JP2000505581A - サーボパターンエラーのドライブ内訂正 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転データ記憶ディスク（１２）と、データトラックに対してデータトランスデューサヘッド（２２）を位置づけるための閉ループロータリアクチュエータ構造（２０）とを含むハードディスクドライブのデータトラック内の埋込サーボセクタ（ＳＳ）は、レーザ干渉計に基づいたサーボライタを用いてデータトラックに対してロータリアクチュエータ構造を位置づけるステップと、データトランスデューサヘッドを用いて各サーボセクタ内に円周方向に連続し径方向にオフセットされた精密位置バーストのパターンを書込むステップとを含む方法によって書込まれる。この書込むステップは、定められていない位置エラーを書込まれる各パターン内に書込むステップと、ディスクドライブをサーボライタから離れたセルフスキャン環境へ移動するステップと、サーボバーストパターンを参照してデータトラックを辿るためロータリアクチュエータ構造（２０）を閉ループで動作するステップと、各パターンから定められていない位置エラーを抽出することによって書込まれた位置エラーを反復的に定めるステップと、定められた書込まれた位置エラーからバースト訂正値を生じるステップと、閉ループロータリ構造（２０）によって後に使用するためにデータトラックを辿る間にデータトラックにバースト訂正値を書込んで書込まれた位置エラーを取除くステップとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 サーボパターンエラーのドライブ内訂正 発明の分野 この発明は、ディスクドライブヘッドの位置決めのためサーボパターンを使用 するヘッドボジショナサーボループに関する。より特定的には、この発明は、サ ーボ書込動作に続いてサーボパターンに基づいてサーボ制御する間に、ディスク ドライブ内の書込まれたサーボパターンエラーを一度に訂正する方法に関する。 発明の背景 現代の高性能ディスクドライブは、ヘッドポジショナサーボループを用いる。 ドライブ内のヘッド位置決めサーボシステムの機能は２つある。第１に、十分な 精密度でデータトラックにわたり読出／書込ヘッドを位置決めし、エラーのない トラックの読出および書込を可能にすること、そして第２には、隣接するトラッ クを侵食しないよう十分な精密度で書込素子を位置決めし、追従されるトラック への書込動作の間これらのトラックからのデータの侵食を防ぐことである。これ らの要件を満たすため、トラッキングシステムは外乱を拒絶するよう設計されね ばならない。これらの外乱は、スピンドルベアリング、空気の乱れなどの源から のノイズを含み、２つの一般的カテゴリ、すなわち反復可能なランアウト（ＲＲ Ｏ）を発生するものと反復不可能なランアウト（ＮＲＲＯ）を発生するものとに 分類できる。「反復可能な」という用語は、各トラックベースではなく各回転ベ ースの周期性を表わすために使用される。ヘッド位置決めサーボシステムのＲＲ ＯおよびＮＲＲＯ源への応答は、トラックの誤った位置合わせ（ＴＭＲ）である 。ＴＭＲは、２つのグループすなわち、書込から読出、および書込から書込に分 類できる。書込から読出へのＴＭＲとは、書込通過間のヘッドの軌跡とそれに続 くデータトラックの任意の読出通過（重ね書きおよび読みもどし能力）との差で ある。書込から書込へのＴＭＲとは、書込通過間のヘッドの軌跡と隣接するトラ ックへの書込通過間の続く軌跡（データ侵食）との差である。この発明は、書込 か ら書込へのＴＭＲの主要な原因であるＲＲＯ成分を最小化する方法を提示する。 埋込サーボシステムは、回転磁気ディスクの表面上に書込まれたデータブロッ ク内に点在するサーボ情報からヘッド位置情報を導出する。埋込サーボ情報を用 いる利点の１つは、ユーザデータおよびヘッド位置情報の両者の読出のため同一 のヘッドおよびエレクトロニクスが使用されることである。ＲＲＯの主要な原因 の１つは、ディスクドライブの製造の間に起こるサーボ書込処理である。サーボ 書込の間に、位置情報は、埋込サーボセクタとして各データトラック内に書込ま れる。この位置情報は、通常各サーボセクタ内の円周方向に連続し径方向にオフ セットされたサーボバーストのパターンの形を取り、公称でトラックの中心を規 定する。このサーボ情報は、ドライブの動作の間ヘッドの読出素子によってデー タトラックに関するヘッドの位置を決定するため読出されるので、高い忠実度を 持って書込まれねばならない。サーボ書込の間に発生するＮＲＲＯ外乱（ベアリ ングノイズ、空気の乱れ、サーボライタの振動など）は本質的に書込まれた位置 情報へと閉じこめられ、特定のトラックに対するＲＲＯとなる。 一旦サーボパターンが書込まれてしまうと、結果としての位置エラー信号（Ｐ ＥＳ）を測定することができ、各サーボサンプルに対ずるＲＲＯが計算される。 こうして得られるＲＲＯ値は、デジタルフォーマットで各サーボサンプルへと書 込み直すことができる。（重ね書きによるアナログバーストトリミングは依然と してＮＲＲＯを受ける）。ＲＲＯの決定には２つの機会がある。すなわち、サー ボ書込の問にサーボライタステーションにおいて、および、サーボ書込処理に続 くドライブのセルフテストの間「オフライン」で、である。 結果としてのＲＲＯ訂正を測定しサーボライタに書込むことは適度に簡潔であ る。しかし、この目的でサーボライタを使用することから生じる不利点の１つは 、サーボライタステーションを使用するために必要とされる時間、したがってそ れに関連するコストである。埋込サーボセクタバーストパターンは、典型的には 、レーザ干渉計に基づいたサーボライタの助けを得てクリーンルーム環境内で書 込まれる。これらのサーボライタは、ディスクドライブを組立てかつフォーマッ ト化するために必要とされる他の主要な装置に関し比較的高価である。サーボ書 込処理をより迅速に実行すれば、製造の間にサーボライタステーションにおいて 費 やされる時間がより短くなり、大量生産のために必要なサーボライタステーショ ンの数が減じられ、結果として各ディスクドライブに関連するコストまたはオー バヘッドが減じられる。理想的には、各トラックに対しサーボパターンを書込む ためサーボライタステーションにおいて行なわれる各トラックに対する通過が可 能な限り少なくされるべきである。 ディスクドライブにおけるＲＲＯの抽出および訂正のやり方が知られている。 トレースを抽出しかつ回転ごとに１回反復可能なランアウトを訂正できる、オン ボードでトリガされるデジタルサンプリングアナライザを含むディスクドライブ 装置の一例が、共通の譲受人に譲渡される、エーリッヒ（Ehrlich）他の米国特 許第５，４４４，５８３号に記載され、その開示はここに引用により援用される 。「適応デジタルサーボシステム」（Adaptive Digital Servo System）と題さ れるクープケ（Koepcke）他の初期の米国特許第３，８８１，１８４号は、ディ スクスピンドルのＲＲＯの基本周波数および初めの８つの高調波がら導出される フィードフォワード訂正値を抽出し、処理し、記憶しかつ適用するためのヘッド 位置サーボ制御装置および方法を記載する。クープケ他の特許もここに引用によ り援用される。 上述のように、書込まれたサーボパターンエラーを測定するための既知の１方 策は、サーボバーストパターンの書込直後かつドライブヘッドディスクアセンブ リ（ＨＤＡ）がサーボライタから取外される前に、これらのエラーを測定するた めサーボライタを用いるというものである。ＨＤＡがサーボライタを離れる前に 、精密位置サーボバーストがサーボライタにより測定され、いかなる書込まれた エラーの量も、サーボバーストの近くに位置する保留されたフィールド内にサー ボ訂正番号（ＳＣＮ）として同期的な態様でデジタル方式で記録される。後に、 ディスクドライブデータ記憶動作および検索動作の間、ＳＣＮは、書込まれたサ ーボ位置エラーに対する訂正として、したがってこれを取消すよう、読出されか つデジタルヘッド位置サーボ制御ループへ送られる。「エラーに対し回復力のあ る情報エンコーデイング」（Error-Resilient Information Encoding）と題され たウェン（Weng）への、共通の譲受人に譲渡される米国特許第５，２３７，５７ ４号は、ＳＣＮフィールドを含むデータブロックヘッダ内のエラーを検出かつ訂 正 するための方法を記載する。この特許はここに引用により援用される。 ＳＣＮの方策の利点の１つは、サーボライタがバーストパターンを書込み、Ｓ ＣＮを発生した後は、後の通過が、位相のコヒーレントな態様で、ＳＣＮを含む 各サーボウェッジの剰余フィールドの書込のために使用される点である。サーボ ライタにおける単一の位相のコヒーレントな書込エピソードにおいては、ＳＣＮ フィールドを保護するため比較的小さなエラー訂正コード（ＥＣＣ）またはエラ ー検出コード（ＥＤＣ）作業が必要とされ、このように作業が減じられるために 、より小さい、したがってより効率的なサーボセクタのレイアウトとなる。しか し、この先行技術による手順では、サーボライタにおいて各ＨＤＡが費やす時間 が増加し、付加的なサーボライタの時間はＨＤＡに対する付加的な製造コストと なる。 サーボ書込に続き、ＨＤＡは、ディスクドライブ組立手順を完了するよう、適 切なデジタルエレクトロニクスボードと組合せられるであろう。一旦組立てられ ると、ディスクドライブは従来テストチャンバ内に位置付けられ、そこでたとえ ば高温および／または低温ならびに高い高度（低い周囲圧力）などさまざまなス トレスを加えられた動作条件下で動作させられる。これらのチャンバは、しばし ばドライブの「セルフスキャン」テストチャンバと呼ばれる。ほとんどのドライ ブの欠陥は、もしそれらが生じ得るのであれば、ドライブの動作寿命の極めて初 期に、これらのチャンバの１つの中でセルフスキャンの間に発生するであろう。 ドライブがセルフスキャンにおいて費やす時間は、サーボライタステーションに おいて費やす時間に比べはるかにコストが低いので、テストチャンバ内でのドラ イブテストの間に書込まれたサーボバーストエラーを測定し記録することが好ま しいであろう。しかし、ドライブテストにおいては、ドライブはそれが測定しな ければならないであろうデータと同じデータに基づいてサーボ制御するのであり 、明らかな結果として、相対バースト振幅から測定される位置オフセットは、書 込まれたエラーに対するサーボシステムの応答の結果であって、サーボライタに おいて測定可能である書込まれたまたは「生の」オフセットと同じではない。し たがって、ディスクドライブ内の書込まれたサーボパターンエラーのサーボライ タ後訂正のための改良された方法に対するこれまで解決されていない必要性が生 じている。目的を伴う発明の概要 発明の一般的な目的は、先行技術の限界および欠点を克服する態様で、ドライ ブ内の書込まれたサーボパターンエラーを訂正するためのサーボ書込の後にＲＲ Ｏ訂正値を抽出しディスクドライブ内に記録するための改善された方法を提供す ることである。 この発明の一局面において、回転データ記憶ディスクと、データトラックに対 してデータトランスデューサヘッドを位置づけるための閉ループロータリアクチ ュエータ構造とを含むハードディスクドライブのデータトラック内に埋込サーボ セクタを書込むための方法が提供される。この新規の方法は、 ロータリアクチュエータ構造をデータトラックに対してレーザ干渉計に基づく サーボライタを用いて位置づけるステップと、各サーボセクタ内に円周方向に連 続し径方向にオフセットされた精密位置バーストのパターンをデータトランスデ ューサヘッドを用いて書込むステップとを含み、このステップは定められていな い位置エラーを書込まれる各パターン内に書込むことを認め、方法はさらに ディスクドライブをサーボライタから取除くステップと、ディスクドライブを セルフスキャン環境の中へ設置するステップと、 ディスクドライブがセルフスキャン環境において動作し、ロータリアクチュエ ータ構造が閉ループで動作しサーボバーストパターンを参照してデータトラック を辿る間、各パターンから定められていない位置エラーを抽出し、それによって 書込まれた位置エラーを定めるステップと、 定められた書込まれた位置エラーからＲＲＯ訂正値を生じるステップと、 ＲＲＯ訂正値をデータトラックに書込むステップと、 データトラックを辿る間、前記訂正値を用いてＲＲＯエラーを取除くステップ とを含む。 この方法において、ドライブがセルフスキャン環境において動作している間に各 パターンから定められていない位置エラーを抽出するステップは、 ヘッド位置サーボを閉ループの態様で動作させる間、代表核を発生するステッ プと、 データトランスデューサヘッドを用いてサーボセクタ精密位置バーストを読出 し、かつ書込まれたエラーを含む各サーボセクタに対する位置エラーを回復する ことによってデータトラックに対してサーボ制御するステップと、 測定を繰返し、核を使用することによって位置エラーから書込まれたエラーを 抽出して各サーボセクタのためのＲＲＯ訂正値をもたらすステップと、 これらのＲＲＯ訂正値を閉ループの反復的な態様で用いてＲＲＯ訂正値エラー 項をゼロに向けて駆動するステップと、 ＲＲＯ訂正値を対応するサーボセクタ内の特殊なデータフィールドに記録する ステップとを含む。 この方法では、ヘッド位置サーボを閉ループの態様で動作させる間に代表核を 発生するステップは、 閉ループシステムをオフラインでシミュレートするステップ、または閉ループ の態様で動作する間にヘッド位置サーボシステムに識別信号を注入するステップ と、 ヘッドポジショナサーボの開ループ伝達関数を定めるステップと、 ディスク回転速度の選択された高調波周波数において開ループ伝達関数の形を 評価して、時間ドメイン系列としての核を得るステップとを含む。 この方法では、核を用いて位置エラーから書込まれたエラーを抽出して対応す るサーボセクタのためのＲＲＯ訂正値をもたらすステップは、 ディスクの単一または複数の回転を表わす一連の位置エラーを核を用いて畳み 込んで、ＲＲＯ訂正値を生じるステップと、 ＲＲＯ訂正値を記憶するため、ディスクドライブ内のメモリにＲＲＯ訂正テー ブルをもたらすステップと、 前記ＲＲＯ訂正テーブルを位置計算に用いてＲＲＯ訂正値を反復的に改善する ステップとを含む。 この発明のこれらおよび他の目的、利点、局面および特徴は、添付の図面と関 連して提示される好ましい実施例の以下の詳細な説明を考慮することから当業者 にはより完全に理解されるであろう。図面の簡単な説明 図１は、この発明の原理および局面を組入れるディスクドライブの概略ブロッ ク図である。 図２は、この発明の原理および局面を示す、図１のディスクドライブシステム の離散モデルである。 図３は、この発明の原理により、バースト訂正値を発生する際に用いられるデ ィスクドライブにある要素のブロック図である。 好ましい実施例の詳細な説明 図１を参照し、ディスクドライブ１０は、速度調整されるディスクスピンドル モータ１４により予め定められた角速度で回転させられる回転データ記憶ディス ク１２を含む。ディスク１２は、多数の同心データトラック位置を規定する。各 データトラックは、図１の拡大トラック部分図に図示されるように一連の埋込サ ーボセクタＳＳにより割込まれるユーザデータセクタＤＳのシーケンスを含む。 拡大されたトラックの部分図において、典型的に図示される各サーボセクタは、 同期（ｓｙｎｃ）フィールド、サーボアドレスマークフィールド、トラック番号 フィールド、および精密位置提供サーボバースト（たとえば円周方向にずらされ 径方向にオフセットされたバーストＡおよびＢ）ならびに１つまたは２つ以上の バースト訂正値（ＢＣＶ）フィールドを含む。サーボセクタＳＳにはユーザデー タフィールドＤＳが続き、これは、特にこの発明の部分ではないが従来のように 、ユーザデータフィールドヘッダを含んでもまたは含まなくてもよく、かつ、エ ラー訂正コードのためインターリーブされてもよく、かつ、ユーザデータのシー ケンスの終わりに付け加えられるエラー訂正剰余バイトを有する。 ディスクドライブ１０はまた、データトランスデューサヘッド２２を位置決め するためのロータリアクチュエータアセンブリ２０を含む。ヘッド２２は、デー タ転送動作のため、および、各サーボセクタＳＳ内に記録された埋込サーボ情報 を読出すため、データトラックの選択された１つの各々に、アクチュエータ２０ により位置決めされる。記録された磁束遷移から引起こされる微細な電気信号が 、前置増幅器２４により増幅され、次に従来のディスクドライブデータ回復回路 （図示せず）に送られる。バースト訂正値（ＢＣＶ）回路２６が図示され、これ はＢＣＶフィールドからのデジタルバースト訂正値を回復するよう機能する。 加算ノード２８がまた、前置増幅器２４からの下流の信号経路内に含まれ、レ ーザ干渉計に基づくサーボライタステーションにおける従来のサーボ書込動作の 間にサーボセクタＳＳに書込まれた未知の位置エラー成分ＲＲＯの付加を表わす 。この位置エラーＲＲＯは、精密位置ＡおよびＢサーボバーストから読出される 相対振幅値に付加され、かつ、従来のサーボピーク検出器またはヘッド２２によ り読出されるたとえばＡおよびＢサーボバーストなどの相対振幅を回復するため の他の積分検出器であってよい精密位置回復回路３０により和として回復される 。これらの（書込まれた位置エラーＲＲＯにより壊される）相対振幅は、アナロ グ−デジタル変換器３２により量子化され、そしてヘッド位置コントローラ回路 ３６に供給される。変換器３２からのデータストリームにおいて、加算ノード３ ４は、位置エラーＲＲＯを取消すため、現在のサーボセクタのＢＣＶフィールド から読出されるバースト訂正値（ＢＣＶ）をデジタル化された位置値と組合せる 。 コントローラ回路３６は、ディスクドライブ１０内の他の回路からヘッド位置 コマンド値を受取り、このコマンド値を量子化され訂正されたヘッド位置値と組 合せ、コマンドされたアクチュエータ現在値を生成する。ノード３６により計算 されるこのコマンドされた現在値は、デジタル−アナログ変換器３８によりアナ ログ値に変換され、追従されるデータトラックに対してのヘッド２２の位置を調 整するためロータリアクチュエータ２０を動作させるアクチュエータドライバ回 路４０を制御するため与えられる。 図２には、オンボードヘッド位置サーボコントローラ３４および関連する回路 を含むディスクドライブ１０が、ブロック５０内に含まれる離散時間動的システ ムＧ（ｚ）としてモデル化されているが、これに限定されるものではない。この 例示的モデルにおいては、通常連続的時間系を離散的時間系に変換するため使用 されるように、ｚでラプラス時間進行演算子を表わし、時系列ｒｒｏ（ｔ）の変 換をＲＲＯ（ｚ）として表わす。動的システムは、加算ノード５２で加算される 未知の反復される外乱ＲＲＯ（ｚ）を受ける。ゼロ平均ピンクノイズと考えられ る他の未知の外乱Ｎ（ｚ）が加算ノード５４においてヘッド位置信号に加算され る。最後に、特定の訂正信号ＢＣＶ（ｚ）が加算ノード５６において外乱を受け たヘッド位置信号に加算される。これら３つの影響により、モデル５０を駆動す るエラー項である組合された影響ＥＲＲ（ｚ）が生成される。結果としての閉ル ープ伝達関数は、 ＥＲＲ（ｚ）＝ＢＣＶ（ｚ）＋Ｎ（ｚ）＋ＲＲＯ（ｚ）−Ｇ（ｚ）・ＥＲＲ（ ｚ） と定義でき、 ＢＣＶ（ｚ）＋Ｎ（ｚ）＋ＲＲＯ（ｚ）＝ＥＲＲ（ｚ）・［１＋Ｇ（ｚ）］ として再配列できる。 ＲＲＯ信号は定義上周期的である。これは周期的であるため、周波数ドメイン においては離散的であり、有限長のｚ多項式として表わすことができる。これは ディスクスピンドルの各回転を反復するため、スピンドルのさまざまな高調波の 和として表わすことができる。実際、ｒｒｏ（ｔ）の存在する唯一の部分は、ω_i で発生した部分であり、ｉ＝０からＭ／２であり、ここでＭは、１回転あたり のサーボ位置サンプルの数である。Ｇ（ｚ）は、周期信号ｒｒｏ（ｔ）により励 起される線系であるため、ここで関心のあるＧ（ｚ）の唯一の部分は、各ω_iに おけるものである。我々は、全系を、各々がω_iで動作する離散系の和として扱 い各々を個別に解く。 所与のω_iについて、ＢＣＶ（ｊω_i）の計算は簡単であり、ＥＲＲ（ｊω_i） を（離散フーリエ変換（ＤＦＴ）または類似の方法により）測定し、１＋Ｇ（ｊ ω_i）を知ることによって、我々はＲＲＯ（ｊω_i）を、 ＢＣＶ（ｊω_i）＋Ｎ（ｊω_i）＋ＲＲＯ（ｊω_i）＝ＥＲＲ（ｊω_i）・［１＋ Ｇ（ｊω_i）］ から計算する。 各ω_iにおけるｅｒｒ（ｔ）のＤＦＴを取り、その各々を対応する１＋Ｇ（ｊ ω_i）によりスケーリングする処理は、各ω_iにおいて求められる１＋Ｇ（ｚ）の 応答から作られる核でｅｒｒ（ｔ）を畳み込むのと同じである。したがって、我 々は信号ｅｒｒ（ｔ）を核で畳み込み、 この発明の原理および局面により、ゼロ平均ノイズ項ｎ（ｔ）の影響は、平均 化によって、または、スピンドルの多数の回転に対し、漸進的に減少する時定数 でｅｒｒ（ｔ）またはｅｒｒ（ｔ）−ｒｒｏ（ｔ）のいずれかをローパスフィル タ処理することにより最小限にされる。必要な回転数は、ｎ（ｔ）項の周波数内 容に依存する。スピンドルの高調波近くで顕著なスペクトルを有するｎ（ｔ）は 、ｒｒｏ（ｔ）のスペクトルをｎ（ｔ）から十分に微分するためにより多くのデ ータフィルタ処理の回転を必要とするであろう。十分なフィルタ処理があるとき には、ｎ（ｔ）は小さくなり、上述の等式の左辺は ｂｃｖ（ｔ）＋ｒｒｏ（ｔ） まで減じられ、これは、我々の計算されるＢＣＶ値とＲＲＯ値それ自体との間の 誤差である。このフォーマットはそれ自体反復解にも役立ち、 ｂｃｖ（ｔ）₀＝０ ここで、αは実際の伝達関数と核を生成するために使用される伝達関数との間の 不一致を許容する収束率を得るために選択される単位元に近い定数である。 この発明の原理および局面により、制御システムのシミュレーションプロセス または識別信号をサーボ制御ループに注入しこれらの信号に対する応答を測定す ることによって、異なったディスクドライブ製品各々に対し、核が導出される。 サーボ制御ループへの識別信号の注入は、上に説明し援用したエーリッヒ他の米 国特許第５，４４４，５８３号の教示により行なわれてもよい。 ここで使用される際には「核」という用語は、特定のディスクドライブ設計に 関し前もって導出される特徴付け成分と定義される。後に、図３に図示されるよ うに、ＢＣＶ発生プロセスの間に、核メモリ６１内に記憶された核は、オンボー ド畳み込みプロセッサ６０内でドライブからの位置データのストリームで畳み込 まれる。畳み込みプロセッサ６０内で、２つのデジタルデータストリームが従来 の態様で互いに交差し、各段において並んだ成分が乗算され、その積が次に加算 接合部６２内で加算される。図３の実施例においては、スイッチ３５が、加算接 合部３４を選択的に可能化し、ＢＣＶを、前置増幅器およびＢＣＶ回復回路２６ を通じてディスク１２から、およびＢＣＶルックアップテーブル６６を含むディ スクドライブメモリから受取る。 この発明の原理および局面により、核を獲得する方法は、 システムシミュレーションまたは適切なオンライン識別技術のいずれかにより 、ヘッド位置決めサーボの開ループ伝達関数を得るステップと、 選択されるスピンドル高調波における開ループ伝達関数の形を求めるステップ と、 畳み込みプロセッサ６０内で行なわれる定数畳み込み処理のため定数の時間ド メインの組を得るため、選択されたスピンドル高調波の和としてこのような系（ 反転ＤＦＴ）の時間応答を計算するステップとを含んでもよい。 このプロセスは特に、ディスクスピンドルの１回転を表わすＭ個のサーボサン プルの各々に対し核値を発生する。これらの核値は次に核メモリ６１内に記憶さ れ、ディスク１２のデータトラック内にサーボ書込されるサーボセクタバースト から読出される位置エラー値と同期して畳み込みプロセッサ６０に読出される。 現在の好ましいディスクドライブアーキテクチャ１０においては、５８個の埋込 サーボセクタＳＳがあり、したがって、ディスクの各回転について５８個のサン プルがあり、したがって各トラックに対し核内に５８個の要素がある。 この発明の原理および局面により、核を発生するためにそこで開ループ伝達関 数の形が求められる高調波は、関心のあるＲＲＯの高調波が選択され、特に以下 の高調波を除去するよう取出される。 すなわち、セルフスキャンの間特徴付けることができず、かつ他の制御メカニ ズムを通じて対処しなければならないような程度まで時間に伴って変化する、Ｒ ＲＯの高調波（例としては、第０の高調波（バイアス力）および第１の高調波（ ディスクの滑り）である。これらの例は、典型的には、ドライブのヘッド位置閉 ループサーボ制御プロセス内で動的に動作する同期式フィードフォワード技術お よびバイアス評価器により対処される）。さらに、 伝達関数がよく知られていないかまたは一定ではない高調波（たとえば、高周 波数においてはシステムが集中系モデルとして挙動せず、位相がアクチュエータ のストロークを通じて一定ではなく、さらに同一の公称設計またはディスクドラ イブファミリーのドライブの集団を通じて明らかに一定でないもの）。 好ましくは、特定のディスクドライブファミリーのいくつかのドライブが核を 調べるためサンプリングされる。適切なサンプルの集団が取られ平均化されるか または、第１のドライブから導出された核がそのサンプルグループの他のドライ ブにおける反復によって立証される。サーボ制御プロセスまたはディスクドライ ブのプラント設計に変更が加えられる場合は常に、対応する核が、ＢＣＶを生成 するため発生され使用されるであろう。ＢＣＶそれ自体はサーボ伝達関数の変化 に影響されない。 一旦核の値が導出され記録されてしまうと、これらはサーボ書込に続くデジタ ルセルフスキャンプロセスを制御しかつモニタする制御コンピュータからのセル フスキャンダウンロード動作の間そのファミリーのすべてのディスクドライブに 分配される。各核を生成するため使用されるのと同じ制御システムを使用して、 ディスクドライブサーボ制御は閉ループで行なわれ、サーボバーストからサーボ 精密位置データのストリームを集める。通常のサンプル制御プロセスの部分とし て各サーボセクタがサンプリングされ、精密位置情報がたとえばサーボバースト ＡおよびＢから抽出される。この値は、これまでは検出されず補正されないまま である書込まれた位置エラーを含む。位置エラーが受取られるため、サーボ制御 ３６は各位置コマンドに鑑みこれらのエラーに対し反応する。 加えて、位置エラーは好ましくはディスクドライブ内に存在するデジタルプロ セッサ内のファームウェアとして実現される畳み込みフィルタ６０に与えられる 。畳み込みフィルタ６０はデジタルセルフスキャンプロセスの間に確立されかつ 可能化される、ディスクドライブ内の別個の機能である。各位置エラーは畳み込 みフィルタ６０に受取られ、畳み込みプロセスにより加算ノード６２内で和が生 成される。所与の位置エラーに対し、それが何であれ、畳み込みフィルタはスピ ンドルの１回転に相当する前の位置エラーに対し、核を畳み込む。その解は増分 的なｋ＋１番目の訂正値である。訂正値は前のＢＣＶ_kに加算される。したがっ てこの段階において、ＢＣＶ_iはメモリ位置内に記憶される。この処理がたとえ ば４または５スピンドル回転にわたり繰返された後、ＢＣＶ値の安定したシーケ ンスがＢＣＶフィルタ回路６４で導出される。各ＢＣＶは、各特定のサーボセク タ ＳＳにおいて、書込まれた位置エラーを取消すため必要とされるオンボードルッ クアップテーブル６６内に位置付けられる。ＢＣＶ訂正ベクトルは次にオンボー ド書込チャネル６８を通じてディスクドライブ１０内のサーボセクタのＢＣＶフ ィールドに書込まれる。 ディスク１２上に記録されるトラック内の各ブロック記憶位置は典型的には、 サーボセクタＳＳとデータセクタＤＳとを含む。サーボセクタＳＳは、サーボ書 込動作の間にサーボライタで書込まれるため、サーボセクタＳＳは、ドライブの 書込チャネル６８による重ね書きに対し「書込保護される」。対照的に、データ セクタは書込チャネル６８がそこへのディスクへのユーザデータの書込を許可さ れている場所である。ＢＣＶが書込まれる前に、各サーボセクタＳＳは若干短く され、それによって、書込チャネル６８は、デジタルセルフスキャンの間に、Ｂ ＣＶ訂正ベクトルをＢＣＶフィールドに書込むより可能化され得る。サーボセク タＳＳを短くすることはセルフスキャンプロセスの間にのみ生じ、ＢＣＶフィー ルドを含む完全なサーボセクタＳＳは各々、ユーザによる続くディスクドライブ 動作の間書込保護される。 好ましい一実現例において、一旦、ＢＣＶが計算されてしまうと、これらは書 込チャネル６８を通過し、サーボセクタ内のＢＣＶフィールドに書込まれる。パ リティビットなどの適切なエラー検出コード（ＥＤＣ）またはより複雑なエラー 検出および訂正コード（ＥＣＣ）が、各ＢＣＶの精密度を保護するためＢＣＶフ ィールド内に含まれていてもよい。書込スプライスがＢＣＶフィールドにおいて 発生するため、ＢＣＶベクトルの読出前に読出チャネルの位相ロックループ（Ｐ ＬＬ）が位相のロックを確立できるよう、適切な同期フィールドパターンがＢＣ Ｖフィールドに先行しなければならない。 このサーボセクタＳＳに対するＢＣＶベクトル値は好ましくは、デジタルＢＣ Ｖベクトル値はピーク値よりも早く読出および回復でき、かつ、Ａサーボバース トおよびＢサーボバーストとの差を訂正されていない位置エラーに到達するため 読出すことができるという基本の下に、このセクタ内に位置付けられる。代替的 に、「デジタル埋込セクタサーボを有するディスクドライブのためのサーボデー タ回復回路」（Servo Data Recovery Circuit for Disk Drive Having Digital Embedded Sector Servo)と題される、ムーン（Moon）他への共通の譲受人に譲渡 される米国特許第５，４２０，７３０号に記載される方策により、パターンを非 同期的に書込みそれを回復することも可能である。その開示はここに引用により 援用される。ここでやはり、非同期的方策の欠陥は、堅固な擬似非同期的ＢＣＶ パターンを提供するために必要とされるサーボセクタにおいて要求されるオーバ ヘッドの量である。 当業者には、好ましい実施例の前記の説明を考慮することから数多くの変更お よび修正がこの発明の精神から逸脱することなくなされることが明らかになるで あろう。この発明の範囲は以下の請求の範囲により特定的に提示される。この説 明および開示は例示のみによるものであり、以下の請求の範囲によってより特定 的に提示されるこの発明の範囲を限定するものとみなすべきではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワイズマン，ジェイムズ・ブイ アメリカ合衆国、94301 カリフォルニア 州、パロ・アルト、ウェブスター・ストリ ート、2020 (72)発明者 カラン，リチャード・ティ アメリカ合衆国、94024 カリフォルニア 州、ロス・アルトス、モラ・ドライブ、 839 (72)発明者 エイキン・ジュニア，ウィリアム・アール アメリカ合衆国、95037 カリフォルニア 州、モーガン・ヒル、ブルックビュウ・コ ート、1045 【要約の続き】 らバースト訂正値を生じるステップと、閉ループロータ リ構造（２０）によって後に使用するためにデータトラ ックを辿る間にデータトラックにバースト訂正値を書込 んで書込まれた位置エラーを取除くステップとを含む。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ファミリーのハードディスクドライブのデータトラックに埋込まれるサーボ セクタ精密位置情報の書込まれたエラーを訂正するためのサーボバースト訂正値 を作り出すため、同じ公称設計のディスクドライブの前記ファミリーのための代 表核を生じるための方法であって、前記ファミリーの各ハードディスクドライブ は、予め定められた回転速度において回転する記憶ディスク上に規定されるデー タトラックに対してデータトランスデューサヘッドを位置づけるためのヘッドポ ジショナサーボシステムを有し、前記方法は、 前記サーボシステムが閉ループで動作している間、前記ファミリーの代表する ハードディスクドライブの前記ヘッドポジショナサーボシステム内に識別信号を 注入するステップと、 前記ヘッドポジショナサーボシステムの開ループ伝達関数を定めるステップと 、 前記データ記憶ディスク回転速度の選択された高調波周波数において前記開ル ープ伝達関数の形を評価して時間ドメイン系列としての前記核を得るステップと を含む、方法。 ２．データトラックに埋込まれる前記サーボセクタ精密位置情報は、互いから、 かつ公称トラック中心線から長手方向にオフセットされる少なくとも１対の円周 方向に連続したサーボバーストを各々が含む複数のサーボセクタを含む、請求項 １に記載の代表核を生じるための方法。 ３．代表核が同じ設計のハードディスクドライブに対して発生された、前記同じ 設計のハードディスクドライブのファミリー内のハードディスクドライブのデー タトラックに埋込まれるサーボセクタ精密位置バーストの書込まれたエラーを訂 正するためのサーボ反復可能ランアウト（ＲＲＯ）バースト訂正値を作り出す方 法であって、前記ハードディスクドライブは、予め定められた回転速度において 回転する記憶ディスク上に規定される前記データトラックに対してデータトラン スデューサヘッドを位置づけるためのヘッドポジショナサーボシステムを有し、 前記方法は、 前記データトランスデューサヘッドを用いて前記サーボセクタ精密位置バース トを読出すステップと前記書込まれたエラーを含む各サーボセクタに対する位置 エラーを測定するステップとを含むステップによって前記データトランスデュー サヘッドを前記データトラックに対して前記ヘッドポジショナサーボシステムを 用いてサーボ制御するステップと、 前記ディスクドライブ内で各サーボセクタに対する前記位置エラーから前記書 込まれたエラーを前記代表核を用いて抽出して各サーボセクタのためのＲＲＯ訂 正値をもたらすステップと、 各サーボセクタのための前記ＲＲＯ訂正値を各サーボセクタを含む前記データ トラック内の特殊なデータフィールドに記録するステップとを含む、方法。 ４．各サーボセクタに対する前記位置エラーから前記書込まれたエラーを抽出す る前記ステップは、前記位置エラーおよび前記代表核を繰返し測定して各サーボ セクタのための複数のＲＲＯ訂正値をもたらすステップを含み、前記ヘッドポジ ショナサーボシステム内で閉ループの反復的な態様で前記複数のＲＲＯ訂正値を 用いてＲＲＯ訂正値エラー項をゼロに向けて駆動して複合ＲＲＯ訂正値を生じる さらなるステップを含み、前記ＲＲＯ訂正値を特殊なデータフィールドに記録す る前記ステップは前記複合ＲＲＯ訂正値を記録するステップを含む、請求項３に 記載のサーボＲＲＯバースト訂正値を作り出すための方法。 ５．前記複合ＲＲＯ訂正値を記録する前記ステップは、前記複合ＲＲＯ訂正値に より訂正される前記サーボセクタ内の特殊なデータフィールドにおいて実行され る、請求項４に記載のサーボＲＲＯバースト訂正値を作り出すための方法。 ６．前記ハードディスクドライブのための代表核を発生する前記ステップは、閉 ループで前記ハードディスクドライブを含むディスクドライブのファミリーのデ ィスクドライブのヘッド位置サーボシステムを動作するステップを含み、さらに 前記閉ループサーボシステムをシミュレートするステップと前記ヘッド位置サ ーボシステムを閉ループで動作させる間に前記ヘッド位置サーボシステムに識別 信号を注入するステップとのうちの少なくとも１つと、 前記ヘッドポジショナサーボシステムの開ループ伝達関数を定めるステップと 、 ディスク回転速度の選択された高調波周波数において前記ヘッドポジショナサ ーボシステムの前記開ループ伝達関数の形を評価して、時間ドメイン系列として 前記核を得るステップとを含む、請求項３に記載のサーボＲＲＯバースト訂正値 を作り出すための方法。 ７．前記核を用いて前記位置エラーから前記書込まれたエラーを抽出して前記サ ーボセクタのための前記複合ＲＲＯ訂正値をもたらす前記ステップは、 前記記憶ディスクの複数の回転の間に測定される各サーボセクタに対する一連 の位置エラーを前記核を用いて畳み込んで前記複数のＲＲＯ訂正値を生じるステ ップと、 前記複数のＲＲＯ訂正値を記憶するため、前記ディスクドライブ内のメモリに ＲＲＯ訂正テーブルをもたらすステップと、 前記ＲＲＯ訂正テーブルにおける前記複数のＲＲＯ訂正値のうちのいくつかを 前記ヘッド位置サーボシステム内で実行される位置計算に用いて各サーボセクタ のための前記複合ＲＲＯ訂正値を反復的に生じるステップとを含む、請求項４に 記載のサーボＲＲＯバースト訂正値を作り出すための方法。 ８．位置訂正テーブルを前記ハードディスクドライブ内のメモリにもたらすステ ップをさらに含み、前記複合ＲＲＯ訂正値は前記位置訂正テーブル内に記憶され る、請求項７に記載のサーボＲＲＯバースト訂正値を作り出すための方法。 ９．回転速度において回転するデータ記憶ディスクとデータトラックに対してデ ータトランスデューサヘッドを位置づけるための閉ループロータリアクチュエー タ構造とを含むハードディスクドライブの前記データトラック内に埋込サーボセ クタを書込むための方法であって、 前記ハードディスクドライブを含むファミリーのハードディスクドライブのた めの代表核を生じるステップと、 前記ロータリアクチュエータ構造を前記データトラックに対してレーザ干渉計 に基づくサーボライタを用いて位置づけるステップと、各サーボセクタ内に円周 方向に連続し径方向にオフセットされた精密位置バーストのパターンを前記デー タトランスデューサヘッドを用いて書込むステップとを含み、このステップは定 められていない位置エラーを書込まれる各パターン内に書込むステップを含み、 前記方法はさらに 前記ディスクドライブを前記サーボライタから取除くステップと、前記ディス クドライブをドライブセルフスキャン部品内に設置するステップと、 前記ディスクドライブが前記セルフスキャン部品内で動作し前記ロータリアク チュエータ構造が前記サーボバーストパターンを参照して前記データトラックを 辿る上で閉ループで動作する間、前記定められていない位置エラーを各パターン から前記代表核を用いて抽出し、それによって書込まれた位置エラーを定めるス テップと、 前記定められた書込まれた位置エラーからバースト訂正値を生じるステップと 、 前記閉ループロータリアクチュエータ構造によって後に使用するため、前記デ ータトラックを辿る間、前記データトラックに前記バースト訂正値を書込んで前 記書込まれた位置エラーを取除くステップとを含む、方法。 １０．前記ドライブが前記セルフスキャン部品内で動作ずる間に各パターンから 前記定められていない位置エラーを抽出する前記ステップは、 前記データトランスデューサヘッドを用いて前記サーボセクタ精密位置バース トを読出し、かつ前記書込まれたエラーを含む各サーボセクタに対する位置エラ ーを回復することによって前記データトラックに対してサーボ制御するステップ と、 前記代表核を用いることによって前記位置エラーから前記書込まれたエラーを 抽出して対応するサーボセクタのためのバースト訂正値をもたらすステップと、 前記バースト訂正値を前記対応するサーボセクタを含む前記データトラック内 のバースト訂正値フィールドに記録するステップとを含む、請求項９に記載のハ ードディスクドライブのデータトラック内に埋込サーボセクタを書込むための方 法。 １１．前記代表核を生じる前記ステップは、 各サーボセクタのための閉ループとしてのヘッドポジショナサーボループに正 弦波を連続して注入するステップを含み、前記正弦波は前記記憶ディスク回転速 度の高調波周波数において固定されており、前記ステップはさらに 各サーボセクタのための各正弦波高調波周波数のための前記ヘッドポジショナ サーボループの振幅および位相応答を検出し記録するステップと、 直流成分および基本高調波を除いて前記振幅および位相応答を反転して反転応 答を生じるステップと、 前記反転応答を周波数ドメインから時間ドメインへ逆変換して、一連の時間ド メイン定数としての核を得るステップとを含む、請求項９に記載のハードディス クドライブのデータトラック内に埋込サーボセクタを書込むための方法。 １２．前記代表核を生じる前記ステップは、単一の設計の複数のハードディスク ドライブに対して請求項１１のステップを繰返すステップと、個々の核を組合せ て前記単一の設計の前記ハードディスクドライブのすべてのための前記代表核を 生じるステップとをさらに含む、請求項９に記載のハードディスクドライブのデ ータトラック内に埋込サーボセクタを書込むための方法。 １３．前記代表核を用いて前記位置エラーから前記書込まれたエラーを抽出して 対応するサーボセクタのためのバースト訂正値をもたらす前記ステップは、 前記ディスクの単一の回転を表わす一連の位置エラーを核シーケンスを用いて 畳み込んで積を生じるステップと、 前記積を加算して和を生じるステップと、 以上の２つのステップを前記ディスクの複数の回転にわたって各サーボセクタ に対して繰返すことによって前記バースト訂正値としてフィルタ処理された和を 生じるステップとを含む、請求項１０に記載のハードディスクドライブのデータ トラック内に埋込サーボセクタを書込むための方法。 １４．前記ディスクドライブ内のメモリに位置訂正テーブルをもたらすステップ をさらに含み、前記バースト訂正値は前記メモリの前記位置訂正テーブル内に記 憶される、請求項９に記載のハードディスクドライブのデータトラック内に埋込 サーボセクタを書込むための方法。 １５．予め定められた回転速度において回転する記憶ディスク上に規定されるデ ータトラックに対してデータトランスデューサヘッドを位置づけるためのヘッド ポジショナサーボシステムを有するハードディスクドライブの前記データトラッ クに埋込まれるサーボセクタ精密位置バーストの書込まれたエラーを訂正するた めのサーボバースト訂正値を作り出すための方法であって、 前記ヘッドポジショナサーボシステム内に制御入力をもたらしかつ記録すると 同時に閉制御ループにおける前記データトラックを辿り現在および過去の制御入 力をもたらすステップと、 予め定められた励振値を前記サーボシステムに与えるステップと、前記励振値 に対するサーボシステム応答を測定して測定された応答を生じるステップと、 前記測定された応答を記憶された過去の制御入力を用いて畳み込んでサーボセ クタにおいて予測されるヘッド位置をもたらすステップと、 前記サーボセクタにおける前記サーボセクタ精密位置バーストを読出すことか ら示されるヘッド位置と前記予測されるヘッド位置を比較して差を生じるステッ プと、 前記差に基づいて前記セクタのためのバースト訂正値を生じかつ記録するステ ップとを含む、方法。 １６．予め定められた励振値を前記サーボシステムに与える前記ステップは、デ ィスク回転速度の基本周波数上の予め定められた高調波において前記サーボシス テムに正弦波励振を与えるステップを含む、請求項１５に記載のサーボバースト 訂正値を作り出すための方法。 １７．正弦波励振を前記サーボシステムに与える前記ステップは、前記基本周波 数の第２から第ｎ／２高調波成分に対して正弦波を連続的に与えて各セクタのた めの核を生じるステップを含み、ｎは前記ディスクの１回転の間のデータトラッ ク内の埋込サーボセクタの数である、請求項１５に記載のサーボバースト訂正値 を作り出すための方法。 １８．前記測定された応答を記憶された過去の制御入力を用いて畳み込む前記ス テップは、前記記憶された過去の制御入力を各セクタのための前記核を用いて畳 み込んで前記サーボセクタにおける前記予測されるヘッド位置をもたらすステッ プを含む、請求項１７に記載のサーボバースト訂正値を作り出すための方法。 １９．ハードディスクドライブであって、回転データ記憶ディスクと、前記ディ スク上に形成されるデータトラックに対してデータを書込みかつ読出すためのデ ータトランスデューサとを含み、各データトラックはドライブ製造プロセスにお いてサーボライタによって書込まれたエラーが予め書込まれた複数の埋込サーボ セクタを含み、前記サーボセクタのうちの少なくとも１つは関連のあるバースト 訂正値フィールドを有し、前記バースト訂正値フィールドは、前記ハードディス クドライブにより書込まれ同期バーストの後にバースト訂正値を含み、ディスク ドライブヘッド位置サーボループは、前記データトランスデューサヘッドに接続 され前記サーボセクタおよび前記バースト訂正値フィールドを読出し、前記ハー ドディスクドライブはさらに、前記書込まれたエラーを抽出し、かつサーボライ タが干渉することなく前記バースト訂正値を生じ記録するためのオンボードのサ ーボ信号処理手段を含む、ハードディスクドライブ。 ２０．ハードディスクドライブであって、前記サーボライタの助けを得て前もっ て記録されたサーボセクタ精密位置バーストを前記データトランスデューサヘッ ドを用いて読出すことによって前記データトランスデューサヘッドを前記データ トラックに対して前記ヘッドポジショナサーボループを用いてサーボ制御するた めの、前記ヘッド位置サーボループ内の手段と、前記書込まれたエラーを含む前 記サーボセクタのための位置エラーを測定するための、前記ヘッド位置サーボル ープ内の手段とをさらに含み、前記オンボードのサーボ信号処理手段は、前記ハ ードディスクドライブを特徴づける代表核の助けを得て前記サーボセクタのため の前記位置エラーから前記書込まれたエラーを抽出して前記サーボセクタのため の反復可能ランアウト（ＲＲＯ）訂正値をもたらすための手段と、前記バースト 訂正値フィールドに前記サーボセクタのための前記ＲＲＯ訂正値を記録するため の手段とを含む、請求項１９に記載のハードディスクドライブ。 ２１．前記サーボセクタのための前記位置エラーから前記書込まれたエラーを抽 出するための前記手段は、前記位置エラーおよび前記代表核の測定を繰返し行な って、前記サーボセクタのための複数のＲＲＯ訂正値をもたらすための手段を含 み、前記オンボードのサーボ信号処理手段はさらに、前記複数のＲＲＯ訂正値を 閉ループの反復的な態様で前記ヘッドポジショナサーボループとともに用いてＲ ＲＯ訂正値エラー項をゼロに向けて駆動して複合ＲＲＯ訂正値を生じるための手 段を含み、前記ＲＲＯ訂正値を前記バースト訂正値フィールドに記録するための 前記手段は前記複合ＲＲＯ訂正値を前記フィールドに記録するための手段を含む 、請求項２０に記載のハードディスクドライブ。 ２２．ハードディスクドライブであって、前記データトラックに対して閉ループ サーボ制御する間に前記ハードディスクドライブのための前記代表核を発生する ための手段をさらに含み、前記手段は、前記ディスクドライブ閉サーボループを シミュレートするための第１の手段と、識別信号を前記ディスクドライブ閉サー ボループに注入するための第２の手段と、前記ヘッドポジショナサーボシステム の開ループ伝達関数を定めるための第３の手段と、ディスク回転速度の選択され た高調波周波数において前記ヘッドポジショナサーボループの前記開ループ伝達 関数の形を評価して時間ドメイン系列としての前記代表核を得るための第４の手 段とのうちの少なくとも１つを含む、請求項２０に記載のハードディスクドライ ブ。 ２３．前記代表核を用いて前記位置エラーから前記書込まれたエラーを抽出して 前記サーボセクタのための前記複合ＲＲＯ訂正値をもたらすための前記オンボー ドのサーボ信号処理手段内の前記手段は、 前記記憶ディスクの複数の回転の間に測定される各サーボセクタのための一連 の位置エラーを前記核を用いて畳み込んで前記複数のＲＲＯ訂正値を生じるため の手段と、 前記複数のＲＲＯ訂正値を記憶するため、前記ディスクドライブ内のメモリに ＲＲＯ訂正テーブルをもたらすための手段と、 前記ＲＲＯ訂正テーブルにおける前記複数のＲＲＯ訂正値のうちのいくつかを 前記ヘッド位置サーボシステム内で実行される位置計算に用いて、前記サーボセ クタのための複合ＲＲＯ訂正値を反復的に生じるための手段とを含む、請求項２ ０に記載のハードディスクドライブ。 ２４．前記複合ＲＲＯ訂正値が記憶される位置訂正テーブルのためのメモリをさ らに含む、請求項２３に記載のハードディスクドライブ。