(57)【要約】【課題】ヘッドのサーボ制御を行いながらそのヘッドによりディスクにサーボ・データを書き込むセルフ・サーボ・ライトにおいて、伝播書き込みの繰り返しによるトラック形状誤差の累積を小さくする。【解決手段】本発明の一実施形態のセルフ・サーボ・ライトは、サーボ・システムに補正信号を与えることで、サーボ・ライト・トラック形状の累積誤差を減らす。ＳＳＷは、サーボ制御の補正信号として正弦波を使用する。ＳＳＷは、トラック形状誤差における上記正弦波の成分の位相を測定し、その測定結果に従って、トラック形状の累積誤差を小さくする補正正弦波信号の位相φを決定する。これにより、シンプルな構成によってトラック形状誤差の累積を抑えることができる。【選択図】図４
2011123966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リード・ライト・オフセットを有するヘッドにより回転しているディスクにサーボ・ライト・トラックを書き込む方法であって、
ヘッド上のライト素子によりサーボ・ライト・トラックを書き込み、
前記サーボ・ライト・トラック上に、前記ヘッド上のリード素子を移動し、
前記サーボ・トラックに前記リード素子を位置決めしながら、前記サーボ・ライト・トラックのトラック形状誤差における特定周波数成分における位相を測定し、
前記測定結果に基づいて選択した位相と前記特定周波数とを有する正弦波を、補正信号として前記サーボ・システムに与えて前記ライト素子で新たなサーボ・ライト・トラック書き込む、
方法。
【請求項２】
前記特定周波数を有し位相が異なる正弦波を順次サーボ・システムに加えて得られた位置誤差信号を参照することで、前記トラック形状誤差における前記特定周波数成分における位相を測定する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記特定周波数は、前記ディスクの回転周波数の整数倍である、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記特定周波数は、前記ディスクの回転一次成分の周波数である、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記位相測定の前に、位置誤差信号の測定を行い、
前記位置誤差信号による表される位置誤差の大きさが閾値よりも大きい場合に、前記位相測定を行う、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記位相測定において前記サーボ・システムに加える正弦波の振幅は、前記補正信号の振幅よりも大きい、
請求項２に記載の方法。
【請求項７】
サーボ・ライト・トラックの書き込みにおいて、前記正弦波による補正と別に、サーボ・システムのモデルに基づいた補正を行なう、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記位相を選択した後、補正信号の振幅を既定値まで徐々に増加させる、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
回転するディスクにサーボ・ライト・トラックを書き込むディスク・ドライブであって、
前記ディスクの半径方向における位置が異なるリード素子とライト素子とを有するヘッドと、
前記ヘッドを位置決め制御するコントローラと、
前記ヘッドを前記ディスク上で移動する移動機構と、を有し、
前記コントローラは、
前記ライト素子によりサーボ・ライト・トラックの書き込み、
前記移動機構により前記サーボ・ライト・トラック上に前記リード素子を移動し、
前記サーボ・トラックに前記リード素子を位置決めしながら、前記サーボ・ライト・トラックのトラック形状誤差における特定周波数成分における位相を測定し、
前記測定結果に基づいて選択した位相と前記特定周波数とを有する正弦波を、補正信号として前記サーボ・システムに与えて、前記ライト素子で新たなサーボ・ライト・トラック書き込む、
ディスク・ドライブ。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記特定周波数を有し位相が異なる正弦波を順次サーボ・システムに加えて得られた位置誤差信号を参照することで、前記トラック形状誤差における特定周波数成分における位相を測定する、
請求項９に記載のディスク・ドライブ。
【請求項１１】
前記特定周波数は、前記ディスクの回転周波数の整数倍である、
請求項９に記載のディスク・ドライブ。
【請求項１２】
前記特定周波数は、前記ディスクの回転一次成分の周波数である、
請求項１１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項１３】
前記コントローラは、
前記位相測定の前に、位置誤差信号の測定を行い、
前記位置誤差信号により表される位置誤差の大きさが閾値よりも大きい場合に、前記位相測定を行う、
請求項９に記載のディスク・ドライブ。
【請求項１４】
前記位相測定において前記サーボ・システムに加える正弦波の振幅は、前記補正信号の振幅よりも大きい、
請求項１０に記載のディスク・ドライブ。
【請求項１５】
前記コントローラは、サーボ・ライト・トラックの書き込みにおいて、前記正弦波による補正と別に、サーボ・システムのモデルに基づいた補正を行なう、
請求項９に記載のディスク・ドライブ。
【請求項１６】
前記コントローラは、前記位相を選択した後、補正信号の振幅を既定値まで徐々に増加させる、
請求項９に記載のディスク・ドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転するディスクにサーボ・ライト・トラックを書き込む方法及びディスク・ドライブに関し、特に、サーボ・ライト・トラックの書き込みにおけるサーボ制御の補正に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク・ドライブとして、光ディスクや光磁気ディスク、あるいはフレキシブル磁気ディスクなどの様々な態様のディスクを使用する装置が知られている。その中で、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータの記憶装置として広く普及し、さらに、動画像記録再生装置やカーナビゲーション・システムなど多くの装置で利用されている。
【０００３】
ＨＤＤで使用される磁気ディスクは、複数のデータ・トラックと複数のサーボ・トラックとを有している。各サーボ・トラックはアドレス情報を有する複数のサーボ・セクタから構成される。また、各データ・トラックには、ユーザ・データを含む複数のデータ・セクタから構成されている。円周方向に離間するサーボ・セクタの間に、データ・セクタが記録されている。
【０００４】
ＨＤＤは揺動するアクチュエータを有し、そのアクチュエータにヘッド・スライダが支持されている。ＨＤＤは、ヘッド・スライダによってサーボ・セクタのアドレス情報を読み出し、そのアドレス情報に従ってアクチュエータを制御する（サーボ制御）。これにより、ＨＤＤは、ヘッド・スライダを所望の半径位置（ターゲット・データ・トラック）に移動し（シーク）、さらに、その位置に位置決めする（フォロイング）することができる。ターゲット・データ・トラックに位置決めされたヘッド・スライダは、そのトラック内のターゲット・データ・セクタへのデータ書き込みあるいはデータ読み出しを行う。
【０００５】
データ読み出し処理において、ヘッド・スライダが磁気ディスクから読み出した信号は、信号処理回路によって波形整形や復号処理などの所定の信号処理が施され、ホストに転送される。ホストからの転送データは、信号処理回路によって同様に所定処理された後に、磁気ディスクにヘッド・スライダにより書き込まれる。
【０００６】
上述のように、ヘッド・スライダの位置決め制御は、磁気ディスク上のサーボ・データにより行われる。サーボ・セクタは、シリンダＩＤ、セクタ番号、バースト・パターンなどから構成されている。シリンダＩＤはトラックのアドレス、セクタ番号はトラック内のセクタ・アドレスを示す。バースト・パターンはトラックに対する磁気ヘッドの相対位置情報を有している。サーボ・トラックは、円周方向に離間した複数のサーボ・セクタで構成されており、全サーボ・トラックに渡る各セクタは、円周方向において位置（位相）が揃っている。
【０００７】
サーボ・データは、製品としてのＨＤＤが出荷される前に工場内において磁気ディスクに書き込まれる。現在、サーボ・データの書き込み工程は、ＨＤＤの製造コストの中で主要な位置を占めている。セルフ・サーボ・ライト（ＳＳＷ）は、サーボ・ライトのための機械機構として、ＨＤＤ本体の機械機構のみを使い、外部回路からＨＤＤ内のスピンドル・モータとボイス・コイル・モータをコントロールし、外部回路を用いてサーボ・パターンを書き込む。これによって、サーボ・トラック・ライタ（ＳＴＷ）を不要として、ＨＤＤの製造コストを低減することができる。
【０００８】
ＳＳＷは、ヘッド素子部のリード素子とライト素子の半径方向位置が異なる（これらの距離をリード・ライト・オフセットと呼ぶ）ことを利用して、内周側もしくは外周側にすでに書き込まれたトラック（本明細書においてサーボ・ライト・トラックと呼ぶ）をリード素子が読み出しながら位置決めを行い、ライト素子が、リード・ライト・オフセット離れた位置に新たなサーボ・ライト・トラックを書きこむ。
【０００９】
このように、新たなトラックを書き込むサーボ・セクタの自己伝播において、基本的には、読み出すサーボ・セクタの半径方向の精度が、そのまま新たに書き込むサーボ・セクタに受け継がれることが期待される。しかしながら、種々の誤差を引き起こす要因のため、この精度は伝播によって劣化していく。位置決め精度低下は、サーボ・セクタの本来あるべき位置からのずれを引き起こし、これが次の伝播のときに引き継がれていく。
【００１０】
また、このプロセスは、ヘッド素子部をトラック・フォロイングさせるためのサーボ・ループの特性にも依存する。精度の劣化を引き起こすのは、種々の要因が絡んだ複雑なメカニズムである。このように、ＳＳＷにおいては、伝播記録動作を繰り返すことによって閉ループ伝達特性のゲインが１を超える周波数領域においてトラック形状誤差が累積する。このため、ＳＳＷは、目標軌道の補正を行いながら新しいトラックを書き込む必要がある。
【００１１】
この軌道補正の方法の一つが、特許文献１や特許文献２において開示されている。特許文献１に開示されている方法は、パターンを記録したときの位置誤差信号（ＰＥＳ）を記憶し、後にそのパターンによりヘッドの位置決めを行うときに、そのＰＥＳを使用して目標軌道を補正する。これにより、サーボ・ライト・トラックから次のサーボ・ライト・トラックへの伝達特性が１を超えないように調整し、誤差が次のトラックに伝播しないようにする。特許文献２の方法は、新しいトラックを書き込むときのＰＥＳから、その位置におけるトラック形状誤差を推定し、補正を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平８−２１２７３３号公報
【特許文献２】特開平１１−１６３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記いずれの方法も、予めサーボ・システムの伝達特性を学習してモデルを構築し、そのモデルに基づいて目標軌道を補正する。例えば、特許文献１の技術の補正量Ｃｏｒｒ（ｎ）は（Ｓ−Ｇｃｌ）／（１−Ｇｃｌ）×ＰＥＳ（ｎ−１）で表される。Ｓは目標ゲイン、Ｇｃｌはサーボ・システムの閉ループ特性である。また、特許文献２の技術の補正量Ｃｏｒｒ（ｎ）は（１＋Ｇｏｌ）×ＰＥＳ（ｎ）で表される。Ｇｏｌはサーボ・システムの開ループ特性である。
【００１４】
従来の技術は、動作制御プログラムが、サーボ・システムの閉ループ特性を予め測定してモデル化しておく必要がある。しかし、実際の磁気ディスクの伝達特性（ＧｃｌやＧｏｌなど）は、様々な要因により少しずつ異なる。その結果、サーボ・システムのモデルと実際のサーボ・システムとの間において、特性の誤差が生じることがある。特に、磁気ディスクの回転一次成分近傍の低周波領域において、正確な伝達特性の学習を行なうことは困難である。そのため、ＳＳＷがサーボ・システムにおける適切な補正を行なうことができず、伝播記録を繰り返すうちにトラック形状誤差が成長することがある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様は、リード・ライト・オフセットを有するヘッドにより回転しているディスクにサーボ・ライト・トラックを書き込む方法である。この方法は、ヘッド上のライト素子によりサーボ・ライト・トラックを書き込み、前記サーボ・ライト・トラック上に、前記ヘッド上のリード素子を移動し、前記サーボ・トラックに前記リード素子を位置決めしながら、前記サーボ・ライト・トラックのトラック形状誤差における特定周波数成分における位相を測定し、前記測定結果に基づいて選択した位相と前記特定周波数とを有する正弦波を、補正信号として前記サーボ・システムに与えて前記ライト素子で新たなサーボ・ライト・トラック書き込む。
【００１６】
これにより、ヘッドのサーボ制御を行いながらそのヘッドによりディスクにサーボ・データを書き込むセルフ・サーボ・ライトにおいて、伝播書き込みの繰り返しによるトラック形状誤差の累積を小さくすることができる。
【００１７】
好ましくは、前記特定周波数を有し位相が異なる正弦波を順次サーボ・システムに加えて得られた位置誤差信号を参照することで、前記トラック形状誤差における前記特定周波数成分における位相を測定する。これにより、シンプルな方法で適切な位相を決定することができる。
【００１８】
好ましくは、前記特定周波数は、前記ディスクの回転周波数の整数倍である。さらに好ましくは、前記特定周波数は、前記ディスクの回転一次成分の周波数である。これらにより、累積誤差を効果的に低減することができる。
【００１９】
好ましくは、前記位相測定の前に位置誤差信号の測定を行い、前記位置誤差信号による表される位置誤差の大きさが閾値よりも大きい場合に、前記位相測定を行う。これにより、累積誤差を適切に抑えつつ、サーボ・ライトの処理時間を短縮することができる。
【００２０】
前記位相測定において前記サーボ・システムに加える正弦波の振幅は、前記補正信号の振幅よりも大きいことが好ましい。これにより、サーボ・システムの不安定化を避けつつ、正確な位相測定を行うことができる。
【００２１】
好ましくは、サーボ・ライト・トラックの書き込みにおいて、前記正弦波による補正と別に、サーボ・システムのモデルに基づいた補正を行なう。これにより、誤差の累積をより適切に防ぐことができる。
【００２２】
好ましくは、前記位相を選択した後、補正信号の振幅を既定値まで徐々に増加させる。これにより、補正信号の印加により隣接トラック間の間隔が急激に変動することを避けることができる。
【００２３】
本発明の他の態様は、回転するディスクにサーボ・ライト・トラックを書き込むディスク・ドライブである。このディスク・ドライブは、前記ディスクの半径方向における位置が異なるリード素子とライト素子とを有するヘッドと、前記ヘッドを位置決め制御するコントローラと、前記ヘッドを前記ディスク上で移動する移動機構とを有する。前記コントローラは、前記ライト素子によりサーボ・ライト・トラックの書き込み、前記移動機構により前記サーボ・ライト・トラック上に前記リード素子を移動し、前記サーボ・トラックに前記リード素子を位置決めしながら、前記サーボ・ライト・トラックのトラック形状誤差における特定周波数成分における位相を測定し、前記測定結果に基づいて選択した位相と前記特定周波数とを有する正弦波を、補正信号として前記サーボ・システムに与えて、前記ライト素子で新たなサーボ・ライト・トラック書き込む。
【００２４】
これにより、ヘッドのサーボ制御を行いながらそのヘッドによりディスクにサーボ・データを書き込むセルフ・サーボ・ライトにおいて、伝播書き込みの繰り返しによるトラック形状誤差の累積を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ヘッドのサーボ制御を行いながらそのヘッドによりディスクにサーボ・データを書き込むセルフ・サーボ・ライトにおいて、伝播書き込みの繰り返しによるトラック形状誤差の累積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態にかかるＨＤＤの構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】本実施形態のセルフ・サーボ・ライトの手法を概略的に示す図である。
【図２Ｂ】本実施形態のセルフ・サーボ・ライトにおいてディスクに記録されるデータのフォーマット例を示す図である。
【図３】磁気ディスク１１の回転一次のトラック形状誤差が累積していく様子を模式的に示している。
【図４】本実施形態のセルフ・サーボ・ライトの全体の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本実施形態のセルフ・サーボ・ライトにおける、サーボ・システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図６】自己伝播動作における補正信号の位相決定処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の補正方法を実際のＨＤＤにおいてディスク回転一次成分に適用した場合のトラック形状誤差の推移を示している図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明を適用した実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。以下においては、ディスク・ドライブの一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）において、本発明の実施形態を説明する。
【００２８】
本実施形態は、ＨＤＤに使用される磁気ディスクへのサーボ・データの書き込み、具体的には、磁気ディスクに書き込んだサーボ・ライト・トラックを基準として異なる半径位置に新たなサーボ・ライト・トラックを書き進む処理に関する。本実施形態の特徴は、サーボ・ライトにおけるヘッド位置制御に関する。本形態のサーボ・ライトは、セルフ・サーボ・ライト（ＳＳＷ）であり、ヘッドにより読み出したサーボ・データによりそのヘッド（アクチュエータ）の位置決め（サーボ制御）を行ないながら、そのヘッドにより新たなサーボ・データを書き込む。
【００２９】
本形態のＳＳＷは、サーボ・システムに補正信号を与えることで、サーボ・ライト・トラック形状の累積誤差を減らす。これにより、トラック形状の累積誤差により、サーボ・パターンの品質が大きく低下することを防ぐ。特に、本形態のＳＳＷは、サーボ制御の補正信号として正弦波を使用する。補正量Ｃｏｒｒ（ｎ）は、Ａ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ）で表すことができる。ωは周波数、ｔは時間であってセクタ番号ｎの関数、Ａは振幅、φは位相である。本形態のＳＳＷは、トラック形状誤差における上記正弦波の成分の位相を測定し、その測定結果に従って、トラック形状の累積誤差を小さくする補正正弦波信号Ａ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ）の位相φを決定する。これにより、シンプルな構成によってトラック形状誤差の累積を抑えることができる。
【００３０】
以下においては、好ましい例として、製品としてのＨＤＤに実装される制御回路が、ＳＳＷを制御する例を説明する。同様の処理を、専用のサーボ・ライト制御回路が行うこともできる。いずれの制御回路が実装されていても、それはディスク・ドライブである。まず、図１を参照して、ＳＳＷを行うＨＤＤの全体構成について説明する。ＨＤＤ１は、筐体１０の外側に固定された回路基板２０上に、リード・ライト・チャネル（ＲＷチャネル）２１、モータ・ドライバ・ユニット２２、ハードディスク・コントローラ（ＨＤＣ）とＭＰＵの集積回路（ＨＤＣ／ＭＰＵ）２３及び半導体メモリのＲＡＭ２４などの各回路を有している。
【００３１】
筐体１０内において、スピンドル・モータ（ＳＰＭ）１４は所定の角速度で磁気ディスク１１を回転する。磁気ディスク１１は、データを記憶するディスクである。図１においては、プロダクト・サーボ・パターンが既に書き込まれている磁気ディスク１１が示されている。磁気ディスク１１の記録面には、磁気ディスク１１の中心から半径方向に放射状に延び、所定の角度毎に形成された複数のサーボ領域１１１が形成される。
【００３２】
図１において、８つのサーボ領域を例示している。各サーボ領域１１１は、ユーザ・データの読み取り／書き込みにおいてヘッド・スライダの位置決め制御を行うためのプロダクト・サーボ・パターンが記録される。隣り合う２つのサーボ領域１１１の間の領域がデータ領域１１２であって、そこにユーザ・データが記録される。サーボ領域１１１とデータ領域１１２は、所定の角度で交互に設けられる。
【００３３】
ヘッドであるヘッド・スライダ１２は、磁気ディスク１１上を浮上するスライダと、データの読み出し／書き込みを行うヘッド素子部とを備えている。ヘッド・スライダ１２はアクチュエータ１６の先端部に固定されている。移動機構であるアクチュエータ１６は、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１５に連結され、回動軸を中心に回動することによって、ヘッド・スライダ１２を回転する磁気ディスク１１上においてその半径方向に移動する。
【００３４】
アクチュエータ１６の可動範囲は表面に弾性体を有する内側クラッシュ・ストップ１７１と外側クラッシュ・ストップ１７２によって制限される。電源ＯＦＦあるいはアイドリングにおいては、アクチュエータ１６は、ランプ１７で静止している。本発明は、アクチュエータ１６が磁気ディスクの所定領域上で待機するＨＤＤにも適用できる。
【００３５】
モータ・ドライバ・ユニット２２は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データに従って、ＳＰＭ１４とＶＣＭ１５とを駆動する。アーム電子回路（ＡＥ）１３は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データに従って複数のヘッド・スライダ１２の中から磁気ディスク１１にアクセスするヘッド・スライダ１２を選択し、リード／ライト信号の増幅を行う。ＲＷチャネル２１は、リード処理において、ＡＥ１３から取得したリード信号からサーボ・データ及びユーザ・データを抽出し、デコード処理を行う。デコード処理されたデータは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３に供給される。また、ＲＷチャネル２１は、ライト処理において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３から供給されたライト・データをコード変調し、さらに、コード変調されたデータをライト信号に変換してＡＥ１３に供給する。
【００３６】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３において、ＨＤＣはロジック回路であり、ＭＰＵはＲＡＭ２４にロードされたファームウェアに従って動作する。ＲＡＭ２４には、制御及びデータ処理に必要とされるデータがロードされる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３はコントローラの一例であり、ヘッド・ポジショニング制御、インターフェース制御、ディフェクト管理などのデータ処理に関する必要な処理の他、ＨＤＤ１の全体制御を実行する。特に、本形態において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３がセルフ・サーボ・ライトの実行を制御する。
【００３７】
本形態のＳＳＷは、主に、初期パターンの書き込み処理と、その後の自己伝播処理とに分かれる。本形態のセルフ・サーボ・ライトは自己伝播処理にその特徴を有する。自己伝播処理は、ヘッド・スライダ１２のリード素子により磁気ディスク１１上の過去に書き込んだサーボ・ライト・トラックを読み出してヘッド・スライダ１２を目的位置に位置決めし、新たなサーボ・ライト・トラックをヘッド・スライダ１２のライト素子によって磁気ディスク１１に書き込む。この処理を繰り返すことで、記録面全体にサーボ・データを書き込む。
【００３８】
リード素子とライト素子とは異なる半径位置にあるため、ライト素子が過去に書き込んだサーボ・ライト・トラック上をリード素子がフォロイングしながら、異なる半径位置にあるライト素子が新たなサーボ・ライト・トラックを書き込むことができる。サーボ・ライト・トラックは、ＳＳＷにおいて、順次書き込まれるトラックであり、ユーザ・データのアクセスにおけるサーボ制御において使用される製品としてのサーボ・トラックとは必ずしも一致しない。典型的には、連続する二つのサーボ・ライト・トラックにより、一つのプロダクト・サーボ・トラックが構成される。
【００３９】
自己伝播処理において、典型的には、ＨＤＤ１は、複数のヘッド・スライダ１２から一つを選択し、その選択したヘッド・スライダ１２によって記録面上のサーボ・データを読み出す。ＨＤＤ１は、このヘッド・スライダ１２が読み出した信号を使用してアクチュエータ１６を制御し、このヘッド・スライダを含む全ヘッド・スライダによって、各記録面に同時にサーボ・ライト・トラックを書き込む。
【００４０】
図２Ａは、自己伝播処理における、ヘッド・スライダ１２上のヘッド素子部１２０と磁気ディスク１１上のサーボ・セクタとを示している。磁気ディスク１１の回転方向は、図２Ａの右側から左側へ向かう方向である。ヘッド素子部１２０はリード素子１２２とライト素子１２１とを有している。本形態のＨＤＤ１は、自己伝播処理において、内周側から外周側に向かってパターンを書き進んでいく。なお、ＨＤＤの構成によっては、外周側から内周側にパターンを書き進めることもできる。
【００４１】
図２Ａにおいて、リード素子１２２がライト素子１２１よりも磁気ディスク１１の内周側に配置されている。ライト素子１２１とリード素子との間の半径方向における間隔をリード・ライト・オフセットと呼ぶ。サーボ・ライト・トラックは、内周側から外周側に書き進められる。これにより、ライト素子１２１により先に書き込まれたサーボ・パターンをリード素子１２２が読み取ることができる。リード素子１２２が読み出したサーボ・ライト・トラックによってヘッド・スライダ１２の位置合わせを行いながら、ライト素子１２１は新たなサーボ・ライト・トラックを外周側に書き込む。
【００４２】
本形態において、ＨＤＤ１は、ホストからのコマンドに応じた処理において使用するプロダクト・サーボ・パターン（サーボ・セクタ）を使用して、ＳＳＷを行う。これにより、製品としてのＨＤＤ１に実装されている機能を利用してＳＳＷを行うことができる。これとは異なり、ＳＳＷ専用のサーボ・パターンとタイミング・パターンとを使用して、プロダクト・サーボ・トラックを書き込むこともできる。図２Ａにおいて、位置決めのためのサーボ・パターンはプロダクト・サーボ・パターン（プロダクト・サーボ・セクタ）１１７であり、サーボ情報部１１３とバースト部１１４とから構成されている。また、サーボ・データ書き込みのタイミング制御のためのタイミング・パターン１１５が、バースト部１１４の後に続いている。
【００４３】
図２Ｂは、図２Ａにおいて矩形Ｂで囲まれた部分のパターン・フォーマットを示しており、半径方向に配列された４セクタを示している。ここで、１セクタは、プロダクト・サーボ・パターン１１７とタイミング・パターン１１５で構成されている。ＨＤＤ１は、１トラックにおいて円周方向に離間している複数セクタのプロダクト・サーボ・パターン１１７を書き込み、各セクタは半径方向において連続するように書き込まれる。タイミング・パターン１１５も同様である。
【００４４】
プロダクト・サーボ・パターン１１７のサーボ情報部１１３は、プリアンブル（ＰＲＥＡＭＢＬＥ）、サーボ・アドレス・マーク（ＳＡＭ）、グレイ・コードからなるトラックＩＤ（ＧＲＡＹ）、サーボ・セクタ番号（ＰＨＳＮ）の各フィールドを含む。ＳＡＭは、トラックＩＤ等の実際の情報が始まることを示す部分である。バースト部１１４は、トラックＩＤで示されるサーボ・トラック内の更に精密な位置を示すパターンであり、円周方向において異なる４つの位置にパターンを有する。ライト素子１２１は、一つのサーボ・ライト・トラックにおいて、バースト部１１４に一つのパターンを書き込む。それぞれのパターンはライト素子１２１の幅を持ち、互いに半径方向にオフセットして配置される。サーボ情報部１１３は、半径方向において一部が重なるように書き込まれる。
【００４５】
本形態において、タイミング・パターン部１１５は、ユーザ・データを収容するデータ・セクタの一部で構成され、プリアンブル（ＰＲＥＡＭＢＬＥ）と、データ・アドレス・マーク（ＤＡＭ）とで構成されている。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＤＡＭをサーボ・ライトのタイミング基準として使用する。なお、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、タイミング基準として、ＤＡＭの代わりにＳＡＭを使用してもよい。この構成では、データ・セクタ・フィールドは不要である。
【００４６】
このように、ＳＳＷにおいて、ＨＤＤ１は、自分で磁気ディスク１１に書き込んだサーボ・ライト・トラックを参照し、その信号から得られる時間的、空間的情報を使用して、時間的（周方向におけるタイミング制御）、空間的（半径方向における位置制御）な制御を行いながら、リード・ライト・オフセットだけ半径方向にずれた位置に、次のサーボ・ライト・トラックを書き込む。リード・ライト・オフセットはスキュー角のためヘッド素子部１２０の半径方向の位置によって変化する。
【００４７】
上述のシーケンスによって内周側の基準となるサーボ・ライト・トラックをフォロイングして、外周側に新たなサーボ・ライト・トラックを形成することができる。このように、外周側に新たなサーボ・ライト・トラックを書き込む自己伝播処理において、基本的には内周側の基準となるトラックの半径方向の精度（ヘッド素子部１２０の位置決め精度）が、そのまま新たな書き込むトラックに受け継がれることが期待される。
【００４８】
ＳＳＷにおいては、自己伝播動作の繰り返しによってトラック形状誤差が累積するのを防ぐため、目標起動に補正量を与えて形状誤差が後のサーボ・ライト・トラックに積み重ならないようにすることが重要である。このため、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、サーボ・システムの伝達特性のモデルに従って補正信号を生成し、フィードバック・コントローラ（位置決めコントローラ）への入力（目標軌跡）を補正する。
【００４９】
しかしながら、サーボ・システムの伝達特性モデルと実際の伝達関数との相違が存在すると、この精度は伝播によって劣化していく。位置決め精度の低下は、サーボ・パターンの本来あるべき位置からのずれ（サーボ・ライト・トラックの形状誤差）を引き起こし、これが次の伝播のときに引き継がれていく。具体的には、バースト・パターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのずれが、次の伝播において引き継がれていく。
【００５０】
図３は、磁気ディスク１１の回転一次のトラック形状誤差が累積していく様子を模式的に示している。低い周波数領域において、サーボ・システムのサーボ・ゲインが高く、正確な伝達特性の測定が困難である。このため、低い周波数領域において実際の伝達特性とそのモデルとの差が大きくなりやすい。特に、図３に示すように、磁気ディスク１１の回転一次の成分の形状誤差が累積しやすい。
【００５１】
本形態のＳＳＷは、モデル化されたサーボ・システムの伝達関数によりヘッド・スライダ１２の位置決め制御（サーボ制御）を補正することに加え、さらに、トラック形状誤差の位相測定を行い、その測定結果に応じて決定した位相を有する正弦波の補正信号による補正を行う。上述のように、補正量Ｃｏｒｒ（ｎ）は、Ａ×ｓｉｎ（ωｔ（ｎ）＋φ）で表すことができる。
【００５２】
特定周波数の累積誤差を補正するためには、正確なループ特性が得られなくとも、トラック形状誤差を小さくする位相を知ることができれば、上記正弦波によって累積誤差を小さくすることができる。また、正弦波の振幅が小さい値であっても、複数のサーボ・ライト・トラックに正弦波による補正を繰り返し行うことで、トラック形状の累積誤差を除去することができる。
【００５３】
このため、予め設定されている低い周波数の正弦波Ａ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ）により、トラック形状誤差の累積を抑える補正を行うことができる。好ましくは、補正信号の周波数は、磁気ディスク１１の回転の低次の成分であり、補正量Ｃｏｒｒ（ｎ）は、Ａ×ｓｉｎ（ｎ×ｋ×２π／Ｎ＋φ）で表される。ｋはディスク回転周波数を基底とした次数を表す自然数であり、Ｎはディスク一回転で読み出されるセクタ数である。
【００５４】
さらに好ましくは、補正信号の周波数は磁気ディスク１１の回転の一次の成分であり、補正量Ｃｏｒｒ（ｎ）は、Ａ×ｓｉｎ（ｎ×２π／Ｎ＋φ）で表される。正弦波による補正は、伝達特性のモデルによる補正と同時に使用し、それを補助する機能として使用することが好ましい。これにより、より効果的で正確なサーボ・ライトを行うことができる。しかし、正弦波による補正を伝達特性のモデルによる補正とは同時に使用せず、補正を伝達特性のモデルによる補正と独立に使用してもよい。モデル化されたサーボ・システムの伝達関数による補正は、従来技術で引用した特許文献にも開示されているように、広く知られた技術である。従って、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５５】
本形態のＳＳＷに全体の処理の流れを、図４のフローチャートを参照して説明する。ＳＳＷは、予め定められたステップ数の自己伝播動作の間隔でキャリブレーションを実施するのが一般的である。キャリブレーションは、書かれたトラックピッチの測定や目標トラックピッチの修正などを実施する。好ましい構成において、ＳＳＷは、キャリブレーション時に位置誤差信号における補正信号の周波数（特定周波数）の成分の大きさを測定し、閾値を越えている場合にトラック形状誤差を小さくする位相を測定する。求めた位相から補正信号の位相（各セクタにおける補正量）を決定する。
【００５６】
そして、ＳＳＷは、その後に繰り返される自己伝播動作において、算出した補正信号（補正量）により目標起動を補正する。目標軌道の補正は、次のキャリブレーションで再びトラック形状誤差の測定を行うまで継続する。次のキャリブレーション位置で上記特定周波数成分の大きさが閾値以下になっていたら、ＳＳＷは正弦波による補正を終了して、以降は通常の自己伝播記録動作を行う。上記特定周波数成分の大きさが閾値を越えている場合は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は再び位相の測定を実施し、目標軌道の補正を継続する。
【００５７】
以下に、より具体的に説明する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ホストからの指示に応じてＳＳＷを開始する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、モータ・ドライバ・ユニット２２を介してＳＰＭ１３を制御し、磁気ディスク１１の回転を開始する（Ｓ１１）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、モータ・ドライバ・ユニット２２を介してＶＣＭ１５を制御し、アクチュエータ１６をランプ１７から磁気ディスク１１上に移動する（ロード動作）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、アクチュエータ１６をさらに内周に移動して、内側クラッシュ・ストップ１７１に押し付ける（Ｓ１２）。
【００５８】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、アクチュエータ１６を内側クラッシュ・ストップ１７１に押し付けながら、スタート・アップ・オペレーションを行う（Ｓ１３）。スタート・アップ・オペレーションは、ヘッド特性の測定や自己伝播処理のための初期パターンの書き込みなどを含む。スタート・アップ・オペレーションが終了すると、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、自己伝播動作を開始する（Ｓ１４）。
【００５９】
自己伝播動作を繰り返してヘッド・スライダ１２が最外周に到達すると（Ｓ１５におけるＹ）、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、アクチュエータ１６（ヘッド・スライダ１２）を磁気ディスク１１上からランプ１７に移動する（アンロード）（Ｓ１６）。その後、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＳＰＭ１３の回転を停止して（Ｓ１７）、ＳＳＷを終了する。
【００６０】
ヘッド・スライダ１２が最外周に到達する前に（Ｓ１５におけるＮ）、規定数のサーボ・ライト・トラックの書き込みを行うと（Ｓ１８におけるＹ）、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、キャリブレーションを行う（Ｓ１９）。キャリブレーションのタイミングで、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、必要な条件が満足している場合に、トラック形状誤差の位相測定とその測定結果による補正信号の位相の決定を行う。
【００６１】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＰＥＳにおける補正信号の周波数と同一の周波数成分の位置誤差が大きい場合に、トラック形状誤差の位相測定の有無を決定する。補正信号の周波数は予め決まっており、好ましい構成においては、ディスク回転に同期する低周波数である。その周波数は、好ましくはディスク回転の二次以下の成分の周波数であり、最も好ましくは一次の成分の周波数である。好ましい本構成例は、ディスク回転の一次の成分と同一の周波数の補正信号を使用する。
【００６２】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＰＥＳを参照して、ディスク回転の一次の成分と閾値とを比較する（Ｓ２０）。ディスク回転の一次の成分の大きさを表す指標は、振幅の平均値あるいは振幅のばらつきを示す値とすることができる。一次の成分の大きさが閾値以下である場合（Ｓ２０におけるＮ）、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、トラック形状誤差の位相測定を行うことなく、補正機能を無効にする（Ｓ２１）。その後、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、自己伝播動作を再開する（Ｓ１４）。
【００６３】
好ましい構成において、自己伝播動作の再開後、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、補正量Ｃｏｒｒ（ｎ）は、Ａ×ｓｉｎ（ｎ×２π／Ｎ＋φ）の振幅Ａを、規定値まで徐々に増加させる。具体的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、フォロイングするサーボ・ライト・トラックの変更のタイミングで、振幅Ａを増加させる。好ましくは、サーボ・ライト・トラックの変更毎に、同一ステップで振幅Ａを増加させる。これにより、補正信号の印加により隣接トラック間の間隔が急激に変動し、パターンの品質が低下することを防ぐことができる。
【００６４】
一次の成分の大きさが閾値よりも大きい場合（Ｓ２０におけるＮ）、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、トラック形状誤差の位相測定を行い、補正信号の位相を決定する（Ｓ２２）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、決定した補正信号による補正機能を有効にして（Ｓ２３）、自己伝播動作を再開する（Ｓ１４）。
【００６５】
このように、補正の対象となる周波数成分の位置誤差が大きい場合にトラック形状誤差の測定を行うことで、ＳＳＷの処理時間を短縮することができる。また、補正の対象となる周波数成分の位置誤差が大きい場合に補正機能を有効とする（位置誤差が小さい場合に補正機能を無効とする）ことで、サーボ・システムの信頼性（安定性）を高めることができる。設計によっては、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、現在の位置誤差の大きさに関わらず、補正機能を有効としてもよい。
【００６６】
上方構成において、位相測定の実行及び補正機能を有効にする閾値と、位相測定のスキップ及び補正機能を無効にする閾値とは同一である。これら閾値は、異なる値であってもよい。例えば、位相測定の実行及び補正機能を有効にする閾値は、位相測定のスキップ及び補正機能を無効にする閾値よりも大きい。上述のように、形状誤差の測定及び補正信号の更新（及びそれらの実行の有無を判定するための測定）は、キャリブレーションにおける他の処理と共に行うことが好ましい。これにより、ＳＳＷの処理時間を短縮することができる。設計によっては、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、キャリブレーションの他の処理とは異なる独自のタイミングでこれらの処理を行ってもよい。
【００６７】
図５は、本形態のサーボ・システムの構成を模式的に示すブロック図である。図５は、単一周波数補正信号による補正のみを示し、伝達特性のモデルによる補正は示していない。位置決めコントローラ２３１は、位置誤差信号に応じてアクチュエータ１６の駆動データ（ＶＣＭ電流値を示すデータ）を生成する。
【００６８】
アクチュエータ１６及びヘッド・スライダ１２は、位置決めコントローラ２３１の制御下において、位置決めされる。位置決めコントローラ２３１は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３の一機能である。ヘッド・スライダ１２のリード素子１２２が読み出した位置信号（サーボ・データ）は、絶対的なヘッド位置（実際のディスク上の位置）からトラック形状誤差を差し引いた信号である。実際のシステムにおいて、アクチュエータ１６への外乱やノイズがシステム（位置信号）に加わるが、図５においては省略している。
【００６９】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、目標位置（目標の軌跡）に対してトラック形状誤差補正信号を加える。このように補正された目標位置と現在のヘッド位置信号との差が位置誤差信号（ＰＥＳ）である。位置決めコントローラ２３１は、位置誤差信号に従って、アクチュエータ１６（ＶＣＭ１５）の位置決め制御データを生成し、モータ・ドライバ・ユニット２２に送る。モータ・ドライバ・ユニット２２は、その制御データに応じて、アクチュエータ１６（ＶＣＭ１５）を駆動する。
【００７０】
図５に示す構成例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、トラック形状誤差補正信号により目標位置（目標軌跡）を補正する。このように、位置決めコントローラ２３１の入力を補正することで、トラック形状誤差の累積を防止することができる。
【００７１】
トラック形状誤差補正信号（補正値）は、単一周波数を有する信号（正弦波）であり、Ａｓｉｎ（ωｔ＋φ）と表される。好ましい構成において、補正信号の振幅Ａ及び周波数ωは、予め定められている値である。これにより、シンプルな処理によりトラック形状誤差の累積を抑えることができる。また、好ましい構成において、周波数ωは磁気ディスク１１の回転周波数の整数倍であり、最も好ましい値は磁気ディスク１１の回転周波数である（回転周波数の一次の成分）。
【００７２】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、トラック形状誤差を測定して、補正信号Ａ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ）の位相φを決定する（図４における工程Ｓ２２）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、補正信号Ａ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ）と同一の周波数の正弦波をサーボ・システムに加えて位置誤差信号を測定することで、トラック形状誤差を測定する。具体的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、異なる位相の複数の正弦波を順次サーボ・システムに加え、それぞれの正弦波に対応する位置誤差信号を測定する。最も小さい位置誤差を示す正弦波が、トラック形状誤差を最小にする補正信号である。つまり、そのときの位相φは、トラック形状誤差の逆位相である。
【００７３】
トラック形状誤差測定用の信号は、Ｂ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ＿ｋ）と表される。φ＿ｋは変数である。補正信号Ａ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ）は、現在のサーボ・ライト・トラックにおける誤差補正を直接の目的とするのではなく、形状誤差の累積を抑えることを目的とするものである。振幅Ａが小さい値であっても、形状誤差の逆位相の正弦波を繰り返し与えることによって、形状誤差の累積を効果的に除去することができる。
【００７４】
一方、トラック形状誤差測定においては、正弦波補正信号Ｂ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ＿ｋ）の効果がはっきりと認識することができることが重要である。また、トラック形状誤差測定においては、主として、補正の対象とするディスク回転周波数近傍の領域ではサーボ・システムの開ループゲインが非常に大きいため、自己伝播動作における補正信号Ａ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ）の振幅Ａよりも、トラック形状誤差測定用の信号Ｂ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ＿ｋ）の振幅Ｂが大きいことが好ましい。例えば、振幅Ｂは振幅Ａの１０倍程度である。
【００７５】
自己伝播動作における補正信号Ａ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ）の位相決定方法を、図６のフローチャートを参照して具体的に説明する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、トラック形状誤差の位相測定用の内部変数を初期化する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、入力正弦波Ｂ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ＿ｋ）の位相φ＿ｋに０を代入する（Ｓ３１）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、目標軌道に測定用正弦波を加えて（図３のブロック図を参照）、アクチュエータ１６（ヘッド・スライダ１２）の位置決めを行う（Ｓ３２）。
【００７６】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、アクチュエータ１６の位置決め制御を行いながら、規定の区間において位置誤差信号を取得する（Ｓ３３）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、取得した位置誤差信号のばらつき（典型的には標準偏差）を算出し、それを保存する（Ｓ３４）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、入力正弦波Ｂ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ＿ｋ）の位相φ＿ｋをΔφだけ変化させる（Ｓ３５）。
【００７７】
入力正弦波Ｂ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ＿ｋ）の位相φ＿ｋが２πに達していなければ（Ｓ３６におけるＹ）、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、上記工程Ｓ３２〜工程Ｓ３５を再実行する。つまり、位置誤差信号の取得（Ｓ３３）、標準偏差の計算（Ｓ３４）、そして位相φ＿ｋをΔφの更新（Ｓ３５）を実行する。入力正弦波Ｂ×ｓｉｎ（ω×ｔ（ｎ）＋φ＿ｋ）の位相φ＿ｋが２πに達している場合（Ｓ３６におけるＮ）、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、保存しておいた標準偏差を参照し、適切な位相φ＿ｋを決定する（Ｓ３７）。好ましくは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、標準偏差が最小となる位相φ＿ｋを選択し、それを正弦波補正信号の位相にセットする。この位相がトラック形状誤差を小さくする最適な位相である（トラック形状誤差の逆位相）。
【００７８】
図５に示した構成例では、位置決め制御の目標位置に正弦波補正信号を加算する形態を示したが、設計によってはＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、位置決めコントローラ２３１の出力にトラック形状誤差補正信号を加えてもよい。この場合は位相測定の時に加えるトラック形状誤差測定用の入力信号もコントローラ２３１の出力に加える形態とすることで、図５に示した形態と同様の効果を提供することができる。
【００７９】
図７は、本発明の補正方法を実際のＨＤＤにおいてディスク回転一次成分に適用した場合のトラック形状誤差の推移を示している。自己伝播動作の繰り返しでトラック形状誤差が増大した場合であっても、本発明の補正が有効となる閾値レベルで誤差の増加が抑制されており、本発明の方法の有効性を示している。
【００８０】
以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。本発明はＨＤＤに限らず、他のタイプのディスク・ドライブに適用することができる。
【００８１】
例えば、設計によっては、ＨＤＣ／ＭＰＵは、位置決めコントローラの出力にトラック形状誤差補正信号を加えてもよい。この構成においては、位相測定の時に加えるトラック形状誤差測定用の信号もコントローラ出力に加える。ヘッド・スライダの移動機構は、直線的にヘッド・スライダを移動する機構のように、揺動アクチュエータと異なる構造を有することができる。ヘッド・スライダは、磁気ディスク上を摺動してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１  ハードディスク・ドライブ、１０  エンクロージャ、１１  磁気ディスク
１２  ヘッド・スライダ、１４  スピンドル・モータ、１５  ボイス・コイル・モータ
１６  アクチュエータ、１７  ランプ、２０  回路基板
２１  リード・ライト・チャネル、２２  モータ・ドライバ・ユニット
１１３  サーボ情報部、１１４  バースト部、１１５  タイミング・パターン部
１１７  プロダクト・サーボ・パターン、１７１  内側クラッシュ・ストップ
１７２  外側クラッシュ・ストップ、１２０  ヘッド素子部、１２１  ライト素子
１２２  リード素子、２３１  位置決めコントローラ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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