JP3434559B2

JP3434559B2 - セクタサーボ方式の磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP3434559B2
Application number: JP02675294A
Authority: JP
Inventors: 進長谷川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 2003-08-11
Anticipated expiration: 2018-08-11
Also published as: JPH07235138A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセクタサーボ方式の磁気
ディスク装置に関し、特に、セクタサーボ方式の磁気デ
ィスクの上に予め書かれた位置情報に応じてヘッドを位
置決めする際のトラック番号を認識してヘッド位置決め
を行うようにしたセクタサーボ方式の磁気ディスク装置
に関する。

【０００２】近年、磁気ディスク装置に対する小型、大
容量化の要求に伴い、磁気ヘッドの位置決め制御方式と
して、ヘッドの位置決め用の情報のみがディスク面に記
録された専用のサーボディスクを使用するサーボ面サー
ボ方式に代わり、セクタサーボ方式が採用されることが
多くなってきている。ところが、このセクタサーボ方式
は、サーボ面サーボ方式に比べて、ヘッドがサーボ情報
領域を通過した時しかサーボ情報を読み取ることができ
ないので、サーボ面サーボ方式よりも位置決め特性（ト
ラック追従能力）が劣るとされており、この改善が望ま
れている。

【０００３】

【従来の技術】従来のセクタサーボ方式は、データを記
録する磁気ディスク面を周方向に複数のセクタに分割
し、それらのセクタの一部にデータ領域とは別にヘッド
の位置決めのためのサーボ情報領域を設けるものであ
る。このサーボ領域は一般に、セクタ全体の10〜20％程
度を占めている。

【０００４】通常、マイクロプロセッサで構成されるサ
ーボ制御器は、前述のサーボ情報領域に記録された信号
を基にして、サーボ復調器によって得られるヘッド位置
情報を使用してヘッドをトラック上に位置決めする。こ
こで、磁気ディスク上のサーボ情報領域は、主としてサ
ーボ情報領域の開始を認識するためのサーボマークが書
かれるサーボマーク部、トラック番号が書かれるトラッ
ク番号（シリンダＩＤ）部、ヘッド位置誤差信号（ＰＥ
Ｓ）が書かれるヘッド位置誤差信号部の３つの部分から
構成されており、サーボ復調器は、磁気ディスク装置の
工場出荷時におけるサーボトラックライタ（ＳＴＷ）工
程において予め書かれるサーボ情報（サーボマーク、ト
ラック番号、ＰＥＳ）をサーボ復調器の必要に応じて復
調する機能を備えていた。

【０００５】ところが、このセクタサーボ方式は、サー
ボ面サーボ方式に比べて、ヘッドが前述のサーボ情報領
域を通過した時しかサーボ情報を読み取ることができな
い。従って、一般に、サーボ面サーボ方式よりも位置決
め特性（トラック追従能力）が劣るとされている。これ
を避けるためには、ディスクの周方向のセクタの数を増
やし、ディスクが１回転する間に通過するサーボ情報領
域の数を増やす、即ち、サーボ情報のサンプル周波数を
上げれば良い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ディス
クの周方向のセクタ数を増やすと、それだけサーボ情報
領域の数が増えるため、データ領域が減ることになって
データ効率が低下するという問題が起こってしまう。そ
こで、本発明は、各セクタにおけるサーボ情報領域の長
さを短縮することにより、データ効率の低下なしにセク
タ数を増やすことができ、位置決め特性に優れたセクタ
サーボ方式の磁気ディスク装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明のセクタサーボ方式の磁気ディスク装置の原理構成が
図１に示される。図１に示すように、本発明は、磁気デ
ィスク上に同心円状に設けられたデータを記録するため
のトラックが、周方向に複数のセクタに分割され、各セ
クタには、データを記録するデータ領域と、ヘッドの位
置決めのためのサーボ情報領域が設けられたセクタサー
ボ方式の磁気ディスク装置であって、前記各トラックに
おける前記セクタマークの書き込み位置が、各トラック
毎に一定間隔でずらされた磁気ディスク１と、前記ヘッ
ドのシーク制御時において、シーク開始トラックからの
セクタマーク周期の位相差を検出する位相差検出手段２
と、シーク開始トラックからのセクタマーク周期の位相
差によってヘッドが現在位置するトラック番号を演算す
るトラック番号演算手段３と、シーク終了時のトラック
番号を記憶保持するトラック番号記憶手段４とを備える
ことを特徴としている。

【０００８】なお、前記磁気ディスクに、予め定められ
た少なくとも１つの基準トラックが設けられており、前
記位相差検出手段が、各トラックのセクタマーク周期の
位相差を、前記基準トラック上のセクタマークからの位
相差として検出するようにしても良い。また、前記各セ
クタの各サーボ情報領域に、トラック番号の上位ビット
を表す情報がコード化されて書き込まれていると共に、
ヘッドによって読み取られたこのコードの解読手段を備
えられており、前記トラック番号演算手段が、前記位相
差とコードとして書かれたトラック番号の下位ビットを
表す情報とを併用することにより、ヘッドが現在位置す
るトラック番号を演算するようにしても良い。

【０００９】

【作用】本発明のセクタサーボ方式の磁気ディスク装置
によれば、磁気ディスク上のサーボ情報領域にはサーボ
マーク部とヘッド位置誤差信号部のみが設けられてお
り、各トラックでサーボマークの開始位置が円周方向
に、トラック番号に対応した距離だけずらされている。
サーボ復調器はこのセクタマークのずれ量によるセクタ
マークポルスの位相差を検出することにより、ヘッドが
現在位置するトラック番号を演算することができる。こ
のように、磁気ディスク上のサーボ情報領域にトラック
番号部が設けられていないので、サーボ領域の短縮化が
図れる。

【００１０】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。図２は本発明のセクタサーボ方式の磁気デ
ィスク装置１０の一実施例の構成を示すブロック回路図
である。図２において、１１は磁気ディスク、１２は磁
気ディスク１１にデータを読み書きするヘッド、１３は
ヘッド１１による再生信号からサーボパルスを検出する
サーボパルス検出回路、１４，１５はそれぞれサーボパ
ルス検出回路１３によって検出されたサーボパルスが入
力される位相同期回路と位相差検出回路、１６は位相差
検出回路１５の出力によってトラック番号を演算するト
ラック番号演算器、１７はマイクロコンピュータ、１８
はマイクロコンピュータの入力ポート、１９は位相同期
トリガを位相同期回路１５に出力するマイクロコンピュ
ータの出力ポートである。

【００１１】本発明の対象である磁気ディスク装置１０
はセクタサーボ方式であるので、磁気ディスク１１に同
心円状に設けられたデータを記録するためのトラック
は、周方向に複数のセクタに分割され、各セクタには、
データを記録するデータ領域と、ヘッドの位置決めのた
めのサーボ情報領域が設けられている。前述のように、
従来のサーボ情報領域には、サーボ情報領域の開始を認
識するためのサーボマークが書かれるサーボマーク部、
トラック番号が書かれるトラック番号（シリンダＩＤ）
部、ヘッド位置誤差信号（ＰＥＳ）が書かれるヘッド位
置誤差信号部の３つの部分が備えられていたが、この実
施例では、サーボ情報領域にサーボマーク部とヘッド位
置誤差信号部のみが設けられており、トラック番号（シ
リンダＩＤ）部は設けられていない。

【００１２】その代わりに、この実施例の磁気ディスク
１１のトラック上のサーボ情報領域は、各トラックにお
けるサーボ情報領域の開始、即ち、セクタの開始位置を
示すセクタマークの書き込み位置が、各トラック毎に一
定間隔でずらされて（スタガードされて）いる。これを
図３を用いて説明する。図３(a) に示すように、ｍ番目
のトラックｍは複数のセクタに区切られており、その１
つのセクタにはサーボ情報領域（図には単にサーボ領域
と記載）３１とデータ領域３２がある。従来のセクタサ
ーボ方式の磁気ディスク上のトラックは、図３(b) に示
すように、各トラックのサーボ情報領域３１の開始位置
は、全てディスクの半径方向に沿って同じ位置であった
が、この実施例では、図３(a) に示すように、トラック
ｍのサーボ情報領域３１の開始位置（セクタマークの書
き込み位置）に対して、隣接するトラックｍ＋１のサー
ボ情報領域３１の開始位置（セクタマークの書き込み位
置）が一定距離ΔＤだけスタガードされている。このス
タガード量は隣接トラック間では同じ値になるようにな
っており、図に示すように、トラックｍ＋１に隣接する
トラックｍ＋２、トラックｍ＋２に隣接するトラックｍ
＋３等も同じ距離ΔＤずつスタガードされている。

【００１３】この結果、この実施例の磁気ディスク１１
の各トラック上のサーボ情報領域の情報量が、トラック
番号（シリンダＩＤ）部がない分だけ少なくなり、サー
ボ情報領域の長さを短くすることができるので、同じト
ラック上に設けるセクタの数を増やすことができる。以
上のように構成された磁気ディスク１１を備えた図２の
セクタサーボ方式の磁気ディスク装置１０の動作を次に
図４を用いて説明する。

【００１４】今、図２のヘッド１２が磁気ディスクのト
ラックｍの上にある場合を考える。ディスク１１が回転
し、ヘッド１２から読み出されたサーボ領域の開始を示
すサーボパルス（Ｓ／Ｐ）は、サーボパルス検出回路１
３によって検出される。これは、例えば、図２において
ヘッド１２がトラックｍ上にあれば、サーボパルスＳＰ
は図４(a) に示すように、トラックｍの１セクタ長毎
に、サーボパルス検出回路１３によって検出される。

【００１５】シーク開始時において、ヘッドがトラック
ｍ上にある場合、サーボパルスＳＰは図２の位相同期回
路１４によってロックされる。シーク開始後、ヘッド１
２が他のトラック上に移動すると、それぞれのトラック
に対応するタイミングでサーボパルスＳＰが得られる。
そこで、図２の中の位相差検出回路１５を用いて、最初
にロックされたサーボパルスＳＰとシーク途中で得られ
るサーボパルスＳＰとの位相差を求めれば、シーク開始
トラックに対する対応トラックを決定することができ
る。これを図４(b) を用いて説明する。

【００１６】説明を簡単にするために、ヘッドがトラッ
クｍ上からシークを開始し、隣接するトラックｍ＋１で
シークが終了した場合を考える。図４(b) に示すよう
に、シーク開始時にヘッド１１がトラックｍ上にあれ
ば、トラックｍ上に書かれたセクタマークによって、サ
ーボパルスＳＰm が得られる。このサーボパルスＳＰm
を読み取った直後、瞬時にヘッド１１が隣接するトラッ
クｍ＋１上に移動したとすると、トラックｍ＋１上に書
かれたセクタマークによって得られるサーボパルスＳＰ
m+1 は、ヘッド１１がシークせずにそのままトラックｍ
上に留まっていた時には、トラックｍ上に次に書かれた
セクタマークによって得られるサーボパルスＳＰm(点線
で示す) よりも遅れて得られる。即ち、サーボパルスＳ
Ｐm+1 はサーボパルスＳＰm に対して位相差を持つこと
になる。これは、図３(a) で説明したように、あるトラ
ックに書かれたセクタマークに対して、隣接するトラッ
クに書かれたセクタマークが所定距離だけスタガードさ
れているからである。

【００１７】このように、シーク開始後、ヘッド１２が
他のトラック上を移動すると、それぞれのトラックに対
応するタイミングでサーボパルスＳＰが得られ、移動し
たトラック数に応じて検出される位相差が変化する。従
って、最初にロックされたサーボパルスＳＰの位相と、
最終的にシークされたトラックから得られるサーボパル
スＳＰとの位相差を位相差検出回路１５によって検出す
ることにより、シーク開始トラック番号が分かっていれ
ば、位相差からシーク終了トラック番号を演算して決定
することができる。

【００１８】図５には図２のセクタサーボ方式の磁気デ
ィスク装置１０において使用される位相同期回路１４の
実施例を示す。この実施例の位相同期回路１４は、位相
比較器５１、電圧ホールド回路５２、電圧−周波数変換
回路（ＶＦコンバータ）５３、クロック発生回路５４、
およびスイッチＳＷ１，ＳＷ２を備えている。位相比較
器５１の出力はスイッチＳＷ１によってオンオフされ、
スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２の間は並列回路となっ
ていて、一方の回路に電圧ホールド回路５２が設けられ
ている。また、スイッチＳＷ２は、側に接続されると
ＶＦコンバータ５３をスイッチＳＷ１を介して位相比較
器５１に接続し、側に接続されるとＶＦコンバータ５
３を電圧ホールド回路５２に接続するようになってい
る。そして、ＶＦコンバータ５３の出力はクロック発生
回路５４に入力され、クロック発生回路５４の出力が位
相比較器５１にフィードバックされている。

【００１９】このように、図５の位相同期回路１４に
は、位相固定ループが用いられており、サーボパルス検
出回路１３から入力される入力サーボパルスＳＰと、フ
ィードバックされたサーボパルスＳＰとの位相差に比例
して位相比較器５１から得られる電圧はＶＦコンバータ
５３に入力され、これによってクロック発生回路５４か
ら得られるクロックを基にして、ロックされたサーボパ
ルスＳＰを得ることができる。

【００２０】図５に示すスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、シ
ーク開始トラック上でのサーボパルスＳＰstart をロッ
クするために使用される。すなわち、シーク開始トラッ
クにおいては、スイッチＳＷ１は閉じられてオンし、ス
イッチＳＷ２は側が選択される。図２において説明し
た位相同期トリガにより、ＶＦコンバータ５３の入力電
圧が決定された時点で、スイッチＳＷ１が開放されてオ
フし、スイッチＳＷ２が側に選択される。この結果、
電圧ホールド回路５２でホールドされた固定電圧値がＶ
Ｆコンバータ５３の入力となり、サーボパルスＳＰはロ
ックされる。

【００２１】図６には図２のセクタサーボ方式の磁気デ
ィスク装置１０において使用される位相差検出回路１５
とトラック番号演算器１６であるトラック番号変換回路
６０の実施例を示す。この実施例の位相差検出回路１５
は、カウンタ６１、ラッチ回路６２を備えており、トラ
ック番号変換回路６０はこの実施例ではバス６６によっ
て接続されたＣＰＵ６３、ＲＯＭ６４、およびＲＡＭ６
５を備えている。

【００２２】カウンタ６１には、図５のクロック発生回
路５４から出力されるロックされたサーボパルスと、図
示しない独立した発振器より得られる基準クロックとが
入力され、基準クロックがカウンタ６１で計数される。
そして、図５のクロック発生回路５４から出力されるロ
ックされたサーボパルスは、このカウンタ６１のリセッ
ト信号として使用される。また、カウンタ６１の出力
（ディジタル値）はラッチ回路６２に入力されるが、ラ
ッチのタイミングを決定するイネーブル信号として、現
在トラック上から得られるサーボパルスＳＰがサーボパ
ルス検出回路１３から入力される。ラッチ回路６２の出
力はトラック番号変換回路６０に入力される。

【００２３】トラック番号変換回路６０のＲＯＭ６４に
は、位相差カウント値と実際のトラック番号の対応を表
すテーブルが格納されており、ラッチ回路６２の出力は
このＲＯＭ６４のアドレスデコード信号として使用され
る。また、ラム６５には、ヘッドのシーク開始時のトラ
ック番号が記憶されている。従って、トラック番号変換
回路６０ではシーク開始からの位相差による位相差カウ
ント値に対応するトラック番号の増減値をＲＯＭ６４の
テーブルから演算し、これをＲＡＭ６５に記憶されたシ
ーク開始時のトラック番号とにより、シーク途中のトラ
ック番号や、シーク終了時のトラック番号を演算するこ
とができる。そして、シーク途中のトラック番号やシー
ク終了時の演算されたトラック番号はＲＡＭ６５に記憶
される。このようにして、シーク終了時のトラック番号
をＲＡＭ６５に記憶しておけば、次回のシーク開始時
に、このシーク終了時のトラック番号をシーク開始時の
トラック番号として、次回のシーク時のトラック番号を
演算することができる。

【００２４】なお、トラック番号変換回路６０は、この
実施例では制御用のマイクロコンピュータ１７（図２参
照）とは別に設けられているが、制御用のマイクロコン
ピュータ１７にこのトラック番号変換回路６０の機能を
持たせるようにしても良いものである。そうすれば、制
御用のマイクロコンピュータ１７は、任意の時間におい
てヘッド１１が現在位置しているトラック番号をシーク
開始トラックからの相対トラック値として得ることがで
きる。

【００２５】図７は本発明の別の実施例のセクタサーボ
方式の磁気ディスク装置７０の構成を示すものである。
図７において、図２の実施例と同じ構成部材には同じ符
号を付してある。従って、１１は磁気ディスク、１２は
ヘッド、１３はサーボパルス検出回路、１４，１５はそ
れぞれサーボパルス検出回路１３によって検出されたサ
ーボパルスが入力される位相同期回路と位相差検出回
路、１７はマイクロコンピュータ、１８はマイクロコン
ピュータの入力ポート、１９はマイクロコンピュータの
出力ポートである。

【００２６】この実施例では、ヘッド１２の出力から上
位トラック番号のコードを検出する上位トラック番号コ
ウード検出回路７１が設けられており、この出力は入力
ポート１８を通じてマイクロコンピュータ１７に入力さ
れる。また、位相差検出回路１５の出力に下位トラック
番号演算器７２が設けられており、この出力も入力ポー
トを通じてマイクロコンピュータ１７に入力される。そ
して、マイクロコンピュータ１７内には、上位トラック
番号コード検出回路７１からの上位トラックの番号コー
トど、下位トラック番号演算器からの下位トラック番号
を合成して全体トラック番号を合成する、全体トラック
番号の合成プログラムが組み込まれている。

【００２７】前述の実施例は、トラック番号をセクタマ
ーク周期の位相差からのみ検出する装置であったが、こ
の実施例の装置は、サーボ領域にコードとして書かれた
トラック番号を全て削除せずに、前述の実施例の位相差
情報と組み合わせたトラック番号検出方式を採用してい
る。この実施例の場合は、図８(a) に示すように、トラ
ック番号の上位ビットをサーボ領域に書いておき、トラ
ック番号の下位ビットを前述のヘッドがシークした時の
位相差から検出することにより、ヘッドが現在位置する
トラック番号をマイクロコンピュータ１７の演算によっ
て得ることができる。

【００２８】この方式を採用したセクタサーボ方式の磁
気ディスク装置７０でも、サーボ領域に書くべきトラッ
ク番号情報は従来の装置よりも少なくて済むので、サー
ボ領域の短縮に寄与するという効果がある。以上の実施
例では、基準サーボパルスとしてシーク開始トラックに
おいてロック（固定）されるサーボパルスを使用するよ
うにしたが、予め決められた基準トラック、例えば、磁
気ディスクの最も内側のインナトラック、或いは最も外
側のアウタトラックより得られる固定サーボパルスを基
準サーボパルスとして使用しても良い。

【００２９】以上説明したように、本発明によれば、セ
クタパルスを検出し、それと基準信号との位相差からト
ラック番号が検出されるため、予めセクタサーボ情報領
域にトラック番号を記録しておく必要がない。従って、
サーボ領域をデータ領域に比べて短く設定できるため、
１トラック上のセクタ数を増やすことができ、セクタサ
ーボ方式の磁気ディスク装置のデータ効率の向上が可能
となる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁気ディスクの各トラック上のサーボ情報領域のサーボ
マークがトラック番号に対応してずらされており、この
サーボマークのずれを検出してトラック番号を検出する
ことができるので、サーボ情報領域へのトラック番号の
書き込みが不要となり、各セクタにおけるサーボ情報領
域の長さを短縮することができる。この結果、データ効
率の低下なしにセクタ数を増やすことができ、位置決め
特性に優れたセクタサーボ方式の磁気ディスク装置が提
供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセクタサーボ方式の磁気ディスク装置
の構成を示す原理構成図である。

【図２】本発明のセクタサーボ方式の磁気ディスク装置
の一実施例の構成を示すブロック構成図である。

【図３】(a) は本発明におけるトラック上のサーボ情報
領域とデータ領域の配置を説明する図、(b) は従来のト
ラック上のサーボ情報領域とデータ領域の配置を説明す
る図である。

【図４】(a) はヘッドがトラックｍ上にある時のサーボ
パルスの発生状況を説明する波形図、(b) はヘッドがト
ラックｍからトラックｍ＋１にシークした時のサーボパ
ルスの発生状況を説明する波形図である。

【図５】図２の位相同期回路の一実施例の回路構成を示
すブロック回路図である。

【図６】図２の位相差検出回路の一実施例の回路構成を
示すブロック回路図である。

【図７】本発明のセクタサーボ方式の磁気ディスク装置
の別の実施例の構成を示すブロック構成図である。

【図８】(a) は図７の実施例におけるトラック上のサー
ボ情報領域とデータ領域の配置を説明する図、(b) は図
７のマイクロコンピュータにより得られるトラック番号
上位ビットとトラック番号下位ビットの構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…磁気ディスク２…位相差検出手段３…トラック番号演算手段４…トラック番号記憶手段１０…本発明の一実施例のセクタサーボ方式の磁気ディ
スク装置１１…磁気ディスク１２…ヘッド１３…サーボパルス検出回路１４…位相同期回路１５…位相差検出回路１６…トラック番号演算器１７…マイクロコンピュータ１８…入力ポート１９…出力ポート３１…サーボ情報領域３２…データ領域５１…位相比較器５２…電圧ホールド回路５３…電圧−周波数変換回路（ＶＦコンバータ）５４…クロック発生回路６０…トラック番号変換回路６１…カウンタ６２…ラッチ回路７１…上位トラック番号コード検出回路７２…下位トラック番号演算器ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 20/10 - 20/12 G11B 21/08 G11B 27/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ディスク上に同心円状に設けられた
データを記録するためのトラックが、周方向に複数のセ
クタに分割され、各セクタには、データを記録するデー
タ領域と、ヘッドの位置決めのためのサーボ情報領域が
設けられたセクタサーボ方式の磁気ディスク装置であっ
て、前記各トラックにおける前記セクタマークの書き込み位
置が、各トラック毎に一定間隔でずらされた磁気ディス
ク(1) と、前記ヘッドのシーク制御時において、シーク開始トラッ
クからのセクタマーク周期の位相差を検出する位相差検
出手段(2) と、シーク開始トラックからのセクタマーク周期の位相差に
よってヘッドが現在位置するトラック番号を演算するト
ラック番号演算手段(3) と、シーク終了時のトラック番号を記憶保持するトラック番
号記憶手段(4) と、を備えることを特徴とするセクタサーボ方式の磁気ディ
スク装置。
【請求項２】前記磁気ディスクに、予め定められた少
なくとも１つの基準トラックが設けられており、前記位
相差検出手段が、各トラックのセクタマーク周期の位相
差を、前記基準トラック上のセクタマークからの位相差
として検出することを特徴とする請求項１に記載のセク
タサーボ方式の磁気ディスク装置。
【請求項３】前記各セクタの各サーボ情報領域に、ト
ラック番号の上位ビットを表す情報がコード化されて書
き込まれていると共に、ヘッドによって読み取られたこ
のコードの解読手段を備え、前記トラック番号演算手段
が、前記位相差とコードとして書かれたトラック番号の
下位ビットを表す情報とを併用することにより、ヘッド
が現在位置するトラック番号を演算することを特徴とす
る請求項１または２に記載のセクタサーボ方式の磁気デ
ィスク装置。