JPH1097772A - ディスク装置のヘッド位置決め制御装置及び磁気ディスク装置 - Google Patents

ディスク装置のヘッド位置決め制御装置及び磁気ディスク装置

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JPH1097772A
JPH1097772A JP8250208A JP25020896A JPH1097772A JP H1097772 A JPH1097772 A JP H1097772A JP 8250208 A JP8250208 A JP 8250208A JP 25020896 A JP25020896 A JP 25020896A JP H1097772 A JPH1097772 A JP H1097772A
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敬治 有賀
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  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーボ情報により規定されるトラックが回転
中心に対して偏心していても、高速のアクセスが可能な
ディスク装置のヘッド位置決め制御装置の実現。 【解決手段】 ディスクの表面に記憶されたサーボ情報
をヘッドが読み出し、サーボ情報に基づいてヘッドの位
置を検出するヘッド位置検出手段と、ヘッドを移動させ
る信号を発生するヘッド移動制御手段とを有し、ディス
ク記録面上の所定のトラックにヘッドを追従させると共
に、指示された目標アドレスに応じたトラックの該当位
置にヘッドが位置するように制御するディスク装置のヘ
ッド位置決め制御装置において、サーボ情報はサーボ円
軌跡を規定する情報であり、サーボ円軌跡の偏心情報を
記憶する偏心情報記憶手段と、対象とするディスク記録
面を切り換える場合に偏心情報に基づいて目標アドレス
に到達するまでの時間が最短である処理を実行する最適
処理手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
及び磁気ディスク装置のヘッド位置制御方法に関し、特
にディスクの偏心により、ディスク表面に記録されたサ
ーボ情報で規定されるサーボ円軌跡が、回転の円軌跡と
ずれている場合にも高速なシークが可能で制御が容易な
磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御装置及び制御方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気ディスク装置の記憶容量の増
大のため一層の高密度化が図られており、それに応じて
アクセス速度の向上も求められている。これまでも磁気
ディスク装置の記憶容量の増大とアクセス速度の向上の
ために各種の方式が提案されている。
【０００３】磁気ディスク装置（以下、単にディスク装
置と称する。）は、磁気ヘッド（以下、単にヘッドと称
する。）により磁気ディスク（以下、単にディスクと称
する。）上に磁気パターンを記録することによりデータ
の記憶を行い、記録された磁気パターンにより生じる磁
気ヘッドの電流変化を検出することによりデータの読み
出しを行う装置である。記憶と読み出しを行う位置を特
定するため、ディスク上にトラックと呼ばれる磁気によ
るガイドを、ディスクの回転中心を中心として同心円状
に記録する。トラックを特定することにより、半径方向
の位置が判明する。また、各トラックは周方向に複数の
セクタと呼ばれる部分に分割され、ディスク上には何番
目のセクタであるかを示すセクタ番号が磁気的に記録さ
れている。データの記憶はセクタ単位で行われ、セクタ
番号を特定することにより、周方向の位置が判明する。
【０００４】複数枚のディスクが同一の回転軸に設けら
れ、ディスクの記録面毎にヘッドが設けられたディスク
装置では、例えば、各ヘッドが連動して移動するように
し、ディスク面のうちの１面をサーボ面としてこのサー
ボ面にトラックやセクタに関する情報を記録し、他のデ
ィスク面はデータ面としてデータのみを記録するサーボ
面サーボ方式と呼ばれる制御方式が用いられていた。し
かし、このサーボ面サーボ方式では、サーボ面のヘッド
に対するデータ面のヘッドの変位は、書き込んだデータ
位置に対するヘッドの位置誤差になる。この位置誤差
は、温度変化やヘッド移動機構の揺動等のためにあまり
小さくすることができない。そのため、トラックの間隔
を十分に狭くして記録密度を高めるのが難しかった。そ
こで、近年は、すべてのディスク面にデータを記録する
ようにし、各ディスク面毎に、セクタの最初の部分にセ
クタの情報と共にトラックに関する情報を記憶し、それ
を検出してヘッドの位置を制御していた。
【０００５】図１５は、従来のディスク装置の構成を示
す制御ブロック図であり、図１６は一般のディスク装置
の構成を示す平面図である。図１５と図１６に示すよう
に、ディスク装置は、外装（ディスクエンクロージャ）
１２内で、スピンドルモータ１５の回転軸に取り付けら
れたディスク（通常は複数）１４が回転するようになっ
ている。ヘッド１３はスプリングアーム１７の先端に保
持されており、ディスク１４が回転すると空気圧により
ディスク１４の表面から微少量浮上するようになってい
る。スプリングアーム１７は、キャリッジ１８に回転自
在に保持されており、スプリングアーム１７を回転させ
ると、ヘッド１３のディスク１４上の半径方向の位置が
変化できるようになっている。データの記録は、ディス
ク１４の表面の回転中心を中心とする同心円状のトラッ
クに沿って行われる。データの書込みと読み出しは、ア
クチェエータ１０によりヘッド１３が目標とするトラッ
ク上に位置するように制御された状態で、目標とするセ
クタがヘッド１３の位置に回転した時点で行われる。
【０００６】トラックは磁気的に記録され、ヘッド１３
でトラックを示す磁気データを読み取り、ヘッド１３が
目標とするトラック上に位置するように制御するトラッ
キングが行われる。また、セクタを示す信号もディスク
１４上に磁気的に記録されており、同様にヘッド１３で
セクタに関する磁気データを読み取り、セクタを識別す
る。上記のように、このようなサーボ情報を専用のディ
スク面に記録するサーボ面サーボ方式と、データと一緒
にサーボ情報を記録するデータ面サーボ方式があるが、
以下の説明ではデータ面サーボ方式を例として説明す
る。
【０００７】データ面サーボ方式では、各セクタの最初
の部分にトラック毎にサーボ情報が記録されている。ヘ
ッド位置信号検出部２０は、ヘッド１３が検出した信号
からサーボ情報を抽出し、トラックに対するヘッド１３
位置の誤差に対応した信号を生成し、反転して制御演算
回路部６０に入力する。制御演算回路部６０ではこの誤
差を補正する信号を生成し、アンプ７０を介してボイス
コイルモータ（アクチェエータ１０内に設けられ、アク
チェエータを構成する。）８０に駆動信号Ｓｄｒとして
入力する。ボイスコイルモータ８０はこの信号を受けて
ヘッド１３がトラックの中心に位置するように移動させ
る。このようにして、ヘッド１３は目標とするトラック
上に位置するようにフィードバック制御される。図１５
では、ヘッド１３がトラック上に位置するための制御ブ
ロックのみを示したが、サーボ情報からトック番号を識
別し、その情報に基づいてアームを回転させてトラック
を切り換える制御や、サーボ情報からセクタ番号を識別
する等の処理も行われるが、ここでは説明を省略する。
【０００８】現状のディスク装置では、スピンドルモー
タ１５の回転軸にディスクを取り付け、磁気ヘッドをア
クチュエータに取付けて、筐体に組み立てた後で、サー
ボトラックライタ( ＳＴＷ：Servo Track Writer) に取
付け、ディスク装置の外部に備え付けた高精度に位置決
め制御されるアクチュエータによりディスク装置自体の
アクチュエータを移動させながら、サーボ情報（トラッ
ク番号，セクタ番号を含む）を書き込む。この処理が終
了した後にデータの書き込みと読み出しを行うためのア
クチュエータの移動が可能になる。従って、トラックは
回転中心を中心とする同心円状の軌跡となる。これはデ
ータ面サーボでもサーボ面サーボでも同じである。
【０００９】しかし、実際には、トラックを書き込んで
いる間にヘッドやスピンドルモータが揺動するため、ト
ラックは真円にはならず、円軌跡を中心として揺動した
ものになる。ディスク装置の記録密度を向上するにはト
ラックの間隔を狭くして、ディスク上に記録できるトラ
ック数を増加させる必要があるが、トラックが揺動する
と隣接するトラックが干渉する恐れがあるため、トラッ
クの間隔をあまり狭くできず、記録密度を向上させる上
での障害になっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、ディス
ク装置を組み立てた後、ヘッドによりトラックを書き込
む従来の方式では、トラックの間隔をあまり狭くできな
いため、記録密度を高くして一層の記憶容量の向上を図
るのが難しくなってきた。そこで、本願発明者は、外部
の装置でディスクに正確にトラックを記録した後回転軸
に取付けて組み立てることにより、記録密度を向上でき
ないか考えた。単にトラックを記録するだけであれば、
アクセス速度等を考慮する必要がなく、専用のヘッドに
よりより正確にトラックを記録することが可能であり、
トラックの間隔を狭くして記録密度を高くすることが可
能である。すなわち、現状のサーボ情報の書き込み時
は、揺動するいわゆるサスペンションにヘッドが設けら
れ、これにより書き込んでいるが、外部の装置では、こ
れを揺動の少ないヘッドアセンブリとして記録すること
で各１枚毎のトラック数を増加させ、それによりデータ
の高密度記録を可能にすることができる。
【００１１】図１７は、各ディスク１４毎にサーボトラ
ックを書き込むという単板ＳＴＷ処理がなされたディス
ク１４とヘッド１３の位置関係を示すための簡略化され
た側面図である。各ディスク１４の両面には、サーボト
ラックが書き込まれ、その後スピンドルモータ１５に取
り付けて組み立てられる。ヘッドは各ディスク１４の両
面にそれぞれ設けられる。
【００１２】しかし、トラックが記録されたディスクを
スピンドルモータの回転軸に取り付ける場合、取付け精
度を向上させてもトラックの中心が回転中心に一致せ
ず、ある程度偏心が生じることが避けられない。偏心を
より小さくするために調整することも考えられるが、非
常に微少な調整が必要であり、十分な精度まで調整する
のは非常に難しく、たとえ可能であっても調整に要する
工数が多くなりコストが増加するという問題を生じる。
【００１３】複数のディスク面を有するデータ面サーボ
方式ではデータの書込み又は読み出しを行っているヘッ
ドのみがトラッキング制御されていればよいので、制御
対象のヘッドがトラックの中心をトラッキングするよう
にフィードバック制御し、制御対象のヘッドを他のヘッ
ドに切り換える時には、切り換えたヘッドが目標のトラ
ックをトラッキングするまで待機し、目標のトラックの
中心にトラッキングされた後、データの書込み又は読み
出しを行うことが考えられる。しかし、これではヘッド
を切り換えた場合のアクセス時間が長くなるという問題
を生じる。
【００１４】本発明は、このような問題点を解決するた
めのものであり、サーボ情報により規定されるトラック
が回転中心に対して偏心していても、高速のアクセスが
可能な磁気ディスク装置及び磁気ディスク装置のヘッド
位置制御方法を実現することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明の基本原
理に基づく磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御装置
の構成を示すブロック図である。本発明のヘッド位置決
め制御装置が適用されるのは、ディスク面上の半径方向
の位置を示すサーボ情報が記録された記録面を有する複
数のディスクと、複数のディスク記録面にそれぞれ対応
して設けられ、複数ディスク記録面に記憶された情報を
検出するヘッドとを備えるディスク装置である。サーボ
情報は各ディスク記録面上の半径方向の位置情報を含む
サーボ円軌跡を規定する情報である。図１に示すよう
に、本発明のヘッド位置決め制御装置は、ヘッドに設け
られたヘッドアンプ１０からの検出信号からヘッド位置
を識別するヘッド位置検出手段２と、ヘッドを移動させ
る信号を発生するヘッド移動制御手段とを有する。ヘッ
ド移動制御手段は、ヘッド位置信号と目標トラックを示
す信号の差を演算して位置誤差信号ＰＥＳを算出する加
減算回路と、位置誤差信号ＰＥＳからヘッドを目標とす
るサーボトラックの中心に位置させるように制御する駆
動信号を生成する制御演算部６と、駆動信号を増幅する
増幅回路部７と、駆動信号に従ってヘッドを移動させる
駆動部８とで構成され、ヘッドが位置するディスク上の
位置の回転中心からの距離を変化させるようにヘッドを
移動させる信号を発生する。物理アドレス・論理アドレ
ス割付手段４は、複数のディスク記録面上の記録位置で
ある物理アドレスを、外部からディスク装置に対してデ
ータの入出力を行うための論理アドレスに対応付けた物
理アドレス・論理アドレステーブルを記憶し、指示され
た目標アドレスに応じて目標トラック・セクタ信号を出
力する。このような従来の構成に加えて、本発明のヘッ
ド位置決め制御装置は、各ディスク記録面のサーボ円軌
跡の回転中心に対する偏心に応じた偏心情報を記憶する
偏心情報記憶手段３と、指示された目標アドレスに応じ
て対象とするディスク記録面を切り換える場合に偏心情
報に基づいて目標アドレスに到達するまでの時間が最短
である処理を実行する最適処理手段とを備える。
【００１６】ヘッド切り換え最適処理は、例えば、目標
アドレスにアクセスするまでの時間が最短で、且つ目標
アドレスが指示された時点で追従している現状トラック
から目標アドレスに応じた目標トラックに追従するまで
の時間であるシーク時間が最小である処理を最適処理と
する。また、目標アドレスが指示された時点で追従して
いる現状トラックの回転軌跡が、目標アドレスに応じた
目標トラックの回転軌跡と交差するか判定し、交差する
場合には、更に目標アドレスに応じたトラック上のセク
タに最初に到達するまでの回転待ち時間内に交差するか
を判定し、交差しない場合には、更に回転待ち時間内に
目標トラックまでシーク可能か判定し、シーク可能な場
合にはただちに目標トラックにシークさせる処理を最適
処理として決定し、それ以外の場合には、２つのトラッ
クが交差する時点まで現状トラックに追従させ、交差し
た時点で目標トラックに追従させる処理を最適処理とし
て決定するようにしてもよい。
【００１７】また、物理アドレスと論理アドレスの割付
は、複数のディスク記録面の内の１つを基準面とし、基
準面の各トラックと所定のセクタで交差する他のディス
ク記録面のトラックを基準面の対応するトラックと同じ
物理トラック番号とし、同じ物理トラック番号のトラッ
クに連続した論理トラックを割り付けることが望まし
い。
【００１８】図２は、本発明の基本原理に基づくヘッド
位置決め制御装置のフローチャートである。本発明のデ
ィスク装置のヘッド位置決め制御方法は、対象とするヘ
ッド（ディスク面）を切り換える時には、ディスク記録
面間の偏心を考慮して行う。すなわち、本発明のディス
ク装置のヘッド位置決め制御方法は、各ディスク記録面
の間の、サーボ円軌跡の回転中心に対する偏心と対応す
るヘッドの位置の差に関する偏心情報を検出する工程
と、偏心情報を記憶する工程とをまず行う。この工程
は、工場出荷時前の最終段階或いは自動的に定期的に行
ってもよい。その後、目標アドレスが指示された時に
は、目標アドレスに応じて対象とするディスク記録面を
切り換えるか判定し、切り換える場合には偏心情報（ヘ
ッド切り換え情報）を入力する工程（Ｓ１）と、偏心情
報を考慮して、割り付けられた物理アドレス・論理アド
レスの関係に基づいて目標アドレスで指示されるトラッ
クにシークするシーク時間を演算する工程（Ｓ２）と、
目標アドレスで指示されるセクタまでの回転待ち時間を
演算する工程（Ｓ３）と、回転待ち時間とシーク時間と
の組み合わせからヘッド切り換えて目標アドレスにアク
セスするまでの時間が最短である処理を最適処理として
決定する工程（Ｓ４）と、決定された最適処理に従っ
て、ヘッドを位置決め制御する工程とを備えることを特
徴とする。
【００１９】最適処理は、上記と同様に決定される。デ
ィスク装置は複数のディスク記録面で構成され、各ディ
スク記録面に記録されたサーボ情報により規定されるサ
ーボ円軌跡はそれぞれ偏心しており、偏心量や方向は各
ディスク記録面毎に異なる。従って、対象とするディス
ク記録面を切り換える時、すなわちヘッドを切り換える
時には、切り換える間での偏心を考慮して切り換え処理
を行わないと無駄な動作を行うことになる。
【００２０】また、異なるディスク記録面の同じトラッ
ク番号のトラック、又は隣接したトラック上のセクタに
アクセスするように切り換える場合、その時点で位置し
ているトラックと移動先のトラックが交差している場合
には、交差した時点でヘッドを切り換えれば、シーク動
作無しにヘッドの切り換えが可能である。但し、交差す
る前に目標のセクタがあり、目標とするトラックに目標
とするセクタが来る前にシーク可能であれば、トラック
が交差するのを待たずに、シークした方がアクセス時間
が短くなる。
【００２１】また、一般にディスク装置においては、各
ディスク面の同一のトラックに順に連続した論理トラッ
クを割り付けていた。しかし、各ディスク面のサーボ円
軌跡が偏心した場合、各ディスク面のトラックは重なら
ないため、従来と同様に各ディスク面の同一のトラック
に順に連続した論理トラックを割り付けた場合、ヘッド
を切り換える時にはかならずシーク動作が必要になる。
そこで、本発明のディスク装置のヘッド位置決め制御装
置では、複数のディスク記録面の内の１つを基準面と
し、回転軸方向から見た時に基準面の各トラックと所定
のセクタで交差する他のディスク記録面のトラックを基
準面の対応するトラックと同じ物理トラック番号とし、
この同じ物理トラック番号のトラックに連続した論理ト
ラックを割り付ける。これにより、所定のセクタでヘッ
ドを切り換えるようにすれば、連続した論理トラックの
書込み・読み出し動作の途中において、ヘッドの切り換
え時の偏心によるヘッドのシーク動作が生じないので、
アクセス時間の高速化が実現される。
【００２２】
【発明の実施の形態】図３は、以下に説明する実施例の
ディスク装置の構成を示すブロック図である。図３に示
すように、ディスク装置１１の機構部分は、外装（ディ
スクエンクロージャ）１２内で、スピンドルモータ１５
の回転軸に取り付けられたディスク（通常は複数）１４
が回転するようになっている。ヘッド１３は、ディスク
１４が回転すると空気圧により微少量浮上するようにな
っている。ヘッド１３は回転自在のアームの先端に保持
されている。図示はしていないが、ディスク１４は複数
枚あり、すべてスピンドルモータ１５の回転軸に取り付
けられており、同時に回転する。データの記憶は各ディ
スクの両面に対して行われ、各ディスクの各面に対応し
てヘッド１３が設けられている。すべてのヘッド１３は
共通の移動機構（アクチュエータ）８０に保持されてお
り、同時に一緒に移動する。更に、ディスク１４は、外
部で図１及び図２に示したようなサーボ情報が各ディス
クの各面にあらかじめ記録された後、スピンドルモータ
１５の回転軸に取り付けられたものである。この機構部
分は、制御部２によって制御される。
【００２３】制御部２は、マイクロプロセッサ（マイク
ロコンピュータ）２２と、リード／ライトチャンネル２
４と、サーボ回路２６と、偏心補償テーブル４２と、ハ
ードディスクコントローラ（ＨＤＣ）５２と、データバ
ッファと使用されるＲＡＭ５４を有する。ＨＤＣ５２内
には、物理アドレス・論理アドレス変換テーブル４４が
設けられている。リード／ライトチャンネル２４の信号
入力部分がマルチプレクサで構成されており、いずれの
ヘッドからの検出信号を入力するかが切り換えられるよ
うになっている。複数のディスク面のいずれを対象にデ
ータの書込み又は読み出しを行うかは、このマルチプレ
クサで信号を入力するヘッドを選択することにより行
う。これらの構成は、従来のものと同様であり、異なる
のは偏心補償テーブル４２が設けられている点であり、
従来と同じ構成の部分の説明は省略し、異なる部分につ
いてのみ説明する。
【００２４】偏心データメモリ４２は、ディスク１４に
記録されたサーボ円軌跡の回転中心に対する偏心量と方
向を記憶するものであり、初期化動作で一旦記憶された
偏心量と方向は、再び初期化動作するまでたとえ電源が
切られても保持する必要があり、ＥＰＲＯＭやＥ2 ＰＲ
ＯＭのような不揮発性のメモリを使用することが望まし
い。または、偏心量と方向をディスク１４のサーボ情報
領域に記憶し、起動時にこのディスク１４に記録された
偏心量と方向を読み出してＲＡＭに記憶するようにして
もよい。
【００２５】図４は、実施例の制御部の構成を示すブロ
ック図である。図４に示すように、ヘッドアンプ１０は
ヘッド１３が検出したディスク１４上に記録された磁気
データを増幅して検出信号として出力する。ヘッド位置
検出部２０は、この検出信号からサーボ情報記録領域に
記録されたサーボ情報を識別し、何番目のサーボトラッ
クに位置しているかを検出し、ヘッド位置信号を出力す
る。また、セクタ番号検出部２１は、同様にヘッドアン
プ１０の検出信号からサーボ情報を識別し、これから通
過するセクタの番号を示す信号を出力する。セクタ番号
検出部２１は、ヘッドアンプ１０の検出信号からセクタ
番号を識別する。ヘッド位置信号は加減算回路に入力さ
れ、目標とするトラックを示す信号との差が算出され
る。これが位置誤差信号ＰＥＳである。位置誤差信号Ｐ
ＥＳは制御演算回路部６０に入力され、制御演算回路部
６０では、ヘッド位置信号からヘッド１３を目標とする
サーボトラックの中心に位置させるように制御する駆動
信号Ｓｄｒが生成されてアンプ７０に出力される。駆動
信号Ｓｄｒはアンプ７０で増幅された後、ボイスコイル
モータ（ＶＣＭ）８０に印加され、ヘッド１３を移動さ
せる。物理アドレス・論理アドレス変換テーブル４０
は、各ディスク記録面上の記録位置である物理アドレス
を、外部からディスク装置に対してデータの入出力を行
うための論理アドレスに対応付けた物理アドレス・論理
アドレステーブルを記憶する。外部から論理アドレスが
与えられると、物理アドレス・論理アドレス変換テーブ
ル４０は対応する物理アドレスを算出し、加減算器に目
標トラック・セクタ信号として出力する。ここまでは従
来の制御部と同じである。
【００２６】従来は、ディスクをスピンドルモータに取
付けて組み立てた後、各ディスク記録面にサーボトラッ
クを同時に書き込んでいたため、対象とするディスク記
録面を切り換えても同一のトラックをアクセスするので
あれば目標トラックを変化させる必要はなかった。ま
た、目標とするトラックを切り換える場合、対象とする
ディスク記録面を切り換えても切り換えなくても、同じ
目標トラックを出力すればよかった。しかし、上記のよ
うに、本実施例では、ディスク記録面に記録されたサー
ボトラックは、回転中心に対して偏心しており、しかも
偏心量と方向は各ディスク面毎に異なる。そのため、こ
のような装置で従来のようにヘッドの位置決め制御を行
うとヘッド切り換え時のアクセス速度が低下する。
【００２７】本実施例では、更に、偏心データ記憶部３
０と、ヘッド切り換え最適処理演算部５０とが設けられ
ている。偏心データ記憶部３０は、図３のＭＰＵ２２で
実現され、ヘッド１３を偏心データを測定するための所
定の状態に制御した上で、ヘッド位置信号とセクタを示
す信号を検出してサーボトラックの回転中心に対する偏
心量と偏心の角度方向及び各ディスク面のヘッド１３の
位置の差を測定し、その結果を記憶する。ヘッド切り換
え最適処理演算部５０は、物理アドレス・論理アドレス
変換テーブル４０に記憶された物理アドレスと論理アド
レスの対応関係と偏心データ記憶部３０に記憶された各
ディスク面の偏心量と偏心の角度方向及びヘッド１３の
位置の差から、ヘッド１３を切り換えるための最適の処
理を演算して、それに応じた目標トラック信号を出力す
る。
【００２８】次に、サーボトラックの回転中心に対する
偏心量と偏心の角度方向を測定する処理について説明す
る。各ディスク記録面における回転円軌跡に対するサー
ボ円軌跡の偏心を測定し、ディスク記録面間の偏心量と
方向の差を検出するには各種の方法がある。例えば、ヘ
ッド１３をキャリッジストッパ等の固定の停止手段に押
し当てた状態でディスク１４を回転させ、ヘッド１３で
ディスク１４上のサーボ情報を検出することにより測定
する。又は、サーボ信号の周波数帯域をディスク１４の
回転数以下に制限した状態で、ディスク１４を回転さ
せ、ヘッド１３でディスク１４上のサーボ情報を検出す
ることにより、回転円軌道に対するサーボ円軌跡の偏心
を測定する。又は、ヘッド１３がサーボ円軌跡に沿うよ
うに制御する時のサーボ信号値の平均から偏心を測定す
る等である。ディスク記録面間の偏心の差によるサーボ
円軌跡の差は、セクタ番号に対応させて記憶される。
【００２９】また、本実施例では、偏心データ記憶部３
０を使用して装置内で各ディスク記録面の偏心を測定し
ているが、これを外部の装置を使用して測定し、測定し
た結果を偏心データ記憶部３０に記録するようにしても
よい。次に、各ディスク面のサーボ円軌跡の偏心が異な
る場合のヘッド切り換え時の最適処理について説明す
る。
【００３０】ディスク面上のトラックは、ＳＴＷにより
書き込まれるが、書込み時の偏心やディスクの取付けの
偏心により、ヘッドの部分でのトラック位置は回転に伴
って正弦波状に変化する。第１のヘッドがトラックに追
従するように制御されている場合、第１のヘッドが対応
する第１のディスク面のトラック（１，９；１，１０；
１，１１）は、図５に示すように平行に見える。これに
対して、他のディスク面のトラックの位置は、例えば、
第２のヘッドに対応する第２のディスク面のトラック
（２，９；２，１０；２，１１…；２，２０）の位置
は、図５に示すように中心位置が等間隔で変化する正弦
波状に変化しているように見える。そのため、第１のデ
ィスク面のトラック（１，１０）から、ヘッドを第１の
ヘッドから第２のヘッドに切り換えて、第２のディスク
面のトラック（２，２０）に移動する場合、図５に示す
ように、シーク距離が１２トラックになる場合もあれ
ば、９トラックですむ場合もある。記録密度を増加させ
て、ＳＴＷにより外部でトラックを書き込んで組み立て
た場合には、何十、何百トラックもずれる可能性があ
り、このような偏心によるシーク距離の差が無視できな
くなる。そのため、このような場合には、偏心も考慮し
てヘッドの切り換えとシーク動作を行う必要がある。
【００３１】ここで、偏心の影響を考える前に、シーク
時間について考えてみる。シーク時間は、一般的には図
６に示すように、シーク距離に応じて変化する。シーク
時間は、実際に速度制御を行いアクチュエータが長距離
移動する移動時間と移動後に目標位置精度に収まってい
ることを確認するために必要な整定待ち時間との和であ
る。移動時間はシーク距離の絶対値が大きければ大きい
ほど増加するので、シーク時間はシーク距離の増加に応
じて増加するといえる。
【００３２】図５に示したように、偏心がある場合、ヘ
ッドを切り換える時刻によりシーク距離が変動する。図
７と図８は、この距離の変動がシーク時間の変動となっ
て現れることを説明する図である。図７は、移動先のト
ラックが現状のトラックと離れている場合であり、ほぼ
正弦波状に変化するシーク距離の変動が、シーク時間の
正弦波状の変動となって現れる。図８は、移動先のトラ
ックが現状のトラックと交差する場合で、シーク距離は
正負両方に変動する。この場合は、シーク時間は正弦波
の一部が折り返されたような変動になって現れる。
【００３３】ヘッドを切り換えて目標トラックに移動す
る場合の実際のシーク時間は、ヘッドを切り換えて目標
のトラックに追従するまでのシーク時間に、シーク前の
回転待ち時間を加えた時間である。この回転待ち時間も
含めてシーク時間を最小にする必要がある。回転待ちを
行うことによるシーク時間の増加は、図９に示すよう
に、Ｔａだけ回転待ちをすればＴａだけシーク時間が増
加するという単純な比例関係にある。
【００３４】図７と図９を合わせて考えると、図１０に
示すように、回転待ち時間と偏心によるシーク変動を考
慮した合計のアクセス時間のカーブを得ることができ
る。図では、ある指定時間だけ現在のヘッド・トラック
で追従制御しながら待ち、指定時間経過後にヘッドを切
り換えてシークした場合に、合計でシーク時間がいくら
になるかを示している。例えば、時刻ゼロ、すなわちヘ
ッド切り換えを含むシーク命令を受け取った直後にヘッ
ドを切り換えてシークを開始した場合には、Ｔｃだけの
シーク時間が必要である。しかし、Ｔｂの時間だけ現在
のヘッドで待ってからヘッドを切り換えてシークを行う
と、回転待ち時間を含めてもＴｄしかかからず、Ｔｃよ
り短い時間でアクセスができる。
【００３５】このように、ヘッド間の偏心の大きさ、シ
ーク距離とシーク時間の関係、及び回転待ち時間を考慮
に入れれば、最短時間でシークを行うためにヘッド切り
換えをどの時刻で行えばよいのかを決定することができ
る。この例はシーク距離が正のみ（もしくは負のみ）の
場合であるが、正負両方の可能性が考えられる場合に
は、図８の関係を使用して同様に最短時間でシークする
ための条件を求めることができる。
【００３６】上記の例では、単にトラックを移動するだ
けであったが、目標アドレスに対応する目標トラックの
目標セクタに最短時間で到達できればよい場合について
説明する。ヘッドを切り換えて目標アドレスに移動する
場合のアクセス時間は、ヘッドを切り換えて目標のトラ
ックに追従するまでのシーク時間に、シーク後目標のセ
クタが到達するまでの回転待ち時間を加えた時間であ
る。実際にはアクセス時間が問題であり、アクセス時間
を最小にする必要がある。
【００３７】図１１は、アクセス時間を最短にするシー
ク動作を説明する図である。図１１において、時刻ゼ
ロ、すなわちヘッド切り換えを含むシーク命令を受け取
ってから目標セクタが来るまでの時間をＴｎとすると、
次に目標セクタが来るのは１回転待ったＴｎ＋Ｔｒであ
り、更に次に目標セクタが来るのは２回転待ったＴｎ＋
２Ｔｒである。図１１の例では、Ｔｎまでにシークが完
了する場合は存在しない。従って、どんな場合にも１回
転は待たなければならない。図のＴｅの時間まで待って
ヘッドを切り換えれば、Ｔｆの時間までにはシークが完
了し、ＴｆはＴｎ＋Ｔｒより小さいので、アクセス時間
はＴｎ＋Ｔｒとなる。しかし、時刻ゼロでシークを開始
すると、シークが完了するまでにＴｎ＋Ｔｒ以上の時間
がかかり、２回転して次に目標セクタが来るまで待つ必
要があり、アクセス時間はＴｎ＋２Ｔｒになる。そのた
め、図の例では、Ｔｅの時間まで待ってからシークを開
始することが望ましい。
【００３８】実際には、アクセス時間を最短にできる条
件で、シーク開始時刻を変化させることが可能な範囲が
存在する。アクセス時間を最短にできれば特に問題はな
いので、この範囲であればいつでもシークを開始しても
よい。しかし、制御の上からはシーク時間を最小にでき
るようにシーク開始時刻を決定するのが望ましい。ヘッ
ド切り換え時の最適処理については、他にも各種あり得
る。特に、現状のトラックと目標トラックが交差してい
る場合にはシーク動作なしでヘッドを切り換えることが
可能である。以下、現状のトラックと目標トラックが交
差している場合の最適処理の例について説明する。図１
２は、現状のトラックと目標のトラックが交差する場合
のヘッド切り換え動作を説明するため図であり、偏心を
有するディスク間でヘッド切り換えを伴うシーク動作を
行う場合の目標軌道を示す模式図である。
【００３９】現在のヘッドＨ１の軌道と目標ヘッドＨ２
の軌道が図示のように交差しているとする。ヘッドＨ１
の図示のトラックのセクタ番号Ｎの位置にいる時に、図
示のヘッドＨ２の同じトラック番号のセクタ番号Ｎ＋ｎ
を目標位置としてアクセスするように指示されたとす
る。シークを指示された時点の２つの軌道間の距離Ｐｋ
を算出し、距離Ｐｋをシークして移動するのにシーク時
間Ｔｋを要し、その間にディスクはセクタｋ分回転する
とする。従って、直ちにシークするとセクタ番号Ｎ＋ｋ
の位置でシークが完了する。ここで、図示のように、目
標とするセクタ番号Ｎ＋ｎがＮ＋ｋより大きい、すなわ
ち、ｎがｋより大きい時には、ヘッドＨ２の軌道にシー
クした後、セクタ番号Ｎ＋ｋからＮ＋ｎまでヘッドＨ２
の軌道に追従しながら待機することになる。従って、目
標位置へのアクセスが完了するのは、セクタｎ分を回転
する回転待ち時間ということになる。もし、Ｎ＋ｎがＮ
＋ｋより小さい場合には、ヘッドＨ２の軌道へシークし
た時には、既に目標セクタが通過しているので、再び目
標セクタに回転するまで待機する必要がある。従って、
この場合は、目標位置へのアクセスが完了するのは、セ
クタｎ分を回転する回転待ち時間に１周の回転時間を加
えた時間になる。
【００４０】ここで、図１２に示すように、目標セクタ
に回転するまでの間に現状のトラックと目標トラックが
交差しているとする。その場合には、交差位置でヘッド
を切り換えれば、シーク移動を必要とせずにほとんど瞬
時に目標トラックに追従させることができ、しかも目標
セクタまで回転するのは切り換えた後であるので、アク
セス時間が長くなることもない。
【００４１】図１３は実施例におけるシーク動作制御の
手順を説明するフローチャートである。いま、ステップ
Ｓ１０で、対象となるヘッドの切り換えを伴うシーク命
令を受けたとする。ステップＳ１１では、その時点にお
けるヘッドの位置するトラック、セクタ番号と、シーク
先の目標トラック、セクタ番号を決定する。ステップＳ
１２では、現在のセクタ番号と目標セクタ番号の差ｎを
算出する。ステップＳ１３では、現在のトラック番号と
目標トラック番号の差に加えて、２つのヘッド間、すな
わち、現状と目標のディスク記録面の偏心情報である偏
心量Ｅｒ、最初のセクタの方向を０°として時の偏心の
方向δθより、現在のトラックと目標トラックの相対位
置誤差Ｐｋを決定する。ステップ１４では、相対位置誤
差Ｐｋに相当する距離のシークに要する時間Ｔｋを物理
アドレス・論理アドレス変換テーブル４２により決定す
る。ステップＳ１５では、ディスクの回転により時間Ｔ
ｋ内に移動するセクタ数ｋを決定する。ステップＳ１６
では、ｎセクタ分の回転待ち時間Ｔｗの間に、現在のト
ラックと目標トラックが交差するかを判定する。ここで
いう交差は、スピンドルモータの回転軸の方向からみた
２つのトラックが交差するかということである。交差す
る場合には、ステップＳ１７でＰｋをゼロにした上で２
つのトラックが交差するまで待機し、交差したらステッ
プＳ１８でヘッドを切り換えるシーク動作を行う。この
場合のシーク動作は、切り換えたヘッドは既に目標トラ
ック上にいるため、単にヘッドの切り換え動作だけを行
うことになる。交差しない場合には、ステップＳ１８に
進み、算出したＰｋ分のシーク動作を行い、目標トラッ
クに追従させた後、目標のセクタがくるまで待機する。
【００４２】次に、物理アドレス−論理アドレス変換テ
ーブル４０におけるアドレスの割り付け例について説明
する。図１４は、本実施例におけるアドレスの割り付け
を説明する図である。本実施例のように、ＳＴＷにより
外部でサーボ円軌跡を記録したディスクを組み立てた場
合偏心が生じる。そのため、従来のように、各ディスク
面の同一のトラック番号に順に連続した論理トラックを
割り付けたのでは、ヘッドを切り換える時にはかならず
シーク動作が必要になる。そこで、本実施例では、図１
４に示すように、複数のディスク記録面の内の１つ、例
えば、第１のディスク面を基準面とする。第１のディス
ク面のデータを読み取り及びデータを書き込むヘッドを
Ｈ１とする。ここで、第１のディスク面のＮ番目のトラ
ック＃Ｎのあるセクタ１９、例えば、ゼロ番のセクタに
着目する。他のディスク面は第１のディスク面に対して
それぞれ偏心しており、回転軸方向から見た時にトラッ
ク＃Ｎのゼロ番のセクタ１９と同じ位置にある他のディ
スク面のトラックはＮ番目ではない。しかし、偏心はあ
まり大きいわけではなく、第１のディスク面のトラック
＃Ｎのゼロ番のセクタ１９と同じ位置にあるトラックの
セクタが存在する。ディスクの組み立て精度のうち円周
方向の角度位置の精度は、セクタの幅に比べて充分に小
さいので、セクタはゼロ番である。従って、第１のディ
スク面のトラック＃Ｎのゼロ番のセクタ１９と同じ位置
にゼロ番のセクタがくるトラックが存在する。図では、
第２のディスク面についてはＮ＋ｎ番目のトラックが、
第３のディスク面についてはＮ＋ｎ’番目のトラック
が、第１のディスク面のトラック＃Ｎのゼロ番のセクタ
１９の位置を通過するように示してある。本実施例で
は、第２のディスク面についてはＮ＋ｎ番目のトラック
がＮ番目のトラックに、第３のディスク面についてはＮ
＋ｎ’番目のトラックがＮ番目のトラックになるよう
に、修正トラック番号を付ける。その上で、従来と同様
に、各ディスク面の同一のトラック番号に順に連続した
論理トラックを割り付けるようにする。これにより、所
定のセクタ（ゼロ番目のセクタ）でヘッドを切り換える
ようにすれば、連続した論理トラックの書込み・読み出
し動作の途中において、ヘッドの切り換え時の偏心によ
るヘッドのシーク動作が生じないので、アクセス時間の
高速化が実現される。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ディスク装置のヘッド位置決め制御装置及び制御方法に
おいて、サーボ情報により規定されるトラックが回転中
心に対して偏心していても、高速のアクセスが可能にな
る。また、複数のヘッドの取付位置がずれることによ
り、回転軌跡が偏心した場合でも、本発明により高速ア
クセスが実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本原理に基づくヘッド位置決め制御
装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の基本原理に基づくヘッド位置決め制御
方法を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施例の磁気ディスク装置の基本構成
を示す図である。
【図４】本発明の実施例のディスク装置制御装置の基本
構成を示す図である。
【図５】トラックが回転中心に対して偏心しておりヘッ
ドがトラックに追従している場合の、同一ディスク面の
トラックの軌跡と他のディスク面のトラックの軌跡を示
す図である。
【図６】シーク距離とシーク時間の関係を示す図であ
る。
【図７】偏心によるシーク距離の変動を示す図である。
【図８】現状トラックと目標トラックが交差している場
合の偏心によるシーク距離の変動を示す図である。
【図９】回転待ち時間とシーク時間の増加の関係を示す
図である。
【図１０】偏心によるシーク距離の変動と回転待ち時間
を合わせたシーク時間の変動を示す図である。
【図１１】偏心によるシーク距離の変動と回転待ち時間
を合わせたシーク時間の変動に、目標セクタまでの回転
待ち時間を含めたアクセス時間の変動を示す図である。
【図１２】現状トラックと目標トラックが交差している
場合のシーク動作を説明する図である。
【図１３】現状トラックと目標トラックが交差している
場合のシーク動作を示すフローチャートである。
【図１４】実施例における物理アドレスと論理アドレス
の割り付けを説明する図である。
【図１５】従来のヘッド位置決め制御装置の構成を示す
制御ブロック図である。
【図１６】一般のディスク装置の構成を示す平面図であ
る。
【図１７】単板ＳＴＷの処理がなされたディスクとヘッ
ドとの位置関係を示すための簡略化された平面図であ
る。
【符号の説明】
１…ヘッドアンプ ２…位置信号検出手段 ３…偏心情報記憶手段 ４…物理アドレス−論理アドレス割付け手段 ５…ヘッド切換え最適処理決定手段 １０…アクチュエータ １１…ディスク装置 １３…ヘッド １４…ディスク １５…スピンドル（回転中心） １７…アーム １８…キャリッジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有賀 敬治 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 橋本 修一 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 高石 和彦 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディスクの表面に記憶されたサーボ情報
    をヘッドが読み出し、読み出したサーボ情報に基づいて
    前記ヘッドの位置を検出するヘッド位置検出手段と、前
    記ヘッドを移動させる信号を発生するヘッド移動制御手
    段とを有し、ディスク記録面上の所定のトラックにヘッ
    ドを追従させると共に、指示された目標アドレスに応じ
    たトラックの該当位置に前記ヘッドが位置するように制
    御するディスク装置のヘッド位置決め制御装置におい
    て、 前記サーボ情報は各ディスク記録面上の半径方向の位置
    情報を含むサーボ円軌跡を規定する情報であり、 各ディスク記録面の前記サーボ円軌跡の回転中心に対す
    る偏心に応じた偏心情報を記憶する偏心情報記憶手段
    と、 指示された目標アドレスに応じて対象とするディスク記
    録面を切り換える場合に前記偏心情報に基づいて目標ア
    ドレスに到達するまでの時間が最短である処理を実行す
    る最適処理手段とを備えることを特徴とするディスク装
    置のヘッド位置決め制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のヘッド位置決め制御装
    置であって、 前記最適処理手段は、目標アドレスにアクセスするまで
    の時間が最短で、且つ前記目標アドレスが指示された時
    点で追従している現状トラックから前記目標アドレスに
    応じた目標トラックに追従するまでの時間である前記シ
    ーク時間が最小である処理を最適処理として実行するヘ
    ッド位置決め制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のヘッド位置決め制御装
    置であって、 前記最適処理手段は、前記目標アドレスが指示された時
    点で追従している現状トラックの回転軌跡が、前記目標
    アドレスに応じた目標トラックの回転軌跡と交差するか
    判定し、交差する場合には、前記目標アドレスに応じた
    トラック上のセクタに最初に到達するまでの回転待ち時
    間内に交差するかを判定し、交差しない場合には、更に
    前記回転待ち時間内に前記目標トラックまでシーク可能
    か判定し、シーク可能な場合にはただちに前記目標トラ
    ックにシークさせる処理を最適処理として決定し、それ
    以外の場合には、前記２つのトラックが交差する時点ま
    で前記現状トラックに追従させ、交差した時点で前記目
    標トラックに追従させる処理を最適処理として決定する
    ヘッド位置決め制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
    ヘッド位置決め制御装置であって、 複数のディスク記録面の回転軌跡に関する偏心情報を検
    出するヘッド切り換え情報検出手段を備えるヘッド位置
    決め制御装置。
  5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項に記載の
    ヘッド位置決め制御装置であって、 前記目標アドレスから対応する目標トラックとセクタ位
    置を出力する手段を備え、該手段は、複数のディスク記
    録面の内の１つを基準面とし、前記基準面の各トラック
    と所定のセクタで交差する他のディスク記録面のトラッ
    クを前記基準面の対応するトラックと同じ物理トラック
    番号とし、該同じ物理トラック番号のトラックに連続し
    た論理トラックを割り付けた物理アドレス・論理アドレ
    ステーブルを記憶しているヘッド位置決め制御装置。
  6. 【請求項６】 ディスク面上の半径方向の位置を示すサ
    ーボ情報が記録された記録面を有する複数のディスク
    と、 該複数ディスク記録面にそれぞれ対応して設けられ、該
    複数ディスク記録面に記憶された情報を検出するヘッド
    と、 前記ヘッドが位置する前記ディスク上の位置の前記回転
    中心からの距離を変化させるように前記ヘッドを移動さ
    せるヘッド移動機構と、 ディスクの表面に記憶されたサーボ情報をヘッドが読み
    出し、読み出したサーボ情報に基づいて前記ヘッドの位
    置を検出するヘッド位置検出手段と、 前記ヘッドを移動させる信号を発生するヘッド移動制御
    手段と、 各ディスク記録面の前記サーボ情報により規定されるサ
    ーボ円軌跡の回転中心に対する偏心に応じた偏心情報を
    記憶する偏心情報記憶手段と、 指示された目標アドレスに応じて対象とするディスク記
    録面を切り換える場合に前記偏心情報に基づいて目標ア
    ドレスに到達するまでの時間が最短である処理を実行す
    る最適処理手段とを備えることを特徴とする磁気ディス
    ク装置。
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