JP2728127B2 - コンピュータにおけるディスク・ドライブの電力消費量を削減し、データ転送を高速化する方法、および、コンピュータに接続されるディスク・ドライブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータに接続
されるフロッピ・ディスク・ドライブ装置等のディスク
・ドライブ装置に関する（フロッピ・ディスク・ドライ
ブ装置をフロッピ・ディスク・ドライブ、ディスク・ド
ライブ装置をディスク・ドライブとよぶこともある）。

【０００２】

【従来の技術、および、発明が解決しようとする課題】
当該技術の現用状態では、ドライブ装置間で互換性のあ
る標準フォーマット・フロッピ・ディスケット媒体を使
用している開ループ・サーボ制御フロッピ・ディスク・
ドライブ装置が得られる。この種のフロッピ・ディスク
・ドライブ装置の一般的特徴は、記録密度または容量が
この種の開ループ・システムに特有の機械的位置決め誤
差を受容するために小さく、それでもデータの読取りと
書込みができることである。

【０００３】高容量フロッピ・ディスク・ドライブ装置
は、ハード・ディスク・ドライブと共に、トラック記録
密度（インチ当たりのトラック数、TPI)の向上とビット
記録密度（インチ当たりのビット数、BPI)の向上による
高面積記録密度の開発をたよりにしている。しかし、こ
れらの解決手法のどちらも、高容量のフロッピ・ディス
ク・ドライブ装置を実現するためには、位置決め精度の
向上が要求されるが、これを実現できるのは閉ループ・
サーボ・システムによってのみである。この種の閉ルー
プ・サーポ・システムで要求される誤差フィードバック
は、製造工場で磁気ディスク媒体上に情報をあらかじめ
記録するか、サーボに書込むことによって、開発が可能
である。この手順によると、サーボ書出しプログラムの
開発が必要になり、また特に媒体をディスク・ドライブ
装置のサーボ・システムに合うように予めプリフォーマ
ットにしておく必要があるために、その取扱いに費用と
時間がかかることになる。

【０００４】さらに、閉ループサーボ機構を備えたこの
ような高記録密度システムは、一般的に、標準フォーマ
ット媒体を使用する前述の開ループサーボ制御低記録密
度フロッピディスクドライブ装置と互換性がない。した
がって、高記録密度フロッピディスクドライブ装置は標
準フォーマットディスク媒体に書き込むことができな
い。

【０００５】本発明は、上記のような従来技術の問題点
に鑑みてなされたものであり、読取り・書込み（以下読
み書きと略記する）高記録密度ギャップと読み書き低記
録密度ギャップとをもつ読み書きスライダが読み書きヘ
ッドに組み込まれて、高記録密度フォーマットのデータ
だけでなく、低記録密度フォーマットのデータに対して
も読み書き操作が行なえるようにしたフロッピ・ディス
ク・ドライブ装置を提供することを第１の目的とするも
のである。

【０００６】さらに、本発明は、製造工場で特別に設計
したサーボ書込みプログラムを使用してブランクのディ
スケット媒体をサーボ・フォマーティングしなくても、
ディスク・ドライブ自体を使用してフロッピ媒体上にフ
ィールドで書き込みができるようなサーボ・フォーマッ
トを使用する方法を提供することを第２の目的とするも
のである。

【０００７】さらに、本発明は、複数の並列回路でな
く、単独の回路を使用するサーボ信号用に独特の検出回
路を設けることによって、DCサーボ誤差を除去すること
が可能になると共に、上記検出回路が該当するサーボ書
込みを行なうためにも使用されるような電子回路を提供
することを第３の目的とするものである。さらに、本発
明は、低記録密度開オープン・サーボ制御フロッピ・デ
ィスク・ドライブに見られる標準消去ギャップを使用し
なくても、低記録密度方式で記録されたデータを読み書
き更新できるような方法を提供することを第４の目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、閉ループ・サーボ・システムを備え、
標準低記録密度開ループ・ディスク・ドライブを使用し
て記録されたデータを読み書き更新できる能力をもつ高
記録密度フロッピ・ディスク・ドライブ装置等のディス
ク・ドライブ装置を提供する。

【０００９】さらに詳しくいえば、上記第１の目的を達
成することにより生ずる利点は、本発明のフロッピ・デ
ィスクが新しいデータを高記録密度方式で読み書きでき
るだけでなく、以前に低記録密度ディスク・ドライブ装
置を使用して標準媒体に書き込まれていたデータを書込
み更新できることである。さらに、本発明のドライブ
は、導入済みの低記録密度ドライブと互換性を保つよう
に、低記録密度媒体も生成できる。

【００１０】上記第２の目的を達成することにより生ず
る利点は、まず工場でのサーボ書込みプログラムを設計
開発し、次に顧客に出荷する前に個別的に各ディスケッ
トにサーボ書き込みするときに必要になる費用が除去さ
れることである。サーボ書込みは、新しいディスケット
ごとに、ディスケットが顧客によって初めて使用される
前にディスク・ドライブ装置自身によって行なわれる。

【００１１】以上述べたように、本発明によれば、ディ
スク・ドライブ装置用の磁気読み書きヘッドは、インチ
当たりのトラック数で表わした高記録密度の読み書き操
作を行なうと共に、インチ当たりのトラック数で表わし
た低記録密度の読み書き操作を行なう機能を備え、第１
スライダと該第１スライダ上に置かれた第１磁気高記録
密度読み書きギャップから構成されている。ヘッドに
は、さらに、スライダ上に置かれた第１磁気低記録密度
読み書きギャップが設けられている。第１磁気高記録密
度読み書きギャップと第１磁気低記録密度読み書きギャ
ップとの間には、非磁気スペーサが置かれて、これらの
２ギャップが干渉し合うのを防止している。本発明のス
ライダには、消去ギャップは設けられていない。

【００１２】さらに、本発明によるディスク媒体のサー
ボ・フォーマッティング方法は、第１位置合わせ遷移パ
ターンを設定するステップと第２位置合わせ遷移パター
ンを設定するステップとからなる。本発明の方法は、さ
らに、中心線が定義されたデータ・トラックを設定する
ステップを含み、このステップでは、第１遷移パターン
の振幅が第２遷移パターンの振幅と一致しているかが比
較によって判定される。また、第１位置合わせ遷移パタ
ーンより先に現われ、第１位置合わせ遷移パターンの中
心線とほぼ同一線にある中心線をもち、第１および第２
位置合わせ遷移パターンと異なる第１タイミング・デコ
ード遷移パターンを設定するステップも含まれている。
さらに、データ・トラックより先に現われ、データ・ト
ラックの中心線と同一線にある中心線をもち、第１と第
２位置合わせ遷移パターンおよび第１タイミング・デコ
ード遷移パターンと異なる第２タイミング・デコード遷
移パターンを設定するステップも含まれている。さら
に、第２位置合わせ遷移パターンより先に現われ、第２
位置合わせ遷移パターンの中心線とほぼ同一線にある中
心線をもち、第１と第２の位置合わせ遷移パターンおよ
び第１と第２タイミング・デコード遷移パターンと異な
る第３タイミング・デコード遷移パターンを設定するス
テップも含まれている。

【００１３】さらに、本発明はディスク上のサーボ・フ
ォーマットを検出し、データ・トラックの位置を突き止
める電子回路を含んでおり、サーボ・フォーマットはデ
ータ・トラックを定義するための複数の位置合わせ遷移
パターンと複数の異なるタイミング・デコード遷移パタ
ーンとを含んでいる。電子回路は複数のタイミング・デ
コード遷移の遷移ピークを検出し、デコードする第１検
出・デコーダを備えている。さらに、複数の位置合わせ
遷移パターンの遷移ピークを検出し、サンプリングする
ことによって、データ・トラックの位置を突き止めるた
めの第２検出・サンプリング回路を備えている。さら
に、電子回路は、さらに、第１検出・デコーダの出力を
使用して、複数の位置合わせ遷移パターンの遷移ピーク
を第２検出・サンプリング回路にいつ検出させて、サン
プリングさせるかを判断するための第３回路を含んでい
る。

【００１４】さらに、本発明はドライブの読み書きヘッ
ドを使用して、ディスク・ドライブ内のディスクにフィ
ールドでサーボ書込みを行なう方法を提供する。この方
法によれば、第１タイミング・デコード遷移パターンを
書き込むステップと、このあとに続いて第１位置合わせ
遷移パターンを書き込むステップと、次に、第１位置合
わせパターンをサンプリングして、サンプリングした第
１位置合わせパターンの振幅によって決まる所定量だけ
半径方向に読み書きヘッドをオフセットするステップ
と、次に、第２タイミング・デコード遷移パターンを書
き込むステップと、このあとに続いて中間位置合わせ遷
移パターンを書き込んで、中間パターンをサンプリング
し、サンプリングした中間位置合わせパターンの振幅に
よって決まる所定量だけ半径方向に読み書きヘッドをオ
フセットするステップと、最後に、第３タイミング・デ
コード遷移パターンを書き込み、このあとに続いて第２
位置合わせ遷移パターンを書き込むステップとからな
る。

【００１５】さらに、本発明は、低記録密度読み書きギ
ャップと消去ギャップをもつヘッド付きの開ループ・サ
ーボ制御ディスク・ドライブによってディスクに記録さ
れたデータを、低記録密度読み書きギャップと高記録密
度読み書きギャップをもつ読み書きヘッド付きの開ルー
プ・サーボ制御ディスク・ドライブを使用して書き込み
更新する方法を提供するもので、この方法によれば、開
ループ・サード制御低記録密度ギャップを更新すべきデ
ータが置かれているトラックの中心線まで移すステップ
からなる。さらに、本発明の方法は、サーボ制御低記録
密度ギャップを１個の消去ギャップの幅だけトラックの
片側に半径方向に移動して、望みのデータを消去するス
テップを含んでいる。また、本発明の方法は、この開ル
ープ・サーボ制御低記録密度ギャップを２個の消去ギャ
ップの幅だけ、トラックの反対側に半径方向に移動し
て、望みのデータを消去するステップを含んでいる。本
発明の方法は、さらに、閉ループ・サーボ制御低記録密
度ギャップを１個の消去ギャップの幅だけトラックの中
心線に半径方向に戻し、サーボ制御低記録密度ギャップ
を使用してデータを書込み更新するステップを含んでい
る。

【００１６】また、本発明はポータブル・コンピュータ
におけるフロッピ・ディスク・ドライブの電力消費量を
低減する方法を提供するもので、この方法によれば、デ
ィスク上のデータを読み取る能力をもつ読み書きヘッド
を用意するステップと、ディスク・ドライブに先読みバ
ッファ・メモリを用意するステップとからなる。この方
法は、さらに、ディスク・ドライブによって最後に読み
取られた磁気媒体上の要求データより先に位置付けられ
たデータを先読みバッファ・メモリに保管しておき、こ
の先読みバッファ・メモリに保管されたデータが使用さ
れるまで、あるいは他のデータ要求されるまでディスク
の移動を停止するステップを含んでいる。換言すれば、
上記方法は、ディスク上のデータを読み取る機能を備え
た読み書きヘッドを用意するステップと、上記ディスク
・ドライブに先読みバッファ・メモリを用意するステッ
プと、最後に要求されたデータに続いて要求されること
が予想されるデータを上記ディスク上から読み取って上
記先読みバッファ・メモリに保管しておくステップと、
上記先読みバッファ・メモリに保管されたデータが使用
されるまで、または他のデータが要求されるまで、上記
ディスクの移動を停止するステップとからなる。 また一
方で、本発明により提供されるディスク・ドライブは、
コンピュータに接続されるディスク・ドライブであっ
て、ディスク上のデータを読み取るためのヘッドと、上
記ディスクを回転駆動するための駆動手段と、データを
格納するための先読みバッファ・メモリと、上記コンピ
ュータにより最後に要求されたデータに続いて要求され
ることが予想されるデータを上記ヘッドによって読み取
らせ、上記先読みバッファ・メモリに格納するための第
１の制御手段と、上記先読みバッファ・メモリに保管さ
れたデータが使用されるまで、または他のデータが要求
されるまで、上記駆動手段による上記ディスクの回転駆
動を停止する第２の制御手段とを備えてなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、低記録密度フロッピ・デ
ィスク・ドライブで使用されるタイプの従来技術のフロ
ッピ・ディスク読み書きヘッド・コアを示したものであ
る。これらのヘッド・コアは番号20を付けて示してあ
る。これらのヘッド・コアはヘッド機構全体の一部であ
るヘッド・スライダに収められている。図１に示すよう
に、低記録密度読み書き用の読み書きギャップ22が示さ
れている。また図１に示すように、読み書きヘッドギャ
ップ22の隣りにあるのは、２つの消去ギャップ26，28を
もつ消去ヘッド24である。読み書きギャップ22と消去ギ
ャップ26，28の間にあるのは、非磁性材30である。消去
ギャップ26，28と読み書きギャップ22との間を非磁性材
30で分離しても、表面積が大きく、一方のギャップ素子
コアから他方のギャップ素子コアが見えるので、これら
のギャップ間の磁気干渉は避けられない。

【００１８】勿論のことであるが、磁気干渉は上部ヘッ
ドと下部ヘッドの間でも起こる。従って、上部と下部ヘ
ッド機構を備え、上部と下部スライダに消去ギャップと
読み書きギャップの両方がある公知フロッピ・ディスク
では、上部ヘッドと下部ヘッドの読み書きギャップと消
去ギャップは相互に対し横方向にずらして、一方のコア
がデータの読み書きを行なっている他方のコアに磁気干
渉するのを防止している。高記録密度と低記録密度読み書きギャップをもつヘッド
設計 図２は本発明のフロッピ・ディスク・ドライブの実施例
を示したもので、番号32を付けて示している。このディ
スク・ドライブ32はポータブル・コンピュータ230 に装
備されている。フロッピ・ディスク・ドライブ32はハウ
ジング42からなり、この中にフロッピ・ディスク38が装
着できるスピンドル36が収められている。スピンドル・
モータ40はスピンドル36とディスク38を回転させる。デ
ィスク38はそれ自体カートリッジまたはハウジング42内
に収容されており、カートリッジまたはハウジングはフ
ロッピ・ディスク・ドライブのスロット44を通して取り
外し可能に挿入され、ディスク38がスピンドル36上に置
かれるようになっている。

【００１９】フロッピ・ディスク・ドライブ32は、さら
に、下部ヘッド機構48が装着されているキャリッジ46を
備えている。キャリッジはモータ50の制御を受けて、下
部ヘッド機構48と共にスピンドル36付近に位置する内径
52に向って内側に、外径54に向って外側に半径方向に移
動する。この際、下部ヘッド機構48はディスク上に磁気
的に設けられているトラック56を半径方向に横切って移
動する。これらのトラック56には、サーボ情報とデータ
・フォーマットの両方が記録されている。

【００２０】フロッピ・ディスク・ドライブは、さら
に、以下で詳しく説明するサーボ・フォーマット検出回
路58と半導体素子からなる先読みバッファ・メモリ60を
備えている。下部ヘッド機構48には、下部スライダ62が
ある。下部スライダ62は、図３に詳細に示すように、低
記録密度読み書きギャップ64と高記録密度読み書きギャ
ップ66の両方を備えている（低記録密度読み書きギャッ
プ、または高記録密度読み書きギャップは、それぞれ、
低記録密度ギャップ、または高記録密度ギャップと略記
することもある）。

【００２１】図３に示すように、低記録密度ギャップ64
は、スライダ62の１番目のトラっク68に置かれているの
に対し、高記録密度ギャップ66は、スライダ62の２番目
のトラック70に置かれている。低記録密度ギャップ64
は、１番目のトラック68の約半分を占めており、他の半
分は非磁性材72からなっている。同様に、非磁性材74は
２番目のトラック70の約半分を占めている。図２と図３
に示すように、トラック68と70は半径方向に間隔が置か
れており、ギャップ64と66は左右方向または接線方向に
間隔が置かれて、２ギャップが磁気干渉し合わないよう
にしている。ギャップの長さは76で示し、ギャップの幅
78で示している。説明するまでもなく、本実施例では、
高記録密度と低記録密度の両ギャップのギャップ長さは
同じであるので、両ギャップ共、図２に図示のディスク
の各トラック56上の円周方向に、インチ当たり同数のビ
ット(BPI) を読み書きすることができる。他の実施例で
は、両ギャップの長さを異なったものにすることが可能
である。好適実施例では、高記録密度のギャップ幅は
約.036mmであるのに対し、低記録密度ギャップのギャッ
プ幅は約.126mmである。勿論、高記録密度ギャップと低
記録密度ギャップの組合わせ、向き、および個数を変え
て各スライダに設けることも可能であり、これらは本発
明の範囲に属するものである。

【００２２】図４は図５の機構82のような上部ヘッド機
構に設けられる上部スライダ80を示している。上部スラ
イダ80は低記録密度読み書きギャップ84と高記録密度読
み書きギャップ86と備え、これらはそれぞれ３番目と４
番目のトラック88，90に置かれている。下部スライダ62
の場合と同様に、これらのトラック88と90の各々はほぼ
半分がそれぞれ非磁性材92からなっているが、その理由
はすべて上述した通りで、読取りギャップ間の干渉を防
止するためである。

【００２３】図５と図６は上部と下部スライダ62，80お
よび関連の高低記録密度ギャップの位置関係を示してい
る。図５に示すように、上部スライダ80の低記録密度ギ
ャップ84は下部スライダ62の非磁性材74の上に位置し、
下部スライダ62の高記録密度ギャップ66は上部スライダ
80の非磁性材92の下に位置している。同様に、上部スラ
イダ80の高記録密度ギャップ86は下部スライダ62の非磁
性材72の上に位置し、下部スライダ62の低記録密度ギャ
ップ64は上部スライダ80の非磁性材94の下に位置してい
る。

【００２４】さらに、図５と図６に示すように、低記録
密度ギャップ64と84は、ディスク38の半径方向の線96上
に設けられている。高記録密度ギャップ66，86は半径方
向の線96と並行の線98上に設けられているが、半径方向
の線98から角度αだけずれている。低記録密度ギャップ
はギャップ幅が大きいので、高記録密度ギャップより厳
格な方位角の制御が要求されることから、好適実施例で
は、低記録密度ギャップを半径方向の線96に沿って同一
線上に置かれ、高記録密度ギャップは角度αだけ半径方
向の線から変位されている。この変位は、上に示したよ
うに、ほぼ距離“ｘ”であり、これは読み書きギャップ
を定義するコアが重ならないように指定されたものであ
る。高記録密度ギャップはギャップ幅が小さいので、方
位の位置合わせはそれ程重要でないので、半径方向の線
96から変位された高記録密度ギャップの位置決めは、あ
る程度の誤差があっても構わない。

【００２５】厳格な方位角制御は、交換可能なカートリ
ッジで使用される低記録密度ギャップでは非常に重要で
ある。この種のカートリッジでは、ビットを垂直方向に
書き込むことが重要である。ビットが角度をなして、あ
るいは位置がずれて書き込まれると、ビット同士が消し
合うことになったり、好ましくない影響が生じたりす
る。

【００２６】図７に示すように、上部スライダのギャッ
プ84などのギャップは、下部スライダのギャップ66など
のギャップと隣り合う位置に置かれている。ギャップ・
コアが重なり合わないように定義されたこの距離“ｘ”
は、各コアの区間の厚さである距離“ａ”の２倍に定義
されている。非磁性材92，74も図７に示されている。好
適実施例では、距離“ａ”はほぼ.4mmであり、距離
“ｘ”はほぼ.8mmである。

【００２７】以上から理解されるように、好適実施例で
は、低記録密度ギャップの場合は、３1/2インチ・フロ
ッピ・ディスケット上にトラックを約80本設けることが
できる。高記録密度ギャップの場合は、３1/2インチ・
フロッピ・ディスケット上にトラックを約318 本設ける
ことができる低記録密度ギャップは、80トラックによっ
て定義された記録可能データ区域に１〜２メガバイトの
データを記録する能力をもつのに対し、高記録密度ギャ
ップは、記録可能データ区域の定義している318 トラッ
ク上に約10メガバイトのデータを記録する能力をもつ。サーボ・フォーマット 本発明のサーボ・フォーマット100(図８）は、一連の固
有遷移（記録ビット）から構成され、これらは、サンプ
リング窓160(図１０) を開けて、遷移の位置合わせパタ
ーンのサンプリングをとって、データが読み書きされる
トラックの中心線を判断できるように間隔が置かれてい
る。図８に示すように、遷移の位置合わせパターンはＡ
とＢの遷移バーストとして示されており、これらは、好
適実施例では、すべてが同じ振幅をもつ等間隔の18個の
単一周波数遷移からなる遷移バーストを含んでいる。好
適実施例では、ＡとＢバーストは時間的にオフセットさ
れており、半径方向の線102, 104, 106 といって半径方
向線を中心にして、最初はＡ、次はＢ、次は再びＡとい
ったように交互に入れ替わるようになっている。トラッ
ク108, 110, 112, 114などのトラックは、図８に示すよ
うに、ＡとＢバースト間に定義されている。公知装置で
は、読み書きヘッドがＡとＢバーストを横断するとき、
ピーク検出回路とサンプリング回路がＡバーストとＢバ
ーストを検出し、サンプリングし、その和をとるように
なっている。和が等しいと、ディスク・ドライブのヘッ
ドはトラック108 のようなトラックの中央に置かれる。
和が等しくないときは、ヘッドはトラックの中央にない
ので、再位置付けする必要がある。

【００２８】本発明の好適実施例では、タイミング・デ
コード遷移パターンを含む追加の遷移がＡとＢ位置合わ
せ遷移の手前に記録される。図８に示すように、第１タ
イミング・デコード遷移パターンはＡバーストの手前に
記録され、Ａバーストの基準面または中心線と同一平線
上にある基準面または中心線をもっている。この第１タ
イミング・デコード遷移パターンは116 の番号Taの記号
を付けてある。好適実施例では、このパターンは第１周
波数をもつ６つのタイミング・デコード遷移からなって
いる。第２タイミング・デコード遷移パターン118(記号
Tb) がTaパターンのあとに続き、トラック112 の中心線
と同一線上にある中心線をもっている。TaとTb遷移パタ
ーンは時間間隔Tsだけ離れている。同じ時間間隔TsがTa
タイミング・デコード・パターンの前に置かれている。

【００２９】第３タイミング・デコード・パターンTc
は、バーストＢの中心線と同一線上にある中心線をも
ち、Tbパターンから時間間隔Tsだけ離れており、さら
に、Ａバーストから同じ時間間隔Tsだけ離れている。好
適実施例では、これらのタイミング・デコード・パター
ンTa, Tb, Tcの各々は、６つの完全な遷移から構成さ
れ、各パターンは異なる周波数をもっている。つまり、
Taパターンの周波数はTbパターンの周波数より高く、Tb
パターンの周波数はTcパターンの周波数より高くなって
いる。また、好適実施例では、ディスクの円周方向に等
間隔になった半径方向の線104 と関連付けられたサーボ
・セクター122 のようなサーボ・セクターが18個ある。
さらに、各Ａバーストと関連付けられたTaパターン、各
Ｂバーストと関連付けられたTcパターン、およびＡバー
ストとＢバースト間に定義されたトラックと関連付けら
れたTbパターンがある。従って、タイミング・デコード
遷移パターンTa, Tb, Tcは位置合わせ遷移パターンと共
に、各サーボ・セクターにおいて、ディスクの外径に隣
接する最も外側のトラック（有効なデータを受け入れる
ことができる）から半径方向に、スピンドルに隣接する
最も内側のトラック（有効なデータを受け入れることが
できる。）までにわたっている（図８では、Ta、Tb、T
c、およびTsを、それぞれＴ_A 、Ｔ_B 、Ｔ_C 、およびＴ
_S と表している) 。

【００３０】Ta, Tb、またはTcパターンの周波数または
タイミングを検出することによって、検出回路はどれだ
けの長さになったらサンプリング窓160(図１０) を開い
て、ＡまたはＢバーストの振幅のサンプリングをとるべ
きかを判断する。これらのサンプルは所望トラックに対
するヘッドの相対位置を正確に突き止めるときに使用さ
れる。

【００３１】サーボ・フォーマット検出回路58は図９に
詳細が示されている。この回路58では、ヘッド・コアと
その関連読み書きコイル（例えば、ヘッド・コア130 上
の読み書きコイル) は前段増幅器132 とフィルタ134 に
接続されている。フィルタ134 の出力は増幅器136 に入
力され、その出力は微分／ピーク検出回路（微分尖頭値
検出回路）138 および別の増幅器140 に入力される。微
分／ピーク検出回路138 の出力はデジタル・デコーダ14
2 に入力され、そこから開状態のコレクタ・ドライバ14
4 とダイオード146 を通って、ピーク検出回路150 の増
幅器に接続されたコンデンサ148 を放電する。増幅器14
0 からの信号はピーク検出回路150 に入力される。ピー
ク検出回路150 の出力は、コンデンサ148 でサンプリン
グがとられて、Ａ／Ｄコンバータ152 に送られ、そこか
らマイクロプロセッサ154 に送られる。

【００３２】図９のサーボ・フォーマット検出回路58
は、基本的には、タイミング・デコード遷移Ta, Tb, Tc
（図１０では156)をデコードし、所定の時間間隔を経過
したあと窓160(図１０) を開くデジタル・ロジックから
構成されている。この時間間隔は、検出された周波数が
Taパターンのものであるか、Tbパターンのものである
か、Tcパターンのものであるかによって異なる。この情
報はディジタル・デコーダ142(図１０では、158)によっ
てデコードされ、コンデンサ148 をいつ放電させれば、
サンプリングをとる該当のタイミング窓が開始できるか
が判断される。コンデンサ148 が放電されると、コンデ
ンサ148 に関連するピーク検出回路150 は、どのタイミ
ング・デコード・パターンが検出されたかに応じて、Ａ
バーストかＢバーストのどちらかをサンプリングする。
別の言い方をすると、デジタル・デコーダ142 はTa, T
b, Tcのどのパターンが存在するかを検知し、Ta, Tb, T
cのどのパターンが検出されたかに応じて、所定の時間
間隔が経過したあと、ピーク検出回路150 のコンデンサ
148 を放電する。

【００３３】コンデンサ148 は、読み書きヘッドがＡま
たはＢバースト領域の先頭に置かれると、再び充電する
ようにセットアップされている。マイクロプロセッサ15
4(図１０は162)は、所定時間が経過してピーク検出回路
150 の出力が安定すると、Ａ／Ｄコンバータ152 の出力
を読み取る。コンデンサ148 が再びある時間放電する
と、コンデンサ148 はＡまたはＢバーストの他方である
第２位置合わせバーストのサンプリングをとるようにセ
ットアップされる。次に、マイクロプロセッサ158 はＡ
とＢバーストからの振幅差を使用して、位置誤差を判断
して、ヘッドをトラックの中心線上に再位置付けする。

【００３４】本実施例では、単一の回路を使用してＡと
Ｂバーストを検出するので、サーボ回路内の公知装置の
DCオフセット特性は除去される。公知装置では、個別の
並列回路（増幅器とピーク検出器を含む）がＡバースト
とＢバーストを検出するために使用されている。検出さ
れた情報は比較されて、ヘッドとトラックとの相対位置
が判断される。各装置はDCオフセットが異なる場合があ
るので、オフセットが必ずしも相互に打ち消し合うこと
がなく、従って、ＡとＢバーストによって定義されたト
ラック位置の判断に誤差が生じる可能性がある。このDC
オフセット誤差は、本発明の単一回路を使用すると、除
去される。フィールドでのサーボ書込み 通常、ブランクのディスク媒体上のサーボ情報の書込み
は、非常に精度の高い、高価なサーボ書込みプログラム
を使用して、工場で行なわれる。公知のサーボ書込みプ
ログラムはレーザを使用して、サーボ書込みプログラム
のヘッドを正確に位置付けて、サーボ情報を正確にディ
スク上に記録できるようになっている。この種の作業は
費用がかかるだけでなく、時間を消費する。作業費用が
高くなると、ディスク・ドライブ用として販売される媒
体の費用が大幅に増加することになる。

【００３５】工場内でのサーボ書込み費用を削減するた
めに、ユーザがフィールドでドライブに入れたままサー
ボ情報を書けるようにする試みがいくつかなされてい
る。１つの試みは、インデックス・パルスを使用して、
サーボ・パターンを書き込んでいる。この種の装置での
インデックス・パルスは、インデックス・パルスからの
所定の間隔で１つだけのサーボ・パターンの書込みをト
リガするものである。

【００３６】前述したように、本発明によれば、多数の
サーボ・パターンがディスクの円周方向と、データを受
け入れることができる最も外側のトラックから、データ
を受け入れることができる最も内側のトラックに向う半
径方向に配置されている。上述したように、本発明のサ
ーボ書込み方法は、ディスク全体に対してドライブ内で
閉ループで行なわれる。このサーボ書込み方法は連続す
る位置合わせ遷移パターン、つまり、バーストＡとバー
ストＢ、およびほぼ同一の中間位置合わせ遷移パター
ン、つまり、あとでデータ・フォーマットがその上に書
かれるバースト・パターンＸを使用して、イン・ドライ
ブ・サーボ書込みが行なえるようにしている。

【００３７】図１１は、バーストＡである位置合わせ遷
移パターンを拡大して示したもので、トラック幅
（ｔ_w ) とヘッド幅（ｈ_w ) の両方が示されている。ヘ
ッド変位（ｄ）と遷移電圧値（ｖ）も示されている。通
常、ヘッド幅はトラック幅とほぼ同じであるが、縞効果
がある場合は、トラック幅の方がヘッド幅より若干大き
くなっている。

【００３８】図１２は、図９ではピーク検出回路として
示されているピーク検出回路の出力と、この出力が、バ
ーストＡの中心線からヘッド変位ｄだけ変位が生じた場
合にどのように変化するかを示している。この出力は縞
終端効果を含まない中間レンジではほぼ安定している。
従って、この出力の安定部分を使用すれば、イン・ドラ
イブ・サーボ書込み用の読み書きヘッドの位置付けが正
しく行なわれる。

【００３９】イン・ドライブ・サーボ書込みでは、読み
書きヘッドは、特に高記録密度ギャップに対しては、ま
ずTaパターンを、続いてＡバーストを書き込む。ヘッド
は次に所定量だけ変位する。好適実施例では、この変位
量はトラックの1/2の距離であり、Ａバーストの振幅に
よって判断される。次に、ヘッドはTbパターンを、続い
て中間位置合わせパターンであるＸバーストを書き込
む。この中間パターンは最終的に重ね書きされて、デー
タ・フォーマットが得られる。この中間位置合わせパタ
ーンであるＸバーストが検出されると、そのサンプリン
グがとられて、ヘッドは残りの半分のトラック分だけ再
位置付けられて、Tcタイミング・デコード遷移パターン
とＢバースト位置合わせ遷移パターンが書き込まれる。
この手順は、すべてのサーボ情報が外側のトラックから
内側のトラックに向って、ディスクの各トラックの円周
方向に書き込まれるまで続けられる。

【００４０】サーボ・フォーマットを各トラックの円周
方向に正確に位置付けるという問題を解決するには、低
記録密度読み書きギャップが使用される。この低記録密
度読み書きギャップを使用してパルスを正確に位置付け
る方法は、２つある。どちらの方法の場合も、低記録密
度ギャップによって書き込まれる情報はすべて、高記録
密度ギャップがサーボ・パターンを書き続けると同時
に、あとで消去される。さらに、低記録密度ギャップは
幅が大きいので、信号が所要しきい値以下に低下する前
に、確実にピーク検出される。これが行なわれると、低
記録密度ギャップによって書き込まれた別の大きな位置
決め遷移が最初の大きな位置決め遷移から変位して書き
込まれるので、追加のサーボ・フォーマットをディスク
上に書くことができる。

【００４１】最初の方法は、好適実施例では、最初のト
ラックの円周方向に低記録密度ギャップと共に８個の大
きな位置遷移を書くことからなる（図１４中の180)。こ
れらの遷移はほぼ等間隔である。しかし、間隔にばらつ
きがあったときは、マイクロプロセッサが埋め合わせる
ので、大きな位置決め遷移をガイドとして用いて書かれ
たサーボ情報はすべて、トラックの円周方向にほぼ等間
隔になっている。次のステップ（図１４中の182, 184,
186, 188, 190, 192, 194)は、タイミング・デコード遷
移をTa, Tb, Tc, Tdの順に、対応する位置合わせ遷移
Ａ，Ｘ，Ｂ，Ｘと共に書くことである。２番目のＸ中間
位置合わせ遷移が書かれると、そのＸ位置合わせ遷移が
使用されて、低記録密度ギャップが位置付けられて別の
一連の大きな位置決め遷移がトラックの円周方向に書き
込まれる。この位置決め遷移は、好適実施例では、最初
の一連の大きな遷移の中心線からトラック幅の約1.5 だ
け離れている。以上の手順はサーボ情報がすべて書き終
わるまで繰り返される。他の実施例では、この間隔は、
大きな位置決め遷移の幅に応じて、トランク幅の1.5よ
り大きくすることも、小さくすることも可能である。

【００４２】もう１つの方法は、最初の一連の大きな遷
移を２番目の一連の大きな位置決め遷移を位置付ける基
準として使用して、２番目の一連の大きな遷移を書くこ
とである。低記録密度の標準媒体を書込み更新する方法 標準３1/2インチ、80トラック・フロッピ・ディスケッ
トに約１〜２メガバイトの情報を読み書きできる低記録
密度フロッピ・ディスク・ドライブを導入しているユー
ザ層は、現在非常に大きい。この種のフロッピ・ディス
ケットの読み書きと消去に使用されるヘッドは、図１に
示す公知スライダと似たスライダを備えている。つま
り、スライダは読み書きギャップと、２つの並置消去ギ
ャップを備えている。業界で周知のように、スライダを
このような構成にしたのは、公知ディスク・ドライブが
開ループ・サーボ機構を採用しているからである。この
ことは、いろいろな時期に、おそらく異なるフロッピ・
ディスク・ドライブを用いて１つのトラック上に書かれ
る異なるデータ・レコードが、トラックの中心線に沿っ
て正確に位置合わせされないことを意味する。図１５に
示す例では、３つのデータ・レコードＤ１，Ｄ２，Ｄ３
が３つの異なる公知低記録密度ディスク・ドライブによ
ってトラック１、Ｔ₁ 、上に書かれている。同図から明
らかなように、各データ・レコードはトラックＴ₁ の中
心線から若干ずれている。このトラックＴ₁ とこれらの
３つのデータ・レコードを書き込み更新するためには、
２つの間隔が置かれた消去ギャップ200, 202がデータ・
レコードの上部と下部の周辺区域を消去するために使用
されているが、そこではデータ・レコードはトラックＴ
₁の中心線からトラック幅の半分以上にわたっている。
そのあと、低記録密度ヘッドが既存データに重ね書きす
ることによって、トラックＴ₁ を書込み更新するために
使用される。

【００４３】本発明によれば、本発明の低記録密度ヘッ
ドを使用して、書込み更新機能が次のような手順で実行
される。まず、更新すべきトランクとデータの位置が突
き止められる（図１６の220)。次に、本発明のディスク
・ドライブの低記録密度ヘッド206 が公知ディスク・ド
ライブの１個の消去ギャップの幅だけ、トラックＴ₁の
中心線の片側に変位され、低記録密度ヘッド206 が次に
使用されて、選択したデータ・レコードのうち、その部
分に位置付けされた低記録密度ヘッド206 で消去できる
部分が消去される（図１６の222)。これが行なわれる
と、低記録密度ヘッドは、２個の消去ギャップ幅だけ反
対方向に再位置付けされるので、ヘッドは１個の消去ギ
ャップ幅だけトラックＴ₁ 中心線の反対側に移り、消去
操作が行なわれる（図１６の224)。次に、消去ギャップ
は１個の消去ギャップ幅だけ戻されるので、トラックＴ
₁ の中心線上に位置することになり、データ・レコード
が新しいデータで更新されることになる（図１６の22
6)。従って、本発明によれば、３回転で、低記録密度ヘ
ッド206 を使って標準媒体を書込み更新することができ
る。更新された情報は、１回転するだけで、低記録密度
ヘッド206 によって読み取ることができる。

【００４４】図２のメモリ60のような半導体バッファ・
メモリを以上述べた手順で使用すれば、低記録密度トラ
ックを書込み更新するために、マイクロプロセッサから
高速で送られてきた情報を、低記録密度ヘッドが情報の
書込み更新に必要な３回のパスを実行できるときまで、
一時的にバッファ・メモリに置いておくことができる。

【００４５】高速記録密度ギャップでは、マイクロプロ
セッサから送られてくる情報の速度に見合う速度で情報
を高記録密度フロッピ・ディスケットに書くことができ
るので、バッファ・メモリが使用されることは、殆どの
場合ないが、情報転送を高速化するためにキャッシュ・
メモリまたは先読みバッファ・メモリとして使用すれ
ば、アクセス・タイムがさらに向上するので、ディスク
・ドライブ装置よりもはるかに高速のアクセス・タイム
をもつ半導体メモリの使用が可能になる。バッファ・メモリ付きポータブル・フロッピ・ディスケ
ット・ドライブ装置 大量の情報を保管し、アクセス・タイムを高速化するに
は固定ディスク・ドライブ装置が理想的であるが、電力
消費量が大きいので、図２に230 で示すようなポータブ
ル・コンピュータで使用するには非常に不利である。保
管情報量が少なく、低速であるにもかかわらず、フロッ
ピ・ディスケット・ドライブ装置が使用されるのは、そ
こに挿入されたディスクが情報がディスクに読み書きさ
れるときに間欠的に回転し、その結果消費電力量が少な
くてすむからである。

【００４６】本発明による高記録密度フロッピ・ディス
ク・ドライブ装置は、図２に示すメモリ60のような先読
みバッファ・メモリを備えている。この構成では、ディ
スク・ドライブ装置に要求されたデータはポータブル・
マイクロプロセッサに送られる。要求データより先に突
き止められたデータは、そのデータがマイクロプロセッ
サから次回に要求されることを予想して、バッファ・メ
モリに入れておく。フロッピ・ディスク・ドライブ装置
はそのあと停止するので、電力が節約される。追加デー
タが必要になったときは、そのデータをバッファ・メモ
リから読み取ることができる。従って、高記録密度フロ
ッピ・ディスケットをバッファ・メモリと併用すると、
マイクロプロセッサとのデータのやりとりが高速化し、
高記録密度フロッピ・ディスク・ドライブは、データが
高速で取り出される点で、標準フォーマットの低記録密
度ディスク・ドライブ装置よりもハード・ディスク・ド
ライブ装置に近い存在になっている。しかし、本発明の
ディスク・ドライブ装置は、標準フロッピ・ディスケッ
トの低速でも電力が節約されるという利点がある。

【００４７】本発明の他の利点と目的は、添付された請
求の範囲の記載と図面に示されている通りである。本発
明は、添付された請求の範囲を逸脱しない限り、種々の
改良および変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】低記録密度読み書きヘッド用の公知スライダの
斜視図であり、読み書きギャップと消去ギャップの両方
を示している。

【図２】本発明のディスク・ドライブの実施例を示した
図である。

【図３】高記録密度ギャップと低記録密度ギャップをも
つ本発明の下部読み書きスライダを示した図である。

【図４】高記録密度ギャップと低記録密度ギャップをも
つ本発明の上部読み書きスライダを示した図である。

【図５】本発明のディスク・ドライブの上部と下部スラ
イダの斜視図であり、高記録密度ギャップの低記録密度
ギャップの相互の向きと位置関係を示したものである。

【図６】本発明のスライダの高記録密度ギャップと低記
録密度ギャップがディスク媒体の半径方向の線に対して
どのような向きになっているかを示したものである。

【図７】下部スライダのギャップに向き合う上部スライ
ダのギャップの側面図である。

【図８】本発明のサーボ・フォーマットの概略図であ
る。

【図９】本発明のサーボ検出回路の回路図である。

【図１０】サーボ検出方法を図式化した流れ図である。

【図１１】位置合わせ遷移パターンを示したものであ
る。

【図１２】図１１の遷移をサンプリングしたあとの検出
回路の出力をグラフで表わして示した図である。

【図１３】低記録密度遷移を使用してディスク媒体をサ
ーボ・フォーマッティングする図である。

【図１４】ディスク媒体をドライブに入れて、フィール
ドでサーボ・フォーマッティングする方法を図式化した
流れ図である。

【図１５】本発明のドライブを使用して低記録密度デー
タを書込み更新する様子を示したものである。

【図１６】本発明のディスク・ドライブを使用して標準
開ループ・フォーマット・データを書込み更新する方法
を図式化した流れ図である。

【符号の説明】

３２…ディスク・ドライブ ３８…フロッピ・ディスク ４０…スピンドル・モータ ４６…キャリッジ ４８…下部ヘッド機構 ５０…モータ ５６…トラック ５８…サーボ・フォーマット検出回路 ６０…先読みバッファ・メモリ ６２…下部スライダ ６４…低記録密度読み書きギャップ ６６…高記録密度読み書きギャップ ７２、７４…非磁性材 ８０…上部スライダ ８２…上部ヘッド機構 ８４…低記録密度読み書きギャップ ８６…高記録密度読み書きギャップ ９２、９４…非磁性材 １００…サーボ・フォーマット １３０…ヘッド・コア １３８…微分／ピーク検出回路 １４２…デジタル・デコーダ ２３０…ポータブル・コンピュータ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンピュータにおけるディスク・ドライ
   ブの電力消費量を削減し、データ転送を高速化する方法
   であって、 ディスク上のデータを読み取る機能を備えた読み書きヘ
   ッドを用意するステップと、 前記ディスク・ドライブに先読みバッファ・メモリを用
   意するステップと、 最後に要求されたデータに続いて要求されることが予想
   されるデータを前記ディスク上から読み取って前記先読
   みバッファ・メモリに保管しておくステップと、 該先読みバッファ・メモリに保管されたデータが使用さ
   れるまで、または他のデータが要求されるまで、前記デ
   ィスクの移動を停止するステップとからなる方法。
2. 【請求項２】 コンピュータに接続されるディスク・ド
   ライブであって、 ディスク上のデータを読み取るためのヘッドと、 前記ディスクを回転駆動するための駆動手段と、 データを格納するための先読みバッファ・メモリと、 前記コンピュータにより最後に要求されたデータに続い
   て要求されることが予想されるデータを前記ヘッドによ
   って読み取らせ、前記先読みバッファ・メモリに格納す
   るための第１の制御手段と、 前記先読みバッファ・メモリに保管されたデータが使用
   されるまで、または他のデータが要求されるまで、前記
   駆動手段による前記ディスクの回転駆動を停止する第２
   の制御手段とを備えてなることを特徴とするディスク・
   ドライブ。