JP2001028111A

JP2001028111A - 磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP2001028111A
Application number: JP11198597A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hamaguchi; 雄彦濱口; Hideki Zaitsu; 英樹財津; Hiroshi Tomiyama; 大士富山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2001-01-30
Also published as: US6760172B1

Abstract

(57)【要約】【課題】サーボトラックライタに起因するサーボパタ
ーンの不連続性を軽減してトラック密度を高める。【解決手段】磁気ディスク１周に存在するサーボ領域
のうちいくつかのサーボ領域５３を、サーボトラックラ
イタの連続する１周目と２周目で形成し、１周目と２周
目のパターンから検出した位置信号を平均化することに
より、サーボトラックライタの書きつなぎ部分の影響を
軽減し連続性の高い位置信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁変換ヘッドと
磁気記録媒体とを備える情報記憶装置に関し、特にトラ
ック密度を向上した磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置は、スピンドルモータ
によって回転される磁気ディスクに対してロータリー型
アクチュエータによって磁気ヘッドを位置決めし、磁気
ディスク上に同心円状に多数設定されたトラックに対し
て磁気的に情報の記録及び再生を行う。目的のデータト
ラックに対して追従動作（フォロイング）を行うために
は、磁気ヘッドと磁気ディスクの正確な相対位置情報を
常に測定して、温度による磁気ディスクとヘッドアーム
の熱膨張差による位置ずれや、スピンドルモータやロー
タリ型アクチュエータの回転振動などの外乱の影響を低
減する必要がある。磁気ヘッドと磁気ディスクの相対位
置情報はヘッド位置信号と呼ばれ、このヘッド位置信号
をできるだけ正確に得ることが、磁気ディスク装置のト
ラック密度を向上するために必要である。この目的のた
め、例えば特開昭５８−２２２４６８号公報に記載され
ているように、製品出荷前に予め磁気ディスクにサーボ
パターンと呼ばれる特殊なパターンを記録しておき、こ
のパターンからヘッド位置信号を得る技術が広く用いら
れている。

【０００３】図１３は、サーボトラックライタを用いて
サーボ領域３１にサーボパターンを記録する工程を示す
説明図である。サーボトラックライタは、例えば特開昭
６４−４８２７６号公報に記載されているように、トラ
ックを等間隔で書きこむことを目的とする装置である。
ここでは、従来広く用いられている１トラックを２分割
してサーボパターンを書き込む方法について説明を行
う。

【０００４】図１３は、（ａ）から（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）と、連続する３本のトラックのサーボパターンを
磁気ディスクに記録する様子を示している。通常、磁気
ヘッドが備える記録素子のコア幅は１トラックの半分の
幅よりも広いため、記録直後の状態では目的とするトラ
ックの幅よりも幅広に記録される。例えば、図１３
（ａ）のトラック１６−２に新たに記録されたサーボパ
ターンの幅は、トラック１６−１に完成されたサーボパ
ターンの幅よりも広くなっている。この工程に続き、磁
気ディスクの１回転前に記録したサーボパターンを片側
から消去しつつ新たなサーボパターンの記録が、
（ｂ）、（ｃ）に示すように行われる。

【０００５】磁気ディスクが数回転した後の図１３
（ｄ）では、Ａバースト４３−１からＤバースト４３−
４までの４つのパターンは１トラックの幅に整形され、
またＩＳＧ部４０やＡＭ部４１はトラック幅方向に連続
するパターンとなって形成されている。なお実際にサー
ボパターンを記録する際には、磁気ヘッドをトラックピ
ッチの半分だけトラック幅方向に移動する時間が必要と
なる。図１３の各図の間で磁気ディスクを１回転空転さ
せる手法では、磁気ディスクが２回転する間に１本のト
ラックのサーボ領域の記録が行われることになる。

【０００６】図１４は、サーボ領域３１に形成されたサ
ーボパターンからヘッド位置信号を作成する方法を説明
する図である。図１４（ａ）に示したパターンにおい
て、ＩＳＧ部４０は磁気ディスクの記録膜の磁気特性や
浮上量のむらの影響を低減するために設けられた連続パ
ターンである。サーボ復調回路はオートゲインコントロ
ール（ＡＧＣ）をＯＮにしてＩＳＧ部４０を再生する。
ＡＭ部４１を検出した時点でＡＧＣをＯＦＦにすること
により、以降のバースト部４３の再生振幅をＩＳＧ部４
０の振幅で規格化する機能を実現している。グレイコー
ド部４２は各トラック１６のトラック番号情報をグレイ
コードにより記述した部分である。この部分にはセクタ
番号の情報も併せて記述されることが多い。バースト部
４３は半径方向の正確な位置情報を得るための千鳥格子
状のパターンであり、各トラック１６の中央を正確にフ
ォロイングするために必要な部分である。このパターン
は、Ａバースト４３−１とＢバースト４３−２の中央の
位置、もしくはＣバースト４３−３とＤバースト４３−
４の中央の位置が各トラック１６の中央部に位置するよ
うに構成する。パッド部４４は、サーボ復調回路がサー
ボ領域３１を再生する間のクロック生成を維持できるよ
うに復調回路系の遅延を吸収するために設けられるパタ
ーンである。

【０００７】再生素子を備えるヘッド１１は、図１４
（ａ）の左から右方向に矢印で示した位置Ａを走行しな
がらサーボパターンの再生を行う。このときの再生波形
の一例を図１４（ｂ）に示す。説明を簡単にするため、
ＡＭ部４１、グレイコード部４２、パッド部４４の再生
波形は省略している。サーボ復調回路はＡバースト４３
−１からＤバースト４３−４まで４つのバーストの振幅
を検出する。それぞれのバーストの振幅値はＡＤ変換器
によりデジタル値に変換されて、ＣＰＵに入力される。
ＣＰＵはＡバースト４３−１の振幅値とＢバースト４３
−２の振幅値の差を演算してＮ位置信号を演算する。図
中には振幅値の差をＩＳＧ振幅で規格化する式が記述し
てあるが、この機能はサーボ復調回路がＩＳＧ部４０の
振幅が一定になるようにＡＧＣを制御することにより実
現している。同様にＣバースト４３−３とＤバースト４
３−４の振幅値の差からＱ位置信号を演算する。

【０００８】以上のようにして作成されたヘッドの位置
信号を、図１４（ｃ）に示す。磁気ヘッドの中心がＡバ
ースト４３−１とＢバースト４３−２に等しくまたがる
位置ＢでＮ位置信号は０となり、この中心位置からのず
れの量にほぼ比例してＮ位置信号は正負に変化する。例
えば、図１４（ａ）に示す位置Ｃの再生波形からは、図
１４（ｃ）に示した位置ＣのＮ位置信号を得ることがで
きる。ＣＰＵはＮ位置信号とＱ位置信号の絶対値を比較
し、正負を反転してつなぎ合わせることによって、連続
した位置信号を作成する。多くのサーボパターンでは、
Ｎ位置信号が０となる位置をフォロイングの目標とし
て、磁気ヘッドを駆動するボイスコイルモータの制御が
行われる。記録素子と再生素子のトラック幅方向におけ
るずれが無い場合には、Ａバースト４３−１とＢバース
ト４３−２のエッジ位置とトラック１６の中心が一致す
る配置となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術を用いる
ことにより、温度による磁気ディスクとアームの熱膨張
差による位置ずれや、スピンドルモータやロータリ型ア
クチュエータの回転振動などの外乱の影響を低減するこ
とができる。これにより目的のデータトラックに対する
フォロイング精度が高まり、トラック密度の向上を実現
することができる。

【００１０】しかし、サーボトラックライタを用いてサ
ーボ領域を記録する際に、サーボトラックライタの振動
がサーボ領域のサーボパターンの誤差成分として磁気デ
ィスク上に記録されてしまう問題がある。特にサーボト
ラックライタのディスク回転位置に依存しない回転非同
期振動は、各トラックで互いに異なる誤差成分を重畳す
ることになるため、効果的に除去することは難しい。い
ったん記録したサーボ領域は出荷後には書き直すことが
できないために、磁気ヘッドのフォロイング軌跡は誤差
成分の重畳されたサーボパターンを追従する形になる。
特開平９−３５２２５号公報に記載されている技術によ
れば、位置信号のディスク回転に同期する誤差成分を効
果的に補正することができるものの、補正データの作成
及び書き込みのためには長い時間を必要とする生産上の
問題と、補正データ用の第２のデータ領域を必要とする
ため装置のフォーマット効率の点で問題があった。

【００１１】また、サーボトラックライタの回転非同期
振動に起因して、サーボ領域の書き終わりの部分と１周
前の書き始めの部分とが一致しない現象が問題となる。
磁気ディスク１周分にあたるセクタ番号１からセクタ番
号７２のサーボ領域から復調したＮ位置信号を図８
（ａ）に示す。図８（ａ）の縦軸は、ＣＰＵで取り込ん
だ１６進データであり、距離に比例する値である。トラ
ック中心は0x5000に設定されている。

【００１２】図８（ａ）は、分かりやすくするためにセ
クタ番号１から書き始めた例を示しており、図の中央部
のセクタ番号７２と１の間がサーボ領域の一致しない不
連続部分に相当する。必ず１周に１箇所はサーボ領域を
記録する際に不連続点が生じ、復調したヘッド位置信号
にも不連続点が存在することとなる。この位置信号の不
連続点の直後では、目標位置信号と観測位置信号との差
である位置誤差信号が大となり、磁気ヘッドの半径位置
を正確に制御することが困難となる。磁気ヘッド位置決
め精度が低下することで、目標トラックのデータ領域と
隣接トラックのデータ領域との干渉が生じてエラーレー
トが低下し、磁気ディスク装置の信頼性が低下する問題
が生じていた。特開平９−２５９５５４号公報に記載さ
れている技術によれば、磁気ディスクの位置ずれ量を補
正するようにサーボ信号を書き込むことにより、位置信
号の誤差成分を圧縮する効果が期待できるものの、記録
されたサーボ領域に対する補正手段が無いために、サー
ボトラックライタの書きこみヘッド固有の振動成分や磁
気ディスク表面のむらに起因する誤差成分を除去するこ
とができない問題があった。本明細書では、このサーボ
領域の書き始めと書き終わりで生じる不連続部分を、サ
ーボ領域の書きつなぎ部分と呼ぶ。

【００１３】また、多くの磁気ディスク装置では、デー
タの記録動作中に外部の振動などにより磁気ヘッドが目
的のトラックから大きく外れた場合には、隣接するトラ
ックを上書きしてしまわないように記録動作を中止する
機能が備わっている。この機能のため、目標位置信号と
観測位置信号との差である位置誤差信号が予め定めた値
よりも大となると、外部から何らかの衝撃が印加された
と判断して記録動作を中止する手法が広く用いられてい
る。しかし、位置誤差信号にはサーボトラックライタに
起因する様々な誤差要因が重畳しているために、記録動
作を中止する基準信号としては満足な検出精度を備えた
ものではなかった。特にサーボ領域の書きつなぎ部分で
位置誤差信号が大きな値を示すことから、外部からの衝
撃が印加されていない通常のフォロイング動作中にも記
録動作を中止してしまい、磁気ディスク装置の記録動作
のパフォーマンスが低下してしまう問題があった。

【００１４】このため、サーボ領域からヘッド位置信号
を復調する磁気ディスク装置において、サーボトラック
ライタの非同期振動に起因するサーボ領域の位置信号の
誤差を補正して位置決め精度を向上し、磁気ディスク装
置のデータトラック密度を高め、隣接トラックを上書き
する致命的なエラーを防止して信頼性を向上することの
できる新技術の開発が期待されていた。本発明は、この
ような要請に応えることのできる磁気ディスク装置を提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の磁気ディスク装置は、磁気ディスクに設けら
れる複数のサーボ領域のうち少なくとも一つは、他のサ
ーボ領域よりも多い個数のバースト部を含んだサーボ領
域とするものである。バースト部の個数の情報は、例え
ばサーボアドレスマークにより判定できるようにする。
また、複数のバースト部をアドレスマークとは異なるパ
ターンで隔てる、もしくはギャップで隔てることによ
り、バースト部の検出を容易にする。

【００１６】磁気ディスク装置にサーボ領域を書きこむ
サーボトラックライタは、磁気ディスクの１周目におい
て他のサーボ領域よりも多い個数のバースト部を含んだ
サーボ領域から書きこみを開始し、磁気ディスクの２周
目において前記他のサーボ領域よりも多い個数のバース
ト部を含んだサーボ領域の一部のバースト部に追加して
書きこみを行う。そして、他のサーボ領域よりも多い個
数のバースト部を含んだサーボ領域からヘッド位置信号
を復調する際には、磁気ディスクの１周目において書き
込んだバースト部から復調したヘッド位置信号と磁気デ
ィスクの２周目において書き込んだバースト部から復調
したヘッド位置信号との平均化処理を行う。このとき、
サーボ領域ごとに平均化処理の重み付けの係数を変化さ
せると好都合である。

【００１７】すなわち、本発明による磁気ディスク装置
は、複数のサーボ領域を有する磁気ディスクと、複数の
サーボ領域からヘッド位置信号を復調するためのサーボ
復調回路とを備える磁気ディスク装置において、サーボ
領域のうち少なくとも一つは、他のサーボ領域よりも多
い個数のバースト部を含んでいることを特徴とする。他
のサーボ領域よりも多い個数のバースト部を含むサーボ
領域は、サーボトラックライタにより前記磁気ディスク
のｎ回転目（ｎは正の整数）に書き込まれたバースト部
と（ｎ＋１）回転目に書き込まれたバースト部とを含
む。

【００１８】他のサーボ領域よりも多い個数のバースト
部を含むサーボ領域のバースト部は、パターンもしくは
ギャップを隔てて複数のグループに分離されているもの
とすることができる。バースト部を複数のグループに分
離するパターンは、サーボアドレスマークとは異なるパ
ターンとすることができる。サーボ領域は含んでいるバ
ースト部の個数に応じてパターンの異なるサーボアドレ
スマークを備えるようにすることができる。

【００１９】他のサーボ領域よりも多い個数のバースト
部を含むサーボ領域の個数は、２の乗数から１を減じた
個数とするのが望ましい。サーボ復調回路は、前記他の
サーボ領域よりも多い個数のバースト部を含むサーボ領
域からヘッド位置信号を復調する際、当該バースト部か
ら復調した複数の位置信号を平均化する処理を行う。こ
の平均化処理においては、複数の位置信号に関する平均
化処理の重み付けの係数をサーボ領域ごとに変化させ
て、ヘッド位置信号が書きつなぎ部分で滑らかに接続す
るようにするのが好ましい。

【００２０】本発明による磁気ディスク装置は、また、
半径方向に複数本のトラックに分離したデータ領域と円
周方向に複数個に分離したサーボ領域とを磁気ディスク
上に有し、サーボ領域からヘッド位置信号を復調するた
めのサーボ復調回路を備える磁気ディスク装置におい
て、複数個に分離したサーボ領域は、第１のサーボ領域
と、第１のサーボ領域よりも個数の多いバースト部を含
む第２のサーボ領域とを組み合わせて構成されているこ
とを特徴とする。

【００２１】本発明による磁気ディスク装置は、また、
複数のデータ領域により円周方向に分離された複数のサ
ーボ領域を有する磁気ディスクと、前記サーボ領域から
ヘッド位置信号を復調するためのサーボ復調回路とを備
える磁気ディスク装置において、サーボ領域はバースト
部を含み、複数のサーボ領域のうち少なくとも一つはバ
ースト部が２重化されていることを特徴とする。

【００２２】本発明による磁気ディスク装置は、また、
複数のデータ領域により円周方向に分離された複数のサ
ーボ領域を有する磁気ディスクと、サーボ領域からヘッ
ド位置信号を復調するためのサーボ復調回路とを備える
磁気ディスク装置において、サーボ領域はバースト部を
含み、サーボ領域のうち少なくとも一つは前記バースト
部に加えて追加されたバースト部を含むことを特徴とす
る。

【００２３】本発明による磁気ディスク装置は、また、
半径方向に複数本のトラックに分離したデータ領域と円
周方向に複数個に分離したサーボ領域とを磁気ディスク
上に有し、サーボ領域からヘッド位置信号を復調するた
めのサーボ復調回路を備える磁気ディスク装置におい
て、サーボ復調回路は、サーボトラックライタがサーボ
領域を書きこむ際に１周に１箇所生じる書きつなぎ部に
おけるヘッド位置信号をなめらかに接続する機能を備え
ることを特徴とする。

【００２４】本発明による磁気ディスク装置は、また、
記録部と再生部を有する磁気ヘッドと、同心円状トラッ
クと磁気ヘッドとの位置関係に依存した信号を発生する
ためのバーストパターンを含むサーボ領域が複数設けら
れた磁気ディスクと、磁気ヘッドによるバーストパター
ンの再生信号に基づいてトラックと磁気ヘッドとの位置
関係を表す信号を発生するサーボ復調回路とを備える磁
気ディスク装置において、サーボ領域はトラック方向の
バーストパターンの数が異なる複数種類のサーボ領域か
らなることを特徴とする。

【００２５】本発明による磁気ディスク装置は、また、
記録部と再生部を有する磁気ヘッドと、複数の同心円状
トラックのトラック中心を定めるバーストパターンを含
むサーボ領域が複数設けられた磁気ディスクと、磁気ヘ
ッドによるバーストパターンの再生信号に基づいてトラ
ック中心と磁気ヘッドとの位置関係を表す信号を発生す
るサーボ復調回路とを備える磁気ディスク装置におい
て、サーボ領域はトラック方向のバーストパターンの数
が異なる複数種類のサーボ領域からなることを特徴とす
る。

【００２６】前記サーボ領域は、トラック中心を定める
バーストパターンがトラック方向に１セット記録された
サーボ領域と、トラック中心を定めるバーストパターン
がトラック方向に２セット記録されたサーボ領域とから
なるものとすることができる。また、トラック方向のバ
ーストパターンの数が多いサーボ領域はトラック方向に
互いに隣接して存在しているものとすることができる。

【００２７】本発明によると、連続性の高いヘッド位置
信号をフォロイングすることにより、隣接するトラック
間隔の精度が向上して高い信頼性とトラック密度の向上
を実現することができる。また、ヘッド位置信号を用い
て外部衝撃の検出を行う際に、ヘッド位置信号の不連続
部分における誤検出が減少することにより、高い信頼性
とアクセス性能の向上を実現することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は磁気ディスク装置のエンク
ロージャ内部を上面からみた平面図、図２は磁気ディス
ク装置の断面図である。磁気ディスク装置を構成する主
要部品は、図１及び図２に示すように、複数の磁気ヘッ
ド１１、通常は複数枚の磁気ディスク１２、ロータリ型
アクチュエータ１３、ボイスコイルモータ１４、ヘッド
アンプ１５、パッケージボード１７等である。複数枚の
磁気ディスク１２は一つの回転軸に固定され、スピンド
ルモータによって軸Ａを中心に回転駆動される。複数個
の磁気ヘッド１１は一つの櫛形のアームに固定され、ロ
ータリ型アクチュエータ１３により軸Ｂを中心に回転駆
動される。この機構により、磁気ヘッド１１は磁気ディ
スク１２の半径方向に自由に移動することができる。パ
ッケージボード１７には制御用の中央演算装置（ＣＰ
Ｕ）、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）、インタ
ーフェース回路、メモリ、信号処理ユニットなどが実装
されている。ヘッドアンプ１５は、磁気ヘッド１１の近
傍に配置することでＳ／Ｎ比や転送速度で有利となるた
めに、パッケージボード１７上に実装せずにエンクロー
ジャ内に実装することが多い。

【００２９】図３は、磁気ディスク１２の一部分を下面
から見た平面図である。磁気ヘッド１１は、ロータリー
型アクチュエーター１３によって磁気ディスク１２上の
データトラック１６−１，１６−２，…のいずれかの半
径位置に固定されて、磁気的に情報の記録及び再生を行
う。データトラック１６は同心円状にほぼ等間隔に形成
される。図３には５本のデータトラック１６−１〜１６
−５のみを模式的に示したが、実際の磁気ディスク１２
上には１万５千本以上のデータトラック１６が隣接間隔
を１．０μｍ程度からそれ以下の狭い幅で形成される。

【００３０】図４は、磁気ディスク装置に設けられるセ
クタの構造を模式的に示す図である。磁気ディスク装置
とコンピュータとの間のデータの入出力に関わる処理を
軽減するために、転送を行うデータ量には最少の単位を
設定することが多い。この最小の単位はセクタと呼ば
れ、通常、２５６，５１２，１０２４，２０４８バイト
などの２の乗数の容量に決められている。磁気ディスク
上に配置されるデータもデータ領域３３と示したよう
に、セクタの単位でブロック化されることが多い。サー
ボパターンは、図４にサーボ領域３１として示す部分
に、データ領域３３の間に回転速度の変動を吸収するた
めのギャップ部３２を介して設けられる。サーボ領域３
１は製品出荷後には書き直されることはなく、データ領
域３３のようなユーザーから記録される領域とは性格の
異なる領域である。通常、磁気ディスク１２の１周分の
トラック１６には、５０〜１００程度のサーボ領域３１
が等間隔で設けられる。なお、データ領域３３が各トラ
ック１６の間で互いに分離していることに対して、サー
ボ領域３１は半径方向に隣接するトラック１６の間でビ
ット位置が連続したパターンとして形成される。このパ
ターンを形成するためには、サーボトラックライタと呼
ばれる装置を用いる。

【００３１】図５は、本発明によるサーボ領域の構成例
を示す図である。図の左右方向が磁気ディスク１２の円
周方向であり、図の上下方向が磁気ディスク１２の半径
方向である。磁気ヘッド１１は図中にヘッド走行方向と
矢印で示した方向へ、磁気ディスク１２に対して相対的
に秒速６〜１１ｍの速度で移動を行う。図５ではセクタ
番号が９と示した領域が図の左右で重複しているが、こ
れは磁気ディスク１２の円周方向に形成する１周分のパ
ターンを直線状に展開して描いたためであり、左右に位
置するセクタ番号９の領域は同一の領域である。

【００３２】図中には、サーボ領域５１、サーボ領域５
３と２種類のサーボ領域の構成が示されている。このう
ちサーボ領域５１は、従来の技術で説明を行った図１３
（ａ）に示すサーボ領域３１とほぼ同等の構成である。
この構成例の磁気ディスク装置は、磁気ディスク１２の
１周に７２個のサーボ領域を等間隔で備えている。それ
ぞれのトラック１６の間隔に相当するトラックピッチ
は、約１．２μｍである。

【００３３】サーボ領域５１は、従来の技術のサーボ領
域と同様にＡバーストからＤバーストまでの４つのバー
ストパターンからなるバースト部５２を備えている。サ
ーボ領域５３は、第１のバースト部としてサーボ領域５
１と同様なバースト部５２を備えると共に、第２のバー
スト部としてバースト部５４を備えている。ここでは、
バースト部５２とバースト部５４を類似した構造のパタ
ーンとした例を示している。第１のバースト部５２と第
２のバースト部５４の間にはパッド部とギャップ部が設
けられる。パッド部は従来技術で説明を行ったパッド部
４４と同様であり、ギャップ部は第２のバースト部を書
きこむ際に回転速度の変動を吸収するために設けてい
る。磁気ディスク１２の１周に設けられた７２個のサー
ボ領域のうち、セクタ番号が１から７までの７個のサー
ボ領域は第２のバースト部５４を備えたサーボ領域５３
の構造とし、セクタ番号が８から７２までの６５個のサ
ーボ領域は一つのバースト部５２だけを備えたサーボ領
域５１の構造としている。

【００３４】図６（ａ）を用いて、サーボ領域５３の構
造をより詳しく説明する。磁気ディスクの記録膜の磁気
特性や浮上量のむらから生じる出力変動の影響を軽減す
るためにゲインを調節するために設けられるＩＳＧ部４
０、以降のビットの検出の同期を開始するために設けら
れるＡＭ部４１及び各トラックのトラック番号情報を記
述するグレイコード部４２とを備えている。なお、以上
の各部は、図１３および図１４を用いて従来の技術とし
て説明を行ったサーボ領域３１での働きと同様であるた
めに、その一部を省略して示してある。また、パッド部
５７やパッド部５８の働きも、サーボ領域３１のパッド
部４４と同様である。サーボ領域５３は従来技術のサー
ボ領域３１と比較して、第１のバースト部としてＡ１バ
ースト５５−１からＤ１バースト５５−４までの４つの
バーストパターンを備えていることと、第２のバースト
部としてＡ２バースト５６−１からＤ２バースト５６−
４までの４つのバーストパターンを備えていることが特
徴となっている。

【００３５】図６（ｂ）に、この２対のバースト部のそ
れぞれからＮ１位置信号及びＮ２位置信号を作成する方
法を示す。ＣＰＵは、バースト部５２のＡ１バースト５
５−１の振幅値とＢ１バースト５５−２の振幅値の差を
演算してＮ１位置信号を演算し、バースト部５４のＡ２
バースト５６−１の振幅値とＢ２バースト５６−２の振
幅値の差を演算してＮ２位置信号を演算する。図中には
振幅値の差をＩＳＧ振幅で規格化する式が記述してある
が、この機能はサーボ復調回路がＩＳＧ部４０の振幅が
一定になるようにＡＧＣを制御することにより実現して
いる。最終的なＮ位置信号は、セクタ番号１のサーボ領
域５３の場合には、Ｎ１位置信号に８分の１の比重を、
Ｎ２位置信号に８分の７の比重をかけて足し合わせるこ
とにより作成される。図中の数式では、１．０を0xFFFF
とした。

【００３６】同様に、ＣＰＵは、同様にバースト部５２
のＣ１バースト５５−３の振幅値とＤ１バースト５５−
４の振幅値の差をＩＳＧ振幅で規格化してＱ１位置信号
を演算し、バースト部５４のＣ２バースト５６−３の振
幅値とＤ２バースト５６−４の振幅値の差をＩＳＧ振幅
で規格化してＱ２位置信号を演算する。Ｑ位置信号もＮ
位置信号と同様にＱ１位置信号とＱ２位置信号から作成
するが、図中では省略した。なお、Ｎ１位置信号とＮ２
位置信号の比重及びＱ１位置信号とＱ２位置信号の比重
は、後述のように、それぞれのセクタ番号により変化さ
せる。

【００３７】図７を用いて、図５に示したサーボパター
ンの記録方法について説明する。サーボパターンの記録
は、工場の製造工程においてサーボトラックライタと呼
ばれる製造装置を用いて行われる。サーボトラックライ
タでは、磁気ディスク１２を回転させるスピンドルモー
タや、磁気ヘッド１１の半径方向の移動を行うロータリ
型アクチュエータ１３は、出荷される磁気ディスク装置
自身の機構が用いられる。サーボトラックライタととも
に用いられ、磁気ディスク装置としては出荷されない機
構として、クロックヘッドと呼ばれる基準ヘッドや、レ
ーザー測長器、レーザー反射鏡などが一時的に用いられ
る。サーボトラックライタの制御装置は、基準ヘッドか
ら磁気ディスク１２の回転に正確に同期したクロック信
号を作成し、このクロック信号に同期させて各トラック
１６ごとに異なるサーボパターンの記録信号を磁気ヘッ
ド１１に送る。この時、レーザー測長器はロータリ型ア
クチュエータの一部に取り付けたレーザー反射鏡までの
距離を精密に測定し、磁気ヘッド１１の半径方向の位置
にフィードバックして制御を行う。

【００３８】図７（ａ）は、トラック１６−１の下半分
にセクタ番号が１のサーボ領域から本発明のサーボパタ
ーンの記録を開始し、磁気ディスクが約半回転した状態
を示している。通常、記録素子のコア幅はトラックピッ
チの半分の幅よりも広いため、前回に記録した隣のトラ
ックのサーボパターンを片側から消去して、目的とする
幅に整形しながら記録が行われる。セクタ番号が１から
７までのサーボ領域５３にバースト部５２のサーボパタ
ーンの記録を行い、引き続きセクタ番号が８以降のサー
ボ領域５１にもバースト部５２のサーボパターンの記録
を行う。このとき、サーボ領域５３では、バースト部５
４に相当する範囲に記録が行われないように、磁気ヘッ
ド１１に加える記録電流を０にしている。この機能は、
磁気ヘッド１１を駆動するプリアンプＩＣのライトゲー
ト信号を、バースト部５４に相当するタイミングでオフ
にすることで実現することができる。セクタ番号が８か
ら７２までは、従来技術と同様にサーボ領域５１の記録
を行う。

【００３９】さらに磁気ディスクが回転し、トラック１
６−１の下半分のセクタ番号が１から７までのサーボ領
域の上を記録素子が再度通過した状態を、図７（ｂ）に
示す。この段階でサーボ領域５３におけるバースト部５
４へのサーボパターン記録が行われる。既に記録が終了
しているバースト部５２に相当する範囲には記録が行わ
れないように、磁気ヘッド１１が記録されたバースト部
５２の上を通過するときには磁気ヘッド１１に加える記
録電流を０にしている。

【００４０】セクタ番号７のバースト部５４への記録が
終了した後に、磁気ヘッド１１を次の記録位置のために
トラックピッチの半分の距離だけ半径方向に移動させ
る。これに引き続いて、同様にセクタ番号が１のサーボ
領域からサーボパターンの記録を開始した状態を、図７
（ｃ）及び（ｄ）に示す。この動作を順にくり返し、磁
気ディスクが数回転した後の図７（ｅ）では、サーボ領
域５３におけるバースト部５２及びバースト部５４は、
トラックピッチの幅に整形されたサーボパターンとなっ
ている。以上の動作を磁気ディスク１２の最外周から最
内周まで繰り返して行い、磁気ディスクの全面にわたる
サーボ領域を完成する。

【００４１】磁気ヘッド１１の磁気ディスク半径方向へ
の移動は、セクタ番号７のバースト部５４への記録が終
了した後から、次に磁気ディスク１２が約１回転してセ
クタ番号１の記録を開始する間に行うことができる。こ
の時間間隔は、７２−７＝６５セクタ分の距離を磁気デ
ィスク１２が回転する時間に相当し、磁気ディスク１２
を４０００ＲＰＭで回転させた場合には１５ｍｓ×６５
／７２＝１３．５ｍｓである。これは磁気ヘッド１１を
トラックピッチの半分の距離だけ移動させるために十分
な時間であり、磁気ディスク１２が２回転する間に本発
明のサーボパターンの１トラックを記録することができ
る。これは従来の技術の項で図１３を用いて説明を行っ
た、従来のサーボパターンの記録と同じ時間となる。な
お、従来のサーボパターンでは、磁気ヘッド１１の移動
に必要な時間を磁気ディスク１２の１回転分よりも短く
することもできるが、本発明のサーボパターンでは磁気
ディスク１２の１回転分を必要とする。

【００４２】次に、図８により、本発明のサーボパター
ンを用いてサーボ領域の書きつなぎ部分で生じる不連続
部分を補正する動作について説明する。図８（ａ）は、
磁気ディスク１周分にあたるサーボ領域から復調したＮ
１位置信号の例である。Ｎ１位置信号はバースト部５２
から復調する位置信号である。サーボパターンをセクタ
番号１から書き始めているため、図の中央部のセクタ番
号７２と１の間で位置信号が一致しない不連続部分が生
じている。なお、この図は従来のサーボパターンから復
調したＮ位置信号と同じとなる。

【００４３】図８（ｂ）には、Ｎ１位置信号に加え、Ｎ
２位置信号を書き加えている。本実施例のサーボパター
ンは、セクタ番号１から７までのサーボ領域が、バース
ト部５２に加えて第２のバースト部５４を備えている。
このため、セクタ番号の１から７までの範囲では、Ｎ１
位置信号に加えて、Ｎ２位置信号が復調される。ここ
で、セクタ番号１のＮ１補正係数を８分の１に、Ｎ２補
正係数を８分の７に設定した。セクタ番号１のＮ１位置
信号が0x657F、Ｎ２位置信号が0x3F27であったため、各
位置信号に補正係数を乗じて足し合わせることにより、
補正後のＮ位置信号は0x4416と算出することができる。
セクタ番号２から７までの各セクタにおける位置信号と
及び補正後の位置信号の数値を図８（ｂ）と図８（ｃ）
に示す。図中に黒丸で示した補正後のＮ位置信号とＮ１
位置信号をつなぎ合わせることにより、セクタ番号１の
前後における位置信号の不連続を低減することができ
た。なお、ここではＱ１位置信号とＱ２位置信号は省略
した。

【００４４】このように、本発明では、一部のサーボ領
域だけに追加のバースト部５４を設けるだけで、サーボ
パターンの記録時に生じる書きつなぎ部分の補正を行う
ことができる。本発明で新たに増加するサーボパターン
はバースト部５４だけであり、ギャップ部やＩＳＧ部、
グレイコード部等は二重に設ける必要がない。通常の磁
気ディスク装置では、一つのサーボ領域が磁気ディスク
の面積中に占める割合は０．１％程度、又はそれ以下に
設定することから、本発明のサーボパターンを採用して
もフォーマット効率を大きく低減させることはない。

【００４５】本実施例のサーボパターンでは、連続する
７つのサーボ領域５３でＮ１位置信号とＮ２位置信号を
得ることができるため、８分の１から８分の７まで７段
階に補正係数を変化させる例を示した。補正係数の分母
が２の３乗であることから、位置信号の補正計算を右ビ
ットシフト演算と加算演算で高速に処理することができ
る。バースト部５４を備えたサーボ領域５３の個数とし
て、補正演算に適した数を選択することにより、サーボ
ループの帯域の低下を最小限に抑えることができる。

【００４６】本発明の補正計算を実施する工程につい
て、図９のフローチャートを用いて説明を行う。まずSt
ep１において、Ｎ１位置信号及びＱ１位置信号の検出を
行う。なお、図中にはＱ位置信号に関する工程を省略し
てある。以後の説明でもＱ位置信号の演算については特
に記述しないが、Ｑ１位置信号とＱ２位置信号を用いて
Ｎ位置信号の演算と同様に行うことができる。Step２に
おいて、現在のセクタ番号を参照して、第２のバースト
部５４を備えたサーボ領域５３であるかどうかの判定を
行う。

【００４７】ここでは、セクタ番号を参照して比較演算
により判定する例を示したが、バースト部５４の前に特
定のパターンを備えることにより演算時間を短縮するこ
とができる。例えば、バースト部５４を備えたサーボ領
域５３のサーボアドレスマークを、バースト部５４を備
えない他のサーボ領域５１のサーボアドレスマークと異
なるパターンとすることにより、バースト部５４の存在
を回路で検出することができる。さらに異なる例とし
て、バースト部５２と第２のバースト部５４とを隔てる
個所に、アドレスマークとは異なる特定のパターンを配
置することにより、バースト部５４の存在を回路で検出
することもできる。

【００４８】バースト部５４が存在した場合には、Step
３においてバースト部５４からＮ２位置信号の検出を行
う。バースト５４が存在しない場合には、Ｎ２位置信号
の値を０とする。Step４からStep１０において、セクタ
番号により異なる平均化処理の前処理への振り分けを行
う。例えば、セクタ番号が１の場合にはStep４におい
て、Ｎ１位置信号を８分の１に、Ｎ２位置信号を８分の
７にする処理を行う。例えば、Ｎ１位置信号については
右３ビットシフトさせ、Ｎ２位置信号については右３ビ
ットシフトさせた数値の補数を加えることで、この処理
を行うことができる。Step５からStep１０の各工程につ
いても、右ビットシフトと加算の組み合わせで演算処理
を行うことができる。ここでは各Stepでセクタ番号の比
較を行うフローチャートで説明を行ったが、アドレステ
ーブルデータによる分岐を行うことにより、さらに高速
な演算処理を行うことができる。最後にStep１１におい
て、重み付けを施されたＮ１位置信号とＮ２位置信号を
加算することにより、補正されたＮ位置信号を得ること
ができる。

【００４９】図１０は、本発明のサーボパターンから位
置信号を検出する復調回路の構成例を示すブロック図で
ある。復調回路系を簡単に構成するため、従来のサーボ
復調回路に、第２のアドレスマーク検出器（ＡＭ検出
器）２を追加した構成とした。磁気ヘッド１１の再生出
力は差動信号としてヘッドアンプ１５で１００〜２００
倍に増幅されてから、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）で高
い周波数成分のノイズが除去される。オートゲインコン
トローラ（ＡＧＣ）は、図６のＩＳＧ部４０の振幅が一
定になるように、再生波形の振幅の調節を行う。ピーク
検出器が再生波形をデジタル波形に変換した信号から、
アドレスマーク検出器（ＡＭ検出器）１もしくはアドレ
スマーク検出器（ＡＭ検出器）２がＡＭ部を検出した時
点で、ＡＧＣをＯＦＦにして増幅ゲインを固定すること
により、磁気ディスクの磁気特性のむらや浮上量変動の
影響を低減する。

【００５０】ＡＭ検出器１はサーボ領域５１に含まれる
アドレスマークの検出を行い、ＡＭ検出器２はサーボ領
域５３に含まれるアドレスマークの検出を行う。Ａ／Ｄ
変換器は積分器の検出したパターンの振幅値をデジタル
値に変換する。このデジタル値を中央演算器（ＣＰＵ）
が取り込み、位置信号の補正演算や、サーボシステムの
演算を行う。ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）
は、ＡＧＣや、積分器、Ａ／Ｄ変換器のタイミングの制
御を行う。

【００５１】図１１は、本発明によるサーボパターンの
一例を示す図である。図１１に示したサーボパターン
は、サーボ領域５３の２つのバースト部６５，６７の間
に、バースト部６７の各ビットの検出の同期を開始する
ために設けられるＡＭ部６６を備えたものであり、ＡＭ
検出器１をＡＭ部６３の検出に専用に用い、ＡＭ検出器
２をＡＭ部６６の検出に専用に用いることができる。こ
れによりバースト部６７の開始をより正確に参照するこ
とで、Ａ／Ｄ変換の制御信号のタイミングのマージンを
少なくすることができる。すなわち、バースト部６５と
バースト部６７の間に設けるギャップ部の長さや、バー
スト部６７の中のＡからＤまでの各バーストパターンの
間に設けるギャップの長さを短くすることで、装置全体
のフォーマット効率を高めることができる。

【００５２】図１２は、本発明によるサーボパターンの
他の例を示す図である。このサーボパターンは、２つの
バースト部７６と７７を設けたサーボ領域５３と、１つ
のバースト部７６を設けたサーボ領域５１とでそれぞれ
異なるＡＭ部７４とＡＭ部７８を備えたものである。こ
の場合、図１２（ａ）に示すサーボ領域５３のＡＭ部７
４の検出にＡＭ検出器１を、図１２（ｂ）に示すサーボ
領域５１のＡＭ部７８の検出にＡＭ検出器２を専用に用
いることができる。これにより、サーボ領域５３とサー
ボ領域５１とを、ＡＭ検出器の出力を参照するだけで確
実に判定することができるため、ＨＤＣの回路構成を簡
略化することができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によると、サーボトラックライタ
の振動に起因する位置信号の不連続な誤差成分を低減す
ることができる。このため、磁気ヘッド位置決め精度を
高めることができ、外部からの衝撃による位置誤差信号
の変動を確実に検出し記録動作を禁止することができ
る。その結果、データトラックの半径方向の密度を高め
て記憶容量を向上し、外部からの耐衝撃性に優れる磁気
ディスク装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気ディスク装置の構造を示す概略平面図。

【図２】磁気ディスク装置の構造を示す概略断面図。

【図３】磁気ディスクの一部分の平面図。

【図４】磁気ディスクのセクタの構造を示す模式図。

【図５】本発明によるサーボパターンの一例を示す図。

【図６】サーボパターンの再生波形から位置信号を算出
する例を示す図。

【図７】本発明のサーボパターンを形成する工程を説明
する図。

【図８】複数の位置信号から平均化処理により位置信号
を算出する例を示す図。

【図９】本発明のサーボパターンから位置信号を検出す
る工程を説明する図。

【図１０】本発明のサーボパターンを検出する回路の例
を示すブロック図。

【図１１】本発明のサーボパターンの他の例を示す図。

【図１２】本発明のサーボパターンの他の例を示す図。

【図１３】従来のサーボパターンを形成する工程を説明
する図。

【図１４】従来のサーボパターンの再生波形から位置信
号を算出する例を示す図。

【符号の説明】

１１…磁気ヘッド、１２…磁気ディスク、１３…ロータ
リ型アクチュエータ、１４…ボイスコイルモータ、１５
…ヘッドアンプ、１６…トラック、１７…パッケージボ
ード、３１…サーボ領域、３２…ギャップ部、３３…デ
ータ領域、４０…ＩＳＧ部、４１…ＡＭ部、４２…グレ
イコード部、４３…バースト部、４４…パッド部、５１
…サーボ領域、５２…バースト部、５３…サーボ領域、
５４…バースト部、５５−１〜５５−４…Ａ１バースト
〜Ｄ１バースト、５６−１〜５６−４…Ａ２バースト〜
Ｄ２バースト、５７…パッド部、５８…パッド部、６２
…ＩＳＧ部、６３…ＡＭ部、６４…グレイコード部、６
５…バースト部、６６…ＡＭ部、６７…バースト部、７
３…ＩＳＧ部、７４…ＡＭ部、７５…グレイコード部、
７６…バースト部、７７…バースト部、７８…ＡＭ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者富山大士東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 5D042 LA01 MA02 MA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のサーボ領域を有する磁気ディスク
と、前記複数のサーボ領域からヘッド位置信号を復調す
るためのサーボ復調回路とを備える磁気ディスク装置に
おいて、前記サーボ領域のうち少なくとも一つは、他のサーボ領
域よりも多い個数のバースト部を含んでいることを特徴
とする磁気ディスク装置。
【請求項２】請求項１記載の磁気ディスク装置におい
て、前記他のサーボ領域よりも多い個数のバースト部を
含むサーボ領域は、サーボトラックライタにより前記磁
気ディスクのｎ回転目（ｎは正の整数）に書き込まれた
バースト部と（ｎ＋１）回転目に書き込まれたバースト
部とを含むことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の磁気ディスク装置
において、前記他のサーボ領域よりも多い個数のバース
ト部を含むサーボ領域のバースト部は、パターンもしく
はギャップを隔てて複数のグループに分離されているこ
とを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項４】請求項１又は２記載の磁気ディスク装置
において、前記他のサーボ領域よりも多い個数のバース
ト部を含むサーボ領域のバースト部は、サーボアドレス
マークとは異なるパターンによって複数のグループに分
離されていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項記載の磁気
ディスク装置において、前記サーボ領域は含んでいるバ
ースト部の個数に応じてパターンの異なるサーボアドレ
スマークを備えることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項記載の磁気
ディスク装置において、前記他のサーボ領域よりも多い
個数のバースト部を含むサーボ領域の個数は、２の乗数
から１を減じた個数であることを特徴とする磁気ディス
ク装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項記載の磁気
ディスク装置において、前記サーボ復調回路は、前記他
のサーボ領域よりも多い個数のバースト部を含むサーボ
領域からヘッド位置信号を復調する際、当該バースト部
から復調した複数の位置信号を平均化する処理を行うこ
とを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項８】半径方向に複数本のトラックに分離した
データ領域と円周方向に複数個に分離したサーボ領域と
を磁気ディスク上に有し、前記サーボ領域からヘッド位
置信号を復調するためのサーボ復調回路を備える磁気デ
ィスク装置において、前記複数個に分離したサーボ領域は、第１のサーボ領域
と、前記第１のサーボ領域よりも個数の多いバースト部
を含む第２のサーボ領域とを組み合わせて構成されてい
ることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項９】複数のデータ領域により円周方向に分離
された複数のサーボ領域を有する磁気ディスクと、前記
サーボ領域からヘッド位置信号を復調するためのサーボ
復調回路とを備える磁気ディスク装置において、前記サーボ領域はバースト部を含み、前記複数のサーボ
領域のうち少なくとも一つはバースト部が２重化されて
いることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１０】複数のデータ領域により円周方向に分
離された複数のサーボ領域を有する磁気ディスクと、前
記サーボ領域からヘッド位置信号を復調するためのサー
ボ復調回路とを備える磁気ディスク装置において、前記サーボ領域はバースト部を含み、前記サーボ領域の
うち少なくとも一つは前記バースト部に加えて追加され
たバースト部を含むことを特徴とする磁気ディスク装
置。
【請求項１１】半径方向に複数本のトラックに分離し
たデータ領域と円周方向に複数個に分離したサーボ領域
とを磁気ディスク上に有し、前記サーボ領域からヘッド
位置信号を復調するためのサーボ復調回路を備える磁気
ディスク装置において、前記サーボ復調回路は、サーボトラックライタが前記サ
ーボ領域を書きこむ際に１周に１箇所生じる書きつなぎ
部におけるヘッド位置信号をなめらかに接続する機能を
備えることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１２】記録部と再生部を有する磁気ヘッド
と、同心円状トラックと前記磁気ヘッドとの位置関係に
依存した信号を発生するためのバーストパターンを含む
サーボ領域が複数設けられた磁気ディスクと、前記磁気
ヘッドによる前記バーストパターンの再生信号に基づい
てトラックと前記磁気ヘッドとの位置関係を表す信号を
発生するサーボ復調回路とを備える磁気ディスク装置に
おいて、前記サーボ領域はトラック方向のバーストパターンの数
が異なる複数種類のサーボ領域からなることを特徴とす
る磁気ディスク装置。
【請求項１３】記録部と再生部を有する磁気ヘッド
と、複数の同心円状トラックのトラック中心を定めるバ
ーストパターンを含むサーボ領域が複数設けられた磁気
ディスクと、前記磁気ヘッドによる前記バーストパター
ンの再生信号に基づいてトラック中心と前記磁気ヘッド
との位置関係を表す信号を発生するサーボ復調回路とを
備える磁気ディスク装置において、前記サーボ領域はトラック方向のバーストパターンの数
が異なる複数種類のサーボ領域からなることを特徴とす
る磁気ディスク装置。
【請求項１４】請求項１３記載の磁気ディスク装置に
おいて、前記サーボ領域は、トラック中心を定めるバー
ストパターンがトラック方向に１セット記録されたサー
ボ領域と、トラック中心を定めるバーストパターンがト
ラック方向に２セット記録されたサーボ領域とからなる
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１５】請求項１３又は１４記載の磁気ディス
ク装置において、トラック方向のバーストパターンの数
が多いサーボ領域はトラック方向に互いに隣接して存在
していることを特徴とする磁気ディスク装置。