JP4829180B2 - ディスク記憶装置及びサーボ書込み方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスク記憶装置に関し、特に、スパイラルサーボパターンを使用するヘッド位置決め制御技術に関する。

一般的に、ハードディスクドライブを代表とするディスク記憶装置（以下、ディスクドライブと表記する場合がある）では、データの記録媒体であるディスク媒体上には、ヘッドの位置決め制御に使用されるサーボパターン（サーボデータ）が記録されている。ディスクドライブは、ヘッドにより読出されたサーボパターンを使用して、ディスク媒体上での目標位置（目標トラック）にヘッドを位置決め制御する。

ディスク媒体上に記録されるサーボパターンは、通常では周方向に一定間隔で配置される複数のサーボセクタを有し、これらのサーボセクタにより同心円状のサーボトラックを構成する放射状サーボパターンである。この放射状サーボパターン（または同心円状サーボパターン）は、ディスクドライブの製造工程に含まれるサーボ書込み工程により、ディスク媒体上に記録される。

近年、サーボ書込み工程において、ディスク媒体上にベースパターン（シードパターン）となる螺旋状のサーボパターン（以下、スパイラルサーボパターンと表記する）の複数本を記録して、この複数本のスパイラルサーボパターン（マルチスパイラルサーボパターン）に基づいて放射状サーボパターンを書き込む方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

この場合、放射状サーボパターンは、製品として出荷されるディスクドライブにおいて、実際の動作時に使用されるサーボパターン（製品サーボパターンとも呼ばれる）である。従って、マルチスパイラルサーボパターンは、最終的には、オーバーライトによりディスク媒体上から消去される。
米国特許公報ＵＳＰ ７，０６８，４５９ Ｂ１

前述のサーボ書込み工程では、一般的には、マルチスパイラルサーボパターンが記録されたディスク媒体がディスクドライブに組み込まれて、このディスクドライブによるセルフサーボ書込み方法により、ディスク媒体上には放射状サーボパターン（製品サーボパターン）が書き込まれる。

ディスクドライブは、リードヘッドによりマルチスパイラルサーボパターンを読出したときの検出信号に基づいて、放射状サーボパターンを記録するときのヘッド位置決め制御を行なうための位置誤差演算を実行する。通常のディスクドライブでは、サーボパターンを読出すリードヘッドと、サーボパターンを書き込むライトヘッドとが分離して実装されているヘッドが使用されている。リードヘッドの幅は、ライトヘッドの幅より相対的に狭い。このようなことなどに起因して、リードヘッドにより読出されるマルチスパイラルサーボパターンの検出信号は、特定形状、具体的には六角形状の信号になる。

ヘッド位置決め制御を行なうための位置誤差演算方法は、放射状サーボパターンに基づいた演算方法（アルゴリズム）である。この位置誤差演算方法に対して、マルチスパイラルサーボパターンの六角形状の検出信号をそのまま適用できることが望ましい。

さらに、位置誤差演算処理時に、外乱により、ディスク媒体上のヘッド位置が大きく変動した場合、マルチスパイラルサーボパターンの検出信号を単に使用しただけでは、十分な精度の位置誤差を算出できない問題がある。

そこで、本発明の目的は、ディスク媒体上に記録されたマルチスパイラルサーボパターンの検出信号を使用した位置誤差演算によるヘッド位置決め制御を実行し、かつヘッド位置の変動が発生した場合でも十分な精度のヘッド位置決め制御を実現できるディスク記憶装置を提供することにある。

本発明の観点に従ったディスク記憶装置は、マルチスパイラルサーボパターンが記録されているディスク媒体と、前記ディスク媒体に対してデータの読出しを行なうリードヘッド及びデータの書き込みを行なうライトヘッドを含むヘッドと、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の半径方向に移動させるヘッド移動機構と、前記ディスク媒体上で、同心円状トラックに相当する円周方向の領域を前記ヘッドが走査している状態で、前記リードヘッドにより読出された前記マルチスパイラルサーボパターンから特定形状の検出信号をフレーム毎に再生する再生手段と、前記再生手段により再生されたフレーム毎の前記検出信号の振幅値を使用して、前記リードヘッドの位置決めに必要な位置誤差を算出する位置誤差演算を実行する位置誤差演算手段と、前記検出信号の振幅値に基づいて前記ヘッドの位置変動を検出する検出手段と、前記ヘッドの位置変動の検出結果に基づいて、前記位置誤差演算手段の位置誤差演算結果を補正する補正手段と、前記位置誤差演算手段の演算結果または前記補正手段により補正された演算結果を使用して前記ヘッド移動機構を制御し、前記同心円状トラックを構成する放射状サーボパターンを書き込むための前記ヘッドの位置決め制御を実行する制御手段とを備えた構成である。

本発明によれば、マルチスパイラルサーボパターンの検出信号を使用した位置誤差演算によるヘッド位置決め制御を実行し、かつヘッド位置の変動が発生した場合でも十分な精度のヘッド位置決め制御を実現できるディスク記憶装置を提供することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

（ディスクドライブの構成）
図１は、本実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図である。

ディスクドライブ１００は、ディスク媒体１と、スピンドルモータ１１０と、ヘッド１２０と、アクチュエータ１３０と、ヘッドアンプ（ヘッドＩＣ）１４０と、プリント回路基板（ＰＣＢ）１９０とを有する。

ディスク媒体１は、スピンドルモータ１１０により高速回転される。本実施形態では、ディスク媒体１上には、後述するサーボトラックライタ（ＳＴＷ）により、図３に示すように、ベースパターンとして複数本のスパイラルサーボパターンであるマルチスパイラルサーボパターンが記録されている。

ヘッド１２０は、リードヘッド１２０Ｒとライトヘッド１２０Ｗとを有し、リードヘッド１２０Ｒにより、ディスク媒体１上からマルチスパイラルサーボパターン、放射状サーボパターン、及びユーザデータを読出す。また、ヘッド１２０は、ライトヘッド１２０Ｗにより、ディスク媒体１上のサーボセクタ以外のデータ領域にユーザデータを書き込むと共に、後述するセルフサーボ書込み動作時に放射状サーボパターンを書き込む。

アクチュエータ１３０は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）により駆動し、搭載しているヘッド１２０をディスク媒体１上の半径方向に移動制御する。ボイスコイルモータは、ＰＣＢ１９０上に実装されているモータドライバ１８０により駆動制御される。ヘッドアンプ１４０は、リードヘッド１２０Ｒにより読出されたリード信号を増幅して、ＰＣＢ１９０上に実装されているリード／ライトチャネル（信号処理ユニット）１５０に出力する。

ＰＣＢ１９０には、リード／ライトチャネル１５０と、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１７０と、モータドライバ１８０と、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）２００とが実装されている。リード／ライトチャネル１５０は、リード／ライト信号を処理する信号処理ユニットであり、マルチスパイラルサーボパターン及び放射状サーボパターンのサーボ信号の再生処理を行なうサーボ処理部１６０を含む。

サーボ処理部１６０は、アドレスコード検出部、サーボバースト信号復調部及びサーボデータ再生部を含む。アドレスコード検出部は、リード信号から放射状サーボパターンに含まれるセクタ及びトラック（シリンダ）のアドレスコードを検出する。サーボバースト信号復調部は、マルチスパイラルサーボパターンの検出信号及び放射状サーボパターンに含まれるサーボバースト信号を復調する、サーボデータ再生部は、アドレスコード検出部から検出されたアドレスコード、及びサーボバースト信号（Ａ〜Ｄ）に基づいた位置誤差データを生成してＣＰＵ１７０に出力する。

モータドライバ１８０は、ＣＰＵ１７０の制御により、アクチュエータ１３０のボイスコイルモータに駆動電流を供給するＶＣＭドライバ、及びスピンドルモータ１１０に駆動電流を供給するＳＰＭドライバを含む。

ＨＤＣ２００は、ディスクドライブ１００と外部のホストシステムとのデータ転送などを行なうインターフェースであり、ＣＰＵ１７０の制御に基づいて、リード／ライトチャネル１５０から出力されるユーザデータをホストシステムに転送する。また、ＨＤＣ２００は、ホストシステムからのデータを受信し、リード／ライトチャネル１５０に転送する。ホストシステムからのデータには、セルフサーボ書込み動作により、ディスク媒体１上に書込まれる放射状サーボパターンのデータも含む。

ＣＰＵ１７０は、ディスクドライブ１００のメインコントローラであり、本実施形態に関するセルフサーボ書込み動作を実行する機能を有する。また、製品として出荷されるディスクドライブ１００では、ＣＰＵ１７０は、ディスク媒体１上に書き込まれた放射状サーボパターン（製品サーボパターン）に基づいて、ヘッド１２０の位置決め制御を実行する。

（サーボトラックライタの構成）
図２は、本実施形態に関するサーボトラックライタ（ＳＴＷ）の要部を示すブロック図である。サーボトラックライタ（ＳＴＷ）は、クリーンルーム内に設置されており、セルフサーボ書込み工程の前に、ディスク媒体１上に、ベースパターンとして使用するマルチスパイラルサーボパターンを書込むためのサーボ書込み用専用装置である。

サーボトラックライタは、図２に示すように、コントローラ３０と、ヘッド駆動機構３１と、サーボヘッド３２と、書き込み制御回路３３と、スピンドルモータ３４と、クロックヘッド３５と、マスタクロック回路３６とを有する。

スピンドルモータ３４は、データが全く書き込まれていないディスク媒体１を固定して回転させる。サーボヘッド３２は、リードヘッドとライトヘッドとに分離されてスライダに実装されており、リードヘッドによりマルチスパイラルパターンを読出し、ライトヘッドによりマルチスパイラルパターンを書き込む。

コントローラ３０は、マイクロプロセッサ及びメモリを主要素とし、ヘッド駆動機構３１、書き込み制御回路３３、スピンドルモータ３４及びマスタクロック回路３６の動作を制御する。コントローラ３０は、ヘッド駆動機構３１を制御することで、サーボヘッド３２の位置決め制御を実行する。

ヘッド駆動機構３１は、サーボヘッド３２を搭載してディスク媒体１上の指定位置まで移動させるアクチュエータであり、ボイスコイルモータにより駆動する。書き込み制御回路３３は、サーボヘッド３２に、スパイラルサーボパターンを書込むためのサーボデータを送出する。サーボヘッド３２は、書き込み制御回路３３からのサーボデータに基づいて、図３に示すように、ディスク媒体１上にマルチスパイラルサーボパターンを書き込む。

マスタクロック回路３６は、コントローラ３０の制御に従って、クロック信号をクロックヘッド３５に送出する。クロックヘッド３５は、ディスク媒体１上の最外周領域にクロック信号を書き込む。コントローラ３０は、サーボヘッド３２をディスク媒体１上の最内周側から最外周側に移動させながら位置決めするときに、当該クロック信号を基準位置情報信号として参照する。

（マルチスパイラルサーボパターン）
以下、図３、図４及び図６を参照して、本実施形態に関するマルチスパイラルサーボパターン及び検出信号を説明する。

図３は、例えば、図２に示すサーボトラックライタにより、ディスク媒体１上の全面に書き込まれたマルチスパイラルサーボパターンの状態を概念的に示す図である。マルチスパイラルサーボパターンは、ｎ本のスパイラルサーボパターン２-1〜２-nから構成されている。

ディスクドライブ１００では、マルチスパイラルサーボパターンが記録されたディスク媒体１が組み込まれた後に、セルフサーボ書込み機能により、ディスク媒体１上に放射状サーボパターン４-1〜４-pが書き込まれる。ディスクドライブ１００では、ＣＰＵ１７０は、マルチスパイラルサーボパターン２-1〜２-nを使用して、ヘッド１２０を破線で示す同心円状トラック（の中心線）３-1〜３-mにトラッキングさせながら、放射状サーボパターン４-1〜４-pを書き込む。図３において、矢印は、リードヘッド１２０Ｒで同心円状トラック３-3を走査する様子を示している。

図４は、マルチスパイラルサーボパターン２-1〜２-5と、放射状サーボパターン４-1〜４-3の位置関係を示す図である。図４に示すように、放射状サーボパターン４-1〜４-3は、リードヘッド１２０Ｒの走査方向（矢印：ディスク媒体１の周方向）に対して垂直である。これに対して、マルチスパイラルサーボパターン２-1〜２-5は、走査方向に対して斜めに配置されている。このため、リードヘッド１２０Ｒは、半径方向の位置により、各スパイラルサーボパターンを読取るタイミングが変化する。

ディスクドライブ１００では、ディスク媒体１上に放射状サーボパターン４-1〜４-3が書き込まれた後、リードヘッド１２０Ｒは、放射状サーボパターン４-1〜４-3に基づいて同心円状トラックの中心線３-1〜３-5に位置決めされるように制御される。

図５（Ａ）は、放射状サーボパターン４-1〜４-pに含まれるサーボバースト信号（Ａ〜Ｄ）の領域６を示す。図５（Ｂ）は、リードヘッド１２０Ｒがサーボバースト信号領域６を通過したときに、リードヘッド１２０Ｒにより再生されるサーボバースト信号（Ａ〜Ｄ）の振幅値７-A〜７-Dを示す。この振幅値７-A〜７-Dは、リード／ライトチャネル１５０のサーボ処理部１６０により出力される。

ＣＰＵ１７０は、サーボバースト信号（Ａ〜Ｄ）の振幅値７-A〜７-Dの変化に基づいて、リードヘッド１２０Ｒの半径方向の位置を判定する。即ち、サーボバースト信号（Ａ，Ｂ）の振幅値７-A，７-Bが同じになる位置は、同心円状トラックの中心線３-1〜３-m上に、リードヘッド１２０Ｒが位置していると判定できる。ここで、この同心円状トラックの中心線からのずれを位置誤差と呼ぶ。

ＣＰＵ１７０は、サーボバースト信号（Ａ〜Ｄ）の振幅値７-A〜７-Dを使用して、リードヘッド１２０Ｒの位置誤差を算出する位置誤差演算を実行し、この演算結果に基づいてリードヘッド１２０Ｒの位置制御（トラッキング）を行なう。

具体的には、ＣＰＵ１７０は、下記式（１）〜（３）に示すような位置誤差演算を行なうアルゴリズムを実行する。

ｐｏｓ１＝（Ａ−Ｂ）／（｜Ａ−Ｂ｜＋｜Ｃ−Ｄ｜）…（１）
ｐｏｓ２＝（（Ａ−Ｂ）＊｜Ａ−Ｂ｜）／（｜Ａ−Ｂ｜＾２＋｜Ｃ−Ｄ｜＾２）…（２）
ＰＯＳ＝（（ｐｏｓ１＊ｋ）＋（（１０２４−ｋ）＊ｐｏｓ２））／１０２４…（３）
ここで、ＰＯＳは、式（１），（２）の演算結果に重み付け係数（ｋ：０〜１０２４）を付加した平均化演算による位置誤差である。Ａ〜Ｄは、サーボバースト信号Ａ〜Ｄの振幅値を意味する。｜Ｘ｜はＸの絶対値を意味する。また、Ｙ＾２は、Ｙの２乗演算を意味する。＊は掛算を意味する。

図６（Ｂ）は、リードヘッド１２０Ｒにより、図６（Ａ）に示すスパイラルサーボパターン８を読出したときの検出信号９を示す図である。ここで、図６（Ｂ）に示す菱形状の検出信号９は、スパイラルサーボパターン８を書き込んだライトヘッドの幅と、リードヘッド１２０Ｒの幅が同一の場合である。

しかしながら、実際には、スパイラルサーボパターン８を書き込んだライトヘッドの幅に対して、リードヘッド１２０Ｒの幅は相対的に狭いのが一般的である。このため、リードヘッド１２０Ｒにより読出される検出信号は、図７（Ｂ）に示すように、六角形状の検出信号（バースト信号）１１となる。図７（Ａ）は、リードヘッド１２０Ｒにより読出されるスパイラルサーボパターン１０を示す図である。

（ヘッド位置決め制御）
以下、図８から図１５を参照して、六角形状の検出信号（バースト信号波形）１１に基づいて、ヘッド１２０の位置決め制御を行なう方法を説明する。

ディスクドライブ１００では、図８に示すように、マルチスパイラルサーボパターンから六角形状の検出信号（バースト信号）１１を再生する場合に、リードヘッド１２０Ｒの走査方向に時間分割した領域（フレーム１２-1〜１２-q）のタイミングで再生する。サーボ処理部１６０は、図９に示すように、各フレーム１２-1〜１２-qで、検出信号１１の振幅値１３-1〜１３-qを生成する。

ここで、図１０は、リードヘッド１２０Ｒが半径方向に位置を変化した場合に、スパイラルサーボパターン１０から再生される検出信号の変化を示す図である。即ち、図１０（Ａ）に示すリードヘッド１２０Ｒが位置１２０Ｒ−１のときには、図１０（Ｂ）に示すような波形の検出信号１１−１となる。これに対して、リードヘッド１２０Ｒが位置１２０Ｒ−２に移動したときには、図１０（Ｃ）に示すように、同じ六角形状であるが、時間方向にずれた波形の検出信号１１−２となる。

図１１は、ディスク媒体１の半径方向に対するフレーム毎の検出信号の振幅値の変化を示す図である。ここで、横軸は、放射状サーボパターンにより構成される同心円状トラックを示す。即ち、図１１は、リードヘッド１２０Ｒが各同心円状トラックの中心線にトラッキングしながら、スパイラルサーボパターン１０を読み取ったときの検出信号の振幅値の変化を示す。

ここで、トラックＮ付近の位置で交差するフレームに対応する検出信号の振幅値１３-5及び１３-11に注目する。また、トラックＮ−1/2付近の位置で交差するフレームに対応する検出信号の振幅値１３-7及び１３-13に注目する。

図１２は、選択した４つのフレームの半径方向に対する検出信号の振幅値１４-A〜１４-Dの変化を示す。図１３は、放射状サーボパターンのサーボバースト信号Ａ〜Ｄの半径方向に対する振幅値１５-A〜１５-Dの変化を示す。図１２と図１３とを比較すると、トラックＮ-1/2付近〜トラックＮ付近にかけて、検出信号とバースト信号の交点や振幅値の増減の特徴が類似している事が確認できる。

図１４は、図１２に示す選択したフレームに対応する検出信号の振幅値１４-A〜１４-Dを使用した位置誤差の算出結果１６を示している。図１４において、点線17は理想的な線形性を表している。

即ち、ＣＰＵ１７０は、マルチスパイラルサーボパターンからフレーム単位で再生した検出信号の振幅値を使用して、放射状サーボパターンのサーボバースト信号Ａ〜Ｄによる位置誤差演算を実行し、この演算結果に基づいてリードヘッド１２０Ｒの位置制御（トラッキング）を行なう。

具体的には、ＣＰＵ１７０は、下記式（４）〜（６）に示すような位置誤差演算を行なうアルゴリズムを実行する。

ｐｏｓ１＝（Ａ−Ｂ）／（｜Ａ−Ｂ｜＋｜Ｃ−Ｄ｜）…（４）
ｐｏｓ２＝（（Ａ−Ｂ）＊｜Ａ−Ｂ｜）／（｜Ａ−Ｂ｜＾２＋｜Ｃ−Ｄ｜＾２）…（５）
ＰＯＳ＝（（ｐｏｓ１＊ｋ）＋（（１０２４−ｋ）＊ｐｏｓ２））／１０２４…（６）
ここで、ＰＯＳは、式（４），（５）の演算結果に重み付け係数（ｋ：０〜１０２４）を付加した平均化演算による位置誤差である。Ａ〜Ｄは、各フレームに対応するサーボバースト信号の振幅値を意味する。｜Ｘ｜はＸの絶対値を意味する。また、Ｙ＾２は、Ｙの２乗演算を意味する。＊は掛算を意味する。

図１４から、トラックＮ-1/2付近〜トラックＮ付近にかけて、位置誤差の算出結果１６は理想的な線形性１７と重なっている。この結果は、この範囲であれば正確な位置誤差の算出が可能であり、フレームとサーボバースト信号の振幅値Ａ〜Ｄとの関連付けが、振幅値の増減関係の類似性に基づいて良好であることを意味している。

図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）に示す六角形状のバースト信号１１の選択したフレームに対して、検出信号１１の各振幅値との関連付けを行なう方法を示す図である。

図１５から、マルチスパイラルサーボパターンが同じ（幅と傾きが同じ）であれば、トラックが変わった場合でも、サーボバースト信号の振幅値Ａ〜Ｄに対応付けることができる。フレーム毎の検出信号１１の振幅値１３-1〜１３-qの最大値（Ｆ_ＭＡＸ）をとるフレーム番号を基準として、以下のようにサーボバースト信号の振幅値Ａ〜Ｄ（以下、バーストＡ〜Ｄと表記する）をフレームに対応付ける。

ここで、トラックＮ付近において、フレーム毎のバースト信号の大きさが最大値をとるフレーム番号をフレーム８と想定する。これから、バーストＡに対応付けるフレーム番号はフレーム１１（８＋３）、バーストＢに対応付けるフレーム番号はフレーム５（８−３）、バーストＣに対応付けるフレーム番号はフレーム７（８−１）、バーストＤに対応付けるフレーム番号はフレーム１３（８＋５）となる。従って、以下のような関係を得ることができる。

フレーム毎のバースト信号の振幅値が最大値をとるフレーム（フレーム番号）をＦ_ＭＡＸとすると、図１５（Ｂ）に示すように、バーストＡに対応付けるフレームＦ_Ａは「Ｆ_Ａ＝Ｆ_ＭＡＸ＋３」となる。バーストＢに対応付けるフレームＦ_Ｂは「Ｆ_Ｂ＝Ｆ_ＭＡＸ−３」となる。バーストＣに対応付けるフレームＦ_Ｃは「Ｆ_Ｃ＝Ｆ_ＭＡＸ−１」となる。バーストＤに対応付けるフレームＦ_Ｄは「Ｆ_Ｄ＝Ｆ_ＭＡＸ＋５」となる。

これにより、トラックが変わった場合でも、最大値をとるフレーム番号をＦ_ＭＡＸのみを変更することで、容易にサーボバースト信号のバーストＡ〜Ｄとフレーム番号を対応付けることができる。

（位置誤差計算の補正）
以下、図１６から図２０を参照して、ヘッド１２０の位置が外乱などにより大きく変動した場合の位置誤差演算の補正動作を説明する。

図１６（Ａ）は、ヘッド１２０がトラック中心にあるときの検出信号１１-1を示す。図１６（Ｂ）は、その検出信号１１-1に対応する振幅値を示す。この場合、図１６（Ｂ）に示すように、トラック中心で振幅値が最大（符号１９-1）となるフレームＦ_ＭＡＸの振幅値を、便宜的にＭａｇ（Ｆ_ＭＡＸ）と表現する。ここで、ＣＰＵ１７０は、当該フレームＦ_ＭＡＸの振幅値Ｍａｇ（Ｆ_ＭＡＸ）が、所定の閾値Ｍ（符号１８）より大きいときには、ヘッド１２０の位置には大きな変動が発生していないと判定する。即ち、リードヘッド１２０Ｒが、図１０（Ａ）に示すように、トラック中心線上の位置１２０Ｒ−１で、マルチスパイラルサーボパターンを読出している状態である。

一方、図１０（Ａ）に示すように、ドライブ１００に対して外乱が作用して、リードヘッド１２０Ｒが、トラック中心線上の位置１２０Ｒ−１から位置１２０Ｒ−２に変動した場合を想定する。この場合、図１７（Ａ）に示すように、リードヘッド１２０Ｒから読出されるマルチスパイラルサーボパターンの検出信号１１-2は、図１６（Ａ）に示す検出信号１１-1に対して時間軸方向にずれる。このとき、図１７（Ｂ）に示すように、ＣＰＵ１７０は、当該フレームＦ_ＭＡＸの振幅値１９-1（Ｍａｇ（Ｆ_ＭＡＸ））が、所定の閾値Ｍ（符号１８）より小さくなるため、ヘッド１２０の位置が大きく変動したことを検知する。

図１８（Ａ）は、ヘッド位置の変動が無い場合の検出信号１１-1を示す。この場合には、ＣＰＵ１７０は、検出信号１１-1の振幅値の最大値をとるフレーム（Ｆ_ＭＡＸ1）を基準として、放射状サーボパターンのサーボバースト信号（バーストＡ〜Ｄ）に対応するフレーム１４-A1〜１４-D1（Ｆ_Ａ1〜Ｆ_Ｄ１）を選択する（図１５（Ａ），（Ｂ）を参照）。ＣＰＵ１７０は、これらのフレーム１４-A1〜１４-D1（Ｆ_Ａ1〜Ｆ_Ｄ１）の振幅値を使用して、リードヘッド１２０Ｒのトラック中心に対する位置誤差を演算することができる。

図１８（Ｂ）は、ヘッド位置が大きく変動した場合の検出信号１１-2を示す。この場合には、前述のように、フレーム（Ｆ_ＭＡＸ1）を基準としたフレーム１４-A1〜１４-D1（Ｆ_Ａ1〜Ｆ_Ｄ１）では、リードヘッド１２０Ｒの正しい位置誤差を演算できない。

そこで、ＣＰＵ１７０は、図１８（Ｂ）に示すように、検出信号１１-2の振幅値の最大値をとるフレーム（Ｆ_ＭＡＸ2）を探索する。次に、ＣＰＵ１７０は、フレーム（Ｆ_ＭＡＸ2）を基準として、放射状サーボパターンのサーボバースト信号（バーストＡ〜Ｄ）に対応するフレーム１４-A2〜１４-D2（Ｆ_Ａ2〜Ｆ_Ｄ2）を選択する。即ち、ＣＰＵ１７０は、ヘッド位置の変動に伴う検出信号１１-2の振幅値に基づいて、バーストＡ〜Ｄ）に対応するフレームを選択し直す。

ＣＰＵ１７０は、選択したフレームに対応する検出信号の振幅値（Ｆ_Ａ2〜Ｆ_Ｄ2）を使用した位置誤差演算を実行する。図１９は、当該位置誤差演算による演算結果２０を示す。即ち、符号２０は、ヘッド位置が大きく変動したときに、放射状サーボパターンのバーストＡ〜Ｄに対応付けるフレームを変更したときの位置誤差結果を示す。なお、符号１６は、ヘッド位置の変動が無い場合の位置誤差演算による演算結果である。また、符号１７は理想的な線形性、即ち、実際の位置誤差を示す。図１９から明白であるように、当該位置誤差演算による演算結果２０は、実際の位置誤差１７からは大きく離れている。

そこで、ＣＰＵ１７０は、算出した位置誤差結果に、ヘッド位置の変動量に応じたオフセットを加える補正演算を実行する。具体的には、ＣＰＵ１７０は、「（Ｎ／ＮＴ）×ＰＥＳＴ＋ＰＥＳ」の補正演算を実行する。ここで、Ｎは、シフトさせたフレーム数、即ちフレーム（Ｆ_ＭＡＸ1）とフレーム（Ｆ_ＭＡＸ2）との差（Ｆ_ＭＡＸ1−Ｆ_ＭＡＸ2）を示す。ＮＴは、1トラック当たりのフレーム数、即ちマルチスパイラルサーボパターンの傾きに相当する値である。ＰＥＳＴは、１トラック当たりの位置誤差であり、ＰＥＳは位置誤差演算による演算結果２０である。このような補正演算により補正された（オフセットが加えられた）位置誤差算出結果２１は、図２０に示すように、実際の位置誤差１７に近似した値となる。即ち、符号２１は、符号２０に示す位置誤差結果に対してヘッド位置の変動量に応じたオフセットを加えて補正したときの位置誤差結果を示す。

ＣＰＵ１７０は、マルチスパイラルサーボパターンからフレーム単位で再生した検出信号の振幅値を使用して、放射状サーボパターンのサーボバースト信号Ａ〜Ｄによる位置誤差演算を実行し、この演算結果に基づいてリードヘッド１２０Ｒの位置制御（トラッキング）を行なう。このとき、外乱によるヘッド位置の変動が発生した場合には、マルチスパイラルサーボパターンの検出信号から選択するフレームを変更し、この変更したフレームの振幅値を使用して、放射状サーボパターンのバーストＡ〜Ｄによる位置誤差演算と同様の位置誤差演算を実行する。さらに、ヘッド位置の変動量に基づいて、変更したフレームの振幅値を使用したい位置誤差演算結果にオフセットを加える補正演算を実行する。

以上のように本実施形態のディスクドライブでは、セルフサーボライトでのヘッド位置決め制御時に、マルチスパイラルサーボパターンから六角形状の検出信号を再生して、放射状サーボパターンにおけるサーボバースト信号Ａ〜Ｄを使用した位置誤差演算を適用することができる。これにより、ディスクドライブ１００において、特別の機能を用意することなく、マルチスパイラルサーボパターンをベースパターンとするディスク媒体１上に、同心円状トラックを構成できる放射状サーボパターンを書き込むセルフサーボ書込み動作を行なうことができる。

更に、本実施形態では、放射状サーボパターンを書き込むためにヘッドを位置決めするときに、外乱によるヘッド位置の変動が発生した場合に、位置誤差演算に使用するフレームを変更し、かつ当該位置誤差演算結果に対してヘッド位置の変動量に基づいた補正を行なう。従って、ヘッド位置が大きく変動した場合でも、十分な精度のヘッドの位置決め制御を実現することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。 本実施形態に関するサーボトラックライタの要部を示すブロック図。 本実施形態に関するマルチスパイラルサーボパターンが記録されたディスク媒体を示す図。 本実施形態に関するマルチスパイラルサーボパターンと放射状サーボパターンの位置関係を示す図。 本実施形態に関する放射状サーボパターンのサーボバースト信号を説明するための図。 本実施形態に関するスパイラルサーボパターンの検出信号を説明するための図。 本実施形態に関するスパイラルサーボパターンの検出信号を説明するための図。 本実施形態に関する六角形状の検出信号を説明するための図。 本実施形態に関する六角形状の検出信号を説明するための図。 本実施形態に関する六角形状の検出信号の変化を示す図。 本実施形態に関するフレーム毎の六角形状の検出信号の振幅値の変化を示す図。 本実施形態に関する選択したフレームの半径方向の検出信号の振幅値の変化を示す図。 本実施形態に関するサーボバースト信号に対する六角形状の検出信号の振幅値の変化を示す図。 本実施形態に関する位置誤差演算の線形性を示す図。 本実施形態に関する検出信号とフレームとの関連を説明するための図。 本実施形態に関する検出信号と振幅値との関係を説明するための図。 本実施形態に関するヘッド位置の変動に伴う検出信号と振幅値との関係を説明するための図。 本実施形態に関するヘッド位置の変動に伴う位置誤差演算を説明するための図。 本実施形態に関する位置誤差演算の演算結果を説明するための図。 本実施形態に関する位置誤差演算の補正を説明するための図。

符号の説明

１…ディスク媒体、３０…コントローラ、３１…ヘッド駆動機構、３２…サーボヘッド、
３３…書き込み回路、３４…スピンドルモータ、１００…ディスクドライブ、
１１０…スピンドルモータ（ＳＰＭ）、１２０…ヘッド、１２０Ｒ…リードヘッド
１２０Ｗ…ライトヘッド、１３０…アクチュエータ、
１５０…リード／ライトチャネル、１６０…サーボ処理部、
１７０…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、１８０…モータドライバ、
１９０…プリント回路基板（ＰＣＢ）。

Claims (11)

1. マルチスパイラルサーボパターンが記録されているディスク媒体と、
   前記ディスク媒体に対してデータの読出しを行なうリードヘッド及びデータの書き込みを行なうライトヘッドを含むヘッドと、
   前記ヘッドを前記ディスク媒体上の半径方向に移動させるヘッド移動機構と、
   前記ディスク媒体上で、同心円状トラックに相当する円周方向の領域を前記ヘッドが走査している状態で、前記リードヘッドにより読出された前記マルチスパイラルサーボパターンから特定形状の検出信号をフレーム毎に再生する再生手段と、
   前記再生手段により再生されたフレーム毎の前記検出信号の振幅値を使用して、前記リードヘッドの位置決めに必要な位置誤差を算出する位置誤差演算を実行する位置誤差演算手段と、
   前記検出信号の振幅値に基づいて前記ヘッドの位置変動を検出する検出手段と、
   前記ヘッドの位置変動の検出結果に基づいて、前記位置誤差演算手段の位置誤差演算結果を補正する補正手段と、
   前記位置誤差演算手段の演算結果または前記補正手段により補正された演算結果を使用して前記ヘッド移動機構を制御し、前記同心円状トラックを構成する放射状サーボパターンを書き込むための前記ヘッドの位置決め制御を実行する制御手段と
   を具備するディスク記憶装置。
2. 前記補正手段は、
   前記ヘッドの位置変動の検出結果に基づいて前記フレームを変更し、
   前記変更されたフレームの振幅値を使用した位置誤差演算結果を取得し、
   前記ヘッドの位置変動量に基づいて前記位置誤差演算結果に対する補正演算を実行するように構成されている請求項１に記載のディスク記憶装置。
3. 前記補正手段は、
   前記位置誤差演算結果に対して、前記ヘッドの位置変動量に基づいて決定されるオフセットを加算する補正演算を実行するように構成されている請求項２に記載のディスク記憶装置。
4. 前記再生手段は、
   前記リードヘッドにより読出された前記マルチスパイラルサーボパターンからほぼ六角形状の前記検出信号をフレーム毎に再生するように構成されている請求項１から３のいずれか１項に記載のディスク記憶装置。
5. 前記補正手段は、
   前記ヘッドの位置変動量に基づいてフレームを変更するときにシフトされるフレーム数及び前記マルチスパイラルサーボパターンの傾きに基づいてオフセットを決定し、
   前記変更されたフレームの振幅値を使用した位置誤差演算結果に対して、前記オフセットを加算する補正演算を実行するように構成されている請求項２から４のいずれか１項に記載のディスク記憶装置。
6. 前記位置誤差演算手段は、前記各フレームから最大振幅値を示す第１の基準フレームを探索し、前記第１の基準フレームを基準として振幅値の増減関係の類似性に基づいてフレームを選択し、前記選択したフレームの振幅値を使用して位置誤差演算を実行するように構成されており、
   前記補正手段は、
   前記ヘッドの位置変動の検出結果に基づいて最大振幅値を示す第２の基準フレームを探索し、
   前記第２の基準フレームを基準として振幅値の増減関係の類似性に基づいてフレームを再選択してフレームを変更する請求項１から５のいずれか１項に記載のディスク記憶装置。
7. 前記補正手段は、
   前記ヘッドの位置変動量に基づいてフレームを変更するときに、前記第１の基準フレームと前記第２の基準フレームとのフレーム数の差及び前記マルチスパイラルサーボパターンの傾きに基づいてオフセットを決定し、
   前記変更されたフレームの振幅値を使用した位置誤差演算結果に対して、前記オフセットを加算する補正演算を実行するように構成されている請求項６に記載のディスク記憶装置。
8. マルチスパイラルサーボパターンが記録されているディスク媒体及び前記ディスク媒体に対してデータの読出しを行なうリードヘッド、及びデータの書き込みを行なうライトヘッドを含むヘッドを有するディスク記憶装置により、前記ディスク媒体上に放射状サーボパターンを書き込むサーボ書込み方法において、
   前記ディスク媒体上で、同心円状トラックに相当する円周方向の領域を前記ヘッドが走査している状態で、前記リードヘッドにより読出された前記マルチスパイラルサーボパターンから特定形状の検出信号をフレーム毎に再生する処理と、
   前記再生されたフレーム毎の前記検出信号の振幅値を使用して、前記リードヘッドの位置決めに必要な位置誤差を算出する位置誤差演算を実行する位置誤差演算処理と、
   前記検出信号の振幅値に基づいて前記ヘッドの位置変動を検出する処理と、
   前記ヘッドの位置変動の検出結果に基づいて、前記位置誤差演算処理の位置誤差演算結果を補正する処理と、
   前記位置誤差演算処理の演算結果または前記補正する処理により補正された演算結果を使用して前記放射状サーボパターンを書き込むための前記ヘッドの位置決め制御を実行する処理と
   を有する手順を実行するサーボ書込み方法。
9. 前記補正する処理は、
   前記ヘッドの位置変動の検出結果に基づいて前記フレームを変更し、
   前記変更されたフレームの振幅値を使用した位置誤差演算結果を取得し、
   前記ヘッドの位置変動量に基づいて前記位置誤差演算結果に対する補正演算を実行する請求項８に記載のサーボ書込み方法。
10. 前記補正する処理は、
    前記位置誤差演算結果に対して、前記ヘッドの位置変動量に基づいて決定されるオフセットを加算する補正演算を実行する請求項９に記載のサーボ書込み方法。
11. 前記補正する処理は、
    前記ヘッドの位置変動量に基づいてフレームを変更するときにシフトされるフレーム数及び前記マルチスパイラルサーボパターンの傾きに基づいてオフセットを決定し、
    前記変更されたフレームの振幅値を使用した位置誤差演算結果に対して、前記オフセットを加算する補正演算を実行する請求項９または１０のいずれか１項に記載のサーボ書込み方法。

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