JP3075568B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁気ディスク装置に関し、特に、データの記
録再生およびサーボの技術に関するものである。

［従来の技術］ 従来の、磁気ディスク装置におけるサーボ方式として
は、特開昭52−15309号公報記載の技術が知られてい
る。

この技術は、データトラック密度（TPI:Track Per In
ch）の向上のため、サーボ面サーボ方式と、データ面に
サーボセクタを設けるデータ面サーボ方式を併用し、デ
ータヘッドがトラックを追従するフォローイング時に、
データの記録再生を行なうデータヘッドよりの低周波数
の位置信号に、サーボヘッドよりの高周波数の上記位置
信号を付加し、その付加信号をもとにデータヘッドの位
置決めを行なうハイブリッドサーボ方式の技術である。

この方式によれば、サーボセクタは各データセクタの
前、もしくは、一定個のデータセクタの前に１個設けら
れるが、各トラックのデータ記録周波数が同等であるこ
とから、サーボセクタはデータ面上に放射状に配置され
るため、放射方向に隣接する２トラックのサーボセクタ
を用いて、全てのシリンダで位置ズレ量の検出が可能と
なり、ヘッド位置決めを行うことができる。

［発明が解決しようとする課題］ 一方、近年、磁気ディスク装置全体の平均記録密度の
向上の要請下、内外周のシリンダ間を複数本のシリンダ
からなるゾーンに区分し、外周側にゾーンのセクタ数を
内周側のゾーンに比べ増やすように、上記ゾーン毎に記
録周波数もしくは上記磁気ディスクの回転数を変えるゾ
ーンビット記録方式採用の気運が高まっている。

しかし、ゾーン毎に記録周波数を変えるゾーンビット
記録方式を採用した場合、サーボ方式として、前記従来
技術を用いると、各ゾーン毎にデータ面のサーボ情報の
周期が異なることとなるため、サーボ回路の伝達関数を
ゾーン毎に変更・調整しなければならず、装置が複雑化
し、制御が煩雑となるという問題が生じる。

また、前記したように、ヘッド位置決めのためには、
同心方向に隣接する２トラックのサーボセクタを必要と
するが、ゾーンビット記録方式を用いた磁気ディスク装
置では各ゾーンのデータ記録周波数が異なるため、サー
ボセクタの角方向位置が異なり、異なるゾーンに属する
シリンダ間ではサーボ信号位置が不連続となるため、こ
の境界に面するシリンダではヘッド位置決めが行なえな
い。

したがって、この場合、このシリンダを使用すること
ができず、記憶容量の低下を招く問題が生じることにな
る。

そこで、本発明は、装置を、さほど複雑化することな
く、また、記憶容量の低下を招くことなく、記録方式と
して、ゾーンビット記録方式を採用し、かつ、サーボ方
式として、ハイブリッドサーボ方式またはデータ面サー
ボ方式を採用できる磁気ディスク装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記目的達成のために、本発明は、同一駆動スピンド
ル上に複数枚備えた磁気ディスクにおいて、シリンダ
を、複数本のシリンダからなる複数のゾーンに、各ゾー
ンにおける最内周シリンダの半径比が、それぞれ整数比
となるように分割し、各ゾーンに、前記整数比に比例し
た数のセクタを設け、全てのシリンダにおいて、開始位
置が一致する１以上の同期セクタを備え、かつ、該同期
セクタの直前に設けたサーボセクタにサーボ信号を記録
し、該サーボセクタを用いたデータ面サーボ方式によ
り、データヘッドの位置決めを行う手段を有することを
特徴とする、ゾーンビット記録方式を採用する第１の磁
気ディスク装置を提供する。

また、本発明は前記目的達成のために、同一駆動スピ
ンドル上に複数枚備えた磁気ディスクにおいて、シリン
ダを、複数本のシリンダからなる複数のゾーンに、各ゾ
ーンにおける最内周シリンダの半径比が、それぞれ整数
比となるように分割し、各ゾーンに、前記整数比に比例
した数のセクタを設け、全てのシリンダにおいて、開始
位置が一致する１以上の同期セクタを備え、かつ、該同
期セクタの直前に設けたサーボセクタにサーボ信号を記
録し、該サーボセクタと、磁気ディスクの特定の面に設
けたサーボ面を用いたハイブリッド方式により、データ
ヘッドの位置決めを行う手段を有することを特徴とす
る、ゾーンビット記録方式を採用する第２の磁気ディス
ク装置を提供する。

また、前記第１、第２の磁気ディスク装置において
は、前記サーボセクタの記録周波数を、全シリンダにお
いて等しくすることが望ましい。

［作 用］ 本発明に係る第１の実施例ディスク装置によれば、同
一駆動スピンドル上に複数枚備えた磁気ディスクにおい
て、シリンダを、複数本のシリンダからなる複数のゾー
ンに、各ゾーンにおける最内周シリンダの半径比が、そ
れぞれ整数比となるように分割し、各ゾーンに、前記整
数比に比例した数のセクタを設け、全てのシリンダにお
いて、開始位置が一致する１以上の同期セクタを備え、
かつ、該同期セクタの直前に設けたサーボセクタにサー
ボ信号を記録し、該サーボセクタを用いたデータ面サー
ボ方式により、データヘッドの位置決めを行う。

したがい、サーボセクタのサンプリング周期を一定に
することができるため、ゾーンビット記録方式を採用し
た場合でも、サーボ回路の伝達関数をゾーン毎に変更・
調整等することなしに、データ面サーボ方式によるサー
ボを実現することができる。

また、本発明に係る第２の磁気ディスク装置によれ
ば、前記第１の磁気ディスク装置と同様に、同一駆動ス
ピンドル上に複層枚備えた磁気ディスクにおいて、シリ
ンダを、複数本のシリンダからなる複数のゾーンに、各
ゾーンにおける最内周シリンダの半径比が、それぞれ整
数比となるように分割し、各ゾーンに、前記整数比に比
例した数のセクタを設け、全てのシリンダにおいて、開
始位置が一致する１以上の同期セクタを備え、かつ、該
同期セクタの直前に設けたサーボセクタにサーボ信号を
記録し、該サーボセクタと、磁気ディスクの特定の面に
設けたサーボ面を用いたハイブリッド方式により、デー
タヘッドの位置決めを行うため、サーボセクタのサンプ
リング周期を一定にすることができ、ゾーンビット記録
方式を採用した場合でも、サーボ回路の伝達関数をゾー
ン毎に変更・調整等することなしに、ハイブリッドサー
ボ方式によるサーボを実現することができる。

また、さらに、前記第１、第２の磁気ディスク装置に
おいて、前記サーボセクタの記録周波数を、全シリンダ
において等しくすることにより、ゾーンの境界に接する
シリンダについても、サーボ信号を連続することがで
き、データヘッドの位置決めが支障なく行なえる。した
がい、これらのシリンダも他のシリンダと同様に使用す
ることができ、未使用による記憶効率の低下を排除する
ことができる。

［実施例］ まず、本発明に係る磁気ディスクの第１の実施例を説
明する。

本第１実施例に係る磁気ディスクは、ゾーン毎に記録
周波数を変えるゾーンビット記録方式を採用する。

第１図に、本第１実施例に係る磁気ディスクのゾーン
分割および同期セクタとサーボセクタ位置の関係を示
す。

図示するように、本実施例では、全シリンダを３つの
ゾーンに分割する。

図中２は内周ゾーン、３は中周ゾーン、４は外周ゾー
ンである。

そして、この場合、ゾーン同志の境界に位置するシリ
ンダ、磁気ディスクの最内周シリンダ５、内周ゾーン２
と中周ゾーン３の境界な位置するシリンダである内周境
界シリンダ６、中周ゾーン３と外周ゾーン４の境界に位
置するシリンダである外周境界シリンダ７となる。

また、記録トラックを分割するセクタとしては、８が
サーボ情報を記録しているサーボセクタ、９はデータセ
クタの中でセクタの開始位置が全ゾーンで一致ずる同期
セクタである。

本第１実施例で用いた、磁気ディスクの内周シリンダ
５と外周シリンダ11の半径の比は2:3である。

また、ゾーン数を３、内周シリンダ５、内周境界シリ
ンダ６、外周境界シリンダ７の比N:M:L＝6:7:8とする。

また、内周ゾーン２、中周ゾーン３、外周ゾーン４の
最内周トラックの記録密度を等しくする。

これにより、データセクタ10が半径の値に対応して、
内周ゾーン２で６セクタ毎中周ゾーン３で７セクタ毎、
外周ゾーンで８セクタ毎に１回、全てのゾーンのデータ
セクタ10の開始位置を放射線上に配置する。

ここで、開始位置が放射線上に一致したデータセクタ
10を同期セクタ９と呼ぶ。

そして、この同期セクタ９の前にサーボセクタ８を放
射線上に配置し、回転速度一定で用いられる本磁気ディ
スクよりサーボセクタ８が読み取られる周期であるとこ
ろのサンプリング周期が一定となるようにする。

ところで、本第１の実施例は、内周シリンダ５のデー
タセクタの総数が適当な整数の倍数となる場合である
が、可能最大記録密度でデータセクタを記録した場合
に、最内周シリンダ５のデータセクタの総数が適当な整
数の倍数とならない場合がある。

以下、この場合について、本発明に係る磁気ディスク
の第２の実施例として説明する。

第２図に、本第２実施例に係る磁気ディスクのゾーン
分割および同期セクタ位置とサーボセクタ位置の関係を
示す。

図中、12は内周シリンダ、13は内周境界シリンダ、14
は外周境界シリンダ、15は外周シリンダ、17は第１ゾー
ン、18は第２ゾーン、19は第３ゾーン、20は第４ゾーン
である。

本第２の実施例が、前記第１の実施例と異なる点は、
前述のように、内周シリンダ12上の記録トラック上に可
能最大記録密度でデータセクタを記録した場合の内周シ
リンダ12の記録トラック上のデータセクタの総数が適当
な整数の倍数とならないことである。

そこで、本第２実施例では、まず、可能最大記録密度
でデータセクタ10を記録した場合に、データセクタの総
数が適当な整数値の倍数となるシリンダを内周境界シリ
ンダ13と設定する。

本実施例では、第１の実施例に合わせ、内周境界シリ
ンダ13の適当な整数値を６とする。

そして、これに対して、データセクタの総数が適当な
整数値の比となるように、可能最大記録密度以下の範囲
で、内周境界シリンダ13の内側のゾーン（第１ゾーン）
の記録密度を定め、データセクタを設ける。本実施例で
は、この比を５とする。

次に、内周境界シリンダ13に対して、中周境界シリン
ダ13と外周境界シリンダ14の半径を決定するが、本実施
例では、内周境界シリンダ13、中周境界シリンダ16、外
周境界シリンダ14の半径の比をn:m:1＝6:7:8とする。

すなわち、この例では、ゾーン数は４となる。

この結果、第１ゾーン17で５セクタ、第２ゾーン18で
６セクタ、第３ゾーン19で７セクタ、第４ゾーン20で８
セクタ毎に、それぞれ、１つずつの周期セクタ９を放射
上に設けることが可能となる。

したがい、第１の実施例同様に同期セクタ９の前にサ
ーボセクタ８を設けることにより、第１の実施例同様、
サーボセクタ８のサンプリング周期を一定にすることが
可能となる。

ここで、第５図に、第１、第２の実施例での外周境界
シリンダ７と外周境界シリンダ７に隣接する、外周ゾー
ン４の最内周シリンダである外周ゾーン内周シリンダ2
1、中周ゾーン３の最外周シリンダである中周ゾーン外
周シリンダ23の構成を示す。

24はサーボ情報であるPOSA25とPOSB26の始まりを示す
サーボセクタアドレスマーク、27はデータを記録するデ
ータセクタ10のアドレスを示すID部。28はデータを記録
するDATA部、29はディスクの回転変動によるセクタ長の
変動を吸収するためのISG（Inter Sector Gap）であ
る。

第５図に示すように、中間ゾーンと外周ゾーンのシリ
ンダとでは、記録周波数が異なるのであるが、本実施例
においては、サーボセクタについてだけは各ゾーンとの
記録周波数を一定とし、サーボセクタアドレスマーク24
を連続とし、POSA25、POSB26をのタイミングを一定とす
ることにより、ゾーンの境界に面するシリンダにおいて
も、支障なくサーボ可能とする。

次に、前記第１、第２実施例で示した磁気ディスクを
用いた磁気ディスク装置を、本発明の第３の実施例とし
て説明する。

第３図に、本第３実施例に係る磁気ディスク装置の構
成を示す。

本第３実施例に係る磁気ディスク装置は、データ面サ
ーボ方式採用し、第３図中、30はデータのリードライト
を行なうためのデータヘッド、31はデータヘッド30の移
動を行なうためのVCM（Voice Coil Motor）、32はデー
タヘッド30出力のデータヘッド再生信号40を増幅したデ
ータアナログ信号41とデータアナログ信号41からデータ
パルス信号43を生成するためのリードアンプ、33はデー
タアナログ信号41からサーボ情報であるポジション信号
42を取り出すためのポジション信号生成回路、34はポジ
ション信号42からデータヘッド30の信号ズレ量を表わす
エラー信号47を生成するためのエラー信号生成回路、35
はリードアンプ32出力のデータパルス信号43からデータ
信号44、データ信号44と同期のとれたデータクロック45
を生成するためのPLL（Phase Locked Loop）回路、39は
エラー信号47を増幅したエラー増幅信号48を生成するア
ンプ、38はVCMおよびデータヘッド30から構成されるア
クチュエータのメカ共振点での制御を回避するために設
けられたフィルタ、37はフィルタ38出力の補正信号49か
らVCM31の駆動電流であるVCM制御信号を生成するための
VCMドライバである。

次に、磁気ディスク装置の動作を説明する。

まず、データヘッド30は記録トラックのサーボセクタ
８、同期セクタ９、データセクタ10の信号を再生し、デ
ータアナログ信号41をポジション信号生成回路33にデー
タパルス信号43をPLL回路35に送出する。

PLL回路35は、データ信号44とデータクロック45をゲ
ート生成回路36に送出する。

ゲート生成回路36はアドレスマーク24を検出し、サー
ボセクタ８のPOSA25とPOSB26信号を取り出すタイミング
であるゲート信号46をポジション信号生成回路33に送出
する。

このとき、ゲート信号とデータクロック45との関係
は、ゾーン毎に適宜、制御する。なぜならは、回転数が
一定の場合、本実施例に係る磁気ディスクのデータ速
度、すなわちデータクロックは、外周側ゾーン程、高速
になるのに対し、サーボセクタ８における記録周波数
は、後述するように一定だからである。

ポジション信号生成回路33は、POSA25とPOSB26の差分
からエラー信号47を生成する。

アンプ39はエラー信号47を増幅し、エラー増幅信号48
をフィルタ38に送出する。

フィルタ38はエラー増幅信号48のメカ共振成分を取り
除き補正信号49をVCMドライバ37に送出する。

VCMドライバ37は、VCM制御信号50を生成しVCM50に送
出することによりVCM31を駆動する。

このとき、サーボセクタ８は、前記したように放射状
に配置しているため、サーボセクタ８に含まれるサーボ
データアドレスマーク24とPOSA25、POSB26の記録周波数
を、全ゾーンで一定とすることにより、隣接するゾーン
同志のポジション信号が連続的な配置となり境界シリン
ダ上においても、データヘッド30の位置決めが可能とな
る。

次に、ハイブリッドサーボ方式を採用した磁気ディス
ク装置を本発明の第４の実施例として説明する。

第４図に、本第４実施例に係る磁気ディスク内の構成
を示す。

第４図において、サーボ面サーボ部66は、以下の動作
を行なう。

サーボヘッド51は、前記サーボ面に記録されているサ
ーボ情報を再生し、サーボ信号64をサーボアンプ53に送
出する。

サーボアンプ53は、サーボ信号64を増幅しサーボ増幅
信号58をポジション信号生成回路54とシンクパルス生成
回路56に送出する。シンクパルス生成回路56はサーボ増
幅信号58をパルス化しシンクパルス信号62を生成する。

PLO（Phase Locked Oscilator）57は、シンクパルス
信号62からシンクパルス信号62に同期したサーボクロッ
クを生成すると共に、サーボ面ゲート信号61を生成しポ
ジション信号生成回路54に送出する、ポジション信号生
成回路54はサーボ面ゲート信号61のタイミングを用い
て、サーボ増幅信号58からポジション信号59を生成し、
エラー信号生成回路55に送出する。

エラー信号生成回路55はポジション信号59からサーボ
ヘッド51の位置ズレ量を求め、サーボ面エラー信号60を
生成する。

なお、データ面サーボ部65の動作は、第３の実施例と
同等である。

重量回路67は、データ面サーボ部65出力のデータ面エ
ラー信号52とサーボ面サーボ部66出力のサーボ面エラー
信号60を重量し、重量エラー信号63を生成し、アンプ39
に出力する。

アンプ39は、重量エラー信号63を増幅してエラー増幅
信号48を生成する。

フィルタ38は、エラー増幅信号48のメカ共振成分を取
り除きVCMドライバ37に送出する。

VCMドライバ37は、VCM制御信号50を生成し、VCM31に
送出することによりVCM31を駆動する。

このとき、データ面の各シリンダ、サーボセクタ８、
同期セクタ９、およびデータセクタ10の配置を第３の実
施例同様に配置し、データセクタ10の記録周波数を同等
にすることにより、第３の実施例同様、境界シリンダ７
上にデータヘッド30の位置決めが可能となる。

なお、以上の実施例では、内周シリンダの半径と外周
シリンダの半径の比を2:3としたが、本発明において内
周シリンダと外周シリンダの半径の比は、任意の数倍で
良い（整数倍とは限らず）。

また、磁気記録特性によっては、外周側ゾーンの１部
の内周側シリンダのセクタ数を、内周側ゾーンの外周側
シリンダのセクタ数と同数にするようにしても良い。

以上、説明した本発明の実施例によれば、ハイブリッ
ドサーボ方式またはデータ面サーボ方式と、ゾーンビッ
ト記録方式とを併用した磁気ディスク装置において、デ
ータ面上のサーボセクタのサンプリング周期を一定にで
きるので、サーボ回路のループ特性の伝達関数を全ての
ゾーンで同等とすることができる。

また、全てのゾーンのサーボセクタの記録周波数を同
等にすることにより、隣接ゾーンでのサーボセクタのサ
ーボパターンが連続的に配置できるため、境界シリンダ
上の記録トラックの所望の位置にデータヘッドの位置決
めが可能となり境界シリンダ上の記録トラックにデータ
の記録再生を行なうことができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、装置を、さほど複雑化
することなく、また、記憶容量の低下を招くことなく、
記録方式として、ゾーンビット記録方式を採用し、か
つ、サーボ方式として、ハイブリッドサーボ方式または
データ面サーボ方式を採用でき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】

第１図は本発明の第１の実施例に係る磁気ディスクの構
成を記録フォーマットを示した説明図、第２図は本発明
の第２の実施例に係る磁気ディスクの構成を記録フォー
マットを示した説明図、第３図は本発明の第３の実施例
に係る磁気ディスクの構成を示したブロック図、第４図
は本発明の第４の実施例に係る磁気ディスクの構成を示
したブロック図、第５図は第１、第２実施例に係る磁気
ディスクの外周境界シリンダとその隣接シリンダのセク
タ配置を示した説明図である。 １……磁気ディスク（データ面）、２……内周ゾーン、
３……中周ゾーン、４……外周ゾーン、６……内周境界
シリンダ、７……外周境界シリンダ、８……サーボセク
タ、９……同期セクタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 常田 勝啓 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 川村 哲士 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所マイクロエレクトロ ニクス機器開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−40570（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−4465（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−175968（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−143085（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−131607（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−121167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−15309（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−193177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−273284（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−204272（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 20/10 - 20/16 351 G11B 21/10 G11B 19/02 501

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一駆動スピンドル上に複数枚備えた磁気
   ディスクにおいて、 シリンダを、複数本のシリンダからなる複数のゾーン
   に、各ゾーンにおける最内周シリンダの半径比が、それ
   ぞれ整数比となるように分割し、 隣接するゾーン間で各サーボセクタの開始位置が一致す
   るように、全てのシリンダにおいて、開放位置が一致す
   るサーボセクタを複数設け、 各ゾーンにおいて、前記サーボセクタ間に前記整数比に
   比例した数のデータセクタを設け、 前記サーボセクタを用いたデータ面サーボ方式により、
   データヘッドの位置決めを行う手段を有する ことを特徴とする、ゾーンビット記録方式を採用する磁
   気ディスク装置。
2. 【請求項２】同一駆動スピンドル上に複数枚備えた磁気
   ディスクにおいて、 シリンダを、複数本のシリンダからなる複数のゾーン
   に、各ゾーンにおける最内周シリンダの半径比が、それ
   ぞれ整数比となるように分割し、 隣接するゾーン間で各サーボセクタの開始位置が一致す
   るように、全てのシリンダにおいて、開始位置が一致す
   るサーボセクタを複数設け、 各ゾーンにおいて、前記サーボセクタ間に前記整数比に
   比例した数のデータセクタを設け、 前記サーボセクタと、磁気ディスクの特定の面に設けた
   サーボ面を用いたハイブリッド方式により、データヘッ
   ドの位置決めを行う手段を有する ことを特徴とする、ゾーンビット記録方式を採用する磁
   気ディスク装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の磁気ディスク装置
   であって、 前記サーボセクタにおける記録周波数が、全シリンダに
   おいて等しいことを特徴とする磁気ディスク装置