(57)【要約】【課題】前後面上に同一の予めパターン化されたサーボパターンを備えた磁気記録ディスク、および同一のサーボパターンを用いて動作できるサーボ制御システムを備えたディスクドライブを提供する。【解決手段】ディスクドライブ内の磁気記録ディスク５１０は、その前面５１１および後面５１１ａ上に同一の予めパターン化されたサーボパターンを有する。各ディスク表面上のサーボパターンは、単一のマスタープレートを用いて予めパターン化されるので、各ディスク表面上に同一のパターンが得られる。２つのディスク表面上のサーボセクタ５１８，５１８ａは、データトラックを横切って半径方向に延びる、角度を成して離間した弓状線または直線の同一のパターンを形成することができる。【選択図】図５Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のほぼ平面の表面と、前記第１のほぼ平面の表面と向かい合った第２のほぼ平面の表面と、前記表面に垂直な中心軸とを有する磁気記録ディスクであって、
前記第１のほぼ平面の表面上にあり、前記中心軸の周りで角度を成して離間された線のサーボパターンを形成するとともに、ほぼ半径方向で延び、磁性材料の複数の個別のブロックをそれぞれ含む、複数のサーボセクタと、
前記第２のほぼ平面の表面上にあり、前記第１のほぼ平面の表面上の前記サーボパターンと同一のサーボパターンを形成する複数のサーボセクタとを備える磁気記録ディスク。
【請求項２】
前記表面それぞれの上にある前記サーボパターンの前記線がそれぞれ、前記中心軸を中心とする半径方向内側および外側の円の間を延びるほぼ弓状の線である請求項１に記載の磁気記録ディスク。
【請求項３】
前記表面それぞれの上にある前記サーボパターンの前記線がそれぞれ、前記中心軸を中心とする半径方向内側および外側の円の間を延びる、半径方向にほぼ直線の線である請求項１に記載の磁気記録ディスク。
【請求項４】
前記表面がそれぞれ連続的な磁性材料の層を含み、前記個別のブロックが、前記磁性材料の磁化されたブロックを備える請求項１の磁気記録ディスク。
【請求項５】
前記表面がそれぞれ、前記中心軸を中心とする、磁化可能な材料と磁化不能な材料の保護帯域との複数の同心円データトラックを含み、半径方向に隣接した前記同心円データトラックが前記保護帯域によって分離される請求項１に記載の磁気記録ディスク。
【請求項６】
前記表面がそれぞれ、磁化可能な材料の個別のデータ島の複数の同心円データトラックを含む請求項１に記載の磁気記録ディスク。
【請求項７】
各サーボセクタの前記個別のブロックが、自動利得制御（ＡＧＣ）フィールド、セクタ識別（ＳＩＤ）フィールド、トラック識別フィールド（ＴＩＤ）、およびサーボ位置誤差信号（ＰＥＳ）フィールドを含む、角度を成して離間したフィールドの形態で配置される請求項１に記載の磁気記録ディスク。
【請求項８】
各サーボセクタの前記個別のブロックが角度を成して離間したフィールドの形態で配置され、前記フィールドが、前記サーボセクタの中心の周りでほぼ対称的である請求項１に記載の磁気記録ディスク。
【請求項９】
前記角度を成して離間したフィールドの第１のものが自動利得制御（ＡＧＣ）フィールドであり、前記フィールドの第２のものがセクタ識別（ＳＩＤ）フィールドであり、前記フィールドの最後から２番目のものが類似のＳＩＤフィールドであり、前記フィールドの最後のものが類似のＡＧＣフィールドである請求項８に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１０】
各サーボセクタの前記個別のブロックが、それらが上に形成される表面にほぼ平行に磁化される請求項１に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１１】
各サーボセクタの前記個別のブロックが、それらが上に形成される表面にほぼ垂直に磁化される請求項１に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１２】
第１のほぼ平面の表面と、前記第１のほぼ平面の表面と向かい合った第２のほぼ平面の表面と、前記表面に垂直な中心軸とを有する磁気記録ディスクであって、
前記表面それぞれの上にあり、前記中心軸を中心とする、磁性材料の複数のほぼ同心円のデータトラックと、
前記第１のほぼ平面の表面上にあり、前記中心軸の周りで角度を成して離間した線のサーボパターンを形成するとともに、前記データトラックを横切ってほぼ半径方向に延びる複数のサーボセクタであって、前記データトラックに沿って角度を成して離間するとともに、サーボセクタの中心の周りでほぼ対称的なフィールドの形態で配置された、磁性材料の複数の個別のブロックをそれぞれ備えるサーボセクタと、
前記第２のほぼ平面の表面上にあって、前記第１のほぼ平面の表面上の前記サーボパターンと同一のサーボパターンを形成する複数のサーボセクタとを備える磁気記録ディスク。
【請求項１３】
前記表面それぞれの上の前記サーボパターンの前記線がそれぞれ、前記中心軸を中心とする半径方向内側および外側の円の間を延びるほぼ弓状の線である請求項１２に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１４】
前記表面それぞれの上の前記サーボパターンの前記線がそれぞれ、前記中心軸を中心とする半径方向内側および外側の円の間を延びる、半径方向にほぼ直線の線である請求項１２に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１５】
前記個別のブロックがそれぞれ前記磁性材料の磁化されたブロックを含む請求項１２に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１６】
半径方向に隣接したデータトラックが磁化不能な材料の保護帯域によって分離される請求項１２に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１７】
各サーボセクタの前記個別のブロックが、自動利得制御（ＡＧＣ）フィールド、セクタ識別（ＳＩＤ）フィールド、トラック識別フィールド（ＴＩＤ）、およびサーボ位置誤差信号（ＰＥＳ）フィールドを含む、角度を成して離間されたフィールドの形態で配置される請求項１２に記載の磁気記録ディスク。
【請求項１８】
ほぼ平面の前面と、前記ほぼ平面の前面と向かい合ったほぼ平面の後面と、前記前後面に垂直な回転中心軸とを有する回転可能な磁気記録ディスクであって、（ａ）前記表面それぞれの上にあり、前記回転中心軸を中心とする、磁性材料の複数のほぼ同心円のデータトラックと、（ｂ）前記前面上にあり、前記回転中心軸の周りで角度を成して離間した線のサーボパターンを形成するとともに、前記データトラックを横切ってほぼ半径方向に延びる複数のサーボセクタであって、前記データトラックに沿って角度を成して離間したフィールドの形態で配置され、磁性材料の複数の別個のブロックをそれぞれ備え、前記フィールドの１つが位置誤差信号（ＰＥＳ）フィールドであるサーボセクタと、（ｃ）前記後面上にあり、前記前面上の前記サーボパターンと同一のサーボパターンを形成する複数のサーボセクタとを備える磁気記録ディスクと、
前記前面上の前記サーボセクタを検出する第１のヘッドと、
前記後面上の前記サーボセクタを検出する第２のヘッドと、
前記ヘッドに接続された、前記ヘッドを異なるデータトラックに対して位置付けるとともに、前記ヘッドを前記データトラック上で維持するアクチュエータと、
前記ヘッドおよび前記アクチュエータに連結され、特定の時間窓の間、前記ＰＥＳフィールドの検出を可能にするとともに、前記ヘッドによる前記ＰＥＳフィールドの検出に応答して、アクチュエータ制御信号を生成するプロセッサと、
前記プロセッサに連結され、前記プロセッサが読取り可能な命令プログラムであって、前記ヘッドの半径方向位置を推定し、推定された前記位置からの時間調整を計算し、計算された前記時間調整を使用して前記時間窓を調整することを含む方法動作を行う命令プログラムを含むメモリと、を備える磁気記録ディスクドライブ。
【請求項１９】
前記表面それぞれの上にある前記サーボパターンの前記線がそれぞれ、前記回転中心軸を中心とする半径方向内側および外側の円の間を延びるほぼ弓状の線であり、時間調整を計算する前記動作が、前記ＰＥＳフィールドが前記第２のヘッドによって検出されたときのみ、時間調整を計算する動作を含む請求項１８に記載の磁気記録ディスクドライブ。
【請求項２０】
前記表面それぞれの上にある前記サーボパターンの前記線がそれぞれ、前記回転中心軸を中心とする半径方向内側および外側の円の間を延びる、半径方向にほぼ直線の線であり、時間調整を計算する前記動作が、前記ＰＥＳフィールドが前記第１のヘッドによって検出されたとき、および前記ＰＥＳフィールドが前記第２のヘッドによって検出されたときに、時間調整を計算する動作を含む請求項１８の磁気記録ディスクドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、マスターテンプレートを用いて形成された、予めパターン化されたサーボパターンを有する磁気記録ディスク、およびサーボパターンを用いて動作可能なサーボ制御システムを有する磁気記録ディスクドライブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気記録ハードディスクドライブは、磁気記録データビットを規定する磁化領域がハードディスク上の記録層の面内に配向される水平記録、または磁化領域が記録層の面に垂直に配向される垂直記録のどちらかを使用する。ディスク上の記録面はそれぞれ磁性材料の連続層であり、この層は、記録ヘッドが磁性材料に書込みを行うと、磁気記録データビットを含む同心のデータトラックを形成する。ディスク表面はそれぞれ、サーボセクタの固定の予め記録されたパターンも含み、サーボセクタは、記録ヘッドによって上書きすることができず、また、ヘッドを所望のデータトラックに位置付け、ヘッドをデータトラック上で維持するのに使用される。
【０００３】
サーボセクタのパターンを生成する従来の方法は、専用の書込みヘッドおよびサーボライタを用いるか、あるいはディスクドライブ内の製品の記録ヘッドを用いて、トラックごとにパターンを「サーボ書込み」することによるものである。これには多大な時間がかかり、したがってプロセスが高価なので、サーボパターンを生成する他の方法が提案されてきた。
【０００４】
磁気プリンティングまたは磁気リソグラフィ（ＭＬ）と称されることもある、接触磁気複写または転写（ＣＭＴ）では、ディスクに転写されるサーボパターンに対応するパターンの形態の軟磁性（低保磁力）材料の領域または島を含む、「マスター」テンプレートが使用される。ＣＭＴマスターテンプレートは、典型的には、特許文献１及び特許文献２、ならびに非特許文献１に記載されているような、剛性の基板またはその上に形成されたプラスチックフィルムを有する剛性の基板である。本出願と同一の譲受人に譲渡された特許文献３は、ＣＭＴテンプレート、および垂直磁気記録ディスク内にサーボパターンを形成するプロセスを記載している。可撓性のマスターテンプレートを使用する磁気リソグラフィ（ＭＬ）が、本出願と同一の譲受人に譲渡された特許文献４、ならびに非特許文献２に記載されている。
【０００５】
サーボパターンを形成するＣＭＴプロセスは、同心のデータトラックが記録ヘッドによって磁性材料の連続層に形成される従来の「連続的な」磁気媒体だけではなく、「個別トラックの」媒体にも適用可能である。このタイプの媒体では、例えば特許文献５に記載されているように、各データトラックは連続的な磁性材料から成るが、個々のデータトラックは非磁性の保護帯域によって分離される。ＣＭＴプロセスは、サーボパターンだけではなく個別のトラックを形成するのにも使用されてもよい。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６３４７０１６号明細書
【特許文献２】米国特許第６４３３９４４号明細書
【特許文献３】米国特許第６７９１７７４号明細書
【特許文献４】米国特許第６７９８５９０号明細書
【特許文献５】米国特許第４９１２５８５号明細書
【非特許文献１】Ｉｓｈｉｄａ，Ｔ．ｅｔ  ａｌ．，“Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ＨＤＤ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．２，Ｍａｒｃｈ  ２００３，ｐｐ．６２８−６３２
【非特許文献２】Ｂａｎｄｉｃ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ｆｏｒ  ｓｅｒｖｏｗｒｉｔｉｎｇ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｕｓｉｎｇ  ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍａｓｋｓ  ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｏｎ  ｐｌａｓｔｉｃ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ”，Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＤＯＩ  １０．１００７／ｓ００５４２−００６−０２８７−８
【非特許文献３】Ｂａｎｄｉｃ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍｅｄｉａ：ｉｍｐａｃｔ  ｏｆ  ｎａｎｏｓｃａｌｅ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  ｏｎ  ｈａｒｄ  ｄｉｓｋ  ｄｒｉｖｅｓ”，Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｓ７＋  Ｓｕｐｐｌ．Ｓ，ＳＥＰ  ２００６
【非特許文献４】Ｔｅｒｒｉｓ  ｅｔ  ａｌ．，“ＴＯＰＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ：Ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ａｎｄ  ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ａｓ  ｄａｔａ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｍｅｄｉａ”，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３８（２００５）Ｒ１９９−Ｒ２２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
パターン化磁気媒体は、ディスクドライブ内のデータ記憶密度を増加させるため、従来の連続的な磁気媒体に代わるものとして提案されてきた。パターン化媒体では、ディスク表面上の磁性材料は、各島、すなわち各「ビット」に単一の磁区が存在するようにして、小さな隔離されたデータ島の形態にパターン化される。パターン化されたデータ島の必要な磁気絶縁を生じさせるため、島間の領域の磁気モーメントは、これらの領域が本質的に非磁性になるように消去されるか、または大幅に低減されなければならない。あるいは、パターン化媒体は、島間の領域に磁性材料がないように製作されてもよい。パターン化媒体は、ナノインプリンティングによってマスターテンプレートから複写することで製造することができる。ナノインプリンティング・プロセスは、データトラック内の分離されたデータ島だけではなく、サーボパターンも形成する。ナノインプリンティングでは、マスター型またはテンプレートによって、ディスク基板上のポリマーレジスト被膜上にトポグラフィパターンが複写され、次に、磁性材料がパターンの上にスパッタ蒸着される。パターン化媒体のナノインプリンティングは、非特許文献３および非特許文献４に記載されている。
【０００８】
ハードディスクドライブでは、ディスクの後面上のサーボパターンは、ディスクの前面上のサーボパターンと同一ではなく、その鏡像である。したがって、ＣＭＴまたはナノインプリンティングのどちらかによってサーボパターンを形成するためには、ディスクの前面用とディスクの後面用の２つのマスターテンプレートを製作する必要がある。このため、マスターテンプレートを製作する時間とコストが２倍になる。ナノインプリンティングの場合、マスターテンプレートは、一般的に、比較的費用が高い低速の電子ビームリソグラフィ機器によって作られるので、非常に高価になるとともに製作に数日を要する可能性がある。
【０００９】
単一のマスターテンプレートを使用して、ディスクの両面にサーボパターンを形成することができるように、前面および後面上に同一のサーボパターンを有する磁気記録ディスク、および同一のサーボパターンを用いて動作できるサーボ制御システムを備えたディスクドライブが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、その前後面上に同一の予めパターン化されたサーボパターンを備えた磁気記録ディスク、および同一のサーボパターンを用いて動作できるサーボ制御システムを備えたディスクドライブである。各ディスク表面上のサーボパターンは、単一のマスターテンプレートを用いて予めパターン化され、結果として各ディスク表面上に同一のパターンが得られる。第１の実施形態では、２つのディスク表面上のサーボセクタは、データトラックを横切ってほぼ半径方向に延びる、角度を成して離間した弓状線の同一のパターンを形成することができる。一方の表面、例えば前面上の弓状線は、一般に、回転式アクチュエータによって記録ヘッドがデータトラックを横切って移動すると、記録ヘッドの経路を複写するので、ヘッドの半径方向位置に関わらず、前面上のサーボセクタのサンプリング速度は一定である。しかし、他方の表面、すなわち後面上の弓状線は、記録ヘッドの経路を複写しないので、サーボサンプリング速度は一定ではなく、ヘッドの半径方向位置によって変わる。したがって、サーボ制御システムが後面上のサーボセクタから動作しているとき、サーボ制御プロセッサは、ヘッドの半径方向位置の推定からタイミング調整を計算する。次に、このタイミング調整は、時間窓を開く時間を調整して、後面上のサーボセクタを検出できるようにするために使用される。
【００１１】
第２の実施形態では、２つのディスク表面上のサーボセクタは、データトラックを横切って半径方向に延びる、角度を成して離間した直線の同一のパターンを形成することができる。半径方向の直線は、一方の表面上の記録ヘッドの経路を複写しないので、サーボサンプリング速度は一定ではなく、各表面上のヘッドの半径方向位置によって変わる。したがって、サーボ制御システムが一方の表面上のサーボセクタから動作しているとき、サーボ制御プロセッサは、ヘッドの半径方向位置の推定からタイミング調整を計算する。次に、第１の実施形態に必要なタイミング調整の半分であるこのタイミング調整は、時間窓を開く時間を調整して、各表面上のサーボセクタを検出できるようにするために使用される。
【００１２】
前面および後面は同一のサーボパターンを有するので、後面上のサーボセクタのサーボフィールドの順序は、第１の表面上における順序の逆になる。一実施形態では、サーボフィールドは変化しないので、後面上のサーボフィールドは逆の順序で読み取られ、メモリに格納され、次に復号化される。別の実施形態では、ほぼ対称的なサーボフィールドを有するサーボセクタが使用されるので、サーボフィールドが読み取られる順序は前面と後面とで同一である。
【００１３】
本発明の性質および利点のさらに十分な理解のため、添付図面とともに以下の詳細な説明を参照されたい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、単一のマスターテンプレートを使用して、ディスクの両面にサーボパターンを形成することができるように、前面および後面上に同一のサーボパターンを有する磁気記録ディスク、および同一のサーボパターンを用いて動作できるサーボ制御システムを備えたディスクドライブを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、回転式アクチュエータ２と、第１の、すなわち「前」面１１上に形成された、予めパターン化されたサーボセクタ１８を有する剛性の磁気記録ディスク１０とを有するディスクドライブを示す。ディスク１０は、中心軸１００の周りを方向１０２に回転する。前面１１は、内径（ＩＤ）１４および外径（ＯＤ）１６によって規定される環状のデータ帯域１２を有する。サーボセクタ１８間のデータ帯域の部分は、ユーザデータの格納に使用され、円形のデータトラックを含み、各データトラックは一般的に物理的なデータセクタに分割される。回転式アクチュエータ２はピボット４の周りを回転し、その端部において読取り／書込みヘッド６を支持する。アクチュエータ２が回転すると、ヘッド６は、ＩＤ１４とＯＤ１６の間のほぼ弓状の経路をたどる。
【００１６】
サーボセクタ１８は、従来のサーボ書込みではなく、マスターテンプレートを使用したパターニングプロセスによって形成される。磁気リソグラフィ（ＭＬ）とも呼ばれる接触磁気転写（ＣＭＴ）では、磁気マスクがマスターテンプレートの役割を果たす。ナノインプリンティングでは、マスターテンプレートにより、ディスク基板上のポリマーレジスト被膜上にトポグラフィパターンが複写され、次に磁性材料がパターンの上にスパッタ蒸着される。サーボセクタ１８は、ＩＤ１４からＯＤ１６までほぼ半径方向に延びる、角度を成して離間した弓状線のパターンを形成する。サーボセクタの弓形状は、ヘッド６の弓状の経路と一致する。ディスクドライブの動作中、ヘッド６は、環状のデータ帯域１２のＩＤ１４とＯＤ１６の間に位置する、多数の同心円のデータトラックの選択された１つの上においてデータを読み書きする。選択されたトラックから正確にデータを読み取り、またはそれに書き込むため、ヘッド６は、トラックの中心線上で維持される必要がある。したがって、サーボセクタ１８の１つがヘッド６の下を通過するごとに、ヘッド６は、サーボセクタの位置誤差信号（ＰＥＳ）フィールド内の個別の磁化サーボブロックを検出する。ＰＥＳは、ディスクドライブのヘッド位置制御システムによって生成され、使用されて、ヘッド６をトラック中心線に向かって移動させる。したがって、ディスク１０が完全に回転する間、ヘッド６は、連続する角度を成して離間したサーボセクタ１８のサーボブロックからのサーボ情報によって、トラック中心線の上で継続的に維持される。
【００１７】
一般的なサーボセクタ１８および３つのデータトラック部分の拡大平面図が図２に示される。３つのデータトラック２０、２２、および２４は輪郭で示される。ディスク１０が、表面１１のデータ部分に磁気記録材料の連続層を有するタイプである場合、トラック２０、２２、および２４は、連続記録層に記録するとき、その半径方向幅がヘッド６によって一般に規定される連続的なトラックである。ディスク１０が個別のトラックを有するタイプである場合、トラック２０、２２、および２４は、トラックに沿って連続記録材料を含み、ただしトラックは非磁性保護帯域によって互いに分離される。ディスク１０がパターン化媒体を有するタイプである場合、トラック２０、２２、および２４はそれぞれ、磁化可能な材料の個別の島を含む。
【００１８】
図２の影付き部分はすべて、同じ方向で磁化された個別のサーボブロックを表す。それらはすべて、ディスクドライブが長手方向または水平磁気記録用に設計されている場合は、同じ方向で水平に、すなわち図２において紙面に平行な面で磁化されてもよく、あるいは、ディスクドライブが垂直磁気記録用である場合は、垂直に、すなわち紙面を出入りする方向に磁化されてもよい。また、米国特許出願公開第２００６／０２７９８７１号として公開され、本出願と同じ譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／１４９，０２８号明細書に記載されているように、図２の影付きの部分が１つおきに反対の磁性を有し、影を付けていない領域が非磁性であってもよい可能性もあり、それによって、サーボパターンの信号品質が改善される。サーボセクタ１８がＣＭＴによって形成された場合、図２の影を付けていない部分は、サーボブロックの磁化と反対方向に磁化された領域を表すが、それは、これらの部分が、ＣＭＴプロセスの前にＤＣ磁化プロセスによってこの反対の磁化を保持するためである。サーボセクタ１８がナノインプリンティングによって形成された場合、図２の影を付けていない部分は、非磁性領域を、すなわち、非磁性材料の領域か、一般に書込みヘッドによって磁化することができない磁性材料の領域かのどちらかを表す。
【００１９】
図２に示されるように、サーボセクタ１８を構築するサーボブロックは、フィールド３０、４０、５０、および６０の形で配置される。サーボフィールド３０は、信号の振幅を測定し、後で読み取られるサーボブロックに対して規定される利得を調整するのに使用される、ブロック３１〜３５の自動利得制御（ＡＧＣ）フィールドである。サーボフィールド４０は、タイミングマークを提供して、後に続くサーボブロックの開始／停止タイミング窓を確立する、サーボタイミングマーク（ＳＴＭ）フィールドとも呼ばれるセクタ識別（ＳＩＤ）フィールドである。サーボフィールド５０は、トラックの「シリンダ」からの複数の積み重ねられたトラックを有するディスクドライブ内の、すべてのディスク表面からのトラックという理由で、シリンダ（ＣＹＬ）フィールドとも呼ばれるトラック識別（ＴＩＤ）フィールドである。ＴＩＤフィールド５０は、一般的にはグレイコード化されたトラック番号を含み、半径方向位置の整数部を判断する。サーボフィールド６０は、位置誤差信号（ＰＥＳ）フィールドであり、この例では、周知の「カッドバースト（ｑｕａｄ−ｂｕｒｓｔ）」ＰＥＳパターンの一部として、サーボブロックのＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤのサブフィールドを含み、半径方向位置の小数部を判断するのに使用される。
【００２０】
図３は、ディスクドライブサーボ制御システムのブロック図であり、読取り／書込み電子機器２１０、サーボ電子機器２２０、インターフェース電子機器２３０、およびコントローラ電子機器２４０を示す。読取り／書込み電子機器２１０は、ヘッド６から信号を受け取り、サーボ情報をサーボセクタからサーボ電子機器２２０に渡し、データ信号をコントローラ電子機器２４０に渡す。サーボ電子機器２２０は、サーボ情報を使用して、アクチュエータ２を駆動してヘッド６を位置付ける信号を２２１において生成する。インターフェース電子機器２３０は、インターフェース２３１を通してホストシステム（図示なし）と通信して、ディスク１０のデータセクタを読取り／書込みするためのホストシステムからの要求を含む、データおよびコマンド情報を渡す。インターフェース電子機器２３０は、インターフェース２３３を通してコントローラ電子機器２４０と通信する。
【００２１】
コントローラ電子機器２４０は、マイクロプロセッサ２４１と、制御アルゴリズムなどの様々なアルゴリズムを実行するためのコンピュータプログラムが格納された関連するメモリ２４２とを含む。制御アルゴリズムは、メモリ２４２に格納された、かつアクチュエータ２の静特性および動特性に基づく一組のパラメータを使用する。制御アルゴリズムは本質的に行列乗算アルゴリズムであり、パラメータは乗算に使用される係数である。
【００２２】
コントローラ電子機器２４０は、要求されたデータセクタのリストをインターフェース電子機器２３０から受け取り、それらを、ディスク１０上の所望のデータセクタの物理的位置を一意に識別するシリンダ（すなわち、トラック）番号、ヘッド番号、およびデータセクタ番号に変換する。ヘッド番号およびシリンダ番号はサーボ電子機器２２０に渡され、それによって、適切なシリンダ上の適切なデータセクタの上にヘッド６が位置付けられる。サーボ電子機器２２０に提供されるシリンダ番号が、ヘッド６が現在その上に位置付けられているシリンダの番号と同じでない場合、サーボ電子機器２２０は、最初に「シーク」動作を実行して、その現在のシリンダから所望のシリンダまでヘッド６を移動させる。
【００２３】
サーボ電子機器２２０は、最初にセクタ計算の実行を開始して、所望のデータセクタを見つけて識別する。サーボセクタがヘッド６の下を通過すると、サーボセクタがそれぞれ検出される。要するに、ＳＩＤはサーボセクタを見つけるために使用され、インデックスマークを含むサーボセクタからのＳＩＤの計数が、各サーボセクタを一意に識別する。ＳＩＤデコーダ４００は、次のＳＩＤの検出のための時間窓を開く制御入力４３０をコントローラ電子機器２４０から受け取る。次に、ＳＩＤデコーダ４００は、読取り／書込み電子機器２１０からの入力として、クロックトデータストリーム２１１を受け取る。ＳＩＤが検出されると、ＳＩＤ発見信号４２０が生成される。ＳＩＤ発見信号４２０は、残りのサーボセクタに対する動作シーケンスを制御するタイミング回路４０１を調整するのに使用される。ＳＩＤが検出された後、トラック識別（ＴＩＤ）デコーダ４０２は、タイミング情報４２２をタイミング回路４０１から受け取り、ＴＩＤフィールド５０（図２）によって生成された信号を読み取り、次に復号化されたＴＩＤ情報４２４をコントローラ電子機器２４０に渡す。シーク動作中、コントローラ電子機器２４０は、ＴＩＤ情報を使用して、位置および速度推定器２４５として表される格納された命令のプログラムから、ヘッドの位置および速度を推定する。
【００２４】
サーボ電子機器２２０が適切なシリンダの上にヘッド６を位置付けると、サーボフィールドがヘッド６によって読み取られ、読取り／書込み電子機器２１０は信号２１１をサーボ電子機器２２０に入力する。続いて、ＰＥＳデコーダ４０３は、ＰＥＳフィールド６０（図２）からの信号を捕捉し、次にＰＥＳ４２６をコントローラ電子機器２４０に渡す。コントローラ電子機器２４０は、所望のトラックの中心線上でヘッド６を維持するため、ＰＥＳを制御アルゴリズムへの入力として使用して、アクチュエータ位置コントローラ４０４に対する信号４２８を計算する。
【００２５】
図１を再び参照すると、サーボセクタ１８は、その回転中心がアクチュエータ２のピボット４である円弧の形になっていることが分かる。サーボセクタのこの弓形状によって、ヘッドがどのトラック上にあるかに関わらず、ヘッドを通る連続するセクタ間の時間間隔が固定のままであることが確保される。一定のサーボサンプリング速度はヘッドの運動に関わらず達成されるので、このことによって、ヘッド位置決めサーボシステムの設計および動作が単純化される。
【００２６】
ただし、サーボセクタの形状に対するこの要件は、各ディスクの第２の表面、すなわち「後」面が、第１の表面、すなわち前面の鏡像でなければならないことを意味する。このことによってさらに、ヘッドによって検出されるサーボフィールド（図２）の順序が各ディスク表面で同じであることが確保されるので、サーボ制御システムを修正する必要がない。図４Ａおよび４Ｂは、ディスクが方向１０２に回転する際の、従来技術のディスク１０の前面１１（図４Ａ）および後面１１ａ（図４Ｂ）の比較を示す。弓状のサーボセクタ１８（図４Ａ）の湾曲方向を、弓状のサーボセクタ１８ａ（図４Ｂ）の湾曲方向と比較すると、２つのサーボパターンは同一ではなく、互いの鏡像であることが示される。したがって、後面１１ａ上にサーボセクタ１８ａをパターン化するのに使用されるマスターテンプレートは、前面１１上にサーボセクタ１８をパターン化するのに使用されるマスターテンプレートの鏡像でなければならない。しかし、これは、単一のディスクのサーボパターンを形成するために、２つの異なるマスターテンプレートが製作され使用されなければならないことを必要とする。
【００２７】
本発明では、単一のマスターテンプレートが両方のディスク表面に使用され、同一のサーボパターンを有する前面および後面が得られる。図５Ａおよび５Ｂは、本発明によるディスク５１０の一実施形態の、前面５１１（図５Ａ）および後面５１１ａ（図５Ｂ）の同一のサーボパターンを示す。弓状のサーボセクタ５１８（図５Ａ）の湾曲方向を、弓状のサーボセクタ５１８ａ（図５Ｂ）の湾曲方向と比較すると、２つのサーボパターンは同一であることが示される。ただし、後面５１１ａ上のサーボセクタ５１８ａは、アクチュエータ２の円弧をたどる形状を有さないことは明白なので、一定のサーボサンプル速度は表面５１１ａ上では達成されなくなる。また、表面５１１および５１１ａ上のサーボパターンは同一なので、後面５１１ａ上でヘッド６ａによって検出されるサーボフィールドの順序は、前面５１１上でヘッド６によって検出されるサーボフィールドの順序の逆になる。したがって、本発明では、サーボ制御システムの動作および／またはサーボセクタ内のフィールドの配置が修正される。
【００２８】
本発明では、サーボセクタの検出のためのタイミング調整は、後面５１１ａ上のパターンを適応させるように作られる。これは、一般的なディスクドライブの幾何学形状を示す図６を使用して説明される。アクチュエータは、ピボット４とディスク中心軸１００の間の距離ｐに位置し、ピボット４からヘッドが位置するアクチュエータ先端ＲＷまでの距離であるアクチュエータ長さａを有する。アクチュエータの先端上のヘッドは、ディスク内径ｒＩＤにおける地点ｂ１からディスク外径ｒＯＤにおける地点ｂ２まで、ディスクを横切る円弧、すなわち経路Ｚ１を成す。この場合、前面５１１上にあるような従来のサーボセクタ５１８は、半径ａの曲率を有するようになる。図６から、半径の関数としての「スキュー」角度が次式によって与えられると結論付けることは容易である。
【００２９】
α（ｒ）＝ａｒｃｃｏｓ［（ｐ２＋ｒ２−ａ２）／２ｐｒ）］−ａｒｃｃｏｓ［（ｐ２＋ｒ２ＩＤ−ａ２）／２ｐｒＩＤ］
ヘッドはアクチュエータの先端で固定されるので、ヘッドによって書き込まれる磁気転移は、半径と同一直線上にはない（すなわち、トラック方向に直交しない）。これはヘッド「スキュー」と呼ばれる。三角形（４−１００−ＲＷ）から、ヘッドスキューは次式によって与えられる。
【００３０】
ｓｋｅｗ＝９０−ａｒｃｃｏｓ［（ａ２＋ｒ２−ｐ２）／２ａｒ］
直線状のセクタ（ｂ１からｂ２まで直線を描くことによって得られるもの）と比較したときの弓状セクタの時間遅延は、次式によって与えられる。
【００３１】
τ（ｒ）＝（６０／ｒｐｍ）×［α（ｒ）／３６０°］
式中、角度αは度数で表される。このタイミング調整は、半径の関数として、また、０であると仮定されるｒＩＤにおけるタイミング調整に対して、図７にプロットされている。図７は、ディスクの回転数が１５，０００ｒｐｍのときの、図６に列挙される寸法に基づいて生成される。
【００３２】
したがって、図５Ａ〜５Ｂに示されるような本発明の第１の実施形態では、サーボ制御システムが前面５１１上で動作しているとき、タイミング調整は不要である。しかし、サーボ制御システムが後面５１１ａ上で動作しているとき、図７に示されるものの２倍のタイミング調整が導入される。後面５１１ａ上のパターンによって引き起こされる不適正なタイミングを適応させるためのサーボ制御システムの修正は、一般的にはメモリ２４２に格納されたコンピュータプログラム命令である、タイミング調整計算器２５０として図３に示される。シーク動作中、ヘッドの半径方向位置が変わるため、連続するサーボセクタ間のタイミング調整が変わる。コントローラ電子機器２４０は、推定器２４５からの推定ヘッド位置および速度を使用して、タイミング調整を計算する。タイミング調整は、ヘッドが位置する半径（すなわち、シリンダ）、すなわち推定器２４５からのヘッドの推定位置を使用して、ルックアップテーブルまたは図７のデータから生成される式のどちらかから計算される。次に、コントローラ電子機器２４０は、この計算されたタイミング調整を使用して、ＳＩＤの検出のための時間窓を開くようにＳＩＤデコーダ４００をトリガする。
【００３３】
第２の実施形態では、サーボセクタは、ほぼ半径方向に向いた直線（図６の中のｂ１とｂ２の間）であってもよい。第１の実施形態と同様に、サーボパターンは前面と後面で同一である。しかし、この実施形態では、サーボ制御システムが各表面上で動作しているとき、図７に示されるようなタイミング調整が導入される。例えば、図７を参照すると、半径２０ｍｍ（ｒＩＤに対するタイミング調整は１５μｓ）から半径２６ｍｍ（タイミング調整＝３０μｓ）までのシークが必要な場合、１５μｓ（３０μｓ〜１５μｓ）の遅延が導入される。
【００３４】
本発明におけるサーボセクタタイミング調整の要件に加えて、前面５１１と後面５１１ａは同一のサーボパターンを有するので、表面５１１ａ上でヘッドによって検出されるサーボフィールドの順序は、表面５１１上における順序の逆になる。これを適応させるため、サーボ制御システムはいくつか修正される。一実施形態では、サーボフィールドに対する変更はないが、後面５１１ａ上のサーボセクタは逆の順序で、すなわちＰＥＳ、ＣＹＬ、ＳＩＤ、ＡＧＣの順で読み取られ、メモリに格納される。ＡＧＣが読み取られ、サーボ信号振幅に翻訳された後、ＳＩＤが分析され、タイミングが確立される。ＳＩＤマークが予測と比較して時間反転されていても、逆転されたビット列に対して適応させる場合を除いて、前面５１１に使用されたのと同じ相関手順が依然として使用されてもよい。タイミングが確立された後、ＣＹＬ値が復号化され（やはり逆転されたビット列を考慮に入れる）、ＰＥＳが復号化される。この実施形態では、コントローラ電子機器２４０によるあらゆる計算が行われる前に、サーボセクタが読み取られ、メモリに格納されるので、後面５１１ａ上では、１つのサーボセクタの長さにほぼ対応する時間遅延がある。
【００３５】
別の実施形態では、図８に示されるような、ほぼ対称的なサーボフィールドを有するサーボセクタが使用される。図８の実施形態では、サーボフィールドが読み取られる順序は前面と後面で同じである。例えば、図５Ａに示される前面５１１では、サーボフィールドは矢印１０２で示される方向で移動し、図５Ｂに示される後面５１１ａでは、サーボフィールドは矢印１０２で示される方向で移動する。サーボフィールドは、サーボセクタの中心の周りでほぼ対称的である。ＰＥＳフィールドはサーボセクタの中心に位置し、ＣＹＬ１およびＣＹＬ２として割り当てられたＣＹＬコードがＰＥＳフィールドの対向する両端にある。完全なＣＹＬフィールドは、通常、実際のトラック情報を含むｍ個のビットと、ｎ個の誤り訂正コード（ＥＣＣ）ビットとを含み、ｍおよびｎは一般的に類似の値である。図８の対称的な形式の場合、ＣＹＬフィールドは２つのサブフィールド（ＣＹＬ１およびＣＹＬ２）に分割される。ＣＹＬ１およびＣＹＬ２はそれぞれ、シリンダ番号に関する部分情報を提供してもよいが、両方とも、ＥＣＣも伴う正確なトラック番号を得る必要がある。例えば、ＣＹＬ１およびＣＹＬ２はそれぞれｍ＋ｎ／２ビットを有することができる。これによって、長いシークのために十分な情報が可能になる。同一のＡＧＣフィールド（ＡＧＣ１およびＡＧＣ２）はサーボセクタの各端部に位置し、同一のＳＩＤフィールド（ＳＩＤ１およびＳＩＤ２）は、ＡＧＣフィールドとＣＹＬフィールドの間にそれぞれ位置する。図８に示されるサーボセクタ形式では、追加のディスク表面「オーバーヘッド」は、第２のＳＩＤフィールドと、第２のＣＹＬフィールドの余分なｍ個のビットのためのものである。一般的なサーボシステム、例えば、各ディスク表面の周りで角度を成して離間した１４０個のサーボセクタでは、これによって、２つのＣＹＬフィールド（ＥＣＣがないものと仮定して）と、第２のＳＩＤフィールド用の約１２〜１６ビットとのため、約１６ビットのオーバーヘッドが得られる。一般的なサーボセクタは、約４０ビットのＡＧＣ、１２ビットのＳＩＤ、３２ビットのトラックコード、１２ビットのセクタコード、および４８ビットのＰＥＳコードの、合計約１４４ビットを有してもよい。したがって、追加の２８〜３２ビットは、従来のサーボパターン（図２）よりも、約２０％のサーボオーバーヘッドの増加になる。
【００３６】
ほぼ対称的なサーボフィールドを有するサーボセクタの別の実施形態は、位相ベースのサーボシステム（タイミングベースのサーボシステムとも呼ばれる）を使用し、そのパターンが図９に示される。ＰＥＳフィールド７００は、複数のトラックを横切ってほぼ半径方向に延びる、一般に傾斜した位置マークの２つの対称的な組７０２および７０４を含む。同一のフィールド開始（ＳＯＦ）マーク７０１および７０３は、ＰＥＳフィールド７００のそれぞれの端部に位置し、トラックを横切って半径方向に延びる。ＳＯＦマークの検出から傾斜した位置マークの検出までの時間は、ヘッドの半径方向位置を示す。このタイプのＰＥＳフィールドは、図２の従来のカッドバーストＰＥＳフィールド６０とは異なり、したがって異なるタイプのＰＥＳ復号化システムが使用される。位相ベースのサーボシステムおよび復号化方法は、例えば、米国特許第５，６８９，３８４号、同第５，９２３，２７２号、および同第５，９３０，０６５号に記載されているように周知である。図９の実施形態では、ＣＹＬフィールドは、組７０２および７０４の前または後に位置する追加のパターンの形態に符号化することができる。あるいは、ＣＹＬフィールドは、位置マーク間の全体的な位相関係に影響しない形で、位置マークの対をパターン内の他の位置マークよりも早く、または遅くにずらすことによって、傾斜した位置マークの組７０２および７０４内で符号化することができる。タイミングベースのパターンを用いたそのような符号化の一例は、上記で引用した米国特許第５，９２３，２７２号および同第５，９３０，０６５号に記載されている。ＣＹＬフィールドを符号化するこの方法は、各サーボセクタに単一または数個のみのビットを埋め込むので、完全なＣＹＬアドレスを完全に読み取るには複数の連続するサーボセクタを必要とする。
【００３７】
本発明を、好ましい実施形態を参照して具体的に示しかつ説明してきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態および詳細の様々な変更が行われてもよいことが、当業者には理解されるであろう。したがって、開示される発明は単に例示目的のものであり、その範囲は、添付の特許請求の範囲に明記されるものによってのみ限定されるものと見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】回転式アクチュエータと、第１の、すなわち「前」面上に形成された、予めパターン化されたサーボセクタを有する剛性の磁気記録ディスクとを有するディスクドライブの概略図である。
【図２】図１に示されるディスクの一般的なサーボセクタの部分と３つのデータトラックの部分の拡大図である。
【図３】本発明に使用するための修正を示すディスクドライブサーボ制御システムのブロック図である。
【図４Ａ】従来技術のディスクの前面のサーボパターンを示す図である。
【図４Ｂ】従来技術のディスクの後面のサーボパターンを示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態によるディスクの前面のサーボパターンを示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態によるディスクの後面のサーボパターンを示す図である。
【図６】一般的なディスクドライブの幾何学形状の一例を示す図である。
【図７】直線のサーボセクタを有するディスク表面の場合の、内径（ｒＩＤ）におけるゼロタイミング調整に対する、半径の関数としてのタイミング調整のグラフである。
【図８】ほぼ対称的なサーボフィールドを有する本発明によるサーボセクタの部分の図である。
【図９】位相ベースのサーボシステム（タイミングベースのサーボシステムとも呼ばれる）に使用するための、ほぼ対称的なサーボフィールドを有する本発明によるサーボセクタの部分の図である。
【符号の説明】
【００３９】
２…アクチュエータ、６，６ａ…ヘッド、１２…環状のデータ帯域、１８…サーボセクタ、２０，２２，２４…データトラック、３０…自動利得制御（ＡＧＣ）フィールド、４０…セクタ識別（ＳＩＤ）フィールド、５０…トラック識別（ＴＩＤ）フィールド、６０…位置誤差信号（ＰＥＳ）フィールド、１００…中心軸、２１０…読取り／書込み電子機器、２２０…サーボ電子機器、２３０…インターフェース電子機器、２４０…コントローラ電子機器、２４１…マイクロプロセッサ、２４２…メモリ、２４５…位置／速度推定器、２５０…タイミング調整計算機、４００…セクタ識別デコーダ、４０１…タイミング回路、４０２…トラック識別デコーダ、４０３…位置誤差信号デコーダ、４０４…アクチュエータ位置コントローラ、５１０…磁気記録ディスク、５１１…前面、５１１ａ…後面、５１４，５１４ａ…ディスク内径、５１６，５１６ａ…ディスク外径、５１８，５１８ａ…サーボセクタ、７００…ＰＥＳフィールド、７０１，７０３…フィールド開始（ＳＯＦ）マーク、７０２，７０４…傾斜した位置マーク。
【図１】
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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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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