JPH1091905A

JPH1091905A - 磁気ディスク装置

Info

Publication number: JPH1091905A
Application number: JP24384796A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Takekado; 門茂竹
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】位置誤差信号の上限周波数を高くして検出精
度を向上させ、ヘッドの位置決め精度をも向上させてト
ラック密度を高密度化し、磁気ディスクの記憶容量を増
大させる。【解決手段】磁気ディスク装置は、円盤の表面に形成
されたトラック１２にサーボ情報及びデータ情報を含む
磁気情報を記憶可能で回転自在に保持される磁気ディス
ク１０と、回転している磁気ディスクのトラックに対し
て情報の書込み・読出しを行なう磁気ヘッド２０と、を
備え、トラック１２に対し磁気ヘッド２０を位置決めす
るためにトラック１２に沿ってサーボトラック１４を磁
気ディスク１０の情報記憶面に形成し、サーボトラック
１４とデータトラック１１とが磁気ディスク１０の半径
方向Ｒに交互に表れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定のデータ情報
を記憶し、または記憶されたデータ情報を読み出す磁気
ディスク装置に係り、特に磁気ディスクの情報記憶用の
トラックにたいする磁気ヘッドの位置決めを行なうため
のサーボ情報を記憶するトラックが磁気ディスクの円周
方向に形成されている磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置は、円盤状の磁気ディ
スクを回転させて磁気ディスク上の任意の半径位置に位
置決めされる磁気ヘッドにより複数の同心円上に情報を
記録しあるいは読み出すものである。近年のコンピュー
タをはじめとする情報機器の性能の向上に伴い、このよ
うな磁気ディスク装置においては、磁気ディスクの記録
密度の高密度化と、磁気ヘッドによる読取りに関する転
送レートの高速度化とが益々強く要求されてきている。
そして、このような高密度化及び高速度化の要求に応え
るためには、磁気ヘッドの位置制御をより高精度かつ迅
速に行なう必要がある。

【０００３】磁気ヘッドを位置決めするために、３．５
インチ及び２．５インチ・ハードディスク（ＨＤＤ―Ha
rd Disk Device―）用小型磁気ディスク装置において
は、記録円（トラック）上の一部に位置決め用のサーボ
情報を離散的に記録したセクタサーボ方式が利用されて
いる。このサーボ情報は種々の情報から成り立っている
が、これらの中からヘッドの位置誤差を求め、位置誤差
が零となるように磁気ヘッドを制御する離散的なサーボ
系が用いられている。

【０００４】従来の磁気ディスク装置における磁気ディ
スクは、図６に示すように、円盤状のディスク１の周方
向Ｃに沿って多数形成された情報記録部としてのトラッ
ク２を備えている。このトラック２は、ディスクの半径
のうち任意の２本により画される範囲の単位であるセク
タ３毎に情報を記録するように構成されており、このセ
クタ３毎に位置決め等の情報を含むサーボ情報を記録す
るサーボ情報記録部４が設けられている。なお、符号Ｒ
はディスク半径方向である。

【０００５】ディスク上に記録されている上記サーボ情
報の詳細が、図７に示されている。図７において、１つ
のトラック２は周方向Ｃに連続する複数のセクタ３より
構成されている。１つのセクタ３は、ディスク１のトラ
ックに横切って半径方向Ｒに形成されるサーボ情報記録
部４１及びグレーコード記録部５と、トラック２に沿っ
て周方向Ｃに形成されるセクタ情報記録部６及びデータ
記録部７と、より構成されている。グレーコード記録部
５に記録されているグレーコードは、磁気ヘッドを半径
方向に移動させるシーク時に、ヘッドがどの位置に存在
していてもヘッドが対向しているトラックの位置を示す
ためのコードであり、シーク時に用いられている。グレ
ーコードの次には、サーボ情報が書き込まれており、こ
のサーボ情報によりヘッドの位置誤差信号が得られる。
グレーコード及びサーボ情報は半径方向にトラックを横
切って書き込まれているのに対して、セクタ情報及びデ
ータ情報はそれぞれのトラック毎に書き込まれている。

【０００６】前記ディスク１に対する各種情報の書込み
及び読みだしについては、感度を高くしたＭＲ（Magnet
o −Resistive ）ヘッド等により行なわれており、この
ＭＲヘッドのリード用磁気ギャップ８及びライト用磁気
ギャップ９は、トラック２に対して、図７に示されてい
るような相対的なサイズを有している。薄膜ヘッド等の
電磁誘導を利用するものは、リードギャップ８とライト
ギャップ９とを兼ねたものが１つ設けられており、その
大きさはトラック幅に対して図７に示されるリードギャ
ップ８程度のものであり、ライトギャップ９に相当する
ものは実際には設けられていない。ライトギャップ幅は
トラック幅よりもやや小さく、リードギャップ幅はライ
トギャップ幅よりも更に小さくなっている。

【０００７】上述したように、サーボ情報に基づいて位
置誤差信号が生成されるが、サーボ情報は磁気ディスク
１上に離散的に書き込まれているために、実際にはサー
ボ情報が存在している時間のみ信号を切り出すウィンド
ウを通して位置誤差信号を生成している。ところが、信
号はステップ状に入力されるために過度応答が生じて誤
差を発生させ易いことになる。また、離散的に書き込ま
れた信号が僅かしかないために、充分に平均化すること
ができず精度を高くすることも難しいという問題があっ
た。また、位置誤差信号も離散的にしか得られないため
に、サーボ情報の信号帯域を高くすることもできなかっ
た。サーボ帯域は、位置決め精度と正の相関を有してい
るために、サーボ帯域が広い程位置決め精度を良くする
ことができるが、離散的な位置誤差信号においてはサン
プリングレートにによる周波数の上限があるのでサーボ
帯域を充分に広くすることができなかった。

【０００８】また、ヘッドシーク時には速度制御により
ヘッド送りを行なっているが、シーク速度を高くすると
サーボ情報をよぎる確率が減少し、ヘッド位置が不明の
ままでシークしている時間が長くなってしまい、このた
め速度誤差が大きくなって結果的にはシーク速度を高く
し難くなってしまう。

【０００９】さらに、磁気ディスク装置の記録容量を増
やすためにはトラック密度を高くする必要があるが、ト
ラック密度を高めるためには、サーボ帯域を広くできる
高精度の位置決めサーボ系を備えておく必要がある。こ
のため、上限周波数が高く精度の良い誤差信号が必要に
なるが、現状の離散的なセクタサーボ方式では位置誤差
信号のサンプリングレート低いためにノイズ成分が多く
必ずしも高精度の位置決め動作を期待できなかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するために為されたものであり、位置誤差信号
の上限周波数を高くして位置決め精度を向上させると共
に、トラック密度をも高密度化させることにより磁気デ
ィスク装置の記録容量を増大させることを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る磁気ディスク装置は、円盤の表面に形
成されたトラックにサーボ情報及びデータ情報を含む磁
気情報を記憶可能で回転自在に保持される磁気ディスク
と、回転している磁気ディスクの前記トラックに対して
情報の書込み・読出しを行なう磁気ヘッドと、を備える
ものにおいて、前記磁気ディスクの情報記憶面の前記ト
ラックに沿ってディスクの周方向に形成され、前記トラ
ックに対し磁気ヘッドを位置決めするための前記サーボ
情報を記憶するサーボ情報記憶トラックを備え、前記サ
ーボ情報記憶トラックとデータ情報記憶トラックとが前
記磁気ディスクの半径方向に交互に表れることを特徴と
するものである。

【００１２】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の磁気ディスク装置において、前記磁気ディスクの円周
方向に形成された前記サーボ情報記憶トラックには、前
記サーボ情報が実質的に連続して書込まれていることを
特徴とする。

【００１３】また、請求項３の発明は、請求項１に記載
の磁気ディスク装置において、前記サーボ情報を再生す
る為の再生周波数が、前記データ情報を再生する為の再
生周波数よりも低い周波数であることを特徴とする。

【００１４】また、請求項４の発明は、請求項１に記載
の磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドは１つの
ヘッドスライダにより支持されると共にリードギャップ
部とライトギャップ部との２以上のギャップ部を有し、
前記リードギャップ部の幅が前記磁気ディスクの情報記
憶面に形成された前記サーボ情報記憶トラック及びデー
タ情報記憶トラックを合わせた幅に実質的に等しく設定
され、前記ライトギャップ部の幅が前記リードギャップ
部の幅よりも狭く設定されていることを特徴とする。

【００１５】さらに、請求項５の発明は、請求項４に記
載の磁気ディスク装置において、前記ライトギャップ部
の幅は、前記リードギャップ部の幅の８０％以下である
ことを特徴とする。

【００１６】上述のように構成することにより、２つの
隣り合ったサーボトラックには２種類の異なるサーボ情
報を書き込んでおくことにより、それぞれのトラックが
何れであるかを特定できる。この２本のサーボトラック
の間に挟まれるようにデータ情報を記録するデータトラ
ックが配置されている。１つのサーボトラックと１つの
データトラックにより決定される幅が公称トラック幅と
なる。再生ギャップの幅は公称トラック幅に略々等しく
設定されているために、２つのサーボトラックを跨ぐよ
うに再生ヘッドが位置決めされると、略々同じ再生レベ
ルの２つの異なったサーボトラック信号が得られる。こ
のため、２つの異なるサーボトラック信号の差を求める
と位置誤差信号となり、２つのサーボトラックを均等に
跨いだ位置にリードギャップを位置決めすることができ
る。

【００１７】ライトギャップは、リードギャップの所定
割合、例えば８０％以下の大きさであるため、２つのギ
ャップの中心が略々一致するように配置すると、略々サ
ーボトラックの中央にライトギャップを位置決めするこ
とができる。この状態でデータライトを行なうと２つの
サーボトラックの略々中央にデータトラックを形成する
ことができる。

【００１８】リードギャップは常時サーボトラックとデ
ータトラックとの両方に跨って配置されているため、再
生信号には両方のトラックからの信号が含まれているこ
とになるが、データ信号の再生周波数については最低周
波数が決められているためにサーボ信号の周波数を再生
周波数の最低周波数よりも低く設定しておくことによ
り、分離フィルタを通過させるだけで容易にサーボ信号
とデータ信号とを分離することができる。

【００１９】サーボ信号はディスクの周方向に単一周波
数で記録されているのに対して、再生信号は連続信号と
なっているために、再生信号は帯域フィルタを通過させ
れば充分なＳ／Ｎ（信号・雑音比）を有する位置誤差信
号を得ることができる。

【００２０】セクタ情報等は周方向のサーボトラック書
き込むこともできるが、情報量が比較的多いので、相対
的に幅の広いデータトラックに書き込むようにする方が
望ましい。

【００２１】本発明に係る磁気ディスク装置は、セクタ
サーボ方式とは異なり、常時サーボ情報を得ることがで
きるため、サーボ帯域を実質的に無制限に高くすること
ができる。このため、磁気ヘッドの位置決め精度を向上
させることが可能となる。また、シーク時にも常時サー
ボ情報を得ることができるため、送り制御精度を良くす
ることができシーク時間を高速度化することもできる。

【００２２】この結果、位置誤差信号能勢井戸の向上を
図ると共に位置決め精度を向上させてトラック密度を高
密度化でき、磁気ディスク装置の記録容量を増大させる
こととなる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気ディスク
装置の好適の実施の形態について添付図面に従い詳細に
説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る磁気ディ
スク装置の磁気ディスク１０を模式的に示す平面図であ
り、この磁気ディスク１０は、周方向Ｃにトラック１２
が形成され、半径方向Ｒで任意の２つの半径によりセク
タ１３に区画されている。周方向に設けられる各トラッ
ク１２は、サーボ情報を記録する周方向のサーボトラッ
ク１４と、主としてデータ情報が記録されるデータトラ
ック１１と、を備えている。データトラック１１は、グ
レーコードを記録するグレーコード記録部１５と、セク
タ情報を記録するセクタ情報記録部１６と、データ情報
を記録するデータ記録部１７と、より構成される。

【００２４】図２は上記構成の詳細を示す拡大模式図で
ある。磁気ヘッドはリードギャップ１８及びライトギャ
ップ１９を有する高感度のＭＲヘッドか、更に高感度の
ＧＭＲ（Giant Magneto −Resistive ）ヘッドが最適で
ある。図２において、リードギャップ１８の中心とライ
トギャップ１９の中心とは基本的には一致させておくこ
とが望ましいが、装置の構成によっては２つのギャップ
の中心がずれてしまう事態が発生する場合もある。この
ばあいには、両ギャップの中心を一定量オフセットさせ
ておくことが望ましい。

【００２５】図２は、図１の磁気ディスク１０の略々１
つのセクタ１３を示しており、１つのトラック１２は数
１０個よりなる多数のセクタ１３に分割されている。セ
クタ１３の先頭には、データトラック１１上のみ半径方
向に連続してグレーコードが記録されるグレーコード記
録部１５が設けられている。グレーコードは上述したよ
うにトラック番号等の情報を示すものであり、周方向Ｃ
に連続するサーボトラック１４により分断されたとして
も、リードギャップ１８の幅が広く設定されているため
このリードギャップ１８が常時グレーコードを読み取っ
ているために特に問題は生じない。この場合、グレーコ
ードの書込み周波数はデータ領域と同じ周波数帯のもの
を用いるものとしており、サーボ情報からは分離できる
ように設定しておくものとする。このようにしておくこ
とにより、グレーコードの読取りがサーボトラックによ
り分断されたとしても、その分断時間は短時間であるた
め位置誤差信号に対しては実質的には特に問題となるこ
とはない。

【００２６】サーボトラック１４は、隣接するＮトラッ
クと「Ｎ＋１」トラックとでは異なるサーボ情報が書き
込まれている。例えば、図２に示される実施の形態にあ
っては、Ｎトラックのサーボトラック１４にはＡサーボ
情報が記録されており、隣接する「Ｎ＋１」トラックの
サーボトラック１４にはＢサーボ情報が記録されてい
る。このＡサーボ情報とＢサーボ情報とはＮトラックの
データトラック１１を破産で交互に配置されている。サ
ーボ情報はＡ及びＢとも連続的に書き込まれており、そ
れぞれの再生周波数はデータ信号の再生周波数よりも低
い周波数帯域に設定されている。Ａサーボ情報及びＢサ
ーボ情報は再生周波数が異なるものを用いても良いし、
周波数は同一として位相が一方が他方に対して逆相とな
るようにしても良い。サーボ信号は狭帯域フィルタによ
り分離されるが、異なる２つの周波数を用いるとフィル
タも２つ必要となる。この点、位相を正相・逆相の２つ
としたものは１つのフィルタで済むため位相を異ならせ
る方が周波数を異ならせるものよりも装置の簡略化を図
ることができるので、好ましい。逆位相のサーボ信号は
再生信号の符号が逆となるため、リードギャップ１８が
隣接する２つのサーボトラックの完全に中央に位置して
いる場合には、その出力が零となり、何れか一方に位置
ずれした場合ずれた方のサーボトラックから再生した再
生信号の符号の信号レベルのものが大きくなるように再
生されることになる。

【００２７】隣接する２つのトラックにおけるサーボト
ラックは、同一の幅でサーボ信号が書き込まれており、
１つのサーボトラック１４の幅と１つのデータトラック
１１の幅を合わせたものが公称トラック幅となる。サー
ボトラック幅は公称トラック幅の２０乃至２５％程度で
あることが望ましい。また、リードギャップ１８の幅は
公称トラック幅と同じ程度、ライトギャップ幅は公称ト
ラック幅の６５乃至７０％程度の幅であることが望まし
く、最大でも公称トラック幅からサーボトラック幅を差
し引いた程度が良い。データトラック１１には、周方向
Ｃに連続的に形成されたサーボトラック１４とは無関係
のデータセクタ１３を設け、セクタ情報記録部１６には
セクタ情報がデータ情報と同一の周波数帯でデータセク
タ１３の最初に付加されて記録されている。

【００２８】図３にはこの第１の実施の形態に係る磁気
ディスク装置における信号処理系とサーボ系の概略構成
が示されている。図３において、磁気ディスク１０の情
報記録面に対向する位置には、磁気ヘッド２０が対設さ
れ、このヘッド２０はＶＣＭ（Voice Call Motor）２１
により駆動制御されるアクチュエータ２２により位置決
め制御されている。ヘッド２０は読み出した信号を処理
するヘッドアンプ２３に接続されており、ヘッドアンプ
２３はデータ情報の再生信号を濾波する高帯域フィルタ
２４とサーボ信号を濾波する低帯域フィルタ２５に接続
されている。高帯域フィルタ２４はデータ処理系２６に
接続され、低帯域フィルタ２５はサーボ回路２７に接続
されており、前記ＶＣＭ２１に位置誤差信号を出力す
る。

【００２９】図３における動作について説明する。ヘッ
ドアンプ２３より得られた信号は高・低２つの帯域フィ
ルタ２４及び２５に供給され、高帯域フィルタ２４を通
過したものはデータ処理系２６に供給され、低帯域フィ
ルタ２５を通過したものはサーボ回路２７に供給されＶ
ＣＭ２１等を含むヘッドの位置決め系を制御する。

【００３０】なお、図３に示された第１の実施の形態に
係る信号処理回路は位相が正・逆２つのサーボ信号を処
理するように構成されているので、低帯域フィルタは１
つで済むが、異なる２種類の低帯域周波数を用いるタイ
プのものにおいては低帯域フィルタ２５が２つ設けられ
ることになる。図４は、Ａ・Ｂ２つのサーボ信号の周波
数を異ならせた場合の第２の実施の形態に係る磁気ディ
スク装置の信号処理系を示している。第１の実施の形態
に係る装置の信号処理系床となる点は、図３の低帯域フ
ィルタ２５が第１の低帯域フィルタ２５ａと第２の低帯
域フィルタ２５ｂとに置き換えられている点である。

【００３１】また、図２の第１の実施の形態に係る磁気
ディスク装置に用いられる磁気ディスク１０はサーボト
ラック１４がトラック１２に並行してディスク１０の周
方向Ｃに連続するものとして説明したが、本発明はこれ
にも限定されず、図５に示す第３の実施の形態に係る磁
気ディスク装置のように、ディスク１００の半径方向Ｒ
に連続してサーボトラック１４０及びデータトラック１
１０を横切るグレーコード記録部１５０を設けるように
しても良いこのようにグレーコードがサーボトラックを分断する構
成においては、位置誤差信号が最初にスイッチに供給さ
れるように構成すればよい。位置誤差信号は、磁気ヘッ
ドがグレーコード記録部１５０を通過しているときには
エラーとなるためこの時間だけはスイッチを切り、代わ
りに通過の直前の信号値を与えるようにすればよい。こ
の時間は極めて短時間であるためにヘッド位置の制御に
与える影響は少ないことになる。

【００３２】位置誤差信号はサーボ回路を経てアクチュ
エータ２２に供給され、ヘッド２０のディスク情報記録
面に対する位置関係を調整する。位置誤差信号は連続信
号となっているために、実質的にサーボ信号の帯域に影
響を与えることがなく、検出機構系が許容する限り高帯
域のサーボ信号を用いることができ、ヘッドの位置決め
精度を高くすることができる。

【００３３】また、ヘッドシーク時にシーク速度を制御
する際にも、そのシーク速度の如何に拘わらず常時位置
誤差信号を監視することができ、少なくなりシーク速度
を向上させることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る磁気
ディスク装置によれば、ヘッドのトラックとの位置決め
誤差を検出するためのサーボ情報を記録するサーボトラ
ックをデータトラックに並行させてディスクの周方向に
配置したので、位置誤差信号の周波数帯域を高くするこ
とができ、位置誤差精度を飛躍的に向上させることが可
能となる。また、磁気ヘッドをディスクの半径方向にシ
ークさせる際にも、そのシーク速度を大幅に向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク
装置の磁気ディスクを示す平面図。

【図２】図１に示された磁気ディスクの部分拡大図。

【図３】第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の信
号処理回路のブロック図。

【図４】第２の実施の形態に係る磁気ディスク装置の信
号処理回路のブロック図。

【図５】第３の実施の形態に係る磁気ディスクを示す拡
大平面図。

【図６】従来の磁気ディスク装置における磁気ディスク
を示す平面図。

【図７】図６に示された磁気ディスクの部分拡大図。

【符号の説明】

１０磁気ディスク１１データトラック１２トラック１３セクタ１４サーボトラック１８リードギャップ１９ライトギャップ２０磁気ヘッド２５低帯域フィルタ２７サーボ回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円盤の表面に形成されたトラックにサーボ
情報及びデータ情報を含む磁気情報を記憶可能で回転自
在に保持される磁気ディスクと、回転している磁気ディ
スクの前記トラックに対して情報の書込み・読出しを行
なう磁気ヘッドと、を備える磁気ディスク装置におい
て、前記磁気ディスクの情報記憶面の前記トラックに沿って
ディスクの周方向に形成され、前記トラックに対し磁気
ヘッドを位置決めするための前記サーボ情報を記憶する
サーボ情報記憶トラックを備え、前記サーボ情報記憶ト
ラックとデータ情報記憶トラックとが前記磁気ディスク
の半径方向に交互に表れることを特徴とする磁気ディス
ク装置。
【請求項２】前記磁気ディスクの円周方向に形成された
前記サーボ情報記憶トラックには、前記サーボ情報が実
質的に連続して書込まれていることを特徴とする請求項
１に記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】前記サーボ情報を再生する為の再生周波数
は、前記データ情報を再生する為の再生周波数よりも低
い周波数であることを特徴とする請求項１に記載の磁気
ディスク装置。
【請求項４】前記磁気ヘッドは１つのヘッドスライダに
より支持されると共にリードギャップ部とライトギャッ
プ部との２以上のギャップ部を有し、前記リードギャッ
プ部の幅が前記磁気ディスクの情報記憶面に形成された
前記サーボ情報記憶トラック及びデータ情報記憶トラッ
クを合わせた幅に実質的に等しく設定され、前記ライト
ギャップ部の幅が前記リードギャップ部の幅よりも狭く
設定されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気
ディスク装置。
【請求項５】前記ライトギャップ部の幅は、前記リード
ギャップ部の幅の８０％以下であることを特徴とする請
求項４に記載の磁気ディスク装置。