(57)【要約】【課題】  【解決手段】  試験装置（１）でディスク（２）に対する読み取り／書き込みヘッド（４）の位置を制御する方法が開示される。試験装置（１）はヘッド（４）を位置決めするためのポジショナ（７）を有する。ポジショナ（４）は、該ポジショナ（７）によって得られる実際の位置を測定するためのセンサ（１２）を有する。当該方法は、ポジショナ（７）によって得られる実際の位置を測定するセンサ信号（１３）を生成するステップと、ヘッド（４）で検出されるディスク（２）に対するヘッド（４）の位置誤差信号（２０）を生成するステップと、ヘッドの位置誤差信号（２０）をハイパスフィルタリング（２１）するとともに、センサ信号（１３）をローパスフィルタリング（１４）して、それらの信号間で周波数の重なり合いが実質的に存在しないようにするステップと、ヘッド（４）の任意のドリフトに対応するヘッド位置誤差信号（２０）から低周波のヘッド誤差信号（２４）を得るステップとを含む。【選択図】図３
2009541912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験装置においてディスクに対する読み取り／書き込みヘッドの位置を制御する方法であって、前記試験装置は前記ヘッドを位置決めするためのポジショナを有し、前記ポジショナは、前記ポジショナによって得られる実際の位置を測定するためのセンサを有しているところの方法において、
前記ポジショナによって得られる実際の位置を測定するセンサ信号を生成するステップと、
前記ヘッドで検出されるディスクに対する前記ヘッドの位置誤差信号を生成するステップと、
前記ヘッドの位置誤差信号をハイパスフィルタリングするとともに、前記センサ信号をローパスフィルタリングして、それらの信号間で周波数の重なり合いが実質的に存在しないようにするステップと、
前記ヘッドの任意のドリフトに対応する前記ヘッドの位置誤差信号から低周波のヘッド誤差信号を得るステップと、
前記低周波のヘッド誤差信号をフィードフォワードして、前記ヘッドの補償された指示位置を生成するステップと、
前記ヘッドの補償された指示位置とフィルタリングされたセンサ信号とに基づいて、前記ポジショナの位置誤差信号を生成するステップと、
前記ポジショナの誤差信号と、前記高周波のヘッドの誤差信号との両方をハイブリッドサーボコントローラに提供するステップと、
提供され、同時に使用された、前記ポジショナの誤差信号および前記高周波のヘッドの誤差信号の両方の信号に基づいて生成される移動制御信号を用いた、前記ポジショナへの信号の提供を、前記ハイブリッドサーボコントローラに実行させることによって、前記ヘッドの位置を制御するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
ヘッドの位置誤差信号をハイパスフィルタリングする前記ステップは、ディスク、もしくは、前記ディスクが取り付けられるスピンドル、または、方法を実施するために使用される他の装置のうちの少なくとも一つの振動モードに対応する周波数成分を通過させることを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ディスクは前記ディスクと関連付けられる少なくとも１つのトラックを有し、前記トラックは、前記トラックに対する複数のサーボゼロ（ｓｅｒｖｏ  ｎｕｌｌ）を決定する複数のサーボバーストを有し、前記サーボゼロは、前記トラックに対する４を超える異なる径方向位置にサーボゼロが存在するように位置決めされており、前記サーボゼロは、前記トラックと既知の位置関係を有する所定の軌跡を決定しており、前記軌跡は前記トラックの径方向範囲にわたって延びており、
（ａ）前記既知の位置関係に基づいて、前記トラックに対する前記ヘッドの所望の径方向位置に対応するゼロ軌跡上の目標ゼロ位置を決定するステップと、
（ｂ）前記ヘッドを用いて少なくとも１つのサーボゼロの位置を検出するステップと、
（ｃ）検出された前記少なくとも１つのサーボゼロの位置から、目標ゼロ位置に対するヘッドの位置誤差を決定するステップと、
（ｄ）前記位置誤差に基づいて、前記ヘッドのための位置誤差信号を生成するステップと
を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ヘッドの径方向位置が周期的な経路に沿って理論的に移動するように、周期的な移動信号を用いてヘッドの位置を指示するステップを含み、前記ヘッドは、前記ディスクがｍ回転するときに周期的な経路のｎ波長分をたどる（ｎ，ｍは整数）ことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
方法。
【請求項５】
指示された前記周期的な経路は、実質的に正弦波経路であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ディスクが少なくとも１つのトラックを有し、前記トラックが前記トラックと関連付けられるサーボバーストを有し、前記サーボバーストからヘッドの位置誤差信号が生成され、ヘッドの位置誤差信号から低周波のヘッド誤差信号を得る前記ステップは、
トラックの中心点に対応する前記周期的な移動信号の位置で、ヘッドの位置誤差信号をサンプリングすること、および、
複数のサンプルにわたってサンプルの傾向を決定して、ヘッドにおけるドリフト誤差項を発見すること
を含むことを特徴とする、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
ヘッドの位置誤差信号から、低周波のヘッド誤差信号を得る前記ステップは、ヘッドの位置誤差信号をローパスフィルタリングすることを含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記低周波のヘッド誤差信号は、その上限周波数が１０Ｈｚ未満になるように得られることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
読み取り／書き込みヘッドを試験するための装置において、
ディスク上の径方向位置にわたって、読み取り／書き込みヘッドを位置決めするためのポジショナであって、前記ポジショナによって得られる実際の位置を測定するためのセンサを有するところのポジショナと、
前記ヘッドによって読み取られるサーボバーストを復調して、ヘッドの位置誤差信号を生成するための復調器と、
フィルタリングされた信号間で周波数の重なり合いが実質的に存在しないように、センサ信号をフィルタリングするためのローパスフィルタ、および、ヘッドの位置誤差信号をフィルタリングするためのハイパスフィルタと、
前記ヘッドの任意のドリフトに対応するヘッドの位置誤差信号から低周波のヘッド誤差信号を得るためのヘッド誤差信号フィルタと、
指示されたヘッド位置入力信号と、低周波のヘッド誤差信号とを受けて、前記ヘッドの補償された指示位置を生成するための第１の加算ノードと、
前記ヘッドの補償された指示位置と、フィルタリングされたセンサ信号とに基づいて、前記ポジショナの位置誤差信号を生成するための第２の加算ノードと、
同時に使用され、受け取った誤差信号の両方に基づいて、前記ポジショナによってヘッドの位置を制御するように構成され、そして、設けられたハイブリッドサーボコントローラと、
を備える装置。
【請求項１０】
前記ハイパスフィルタは、前記ディスク、スピンドル、もしくは、試験装置の他の部品のうちの少なくとも一つの振動モードに対応する周波数成分を通過させるように構成されていることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
トラックを有するディスクと組み合わされ、
前記トラックは、前記トラックに対する複数のサーボゼロを決定する複数のサーボバーストを有し、前記サーボゼロは、前記トラックに対する４を超える異なる径方向位置にサーボゼロが存在するように位置決めされており、前記サーボゼロは、前記トラックと既知の位置関係を有する所定の軌跡を決定し、前記軌跡は前記トラックの径方向範囲にわたって延びており、前記復調器は、
（ａ）トラックに対する所望の径方向ヘッド位置を受け、
（ｂ）前記既知の位置関係に基づいて、トラックに対する前記所望の径方向のヘッド位置に対応するゼロ軌跡上の目標ゼロ位置を決定し、
（ｃ）前記ヘッドを用いて少なくとも１つのサーボのゼロ位置を検出し、
（ｄ）少なくとも１つの検出されたサーボのゼロ位置から、目標ゼロ位置に対するヘッド位置誤差を決定し、そして、
（ｅ）前記位置誤差に基づいて、位置誤差信号を生成する、
ように構成されたプロセッサを備えることを特徴とする、請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ヘッドの径方向位置が周期的な経路に沿って理論的に移動し、そして、前記ディスクがｍ回転するときに周期的な経路のｎ波長分をたどる（ｎ，ｍは整数）ように、周期的な移動信号を用いてヘッド位置を指示するための試験コントローラを備えることを特徴とする、請求項９または１０に記載の装置。
、装置。
【請求項１３】
指示された前記周期的な経路は、実質的に正弦波経路であることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ヘッド誤差信号フィルタは、所望のトラック中心点に対応する前記周期的な移動信号の位置で、前記ヘッドの位置誤差信号をサンプリングし、そして、複数のサンプルにわたってサンプルの傾向を決定して、ヘッドにおけるドリフト誤差項を発見するように構成され、そして、設けられていることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の装置。
装置。
【請求項１５】
前記ヘッド誤差信号フィルタはローパスフィルタを備えることを特徴とする、請求項９から１４のいずれか１つに記載の装置。
、装置。
【請求項１６】
前記ヘッド誤差信号フィルタは、低周波のヘッド誤差信号の上限周波数が１０Ｈｚ未満になるように設けられることを特徴とする、請求項９から１５のいずれか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、読み取り／書き込みヘッド位置を制御する方法、および、読み取り／書き込みヘッドを試験するための装置に関する。
【０００２】
実施形態において、本発明は、当該技術分野において“スピンスタンド”として一般に知られるような磁気ヘッドテスタに関する。
【背景技術】
【０００３】
スピンスタンドは、当該技術分野において、ヘッド、ディスク、チャンネル等、ディスクドライブの様々な構成要素の性能を評価して最適化できるようにするために研究開発において使用されるツールとして最初に開発されたものである。現在、ディスクドライブ製造分野においては、製造された読み取り／書き込みヘッドまたはディスクがディスクドライブユニットへと組み立てられる前にこれらのそれぞれを試験するためにスピンスタンドを使用することも一般的である。
【０００４】
当該技術分野において知られる典型的な試験装置は、試験を受けるヘッドによって書き込まれ、且つ読み取られ得るディスクが装着されるモータ駆動のスピンドルと、ディスク回転時に、試験を受けるヘッドを支持し且つディスク上方でヘッドを“空中で移動させる（ｆｌｙｉｎｇ）”ための支持アセンブリとを備える。また、試験装置は、ヘッドをディスクの上方で位置決めできるようにする手段も備えている。この手段は、一般に、ディスクの表面の上方の任意の場所にヘッドを位置決めするためのＸ−Ｙ位置決めステージなどの粗動位置決め装置を備える。粗動位置決め装置は、ディスク上の試験トラックの領域付近にヘッドを位置決めするために使用される。また、圧電素子アクチュエータまたは同様のナノポジショナなどの微動位置決め装置は、一般に、ヘッドの微動位置決めのために設けられる。微動位置決め装置は、トラックの中心を見つけてトラックの中心の上方にヘッドを位置させた後に、トラック中心から僅かな増分にわたってヘッドを“マイクロジョグ”するために使用される。
【０００５】
試験の際には、最初に、ヘッドがトラックの中心の上方に位置づけられ、その後、微動位置決め装置を使用して、トラック上またはトラック近傍の様々な径方向位置にヘッドを位置づける。試験データは、トラックに書き込まれた後、ヘッドの様々な径方向オフセットにおいてヘッドにより読み戻される。一般に、ノイズを除去するためには、各オフセットにおいてディスクの数回転にわたって読取値を取得しなければならない。こうして、いわゆるビット誤り率（ＢＥＲ）バスタブ、トラックスクイーズ、トラック中心、読み取り／書き込みオフセットなどを含む一連の試験を行なうことができる。例えば、ビット誤り率（ＢＥＲ）バスタブ試験は、トラック中心（ＴＣＬ）に対するヘッドの様々な径方向オフセットでトラックからデータを読み取る際のＢＥＲを決定することから成る。その後、オフセットに対するＢＥＲのグラフをプロットする。バスタブの例が図１に示されている。
【０００６】
幾つかの一般的に使用される試験技術において、微動位置決め装置は、微動位置決め装置によって得られる実際の位置を決定するための非常に正確な内部センサを有している。この位置項（ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｔｅｒｍ）は一般に非常に（ナノメートル以下のオーダーで）正確である。ポジショナ誤差項、すなわち、位置決めシステムに入力される所望のヘッド位置（いわゆる“指示位置”）と微動位置決め装置によって得られる実際の位置との間の差を生成するために、位置項を負のフィードバックループでフィードバックすることができる。このポジショナ誤差項も、一般に、非常に正確であり、また、任意の誤差を減少させ或いは排除して更に正確な位置決めを達成するようになっている微動位置決め装置のためのサーボコントローラへフィードバックされる。しかしながら、微動位置決め装置がこのフィードバック制御を有しているにもかかわらず、微動ポジショナのセンサが“見る”ことができない誤差源に起因して、ディスク上のある位置に対して、指示されたヘッドオフセットと実際のヘッドオフセットとの間に生じる任意の誤差を、システムが判断する方法はない。このことは、トラック中心に対する様々なオフセットへのヘッドの位置決めが依然としてかなりの程度まで開ループであることを意味する。
【０００７】
実際には、これは望ましくない。なぜなら、様々なノイズ源からのノイズ、特に、熱ドリフトおよびディスク及び／又はスピンドルの振動モードからのノイズがシステムに影響を及ぼし、所望のオフセットを達成する際、および所望のオフセットを維持する際の両方において誤差をもたらす可能性があるからである。図１Ａは、実際のオフセットが指示オフセットから実際にどのように変化し得るのかを示している。図１Ｂおよび図１Ｃは、そのようなノイズがバスタブ曲線を生成するときに有し得る影響を、歪んだバスタブ曲線で示している。この歪みによって、ヘッドの特性を誤って判断することとなり、それにより、“良好な”ヘッドが不合格品となって無駄になり、あるいは、“不良な”ヘッドが試験を通過し、それらのヘッドがヘッドディスクアセンブリの一部として試験されるときなど、後の段階にならなければ、ヘッドの欠陥が検出されないこととなり、その犠牲は大きい。
【０００８】
熱ドリフトは、ヘッド試験装置において、特に問題となる。熱ドリフトは、異なる熱特性を有する構成要素または他の構成要素よりも熱源に近い構成要素によって引き起こされ、それにより、構成要素が異なる比率で膨張して互いに対して移動する。ヘッド試験装置では、これにより、ヘッドおよびディスクの互いに対する位置が経時的にドリフトする場合がある。典型的な従来技術の試験装置では、熱ドリフトの結果として、トラック中心線の上方にヘッドが再配置される際、試験読み取り処理が頻繁に中断されなければならない。トラック中心線のディスクに対する絶対位置は、比較的正確に見つけられるので、トラック中心線が絶対基準として作用し得る。そして、トラック中心線に対する所望のオフセットが再設定される。これは、時間がかかり、したがって、費用がかかるため、望ましくない。
【０００９】
また、ディスクドライブ技術における一般的な傾向として、ヘッドおよびトラックの幅が減少しているため、熱ドリフトおよび他の誤差源によって引き起こされる前述した問題は、この傾向が続くにつれてより深刻になる。標準的な技術は益々不適切なものとなってきている。
【００１０】
これらの問題の幾つかに対処するため、従来技術では、ディスク上のサーボトラックを使用して、ディスクに対するヘッドの絶対位置を決定できるようにすることが提案されてきた。この方式では、試験トラックが２つのタイプのデータを備える。データの第１の組はサーボバーストの形態を成し、一般にはセクタサーボトラックの形態で配置されている。データの第２の組は、試験データの組であってセクタサーボトラックのサーボバーストとインタリーブされて書き込まれる。このデータが、新たに書き込まれて、装置内で試験される各ヘッドによって読み戻されることにより、個々のヘッドの読み取り／書き込み性能を測定できる。
【００１１】
サーボバーストは、実際には、ディスク上の試験トラックの位置を決定するものであり、当該技術分野において一般に知られるように、位置誤差信号（ＰＥＳ）に関してトラックに対するヘッド位置を決定するためにヘッドによって使用される。サーボバーストから得られるＰＥＳは、最終的に、サーボコントローラへフィードバックされ、ヘッドの指示位置における任意の誤差を減少させるために使用される。このように、ＰＥＳは、ディスクに対するヘッドの絶対位置の直接的な測定値を与え、したがって、熱ドリフト、スピンドルやディスクの振動モード、または微動ポジショナのセンサによって検出され得ない他の誤差源を補償するために使用することができる。しなしながら、ＰＥＳは、微動ポジショナのセンサによって測定される位置ほど正確ではなく、よりノイズの影響を受け易く、分解能が低い。
【００１２】
サーボバーストを読み取り、復調してヘッド位置誤差信号を与えるこの技術は、最終用途であるヘッドディスクアセンブリにおいてサーボシステムが動作する方法に、広い意味では類似している。しかしながら、個々のヘッドがそれぞれサーボバーストに対して非線形応答を示すことから、この技術はヘッド試験装置での使用にあまり適していない。前述したように、試験装置においてはトラック中心線に対する様々なオフセットを達成し、ディスクが何回か回転する際にこれらのオフセットを維持することが望ましい。これにより、サーボバーストをコントローラで使用される誤差源として用いる際に問題が生じる。これは、サーボバーストから得られるＰＥＳサンプルは、一般にトラック中心線から離れると非線形であり、そのため、トラック中心線から離れた位置ではヘッドの位置の信頼できる測定値を与えないからである。また、試験を受ける一連のヘッドは、それらの幅にいくらかバラツキがある可能性が高く、そのため、サーボバーストから読み取られるＰＥＳの利得にバラツキが生じる。これらの要因は、ヘッドの位置決めにおいてコントローラの安定性および性能に悪影響を及ぼす。
【００１３】
想定し得る、非線形性やＰＥＳの利得のバラツキの影響を克服するため、従来技術では、各ヘッドをサーボトラックに対して“特徴付ける（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｅ）”ことにより、これらの不正確さの源を補償することが提案されており、それにより、ヘッドの指示位置からのヘッドのずれを測定するために更に正確な誤差項をＰＥＳから生成できる。しかしながら、そのような特徴付けを行なうためには、かなりの時間を要する。研究・開発環境における試験装置では、時間のオーバーヘッドが許容される場合がある。しかしながら、時間のオーバーヘッドのために、ディスクドライブ製造環境においてはこの技術は禁止される。結果として、実際には、この技術は製造環境において使用されない。
【００１４】
例えば、米国特許６５３８８３８（Ｂ）号明細書は、異なるヘッド間の想定し得る幅のバラツキを補償するために、試験データの読み取り／書き込みを行なう前に、ヘッドが最初にサーボトラックに対して特徴付けられる、スピンスタンドを教示する。異なるヘッドオフセットにおけるＰＥＳ値の参照テーブルを作り上げるために、ヘッドは、サーボトラックをわたってステップ移動される。このテーブルは、ヘッドによって実際に読み取られるＰＥＳに関してヘッドのトラック上の“真の”位置をシステムが決定できるようにするために試験中に使用される。試験中、ＰＥＳの真の値は、ヘッドの位置の誤差を減少させるためにコントローラへフィードバックされる。しかしながら、この技術は、ヘッドをトラックに対して特徴付ける際にかなりの時間オーバーヘッドを要し、それにより、この技術は製造環境において魅力のないものとなる。
【００１５】
米国特許６０２３１４５（Ｂ）号明細書は、米国特許６５３８８３８（Ｂ）号明細書のシステムとは僅かに異なるシステムを教示する。このシステムにおいては、誤差を減少させて熱ドリフトの影響を排除するために、マイクロポジショナの誤差信号およびヘッドによって測定されたＰＥＳからのフィードバックが制御システムで使用される。試験中、マイクロポジショナは、トラックをわたる様々なオフセットに、ヘッドをステップ移動させるために使用される。ヘッドのトラック上における新たなオフセットのそれぞれにおいて、試験データが書き込まれ／読み取られる前に、ヘッドは、まずその径方向位置でサーボバーストから得られるＰＥＳの値を読み取って、これらの値をメモリに記憶させてそのオフセットにおけるＰＥＳの“基準点”を得る。その後のディスクの回転においては、ヘッドがその特定のオフセットにあるとき、熱ドリフトに起因する任意の誤差を検出するために、その回転時にヘッドによって読み取られる各ＰＥＳサンプルが、メモリ内に記憶された対応する値と比較される。誤差項は、熱ドリフトを補償するためにフィードバックコントローラへフィードバックされる。したがって、熱ドリフト誤差項の計算のための新たな基準点を得るために、ヘッドがサーボトラックに対して再調整される間、ＰＥＳ信号のフィードバックを保留にした後でなければ、ヘッドの新たなオフセットにおいて、試験データを書き込む／読み取ることができない。この場合も先と同様、ヘッドを試験するために要する時間にオーバーヘッドがもたらされ、そのため、コストを低減するために試験ユニットの高スループットが望まれる製造環境においてはこの技術は不適切なものとなる。
【００１６】
また、従来技術で提案されるサーボ方式では、ディスクからのフィードバックと、微動位置決め装置の内部センサからのフィードバックとの両方を使用することによって得られる利点を十分に利用するコントローラも提供できていない。例えば、米国特許６５３８８３８（Ｂ）号明細書は、指示位置のトラッキングにおいて、微動位置決め装置の内部センサからのフィードバックを使用せず、したがって、内部センサが達成できる精度の利益を享受しない。例えば、米国特許６０２３１４５（Ｂ）号明細書は、ディスクとヘッドとの間の低周波の熱ドリフトは補正するが、他の大きな誤差源であるスピンドルの高周波振動の問題を無視している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の態様によれば、試験装置においてディスクに対する読み取り／書き込みヘッドの位置を制御する方法であって、試験装置はヘッドを位置決めするためのポジショナを有し、ポジショナは、該ポジショナによって得られる実際の位置を測定するためのセンサを有する、方法において、ポジショナによって得られる実際の位置を測定するセンサ信号を生成するステップと、ヘッドで検出されるディスクに対するヘッドの位置誤差信号を生成するステップと、ヘッドの位置誤差信号をハイパスフィルタリングするとともに、センサ信号をローパスフィルタリングして、それらの信号間で周波数の重なり合いが実質的に存在しないようにするステップと、ヘッドの任意のドリフトに対応するヘッドの位置誤差信号から低周波のヘッド誤差信号を得るステップと、低周波のヘッド誤差信号をフィードフォワードして、補償されたヘッドの指示位置を生成するステップと、補償されたヘッドの指示位置とフィルタリングされたセンサ信号とに基づいて、ポジショナの位置誤差信号を生成するステップと、前記ポジショナの誤差信号と、前記高周波のヘッドの誤差信号との両方をハイブリッドサーボコントローラに提供するステップと、同時に使用され、前記提供された誤差信号の両方に基づいて生成される移動制御信号を、前記ハイブリッドサーボコントローラから前記ポジショナへと送ることにより、ヘッドの位置を制御するステップと、を含む方法が提供される。
【００１８】
これは、ポジショナのセンサからの非常に正確な信号を使用してヘッド位置誤差を減少させることができ、さらに好ましくはディスク上のサーボバーストから復調されたＰＥＳであるヘッドの誤差信号を同時に使用して、例えば熱ドリフトや、ディスク振動モードによって引き起こされる誤差などの、ポジショナが検出しない誤差を減少させることができるという利点を有する。特に、コントローラが高周波のヘッドの誤差信号を使用して、ディスクまたはスピンドルまたは試験装置の他の部品における高周波振動によって引き起こされるヘッド位置の誤差を、除去することができる。信号を適切にフィルタリングすることにより、コントローラにおいて、ポジショナ誤差信号と高周波のヘッドの信号との間に矛盾が生じることを回避する。また、この構成によれば、一般に試験前または試験中にサーボトラックに対してヘッドを調整する必要がなくなり、有利である。低周波のヘッド誤差信号は、ヘッドが受ける熱ドリフトに対応して生成される。この誤差項はコントローラへフィードフォワードされて、補償された指示位置信号が生成され、任意のそのような熱ドリフトが補償される。この場合も、このフィードフォワード構成は、コントローラで想定し得る矛盾を排除する。低周波ヘッド誤差信号は、ＰＥＳの非線形性を補償するためにディスク上のサーボバーストに対して調整する必要がなくなるように生成されることが好ましい。これにより、装置によってヘッドを試験するために要する時間が減少され、有益である。また、これにより、熱ドリフトをリアルタイムで補償することができ、熱補償を維持したまま、例えば所定の軌跡上の異なる径方向位置をとるようにヘッドに指示することができる。低周波ヘッド誤差信号は、コントローラへフィードフォワードされる前にローパスフィルタリングされ及び／又は積算されることが好ましい。
【００１９】
したがって、好ましいコントローラは、各信号の特定の属性および特徴をより効果的に利用することによって、測定された変数、すなわち、ポジショナセンサ信号およびヘッド（ＰＥＳ）信号を使用して、高い位置決め精度と良好な外乱除去とを達成する。コントローラにおける矛盾が回避される。試験開始前にサーボバーストに対してヘッドを調整するという時間のかかる処理を回避できる。
【００２０】
好ましくは、ヘッドの位置誤差信号をハイパスフィルタリングする前記ステップは、ディスク、もしくは、ディスクが取り付けられるスピンドル、または、方法を実施するために使用される他の装置のうちの少なくとも一つの振動モードに対応する周波数成分を通過させることを含む。これは、ディスク／スピンドル振動モードによってもたらされる誤差を補償するために、これらに対応するＰＥＳの高周波成分が利用されるという利点を有する。
【００２１】
好ましい実施形態では、ディスクはそれと関連付けられる少なくとも１つのトラックを有し、当該トラックは、該トラックに対する複数のサーボゼロ（ｓｅｒｖｏ  ｎｕｌｌ）を決定する複数のサーボバーストを有し、サーボゼロは、トラックに対する４を超える異なる径方向位置にサーボゼロが存在するように位置決めされており、サーボゼロが、トラックと既知の位置関係を有する所定の軌跡を決定し、軌跡はトラックの径方向範囲にわたって延び、当該方法は、（ａ）前記既知の位置関係に基づいて、トラックに対するヘッドの前記所望の径方向位置に対応するゼロ軌跡上の目標のゼロ位置を決定するステップと、（ｂ）ヘッドを用いて少なくとも１つのサーボのゼロ位置を検出するステップと、（ｃ）前記少なくとも１つの検出されたサーボのゼロ位置から、目標のゼロ位置に対するヘッドの位置誤差を決定するステップと、（ｄ）前記位置誤差に基づいて、ヘッドのための位置誤差信号を生成するステップと、を含む。これは、予めサーボトラックに対してヘッドを調整する必要なしに、熱ドリフト補償のために使用されるＰＥＳを生成できるという利点を有する。これは、その全体の内容が参照することにより本願に組み入れられ且つ以下で十分に説明される２００６年２月１０日に出願された“ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ  Ａ  ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＥＲＲＯＲ  ＳＩＧＮＡＬ，  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＷＲＩＴＩＮＧ  Ａ  ＤＡＴＡ  ＴＲＡＣＫ，  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＴＥＳＴＩＮＧ  Ａ  ＨＥＡＤ  ＡＮＤ  Ａ  ＤＩＳＫ”と題され、本出願の譲受人に譲渡された米国特許出願第６０／７７１８７９号明細書および国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２００７／０００４０２号明細書により十分に論じられている。
【００２２】
好ましい実施形態において、方法は、ヘッドの径方向位置が周期的な経路に沿って理論的に移動するように、周期的な移動信号を用いてヘッドの位置を指示するステップを含み、ヘッドは、前記ディスクがｍ回転するときに周期的な経路のｎ波長分をたどる（ｎ，ｍは整数）。指示された周期的な経路は、実質的に正弦波経路であることが好ましい。周期的な移動信号は、単一のパス（ここでパスは、異なるオフセットに再配置するために読み取り／書き込みヘッドを止めることなく連続的にヘッドにより試験データを取得する動作をいうものとする）内の種々な径方向位置でヘッドがトラックからデータを読み取ることができるという利点を有する。これに対し、従来技術の構成では、ヘッドの各径方向オフセット位置毎に１つのパスが必要とされ、複数のパスが必要とされる。本実施形態の構成は、ディスクの所望のオフセットにヘッドを位置決めするのに費やされる時間が短くなり、試験データを実際に取得するためにより多くの時間を費やすことができるという利点を有している。
【００２３】
好ましくは、ディスクが少なくとも１つのトラックを有し、前記トラックが当該トラックと関連付けられるサーボバーストを有し、前記サーボバーストからヘッドの誤差位置信号が生成され、ヘッドの位置誤差信号から低周波のヘッド誤差信号を得る前記ステップは、トラック中心点に対応する前記周期的な移動信号の位置で、ヘッドの位置誤差信号をサンプリングすることと、複数のサンプルにわたってサンプルの傾向を判断して、ヘッドにおけるドリフト誤差項を発見することと、を含む。これにより、ヘッドの熱ドリフトを表わす、測定されたＰＥＳ信号から低周波信号を得ることができる。あるいは、ヘッドの位置誤差信号から、低周波のヘッド誤差信号を得る前記ステップは、ヘッドの位置誤差信号をローパスフィルタリングすることを含んでもよい。いずれの場合であっても、低周波のヘッド誤差信号は、その上限周波数が１０Ｈｚ未満となるように得られることが好ましい。
【００２４】
本発明の第２の態様によれば、読み取り／書き込みヘッドを試験するための装置において、ディスク上の、ある径方向位置の上方に読み取り／書き込みヘッドを位置決めするためのポジショナであって、該ポジショナによって得られる実際の位置を測定するためのセンサを有するポジショナと、ヘッドによって読み取られるサーボバーストを復調してヘッドの位置誤差信号を生成する復調器と、フィルタリングされた信号間で周波数の重なり合いが実質的に存在しないように、センサ信号をフィルタリングするためのローパスフィルタ、および、ヘッドの位置誤差信号をフィルタリングするためのハイパスフィルタと、ヘッドの任意のドリフトに対応するヘッドの位置誤差信号から低周波のヘッド誤差信号を得るためのヘッド誤差信号フィルタと、指示されたヘッド位置入力信号と、低周波のヘッド誤差信号とを受けて、補償されたヘッドの指示位置を生成するための第１の加算ノードと、補償されたヘッドの指示位置と、フィルタリングされたセンサ信号とに基づいてポジショナの位置誤差信号を生成するための第２の加算ノードと、同時に使用され、受け取った誤差信号の両方に基づいて、ポジショナによってヘッドの位置を制御するように構成されて設けられるハイブリッドサーボコントローラと、を備える装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】図１Ａは、読み取り／書き込みヘッドの指示オフセットでの典型的な誤差軌跡を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、ＢＥＲ“バスタブ”曲線の例であって低いノイズを有するバスタブを示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、ＢＥＲ“バスタブ”曲線の例であって高いノイズを有するバスタブを示す。
【図２】本発明の一実施形態に係る読み取り／書き込みヘッド試験装置の一例のブロック図を示す。
【図３】図２の装置のナノポジショナおよびハイブリッドサーボコントローラの詳細図を概略的に示す。
【図４Ａ】図４Ａは、図２の試験装置と共に使用するのに適する理想的な正弦波指示ヘッド軌跡の一例を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ノイズが存在する状態の図４Ａの軌跡の一例を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、熱ドリフトが存在する状態の図４Ａの軌跡の一例を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、ＲＲＯを伴わない理想的なサーボトラックパターンの一例を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、ＲＲＯを伴うサーボトラックパターンの一例を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の一実施形態による補償された“ゴールドスタンダード”サーボトラックの一例を示す。
【図６】サーボトラックのサーボゼロのレイアウトの一例を示す。
【図７】螺旋状のサーボトラックの一例を示す。
【図８】図６のサーボトラックの読み取り時のＲＲＯおよびＮＲＲＯの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
ここで、添付図面を参照して、本発明の実施形態を例示として説明する。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態に係る読み取り／書き込みヘッド試験装置１の一例を示している。磁気ディスク２がスピンドル３に装着されている。ディスク表面には、ディスク２の表面上のサーボセクタに書き込まれたサーボバーストがある。サーボバーストは、ヘッドの位置を知ることができるようにするためにディスクドライブユニットで使用される任意のタイプのものであってもよい。例えば、サーボバーストは、一般に知られる振幅変調バースト、直交振幅変調バースト、または、位相変調バーストであってもよい。好ましくは、試験を受けるヘッド４が装置１に装着される前に、ディスク２にサーボトラックが書き込まれる。しかしながら、もう一つの方法として、試験を受けるヘッド４自体を使用してサーボトラックを書き込むことができる。
【００２８】
試験されるべき読み取り／書き込みヘッド４を備えるヘッドジンバルアセンブリ５がナノポジショナ７に装着される。ナノポジショナ以外の他の形態のアクチュエータを使用できるが、単軸マイクロアクチュエータが使用されることが好ましい。しかしながら、他の実施形態において、アクチュエータは、任意の数の直線軸または回転軸を有する任意の適した形態を成すことができる。ナノポジショナ７は、ディスク２に対するヘッド４の細かい位置調整をするように動作可能である。
【００２９】
ナノポジショナ７は、ナノポジショナ７をサーボ制御することができるサーボコントローラ８によって生成される作動信号９に応じてヘッド４を位置決めするように動作可能である。サーボコントローラ８には、指示信号１０が入力される。サーボコントローラ８は一般に、絶対位置を示すか、絶対位置への動き、または、軌跡を示す、指示信号１０に基づいてヘッド４の位置を制御するようになっている。サーボコントローラ８は、以下で更に説明されるようなハイブリッドサーボ構造を有することが好ましい。
【００３０】
試験中、１つの好ましい実施形態では、ディスク２の表面上に周期的な経路を描くようにヘッド４の位置が指示される。簡潔にするため、正弦波ヘッド軌跡１１が好ましいが、原理的には、任意の妥当な周期的経路を使用することができる。図４Ａは、理想的な正弦波のヘッド軌跡を示している。図４Ｂは、何らかのノイズが存在する正弦波ヘッド軌跡を示している。ディスク２は、円形で且つディスク２と同心の少なくとも１つのトラック６を有する。正弦波経路の中心線は、トラック６の中心線と一致することが好ましい。正弦波の振幅は、ヘッド４がトラック６の全径方向範囲にわたって往復移動できるようになっていることが好ましい。
【００３１】
正弦波の波長は、全波長の整数倍がディスク２の完全な回転と正確に一致するようになっていることが好ましい。あるいは、整数ｎ個分の波長がディスク２の完全な回転の整数ｍ個分と一致するような波長を使用してもよい。言うまでも無く、ここでの重要な考慮すべき事項は、ディスク２の数回転（好ましくは一回転のみ）後にヘッドがディスク２の表面に対して同じ経路をたどるように戻り、それにより、ヘッド４の下のデータの読取値を繰り返し得られるようにすることである。
【００３２】
正弦波経路以外の他の周期的な経路も考えられる。だだし、その場合、そのような周期的な経路は、ヘッド４に周期的に適用されて、トラック６の径方向範囲の少なくとも一部にわたって連続的にヘッド４を移動させるとともに、次の周期の開始前に、ヘッドの径方向における開始場所にヘッド４が戻るように位置決めする。
【００３３】
指示ヘッド位置信号の波長とディスク２の完全な回転の数との間の特定の一致が高レベルの精度で得られることが必要である。正弦波の波長とディスク２の回転との正確に一致させるため、光計時技術を使用してもよい。この一例は、参照することによってその全体の内容が本願に組み入れられる、２００５年７月５日に出願された“ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ  Ａ  ＣＬＯＣＫ  ＳＩＧＮＡＬ，  ＦＯＲ  ＷＲＩＴＩＮＧ  ＳＥＲＶＯ  ＴＲＡＣＫＳ，  ＡＮＤ  ＦＯＲ  ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＩＮＧ  ＴＩＭＩＮＧ  ＥＲＲＯＲＳ  ＩＮ  Ａ  ＳＥＲＶＯ  ＴＲＡＣＫ  ＷＲＩＴＥＲ”と題され、本出願の譲受人に譲渡された米国特許第６０／６９５８４５号明細書および国際特許明細書２００７／０００８６４３（Ａ）号パンフレットに開示されている。簡単に言うと、ディスクと同期して移動する少なくとも１つのマークの動きが光学検出器によって検出されると、クロック信号を与えるように処理され得る出力信号が供給される。１または複数のマークは、ディスク２、または、ディスク２と同期して回転する何らかの部分、例えばモータスピンドル３もしくはモータ自体の何らかの部分に固定される格子によって得ることが出来る。
【００３４】
ヘッド４は、好ましい正弦波ヘッド軌跡を使用して、トラック６の全範囲にわたって試験データを測定するように形成される。従来技術の装置において、この処理は、トラック６に対して所望の径方向オフセットをとるようにヘッド４に指示して、このオフセットでディスク２の数回転にわたって測定を行ない、次にオフセットを変えてこのプロセスを、トラック６の径方向範囲にわたって所望のプロファイルが形成されるまで繰り返すことによって行なわなければならなかった。この実施例の正弦波指示ヘッド位置を使用することにより、原理的には、ディスク２を１回転させるだけで、トラック６の幅にわたって必要なデータが取得される。しかしながら、実際には、ノイズを排除する目的で、より多くの数の読取値を取得できるようにディスクを複数回、回転させることが好ましい。
【００３５】
以下の説明に記載され且つ図２によって示されるとともに図３によって更に詳しく示される任意の数のソースからハイブリッドサーボコントローラ８へとフィードバック／フィードフォワードが与えられてもよい。しかしながら、記載される全てのソースからのフィードバック／フィードフォワードが使用されることが好ましい。
【００３６】
ナノポジショナ７は、ナノポジショナ７によって得られる実際の位置を測定する非常に正確な信号１３を生成する内部センサ１２を有している。内部センサ１２は、精密容量プローブであってもよいし、または、例えば光学ゲージまたはレーザー干渉を使用することができる何らかの他のセンサであってもよい。センサ１２によって測定される実際の位置１３は、通常、ナノメートルスケール以下の範囲内で正確である。センサ位置信号１３は、コントローラ８へネガティブフィードバックされ、それにより、誤差信号としてサーボコントローラ８へ供給されるポジショナ誤差信号１５が生成される。このように、センサ位置信号１３は、センサ１２の精度を利用してヘッド４の位置を制御するためのマスター信号として使用される。センサ位置信号１３をそれがフィードバックされる前にローパスフィルタ１４に通過させることによって、センサ一信号１３を特定の周波数範囲に制限することが好ましい（より詳しくは後述する）。
【００３７】
このポジショナ誤差信号１５は、非常に正確であり、且つ、新たなヘッド４が試験装置１に装着されるときはいつも、ヘッド４がトラック６に対して調整されるが、このポジショナ誤差信号の精度がヘッド４に依存しないという利点を有する。この信号により、サーボコントローラ８および補償器１６は、絶対位置を示すか、ステップ移動、または、前述した正弦波信号などの軌跡を示す指示信号に正確に従うようにナノポジショナ７を位置決めすることができる。しかしながら、このポジショナ誤差信号１５は、ナノポジショナ７（したがって、ヘッド４）をディスク２に対して移動させる任意の熱ドリフトまたは他のノイズを考慮に入れていない。
【００３８】
読み取り／書き込みヘッド４は、それがディスク２のサーボセクタ上の空中で移動するときにサーボ情報を検出する。この情報は、プリアンプ１７を通過し、チャンネル１８を介して、復調回路１９へと至る（図２に示されている）。復調器１９は、サーボバーストから検出された信号を復調して、復調された位置誤差信号（ＰＥＳ）２０を生成する。ＰＥＳ２０は、トラック中心線（ＴＣＬ）からのヘッド４の位置の測定値である。後述するように、ＰＥＳ２０から得られる誤差は、ハイブリッドサーボコントローラ８により２つの方法で利用される。
【００３９】
ディスクまたはスピンドルの振動モードなどの高周波外乱を除去するために使用される、高周波信号２２がＰＥＳ２０から得られる。ＰＥＳ２０は、バンドパスフィルタもしくはハイパスフィルタ２１を用いてＰＥＳ信号２０をバンドパスフィルタリングもしくはハイパスフィルタリングすることによって、または、任意の他の適切なスペクトル選択技術を使用することによって、特定の周波数範囲に制限される。ＰＥＳ２０の少なくともＤＣ成分および低周波成分がフィルタリングによって除去されることが好ましく、また、フィルタを通過する周波数範囲がスピンドル３およびディスク２の高周波非同期モードに対応することがより好ましい。フィルタ２１としては少なくとも２００Ｈｚの低周波カットオフが殆どの場合において好適であると考えられる。高周波ＰＥＳ２２はサーボコントローラ８へフィードバックされる。これにより、これらの誤差源から良好にノイズが除去される。同時に、このようにしてＰＥＳ２０を利用するためには、試験前に、試験を受ける各ヘッド４をトラック６に対して特徴付ける必要がない。
【００４０】
このように、２つの誤差項、すなわち、ポジショナ誤差１５および高周波ＰＷＥ２２がサーボコントローラ８へ供給される。サーボコントローラ８は、コントローラ８の制御則を実施する補償ブロック１６を有する。制御則は、作動信号９をナノポジショナ７へ与えて位置誤差を減少させ或いは排除するとともにヘッド４を指示入力１０に従うように移動させる、当該技術分野において一般的な任意の技術によって設計することができる。例えば、補償器１６は、簡単なＰＩＤ制御則または任意の他の適した制御則で実現されてもよい。これらは、当該技術分野において良く知られており、ここでは詳しく述べない。
【００４１】
前述したように、センサ信号１３は、コントローラ８へフィードバックされる前にローパスフィルタリングされることが好ましい。センサ信号１３に作用するローパスフィルタ１４およびＰＥＳ２０に作用するハイパス／バンドパスフィルタ２１は、フィルタリングされたセンサ信号１３と高周波ＰＥＳ２２との間で周波数範囲が実質的に重なり合わないようになっていることが好ましい。これは、コントローラ８内での矛盾を回避するのに役立つ。これは、２つの誤差源からの誤差項、この場合には、ナノポジショナ７の内部センサ１２によって測定される位置から得られる誤差項１３およびヘッド４によって測定されるＰＥＳ２０から得られる誤差項、がフィードバックループ内に含まれる場合に問題となる。コントローラ８は、単一の変数を操作することにより、すなわち、ナノポジショナ７の位置を制御することにより、これらの誤差信号の両方をゼロまで減少させようとする。しかしながら、特定の状況下では、両方の誤差項をゼロまで減少させようとすることには矛盾が生じ、それにより、サーボコントローラがそれ自体と“戦う”。２つのフィードバックされた誤差信号１５，２２を重なり合わない周波数範囲にフィルタリングすることにより、この問題が排除され或いはかなり減少される。
【００４２】
ヘッド４の試験中、大気温度の変化にしばしば出くわす。これは、試験装置１の様々な異なる要素を膨張させ、または収縮させる。この膨張／収縮は、一般に、様々な部品の熱膨張係数に依存して異なる要素では異なる比率で起こる。また、異なる部品は、熱を異なる速度で伝導して蓄え、また、それにより、膨張／収縮の度合いが部品によって異なったものとなる。更に、異なる部品は、ディスク２を含めて、装置内の様々な熱源に対する近接性が異なる。図４Ｃは、ヘッド４に指示が与えられた正弦波位置が熱ドリフトの影響を受けてどのようにトラックから外れてドリフトし得るかの一例を（誇張された形態で）示している。
【００４３】
低周波信号２４は、熱ドリフト誤差を補償するのに用いられる、ヘッド４が受け得る任意の熱ドリフトに対応するＰＥＳ信号２０から得られる（このプロセスは、２３の参照符号が付されたブロックによって図３に概略的に示されている）。低周波ＰＥＳ信号２４は、それがヘッドの指示が与えられた位置１０に依存しない熱ドリフトの測定値を与えるようにＰＥＳ２０から得られる。すなわち、低周波ＰＥＳ信号２４は、ヘッド４が新たな位置をとるように指示されるときに変化しない。また、サーボバーストに対して調整する必要なく、低周波ＰＥＳ２４によって熱ドリフトを測定できるように、低周波ＰＥＳ２４を得ることが好ましい。
【００４４】
指示された入力１０が正弦波１１である好ましい方式において、ＰＥＳ２０は、ヘッド４の指示位置１０がトラック中心線と一致するとき（すなわち、正弦波信号または他の周期的な信号がπラジアン間隔の倍数となるとき）にサンプリングされる。これらのサンプルは、ディスク２の何回かの回転にわたって収集されて平均化され或いはローパスフィルタリングされる。得られた値は、熱ドリフトによって（または、主に熱ドリフトによって）引き起こされる誤差の非常に低い帯域幅の測定値を与える。ドリフトがない状況では、これらの値はゼロになる。
【００４５】
この技術は、実施が簡単であるという利点を有する。また、ＰＥＳサンプル２０は、サーボバーストのサーボのゼロ位置に一致するトラック中心線で得られ、したがって、想定し得る非線形性の影響およびＰＥＳ信号２０の利得のバラツキがおおむね除去される。そのため、ヘッド４をトラック６に対して特徴付けてヘッド４の熱ドリフトの正確な測定値を得る必要がない。ドリフトをリアルタイムで検出して排除することができ、それにより、試験時間のより多くの割合を、トラック６に対するヘッド４の調整ではなく試験データの取得に費やすことができる。したがって、ヘッド４の試験に要する時間が減少され、より効率的で費用効率の高い試験につながる。
【００４６】
より一般的には、熱ドリフトに対応する低周波ＰＥＳ２４は、その全体の内容が参照することにより本願に組み入れられる２００６年２月１０日に出願された“ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ  Ａ  ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＥＲＲＯＲ  ＳＩＧＮＡＬ，  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＷＲＩＴＩＮＧ  Ａ  ＤＡＴＡ  ＴＲＡＣＫ，  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＴＥＳＴＩＮＧ  Ａ  ＨＥＡＤ  ＡＮＤ  Ａ  ＤＩＳＫ”と題され、本出願の譲受人に譲渡された米国特許出願第６０／７７１８７９号明細書に開示されるような任意の他の技術によっても得ることができる。ＰＥＳ２０から熱ドリフト誤差項を得るこれらの技術は、標準的な技術、例えば米国特許６０２３１４５（Ｂ）号明細書および米国特許６５３８８３８（Ｂ）号明細書の技術と比べて、試験中にヘッド４をトラック６に対して調整することによりＰＥＳ２０の非線形性を補償する必要がないという利点を有する。
【００４７】
例えば、図６は、好ましいレイアウトのサーボバースト１１０２（概略的に示されている）を有する試験トラック／データトラック１０１をセクタサーボトラック１１０９の形態で示している（正確な尺度ではない）。サーボバースト１１０２は、セクタｎ−３からセクタｎ＋３まで、全試験トラック１１０１のセグメントにわたって示されている。トラック１１０１は、円形であり、ディスク２と同心である（なお、円形トラックは、サーボトラックの特性を更に明確に示すため、図３の直線軸上に投影されている）。
【００４８】
使用時、セクタサーボトラック１１０９とインタリーブされるディスク２上のトラック１１０１にデータが書き込まれ且つトラック１１０１から読み取られる。各サーボセクタのサーボバースト１１０２はサーボゼロ１１０８を与える。好ましいサーボバースト１１０２はＱＡＭ（直交振幅変調）サーボバーストであり、それにより、各サーボゼロ１１０８が一対の関連するサーボバースト１１０２によって与えられる。しかしながら、サーボゼロを与える当該技術分野において知られる他の適したタイプのサーボバースト１１０２が使用されてもよい。明確にするため、図６は、サーボバースト１１０２それら自体の形態を示していない。その代わり、図６は、様々なサーボバースト１１０２によって与えられるサーボゼロ１１０８のトラック１１０１に対する位置を示している。
【００４９】
好ましい実施形態において、サーボゼロ１１０８の径方向位置１２３は、サーボゼロ１１０２の周方向位置に伴って直線的に変化する。図６は、サーボゼロ１１０８の位置の線形関係または軌跡を示している。容易に分かるように、セクタサーボ方式が使用される場合、サーボゼロ１１０８の径方向位置１２３は、軌跡１２４上に位置して当該軌跡を決定するが、これは不連続位置によってなされる。そのため、図６は、不連続なサーボのゼロ位置１２３の軌跡１２４を示している。サーボゼロ１１０８は、径方向に均等に離間されることが好ましい。また、サーボゼロ１１０８は、周方向に均等に離間されることが好ましい。一例として、典型的なサーボセクタの数が２５０であり且つサーボセクタがトラック１１０１の半分を占めると仮定すると、各セクタはトラック１１０１の全周の０．２％に相当する。
【００５０】
サーボゼロ１１０８の径方向位置と周方向位置との間の関係が線形以外の他の関係であることも考えられる。いかなる場合でも、連続するサーボゼロ１１０８の径方向位置は、周方向位置に伴って単調に変化することが好ましい。軌跡１２４の形態は、予め決定され且つ事前にシステムに知られていることが好ましい。
【００５１】
図６は、ヘッド４の現在の位置において、ゼロ１２６が、同心読み取り位置１２５に対するセクタＮで生じていることを示している。ヘッド４は、トラック１１０１上の空中で周方向に移動するにつれて、各サーボバースト１１０２を順々に検出する。サーボバースト１１０２から検出された信号は、各サーボバースト１１０２におけるサーボサンプルを与えるように復調され、それにより、ヘッド４に対するサーボバースト１１０２のサーボゼロ１１０８の径方向位置が測定される。
【００５２】
このサーボバースト１１０２からの信号は、任意の熱ドリフトまたは他の誤差を補正するための誤差信号を生成するために使用される。この信号中のノイズを減少させるため、目標の両側のバーストを読み取り、また、必要に応じて平均化し、あるいは軌跡１２４の既知の関係を使用して補間して、より正確なゼロ位置を決定してもよい。サーボバーストから読み取られる信号の非線形性誤差および利得誤差は、このゼロ位置の近傍で減少する。
【００５３】
再び図６を参照し、新たな径方向位置１２７へトラック幅の０．５％ヘッド４をマイクロジョグすることが望ましい場合には、以下のステップがとられる。最初に、軌跡１２４の既知の関係を使用することにより、ヘッド４の所望の径方向位置１２７に関して新たな目標ゼロ位置１２８が計算される。この例では、目標ゼロ位置１２８はセクタＮ＋２とセクタＮ＋３との間の中間に位置する。その後、ナノポジショナ７およびその内部センサ１２を使用して、ヘッド４は、おおよその目標位置１２７をとるように指示される。サーボのゼロ１１０８がヘッド４によって読み取られる。全てのサーボのゼロ１１０８を読み取ることができるか、あるいは、目標径方向位置１２７の近傍のサーボゼロ１１０８だけを読み取ることができる。ヘッドが軌跡１２４を横切る実際のゼロ位置２８を発見するために、軌跡１２４の既知の関係に基づいて、検出されたゼロ信号について補間が行なわれる。目標のゼロ位置１２８と検出されたゼロ位置との間の位置の差を用いて、位置誤差信号２０が生成される。
【００５４】
言うまでもなく、ヘッド４が移動される前にヘッド４の所望の径方向オフセットに関して目標ゼロ位置１２８を計算し、その後、この目標ゼロ位置１２８に対する位置誤差信号２０を生成するこの方法によれば、ヘッドが目標位置１２７にあるときに位置誤差信号２０は常にゼロになる。これは、トラック１１０１に対して、どのように目標位置１２７が選択されても、すなわち、ヘッドに指示位置が何であろうと当てはまる。この技術は、一つのトラック１１０１にわたる小さなマイクロジョグのために使用することもできるし、あるいは、幾つかのトラック１１０１を移動させる大きさのマイクロジョグにも使用できる。この技術は、軌跡１２４がトラック１１０１と同じくらい径方向に延びている限り、トラック１１０１に対するヘッド４の任意の所望の径方向位置に対するＰＥＳを生成するために使用することもできる。同様に、軌跡１２４がこの距離まで延びている限り、トラック１１０１を越える径方向位置を使用することもできる。
【００５５】
他の実施形態において、目標位置１２７は、その径方向位置で最も近いサーボゼロ１１０８と一致するように選択することができる。この場合、ヘッド４の位置決めにおける分解能は、軌跡１２４上のサーボゼロ１１０８の数によって制限される。
【００５６】
サーボゼロ１１０８は、試験トラック１１０１の少なくとも径方向範囲全体にわたって広がることが好ましい。サーボゼロ１１０８は、トラック１０１の径方向範囲を超えて広がってもよい。実際には、サーボトラック１１０９は、サーボゼロ１１０８がそれらの軌跡１２４を続ける状態で、図６に示される試験トラック１１０１を越えて、ディスク２上の径方向に隣接する他のトラック１１０１へと広がる場合がある。このようにして、図７に概略的に示されるように、単一の連続するサーボトラック１１０９は螺旋形態でディスク２に書き込まれてもよい。この螺旋サーボトラック１１０９のセグメントは、実際には、ディスク２上の複数の隣接する（図７に示されるように、トラックエッジ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄによって示される）同心円形データトラック１１０１ａ，１１０１ｂ，１１０１ｃ，１１０１ｄに対して、それぞれのサーボトラック１１０９ａ，１１０９ｂ，１１０９ｃ，１１０９ｄが与えられる。
【００５７】
サーボバースト１１０２は、ヘッド４の試験中にマイクロジョグによってヘッド４を位置決めする時に使用される同じナノポジショナ７を用いて書き込まれることが好ましい。これにより、サーボバースト１１０２の書き込み及び読み取りを協調させることができ、それにより、ナノポジショナ７における任意の不正確さを効果的に相殺することができる。これは、一般に、製造試験環境においてサーボトラック１１０９を書き込む標準的な方法であって、初期化ルーチンの一部として一連のトラック１１０９が書き込まれ、数百または数千のヘッド４のために存在し続けた後、当該プロセスが繰り返される。
【００５８】
再現可能な誤差、すなわち、書き込みＲＲＯ（反復性ランアウト）または機械的に誘導されるＮＲＲＯ（非反復性ランアウト）は、ヘッド４を位置決めする際、したがって、ヘッド４を試験する際に更に高い精度を得るために動的に補償されることが好ましい。ＲＲＯは、当該技術分野において知られる技術に基づいて、試験装置１の初期化によって特徴付けられることができる。機械的誤差は動的に補償されることが好ましい。好ましくは、アルゴリズムは、径方向位置と無関係なＰＥＳ２０の読み取りに基づき、各測定値をセクタごとに補間する。システムは、サーボコントローラ８が熱ドリフトを補償するためにＰＥＳ２０に関与する前に、ディスクを少なくとも２０回転させて十分なＲＲＯデータを蓄積して、システムを準備するようになっていることが好ましい。これに要する時間は１００ｍｓを越えないと考えられる。これは、試験動作と並行して行なうこともできるし、あるいは、オーバーヘッドが許容される用途であればスタンドアロン動作として実行することもできる。
【００５９】
図８を参照すると、理想的なゼロ１３１の軌跡１２４と、検出されたサーボゼロ１３０の実際の組とが示されている。検出されたサーボゼロ１３０に関して、点は、誤差のＲＲＯ成分（例えば、スピンドルにおける偏心によって引き起こされる）を示しており、また、エラーバーは、誤差のＮＲＲＯ成分（例えば、機械的な振動によって引き起こされる）を示している。ＲＲＯ成分を決定するためには、ＮＲＲＯ成分を除去するべく、検出されたサンプル１３０をディスクの複数の回転にわたって平均化する必要がある。各サンプル１３０と理想的なゼロ１３１との間の誤差は、特徴付けられて、サーボゼロ１１０８の位置を決定するために使用される動的なＲＲＯテーブルに保持される。繰り返し可能な成分は、各サーボバーストに関して一定であり、したがって、複数のトラック１１０１にわたってマイクロジョグを行なうときに、テーブルを更新する必要なく使用できる。
【００６０】
円形同心データトラック１１０１とサーボゼロ１１０８の直線／螺旋軌跡１２４とを有する前述した特定の実施形態の代替として、サーボバースト１１０２およびトラック１１０１の他の配置が考えられる。例えば、直線／螺旋形態の軌跡１２４の代わりに、正弦波の形態を成すゼロ軌跡１２４を円形同心データトラック１０１と使用してもよい。
【００６１】
あるいは、円形同心データトラック１１０１を書き込まなくてもよい。前述したように、データトラック１１０１は螺旋または正弦波の形態で書き込まれてもよく、また、サーボゼロ１１０８の軌跡を同心にすることができる。他の形態も可能である。いずれの場合にも、サーボゼロ１１０８の軌跡は、トラック１１０１の径方向範囲にわたって延びる。ここで、トラック１１０１の径方向範囲とは、ディスク２に対するものではなく、トラック１１０１に対するものを意味する。これにより、ある点を軌跡２４上に発見することが可能となる。ここでは、ヘッドが軌跡２４を横切ってトラック１１０１をたどるときにトラック１１０１上の全ての径方向位置の当該点の位置に至ったときにサーボゼロ１１０８を検出する。
【００６２】
また、軌跡１２４は、行なわれる特定の試験の対象となるディスク２の領域に応じて、いくつかの隣接するデータトラック１１０１にわたって或いは一つのデータトラック１１０１の一部のみにわたって延びることも考えられる。
【００６３】
低周波ＰＥＳ誤差項２４がいずれの方法で得られたとしても、低周波ＰＥＳ誤差項２４は、１０Ｈｚ以下という上限周波数に制限されることが好ましい。この値は、そのような試験装置が受け得る熱ドリフトの予期される典型的な速度と一致する。信号の上限周波数を制限するためにローパスフィルタを使用してもよい。最終的に、低周波ＰＥＳ項は積算器によって積算される。これにより、ヘッド４のドリフトを測る誤差項２４が与えられる。この誤差項２４は、誤差項２４を指示入力信号１０との和をとることによって、コントローラ８へフィードフォワードされ、補償された指示位置２５を形成される。この補償された指示位置２５は、ナノポジショナ制御ループへ供給されて、制御のための基準点として使用される指示位置である。このフィードフォワード技術によって、サーボコントローラ８内で低周波ＰＥＳ２４と他の誤差信号との間に生じ得る矛盾を回避できる。
【００６４】
また、好ましい実施形態は、“反復性ランアウト誤差”すなわちＲＲＯを減らすことも目的とする。ＲＲＯは、例えば、サーボデータが最初に記録されるときに理想的である円形から逸脱するサーボデータでトラックが決定される場合に引き起こされる（いわゆる“書き込み”誤差）。図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、これは、それらの理想的な位置から僅かに径方向にオフセットされるサーボバーストとして現れる。これは、例えばスピンドルにおける僅かな偏心によって引き起こされ得る。
【００６５】
書き込み誤差を補償するため、正弦波信号１１を指示入力信号１０としてハイブリッドサーボコントローラ８へ供給する前に、事前に特徴付けられたトラックの反復性ランアウト２６を反転させたものと、（図２に示されるように）正弦波信号１１との和をとってもよい。これにより、サーボトラック自体に書き込まれた誤差の部分が除去される。
【００６６】
これに代えて或いはこれに加えて、マルチ書き込みプロセスを行なうと、図５Ｃに示されるような“ゴールドスタンダードの”低ＲＲＯサーボトラックが得られる。新たなディスクが試験装置にロードされるときの最初のステップとして、ゴールドトラックがディスクに書き込まれることが好ましい。その後、ゴールドトラックは、ディスクの交換が必要となるまで、試験を受ける全てのヘッドによって使用される。
【００６７】
試験を受けるヘッド４は、随意的に、試験前に、ディスク２上のサーボトラックに対して調整されてもよい。しかしながら、調整ステップがかなりの時間を要し、したがって、試験プロセス全体を時間および費用がかかるものとするほどには、試験を受ける読み取り／書き込みヘッドが調整されないことが好ましい。各ヘッド４を調整しないと、ＰＥＳ２０とトラック中心線からのヘッド４の実際の径方向オフセットとの間の関係に、ある程度の非線形性が存在しやすくなる。この非線形性は、ハイブリッドサーボコントローラ８の閉ループシステムに望ましくない利得項をもたらす。現代のディスクドライブユニットに要求される非常に高いＴＰＩを満たす、ヘッド４の位置精度の実現は依然として試みられているものの、低帯域幅サーボを実施し、かつ典型的なヘッドに対するこの利得項を配慮することによって、安定な制御システムが得られると考えられる。
【００６８】
図示の例を特に参照して本発明の実施形態について説明してきた。しかしながら、本発明の範囲内で、前述した実施例に対して変形および改良を成すことができることは言うまでもない。
【００６９】
例えば、磁気ディスクの読み取り／書き込みヘッドに対してＢＥＲバスタブ試験を行なうことに関して本発明の好ましい実施形態の例を説明してきた。しかしながら、当業者であれば容易に分かるように、本発明の原理に基づいて他のタイプのヘッド試験を行なうことができる。同様に、本発明の原理に基づいて、他のタイプの媒体を読み取るための他のタイプのヘッドを試験することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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