JP2007115324A - ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シングル・ライト方式におけるデータトラックの書込幅の繰り返し変動の影響を低減できるディスク装置を提供する。
【解決手段】隣接する円周内側または外側のデータトラックによって一部が上書きされて形成されたデータトラックを有する記録媒体、記録媒体に対して情報を書込む記録ヘッドと記録媒体から情報を読み出す再生ヘッドとを備えるヘッドアセンブリ、及びヘッドアセンブリの記録媒体に対する位置を制御する制御デバイスと、を含み、制御デバイスは、データトラックの書込幅の繰り返し変動を検出し、この繰り返し変動を補正するための補正用書込電流値を決定し、補正用書込電流値に基づいて書込動作の制御を実行するディスク装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハードディスク等のディスク装置の改良に関する。

近年では、種々の装置にハードディスクが搭載されている。例えば携帯用音楽プレーヤや、カーナビゲーションシステムなどにもハードディスクが搭載されている。こうした状況の下、ハードディスク自体の小型化を進めながら、情報の記録容量を増大させる技術の一つとして、例えば、記録媒体の円周内側から外側へと順次、隣接するデータトラックで一部を上書きしながら、板葺き屋根（ｓｈｉｎｇｌｅ）のようにデータトラックを記録していく方法がある（以下、シングル（ｓｈｉｎｇｌｅ）・ライト方式と呼ぶ）。これにより、実際の磁気ヘッドが書き込む記録幅よりも狭いデータトラックを実現できる。

ところで、一般にディスク装置においては、ディスクの回転軸の偏心等により生ずる繰り返しランナウトと呼ばれる現象に起因して、ヘッドの位置決め制御を行うためのヘッドサーボ信号にうねりを生じる場合がある。

また、上記シングル・ライト方式のディスク装置では、この繰り返しランナウトにより、データトラックの書込幅に繰り返し変動が生じる場合がある。図９には、データトラックの書込幅の繰り返し変動の様子が示される。図９において、ディスク上にデータトラック１００ａを書き込むヘッド１０は、書込動作中にディスクに対する相対位置が、動線１０２ａのように磁気ディスクの動径方向に周期的に変動する。次に、ヘッド１０により、上記データトラック１００ａを一部上書きしながら隣接するデータトラック１００ｂを書き込む際にも、ヘッド１０のディスクに対する相対位置は、動線１０２ｂのように周期的に変動する。このため、データトラック１００ａのトラック幅は、線１０４ａ、１０４ｂで示される理想的なトラック幅からずれて、変動することになる。この結果、図９のＡに示されるように、データトラック１００ａのトラック幅が狭くなる部分が生じる。このようなデータトラックから情報を読み出すと、トラック幅が狭くなった部分で隣接データトラックの情報が漏れ込む等の不都合が生じる可能性がある。

以上に述べた繰り返しランナウトに対して、下記特許文献１および特許文献２においては、ディスクの回転に同期したランナウトの回転同期成分を自動測定してランナウト補正データを作成し、このランナウト補正データによりヘッドの位置誤差を補正する技術が開示されている。また、下記特許文献３においては、繰返しランアウトにより隣接トラックのデータが当該トラックに接近して記録されることにより、当該トラックの情報を消去する現象（ｔｒａｃｋ ｓｑｕｅｅｚｅ）に対して、当該トラックと隣接トラックにおける繰返しランアウトの測定結果に基づいてｓｑｕｅｅｚｅプロファイルを算出し、その結果をサーボ制御ループに供給して記録ヘッドの位置誤差を補正する技術が開示されている。
特開平１１−３５３８３１号公報 米国特許第６０６９７６４号明細書 米国特許第６８８２４９７号明細書

しかし、上記従来の技術においては、繰返しランアウトによりデータトラックの書込み位置が変動しないように補正することを目的としているため、隣接データトラックで一部上書きしながらデータトラックを形成するシングル・ライト方式にそのまま適用しても、データトラックの書込幅の変動に対応できないという問題があった。また、繰返しランアウトの補正データを得る際、一定間隔で設けられたサーボ・セクタでサンプリングした位置情報を用いているため、サーボ・セクタ間におけるランアウト成分については、サーボ制御ループの周波数帯域内の成分しか補正できないという問題があった。

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、シングル・ライト方式におけるデータトラックの書込幅の繰り返し変動の影響をサーボ・セクタ間隔で律則される周波数帯域を越えて低減できるディスク装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、ディスク装置であって、同心円状またはスパイラル状のデータトラックであって、隣接する円周内側または外側のデータトラックによって一部が上書きされて形成されたデータトラックを有する記録媒体と、前記記録媒体に対して情報を書込む記録ヘッド、及び前記記録媒体から情報を読み出す再生ヘッドを備えるヘッドアセンブリと、前記ヘッドアセンブリの前記記録媒体に対する書込動作を制御する制御デバイスと、を含み、前記制御デバイスは、前記データトラックの書込幅の繰り返し変動を検出し、前記繰り返し変動を補正するための補正用書込電流値を決定し、前記補正用書込電流値に基づいて前記書込動作の制御を実行することを特徴とする。

また、上記記録媒体上のサーボ・セクタで挟まれたデータトラックには、互いに位相の異なる位置誤差検出信号が、トラック幅方向にトラックピッチだけずれて、トラック方向に繰り返し記録され、前記制御デバイスは、前記再生ヘッドにて読み取られた前記位置誤差検出信号に基づいて、前記データトラックの書込幅の繰り返し変動を検出することを特徴とする。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１には、本発明にかかるディスク装置の実施形態のブロック図が示される。図１において、ディスク装置は、例えば面内記録方式によるハードディスクであり、記録媒体１２と、ヘッドユニット１４と、ヘッド駆動制御部１６と、リード・ライト（ＲＷ）部１８と、制御部２０と、記憶部２１とを含んで構成されている。

記録媒体１２は、円盤状の磁気記録媒体である。この記録媒体１２は、回転可能に支持され、筐体のベースに固定されている。この記録媒体１２には、同心円状またはスパイラル状にデータトラックが形成されており、隣接する円周内側または外側のデータトラックによって一部が上書きされて形成されたデータトラックを含む。すなわち、少なくとも一部のデータトラックは、シングル・ライト方式のデータトラックとなっている。データトラックにはセクタを単位としてデータが書込まれ、そのデータの大きさは５１２バイトである。

ヘッドユニット１４は、少なくとも一つのヘッドアセンブリを含む。このヘッドアセンブリは、図２にその概要を示すように、記録媒体１２の各記録面に対応するヘッド１０と、各ヘッド１０を支持するアーム２２とを含んで構成されている。ヘッド１０は、記録媒体１２に対して情報を書込む記録ヘッドと記録媒体１２から情報を読み出す再生ヘッドとを備えている。また、ヘッドユニット１４は、ボイスコイルモータの回転中心を中心として回動可能に支持される。

ヘッド駆動制御部１６は、制御部２０から入力される指示に従って、ボイスコイルモータを駆動し、ヘッドユニット１４に含まれるヘッド１０の位置を制御する。ＲＷ部１８は、ヘッド１０に含まれる再生ヘッドが記録媒体１２から読み出す情報に対し、復号などの所定処理を行い、制御部２０に出力する。また、このＲＷ部１８は、制御部２０から入力される記録対象の情報を符号化するなど所定処理し、ヘッド１０に含まれる記録ヘッドを介して、記録媒体１２に当該情報を記録する。

制御部２０は、ホストとなるコンピュータ等に接続され、ホスト側からの再生要求に従って情報の記録されている場所までヘッド１０を移動するよう、ヘッド駆動制御部１６に指示し、また、ＲＷ部１８が出力する情報をホスト側へ出力する。また、ホスト側からの記録要求に従って、情報を記録する位置までヘッド１０を移動するよう、ヘッド駆動制御部１６に指示するとともに、ＲＷ部１８に対して記録の対象となる情報を出力する。さらに、シングル・ライト方式のデータトラックの書込幅の制御も行う。この制御動作については後述する。

記憶部２１は、フラッシュメモリ等により構成され、ディスクにデータトラックを書き込むための書込電流値等を格納する。なお、ディスク上に記憶部２１を形成してもよい。この場合には、ディスク上に形成されたトラックの、次トラックにジャンプする直前に再生ヘッドが読み出せる位置に次トラックの書込電流値等を格納するように構成する。これにより、トラックジャンプ前に制御部２０が次トラックの書込に必要なデータを取得することができる。

上記制御部２０は、情報を記録するデータトラックを、記録媒体１２の面に、例えば同心円状に形成する。このとき制御部２０は、記録媒体１２の円周内側または外側のいずれか一方である第１側のトラックの一部を、他方側である第２側のトラックで上書きして、シングル・ライトを行う。以下の例では、第１側としての外周側のトラックの一部を、隣接する、第２側としての内周側のトラックによって上書きして、シングル・ライトを行う場合を例として説明する。

本実施形態の制御部２０は、シングル・ライトに係るデータトラック群のデータエリアに、それぞれデータトラックの幅の位置誤差検出信号を、動径方向に互いに隣接しない部分を有して記録する。例えば、各データトラックにおいてデータセクタ長を２Ｎ（Ｎは１／２、または１以上の整数）で除して記録長Ｌを得ておき、シングル・ライトに係るデータトラックの一つを注目トラックとして、当該注目トラック上のいずれかのデータセクタの先頭から、記録長Ｌだけ所定強度のバースト信号を記録し、これに続く記録長Ｌの部分はＤＣイレーズする動作を繰り返して行う。このようにバースト信号の記録とＤＣイレーズとを記録長Ｌごとに交互に行った信号部分（位置誤差検出信号）を注目トラック上に記録する。つまり、いわゆるサーボ・セクタに書き込まれたＣバースト信号に相当する位置誤差検出信号を注目トラック上に繰り返し記録する。

次に、注目トラックに隣接するトラックについて、いずれかのデータセクタの先頭から、記録長Ｌの部分をＤＣイレーズし、次に、引き続く記録長Ｌの部分に所定強度のバースト信号を記録する動作を繰り返して行う。すなわち、注目トラックに記録した位置誤差検出信号とは位相が１８０度ずれている位置誤差検出信号（いわゆるサーボ・セクタに書き込まれたＤバースト信号に相当する）を、注目トラックに隣接するトラックに繰り返し記録する。

このようにすると、シングル・ライトに係るデータトラック群において、図３に示すように、所定強度のバースト信号（ハッチング部分）と、ＤＣイレーズされた部分（空白部分）とがチェッカーパターン状に配列され、互いに位相の異なる位置誤差検出信号が、トラック幅方向にトラックピッチだけずれて、トラック方向に繰り返し記録されることとなる。１つのデータセクタに付き、Ｎ個の位置誤差信号が検出される（Ｎ＝１／２の場合は、２つのデータセクタで１個の位置誤差信号が検出されることを意味する）。

なお、ここではデータセクタを単位として、そのバースト信号の記録長を定めたが、これに限られるものではない。例えば、サーボ・セクタに挟まれたデータ領域に２個以上のデータセクタが配置するような場合や、サーボ・セクタをまたがるようなスプリット・セクタが存在する場合には、サーボ・セクタ間の領域を単位として、バースト信号の記録長を定めても良い。

図４には、あるトラック（ｎ）とトラック（ｎ＋１）の境界位置を検出するための記録パターン（ｂ）と（ｅ）が示される。ここで、記録パターン（ｂ）は、図３に示されるバースト信号を、記録パターン（ｅ）は、図３に示されるＤＣイレーズされた部分をそれぞれ表している。また、図中の番号ｊはあるデータセクタの位置誤差検出用の記録パターン（ｂ）と（ｅ）のペアを示す番号であり、０からＮまでの値を取る。再生ヘッドでこの記録パターンを再生した時の信号波形の概念図をその下に示した。再生ヘッドがトラック境界を通過する時にはＣバースト信号の振幅ＣｊとＤバースト信号の振幅Ｄｊが等しくなり（中段）、外周側にずれるとＣｊ＞Ｄｊ（上段）、内周側にずれるとＣｊ＜Ｄｊとなる（下段）ので、Ｃｊ−Ｄｊはトラック境界でゼロクロスする位置誤差信号となる。

なお、ここまでの説明では、位置誤差検出信号をトラックの幅に亘って記録する例について述べたが、位相が１８０度ずれた２種類の位置誤差検出信号が、記録媒体１の動径方向にトラックピッチだけずれていれば、隣接する２つのトラックにまたがって記録されてもよい。つまり、いわゆるサーボ・セクタに書き込まれたＡバースト信号とＢバースト信号とに相当するものであってもよい（図５参照）。

制御部２０は、上記Ｃｊ−Ｄｊ＝０となる点を追跡することにより、シングル・ライトに係るデータトラックの境界を測定することができる。この境界測定により、本実施形態においては、シングル・ライトに係るデータトラックの書込幅の繰り返し変動を測定することができる。

図６には、データトラックの書込幅の繰り返し変動を測定する手順のフローが示される。図６において、まずｍ＝１とおく（Ｓ１）。ここで、ｍは自然数である。

次に、２つのデータトラックをシングル・ライトする。すなわち、制御部２０がヘッド駆動制御部１６、ＲＷ部１８に指示をして、ディスクの最外周側にトラックを形成し、その一部を内側のトラックで上書きする（Ｓ２）。この場合、データセクタの全領域に、図３に示された位置誤差検出信号を記録する。

次に、制御部２０は、再生ヘッドでこの位置誤差検出信号を再生した時の信号をＲＷ部１８から受け取り、その振幅から上記Ｃｊ−Ｄｊ＝０となる点を追跡してトラックの境界を測定する（Ｓ３）。測定フローには明示していないが、この測定には、再生時の繰り返しランアウトに基づかないトラック境界の変動分を除去する平均化の処理が含まれている。この繰り返し回数は例えば１００程度に設定する。

上記Ｓ２、Ｓ３のステップは、所定回数Ｍになるまで繰り返す。このＭの値としては、例えば１００程度に設定する（Ｓ４）。その後、測定したトラック境界のデータを平均化する（Ｓ５）。トラック境界のデータを平均化することにより、繰り返しランナウトに基づかないデータトラックの書込幅の変動分を除去することができ、繰り返しランナウトによるトラックの書込幅の繰り返し変動を得ることができる。ただし、上記方法で求められるデータトラックの書込幅の繰り返し変動には、トラックの記録時の変動と、再生時の変動とが含まれる。

以上に述べたＳ１からＳ５までのステップを、ディスクの最外周側から内周側に向かって順次実行することにより、ディスク上の全トラックの書込幅の繰り返し変動を求めることができる。なお、ディスクの最内周側から外周側に向かって測定を行ってもよい。

制御部２０は、以上のようにして求めたトラックの書込幅の繰り返し変動に基づき、セクタ単位でトラックの書込幅を調整するための補正用書込電流値を決定する。

図７には、上記補正用書込電流値及びこれを使用して書き込まれたデータトラックの例が示される。図７において、上段の♯番号はディスク上に形成された各データセクタの番号である。

上述したように、データトラックは、繰り返しランナウトによりその書込幅が変動している。この書込幅の変動は、上記図６の方法により測定できる。そこで、制御部２０は、各データセクタ毎に、平均的な書込幅に近づけるように書込電流値を補正した補正用書込電流値を決定し、電流テーブルを作成して記憶部２１に格納する。平均的な書込幅は、図７の中段に破線で示され、例えば各データトラックのディスク上１周分の書込幅の平均値である。また、補正用書込電流値の例が図７の下段にＩｗ１、Ｉｗ２として示される。なお、補正前の書込電流値も１点鎖線で示されている。

図７の中段に示されるデータトラック１、２は、補正用書込電流値Ｉｗ１、Ｉｗ２により補正された後の書込幅が示されている。すなわち、Ｉｗ１の値が補正前の書込電流値よりも高くなると、データトラック１の書込幅が広くなり、低くなると狭くなる。データトラック２についても同様である。データトラック１の例では、１、４、５、７番のデータセクタの補正用書込電流値が補正前の書込電流値よりも高く設定され、２、３、６番のデータセクタの補正用書込電流値が補正前の書込電流値よりも低く設定されている。本例では、制御部１０は、データトラック１の書込幅の変動の大きさに応じて、各データセクタ毎に補正用書込電流値Ｉｗ１、Ｉｗ２を決定する。Ｉｗ１、Ｉｗ２の補正前の書込電流値からの補正量は、各データセクタ毎の書込幅の変動の大きさに応じて決定する。これにより、データトラック２により一部が上書きされたデータラック１の書込幅を、破線で示される平均的な書込幅に近づけることができ、データ読み出し時にトラック幅が狭くなった部分で隣接データトラックの情報が漏れ込む等の影響を低減できる。なお、データトラック２がさらに内周側のデータトラックで上書きされる場合にも、上記データトラック１と同様に書込幅の変動を補正でき、以後同様に全てのデータトラックの書込幅の変動を補正することができる。

図８には、上記補正用書込電流値及びこれを使用して書き込まれたデータトラックの他の例が示される。図８において、制御部２０は、図６の方法によりデータセクタ毎に書込幅Ｔｗｎを求め、これらの値と予め設定した閾値とを比較する。比較した結果が図８の中段に示される。図８の中段では、Ｔｗｎが閾値より大きい場合を白丸で示し、Ｔｗｎが閾値より小さい場合を黒丸で示している。制御部２０は、閾値よりも小さい（書込幅が狭い）データセクタについて、データトラック１を書き込むための補正用書込電流値Ｉｗ１を、補正前の書込電流値ｉｗよりΔ大きい電流値（ｉｗ＋Δ）として設定し、データトラック１を上書きするデータトラック２を書き込むための補正用書込電流値Ｉｗ２を、補正前の書込電流値ｉｗよりΔ小さい電流値（ｉｗ−Δ）として設定する。本例では、１、５番のデータセクタについて補正用書込電流値が設定されている。これにより、データトラック１の書込幅が狭くなった部分について書込幅を広くするように補正することができ、隣接データトラックの情報が漏れ込む等の影響を低減できる。また、補正用書込電流値は、書込幅Ｔｗｎが閾値よりも低い場合にだけ設定され、その補正量もΔと一定であるので、データトラック書込時の制御部２０の動作負担を軽減することができる。

上記の説明では、一般的なハードディスクで採用されている５１２バイト長セクタフォーマットを想定していたが、将来的には、４キロバイト長のセクタフォーマットが採用される機運がある。この場合、Ｎ＝８にすることにより、５１２バイトセクタと同等の精度で書込幅の変動を補正することが可能である。これに伴い、補正用書込電流値Ｉｗ１、Ｉｗ２はデータセクタを８分割したセグメント毎の書込幅の変動の大きさに応じて決定する。

また、書込幅の繰り返し変動の影響を低減するさらに他の例として、書込幅Ｔｗｎが図８に示される閾値より小さいデータセクタについて、情報を読み出す時のＥＣＣ（Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ Ｃｏｄｅ）の誤り訂正能力を高くするように構成してもよい。ＥＣＣ回路は、誤り訂正のために付加したＥＣＣシンボル数の１／２のシンボル数の誤りまで訂正することが可能であるが、書込幅の変動の少ないセクタについては、この最大シンボル数の訂正を実行しなくても、誤りなく読み出すことができる場合が多い。そこで、閾値より小さいデータセクタに関してのみ、訂正シンボル数を最大に設定することにより、ＥＣＣ回路の負担を軽減することができる。また、データセクタを細かく分割したセグメント毎に、書込幅の変動を検出することにより、閾値より小さくなる詳細な位置情報が得られる。これをイレージャポインタとして用いてイレージャ訂正（Ｅｒａｓｕｒｅ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を適用すると、最大訂正シンボル数の２倍程度の誤りシンボルを訂正することができる。イレージャポインタは、当該セクタのアドレス情報とともに、記憶部２１に登録しておいてもよい。誤り訂正能力を高くすることにより、書込幅が狭くなった部分で隣接データトラックの情報が漏れ込んだ場合にも、読み出した情報の品質を高く維持することができる。

本発明の実施形態に係るディスク装置の概要を表すブロック図である。 本発明の実施形態に係るヘッドユニットの概要図である。 本発明の実施形態に係る位置誤差検出信号の記録例を表す説明図である。 本発明の実施形態に係る位置誤差検出信号の記録例を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係る位置誤差検出信号の記録例を表す説明図である。 データトラックの書込幅の繰り返し変動を測定する手順のフロー図である。 補正用書込電流値及びこれを使用して書き込まれたデータトラックの例を示す図である。 補正用書込電流値及びこれを使用して書き込まれたデータトラックの他の例を示す図である。 データトラックの書込幅の繰り返し変動の様子を示す図である。

符号の説明

１０ ヘッド、１２ 記録媒体、１４ ヘッドユニット、１６ ヘッド駆動制御部、１８ リード・ライト部、２０ 制御部、２１ 記憶部、２２ アーム。

Claims (9)

1. 同心円状またはスパイラル状のデータトラックであって、隣接する円周内側または外側のデータトラックによって一部が上書きされて形成されたデータトラックを有する記録媒体と、
   前記記録媒体に対して情報を書込む記録ヘッド、及び前記記録媒体から情報を読み出す再生ヘッドを備えるヘッドアセンブリと、
   前記ヘッドアセンブリの前記記録媒体に対する書込動作を制御する制御デバイスと、
   を含み、
   前記制御デバイスは、前記データトラックの書込幅の繰り返し変動を検出し、前記繰り返し変動を補正するための補正用書込電流値を決定し、前記補正用書込電流値に基づいて前記書込動作の制御を実行することを特徴とするディスク装置。
2. 請求項１記載のディスク装置において、前記記録媒体上には、互いに位相の異なる位置誤差検出信号が、トラック幅方向にトラックピッチだけずれて、トラック方向に繰り返し記録され、前記制御デバイスは、前記再生ヘッドにて読み取られた前記位置誤差検出信号に基づいて、前記データトラックの書込幅の繰り返し変動を検出することを特徴とするディスク装置。
3. 請求項１記載のディスク装置において、前記補正用書込電流値は、各データセクタ毎に前記各データトラックについて決定されることを特徴とするディスク装置。
4. 請求項１記載のディスク装置において、前記補正用書込電流値は、前記データセクタを分割した各セグメント毎に前記各データトラックについて決定されることを特徴とするディスク装置。
5. 請求項１記載のディスク装置において、前記補正用書込電流値は、前記書込幅の変動量が所定の閾値を超えるデータセクタについてのみ決定されることを特徴とするディスク装置。
6. 請求項４記載のディスク装置において、前記補正用書込電流値は、前記書込幅の変動量が所定の閾値を越えるセグメントについてのみ決定されることを特徴とするディスク装置。
7. 請求項５記載のディスク装置において、前記制御デバイスは、前記書込幅の変動量が所定の閾値を超えるセクタについて、前記補正用書込電流値の決定に加えてＥＣＣの訂正シンボル数を増加することを特徴とするディスク装置。
8. 請求項６記載のディスク装置において、前記制御デバイスは、前記書込幅の変動量が所定の閾値を超えるセグメントについて、前記補正用書込電流値の決定に加えてイレージャ訂正を実行することを特徴とするディスク装置。
9. 請求項１記載のディスク装置において、前記補正用書込電流値は前記記録媒体上に形成されたトラックの、次トラックにジャンプする直前の位置に格納されることを特徴とするディスク装置。
   

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