JPH04134679A - 磁気デイスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は磁気ヘッドの位置決めにセクタサーボ方式を用
いる磁気ディスク装置に関するものである。

（従来の技術） コンピュータの外部記憶装置として使用される磁気ディ
スク装置においては小型コンピュータの普及に伴い操作
方法の小型化が進展しており、磁気ヘッドの位置決め方
式も小型化に適した方式が各種考案されている。

サーボ面サーボ方式が磁気ヘッドの位置決めのためのサ
ーボ信号を記録するために磁気ディスクの１面を占有す
るのに対し、各セクタ間にサーボ信号を記録するセクタ
サーボ方式はサーボ領域の占有率が一定であるため、磁
気ディスク収納枚数の少ない装置において多く採用され
ている。

磁気ヘッドの位置決め制御におけるセクタサーボ方式の
技術的課題の−っにシーク制御に必要な情報が得にくい
ことがあげられる。セクタサーボ方式では磁気ディスク
回転数と１トラック当りのセクタ数によりサーボ情報の
サンプル周波数が決定し、高速シーク時には一つのサン
プル時間内に複数のトラックを横断するため、サーボ面
サーボ方式のようにサーボ信号の繰り返しパターンをカ
ラントしてトラック位置を得ることができない。

このため、別にセンサを設けてシーク時に位置情報をセ
ンサから得る方法、あるいはサーボ領域にトラックの番
号を記録して利用する方法が実用化されており、たとえ
ば、特開昭６３−１４６２８１号においては、後者の方
法が述べられている。

ディスク面上に記録されたセクタサーボ・パタンについ
て説明する。第５図はサーボセクタ近傍の磁化パタンの
一従来例を示す図である。同図において、１７は先行す
るデータセクタの終端を示し、Ｉ８はデータ記録時の回
転変動を吸収するためのギャップであり、後続するサー
ボセクタの信号を読み取るためのＡＧのフィールドを兼
ねている。次に磁化反転のない領域１９を設け、トラッ
クの横断方向に連続して記録された磁化ビット２０と併
せてサーボセクタの始まりを表す。以下磁化ビット２０
をセクタマークと呼ぶ。２１はグレイコード化されたト
ラックデータで、シーク時に必要なトラック位置および
速度情報がこれより生成される。２２は交互に記録され
たバースト状の位置信号であり、トラッキング時の位置
誤差情報を生成する。

また、データセクタ１７はいずれも先頭にＩＤ領域を持
ち、トラック番号、ヘッド番号、およびセクタ番号がデ
ータフォーマット時に記録されている。ゆえにトラッキ
ングを行っている間はＩＤ領域を読むことによってトラ
ック位置を知ることができる。しかしシーク時にはデー
タセクタ内の情報の読み取りは不可能であり、サーボセ
クタの情報だけを利用することになる。

第５図に示すサーボパタンを用いることにより、シーク
時においても離散的ではあるが、トラック位置を知るこ
とができ、しかも前回のサンプル時におけるトラック位
置との差をとることにより、速度を算出することができ
る。

第６図は従来の磁気ディスク装置の磁気ヘッド位置決め
制御部のブロック図である。第６図において２３は磁気
ヘッド群、２４は磁気ヘッド群２３の内−つの磁気ヘッ
ドを選択して再生出力を増幅するヘッドアンプ、２５は
ヘッドアンプ２４で増幅された再生出力をデジタルパル
ス信号に変換するリードパルスディテクタ、２６はヘッ
ドアンプ２４で増幅されたバースト位置信号例えば、２
２ａと２２ｂの再生出力の出力レベルの差を検出し、そ
のレベル差に応じた信号を出力する位置誤差検出回路、
２７は位置誤差検出回路２６からの信号をデジタル信号
に変換するアナログデジタルコンバータ、２８はマイク
ロコンピュータ、２９はマイクロコンピュータ２８から
出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するデジ
タルアナログコンバータ、３０はデジタルアナログコン
バータ２９からのアナログ信号に従いボイスコイルモー
タ３１を駆動するボイスコイルモータドライバ、３２は
リードパルスディテクタ２５から出力されたデジタルパ
ルス信号の内、トラックデータ２１からのデジタルパル
スを入力してトラック番号に変換してマイクロコンピュ
ータ２８に出力するトラックデータデコーダ、３３はリ
ードパルスディテクタ２５から出力されたデジタルパル
スを入力してセクタマーク２０のデジタルパルスのみを
検出してセクタマークパルスを発生するセクタマーク検
出回路、３４は位置誤差検出回路２６及びトラックデー
タデコーダ３２及びセクタマーク検出回路３３の動作タ
イミングを制御するゲート生成回路である。

以上のように構成された磁気ディスク装置について以下
磁気ヘッドのトラッキング時及びシーク時の各部の動作
を説明する。

まずマイクロコンピュータ２８はヘッドアンプ２４に磁
気ヘッド選択信号を送る。選択された磁気ヘッドの再生
出力はヘッドアンプ２４を通して増幅され、リードパル
スディテクタ２５によりデジタルパルスに変換される。

セクタマーク検出回路３３は無データ部１９とセクタマ
ーク２０が磁気ヘッドによって再生されるのを監視して
おり、セクタマーク２０に相当するデジタルパルスを検
出して直ちにセクタマークパルスを発生する。ゲート生
成回路３４は前記のセクタマークパルスをもとにセクタ
マーク２０に後続するトラックデータ２１及びバースト
位置信号２２ａ、　２２ｂの検出タイミングを決定し、
タイミングゲート信号を生成してそれぞれ位置誤差検出
回路２６およびトラックデータデコーダ３２に送る。

また、ゲート生成回路３４は前記のセクタマークバルス
をもとに次のサーボセクタのセクタマークの検出時刻を
推定し、その時刻の前後に若干の時間余裕を持たせたタ
イミングゲート信号を生成してセクタマーク検出回路３
３に送り、セクタマーク２０の誤検出を防いでいる。

トラッキング時において位置誤差検出回路２６は選択さ
れた磁気ヘッドの目標トラックの中心からの位置誤差を
検出し、アナログデジタルコンバータ２７を通してマイ
クロコンピュータ２８に出力する。

マイクロコンピュータ２８は前記の位置誤差をもとにデ
ジタルアナログコンバータ２９及びボイスコイルモータ
ドライバ３０を通してボイスコイルモータ３１を駆動し
、磁気ヘッドを動かして位置誤差を修正する。

シーク時においてマイクロコンピュータ２８はトラック
データデコーダ３２から入力された現在のトラック番号
から目標トラック番号を差引いて残差トラック数を得、
この残差トラック数をもとにマイクロコンピュータ２８
の内部のＲＯＭを参照して目標速度を得る。また、トラ
ックデータデコーダ３２から入力された現在のトラック
番号及び過去のトラック番号から現在の磁気ヘッドの移
動速度を計算し、前記の目標速度と現在の磁気ヘッドの
移動速度との差すなわち速度誤差をもとにデジタルアナ
ログコンバータ２９及びボイスコイルモータドライバ３
０を通してボイスコイルモータ３１を駆動し、磁気ヘッ
ドを動かして速度誤差を修正する。残差トラック数が減
少するに従い前記の目標速度は減少し、残差トラック数
Ｏの時目標速度もＯとなるように設定しであるために磁
気ヘッドは目標トラックにおいて静止する。シーク終了
後は磁気ヘッドが目標トラックの中心に対して位置誤差
をもつため、トラッキング動作へ移行して前記位置誤差
の修正を行う。前記位置誤差が十分小さくなったことを
マイクロコンピュータ２８が認識して後にデータセクタ
の記録再生が可能となる。

（発明が解決しようとする課題） しかし前記従来の構成では第５図に示すようにサーボセ
クタにおけるトラックデータ２１の占める割合は大であ
り、サーボセクタの増大によってデータの容量の低下を
招いている。またデータ容量の確保のため１トラツク当
たりのセクタ数を少なめに設定する必要があり、それが
サーボサンプル周波数を低下させるため充分なサーボ性
能を得ることができない原因となっている。

本発明の目的は従来の欠点を解消し、セクタサーボ方式
におけるトラックデータを使用しない位置検出方法を提
案し、サーボセクタの長さを従来に比して短くしてトラ
ック当たりのセクタ数を上げ、データ容量を高めると同
時にサーボサンプル周波数を上げて、サーボ性能を高め
ることの可能な磁気ディスク装置を提供することである
。

（課題を解決するための手段） 本発明の磁気ディスク装置は、一定速度で回転する磁気
ディスク上にトラックの横断方向に連続して記録された
セクタマークと磁気ヘッドのシーク動作に伴うヘッドギ
ャップの移動軌跡とがある角度を有する磁気ディスク装
置であって、シーク直前のセクタマーク読み取り時刻を
基準としてシーク時にそれぞれのセクタマークを読み取
るまでに要した時間とシークしない場合を想定してそれ
ぞれのセクタマークを読み取るまでに要すると仮想され
る時間との差を検出することにより、磁気ヘッドの位置
情報を得るものである。

（作　用） 本発明による磁気ディスク装置においては、定速度で回
転する磁気ディスク上にトラックの横断方向に連続して
記録されたセクタマークと磁気ヘッドのシーク動作に伴
うヘッドギャップの移動軌跡とがある角度を有する場合
に、シーク直前のセクタマーク読み取り時刻を基準とし
てシーク時にそれぞれのセクタマークを読み取るま°で
に要する時間がシークしない場合を想定して、それぞれ
のセクタマークを読み取るまでに要すると仮想される時
間に比べてトラックの移動量およびシータ方向に応じて
増加あるいは減少することを利用し、前記の二つの時間
の差をもってシーク開始トラックからの相対移動量を得
てシーク制御を行う。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例における磁気ディスり装置の
構成要素の配置関係を示したものである。

同図において、■は磁気ヘッド、２はフレクシャ、３は
アームであり、４は磁気ディスクである。磁気ディスク
４は反時計方向に回転する。５は磁気ヘッド１のシーク
軌道を示し、６はトラックの横断方向に連続して記録さ
れたセクタマークを模式的に線で表したものであり、実
際には１トラツクあたりのセクタ数と同数のセクタマー
クが存在するが、ここでは１本だけ図示する。

次に磁気ヘッドのシーク動作に伴う時間変化について説
明する。第１図において、磁気ディスク４が反時計方向
に回転することにより、シーク軌道５とセクタマーク６
とは、まず始めに最外周に交点を持ち、次第に交点を内
周へと移動させる。

このことは、磁気ヘッドｌがセクタマーク６を読み取る
時刻が磁気ディスク４の回転位相に対して内周のトラッ
クに行く程遅れることを意味する。

この時間遅れを最外周において磁気ヘッド１がセクタマ
ーク６を読み取る場合を時間遅れなしとしてトラック半
径を横軸にしてプロットしたものが第２図の曲線７であ
る。この曲線の傾きは磁気ヘッドのシーク軌道５のへラ
ドギャップ位置における接線方向とセクタマークとのな
す角に依存する。

磁気ヘッドが半径Ｒｔのトラックにおいて、トラッキン
グしているとき、セクタマーク読みとり時刻の磁気ディ
スク回転位相に対する時間遅れは第２図に示すＴｔであ
る。このときセクタマークが読み取られる時間間隔は磁
気ディスクの一回転時間を１トラック当りのセクタマー
ク本数で割ったものに等しく、常に一定に保たれる。シ
ーク時においてはセクタマーク読み取り時間間隔はシー
ク速度に応じて変化し、内周側に向かってシークした場
合には伸長され、外周側に向かってシークした場合には
短縮される。シーク時とトラッキング時のセクタマーク
読み取り時間間隔の差を累積加算してＴｔを加えること
により、シーク中の通過トラックＲｓにおけるセクタマ
ーク読み取り時刻の磁気ディスク回転位相に対する時間
遅れＴｓが計算できる。この時間遅れをもとに、第２図
の曲線７を逆参照すれば、シーク中の通過トラックの位
置Ｒｓを知ることができる。

以上の動作を実現するためのトラック位置検出回路のブ
ロック図を第３図に示す。同図において、８は一定周波
数のクロックを計算して時間測定を行うカウンタ、９は
カウンタ８の出力をセクタパルスの発生毎に出力するラ
ッチ、１ｏはトラッキング時のセクタマーク読み取り時
間間隔に等しい値を保持するレジスタ、１１はレジスタ
１０の値をセクタパルスの発生毎に加算する加算器、１
２は加算器１１の出力を保持するリセット可能なラッチ
、１３はラッチ９の値からラッチ１２の値を減算する減
算器、１４はシーク直前のトラックにおけるセクタマー
ク読み取り時刻の磁気ディスク回転位相に対する時間遅
れの値を保持するレジスタ、１５は減算器１３とレジス
タ１４の値を加算する加算器であり、１６はセクタマー
ク読み取り時刻の磁気ディスク回転位相に対する時間遅
れの値を入力としてトラック位置を出力するように、第
２図の曲線７の入出力を逆にして予め書き込まれたＲＯ
Ｍテーブルである。

次に、トラック位置検出の動作について説明する。シー
ク動作に先立ち、任意のデータトラックにおいて、トラ
ッキングを行っている間は、上記データトラック内のデ
ータセクタの先頭に置かれたＩＤ領域を読み取ることに
より、トラック位置は既に認識されているものとする。

磁気ディスク装置がシーク命令を受けると、初めに現在
のトラック位置をもとにセクタマークを読み取り時刻の
磁気ディスク回転位相に対する時間遅れの値を算出し、
レジスタ１４にストアする。次に図示しないセクタマー
ク検出回路がセクタマークを読み取って出力するセクタ
パルスの発生を待ってセクタパルスと同時にカウンタ８
とラッチ１２をリセットする。そののちにシークを開始
する。カウンタ８はリセット後直ちに計時を始め、以後
セクタパルスが発生する毎にカウンタの値がラッチ９か
ら出力される。一方、レジスタＩＯに保持されているト
ラッキング時のセクタマーク読み取り時間間隔の値は加
算器１１とラッチ１２によってセクタパルスの発生毎に
自己加算され、ラッチ１２から出力されている。この出
力値はシーク開始直前のセクタマーク読み取り時刻を基
準としてシークしない場合を想定して、それぞれのセク
タマークを読み取るまでに要すると仮想される時間に相
当する。減算器１３によってラッチ９からラッチ１２の
値が減算され、加算器１５によりレジスタ１４の値が加
算されて、セクタマーク読み取り時刻の磁気ディスク回
転位相に対する時間遅れの値が算畠される。この値がＲ
ＯＭテーブルによってトラック位置に変換されて８力さ
れる。

上記のトラック位置検出回路の動作は比較的簡単であり
、カウンタ８およびラッチ９をのぞいてマイクロコンピ
ュータ内部のソフトウェアによっても容易に実現可能で
ある。

シーク時においては、上記のトラック位置検出回路によ
ってセクタ毎に得られたトラック位置をもとに速度情報
および目標速度が生成され、速度制御を行いながら目標
トラックへ移動する。トラッキング時には、従来と同様
、サーボセクタ上に記録されているトラッキング専用の
位置信号を用いて制御を行う。

第４図は本発明の実施例におけるサーボセクタ近傍の磁
化パタンを示す図である。なお、第４図において番号で
示した各要素は、第５図の従来例に示した同一番号の要
素と同じである。本発明で利用するサーボセクタは基本
的にはセクタマークとトラック毎に交互に記録されたバ
ースト・位置信号だけでよく、従来例で用いられている
トラッキングデータを必要としない。

（発明の効果） 本発明による磁気ディスク装置によれば、セクタサーボ
方式を用いたヘッド位置決めを行う際に必要とされてい
るトラック位置の検出を、従来使用されていたトラック
データを用いずに、かつ新たな信号を付加せずに実現し
ており、サーボセクタの長さを短縮させ、ｌトラック当
りのセクタ数を増加させて磁気ディスク装置の記憶容量
を上げることができる。また、それによりサーボ情報の
サンプル周波数もわずかに上昇し、サーボ性能を高める
ことができる。また、サーボ性能をさらに向上させるた
めに、セクタ当りの記憶容量を滅らして、１トラック当
りのセクタ数を一層増大させた場合にもサーボセクタの
長さがあまり負担とならないなど、設計時の自由度が従
来例に比較して大きく、その実用上の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における磁気ディスク装置の
構成要素の配置関係図、第２図は磁気ヘッドがセクタマ
ークを読み取る時刻が磁気ディスクの回転位相に対して
生じる時間遅れを最外周においてＯとして、トラック半
径を横軸にしてプロットした曲線図、第３図は本発明の
磁気ディスク装置のトラック位置検出回路のブロック図
、第４図は同サーボセクタの磁化パタンを示す図、第５
図は従来の磁気ディスク装置に採用されているセクタサ
ーボ方式によるサーボセクタの磁化パタンを示す図、第
６図は従来の磁気ディスク装置の磁気ヘッド位置決め制
御部のブロック図である。 １・・・磁気ヘッド、　　２・・・フレクシャ、３・・
・アーム、　４・・・磁気ディスク、　５・・・磁気ヘ
ッドのシーク軌道、　　６・・・セクタマーク、　　７
・・・曲線、　　８・・・カウンタ、９．１２・・・ラ
ッチ、　１０．１４・・・レジスタ、１１、１５・・・
加算器、　１３・・・減算器、　１６・・ＲＯＭテーブ
ル、　１７・・・先行するデータセクタの終端、　１８
・・・ギャップ、　１９・・・磁化反転のない領域、　
２０・・・磁化ビット（セクタマーク）、　２１・・・
トラックデータ、２２・・・バースト状の位置信号。 特許出願人　松下電器産業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一定速度で回転する磁気ディスク上にトラックの横断方
   向に連続して記録されたセクタマークと磁気ヘッドのシ
   ーク動作に伴うヘッドギャップの移動軌跡とが、ある角
   度を有する磁気ディスク装置であって、シーク直前のセ
   クタマーク読み取り時刻を基準として、前記シーク時に
   それぞれのセクタマークを読み取るまでに要した時間と
   、シークしない場合を想定してそれぞれのセクタマーク
   を読み取るまでに要すると仮想される時間との差を検出
   することにより、前記磁気ヘッドの位置情報を得ること
   を特徴とする磁気ディスク装置。