JPH08212733A - ディスクにサーボ書き込みを行うための方法および装置 - Google Patents

ディスクにサーボ書き込みを行うための方法および装置

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JPH08212733A
JPH08212733A JP7314439A JP31443995A JPH08212733A JP H08212733 A JPH08212733 A JP H08212733A JP 7314439 A JP7314439 A JP 7314439A JP 31443995 A JP31443995 A JP 31443995A JP H08212733 A JPH08212733 A JP H08212733A
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  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 媒体上にパターンを書き込むための方法、特
に回転ディスクの半径方向にヘッドを位置決めするため
のサーボ制御アクチュエータを備えたディスク・ドライ
ブ中でディスクに自己でサーボ書き込みを行うための方
法。 【解決手段】 ディスクと相互作用するヘッドからのリ
ードバック信号から誘導した計測済み相対位置波形と基
準波形の差に、位置誤差信号が等しくなる。この方法
は、アクチュエータを使用し、アクチュエータの閉ルー
プ伝達関数と計測した少なくとも1つの位置波形の関数
として基準波形を誘導することによって、ディスクの半
径方向で連続した複数のトラックにサーボパターンを書
き込むステップを含む。サーボ・ループの周波数依存ゲ
インは、該当サーボ・ループの閉ループ応答が、ディス
ク回転周波数の整数倍の各点で1未満にはなるが、機械
的外乱を大幅に排除するには十分な大きさを有するよう
に設定できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、コン
ピュータ用のハード・ディスク・ドライブ記憶装置に関
する。より詳細には、ディスク・ドライブ装置と、ディ
スク・ドライブ装置にサーボ・トラック情報を書き込む
ための方法に関する。さらに具体的には、記録媒体の記
録面上にサーボパターンを確立するための機械的または
光学的あるいはその両方の複雑な位置決めシステムの必
要性を軽減する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】国際特許出願WO94/11864号に
記述されているように、ボイス・コイルその他のタイプ
のサーボ・ポジショナによってより高いトラック密度が
可能になり、かつ磁気抵抗MRヘッド技術などを使用す
ることにより、より幅の狭いトラックが読み書きできる
ようになったことの直接の結果として、フロッピー・デ
ィスク・ドライブおよびハード・ディスク・ドライブの
記憶容量が増大した。低トラック密度のディスク・ドラ
イブは従来、親ねじおよびステップ・モータ機構でヘッ
ドの十分な位置決めが行えた。しかし、トラック密度が
高くなりすぎ、親ねじとステップ・モータを組み合わせ
た機構での機械誤差がトラック間隔に比べて大幅に大き
くなったため、読み取った信号からヘッドの位置を決定
できるように埋め込み型サーボが必要となっている。
【0003】従来のハード・ディスク製造技術では、ヘ
ッド・ディスク・アセンブリ(HDA)の媒体上に特殊
なサーボ書き込み装置でサーボ・トラックを書き込んで
いる。このような装置では、レーザによる位置決めフィ
ードバックを用いて、サーボ・トラックの書き込みに使
用する記録ヘッドの実際の物理位置を読み取っている。
しかし、残念なことに、HDA自体が非常に小さく、か
つHDAが適正に動作するかどうかはそのカバーと鋳造
(casting)が適正位置にあるかどうかにかかっている
ため、サーボ書き込みのためこのようなサーボ書き込み
装置をHDAの内部環境に入れることはますます困難に
なっている。HDAの中には、サイズと厚さがプラスチ
ックのクレジット・カードと同じものもある。従来のサ
ーボ書き込み方法では、このような超小型化レベルには
不十分である。
【0004】従来のサーボ・パターンは通常、データ・
トラックの中心線からその両側に非常に精密な距離だけ
ずれた位置にある定周波数信号の短いバーストを含む。
このバーストは、セクタのヘッダ領域に書き込まれ、ト
ラックの中心線の検出に使用できる。読み取りと書き込
みのどちらの場合にも、中心線上に位置することが必要
である。セクタは、1トラック当たり17〜60個、あ
るいはそれ以上存在する可能性があるため、1データ・
トラックに同数のサーボ・データ領域を分散させなけれ
ばならない。これらのサーボ・データ領域を使用すれ
ば、スピンドルのぐらつき、ディスクのすべり、熱膨張
などでトラックが丸みを失ったときでも、ヘッドはディ
スク上でトラックの中心線をたどることができる。技術
の進歩によるディスク・ドライブの小型化とトラック密
度の向上につれて、サーボ・データの配置もより正確に
しなければならない。
【0005】サーボ・データは従来、専用の外部サーボ
書き込み装置によって書き込まれており、通常は大きな
花崗岩ブロックを使用してディスク・ドライブをサポー
トし、外部振動の影響を抑えている。補助の刻時ヘッド
が、記録用ディスクの表面上に挿入され、基準タイミン
グ・パターンの書き込みに使用される。非常に正確な親
ねじを備えた外部ヘッド/アーム・ポジショナと位置フ
ィードバック用のレーザ変位計測装置が変換器の正確な
位置決定のために使用され、それに基づいてトラックの
位置と間隔が決定される。ディスクとヘッドは外部のヘ
ッドとアクチュエータからアクセスできるように外界に
露出されることになるため、サーボ書き込み装置にはク
リーン・ルーム環境が必要である。
【0006】オリヴァー(Oliver)他による米国
特許第4414589号では、位置決め手段の走行範囲
内で最初のリミット・ストップの所に可動型読み取り/
書き込みヘッドの1つを配置することによって最適なト
ラック間隔を決定するサーボ書き込みを教示している。
この場合は、最初の基準トラックが、可動型ヘッドで書
き込まれる。次に、所期の平均トラック密度に経験的に
対応している所定の減衰数または振幅減衰率X%が選択
される。続いて、最初の基準トラックが、可動型ヘッド
で読み取られる。そして、最初の基準トラックの振幅が
元の振幅のX%に減衰するまで、可動型ヘッドが、最初
のリミット・ストップから遠ざけられる。その後、第2
の基準トラックが可動型ヘッドで書き込まれ、第2の基
準トラックの振幅が元の値のX%に減衰するまで可動型
ヘッドが同じ方向に再度遠ざけられる。基準トラックを
連続的に書き込み、振幅が元の値のX%に減衰するのに
十分な量だけ可動型ヘッドを移動させるというこのプロ
セスが、ディスク全体に基準トラックを書き込むまで続
けられる。このようにして書き込まれた基準トラックの
数がカウントされ、位置決め手段の走行範囲内で第2の
リミット・ストップに到達するとこのプロセスは終了す
る。書き込み済みトラック数と可動型ヘッドの走行距離
はわかっているため、平均トラック密度が所期の平均ト
ラック密度の所定の範囲内にあるかチェックされる。平
均トラック密度が高いと、ディスクは消去され、値X%
を小さくしてこのプロセスが繰り返し実行される。平均
トラック密度が低いと、ディスクは消去され、値X%を
大きくしてこのプロセスが繰り返し実行される。平均ト
ラック密度が所期の平均トラック密度の所定の範囲内に
あると、所与の平均トラック密度に対して所期の減衰率
X%が決定され、サーボ書き込み装置は次のサーボ書き
込みステップに進むことができる。
【0007】残念なことに、上記特許は、外部刻時ヘッ
ドによって実施されるという理由で、内部記録データ・
ヘッドを使用した刻時トラックの生成方法を開示してい
ない。また、上記特許は、伝播時のトラック間隔の決定
方法も教示していない。そのため、トラック間隔を決定
するためには、ディスク面全体に対する書き込みと書き
込み済みトラック数のカウントが必要となる。さらに、
上記特許は、ディスク・ドライブにおいて複数のヘッド
を様々に変化させ、それに応じてトラック・ピッチを設
定することについては検討していない。最後に、上記特
許は、半径方向の伝播進行中における誤差蓄積の抑制方
法も教示していない。
【0008】やはり国際特許出願WO94/11864
号に記述されているが、ディスク・ドライブ自体の変換
器対を使用してサーボパターンを書き込む方法が、19
90年3月27日に発行されたヤンツ(Janz)によ
る米国特許第4912576号に記載されている。3種
類のサーボパターンを使用して、速度に正比例した勾配
の差分信号を供給する3相信号を生成している。公称ト
ラック間隔より半径方向の幅が著しく広いサーボパター
ンが可能である。これにより、リードバック振幅が改善
され、したがってサーボ性能も改善される。ヤンツは、
変換器からの信号のレベルが、ディスク上に記録された
特定のパターンとの整列度を示す尺度となることに気付
いている。磁束ギャップがパターンの40%しか掃引し
ない場合、読み取り電圧は、変換器を当該パターンの真
中に合わせたときに得られる最大電圧の40%になる。
上記特許ではこの現象を使用して、データ・トラック用
の中心線経路に沿ってずらした交互のパターン3個のう
ち2個をカバーしている。
【0009】上記特許では、好ましい方法において、デ
ィスクの一方の面をサーボ用に、他方の面をデータ用に
確保している。ディスク・ドライブは、その両面に1つ
のアクチュエータを共用する2つの変換器を備えてい
る。消去済みのディスクをデータの初期設定のためにフ
ォーマットする際は、第1位相のサーボがサーボ面の外
縁部に書き込まれる。次に、変換器は、第1位相のサー
ボ・トラックの振幅によって指示されたとおり半径方向
に半トラック内側に移動され、最初のデータ・トラック
がデータ面に記録される。変換器は、今度は最初のデー
タ・トラックの振幅によって指示されたとおり半径方向
に半トラック内側に移動され、第2位相のサーボ・トラ
ックがサーボ面に記録される。次に、変換器は、第2位
相のサーボ・トラックの振幅によって指示されたとおり
半径方向に半トラック内側に移動され、第2データ・ト
ラックがデータ面に記録される。次に、変換器は、第2
データ・トラックの振幅によって指示されたとおり半径
方向にやはり半トラック内側に移動され、第3位相のサ
ーボ・トラックがサーボ面に記録される。次に、変換器
は、第3位相のサーボ・トラックの振幅によって指示さ
れたとおり半径方向に半トラック内側に移動され、第3
データ・トラックがデータ面に記録される。2つの面全
体が書き込まれるまでこの交互動作が繰り返される。書
き込み済みのトラック数が少なすぎたり、多すぎたりす
ると、ディスクは再度フォーマットされるが、半トラッ
クの幅より少し多くまたは少なく内側に進むように、適
宜若干の調整がなされる。ディスク・ドライブ全体が正
しい間隔のサーボ・トラックでフォーマットされると、
データ・トラックはその目的を果たし、ユーザ・データ
を受け取る準備として消去される。
【0010】残念なことに、上記特許の方法では、ディ
スクの1面全体がサーボ・トラックに使用され、2つの
ヘッドがタンデムに動作する必要がある。また、トラッ
ク間のビット同期も制御できず、複数のトラック間でデ
ータを検索する際はシーク時間が著しく悪影響を受ける
ことになる。ディスクが1回転する間に発生する変換器
の浮上高さの変動とスピンドルの振れ、および媒体の不
整合によって、オフトラック読み取り信号の振幅を単に
読み取ることに依拠した半径方向の位置決定が損なわれ
る可能性がある。従来技術の方法は、きわめて高性能の
ディスク・ドライブには不十分である。
【0011】「Regenerative Clock Technique For Ser
vo Track Writers」と題するIBMTechnical Disclosu
re BulletinのVol.33、No.5(1990年10月)所載の論文
では、製品ヘッドを用いて、外部の位置エンコーダ・デ
ィスクは使用せずに、カバーをはめたヘッド/ディスク
・アセンブリのサーボ書き込みを行うことが提案されて
いる。単一の刻時トラックが、外径位置に書き込まれ、
交互にAとBの位相に分割される。この場合、ヘッド
は、交互に各位相を入力刻時情報として使用して、一時
に半トラックずつ内側にステップ移動する。この刻時情
報を使用すれば、各データ・フィールドの直前にあるサ
ーボ・セクタ内にサーボ情報を書き込み、交互の位相で
さらに刻時信号を書き込むことができる。半トラックず
つステップ移動することにより、直前に書き込んだ刻時
情報を読み取ることができる。この技法により、専用の
サーボ書き込み装置の刻時ヘッドとそれに関連する機構
が不要になる。
【0012】国際特許出願WO94/11864号で
は、記録面を備える回転ディスク、該面ならびに面上で
変換器を半径方向に掃引するためのサーボ・アクチュエ
ータ手段と相互作用する変換器、該変換器に接続した可
変ゲイン読み取り増幅器、該可変ゲイン増幅器に取り付
けたAD変換器(ADC)、該変換器に結合され該ディ
スク面を直流消去するための消去周波数発振器、該AD
Cに現れるディジタル出力を格納するためのメモリ、お
よび変換器の読み取り振幅が該ディジタル・メモリ内に
存在する読み取り済み振幅に対してある比率になるよう
な半径方向位置まで移動するよう該サーボ・アクチュエ
ータに信号を送るコントローラを備えたハード・ディス
ク・ドライブが教示されている。トラック間のビット同
期は、第1の刻時トラックをクロージャ付きで書き込
み、刻時バーストの正規のシーケンスを含む次の刻時ト
ラックを半トラックずらして書き込んで、次に刻時バー
ストの書き込み間で第1の刻時トラックを読み取り、そ
の読み取った信号を使用して次のトラックの刻時バース
トの書き込み時に基準値として使用される発振器の周波
数を固定できるようにすることによって維持される。こ
のようにして刻時バーストの市松模様が作成される。以
降のトラックはすべて、刻時バーストを含む最後に書き
込んだトラックから半トラックずらして順次ステップ移
動し、直前のトラックの刻時バーストとインターレース
させて次の新しい一連の刻時バーストを書き込むことに
よって作成する。
【0013】半径方向の自己伝播に関する従来の技術 記録用の内部変換器と製品アクチュエータだけを使用し
てディスク・ファイルへのサーボ書き込みを行う自己サ
ーボ書き込みと呼ばれる方法では、大きく分けて、正確
なタイミングを供給するための磁気遷移の書き込みと読
み取りを行うサブプロセス、リードバック信号の振幅内
の振動を高感度の位置変換器として使用し半径方向の一
連の位置に記録用変換器を移動するサブプロセス、およ
びこの2つのサブプロセスによって定義された時間間隔
と半径方向の位置に従って実際の製品サーボパターンを
書き込むサブプロセスという、3つのサブプロセスを組
み合わせて使用している。本発明では、先行技術、特に
オリヴァー他による米国特許第4414589号、クリ
ブス(Cribbs)他による国際特許出願WO94/
11864号、ならびにチェイナー(Chainer)
他による米国特許出願第08/028044号に記述さ
れているように、自己伝播と呼ばれる半径方向位置決め
方法の大きな欠点を解決する。ディスク・ファイルへの
サーボ書き込みに適用される自己伝播の概念は、サーボ
書き込みのコストに関して大きな恩恵を約束する(19
83年のオリヴァー他による米国特許第4414589
号などで指摘されている)ものであるが、商品化がまだ
実施されていない。
【0014】簡単に述べると、前述の技術の欠点は、従
来のサーボ書き込みに比べてサーボパターンの配置が低
精度であることに伴うものである。ディスク・ファイル
内のトラック間隔を従来より狭くするには、サーボパタ
ーンの書き込み精度を上げる必要がある。自己伝播のコ
スト上の利益は、サーボパターンが低精度であるという
問題を究明して解決しない限り、従来のサーボ書き込み
技術に取って代わるには不十分である。自己伝播を使用
する際にサーボパターンの精度が落ちることの要因とし
ては、誤差の累積と高レベルの偶発的機械動作の2つが
ある。従来のサーボ書き込み装置では、半径方向のポジ
ショナは外部装置であり、その質量が比較的大きくか
つ、振動が最小の大きな花崗岩ブロックに堅固に取り付
けられているため、記録用変換器を安定に配置できた。
そのため、記録用変換器の偶発的な機械動作をきわめて
小さく保つことができ、サーボパターンによって画定さ
れるトラックの形状はほとんど真円である。発生する誤
差はトラック間で相関関係がほとんどないため、誤差の
累積は問題にならない。トラック間の平均間隔は、レー
ザ変位計測装置の使用によって正確に維持される。自己
伝播の場合、アクチュエータのサーボ制御に使用する半
径方向の位置信号は、以前のステップの最中に書き込ま
れたパターンのリードバック振幅の計測値から得られ
る。プロセスの1ステップでの誤差が次のステップにお
ける記録用変換器の位置に影響を与える可能性があるた
め、きわめて多数のステップの累積効果を考慮すること
が非常に重要である。
【0015】簡単な解決方法は、動的に追跡するのでは
なく、弱いサーボ制御だけを使用して、半径方向の位置
誤差を平均化することである。この手法は、チェイナー
他の特許出願に記述されている。また、オリヴァー他に
よる特許にも、暗示されている。上記特許では、伝播パ
ターンが、各ステップで物理的に上書きされる。これは
リードバック振幅が書き込み時には決定できないことを
意味しており、したがってサーボ・コントローラはパタ
ーンに合わせて動的に調整することができず実質上自由
に動作しているはずである。しかし、偶発的機械動作
は、非常に厳格なサーボ制御によってしか小さく維持で
きない。そのため、誤差の累積を除去するには、偶発機
械動作の度合いが高くなるという犠牲を払わなければな
らず、この解決方法は魅力がない。また、低帯域幅のサ
ーボを使用するには、適正位置へのステップ移動と設定
に時間がかかるため、サーボ書き込み時間とコストの増
加につながる。
【0016】クリブス他の特許出願は、サーボ制御で書
き込み済みパターンのエッジを動的に追跡することを提
案しているが、それが誤差の累積にどのような影響を与
えるかについては論じていない。事実、上記出願は、正
にこのような累積効果から発生すると思われるアクチュ
エータの「乱調」および「ディザリング」を減らすため
の改善方法について記述している。この改善方法がサー
ボ書き込みプロセス中の過度の累積誤差を実際に除去す
るものではなく、単にその存在を隠すものであることに
ついては、後述の説明で明らかになろう。
【0017】サーボパターンの誤差の種類によって、デ
ィスク・ファイルの最終的な性能に与える重要性は異な
る。ディスク上における各トラックの半径方向の絶対位
置は、距離が大きく離れたトラック間を高速でシークし
ている最中でも、トラック・カウントの通常の更新が可
能であるため、中程度に制御するだけでよい。同様に、
絶対単位での平均トラック間隔は、さほど厳密な制約を
受けない。アクチュエータの内側と外側の機械的ストッ
プ位置の間に所期の数のデータ・トラックが含まれるよ
うに絶対的な最大間隔は存在するが、ディスク・ファイ
ルの記録用変換器の幅が十分に狭い限り、その間隔をこ
の最大値より小さくしても悪影響はない。すなわち、重
要なのは絶対間隔ではなく、むしろ記録用変換器を基準
とした相対間隔である。ディスク・ファイル内で幅が最
も広いヘッドを決定し、そのヘッドからの計測値を使用
してすべてのヘッドにトラック間隔を設定するための方
法としてチェイナー他の出願が記述している技法は、一
般に、平均トラック間隔が必要な基準を満たすようにす
る際に有効である。しかし、自己伝播中のサーボ制御の
基準値として使用する理想的な振幅減衰係数の決定に関
しては、読み取り素子と書き込み素子が異なる記録用変
換器の導入とともに、予見できない問題が発生してい
る。通常の製造工程における誤差から発生するものな
ど、これら2つの素子間の位置誤差を補償しかつ回転形
式のアクチュエータを使用して記録用変換器の位置決め
を行う際のディスク・トラックに対する相対的位置合せ
の変化を補償する方法も求められている。
【0018】トラックの形状が円形に近いことが望まし
いのはもちろんであるが、ディスク・ファイルのサーボ
・アクチュエータは、データ・トラックが書き込み時と
同じ軌道上でリードバックされるように、適正な量の偏
移に繰り返し追従することになる。したがって、リード
バック時の位置合わせではヘッド幅のほんの何分の一か
に抑える必要があるものの、隣接するトラックが同様に
歪んでいる限り、真円性は、アクチュエータの反復動作
をおおまかに1ヘッド程度に制限しようという目的で決
定したかなり粗い範囲内でのみ維持すればよい。
【0019】隣接するトラック同士はどこでも一定の最
小間隔だけ離れていることがディスク・ファイルでは重
要な要件であるため、サーボパターンの精度に関して最
も重要な点は、トラック・スクイズ(squeeze)と呼ば
れる局所的なトラック間隔である。これにより、隣接す
るトラックの情報がリードバック時に検出される(これ
が検出されるとデータ読み取りエラーが発生する)こと
がなくなり、さらに重要なことには、隣接するトラック
のデータが書き込み時に過度にオーバラップすることが
なくなる。これが発生すると、ユーザ・データが永久に
消失する可能性がある。トラック・スクイズは、ディス
ク内の各トラックにそれぞれの角度位置で書き込まれた
製品サーボパターンによって定義される、隣接するトラ
ック位置間の半径方向の間隔で決定される。つまり、デ
ィスク全体での平均トラック間隔だけでなく、隣接トラ
ックを基準とした各トラックの相対的な詳しい形状も考
慮しなければならない。なぜなら、実際のファイル操作
時のアクチュエータのサーボ制御では、真円からの歪み
に追従することができ、歪んだデータ・トラックを生じ
ることになるからである。サーボ・ループは限界周波数
までしか正確に追従しないため、このデータ・トラック
はサーボパターンのトラック形状に厳密には一致しない
が、単純にそれらを同じものと見なしても十分によい近
似が得られる。下記の一般的な説明は、このレベルの詳
細度に影響されないが、トラック・スクイズ用に詳細な
製品仕様を決定する際にこの効果を採用したいであろ
う。
【0020】最小許容間隔を設定する際は、実際のファ
イル操作時の機械的外乱から生じる(サーボパターンに
よって定義される)所期のトラック位置に関する偶発的
な揺らぎの存在を考慮しなければならない。外乱の大き
な原因の1つは、回転するディスクからアクチュエータ
にぶつかる乱流の発生である。TMR(TrackMi
s−Registration:トラックの位置合わせ
誤差)と呼ばれる揺らぎの総量は、サーボパターンの配
置に必要な精度を判定するための適切な尺度を定義す
る。サーボパターンの誤差がTMRにほぼ等しいかそれ
より大きい場合は、トラック間隔のマージンに近い量が
補償として必要になり、ディスク・ファイルの総データ
容量は減少する。しかし、サーボパターンの位置誤差が
TMRの約半分より小さくなると、それ以上削減しても
総データ容量はさほど改善されない。きわめて低い帯域
幅のサーボを使用した場合に生じる偶発的機械動作は、
ファイル操作時のTMRより約5倍も大きくなることが
観測されている。このようなサーボ・ループを自己伝播
時に使用すると、許容できないほど大きな誤差になるこ
とは明らかであろう。
【0021】自己伝播パターンは、ディスク面の周に沿
って一定間隔で記録される遷移のバーストから構成され
る。バーストのエッジは、プロセスの次のステップでサ
ーボ・コントローラが追従しようとするトラック形状を
定義する1組の点からなる。そのため、バースト書き込
み時の変換器位置の誤差は、該アクチュエータが後で外
側に移動してバーストのエッジ外でサーボ動作を行う際
に、所期の円形のトラック形状からの歪みとして現れ
る。次のバースト書き込みステップ中にこの非円軌道を
検出すると、サーボ・コントローラはそれに追従するた
めにアクチュエータを移動させる。これによって、直前
のステップで存在していた誤差と現在のステップで発生
した追加誤差の両方を(サーボ・ループの閉ループ応答
によって)反映する位置に新しいバーストが書き込まれ
ることになる。そのため、該プロセスの各追加ステップ
で、以前に発生したすべてのトラック形状誤差の「記
憶」を引きずることになる。この「記憶」は、サーボ・
ループの詳細な閉ループ応答に依存する。トラックの形
状誤差を発生させる原因には、偶発的機械動作だけでな
く、記録媒体の特性または変換器の浮上高さの変動に起
因する可能性のある書き込みトラック幅の変化もある。
これらの変化による影響は通常、データ・トラック全体
の幅に較べると小さいが、トラック間で繰り返される可
能性が高く、何度も累積されるときわめて大きなレベル
に達する可能性がある。このような誤差を制御せずに増
加させると、トラックの真円性が過度に損なわれる可能
性がある。場合によっては、誤差の累積が指数関数的に
増加する可能性もある。このような場合は、すべての誤
差限界を超過し、自己伝播プロセス自体が失敗するであ
ろう。
【0022】クリブス他の出願では、浮上高さの変動か
ら生じる書き込みトラック幅の変化を、自己伝播プロセ
スに影響を与えるトラック形状誤差の原因として記述し
ている。ディスクを余計に3回転させてサーボ誤差制御
信号を平滑化することにより、伝播バーストの各書き込
みステップの前にサーボ・アクチュエータの「乱調」お
よび「ディザリング」を減らす手順が概述されている。
特に幅の変化はトラック上でのリードバックの変化に比
べれば副次的な影響であり、それらのプロセスにおける
準備ステップはトラック上での変化が過大なディスク・
ファイルをすべて排除することが目的であるので、バー
スト書き込みのいずれか1つのステップ内で過度の「乱
調」を検出できるほど大きなトラック幅の変化が発生す
る可能性は小さい。それより、我々の経験と詳細な解析
に従えば、特定の幅の変化は通常、トラック幅の数パー
セントのレベルでしか発生しないが、誤差の累積によっ
てそれよりずっと大きなレベルに到達する可能性が高
い。また、高ゲイン・サーボ・ループの位置誤差信号内
で認識できる信号は、その誤差信号自体よりはるかに大
きな基礎となるトラック形状誤差の存在を示しているこ
とも明らかである。これは、位置誤差信号が、サーボ・
ループが追従できなかった基礎的トラック形状誤差の単
なる残留部分であることから導かれる。位置誤差信号を
平滑化するためにトラック・フォローを続けながら所期
の振幅を調整する手順では、基礎的トラック形状誤差を
単に隠すだけで、除去しない。下記に、サーボ・ループ
の詳細な応答が誤差累積の問題の理解に重要であること
を示す。上記出願に記述されている目的振幅の調整で
は、ある種のサーボ・ループを用いて誤差の増加を制限
できるかもしれないが、サーボ応答の仕様が示されてい
ないため、この問題は未解決である。平滑化がうまく動
作するとしても、プロセスの各ステップでディスクを余
計に3回転させる必要があるため、その解決方法は魅力
がない。これでは、サーボ書き込み時間が倍になり、コ
ストが増える。
【0023】前記のとおり、自己伝播は、大量の外部位
置決め装置を備えた従来のサーボ書き込み装置に比べて
偶発的機械動作のレベルが高いという欠点がある。偶発
的機械動作は高ゲインのサーボ・ループを使用すれば減
らすことができるが、これでは誤差の累積につながる。
偶発的機械動作から生じるサーボ書き込み誤差をファイ
ル操作時のTMR誤差未満まで減少させる方法が望まれ
る。前記のように、サーボパターン誤差がこれより大き
いと、データ・トラック間で必要な間隔が増大するた
め、ディスク・ファイルの容量が減る。ディスク・ファ
イルの容量の減少をもたらす偶発的機械動作の問題、偶
発的機械動作と累積誤差の関係、さらには累積誤差自体
についてすら、どの従来技術も教示していない。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
自己サーボ書き込みプロセス内で自己伝播サーボパター
ンのトラック形状誤差が増加しないようにする方法を提
供することにある。
【0025】本発明の他の目的は、サーボ書き込みプロ
セス時の記録用変換器の機械動作による不可避な偶発誤
差の影響を最終製品サーボパターンから有効に取り消
し、それによって他のすべてのサーボ書き込み方法より
はるかに正確なトラック形状の定義を得る方法を提供す
ることにある。
【0026】本発明の他の目的は、読み取り素子と書き
込み素子を備えた2素子記録用変換器のそれら2素子の
位置誤差を補償して所期のトラック間隔を確定し、自己
伝播プロセス内でそれを維持できるようにするための方
法を提供することにある。
【0027】本発明の他の目的は、サーボ書き込み時間
をできるだけ短くしてコストを下げることにある。
【0028】
【課題を解決するための手段】本発明の好ましい実施例
は、磁気遷移の書き込みと読み取りを行うための関連電
子回路、該ヘッドを任意の半径方向位置に位置決めする
ためのアクチュエータ、および該ディスク上の特定のセ
クタに対する読み取りと書き込みを制御するためのタイ
ミング回路を備えたディスク・ドライブ、伝播バースト
と製品サーボパターン用の書き込みデータを生成するた
めのパターン発生器、書き込みデータの相対的タイミン
グを微調整するための時間遅延装置、書き込み済み遷移
のリードバック振幅を計測するための振幅検出回路、リ
ードバック振幅の計測値や基準トラック値など各種の量
を格納するためのメモリ、対応する元のフルトラック振
幅によって瞬間的リードバック振幅を正規化するための
除算器、マイクロプロセッサ・シーケンス・コントロー
ラ、ならびに迅速なステップ移動と停止が可能であり、
それに続いて書き込みプロセス中に機械的外乱を大幅に
除去しながらトラック形状誤差の増加を抑えるという特
殊な形式の制御が行える可変制御パラメータを有するサ
ーボ・コントローラを備える。ディスク・ファイル・サ
ーボパターンの復調回路は、書き込み済みサーボパター
ンに適用される偶発誤差取り消し技法と互換性があるの
で、本実施例の一部となる。
【0029】以前に提案された技法とは対照的に、本発
明では半径方向位置決めバーストのステップ移動、停
止、および書き込み時に高ゲインのサーボ(応答周波数
が回転周波数より大幅に高い)を使用する。これによ
り、書き込み時にTMRを減らすことができ、停止(se
ttle out)プロセスが高速になる。
【0030】本発明では使用していないが、高帯域幅の
サーボ・ループを使用する際は、1組のバーストの書き
込み中に発生するトラックの形状誤差が次の1組のバー
ストの書き込み中にも発生し、それによって誤差がステ
ップごとに累積される点が問題である。ディスクのトラ
ック幅を系統的に変更すると、きわめて悪い形式のトラ
ック形状誤差が発生する。これは、浮上高さまたは記録
媒体特性の変動から発生する可能性があり、多数のトラ
ック上で何度も繰り返される可能性がある。理想的なサ
ーボ・ループは該バースト・エッジによく追従し、トラ
ックの形状誤差は伝播されるステップ数に従って線形に
増加することになる。そのため、わずかな量の幅の変化
も、管理できないレベルにまで増加することになる。ト
ラック間での形状の変化は少ないが、トラック全体での
非真円性は最終的に過大になる。サーボ・ループに追従
する通常のディスク・ファイルのトラックなど、実際の
サーボ・ループでは、位置信号の変化に対する応答(閉
ループ応答で与えられる)が一定範囲の周波数全体に渡
って1を超える(位相シフトも発生する)。閉ループ応
答の大きさが1を超える周波数でのトラックの形状誤差
は、後続のトラックで増幅され、トラックの形状誤差が
指数関数的に増加する。この指数関数的な増加は、系統
的誤差(書き込み幅の変化など)と偶発的誤差(TMR
から発生)の両方で発生する。したがって、サーボ閉ル
ープ応答は、ステップ間の増幅係数に対応する。この問
題に対して本発明で提供する1つの解決方法では、回転
周波数の整数倍に等しい周波数位置で閉ループ応答の大
きさを1未満に抑えるサーボ・ループ・パラメータを使
用している。このようにサーボ・ループの伝達関数に制
限を加えると、誤差(系統的および偶発的)の増加が有
限レベルに抑えられる。この制約のほかに、閉ループ応
答を調整すると、TMRを大幅に削減し、かなり迅速な
ステップ移動と停止の性能を得ることができる。ディス
ク上のトラック形状に誤差が記録されると、誤差はリー
ドバック時に反復周波数の整数倍の位置でのみ、フーリ
エ成分がゼロでなく反復して発生する可能性のある波形
として発生するため、回転周波数の倍数が第一義的に重
要である。
【0031】本発明では、書き込みプロセス時に記録し
た位置誤差信号を使用してサーボ・ループの基準信号を
調整することにより、ステップ間の増幅係数を制御する
という本概念の拡張と改善も行う。書き込みの際のバー
スト位置の誤差に関するこの動的位置情報を使用すれ
ば、閉ループ応答自体が1を超えても、ステップ間の実
効誤差の増幅係数を減らすことができる。これによっ
て、超高ゲインのサーボ・パラメータを使用して、書き
込み時にTMRをきわめて低く抑えることができる。
【0032】また、本発明の別の態様では、書き込みプ
ロセスで記録した位置誤差信号をさらに使用して、最終
的な製品サーボパターンに書き込む際の位置誤差の動的
修正も行っている。これを行うには、書き込みサーボパ
ターンを制御可能な方法で変更できる特性が書き込みサ
ーボパターンに備わっている必要がある。この技法で
は、振幅のバーストまたは位相を符号化したサーボパタ
ーンにタイミング・シフトを適用して、半径方向の書き
込み位置の誤差を取り消している。
【0033】伝播サーボ・ループが次のステップでトラ
ック形状誤差(製品サーボパターンにそのイメージが伝
達されることになる、つまり1ステップ後に始めて現れ
る)に追従するのを防止するには、振幅バースト伝播パ
ターンにも同様な修正を加えなければならない。この修
正は、書き込み時に検出された位置誤差信号を反映させ
るためのステップ移動の前に、サーボ・ループが使用す
る基準振幅値(クリブス他ではターゲット値と呼んでい
る)を変更するだけで、振幅バースト伝播パターンに加
えることができる。基準振幅を事前に補正することによ
って書き込み時に既知の位置誤差に合わせて調整を加え
ると、サーボ・ループは滑らかな軌道に従うため、誤差
を登録しない。これは、クリブス他が記述しているサー
ボ誤差平滑化による改良に表面的には類似しているが、
後述の説明で明らかにするように、形式と機能の両方の
点で異なっている。この誤差の取り消しによる利点は、
このような方法でサーボ書き込みしたパターンによっ
て、トラック間の偶発的な形状誤差が大幅に減少するこ
とである。
【0034】そのため、本発明に従えば、回転ディスク
と相互作用するためのヘッド、前記ディスクの半径方向
に前記ヘッドを位置決めするためのアクチュエータ、前
記ヘッドに前記ディスクへの情報の書き込みと読み取り
を行わせるための手段、および前記ディスクから読み取
ったサーボ位置情報に従って前記アクチュエータを位置
決めするためのサーボ・ループを備えたディスク・ドラ
イブ中で前記ディスクにサーボ書き込みする方法は、ト
ラックに沿って一連の第1パターンを書き込むステッ
プ、トラックに対する既知の割合だけヘッドを所期の位
置まで移動させるステップ、前記の既知の割合に対する
前記ヘッドのずれを表す偏差情報を決定するため、前記
第1パターンのうちの選択されたパターンから位置情報
を読み取るステップ、および前記偏差情報を使用して第
2パターン内に前記偏差情報を符号化することによって
前記移動先位置に前記第2パターンを伝播するステップ
を含む。
【0035】また、本発明は、回転ディスク、前記ディ
スクと相互作用するためのヘッド、および前記ディスク
の半径方向に前記ヘッドを位置決めするための手段を備
えたディスク・ドライブ内でパターンを伝播するため
の、下記のステップを含む方法も対象とする。 (a)第1パターンを第1トラックに書き込むステッ
プ。 (b)前記第1パターンのうちの選択したパターンの振
幅の読み取りと格納を行い、その結果選択した振幅を格
納するステップ。 (c)トラック幅に対するある割合だけ前記ヘッドを移
動させて、前記の選択した第1パターンに対応する第2
パターンを書き込むステップ。 (d)ステップcをn回繰り返して、選択された半径方
向位置に前記ヘッドが到達して別のパターンを書き込む
まで、前記ヘッドを連続して移動させるステップ。 (e)選択された前記半径方向位置と前記第1トラック
との中間の位置に前記ヘッドを位置決めするステップ。 (f)前記ヘッドが前記中間位置にあるときの前記第1
パターンの振幅と、選択された前記格納済み振幅の第1
の比率を計算するステップ。 (g)前記ヘッドが前記中間位置にあるときの前記追加
パターンの振幅と、選択された前記位置での前記ヘッド
の振幅の第2の比率を計算するステップ。 (h)前記両方の比率が実質上等しくなるまで、前記ヘ
ッドの位置決めおよびステップfとgを各位置で繰り返
すステップ。 (i)前記比率を所期の値と比較し、前記所期値からの
偏差を決定するステップ。 (j)ステップa〜iを後で繰り返す際に前記偏差が最
小となるように、連続して書き込むパターン間の間隔を
調整するステップ。 この方法は、ヘッドの読み取り素子と書き込み素子が別
々の場合に特に有用である。
【0036】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の好ましい実施形
態の主要な構成素子を示している。記録用変換器22、
ボイス・コイル・アクチュエータ24、記録媒体26、
サーボパターン復調器27、および読み取り/書き込み
制御用電子回路28を備えたディスク・ドライブ20
は、パターン発生器30と直列に時間遅延ユニット31
に接続されている。パターン発生器30は、正確に制御
された時間間隔で磁気遷移のバーストを記録できるタイ
ミング・コントローラ32によって刻時される。半径方
向の自己伝播バーストの書き込みと検出のためには、前
記タイミング・コントローラは、単に1回転に1回のイ
ンデックス・タイミング・マークに同期された米国カリ
フォルニア州SunnyvaleのAdvanced Micro Devices Corp
oration製のシステム・タイミング・コントローラAm
9513Aのような装置でよいが、実際の製品サーボパ
ターンでは、特にサーボ識別フィールドを書き込む際や
位相符号化されたサーボパターンを書き込む際は常に、
さらに厳密なタイミング制御が必要になることを了解さ
れたい。このような厳密なタイミング制御をディスク・
ファイル記録用内部変換器を使用して自己伝播と整合性
のある形で実施する方法は、関連米国特許出願第08/
028044号に記述されている。
【0037】ファイル読み取り/書き込み用電子回路2
8からのリードバック信号は振幅復調器34に供給さ
れ、復調器34の出力はマイクロプロセッサ・シーケン
ス・コントローラ33と同期して動作するタイミング・
コントローラ32が決定する時間間隔でADC(AD変
換器)36によってディジタル形式に変換される。ま
た、マイクロプロセッサ・シーケンス・コントローラ3
3は、除算器40が使用するディジタル化されたリード
バック振幅の格納と検索のために、メモリ38にアクセ
スする。メモリ38を備えたマイクロプロセッサ・シー
ケンス・コントローラ33は、ディジタル・サーボ・コ
ントローラ44への入力となる位置誤差信号(PES)
を作成する際に減算器42が使用する基準テーブル値の
格納と検索も行う。マイクロプロセッサ・シーケンス・
コントローラ33は、格納されている基準テーブル値へ
の変更の決定、タイミング遅延装置31に適用すべき適
切な遅延値の決定、およびパターン発生器30の制御信
号の生成に使用する汎用計算機能も提供する。ディジタ
ル・サーボ・コントローラ44の出力は、DAC(DA
変換器)46によってアナログ形式に変換され、さらに
VCMドライバ48によって増幅され電流に変換され
る。このドライバ電流は、ディスク・ファイル内のボイ
ス・コイル・アクチュエータ24に加えられ、記録用変
換器22を記録媒体26のほぼ半径方向に移動させる。
ある実施例では、除算器40、減算器42、およびディ
ジタル・サーボ・コントローラ44の機能はすべて、マ
イクロプロセッサ・シーケンス・コントローラ33を適
切にプログラミングすることによって実施される。
【0038】図2では、記録媒体26の一部をいくつか
の伝播トラック111、112、113、...、に分
割し、かつ各トラックをいくつかのセクタに分割してお
り、第1セクタ101はディスク・スピンドル・モータ
・ドライブとタイミング・コントローラのどちらかのイ
ンデックス・パルスで決定されるディスク回転インデッ
クスの直後に来る。各セクタは、伝播の振幅バーストを
含む領域103、および領域104にさらに分割されて
いる。領域104は、正確なタイミング伝播システムで
使用するため、およびセクタIDフィールドや振幅のバ
ーストまたは位相符号化されたパターンなどの実際の製
品サーボパターンを書き込むために確保されている。本
システムの一実施例では、伝播バースト領域103はサ
ーボ書き込みの後でユーザ・データで上書きされる。領
域104のうちで製品サーボパターンが格納された部分
以外もすべて、ユーザ・データで上書きされる。各伝播
バースト領域は、いくつかのスロット105ないし11
0にさらに分割され、これらのスロット内には伝播用の
振幅バースト・パターン(A、B、C、D、E、F)が
書き込まれる。この図では、伝播トラックのピッチが、
割り当て済みデータ・トラック幅の1/4として示され
ている。たとえば、第1のユーザ・データ・トラックが
伝播トラック112の中央に来るように選択すると、第
2データ・トラックは伝播トラック116の中央にな
り、以下ディスク全体で同様である。伝播トラックのピ
ッチとデータ・トラックのピッチの他の比率も使用でき
るが、ここに示した4:1の比率を使用すると、グレー
・コード・ビットと位相符号化製品サーボパターンのタ
イミングの微調整が可能になる。データ・トラックのピ
ッチには通常、隣接するデータ・トラックのエッジ同士
がオーバラップしないように、変換器の書き込み幅より
少し大きな値が選択される。これは、図2でバーストB
とFの半径方向の相対位置に注意すればわかる。なぜな
ら、これらは伝播トラック112と116のそれぞれ中
央にある上記で選択したデータ・トラックに対応してい
るからである。
【0039】図の伝播バースト・パターンは、繰り返さ
れる6つのバーストのシーケンスから構成されている。
これは、各スロット内のバーストが半径方向でオーバラ
ップせず、そのため記録用変換器が直前に書き込まれた
バーストをバックアップして読み取ることができるため
有用である。このようなプロセスを使用すれば、ディス
ク面全体に渡って伝播を完全に行わなくても、記録用変
換器の幅に対する伝播トラックの間隔をチェックでき
る。これについては、後で詳しく説明する。このような
チェックを行わない場合に伝播に必要な最小スロット数
は、2である。
【0040】通常のセクタ数120、通常のディスク回
転速度5400rpmで算出すると、1セクタ当たり9
2マイクロ秒になる。スロット時間は通常、7マイクロ
秒である。これは、製品サーボパターン(1マイクロ
秒)で使用される通常の振幅バースト期間より長いが、
伝播バーストを拡張してもそれらは後で上書きされるた
め、ユーザ・データ空間にロスはない。バーストを長く
した際の利点は、復調中のフィルタリング時間を長くで
きることであり、これにより特に導関数または速度に関
連したサーボ項を決定する際に信号対雑音比を大きくで
き、その結果ディジタル・サーボ・ループの計算の一部
が簡単になる。領域104内でタイミング・マークおよ
び製品サーボパターンの書き込みにもっと時間が必要な
場合は、バースト時間を短くすることができる。
【0041】図3の流れ図を見ると、繰り返し実行され
る自己伝播プロセスの開始ステップ130では、ディス
ク・ファイルのアクセス可能な最も外側のトラック(O
D)またはアクセス可能な最も内側のトラック(ID)
に記録用変換器があり、アクチュエータは機械的外乱に
備えてロックされるよう物理的ストップに圧着されてい
る。ステップ132では、第1の伝播トラック111
(図2)の各伝播バースト領域の第1スロット内にバー
ストAが書き込まれる。また、製品サーボパターンの第
1部分が、正確なタイミング・マークと一緒に各セクタ
の領域104内に書き込まれる。たとえば、この両者は
伝播バースト・パターンと同じ面上にある領域104の
先頭の小さな部分しか占有せず、ディスクの同じ回転中
に書き込まれる。さらに、書き込み電子回路を切り換え
て各記録用変換器を交互に選択すれば、ディスク・スタ
ックの他の記録面で、それらの製品サーボパターンを領
域104全体に渡って連続的に書き込むことができる
(通常は、各記録面にその面専用の記録用変換器が1つ
あり、それら記録用変換器はすべて1つのアクチュエー
タで一緒に移動する)。プロセス中のこの最初の回転
を、書き込み回転と呼ぶ。
【0042】図3のステップ134に示した正規化回転
と呼ばれるディスクの次の回転では、マイクロプロセッ
サ・シーケンス・コントローラ33がADC36に信号
を送り、各セクタの第1スロット内で復調リードバック
振幅のサンプリングとディジタル化を行い、それらの値
をメモリ38内のバーストA正規化テーブル内に記録す
る。
【0043】正規化回転で全セクタを読み取ってから次
の回転の第1伝播バースト領域103にいたるまで、サ
ーボ制御電圧計算に使用するパラメータは、ステップ・
パラメータと呼ばれる所定の値に等しく設定される。こ
のパラメータは、高速の移動と停止、つまり高ゲインと
高帯域幅を提供する。これは、図3のステップ136に
示してある。たとえば、該ディスク・ファイルの操作で
使用するのと同様なサーボ・パラメータが、ステップ・
パラメータとしてもうまく働くことになる。
【0044】ステップ138に示したステップ回転と呼
ばれるディスクの次の回転では、格納されている正規化
テーブルをマイクロプロセッサ・シーケンス・コントロ
ーラ33がセクタごとに走査して、各値を除算器40に
送る。メモリ内の基準トラック・テーブルには、各セク
タの所期の振幅減衰係数に対応した初期基準レベルが事
前に記録されている。これらの初期基準レベルは通常、
すべて等しい。同様に、基準トラック・テーブル値も、
減算器42に送られる。ADC36は、各セクタのバー
ストAをディジタル化し続ける。記録用変換器22が各
伝播バースト領域103の末尾に到達すると、当該セク
タの基準トラック・テーブル・エントリから、直前のバ
ーストAの振幅を格納済み正規化テーブル値で割った値
を引いた値が減算器42から出力される。これが、位置
誤差信号、つまりPESである。この時点で、マイクロ
プロセッサ・シーケンス・コントローラ33はディジタ
ル・サーボ・コントローラ44に信号を送り、このPE
Sを読み取って新しい制御電圧値を計算するよう指示す
る。この制御電圧は、PESが少なくなる方向、つまり
伝播トラック112に近付く方向にアクチュエータ24
を移動させるように各セクタ後にディジタル・サーボ・
コントローラによって調整される。
【0045】アクチュエータ24が伝播トラック112
の所期の位置(通常は、ディスク回転の1/4内側)に
停止すると、サーボ制御電圧計算のパラメータは、伝播
パラメータと呼ばれる別の特別な1組の所定の値に変更
される。このパラメータは、トラック形状誤差を増幅さ
せることなく機械的外乱を除去するように調整される。
これらの値を決定する方法を下記に示す。次の伝播トラ
ックに移動するためのステップに1回転かからなくて
も、次の1組のバーストを書き込む前に1回転させた方
が問題が簡単になる。一実施例では、サーボ・パラメー
タのこの変更を徐々に行って、ステップ回転の末尾で初
めて伝播パラメータに到達するようにしている。図3で
は、サーボに伝播パラメータを持たせるよう設定するこ
のプロセスを、ステップ回転138の後のステップ14
0で示している。
【0046】この時点では、1つの伝播トラックしか書
き込みが完了していないため、伝播トラック数を製品サ
ーボパターンの完成を示す所定の所期の数と比較する判
定ステップ142の結果は必ず負の値となり、プロセス
は書き込み回転132に戻る。この2回目の書き込み回
転132では、マイクロプロセッサ・シーケンス・コン
トローラ33がパターン発生器30に信号を送り、遷移
バーストBを各セクタの第2スロットに書き込む。前回
と同様に、同じ記録面上の領域104には正確なタイミ
ング・マークと製品サーボパターンの両方が書き込ま
れ、残りの記録面には製品サーボパターンだけが書き込
まれる。この書き込み回転全体を通して、ADC36は
バーストAをディジタル化し続け、ディジタル・サーボ
・コントローラ44は、変換器22がトラック112の
所期の位置に近くなるような位置にアクチュエータ24
を維持する。読み取られた各PESは、製品サーボパタ
ーンをディスクの隣接する領域104に書き込んでいる
間に変更する方式で、タイミング遅延装置31を調整す
るのに使用される。この変更の詳細は、後述する。ま
た、書き込み回転時のPES値は、後で新しい基準トラ
ックの計算に使用できるように、メモリ38内のテーブ
ルに格納される。一実施例では、PES値が1セクタず
つ送られるたびに、そのPES値に対してディジタル・
フィルタリングの計算が実行されるので、書き込み回転
が完了するまでにフィルタリング用の係数値がすべて計
算される。
【0047】次の回転はステップ134の正規化回転で
あり、ここではADC36がバーストAとBの振幅を両
方ともディジタル化し、バーストBの振幅をバーストB
正規化テーブルに格納する。一方、サーボ・ループは、
バーストAの振幅、バーストA正規化テーブルの値、お
よび格納済み基準トラック値から計算したPES値を使
用して、トラック・フォローを続ける。また、新しい基
準トラック・テーブルもこの回転中に計算される。基準
トラック・テーブルの新しい各値はそれぞれ、ディスク
のこの領域内の所期の平均トラック間隔に合わせて適切
に決定された公称平均基準レベルに補正値を加えた値に
設定される。一実施例では、直前の書き込み回転中に得
られた対応するセクタの記録済みPES値に対する所定
の割合f(基準補正係数と呼ばれる)がこの補正値とな
る。また、直前の書き込み回転から得られた1組の記録
済みPES値の全体に適用されるディジタル・フィルタ
リング・アルゴリズムを使ってこの補正値を計算するこ
ともできる。このフィルタリング計算の一部を書き込み
回転時に行えば、基準テーブルの各値について残りの計
算をセクタ間で使用可能な時間内で簡単に実行できる。
このアルゴリズムの詳細は、後述する。基準トラック・
テーブルの各値は、制御電圧の計算に使用した直後に交
換するのが好都合である。このように、正規化回転中に
サーボ基準トラック・テーブルを直前の値で使用する
が、最後には次のステップ回転で使用できる新しい値が
格納された状態になる。
【0048】PES計算のためバーストBに切り替えて
このプロセスが繰り返され、ステップ138で記録用変
換器22が次の伝播トラックに移動する。その後でステ
ップ132の書き込み回転に進み、バーストC、タイミ
ング・マーク、および製品サーボパターンが書き込まれ
る。そして、その後の正規化回転のステップ134で
は、バーストCがリードバックされ、正規化テーブルに
格納される。このプロセス(バーストFの後はバースト
A)は、所期のデータ・トラック数に到達したことが1
42の判定ステップで「イエス」の答によって判定さ
れ、ステップ144でプロセスが終了するまで、繰り返
される。
【0049】本システムでは、理想的な伝播トラックか
らアクチュエータをずらせる外乱(TMR)により、書
き込みバーストの位置がずれる。このようなバーストを
次の伝播トラック位置で引き続きリードバックすると、
位置信号が変化する。図5にはこのプロセスを示し、所
期の伝播トラックを基準として、適正位置のバーストと
不正位置のバーストを相対的に示している。直前の伝播
トラックから距離X離れた所期の伝播トラック上の中央
にあるとき、記録用変換器は適正位置のバーストに対し
て相対振幅Rをリードバックする。これが所期の位置で
あるため、この相対振幅は基準トラック値に等しくな
り、その結果PESはゼロになる。不正位置のバースト
は、変換器の幅を基準として量Eだけそのエッジが所期
の伝播トラック位置からずれているため、相対リードバ
ック信号はR+Eに等しくなる。Eはバースト・エッジ
の位置によって決まるため、書き込み済みバーストの幅
の変化は、別の誤差の原因になりTMRに類似した影響
を生み出す。
【0050】図6は、たとえばPrentiss-Hall Corporat
ion(米国ニュージャージー州Englewood Cliffs)出
版、K.オガタ(Ogata)著「Modern Control Engineerin
g」に記述されているサーボ・エンジニアリング技術で
一般に知られているサーボ・ループの標準的な構成素子
を形成するために、本発明の各素子をどう組み合わせる
かを示したブロック図である。用語は、この書物で定義
されている。ループ・コントローラ150は、ディジタ
ル・サーボ・コントローラ44、DAC46、およびV
CMドライバ48から構成されている。「プラント」1
52は、アクチュエータ24と記録用変換器22を備え
るものと定義されている。このプラントの出力Xは、相
対的なヘッド幅単位で記録用変換器の絶対位置を表す。
自己伝播において観測可能な信号は記録媒体26を基準
とした記録用変換器22の相対位置だけであるが、サー
ボ・ループの性能を分析する場合は絶対位置Xを考える
方が便利である。ループ加算点156は、観測対象の位
置信号の相対的な性質を明らかにするため、明示的に示
してある。したがって、観測される位置信号は、絶対位
置Xと、バースト位置誤差Eの和に等しい。この信号X
+Eは、標準ループ基準加算点154において基準トラ
ック値Rと結合され、位置誤差信号(PES)となる。
通常通り、ループ加算点で入り矢印のとなりに示してあ
る符号は加算前に各信号に適用される符号因子を示すの
で、PESはR−(X+E)に等しくなる。
【0051】書き込み済みバーストの位置誤差の正味の
効果として、サーボ・ループが追従しようとする軌道が
真円でなくなり、したがってこの誤差は別の基準信号と
して作用する。この軌道に対する応答は、閉ループ応答
で与えられる。通常は、サーボ・ループの閉ループ応答
が1にちょうど等しい(この場合は、コントローラのゲ
インが無限大に近付く)ことが望ましい。このようなシ
ステムは、所期の軌道にぴったり追従する出力を生成
し、外乱に対する強度が無限になる。実際は、有限のコ
ントローラ・ゲインしか使用できず、不可避的な位相シ
フト(正帰還)から発生するループの不安定化を避ける
ためにこのゲインは周波数依存性でなければならない。
ディスク・ファイルのアクチュエータのサーボなど、サ
ーボ・ループの通常の応用例においては、サンプリング
率が有限という制約の範囲内で機械的外乱を最適に排除
することが性能上の主眼であり、最終的な閉ループ応答
はかなり広範囲の周波数に対して1より大幅に大きくな
る(1.5またはそれ以上)。このためディスク・ファ
イルの操作において、飛躍的によい結果は得られない。
しかし、現状では、特定の伝播トラックでの非真円軌道
に対する応答が、次の伝播トラックを書き込む際に複製
され、その応答がその次の伝播トラックでもまた複製さ
れる。閉ループ応答はステップごとの誤差増幅係数に対
応しているため、ある伝播トラックでの誤差は、N伝播
トラック後には閉ループ応答のN乗倍になる。そのた
め、閉ループ応答の大きさが1を超えると、誤差はすべ
て無限に増加する。閉ループ応答が1未満であっても誤
差は累積するが、ある1つのステップにおける1つの誤
差の影響は実質的には消滅する。そのため、この誤差の
累積は、実質的には有限のステップ数nに制限される。
おおまかに言えば、nは、1を、1と閉ループ応答の差
で割った値になる。たとえば、閉ループ応答が0.99
の場合は、n=100となる。そのため、書き込み済み
トラック幅の変化などの系統的誤差は、ほぼn倍に増加
する。トラック間の誤差はまだきわめて小さいため、ト
ラックの真円性に関してはもっと緩い制限だけを考慮す
ればよい。書き込み済みトラック幅の変化は数パーセン
トの影響しかないため、大まかに1トラック間隔という
真円性の絶対制限度を超えず、大幅な増加が許容でき
る。
【0052】時系列波形として見ると、書き込み済みバ
ーストの位置誤差の軌道は、反復周波数がディスクの回
転周波数に等しい、完全な反復関数である。フーリエ解
析の原理によれば、このようなすべての反復波形は、反
復周波数の整数倍に対応する周波数からなる離散集合で
のみ非ゼロの振幅を含む周波数スペクトルを有し、この
場合はディスクの回転周波数がそれに当たる。そのた
め、閉ループ応答を1未満に保つべき有効な周波数はす
べて、ディスクの回転周波数の整数倍になる。周波数に
依存する量としての閉ループ応答Cは、実際には、大き
さと位相の両方を有する複素数のベクトルであり、この
ベクトルの各成分がディスクの回転周波数のある倍数に
対応している。1未満でなければならないのは、このベ
クトルの各成分の大きさである。
【0053】書き込み時に閉ループ応答が1未満になる
ようにサーボ・ループ・パラメータを選択するのが、誤
差の増加を抑えながら偶発機械動作を大幅に減らす簡単
な方法である。ステップ134の正規化回転時に計算し
た基準トラック・テーブルの補正値を使用すれば、状況
が変わる。前記の1つの実施例では、基準トラック・テ
ーブルの新しい値がそれぞれ、書き込み回転時に得られ
た対応セクタの記録済みPES値のfという所定の割合
を公称平均基準レベルに加えた値に設定される。この場
合、ステップ間の誤差増幅係数(または単にステップ係
数)Sは、閉ループ応答Cに等しくなくなり、f(1−
C)に等しい別の項を含むようになる。そのため、ディ
スクの回転周波数の整数倍のすべての位置で1未満の大
きさにならなければならないのは、これらを組み合わせ
たS=C+f(1−C)である。したがって、これらを
組み合わせたS=C+f(1−C)が、ディスクの回転
周波数の整数倍のすべての位置で1未満の大きさになら
なければならない。
【0054】この特定の実施例では、書き込み回転時に
記録されたPES値の割合fを用い、基準テーブルの1
組の補正値を計算する。時系列波形としてPESの読み
取り値を直接利用しているため、これは比較的単純であ
る。上記の式中でSはCと同様に複素数値を成分として
有するベクトルであるが、係数fは周波数に依存せず、
位相シフトを含まないため、単一の実数値からなる項で
ある。そのため、Cの成分がすべて1より大きいとか、
すべて1より小さいという特殊な場合を除き、ベクトル
Sの各成分の大きさが1未満になるようなfを見つける
ことは不可能である。したがって、基準テーブルの修正
のための時間領域手法は、特定の状況下では有用であり
簡単であるが、Cの大きさが、すべての周波数ではない
にしろ一部の周波数で1を超えるような状況で、誤差の
増加の抑止と高ゲイン・サーボ性能を一般的に保証する
ことはできない。
【0055】図4で示すような、この一般的な方法を提
供する別の実施例では、書き込み回転時に記録されたP
ES値のベクトルを、反復する時系列波形として処理
し、ディジタルにフィルタリングして基準テーブルの補
正値を生成する。これは係数fの一般化であり、その結
果、係数fは複素数値を成分に有するベクトルになる。
ディジタル・フィルタリングに使用可能なアルゴリズム
はたくさんあるが、必要なすべての周波数(つまり、デ
ィスクの回転周波数の倍数)でfを全体的に柔軟に選択
できるアルゴリズムを示してある。第1のステップ16
0では、PES値の波形の離散的フーリエ変換の係数を
計算する。次のステップ162では、各係数に複素数値
のスケール・ファクタ(fを構成する集合)を掛ける。
次のステップ164では、スケール・ファクタを掛けた
係数を使用して逆変換を実行し、フィルタリングした時
系列波形を生成する。最後にステップ166では、この
フィルタリングされた波形を公称平均基準レベルに加え
て、新しい基準トラック・テーブル値を計算する。離散
的フーリエ変換とそれに関連する式については、CRC
Press(米国フロリダ州Boca Raton)出版の「Th
e Electrical Engineering Handbook」を参照のこと。
【0056】高速フーリエ変換のような高速で効率のよ
い計算アルゴリズムを使用して必要な計算を実行するこ
ともできるが、実際には、ディスクの回転周波数のたぶ
ん最初の6〜8倍に対応した、限られた数の周波数係数
だけしか普通は必要でないことがわかっている。誤差の
増加を確実に抑止するには、閉ループ応答の大きさが1
を超える周波数だけを考慮すればよい。他の周波数では
係数fをゼロにすることができ、これはフーリエ級数変
換を単に切り捨てることになる。
【0057】フーリエ級数の係数の計算では、PES値
に正弦表の値と余弦表の値を掛けた値の和をとる。In
tel 486DX−66のような標準のマイクロプロ
セッサを使用すれば、周波数成分6個の計算は、PES
のベクトルの1成分当たり約12マイクロ秒しかかから
ないため、前述の書き込み回転自体の最中にセクタ間で
使用可能な時間の範囲内で容易に実行できる。もう16
マイクロ秒で、該係数を係数fでスケーリングでき、こ
れは書き込み回転の終りに行える。また、逆変換の計算
にも1成分当たり約12マイクロ秒かかるが、これは前
述の正規化回転時にセクタ間で実行できる。
【0058】前記のフィルタリング技法を使用すると、
Sの成分を特定の値に設定できる。閉ループ応答をサー
ボ・パラメータで調整すると、所期のレベルで機械的外
乱を排除でき、fの適切な値は式f=(S−C)/(1
−C)で計算できる。ベクトルSの全成分の大きさを1
未満に維持すると誤差の無制限の増加が抑止でき、これ
が最も重要なことである。書き込み幅の変化など、系統
的誤差の増加を検討する場合、トラック形状の誤差は、
基本書き込み幅の変化量に(1+C−S)/(1−S)
を掛けた値に等しい位置で平準化される。基本書き込み
幅の変化とは、各書き込みステップで発生するトラック
幅の変化量である。そのため、Sが1に近いと、正味ト
ラック形状誤差は非常に大きくなる。逆に、ほとんどゼ
ロに近い値をステップ係数として選択した場合は、特に
Cが1に近いと、偶発的機械動作の累積効果が大きくな
る。このようになる原因は、Cが1に近いと、係数f自
体が非常に大きくなるためである。今までに調査したデ
ィスク・ファイルでは、よい結果を与えるSは0.9で
ある。これは、トラックの絶対的な真円性を維持するよ
り、偶発誤差を小さく抑える方が重要であることを反映
している。ディスク・ファイルのヘッド、記録媒体、お
よび機械特性の詳細にもよるが、複素数値など、ステッ
プ係数Sに他のものを採用すれば、最適な結果が得られ
る可能性がある。
【0059】今まで述べてきたように、基準トラック・
テーブルの新しい値の計算に使用する補正項では、書き
込み回転時に記録したPESの波形だけを使用してい
る。以前のPES波形を累積したものや正規化回転のP
ES波形など、ステップ移動の前に使用可能な他の情報
を使用することもできるであろう。正味トラック形状誤
差および偶発トラック間誤差に関する性能の改善は、こ
れらの追加項を使用したもっと複雑なアルゴリズムで実
現できるかもしれない。本発明の本質的な特徴は、新し
いトラック位置にステップ移動する前に使用可能なデー
タに基づいて、基準トラック・テーブル値を補正する点
である。
【0060】ディスクの回転周波数以上のすべての周波
数でCL<<1であると、特殊な状況になる。サーボ・
ループの図6では、PES=R−(X+E)である。こ
のループによるプラント動作Xは、(R−E)(CL/
1+CL)で与えられ、これはCL<<1の場合はほぼ
ゼロになり、PESはR−E、つまりトラックの形状誤
差になる。実際には、サーボ・ループによる排除率が非
常に低いために発生するようになった機械的外乱により
PESに偶発雑音が加わるので、PESは、ディスクの
複数の回転に渡って平均化する必要がある。しかし、E
を計測すると、当該の基準を更新でき、トラック誤差を
除去できる。
【0061】サーボ書き込みに数千ステップも必要とす
る普通のディスク・ファイルでは、誤差の増加の抑制が
重要である。本発明の重要な特徴は、反復される自己伝
播プロセスにこれら特別の性質のサーボ・ループが適用
されることがこの現象の原因であると認識し、サーボ・
ループ・パラメータの調整において、書き込み回転時に
記録されたPESをディジタル・フィルタリングすると
同時に所期の閉ループ応答を生成して、妥当なあらゆる
周波数でステップ係数が1を超えないよう基準トラック
・テーブル値に対する補正値を計算するための明確な是
正策を示すことである。本発明の有用性は、機械的外乱
の非常に大幅な排除がこの制約内で達成でき、ディスク
を余計に複数回回転させて信号を平均化するといった余
分な処理時間が不要であることから生じている。さらに
重要なことには、本発明は安定した自己伝播が保証され
る動作方式を明確に示し、それによって堅牢なサーボ書
き込みプロセスを保証する。
【0062】図7の流れ図に示す別の実施例では、本発
明の原理に従って、製品サーボパターンの書き込みと任
意選択でタイミング・マークの書き込みを、前述した図
3の書き込み回転ではなく正規化回転の最中に行うよう
に変更することができる。図7の多くのプロセス・ステ
ップは、図3のものと同じであり、同じ記号を付けてあ
る。このようにタイミング・マークと製品サーボパター
ンの書き込みを変更済みの正規化回転134A中に行う
ように変更すると、変更済みの書き込み回転132Aで
は伝播バーストの書き込みからこの操作が削除される。
誤差の累積という問題を解決する際、サーボ・ループ用
の特殊な伝播パラメータは伝播バーストを書き込むとき
しか必要でないため、このように操作を分離すれば、製
品サーボパターンとタイミング・マークの書き込み時に
使用するゲインを大きくすることができる。特にこれら
のパラメータにより閉ループ応答を、ディスクの回転周
波数の整数倍など一定範囲の周波数に渡って、1より大
幅に大きくすることができる。これは、新しいプロセス
・ステップ133で実施する。ステップ133では、小
さなTMRを提供するように調整された所定の特別な値
にサーボ・パラメータが設定される。これらのパラメー
タは、実際のディスク・ファイル操作のためにサーボを
セットアップする際と同様にして決定されることにな
る。つまり、前記の周波数に依存した位相シフトと有限
のサンプリング率によるループの不安定さが防止される
だけでなく、ゲインと帯域幅も可能な範囲で大きくでき
る。電気回路設計システムおよびサーボ制御システムの
分野の当業者なら認識しているはずの多数の素子を使用
すれば、プロセス・ステップ134Aで、TMRを実際
のファイル操作で可能な値より大幅に小さくできるはず
である。これらの素子には、期間が比較的長いサーボ・
バーストを使用することによる信号対雑音比の改善、製
品ディスク・ファイルの外部装置として設計されるサー
ボ書き込み装置内のADC36、DAC46、VCMド
ライバ48などより高価な電子回路素子の使用などがあ
る。これらの操作中にTMRを減少させると、トラック
間の偶発誤差が減り、タイミング・マークからのリード
バック信号の振幅の偶発振動の量も減る。後者の効果に
より、自己サーボ書き込みシステムの高精度なタイミン
グ発生システムでの誤差の発生が減少する。
【0063】図7には、任意選択の回転ステップ135
を追加してあるが、このステップにより製品サーボパタ
ーンの書き込みに使用できる時間が増える。これにはサ
ーボ書き込み時間が増えるという欠点があるが、ディス
ク・ファイル内にディスク面が多数存在し、タイミング
・マークと製品サーボパターン専用の領域104が短か
すぎて製品サーボパターンをすべての面上には書き込め
ない場合には必要である。前述のように、より小さなT
MRを利用するには、この余分な回転の最中により大き
なサーボ・ゲインを使用する方が有利である。製品サー
ボパターンの書き込みとタイミング・マークの書き込み
の分離は、その操作を正規化手順と組み合わせるのでは
なく、そのプロセス専用の余分な回転を追加することに
よっても実現できる。ディジタルにフィルタリングされ
たPESの補正項をサーボ基準に組み込むという実施例
では、TMRを常に減らすことができる。これにより、
製品サーボパターンの書き込み操作を半径方向の伝播バ
ーストの書き込み操作から分離しようという動機が一部
そがれることになるが、記載した別の実施例が潜在的に
望ましい方法として残る。
【0064】サーボ・ループの計測 ある特定の実施例では、タイミング制御回路、ADC、
およびDACを備える市販のデータ収集用プラグイン・
ボードとパーソナル・コンピュータを併用して、PID
(比例、積分、微分)タイプのサーボ・ループを実施し
た。振幅復調器、VCM電流ドライバ、およびゲート機
能付き発振器とともに、当該システムをIBM Spi
tfireディスク・ドライブに接続し、各種のサーボ
・ループ・パラメータを使用して、前述の6バースト伝
播シーケンス(高精度タイミング・マーク発生プロセス
と、別のコンピュータで制御した位相符号化サーボ・パ
ターン発生器も含む)を実行した。このようなシステム
は電気コネクタを介してディスク・ファイルに接続され
る外部サーボ書き込みシステムとしての使用に適してい
るが、その回路をほんの数個のIC回路に削減し、すべ
てのディスク・ファイルに搭載して、完全に独立した自
己サーボ書き込みが行えるようにすることも考えられ
る。
【0065】このサーボ・ループでは、制御電圧が、
1)比例ゲイン係数とPESの積と、2)以前のすべて
のPES読み取り値の合計と積分ゲイン係数の積と、
3)現PESと直前のセクタのPESの差に微分ゲイン
係数を掛けた値との和に等しい。これら3つのゲイン係
数は、サーボ閉ループ応答(ある周波数での位置信号応
答と基準レベルの変更量の比率)の調整を可能にするサ
ーボ・パラメータである。どのような周波数での閉ルー
プ応答も、同じ周波数で位置信号応答を計測しながらそ
の周波数での既知の基準レベルの変更を適用すれば決定
できる。ディジタル・サーボ・コントローラとして機能
するコンピュータは、リアルタイムの位置信号にアクセ
スし、正弦波的に変更された基準テーブル値の代りに使
用できるため、これは余分な回路なしで実現できる。所
定の基準テーブルの変更を適用しながら得られた位置信
号の一連の読み取り値をフーリエ変換すれば、応答の大
きさと位相が決定できる。サーボ・パラメータを様々に
組み合わせてこのプロセスを通常のディスク・ファイル
で実行すれば、ディスクの回転周波数のすべての倍数位
置で閉ループ応答が1未満になるという必要な特性を提
供するパラメータを見つけることができる。PIDコン
トローラでは、大きくない積分ゲインと小さな比例ゲイ
ンとともに比較的大きな積分ゲインを使用すれば、この
特性が満たされる。回転周波数の倍数を実際にすべてチ
ェックする必要はなく、応答曲線の頂部付近にあるもの
だけをチェックすればよい。通常は、回転周波数の5倍
までの周波数だけで十分である。また、サーボ・パラメ
ータ値を比較的大きく変化させても、閉ループ応答は緩
やかにしか変化しないため、低TMRと1未満の閉ルー
プ応答の両方を満たす適切なパラメータは広い範囲に存
在する。これにより、適切なパラメータの検出がかなり
簡単になり、サーボ・ゲインを有効に変更できるヘッド
幅などのパラメータのファイル間の変動に余裕ができ
る。
【0066】また、標準的なサーボ・ループ解析方法を
使用して、コントローラのゲインとアクチュエータの動
力学モデルから閉ループ応答を計算できる。この試験シ
ステムでは、計算結果は、前述の方法で計測した応答デ
ータによく一致している。本システムの別々のテストで
使用した2組の異なる伝播パラメータについて計算した
伝達関数を、図8と図9に示す。ディスク回転周波数の
倍数の最初のいくつかを、ドットで示してある。図8で
は、比例ゲイン項と積分ゲイン項は非常に小さく、微分
項(粘性制動のように働く)は非常に大きいものの、閉
ループの伝達関数が1を超えるほどには大きくない。こ
のサーボ・ループは、実際の製品サーボ・ループより約
20%大きなTMRでしか動作しない。このシステムで
は、トラックの形状誤差をさほど(ピーク間が50マイ
クロインチ未満)増加させなくても16000ステップ
を超える半径方向の伝播が実現でき、トラック間の形状
の差は1RMS当たり約5マイクロインチしかない。図
8に示したパラメータを使用すれば、TMRは製品サー
ボ・ループの場合より約20%減少するが、閉ループ応
答はディスク回転周波数の2倍と3倍の地点で1を超え
ており、トラックの形状誤差の増加のために約70ステ
ップを超えるとうまく伝播できなくなる。
【0067】この誤差の増加を図示した図11の同心円
状の図は、図9の伝播パラメータを使用して最初の60
伝播ステップのトラック形状を測定したものである。こ
のトラックの形状は、各伝播トラックに対して、伝播シ
ーケンス後にバックアップし、アクチュエータを平均ト
ラック位置に維持(サーボ・ループの弱い積分ゲイン項
だけを使用)して計測した。そして、120セクタの各
セクタでの正規化されたリードバック振幅をディスク1
00回転で平均化し、TMR効果を除去した。得られた
波形は、円形のトラックの半径方向偏差としてプロット
した。トラックの形状誤差をわかりやすくするために、
10倍に拡大してある。つまり、半径方向偏差を、該当
するトラック間隔の10倍に拡大してプロットしてあ
る。また、円は、実際のディスクより半径方向の見かけ
上の距離を大きくしてある。60ステップは、ディスク
の半径の約0.4%にしかならないためである。図10
の同様な図にも、図8の伝播パラメータを使用して、最
初の60伝播トラックを示してある。こちらの方は、ト
ラックの形状誤差が基本的にランダムであり、増加は見
られない。
【0068】図10と図11にプロットしたデータは、
各トラック上にある120セクタ分のリードバック信号
の波形をフーリエ変換して得られた、周波数180Hz
の成分(2×ディスク回転周波数)の大きさである。図
11(180Hzでの閉ループ応答の大きさが1.02
9)では、この成分が急激に増加しており、わずか60
ステップの間に約3マイクロインチから約16マイクロ
インチに増加している。図10のパラメータの場合は、
増加が予想されず、実際にも観測されていない。
【0069】各書き込み回転の最中に記録されたPES
をディジタルにフィルタリングして基準トラックの補正
を計算するという実施例についても、テストを行った。
サーボ比例ゲインを400(図9と同様に、積分ゲイン
と微分ゲインはそれぞれ0.39と4000)に設定す
ると、ディスク回転周波数の倍数の最初の5カ所で、閉
ループ応答が1を超え、ピーク値は1.31であった。
ディスク回転周波数の8番目の倍数までフィルタリング
計算を使用し、それら8つの周波数すべてでステップ係
数がS=0.9となるよう係数fを計算すると、大幅な
誤差の増加なし(ピーク間でせいぜい約50マイクロイ
ンチ)に16000ステップの伝播を実行できる。PE
Sをフィルタリングして基準トラックを補正しないと、
これらのサーボ・ゲインは指数関数的な誤差の増加によ
り、ほんの数ステップ超えても伝播できないであろう。
ゲインを大きくすればTMRが通常のファイルのTMR
の約50%まで減少し、その結果、サーボパターン内で
のトラック間の偶発誤差が大幅に改善される。
【0070】読み取り素子と書き込み素子が物理的に別
々な場合 今までの説明では、記録用の読み取り変換器と書き込み
変換器が、一般に使用されている通常の誘導型読み取り
/書き込み素子と同様に、同一のものであることを前提
としていた。最近、いわゆるMR(磁気抵抗)変換器の
ように、読み取り素子と書き込み素子が別々になってい
る変換器が使用されるようになっており、公称平均基準
値の設定項目による伝播トラック間隔の決定と制御に関
して特に注目する必要がある。図12は読み取り素子お
よび書き込み素子の中心線と直角方向でこれら2つの素
子の幅が異なる、このような変換器を示す。図13に
は、正規化されたリードバック振幅がアクチュエータの
位置によってどのように変化するかを示してある。ここ
で、ゼロは、書き込み時のアクチュエータの位置に対応
している。特定のレベルの振幅の減少に到達するのに必
要なアクチュエータの動作は、読み取り幅、書き込み
幅、およびオフセット(と必要な動作方向)に依存して
いる。伝播トラックの間隔が、読み取り幅と書き込み幅
でのみ決まり、それら素子間のオフセットに影響されな
いことが望ましい。ディスク・ファイルの一番外側から
一番内側のトラックに回転アクチュエータが移動する際
に、見かけ上のオフセットは変化するので、このことは
特に重要である(アクチュエータのアームの方向に沿っ
て読み取り素子と書き込み素子を空間的に分離すると、
アームが回転する際に、これら素子の所期の位置がディ
スク・トラック上で異なることになる)。本発明の重要
な態様は、ヘッドの厳密な寸法を事前に知らなくても、
リードバック振幅を計測するだけで、読み取り素子と書
き込み素子のオフセットに対する依存性を除去する方法
を採用していることである。
【0071】図14は、6バースト伝播パターンを示す
図であり、伝播バースト領域の1つにおける書き込みバ
ーストの相対位置を示している。ディスク・ファイルの
データ・トラックの間隔については、平均的に、あるト
ラック上のデータが隣のトラック上にあると想定される
ヘッドによって上書きされないだけ離れていることが重
要である。たとえば、データ・トラック同士が4伝播ト
ラック離れており、書き込みトラックのエッジ間の平均
間隔はデータ・トラックの間隔の25%であることが望
ましい。この状況を示したのが図14であり、ここでは
伝播バーストAとEに対応する位置にユーザ・データ・
トラックが割り当てられている。この場合、AとDのよ
うに3ステップ離れた伝播バーストでは、エッジ同士が
同一直線上になる。バーストAからの相対振幅がバース
トDからの相対振幅に等しくなるような位置(A=Dと
なる位置)に読み取り素子が配置された場合、相対信号
は、両方のエッジが同一直線上にあると0.50、エッ
ジ同士がオーバラップすると0.5を超え、エッジ間に
間隔があると0.5未満になる。そのため、A=Dとな
る位置での相対振幅が伝播トラック間隔の過小または過
大を示す指標となり、これを使用して伝播時に使用され
る公称平均基準レベルを調整すれば、ピッチを修正する
ことができる。
【0072】リードバック振幅が位置に応じて線形に変
化する(かなりよい近似の)場合、正確な間隔を得るの
に必要な伝播用の公称平均基準レベルの調整は、A=D
となる位置での相対振幅を計測すれば計算できる。これ
は、基準レベルがrだけ変化すると、A=Dとなる位置
での相対振幅が3r/2だけ変化することに注意すれば
わかる。なぜなら、3ステップそれぞれのステップ間隔
の変化がrに等しくなり、その変化量がAとDで二分さ
れるからである。そのため、公称平均基準レベルを、A
=Dとなる位置での相対振幅の偏差の2/3に等しい量
だけ、所期のレベルから調整する必要がある。
【0073】本発明の方法は、下記のステップから構成
される。まず、初期公称平均基準値を選択し、複数のス
テップ(この場合は、3ステップ以上)を伝播する。次
に、バーストAとバーストDの相対振幅が等しくなるよ
うな位置まで戻る。これは、PESを、バーストAとバ
ーストDの相対振幅の差になるように一時的に再定義す
ることによって行う。A(A=DなのでDを使用しても
かまわない)の相対振幅を使用して、前述のような伝播
公称平均基準レベルに対する補正値を計算し、伝播を続
行する。
【0074】読み取り素子と書き込み素子の間の特定の
オフセットを反映する基準レベルを最初に設定するため
には、最初の位相(ユーザ・データに割り当てられない
領域)でこのプロセスを数回反復することが望ましい。
アクチュエータの回転によるオフセットの変化は、この
プロセスを一定間隔で反復すれば補償される。前記のシ
ステムを使用して行った実験では、このプロセスを40
伝播ステップごとに反復することにより、よい結果が得
られた。このプロセスは実際には、A=D、B=E、お
よびC=Fとなる位置での相対振幅を平均化して行っ
た。また、基準レベルに対して計算した補正値の一部
(1/4)だけを毎回適用することによって、雑音効果
を減らした。基準レベルはきわめてゆっくりと変化する
ため、補正も同様にゆっくりと行う方が得策である。こ
の計測と補正のプロセスは、ディスクの11回転を必要
とし、40伝播ステップ(ステップごとに書き込み回
転、正規化回転、およびステップ回転が必要なため、1
20回転必要)ごとに実行したため、サーボ書き込み時
間が約9%だけ増加した。図15には16000ステッ
プ全部に対して実行した公称平均基準レベルを伝播ステ
ップ数ごとにプロットした図を示し、図16にはA=D
となる位置(B=E、C=Fとなる位置でも平均化)で
同じステップに対して実行した相対振幅のプロット図を
示す。ここで、トラック間隔には、A=Dとなる位置で
の所期の相対振幅が0.5ではなく0.625に設定さ
れるように、図14に示した値より小さいものを選択し
た(図14に示した書き込みデータ・トラック間隔の2
5%という値は、実際には必要以上に大きな値であ
る)。伝播公称平均基準レベルを系統的に調整すること
によってトラック間隔を一定(A=Dとなる位置での相
対振幅によって決定)に維持する点で、この方法はかな
りうまく動作することがわかる。
【0075】この方法では、各種の変形例が可能であ
る。前述のように、トラック間隔を狭くするには、A=
Dとなる位置での所期の相対振幅を0.5より大きな値
に設定すればよい。また、A=Dとなる位置ではなく、
A=EやA=Cとなる位置などを使用するよう変更して
もかまわない。データ・トラック間隔と伝播トラック間
隔の比率、トラック間の所期の間隔、および読み取り素
子と書き込み素子の相対幅に応じて選択を行う。図14
では、伝播パターンに使用するバーストの個数の選択が
これら同じ要因に依存している点にも注意されたい。主
要な要件は、伝播トラックが複数個隔たった次のバース
トから妨害されずに読み取り素子が個々のバーストを読
み取ることができる点である。
【0076】書き込み誤差の補正 書き込み時のPESを元にした基準トラックの補正と特
殊なサーボ・ループ・パラメータ(ディスク回転周波数
のすべての倍数でステップ間誤差の増幅係数を1未満に
維持するパラメータ)を併用すれば、伝播トラックの形
状誤差の増加をきわめてうまく抑制できる。また、機械
的外乱をかなりうまく排除するパラメータでサーボを動
作させてトラック間の形状誤差を小さく維持すれば、T
MRは小さくなる。しかし、各トラックには、このよう
な外乱からのTMRによる誤差がまだ一部残っている。
製品サーボパターンはその性質上、ヘッドとディスクの
相対位置を符号化するように設計されている。そのた
め、サーボ書き込み時のTMRによる書き込み誤差は最
終的に、後続のファイル操作の最中に製品サーボパター
ン復調器が取得する半径方向の位置測定における、対応
する誤差に反映される。本発明の別の特徴は、製品サー
ボパターンの見かけの形状に対するこの潜在的なTMR
の影響を削減する方法である。この考え方の本質は、伝
播サーボ・ループのPESを使用することによって、フ
ァイル操作時にサーボパターンを順次リードバックする
際に書き込み位置誤差の影響が取り消されるように書き
込み時に製品サーボパターンを変更することである。こ
の技法では、サーボ書き込み伝播プロセスと、ファイル
操作時のサーボパターン・リードバック・プロセスの両
方を使用する。操作時のディスク・ファイルによって簡
単に復号され、サーボ書き込み装置で簡単に実現される
好ましいタイプのサーボパターンの変更方法は、サーボ
IDフィールドを基準としてサーボパターンを時間的に
シフトする方法である。
【0077】本プロセスの最初の実施例として、振幅バ
ースト製品サーボパターンを考える。このようなサーボ
パターンでは通常、サーボIDフィールドの後の特定の
タイム・スロット内で、書き込み遷移のバーストが2つ
以上検出される。図17に示した簡単な2つのバースト
・サーボ・パターンでは、バーストAとバーストBから
のリードバック信号が等しくなる位置に、所期のトラッ
ク位置が定義されている。従来のサーボパターン復調器
では、このリードバック振幅は、各指定バースト・タイ
ム・スロットの末尾付近でサンプリングとディジタル化
が行われ、バースト振幅をフィルタリングした平均値と
なる。図18ないし22は本発明の復調技法に対応した
波形を示し、図23は該当する回路のブロック図であ
る。リードバック信号は、従来の復調器と同様に整流回
路で検出されるが、その出力はADCによってディジタ
ル化される前に、ゲート機能付き積分回路に入る。セク
タID検出器が供給する基準タイミングによって、固定
積分器ゲートの信号とADCトリガの信号が遅延倍パル
ス発生器から得られる。ADCは、トリガされると、ゲ
ート機能付き積分器の出力を、ゲートの立ち下がりエッ
ジの直前でディジタル化する。このゲート・エッジに
は、該当積分器をゼロにリセットする役目もある。その
ため、ディジタル化されたバースト振幅は、整流された
リードバック信号に、積分ゲートと検出されたバースト
信号の間でオーバラップしている時間量を掛けた値に等
しくなる。整流済みのリードバック振幅は、書き込みバ
ーストの半径方向の位置と共に変化し、書き込み時にT
MRに追従する。セクタIDを基準としたバーストの書
き込み時間を意図的に変更すれば、積分器ゲートと検出
されたバースト信号の間のオーバラップ時間量を、整流
済みリードバック振幅に対するTMRの影響をちょうど
取り消すことができるように調整できるため、ディジタ
ル化済みのバースト振幅値はサーボ書き込み時にTMR
から影響を受けなくなる。バースト書き込み時間は、パ
ターン発生器からの書き込みデータと直列に挿入された
タイミング遅延装置を使って調整できる。Data Delay D
evices Corporation(3 Mt.Prospect Ave.、Clinton、
米国ニュージャージー州)製造などのディジタルにプロ
グラム可能な遅延装置を使用すれば、この用途に必要な
ディジタル制御下のタイミング遅延の高速で正確な調整
が行える。
【0078】図24ないし29に示した適切な遅延の計
算方法では、サーボ書き込み時の偶発的なTMRによっ
てバーストAの半径方向の位置が不正になっている。本
発明に従って、バーストAの書き込み時刻をサーボID
フィールドの末尾に対してシフトする。簡単にするため
に、リードバック信号がオフトラック位置に従って完全
に線形に変化するものと仮定する。半径方向の位置誤差
と読み取り素子の幅の比率がfであり、その位置は図2
4の上方向にずれているものと仮定する。この半径方向
の位置誤差のよい推定値は、バーストAを書き込んだ製
品サーボパターン領域の直前にある伝播バースト領域で
計測した、自己伝播サーボ・ループのPESで与えられ
る。上から下に向かうパターン伝播処理の場合、パター
ン伝播バースト(図示せず)の下側のエッジは所期のト
ラック位置に一致し、上方向の位置誤差は伝播バースト
のリードバック振幅を増大させることになる。そのた
め、PESの読み取り値が−fに等しくなるが、それは
基準値から正規化済みリードバック振幅を引いた差がP
ESだからである。製品サーボパターンのバーストAの
正規化リードバック振幅も、−fだけシフトされる。つ
まり、バースト・エッジが記録用変換器の中心より上に
あるため、本来の値より小さくなる。これにより、積分
された信号の勾配がゆるくなる。ADCトリガ・パルス
時(ディジタル化されたバースト振幅値に対応)での積
分器の出力信号は、バーストAをt(
【数1】 )だけ後ろにシフトすれば、正しい値に復元できる。こ
こで、Tはシフトを行わない場合の通常のオーバラップ
時間であり、VはバーストAの半径方向の位置誤差がな
いと見込まれる整流済みリードバック振幅(オントラッ
ク信号に対して正規化)である。Vの値は通常、0.5
になる。というのは、バーストAとバーストBの振幅が
等しくなる位置で2つのバースト・サーボパターンがデ
ータ・トラックを定義することになり、書き込みバース
ト・エッジは図17のように位置合せされるからであ
る。
【0079】バーストBの半径方向の位置誤差も同様な
方法で取り消すことができるが、この場合は時間をバー
ストAと逆の方向にシフトしなければならない。なぜな
ら、下側のエッジの代わりに、バーストBの上側のエッ
ジを使用するからである。したがって、サーボ書き込み
時の上方向の位置誤差は、製品復調器が検出するバース
トBの振幅を増加させることになり、それを補償するに
は当該バーストをもっと早い時点にシフトする必要があ
る。これは、マイクロプロセッサ・シーケンス・コント
ローラに書き込み対象のバースト・タイプを追跡させ、
それに応じて時間シフトの符号を調整させることによ
り、容易に調整できる。
【0080】製品サーボパターンがバーストの両方のエ
ッジを使用して各トラックの位置の定義またはトラック
間の位置誤差の決定を行う場合は、状況がもう少し複雑
になる。たとえば、バーストAの下側のエッジを使用し
てあるデータ・トラックの位置(およびバーストBの上
側のエッジ)を定義し、バーストAの上側のエッジを使
用して隣接するデータ・トラックの位置(および他のバ
ーストBの下側のエッジ)を定義することができる。バ
ーストAを後で書き込むと、バーストAの下側のエッジ
の半径方向の位置誤差の影響は取り消されるが、バース
トAの上側のエッジで見られる誤差は2倍になる。1つ
の解決方法は、バースト中に開始してバースト後に終了
するのではなく、バースト前に開始してバースト中に終
了するように、これら交互のエッジ位置の方向にゲート
信号をシフトすることである。すなわち、バーストAを
時間的に後ろにシフトすると、ゲートと検出されたバー
スト振幅信号の間のオーバラップ時間が短くなる。この
ように、サーボ書き込み時にバーストの時間を一意にシ
フトすれば、どちらかのバースト・エッジの半径方向の
位置誤差が取り消されることになる。これら2つのゲー
トの遅延時間は、データ・トラックに対するバースト・
エッジの事前割り当てに応じて、ディスク・ファイル・
サーボパターン復調器で交互に選択されることになる。
【0081】位相符号化サーボパターンの場合は、2つ
のバースト間のリードバック信号の相対位相が、最終的
に検出される位置に依存した量になる。そのため、半径
方向の位置誤差は、検出されるパターン内の位相誤差に
かなり直接的に対応し、サーボ書き込み時にバーストの
1つに適切な時間シフトを適用すればきわめて簡単に取
り消すことができる。この場合、製品サーボパターン復
調器の特別な変更は不要である。
【0082】製品サーボパターンのタイプに関係なく、
この誤差取り消し技法では、製品サーボパターンと振幅
バースト伝播パターンの両方を各ステップで補正する必
要がある。これを行わないと、伝播サーボ・ループは次
のステップで書き込んでいる最中に書き込み済み伝播パ
ターン誤差に従うことになり、そのため次のステップで
書き込まれるすべてのパターン(伝播バーストと製品サ
ーボパターン)にそのイメージが伝達されることにな
る。これは、1ステップ後に誤差を再度出現させること
と同じである。前述のように、書き込み済み誤差はサー
ボ・ループ内の基準信号の変調と同じように振る舞い、
それに対する応答はサーボ・ループの閉ループ応答で与
えられる。そのため、次のステップに伝達されるイメー
ジは、時系列波形をサーボ・ループに適用した場合と同
様に、閉ループ応答に書き込み済み誤差信号を掛けた値
になる。書き込み済み誤差に対するこの応答を防止する
には、所期の伝播トラック上に直接配置された読み取り
素子によって検出された際に、対応するバーストの予期
される振幅に基準テーブルの各値が一致するように、書
き込み時に判明している位置誤差を反映するよう基準テ
ーブル値を調整することである。製品サーボパターンに
対して補正を行う場合とまったく同様に、書き込み時に
判明している位置誤差は、書き込み回転中にパターン伝
播サーボ・ループのPESを読み取った値にすぎない。
図6では、リードバック振幅をEだけ変化させる不正位
置の伝播バーストにより、サーボPESが−Eだけ変化
している。基準トラック値Rがその公称平均値から同量
のEだけ増えれば、正味の結果ではサーボPESがまっ
たく変化せず、そのため書き込み済み誤差によるアクチ
ュエータからの応答はなくなることになる。伝播は下向
きに進むことを念頭に置いて図5を見れば、位置不正バ
ーストの書き込み中に記録用変換器が下にシフトされす
ぎ、その結果リードバック信号が所期値より小さくなっ
ていることがわかる。PESは基準値から位置信号を引
いた値であるため、書き込み時のPESはEだけ大きく
なっていることになる。そのため、書き込み回転中に得
られたPES値を公称平均基準値に加えて次のステップ
で使用する基準テーブル値を作成すれば、書き込み済み
誤差を伝播サーボパターンから除去できる。
【0083】基準テーブル値を変更するというこのプロ
セスについては、先に誤差の累積について論じた際にす
でに述べた。最も簡単な実施例では、書き込み回転中に
記録したPESを係数fに掛けて基準テーブルを修正す
る。前述の説明から、この係数fを1に等しくすれば、
最も効率よく誤差が取り消される。しかし、基準テーブ
ルの修正を導入したため、安定性の基準が変更され、ス
テップ間の誤差増幅係数S=C+f(1−C)を1未満
にしなければならなくなる。この式からは、fがちょう
ど1の場合はSも1になり、誤差がなくならないことが
わかる。トラックの絶対的非真円性を許容範囲内に維持
すること、ならびにfを小さくすればトラック間の偶発
的な誤差の取り消し効率が悪くなることを勘案して、f
を決定する。サーボパターン内のトラック間での正味偶
発誤差はTMR×(1−f)に比例することが、解析か
ら判明している。そのため、fは1であることが最適で
あるが、妥当な範囲内で1に近いだけで偶発誤差を大幅
に取り消すことができる。ディジタルにフィルタリング
したPES補正を使用するもっと高度な実施例にも、こ
れと同じ解析が適用される。この場合、fは、複素数値
を成分に有するベクトルである。この場合は、fの全成
分が1にできるだけ近付く(S自体の大きさを1未満に
維持することが前提)ように、ステップ係数Sの各成分
値を選択することになる。周波数が高い場合は、フーリ
エ級数によるフィルタリング計算の切り捨ての結果f=
0となり、偶発誤差の取り消しは無効になる。しかし、
一般には、TMR自体は高い周波数内容をほとんど持た
ないため、この範囲での効果の損失は総RMS誤差から
見ればほとんどなくなる。
【0084】図7に示した別の実施例では製品サーボパ
ターンの書き込み処理を分離するが、製品サーボパター
ンを変更するために使用するPESは、基準テーブル補
正値の計算に使用するものとは異なることになる。
【0085】製品サーボパターンの変更に他の方法を使
用して、当業者ならば、前述以外の偶発的なTMRの取
り消し方法を考案できるはずである。たとえば、振幅バ
ースト・パターンの周波数または持続期間の変更を対応
する検出回路と組み合わせて、製品サーボパターン復調
器内に組み込むこともできるであろう。本発明の新規の
態様は、サーボ書き込み時にリアルタイムPES信号を
使用して、サーボパターン位置誤差の補正をその書き込
み時に行えることである。このPESに基づいた自己伝
播基準テーブル値の変更は、トラック間での偶発的形状
誤差を削減する際にも重要である。この補正は後続のス
テップでのトラック追従のために適時にフィードフォワ
ードされるため、トラック追従中の複数の回転に渡って
PESを平均化して基準テーブル値を平滑化する前述の
方法とは根本的に異なる。また、この補正の目的は、従
来の技術で記述されているどのものとも異なる。という
のは、この補正がトラック間の偶発的な誤差を減少させ
るために特に設計されたものであり、効果を挙げるには
製品サーボパターンにおける誤差の取り消しと組み合わ
せて使用しなければならないからである。
【0086】本発明は、反復移動する媒体上へのパター
ンの書き込みに一般化できることがわかるであろう。こ
のような動作は前述のような媒体の連続回転を構成する
が、同時に直線反復運動など任意の反復運動も構成す
る。したがって、本明細書に記述した自己伝播の各種原
理を使用して、どんな媒体もある領域にわたって修飾す
ることができる。
【0087】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【0088】(1)回転ディスクと相互作用するための
ヘッド、前記ディスクの半径方向に前記ヘッドを位置決
めするためのアクチュエータ、および前記ディスクに前
記ヘッドへの情報の書き込みと読み取りを行わせる手段
を備えるディスク・ドライブ中で前記ディスクにサーボ
書き込みを行うための方法であって、前記ディスクから
サーボ位置情報が読み取られるように前記アクチュエー
タを位置決めするため、サーボ・ループを使用して前記
ディスクの連続した半径方向トラックにサーボパターン
を書き込むステップと、前記サーボ・ループの閉ループ
応答が、ディスク回転周波数の整数倍の各点で1未満に
なるが、機械的外乱を大幅に排除するには十分な大きさ
を有するように、前記サーボ・ループの周波数依存ゲイ
ンを設定するステップとを含む方法。 (2)前記閉ループ応答がすべての周波数で1未満にな
ることを特徴とする、上記(1)に記載の方法。 (3)回転ディスクと相互作用するためのヘッド、前記
ディスクに前記ヘッドへの情報の書き込みと読み取りを
行わせる手段、および位置誤差信号が、前記ディスクと
相互作用する前記ヘッドからのリードバック信号から誘
導した計測済み相対位置波形と基準波形の差に等しくな
る、前記ディスクの半径方向位置に前記ヘッドを位置決
めするためのサーボ制御アクチュエータを備えるディス
ク・ドライブ中で前記ディスクにサーボ書き込みを行う
ための方法であって、前記サーボ制御アクチュエータを
使用して前記ディスクの連続した半径方向トラックにサ
ーボパターンを書き込むステップと、前記アクチュエー
タの閉ループ伝達関数と計測した1つ以上の位置波形の
関数として前記基準波形を誘導するステップとを含む方
法。 (4)前記閉ループ伝達関数が周波数に依存し、前記基
準波形が前記計測済み位置波形の周波数依存フィルタリ
ングから誘導されることを特徴とする、上記(3)に記
載の方法。 (5)計測済み位置波形が前記ディスクの少なくとも1
回転を表すことを特徴とする、上記(3)に記載の方
法。 (6)前記位置誤差信号が少なくとも1トラックの計測
に基づいて誘導されることを特徴とする、上記(3)に
記載の方法。 (7)前記の少なくとも1トラックに、前記連続トラッ
クの先行トラックが含まれることを特徴とする、上記
(6)に記載の方法。 (8)閉ループ伝達関数の大きさが1よりはるかに小さ
いことを特徴とする、上記(3)に記載の方法。 (9)回転ディスクと相互作用するためのヘッド、前記
ディスクに前記ヘッドへの情報の書き込みと読み取りを
行わせる手段、および位置誤差信号が、前記ディスクと
相互作用する前記ヘッドからのリードバック信号から誘
導した計測済み位置波形と基準波形の差に等しくなる、
前記ディスクの半径方向位置に前記ヘッドを位置決めす
るためのサーボ制御アクチュエータを備えるディスク・
ドライブ中で前記ディスクにサーボ書き込みを行うため
の方法であって、前記サーボ制御アクチュエータを使用
して前記ディスクの連続した半径方向トラックにサーボ
パターンを書き込むステップと、先行する少なくとも1
つの半径方向トラックからの前記位置誤差信号に基づい
て連続した半径方向トラックの前記基準波形を誘導する
ステップとを含む方法。 (10)前記基準波形誘導ステップが、円形トラック上
にサーボパターンを書き込んでいる最中に計測した位置
誤差信号の離散的フーリエ変換の複素数係数を少なくと
も1つ計算するステップと、前記の少なくとも1つの複
素数係数に少なくとも1つの複素数フィルタ係数fを掛
けてフィルタリング済み係数を少なくとも1つ作成する
ステップと、前記の少なくとも1つのフィルタリング済
み係数から離散的逆フーリエ変換を計算するステップ
と、前記離散的逆フーリエ変換を公称平均基準レベルに
加えて前記基準波形を形成するステップとを含むことを
特徴とする、上記(9)に記載の方法。 (11)前記サーボ制御アクチュエータの閉ループ応答
Cの所定の関数からfが計算されることを特徴とする、
上記(10)に記載の方法。 (12)fをf=(S−C)/(1−C)(Sの大きさ
は1未満)で示し、それによってサーボパターンの位置
誤差の増加を抑制することを特徴とする、上記(11)
に記載の方法。 (13)回転ディスクと相互作用するためのヘッド、前
記ディスクの半径方向に前記ヘッドを位置決めするため
のアクチュエータ、および前記ディスクに前記ヘッドへ
の情報の書き込みと読み取りを行わせる手段を備えたデ
ィスク・ドライブ中で前記ディスクにサーボ書き込みを
行うための装置であって、前記ディスクからサーボ位置
情報が読み取られるように、前記ヘッドに、前記アクチ
ュエータを位置決めするためのサーボ・ループを含む前
記ディスクの連続した半径方向トラックにサーボパター
ンを書き込ませる手段と、前記サーボ・ループの閉ルー
プ応答が、ディスク回転周波数の整数倍の各点で1未満
になるが、機械的外乱を大幅に排除するには十分な大き
さを有するように、前記サーボ・ループの周波数依存ゲ
インを設定する手段とを備える装置。 (14)前記閉ループ応答がすべての周波数で1未満に
なることを特徴とする、上記(13)に記載の装置。 (15)回転ディスクと相互作用するためのヘッド、前
記ディスクに前記ヘッドへの情報の書き込みと読み取り
を行わせる手段、および位置誤差信号が、前記ディスク
と相互作用する前記ヘッドからのリードバック信号から
誘導した計測済み相対位置波形と基準波形の差に等しく
なる、前記ディスクの半径方向位置に前記ヘッドを位置
決めするためのサーボ制御アクチュエータを備えるディ
スク・ドライブ中で前記ディスクにサーボ書き込みを行
うための装置であって、前記サーボ制御アクチュエータ
を使用して前記ディスクの連続した半径方向トラックに
サーボパターンを書き込む手段と、前記アクチュエータ
の閉ループ伝達関数と計測した1つ以上の位置波形の関
数として前記基準波形を誘導する手段とを備える装置。 (16)前記計測済み位置波形の周波数依存フィルタリ
ングによって前記基準波形を誘導する手段を備え、前記
閉ループ伝達関数が周波数に依存することを特徴とす
る、上記(15)に記載の装置。 (17)計測済み位置波形が前記ディスクの少なくとも
1つの回転を表すことを特徴とする、上記(15)に記
載の装置。 (18)前記位置誤差信号が少なくとも1本のトラック
からの計測に基づいて誘導されることを特徴とする、上
記(15)に記載の装置。 (19)前記の少なくとも1本のトラックに前記連続ト
ラック内で先行するトラックが含まれることを特徴とす
る、上記(18)に記載の装置。 (20)閉ループ伝達関数の大きさが1よりはるかに小
さいことを特徴とする、上記(15)に記載の装置。 (21)回転ディスクと相互作用するためのヘッド、前
記ディスクに前記ヘッドへの情報の書き込みと読み取り
を行わせる手段、および位置誤差信号が、前記ディスク
と相互作用する前記ヘッドからのリードバック信号から
誘導した計測済み位置波形と基準波形の差に等しくな
る、前記ディスクの半径方向位置に前記ヘッドを位置決
めするためのサーボ制御アクチュエータを備えるディス
ク・ドライブ中で前記ディスクにサーボ書き込みを行う
ための装置であって、前記サーボ制御アクチュエータを
使用して前記ディスクの半径方向の連続したトラックに
サーボパターンを書き込む手段と、先行する少なくとも
1本の半径方向トラックの前記位置誤差信号に基づいて
連続した半径方向トラックの前記基準波形を誘導する手
段とを備える装置。 (22)前記基準波形を誘導する前記手段が円形トラッ
ク上にサーボパターンを書き込んでいる最中に計測した
位置誤差信号の離散的フーリエ変換の複素数係数を少な
くとも1つ計算する手段と、前記の少なくとも1つの複
素数係数に少なくとも1つの複素数フィルタ係数fを掛
けてフィルタリング済み係数を少なくとも1つ作成する
手段と、前記の少なくとも1つのフィルタリング済み係
数から離散的逆フーリエ変換を計算する手段と、前記離
散的逆フーリエ変換を公称平均基準レベルに加えて前記
基準波形を形成する手段とを備えることを特徴とする、
上記(21)に記載の装置。 (23)前記乗算手段で、前記サーボ制御アクチュエー
タの閉ループ応答Cの所定の関数からfを計算すること
を特徴とする、上記(22)に記載の装置。 (24)fをf=(S−C)/(1−C)(Sの大きさ
は1未満)で示し、それによってサーボパターンの位置
誤差の増加を抑制することを特徴とする、上記(23)
に記載の装置。 (25)回転ディスクと相互作用するためのヘッド、前
記ディスクの半径方向に前記ヘッドを位置決めするため
のアクチュエータ、前記ディスクに前記ヘッドへの情報
の書き込みと読み取りを行わせる手段、および前記ディ
スクから読み取ったサーボ位置情報に従って前記アクチ
ュエータを位置決めするためのサーボ・ループを備える
ディスク・ドライブ中で前記ディスクにサーボ書き込み
を行うための方法であって、1本のトラックに沿って一
連の第1パターンを書き込むステップと、トラックに対
する既知の割合だけヘッドを移動させるステップと、前
記既知の割合に対する前記ヘッドの偏差を表す偏差情報
を決定するための位置情報を前記第1パターンのうち選
択したものから読み取り、第2パターン中に符号化され
た前記偏差情報を使用して前記移動位置に第2パターン
を伝播するステップとを含む方法。 (26)回転ディスク、前記ディスクと相互作用するた
めのヘッド、および前記ディスクの半径方向に前記ヘッ
ドを位置決めする手段を備えるディスク・ドライブ中で
パターンを伝播するための方法であって、(a)第1ト
ラックに第1パターンを書き込むステップと、(b)前
記第1パターンのうち選択したものの振幅を読み取って
格納することにより、選択した振幅を格納するステップ
と、(c)トラック幅に対するある割合だけ前記ヘッド
を移動し、前記の選択した第1パターンに対応する第2
パターンを書き込むステップと、(d)ステップ(c)
を反復することによって、半径方向で選択された位置に
前記ヘッドが到達するまで前記ヘッドを連続してn回移
動させて追加のパターンを書き込むステップと、(e)
前記第1トラックと前記の半径方向で選択した位置との
中間位置で前記ヘッドを位置決めするステップと、
(f)前記中間位置に前記ヘッドがあるときの前記第1
パターンの振幅と、前記の選択して格納した振幅の第1
の比率を計算するステップと、(g)前記中間位置に前
記ヘッドがあるときの前記追加パターンの振幅と、前記
の選択した位置に前記ヘッドがあるときの振幅の第2の
比率を計算するステップと、(h)前記両方の比率がほ
ぼ等しくなるまで、前記ヘッドを反復して位置決めし、
各位置でステップ(f)と(g)を繰り返すステップ
と、(i)前記の比率を所期の値と比較して、前記所期
の値からの偏差を決定するステップと、(j)後続の反
復するステップ(a)〜(i)で前記偏差が最小になる
ように、連続したパターンの書き込み間隔を調整するス
テップとを含む方法。 (27)ヘッドの読み取り素子と書き込み素子が別々に
なっていることを特徴とする、上記(26)に記載の方
法。 (28)自己伝播プロセス時にディスク・ファイルに対
するサーボ書き込みの際の半径方向の位置決めに使用さ
れるサーボ・ループの公称平均基準レベルを調整するこ
とによって所期のトラック間隔を決定して維持する方法
であって、通常のシーケンス処理を中断し1つまたは複
数個の半径方向位置をバックアップすることによって計
測を実行し、離れた1つまたは複数個の半径方向位置に
ある一連のバースト間の相対的バースト振幅の計測に基
づいて前記公称平均基準レベルの変化を計算する方法。 (29)伝播ステップの数がスロット数に等しくなった
後のあるスロットでバーストを反復する際に、記録用変
換器の読み取り素子が、そのスロット内の他のバースト
からの妨害を受けずに各バーストのエッジをまたぐこと
ができるような間隔が存在するように、十分な数の独立
タイム・スロットから構成される振幅バースト伝播パタ
ーンを確立するステップと、前記公称平均基準レベルの
初期推定値を使用して、ある割合の読み取り素子がある
タイム・スロットにおいて第1組のバーストの下側の位
置とオーバラップするが、同じ割合の読み取り素子が別
のタイム・スロットにおいて第2組のバーストの上側の
位置とオーバラップする、伝播方向と反対方向に較正リ
ードバック位置に読み取り素子が移動できるのに十分な
第1のステップ数だけ伝播を行うステップであって、前
記の第1組と第2組のバーストが所定の伝播ステップ数
Pだけ離して書き込まれ、前記オーバラップの割合が前
記所期のトラック間隔に対応する所定の所期のオーバラ
ップの割合に等しくなるように前記バーストが前記所期
のトラック間隔に対して所定の間隔を有するステップ
と、読み取り素子を前記較正リードバック位置に移動
し、以前に自己伝播プロセスの一部として計測し格納し
た対応するオントラック振幅で各バーストのリードバッ
ク振幅を割った値に等しい計測済みオーバラップの割合
を決定し、前記所期のオーバラップの割合と前記計測済
みオーバラップの割合の差に2/Pを掛けた値に等しい
前記公称平均基準レベル減少係数の補正項を計算し、前
記補正項またはその一部を前記公称平均基準レベルに加
えることによって再較正を行うステップと、所定の第2
のステップ数だけ自己伝播を続行し、その後で前記再較
正手順を再度実行するステップと、サーボ書き込みが完
了するまで、前記第2ステップ数ごとに自己伝播ステッ
プと再較正ステップを繰り返すステップとを含む、上記
(28)に記載の方法。 (30)ディスク・ファイルに対するサーボ書き込み時
に半径方向の位置決めのために自己伝播を使用して書き
込まれたサーボパターンの偶発位置誤差から発生する前
記ディスク・ファイルの復調済み位置信号の偏差を取り
消す方法であって、製品サーボパターンの前記部分を書
き込む時点の直前に計測された自己伝播サーボ・ループ
の位置誤差信号から計算される変調を、製品サーボパタ
ーンの各部分に適用するステップであって、前記変調が
ディスク・ファイルの通常の操作時に復調済み位置信号
を変化させ、その変化が前記偶発位置誤差による前記復
調済み位置信号の偏差と反対方向で値がほとんど等しい
ことを特徴とするステップと、伝播バーストを書き込む
時点に近い時点で計測した自己伝播サーボ・ループの位
置誤差信号から計算した修正と公称平均基準レベルを併
用して各伝播バーストごとに個別に計算された自己伝播
基準テーブル値を使用するステップであって、前記基準
テーブル値が、次の伝播ステップでの自己伝播サーボ・
ループの位置誤差信号を後で計算する際に前記伝播バー
ストの偶発位置誤差によるリードバック振幅の変化を大
幅に取り消すことができるようなものであるステップと
を含む方法。 (31)前記ディスクと相互作用するためのヘッド、デ
ィスクの半径方向にヘッドを位置決めするためのアクチ
ュエータ、およびアクチュエータの位置を制御するため
のサーボ・ループを備えるディスク・ドライブにサーボ
書き込みを行う方法であって、伝播バースト書き込み時
にサーボ・ループの周波数依存ゲインを1未満の値に設
定するステップと、製品サーボ・パターンの書き込み時
にサーボ・ループの周波数依存ゲインを別の値に設定す
るステップとを含む方法。 (32)ディスクの半径方向の任意の位置にヘッドを位
置決めする手段を備えるディスク・ドライブ中で回転デ
ィスクに自己サーボ書き込みを行うための装置であっ
て、ディスク上の特定のセクタへの読み書きを制御する
ためのタイミング回路、伝播バーストと製品サーボパタ
ーン用の書き込みデータを生成するためのパターン発生
器、書き込みデータの相対的タイミングを調整するため
の時間遅延装置、ディスクに書き込まれた遷移のリード
バック振幅を計測するための振幅検出回路、計測したリ
ードバック振幅値とディスク基準トラック値を含む量を
格納するためのメモリ、瞬間的なリードバック振幅を対
応する元の全トラック振幅で正規化するための除算器、
マイクロプロセッサ・シーケンス・コントローラ、およ
び高速のステップ移動と停止を可能にし、前記ディスク
にサーボ書き込みを行う際にトラック形状誤差の増加を
抑える、可変制御パラメータを有するサーボ・コントロ
ーラを備える装置。 (33)それぞれ複数の遷移から構成されるバーストが
複数個、異なる半径方向位置にある複数個の各トラック
に沿って書き込めるようにディスク・ファイルの内部記
録用変換器を制御する手段、任意の前記バーストからの
磁気信号のリードバック振幅を決定して格納する手段で
あって、前記リードバック振幅がディスクの各回転で更
新される手段、ディスクの回転周波数の整数倍に等しい
任意の周波数で増幅なしで機械的外乱を全般的に大幅に
排除するという特性を備えた閉ループ伝達関数を有する
サーボ位置決め用制御ループを備え、記録用変換器を前
記半径方向位置に位置決めするために内部アクチュエー
タを制御する手段、前記複数のバーストを前記半径方向
位置の第1に書き込む手段、前記半径方向第1位置に書
き込まれた前記複数のバーストのそれぞれについて、バ
ースト間の間隔より短い時間に格納された第1組の基準
振幅のそれぞれから前記リードバック振幅を引くことに
よって前記サーボ位置決め用制御ループの位置誤差信号
を作成する手段であって、前記位置誤差信号によって、
前記位置誤差信号がほとんどゼロになるような前記半径
方向位置の第2の位置に内部アクチュエータが移動され
る手段、前記内部アクチュエータの前記第2の半径方向
位置への前記の移動を完了させることができる第1の所
定の時間遅延の後で、前記第2の半径方向位置に前記複
数のバーストを書き込む手段であって、前記第2の半径
方向位置における前記複数のバーストのそれぞれが、前
記第1の半径方向位置に書き込まれた前記複数のバース
トのそれぞれの後に第2の所定の時間遅延で書き込ま
れ、前記位置誤差信号が、前記第1の半径方向位置に書
き込まれた前記複数のバーストの前記リードバック振幅
から決定され続ける手段、および前記サーボ位置決め用
制御ループの前記位置誤差信号の作成を、現半径方向位
置に書き込まれた前記複数バーストにおける前記リード
バック振幅の各振幅をバースト間の間隔より短い時間に
格納された1組の基準振幅のそれぞれから減算するよう
に切り替えるプロセス全体を通してシーケンス処理を反
復する手段であって、前記位置誤差信号によって、前記
位置誤差信号がほぼゼロになる次の半径方向位置まで内
部アクチュエータが移動され、続いて前記内部アクチュ
エータの前記次の半径方向位置への移動を完了させるこ
とができる前記第1所定の時間遅延の後に前記次の半径
方向位置に前記複数のバーストを書き込み、前記次の半
径方向位置における前記複数のバーストのそれぞれが前
記現半径方向位置に書き込まれた前記複数のバーストの
それぞれの後に次の所定の時間遅延で書き込まれ、前記
位置誤差信号が前記現半径方向位置に書き込まれた前記
複数のバーストの前記リードバック振幅から決定され続
ける手段を備えるディスク・ファイル・サーボ書き込み
装置。 (34)前記位置誤差信号が、前記複数のバーストのそ
れぞれについて、正規化されたリードバック振幅を前記
格納済み基準振幅のそれぞれから減算することによって
作成され、前記バーストを書き込んでからアクチュエー
タを移動させるまでの間にディスクの余分な回転の最中
に計測され格納された1組の振幅中の対応する素子で前
記リードバック振幅のそれぞれを除算して、前記正規化
済みリードバック振幅が計算されることを特徴とする、
上記(33)に記載の装置。 (35)前記位置誤差信号の作成に使用される前記格納
済み基準振幅をシーケンス処理全体を通してある間隔で
変更することによって、トラック間隔がディスク全体で
所期の関数形式に綿密に従うようにすることを特徴とす
る、上記(33)に記載の装置。 (36)通常のシーケンス処理を中断し1つまたは複数
個の半径方向位置をバックアップすることによって計測
を実行し、半径方向位置が1つまたは複数個離れている
バースト間での相対的サーボ振幅の計測に基づいて格納
済み基準振幅の変化を計算することを特徴とする、上記
(35)に記載の装置。 (37)格納済み基準振幅の変化が各セクタで異なり、
対応するバーストが書き込まれた期間中に計測された位
置誤差信号の格納済みの値を使用して計算されることを
特徴とする、上記(35)に記載の装置。 (38)回転ディスク、読み取り素子と書き込み素子が
別々になっており、前記ヘッドを前記ディスクの半径方
向で位置決めするためのアクチュエータ用ヘッド、およ
び前記ディスクに書き込まれた自己サーボ書き込みパタ
ーンを備えるディスク・ドライブであって、系統的誤差
を除去することによってトラック間隔がディスク面全体
で所期の関数に従うように前記パターンが書き込まれる
ことを特徴とするディスク・ドライブ。 (39)回転ディスク、ヘッドと、前記ヘッドを前記デ
ィスクの半径方向で位置決めするためのアクチュエー
タ、および前記ディスク上に自己サーボ書き込みパター
ンを書き込む手段を備えるディスク・ドライブであっ
て、系統的誤差を除去することによって、トラック間隔
が該当ディスク面全体で所期の関数に従うように前記パ
ターンが書き込まれることを特徴とするディスク・ドラ
イブ。 (40)往復媒体と相互作用するためのヘッド、ヘッド
を媒体に対して位置決めするためのアクチュエータ、お
よび前記ヘッドに前記媒体からの情報の書き込みと読み
取りを行わせる手段を備える媒体にパターンを書き込む
ための方法であって、前記媒体からサーボ位置情報が読
み取られるように、前記アクチュエータを位置決めする
ためにサーボ・ループを使用して前記媒体の連続したト
ラックにパターンを書き込むステップ、前記サーボの閉
ループ応答が、往復周波数の整数倍の各点で1未満にな
るが、機械的外乱を大幅に排除するには十分な大きさを
有するように、前記サーボ・ループの周波数依存ゲイン
を設定するステップを含む方法。 (41)往復媒体と相互作用するためのヘッド、媒体に
対してヘッドを位置決めするためのアクチュエータ、前
記ヘッドに前記媒体への情報の書き込みと読み取りを行
わせる手段、および前記媒体から読み取ったサーボ位置
情報に従って前記アクチュエータを位置決めするための
サーボ・ループを備える媒体にパターンを書き込むため
の方法であって、1本のトラックに沿って一連の第1パ
ターンを書き込むステップと、トラックに対する既知の
割合だけヘッドを移動させるステップと、前記既知の割
合に対する前記ヘッドの偏差を表す偏差情報を決定する
ための位置情報を前記第1パターンのうち選択したもの
から読み取り、第2パターン中に符号化された前記偏差
情報を使用して、前記移動位置に前記第2パターンを伝
播するステップとを含む方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の主要な素子を示すブロック
図である。
【図2】伝播トラック、ディスク・セクタ、および伝播
バーストの関係を示す図である。
【図3】本発明の1実施形態に関する基本的なプロセス
・ステップを示す流れ図である。
【図4】伝播パラメータの計算プロセスを示す流れ図で
ある。
【図5】所期のトラックに関する伝播バーストの適正位
置と不正位置の関係を示す図である。
【図6】図5に示したバーストの信号がどのように組み
合わされて位置誤差信号が形成されるかを示すサーボ・
ループを示す図である。
【図7】多くのプロセス・ステップが図3と同じであ
る、本発明の代替実施形態の基本的プロセス・ステップ
を示す流れ図である。
【図8】ディスクの回転周波数(90Hz)の整数倍位
置で閉ループ応答が1より小さくなるようなパラメータ
値を有するPIDサーボ制御ループについて、閉ループ
・サーボ応答の大きさをプロットした図である。
【図9】ディスクの回転周波数(90Hz)の2倍およ
び3倍の位置で閉ループ応答が1より大きくなるような
パラメータ値を有するPIDサーボ制御ループについ
て、閉ループ・サーボ応答の大きさをプロットした図で
ある。
【図10】図8のサーボ・パラメータを使用して自己伝
播の実験で測定した非真円トラックの180Hzのフー
リエ成分をプロットした図と、一番外側のトラックが伝
播ステップ60に対応する、実際のトラックの形状を示
す図である。
【図11】図9のサーボ・パラメータを使用して自己伝
播の実験で測定した非真円トラックの180Hzのフー
リエ成分をプロットした図と、一番外側のトラックが伝
播ステップ60に対応する、実際のトラックの形状を示
す図である。
【図12】読み取り素子と書き込み素子が別々の位置に
ある記録用変換器の拡大構成図である。
【図13】図12で示したような記録用変換器で得られ
る、正規化したリードバック振幅をオフトラック位置に
対してプロットした理想的な図である。
【図14】ユーザ・データ・トラックに関連した各種の
伝播バーストの位置と、伝播バーストAとDのリードバ
ック振幅が等しくなるように位置決めした読み取り素子
を示す図である。
【図15】図12に示した別々の読み取り素子と書き込
み素子を備える記録用変換器を使用した自己伝播の実験
から得られた、A=Dとなるサーボ位置で周期的にバッ
クアップし、平均相対バースト振幅を計測することによ
り、公称平均基準値に対する調整を加えた、公称平均基
準値を伝播ステップ数に対してプロットした図である。
【図16】トラック間隔が正確に一定に維持されている
様子を示す、図15に示したのと同じ実験から得られた
平均相対バースト振幅をプロットした図である。
【図17】バーストを2つ有する振幅サーボパターン内
におけるバーストAとバーストBの相対位置、セクタI
Dフィールド、およびデータ・トラック上で中心に配置
された読み取り素子を示す図である。
【図18】ゲート機能付き積分器型製品サーボパターン
復調器に関連する各種の信号波形を示す図である。
【図19】ゲート機能付き積分器型製品サーボパターン
復調器に関連する各種の信号波形を示す図である。
【図20】ゲート機能付き積分器型製品サーボパターン
復調器に関連する各種の信号波形を示す図である。
【図21】ゲート機能付き積分器型製品サーボパターン
復調器に関連する各種の信号波形を示す図である。
【図22】ゲート機能付き積分器型製品サーボパターン
復調器に関連する各種の信号波形を示す図である。
【図23】ゲート機能付き積分器型パターン復調器に関
連する回路素子のブロック図である。
【図24】書き込み時のTMR誤差のためにバーストA
の位置が半径方向でずれている、バーストを2つ有する
振幅サーボパターンの図17と同様の特徴を示す図であ
る。
【図25】図24の不正なサーボパターン・バースト位
置に対応する、図18ないし22と同様な信号波形を示
す図である。
【図26】図24の不正なサーボパターン・バースト位
置に対応する、図18ないし22と同様な信号波形を示
す図である。
【図27】図24の不正なサーボパターン・バースト位
置に対応する、図18ないし22と同様な信号波形を示
す図である。
【図28】図24の不正なサーボパターン・バースト位
置に対応する、図18ないし22と同様な信号波形を示
す図である。
【図29】図24の不正なサーボパターン・バースト位
置に対応する、図18ないし22と同様な信号波形を示
す図である。
【符号の説明】
27 サーボパターン復調器 28 読み取り/書き込み用電子回路 30 パターン発生器 31 タイミング遅延ユニット 32 タイミング・コントローラ 33 マイクロプロセッサ・シーケンス・コントローラ 34 振幅復調器 36 ADC 38 メモリ 40 除算器 42 減算器 44 ディジタル・サーボ・コントローラ 46 DAC 48 VCMドライバ
フロントページの続き (72)発明者 マーク・ディー・シュルツ アメリカ合衆国10523 ニューヨーク州エ ルムスフォード サウス・ストーン・アベ ニュー 35 (72)発明者 バックネル・シー・ウェブ アメリカ合衆国10562 ニューヨーク州オ シニングシスカ・ロード 811 (72)発明者 ティモシー・ジョーゼフ・チェイナー アメリカ合衆国10541 ニューヨーク州マ ホパックバレット・ヒル・ロード 161

Claims (41)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転ディスクと相互作用するためのヘッ
    ド、前記ディスクの半径方向に前記ヘッドを位置決めす
    るためのアクチュエータ、および前記ディスクに前記ヘ
    ッドへの情報の書き込みと読み取りを行わせる手段を備
    えるディスク・ドライブ中で前記ディスクにサーボ書き
    込みを行うための方法であって、 前記ディスクからサーボ位置情報が読み取られるように
    前記アクチュエータを位置決めするため、サーボ・ルー
    プを使用して前記ディスクの連続した半径方向トラック
    にサーボパターンを書き込むステップと、 前記サーボ・ループの閉ループ応答が、ディスク回転周
    波数の整数倍の各点で1未満になるが、機械的外乱を大
    幅に排除するには十分な大きさを有するように、前記サ
    ーボ・ループの周波数依存ゲインを設定するステップと
    を含む方法。
  2. 【請求項2】前記閉ループ応答がすべての周波数で1未
    満になることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】回転ディスクと相互作用するためのヘッ
    ド、前記ディスクに前記ヘッドへの情報の書き込みと読
    み取りを行わせる手段、および位置誤差信号が、前記デ
    ィスクと相互作用する前記ヘッドからのリードバック信
    号から誘導した計測済み相対位置波形と基準波形の差に
    等しくなる、前記ディスクの半径方向位置に前記ヘッド
    を位置決めするためのサーボ制御アクチュエータを備え
    るディスク・ドライブ中で前記ディスクにサーボ書き込
    みを行うための方法であって、 前記サーボ制御アクチュエータを使用して前記ディスク
    の連続した半径方向トラックにサーボパターンを書き込
    むステップと、 前記アクチュエータの閉ループ伝達関数と計測した1つ
    以上の位置波形の関数として前記基準波形を誘導するス
    テップとを含む方法。
  4. 【請求項4】前記閉ループ伝達関数が周波数に依存し、
    前記基準波形が前記計測済み位置波形の周波数依存フィ
    ルタリングから誘導されることを特徴とする、請求項3
    に記載の方法。
  5. 【請求項5】計測済み位置波形が前記ディスクの少なく
    とも1回転を表すことを特徴とする、請求項3に記載の
    方法。
  6. 【請求項6】前記位置誤差信号が少なくとも1トラック
    の計測に基づいて誘導されることを特徴とする、請求項
    3に記載の方法。
  7. 【請求項7】前記の少なくとも1トラックに、前記連続
    トラックの先行トラックが含まれることを特徴とする、
    請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】閉ループ伝達関数の大きさが1よりはるか
    に小さいことを特徴とする、請求項3に記載の方法。
  9. 【請求項9】回転ディスクと相互作用するためのヘッ
    ド、前記ディスクに前記ヘッドへの情報の書き込みと読
    み取りを行わせる手段、および位置誤差信号が、前記デ
    ィスクと相互作用する前記ヘッドからのリードバック信
    号から誘導した計測済み位置波形と基準波形の差に等し
    くなる、前記ディスクの半径方向位置に前記ヘッドを位
    置決めするためのサーボ制御アクチュエータを備えるデ
    ィスク・ドライブ中で前記ディスクにサーボ書き込みを
    行うための方法であって、 前記サーボ制御アクチュエータを使用して前記ディスク
    の連続した半径方向トラックにサーボパターンを書き込
    むステップと、 先行する少なくとも1つの半径方向トラックからの前記
    位置誤差信号に基づいて連続した半径方向トラックの前
    記基準波形を誘導するステップとを含む方法。
  10. 【請求項10】前記基準波形誘導ステップが、 円形トラック上にサーボパターンを書き込んでいる最中
    に計測した位置誤差信号の離散的フーリエ変換の複素数
    係数を少なくとも1つ計算するステップと、 前記の少なくとも1つの複素数係数に少なくとも1つの
    複素数フィルタ係数fを掛けてフィルタリング済み係数
    を少なくとも1つ作成するステップと、 前記の少なくとも1つのフィルタリング済み係数から離
    散的逆フーリエ変換を計算するステップと、 前記離散的逆フーリエ変換を公称平均基準レベルに加え
    て前記基準波形を形成するステップとを含むことを特徴
    とする、請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】前記サーボ制御アクチュエータの閉ルー
    プ応答Cの所定の関数からfが計算されることを特徴と
    する、請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項12】fをf=(S−C)/(1−C)(Sの
    大きさは1未満)で示し、それによってサーボパターン
    の位置誤差の増加を抑制することを特徴とする、請求項
    11に記載の方法。
  13. 【請求項13】回転ディスクと相互作用するためのヘッ
    ド、前記ディスクの半径方向に前記ヘッドを位置決めす
    るためのアクチュエータ、および前記ディスクに前記ヘ
    ッドへの情報の書き込みと読み取りを行わせる手段を備
    えたディスク・ドライブ中で前記ディスクにサーボ書き
    込みを行うための装置であって、 前記ディスクからサーボ位置情報が読み取られるよう
    に、前記ヘッドに、前記アクチュエータを位置決めする
    ためのサーボ・ループを含む前記ディスクの連続した半
    径方向トラックにサーボパターンを書き込ませる手段
    と、 前記サーボ・ループの閉ループ応答が、ディスク回転周
    波数の整数倍の各点で1未満になるが、機械的外乱を大
    幅に排除するには十分な大きさを有するように、前記サ
    ーボ・ループの周波数依存ゲインを設定する手段とを備
    える装置。
  14. 【請求項14】前記閉ループ応答がすべての周波数で1
    未満になることを特徴とする、請求項13に記載の装
    置。
  15. 【請求項15】回転ディスクと相互作用するためのヘッ
    ド、前記ディスクに前記ヘッドへの情報の書き込みと読
    み取りを行わせる手段、および位置誤差信号が、前記デ
    ィスクと相互作用する前記ヘッドからのリードバック信
    号から誘導した計測済み相対位置波形と基準波形の差に
    等しくなる、前記ディスクの半径方向位置に前記ヘッド
    を位置決めするためのサーボ制御アクチュエータを備え
    るディスク・ドライブ中で前記ディスクにサーボ書き込
    みを行うための装置であって、 前記サーボ制御アクチュエータを使用して前記ディスク
    の連続した半径方向トラックにサーボパターンを書き込
    む手段と、 前記アクチュエータの閉ループ伝達関数と計測した1つ
    以上の位置波形の関数として前記基準波形を誘導する手
    段とを備える装置。
  16. 【請求項16】前記計測済み位置波形の周波数依存フィ
    ルタリングによって前記基準波形を誘導する手段を備
    え、前記閉ループ伝達関数が周波数に依存することを特
    徴とする、請求項15に記載の装置。
  17. 【請求項17】計測済み位置波形が前記ディスクの少な
    くとも1つの回転を表すことを特徴とする、請求項15
    に記載の装置。
  18. 【請求項18】前記位置誤差信号が少なくとも1本のト
    ラックからの計測に基づいて誘導されることを特徴とす
    る、請求項15に記載の装置。
  19. 【請求項19】前記の少なくとも1本のトラックに前記
    連続トラック内で先行するトラックが含まれることを特
    徴とする、請求項18に記載の装置。
  20. 【請求項20】閉ループ伝達関数の大きさが1よりはる
    かに小さいことを特徴とする、請求項15に記載の装
    置。
  21. 【請求項21】回転ディスクと相互作用するためのヘッ
    ド、前記ディスクに前記ヘッドへの情報の書き込みと読
    み取りを行わせる手段、および位置誤差信号が、前記デ
    ィスクと相互作用する前記ヘッドからのリードバック信
    号から誘導した計測済み位置波形と基準波形の差に等し
    くなる、前記ディスクの半径方向位置に前記ヘッドを位
    置決めするためのサーボ制御アクチュエータを備えるデ
    ィスク・ドライブ中で前記ディスクにサーボ書き込みを
    行うための装置であって、 前記サーボ制御アクチュエータを使用して前記ディスク
    の半径方向の連続したトラックにサーボパターンを書き
    込む手段と、 先行する少なくとも1本の半径方向トラックの前記位置
    誤差信号に基づいて連続した半径方向トラックの前記基
    準波形を誘導する手段とを備える装置。
  22. 【請求項22】前記基準波形を誘導する前記手段が円形
    トラック上にサーボパターンを書き込んでいる最中に計
    測した位置誤差信号の離散的フーリエ変換の複素数係数
    を少なくとも1つ計算する手段と、 前記の少なくとも1つの複素数係数に少なくとも1つの
    複素数フィルタ係数fを掛けてフィルタリング済み係数
    を少なくとも1つ作成する手段と、 前記の少なくとも1つのフィルタリング済み係数から離
    散的逆フーリエ変換を計算する手段と、 前記離散的逆フーリエ変換を公称平均基準レベルに加え
    て前記基準波形を形成する手段とを備えることを特徴と
    する、請求項21に記載の装置。
  23. 【請求項23】前記乗算手段で、前記サーボ制御アクチ
    ュエータの閉ループ応答Cの所定の関数からfを計算す
    ることを特徴とする、請求項22に記載の装置。
  24. 【請求項24】fをf=(S−C)/(1−C)(Sの
    大きさは1未満)で示し、それによってサーボパターン
    の位置誤差の増加を抑制することを特徴とする、請求項
    23に記載の装置。
  25. 【請求項25】回転ディスクと相互作用するためのヘッ
    ド、前記ディスクの半径方向に前記ヘッドを位置決めす
    るためのアクチュエータ、前記ディスクに前記ヘッドへ
    の情報の書き込みと読み取りを行わせる手段、および前
    記ディスクから読み取ったサーボ位置情報に従って前記
    アクチュエータを位置決めするためのサーボ・ループを
    備えるディスク・ドライブ中で前記ディスクにサーボ書
    き込みを行うための方法であって、 1本のトラックに沿って一連の第1パターンを書き込む
    ステップと、 トラックに対する既知の割合だけヘッドを移動させるス
    テップと、 前記既知の割合に対する前記ヘッドの偏差を表す偏差情
    報を決定するための位置情報を前記第1パターンのうち
    選択したものから読み取り、第2パターン中に符号化さ
    れた前記偏差情報を使用して前記移動位置に第2パター
    ンを伝播するステップとを含む方法。
  26. 【請求項26】回転ディスク、前記ディスクと相互作用
    するためのヘッド、および前記ディスクの半径方向に前
    記ヘッドを位置決めする手段を備えるディスク・ドライ
    ブ中でパターンを伝播するための方法であって、(a)
    第1トラックに第1パターンを書き込むステップと、
    (b)前記第1パターンのうち選択したものの振幅を読
    み取って格納することにより、選択した振幅を格納する
    ステップと、(c)トラック幅に対するある割合だけ前
    記ヘッドを移動し、前記の選択した第1パターンに対応
    する第2パターンを書き込むステップと、(d)ステッ
    プ(c)を反復することによって、半径方向で選択され
    た位置に前記ヘッドが到達するまで前記ヘッドを連続し
    てn回移動させて追加のパターンを書き込むステップ
    と、(e)前記第1トラックと前記の半径方向で選択し
    た位置との中間位置で前記ヘッドを位置決めするステッ
    プと、(f)前記中間位置に前記ヘッドがあるときの前
    記第1パターンの振幅と、前記の選択して格納した振幅
    の第1の比率を計算するステップと、(g)前記中間位
    置に前記ヘッドがあるときの前記追加パターンの振幅
    と、前記の選択した位置に前記ヘッドがあるときの振幅
    の第2の比率を計算するステップと、(h)前記両方の
    比率がほぼ等しくなるまで、前記ヘッドを反復して位置
    決めし、各位置でステップ(f)と(g)を繰り返すス
    テップと、(i)前記の比率を所期の値と比較して、前
    記所期の値からの偏差を決定するステップと、(j)後
    続の反復するステップ(a)〜(i)で前記偏差が最小
    になるように、連続したパターンの書き込み間隔を調整
    するステップとを含む方法。
  27. 【請求項27】ヘッドの読み取り素子と書き込み素子が
    別々になっていることを特徴とする、請求項26に記載
    の方法。
  28. 【請求項28】自己伝播プロセス時にディスク・ファイ
    ルに対するサーボ書き込みの際の半径方向の位置決めに
    使用されるサーボ・ループの公称平均基準レベルを調整
    することによって所期のトラック間隔を決定して維持す
    る方法であって、通常のシーケンス処理を中断し1つま
    たは複数個の半径方向位置をバックアップすることによ
    って計測を実行し、離れた1つまたは複数個の半径方向
    位置にある一連のバースト間の相対的バースト振幅の計
    測に基づいて前記公称平均基準レベルの変化を計算する
    方法。
  29. 【請求項29】伝播ステップの数がスロット数に等しく
    なった後のあるスロットでバーストを反復する際に、記
    録用変換器の読み取り素子が、そのスロット内の他のバ
    ーストからの妨害を受けずに各バーストのエッジをまた
    ぐことができるような間隔が存在するように、十分な数
    の独立タイム・スロットから構成される振幅バースト伝
    播パターンを確立するステップと、 前記公称平均基準レベルの初期推定値を使用して、ある
    割合の読み取り素子があるタイム・スロットにおいて第
    1組のバーストの下側の位置とオーバラップするが、同
    じ割合の読み取り素子が別のタイム・スロットにおいて
    第2組のバーストの上側の位置とオーバラップする、伝
    播方向と反対方向に較正リードバック位置に読み取り素
    子が移動できるのに十分な第1のステップ数だけ伝播を
    行うステップであって、前記の第1組と第2組のバース
    トが所定の伝播ステップ数Pだけ離して書き込まれ、前
    記オーバラップの割合が前記所期のトラック間隔に対応
    する所定の所期のオーバラップの割合に等しくなるよう
    に前記バーストが前記所期のトラック間隔に対して所定
    の間隔を有するステップと、 読み取り素子を前記較正リードバック位置に移動し、以
    前に自己伝播プロセスの一部として計測し格納した対応
    するオントラック振幅で各バーストのリードバック振幅
    を割った値に等しい計測済みオーバラップの割合を決定
    し、前記所期のオーバラップの割合と前記計測済みオー
    バラップの割合の差に2/Pを掛けた値に等しい前記公
    称平均基準レベル減少係数の補正項を計算し、前記補正
    項またはその一部を前記公称平均基準レベルに加えるこ
    とによって再較正を行うステップと、 所定の第2のステップ数だけ自己伝播を続行し、その後
    で前記再較正手順を再度実行するステップと、 サーボ書き込みが完了するまで、前記第2ステップ数ご
    とに自己伝播ステップと再較正ステップを繰り返すステ
    ップとを含む、請求項28に記載の方法。
  30. 【請求項30】ディスク・ファイルに対するサーボ書き
    込み時に半径方向の位置決めのために自己伝播を使用し
    て書き込まれたサーボパターンの偶発位置誤差から発生
    する前記ディスク・ファイルの復調済み位置信号の偏差
    を取り消す方法であって、 製品サーボパターンの前記部分を書き込む時点の直前に
    計測された自己伝播サーボ・ループの位置誤差信号から
    計算される変調を、製品サーボパターンの各部分に適用
    するステップであって、前記変調がディスク・ファイル
    の通常の操作時に復調済み位置信号を変化させ、その変
    化が前記偶発位置誤差による前記復調済み位置信号の偏
    差と反対方向で値がほとんど等しいことを特徴とするス
    テップと、 伝播バーストを書き込む時点に近い時点で計測した自己
    伝播サーボ・ループの位置誤差信号から計算した修正と
    公称平均基準レベルを併用して各伝播バーストごとに個
    別に計算された自己伝播基準テーブル値を使用するステ
    ップであって、前記基準テーブル値が、次の伝播ステッ
    プでの自己伝播サーボ・ループの位置誤差信号を後で計
    算する際に前記伝播バーストの偶発位置誤差によるリー
    ドバック振幅の変化を大幅に取り消すことができるよう
    なものであるステップとを含む方法。
  31. 【請求項31】前記ディスクと相互作用するためのヘッ
    ド、ディスクの半径方向にヘッドを位置決めするための
    アクチュエータ、およびアクチュエータの位置を制御す
    るためのサーボ・ループを備えるディスク・ドライブに
    サーボ書き込みを行う方法であって、 伝播バースト書き込み時にサーボ・ループの周波数依存
    ゲインを1未満の値に設定するステップと、 製品サーボ・パターンの書き込み時にサーボ・ループの
    周波数依存ゲインを別の値に設定するステップとを含む
    方法。
  32. 【請求項32】ディスクの半径方向の任意の位置にヘッ
    ドを位置決めする手段を備えるディスク・ドライブ中で
    回転ディスクに自己サーボ書き込みを行うための装置で
    あって、 ディスク上の特定のセクタへの読み書きを制御するため
    のタイミング回路、 伝播バーストと製品サーボパターン用の書き込みデータ
    を生成するためのパターン発生器、 書き込みデータの相対的タイミングを調整するための時
    間遅延装置、 ディスクに書き込まれた遷移のリードバック振幅を計測
    するための振幅検出回路、 計測したリードバック振幅値とディスク基準トラック値
    を含む量を格納するためのメモリ、 瞬間的なリードバック振幅を対応する元の全トラック振
    幅で正規化するための除算器、 マイクロプロセッサ・シーケンス・コントローラ、およ
    び高速のステップ移動と停止を可能にし、前記ディスク
    にサーボ書き込みを行う際にトラック形状誤差の増加を
    抑える、可変制御パラメータを有するサーボ・コントロ
    ーラを備える装置。
  33. 【請求項33】それぞれ複数の遷移から構成されるバー
    ストが複数個、異なる半径方向位置にある複数個の各ト
    ラックに沿って書き込めるようにディスク・ファイルの
    内部記録用変換器を制御する手段、 任意の前記バーストからの磁気信号のリードバック振幅
    を決定して格納する手段であって、前記リードバック振
    幅がディスクの各回転で更新される手段、 ディスクの回転周波数の整数倍に等しい任意の周波数で
    増幅なしで機械的外乱を全般的に大幅に排除するという
    特性を備えた閉ループ伝達関数を有するサーボ位置決め
    用制御ループを備え、記録用変換器を前記半径方向位置
    に位置決めするために内部アクチュエータを制御する手
    段、 前記複数のバーストを前記半径方向位置の第1に書き込
    む手段、 前記半径方向第1位置に書き込まれた前記複数のバース
    トのそれぞれについて、バースト間の間隔より短い時間
    に格納された第1組の基準振幅のそれぞれから前記リー
    ドバック振幅を引くことによって前記サーボ位置決め用
    制御ループの位置誤差信号を作成する手段であって、前
    記位置誤差信号によって、前記位置誤差信号がほとんど
    ゼロになるような前記半径方向位置の第2の位置に内部
    アクチュエータが移動される手段、 前記内部アクチュエータの前記第2の半径方向位置への
    前記の移動を完了させることができる第1の所定の時間
    遅延の後で、前記第2の半径方向位置に前記複数のバー
    ストを書き込む手段であって、前記第2の半径方向位置
    における前記複数のバーストのそれぞれが、前記第1の
    半径方向位置に書き込まれた前記複数のバーストのそれ
    ぞれの後に第2の所定の時間遅延で書き込まれ、前記位
    置誤差信号が、前記第1の半径方向位置に書き込まれた
    前記複数のバーストの前記リードバック振幅から決定さ
    れ続ける手段、および前記サーボ位置決め用制御ループ
    の前記位置誤差信号の作成を、現半径方向位置に書き込
    まれた前記複数バーストにおける前記リードバック振幅
    の各振幅をバースト間の間隔より短い時間に格納された
    1組の基準振幅のそれぞれから減算するように切り替え
    るプロセス全体を通してシーケンス処理を反復する手段
    であって、前記位置誤差信号によって、前記位置誤差信
    号がほぼゼロになる次の半径方向位置まで内部アクチュ
    エータが移動され、続いて前記内部アクチュエータの前
    記次の半径方向位置への移動を完了させることができる
    前記第1所定の時間遅延の後に前記次の半径方向位置に
    前記複数のバーストを書き込み、前記次の半径方向位置
    における前記複数のバーストのそれぞれが前記現半径方
    向位置に書き込まれた前記複数のバーストのそれぞれの
    後に次の所定の時間遅延で書き込まれ、前記位置誤差信
    号が前記現半径方向位置に書き込まれた前記複数のバー
    ストの前記リードバック振幅から決定され続ける手段を
    備えるディスク・ファイル・サーボ書き込み装置。
  34. 【請求項34】前記位置誤差信号が、前記複数のバース
    トのそれぞれについて、正規化されたリードバック振幅
    を前記格納済み基準振幅のそれぞれから減算することに
    よって作成され、前記バーストを書き込んでからアクチ
    ュエータを移動させるまでの間にディスクの余分な回転
    の最中に計測され格納された1組の振幅中の対応する素
    子で前記リードバック振幅のそれぞれを除算して、前記
    正規化済みリードバック振幅が計算されることを特徴と
    する、請求項33に記載の装置。
  35. 【請求項35】前記位置誤差信号の作成に使用される前
    記格納済み基準振幅をシーケンス処理全体を通してある
    間隔で変更することによって、トラック間隔がディスク
    全体で所期の関数形式に綿密に従うようにすることを特
    徴とする、請求項33に記載の装置。
  36. 【請求項36】通常のシーケンス処理を中断し1つまた
    は複数個の半径方向位置をバックアップすることによっ
    て計測を実行し、半径方向位置が1つまたは複数個離れ
    ているバースト間での相対的サーボ振幅の計測に基づい
    て格納済み基準振幅の変化を計算することを特徴とす
    る、請求項35に記載の装置。
  37. 【請求項37】格納済み基準振幅の変化が各セクタで異
    なり、対応するバーストが書き込まれた期間中に計測さ
    れた位置誤差信号の格納済みの値を使用して計算される
    ことを特徴とする、請求項35に記載の装置。
  38. 【請求項38】回転ディスク、 読み取り素子と書き込み素子が別々になっており、前記
    ヘッドを前記ディスクの半径方向で位置決めするための
    アクチュエータ用ヘッド、および前記ディスクに書き込
    まれた自己サーボ書き込みパターンを備えるディスク・
    ドライブであって、 系統的誤差を除去することによってトラック間隔がディ
    スク面全体で所期の関数に従うように前記パターンが書
    き込まれることを特徴とするディスク・ドライブ。
  39. 【請求項39】回転ディスク、 ヘッドと、前記ヘッドを前記ディスクの半径方向で位置
    決めするためのアクチュエータ、および前記ディスク上
    に自己サーボ書き込みパターンを書き込む手段を備える
    ディスク・ドライブであって、 系統的誤差を除去することによって、トラック間隔が該
    当ディスク面全体で所期の関数に従うように前記パター
    ンが書き込まれることを特徴とするディスク・ドライ
    ブ。
  40. 【請求項40】往復媒体と相互作用するためのヘッド、
    ヘッドを媒体に対して位置決めするためのアクチュエー
    タ、および前記ヘッドに前記媒体からの情報の書き込み
    と読み取りを行わせる手段を備える媒体にパターンを書
    き込むための方法であって、 前記媒体からサーボ位置情報が読み取られるように、前
    記アクチュエータを位置決めするためにサーボ・ループ
    を使用して前記媒体の連続したトラックにパターンを書
    き込むステップ、 前記サーボの閉ループ応答が、往復周波数の整数倍の各
    点で1未満になるが、機械的外乱を大幅に排除するには
    十分な大きさを有するように、前記サーボ・ループの周
    波数依存ゲインを設定するステップを含む方法。
  41. 【請求項41】往復媒体と相互作用するためのヘッド、
    媒体に対してヘッドを位置決めするためのアクチュエー
    タ、前記ヘッドに前記媒体への情報の書き込みと読み取
    りを行わせる手段、および前記媒体から読み取ったサー
    ボ位置情報に従って前記アクチュエータを位置決めする
    ためのサーボ・ループを備える媒体にパターンを書き込
    むための方法であって、 1本のトラックに沿って一連の第1パターンを書き込む
    ステップと、 トラックに対する既知の割合だけヘッドを移動させるス
    テップと、 前記既知の割合に対する前記ヘッドの偏差を表す偏差情
    報を決定するための位置情報を前記第1パターンのうち
    選択したものから読み取り、第2パターン中に符号化さ
    れた前記偏差情報を使用して、前記移動位置に前記第2
    パターンを伝播するステップとを含む方法。
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