書き継ぎ方向と逆方向のＲＷｏｓが存在することになる。
【００２４】
図１７はＷｅｄｇｅの限界値の説明図である。ここで、Ｗｅｄｇｅとは、読み出しヘッド４１の中心から書き込みヘッド４０のエッジまでの長さをいう。従来の単一のパターンを用いた書き継ぎでは、図１７に示すように、
Ｗｅｄｇｅ≧１／６トラック
が必要条件であった。
【００２５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、外部の位置決め手段を用いずに、読み出しヘッドと書き込みヘッドのオフセットの影響を除去してサーボパターンを書き込むことができるディスクのサーボパターン書き込み方法を提供することを目的としている。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
（１）図１は本発明の原理を示すフローチャートである。本発明は、自己のディスクに書き込まれたサーボパターンを用いて位置決めパターンをディスク面に順次書き込んでいく方法において、同一ディスク面上の複数のサーボパターン列を読み込み（ステップ１）、読み込んだサーボパターン列を用いて交互に位置決めパターンを書き込む（ステップ２）ようにしたことを特徴とする。
【００２７】
請求項１記載の発明は、読み出しヘッドと書き込みヘッドとを別に有するヘッドで構成される磁気ディスク装置のディスク上に書き継ぐべき第１のサーボパターンと前記ディスク上の円周方向に所定の距離だけ離した位置に第２のサーボパターンを設け、既にあるサーボパターンを読み出しヘッドで読み出し、ヘッドの位置を決定し、書き込みヘッドにより新たなサーボパターンを該ディスク上に書き込むサーボパターン書き込み方法であって、一方のサーボパターンにヘッドを位置決めする際、該一方のサーボパターンのディスクの半径方向の書き継ぐ距離の半分の距離となる位置に該書き込みヘッドを位置決めし、
前記第１のサーボパターンと第２のサーボパターンとを交互に書き継ぐようにしたことを特徴とする。
なお、本発明によれば、ＳＴＷ装置を用いずにバーストパターンを作成していくものであるが、一番最初のパターンをどのように作成するかが問題となる。その方法としては、例えば従来のＳＴＷ装置を用いて最初のパターンのみ書いておく方法や、ディスクの製造工程で予め書き込んでいく方法等が考えられる。
【００２８】
このように構成すれば、読み出しヘッドと書き込みヘッドのオフセットの影響を除去して、サーボパターンを書き込むことができる。
（２）請求項２記載の発明は、前記読み出しヘッドと書き込みヘッドとの間のディスクの半径方向の位置の関係が、一方のサーボパターンで位置決めした時に、該一方のサーボパターンのディスクの半径方向の書き継ぐ距離の半分の距離となる位置に前記書き込みヘッドを位置決めすることができない関係となる場合、前記一方のサーボパターンで特定される中心位置から該サーボパターンのディスクの半径方向の書き継ぐ距離を得られる半径方向の距離をオフセットさせた位置に前記読み出しヘッドの位置決めをするようにしたことを特徴とする。
【００２９】
このように構成すれば、読み出しヘッドと書き込みヘッドのオフセットの影響を除去して、サーボパターンを書き込むことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
本発明は書き継ぐべきバーストパターンの他に、バーストパターンを用意することによってＲＷｏｓが小さい場合でも隣周にバーストパターンを書き継ぐことができるようにしたものである。
【００３２】
図２は本発明の動作説明図である。この例では、同一円周上にバーストパターンＡとＢを１／６トラックずらして書く。そして、ＡのＰｏｓＱ→ＢのＰｏｓＱ→ＡのＰｏｓＮ→ＢのＰｏｓＮの順に交互にオントラックし内周に書き継ぐ。具体的にはまず１／３トラックの部分でパターンＡを書き、それから所定クロック離して１／３トラックと２／３トラックの間にパターンＢを書き、次に、２／３トラックの部分にパターンＡを書き、それから所定クロック離して２／３クロックと３／３クロックの間にパターンＢを書き、３／３トラックの部分にパターンＡを書く。また、ＲＷｏｓの変化に対してはその値を調整して対応する。
【００３３】
図３、図４は本発明の詳細動作説明図である。ここでは、簡単のためにＷｅｄｇｅ＝１／６トラックの場合を考える。この図では、書き込みヘッドをＷ−ｈｅａｄ、読み出しヘッドをＲ−ｈｅａｄとして示す。この場合
ＲＷｏｓ＝（Ｗｃｗ／２）＋（１／６トラック）
に相当する。ここで、Ｗｂ／２は各相（Ａ相〜Ｄ相）の長さの半分を示している。以下、順に本発明の動作を説明する。
▲１▼パターンＡのトラック０００１にＣ−Ｄ相を用いてライト・オントラック（トラック上に正確に位置決めすること）し、パターンＢのＢ，Ｄ相を書く。
▲２▼パターンＢにＣ−Ｄ相を用いてライト・オントラックし、パターンＡのＡ，Ｄ相を書く。
▲３▼パターンＡにＡ−Ｂ相を用いてライト・オントラックし、パターンＢのＡ，Ｄ相を書く。
▲４▼パターンＢにＡ−Ｂ相を用いてライト・オントラックし、パターンＡのＡ，Ｃ相を書く。
【００３４】
このように、読み込んだサーボパターン列を用いて、ヘッドを所定量ずつ移動させながら交互に位置決めパターンを書き込むことで、読み出しヘッドと書き込みヘッドのオフセットの影響を除去してサーボパターンを書き込むことができる。
【００３５】
図５はＷｅｄｇｅの値の説明図であり、隣にパターンがない書き継ぎ中の状態で、読み出しヘッドをどこまで位置決めできるかを示す。これにより、読み出しヘッドは１／６トラック分トラック中心からオフセット可能である。従って、図４のＷｅｄｇｅ＝０でもよいことになる（ＲＷｏｓ＝Ｗｃｗ／２に相当する）。
【００３６】
以上、説明したように、パターンを書き継ぐためにはヘッドを１／３トラックずつ書き継ぎ方向に送る必要があるが、１／６トラックずらしたパターンを２列用意することにより、読み出しヘッドのオフセット限界で１／６トラックかせぎ、２列のパターンに交互にオントラックすることにより、１／６トラック、合わせて１／３トラックとなり、Ｗｅｄｇｅ＝０の状態でも書き継ぎが可能になった。
【００３７】
以上のことを式に表わすと、以下のようになる。書き継ぎ可能なＷｅｄｇｅ値をΔとする。
（オフセット可能値：（１／６トラック）＋Δ）×（パターン列数）＝１／３トラック
Δ＝（１／３トラック）／２−（１／６トラック）＝０
更にもう１本のパターンを用意し、３本のパターンを１／９トラックずつずらした場合、
Δ＝（１／３トラック）／３−（１／６トラック）＝−１／１８トラック
一般的に、Ｎ本のパターンを用意し、それぞれ１／３／Ｎトラックずつずらした場合、
Δ＝（１／３トラック）／Ｎ−（１／６）トラック
従って、理論的にはΔ＝−１／６トラックより大きい場合（ＲＷｏｓ＝Ｗｃｗ／２−１／６トラックに相当する）において、本発明による書き継ぎが可能となる。
【００３８】
前述の説明では、同一面内、同一ヘッドでの書き継ぎを示したが、実際の磁気ディスク装置は、複数のヘッドがあるものが大部分である。そこで、複数のヘッドを用いても本発明を実施することができる。
【００３９】
また、複数パターン、複数のヘッドを用いても本発明を実施することができる。
このようにすれば、複数のディスク面上のサーボパターン列を書き込み、交互に位置決めパターンを書き込むことにより、読み出しヘッドと書き込みヘッドのオフセットの影響を除去して、サーボデータを書き込むことができる。
【００４０】
また、複数のディスク面上の複数のサーボパターン列を読み込み、交互に位置決めパターンを書き込むことにより、読み出しヘッドと書き込みヘッドのオフセットの影響を除去して、サーボパターンを書き込むことができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
（１）請求項１記載の発明によれば、読み出しヘッドと書き込みヘッドのオフセットの影響を除去して、サーボパターンを書き込むことができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、読み出しヘッドと書き込みヘッドのオフセットの影響を除去して、サーボパターンを書き込むことができる。
【００４２】
このように、本発明によれば、外部の位置決め手段を用いずに、読み出しヘッドと書き込みヘッドのオフセットの影響を除去してサーボパターンを書き込むことができるディスクのサーボパターン書き込み方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を示すフローチャートである。
【図２】本発明の動作説明図である。
【図３】本発明の詳細動作説明図である。
【図４】本発明の詳細動作説明図である。
【図５】Ｗｅｄｇｅの値の説明図である。
【図６】ＨＤＤの分解図である。
【図７】ディスクの各領域の説明図である。
【図８】サーボデータの説明図である。
【図９】サーボデータに含まれるバースト信号とヘッドの位置関係を示す図である。
【図１０】ＳＴＷパターンの説明図である。
【図１１】ＳＴＷ装置の概念図である。
【図１２】バーストパターンの例を示す図である。
【図１３】バーストパターンの書き込み手順を示す図である。
【図１４】ヘッド素子の構成例を示す図である。
【図１５】ヘッド素子の寸法例を示す図である。
【図１６】インナーとアウタでのＲＷｏｓの様子を示す図である。
【図１７】Ｗｅｄｇｅの限界値の説明図である。
【符号の説明】
４０書き込みヘッド
４１読み出しヘッド

Claims

読み出しヘッドと書き込みヘッドとを別に有するヘッドで構成される磁気ディスク装置のディスク上に書き継ぐべき第１のサーボパターンと前記ディスク上の円周方向に所定の距離だけ離した位置に第２のサーボパターンを設け、既にあるサーボパターンを読み出しヘッドで読み出し、ヘッドの位置を決定し、書き込みヘッドにより新たなサーボパターンを該ディスク上に書き込むサーボパターン書き込み方法であって、
一方のサーボパターンにヘッドを位置決めする際、該一方のサーボパターンのディスクの半径方向の書き継ぐ距離の半分の距離となる位置に該書き込みヘッドを位置決めし、
前記第１のサーボパターンと第２のサーボパターンとを交互に書き継ぐようにしたことを特徴とするディスクのサーボパターン書き込み方法。
前記読み出しヘッドと書き込みヘッドとの間のディスクの半径方向の位置の関係が、一方のサーボパターンで位置決めした時に、該一方のサーボパターンのディスクの半径方向の書き継ぐ距離の半分の距離となる位置に前記書き込みヘッドを位置決めすることができない関係となる場合、前記一方のサーボパターンで特定される中心位置から該サーボパターンのディスクの半径方向の書き継ぐ距離を得られる半径方向の距離をオフセットさせた位置に前記読み出しヘッドの位置決めをするようにしたことを特徴とする請求項１記載のディスクのサーボパターン書き込み方法。