JP4955090B2 - 熱ドリフトを補正する閉ループ位置付けシステムを持った磁器ヘッド／ディスクテスター - Google Patents

Description

本発明は磁気ヘッド／ディスクテスター、特に、閉ループの位置付けシステムを持った上述のタイプ及び、そのようなテスターの磁気ヘッドの位置の熱ドリフト（thermal drift）を排除する方法に関する。

従来の技術
大容量コンピューター記憶装置は通常、１つまたは複数の電磁変換機及び、対応する数の磁気媒体ディスクを含む。この分野で「ヘッド」として知られている変換機は、例えば、コンピューターと磁気ディスクのデータの記憶場所等の、データ源の間の電子情報の転送のために適応している。情報は、高密度記憶、データの記憶場所への高速アクセス、高信頼性、データの保全性、及びデバイスの小型化を可能にする、よく知られている規定（または慣例）及び形式に従って伝達され、データのライト及びリードは、ディスク上のリード／ライトヘッドの位置により遂行される。

一般に、情報は、ディスク軸の周りに配置された多数の同心円トラックの中心線に沿って延びる幅Ｔの領域である「トラック」に記憶され、「トラック」から読まれる。（ディスクには、）データの記憶のために使用されない、トラック間の領域も存在する。いくつかの従来技術のディスクでは、リード／ライトヘッドをトラックの中心線（track center line）上またはその近辺に保持するために、比較的高周波の「サーボバースト」信号がトラック間に書き込まれ、それにより、最適なリード及びライトが成し遂げられる。

「ディスク駆動装置」または「ディスクドライブ」として知られるディスクベースの記憶システムの製造において、磁気ヘッドは通常、特別な磁気ヘッド／ディスクテスター上で、それらのパラメータ及び実行特性に関してテストされる。

従来技術のヘッド／ディスクテスタの例（米国特許番号5,382,887）の上からの図が図１に示されている。この図の中で、テスターは、往復台（carriage）に固定された水平面のＸ−Ｙ座標系と関連して示されている往復台（carriage）１０を持つ。往復台１０は、基盤２３に取り付けられ、Ｘ軸に沿って拡張している水平面の底部のレール１６及び１８に沿ってスライド可能である。往復台１０は、それに固定され、内部のリング１３を支えている外部のリング１５を備える。内部のリング１３は、（リング１５を基準に）中心に位置するＸ及びＹ軸の交点から延びている垂直（Ｚ）軸の周りで回転できる。リング１３は、テストされる磁気ヘッド１４を持った磁気ヘッド支持体１２を保持する（または、移動させる）。

磁気ヘッド１４はリング１３及び１５の中心に位置する。磁気ディスク支持（図示せず）は、基盤２３から垂直に延び、磁気ディスク１１が垂直な回転軸の周りを回転できるように、水平面への磁気ディスク１１の保持を与える。往復台１０がレール１６及び１８に沿ってＸ軸方向にスライドするとき、磁気ヘッド１４は矢印Ａで示される方向に磁気ディスク１１を横切って移動する。ステップモーター（図示せず）は、内部リング１３を外部リング１５及び往復台１０を基準に（Ｚ軸の周りに）選択的に回転させる。基盤２３に固定されたステップモーター１９は、Ｘ軸方向にレール２１Ｂ及び２１Ｃに沿ってスライド可能な中間ブロック２１Ａに結合した親ネジ２１を回転させる。中間ブロック２１Ａは、ピエゾアクチュエーター（piezo actuator）１７によって往復台に結合している。この構成により、往復台１０（及び、それにより、ヘッド１４）のＸ軸に沿っての位置は、モーター１９、親ネジ２１及び、ブロック２１Ａにより大まかな方法で制御される。軸付近の、ブロック２１Ａに対する往復台１０の相対位置はピエゾアクチュエーター１７により細かな方法で制御される。

直線エンコーダー２０及び２２は、往復台１０の両側に、往復台の移動に対し平行で、往復台１０の中心線を基準に対称に配置される。各エンコーダーは、静止部分、すなわち、基盤２３に付けられた、部分２０ａ及び２２ａと、可動部分、すなわち、外部リング１５に付けられた、部分２０ｂ及び２２ｂとの２つの部分から成る。１つの形式として、ヘッド１４の現在の位置は、エンコーダー２０及び２２の読み取り値の相加平均（arithmetic mean）により得られる。

ヘッド１４の望まれる位置と現在値との差異は、ピエゾアクチュエーター１７に適用されるフィードバック制御信号を供給する制御器−増幅器２５により決められる。その信号への応答で、ピエゾアクチュエーター１７は、それのＸ方向の寸法（長さ）を調整する。結果として、往復台１０は、ヘッド１４を望まれる位置に位置づけるために動く。

テスト中に室温が変化したとき、ヘッド／ディスクテスターの全ての部分、特に、往復台１０、磁気ヘッド支持体１２、及び磁気ヘッド１４は熱膨張または熱収縮により、それらの寸法を変化させてしまう。多様な部分の熱膨張係数の違いのため、これらの寸法の変化は、ヘッド／ディスクテスターの異なった部分に対して同じではない。さらに、熱伝達性及び保温特性の違いにより、異なった部分に対する温度変化の速度も同じではない。結果として、温度変化中の状態では、エンコーダー２０及び２２の相加平均の読み取り値はヘッド１４の真の位置を反映しない。

たとえ室温が一定のときでも、ヘッド／ディスクテスターの異なった部品は、それらのテスターの熱源（例えば、モーター）への近さに依存して、異なった加熱をされる。さらに、温度が変化したとき、磁気ディスク１１の大きさもまた変化する。結果として、磁気ディスク１１に対する磁気ヘッド１４の位置は、温度変化のある場合は予測不可能である。

温度が安定していない状態においても、テスターの磁気ディスクに対して正確な磁気ヘッドの位置付けを成し遂げるヘッド／ディスクテスターを供給することが本発明の目的である。本発明のもう１つの目的は、そのようなヘッド／ディスクテスターで磁気ヘッドの位置の熱ドリフトを排除する位置付けの方法を与えることである。もう１つの目的は、それがどの程度続くかに関わりなく、いかなるテスト中にも、例えば、０．００２５μｍのオーダーで、位置付けの繰り返し（または、再現性）を確実にするヘッド／ディスクテスターを供給することである。

本発明に従うと、ヘッド／ディスクテスターは、２つのフィードバック源（または、フィードバック情報源）を使用する、熱ドリフトが補正される閉ループの位置付けシステムを備える。第１の情報源、直線エンコーダー、は熱ドリフトが無い状態での、磁気ディスクに対する磁気ヘッドの位置を反映する。第１情報源の動作範囲は比較的広く、磁気ディスク全体をカバーし、この情報源は、磁気ヘッドを１つの記憶場所から他の場所へ移動させるために使用される。第２の情報源、テストしているディスクのサーボ信号、は全ての温度状態において、磁気ディスクに対する磁気ヘッドの位置を反映する。第２情報源の動作範囲は比較的狭く、磁気ディスクのトラック近辺をカバーし、この情報源は磁気ヘッドを指示（または、命令）された位置に保持するために使用される。

上記の構成により、本発明は、磁気ヘッドのデータトラックに対する位置を、たとえ温度が安定していないような状態であっても、必要なだけ同じ場所に保持することを可能にする。

従来技術のヘッド／ディスクテスターの上からの図である。 本発明のテスターの上からの図である。 磁気ディスクから読まれたサーボバースト信号及びデータ信号のタイミング図と、ライトサーボゲート信号及びリードサーボゲート信号のタイミング図である。 サーボ分析器の機能ブロック図である。 位置付け制御器の機能ブロック図である。 磁気ディスクから読まれたサーボバースト信号及びデータ信号のタイミング図と、８つのサーボバーストの組のためのリードサーボゲート信号のタイミング図である。 ８つのサーボバーストの組を使用している位置付け制御器の機能ブロック図である。

本発明と同様に、本発明の上述及び他の目的、多様な特徴は、以下の説明より、それが付随する図面と共に読まれたときに、さらに理解されるだろう。

熱ドリフトが補正される閉ループ位置付けシステムを持った、本発明の模範的なヘッド／ディスクテスターが図式的に図２に示されている。多くの点で従来技術の図１のヘッド／ディスクテスターと同様なように、図２のヘッド／ディスクテスターは、水平な（Ｘ軸）レール３６及び３８に沿って、矢印Ａの方向にガイドされる往復台３０を支える基盤４３を持つ。往復台３０は、内部のリング３３を支え、往復台３０の水平面の座標系のＸ及びＹ軸の交点の周りに中心を持つ外部のリング３５を支える。内部リング３３は、テストされる磁気ヘッド３４を持った磁気ヘッド支持３２を保持する（または、移動させる）。往復台３０は、ステップモーター３９により、（水平面のレール４１Ｂ及び４１Ｃ上をＸ方向にスライド可能な）中間ブロック４１Ａに結合した親ネジ４１を介して、矢印で示される方向に直線上に駆動される。往復台３０は次に、ピエゾアクチュエーター３７によって、ブロック４１Ａに対してＸ方向に駆動される。もう１つのステップモーター（図示せず）は、外部リング３５及び往復台３０に対して（Ｚ軸のまわりに）、内部リング３３、磁気ヘッド支持体３２、及び磁気ヘッド３４を回転させるために使用される。

直線エンコーダー４０及び４２は往復台３０の両側に配置される。各エンコーダーは、静止部分、すなわち、基盤４３に付けられた、部分４０ａ及び４２ａと、可動部分、すなわち、外部リング３５に付けられた、部分４０ｂ及び４２ｂとの２つの部分から成る。ヘッド３４の現在の位置（及び、それのリード／ライトギャップ（read/write gap））は、エンコーダー４０及び４２の読み取り値の相加平均（arithmetic mean）により得られる。

その他に基盤４３に取り付けられているものは、磁気ディスク３１を垂直軸の周りで回転させられるスピンドル（spindle）４４である。スピンドル４４の光学エンコーダー（図示せず）は、磁気ディスク３１の角度の配置に対応した一連のセクターパルス（sector pulse）を発生する。

ここまでで説明されてきたヘッド／ディスクテスターは、Guzik Technical Enterprises（San Jose, Calif.）により製造されているModel 2550 Read-Write Analyzerと関連して使用されているModel S1701 Spinstandと同等である。

本発明のヘッド／ディスクテスターの顕著な特徴は、テスターが、熱ドリフトのあるなかで、磁気ディスク３１に対する磁気ヘッド３４の正確な位置付けを確実にする位置付けシステムを装備することである。

位置付けシステムはサーボ分析器４５及び位置制御器４９を含む。サーボ分析器の入力の１つは磁気ヘッド３４のリード信号出力に接続される。スピンドルエンコーダー（spindle encoder）は、サーボ分析器のもう１つの入力に一連のセクターパルス（sector pulse）を入力する。サーボ分析器４５の１つの出力は磁気ヘッド３４の書き込み素子（write element）に接続される。

位置制御器４９の２つの入力は直線エンコーダー４０及び４２の出力に接続され、位置制御器４９の他のもう２つの入力はサーボ分析器４５のサーボバースト振幅（servo burst amplitude）出力に接続される。一連のセクターパルスは、位置制御器４９のもう１つの入力に入力される。位置制御器４９の出力はピエゾアクチュエーター３７に電気的に接続される。

本発明の位置付けシステムは、（「サーボバースト」と呼ばれている）磁気ディスク上のデータトラックの中心を基準に異なった空間的な（放射方向の）オフセットで書き込まれた特別な信号の組を使用する。あるいは、ディスクに予め書き込まれたサーボバーストを持ったディスクに応用されてもよく、そのような形式では、サーボバーストの書き込み操作は必要とされない。

ディスク上に書き込まれたサーボバーストはまた、円周方向にデータトラックから分離される。結果として、ディスクが放射方向に延びている基準軸を過ぎて回転するとき、サーボバーストとデータトラックとの空間的な位置は（ディスクの回転に対応する）時間の関数として表される。この方法で見られるサーボバーストとデータトラックの例は図３に示されている。

図３の上部は、磁気ディスクのデータトラックに対し、時間と、トラックに沿った物理的な位置との関数として書き込まれているサーボ及びデータ信号の軌跡を示す。データトラックの位置は、トラックの中心線ＴＣＬ（track center line）の付近に中心がある。磁気ヘッドの書き込み部分によってディスクに書き込まれた信号は、ＴＣＬに対し横方向に幅Ｔを持つ。図３に示されているように、Ａ及びＢで示される２つのサーボバーストは、最初に、連続して（または、逐次的に）ディスクに書き込まれ、そこにおいて、バーストＡはＴＣＬの一方の片側にＴ／４の距離だけ（放射方向に）オフセットを持ち、バーストＢはＴＣＬのもう一方の片側にＴ／４の距離だけ（放射方向に）オフセットを持つ。バーストＡ及びＢに続いて（すなわち、サーボ信号から円周方向にオフセットを持って）、データが、ＴＣＬ（または、ＴＣＬの付近）に中心のあるデータトラックに書き込まれる（あるいは、書き込むことができる）。図３の中間部及び下部は、それぞれ、ライトサーボゲート信号及びリードサーボゲート信号を図示しており、それらは、バースト信号Ａ及びＢのそれぞれのライト及びリードに対応する時間で第１状態を持ち、その他の時間に第２状態を持つ２進信号である。リードゲート信号のパルスは、最適な特性のために、ライトゲート信号のパルス内の中央に位置するように示されている。

動作中、ヘッドの読み取り部分は、トラックに沿って書き込まれた情報を表す信号を生成するために使用される。磁気ヘッドの読み取り部分がＴＣＬの周りに対称に位置したとき、それの出力信号はデータトラック上の情報のために最適化される。振幅がＴＣＬに沿って読み込まれたときに比べ、ヘッドの読み取り部分はヘッドのすぐ下にある記憶された信号に対応する振幅を持った出力信号を生成するので、磁気ヘッドの読み取り部分がＴＣＬに対し、図３の矢印Ｘの方向に、横方向にずれて位置した場合（正のオフセット）、サーボバーストＡにより検出される振幅は増大し、サーボバーストＢによる振幅は減少する。磁気ヘッドの読み取り部分が矢印Ｘの反対方向に位置した場合（負のオフセット）、振幅がＴＣＬに沿って読み取られたときに比べ、サーボバーストＡによる振幅は減少し、サーボバーストＢによる振幅は増大する。特定のオフセットに対し、サーボバーストＢからの読み出し信号の振幅に対するサーボバーストＡからの読み出し信号の振幅の比は一定である（または、定数となる）。

従来技術において、サーボバーストは、例えば、リード／ライトヘッドをトラックの中心に移動させそれをそこに保持する市販のハードディスク等で、ヘッドをデータトラックに対し位置付けするための補助としてシステムで使用されている。しかしながら、ヘッドをトラックの中心に位置付けすることだけを必要とする市販のハードディスクとは異なり、ヘッド／ディスクテスターは、異なったオフセットでの測定を実行するために、磁気ヘッドをトラックの中心からそれぞれのオフセットへ繰り返し移動させることを必要とする。ヘッドの高い精度のオフセットへの位置付けの、繰り返しでの、確立はヘッドのテスティングのためのシステムにおいて極めて重要である。ヘッドのパラメータ及びサーボバーストの振幅はそのヘッドによって異なるため、これらのオフセットへの位置付けはサーボ情報だけを使用して決定することができない。

これらの問題を解決し、ヘッドに対する正確で繰り返し可能な（または、再現可能な）オフセットを与えるために、本発明はヘッドの位置付け操作のために２つのフィードバック源（情報源）を使用する。１つの情報源は、基盤４３に対する往復台３０の位置を検出する１組の直線エンコーダーであり、２つめの情報源は、トラックの中心線に対するヘッドの実際の位置を表す磁気ヘッドから読み込まれるサーボバースト情報である。第１の情報源、直線エンコーダーは、例えば、１つのトラックからもう１つのトラックへ等の、ディスク上で磁気ヘッドを１つの位置からもう１つの位置へ移動させるために使用される。第２の情報源、サーボバースト情報、は磁気ヘッドをトラックの中心線に対して、特定の放射方向のオフセット（を持った位置）に保持するために使用される。

本発明の好まれる実施例に従うと、サーボバーストＡ及びＢは高周波信号である。テストを開始する前に、図３の上部に図示されているように、これらのサーボバーストは各セクターの頭の部分の、データトラックのすぐ前に書き込まれる。その図に示されているように、サーボバーストＡはヘッドの書き込み幅（write-width）の１／４に等しくオフセットを持って書き込まれる。サーボバーストＢはヘッドの書き込み幅の−１／４に等しくオフセットを持って書き込まれる。他のオフセットも他の実施例にて使用されてもよい。

図４は、２つのフィードバック情報源からの情報を処理するサーボ分析器４５をブロック図の形式で示している。この図に図示されているように、サーボ分析器４５は、スピンドル４４のエンコーダーからの入力信号を受信するシーケンサ（順序決定装置）６５を含む。シーケンサ６５はライト増幅器６６を通して、磁気ヘッド３４の書き込み素子に接続される。磁気ヘッド３４の読み取り素子はリード増幅器６１へ接続され、それは直列で、検出器６２、ＡＤ変換機（ＡＤＣ）６３、平均器６４、及び、最後に位置制御器４９に接続される。平均器６４は、シーケンサ６５からの信号でゲート制御される。

動作中、サーボの書き込み及び読み取り動作はサーボ分析器４５により実行される。スピンドル４４は、スピンドルがディスク３１を回転させるとき、均等な時間間隔で一連の（または、逐次的な）セクターパルスを発生する。これらのパルスはシーケンサ６５に入力され、それは２つの制御信号「ライトサーボゲート」及び「リードサーボゲート」を生成する。ライトサーボゲートは、図３の上部に示されているサーボバーストを書き込むためにヘッド３４の書き込み素子を駆動するライト増幅器６６を有効（enable）にするために使用される。

ヘッド３４の読み取り素子はリード信号を発生し、それはサーボ分析器４５のリード増幅器６１により増幅される。検出器６２は、サーボバーストの比較的高周波に中心を持つ高品質バンドパスフィルターを使用して、増幅されたリード信号をフィルタリングし、リード信号の包絡線（envelope）を表す信号を生成する。この包絡線信号はサンプリングＡＤ変換機（ＡＤＣ）６３によりサンプリング及びデジタル化される。ＡＤＣ（６３）からのデジタル値は、サーボバーストの振幅の統計的推定を与えるために平均器６４で平均化（または、相加平均）される。平均器６４は、シーケンサ６５のリードサーボゲート出力の手段でサーボバーストと同期化される。図３の下部に示されているように、リードサーボゲートは、サーボバーストが有効なときだけハイ（high）になる。リードサーボゲートの第１のパルス中、平均器６４はサーボバーストＡの包絡線のサンプリングされた値を平均化する。第２のパルス中、平均器６４はサーボバーストＢの包絡線の値を平均化する。リードサーボゲートの２つのハイ（high）状態の発生に続いて、平均器６４はサーボバーストＡ及びＢの検出された振幅の、それぞれの平均化された値を表す信号をサーボ分析器４５の出力に供給する。これらの出力信号は、例えば図５に示されるタイプの、ヘッド３４のための位置制御器４９に入力される。

テスト中、ヘッド３４は通常、トラックの中心線を基準にして異なった（放射方向の）オフセットに移動することを必要とする。（図５に示されている）位置制御器４９はこれらの位置付け動作を実行するために使用される。制御器４９は、制御器７１、３つの加算器７２、７３、及び８０、比例積分微分（ＰＩＤ（proportional−integral−derivative））閉ループ制御ユニット７４、増幅器７５、位置平均器７８、除算器７９、メモリー８２、スケーラー（scaler）７７、及び２つのスイッチ７６及び８１を含む。図５に示されているように、任意の指示されたオフセット（命令位置）への移動中、制御器７１はスイッチ７６及び８１を位置２へ動かす。スイッチ７６及び８１がこの位置にあるとき、加算器７２の入力の１つはゼロになり、それにより、「命令位置」と「補正された命令位置」は等しくなる。これは、サーボバーストのフィードバックが無効になっていることを意味する。直線エンコーダー４０及び４２からのフィードバック信号Ｓ₁及びＳ₂は、ヘッド３４を命令位置に移動させるために使用される。直線エンコーダーの現在の位置を反映するフィードバック信号Ｓ₁及びＳ₂の値は位置平均器７８で平均化される。結果である（Ｓ₁＋Ｓ₂）／２は加算器７３で命令位置から減算される。現在位置と命令位置との間の差異（位置付けエラー）は、増幅器７５を介してピエゾアクチュエーター３７へ伝わる制御信号を修正するために、ＰＩＤ（比例積分微分）ユニット７４で処理される。ＰＩＤ制御の結果として、位置付けエラーはかなり小さくなる。通常のオフセット操作に対して、移動は１０ミリ秒以内に終了する。そのような短い時間での熱ドリフトは無視することができる。

位置付けエラーがゼロに達したとき、制御器７１は、全てのセクターに対し、（除算器７９で計算された）サーボバーストＡとサーボバーストＢの振幅の比をメモリー８２の配列に保存（セーブ）する。この（メモリーの）配列は指示された命令位置のために使用される（または、命令位置のために割り当てられている）。全てのバーストの比が保存されたとき、制御器７１はスイッチ７６及び８１を位置１に動かし、それによりサーボバーストのフィードバックを有効にする。引き続いてのサーボ制御動作は次のようになる。

各セクターに対し、制御器７１は、指示された命令位置及びこのセクターに対応するメモリーのアドレスを出力する。加算器８０は、（除算器７９により計算された）現在のサーボバーストＡとＢの振幅の比をメモリー８２に保存された比から減算する。結果（「サーボエラー」）はスケーラー７７でサーボ制御係数（servo control factor）により乗算される。サーボ制御係数はヘッド３４及び磁気ディスク３１の特性に依存する。それは、特定の型のヘッド及び磁気ディスクに対しては、簡単な較正手順を介して決定される。較正は、ヘッド及び磁気ディスクが変化する度に繰り返される必要はない。スケーラー７７の出力信号（「サーボシフト」）は加算器７２への入力となり、それは次に、命令位置からサーボシフトを減算する。加算器７２の入力はゼロではないので、「補正された命令位置」は実際の（または、元の）命令位置とは異なり、そして、その差異は、ヘッドをトラックの中心からの指示されたオフセットへ移動する（または、戻す）ために必要な補正に等しい。ＰＩＤ制御ユニットは、ヘッド３４をトラックの中心からの指示されたオフセットへ移動する（または、戻す）ために増幅器７５を介してピエゾアクチュエーター３７に適用される制御信号を修正する。結果として、サーボバーストＡ及びＢの比は一定に保持される。

サーボバーストのフィードバックが有効になっている間、直線エンコーダー４０及び４２からのフィードバックが無効になっていないことに注意することは重要である。さらに、サーボバーストからのフィードバックがバーストの振幅が読み込まれた後、各セクターで一度だけ適用されるのに対し、直線エンコーダー４０及び４２からのフィードバックは連続的に適用される。

テスト中に、ヘッドが以前に使用されたオフセットの１つへ移動することを要求された場合、次の構成（または、手順）が使用される。

以前に使用されたオフセットへの移動中、制御器７１はサーボバーストのフィードバックを無効にし、ヘッド３４を上述されたような要求される位置に移動させるために、直線エンコーダー４０及び４２からのフィードバックを使用する。位置付けエラーが特定の限界値（例えば、０．０２５μｍ）以下になったとき、制御器７１は各セクターに対する指示された命令位置に対応するメモリーアドレスを出力する。制御器７１はスイッチ７６及び８１を位置１に移動させ、それにより、サーボバーストのフィードバックを有効にする。引き続きのサーボ制御動作は、新しいオフセットへの移動の場合のために上述したのと同じである。

上述した位置付けシステムにより到達することができるオフセットの範囲を拡大するために、図３に示された２つのバーストの代わりに、さらに多いバーストを使用することができる。８つのバーストを持った例が図６に示されている。図６に示されているように、この場合のリードサーボゲート信号は５つのパルスから成る。バーストの振幅の５つの値、Ａ、Ｂ、Ｃ（またはＨ）、Ｄ（またはＧ）、Ｅ（またはＦ）はサーボ分析器４５の出力から位置制御器４９の入力へ伝達される。８つのバーストの場合の位置制御器４９の機能図が図７に示されている。図７は、除算器９１に代わる、３つの付加的なブロック：比較器９０、除算器９１、及びバーストセレクタ９２、の部分が図５（２つのバーストの場合の位置制御器４９の機能図）と異なる。

磁気ヘッド３４が新しいオフセットに移動する場合、位置付けエラーが０になった時点で、比較器９０は最初のセクターに対し、バーストＡ、Ｂ、Ｃ（またはＨ）、Ｄ（またはＧ）、Ｅ（またはＦ）を比較し、３つの最大振幅のバーストＢ₁≦Ｂ₂≦Ｂ₃を見つけ出す。除算器９１は２つのバーストの振幅の比Ｂ₁／Ｂ₂及びＢ₂／Ｂ₃を見つけ出す。バーストセレクタ９２は、３つのバーストの中から、最もその比が１に近い２つＮ⁽¹⁾及びＮ⁽²⁾を選択する（Ｂ₁≦Ｂ₂≦Ｂ₃なので、Ｂ₁／Ｂ₃は常にＢ₁／Ｂ₂及びＢ₂／Ｂ₃の両者よりも大きい（または、等しい））。数値Ｎ⁽¹⁾及びＮ⁽²⁾と、それらのバーストの比は制御器７１によってメモリー８２の配列に保存される。トラックの他の全てのセクターに対して、制御器７１は比較器９０をオフにし、バーストセレクタ９２を（現在の選択場所に）固定する。それにより、バーストセレクタ９２はＮ⁽¹⁾及びＮ⁽²⁾の比をメモリー８２に送信する。全てのバーストの比が保存されたとき、制御器７１はスイッチ７６及び８１を位置１に動かし、それにより、サーボバーストのフィードバックを有効にする。バーストＮ⁽¹⁾及びＮ⁽²⁾は次に、２バーストの場合に説明されたのと同じ方法で、後に続くサーボ制御動作で使用される。

磁気ヘッド３４が以前に使用されたオフセットに移動するとき、制御器７１は、ヘッド３４を要求される位置に移動するために、サーボバーストのフィードバックを無効にし、直線エンコーダー４０及び４２からのフィードバックを使用する。位置付けエラーが特定の限界値（例えば、０．０２５μｍ）以下になったとき、制御器７１は、指示された命令位置のために使用されるべきバーストの数値Ｎ⁽¹⁾及びＮ⁽²⁾をメモリー８２から読み出す。そして、バーストＮ⁽¹⁾及びＮ⁽²⁾の比を使用するために、それは比較器９０を無効にし、バーストセレクタ９２を固定する。その後、制御器７１は、各セクターに対する指示された命令位置に対応したメモリーアドレスを出力する。制御器７１は、スイッチ７６及び８１を位置１に動かし、それにより、サーボバーストのフィードバックを有効にする。引き続きのサーボ制御動作は、２バーストの場合に対し説明したものと同じである。

図６に示されているバーストの組は、−７／４Ｔと＋７／４Ｔとの間の可能なオフセットの範囲を確実にする（ここで、Ｔは磁気ヘッドのライト幅である）。同じ時間に異なったオフセットで書き込まれたバーストの中心は、１０／４離れているので（図６参照）、それらはお互いに影響を与える事が無く、各オフセットに対し、それらの（例えば、ＣまたはＨの）一方だけが使用される。バースト選択の上述の手順は、範囲［１／２，１］内の比を持ったバーストの組の選択を導く。これは、バーストの振幅がノイズレベルに近づき過ぎることがなく、かつ、大きすぎないことを確実にする。この領域で、オフセットに対するバーストの振幅の比の感度は高い。結果として、サーボバーストのフィードバックの質及び、それによるヘッドの位置付けの再現性は増大する。

本発明は特定の例への参照と共に示され説明されてきたが、これらの例は本発明の応用の範囲または分野を制限せず、請求項の範囲内のいかなる修正及び変更も可能であることが理解される。例えば、ヘッド／ディスクテスターは磁気ヘッドのテストに関連して説明されてきたが、同様なヘッド／ディスクテスター及び同様な位置付けシステムがヘッドスタック（head stack）の磁気ヘッドのテストにも応用できる。上述のサーボ制御方法は、いかなるタイプの磁気ヘッド／ディスクテスターの熱ドリフトを補正するためにも使用することができる。いかなる数のバースト及び、それらのバーストのいかなる配置も、図３または図６に示されているものの代わりに使用することができる。

１０ 往復台
１１ 磁気ディスク
１２ 磁気ヘッド支持体
１３ 内部のリング
１４ 磁気ヘッド
１５ 外部のリング
１６ レール
１７ ピエゾアクチュエーター
１８ レール
１９ ステップモーター
２０ 直線エンコーダー
２０ａ 直線エンコーダーの静止部分
２０ｂ 直線エンコーダーの可動部分
２１ 親ネジ
２１Ａ 中間ブロック
２１Ｂ、２１Ｃ レール
２２ａ 直線エンコーダーの静止部分
２２ｂ 直線エンコーダーの可動部分
２３ 基盤
２５ 制御器−増幅器
３０ 往復台
３１ 磁気ディスク
３２ 磁気ヘッド支持体
３３ 内部のリング
３４ 磁気ヘッド
３５ 外部のリング
３６ レール
３７ ピエゾアクチュエーター
３８ レール
３９ ステップモーター
４０ 直線エンコーダー
４０ａ 直線エンコーダーの静止部分
４０ｂ 直線エンコーダーの静止部分
４１ 親ネジ
４１Ａ 中間ブロック
４１Ｂ、４１Ｃ レール
４２ａ 直線エンコーダーの静止部分
４２ｂ 直線エンコーダーの静止部分
４３ 基盤
４４ スピンドル
４５ サーボ分析器
４９ 位置制御器
６１ リード増幅器
６２ 検出器
６４ 平均器
６５ シーケンサ
６６ ライト増幅器
７１ 制御器
７２ 加算器
７３ 加算器
７４ 閉ループ制御ユニット
７５ 増幅器
７６ スイッチ
７７ スケーラー
７８ 位置平均器
７９ 除算器
８０ 加算器
８１ スイッチ
８２ メモリー
９０ 比較器
９１ 除算器
９２ バーストセレクタ

Claims (16)

1. ディスク軸の周りに配置された磁気ディスク上の円形トラックの中心線（ＴＣＬ）に沿って延びている、前記ディスク軸の周りに配置された前記磁気ディスク上のデータトラックに対する所望のオフセットを持った位置への磁気ヘッドの位置付のための、熱ドリフトを補正する閉ループ位置付けシステムを有するヘッド／ディスクテスターであって：
   Ａ．基盤；
   Ｂ．前記基盤に取り付けられ、磁気ディスクを前記ディスク軸の周りに回転できるように支えるために適応しているスピンドル；
   Ｃ．前記基盤に支えられ、読み取り素子及び書き込み素子を持った磁気ヘッドを前記磁気ディスクに重なる領域に支えるための組立品を持った移動可能な往復台；
   Ｄ．前記往復台を前記磁気ヘッドと共に前記磁気ディスクに対し、ディスク軸を横切る方向に移動させるための位置付け手段であって、前記往復台の前記基盤に対する位置を表す位置データを発生する直線エンコーダを含む位置付け手段；
   Ｅ．前記直線エンコーダが発生した前記位置データに応答して、安定した温度状態及び変化する温度状態で前記磁気ディスク上の前記磁気ヘッドの位置を決めるための第１のフィードバック手段；
   Ｆ．変化する温度状態で前記磁気ディスクの前記データトラックに対する前記磁気ヘッドの位置を決めるための第２のフィードバック手段であって、前記磁気ディスク上の予め決められた前記トラックの中心線から放射方向へのオフセットを持った位置にあるサーボバースト信号と、安定した温度状態で記憶されているサーボバースト信号との相対値に応答する第２フィードバック手段；及び、
   Ｇ．前記磁気ヘッドを実質的に前記トラック中心線から所望のオフセットを持った位置に位置させるように、前記第１フィードバック手段及び第２フィードバック手段に応答して前記位置付け手段を制御する比例積分微分（ＰＩＤ）制御ループ位置決め装置を備える、ヘッド／ディスクテスター。
2. 前記位置付け手段が：
   前記磁気トラック中心線に対する基準上の位置への前記磁気ヘッドの開ループ位置付けを成し遂げるための複数のモーター；及び、
   少なくとも１つの、前記ヘッドの閉ループ位置付けを成し遂げるためのピエゾアクチュエーターを含む、請求項１に記載のヘッド／ディスクテスター。
3. 前記第１フィードバック手段が前記基盤に対する前記往復台の移動方向に沿った前記往復台の位置を検出するための、少なくとも１つの直線エンコーダーを含む、請求項１に記載のヘッド／ディスクテスター。
4. 前記第２フィードバック手段が前記磁気ディスクに予め書き込まれた前記サーボバースト信号の振幅を検出するための検出器を含む、請求項１に記載のヘッド／ディスクテスター。
5. 前記第２フィードバック手段がさらに、前記検出されたサーボバースト信号の振幅をサンプリングし、前記予め書き込まれたバースト信号の平均値を決める平均器を含む、請求項４に記載のヘッド／ディスクテスター。
6. 前記磁気ディスクのトラックに沿った複数の位置に前記サーボバースト信号を予め書き込むため、及び前記予め書き込まれたバースト信号の振幅を検出するための手段をさらに備える、請求項４に記載のヘッド／ディスクテスター。
7. 前記磁気ディスクのトラックの中心線から複数のオフセットを持った位置に前記サーボバースト信号を予め書き込むため、及び前記予め書き込まれたバースト信号の振幅を検出するための手段をさらに備える、請求項４に記載のヘッド／ディスクテスター。
8. 磁気ヘッドのテストの開始前に少なくとも２つのサーボバースト信号が磁気ヘッドにより磁気ディスク上の前記磁気ディスクのデータトラックの中心線からオフセットを持った複数の位置に予め書き込まれる、磁気ヘッド／ディスクテスターの位置付けの方法であって：
   Ａ．安定した温度状態及び変化する温度状態で動作して前記磁気ディスクに対する前記磁気ヘッドの前記磁気ディスクの全体の幅の実質的な部分を含む広い領域内にある位置を反映する第１のフィードバック源のエンコーダを使用する閉ループ位置付け装置により、前記磁気ディスク上で前記磁気ヘッドを１つの位置からもう１つの位置へ移動させること；及び、
   Ｂ．前記磁気ディスク上の前記中心線から横方向のオフセットを持った位置に記憶された予め書き込まれたサーボバースト信号の組を使用する第２フィードバック源であって、前記安定した温度状態で記憶されたサーボバースト信号と、前記変化する温度状態での前記サーボバースト信号との相対値に応答する第２のフィードバック源による付加的な閉ループを使用して、前記磁気ディスク上の指示された位置で前記磁気ヘッドのオフセット位置を維持するように調節することのステップを含む磁気ヘッド／ディスクテスターの位置付けの方法。
9. 前記磁気ディスクに対する前記磁気ヘッドの位置を決めるためにサーボバースト信号の比が使用される、請求項８に記載の方法。
10. 前記サーボバースト信号が前記磁気ディスクのトラックに沿った複数の位置に予め書き込まれる、請求項９に記載の方法。
11. 複数のサーボバースト信号が前記磁気ディスクのトラックの中心線から異なったオフセットを持った位置に予め書き込まれ、それにより前記第２フィードバック源の比較的広い動作範囲をもたらす、請求項９に記載の方法。
12. 前記第２のフィードバック源と共に使われるバーストを選択するための手段であって：
    i．最大の振幅を持った３つのバースト信号Ｂ₁≦Ｂ₂≦Ｂ₃を選択すること；
    ii．比Ｂ₁／Ｂ₂及びＢ₂／Ｂ₃を計算すること；及び、
    iii．最も１に近い比に対応する２つのバーストを選択することの副手段を使用する手段をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. さらに、前記調節する工程Ｂは、狭帯域のバンドパスフィルタリング及び（／または）平均化により前記第２のフィードバック源に対し比較的高いノイズ耐性をもたらすステップを含む、請求項９に記載の方法。
14. 前記バーストの比がメモリーに格納され、その後にメモリーから読み出され、予め決められた以前の位置への前記磁気ヘッドの移動を制御するために使用される、請求項９に記載の方法。
15. 幅Ｔを持ち、ディスク軸の周りに配置された円形トラックの中心線に沿って延びる磁気ディスク上のデータトラックに対し、磁気リード／ライトヘッドを位置付けするための信号を生成及び格納するためのシステムであって：
    Ａ．基盤；
    Ｂ．前記ディスクの周りに前記磁気ディスクを回転できるように支えるための前記基盤に取り付けられたディスク支持組立品；
    Ｃ．前記基盤に取り付けられ、書き込み幅Ｔを持った磁気リード／ライトヘッドを含み、さらに前記ヘッドを前記トラック中心線に対する基準上の位置に選択的に位置付けするための付随する位置付け組立品を含むヘッド支持組立品；
    Ｄ．前記トラック中心線に対して関連する所望のオフセットを持った位置によって特徴付けられる１つまたは複数の位置へ前記リード／ライトヘッドを連続的に位置付けるための制御器であって：
    i．前記基盤に対する前記磁気リード／ライトヘッドの位置を表す位置データを発生するエンコーダと、
    ii．前記エンコーダにより発生された位置データに応答して、安定した温度状態下で前記磁気ディスク上の前記磁気リード／ライトヘッドの位置を決定する第１のフィードバック手段と、
    iii．前記磁気ディスクが回転するにつれて比較的短時間で２以上のサーボバーストであって、前記トラックの中心線に対して所定距離だけ側方にオフセットしている該サーボバーストを前記磁気ディスクに順次書き込む手段と、
    iｖ．前記各オフセット位置において、前記サーボバーストを読み取り、該読み取られた前記各オフセットに関連した各バーストを表す信号を発生し、格納する手段と、
    を含む前記制御器；及び
    Ｅ.変化する温度状態で動作し、所望のオフセット信号に応答して、
    i．前記サーボバーストを読み取り、該サーボバーストを表す現在のサーボバーストを発生し、
    ii．前記オフセットに関連する前記格納された信号を読み出し、
    iii．前記読み出された信号と前記現在のサーボバーストとの差を決定し、そして
    iv．前記差を前記制御器に適用し、当該差に従って、前記磁気リード／ライトヘッドの位置を閉ループで修正する、
    各動作を行う手段を有する、システム。
16. 書き込み幅Ｔを持ったリード／ライトヘッドを幅Ｔを持ちディスク軸の周りに配置された円形トラックの中心線に沿って延びる磁気ディスク上のデータトラックに対して位置付けるための方法であって、
    Ａ．前記ディスクが回転するときに、比較的短い期間に時間的に連続した、各々が前記トラック中心線から予め決められた距離の横方向のオフセットを持った位置に書き込まれる２つまたはそれ以上のサーボバーストを前記ディスク上に書き込むこと；
    Ｂ．前記リード／ライトヘッドを前記トラック中心線に対し複数の所望のオフセットを持った位置に位置付け、
    ここに該位置づけ工程は、
    i．エンコーダを用いて、基盤に対する前記磁気リード／ライトヘッドの位置を表す位置データを発生する工程と、
    ii．前記発生された位置データに応答して、安定した温度状態で前記磁気ディスク上の前記磁気リード／ライトヘッドの位置を決定する工程とを含むものであり、
    そして連続的に前記サーボバーストを読み取り、前記所望の各オフセットを持った位置でサーボバーストを表す振幅値を決めること；
    Ｃ．前記振幅値を前記所望のオフセットのそれぞれに関連付けて格納すること；
    Ｄ．変動する温度状態で、
    ｉ．前記サーボバーストを読み出し、前記読み出されたサーボバーストを表す現在の振幅値を決定し、
    ｉｉ．前記オフセットに関連する前記格納された振幅値を読み出し、
    ｉｉｉ．前記現在のサーボバーストの振幅値と、読み出されたオフセットに関連する振幅値の差を決定すること；そして
    Ｅ．前記決定された差を使用して、閉ループ法にて、磁気リード／ライトヘッドを前記所望のオフセットを持った選択された位置に再位置付けすること、
    を含む方法。

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