JP4680393B2 - ハードディスクドライブ用改良型サーボ書込み法 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景）
本発明は、データ記憶装置に関し、特に、ハードディスクドライブに使用するディスク上のサーボ情報を符号化する方法に関する。
【０００２】
典型的ディスクドライブ記憶システムは、ハブまたはスピンドル上で共回転するように取付けた、一つ以上の磁気ディスクを含む。典型的ディスクドライブは、各磁気ディスク上を浮動する、流体軸受によって支持した変換器も含む。この変換器と流体軸受をまとめてデータヘッドと呼ぶ。通常、ホストシステムから受けたコマンドを基にディスクドライブを制御するために、ドライブコントローラを使う。このドライブコントローラは、ディスクドライブを制御して、磁気ディスクから情報を引出し、そして情報を磁気ディスクに記憶する。電気機械式のアクチュエータが負帰還、閉ループサーボシステム内で作動し、トラックシーク動作のためにデータヘッドをディスク面上で放射状にまたは直線的に動かして、トラックフォローイング動作のために変換器をディスク上の所望のトラックまたはシリンダの直ぐ上に保持する。
【０００３】
情報は、典型的には磁気ディスク面上に記憶すべきデータを表す磁束反転を符号化するためにデータヘッドへ書込み信号を供給することによって、磁気ディスク面上の同心トラックに記憶する。これらのディスクからデータを引出す際は、データヘッドが磁気ディスク上の所望のトラックまたはシリンダの上を浮動し、磁気ディスク上の磁束反転を検知し、そしてこれらの磁束反転に基づいて読取り信号を発生するように、ドライブコントローラが電気機械式のアクチュエータを制御する。
【０００４】
埋込み式サーボ型システムでは、サーボ情報または（サーボバースト）を、記憶データも含むデータトラック上に記録する。これらのサーボバーストは、典型的には各データトラックの円周に時間的に均等に離間している。データは、データトラック上でサーボバーストの間に記録する。専用サーボ型システムでは、ディスクドライブの全ディスク面をサーボ情報の記憶専用にする。
【０００５】
データヘッドがこのサーボ情報を読取ると、変換器が位置信号を供給し、それを位置復号器によって復号化し、サーボ制御プロセッサへディジタル形で提供する。このサーボ制御プロセッサは、本質的にトラック中心に対する相対位置誤差を比較し、アクチュエータに位置誤差を最小にするために動くように命じる。
【０００６】
一般的に、サーボ情報は、ディスク組立体の製造中にディスク面上に書込む。各ディスク組立体をサーボライタ支持組立体に取付け、この組立体がディスク面を基準または原点に対して正確に位置付ける。このサーボライタ支持組立体は、レーザ光干渉計のような、位置センサを支持し、それがディスク面に対するアクチュエータの位置を検出する。この位置センサは、サーボデータをディスク面に書込みながら、サーボシステムに位置情報を供給するために、ディスクドライブの負帰還、閉ループサーボシステム内に電気的に挿入してある。サーボライタ支持組立体は、サーボデータを各トラックの円周に時間的に離間させるために使用する、ディスク面上のクロックパターンを書込むクロックライタ変換器も支持してよい。
【０００７】
サーボ情報を書込むためにサーボライタ支持組立体を使うことは、典型的には各ディスク組立体に対して何分も要する。そのような時間は、製造処理量を低下し、完成品のコストを増す可能性がある。もう一つの欠点は、これらのサーボパターンが一般的に与えられたディスクドライブの使用可能記録面積の約５％ないし１０％を消費することである。更に、予め書込んだサーボパターンの方位に対して製品ヘッドスキューを整列することが困難である。更に尚、トラックがスピンドル回転中心で円を描き且つ中心があるようにディスクを整列することも困難である。更にもう一つの欠点は、シリンダを作るために表面毎の製品ヘッドの半径方向位置の整列が困難であることによる。
【０００８】
サーボ情報を書込むためのもう一つに既知の技術は、ディスクドライブそれ自体を使って、サーボ情報を現場で書込むものである。現場記録とは、製品アクチュエータを先に書込んだトラックからの帰還で使ってアクチュエータアームの位置を制御し、そして製品ヘッドでサーボ情報を記録することによって、サーボパターンを完全に組立てたドライブに記録することを意味する。しかし、一般的に自己サーボ書込み技術を制限した一つの欠点は、ディスクフラッタおよびスピンドルの再現不能な振れ（ＮＲＲＯ）のような、ドライブそれ自体に固有の外乱が位置検知パターンの半径方向および円周方向精度を制限することである。
【０００９】
業界がディスクドライブ製造業者に低コストで記憶容量の増加したディスクドライブを供給することを迫り続けるので、製造時間および労働コストを最小にしながら、高トラック密度のディスクドライブを供給することが益々重要になっている。
【００１０】
本発明は、これらおよびその他の問題を取扱い、並びに従来技術にまさる他の利点を提供する。
【００１１】
（発明の概要）
ハードディスクドライブ用のサーボ情報書込み方法を開示する。この方法は、ディスク組立体をハードディスクドライブに取付ける前に、基準ディスク面上に位置基準情報を書込む工程を含む。ある実施形態では、この位置基準情報を約５ＭＨｚより低い周波数で書込む。他の実施形態では、ドライブサーボ周波数を使うことができる。一旦このディスク組立体をディスクドライブに取付けると、予め記録した位置基準情報に基づいて、サーボ情報をディスク面上に書込む。後に、先に記録した位置基準情報を削除または上書きできる。本発明のこれらおよびその他の特徴および利点は、以下の詳細な説明を読み且つ添付の図面を検討すれば明白となろう。
【００１２】
（好適実施例の詳細な説明）
図１は、ベース１０２および上カバー（図示せず）を備えるハウジングを含むディスクドライブ１００の斜視図である。ディスクドライブ１００は、更に、ディスククランプ１０８によってスピンドルモータ（図示せず）に取付けたディスク組立体１０６を含む。ディスク組立体１０６は、中心軸１０９の周りに共回転するように取付けた、複数の個々のディスクを含む。各ディスク面は、関連するヘッド１１０を有し、それはこのディスク面と連絡するためにディスクドライブ１００に取付けてある。図１に示す例では、ヘッド１１０を懸架装置１１２によって支持してあり、次にそれがアクチュエータ１１６のトラックアクセスアーム１１４に取付けてある。図１に示すアクチュエータは、全体を１１８で示す、既知のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）である。アクチュエータ組立体１１６は、ボイスコイルモータ１１８によって軸１２０の周りに回転し、そのモータは、ヘッド１１０をディスク内径１２４とディスク外径１２６の間の弧状経路１２２で動かすために、内部回路１２８内のサーボ制御回路装置によって制御する。サーボバーストのような、サーボ情報は、ディスク組立体１０６の各ディスク面上のデータトラックに埋込んである。データは、これらのサーボバーストの間でデータトラックに円周状に記録してある。アクチュエータ組立体１１６がヘッド１１０を所望のデータトラック上に配置すると、ヘッド１１０の読取り変換器がこのディスク面から記憶した情報を読取る。内部回路１２８内のサーボ制御回路装置がこの回復した、埋込みサーボ情報をヘッド１１０のための所望の半径方向位置と比較し、アクチュエータ組立体１１６に位置誤差を最小にするために動くように命じる。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態による工程１４８から１５８の比較方法のフローチャートである。この方法１４８は、ディスク組立体１０６をディスクドライブ１００の中へ取付ける前に、位置基準情報を基準ディスク面１３０（図１に示す）上に予め書込む、ブロック１５０に始る。この事前書込みは、ディスク組立体の単一ディスク上に、または基準ディスク面上に行うことができる。この事前書込みを単一ディスク上に行う実施形態では、ディスク組立体をディスクドライブに取付ける前に、この単一ディスクを他の、未書込みディスクと共にディスク組立体に組込む。一実施形態では、位置基準情報を実質的に全ての基準ディスク面１３０に記憶する。この事前書込み位置基準情報は、ディスクを空気軸受スピンドルに取付け、アクチュエータによって正確に位置決めしている間に、ヘッドに情報を書込ませることによって書込むことができる。空気軸受スピンドルの使用が好ましいが、玉軸受、または液体軸受スピンドルのような、他の種類のスピンドルを使うことができる。この事前書込み位置基準情報は、ディスクドライブの動作中に一般的に使うより比較的低い回転速度および周波数で書込むことができる。ある実施形態では、この周波数が約５０Ｈｚないし約５ＭＨｚの範囲内にある。そのような低周波書込みは、後のこのディスクドライブの位置基準情報の読取りを、ヘッドスキューが存在するにも拘らず、容易にするかも知れない。
【００１４】
位置基準情報は、何か適当な方法で記録することができる。例えば、この位置基準情報をサーボ制御を書込むための既知の技術に従って書込むことができる。ある実施形態では、トラック間の内挿を容易にする方法で、位置基準情報を書込む。この位置基準情報は、何か適当な装置を使って書込むことができる。例えば、既知のサーボトラックライタを使うことができる。
【００１５】
説明用サーボパターンを図３に示す。図３に示すパターンは、振幅サーボパターンとして知られている。バースト１７２および１７４がトラック１９６、１９８、２００、２０４および２０６の中心線の反対側に配置してある。変換器を与えられたトラックの上に直接中心に置くと、位置誤差信号がバースト１７２および１７４からの同じ成分を有するだろう。それで、バースト１７２および１７４の振幅を互いから引くことに基づく位置誤差信号は、この変換器をトラック中心線の直ぐ上に配置するとき、ゼロの値を有するだろう。制御を容易にするために、バースト１７６および１７８を１７２、１７４バーストと半径方向に９０°位相外れ（直角位相）の信号を作るように設けることができる。図３に示すパターンは、例示に過ぎず、位相符号化（位置決め情報をサーボパターンの位相に記憶する場合）、ゼロパターン、時間基準法、および多重周波数基準法、並びに位置を表す情報をもたらす何か他のパターンのような、多種多様な他のパターンを使うことができる。このパターンは、何か適当な技術を使って書込むことができる。例えば、１９９９年１０月２２日に提出した、“磁気媒体にサーボパターンを書込むための方法および装置”という名称の米国特許出願第０９／４２５，７６８号が教示する方法を使ってこの位置基準情報を書込むことができる。更に、既知のフォトリソグラフィー技術を使って位置基準情報をディスクに与えることができる。その上、もし、位置基準情報が効果的内挿を可能にするならば、この位置基準情報間の半径方向間隔は、ディスクの各トラックに対応する必要がない。例えば、位置基準情報を２本のトラックの半径方向間隔で、または１０本のトラックの半径方向間隔でさえ書込むことができる。
【００１６】
一旦位置基準情報を基準ディスク面に書込むと、ディスク組立体１０６を、図２にブロック１５２で示すように、この技術で知られる方法で、ハードディスクドライブ１００に取付ける。
【００１７】
ブロック１５４で、磁気ディスク組立体がハードディスクドライブ内に取付けてある間に、位置基準情報に基づいてサーボ情報を磁気ディスク組立体の選択したディスク面１３２上に書込む。このサーボ情報は、埋込み式サーボシステムで典型的に使う種類であるのが好ましい。
【００１８】
上に議論したように、事前書込み情報は、ディスクドライブの外部で書込み、従ってこのハードディスクドライブと異なる機械的システムを使って記録する。この構成は、位置基準情報をより正確に、且つ動作回転速度より低速度で書込めるようにするが、位置基準情報のこれらのトラックは、一旦この組立体をドライブ内で回転すると、或る程度、完全な円形からずれるだろう。位置基準情報が完全に円形でないという事実にも拘らず、サーボ情報のトラックを実質的に円形にできる技術が多数知れれている。一般的に、そのような技術は、再現可能なパラメータに基づいて円形平均を計算できるようにする。そのような技術の一つは、円形トラックを、位置基準情報を追跡するために要する最小コイル電流の関数として計算する。もう一つの技術は、１９９８年６月２９日に提出した、“再現可能振れ誤差の補償”という名称で、本出願と同一譲受人に譲渡された、米国特許出願第０９／１０６，４４３号に説明してある。
【００１９】
ブロック１５６で、上書きしなかった、残りの事前書込み位置情報を削除する。一旦この位置情報を削除すると、この位置情報によって先に消費したスペースを消費者のデータを記憶するために利用できるようにする。
【００２０】
選択した面に書込んだサーボ情報は、理論的にディスクに関する全てのヘッドの位置を示すことができるが、実際には、選択したディスク面上に書込んだサーボ情報に基づいて、サーボ情報を各ディスク面に書込むだろう。それで、どのヘッド１１０もデータトラックに関する変換器の位置を示す位置誤差信号を提供できる。そのような構成は、懸架装置１１２またはアーム１１４の熱膨張および熱収縮に影響され難い、向上した位置決めをもたらす。従って、ある実施形態では、選択した面１３２に書込んだサーボ情報に基づいて、ディスク組立体の残りの全ての面にサーボ情報を書込む。この補助サーボ書込みは、位置基準情報を予め書込むために比較的僅かな時間しか要らないのに、伝統的埋込み式サーボシステムの全ての利点をもたらす。
【００２１】
要約すると、本発明の一つの態様は、サーボ情報をハードディスクドライブに書込む方法に関する。埋込んだサーボ情報を各ディスク面に予め書込む、伝統的ディスクドライブ組立体法と異なり、本発明の埋込みは、位置基準情報を一つのディスク面上に記憶する。それで、事前書込み工程のためには、以前に要したより遙かに少ない時間しか必要ない。サーボ情報は、これらのディスクをドライブに設置したとき、基準トラックを使って自己書込みするので、予め書込んだディスク技術より少ない時間しか要らない。しかし、予め書込んだ位置基準がディスク内のサーボ情報の書込みを手伝うので、この自己書込みを伝統的自己サーボ書込み技術に要するより少ない時間で行うことができる。例えば、伝統的自己サーボ書込み装置でサーボ情報を書込むために要する時間がトラック数の３乗（ｎ³）に関係する場合、本発明の埋込みは、補助自己サーボ書込みをトラック数（ｎ）のオーダの時間で行うことができる。トラック密度がインチ当り２０，０００本（センチ当り７，８７４本）より高いとき、時間節約がかなり大きくなる。その上、サーボ情報をディスクドライブの外部で書込んだ位置基準情報に基づいて書込むので、一般的に自己サーボ書込みに関連する、誤差伝搬が緩和する。
【００２２】
一実施形態で、複数のディスク面を備える磁気ディスク組立体を有するハードディスクドライブを製造する方法を提供する。この方法は、磁気ディスク組立体１０６をハードディスクドライブ１００内に取付ける前に、この磁気ディスク組立体１０６の基準ディスク面１３０上に位置基準情報を書込む工程（ａ）を含む。ある実施形態では、この位置情報を実質的に全ての基準ディスク面１３０上に書込む。工程（ｂ）で、磁気ディスク組立体１０６をハードディスクドライブ１００内に取付ける。一旦ディスク組立体１０６をハードディスクドライブ１００内に取付けると、この位置基準情報に基づいてサーボ情報を磁気ディスク組立体１０６の選択したディスク面１３２（それはこの基準ディスク面１３０かも知れない）上に書込む工程（ｃ）を行う。最後に、ユーザ情報を収容するために、この位置基準情報を削除することができる。一実施形態では、ディスク組立体１０６内の全ての面に、選択した面１３２上に書込んだサーボ情報に基づいてサーボ情報を書込む。ある実施形態では、位置基準情報を約５０Ｈｚと５ＭＨｚの間の周波数で書込む。そのような書込み中のこのディスクの回転速度は、ディスクフラッタおよびその他の望ましくない影響を軽減するために動作速度より低いのが好ましい。技巧を使って、位置情報がスピンドルの回転軸周りに中心のある完全な円からずれているにも拘らず、このサーボ情報をディスク上に書込むことができる。
【００２３】
本発明の実施形態は、全てのディスクドライブに、とりわけ、インチ当り２０，０００本（センチ当り７，８７４本）以上のトラック密度を使うドライブに特に有用である。しかし、この発明の実施形態は、位置情報を媒体内に埋込んだ、ディスクのような、多重記憶媒体ユニットを有する、実質的にあらゆる記憶装置に有用である。
【００２４】
本発明の種々の実施形態の多数の特徴および利点を前記の説明に示すが、この発明の種々の実施形態の構造の詳細および機能と共に、この開示は例示に過ぎないことを理解すべきである。変更は、細部で、特に部品の構造および配置に関しては、本発明の原理内で、前記請求項を表現する用語の広い一般的意味によって示す全範囲まで行ってもよい。例えば、種々の情報パターンを、本発明に従ってディスク面に熱的またはその他の方法で書込むことができる。ディスクは、例えば、伝統的磁気ディスクまたは光磁気ディスクでもよい。誘導ヘッドおよび磁気抵抗ヘッドのような、種々の記録ヘッドを使うことができる。また、種々の光源、ビームデフレクタまたはスキャナ、磁界源をこの発明と共に使うことができる。特定の処理工程および工程順序を望む通りに修正することができる。他の修正も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が有用であるディスクドライブの平面図である。
【図２】 本発明の一実施形態による方法のフローチャートである。
【図３】 本発明の実施形態に使用可能な位置情報のパターンの概略図である。

Claims (9)

1. ディスク組立体を有するディスクドライブを製造する方法であって、
   （ａ） ディスク組立体をディスクドライブ内に取付ける前に、該ディスク組立体の基準ディスク面上に、ディスク面上の連続するデータトラック間の公称半径方向間隔より大きい半径方向間隔より大きな間隔で、前記ディスクドライブの動作速度よりも低い回転速度および周波数で位置基準情報を書込む工程、
   （ｂ） 前記ディスク組立体を前記ディスクドライブに組付ける工程、
   （ｃ） 予め書込んだ前記位置基準情報に基づいて、サーボ情報をこのディスク組立体の選択したディスク面上に書き込む工程、
   （ｄ） 前記選択したディスク面上に書込んだ前記サーボ情報に基づき、前記ディスク組立体の全てのディスク面の各々にサーボ情報を書込む工程、ならびに
   （ｅ） 前記位置基準情報の少なくとも一部を消去する工程
   を有するディスク組立体を有するディスクドライブを製造する方法。
2. 前記ディスク組立体が空気軸受けスピンドルに結合されている間に前記工程（ａ）を行う請求項１に記載の方法。
3. 前記基準ディスク面と前記選択したディスク面が同じディスク面である請求項１に記載の方法。
4. 前記サーボ情報を前記位置基準情報の少なくとも一部に上書きする請求項３に記載の方法。
5. 前記位置基準情報が位相パターンである請求項１に記載の方法。
6. 前記位置基準情報がゼロパターンである請求項１に記載の方法。
7. 前記ディスク組立体は複数のディスクを含む請求項１に記載方法。
8. 前記工程（ｃ）で書込まれる前記サーボ情報は、自己書き込みされる請求項１に記載の方法。
9. 請求項１から７に記載のいずれか一項に記載の方法で製造されるディスクドライブ。

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