JPH07320428A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パフォーマンスを実用上低下させずに、デー
タヘッドの高精度の位置決めを可能にする。 【構成】 サーボトラックＳ１のあるサーボディスク１
と、データ面サーボトラックＤＳ１，データトラックＤ
２のあるデータディスク２と、サーボトラックＳ１から
サーボ情報を読み出すサーボヘッド４と、データトラッ
クＤ２に対する通常のデータの読み書き、およびデータ
面サーボトラックＤＳ１からのサーボ情報の読み出しを
行うデータヘッド３と、対応するサーボトラックＳ１と
データ面サーボトラックＤＳ１のサーボ情報を照合して
得られたシーク時の誤差を補正情報として記憶するメモ
リ１２とを備え、メモリ１２の補正情報でシーク動作を
補正し、シーク頻度が高い時や、オフトラック量が一定
値以下の場合には、メモリ１２から読み出された補正情
報による補正動作を抑止する磁気ディスク装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置に関
し、特に、データヘッドの高精度の位置決め制御に適用
して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気ディスク装置では、磁気ヘッ
ドの位置決め制御方式として、サーボ面サーボ方式を用
いている。しかし、この制御方式において、高精度の位
置決めが保証されるのは、サーボヘッドとサーボトラッ
クとの関係についてであり、他のデータディスク面およ
びデータヘッドの支持部においてサーボ面およびサーボ
ヘッドの支持部とは別の熱膨張による位置ずれがあった
場合には、これを補うようにデータヘッドを位置決めす
る必要がある。

【０００３】このため、特開昭６２−２１２９８２号公
報に記載されているように、あらかじめ、データディス
クに１個ないし複数個のデータ面サーボトラックを設け
ることが提案されている。これにより、サーボ面サーボ
トラックに位置決めした時に、データヘッドによって検
出されるデータ面サーボトラックにおけるオフトラック
量として、温度上昇等による各部の熱膨張によって生じ
るデータディスクとデータヘッドとの熱的オフトラック
量を求めることができる。したがって、指定されたサー
ボトラックへ位置決めする時の位置決め信号を、このオ
フトラック量によって補正することにより、指定された
データトラックに正確に位置決めすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
技術の方式では、データヘッドのオフトラックを検出
し、オフトラック量を補正する動作が、割り込みとなる
ため、その間、磁気ディスク装置は、本来のデータ書き
込み／読み出し操作ができない。このため、上記の補正
のための割り込みが頻繁に発生すると、パフォーマンス
（単位時間当たりの記録／再生動作等の実行処理回数）
を低下させる欠点がある。また、データヘッドを位置決
めさせる場合も、オフトラック量の補正量をメモリから
読み込んでから行う必要があり、これもパフォーマンス
を低下させる要因となる。

【０００５】また、上述のように、補正動作を頻繁に行
うと、パフォーマンスが低下するので、通常、補正に行
く時間間隔は、数分から数十分程度となる。この場合、
数分の間に、急激なオフトラック量の変化、特に、オフ
トラック量の値がプラスからマイナスに、あるいはその
逆になった場合には、補正した値をそのまま使うと、逆
に悪い方向に、すなわちオフトラック量を増大させる方
向に補正が行われるという欠点がある。

【０００６】本発明の目的は、パフォーマンスを実用上
低下させずに、データヘッドの高精度の位置決めを可能
とする磁気ディスク装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、サーボディス
ク上のサーボトラックからサーボヘッドによって読み出
されるサーボ信号によって、データディスク上のデータ
トラックに対するデータヘッドの位置決めを行うととも
に、当該位置決め動作を補正するための補正情報が格納
されたメモリを備えた磁気ディスク装置において、前記
サーボヘッドおよびデータヘッドの所定の時間毎の前記
サーボトラックおよびデータトラック間の移動回数およ
び移動距離の少なくとも一方を監視し、前記移動回数お
よび移動距離の少なくとも一方が所定の値を超過してい
ない場合にのみ、前記メモリから読み出される前記補正
情報に基づいて前記データヘッドの位置決め動作を補正
する第１の制御論理、および前記サーボヘッドによる前
記データヘッドの位置決め誤差が所定の値以上の場合に
のみ、前記メモリから前記補正情報を読み出して前記位
置決め動作の補正を行う第２の制御論理の少なくとも一
方を備えるようにしたものである。

【０００８】

【作用】上記した本発明の磁気ディスク装置は以下のよ
うに作用する。

【０００９】たとえば、あらかじめデータディスク上に
１個〜複数個のデータ面サーボトラックを設けることに
より、サーボディスク上のサーボトラックからのサーボ
情報に基づいたデータヘッドの位置決めにおけるオフト
ラック量を把握してメモリに格納しておき、このオフト
ラック量を打ち消すようにサーボヘッドによるデータヘ
ッドのデータトラックに対する位置決めを補正させるこ
とができるが、この補正動作を単純に実行したのではパ
フォーマンスを低下させる要因となる。

【００１０】補正を行う目的は、オフトラックによるデ
ータトラックへのデータ書き込みおよび読み出しのエラ
ーを防止することなので、検出されたオフトラック量が
所定値以下のエラーにならない程度の場合には、補正動
作を行わせないことにより、パフォーマンスの低下を防
止できる。

【００１１】また、オフトラック量の検出間隔（たとえ
ば数分〜数十分）よりも短い間に、急激なオフトラック
の変化（たとえばオフトラック量の符号の逆転：＋→
−，−→＋）があった場合には、却って悪い方向に補正
が行われてしまう。急激なオフトラック量の変化は、た
とえば、ヘッドを駆動するアクチュエータを構成するボ
イスコイルモータのシーク（ヘッドのトラック間の移
動）による発熱／放熱によってヘッドアームやキャリッ
ジ等のヘッド駆動機構部の熱変形に起因するものであ
り、シーク頻度が高いほど、変化は大きくなる。

【００１２】従って、単位時間におけるシーク回数やシ
ーク距離が規定値以下の場合のみ、メモリから補正情報
を読み出して補正を行わせるようにすれば、オフトラッ
ク量を却って増大させるような逆効果の補正を無くすこ
とができる。

【００１３】ディスクやヘッド、さらにはアクチュエー
タが収容される筐体（ＨＤＡ）内の温度変動による熱オ
フトラックや、シークによるアクチュエータのコイル発
熱／放熱等に起因するシークモードオフトラック共、サ
ーボヘッドを基準に、当該サーボヘッドから離れたデー
タヘッドほどオフトラック量が大きくなる。従って、サ
ーボヘッド（サーボディスク）をデータディスクの配列
の中央部に位置させ、その両側にデータヘッド（データ
ディスク）を配置することにより、サーボヘッドを片側
に配置する場合に比較して、オフトラック量を半分にす
ることができる。この場合、両端のデータヘッドのオフ
トラック量が大きくなるので、最低限、両端のデータデ
ィスクにのみデータ面サーボトラックを設ければよい。
データディスクおよびサーボディスクを上下方向に積層
する場合、オフトラックの検出は、両端のバランスを考
えて、上（下）端→下（上）端→上（下）端から二番目
と、中央部のサーボヘッドに向かって交互に行うとよ
い。補正によって直るオフトラックの代表的なモード
は、ディスク群を同軸に支持して回転駆動するスピンド
ルや、アクチュエータを案内するキャリッジが傾くこと
によって発生する“倒れモード”であり、これは、サー
ボヘッドを基準（ゼロ）として最上段から最下段のデー
タヘッドまでオフトラック量がリニアに変化する。この
場合、同じヘッドアームに繋がる一対のデータヘッドの
平均値を補正値に使用して、直線補間を行うとよい。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施例である磁気ディス
ク装置の構成の一例を示す概念図であり、図２および図
３は、その作用の一例を示す概念図、さらに図４は、そ
の作用の一例を示すフローチャート、図５、図６および
図７は、その作用の一例を示す概念図である。

【００１６】図１において１はサーボディスク、２は複
数枚が積層されたデータディスク、３はデータディスク
２に対応して設けたデータ用磁気ヘッド（以下、データ
ヘッド１と呼ぶ）、４はサーボ用磁気ヘッド（以下、サ
ーボヘッド４と呼ぶ）、５はデータヘッド３，サーボヘ
ッド４を搭載したキャリッジ、６は駆動用モータのＶＣ
Ｍ（ボイスコイルモータ）、７は玉軸受、８はガイドレ
ール、９はスピンドルモータである。データディスク２
のデータトラックもしくはデータ面サーボトラックにデ
ータヘッド３を位置決めするためにサーボディスク１に
あらかじめ記録しておいたサーボ信号をサーボヘッド４
で再生することにより、常にデータヘッド３と指定した
データトラックの位置が一致するように多数のデータヘ
ッド３およびサーボヘッド４を搭載したキャリッジ５を
ＶＣＭ６で動かして制御する。

【００１７】前述したサーボディスク１は、図２（ｂ）
に示すように同心円状のサーボトラックの外周と内周の
間にあらかじめサーボ信号が記録されている。このサー
ボ信号には、従来種々の形式のものが利用されている
が、本発明においてはその形式には依存しない。このサ
ーボ信号をサーボディスク１に対応するサーボヘッド４
によって読み出して、指定されたサーボトラックの中心
に位置決めする。サーボ信号から得られた電圧は、サー
ボトラックの中心においてゼロであり、この中心から離
れた距離に比例して大きくする特性を有している。した
がって、この信号をサーボトラック中心への位置決め制
御のためのフィードバック情報として用いることによっ
て、指定したサーボトラックの中心に常に追従する制御
動作を行わせることができる。これによって、ディスク
全体の動的な変動、たとえば回転体全体の偏心に対する
追従やトラックの変動に対処することができる。

【００１８】また、データディスク２は、図（ａ）に示
すように、データを読み書きする同心円状のデータトラ
ックの外周と内周の他に、サーボトラックをデータディ
スクにも設けている。この位置および本数はディスク装
置の構成やトラック密度などの条件によって変えること
ができる。すなわち、そのディスクのデータトラックに
対して必要とする位置決め精度が得られるように熱オフ
トラック量を補正するために、適宜配置する。この実施
例においては、最も簡単な例としてデータトラックの最
外周位置にサーボトラックを１本設けたものを示してい
る。このデータ面サーボトラックＤＳ１にはあらかじめ
サーボ信号を記録する。このサーボ信号はサーボディス
ク１におけるサーボ信号と同じ形式のものでよい。そし
て、このデータ面サーボトラックＤＳ１の位置が図２
（ｂ）で示したサーボトラックの外周位置のＳ１に対応
している。

【００１９】図１に戻り、１０はサーボコントローラ
で、このサーボコントローラ１０は磁気ヘッドとディス
クの上の指定されたサーボトラックに位置決めするた
め、指定トラックに対する位置偏差を示す信号を入力し
てＶＣＭ６に操作電流を加える。１１ａは再生回路で、
この再生回路１１ａはサーボヘッド４によるサーボディ
スク１のサーボパターンの読み出し波形を位置偏差を示
す信号にする。１１ｂも再生回路で、この再生回路１１
ｂはデータヘッド３による特定のデータディスク２にお
けるデータ面サーボトラックＤＳ１のサーボパターンの
読み出し波形をオフトラック量を示す信号に再生する。
１２はこのオフトラック量を記憶するメモリである。１
３は切替回路であり、この切替回路１３によりスイッチ
１４，スイッチ１５をａ側にしたときには、サーボトラ
ックＳ１位置設定器１６の指令により、サーボコントロ
ーラ１０によってサーボディスク１のサーボトラックＳ
１に対する位置決め制御が行われる。この時、同時に特
定のデータディスク２のデータ面サーボトラックＤＳ１
に対してデータヘッド３が位置合わせされるので、特定
のデータディスク２のデータ面サーボトラックＤＳ１に
おけるオフトラック量が、そのディスクに対応するデー
タヘッド３によって測定される。

【００２０】次に、スイッチ１４をｂ側にしたときに
は、サーボトラックＳ２位置設定器１７の指令によっ
て、サーボコントローラ１０によってサーボディスク１
のサーボトラックＳ２に対する位置決め制御が行われ
る。ここでサーボトラックＳ２の位置は、特定のデータ
ディスク２上に設定されたデータトラックＤ２のデータ
を書込みあるいは読み出すために決められたものであ
る。このとき、スイッチ１５がｂ側の場合は、サーボコ
ントローラ１０において、サーボトラックＳ２のサーボ
信号から作られる位置偏差を、メモリ１２に記憶されて
いる前述のオフトラック量を加算器１８を用いて補正す
る。スイッチ１５がａ側の場合は補正しない。

【００２１】次に、図３の概念図および図４のフローチ
ャート等を参照しながら、前述した本実施例の磁気ディ
スク装置の動作を説明する。シーク命令がない場合、磁
気ディスク装置は常に前回の補正からの時間およびシー
ク回数を測定している。所定の時間が経過し、その時の
シーク回数が所定の値より小さい場合、オフトラック量
の補正値の測定動作に入る。

【００２２】シーク回数や補正する時間間隔を決める際
に考慮する点について図７にて説明する。図７は熱変位
の起こるパターンを示しており、図７（ａ）はシーク条
件、図７（ｂ），（ｃ）はその時の熱変位を示す。この
例では、電源を入れた後、外周にフォロイングした後、
連続シークを行い、その後、内周にフォロイングしてい
る。これを熱変位の大きく出る端のデータヘッドでオフ
トラック量をみると、最初はゆるやかに変化するが、連
続シーク開始時や終了直後にコイル１９の発熱、放熱に
より、キャリッジ５の温度分布差が大きくなり、熱変形
してオフトラック量が急激に変化する。この場合、オフ
トラック量が負（正）から正（負）になるようなところ
では、オフトラック量の補正を行うと逆に悪い方向に補
正してしまうことがある。オフトラック量の値はコイル
の発熱、放熱量で決まり、これは単位時間当たりのシー
ク回数で決まる。よって、オフトラック量を補正する条
件として、単位時間当たりのシーク回数が、オフトラッ
ク量を悪く補正しないような値以下のとき行うようにす
ればよい。この条件を付加することにより、図７（ｂ）
のように悪く補正することがなくなり、図７（ｃ）のよ
うになる。実用上はシーク頻度があまり高くなく、悪く
補正するようなシーク頻度の高い条件になることはあま
りないと考えられるので、シーク頻度で補正の制限条件
を加えることは充分実用に耐えうると考える。また、補
正する時間間隔も、あまり短いと煩雑で装置のパフォー
マンスが落ち、長いと補正の意味がなくなるので、その
間で適当な値を決めるとよい。

【００２３】次に、オフトラック量の補正量の測定動作
について説明する。スイッチ１４，１５をａ側に切り換
え、サーボディスク１のサーボトラックＳ１へサーボヘ
ッド４を位置決めする。この時、同時に特定のデータデ
ィスク２のデータ面サーボトラックＤＳ１に対して、デ
ータヘッド３が位置合わせされるので、特定のデータデ
ィスク２のデータ面サーボトラックＤＳ１におけるオフ
トラック量ｄが測定される（図３参照）。この時、測定
したオフトラック量ｄが指定値を超える場合、後述する
計算方式でヘッド毎のオフトラックの補正量を計算し、
メモリ１２の内容を書き換え、スイッチ１５をｂ側に
し、オフトラックが自動的に補正されるようにする。こ
の場合、ｄの値が指定値以下の場合には何もしない。し
たがって、オフトラック量の補正も行わないことにす
る。これは前述したように、補正動作が入ることによ
り、データを読みにいく時間（アクセスタイム）が長く
なり、性能が落ちるので、必要な時以外、補正しない方
がよいからである。

【００２４】次に、シーク命令があり、特定のデータデ
ィスク２の特定のデータトラックＤ２のデータを書き込
みあるいは読み出すときには、スイッチ１４をｂ側にす
る。そして、このデータトラックＤ２に対応してサーボ
コントローラ１０によってサーボディスク１のサーボト
ラックＳ２に対する位置決めの制御を行う。この時、ス
イッチ１５がｂ側の場合は、サーボトラックＳ２のサー
ボ信号から作られる真の位置偏差をメモリ１２に記憶さ
れているオフトラック量ｄによって補正する（図３参
照）。こうすると、当然、サーボトラックＳ２のサーボ
ヘッド４の位置決め制御は、補正された位置に追従する
わけではあるが、データトラックＤ２へのデータヘッド
３の位置決めはオフトラックが補正される。このため、
従来のものに比較して、特定のデータトラックへ追従す
る精度が向上する。したがって、データの書き込み、読
み出しの信頼性が向上する。

【００２５】次に、図５，図６により本実施例における
オフトラック量の補正値の計算方法について説明する。
図５は本実施例におけるオフトラック量の補正値の測定
方法の一例を示しており、図６は熱変化の代表的なパタ
ーンを例示している。図６（１）はスピンドルやアクチ
ュエータが傾いた時に発生するモードで、経時変形や振
動、衝撃等で発生する他、室温が変化することにより、
ＨＤＡの各部品の熱膨張係数の差から熱変形して発生す
ることが考えられる。図６（２）は、図６（１）にギザ
ギザが付いたモードであり、これは（１）のモードにヘ
ッドアーム２０の伸縮が重なったものである。図６
（３）は円板の温度分布がそのままオフトラックとして
現れたものである。（１）〜（３）とも、両端のヘッド
が一番オフトラック量が大きくなっておりサーボヘッド
が中心にある場合、この現象は一般的と考えてよい。

【００２６】その点を考慮し、本実施例では、図５
（１）〜（５）に例示されるように、配列方向の両端側
に位置する複数のヘッド（ＨＤ＃０〜ＨＤ＃８）におい
て測定されたオフトラック量を補正値に使用するもので
ある。使用するヘッド本数は装置のヘッド数に応じて決
めればよく、最低、上下各１本（計２本）、通常は上下
各２本で、後は必要に応じて上下３本、４本と増やして
行けばよい。ただし、本数を増やすほど、補正する時間
がかかり、パフォーマンスが落ちるのと、実際に問題に
なるのは端のヘッドであるのにもかかわらず、あまり補
正の必要もない中心付近のヘッドを補正して肝心の端の
ヘッドを補正する間隔が長くなってしまうという問題が
あるので、必要最小限にとどめておいた方がよい。補正
する順序は図５に示すように、両端のヘッドから中心に
向かって上下交互に行えばよい。この際、補正するパタ
ーンは基本的に図６（１）のようなものになると考え、
同じ円板間のヘッド２本ずつの平均をとり、サーボヘッ
ド４の位置を基準（ゼロ）として（直線）補間を行えば
よい。

【００２７】以上、説明したように、本実施例によれば
従来の磁気ディスク装置に特別な機構を加えることな
く、また特別なデータフォーマットを使用することなく
従来と同じサーボパターンを利用することによって、比
較的簡単な制御回路により熱的なオフトラック量を補正
することができる。したがって、データヘッドによって
書き込みあるいは読み出すデータの誤りが減少し、磁気
ディスク装置の信頼性が向上するという効果がある。し
かも、従来のリファレンス、シリンダサーボ方式と比
べ、ヘッド本数を制限したり、悪く補正したり、補正す
る必要がない場合は補正を行わないので、その面でもア
クセスタイムやパフォーマンス（単位時間当たりの実行
処理回数）の低下を抑えることができる。

【００２８】なお、上記した特許請求の範囲に記載され
たもの以外の本発明の特徴を列挙すれば以下の通りであ
る。

【００２９】すなわち、前記データディスクの一部には
データ面サーボトラックを配置し、前記サーボディスク
上の前記サーボトラックから読み出される前記サーボ情
報と、対応するデータ面サーボトラックからデータヘッ
ドによって読み出される前記サーボ情報とを照合するこ
とによって、前記サーボヘッドによる前記データヘッド
の位置決め誤差（オフトラック量）を測定し、当該位置
決め誤差を打ち消すように前記補正情報を決定して前記
メモリに格納することができる。

【００３０】また、複数枚のデータディスクを同軸に積
層した構造の場合、サーボディスクをデータディスクの
配列内のほぼ中央部に配置するとともに、各データディ
スク上には前記データ面サーボトラックを配置し、デー
タ面サーボトラックにおけるオフトラック量の測定は、
複数の前記データディスクの配列の両端側から交互に中
央部のサーボディスクに向かって行うことができる。

【００３１】また、隣り合うデータディスク間の互いに
向き合うデータディスク面にそれぞれ配置された一対の
データヘッドが共通のヘッドアームに支持されている場
合、当該ヘッドアームに共通に支持された前記一対のデ
ータヘッドを介してデータ面サーボトラックからそれぞ
れ読み出される前記オフトラック量の平均値を用いる
か、もしくは、サーボヘッドを基準にして、前記平均値
を直線補間した値を用いることができる。

【００３２】

【発明の効果】すなわち、本発明の磁気ディスク装置に
よれば、パフォーマンスを実用上低下させずに、データ
ヘッドの高精度の位置決めを実現することができる、と
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である磁気ディスク装置の構
成の一例を示す概念図である。

【図２】その作用の一例を示す概念図である。

【図３】その作用の一例を示す概念図である。

【図４】その作用の一例を示すフローチャートである。

【図５】その作用の一例を示す概念図である。

【図６】その作用の一例を示す概念図である。

【図７】その作用の一例を示す概念図である。

【符号の説明】

１…サーボディスク、２…データディスク、３…データ
ヘッド、４…サーボヘッド、１０…サーボコントロー
ラ、１２…メモリ、１３…切替回路、１４，１５…スイ
ッチ、１６…サーボトラックＳ１位置設定器、１７…サ
ーボトラックＳ２位置設定器、１８…加算器、Ｄ２…デ
ータトラック、ＤＳ１…データ面サーボトラック、Ｓ
１，Ｓ２…サーボトラック、ｄ…オフトラック量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 茂芳 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者 秦 裕二 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボ信号が記録されたサーボトラック
   を有するサーボディスクと、このサーボトラックから前
   記サーボ信号を読み出すサーボヘッドと、データが記録
   されるデータトラックを有するデータディスクと、前記
   データの前記データトラックに対する記録および再生動
   作を行うデータヘッドとを有し、前記サーボヘッドの指
   定された前記サーボトラック上への位置決めに同期して
   前記データヘッドを対応する前記データトラック上に位
   置決めするとともに、前記サーボヘッドに同期した前記
   データヘッドの位置決め動作を補正する補正情報を記憶
   するメモリを備えた磁気ディスク装置であって、前記サ
   ーボヘッドおよびデータヘッドの所定の時間毎の前記サ
   ーボトラックおよびデータトラック間の移動回数および
   移動距離の少なくとも一方を監視し、前記移動回数およ
   び移動距離の少なくとも一方が所定の値を超過していな
   い場合に、前記メモリから読み出される前記補正情報に
   基づいて前記データヘッドの位置決め動作を補正する第
   １の制御論理、および前記サーボヘッドによる前記デー
   タヘッドの位置決め誤差が所定の値以上の場合に、前記
   メモリから前記補正情報を読み出して前記位置決め動作
   の補正を行う第２の制御論理の少なくとも一方を備えた
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。