JP3446289B2

JP3446289B2 - ディスク駆動装置

Info

Publication number: JP3446289B2
Application number: JP05010194A
Authority: JP
Inventors: 則行山本; 博昭矢田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 2003-09-16
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: US5541783A; KR950034179A; JPH07262698A; KR100375254B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば磁気ディスク装
置に用いて好適なディスク駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１５は、磁気ディスク１の基本的構成
を示している。同図に示すように、磁気ディスク１は、
その１周（１トラック）が複数のセクタに区分されてお
り、そして各セクタは、複数のセグメントにより構成さ
れている。

【０００３】従来、このような磁気ディスク１を駆動す
る小型の磁気ディスク装置では、磁気ディスク１のデー
タ面を等分する位置にサーボ情報を埋め込んだ方式（埋
め込みサーボ方式）が使用されてきた。この方式は、セ
クタサーボとサンプルサーボの２方式に分類することが
できる。セクタサーボ方式においては、１周を等分する
位置に数十個のサーボ情報記録領域（以降、サーボ領域
と略す）が形成され、そこにサーボ情報が記録されるの
に対し、サンプルサーボ方式においては、数百個のサー
ボ領域が凹凸パターンとして形成される。

【０００４】一般に、セクタサーボ方式においては、デ
ータの記録／再生タイミングを得るためのクロック信号
は、データ書き込み時にデータ領域内に記録した基準信
号（プリアンブル）、もしくはデータ列それ自身から抽
出される。即ち、セクタサーボ方式は、自己同期型であ
ると言える。

【０００５】これに対し、サンプルサーボ方式において
は、磁気ディスク１上のサーボ領域に、予め物理的手段
もしくは磁気的手段により形成したクロックパターンか
ら、データの記録／再生タイミングのためのクロック信
号を得る。即ち、サンプルサーボ方式は、外部同期型で
あると言える。

【０００６】図１６は、サンプルサーボ型ディスク装置
に用いられるセクタのフォーマットを表している。同図
に示すように、各セグメントは、基本的に、データを記
録するデータ記録領域と、サーボ用制御信号を記録する
サーボ領域に区分されている。但し、各セクタの先頭の
セグメントには、そのセクタのＩＤ（セクタの属性情
報）を記録するＩＤ領域が形成されている。セクタ当り
のデータ領域の容量（ユーザデータの容量）は、小型磁
気ディスクの場合、一般に５１２バイトとされ、ここに
は、その他、誤り訂正符号（ＥＣＣ）が付加される。

【０００７】ＩＤ領域とデータ領域の間には、何も記録
されていないギャップ領域が形成されている。ＩＤ領域
からＩＤを読み取り、それが、いま、記録または再生を
行おうとしているセクタのＩＤと一致するか否かを判断
した後、それに続くデータ領域にデータの記録または再
生を行うのであるが、このＩＤ領域から読み取ったＩＤ
が、対象とするＩＤと一致するか否かを判定するのに若
干時間がかかる。そこで、この判定のための時間を確保
するために、このギャップ領域が設けられている。

【０００８】また、パッドは、記録時に、ＥＣＣを終了
した時点で変調回路の中に残っているコードを最後まで
正しく記録したり、再生時に、ＥＣＣを最後まで安定に
読むためのヌルデータである。

【０００９】図１７は、サンプルサーボ型ディスク装置
に用いられるディスクのサーボ領域の詳細なフォーマッ
トを示している。同図に示すように、サーボ領域には、
クロックパターン、アクセスパターン、およびファイン
パターンが形成されている。

【００１０】図１７（ｂ）は、同図（ａ）の破線ｂで示
したトラックの中心の断面図である。これらのパターン
を磁気ヘッドで再生すると、パターンの前縁と後縁にて
孤立波形が再生される。これらのパターンは、基板１ａ
上に形成された磁性層１ｂを、エッチングなどの手法に
より、一部除去することにより形成されている。そし
て、これらの各パターンは、磁気ヘッドにより横方向に
直流磁化されている。

【００１１】クロックパターンは、磁気ディスク１の半
径線上に略放射状に連続して形成されたパターンであ
り、このクロックパターンの位置を基準にして、記録再
生に必要なクロックが生成されるようになされている。
クロックパターンの再生孤立波形のピークの存在時刻
は、データ系、サーボ系にディスク回転に同期したクロ
ック情報を与える。

【００１２】磁気ヘッドの位置決めサーボには、トラッ
クシークとトラッキングという２つのモードが存在す
る。前者は、目標トラックにヘッドを移動させるモード
であり、後者は、目標トラックの中心にヘッドを正確に
位置決めするモードである。

【００１３】アクセスパターンは、トラックシーク時に
必要となるパターンである。トラックアドレスをグレイ
ライクコードなどにより符号化して、トラック毎にユニ
ークになるように、長さと配置を変えたパターンであ
る。このパターンも、磁性層を上記の通り直流磁化する
ことにより形成される。

【００１４】ファインパターンは、トラッキング制御用
のパターンである。このファインパターンは、Ｘ，Ｙ，
Ａ，Ｂの４種類が設けられている。パターンＸは、トラ
ックｎと、このトラックｎから１本おきのトラック（ト
ラックｎ±２，ｎ±４，・・・）に正対するように設け
られている。パターンＹは、トラックｎに隣接するトラ
ックｎ±１，ｎ±３，・・・に正対するように設けられ
ている。パターンＡは、パターンＸを１／２トラックピ
ッチだけ内周側に移動させた位置に形成されている。ま
た、パターンＢは、パターンＹを１／２トラックピッチ
だけ内周側に移動させた位置に形成されている。

【００１５】そして、このサーボ領域の上流側（図１７
において左側）のデータ領域とクロックパターンとの間
には、制御信号が何も記録されていないギャップが形成
されている。データ領域にデータを記録した後、その後
にサーボ領域が到来すると、この区間においては、そこ
に記録されているサーボ用制御信号を再生する必要があ
る。このため、データ領域からサーボ領域に切り替わっ
たタイミングにおいて、記録系から再生系に切り換える
必要がある。

【００１６】しかしながら、再生系のアンプは、切り換
えた後、直ちに定常状態に設定することはできず、正常
な状態で動作させるには、若干の時間が必要となる。こ
のため、ギャップを設け、再生アンプが整定するのに必
要な時間を確保するようにしている。

【００１７】サンプルサーボ方式の場合、高精度のクロ
ックを生成し、充分なサーボ信号を得るために、サーボ
領域は、１トラック当り約数百乃至数千箇所、等間隔に
配置されている。従って、１つのセクタに多くのサーボ
領域が割り込むことになる。

【００１８】一方、図１８は、セクタサーボ型ディスク
装置に用いられるセクタのフォーマットを表している。
この場合においても、基本的には、サンプルサーボと同
様、５１２バイトのユーザデータに、セクタＩＤ、ＥＣ
Ｃを加えたものが１セクタを構成する。しかし、セクタ
サーボ方式の場合、自己同期型であるため、各種同期用
マークが必要になる。また、位置揺らぎや回転速度誤差
による長さの差を吸収するため、長いギャップが必要に
なる。具体的には、ＩＤプリアンブル、ＩＤ同期マーク
（ＩＤシンク）、パッド、データプリアンブル、データ
同期マーク（データシンク）、パッド、セクタ間ギャッ
プなどが必要となる。

【００１９】ＩＤプリアンブル、データプリアンブルな
どのプリアンブルは、ＰＬＬのロックを回復し、ビット
同期を確立するためのもので、１０乃至２０バイト程度
必要である。ＩＤシンク、データシンクなどの同期マー
クは、バイト同期確立用で、数バイト分の特定パターン
が用いられる。これらは、それぞれＩＤの前（ＩＤシン
ク）と、論理データの前（データシンク）に必要とな
る。また、パッドは、記録時に、ＥＣＣを終了した時点
で変調回路の中に残っているコードを最後まで正しく記
録したり、再生時に、ＥＣＣを最後まで安定に読むため
のヌルデータであり、ＩＤの後と論理データの後に必要
となる。

【００２０】本来、セクタサーボ方式は、論理セクタの
間にサーボ領域を配置するもので、論理セクタ数とサー
ボ領域数は同数（例えば、３０乃至８０）であった。こ
の場合、ディスクの内周から外周にわたって、どのトラ
ックにおいてもセクタ数が一定となり、外周側では、低
線密度での記録となるため、物理的な容量に対し、記憶
容量は大幅に低下する。

【００２１】しかしながら、近年、記憶容量の増大の要
求から、ゾーンビットレコーディング（ＺＢＲ）方式、
即ち、半径方向に数ゾーンに分けて、それぞれのゾーン
で一定線密度（ＣＬＶ）とすることで、内外周の線密度
の差を少なくするという記録方式が取られるようになっ
てきた。

【００２２】セクタサーボ方式において、ＺＢＲ方式を
取り入れると、論理セクタとサーボ領域の間には関係が
なくなり、論理セクタの間にサーボ領域が割り込む形に
なる。この場合は、サーボ領域毎にデータの同期が乱れ
るため、サーボ領域通過後にプリアンブル（データプリ
アンブル）と再同期マーク（データシンク）が必要にな
る。

【００２３】図１９は、セクタサーボ型ディスク装置に
用いられるディスクのサーボ領域の詳細なフォーマット
を表している。サンプルサーボ型と同様、サーボ領域が
放射状に等間隔に並んでいる。しかし、その数は、サン
プルサーボ方式に比べて少なく、３０乃至８０個程度
と、１／１０程度であり、１つのサーボ領域の長さは、
サンプルサーボ方式の２倍以上である。

【００２４】サーボ領域は、ＡＧＣバースト、サーボヘ
ッダ、クロックシンク、パターンシンク、インデック
ス、アクセスパターン、ファインパターンなどから構成
される。ＡＧＣバーストは、サーボパターン中、ゲイン
を固定するために設けられた領域である。ファインパタ
ーンがトラック中心からずれており、ファイン信号に対
してオートゲインコントロールが正常に動作しないた
め、ゲインを固定する必要があるわけである。

【００２５】サーボヘッダは、サーボ領域であることを
示すパターンで、データ領域に現れ得ないパターンとさ
れる。クロックシンクは、サーボクロックの同期信号で
ある。パターンシンクは、サーボ信号検出のための時間
軸の基準を得るために設けられている。インデックス
は、回転同期、回転中心を得るためのものであり、例え
ば１周に１個だけ設けられている。アクセスパターン
は、トラックを識別するためのもので、グレイライクコ
ードなどが用いられる。ファインパターンは、Ｘ，Ｙ，
Ａ，Ｂといったバーストパターンの集まりで構成され
る。アクセスとファインのどちらのパターンも、サンプ
ルサーボのものと用途としては変わらない。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】磁気ディスク１は、そ
の記憶容量ができるだけ大きいことが好ましいが、記憶
容量を向上させる場合、まず面記録密度を上げることが
必要である。それと同時に、データフォーマット上の効
率を上げる必要がある。

【００２７】データフォーマットを高効率化させる際、
上述した従来のサンプルサーボ型とセクタサーボ型のデ
ィスクにおいては、以下のような問題点があった。

【００２８】〈サンプルサーボ型磁気ディスクの問題
点〉セクタサーボ型磁気ディスクでは、トラックに占め
るサーボ領域の割合が５乃至１０％程度であるのに対
し、サンプルサーボ型磁気ディスクでは、サーボ領域数
を上げる必要があるため、１０％乃至２０％程度と多く
なる。また、前述の通り、ヘッドアンプの記録／再生モ
ード切り換え時間相当のギャップが、各サーボ領域の前
に必要となるため、サーボ領域数の多いサンプルサーボ
型はフォーマット効率向上が困難である。

【００２９】〈セクタサーボ型磁気ディスクの問題点〉
セクタサーボ型磁気ディスクでは、サーボクロック、デ
ータクロックとも、ディスクの回転とは非同期に、ディ
スクに書き込んだプリアンブル（例えば、１と０の繰り
返し）からクロックを得る。また、バイト単位の同期を
得るため、バイト同期用マークも必要である。従って、
同期情報領域だけでも数１０バイト分必要になる。

【００３０】さらに、データクロックは、ディスクの回
転とは非同期に発生させるため、ディスクの回転むらに
より、データを書き込む長さが伸び縮みする。そのた
め、サーボ領域とデータ記録領域の間、セクタとセクタ
の間に、長めのギャップが必要となる。

【００３１】現在の磁気ディスク装置では、記憶容量を
上げるために、前述の通り、ゾーンビットレコーディン
グを使用する。そのため、多くのゾーンにおいて、論理
セクタにサーボ領域が割り込む。その度に、プリアンブ
ル、同期用マークおよびギャップが必要になる。

【００３２】これらは各論理セクタ毎に考慮されなけれ
ばならないため、各論理セクタには、長さ約６０バイト
以上のオーバヘッドが加わることが避けられない。

【００３３】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、サンプルサーボ型ディスクにおいて、その
データフォーマットの効率を上げるようにするものであ
る。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明のディスク駆動装
置は、データを記録するデータ領域と、サーボ情報を記
録するサーボ領域とが、トラックに独立して繰り返し形
成されているディスクに対して、ヘッドアンプ（例えば
図１１の記録アンプ２３、再生アンプ２８）を介してデ
ータを記録または再生するディスク駆動装置において、
サーボ領域が１トラックあたり、２００以上形成されて
おり、１トラックあたりの容量をＣ（ｂｙｔｅ）、線密
度をＤ（ｂｉｔ／ｍｍ）、半径をＲ（ｍｍ）とすると
き、１トラックあたりのサーボ領域の数Ｎと、１つのサ
ーボ領域の長さＴｓ（μｓ）とヘッドアンプの記録再生
モードの切替時間Ｔｈ（μｓ）の和（Ｔｓ＋Ｔｈ）の積
Ｎ×（Ｔｓ＋Ｔｈ）が、１６，６００−（２５，６００／（Ｄ×Ｒ））×Ｃ以下であることを特徴とする。

【００３５】この積Ｎ×（Ｔｓ＋Ｔｈ）を、２，８３０＋１４，０８０，０００／（Ｄ×Ｒ）以下とすることができる。

【００３６】また、サーボ領域の数Ｎと、ヘッドアンプ
の記録再生モードの切替時間Ｔｈ（μｓ）の積Ｎ×Ｔｈ
を、１，２００以下、あるいは、６００以下とすること
ができる。

【００３７】また、このディスクは磁気ディスクとする
ことができる。

【００３８】

【作用】上記構成のディスク駆動装置においては、Ｎ×
（Ｔｓ＋Ｔｈ）の値が、１６，６００−（２５，６００／（Ｄ×Ｒ））×Ｃ以下の値に設定されている。従って、サンプルサーボ型
ディスクにおいて、セクタサーボ型ディスクよりフォー
マット面上での効率を向上させることが可能となる。

【００３９】

【実施例】

〈本発明に関わるフォーマット〉本発明のディスク駆動
装置を応用した磁気ディスク装置における磁気ディスク
は、サンプルサーボ型とされ、従来における場合と同様
に、基本的に、図１６と図１７に示すように構成され
る。但し、以下の実施例に示す条件が満足されるように
なされる。

【００４０】〈実施例１〉《本発明に関わるシミュレーションの条件》図１は、サ
ーボ領域数とヘッドアンプの記録／再生モード切り換え
時間を変化させた場合の１トラック当りの記憶容量の変
化を求めたシミュレーション結果を表している。表１
は、このシミュレーションにおいて仮定した諸元の値を
表している。

【００４１】

【表１】

【００４２】このシミュレーションにおいては、セクタ
サーボフォーマットのサーボ領域数は３０乃至８０ま
で、サンプルサーボフォーマットのサーボ領域数は２０
０乃至８００まで変化させた。図１において、８０乃至
２００までの間の領域は意味がない。

【００４３】表１に示す通り、セクタサーボフォーマッ
トのトラック当りのサーボ領域占有率は、７．２％（回
転数６０ｓ^-1の場合、サーボ領域数と１サーボ領域当り
の時間（μｓ）との差が１２００、例えば、サーボ領域
数が６０のとき、１サーボ領域当たり２０μｓ）、オー
バヘッド長は８０バイトとした。再同期用マークとは、
セクタにサーボ領域が割り込んだ際に、ビット同期、バ
イト同期を取り直すために必要となるプリアンブルおよ
び同期マークを合わせたものを意味する（セクタサーボ
方式においても、ゾーンビットレコーディングを仮定し
たため、再同期を考慮する必要が生じる）。

【００４４】オーバヘッドの内訳は、ＩＤのプリアンブ
ルと、データのプリアンブルが、それぞれ１８バイト、
ＩＤとデータの同期マークがそれぞれ２バイト、ＩＤと
データのパッドがそれぞれ２バイト、ＩＤとデータ間の
ギャップが６バイト、セクタ間ギャップが３０バイトと
した。

【００４５】一方、サンプルサーボフォーマットのトラ
ック当りのサーボ領域占有率は、１１．５２％（回転数
６０ｓ^-1の場合、サーボ領域数と１サーボ領域当りの時
間（μｓ）との積が１９２０、例えば、サーボ領域数が
４００のとき、１サーボ領域当り４．８μｓ）とした。

【００４６】また、オーバヘッド長は１０バイトとし
た。オーバヘッドの内訳は、ＩＤのパッドとデータのパ
ットが、それぞれ２バイト、また、ＩＤとデータ間のギ
ャップが６バイトとした。

【００４７】その他の諸元（表１では、回転数からチャ
ンネルコーディングまでの値）は、共通の値とした。

【００４８】《本シミュレーションにおける容量計算の
方法》本シミュレーションにおける容量計算の方法は、
以下の通りである。いま、１トラックの領域から、サン
プルサーボ方式の場合、サーボ領域と記録再生切り換え
時間相当の領域、セクタサーボ方式の場合は、さらに再
同期用マーク長の領域を引いた、データ記憶に利用可能
な領域を記憶可能領域とし、１セクタのユーザデータ
（５１２バイト）に、セクタＩＤ、ＥＣＣ、オーバヘッ
ド長を加えた領域をブロック（記録データの単位）とす
る。

【００４９】いま、回転数をｒ（ｓ^-1）、線密度をｄｅ
ｎｓ（ｂｉｔｓ／ｍｍ）、半径をｒａｄ（ｍｍ）、サー
ボ領域数を＃ｓｖ、サーボ領域長をｓｖ（ｓ）、記録再
生モード切り換え時間をｗｒ（ｓ）、再同期用マーク長
をｒｓｙｎｃ（ｓ）とするとき、次式が成立する。単位
は、３式ともバイトである。トラック当りの容量（物理的容量）（ｔｒｂ）＝２×ｒａｄ×π×ｄｅｎｓ×１／８記憶可能領域＝ｔｒｂ×（１−＃ｓｖ×（ｗｒ＋ｓｖ）−α×ｒｓｙ
ｎｃ）（αはある定数）ブロック＝（１セクタのユーザデータ＋セクタＩＤ＋Ｅ
ＣＣ） ×９／８＋オーバヘッド

【００５０】そして、１トラックの記憶可能領域に、ブ
ロックを詰めることができる数を計算し、その数に１セ
クタのユーザデータの５１２バイトを乗じたものを、次
式で示すように、記憶容量（フォーマット容量）（ｃａ
ｐ）とした。記憶容量（ｃａｐ）＝５１２×ＩＮＴ（記憶可能領域／
ブロック）（ＩＮＴは、（）内の演算結果の整数部分を取る演算
子とする）

【００５１】《シミュレーション結果》図１は、サーボ
領域数とヘッドアンプの記録再生モード切り換え時間を
変化させた際の１トラック当りの記憶容量の変化を示
す。図２は、図１のサンプルサーボフォーマット領域に
おける１トラック当りの記憶容量による等高線を示す。
この図により、サーボ領域数とヘッドアンプの記録再生
切り換え時間との積が、１トラック当りの記憶容量に応
じた一定値となることが判る。ここで、サーボ領域数
（＃ｓｖ）とヘッドアンプの記録再生切り換え時間（ｗ
ｒ）（以下のシミュレーションにおいては、時間の単位
をμｓとしている）との積（＃ｓｖ×ｗｒ）をＷＲと記
すことにする。また、サーボ領域数（＃ｓｖ）と１サー
ボ領域当りの時間（ｓｖ）（μｓ）との積（＃ｓｖ×ｓ
ｖ）をＳＶと記すことにする。さらに、１トラック当り
の記憶容量をｃａｐ（ｂｙｔｅｓ）と記す。

【００５２】図３は、図２における１トラック当りの記
憶容量（ｃａｐ）と、サーボ領域数（＃ｓｖ）とヘッド
アンプの記録再生切り換え時間（ｗｒ）との積ＷＲとの
関係を表す。この図より、近似式として次の条件式が導
かれる。ＷＲ＝１４７００−０．３２×ｃａｐ・・・（１）（ｄｅｎｓ：４０００ｂｉｔｓ／ｍｍ，ＳＶ：１９２０）

【００５３】図４は、サーボ領域占有率が１２．９６
％、即ち、サーボ領域数（＃ｓｖ）と１サーボ領域当り
の時間（ｓｖ）（μｓ）との積（ＳＶ）が２１６０のと
きの、図３と同様の関係を表す図である。

【００５４】図５は、サーボ領域占有率が１４．４０
％、即ち、サーボ領域数（＃ｓｖ）と１サーボ領域当り
の時間（ｓｖ）（μｓ）との積（ＳＶ）が２４００のと
きの、図３と同様の関係を表す図である。

【００５５】図４と図５において、サーボ領域占有率以
外の諸元は、表１の通りである。

【００５６】これらの図より、それぞれ次の近似条件式
を得ることができる。ＷＲ＝１４４２０−０．３２×ｃａｐ・・・（２）（ｄｅｎｓ：４０００ｂｉｔｓ／ｍｍ，ＳＶ：２１６０）ＷＲ＝１４２００−０．３２×ｃａｐ・・・（３）（ｄｅｎｓ：４０００ｂｉｔｓ／ｍｍ，ＳＶ：２４００）

【００５７】また、これらの（１）式乃至（３）式に、
ＳＶを加算すると、定数項は、それぞれ１６６２０（＝
１４７００＋１９２０），１６５８０（＝１４４２０＋
２１６０）または１６６００（＝１４２００＋２４０
０）となるので、その平均値は１６６００となり、次の
条件式が成立する。ＷＲ＋ＳＶ＝１６６００−０．３２×ｃａｐ・・・（４）

【００５８】図６と図７は、サーボ領域占有率が１１．
５２％、即ち、サーボ領域数（＃ｓｖ）と１サーボ領域
当りの時間（ｓｖ）（μｓ）との積（ＳＶ）が１９２０
のとき、線密度を変化させて、図３と同様の関係を表し
た図である。線密度以外の諸元は、表１の通りである。
図３乃至図５は、線密度（ｄｅｎｓ）が４０００ｂｉｔ
ｓ／ｍｍのときのもの、図６は、線密度（ｄｅｎｓ）が
５０００ｂｉｔｓ／ｍｍのときのもの、図７は、６００
０ｂｉｔｓ／ｍｍのときのものである。

【００５９】これらより、次の条件式が導かれる。ＷＲ＋ＳＶ＝１６６００−（１２８０／ｄｅｎｓ）×ｃａｐ・・・（５）（半径：２０ｍｍ）

【００６０】図８と図９は、半径を変化させて、図３と
同様の関係を表した図である。半径以外の諸元は、表１
の通りである。図３乃至図７は、半径が２０ｍｍのとき
のものであり、図８は、半径１０ｍｍのときのもの、図
９は、半径１５ｍｍのときのものである。

【００６１】これらより、最終的に次の条件式が導かれ
る。ＷＲ＋ＳＶ＝１６６００−（２５６００／（ｄｅｎｓ×ｒａｄ））×ｃａｐ・・・（６）

【００６２】そこで、この実施例１においては、記録線
密度、半径が与えられたとき、必要とする１トラック当
りの記憶容量に対して、次の式ＷＲ＋ＳＶ≦１６６００−（２５６００／（ｄｅｎｓ×ｒａｄ））×ｃａｐ・・・（７）を満たすように、ヘッドアンプの記録再生切り換え時
間、サーボ領域の長さ、サーボ領域数が選定される。

【００６３】例えば、線密度が４０００ｂｉｔｓ／ｍ
ｍ、半径が２０ｍｍで、１トラック当り４００００ｂｙ
ｔｅｓの記憶容量を得たいとき、サーボ領域数を４０
０、１つ当りのサーボ領域長を６μｓというフォーマッ
トにして、記録再生切り換え時間が１．８μｓのヘッド
アンプを用いる。そして、データ領域直後に、１．８μ
ｓ相当のギャップを設ける。これは、例えば回転数が６
０ｓ^-1、半径が２０ｍｍの場合においては、１３．６μ
ｍ程度の長さのギャップとなる。このことによって、デ
ータの記録後にサーボ領域をヘッドが通過中、サーボ情
報を再生できることが保証される。このフォーマット
が、実現可能であることは、以上のシミュレーションに
より保証される。

【００６４】〈実施例２〉図１０は、表１の諸元のもと
で、セクタサーボ領域における最良の記憶容量を得るた
めの記録線密度と半径の積（ｄｅｎｓ×ｒａｄ）と、記
憶容量（ｃａｐ）の関係を表した図である。この図よ
り、次式が成り立つ。ｃａｐ＝０．５３８×ｄｅｎｓ×ｒａｄ−５５０・・・（８）

【００６５】サンプルサーボフォーマットにおいて、セ
クタサーボフォーマットより、記憶容量の面での優位性
を得るには、（７）式におけるｃａｐの値が、（８）式
により求まるｃａｐの値以上となることが必要である。
よって、（８）式のｃａｐを（７）式に代入することに
より、サンプルサーボフォーマットの記憶容量面での優
位性を得るための条件式（９）を得ることができる。ＷＲ＋ＳＶ≦２８３０＋１４０８００００／（ｄｅｎｓ×ｒａｄ）・・・（９）

【００６６】本実施例においては、（９）式を満たすよ
うに、ヘッドアンプの記録再生切り換え時間、サーボ領
域の長さ、サーボ領域数を選ぶ。（９）式を満たすと
き、セクタサーボフォーマットに対して、サンプルサー
ボフォーマットの記憶容量面での優位性が成り立つ。

【００６７】例えば、実施例１と同様に、線密度を４０
００ｂｉｔｓ／ｍｍ、半径を２０ｍｍとするとき、サー
ボ領域数が４００、１つ当りのサーボ領域長が６μｓと
いうフォーマットにして、記録再生切り換え時間が１．
５μｓ程度以下のヘッドアンプを用いるとき、セクタサ
ーボフォーマットに対して、サンプルサーボフォーマッ
トの優位性が成り立つ。

【００６８】〈実施例３〉さらに、１トラック（１周）
当りのサーボ領域数とヘッドアンプは、次の（１０）式
を満たすように選ぶことができる。［サーボ領域数］×［ヘッドアンプ記録再生モード切り換え時間（μｓ）］＝ＷＲ≦１２００・・・（１０）

【００６９】例えば、サーボ領域数が４００のとき、記
録再生モード切り換え時間が３μｓ以下のヘッドアンプ
を用いる。そして、データ領域直後に３μｓ相当のギャ
ップを設ける。これは、例えば回転数が６０ｓ^-1、半径
が２０ｍｍの場合においては、２２．６μｍ程度の長さ
のギャップとなる。このことによって、データの記録後
に、サーボ領域をヘッドが通過中、サーボ情報を再生で
きることが保証される。

【００７０】（１０）式の左辺の値を１２００以上の値
にすると、現実的に従来のフォーマットより小さい容量
しか実現することができなくなってしまうため、この値
は１２００以下とする。

【００７１】この実施例３は、（９）式において、線密
度４０００ｂｉｔ／ｍｍ、半径２０ｍｍのとき、サーボ
領域数４００、サーボ領域長４．５μｓとすることに相
当する。これは、サンプルサーボ方式を実現できる最小
のサーボ占有率（１０．８％）である。

【００７２】〈実施例４〉さらに、１トラック当りのサ
ーボ領域数とヘッドアンプを、次の（１１）式を満たす
ように選定することができる。［サーボ領域数］×［ヘッドアンプ記録再生モード切り換え時間（μｓ）］ ≦６００・・・（１１）

【００７３】例えば、サーボ領域数が４００のとき、記
録再生モード切り換え時間が１．５μｓ以下のヘッドア
ンプを用いる。そして、データ領域直後に１．５μｓ相
当のギャップを設ける。これは、例えば回転数が６０ｓ
^-1、半径が２０ｍｍの場合においては、１１．３μｍ程
度の長さのギャップとなる。このことによって、データ
の記録後に、サーボ領域をヘッドが通過中、サーボ情報
を再生できることが保証される。

【００７４】この実施例は、線密度４０００ｂｉｔ／ｍ
ｍ、半径２０ｍｍのとき、（９）式において、サーボ領
域数４００、サーボ領域長６μｓ（サーボ占有率１４．
４％）とすることに相当する。これは、サンプルサーボ
方式を実現するための現実的な値である。

【００７５】《記録再生動作》次に、図１１を参照し
て、このような磁気ディスクに、データを記録または再
生する磁気ディスク装置の実施例を説明する。磁気ディ
スク１は、図１６および図１７に示したようにフォーマ
ットが行われている。そして、サーボ領域数、およびヘ
ッドアンプとしての記録アンプ２３と再生アンプ２８
は、（７）式、（９）式乃至（１１）式の少なくとも１
つを満たすように選ばれている。磁気ヘッド２５は、モ
ータ２６を介して、位置制御回路２７により所定の位置
に制御され、磁気ディスク１の所定のトラックにアクセ
スするようになされている。

【００７６】ハードディスクコントローラ２１は、図示
せぬホストコンピュータから入力を受けたデータを、記
録データ発生回路２２に出力するようになされている。
記録データ発生回路２２は、入力されたデータを記録デ
ータに変換し、記録アンプ２３、スイッチ２４の接点Ｒ
を介して、磁気ヘッド２５に出力するようになされてい
る。

【００７７】また、磁気ヘッド２５が磁気ディスク１か
ら再生したデータは、スイッチ２４の接点Ｐ、再生アン
プ２８を介して、位置制御回路２７、データ復調回路２
９およびクロック生成回路３０に、それぞれ供給される
ようになされている。データ復調回路２９は、入力され
たデータを復調し、ハードディスクコントローラ２１に
出力している。

【００７８】クロック生成回路３０は、再生アンプ２８
より入力されたデータからクロックを生成し、このクロ
ックを、記録データ発生回路２２、データ復調回路２９
およびタイミング発生回路３１に出力している。タイミ
ング発生回路３１は、入力されたクロックを基準にし
て、種々のタイミング信号を発生し、クロック生成回路
３０とスイッチ２４に出力している。

【００７９】位置制御回路２７は、再生アンプ２８の出
力から、ファインパターン、アクセスパターンなどに対
応する信号を読み取り、磁気ヘッド２５の位置を検出す
る。そして、その検出結果に対応して、モータ２６を制
御し、磁気ヘッド２５を所定の位置に移動させる。

【００８０】ハードディスクコントローラ２１は、例え
ば図１２に示すように構成される。ホストコンピュータ
から入力されたデータは、入出力インタフェース４１か
らデータバスを介して、シリアライザ４４に入力される
ようになされている。シリアライザ４４は、入力された
データをＥＣＣ回路４５に出力し、誤り訂正符号を付加
させ、パラレルデータをシリアルデータに変換して、記
録データ発生回路２２に出力するようになされている。

【００８１】また、データ復調回路２９より出力された
データは、デシリアライザ４６に入力されている。デシ
リアライザ４６は、この再生データをＥＣＣ回路４５に
出力し、誤り訂正処理を実行した後、シリアルデータか
らパラレルデータに変換して、データバス、インタフェ
ース４１を介してホストコンピュータに出力するように
なされている。

【００８２】コマンド解釈部４３は、ホストコンピュー
タよりインタフェース４１を介して入力されるコマンド
を解釈し、ＥＣＣ回路４５、シリアライザ４４、位置制
御回路２７、タイミング発生回路３１などを制御し、コ
マンドに対応する処理を実行させる。

【００８３】デコーダ４２は、インタフェース４１を介
して、ホストコンピュータより入力されるパラメータを
デコードし、そのデコード結果を比較器４７に供給す
る。比較器４７は、デシリアライザ４６より入力された
再生データに含まれる、例えばＩＤと、デコーダ４２よ
り供給されたＩＤとを比較し、その比較結果をコマンド
解釈部４３に出力するようになされている。また、デコ
ーダ４２が出力するＩＤは、データバスを介してシリア
ライザ４４に出力できるようになされている。

【００８４】次に、その動作について、図１３のタイミ
ングチャートを参照して説明する。ディスク面上の同心
円状トラックの一部を直線状に展開したものを図１３
（ａ）に示す。データ記録モードで、トラッキングサー
ボをかけながら、クロックパターンに同期して記録を行
うためには、クロックパターン、ファインパターンの再
生と、データ領域へのデータ記録とを交互に繰り返す必
要がある。そのため、タイミング発生回路３１が発生す
る記録／再生切り換え信号により、スイッチ２４が制御
される。

【００８５】図１３（ｂ）において、最初は、記録／再
生切り換え信号がＨｉｇｈであり、磁気ヘッド２５は再
生アンプ２８に接続されている。このとき、その出力再
生波形（図１３（ｄ））として、クロックパターンに対
応する孤立波形が得られる。タイミング発生回路３１
は、過去の履歴をもとに、クロックパターンの出現時刻
を予測し、クロックゲート信号（図１３（ｃ））を作成
する。クロック生成回路３０は、クロックゲート信号
（図１３（ｃ））が出ている期間内に出現する孤立再生
波形を正規のクロックパターンとみなして、内部に持つ
ＰＬＬの位相を更新し、クロックパターンにデータクロ
ック（図１３（ｅ））を位相同期させる。

【００８６】また、サーボ系では、ファインパターンの
再生信号をもとに、記録すべきトラックの中心からの磁
気ヘッド２５の位置のずれを位置制御回路２７で計算
し、モータ２６を駆動させる。この動作は、サーボパタ
ーンが現れる度に行われ、磁気ヘッド２５はトラック中
心に正確に位置決めされる。

【００８７】ファインパターンが過ぎると、タイミング
発生回路３１により与えられる記録／再生切り換え信号
（図１３（ｂ））はＬｏｗとなり、磁気ヘッド２５はス
イッチ２４を介して記録アンプ２３に接続され、データ
領域に対する記録が行われる。ホストコンピュータから
のソースデータは、記録データ発生回路２２によって、
データクロック（図１３（ｅ））の立上りに同期した記
録データ（図１３（ｆ））となり、記録アンプ２３を介
して磁気ディスク１上に記録される。

【００８８】１つのデータ領域長に相当する、所定の時
間（データ存在点クロック単位）が経過すると、タイミ
ング発生回路３１は、記録／再生切り換え信号（図１３
（ｂ））を再びＨｉｇｈにする。これにより、スイッチ
２４が切り換えられ、再びクロックパターンの再生信号
がクロック生成回路３０に与えられ、クロック生成が続
行される。また、サーボ系では、ファインパターンの再
生信号をもとに、トラック中心への位置決めを継続す
る。

【００８９】ここで、データ領域への記録の後、クロッ
クパターンの再生信号が現れるまでの間、再生アンプ２
８の出力が整定していないことが、再生波形（図１３
（ｄ））に示されている（ヘッドアンプの記録／再生モ
ード切り換え時間）。しかし、この時間に相当するディ
スク上の領域には、ギャップが設けられているため、問
題にはならない。

【００９０】〈その他の実施例〉以上の実施例において
は、クロックパターンはディスク面上に放射状に連続し
て形成されるものとしたが、半径に沿って断続的に形成
されたものであってもよい。また、クロックパターン、
アクセスパターン、ファインパターンなどは、エッチン
グによりディスク面上に形成されるものとしたが、従来
の平坦なメディア上に、磁気記録により記録された磁化
パターンであってもよい。

【００９１】さらに、磁気ヘッドは、一般的な記録再生
兼用ヘッドであるとしたが、図１４に示すように、記録
用と再生用に、それぞれ専用のヘッド２５Ｒ，２５Ｐを
用いてもよい。あるいは、クロックパターンなどのパタ
ーン、およびデータセグメント内の磁化反転が検出でき
れば、他の原理に基づく再生ヘッドであってもよい。

【００９２】以上、本発明を磁気ディスク装置に応用し
た場合を例として説明したが、本発明は、光ディスク、
光磁気ディスクなどのディスクにデジタルデータを記録
または再生するディスク駆動装置にも適用可能である。

【００９３】

【発明の効果】以上の如く本発明のディスク駆動装置に
よれば、Ｎ×（Ｔｓ＋Ｔｈ）の値を、１６，６００−
（２５，６００／（Ｄ×Ｒ））×Ｃ以下になるようにし
たので、サンプルサーボ型ディスクにおいて、セクタサ
ーボ型ディスクにおける場合より、フォーマットの効率
を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シミュレーションの結果を表す図である。

【図２】図１のシミュレーションにおける記憶容量の等
高線を表す図である。

【図３】図１のシミュレーションにおいて記憶容量と、
サーボ領域数×記録再生モード切り換え時間との関係を
示す図である。

【図４】サーボ占有率が１２．９６％のときの記憶容量
と、サーボ領域数×記録再生モード切り換え時間との関
係を示す図である。

【図５】サーボ占有率が１４．４０％のときの記憶容量
と、サーボ領域数×記録再生モード切り換え時間との関
係を示す図である。

【図６】線密度が５０００ｂｉｔ／ｍｍのときの記憶容
量と、サーボ領域数×記録再生モード切り換え時間との
関係を示す図である。

【図７】線密度が６０００ｂｉｔ／ｍｍのときの記憶容
量と、サーボ領域数×記録再生モード切り換え時間との
関係を示す図である。

【図８】半径が１０ｍｍのときの記憶容量と、サーボ領
域数×記録再生モード切り換え時間との関係を示す図で
ある。

【図９】半径が１５ｍｍのときの記憶容量と、サーボ領
域数×記録再生モード切り換え時間との関係を示す図で
ある。

【図１０】セクタサーボフォーマットにおいて、記憶容
量が最大となる場合の線密度×半径と、記憶容量との関
係を示す図である。

【図１１】本発明のディスク駆動装置の一実施例の構成
を示すブロック図である。

【図１２】図１１のハードディスクコントローラ２１の
一実施例の構成を示すブロック図である。

【図１３】図１１および図１２に示す実施例の動作を説
明するタイミングチャートである。

【図１４】図１１の磁気ヘッド２５の他の構成例を示す
図である。

【図１５】従来の磁気ディスクのフォーマットを説明す
る図である。

【図１６】サンプルサーボ型磁気ディスクのフォーマッ
トを説明する図である。

【図１７】サンプルサーボ型磁気ディスクのサーボ領域
近傍のフォーマットを説明する図である。

【図１８】従来のセクタサーボ型磁気ディスクのフォー
マットを説明する図である。

【図１９】従来のセクタサーボ型磁気ディスクのサーボ
領域近傍のフォーマットを説明する図である。

【符号の説明】

１磁気ディスク２１ハードディスクコントローラ２２記録データ発生回路２３記録アンプ２４スイッチ２５磁気ヘッド２６モータ２７位置制御回路２８再生アンプ２９データ復調回路３０クロック生成回路３１タイミング発生回路４２デコーダ４３コマンド解釈部４４シリアライザ４５ＥＣＣ回路４６デシリアライザ４７比較器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−2828（ＪＰ，Ａ) 山本則行，矢田博昭，サンプルサーボ型磁気ディスク装置のデータフォーマットの検討，電子情報通信学会春季大会講演論文集，日本，社団法人電子情報通信学会，1994年３月10日，５，102 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 20/10 G11B 21/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】データを記録するデータ領域と、サーボ
情報を記録するサーボ領域とが、トラックに独立して繰
り返し形成されているディスクに対して、ヘッドアンプ
を介してデータを記録または再生するディスク駆動装置
において、前記サーボ領域が１トラックあたり、２００以上形成さ
れており、１トラックあたりの容量をＣ（ｂｙｔｅｓ）、線密度を
Ｄ（ｂｉｔｓ／ｍｍ）、半径をＲ（ｍｍ）とするとき、
１トラックあたりの前記サーボ領域の数Ｎと、１つの前
記サーボ領域の長さＴｓ（μｓ)と前記ヘッドアンプの
記録再生モードの切替時間Ｔｈ（μｓ）の和（Ｔｓ＋Ｔ
ｈ）の積Ｎ×（Ｔｓ＋Ｔｈ）が、１６，６００−（２５，６００／（Ｄ×Ｒ））×Ｃ以下であることを特徴とするディスク駆動装置。
【請求項２】前記積Ｎ×（Ｔｓ＋Ｔｈ）が、２，８３０＋１４，０８０，０００／（Ｄ×Ｒ）以下であることを特徴とする請求項１に記載のディスク
駆動装置。
【請求項３】前記サーボ領域の数Ｎと、前記ヘッドア
ンプの記録再生モードの切替時間Ｔｈ（μｓ）の積Ｎ×
Ｔｈが、１，２００以下であることを特徴とする請求項
１に記載のディスク駆動装置。
【請求項４】前記サーボ領域の数Ｎと、前記ヘッドア
ンプの記録再生モードの切替時間Ｔｈ（μｓ）の積Ｎ×
Ｔｈが、６００以下であることを特徴とする請求項１に
記載のディスク駆動装置。
【請求項５】前記ディスクは磁気ディスクであること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のディス
ク駆動装置。