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WO1994027287A1 - Disk device - Google Patents

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Publication number
WO1994027287A1
WO1994027287A1 PCT/JP1994/000793 JP9400793W WO9427287A1 WO 1994027287 A1 WO1994027287 A1 WO 1994027287A1 JP 9400793 W JP9400793 W JP 9400793W WO 9427287 A1 WO9427287 A1 WO 9427287A1
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WO
WIPO (PCT)
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clock
mark
disk device
disk
marks
Prior art date
Application number
PCT/JP1994/000793
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Shoji Tanaka
Toru Takeda
Original Assignee
Sony Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corporation filed Critical Sony Corporation
Priority to DE69426226T priority Critical patent/DE69426226T2/de
Priority to JP52299594A priority patent/JP3541386B2/ja
Priority to EP94914628A priority patent/EP0652548B1/en
Priority to US08/356,176 priority patent/US5680267A/en
Priority to KR1019940704077A priority patent/KR0156280B1/ko
Publication of WO1994027287A1 publication Critical patent/WO1994027287A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/012—Recording on, or reproducing or erasing from, magnetic disks
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B27/00—Editing; Indexing; Addressing; Timing or synchronising; Monitoring; Measuring tape travel
    • G11B27/10—Indexing; Addressing; Timing or synchronising; Measuring tape travel
    • G11B27/19—Indexing; Addressing; Timing or synchronising; Measuring tape travel by using information detectable on the record carrier
    • G11B27/28—Indexing; Addressing; Timing or synchronising; Measuring tape travel by using information detectable on the record carrier by using information signals recorded by the same method as the main recording
    • G11B27/30—Indexing; Addressing; Timing or synchronising; Measuring tape travel by using information detectable on the record carrier by using information signals recorded by the same method as the main recording on the same track as the main recording
    • G11B27/3027—Indexing; Addressing; Timing or synchronising; Measuring tape travel by using information detectable on the record carrier by using information signals recorded by the same method as the main recording on the same track as the main recording used signal is digitally coded
    • G—PHYSICS
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10—Digital recording or reproducing
    • G—PHYSICS
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10—Digital recording or reproducing
    • G11B20/12—Formatting, e.g. arrangement of data block or words on the record carriers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10—Digital recording or reproducing
    • G11B20/14—Digital recording or reproducing using self-clocking codes
    • G11B20/1403—Digital recording or reproducing using self-clocking codes characterised by the use of two levels
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B2220/00—Record carriers by type
    • G11B2220/20—Disc-shaped record carriers

Definitions

  • the present invention relates to a disk device, and is suitably applied to, for example, a disk device.
  • Background art
  • the data recording area (hereinafter referred to as “track”) arranged concentrically with the center of the disk is divided into multiple blocks (hereinafter referred to as “sectors”), and the data is divided into these sectors. And recorded.
  • a sector servo method has been adopted as a servo method used when reading data from these sectors.
  • a servo header is detected asynchronously from each sector and the PLL (Phase Locked-Loop) output is locked using a synchronous (SYNC) pattern or the like.
  • PLL Phase Locked-Loop
  • Various timings are performed based on the PLL output. It creates a signal. Therefore, as shown in Fig. 1, a gap region of a predetermined length (redundant signal region, etc.) was required before the surpo zone.
  • this sector servo method can control the position and time near the head of the sector relatively accurately, while it can control the position and time near the rear end of the sector (points in the figure).
  • P l, P 2 the control of P l, P 2
  • the sector servo method generates a synchronization signal in units of 10 sectors per revolution, and cannot follow time axis fluctuations such as disk rotation fluctuations. could not be obtained with high accuracy.
  • the present invention has been made in view of the above points, and proposes an risk device that can specify an angular position on a track with high accuracy without increasing the occupied area of servo information. Things.
  • a rotary drive means for rotating a disk-shaped recording medium (2) in which a plurality of clock marks (CM) are formed at regular intervals along a recording track.
  • Recording / reproducing means (3) for recording and / or reproducing desired data on / from a disc-shaped recording medium (2); and a deterministic periodicity based on a reproduced signal (S2) reproduced by the recording / reproducing means (3).
  • S2 reproduced signal
  • CM clock interpolating means
  • PLL clock interpolation clock
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional sector structure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the asynchronous sector servo method.
  • 3 (A) to 3 (D3) are schematic diagrams showing a data structure formed on the disc-shaped recording medium of the present invention.
  • 4 (A) to 4 (C) are schematic diagrams for explaining a hierarchical data structure in a servo pattern zone.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the arrangement of the segments that constitute the sex.
  • Figure 6 is a chart showing the dimensions of the elements that make up the clock mark.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a method of magnetizing a disk-shaped recording medium.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of a disk device.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the prediction gate generation circuit.
  • Figures 10 ( ⁇ ) to (G) are timing charts used to explain the detection timings of the PLL output, the ⁇ -mark, the frame synchronization mark, and the home index mark.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the PLL circuit.
  • FIG. 12 is a chart for explaining the operation sequence of the PLL circuit. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the magnetic disk used in this embodiment has a large number of magnetic marks formed on the disk in advance. Then, after driving the disk, a clock mark that appears with a deterministic periodicity is locked to the PLL clock of the PLL circuit to form a high-accuracy synchronous system.
  • this servo method is referred to as a sampled servo method.
  • this magnetic disk is stored in PER ⁇ ( T / JP94 / 00793
  • the clock marks are provided at regular intervals and are not provided in the data area.
  • the clock component in this area is generated by the PLL circuit operating in synchronization with the clock mark. Generate.
  • the PLL clock output from the PLL circuit is generated based on the deterministically formed periodic clock, it can be generated from an asynchronously provided clock pattern or a self clock. Unlike the case of generating from a code sequence, a high-precision code is obtained. In this way, by synchronizing the PLL clock with the phase of the clock mark precisely formed on the track of the magnetic disk in advance, any position coordinates on the disk can be accurately determined. can do.
  • This timing gate circuit 5B is a PLL clock output from the PLL circuit 5C.
  • the clock is designed to operate as a reference clock, and the timing of appearance of the clock mark, frame synchronization mark, and home index mark is predicted based on the PLL clock. To generate a timing gate signal.
  • the clock mark detection circuit 5B2 receives the reproduction signal S1 corresponding to the clock mark while the pulse of the timing gate signal S5 is rising, and outputs this signal to the gated clock signal ( It is output as Fig. 10 (E)).
  • the gated clock signal It is output as Fig. 10 (E)
  • few click marks CM are found during the period when the PLL clock is not synchronized with the click mark CM.
  • the clock mark is collectively formed as an emboss mark in advance.
  • the present invention is not limited to this, and may not necessarily be recorded as an emboss mark. Magnetic recording may be performed.
  • one track is set to 60 segments, and one sector is set to 14 segments, and further, one segment is set. Has been described as having a clock length of 200, but the present invention is not limited to this, and each value may take another numerical value.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)

Description

明 細 書 発明の名称
ディ スク装置 技術分野
本発明はディ スク装置に関し、 例えば ドディ スク装置に適用して好適 なものである。 背景技術
ハー ドディ スクではディ スクの中心に対して同心円上に並ぶデータ記録領 域 （以下、 ト ラック という） を複数のブロ ック （以下、 セクタ という） に分 割し、 このセク タ にデータを分割して記録している。 従来、 ハ一ドディスク 装置ではこれらセクタからデータを読み出す際に用いるサ一ボ方式と してセ ク タサーボ方式が採用されている。
このサーボ方式は各セクタから非同期にサーボヘッダを検出し、 同期 （ S Y N C ) パターン等を用いて P L L ( Phase Locked - Loop)出力をロ ック させ るもので、 P L L出力を基準に各種タィ ミ ング信号を作り出すものである。 従って図 1 に示すよう にサーポゾ一ンの前に所定長のギャップ領域 （冗長 な信号領域等） が必要であった。
と ころがこのセク タ サーボ方式は、 図 2 に示すよう に、 セク タの先頭付近 における位置や時間は比較的正確に制御することができ る一方、 セク タの後 端付近 （図中の点 P l 、 P 2 ) の制御が不正確にな り易い問題があった。 すなわちセクタサーボ方式は 1 周数 1 0個のセクタを単位と して同期信号 を発生するためディ スクの回転変動等の時間軸変動に追従できず 1 周数万個 にも及ぶビッ ト単位の位置を髙精度に求めることができなかった。
これを解決するにはサーボ情報を与える領域を増やすことが考えられるが セク タサ一ボ方式はセクタ ごとにサーボ情報を書き込む方式のため書き込み 精度の点からも ト ラック密度の向上が難しい。 このためやはりディ スク面上 の位置を高精度に確定することができなかった。 発明の開示
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、 サ一ボ情報の占有面積を上 げることな く 高精度に ト ラック上の角度位置を特定できる イ スク装置を提 案しょう とするものである。
かかる課題を解決するため本発明においては、 予め記録.ト ラックに沿って 複数のク ロ ックマーク （C M) が一定間隔置きに形成されているディスク状 記録媒体 （ 2 ) を回転駆動する回転駆動手段と、 ディ スク状記録媒体 （ 2 ) に所望のデータを記録及び又は再生する記録再生手段 （ 3 ) と、 記録再生手 段 （ 3 ) によって再生された再生信号 （ S 2 ) から確定的周期性をもって現 れる複数のク ロ ックマーク （C M) を検出すると共に、 当該複数のク ロ ック マーク （ C M) から抽出されるク ロ ック成分に基づいて複数のク ロ ックマ ー ク （C M) 間の時間軸を細分する補間ク ック （ P L Lク ロ ック） を生成す るク ック補間手段 （ 5 B、 5 C) とを設けるよう にする。
予めディ スク状記録媒体の ト ラック に沿って一定間隔置きに形成されてい る複数のク ロ ックマーク C Mからク πック成分を抽出し、 ク ロ ックマーク （ C M) 間を細分する補間ク ロ ック （P L Lク ロ ック） を生成する。 このよう に再生符号に含まれるセルフク ックではな く確定的周期性を有する物理的 に形成されたク ロ ックマーク （CM) を基にク ロック成分を抽出し、 これを 基に補間ク ロ ック （P L Lク ロ ック） を生成することにより高精度の補間ク ロ ック （ P L Lク ロ ック） を得ることができ る。 この結果、 ディ スク状記録 媒体 2上における絶対座標位置も精度良く確定することができる。 図面の簡単な説明 図 1 は従来のセク タ構造を示す略線図である。
図 2は非同期セク タサーボ方式の説明に供する略線図である。
図 3 (A) 〜 （D 3 ) は本発明のディ スク状記録媒体に形成されるデータ 構造を示す略線図である。
図 4 (A) 〜 （C) はサ一ボパターンゾーンにおける階層的なデ一タ構造 の説明に供する略線図である。
図 5はセククを構成するセグメ ン トの配列の説明に供する略線図である。 図 6 はク ロ 'クマークを形成する諸要素の寸法を示す図表である。
図 7 はディ スク状記録媒体に対する着磁方法の説明に供する略線図である t 図 8 はディ スク装置の一実施例を示すブ口 ック図である。
図 9 は予測ゲー ト生成回路部の構成を示すブロ ック図である。
図 1 0 (Α) 〜 （ G) は P L L出力、 ク π ックマ一ク、 フ レーム同期マ一 ク及びホームィ ンデック スマークの検出タイ ミ ングの説明に供するタイ ミ ン グチャー トである。
図 1 1 は P L L回路の構成を示すブロ ック図である。
図 1 2は P L L回路の動作シ一ケンスの説明に供する図表である。 発明を実施するための最良の形態
以下図面について、 本発明の一実施例を詳述する。
( 1 ) ディ スク状記録媒体
この実施例で用いる磁気ディ スク は予め多数のク 口 ックマ一 'クをディ スク 上に一括形成しているものとする。 そしてディ スク駆動後、 確定的周期性を もって現れるク ロ ックマークに P L L回路の P L Lク ロ ックをロ ック させる ことにより高精度の同期系を構成するよう になされている。 以下、 このサ一 ボ方式をサンプルドサーボ方式という。 またこの磁気ディ スクを P E R Μ ( T/JP94/00793
Pre Embossed Ri gi d Magnet i c ) ディ スク という。
ところでク ロ ックマーク は一定間隔づっ離して設けられており、 データ領 域中には設けられていないのでこの領域中におけるク α ック成分はク 口 ック マーク に同期して動作する P L L回路によって生成する。 このとき P L L回 路から出力される P L Lク ック は確定的に形成された周期性ク ロ ックを基 に生成されるので非同期に設けられているク ロ ックパターンから生成する場 合やセルフク 口 ック符号列から生成する場合と異な り、 高精度なものが得ら れる。 このよう に予め磁気ディ スクの ト ラック上に精密に形成されているク ロ ックマークの位相に P L Lク ロ ッグ'を同期させることによ りディ スク上に おける任意の位置座標を正確に確定することができ る。
( 1 — 1 ) フォーマッ ト ，
ところで磁気ディ スク に対応した P L Lク ロックがあつたと しても、 それ だけでは磁気ディ スク上における絶対座標を確定することはできない。 絶対 座標を決めるためには一回転に一回現れる基準位置を確定する必要がある。
このため磁気ディ スク上にデータやク ロ ックマークに現れ難い特殊マーク をホームイ ンデックスマーク と して物理的に形成又は書き込むよう になされ ている。
また P L Lク ロ ックのロ ッグ状態がはずれた場合にも短時間で口 ック状態 を回復できるよう にホームィ ンデックスマーク よ り も出現頻度の高いフ レー ム同期マークを用意している。
以下、 この構造を磁気ディ スクのデータ構造を基に説明する。
( 1 一 1 — 1 ) 物理的なディ スク構造
まず磁気ディ ス ク に予め用意する物理的なデータ構造を図 3 を用いて説明 する。 磁気ディ スク は、 磁気ディ スクの中心に対して同心円上に並ぶ複数の ト ラ ック .と （図 3 ( A ) ) 、 ト ラックを構成する複数のセク タ と （図 3 ( B ) ) セクタを構成する複数のサブブロ ック （以下、 これをセグメ ン ト という） と の 3階層構造でなる （図 3 ( C ) ) 。
このう ちセグメ ン トがサ一ボフォーマッ ト上における最小単位となる。 1 セグメ ン ト はサーボパターンゾーン （ア ド レスパター ン、 ク ロ ックマーク及 びファイ ンパターン） とデータゾ'—ンとによって構成されている （図 3 ( D 1 ) 〜 （ D 3 ) ) 。 各セグメ ン ト は P L L ク ロ ック （ク ロ ックマークから生 成される最小のク ロ ックであり、 データのビッ ト レー トで与えられる） の 2 0 0個分の長さでなる。 そして 1 セクタ はこのセグメ ン トを 1 4個集めるこ とによ り構成される。 さ らに 1 ト ラックはセク タが 6 0個集まって構成され る。 従って 1 ト ラック （ 1 回転） は 8 4 0 ( = 1 4 X 6 0 ) 個のセグメ ン ト から構成されている。
このよう に 8 4 0個のセグメ ン トのそれぞれに記録されているク ロ ックマ ークを検出することにより磁気ディ スクの角度座標の格子点を与えることが でき る。 すなわちク ロ ックマーク に P L Lク ックを同期させることによつ て仮想口一タ リ ーェンコ一ダを構成する。 ところでこの実施例において用い るセクタ及びセグメ ン ト という呼称は物理的に形成されたマーク のフォーマ ッ トのことであり、 データを書き込む場合の論理セクタ とは必ずしも一致し ていない。
またこの実施例の場合、 サーボパターンゾーンを構成するァ ド レスパター ンもファイ ンパターンもク ロ ックマーク と同様に製造時に一括形成されてい るものとする。 ( 1 - 1 - 2 ) サーボパターンゾーンの構造
このような物理フォーマツ ト によって形成された磁気ディスクの絶対座標 は次のよう に磁気ディ スク上に用意されているサーボパターンによって特定 でき る。
1 ト ラック （ 1 周） に付き 6 0個現れるセクタの開始位置はそれぞれ各セ ク タを構成する先頭セグメ ン ト に記録されているサーボパタ一ンゾ一ンの特 殊パタ ーンによって検出する こ とができ るよう になされている。
こ の特殊パター ンには 1 回転に 1 回だけ現れるホームィ ンデッ ク ス マ一ク と、 1 回転に 5 9回現れるフ レーム同期マーク とがある。
まずホームィ ンデックスマークが設けられているセク タの先頭セグメ ン ト について説明する。 このセグメ ン ト はホームイ ンデック スセグメ ン ト と呼ば れ、 図 4 ( A ) に示すデータ構造を有する。 具体的なパター ン例は図 3 ( D 1 ) である。 このホームイ ンデック スセグメ ン ト のア ド レスパタ ーンにはホ ームィ ンデッタ スマーク とァ ド レスマークが書き込まれている。 このマーク によって ト ラ ック上の基準位置と ト ラ ック番号を確認でき る。
—方、 フ レーム同期マークが設けられているセク タ の先頭セグメ ン ト はフ レーム同期セグメ ン ト と呼ばれ、 図 4 ( B ) に示すデータ構造を有している, 具体的なパタ ーン例は図 3 ( D 2 ) である。 このフ レーム同期セグメ ン ト に はァ ド レスパタ ー ンと してフ レーム同期マーク とァ ド レス マーク とが書き込 まれている。 これらのマークによって各セクタの開始位置と ト ラック番号を 確認でき るよう になされている。
これらホームィ ンデッ ク スセグメ ン ト及びフ レーム同期セグメ ン ト をま と めてヘッダーセグメ ン ト と呼ぶ。
因にその他のセグメ ン ト はプレイ ンセグメ ン ト と呼ばれ、 ヘッダセグメ ン ト と区別する。 これらプレイ セグメ ン ト はホ一ムィ ンデック スセグメ ン ト に 続く 1 3個のセグメ ン ト及び各フ レーム同期セグメ ン ト に続く ·1 3個のセグ メ ン ト である。 すなわち各セク タ は 1 個のヘッダセグメ ン ト と 1 3個のプレ イ ンセグメ ン トでなるという ことができる。
各プレイ ンセグメ ン ト のデータ構造を図 4 ( C ) に示す。 また具体的なパ ターン例を図 3 ( D 3 ) に示す。 このプレイ ンセグメ ン ト にはア ド レスバタ ーンと してァ ド レスコ 一 ドが書き込まれており、 ト ラック番号が確認でき る よう になされている。
この関係で物理的なセグメ ン トが形成された磁気ディ ス ク上の 1 ト ラック の一部を表すと図 4 に示すよう になる。
因に P L Lク ロ ック を同期させるためにはサーボパターンゾーンを構成す るパターンのうちク ロ ックマーク C Mのみを利用し、 座標を特定するのにァ ドレスバタ ーンを用いる。 また磁気ディ スク装置に適用した場合のみァ ドレ スパターンやファイ ンパターンを別の目的で利用することがある。
( 1 - 1 - 2 - 1 ) 各マ一ク の機能
前項で説明したよう にサーボバタ一ンゾーンは複数のパタ一ンの組み合わ せによって構成される。 ここでは各パターンの機能を既に説明した事項も含 めて詳述する。
まずホームィ ンデック スマーク についてであるが、 このマーク は ト ラ ック の基準位置を決定するための信号である。 すなわち I 周 6 0個のセクタのう ち第 0番目のセク タを確定し、 ト ラ ックの始ま り （R— e座標原点） を示す , こ こで Rは半径方向を示し、 （9 は角度座標を示す。 ブレイ ンセグメ ン ト には 設けられていない。
一方、 フ レーム同期マーク は各セクタの開始位置を示す信号である。 第 し 第 2、 ……第 5 9番目のセクタ における先頭セグメ ン トを表示する。 また磁 気ディ スクの起動時において P L Lク ロ ックをロ ック させる際にク ロ ックマ ーク を発見するための目印と して働く 。 この場合にのみホームィ ンデック ス マーク も同じ働きをする。 プレイ ンセグメ ン ト には設けられていない。
これら 2種類のマーク と共にァ ドレスバタ一ンを構成するァ ドレスマーク は粗ア ド レス情報 （ ト ラ ック番号） を得るためのマークであり、 全セグメ ン ト に設けられている。 このデータの表示には 1 8 ビッ トの絶対グレイ コ一ド が用いられる。 またク ロ ックマーク C Mは磁気ディ スクの回転位相と共に座標情報を回路 系に知らせるマークである。 全セグメ ン ト に 1 個ずつ入っている。 試作した 磁気ディ スクでは 1 P L Lク ロ ック長を割当ててある。
さ らにフアイ ンパターンは 1 ト ラック以内の位置情報を得るための信号で X 、 Y、 A 、 Bの 4つのマークからなる （図 3 ( D 1 ) 〜 ( D 3 ) ) 。 全セ グメ ン 卜 に設けられている。 これらのパターンはそれぞれ 1 P L Lク ロ ック に付き一個の島と して形成されている。 半径方向の長さは ト ラック ピッチに 等し く 、 配列はセク タ一サーボ方式で用いられる 4相千鳥パターンである。
( 1 - 1 - 3 ) 試作例
試作した磁気ディ スクではガラス基板上にエッチ ングによって必要な凹凸 を形成し、 その後、 ディ ス ク全体に磁性膜をスパッタするこ と によって作成 した。 因に各マーク部は凸形状に形成し、 その他の部分 （海に'相当する部分 ) を凹形状に形成した。 形成したディ スクの諸寸法を図 6 に示す。 試作例の 場合、 最内周 （半径 1 5 . 5 [ m m ] ) における最小マーク長は 0 . 6 [ μ m〕 であり、 最外周 （ 3 1 〔 m m〕 ） における最小マ ーク長は 1 . 2 [ μ m ] である。
このよう に凹凸を成形した後、 磁気へッ ドを用いて凸部分と凹部分との着 磁方向が逆になるよう に D C着磁して磁気ディ スクを試作した。 マーク出力 信号は磁気ヘッ ドで得る。 と ころで凸部分と凹部分の着磁方法については図 7 に示す。 具体的な着磁方法は本出願人によって曰本国に出願されている平 成 4年特許願第 2 1 7 9 3 5号に記載されている。
またこれら凹凸で形成されるフ レーム同期マークやホームイ シデックスマ ーク及びク ロ ックマーク C Mは磁気ディ スク装置がシーク動作中であっても これらのマークを検出して P L L回路のロ ック状態が維持されるよう に配置 されている。 すなわち磁気へッ ドが磁気ディ スク上のどこにあつたと しても これらのマークを検出でき るよう に磁気ヘッ ドの移動軌跡 （回動軌跡） 上で 連続につながったパターンと している。
これによ り この実施例で説明した磁気ディ スクから再生されるク ロ ックマ —クの頻度は、 ディ スク回転数を 3 6 0 0 [ r p m ] (すなわち 6 0 [ H z 〕 ） と したとき、 5 0 . 4 [ k s / s e c ] となる。 またこのク ロ ック信号 に対して同期されるのは P L Lク ロ ックを 2 0 0分周した信号であるので P L Lク ロ ックの発振周波数は 1 0 . 0 8 〔M H z 〕 となる。
( 1 一 2 ) 実施例の効果
以上の構成によれば、 全てのセグメ ン ト について同じパターンを記録する のではな く 、 階層的な出現確率で現れる階層的なサーボパターンと したこと によ り、 全てのセグメ ン ト に同じパターンを記録する場合に比して 1 ト ラッ ク長に占めるサ一ボェ リ ァの割合を相対的に低減することができ る。 例えば フ レーム同期パタ ーンはク ロ ックマーク の出現確率に比して 1 4分の 1 で良 い。 従ってこの方式によってサ一ボパターンを形成すれば ト ラ ック長に占め るサーボパターン長の占有率を 1 0 パーセ ン ト程度に抑えることができる。 このよう に各セグメ ン ト ごとに同期パターンを用いる場合に比して占有面積 を圧縮でき る。 しかも磁気ディ スクの場合には磁気記録されたビッ ト波長に 比してエ ンボス系のビッ ト長はデータ記録ビッ ト波形の数倍になるためその 効果は大きい。
またこの磁気ディ スクから再生されるク ロ ック成分は物理的に予め用意さ れているク ロ ックマークから得られるため、 磁気ディ スクの回転情報を忠実 に得るこ とができ、 完全同期系の仮想 π —タ リ エンコーダを容易に形成でき る。 ( 2 ) 磁気ディ ス ク装置
( 2 - 1 ) 磁気ディ スク装置の構成
図 8 において 1 は全体と して磁気ディスク装置を示している。 この磁気デ イ スク装置 1 が再生する磁気ディ スク 2上にはク ロ ックマークが予め一括形 成されているものと し、 データ は P R (Partial Response) 符号によって記 録されているものとする。 磁気ディ スク装置 1 は磁気ディ スク 2に記録され ている磁化パターンに応じた再生信号 S 1 を磁気ヘッ ド 3から読み出し、 読 出 書込ァンプ 4に与える。 因にこの実施例の場合、 磁気へッ ド 3 と して M R (Magneto Resistive ) イ ンダクティ ブ複合薄膜磁気ヘッ ドを用いる。 読出/書込ァンプ 4 は再生信号 S 1 を増幅してサンプル ドサーボ系 5、 ト ラッキングサ―ボ系 6及び信号処理系 7にそれぞれ与えるよう になされてい る。
こ こで ト ラツキングサーボ系 6は，ト ラック位置検出回路 6 Aによって磁気 ヘッ ド 3 と ト ラック との半径方向についての相対的な位置関係を検出し、 磁 気へッ ド 3が正確に ト ラック上を走行でき るよう に駆動部 6 Bを制御する。 また信号処理系 7は波形等化器 復号器 7 Aによってデータェ リ ァから再 生された再生信号 S 1から記録データを復号し、 復号されたデータをデータ 処理部 7 Bによって信号処理するよう になされている。 因に波形等化器ノ復 号器 7 Aにおける復号動作は最尤復号 （Maximum Likelihood Sequence Esti mation) 力く用いられる。
( 2— 1 — 1 ) サンプル ドサーボ系の構成
続いてサンプル ドサーボ系 5の構成を図 8〜図 1 1 を用いて説明する。 サンプル ドサーボ系 5は再生信号 S 1 を 2値信号 S 2に変換するバイ ナ リ 検出回路 5 Aと、 2値信号 S 2からク ロ ック成分を抜き出すタ ィ ミ ングゲ一 ト回路 5 Bと、 このタ イ ミ ングゲ一ト回路 5 Bから与えられるク ロ ック成分 を基準信号と して動作する P L L回路 5 Cとによって構成されている。
( 2— 1 — 1 — 1 ) タ イ ミ ングゲ一ト回路の構成
このタイ ミ ングゲー ト回路 5 Bは P L L回路 5 Cから出力される P L Lク ロ ック を基準ク ロ ック と して動作するよう になされており、 P L Lク ロ ック を基にしてク ロ ックマーク、 フ レーム同期マーク及びホームィ ンデックスマ ークの現れるタイ ミ ングを予測してタイ ミ ングゲー ト信号を生成するよう に なされている。
この回路部が予測ゲー ト生成回路部 5 B 1 である。
予測ゲ一 ト生成回路部 5 B 1 は、 図 9 に示すよう に、 ク ロ ックマークの出 現を予測してタ イ ミ ングゲ一 ト信号を発生するタィ ミ ングゲ一 ト段 （バイ ナ リ カ ウ ンタ 5 B 1 1 及びデコ ーダ 5 B 1 2 ) と、 フ レーム同期マークの出現 を予測してタ イ ミ ングゲー トを発生するタ イ ミ ングゲー ト段 （バイ ナ リ カ ウ ンタ 5 B 1 3及びデコ ーダ 5 B 1 4 ) と、 ホームイ ンデック スマーク の出現 を予測してタイ ミ ングゲ一 ト を発生するタィ ミ ングゲ一 ト段 （バイ ナ リ カ ウ ンタ 5 B 1 5及びデコーダ 5 B 1 6 ) との 3組のゲー ト段によって構成され ている。
まず予測ゲー ト生成回路部 5 B 1 は、 図 1 0 ( G ) に示す P L Lク ロ ック をク ロ ックマーク用のタイ ミ ングゲー ト段を構成するバイ ナ リ カ ウ ンタ 5 B 1 1 に入力してク ロ ック数をカ ウン トする。 デコ ーダ 5 B 1 2 はバイ ナ リ 力 ゥ ンタ 5 B 1 1 のカ ウ ン ト値が 2 0 0 になるごとにダイ ミ ングゲー ト信号 S 5 を出力する。 これによ り図 1 0 ( F ) に示すよう に P L L ク ロ ックを 2 0 0分周したタ イ ミ ングゲ一ト信号 S 5 を得る。
ク ロ ックマーク検出回路 5 B 2 はこのタイ ミ ングゲー ト信号 S 5 のパルス が立ち上がつている間にク ロ ックマーク に対応する再生信号 S 1 が入力され たとき これをゲーティ ドク ック信号 （図 1 0 ( E ) ) と して出力する。 当 然のことながら P L Lク ロ ックがク ックマ一ク C Mに同期していない期間 では発見されるク 口 ックマーク C Mは少ない。
このよう にタイ ミ ングゲ一ト信号 S 5 を用いるのは再生信号 S 1 の中に含 まれる疑似ク 口 ック成分がク ロ ックマーク C Mと誤って検出されないよう に するためであり、 真のク ックマーク に対応するク Γ2 ック成分のみを抽出す るためである。
またこのタ イ ミ ングゲー ト信号 S 5 のゲー ト 幅はク ロ ックマーク C Mから 得られる再生信号 S 1 のパルス幅に比してわずかながら広めに設定されてい る。 これによ りク ロ ックマーク C Mに対応するク ロ ック成分が P L L ク ロ ッ クの位相に近づいたときには速やかにロ ック状態に引き込めるよう になされ ている。
と ころで起動後にいきな り全ク ロ ックの位相を口 ック させ、 絶対座標を得 ることは困難である。 そこで磁気ディ スク装置 1 はまずス ピン ドルモータの 回転周期と同じ割合で出現し、 しかもク ロ ックマーク C Mに対して 1 4分の 1 の頻度で現れるフ レーム同期マーク及びホームィ ンデッ ク スマーク にフ レ ーム位相をロ ック させる よう に動作する。 このためセク タ の先頭セグメ ン ト のマーク （すなわちフ レーム同期マーク及びホーム イ ンデッ ク スマーク） の 出現を予測ゲ一 ト生成回路部 5 B 1 で予測してタ イ ミ ングゲ一ト信号 S 6 ( 図 1 0 ( D ) ) を発生する。 そしてこのタイ ミ ングゲー ト信号 S 6 で与えら れる期間内からフ レーム同期マークを見つけ出す動作に移る。
まずバイ ナ リ カ ウ ンタ 5 B 1 3 にク ロ ック マーク を予測するタ イ ミ ングゲ - ト信号 S 5 を入力してク ロ ック数をカ ウ ン 卜する。 -次にこのカ ウ ン ト値を 1 4分周してフ レーム同期マークが検出されるであろうタ イ ミ ングを予測す るタ イ ミ ングゲ一 ト信号 S 6 を生成し、 デコ ーダ 5 B 1 4からフ レ一ムマ一 ク検出回路 5 B 3 に与える。 フ レームマーク検出回路 5 B 3 はこのタイ ミ ン グゲー ト信号 S 6 によって与えられる期間内におけるフ レーム同期マーク又 はホ一厶ィ ンデックスマ一クの数をカ ウ ン ト し、 1 回転につき 6 0個のマ一 クが見つかるとフ レーム位相がロ ック したと してフ レームマーク信号を出力 し、 ディ スク面絶対位置検出カ ウ ンタのフ レーム値を リ セッ 卜する。
これらの動作によってフ レーム位相がロ ックすると、 ゲイ テツ ドク D ック も全数検出されるよう になる。 次は、 セク タ に対して 6 0分の 1 の頻度で現 れるホームィ ンデック スセグメ ン ト を検出するためホー厶ィ ンデック スマ一 ク の出現を予測するタ イ ミ ングゲー ト信号 S 7 (図 1 0 ( B ) ) を予測ゲー 卜生成回路部 5 B 1 で発生する。
このときバイ ナ リ カ ウ ンタ 5 B 1 5 はフ レーム同期マークを予測するタイ ミ ングゲー ト信号 S 6 を入力してク ロ ック数をカ ウ ン トする。 デコーダ 5 B 1 6 はこ のカ ウ ン ト値を 6 0分周した信号をホ ーム ィ ンデック ス マ一ク を予 測するタ イ ミ ングゲ一ト信号 S 7 と してホームィ ンデック スマ一ク検出回路 5 B 4 に与える。 このタ イ ミ ングでホームイ ンデック スマ一ク （図 1 0 (A ) ) が検出されると、 ホームイ ンデックス検出回路 5 B 4 はホームイ ンデッ ク ス信号を出力し、 ディ スク面絶対位置検出力 ゥ ンタのマスタ リ セッ ト端子 を リ セ ッ トする。 これによ りディ スク面絶対位置検出カ ウ ンタ には回転して いる磁気ディ スク に完全に同期したァ ドレスが発生される。
( 2 — 1 — 1 — 2 ) P L L回路の構成
因にサンプル ドサ一ボ系を構成する P L L回路 5 Cは図 1 1 に示すよう に 構成されている。 P L L回路 5 Cはク ックマーク検出回路 5 B 2から出力 されたゲーティ ドク ロ ック信号 S CKを位相比較器 5 C 1 に入力し、 分周器 5 C 2の出力と位相比較するよう になされている。 ループフ ィ ルタ 5 C 3 は位 相差に応じた大き さの直流電圧を電圧制御発振器 （ V C 0 ： Voltage Control led Osci 1 lator) 5 C 4 に与え、 P L Lク ロ ックがゲ一ティ ドク ロ ック S C K にロ ックするよう になされている。
( 2 - 2 ) P L L動作
以上の構成において、 磁気ディ スク装置 1 の再生動作をサンプルサーボ系 5 のサ一ボ動作を中心に説明する。
P L L回路 5 Cを構成するループフ ィ ルタ 5 C 3 のループ定数を適切な値 に設計しておけば、 ス ビン ドルモータが起動する共に P L L回路 5 Cの追従 が開始され、 ス ピン ドルモータの回転が定常回転 （ 6 0 [H z ] ) に達した 後は、 P L L回路 5 Cの発振周波数も定常状態に落ち着く ことが期待される, しかしながこの実施例の場合には以下のシーケ ンスで P L L回路 5 Cを動 作させるこ とによ り一段と確実かつ迅速に P L Lク ロ ックを磁気ディ ス ク上 のク ロ ックマーク にロ ック させる。
磁気ディ スク装置 1 によるこれら一連のシーケ ンスを図 1 2 を用いて説明 する。
まず起動直後における P L L回路 5 Cの動作状態は確定しておらず、 位相 比較器 5 C 1 及び電圧制御発振回路 5 C 4 ともに不定動作している。 すなわ ち位相比較器 5 C 1 はラ ンダム誤差を出力し、 電圧制御発振回路 5 C 4 はフ リ ーラ ン動作する。 またこのときタイ ミ ングゲ一 卜回路 5 Bではク ロ ックマ ーク検出回路 5 B 2だけが P L Lク ロ ック に基づいて動作している。
この際、 ク ロ ックマーク検出回路 5 B 2からはタイ ミ ングゲー ト信号 S 5 によって抽出された再生信号 S 1 がゲイ テッ ドク ロ ック S C Kと して P L L回 路 5 Cに出力されることになるが、 この時点ではほとんどの場合、 ゲイ テツ ドク ロ ック S C Kにク ロ ックマーク C Mに対応するク ロ ック成分は含まれてい ない。
またディ ス ク面上の絶対位置を与えるカ ウ ンタのガウ ン ト値も不定である やがてス ピン ドルモータ の回転数が定常回転数 （ 6 0 C H z ) に接近す ると、 フ レーム同期マーク直後のクロ ックマーク C Mから得られるゲイ テツ ドク ロ ック信号 S C Kと P L L回路 5 Cの電圧制御発振器 5 C 4の出力のいく. つかは正常な位相関係に達し、 フ レーム同期マーク F Mの直後だけは位相比 較器 5 C 1 が正常に動作するよう になる。
これに伴い I 回転につき約 6 0回の頻度で電圧制御発振器 5 C 4の発振周 波数が正常位相に引き込まれるよう になり （フ レーム同期マーク検出過程） 、 定常位相に電圧制御発振器 5 C 4 の発振周波数が接近を開始する。 この過程 の終了後、 電圧制御発振器 5 C 4の発振周波数は正規の周波数 （ 1 0 . 0 8 〔M H z 〕 ) に達する （全クロ ック発見過程） 。 このよう に P L L回路 5 C 4の発振周波数が正規の周波数に達すると、 ゲ ィ テッ ドク ロ ック S c κが走査中の ト ラ ックから全数 （ 8 4 0個） 正し く 検出 されるよう にな り、 位相比較器 5 C 1 と電圧制御発振器 5 C 4 は 5 0 . 4 〔 K H z ) の頻度で制御されるよう になる。
このよう に制御点が増えるに従って電圧制御発振器 5 C 4から出力される P L Lク ロ ックの位相関係は磁気ディ スク のク π ック位相と精密な位相関係 に保たれるよう になる。 ただしこの段階では P L Lク ロ ックがロ ック してい るのみでア ド レスデコーダカ ウ ンタ の状態 （又はフ レーム位相） は不定であ る。
精密な位相関係になったことが検知されると、 フ レーム同期マーク信号が ディ スク面絶対位置検出力 ゥ ンタの リ セッ ト端子に印加され、 カ ウ ンタ は磁 気ディ ス ク の一周につき 6 0回転する周期状態になる。 これによりフ レーム 位相が固定される。 すなわち全セグメ ン ト のク ロ ックが発見された状態にな る。
しかしながらやはり磁気ディ ス ク上に配置されている ト ラックの原点位置 は未確定なままである。
そ こで、 フ レーム同期マーク F Mを予測するタ イ ミ ングゲー ト信号が入力 されるフ レームマーク検出回路 5 B 3から出力されるク ロ ック数からフ レー ム同期を確認すると、 ホームイ ンデック スマークを予測するタイ ミ ングゲ一 ト を開く 。 そしてこの予測タイ ミ ングゲ一ト を通ったホー厶ィ ンデックス信 号をマスタ リ セッ ト端子に印加するこ とによ り完全同期を検出し、 定常状態 に入る。 すなわちビッ トォーダで位相口 ック した P L Lク ロ ックが得られる c またシーク動作等によ り同期状態がまれにはずれる場合があるが、 同期が はずれたことを検出する手段がある場合にはその状態に応じて上述した一連 のシーケ ンス （起動、 フ レームマーク直後のク ロ ック発見、 全セグメ ン ト の ク ロ ック発見、 ホームイ ンデック ス発見） のうちいずれかの状態に復帰させ るこ とによ り、 自動的に再同期状態に P L L ク ロ ックを引き込むこ とができ る。
この結果、 磁気ディ スクの基板座標系に正確に追従する精密なサーポク □ ックが得られる。 と ころでロ ック状態に達した後は、 このク ロ ックを磁気デ イ スク装置内にある各部サーボ系、 信号処理系） のタイ ミ ング管理に用いる, 一度口 ックすればク ロ ックマークが数個程度紛失してもロ ック状態がはずれ ることはな く 、 正確なタイ ミ ングを生成し続けることができ る
ただし形成した磁気ディ スク をス ピ ン ドルモータ に取り付けることから偏 心が存在し、 このため磁気ディ スクから再生されるク ロ ックマークの時間間 隔が半径の振動に対応して変動することがある。 この変動がそのまま残ると . サーボク ロ ック との位相ずれが残差になる。 このため予め計測した偏心量を P L L回路 5 Cに与えてずれを吸収させれば良い。
P L Lク ックが π ック状態になると、 位置信号生成部に対して積分タィ ミ ング、 サンプルホール ドタ イ ミ ング ア ド レスデコ 一 ドタ イ ミ ングが正し く 出力されるよう になる。 こう して得られた位置信号を用いてサーボ動作を 亍ラ。
( 2 — 3 ) 実施例の効果
以上の構成によれば、 P L L回路の P L Lク ロ ックを磁気ディ ス クのク ロ ックマーク に同期させる一連のシ一ケ ンスを多段階に階層化したことによ り - 従来に比して速やかに位相を口.ック状態に引き込むことができ る。
特に ドディ スクの場合のよう に複数の磁気ディ スク に対して頻繁に高 速アク セスする必要がある場合にはこの同期状態への移行時間の短縮は効果 が大きい。
また π ック状態への移行状態を多段階に行う ことができ るため仮に口 ック 状態がはずれた場合にもロ ック状態への復帰動作を初期状態から繰り返さな く て良く ック状態への移行を短縮することができ る。
さ らに信号処理系のセッフク ロ ックを不要にでき る利点も生じる。 このこ とは必ずしもサーボ系には必要ないが、 従来の信号処理方式のよう に 1 一 7 変調や 2 — 7変調と ピーク検出との組み合わせ方式に比してセルフク ロ ック を抽出し難いパー シャルレスポンス符号と最尤復号との組み合わせ方式の場 合には特に有効である。
( 3 ) 他の実施例
なお上述 実施例においては、 磁気ディ スク及び磁気ディ スク装置につい て述べたが、 本発明はこれに限らず、 光ディ スク及び光ディ スク装置に用い る場合にも適用でき、 上述と同様の効果を得ることができ る。 また同様に光 磁気ディ スク及び光磁気ディ スク装置に用いる場合にも適用でき、 上述と同 様の効果を得ることができ る。
また上述の実施例においては、 磁気へッ ドを M Rへッ ドとする場合につい て述べたが、 他の高密度ヘッ ドについても適用し得る。 また光ピックアップ の場合にも適用し得る。
さ らに上述の実施例においては、 ク ロ ックマークを予めエンボスマーク と して一括成形する場合について述べたが、 本発明はこれに限らず、 必ずしも エ ンボスマーク と して記録されていな く とも良く 磁気記録されていても良い < さ らに上述の実施例においては、 1 ト ラックを 6 0セク タ と し、 かつ 1 セ ク タ を 1 4セグメ ン ト と し、 さ らに 1 セグメ ン ト を 2 0 0 ク ロ ック長とする 場合について述べたが、 本発明はこに限らず、 各値は他の数値をとつても良 い。
さ らに上述の実施例においては、 1 ト ラックの物理構造を 3階層 （ ト ラッ ク、 セク タ、 セグメ ン ト） とする場合について述べたが、 本発明はこれに限 らず、 4階層以上の場合にも適用し得る。 また同様にサーボパタ ーンの構造 を 3階層 （ホームイ ンデックスマーク十ア ドレスマーク、 フ レーム同期マー ク +ア ド レスマーク、 ア ド レスマーク） とする場合について述べたが、 これ らについても 4階層以上の場合にも適用し得る。 産業上の利用可能性
本発明は特にディ スク状記録媒体からデータを読出す及び又は再生するデ イ スク装置に適用し得る。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 予め記録 ト ラック に沿って複数のク ロ ックマークが一定間隔置きに形成 されているディ スク状記録媒体を回転駆動する回転駆動手段と、
上記ディ スク状記録媒体に所望のデータを記録及び又は再生する記録再生 手段と、
上記記録再生手段によって再生された再生信号から確定的周期性をもって 現れる上記複数のク ロ ックマークを検出すると共に、 当該複数のク ロ ックマ ークから抽出されるク ロ ック成分に基づいて上記複数のク α ックマーク間の 時間軸を細分する補間ク ロ ッ クを生成するク D ック補間手段と
を具えることを特徴とするディ ス ク装置。
2. 上記ディ スク状記録媒体は磁気ディ スクである
ことを特徵とする請求項 1 に記載のディ スク装置。
3. 上記複数のク ロ ックマーク は磁気記録されている
ことを特徵とする請求項 2 に記載のディ スク装置。
4. 上記複数のク ックマーク はエ ンボス型である
こ とを特徴とする請求項 1 に記載のディ ス ク装置。 '
5. 上記ディ スク状記録媒体には上記ク n ックマークの外に 1 回転に付き 1 回のみ現れるホームマークが配置されている
. ことを特徴とする請求項 4 に記載のディ ス ク装置。
6. 上記ディ スク状記録媒体には上記ク □ ックマーク及び上記ホームマーク の外に当該ホームマーク よ り出現頻度が高く かつ上記ク ロ ックマーク よ り出 現頻度が低いフ レームマークが配置されている
ことを特徵とする請求項 5 に記載のディ スク装置。
7. 上記ク ϋ ック補間手段は予め計測されたディ ス クの偏心量に応じて上記 補間ク ロ ックをフィ ー ドフォヮ一 ド補償する
ことを特徴とする請求項 4 に記載のディ スク装置。
8. 上記ク ロ ック補間手段は、 複数段階を経て上記補間ク ロ ックを上記ディ スク状記録媒体から抽出される上記ク 口 ック成分に同期させる
ことを特徴とする請求項 6 に記載のディ スク装置。
9. 上記ク D ック補間手段は、
上記ディ スク状記録媒体の回転を開始した後直後の起動過程と、 上記フ レームマーク の発見過程と、
全ク ロ ック マークの発見過程と、
上記ホームマーク の発見過程とを順次経て上記補間ク ^ ック の位相を上記 ク ロ ック成分にロ ックする
ことを特徴とする請求項 8 に記載のディスク装置。
10. 上記ク ロ ック補間手段は、
上記補間ク ロ ック と して用いられる P L L出力を出力する P L L回路と、 上記 P L L出力のク ロ ック数をカ ウ ン トするカ ウ ンタ と、 当該カ ウ ン ト値を デコ一ドして上記ク ロ ック成分を上記ディスク状記録媒体から抽出するため のゲー ト信号を発生するデコーダと
を具えることを特徴とする請求項 9 に記載のディ ス ク装置。
11. 上記ク ロ ック補間手段は、
上記ク ロ ックマーク に上記 P L L出力が同期しているか否かを検出し、 非 同期検出時には、 上記起動過程、 上記フ レームマーク発見過程、 上記全ク n ック発見過程、 又は上記ホームマーク発見過程のいずれかに復帰させる ことを特徴とする請求項 1 0 に記載のディ ス ク装置。
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