KR0156280B1

KR0156280B1 - 디스크장치

Info

Publication number: KR0156280B1
Application number: KR1019940704077A
Authority: KR
Inventors: 다나카 소지; 다케다 도루
Original assignee: 오오가 노리오; 소니 가부시끼가이샤
Priority date: 1993-05-18
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1998-12-15
Also published as: DE69426226T2; EP0652548A1; KR950701756A; WO1994027287A1; JP3541386B2; EP0652548A4; US5680267A; EP0652548B1; DE69426226D1

Abstract

클럭성분 추출용의 클럭마크를 디스크형 기록매체의 트랙에 따라서 일정간격 걸려 미리 형성하여 놓고 디스크형 기록매체의 회전 구동시에는 이들 클럭마크를 검출하여 클럭성분을 추출한다. 이와 같이 확정적 주기적으로 형성된 클럭마크에서 클럭성분을 추출하고, 다시 클럭마크간의 영역부분에 있어서의 보간클럭을 추출된 클럭성분을 기초로 생성함으로써 재생부호에서 클럭을 추출하는 경우에 비해서 고정밀도의 클럭을 얻을 수 있다. 이것에 이해 디스크형 기록매체의 일단의 대용량화를 실현할 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

디스크장치

[기술분야]

본 발명은 디스크장치에 관한 것이며, 예를 들면 하드디스크장치에 적용하기에 적절한 것이다.

[배경기술]

하드디스크에서는 디스크의 중심에 대하여 동심원상에 늘어서는 데이터 기록영역(이하, 트랙이라고 함)을 복수의 블록(이하, 섹터라고 함)으로 분할하고, 이 섹터에 데이터를 분할하여 기록하고 있다. 종래 하드디스크장치에서는 이들 섹터에서 데이터를 독출할 때 이용하는 서보방식으로서 섹터서보방식이 채용되고 있다.

이 서보방식은 각 섹터에서 비동기로 서보헤더를 검출하고 동기(SYNC)패턴 등을 이용하여 PLL(Phase Locked Loop)출력을 록시키는 것이다. PLL출력을 기준으로 각종 타이밍 신호를 만들어 내는 것이다.

따라서 제1도에 나타내는 바와 같이 서보죤의 앞에 소정길이의 갭영역(장황한 신호영역 등)이 필요하였다.

그런데 이 섹터서보방식은 제2도에 나타내는 바와 같이 섹터의 선두부근에 있어서의 위치나 시간은 비교적 정확히 제어할 수 있는 한편 섹터의 후단부근(도면 중의 점P1,P2)의 제어가 부정확하기 쉬운 문제가 있었다.

즉 섹터서보방식은 1주 수10개의 섹터를 단위로 하여 동기신호를 발생하기 위해 디스크의 회전변동 등의 시간축 변동에 추종할 수 없고, 1주 수만 개에도 미치는 비트 단위의 위치를 고정밀도로 구할 수도 없었다.

이것을 해결하는데는 서보정보를 주는 영역을 늘리는 것이 고려되지만, 섹터서보방식은 섹터마다에 서보정보를 기입하는 방식을 위해, 기입정밀도의 점에서도 트랙밀도의 향상이 어렵다. 이 때문에 역시 디스크면상의 위치를 고정밀도로 확정할 수 없었다.

[발명의 상세한 설명]

[발명의 개시]

본 발명은 이상의 점을 고려하여 이룬 것으로, 서보정보의 점유면적을 올리지 않고 고정밀도로 트랙 상의 각도위치를 특정할 수 있는 디스크장치를 제안코자 하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 있어서는 미리 기록트랙에 따라서 복수의 클럭마크(CM)가 일정간격을 두고 형성되어 있는 디스크형 기록매체(2)를 회전 구동하는 회전구동수단과, 디스크형 기록매체(2)에 소망의 데이터를 기록 및 또는 재생하는 기록재생수단(3)과, 기록재생수단(3)에 의해 재생된 재생신호(S2)에서 확정적 주기성을 가지고 나타나는 복수의 클럭마크(CM)를 검출하는 동시에 당해 복수의 클럭마크(CM)에서 추출되는 클럭성분에 의거해서 복수의 클럭마크(CM)간의 시간 축을 세분하는 보간클럭(PLL클럭)을 생성하는 클럭보간수단(5B,5C)을 설치하도록 한다.

미리 디스크형 기록매체의 트랙에 따라서 일정간격을 두고 형성되어 있는 복수의 클럭마크(CM)에서 클럭성분을 추출하고 클럭마크(CM)간을 세분하는 보간클럭(PLL클럭)을 생성한다. 이와 같이 재생부호에 포함되는 셀프클럭이 아니고 확정적 주기성을 가지는 물리적으로 형성된 클럭마크(CM)를 기초로 클럭성분을 추출하고 이것을 기초로 보간클럭(PLL클럭)을 생성함으로써 고정밀도의 보간클럭(PLL클럭)을 얻을 수 있다. 이 결과 디스크형 기록매체(2)상에 있어서의 절대좌표위치도 정밀도 좋게 확정할 수 있다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 종래의 섹터구조를 나타내는 약선도이다.

제2도는 비동기 섹터서보방식의 설명에 제공하는 약선도이다.

제3도(a)∼(d3)는 본 발명의 디스크형 기록매체에 형성되는 데이터구조를 나타내는 약선도이다.

제4도(a)∼(c)는 서보패턴죤에 있어서의 계층적인 데이터구조의 설명에 제공하는 약선도이다.

제5도는 섹터를 구성하는 세그먼트의 배열설명에 제공하는 약선도이다.

제6도는 클럭마크를 형성하는 제요소의 치수를 나타내는 도표이다.

제7도는 디스크형 기록매체에 대한 착자(着磁)방법의 설명에 제공하는 약선도이다.

제8도는 디스크장치의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.

제9도는 예측게이트 생성회로부의 구성을 나타내는 블록도이다.

제10도(a)∼(g)는 PLL출력, 클럭마크, 프레임동기마크 및 흠인덱스마크의 검출 타이밍의 설명에 제공하는 타이밍차트이다.

제11도는 PLL회로의 구성을 나타내는 블록도이다.

제12도는 PLL회로의 동작시켄스의 설명에 제공하는 도표이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 자기디스크장치 2 : 자기디스크

3 : 자기헤드 5 : 샘플드서보계

6 : 트래킹서보계 7 : 신호처리계

5A : 바이너리 검출회로 5B : 타이밍게이트회로

5C : PLL회로 5B1 : 예측게이트 생성회로부

5B11,5B13,5B15 : 바이너리 카운터 5B12,5B14,5B16 : 디코더

5B2 : 클럭마크 검출회로 5B3 : 프레임마크 검출회로

5B4 : 홈인덱스마크 검출회로

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하 도면에 대하여 본 발명의 일 실시예를 상술한다.

(1) 디스크형 기록매체

이 실시예에서 이용하는 자기디스크는 미리 다수의 클럭마크를 디스크 상에 일괄형성하고 있는 것으로 한다. 그리고 디스크 구동 후 확정적 주기성을 가지고 나타나는 클럭마크에 PLL회로의 PLL클럭을 록시키므로써 고정밀도의 동기계를 구성하도록 되어 있다. 이하, 이 서보방식을 샘플드서보방식이라고 한다. 또, 이 자기디스크를 PERM(Pre Embossed Rigid Magnetic)디스크라고 한다.

그런데 클럭마크는 일정간격씩 떨어져서 설치되어 있고 데이터죤 중에는 설치되어 있지 않으므로 이 영역 중에 있어서의 클럭성분은 클럭마크에 동기하여 동작하는 PLL회로에 의해 생성한다. 이때 PLL회로에서 출력되는 PLL클럭은 확정적으로 형성된 주기성 클럭을 기초로 생성되므로, 비동기로 설치되어 있는 클럭패턴에서 생성하는 경우나 셀프클럭 부호열에서 생성하는 경우와 달리 고정밀도인 것이 얻어진다. 이와 같이 미리 자기디스크의 트랙 상에 정밀하게 형성되어 있는 클럭마크의 위상에 PLL클럭을 동기시키므로서 디스크 상에 있어서의 임의의 위치좌표를 정확히 확정할 수 있다.

(1-1) 포맷

그런데 자기디스크에 대응한 PLL클럭이 있었다고 하여도 그것만으로는 자기디스크 상에 있어서의 절대좌표를 확정할 수는 없다. 절대좌표를 결정하기 위해서는 1회전에 1회 나타내는 기준위치를 확정할 필요가 있다.

이 때문에 자기디스크 상에 데이터나 클럭마크에 나타나기 어려운 특수마크를 홈인덱스마크로서 물리적으로 형성 또는 기입되도록 되어 있다.

또 PLL클럭의 록상태가 벗겨진 경우에도, 단시간에 록상태를 회복할 수 있도록 홈인덱스마크보다도 출현빈도가 높은 프레임동기마크를 준비하고 있다.

이하, 이 구조를 자기디스크의 데이터구조를 기초로 설명한다.

(1-1-1) 물리적 디스크구조

먼저 자기디스크에 미리 준비하는 물리적인 데이터구조를 제3도를 이용하여 설명한다.

자기디스크는 자기디스크의 중심에 대하여 동심원상에 늘어서는 복수의 트랙과(제3(a)도), 트랙을 구성하는 복수의 섹터와(제3(b)도), 섹터를 구성하는 복수의 서브블록(이하, 이것을 세그먼트라고 함)과의 3계층구조로 된다(제3(c)도).

이중, 세그먼트가 서보포맷 상에 있어서의 최소단위가 된다. 1세그먼트는 서보패턴죤(어드레스패턴, 클럭마크 및 파인패턴)과 데이터죤에 의해 구성되어 있다(제3(d1)∼(d3)도). 각 세그먼트는 PLL클럭(클럭마크에서 생성되는 최소의 클럭이며 데이터의 비트레이트로 주어진다)의 200개 분의 길이로 된다. 그리고 1섹터는 이 세그먼트를 14개 모음으로서 구성된다. 또한 1트랙은 섹터가 60개 모아져서 구성된다. 따라서 1트랙(1회전)은 840(=14×60개)의 세그먼트로 구성되어 있다.

이와 같이 840개의 세그먼트의 각각에 기록되어 있는 클럭마크를 검출함으로써 자기디스크의 각도좌표의 격자점을 부여할 수 있다. 즉 클럭마크에 PLL클럭을 동기시키므로서 각도좌표의 격자점을 부여할 수 있다. 즉 클럭마크에 PLL클럭을 동기시키므로서 가상 로터리엔코더를 구성한다. 그런데 이 실시예에 있어서 이용하는 섹터 및 세그먼트라는 호칭은 물리적으로 형성된 마크의 포맷의 것이며 데이터를 기입하는 경우의 논리섹터와는 반드시 일치하고 있지 않다.

또 이 실시예의 경우 서보패턴죤을 구성하는 어드레스패턴도 파인 패턴도 클럭마크와 동일하게 제조시에 일괄 형성되어 있는 것으로 한다.

(1-1-2) 서보패턴죤의 구조

이와 같은 물리포맷에 의해 형성된 자기디스크의 절대좌표는 다음과 같이 자기디스크 상에 준비되어 있는 서보패턴에 의해 특정할 수 있다.

1트랙(1주)에 대해 60개 나타나는 섹터의 개시위치는 각각 각 섹터를 구성하는 선두 세그먼트에 기록되어 있는 서보패턴죤의 특수패턴에 의해 검출할 수 있도록 되어 있다.

이 특수 패턴에는 1회전에 1회만 나타나는 홈인덱스마크와 1회전에 59회 나타나는 프레임동기마크가 있다.

먼저 홈인덱스마크가 설치되어 있는 섹터의 선두세그먼트에 대하여 설명한다. 이 세그먼트는 홈인덱스 세그먼트라고 불리고 제4(a)도에 나타내는 데이터구조를 가진다. 구체적인 패턴예는 제3(d1)도이다. 이 홈인덱스 세그먼트의 어드레스패턴에는 홈인덱스마크와 어드레스마크가 기입되어 있다. 이 마크에 의해 트랙상의 기준위치와 트랙번호를 확인할 수 있다.

한편, 프레임동기마크가 설치되어 있는 섹터의 선두세그먼트는 프레임동기 세그먼트라고 불리고 제4(b)도에 나타내는 데이터구조를 가지고 있다. 구체적인 패턴예는 제3(d2)도이다. 이 프레임동기 세그먼트에는 어드레스패턴으로서 프레임동기마크와 어드레스마크가 기입되어 있다. 이들의 마크에 의해 각 섹터의 개시위치와 트랙번호를 확인할 수 있도록 되어 있다.

이들 홈인덱스 세그먼트 및 프레임동기 세그먼트를 모아서 헤더세그먼트라고 부른다.

따라서 기타의 세그먼트는 플레인 세그먼트라고 불리고 헤더세그먼트와 구별한다. 이들 플레인 세그먼트는 홈인덱스 세그먼트에 계속되는 13개의 세그먼트 및 각 프레임동기 세그먼트에 계속되는 13개의 세그먼트이다. 즉 각 섹터는 1개의 헤더세그먼트와 13개의 플레인 세그먼트로 된다고 말할 수 있다.

각 플레인 세그먼트의 데이터구조를 제4(c)도에 나타낸다. 또 구체적인 패턴예를 제3(d3)도에 나타낸다. 이 플레인 세그먼트에는 어드레스패턴으로서 어드레스코드가 기입되어 있고, 트랙번호가 확인될 수 있도록 되어 있다.

이 관계에서 물리적인 세그먼트가 형성된 자기디스크 상의 1트랙의 일부를 표시하면 제4도에 나타내는 바와 같이 된다.

따라서 PLL클럭을 동기시키기 위해서는 서보패턴을 구성하는 패턴 중 클럭마크(CM)만을 이용하고, 좌표를 특정하는데는 어드레스패턴을 이용한다. 또 자기디스크장치에 적용한 경우만 어드레스패턴이나 파인 패턴을 별도의 목적으로 이용하기도 한다.

(1-1-2-1) 각 마크의 기능

전항에서 설명한 바와 같이 서보패턴죤은 복수의 패턴의 조합에 의해 구성된다. 여기서는 각 패턴의 기능을 이미 설명한 사항도 포함해서 상술한다.

먼저 홈인덱스마크에 대해서인바, 이 마크는 트랙의 기준위치를 결정하기 위한 신호이다. 즉 1주 60개의 섹터중 제0번째의 섹터를 확정하고 트랙의 시작(R-θ 좌표원점)을 나타낸다. 여기서 R은 반경방향을 나타내고, θ는 각도좌표를 나타낸다. 플레인 세그먼트에는 설정되어 있지 않다.

한편, 프레임동기마크는 각 섹터의 개시위치를 나타내는 신호이다. 제1, 제2, …, 제59번째의 섹터에 있어서의 선두세그먼트를 표시한다. 또 자기디스크의 기동시에 있어서 PLL클럭을 록시킬때에 클럭마크를 발견하기 위한 표적으로서 작용한다. 이 경우에만 홈인덱스마크도 같은 작용을 한다. 플레인 세그먼트에는 설치되어 있지 않다.

이들 2종류의 마크와 함께 어드레스패턴을 구성하는 어드레스마크는 거친 어드레스정보(트랙번호)를 얻기 위한 마크이며, 전체 세그먼트에 설치되어 있다. 이 데이터의 표시에는 18비트의 절대그레이코드가 이용된다.

또 클럭마크(CM)는 자기디스크의 회전위상과 함께 좌표정보를 회로계로 알리는 마크이다. 전체 세그먼트에 1개씩 들어가 있다. 시험 제작한 자기디스크에서는 1PLL클럭길이를 할당하고 있다.

또한 파인 패턴은 1트랙 이내의 위치정보를 얻기 위한 신호로 X,Y,A,B의 4개의 마크로 된다(제3(d1)∼(d3)도). 전체 세그먼트에 설치되어 있다. 이들의 패턴은 각각 1PLL클럭에 대해 1개의 섬으로서 형성되어 있다. 반경방향의 길이는 1트랙피치와 같고, 배열은 섹터서보방식에서 이용되는 4상물떼새모양의 패턴이다.

(1-1-3) 시험 제작예

시험 제작한 자기디스크에서는 유리기판상에 에칭에 의해 필요한 요철을 형성하고, 그 후 디스크 전체에 자성막을 스퍼터함으로써 작성하였다. 따라서 각 마크부는 凸형태로 형성하고, 기타부분(바다에 상당하는 부분)을 凹형태로 형성하였다. 형성한 디스크의 제치수를 제6도에 나타낸다. 시험 제작예의 경우 가장 안쪽 지름(반경15.5[mm])에 있어서의 최소마크 길이는 0.6[μm]이며 가장 바깥지름(31[mm])에 있어서의 최소 마크길이는 1.2[μm]이다.

이와 같이 凹凸을 형성한 후 자기헤드를 이용하여 凸부분과 凹부분과의 착자방향이 역이 되도록 DC착자하여 자기디스크를 시험 제작하였다. 마크출력신호는 자기 헤드로 얻는다. 그런데 凸부분과 凹부분의 착자(着磁)방법에 대하여는 제7도에 나타낸다. 구체적인 착자방법은 본 출원인에 의해 일본국에 출원되어 있는 평성 4년 특허원 제217935호에 기재되어 있다.

또 이들 凹凸로 형성되는 프레임동기마크나 홈인덱스마크 및 클럭마크(CM)는, 자기디스크장치가 검색동작 중이라도, 이들의 마크를 검출하여, PLL회로의 록상태가 유지되도록 배치되어 있다. 즉, 자기헤드가 자기디스크상의 어디에 있다고 하더라도 이들의 마크를 검출할 수 있도록 자기헤드의 이동궤적(회동궤적)상에서 연속으로 연결한 패턴으로 하고 있다.

이것에 의해 이 실시예에서 설명한 자기디스크에서 재생되는 클럭마크의 빈도는 디스크 회전수를 3600[rpm](즉 60[Hz])로 하였을 때 50.4[ks/sec]로 된다. 또 이 클럭 신호에 대하여 동기되는 것은 PLL클럭을 200분주한 신호이므로 PLL클럭의 발진주파수는 10.08[MHz]로 된다.

(1-2) 실시예의 효과

이상의 구성에 의하면, 모든 세그먼트에 대하여 같은 패턴을 기록하는 것이 아니고 계층적인 출현확률로 나타내는 계층적인 서보패턴으로 함으로써 모든 세그먼트에 같은 패턴을 기록하는 경우에 비해서 1트랙 길이로 점하는 서보영역의 비율을 상대적으로 저감할 수 있다. 예를 들면 프레임동기패턴을 클럭마크의 출현확률에 비하여 14분의 1로 좋다. 따라서 이 방식에 의해 서보패턴을 형성하면 트랙 길이로 점하는 서보패턴길이의 점유율을 10%정도로 억제할 수 있다. 이와 같이 각 세그먼트마다에 동기패턴을 이용하는 경우에 비하여, 점유면적을 압축할 수 있다. 더구나 자기디스크의 경우에는 자기 기록된 비트 파장에 비하여 엠보스계의 비트 길이는 데이터기록 비트 파형의 수배로 되기 때문에 그 효과는 크다.

또 이 자기디스크에서 재생되는 클럭성분은 물리적으로 미리 준비되어 있는 클럭마크에서 얻어지기 때문에, 자기디스크의 회전정보를 충실히 얻을 수 있고, 완전 동기계의 가상로터리 엔코더를 용이하게 형성할 수 있다.

(2)자기디스크 장치

(2-1)자기디스크장치의 구성

제8도에 있어서 부호(1)는 전체로서 자기디스크장치를 나타내고 있다. 이 자기디스크장치(1)가 재생하는 자기디스크(2) 상에는 클럭마크가 미리 일괄 형성되어 있는 것으로 하고, 데이터는 PR(Partial Response)부호에 의해 기록되어 있는 것으로 한다. 자기디스크장치(1)는 자기디스크(2)에 기록되어 있는 자화패턴에 따른 재생신호(S1)를 자기헤드(3)에서 독출하고, 독출/기입앰프(4)에 부여한다. 따라서 이 실시예의 경우 자기헤드(3)로서 MR(Magneto Resistive)인덕티브 복합 박막자기헤드를 이용한다.

독출/기입앰프(4)는 재생신호(S1)를 증폭하여 샘플드서보계(5), 트래킹서보계(6) 및 신호처리계(7)에 각각 부여하도록 되어 있다.

여기서 트래킹서보계(6)는 트랙위치 검출회로(6A)에 의해 자기헤드(3)와 트랙과의 반경방향에 대한 상대적인 위치관계를 검출하고, 자기헤드(3)가 정확히 트랙상을 주행할 수 있도록 구동부(6B)를 제어한다.

또 신호처리계(7)는 파형등화기/복호기(7A)에 의해 데이터죤에서 재생된 재생신호(S1)에서 기록데이터를 복호하고, 복호된 데이터를 데이터처리부(7B)에 의해 신호 처리하도록 되어 있다. 따라서, 파형등화기/복호기(7A)에 있어서의 복호동작은 가장 적절한 복호(Mazimum Likelihood Sequence Estimation)가 이용된다.

(2-1-1) 샘플드서보계의 구성

이어서 샘플드서보계(5)의 구성을 제8도∼제11도를 이용하여 설명한다.

샘플드서보계(5)는 재생신호(S1)를 2치신호(S2)로 변환하는 바이너리 검출회로(5A)와, 2치신호(S2)에서 클럭성분을 뽑아내는 타이밍게이트회로(5B)와, 이 타이밍게이트회로(5B)에서 부여하는 클럭성분을 기준신호로서 동작하는 PLL회로(5C)에 의해 구성되어 있다.

(2-1-1-1) 타이밍 게이트회로의 구성

이 타이밍 게이트회로(5B)는 PLL회로(5C)에서 출력되는 PLL클럭을 기준클럭으로서 동작하도록 되어 있고, PLL클럭을 기초로 하여 클럭마크, 프레임동기마크 및 홈인덱스마크가 나타나는 타이밍을 예측하여 타이밍게이트신호를 생성하도록 되어 있다.

이 회로부가 예측게이트 생성회로부(5B1)이다.

예측게이트 생성회로부(5B1)는 제9도에 나타내는 바와 같이 클럭마크의 출현을 예측하여 타이밍게이트신호를 발생하는 타이밍게이트단{바이너리 카운터(5B11) 및 디코더(5B12)}와, 프레임동기마크의 출현을 예측하여 타이밍게이트를 발생하는 타이밍게이트단{바이너리 카운터(5B13) 및 디코더(5B14)}와, 홈인덱스마크의 출현을 예측하여 타이밍게이트를 발생하는 타이밍게이트단{바이너리 카운터(5B15) 및 디코더(5B16)}과의 3조의 게이트 단에 의해 구성되어 있다.

먼저 예측게이트 생성회로부(5B1)는 제10(g)도에 나타내는 PLL클럭을 클럭마크용의 타이밍게이트단을 구성하는 바이너리카운터(5B11)에 입력하여 클럭수를 카운트한다. 디코더(5B12)는 바이너리 카운터(5B11)의 카운트치가 200이 될 때마다 타이밍게이트신호(S5)를 출력한다. 이것에 의해 제10(f)도에 나타내는 바와 같이 PLL클럭을 200분주한 타이밍게이트신호(S5)를 얻는다.

클럭마크 검출회로(5B2)는 이 타이밍게이트신호(S5)의 펄스가 상승하고 있을 동안에 클럭마크에 대응하는 재생신호(S1)가 입력되었을 때 이것을 게이티드 클럭신호(제10(e)도)로서 출력한다. 당연한 것이지만 PLL클럭이 클럭마크(CM)에 동기하고 있지 않은 기간에서는 발견되는 클럭마크(CM)는 적다.

이와 같이 타이밍게이트신호(S5)를 이용하는 것은 재생신호(S1) 중에 포함되는 의사클럭성분이 클럭마크(CM)와 잘못 검출되지 않도록 하기 위해서이고, 참클럭마크에 대응하는 클럭성분만을 추출하기 위해서이다.

또 이 타이밍게이트신호(S5)의 게이트폭은 클럭마크(CM)에서 얻어지는 재생신호(S1)의 펄스폭에 비하여 약간 넓게 설정되어 있다. 이것에 의해 클럭마크(CM)에 대응하는 클럭성분이 PLL클럭의 위상에 접근되어 있을 때에는 신속히 록상태로 돌아가도록 되어 있다.

그런데 기동 후에 갑자기 전(全) 클럭의 위상을 록시켜 절대좌표를 얻는 것은 곤란하다. 그래서 자기디스크장치(1)는 먼저 스핀들모터의 회전주기와 같은 비율로 출현하고, 더구나 클럭마크(CM)에 대하여 14분의 1의 빈도로 나타나는 프레임동기마크 및 홈인덱스마크에 프레임위상을 록시키도록 동작한다. 이 때문에 섹터의 선두 세그먼트의 마크(즉, 프레임동기마크 및 홈인덱스마크)의 출현을 예측게이트 생성회로부(5B1)에서 예측하여 타이밍게이트신호(S6)(제10(d)도)를 발생한다. 그리고 이 타이밍게이트신호(S6)에서 부여되는 기간 내에서 프레임동기마크를 발견해 내는 동작으로 옮긴다.

먼저 바이너리 카운터(5B13)에 클럭마크를 예측하는 타이밍게이트신호(S5)를 입력하여 클럭수를 카운트한다. 다음에 이 카운트치를 14분주하여 프레임동기마크가 검출될 것인 타이밍을 예측하는 타이밍게이트신호(S6)를 생성하고, 디코더(5B14)에서 프레임마크 검출회로(5B3)에 부여한다. 프레임마크 검출회로(5B3)는 이 타이밍게이트신호(S6)에 의해 부여되는 기간 내에 있어서의 프레임동기마크 또는 홈인덱스마크의 수를 카운트하고 1회전에 대해 60개의 마크가 발견되면 프레임위상이 록하였다고 하여 프레임마크신호를 출력하고 디스크면 절대위치 검출카운터의 프레임치를 리셋 한다.

이들의 동작에 의해 프레임위상이 록하면 게이티드클럭도 전수량 검출되도록 된다. 다음은 섹터에 대하여 60분의 1의 빈도로 나타나는 홈인덱스 세그먼트를 검출하기 위해 홈인덱스마크의 출현을 예측하는 타이밍게이트신호(S7)(제10(b)도)를 예측게이트 생성회로부(5B1)에서 발생한다.

이때 바이너리카운터(5B15)는 프레임동기마크를 예측하는 타이밍게이트신호(S6)를 입력하여 클럭수를 카운트한다. 디코더(5B16)는 이 카운트치를 60분주한 신호를 홈인덱스마크를 예측하는 타이밍게이트신호(S7)로서 홈인덱스마크 검출회로(5B4)에 부여한다. 이 타이밍으로 홈인덱스마크(제10(a)도)가 검출되면, 홈인덱스 검출회로(5B4)는 홈인덱스신호를 출력하고, 디스크면 절대위치 검출카운터의 마스터리셋단자를 리셋 한다. 이것에 의해 디스크면 절대위치 검출카운터에는 회전하고 있는 자기 디스크에 완전히 동기한 어드레스가 발생된다.

(2-1-1-2) PLL회로의 구성

따라서 샘플드서보계를 구성하는 PLL회로(5C)는 제11도에 나타내는 바와 같이 구성되어 있다. PLL회로(5C)는 클럭마크 검출회로(5B2)에서 출력된 게이티드신호(S_CK)를 위상비교기(5C1)에 입력하고, 분주기(5C2)의 출력과 위상 비교하도록 되어 있다. 루프필터(5C3)는 위상차에 따른 크기의 직류전압을 전압제어 발진기(VCO:Voltage Controlled Oscil- lator)(5C4)에 부여하고, PLL클럭이 게이티드클럭(S_CK)에 록하도록 되어 있다.

(2-2) PLL동작

이상의 구성에 있어서 자기디스크장치(1)의 재생동작을 샘플서보계(5)의 서보동작을 중심으로 설명한다.

PLL회로(5C)를 구성하는 루프필터(5C3)의 루프정수를 적절한 수치로 설치하여 놓으면 스핀들 모터가 기동하는 동시에 PLL회로(5C)의 추종이 개시되고, 스핀들 모터의 회전이 정상회전(60[Hz])에 달한 후는 PLL회로(5C)의 발진주파수도 정상상태로 안정되는 것이 기대된다.

그렇지만 이 실시예의 경우에는 이하의 시켄스로 PLL회로(5C)를 동작시키므로써 일단 확실하고 신속하게 PLL클럭을 자기디스크상의 클럭마크에 록시킨다.

자기디스크장치(1)에 의한 이들 일련의 시켄스를 제12도를 이용하여 설명한다.

먼저 기동직후에 있어서의 PLL회로(5C)의 동작상태는 확정되어 있지 않고, 위상 비교기(5C1) 및 전압제어 발진회로(5C4)와 함께 부정동작하고 있다. 즉 위상비교기(5C1)는 랜덤오차를 출력하고, 전압제어 발진회로(5C4)는 프리런 동작한다. 또 이때 타이밍게이트회로(5B)에서는 클럭마크 검출회로(5B2)만이 PLL클럭에 의거해서 동작하고 있다.

이때 클럭마크 검출회로(5B2)에서는 타이밍게이트신호(S5)에 의해 추출된 재생신호(S1)가 게이티드클럭(S_CK)으로서 PLL회로(5C)에 출력되게 되지만, 이 시점에서는 대부분의 경우 게이티드클럭(S_CK)에는 클럭마크(CM)에 대응하는 클럭성분은 포함되어 있지 않다.

또 디스크면상의 절대위치를 부여하는 카운터의 카운트치도 부정이다.

머지않아 스핀들 모터의 회전수가 정상회전수(60[Hz])에 접근하면 프레임동기마크 직후의 클럭마크(CM)에서 얻어지는 게이티드클럭(S_CK)과 PLL회로(5C)의 전압제어 발진회로(5C4)의 출력의 몇 개는 정상적인 위상관계에 달하고, 프레임동기마크(FM)의 직후만은 위상비교기(5C1)가 정상적으로 동작하도록 된다.

이에 수반하여 1회전에 대해 약 60회의 빈도로 전압제어 발진회로(5C4)의 발진주파수가 정상위상으로 끌어넣게 되고(프레임동기마크 검출과정), 정상위상에 전압제어 발진기(5C4)의 발진주파수가 접근을 개시한다. 이 과정의 종료 후 전압제어 발진회로(5C4)의 발진주파수는 정규의 주파수(10.08[MHz])에 달한다(전 클럭 발견과정).

이와 같이 PLL회로(5C4)의 발진주파수가 정규의 주파수에 달하면 게이티드클럭(S_CK)이 주사중의 트랙에서 전수(840개)가 옳게 검출되도록 되고, 위상비교기(5C1)와 전압제어 발진회로(5C4)는 50.4[KHz]의 빈도로 제어되도록 된다.

이와 같이 제어점이 증가함에 따라 전압제어 발진회로(5C4)에서 출력되는 PLL클럭의 위상관계는 자기디스크의 클럭위상과 정밀한 위상관계로 유지되도록 된다. 단, 이 단계에서는 PLL클럭이 록하고 있을 뿐으로 어드레스 디코더 카운터의 상태(또는 프레임위상)는 부정이다.

정밀한 위상관계로 된 것이 검지되면 프레임동기마크신호가 디스크면 절대위치 검출카운터의 리셋단자에 인가되고 카운터는 자기디스크의 일주에 대해 60회전하는 주기상태가 된다. 이것에 의해 프레임 위상이 고정된다. 즉 전체 세그먼트의 클럭이 발견된 상태로 된다.

그렇지만 역시 자기디스크 상에 위치되어 있는 트랙의 원점위치는 미확정인 대로이다.

그래서 프레임동기마크(FM)를 예측하는 타이밍게이트신호가 입력되는 프레임마크 검출회로(5B3)에서 출력되는 클럭수에서 프레임동기를 확인하면 홈인덱스마크를 예측하는 타이밍게이트를 연다. 그리고 이 예측타이밍게이트를 통과한 홈인덱스신호를 마스터리셋단자에 인가함으로써 완전동기를 검출하고, 정상상태에 들어간다. 즉 비트 오더로 위상 록한 PLL클럭이 얻어진다.

또 시크동작 등에 의해 동기상태가 드물게 벗겨지는 경우가 있으나, 동기가 벗겨진 것을 검출하는 수단이 있는 경우에는, 그 상태에 따라서 상술한 일련의 시켄스(기동 프레임마크 직후의 클럭발견, 전체 세그먼트의 클럭발견, 홈인덱스발견) 중 어느 상태로 복귀시키므로써 자동적으로 재동기상태로 PLL클럭을 끌어넣을 수 있다.

이 결과 자기디스크의 기판좌표계에 정확히 추종하는 정밀한 서보클럭이 얻어진다. 그런데 록상태로 달한 후는 이 클럭을 자기디스크장치 내에 있는 각부(서보계, 신호처리계)의 타이밍관리에 이용한다. 한번 록하면 클럭마크가 수개정도 분실하여도 록상태가 벗겨지지는 않고 정확한 타이밍을 생성하고 계속할 수 있다.

단, 형성한 자기디스크를 스핀들 모터에 부착하는데서 편심이 존재하고 이 때문에, 자기디스크에서 재생되는 클럭마크의 시간간격이 반경의 진동에 대응하여 변동하기도 한다. 이 변동이 그대로 남으면 서보클럭과의 위상 어긋남이 잔차가 된다. 이 때문에 미리 계측한 편심량을 PLL회로(5C)에 부여하여 어긋남을 흡수시키면 좋다.

PLL클럭이 록상태로 되면 위상신호 생성부에 대하여 적분타이밍 샘플홀드타이밍, 어드레스 디코드 타이밍이 올바르게 출력되도록 된다. 이렇게 하여 얻어진 위치신호를 이용하여 서보동작을 행한다.

(2-3) 실시예의 효과

이상의 구성에 의하면 PLL회로의 PLL클럭을 자기디스크의 클럭마크에 동기시키는 일련의 시켄스를 다단계로 계층화함으로써 종래에 비하여 빨리 위상을 록상태로 끌어넣을 수 있다.

특히 하드디스크의 경우와 같이 복수의 자기디스크에 대하여 빈번히 고속억세스할 필요가 있는 경우에는 이 동기상태로의 이행시간의 단축은 효과가 크다.

또 록상태로의 이행상태를 다단계로 행할 수 있기 때문에 가령 록상태가 벗겨진 경우에도 록상태로의 복귀동작을 초기상태에서 반복하지 않더라도 좋고, 록상태로의 이행을 단축할 수 있다.

또한 신호처리계의 셀프클럭을 불필요하게 할 수 있는 이점도 생긴다. 이것은 반드시 서보계에는 필요 없으나, 종래의 신호처리방식과 같이 1-7변조나 2-7변조와 피크검출과의 조합방식에 비해서 셀프클럭을 추출하기 어렵고 파셜레스폰스(PR)부호와 가장 우수한 복호와의 조합방식의 경우에는 특허 유효이다.

(3) 다른 실시예

또한 상술한 실시예에 있어서는 자기디스크 및 자기디스크장치에 대하여 기술하였으나, 본 발명은 이것에 한하지 않고 광디스크 및 광디스크장치에 사용하는 경우에도 적용할 수 있고, 상술과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또 동일하게 광자기디스크 및 광자기 디스크장치에 사용하는 경우에도 적용할 수 있고, 상술과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또 상술의 실시예에 있어서는 자기헤드를 MR헤드로 하는 경우에 대하여 기술하였으나 다른 고밀도헤드에 대하여도 적용할 수 있다. 또 광픽업의 경우에도 적용할 수 있다.

또한, 상술한 실시예에 있어서는 클럭마크를 미리 엠보스마크로서 일괄 성형하는 기술에 대하여 기술하였으나, 본 발명은 이것에 한하지 않고 반드시 엠보스마크로서 기록되어 있지 않아도 잘 자기 기록되어 있어도 좋다.

또한 상술의 실시예에 있어서는 1트랙을 60섹터로 하고, 1섹터를 14세그먼트로 하고 또한 1세그먼트를 200클럭 길이로 하는 경우에 대하여 기술하였으나 본 발명은 이에 한하지 않고 각 수치는 다른 수치를 취하여도 좋다.

또한 상술의 실시예에 있어서는 1트랙의 물리구조를 3계층(트랙, 섹터, 세그먼트)으로 하는 경우에 대하여 기술하였으나, 본 발명은 이것에 한하지 않으며 4계층이상의 경우에도 적용할 수 있다. 또 동일하게 서보패턴의 구조를 3계층(홈인덱스마크+어드레스마크, 프레임동기마크+어드레스마크, 어드레스마크)으로 하는 경우에 대하여 기술하였으나 이들에 대해서도 4계층 이상의 경우에도 적용할 수 있다.

[산업상의 이용가능성]

본 발명은 특히 디스크형 기록매체에서 데이터를 독출 및 또는 재생하는 디스크장치에 적용할 수 있다.

Claims

미리 기록트랙에 따라서 복수의 클럭마크가 일정간격 걸러 형성되어 있는 디스크형 기록매체를 회전 구동하는 회전구동수단과, 상기 디스크형 기록매체에 소망의 데이터를 기록 및 또는 재생하는 기록재생수단과, 상기 기록재생수단에 의해 재생된 재생신호에서 확정적 주기성을 가지고 나타나는 상기 복수의 클럭마크를 검출하는 동시에 당해 복수의 클럭마크에서 추출되는 클럭성분에 의거해서 상기 복수의 클럭마크간의 시간 축을 세분하는 보간클럭을 생성하는 클럭보간수단과를 구비하여 구성되며, 상기 클럭보간수단은, 상기 보간클럭으로서 이용되는 PLL클럭을 출력하는 PLL회로와, 상기 PLL클럭의 클럭수를 카운트하는 카운터와, 당해 카운트치를 디코드하여 상기 클럭성분을 상기 디스크형 기록매체에서 추출하기 위한 게이트신호를 발생하는 디코더와를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제1항에 있어서, 상기 디스크형 기록매체는 자기디스크인 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제2항에 있어서, 상기 복수의 클럭마크는 자기 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 클럭마크는 엠보스형인 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제4항에 있어서, 상기 디스크형 기록매체에는 상기 클럭마크 외에 1회전에 대해 1회만 나타나는 홈마크가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제5항에 있어서, 상기 디스크형 기록매체에는 상기 클럭마크 및 상기 홈마크 외에 당해 홈마크보다 출현빈도가 높고 또한 상기 클럭마크보다 출현빈도가 낮은 프레임마크가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제4항에 있어서, 상기 클럭보간수단은 미리 계측된 디스크의 편심량에 따라서 상기 보간클럭을 피드포워드 보상하는 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제6항에 있어서, 상기 클럭보간수단은, 복수단계를 거쳐 상기 보간클럭을 상기 디스크형 기록매체에서 추출되는 상기 클럭성분에 동기시키는 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제8항에 있어서, 상기 클럭보간수단은 상기 디스크형 기록매체의 회전을 개시한 후 직후의 기동과정과, 상기 프레임 마크의 발견과정과, 전 클럭마크의 발견과정과, 상기 홈마크의 발견과정을 순차 거쳐 상기 보간클럭의 위상을 상기 클럭성분에 록하는 것을 특징으로 하는 디스크장치.
제1항에 있어서, 상기 클럭보간수단은 상기 클럭마크에 상기 클럭마크(CM)가 동기하고 있는지 아닌지를 검출하고, 비동기 검출 시에는 상기 기동과정, 상기 프레임마크 발견과정, 상기 전 클럭발견과정, 또는 상기 홈마크 발견과정의 어느 것에 복귀시키는 것을 특징으로 하는 디스크장치.