JPH04252415A - 磁気ディスクおよび磁気ディスク装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セクタサーボ方式を使
用した磁気ディスクおよびその磁気ディスク装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録技術の進展に伴い、従来
、計算機の補助記録装置として利用されてきたフレキシ
ブルディスク装置は年々大容量化が図られており、線記
録密度の向上に対応して記録トラック密度を向上させる
ため、従来のオープンループ方式のヘッド位置決めに代
わって、ディスク上に記録されたサーボ信号をもとにヘ
ッドを情報記録トラック上に位置決めするサーボ方式が
導入されるに至った。

【０００３】サーボ方式の磁気ディスク装置においては
、その磁気ヘッドが、目的のデータが記録された情報ト
ラック上に正確に位置決めされているかどうかが重要で
ある。したがって、サーボ方式の磁気ディスク装置にお
いて高いトラック密度を実現するためには、磁気ヘッド
が目標とする情報トラックの中心からどれだけずれてい
るかを検出するためのトラッキングエラー信号を、正確
かつ安定に得ることが不可欠である。

【０００４】さて、一般的に磁気ディスク装置ではトラ
ック追従制御を行うために、ディスク上にサーボパター
ンを配置し、トラッキングエラー信号を発生させている
が、サーボパターンの記録されている場所によりサーボ
面サーボとデータ面サーボに大別される。サーボ面サー
ボはサーボパターンだけが記録されたディスク面を持ち
、特に大型の磁気ディスクにおいて使用されている。 一方、データ面サーボは同一ディスク面上にデータとサ
ーボパターンが書き込まれている。フレキシブルディス
ク装置においては、専用にサーボ面を設けることができ
ないことと、可換メディアであるため偏心が大きいこと
などからセクタ毎にサーボパターンを記録したセクタサ
ーボ方式が用いられる。

【０００５】従来の磁気ディスクのセクタサーボ方式に
用いられるサーボパターンを図３の模式図により説明す
る。図３において、平行に引かれた水平線は情報トラッ
クを示し、ハッチングを施した矩形の領域はそれぞれサ
ーボパターンを示している。サーボパターン２０１　お
よびサーボパターン２０２　は情報トラック上に配置さ
れており、サーボパターン２０３　およびサーボパター
ン２０４　は情報トラックから半トラックピッチずれた
位置に配置されている。磁気ヘッドは図上、左から右方
向へトレースしていく。これらサーボパターンを読み取
る磁気ヘッドはほぼトラック幅に近い幅をもっており、
磁気ヘッドに誘起する再生信号は鎖交磁束数に比例して
大きくなるので、磁気ヘッドがサーボパターンをトレー
スする面積に比例して再生信号は大きくなる。磁気ヘッ
ドがｎ番目のトラックをトレースしているとすると、ま
ずサーボパターン２０２　に対応する再生信号が発生し
、続いてサーボパターン２０３　、サーボパターン２０
４　にそれぞれ対応する再生信号が発生する。それぞれ
の再生信号の大きさはサーボパターン２０２　に対応す
るものがもっとも大きく、およそその半分程度の大きさ
の再生信号が、サーボパターン２０３とサーボパターン
２０４　で発生する。サーボパターン２０３　とサーボ
パターン２０４　はそれぞれ半トラックピッチずれた位
置に配置されているので、磁気ヘッドがちょうど中心を
トレースしているときには、サーボパターン２０３　と
サーボパターン２０４　の再生出力は等しくなる。磁気
ヘッドがｎ番目のトラックの中心からややずれて、ｎ−
１番目のトラックよりをトレースした場合には、サーボ
パターン２０３　をトレースする面積がサーボパターン
２０４　をトレースする面積より大きくなるので、再生
信号の大きさもそれに応じてサーボパターン２０３　の
再生信号がサーボパターン２０４　の再生信号より大き
くなる。したがって、磁気ヘッドをｎ番目のトラック上
に位置決めしたい場合は、サーボパターン２０３　とサ
ーボパターン２０４　の再生出力が等しくなる位置に磁
気ヘッドを位置決めすればよい。

【０００６】図４に従来の磁気ディスク装置の、上記図
３のサーボパターンを処理してトラッキングエラー信号
を検出する処理回路のブロック図を示す。磁気ディスク
２０５に図３のサーボパターンが記録されている。

【０００７】磁気ディスク２０５　上のサーボパターン
は磁気ヘッド２０６　で読み取られ、増幅器２０７　で
所定の増幅、フィルタリングを受けた後、振幅検出回路
２０８　に入力される。一方増幅器２０７　の出力はデ
コーダ２０９　にも入力され、デコーダ２０９　におい
て磁気ヘッド２０６　で読み取ったサーボパターンがど
のサーボパターンかが弁別される。 振幅検出回路２０８　の出力はレジスタ２１３　、２１
４　、２１５　に保持される。レジスタ２１３　、２１
４　、２１５　の入力はデコーダ２０９　の弁別出力で
制御されるスイッチ２１０　、２１１　、２１２　によ
って開閉され、それぞれのレジスタに別々のサーボパタ
ーンに対応する再生信号の振幅値が保持される。 演算回路２１６　では、レジスタ２１３　、２１４、２
１５　に保持された再生信号の振幅値からトラッキング
エラー信号を演算して求める。もっとも簡単な方法は、
一方の振幅値が大きくなると、もう一方の振幅値が小さ
くなるような対のサーボパターン同志の振幅値をもって
トラッキングエラー信号とすることである。たとえば、
図３において、ｎ番目のトラック上に位置決めしようと
する場合は、サーボパターン２０３　とサーボパターン
２０４　の振幅値の差をとれば、ちょうどｎ番目のトラ
ックの中心に磁気ヘッドがあるとき、”０”となるトラ
ッキングエラー信号が得られる（たとえば、日経エレク
トロニクス１９８７．１．１６．Ｎｏ．４１３　）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の磁
気ディスク装置では、振幅値によってトラッキングエラ
ー信号を得ているため、振幅値のばらつきによって検出
感度が変動するという問題があった。振幅値のばらつき
は、磁気ヘッド２０６　や磁気ディスク２０５　の特性
のばらつきによるものの他、磁気ヘッド２０６　の位置
によって磁気ディスク２０５　との相対速度が変化する
ことによっても発生し、何らかの補正手段を設ける必要
がある。特に、後者は磁気ヘッド２０６　の位置がアク
セス動作によって磁気ディスク２０５　の外周側から内
周側、内周側から外周側へと移動するたびにその都度補
正が必要である。また、制御系をマイクロコンピュータ
などを使用したディジタル制御で行う場合、比較的高価
なアナログ−ディジタル変換手段が不可欠であるという
問題があった。

【０００９】本発明は上記問題を解決するものであり、
磁気ヘッドや磁気ディスクの特性のばらつきや経時変化
によって変化するサーボパターンの振幅値にかかわらず
、正確なトラッキングエラー信号を得ることができる磁
気ディスクとその磁気ディスク装置を提供することを目
的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明の磁気ディスクは、情報記録トラック上に、第１
のアジマス角で記録された第１のサーボパターンを配置
し、前記情報記録トラックからほぼ半トラックピッチず
れた位置に、第２のアジマス角で記録された第２のサー
ボパターンを配置し、前記第１のサーボパターンと第２
のサーボパターンの記録周波数を記録再生ヘッドとディ
スクの相対速度によって調整したことを特徴とするもの
である。

【００１１】さらに本発明の磁気ディスク装置は、上記
磁気ディスクから、サーボパターンを検出するサーボパ
ターン読み取り手段と、前記サーボパターン読み取り手
段から出力された第１のサーボパターンの再生信号に位
相同期した連続発信信号を発生するＰｈａｓｅ　　ｌｏ
ｃｋｅｄ　　Ｌｏｏｐ手段と、前記Ｐｈａｓｅｌｏｃｋ
ｅｄ　　Ｌｏｏｐ手段から出力された連続発信信号と前
記サーボパターン読み取り手段から出力された第２のサ
ーボパターンの再生信号との位相差を検出する位相検波
手段とを備え、前記位相検波手段から出力されたトラッ
キングエラー信号を基に所定の情報トラック上に前記記
録再生ヘッドの位置決めを行うことを特徴とするもので
ある。

【００１２】

【作用】上記構成により、互いにアジマス角の異なる第
１のサーボパターンと第２のサーボパターンの再生信号
の位相関係はそれらを読み取る記録再生ヘッドの位置に
よって変化することから、トラッキングエラー信号は、
Ｐｈａｓｅ　　ｌｏｃｋｅｄ　　Ｌｏｏｐ（ＰＬＬ）手
段によって得られる第１のサーボパターンに位相同期し
た連続発信信号と、第２のサーボパターンの再生信号と
の位相差を位相検波することによって得られる。よって
、振幅値には全く依存せずにトラッキングエラー信号が
得られ、様々な原因によって発生する振幅値を補正する
必要がなく、さらにトラッキングエラー信号をディジタ
ル信号として取り出すことも、位相差をカウントするこ
とによって容易に実現される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の一実施例における磁気ディスク
のトラッキング用サーボパターンの一例を示すパターン
図である。

【００１４】図１において、平行に引かれた水平線は情
報トラックを示し、ハッチングを施した矩形の領域はそ
れぞれサーボパターンを示している。磁気ヘッドは図上
、左から右方向へトレースしていき、たとえば磁気ヘッ
ドがｎ番目の情報トラック上にあるとすると、順番にサ
ーボパターン１０２　、サーボパターン１０３　、サー
ボパターン１０４　をトレースしていくことになる。サ
ーボパターン１０１　とサーボパターン１０２　は情報
トラック上に配置され、そのアジマス角は情報トラック
とほぼ垂直に記録されている。隣接する情報トラック上
にあるサーボパターン１０１　とサーボパターン１０２
　は千鳥状に配置されている。これは、隣接する情報ト
ラック上のサーボパターン同志を接して配置すると、磁
気ヘッドがこれらを同時に読み取った場合、波形が干渉
しあって正しい波形再生ができないこと、およびサーボ
パターンの記録時にフリンジング効果と呼ばれる現象に
よって隣接するパターン間に未記録の部分ができてしま
うことによる。サーボパターン１０１　とサーボパター
ン１０２の記録周波数は同一か整数倍の関係にあって、
サーボパターン記録時それぞれの磁化反転が位相的に一
致するように記録される。またサーボパターン１０３　
とサーボパターン１０４　はそれぞれ情報トラックに中
心から半トラックピッチずれた位置に同様に千鳥状に配
置されている。こちらのサーボパターン１０３　とサー
ボパターン１０４　にはアジマス角が付けられており、
磁気ディスク上の磁化反転は情報トラックの番号が大き
くなるにつれてより図上右側、時間的には遅れる方向に
ずれていく。サーボパターン１０３とサーボパターン１
０４　についても同様に記録周波数は同一か整数倍の関
係にあり、磁化反転の位相が一致するように記録されて
いる。

【００１５】図２に本発明の一実施例における磁気ディ
スク装置の、上記図１のサーボパターンを処理してトラ
ッキングエラー信号を検出する処理回路のブロック図を
示す。磁気ディスク１０５　に図１のサーボパターンが
記録されている。

【００１６】磁気ディスク１０５　上のサーボパターン
は磁気ヘッド１０６　で読み取られ、増幅器１０７　で
所定の増幅、フィルタリングを受けた後、増幅器１０７
　の出力はデコーダ１０８　に入力され、デコーダ１０
８　において磁気ヘッド１０６　で読み取ったサーボパ
ターンがどのサーボパターンかが弁別される。デコーダ
１０８　は、サーボパターンが情報トラック上に記録さ
れたサーボパターン１０１　とサーボパターン１０２　
であるときは、スイッチ１０９　を閉じ、増幅器１０７
の出力をＰｈａｓｅ　　ｌｏｃｋｅｄ　　Ｌｏｏｐ（以
下、ＰＬＬと略す）１１０　に入力する。ＰＬＬ１１０
　では、サーボパターン１０１　およびサーボパターン
１０２　に同期した連続発信信号を発生する。位相検波
器１１１　ではＰＬＬ１１０　から出力された連続発信
信号と、増幅器１０７　から出力されたサーボパターン
の再生信号の位相差に応じた信号を出力する。またデコ
ーダ１０８はサーボパターン１０３　あるいはサーボパ
ターン１０４　を検出すると、スイッチ１１２を閉じ、
そのときの位相検波器１１１　の出力がトラッキングエ
ラー信号として取り出される。

【００１７】上記構成による動作を、磁気ヘッド１０６
　が図１に示すｎ番目の情報トラック上にあり、サーボ
パターン１０３　とサーボパターン１０４　を共に検出
できる範囲でトラックずれを起こしている場合について
説明する。この場合、磁気ヘッド１０６　はサーボパタ
ーン１０２　、１０３　、１０４　を順次トレースして
いくことになる。サーボパターン１０３　とサーボパタ
ーン１０４　については得られる情報は同じなので、よ
り信頼性の高い方を選択する。信号振幅の大きい方がＳ
／Ｎ的にも有利なので、ｎ−１番目のトラック側にずれ
た場合はサーボパターン１０３　を、逆にｎ＋１番目に
ずれた場合はサーボパターン１０４　を選択すればよい
。

【００１８】まず、磁気ヘッド１０６　がｎ番目の情報
トラックの中心をトレースしている場合、最初にトレー
スするサーボパターン１０２　の再生波形がＰＬＬ１１
０　に入力され、サーボパターン１０２　の再生信号に
位相同期した連続発信信号が出力され、位相検波器１１
１　ではこれと次にトレースするサーボパターン１０３
　の再生信号との位相差に応じた信号を出力する。この
とき、トラッキングエラー信号がちょうど情報トラック
上にあることを示すように、予めサーボパターンを記録
するときにこのときの位相差を”０”となるように設定
する。

【００１９】このように設定されたサーボパターンのも
とで、磁気ヘッド１０６　がｎ＋１番目の情報トラック
の方向へずれたとすると、サーボパターン１０２　から
検出される再生信号の位相は、アジマス角が情報トラッ
クに対してほぼ垂直方向に付けられているので、ほとん
ど変化することはない。一方、サーボパターン１０３　
、サーボパターン１０４　から再生される再生信号の位
相は、アジマス角の効果で磁化反転が図上右側にずれる
ので、時間的には遅れる方向にずれを生じる。この位相
のずれ量は情報トラックの中心からの磁気ヘッドのずれ
量に比例し、ちょうど情報トラックの中心に磁気ヘッド
が位置するとき、位相差が”０”となる。逆に、磁気ヘ
ッド１０６　がｎ−１番目の情報トラック側にずれたと
すると、今度はサーボパターン１０３　、サーボパター
ン１０４　から検出される再生信号の位相は時間的に進
む方向にずれを生じる。すなわち、サーボパターン１０
１　あるいはサーボパターン１０２　の再生信号の位相
を基準としてサーボパターン１０３　およびサーボパタ
ーン１０４　の再生信号の位相差を計ることによって、
磁気ヘッド１０６　の情報トラックの中心からのトラッ
キングエラー量を検出することができる。

【００２０】さて、一般に磁気ディスクは一定回転速度
で駆動される。この場合、一定の信号周波数で記録を行
うと、磁気ディスクの内周側と外周側では物理的な記録
密度が変化する。内周側では記録される波形の波長は短
くなり、外周側に記録される波形の波長は逆に長くなる
。仮に、サーボパターンを磁気ディスク上の記録位置に
かかわらず一定の周波数で記録した場合を考える。アジ
マス角が一定である限り、情報トラックの中心からの磁
気ヘッドのずれ量（以下、オフトラック量と記す）に対
する、磁気ディスク上の記録波形のずれ量は一定である
。一方、記録される波形の波長は外周側に近づくにつれ
て長くなるので、位相差として捉えた磁気ディスク上の
記録波形のずれ量は相対的に小さくなる。すなわち、同
一のオフトラック量に対するトラッキングエラー信号の
検出感度が減少することになる。逆に内周側に近づくと
今度はトラッキングエラーの検出感度が上がることにな
る。

【００２１】本実施例ではこのような磁気ディスク１０
５　の位置によってトラッキングエラー信号の検出感度
が変化することを防ぐため、外周側ではサーボパターン
の記録周波数を高め、内周側ではサーボパターンの記録
周波数を下げるという調整を行っている。これによって
、磁気ディスク１０５　上に記録される物理的な記録波
長を一定にし、磁気ヘッド１０６　の位置にかかわらず
トラッキングエラー信号の検出感度を一定に保つことが
できる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、互い
にアジマス角の異なる第１のサーボパターンと第２のサ
ーボパターンの再生信号の位相関係はそれらを読み取る
記録再生ヘッドの位置によって変化することから、トラ
ッキングエラー信号は、ＰＬＬ手段によって得られる第
１のサーボパターンに位相同期した連続発信信号と、第
２のサーボパターンの再生信号との位相差を位相検波す
ることによって得ることができる。よって、磁気ヘッド
や磁気ディスクの特性のばらつきや、あるいは磁気ヘッ
ドの磁気ディスク上での位置などによって変化するサー
ボパターンの振幅値には全く依存せずに正確なトラッキ
ングエラー信号を得ることができ、様々な原因によって
発生する振幅値を補正する必要がなく、さらにトラッキ
ングエラー信号をディジタル信号として取り出すことも
、位相差をカウントすることによって容易に実現される
。また、磁気ディスクの内外周での磁気ヘッドと磁気デ
ィスクの相対速度の変化に応じてサーボパターンの記録
周波数を変化させることによって、磁気ヘッドの位置に
かかわらずトラッキングエラー信号の検出感度を一定に
保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における磁気ディスクのトラ
ッキング用サーボパターンを示すパターン図である。

【図２】本発明の一実施例における磁気ディスク装置の
トラッキングエラー信号を検出するための処理回路のブ
ロック図である。

【図３】従来の磁気ディスクのトラッキング用サーボパ
ターンを示すパターン図である。

【図４】従来の磁気ディスク装置のトラッキングエラー
信号を検出するための処理回路のブロック図である。

【符号の説明】

１０１　〜１０４　　　サーボパターン１０５　　　　
　　　　　磁気ディスク１０６　　　　　　　　　磁気
ヘッド １０７　　　　　　　　　増幅器 １０８　　　　　　　　　デコーダ １０９　，１１２　　　スイッチ １１０　　　　　　　　　ＰＬＬ １１１　　　　　　　　　位相検波器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　情報記録トラック上に、第１のアジマ
   ス角で記録された第１のサーボパターンを配置し、前記
   情報記録トラックからほぼ半トラックピッチずれた位置
   に、第２のアジマス角で記録された第２のサーボパター
   ンを配置し、前記第１のサーボパターンと第２のサーボ
   パターンの記録周波数を記録再生ヘッドとディスクの相
   対速度によって調整したことを特徴とするセクタサーボ
   方式の磁気ディスク。
2. 【請求項２】　　情報記録トラック上に、第１のアジマ
   ス角で記録された第１のサーボパターンを配置し、前記
   情報記録トラックからほぼ半トラックピッチずれた位置
   に、第２のアジマス角で記録された第２のサーボパター
   ンを配置し、前記第１のサーボパターンと第２のサーボ
   パターンの記録周波数を記録再生ヘッドとディスクの相
   対速度によって調整したセクタサーボ方式の磁気ディス
   クから、前記サーボパターンを検出するサーボパターン
   読み取り手段と、前記サーボパターン読み取り手段から
   出力された第１のサーボパターンの再生信号に位相同期
   した連続発信信号を発生するＰｈａｓｅ　　ｌｏｃｋｅ
   ｄ　　Ｌｏｏｐ手段と、前記Ｐｈａｓｅ　　ｌｏｃｋｅ
   ｄ　　Ｌｏｏｐ手段から出力された連続発信信号と前記
   サーボパターン読み取り手段から出力された第２のサー
   ボパターンの再生信号との位相差を検出する位相検波手
   段とを備え、前記位相検波手段から出力されたトラッキ
   ングエラー信号を基に所定の情報トラック上に前記記録
   再生ヘッドの位置決めを行うことを特徴とする磁気ディ
   スク装置。