JPH06168554A

JPH06168554A - 磁気ディスクドライブ装置

Info

Publication number: JPH06168554A
Application number: JP31913492A
Authority: JP
Inventors: Takeyuki Suga; 健之須賀
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1994-06-14

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気ヘッド７を目標トラックに高速かつ高精度
に位置決めする。【構成】データ面サーボ方式の磁気ディスクドライブ装
置に、磁気ヘッド７の移動速度が高速のときにはサーボ
情報の分解能を低くし、また、磁気ヘッド７の移動速度
が低速のときにはサーボ情報の分解能を高くするよう
に、磁気ヘッド７の移動速度に応じて、速度制御時に使
用するサーボ情報を選択してサーボ情報の分解能を可変
するサーボ情報分解能可変手段31を設けたことにより、
正確にサーボ情報を検出することができて、高精度の速
度制御が可能になるとともに、制御系としての安定性が
確保できる。また、低速時の速度分解能を高くできるこ
とにより、速度制御から位置制御に切り換える際の突入
速度のばらつきを極めて小さくできるので、セトリング
時間の短縮ができて磁気ディスクドライブ装置の性能向
上が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は情報処理装置用の磁気デ
ィスクドライブ装置に関し、特にデータ面の所定領域に
サーボ情報を形成した磁気ディスクに対して、磁気ヘッ
ドをサーボ情報に従って位置決め制御する磁気ディスク
ドライブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気ディスクドライブ装置では、
磁気ディスクドライブ装置に組み込まれた磁気ディスク
のうちの一面にサーボ情報を磁気的に形成してサーボヘ
ッドを目標トラックに位置決めし、その他の磁気ディス
ク面をデータ面としてデータヘッドにより情報の記録・
再生を行うサーボ面サーボ方式が広く採用されている。
しかし、この方式では、磁気ディスクドライブ装置の使
用環境の変化、特に温度上昇によって、サーボ面のサー
ボトラックとデータ面のデータトラックの位置ずれ、い
わゆるサーマルオフトラックを生じやすく、本質的にト
ラック密度を高めることができないという問題を有して
いた。

【０００３】そこで最近では、磁気ディスクドライブ装
置に組み込まれた磁気ディスクの全面をデータ面として
用い、そのデータ面に離散的にサーボ情報を形成して、
磁気ヘッドを目標トラックに位置決めするデータ面サー
ボ方式が採用され始めている。たとえば、特開昭51-131
607 号公報では、サーボセクタ内にトラック番号をコー
ド化しておき、この情報を基に磁気ヘッドを目標トラッ
クに移動させるという方法が提唱されている。この方法
は、シーク時に磁気ヘッドが通過するトラックの位置情
報を離散的に得ることにより、セクタ間の平均速度を求
め、指令速度と比較することにより速度制御を行ってい
る。そのため、機械的にも簡素で、かつ積層する磁気デ
ィスク枚数が少ない場合でもコストパフォーマンスが良
いので最近広く用いられている。しかし、このトラック
番号をコード化して磁気ディスク面上のサーボセクタに
記憶する方式では、１データトラックに１種類のコード
しか割り当てられていないため、サーボセクタ毎に得ら
れるトラックの位置情報は最大１トラックの誤差を生じ
る。速度検出誤差δＶは、トラックピッチをＸｔｐ、サ
ーボセクタの間隔をＴｓとすると、 δＶ＝Ｘｔｐ／Ｔｓで表わされ、約数cm／ｓｅｃに相当する。通常、シーク
動作から追従制御動作に切り換わる過渡状態において
は、目標トラックへの安定な突入を可能にするため、磁
気ヘッドの移動速度を約数cm／ｓｅｃ程度に十分管理す
る必要がある。したがって、速度検出誤差が数cm／ｓｅ
ｃも存在する中で磁気ヘッドの移動速度を精度良く制御
することは非常に困難である。その結果、磁気ヘッドは
目標トラックを大きくオーバーシュートまたはアンダー
シュートしたりして、正確にオントラックするまでに長
い時間を要することになる。また、最悪時にはシークエ
ラーを生じ致命的な欠陥となりかねない、すなわち、こ
のことは、磁気ヘッド位置決め装置全体の性能を向上す
る上で大きな課題となっている。

【０００４】そこで、上記問題を解決するために、特開
平4-79079 号公報では、高密度な磁気ヘッドの位置確認
を行うことによって、磁気ヘッドの移動速度をより高い
分解能で検出して、低速時でも安定で高帯域の速度制御
が可能となる磁気ヘッドの位置決め信号生成方法および
位置決め制御方法が提唱されている。

【０００５】以下、上述した従来の磁気ディスクドライ
ブ装置（特開平4-79079 号公報）について図面を参照し
ながら説明する。図４は従来の磁気ディスクドライブ装
置に用いられる磁気ディスクの記録パターンを概略的に
示した配置図である。図４において、１はサーボセク
タ、２はデータセクタであり、これらサーボセクタ１と
データセクタ２によりセクタ３を形成している。なお、
このサーボセクタ１では、磁気ヘッドによる記録が禁止
されている。

【０００６】図５は図４におけるサーボセクタ部周辺の
記録パターンを示す詳細配置図である。図５において、
各セクタは、ＡＧＣ部４、ＤＣイレース部５、サーボ情
報部６の３つで磁気的に埋め込み形成されたサーボセク
タ１と、データを記録・再生するデータセクタ２で構成
されている。このＤＣイレース部５は、磁気ヘッドがＤ
Ｃイレース部を通過しても、ある一定時間再生信号が発
生しないことににより、ＤＣイレース部の後に位置する
サーボ情報部を検出するためのものであり、また、ＡＧ
Ｃ部４は、記録・再生回路のゲインを調整するためのも
のである。そして、サーボ情報部６には、トラックアド
レス情報を得るためのトラックコード部６ａと、追従制
御時に磁気ヘッドのオントラックからの位置ずれ情報を
得るための位置情報部６ｂが設けられている。このトラ
ックコード部６ａには、サーボ情報部６の始まりを示す
シンクビットＳ、インデックスビットＸ、磁気ディスク
のゾーンを判断するコードビットＡ，Ｂ，Ｃ、12トラッ
クを周期とし、かつ３トラックのずれを持つコードビッ
トＤ，Ｅ、６トラックを周期とし、かつこのコードビッ
トＤとの間で少なくとも1.5 トラックのずれを持つコー
ドビットＦ、さらに、３トラックを周期とする３位相の
コードビットＧ，Ｈ，Ｉのダイビットパターンが埋め込
み形成されている。そして、これら各コードビットは、
コードビットＡ，Ｂ，Ｃ信号が磁気ディスク面内のイン
ナー領域とアウター領域などの領域識別用であり、ま
た、コードビットＤ，Ｅ，Ｆ信号が12トラックから３ト
ラックに限定するためのコードであり、さらに、コード
ビットＧ，Ｈ，Ｉ信号は３トラックからトラックピッチ
の１／４幅にまで限定するためのコードである。また、
位置情報６ｂは、バースト信号Ａとバースト信号Ｂから
構成され、サーボセクタ１の各トラックに対して半トラ
ックのずれを持つように設定されている。

【０００７】図６は図５のサーボセクタ１に対して磁気
ヘッドを磁気ディスクの内周から外周に向かって低速移
動させたときの再生信号の理想的な出力波形図である。
図６において、各再生信号の傾斜部は、磁気ヘッドが有
限の幅を持っているため、磁気ヘッドが各コードビット
を横切る際の磁気ヘッドの幅に対するコードビットの占
める割合に応じた出力値により定まる。また、00から11
までの番号は図５に示した12トラック周期のトラック番
号に対応し、また、ａからｌまでのアルファベットはデ
ータトラックとは半トラックピッチずれた12トラック周
期のサーボトラック番号を示している。そして、コード
ビットＤ，Ｅ，Ｆは、予め設定されたレベルを境に２値
化処理し、また、コードビットＧ，Ｈ，Ｉは、各々の再
生出力をピークホールドした後、各々の値を比較して２
値化処理するとともに、コードビットＧ，Ｈ，Ｉの内で
最も低い値をホールドしている信号に予め設定したオフ
セットを付加して、対応する信号との比較を再度２値化
処理することにより、１トラックピッチの１／４幅の分
解能で磁気ヘッドの位置を認識することができる。

【０００８】図７は図６のコードビットＧ，Ｈ，Ｉを用
いた１トラックピッチの１／４幅の分解能を有する位置
確認方法の説明図である。磁気ヘッドが磁気ディスクの
半径方向に移動したとき、サーボ情報部のトラックコー
ド部のコードビットＧ，Ｈ，Ｉから得られるアナログ信
号のピーク値を継なぎ合せると図７のようになる。磁気
ヘッドが図７に示した位置ｐにいたとすると、コードビ
ットＧ、コードビットＨ、コードビットＩのそれぞれの
ピーク値は、図７に示したような値をそれぞれとる。こ
こで、Ｇ＞Ｈ、Ｈ＞Ｉ、Ｉ＞Ｇの比較を行うと、コード
ビットＧ、コードビットＨ、コードビットＩの順にピー
ク値が大きいということが判明する。いま、コードビッ
トＤ，Ｅ，Ｆによって限定された３トラックをｄ，ｅ，
ｆトラックであるとすると、上記条件を満たす領域はｅ
３もしくはｅ４となる。そして次に、最も小さな値を示
したコードビットＩのピーク値に規格化した最大信号振
幅の半分α（この場合0.5 ）を加えて、再度Ｈ＞Ｉかど
うかの比較を行うと、Ｈ＜Ｉ＋αの出力結果が得られ、
磁気ヘッドはｅ３の領域に位置していることが判明す
る。よって、１トラックピッチの１／４幅の分解能で磁
気ヘッドの位置認識を行うことが可能となる。

【０００９】図８は従来の磁気ディスクドライブ装置に
おける磁気ヘッドの位置決め制御回路構成を示すブロッ
ク図であり、サーボ情報が埋め込み形成された磁気ディ
スクからサーボ情報を検出して磁気ヘッドを目標トラッ
クに位置決めするものである。図８に示すように、磁気
ヘッド７によって磁気ディスク８から再生された再生信
号は、プリアンプ９によって増幅された後、サーボセク
タ１の中に埋め込まれたＡＧＣ部４を用いて出力値を規
格化するＡＧＣアンプ10に伝えられる。このＡＧＣアン
プ10と、ＡＧＣアンプ10によって規格化した信号を定め
られたしきい値にて２値化する２値化回路11と、連続し
た２値化信号の中から最もその間隔の長いＤＣイレース
部５を検出するＤＣイレース検出回路12と、ＤＣイレー
ス部５を検出すると同時にカウンタをスタートさせて、
サーボセクタ１に埋め込み形成してあるトラックコード
部６ａの各コードビットと位置情報６ｂの各バースト信
号を検出するためのゲート信号を作成するゲート作成回
路13とが直列に接続されており、これらによりサーボ情
報復調器14が構成されている。

【００１０】これらトラックコード部６ａと位置情報６
ｂは、ゲート信号が開いている期間で２値化処理または
ピークホールド回路15によって順次ピーク値が保持さ
れ、Ａ／Ｄ変換器16さらにＩ／Ｏポート17を介してＣＰ
Ｕ18に取り込まれ、演算により速度信号および位置信号
が作成される。また、この各信号が取り出されるゲート
発生回路13によってデータセクタの時間幅を持つ信号が
発生される。この区間は、データの記録・再生が可能な
区間であり、これ以外の区間は磁気ヘッドによる記録が
禁止されている。

【００１１】以上のような過程を磁気ディスクの回転に
したがって繰り返すことによって、各データ面からサー
ボ情報を取り出して、ＣＰＵ18で演算を行って速度信号
および位置信号を作成し、Ｉ／Ｏポート19さらにＤ／Ａ
変換器20を介してＶＣＭドライバ21に入力され、磁気ヘ
ッド７を備えたアクチュエータ22を駆動させて、磁気ヘ
ッド７を目標トラックに高速かつ高精度に位置決めする
ことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の磁気ディスクドライブ装置（特開平4-79079 号公
報）におけるサーボパターンを用いてトラック幅の１／
４まで磁気ヘッド７の位置を認識することができても、
磁気ヘッド７を目標トラックに高速移動させることがで
きなかった。

【００１３】以下に、その理由について図９を用いて説
明する。すなわち、磁気ヘッド７が移動していない場合
には、磁気ヘッド７で磁気ディスク８上のサーボ情報を
再生して磁気ディスク８上の位置を正確に検出すること
ができるが、磁気ヘッド７が移動中の場合には、同一の
サーボセクタ内を斜めに横切ることになるため、磁気デ
ィスク８上の位置を正確に検出することができない場合
が生じる。つまり、図９のＡ1 に示したように、斜めに
横切る範囲が位置を認識できる最小の分解能以内であれ
ば、正確に磁気ヘッド７の位置を検出することができる
が、図９のＡ2に示したように、斜めに横切る範囲が位
置を認識できる最小の分解能以上であれば、正確に磁気
ヘッド７の位置を検出するきことができない。これは、
位置を認識できる最小の分解能毎にトラック情報が与え
られているため、磁気ヘッド７がサーボセクタ内を斜め
に横切る範囲が位置を認識できる最小の分解能以上とな
ると、磁気ヘッド７の位置を認識することができないこ
とになる。これにより、目標トラックに磁気ヘッド７を
正確に位置決めすることができず、最悪の場合にはシー
クエラーを生じて致命的な欠陥となることがある。

【００１４】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、磁気ヘッドを目標トラックに高速かつ高精度に位置
決めすることのできる磁気ディスクドライブ装置を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の磁気ディスクドライブ装置は、データの記録
面と同一の磁気ディスク面に磁気ヘッドを目標トラック
に位置決めするためのサーボ情報を磁気的に形成したデ
ータ面サーボ方式の磁気ディスクドライブ装置であっ
て、磁気ヘッドの移動速度に応じて磁気ディスクから得
られるサーボ情報を選択して前記サーボ情報の分解能を
変化させるサーボ情報分解能可変手段を備えたものであ
る。

【００１６】また、本発明の磁気ディスクドライブ装置
におけるサーボ情報分解能可変手段は、磁気ヘッドの移
動速度が高速のときには磁気ディスクから得られるサー
ボ情報の分解能を低くし、また、磁気ヘッドの移動速度
が低速のときには磁気ディスクから得られるサーボ情報
の分解能を高くするように制御する構成としたものであ
る。

【００１７】

【作用】上記構成により、磁気ヘッドの移動速度が高速
のときにはサーボ情報の分解能を低くし、また、磁気ヘ
ッドの移動速度が低速のときにはサーボ情報の分解能を
高くするように、磁気ヘッドの移動速度に応じて、速度
制御時に使用するサーボ情報を選択してサーボ情報の分
解能を可変するので、正確なサーボ情報が検出可能とな
り、高精度の速度制御が可能になるとともに、制御系と
しての安定性が確保できる。また、低速時の速度分解能
を高くできることにより、速度制御から位置制御に切り
換える際の突入速度のばらつきを極めて小さくできるの
で、セトリング時間の短縮ができて磁気ディスクドライ
ブ装置の性能向上が可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。なお、従来例と同一の作用効果を奏
するものには同一の符号を付している。

【００１９】図１は本発明の一実施例の磁気ディスクド
ライブ装置における磁気ヘッドの位置決め制御回路構成
を示すブロック図である。図１において、磁気ヘッド７
によって磁気ディスク８から再生された再生信号は、プ
リアンプ９によって増幅された後、サーボセクタ１の中
に埋め込まれたＡＧＣ部４を用いて出力値を規格化する
ＡＣＧアンプ10に伝えられる。このＡＧＣアンプ10と、
ＡＧＣアンプ10によって規格化した信号を定められたし
きい値にて２値化する２値化回路11と、連続した２値化
信号の中から最もその間隔の長いＤＣイレース部５を検
出するＤＣイレース検出回路12と、ＤＣイレース部５を
検出すると同時にカウンタをスタートサせて、サーボセ
クタ１に埋め込み形成してあるトラックコード部６ａの
各コードビットと位置情報６ｂの各バースト信号を検出
するためのゲート信号を作成するゲート作成回路13とが
直列に接続されており、これらによりサーボ情報復調器
14が構成されている。

【００２０】これらトラックコード部６ａと位置情報６
ｂは、ゲート信号が開いている期間で２値化処理または
ピークホールド回路15によって順次ピーク値を保持さ
れ、Ａ／Ｄ変換器16さらにＩ／Ｏボート17を介してＣＰ
Ｕ18に取り込まれ、演算により速度信号および位置信号
を作成する。これら速度信号および位置信号は、サーボ
情報分解能可変手段31に送られる。そして、このサーボ
情報分解能可変手段31では、磁気ヘッドの移動速度に応
じて、磁気ディスク８から得られるサーボ情報をトラッ
クコード部をサンプリングするためのゲート信号を変え
ることによって選択し、サーボ情報の分解能を変化させ
る。つまり、磁気ヘッド７の移動速度が高速のときには
磁気ディスク８から得られるサーボ情報の分解能を低く
し、また、磁気ヘッド７の移動速度が低速のときには磁
気ディスク８から得られるサーボ情報の分解能を高くす
ることによって、磁気ヘッド７の移動速度が高速で、同
一のサーボセクタ内を大きく斜めに横切るような場合で
も、正確に磁気ヘッド７の位置を検出できるため、安定
した速度制御が可能になるとともに、磁気ヘッド７の移
動速度が低速の場合でもサーボ情報の分解能を高くする
ことによって、速度制御から位置制御に切り換える際の
突入速度のばらつきを極めて小さくできるため、セトリ
ング時間の短縮ができて、磁気ディスクドライブ装置と
しての性能の向上が可能となる。そして、正確な速度信
号および位置信号が作成されるとゲート発生回路13によ
ってデータセクタの時間幅を持つ信号が発生される。こ
の区間は、データの記録・再生が可能な区間であり、こ
れ以外の区間は磁気ヘッド７による記録が禁止されてい
る。

【００２１】以上のような過程を磁気ディスク８の回転
に従って繰り返すことによって、各データ面からサーボ
情報を取り出して、ＣＰＵ18さらにサーボ情報分解能可
変手段31によって正確な速度信号および位置信号が作成
され、Ｉ／Ｏボート19とＤ／Ａ変換器20を介してＶＣＭ
ドライバ21に入力される。これによって、磁気ヘッド７
を備えたアクチュエータ22を駆動させて、磁気ヘッド７
を目標トラックに高速かつ高精度に位置決めすることが
できる。

【００２２】図２は図１の磁気ディスクドライブ装置に
用いる磁気ディスクのサーボセクタ部付近の記録パター
ンを示す詳細配置図である。図１において、各セクタ
は、ＡＧＣ部４、ＤＣイレース部５、サーボ情報部６の
３つで磁気的に埋め込み形成されたサーボセクタ１と、
データを記録・再生するデータセクタ２とで構成されて
いる。このＤＣイレース部５は、磁気ヘッド７がＤＣイ
レース部５を通過しても、ある一定時間再生信号が発生
しないことにより、ＤＣイレース部５の後に位置するサ
ーボ情報部６を検出するためのものであり、また、ＡＧ
Ｃ部４は、記録・再生回路のゲインを調整するためのも
のである。そして、サーボ情報部６には、トラックアド
レス情報を得るためのトラックコード部６ａと、追従制
御時に磁気ヘッド７のオントラックからの位置ずれ情報
を得る位置情報６ｂが設けられている。このトラックコ
ード部６ａには、磁気ヘッド７の移動速度が高速のとき
に使用するトラックコード部32と、磁気ヘッド７の移動
速度が低速のときに使用するトラックコード部33を含ん
でいる。

【００２３】図３は図２におけるサーボセクタ周辺部の
再生信号波形とトラックコード部の各コードビットの情
報をサンプリングするためのゲート信号波形との関係を
示した図であり、Ｂ1 は、磁気ヘッドの移動速度が高速
時のトラックコード部32の各コードビットをサンプリン
グするためのゲート信号を示し、Ｂ2 は、磁気ヘッド７
の移動速度が低速時のトラックコード部33の各コードビ
ットをサンプリングするためのゲート信号を示してい
る。図３において、磁気ヘッド７の移動速度が高速の場
合には、トラックコード部32のコードビットＤ，Ｅ，Ｆ
だけをサンプリングして、コードビットＧ，Ｈ，Ｉにつ
いては考慮しないようにする。また、磁気ヘッドの移動
速度が低速の場合には、トラックコード部33のすべての
コードビットをサンプリングする。これにより、磁気ヘ
ッド７の移動速度が高速のときには磁気ディスク８から
得られるサーボ情報の分解能を低くし、また、磁気ヘッ
ド７の移動速度が低速のときには磁気ディスク８から得
られるサーボ情報の分解能を高くすることができる。

【００２４】なお、本実施例では、サーボ情報の分解能
の切り換えを磁気ヘッド７の移動速度が高速時と低速時
の２通りで行っているが、３通り以上でもよいことは言
うまでもない。また、本実施例では、サーボ情報の分解
能の切り換えをサーボ情報検出用ゲートを変化させるこ
とにより行っているが、その他の方法でもサーボ情報の
分解能を切り換えることができればよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁気ヘッ
ドの移動速度に応じて、速度制御時に使用するサーボ情
報を選択してサーボ情報の分解能を可変できる構成とす
ることにより、磁気ヘッドの移動速度が高速のときには
サーボ情報の分解能を低くし、また、磁気ヘッドの移動
速度が低速のときにはサーボ情報の分解能を高くするた
め、正確にサーボ情報を検出することができ、高精度の
速度制御を実現することができるとともに、制御系とし
ての安定性を確保することができる。また、低速時の速
度分解能を高くできることにより、速度制御から位置制
御に切り換える際の突入速度のばらつきを極めて小さく
できるため、セトリング時間の短縮ができて磁気ディス
クドライブ装置としての性能向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の磁気ディスクドライブ装置
における磁気ヘッドの位置決め制御回路構成を示すブロ
ック図

【図２】図１の磁気ディスクドライブ装置に用いる磁気
ディスクのサーボセクタ部付近の記録パターンを示す詳
細配置図

【図３】図２のサーボセクタ周辺部の再生信号波形とト
ラックコード部の各コードビットの情報をサンプリング
するためのゲート信号波形との関係図

【図４】従来のデータ面サーボ方式における磁気ディス
クドライブ装置に用いられる磁気ディスクの記録パター
ンを示した概略配置図

【図５】図４におけるサーボセクタ部周辺の記録パター
ンを示す詳細配置図

【図６】図５のサーボセクタ１に対して磁気ヘッドを磁
気ディスクの内周から外周に向かって低速移動させたと
きの再生信号の理想的な出力波形図

【図７】図６のコードビットＧ，Ｈ，Ｉを用いた１トラ
ックピッチの１／４幅の分解能を有する位置確認方法の
説明図

【図８】従来の磁気ディスクドライブ装置における磁気
ヘッドの位置決め制御回路構成を示すブロック図

【図９】図６の各再生信号出力波形に対する磁気ヘッド
の移動軌跡図

【符号の説明】

１サーボセクタ２データセクタ６サーボ情報部７磁気ヘッド８磁気ディスク 31 サーボ情報分解能可変手段 32，33 トラックコード部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データの記録面と同一の磁気ディスク面に
磁気ヘッドを目標トラックに位置決めするためのサーボ
情報を磁気的に形成したデータ面サーボ方式の磁気ディ
スクドライブ装置であって、磁気ヘッドの移動速度に応
じて磁気ディスクから得られるサーボ情報を選択して前
記サーボ情報の分解能を変化させるサーボ情報分解能可
変手段を備えた磁気ディスクドライブ装置。
【請求項２】サーボ情報分解能可変手段は、磁気ヘッド
の移動速度が高速のときには磁気ディスクから得られる
サーボ情報の分解能を低くし、また、磁気ヘッドの移動
速度が低速のときには磁気ディスクから得られるサーボ
情報の分解能を高くするように制御する構成とした請求
項１記載の磁気ディスクドライブ装置。