JP4805678B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハードディスク等の磁気ディスク装置に関する。

ハードディスクでは、回転する磁気ディスク上の所望の領域にデータを確実に書き込むべく、セクタサーボ方式と呼ばれる方式が採用されている。この方式では、磁気ディスク面のトラックにおいて一定の角度間隔をおいてサーボ情報が記録されている。ハードディスク装置の回路部は、このサーボ情報を読み取って検出し、サーボ情報の位置を基準としてデータの読み取りや、書き込みを行う。

ここで磁気ディスクの回転中心が偏っている場合（偏心）している場合には、サーボ情報の検出間隔が変動するので、データの読み取りや書き込みの位置決め精度に影響を与えることがある。

そこで従来から、こうしたサーボ間隔時間の変動を検出し、変動を見越してサーボ間隔時間をフィードフォーワード補正することが行われる。（例えば特許文献１）。
特開２００４−１３９６７７号公報

しかしながら、近年では、コンピュータだけでなく、携帯端末やカーナビなどの小型情報機器においても、大記憶容量を確保する手段としてハードディスクが利用されている。こうした背景の下、携帯端末等にハードディスク装置を実装する場合においては、落下による衝撃が発生することがあったり、車両の走行中にも動作することからときとして連続した外乱を受けることがある。

ことに、腕にアームバンドで固定した場合や、手に持った状態で移動した場合、大きな弧や放物線を描くような外乱が加わる場合がある。こうした外乱は、磁気ディスクの円周方向（回転方向、すなわち角速度方向）に働くため、磁気ディスクの回転に変動を来たし、書き込みや読み出しの位置の位置決め精度に影響を与えることがある。

しかしながら上記従来のハードディスク装置では、このような磁気ディスクの円周方向への外乱があった場合に配慮していないので、かかる外乱によりサーボ間隔が変動したときに、偏心に対応した補正処理を行うことで却って、書き込み位置や読み出し位置の制御が困難となる場合がある。

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、磁気ディスクの円周方向への外乱によって発生する磁気ディスクの回転変動すなわちサーボ間隔変動を検出する機能を提供することによって、外乱による回転変動によって引き起こる不正なデータの読み書きを防止することをその目的の１つとする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、磁気ディスク装置であって、トラック内に情報を記録する磁気記録媒体であって、前記トラック内にサーボ信号が所定の間隔で形成されてなる磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体から信号を読み取る再生ヘッド、並びに前記磁気記録媒体に情報を記録する記録ヘッドとを含む磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドによる情報の記録・再生時に、前記再生ヘッドで読み取った信号のうちからサーボ信号を検出し、その検出間隔に係る情報を継続的に取得して、当該継続的に取得したサーボ信号の検出間隔の情報に基づいて、記録・再生の少なくとも一方に係る所定処理を実行する制御部と、を含む。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る磁気ディスク装置は、図１に示すように、磁気ディスク媒体１と、磁気ヘッドアセンブリ２と、回路部３と、インタフェース部４とを含んで構成され、ホストに対して接続される。

ここで磁気ディスク媒体１は、円盤状の形状を有し、円周方向にスパイラル状ないしは同心円状に予め形成されているトラック内に情報を記録する。また、このトラックには、サーボ信号が所定の間隔で記録されている。この磁気ディスク媒体１は、スピンドルモータＳＰＭによって回転駆動される。この回転の中心位置は、磁気ディスク媒体１の略中心に設定されるものであるが、従来と同様に製造上の理由から磁気ディスク媒体１の中心から偏っているのが通常である。

磁気ヘッドアセンブリ２の先端部には、再生ヘッドと記録ヘッドとを含む磁気ヘッドが設けられている。この記録ヘッドは、磁気ディスク媒体１に対して信号を記録し、また、再生ヘッドは、磁気ディスク媒体１に記録されている信号を読み出して出力する。この磁気ヘッドアセンブリ２は、回動可能に支持されており、ボイスコイルモータＶＣＭによって、回転駆動され、磁気ヘッドが磁気ディスク媒体１の略動径方向に移動される。

回路部３は、図２に示すように、制御部３１と、メモリ３２と、ドライバ３３と、アンプ３４とを含んで構成される。メモリ３２は、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能ＲＯＭ）等を含んで構成され、制御部３１によって実行されるプログラムを保持する。また、このメモリ３２は、ＲＡＭを含んで、制御部３１のワークメモリとしても動作する。ドライバ３３は、制御部３１から入力される指示に従って、スピンドルモータＳＰＭや、ボイスコイルモータＶＣＭを駆動制御する。アンプ３４は、制御部３１から入力される信号を増幅して、磁気ヘッドに出力する。また、このアンプ３４は、磁気ヘッドが出力する信号を増幅して制御部３１に出力する。

制御部３１は、ＣＰＵ等であり、メモリ３２に格納されているプログラムに従って動作する。この制御部３１は、ホスト側から入力されるデータを符号化してアンプ３４に出力する。また、当該符号化したデータを記録するべき位置に磁気ヘッドを移動するよう、ドライバ３３を制御する。また、この制御部３１は、磁気ディスク媒体１からデータを読み出すべき旨の指示を受けて、当該指示に従って、読み出すべきデータが記録されている位置に磁気ヘッドを移動するよう、ドライバ３３を制御する。そして、制御部３１は、読み出されたデータの入力を受けて、当該データをホストへ出力する。

さらに、この制御部３１は、磁気ヘッドによる情報の記録・再生時に、再生ヘッドで読み取った信号のうちからサーボ信号を検出し、その検出間隔に係る情報を継続的に取得して、当該継続的に取得したサーボ信号の検出間隔の情報に基づいて、例えばデータの書き込みのタイミングを制御する処理を実行する。

この処理を実行する制御部３１は、機能的には、図３に示すように、サーボ間隔カウンタ４１と、サーボ間隔補正値設定レジスタ４２と、変動許容値設定レジスタ４３と、差分演算器４４と、比較制御部４５と、サーボ間隔期待値設定レジスタ４６と、基準クロック発生部４７とを含んで構成されている。ここで基準クロック発生部４７は、所定のタイミングごとにＨ（ハイ）と、Ｌ（ロー）との状態の信号を交互に切り替えて、基準クロック信号として出力する。

制御部３１は、サーボ信号を検出すると、サーボ検出信号を発生して、サーボ間隔カウンタ４１に入力する。

サーボ間隔カウンタ４１は、基準クロック発生部４７が発生する基準クロック信号が所定の状態（例えばローからハイへと移り変わる状態）となるごとに、カウンタ値を「１」だけインクリメントする。また、このサーボ間隔カウンタ４１は、サーボ検出信号が入力されると、その時点のカウンタの値を差分演算器４４に出力するとともに、カウンタの値を「０」にリセットする。

サーボ間隔補正値設定レジスタ４２は、サーボ間隔の補正値を記憶するレジスタであり、このレジスタに記憶されている値は、次にサーボ検出信号が入力される時点でのサーボ間隔カウンタ４１のカウント値の期待値となる。このサーボ間隔補正値設定レジスタ４２には、サーボ検出信号が入力されるごとに、比較制御部４５によって演算さたサーボ間隔補正値に基づいて更新された値が設定される。この更新時の動作は、後に述べる。

変動許容値設定レジスタ４３は、サーボ検出信号が入力されたときに、サーボ間隔補正値設定レジスタ４２に保持されている値と、サーボ間隔カウンタ４１が出力するカウント値との差分値の許容しきい値を保持する。本実施の形態では、差分の絶対値が予め設定されて格納されている。ここで値Ｗが設定されている場合、許容範囲は、±Ｗの範囲となる。なお、差分が正の値をとるか、負の値をとるかで、設定値を異ならせるべき場合には、それぞれの条件に応じた許容しきい値を記憶することとしてもよい。

差分演算器４４は、サーボ間隔補正値設定レジスタ４２が保持している値と、サーボ間隔カウンタ４１の出力するカウンタ値との差分を演算して出力する。本実施の形態では、サーボ間隔カウンタ４１の出力するカウント値が、サーボ間隔補正値設定レジスタ４２の値より大きい場合に、差分が正の値となり、小さい場合に差分が負の値となるよう演算する。なお、この差分演算器４４は、前回差分値を演算した後に、シーク動作（トラック間を移動する動作）が行われたときには、当該シーク動作にかかった時間を差し引く。

比較制御部４５は、サーボ検出信号が入力されるごとに、サーボ間隔補正値設定レジスタ４２が保持する値と、変動許容値設定レジスタ４３が保持する値と、差分演算器４４が出力する差分値と、サーボ間隔期待値レジスタ４６が保持する値とに基づいて、ステータス信号を生成して出力するとともに、相対サーボ間隔期待値を演算して出力する。この比較制御部４５の動作については、後に述べる。

サーボ間隔期待値設定レジスタ４６には、サーボ検出信号が入力される時点で、サーボ間隔カウンタ４１が出力するカウント値の期待値が予め設定されている。ここでは、従来のものと同様に、各サーボ信号における偏心量を考慮したサーボ間隔の期待値が格納されている。このサーボ間隔期待値設定レジスタ４６に設定される値は、サーボ毎に計算によって求めてもよいし、事前の計算によって得られたテーブルに基づいて、サーボ信号の検出動作中に更新してもよい。

このテーブルは、例えば次のようにして計算される。すなわち、磁気ディスク媒体１におけるデータ記録面内のサーボ信号数が１００本、ディスクの回転数が毎分４２００回転であるとすると、隣接するサーボ同士の間隔Ｔｓは
Ｔｓ＝（６０／４２００×１００００００）／１００＝１４２．８５７μ秒
となる。

ここで磁気ディスク媒体１上の注目トラックの半径がＲ_０の円形である場合に、その真の中心に対し、回転中心が距離Δ_ｘだけ偏心していた場合、動径Ｒは、

となる。ここでθは、真の中心から注目点を見た角である。このＲがＲ_０より大きくなると、半径が大きくなったのと同じ効果があるため、角速度が大きくなり、見かけ上ディスク回転数が上昇したものと同じ状態となる。また、ＲがＲ_０より小さくなった場合は、見かけ上、ディスク回転数が低下したものと同じ状態になる。また、Ｒ_０が小さいほど、Δ_ｘの影響が大きくなるため、偏心の影響はディスクの内周方向になるほど影響が大きくなる。

また、以上により、偏心による動径Ｒを用いて、回転数変動が、
ｒｐｍ＝ｒ×Ｒ／Ｒ_０
として演算できる。ここでｒは、本来の回転数であり、ここでの例では４２００である。

そして、次の式によって回転数変動をサーボ間隔の変動に変換する。
ΔＴ＝（６０／（ｒｐｍ）×１００００００）／１００

この演算によって、例えば基準となるＲについて、θを３０度ごとに変化させたときのΔＴについての値を予めテーブルとして保持しておき、サーボ信号の検出に従って、ΔＴの値を更新する。

ここで比較制御部４５における、サーボ間隔補正値設定レジスタ４２に設定する値の更新動作について説明する。

比較制御部４５は、図４に示す処理を実行しており、まず、サーボ回路の異常や、磁気ディスク媒体１の記録面の破損、データエラー発生等により、予め定められたサーボ信号を検出し得るゾーン（サーボ検出区間）外においてサーボ信号が検出されたか否か（サーボ検出区間エラーが発生したか否か）を調べる（Ｓ１）。

ここで比較制御部４５は、サーボ検出区間エラーが発生したと判断すると、サーボ検出エラーを表すステータス信号を出力し（Ｓ２）、処理を終了する。

一方、サーボ検出区間エラーが発生していないと判断すると、差分演算器４４から差分値が入力されたか否かを調べ（Ｓ３）、差分値が入力されない間は、処理Ｓ１に戻って処理を続ける。

また、処理Ｓ３において、差分値（以下、この差分値をＤとする）が入力されると、比較制御部４５は、この差分値Ｄが変動許容値設定レジスタ４３に設定された値により規定される範囲内にあるか否かを調べる（Ｓ４）。例えば、既に述べたように、この変動許容値設定レジスタ４３に、絶対値Ｗによって許容範囲が規定されていれば、｜Ｄ｜≦Ｗであるか否かを判断することとなる。ここで｜Ｄ｜は、Ｄの絶対値を算出することを意味する。

比較制御部４５は、差分値Ｄが変動許容値設定レジスタ４３に設定された値により規定される範囲内にない場合、サーボ間隔の変動が大きいことを表すエラー（サーボ間隔変動エラー）を、ステータス信号として出力して（Ｓ５）、処理を終了する。

一方、比較制御部４５は、差分値Ｄが変動許容値設定レジスタ４３に設定された値により規定される範囲内にある場合は、サーボ間隔補正値を更新する処理を行う（Ｓ６）。ここでは、差分値Ｄが正であるか負であるかによって、次のように異なる値に更新する。

すなわち、差分値Ｄが負の値であれば、比較制御部４５は、サーボ間隔期待値設定レジスタ４６に設定されている期待値Ｅを取得して、補正期待値Ｍ＝Ｅ−Ｄを算出する。また、差分値Ｄが正の値であれば、比較制御部４５は、サーボ間隔期待値設定レジスタ４６に設定されている期待値Ｅを取得して、補正期待値Ｍ＝Ｅ＋Ｄを算出する。

比較制御部４５は、こうして算出した補正期待値Ｍを、サーボ間隔補正値設定レジスタ４２に格納して、それが保持している値を更新し、処理Ｓ１に戻って処理を続ける。

なお、処理Ｓ５においてサーボ間隔変動エラーを出力したときには、制御部３１は、その時点で実行していたデータ書き込み動作やデータの読み出し動作を停止する。

また、ハードディスクコントローラ等の他の回路からエラーの発生を報知する信号が入力された場合、この比較制御部４５は、処理を中止する。また比較制御部４５は、処理の継続が可能となったときには、処理Ｓ１から処理を継続する。

制御部３１は、この比較制御部４５によって、データの書き込み動作中、継続的に（ここではサーボ信号の検出ごとに）更新される、検出間隔の期待値を補正した補正期待値に基づき、記録・再生の少なくとも一方に係る所定処理を実行する。例えば補正期待値をサーボ信号間に形成するべきセクタの数で除して、セクタパルスの発生タイミングに係る情報を得る。そして、基準クロック発生部４７の基準クロック信号を参照しながら、セクタタイミングパルスを生成して出力する。制御部３１は、さらに、このセクタタイミングパルスによって規定されるセクタごとに、情報の書き込みや読み出しを実行する。

なお、サーボ間隔期待値設定レジスタ４６に設定されるサーボ間隔の期待値は、ゾーンやトラックごとに異なる期待値が設定されていてもよい。この場合、比較制御部４５は、処理Ｓ６の処理において、その時点で磁気ヘッドが位置しているゾーンないしトラックに対応して設定されている期待値を取得して、サーボ間隔補正値を更新する処理を実行する。

また、ここでは、サーボ間隔期待値設定レジスタ４６に設定するサーボ間隔の期待値として、磁気ディスク媒体１の偏心を考慮した値を設定しているが、この必要は必ずしもない。その後の制御部３１の処理等によって偏心を含めた補正が行われるためである。

さらに、ここでは制御部３１においてソフトウエア的にサーボ間隔の期待値を設定することとしたが、図３に示した機能ブロックを、ハードウエア的に実現してもよい。

本実施の形態によると、動作中に外乱などの要因で発生するサーボ検出の間隔変動に基づく制御が可能となる。またその構成をハードウエアにて実現する場合も、比較回路と加減算回路によって実現できるので、回路追加に伴うオーバーヘッドも比較的少ない。

また本実施の形態では、磁気ディスクの円周方向への外乱に配慮した、書き込み／読み出し位置の制御を行い、その位置決め精度を向上できる。

本発明の実施の形態に係る磁気ディスク装置の構成例を表すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る磁気ディスク装置の回路部の構成例を表すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る磁気ディスク装置の回路部における機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る磁気ディスク装置の動作例を表すフローチャート図である。

符号の説明

１ 磁気ディスク媒体、２ 磁気ヘッドアセンブリ、３ 回路部、４ インタフェース部、３１ 制御部、３２ メモリ、３３ ドライバ、３４ アンプ、４１ サーボ間隔カウンタ、４２ サーボ間隔補正値設定レジスタ、４３ 変動許容値設定レジスタ、４４ 差分演算器、４５ 比較制御部、４６ サーボ間隔期待値設定レジスタ、４７ 基準クロック発生部。

Claims (1)

1. トラック内に情報を記録する磁気記録媒体であって、前記トラック内にサーボ信号が所定の間隔で形成されてなる磁気記録媒体と、
   前記磁気記録媒体から信号を読み取る再生ヘッド、並びに前記磁気記録媒体に情報を記録する記録ヘッドを含む磁気ヘッドと、
   前記磁気ヘッドによる情報の記録・再生時に、前記再生ヘッドで読み取った信号のうちからサーボ信号を検出し、その検出間隔の情報を継続的に取得して、当該継続的に取得したサーボ信号の検出間隔の情報に基づいて、記録・再生の少なくとも一方の処理を実行する制御部と、
   予め設定されたサーボ信号の検出間隔の期待値を保持し、前記期待値は前記サーボ信号に基づいて更新される期待値保持部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記期待値保持部が保持している検出間隔の期待値に対して、前記継続的に取得した情報が表す検出間隔との相違が、所定の許容閾値を超えない場合に前記期待値を補正した補正期待値を演算して、当該補正期待値の情報が、記録・再生の少なくとも一方の処理に供されると共に、前記期待値保持部が保持している検出間隔の期待値に対して、前記継続的に取得した情報が表す検出間隔との相違が、所定の許容閾値を超える場合は、記録・再生の少なくとも一方の処理を中止させ、
   前記制御部は、比較制御部と、サーボ間隔期待値設定レジスタと、サーボ間隔補正値設定レジスタと、変動許容値設定レジスタと、差分演算器と、を含み、
   前記差分演算器は、サーボ間隔カウンタが保持している値と、サーボ間隔補正値設定レジスタが保持している値との差分値を出力し、
   前記比較制御部は、
   前記サーボ信号と、前記差分値と、前記サーボ間隔期待値設定レジスタが保持している値と、前記変動許容値設定レジスタが保持している値と、を入力として受け、
   前記サーボ間隔期待値設定レジスタが保持している値と、前記変動許容値設定レジスタが保持している値と、前記差分値と、に基づき、サーボ間隔補正値の更新値を算出し、前記サーボ間隔補正値設定レジスタにフィードバックする、
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。

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