JPH10320943A

JPH10320943A - 光学ヘッド・サーボ・ライタ

Info

Publication number: JPH10320943A
Application number: JP10062944A
Authority: JP
Inventors: Moraleu Alex; アレックス・モラルー; Sejina Blasstimil; ヴラスティミル・セジナ; Inver Michael; マイケル・インバー; Womack Ken; ケン・ウォマック; Sweyn Robin; ロビン・スウェイン
Original assignee: Phase Metrics Inc
Current assignee: Phase Metrics Inc
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 1998-12-04
Also published as: KR19980080235A

Abstract

(57)【要約】【課題】容易に行うことができるディスクのサーボ書
込みを行う方法および装置。【解決手段】密閉されたヘッド・ディスク・アセンブ
リ内でほぼ密閉されている基準表面上にクロック・トラ
ックが書き込まれている。密閉されたヘッド・ディスク
・アセンブリの外部の検出器はクロック・トラックを読
み取り、密閉されたヘッド・ディスク・アセンブリ内部
のトランスジューサを方向付けサーボ・トラックを書き
込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスクのサーボ
書込みを行う方法および装置に関する。本発明は特に、
密閉されたヘッド・ディスク・アセンブリ内のサーボ・
トラックに書込むことに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディスク・ドライブとは、共通の軸の回
りで回転するように取り付けられた１枚または複数の磁
気記録ディスクのスタックを有するデータ記憶装置であ
る。データはディスク上の同心トラックに記憶される。
トランスジューサ・ヘッドによってディスク表面からデ
ータが読み取られ、あるいはデータがディスク表面に書
き込まれる。通常、ディスク表面当たりに１つの読取り
／書込みヘッドがある。ただし、任意の所与の時間には
通常、単一のヘッドと一つのディスク表面との組合せの
みがユーザ・データを読み取り、あるいは書き込むこと
ができる。ヘッドはアクチュエータに取り付けられる。
アクチュエータは、ヘッドをディスクを横切って半径方
向へ移動させるボイス・コイル・モータを有する。ヘッ
ドは通常ある高さ（＞１μｍ）で、回転するディスク表
面の上を「浮動」する。その高さは、ディスク表面上の
塵またはその他の汚染のためにヘッド・クラッシュや、
データ喪失や、ヘッドおよびディスクに対する損傷を生
じさせる可能性が高い高さである。このため、ディス
ク、アクチュエータ、ヘッドは、ヘッド・ディスク・ア
センブリ（ＨＤＡ）と呼ばれる密閉されたユニット内に
配置される。

【０００３】アクチュエータの移動は、１枚または複数
のディスク上に記録されたサーボ情報を使用してサーボ
・システムによって制御される。このサーボ情報を読み
取ることによって、ヘッドの実際の半径方向位置を求め
ることができ、所望のヘッド半径方向位置との比較後、
それに応じてアクチュエータを移動させる制御信号を送
信することができる。一般に２種類のサーボ・システム
が使用される。第１のサーボ・システムは一般に、専用
サーボ・システムと呼ばれ、この場合、１つのディスク
表面（サーボ・ディスク）がサーボ情報の記憶専用に使
用される。サーボ・ヘッドは常にこの情報を読み取り、
サーボ・ディスクに対するサーボ・ヘッドの位置を示
し、さらに、そのアクチュエータ上の他のすべてのデー
タ・ヘッドの位置を示す連続信号を与える。第２のタイ
プのサーボ・システムでは、サーボ情報のセクタに各デ
ィスク表面上のデータのセクタが挿入される（この種の
システムをセクタ・サーボと呼ぶ）。ヘッドは、データ
・トラックに追従する際に、各サーボ・セクタからサー
ボ情報の新しいサンプルを読み取り、その情報を用いて
ヘッド自体の位置を制御する。どちらのタイプのサーボ
・システムでも、ディスク上のデータ記憶領域の半径方
向限界を示すサーボ・ガードバンドが内径および外径に
ある。多くの場合、ディスク・ドライブへの電源を遮断
したときには、一方のサーボ・ガードバンド領域がヘッ
ドのランディング・ゾーンとして使用される。

【０００４】したがって、サーボ・パターンはトラック
全体、または同心トラックのセクタを備える。各トラッ
クはインデックス番号によって識別され、そのため、最
も近いトラック総数に対する半径方向位置を容易に判定
することができる。２つ以上の隣接するサーボ・トラッ
クからの信号の相対強度から導かれる誤差信号から、よ
り詳細な半径方向位置情報が与えられる。ヘッドの角位
置または方位は、サーボ・トラック内の周方向に整列
し、零角度を決めるために使用されるトラック上のある
特定のマークを備えた遷移から得られる。極座標内の半
径方向測定値と角測定値によって、ディスク表面の上の
ヘッドの位置が完全に指定される。

【０００５】サーボ・パターンのディスク上への最初の
書込みは、ディスク・ドライブの製造における重要なス
テップである。サーボ・トラックのできるだけ正確な書
込みを行い、同時にディスク表面の汚染を防止すること
が必須である。従来、これは、それ自体のトランスジュ
ーサ・ヘッドを有する専用のサーボ書込み装置を使用す
ることによって行われていた。従来技術では、すでにＨ
ＤＡに存在するディスク上にクロック・トラックが書き
込まれている。次いで、ディスクは、複数のヘッドを有
するディスク・ドライブ・アセンブリとして組み立てら
れる。次いで、ディスクの外径上に書き込まれたクロッ
ク信号を使用してサーボ情報がディスク上に書き込まれ
る。サーボ・ライタによって同時に読み取られるクロッ
ク・トラックとの同期をとることによって、ある遷移を
いつ書き込むかを製品のヘッドに伝えるタイミング情報
の形態の角情報が与えられる。ヘッドは、サーボ書込み
時に、１マイクロインチよりも高い解像度で制御されト
ラック間で移動される。このように、すべてクロック・
トラックに対する角度を基準とする円形サーボ・トラッ
クを得ることができる。

【０００６】従来型のサーボ・ライタは非常に正確なサ
ーボ・パターンを生成することができるが、コストの点
で重大な欠陥を有する。従来型の機械は、大形の光学
（振動絶縁）テーブルが必要であるために、顕著な空間
要件を有し、かつ高価である。また、サーボ書込みプロ
セス中にディスク表面が露出されるので、このプロセス
はクリーン・ルーム内で実行しなければならない。クリ
ーン・ルームを建築し運営するにはかなりコストがかか
る。利用可能なクリーン・ルーム空間の量またはサーボ
・ライタの数に対する制約のために、ディスク・ドライ
ブ生産ラインの総スループットが制限される。このた
め、より簡単で廉価なサーボ書込み方法を開発するため
の様々な試みがなされている。

【０００７】ＥＰＡ３２７２０７号は、密閉されたＨＤ
Ａの外部で１枚のディスクのみのサーボ書込みを行う方
法を開示している。残りのディスク表面は、すでにサー
ボ・パターンを有するディスクからパターンを有効にコ
ピーすることによって、ＨＤＡが密閉された後にサーボ
書き込みされる。同様に、米国特許第４５３１１６７号
は、ＨＤＡの外部のディスク・スピンドルに取り付けら
れたマスタ・ディスク・カートリッジからＨＤＡの内部
のディスク上にサーボ・パターンをコピーするサーボ・
ライタを開示している。マスタ・ディスク・カートリッ
ジは、ディスク・ドライブがサーボ書込みされた後に取
り外される。ＥＰＡ３２７２０７号では、最初のマスタ
・ディスクを生成するためにクリーン・ルームが必要で
ある。米国特許第４５３１１６７号では、サーボ・トラ
ックが書き込まれた後にマスタ・ディスクを取り外す必
要がある。さらに、米国特許第４５３１１６７号で開示
された方法は、ある設計のディスク・ドライブにしか適
用できない。

【０００８】ＩＢＭに譲渡された米国特許第５３３９２
０４号では、密閉されたディスク・アセンブリ内部でク
ロック・トラックが書き込まれ、次いで光学カー効果を
使用して、クロック・トラックが読み取られ、密閉され
たＨＤＡ内のディスク上にサーボ情報を書き込むトラン
スジューサが制御される。クロック・トラックは、ＨＤ
Ａ内に配置されたトランスジューサを用いて書き込まれ
る。密閉されたディスク・アセンブリ内部のトランスジ
ューサを使用してクロック・ヘッドを書き込むと、クロ
ック・トラックの幅が狭くなる。このようにクロック・
トラックの幅が狭いと、クロック・トラックが標準磁気
光学ヘッドによって光学的に読み取られるときに信号雑
音問題が発生する。多くの光学システムでは、システム
が確実に実行するには５ＫＨｚの帯域幅にわたって３０
ｄＢを超える信号雑音率が必要である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】したがって、ディスク
上のトラックのサーボ書込みを行う改良された方法が望
ましい。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ディスクのサ
ーボ書込みを行う方法および装置である。クロック・ト
ラックは、ディスクの回転時にディスクに対して固定さ
れたままである基準表面上に書き込まれあるいはスタン
ピングされる。ディスクは、ほぼ密閉されたヘッド・デ
ィスク・アセンブリの内部に密閉される。クロック・ト
ラックが読み取られ、サーボ・トラックを書き込むトラ
ンスジューサ・ヘッドを制御するために使用される。

【００１１】当業者には、本発明の目的および利点が下
記の詳細な説明および添付の図面を検討した後に容易に
明らかになろう。

【００１２】

【発明の実施の形態】多数の技法を使用して、ディスク
の回転に対して固定された表面上にクロック・トラック
を書き込むことができる。そのような１つの技法を図１
に示す。図１は、ディスク・クロック・ライタ及びサー
ティファイア・システム１００（「クロック・ライ
タ」）の一実施形態を示す。このシステムは、キーボー
ド１０６とモニタ１０８とを含むことができるパーソナ
ル・コンピュータ（「ＰＣ」）または他の種類のコンピ
ュータ・コントローラ１０４によって制御される。コン
ピュータ・コントローラ１０４はバス１１０に結合さ
れ、コンピュータ・コントローラ１０４からクロック・
ライタ１００の残りの部分を制御する拡張ボードに命令
を伝達する。

【００１３】クロック・ライタ１００は磁気媒体または
ディスク１１２上に幅広クロック・トラックを書き込む
ように設計されている。ディスク１１２は、ヘッド・デ
ィスク・マウント１１６の下方のモータによって駆動さ
れるスピンドル１１４上で回転する。ディスク・マウン
ト１１６のモータは、ロボティクス・ボード１２０に信
号を経路指定するユーザ拡張ボード１１８に結合するこ
とができる。ロボティクス・ボード１２０は、ディスク
１１２の回転を制御する駆動モータと、基準ヘッド１２
２およびクロック書込みヘッド１２４の移動を制御する
その他のモータとの調和を図る。ロボティクス・ボード
１２０は、独立のディスプレイ１２６と、キーパッド１
２８と、ロボティック・モータ・センサ１３０とを含
む。

【００１４】基準ヘッド１２２は、基準及びパターン生
成ボード１３４によって生成された信号を増幅する基準
読取り／書込み前置増幅器ボード１３２によって制御さ
れる。基準及びパターンボード１３４は、基準読取り／
書込み前置増幅器ボード１３２へ送信する信号を増幅す
るモジュール１３６および１３８を含む。

【００１５】基準ヘッド１２２は、基準及びパターンボ
ード１３４によって生成された命令を使用してディスク
１１２上に基準トラックを書き込む。基準トラックは、
クロック・トラックを書き込む際に使用される閉鎖（cl
osure ）技法と同様な閉鎖技法を使用して生成すること
ができる。基準トラックは、基準ヘッド１２２を一定の
半径に保持しながら書き込まれる。基準ヘッド１２２
は、遷移を含む基準トラックをディスク上に書き込む。
遷移とは、ディスク１１２の１回転中に必要な遷移の総
数に基づいて予測された遷移周波数で生じる磁気方向の
変化である。ディスクが完全に１回転した後、基準ヘッ
ドが再び基準トラックの始めに出会ったとき、第１の遷
移と最後の遷移との間の間隔が正しいかどうか（すなわ
ち、０度および３６０度の基準パターンの位相が適切に
合致しているかどうか）を判定するために基準トラック
を読む。この手順が、クロック・トラックの書込みに関
連して使用される際は、トラック閉鎖検査と呼ばれるこ
とが多い。位相パターンが適切に合致し所望の数の遷移
が存在する（通常、カウンタによって検査される）場
合、受け入れられる基準トラックが書き込まれたことに
なる。受け入れられる基準トラックが書き込まれていな
い場合、他のトライアル基準トラックが書き込まれ検査
され、受け入れられる基準トラックが得られるまでプロ
セス全体が繰り返される。

【００１６】基本的に、各基準トラックの遷移周波数は
前の基準トラック書込み時の閉鎖の欠如に対して調整さ
れるべきであるが、実際には、トライアル基準トラック
の書込み間のディスクの回転速度の小さな変動のために
無駄が多い。これに代わり、固定周波数を有する結晶制
御式発振器をトライアル基準トラックに使用し、ディス
ク回転速度の変動によって各トライアル時にわずかに異
なる基準トラックを生成させることができる。いずれ、
これらのトラックのうちの１つが受け入れられる基準ト
ラックとなる。クロック・トラックに適用されるそのよ
うなモンテカルロ手法は、当技術分野で良く知られてお
り（たとえば、米国特許第４１３１９２０号「Ｒｅｇｅ
ｎｅｒａｔｅｄＣｌｏｃｋＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆ
ｏｒＳｅｒｖｏ−ＴｒａｃｋＷｒｉｔｅｒｓ」を参
照されたい）、通常、ディスク当たりに数秒しかかから
ない。

【００１７】通常、基準及びパターンボード１３４内に
配置されたＲＯＭから所望の基準パターンを生成するこ
とができるが、異なる基準パターンが必要である場合、
モジュール１４２を介してパターン生成ボード１３４と
通信するパターンＲＡＭ１４１にこのようなパターンを
入力することができる。基準トラックは、クロック・ト
ラック遷移の書込みを制御するために使用される。

【００１８】一実施形態では、所望のクロック・トラッ
クの遷移周波数が基準トラックの遷移周波数に合致す
る。この構成では、遷移周波数は、クロック・トラック
上に合焦するために使用されるカー・システムの回折制
限光学系がクロック・トラック上のビットに合焦できる
ように選択される。ディスク・ドライブ上の市販の電子
機器は約１ＭＨｚで動作することが多いので１ＭＨｚク
ロック信号が適切であることが判明している。１ＭＨｚ
クロックでは、クロック・トラック長をカー・システム
によって読み取れるほど大きくすることもできる。レン
ズは、読取りレーザ光線を通常は１ミクロンないし１０
０ミクロンのスポット・サイズに合焦させる。ただし、
レーザの周波数を高くすればするほど（たとえば、可視
光）、スポット・サイズを小さくできることが認識され
よう。通常、７ミクロンよりも小さなビット・サイズで
は、スポット・サイズはビット境界を越え、場合によっ
ては他のビットと重なり合う。ビット・サイズよりも大
きなスポット・サイズでは、信号雑音比が著しく低下
し、エラーの確率が増大する。好ましい実施形態では、
スポット・サイズは、エネルギーの大部分がクロック信
号の基本周波数に入るようにビット・サイズに合致する
ように調整される。１ＭＨｚクロック信号では、ビット
長が約１０ミクロンになる。これは、通常カー効果検出
で使用される７ミクロン・スポット・サイズに適してい
る。基準トラックが適切に閉鎖されているかどうかは、
パターン検証ボード１４２内の電子機器によって監視さ
れる。

【００１９】基準ヘッド１２２によって基準トラックが
書き込まれた後、クロック・ヘッド１２４によってクロ
ック・トラックが書き込まれる。クロック・ヘッド１２
４は、基準ヘッド１２２の出力をガイドとして使用して
クロック・トラックを書き込む。したがって、一実施形
態では、クロック・ヘッド遷移が基準トラック遷移に合
致するようにタイミングがとられ、異なる所与の半径で
の基準トラックとほぼ同様なクロック・トラックが生成
される。この遷移は、基準ヘッドのクロック・ヘッドか
らのオフセットのためにずれる恐れがある。幅広クロッ
ク・トラックが必要なので、クロック・ヘッド１２４が
ディスク１１２を横切って半径方向へ、クロック・ヘッ
ド１２４の幅よりも小さな距離だけ移動され、クロック
・トラックを書き込む手順が繰り返される。したがっ
て、クロック・トラックの各書込みは異なる半径で行わ
れるが、単一のクロック・トラックのそれぞれの異なる
書込みの縁部は合致し、あるいは重なり合う。基準トラ
ック遷移によってクロック・トラックの遷移のタイミン
グをとることにより、それぞれの異なるクロック部分の
遷移が適切に整列する。したがって、基準トラックをガ
イドと使用してクロック・トラックの一部を書き込む手
順はそれぞれの異なる半径で繰り返され、各繰り返しに
よってクロック・トラックの幅が増大する。この手順
は、クロック・トラックの所望の幅に達するまで繰り返
され、その時点で基準トラックを将来のために消去また
は無視することができる。

【００２０】一実施形態では、クロック書込みヘッドの
位置が、干渉計構成を使用するレーザ１４４を備えるレ
ーザ位置トランスジューサを用いて監視される。レーザ
１４４は、ビームスプリッタ１４６を通過する光線を放
出する。ビームスプリッタ１４６から反射されたビーム
の一部は基準鏡１４８に当たり、再びビームスプリッタ
１４６を通過し、鏡１５０から受光装置１５２に反射さ
れる。レーザ１４４からの最初のビームの第２の部分
は、ビームスプリッタ１４６を通過し、クロック・ヘッ
ド１２４に結合された鏡１５４から反射される。ビーム
スプリッタ１４６を透過したビームは鏡１５４からビー
ムスプリッタ１４６に反射され、ビームスプリッタ１４
６で反射されて、次いで鏡１５０によって受光装置１５
２に偏向される。これらの反射された光線は、受光装置
１５２によって検出される干渉パターンを生成する。受
光装置１５２は、検出された干渉パターンをレーザ電子
機器１５６に送り、レーザ電子機器１５６はこの情報を
処理し、クロック・ヘッド１２４の位置を判定する。レ
ーザ電子機器１５６の出力はサーボ・ボード１５８へ送
られ、サーボ・ボード１５８はこの出力を使用してＤＣ
サーボ駆動モータ１６０を制御する。ＤＣサーボ駆動モ
ータ１６０は、クロック・ヘッド１２４および鏡１５４
に結合されたアセンブリ１６２を移動させる。

【００２１】前述のシステムを使用すると、標準クロッ
ク書込みヘッドを用いて、幅が数百ミクロンのクロック
・トラックを生成することができる。厳密な幅は、クロ
ック・ヘッドが基準トラックを読み取り、すでに書き込
まれたクロック・トラックと重なり合い、あるいはその
クロック・トラックに連続するトラックを書き込む回数
を変化させることによって、容易に変化させることがで
きる。

【００２２】前述の実施形態は好ましい実施形態である
が、クロック・トラックを書き込む他の方法を使用する
ことができる。そのような１つの方法は、幅広クロック
・ヘッドを実施して、幅の広いクロック・トラックを書
き込むためのディスクの複数回の回転を不要にすること
である。

【００２３】第２の実施形態では、通常データが書き込
まれる領域の外側にある「テクスチャ・ゾーン」内の外
側ディスクまたは内側ディスクに対するレーザ書込みが
使用される。様々な基準表面を使用してクロック・トラ
ックを配置することができる。クロック・トラックをど
こに書き込むかに関する唯一の要件は、回転するディス
クに対してクロック・トラックを固定したままにしなけ
ればならないことである。一実施形態では、クロック・
トラックはディスク・ドライブのハブ上に書き込まれ
る。ディスク・ハブは寸法が一様で廉価であり、したが
って、クロック・トラックをハブ上に書き込むことによ
り、標準化手順を使用して多数のディスクまたはいくつ
かの異なる種類のディスクの書込みを行うことができ
る。

【００２４】クロック・トラックを書き込むには、ディ
スク基板の形成時を含め、ディスク製造の任意の好都合
な段階でレーザ・アブレーション（laser ablation）を
実行することができる。クロック・トラックを書き込む
他の技法はリソグラフィを使用する技法である。リソグ
ラフィック技法では、書き込まれたクロック・トラック
を含むフォトレジスト・マスクが基板に付与される。次
いで、マスクに照射光が当てられ、フォトレジスト・カ
バー基板上でクロック・マークが露出される。次のステ
ップで、クロック・マークが基板にエッチングされる。
シリコン・ウエハ処理に関するそのような技法は開発が
進んでいる。この結果得られるクロック・トラックは、
読取りレーザからの反射光の量を検出することによって
読み取ることができる。

【００２５】基準表面上にクロック・トラックを書き込
む他の方法は大量生産技法により適している。たとえ
ば、クロック・トラックは、回転するディスクに対して
固定された表面上にスタンプされる。この技法は、マス
タ・ディスクを作製し、次いで基準表面をスタンピング
することによって実施することができる。スタンピング
に使用される技法は、コンパクト・ディスクの大量生産
向けに開発されており、クロック・トラックの大量生産
に適している。スタンピングとリソグラフィは、クロッ
ク・トラック書込みのモンテカルロ手法も不要にする。

【００２６】図２は、図１に示したクロック・ライタ及
びサーティファイア１００実施形態によって書き込まれ
た磁気ディスク上のトラックの典型的なパターンの平面
図である。ディスク２００がスピンドル２０４上で回転
し、同時に磁気基準ヘッド２０８が基準トラック２１２
を書き込む。基準トラックはいくつかの遷移２１４およ
び２１６を含む。これらの遷移は基準トラック２１２の
周縁の周りで継続し、適切に閉鎖されたトラックでは、
基準トラック２１２上のあらゆる遷移２１４、２１６が
均等に離隔される。基準トラック２１２が書き込まれた
後、基準ヘッド２０８を使用して基準トラック２１２が
読み取られ、クロック・ヘッド２２０に対する基準信号
が与えられる。

【００２７】クロック・ヘッド２２０はクロック・トラ
ック２２４を書き込むために使用される。基準ヘッド２
０８による遷移２１４および２１６の読取りは、遷移２
２８と２３２をクロック・トラック２２４上にいつ書き
込むべきかのタイミングをとるために使用される。クロ
ック・ヘッド２２０はクロック・トラック２２４の所望
の幅よりも狭い。したがって、クロック・ヘッド２２０
をディスク２００を横切って半径方向へ移動させながら
複数回の書込みを行い、クロック・トラック全体を生成
する必要がある。ディスクの１回目の回転時には、クロ
ック・トラックの第１の部分２３６が書き込まれる。次
いで、クロック・ヘッド２２０はディスク２００を横切
って半径方向へ移動され、第２の経路上で、クロック・
トラック２２４の第２の部分２４０が書き込まれる。ク
ロック・トラック２２４の第１の部分２３６を生成する
第１の経路と、クロック・トラック２２４の第２の部分
２４０を生成する第２の経路からの書込みは重なり合
い、あるいは連続し、そのため、クロック・トラック２
２４の第１の部分２３６と第２の部分２４０との間には
空間が存在しない。このプロセスは、クロック・トラッ
ク幅全体が書き込まれるまでクロック・トラックの他の
部分に対して繰り返される。典型的なシステムでは、ク
ロック・トラック２２４の全幅を書き込むのにディスク
の数百回の回転またはクロック・ヘッド２２０の数百回
のパスが必要である。クロック・トラック２２４が書き
込まれた後、基準トラック２１２はもはや必要ではなく
なり、消去または削除することができる。

【００２８】クロック・トラックの書込みが完了した
後、ディスクがディスク・ドライブに挿入される。図３
は、ディスク・ドライブ３００の主要な構成要素の概略
図を示す。ドライブ３００は、ハブおよびクランプ３１
６を使用してシャフト３１２上に同軸状に取り付けられ
たデータ記憶ディスク３０８を備えるディスク・スタッ
ク３０４を含む。シャフトはハブ内の電動機（図示せ
ず）によって回転される。各データ記憶表面は、アクチ
ュエータ３２８に取り付けられたアーム３２４によって
支持されたそれぞれのトランスジューサ・ヘッド３２０
を有する。アクチュエータは、２つのヘッドを一緒にデ
ィスク表面を横切って半径方向へ移動させるようにコイ
ル３３１およびボイス・コイル・モータ磁石３３２によ
って回転される。本実施形態は、線形アクチュエータま
たはラジアル・アクチュエータを含むディスク・ドライ
ブに適用することができる。ディスク表面の汚染を防止
するために、ディスク・スタックはアクチュエータおよ
び取り付けられたヘッドと共に、ヘッド・ディスク・ア
センブリ（ＨＤＡ）と呼ばれる密閉されたユニット内に
含められる。ＨＤＡハウジングは、両端部でディスク・
スピンドルを支持しディスク・ドライブに構造剛性を与
える外側シェル３３６と、対合カバー３４０とを備え
る。ＨＤＡカバーは、下記に詳しく説明する１つのディ
スク上の円形クロック・トラックを見ることができるよ
うに位置決めされた透明な窓を３４４を有する。ブリー
ザ・フィルタなど、通常ＨＤＡハウジングに含まれる他
の特徴は図示していない。ＨＤＡは、ディスク・ドライ
ブに関連する電子機器の大部分も含むケーシング３４８
内に緩衝取り付けされる。

【００２９】アクチュエータ３２８（と、したがってヘ
ッド３２０）の移動は、１つまたは複数のディスク表面
上に記録されたサーボ情報を使用してサーボ・システム
によって制御される。

【００３０】図４は、ディスク４００の一表面上に記録
されたセクタ・サーボ情報を概略的に示すものである
（本発明が専用サーボ・システムにも適用できることに
留意されたい）。図１のクロック・ライタ１００の実施
形態によって書き込まれたクロック・トラック４０４
は、クロック・トラック上の磁気極性の変化を表す遷移
４０８を含む。ディスク表面の残りの部分は、内側半径
と外側半径との間で一連の同心トラック４１２に分割さ
れる（図を明確にするために、２、３のトラックしか図
示していない）。これらのトラックは、当技術分野で良
く知られているように、セクタ４２０情報と交互に配置
されるデータ記憶用に使用可能なセクタ４１６に分割さ
れる。内側サーボ・ガードバンドおよび外側サーボ・ガ
ードバンド（それぞれ、４２４、４２８）はデータ記憶
用には使用されずに、ディスクのデータ記録帯域の限界
を示す。各ディスク表面上に同様なサーボ情報構成があ
る。

【００３１】ディスクをＨＤＡユニットに設置する前に
クロック・トラック４０４が書き込まれる。ディスクを
ＨＤＡユニットに設置した後、図２に示したサーボ・パ
ターンの残りの部分が書き込まれる。クロック・トラッ
ク４０４は、他のディスク情報を書き込むためのガイド
として使用される。本発明の好ましい実施形態によれ
ば、この場合、窓３４４を通じてクロック・トラック４
０４が読み取られ、同時に異なる半径でサーボ・トラッ
クが書き込まれる。これは、クロック・トラック４０４
を窓３４４を通じてＨＤＡの外側から磁気光学的に読み
取り、サーボ・パターンを書き込むトランスジューサ・
ヘッドに対するタイミング情報を与えることによって行
われる。

【００３２】従来型の磁気光学（ＭＯ）ヘッドは、磁気
光学レコーダで使用できるように「オフザシェルフ」で
購入することができる。典型的な例を図５に示す。その
ようなヘッドは当技術分野で良く知られているので、こ
こでは簡単にしか説明しない。ＭＯヘッド５００は、ダ
イオード・レーザ５０４と、光学系と、フォトダイオー
ド検出器５０８の３つの主要構成要素を備える。（波長
が約８２０ｎｍの）光は、鏡５２４から反射され対物レ
ンズ５２８によってＨＤＡカバー３４０の窓３４４を通
じてディスク表面５３２上に合焦される前に、コリメー
ト・レンズ５１２、偏光器５１６、ビームスプリッタ５
２０を通過する。

【００３３】対物レンズは、クロック・トラック上に光
点を合焦させる。１μｍ（マイクロメートル）のスポッ
ト・サイズを達成することができる。ただし、従来型の
ＭＯヘッドを用いた場合、典型的なスポット・サイズは
約８μｍである。したがって、信号雑音比を向上させる
にはスポット・サイズよりも幅の広いクロック・トラッ
クが望ましい。さらに、サーボ・トラックを書き込むた
めにＨＤＡで使用されるスピンドルはクロック書込みユ
ニット１００で使用されるスピンドルとは異なるので、
クロックは、「中心からわずかに外れる」回転を補償す
るためにずっと広いクロック・トラックを必要とする回
転の時にはわずかに楕円形の経路を形成することがあ
る。

【００３４】クロック・トラックから反射された光はビ
ームスプリッタ５２０に戻り、線形化位相板５３６を通
じて偏光ビームスプリッタ５４０の方へ送られ、ビーム
スプリッタ５４０は２条のビームを生成する。各ビーム
はそれぞれの非点レンズまたは円柱レンズ５４４を通過
し、それぞれのフォトダイオード検出器５０８に到達す
る。

【００３５】２つのフォトダイオード５０８からの差分
信号を使用して、ディスク表面から反射された光のカー
回転が測定され、したがってクロック・トラック内の磁
気遷移が検出される。一実施形態では、図５に示したよ
うに、円柱レンズ５４４を含む直角フォトダイオード５
０８を使用して、対物レンズ５２８のディスク表面上へ
の焦点が監視される。図６に示すように、非点レンズま
たは円柱レンズは、対物レンズが適切に合焦されていな
い場合にはフォトダイオード上に楕円を形成する。信号
（Ｐ１＋Ｐ３）／（Ｐ２＋Ｐ４）から算出される楕円の
配向によって、対物レンズをディスク表面に接近させる
必要があるか、それともディスク表面から遠ざける必要
があるかが判定され、焦点制御装置５４８に適切なコマ
ンド信号が送られる（対物レンズが正しく合焦された場
合、直角検出器で円が生成される）。他の制御装置５５
２によって、鏡はビームを正しくクロック・トラックへ
送る。ＭＯヘッドに関する詳細は、「Ｍａｇｅｎｔｉｃ
Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ，Ｖｏｌ．２：Ｃｏｍｐｕｔｅ
ｒＤａｔａＳｔｏｒａｇｅ」（Ｅｄ．Ｃ．Ｄｅｎｉ
ｓＭｅｅおよびＥｄＤａｎｉｅｌ、１９８８年、Ｍ
ａｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ（第６章））およびこの文献中
の引例に記載されている。

【００３６】磁化された媒体から反射された光のカー回
転を図７に概略的に示す。基板７００には、２つの異な
る方向７０４、７０８に磁化することができる磁気層が
被覆されている。直線偏向された光線Ａ、Ｂ、Ｃが磁気
層に入射し、反射時に、偏向面が図のように回転され、
ビームＡおよびＣがある方向に回転され、ビームＢが逆
方向に回転される（光伝搬において、偏向面は実際には
常にビームの方向に垂直であるが、図７では、ビームの
断面を表すためにいくらか歪んだ形状が使用されてい
る）。したがって、直線偏向の変化を測定することによ
って、ディスク上の磁化方向に関する情報が与えられ
る。

【００３７】図７で、磁化方向がディスク表面に垂直で
ある極性カー効果が使用されることに留意されたい。大
部分の典型的なディスク・ドライブは、水平方向（すな
わち、ディスク表面に平行）の磁化が使用される長手方
向カー効果または横カー効果を使用する。この第２のケ
ースでは、ＭＯ読取りビームに簡単な垂直入射を使用す
ることはできない。なぜなら、そのような入射は単に、
カー回転を経験せずに反射される（おそらくは逆に磁化
されたセグメント間の遷移を除く）からである。したが
って実際には、図５に示した装置は、水平磁気記録を使
用するサーボ書込みディスク・ドライブ向けになさなけ
ればならない。

【００３８】図５ｂは、本発明と共に使用される図５ａ
のＭＯヘッドの適切な修正形態を示す図である。基本的
に、レーザ光線は、対物レンズ５２８の一側面しか照明
しないように幅を狭められ、かつ上側にずらされる。こ
のビームはディスクに垂直に入射するように自然に傾斜
されている。したがってカー効果を受ける。図５ａのい
くつかの構成要素（たとえば、光検出器５０８）は、そ
れらの構成要素を通過するビーム上に心合わせされるよ
うに再配置されているに過ぎない。ビームスプリッタ５
２０が、厳密にはもはや必要ではなく、ディスクから反
射されるビームの経路内の簡単なレンズで置き換えるこ
とができることに留意されたい。対物レンズの寸法は、
十分に大きな入射角が得られるように増大させることが
できる（入射角の必要な値はリードバック信号・雑音比
と関係している）。図５ａのＭＯヘッドと図５ｂのＭＯ
ヘッドとの違いのために、図５ｂのＭＯヘッドの方がコ
ストが高いが、そのようなヘッドが１つあれば多数のデ
ィスク・ドライブのサーボ書込みを行うことができる。

【００３９】当業者には、図５ｂに示した光学構成が多
数の可能な代替策のうちの１つに過ぎないことが認識さ
れよう。代替実施形態では、入力光学系と出力光学系が
分離され、そのため入射ビームのみが追跡鏡５２４から
反射され、対物レンズ５２８によって合焦される。次い
で、反射された光は別の１組の光学系へ送られる。この
光学系は、反射信号を図５ｂの検出器と同様な検出器上
に送る前にいくらかのコリメーションを実行する必要が
ある。そのような手法では、より大きな入射角が可能に
なるが、図５ｂに示した対物レンズ５２８およびその合
焦システム５４８を実際上重複する必要があるので、よ
り複雑な装置が必要になる。さらに、図５ｂで入射ビー
ムの経路と反射ビームの経路をできるだけ類似したもの
にすると、装置が簡単になって有利であり、たとえばＨ
ＤＡ窓を通じたいくつかの異なる光路のために生じる歪
みが最小限に抑えられる。図５ｂのＭＯヘッドは、クロ
ック・トラック４０４に沿って遷移４０８を示す信号を
与えるために本発明の方法によって使用される。

【００４０】前述のカー効果は、書き込まれたクロック
・トラックを読み取るいくつかの可能な方法のうちの１
つである。クロック・トラックを読み取る第２の方法
は、レーザ強度リードバックを使用する。レーザ強度リ
ードバックでは、媒体またはハブ自体の物理的な変形
が、反射光または散乱光の強度変動によって検出され
る。反射光の強度は、クロック・トラックが読み取られ
たかどうかを検出器に示す。明視野検出または暗視野検
出を使用することができる。ただし、明視野検出が最も
簡単であり、適切な信号雑音比を与えることができる。
レーザ強度リードバックは、媒体を物理的に変形させる
技法によって書き込まれたクロック・トラックの読取り
に特に有用である。そのような技法にはリソグラフィ、
スタンピング、レーザ書込みが含まれる。

【００４１】カー読取りとレーザ強度リードバック方法
は共に、小さな光点をクロック・トラック上に合焦させ
ることを必要とする。特に、光点は１ビット分のクロッ
ク・トラックよりも小さくなければならず、したがっ
て、スポット・サイズは通常、１０ミクロン以下でなけ
ればならない。スポット・サイズがそのように小さい場
合、特にヘッド・ディスク・アセンブリの窓を通じた合
焦が困難になる。レーザ回折リードアウト技法では、よ
り大きなスポット・サイズを使用することができる。特
に、複数のクロック遷移をカバーするスポット・サイズ
を使用することができる。クロック・サイクルが周期的
であるので、クロック・トラックは入射スポットの回折
格子として働く。スポットからの反射光は回折ピークを
形成する。強度検出器を使用して上位回折ピークの時間
依存動作を分析することによって、クロック信号を得て
ディスクの残りの部分のサーボ書込みを行うことができ
る。

【００４２】クロックの周期的な性質によって、様々な
クロック・リードアウト技法でより高い高調波を使用す
ることができる。従来、検出された基本周波数に、フェ
ーズ・ロック・ループ・マルチプライヤ回路によって生
成された乗数係数が乗じられ、クロック信号に適切な高
い周波数が生成される。乗数係数が大きいと、クロック
信号の精度が低下する。したがって、クロック・トラッ
クの検出された基本周波数ではなく高調波を使用するこ
とによって、乗数係数を低減することができ、それによ
ってより正確なクロック信号が得られる。そのようなシ
ステムでは、スポット・サイズをビット・サイズに対し
てできるだけ小さくし、より高い振幅のより高い高調波
を生成することが好ましい。

【００４３】最後に、クロック・トラックを書き込まず
にクロック信号を生成することが企図される。クロック
信号を生成するこの方法では、繰り返される振れを検出
し、測定することによって、ディスクの回転に同期する
信号が与えられる。測定される振れは、周期的なディス
ク高の変化であり、通常は、ディスク・ハブのクランピ
ングまたはその他の構造製造上の「欠陥」のために生じ
るディスクの反りである。ディスクのがたつきなど非周
期的な効果は分析に含めるべきではなく雑音とみなす必
要があるので、システムは、周期的なディスクの反りの
みを検出するように設計しなければならない。ディスク
の反りおよびその他の効果のために生じる周期的な信号
は、ディスク・ヘッド間センサの変化するキャパシタン
スの検出や、ディスク・ドライブ・ヘッドの変位の検出
や、その他の電子技法または磁気技法を含むがこれらに
限らないいくつかの技法によって検出することができ
る。光学技法を使用して、回転する媒体の周期的な振れ
を検出することができる。そのような光学技法の一例
は、ディスクからディスクの上方の固定点までの距離を
検出する干渉計を使用することである。好ましくは、回
転する媒体の繰り返される振れは、高周波数クロック信
号を導くために高い高調波内容を有し、そうでない場
合、適切なクロック信号を生成するにはある乗数係数が
必要である。

【００４４】クロック・トラックを読み取りあるいはク
ロック信号を生成するために使用される方法にはかかわ
らずに、クロック信号は、密閉されたヘッド・ディスク
・アセンブリ内の異なる半径でサーボ・パターンを書き
込むトランスジューサ・ヘッド３２０を制御する。これ
は、ディスク・ドライブ全体のサーボ書込みが行われる
まで、製品のヘッドを用いて多数の異なる半径で繰り返
される。高精度サーボ・パターンを得る１つの技法（た
とえば、米国特許第４０６８２６８号を参照されたい）
は、隣接するトラックの書込み間に製品のヘッドを１全
幅よりも短い距離だけシフトさせる（すなわち、前のト
ラックの大部分を上書きする）ことである。本実施形態
は、サーボ・パターンがサンプルであっても専用サーボ
であっても等しく適用可能である。前者のケースでは、
この手順は通常、（製品のヘッドによって一度に書き込
める表面が１つだけなので）各ディスク表面ごとに繰り
返される。

【００４５】サーボ・パターンを書き込みながら製品の
ヘッドを一定の半径に維持することが必要である。本実
施形態では、この場合、ＨＤＡの外部からアクチュエー
タの位置が監視される。適切な技法は一般に、レーザ干
渉計に基づくものであり、アクチュエータからの光の光
学的反射を使用する。たとえば、線形アクチュエータ
に、アクチュエータ走行方向に垂直に平面鏡が取り付け
られる。次いで、アクチュエータの運動方向に平行に走
行するＨＤＡの外部からレーザ光線を使用し、ビームが
鏡から反射され、ＨＤＡから窓３４４を通じて干渉計の
方へ送られることによって測定される。同様な技法を回
転アクチュエータと共に使用することができ、この場
合、コーナー・キューブ・ミラーを使用して、反射され
たレーザ光線が、入射時と同じ窓を通じてＨＤＡから出
るようにしなければならない。他の様々な方法も文献に
記載されている。たとえば、欧州特許第９１１１１００
３．９号（Ｙ０９−９０−０１３）やＩＢＭＴＤＢ第
３３−１１巻４２８ページ「ＨｅａｄＰｏｓｉｔｉｏ
ｎｉｎｇｔｏＳｅｒｖｏｗｒｉｔｅＭａｇｎｅｔ
ｉｃＤｉｓｋＦｉｌｅｓ」を参照されたい。

【００４６】本発明の場合、最も好都合な構成は、ディ
スク頂面とディスク底面のどちらかにクロック・トラッ
クを書き込み、カー効果を使用してクロック・トラック
を読み取ることである。この場合、ＨＤＡの窓を（必要
に応じて）クロック・トラックのすぐ上または下に位置
決めし、ＭＯヘッドをディスク表面に容易にアクセスさ
せることができる。窓はガラス、ｐｅｒｓｐｅｘ、また
は他の適切な透明材料で構成することができる。音響問
題または剛性の損失を回避し、ＨＤＡとの間の漏れを防
止するために、通常はアルミニウム鋳物であるＨＤＡハ
ウジング３４０への窓３４４の組み込みにはいくらか注
意を払う必要があるが、このような難点は、従来型のブ
リーザ・フィルタを含めることに伴う難点よりも小さ
い。

【００４７】図５ａのヘッドなどの磁気光学ヘッドは完
全なユニットとして購入することができ、１μｍないし
２μｍのトラック・ピッチで動作するように設計され
る。これに対して、磁気ハード・ディスク・ドライブは
おそらく１０μｍのトラック・ピッチを使用する。両方
のシステムで使用されるビット長は同様で約１μｍない
し２μｍであり、現代の磁気ハード・ディスクはほぼ光
学的な品質を有し、高度の反射率が得られる。さらに、
どちらのシステムでもディスク上の磁気層に高飽和保磁
力材料を使用しており、したがって磁界強度は同程度で
ある。したがって、本発明の一実施形態は、従来型のＭ
Ｏヘッドを簡単に適応化させることによって容易に実施
することができる。

【００４８】本明細書で説明した本発明は、多数の異な
る方法で、多数の異なる構成を使用して設計することが
できる。本発明を様々な実施形態に関して説明したが、
当業者には、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに他
の実施形態が構想されよう。したがって、本発明は下記
の請求の範囲に関して評価すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディスク・クロック・ライタ及びサーティフ
ァイア・システムの一実施形態のブロック図である。

【図２】クロック・ライタ・サーティファイア・シス
テムによって書き込まれた磁気ディスク上のトラックの
典型的なパターンの平面図である。

【図３】磁気ディスク・ドライブの分解概略図であ
る。

【図４】磁気ドライブで使用される典型的なセクタ・
サーボ・パターンの平面図である。

【図５】従来型の磁気光学ヘッドのブロック概略図
（ａ）と本発明と共に使用される磁気光学システムのブ
ロック概略図（ｂ）である。

【図６】集束直角検出器を示す図である。

【図７】磁気ディスクから反射された光に対するカー
効果を示す概略図である。

【符号の説明】

１００ディスク・クロック・ライタ・サーティファイ
ア・システム１０４コンピュータ・コントローラ１０６キーボード１０８モニタ１１０バス１１２ディスク１１４スピンドル１１６ヘッド・ディスク・マウント１１８ユーザ拡張ボード１２０ロボティックス・ボード１２２基準ヘッド１２４クロック書込みヘッド１２６ディスプレイ１２８キーパッド１３０ロボティック・モータ・センサ１３２基準読取り／書込み前置増幅器ボード１３４基準及びパターンボード１３６モジュール１３８モジュール１４４レーザ１４６ビームスプリッタ１４８鏡１５０鏡１５２受光ユニット１５４鏡１５６レーザ電子機器１５８サーボ・ボード１６０ＤＣサーボ駆動モータ１６２アセンブリ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年５月１日

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【図６】

【図７】

【図１】

【図２】

【図３】

【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヴラスティミル・セジナアメリカ合衆国・94040・カリフォルニア州・マウンテンビュー・モンタルトドライブ・1522 (72)発明者マイケル・インバーアメリカ合衆国・93110・カリフォルニア州・サンタバーバラ・アルボデラ・240 (72)発明者ケン・ウォマックアメリカ合衆国・92129・カリフォルニア州・サンディエゴ・セラタレーン・7309 (72)発明者ロビン・スウェインアメリカ合衆国・92122・カリフォルニア州・サンディエゴ・レボンドライブ・ 3520・5210番

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ密閉されたハウジングを含むヘッド
・ディスク・アセンブリ内の磁気記憶ディスクのサーボ
書込みを行う方法であって、前記ヘッド・ディスク・アセンブリの外部で磁気記憶デ
ィスク上にクロック・トラックを書き込むステップと、磁気記憶ディスクを前記ヘッド・ディスク・アセンブリ
内部に置き、ほぼ密閉されたハウジングを密閉するステ
ップと、磁気記憶ディスクの表面から反射された光の偏光を測定
し、クロック信号を得ることによって、前記ヘッド・デ
ィスク・アセンブリの窓を通じてクロック・トラックを
読み取るステップと、前記クロック信号を基準としてサーボ・トラックを書き
込むステップとを含む方法。
【請求項２】さらに、確認ユニットを使用して前記磁
気記憶ディスクを確認し、クロック・トラックの前記確
認ユニット上への前記書込みを実行するステップを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】磁気ディスクのサーボ書込みを行うシス
テムであって、透明な窓を含み、１ミクロンを超えるクロック・トラッ
ク幅を用いて書き込まれた磁気ディスクを密閉する、ほ
ぼ密閉されたハウジングと、前記密閉されたハウジングの外部に前記透明な窓に隣接
して位置決めされ、光線を生成し、クロック・トラック
から反射された光線の偏光を測定することによって前記
透明な窓を通じてクロック・トラックを読み取るように
構成された磁気光学ヘッドと、前記密閉されたハウジング内部に位置決めされ、前記ク
ロック・トラックの前記磁気光学ヘッド読取りに応答し
てサーボ・トラックを書き込むように構成された磁気ト
ランスジューサ・ヘッドとを備えることを特徴とするシ
ステム。
【請求項４】密閉されたヘッド・ディスク・アセンブ
リで使用される磁気ディスクであって、前記磁気ディスク上に書き込まれ、１ミクロンを超える
幅を有するクロック・トラックと、前記磁気ディスク上に書き込まれ、クロック・トラック
をガイドとして使用して書き込まれるサーボ・トラック
とを備える磁気ディスク。
【請求項５】幅の広いクロック・トラックを書き込む
方法であって、基準ヘッドを使用して基準トラックを書き込むステップ
と、前記基準ヘッドを使用して前記基準トラックを読み取り
基準データを生成するステップと、前記第１の部分が、前記基準データをガイドとして使用
してスピンドルの周りにリングを形成するように、前記
クロック・トラックの第１の部分を書き込むステップ
と、前記基準データをガイドとして使用して、前記スピンド
ルの周りに第２のリングを形成するように構成された前
記クロック・トラックの第２の部分を書き込むステップ
とを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】さらに、前記クロック・トラックが完了
した後に前記基準トラックを削除するステップを含むこ
とを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】さらに、前記クロック・トラックをガイ
ドとして使用してサーボ・トラックを書き込むステップ
を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】磁気ディスクのサーボ書込みを行うシス
テムであって、磁気データを記憶する領域を含む磁気ディスクと、磁気データを記憶するために前記領域に結合されたハブ
上に書き込まれるクロック・トラックとを備えるシステ
ム。
【請求項９】回転するディスクのサーボ書込みを行う
方法であって、前記回転するディスクに対して固定されたままである基
準表面上にクロック・トラックを書き込むステップと、
前記クロック・トラックを含む前記基準表面と前記回転
するディスクを、ほぼ密閉されたヘッド・ディスク・アセンブリ内に密閉する
ステップと、前記クロック・トラックを読み取り、前記回転するディ
スクのサーボ書込みを行うサーボ書込みヘッドを制御す
るために使用されるクロック信号を生成するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】クロック・トラックなしでディスクの
サーボ書込みを行う方法であって、ディスクを回転させることと、繰り返されるディスクの振れを測定することと、繰り返されるディスクの振れから生成されたクロック信
号を基準として使用してサーボ・トラックを書き込むこ
ととを含むことを特徴とする方法。