JP3292741B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速かつ高精度に位置
決めすることのできるヘッドの制御方式を備えた磁気デ
ィスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気ディスク装置では、装置に組
み込まれた磁気ディスクのうちの一面にサーボ情報を磁
気的に形成してサーボヘッドを目標トラックに位置決め
し、片側の磁気ディスク面をデータ面としデータヘッド
を用いて情報の記録再生を行なうサーボ面サーボ方式が
広く採用されている。しかし、この方式では、磁気ディ
スク装置の使用環境の変化、特に温度上昇によって、サ
ーボ面のサーボトラックとデータ面のデータトラックの
位置ずれ、いわゆるサーマルオフトラックを生じやす
く、データの記録再生が不安定となり、トラック密度を
高めることができなくなるという問題を有している。

【０００３】そこで最近では、磁気ディスク装置に組み
込まれた磁気ディスクの全面をデータ面として用い、そ
のデータ面に離散的にサーボ情報を形成して、磁気ヘッ
ドを目標トラックに位置決めするデータ面サーボ方式が
採用され始めている。

【０００４】ところが、このデータ面サーボ方式では、
速度情報および位置情報となるサーボ情報がデータ面に
離散的に形成されたサーボセクタにおいてしか得られな
いために、磁気ヘッドを備えたアクチュエータを高速で
移動させたときにサーボ情報が検出しにくく、磁気ヘッ
ドを目標トラックに高速かつ高精度に位置決めすること
が困難であるという問題点を有していた。この問題点を
解決するためには、サーボ情報の量を増加させればよい
が、これを単純に行なうと、磁気ディスクに対するサー
ボ情報の占める割合の増加、すなわちフォーマット効率
が低下し、その結果データの記憶容量が著しく低下する
という問題を生じてしまう。

【０００５】そこで、磁気ヘッドを目標トラックに高速
かつ高精度に位置決めすることのできる各種磁気ヘッド
の制御方式が提唱されている。

【０００６】例えば、特開昭５１−１３１６０７号公報
では、精密位置決め用のサーボ情報の外にトラック番号
をコード化して磁気ディスクに記録しておき、これによ
って磁気ヘッドの粗位置決めを行なう方式が提唱されて
いる。しかし、この方式では、さらに磁気ヘッドを高速
移動させようとするときや、磁気ディスクに欠陥が存在
したりするとトラック番号が読み取れなくなるおそれが
あり、磁気ヘッドを目標トラックに完全に高速かつ高精
度に位置決めできるとは限らない。また、トラック番号
をコード化して磁気ディスクに記録するため、トラック
数を増加させて磁気ディスク装置の大容量化を図ろうと
する場合、トラック番号をコード化した情報の量が増加
するために、磁気ディスクに対するサーボ情報の占める
割合が増加、すなわちフォーマット効率が低下し、その
結果データの記憶容量が減少してしまう。

【０００７】そこで、上記の問題点を解決するために、
特開昭６０−１９３１７６号公報では、対向する表面の
各々に記録領域を有する磁気ディスクの各データ面に等
角度間隔で同数設けられたセクタを円周方向の位相が１
／２セクタ異なる位置に配置し、このように配置された
各データ面のセクタから磁気ディスクの回転に従って交
互にサーボセクタを検出し、各データ面のサーボ情報を
読み出すことによって、磁気ヘッドを目標トラックに位
置決めする方式が提唱されている。

【０００８】以下に、特開昭６０−１９３１７６号公報
に示された従来の磁気ディスク装置について、図４，図
５そして図６を用いて説明する。

【０００９】図４は、磁気ディスクの記録パターンを概
略的に示したものであり、図において、６はサーボセク
タ、７はデータセクタで、６と７でセクタ１を形成して
いる。また、磁気ディスクの各面つまり上面と下面の各
トラックは、等角度間隔に設けられたセクタ１に分割さ
れ、これら各面のセクタの相対する位置関係は、円周方
向の位相が１／２セクタ異なるように配置されている。
そして、各セクタは、図５に示したように、ＤＣイレー
ス部２，ＡＧＣ（オートゲインコントロール）部３，ゾ
ーン部４，速度および位置情報部５の４つで磁気的に埋
め込み形成されたサーボセクタ６と、データを記録再生
するデータセクタ７で構成されている。なお、サーボセ
クタ６は、磁気ヘッドによる記録が禁止されている。

【００１０】次に、このように各面にサーボ情報が埋め
込み形成された磁気ディスクからサーボ情報を検出する
過程を図６を用いて説明する。

【００１１】まず、磁気ヘッドの切り換えスイッチ８に
よってデータを記録再生するためにアクセスするトラッ
クが存在する磁気ディスク２６から磁気ヘッド２５によ
って再生された信号は、再生アンプ２７で増幅された
後、サーボ信号検出回路に入力され、各セクタの先頭に
位置するＤＣイレース部２をＤＣイレース検出回路９に
よって検出する。そして、このＤＣイレースに同期して
ゲート発生回路１０によってＡＧＣ部，ゾーン部，速度
および位置情報部のそれぞれの位置に決められた時間幅
を持つゲート信号を発生し、それぞれの信号が取り出さ
れる。さらに、速度および位置情報部に形成された速度
信号Ｘ，Ｙ，Ｚと位置信号Ａ，Ｂは、ゲートが開いてい
る期間でピークホールド回路１１によって順次ピーク値
を保持され、Ａ／Ｄ変換器１２とＩ／Ｏポート１３を介
してＣＰＵ１４に取り込まれ、演算によって速度信号お
よび位置信号が作成される。また、各信号が取り出され
るとゲート発生回路によってデータセクタの時間幅を持
つ信号が発生される。この区間は、データの記録再生が
可能な区間であり、これ以外の区間は磁気ヘッドによる
記録が禁止されている。そして、このデータ面から前記
各信号を取り出すと直ちに磁気ヘッドの切り換えスイッ
チ８は、ＣＰＵ１４によって切り換えられ、もう一方の
面から読み出される信号をサーボ信号検出回路に取り込
み、上記と同様な過程によって、ＡＧＣ部，ゾーン部，
速度および位置情報部の各信号を取り出す。そしてま
た、各信号を取り込むと、磁気ヘッドの切り換えスイッ
チを切り換えるわけであるが、このタイミングは、デー
タを記録再生するためにアクセスするトラックが存在す
る面のセクタで発生されたデータセクタの幅を有するゲ
ート信号の終わりをＣＰＵによって検出すると直ちに切
り換える。以上のような過程を磁気ディスクの回転に従
って繰り返すことによって、各データ面から交互にサー
ボ情報を取り出して、ＣＰＵ１４で演算によって速度信
号および位置信号が作成され、Ｉ／Ｏポート１５とＤ／
Ａ変換器１６を介してＶＣＭ（ボイスコイルモータVoic
e Coil Moter）ドライバ１７に入力され、磁気ヘッドを
有したアクチュエータ１８を駆動させて、磁気ヘッドを
目標トラックに位置決めする。

【００１２】このような構成にすることによって、デー
タを記録再生するためにアクセスするトラックが存在す
る面のみから得られるサーボ情報だけでなく、それと対
向する面のサーボ情報が、アクセスするトラックのデー
タセクタ内の位置で得られることによって、データセク
タ内のトラック振れに対してより忠実な追従性を発揮す
ることができる。

【００１３】また、円周方向の位相が１／２セクタ異な
る各データ面のセクタから交互にサンプリングしてサー
ボ情報を得ることでサンプリング周波数は片面からサー
ボ情報を得る場合の２倍となる。したがって、サーボ応
答帯域は２倍に拡大することができ、その結果トラック
振れの基本周波数でのサーボ系の利得は、４倍に向上さ
せることが可能となる。

【００１４】さらには、検出されるセクタの周期が半分
となるので、片面のみからサーボ情報を得る場合のセク
タ数が２倍になったのと等価であり、シーク時の最高速
度を２倍まで上げることが可能となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成のように、対向する表面の各々に記録領域を有
する磁気ディスクの各データ面に等角度間隔で同数設け
られたセクタを円周方向の位相が１／２セクタ異なる位
置に配置し、このように配置された各データ面のセクタ
から磁気ディスクの回転に従って交互にサーボセクタを
検出し、各データ面のサーボ情報を読み出して磁気ヘッ
ドの位置決めを行なうサーボ方式では、磁気ヘッドを備
えたアクチュエータの速度制御のときには２個の磁気ヘ
ッドを用いて制御を行ない、位置制御のときには１個の
磁気ヘッドを用いて制御を行なっている。

【００１６】したがって、２個の磁気ヘッドの相対位置
が、環境の変化によるサーマルオフトラックまたは衝撃
等によってずれてしまうと、例えば、第１の磁気ヘッド
から第２の磁気ヘッドに切り換えたときには高速と判断
し、第２の磁気ヘッドから第１の磁気ヘッドに切り換え
たときには低速と判断してしまうために、速度の検出が
不確実となり、高精度の速度制御ができないために、制
御系としての安定性が得られず、暴走してしまうことが
ある。

【００１７】また、上記のように、速度制御時に速度の
検出にばらつきを生じるために、速度制御から位置制御
に切り換えた際の突入速度にもばらつきを生じる。よっ
て、目標トラックの位置に対して磁気ヘッドの位置がオ
ーバシュートやアンダシュートを起こしてしまうため
に、セトリングに長い時間を必要として、磁気ディスク
ドライブとしての所定アクセスタイムを満足できなくな
る。

【００１８】また、磁気ヘッドを備えたアクチュエータ
の速度制御のときに２個の磁気ヘッドを用いて制御を行
なっているため、磁気ディスクドライブ装置を構成して
いる磁気ヘッドの内の１個がヘッドクラッシュを引き起
こした場合または出力が低下した場合、正常である磁気
ヘッドも目標トラックにシークできなくなり、磁気ディ
スクドライブ装置としての信頼性が得られない。

【００１９】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、データの記憶容量の低下を招くことなし
に、磁気ヘッドを備えたアクチュエータの速度制御およ
び位置制御を行ない、磁気ヘッドを目標トラックに高速
かつ高精度に位置決めすることのできる大容量の磁気デ
ィスク装置を提供することを目的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、ＤＣイレース部の後にサーボ情報の配
置情報およびサーボ情報の制御機能情報を付加して、Ｄ
Ｃイレース部間に複数個のサーボ情報を磁気的に埋め込
み形成した構成を有する。

【００２１】

【作用】本発明は、上記の構成によってＤＣイレース部
とＤＣイレース部の間に複数のサーボ情報を配置するこ
とが可能となるために、磁気ディスク一面当たりのサン
プリング周波数を上げることができる。また、ＤＣイレ
ース部間の複数のサーボ情報をひとつのＤＣイレース部
で検出することが可能である。さらに、ＤＣイレース部
間の複数のサーボ情報を制御機能別、すなわち速度制御
用のサーボ情報か位置制御用のサーボ情報かに分類する
ことが可能となるので磁気ディスク一面当たりの速度制
御時のサンプリング周波数と位置制御時のサンプリング
周波数を上げることができ、それらの周波数を任意に設
定できるので、速度制御時のサンプリング周波数を位置
制御時のサンプリング周波数よりも高く設定することが
できる。したがって、磁気ヘッドを有したアクチュエー
タを高速で駆動させても、正確な速度信号を得ることが
できる。

【００２２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。

【００２３】図１は、磁気ディスクの記録パターンを概
略的に示したものであり、図において、６はサーボセク
タ、７はデータセクタで、サーボセクタ６には、磁気デ
ィスクの円周方向に幅が広いもの６ａと狭いもの６ｂの
２種類から構成されている。また、各セクタの位置関係
は、幅の広いサーボセクタ６ａ，データセクタ７，幅の
狭いサーボセクタ６ｂ，データセクタ７の順に磁気ディ
スクの円周方向に設けてある。

【００２４】図２は、図１のサーボセクタ部周辺の詳細
図である。磁気ディスクの円周方向に幅の広いサーボセ
クタ６ａは、ＤＣイレース部２，ＡＧＣ部３，ゾーン部
４および、サーボ情報の配置情報１９、サーボ情報の制
御機能情報２０、第１のサーボ情報２１で構成されてい
る。また、磁気ディスクの円周方向に幅の狭いサーボセ
クタ６ｂは、第２のサーボ情報２２で構成されている。
ゾーン部４は、磁気ディスクのゾーン情報が記録してあ
る領域であり、サーボ情報の配置情報１９は、ＤＣイレ
ース部間に複数個形成されたサーボ情報の個数および配
置位置に関する情報が記憶してある領域であり、サーボ
情報の制御機能情報２０は、ＤＣイレース部間に複数個
形成されたサーボ情報を、速度制御時に使用するもの
か、位置制御時に使用するものかを示す情報が記録して
ある領域であり、第１のサーボ情報２１と第２のサーボ
情報２２は、速度制御時あるいは位置制御時に用いるサ
ーボ情報が記録してある領域である。なお、これら２つ
のサーボセクタは、磁気ヘッドによる記録が禁止されて
いる。また、図２の例は、第１のサーボ情報２１に、速
度制御時に用いるサーボ情報２１ａと位置制御時に用い
るサーボ情報２１ｂが設けてあり、第２のサーボ情報２
２に、速度制御時に用いるサーボ情報２１ａが設けてあ
る場合を示している。速度制御時に用いるサーボ情報２
１ａは、４トラックを周期とする２位相のダイビットパ
ターンからなる速度信号Ｚと、１６トラックを周期と
し、かつ４トラックのずれをもつ２つのダイビットパタ
ーンからなる速度信号Ｘ，Ｙで構成されているため、ヘ
ッドの高速移動時であっても、磁気ディスクに対するヘ
ッドの位置を高精度に検出することができる。また、位
置制御時に用いるサーボ情報２１ｂは、２個の磁化反転
部分から構成されていて、２個の磁化反転部分はデータ
トラックの幅に等しく、それぞれデータトラックの両側
にデータトラックの幅の１／２だけ位置ずれするように
構成されているとともに、重なりが生じないようにデー
タトラックの長手方向に位置ずれするように構成されて
いる。そして、２個の磁化反転部分の再生信号振幅によ
って、ヘッドの位置を検出する。

【００２５】次に、上記のように各面にサーボ情報が埋
め込み形成された磁気ディスクからサーボ情報を検出す
る過程を図３を用いて説明する。なお、図３において、
図６と同一番号は、同一機能を示す。

【００２６】図３において、磁気ヘッド２５によって磁
気ディスク２６から再生された信号は、再生アンプ２７
で増幅され、ＤＣイレース検出回路９によって、ある一
定時間信号が発生しないことで、各セクタの先頭に位置
するＤＣイレース部２を検出する。そして、このＤＣイ
レースに同期してゲート発生回路１０によって各種ゲー
ト信号を発生する。ゾーン部４の位置に発生されたゲー
ト信号は、磁気ディスクのゾーン、すなわち内外周領
域，データ領域を判断するためのものであり、サーボ情
報の配置情報１９の位置に発生されたゲート信号は、Ｄ
Ｃイレース部間に複数個形成されたサーボ情報の個数お
よび配置位置を、配置情報判別回路２３によって判断す
るためのものである。また、サーボ情報の制御機能情報
２０の位置に発生されたゲート信号は、ＤＣイレース部
間に複数個形成されたサーボ情報を、速度制御時に使用
するものか、位置制御時に使用するものかを、制御機能
判別回路２４によって判断するためのものである。図２
の例は、上記のように、サーボ情報の配置情報１９に、
ＤＣイレース部間に２個のサーボ情報を有しているとい
う情報があり、また、サーボ情報の制御機能情報２０
に、第１のサーボ情報が、速度制御時と位置制御時に使
用するサーボ情報で、第２のサーボ情報が、速度制御時
に使用するサーボ情報であるという情報がある場合を表
している。サーボ情報の配置情報１９とサーボ情報の制
御機能情報２０に記録されている情報を読み取り、その
情報を判断することによって、ＤＣイレース部間に存在
する２個のサーボ情報を検出するためのゲート信号を発
生する。そして、第１のサーボ情報２１に形成された速
度信号Ｘ，Ｙ，Ｚと位置信号Ａ，Ｂおよび、第２のサー
ボ情報２２に形成された速度信号Ｘ，Ｙ，Ｚを、ゲート
が開いている期間でピークホルド回路１１によって順次
ピーク値を保持され、Ａ／Ｄ変換器１２とＩ／Ｏポート
１３を介してＣＰＵ１４に取り込まれ、演算によって速
度信号および位置信号が作成される。また、各信号が取
り出されるとゲート発生回路によってデータセクタの時
間幅を持つ信号が発生される。この区間は、データの記
録再生が可能な区間であり、これ以外の区間は磁気ヘッ
ドによる記録が禁止されている。そして、このように、
各サーボ情報がＣＰＵ１４に取り込まれ、ＣＰＵ１４で
演算によって速度信号および位置信号が作成される。さ
らに、Ｉ／Ｏポート１５とＤ／Ａ変換器１６を介してＶ
ＣＭドライバ１７に入力され、磁気ヘッドを有したアク
チュエータ１８を駆動させて、磁気ヘッドを目標トラッ
クに位置決めする。

【００２７】このように、本発明の実施例の磁気ディス
ク装置によれば、ＤＣイレース部の後にサーボ情報の配
置情報を付加することによって、ＤＣイレース部とＤＣ
イレース部の間に複数のサーボ情報を配置することが可
能となるために、磁気ディスク一面当たりのサンプリン
グ周波数を上げることができる。また、ＤＣイレース部
の後にサーボ情報の配置情報を付加することによって、
ＤＣイレース部間の複数のサーボ情報をひとつのＤＣイ
レース部で検出することが可能であるために、ＤＣイレ
ース部間の複数のサーボ情報のうちの２番目以降のサー
ボ情報の前には、ＤＣイレース部およびＡＧＣ部を配置
しなくて済むために、サーボ情報の個数を増加させて
も、データの記憶容量を低下させることがない。さら
に、ＤＣイレース部の後にサーボ情報の制御機能情報を
付加することによって、ＤＣイレース部間の複数のサー
ボ情報を制御機能を分類することが可能となる。したが
って、磁気ディスク一面当たりの速度制御時のサンプリ
ング周波数と位置制御時のサンプリング周波数を上げる
ことができるとともに、それらの周波数を任意に設定す
ることが可能となる。つまり、速度制御時のサンプリン
グ周波数を位置制御時のサンプリング周波数よりも高く
設定することができる。したがって、磁気ヘッドを有し
たアクチュエータを高速で駆動させても、正確な速度信
号を得ることが可能となる。

【００２８】なお、本実施例では、磁気ディスクについ
て述べてきたが、光ディスク等にも使用できることはい
うまでもない。

【００２９】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように本発明に
よれば、ＤＣイレース部の後にサーボ情報の配置情報と
制御機能情報を付加することによって、ＤＣイレース部
間に複数のサーボ情報を配置することが可能となるため
に、磁気ディスク一面当たりのサンプリング周波数を上
げることができるとともに、それらの周波数を任意に設
定することが可能となり、１個の磁気ヘッドでも速度制
御を可能とし、磁気ディスクドライブを構成している各
々の磁気ヘッドの相対位置が環境の変化によるサーマル
オフトラック等のためにずれてしまっても、速度の検出
にばらつきを生じないため、高精度の速度制御が可能と
なり、制御系としての安定性が得られ、また、１個の磁
気ヘッドで速度制御を行なうことが可能となるため、速
度制御から位置制御に切り換えた際の突入速度のばらつ
きも小さくなり、目標トラックの位置に対して磁気ヘッ
ドの位置がオーバシュートやアンダシュートを起こして
しまうことがなくなるために、セトリング時間を短縮化
できるため、磁気ディスクドライブとしてのアクセスタ
イムの向上につながり、また、複数のサーボ情報を１個
のＤＣイレース部で検出が可能となるため、各サーボ情
報にＤＣイレース部とＡＧＣ部を設けなくてよく、磁気
ディスク一面当たりのフォーマット効率が向上し、大容
量の磁気ディスク装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の磁気ディスク装置のデータ
セクタとサーボセクタの配置を示す平面図

【図２】本発明の一実施例の磁気ディスクドライブ装置
のサーボセクタ部の説明図

【図３】本発明の一実施例の磁気ディスクドライブ装置
の磁気ヘッドの制御回路の構成を示すブロック図

【図４】従来の磁気ディスクドライブ装置のデータセク
タとサーボセクタの配置を示す平面図

【図５】従来の磁気ディスクドライブ装置のサーボセク
タ部の説明図

【図６】従来の磁気ディスクドライブ装置の磁気ヘッド
の制御回路の構成を示すブロック図

【符号の説明】

２ ＤＣイレース部 ３ ＡＧＣ部 ４ ゾーン部 ５ 速度および位置情報部 ６ サーボセクタ ６ａ 磁気ディスクの円周方向に幅の広いサーボセクタ ６ｂ 磁気ディスクの円周方向に幅の狭いサーボセクタ １１ ピークホールド回路 １２ Ａ／Ｄ変換器 １３ Ｉ／Ｏポート １４ ＣＰＵ １５ Ｉ／Ｏポート １６ Ｄ／Ａ変換器 １７ ＶＣＭドライバ １８ アクチュエータ １９ サーボ情報の配置情報 ２０ サーボ情報の制御機能情報 ２１ 第１のサーボ情報 ２１ａ 速度制御時に用いるサーボ情報 ２１ｂ 位置制御時に用いるサーボ情報 ２２ 第２のサーボ情報 ２３ 配置情報判別回路 ２４ 制御機能判別回路 ２６ 磁気ディスク

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−16068（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−119578（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−44586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−112876（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 21/10 G11B 20/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】データの記録面と同一の磁気ディスク面に
   磁気ヘッドを目標トラックに位置決めするためのサーボ
   情報を磁気的に埋め込み形成されたデータ面サーボ方式
   の磁気ディスクドライブ装置であって、サーボセクタ検
   出用のＤＣイレース部を少なくとも１個設け、前記サー
   ボ情報を、円周方向の前記ＤＣイレース部間に複数個形
   成し、前記ＤＣイレース部の後に、前記サーボ情報の配
   置情報を付加し、前記サーボ情報の配置情報によって、
   前記ＤＣイレース部間に複数個形成されたサーボ情報の
   個数および配置位置を判断し、前記磁気ヘッドを前記サ
   ーボ情報に従って、目標トラックに位置決めする磁気ヘ
   ッドの制御手段を備えたことを特徴とする磁気ディスク
   装置。
2. 【請求項２】データの記録面と同一の磁気ディスク面に
   磁気ヘッドを目標トラックに位置決めするためのサーボ
   情報を磁気的に埋め込み形成されたデータ面サーボ方式
   の磁気ディスクドライブ装置であって、サーボセクタ検
   出用のＤＣイレース部を少なくとも１個設け、前記サー
   ボ情報を円周方向の前記ＤＣイレース部間に複数個形成
   し、前記ＤＣイレース部の後に、前記サーボ情報の配置
   情報および制御機能情報を付加し、前記サーボ情報の配
   置情報と制御機能情報によって、ＤＣイレース部間に複
   数個形成されたサーボ情報の個数、配置位置、制御機能
   を判断し、前記磁気ヘッドを前記サーボ情報に従って、
   目標トラックに位置決めする磁気ヘッドの制御手段を備
   えたことを特徴とする磁気ディスク装置。