ディスクリートトラックメディアの偏芯検出方法および偏芯検出装置
【課題】ＴＤＭにおいて、サーボパターンを参照することなくトラックの偏芯量および偏芯方向を検出できるトラック偏芯検出方法および偏芯検出装置を得る。
【解決手段】磁性体が存在するトラックと磁性材が存在しない溝を有するＤＴＭのトラック中心とスピンドルモータの回転中心の偏芯を検出する偏芯検出方法であって、前記ＤＴＭに対してヘッドを半径方向に段階的に移動させながら所定のデータを所定領域に書き込む段階と、前記所定領域に静止させたヘッドによって前記所定領域に書き込んだデータを読み出す段階と、前記読み出し信号に基づき、前記ＤＴＭが所定量回転する間に前記ヘッドが前記トラックを横切る回数およびそのタイミングを検出して偏芯量および偏芯方向を検出する静止検出段階と、を含む。
【解決手段】磁性体が存在するトラックと磁性材が存在しない溝を有するＤＴＭのトラック中心とスピンドルモータの回転中心の偏芯を検出する偏芯検出方法であって、前記ＤＴＭに対してヘッドを半径方向に段階的に移動させながら所定のデータを所定領域に書き込む段階と、前記所定領域に静止させたヘッドによって前記所定領域に書き込んだデータを読み出す段階と、前記読み出し信号に基づき、前記ＤＴＭが所定量回転する間に前記ヘッドが前記トラックを横切る回数およびそのタイミングを検出して偏芯量および偏芯方向を検出する静止検出段階と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体が存在するトラックと磁性材が存在しない溝を有するディスクリートトラックメディアの偏芯検出方法および偏芯検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスク装置において、ディスク上に予め磁性層がトラックとして離散的に形成されているディスクリートトラックメディア（Discrete Track Media、以下「ＤＴＭ」という）が開発されている。図１にＤＴＭ１０の基本構造の概要を示した。ＤＴＭ１０は、基板１１上にデータを記録する記録トラック１３が形成されていて、記録トラック１３と記録トラック１３の間は溝（隙間）１５になっている。そうして記録トラック１３上にのみ磁性層１４が形成されていて、溝１５には磁性層がない。この構成により、磁気ヘッド２３が磁性層１４（記録トラック１３）の上を飛んでいるときは信号が再生されるが、記録トラック１３間（溝１５）上にあるときは信号が出力されない。
【０００３】
ＤＴＭ１０に予め形成された記録トラック１３は、トラックピッチが概ね１００nm以下と狭いため、ＤＴＭ１０をスピンドルモータに取り付ける場合、その記録トラック１３の同心円中心Ｏと、スピンドルモータの回転中心Ｏｓを一致させるのは非常に困難である。そのため、装着精度を高めても、僅かながら偏芯を生じている（図２参照）。図２には、偏芯量Δｄだけ偏芯した状態を示してある。磁性層が存在しないトラックに対する偏芯を測定、補正する方法、装置として、光ディスクに対するものは種々開発されている（特許文献１、特許文献２）。
【特許文献１】特開昭５７-１９５３３７号公報
【特許文献２】特開昭６１-１１９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように偏芯したＤＴＭ１０に対して磁気ヘッドを用いてデータの読み書きを行う場合、磁気ヘッドを動かすアクチュエータとその制御器を用いて磁気ヘッドを偏芯に追従させなければならない。しかしながら、ハードディスク装置の製品化における最終段階以降は、ＤＴＭ上に何らかのサーボパターンが埋め込まれ、それに基づいて磁気ヘッドを位置決めするが、サーボパターンを埋め込む前や、埋め込んだ後も製造初期においてはサーボパターンの精度が不明なため、サーボパターンに基づく位置決めおよび追従は困難である。しかも前記偏芯状態で静止させた磁気ヘッド２３によりＤＴＭ１０の記録トラック１３から信号を読み出すと、ＤＴＭ１０が１回転する間に磁気ヘッド２３がトラック１４を複数回横切ってしまい、間隙１５と対向している間は信号を読み出すことができない（図２）。図２において、符号１７は磁気ヘッドの移動軌跡である。そのため、ＤＴＭ１０上のサーボパターンを参照することなく偏芯量と偏芯方向を検出して磁気ヘッド２３の位置決めおよび追従制御することが必要になる。しかし従来の光ディスク用の偏芯測定方法、装置は、光学ピックアップが必須であり、しかもＤＴＭのトラックピッチは光ディスクのトラックピッチよりも遙かに狭いためＤＴＭには適用できなかった。
【０００５】
かかる従来技術の課題に基づいてなされた本発明は、ＴＤＭにおいて、サーボパターンを参照することなくトラックの偏芯量および偏芯方向を検出できるトラック偏芯検出方法および偏芯検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決する本発明は、磁性体が存在するトラックと磁性材が存在しない溝を有するＤＴＭのトラック中心とスピンドルモータの回転中心の偏芯を検出する偏芯検出方法であって、前記ＤＴＭに対してヘッドを半径方向に段階的に移動させながら所定のデータを所定領域に書き込む段階と、前記所定領域に静止させたヘッドによって前記所定領域に書き込んだデータを読み出す段階と、前記読み出し信号に基づき、前記ＤＴＭが所定量回転する間に前記ヘッドが前記トラックを横切る回数およびそのタイミングを検出して偏芯量および偏芯方向を検出する静止検出段階と、を含むことに特徴を有する。
【０００７】
好ましくは、前記粗検出段階ではさらに、トラックオフセットも検出する。
より実際的には、前記検出段階の後に、前記静止させたヘッドで検出した偏芯量の所定分の一の偏芯量および偏芯方向を複数方向に設定して追従目標値として設定する段階と、該追従目標値に基づいて前記ヘッドを追従させながら読み出す段階と、該追従させながら読み出した読み出し信号に基づき、前記ＤＴＭが所定量回転する間に前記ヘッドが前記トラックを横切る回数およびそのタイミングを検出する追従検出段階と、前記追従検出段階で得られた最小回数を選択し、そのときの偏心量の所定分の一の偏心量を前記追従段階で設定した偏心量に加算して前記追従検出段階の再実行を複数回繰り返す段階とを含む。
前記繰り返し段階は、前記最小回数が所定値未満になるまで繰り返すことが好ましい。
【０００８】
実際的には、ディスクリートメディアの偏芯検出方法によって検出した偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットに基づいてヘッドを追従制御させながら前記トラックの前記所定領域からデータを読み出す読み出し段階と、該読み出し信号のエンベロープ波形から偏芯量および偏芯方向を検出する精密検出段階と、を含むことに特徴有する。
【０００９】
さらに、偏芯量をａ、偏芯の方向をθ、トラック中心からのオフセットをεとしたときに、一周に渡るエンベロープ波形を下記式１によって表し、
ｙ（ｔ，ａ，θ，ε）=ｆ（ａ ｃｏｓ（２πｔ+θ）+ε） ・・・（式１）
但し、０≦ｔ≦ｋ
ｋは周回
さらに式１で表されるエンベロープ波形および前記読み出し信号による実エンベロープ波形のデータを正規化してから内積を演算し、この内積値を最大化するパラメータａ、θ、εの組を求めて、その組の各値を前記ＤＴＭの偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットとする。
より実際的には、前記パラメータａ、θ、εの値を前記粗検出処理によって求めた値に基づいて複数の範囲に細分化し、各細分化した値ごとに前記(式１）からベクトルを算出し、全体のノルムで割って正規化する段階と、正規化した実エンベロープのサンプリングデータのベクトルとの内積をとる段階と、前記正規化する段階を前記全範囲に渡って実行する段階を含む。
【００１０】
装置にかかる本発明は、磁性体が存在するトラックと磁性材が存在しない溝を有するＤＴＭの偏芯測定装置であって、該ＤＴＭが装着されたスピンドルの回転に同期した信号を出力する同期手段と、前記ＤＴＭのトラックにデータを書き込み、書き込まれたデータを読み出すヘッドと、前記同期手段の出力に基づいて、前記ＤＴＭが１回転する間に前記ヘッドが読み出した読み出し信号の振幅を検出して磁性体が存在するトラック上と磁性体が存在しない溝をそれぞれヘッドが横切った回数を検出する横断検出手段と、前記読み出し信号の振幅を検出する振幅検出手段と、該振幅検出手段が検出した振幅の変化から偏芯量、偏芯方向およびトラック中心からのオフセットを算出する演算手段と、前記算出した偏芯の大きさ、方向およびオフセットに基づいて前記ヘッドを追従させるアクチュエータ制御手段と、前記アクチュエータ制御手段により追従制御しながら前記ヘッドで読み出した読み出し信号のエンベロープ波形を取り込み、該エンベロープ波形から偏芯方向、偏芯方向およびトラックオフセットを検出する検出手段と、を備えたことに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、偏芯量が不明な場合や偏芯量が大きいＤＴＭであっても、サーボパターンを読み込むことなく、トラックカウントによって偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを検出することができる。
さらにこの検出結果に基づいて磁気ヘッドを追従制御することにより、読み出し信号のエンベロープ波形を検出して、より精度の高い偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明について添付の図面に示した実施形態を参照して説明する。図３は、本発明にかかるトラック偏芯検出装置の実施形態の主要回路構成をブロックで示す図である。
【００１３】
ＤＴＭ１０は、スピンドルモータ２１に装着されている。磁気ヘッド２３は、アクチュエータ２５の先端部に支持されていて、このアクチュエータ２５によって、ＤＴＭ１０に対してロード／アンロードされ、さらにトラック１３に対して追従制御される。このトラック偏芯検出装置はさらに、磁気ヘッド２３からの信号を増幅するプリアンプ２７と、プリアンプ２７の出力信号である読み出し信号から、磁気ヘッド２３がトラック１３を横断した回数および読み出し信号のエンベロープを検出するトラック／振幅波形検出器２９と、アクチュエータ２５の絶対位置（絶対角度）を検出するエンコーダ３１と、スピンドルモータ２１またはＤＴＭ１０の回転に同期して、エンコーダ３１の出力をサンプリングするタイミングを決定するサンプリングタイミング発生器３３と、トラック／振幅波形検出器２９の出力およびエンコーダ３１の出力を読み込み、偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを求めるＣＰＵ３５を備えている。なお、アクチュエータ２５は、アクチュエータ制御器３７を介してＣＰＵ３５により制御される。
【００１４】
「振幅波形検出器」
図４には、トラック／振幅波形検出器２９のさらに詳細なブロックダイアグラムを示した。このトラック／振幅波形検出器２９は、磁気ヘッド２３から出力された読み出し信号（プリアンプ２７で増幅された読み出し信号）の振幅のエンベロープを検出するエンベロープ回路４１と、該エンベロープ回路４１が検出したエンベロープの最大値を保持するピーク保持回路４３と、ピーク保持回路４３が保持した最大値を参照して信号の有無を判定するしきい値を決めるしきい値設定回路４５と、しきい値設定回路４５が設定したしきい値とエンベロープ回路４１が検出したエンベロープを比較して信号（トラック）の有無を検出するコンパレータ４７と、コンパレータ４７の出力をカウントするトラックカウンタ４９と、トラックカウンタ４９がカウントするタイミングを一周と規定するためのインデックス信号の入力を受けるとイネーブル信号を出力するトグルフリップフロップ５１と、エンベロープ回路４１が出力したエンベロープを直接取り込むＡ／Ｄコンバータ５３とを備えている。Ａ／Ｄコンバータ５３の出力およびトラックカウンタ４９の出力はＣＰＵ３５に出力され、これらの出力に基づいてＣＰＵ３５は所定の演算を実行する。
なお、インデックス信号は、記録トラック１３上に記録されたインデックス信号領域１９に記録されたインデックス信号を磁気ヘッド２３に読み出される。もしくは、スピンドルに取り付けられたサンプリングタイミング発生器（図３−３３）から出力される。
【００１５】
ＤＴＭ１０には、最初に書き込み用磁気ヘッド２３により、偏芯を無視して、想定される偏芯の量以上に相当するトラック数（Ｎ１-Ｎmax）に渡り、一様にデータを書き込んでおく。書き込むデータは、ピーク検出器４３のディケイ時定数より十分高周波であれば制限はないが、通常は数十MHzから数百MHzとする。
【００１６】
磁気ヘッド２３を、書き込んだトラック数（Ｎ１-Ｎmax）の中央の記録トラック１３上に静止させてデータを読み出し、一周に渡りその振幅の時間変化を検出する。図５にその様子をグラフで示した。同グラフにおいて、横軸は経過時間、縦軸は振幅である。このグラフは、偏芯量Δｄが３．３トラック、偏芯方向が、一周に一回出力されるインデックス信号（インデックス信号領域１９）に対してπ／２回転した方向であり、また磁気ヘッド２３のトラック中心に対するオフセット量が半径方向に１／４トラック分ずれた例である。
【００１７】
磁気ヘッド２３が磁性層１４（記録トラック１３）と対向しているときは強い信号が出力されるので大きな振幅が検出されるが、磁性層１４（記録トラック１３）と対向していないときは信号が出力されないため、振幅はゼロである。偏芯がある状態で回転するＤＴＭ１０を静止した磁気ヘッド２３が読み取ると、磁性層１４と対向している状態と磁性層１４がない部分（間隙１５）に対向している状態が交番的に現れるため、図５に示した振幅波形が得られる。グラフでは、振幅波形が中間の横軸を横切るときに、記録トラック１３の内周または外周エッジを超えている。また、一周は２πであるから、π／２と３π／２の前後、図５では正規化時刻０．２５と０．７５の前後では振幅変化が少なく、逆に０とπの前後、正規化時刻０と０．５の前後では振幅変化が激しくなっている。ここで、振幅変化が少ない領域は横切るトラック数が少ないことを現し、振幅変化が激しい領域は横切るトラックが多数であることを現している。
【００１８】
したがって、振幅変化が激しい二つの回転角の略中間、または振幅変化が小さい二つの回転角の略中心角方向にトラック円の中心Ｏが存在することが分かる。言い替えると、振幅変化が最小となるときに、スピンドルの回転中心Ｏｄとトラック円の中心Ｏを通る半径方向の仮想線が磁気ヘッド２３を横切ることが分かるので、およその偏芯方向が分かる。つまり、一周分のトラックカウンタ４９のカウント値に基づいて、およその偏芯方向および偏芯量が分かる。
【００１９】
「制御方法」
本実施形態のトラック偏芯検出方法は、読み出し波形から、図５の波形に相当する振幅波形を検出する段階と、検出した振幅波形から偏芯量、偏芯の方向、およびトラックオフセット量を絞り込み、または推定する段階を含む推定方法、および絞り込んだ、または推定した偏芯トラックに対して追従させる追従方法から構成される。
【００２０】
前記推定方法はさらに、偏芯量が非常に大きい場合にある程度まで絞り込む段階（偏芯粗検出段階）と、このように絞り込んだ後に、より高精度に偏芯量と偏芯の方向とトラックオフセット量を推定する段階（偏芯精密検出段階）の二段階から構成され、各段階において絞り込んだ、または推定した偏芯トラックに対して追従させる。
【００２１】
図６に、エンベロープ回路４１により検出されたエンベロープ波形とトラックカウンタ４９から出力されるトラックパルスの関係をグラフで示した。このグラフおよび図５に示したグラフからも分かるように、このトラック／振幅波形検出器２９によれば、偏芯量が多い場合は横断するトラック１３の数をトラックカウンタ４９により検出し、偏芯量が少ない場合はＡ／Ｄコンバータ５３により直接エンベロープを取り込むことが可能になる。つまり、偏芯量が多い場合はリード信号から横断するトラック数を検出（粗検出）することによっておおよその偏芯を測定（粗測定）し、偏芯量が少ない場合はリード信号のエンベロープを取り込んでエンベロープに基づいて偏芯を精密測定する。
【００２２】
「偏芯量が多い場合」
次に、偏芯量が多い場合のトラック偏芯検出方法（偏芯粗検出方法）について、さらに図１０に示したフローチャートを参照して説明する。なお、この実施形態では、通常、最初は偏芯量が未知なので、偏芯量にかかわらず、磁気ヘッド２３を横断するトラック数を検出する処理を最初に実行する。
【００２３】
まず、磁気ヘッド２３により、偏芯を無視して、想定される偏芯の量以上に相当するトラック数（Ｎ１-Ｎmax）に渡り、書き込み領域がオーバーラップする間隔となるようにアクチュエータ２５を駆動制御しながら一様にデータを書き込む（ステップＳ１１）。
【００２４】
次に、アクチュエータ２５を駆動して磁気ヘッド２３を前記書き込み領域の半径方向中央位置まで移動させてアクチュエータ２５を停止させる（ステップＳ１３）。この静止状態でＤＴＭ１０が一周する間に磁気ヘッド２３が横断するトラック数をカウントする静止検出処理を実行する（ステップＳ１５）。カウント値が所定値よりも大きい場合（ステップＳ１７：Ｙ）、つまり偏芯量が多い場合は横断するトラック数が多く、Ａ／Ｄコンバータ５３でエンベロープを取り込むことが困難なため、カウント値が所定値以上、例えば、１００以上の場合は、偏芯粗検出処理により、トラックカウンタ４９の値に基づいて大まかな偏芯の方向を求める偏芯粗検出処理に進む。この偏芯粗検出処理は、磁気ヘッド２３を追従させながら検出する追従検出処理である。
【００２５】
アクチュエータ２５が静止した状態で一周に渡り測定したトラックカウンタ４９のカウント値により、偏芯量のおよその値が分かる。例えば、カウント値が８の場合は、カウント値８の四分の一、つまり２本のトラックピッチ分がおよその偏芯量となる。そこで、その偏芯量に基づいた偏芯量、例えば半分に相当する量の偏芯量をアクチュエータ制御の目標値に設定する（ステップＳ２１）。アクチュエータ制御器３７には、アクチュエータ２５に取り付けられたエンコーダ３１の出力値を参照させて、偏芯が重畳された目標値に対して追従させる。
【００２６】
十分な精度で偏芯目標値に追従させるためには、エンコーダ３１の出力をサンプリングするタイミングがスピンドルモータ２１の回転に同期していなければならない。そこで、一周に渡る偏芯の方向を３６０゜／ｎ以下（但し、ｎ≧２の整数）、つまり、１８０゜以下、例えば３０゜刻みで設定する（ステップＳ２３）。設定した偏芯方向および測定した偏芯量の半分からなる目標値に基づいてアクチュエータ２５を追従制御させながら（ステップＳ２３）、一周分のカウント値を各角度について測定する（ステップＳ２５）。以上のカウント処理を、３６０゜分繰り返す（ステップＳ２７：Ｎ、ステップＳ２１）。
【００２７】
以上のトラックパルス数のカウント処理によれば、実際の偏芯方向に近い角度におけるカウント値が他の角度におけるカウント値に比べて小さくなる。そこで、３６０゜分のカウント処理が終了すると（ステップＳ２７、Ｙ）、取得した測定値に基づいて偏芯の方向を絞り込み、例えば最小のカウント値を選択し（ステップＳ２９）、新たな偏芯量に相当するトラックパルス数以下、例えば、半数分に相当する量の偏芯をアクチュエータ制御の目標値に加えて、ステップＳ１７に戻る。
【００２８】
以上のステップＳ１７乃至Ｓ２９の処理を繰り返すと、アクチュエータ制御の目標値が徐々にＤＴＭ１０の偏芯の量と方向に近づく。このようにしてトラックパルスのカウント値が十分に小さくなると、エンベロープ波形の周波数が低くなるので、Ａ／Ｄコンバータ５３によってエンベロープ波形の取り込みが可能になり、以降の偏芯量が少ない場合の偏芯精密検出処理に引き継ぐことができる。つまり、カウント値が所定値以上でなくなったら（ステップＳ１５：Ｎ）、偏芯精密検出処理に進む。この実施形態では、カウント値が１００未満まで絞り込めた後に、エンベロープ波形の取り込みに移行する。
なお、この実施形態では一周を等分割して各角度を偏芯方向と設定してトラック数をカウントしたが、ステップＳ１５における一周分のカウント値の出力タイミングからおよその偏芯方向が分かっているので、その偏芯方向を含む所定範囲に絞って横断するトラック数のカウントを実施してもよい。
【００２９】
「偏芯量が少ない場合」
カウント値が所定値以上でない場合（ステップＳ１７：Ｎ）、つまり偏芯量が少なく、アクチュエータ制御器３７が偏芯に追従できるほど偏芯量が絞り込まれると、偏芯精密検出処理に進む。偏芯精密検出処理では、Ａ／Ｄコンバータ５３によりエンベロープ波形を取り込み、エンベロープ波形から偏芯量と偏芯の方向、およびトラックオフセット値を直接算出する。偏芯量が少ない場合の偏芯精密検出処理を、図１１に示したフローチャートを参照して説明する。
【００３０】
磁気ヘッド２３によりＤＴＭ１０の記録トラック１３をリードし、Ａ／Ｄ変換して得たエンベロープ波形の振幅の変化をｆ（ｘ）として得る（ステップＳ１０１）。変数ｘは磁気ヘッド２３の半径方向の位置を表していて、整数部がトラック番号、小数部はトラック中心からのオフセットを示している。このようにして得た振幅ｆ（ｘ）は、図７に示したようなプロファイルを示す。図７において、縦軸は振幅、横軸は半径方向位置を示している。なお、偏芯量が少な過ぎて有効な振幅変化が得られない場合には最大、最小振幅を一周で捕らえるのに十分な偏芯量、例えばトラックピッチの数倍程度の偏芯を与える。
【００３１】
偏芯は一周に渡る正弦波のトラックずれなので、
偏芯量をａ、
偏芯の方向をθ、
トラック中心からのオフセットをε、
として、一周に渡るエンベロープ波形ｙを下記（式１）に示した関数として表すことができる。
ｙ（ｔ，ａ，θ，ε）=ｆ（ａ ｃｏｓ（２πｔ+θ）+ε） ・・・（式１）
但し、０≦ｔ≦ｋ
ｋは周回を表している。
【００３２】
ここで、（式１）により表されるエンベロープ波形と、Ａ／Ｄ変換された実エンベロープ波形のデータをベクトルと考えると、それぞれ正規化してから内積を演算し、この内積値を最大化するパラメータａ、θ、εの組を求めるとその組の各値がそのときの偏芯量、偏芯の方向およびトラックオフセットを表している。そこで本実施形態では、この内積値を最大化するパラメータａ、θ、εの組をサーチする。
【００３３】
ここで、パラメータａとθは、前述の偏芯粗検出処理においてカウントしたトラックパルスによりおおよその値が求められているので、各パラメータａ、θ、εの範囲を事前に、下記（条件１）のように絞り込む（ステップＳ１０３）。
（条件１） ａ0≦ａ≦ａ1、θ0≦θ≦θ1、-0.5≦ε≦0.5
ここで、範囲［ａ0，ａ1］、［θ0，θ1］は、事前に絞り込まれた範囲である。なお、トラックオフセットεはもう少し範囲を拡げ、例えば-１≦ε≦１としてもよい。
【００３４】
以上の（条件１）の範囲をそれぞれ細分化し、例えば１００分割して、細分化したパラメータ値毎に（式１）からデータのベクトルを算出し（ステップＳ１０５）、全体のノルムで割ることで正規化する（ステップＳ１０７）。その後同様に全値から求めたノルムで正規化した実エンベロープのサンプリングデータのベクトルとの内積をとる（ステップＳ１０９）。
【００３５】
これを（条件１）の全範囲に渡って実行する。このようにして求めた内積を最大にするパラメータの組が、求めるパラメータａ、θ、εの推定値となるので、その偏芯量ａ、偏芯方向θ、オフセットεを制御目標に設定し（ステップＳ１１１）、トラック偏芯検出処理を終了する。
【００３６】
「有効性の検証」
以上の本発明のＤＴＭトラック偏芯検出方法の有効性を実証するために、
ｆ(ｘ）=0.5ｃｏｓ（ｘ）+0.5
としたときのシミュレーション結果について説明する。この実証例では、偏芯の振幅の最大値から最大値までの振幅値ａを3.3、偏芯の方向θを0.2π、トラックオフセットを0.1として、１０周に渡ってエンベロープ波形を取得する。すなわちエンベロープ波形は、次の（式２）によって表すことができる。
0.5ｃｏｓ（3.3πｃｏｓ（２πｔ+0.2π）+0.1π）+0.5 ・・・（式２）
ただし、ｔ：（0,10）
【００３７】
ここで、１０周のうち、３周分（ｔ：（0,3））を図８にグラフとして示した。ただし、一周当たりのサンプル数は１００個である。
【００３８】
式（２）より、１００（サンプル／周）×１０周=１０００サンプルのデータ列を得られる。これをベクトルＬとし、ベクトルＬのノルム（各要素の自乗和の平方根（自乗平均平方根：Root Mean Square （ＲＭＳ））をとり、絶対値｜Ｌ｜とする。
【００３９】
一方、偏芯量が多い場合のトラック偏芯粗検出処理により得たトラック横断パルス状況から、偏芯の量はほぼ３トラック前後、すなわち３-１=２から、３+１=４トラックの間にあると推定できる。また、同様にトラック偏芯粗検出処理からθが０〜π／６であると推定できる。トラックオフセットεについては情報がないので、その範囲を前述のように-0.5から0.5の間に設定する。
【００４０】
（式１）において、ｔを0.01ステップで０から１０まで変化させながら測定し、下記の（式３）からなるベクトルｍ（ａ,θ,ε）を作る。
ｍ（ａ,θ,ε）=｛ｙ（０,ａ,θ,ε）、ｙ（0.01,ａ,θ,ε）、・・・ｙ（9.99,ａ,θ,ε）、ｙ（１０,ａ,θ,ε）｝ ・・・(式３）
そうして偏芯量ａを２から４まで0.01ステップで、偏芯方向θを０からπ／６まで１゜刻みで、トラックオフセットεを-１から１まで0.01ステップで変化させて全ての組についてノルム｜ｍ（ａ,θ,ε）｜を求め、下記（式４）を演算する。
Ｐ（ａ,θ,ε）=Ｌｍ（ａ,θ,ε）／｛｜Ｌ｜｜ｍ（ａ,θ,ε）｜｝ ・・・(式４）
（式４）において、Ｐ（ａ,θ,ε）が最大値をとるときのａ、θ、εの値が、推定値となる。
【００４１】
以上の様子を図９（Ａ）乃至（Ｃ）に三次元グラフ化して示した。ここでは理解を容易にする視覚化のために、上記の（条件１）に若干の幅を加え、偏芯量ａを１から５、εを-１から１に変化させたときのＰ（ａ,θ,ε）を、偏芯方向θを0.1、0.2、0.3と変化させてそれぞれプロットしてある。
【００４２】
以上の結果から、（ａ,θ,ε）=（3.3,0.2,0.1）のときに最大値１をとる大きな山があり、パラメータは元の偏芯の各値と一致することが分かる。
また、この最大値以外の点では、
Ｐ（ａ,θ,ε）＜0.5
満足しており、推定値として十分なＳＮが得られている。
【００４３】
以上の通りＤＴＭのトラック偏芯検出方法および検出装置の実施形態によれば、偏芯量が複数のトラックピッチ以上あっても、磁気ヘッドの読み出し信号から磁気ヘッドがトラックを横断する数、そのタイミングを検出しておおよその偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを検出することができるので、サーボパターンが書き込まれる前のＤＴＭについて偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを検出し、磁気ヘッドを追従制御させることが可能になる。さらに磁気ヘッドを追従制御させることが可能になると、追従制御させながら読み出して読み出し信号のエンベロープを検出して、精密な偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを検出することが可能になるので、検出した偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを設定することができる。このように本実施形態によれば、トラックピッチが非常に狭いＤＴＭであっても、サーボパターンを書き込む前に偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを検出して、磁気ヘッドを追従制御させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の偏芯検出装置および偏芯検出方法により偏芯を検出するディスクリートトラックメディア（ＤＴＭ）の基本構造の概要を示す図である。
【図２】偏芯したＤＴＭの記録トラックと磁気ヘッドの移動軌跡との関係を示す図である。
【図３】本発明にかかるトラック偏芯検出装置の実施形態の主要回路構成をブロックで示す図である。
【図４】同トラック偏芯検出装置に含まれるトラック／振幅波形検出器の主要回路構成をブロックで示す図である。
【図５】磁気ヘッドを静止させて読み込んだデータ信号の振幅の時間変化をグラフで示す図である。
【図６】トラック偏芯検出装置のエンベロープ回路により検出されたエンベロープ波形とトラックカウンタから出力されるトラックパルスの関係をグラフで示す図である。
【図７】磁気ヘッドによる読み出し信号の振幅とトラック位置との関係をグラフで示す図である。
【図８】シミュレーションによる３周分の振幅の時間変化をグラフで示す図である。
【図９】シミュレーションによる偏芯の量、偏芯の方向およびトラックオフセットを三次元グラフによって示す図である。
【図１０】本発明のトラック偏芯検出装置の動作である偏芯粗検出方法をフローチャートで示す図である。
【図１１】本発明のトラック偏芯検出装置の動作である偏芯精密検出方法をフローチャートで示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ ＤＴＭ
１１ 基板
１３ 記録トラック
１４ 磁性層
１５ 溝
１７ 磁気ヘッドの移動軌跡
２１ スピンドルモータ
２３ 磁気ヘッド
２５ アクチュエータ
２７ プリアンプ
２９ トラック／振幅波形検出器
３１ エンコーダ
３３ サンプリングタイミング発生器
３５ ＣＰＵ（検出手段）
３７ アクチュエータ制御回路
４１ エンベロープ回路
４３ ピーク保持回路
４５ しきい値設定回路
４７ コンパレータ
４９ トラックカウンタ
５１ トグルフリップフロップ
５３ Ａ／Ｄコンバータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体が存在するトラックと磁性材が存在しない溝を有するディスクリートトラックメディアの偏芯検出方法および偏芯検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスク装置において、ディスク上に予め磁性層がトラックとして離散的に形成されているディスクリートトラックメディア（Discrete Track Media、以下「ＤＴＭ」という）が開発されている。図１にＤＴＭ１０の基本構造の概要を示した。ＤＴＭ１０は、基板１１上にデータを記録する記録トラック１３が形成されていて、記録トラック１３と記録トラック１３の間は溝（隙間）１５になっている。そうして記録トラック１３上にのみ磁性層１４が形成されていて、溝１５には磁性層がない。この構成により、磁気ヘッド２３が磁性層１４（記録トラック１３）の上を飛んでいるときは信号が再生されるが、記録トラック１３間（溝１５）上にあるときは信号が出力されない。
【０００３】
ＤＴＭ１０に予め形成された記録トラック１３は、トラックピッチが概ね１００nm以下と狭いため、ＤＴＭ１０をスピンドルモータに取り付ける場合、その記録トラック１３の同心円中心Ｏと、スピンドルモータの回転中心Ｏｓを一致させるのは非常に困難である。そのため、装着精度を高めても、僅かながら偏芯を生じている（図２参照）。図２には、偏芯量Δｄだけ偏芯した状態を示してある。磁性層が存在しないトラックに対する偏芯を測定、補正する方法、装置として、光ディスクに対するものは種々開発されている（特許文献１、特許文献２）。
【特許文献１】特開昭５７-１９５３３７号公報
【特許文献２】特開昭６１-１１９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように偏芯したＤＴＭ１０に対して磁気ヘッドを用いてデータの読み書きを行う場合、磁気ヘッドを動かすアクチュエータとその制御器を用いて磁気ヘッドを偏芯に追従させなければならない。しかしながら、ハードディスク装置の製品化における最終段階以降は、ＤＴＭ上に何らかのサーボパターンが埋め込まれ、それに基づいて磁気ヘッドを位置決めするが、サーボパターンを埋め込む前や、埋め込んだ後も製造初期においてはサーボパターンの精度が不明なため、サーボパターンに基づく位置決めおよび追従は困難である。しかも前記偏芯状態で静止させた磁気ヘッド２３によりＤＴＭ１０の記録トラック１３から信号を読み出すと、ＤＴＭ１０が１回転する間に磁気ヘッド２３がトラック１４を複数回横切ってしまい、間隙１５と対向している間は信号を読み出すことができない（図２）。図２において、符号１７は磁気ヘッドの移動軌跡である。そのため、ＤＴＭ１０上のサーボパターンを参照することなく偏芯量と偏芯方向を検出して磁気ヘッド２３の位置決めおよび追従制御することが必要になる。しかし従来の光ディスク用の偏芯測定方法、装置は、光学ピックアップが必須であり、しかもＤＴＭのトラックピッチは光ディスクのトラックピッチよりも遙かに狭いためＤＴＭには適用できなかった。
【０００５】
かかる従来技術の課題に基づいてなされた本発明は、ＴＤＭにおいて、サーボパターンを参照することなくトラックの偏芯量および偏芯方向を検出できるトラック偏芯検出方法および偏芯検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決する本発明は、磁性体が存在するトラックと磁性材が存在しない溝を有するＤＴＭのトラック中心とスピンドルモータの回転中心の偏芯を検出する偏芯検出方法であって、前記ＤＴＭに対してヘッドを半径方向に段階的に移動させながら所定のデータを所定領域に書き込む段階と、前記所定領域に静止させたヘッドによって前記所定領域に書き込んだデータを読み出す段階と、前記読み出し信号に基づき、前記ＤＴＭが所定量回転する間に前記ヘッドが前記トラックを横切る回数およびそのタイミングを検出して偏芯量および偏芯方向を検出する静止検出段階と、を含むことに特徴を有する。
【０００７】
好ましくは、前記粗検出段階ではさらに、トラックオフセットも検出する。
より実際的には、前記検出段階の後に、前記静止させたヘッドで検出した偏芯量の所定分の一の偏芯量および偏芯方向を複数方向に設定して追従目標値として設定する段階と、該追従目標値に基づいて前記ヘッドを追従させながら読み出す段階と、該追従させながら読み出した読み出し信号に基づき、前記ＤＴＭが所定量回転する間に前記ヘッドが前記トラックを横切る回数およびそのタイミングを検出する追従検出段階と、前記追従検出段階で得られた最小回数を選択し、そのときの偏心量の所定分の一の偏心量を前記追従段階で設定した偏心量に加算して前記追従検出段階の再実行を複数回繰り返す段階とを含む。
前記繰り返し段階は、前記最小回数が所定値未満になるまで繰り返すことが好ましい。
【０００８】
実際的には、ディスクリートメディアの偏芯検出方法によって検出した偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットに基づいてヘッドを追従制御させながら前記トラックの前記所定領域からデータを読み出す読み出し段階と、該読み出し信号のエンベロープ波形から偏芯量および偏芯方向を検出する精密検出段階と、を含むことに特徴有する。
【０００９】
さらに、偏芯量をａ、偏芯の方向をθ、トラック中心からのオフセットをεとしたときに、一周に渡るエンベロープ波形を下記式１によって表し、
ｙ（ｔ，ａ，θ，ε）=ｆ（ａ ｃｏｓ（２πｔ+θ）+ε） ・・・（式１）
但し、０≦ｔ≦ｋ
ｋは周回
さらに式１で表されるエンベロープ波形および前記読み出し信号による実エンベロープ波形のデータを正規化してから内積を演算し、この内積値を最大化するパラメータａ、θ、εの組を求めて、その組の各値を前記ＤＴＭの偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットとする。
より実際的には、前記パラメータａ、θ、εの値を前記粗検出処理によって求めた値に基づいて複数の範囲に細分化し、各細分化した値ごとに前記(式１）からベクトルを算出し、全体のノルムで割って正規化する段階と、正規化した実エンベロープのサンプリングデータのベクトルとの内積をとる段階と、前記正規化する段階を前記全範囲に渡って実行する段階を含む。
【００１０】
装置にかかる本発明は、磁性体が存在するトラックと磁性材が存在しない溝を有するＤＴＭの偏芯測定装置であって、該ＤＴＭが装着されたスピンドルの回転に同期した信号を出力する同期手段と、前記ＤＴＭのトラックにデータを書き込み、書き込まれたデータを読み出すヘッドと、前記同期手段の出力に基づいて、前記ＤＴＭが１回転する間に前記ヘッドが読み出した読み出し信号の振幅を検出して磁性体が存在するトラック上と磁性体が存在しない溝をそれぞれヘッドが横切った回数を検出する横断検出手段と、前記読み出し信号の振幅を検出する振幅検出手段と、該振幅検出手段が検出した振幅の変化から偏芯量、偏芯方向およびトラック中心からのオフセットを算出する演算手段と、前記算出した偏芯の大きさ、方向およびオフセットに基づいて前記ヘッドを追従させるアクチュエータ制御手段と、前記アクチュエータ制御手段により追従制御しながら前記ヘッドで読み出した読み出し信号のエンベロープ波形を取り込み、該エンベロープ波形から偏芯方向、偏芯方向およびトラックオフセットを検出する検出手段と、を備えたことに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、偏芯量が不明な場合や偏芯量が大きいＤＴＭであっても、サーボパターンを読み込むことなく、トラックカウントによって偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを検出することができる。
さらにこの検出結果に基づいて磁気ヘッドを追従制御することにより、読み出し信号のエンベロープ波形を検出して、より精度の高い偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明について添付の図面に示した実施形態を参照して説明する。図３は、本発明にかかるトラック偏芯検出装置の実施形態の主要回路構成をブロックで示す図である。
【００１３】
ＤＴＭ１０は、スピンドルモータ２１に装着されている。磁気ヘッド２３は、アクチュエータ２５の先端部に支持されていて、このアクチュエータ２５によって、ＤＴＭ１０に対してロード／アンロードされ、さらにトラック１３に対して追従制御される。このトラック偏芯検出装置はさらに、磁気ヘッド２３からの信号を増幅するプリアンプ２７と、プリアンプ２７の出力信号である読み出し信号から、磁気ヘッド２３がトラック１３を横断した回数および読み出し信号のエンベロープを検出するトラック／振幅波形検出器２９と、アクチュエータ２５の絶対位置（絶対角度）を検出するエンコーダ３１と、スピンドルモータ２１またはＤＴＭ１０の回転に同期して、エンコーダ３１の出力をサンプリングするタイミングを決定するサンプリングタイミング発生器３３と、トラック／振幅波形検出器２９の出力およびエンコーダ３１の出力を読み込み、偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを求めるＣＰＵ３５を備えている。なお、アクチュエータ２５は、アクチュエータ制御器３７を介してＣＰＵ３５により制御される。
【００１４】
「振幅波形検出器」
図４には、トラック／振幅波形検出器２９のさらに詳細なブロックダイアグラムを示した。このトラック／振幅波形検出器２９は、磁気ヘッド２３から出力された読み出し信号（プリアンプ２７で増幅された読み出し信号）の振幅のエンベロープを検出するエンベロープ回路４１と、該エンベロープ回路４１が検出したエンベロープの最大値を保持するピーク保持回路４３と、ピーク保持回路４３が保持した最大値を参照して信号の有無を判定するしきい値を決めるしきい値設定回路４５と、しきい値設定回路４５が設定したしきい値とエンベロープ回路４１が検出したエンベロープを比較して信号（トラック）の有無を検出するコンパレータ４７と、コンパレータ４７の出力をカウントするトラックカウンタ４９と、トラックカウンタ４９がカウントするタイミングを一周と規定するためのインデックス信号の入力を受けるとイネーブル信号を出力するトグルフリップフロップ５１と、エンベロープ回路４１が出力したエンベロープを直接取り込むＡ／Ｄコンバータ５３とを備えている。Ａ／Ｄコンバータ５３の出力およびトラックカウンタ４９の出力はＣＰＵ３５に出力され、これらの出力に基づいてＣＰＵ３５は所定の演算を実行する。
なお、インデックス信号は、記録トラック１３上に記録されたインデックス信号領域１９に記録されたインデックス信号を磁気ヘッド２３に読み出される。もしくは、スピンドルに取り付けられたサンプリングタイミング発生器（図３−３３）から出力される。
【００１５】
ＤＴＭ１０には、最初に書き込み用磁気ヘッド２３により、偏芯を無視して、想定される偏芯の量以上に相当するトラック数（Ｎ１-Ｎmax）に渡り、一様にデータを書き込んでおく。書き込むデータは、ピーク検出器４３のディケイ時定数より十分高周波であれば制限はないが、通常は数十MHzから数百MHzとする。
【００１６】
磁気ヘッド２３を、書き込んだトラック数（Ｎ１-Ｎmax）の中央の記録トラック１３上に静止させてデータを読み出し、一周に渡りその振幅の時間変化を検出する。図５にその様子をグラフで示した。同グラフにおいて、横軸は経過時間、縦軸は振幅である。このグラフは、偏芯量Δｄが３．３トラック、偏芯方向が、一周に一回出力されるインデックス信号（インデックス信号領域１９）に対してπ／２回転した方向であり、また磁気ヘッド２３のトラック中心に対するオフセット量が半径方向に１／４トラック分ずれた例である。
【００１７】
磁気ヘッド２３が磁性層１４（記録トラック１３）と対向しているときは強い信号が出力されるので大きな振幅が検出されるが、磁性層１４（記録トラック１３）と対向していないときは信号が出力されないため、振幅はゼロである。偏芯がある状態で回転するＤＴＭ１０を静止した磁気ヘッド２３が読み取ると、磁性層１４と対向している状態と磁性層１４がない部分（間隙１５）に対向している状態が交番的に現れるため、図５に示した振幅波形が得られる。グラフでは、振幅波形が中間の横軸を横切るときに、記録トラック１３の内周または外周エッジを超えている。また、一周は２πであるから、π／２と３π／２の前後、図５では正規化時刻０．２５と０．７５の前後では振幅変化が少なく、逆に０とπの前後、正規化時刻０と０．５の前後では振幅変化が激しくなっている。ここで、振幅変化が少ない領域は横切るトラック数が少ないことを現し、振幅変化が激しい領域は横切るトラックが多数であることを現している。
【００１８】
したがって、振幅変化が激しい二つの回転角の略中間、または振幅変化が小さい二つの回転角の略中心角方向にトラック円の中心Ｏが存在することが分かる。言い替えると、振幅変化が最小となるときに、スピンドルの回転中心Ｏｄとトラック円の中心Ｏを通る半径方向の仮想線が磁気ヘッド２３を横切ることが分かるので、およその偏芯方向が分かる。つまり、一周分のトラックカウンタ４９のカウント値に基づいて、およその偏芯方向および偏芯量が分かる。
【００１９】
「制御方法」
本実施形態のトラック偏芯検出方法は、読み出し波形から、図５の波形に相当する振幅波形を検出する段階と、検出した振幅波形から偏芯量、偏芯の方向、およびトラックオフセット量を絞り込み、または推定する段階を含む推定方法、および絞り込んだ、または推定した偏芯トラックに対して追従させる追従方法から構成される。
【００２０】
前記推定方法はさらに、偏芯量が非常に大きい場合にある程度まで絞り込む段階（偏芯粗検出段階）と、このように絞り込んだ後に、より高精度に偏芯量と偏芯の方向とトラックオフセット量を推定する段階（偏芯精密検出段階）の二段階から構成され、各段階において絞り込んだ、または推定した偏芯トラックに対して追従させる。
【００２１】
図６に、エンベロープ回路４１により検出されたエンベロープ波形とトラックカウンタ４９から出力されるトラックパルスの関係をグラフで示した。このグラフおよび図５に示したグラフからも分かるように、このトラック／振幅波形検出器２９によれば、偏芯量が多い場合は横断するトラック１３の数をトラックカウンタ４９により検出し、偏芯量が少ない場合はＡ／Ｄコンバータ５３により直接エンベロープを取り込むことが可能になる。つまり、偏芯量が多い場合はリード信号から横断するトラック数を検出（粗検出）することによっておおよその偏芯を測定（粗測定）し、偏芯量が少ない場合はリード信号のエンベロープを取り込んでエンベロープに基づいて偏芯を精密測定する。
【００２２】
「偏芯量が多い場合」
次に、偏芯量が多い場合のトラック偏芯検出方法（偏芯粗検出方法）について、さらに図１０に示したフローチャートを参照して説明する。なお、この実施形態では、通常、最初は偏芯量が未知なので、偏芯量にかかわらず、磁気ヘッド２３を横断するトラック数を検出する処理を最初に実行する。
【００２３】
まず、磁気ヘッド２３により、偏芯を無視して、想定される偏芯の量以上に相当するトラック数（Ｎ１-Ｎmax）に渡り、書き込み領域がオーバーラップする間隔となるようにアクチュエータ２５を駆動制御しながら一様にデータを書き込む（ステップＳ１１）。
【００２４】
次に、アクチュエータ２５を駆動して磁気ヘッド２３を前記書き込み領域の半径方向中央位置まで移動させてアクチュエータ２５を停止させる（ステップＳ１３）。この静止状態でＤＴＭ１０が一周する間に磁気ヘッド２３が横断するトラック数をカウントする静止検出処理を実行する（ステップＳ１５）。カウント値が所定値よりも大きい場合（ステップＳ１７：Ｙ）、つまり偏芯量が多い場合は横断するトラック数が多く、Ａ／Ｄコンバータ５３でエンベロープを取り込むことが困難なため、カウント値が所定値以上、例えば、１００以上の場合は、偏芯粗検出処理により、トラックカウンタ４９の値に基づいて大まかな偏芯の方向を求める偏芯粗検出処理に進む。この偏芯粗検出処理は、磁気ヘッド２３を追従させながら検出する追従検出処理である。
【００２５】
アクチュエータ２５が静止した状態で一周に渡り測定したトラックカウンタ４９のカウント値により、偏芯量のおよその値が分かる。例えば、カウント値が８の場合は、カウント値８の四分の一、つまり２本のトラックピッチ分がおよその偏芯量となる。そこで、その偏芯量に基づいた偏芯量、例えば半分に相当する量の偏芯量をアクチュエータ制御の目標値に設定する（ステップＳ２１）。アクチュエータ制御器３７には、アクチュエータ２５に取り付けられたエンコーダ３１の出力値を参照させて、偏芯が重畳された目標値に対して追従させる。
【００２６】
十分な精度で偏芯目標値に追従させるためには、エンコーダ３１の出力をサンプリングするタイミングがスピンドルモータ２１の回転に同期していなければならない。そこで、一周に渡る偏芯の方向を３６０゜／ｎ以下（但し、ｎ≧２の整数）、つまり、１８０゜以下、例えば３０゜刻みで設定する（ステップＳ２３）。設定した偏芯方向および測定した偏芯量の半分からなる目標値に基づいてアクチュエータ２５を追従制御させながら（ステップＳ２３）、一周分のカウント値を各角度について測定する（ステップＳ２５）。以上のカウント処理を、３６０゜分繰り返す（ステップＳ２７：Ｎ、ステップＳ２１）。
【００２７】
以上のトラックパルス数のカウント処理によれば、実際の偏芯方向に近い角度におけるカウント値が他の角度におけるカウント値に比べて小さくなる。そこで、３６０゜分のカウント処理が終了すると（ステップＳ２７、Ｙ）、取得した測定値に基づいて偏芯の方向を絞り込み、例えば最小のカウント値を選択し（ステップＳ２９）、新たな偏芯量に相当するトラックパルス数以下、例えば、半数分に相当する量の偏芯をアクチュエータ制御の目標値に加えて、ステップＳ１７に戻る。
【００２８】
以上のステップＳ１７乃至Ｓ２９の処理を繰り返すと、アクチュエータ制御の目標値が徐々にＤＴＭ１０の偏芯の量と方向に近づく。このようにしてトラックパルスのカウント値が十分に小さくなると、エンベロープ波形の周波数が低くなるので、Ａ／Ｄコンバータ５３によってエンベロープ波形の取り込みが可能になり、以降の偏芯量が少ない場合の偏芯精密検出処理に引き継ぐことができる。つまり、カウント値が所定値以上でなくなったら（ステップＳ１５：Ｎ）、偏芯精密検出処理に進む。この実施形態では、カウント値が１００未満まで絞り込めた後に、エンベロープ波形の取り込みに移行する。
なお、この実施形態では一周を等分割して各角度を偏芯方向と設定してトラック数をカウントしたが、ステップＳ１５における一周分のカウント値の出力タイミングからおよその偏芯方向が分かっているので、その偏芯方向を含む所定範囲に絞って横断するトラック数のカウントを実施してもよい。
【００２９】
「偏芯量が少ない場合」
カウント値が所定値以上でない場合（ステップＳ１７：Ｎ）、つまり偏芯量が少なく、アクチュエータ制御器３７が偏芯に追従できるほど偏芯量が絞り込まれると、偏芯精密検出処理に進む。偏芯精密検出処理では、Ａ／Ｄコンバータ５３によりエンベロープ波形を取り込み、エンベロープ波形から偏芯量と偏芯の方向、およびトラックオフセット値を直接算出する。偏芯量が少ない場合の偏芯精密検出処理を、図１１に示したフローチャートを参照して説明する。
【００３０】
磁気ヘッド２３によりＤＴＭ１０の記録トラック１３をリードし、Ａ／Ｄ変換して得たエンベロープ波形の振幅の変化をｆ（ｘ）として得る（ステップＳ１０１）。変数ｘは磁気ヘッド２３の半径方向の位置を表していて、整数部がトラック番号、小数部はトラック中心からのオフセットを示している。このようにして得た振幅ｆ（ｘ）は、図７に示したようなプロファイルを示す。図７において、縦軸は振幅、横軸は半径方向位置を示している。なお、偏芯量が少な過ぎて有効な振幅変化が得られない場合には最大、最小振幅を一周で捕らえるのに十分な偏芯量、例えばトラックピッチの数倍程度の偏芯を与える。
【００３１】
偏芯は一周に渡る正弦波のトラックずれなので、
偏芯量をａ、
偏芯の方向をθ、
トラック中心からのオフセットをε、
として、一周に渡るエンベロープ波形ｙを下記（式１）に示した関数として表すことができる。
ｙ（ｔ，ａ，θ，ε）=ｆ（ａ ｃｏｓ（２πｔ+θ）+ε） ・・・（式１）
但し、０≦ｔ≦ｋ
ｋは周回を表している。
【００３２】
ここで、（式１）により表されるエンベロープ波形と、Ａ／Ｄ変換された実エンベロープ波形のデータをベクトルと考えると、それぞれ正規化してから内積を演算し、この内積値を最大化するパラメータａ、θ、εの組を求めるとその組の各値がそのときの偏芯量、偏芯の方向およびトラックオフセットを表している。そこで本実施形態では、この内積値を最大化するパラメータａ、θ、εの組をサーチする。
【００３３】
ここで、パラメータａとθは、前述の偏芯粗検出処理においてカウントしたトラックパルスによりおおよその値が求められているので、各パラメータａ、θ、εの範囲を事前に、下記（条件１）のように絞り込む（ステップＳ１０３）。
（条件１） ａ0≦ａ≦ａ1、θ0≦θ≦θ1、-0.5≦ε≦0.5
ここで、範囲［ａ0，ａ1］、［θ0，θ1］は、事前に絞り込まれた範囲である。なお、トラックオフセットεはもう少し範囲を拡げ、例えば-１≦ε≦１としてもよい。
【００３４】
以上の（条件１）の範囲をそれぞれ細分化し、例えば１００分割して、細分化したパラメータ値毎に（式１）からデータのベクトルを算出し（ステップＳ１０５）、全体のノルムで割ることで正規化する（ステップＳ１０７）。その後同様に全値から求めたノルムで正規化した実エンベロープのサンプリングデータのベクトルとの内積をとる（ステップＳ１０９）。
【００３５】
これを（条件１）の全範囲に渡って実行する。このようにして求めた内積を最大にするパラメータの組が、求めるパラメータａ、θ、εの推定値となるので、その偏芯量ａ、偏芯方向θ、オフセットεを制御目標に設定し（ステップＳ１１１）、トラック偏芯検出処理を終了する。
【００３６】
「有効性の検証」
以上の本発明のＤＴＭトラック偏芯検出方法の有効性を実証するために、
ｆ(ｘ）=0.5ｃｏｓ（ｘ）+0.5
としたときのシミュレーション結果について説明する。この実証例では、偏芯の振幅の最大値から最大値までの振幅値ａを3.3、偏芯の方向θを0.2π、トラックオフセットを0.1として、１０周に渡ってエンベロープ波形を取得する。すなわちエンベロープ波形は、次の（式２）によって表すことができる。
0.5ｃｏｓ（3.3πｃｏｓ（２πｔ+0.2π）+0.1π）+0.5 ・・・（式２）
ただし、ｔ：（0,10）
【００３７】
ここで、１０周のうち、３周分（ｔ：（0,3））を図８にグラフとして示した。ただし、一周当たりのサンプル数は１００個である。
【００３８】
式（２）より、１００（サンプル／周）×１０周=１０００サンプルのデータ列を得られる。これをベクトルＬとし、ベクトルＬのノルム（各要素の自乗和の平方根（自乗平均平方根：Root Mean Square （ＲＭＳ））をとり、絶対値｜Ｌ｜とする。
【００３９】
一方、偏芯量が多い場合のトラック偏芯粗検出処理により得たトラック横断パルス状況から、偏芯の量はほぼ３トラック前後、すなわち３-１=２から、３+１=４トラックの間にあると推定できる。また、同様にトラック偏芯粗検出処理からθが０〜π／６であると推定できる。トラックオフセットεについては情報がないので、その範囲を前述のように-0.5から0.5の間に設定する。
【００４０】
（式１）において、ｔを0.01ステップで０から１０まで変化させながら測定し、下記の（式３）からなるベクトルｍ（ａ,θ,ε）を作る。
ｍ（ａ,θ,ε）=｛ｙ（０,ａ,θ,ε）、ｙ（0.01,ａ,θ,ε）、・・・ｙ（9.99,ａ,θ,ε）、ｙ（１０,ａ,θ,ε）｝ ・・・(式３）
そうして偏芯量ａを２から４まで0.01ステップで、偏芯方向θを０からπ／６まで１゜刻みで、トラックオフセットεを-１から１まで0.01ステップで変化させて全ての組についてノルム｜ｍ（ａ,θ,ε）｜を求め、下記（式４）を演算する。
Ｐ（ａ,θ,ε）=Ｌｍ（ａ,θ,ε）／｛｜Ｌ｜｜ｍ（ａ,θ,ε）｜｝ ・・・(式４）
（式４）において、Ｐ（ａ,θ,ε）が最大値をとるときのａ、θ、εの値が、推定値となる。
【００４１】
以上の様子を図９（Ａ）乃至（Ｃ）に三次元グラフ化して示した。ここでは理解を容易にする視覚化のために、上記の（条件１）に若干の幅を加え、偏芯量ａを１から５、εを-１から１に変化させたときのＰ（ａ,θ,ε）を、偏芯方向θを0.1、0.2、0.3と変化させてそれぞれプロットしてある。
【００４２】
以上の結果から、（ａ,θ,ε）=（3.3,0.2,0.1）のときに最大値１をとる大きな山があり、パラメータは元の偏芯の各値と一致することが分かる。
また、この最大値以外の点では、
Ｐ（ａ,θ,ε）＜0.5
満足しており、推定値として十分なＳＮが得られている。
【００４３】
以上の通りＤＴＭのトラック偏芯検出方法および検出装置の実施形態によれば、偏芯量が複数のトラックピッチ以上あっても、磁気ヘッドの読み出し信号から磁気ヘッドがトラックを横断する数、そのタイミングを検出しておおよその偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを検出することができるので、サーボパターンが書き込まれる前のＤＴＭについて偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを検出し、磁気ヘッドを追従制御させることが可能になる。さらに磁気ヘッドを追従制御させることが可能になると、追従制御させながら読み出して読み出し信号のエンベロープを検出して、精密な偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを検出することが可能になるので、検出した偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを設定することができる。このように本実施形態によれば、トラックピッチが非常に狭いＤＴＭであっても、サーボパターンを書き込む前に偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットを検出して、磁気ヘッドを追従制御させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の偏芯検出装置および偏芯検出方法により偏芯を検出するディスクリートトラックメディア（ＤＴＭ）の基本構造の概要を示す図である。
【図２】偏芯したＤＴＭの記録トラックと磁気ヘッドの移動軌跡との関係を示す図である。
【図３】本発明にかかるトラック偏芯検出装置の実施形態の主要回路構成をブロックで示す図である。
【図４】同トラック偏芯検出装置に含まれるトラック／振幅波形検出器の主要回路構成をブロックで示す図である。
【図５】磁気ヘッドを静止させて読み込んだデータ信号の振幅の時間変化をグラフで示す図である。
【図６】トラック偏芯検出装置のエンベロープ回路により検出されたエンベロープ波形とトラックカウンタから出力されるトラックパルスの関係をグラフで示す図である。
【図７】磁気ヘッドによる読み出し信号の振幅とトラック位置との関係をグラフで示す図である。
【図８】シミュレーションによる３周分の振幅の時間変化をグラフで示す図である。
【図９】シミュレーションによる偏芯の量、偏芯の方向およびトラックオフセットを三次元グラフによって示す図である。
【図１０】本発明のトラック偏芯検出装置の動作である偏芯粗検出方法をフローチャートで示す図である。
【図１１】本発明のトラック偏芯検出装置の動作である偏芯精密検出方法をフローチャートで示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ ＤＴＭ
１１ 基板
１３ 記録トラック
１４ 磁性層
１５ 溝
１７ 磁気ヘッドの移動軌跡
２１ スピンドルモータ
２３ 磁気ヘッド
２５ アクチュエータ
２７ プリアンプ
２９ トラック／振幅波形検出器
３１ エンコーダ
３３ サンプリングタイミング発生器
３５ ＣＰＵ（検出手段）
３７ アクチュエータ制御回路
４１ エンベロープ回路
４３ ピーク保持回路
４５ しきい値設定回路
４７ コンパレータ
４９ トラックカウンタ
５１ トグルフリップフロップ
５３ Ａ／Ｄコンバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体が存在するトラックと磁性材が存在しない溝を有するディスクリートトラックメディア（以下「ＤＴＭ」という）のトラック中心とスピンドルモータの回転中心の偏芯を検出する偏芯検出方法であって、
前記ＤＴＭに対してヘッドを半径方向に段階的に移動させながら所定のデータを所定領域に書き込む段階と、
前記所定領域に静止させたヘッドによって前記所定領域に書き込んだデータを読み出す段階と、
前記読み出し信号に基づき、前記ＤＴＭが所定量回転する間に前記ヘッドが前記トラックを横切る回数およびそのタイミングを検出して偏芯量および偏芯方向を検出する静止検出段階と、を含むことを特徴とするディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項２】
請求項１記載のディスクリートメディアの偏芯検出方法において、前記粗検出段階ではさらに、トラックオフセットも検出するディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のディスクリートメディアの偏芯検出方法はさらに、前記検出段階の後に、前記静止させたヘッドで検出した偏芯量の所定分の一の偏芯量および偏芯方向を複数方向に設定して追従目標値として設定する段階と、
該追従目標値に基づいて前記ヘッドを追従させながら読み出す段階と、
該追従させながら読み出した読み出し信号に基づき、前記ＤＴＭが所定量回転する間に前記ヘッドが前記トラックを横切る回数およびそのタイミングを検出する追従検出段階と、
前記追従検出段階で得られた最小回数を選択し、そのときの偏心量の所定分の一の偏心量を前記追従段階で設定した偏心量に加算して前記追従検出段階の再実行を複数回繰り返す段階とを含むディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項４】
請求項３記載のディスクリートメディアの偏芯検出方法において、前記繰り返し段階は、前記最小回数が所定値未満になるまで繰り返すディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４記載のディスクリートメディアの偏芯検出方法によって検出した偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットに基づいてヘッドを追従制御させながら前記トラックの前記所定領域からデータを読み出す読み出し段階と、
該読み出し信号のエンベロープ波形から偏芯量および偏芯方向を検出する精密検出段階と、を含むことを特徴とするディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項６】
請求項５記載のディスクリートメディアの偏芯検出方法において、偏芯量をａ、偏芯の方向をθ、トラック中心からのオフセットをεとしたときに、一周に渡るエンベロープ波形を下記式１によって表し、
ｙ（ｔ，ａ，θ，ε）=ｆ（ａ ｃｏｓ（２πｔ+θ）+ε） ・・・（式１）
但し、０≦ｔ≦ｋ
ｋは周回
さらに式１で表されるエンベロープ波形および前記読み出し信号による実エンベロープ波形のデータを正規化してから内積を演算し、この内積値を最大化するパラメータａ、θ、εの組を求めて、その組の各値を前記ＤＴＭの偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットとするディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項７】
請求項６記載のディスクリートメディアの偏芯検出方法において、前記パラメータａ、θ、εの値を前記粗検出処理によって求めた値に基づいて複数の範囲に細分化し、各細分化した値ごとに前記(式１）からベクトルを算出し、全体のノルムで割って正規化する段階と、
正規化した実エンベロープのサンプリングデータのベクトルとの内積をとる段階と、
前記正規化する段階を前記全範囲に渡って実行する段階を含むディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項８】
磁性体が存在するトラックと磁性材が存在しない溝を有するＤＴＭの偏芯測定装置であって、
該ＤＴＭが装着されたスピンドルの回転に同期した信号を出力する同期手段と、
前記ＤＴＭのトラックにデータを書き込み、書き込まれたデータを読み出すヘッドと、
前記同期手段の出力に基づいて、前記ＤＴＭが１回転する間に前記ヘッドが読み出した読み出し信号の振幅を検出して磁性体が存在するトラック上と磁性体が存在しない溝をそれぞれヘッドが横切った回数を検出する横断検出手段と、
前記読み出し信号の振幅を検出する振幅検出手段と、
該振幅検出手段が検出した振幅の変化から偏芯量、偏芯方向およびトラック中心からのオフセットを算出する演算手段と、
前記算出した偏芯の大きさ、方向およびオフセットに基づいて前記ヘッドを追従させるアクチュエータ制御手段と、
前記アクチュエータ制御手段により追従制御しながら前記ヘッドで読み出した読み出し信号のエンベロープ波形を取り込み、該エンベロープ波形から偏芯方向、偏芯方向およびトラックオフセットを検出する検出手段と、を備えたことを特徴とする偏芯検出装置。
【請求項１】
磁性体が存在するトラックと磁性材が存在しない溝を有するディスクリートトラックメディア（以下「ＤＴＭ」という）のトラック中心とスピンドルモータの回転中心の偏芯を検出する偏芯検出方法であって、
前記ＤＴＭに対してヘッドを半径方向に段階的に移動させながら所定のデータを所定領域に書き込む段階と、
前記所定領域に静止させたヘッドによって前記所定領域に書き込んだデータを読み出す段階と、
前記読み出し信号に基づき、前記ＤＴＭが所定量回転する間に前記ヘッドが前記トラックを横切る回数およびそのタイミングを検出して偏芯量および偏芯方向を検出する静止検出段階と、を含むことを特徴とするディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項２】
請求項１記載のディスクリートメディアの偏芯検出方法において、前記粗検出段階ではさらに、トラックオフセットも検出するディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のディスクリートメディアの偏芯検出方法はさらに、前記検出段階の後に、前記静止させたヘッドで検出した偏芯量の所定分の一の偏芯量および偏芯方向を複数方向に設定して追従目標値として設定する段階と、
該追従目標値に基づいて前記ヘッドを追従させながら読み出す段階と、
該追従させながら読み出した読み出し信号に基づき、前記ＤＴＭが所定量回転する間に前記ヘッドが前記トラックを横切る回数およびそのタイミングを検出する追従検出段階と、
前記追従検出段階で得られた最小回数を選択し、そのときの偏心量の所定分の一の偏心量を前記追従段階で設定した偏心量に加算して前記追従検出段階の再実行を複数回繰り返す段階とを含むディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項４】
請求項３記載のディスクリートメディアの偏芯検出方法において、前記繰り返し段階は、前記最小回数が所定値未満になるまで繰り返すディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４記載のディスクリートメディアの偏芯検出方法によって検出した偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットに基づいてヘッドを追従制御させながら前記トラックの前記所定領域からデータを読み出す読み出し段階と、
該読み出し信号のエンベロープ波形から偏芯量および偏芯方向を検出する精密検出段階と、を含むことを特徴とするディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項６】
請求項５記載のディスクリートメディアの偏芯検出方法において、偏芯量をａ、偏芯の方向をθ、トラック中心からのオフセットをεとしたときに、一周に渡るエンベロープ波形を下記式１によって表し、
ｙ（ｔ，ａ，θ，ε）=ｆ（ａ ｃｏｓ（２πｔ+θ）+ε） ・・・（式１）
但し、０≦ｔ≦ｋ
ｋは周回
さらに式１で表されるエンベロープ波形および前記読み出し信号による実エンベロープ波形のデータを正規化してから内積を演算し、この内積値を最大化するパラメータａ、θ、εの組を求めて、その組の各値を前記ＤＴＭの偏芯量、偏芯方向およびトラックオフセットとするディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項７】
請求項６記載のディスクリートメディアの偏芯検出方法において、前記パラメータａ、θ、εの値を前記粗検出処理によって求めた値に基づいて複数の範囲に細分化し、各細分化した値ごとに前記(式１）からベクトルを算出し、全体のノルムで割って正規化する段階と、
正規化した実エンベロープのサンプリングデータのベクトルとの内積をとる段階と、
前記正規化する段階を前記全範囲に渡って実行する段階を含むディスクリートメディアの偏芯検出方法。
【請求項８】
磁性体が存在するトラックと磁性材が存在しない溝を有するＤＴＭの偏芯測定装置であって、
該ＤＴＭが装着されたスピンドルの回転に同期した信号を出力する同期手段と、
前記ＤＴＭのトラックにデータを書き込み、書き込まれたデータを読み出すヘッドと、
前記同期手段の出力に基づいて、前記ＤＴＭが１回転する間に前記ヘッドが読み出した読み出し信号の振幅を検出して磁性体が存在するトラック上と磁性体が存在しない溝をそれぞれヘッドが横切った回数を検出する横断検出手段と、
前記読み出し信号の振幅を検出する振幅検出手段と、
該振幅検出手段が検出した振幅の変化から偏芯量、偏芯方向およびトラック中心からのオフセットを算出する演算手段と、
前記算出した偏芯の大きさ、方向およびオフセットに基づいて前記ヘッドを追従させるアクチュエータ制御手段と、
前記アクチュエータ制御手段により追従制御しながら前記ヘッドで読み出した読み出し信号のエンベロープ波形を取り込み、該エンベロープ波形から偏芯方向、偏芯方向およびトラックオフセットを検出する検出手段と、を備えたことを特徴とする偏芯検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２１０４５１（Ｐ２００８−２１０４５１Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４５９２２（Ｐ２００７−４５９２２）
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【出願人】（５９３１９１３５０）株式会社アイメス (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【出願人】（５９３１９１３５０）株式会社アイメス (17)
【Ｆターム（参考）】
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