JP2523545B2 - デイスク型情報記録読出装置およびオフトラツク補償方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁気デイスクを情報記録媒体とするデイスク
型情報記録読出装置およびオフトラック補償方法に関す
るものである。

［従来の技術］ 磁気デイスク型情報記録読出装置は磁気デイスク上に
同心的に形成される複数のトラック上に磁気ヘッドで情
報を記録し、この情報を読み出す構造に成っている。

この装置において、情報の記憶密度を大きくするため
には、それぞれのトラックの幅を狭くし、磁気デイスク
の径方向にのみ単位幅のなかに、より多くのトラックが
形成されるようにすればよい。

トラックの本来密度を表わすのに、一般にはTPIが用
いられている。これは磁気デイスクの径方向にみた１イ
ンチ幅の中のトラックの本数を表わしている。つまり、
例えば822TPIといえば、１インチの幅の中に822本のト
ラックがあることを示している。最近では1800TPIのも
のまで開発されている。この場合のトラックの幅は、約
13.6ミクロンであり、非常に細い。磁気ヘッドは現在位
置しているトラック上から、所定のトラック上に位置決
めされなければならない。このような動作はシーク動作
と呼ばれている。そしてシーク動作の後では、磁気ヘッ
ドは単一トラック上に情報を記録し、また単一トラック
上から情報を読みださなければならない。

しかし、トラックの密度は非常に高いために、周囲温
度が変化すると、磁気デイスクやアームが熱膨張、ある
いは逆に熱収縮し、正規のシーク動作が行なわれないこ
とがある。つまり磁気ヘッドが予定のトラックから外れ
た位置に位置決めされてしまうのである。これはサーマ
ルオフトラックと呼ばれている。

このサーマルオフトラック対策として、特公昭61−43
780号に示すものや特開昭52−11912号に示すものが提案
されている。

［発明が解決しようとする問題点］ サーマルオフトラックの大きさは各部の形状、大き
さ、材質等によって決まるが、これらの設計自由度があ
っても、サーマルオフトラックを小さく設計することは
容易でない。

本発明は以上のような点に鑑みなされたものであっ
て、その目的とするところは、サーマルオフトラックを
容易に小さく出来る構造のディスク型情報記録読出装置
を提供し、且つオフトラック補償方法を提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明では情報を記憶し得る磁気デイスク
と、この磁気デイスクを、これの中心軸を中心として回
転駆動する磁気デイスク駆動手段と、磁気デイスク上に
情報を記録し、且つ読出す記録再生用磁気ヘッドと、出
力軸を有する磁気ヘッド駆動手段と、ジンバル機構とア
ームとを有しており磁気ヘッド駆動手段の出力軸の動き
を、磁気デイスク上に同心的に形成される複数のトラッ
クを横切る方向の動きに変換して磁気ヘッドを動かす動
力伝達手段とを有する磁気デイスク型情報記録読出装置
に於いて、磁気デイスクの半径方向にみた１インチ当た
りのトラック数をＮ、磁気ヘッドの書き込み幅をdmmと
するとき、使用周囲温度条件下で、最外周トラックから
最内周トラックへ至る全範囲で、サーマルオフトラック
量を、25.4/N−dmm以下になるように補正する鉄−ニッ
ケル合金でアームを構成したことを特徴とする。

磁気ヘッドの書き込み幅は、磁気ヘッドのトラックを
横切る方向にみた幅に、いわゆる、にじみ分を加えた幅
とすることが望ましい。

合金はニッケル35ないし90パーセントの範囲で入って
いることが望ましい。

使用周囲温度条件下とは氷点下摂氏10度程度から50度
程度であると考えられたい。

本発明オフトラック補償方法は、温度の変化によって
生じるオフトラック量を求め、このオフトラック量を補
償するのに適当な熱膨張率を示す組成比率を有する合金
のアーム材を求め、このアーム材でアームを構成するこ
とを特徴とする。

［作用］ 一般に合金は、合金を構成している金属の含有率を変
えることにより、熱膨張率を変えることができる。特に
ニッケル−鉄合金の場合は、この傾向が著しく、ニッケ
ル含有率を変えることによって、２×10のマイナス６乗
から18×10のマイナス６乗と広い範囲に渡って、熱膨張
率を変えることができる。従って適当な成分率の合金で
アームを構成するこにより、サーマルオフトラックの小
さいディスク型情報記録読出装置を構成することができ
るし、サーマルオフトラックを容易に補償することがで
きる。

ニッケル−鉄合金を用いる場合は、ニッケル含有率が
35％以下の範囲ではニッケルの含有率の僅かな変化に対
して熱膨張率が大幅に変化するので、希望した熱膨張率
を示すものが、かえって調整しにくい。また90％を超え
てしまうと、熱膨張率の変化は、ほとんどみられなくな
る。従って35％から90％のあいだのものから選択するの
が望ましい。

アーム材としてニッケル−鉄合金を使用すると、鉄を
使用した場合に比べ参加しにくいので、メッキを薄くし
たり場合によっては全くしなくても良い。

更にニッケル−鉄合金は、比重が鉄に非常に近い値な
ので、これまでアーム材として鉄を用いていたような場
合には、ヘッド駆動手段のブレーキトルクをあまり、あ
るいは全く変えることなくニッケル−鉄合金に置き換え
ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図から第４図により説明
する。

第１図は磁気ディスク装置の平面図である。スピンド
ルモータ（図示せず）により駆動されて回転するデイス
クは同心上に１枚ないし複数枚取りつけられている。こ
のデイスク１の各面に各１個ずつ対応するヘッド２は、
シンバル３、ヘッドアーム４、フレックスアーム５、ス
チールベルト６を介してステッピングモータ（図示せ
ず）の出力軸に固定されたプーリー７により駆動され
る。

ここで、ヘッドアーム４とフレックスアーム５は駆動
力をヘッドに伝達するアーム構成する。ここでは性能上
の理由からヘッドアーム４は軽量化、フレックスアーム
５高硬度化が必要であるため、アームを２要素に分けて
ピボットシャフト９で連結した構造となっている。従っ
て、フレックスアーム５はアーム部材の一部となってい
る。

一方、前記ヘッド２以下は、軸受を介してベース８に
回転自在に取りつけられたピボットシャフト９により支
持されている。したがって、前記ステッピングモータの
回転に伴ってヘッド２はデイスク１のおよそ半径方向に
円弧上に移動する。第１図に図示した各構成要素のう
ち、デイスク１はアルミニュウム系の合金、ジンバル３
およびスチールベルト６はその特性上、特定のステンレ
ス鋼を使用することが一般的であるが、他の要素の材質
は比較的自由に選択できる。

今、フレックスアーム５の材質を炭素鋼（熱膨張率1
1.2×10のマイナス６乗）としたときのサーマルオフト
ラックが、温度上昇時にヘッド２がデイスク１の内周側
にずれる向きに生じたとする。この場合、フレツクス５
の材質を、熱膨張率のさらに小さい材質に変更すること
によりサーマルオフトラックが改善されることが、幾何
的な計算により予想できる。さらに、サーマルオフトラ
ックを極小とするような熱膨張率も計算により算出でき
る。

第２図はニッケル−鉄合金におけるニッケル含有率と
熱膨張率の関係を示す。これによると、例えば熱膨張率
を８×10のマイナス６乗とするには、ニッケルの含有率
を約45％とすればよく、また広範囲の熱膨張率に対して
も同様にフレキシブルに実現できる。

したがって、前記第１図の磁気ディスク装置におい
て、熱膨張率が８×10のマイナス６乗の材質をフレック
スアーム５を用いたときは、45％ニッケル−鉄合金を使
用することができ、同様に、他の熱膨張率の材質を用い
たときには、それに合わせてニッケル含有率を変えるこ
とで対応できる。

第３図を用いてオフトラク量の計算について説明す
る。

デイスク中心をP1、ヘッドのギャップ位置をP2、ジン
バルとヘッドアームの接合中心をP3、ピボット中心P4、
スチールベルトのフレックスアームへの固定端及び接触
端をP5、P6、プーリ中心をP7、スチールベルトのプーリ
への固定端及び接触端をP8、P9とする。

いま、ヘッドがディスク上の半径r1に位置するといの
各点を結ぶ線分の長さ11〜111（但し14はベルト長、16
はプーリ半径）、線分のなす角度b1〜b9で表わし、温度
が＋ｔ℃変化したときr1がＲに、11〜111がL1〜L11に、
b1〜b9がB1〜B9にそれぞれ変化したとすれば、温度変化
による、オフトラック量Ｙは概略以下の計算式にとって
もとめられる。

各部品の熱膨張を、ディスク…αｄ、ジンバル…α
ｇ、ヘッドアーム…αa,フレックスアーム…αｆ、スチ
ールベルト…αｓ、プーリ…αｃ、とすれば R1＝r1（１＋αｄ・ｔ） L1＝11（１＋αｇ・ｔ） L2＝12（１＋αａ・ｔ） L4＝14（１＋αｓ・ｔ） L5＝15（１＋αｆ・ｔ） L6＝16（１＋αｃ・ｔ） L9＝19（１＋αｆ・ｔ） ……（１） L10＝110（１＋αｂ・ｔ） L11＝111（１＋αｂ・ｔ） 仮にb3が変化しないとすれば、 B3＝b3＋b5＋b6−B5−B6 ここで（２）式のb3の代わりにB3を代入して、充分誤
差が収束するまで繰り返し、以下の計算を続ける。

B9＝B4＋b7−b8−B2 温度変化後のヘッド半径位置χは 従って、オフトラック量ｙは、 ｙ＝χ−R1 となる。

上記計算式より、フレックスアームの熱膨張率αｆが
変化すれば（１）式で示すL9が変化し、L9に係わる角度
B4,B5,B6,B3,B9帯び寸法L7,L8,χが変わり、オフトラッ
ク量が変化することが分かる。

上記計算式を用いて、或る定まった構造のデイスク装
置において、フレックスアームの熱膨張率αｆのみを10
×10のマイナス６乗、８×10のマイナス６乗、及び２×
10のマイナス６乗／℃の３段階に変化させて、半径r1〜
r5の各点について、温度差ｔ＝50℃の時のオフトラック
量を計算し、図示すると第４図の結果が得られる。なお
r1は最外周トラックであり、r5は最内周トラックであ
る。

第４図からわかるようにフレックスアームの熱膨張率
の差すなわちニッケル含有量の差によって、オフトラッ
ク量は上下にほぼ平行に移動し、フレックスアームの熱
膨張率を適切に選ぶことにより、デイスク内周から外周
全域にわたって改善されることがわかる。

第７図はトラックの幅と書き込み幅ｄとの関係を示し
ている。１インチ当たりのトラック数をＮとするとトラ
ックの幅は25.4/Nである。一般にはｄはにじみがある
で、ヘッドの幅よりも広い。

なお、第４図に示した例では、フレックスアームを適
当な熱膨張率の材質、例えばニッケル含有率45％の鉄−
ニッケル合金とするこによって、サーマルオフトラック
量を目標値である25.4/N−ｄ以下とすることができる。
しかし、デイスク装置の各構成要素の寸法や材質の組み
合わせによってはフレックスアームの材質の調整のみで
サーマルオフトラックの目標値を達成できない場合が生
じうる。このような場合には、各構成要素の寸法やフレ
ックスアーム以外の要素の材質を見直すなど、上記以外
の方法でサーマルオフトラック量をある程度低減した上
で上記の方法を用いることにより、サーマルオフトラッ
クの目標値を達成できる。

第７図に示すように、あるトラックに書き込まれた信
号31と、これに隣接するトラックに書き込まれた信号32
との間隔は25.4/N−ｄである。このため、サーマルオフ
トラックが25.4/N−ｄを越えるとデータ相互が重なり合
い、正常な読み出しができなくなる。従って、サーマル
オフトラック量がディスクの内周から外周の全域にわた
って25.4/N−ｄとなるような熱膨張率を４図より求め、
これに相当する組成の鉄−ニッケル合金を選んでフレッ
クスアーム材質とすることにより、サーマルオフトラッ
ク量を補正することができる。

次に、本発明の別の実施例を第５図により説明する。

第５図は第１図とは別の磁気ディスク装置の平面図で
ある。ヘッド12がジンバル13、アーム15、スチールベル
ト16を介してプーリー17により駆動されてディスク11の
面上をおよそ半径方向に移動する点では第１図と同じで
あるが、ピボットシャフト19に関してヘッド12とスチー
ルベルト16が同じ側にある点が第１図と異なる特徴であ
る。今、温度上昇時にヘッド12がディスク11の外周側に
ずれる向きにサーマルオフトラックが生じたとする。

この場合、アーム15の材質を熱膨張率のさらに小さい
材質に変更することによりサーマルオフトラックが改善
されることが、やはり幾何的な計算により予想される。
したがって、前の例と同様に、適切な熱膨張率を与える
NI含有率を第２図から読み取り、その組成の合金をアー
ム15に使用することにより、サーマルオフトラックを改
善することができる。

次に、本発明のさらに別の実施例を第６図により説明
する。

第６図は、第１図、第２図のいずれとも別の磁気デイ
スク装置の平面図の一部である。本実施例においてもヘ
ッド22がジンバル23、アーム25、スチールベルト26を介
してプーリー27により駆動されてデイスク21の面上をお
よそ半径方向に移動する点は他の実施例と同様である
が、アーム25がピボットシャフト回りに揺動運動するの
ではなく、リニア−ベアリング29に支持、案内されて、
円板のおよそ半径方向に直線運動する点が、他の実施例
と異なる特徴である。この場合も、アーム25の熱膨張率
によってサーマルオフトラック量が変化する。例えばア
ーム25の熱膨張率を大きくすることにより、ヘッドは元
と比較して温度上昇時に内周側に移動することが幾何学
的な計算によって分かる。したがって、温度上昇時に外
周側にサーマルオフトラックする場合、アーム25の材質
を熱膨張率のより大きい材質に変更することでサーマル
オフトラックが改善される。その際他の実施例と同様
に、第２図においてニッケル−鉄合金のニッケル含有率
を適当に選ぶことによりサーマルオフトラックを極小と
する設計が実現できる。

［発明の効果］ 本発明デイスク型情報記録読出装置は、以上の説明か
ら明らかなように、サーマルオフトラックを容易に小さ
くすることができ、また本発明のサーマルオフトラック
補償方法によれば、以上の説明から明らかなように、簡
便な方法でサーマルオフトラックを補償できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明デイスク型情報記録読出装置の、内部構
造を示す正面図、第２図はニッケル−鉄合金のニッケル
含有率の変化に対する熱膨張率の関係を示す図、第３図
は第１図に示したもののサーマルオフトラックが生じる
状態を説明するのに用いる図、第４図はサーマルオフト
ラックの大きさを示す図、第５図、第６図は本発明のそ
れぞれ異なる実施例を示す図、第７図はトラックと書き
込み幅の関係を示す図である。 １、11、21はデイスク、２、12、22はヘッド、３、13、
23はジンバル、５、15、25はアーム、６、16、26はスチ
ールベルト、７、17、27はプーリーである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永島 正章 習志野市東習志野７丁目１番１号 株式 会社日立製作所習志野工場内 (56)参考文献 特開 昭61−175975（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−71063（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−93864（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報を記憶し得る磁気ディスクと、該磁気
   ディスクを、これの中心軸を中心として回動駆動するデ
   ィスク駆動手段と、前記磁気ディスク上に情報を記録
   し、且つ読出す記録再生用磁気ヘッドと、出力軸を有す
   るステッピングモータと、ジンバル機構とアームとを有
   しており、前記ステッピングモータの出力軸の動きを、
   前記磁気ディスク上に同心的に形成される複数のトラッ
   クを横切る方向の動きに変換して前記磁気ヘッドを動か
   す動力伝達手段とを有するものに於いて、 前記ジンバル機構と前記アームは腕を曲げたごとく連結
   されており、 前記アームは回転軸のまわりに回転することにより前記
   トラックを横切る方向の動きを与えられており、 前記アームの端部は前記ステッピングモータの出力軸に
   ベルトにて連結されており、 前記アームの全部又は一部は、ニッケル含有量が35％か
   ら90％の鉄−ニッケル合金で構成され、当該合金で構成
   された部分と、前記磁気ディスク、ジンバル機構、アー
   ム、ベルトのうち残りの部分とが熱膨張率において異な
   ることを特徴とするディスク型情報記録読出装置。
2. 【請求項２】情報を記憶し得る磁気ディスクと、該磁気
   ディスクと、これの中心軸を中心として回転駆動するデ
   ィスク駆動手段と、前記磁気ディスク上に情報を記録
   し、且つ読出す記録再生用磁気ヘッドと、出力軸を有す
   るステッピングモータと、ジンバル機構とアームとを有
   しており、前記ステッピングモータの出力軸の動きを、
   前記磁気ディスク上に同心的に形成される複数のトラッ
   クを横切る方向の動きに変換して前記磁気ヘッドを動か
   す動力伝達手段とを有するものに於いて、 前記ジンバル機構と前記アームは腕を曲げたごとく連結
   されており、 前記アームは直線運動することにより前記トラックを横
   切る方向の動きを与えられており、 前記アームの端部は前記ステッピングモータの出力軸に
   ベルトにて連結されており、 前記アームの全部又は一部は、ニッケル含有量が35％か
   ら90％の鉄−ニッケル合金で構成され、当該合金で構成
   された部分と、前記磁気ディスク、ジンバル機構、アー
   ム、ベルトのうち残りの部分とが熱膨張率において異な
   ることを特徴とするディスク型情報記録読出装置。