JP2786015B2

JP2786015B2 - 磁気デイスク装置

Info

Publication number: JP2786015B2
Application number: JP41299190A
Authority: JP
Inventors: 行正杉本
Original assignee: IBARAKI NIPPON DENKI KK
Current assignee: IBARAKI NIPPON DENKI KK
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1990-12-25
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JPH04119567A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、データを読み出し自在
に記録する磁気デイスク装置に関し、特に、セクタサー
ボ方式の磁気デイスク装置において、このサーボセクタ
に記録されるサーボ情報の符号化の改良に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】最近の小型の磁気デイスク装置は、記憶
容量を増やすためにデータトラック密度が非常に高くな
ってきている。このため、磁気ヘッドとデータトラック
との位置ずれを非常に小さくする必要が生じ、セクタサ
ーボ方式を採用した磁気デイスク装置が増えてきてい
る。このセクタサーボ方式は、データ記録面内へヘッド
位置の位置決めを行うためのサーボ情報を書き込んでお
くものであり、アイデアは古くから知られており、例え
ば、特開昭５１-１３１６０７号公報に記載された「ト
ランスジューサ位置ずけシステム」（以下、第１の従来
技術という）は、最近使用されているセクタサーボ方式
に類似した構成になっている。また、別の例として、Ｄ
ＭＡシステム社の装置に関する文献（「MINI-MICRO SY
STEMS 1983年 2月号の記事“Embedded servo comes to
51/4in.cartridge disk”」）（以下、第２の従来技術
という）が知られている。

【０００３】図５は、セクタサーボ方式の磁気デイスク
上におけるデータ記録領域を示す説明図である。１は磁
気デイスク、３０はサーボセクタである。磁気デイスク
１のデータ記録面には、回転中心に対して同心円状に多
数のデータトラックが形成されているが、このデータト
ラックを半径方向に横断してくさび状にサーボセクタ３
０が形成されている。この例では、サーボセクタ３０は
４５度毎に８つ形成されている。すなわち、各データト
ラックを通過するヘッドは１周中に８回サーボ情報を検
出することになる。実際には、サーボセクタは３２〜６
４個程度設けられる。図６は、サーボセクタ３０の内容
を示す説明図である。３１はデータトラックに記録され
たユーザデータ、３２はデータトラックの中央線であ
る。図６には図示しない磁気ヘッドは、データトラック
上を図の左から右に移動する。３３はトラックを識別す
るための粗位置情報、３４は１トラック内のオフトラッ
ク量を検出するための精密位置情報であり、これらでサ
ーボ情報が構成される。３５は信号が全く記録されてな
いＤＣイレーズ部であり、粗位置情報３３の始点を検出
するために形成されている。粗位置情報３３は、シーク
中の現在位置を検出するために用いられ、１つのサーボ
セクタから次のサーボセクタまでの時間中に通過する最
大のトラック数を識別できる必要がある。また、サーボ
セクタ上を磁気ヘッドが通過するとき、ヘッドは常にト
ラックの真上にくるとは限らないので、トラックとトラ
ックの中間でも位置を検出できる必要がある。このた
め、隣接するトラックの符号と１ビットだけ異なる符
号、例えばグレイコード等が用いられる。なお、データ
の書き込み読み出し系に用いられる変調方式であるＭＦ
Ｍや２−７ＲＬＬは、グレイコードをこれらの方式で変
調すると同じ値のビットの部分でも、隣接するトラック
間で磁化状態反転の方向が逆になったりする不都合を生
じて使用できない。精密位置情報３４は、トラックの中
央線に対してデイスクの中心側（図で上方）にオフトラ
ックした位置に記録されたデータと、反対にデイスクの
外周側（図で下方）にオフトラックしたデータとから構
成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した第１の従
来技術では、サーボ情報の「１」と「０」で磁化状態反
転位置をずらせものであるため、構成が単純であるとい
う利点がある。しかし、クロック情報を含んでないの
で、粗位置情報のビットセルの同期をとりにくいという
欠点がある。また、第２の従来技術では、各ビットセル
の初めにクロック情報があるので同期位をとりやすいと
いう利点はあるが、第１の従来技術に比して磁化状態反
転の間隔が詰まっているため、誤りのある情報検出を行
なう可能性があるという欠点がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁気ヘッドを
所望の位置に移動させ位置づけるためのサーボ情報がデ
ータ記録面内の同一半径上に整列して記録されたセクタ
サーボ方式の磁気デイスクを有する磁気デイスク装置に
おいて、このサーボ情報のうちの粗位置情報(33)は、隣
接する複数のデータトラックを各々識別する符号列であ
る、トラック方向に配列した複数のビットセルからな
り、各ビットセルは第１の値([0])または第２の値([1])
を表す磁化状態にあり、この磁化状態の反転部分はビッ
トセルの境界である前縁、後縁または中央付近だけにあ
り、ビットセルの前縁では１ビットおきに同じ方向の磁
化状態反転があり、第１の値を表すビットセルはその中
央付近に磁化状態反転はなく、第２の値を表すビットセ
ルはその中央付近に磁化状態反転が有り、この中央の磁
化状態反転は上記１ビットおきの前縁の磁化状態反転と
は逆方向になっているものである。

【０００６】また、本発明は、スピンドル(2)により回
転される１枚または複数枚の磁気デイスク(1)と、この
磁気デイスクの表面に近接してデータの読み出しと書き
込みを行う磁気ヘッド(3)と、この磁気ヘッドを所望の
位置へ移動させるアクチエータ機構(16)と、このアクチ
エータ機構を駆動する位置制御回路(5,6,9,10,11,12,1
3,14)と、データの読み出しおよび書き込みを行う読み
出し書き込み回路(4,5,6,7,8)と、上位装置とのデータ
授受を行うインターフェース回路(17)とを含み、上記磁
気デイスクは、少なくとも１つのデータ記録面に同心円
状に形成された各データトラックを、半径方向に横断し
てくさび状に形成した複数のサーボセクタ(30)を有し、
このサーボセクタには、磁気ヘッドを所望の位置に移動
させ位置づけるためのサーボ情報が粗位置情報(33)と精
密位置情報(34)とに分けて記録されており、この粗位置
情報は、上記各データトラックを識別する符号列であ
る、トラック方向に配列した複数のビットセルからな
り、各ビットセルは第１の値([0])または第２の値([1])
を表す磁化状態にあり、この磁化状態の反転部分はビッ
トセルの境界である前縁、後縁または中央付近だけにあ
り、ビットセルの前縁では１ビットおきに同じ方向の磁
化状態反転があり、第１の値を表すビットセルはその中
央付近に磁化状態反転はなく、第２の値を表すビットセ
ルはその中央付近に磁化状態反転が有り、この中央の磁
化状態反転は上記１ビットおきの前縁の磁化状態反転と
は逆方向になっており、上記精密位置情報は、読み出し
信号の振幅の差が微小な位置ずれ量の関数になるよう
に、データトラックの中央線(32)に対してデイスク中心
側にオフトラックした位置に記録されたデータとデイス
ク外周側にオフトラックした位置に記録されたデータと
から構成されたものである。

【０００７】

【作用】粗位置情報を読みとると、１ビットおきにビッ
トセルの前縁で必ずパルスが検出されるので、この検出
された信号をクロック情報として使用することができ、
同期が取り易くなる。これにより、磁気ヘッドのトラッ
クキング動作が安定になる。

【０００８】

【実施例】本発明について図面を用いて詳細に説明す
る。図１は、本発明の磁気デイスク装置に使用する磁気
デイスクの粗位置情報の一実施例を示す図であり、(a)
はビットセルのデータ値を示す図であり、第１の値、例
えば「０」と第２の値、例えば「１」の組み合わせで粗
位置情報が構成されている。(b)はこのビットの粗位置
情報の書き込み波形を示し、この波形によりトラックが
Ｓ極またはＮ極に着磁され磁化される。(c)はこのビッ
トの粗位置情報の読み出し波形を示すものである。図で
一番左のビットセルから順に読み出されるわけである
が、この１番目のビットセルの前縁（左端）で正方向の
磁化状態反転があり、以下、奇数番目である３番目、５
番目、７番目のビットセルの前縁で同様に正方向の磁化
状態反転がある。この奇数番目のビットセルの前縁のタ
イミングはクロック情報として使用するようにしてい
る。また、１番目のビットセルの前縁は、サーボ情報の
粗位置情報のスタートビットとしても作用する。「０」
を表すビットセル（１、２、３、６番目のビットセル）
は、ビットセルの中央部分で磁化状態反転はなく、
「１」を表すビットセル（４、５、７、８、９番目のビ
ットセル）は、ビットセルの中央部分で負方向の磁化状
態反転がある。クロック情報として使用しない偶数番目
のビットセルの前縁は、「１」におうじて磁化状態反転
が矛盾なく生じるように、磁化状態が反転したりしなか
ったりする。例えば、ビットセルの３番目と４番目の
間、５番目と６番目の間では、磁化状態の反転は生じな
い。最小磁化状態反転間隔は、ビットセル周期の１／２
である。なお、この(a)の例は、２ビットの全ての組み
合わせを示した。

【０００９】(d)は上記の第１の従来技術におけるビッ
トセルのデータを書き込むための波形を示し、(e)はそ
の読み出し波形を示す。クロック情報がないために、そ
れだけ磁化状態反転は粗であるが、最小磁化状態反転間
隔は本発明の(b),(c)と同様にビットセル周期の１／２
である。また、(f)は上記の第２の従来技術におけるビ
ットセルのデータを書き込むための波形を示し、(g)は
その読み出し波形を示す。各ビットセル毎に同一方向に
クロック情報として使用する磁化状態反転があるが、最
小磁化状態反転間隔はビットセル周期の１／３であり、
１／２の場合に比して隣接ビット間で干渉を起こし、ビ
ットシフトを生じ易い。本発明では、ビットセルの符号
のデコードは、ビットセルの中央付近に磁化状態反転が
有るか否かを検出するだけで、簡単に行える。

【００１０】図２は本発明の磁気デイスク装置の全体を
示すブロック図である。スピンドル軸１８に固定された
２枚の磁気デイスク１は、スピンドルモータ２によって
回転駆動される。４個の磁気ヘッド３は、回動自在にキ
ヤリッジに取り付けられ、アクチエータとしてのボイス
コイルモータ１６によって所望の位置に駆動制御される
ようになっている。磁気ヘッド３によって読み出された
磁気デイスク１上のデータは、ＬＳＩからなるリード・
ライトアンプ４のリードアンプで増幅された後、さらに
自動利得制御アンプ５で増幅される。十分増幅されたリ
ード信号は、ピークデイテクタ６でリードパルスデータ
（ＲＤＰ）に変換される。サーボ情報以外のデータは、
２−７ＲＬＬコード（符号）で記録されているので、こ
のリードパルスデータはリードデコーダ７でＮＲＺデー
タに復調され、インターフェース回路１７に送出され
る。上位装置から送られてきたライトデータは、逆にイ
ンターフェース回路１７を経てライトエンコーダ８で２
−７ＲＬＬコードに変換され、リード・ライトアンプ４
のライトアンプで増幅された後、磁気デイスク１上のデ
ータ記録領域に記録される。

【００１１】サーボセクタの情報の内、粗位置情報は、
コースサーボデイテクタ９で検出され、後記するように
データ処理される。一方、精密位置情報は、そのアナロ
グ信号の振幅がシグナルレベルデイテクタ１０で検出さ
れ、ＡＤコンバータ１１でデジタル信号に変換された
後、マイクロプロセッサ１２に読み込まれる。マイクロ
プロセッサ１２は入力された粗位置情報と精密位置情報
とから磁気ヘッド３の現在位置を検出し、インターフェ
ース回路１７から受け取る命令に応じて磁気ヘッド３を
目標位置に位置決めするために必要なサーボ制御の計算
を行い、ＤＡコンバータ１３にアクチエータを駆動する
ためのデジタル値をセットする。ＤＡコンバータ１３は
受け取ったデジタル信号をアナログ信号に変換し、パワ
ーアンプ１４で増幅した後、ボイスコイル１６に出力す
る。また、マイクロプロセッサ１２はスピンドルモータ
ドライバ１５にも制御信号を出力しており、これにより
スピンドルモータ２の制御も行っている。

【００１２】図３は粗位置情報検出回路として作用する
コースサーボデイテクタ９の内容を示すブロック図であ
る。また、図４はこの回路の各部の信号のタイムチャー
トである。以下、図３と４を用いて粗位置情報の符号の
デコード方法について説明する。このコースサーボデイ
テクタ９は、ピークデイテクタ６からのリードデータパ
ルスＲＤＰ（図４の(b)）のほかに基準クロック（図４
の(e)）を入力する。なお、この回路が不必要なタイミ
ングで動作しないようなガードをかけるために、実際に
はこのほかにもいくつかのタイミング信号が入力される
が、この発明の説明には必要ないので省略する。なお、
図４の(a)は読み出されたコースサーボリード信号であ
る。

【００１３】基準クロックは、リードデータパルスＲＤ
Ｐの２ビット毎に挿入されるクロックビットのタイミン
グを基準にしてカウンタを動作させてデータ弁別ウイン
ドウを作るが、このタイミングのばらつきを抑えるため
に、粗位置情報のビットセルに比して十分に高い分解能
を有するクロックでなければならない。この実施例で
は、ビットセルの１／１６の周期のクロックを用いた。
すなわち、ビットセルが400nsのとき基準クロックは40M
Hzになる。

【００１４】上記したように粗位置情報の前には、粗位
置情報の始点を検出するためにＤＣイレーズ部がある。
イレーズデイテクタ２０でイレーズデイテクト信号（図
４の(c)）が検出されると、次いでフリップフロップ回
路２１からクロックビットデイテクト信号（図４の
(d)）が出力される。このクロックビットデイテクト信
号によって、それまでリセットされていた８ビットのツ
イステッド・リングカウンタ２２が基準クロックをカウ
ントし始める（図４の(f)）。なお、このカウンタは通
常の１６進のカウンタでもよいが、図３の実施例のツイ
ステッド・リングカウンタ２２のように、８ビットのシ
フトレジスタの最終段出力をインバータ２３で反転して
初段に戻す回路の方が、必要なタイミング信号が作り易
い。

【００１５】ロジック回路の遅延時間が短い場合、ツイ
ステッド・リングカウンタ２２の５段目の出力が、デー
タ弁別ウインドウとして使用できる。このデータウイン
ドウ信号（図４の(g)）がＨレベルのときリードデータ
パルスＲＤＰの前縁が検出されると、データは「１」と
判断され、フリップフロップ回路２４のデータラッチ出
力（図４の(j)）はＨレベルにセットされる。このデー
タラッチ出力は、データウインドウ信号がＬレベルにな
っている時間の中央部分のタイミングで、論理回路２５
の出力のデータラッチリセット信号（図４の(l)）によ
りリセットされＬレベルになる。このリセットの前に、
データウインドウ信号がＬレベルになったときにインバ
ータ２６から出力される信号によって、フリップフロッ
プ回路２７からＨレベルのデイテクテッドデータ出力
（図４の(k)）が送出され、「１」が認知される。

【００１６】データウインドウ信号の後縁（Ｈレベルか
らＬレベルになる点）のタイミングで出力されるインバ
ータ２６の出力信号は、フリップフロップ回路２８、２
９からなる２進カウンタにより２回カウント（図４の
(h)）され、フリップフロップ回路２９からキヤリ信号
（図４の(i)）が出力される。フリップフロップ回路２
１はこのキヤリ信号によってリセットされ、クロックビ
ットデイテクト信号は一旦Ｌレベルになる。しかし、そ
の直後のリードデータパルスＲＤＰによってフリップフ
ロップ回路２１がセットされるため、クロックビットデ
イテクト信号は再びＨレベルになり、以後同様な動作を
繰り返す。このように、２ビットセル毎にクロックビッ
トデイテクト信号をリセットする理由は、スピンドルモ
ータの回転数の誤差で徐々にデータウインドウのタイミ
ングが最適値からずれて行くので、２ビットセル毎に同
期を取り直してタイミングずれを防ぐためである。した
がって、ずれが生じなければ、上記のようなリセット動
作は必要ない。なお、図４において、右の方で、(j)の
データラッチの波形が点線で示された部分は、ピーク検
出が前へシフトした例を示している。リードデコーダ７
でデコードされたデータはグレイコードになっているの
で、さらに通常の２進符号に戻す必要があるが、その変
換方法はよく知られているので省略する。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気デイ
スク装置によると、サーボ情報の粗位置情報は、ビット
セルの１ビットおきにクロック情報が検出されるので同
期が取り易く、しかも、最小磁化状態間隔はビットセル
周期の１／２で十分な長さを有しているので、誤検出す
るようなこともないという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気デイスクの粗位置情報のビットセルの値お
よびその書き込み波形、読み出し波形の図である。

【図２】磁気デイスク装置のブロック図である。

【図３】図２のコースサーボデイテクタ９の内容のブロ
ック図である。

【図４】図３の各部分の信号波形図である。

【図５】一般的なセクタサーボ方式のデータ記録面の説
明図である。

【図６】図５のサーボセクタの内容構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１磁気デイスク３磁気ヘッド９コースサーボデイテクタ１２マイクロプロセッサ１６ボイスコイルモータ３０サーボセクタ３２トラックの中央線３３粗位置情報３４精密位置情報３５ＤＣイレーズ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ヘッドを所望の位置に移動させ位置
づけるためのサーボ情報がデータ記録面内の同一半径上
に整列して記録されたセクタサーボ方式の磁気デイスク
を有する磁気デイスク装置において、このサーボ情報のうちの粗位置情報は、隣接する複数の
データトラックを各々識別する符号列である、トラック
方向に配列した複数のビットセルからなり、各ビットセ
ルは第１の値または第２の値を表す磁化状態にあり、こ
の磁化状態の反転部分はビットセルの境界である前縁、
後縁または中央付近だけにあり、ビットセルの前縁では
１ビットおきに同じ方向の磁化状態反転があり、第１の
値を表すビットセルはその中央付近に磁化状態反転はな
く、第２の値を表すビットセルはその中央付近に磁化状
態反転が有り、この中央の磁化状態反転は上記１ビット
おきの前縁の磁化状態反転とは逆方向になっていること
を特徴とする磁気デイスク装置。
【請求項２】スピンドルにより回転される１枚または
複数枚の磁気デイスクと、この磁気デイスクの表面に近
接してデータの読み出しと書き込みを行う磁気ヘッド
と、この磁気ヘッドを所望の位置へ移動させるアクチエ
ータ機構と、このアクチエータ機構を駆動する位置制御
回路と、データの読み出しおよび書き込みを行う読み出
し書き込み回路と、上位装置とのデータ授受を行うイン
ターフェース回路とを含み、上記磁気デイスクは、少なくとも１つのデータ記録面に
同心円状に形成された各データトラックを、半径方向に
横断してくさび状に形成した複数のサーボセクタを有
し、このサーボセクタには、磁気ヘッドを所望の位置に移動
させ位置づけるためのサーボ情報が粗位置情報と精密位
置情報とに分けて記録されており、この粗位置情報は、上記各データトラックを識別する符
号列である、トラック方向に配列した複数のビットセル
からなり、各ビットセルは第１の値または第２の値を表
す磁化状態にあり、この磁化状態の反転部分はビットセ
ルの境界である前縁、後縁または中央付近だけにあり、
ビットセルの前縁では１ビットおきに同じ方向の磁化状
態反転があり、第１の値を表すビットセルはその中央付
近に磁化状態反転はなく、第２の値を表すビットセルは
その中央付近に磁化状態反転が有り、この中央の磁化状
態反転は上記１ビットおきの前縁の磁化状態反転とは逆
方向になっており、上記精密位置情報は、読み出し信号の振幅の差が微小な
位置ずれ量の関数になるように、データトラックの中央
線に対してデイスク中心側にオフトラックした位置に記
録されたデータとデイスク外周側にオフトラックした位
置に記録されたデータとから構成されたことを特徴とする磁気デイスク装置。
【請求項３】請求項２において、位置制御回路は、粗位置情報を検出するためのデジタル
粗位置情報検出回路と、精密精密位置情報を検出するた
めのアナログ振幅検出回路と、検出されたアナログ出力
をデジタル値に変換するアナログ・デジタル変換器と、
検出された粗位置情報および精密位置情報からなるサー
ボ情報とインターフェース回路から入力された目標位置
情報とからアクチエータ機構を駆動するための制御量を
演算するマイクロプロセッサと、演算された制御量をア
ナログ値に変換するデジタル・アナログ変換器と、制御
量に基づいてアクチエータ機構を駆動する駆動回路とから構成したことを特徴とする磁気デイスク装置。
【請求項４】請求項２において、読み出し書き込み回路は、磁気ヘッドに接続された読み
出し前置増幅器および書き込み前置増幅器と、読み出し
たデータを増幅する自動利得制御増幅器と、読み出した
データのピークを検出するピーク検出回路と、ピーク検
出したデータを読み出し復調する復調回路と、書き込む
データを変調する変調回路とから構成したことを特徴とする磁気デイスク装置。