JPH01286185A - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は磁気ディスク装置に係り、特に、複数枚のディ
スクの一つの面に書き込まれたサーボデータによって磁
気ヘッドを位置決め制御するようにした磁気ディスク装
置に関するものである。

「従来の技術」 コンピュータシステム用ランダムアクセスファイルとし
て広く利用されている磁気ディスク装置として、第１０
図に示すように、駆動源としてのスピンドルモータｌの
軸２に複数枚のディスク３を同心状に取り付け、各ディ
スク３の記録面Ｄ０〜Ｄｓへのデータの書き込みおよび
読み出しを、それぞれ、磁気ヘッドＨ０〜Ｈ６によって
行う方式のものが採用されている。この磁気ディスク装
置においては、前記複数の記録面の一つ（Ｄ、）をサー
ボ面として利用し、該サーボ面り、から磁気ヘッドＨ０
によって読み出されたサーボデータに基づいて他の磁気
ヘッドＨ０〜Ｈ１の位置を一括制御する方式が採用され
ている。

「発明が解決しようとする課題」 ところで上記方式は、第１θ図に示すように、サーボ面
り、と他の記録面り、〜Ｄ、とのデータトラックの位置
とが一致していることを前提として、すなわち、磁気ヘ
ッドＨａ−ＨＩが、ディスクの中心軸に対して平行な基
準線（図中鎖線Ｃで示す）に沿って配置されていること
を前提として、磁気ヘッドＨ０の位置データに基づいて
他の磁気ヘッドＨｌ−Ｈｓの位置を制御しようとするも
のであるから、第１１図に示すように、ディスク３の中
心軸２と各磁気ヘッドＨ６〜Ｈ６との位置ずれ等に起因
して、図中符号Ｃで示す位置にあるべき基準線が符号Ｃ
′で示す如く傾斜した状態となると、図中Ｘで示す如き
ずれを生じ、サーボ面り、と他の面Ｄ１〜Ｄ、とのトラ
ック位置が一致しないこととなって正確な位置決め制御
ができない場合があり得る。

上記課題を解決するための従来技術として、例えば特公
昭５４−１５２０７号に記載されたものが知られており
、この技術によれば、複数枚のディスクの最下面と最上
面とをサーボ面として利用して、両サーボディスクの値
から軸の傾きを求め、この傾きに基づいて、各ヘッドの
位置をずれを補正することができる。

しかしながら、この技術は複数のサーボ面を必須とする
ものであるため、データ記録容量が犠牲になることが避
けられず、また、常時複数のサーボデータを処理するこ
とが必要なため、制御が複雑化し、制御系を構成するＣ
ＰＵに大きな能力が要求されるとともに、アクセス時間
が長くなることが避けられない。

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、サーボデ
ータの処理による制御系の負荷を軽減して、アクセス時
間の短縮を図ることを目的とする゛ものである。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明は、同心的に支持され
た複数のディスクの磁気記録面の一つに、前記ディスク
と中心を同じくする多数の同心円のそれぞれに沿って該
同心円の中心からの位置を示すデータを記録してなるサ
ーボ面を設け、該サーボ面から読み出される位置データ
を目標地点の位置データ七一致させるべく磁気ヘッド移
動用アクチュエータの駆動回路を制御するようにした磁
気ディスク装置において、サーボ面上の少なくとも二つ
の同心円にそれぞれ対応する位置のデータが同心的に記
録されたデータ記録面を、前記サーボ面を有するディス
クと異なるディスクに設け、前記サーボ面およびデータ
記録面からそれぞれ読み出された同一位置の同心円につ
いてのデニタからサーボ面とデータ記録面の面方向への
ずれ量を検出するずれ演算手段を設け、該ずれ演算手段
に演算されたずれ量によって前記駆動回路の出力を補正
する補正手段を設けてなり、前記ずれ演算手段のずれ検
出のサンプリング周期は、前記ディスクの起動から所定
時間経過後にそれ以前より長く設定された構成としてな
るものである。

「作用」 上記構成であると、データ記録面の二つの位置における
位置データから、該データ記録面を有するディスクと、
サーボ面を有するディスクとの位置ずれを算出すること
ができ、このデータに基づいて、磁気ヘッドのアクチュ
エータの駆動回路の出力を修正することにより、サーボ
面からのデータに基づいて移動される磁気ヘッドを他の
ディスクの面においても正確に位置決めすることができ
る。また、前記ずれ量のサンプリングを、ディスク起動
直後には短く、一定時間経過後には長く設定することに
より、起動直後の内部温度が不安定な時期には細かく調
整し、内部温度が安定した後はほぼ一定に維持すること
ができる。

「実施例」 以下、閃面を参照して本発明の一実施例を説明する。な
お、図中従来例と共通の部分には同−符号を付し、説明
を簡略化する。

第１図は磁気ヘッド制御系の構成を示すものである。

この実施例の磁気ディスク装置は、従来例と同様、スピ
ンドルモータｌの軸２に３枚のディスク３を設け、これ
らのディスク３の６つの面の内、一つの面り、の全面を
サーボ面として利用して、各シリンダー（トラック）毎
にその位置を示すサーボデータを記録させるとともに、
他の面り、〜Ｄ、をデータ面として利用して所定のデー
タを記録させるようにした構成となっている。また、最
上部の記録面Ｄ４には、前記データの外、サーボ面り、
に記録されたサーボデータの一部ｊ二対応するアライメ
ントサーボデータ（例えば、最内周および最外周のシリ
ンダーにそれぞれ対応する位置を示す二つのサーボデー
タ）が記録されている。

一方、前記各ディスクへそれぞれアクセスを行う磁気ヘ
ッドＨ１〜Ｈ４は、例えば、ボイスコイルモータ、ＤＣ
モータ等により駆動されるアクチュエータｌＯによって
一体に移動させられるようになっている。

上記磁気ディスク装置の制御系には、ＣＰＵ、１１′が
設けられている。該ＣＰＵＩＩは、ＲＯＭＩ２に書き込
まれたプログラムにしたがって動作するもので、ＲＡＭ
、タイマ、Ｄ／Ａコンバータ、Ａ／Ｄコンバータ、■”
ＲＱなとの機能を有している。

そして、前記ＣＰＵＩＩは、前記スピンドルモータｌの
駆動回路１３に制御信号を供給するとともに、スピンド
ルモータ１から駆動回路１３を介して供給されるフィー
ドバック信号を前記ＩＲＱ入力端を介して受は入れてス
ピンドルモータ１３の速度を制御するようになっている
。

また、前記磁気ヘッドＨ６〜Ｈ１は、ＣＰＵＩＩに設け
られたＤ／Ａコンバータを介して供給されるアナログに
よって制御される駆動回路１３よってアクチュエータ１
０を駆動することによりディスク面に沿って移動させら
れるようになっている。

そして、磁気ヘッドＨ１は、サーボ面り、から、その位
置に対応するシリンダ（トラック）の位置を読み出して
、位置ずれ制御回路１４へ供給するようになっている。

また位置ずれ制御回路１４は、磁気へラドＨ１から読み
出されたサーボデータからヘッド移動方向を判断し、判
断結果に応じて、ＣＰＵＩＩのＵＰ入力端またはＤＯＷ
Ｎ入力端に、移動距離に対応する数のパルスを供給し、
このパルスのカウント値によって、磁気ヘッド移動距離
がＣＰＵＩＩに認識されるようになっている。まｔ；デ
ータ記録面００〜Ｄ、に設けられた磁気ヘッドＨ０〜Ｈ
２は、ＣＰＵＩＩによって操作されるヘッド切替回路１
５に切替操作されて、これらのデータ記録面の一部（実
施例の場合Ｄ４）のシリンダーを利用して書き込まれた
サーボデータを必要に応じて前記位置再生記録制御回路
１４、または、データ処理回路（図示路）へ供給するよ
うになっている。

さらに前記ＣＰＵＩＩは、ＵＰ１ＤＯＷＮ端子に入力さ
れたパルスより認識した磁気ヘッドの移動距離に基づい
て、目標位置へ移動させるべく、Ｄ／Ａコンバータを介
してアナログ制御信号をアクチュエータ１０の駆動回路
１６に供給するようになっている。また、駆動回路１６
から出力された駆動信号は、偏差検出点１７において、
前記位置ずれ制御回路１４からの信号による補正を受け
た後、前記アクチュエータ１ｏへ供給されるようになっ
ている。

次いで、最上部のディスクの記録面り、においてサーボ
データを記録したシリンダー（データトラック）の記録
内容を説明すると、このサーボデータは、インデックス
パスルおよびセクタ信号を基準として第２図に示すよう
なパターンを持つもので、シリンダーの中心位置からア
ウタ側（ディスク外肩側）およインナ側（ディスク内周
側）へそれぞれ７μｍ位置をずらして交互に書き込まれ
た（合わせて１周当たり４２＠書き込まれた）ａ。

ｂの２種の信号から構成されている。

また上記パターンのサーボデータが書き込まれたシリン
ダー（以下レファレンスシリンダーという）は、第３図
に示すように、データ記録に使用される最外周のシリン
ダーＣＹＬＯよりさらに外周側へ２シリンダ一分離れた
位置（ＣＹＬ−２）、および、最内周のシリンダーＣＹ
Ｌｍａｘ（実！例の場合前記ＣＹＬＯから９３１シリン
ダ一分の距離だけ離れたＣＹＬ９３１に相当する）より
さらに内周側へ３シリンダ一分離れた位置（ＣＹＬ９３
４に相当する）に設けられて、それぞれ、レファレンス
シリンダーＲＥＦＯおよびＲＥＦ　１として使用され偽
ようになっている。

そして、前記レファレンスシリンダーにおいては、サー
ボ面の対応する番号のシリンダーと磁気ヘッドの中心位
置が一致した場合には、ａおよびｂの信号が同一のレベ
ルで読み出され、磁気ヘッドの位置がアウタ側へずれて
いる場合にはａの信号が、インナ側へずれている場合に
はｂの信号がそれぞれ、ずれ量の増大とともに高いレベ
ルで読み出されることになるから、レファレンスシリン
ダーに相当する位置のサーボデータが読み出されたとき
に、前記位置ずれ制御回路１４にてａ、ｂ両信号のレベ
ルを比較することにより、レファレンスシリンダーを持
ったデータ記録面（実施例の場合最上部のＤＩ）のサー
ボ面り、に対する位置ずれ量を算出することができる。

なお、ＲＥＦＯにおけるずれの絶対値をＹｏ、ＲＥＦＩ
におけるずれの絶対値をＹ、とすれば、これらの間の任
意のシリンダー（ＣＹＬｎ）におけるずれの絶対値Ｙｎ
は、幾何学的に第４図に示すような関係にあるから、 によって算出することができる。

さらに、実施例の場合、最上部の記録面り、において検
知された誤差Ｙｎが分かれば、その中間のデータ面Ｄ０
〜Ｄ、のｎ番目のシリンダーにおけるずれ量は、前記ず
れ量Ｙｎをサーボ面り、から各データ面り、〜Ｄ、まで
の距離ｈ０〜ｈ　ａ（ｈ　Ｎと表す）によって比例配分
すること、すなわち、Ｙ　ｎ　Ｘ　ｈ　Ｎ／　ｈ　４ によって算出することができる。

次いで、上記ずれ検出および位置補正処理の内容を第５
図ないし第９図のフローチャートにしたかって説明する
。

シーク動作 ＳＡＩ：　　シーク命令が出されると、シーク命令の内
容により、シーク先のシリンダ一番号、セクタ番号、お
よび、該当するヘッド番号を算出、選択する。

ＳＡ２　：　　シーク先のシリンダ一番号が、現在ヘッ
ドが停止魁ているシリンダーと一致するか否か、すなわ
ち、移動の必要があるか否かを判断し、必要があればＳ
Ａ３へ必要がなければＳＡ４へ進む。

ＳＡ３　：　　目標とするシリンダー（ターゲットシリ
ンダー）ヘシークする。

ＳＡ４　：　　ずれ検出の周期を経時しているサンプリ
ングタイマのカウント値が所定のサンプリング周期を超
えたか否かを判断し、超えている場合には、ＳＡ５へ、
超えていない場合にはＳＡ６へ進む。なお、実施例にお
いては、磁気ディスク起動からの経過時間を前記ＣＰＵ
内蔵のタイマによって測定し、経過時間の増加に応じて
前記サンプリング周期が漸次長く設定されるように°な
っている。

ＳＡ５　：　　前回のサンプリングから所定時間以上経
過することによるずれ量の変化に対応すべく新たにずれ
量を検出する。すなわち、磁気ヘッドＨ，の出力を位置
再生記録制御回路１４へ供給すべくヘッド切替回路１５
を作動させ、磁気ヘッドＨ４によってレファレンスシリ
ンダーＲＥＦ０゜１のサーボデータを読み出し、読み出
されたレファレンスシリンダーＲＥＦ０，１のサーボデ
ータから、前述の手法によってデータ面Ｄ４におけ゛る
ずれ量Ｙｎを求めるとともに、アクセスすべきいずれか
のデータ面の該当するシリンダーにおけるずれ量を算出
する。

ＳＡ６　：　　磁気ヘッドＨ１の出力を所定のデータ処
理回路側へ供給すべく切替るとともに、サーボ面Ｄｓか
ら読み出されたデータを、ずれ量（サンプリング時間に
より、前記ＳＡ５によって求められたずれ量、あるいは
前回求められたずれ量のいずれかが適用される）によっ
て補正しつつ、アクチュエータ１０を制御して所定の磁
気ヘッドを目的とするシリンダーへ移動させて再生ある
いは記録のアクセスを行う。

終了 また、同一シリンダーについて連続的にアクセスが行わ
れる場合には、シーク動作を経ることなくアクセスが開
始されることになるから、この場合、第６図に示すよう
に、磁気ヘッドＨ４の出力を位置ずれ制御回路１４へ切
替るとともに、サンプリング時間を判断しく５ＢＩ）、
サンプリング時間＝０の場合（連続的にアクセスが行わ
れる場合）には、前記ＳＡ５と同様にずれ量を検出した
後（ＳＢ２）、そうでない場合には、直接、Ｓ８３へ進
んで、前記ＳＡ６と同様の処理を行う。

また上記一実施例では、最下部のヘッドＨ１と最上部の
ヘッドＨ４との間でずれ量がリニアに増大することを前
提として各磁気ヘッドのずれ量を求めるようにしたが、
リニアでない場合を想定して、あるいは、さらに精密な
ずれ補正を行うべく、他ノ磁気ヘッドＨｏ、Ｈｓ、Ｈａ
の３カ所でずれ量を求めることも有効であり、この場合
、データ面Ｄ　＠　、　Ｄ　ｓ　、　Ｄ　４に、それぞ
れ、第２図および第３図に示すようなアライメントサー
ボデータが書き込まれたレファレンスシリンダーを設け
るとともに、第５図および第６図のＳＡ５またはＳＢ２
において実行されていたずれ量検出処理に代えて、第７
図に示すような処理を行えばよい。

すなわち、ＲＥＦＯヘシークさせるべく各磁気ヘッドを
移動させ（Ｓ０１）、まず、磁気ヘッドＨ６のデータを
位置再生記録回路１４に供給すべく、ヘッド切替回路１
５を動作させ（ＳＣ２）、’データ面り、のＲＥＦＯに
おけるずれ量を検出する（ＳＣ３）。次いで、磁気ヘッ
ドＨ１に切替えて（ＳＣ４）、データ面り、のＲＥＦＯ
におけるずれ量を検出した後（ＳＣ５）、磁気へラドＨ
４に切替えて（ＳＣ６）、データ面り、におけるずれ量
を検出する（ＳＣ７）。さらに、ＲＥＦＩをヘシークさ
せるべく各磁気ヘッドを移動させ（ＳＣ８）、このＲＥ
Ｆ　１において、前記ＳＣ２ないしＳＣ７と同様に、磁
気ヘッドＨ１１，Ｈ３＋Ｈ４のずれをそれぞれ検出しく
ＳＣ９〜ＳＣ１４）　、元の、すなわち、再生もしくは
記録のアクセスをすべく命令されたシリンダーをシーク
すべく磁気ヘッドを移動させる。（ＳＣ１５） なお、上記ＳＣＩ〜５Ｃ１５によってすれ量が測定され
たデータ面Ｄ　、、Ｄｓ、Ｄ　ａ以外のデータ面のずれ
量は、例えば、他のデータ面で検出されたずれ量から下
記のようにして算出することができ、この値を各記録面
におけるずれ量の補正データとして使用することができ
る。

Ｏデータ面Ｄ１ Ｄ、で検出されたずれ量のＩ／２ ０　データ面り。

Ｄ　ｏ　Ｄ　ａでそれぞれ検出されたずれ量の和のｔ／
ｌさらにまた、上記ずれ検出処理において、ずれ量の実
測値から、制御に利用すべきずれ量を選択する処理は第
８図に示す通りである。

ＳＤＩ：　　後述するＳＥＩ〜ＳＥ４によってずれ量を
検出する。

Ｓｎ２　：　　検出されたずれ量によって磁気ヘッドの
位置を補正する。

Ｓｎ３：　　ＳＤＩと同様に再度ずれ量を求める。

Ｓｎ４　：　　検出されたずれ量が基準範囲であるとこ
ろの±０．５μｍ以内であるか否かを判断し、Ｎｏの場
合にはＳｎ５へ、ＹＥＳの場合にはＳｎ２へ進む。

Ｓｎ５：　ＳＤ１〜ＳＤ４が所定回数（５回）繰り返さ
れたことを条件としてＳｎ２へ進む。

５０６：　　Ｓｎ３にて検出されたずれ量を補正用の値
としてロードする。

また、前記ＳＤＩにおいて行われるところの、あるデー
タ面についてのずれ量検出処理は、第９図に示す通りで
ある。

ＳＥＩ：　　レファレンスデータの読み取りのトリガと
なるセクタ信号の入力を条件として次のＳＢ２へ進む。

ＳＢ２：　　外ｆｌｉのレファレンスシリンダに書き込
まれたサーボデータを読み取る。

ＳＢ３：　　磁気ヘッドを移動させて、内側のレファレ
ンスシリンダに書き込まれたサーポデータを読み取る。

ＳＥ４　：　　両方のずれ量から、シーク先のシリンダ
におけるずれ量を算出する。

以上のように、サーボ面り、の特定のシリンダーに対応
する位置のデータ面Ｄ４（あるいはり、Ｄ。

）におけるサーボデータから求められた位置ずれ量に対
応して、アクチュエータｌＯの駆動回路１６の出力を修
正することができる。

なお、実施例の場合、位置ずれ量が温度によって・変化
することに着目して、ずれ検出のサンプリング周期を磁
気ディスク起動から経時的に漸次長くするようにしたが
、例えば、磁気ディスクのケーシング内の温度がほぼ定
常状態となる時間（例えば温度測定実験などによって求
められる）を境界として、それ以前には短いサンプリン
グ周期、それ以後は長いサンプリング周期を採用して、
サンプリング時間を２段階に変化させるようにしてもよ
い。

また、磁気ディスク装置の温度変化から、温度変化があ
る場合、あるいは温度が一定以下の場合（さらに温度上
昇の可能性がある場合）には、サンプリング時間を短く
、所定以上の温度変化がある場合にはサンプリング時間
を長くするようにしてもよい。

さらにまた、アライメントサーボデータを書き込むべき
シリンダーは、必ずしも、実施例のように内周、外周の
２カ所である必要はなく、さらに多くの箇所に設けられ
ていてもよい。そして、さらに多くの箇所で検出を行う
ことにより、不均一なすれに対しても、適確にこれを修
正することができる。

「発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、ａ　デ
ータ記録面の二つの位置における位置データから、該デ
ータ記録面を有するディスクと、サーボ面を有するディ
スクとの位置ずれを算出することができ、このデータに
基づいて、磁気ヘッドのアクチュエータの駆動回路の出
力を修正することにより、サーボ面からのデータに基づ
いて移動される磁気ヘッドを他のディスクの面において
も正確に位置決めすることができる。

ｂ　サーボ面以外の記録面についてはごく一部のシリン
ダーをサーボ用に使用するのみであるから、記録用量に
ほとんど影響を与えることなく位置ずれを補正すること
ができる。

Ｃ前記ずれ量のサンプリングを、ディスク起動直後には
短く、一定時間経過後には長く設定することにより、起
動°直後の内部温度が不安定な時期には細かく調整し、
内部温度が安定した後はほぼ一定に維持するから、ずれ
量の検出を必要最小限として、ずれ調整に起因するアク
セス時間の延長を防止することができる。

などの種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第９図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は制御系の構成を示すブロック図、第２図はレフ
ァレンスシリンダーに記録されたデータの内容を示す図
表、第３図はデータ記録面におけるレファレンスシリン
ダーの位置を示す図表、第４図はシリンダー位置に対応
するずれ量の変化を示す図表、第５図は一般的なずれ検
出処理全体のフローチャート、第６図は同一のシリンダ
ーを連続的にアクセスしようとする場合の処理を示す７
０−チャート、第７図は各ヘッドのずれを順次検出する
処理のフローチャート、第８図は各ヘッドにおける複数
の測定値からずれ量を選択する処理のフローチャート、
第９図は各シリンダーにおけるずれ量の測定のフローチ
ャート、第１θ図および第１１図は、それぞれ、−船釣
な磁気ディスク装置における正常状態および位置ずれが
生じ・た状態のディスクとヘッドとの位置関係を示す正
面図である。 ｌ・・・・・・スピンドルモータ、２・・・・・・軸、
３・・・・・・磁気ディスク、１０・・・・・・アクチ
ュエータ、１１・・・・・・ＣＰＵ、１３・・・・・・
駆動回路、１４・・・・・・位置ずれ制御回路、１５・
・・・・・ヘッド切替回路、１６・・・・・・駆動　。 回路、１７・・・・・・偏差検出点（補正手段）、Ｄ、
・・・・・・サーボ面、Ｄ０〜Ｄ、・・・・・・記録面
、Ｈｓ・・・・・・磁気ヘッド、Ｈ０〜Ｈ６・・・・・
・磁気ヘッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同心的に支持された複数のディスクの磁気記録面の一つ
   に、前記ディスクと中心を同じくする多数の同心円のそ
   れぞれに沿って該同心円の中心からの位置を示すデータ
   を記録してなるサーボ面を設け、該サーボ面から読み出
   される位置データを目標地点の位置データと一致させる
   べく磁気ヘッド移動用アクチュエータの駆動回路を制御
   するようにした磁気ディスク装置において、サーボ面上
   の少なくとも二つの同心円にそれぞれ対応する位置のデ
   ータが同心的に記録されたデータ記録面を、前記サーボ
   面を有するディスクと異なるディスクに設け、前記サー
   ボ面およびデータ記録面からそれぞれ読み出された同一
   位置の同心円についてのデータからサーボ面とデータ記
   録面の面方向へのずれ量を検出するずれ演算手段を設け
   、該ずれ演算手段に演算されたずれ量によって前記駆動
   回路の出力を補正する補正手段を設けてなり、前記ずれ
   演算手段のずれ検出のサンプリング周期は、前記ディス
   クの起動から所定時間経過後に、それ以前より長く設定
   されることを特徴とする磁気ディスク装置。