JP4185067B2

JP4185067B2 - 磁気ディスク装置におけるヘッド位置演算方法

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Publication number: JP4185067B2
Application number: JP2005098264A
Authority: JP
Inventors: 真一郎高原; 正英谷津; 雅文岩代; 秀夫佐渡; 聖二水越
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: CN1841510A; SG126019A1; CN100414607C; JP2006277875A; US20060221491A1; US7173789B2

Description

本発明は、例えばハードディスク装置等の磁気ディスク装置に関し、特に、ディスク上に予め記録されたバーストデータに基づいてヘッドの位置を演算する方法に関する。

例えばハードディスク装置等の磁気ディスク装置１０は、一般的に図５のような構成をしている。

すなわち、この種の磁気ディスク装置１０は、モータ１３と、モータ１３に取り付けられたメディア１２と、キャリッジ１５と、キャリッジ１５に取り付けられたヘッド１４と、ボイスコイルモータ１６とで構成される。情報の読み書きはヘッド１４を用いてメディア１２に書き込まれ、またヘッド１４を用いてメディア１２上にあるデータが読み取られることによってなされる。また、ヘッド１４の移動は、メディア１２上に書き込まれているサーボ情報１７をもとに、ボイスコイルモータ１６にて駆動され、キャリッジ１５を介して移動される。つまり、読み書き用のヘッド１４はサーボ情報１７よりメディア１２上の現在位置に関する情報を得ることができる。

また、メディア１２には、ヘッド１４の位置決め演算を行うために、各トラックＴ（・・・，Ｔ（Ｎ−１），Ｔ（Ｎ），Ｔ（Ｎ＋１），・・・）には、図６に示すようなバーストデータパターンが予め記録されている。このバ−ストデータは、図６に示すように、バーストデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄから構成されている。各トラックＴは、円環状の複数のサブトラックｔ（例えばｔ_１〜ｔ_３）を組み合わせて構成され、各サブトラックｔには、バーストデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち必ず２つのみが存在し、かつバーストデータＡ，Ｄが存在するサブトラック、バーストデータＡ，Ｃが存在するサブトラック、バーストデータＢ，Ｃが存在するサブトラック、バーストデータＢ，Ｄが存在するサブトラックが、この順にしたがって繰り返し配置されている。そして、ヘッド１４の位置決めを行う場合には、このようなバーストデータがヘッド１４によって読み取られ、次に読み取られたバースト信号を用いてヘッド位置検出演算がなされることにより、サブトラックｔ内におけるディスク半径方向ｒに沿ったヘッド１４の位置が検出されている。

具体的には、例えば特許文献１に開示されているように、図７に示すように、位置決めすべき目標トラックＴをシリンダコード（Ｎ）と想定している。そして、まず、位置決め範囲（０）の場合において、シリンダコード（Ｎ）のビット（ｂｉｔ）０が確認される。そして、ビット０が“０”であれば、偶数シリンダと判定され、（Ｂ−Ａ）／（Ｂ＋Ａ）の演算式を用いてバースト演算が実行される。一方、ビット０が“１”であれば、奇数シリンダと判定され、（Ｄ−Ｃ）／（Ｄ＋Ｃ）の演算式を用いてバースト演算が実行される。
特開平９−２８２８１８号公報

しかしながら、このような従来のヘッド位置決め演算では、以下のような問題がある。

すなわち、上記特許文献１で開示されているヘッド位置決め演算は、ヘッド位置が偶数シリンダであるか奇数シリンダであるかによって２種類の演算式を使い分けねばならず面倒である。

また、バーストデータは、図８に示すように、Ｘ軸に示すディスク半径方向（トラック方向）に対して、Ｙ軸に示すバースト信号が三角波を形成するような出力特性であることが理想である。

しかしながら、実際の磁気ディスク装置においては、さまざまな要因で、図９に示すような、飽和Ｓや歪みＭの出力特性を持ってしまう。このような出力特性を持つバースト信号を用いてヘッド１４の位置決め演算を行うと、飽和Ｓや歪みＭの影響を受けしまい、図１０のように、オフトラック位置において、Ｘ軸に示すディスク半径方向ｒと、Ｙ軸に示すヘッド位置との間の線形性が保持できなくなる場合がある。

このため、トラックＴの位置によっては、ヘッド位置の演算精度が低下してしまい、ヘッド１４の位置を誤認識してしまう恐れがあるという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、１つの演算式のみを用い、かつ、トラックの位置に依存することなく高い精度でヘッドの位置を演算することが可能なヘッド位置演算方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。

すなわち、本発明は、ディスク上に円環状に構成された各トラックを記録エリアの単位とし、各トラックに予め記録された４つのバーストデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに基づいてヘッドをトラックの範囲内に位置決め制御し、トラックに対してヘッドによりデータの記録又は再生を行なう磁気ディスク装置におけるヘッドの位置を演算する方法である。ここでは、各トラックが、円環状の複数のサブトラックを組み合わせて構成されている。また、各サブトラックには、バーストデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち必ず２つのみが存在し、かつバーストデータＡ，Ｄが存在するサブトラック、バーストデータＡ，Ｃが存在するサブトラック、バーストデータＢ，Ｃが存在するサブトラック、バーストデータＢ，Ｄが存在するサブトラックが、この順にしたがって繰り返し配置されている。

このような場合、以下の（１）式又は（２）式にしたがって、ディスクの半径方向における位置と、サブトラック内におけるディスクの半径方向に沿ったヘッドの位置Ｐとの間の線形性が得られるように定数ｎの値を１．２以上１．８以下の範囲で決定する。そして、この決定した定数ｎと、以下の（１）式又は（２）式とを用いて前記ヘッドの位置Ｐを演算する。
Ｐ＝（Ａ−Ｂ）＊｜Ａ−Ｂ｜＾（ｎ−１）／（｜Ａ−Ｂ｜＾ｎ＋｜Ｃ−Ｄ｜＾ｎ）・・・（１）
Ｐ＝（Ｃ−Ｄ）＊｜Ｃ−Ｄ｜＾（ｎ−１）／（｜Ａ−Ｂ｜＾ｎ＋｜Ｃ−Ｄ｜＾ｎ）・・・（２）
なお、定数ｎは、ディスク面に平行であり、かつヘッドのディスク半径方向成分の長さ毎に決定する。

本発明によれば、１つの演算式のみを用い、かつ、トラックの位置に依存することなく高い精度でヘッドの位置を演算することが可能なヘッド位置演算方法を実現することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

なお、以下の形態の説明に用いる図中の符号は、図５乃至図１０と同一部分については同一符号を付して示すことにする。

すなわち、本発明の実施の形態に係るヘッド位置演算方法は、図１に示すように、メディア１２上に円環状に構成された各トラックＴ（Ｔ（１），Ｔ（２），・・・，Ｔ（Ｎ−１），Ｔ（Ｎ），Ｔ（Ｎ＋１），・・・）を記録エリアの単位としている。そして、図６に示すように、各トラックＴに予め記録された４つのバーストデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに基づいてヘッド１４をトラックＴの範囲内に位置決め制御し、トラックＴに対してヘッド１４によりデータの記録又は再生を行なう磁気ディスク装置におけるヘッド１４の位置を演算する方法である。

ここでは、各トラックＴが、図６に示すように、円環状の複数のサブトラックｔ_１，ｔ_２，ｔ_３を組み合わせて構成されている。図６は、トラックＴがディスクの中心側から３つのサブトラックｔ_１，ｔ_２，ｔ_３を組み合わせて構成されている例を示しているが、これに限定されるものではなく、３以外のサブトラックｔから構成されていても構わない。

そして、各サブトラックｔには、バーストデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち必ず２つのみが存在し、かつバーストデータＡ，Ｄが存在するサブトラックｔ（例えば、サブトラックｔ_１（Ｎ＋１））、バーストデータＡ，Ｃが存在するサブトラックｔ（例えば、サブトラックｔ_２（Ｎ＋１））、バーストデータＢ，Ｃが存在するサブトラックｔ（例えば、サブトラックｔ_３（Ｎ＋１））、バーストデータＢ，Ｄが存在するサブトラックｔ（例えば、サブトラックｔ_１（Ｎ））が、この順にしたがってディスクの中心側から繰り返し配置されている。

そして、以下の（１）式又は（２）式にしたがって、ディスク半径方向ｒにおける位置と、サブトラックｔ内におけるディスク半径方向ｒに沿ったヘッド位置Ｐとの間の線形性が得られるように定数ｎの値を１．２以上１．８以下の範囲で決定する。そして、この決定した定数ｎと、以下の（１）式又は（２）式とを用いてヘッド１４の位置Ｐを演算する。
Ｐ＝（Ａ−Ｂ）＊｜Ａ−Ｂ｜＾（ｎ−１）／（｜Ａ−Ｂ｜＾ｎ＋｜Ｃ−Ｄ｜＾ｎ）・・・（１）
Ｐ＝（Ｃ−Ｄ）＊｜Ｃ−Ｄ｜＾（ｎ−１）／（｜Ａ−Ｂ｜＾ｎ＋｜Ｃ−Ｄ｜＾ｎ）・・・（２）
なお、定数ｎは、ディスク面に平行であり、かつヘッド１４のディスク半径方向ｒの成分の長さ（ヘッド有効長）毎に決定する。定数ｎをこのようにヘッド有効長毎に決定する理由は以下の通りである。すなわち、図８に示すような理想的なバースト信号出力特性を得るためには、ヘッド有効長ｈは、図２（ａ）に示すように、１つのサブトラックｔの幅ｔ_Ｗよりも長くなければならない。例えば図２（ｂ）に示すように、ヘッド有効長ｈが１つのサブトラックｔの幅ｔ_Ｗよりも狭くなると、単一のサブトラックｔに存在するバーストデータしか読み取れなくなる領域が発生するので、図９に示すように、ディスク半径方向ｒが変わっても、バースト信号の出力値が変化せず、飽和Ｓや歪みＭが生じてしまうからである。

一方、ヘッド有効長ｈは、トラックＴの幅Ｔ_Ｗよりも長くなければよいが、ただし、トラックＴの幅Ｔ_Ｗに近くなるほど隣接するトラックＴに存在するバーストデータの影響を受けるようになり、位置演算精度が低下してしまう。

このような観点から、実際の設計では、ヘッド有効長ｈは、サブトラックの幅ｔ_Ｗより長く、サブトラックの幅ｔ_Ｗの１．５倍よりも短い範囲にあるようにしている。なお、ディスクは円盤状である一方、ヘッド１４は方形であるために、どのトラックＴにおいても、図２に示すように、ディスク半径方向ｒに対してヘッド１４の正面が平行になるようになるとは限らず、図３に示すように、あるトラックＴにおいては、ヘッド１４は、ディスク半径方向ｒに対して傾いてしまい、ヘッド有効長ｈが短くなってしまう。したがって、実際の設計においては、このような傾きを考慮して、どのトラックＴにおいても、ヘッド有効長ｈが、サブトラックの幅ｔ_Ｗより長く、サブトラックの幅ｔ_Ｗの１．５倍よりも短い範囲にあるようにしている。

このようなヘッド有効長ｈの範囲においては、上記（１）式及び（２）式における定数ｎの値として１．２以上１．８以下とし、この範囲で定数ｎを変化させてディスク半径方向ｒ（トラック方向）と、サブトラックｔ内におけるディスク半径方向ｒに沿ったヘッド位置Ｐとの間の関係を得ると、図４に示すように、Ｘ軸に示すディスク半径方向ｒと、Ｙ軸に示すサブトラックｔ内におけるディスク半径方向ｒに沿ったヘッド位置Ｐとの間の線形性が保持できる特性が得られる。なお、図４に示すような特性は、サブトラックの幅をｔ_Ｗとしたとき、ヘッド有効長ｈが４／３ｔ_Ｗ、定数ｎ＝√２のときに得られた結果である。

そして、このように、ディスク半径方向ｒと、サブトラックｔ内におけるディスク半径方向ｒに沿ったヘッド位置Ｐとの間の線形性が得られることにより、どのトラックＴにヘッド１４があっても安定したヘッド位置検出が行えるようになり、ヘッド位置（オントラック、オフトラック）に関わらず安定した位置決めを行うことが可能となる。

上述したように、同実施の形態に係るヘッド位置演算方法においては、上記（１）式及び（２）式を用いて、ヘッド位置検出結果の線形性が得られるような定数ｎを決定し、この定数ｎを上記（１）式及び（２）式に用いてヘッド位置を演算することにより、ヘッド位置（オントラック、オフトラック）に関わらず、高い精度でヘッド位置を演算することができるので、安定したヘッド位置決めを行うことが可能となる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

メディア上に円環状に構成されたトラックを示す概念図。トラック幅とヘッド有効長との関係を示す図。トラック幅とヘッド有効長との関係を示す図。ディスク半径方向と、サブトラック内におけるディスク半径方向に沿ったヘッド位置との線形性が保持された関係を示す図。磁気ディスク装置の構成例を示す模式図。バーストパターンを示す図。従来技術による位置決めを説明するためのトラックフォーマットの概念図。理想的なバースト信号の出力特性を示す図。飽和や歪みのあるバースト信号の出力特性を示す図。ディスク半径方向と、サブトラック内におけるディスク半径方向に沿ったヘッド位置との線形性が保持されていない一例を示す図。

符号の説明

Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…バーストデータ、ｈ…ヘッド有効長、Ｍ…歪み、Ｐ…ヘッド位置、Ｒ…ディスク回転方向、ｒ…ディスク半径方向、Ｓ…飽和、Ｔ…トラック、ｔ…サブトラック、１０…磁気ディスク装置、１２…メディア、１３…モータ、１４…ヘッド、１５…キャリッジ、１６…ボイスコイルモータ、１７…サーボ情報

Claims

ディスク上に円環状に構成された各トラックを記録エリアの単位とし、前記各トラックに予め記録された４つのバーストデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに基づいてヘッドをトラックの範囲内に位置決め制御し、前記トラックに対して前記ヘッドによりデータの記録又は再生を行なう磁気ディスク装置における前記ヘッドの位置を演算する方法であって、
前記各トラックは、円環状の複数のサブトラックを組み合わせて構成され、前記各サブトラックには、前記バーストデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち必ず２つのみが存在し、かつバーストデータＡ，Ｄが存在するサブトラック、バーストデータＡ，Ｃが存在するサブトラック、バーストデータＢ，Ｃが存在するサブトラック、バーストデータＢ，Ｄが存在するサブトラックが、この順にしたがって繰り返し配置されている場合、以下の（１）式又は（２）式にしたがって、前記ディスクの半径方向における位置と、前記サブトラック内における前記ディスクの半径方向に沿ったヘッドの位置Ｐとの間の線形性が得られるように定数ｎの値を１．２以上１．８以下の範囲で決定し、この決定した定数ｎと、以下の（１）式又は（２）式とを用いて前記ヘッドの位置Ｐを演算する方法。
Ｐ＝（Ａ−Ｂ）＊｜Ａ−Ｂ｜＾（ｎ−１）／（｜Ａ−Ｂ｜＾ｎ＋｜Ｃ−Ｄ｜＾ｎ）・・・（１）
Ｐ＝（Ｃ−Ｄ）＊｜Ｃ−Ｄ｜＾（ｎ−１）／（｜Ａ−Ｂ｜＾ｎ＋｜Ｃ−Ｄ｜＾ｎ）・・・（２）
ディスク面に平行であり、かつ前記ヘッドの、前記ディスクの半径方向成分の長さ毎に前記定数ｎを決定するようにした請求項１に記載の方法。