JP2008034068A - 磁気ディスク装置、およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サーボ検出のロバスト性が損なわれることを防止すること。
【解決手段】 位置情報および固有のサーボマークがプリサーボ方法により記録されている磁気ディスクと、リード／ライトに用いられるヘッドと、前記磁気ディスクのサーボパターン位相情報を格納する記憶装置と、シーク中に、前記サーボマークの間隔を検出する手段と、前記サーボパターン位相情報に基づいて現在のサーボ間隔位相を求める手段と、現在のシリンダアドレスから前記磁気ヘッドの移動速度と次にサーボマークを検出するシリンダアドレスを推定する手段と、推定したシリンダアドレスと前記サーボパターン位相情報とに基づいて、次のサーボ間隔位相を求める手段と、前記現在のサーボ間隔位相と前記次のサーボ間隔位相との差分と前記サーボマークの間隔とに応じて次のシリンダアドレスにおけるサーボゲートを立ち上げるタイミングを調整する手段とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリサーボ方法により磁気ディスクにサーボ情報が書き込まれた磁気ディスク装置、およびその制御方法に関する。

記憶メディアにディスクを用いたディスク記憶装置、例えば磁気ディスク装置では、当該ディスクに予め記録されたサーボ情報に基づいてヘッドを目標トラックにシークして当該トラックの目標範囲内に位置決めするのが一般的である（特許文献１）。

従来、ディスクへのサーボ情報書き込みは、ヘッド及びディスクを搭載したヘッドディスクアセンブリ（以下、ＨＤＡと称する）への組み立て後に、当該ＨＤＡをサーボトラックライタ（ＳＴＷ）と呼ばれるサーボ書き込み装置にセットして、当該ＨＤＡ自身が有するヘッドを用いて行われていた。しかし、この方法は効率が悪い。

そこで近年のサーボ書き込み装置では、複数の磁気ディスク装置（ＨＤＡ）分のディスクをスタックして、当該各ディスクに対し、各スタック位置毎に対向して設けられたサーボ情報書き込み専用のヘッドによりそれぞれサーボ情報を書き込むようになっている。このサーボ情報書き込み方法（以下、プリサーボ方法と称する）の適用により、各ディスクへのサーボ情報書き込みの効率が向上する。

ところで磁気ディスク装置には、ヘッドによるリード信号に対するＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換処理、ライトデータの符号化処理及びリードデータの復号化処理等の各種の信号処理を実行するリード／ライト（Ｒ／Ｗ）ＩＣ（Ｒ／Ｗチャネル）が設けられる。このリード／ライトＩＣはサーボ情報の読み取り（検出）機能を有している。サーボ情報には、サーボマーク、サーボセクタアドレス、シリンダアドレス（シリンダコード）、及びバーストデータなどの各データが含まれている。したがって従来は、リード／ライトＩＣでのサーボ情報読み取りのために、当該リード／ライトＩＣに対して種々のタイミング信号を与える必要があった。

そこで最近のリード／ライトＩＣは、集積回路技術の向上に伴う高機能化により、サーボゲートのタイミングが与えられるだけで、当該サーボゲートのタイミングに同期してサーボ情報読み取りに必要な各種タイミングを全て内部で生成できるようになっている。このような、サーボゲートのタイミングのみでリード／ライトＩＣにてサーボ情報読み取りが可能な方式はシンクロナスサーボ方式と呼ばれる。シンクロナスサーボ方式を適用する磁気ディスク装置では、リード／ライトＩＣに与えられるサーボゲートは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で構成されたサーボ処理回路にて生成される。
特許第３６９５９７６号

サーボデータ書き込み装置によってサーボデータを書き込まれたディスク単板を磁気ディスク装置に組み込むと、シーク動作を行う場合にサーボ間隔の変動が生じ、サーボパターンに対するサーボゲートのタイミングが変動してサーボ検出のロバスト性が損なわれることがある。

本発明の目的は、サーボ検出のロバスト性が損なわれることを防止することが可能な磁気ディスク装置、およびサーボ検出方法を提供することにある。

本発明の一例に係わる磁気ディスク装置は、位置情報および固有のサーボマークを含むサーボ情報が予め同一円周上に等間隔でプリサーボ方法により記録されている記録面を備えた磁気ディスクと、前記磁気ディスクの記録面に対応して設けられ、対応するディスクを対象とするリード／ライトに用いられるヘッドと、前記磁気ディスクのサーボパターン位相情報を格納する記憶装置と、シーク中に、前記サーボマークの間隔を検出する手段と、前記サーボパターン位相情報に基づいて現在のサーボ間隔位相を求める手段と、現在のシリンダアドレスから前記磁気ヘッドの移動速度と次にサーボマークを検出するシリンダアドレスを推定する手段と、推定したシリンダアドレスと前記サーボパターン位相情報とに基づいて、次のサーボ間隔位相を求める手段と、前記現在のサーボ間隔位相と前記次のサーボ間隔位相との差分と前記サーボマークの間隔とに応じて次のシリンダアドレスにおけるサーボゲートを立ち上げるタイミングを調整する手段とを具備することを特徴とする。

サーボ検出のロバスト性が損なわれることを防止することが可能になる。

本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる磁気ディスク装置およびサーボライト装置の概略構成を示す図である。

図１の磁気ディスク装置（以下、ＨＤＤと称する）において、１１はデータが磁気記録される記録媒体としてのディスク（磁気ディスク）である。ディスク１１の各記録面側には、当該ディスク１１へのデータ書き込み（データ記録）及び当該ディスク１１からのデータ読み出し（データ再生）に用いられるヘッド（磁気ヘッド）１２がそれぞれ設けられている。ここでは、２枚のディスク１１には、プリサーボ方法により予めサーボ情報が記録されているものとする。なお、ディスクは２枚である必要はなく、１枚以上のディスクが配置されたＨＤＤであればよい。

各ディスク１１の各記録面には、図２（ａ）に示すように、複数のサーボ領域１１０がディスク中心から放射状に且つディスク円周方向に等間隔で配置されている。サーボ領域１１０には、ヘッド１２のシーク・位置決め制御等に用いられるサーボ情報が記録されている。ディスク１１の各記録面にはまた、同心円状の多数のトラック１１１が形成されている。サーボ領域１１０の間は、ユーザデータ領域１１２となっており、当該データ領域１１２にはデータセクタが複数個配置されている。

サーボ領域１１０は、図２（ｂ）に示すように、プリアンブル領域１１３と、サーボマーク領域１１４と、グレイコード領域１１５と、バースト領域１１６とを有している。プリアンブル領域１１３は、信号の振幅を安定化するのに用いられる一定の周波数の信号が記録されたＡＧＣ（Automatic Gain Controll）領域及びイレーズ部を含む。サーボマーク領域１１４には、サーボ領域（に記録されているサーボ情報）識別用の固有のマーク（サーボマーク）が記録されている。ここでは、サーボマークは、“１４ｈ”（末尾のｈは１６進表現であることを示す）である。グレイコード領域１１５には、該当するサーボ領域に固有のアドレス（サーボセクタアドレス）及び該当するトラックのシリンダアドレス（シリンダコード）がグレイコードで記録されている。バースト領域１１６には、グレイコード領域１１５中のシリンダアドレスの示すシリンダ内の位置誤差を波形の振幅で示すための位置誤差信号（Positional Error Signal）であるバーストデータ（ＰＥＳ情報）が記録されている。つまり、サーボ領域１１０に記録されるサーボ情報は、サーボマークと、サーボセクタアドレスと、位置情報としてのシリンダアドレス及びバーストデータとを含んでいる。

再び図１を参照すると、ディスク１１はスピンドルモータ（以下、ＳＰＭと称する）１３により高速に回転する。ヘッド１２はヘッド移動機構としてのアクチュエータ（ロータリ型ヘッドアクチュエータ）１４に取り付けられており、当該アクチュエータ１４の回動（角度回転）に従ってディスク１１の半径方向に移動する。これにより、ヘッド１２は、目標トラック上にシーク・位置決めされるようになっている。アクチュエータ１４は、当該アクチュエータ１４の駆動源となるボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと称する）１５を有しており、当該ＶＣＭ１５により駆動される。ディスク１１の最外周側には、ＨＤＤのアイドル状態への遷移時に、各ヘッド１２をリトラクトさせておくためのヘッド退避領域（パーキング領域）を各記録面毎に有するランプ機構（図示せず）が配置されている。

ＳＰＭ１３は、ＳＰＭドライバ１６から供給される駆動電流（ＳＰＭ電流）により駆動される。ＶＣＭ１５は、ＶＣＭドライバ１７から供給される駆動電流（ＶＣＭ電流）により駆動される。本実施形態において、ＳＰＭドライバ１６及びＶＣＭドライバ１７は、１チップに集積回路化されたドライバＩＣ１８によって実現されている。ＳＰＭドライバ１６からＳＰＭ１３に、ＶＣＭドライバ１７からＶＣＭ１５に、それぞれ供給される駆動電流を決定するための値（操作量）は、ＣＰＵ２４により決定されて、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）コンバータ（Ｄ／Ａ）１８ａ、Ｄ／Ａコンバータ１８ｂを介して与えられる。

ヘッド１２はフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）に実装されたヘッドＩＣ１９と接続されている。ヘッドＩＣ１９はヘッド１２により読み出されたリード信号を増幅するリードアンプ、及びライトデータをライト電流に変換するライトアンプを有する。ヘッドＩＣ１９は、リード／ライトＩＣ（以下、Ｒ／Ｗチャネルと称する）２０と接続されている。

Ｒ／Ｗチャネル２０は、リード信号に対するＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換処理、ライトデータの符号化処理及びリードデータの復号化処理等の各種の信号処理を実行する。

Ｒ／Ｗチャネル２０は、サーボ処理回路２１からのサーボゲートＳＶＧＡＴＥの立ち上がり（前縁）のタイミングに応じてサーボ情報を構成する各データを検出するための内部タイミング信号を生成する機能と、この内部タイミング信号に応じてサーボ情報を構成する各データ、つまりサーボマーク、グレイコード、及びバーストデータを検出する機能とを有している。

またＲ／Ｗチャネル２０は、自身が検出したサーボマークを、その検出レベルに応じて、つまり完全にサーボマークとして認められるか、或いはほぼサーボマークとして認められるかなどに応じて品質分けし、その品質を表すサーボマーク品質情報をサーボマーク検出に同期してサーボ処理回路２１にシリアル転送すると共に、サーボマークに続いて検出されたグレイコード及びバーストデータ（但しＡ／Ｄ変換後のバーストデータ）もサーボ処理回路２１にシリアル転送する機能を有している。ここで、Ｒ／Ｗチャネル２０からサーボ処理回路２１に転送されるサーボマーク品質情報は４ビットで構成され、先頭ビットは“１”である。この先頭ビット“１”により、Ｒ／Ｗチャネル２０からサーボ処理回路２１へのサーボ情報の転送（ここでは、サーボマークに後続するグレイコード及びバーストデータ）の開始が示される。

サーボ処理回路２１は、Ｒ／Ｗチャネル２０から転送されるサーボマーク品質情報の先頭ビット“１”によりサーボ情報の転送開始を判断して、当該先頭ビットから始まる４ビットの品質情報をデコードし、Ｒ／Ｗチャネル２０にてサーボマーク（ＡＧＣ数ビットから続く“１４ｈ”）が正しく検出されたことが示されている場合、サーボ領域の基準位置を表すスタートビットＳＢを出力する機能と、このスタートビットＳＢのタイミングで開始される時間計測の結果に基づいてサーボゲートＳＶＧＡＴＥを生成する機能とを有する。サーボ処理回路２１はまた、Ｒ／Ｗチャネル２０から転送されるグレイコードをデコードしてサーボセクタアドレス及びシリンダアドレスに変換すると共に、これらのサーボセクタアドレス、シリンダアドレス及びバーストデータを後述するサーボレジスタに保持する機能を有する。

ディスクコントローラ２３は、ホストとの間のコマンド（ライトコマンド、リードコマンド等）、データの通信と、バッファメモリ２２の制御と、ディスク１１との間のデータ転送制御等を司る。

ＣＰＵ２４は、例えば書き換え可能な不揮発性メモリとしてのフラッシュメモリ（以下、ＦＬＡＳＨと称する）２５に格納されている制御プログラム（以下、ＦＷ（Firmware）と称する）に従って装置（ＨＤＤ）全体の制御、ホストからのリード／ライトコマンドに従うディスクコントローラ２３によるリード／ライト制御、ヘッド１２を目標トラックにシーク・位置決めする制御等を実行する。このシーク・位置決め制御のために、ＣＰＵ２４はサーボ処理回路２１のサーボレジスタに保持されたシリンダアドレス及びバーストデータをレジスタ読み込みで取得する。ＦＬＡＳＨ２５には、ＦＷの他に、へッド切り替え時におけるヘッド位置の予測値の適用判定に必要な後述するパラメータ値が予め格納されている。ＣＰＵ２４には、当該ＣＰＵ２４の作業領域等を提供するＲＡＭ２６が接続されている。なお、ＦＬＡＳＨ２５及びＲＡＭ２６がＣＰＵ２４に内蔵された構成とすることも可能である。

次に図１のＨＤＤの動作を説明する。まず、図１のＨＤＤにおけるサーボゲート制御の概要について説明する。

本実施形態では、図１のＨＤＤに搭載されたディスク１１には、サーボ情報がサーボトラックライタを用いたプリサーボ方法により記録されている。ここで、図３に、サーボトラックライタのヘッドのピボットと磁気ディスク装置でヘッドのピボットとの間の距離が違う場合に発生する半径位置によるヘッド軌跡の差を示す。

通常、サーボトラックライタは半径位置にかかわらず固定のタイミングでサーボパターンを書き込んでいるため、図４に示すように、半径位置によりスピンドルモータの回転軸が一周する度に発生するＳＰＤＴＡＣＨ信号とセクタ０のサーボ検出信号の間隔Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は変動する。

つまり、シーク動作中にサーボゲートタイミングが同期していなくなる可能性がある。そこで本実施形態では、シーク時のサーボ間隔を推定して補正するためのサーボゲート制御を行う。このコントロールは、基本的にサーボ処理回路２１（を実現するＡＳＩＣ）により行われる。

図５はＨＤＤで求めたサーボパターンの位相ずれのデータである。ヘッドが特定のシリンダに追従しているトラッキング制御では、サーボとサーボの間隔は偏心や回転変動の影響を除けば一定であるが、半径位置を変えるシーク動作では特定セクタNから次のセクタＮ＋１までの時間はセクタＮの半径位置とセクタＮ＋１の半径位置に依存する。この時間の変動はシーク中のサーボパターンのタイミング変動になる為、特定のタイミングでのサーボパターンを期待しているシンロナスサーボ方式でははサーボ検出のロバスト性が損なわれる。

そこで、本装置ではシーク時にサーボゲートＳＶＧＡＴＥを立ち上げるタイミングをシリンダに応じて調整している。以下の処理はサーボパターン情報検出部としてのサーボ処理回路２１によって行われる。なお、ＦＬＡＳＨ２５に格納されたプログラムをＣＰＵ２５が実行することによってサーボパターン情報検出部の機能を実現しても良い。

サーボゲートＳＶＧＡＴＥの調整法を説明する前に、調整を行うのにサーボ間隔ずれのタイミングを測定する必要がある。このサーボ間隔ずれのタイミング測定方法を図６を参照して説明する。まず、シークするシリンダＮとしてシリンダ０を指定する（ステップＳ１１）。シリンダ０にシークして（ステップＳ１２）、１周に１回発生するＳＰＭ１３の逆起電圧検出信号SPDTACHを検出した時刻Ｓを測定する（ステップＳ１３）。

次にセクタ０でのサーボ検出信号を検出した時刻Ｔを測定する(ステップＳ１４)。二つの時刻の差分（Ｔ−Ｓ、セクタ位相時間）とシークしているシリンダ番号とのペアをディスク装置のＦＬＡＳＨ２５に保存する(ステップＳ１５)。この動作を繰り返し（ステップＳ１６，Ｓ１７、ステップＳ１２〜ステップＳ１５）、外周から内周までSPDTACHを検出してからセクタ０を検出するまでの時間をそれぞれ測定することによってサーボパターン位相情報が得られる。

次に、実際のサーボゲートＳＶＧＡＴＥを開けるタイミングの調整方法について図７および図８を参照して説明する。以下の処理はサーボ処理回路２１によって行われる。

現在のサーボマーク間隔SVINT（＝SYNC_SGLOW＋SGLOW_SGHIGH＋SGHIGH_SYNC）を測定する（ステップＳ２１）。その後、現在シーク中であるか否かを判別する（ステップＳ２２）。シーク中であると判別した場合、現在のシリンダアドレスから現在のゾーンを求める（ステップＳ２３）。ついで、ＦＬＡＳＨ２５に格納されているサーボパターン位相情報から現在のサーボ間隔位相CURRENT_PHASEを求める（ステップＳ２４）。前回のシリンダアドレスからヘッド１２の移動速度と次回のシリンダアドレスを推定する（ステップＳ２５）。推定したシリンダアドレスのサーボ間隔位相NEXT_PHASEをサーボパターン位相情報から求める（ステップＳ２６）。

つぎに、新しいサーボ間隔NEW_SGLOW_COUNTを次式で求める（ステップＳ２７）。

NEW_SGLOW_COUNT＝SVINT−SYNC_SGLOW−SGHIGH_SYNC_IDEAL−(CURRENT_PHASE−NEXT_PHASE)
なお、SGHIGH_SYNC_IDEALは設計値である。

そして、NEW_SGLOW_COUNTに基づいてサーボゲートの立ち上がりの立ち上がり（前縁）のタイミングを修正して、サーボゲートを生成する。

実際、SYNC_SGLOWおよびSGHIGH_SYNCは固定値なので、NEW_SGLOW_COUNTとなるように、SGLOW_SGHIGHを調整する。

ステップＳ２２において、シーク中ではないと判別した場合、NEW_SGLOW_COUNTを次式で求める（ステップＳ２８）。

NEW_SGLOW_COUNT＝SVINT−SYNC_SGLOW−SGHIGH_SYNC_IDEAL
そして、NEW_SGLOW_COUNTに基づいてサーボゲートの立ち上がりの立ち上がり（前縁）のタイミングを修正して、サーボゲートを生成する。

上述したように、サーボパターン軌跡とヘッド軌跡の差によるシーク時のサーボ間隔を推定して補正することにより、プリアンブル信号の時間の変動を無くし、サーボ検出のタイミングマージンを上げて偏心やスピンドルモータによる回転変動に対してより安定したシーク動作が実現できる。

なお、サーボパターン位相情報は、ＨＤＤ毎に求めてＦＬＡＳＨ２５に格納しても良いが、複数のＨＤＤで求められたサーボパターン位相情報の推定値を格納しても良い。この場合、サーボパターン情報検出部は必要ない。また、サーボパターン情報をシミュレーションによって求めても良い。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示すブロック図。 図１中のディスクのフォーマットの概念と、ディスクに記録されているサーボ領域と、サーボ領域のデータフォーマットの概念とを示す図。 サーボトラックライタのヘッドのピボットと磁気ディスク装置でヘッドのピボットとの間の距離が違う場合に発生する半径位置によるヘッド軌跡の差を示す図。 半径位置によりスピンドルモータの回転軸が一周する度に発生するＳＰＤＴＡＣＨ信号とセクタ０のサーボ検出信号の間隔Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が変動する様子を示す図。 ＨＤＤで求めたサーボパターンの位相ずれを示す図。 サーボ間隔ずれのタイミング測定方法の処理の手順を示すフローチャート。 サーボゲートを開けるタイミングの調整方法の処理の手順を示すフローチャート。 サーボゲートタイミングの演算を説明するための図。

符号の説明

１１…ディスク，１２…ヘッド，１３…スピンドルモータ，１４…アクチュエータ，２０…リード／ライトＩＣ，２１…サーボ処理回路，２２…バッファメモリ，２３…ディスクコントローラ，２４…ＣＰＵ，２５…フラッシュＲＯＭ，２６…ＲＡＭ，１１０…サーボ領域，１１１…トラック，１１２…ユーザデータ領域，１１４…サーボマーク領域，１１５…グレイコード領域，１１６…バースト領域

Claims (4)

1. 位置情報および固有のサーボマークを含むサーボ情報が予め同一円周上に等間隔でプリサーボ方法により記録されている記録面を備えた磁気ディスクと、
   前記磁気ディスクの記録面に対応して設けられ、リード／ライトに用いられるヘッドと、
   前記磁気ディスクのサーボパターン位相情報を格納する記憶装置と、
   シーク中に、前記サーボマークの間隔を検出する手段と、
   前記サーボパターン位相情報に基づいて現在のサーボ間隔位相を求める手段と、
   現在のシリンダアドレスから前記磁気ヘッドの移動速度と次にサーボマークを検出するシリンダアドレスを推定する手段と、
   推定したシリンダアドレスと前記サーボパターン位相情報とに基づいて、次のサーボ間隔位相を求める手段と、
   前記現在のサーボ間隔位相と前記次のサーボ間隔位相との差分と前記サーボマークの間隔とに応じて次のシリンダアドレスにおけるサーボゲートを立ち上げるタイミングを調整する手段とを具備することを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 前記サーボパターン情報を求めるためのサーボパターン情報検出部を更に有し、
   前記サーボパターン情報検出部は、シリンダアドレス毎にスピンドルモータが逆起電圧検出信号を出力してから基準セクタを検出するまでの時間を測定することを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
3. 位置情報および固有のサーボマークを含むサーボ情報が予め同一円周上に等間隔でプリサーボ方法により記録されている記録面を備えた磁気ディスクを有する磁気ディスク装置の制御方法であって、
   シーク中に、サーボパターン位相情報に基づいて現在のサーボ間隔位相を求め、
   現在のシリンダアドレスから前記磁気ヘッドの移動速度と次にサーボマークを検出するシリンダアドレスを推定し、
   推定したシリンダアドレスとサーボパターン位相情報とに基づいて次のサーボ間隔位相を求め、
   前記現在のサーボ間隔位相と前記次のサーボ間隔位相との差分に応じて次のシリンダアドレスにおけるサーボゲートを開けるタイミングを調整することを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。
4. 前記サーボパターン情報を求めるために、シリンダアドレス毎に、スピンドルモータが逆起電圧検出信号を出力してから基準セクタを検出するまでの時間を測定することを特徴とする請求項３記載の磁気ディスク装置の制御方法。

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