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JP3564166B2 - Disk unit - Google Patents
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JP3564166B2 - Disk unit - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディスク面に記録されたサーボ情報の位相を判定してヘッドの位置を検出するディスク装置に関し、特にサーボ情報読出波形のゼロクロスを検出してヘッド位置を検出するディスク装置に関する。
磁気ディスク装置は、回転する磁気ディスクの半径方向に、ヘッドを移動して目標トラックに位置決めし、磁気ヘッドにより磁気ディスクのトラックにデータをリードし、またトラックのデータをライトする記憶装置である。この磁気ディスク装置では、記憶容量の増加と、小型化を進める上で、記録密度、特にトラック密度の向上は不可欠である。
【0002】
また高速化の上でヘッドのシーク時間は、10ミリ前後の性能が要求される。このため、ヘッドの位置決め回路は、高速のプロセッサを用いたデジタル回路が採用されている。このデジタルサーボ回路を用いると、サンプリングタイミングの時だけ位置を検出すれば良く、サーボヘッドの位置検出回路もアナログサーボ位置検出回路とは異なるものが要求されている。
【0003】
【従来の技術】
一般に、広く使用されてきた2相方式のサーボパターンは、磁気ディスクのトラック密度が高くなるに伴い、位置信号の復調回路の周波数帯域が高くなり、ノイズに弱くなるという問題があった。また2相方式のサーボパターンでは、磁気ディスクのサーボ面に記録されたサーボ情報の読取で得た波形のピーク検出を行い、検出したピークの高さにより位置を検出している。しかし、ピークの高さは連続して得られるが、ノイズの影響や、磁気ディスク媒体面のレベル変動が位置の検出量に直接影響してくるという問題もあった。
【0004】
このため、サーボパターンを位相情報として記録し、サーボ情報の位相差により位置を検出方法が米国特許第4,549,232 号明細書、米国特許第4,642,562 号明細書(対応日本国公開特許出願昭和60年第10472号公報)等により提案されている。
図89は従来の位相サーボパターンを示す。位相サーボパターンは、磁気ディスクのサーボ面を0番、1番、2番、3番の4シリンダ単位に分け、各シリンダの円周方向において、各々位相の異なるサーボ情報を記録する。即ち、1つの位相サーボパターンは、第1フィールドEVEN1、第2フィールドODD及び第3フィールドEVEN2に分けられる。第1及び第3フィールドEVEN1,EVEN2には同位相のサーボパターンを記録し、第2フィールドODDには逆位相のパターン記録し、移動するヘッドの位置を第2フィールドODDのセンタ位置で読み取れるようにしている。
【0005】
図90は図91の第1及び第3フィールドEVEN1,EVEN2における位相差の検出を示す。ここで、サーボパターンは、基準クロックの4クロックを1周期として記録されており、これにより、0〜3番のシリンダの4つのシリンダ内での位置を検出できる場合を例にとっている。
基準クロックの基準位相を図の太線で示す位相とすると、ヘッドが2番シリンダのセンタとなる位置600にある時は、クロック基準位相と位相サーボパターンのリードパルスとの位相差は、位相差信号610に示すようにサーボパターン周期の1/2となる。またヘッドが第1シリンダのセンタとなる位置620にある時は、クロック基準位相とサーボパターンのリードパルスとの位相差は、位相差信号630のように1/4周期となる。
【0006】
またヘッドが第3シリンダのセンタとなる位置640にある時は、基準位相とサーボパターンのリードパルスとの位相差は、位相差信号650のように3/4周期となる。更に、ヘッドが0番シリンダのセンタにある時は、クロック基準位相とサーボパターンのリードパルスとの位相差はゼロ又は1周期となる。
図91は第2フィールドODDでの位相差の検出を示す。例えばヘッドが2番シリンダのセンタとなる位置660にある時は、クロック基準位相とサーボパターンのリードパルスとの位相差は、位相差検出信号670のように1/2周期となる。またヘッドが3番シリンダのセンタとなる位置680にある時は、クロック基準位相とサーボパターンのリードパルスとの位相差は、位相差検出信号690のように1/4周期となる。従って、この位相差を検出することにより、磁気ヘッドが、0〜3番シリンダのいずれの位置にあるかを検出できる。
【0007】
この位相サーボパターンを用いヘッド位置検出によれば、サーボ面からの読出波形のピーク検出をしてクロック基準位相に対する位相差を複数回検出し、その平均位相差を位置信号とする。複数回の位相差検出を行うため、位置信号を連続的に得ることはできないが、平均化によってノイズの影響が受けにくい。
またディスク媒体面のレベル変動が、ピーク検出の変動にならない程度であれば、精度の良い位置検出が可能である。更に、ヘッドのデジタル的な位置決め制御においては、サンプリング周期毎に位置情報が得られれば良いため、連続的な情報が必要なく、位相サーボパターンを用いた位置検出が適している。
【0008】
従来の装置では、水晶発振器等の固定位相のクロック源を使用しており、このため、ディスクに回転変動があるとサーボパターンとの位相差を正確に検出できず、位置検出精度が低下する。また水晶発振器は、温度により発振周波数が変動し、このためクロック基準の位相が変動してサーボパターンとの位相差を正確に検出できず、位置検出精度が低下する。
【0009】
また従来装置では、位相差を検出した後の平均値の計算による位置検出処理を専用のプロセッサで行っていたため、シーク速度が早くなるとプロセッサの処理が間に合わなくなり、高速シークが困難であった。更に従来の装置では、ヘッドが0番から3番までの4シリンダの範囲で移動した場合、位相差は0〜1周期(4クロック)の範囲で変化をする。このため、中心の2番シリンダについては、位相差は4クロック分の連続した変化幅があるが、それ以外の0番、1番、3番シリンダでは、位相差の変化幅が少ない。このためコアス制御でのヘッド位置の検出範囲が狭くなり、シーク制御が難しい。
【0010】
このような問題に対し本願発明者にあっては、特願平5−54977号(対応米国特許出願番号第08/194663号)の「ディスク装置のサーボ位置検出装置」を提案している。このディスク装置にあっては、ディスクのサーボ領域の前にタイミング情報を記録したトレーニング領域を設け、クロック発生源であるPLL回路を位相同期させて、ディスクのサーボパターンに同期した基準クロックを発生している。このため、ディスクの回転変動、環境温度変動にかかわらず、規定の位相の基準クロックを発生でき、サーボパターンとの位相差を正確に検出してヘッド位置の検出精度を高めている。
【0011】
また位置信号の検出処理を、第1乃至第3フィールドでヘッド位置に応じてデューティ比率が0〜100%の範囲で変化するデューティパルスに変換し、このデューティーパルスを用いて第1乃至第3フィールドの順番にコンデンサを充電、放電、充電と切替えて積分し、コンデンサの積分電圧としてヘッド位置信号を検出する。
【0012】
ここで位相サーボ情報は第1及び第3フィールドの和が第2フィールドと略同じとなるようにしている。このため目標シリンダへのオントラック状態で、第1乃至第3フィールドのデューティ比は50%,50%,50%となり、積分電圧は零となる。この積分回路によるアナログ的な位置信号の検出により、プロセッサは積分信号をAD変換して読み込むだけでよく、高速シークに対応した位置検出ができる。
【0013】
更に、複数の位相の異なる基準クロックから目標シリンダに対応した基準クロックを選択する所謂シリンダ切替を自動的に行うことで、0番から3番シリンダのいずれが目標シリンダとなっても、常に目標シリンダがセンタシリンダとして±2シリンダの範囲で変化する位置信号が得られ、コアス制御およびオントラック制御を確実にする。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既に提案したディスク装置にあっては、サーボヘッドから得られた位相サーボ情報の読取信号のピークを検出してヘッドの位置信号を作成しているが、ピーク検出では、ノイズに弱く、ジッタが発生し易いという問題がある。即ち、ピーク検出は、サーボヘッドから得られた読取信号をレベルスライスした後に微分することで作成している。このため、読取波形に混入するノイズにより誤ったタイミングでピーク検出が行われ、位相のゆらぎとなるジッタが発生し易く、結果としてヘッドの位置決め精度が低下する問題がある。
【0015】
また既に提案したディスク装置にあっては、オントラック中のサーボ情報から得られるデューティ信号は、第1乃至第3フィールドでデューティ比50%、50%、50%が理想であるが、実際には回路の遅延により50%とはならない。
このためオントラック状態でデューティ比が例えば40%、40%、40%となってデューティパルスが痩せたり、デューティ比が60%、60%、60%となってデューティパルスが太ったりする。
【0016】
オントラック制御において、ヘッドは、
(偶数フィールド)−(奇数フィールド)=0
の条件でオントラックするため、デューティ比が常に60%あるいは40%でもオントックの精度に問題はない。しかし、シーク動作を行ったとき、オントック時に50%であれば、−50%〜+50%の範囲でシークできるのに対し、例えばオントラック時に40%では−40%〜+60%の範囲でしかシークできず、高速シークに対するマージンが減少する問題がある。
【0017】
またアナログ積分回路を使用しているため、コンデンサの充電電流と放電電流との間に誤差が生じたり、デューティ比50%でも積分電圧が零にならずに、位置検出精度を低下させる要因となる。
一方、位相サーボパターンにあっては、例えば目標シリンダを中心とした前後2シリンダとなる4シリンダの範囲での位置検出しかできないため、位置検出のサンプリング周期毎の移動シリンダ数で定義されるヘッド移動速度を、4シリンダ以内に抑えなければならず、シーク速度が制限され、高速シークできない問題があった。
【0018】
またサンプリング周期毎にヘッド位置を検出する場合のコアス制御にあっては、前回と今回のヘッド位置から次のヘッド位置を予測して目標速度を設定している。しかし、コアス制御は加速、定速、減速という目標速度パターンに従って行っていることから、単純な速度に基づく予測だけでは、予測位置と実際の位置とのずれが大きくなり、位置予測に失敗してシークエラーになる恐れが高い。
【0019】
更に、従来の2相サーボパターンを使用したディスク装置は、サーマルオフセット測定やヨー角オフセット測定を実現するために、データ面の特定シリンダにサーボ情報を記録しているが、位相サーボパターンを使用した場合にも同様にデータ面の特定シリンダに位相サーボパターンを記録する必要がある。
この場合、サーボ面のサーボ情報を読取るサーボヘッドに対し、データ面の読み書きを行なうデータヘッドはライトヘッドとリードヘッドの2つを備えており、特にリードヘッドには磁気抵抗素子を用いた小型のMRヘッドを使用している。このためサーボ面と同じ位相サーボパターンをデータ面に記録しても、小型のMRヘッドによる読取信号から連続的なヘッド位置信号が得られない問題がある。
【0020】
これ以外にも、ヨー角オフセットの測定と補正、ボイスコイルモータ(VCM)の駆動系統に設けたDAコンバータに対するセンタ値の調整、パワーオンスタートに伴う初期化処理としてのリゼロ動作、サーボ系の最適状態への自動調整、イレーズ時のオントラックスライス値の適正化等、ディスク装置の性能を確保するための種々の課題を解決しなければならない。
【0021】
本発明の目的は、ノイズやジッタに強い位相サーボ情報を用いた位置検出ができるディスク装置を提供する。
本発明の他の目的は、回路遅延があってもオントラック状態でデューティ比50%のデューティパルスが得られるようにしたディスク装置を提供する。
本発明の目的は、積分動作に関する各種の誤差を除去して積分回路を最適状態に維持するディスク装置を提供する。
【0022】
本発明の他の目的は、サンプル周期あたり4シリンダを越えるヘッド移動速度の高速シークを可能とするディクス装置を提供する。
本発明の他の目的は、ヘッド移動に伴なう位置予測が正確できるディスク装置を提供する。
本発明の他の目的は、データヘッドに設けている小型のMRヘッド(リードヘッド)に適合した位相サーボパターンをデータ面に記録するディスク装置を提供する。
【0023】
本発明の他の目的は、データ面のユーザ領域の特定シリンダに、位相サーボ情報を使用してデービット0,1をヘッド位置検出回路部を使用して読み書きできるようにしたディスク装置を提供する。
本発明の他の目的は、データヘッドを最インナーと最アウタにヘッドアームで回動して位置決めしたときのリードヘッドのヨー角オフセットを測定して補正可能としたディスク装置を提供する。
【0024】
【課題を解決するための手段】
図1(A)は本発明の原理説明図である。
まず本発明のディスク装置は、ディスク媒体のサーボ面に位相サーボ情報を記録している。即ち、サーボ面の4シリンダを1単位として各シリンダの円周方向に配置した複数のサーボフレームを配置する。各サーボフレームには、トレーニング領域、マーカー領域、インデックス・ガードバンド領域びサーボ領域が設けられる。
【0025】
サーボ領域は、図1(B)に示すように、第1フィールド(EVEN1)、第2フィールド(ODD1)、第3フィールド(ODD2)、及び第4フィールド(EVEN2)に分けられる。第1及び第4フィールド(EVEN1,2)には位置の位相変化を有するサーボ情報を記録する。第2及び第3フィールド(ODD1,2) に逆の位相変化を有するサーボ情報を記録する。
【0026】
サーボ領域の回転方向前方となるトレーニング領域にはタイミング情報を記録し、マーカー領域にはサーボ領域を確定するマーカー情報を記録する。更に、カードバンド・インデックス領域にはインデックス情報とカードバンド情報を同時に複数組記録する。インデックス・ガードバンド領域については複数組のインデックス情報とカードバンド情報の読取結果の多数決により各情報を検出する。
【0027】
サーボヘッド手段18で読取ったサーボフレームの読取信号からは、リードパルス検出手段3によってリードパルスが検出される。リードパルス検出手段3は例えばピーク検出手段100とゼロクロス検出手段112で構成される。ピーク検出手段100は、トレーニング領域のタイミング信号、マーカー領域のマーカー信号、およびインデックス・カードバンド領域のインデックス信号とガードバンド信号の読取波形のピークタイミングを検出してリードパルス(ピーク検出パルス)を発生する。
【0028】
ここでリードパルス検出手段3としては、トレーニング領域、マーカー領域、インデックス・カードバンド領域、及びサーボ領域の全ての読取信号についてゼロクロス検出としてもよいし、全ての読取信号についてピーク検出としてもよい。
クロック発生手段102は、トレーニング領域のタイミング信号に位相同期した基準位相をもつ基準クロックを発生する。
マスタクロック作成手段110は、クロック発生手段102からの基準クロックを基準位相として床なる位相をもつ複数のマスタクロックを作成し、その中から、サーボヘッド手段18がオントラックする目標シリンダに対応した位相のマスタクロックを選択して出力する(シリンダ切替機能)。
【0029】
ヘッド位置信号の検出は、デューティパルス作成手段120でマスタクロックの基準位相からゼロクロス検出パルスまでの位相差に対応したデューティ比をもつデューティパルスを発生する。積分手段124は、デューティパルスを積分してサーボヘッド手段18の位置を示す位置信号を発生する。
更に、電源投入直後の初期化処理において、特定の目標シリンダに対するサーボヘッド手段18のオントラック状態で、デューティパルスのデューティ比を測定するデューティ測定手段1が設けられる。デューティ測定手段1は、サーボ情報の第2及び第3フィールドに対応したデューティパルスを反転して積分手段124に出力することでデューティ比を示す積分信号を得ることができる。
【0030】
デューティ測定手段1の測定結果は、デューティ調整手段2に与えられ、デューティパルスのデューティ比を目標シリンダのオントラック状態で50%に調整させる。デューティ調整手段2は、マスタクロックの基準タイミングを遅延させてデューティ比を低下させる第1遅延手段108と、ゼロクロス検出パルスのタイミングを遅延させてデューティ比を増加させる第2遅延手段114とで構成される。
【0031】
第1遅延手段108は、基準クロックの1周期内で所定時間ずつ段階的にマスタクロックを遅延させるシフト回路を備え、シフト回路のいずれか1つのシフト段出力を選択してマスタクロックに希望する遅延量を与える。
第2遅延手段114は、遅延量が決った複数の遅延素子(ディレイライン)を備え、複数の遅延素子を直列に選択接続してゼロクロス検出パルスクロックに希望する遅延量を与える。
【0032】
このデューティパルスのデューティ比率を50%とする調整は、データ面に記録されたサーボ情報によるヘッド位置の検出についてもそのまま適用される。即ち、選択手段116によってサーボヘッド手段20からデータヘッド手段18に切替えた状態で同様にデューティ比率を測定し、デューティ比を50%に遅延調整する。
【0033】
積分手段124の回路調整のため積分誤差を測定する積分誤差測定手段とその補正手段が設けられる。積分誤差測定手段は、パワーオンスタートの初期化処理の際に、サーボヘッド手段18をサーボ面の任意の目標シリンダ位置へのオントラック状態に相当するデューティパルスを積分手段124に擬似的に供給して積分誤差を測定する。具体的には、サーボ情報の第1フィルド乃至第4フィールドが全てデューティ比50%となるデューティパルスを擬似的に発生してデューティパルス作成手段120にゼロクロス検出パルス(リードパルス)として供給する。積分誤差補正手段は、初期化処理終了後に、積分手段124から得られた位置信号を、測定した積分誤差で補正して正しい位置信号を求める。
【0034】
また1シリンダ当りのヘッド移動量を示すシリンダゲインを測定するため、パワーオンスタートの初期化処理の際に、サーボヘッド手段18を任意の目標シリンダにオントラックしたと同等なデューティパルスの発生から、一方向に1シリンダ移動したと同等なデューティパルスの発生、または逆方向に1シリンダ移動したと同等なデューティパルスの発生に切替え、それぞれ積分手段124で位置変化を測定させる。そして、これらの測定結果に基づき1シリンダ当りの位置変化量を求めて初期化処理後のヘッド位置決め制御に使用するシリンダゲインとして設定する。
【0035】
具体的には、デューティパルス作成手段120に、目標シリンダ位置でサーボ情報の第1フィルド乃至第4フィールドが全てデューティ比50%となるデューティパルスを発生させ、−1シリンダ移動した位置でデューティ比25%、75%、75%、25%と変化するデューティパルスを発生させ、また+1シリンダ移動した位置でデューティ比75%、25%、25%、75%と変化するデューティパルスを発生させる。
【0036】
一方、離散的に得られるヘッド位置検出信号を用いたシーク制御を実現するため、シーク時にヘッド移動速度を位置信号が作成されるサンプリング周期毎に検出する速度検出手段と、サンプリング周期毎に次のサンプリング時点におけるヘッド位置を予測し、クロック選択手段110に位置予測で得られた目標シリンダに対応した位相の基準クロックを選択させる位置予測手段とを設ける。
【0037】
シーク制御時に位置予測手段は、ヘッド移動速度に応じてサーボ領域の第1乃至第4フィールドの各々で目標シリンダを切替えて対応する位相のマスタクロックを選択させる。この目標シリンダの切替えは、ヘッド移動速度が高いほど第1乃至第4フィールドでの切替段数と各切替毎の目標シリンダの変化数を増加させる。
【0038】
位置予測手段は、サンプリング周期の移動シリンダ数で定義されるヘッド移動速度がサーボ情報の繰り返しシリンダ数以内の場合、第1乃至第4フィールドで目標シリンダを切替えずに対応する位相のマスタクロックを選択させる。即ち、サーボ情報の繰り返しシリンダ数が4シリンダの場合、ヘッド移動速度が−4シリンダ乃至+4シリンダであれば、第1乃至第4フィールドで目標シリンダを切替えずに中心の目標シリンダに対応する位相のマスタクロックを選択させる。
【0039】
サンプリング周期の移動シリンダ数で定義されるヘッド移動速度がサーボ情報の繰り返しシリンダ数を越えた場合、第1及び第2フィールドと第3及び第4フィールドとに分けて目標シリンダを2段階に切替えて対応する位相のマスタクロックを選択させる。例えば、サーボ情報の繰り返しシリンダ数が4シリンダの場合、ヘッド移動速度が−2シリンダ乃至+6シリンダであれば、第1及び第2フィールドで中心シリンダに対し1シリンダ少ない目標シリンダに切替え、さらに第3及び第4フィールドでは中心シリンダに対し1シリンダ多い目標シリンダに切替えて各々対応する位相のマスタクロックを選択させる。
【0040】
更にヘッド移動速度が高速化した場合は、第1乃至第4フィールドの各々に分けて目標シリンダを4段階に切替えて対応する位相のマスタクロックを選択させる。この場合、速度増加に伴い、ヘッド移動方向の切替シリンダ数を1,2,3・・・と増加させればよい。
シーク制御における位置予測の精度を向上するため、位置予測手段は、ヘッド移動の加速度を検出して次のサンプリング時点のヘッド位置を予測する。この加速度を含めた予測は、例えばヘッド駆動電流に基づいてヘッド加速度に依存した移動シリンダ数を現在位置に加算して予測位置を算出する。
【0041】
本発明は、またデータ面に対するサーボ情報を書込むため、データ面サーボ情報書込手段が設けられる。データ面サーボ情報書込手段は、データ面の特定シリンダの円周方向に配置した複数のサーボフレームの各々に、4フィールドに分割された内の第1及び第4フィールド(EVEN1,2)に位置の位相変化を有するサーボ情報を記録すると共に第2及び第3フィールド(ODD1,2)に逆の位相変化を有するサーボ情報を記録してサーボ領域を形成する。
【0042】
ここでサーボヘッドに対しデータヘッドのリードヘッドには小型のMRヘッドを使用しているため、サーボ面と同じサーボ情報を記録してもヘッド移動に伴ってリニアに変化する位置信号は得られない。
そこで、例えばサーボ面に0.5シリンダピッチでサーボ情報を記録している場合、データ面サーボ情報書込手段は、データ面にサーボ面と同じ0.5シリンダピッチでサーボ情報を書込み、且つ、第1フィールド(EVEN1)と第4フィールド(EVEN2)のサーボ情報、及び第2フィールド(ODD1)と第3フィールド(ODD2)の位相情報の各々を、0.25シリンダピッチだけずらして書込む。
【0043】
このようなサーボ面に対するサーボ情報の書込みを可能とするため、基準クロックの立上がりと立下がりに同期した16位相分の書込パルスを発生し、0.25シリンダずつシークしながら、各シリンダ位置に対応した第1乃至第4フィールドの位相番号の書込パルスを選択してサーボパターンを書込む。
一般的には、サーボ面に記録したサーボ情報のシリンダ繰り返し数をNとした場合、データ面サーボ情報書込手段は、基準クロックを1/Nに分周した書込パルスを基準クロックに対し1/4N周期分ずつ位相を異ならせた4N種類の書込パルスを発生し、書込パルスの中から書込シリンダで特定される所定の位相の書込パルスを選択し、データ面のサーボ領域にサーボ面のサーボ情報に対応したサーボ情報を書込ませる。
【0044】
データ面に対するサーボ情報は、データ面のユーザ領域を外れた外周シリンダにデータ面のオフトラック測定に使用するために書込む。またヘッド駆動機構のヨー角オフセットの測定に使用するため、更に最後インナのシリンダにもサーボ情報を書込む。
ヨー角オフセット測定は、パワーオンスタートの初期化処理の際に、ライトヘッドとリードヘッドを一体に備えたデータヘッド手段を、サーボ面のサーボ情報に基づいてデータ面の外周シリンダ及び内周シリンダの各々にデータヘッド手段を位置決めし、各シリンダのサーボ情報に基づきヘッドアームの回動に伴うリードヘッドのヨー角オフセットを測定する。
【0045】
測定した内周と外周の各ヨー角オフセットは、補間計算により各シリンダ位置でのヨー角オフセットを求める補間計算に使用され、リンダアドレスをインデックスとした補正テーブルを作成する。補正テーブルは、所定のシリンダ数単位にヨー角オフセットを格納してもよい。
ヨー角オフセット補正は、例えばデータ面のリードエラー発生時にヨー角オフセットを補正してリトライ動作させる。
【0046】
本発明は、データ面に位置する位相サーボパターンの書込み読出し機能を使用して、データビット0,1を2種類のサーボパターンに変換して読み書きする。この機能を実現するため、テータ面のユーザ領域を外れた特定シリンダに、サーボ情報を使用してデータを書込むデータ書込手段と、データ書込手段で書込まれたサーボ情報を読出してデータを復元するデータ読出手段が設けられる。
【0047】
データ書込手段は、書込データビット0,1に対応して第1及び第4フィールドのデューティ比と第2及び第3フィールドのデューティ比の異なるデューティパルスを使用してサーボ情報を書込む。
例えば、書込データビット0に対応して、第1乃至第4フィールドのデューティ比が25%、75%、75%、25%のデューティパルスを書込む。またデータビット1として第1乃至第4フィールドのデューティ比が75%、25%、25%、75%のデューティパルスを使用してサーボ情報を書込む。
【0048】
データ読出手段は、データ面のサーボ情報の読取信号をデューティパルス作成手段120に供給してデューティパルスを発生し、更に積分手段120でデューティパルスを積分して得た信号からデータビット0又は1を復元する。
また本発明のディスク装置にあっては、VCM用のDA変換器の変換信号を、その中点を与える参照電圧に対する極性と大きさに応じてVCMに駆動電流を供給しており、DA変換したセンタ値と参照電圧との間に誤差がある。そこで、パワーオンスタートの初期化処理の際に、DA変換器に対するヘッド駆動データをセンタ値から変化させ、AD変換信号が参照電圧に一致するまでの誤差を求め、初期化処理後にDA変換器に出力するヘッド駆動データから測定センタ誤差を除去するように補正する。
【0049】
またサーボ系統の自動調整のため、シーク動作によりコアス制御からファイン制御に切替えるまでのコアス時間を、速度制御に使用する目標速度パターンの加減速を決めるゲインを調整値として可変しながら測定する。またシーク動作でフアイン制御に切替えてからオントラックするまでの位置誤差の絶対積分値を、速度制御に使用する目標速度パターンの加減速を決めるゲインを調整値として可変しながら測定する。
【0050】
そして、測定で得られたコアス時間と位置誤差の絶対積分値の和を評価関数として、最小値となる調整値を最適値として検出してサーボ系を自動調整する。
更に、イレーズ時にオントラック状態を判定するオントラック・スライス値を、リード及びライト時のオントラック・スライス値に対し拡大した値に変更する。
【0051】
【作用】
このような本発明のディスク装置によれば次の作用が得られる。
サーボ情報の読取信号に対しゼロクロス検出によりサーボリードパルスを検出しているため、ピーク検出のようなノイズによるジッタを起こすことなく、正確にヘッド位置を検出できる。
【0052】
また基準クロックがピーク検出で同期制御され、サーボ情報がゼロクロスで検出されることで、オントラック時の位相差検出に基づくデューティパルスが50%から必然的に外れるが、デューティ比を測定して50%となるように遅延調整することで、オントラック時に積分回路で得られる位置信号のオフセットを除去できる。この遅延調整は同時に回路遅延によるデューティ比のずれを補正する。
【0053】
また積分回路のバラツキに積分誤差信号を測定してAD変換した位置データから除去する補正を行うことで、より高精度の位置検出ができる。
またシーク時のヘッド速度に応じた第1乃至第4フィールドでのシリンダ切替えにより、位置信号の検出限界である±4シリンダの範囲を越えるヘッド速度であっても正確にヘッド位置を検出して高速シークを実現できる。
【0054】
また加速度によるヘッド位置の変化を含めることで、より正確な位置予測ができ、位置予測が大きくずれることによるシークエラーを防止できる。
またサーボヘッドに対し小型のリードヘッドを使用しているデータ面に、リードヘッドのコア幅に適合した固有の位相サーボパターンを書込むことで、データ面のオフトラック測定やヨー角オフセット測定を可能にし、各測定結果に基づく補正処理を行うことができる。
【0055】
またデータビット0,1に対応した2種類のサーボ情報を利用してデータ面のユーザ領域以外の空き領域に、上位装置からのアクセスから独立してデータを読み書きすることで、ディスク装置単体でも装置構成や調整等に最小限必要な情報を読み書きすることができる。
更に、VCM用のセンタ値の調整、サーボ系統の調整値の最適化、イレーズ時のオントラック・スライス値の拡大等により、ディスク装置の性能をより一層引き上げることができる。
【0056】
【実施例】
<目 次>
1.ハードウェア構成
2.ディスク装置の機能構成
3.サーボ面の位相サーボパターン
(1)位置信号作成回路
(2)サーボフレーム
(3)位相サーボパターン
(4)位相サーボパターンの書込み
(5)位相サーボパターンの読出しによる位置検出
4.デューティ比の測定と遅延調整
(1)積分回路
(2)オントラック時のデューティ比のずれ
(3)デューティ比測定
(4)デューティ比の遅延調整
5.積分回路の調整
6.加速度成分を含む位置予測
7.シーク速度によるシリンダ切替え
8.データ面の位相サーボパターン
9.データ面への位相サーボパータンによるリード/ライト
10.ヨー角オフセットの測定と補正
11.VCM用DAコンバータのセンタ値調整
12.リゼロ動作
13.サーボ系の自動調整
14.イレーズ時のオントラックスライス値の拡大
15.その他
1.ハードウェア構成
図2は本発明のディスク装置の全体的な構成を示す。本発明のディスク装置は、ディスクエンクロージャ10とドライブコントローラ12で構成される。ディスクエンクロージャ10にはディスクを回転するスピンドルモータ14、ヘッドを移動するボイスコイルモータ(以下、「VCM」という)16が設けられる。また、磁気ディスクのサーボ面の情報を読み出すため、サーボヘッド18とサーボヘッドIC22が設けられる。
【0057】
更に、複数のデータ面の情報を読み書きするため、データヘッド20−1〜20−nとデータヘッドIC24が設けられる。データヘッド20−1〜20−nのそれぞれは、ヘッド部にライトヘッドとリードヘッドを一体に備えている。ライトヘッドとしては磁気ヘッドを使用し、またリードヘッドとしては磁気抵抗素子を用いたMRヘッドを使用している。
【0058】
ここで、サーボヘッド18、データヘッド20−1〜20−nに設けているライトヘッドおよびリードヘッドの各コア幅は、サーボヘッド18が最も大きく、次にライトヘッドのコア幅が大く、リードヘッド(MRヘッド)のコア幅が最も小さい関係にある。例えば、データ面のトラックピッチを7μmとすると、サーボヘッド18のコア幅はトラックピッチにほぼ等しい7μmとなる。これに対し、データヘッドに設けているライトヘッドは6μmのコア幅であり、更にリードヘッドとしてのMRヘッドのコア幅はその半分の3μm程度となる。
【0059】
ドライブコントローラ12には全体的な制御部として制御プロセッサ26が設けられる。制御プロセッサ26はインタフェース回路28を介して上位のディスクコントロールユニットに結合され、シークコマンド、リードコマンド、ライトコマンドなどの各種のコマンドを受領して、対応する処理を実行する。
制御プロセッサ26の配下にはヘッド位置決め制御を実行するドライブプロセッサ30が設けられる。ドライブプロセッサ30としては、デジタル・シグナルプロセッサを使用している。ドライブプロセッサ30に対するヘッド位置検出のため、位置信号作成回路36が設けられる。
【0060】
位置信号作成回路36にはサーボヘッド18の読取信号が入力されている。本発明にあっては、ディスク媒体のデータ面に位相サーボ情報を記録しており、この位相サーボ情報の読取信号に基づき、位置信号作成回路36はヘッド位置を示す位置検出信号を作成する。位置信号作成回路36からの位置信号はADコンバータ38でデジタルデータに変換されてドライブプロセッサ30に取り込まれる。
【0061】
ドライブプロセッサ30はDAコンバータ32およびドライバ34を介してスピンドルモータ14を制御する。また、DAコンバータ40およびドライバ42を介してVCM16を駆動して、ヘッドの位置制御を行う。ドライブプロセッサ30によるヘッドの位置決め制御は、シークコマンドに基づいてヘッドを目的シリンダに移動させるシーク制御と、目的シリンダへのヘッドの到達でオントラック状態を維持するオントラック制御を行う。
【0062】
ここで、シーク制御はコアス制御とファイン制御で構成される。コアス制御は目標速度パターンに従ってヘッドを目的シリンダの直前に移動させる制御である。ファイン制御はコアス制御により目的シリンダの直前、例えば0.5シリンダ前に到達したときに、速度制御から位置サーボ制御に切り替えて、目的シリンダにヘッドを引き込む制御である。
【0063】
一方、ディスク媒体のデータ面に対するデータのリードライトを行うため、符号化/復号化回路44、復調回路48およびバイアス電流制御回路46が設けられる。これらのリードライト系の回路は、公知の回路がそのまま使用できる。
更に本発明にあっては、ディスク媒体のデータ面の特定シリンダ即ちユーザ領域に対し、インナ側の端部に位置するインナガードバンド領域およびアウタ側に位置するアウタガードバンド領域に、サーボ面の位相サーボパターンに対応した同等な位相サーボパターンを記録している。このデータ面の位相サーボパターンを、データヘッドに設けているリードヘッドで読み出してヘッド位置を検出するため、データヘッド24からのリードヘッドの読取信号を復調回路48を経由して位置信号作成回路36に供給している。
【0064】
図3は図2に示した本発明のディスク装置におけるディスクエンクロージャ10の装置構造を一部破断して示す。図3において、ディスクエンクロージャ10のケース52内には、11枚の磁気ディスク50−1〜50−11が回転軸54の支持により回転自在に組み込まれており、下部に設けたスピンドルモータ(図示せず)により回転駆動される。
【0065】
磁気ディスク50−1〜50−11の右側にはヘッドアクチュエータ58が設置され、先端に設けているヘッドを磁気ディスク50−1〜50−11の各媒体面の半径方向に一体に移動可能としている。この実施例にあっては、磁気ディスク50−1〜50−11としては5.25インチの径のものを使用している。
図4は図3のヘッドアクチュエータ58の縦断面を磁気ディスクと共に示している。ヘッドアクチュエータ58は固定設置されるシャフト60に対し上下のベアリング56−1,56−2を介してブロック62を回転自在に装着している。ブロック62の右側にはVCM16のコイル64が装着される。ブロック62の左側には、11本のアーム66−1〜66−11が一体に延在される。アーム66−1〜66−11の先端には、一対のスプリングアームを介して2個のヘッドを支持している。
【0066】
この実施例にあっては、11枚の磁気ディスク50−1〜50−11に対し20個のヘッドを設けている。ヘッドのうち、上側の9つのヘッドがデータヘッド20−1〜20−9であり、続いてサーボヘッド18を設けている。サーボヘッド18に続く残り10個のヘッドがデータヘッド20−10〜20−19である。
【0067】
データヘッド20−1〜20−19が相対する磁気ディスク50−1〜50−11のディスク面が、データの読み書きに使用されるデータ面となる。これに対し、サーボヘッド18が位置する磁気ディスク50−6の上側の媒体面が全トラックにサーボ情報を記録したサーボ面となる。このサーボ面に、本発明にあっては位相サーボパターンが記録されている。
【0068】
また、磁気ディスク50−1〜50−11の中央の磁気ディスク50−6のサーボヘッド18に相対する媒体面をサーボ面とする理由は、サーボ面が中央に位置することで、最も遠い磁気ディスク50−1,50−11までの距離を最小とし、温度変化による機械的な変形によるサーボ面に対する各データ面における位置変動としてのオフセット量を最小にするためである。
2.ディスク装置の機能構成
図5は、図2のドライブコントローラ12に設けたドライブプロセッサ30のプロセッサ制御により実現される本発明のディスク装置におけるヘッドの位置決め制御を中心とした各種の制御機能を示している。
【0069】
尚、図5にあっては、ドライブプロセッサ30の制御機能に直接関連するハードウェアとして、VCM16、サーボヘッド18、データヘッド20、VCM16用のDAコンバータ32、位置信号作成回路36およびADコンバータ38を示している。このうち、データヘッドについては、実際には複数のデータヘッドを設けているが、説明を簡単にするため、1つのデータヘッド20を代表して示している。また、位置信号作成回路36はサーボ面の位相サーボパターンまたはデータ面の位相サーボパターンから位置信号を作成することから、この切替えを仮想的な切替スイッチ68により示している。
【0070】
ドライブコントローラ12のドライブプロセッサ30には、本発明の制御機能を実現する処理部として、サーボ系自動調整部70、データ面位相情報書込部70、データ面ビットデータ書込読出部74、ヨー角オフセット測定部76、ヨー角オフセット補正部78、VCM用DACセンタ値調整部80、リゼロ処理部82、デューティ遅延調整処理部84、積分回路調整処理部86、シーク制御部88の機能であるシリンダ切替制御部90、位置予測処理部92、サーマルオフセット測定部94、サーマルオフセット補正部96、更にパディング処理部98を設けている。このドライブプロセッサ30に設けられた各処理部の詳細は後の説明で明らかにされるが、概略を説明すると次のようになる。
【0071】
サーボ系自動調整部70は、サーボ面にサーボライタなどの専用装置により位相サーボパターンの書込みが終了した生産工程の最終段階で、コアス制御に使用する目標速度パターンにおける加速時と減速時のそれぞれにおける傾き(速度ゲイン)を決める調整値を、シーク制御のシミュレーションを通じて最適値に調整する。
【0072】
データ面サーボ情報書込手段としてのデータ面位相情報書込部72は、データヘッド20に設けているライトヘッド(磁気ヘッド)を使用して、データ面のインナガードバンドおよびアウタガードバンドの特定シリンダに、サーボ面のサーボ情報に対応するデータヘッドのリードヘッド(MRヘッド)の読出しで位置信号を作成可能なデータ面固有の位相サーボパターンを書き込む。このデータ面に対する位相サーボパターンの書込みも、ディスク装置の最終製造工程で行われる。
【0073】
位相サーボ情報を利用したデータ書込手段およびデータ読出手段としてのデータ面ビットデータ書込読出部は、図2に示したドライブコントローラ12が上位のディスクコントロールユニットに結合されていない単体状態でディスク装置の各種の設定データや機番などのデータをデータ面のユーザ領域以外の空き領域に位相サーボ情報の書込および読出機能を利用して読み書きする。このデータ面ビットデータ書込読出部74による機能も、ディスク装置の生産工程における最終段階あるいは設置現場におけるシステム構築時に利用される。
【0074】
ヨー角オフセット測定手段としてのヨー角オフセット測定部76は、データ面位相情報書込部74によりデータ面のインナガードバンド領域およびアウタガードバンド領域に書き込まれた位相サーボパターンを利用して、VCM16の駆動によるヘッドの最インナおよび最アウタ位置でのオフセット即ちヨー角オフセットを測定する。
【0075】
ヨー角オフセット補正手段としてのヨー角オフセット補正部78はヨー角オフセット測定部76の測定結果に基づき、データ面のリードヘッドによる読出しの際にリードヘッドのオフセットを補正する。ヨー角オフセット測定部76による測定処理は、パワーオンスタートによる初期化処理の際に行われる。
VCM用DACセンタ値調整部80は、VCM16に駆動電流を流すために使用するDAコンバータ32のセンタ値をパワーオンスタートの初期化処理の際に調整する。
【0076】
リゼロ処理部82は、パワーオンスタートによる初期化処理で、例えば最インナのコンタクト・スタート・ストップ領域に位置していたヘッドを最アウタのリゼロ動作を行う。
デューティ測定手段およびデューティ調整手段を構成するデューティ遅延調整処理部84は、位相サーボ情報の読取信号の検出をゼロクロス検出としたことに伴う位置信号作成回路36でオントラック時に発生するデューティパルスのデューティ比が50%からずれる点を調整して、常にオントラック状態でデューティ比50%のデューティパルスを作成できるようにする。
【0077】
積分回路調整処理部86は、位置信号作成回路36に設けているデューティパルスに基づく積分動作を行う積分回路の積分誤差の調整(積分誤差調整手段)と、1シリンダ当たりのヘッド位置信号の変化量を示すシリンダゲインの計測を行う(測定手段及びシリンダゲイン設定手段)。
シーク制御部88の機能として設けたシリンダ切替制御部90は、位置信号作成回路36で位置信号を作成するために使用する擬似クロックを決める目的シリンダの切替えをシーク速度に基づいて行う。位置予測手段としての位置予測処理部92は、位置信号作成回路36で次のサンプリング時にヘッドが位置する目標シリンダを知って、対応するマスタクロックに切り替える必要があることから、この次のサンプリング時における位置予測につき、速度に加えて加速度を含めて正確な位置予測を行う。
【0078】
ここで、本発明のシーク制御部88にあっては、従来の2相位相サーボによるヘッド位置制御のようにトラッククロッシングパルスを使用せず、位置信号作成回路36の位置信号の作成周期で決まる所定のサンプリング周期ごとに離散的に得られるヘッド位置信号を使用してコアス制御(速度制御)を行っている。
このようなトラッククロッシングパルスを使用しないコアス制御については、同一出願人による平成3年6月27日付で国際出願した国際出願番号W092/11636による「ディスクドライブのヘッド位置決め制御装置およびその制御方法」の明細書に記載されている。
【0079】
簡単に説明すると、ドライブプロセッサ30が今回のヘッド位置と前回のヘッド位置からヘッド移動速度を求め、次のサンプリング時のヘッド位置を予測し、目標シリンダに対する残りシリンダ数を算出する。そして、残りシリンダ数により予め設定された目標速度パターンから目標速度を求め、そのときの実速度と目標速度との差に対応するVCM16の電流値を算出し、DAコンバータ32を介してVCM16を駆動する。
【0080】
サーマルオフセット測定部94はデータ面のアウタガードバンド領域に書き込まれた位相サーボパターンにデータヘッドをシークし、装置の温度変動に伴うシリンダ1周分のオフセットを例えば均等に16箇所検出して、各回転位置をアドレスとしたサーマルオフセット補正テーブルを作成する。
サーマルオフセット補正部96はサーマルオフセット測定部94により作成された補正テーブルを使用し、オントラック制御の際にDAコンバータ32に出力する位置制御信号を補正する。サーマルオフセット測定部94による測定処理は、パワーオンスタート時とそれ以降については所定のタイムスケジュールに従って行うようにしてもよいが、本発明にあっては、ディスク装置がコマンドを受領しないアイドル状態を監視し、コマンド受領がないと見做したときにサーマルオフセット処理を実行するようにしている。
【0081】
パディング処理部98は上位のディスクコントロールユニットから特定のシリンダに対するイレーズコマンドを受領した際に、イレーズ動作におけるヘッド位置決め信号の許容範囲を示すオントラックスライス値を通常のリード動作やライト動作に対し拡大したオントラックスライス値に変更し、オフトラックが大きい場合にあっても、隣接トラックを消去しない範囲で可能な限りイレーズ動作を継続させる。
【0082】
図6は図5のドライブプロセッサ30に示した処理部のうち、製品出荷前の組立工程の最終段階で行う一連の処理を示している。即ち、製品出荷前の生産工程の最終段階にあっては、まずステップS100で、サーボ面に対する位相サーボパターンの書込処理を行う。この位相サーボパターンの書込処理は、専用のサーボライタを使用して通常行われる。サーボ面に対する位相サーボパターンの書込みが済むと、次にステップS200で、サーボ系自動調整部70を使用してサーボ系の自動調整処理、即ちコアス制御における目標速度パターンの加減速の傾きを決める調整値の最適化調整処理を行う。
【0083】
サーボ系の自動調整処理が済むと、ステップS300で、データ面位相情報書込部72を使用してデータ面に対する位相サーボパターンの書込処理を行う。続いてステップS400で、データ面ビットデータ書込読出部74を使用してデータ面のアウタガードバンド領域(OGB1及びインナガードバンド領域(IGB1)の空きシリンダに対しディスク装置単体で必要な各種のデータを位相サーボパターンを利用して書き込む書込処理を行う。
【0084】
続いてステップS500において、位相サーボパターンを書き込んでいるデータ面のインナガードバンド領域(IGB1)およびアウタガードバンド領域(OGB1)に順次データヘッドをシークし、最インナと最アウタにおけるデータヘッドに設けているリードヘッド(MRヘッド)のヨー角オフセットを測定して、その直線補間により各ユーザシリンダ位置におけるヨー角オフセットを求めて補正テーブルを作成するヨー角オフセット処理を行う。
【0085】
以上が製品出荷前の組立工程の最終段階における処理であり、これ以外の処理はディスク装置設置後のパワーオンスタートに伴う初期化処理および初期化処理終了後の上位コマンドに基づくシーク制御、リードライトを通じて行われる。
図7は本発明のディスク装置の運用状態における全体的な処理動作を示している。図7において、ディスク装置の電源投入によるパワーオンスタートが行われると、まずステップS1で、プログラムロード初期化診断などを含む基本的な初期化処理を行う。続いてステップS2で、VCM用DACセンタ調整部80によるVCM用のDAコンバータ32のセンタ調整処理を行う。
【0086】
次にステップS3で、リゼロ処理部82を起動してヘッドをアウタガードバンド領域(OGB1)にシークしてシリンダアドレスの絶対値を求めるリゼロ動作を行う。次にステップS4に進み、デューティ遅延調整処理部84を使用して位置信号作成回路36におけるオントラック時のデューティパルスのデューティ比を50%に調整する遅延調整処理を行う。続いてステップS5で、積分回路調整処理部86を起動し、位置信号作成回路36に設けている積分回路の位置信号がゼロとなるオントラック時の積分誤差の検出による誤差補正値の作成、更にヘッドを1シリンダ移動する際の位置信号の変化量を示すシリンダゲインの測定を含む積分回路の調整処理を行う。以上、ステップS1〜S5の一連のパワーオンスタートに伴う処理が済むと、ディスク装置はレディ状態となり、ステップS6で、上位のディスクコントロールユニットからのコマンド待ちとなる。
【0087】
ステップS6において、上位のディスクコントロールユニットにおける入出力命令の実行に伴うコマンドを受領すると、ステップS7でコマンドを解読し、通常の入出力要求にあっては、まずシークコマンドを受領することから、ステップS8でシーク動作を実行してヘッドを目標シリンダにシーク制御してオントラック状態とする。
【0088】
シーク動作が完了するとステップS9で、続いて得られたリードコマンドまたはライトコマンドに伴うリード動作またはライト動作を行う。リード動作またはライト動作の終了で、もしエラーありがステップS10で判別された場合には、再びステップS9に戻って、リード動作またはライト動作のリトライを行う。エラーがなければステップS11で、正常終了のステータス応答を上位のディスクコントロールユニットに返して処理を終了し、再びステップS6に戻る。
【0089】
一方、ステップS6のコマンド受領待ちにあっては、ディスク装置はアイドル状態にあり、このアイドル状態にあっては、ステップS12に進み、予め定められた測定処理が可能か否かチェックしている。コマンドを受領しない状態が継続して測定可能と判断された場合には、ステップS13に進み、本発明にあっては、サーマルオフセット測定部94によるサーマルオフセット測定処理を実行する。
3.サーボ面の位相サーボパターン
(1)位置信号作成回路
図8は図2のドライブコントローラ12に設けた位置信号作成回路30の実施例を示す。なお、位置信号作成回路に関連するサーボヘッド18、データヘッド20、ドライブ・プロセッサ30およびDAコンバータ38を併せて示している。
【0090】
図8において、サーボヘッド18で読み取られたサーボ面の読取信号は、ピーク検出回路100に入力され、読取波形のピークタイミングを検出したピーク検出パルス(リードバルス)が出力される。ここで、ディスクのサーボ面およびデータ面に対する磁気記録と読出しは、図9に示すようになる。
図9(A)はライト信号を示し、図9(B)に示すように、ライト信号の立上がりで媒体の極性がN極、ライト信号の立下がりで媒体の極性がS極に磁化される。この媒体の磁化状態を読み出したリード信号は、図9(C)に示すように、媒体のN極の磁化部分で正の読取波形が得られ、S極の磁化部分で負の読取波形が得られる。実際のサーボパターンでは、N極とS極の間隔はごく短いため、図9(C)の読取波形は、連続したサイン波形となる。
【0091】
図9(D)は図9(B)の媒体の磁化状態を簡略的に表現したもので、N極の磁化部分を実線212で示し、S極の磁化部分を点線214で示している。以下の位相サーボパターンのトラック記録状態は、N極磁化状態を示す実線212とS極の磁化状態を示す点線214により表現する。
リードパルス検出手段の一部として機能する図8のピーク検出回路100は、図9(C)のリード信号の読取波形のピークタイミングを検出し、ピークタイミングで立ち上がるピーク検出パルスを出力することになる。具体的には、読取波形を一定レベルでスライスした後に微分パルスを生成する。
【0092】
ピーク検出回路100の出力は、PLL回路102、マーカー検出回路104に与えられている。PLL回路102は、後の説明で明らかにするサーボフレームの先頭のトレーニング領域に記録しているタイミング信号の読取りに基づくピーク検出パルスに同期して基準クロックを発振する。PLL回路102の発振周波数としては、この実施例にあっては20MHzであり、従って1クロック周期τは50nsecとなる。マーカー検出回路104は、サーボフレームのトレーニング領域に続くマーカー領域のマーカー信号を検出する。
【0093】
ガードバンド・インデックス検出回路105は、マーカー領域に続くガードバンド・インデックス領域のガードバンド信号およびインデックス信号を検出する。マーカー検出回路104はマーカーサーチ信号E1を受けて動作可能状態となる。また、ガードバンド・インデックス検出回路105もガードバンド・サーチ信号E3を受けてガードバンド検出状態となり、インデックス・サーチ信号E4を受けてインデックス検出状態となる。
【0094】
マーカー検出回路104からはマーカー検出信号E2が出力される。また、ガードバンド・インデックス検出回路105からは第1アウタ・ガードバンド検出信号OGB1、第2アウタ・ガードバンドOGB2、インデックス信号INDEXが出力される。
PLLカウンタ106は、マーカー検出回路104からのマーカー検出信号E2が得られた時点からPLL回路102のクロックを計数する。したがって、PLLカウンタ106の値はマーカー検出時点を起点とした、それ以降のガードバンド・インデックス部およびサーボパターン部における情報記録位置を示す計数値を提供することになる。
【0095】
一方、サーボヘッド18の出力は、選択回路116を介してリードパルス検出手段の一部として機能するゼロクロス検出回路112に与えられている。本発明にあっては、サーボフレームの最後に設けているサーボパターン部の位相サーボ読取信号については、ピーク検出ではなくゼロクロス検出を行っている。このゼロクロス検出によりノイズが混入しても確実に位相サーボの読取信号を得ることができる。
ゼロクロス検出については、図9(C)のリード信号におけるN極の正の読取波形とS極の負の読取波形との間のゼロクロスタイミングを検出することになる。したがって、読取波形のピーク検出に対しゼロクロス検出は必然的に検出タイミングに位相遅れをもつことになる。即ち、PLL回路102による基準クロックについては、ピーク検出による同期制御が行われており、本来、位相サーボの読取りによるリードパルスもPLL回路102のクロックに同期する必要があるが、ゼロクロスとすることで必然的に基準クロックに対し位相遅れを起こす。
【0096】
このゼロクロス検出による位相遅れは、可変ディレイ回路114およびシフター108で調整され、オントラック状態で積分電圧がゼロとなるデューティ比が50%のデューティパルスの作成を可能とする。ここでシフター108は、PLLカウンタ106の第2ビット出力として得られるPLL回路102の基準クロックを4分の1に分周したパルス信号の立上がりを、0〜3τの3段階の範囲でデジタル的に遅延調整する。これに対し、可変ディレイ回路114は、ゼロクロス検出回路112の立上がりタイミングを複数のアナログ遅延素子の選択接続でアナログ的に遅延させる。シフター108および可変ディレイ回路114による遅延調整は、後に詳細に説明される。
【0097】
マスタクロック作成回路110は、目標シリンダに対応して定めた位相をもつ基準クロックを4分の1に分周した周期4τのマスタクロックを作成してマスタクロック信号E10として出力する。目標シリンダに対応した位相をもつマスタクロックの切替えは、ドライブ・プロセッサ36からのシリンダ切替信号E30により行われる。
【0098】
シリンダ切替信号E30による所謂シリンダ切替えは、オントラック制御にあっては、現在ヘッドが位置している目標シリンダに対応する位相のマスタクロックとなる。一方、シーク制御時にあっては、前回のヘッド位置と今回のヘッド位置で求めた実速度、更には加速度を加えて、予測された次の予測位置における目標シリンダに対応する位相のマスタクロックを作成するように切り替える。
【0099】
デューティパルス作成回路120はセット/リセット回路であり、マスタクロック作成回路110からの目標シリンダに対応したマスタクロック信号E10の立上がり(基準位相)でセットされ、選択回路118を介して得られるゼロクロス検出パルスの立下がり(検出位相)でリセットされる。デューティパルス作成回路120からはサーボヘッド18のオントラック状態で位相サーボパターンの第1フィールド(EVEN1)、第2フィールド(ODD1)、第3フィールド(ODD2)、第4フィールド(EVEN2)でデューティ比が50%,50%,50%,50%となるデューティパルスE19が出力される。
【0100】
デューティパルス作成回路120からのデューティパルスE19は、積分回路124に与えられる。積分回路124は、基本的にはコンデンサ126と、コンデンサ126に対しブリッジ結合された4つのスイッチ素子128,130,132,134で構成される。コンデンサ126に対する下側のスイッチ素子132,134は、デューティパルスE19によりオンオフ制御される。これに対し、コンデンサ126の上側のスイッチ素子128,130は、位相サーボパターンの第1フィールド〜第4フィールドに応じて切替制御される。
【0101】
ここで、コンデンサ126の両端から取り出す位置信号の極性を、図示のように右側をブラス、左側をマイナスとすると、第1〜第4フィールドにおけるスイッチ素子128,130,132,134の切替えによる積分動作は次のようになる。
まず、第1フィールドおよび第4フィールド(EVEN1,2)にあっては、コンデンサ126の上側のスイッチ素子128がオン、130がオフとなり、この状態でデューティパルスE19によりスイッチ素子130がオンオフする。このため、実線で示す経路でコンデンサ126が充電され、コンデンサ126の両端電圧で見た位置信号はマイナス側に増加する。
【0102】
一方、第2および第3フィールド(ODD1,2)にあっては、コンデンサ126の上側のスイッチ素子130がオン、128がオフとなり、この状態でデューティパルスE19によりスイッチ素子132がオンオフする。したがって、コンデンサ126は破線で示す経路で充電され、図示の極性で見た位置信号はプラス側に増加する。
【0103】
目標シリンダに対するオントラック状態でデューティパルスE19は全フィールドについてデューティ比50%であり、各フィールドにおけるパルス数は同じであることから、4フィールド分のデューティパルスの積分動作が終了した時点でコンデンサ126の積分電圧はゼロとなる。目標シリンダにオントラックしている状態からサーボヘッドがずれるとデューティ比が50%から外れ、このデューティ比の変化に応じた電圧がコンデンサ126に得られる。
【0104】
具体的には、目標シリンダに対しサーボヘッド18がマイナス方向、即ちアウタ側に移動すると、第1および第4フィールド(EVEN1,2)のデューティ比は減少し、逆に第2および第3フィールド(ODD1,2)のデューティ比は増加する。これに対し、目標シリンダに対しサーボヘッド18がプラス方向、即ちインナ側に移動すると、逆に第1および第4フィールド(EVEN1,2)のデューティ比は増加し、第2および第3フィールド(ODD1,2)のデューティ比は減少するようになる。
【0105】
積分回路124におけるコンデンサ126の上側のスイッチ素子128,130の各フィールドごとの切替制御は、一致検出回路122からの出力信号E5,E6,E7,E8により行われる。一致検出回路122はPLLカウンタ106の計数値と予め定めた所定値との一致を判定して、各一致位置に対応した信号を出力する。
【0106】
即ち、マーカー検出回路104、ガードバンド・インデックス検出回路105に対する各サーチ信号E1,E3,E4に加え、復調モード発生部122−1により第1〜第4フィールドを示す復調モード信号E5を出力する。またハーフモード発生部122−2によって第2フィールドと第3フィールドの境界となる位置信号検出時点を示すハーフモード信号E6を出力する。またデータウィンドウ発生部122−3によって第1〜第4フィールド期間で積分回路124に対するデューティパルスを有効とするデータウィンドウ信号E7を出力する。
【0107】
更に放電制御部122−4によって第1〜第4フィールドに亘るデューティパルス発生期間以外のタイミングでコンデンサ126を放電リセットする放電制御信号E8を出力する。この放電制御信号E8による放電リセットは、積分回路124に設けているスイッチ素子128,130をオフ、スイッチ素子132,134をオンすることになる。
【0108】
積分回路124のコンデンサ126の両端電圧として得られた位置信号E40は、ADコンバータ38によりサーボフレームの終了タイミングで得られる割込み信号E9によりドライブ・プロセッサ30に取り込まれる。
一方、本発明にあっては、データ面のインナ・ガードバンド領域(IGB1)およびアウタ・ガードバンド領域(OGB1)にも位相サーボパターンを書き込んでおり、このデータ面の位相サーボパターンによるヘッド位置の検出を可能とするため、データヘッド20に設けているリードヘッド410の読取信号を選択回路116を介してゼロクロス検出回路112に入力している。選択回路116はドライブ・プロセッサ30からの制御信号E31により切り替えられる。即ち、通常のサーボ制御にあっては、選択回路116はサーボヘッド18側に切り替えられている。これに対し、データ面の位相サーボパターンを読み出す際には、シリンダ1回転の中の所定サーボフレーム数単位にデータヘッド20側に切り替えられる。
【0109】
即ち、サーボ面の位相サーボ情報によるオントラック制御に対し離散的にデータヘッド20に切り替えながらデータ面の位相サーボ情報の読取りを行って、例えばサーマルオフセット測定やヨー角オフセット測定を行う。
更に本発明にあっては、サーボライタによってサーボ面に位相サーボ情報が書かれた後に、ディスク装置自身でデータ面に位相サーボパターンを書き込む機能をもっていることから、この書込用のライト信号をマスタクロック作成回路110で作成し、データヘッド20のライトヘッド400に供給してデータ面にサーボ情報を書き込むようにしている。
【0110】
更に、デューティパルス作成回路120により擬似的に任意のデューティ比をもつデューティパルスを作成して積分回路124で位置信号を作り出すため、選択回路118が設けられている。選択回路118は、制御信号E32によりドライブ・プロセッサ30からの擬似的なリードパルスとゼロクロス検出回路112より得られるゼロクロス検出パルスとを切り替える。
【0111】
ドライブ・プロセッサ30による擬似的なリードパルスの発生によるデューティパルスの作成は、シフター108および可変ディレイ回路114で行うデューティ50%の調整に使用する実際のデューティパルスのデューティ比の測定に使用される。
(2)サーボフレーム
図10は本発明のディスク装置のサーボ面に記録された1シリンダ分のサーボ情報を直線上に展開して示している。図10において、ディスク1回転分のサーボ領域154は216の区間に分割されて216個のサーボフレーム156を形成している。本発明にあっては、ディスク1回転分のサーボ領域154におけるクロック数は固定的に決められている。
【0112】
1つのサーボフレーム156は、拡大して示すように、トレーニング部158、マーカー部160、ガードバンド・インデックス部162およびサーボパターン部164で構成される。各領域はサーボフレーム156の開始位置をゼロとすると、20MHzの基準クロックの計数値でトレーニング部158が0〜1128、マーカー部160が1128〜1160、ガードバンド・インデックス部162が1160〜1268、更にサーボパターン部164が1268〜1512のカウント値をもつことになる。
【0113】
図11,図12,図13および図14は、サーボフレーム156に設けたトレーニング部158、マーカー部160、ガードバンド・インデックス部162およびサーボパターン部164の磁気記録状態を示す。ここで、図11(A)のトレーニング部158、図11(B)のマーカー部160および図12のガードバンド・インデックス部162については、基準クロック166を4クロック周期となる4τのスケールで示している。これに対し、図13,図14のサーボパターン部164については、基準クロック166を1クロック周期となる1τのスケールで示している。
【0114】
図11(A)に示すトレーニング領域158は、図8に示したPLL回路102の位相を同期させるタイミング信号を記録している。このトレーニング部158のタイミング信号を読み出してピーク検出パルスを4τで得ることで、PLL回路102は実際のディスク回転に同期した1τ=50ns、即ち20MHzの同期発振を行うことができる。
【0115】
図11(B)はトレーニング部158に続くマーカー部160を示している。マーカー部160はサーボフレームの中での位置を確定する役割を果たし、マーカー検出で図8に設けたPLLカウンタ106の計数動作を開始し、一致検出回路122による各種の一致判定を行わせる。マーカー部160からは「LHHHHLHLHLH」の読取信号が得られるが、このうち図示の「L□HH□L□L□L□」の6ビットパターンの一致検出によりマーカー検出を行っている。
【0116】
図12はガードバンド・インデックス部162を示す。本発明にあっては、ガードバンド・インデックス部162を第1多数決部174、第2多数決部176および第3多数決部178の3つの領域に分け、それぞれに同じ信号を繰り返し記録している。
図8に示したガードバンド・インデックス検出回路105は、ガードバンド・インデックス部162の読取信号から得られた3つの第1〜第3多数決部174,176,178のうち、一致情報が2以上得られればガードバンドおよびインデックス検出と判断し、ガードバンドおよびインデックスの検出性能を高めている。
【0117】
サーボ面は半径方向にインナ側からインナ・ガードバンド領域(IGB1)180、ユーザ領域182、第1アウタ・ガードバンド領域(OGB1)184および第2アウタ・ガードバンド領域(OGB2)186に分けられている。インデックス情報188,190,192は、インナ・ガードバンド領域180とユーザ領域182に記録されている。インデックス情報は第1および第2アウタ・ガードバンド領域184,186については設けられておらず、固有の領域を示す情報記録が行われている。
【0118】
図13および図14は、位相サーボパターンを記録したサーボパターン部164の詳細を示す。このサーボパターン部164は、図13に示す第1フィールド200、第2フィールド202、図14に示す第3フィールド204および第4フィールド206で構成される。以下の図面中にあっては、( )内に示すように、第1フィールド200を「EVEN1」、第2フィールド202を「ODD1」、第3フィールド204を「ODD2」、第4フィールド206を「EVEN2」としている。
【0119】
第1フィールド〜第4フィールドの各領域の長さは、未使用部194,196,208および201を除くと、同じ長さを有する。具体的には、基準クロックの4周期分の4τを基準長さとすると、各フィールドは4τ×10の長さをもつ。EVEN1,2となる第1および第4フィールド200,206は、シリンダ番号のプラス側の増加方向(インナ方向)に0.5シリンダ移動するごとに1τ、位相をシフトしたパターンを、8τ周期で書き込んでいる。
【0120】
これに対し、ODD1,2となる第2および第3フィールド202,204については、逆方向の位相シフトとなるように書き込んでいる。また、各位相サーボパターンは4シリンダごとに繰り返されている。
(3)位相サーボパターンの書込み
図13,図14に示した位相サーボパターンの書込みは専用のサーボライタを使用して行うものである。本発明のディスク装置にあっては、サーボ面の位相サーボパターンを書き込んだ後に、ディスク装置自身でデータ面に位相サーボパターンを書き込む機能をもっていることから、データ面に対する位相サーボパターンの前提として、サーボ面に対する位相サーボパターンの書込原理を説明する。
【0121】
図15はサーボ面に対する位相サーボパターンの書込みに使用されるライト信号を示している。図15(A)は基準となるクロックを示し、これは図8に示したPLL回路102によるクロックと同じものである。図15(B)はPLL回路102からのクロックをPLLカウンタ106で計数したときのビット2出力であり、PLLクロックを4分の1に分周したパルス信号となる。このパルス信号が位相番号0のライト信号となる。
【0122】
図15(C)〜(I)は位相番号0のライト信号をクロックの周期1τずつ、順次位相シフトして得た信号であり、位相番号2,4,6,8,10,12および14のライト信号となる。サーボ面に対するサーボパターンの書込みについては、図15(B)〜(I)に示す偶数の位相番号をもつ8つのライト信号の組合せを使用する。
【0123】
図16は本発明のディスク装置がデータ面に位相サーボパターンを書き込む際に更に必要となる奇数の位相番号1,3,5,7,9,11,13,15をもつライト信号を示す。即ち、図16(A)に示すクロックは図6(A)のPLLクロックを反転したクロックであり、反転前のクロックの立下がりタイミングを立上がりタイミングとする。
【0124】
この図16(A)の反転PLLクロックを使用して図16(B)に示すPLLカウンタ106のビット2出力の位相シフトを1τずつ行うことで、図16(C)〜(J)に示す奇数の位相番号をもつライト信号を得ることができる。尚、以下の説明にあっては位相番号10,11,12,13,14,15についてはA,B,C,D,E,Fの16進表示とする。
【0125】
図17は図15,図16に示した位相番号0〜16のライト信号を作成するための回路を示す。この回路は図8のマスタクロック作成回路110として実現されている。
図17において、シフト回路500にはシフトパルスとしてPLLクロックが供給される。一方、シフト回路510には反転回路520で反転された反転PLLクロックがシフトクロックとして入力される。また、シフト回路500,510のそれぞれにはPLLカウンタ106のビット2出力が入力される。シフト回路500はPLLクロックに同期して位相番号0,2,4,6,8,A,C,Eとなる8種類のライト信号を1τごとに順次出力する。
【0126】
これに対し、シフト回路510はシフト回路500に対し0.5τの遅れをもって、位相番号1,13,5,7,9,B,D,Fとなる奇数の位相番号のライト信号を順次出力する。マルチプレクサ(選択回路)530はシフト回路500,510より0.5τの位相ずれをもって出力される16種類のライト信号の中のいずれか1つを選択する。
【0127】
図18は図13,図14に示した位相サーボパターンを、サーボヘッドを0.5シリンダずつシークしながら書き込む際のライト信号位相番号を示している。本発明にあっては、4シリンダ単位に繰り返し同じ位相番号のライト信号の組合せを使用する。
このようなサーボ面に対する位相サーボパターンの書込みはディスク装置自身が行うものではないが、データ面に対する位相サーボパターンの書込みを可能とするため、機能としては外部的にサーボヘッドの位置を位置決めできるが、位相サーボパターンをデータ面にも書き込むことは可能である。
【0128】
図19は、図18に従ってサーボ面に書き込まれた位相サーボパターンの読出時の目標シリンダに対応したマスタクロックの切替えに使用されるマスタクロック選択用の位相番号を示している。位相サーボパターンの書込みについては0.5シリンダ単位であるが、目標シリンダに対応したマスタクロックについては1シリンダ単位であり、且つ4シリンダごとに繰り返している。
【0129】
従って、アウタ側からインナ側へのシリンダ番号を0〜3とすると、各目標シリンダとなるシリンダ番号0〜3に対応して、対応する位相番号のパターンに従ったマスタクロックがマスタクロック作成回路110で作成される。具体的には、マスタクロック作成回路110には図17に示す回路が設けられており、ドライブ・プロセッサ30により、そのときの目標シリンダのシリンダ番号に対応した位相番号の選択信号を、図19のパターンに従って第1および第4フィールドごとにマルチプレクサ530で切替選択すればよい。
【0130】
このようにデータサーボ面のサーボ情報の読出しによる位置検出の際には、図15,図16に示した16種類のマスタクロック信号のうち、位相番号0.4,8,12の4種類の組合せが使用される。
(4)位相サーボパターンの読出しによる位置検出
図20は、本発明のディスク装置でサーボ面の位相サーボパターンを読み出したときの図8の一致検出回路122より出力される各信号のタイミングチャートを1サーボフレームについて示している。図20において、サーボフレームの読出しで先頭のトレーニング領域から読み出したタイミング信号によるPLL回路102の同期が完了すると、図20(B)に示すマーカー検出信号E2がマーカー領域の検出でマーカー検出回路104より出力される。このマーカー検出信号E2により、図20(C)に示すようにPLLカウンタ106が動作状態となって、PLL回路102からのクロック信号E0の計数を開始する。
【0131】
ここで、マーカー検出からフレーム最後の位置信号の読込みまでの期間は、PLLカウンタ106の16進カウント値で180Hと定まっている。したがって、16進計数値180Hが得られるまでの期間に当たり、カウンタ動作が行われる。また図20(A)に示すように、マーカー検出回路104の検出動作を有効とするマーカーサーチ信号E1も同じ期間に亘って出力される。
【0132】
続いて図20(D)に示すガードバンド・インデックス検出信号E3が16進計数値で0〜B0Hの期間に亘って得られる。このとき図20(E)の有効となっていたガードバンド・インデックスサーチ信号E4は立ち上がって、ガードバンド・インデックス検出回路105の検出動作を禁止する。ガードバンド・インデックスサーチ信号E4がHレベルに立ち上がっている16進計数値でB0H〜148Hの期間がサーボパターン部164の読取期間となる。
【0133】
このサーボパターン部164の読取期間において、一致検出回路122は第1フィールドEVEN1、第2,第3フィールドODD1,2、および第4フィールドEVEN2で変化する図20(F)の復調モード信号E5を出力し、積分回路124に設けているコンデンサ126の上側のスイッチ素子128,130を各フィールド期間で選択的にオンオフする。また、図20(G)に示すサーボパターン部164の中点となる位置検出点を与えるハーフモード信号E6を出力する。
【0134】
サーボパターン部164が終了した次のトレーニング部158までの間には、図20(H)に示す割込信号E9の発生が行われ、このタイミングでドライブ・プロセッサ30はADコンバータ38で変換した積分回路124のコンデンサ126の両端電圧で決まる位置信号を取り込む。更に、図20(I)に示すように、サーボパターン部164および割込信号E9の発生期間以外の期間で有効となる放電制御信号E8を出力して、積分回路124のコンデンサ126を放電リセット状態即ちゼロ電圧状態としている。
【0135】
図21は本発明のディスク装置によるサーボ面の位相サーボパターン、マスタクロック、ゼロクロス検出によるリードパルス、デューティパルス、更にデューティパルスに基づく積分回路124によるコンデンサ126の端子電圧の変化を示している。
図21において、サーボ面のサーボパターンはシリンダ番号0〜3の4シリンダで繰り返している。いまサーボヘッド18が中央の2番シリンダにオントラックしていたとする。この状態にあっては、シリンダ番号2に記録した位相サーボパターンに対し4τ進んだ基準位相をもつマスタクロックとして選択されている。
【0136】
したがって、図21()に示すデューティパルスE19は4τごとの基準クロックの立上がりでセットされ、サーボヘッド18による位相サーボパターンの読出しでリセットされる。そしてオントラック状態であることから、第1〜第4フィールドEVEN1,ODD1,ODD2,EVEN2のいずれについてもデューティ比は50%となっている。
【0137】
このデューティ比50%の状態にあっては、積分回路124のコンデンサ126は、まず第1フィールドEVEN1でマイナス方向に充電される。続いて第2フィールドODD2でプラス方向に充電され、0Vを過ぎて第3フィールドODD2で更にプラス方向に充電される。最後に第4フィールドEVEN2にあっては、第1フィールドEVEN1と同様、マイナス方向に充電され、位相サーボパターンの読出しが完了した時点でコンデンサ電圧はオントラックを示す零電圧となっている。
【0138】
サーボヘッド18がマイナス方向にシークしてシリンダ番号1または0にオントラックした場合には、各トラックの位相サーボパターンに対し4τ位相が進んだ基準位相のマスタクロックを選択することで、デューティ比50%のデューティパルスE19が同様に得られる。この点はプラス方向のシリンダ番号3にサーボヘッド18をシークした場合についても同様である。そして、オントラックしているシリンダ位置に対し±2シリンダの位置でヘッド位置に応じて直線的に変化するヘッド位置信号を作り出すことができる。
4.デューティ比の測定と遅延調整
(1)積分回路
図22は図8に示した積分回路124の実施例を示す。図22において、積分回路124は第1電源+Vdd1と第2電源+Vdd2で動作する。この実施例にあっては、第1電源+Vdd1から第2電源+Vdd2を抵抗R20、トランジスタQ1、定電流源138、トランジスタQ2でなる回路によって作り出している。
【0139】
ここで、トランジスタQ1,Q2はベース,エミッタ間電圧の保障用ダイオードとして動作する。第2電源電圧Vdd2は定電流源138の定電流をi、トランジスタQ1,Q2のベース,エミッタ間電圧V、トランジスタQ1,Q2によるベース,エミッタ間電圧をVBEとすると、次式で与えられる。
Vdd2=Vdd1−{(R20×i)+VBE
即ち、第1の電源電圧Vdd1から定電流iによる抵抗R20の電圧降下とベース,エミッタ間電圧VBEを差し引いた電圧となる。
【0140】
このような電源電圧に対し並列的に、抵抗R1,R2,R4,R5,R6,R7,R9,R10を介して、カレントスイッチとして動作する8つのトランジスタQ3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8,Q9,Q10が接続される。これらのトランジスタQ3〜Q10は、トランジスタQ3とQ4、Q5とQ6、Q7とQ8、Q9とQ10で差動回路を構成し、共通エミッタ側に定電流源140,142,144,146をそれぞれ接続している。
【0141】
各差動回路のトランジスタQ3,Q6,Q7,Q10に対しては、図25に示す積分制御回路部より制御信号E20,E21,E22,E23が供給されている。即ち、制御信号E20はトランジスタQ3を制御し、制御信号E21はトランジスタQ7を制御し、制御信号E22はトランジスタQ6を制御し、制御信号E23はトランジスタQ10を制御する。
【0142】
このように制御信号E20,E21,E22,E23により制御されるトランジスタQ3,Q7,Q6,Q10に対し、差動接続したトランジスタQ4,Q8,Q5,Q10のそれぞれは、逆のオンオフ動作を行う。トランジスタQ6,Q7のそれぞれには直列にトランジスタQ11,Q12が接続され、その間にコンデンサ126を接続している。
【0143】
したがって、トランジスタQ11,Q12,Q6,Q7によって、図8の積分回路124に示したブリッジ型のスイッチング回路が構成されている。コンデンサ126の上側に位置するトランジスタQ1,Q2を制御するサーボトランジスタQ3,Q4とQ9,Q10は、図8に示した一致検出回路122に設けた復調モード発生部122−1からの復調モード信号E5により第1〜第4フィールド期間に応じて切替制御される。
【0144】
したがって、トランジスタQ3に対する制御信号E20およびトランジスタQ10に対する制御信号E23は、復調モード信号から作り出されている。これに対し、コンデンサ126の下側に位置する2つのトランジスタQ6,Q7は、図8に示すデューティパルス作成回路120からのデューティパルスE19に基づく制御信号E21,E23によりオンオフ制御される。
【0145】
即ち、第1および第4フィールドで制御信号E21がデューティパルスに応じて変化し、トランジスタQ7のオンオフによりトランジスタQ11、コンデンサ126およびトランジスタQ7、更に定電流源144で定まる経路で定電流によりコンデンサ126を充電する。
一方、第2および第3フィールドにあっては、デューティパルスにより制御信号E22が変化してトランジスタQ6をオンオフし、トランジスタQ12、コンデンサ126、トランジスタQ6、定電流源142となる経路で定電流を流して、コンデンサ126を充電する。
【0146】
コンデンサ126の端子電圧はボルテージフォロワとして動作するオペアンプ148,150、更に抵抗R1,R2を介して差動アンプ152に入力される。差動アンプ152のゲインは、期間抵抗R33と抵抗R34を介してドライブ・プロセッサ36より供給されるセンタ電圧Vcにより決まる。更に、トランジスタQ4,Q5とQ8,Q9のベースには基準電圧Vrefが与えられており、電源電圧から見た相対的な充電圧を与える中点としての基準電圧を設定している。したがってコンデンサ126の端子電圧は、この基準電圧Vrefを中心にプラス側またはマイナス側に充放電されることになる。
【0147】
図23は、図22に示した積分回路124においてサーボヘッドのオントラック状態で供給される制御信号E20,E21,E22およびE23に基づく積分動作を示している。
図23(A)は4シリンダの位相サーボパターンを簡略化して示している。このような位相サーボパターンの読出しに対し、図23(B)の制御信号E20は、第1および第4フィールドEVEN1,2のそれぞれでHレベルとなって、トランジスタQ3をオン、Q4をオフとすることで、トランジスタQ11をオンする。図23(C)に示す制御信号E23は、第2および第3フィールドODD1,2の期間、Hレベルとなって、トランジスタQ10をオン、トランジスタQ9をオフとし、これによってトランジスタQ12をオンする。
【0148】
図23(A)はシリンダ番号2にサーボヘッド18がオントラックした状態であり、図23(D)に示すクロックパルスがマスタクロックとして選択され、また図23(E)に示すリードパルスが得られる。したがって、図23(F)に示すデューティパルスE19は第1〜第4フィールドのいずれについても50%のデューティ比となる。
【0149】
このようなデューティパルスE19に対し、図23(G)の制御信号E21は、第1および第4フィールドEVEN1,2でデューティパルスE19に応じて変化し、トランジスタQ7をオンオフして、このときオン状態にあるトランジスタQ11を介してコンデンサ126に定電流源144による定電流で積分動作を行わせる。
【0150】
一方、図23(H)に示す制御信号E22は、第2および第3フィールドODD1,2でデューティパルスE19に応じて変化し、トランジスタQ6のオンオフにより、このときオン状態にあるトランジスタQ12を介して定電流源142で定まる定電流をコンデンサ126に逆方向から流して、積分動作を行わせる。
更に、実際の積分動作に対しては図23(I)に示すデータウィンドウ信号E7が使用され、データウィンドウ信号E7がHレベルとなっている期間についての制御信号E21,E22によってコンデンサ126の1方向および逆方向の充電動作が行われる。このときサーボヘッド18はシリンダ番号2にオントラックしていることから、第1〜第4フィールドの積分動作が終了したときのコンデンサ両端電圧は0Vとなっている。
(2)オントラック時のデューティ比のずれ
図22に示した積分回路124を動作する位相サーボパターンの読取りに基づいて生成されたデューティパルスのデューティ比は、理想的にはオントラック状態で50%となる。しかしながら、図8の実施例に示したようにPLL回路102の同期については読取信号のピーク検出で行い、一方、位相サーボパターンの読取信号についてはゼロクロス検出で行っているため、必然的に基準位相に対しゼロクロス検出のタイミングがずれ、オントラック状態で50%のデューティ比をもつデューティパルスが得られなくなる。
【0151】
図24は、位相サーボパターンの読取りをピーク検出した場合と、本発明のようにゼロクロス検出した場合のデューティ比の相違を示している。
図24(A)に示すように、4シリンダのうちのシリンダ番号2のシリンダにサーボヘッド18がオントラックしていると、図24(B)に示す基準位相となるマスタクロックの選択でデューティパルス作成回路120におけるセットタイミングが得られ、従来のピーク検出であれば、図24(C)に示すようにサーボパターンの磁気記録に一致するピーク検出タイミングが得られる。この場合、デューティパルスは図24(D)に示すように第1〜第4フィールドでデューティ比50%となる。
【0152】
しかしながら本発明のゼロクロス検出にあっては、図24(E)に示すようにゼロクロス検出タイミングがピーク検出タイミングに対し遅れをもつ。その結果、オントラック状態で図24(F)に示すようにデューティパルスのデューティ比が75%となってしまう。このように、オントラック状態でデューティ比が50%とならない理由はゼロクロス検出以外にアナログ回路系における回路遅延によって任意に生じ、ディスク装置ごとにオントラック状態で50%を外れた様々なデューティ比になってしまう。
【0153】
そこで本発明のディスク装置にあっては、まずオントラック状態で得られるデューティパルスのデューティ比を測定し、測定したデューティ比を50%とするように、図8に示したシフター108および可変ディレイ回路114に対する遅延量の設定で、デューティ比50%の調整状態をパワーオンスタートの初期化処理の際に自動的に作り出す。
(3)デューティ比の測定
図25は、オントラック状態で得られるデューティパルスE19の実際のデューティ比を測定するための機能を組み込んだ図8に示した積分回路124の一部を構成する積分制御部の実施例を示す。
【0154】
図25において、積分制御部は反転回路312、AND回路314,322,324、OR回路318,320,326,328および排他的論理和回路(EOR)316で構成される。このうち、デューティ比を測定するために設けられているのはAND回路314と排他的論理和回路316である。
この回路において、ドライブ・プロセッサ36からのODD領域反転信号E20に基づき、デューティパルス作成回路120より出力されるデューティパルスE19の第2および第3フィールドODD1,2のパルスを反転したデューティ信号を作り出す。
【0155】
このODD領域の反転回路部を除く回路部は、前段に位置する一致検出回路122からの復調モード信号E5、データウィンドウ信号E7、および放電制御信号E8を使用して、図23(B)(C)(G)(H)に示した制御信号E20,E23,E21およびE22を生成する。
図26はドライブ・プロセッサ36からのODD領域反転信号E20をデセーブルとしたときとイネーブルとしたときのデューティパルスおよびコンデンサの積分動作を示している。
【0156】
図26(A)はデューティ比の非測定状態で得られるデューティパルスE19であり、第1〜第4フィールドの全期間について例えばデューティ比50%を越えたパルス列となっている。図26(B)はデューティ比の非測定時のデューティパルスE19による積分電圧、即ちコンデンサ126の両端電圧の変化を示し、デューティ比50%からずれても最終的な積分電圧は零電圧となっており、オントラックの際の位置制御については基本的には問題はない。
【0157】
しかし、オントラック状態で位置信号は±2シリンダの範囲で変化したときに位置検出ができなければならない。このため、もしオントラック時のデューティ比が75%であったとすると、2シリンダの範囲でデューティ比は−50%〜+50%と変化する。したがって、デューティパルスの変化は+25%〜+125%となり、+125%と100%を越えると位置検出不能となる。
【0158】
逆に、デューティ比が50%より低い例えば25%であった場合には、4シリンダの範囲でデューティ比は同様に−50%〜+50%の範囲で変化し、結果的に得られるデューティパルスのデューティ比は−25%〜+75%となり、マイナスのデューティとなった場合には位置検出が不能となってしまう。このような理由からオントラック時におけるデューティパルスのデューティ比を50%に維持する必要がある。
【0159】
図26(C)は、図25の放電制御部に対しドライブ・プロセッサ36からのODD領域反転信号E20をイネーブル状態としたときの排他的論理和回路316より出力される出力信号E24と、それに基づくコンデンサ126の積分電圧を示している。
この場合、図26(A)に示すデューティパルスE19が第2および第3フィールドODD1,2の期間について反転され、最終的に得られる積分電圧はデューティ比50%の0電圧に対し、デューティ比が50%に対し増加した分だけマイナス側に変化したデューティ比測定電圧を得ることができる。
【0160】
図26(C)(D)にあっては、デューティ比が増加した場合を例にとっているが、デューティ比が50%より小さくなっている場合には、最終的に得られる測定電圧はプラス側の測定電圧となる。このような測定機能によってドライブ・プロセッサ30は、デューティパルス作成回路120より出力されているデューティパルスE19のデューティ比が何%かを実際に測定することができる。
(4)デューティ比のディレイ調整
図27は図8に示したシフター108の実施例を示す。シフター108はD−FF300,302,304と選択回路306で構成される。3つのD−FF300,302,304は直接接続によりシフトレジスタを構成する。初段のD−FFには、前段に設けているPLLカウンタ106からのビット1出力、即ち20MHzのPLLクロックE0を2分の1に分周した分周パルスが入力される。
【0161】
D−FF300,302,304に対しては、シフトクロックとしてPLLクロックE0が供給される。このPLLクロックE0は発振周波数が20MHzの場合、クロック周期1τは50nsecとなる。選択回路306にはPLLカウンタのビット1出力、およびシフトレジスタを構成する各D−FF300,302,304の出力信号E12,E13,E15が入力される。尚、PLLカウンタのビット1出力は信号E15として示している。
【0162】
選択回路306は、ドライブ・プロセッサ30におけるデューティ比の測定結果に基づいて決定された遅延制御のための選択信号E11を受けて、入力のいずれか1つを選択してマスタクロック作成回路110に基準クロックとして出力する。
図28は図27のシフター108による遅延調整を示している。図28(A)はPLLクロックE0であり、20MHzの場合、1τは50nsecとなる。図28(B)のPLLカウンタビット1出力はPLLクロックE0を2分の1に分周したパルスである。このビット1出力は図28(F)の信号E15に示すように、そのまま選択回路306に与えられ、この場合、遅延量は0nsとなる。
【0163】
図28(C)はD−FF300の出力信号E12であり、PLLクロックE0の周期1τ分即ち50nsecだけ遅延した信号となる。図28(D)は2段目のD−FF302の出力信号E13であり、100nsecだけ遅延した信号となる。更に図28(E)は3段目のD−FF304の出力信号E14であり、150nsec遅延した信号となる。
【0164】
このように図27のシフター108にあっては、遅延時間0,50,100,150nsecとなるデジタル的な遅延量をPLLクロックE0に与えることになる。ここで、シフター108によりデジタル的に設定される遅延量をτd1とする。
図29は図8の可変ディレイ回路114の実施例を示す。図29において、可変ディレイ回路114は8つのディレイ素子308−1〜308−8と、同じく8つの選択回路310−1〜310−8で構成される。選択回路310−1〜310−8の入力段に、ディレイ素子309−1〜308−8のそれぞれは前段からの直接接続とディレイ素子308−1〜308−8を経由する経路との2つの入力を接続する。
【0165】
従って、いずれかの入力を選択回路310−1〜310−8で選択することで、入力段から出力段に必要な数のディレイ素子を直列接続することができる。選択回路310−1〜310−8のそれぞれはドライブ・プロセッサ30からの選択信号E17により制御される。ディレイ素子308−1〜308−8としては、例えばディレイ素子308−1〜308−6の6つに遅延時間12nsecのものを使用し、ディレイ素子308−7,8の2つに遅延時間5nsecのものを使用している。
【0166】
ドライブ・プロセッサ30からの選択信号E17はディレイ素子308−1〜308−8に対応した8ビットの信号b7〜b0であり、選択回路310−1〜310−8の順にビット信号b0〜b7を各々入力している。このビット信号b0〜b7の各ビットがHレベル(ビット1)のとき、選択回路310−1〜310−8はディレイ素子308−1〜308−8からのラインを選択する。逆に、ビット信号b0〜b7がLレベル(ビット0)のときはディレイ素子308−1〜308−8をバイパスしたラインを選択する。
【0167】
ドライブプロセッサ30からの選択信号E17のビットb0〜b7に対する選択遅延時間の関係は、図31のテーブルに示すようになる。このような8ビットの選択信号E17によりドライブ・プロセッサ30は、8ビットをデシマル表現したテーブル番号Iで指定される図32に示すテーブル番号I=0〜255までの256種類の遅延時間τ0〜τ255を設定することができる。
【0168】
ここで、テーブル番号I=0は遅延時間τ0=0nsecで遅延量がない場合であり、I=255の遅延時間τ255が最大遅延量を与える82nsecとなる。尚、遅延時間τ0〜τ255は遅延時間の大小関係に従って並べられてはおらず、最適遅延時間の選択は遅延時間の設定とデューティ比の測定を繰り返すことで決定される。また、図31,図32に示した各遅延時間は、実際にはある程度のばらつきがあり、これはあくまで理想的な設計値を示すにすぎない。
【0169】
図30は図29に示した可変ディレイ回路114による遅延動作を示している。可変ディレイ回路114はゼロクロス検出回路112より得られたゼロクロス検出信号E16を遅延する。このゼロクロス検出信号E16はデューティパルス作成回路120においてデューティパルスのリセットタイミングを与え、従ってリセットタイミングを遅延することになる。
【0170】
即ち、図30(A)はゼロクロス検出回路112から入力するゼロクロス検出信号E16であり、ドライブ・プロセッサ30からの選択信号E17により任意の遅延時間τb2が設定され、最終段の選択回路310−8よりディレイ出力信号E18が得られることになる。
図33は図27のシフター108と図29の可変ディレイ回路114によるデューティパルスの遅延調整動作を示している。図33(A)はPLLクロックE10の立上がりタイミングを示し、これに対し図33(B)の補正前のデューティパルスが4τで50%となるデューティ比を越えていたとする。このデューティパルスのデューティ比は図26(C)に示したように、デューティパルスの第2および第3フィールドODD1,2を反転することで、積分回路124によるコンデンサ126の積分電圧として得られてドライブ・プロセッサ30に取り込まれ、調整を必要とする遅延量が決まる。例えば、図33(B)の場合には、50%デューティとするために、4τを越えるΔτd分のデューティを減らす必要がある。
【0171】
この場合、ドライブ・プロセッサ30は調整を必要とする遅延量Δτdを実現するため、シフター108に対する50nsec単位のPLLクロックE10の遅延と、可変ディレイ回路114によるゼロクロス検出タイミングの遅延量τd2を決定する。即ち、
Δτd−τd1+τd2=100nsec
となるように設定遅延量τd1,τd2の値を決める。
【0172】
図33(C)は、シフター108に対するτd1=100nsecの設定と、図38(D)に示す可変ディレイ回路114に対するゼロクロス検出タイミングのτd2の遅延設定を示す。この結果、デューティパルス作成回路120からは図38(E)に示す50%のデューティ比に補正された補正デューティパルスを得ることができる。
【0173】
図34のフローチャートはドライブ・プロセッサ30によるデューティ調整処理を示している。図34において、まずステップS1で、サーボヘッド18を適宜の目標シリンダにオントラックした状態で第2および第3フィールドODD1,2を反転することでデューティ比を測定する。測定したデューティ比が、ステップS2で、50%であれば調整処理は行わずに終了する。
【0174】
デューティ比が50%に一致していない場合には、測定したデューティ比に基づいて、ステップS3で、デューティ比を減らす遅延時間τd1の計算とデューティ比を増やす遅延時間τd2の計算を行い、それぞれシフター108および可変ディレイ回路114にステップS4,S5で設定し、再びステップS1に戻って、デューティを測定する。
【0175】
以上のステップS1〜S5の処理を、ステップS2でデューティ比50%が得られるまで繰り返す。このデューティ比調整処理は、図7のフローチャートのステップS4に示したように、パワーオンスタート後の初期化処理の際に行われる。
図35は図34のステップS4で行われる可変ディレイ回路114に対する遅延時間τd2の設定処理をサブルーチンとして示している。このサブルーチンにあっては、図32に示したテーブル情報を使用する。
【0176】
図35において、まずステップS1で、図32に示したテーブルのテーブル選択番号I、最終的に決定される遅延時間のテーブル番号Ds、および前回の計算で得られた遅延時間Dmを0に初期化する。次にステップS2で、デューティ測定で決定された可変ディレイ回路114に対する決定遅延時間τd2をDとして読み込む。
【0177】
続いてステップS3で、初期化されたテーブル選択番号I=0で指定される遅延素子の組合せから遅延時間Diを計算する。この実施例にあっては、遅延時間は図32に示すように予めテーブル情報としてもっていることから、テーブル検索だけでよい。テーブルを使用しない場合には、テーブル選択番号Iで指定される遅延素子の組合せから遅延時間DIを計算する。
【0178】
次にステップS4で、計算した遅延時間DIは、前回の計算計算遅延時間Dmより大きく、ステップS2で読み込んだ決定遅延時間Dより小さいか否かチェックする。この条件を満たしていれば、現在選択しているテーブル選択番号Iで決まる計算遅延時間Dmは有効であることから、ステップS5に進んで、計算遅延時間Dmに現在求めた遅延時間DIをセットし、更に決定遅延時間テーブル番号Dsにテーブル番号Iをセットする。ステップS4の条件を満足しなければステップS5の処理は行わず、このテーブル選択番号の遅延時間は無視する。続いてステップS6で、テーブル選択番号Iを1つインクリメントし、ステップS7で最終テーブル番号I=255に達するまで、ステップS3〜S7の処理が繰り返される。
【0179】
このような処理の繰返しにより、ステップS2で読み込んだ決定遅延時間D=τd2に最も近い遅延時間となるテーブル番号Iを決めることができる。そして最終的にステップS8で、決定されたテーブル番号Iに基づいた選択信号E17を可変ディレイ回路114に出力して遅延時間τd2に最も近い遅延時間を設定する。このときの選択信号E17は、図32に示したテーブル番号Iのデシマル値を8ビットで表現したデータであり、ビット対応により一義的に遅延素子の選択が決まることになる。
5.積分回路の調整
図22に示した積分回路124にあっては、定電流源142,144によってコンデンサ126に流す電流量を決定しているが、定電流源142,144を実現する定電流回路に使用している抵抗、更にはコンデンサ126の容量に、製造過程において、ばらつきが発生する。
【0180】
このため、オントラック状態のデューティ比50%のデューティパルスに基づいてコンデンサ126に両方向から電流を流して、理想的には端子電圧を0Vにしなければならないが、実際にはどちらかに偏った両端電圧が発生してしまう。このコンデンサ126のオントラック時の誤差電圧は、位置検出信号におけるシリンダセンタからのずれ量としてドライブ・プロセッサ30に取り込まれ、位置検出精度が低下する。
【0181】
そこで本発明のディスク装置にあっては、ドライブ・プロセッサ30に設けている積分回路調整処理部86の機能により、デューティ比50%のときのコンデンサ126の誤差電圧を測定し、ヘッド位置制御の際にはADコンバータ38から取り込んだ位置信号から誤差を差し引いて正しい位置データを使用する補正を行う。
【0182】
このようなオントラック時におけるコンデンサ126の誤差電圧の測定は、図8に示したドライブ・プロセッサ30より制御信号E32を選択回路118に出力し、選択回路118でドライブ・プロセッサ30からの擬似的なゼロクロス検出パルスに相当するリードパルスをデューティパルス作成回路120に供給し、デューティパルスE19のデューティ比をドライブ・プロセッサ30で制御することで、積分回路124におけるデューティ比50%のときの誤差電圧を測定する。
【0183】
更に、選択回路118を介して目標シリンダに対し±1シリンダ分シークしたと同等なデューティパルスを擬似的に発生させて積分回路124で位置信号を測定し、1シリンダ当たりの位置検出データを示すシリンダゲインを測定する。このため、実際にサーボヘッド18を動かすことなく、擬似的なデューティパルスの作成のみによって積分回路124のコンデンサ誤差電圧および1シリンダのヘッド移動量を示す位置検出データとしてのシリンダゲインを測定できる。
【0184】
図36はドライブ・プロセッサ30で選択回路118を介してデューティパルス作成回路120に積分誤差電圧およびシリンダゲインの測定のために出力される3種類のリードパルスを位相サーボパターンと共に示している。
図36(A)はサーボ面の位相サーボパターンを示し、サーボヘッド18はシリンダ番号2にオントラックしている。このようなオントラック状態にあっては、図36(B)に示すマスタクロックがデューティパルス作成回路120に供給されている。マスタクロックは、その立上がりでデューティパルスをセットする。デューティパルスのリセットは選択回路118を経由したドライブ・プロセッサ30からのオントラック・リードパルスで行う。
【0185】
このオントラック・リードパルスは図35(C)に示すように、マスタクロックの立上がりに対し4τの位相差をもって発生する。これにより、図35(D)に示すデューティ比50%のデューティパルスを擬似的に作成して積分回路124を動作させることができる。
図36(F)は、図36(A)に示すシリンダ番号にオントラックしているサーボヘッド18をプラス方向に1シリンダシークしたときに相当するドライブ・プロセッサ30から出力される+1シークリードパルスを示している。この+1シークリードパルスは図35(A)でサーボヘッド18がシリンダ番号3に移動したときのリードパルスに相当し、マスタクロックの立上がりに対し6τの位相遅れをもって発生する。
【0186】
この+1シークリードパルスによって、図36(G)に示す第1および第4フィールドEVEN1,2でデューティ比75%、第2および第3フィールドODD1,2でデューティ比25%のデューティパルスを擬似的に発生することができる。
更に、図36(H)は、オントラック状態からサーボヘッド18をマイナス方向に1シリンダシークしてシリンダ番号1に移動した際に得られるリードパルスに相当するパルスを、ドライブ・プロセッサ30で−1シークリードパルスとして発生している。この−1シークリードパルスは、第1および第4フィールドEVEN1,EVEN2では、マスタクロックの立上がりに対し2τ位相シフトし、第2および第3フィールドODD1,2については基準クロックに対し6τ位相シフトしたパルスである。
【0187】
この結果、−1シークリードパルスによって、図36(I)に示す第1および第4フィールドEVEN1,2でデューティ比25%、第2および第3フィールドODD1,2でデューティ比75%のデューティパルスを擬似的に発生することができる。
図37(A)は、図36(C)に示すオントラック・リードパルスをドライブ・プロセッサ30で発生して擬似的なデューティ比50%のデューティパルスで積分回路124を動作させたときの理想的な電位差の変化を示し、この電位差の変化330は最終的に零となる。しかし実際には、抵抗や容量のばらつきによりオントラック・リードパルスに基づくデューティ比50%のデューティパルスで積分回路124を動作させると、図37(B)の破線の理想特性330に対し実線の特性332に示すようにコンデンサ126の電位差は変化し、最終的にオフセット電圧ΔVが誤差電圧として残る。
【0188】
そこで、ドライブ・プロセッサ30はADコンバータ38によって、このオフセット電圧ΔVを取り込んで保持し、その後のヘッド位置制御の際にはADコンバータ38から取り込まれた1データからオフセット電圧ΔVを除去して正しい位置データを作り出す。
図38はシリンダゲインを求めるための+1シリンダリードパルスおよび−1シリンダリードパルスの発生によるコンデンサ126の電位差の変化を示している。実線の特性334は擬似的に+1シリンダシークしたときの変化であり、この場合、+V1の電位差が得られる。点線の特性336は−1シリンダシークしたときの電位差の変化である。この場合には、−V2の電位差が得られる。
【0189】
そこでドライブ・プロセッサ30は、+1シリンダシーク時の電位差+V1と−1シリンダシーク時の電位差−V2の変化パワーを(V1+V2)として求め、これを2シリンダで割ることで、1シリンダ当たりの電位差即ち位置信号の変化をシリンダゲインとして求める。
図39のフローチャートはドライブ・プロセッサ30による積分回路調整処理を示している。まずステップS1で、選択回路118を切り替えてサーボヘッド18を切り離し、ドライブ・プロセッサ30から擬似的なリードパルスをデューティパルス作成回路120に供給可能とする。
【0190】
続いてステップS2で、位相番号0番のマスタクロックをシリンダ切替信号E30により選択し、マスタクロック作成回路110よりマスタクロックE10とて出力させる。続いてステップS3で、全フィールドで50%となるデューティパルスを作成するオントラックリードパルスを発生し、擬似的なオントラック制御状態を作り出す。続いてステップS4で、オントラックリードパルスの発生により得られた積分電圧を取り込んでオフセット電圧ΔVを検出する。
【0191】
検出後にステップS5で積分電圧補正データを作成し、後の補正処理に使用可能とする。次にステップS6〜S11の処理によりシリンダゲインを測定する。まずステップS6で75%,25%,25%,75%とデューティ比が変化する+1シリンダシークのデューティパルスを作成するリードパルスを発生し、擬似的な+1シリンダシーク状態を作り出し、ステップS7で、そのときの積分電圧V1を取り込む。
【0192】
続いてステップS8で、25%,75%,75%,25%となるデューティパルスを作成するリードパルスを発生し、擬似的に−1シリンダのシーク状態を作り出し、ステップS9で、そのときの積分電圧V2を取り込む。続いてステップS10で、2シリンダ分シーク時の電圧変化即ち(V1+V2)から1シリンダ当たりの変化電圧を(V1+V2)/2として算出する。最終的にステップS11で、算出電圧をシリンダゲインとして格納し、サーボヘッドの切離しを解除する。
【0193】
この積分回路の調整処理も、図7のステップS5に示したようにディスク装置のパワーオンスタートに伴う初期化処理の際に実行される。
6.加速度成分を含む位置予測
位相サーボ情報を用いた本発明のディスク装置におけるシーク制御にあっては、従来の2相位相サーボパターンを用いたディスク装置のようにトラッククロッシングパルスを使用しないことから、速度制御において目標速度を得るための目標シリンダまでの残りシリンダ数の算出については、位置検出のサンプリング周期ごとに次のヘッド移動位置を予測する。
【0194】
そして、予測したヘッド移動位置から目標シリンダまでの残りシリンダ数を求め、残りシリンダ数に対応する目標速度パターンから目標速度を求めて速度制御を行うようになる。このようなシーク中の速度制御におけるヘッド位置の予測について、従来のディスク装置にあっては速度予測のみを行っている。
図40は従来の速度成分のみによるヘッド移動位置の予測を示している。いまサンプリング・タイミングtでヘッドが位置284にあったとする。また、前回のサンプリング時点tn−1 でヘッドは位置282にあったものとする。この場合には、現在のヘッド位置284と前回のヘッド位置282からヘッドの移動速度を求め、次のサンプリング時点tn+1 のヘッド位置286を予測する。
【0195】
予測位置286が決まれば目標シリンダまでの残りシリンダ数が求まることから、この残りシリンダ数により目標速度パターンを参照して、対応する目標速度を求め、速度制御部に設定して速度制御を行う。同時に位相サーボ情報はシリンダ番号0〜3の4シリンダごとに繰り返していることから、予測位置286に対応するシリンダ番号2を求め、次のサンプリング時点tn+1 における位相サーボパターンに基づく位置検出に使用するマスタクロックを選択するシリンダ切替えを行う。
【0196】
しかしながら、シーク中のヘッド速度制御にあっては、目標速度パターンが加速,定速,減速となっており、加速時および減速時にあっては、各サンプリング時点での検出速度が変化する加速度成分をもつことになる。例えば図40が加速中であった場合には、サンプリング時点tn+1 における予測位置286に対し実際のヘッド位置は位置288にあったとする。この実際の移動位置288は現在位置284に対し4シリンダを越えた位置となっている。
【0197】
このため、サンプリング時点tn+1 にあっては実際のヘッド位置288であっても、予測位置286を中心とした±2シリンダの範囲内しかヘッド位置が認識できないため、予測位置286の1シリンダ手前の実位置288と同じシリンダ番号3の位置290にヘッドが移動したと判断する。
したがって、サンプリング時点tn+1 における次のサンプリング時点tn+2 の予測位置は位置294と、実際のヘッド移動位置292より大きくずれてしまい、この時点でヘッド位置が判らなくなってシークエラーとなってしまう。そこで本発明にあっては、サンプリング時点ごとの次のヘッド位置の予測に、速度成分に加えて加速度成分を取り込んだことを特徴とする。
【0198】
図41は、速度成分に加えた加速度成分を加えた本発明のディスク装置におけるヘッド位置の予測を示す。なお、サンプリング時点tn−1 ,tについては、図40と同じ位置である。
図41において、いまサンプリング時点tでヘッドが位置284にあったとすると、今回のヘッド位置284から前回のヘッド位置282を差し引くことでサンプリング周期におけるヘッド速度を示すシリンダ数を求める。即ち、ヘッド移動速度は位置検出におけるサンプリング周期当たりの移動シリンダ数として定義される。
【0199】
この場合の次のサンプリング時点tn+1 における速度成分のみによる予測位置は図40の場合と同様、位置286となる。即ち、速度成分によって次のサンプリング時点tn+1 におけるヘッド移動量を示すシリンダ数CLvが求められる。更に本発明にあっては、現在のサンプリング時点tにおける加速度成分から次のサンプリング時点tn+1 における加速度によるヘッド移動量となるシリンダ数CLaを算出する。この加速度成分によるヘッド移動量を示すシリンダ数CLaは、例えばヘッド駆動を行っているVCM16に供給する駆動電流に基づいて算出する。
【0200】
具体的には、加速度成分によるヘッド移動量を示すシリンダ数CLaを
CLa=VCM指示電流値×加速度補正係数
として求める。ここで加速度補正係数は単位指示電流当たりのサンプリング周期における移動シリンダ数を与えるもので、実験的に決めることができる。
図42はVCM指示電流値に加速度補正係数を掛け合わせることで求められる加速度成分による位置補正量CLaの速度制御中における変化を示している。即ち、時刻t1〜t2が加速期間となり、特性298−1に示すように、加速度による位置補正量CLaはプラスの変化となる。次の時刻t2〜t3の特性298−2に示す区間は定速区間であり、加速度成分による位置補正量CLaはほぼ0である。更に時刻t3〜t4の特性298−3示す区間は減速区間であり、減速加速度成分による位置補正量CLaはマイナスの値をもつ。
【0201】
この結果、図41のサンプリング時点tn+1 に示すように、ヘッド位置296を予測することができ、実際のヘッド位置288に対し位置検出可能なシリンダ範囲を正しく予測することができる。勿論、次のサンプリング時点tn+1 にあっては、予測位置296に対し実位置288がずれていることから、予測位置296を実位置288に変更して次のサンプリング時点tn+1 の位置予測を行うことになる。
【0202】
図43のフローチャートは加速度を含めた位置予測を行う本発明のディスク装置におけるシーク制御を示している。
図43において、まずステップS1で、目標シリンダアドレスをセットし、ステップS2で、目標速度パターンに基づく速度制御(コアス制御)を開始する。ステップS3にあっては、位相サーボパターンに基づく位置検出の有無を監視しており、サンプリング周期ごとに位置検出が行われる。位置検出ができたならば、ステップS4で、現在位置から前回位置を引いてヘッド移動速度を求める。
【0203】
続いてステップS5で、次のヘッド移動位置の検出位置を予測する。この予測処理は速度成分と加速度成分を含めて行われる。次にステップS6で、予測位置に基づき目標シリンダのシリンダ番号を認識してマスタクロックの切替条件をセットする。続いてステップS7で、残りシリンダ数が目標シリンダの0.5シリンダ手前か否かチェックし、目標シリンダの0.5シリンダ手前に達するまでステップS2〜S7の処理を繰り返す。
【0204】
目標シリンダの0.5シリンダ手前へのヘッド移動を判別すると、ステップS8に進み、それまでの速度制御からヘッドを目標シリンダを示すヘッド位置に引き込むためのファイン制御に切り替える。ファイン制御に切り替えると、ステップS9で、目標シリンダに対し予め定めたオントラックスライス値の範囲内に入るか否か監視し、オントラックスライス値の範囲内に入れば、オントラック信号を上げることで目標シリンダ位置を認識し、一連のシーク処理を終了する。
【0205】
図44は図43のステップS5に示した位置予測の詳細をサブルーチンとして示している。尚、図44の位置予測にあっては、ヘッド移動速度の最高速度がサンプリング周期ごとに±2シリンダ以内に収まっている場合を例にとっている。図44において、まずステップS1で、現在位置Pは前回位置Pn−1 を中心に±2シリンダ以内か否かチェックする。もし±2シリンダを越えていた場合にはヘッドの暴走であることから、ステップS5に進み、エラー検出処理を行う。±2シリンダ以内であった場合にはステップS2に進み、既に求めているヘッド移動速度Vから次回の検出位置までのシリンダ変化数CLvを算出する。
【0206】
続いてステップS3で、加速度による次回の検出位置までのシリンダ変化数CLaを算出する。最終的にステップS4で、速度に基づくシリンダ変化数CLvと加速度に基づくシリンダ変化数CLaを現在位置Pに加算して、次回位置Pn+1 を求める。
7.シーク速度によるシリンダ切替え
位相サーボパターンを用いてヘッド位置を検出する本発明のディスク装置にあっては、位相サーボパターンが4シリンダごとに繰り返し記録されているため、第1〜第4フィールドEVEN1,ODD1,ODD2,EVEN2で構成された位相サーボ領域を、位置検出が行われる目標シリンダを中心に±2シリンダを越えないヘッド移動速度のときに、初めて位置検出が可能となる。従って位相サーボ領域の通過速度が4シリンダを越えるような速度でヘッド移動を行うことはできず、高速シークを行うことができない。
【0207】
図45は位相サーボ領域の通過速度が±4シリンダに制限されている場合のヘッド移動の様子を示している。尚、この場合のヘッド移動速度は半径方向に見たヘッドの通過シリンダ数を、円周方向に見たサーボ領域の通過時間幅stで割った値であり、例えば+4[CL/st]とする単位で表現できる。以下の説明には単にヘッド通過速度をシリンダ数で表現する。
【0208】
図45において、ヘッドが第2および第3フィールドODD1,2の境界点を通過するシリンダ位置215が位相サーボパターンから検出される。したがって、検出位置215がシリンダ番号0にあったとすると、これを中心に±2シリンダとなる斜線の領域214を越えない位相サーボ領域の通過速度であれば、ヘッド位置を正確に検出できる。ここで、ヘッドの位置検出が行われる検出点215が位置するシリンダを、以下、センタシリンダと定義する。
【0209】
図45の場合には、シリンダアドレスがプラス方向に増加するインナ側へのフォワードシークにあっては、ヘッド移動軌跡218に示すように、4シリンダ分の位相サーボ領域214を左上コーナから右下コーナに抜けるヘッド移動が最高速の+4シリンダとなる。逆にシリンダアドレスが減少するマイナス方向、即ちアウタ方向へのリバースシークについては、速度軌跡220に示すように4シリンダ分の位相サーボ領域214の右上コーナから左下コーナに抜ける最高シーク速度−4シリンダとなる。
【0210】
したがって、シーク速度が+4シリンダ〜−4シリンダの範囲内にあれば、センタシリンダ216へのオントラック時と同様に、位置215の位置検出をシーク中も行うことができる。シーク中におけるセンタシリンダ216の位置検出は図44に示した位置予測の結果として行われる。この場合の目標シリンダを示すシリンダ番号に対するマスタクロック位相番号は図46のテーブルに示すようになる。即ち、シーク中にあってもオントラック時と同様に、シリンダ番号に対応したマスタクロックの選択を行うシリンダ切替えが行われる。
【0211】
図47は、図46に示すように、ヘッド移動速度が±4シリンダに収まっているときの位相サーボ領域の各フィールドにおけるマスタクロック位相番号を示しており、オントラック時と同様、全フィールドで同一のマスタクロックが当然に使用されている。
このようなシーク中のヘッド位置検出が行われるセンタシリンダを中心とした±4シリンダの範囲内にヘッド移動速度が制限されるディスク装置に対して、本発明にあっては、±4シリンダを越えるヘッド移動速度についてもセンタシリンダのヘッド通過位置を検出可能としている。
【0212】
図48はフォワード方向のヘッド移動速度の最高速度を+6シリンダとした場合のシリンダ切替えを示している。即ち、従来のディスク装置にあっては、1つの位相サーボ領域を構成する4フィールドでは全フィールド同一のマスタクロックを使用しているが、これではシーク速度が±4シリンダに制限されることから、本発明にあっては位相サーボ領域のフィールド内でシリンダ切替えを行うようにしたことを特徴とする。
【0213】
図48は、前半の2フィールドと後半の2フィールドに分けて位相サーボ領域で2段階にマスタクロックを切り替える2段階のシリンダ切替えを示している。図48において、ヘッド位置検出が行われる検出位置215のセンタシリンダ216に対し、±1シリンダずれた第1センタシリンダ228と第2センタシリンダ230を設定して、第1フィールドEVEN1と第2フィールドODD1については第1センタシリンダ228に対応したマスタクロックのシリンダ切替えを行う。また後半の第3フィールドODD2と第4フィールドEVEN2については第2センタシリンダ230に対応したマスタクロックのシリンダ切替えを行う。これによって、シリンダアドレスが増加するフォワードシークについては、速度軌跡232に示すように+6シリンダを最高速度とするヘッド移動を実現できる。
【0214】
これに対し、シリンダアドレスが減少するリバース方向のシークについては、ヘッド検出位置215を通過する速度軌跡は速度軌跡235に示すように±1シリンダの範囲に制約され、−2シリンダが最高速度となる。
図49は、図48の+6シリンダ〜−2シリンダのシーク速度を可能とする場合のヘッド検出位置215をもつセンタシリンダ216に対するフォワードシーク時のマスタクロック位相番号とリバースシーク時のマスタクロック位相番号を示している。前半の第1および第2フィールドEVEN1,ODD1と、後半の第3および第4フィールドODD2,EVEN2で異なった位相番号のマスタクロックとなるシリンダ切替えが2段階に行われている。
【0215】
図50はフォワード方向の最高速度を+7シリンダとした場合のシリンダ切替えを示している。この場合には第1〜第4フィールドの各フィールドごとに段階的にシリンダ切替えを行っている。即ち、検出位置215をもつセンタシリンダ216に対し、第1フィールドから第4フィールドの順番に1シリンダずつずれて、第1センタシリンダ246、第2センタシリンダ248、第3センタシリンダ250および第4センタシリンダ252を設定する。尚、第3センタシリンダは250はセンタシリンダ216と同じになる。
これによって、それぞれのセンタシリンダ246,248,250,252について±2シリンダの領域238,240,242,244が設定される。このときのシリンダアドレスが増加するフォワード方向のシーク最高速度は、速度軌跡254に示すように+7シリンダとなる。一方、シリンダアドレスが減少するマイナス方向のリバースシークについては、−1シリンダに制約される。
【0216】
図51は、図56のシリンダ切替えにおける各フィールドでのマスタクロック位相番号をヘッド検出位置215をもつセンタシリンダのシリンダ番号に対応して示している。いずれの場合にも、第1〜第4フィールドで段階的に異なったマスタクロックの位相番号が選択されるシリンダ切替えが行われている。
図52は、フォワード方向の最高速度を+10シリンダとした場合のシリンダ切替えを示す。図52のシリンダ切替えは図50と同様、各フィールドごとにシリンダ切替えを行っており、更に各フィールドごとのシリンダ切替えは、図50の場合は1シリンダおきであったものが、図50にあっては2シリンダに増加している。
【0217】
即ち、ヘッド検出位置215をもつセンタシリンダ216を中心に2シリンダ間隔となるように、第1センタシリンダ268、第2センタシリンダ270、第3センタシリンダ272および第4センタシリンダ274を設定している。各センタシリンダ268,270,272および274に対しては、±2シリンダの範囲となる領域260,262,264,266が設定される。
【0218】
このため、フォワード方向の最高速度は速度軌跡276に示すように+10シリンダとなる。一方、ヘッド最高速度に対しフォワードシークの最低シリンダ速度が規制され、速度軌跡278に示すように+4シリンダとなる。したがって、図52のシリンダ切替えにあっては、+4シリンダ〜10シリンダのシーク速度でヘッド移動ができる。
【0219】
図53は、図52のシリンダ切替えに使用するマスタクロックの位相番号の組合せをヘッド検出位置215が属するセンタシリンダ216のセンタシリンダ番号に対応して示している。
図54は、ヘッド移動速度について図45のシリンダ切替えを1速(1ST)、図48のシリンダ切替えを2速(2ND)、図50のシリンダ切替えを3速 (3RD)、図52のシリンダ切替えを4速(4TH)として、一種のシーク速度の変速パターンを示している。
【0220】
このようにシリンダ切替えによる変速パターンが実現できることから、ヘッド移動速度を検出して必要な速度レンジを選択したシリンダ切替えを行うことで、任意のシーク速度に対応することができる。これは恰も自動車に採用されている自動変速機に類似した機能といえる。
図55のフローチャートは図54に示した1速(1ST)と2速(2ND)の2段階の速度切替えを利用したシリンダ切替処理を示している。
【0221】
図55において、まずステップS1で速度Vを読み込む。この速度Vは現在のヘッド位置と前回のヘッド位置の差から求められている。続いてステップS2に進み、速度Vが±4シリンダの範囲内にあるか否かチェックする。±4シリンダの範囲内にあればステップS3に進み、次に検出されるヘッドの予測位置に対応したシリンダ番号に基づき、図46に示す所謂1速テーブルからマスタクロック位相番号を選択して位相切替パターンを決める。
【0222】
一方、ステップS2で速度Vが±4シリンダを越えていた場合には、ステップS4に進み、−2〜+6シリンダの範囲内にあるか否かチェックし、この範囲内にあればステップS5に進み、予測されたシリンダ番号に対応した図49の所謂2速テーブルから対応するマスタクロック位相番号の組合せでなる位相切替パターンを選択する。
【0223】
尚、図52は+10シリンダを最高速としているが、更に各フィールドにおけるセンタシリンダのシリンダ間隔を3シリンダ,4シリンダと広げることで最高速をアップすることができる。
8.データ面の位相サーボパターン
本発明のディスク装置にあっては、データ面の特定シリンダに対してもサーボ面の位相サーボパターンと同等な位相サーボパターンを記録し、データヘッドに設けているリードヘッド(MRヘッド)からヘッド位置を検出できるようにしている。
【0224】
図56はデータ面の特定シリンダに書き込まれている位相サーボパターンのフレーム構成を示す。図56において、データ面の例えばアウタ・ガードバンド領域OGB1内の特定シリンダおよびインナ・ガードバンド領域IGB1の特定シリンダには、直線に展開して示すディスク1回転分のサーボ領域340が設けられている。
【0225】
この1回転分のサーボ領域340は、図10に示したサーボ面と同様、216の領域に分割されて216個のデータ面サーボフレーム350を構成している。データ面サーボフレーム350は、拡大して示すように、未使用領域360とサーボパターン部370で構成される。
サーボパターン部370は図10のデータ面のサーボパターン部164と同じ大きさであり、基準クロックのカウント値をサーボフレームの先頭で0としたとき、サーボパターン部370はカウント値1268から1512の範囲となる。サーボパターン部370には図56および図57に分けて示す位相サーボパターンが記録されている。
【0226】
図56および図57において、位相サーボパターンは第1フィールド372、第2フィールド374、第3フィールド376および第4フィールド378に分けられている。この第1〜第4フィールドは、サーボ面位相サーボ領域と同様、第1フィールド372がEVEN1、第2フィールド374がODD1、第3フィールド376がODD2、第4フィールド378がEVEN2と呼ばれる。また第1〜第4フィールドは未使用領域を除いて基準クロックの4周期に相当する4τ×10の長さをもっている。
【0227】
位相サーボパターンは、第1フィールドと第4フィールドは同じ位相サーボパターンであり、また第2フィールドと第3フィールドも同じ位相サーボパターンであり、更に第1,第4フィールドと第2,第3フィールドとの間では逆位相のパターンとなっている。この点もサーボ面の位相サーボパターンと同じである。サーボ面位相サーボパターンと相違する点は、図59に取り出して示すように、第1フィールド372(EVEN1)と第4フィールド378(EVEN2)の位相パターンの間に0.25シリンダ分の半径方向の位置ずれをもたせている点である。この点は図60に示す第2フィールド374(ODD1)と第3フィールド376(ODD2)の間についても同様の関係となっている。
【0228】
更に、図57,図58に示すように、データ面サーボパターンは目標シリンダとなる0シリンダを中心に±2.5シリンダの範囲に記録されており、しかも±1.5シリンダを越える領域についてはヘッド位置検出を行わせないために位相ずれのないパターンを記録している。従ってサーボ面におけるヘッド位置可能範囲となる4シリンダに対し、データ面の場合にはヘッド位置可能範囲となるシリンダ数が3シリンダに制限されている。
【0229】
このヘッド位置検出が可能となるシリンダ数が3シリンダに制限されている点は、データ面に記録するサーボ情報は例えば目標シリンダとしてのシリンダ番号0にオントラックした状態でオフセットを測定することを目的としており、従って±1.5シリンダ程度のヘッド検出範囲をもたせれば十分であることによる。この範囲を越えるようなヘッド位置の誤差については、本来、サーボ面の位相サーボ情報に基づくヘッド位置の検出でカバーされるものである。
【0230】
図59,図60に示したように、第1フィールドと第4フィールド、および第2フィールドと第3フィールドで半径方向に位相サーボパターンを0.25シリンダずらして記録している理由は、サーボヘッド18に対しデータヘッド20に設けているMRヘッドを用いたリードヘッドのコア幅が小さく、サーボヘッド18と同じ位相サーボパターンでは位置検出に不感帯ができてしまうことを防ぐためである。この関係を説明すると次のようになる。
【0231】
図61はサーボ面の位相サーボパターンをサーボヘッドで読み出したときのヘッド移動量に対する検出量の関係を示している。図61は、サーボ面38のサーボフレームにおける第2フィールドODD1と第3フィールドODD2の境界部分を取り出しており、サーボヘッド18のコア幅W1はほぼ1シリンダ分ある。例えば、トラックピッチを7.5μmとすると、サーボヘッド18のコア幅W1=7μm程度となる。このようなサーボヘッド18のコア幅W1に対し、サーボ面380には半径方向に0.5シリンダピッチでサーボパターンが記録されている。サーボヘッド18は常に2つのサーボパターンに跨がりながら読出信号を得るため、ヘッド移動量に対し検出量は特性382に示すように直線的に変化する。
【0232】
図62は、データ面384に図61のサーボ面380と全く同じサーボパターンを記録した場合を示す。データ面384のサーボ読出しに使用するリードヘッド410は、MRヘッドを使用していることから、コア幅W3はサーボヘッド18に比べて小さく、例えばW3=3μmと半分以下になる。
したがって、このようなコア幅W3の小さいリードヘッド410でサーボ面と同じサーボパターンを読み取ると、0.5シリンダ幅をもつサーボパターンの中にリードヘッド410が完全に入り込んで、ヘッド位置が変化しても検出量が全く変化しない不感帯390,392,394を生ずる。このため、ヘッドの移動量に対する検出量の関係は特性386に示すようになり、破線で示す本来の特性382に従ったヘッド位置の検出ができなくなる。
【0233】
この問題を解決するため、本発明にあっては、図63に示すように、例えば第2フィールドODD1と第3フィールドODD2の位相サーボパターンを半径方向に0.25シリンダずらして記録する。これによって、コア幅W3が小さいリードヘット410であっても、ヘッド移動によって特定の位相サーボパターンの中に入り続けてしまうような不感帯を生ずることがなく、サーボ面の場合と同様、移動量に対し検出量が直線的な特性388で示すように得ることができる。この点は第1フィールドEVEN1と第4フィールドEVEN2との間についても同様である。
【0234】
このように、第1フィールドと第4フィールドEVEN1,2、および第2フィールドと第3フィールドODD1,2で0.25シリンダずつずらした位相サーボパターンをデータ面に書き込むためには、16種類の位相の異なったライト信号が必要となる。即ち、図57に示すように、前半の第1フィールド372 (EVEN1)と第2フィールド374(ODD1)でサーボパターンは各パターンが半径方向に0.5シリンダの長さをもつことから、サーボ面と同様、1τずつずれた8種類の異なった位相のライト信号が必要となる。更に、図57の第3フィールド376(ODD2)と図58の第4フィールド378(EVEN2)については、0.25シリンダだけ半径方向に位置がずれることから、同じ書込シリンダ位置で更に位相が異なる8種類のライト信号が必要となる。
【0235】
具体的には、前半の第1フィールドEVEN1、第2フィールドODD1については、図15(A)の基準クロックの立ち上がりに同期した位相番号0,2,4,6,8,10,12,14の8種類のライト信号を使用し、後半の第3フィールドODD2と第4フィールドEVEN2については、図16(A)の基準クロックの立ち下がりに同期した位相番号1,3,5,7,9,11,13,15の8種類のライト信号を使用する。
以上の説明はサーボ面に記録したサーボ情報のシリンダ繰り返し数を4とした場合の説明であるが、シリンダ繰り返し数を一般的な表現であるNで表現すると、データ面サーボ情報書込手段は、基準クロックを1/Nに分周し、且つ基準クロックに対して0.25N周期分ずつ位相を異ならせた4N種類の書込パルスを発生し、その書込パルスの中から書込シリンダで特定される所定の位相の書込パルスを選択してデータ面のサーボ領域にサーボ情報として書き込ませることになる。
【0236】
これら位相番号0〜15をもつ16種類のライト信号は、図17に示した回路構成をもつマスタクロック作成回路110からデータ面に対するサーボ情報の書込モードの際に供給される。
図64は、図57,図58に示したデータ面に位相サーボパターンを書き込む際のライト信号の位相番号を、目標シリンダとなるシリンダ番号0を中心に±2.5シリンダの範囲について0.25シリンダ単位に示している。このうち、目標シリンダとなるシリンダ位置0.00に対し、±1.5シリンダを越える領域については、同じパターンの繰返しであり、±1.5シリンダの範囲で有効な位相サーボ情報の書込みを与える。
【0237】
具体的な書込みは、サーボ面の位相サーボ情報に基づくデータ面の目標シリンダへのオントラック状態で、例えば−2.5シリンダ、オフセットした位置から0.25シリンダ単位にシークしながら、図64に示すサーボ書込み信号の位相番号を第1〜第4フィールドごとに選択しながら、各サーボフレームのタイミングでサーボパターンの書込みを行う。
【0238】
図65は、図57,図58に示したデータ面の位相サーボパターンをデータヘッドに設けているリードヘッドで読み出して位置検出する際に使用するシリンダ切替えに基づくマスタクロックの選択位相番号を、3シリンダ分示している。勿論、データ面サーボの読取りの際に目標シリンダとなるのはシリンダ相対番号0であり、両側の±1シリンダについてはオントラックさせる必要がないことから、固定的にシリンダ相対番号0のマスタクロック選択位相番号だけであってもよい。
【0239】
図66は本発明のディスク装置によるデータ面に対するサーボパターンの書込処理を示しており、この書込処理は図6に示したように、製品出荷前の生産工程の最終段階でサーボ面への位相サーボ情報の書込みが済み、またサーボ系の自動調整が済んだ後の段階で行われる。
図66において、まずステップS1でデータ面の書込開始シリンダ即ち目的シリンダへのシークをサーボ面の位相情報に基づいて行う。このデータ面の書込開始シリンダとしては、サーマルオフセット測定のためのデータ面への位相サーボ情報の書込みについては、アウタ・ガードバンド領域OGB1の特定シリンダとなる。
【0240】
また、ヨー角オフセット測定については、インナ側でのオフセット測定も必要とすることから、アウタ・ガードバンド領域OGB1の書込みが済むとインナ・ガードバンド領域IGB1の特定シリンダが書込シリンダとして指定される。ステップS2で書込開始シリンダに対するシークが完了すると、例えば+2.5シリンダまたは−2.5シリンダ、オフセットシークした状態で、図64から最初の書込パターンを選択する。
【0241】
次にステップS4でサーボ面のサーボ状態に同期して、選択した書込パターン位相番号のマスタクロックを選択して、サーボフレーム内の位相サーボ領域ごとに位相サーボパターンを書き込む。続いてステップS5で、全パターンの書込終了をチェックし、ステップS6で、0.5シリンダ、オフセットシークし、再びステップS2に戻り、ステップS3で次の書込パターンを選択し、ステップS4で同様にサーボパターンの書込みを行う。以上の処理をステップS5で全パターンを書き込むまで繰り返す。
9.データ面への位相サーボパターンによるリード/ライト
比較的大型のディスク装置にあっては、図2に示したようにヘッド,モータを含む機構部分からなるディスクエンクロージャ10と、これを制御するプリント基板からなるドライブ・コントローラ12で構成され、これを一体化して1つのドライブモジュールを構成している。そして1台のディスクシステムは上位のディスクコントロールユニットに複数のドライブモジュールを組み合わせて1つの装置を構成する。
【0242】
このような磁気ディスク記憶装置は、ディスクエンクロージャ10およびドライブ・コントローラ12のプリント基板を最小単位として構成するが、同じ機種であってもディスクエンクロージャ10とドライブ・コントローラ12に様々なものがあり、適切なディスクエンクロージャ10とドライブ・コントローラ12の組合せとしなければならない。
【0243】
そこで従来のディスク装置にあっては、ドライブ・コントローラ12を実装したプリント基板にディップスイッチなどを設け、組み合わせるディスクエンクロージャ10の変更に対し組合せ動作を正常に行えるようにしている。しかし、これではディスクエンクロージャ10の基板を人為的に判断してドライブ・コントローラ12側のディップスイッチを操作する必要があり、誤設定の恐れがあった。
【0244】
そこで本発明のディスク装置にあっては、ディスクエンクロージャ10の組立完了段階において適当なドライブ・コントローラ12を組み合わせて、データ面の特定シリンダ、例えばシリンダアドレス0番から外側のアウタ・ガードバンド領域OGB1までの間の空きシリンダにディスクエンクロージャの基板などの組合せに必要なデータを位相サーボ情報を利用して書き込んでおく。そして、ドライブ・コントローラ12を組み合わせた際にドライブ・コントローラ12側でこのディスクエンクロージャの情報を読み出して、組合せに伴う各種の設定を自動的に行えるようにしている。
【0245】
データ面の特定シリンダに対する位相サーボパターンを利用したデータ書込みは、図8に示した位置信号作成回路36の機能を利用してドライブ・プロセッサ30が実行する。
図67は、データ面に記録したデータビット0に対応する位相サーボパターンとその読出波形を示す。また図68は、データビット1に対応したデータ面に対する位相サーボパターンとその読出波形を示している。
【0246】
図67(A)のデータビット0を示す位相サーボパターンは、目標シリンダとなるシリンダ番号0の記録パターンに対し、通常のサーボ面にあっては+1シリンダ分だけずらしたサーボパターンに相当するサーボパターンを、±1.5シリンダの範囲に共通に記録している。このため、図67(B)に示すリードパルスが第1〜第4フィールドEVEN1,ODD1,ODD2,EVEN2について得られる。
【0247】
一方、図67(C)のマスタクロックは、シリンダ番号0番に対応する基準クロックである。したがって、マスタクロックの立上がりでセットされ、リードパルス立上がりでリセットされることで得られるデューティパルスは、図67(D)に示すようになる。
即ち、データビット0の場合、デューティパルスは第1および第4フィールドEVEN1,2でデューティ比が25%、第2および第3フィールドODD1.2でデューティ比が75%となる。このデューティパルスは図67(E)によるデータウィンドウ信号で抽出され、積分回路による積分動作で、図67(F)に示す−Vとなるデータビット0を示す積分電圧が得られる。
【0248】
図68(A)のデータビット1に対応した位相サーボパターンは、図67のデータビット0の場合と逆に、シリンダ番号0番の目標シリンダに対する本来のサーボパターンの位置に対し−1シリンダシークした場合に相当する1τ、位相遅れした位置に、±0.5シリンダの範囲に亘って同じ位相サーボパターンを記録している。
【0249】
このため図68(B)に示すリードパルスが得られ、図68(C)のマスタクロックはシリンダ番号0を目標シリンダに対応したマスタクロックによるセットとリードパルスによるリセットで、図68(D)に示すデューティパルスが得られる。即ち、デューティパルスは第1および第4フィールドEVEN1,2でデューティ比が75%、第2および第3フィールドODD1,2でデューティ比が25%と、データビット0の場合とは逆の関係にある。したがって、図68(E)のデータウィンドウ信号により抽出されたデューティパルスによる積分電圧は、図68(F)に示すように、最終的に+Vとなる。
【0250】
図69のフローチャートは図67(A)および図68(A)に示したデータビット0,1に対応したデータ面に対する位相サーボパターンの書込処理を示している。
ここで、図69に示したライト処理は、図8に示したように、マスタクロック作成回路110からの位相番号のパターンに従ったデータヘッド20のライトヘッド400によるライト動作は、サーボヘッド18の読取信号によるヘッド位置信号に基づくオントラック制御と並行してできることから、データ面の特定シリンダの全サーボフレームにデータビット0または1を示す位相サーボパターン書き込むことができる。しかし、データ面位相サーボパターンのリード処理は、サーボヘッド18の読取信号に基づくオントラック制御とデータヘッド20のリードヘッド410からの読取信号によるデータビット0,1の復元を、同じ位置信号作成回路36で時分割処理にしなければならない。
【0251】
例えば12フレーム置きにリードする場合には、1回目は、フレーム0,13,26,・・・と読み、2回目は、フレーム2,13,27,・・・と読み、同様に1フレームずつずらしながら最後にフレーム12,26,38,・・・と読む。これによって216フレームの全てをリードできる。
図70は、このようなサーボヘッド18とデータヘッド20に設けているリードヘッド410を切り替えて行うリード処理における1シリンダ当たり216点のサーボフレームについての位置信号作成回路36からの積分電圧に基づくデータビットの復元、即ちリード処理を示している。
【0252】
図70において、まず所定のデータ面サーボフレームに基づく割込みを受けて積分電圧を読み込み、ステップS2で、規定値以上のマイナス電圧か否かチェックする。規定値以上のマイナス電圧であれば、ステップS3に進み、ビット0を復元する。一方、規定値以上のマイナス電圧でなければ、ステップS4に進み、規定値以上のプラス電圧か否かチェックする。
【0253】
規定値以上のプラス電圧であれば、ステップS5でビット1を復元する。以上の処理を、ステップS6で全ビットを読み出すまで繰り返す。尚、上記の実施例は、データ面の1シリンダ当たり16サーボフレーム分、即ち16ビットのデータ読み書きを例にとっているが、更にデータ量を増加したい場合には、書き込むシリンダ数を増加させればよい。
10.ヨー角オフセットの測定と補正
データヘッドのリードヘッドに小型のMRヘッドを用いた磁気ディスク装置において、図71に示すように、データヘッド20を最インナ側の位置20´に位置決めした場合と最アウタ側の位置22´に位置決めした場合とで、ライトヘッド400のオントラック状態に対し位置ずれを生ずる。これをヨー角オフセットという。即ち、インナ側の端部にデータヘッド20を移動したときのヘッドアーム402の回転中心430の中立位置に対するインナ最大ヨー角α1と逆方向のインナ最大ヨー角α2とで、データヘッド20に設けているライトヘッド400とリードヘッド410との間に位置ずれを起こす。
【0254】
図72はデータヘッド20を拡大して示したもので、磁気ヘッドを用いたライトヘッド400とMRヘッドを用いたリードヘッド410が一体に設けられている。ライトヘッド400のコア幅W2は、例えばトラックピッチを7.5μmとすると6μm程度である。これに対し、MRヘッドを用いたリードヘッド410のコア幅W3は、その半分以下となる3μm以下となる。設計上はライトヘッド410のセンタは一致させるが、実際には位置ずれによる機械的なオフセットΔWをもっている。
【0255】
データ面のユーザ領域におけるデータの書込みは、サーボ面の位相サーボ情報に基づいたライトヘッド400のオントラック制御で行われる。このため、リードヘッド410によるリード動作に切り替えたい場合には、機械的なオフセットΔWだけトラックセンタからずれた位置でリードすることになる。
このようなデータヘッド20におけるライトヘッド400とリードヘッド410の機械的なオフセットΔWに加え、図71に示したように、VCM16によるヨー角ごとに異なるオフセットがライトヘッド400とリードヘッド410の間に生ずる。
【0256】
図73(A)は図71のインナ最大ヨー角α1におけるトラックセンタ460に対するリードヘッド410のヨー角オフセットを示している。また、図72 (B)は図71のアウタ最大ヨー角α2におけるトラックセンタ480に対するリードヘッド410のヨー角オフセットを示している。
図72(A)と(B)を対比して明らかなように、図71のセンタ位置402におけるヨー角オフセット0に対し、最インナ側と最アウタ側では逆向きのヨー角オフセットを生ずる。
【0257】
図74はヨー角オフセットが0°となる中央のシリンダアドレス、例えばシリンダアドレス2000を原点に、左側にインナ、右側にアウタの最大ヨー角におけるオフセットΔWinとΔWout をプロットしている。最インナと最アウタのヘッド位置424,422が決まれば、その間を結ぶ直線428によって、間のオフセットを推定することができる。
【0258】
ここで、センタ位置でのヨー角を0°、アウタ側をプラス、インナ側をマイナスとし、ヨー角0°における機械的なオフセットΔWを減点としてインナ側およびアウタ側のヨー角オフセットの最大値を見ると、アウタ側はプラスのオフセット、インナ側はマイナスのオフセットを相対的に生じている。
そこで本発明のディスク装置にあっては、図56乃至図58に示したように、データ面のインナガードバンド領域IGB1の特定空きシリンダとアウタガードバンド領域OGB1の特定空きシリンダに位相サーボパターンを予め記録していることから、例えば図6に示したように、製品出荷前の組立最終段階でヨー角オフセット処理を行ってヨー角オフセットテーブルの補正テーブルを作成しておく。
【0259】
図75のフローチャートは本発明のディスク装置によるヨー角オフセットの測定処理を示す。
図75において、まずステップS1で、データ面の位相サーボパターンに基づきデータヘッド20をデータ面の最インナ側のインナガードバンド領域IGBの特定シリンダにシークする。続いてステップS2に進み、一定のサーボフレーム間隔でサーボヘッド18からデータヘッド20のリードヘッド410に切り替えながら、データ面位相サーボパターンからインナ側のヨー角オフセットΔWinを測定する。
【0260】
このデータ面位相サーボパターンの測定処理は、例えば1シリンダ当たり216個のサーボフレームのうちサーボ面サーボフレームを13フレーム処理するごとに、データ面サーボフレームの読出しに切り替えて、1シリンダにつき16点、ヨー角オフセットを測定し、最終的には、平均値としてヨー角オフセットΔWinを決定する。
【0261】
ステップS2のインナ側のヨー角オフセット処理を、ステップS4でデータヘッドを切り替えながら全ヘッドについて行う。ステップS1〜S4のインナ・ヨー角オフセットの測定処理が済むと、ステップS5に進み、データ面の位相サーボパターンに基づきデータヘッド20をデータ面の最アウタに位置するアウタ・ガードバンド領域OGB1の位相サーボパターンを書き込んでいる特定シリンダにシークする。
【0262】
シーク完了でステップS6に進み、ステップS2の場合と同様、一定のサーボフレーム間隔でサーボヘッド18からリードヘッド410に切り替えて、例えば1シリンダ当たり16点のデータ面サーボフレームの位相サーボパターンからアウタ側ヨー角オフセットを測定し、その平均値としてアウタ側ヨー角オフセットΔWout を決定する。ステップS6の処理を、ステップS8でヘッドを切り替えながら、ステップS7で全ヘッドが終了するまで繰り返す。
【0263】
インナ側およびアウタ側のヨー角オフセットの測定が終了すると、ステップS9で、各データヘッドごとに出た最インナと最アウタのヨー角オフセットΔWin,ΔWout の線形補間で、図74に示すように、各シリンダ位置におけるヨー角オフセットを算出して、補正に使用するヨー角オフセットテーブルを作成する。図76は図75のヨー角オフセット測定処理により作成されたヨー角オフセットの補正テーブルの一例を示す。この補正テーブルにあっては、例えば50シリンダアドレスごとに1つのヨー角オフセットを求めたテーブルとしている。
【0264】
図77は、本発明のディスク装置をシステムに組み込んで運用中のリード処理で行われるヨー角オフセット補正を示している。
図77において、まずステップS1で目標シリンダにシークし、ステップS2でリード動作を行う。このリード動作において、もしステップS3でリードエラーが判定された場合には、ステップS5で、図76に示すヨー角オフセットテーブルを参照して目標シリンダのアドレスに対応するヨー角オフセットを読み出し、このヨー角オフセットを補正するようにデータヘッドを位置決めする。
【0265】
即ち、ステップS3のリードエラーは、ヨー角によってライトヘッドにより書かれた記録パターンに対しリードヘッドが大きくずれて読取波形が劣化した場合に起きることから、この読取波形の劣化を補障するためにヨー角オフセットを行ってリードヘッドをシリンダセンタ側に位置補正し、リード動作のリトライを行ってリード動作を成功させる。
【0266】
ステップS3でリードエラーがなければ、ステップS4で正常終了応答をステータス応答として返して、メインの処理にリターンする。このように、ヨー角オフセットを予め測定して補正テーブルを作っておくことで、リードエラーが発生した際のヨー角オフセット補正でリードエラーのリカバリを確実に行うことができる。
11.VCM用DAコンバータのセンタ値調整
図78は本発明のディスク装置のドライブ・コントローラ12に設けているVCM16の駆動回路部を示している。ドライブ・プロセッサ30からのVCM16に対する電流指示データはDAコンバータ40でアナログ信号に変換され、ドライバ回路42で駆動電流に変換されて供給される。
【0267】
ここで、VCM16の電流制御において、ドライブ・プロセッサ30による電流指示データを数ビットのデジタルデータとして出力する場合、指示データに正負の符号と操作量をもたせるため、ドライバ回路42に対し参照電圧作成回路414を設け、DAコンバータ40からの変換電圧を参照電圧を中心に見て極性と操作量をもつ駆動電圧を作り出し、0点を中心に正負の駆動電流をもってVCM16を駆動するようにしている。
【0268】
理想的には、DAコンバータ40に指示電流0を指示したときの変換電圧と参照電圧作成回路414で発生している参照電圧は一致し、ドライバ回路42の駆動電流は零となる。しかしながら、DAコンバータ40、参照電圧作成回路414の構成部品において、抵抗値や定数などの精度にばらつきがある。このため、DAコンバータ40が変換出力したセンタ指示電圧と参照電圧作成回路414で作成している参照電圧との間に誤差が発生し、VCM16に誤差に応じた不要な電流が流れ、所謂センタオフセットを生じ、サーボ制御に悪影響を与える。
【0269】
この問題を解決するため、本発明のディスク装置にあっては、図17のフローチャートのステップS2に示したように、パワーオンスタートにおける初期化処理の段階でDAコンバータ40のセンタ指示電圧と参照電圧作成回路414による参照電圧との誤差を測定し、初期化終了後のリードライト処理において、この誤差を補正したサーボ制御を行う。
【0270】
このセンタ指示電圧と参照電圧の誤差を測定するため、図78の実施例にあっては新たにDAコンバータ40の変換電圧と参照電圧作成回路414の参照電圧を比較する比較回路416を設け、比較回路416の比較出力を利用してドライブ・プロセッサ30の機能として実現されるDACセンタ値調整部80により誤差を測定し、通常のリードライト動作において測定誤差に基づいた補正を行うようにしている。
【0271】
図79は図78のVCM用DACセンタ値調整部80による測定処理の様子を示している。この測定処理は前半のモード1と後半のモード2に分かれる。モード1の測定処理にあっては、予め決められたDAコンバータ40に対するセンタ指示データに対し所定量低めの下限センタ指示器VCLを設定し、段階的に指示値を増加させ、図示のようにDAコンバータ40の出力電圧を上昇させる。
【0272】
最初、参照電圧に対しDAコンバータ40の下限センタ指示電圧VCLは低いことから、比較回路416の出力はLレベルとなっている。DAコンバータ40に対する指示値を増加させると、変換電圧が実際の参照電圧を越えた時点で比較回路416の出力がHレベルに反転し、Hレベルに反転したときの電圧VC1を測定値として保持する。モード1にあっては同様な処理を例えば4回繰り返し、その平均値として最終的なモード1の第1センタ電圧VC1を求める。
【0273】
次にモード2の測定に入る。モード2の測定にあっては、予定しているセンタ指示データより高いセンタ上限指示データをDAコンバータ40にセットし、センタ上限指示電圧VCHから徐々に変換電圧を減少させる。最初、センタ上限電圧VCHは実際の参照電圧より高いことから、比較回路416はHレベル出力を生じており、変換電圧を下げてくると参照電圧を下回った時点で比較回路416の出力がLレベルに反転する。
【0274】
したがって、このときの電圧VC2を第2のセンタ上限電圧として保持する。モード2についてもモード1と同様、4回の測定処理を行い、その平均値として最終的な測定電圧VC2を求める。以上のモード1,2の測定が済んだならば、モード1の測定電圧VC1にモード2の測定電圧VC2を加えて2で割った電圧VからDAコンバータ40に対するセンタ指示データを求め、補正されたDACセンタ指示データとしてドライブ・プロセッサ30に保持する。
【0275】
この測定されたDAコンバータ40のセンタ指示データの変換電圧は参照電圧作成回路414の参照電圧にほぼ完全に一致し、正確なセンタ電圧の設定ができる。また、ドライブ・プロセッサ30におけるVCM16における電流指示データは、測定されたセンタ指示電圧Vに対応するデータをゼロ点として、符号と操作量に応じたデータを作り出してDAコンバータ40に出力する。
【0276】
図80は図78におけるDAコンバータのセンタ値調整処理を示す。図80において、ステップS1〜S5が図79のモード1に示す処理となる。またステップS6〜S10が図79のモード2に示す処理となる。そしてステップS11で、最終的なセンタ値Vの平均値を用いた計算を行い、ステップS12で、ドライブ・プロセッサ30に参照電圧に一致するDAコンバータ40のセンタ指示置をセットする。
【0277】
このようなDAコンバータ40に対するセンタ指示データに基づく変換電圧とドライバ回路42にゼロ点となる動作点を設定する参照電圧作成回路414からの参照電圧との誤差を測定して補正することにより、高精度のサーボ制御を行うことができる。
12.リゼロ動作
本発明のディスク装置にあっては、図7のステップS3に示したように、パワーオンスタートにおける初期化処理の段階でヘッドをアウタ・ガードバンド領域OGB1に位置付けて、シリンダアドレスを形成しているカウンタの値を初期値としてのゼロアドレスにセットするためのリゼロ動作を行う。しかしながら、リゼロ動作の段階では絶対的なシリンダアドレスが判っていないため、最インナ側のコンタクトスタート・ストップ領域(CSS領域)60にあるヘッドをアウタ・ガードバンド領域にシークするための速度制御に問題がある。
【0278】
即ち、位相サーボパターンを用いた本発明のシーク制御にあっては、ヘッド位置検出のサンプリング周期ごとに速度を検出し、次のサンプリング時点でのヘッド位置を予測しながら速度制御を行うが、絶対的なシリンダアドレスが確定していない段階では予測シリンダ位置に基づいたシリンダ切替えのための目標シリンダアドレスに誤りがあり、正常なシーク動作が期待できない。
【0279】
そこで本発明のリゼロ動作にあっては、ヘッドを最インナのコンタクトスタート・ストップ領域から加速制御によりアウタ側に突き離し駆動した後、最初に得られる積分電圧零で相対的にシリンダアドレスを0番にするリゼロ動作を行い、このシリンダアドレスに基づいて速度検出による位置予測で目標シリンダまでの残りシリンダ数を求めながら目標速度を決定して速度制御を行う。
【0280】
そして、アウタ・ガードバンド領域OGB1へのヘッドの到達でガードバンド検出信号が得られた時点でシリンダアドレスの絶対値を0にする絶対的なリゼロ動作を行う。
図81のフローチャートは本発明のディスク装置におけるリゼロ処理の詳細を示す。まずステップS1で、コンタクトスタート・ストップ領域で浮上したヘッドをVCM16に対する加速電流の供給でインナ側からアウタ側に突き離し駆動する。この状態でステップS2においてシリンダ切替えによるマスタクロックの位相番号は0番に固定している。
【0281】
続いてステップS3において、積分電圧の変化から4シリンダ分の移動時間Tを測定する。具体的には、4シリンダの移動で積分電圧は4段階に変化することから、この4段階の積分電圧の変化を検出することで4シリンダ分の移動時間Tを測定できる。続いてステップS4で、測定移動時間Tによりシリンダ数4を割って単位時間当たりの移動シリンダ数即ち速度Vを算出する。
【0282】
速度Vが算出できたならば、ステップS5で、積分電圧が零電圧か否か、即ちマスタクロックの位相番号0に対応したシリンダにヘッドが達したか否かチェックし、積分電圧が零となったタイミングでステップS6に進む。ステップS6にあっては、ヘッドの絶対位置に対する移動量を示す位置の値Lpos を相対的に零とする相対的なリゼロ動作を行う。
【0283】
続いてステップS7で速度制御に切り替える。この速度制御の段階では、ステップS6において相対的にヘッド位置が得られていることから、ステップS8で、次のサンプリング時点の位置予測が可能となる。尚、位置予測は図44に示したように加速度成分を含めるようにしてもよい。
ステップS8で次のサンプリング時点の位置が予測できたならば、ステップS9で、予測位置のシリンダに応じた位相番号のマスタクロックを選択し、また目標シリンダまでの残りシリンダ数から速度制御パターンの目標速度を求め、ステップS10でアウタ・ガードバンドOGB1を検出するまで速度制御を繰り返す。
【0284】
ステップS10でアウタ・ガードバンドOGB1が検出されると、ステップS11で再度、位置の値を示すLpos を零にする本来のリゼロ動作を行う。これでリゼロ動作が終了し、ステップS12で、アウタ・ガードバンドOGB1を検出したシリンダアドレスにオントラックするファイン制御に切り替わる。
このように本発明のディスク装置にあっては、ヘッドの絶対位置が確定していないリゼロ動作の状態にあっても、速度検出に基づく次のヘッド位置の予測に従った速度制御を確実に行うことができ、ヘッドをアウタ・ガードバンド領域に確実にシークしてリゼロ動作を正確に行うことができる。
13.サーボ系の自動調整
磁気ディスク装置でシーク制御の最適化を図るためには、速度制御を行っているコアス制御からファイン制御に切り替えたときのセトリング時間を最小限に抑えることが望ましい。このセトリング時間を最小時間に抑えるサーボ系の調整方法としては、図82に示すポジション誤差絶対積分値を測定して調整値としての目標速度パターンにおける加減速のゲインを決定する方法がある。
【0285】
また他の方法としては、図83に示すように、評価関数としてコアス時間を最小とするように目標速度パターンの加減速における速度ゲインを調整値Kとして調整する調整法がある。図82で評価関数として採用しているポジション誤差絶対積分値は、図85(A)の目標速度パターン、(B)のシーク電流、および (C)の位置信号について示すように、ヘッドが目標シリンダの0.5シリンダ手前に達して、コアス制御からファイン制御に切り替えた後のオントラックに入るまでの位置信号の誤差を積分して絶対値を求めたものである。
【0286】
また図83に評価関数として採用しているコアス時間Tcは、図85(C)に示すように、速度制御の開始からヘッドが目的シリンダの0.5シリンダ手前に達するまでの時間である。これら評価関数として使用するポジション誤差絶対積分値ΔIおよびコアス時間Tcは、図85(A)の目標速度パターンにおける加速時および減速時の速度ゲイン、例えば加速時については傾きを示す速度ゲインK1,K2,K3を切り替えることで変化する。
【0287】
即ち、ポジション誤差絶対積分値ΔIについては、図82に示すように、速度ゲインとしての調整値Kの変化に対し特性418となり、得意点420,422の2つで評価関数ΔIの最適値が得られる。またコアス時間Tcについては、図83に示すように、調整値Kに対し特性424となり、この場合には特異点426で最適評価関数Tcとなる。
【0288】
しかし、図82の評価関数としてポジション誤差絶対積分値ΔIを使用した場合には、評価関数ΔIは最小値となってもコアス時間が長くなりすぎて全体としてシーク性能が落ちてしまい、必ずしも最適なサーボ系の調整状態は得られない。また図83のコアス時間Tcを評価関数とした場合にも、コアス時間は最短にできるが、オントラックに入るまでのセトリング時間が長くなり、これについても全体的なシーク性能の最適化は期待できない。
【0289】
そこで本発明のサーボ系のセトリング自動調整にあっては、図82のポジション誤差絶対積分値ΔIと図83のコアス時間Tcの両方を評価関数に取り込んで速度ゲインとしての調整値Kの最適化を図る。具体的には、調整値Kとしての速度ゲインを加減しながらシーク動作を繰り返して各シーク動作ごとにポジション誤差絶対積分値ΔIとコアス時間Tcを測定し、2つを加算した評価関数(ΔI+Tc)を評価関数として、図84に示す調整値Kに対する特性428を測定する。
【0290】
この特性428が得られれば、特異点430が評価関数(ΔI+Tc)を最小値とする最適調整値として求まり、特異点430の調整値Kに図85(A)に示す目標速度パターンの加減速における速度ゲインを設定すればよい。サーボ系のセトリング自動調整は、図6に示したように、製品出荷段階の最終工程で行われることになる。
【0291】
このような本発明のシーク制御におけるセトリング調整によりコアス時間とポジション誤差絶対値を最小とする最適調整値を得ることができ、シーク性能を大幅に向上できる。しかもセトリング自動調整はディスク装置ごとに行われることから、装置固有のばらつきも吸収した最適調整状態を作り出すことができる。
14.イレーズ時のオントラックスライス値の拡大
本発明のディスク装置にあっては、上位のディスクコントローラユニットよりパディングコマンドを受けると、指定されたシリンダアドレスの任意のレコードからインデックスを検出するまでの区間をライトヘッドを使用して交流イレーズを行っている。
【0292】
リード動作,ライト動作と同様、パディング処理におけるイレーズ動作の際にも、サーボヘッドによるオントラック時の位置誤差が予め設定されたオントラックスライス値より大きくなった場合にはエラーと判定している。このエラー判定に対し、リード動作やライト動作にあってはリトライ動作を行うことになる。しかしながら、指定されたレコードからインデックスまでを全てイレーズするパディング処理にあっては、オントラックに対する誤差からエラーとなった場合にはパディング処理を強制的に終了してしまう。
【0293】
このため、パディング処理を強制終了した以降のレコードのデータは消去されずにシリンダ上に残ってしまい、上位のディスクコントローラユニットではパディング中に異常終了したことが検出できず、そのまま別の処理に移行する。その結果、上位のディスクコントローラユニットでのデータの管理状態の認識と実際のディスク装置側でのデータ状態との間に相違が発生し、例えば同一シリンダ内に同じ番号をもつIDが存在するような異常事態を起こし、装置異常としてエラー終了してしまう問題がある。
【0294】
そこで本発明のディスク装置にあっては、パディング処理中にあっては可能な限りオントラックエラーによる異常終了を回避するため、リード動作やライト動作の際に使用しているオントラックスライス値をパディング処理の際に拡大するようにしたことを特徴とする。
図86は、シリンダ番号1番のシリンダセンタにデータヘッドに設けているライトヘッド400およびリードヘッド410がオントラックされている状態を示す。ここで、隣接するシリンダセンタに対するトラックピッチTPを例えば7.5μmとすると、ライトヘッド400のコア幅W1はそれより小さい例えば6μmにあり、またMRヘッドを用いたリードヘッド410のコア幅W3はその半分の3μm程度となる。
【0295】
パディング処理にあっては、ライトヘッド400によりシリンダ記録データを交流消去しており、消去する範囲は隣接するシリンダに設けているリードヘッドの読出領域を消さない限り、トラックセンタからずれても構わない。即ち、パディング処理の際のライトヘッド400は図示のように±WS2の範囲に収まっていればよい。ここで、±WS2=±3μmとなる。
【0296】
図87は本発明のディスク装置におけるリードライト時のオントラックスライス値±WS1と図86に基づいて定めたパディング時のオントラックスライス値±WS2を示している。リードライト時のオントラックスライス値±WS1は、通常、±1μm程度である。これに対し、本発明によるパディング時のオントラックスライス値±WS2は最大で3μmまで拡大することができ、例えば±2μmとすればよい。
【0297】
図88のフローチャートは本発明のディスク装置におけるパディング処理を示す。このパディング処理は、まずステップS1で、上位のディスクコントローラユニットにより指定された目標シリンダにヘッドをシークし、ステップS2で、目標シリンダの0.5シリンダ手前に達したときに、ステップS3に進んで、ファイン制御に切り替わる。
【0298】
このファイン制御にあっては、通常のリードライト時に使用しているオントラックスライス値±WS1を使用してオントラック状態を監視しており、ヘッド位置が目標シリンダの±WS1の範囲に入るとオントラック検出信号を上げ、これがステップS4で判別され、シーク制御からオントラック制御に切り替わる。
オントラック制御に切り替わると、ステップS5で、拡大されたパディング用のオントラックスライス値±WS2に切り替わり、指定されたデコードからインデックスを検出するまでのイレーズ動作をステップS6で行う。イレーズ動作中にあっては、ステップS7で、拡大したオントラックスライス値±WS2をヘッド位置信号が越えるか否かチェックしており、もし越えた場合にはステップS10で異常終了となる。
【0299】
しかし本発明にあっては、通常のリードライト値に対し十分に大きくオントラックスライス値を拡大していることから、オントラック異常となって異常終了するようなことはほとんどなく、ステップS8でイレーズ動作を正常終了することができる。イレーズが終了すると、ステップS9で、再びオントラックスライス値を元の±WS1に復旧し、メインの処理にリターンする。
【0300】
このようにパディング中にあっては、通常のオントラックスライス値に対し拡大したオントラックスライス値を使用することで、パディング処理が途中で異常終了してしまう事態を最小限に抑えることができる。
15.その他
上記の実施例は、図8に示したように、第1リードパルス検出手段としてピーク検出回路100を使用し、第2リードパルス検出手段としてゼロクロス検出回路112を使用した場合を例にとっている。これに対し本発明の変形として、第2リードパルス検出手段としてゼロクロス検出回路112をピークパルス検出回路に置き換えてもよい。
【0301】
具体的にはゼロクロス検出回路112を除き、選択回路116を介してサーボヘッド18とリードヘッド410をピーク検出回路100に接続し、ピーク検出回路100の出力を可変ディレイ回路114に入力し、ピーク検出回路100に入力する。
この場合には、サーボフレームのトレーニング領域、インデックス・ガードバンド領域、マーカー領域及びサーボ領域の全ての読取信号のピークタイミングの検出でリードパルスが生成される。この場合のシフター108及び可変ディレイ回路114によるデューティ比50%への調整は、回路遅延に起因した位相シフトを保証することになる。
【0302】
逆に、本発明の他の変形として、第1リードパルス検出手段としてピーク検出回路100をゼロクロス検出回路に置き換えてもよい。この場合には、サーボフレームのトレーニング領域、インデックス・ガードバンド領域、マーカー領域及びサーボ領域の全ての読取信号のゼロクロスタイミングの検出でリードパルスが生成される。
【0303】
具体的にはピーク検出回路100を除き、選択回路116を介してサーボヘッド18とリードヘッド410をゼロクロス検出回路112に接続し、ゼロクロス検出回路112の出力を、PLL回路102、マーカー検出回路014、〜ガードバンド・インデックス検出回路105、差に可変ディレイ回路114に入力する。この場合もシフター108及び可変ディレイ回路114によるデューティ比50%への調整は、回路遅延に起因した位相シフトを保証することになる。
【0304】
また本発明のディスク装置は上記の実施例に限定されず、実施例に記載した範囲内で種々の組合せや変形が可能である。また本発明は実施例に示した数値による限定は受けない。
【0305】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、次の効果が得られる。
まず位相サーボパターンの読取りをゼロクロス検出により行っていることから、ピーク検出のようなノイズによるジッタを起こすことなく、正確にヘッド位置を検出できる。
【0306】
また、ピーク検出で同期制御された基準クロックに対し、位相サーボ情報のゼロクロス検出によりオントラック時の理想的なデューティパルスのデューティ比50%がずれるようになるが、このオントラック時のデューティ比を測定して50%となるように遅延調整していることで常にオントラック時に50%のデューティ比が得られ、目標シリンダ±2シリンダの範囲でのヘッド位置検出を可能とする。
【0307】
また、回路部品のばらつきによる様々な遅延が生じても、オントラックのデューティ比が50%に調整されることで、装置のばらつきによるヘッド位置信号の検出範囲のばらつきを確実に防止できる。
また、位相サーボパターンを用いたシーク時の速度制御にあっては、速度から次のサンプリング時点のヘッド位置を予測しているが、この位置予測に、本発明にあっては速度成分に加えて加速度成分を加えることで、より正確な位置予測ができ、次のサンプリング時点でのシリンダ切替えおよび残りシリンダ数に基づく目標速度の設定を正確に行うことができる。
【0308】
更に、シーク中におけるヘッド検出について位相サーボ領域の第1〜第4フィールド内で段階的にシリンダ切替えを行うことで、シーク速度が±4シリンダに限定されていたものがそれ以上のシーク速度に拡大することができ、より高速のシーク制御をヘッド位置の検出を行いながら行うことができ、シーク性能を向上できる。
【0309】
また、ディスク装置自体にデータ面の特定シリンダに位相サーボ情報を読み書きする機能をもたせたことで、製品出荷前におけるデータ面に対する位相サーボ情報の書込みが簡単にできる。
このデータ面に対する位相サーボパターンの書込みが、データヘッドのリードヘッドが小さいことからデータ面サーボパターンとは異なったパターンとなるが、これについても簡単なライト信号の発生、即ちサーボ面の位相サーボパターンの書込みに使用する8相のライト信号に加えて、基本的には同じ回路で作り出される8相の位相信号を加えた16相のライト信号を使うことで、簡単にデータ面に位相サーボ情報を書き込むことができる。
【0310】
また、データ面の特定シリンダに記録した位相サーボ情報を読み出してヨー角オフセット補正やサーマルオフセット補正を簡単に行うことができ、サーボ性能を大幅に向上できる。
更に、データ面に対する位相サーボ情報の書込読出機能を利用してデータビット0,1に対応する固有の位相サーボパターンを記録することで、ディスク装置単体でディスクエンクロージャ側とそのディスクコントローラ側の回路基板との組合せに関する各種の情報の読み書きによる組合せ調整ができる。
【0311】
これ以外にも、VCMの電流制限に使用するDAコンバータのセンタ値の自動調整、位相サーボ情報を用いたことによる固有のリゼロ動作、またサーボ系のセトリング自動調整、更にはパディング処理におけるイレーズ時のオントラックスライス値の拡大をもって、ディスク装置としての全体的な性能を大幅に引き上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図
【図2】本発明のハードウェア構成を示したブロック図
【図3】図2のディスクエンクロージャの構造説明図
【図4】図3のヘッドアクチュエータの側面断面図
【図5】本発明の機能を示したブロック図
【図6】本発明のディスク装置の製品出荷前の処理を示したフローチャート
【図7】本発明のディスク装置の全体的な処理動作を示したフローチャート
【図8】図2の位置信号作成回路の実施例を示したブロック図
【図9】サーボパターンの磁気記録の説明図
【図10】サーボ面に記録した本発明のサーボフレームの説明図
【図11】図10のトレーニング部及びマーカー部における磁気記録パターンの説明図
【図12】図10のガードバンド・インデックス部における磁気記録パターンの説明図
【図13】図10のサーボパターン部における前半2フィールドの磁気記録パターンの説明図
【図14】図10のサーボパターン部における後半2フィールドの磁気記録パターンの説明図
【図15】サーボパターンの書込み使用する偶数番号をもつ8種類のライト信号のタイミングチャート
【図16】サーボパターンの書込み使用する奇数番号をもつ8種類のライト信号のタイミングチャート
【図17】図8のマスタクロック作成回路の実施例を示したブロック図
【図18】サーボ面の書込に使用するライト信号の位相番号の組合せを示した説明図
【図19】シリンダ切替に使用するマスタクロックの位相番号の組合せを示した説明図
【図20】図8の一致判定回路によるサーボフレームの判定状態を示したタイミングチャート
【図21】オントラック時の位置検出を示した説明図
【図22】図8の積分回路の実施例を示した回路図
【図23】図8の積分回路による位置検出動作を示したタイミングチャート
【図24】ピーク検出とゼロクロス検出によるデューティ比の相違を示したタイミングチャート
【図25】図22の積分回路の制御部を示したブロック図
【図26】図2の積分制御部によるデューティ比の測定動作を示したタイミングチャート
【図27】図8のシフターの実施例を示したブロック図
【図28】図27のシフターの遅延動作を示したタイミングチャート
【図29】図8の可変ディレイ回路の実施例を示したブロック図
【図30】図29の可変ディレイ回路の遅延動作を示したタイミングチャート
【図31】図29の可変ディレイ回路で使用する遅延素子の遅延時間を示した説明図
【図32】図29の可変ディレイ回路の遅延時間を決めるテーブル情報の説明図
【図33】図8のシフターと可変ディレイ回路によるデューティ比50%への遅延調整を示したタイミングチャート
【図34】本発明のデューティ調整処理を示したフローチャート
【図35】可変ディレイ回路に対する遅延時間の設定処理を示したフローチャート
【図36】積分回路の誤差測定に使用するデューティパルス生成を示したタイミングチャート
【図37】本発明による積分誤差の測定動作を示したタイミングチャート
【図38】本発明によるシリンダゲインの測定動作を示したタイミングチャート
【図39】本発明の積分回路調整処理を示したフローチャート
【図40】速度成分のみによる位置予測を示した説明図
【図41】本発明の加速度成分を含めた位置予測を示した説明図
【図42】本発明のVCM駆動電流を利用した加速度成分の予測を示したタイミングチャート
【図43】本発明のディスク装置におけるシーク処理を示したフローチャート
【図44】本発明の位置予測をサブルーチンで示したフローチャート
【図45】+4〜−4シリンダの速度範囲をもつヘッド移動速度の説明図
【図46】シリンダ切替に使用するシリンダ番号とマスタクロック位相番号の関係を示した説明図
【図47】図45の各フィールドで使用するマスタクロック位相番号の組合せ説明図
【図48】+6〜−2シリンダの速度範囲をもつヘッド移動速度の説明図
【図49】図48の各フィールドで使用するマスタクロック位相番号の組合せ説明図
【図50】+7〜−1シリンダの速度範囲をもつヘッド移動速度の説明図
【図51】図50の各フィールドで使用するマスタクロック位相番号の組合せ説明図
【図52】+10〜+4シリンダの速度範囲をもつヘッド移動速度の説明図
【図53】図52の各フィールドで使用するマスタクロック位相番号の組合せ説明図
【図54】図45、図48、図50及び図52によるシーク速度の変速パターンの説明図
【図55】本発明のシーク速度に応じたシリンダ切替処理を示したフローチャート
【図56】本発明のデータ面のサーボフレームの説明図
【図57】図56のサーボパターン部の第1〜第3フィールドの磁気記録パターンの説明図
【図58】図56のサーボパターン部の第4フィールドの磁気記録パターンの説明図
【図59】図57と図58の第1及び第4フィールドを対比して示した説明図
【図60】図58の第2及び第3フィールドを対比して示した説明図
【図61】サーボ面でのサーボヘッドによる位置検出の説明図
【図62】サーボ面と同じパターンをデータ面に記録してリードヘッドで位置検出した場合の問題を示した説明図
【図63】本発明のデータ面サーボパターンによる位置検出の説明図
【図64】本発明のデータ面サーボ書込みに使用するライト信号の位相番号の組合せ説明図
【図65】本発明のデータ面サーボ読出しに使用するマスタクロック位相番号の組合せ説明図
【図66】本発明によるデータ面サーボパターンの書込処理を示したフローチャート
【図67】本発明によるデータビット0の位相サーボパターンと読出動作を示したタイミングチャート
【図68】本発明によるデータビット1の位相サーボパターンと読出動作を示したタイミングチャート
【図69】位相サーボパターンを用いた本発明のライト処理を示したフローチャート
【図70】位相サーボパターンを用いた本発明のリード処理を示したフローチャート
【図71】ヨー角とデータヘッドの関係を示した説明図
【図72】データヘッドに設けたライドヘッドとリードヘッドの説明図
【図73】インナとアウタの最大ヨー角におけるリードヘッドのオフセットを示した説明図
【図74】ヨー角に対するオフセットの直線補間による変化を示した説明図
【図75】本発明のヨー角オフセット測定を示したフローチャート
【図76】図75のヨー角オフセット測定で作成されるオフセット補正テーブルの説明図
【図77】ヨー角オフセット補正を伴うリード処理を示したフローチャート
【図78】本発明におけるVCMの駆動回路系を示したブロック図
【図79】VCM用DAコンバータのセンタ値の測定動作を示した説明図
【図80】本発明によるVCM用DAコンバータのセンタ値調整処理を示したフローチャート
【図81】本発明によるリゼロ処理を示したフローチャート
【図82】評価関数をポジション誤差絶対積分値とした場合の調整値との関係を示した特性図
【図83】評価関数をコアス時間とした場合の調整値との関係を示した特性図
【図84】評価関数をポジション誤差絶対積分値とコアス時間の和として調整値を決める本発明のサーボ系自動調整を示した特性図
【図85】シーク制御におけるポジション誤差絶対積分値とコアス時間を示したタイミングチャート
【図86】隣接シリンダに対するデータヘッドに設けたライトヘッドとリードヘッドの関係を示した説明図
【図87】本発明のパディング処理で拡大するオントラックスライス値の説明図
【図88】本発明のパディング処理を示したフローチャート
【図89】従来の位相サーボパターンの説明図
【図90】図89でシリンダ番号1,2,3番の各々にオントラックした時の第1及び第3フィールドEVEN1,2でのデューティパルスを示したタイミングチャート
【図91】図89でシリンダ番号2,3番の各々にオントラックした時の第2フィールドODDでのデューティパルスを示したタイミングチャート
【符号の説明】
1:デューティ調整手段
2:デューティ測定手段
3:リードパルス検出手段
10:ディスクエンクロージャ
12:ドライブコントローラ
14:スピンドルモータ
16:ボイスコイルモータ(VCM)
18:サーボヘッド
20,20−1〜20−n:データヘッド
22:サーボヘッドIC
24:データヘッドIC
26:制御プロセッサ(MPU)
28:インタフェース回路
30:ドライブプロセッサ(DSP)
32,40:DAコンバータ
34,42:ドライバ
36:位置信号作成回路
38:ADコンバータ
44:符号化/復号化回路
46:バイアス電流制御回路
48:復調回路
50,50−1〜50−11:磁気ディスク
52:ケース
54:回転軸
56−1,56−2:ベアリング
58:ヘッドアクチュエータ
60:シャフト
62:ブロック
64:コイル
66−1〜66−11:アーム
70:サーボ系自動調整部
72:データ面位相情報書込部
74:データ面ビットデータ書込読出部
76:ヨー角オフセット測定部
78:ヨー角オフセット補正部
80:VCM用DACセンタ値調整部
82:リゼロ処理部
84:デューティ遅延調整処理部
86:積分回路調整処理部
88:シーク制御部
90:シリンダ切替制御部
92:位置予測処理部
94:サーマルオフセット測定部
96:サーマルオフセット補正部
98:パディング処理部
100:ピーク検出回路
102:PLL回路
104:マーカー検出回路
105:ガードバンド・インデックス検出回路
106:PLLカウンタ
108:シフター
110:マスタクロック作成回路
112:ゼロクロス検出回路
114:可変ディレイ回路
116,118:選択回路
120:デューティパルス作成回路
122:一致検出回路
122−1:復調モード発生部
122−2:ハーフモード発生部
122−3:データウィンドウ発生部
122−4:放電制御部
124:積分回路
126:コンデンサ
128,130,132,134:制御スイッチ
138,140,142,144,146:定電流源
148,150:オペアンプ
152:差動アンプ
156:サーボフレーム
158:トレーニング部
160:マーカー部
162:ガードバンド・インデックス部
164:サーボパターン部
174:第1多数決部
176:第2多数決部
178:第3多数決部
200:第1フィールド(EVEN1)
202:第2フィールド(ODD1)
204:第3フィールド(ODD2)
206:第4フィールド(EVEN2)
300,302,304:D−FF
306:選択回路
308−1〜308−8:ディレイ素子
310−1〜310−8:選択回路
312:反転回路
314,322,324:AND回路
318,320,326,328:OR回路
316:排他的論理和回路(EOR)
350:データ面サーボフレーム
370:データ面サーボパターン部
400:ライトヘッド
410:リードヘッド(MRヘッド)
414:参照電圧作成回路
416:比較回路
500,510:シフト回路
520:反転回路
530:マルチプレクサ
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a disk device for detecting the position of a head by judging the phase of servo information recorded on a disk surface, and more particularly to a disk device for detecting a head position by detecting a zero cross of a servo information reading waveform.
2. Description of the Related Art A magnetic disk device is a storage device that moves a head in a radial direction of a rotating magnetic disk to position it on a target track, reads data on a track of the magnetic disk by a magnetic head, and writes data on the track. In this magnetic disk drive, in order to increase the storage capacity and reduce the size, it is essential to improve the recording density, especially the track density.
[0002]
In addition, a head seek time of about 10 mm is required for higher speed. For this reason, a digital circuit using a high-speed processor is adopted as the head positioning circuit. If this digital servo circuit is used, the position needs to be detected only at the sampling timing, and a position detection circuit for the servo head that is different from the analog servo position detection circuit is required.
[0003]
[Prior art]
In general, the two-phase servo pattern, which has been widely used, has a problem that the frequency band of a position signal demodulation circuit increases as the track density of the magnetic disk increases, and the pattern becomes weak to noise. In the two-phase servo pattern, a peak of a waveform obtained by reading servo information recorded on a servo surface of a magnetic disk is detected, and a position is detected based on a height of the detected peak. However, although the peak height is obtained continuously, there is a problem that the influence of noise and the level fluctuation of the magnetic disk medium surface directly affect the position detection amount.
[0004]
For this reason, a servo pattern is recorded as phase information, and the position is detected based on the phase difference of the servo information. US Pat. No. 4,549,232 and US Pat. No. 4,642,562 (corresponding to Japan) Published patent application No. 10472/1985).
FIG. 89 shows a conventional phase servo pattern. The phase servo pattern divides the servo surface of the magnetic disk into four cylinders of No. 1, No. 1, No. 2, and No. 3, and records servo information having different phases in the circumferential direction of each cylinder. That is, one phase servo pattern is divided into a first field EVEN1, a second field ODD, and a third field EVEN2. Servo patterns of the same phase are recorded in the first and third fields EVEN1 and EVEN2, and patterns of the opposite phase are recorded in the second field ODD so that the position of the moving head can be read at the center position of the second field ODD. ing.
[0005]
FIG. 90 shows the detection of the phase difference in the first and third fields EVEN1 and EVEN2 of FIG. Here, the servo pattern is recorded with four clocks of the reference clock as one cycle, and the position of cylinders 0 to 3 in the four cylinders can be detected as an example.
Assuming that the reference phase of the reference clock is a phase indicated by a thick line in the figure, when the head is at the position 600 which is the center of the second cylinder, the phase difference between the clock reference phase and the read pulse of the phase servo pattern is a phase difference signal. As shown by reference numeral 610, the period becomes 1/2 of the servo pattern period. When the head is at the position 620 which is the center of the first cylinder, the phase difference between the clock reference phase and the read pulse of the servo pattern has a 1/4 cycle like the phase difference signal 630.
[0006]
When the head is at the position 640 which is the center of the third cylinder, the phase difference between the reference phase and the read pulse of the servo pattern has a period of 3/4 like the phase difference signal 650. Further, when the head is at the center of cylinder 0, the phase difference between the clock reference phase and the read pulse of the servo pattern is zero or one cycle.
FIG. 91 shows detection of a phase difference in the second field ODD. For example, when the head is located at the position 660 which is the center of the second cylinder, the phase difference between the clock reference phase and the read pulse of the servo pattern has a half cycle like the phase difference detection signal 670. When the head is located at the position 680 which is the center of the third cylinder, the phase difference between the clock reference phase and the read pulse of the servo pattern is 1 / period like the phase difference detection signal 690. Therefore, by detecting this phase difference, it is possible to detect which position of the 0th to 3rd cylinders the magnetic head is located.
[0007]
According to the head position detection using this phase servo pattern, the peak of the waveform read from the servo surface is detected, the phase difference from the clock reference phase is detected a plurality of times, and the average phase difference is used as the position signal. Since the phase difference detection is performed a plurality of times, the position signal cannot be obtained continuously, but is not easily affected by noise due to the averaging.
Also, if the level fluctuation of the disk medium surface does not cause fluctuation of peak detection, accurate position detection can be performed. Further, in the digital positioning control of the head, since it is only necessary to obtain position information for each sampling period, continuous information is not required, and position detection using a phase servo pattern is suitable.
[0008]
In the conventional apparatus, a clock source having a fixed phase such as a crystal oscillator is used. Therefore, if there is a rotation fluctuation in the disk, the phase difference from the servo pattern cannot be accurately detected, and the position detection accuracy is reduced. In the crystal oscillator, the oscillation frequency fluctuates depending on the temperature, and therefore, the phase of the clock reference fluctuates, and the phase difference from the servo pattern cannot be accurately detected.
[0009]
Further, in the conventional apparatus, since the position detection processing by calculating the average value after detecting the phase difference is performed by the dedicated processor, if the seek speed is increased, the processing of the processor cannot be performed in time, and it is difficult to perform high-speed seek. Further, in the conventional apparatus, when the head moves in the range of four cylinders from No. 0 to No. 3, the phase difference changes in the range of 0 to 1 cycle (4 clocks). For this reason, the phase difference of the second cylinder at the center has a continuous variation width of four clocks, but the other cylinders 0, 1, and 3 have a small variation width of the phase difference. For this reason, head position detection in corus controlrangeAnd seek control is difficult.
[0010]
In order to solve such a problem, the inventor of the present application has proposed a "servo position detecting device for a disk device" in Japanese Patent Application No. 5-54977 (corresponding to U.S. Patent Application No. 08 / 194,666). In this disk device, a training area in which timing information is recorded is provided before the servo area of the disk, and a PLL circuit which is a clock generation source is phase-synchronized to generate a reference clock synchronized with the disk servo pattern. ing. For this reason, a reference clock having a prescribed phase can be generated irrespective of disk rotation fluctuations and environmental temperature fluctuations, and the phase difference from the servo pattern is accurately detected to improve the head position detection accuracy.
[0011]
The position signal detection processing is converted into a duty pulse whose duty ratio changes in a range of 0 to 100% according to the head position in the first to third fields, and the first to third fields are used by using this duty pulse. In this order, the capacitor is switched to charge, discharge, and charge for integration, and a head position signal is detected as an integrated voltage of the capacitor.
[0012]
Here, the phase servo information is such that the sum of the first and third fields is substantially the same as that of the second field. Therefore, in the on-track state to the target cylinder, the duty ratio of the first to third fields becomes 50%, 50%, 50%, and the integrated voltage becomes zero. By detecting the analog position signal by the integration circuit, the processor only needs to AD-convert and read the integration signal, and the position detection corresponding to the high-speed seek can be performed.
[0013]
Further, by automatically performing so-called cylinder switching for selecting a reference clock corresponding to a target cylinder from a plurality of reference clocks having different phases, even if any of the 0th to 3rd cylinders becomes the target cylinder, the target cylinder is always output. As a center cylinder, a position signal that changes within a range of ± 2 cylinders is obtained, and the coace control and the on-track control are ensured.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the disk device already proposed, the position signal of the head is created by detecting the peak of the read signal of the phase servo information obtained from the servo head. There is a problem that is easily generated. That is, the peak detection is made by differentiating the read signal obtained from the servo head after level slicing. For this reason, peak detection is performed at an erroneous timing due to noise mixed in the read waveform, and jitter that causes phase fluctuation is likely to occur, resulting in a problem that the positioning accuracy of the head is reduced.
[0015]
In the disk device already proposed, the duty signal obtained from the servo information during the on-track ideally has a duty ratio of 50%, 50%, and 50% in the first to third fields. It does not become 50% due to circuit delay.
For this reason, in the on-track state, the duty ratio becomes, for example, 40%, 40%, 40%, and the duty pulse becomes thin, and the duty ratio becomes 60%, 60%, 60%, and the duty pulse becomes thick.
[0016]
In on-track control, the head is
(Even field)-(odd field) = 0
Therefore, there is no problem in the accuracy of the on-tok even if the duty ratio is always 60% or 40%. However, when the seek operation is performed, the seek can be performed in the range of −50% to + 50% if the on-tok is 50%, whereas the seek can be performed only in the range of −40% to + 60% if the on-track is 40%. There is a problem that the margin for the high-speed seek is reduced.
[0017]
Further, since the analog integration circuit is used, an error occurs between the charge current and the discharge current of the capacitor, and even when the duty ratio is 50%, the integrated voltage does not become zero, which is a factor of deteriorating the position detection accuracy. .
On the other hand, in the phase servo pattern, only the position detection can be performed within a range of four cylinders, for example, two cylinders before and after the target cylinder, so that the head movement defined by the number of moving cylinders per sampling cycle of position detection is performed. The speed must be kept within 4 cylinders, and the seek speed is limited, and there is a problem that high-speed seek cannot be performed.
[0018]
In the case of cores control for detecting a head position for each sampling period, the target speed is set by predicting the next head position from the previous and current head positions. However, since the Koas control is performed in accordance with the target speed pattern of acceleration, constant speed, and deceleration, a simple prediction based on the speed alone results in a large deviation between the predicted position and the actual position, and the position prediction fails. Highly likely to cause seek error.
[0019]
Further, in a disk device using a conventional two-phase servo pattern, servo information is recorded in a specific cylinder on a data surface in order to realize a thermal offset measurement and a yaw angle offset measurement, but a phase servo pattern is used. In this case as well, it is necessary to record a phase servo pattern in a specific cylinder on the data surface.
In this case, in contrast to a servo head that reads servo information on a servo surface, a data head that reads and writes data on a data surface is provided with two types, a write head and a read head. An MR head is used. Therefore, even if the same phase servo pattern as that on the servo surface is recorded on the data surface, there is a problem that a continuous head position signal cannot be obtained from a signal read by a small MR head.
[0020]
In addition, the measurement and correction of the yaw angle offset, the adjustment of the center value for the DA converter provided in the drive system of the voice coil motor (VCM), the rezero operation as the initialization processing accompanying the power-on start, the optimization of the servo system Various problems for ensuring the performance of the disk device, such as automatic adjustment to the state and optimization of the on-track slice value at the time of erasing, must be solved.
[0021]
An object of the present invention is to provide a disk device that can perform position detection using phase servo information that is resistant to noise and jitter.
Another object of the present invention is to provide a disk drive capable of obtaining a duty pulse having a duty ratio of 50% in an on-track state even if there is a circuit delay.
An object of the present invention is to provide a disk device that removes various errors relating to an integration operation and maintains an integration circuit in an optimum state.
[0022]
Another object of the present invention is to provide a disk apparatus capable of performing high-speed seek at a head moving speed exceeding 4 cylinders per sample period.
Another object of the present invention is to provide a disk drive capable of accurately predicting a position accompanying movement of a head.
Another object of the present invention is to provide a disk device for recording a phase servo pattern suitable for a small MR head (read head) provided on a data head on a data surface.
[0023]
Another object of the present invention is to provide a disk device in which data bits 0 and 1 can be read from and written to a specific cylinder in a user area of a data surface by using phase servo information by using a head position detection circuit.
Another object of the present invention is to provide a disk drive capable of measuring and correcting a yaw angle offset of a read head when a data head is positioned by rotating a head arm between an innermost part and an outermost part with a head arm.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1A is a diagram illustrating the principle of the present invention.
First, the disk device of the present invention records phase servo information on a servo surface of a disk medium. That is, a plurality of servo frames arranged in the circumferential direction of each cylinder are arranged with four cylinders on the servo surface as one unit. Each servo frame is provided with a training area, a marker area, an index guard band area, and a servo area.
[0025]
As shown in FIG. 1B, the servo area is divided into a first field (EVEN1), a second field (ODD1), a third field (ODD2), and a fourth field (EVEN2).. No.In the first and fourth fields (EVEN1, 2), servo information having a phase change in position is recorded. Servo information having an opposite phase change is recorded in the second and third fields (ODD1,2).
[0026]
Timing information is recorded in a training area ahead of the servo area in the rotation direction, and marker information for determining the servo area is recorded in the marker area. Further, a plurality of sets of index information and card band information are simultaneously recorded in the card band index area. For the index / guard band area, each information is detected by majority decision of the read result of a plurality of sets of index information and card band information.
[0027]
A read pulse is detected by the read pulse detecting means 3 from the read signal of the servo frame read by the servo head means 18. The read pulse detecting means 3 includes, for example, a peak detecting means 100 and a zero-cross detecting means 112. The peak detecting means 100 detects a timing signal in the training area, a marker signal in the marker area, and a peak timing of a read waveform of the index signal and the guard band signal in the index / card band area to generate a read pulse (peak detection pulse). I do.
[0028]
Here, the read pulse detecting means 3 may perform zero-cross detection for all read signals in the training area, marker area, index / card band area, and servo area, or may perform peak detection for all read signals.
The clock generation means 102 generates a reference clock having a reference phase synchronized with the timing signal of the training area.
The master clock creating means 110 creates a plurality of master clocks having a floor phase using the reference clock from the clock generating means 102 as a reference phase, and calculates a master clock corresponding to the target cylinder on which the servo head means 18 tracks on. And outputs the selected master clock (cylinder switching function).
[0029]
To detect the head position signal, the duty pulse generator 120 generates a duty pulse having a duty ratio corresponding to the phase difference from the master clock reference phase to the zero-cross detection pulse. The integrating means 124 integrates the duty pulse to generate a position signal indicating the position of the servo head means 18.
Further, a duty measuring means 1 for measuring a duty ratio of a duty pulse in an on-track state of the servo head means 18 with respect to a specific target cylinder in an initialization process immediately after power-on is provided. The duty measuring means 1 can obtain an integrated signal indicating the duty ratio by inverting the duty pulses corresponding to the second and third fields of the servo information and outputting the inverted pulses to the integrating means 124.
[0030]
The measurement result of the duty measuring means 1 is given to the duty adjusting means 2 to adjust the duty ratio of the duty pulse to 50% in the on-track state of the target cylinder. The duty adjustment unit 2 includes a first delay unit 108 for delaying the reference timing of the master clock to reduce the duty ratio, and a second delay unit 114 for delaying the timing of the zero-cross detection pulse to increase the duty ratio. You.
[0031]
The first delay means 108 includes a shift circuit that delays the master clock stepwise by a predetermined time within one cycle of the reference clock, selects one of the shift stage outputs of the shift circuit, and sets a desired delay to the master clock. Give the amount.
The second delay unit 114 includes a plurality of delay elements (delay lines) having a determined delay amount, and selectively connects the plurality of delay elements in series to provide a desired delay amount to the zero-cross detection pulse clock.
[0032]
The adjustment of setting the duty ratio of the duty pulse to 50% is also applied to the detection of the head position based on the servo information recorded on the data surface. That is, the duty ratio is similarly measured in a state where the servo head means 20 is switched to the data head means 18 by the selection means 116, and the duty ratio is adjusted to 50% with a delay.
[0033]
An integrating error measuring means for measuring an integrating error and a correcting means therefor are provided for circuit adjustment of the integrating means. The integration error measuring means simulates supplying the servo head means 18 with a duty pulse corresponding to an on-track state to an arbitrary target cylinder position on the servo surface to the integrating means 124 during the power-on start initialization processing. To measure the integration error. Specifically, a duty pulse in which the first to fourth fields of the servo information all have a duty ratio of 50% is pseudo-generated and supplied to the duty pulse creating means 120 as a zero-cross detection pulse (read pulse). After the initialization process is completed, the integration error correction means corrects the position signal obtained from the integration means 124 with the measured integration error to obtain a correct position signal.
[0034]
Further, in order to measure the cylinder gain indicating the head movement amount per cylinder, at the time of the initialization processing of the power-on start, a duty pulse equivalent to on-tracking the servo head means 18 to an arbitrary target cylinder is generated. Switching to generation of a duty pulse equivalent to moving one cylinder in one direction or generation of a duty pulse equivalent to moving one cylinder in the opposite direction is performed, and the change in position is measured by the integration means 124, respectively. Then, the amount of position change per cylinder is obtained based on these measurement results, and is set as a cylinder gain used for head positioning control after the initialization processing.
[0035]
Specifically, the duty pulse generating means 120 generates a duty pulse in which the duty ratio of all the first to fourth fields of the servo information is 50% at the target cylinder position, and the duty ratio 25 at the position shifted by -1 cylinder. A duty pulse that changes as%, 75%, 75%, and 25% is generated, and a duty pulse that changes as duty ratio 75%, 25%, 25%, and 75% is generated at a position moved by +1 cylinder.
[0036]
On the other hand, in order to realize seek control using a head position detection signal obtained discretely, a speed detecting means for detecting a head moving speed at each sampling cycle at which a position signal is generated at the time of seeking, and the following at each sampling cycle: There is provided a position estimating means for estimating the head position at the time of sampling and causing the clock selecting means 110 to select a reference clock having a phase corresponding to the target cylinder obtained by the position estimation.
[0037]
At the time of seek control, the position predicting means switches the target cylinder in each of the first to fourth fields of the servo area according to the head moving speed, and causes the master clock of the corresponding phase to be selected. In the switching of the target cylinder, as the head moving speed increases, the number of switching stages in the first to fourth fields and the number of changes of the target cylinder for each switching increase.
[0038]
When the head moving speed defined by the number of moving cylinders in the sampling cycle is within the number of repeating cylinders of the servo information, the position predicting means selects the corresponding master clock without switching the target cylinder in the first to fourth fields. Let it. That is, when the number of cylinders for repeating servo information is four, and when the head moving speed is -4 cylinders to +4 cylinders, the target cylinder is not switched in the first to fourth fields and the phase corresponding to the center target cylinder is not changed. Select the master clock.
[0039]
When the head moving speed defined by the number of moving cylinders in the sampling period exceeds the number of repeating cylinders of the servo information, the target cylinder is switched into two stages by dividing the first and second fields and the third and fourth fields. A master clock having a corresponding phase is selected. For example, when the number of repeating cylinders of the servo information is four, if the head moving speed is −2 to +6 cylinders, the target cylinder is switched to the target cylinder one cylinder less than the center cylinder in the first and second fields, and In the fourth field, the target cylinder is switched to a target cylinder one cylinder more than the center cylinder, and a master clock having a corresponding phase is selected.
[0040]
When the head moving speed is further increased, the target cylinder is switched in four stages for each of the first to fourth fields to select a master clock having a corresponding phase. In this case, the number of switching cylinders in the head moving direction may be increased to 1, 2, 3.
In order to improve the accuracy of the position prediction in the seek control, the position prediction means detects the acceleration of the head movement and predicts the head position at the next sampling time. For the prediction including the acceleration, for example, the predicted position is calculated by adding the number of moving cylinders depending on the head acceleration to the current position based on the head drive current.
[0041]
According to the present invention, data surface servo information writing means is provided for writing servo information to the data surface. The data surface servo information writing means is provided in each of the plurality of servo frames arranged in the circumferential direction of the specific cylinder on the data surface in the first and fourth fields (EVEN1, 2) among the four fields. And the servo information having the opposite phase change is recorded in the second and third fields (ODD1, 2) to form a servo area.
[0042]
Here, since a small MR head is used for the read head of the data head with respect to the servo head, a position signal that changes linearly with the movement of the head cannot be obtained even if the same servo information is recorded on the servo surface. .
Therefore, for example, when servo information is recorded on the servo surface at a 0.5 cylinder pitch, the data surface servo information writing means writes the servo information on the data surface at the same 0.5 cylinder pitch as the servo surface, and The servo information of the first field (EVEN1) and the fourth field (EVEN2) and the phase information of the second field (ODD1) and the third field (ODD2) are written with a shift of 0.25 cylinder pitch.
[0043]
In order to enable writing of servo information to such a servo surface, write pulses for 16 phases synchronized with the rise and fall of the reference clock are generated, and seek is performed in 0.25 cylinders at each cylinder position. The write pulse of the corresponding phase number of the first to fourth fields is selected to write the servo pattern.
In general, when the number of cylinder repetitions of servo information recorded on a servo surface is N, the data surface servo information writing means applies a write pulse obtained by dividing the reference clock by 1 / N to 1 for the reference clock. / 4N types of write pulses having phases different from each other by a period of / 4N are generated, and a write pulse having a predetermined phase specified by a write cylinder is selected from the write pulses, and is written to the servo area on the data surface. Write the servo information corresponding to the servo information on the servo surface.
[0044]
Servo information for the data surface is written to the outer cylinder outside the user area of the data surface for use in off-track measurement of the data surface. Also, servo information is written to the last inner cylinder in order to measure the yaw angle offset of the head drive mechanism.
In the yaw angle offset measurement, at the time of the initialization process of the power-on start, the data head means integrally provided with the write head and the read head is moved to the outer cylinder and the inner cylinder of the data surface based on the servo information of the servo surface. The data head means is positioned at each position, and the yaw angle offset of the read head accompanying the rotation of the head arm is measured based on the servo information of each cylinder.
[0045]
The measured inner and outer yaw angle offsets are used in the interpolation calculation for obtaining the yaw angle offset at each cylinder position by the interpolation calculation, and a correction table is created using the Linder address as an index. The correction table may store the yaw angle offset in units of a predetermined number of cylinders.
In the yaw angle offset correction, for example, when a data surface read error occurs, the yaw angle offset is corrected and a retry operation is performed.
[0046]
According to the present invention, the data bits 0 and 1 are converted into two types of servo patterns for reading and writing by using a writing / reading function of a phase servo pattern located on the data surface. In order to realize this function, data writing means for writing data using servo information to a specific cylinder outside the user area on the data surface, and data writing by reading the servo information written by the data writing means. Is provided.
[0047]
The data writing means writes servo information using duty pulses having different duty ratios in the first and fourth fields and duty ratios in the second and third fields corresponding to the write data bits 0 and 1.
For example, corresponding to the write data bit 0, the duty pulses of the first to fourth fields with the duty ratios of 25%, 75%, 75%, and 25% are written. Also, the servo information is written using a duty pulse having a duty ratio of 75%, 25%, 25%, 75% for the first to fourth fields as data bit 1.
[0048]
The data reading means supplies a read signal of the servo information on the data surface to the duty pulse creation means 120 to generate a duty pulse, and further integrates the data bit 0 or 1 from the signal obtained by integrating the duty pulse by the integration means 120. Restore.
Further, in the disk drive of the present invention, the drive signal is supplied to the VCM according to the polarity and magnitude of the converted signal of the VCM D / A converter with respect to the reference voltage giving the midpoint, and the D / A conversion is performed. There is an error between the center value and the reference voltage. Therefore, in the initialization process of the power-on start, the head drive data for the DA converter is changed from the center value, an error until the AD conversion signal matches the reference voltage is obtained, and after the initialization process, the error is output to the DA converter. Correction is made so that the measurement center error is removed from the output head drive data.
[0049]
In addition, for automatic adjustment of the servo system, the coarse time until switching from the coarse control to the fine control by the seek operation is measured while varying the gain for determining the acceleration / deceleration of the target speed pattern used for the speed control as an adjustment value. Further, the absolute integral value of the position error from the time when the control is switched to the fine control in the seek operation to the time when the track is turned on is measured while varying the gain for determining the acceleration / deceleration of the target speed pattern used for the speed control as an adjustment value.
[0050]
Then, the servo system is automatically adjusted by detecting the sum of the absolute integral value of the position error and the core time obtained by the measurement as the evaluation function, and detecting the minimum adjustment value as the optimum value.
Further, the on-track slice value for judging the on-track state at the time of erasing is changed to a value enlarged from the on-track slice value at the time of reading and writing.
[0051]
[Action]
According to such a disk device of the present invention, the following effects can be obtained.
Since the servo read pulse is detected by the zero-cross detection with respect to the read signal of the servo information, the head position can be accurately detected without causing jitter due to noise such as peak detection.
[0052]
Further, when the reference clock is synchronously controlled by peak detection and the servo information is detected at zero cross, the duty pulse based on the phase difference detection at the time of on-track inevitably deviates from 50%. %, The offset of the position signal obtained by the integration circuit during on-track can be removed. This delay adjustment simultaneously corrects the deviation of the duty ratio due to the circuit delay.
[0053]
Further, by performing the correction for measuring the integration error signal due to the variation of the integration circuit and removing the integration error signal from the position data obtained by the A / D conversion, the position can be detected with higher accuracy.
Further, by switching the cylinders in the first to fourth fields according to the head speed at the time of seeking, even if the head speed exceeds the range of ± 4 cylinders, which is the detection limit of the position signal, the head position is accurately detected and the speed is increased. Seek can be realized.
[0054]
Further, by including a change in the head position due to acceleration, more accurate position prediction can be performed, and a seek error due to a large deviation in position prediction can be prevented.
In addition, by writing a unique phase servo pattern suitable for the readhead core width on the data surface that uses a small readhead for the servo head, off-track measurement and yaw angle offset measurement on the data surface are possible. Then, a correction process based on each measurement result can be performed.
[0055]
Further, by using two types of servo information corresponding to data bits 0 and 1 to read and write data in a free area other than the user area on the data surface independently of access from a higher-level device, the disk device can be used alone. It is possible to read and write the minimum information required for the configuration and adjustment.
Further, by adjusting the center value for VCM, optimizing the adjustment value of the servo system, expanding the on-track slice value at the time of erasing, etc., the performance of the disk device can be further improved.
[0056]
【Example】
<Table of Contents>
1. Hardware configuration
2. Functional configuration of disk unit
3. Phase servo pattern on servo surface
(1) Position signal creation circuit
(2) Servo frame
(3) Phase servo pattern
(4) Writing the phase servo pattern
(5) Position detection by reading the phase servo pattern
4. Duty ratio measurement and delay adjustment
(1) Integration circuit
(2) Duty ratio deviation during on-track
(3) Duty ratio measurement
(4) Delay adjustment of duty ratio
5. Adjusting the integration circuit
6. Position prediction including acceleration component
7. Cylinder switching by seek speed
8. Phase servo pattern on data surface
9. Read / write with phase servo pattern on data surface
10. Measuring and correcting yaw offset
11. Center value adjustment of VCM DA converter
12. Rezero operation
13. Automatic adjustment of servo system
14. Increase of on-track slice value during erase
15. Other
1. Hardware configuration
FIG. 2 shows the overall configuration of the disk drive of the present invention. The disk device of the present invention includes a disk enclosure 10 and a drive controller 12. The disk enclosure 10 is provided with a spindle motor 14 for rotating the disk and a voice coil motor (hereinafter, referred to as “VCM”) 16 for moving the head. Further, a servo head 18 and a servo head IC 22 are provided to read information on the servo surface of the magnetic disk.
[0057]
Further, data heads 20-1 to 20-n and a data head IC 24 are provided for reading and writing information on a plurality of data surfaces. Each of the data heads 20-1 to 20-n has a write head and a read head integrally in a head portion. A magnetic head is used as a write head, and an MR head using a magnetoresistive element is used as a read head.
[0058]
Here, the servo head 18 and the write head and the read head provided in the data heads 20-1 to 20-n have the largest core width of the servo head 18 and the next largest write head core width. The head (MR head) has the smallest core width. For example, if the track pitch of the data surface is 7 μm, the core width of the servo head 18 is 7 μm which is almost equal to the track pitch. On the other hand, the write head provided in the data head has a core width of 6 μm, and the core width of the MR head as a read head is about half, that is, about 3 μm.
[0059]
The drive controller 12 is provided with a control processor 26 as an overall control unit. The control processor 26 is coupled to an upper disk control unit via an interface circuit 28, receives various commands such as a seek command, a read command, and a write command, and executes a corresponding process.
A drive processor 30 for executing head positioning control is provided under the control processor 26. As the drive processor 30, a digital signal processor is used. For detecting the head position with respect to the drive processor 30, a position signal generating circuit 36 is provided.
[0060]
A read signal of the servo head 18 is input to the position signal generating circuit 36. In the present invention, the phase servo information is recorded on the data surface of the disk medium, and the position signal generating circuit 36 generates a position detection signal indicating the head position based on the read signal of the phase servo information. The position signal from the position signal creation circuit 36 is converted into digital data by the AD converter 38 and is taken into the drive processor 30.
[0061]
The drive processor 30 controls the spindle motor 14 via a DA converter 32 and a driver 34. In addition, the VCM 16 is driven via the DA converter 40 and the driver 42 to control the position of the head. The head positioning control by the drive processor 30 performs seek control for moving the head to the target cylinder based on a seek command and on-track control for maintaining the on-track state when the head reaches the target cylinder.
[0062]
Here, the seek control is composed of a coarse control and a fine control. The coace control is control for moving the head immediately before the target cylinder in accordance with the target speed pattern. The fine control is a control in which the head is drawn into the target cylinder by switching from the speed control to the position servo control when reaching the position immediately before the target cylinder, for example, 0.5 cylinder before by the coarse control.
[0063]
On the other hand, an encoding / decoding circuit 44, a demodulation circuit 48, and a bias current control circuit 46 are provided to read / write data from / to the data surface of the disk medium. Known circuits can be used for these read / write circuits as they are.
Furthermore, in the present invention, the phase of the servo surface is added to an inner guard band region located at the inner end and an outer guard band region located at the outer side with respect to a specific cylinder or user region on the data surface of the disk medium. The equivalent phase servo pattern corresponding to the servo pattern is recorded. In order to detect the head position by reading the phase servo pattern on the data surface with a read head provided on the data head, the read signal of the read head from the data head 24 is passed through a demodulation circuit 48 to a position signal generation circuit 36. To supply.
[0064]
FIG. 3 shows a partially cut-away device structure of the disk enclosure 10 in the disk device of the present invention shown in FIG. 3, eleven magnetic disks 50-1 to 50-11 are rotatably incorporated in a case 52 of the disk enclosure 10 by supporting a rotating shaft 54, and a spindle motor (not shown) provided at a lower portion is provided. ).
[0065]
A head actuator 58 is provided on the right side of the magnetic disks 50-1 to 50-11, and the head provided at the tip can be moved integrally in the radial direction of each medium surface of the magnetic disks 50-1 to 50-11. . In this embodiment, the magnetic disks 50-1 to 50-11 have a diameter of 5.25 inches.
FIG. 4 shows a longitudinal section of the head actuator 58 of FIG. 3 together with a magnetic disk. The head actuator 58 has a block 62 rotatably mounted on a fixed shaft 60 via upper and lower bearings 56-1 and 56-2. The coil 64 of the VCM 16 is mounted on the right side of the block 62. On the left side of the block 62, eleven arms 66-1 to 66-11 are integrally extended. Two heads are supported at the tips of the arms 66-1 to 66-11 via a pair of spring arms.
[0066]
In this embodiment, 20 heads are provided for 11 magnetic disks 50-1 to 50-11. Of the heads, the upper nine heads are data heads 20-1 to 20-9, and the servo head 18 is provided subsequently. The remaining ten heads following the servo head 18 are data heads 20-10 to 20-19.
[0067]
The disk surfaces of the magnetic disks 50-1 to 50-11 facing the data heads 20-1 to 20-19 are data surfaces used for reading and writing data. On the other hand, the medium surface above the magnetic disk 50-6 where the servo head 18 is located is a servo surface on which servo information is recorded on all tracks. According to the present invention, a phase servo pattern is recorded on the servo surface.
[0068]
The reason that the medium surface of the magnetic disk 50-6 at the center of the magnetic disks 50-1 to 50-11 facing the servo head 18 is set as the servo surface is that the servo surface is located at the center, so that the farthest magnetic disk is located. This is for minimizing the distances to 50-1 and 50-11, and for minimizing the offset amount as a position variation on each data surface with respect to the servo surface due to mechanical deformation due to temperature change.
2. Functional configuration of disk unit
FIG. 5 shows various control functions centered on head positioning control in the disk device of the present invention realized by processor control of the drive processor 30 provided in the drive controller 12 of FIG.
[0069]
In FIG. 5, as hardware directly related to the control function of the drive processor 30, the VCM 16, the servo head 18, the data head 20, the DA converter 32 for the VCM 16, the position signal creation circuit 36, and the AD converter 38 are included. Is shown. Of these, the data head is actually provided with a plurality of data heads, but for simplicity of description, one data head 20 is shown as a representative. Since the position signal creation circuit 36 creates a position signal from the phase servo pattern on the servo surface or the phase servo pattern on the data surface, this switching is indicated by a virtual switch 68.
[0070]
The drive processor 30 of the drive controller 12 includes a servo automatic adjustment unit 70, a data plane phase information writing unit 70, a data plane bit data writing / reading unit 74, a yaw angle Cylinder switching which is a function of the offset measurement unit 76, the yaw angle offset correction unit 78, the VCM DAC center value adjustment unit 80, the rezero processing unit 82, the duty delay adjustment processing unit 84, the integration circuit adjustment processing unit 86, and the seek control unit 88 A control unit 90, a position prediction processing unit 92, a thermal offset measurement unit 94, a thermal offset correction unit 96, and a padding processing unit 98 are provided. The details of each processing unit provided in the drive processor 30 will be clarified later, but the outline will be described as follows.
[0071]
In the final stage of the production process in which writing of the phase servo pattern is completed by a dedicated device such as a servo writer or the like on the servo surface, the servo system automatic adjustment unit 70 performs acceleration and deceleration in the target speed pattern used for the cores control. The adjustment value for determining the inclination (speed gain) is adjusted to an optimum value through simulation of seek control.
[0072]
The data surface phase information writing unit 72 as a data surface servo information writing unit uses a write head (magnetic head) provided on the data head 20 to specify a specific cylinder of an inner guard band and an outer guard band on the data surface. Then, a phase servo pattern peculiar to the data surface capable of generating a position signal by reading a read head (MR head) of the data head corresponding to the servo information on the servo surface is written. Writing of the phase servo pattern on this data surface is also performed in the final manufacturing process of the disk device.
[0073]
The data side bit data writing / reading unit as the data writing unit and the data reading unit using the phase servo information is provided in a single unit in which the drive controller 12 shown in FIG. 2 is not coupled to the upper disk control unit. The various setting data and the data such as the machine number are read and written in the free area other than the user area on the data surface by using the writing and reading functions of the phase servo information. The function of the data surface bit data writing / reading unit 74 is also used at the final stage in the disk device production process or at the time of system construction at the installation site.
[0074]
The yaw angle offset measuring unit 76 as a yaw angle offset measuring unit uses the phase servo pattern written in the inner guard band region and the outer guard band region of the data surface by the data surface phase information writing unit 74 to An offset at the innermost and outermost positions of the head due to driving, that is, a yaw angle offset is measured.
[0075]
A yaw angle offset correction unit 78 as a yaw angle offset correction unit corrects the read head offset when the data surface is read by the read head based on the measurement result of the yaw angle offset measurement unit 76. The measurement processing by the yaw angle offset measurement unit 76 is performed at the time of initialization processing by power-on start.
The VCM DAC center value adjustment unit 80 adjusts the center value of the DA converter 32 used to supply a drive current to the VCM 16 during the power-on start initialization process.
[0076]
The re-zero processing unit 82 performs, for example, a re-zero operation of the head located in the innermost contact start / stop area in the outermost re-zero operation in the initialization processing by power-on start.
The duty delay adjustment processing section 84 constituting the duty measuring means and the duty adjusting means has a duty ratio of a duty pulse generated at the time of on-tracking in the position signal generating circuit 36 due to the detection of the read signal of the phase servo information being zero cross detection. Is adjusted so that a duty pulse having a duty ratio of 50% can always be generated in an on-track state.
[0077]
The integration circuit adjustment processing unit 86 adjusts the integration error of the integration circuit that performs the integration operation based on the duty pulse provided in the position signal generation circuit 36 (integration error adjustment means), and the amount of change in the head position signal per cylinder Is measured (measurement means and cylinder gain setting means).
The cylinder switching control unit 90 provided as a function of the seek control unit 88 switches the target cylinder that determines the pseudo clock used to generate the position signal in the position signal generation circuit 36 based on the seek speed. The position prediction processing unit 92 as the position prediction means needs to know the target cylinder where the head is located at the next sampling by the position signal creation circuit 36 and switch to the corresponding master clock. For position prediction, accurate position prediction is performed including acceleration in addition to speed.
[0078]
Here, the seek control unit 88 of the present invention does not use a track crossing pulse as in the conventional head position control by two-phase phase servo, but uses a predetermined period determined by a position signal generation cycle of the position signal generation circuit 36. Coass control (speed control) is performed using a head position signal discretely obtained for each sampling period.
Regarding such Coass control not using a track crossing pulse, the “Applicant's International Patent Application No. WO09 / 11636, filed on June 27, 1991, describes a“ disk drive head positioning control device and control method thereof ”. It is described in the specification.
[0079]
In brief, the drive processor 30 calculates the head moving speed from the current head position and the previous head position, predicts the head position at the next sampling, and calculates the number of remaining cylinders for the target cylinder. Then, a target speed is obtained from a target speed pattern set in advance based on the number of remaining cylinders, a current value of the VCM 16 corresponding to a difference between the actual speed and the target speed at that time is calculated, and the VCM 16 is driven via the DA converter 32. I do.
[0080]
The thermal offset measuring section 94 seeks the data head to the phase servo pattern written in the outer guard band area of the data surface, detects, for example, 16 offsets for one round of the cylinder due to the temperature fluctuation of the device, and detects each offset. Create a thermal offset correction table using the rotation position as an address.
The thermal offset correction unit 96 uses the correction table created by the thermal offset measurement unit 94 to correct a position control signal output to the DA converter 32 during on-track control. The measurement process by the thermal offset measuring unit 94 may be performed according to a predetermined time schedule at the time of power-on start and thereafter, but according to the present invention, the disk device monitors an idle state in which no command is received. Then, when it is determined that no command has been received, the thermal offset process is executed.
[0081]
When the padding processing unit 98 receives an erase command for a specific cylinder from the upper disk control unit, the padding processing unit 98 expands the on-track slice value indicating the allowable range of the head positioning signal in the erase operation as compared with a normal read operation or write operation. The on-track slice value is changed, and even if the off-track is large, the erasing operation is continued as far as possible without erasing the adjacent track.
[0082]
FIG. 6 shows a series of processes performed in the final stage of the assembling process before product shipment among the processing units shown in the drive processor 30 of FIG. That is, in the final stage of the production process before product shipment, first, in step S100, a process of writing a phase servo pattern on the servo surface is performed. This writing process of the phase servo pattern is usually performed using a dedicated servo writer. After the writing of the phase servo pattern on the servo surface is completed, in step S200, the servo system automatic adjustment unit 70 is used to perform automatic adjustment processing of the servo system, that is, adjustment for determining the inclination of acceleration / deceleration of the target speed pattern in the coace control. Perform value optimization adjustment processing.
[0083]
After the servo system automatic adjustment process is completed, in step S300, the data surface phase information writing unit 72 is used to write a phase servo pattern on the data surface. Subsequently, in step S400, various data necessary for the disk device alone are used for the empty cylinders in the outer guard band area (OGB1 and inner guard band area (IGB1)) on the data surface using the data surface bit data write / read unit 74. Is written using the phase servo pattern.
[0084]
Subsequently, in step S500, the data head is sequentially sought in the inner guard band area (IGB1) and the outer guard band area (OGB1) of the data surface on which the phase servo pattern is written, and the data heads are provided on the innermost and outermost data heads. The yaw angle offset of the read head (MR head) is measured, and the yaw angle offset at each user cylinder position is obtained by linear interpolation to perform a yaw angle offset process for creating a correction table.
[0085]
The above is the processing at the final stage of the assembling process before the product is shipped. The other processing is initialization processing accompanying power-on start after installation of the disk device, seek control based on a higher-order command after completion of the initialization processing, read / write. Done through.
FIG. 7 shows the overall processing operation in the operation state of the disk device of the present invention. In FIG. 7, when power-on start is performed by turning on the power of the disk device, first, in step S1, a basic initialization process including a program load initialization diagnosis is performed. Subsequently, in step S2, the VCM DAC center adjustment unit 80 performs center adjustment processing of the VCM DA converter 32.
[0086]
Next, in step S3, the rezero processing section 82 is activated to seek the head to the outer guard band area (OGB1) and perform a rezero operation for obtaining the absolute value of the cylinder address. Next, the process proceeds to step S4, where a delay adjustment process for adjusting the duty ratio of the on-track duty pulse to 50% in the position signal generation circuit 36 using the duty delay adjustment processing unit 84 is performed. Subsequently, in step S5, the integration circuit adjustment processing unit 86 is activated to create an error correction value by detecting an integration error at the time of on-track when the position signal of the integration circuit provided in the position signal creation circuit 36 becomes zero. Adjustment processing of the integration circuit including measurement of a cylinder gain indicating a change amount of the position signal when the head is moved by one cylinder is performed. As described above, after the series of processes associated with the power-on start in steps S1 to S5, the disk device is in a ready state, and in step S6, a command is awaited from a higher-level disk control unit.
[0087]
In step S6, when a command accompanying the execution of the input / output command in the upper disk control unit is received, the command is decoded in step S7. In the case of a normal input / output request, the seek command is received first. In S8, a seek operation is performed to perform seek control of the head to the target cylinder to bring it into an on-track state.
[0088]
When the seek operation is completed, in step S9, a read operation or a write operation accompanying the obtained read command or write command is performed. At the end of the read operation or the write operation, if it is determined in step S10 that there is an error, the process returns to step S9 to retry the read operation or the write operation. If there is no error, in step S11, a normal completion status response is returned to the upper disk control unit, and the process is terminated. Then, the process returns to step S6.
[0089]
On the other hand, when waiting for a command to be received in step S6, the disk device is in an idle state, and in this idle state, the process proceeds to step S12 to check whether a predetermined measurement process is possible. If it is determined that the state in which the command is not received is continuously measurable, the process proceeds to step S13, and in the present invention, the thermal offset measuring unit 94 executes the thermal offset measuring process.
3. Phase servo pattern on servo surface
(1) Position signal creation circuit
FIG. 8 shows an embodiment of the position signal generating circuit 30 provided in the drive controller 12 of FIG. Note that the servo head 18, the data head 20, the drive processor 30, and the DA converter 38 related to the position signal generation circuit are also shown.
[0090]
In FIG. 8, a read signal of the servo surface read by the servo head 18 is input to a peak detection circuit 100, and a peak detection pulse (read pulse) that detects a peak timing of a read waveform is output. Here, the magnetic recording and reading on the servo surface and the data surface of the disk are as shown in FIG.
FIG. 9A shows a write signal. As shown in FIG. 9B, the polarity of the medium is magnetized to the N pole at the rise of the write signal, and the S polarity is magnetized at the fall of the write signal. As shown in FIG. 9C, a read signal obtained by reading the magnetization state of the medium has a positive read waveform at the N-pole magnetized portion and a negative read waveform at the S-pole magnetized portion. Can be In an actual servo pattern, since the interval between the N pole and the S pole is very short, the read waveform in FIG. 9C is a continuous sine waveform.
[0091]
FIG. 9 (D) is a simplified representation of the magnetization state of the medium of FIG. 9 (B), where the magnetized portion of the N pole is indicated by a solid line 212 and the magnetized portion of the S pole is indicated by a dotted line 214. The track recording state of the following phase servo pattern is represented by a solid line 212 indicating the N-pole magnetization state and a dotted line 214 indicating the S-pole magnetization state.
The peak detection circuit 100 of FIG. 8 that functions as a part of the read pulse detection means detects the peak timing of the read waveform of the read signal of FIG. 9C and outputs a peak detection pulse rising at the peak timing. . Specifically, a differentiated pulse is generated after slicing the read waveform at a certain level.
[0092]
The output of the peak detection circuit 100 is given to a PLL circuit 102 and a marker detection circuit 104. The PLL circuit 102 oscillates a reference clock in synchronization with a peak detection pulse based on reading of a timing signal recorded in a training area at the head of a servo frame, which will be described later. The oscillation frequency of the PLL circuit 102 is 20 MHz in this embodiment, so that one clock cycle τ is 50 nsec. The marker detection circuit 104 detects a marker signal in a marker area following the training area of the servo frame.
[0093]
The guard band index detection circuit 105 detects a guard band signal and an index signal in a guard band index area following the marker area. The marker detection circuit 104 becomes operable upon receiving the marker search signal E1. The guard band index detection circuit 105 also receives the guard band search signal E3 to enter the guard band detection state, and receives the index search signal E4 to enter the index detection state.
[0094]
The marker detection circuit 104 outputs a marker detection signal E2. The guard band / index detection circuit 105 outputs a first outer guard band detection signal OGB1, a second outer guard band OGB2, and an index signal INDEX.
The PLL counter 106 counts the clock of the PLL circuit 102 from the time when the marker detection signal E2 from the marker detection circuit 104 is obtained. Therefore, the value of the PLL counter 106 provides a count value indicating the information recording position in the guard band index portion and the servo pattern portion, starting from the marker detection time.
[0095]
On the other hand, the output of the servo head 18 is supplied to a zero cross detection circuit 112 functioning as a part of the read pulse detection means via a selection circuit 116. According to the present invention, the phase servo read signal of the servo pattern portion provided at the end of the servo frame is subjected to zero cross detection instead of peak detection. By this zero-cross detection, a read signal of the phase servo can be reliably obtained even if noise is mixed.
As for the zero-cross detection, the zero-cross timing between the N-pole positive read waveform and the S-pole negative read waveform in the read signal of FIG. 9C is detected. Therefore, the zero-cross detection inevitably has a phase delay in the detection timing with respect to the peak detection of the read waveform. That is, for the reference clock by the PLL circuit 102, synchronization control by peak detection is performed. Originally, the read pulse by reading the phase servo must also be synchronized with the clock of the PLL circuit 102. Inevitably, a phase delay occurs with respect to the reference clock.
[0096]
The phase delay due to the zero-cross detection is adjusted by the variable delay circuit 114 and the shifter 108, and a duty pulse having a duty ratio of 50% at which the integrated voltage becomes zero in the on-track state can be created. Here, the shifter 108 digitally outputs the rising edge of a pulse signal obtained by dividing the reference clock of the PLL circuit 102, which is obtained as the second bit output of the PLL counter 106, to one-fourth in a range of 0 to 3τ. Adjust delay. On the other hand, the variable delay circuit 114 analogously delays the rising timing of the zero-cross detection circuit 112 by selectively connecting a plurality of analog delay elements. The delay adjustment by the shifter 108 and the variable delay circuit 114 will be described later in detail.
[0097]
The master clock creation circuit 110 creates a master clock having a period 4τ obtained by dividing the reference clock having a phase determined corresponding to the target cylinder by four, and outputs it as a master clock signal E10. Switching of the master clock having a phase corresponding to the target cylinder is performed by a cylinder switching signal E30 from the drive processor 36.
[0098]
The so-called cylinder switching by the cylinder switching signal E30 is a master clock having a phase corresponding to the target cylinder in which the head is currently located in the on-track control. On the other hand, at the time of seek control, a master clock having a phase corresponding to the target cylinder at the predicted next predicted position is created by adding the actual speed obtained at the previous head position and the current head position and further the acceleration. Switch to
[0099]
The duty pulse generation circuit 120 is a set / reset circuit, and is set at the rising edge (reference phase) of the master clock signal E10 corresponding to the target cylinder from the master clock generation circuit 110, and is a zero-cross detection pulse obtained through the selection circuit 118. Is reset at the falling edge (detection phase). When the servo head 18 is in the on-track state, the duty ratio is generated in the first field (EVEN1), the second field (ODD1), the third field (ODD2), and the fourth field (EVEN2) of the phase servo pattern from the duty pulse generation circuit 120. Duty pulses E19 of 50%, 50%, 50%, and 50% are output.
[0100]
The duty pulse E19 from the duty pulse creation circuit 120 is given to the integration circuit 124. The integration circuit 124 basically includes a capacitor 126 and four switch elements 128, 130, 132, and 134 that are bridge-coupled to the capacitor 126. The lower switch elements 132 and 134 for the capacitor 126 are on / off controlled by the duty pulse E19. On the other hand, the switching elements 128 and 130 on the upper side of the capacitor 126 are controlled to be switched according to the first to fourth fields of the phase servo pattern.
[0101]
Here, assuming that the polarity of the position signal taken out from both ends of the capacitor 126 is brass on the right side and minus on the left side as shown in the figure, the integration operation by switching of the switch elements 128, 130, 132, 134 in the first to fourth fields. Is as follows.
First, in the first field and the fourth field (EVEN1, 2), the switching element 128 above the capacitor 126 is turned on and 130 is turned off. In this state, the switching element 130 is turned on and off by the duty pulse E19. For this reason, the capacitor 126 is charged along the path indicated by the solid line, and the position signal viewed from the voltage across the capacitor 126 increases to the negative side.
[0102]
On the other hand, in the second and third fields (ODD1, 2), the switch element 130 above the capacitor 126 is turned on and 128 is turned off. In this state, the switch element 132 is turned on and off by the duty pulse E19. Accordingly, the capacitor 126 is charged along the path shown by the broken line, and the position signal viewed in the illustrated polarity increases to the positive side.
[0103]
In the on-track state with respect to the target cylinder, the duty pulse E19 has a duty ratio of 50% for all fields, and the number of pulses in each field is the same. The integration voltage becomes zero. When the servo head deviates from the state where the target cylinder is on-track, the duty ratio deviates from 50%, and a voltage corresponding to the change in the duty ratio is obtained in the capacitor 126.
[0104]
Specifically, when the servo head 18 moves in the minus direction, that is, toward the outer side with respect to the target cylinder, the duty ratio of the first and fourth fields (EVEN1, 2) decreases, and conversely, the second and third fields (EVEN1, 2). The duty ratio of ODD1,2 increases. On the other hand, when the servo head 18 moves in the plus direction, that is, toward the inner side with respect to the target cylinder, the duty ratios of the first and fourth fields (EVEN1, 2) increase, and the second and third fields (ODD1). , 2) is reduced.
[0105]
The switching control for each field of the switch elements 128 and 130 above the capacitor 126 in the integration circuit 124 is performed by output signals E5, E6, E7 and E8 from the coincidence detection circuit 122. The coincidence detection circuit 122 determines coincidence between the count value of the PLL counter 106 and a predetermined value, and outputs a signal corresponding to each coincidence position.
[0106]
That is, in addition to the search signals E1, E3, and E4 for the marker detection circuit 104 and the guard band / index detection circuit 105, the demodulation mode generator 122-1 outputs a demodulation mode signal E5 indicating the first to fourth fields. In addition, the half mode generation unit 122-2 outputs a half mode signal E6 indicating the position signal detection time point at the boundary between the second field and the third field. The data window generating unit 122-3 outputs a data window signal E7 for making the duty pulse for the integration circuit 124 valid in the first to fourth field periods.
[0107]
Further, the discharge control unit 122-4 outputs a discharge control signal E8 for resetting the discharge of the capacitor 126 at a timing other than the duty pulse generation period covering the first to fourth fields. The discharge reset by the discharge control signal E8 turns off the switch elements 128 and 130 provided in the integration circuit 124 and turns on the switch elements 132 and 134.
[0108]
The position signal E40 obtained as a voltage between both ends of the capacitor 126 of the integrating circuit 124 is taken into the drive processor 30 by the interrupt signal E9 obtained at the end timing of the servo frame by the AD converter 38.
On the other hand, in the present invention, a phase servo pattern is also written in the inner guard band area (IGB1) and the outer guard band area (OGB1) on the data surface, and the head position based on the phase servo pattern on the data surface is written. To enable detection, a read signal of a read head 410 provided in the data head 20 is input to a zero-cross detection circuit 112 via a selection circuit 116. The selection circuit 116 is switched by a control signal E31 from the drive processor 30. That is, in normal servo control, the selection circuit 116 is switched to the servo head 18 side. On the other hand, when reading the phase servo pattern on the data surface, the data head 20 is switched to the data head 20 in units of a predetermined number of servo frames in one rotation of the cylinder.
[0109]
That is, the phase servo information on the data surface is read while switching to the data head 20 discretely for the on-track control based on the phase servo information on the servo surface, and for example, thermal offset measurement and yaw angle offset measurement are performed.
Further, in the present invention, after the phase writer information is written on the servo surface by the servo writer, the disk device itself has a function of writing the phase servo pattern on the data surface. The data is generated by the clock generation circuit 110 and supplied to the write head 400 of the data head 20 to write the servo information on the data surface.
[0110]
Further, a selection circuit 118 is provided in order to create a duty pulse having an arbitrary duty ratio in a pseudo manner by the duty pulse creation circuit 120 and create a position signal by the integration circuit 124. The selection circuit 118 switches between a pseudo read pulse from the drive processor 30 and a zero-cross detection pulse obtained from the zero-cross detection circuit 112 according to the control signal E32.
[0111]
The generation of the duty pulse by the generation of the pseudo read pulse by the drive processor 30 is used for measuring the duty ratio of the actual duty pulse used for the adjustment of the duty 50% performed by the shifter 108 and the variable delay circuit 114.
(2) Servo frame
FIG. 10 shows servo information for one cylinder recorded on the servo surface of the disk drive of the present invention, developed on a straight line. In FIG. 10, the servo area 154 for one rotation of the disk is divided into 216 sections to form 216 servo frames 156. In the present invention, the number of clocks in the servo area 154 for one rotation of the disk is fixedly determined.
[0112]
One servo frame 156 includes a training section 158, a marker section 160, a guard band index section 162, and a servo pattern section 164 as shown in an enlarged manner. Assuming that the start position of the servo frame 156 is zero in each area, the training section 158 has a count value of 0 to 1128, the marker section 160 has 1128 to 1160, the guard band index section 162 has 1160 to 1268, and The servo pattern section 164 has a count value of 1268 to 1512.
[0113]
FIGS. 11, 12, 13 and 14 show the magnetic recording state of the training section 158, marker section 160, guard band index section 162 and servo pattern section 164 provided in the servo frame 156. Here, with respect to the training unit 158 of FIG. 11A, the marker unit 160 of FIG. 11B, and the guard band index unit 162 of FIG. 12, the reference clock 166 is shown on a scale of 4τ, which is 4 clock cycles. I have. On the other hand, in the servo pattern section 164 of FIGS. 13 and 14, the reference clock 166 is shown on a scale of 1τ, which is one clock cycle.
[0114]
The training area 158 shown in FIG. 11A records a timing signal for synchronizing the phase of the PLL circuit 102 shown in FIG. By reading the timing signal of the training unit 158 and obtaining the peak detection pulse at 4τ, the PLL circuit 102 can perform synchronous oscillation of 1τ = 50 ns, that is, 20 MHz synchronized with the actual disk rotation.
[0115]
FIG. 11B shows the marker unit 160 following the training unit 158. The marker section 160 plays a role of determining the position in the servo frame, starts the counting operation of the PLL counter 106 provided in FIG. 8 by marker detection, and causes the match detection circuit 122 to perform various types of match determination. A read signal of “LHHHHLHLHLH” is obtained from the marker section 160, and the marker is detected by detecting the coincidence of the illustrated 6-bit pattern of “L □ HH □ L □ L □ L □”.
[0116]
FIG. 12 shows the guard band index section 162. According to the present invention, the guard band index section 162 is divided into three areas of a first majority section 174, a second majority section 176, and a third majority section 178, and the same signal is repeatedly recorded in each area.
The guard band index detection circuit 105 shown in FIG. 8 obtains two or more pieces of coincidence information among the three first to third majority decision sections 174, 176, and 178 obtained from the read signal of the guard band index section 162. If it is determined that the guard band and the index are detected, the detection performance of the guard band and the index is improved.
[0117]
The servo surface is radially divided into an inner guard band region (IGB1) 180, a user region 182, a first outer guard band region (OGB1) 184, and a second outer guard band region (OGB2) 186 from the inner side. I have. The index information 188, 190, 192 is recorded in the inner guard band area 180 and the user area 182. Index information is not provided for the first and second outer guard band areas 184 and 186, and information indicating a unique area is recorded.
[0118]
FIGS. 13 and 14 show details of the servo pattern section 164 in which the phase servo pattern is recorded. The servo pattern section 164 includes a first field 200, a second field 202 shown in FIG. 13, and a third field 204 and a fourth field 206 shown in FIG. In the following drawings, the first field 200 is “EVEN1”, the second field 202 is “ODD1”, the third field 204 is “ODD2”, and the fourth field 206 is “ EVEN2. "
[0119]
The length of each of the first to fourth fields has the same length except for the unused portions 194, 196, 208 and 201. Specifically, assuming that 4τ for four periods of the reference clock is a reference length, each field has a length of 4τ × 10. In the first and fourth fields 200 and 206 to be EVEN1 and EVEN2, a pattern in which the phase is shifted by 1τ for every 0.5 cylinder movement in the increasing direction (inner direction) on the positive side of the cylinder number is written in a period of 8τ. In.
[0120]
On the other hand, the second and third fields 202 and 204 serving as ODDs 1 and 2 are written so as to have opposite phase shifts. Each phase servo pattern is repeated every four cylinders.
(3) Writing the phase servo pattern
The writing of the phase servo patterns shown in FIGS. 13 and 14 is performed using a dedicated servo writer. In the disk device of the present invention, after writing the phase servo pattern on the servo surface, the disk device itself has a function of writing the phase servo pattern on the data surface. The principle of writing a phase servo pattern on a surface will be described.
[0121]
FIG. 15 shows a write signal used for writing a phase servo pattern on a servo surface. FIG. 15A shows a reference clock, which is the same as the clock by the PLL circuit 102 shown in FIG. FIG. 15B shows a bit 2 output when the clock from the PLL circuit 102 is counted by the PLL counter 106, which is a pulse signal obtained by dividing the frequency of the PLL clock by 1. This pulse signal becomes the write signal of phase number 0.
[0122]
FIGS. 15C to 15I show signals obtained by sequentially shifting the phase of the write signal having the phase number 0 by the clock period 1τ, and the signals of the phase numbers 2, 4, 6, 8, 10, 12, and 14 are shown. It becomes a write signal. For writing the servo pattern on the servo surface, a combination of eight write signals having even phase numbers shown in FIGS. 15B to 15I is used.
[0123]
FIG. 16 shows write signals having odd-numbered phase numbers 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, and 15, which are further required when the disk device of the present invention writes a phase servo pattern on a data surface. That is, the clock shown in FIG. 16A is a clock obtained by inverting the PLL clock of FIG. 6A, and the falling timing of the clock before the inversion is set as the rising timing.
[0124]
By using the inverted PLL clock of FIG. 16A to shift the phase of the bit 2 output of the PLL counter 106 shown in FIG. 16B by 1τ at a time, the odd numbers shown in FIGS. Can be obtained. In the following description, the phase numbers 10, 11, 12, 13, 14, and 15 are represented in hexadecimal notation A, B, C, D, E, and F.
[0125]
FIG. 17 shows a circuit for creating the write signals of the phase numbers 0 to 16 shown in FIGS. This circuit is realized as the master clock generation circuit 110 in FIG.
In FIG. 17, a PLL clock is supplied to a shift circuit 500 as a shift pulse. On the other hand, the inverted PLL clock inverted by the inverting circuit 520 is input to the shift circuit 510 as a shift clock. Further, the bit 2 output of the PLL counter 106 is input to each of the shift circuits 500 and 510. The shift circuit 500 sequentially outputs eight types of write signals having phase numbers 0, 2, 4, 6, 8, A, C, and E every 1τ in synchronization with the PLL clock.
[0126]
On the other hand, the shift circuit 510 sequentially outputs write signals of odd-numbered phase numbers having phase numbers of 1, 13, 5, 7, 9, B, D, and F with a delay of 0.5τ from the shift circuit 500. . A multiplexer (selection circuit) 530 selects one of the 16 types of write signals output from the shift circuits 500 and 510 with a phase shift of 0.5τ.
[0127]
FIG. 18 shows write signal phase numbers when writing the phase servo patterns shown in FIGS. 13 and 14 while seeking the servo head by 0.5 cylinders. In the present invention, a combination of write signals having the same phase number is repeatedly used in units of four cylinders.
The writing of the phase servo pattern to such a servo surface is not performed by the disk device itself, but since the writing of the phase servo pattern to the data surface is enabled, the position of the servo head can be externally positioned as a function. It is possible to write the phase servo pattern also on the data surface.
[0128]
FIG. 19 shows the phase numbers for selecting the master clock used for switching the master clock corresponding to the target cylinder when reading the phase servo pattern written on the servo surface according to FIG. The writing of the phase servo pattern is performed in 0.5 cylinder units, but the master clock corresponding to the target cylinder is performed in 1 cylinder units and is repeated every 4 cylinders.
[0129]
Therefore, assuming that the cylinder numbers from the outer side to the inner side are 0 to 3, the master clock according to the pattern of the corresponding phase number corresponding to each target cylinder number 0 to 3 is generated by the master clock generation circuit 110. Created with Specifically, the circuit shown in FIG. 17 is provided in the master clock generation circuit 110, and the drive processor 30 sends a selection signal of a phase number corresponding to the cylinder number of the target cylinder at that time to the drive signal shown in FIG. Switching may be selected by the multiplexer 530 for each of the first and fourth fields according to the pattern.
[0130]
As described above, when detecting the position by reading the servo information on the data servo surface, of the 16 types of master clock signals shown in FIGS. 15 and 16, four types of combinations of phase numbers 0.4, 8, and 12 are used. Is used.
(4) Position detection by reading the phase servo pattern
FIG. 20 shows a timing chart of each signal output from the coincidence detection circuit 122 in FIG. 8 when one reads the phase servo pattern on the servo surface by the disk device of the present invention for one servo frame. In FIG. 20, when the synchronization of the PLL circuit 102 by the timing signal read from the leading training area in the reading of the servo frame is completed, the marker detection signal E2 shown in FIG. Is output. In response to the marker detection signal E2, the PLL counter 106 is activated as shown in FIG. 20C, and starts counting the clock signal E0 from the PLL circuit 102.
[0131]
Here, the period from the detection of the marker to the reading of the position signal at the end of the frame is determined to be 180H as the hexadecimal count value of the PLL counter 106. Therefore, the counter operation is performed until the hexadecimal count value 180H is obtained. Further, as shown in FIG. 20A, a marker search signal E1 for enabling the detection operation of the marker detection circuit 104 is also output over the same period.
[0132]
Subsequently, a guard band index detection signal E3 shown in FIG. 20 (D) is obtained over a period of 0 to B0H as a hexadecimal count value. At this time, the valid guard band index search signal E4 of FIG. 20E rises, and the detection operation of the guard band index detection circuit 105 is prohibited. The period from B0H to 148H in the hexadecimal count value in which the guard band index search signal E4 rises to the H level is the reading period of the servo pattern section 164.
[0133]
During the reading period of the servo pattern section 164, the coincidence detection circuit 122 outputs the demodulation mode signal E5 of FIG. 20 (F) which changes in the first field EVEN1, the second and third fields ODD1, 2 and the fourth field EVEN2. Then, the switch elements 128 and 130 above the capacitor 126 provided in the integration circuit 124 are selectively turned on / off in each field period. Also, it outputs a half mode signal E6 that gives a position detection point that is the middle point of the servo pattern section 164 shown in FIG.
[0134]
An interrupt signal E9 shown in FIG. 20H is generated until the next training unit 158 after the servo pattern unit 164 is completed. At this timing, the drive processor 30 performs the integration converted by the AD converter 38. A position signal determined by the voltage across the capacitor 126 of the circuit 124 is captured. Further, as shown in FIG. 20 (I), a discharge control signal E8 that is valid during a period other than the period in which the servo pattern portion 164 and the interrupt signal E9 are generated is output, and the capacitor 126 of the integration circuit 124 is reset to a discharge reset state. That is, it is in a zero voltage state.
[0135]
FIG. 21 shows a phase servo pattern on a servo surface, a master clock, a read pulse based on zero-cross detection, a duty pulse, and a change in the terminal voltage of the capacitor 126 based on the duty pulse based on the duty pulse.
In FIG. 21, the servo pattern on the servo surface is repeated with four cylinders of cylinder numbers 0 to 3. Suppose now that the servo head 18 is on-track on the second cylinder at the center. In this state, the master clock having the reference phase advanced by 4τ with respect to the phase servo pattern recorded in the cylinder number 2 is selected.
[0136]
Therefore, FIG.DThe duty pulse E19 shown in () is set at the rise of the reference clock every 4τ, and is reset when the phase servo pattern is read by the servo head 18. Since the track is in the on-track state, the duty ratio is 50% for all of the first to fourth fields EVEN1, ODD1, ODD2, and EVEN2.
[0137]
In the state where the duty ratio is 50%, the capacitor 126 of the integrating circuit 124 is charged in the minus direction in the first field EVEN1. Subsequently, the battery is charged in the plus direction in the second field ODD2, and is further charged in the plus field in the third field ODD2 after passing 0V. Finally, in the fourth field EVEN2, similarly to the first field EVEN1, the capacitor is charged in the negative direction, and when the reading of the phase servo pattern is completed, the capacitor voltage becomes zero voltage indicating on-track.
[0138]
When the servo head 18 seeks in the minus direction and on-tracks to the cylinder number 1 or 0, the duty ratio of 50% is selected by selecting the master clock of the reference phase advanced by 4τ phase with respect to the phase servo pattern of each track. % Duty pulse E19 is similarly obtained. This applies to the case where the servo head 18 is sought to the cylinder number 3 in the plus direction. Then, a head position signal that changes linearly according to the head position at a position of ± 2 cylinders with respect to the on-track cylinder position can be generated.
4. Duty ratio measurement and delay adjustment
(1) Integration circuit
FIG. 22 shows an embodiment of the integrating circuit 124 shown in FIG. In FIG. 22, the integration circuit 124 operates with a first power supply + Vdd1 and a second power supply + Vdd2. In this embodiment, the first power supply + Vdd1 to the second power supply + Vdd2 are generated by a circuit including the resistor R20, the transistor Q1, the constant current source 138, and the transistor Q2.
[0139]
Here, the transistors Q1 and Q2 operate as diodes for ensuring the voltage between the base and the emitter. The second power supply voltage Vdd2 represents the constant current of the constant current source 138 as i, the base-emitter voltage V of the transistors Q1 and Q2, and the base-emitter voltage of the transistors Q1 and Q2 as V.BEThen, it is given by the following equation.
Vdd2 = Vdd1-{(R20 × i) + VBE
That is, the voltage drop of the resistor R20 due to the constant current i from the first power supply voltage Vdd1 and the base-emitter voltage VBEIs subtracted.
[0140]
Eight transistors Q3, Q4, Q5, Q6, Q7, Q8 which operate as current switches via resistors R1, R2, R4, R5, R6, R7, R9, R10 in parallel to such a power supply voltage. , Q9, Q10 are connected. The transistors Q3 to Q10 form a differential circuit with the transistors Q3 and Q4, Q5 and Q6, Q7 and Q8, Q9 and Q10, and the constant current sources 140, 142, 144 and 146 are connected to the common emitter side. ing.
[0141]
Control signals E20, E21, E22 and E23 are supplied to the transistors Q3, Q6, Q7 and Q10 of each differential circuit from the integration control circuit shown in FIG. That is, the control signal E20 controls the transistor Q3, the control signal E21 controls the transistor Q7, the control signal E22 controls the transistor Q6, and the control signal E23 controls the transistor Q10.
[0142]
The transistors Q3, Q7, Q6, and Q10 controlled by the control signals E20, E21, E22, and E23 respectively perform the differential on / off operations of the transistors Q4, Q8, Q5, and Q10 that are differentially connected. Transistors Q11 and Q12 are connected in series to transistors Q6 and Q7, respectively, and a capacitor 126 is connected therebetween.
[0143]
Therefore, the transistors Q11, Q12, Q6, and Q7 form a bridge-type switching circuit shown in the integrating circuit 124 of FIG. Servo transistors Q3, Q4 and Q9, Q10 for controlling transistors Q1, Q2 located above capacitor 126 are provided with demodulation mode signal E5 from demodulation mode generating section 122-1 provided in coincidence detection circuit 122 shown in FIG. Thus, switching control is performed according to the first to fourth field periods.
[0144]
Therefore, the control signal E20 for the transistor Q3 and the control signal E23 for the transistor Q10 are generated from the demodulation mode signal. On the other hand, the two transistors Q6 and Q7 located below the capacitor 126 are on / off controlled by control signals E21 and E23 based on the duty pulse E19 from the duty pulse generation circuit 120 shown in FIG.
[0145]
That is, the control signal E21 changes according to the duty pulse in the first and fourth fields, and the transistor Q11, the capacitor 126 and the transistor Q7 when the transistor Q7 is turned on and off, and the capacitor 126 by the constant current through the path determined by the constant current source 144. Charge.
On the other hand, in the second and third fields, the control signal E22 changes according to the duty pulse to turn on / off the transistor Q6, and a constant current flows through a path serving as the transistor Q12, the capacitor 126, the transistor Q6, and the constant current source 142. Then, the capacitor 126 is charged.
[0146]
The terminal voltage of the capacitor 126 is input to the operational amplifiers 148 and 150 operating as voltage followers and further to the differential amplifier 152 via the resistors R1 and R2. The gain of the differential amplifier 152 is determined by the center voltage Vc supplied from the drive processor 36 via the period resistors R33 and R34. Further, a reference voltage Vref is applied to the bases of the transistors Q4, Q5 and Q8, Q9, and sets a reference voltage as a midpoint for giving a relative charging voltage as viewed from the power supply voltage. Therefore, the terminal voltage of the capacitor 126 is charged or discharged to the plus side or the minus side around the reference voltage Vref.
[0147]
FIG. 23 shows an integration operation based on the control signals E20, E21, E22 and E23 supplied in the on-track state of the servo head in the integration circuit 124 shown in FIG.
FIG. 23A shows a simplified 4-phase phase servo pattern. In response to such reading of the phase servo pattern, the control signal E20 in FIG. 23B goes high in each of the first and fourth fields EVEN1 and EVEN2, turning on the transistor Q3 and turning off the transistor Q4. This turns on the transistor Q11. The control signal E23 shown in FIG. 23C is at the H level during the second and third fields ODD1 and ODD2, turning on the transistor Q10 and turning off the transistor Q9, thereby turning on the transistor Q12.
[0148]
FIG. 23A shows a state in which the servo head 18 is on-track at cylinder number 2, the clock pulse shown in FIG. 23D is selected as the master clock, and the read pulse shown in FIG. 23E is obtained. . Therefore, the duty pulse E19 shown in FIG. 23 (F) has a duty ratio of 50% in any of the first to fourth fields.
[0149]
In response to such a duty pulse E19, the control signal E21 of FIG. 23 (G) changes according to the duty pulse E19 in the first and fourth fields EVEN1 and EVEN2, and turns on and off the transistor Q7. Of the capacitor 126 via the transistor Q11 in the step (1).
[0150]
On the other hand, the control signal E22 shown in FIG. 23H changes according to the duty pulse E19 in the second and third fields ODD1 and ODD2, and is turned on and off by the transistor Q6 via the transistor Q12 which is on at this time. The constant current determined by the constant current source 142 flows through the capacitor 126 in the reverse direction to perform the integration operation.
Further, the data window signal E7 shown in FIG. 23 (I) is used for the actual integration operation, and the control signals E21 and E22 for the period when the data window signal E7 is at the H level cause the one-way movement of the capacitor 126. And a charging operation in the reverse direction is performed. At this time, since the servo head 18 is on-track to the cylinder number 2, the voltage across the capacitor when the integration operation of the first to fourth fields is completed is 0V.
(2) Duty ratio deviation during on-track
The duty ratio of the duty pulse generated based on reading the phase servo pattern that operates the integration circuit 124 shown in FIG. 22 is ideally 50% in the on-track state. However, as shown in the embodiment of FIG. 8, the synchronization of the PLL circuit 102 is performed by detecting the peak of the read signal, while the read signal of the phase servo pattern is performed by detecting the zero-crossing. However, the timing of the zero-cross detection is shifted, and a duty pulse having a duty ratio of 50% cannot be obtained in the on-track state.
[0151]
FIG. 24 shows the difference between the duty ratio when the peak of the reading of the phase servo pattern is detected and the duty ratio when the zero cross is detected as in the present invention.
As shown in FIG. 24A, when the servo head 18 is on-track in the cylinder of cylinder number 2 out of the four cylinders, the duty pulse is selected by selecting the master clock having the reference phase shown in FIG. The set timing in the creation circuit 120 is obtained, and in the case of conventional peak detection, a peak detection timing that matches the magnetic recording of the servo pattern is obtained as shown in FIG. In this case, the duty pulse has a duty ratio of 50% in the first to fourth fields as shown in FIG.
[0152]
However, in the zero cross detection of the present invention, the zero cross detection timing has a delay from the peak detection timing as shown in FIG. As a result, in the on-track state, the duty ratio of the duty pulse becomes 75% as shown in FIG. As described above, the reason why the duty ratio does not become 50% in the on-track state is arbitrarily caused by circuit delay in the analog circuit system in addition to the zero-cross detection. turn into.
[0153]
Therefore, in the disk device of the present invention, first, the duty ratio of the duty pulse obtained in the on-track state is measured, and the shifter 108 and the variable delay circuit shown in FIG. By setting the amount of delay for 114, an adjustment state with a duty ratio of 50% is automatically created during the power-on start initialization process.
(3) Measurement of duty ratio
FIG. 25 shows an embodiment of an integration control unit constituting a part of the integration circuit 124 shown in FIG. 8 which incorporates a function for measuring the actual duty ratio of the duty pulse E19 obtained in the on-track state.
[0154]
In FIG. 25, the integration control unit includes an inverting circuit 312, AND circuits 314, 322, 324, OR circuits 318, 320, 326, 328 and an exclusive OR circuit (EOR) 316. Among them, an AND circuit 314 and an exclusive OR circuit 316 are provided for measuring the duty ratio.
In this circuit, based on the ODD area inversion signal E20 from the drive processor 36, a duty signal is generated by inverting the pulses of the second and third fields ODD1 and ODD2 of the duty pulse E19 output from the duty pulse generation circuit 120.
[0155]
The circuit units other than the inversion circuit unit in the ODD area use the demodulation mode signal E5, the data window signal E7, and the discharge control signal E8 from the match detection circuit 122 located at the preceding stage, and (G) Generate the control signals E20, E23, E21 and E22 shown in (H).
FIG. 26 shows the integration operation of the duty pulse and the capacitor when the ODD area inversion signal E20 from the drive processor 36 is disabled and enabled.
[0156]
FIG. 26A shows a duty pulse E19 obtained in a non-measurement state of the duty ratio, which is a pulse train exceeding, for example, a duty ratio of 50% in all the periods of the first to fourth fields. FIG. 26B shows a change in the integrated voltage due to the duty pulse E19 when the duty ratio is not measured, that is, a change in the voltage across the capacitor 126. Even if the duty ratio deviates from 50%, the final integrated voltage becomes zero voltage. Therefore, there is basically no problem with position control during on-track.
[0157]
However, the position must be detected when the position signal changes in a range of ± 2 cylinders in the on-track state. Therefore, if the on-track duty ratio is 75%, the duty ratio changes from -50% to + 50% within a range of two cylinders. Therefore, the duty pulse changes from + 25% to + 125%, and if it exceeds + 125% and 100%, the position cannot be detected.
[0158]
Conversely, if the duty ratio is lower than 50%, for example, 25%, the duty ratio similarly changes in the range of -50% to + 50% in the range of four cylinders, and The duty ratio becomes -25% to + 75%, and if the duty becomes negative, position detection becomes impossible. For this reason, it is necessary to maintain the duty ratio of the duty pulse during on-track to 50%.
[0159]
FIG. 26C shows an output signal E24 output from the exclusive OR circuit 316 when the ODD area inversion signal E20 from the drive processor 36 is enabled for the discharge control unit of FIG. 3 shows an integrated voltage of the capacitor 126.
In this case, the duty pulse E19 shown in FIG. 26A is inverted for the periods of the second and third fields ODD1 and ODD2, and the finally obtained integrated voltage has a duty ratio of 0% with a duty ratio of 50%. It is possible to obtain a duty ratio measurement voltage that has changed to the minus side by an amount increased by 50%.
[0160]
In FIGS. 26C and 26D, the case where the duty ratio is increased is taken as an example. However, when the duty ratio is smaller than 50%, the finally obtained measured voltage is on the plus side. It becomes the measured voltage. With such a measurement function, the drive processor 30 can actually measure the percentage of the duty ratio of the duty pulse E19 output from the duty pulse generation circuit 120.
(4) Duty ratio delay adjustment
FIG. 27 shows an embodiment of the shifter 108 shown in FIG. The shifter 108 includes D-FFs 300, 302, 304 and a selection circuit 306. The three D-FFs 300, 302, 304 form a shift register by direct connection. The first stage D-FF receives a bit 1 output from the PLL counter 106 provided in the preceding stage, that is, a frequency-divided pulse obtained by dividing the frequency of the PLL clock E0 of 20 MHz by half.
[0161]
To the D-FFs 300, 302, 304, a PLL clock E0 is supplied as a shift clock. When the oscillation frequency of the PLL clock E0 is 20 MHz, the clock cycle 1τ is 50 nsec. The selection circuit 306 receives the bit 1 output of the PLL counter and the output signals E12, E13, E15 of the D-FFs 300, 302, 304 constituting the shift register. The output of bit 1 of the PLL counter is shown as signal E15.
[0162]
The selection circuit 306 receives the selection signal E11 for delay control determined based on the measurement result of the duty ratio in the drive processor 30, selects one of the inputs, and sets a reference to the master clock generation circuit 110. Output as clock.
FIG. 28 shows the delay adjustment by the shifter 108 of FIG. FIG. 28A shows the PLL clock E0. In the case of 20 MHz, 1τ is 50 nsec. The output of the PLL counter bit 1 in FIG. 28B is a pulse obtained by dividing the PLL clock E0 by half. This bit 1 output is directly supplied to the selection circuit 306 as shown by a signal E15 in FIG. 28 (F), and in this case, the delay amount is 0 ns.
[0163]
FIG. 28C shows the output signal E12 of the D-FF 300, which is a signal delayed by the period 1τ of the PLL clock E0, that is, by 50 nsec. FIG. 28D shows the output signal E13 of the second stage D-FF 302, which is a signal delayed by 100 nsec. Further, FIG. 28E shows an output signal E14 of the third stage D-FF 304, which is a signal delayed by 150 nsec.
[0164]
As described above, in the shifter 108 of FIG. 27, a digital delay amount having a delay time of 0, 50, 100, or 150 nsec is given to the PLL clock E0. Here, the delay amount digitally set by the shifter 108 is τd1.
FIG. 29 shows an embodiment of the variable delay circuit 114 of FIG. 29, the variable delay circuit 114 includes eight delay elements 308-1 to 308-8 and eight selection circuits 310-1 to 310-8. Each of the delay elements 309-1 to 308-8 has two inputs to the input stages of the selection circuits 310-1 to 310-8: a direct connection from the preceding stage and a path via the delay elements 308-1 to 308-8. Connect.
[0165]
Therefore, by selecting any one of the inputs by the selection circuits 310-1 to 310-8, a necessary number of delay elements can be connected in series from the input stage to the output stage. Each of the selection circuits 310-1 to 310-8 is controlled by a selection signal E17 from the drive processor 30. As the delay elements 308-1 to 308-8, for example, six delay elements 308-1 to 308-6 having a delay time of 12 nsec are used, and two delay elements 308-7 and 308-8 having a delay time of 5 nsec. Use things.
[0166]
The selection signal E17 from the drive processor 30 is an 8-bit signal b7 to b0 corresponding to the delay elements 308-1 to 308-8, and the bit signals b0 to b7 in the order of the selection circuits 310-1 to 310-8. You are typing. When each bit of the bit signals b0 to b7 is at the H level (bit 1), the selection circuits 310-1 to 310-8 select the lines from the delay elements 308-1 to 308-8. Conversely, when the bit signals b0 to b7 are at L level (bit 0), a line that bypasses the delay elements 308-1 to 308-8 is selected.
[0167]
The relation of the selection delay time to the bits b0 to b7 of the selection signal E17 from the drive processor 30 is as shown in the table of FIG. In response to such an 8-bit selection signal E17, the drive processor 30 generates 256 types of delay times τ0 to τ255 from table numbers I = 0 to 255 shown in FIG. Can be set.
[0168]
Here, the table number I = 0 is a case where the delay time τ0 = 0 nsec and there is no delay amount, and the delay time τ255 of I = 255 is 82 nsec which gives the maximum delay amount. Note that the delay times τ0 to τ255 are not arranged according to the magnitude relation of the delay times, and the selection of the optimum delay time is determined by repeating the setting of the delay time and the measurement of the duty ratio. In addition, the respective delay times shown in FIGS. 31 and 32 actually have a certain degree of variation, and these show only ideal design values.
[0169]
FIG. 30 shows a delay operation by the variable delay circuit 114 shown in FIG. The variable delay circuit 114 delays the zero cross detection signal E16 obtained from the zero cross detection circuit 112. The zero-crossing detection signal E16 gives a duty pulse reset timing in the duty pulse generation circuit 120, and thus delays the reset timing.
[0170]
30A shows the zero-crossing detection signal E16 input from the zero-crossing detection circuit 112. An arbitrary delay time τb2 is set by the selection signal E17 from the drive processor 30, and the final stage selection circuit 310-8 The delay output signal E18 is obtained.
FIG. 33 shows a duty pulse delay adjusting operation by the shifter 108 of FIG. 27 and the variable delay circuit 114 of FIG. FIG. 33A shows the rising timing of the PLL clock E10. On the other hand, it is assumed that the duty pulse before correction in FIG. 33B exceeds the duty ratio of 50% at 4τ. The duty ratio of this duty pulse is obtained as an integrated voltage of the capacitor 126 by the integration circuit 124 by inverting the second and third fields ODD1 and ODD2 of the duty pulse as shown in FIG. The delay amount that is taken into the processor 30 and needs to be adjusted is determined. For example, in the case of FIG. 33B, it is necessary to reduce the duty of Δτd exceeding 4τ in order to make the duty 50%.
[0171]
In this case, the drive processor 30 determines the delay amount of the PLL clock E10 in units of 50 nsec with respect to the shifter 108 and the delay amount τd2 of the zero-cross detection timing by the variable delay circuit 114 in order to realize the delay amount Δτd that requires adjustment. That is,
Δτd−τd1 + τd2 = 100nsec
The values of the set delay amounts τd1 and τd2 are determined so that
[0172]
FIG. 33C shows the setting of τd1 = 100 nsec for the shifter 108 and the delay setting of τd2 of the zero-cross detection timing for the variable delay circuit 114 shown in FIG. 38D. As a result, a corrected duty pulse corrected to a duty ratio of 50% shown in FIG. 38E can be obtained from the duty pulse generation circuit 120.
[0173]
The flowchart of FIG. 34 shows the duty adjustment processing by the drive processor 30. In FIG. 34, first, in step S1, the duty ratio is measured by inverting the second and third fields ODD1 and ODD2 while the servo head 18 is on-track on an appropriate target cylinder. If the measured duty ratio is 50% in step S2, the process ends without performing the adjustment process.
[0174]
If the duty ratio does not coincide with 50%, based on the measured duty ratio, a delay time τd1 for decreasing the duty ratio and a delay time τd2 for increasing the duty ratio are calculated in step S3, and the shifter 108 and the variable delay circuit 114 are set in steps S4 and S5, and the process returns to step S1 to measure the duty.
[0175]
The above processing of steps S1 to S5 is repeated until a duty ratio of 50% is obtained in step S2. This duty ratio adjustment processing is performed at the time of initialization processing after power-on start, as shown in step S4 of the flowchart of FIG.
FIG. 35 shows, as a subroutine, a process of setting the delay time τd2 for the variable delay circuit 114 performed in step S4 of FIG. In this subroutine, the table information shown in FIG. 32 is used.
[0176]
35, first, in step S1, the table selection number I of the table shown in FIG. 32, the table number Ds of the finally determined delay time, and the delay time Dm obtained in the previous calculation are initialized to 0. I do. Next, in step S2, the determined delay time τd2 for the variable delay circuit 114 determined by the duty measurement is calculated by D0Read as
[0177]
Subsequently, in step S3, the delay time Di is calculated from the combination of the delay elements specified by the initialized table selection number I = 0. In this embodiment, since the delay time is previously stored as table information as shown in FIG. 32, only a table search is required. When the table is not used, the delay time DI is calculated from the combination of the delay elements specified by the table selection number I.
[0178]
Next, in step S4, the calculated delay time DI is greater than the previously calculated calculation delay time Dm, and the determined delay time D read in step S2.0Check if it is less than. If this condition is satisfied, the calculation delay time Dm determined by the currently selected table selection number I is valid, so the process proceeds to step S5, where the currently obtained delay time DI is set as the calculation delay time Dm. , And the table number I is set to the determined delay time table number Ds. If the condition of step S4 is not satisfied, the process of step S5 is not performed, and the delay time of this table selection number is ignored. Subsequently, in step S6, the table selection number I is incremented by one, and the processing in steps S3 to S7 is repeated until the final table number I = 255 in step S7.
[0179]
By repeating such processing, the determined delay time D read in step S2 is obtained.0= Τd2, the table number I having the delay time closest to τd2 can be determined. Finally, in step S8, the selection signal E17 based on the determined table number I is output to the variable delay circuit 114, and the delay time closest to the delay time τd2 is set. The selection signal E17 at this time is data expressing the decimal value of the table number I shown in FIG. 32 by 8 bits, and the selection of the delay element is uniquely determined by the bit correspondence.
5. Adjusting the integration circuit
In the integrating circuit 124 shown in FIG. 22, the amount of current flowing through the capacitor 126 is determined by the constant current sources 142 and 144, but is used for a constant current circuit that realizes the constant current sources 142 and 144. Variations occur in the resistance and the capacitance of the capacitor 126 during the manufacturing process.
[0180]
For this reason, a current must flow from both directions to the capacitor 126 based on a duty pulse with a duty ratio of 50% in the on-track state, and ideally the terminal voltage must be 0 V. Voltage is generated. The error voltage at the time of on-track of the capacitor 126 is taken into the drive processor 30 as a deviation amount from the cylinder center in the position detection signal, and the position detection accuracy is reduced.
[0181]
Therefore, in the disk device of the present invention, the error voltage of the capacitor 126 when the duty ratio is 50% is measured by the function of the integration circuit adjustment processing unit 86 provided in the drive processor 30 to control the head position. Is corrected by using the correct position data by subtracting the error from the position signal fetched from the AD converter 38.
[0182]
In measuring such an error voltage of the capacitor 126 during the on-track, the control signal E32 is output from the drive processor 30 to the selection circuit 118 shown in FIG. A read pulse corresponding to the zero-cross detection pulse is supplied to the duty pulse generation circuit 120, and the duty ratio of the duty pulse E19 is controlled by the drive processor 30, so that the error voltage in the integration circuit 124 when the duty ratio is 50% is measured. I do.
[0183]
Further, a duty pulse equivalent to the seek of ± 1 cylinder with respect to the target cylinder is generated in a pseudo manner via the selection circuit 118, and the position signal is measured by the integration circuit 124. The cylinder indicating the position detection data per cylinder Measure the gain. Therefore, without actually moving the servo head 18, the capacitor error voltage of the integration circuit 124 and the cylinder gain as position detection data indicating the head movement amount of one cylinder can be measured only by creating a pseudo duty pulse.
[0184]
FIG. 36 shows three types of read pulses output together with the phase servo pattern in the drive processor 30 via the selection circuit 118 to the duty pulse generation circuit 120 for measuring the integrated error voltage and the cylinder gain.
FIG. 36A shows a phase servo pattern on the servo surface, and the servo head 18 is on-track to the cylinder number 2. In such an on-track state, the master clock shown in FIG. The master clock sets a duty pulse at its rise. The duty pulse is reset by an on-track read pulse from the drive processor 30 via the selection circuit 118.
[0185]
This on-track read pulse is generated with a phase difference of 4τ with respect to the rise of the master clock, as shown in FIG. Thus, a duty pulse having a duty ratio of 50% shown in FIG. 35D can be artificially generated to operate the integration circuit 124.
FIG. 36F shows a +1 seek read pulse output from the drive processor 30 corresponding to when the servo head 18 on-tracking to the cylinder number shown in FIG. 36A seeks one cylinder in the plus direction. Is shown. This +1 seek read pulse corresponds to a read pulse when the servo head 18 moves to the cylinder number 3 in FIG. 35A, and is generated with a phase delay of 6τ with respect to the rising edge of the master clock.
[0186]
By this +1 seek read pulse, a duty pulse having a duty ratio of 75% in the first and fourth fields EVEN1 and EVEN2 and a duty ratio of 25% in the second and third fields ODD1 and ODD2 shown in FIG. Can occur.
Further, FIG. 36 (H) shows that a pulse corresponding to a read pulse obtained when the servo head 18 seeks one cylinder in the minus direction and moves to the cylinder number 1 from the on-track state is decelerated by the drive processor 30 by -1. Generated as a seek read pulse. This -1 seek read pulse is a pulse shifted by 2τ phase with respect to the rising edge of the master clock in the first and fourth fields EVEN1 and EVEN2, and shifted by 6τ phase with respect to the reference clock in the second and third fields ODD1 and ODD2. It is.
[0187]
As a result, a duty pulse having a duty ratio of 25% in the first and fourth fields EVEN1 and EVEN2 and a duty ratio of 75% in the second and third fields ODD1 and ODD2 shown in FIG. It can occur in a pseudo manner.
FIG. 37A shows an ideal case in which the on-track read pulse shown in FIG. 36C is generated by the drive processor 30 and the integration circuit 124 is operated with a pseudo duty ratio of 50%. The change 330 of the potential difference eventually becomes zero. However, in practice, when the integration circuit 124 is operated with a duty pulse having a duty ratio of 50% based on the on-track read pulse due to variations in resistance and capacitance, the characteristics indicated by the solid line and the characteristics indicated by the solid line in FIG. As indicated by 332, the potential difference of the capacitor 126 changes, and finally the offset voltage ΔV remains as an error voltage.
[0188]
Therefore, the drive processor 30 captures and holds the offset voltage ΔV by the AD converter 38, and removes the offset voltage ΔV from one data captured from the AD converter 38 in the subsequent head position control, and corrects the offset voltage ΔV. Produce data.
FIG. 38 shows a change in the potential difference of the capacitor 126 due to the generation of the +1 cylinder read pulse and the -1 cylinder read pulse for obtaining the cylinder gain. The characteristic 334 indicated by the solid line is a change when a pseudo +1 cylinder seek is performed. In this case, a potential difference of + V1 is obtained. A characteristic 336 indicated by a dotted line is a change in the potential difference when the cylinder cylinder seeks by -1 cylinder. In this case, a potential difference of -V2 is obtained.
[0189]
Then, the drive processor 30 obtains the change power of the potential difference + V1 during the +1 cylinder seek and the potential difference -V2 during the -1 cylinder seek as (V1 + V2), and divides this by two cylinders to obtain the potential difference per cylinder, that is, the position difference. The change in the signal is obtained as a cylinder gain.
The flowchart of FIG. 39 shows the integration circuit adjustment processing by the drive processor 30. First, in step S1, the selection circuit 118 is switched to disconnect the servo head 18, and a pseudo read pulse can be supplied from the drive processor 30 to the duty pulse generation circuit 120.
[0190]
Subsequently, in step S2, the master clock with the phase number 0 is selected by the cylinder switching signal E30, and the master clock generation circuit 110 outputs the master clock as the master clock E10. Subsequently, in step S3, an on-track read pulse for generating a duty pulse of 50% in all fields is generated to create a pseudo on-track control state. Subsequently, in step S4, the integrated voltage obtained by the generation of the on-track read pulse is taken in, and the offset voltage ΔV is detected.
[0191]
After the detection, the integrated voltage correction data is created in step S5, and can be used for the subsequent correction processing. Next, the cylinder gain is measured by the processing of steps S6 to S11. First, in step S6, a read pulse for generating a duty pulse of +1 cylinder seek in which the duty ratio changes to 75%, 25%, 25%, and 75% is generated to create a pseudo +1 cylinder seek state, and in step S7, The integrated voltage V1 at that time is taken.
[0192]
Subsequently, in step S8, a read pulse for generating duty pulses of 25%, 75%, 75%, and 25% is generated to create a pseudo--1 cylinder seek state, and in step S9, the integration at that time is performed. The voltage V2 is taken. Subsequently, in step S10, the change voltage per cylinder is calculated as (V1 + V2) / 2 from the voltage change during the seek for two cylinders, that is, (V1 + V2). Finally, in step S11, the calculated voltage is stored as a cylinder gain, and the disconnection of the servo head is released.
[0193]
The adjustment processing of the integration circuit is also executed at the time of the initialization processing accompanying the power-on start of the disk device as shown in step S5 of FIG.
6. Position prediction including acceleration component
In the seek control in the disk device of the present invention using the phase servo information, since a track crossing pulse is not used unlike a conventional disk device using a two-phase servo pattern, a target speed is obtained in the speed control. For calculating the number of remaining cylinders up to the target cylinder, the next head movement position is predicted for each sampling cycle of position detection.
[0194]
Then, the remaining number of cylinders from the predicted head movement position to the target cylinder is obtained, and the target speed is obtained from the target speed pattern corresponding to the remaining cylinder number to perform speed control. With respect to the prediction of the head position in the speed control during the seek, only the speed prediction is performed in the conventional disk device.
FIG. 40 shows a conventional prediction of the head movement position using only the velocity component. Now sampling timing tnSuppose that the head was at position 284. Also, the previous sampling time tn-1It is assumed that the head is at the position 282. In this case, the moving speed of the head is obtained from the current head position 284 and the previous head position 282, and the next sampling time tn + 1Is predicted.
[0195]
When the predicted position 286 is determined, the number of remaining cylinders up to the target cylinder is obtained. Therefore, a target speed corresponding to the target cylinder is determined by referring to the target speed pattern based on the remaining cylinder number, and the speed is controlled by setting the speed in the speed control unit. At the same time, since the phase servo information is repeated every four cylinders of cylinder numbers 0 to 3, the cylinder number 2 corresponding to the predicted position 286 is obtained, and the next sampling time tn + 1Cylinder switching for selecting a master clock to be used for position detection based on the phase servo pattern in.
[0196]
However, in head speed control during seek, the target speed pattern is acceleration, constant speed, and deceleration. During acceleration and deceleration, the acceleration component at which the detected speed changes at each sampling time is calculated. Will have. For example, if FIG. 40 is accelerating, the sampling time tn + 1It is assumed that the actual head position is at the position 288 with respect to the predicted position 286 at. This actual movement position 288 is a position exceeding four cylinders from the current position 284.
[0197]
Therefore, the sampling time tn + 1Since the head position can be recognized only within a range of ± 2 cylinders around the predicted position 288 even in the actual head position 288, the same cylinder number as the actual position 288 one cylinder before the predicted position 286 is used. It is determined that the head has moved to the position 290 of No. 3.
Therefore, the sampling time tn + 1At the next sampling time t atn + 2Is significantly different from the position 294 from the actual head movement position 292, and at this point, the head position cannot be determined and a seek error occurs. Therefore, the present invention is characterized in that an acceleration component in addition to the velocity component is taken into the prediction of the next head position at each sampling time.
[0198]
FIG. 41 shows prediction of the head position in the disk device of the present invention in which the acceleration component added to the speed component is added. The sampling time tn-1, TnIs the same position as in FIG.
In FIG. 41, the sampling time tnAssuming that the head is at the position 284, the number of cylinders indicating the head speed in the sampling cycle is obtained by subtracting the previous head position 282 from the current head position 284. That is, the head moving speed is defined as the number of moving cylinders per sampling cycle in position detection.
[0199]
Next sampling time t in this casen + 1The predicted position based on only the velocity component at is a position 286, as in the case of FIG. That is, the next sampling time t depends on the velocity component.n + 1Is obtained, the number CLv of cylinders indicating the amount of head movement at. Further, in the present invention, the current sampling time tnFrom the acceleration component at the next sampling time tn + 1Calculate the number of cylinders CLa that is the amount of head movement due to acceleration at The number of cylinders CLa indicating the head movement amount due to the acceleration component is calculated based on, for example, a drive current supplied to the VCM 16 that drives the head.
[0200]
Specifically, the number of cylinders CLa indicating the head movement amount due to the acceleration component is
CLa = VCM command current value × acceleration correction coefficient
Asking. Here, the acceleration correction coefficient gives the number of moving cylinders in the sampling cycle per unit instruction current, and can be experimentally determined.
FIG. 42 shows a change during the speed control of the position correction amount CLa due to the acceleration component obtained by multiplying the VCM instruction current value by the acceleration correction coefficient. That is, the time period from t1 to t2 is an acceleration period, and the position correction amount CLa due to the acceleration is a positive change as shown in the characteristic 298-1. The section indicated by the characteristic 298-2 from the next time t2 to t3 is a constant speed section, and the position correction amount CLa based on the acceleration component is substantially zero. Further, the section indicated by the characteristic 298-3 from time t3 to t4 is a deceleration section, and the position correction amount CLa based on the deceleration acceleration component has a negative value.
[0201]
As a result, the sampling time t in FIG.n + 1As shown in (2), the head position 296 can be predicted, and the cylinder range in which the position can be detected with respect to the actual head position 288 can be correctly predicted. Of course, the next sampling time tn + 1Since the actual position 288 is displaced from the predicted position 296, the predicted position 296 is changed to the actual position 288 and the next sampling time tn + 1Is predicted.
[0202]
The flowchart of FIG. 43 shows seek control in the disk device of the present invention that performs position prediction including acceleration.
In FIG. 43, first, in step S1, a target cylinder address is set, and in step S2, speed control (coarse control) based on the target speed pattern is started. In step S3, the presence or absence of position detection based on the phase servo pattern is monitored, and position detection is performed at each sampling cycle. If the position can be detected, in step S4, the head moving speed is obtained by subtracting the previous position from the current position.
[0203]
Subsequently, in step S5, the detection position of the next head movement position is predicted. This prediction processing is performed including the velocity component and the acceleration component. Next, in step S6, the cylinder number of the target cylinder is recognized based on the predicted position, and the condition for switching the master clock is set. Subsequently, in step S7, it is checked whether the number of remaining cylinders is 0.5 cylinders before the target cylinder, and the processes in steps S2 to S7 are repeated until the number reaches 0.5 cylinders before the target cylinder.
[0204]
If it is determined that the head has moved 0.5 cylinders before the target cylinder, the process proceeds to step S8, where the speed control up to that point is switched to the fine control for pulling the head to the head position indicating the target cylinder. When the control is switched to the fine control, in step S9, it is monitored whether or not the target cylinder falls within a predetermined range of the on-track slice value. If the target cylinder falls within the range of the on-track slice value, the on-track signal is increased. The target cylinder position is recognized, and a series of seek processing ends.
[0205]
FIG. 44 shows details of the position prediction shown in step S5 of FIG. 43 as a subroutine. In the position prediction in FIG. 44, an example is taken in which the maximum head moving speed is within ± 2 cylinders for each sampling cycle. In FIG. 44, first, in step S1, the current position PnIs the previous position Pn-1Check whether it is within ± 2 cylinders centered on. If it exceeds ± 2 cylinders, it is a runaway of the head, so the process proceeds to step S5 to perform an error detection process. If it is within ± 2 cylinders, the process proceeds to step S2, and the cylinder change number CLv from the head moving speed V already obtained to the next detection position is calculated.
[0206]
Subsequently, in step S3, the cylinder change number CLa up to the next detection position due to the acceleration is calculated. Finally, in step S4, the cylinder change number CLv based on the speed and the cylinder change number CLa based on the acceleration are calculated based on the current position P.nTo the next position Pn + 1Ask for.
7. Cylinder switching by seek speed
In the disk drive of the present invention in which the head position is detected using the phase servo pattern, since the phase servo pattern is repeatedly recorded every four cylinders, the first to fourth fields EVEN1, ODD1, ODD2, and EVEN2 are used. Position detection in the configured phase servo area can be performed only when the head movement speed does not exceed ± 2 cylinders around the target cylinder where the position detection is performed. Therefore, the head cannot be moved at such a speed that the passage speed of the phase servo area exceeds 4 cylinders, and high-speed seek cannot be performed.
[0207]
FIG. 45 shows how the head moves when the passing speed in the phase servo area is limited to ± 4 cylinders. Note that the head moving speed in this case is a value obtained by dividing the number of passing cylinders of the head viewed in the radial direction by the passing time width st of the servo area viewed in the circumferential direction, for example, +4 [CL / st]. Can be expressed in units. In the following description, the head passing speed is simply expressed by the number of cylinders.
[0208]
In FIG. 45, the cylinder position 215 where the head passes through the boundary point between the second and third fields ODD1 and ODD2 is detected from the phase servo pattern. Therefore, assuming that the detection position 215 is located at the cylinder number 0, the head position can be accurately detected if the passage speed is within the phase servo area which does not exceed the hatched area 214 of ± 2 cylinders around the cylinder position. Here, the cylinder in which the detection point 215 at which the head position is detected is defined as a center cylinder.
[0209]
In the case of FIG. 45, in the forward seek to the inner side where the cylinder address increases in the plus direction, as shown by the head movement locus 218, the phase servo area 214 for four cylinders is moved from the upper left corner to the lower right corner. Is the highest speed +4 cylinders. Conversely, for the reverse seek in the minus direction in which the cylinder address decreases, that is, in the outer direction, as shown in the velocity trajectory 220, the maximum seek speed -4 cylinders which passes from the upper right corner to the lower left corner of the phase servo area 214 for four cylinders as shown in FIG. Become.
[0210]
Therefore, if the seek speed is within the range of +4 cylinders to -4 cylinders, the position detection of the position 215 can be performed during the seek as in the case of the on-track to the center cylinder 216. The position of the center cylinder 216 during the seek is detected as a result of the position prediction shown in FIG. The master clock phase number corresponding to the cylinder number indicating the target cylinder in this case is as shown in the table of FIG. In other words, cylinder switching for selecting a master clock corresponding to a cylinder number is performed even during a seek, as in the case of on-track.
[0211]
FIG. 47 shows the master clock phase number in each field of the phase servo area when the head moving speed is within ± 4 cylinders as shown in FIG. 46, and is the same in all fields as in the case of on-track. Of the master clock is used naturally.
In a disk drive in which the head moving speed is limited within a range of ± 4 cylinders around the center cylinder at which the head position is detected during a seek, the present invention exceeds ± 4 cylinders. The head moving speed of the center cylinder can also be detected for the head moving speed.
[0212]
FIG. 48 shows cylinder switching when the maximum head movement speed in the forward direction is +6 cylinders. That is, in the conventional disk device, the same master clock is used for all the fields in the four fields constituting one phase servo area. However, this limits the seek speed to ± 4 cylinders. The present invention is characterized in that the cylinder switching is performed within the field of the phase servo area.
[0213]
FIG. 48 shows two-stage cylinder switching in which the master clock is switched in two stages in the phase servo area, divided into the first two fields and the second two fields. In FIG. 48, the first center cylinder 228 and the second center cylinder 230 are shifted by ± 1 cylinder with respect to the center cylinder 216 at the detection position 215 where the head position is detected, and the first field EVEN1 and the second field ODD1 are set. With regard to, cylinder switching of the master clock corresponding to the first center cylinder 228 is performed. For the third field ODD2 and the fourth field EVEN2 in the latter half, cylinder switching of the master clock corresponding to the second center cylinder 230 is performed. As a result, as for the forward seek in which the cylinder address increases, the head movement with the maximum speed of +6 cylinders can be realized as shown in the speed locus 232.
[0214]
On the other hand, as for the seek in the reverse direction in which the cylinder address decreases, the speed trajectory passing through the head detection position 215 is restricted to the range of ± 1 cylinder as shown by the speed trajectory 235, and the maximum speed is -2 cylinders. .
FIG. 49 shows the master clock phase number at the time of forward seek and the master clock phase number at the time of reverse seek for the center cylinder 216 having the head detection position 215 when the seek speed of +6 cylinders to -2 cylinders of FIG. 48 is enabled. Is shown. In the first half of the first and second fields EVEN1 and ODD1, and in the second half of the third and fourth fields ODD2 and EVEN2, cylinder switching as master clocks having different phase numbers is performed in two stages.
[0215]
FIG. 50 shows cylinder switching when the maximum speed in the forward direction is +7 cylinders. In this case, the cylinder switching is performed stepwise for each of the first to fourth fields. In other words, the first center cylinder 246, the second center cylinder 248, the third center cylinder 250, and the fourth center cylinder are shifted from the center cylinder 216 having the detection position 215 by one cylinder in the order of the first field to the fourth field. The cylinder 252 is set. The third center cylinder 250 is the same as the center cylinder 216.
As a result, regions 238, 240, 242, and 244 of ± 2 cylinders are set for the respective center cylinders 246, 248, 250, and 252. At this time, the maximum seek speed in the forward direction at which the cylinder address increases is +7 cylinders as indicated by the speed locus 254. On the other hand, the reverse seek in the minus direction in which the cylinder address decreases is restricted to -1 cylinder.
[0216]
FIG. 51 shows the master clock phase number in each field in the cylinder switching of FIG. 56 corresponding to the cylinder number of the center cylinder having the head detection position 215. In any case, cylinder switching in which phase numbers of different master clocks are selected step by step in the first to fourth fields is performed.
FIG. 52 shows cylinder switching when the maximum speed in the forward direction is +10 cylinders. The cylinder switching in FIG. 52 is performed for each field similarly to FIG. 50, and the cylinder switching for each field is performed every other cylinder in FIG. Has increased to two cylinders.
[0217]
That is, the first center cylinder 268, the second center cylinder 270, the third center cylinder 272, and the fourth center cylinder 274 are set so as to be spaced by two cylinders around the center cylinder 216 having the head detection position 215. . For each of the center cylinders 268, 270, 272 and 274, areas 260, 262, 264 and 266 within a range of ± 2 cylinders are set.
[0218]
Therefore, the maximum speed in the forward direction is +10 cylinders as shown by the speed locus 276. On the other hand, the minimum cylinder speed of the forward seek is restricted with respect to the head maximum speed, and as shown by the speed locus 278, it becomes +4 cylinders. Therefore, in the cylinder switching of FIG. 52, the head can be moved at a seek speed of +4 cylinders to 10 cylinders.
[0219]
FIG. 53 shows combinations of the phase numbers of the master clock used for the cylinder switching in FIG. 52 in correspondence with the center cylinder number of the center cylinder 216 to which the head detection position 215 belongs.
FIG. 54 shows the cylinder movement of FIG. 45 as the first speed (1ST), the cylinder switching of FIG. 48 as the second speed (2ND), the cylinder switching of FIG. 50 as the third speed (3RD), and the cylinder switching of FIG. As a fourth speed (4TH), a kind of seek speed shift pattern is shown.
[0220]
Since the shift pattern can be realized by switching the cylinders in this manner, an arbitrary seek speed can be handled by detecting the head moving speed and switching the cylinders to select a required speed range. This is a function similar to the automatic transmission used in automobiles.
The flowchart of FIG. 55 shows a cylinder switching process using two-stage speed switching of first speed (1ST) and second speed (2ND) shown in FIG.
[0221]
In FIG. 55, first, the speed V is read in step S1. This speed V is obtained from the difference between the current head position and the previous head position. Then, the process proceeds to a step S2, wherein it is checked whether or not the speed V is within a range of ± 4 cylinders. If it is within the range of ± 4 cylinders, the process proceeds to step S3, and based on the cylinder number corresponding to the predicted position of the head to be detected next, the master clock phase number is selected from the so-called first speed table shown in FIG. Decide the pattern.
[0222]
On the other hand, if the speed V exceeds ± 4 cylinders in step S2, the process proceeds to step S4, where it is checked whether or not the speed is in the range of -2 to +6 cylinders. A phase switching pattern consisting of a combination of the corresponding master clock phase numbers is selected from the so-called second speed table of FIG. 49 corresponding to the predicted cylinder numbers.
[0223]
In FIG. 52, the maximum speed is set to +10 cylinders. However, the maximum speed can be increased by further increasing the cylinder interval between the center cylinders in each field to 3 cylinders or 4 cylinders.
8. Phase servo pattern on data surface
In the disk drive of the present invention, a phase servo pattern equivalent to the phase servo pattern on the servo surface is recorded on a specific cylinder on the data surface, and the head position is read from the read head (MR head) provided on the data head. That can be detected.
[0224]
FIG. 56 shows a frame configuration of a phase servo pattern written in a specific cylinder on the data surface. In FIG. 56, a servo area 340 for one rotation of the disk, which is developed linearly, is provided in a specific cylinder in the outer guard band area OGB1 and a specific cylinder in the inner guard band area IGB1 on the data surface. .
[0225]
The servo area 340 for one rotation is divided into 216 areas to constitute 216 data plane servo frames 350, similarly to the servo plane shown in FIG. The data surface servo frame 350 includes an unused area 360 and a servo pattern section 370 as shown in an enlarged manner.
The servo pattern section 370 has the same size as the servo pattern section 164 on the data surface in FIG. 10, and when the count value of the reference clock is set to 0 at the beginning of the servo frame, the servo pattern section 370 has a count value of 1268 to 1512. It becomes. In the servo pattern section 370, phase servo patterns shown separately in FIGS. 56 and 57 are recorded.
[0226]
56 and 57, the phase servo pattern is divided into a first field 372, a second field 374, a third field 376, and a fourth field 378. In the first to fourth fields, the first field 372 is called EVEN1, the second field 374 is called ODD1, the third field 376 is called ODD2, and the fourth field 378 is called EVEN2, similarly to the servo surface phase servo area. The first to fourth fields have a length of 4τ × 10 corresponding to four periods of the reference clock except for the unused area.
[0227]
In the phase servo pattern, the first field and the fourth field have the same phase servo pattern, the second field and the third field have the same phase servo pattern, and the first, fourth and second fields have the same phase servo pattern. The pattern is opposite in phase. This point is the same as the phase servo pattern on the servo surface. The difference from the servo surface phase servo pattern is that, as shown in FIG. 59, between the phase patterns of the first field 372 (EVEN1) and the fourth field 378 (EVEN2) in the radial direction of 0.25 cylinders. The point is that the position is shifted. This point has the same relationship between the second field 374 (ODD1) and the third field 376 (ODD2) shown in FIG.
[0228]
Further, as shown in FIGS. 57 and 58, the data surface servo pattern is recorded in a range of ± 2.5 cylinders centering on the target cylinder 0 cylinder, and in a region exceeding ± 1.5 cylinders. In order to prevent the head position from being detected, a pattern having no phase shift is recorded. Therefore, the number of cylinders that can be the head position is limited to three cylinders in the data surface, whereas the four cylinders are the head position possible range in the servo surface.
[0229]
The point that the number of cylinders at which the head position can be detected is limited to three cylinders is that the servo information recorded on the data surface is intended to measure an offset while on-tracking to, for example, cylinder number 0 as a target cylinder. Therefore, it is sufficient to provide a head detection range of about ± 1.5 cylinders. The error of the head position exceeding this range is originally covered by the detection of the head position based on the phase servo information on the servo surface.
[0230]
As shown in FIGS. 59 and 60, the reason why the phase servo pattern is recorded in the first field and the fourth field and the second field and the third field shifted by 0.25 cylinder in the radial direction is that the servo head This is because the core width of the read head using the MR head provided on the data head 20 is smaller than that of the servo head 18 and the same phase servo pattern as that of the servo head 18 prevents the formation of a dead zone in position detection. This relationship is described as follows.
[0231]
FIG. 61 shows the relationship between the amount of head movement and the amount of detection when the phase servo pattern on the servo surface is read by the servo head. FIG. 61 shows a boundary portion between the second field ODD1 and the third field ODD2 in the servo frame on the servo surface 38, and the core width W1 of the servo head 18 is substantially one cylinder. For example, when the track pitch is 7.5 μm, the core width W1 of the servo head 18 is about 7 μm. For such a core width W1 of the servo head 18, a servo pattern is recorded on the servo surface 380 at a 0.5 cylinder pitch in the radial direction. Since the servo head 18 always obtains a read signal while straddling two servo patterns, the detected amount changes linearly with respect to the head movement amount as shown by a characteristic 382.
[0232]
FIG. 62 shows a case where exactly the same servo pattern as the servo surface 380 of FIG. 61 is recorded on the data surface 384. Since the read head 410 used for servo reading of the data surface 384 uses an MR head, the core width W3 is smaller than that of the servo head 18, for example, W3 = 3 μm, which is half or less.
Therefore, when the same servo pattern as the servo surface is read by such a read head 410 having a small core width W3, the read head 410 completely enters the servo pattern having a 0.5 cylinder width, and the head position changes. However, dead zones 390, 392, and 394 in which the detected amount does not change at all are generated. Therefore, the relationship between the amount of movement of the head and the amount of detection is as shown by a characteristic 386, and the head position cannot be detected in accordance with the original characteristic 382 shown by the broken line.
[0233]
In order to solve this problem, in the present invention, as shown in FIG. 63, for example, the phase servo patterns of the second field ODD1 and the third field ODD2 are recorded while being shifted by 0.25 cylinder in the radial direction. As a result, even in the case of the read head 410 having a small core width W3, a dead zone in which the head continues to enter a specific phase servo pattern due to head movement does not occur. The detection amount can be obtained as shown by a linear characteristic 388. This point is the same between the first field EVEN1 and the fourth field EVEN2.
[0234]
As described above, in order to write the phase servo patterns shifted by 0.25 cylinders in the first and fourth fields EVEN1 and EVEN2 and the second and third fields ODD1 and ODD2 on the data surface, 16 types of phase patterns are required. Different write signals are required. That is, as shown in FIG. 57, the servo pattern in the first field 372 (EVEN1) and the second field 374 (ODD1) in the first half has a length of 0.5 cylinder in the radial direction, so that the servo surface Similarly, eight kinds of write signals having different phases shifted by 1τ are required. Further, the third field 376 (ODD2) in FIG. 57 and the fourth field 378 (EVEN2) in FIG. 58 are displaced in the radial direction by 0.25 cylinder, so that the phase is further different at the same write cylinder position. Eight types of write signals are required.
[0235]
Specifically, the first field EVEN1 and the second field ODD1 in the first half are shown in FIG.Synchronized with the rise of the reference clock in (A)Eight types of write signals of phase numbers 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, and 14 are used, and the third and fourth fields ODD2 and EVEN2 in the latter half are shown in FIG.Synchronized with the falling edge of the reference clock in (A)Eight types of write signals of phase numbers 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 are used.
The above description is for the case where the number of cylinder repetitions of the servo information recorded on the servo surface is set to 4. However, when the number of cylinder repetitions is represented by N, which is a general expression, the data surface servo information writing means is: Generates 4N types of write pulses in which the reference clock is frequency-divided by 1 / N and whose phase is different from that of the reference clock by 0.25N cycles, and specified by the write cylinder from the write pulses The write pulse having a predetermined phase is selected and written as servo information in the servo area on the data surface.
[0236]
These 16 types of write signals having the phase numbers 0 to 15 are supplied from the master clock generation circuit 110 having the circuit configuration shown in FIG. 17 in the mode of writing servo information on the data surface.
FIG. 64 shows the phase number of the write signal when the phase servo pattern is written on the data surface shown in FIGS. 57 and 58 in the range of ± 2.5 cylinders in the range of ± 2.5 cylinders around cylinder number 0 as the target cylinder. Shown in cylinder units. Of these, the same pattern is repeated in an area exceeding ± 1.5 cylinders with respect to the cylinder position 0.00 as the target cylinder, and writing of effective phase servo information is provided within the range of ± 1.5 cylinders. .
[0237]
FIG. 64 shows a specific write operation in the on-track state to the target cylinder on the data surface based on the phase servo information on the servo surface, for example, seeking at −2.5 cylinders and 0.25 cylinder units from the offset position. The servo pattern is written at the timing of each servo frame while selecting the phase number of the servo write signal shown for each of the first to fourth fields.
[0238]
FIG. 65 shows the selected phase number of the master clock based on the cylinder switching used when the phase servo pattern on the data surface shown in FIGS. 57 and 58 is read by the read head provided on the data head and the position is detected. Shown for cylinders. Of course, the target cylinder is the cylinder relative number 0 when the data surface servo is read, and the ± 1 cylinder on both sides does not need to be on-tracked. Only the phase number may be used.
[0239]
FIG. 66 shows a process of writing a servo pattern on the data surface by the disk device of the present invention. As shown in FIG. 6, this write process is performed on the servo surface at the final stage of the production process before product shipment. This is performed after the writing of the phase servo information is completed and the automatic adjustment of the servo system is completed.
Referring to FIG. 66, first, in step S1, a seek to a data surface writing start cylinder, that is, a target cylinder is performed based on the phase information of the servo surface. The writing start cylinder on this data surface is a specific cylinder in the outer guard band area OGB1 for writing the phase servo information on the data surface for measuring the thermal offset.
[0240]
In addition, since the offset measurement on the inner side is also required for the yaw angle offset measurement, when the writing in the outer guard band area OGB1 is completed, the specific cylinder in the inner guard band area IGB1 is designated as the writing cylinder. . When the seek for the write start cylinder is completed in step S2, for example, the initial write pattern is selected from FIG. 64 in a state where the offset seek is performed for +2.5 cylinders or -2.5 cylinders.
[0241]
Next, in step S4, in synchronization with the servo state of the servo surface, the master clock of the selected write pattern phase number is selected, and the phase servo pattern is written for each phase servo area in the servo frame. Subsequently, in step S5, it is checked whether the writing of all the patterns has been completed. In step S6, the cylinder is offset-seeked for 0.5 cylinder, and the process returns to step S2 again. In step S3, the next write pattern is selected. Similarly, the servo pattern is written. The above processing is repeated until all patterns are written in step S5.
9. Read / write with phase servo pattern on data surface
As shown in FIG. 2, a relatively large disk device is composed of a disk enclosure 10 composed of a mechanical part including a head and a motor, and a drive controller 12 composed of a printed circuit board for controlling the disk enclosure. One drive module is integrated. Then, one disk system constitutes one device by combining a plurality of drive modules with an upper disk control unit.
[0242]
Such a magnetic disk storage device is configured using the printed circuit board of the disk enclosure 10 and the drive controller 12 as a minimum unit. However, even if the disk drive is of the same model, there are various types of the disk enclosure 10 and the drive controller 12. It must be a combination of the disk enclosure 10 and the drive controller 12.
[0243]
Therefore, in a conventional disk device, a dip switch or the like is provided on a printed circuit board on which the drive controller 12 is mounted so that the combination operation can be performed normally when the disk enclosure 10 to be combined is changed. However, in this case, it is necessary to artificially determine the board of the disk enclosure 10 and operate the DIP switch on the drive controller 12 side, and there is a risk of erroneous setting.
[0244]
Therefore, in the disk device of the present invention, an appropriate drive controller 12 is combined at the stage of completing the assembling of the disk enclosure 10 so that a specific cylinder on the data surface, for example, from the cylinder address 0 to the outer outer guard band area OGB1. The data necessary for the combination of the disk enclosure substrate and the like is written in the empty cylinder between the two using the phase servo information. Then, when the drive controller 12 is combined, the information of the disk enclosure is read by the drive controller 12 so that various settings associated with the combination can be automatically performed.
[0245]
The data writing to the specific cylinder on the data surface using the phase servo pattern is executed by the drive processor 30 using the function of the position signal creating circuit 36 shown in FIG.
FIG. 67 shows a phase servo pattern corresponding to data bit 0 recorded on the data surface and its read waveform. FIG. 68 shows a phase servo pattern for the data surface corresponding to data bit 1 and its read waveform.
[0246]
The phase servo pattern indicating the data bit 0 in FIG. 67A is a servo pattern corresponding to a servo pattern shifted by +1 cylinder on the normal servo surface with respect to the recording pattern of the cylinder number 0 serving as the target cylinder. Is commonly recorded in the range of ± 1.5 cylinders. Therefore, the read pulse shown in FIG. 67B is obtained for the first to fourth fields EVEN1, ODD1, ODD2, EVEN2.
[0247]
On the other hand, the master clock in FIG. 67C is a reference clock corresponding to cylinder number 0. Therefore, the duty pulse obtained by being set at the rise of the master clock and reset at the rise of the read pulse is as shown in FIG. 67 (D).
That is, in the case of the data bit 0, the duty pulse has a duty ratio of 25% in the first and fourth fields EVEN1 and EVEN2, and has a duty ratio of 75% in the second and third fields ODD1.2. This duty pulse is extracted by the data window signal shown in FIG. 67 (E), and the integration operation by the integration circuit yields an integrated voltage indicating −V data bit 0 shown in FIG. 67 (F).
[0248]
The phase servo pattern corresponding to data bit 1 in FIG. 68 (A) is -1 cylinder seek relative to the position of the original servo pattern for the target cylinder of cylinder number 0, contrary to the case of data bit 0 in FIG. The same phase servo pattern is recorded over a range of ± 0.5 cylinders at a position delayed by 1τ and a phase corresponding to the case.
[0249]
Therefore, the read pulse shown in FIG. 68 (B) is obtained, and the master clock in FIG. 68 (C) is set by setting the cylinder number 0 by the master clock corresponding to the target cylinder and reset by the read pulse. The duty pulse shown is obtained. That is, the duty pulse has a duty ratio of 75% in the first and fourth fields EVEN1 and EVEN2 and a duty ratio of 25% in the second and third fields ODD1 and EDD2, which is opposite to the case of the data bit 0. . Therefore, the integrated voltage based on the duty pulse extracted by the data window signal of FIG. 68 (E) finally becomes + V as shown in FIG. 68 (F).
[0250]
The flowchart of FIG. 69 shows a process of writing the phase servo pattern on the data surface corresponding to the data bits 0 and 1 shown in FIGS. 67 (A) and 68 (A).
Here, as shown in FIG. 8, the write operation of the data head 20 by the write head 400 according to the phase number pattern from the master clock creation circuit 110 is performed by the write operation of the servo head 18 as shown in FIG. Since it can be performed in parallel with the on-track control based on the head position signal by the read signal, the phase servo pattern indicating the data bit 0 or 1 can be written to all the servo frames of the specific cylinder on the data surface. However, the read processing of the data surface phase servo pattern uses the same position signal generation circuit as the on-track control based on the read signal of the servo head 18 and the restoration of the data bits 0 and 1 by the read signal from the read head 410 of the data head 20. At 36, time division processing must be performed.
[0251]
For example, when reading every 12 frames, the first time is read as frames 0, 13, 26,..., The second time is read as frames 2, 13, 27,. Finally, the frames are read as frames 12, 26, 38,. As a result, all of the 216 frames can be read.
FIG. 70 shows data based on the integrated voltage from the position signal generation circuit 36 for 216 servo frames per cylinder in a read process performed by switching between the servo head 18 and the read head 410 provided in the data head 20. This shows bit restoration, that is, read processing.
[0252]
Referring to FIG. 70, first, an integrated voltage is read in response to an interrupt based on a predetermined data surface servo frame, and it is checked in step S2 whether the voltage is a negative voltage equal to or more than a specified value. If the voltage is equal to or more than the specified value, the process proceeds to step S3, and the bit 0 is restored. On the other hand, if the voltage is not a negative voltage equal to or more than the specified value, the process proceeds to step S4, and it is checked whether the voltage is a positive voltage equal to or more than the specified value.
[0253]
If the positive voltage is equal to or higher than the specified value, the bit 1 is restored in step S5. The above processing is repeated until all the bits are read in step S6. In the above embodiment, 16 servo frames per cylinder on the data surface, that is, 16-bit data reading / writing are taken as an example. However, if it is desired to further increase the data amount, the number of cylinders to be written may be increased. .
10. Measuring and correcting yaw offset
In a magnetic disk drive using a small MR head as the read head of the data head, as shown in FIG. 71, the data head 20 is positioned at the innermost position 20 'and the data head 20 is positioned at the outermost position 22'. In this case, a position shift occurs with respect to the on-track state of the write head 400. This is called a yaw angle offset. That is, the data head 20 is provided with the inner maximum yaw angle α1 with respect to the neutral position of the rotation center 430 of the head arm 402 when the data head 20 is moved to the inner side end and the inner maximum yaw angle α2 in the opposite direction. Between the write head 400 and the read head 410.
[0254]
FIG. 72 is an enlarged view of the data head 20, in which a write head 400 using a magnetic head and a read head 410 using an MR head are provided integrally. The core width W2 of the write head 400 is about 6 μm, for example, when the track pitch is 7.5 μm. On the other hand, the core width W3 of the read head 410 using the MR head is 3 μm or less, which is half or less thereof. Although the centers of the write heads 410 are matched in design, they actually have a mechanical offset ΔW due to positional deviation.
[0255]
Writing data in the user area on the data surface is performed by on-track control of the write head 400 based on phase servo information on the servo surface. Therefore, when it is desired to switch to the read operation by the read head 410, the read operation is performed at a position shifted from the track center by a mechanical offset ΔW.
In addition to such a mechanical offset ΔW between the write head 400 and the read head 410 in the data head 20, as shown in FIG. 71, a different offset for each yaw angle due to the VCM 16 is provided between the write head 400 and the read head 410. Occurs.
[0256]
FIG. 73A shows the yaw angle offset of the read head 410 with respect to the track center 460 at the inner maximum yaw angle α1 in FIG. FIG. 72B shows the yaw angle offset of the read head 410 with respect to the track center 480 at the outer maximum yaw angle α2 in FIG.
As is apparent from a comparison between FIGS. 72A and 72B, a yaw angle offset in the opposite direction is generated on the innermost side and the outermost side with respect to the yaw angle offset 0 at the center position 402 in FIG.
[0257]
FIG. 74 shows an offset ΔW at the maximum yaw angle of the inner side on the left side and the outer side on the right side with the center cylinder address at which the yaw angle offset becomes 0 °, for example, the cylinder address 2000 as the origin.inAnd ΔWoutIs plotted. When the innermost and outermost head positions 424, 422 are determined, the offset between them can be estimated by a straight line 428 connecting them.
[0258]
Here, the yaw angle at the center position is 0 °, the outer side is plus, the inner side is minus, and the mechanical offset ΔW at the yaw angle of 0 ° is deducted, and the maximum value of the yaw angle offset on the inner side and the outer side is defined as As can be seen, the outer side has a relatively positive offset, and the inner side has a relatively negative offset.
Therefore, in the disk drive of the present invention, as shown in FIGS. 56 to 58, a phase servo pattern is previously assigned to a specific empty cylinder in the inner guard band area IGB1 and a specific empty cylinder in the outer guard band area OGB1 on the data surface. For example, as shown in FIG. 6, the correction table of the yaw angle offset table is created by performing the yaw angle offset processing at the final stage of the assembly before the product is shipped, as shown in FIG.
[0259]
The flowchart of FIG. 75 shows the yaw angle offset measurement processing by the disk device of the present invention.
In FIG. 75, first, in step S1, the data head 20 is sought to a specific cylinder in the inner guard band area IGB on the innermost side of the data surface based on the phase servo pattern on the data surface. Subsequently, the process proceeds to step S2, in which the inner yaw angle offset ΔW is shifted from the data surface phase servo pattern while switching from the servo head 18 to the read head 410 of the data head 20 at a constant servo frame interval.inIs measured.
[0260]
In the measurement process of the data surface phase servo pattern, for example, every time 13 servo surface servo frames out of 216 servo frames per cylinder are processed, switching to data surface servo frame reading is performed, and 16 points per cylinder are read. The yaw angle offset is measured, and finally, the yaw angle offset ΔW is calculated as an average value.inTo determine.
[0261]
The inner side yaw angle offset processing of step S2 is performed for all the heads while switching the data heads in step S4. After the measurement process of the inner yaw angle offset in steps S1 to S4 is completed, the process proceeds to step S5, where the phase of the outer guard band region OGB1 located at the outermost position on the data surface is moved to the data head 20 based on the phase servo pattern on the data surface. Seek to the specific cylinder where the servo pattern is being written.
[0262]
When the seek operation is completed, the process proceeds to step S6. As in the case of step S2, the servo head 18 is switched to the read head 410 at a constant servo frame interval, for example, from the phase servo pattern of 16 data plane servo frames per cylinder to the outer side. The yaw angle offset is measured as the average value of the yaw angle offset ΔW.outTo determine. The process of step S6 is repeated while switching the head in step S8, until all the heads are completed in step S7.
[0263]
When the measurement of the yaw angle offsets on the inner and outer sides is completed, in step S9, the innermost and outermost yaw angle offsets ΔW output for each data head.in, ΔWout74, the yaw angle offset at each cylinder position is calculated, and a yaw angle offset table used for correction is created, as shown in FIG. FIG. 76 shows an example of a yaw angle offset correction table created by the yaw angle offset measurement processing of FIG. This correction table is, for example, a table in which one yaw angle offset is obtained for every 50 cylinder addresses.
[0264]
FIG. 77 shows a yaw angle offset correction performed in a read process during operation in which the disk device of the present invention is incorporated in a system.
In FIG. 77, first, seek is performed to a target cylinder in step S1, and a read operation is performed in step S2. In this read operation, if a read error is determined in step S3, the yaw angle offset corresponding to the address of the target cylinder is read in step S5 with reference to the yaw angle offset table shown in FIG. Position the data head to compensate for the angular offset.
[0265]
That is, the read error in step S3 occurs when the read waveform is degraded due to a large deviation of the read head from the recording pattern written by the write head due to the yaw angle. The position of the read head is corrected to the cylinder center side by performing the yaw angle offset, and the read operation is retried to make the read operation successful.
[0266]
If there is no read error in step S3, a normal end response is returned as a status response in step S4, and the process returns to the main processing. As described above, by preparing the correction table by measuring the yaw angle offset in advance, the read error can be reliably recovered by the yaw angle offset correction when the read error occurs.
11. Center value adjustment of VCM DA converter
FIG. 78 shows a drive circuit section of the VCM 16 provided in the drive controller 12 of the disk drive of the present invention. The current instruction data from the drive processor 30 to the VCM 16 is converted into an analog signal by the DA converter 40, and is converted into a drive current by the driver circuit 42 and supplied.
[0267]
Here, in the current control of the VCM 16, when the current instruction data by the drive processor 30 is output as digital data of several bits, a reference voltage generation circuit is provided to the driver circuit 42 in order to give the instruction data a positive / negative sign and an operation amount. 414 is provided to generate a drive voltage having a polarity and an operation amount by looking at the converted voltage from the DA converter 40 around the reference voltage, and drive the VCM 16 with positive and negative drive currents around the zero point.
[0268]
Ideally, the converted voltage when the command current 0 is instructed to the DA converter 40 and the reference voltage generated by the reference voltage generation circuit 414 match, and the drive current of the driver circuit 42 becomes zero. However, among the components of the DA converter 40 and the reference voltage generation circuit 414, there is a variation in accuracy such as a resistance value and a constant. For this reason, an error occurs between the center instruction voltage converted and output by the DA converter 40 and the reference voltage generated by the reference voltage generation circuit 414, and an unnecessary current corresponding to the error flows through the VCM 16, so-called center offset. And adversely affect the servo control.
[0269]
In order to solve this problem, in the disk drive of the present invention, as shown in step S2 of the flowchart of FIG. An error from the reference voltage by the creation circuit 414 is measured, and servo control in which the error is corrected is performed in the read / write processing after the initialization.
[0270]
In order to measure the error between the center instruction voltage and the reference voltage, in the embodiment of FIG. 78, a comparison circuit 416 for newly comparing the conversion voltage of the DA converter 40 with the reference voltage of the reference voltage generation circuit 414 is provided. The error is measured by the DAC center value adjustment unit 80 implemented as a function of the drive processor 30 using the comparison output of the circuit 416, and correction based on the measurement error is performed in a normal read / write operation.
[0271]
FIG. 79 shows a state of the measurement processing by the VCM DAC center value adjustment unit 80 of FIG. This measurement process is divided into mode 1 in the first half and mode 2 in the second half. In the measurement processing in mode 1, the lower limit center indicator V, which is a predetermined amount lower than the predetermined center instruction data for the DA converter 40, is used.CLIs set, the indicated value is increased stepwise, and the output voltage of the DA converter 40 is increased as shown in the figure.
[0272]
First, the lower-limit center instruction voltage V of the DA converter 40 with respect to the reference voltageCLIs low, the output of the comparison circuit 416 is at the L level. When the instruction value for the DA converter 40 is increased, the output of the comparison circuit 416 is inverted to the H level when the converted voltage exceeds the actual reference voltage, and the voltage V when inverted to the H level is obtained.C1Is held as the measured value. In the mode 1, the same processing is repeated, for example, four times, and the first center voltage VC1Ask for.
[0273]
Next, the mode 2 measurement is started. In the measurement in mode 2, the center upper limit instruction data higher than the planned center instruction data is set in the DA converter 40, and the center upper limit instruction voltage VCHAnd gradually reduce the conversion voltage. First, the center upper limit voltage VCHSince the reference voltage is higher than the actual reference voltage, the comparison circuit 416 generates an H level output. When the converted voltage is lowered, the output of the comparison circuit 416 is inverted to the L level when the converted voltage falls below the reference voltage.
[0274]
Therefore, the voltage V at this timeC2As the second center upper limit voltage. In mode 2, as in mode 1, four measurement processes are performed, and the final measured voltage VC2Ask for. After the measurement in the modes 1 and 2 is completed, the measurement voltage V in the mode 1C1The measured voltage V of mode 2C2And the voltage V divided by 2C, The center instruction data for the DA converter 40 is obtained, and is stored in the drive processor 30 as the corrected DAC center instruction data.
[0275]
The measured converted voltage of the center instruction data of the DA converter 40 almost completely matches the reference voltage of the reference voltage generation circuit 414, and the center voltage can be set accurately. The current instruction data in the VCM 16 in the drive processor 30 is the measured center instruction voltage VCThe data corresponding to the sign and the amount of operation are generated with the data corresponding to the zero as the zero point, and output to the DA converter 40.
[0276]
FIG. 80 shows the center value adjustment processing of the DA converter in FIG. In FIG. 80, steps S1 to S5 correspond to the processing shown in mode 1 of FIG. Steps S6 to S10 correspond to the mode 2 shown in FIG. Then, in step S11, the final center value VCIs calculated using the average value of the DA converter 40, and in step S12, the center position of the DA converter 40 that matches the reference voltage is set in the drive processor 30.
[0277]
By measuring and correcting the error between the conversion voltage based on the center instruction data for the DA converter 40 and the reference voltage from the reference voltage generation circuit 414 that sets the zero operating point in the driver circuit 42, the error is measured. Accurate servo control can be performed.
12. Rezero operation
In the disk device of the present invention, as shown in step S3 in FIG. 7, the cylinder address is formed by positioning the head in the outer guard band area OGB1 at the stage of the initialization processing at the power-on start. A rezero operation is performed to set the counter value to a zero address as an initial value. However, since the absolute cylinder address is not known at the stage of the rezero operation, there is a problem in the speed control for seeking the head in the innermost contact start / stop area (CSS area) 60 to the outer guard band area. There is.
[0278]
That is, in the seek control of the present invention using the phase servo pattern, the speed is detected at each sampling cycle of the head position detection, and the speed control is performed while predicting the head position at the next sampling time. At the stage where the actual cylinder address has not been determined, there is an error in the target cylinder address for cylinder switching based on the predicted cylinder position, and a normal seek operation cannot be expected.
[0279]
Therefore, in the re-zero operation of the present invention, after the head is pushed away from the innermost contact start / stop area to the outer side by acceleration control and driven, the cylinder address is relatively set to 0 with the first obtained integrated voltage of zero. The target speed is determined and the speed control is performed while obtaining the number of remaining cylinders up to the target cylinder by position prediction by speed detection based on the cylinder address.
[0280]
Then, an absolute rezero operation of setting the absolute value of the cylinder address to 0 at the time when the guard band detection signal is obtained by the arrival of the head in the outer guard band area OGB1 is performed.
The flowchart of FIG. 81 shows the details of the rezero processing in the disk device of the present invention. First, in step S1, the head flying in the contact start / stop area is driven to be separated from the inner side to the outer side by supplying an acceleration current to the VCM 16. In this state, the phase number of the master clock by the cylinder switching is fixed to 0 in step S2.
[0281]
Subsequently, in step S3, the movement time T for four cylinders is measured from the change in the integrated voltage. Specifically, the movement of the four cylinders changes the integrated voltage in four steps. Therefore, by detecting the change in the integrated voltage in the four steps, the movement time T for the four cylinders can be measured. Subsequently, in step S4, the number of cylinders moved per unit time, that is, the speed V is calculated by dividing the number of cylinders 4 by the measured movement time T.
[0282]
If the speed V can be calculated, it is checked in step S5 whether the integrated voltage is zero voltage, that is, whether the head reaches the cylinder corresponding to the master clock phase number 0, and the integrated voltage becomes zero. The process proceeds to step S6 at the timing. In step S6, the position value L indicating the amount of movement of the head with respect to the absolute positionposIs relatively zero.
[0283]
Subsequently, in step S7, the control is switched to speed control. In this speed control stage, since the head position is relatively obtained in step S6, the position at the next sampling point can be predicted in step S8. The position prediction may include an acceleration component as shown in FIG.
If the position at the next sampling time can be predicted in step S8, a master clock having a phase number corresponding to the cylinder at the predicted position is selected in step S9, and the target of the speed control pattern is determined from the number of remaining cylinders up to the target cylinder. The speed is obtained, and the speed control is repeated until the outer guard band OGB1 is detected in step S10.
[0284]
When the outer guard band OGB1 is detected in step S10, L indicating the position value is again detected in step S11.posPerform the original re-zero operation to make. This completes the rezero operation, and in step S12, switches to the fine control in which the outer guard band OGB1 is on-tracked to the detected cylinder address.
As described above, in the disk device of the present invention, even in the state of the re-zero operation in which the absolute position of the head is not determined, the speed control according to the prediction of the next head position based on the speed detection is reliably performed. Thus, the head can be reliably sought to the outer guard band region, and the rezero operation can be performed accurately.
13. Automatic adjustment of servo system
In order to optimize seek control in a magnetic disk drive, it is desirable to minimize the settling time when switching from core control, which performs speed control, to fine control. As a method of adjusting the servo system for suppressing the settling time to the minimum time, there is a method of measuring the absolute integral value of the position error shown in FIG. 82 and determining the acceleration / deceleration gain in the target speed pattern as the adjustment value.
[0285]
As another method, as shown in FIG. 83, there is an adjustment method of adjusting a speed gain in acceleration / deceleration of a target speed pattern as an adjustment value K so as to minimize the coace time as an evaluation function. The absolute value of the position error integrated value used as the evaluation function in FIG. 82 is obtained when the head moves to the target cylinder as shown in the target speed pattern in FIG. 85A, the seek current in FIG. 85B, and the position signal in FIG. In this case, the absolute value is obtained by integrating the error of the position signal until the vehicle enters the on-track state after switching from the coarse control to the fine control after reaching the position 0.5 cylinders before.
[0286]
As shown in FIG. 85 (C), the corus time Tc employed as the evaluation function in FIG. 83 is the time from the start of the speed control until the head reaches 0.5 cylinder before the target cylinder. The position error absolute integrated value ΔI and the coace time Tc used as these evaluation functions are the speed gains at the time of acceleration and deceleration in the target speed pattern of FIG. 85 (A), for example, the speed gains K1 and K2 indicating the slope at the time of acceleration. , K3.
[0287]
That is, as shown in FIG. 82, the position error absolute integral value ΔI has a characteristic 418 with respect to a change in the adjustment value K as a speed gain, and the optimum value of the evaluation function ΔI is obtained by two of the strong points 420 and 422. Can be Further, as shown in FIG. 83, the coace time Tc becomes a characteristic 424 with respect to the adjustment value K, and in this case, becomes an optimum evaluation function Tc at the singular point 426.
[0288]
However, when the position error absolute integrated value ΔI is used as the evaluation function in FIG. 82, even if the evaluation function ΔI becomes the minimum value, the coas time becomes too long and the seek performance is reduced as a whole. The adjustment status of the servo system cannot be obtained. Also, when the corus time Tc in FIG. 83 is used as the evaluation function, the corus time can be minimized, but the settling time until entering the on-track becomes long, so that optimization of the overall seek performance cannot be expected. .
[0289]
Therefore, in the automatic settling adjustment of the servo system according to the present invention, both the position error absolute integrated value ΔI in FIG. 82 and the corus time Tc in FIG. 83 are taken into the evaluation function to optimize the adjustment value K as the speed gain. Aim. More specifically, the seek operation is repeated while adjusting the speed gain as the adjustment value K, and the position error absolute integrated value ΔI and the core time Tc are measured for each seek operation, and the evaluation function (ΔI + Tc) obtained by adding the two values is used. Is used as an evaluation function, a characteristic 428 with respect to the adjustment value K shown in FIG. 84 is measured.
[0290]
If this characteristic 428 is obtained, the singular point 430 is determined as the optimal adjustment value that minimizes the evaluation function (ΔI + Tc), and the adjustment value K of the singular point 430 in the acceleration / deceleration of the target speed pattern shown in FIG. What is necessary is just to set a speed gain. As shown in FIG. 6, the automatic settling adjustment of the servo system is performed in the final step of the product shipping stage.
[0291]
By such settling adjustment in the seek control of the present invention, it is possible to obtain an optimal adjustment value that minimizes the coace time and the absolute value of the position error, thereby greatly improving the seek performance. In addition, since the automatic settling adjustment is performed for each disk device, it is possible to create an optimum adjustment state that also absorbs variations unique to the disk device.
14. Increase of on-track slice value during erase
In the disk device of the present invention, when a padding command is received from a higher-level disk controller unit, AC erase is performed using a write head in a section from an arbitrary record at a specified cylinder address until an index is detected. ing.
[0292]
Similarly to the read operation and the write operation, when the position error at the time of on-track by the servo head becomes larger than the preset on-track slice value during the erase operation in the padding process, it is determined that there is an error. In response to this error determination, a retry operation is performed in a read operation or a write operation. However, in the padding processing for erasing all data from the designated record to the index, if an error occurs due to an error with respect to the on-track, the padding processing is forcibly terminated.
[0293]
For this reason, the data of the record after the padding process was forcibly terminated remains on the cylinder without being erased, and the upper disk controller unit cannot detect abnormal termination during padding, and shifts to another process as it is. I do. As a result, a difference occurs between the recognition of the data management state in the upper disk controller unit and the actual data state in the disk device. For example, there is an ID having the same number in the same cylinder. There is a problem that an abnormal situation is caused and the apparatus ends abnormally as an abnormal state.
[0294]
Therefore, in the disk device of the present invention, in order to avoid abnormal termination due to an on-track error as much as possible during the padding process, the on-track slice value used in the read operation or the write operation is padded. It is characterized in that it is enlarged at the time of processing.
FIG. 86 shows a state where the write head 400 and the read head 410 provided on the data head are on-track at the cylinder center of the cylinder number 1. Here, assuming that the track pitch TP with respect to the adjacent cylinder center is, for example, 7.5 μm, the core width W1 of the write head 400 is smaller, for example, 6 μm, and the core width W3 of the read head 410 using the MR head is the same. It is about 3 μm, which is half.
[0295]
In the padding processing, the cylinder recording data is AC-erased by the write head 400, and the erasure range may be shifted from the track center as long as the read area of the read head provided in the adjacent cylinder is not erased. . That is, the write head 400 during the padding process isS2It only has to be within the range. Where ± WS2= ± 3 μm.
[0296]
FIG. 87 shows an on-track slice value ± W at the time of read / write in the disk device of the present invention.S186 and the on-track slice value ± W at the time of padding determined based on FIG.S2Is shown. On-track slice value ± W during read / writeS1Is usually about ± 1 μm. On the other hand, the on-track slice value ± WS2Can be expanded to a maximum of 3 μm, for example, ± 2 μm.
[0297]
The flowchart in FIG. 88 shows the padding processing in the disk device of the present invention. In the padding process, first, in step S1, the head is sought to the target cylinder designated by the upper disk controller unit, and in step S2, when the head reaches 0.5 cylinder before the target cylinder, the process proceeds to step S3. , Then switch to fine control.
[0298]
In this fine control, the on-track slice value ± W used during normal read / write is used.S1Is used to monitor the on-track state, and the head position is ± W of the target cylinder.S1, The on-track detection signal is raised, this is determined in step S4, and the seek control is switched to on-track control.
Upon switching to the on-track control, in step S5, the expanded on-track slice value ± W for paddingS2And an erasing operation from the designated decoding to the detection of the index is performed in step S6. During the erase operation, in step S7, the enlarged on-track slice value ± WS2Is checked to see if the head position signal exceeds, and if it does, the process ends abnormally in step S10.
[0299]
However, in the present invention, since the on-track slice value is enlarged sufficiently larger than the normal read / write value, it is unlikely that the on-track abnormality ends abnormally due to the on-track abnormality. The operation can be completed normally. When erasing is completed, in step S9, the on-track slice value is again returned to the original ± WS1And returns to the main processing.
[0300]
In this way, during padding, by using the on-track slice value enlarged from the normal on-track slice value, it is possible to minimize the situation in which the padding process ends abnormally on the way.
15. Other
In the above embodiment, as shown in FIG. 8, a case where the peak detection circuit 100 is used as the first read pulse detection means and the zero-cross detection circuit 112 is used as the second read pulse detection means is exemplified. On the other hand, as a modification of the present invention, the zero-cross detection circuit 112 may be replaced with a peak pulse detection circuit as the second read pulse detection means.
[0301]
Specifically, except for the zero-cross detection circuit 112, the servo head 18 and the read head 410 are connected to the peak detection circuit 100 via the selection circuit 116, the output of the peak detection circuit 100 is input to the variable delay circuit 114, and the peak detection is performed. Input to the circuit 100.
In this case, a read pulse is generated by detecting the peak timing of all read signals in the training area, index guard band area, marker area, and servo area of the servo frame. In this case, the adjustment to the duty ratio of 50% by the shifter 108 and the variable delay circuit 114 guarantees the phase shift due to the circuit delay.
[0302]
Conversely, as another modification of the present invention, the peak detection circuit 100 may be replaced with a zero-cross detection circuit as the first read pulse detection means. In this case, a read pulse is generated by detecting the zero cross timing of all the read signals in the training area, index guard band area, marker area and servo area of the servo frame.
[0303]
Specifically, except for the peak detection circuit 100, the servo head 18 and the read head 410 are connected to the zero cross detection circuit 112 via the selection circuit 116, and the output of the zero cross detection circuit 112 is output to the PLL circuit 102, the marker detection circuit 014, The guard band index detection circuit 105 inputs the difference to the variable delay circuit 114. Also in this case, the adjustment to the duty ratio of 50% by the shifter 108 and the variable delay circuit 114 ensures the phase shift due to the circuit delay.
[0304]
Further, the disk device of the present invention is not limited to the above embodiments, and various combinations and modifications are possible within the scope described in the embodiments. The present invention is not limited by the numerical values shown in the embodiments.
[0305]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
First, since the phase servo pattern is read by zero-cross detection, the head position can be accurately detected without causing jitter due to noise such as peak detection.
[0306]
Further, the duty ratio of the ideal duty pulse at the time of on-track is shifted by 50% from the reference clock synchronously controlled by the peak detection by the zero-cross detection of the phase servo information. By performing the delay adjustment so that the measured value becomes 50%, a duty ratio of 50% is always obtained at the time of on-track, and the head position can be detected in a range of the target cylinder ± 2 cylinders.
[0307]
Even if various delays occur due to variations in circuit components, by adjusting the on-track duty ratio to 50%, variations in the detection range of the head position signal due to variations in the device can be reliably prevented.
In addition, in the speed control at the time of seeking using the phase servo pattern, the head position at the next sampling time is predicted from the speed. In the position prediction, in the present invention, in addition to the speed component, By adding the acceleration component, more accurate position prediction can be performed, and cylinder switching at the next sampling point and setting of the target speed based on the number of remaining cylinders can be performed accurately.
[0308]
Further, by performing cylinder switching stepwise in the first to fourth fields of the phase servo area for head detection during seek, the seek speed limited to ± 4 cylinders is expanded to a higher seek speed. The seek control can be performed at higher speed while detecting the head position, and the seek performance can be improved.
[0309]
In addition, by providing the disk device itself with a function of reading and writing phase servo information in a specific cylinder on the data surface, writing of phase servo information on the data surface before product shipment can be easily performed.
The writing of the phase servo pattern on the data surface is different from the data surface servo pattern because the read head of the data head is small. However, the generation of a simple write signal, that is, the phase servo pattern on the servo surface In addition to the 8-phase write signal used for writing the data, the 16-phase write signal obtained by adding the 8-phase signal basically generated by the same circuit is used to easily store the phase servo information on the data surface. Can write.
[0310]
Further, the phase servo information recorded on the specific cylinder on the data surface can be read out to easily perform the yaw angle offset correction and the thermal offset correction, thereby greatly improving the servo performance.
Further, the unique phase servo pattern corresponding to the data bits 0 and 1 is recorded by utilizing the function of writing and reading the phase servo information with respect to the data surface, so that the circuit on the disk enclosure side and the disk controller side can be realized by the disk device alone. The combination can be adjusted by reading and writing various information on the combination with the substrate.
[0311]
Other than this, automatic adjustment of the center value of the DA converter used for current limitation of the VCM, rezero operation peculiar to the use of phase servo information, automatic adjustment of settling of the servo system, and furthermore, when erasing in the padding process, By increasing the on-track slice value, the overall performance of the disk device can be significantly increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of the present invention.
FIG. 3 is a structural explanatory view of the disk enclosure of FIG. 2;
FIG. 4 is a side sectional view of the head actuator of FIG. 3;
FIG. 5 is a block diagram showing functions of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing processing before shipment of a disk device according to the present invention;
FIG. 7 is a flowchart showing the overall processing operation of the disk device of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of the position signal generating circuit of FIG. 2;
FIG. 9 is an explanatory diagram of magnetic recording of a servo pattern.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a servo frame of the present invention recorded on a servo surface.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a magnetic recording pattern in a training section and a marker section in FIG. 10;
FIG. 12 is an explanatory diagram of a magnetic recording pattern in a guard band index portion of FIG. 10;
FIG. 13 is an explanatory view of a magnetic recording pattern of the first two fields in the servo pattern section of FIG. 10;
14 is an explanatory diagram of a magnetic recording pattern in the latter two fields in the servo pattern portion of FIG. 10;
FIG. 15 is a timing chart of eight kinds of write signals having even numbers to be used for writing servo patterns;
FIG. 16 is a timing chart of eight kinds of write signals having odd numbers used for writing a servo pattern;
FIG. 17 is a block diagram showing an embodiment of the master clock generation circuit of FIG. 8;
FIG. 18 is an explanatory diagram showing combinations of phase numbers of write signals used for writing on a servo surface.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a combination of master clock phase numbers used for cylinder switching;
20 is a timing chart showing a determination state of a servo frame by the match determination circuit of FIG. 8;
FIG. 21 is an explanatory diagram showing position detection during on-track.
FIG. 22 is a circuit diagram showing an embodiment of the integration circuit of FIG. 8;
FIG. 23 is a timing chart showing a position detection operation by the integration circuit of FIG. 8;
FIG. 24 is a timing chart showing a difference in duty ratio between peak detection and zero-cross detection.
FIG. 25 is a block diagram illustrating a control unit of the integration circuit of FIG. 22;
26 is a timing chart showing the operation of measuring the duty ratio by the integration control unit in FIG. 2;
FIG. 27 is a block diagram showing an embodiment of the shifter of FIG. 8;
FIG. 28 is a timing chart showing the delay operation of the shifter of FIG. 27;
FIG. 29 is a block diagram showing an embodiment of the variable delay circuit of FIG. 8;
30 is a timing chart showing the delay operation of the variable delay circuit shown in FIG. 29;
FIG. 31 is an explanatory diagram showing a delay time of a delay element used in the variable delay circuit of FIG. 29;
FIG. 32 is an explanatory diagram of table information for determining a delay time of the variable delay circuit in FIG. 29;
FIG. 33 is a timing chart showing delay adjustment to a duty ratio of 50% by the shifter and the variable delay circuit of FIG. 8;
FIG. 34 is a flowchart showing a duty adjustment process of the present invention.
FIG. 35 is a flowchart showing a delay time setting process for a variable delay circuit;
FIG. 36 is a timing chart showing generation of a duty pulse used for error measurement of an integration circuit;
FIG. 37 is a timing chart showing an operation of measuring an integration error according to the present invention.
FIG. 38 is a timing chart showing a cylinder gain measuring operation according to the present invention.
FIG. 39 is a flowchart showing the integration circuit adjustment processing of the present invention.
FIG. 40 is an explanatory diagram showing position prediction using only velocity components.
FIG. 41 is an explanatory diagram showing position prediction including an acceleration component according to the present invention.
FIG. 42 is a timing chart showing prediction of an acceleration component using a VCM drive current according to the present invention.
FIG. 43 is a flowchart showing a seek process in the disk device of the present invention.
FIG. 44 is a flowchart showing a position prediction according to the present invention as a subroutine;
FIG. 45 is an explanatory diagram of a head moving speed having a speed range of +4 to -4 cylinders.
FIG. 46 is an explanatory diagram showing a relationship between a cylinder number used for cylinder switching and a master clock phase number.
FIG. 47 is an explanatory diagram showing a combination of master clock phase numbers used in each field of FIG. 45;
FIG. 48 is an explanatory diagram of a head moving speed having a speed range of +6 to −2 cylinders.
FIG. 49 is an explanatory diagram showing a combination of master clock phase numbers used in each field of FIG. 48;
FIG. 50 is an explanatory diagram of a head moving speed having a speed range of +7 to −1 cylinder.
FIG. 51 is an explanatory diagram showing a combination of master clock phase numbers used in each field of FIG.
FIG. 52 is an explanatory diagram of a head moving speed having a speed range of +10 to +4 cylinders.
FIG. 53 is an explanatory diagram showing a combination of master clock phase numbers used in each field shown in FIG. 52;
FIG. 54 is an explanatory diagram of a shift pattern of a seek speed according to FIGS. 45, 48, 50, and 52.
FIG. 55 is a flowchart showing a cylinder switching process according to a seek speed according to the present invention.
FIG. 56 is an explanatory diagram of a servo frame on a data surface according to the present invention;
FIG. 57 is an explanatory diagram of a magnetic recording pattern of the first to third fields of the servo pattern portion of FIG. 56;
FIG. 58 is an explanatory diagram of a magnetic recording pattern of the fourth field of the servo pattern section of FIG. 56;
FIG. 59 is an explanatory diagram showing the first and fourth fields of FIGS. 57 and 58 in comparison with each other;
60 is an explanatory diagram showing a comparison between the second and third fields in FIG. 58;
FIG. 61 is an explanatory diagram of position detection by a servo head on a servo surface.
FIG. 62 is an explanatory diagram showing a problem when the same pattern as the servo surface is recorded on the data surface and the position is detected by the read head.
FIG. 63 is an explanatory diagram of position detection using a data surface servo pattern according to the present invention.
FIG. 64 is a view for explaining a combination of phase numbers of write signals used for data surface servo writing according to the present invention;
FIG. 65 is an explanatory view showing a combination of master clock phase numbers used for data surface servo reading according to the present invention;
FIG. 66 is a flowchart showing a data surface servo pattern writing process according to the present invention;
FIG. 67 is a timing chart showing a phase servo pattern of data bit 0 and a read operation according to the present invention;
FIG. 68 is a timing chart showing a phase servo pattern of data bit 1 and a read operation according to the present invention.
FIG. 69 is a flowchart showing a write process of the present invention using a phase servo pattern.
FIG. 70 is a flowchart showing a read process of the present invention using a phase servo pattern.
FIG. 71 is an explanatory diagram showing a relationship between a yaw angle and a data head.
FIG. 72 is an explanatory diagram of a ride head and a read head provided in a data head.
FIG. 73 is an explanatory diagram showing the offset of the read head at the maximum yaw angle between the inner and the outer.
FIG. 74 is an explanatory diagram showing a change in the offset with respect to the yaw angle by linear interpolation.
FIG. 75 is a flowchart showing the yaw angle offset measurement of the present invention.
76 is an explanatory diagram of an offset correction table created by the yaw angle offset measurement of FIG. 75.
FIG. 77 is a flowchart showing a read process involving yaw angle offset correction;
FIG. 78 is a block diagram showing a VCM drive circuit system according to the present invention.
FIG. 79 is an explanatory diagram showing a center value measuring operation of the VCM DA converter;
FIG. 80 is a flowchart showing the center value adjustment processing of the VCM DA converter according to the present invention;
FIG. 81 is a flowchart showing a rezero process according to the present invention;
FIG. 82 is a characteristic diagram showing a relationship with an adjustment value when an evaluation function is a position error absolute integral value;
FIG. 83 is a characteristic diagram showing a relationship with an adjustment value when an evaluation function is set to a core time.
FIG. 84 is a characteristic diagram showing the servo system automatic adjustment of the present invention for determining an adjustment value by using an evaluation function as a sum of a position error absolute integral value and a coace time;
FIG. 85 is a timing chart showing the position error absolute integral value and the coace time in the seek control.
FIG. 86 is an explanatory diagram showing a relationship between a write head and a read head provided in a data head for an adjacent cylinder.
FIG. 87 is an explanatory diagram of an on-track slice value enlarged by padding processing according to the present invention;
FIG. 88 is a flowchart showing padding processing according to the present invention;
FIG. 89 is an explanatory diagram of a conventional phase servo pattern.
90 is a timing chart showing duty pulses in the first and third fields EVEN1 and EVEN2 when on-tracking is performed on each of cylinder numbers 1, 2, and 3 in FIG. 89.
FIG. 91 is a timing chart showing duty pulses in the second field ODD when on-tracking is performed on each of cylinder numbers 2 and 3 in FIG. 89;
[Explanation of symbols]
1: Duty adjustment means
2: Duty measuring means
3: Read pulse detection means
10: Disk enclosure
12: Drive controller
14: Spindle motor
16: Voice coil motor (VCM)
18: Servo head
20, 20-1 to 20-n: Data head
22: Servo head IC
24: Data head IC
26: Control processor (MPU)
28: Interface circuit
30: Drive processor (DSP)
32, 40: DA converter
34, 42: Driver
36: Position signal creation circuit
38: AD converter
44: Encoding / decoding circuit
46: bias current control circuit
48: Demodulation circuit
50, 50-1 to 50-11: Magnetic disk
52: Case
54: Rotation axis
56-1, 56-2: Bearing
58: Head actuator
60: Shaft
62: Block
64: coil
66-1 to 66-11: Arm
70: Servo system automatic adjustment unit
72: Data surface phase information writing unit
74: data side bit data write / read unit
76: yaw angle offset measuring unit
78: Yaw angle offset correction unit
80: DAC center value adjustment unit for VCM
82: Rezero processing unit
84: Duty delay adjustment processing unit
86: integration circuit adjustment processing unit
88: seek control unit
90: cylinder switching control unit
92: position prediction processing unit
94: Thermal offset measuring unit
96: Thermal offset correction unit
98: Padding processing unit
100: peak detection circuit
102: PLL circuit
104: marker detection circuit
105: guard band index detection circuit
106: PLL counter
108: Shifter
110: Master clock generation circuit
112: Zero cross detection circuit
114: Variable delay circuit
116, 118: selection circuit
120: Duty pulse creation circuit
122: Match detection circuit
122-1: Demodulation mode generator
122-2: Half mode generation section
122-3: Data window generator
122-4: Discharge control unit
124: integration circuit
126: condenser
128, 130, 132, 134: control switch
138, 140, 142, 144, 146: constant current source
148, 150: Operational amplifier
152: Differential amplifier
156: Servo frame
158: Training Department
160: Marker section
162: guard band index section
164: Servo pattern section
174: First majority decision section
176: Second majority decision unit
178: Third Majority Division
200: First field (EVEN1)
202: Second field (ODD1)
204: Third field (ODD2)
206: Fourth field (EVEN2)
300, 302, 304: D-FF
306: Selection circuit
308-1 to 308-8: Delay element
310-1 to 310-8: selection circuit
312: Inverting circuit
314, 322, 324: AND circuit
318, 320, 326, 328: OR circuit
316: Exclusive OR circuit (EOR)
350: Data surface servo frame
370: Data surface servo pattern section
400: Light head
410: read head (MR head)
414: Reference voltage generation circuit
416: Comparison circuit
500, 510: shift circuit
520: Inverting circuit
530: Multiplexer

Claims (46)

複数のシリンダを1単位として各シリンダの円周方向に配置した複数のサーボフレームの各々に、4フィールドに分割され、その内の第1及び第4フィールド(EVEN1,2)に位置の位相変化を有するサーボ情報を記録すると共に第2及び第3フィールド(ODD1,2)に逆の位相変化を有するサーボ情報を記録したサーボ領域を設け、更にサーボフレームの先頭のトレーニング領域に続くマーカ領域にマーカ信号を記録し、サーボフレームの最後に設けているサーボパターンに位相サーボ信号を記録したディスク媒体のサーボ面と、
前記ディスク媒体の半径方向に移動して前記サーボ面の記録情報を読み出すサーボヘッド手段(18)と、
前記サーボフレーム読取信号のピークタイミングからピーク検出パルスを検出するピーク検出手段(100)と、
前記サーボフレーム読取信号のゼロクロスタイミングから位相サーボ信号を検出するゼロクロス検出手段(112)と、
前記ピーク検出手段(100)により検出されたピーク検出パルスに位相同期した基準クロックを発生するクロック発生手段(102)と、
前記クロック発生手段(102)の基準クロックを基準位相として異なる位相をもつ複数のマスタクロックを生成し、前記サーボヘッド手段(18)がオントラックする目標シリンダに対応した位相のマスタクロックを選択して出力するマスタクロック作成手段(110)と、
前記マスタクロック作成手段(102)の出力するマスタクロックの基準位相から前記ゼロクロス検出手段(112)による前記サーボ情報の検出タイミングまでの位相差に対応したデューティ比をもつデューティパルスを発生するデューティパルス作成手段(120)と、
前記デューティパルス作成手段(120)からのデューティパルスを積分して前記サーボヘッド手段(18)の位置を示す位置信号を発生する積分手段(124)と、
電源投入直後の初期化処理において、特定の目標シリンダに対する前記サーボヘッド手段(18)のオントラック状態で、前記デューティパルスのデューティ比を測定するデューティ測定手段(1)と、
前記デューティ測定手段の測定結果に基づいて前記デューティパルスのデューティ比を目的シリンダのオントラック状態で50%に保つ調整状態を作り出すデューティ調整手段(2)と、
を設けたことを特徴とするディスク装置。
Each of a plurality of servo frames arranged in the circumferential direction of each cylinder with a plurality of cylinders as one unit is divided into four fields, and the first and fourth fields (EVEN1, 2) among them are used to determine the phase change of the position. A servo area in which servo information having opposite phase changes is recorded in the second and third fields (ODD1, 2), and a marker signal is provided in a marker area following the training area at the beginning of the servo frame. And the servo surface of the disk medium on which the phase servo signal is recorded in the servo pattern provided at the end of the servo frame ,
Servo head means (18) for reading the recorded information on the servo surface by moving in the radial direction of the disk medium;
Peak detection means (100) for detecting a peak detection pulse from a peak timing of the servo frame read signal;
Zero cross detection means (112) for detecting a phase servo signal from a zero cross timing of the servo frame read signal;
Clock generating means (102) for generating a reference clock synchronized in phase with the peak detection pulse detected by the peak detecting means (100) ;
A plurality of master clocks having different phases are generated using the reference clock of the clock generation means (102) as a reference phase, and a master clock having a phase corresponding to a target cylinder on-tracked by the servo head means (18) is selected. A master clock generating means (110) for outputting;
Duty pulse generation for generating a duty pulse having a duty ratio corresponding to a phase difference from a reference phase of a master clock output by the master clock generation means (102) to a timing of detecting the servo information by the zero cross detection means (112) Means (120);
Integration means (124) for integrating the duty pulse from the duty pulse creation means (120) to generate a position signal indicating the position of the servo head means (18);
A duty measuring means (1) for measuring a duty ratio of the duty pulse in an on-track state of the servo head means (18) with respect to a specific target cylinder in an initialization processing immediately after power-on;
Duty adjustment means (2) for creating an adjustment state for maintaining a duty ratio of the duty pulse at 50% in an on-track state of a target cylinder based on a measurement result of the duty measurement means;
A disk device comprising:
請求項1記載のディスク装置に於いて、前記デューティ測定手段(1)は、前記サーボ情報の第2及び第3フィールドに対応した前記デューティパルスの部分を反転して前記積分手段(124)で積分させることで、デューティ比を示す積分信号を得ることを特徴とするディスク装置。2. The disk device according to claim 1, wherein the duty measuring means inverts a portion of the duty pulse corresponding to the second and third fields of the servo information and integrates the duty pulse with the integrating means. A disc drive that obtains an integral signal indicating a duty ratio. 請求項1記載のディスク装置に於いて、前記デューティ調整手段(2)は、前記マスタクロックの基準位相を遅延させ前記デューティ比を低下させる第1遅延手段(108)と、前記サーボフレーム読取信号のゼロクロス検出タイミングを遅延させてデューティ比を増加させる第2遅延手段(114)とを備えたことを特徴とするディスク装置。2. The disk device according to claim 1, wherein the duty adjustment unit includes a first delay unit that delays a reference phase of the master clock to reduce the duty ratio, and a duty cycle of the servo frame read signal. A disk device comprising: a second delay means (114) for delaying a zero-cross detection timing to increase a duty ratio. 請求項記載のディスク装置に於いて、前記前記第1遅延手段(108)は、前記マスタクロックの1周期内で前記基準クロックで決まる所定時間ずつ段階的に遅延させるシフト回路を備え、該シフト回路のいずれか1つのシフト段出力を選択して前記マスタクロックに希望する遅延量を与えることを特徴とするディスク装置。4. The disk drive according to claim 3 , wherein said first delay means (108) includes a shift circuit for delaying stepwise by a predetermined time determined by said reference clock within one cycle of said master clock. A disk device for selecting a shift stage output of any one of the circuits and giving a desired delay amount to the master clock. 請求項載のディスク装置に於いて、前記前記第2遅延手段(114)は、遅延量が決った複数の遅延素子を備え、前記複数の遅延素子を直列に選択接続して前記サーボ情報のリードパルスに希望する遅延量を与えることを特徴とするディスク装置。4. The disk device according to claim 3 , wherein the second delay means includes a plurality of delay elements having a determined delay amount, and selectively connects the plurality of delay elements in series to store the servo information. A disk device for providing a desired amount of delay to a read pulse. 請求項1記載のディスク装置に於いて、更に、
ディスク媒体のサーボ面に、特定シリンダの円周方向に配置した複数のサーボフレームの各々に、位置の位相変化を有するサーボ情報を記録すると共に逆の位相変化を有するサーボ情報を記録したサーボ領域を設け、前記サーボヘッド手段(18)の読出信号とデータヘッド手段(20)の読出信号を切替えて前記ゼロクロス検出手段(112)に入力する切替手段(116)を設け、
前記デューティ測定手段(1)は、前記サーボ面のサーボ情報から得られたデューティパルスのデューティ比を測定し、前記デューティ調整手段(2)は、サーボ面のサーボ情報から得られたデューティパルスのデューティ比を目的シリンダのオントラック状態で50%に保つ調整状態を作り出すことを特徴とするディスク装置。
The disk device according to claim 1, further comprising:
The servo surface of the disk medium, to each of a plurality of servo frames arranged in the circumferential direction of the specific cylinder, a servo area for recording servo information having an inverted phase change records the servo information having a phase change of the position Switching means (116) for switching between a read signal of the servo head means (18) and a read signal of the data head means (20) and inputting the read signal to the zero cross detection means (112) ;
The duty measuring means (1) measures the duty ratio of the duty pulse obtained from the servo information on the servo surface, and the duty adjusting means (2) calculates the duty ratio of the duty pulse obtained from the servo information on the servo surface. A disk device for producing an adjustment state in which a ratio is maintained at 50% in an on-track state of a target cylinder.
請求項1記載のディスク装置に於いて、更に、
電源投入直後の初期化処理の際に、前記サーボヘッド手段(18)を前記サーボ面の任意の目標シリンダ位置へのオントラック状態に相当するデューティパルスを前記積分手段(124)に供給して積分誤差を測定する積分誤差測定手段と、
初期化処理終了後に、前記積分手段(124)から得られた位置信号を前記積分誤差で補正して正しい位置信号を求める積分誤差補正手段と、
を備えたことを特徴とするディスク装置。
The disk device according to claim 1, further comprising:
At the time of initialization processing immediately after power-on, the servo head means (18) supplies a duty pulse corresponding to an on-track state to an arbitrary target cylinder position on the servo surface to the integration means (124) for integration. Integration error measuring means for measuring an error,
After completion of the initialization processing, an integration error correction means for correcting the position signal obtained from the integration means (124) with the integration error to obtain a correct position signal;
A disk device comprising:
請求項記載のディスク装置に於いて、前記積分誤差測定手段は、前記サーボ情報の第1フィルド乃至第4フィールドが全てデューティ比50%となるデューティパルスを発生させるように前記デューティパルス作成手段(120)に対しサーボ情報の擬似的なリードパルスを供給する擬似パルス発生手段を備えたことを特徴とするディスク装置。8. The disk drive according to claim 7 , wherein the integral error measuring means generates the duty pulse such that the first to fourth fields of the servo information all have a duty ratio of 50%. 120) A disk device comprising a pseudo pulse generating means for supplying a pseudo read pulse of servo information to the disk drive. 請求項1記載のディスク装置に於いて、更に、
電源投入直後の初期化処理の際に、前記サーボヘッド手段(18)を前記サーボ面の任意の目標シリンダにオントラックしたと同等なデューティパルスの発生から一方向に1シリンダ移動したと同等なデュティパルスと、逆方向に1シリンダ移動したと同等なデューティパルスの発生に切替えて前記積分手段(124)にそれぞれの位置変化を測定させる測定手段と、
前記測定手段の位置変化に基づき1シリンダ当りの位置変化量をシリンダゲインとして検出するシリンダゲイン検出手段と、
を備えたことを特徴とするディスク装置。
The disk device according to claim 1, further comprising:
At the time of initialization processing immediately after power-on, a duty pulse equivalent to moving one cylinder in one direction from the generation of a duty pulse equivalent to on-tracking the servo head means (18) to an arbitrary target cylinder on the servo surface. Measuring means for switching to the generation of a duty pulse equivalent to moving the cylinder by one cylinder in the opposite direction and causing the integrating means (124) to measure each position change;
Cylinder gain detection means for detecting a position change amount per cylinder as a cylinder gain based on a position change of the measurement means;
A disk device comprising:
請求項記載のディスク装置に於いて、前記測定手段は、前記サーボ情報の第1フィルド乃至第4フィールドで全てデューティ比50%となるデューティパルスを、第1フィルド乃至第4フィールドでデューティ比25%、75%、75%、25%と変化するデューティパルスの発生と第1フィルド乃至第4フィールドでデューティ比75%、25%、25%、75%と変化するデューティパルスの発生を行うように、前記マスタクロック作成手段(120)に対し前記サーボ情報の擬似的なリードパルスを供給する擬似パルス発生手段を備えたことを特徴とするディスク装置。10. The disk device according to claim 9 , wherein the measuring unit outputs a duty pulse having a duty ratio of 50% in all of the first to fourth fields of the servo information and a duty ratio of 25% in the first to fourth fields. %, 75%, 75%, 25% and varying the duty ratio of 75% by generating a first Filled to fourth field duty pulse, 25%, 25%, so as to perform the generation of the duty pulse that varies 75% the disk device according to claim wherein the relative master clock creating means (120) further comprising a pseudo pulse generating means for supplying a pseudo read pulse of the servo information. 請求項1記載のディスク装置に於いて、更に、
サンプリング周期毎に得られたヘッド位置の差に基づシーク時のヘッド移動速度に加速度を加味してヘッド位置を検出する位置予測手段と、
前記プリング周期毎に得られる次のサンプリング時点におけるヘッド位置に基づき、前記マスタクロック作成手段(110)目標シリンダに対応した位相のマスタクロックを選択させるマスタクロック選択手段と、
を備えたことを特徴とするディスク装置。
The disk device according to claim 1, further comprising:
A position prediction means for detecting the head position by adding the acceleration to the head moving speed in a seek operation rather based on the difference between the head position obtained for each sampling period,
A master clock selection means for selecting a master clock phase corresponding to the target cylinder at based on the head position, the master clock creating means (110) at the next sampling time obtained for each of the pulling cycle,
A disk device comprising:
請求項11記載のディスク装置に於いて、前記マスタクロック選択手段は、ヘッド移動速度に応じて前記サーボ領域の第1乃至第4フィールドの各々で目標シリンダを切替えて対応する位相のマスタクロックを選択させることを特徴とするディスク装置。12. The disk drive according to claim 11 , wherein the master clock selecting means switches a target cylinder in each of the first to fourth fields of the servo area according to a head moving speed and selects a master clock having a corresponding phase. A disk device characterized by causing the disk device to: 請求項12記載のディスク装置に於いて、前記マスタクロック選択手段は、ヘッド移動速度の上昇範囲に応じて第1乃至第4フィールドでのシリンダ切替段数と該シリンダ切替え毎の目標シリンダの変化数増加量を決めることを特徴とするディスク装置。In the disk device according to claim 12, wherein the master clock selecting means, the number of changes first to the target cylinder of each switching cylinder switching stages and the cylinder in the fourth field increases with the increase range of the head moving speed A disk device characterized in that the amount is determined . 請求項12記載のディスク装置に於いて、前記マスタクロック選択手段に代え、前記サンプリング周期ごとの移動シリンダ数で定義されるヘッド移動速度がサーボ情報の繰り返しシリンダ数以内の場合、第1乃至第4フィールドで目標シリンダを切替えずに対応する位相のマスタクロックを固定的に選択させる第1マスタクロック選択手段としたことを特徴とするディスク装置。13. The disk drive according to claim 12 , wherein , instead of said master clock selecting means, when the head moving speed defined by the number of moving cylinders per said sampling period is within the number of cylinders in which servo information is repeated, the first to fourth times. A disk device comprising first master clock selecting means for fixedly selecting a master clock of a corresponding phase without switching a target cylinder in a field. 請求項12記載のディスク装置に於いて、サーボ情報の繰り返しシリンダ数が4シリンダの場合、前記マスタクロック選択手段に代え、前記ヘッド移動速度が−4シリンダ乃至+4シリンダの時、第1乃至第4フィールドで目標シリンダを切替えずに中心シリンダとなる目標シリンダに対応する位相のマスタクロックを選択させる第2マスタクロック選択手段としたことを特徴とするディスク装置。13. The disk drive according to claim 12 , wherein when the number of repeating cylinders of the servo information is four, the master clock selecting means is replaced with the first to fourth cylinders when the head moving speed is between -4 and +4 cylinders. A disk device comprising second master clock selecting means for selecting a master clock having a phase corresponding to a target cylinder serving as a central cylinder without switching target cylinders in a field. 請求項12記載のディスク装置に於いて、前記マスタクロック選択手段に代え、前記サンプリング周期の移動シリンダ数で定義されるヘッド移動速度がサーボ情報の繰り返しシリンダ数を越えた場合、第1及び第2フィールドと第3及び第4フィールドとに分けて目標シリンダを2段階に切替えて対応する位相のマスタクロックを選択させる第3マスタクロック選択手段としたことを特徴とするディスク装置。13. The disk drive according to claim 12 , wherein, instead of the master clock selecting means, when the head moving speed defined by the number of moving cylinders in the sampling period exceeds the number of repetitive cylinders of the servo information, A disk device comprising third master clock selecting means for selecting a master clock having a corresponding phase by switching a target cylinder in two stages in a field and third and fourth fields. 請求項16記載のディスク装置に於いて、サーボ情報の繰り返しシリンダ数が4シリンダの場合、前記第3マスタクロック選択手段は、前記ヘッド移動速度が−2シリンダ乃至+6シリンダの時、第1及び第2フィールドで中心シリンダに対し1シリンダ少ない目標シリンダに切替え、さらに第3及び第4フィールドでは中心シリンダに対し1シリンダ多い目標シリンダに切替えて各々対応する位相のマスタクロックを選択させることを特徴とするディスク装置。17. The disk drive according to claim 16 , wherein when the number of repeating cylinders of the servo information is four, the third master clock selecting means selects the first and second cylinders when the head moving speed is between -2 and +6 cylinders. In two fields, the target cylinder is switched to a target cylinder one cylinder less than the center cylinder, and in the third and fourth fields, the target cylinder is switched to a target cylinder one cylinder more than the center cylinder to select a master clock having a corresponding phase. Disk device. 請求項12記載のディスク装置に於いて、前記マスタクロック選択手段に代え、サンプリング周期の移動シリンダ数で定義されるヘッド移動速度がサーボ情報の繰り返しシリンダ数を越えた場合、第1乃至第4フィールドの各々に分けて目標シリンダを複数段階に切替えて対応する位相のマスタクロックを選択させることを特徴とする第4マスタクロック選択手段としたことを特徴とするディスク装置。13. The disk drive according to claim 12 , wherein the master clock selecting means is replaced by a first to fourth field when the head moving speed defined by the number of moving cylinders in the sampling period exceeds the number of repeating cylinders of servo information. And a fourth master clock selecting means for selecting a master clock having a corresponding phase by switching the target cylinder in a plurality of stages for each of the plurality of target cylinders. 請求項18載のディスク装置に於いて、前記位置予測手段は、第1乃至第4フィールドの各々に分けて目標シリンダを1シリンダ単位に複数段階に切替えて対応する位相のマスタクロックを選択させることを特徴とするディスク装置。20. The disk device according to claim 18 , wherein the position predicting means divides the target cylinder into a plurality of stages in units of one cylinder for each of the first to fourth fields, and selects a master clock having a corresponding phase. A disk device characterized by the above-mentioned. 請求項18記載のディスク装置に於いて、サーボ情報の繰り返しシリンダ数が4シリンダの場合、前記位置予測手段は、前記ヘッド移動速度が−1シリンダ乃至+7シリンダの時、第1フィールドで中心シリンダに対し2シリンダ少ない目標シリンダに切替え、第2フィールドで中心シリンダに対し1シリンダ少ない目標シリンダに切替え、第3フィールドで中心シリンダに対し1シリンダ多い目標シリンダに切替え、さらに第4フィールドで中心シリンダに対し2シリンダ多い目標シリンダに切替えて各々対応する位相のマスタクロックを選択させることを特徴とするディスク装置。19. The disk device according to claim 18 , wherein, when the number of repeating cylinders of the servo information is four, the position predicting means sets the center cylinder in the first field when the head moving speed is between -1 and +7 cylinders. On the other hand, switch to the target cylinder that is two cylinders less, switch to the target cylinder one cylinder less than the center cylinder in the second field, switch to the target cylinder one cylinder more than the center cylinder in the third field, and further switch to the target cylinder in the fourth field. A disk device characterized by switching to a target cylinder having two cylinders and selecting a master clock having a corresponding phase. 請求項18記載のディスク装置に於いて、前記位置予測手段は、第1乃至第4フィールドの各々に分けて目標シリンダを複数シリンダ単位に複数段階に切替えて対応する位相のマスタクロックを選択させることを特徴とするディスク装置。20. The disk device according to claim 18 , wherein the position predicting means switches the target cylinder in a plurality of stages in units of a plurality of cylinders for each of the first to fourth fields and selects a master clock having a corresponding phase. A disk device characterized by the above-mentioned. 請求項21記載のディスク装置に於いて、サーボ情報の繰り返しシリンダ数が4シリンダの場合、前記位置予測手段は、前記ヘッド移動速度が+4シリンダ乃至+10シリンダの時、第1フィールドで中心シリンダに対し3シリンダ少ない目標シリンダに切替え、第2フィールドで中心シリンダに対し1シリンダ少ない目標シリンダに切替え、第3フィールドで中心シリンダに対し1シリンダ多い目標シリンダに切替え、さらに第4フィールドで中心シリンダに対し3シリンダ多い目標シリンダに切替えて各々対応する位相のマスタクロックを選択させることを特徴とするディスク装置。 22. The disk device according to claim 21 , wherein when the number of repeating cylinders of the servo information is four, the position predicting means determines whether or not the head movement speed is between +4 and +10 cylinders with respect to the center cylinder in the first field. Switch to a target cylinder that is three cylinders less, switch to a target cylinder one cylinder less than the center cylinder in the second field, switch to a target cylinder one cylinder more than the center cylinder in the third field, and switch three cylinders to the target cylinder in the fourth field. A disk drive characterized by switching to a target cylinder having more cylinders and selecting a master clock having a corresponding phase. 請求項11乃至22記載のディスク装置に於いて、前記マスタクロック切換手段は、ヘッド移動の速度およびヘッド移動の加速度を検出して次のサンプリング時点のヘッド位置を予測することを特徴とするディスク装置。In the disk apparatus of claims 11 to 22, wherein the master clock switching means, the disk apparatus characterized by detecting the speed and acceleration of the head movement of the head movement predicting the head position of the next sampling time point . 請求項11乃至22記載のディスク装置に於いて、前記マスタクロック切換手段は、ヘッド駆動電流に基づいてヘッド加速度に依存した移動シリンダ数を現在位置に加算して予測位置を算出することを特徴とするディスク装置。In the disk apparatus of claims 11 to 22, wherein the master clock switching means, and calculating means calculates the predicted position is added to the current position of the number of mobile cylinders dependent on the head acceleration based on the head drive current Disk device to be used. 請求項1記載のディスク装置に於いて、更に、
前記サーボ面と一体回転するディスク媒体のデータ面と、
前記ディスク媒体の半径方向に前記サーボヘッド手段(18)と一体に移動して前記データ面の記録情報を読み出すデータヘッド手段(20)と、
前記データ面の特定シリンダの円周方向に配置した複数のサーボフレームの各々に、位置の位相変化を有するサーボ情報を記録すると共に逆の位相変化を有するサーボ情報を記録してサーボ領域を形成するデータ面サーボ情報書込手段と、
を設けたことを特徴とするディスク装置。
The disk device according to claim 1, further comprising:
A data surface of a disk medium that rotates integrally with the servo surface;
Data head means (20) for reading the recorded information on the data surface by moving integrally with the servo head means (18) in the radial direction of the disk medium;
On each of a plurality of servo frames arranged in the circumferential direction of a specific cylinder on the data surface, servo information having a phase change in position and servo information having a reverse phase change are recorded to form a servo area. Data surface servo information writing means;
A disk device comprising:
請求項25記載のディスク装置に於いて、更に、前記データ面サーボ情報書込手段は、前記データ面のサーボ領域を、4フィールドに分割し、その内の第1及び第4フィールド(EVEN1,2)に位置の位相変化を有するサーボ情報を記録すると共に第2及び第3フィールド(ODD1,2) に逆の位相変化を有するサーボ情報を記録したことを特徴とするディスク装置。26. The disk device according to claim 25 , wherein said data surface servo information writing means divides the servo area of the data surface into four fields, and divides the first and fourth fields (EVEN1, 2). ), Servo information having a phase change in position is recorded, and servo information having an opposite phase change is recorded in the second and third fields (ODD1, 2). 請求項26記載のディスク装置に於いて、前記サーボ面に記録したサーボ情報のシリンダ繰り返し数をNとした場合、前記データ面サーボ情報書込手段は、
基準クロックを1/Nに分周し、且つ前記基準クロックに対し0.25N周期分ずつ位相を異ならせた4N種類の書込パルスを発生し、該書込パルスの中から書込シリンダで特定される所定の位相の書込パルスを選択して前記データ面のサーボ領域にサーボ情報として書込ませることを特徴とするディスク装置。
27. The disk device according to claim 26 , wherein when the number of cylinder repetitions of the servo information recorded on the servo surface is N, the data surface servo information writing unit includes:
The reference clock is frequency-divided by 1 / N, and 4N kinds of write pulses whose phases are different from each other by 0.25 N cycles are generated. A disk device wherein a specified write pulse having a predetermined phase is selected and written as servo information in a servo area on the data surface.
請求項26記載のディスク装置に於いて、前記サーボ面に記録したサーボ情報のシリンダ繰り返し数をNとした場合、前記データ面サーボ情報書込手段は、前記基準クロック発生手段の基準クロックの立上がりに同期した2N位相分の偶数位相番号をもつ書込パルスを発生すると共に、基準クロックの立下がりに同期した残り2N位相分の奇数位相番号をもつ書込パルスを発生することを特徴とするディスク装置。27. The disk device according to claim 26 , wherein when the number of cylinder repetitions of the servo information recorded on the servo surface is N, the data surface servo information writing unit starts at the rising edge of the reference clock of the reference clock generation unit. A disk drive for generating a write pulse having an even-numbered phase number corresponding to 2N phases and generating a write pulse having an odd-numbered phase number corresponding to the remaining 2N phases synchronized with the falling edge of the reference clock; . 請求項28記載のディスク装置に於いて、前記サーボ面に記録したサーボ情報のシリンダ繰り返し数を4シリンダとした場合、前記データ面サーボ情報書込手段は、基準クロックを1/4に分周し、且つ基準クロックの立上がりに同期して8位相分の書込パルスを発生すると共に、基準クロックの立下がりに同期して残り8位相分の書込パルスを発生することを特徴とするディスク装置。29. The disk device according to claim 28 , wherein when the number of cylinder repetitions of the servo information recorded on the servo surface is four cylinders, the data surface servo information writing means divides the frequency of the reference clock by 1 /. A disk drive for generating write pulses for eight phases in synchronization with the rise of the reference clock, and generating write pulses for the remaining eight phases in synchronization with the fall of the reference clock. 請求項26記載のディスク装置に於いて、前記データ面サーボ情報書込手段は、前記データ面にサーボ面のサーボ情報と同一シリンダピッチでサーボ情報を記録し、且つ、第1と第4フィールドのサーボ情報と第2と第3フィールドの位相情報の各々を、所定シリンダピッチだけずらして書込むことを特徴とするディスク装置。27. The disk device according to claim 26 , wherein the data surface servo information writing means records servo information on the data surface at the same cylinder pitch as the servo information on the servo surface, and writes the servo information of the first and fourth fields. A disk device for writing servo information and phase information of the second and third fields with a shift of a predetermined cylinder pitch. 請求項30記載のディスク装置に於いて、前記サーボ面に0.5シリンダピッチでサーボ情報を記録している場合、前記データ面サーボ情報書込手段は、前記データ面にサーボ面と同じ0.5シリンダピッチでサーボ情報を書込み、且つ、第1フィールドと第4フィールドのサーボ情報及び第2フィールドと第3フィールドの位相情報の各々を、0.25シリンダピッチだけずらして書込むことを特徴とするディスク装置。31. The disk device according to claim 30 , wherein, when servo information is recorded on the servo surface at a 0.5 cylinder pitch, the data surface servo information writing means includes the same data as the servo surface on the data surface. The servo information is written at a pitch of 5 cylinders, and the servo information of the first and fourth fields and the phase information of the second and third fields are written with a shift of 0.25 cylinder pitch. Disk device to be used. 請求項26記載のディスク装置に於いて、前記データ面サーボ情報書込手段は、書込み目標シリンダを中心とした所定オフトラック領域にサーボ情報を書込むことを特徴とするディスク装置。27. The disk drive according to claim 26 , wherein said data surface servo information writing means writes servo information in a predetermined off-track area centered on a write target cylinder. 請求項26記載のディスク装置に於いて、前記データ面サーボ情報書込手段は、前記データ面のユーザ領域を外れた外周シリンダにデータ面のオフトラック測定に使用するサーボ情報を書込むことを特徴とするディスク装置。27. The disk device according to claim 26 , wherein said data surface servo information writing means writes servo information used for off-track measurement of a data surface to an outer peripheral cylinder outside a user area of said data surface. Disk device. 請求項26記載のディスク装置に於いて、前記データ面サーボ情報書込手段は、前記データ面のユーザ領域を外れた外周シリンダ及び内周シリンダの各々に、ヘッド駆動機構のヨー角オフセットの測定に使用するサーボ情報を書込むことを特徴とするディスク装置。27. The disk device according to claim 26 , wherein the data surface servo information writing means is configured to measure a yaw angle offset of a head drive mechanism for each of an outer cylinder and an inner cylinder that are out of a user area of the data surface. A disk device for writing servo information to be used. 請求項34記載のディスク装置に於いて、
電源投入直後の初期化処理の際に、ライトヘッドとリードヘッドを一体に備えたデータヘッド手段(20)を、前記サーボ面のサーボ情報に基づいて前記データ面の外周シリンダ及び内周シリンダの各々に位置決めしてヘッドアームの回動に伴う前記リードヘッドのヨー角オフセットを測定するヨー角オフセット測定手段と、
前記ヨー角オフセット測定手段で測定した内周と外周の各ヨー角オフセットの補間計算により各シリンダ位置でのヨー角オフセットを求め、シリンダアドレスをインデックスとした補正テーブルを作成するテーブル作成手段と、
を備えたことを特徴とするディスク装置。
The disk device according to claim 34 ,
At the time of initialization immediately after power-on, the data head means (20) integrally provided with a write head and a read head is moved to each of the outer cylinder and the inner cylinder of the data surface based on the servo information of the servo surface. A yaw angle offset measuring means for measuring the yaw angle offset of the read head associated with the rotation of the head arm by positioning the head arm;
Table creation means for obtaining a yaw angle offset at each cylinder position by interpolation calculation of each yaw angle offset of the inner circumference and the outer circumference measured by the yaw angle offset measurement means, and creating a correction table using a cylinder address as an index,
A disk device comprising:
請求項35記載のディスク装置に於いて、前記補正テーブル作成手段は、所定のシリンダ数単位にヨー角オフセットを格納した補正テーブルを作成することを特徴とするディスク装置。36. The disk device according to claim 35 , wherein said correction table creating means creates a correction table storing a yaw angle offset in units of a predetermined number of cylinders. 請求項35記載のディスク装置に於いて、更に、前記データ面のリード時に、前記補正テーブルのヨー角オフセットを読出してヘッド位置を補正するヨー角オフセット補正手段を設けたことを特徴とするディスク装置。36. The disk device according to claim 35 , further comprising: a yaw angle offset correction unit that reads a yaw angle offset of the correction table and corrects a head position when reading the data surface. . 請求項37記載のディスク装置に於いて、前記ヨー角オフセット補正手段は、データ面のリードエラー発生時にヨー角オフセットを補正してリトライ動作させることを特徴とするディスク装置。38. The disk device according to claim 37 , wherein the yaw angle offset correction means corrects the yaw angle offset when a data surface read error occurs and performs a retry operation. 請求項1記載のディスク装置に於いて、
テータ面のユーザ領域を外れた特定シリンダに、サーボ情報を使用してデータを書込むデータ書込手段と、
前記データ書込手段で書込まれたサーボ情報を読出してデータを復元するデータ読出手段と、
を設けたことを特徴とするディスク装置。
In the disk device according to claim 1,
Data writing means for writing data using servo information to a specific cylinder outside the user area on the data surface;
Data reading means for reading servo information written by the data writing means and restoring data;
A disk device comprising:
請求項39記載のディスク装置に於いて、前記データ書込手段は、書込データビット0,1に対応して第1及び第4フィールドのデューティ比と第2及び第3フィールドのデューティ比の異なるデューティパルスを使用してサーボ情報を書込むことを特徴とするディスク装置。40. The disk device according to claim 39 , wherein said data writing means has different duty ratios between the first and fourth fields and the second and third fields corresponding to write data bits 0 and 1. A disk device for writing servo information using a duty pulse. 請求項40記載のディスク装置に於いて、
前記データ書込手段は、第1乃至第4フィールドのデューティ比が25%、75%、75%、25%のデューティパルスと、第1乃至第4フィールドのデューティ比が75%、25%、25%、75%のデューティパルスの2種類の何れか一方を使用して書込データビット0,1に対応するサーボ情報を書込むことを特徴とするディスク装置。
41. The disk device according to claim 40 ,
The data writing means includes a duty pulse having a duty ratio of 25%, 75%, 75%, 25% for the first to fourth fields, and a duty pulse having a duty ratio of 75%, 25%, 25% for the first to fourth fields. A disk device for writing servo information corresponding to write data bits 0 and 1 using one of two types of duty pulses of% and 75%.
請求項39記載のディスク装置に於いて、前記データ読出手段は、前記データ面のサーボ情報の読取信号を前記マスタクロック作成手段(120)に供給してデューティパルスを発生し、更に前記積分手段(120)でデューティパルスを積分して得た信号からデータビット0又は1を復元することを特徴とするディスク装置。40. The disk device according to claim 39 , wherein the data reading means supplies a read signal of the servo information on the data surface to the master clock generating means (120) to generate a duty pulse, and further comprises the integration means ( 120) A disk device for restoring data bit 0 or 1 from a signal obtained by integrating a duty pulse in step 120). 請求項1記載のディスク装置に於いて、更に、
サーボ制御時のヘッド駆動データをアナログ信号に変換するDA変換手段と、前記DA変換手段のセンタ値の変換中心値を設定する参照電圧を発生する参照電圧発生手段と、
前記参照電圧に対する前記DA変換手段の変換信号の極性と大きさに応じてヘッド駆動手段に駆動電流を供給するドライブ手段と、
電源投入直後の初期化処理の際に、前記ヘッド駆動データをセンタ値から変化させてDA変換信号が前記参照電圧に一致するまでの誤差を求めるセンタ誤差測定手段と、
前記初期化処理後に、前記DA変換手段に対するヘッド駆動データを前記センサ誤差を除去するように補正するセンタ誤差補正手段と、
を設けたこを特徴とするディスク装置。
The disk device according to claim 1, further comprising:
DA conversion means for converting head drive data during servo control to an analog signal, reference voltage generation means for generating a reference voltage for setting a conversion center value of a center value of the DA conversion means,
A drive unit that supplies a drive current to a head drive unit according to the polarity and magnitude of a conversion signal of the DA conversion unit with respect to the reference voltage;
A center error measuring unit that changes the head drive data from a center value to obtain an error until a DA conversion signal matches the reference voltage during an initialization process immediately after power-on;
A center error correction unit that corrects the head drive data for the DA conversion unit so as to remove the sensor error after the initialization process;
A disk device comprising:
請求項1記載のディスク装置に於いて、更に、
シーク動作でコアース制御からファイン制御に切替えるまでのコアース時間を、速度制御に使用する目標速度パターンの加減速を決めるゲインを調整値として可変しながら測定するコアース時間測定手段と、
シーク動作でフアイン制御に切替えてからオントラックするまでの位置誤差の絶対積分値を、速度制御に使用する目標速度パターンの加減速を決めるゲインを調整値として可変しながら測定する積分測定手段と、
前記測定手段で得られたコアス時間と位置誤差の絶対積分値の和を評価関数として最小値となる調整値を最適値として検出してサーボ系を自動調整する調整手段と、
を備えたことを特徴とするディスク装置。
The disk device according to claim 1, further comprising:
Coarse time measuring means for measuring coarse time until switching from coarse control to fine control in seek operation while varying a gain for determining acceleration / deceleration of a target speed pattern used for speed control as an adjustment value;
Integral measuring means for measuring an absolute integral value of a position error from switching to fine control in a seek operation to on-track while varying a gain for determining acceleration / deceleration of a target speed pattern used for speed control as an adjustment value;
Adjustment means for automatically adjusting the servo system by detecting the sum of the absolute integral values of the Coass time and the position error obtained by each of the measurement means as the evaluation function and the adjustment value serving as the minimum value as the optimum value,
A disk device comprising:
請求項1記載のディスク装置に於いて、更に、
イレーズ時にオントラック状態を判定するオントラック・スライス値を、リード及びライト時のオントラック・スライス値に対し拡大した値に変更する手段を設けたことを特徴とするディスク装置。
The disk device according to claim 1, further comprising:
A disk device comprising means for changing an on-track slice value for judging an on-track state at the time of erasing to a value enlarged from the on-track slice value at the time of reading and writing.
請求項1記載のディスク装置に於いて、前記マーカー領域とサーボ領域の間にインデックス情報とカードバンド情報を同時に複数組記録したインデックス・ガードバンド領域を設け、前記複数組のインデック情報とカードバンド情報の読取結果の多数決により各情報を検出する検出手段を設けたことを特徴とするディスク装置。2. The disk device according to claim 1, wherein an index guard band area in which a plurality of sets of index information and card band information are simultaneously recorded is provided between the marker area and the servo area, and the plurality of sets of index information and card band information are provided. And a detecting means for detecting each information based on a majority decision of the read result.
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