JPWO2007046147A1

JPWO2007046147A1 - ハードディスク・ドライブ

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Publication number: JPWO2007046147A1
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Abstract

精密なトラッキングを要する記録媒体に対して、簡易なヘッド追従機構を用いて、安定したデータの記録および再生を可能にする。ハードディスク・ドライブ(200)において、書き込みまたは読み出すべきセクタ・データは書き込みまたは読み出すべきセクタのセクタ番号に予め対応付けられており、シーク制御部(260)は、ＤＴＭ(100)の回転軸に対する１次偏芯補正を行い、ＤＴＭの回転軸に対する２次以上の高次の偏芯を許容し、書き込みまたは読み出すべき複数のセクタのセクタ番号に従って、書き込みまたは読み出すべき複数のセクタのセクタ番号を含むトラックの範囲でヘッド(122, 124)をＤＴＭの半径方向の一方向に１回転当たりトラック間隔より小さい間隔で徐々に移動させる。記録再生部(242, 244)は、ヘッドが位置するＤＴＭ上のセクタのセクタ番号(266, 268)に従って、セクタ番号の順序に関係なく、セクタ・データをＤＴＭに書き込みまたはＤＴＭから読み出す。【選択図】図１

Description

本発明は、ハードディスク・ドライブの記録媒体に対するセクタ・データの書込みおよび読出しに関し、特に、ＤＴＭ（Discrete Track Medium）に対するセクタ・データの非順次の書込みおよび読出しに関する。

通常、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、スピンドルモータによって回転される磁気ディスク即ちプラッタと、アクチュエータに結合され磁気ヘッドを有するスイングアームと、を１つのアセンブリに組み立てて、その後でそのディスクにセクタ番号を含むサーボ情報を書き込むことによって、フォーマット化される。しかし、磁気ディスクの記録容量の増大に伴ってサーボ情報の書き込みに非常に時間がかかるようになった。それに対処するために、各磁気ディスク毎に単板ＳＴＷ（Servo Track Writer）で予めサーボ情報を書き込み、または各磁気ディスクに磁性型を押し当てて磁気的にサーボ情報を転写し、そのサーボ情報が書き込まれた複数の磁気ディスクをアセンブリに組み込む手法が、採用されつつある。

そのような手法では、回転軸に対する磁気ディスクの僅かな1次のディスク偏芯すなわち軸中心のずれ、およびスピンドルの振れの違いまたは磁性型加工精度および転写などの形状歪みが発生する。しかし、データ記録部分のディスク表面は平坦なので、その１次偏芯分のみを、ハードディスク・ドライブの磁気ヘッドの位置のフィードフォワード制御により補正することによって、仮想的真円状のトラックを形成し形状歪みを無視するようなサーボ制御が行える。

近年、磁気ディスク上の隣接の記録トッラク間を磁気的に分離し、それによってその隣接トラック間の磁気的な相互干渉（即ちクロスイレーズまたはクロストーク）および記録磁区の広がりを抑制し、さらにそのトラック間隔を縮小し、それによって磁気ディスクの記録容量を増大させた記録媒体すなわちＤＴＭ（ディスクリート・トラック・メディア）が開発されている。ＤＴＭでは、磁気ヘッドによってトレースされるトラックの間に、エッチングなどの物理的加工プロセスによって磁気ディスクに溝が形成される。

２００１年５月３日に公開された国際公開ＷＯ０１／０３１６５０Ａ１には、光学ディスク、磁気ディスクのような記録媒体上にデータを書込みし、記録媒体からデータを読出す方法および装置が記載されている。この方法では、媒体のブロックに欠陥があると、このブロックに書込まれるべきデータは補助メモリに記憶される。続いて、補助メモリからの全てのデータは媒体の所定の予備の領域にコピーされる。反対に、媒体が読出されるときは、データは最初に媒体の予備の領域から補助メモリにコピーされる。ブロックに欠陥があると見受けられると、誤りのない情報が補助メモリから読出される。従って、データ転送速度に影響を与える欠陥のあるブロックの可能性がなく、リアルタイムのオーディオおよび／またはビデオ信号を書込みし、かつ、読出すことが可能となる。
ＷＯ０１／０３１６５０

２００３年３月２０日付けで公開された特開２００３−８５８９１号公報Ａには、ノントラッキング記録再生システムが記載されている。このシステムでは、合成樹脂をベース材料としたリムーバブルディスクにおいて、パケット記録方式によってトラックに情報を記録する。すなわち、トラックの構成単位としてパケットを用いる。このリムーバブルディスクは、ノントラッキング方式を用いて記録再生を行うので、トラックピッチを２０μｍ以下にまで小さくして、トラック密度を高め、ディスクの容量を増加させることが可能となる。
特開２００３−８５８９１号公報

本発明の目的は、精密なトラッキングを要する記録媒体に対して、簡易なヘッド追従機構を用いて、安定したデータの記録および再生を可能にすることである。

本発明の別の目的は、記録媒体用の書込み読出しヘッドに対して継続的に力学的外乱が加わり得る環境下でも、その記録媒体に対して安定したデータの記録および再生を可能にすることである。

本発明の特徴によれば、ハードディスク・ドライブは、それぞれが複数のセクタに分割された複数のトラックを有する、記録媒体としてのＤＴＭと、そのＤＴＭの１つの面にセクタ・データを書き込み、そのＤＴＭの１つの面からセクタ・データを読み出す書込み読出しヘッドと、セクタ・データ・バッファメモリと、そのセクタ・データ・バッファメモリからのセクタ・データをそのヘッドに供給し、そのヘッドからのセクタ・データをそのセクタ・データ・バッファメモリに供給する記録再生部と、セクタ・データを書き込みまたは読み出すべきセクタのセクタ番号と、そのヘッドが位置するセクタのセクタ番号とに従って、そのヘッドの位置を制御するシーク制御部と、を具える。その書き込みまたは読み出すべきセクタ・データはその書き込みまたは読み出すべきセクタのセクタ番号に予め対応付けられている。そのシーク制御部は、そのＤＴＭの回転軸に対する１次偏芯補正を行い、そのＤＴＭの回転軸に対する２次以上の高次の偏芯を許容し、その書き込みまたは読み出すべき複数のセクタのセクタ番号に従って、その書き込みまたは読み出すべき複数のセクタのセクタ番号を含むトラックの範囲でそのヘッドをそのＤＴＭの半径方向の一方向に１回転当たりトラック間隔より小さい間隔で徐々に移動させる。その記録再生部は、そのヘッドが位置するそのＤＴＭ上のセクタのセクタ番号に従って、セクタ番号の順序に関係なく、セクタ・データをそのＤＴＭに書き込みまたはそのＤＴＭから読み出す。

本発明は、また、上述のハードディスク・ドライブを具えた情報処理機器に関する。

本発明によれば、精密なトラッキングを要するディスクに対して簡易なヘッド追従機構でデータの記録および再生が可能であり、書込み読出しヘッドに対して継続的に力学的外乱が加わる環境下でも、安定したデータの記録および再生が可能である。

ＤＴＭ磁気ディスクをハードディスク・ドライブに組み込むと、通常のハードディスク・ドライブと同様の中心穴位置のズレによる１次偏芯を生ずる。磁気ヘッドは、この偏芯に加えてさらに２次以上の形状歪みを有するトラックに正確に追従しないと、ＤＴＭの利点が充分発揮できない。従って、ＤＴＭ磁気ディスクを組み込んだハードディスク・ドライブでは、磁気ヘッドの位置決め制御がより複雑になり、ハードディスク・ドライブの製造コストおよび消費電力も増大する。例えば、偏芯以外の２次以上の高次の細かい偏芯に追従するための高速で精密な制御が必要となり、消費電力が増大する。特に小型のハードディスク・ドライブにおいては、この２次以上の形状歪みに追従するために多大な電力を要し、従ってポータブル機器において大容量化と省電力化の両立が困難である。また、ハードディスク・ドライブでは、シーク直後に毎回２次以上の偏芯量補正を行うと、時間遅れが発生し、そのシーク性能が低下する。

ハードディスク・ドライブは、通常、パーソナル・コンピュータ内などの比較的安定した環境で使われており、たとえ衝撃を受けても、リトライによりトラッキングを確実に行う。しかし、最近、ハードディスク・ドライブはしばしば携帯型モバイル装置において使用され、例えば、ジョギングおよび車内のような、振動および衝撃等の力学的外乱を受けるモバイル環境でしばしば用いられることがある。

ハードディスク・ドライブでは、ヘッド駆動機構にＶＣＭ（Voice Coil Motor）が使われており、その回転軸がベアリングで支えられているので、振動および衝撃により、スピンドルモータへのサーボ信号が途切れたり、スイングアームが大きく振られると制御不能になり、ヘッドの暴走によるヘッドクラッシュなどの障害を引き起こす危険性がある。

また、ラックに密集して搭載されたアレイ型装置群（ＲＡＩＤ）においては複数のハードディスク・ドライブ間の相互干渉によって外乱振動が継続的に加わり、従ってオフトラックが発生しやすく、頻繁にリトライが発生し、処理時間が非常に長くなることがある。

精密なトラッキングを要する記録媒体に対して、簡易なヘッド追従機構を用いて、安定したデータの記録および再生を可能にすることが望ましい。

また、記録再生装置内のハードディスク・ドライブに対して継続的に力学的外乱が加わり得る環境下でも、そのような記録媒体に対して安定した記録および再生を可能にすることが望ましい。

発明者は、ＤＴＭ磁気ディスクのトラックの各セクタに記録すべきデータをそれぞれのセクタに対応する複数のセクタ・データに予め分割してバッファメモリに順次格納し、磁気ヘッドを徐々にディスクの半径方向に動かしながら、バッファリングされたそれぞれのセクタ・データに対応するトラック上のセクタがヘッド近傍を通過したときに、それぞれのバッファリングされたセクタ・データをそのセクタ・データの順序に関係なくそのトラック上のセクタに書き込めば、簡易で精密なトラック制御が可能になる、と認識した。この場合、磁気ヘッドの軌跡とトラックの間の位置ずれの度合いに応じてトラック上のセクタに書き込まれるセクタ・データの順序が変わる。また、発明者は、ＤＴＭ磁気ディスク上のデータを読み出す場合は、同様に、磁気ヘッドを徐々にディスクの半径方向に動かしながら、トラック上の所要のセクタがヘッド近傍を通過したときに、トラック上のセクタの順序に関係なくそのトラック上のセクタのデータを読み出し、磁気ヘッドによって読み取った順に、対応するバッファメモリ位置にセクタのデータを格納し、トラック上のセクタの所要データの読み取り完了したときにバッファメモリにおいて順次データが再構成できる、と認識した。

本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図面において、同様のコンポーネントには同じ参照番号が付されている。

図１は、本発明の実施形態による、ＤＴＭ磁気ディスクおよびその書込みおよび読出し制御装置を含むハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）２００を示している。

ハードディスク・ドライブ２００は、情報処理機器または記録再生機器（図示せず）の内部または外部に配置されていてその機器に接続されている。ハードディスク・ドライブ２００は、ＤＴＭ磁気ディスク１００、ＤＴＭ磁気ディスク１００の両面すなわちＡ面およびＢ面用の磁気ヘッド１２２および１２４をそれぞれ有するスイングアーム１２０、スイングアーム１２０の動作を制御するアクチュエータ・ドライバ２５０、ＤＴＭ磁気ディスク１００を回転させるスピンドルモータ１５０、情報処理機器の内部バスとの間のインタフェース（Ｉ／Ｆ）２０２、入出力バッファメモリ（Ｉ／ＯＢＦ）２０４、それぞれＮ個のセクタ・データ・バッファメモリ（ＳＥＣＤＡＴＡＢＦ）からなる１対のバッファメモリ群２１２および２１４、それぞれのバッファメモリ群２１２および２１４に結合された１対のマルチプレクサ２２２および２３４、マルチプレクサ２２２および２３４に切り換え接続されるＡ面およびＢ面用の記録再生回路２４２および２４４、マルチプレクサ２２２および２３４にセクタ・データ選択信号を供給しセクタ位置信号を生成するＡ面およびＢ面用のセクタ番号識別回路２６６および２６８、入出力バッファメモリ２０４からのシーク制御信号とセクタ番号識別回路２６６および２６８からのセクタ位置信号とに従ってアクチュエータ・ドライバ２５０に駆動信号を供給するシーク制御回路２６０、およびセクタ番号識別回路２６６および２６８からのセクタ位置信号に従って転送タイミング制御信号を入出力バッファメモリ２０４に供給するデータ転送制御回路２７０を具えている。

バッファメモリ群２１２および２１４におけるデータのセクタの数Ｎは、１ブロックのデータ（典型的には３２Ｋバイト）をセクタ容量（典型的には０．５Ｋバイト）で除算した値であり、典型的には６４である。ハードディスク・ドライブ２００は、同様の複数組のＤＴＭ磁気ディスク１００、１０１、．．．およびスイングアームを具えていてもよい。

Ａ面およびＢ面用の記録再生回路２４２および２４４の各々は、その一方がバッファメモリ群２１２および２１４の一方に対して読み出しまたは書き込みを行っている間に、それと並行してその他方がバッファメモリ群２１２および２１４の他方に対して読み出しまたは書き込みを行うことができる。

図２Ａは、ＤＴＭ磁気ディスク１００のＡ面１０２上の磁気ヘッド１２２の閉ループ状の或る軌跡ＨＬの例を示している。図において、トラックａ〜ｅの間隔および軌跡Ｈの形状歪みは誇張されている。図２Ｂは、磁気ヘッド１２２の軌跡ＨＬの部分拡大図である。

複数のトラックａ〜ｅの各々は、複数のセクタに分割されており、典型的にはＤＴＭ磁気ディスク１００の半径方向に中心から遠くになるに従ってセクタ数が多くなる。各セクタは、セクタ番号フィールドおよびそれに続く記録データ・フィールドで構成されている。記録データ・フィールドの最初のサブフィールドにもセクタ番号を付加してもよい。

磁気ヘッド１２２の軌跡ＨＬは、ＤＴＭ磁気ディスク１００の同心円トラックの中心点と回転軸との間の偏位またはずれである１次偏芯に対してのみ補正（正弦波形）されている。磁気ヘッド１２２の軌跡ＨＬは、ＤＴＭ磁気ディスク１００上の各トラックの２次以上の形状歪みに対する補正はされていなくてよい。図２において、分かりやすくするために、トラックａ〜ｅは円で表現され、軌跡ＨＬが歪んだ円で表現されている。

シーク制御回路２６０が、ＤＴＭ磁気ディスク１００を回転させながら磁気ヘッド１２２を１次補正のみに基づいて半径方向に位置調整して、軌跡ＨＬが閉ループを描くように磁気ヘッド１２２を一周すなわち３６０度回転させた場合、実際には２次以上の高次のトラック形状歪みがあるので、磁気ヘッド１２２は、隣接する複数のトラックａ〜ｅ上のセクタａ１、ａ２、ｂ３、ｃ４、ｄ５、ｅ６、ｅ７、ｅ８、ｄ９、ｃ１０、ｂ１１、ｂ１２、ａ１３、．．．の上を順次通過し、これらのトラックに対して書込みまたは読出しを行うことができる。この場合、１つまたはそれ以上の隣接トラック上の連続する所要の全てのセクタに書き込みまたは読み出しを行うためには、磁気ヘッド１２２の閉ループ状の軌跡ＨＬがその全てのセクタを通過するように磁気ヘッド１２２をステップ状に徐々に半径方向に移動させる。そのような１次補正のみの簡易な制御で、記録再生回路２４２または２４４は、トラック番号の順番に関係なく、磁気ヘッド１２２が対応するセクタが通過したときに、セクタ・データの書き込みまたは読み出しを行う。従って、２次以上のトラック形状歪みに対する補正は不要である。

図３は、ＤＴＭ磁気ディスク１００のＡ面１０２上のトラックｂの連続するセクタｂ３〜ｂ１０に対してデータを書き込みまたは読み出しを行うための最も内側の軌跡ＨＬ１１および最も外側の軌跡Ｈ２４の例を示している。

図３を参照すると、ＤＴＭ磁気ディスク１００のＡ面１０２上のトラックｂの連続するセクタｂ３〜ｂ１０に対してデータを書き込みまたは読み出しするためには、磁気ヘッド１２２を最も内側の閉ループ状軌跡ＨＬ１１と最も外側の閉ループ状軌跡Ｈ２４の間でトラック間隔より短い間隔でステップ状に徐々に半径方向ＭＲに移動させればよい。その際、隣接トラック間の磁気的な干渉を受けずに特定のトラックの特定のセクタのデータに対して確実に書込みまたは読出しを行うには、図２Ｂに示されているように、特定のセクタのデータが書き込まれまたは読み出されるまで、その或るトラックのその或るセクタの付近で磁気ヘッド１２２を等間隔の隣接する複数の軌跡ＨＬ１、ＨＬ２、ＨＬ３およびＨＬ４を描くように半径方向に所定距離ずつ徐々に移動させる必要がある。

図４は、ＤＴＭ磁気ディスク１００のＡ面１０２上の磁気ヘッド１２２の螺旋状の軌跡ＨＬの例を示している。図２Ａでは、磁気ヘッド１２２を閉ループを描くようにステップ状に半径方向に移動させたが、図４では、磁気ヘッド１２２を螺旋状の軌跡ＨＬを描くように徐々に半径方向に移動させる。

図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、磁気ヘッドが異なる位置にある図２ＡにおけるＤＴＭ磁気ディスク１００の線４Ａ−４Ａに沿った概略的な垂直断面図を示している。ＤＴＭ磁気ディスク１００はＡ面１０２およびＢ面１１２に例えばドライエッチング等により同心円状の溝１０６が形成され、溝１０６には非磁性体（例えばＳｉＯ₂）が被着されて埋め込まれており、幅Ｗｔを有する同心円状のリブの頂面にトラック磁性記録膜１０４が被着されてトラックａ〜ｃが形成され、ＤＴＭ磁気ディスク１００の表面ＡおよびＢ１０２および１１２は平坦化されている。磁気ヘッド１２２および１２４の各々の半径方向の幅Ｗｈは、トラック磁性記録膜１０４の幅Ｗｔより大きく、隣接トラック中心線間の距離またはピッチＴｐと等しいかまたはそれ以下である（Ｗｔ＜Ｗｈ≦Ｗｔ）。

磁気ヘッド１２２および１２４は、図４Ａおよび４Ｂに示されているように１つのトラックを完全に覆うときは、クロスイレース（cross erase）またはクロストーク（cross talk）なしで書き込みまたは読み出しが可能である。従って、幅Ｗｈの磁気ヘッド１２２の一方の端縁がトラック（ｂ）の中心から半径方向にＷｔ／２乃至（Ｗｈ−Ｗｔ／２）の範囲に位置するとき、即ち磁気ヘッド１２２の中心がトラックｂの中心から半径方向に−（Ｗｈ−Ｗｔ）／２乃至（Ｗｈ−Ｗｔ）／２の範囲に位置するとき、書き込みまたは読み出しが可能である。磁気ヘッド１２２のＤＴＭ磁気ディスク１００の半径方向の送り１ピッチＰｒは、典型的には（Ｔｐ−Ｗｔ）／２であり、例えばＴｐ＝２Ｗｔの場合はＴｐ／４である。

一方、磁気ヘッド１２２の一方の端縁がトラック（ｂ）の中心から半径方向に（Ｔｐ−Ｗｔ／２）乃至（Ｗｈ＋Ｗｔ／２）（≦Ｔｐ＋Ｗｔ／２）の範囲に位置するとき、即ち磁気ヘッド１２２の中心がトラックｂの中心から半径方向に（Ｔｐ−（Ｗｔ＋Ｗｈ）／２）乃至（Ｗｈ＋Ｗｔ）／２に位置するとき、書き込みまたは読み出しが不可能である。磁気ヘッド１２２は、図３Ｃに示されているように隣接する２つのトラックの双方の部分上に位置するときは、不要なクロスイレースまたはクロストークが生じるので、書き込みまたは読み出しは不可能である。

図６は、図１のハードディスク・ドライブ２００によって実行されるＤＴＭ磁気ディスク１００へのデータの記録のためのフローチャートを示している。

入出力バッファメモリ２０４は、ステップ４０２においてインタフェース２０２を介して情報処理機器または記録再生機器からＤＴＭ磁気ディスク１００のトラック上の記録すべき開始セクタ番号および終了セクタ番号を受け取ってシーク制御回路２６０に供給する。

ステップ４０４において、入出力バッファメモリ２０４は、さらに、インタフェース２０２を介して記録すべきデータを受け取り、データを複数のセクタ・データまたはセクタ・サイズのパケット・データに分割してセクタ・データ・バッファメモリ群２１２または２１４に順に格納する。入出力バッファメモリ２０４は、さらに、セクタ・データの最初のサブフィールドにセクタ・データの一部としてセクタ番号を付加してもよい。

ステップ４０６において、シーク制御回路２６０は、その開始セクタ番号に従って、ＤＴＭ磁気ディスク１００の対応するＡ面またはＢ面、例えばＡ面のトラック上における磁気ヘッド１２２のトラッキング開始セクタの位置を決定する。典型的には、そのトラッキング開始セクタは、シークすべき開始セクタ番号である。代替構成として、そのトラッキング開始セクタは、シークすべき開始セクタ番号乃至終了セクタ番号の中の半径方向の最も内側または最も外側に位置するセクタ番号であってもよい。

ステップ４０８において、シーク制御回路２６０は、アクチュエータ・ドライバ２５０を制御して磁気ヘッド１２２をトラッキング開始セクタの位置するＡ面上のトラック位置まで移動させ、Ａ面セクタ番号識別回路２６６から現在のセクタ位置信号を受け取る。そのために、シーク制御回路２６０は、アクチュエータ・ドライバ２５０を制御して磁気ヘッド１２２をトラッキング開始セクタの位置より半径方向の移動方向に例えば（Ｔｐ−Ｗｔ）／２またはＴｐ−（Ｔｐ−Ｗｔ）／２だけ前のトラック位置からシークを開始してもよい。

ステップ４１０において、記録再生回路２４２は、磁気ヘッド１２２の位置または軌跡ＨＬが、データを記録すべき所要のセクタ・アドレス即ち開始セクタ番号乃至終了セクタ番号を含むシーク範囲内であるかどうかを判定する。それがシーク範囲内でないと判定された場合は、手順はステップ４１２に進む。それがシーク範囲内であると判定された場合は、ステップ４２２において、シーク制御回路２６０は、データが未だ書き込まれていないいずれかの所要のセクタ番号が確認されたかどかを判定する。それが確認されなかったと判定された場合は、手順はステップ４３０に進む。

ステップ４２２においていずれかの所要のセクタ番号が確認されたと判定された場合は、ステップ４２４において、記録再生回路２４２は、セクタ・データ・バッファメモリ群２１２または２１４からマルチプレクサ２２２を介して対応するセクタのデータを取り出して書き込む。
ステップ４２６において、記録再生回路２４２は、書き込むべき全てのデータを書き込んだかどうかを判定する。それを書き込んだと判定された場合は、手順は図６のルーチンを出る。

ステップ４２６において、全てのデータを書き込んでいないと判定された場合は、ステップ４３０において、記録再生回路２４２は、磁気ヘッド１２２がトラックを一周したかどうかを判定する。一周していないと判定された場合は、手順はステップ４２２に戻る。一周したと判定された場合は、手順はステップ４０８に戻る。ステップ４０８において、シーク制御回路２６０は、アクチュエータ・ドライバ２５０を制御して磁気ヘッド１２２をＡ面上で１送りピッチ分Ｐｒだけトラック位置を所定の半径方向に移動させ、例えばピッチ（Ｔｐ−Ｗｔ）／２だけ外側に移動させ、Ａ面セクタ番号識別回路２６６から現在のセクタ位置信号を受け取る。

ステップ４１０において、現在のセクタ位置がシーク範囲内でないと判定された場合は、ステップ４１２においてシーク制御回路２６０は磁気ヘッド１２２を未だ書き込まれていないセクタ番号を含む残りのセクタ位置まで移動させてシークを行う。ステップ４１４において、記録再生回路２４２は対応するセクタのデータを書き込む。ステップ４１４では、未だ書き込んでいない残りのセクタ・データを書き込むためにステップ４２２〜４３０と同様の処理が行われればよい。

このようにして、記録すべきデータのセクタ分割およびバッファリングによってシーク制御回路２６０によるアクチュエータ・ドライバ２５０の制御が簡易化される。

従って、シーク制御回路２６０によるシーク中にハードディスク・ドライバ２００が振動または衝撃を受けて磁気ヘッド１２２が急にＤＴＭ磁気ディスク１００上の非順次の別のセクタ位置に跳んだとしても、その跳びに関係なく、シーク制御回路２６０は、アクチュエータ・ドライバ２５０を制御して磁気ヘッド１２２をＡ面上でピッチＰｒだけトラック位置を所定半径方向に順次移動させ続け、可能な限りその記録再生回路２４２は対応するセクタのデータを書き込み、その後、バッファメモリ群２１２中に未だ書き込まれていないセクタ・データが残存する場合は、磁気ヘッド１２２をそのセクタ・データに対応するトラック上のセクタ位置に移動させ、Ａ面上でピッチＰｒだけトラック位置を所定半径方向に徐々に移動させつつ、その記録再生回路２４２は対応するセクタにデータを書き込む。その後、所要の記録データの書き込みが完了するまで、この動作が繰り返される。

図７は、図１のハードディスク・ドライブ２００によって実行されるＤＴＭ磁気ディスク１００からのデータの再生のためのフローチャートを示している。

入出力バッファメモリ２０４は、ステップ５０２においてインタフェース２０２を介して情報処理機器または記録再生機器からＤＴＭ磁気ディスク１００のトラック上の再生すべき開始セクタ番号および終了セクタ番号を受け取ってシーク制御回路２６０に供給する。
ステップ５０６および５０８は、図６のステップ４０６および４０８と同様であり、再び説明することはしない。

ステップ５１０は、図６のステップ４１０と同様である。この場合、記録再生回路２４２は、磁気ヘッド１２２の位置または軌跡ＨＬが、読み出されるべき所要のセクタ番号を含むシーク範囲内であるかどうかを判定する。

ステップ５２２においていずれかの所要のセクタ番号が確認されたと判定された場合は、ステップ５２４において、記録再生回路２４２は、対応するセクタのデータを読み出してマルチプレクサ２２２を介してセクタ・データ・バッファメモリ群２１２または２１４中の対応するアドレスのセクタ・データ・バッファに格納する。トラック上のセクタから読み出したセクタ・データ中にセクタ番号が付加されている場合は、読み出した順序でセクタ・データ・バッファメモリ群２１２に順に書き込んでもよい。この場合、入出力バッファ回路２０４は、セクタ番号を確認しながらセクタ・データ・バッファメモリ群２１２からセクタ番号の順にデータを読み出して、順序データを生成する。

ステップ５２６において、記録再生回路２４２は、読み出すべき全てのデータを読み出したかどうかを判定する。それを読み出したと判定された場合は、ステップ５３２において、入出力バッファメモリ２０４は、セクタ・データ・バッファメモリ群２１２または２１４から一連のデータを読み出して、インタフェース２０２を介して外部の情報処理機器へ転送する。その後、手順はこのルーチンを出る。

ステップ５２６において、全てのデータを読み出していないと判定された場合は、ステップ５３０において、記録再生回路２４２は、磁気ヘッド１２２がトラックを一周したかどうかを判定する。一周したと判定された場合は、手順はステップ５０８に戻る。一周していないと判定された場合は、手順はステップ５２２に戻る。

ステップ５１０において、現在のセクタ位置がシーク範囲内でないと判定された場合は、ステップ５１２においてシーク制御回路２６０は磁気ヘッド１２２を未だ読み出していないセクタ番号を含む残りのセクタ位置まで移動させてシークを行う。ステップ５１４において、記録再生回路２４２は対応するセクタのデータを読み出す。ステップ５１４では、未だ読み出していない残りのセクタ・データを記録するためにステップ５２２〜５３０と同様の処理が行われればよい。

このようにして、再生すべきデータのバッファリングによってシーク制御回路２６０によるアクチュエータ・ドライバ２５０の制御が簡易化される。

従って、シーク制御回路２６０によるシーク中にハードディスク・ドライバ２００が振動または衝撃を受けて磁気ヘッド１２２が急にＤＴＭ磁気ディスク１００のＡ面上の非順次の別のセクタ位置に跳んだとしても、その跳びに関係なく、シーク制御回路２６０は、アクチュエータ・ドライバ２５０を制御して磁気ヘッド１２２をＡ面上でピッチＰｒだけトラック位置を所定半径方向に順次移動させ続け、可能な限りその記録再生回路２４２は対応するセクタからデータを読み出し、その後、Ａ面上に未だ読み出されていない所要のセクタが残存する場合は、磁気ヘッド１２２をトラック上のそのセクタ位置に移動させ、Ａ面上でピッチＰｒだけトラック位置を所定半径方向に徐々に移動させつつ、その記録再生回路２４２はそのセクタからデータを読み出す。その後、所要の再生データの読み出しが完了するまで、この動作が繰り返される。

図６の記録および図７の再生のための制御および処理は、ＤＴＭ磁気ディスク１００のＢ面に対しても同様に適用することができる。

Ａ面用磁気ヘッド１２２とＢ面用磁気ヘッド１２４は、スイングアーム１２０に固定されていて、互いに独立して移動させることはできない。しかし、Ａ面用磁気ヘッド１２２が或る一連のデータの先のまたは優先的な書き込みまたは読み取りのためにＤＴＭ磁気ディスク１００のＡ面上の複数のトラックにわたる複数のセクタの範囲をシークしている間に（図６のステップ４０８〜４３０、または図７のステップ５０８〜５３０）、Ｂ面用磁気ヘッド１２４が別の一連のデータの記録または読み取りのためにＤＴＭ磁気ディスク１００のＢ面上の所要のシーク範囲内に位置するとき、それ（書き込みまたは読み取り）と並行して、記録再生回路２４４は、ＤＴＭ磁気ディスク１００のＢ面に対して書き込みまたは読み出しを行ってもよい（図６のステップ４１０〜４３０、または図７のステップ５１０〜５３０）。ＤＴＭ磁気ディスク１００のＡ面上のシーク完了の後、Ｂ面について残存セクタがある場合は、Ｂ面について図６のステップ４１２〜４１４または図７のステップ５１２〜５１４がさらに実行される。

同様に、Ａ面またはＢ面用磁気ヘッド１２２または１２４が一連のデータの記録または読み取りのためにＤＴＭ磁気ディスク１００のＡ面またはＢ面上の複数のトラックにわたる複数のセクタの範囲をシークしている間に、第３の磁気ヘッドが別のＤＴＭ磁気ディスク１０１のＡ面またはＢ面上の所要のシーク範囲内に位置するとき、それと並行して、記録再生回路２４４は、別のＤＴＭ磁気ディスク１０１のＡ面またはＢ面に対して別の一連のデータの書き込みまたは読み出しを行ってもよい。ＤＴＭ磁気ディスク１００のＡ面またはＢ面上のシーク完了の後、別のＤＴＭ磁気ディスク１０１のＡ面またはＢ面について残存セクタがある場合は、別のＤＴＭ磁気ディスク１０１について図６のステップ４１２〜４１４または図７のステップ５１２〜５１４がさらに実行される。

実施形態のシーク手法は、従来の１回転1トラック送りに比べると、1トラック送りに２回転以上を要するので、記録および再生の実効転送速度は低下する。しかし、ハードディスク・ドライブ２００が連続的な振動または衝撃を受けても、リトライが多発して制御不能になるなどの不具合が発生せず、確実に記録および再生が行えるので、動画や音楽再生などの連続転送またはストリーミングを要求されるモバイル環境等では非常に有効な手法である。

実施形態のハードディスク・ドライブ２００によれば、ハードディスク・ドライブに対して継続的に振動および衝撃のような力学的外乱が加わり得る環境下でも、記録媒体に対して安定した記録および再生を可能にすることができる。サーボは、１次偏芯周波数成分に追従できればよく、高性能なサーボ機構は不用であり、電力消費も少ない。車載ハードディスク・ドライブ、およびＲＡＩＤなどの複数のハードディスク・ドライブの集合配置で問題となる継続的に加わる振動のような力学的外乱によるオフトラックに強い。

実施形態のハードディスク・ドライブ２００によれば、磁気ヘッドを駆動するアクチュエータは、例えばステッピングモータ駆動のように、記録媒体の半径方向に間欠的な動きしかできなくても記録再生が可能なハードディスク・ドライブ機構を実現することができる。

実施形態のハードディスク・ドライブ２００によれば、記録ディスク面毎に磁気ヘッドとディスクの間に異なるずれがあっても、ディスク両面または多数枚のディスクの記録面に対して、同時にデータの書き込みおよび／または読み出しができ、従って転送速度がほぼ２倍以上となる。

以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、その各実施形態の構成要素を組み合わせること、その変形およびバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理および請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。

図１は、本発明の実施形態による、ＤＴＭ磁気ディスクおよびその書込みおよび読出し制御装置を含むハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）を示している。図２Ａは、ＤＴＭ磁気ディスクのＡ面上の磁気ヘッドの閉ループ状の或る軌跡の例を示している。図２Ｂは、磁気ヘッドの軌跡の部分拡大図である。図３は、ＤＴＭ磁気ディスクのＡ面上のトラックの連続するセクタに対してデータを書き込みまたは読み出しするための最も内側の軌跡および最も外側の軌跡の例を示している。図４は、ＤＴＭ磁気ディスクのＡ面上の磁気ヘッドの螺旋状の軌跡の例を示している。図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、磁気ヘッドが異なる位置にある図２ＡにおけるＤＴＭ磁気ディスクの線４Ａ−４Ａに沿った概略的な垂直断面図を示している。図６は、図１のハードディスク・ドライブによって実行されるＤＴＭ磁気ディスクへのデータの記録のためのフローチャートを示している。図７は、図１のハードディスク・ドライブによって実行されるＤＴＭ磁気ディスクからのデータの再生のためのフローチャートを示している。

図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、磁気ヘッドが異なる位置にある図２ＡにおけるＤＴＭ磁気ディスク１００の線４Ａ−４Ａに沿った概略的な垂直断面図を示している。ＤＴＭ磁気ディスク１００はＡ面１０２およびＢ面１１２に例えばドライエッチング等により同心円状の溝１０６が形成され、溝１０６には非磁性体（例えばＳｉＯ_２）が被着されて埋め込まれており、幅Ｗｔを有する同心円状のリブの頂面にトラック磁性記録膜１０４が被着されてトラックａ〜ｃが形成され、ＤＴＭ磁気ディスク１００の表面ＡおよびＢ１０２および１１２は平坦化されている。磁気ヘッド１２２および１２４の各々の半径方向の幅Ｗｈは、トラック磁性記録膜１０４の幅Ｗｔより大きく、隣接トラック中心線間の距離またはピッチＴｐと等しいかまたはそれ以下である（Ｗｔ＜Ｗｈ≦Ｔｐ）。

磁気ヘッド１２２および１２４は、図５Ａおよび５Ｂに示されているように１つのトラックを完全に覆うときは、クロスイレース（cross erase）またはクロストーク（cross talk）なしで書き込みまたは読み出しが可能である。従って、幅Ｗｈの磁気ヘッド１２２の一方の端縁がトラック（ｂ）の中心から半径方向にＷｔ／２乃至（Ｗｈ−Ｗｔ／２）の範囲に位置するとき、即ち磁気ヘッド１２２の中心がトラックｂの中心から半径方向に−（Ｗｈ−Ｗｔ）／２乃至（Ｗｈ−Ｗｔ）／２の範囲に位置するとき、書き込みまたは読み出しが可能である。磁気ヘッド１２２のＤＴＭ磁気ディスク１００の半径方向の送り１ピッチＰｒは、典型的には（Ｔｐ−Ｗｔ）／２であり、例えばＴｐ＝２Ｗｔの場合はＴｐ／４である。

一方、磁気ヘッド１２２の一方の端縁がトラック（ｂ）の中心から半径方向に（Ｔｐ−Ｗｔ／２）乃至（Ｗｈ＋Ｗｔ／２）（≦Ｔｐ＋Ｗｔ／２）の範囲に位置するとき、即ち磁気ヘッド１２２の中心がトラックｂの中心から半径方向に（Ｔｐ−（Ｗｔ＋Ｗｈ）／２）乃至（Ｗｈ＋Ｗｔ）／２に位置するとき、書き込みまたは読み出しが不可能である。磁気ヘッド１２２は、図５Ｃに示されているように隣接する２つのトラックの双方の部分上に位置するときは、不要なクロスイレースまたはクロストークが生じるので、書き込みまたは読み出しは不可能である。

ステップ４２２においていずれかの所要のセクタ番号が確認されたと判定された場合は、ステップ４２４において、記録再生回路２４２は、セクタ・データ・バッファメモリ群２１２または２１４からマルチプレクサ２２２または２３４を介して対応するセクタのデータを取り出して書き込む。
ステップ４２６において、記録再生回路２４２は、書き込むべき全てのデータを書き込んだかどうかを判定する。それを書き込んだと判定された場合は、手順は図６のルーチンを出る。

従って、シーク制御回路２６０によるシーク中にハードディスク・ドライブ２００が振動または衝撃を受けて磁気ヘッド１２２が急にＤＴＭ磁気ディスク１００上の非順次の別のセクタ位置に跳んだとしても、その跳びに関係なく、シーク制御回路２６０は、アクチュエータ・ドライバ２５０を制御して磁気ヘッド１２２をＡ面上でピッチＰｒだけトラック位置を所定半径方向に順次移動させ続け、可能な限りその記録再生回路２４２は対応するセクタのデータを書き込み、その後、バッファメモリ群２１２中に未だ書き込まれていないセクタ・データが残存する場合は、磁気ヘッド１２２をそのセクタ・データに対応するトラック上のセクタ位置に移動させ、Ａ面上でピッチＰｒだけトラック位置を所定半径方向に徐々に移動させつつ、その記録再生回路２４２は対応するセクタにデータを書き込む。その後、所要の記録データの書き込みが完了するまで、この動作が繰り返される。

ステップ５１０、５２２は、図６のステップ４１０、４２２と同様である。この場合、記録再生回路２４２は、磁気ヘッド１２２の位置または軌跡ＨＬが、読み出されるべき所要のセクタ番号を含むシーク範囲内であるかどうかを判定する。

ステップ５１０において、現在のセクタ位置がシーク範囲内でないと判定された場合は、ステップ５１２においてシーク制御回路２６０は磁気ヘッド１２２を未だ読み出していないセクタ番号を含む残りのセクタ位置まで移動させてシークを行う。ステップ５１４において、記録再生回路２４２は対応するセクタのデータを読み出す。ステップ５１４では、未だ読み出していない残りのセクタ・データを再生するためにステップ５２２〜５３０と同様の処理が行われればよい。

従って、シーク制御回路２６０によるシーク中にハードディスク・ドライブ２００が振動または衝撃を受けて磁気ヘッド１２２が急にＤＴＭ磁気ディスク１００のＡ面上の非順次の別のセクタ位置に跳んだとしても、その跳びに関係なく、シーク制御回路２６０は、アクチュエータ・ドライバ２５０を制御して磁気ヘッド１２２をＡ面上でピッチＰｒだけトラック位置を所定半径方向に順次移動させ続け、可能な限りその記録再生回路２４２は対応するセクタからデータを読み出し、その後、Ａ面上に未だ読み出されていない所要のセクタが残存する場合は、磁気ヘッド１２２をトラック上のそのセクタ位置に移動させ、Ａ面上でピッチＰｒだけトラック位置を所定半径方向に徐々に移動させつつ、その記録再生回路２４２はそのセクタからデータを読み出す。その後、所要の再生データの読み出しが完了するまで、この動作が繰り返される。

Claims

それぞれが複数のセクタに分割された複数のトラックを有する、記録媒体としてのＤＴＭと、
前記ＤＴＭの１つの面にセクタ・データを書き込み、前記ＤＴＭの１つの面からセクタ・データを読み出す書込み読出しヘッドと、
セクタ・データ・バッファメモリと、
前記セクタ・データ・バッファメモリからのセクタ・データを前記ヘッドに供給し、前記ヘッドからのセクタ・データを前記セクタ・データ・バッファメモリに供給する記録再生部と、
セクタ・データを書き込みまたは読み出すべきセクタのセクタ番号と、前記ヘッドが位置するセクタのセクタ番号とに従って、前記ヘッドの位置を制御するシーク制御部と、
を具えるハードディスク・ドライブであって、
前記書き込みまたは読み出すべきセクタ・データは前記書き込みまたは読み出すべきセクタのセクタ番号に予め対応付けられており、
前記シーク制御部は、前記ＤＴＭの回転軸に対する１次偏芯補正を行い、前記ＤＴＭの回転軸に対する２次以上の高次の偏芯を許容し、前記書き込みまたは読み出すべき複数のセクタのセクタ番号に従って、前記書き込みまたは読み出すべき複数のセクタのセクタ番号を含むトラックの範囲で前記ヘッドを前記ＤＴＭの半径方向の一方向に１回転当たりトラック間隔より小さい間隔で徐々に移動させ、
前記記録再生部は、前記ヘッドが位置する前記ＤＴＭ上のセクタのセクタ番号に従って、セクタ番号の順序に関係なく、セクタ・データを前記ＤＴＭに書き込みまたは前記ＤＴＭから読み出すものであることを特徴とする、
ハードディスク・ドライブ。
前記記録再生部は、前記書き込むべきセクタ・データの順序に関係なく、前記ヘッドが前記書き込むべきセクタ・データのいずれか１つのセクタ・データに対応する前記ＤＴＭ上のセクタの位置に来たときに、前記セクタ・データ・バッファメモリから前記１つのセクタ・データを前記ヘッドに供給し、それによって前記ＤＴＭにデータを書き込み、
前記記録再生部は、前記読み出すべきセクタ・データの順序に関係なく、前記ヘッドが前記読み出すべき前記ＤＴＭ上のセクタのいずれか１つのセクタの位置に来たときに、前記１つのセクタからのデータを前記ヘッドから前記セクタ・データ・バッファメモリに供給し、それによって前記ＤＴＭからデータを読み出すものであることを特徴とする、請求項１に記載のハードディスク・ドライブ。
前記シーク制御部によって制御される前記前記ヘッドの前記ＤＴＭ上での移動は、閉じたループを形成するようなステップ状であるかまたは連続的な螺旋状であることを特徴とする、請求項１または２に記載のハードディスク・ドライブ。
半径方向のトラック中心間の距離Ｔｐおよび半径方向のトラック磁性記録膜幅Ｗｔに対して、前記シーク制御部によって制御される前記ヘッドの前記ＤＴＭの半径方向の移動は１回転当たり（Ｔｐ−Ｗｔ）／２の移動であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のハードディスク・ドライブ。
前記シーク制御部は、前記トラックの範囲で前記ヘッドを前記ＤＴＭの半径方向の一方向に徐々に移動させた後、前記書き込むべきまたは読み出すべきセクタ・データの中に前記ＤＴＭに未だ書き込まれていないまたは前記ＤＴＭから未だ読み出されていないデータが存在するときは、前記書き込むべきまたは読み出すべきセクタの残りのセクタ番号を含むトラックの範囲で前記ヘッドを前記ＤＴＭの半径方向の一方向に徐々に移動させることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のハードディスク・ドライブ。
前記ＤＴＭ上のセクタに書き込まれた記録データは、そのセクタのセクタ番号を含むことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のハードディスク・ドライブ。
各ＤＴＭが２つの面に複数のセクタに分割された複数のトラックを有する、記録媒体としての少なくとも１つのＤＴＭと、
前記少なくとも１つのＤＴＭの第１の面にセクタ・データを書き込み、前記少なくとも１つのＤＴＭの前記第１の面からセクタ・データを読み出す第１の書込み読出しヘッドと、
前記第１の書込み読出しヘッドと連動し、前記少なくとも１つのＤＴＭの第２の面にセクタ・データを書き込み、前記少なくとも１つのＤＴＭの前記第２の面からセクタ・データを読み出す第２の書込み読出しヘッドと、
第１と第２のセクタ・データ・バッファメモリと、
前記１と第２のセクタ・データ・バッファメモリの一方からのセクタ・データを前記第１の書込み読出しヘッドに供給し、前記第１の書込み読出しヘッドからのセクタ・データを前記１と第２のセクタ・データ・バッファメモリの前記一方に供給する第１の記録再生部と、
前記第１と２のセクタ・データ・バッファメモリの他方からのセクタ・データを前記第２の書込み読出しヘッドに供給し、前記第２の書込み読出しヘッドからのセクタ・データを前記第１と２のセクタ・データ・バッファメモリの前記他方に供給する第２の記録再生部と、
セクタ・データを書き込みまたは読み出すべきセクタのセクタ番号と、前記第１と第２の書込み読出しヘッドが位置するセクタ番号とに従って、前記第１と第２の書込み読出しヘッドの位置を制御するシーク制御部と、
を具えるハードディスク・ドライブであって、
前記書き込みまたは読み出すべき第１の一連のセクタ・データは前記書き込みまたは読み出すべき前記第１の面上のセクタのセクタ番号に予め対応付けられており、
前記書き込みまたは読み出すべき第２の一連のセクタ・データは前記書き込みまたは読み出すべき前記第２の面上のセクタのセクタ番号に予め対応付けられており、
前記シーク制御部は、前記ＤＴＭの前記第１面の回転軸に対する１次偏芯補正を行い、前記ＤＴＭの前記第１面の回転軸に対する２次以上の高次の偏芯を許容し、前記書き込みまたは読み出すべき第１の一連のセクタのセクタ番号に従って、前記書き込みまたは読み出すべき前記第１の一連のセクタのセクタ番号を含むトラックの範囲で前記第１の書込み読出しヘッドを前記ＤＴＭの半径方向の一方向に１回転当たりトラック間隔より小さい間隔で徐々に移動させ、
前記記録再生部は、前記第１の書込み読出しヘッドが位置する前記第１の面上のセクタのセクタ番号に従って、セクタ番号の順序に関係なく、セクタ・データを前記第１の面に書き込みまたは前記第１の面から読み出し、それと並行して、前記第２の書込み読出しヘッドが位置する前記第２の面上のセクタのセクタ番号に従って、セクタ番号の順序に関係なく、セクタ・データを前記第２の面に書き込みまたは前記第２の面から読み出すものであることを特徴とする、
ハードディスク・ドライブ。
ハードディスク・ドライブを具える情報処理機器であって、
前記ハードディスク・ドライブは、
それぞれが複数のセクタに分割された複数のトラックを有する、記録媒体としてのＤＴＭと、
前記ＤＴＭの１つの面にセクタ・データを書き込み、前記ＤＴＭの１つの面からセクタ・データを読み出す書込み読出しヘッドと、
セクタ・データ・バッファメモリと、
前記セクタ・データ・バッファメモリからのセクタ・データを前記ヘッドに供給し、前記ヘッドからのセクタ・データを前記セクタ・データ・バッファメモリに供給する記録再生部と、
セクタ・データを書き込みまたは読み出すべきセクタのセクタ番号と、前記ヘッドが位置するセクタのセクタ番号とに従って、前記ヘッドの位置を制御するシーク制御部と、
を具え、
前記書き込みまたは読み出すべきセクタ・データは前記書き込みまたは読み出すべきセクタのセクタ番号に予め対応付けられており、
前記シーク制御部は、前記ＤＴＭの回転軸に対する１次偏芯補正を行い、前記ＤＴＭの回転軸に対する２次以上の高次の偏芯を許容し、前記書き込みまたは読み出すべき複数のセクタのセクタ番号に従って、前記書き込みまたは読み出すべき複数のセクタのセクタ番号を含むトラックの範囲で前記ヘッドを前記ＤＴＭの半径方向の一方向に１回転当たりトラック間隔より小さい間隔で徐々に移動させ、
前記記録再生部は、前記ヘッドが位置する前記ＤＴＭ上のセクタのセクタ番号に従って、セクタ番号の順序に関係なく、セクタ・データを前記ＤＴＭに書き込みまたは前記ＤＴＭから読み出すものであることを特徴とする、
情報処理機器。