JP2002230929A - 磁気ディスク装置およびサーボ信号記録方法 - Google Patents

磁気ディスク装置およびサーボ信号記録方法

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  • Signal Processing (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】予め円板上に位置決め用の信号を記録すること
なく、セルフサーボライトに必要な、再生用素子と記録
用素子の間の距離や、トラック幅を測定する手段を提供
する。 【解決手段】サーボ信号を記録する最初の段階におい
て、アクチュエータをディスク内周側のストッパに押し
付けて、アクチュエータの駆動力を変化させてヘッドの
位置を調整することによって、オフトラックプロファイ
ルの測定を実施し、得られたトラック幅、R/Wオフセ
ットからヘッド送りピッチを算出する。 【効果】正確に管理されたトラックピッチでセルフサー
ボライトを実施することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】ハードディスク装置等の磁気
ディスク装置に関するものであり、特に、ヘッドを媒体
上の所定の位置に位置決めするためのサーボ信号書き込
み動作に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、一般的に用いられている記録再生
分離型の磁気抵抗ヘッドを備えた磁気ディスク装置にお
いて、サーボトラック情報を外部の書込み装置を用いず
に記録するセルフサーボライトを実現するためには、該
磁気ディスク装置が備えるヘッドについて、再生用素子
と記録用素子の間の相対距離や、トラック幅など、ヘッ
ドを位置決めするための基準となる情報を把握する必要
がある。
【0003】これを実現する方法の一つとして、記録媒
体の一部の領域に予め基準となるサーボ情報を記録して
おいて、このパターンを読み取ることによって、位置決
めのための基準情報を得る方法が特開平8−25544
8号公報に開示されている。この方法によると、記録媒
体上の所定の位置に予め記録した情報を利用してヘッド
送り位置決めピッチ量を算出する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法を実現するには、予め記録媒体上の一部にディスク装
置とは別に設けた外部の書込み装置でサーボ信号を記録
しておく必要がある。すなわち、外部書込み装置が不要
であるというセルフサーボライトの利点を損なってい
る。
【0005】本発明目的は、サーボライトをディスク装
置に設けた記録再生素子を用いてサーボ信号を記録する
場合に、予備的なサーボ信号の記録を必要としない方法
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】サーボ信号を記録する最
初の段階において、アクチュエータをディスク内周側の
ストッパに押し付けて、アクチュエータの駆動力を変化
させてヘッドの位置を調整することによって、再生出力
のディスク径方向依存性(以降、オフトラックプロファ
イルと称する)の測定を実施し、得られたトラック幅、
記録用素子と再生用素子の相対距離(以降、R/Wオフセ
ットと称する)からヘッド送りピッチを算出する。トラ
ック幅、R/Wオフセットの学習はアクチュエータ駆動
電流を一方向に変化させながら実施し、アクチュエータ
を押しつけるストッパの弾性変形ヒステリシスの影響を
排除する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一例である磁気デ
ィスク装置にサーボ信号を記録する動作(以降、サーボ
ライトと称する)について、図1〜図6を用いて説明す
る。
【0008】図2は本発明の磁気ディスク装置の構成と
サーボライト動作時の信号の流れを示す模式図である。
本発明の磁気ディスク装置は、図2に示すように、情報
を記録する円板上の媒体201と、媒体の信号を記録再
生するヘッド202を備える。ヘッド202はピボット
204を中心として回転可能な形で支持され、アクチュ
エータ205によって媒体201上の任意の半径位置に
移動される。この磁気ディスク装置にサーボライトをす
る際には、動作制御用回路207を装着してヘッド、ア
クチュエータなどの動作制御をおこなう。なお、この動
作制御用回路は磁気ディスク装置を製品として動作させ
るための制御回路と同一のものであっても良く、また、
別に設けても良い。
【0009】動作制御用回路207はパターンを書込む
ためのライトドライバ207a、パターン生成回路20
7b、再生信号を処理するプリアンプ207c、復調回
路207d、アクチュエータを駆動するためのVCMド
ライバ207e、これらの機能を制御するコントローラ
207f、および動作に必要なパラメータを記憶するメ
モリ207gで構成される。
【0010】図1に、本発明のサーボライト動作のフロ
ーチャートを図1に示す。まずスピンドルモータを起動
し、所定の回転速度に達するまで回転駆動する(ステッ
プ101)。続いてVCMドライバによりアクチュエー
タ205を駆動してヘッド202をランプ203からデ
ィスク201上へローディングする(ステップ10
2)。この段階ではディスク201にはヘッド位置決め
用の信号は記録されておらず、ヘッド202はディスク
上のどの半径位置にあるかを検出することはできない。
そのため、ローディング後はヘッド202が最内周側の
位置になるように、アクチュエータ205の回転部が一
方側に設けたストッパ206に当たるまでヘッドを内周
側に移動させる(ステップ103)。この時VCMに流
す電流209を一定にしてアクチュエータをストッパに
押しつけて、ヘッドの位置を略固定する。固定した状態
でライト素子を用いてサーボ情報を記録する。記録後そ
の位置でリード素子を駆動して、書き込まれたサーボ信
号を読取る。その後、電流値209を変化させてヘッド
の位置を微調整し、リード素子で最初に記録したサーボ
信号を読取る。これを繰り返してリード(再生)素子と
ライト(記録)素子のオフセット量、及びトラック幅を
学習する(ステップ104)。さらに、測定したトラッ
ク幅の情報を基に、送りピッチの設定を行い(ステップ
105)、サーボパターンを1トラックずつ書き拡げる
(ステップ106)。ディスク全面にサーボパターンの
記録が完了した後、サーボパターンの検査を実施し(ス
テップ107)、ヘッドをアンロード(ステップ10
8)させてサーボライト動作を終了する。
【0011】本発明の磁気ディスク装置の特徴は、ステ
ップ104、105において、円板上に位置決め用の信
号が記録されていない状態で、アクチュエータをストッ
パに押し付け、まず、ライト素子で1周分のサーボ信号
を記録し、記録されたサーボ信号をリード素子で読取
る。そして、VCM電流を変化させて、ヘッド位置を移
動させ、その状態で最初に記録したサーボ情報をリード
素子で読取りという動作を繰り返すことで、記録・再生
素子のオフセット量、トラック幅を学習する点である。
すなわち、本実施例におけるストッパ206は弾性体で
形成されており、VCMの電流可変(押し付け力可変)す
ることで変形可能に形成してある。
【0012】この動作は、記録用素子で媒体に記録した
パターンを同一ヘッドに備えられた再生用素子で読み出
す動作を実施するために非常に重要である。これは以下
の理由による。すなわち、一般に現在の磁気ディスク装
置の磁気ヘッドでは、記録用素子と再生用素子は異なる
変換素子を用いており、この2つの素子間の相対距離は
トラック幅に対して無視できないほどの個体間ばらつき
を有している。このため、ある半径位置において記録用
素子で媒体上にパターンを記録した場合、再生用素子は
パターンの直上にあるとは限らず、記録した後にアクチ
ュエータを動作させないと、ヘッドは自分で記録したパ
ターンを読み出すことができないという現象が発生す
る。サーボパターンを記録する場合、円板上には何等情
報が記録されていないため、ヘッドは円板上の位置につ
いての情報が全く得られない。このため、サーボライト
動作を行うことができない。
【0013】この記録・再生素子のオフセット量、実効
的なトラック幅を学習する手順について、図3から図6
を用いて説明する。
【0014】まず、図1中のステップ103でアクチュ
エータ205は、ヘッドが最内周位置に来るように設け
られたストッパ206に接触するまで移動させる。その
後、VCMにある一定値のDC電流を流してアクチュエ
ータをストッパに押し付ける(ステップ301)。この
ときのVCMに流す電流値を209−0とする。この状
態で記録素子を稼動して記録媒体201上の1周に渡っ
て一定周波数のパターン(All−1パターン)を記録
する(ステップ302)。そして、再生素子を動作させ
て記録されたパターンを読取りメモリ207gに記録す
る。次に、VCMに流している電流を段階的に減少さ
せ、ヘッドを外周側に移動させる。このときのVCM電
流とヘッドの半径位置との関係を図4に示す。ステップ
302においてパターンをディスク上に記録したときの
VCM電流値を、209−0から209−1、209−
2と順次減少させることによってヘッドの位置は401
−0から401−1、401−2と外周側に移動する。
ヘッドの位置を変化させた段階毎に再生素子を稼動させ
て、記録されたパターンを読取りメモリに記録する(ス
テップ303)。このときのヘッドの半径位置と再生信
号振幅との関係を図5に示す。前述のように、ヘッドが
移動する各段階において再生される信号の振幅を復調回
路207dでデジタル値に変換し、コントローラ207
fを介してメモリ207gに保存する。
【0015】VCM電流を予め設定された値209−m
まで減少させてヘッドを401−mまで移動させたら、
次はVCM電流を予め設定した電流値209−nに増加
させてヘッドを内周側の位置401−nまで移動させる
(ステップ304)。VCM電流値を209−nから再
び、209−(n+1)と段階的に減少させて、再び振
幅が最大となる位置まで移動し、各段階の振幅を復調回
路207dでデジタル値に変換してメモリに保存する
(ステップ305)。ステップ301から305までの
手順により、図5中の502に示すような再生振幅のオ
フトラックプロファイルを得る。得られたオフトラック
プロファイルを基に、ヘッドに設けた記録・再生素子の
オフセット量503、トラック幅505を算出する(ス
テップ306)。
【0016】このように、VCMの電流を変化させてヘ
ッド位置が略線形に変化するような弾性体でストッパ2
06が形成されている必要があることは言うまでもな
い。
【0017】記録・再生素子のオフセット量は、記録素
子と、再生素子でオフセットがなけば同じ位置でピーク
の信号を再生できるはずであるが、オフセットがあると
図5に示すように記録素子が記録したパターンのピーク
値を再生素子が読取る位置が異なる。そこで、記録素子
が記録した時に、再生素子その情報を読取り、ヘッド位
置を少しずつずらしながら再生素子で記録素子の記録し
た情報を読取って、情報パターンを求め、情報パターン
のピークになる位置までの移動量をオフセット量として
算出するものである。又、一般に磁気的なトラック幅は
オフトラックプロファイルにおいて振幅が最大値の50
%となる2点間の距離で代表させることができる。そこ
でまず、オフトラックプロファイルとしてメモリに保存
した値と振幅最大値の50%の値(図5中502−h)
と1点ずつを大小比較しながら、振幅の最大となる点4
01−2から外周側のプロファイルに相当するメモリの
値を順次調査し、最初に50%より小さくなった点40
1−e1を外周側のトラックのエッジ位置とする。同様
に内周側もメモリに保存された値を調査し、内周側のト
ラックのエッジ位置401−e2を得る。得られたトラ
ックの両エッジの距離からトラック幅505を算出す
る。
【0018】続いて、ステップ105でヘッド送りピッ
チを算出する作業について、図5を用いて説明する。ス
テップ106では、既に記録したパターンから所定の量
だけヘッドをオフセットさせて、新たなトラックを記録
することでパターンを書き広げる。このヘッドのオフセ
ット移動は、既に記録したトラックを再生した信号の振
幅が、ある目標の値となるように位置決め動作させるこ
とで行われる。目標とする振幅値は、対象とする磁気デ
ィスク装置がヘッドのトラック幅をトラックピッチに対
してどの程度の割合に設定するかに依存する。本実施例
ではトラックピッチを測定したトラック幅505の12
5%と設定し、そのトラックピッチの半分をヘッド送り
ピッチ504とした。この場合、書き広げるためにヘッ
ドを送るときの目標となる振幅値はオフトラックプロフ
ァイル502において、R/Wオフセット503と送り
ピッチ量504の分だけライト位置401−aから外周
側の位置401−tでの振幅502−tと決定される。
【0019】目標とする振幅値を決定するさらに別の方
法について、図6を用いて説明する。図6において、例
えばR/Wオフセット503−1がトラック幅505に
比して大きい場合、設定した送りピッチ504でヘッド
を送るために記録素子をオフセットさせた場合、目標と
する振幅は502−t1となる。この場合、径方向の位
置が変化しても振幅が変化せず、位置決めの目標とする
振幅値として使用する事ができない。これを防ぐため、
予めステップ303から305までの間でヘッドを外周
側にステップ移動させる間に401−aに加えてさらに
等間隔で離れたの複数の半径位置401−b、401−
bに、互いに周方向に重なり合わないように、図6上部
に示す如くパターン501−b、501―cを記録す
る。このパターンを回転インデックスなどを基準にして
それぞれ時間を分け、別々に振幅を取り込むことによっ
て、それぞれのパターンのオフトラックプロファイル5
02−a、502−b、502−cを得る。
【0020】記録・再生素子のオフセット量が大きいヘ
ッドに対しては、502−cから、さらにオフセットさ
せてパターンを新たに書き広げる場合、ヘッド位置検出
をするための再生信号を用いるパターンを501−bに
選択することによって、目標とする振幅値はオフトラッ
クプロファイル502−b上の502−t2となり、位
置決め動作をすることが可能となる。その後も直前に記
録したパターンではなく、その1つ前の段階で記録した
パターンの再生振幅を利用することによって、その後の
ステップ106以降でパターンを書き広げるためのヘッ
ド位置決め動作を行うことができる。上記のオフトラッ
クプロファイルの学習は、前述したようにVCMに流す
DC電流の大きさを変化させることによりストッパに押
し付ける力を変化させて、ヘッド位置を微調整して実施
する。このVCM電流とヘッド位置の関係はストッパ2
06の変形特性に依存する。実際のストッパにおいては
VCMに流す電流値とヘッド位置の関係は完全に線形な
関係とはならず、非線形な特性となるのが一般である。
また、押し付け力の変化に対するヘッド位置のヒステリ
シスも無視できない。これらの誤差の影響について図4
および図7を用いて説明する。先の図4において、ヘッ
ドを外周に向かって移動させる場合は、ヘッド位置は図
4の402−1のパスを通るのに対し、ヘッドを内周に
向かって移動させる場合は402−2のパスを通る。オ
フトラックプロファイルの学習はヘッド位置に対応する
VCM電流値と再生信号振幅の対応を測定するので、ス
トッパの変形特性に上記のような非線形要素やヒステリ
シスが存在すると、学習するオフトラックプロファイル
が誤差を含み、トラックピッチの誤差要因となる。
【0021】これらの誤差要因の影響を軽減するために
本発明は以下の点に留意した方法を実施する。
【0022】第一の点は、前述したオフトラックプロフ
ァイルの学習を実施する際の振幅を検出する動作は、ヘ
ッドを内周側から外周側に移動させる過程で実施する点
である。すなわち、図4中のライト位置401−0より
外周側は401−0から401−mの方向に移動させな
がら再生信号振幅を測定し、ライト位置401−0より
内周側については401−nから401−0の方向に移
動させながら再生信号振幅を測定する。これにより、再
生信号振幅測定時の各ヘッド位置は内周から外周へのパ
ス402−a上になる。図4に示したVCM電流とヘッ
ド位置の関係は、円筒状の弾性体にアクチュエータを押
し付けて、VCM電流を変化させた場合のヘッド位置を
実測した結果であり、移動方向が同一のパスは高い精度
で再現されることが理解できる。この結果から、ヒステ
リシスが存在しても、オフトラックプロファイルの測定
時の誤差要因とはならないことがわかる。
【0023】第二の点は、ストッパの変形特性を調整
し、VCM電流値すなわちアクチュエータ駆動力とヘッ
ド位置との間の関係が勾配の変動をある許容範囲内に抑
える点である。このVCM電流値とヘッド位置との間の
勾配に変動が存在する場合のヘッド送りピッチに表れる
誤差について、図7を用いて説明する。図7(a)は勾
配に変動がある場合(402−1a)とない場合(40
2−1b)のVCM電流値とヘッド位置との関係を示し
た図である。曲線402−1bのように勾配に変動があ
ると、VCM電流値で期待されるヘッド位置と実際のヘ
ッド位置との間に、701だけ誤差を生じる。このた
め、ステップ104で学習するオフトラックプロファイ
ルも図7(b)に示すように、実際のプロファイル70
2−aに対して、測定されるプロファイルは702−b
のように誤差を含む。この結果、算出するヘッド送りピ
ッチは適正な値からずれることになり、トラックピッチ
が設計値からずれることになる。
【0024】一般に磁気ディスク装置の記録再生動作
上、許容されるトラックピッチの誤差は±5%程度であ
るので、勾配の変動を10%以内に収めることによっ
て、磁気ディスク装置の動作上問題のない精度でサーボ
信号を記録することができる。
【0025】
【発明の効果】以上述べた方法によって、媒体に予備的
なサーボ信号を記録することなく、正確に管理されたト
ラックピッチでサーボ信号を記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の磁気ディスク装置にセルフサーボライ
トする手順を示す流れ図。
【図2】サーボライト時の磁気ディスク装置の動作制御
システムを示す模式図。
【図3】ヘッドのトラック幅とR/Wオフセットの測定
手順を示す図。
【図4】VCM電流とヘッド位置との関係を示す図。
【図5】トラック幅とR/Wオフセット測定時のヘッド
の動きを示す図。
【図6】ヘッド送りピッチを算出する方法について示す
図。
【図7】ストッパに押し付けるVCM電流とヘッド位置
の非線形性の影響を示す図。
【符号の説明】
201…記録媒体、202…記録再生ヘッド、202−
a…記録用素子、202−b…再生用素子、203…ラ
ンプロード、204…ピボット、205…アクチュエー
タ、206…ストッパ、207…サーボライト制御回
路、208…ヘッド位置信号、209…VCM駆動電
流、501…All−1記録パターン、502…オフト
ラックプロファイル、503…記録・再生素子のオフセ
ット量、504…ヘッド送りピッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 丸朋 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者 沼里 英彦 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 Fターム(参考) 5D044 AB01 BC01 CC04 DE02 DE46 EF05 5D096 AA02 CC01 DD08 EE01 FF04 HH01 KK01 WW03

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】情報を記憶する磁気ディスクと、前記磁気
    ディスクに情報を書き込むための記録用変換素子と、読
    み取るための再生用変換素子とを備えたヘッドを備え、
    前記ヘッドを支持しディスク上を移動させるためのサス
    ペンションと、前記サスペンションを駆動する駆動装置
    とからなるアクチュエータと、前記アクチュエータの可
    動範囲を制限するストッパを備えた磁気ディスク装置に
    おいて、 前記ストッパは弾性体で形成され、アクチュエータを前
    記ストッパに押し付けた状態で前記アクチュエータを駆
    動する力を変化させることによって前記ストッパの弾性
    変形量を変化させて前記ヘッドの位置の調整し、前記ヘ
    ッドの再生出力のディスク径方向位置依存性を測定する
    ことを特徴とする磁気ディスク装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の磁気ディスク装置におい
    て、前記再生出力の位置依存性の測定を行うためのパタ
    ーンが、前記アクチュエータを前記ストッパに押しつけ
    て弾性変形させた状態で前記ヘッドが位置する、磁気デ
    ィスク上最内周領域に記録されたことを特徴とする請求
    項1記載の磁気ディスク装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の磁気ディスク装置におい
    て、前記再生出力の位置依存性の測定は、前記ヘッドを
    一方向に移動させながら実施することを特徴とする請求
    項1記載の磁気ディスク装置。
  4. 【請求項4】請求項1記載の磁気ディスク装置におい
    て、前記アクチュエータを前記ストッパへ押し付ける駆
    動力の大きさと前記ヘッドの幅方向位置との関係が2ト
    ラックの範囲で勾配の変動が10%以内であることを特
    徴とする請求項1記載の磁気ディスク装置。
  5. 【請求項5】情報を記憶する磁気ディスクと、前記磁気
    ディスクに情報を書き込むための記録用変換素子と、読
    み取るための再生用変換素子とを備えたヘッドを備え、
    前記ヘッドを支持しディスク上を移動させるためのサス
    ペンションと、前記サスペンションを駆動する駆動装置
    とからなるアクチュエータと、前記アクチュエータの可
    動範囲を制限するストッパを備えた磁気ディスク装置に
    サーボ信号を記録する方法であって、前記ヘッドを位置
    決めするための情報が記録されていない前記磁気ディス
    クにサーボ信号の記録をおこなう段階において、前記ア
    クチュエータを前記ストッパに押し付けた状態で前記ア
    クチュエータを駆動する力を変化させることによって前
    記ストッパの弾性変形量を変化させて前記ヘッドの位置
    の微調整をおこない、前記ヘッドの再生出力のディスク
    径方向位置依存性を測定することを特徴とするサーボ信
    号記録方法。
  6. 【請求項6】請求項5記載のサーボ信号記録方法におい
    て、前記再生出力の位置依存性の測定を行うためのパタ
    ーンが、前記アクチュエータを前記ストッパに押しつけ
    て弾性変形させた状態で前記ヘッドが位置する、磁気デ
    ィスク上最内周領域に記録されたことを特徴とする請求
    項5記載のサーボ信号記録方法。
  7. 【請求項7】情報を記憶する磁気ディスクと、前記磁気
    ディスクに情報を書き込むための記録用変換素子と、読
    み取るための再生用変換素子とを備えたヘッドを備え、
    前記ヘッドを支持しディスク上を移動させるためのサス
    ペンションと、前記サスペンションを駆動する駆動装置
    とからなるアクチュエータと、前記アクチュエータの可
    動範囲を制限するストッパを備えた磁気ディスク装置に
    サーボ信号を記録する方法であって、前記ヘッドを位置
    決めするための情報が記録されていない前記磁気ディス
    クにサーボ信号の記録をおこなう段階において、前記ア
    クチュエータを前記ストッパに押し付けた状態で前記ア
    クチュエータを駆動する力を変化させることによって前
    記ストッパの弾性変形量を変化させて前記ヘッドの位置
    を段階的に変化させて、複数の半径位置に互いに重なり
    合わない一定長のパターンを記録することを特徴とする
    サーボ信号記録方法。
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