JPH01236460A - 磁気デイスク装置の同期回転制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の＄気ディスク装置！並列に運転し、こ
れらの磁気ディスクの回転位相を互いに同期させる磁気
ディスク装置の同期回転制御方式に係り、特に、回転位
相変動に対する応答速度を速くするのに好適な磁気ディ
スク装置の同期回転制御方式に関する。

〔従来の技術〕

例えば、特開昭６０−１９５７７３号公報や、特開昭６
１−１６０８７７号公報に示されるように、従来、複数
の磁気ディスク装ａ’ｖ並列に運転し、互いの磁気ディ
スクの回転位相を同期させるべく同期回転制御を行なう
磁気ディスク装童の同期回転制御方式においては１通常
１回転速度を互−１Ｖｃ等しくするための速度制御系と
、１回転に１同根度の割で得られる回転基準パルスの相
対位相差？検出し、その位相差が零になるように、１回
転に１度程度の間欠的位相修正乞行なう位相同期回転制
御系とｔ用いている。

第２図は上記従来の磁気ディスク装首のディスク回転制
御系を示し、第３図は一般的な磁気ディスク装置の並列
運転システムを示す。第３図では、第２図に示す磁気デ
ィスク装ｆｆ１ｌ　４Ａ（あるいは１４に）を複数台並
列運転し１回転位相基準となる基準装＃１４Ｂに対して
いずれも回転位相が等しくなるように位相回転制御を行
なう。

第２図において、スピンドルモータ１が円板２を回転駆
動し、磁気ディスク２０面に記されたサーボトラック信
号をサーボベツド３で検出する。

サーボヘッド３で検出した信号はクロック弁別回路４に
おいて、１回転に１度検出されるインデックス・パルス
５とクロック・パルス６に分離される。このクロック・
パルス６としては、例えばトラック−周ｔ１バイト長の
等間隔に刻んで記録されたクロック信号χ抽出して得た
バイトクロック等が使われる。従って、トラック１周に
２０にバイトのデータを記録するａ気ディスク装當の場
合は、１回転につき２万発のパルスが得られる。クロッ
クパルス６は、速度比較器９において、基準装置（第３
図における１４Ｂに相当）から得られる第２基準信号８
（即ち基準装置１４Ｂが発生するクロックパルス６）と
比較され、ここで両者の信号の周波数から回転速度の相
対差が検出され、検出出力は加減算器１１を通じて駆動
アンプ１２に印加され、それによって、スピンドルモー
タ１の回転速度が基準装ｆｉｌ１４Ｂと等しくなるよ５
に制御する。一方、インデックス・パルス５は、基準装
置ｌｌ　４Ｂの第１基準信号７（基準装置の発生するイ
ンデックス・パルス）と共に位相比較器１０に印加され
、該位相比較器１０において、１回転に１回、第１基準
信号と相互の位相が比較され、その位相誤差が加減算器
１１に印加されることＫよりスピンドルモータの回転位
相角が基準装置１４Ｂのそれと一致するように制御され
る。このような従来技術による同期回転側ｆ！ＩＩにお
いては、回転角位相の比較が１回転！／ｃ１回程度しか
実行されないために、その修正が速やかに行なわれず、
相対位相の変動に対する系の応答が著しく遅い。

また紡速の如く回転速度については常時比較していても
、その補正誤差が積分されて位相角の差として現れるた
め、１回転後には位相誤差が大きく差）を与える。この
場合は、速度補正誤差が一回転の関物理的く蓄、ｆｉｔ
（積分）されて、大きな位相誤差が発生してしまう。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術においては、何らかの要因で回転位相に変
動が生じた場合、その修正に要する応答時間が数１０き
り秒（３６００ＲＰＭの回転速度の場合）以上を要し、
システムとしての処理速度を著しく低下させていた。

位相変動の要因の１つとして１例えば、第４図１ａｌに
示すように、インデックス・マークの軌跡とサーボヘッ
ドの移動軌跡との不一致に基づくものがある。以下、こ
のことｔ詳細に説明する。

一般に、ａ気ディスク装置は、シーク動作（山気ヘッド
のトラック横断移動）中も同期運転が必要であり、これ
は、シーク完了後にそれに引き続いて直ちに（同期化に
要する時間なしに）リード／ライトを実行できるように
するためである。

第４図１ａｌは、回転位相変動の要因の説明図、第４図
１ｂｌはインデック・パルスの発生のタイミングを示す
波形図である。

第４図（ａ）において、２は磁気ディスク、１５ａは外
周トラック、１５ｂは内周トラック、１６はインデック
ス・マークの配列（軌跡）、１７はロータリ式のサーボ
ヘッドの７−クのため移動するヘッド移動軌跡である。

一般に、シーク時間は最大でも（最内周、最外周の場合
）、ディスクの１回転時間（通常１６．７　ｍｙ！ｃ）
の２〜３倍程度である。又、一般に、サーボ・トラック
（インデックス・クロックや、バイト尋クロック等のタ
イミング・クロック信号を書き込んだトラック）の信号
は、装置の製造工程の途中において、サーボ・トラック
・ライタという設備で書き込むが、この設備は、通常、
磁気ディスク装置に組み込まれるヘッド駆動機構とは別
の駆動機構を持ち、これによって種々の半径のトラック
にタイミング信号を書キ込ムよう罠なっているため、前
記設備のもつ駆動機構と磁気ディスク装置に組込まれた
駆動機構の間で、軌跡を幾何学的に一致させることは難
しい。又、複数の磁気ディスク装置間でも、磁気ヘッド
駆動機構の寸法や位置関係に、ばらつきや偏差があるた
め厳密に軌跡を一致させることは難しく、精度を上げよ
うとする程高価となる。このような理由で、インデック
ス・マークの軌跡１６とサーボヘッドの移動軌跡１７０
間に差が生じる。

回転基準となるインデックス・マーク１６は、ディスク
２０表面に記録されたサーボトラック信号に記録され、
このマークを検出するためのサーボヘッドはヘッドのア
ームが回転するロータリ・アクチュエタで駆動される。

同図において、今、ディスクが静止しているとしてサー
ボトラックに記録されたインデックス・マークの内−外
周トラック間の配列がインデックス・マーク軌跡１６の
状態にあり、サーボヘッドが内−外周間Ｙシークすると
きのシーク時移動軌跡１７が、上述のように、前記イン
デックスマーク軌跡１６と重なる状態にないとき、ディ
スク２が矢印の方向に回転しているときに得られる内外
周トラックにおけるインデックス・パルスのタイミング
は、８４図１ｂ）において、外周インデックス・パルス
１８ａ、Ｐ’Ｒ６におけるインデックス・パルス１８ｂ
の如く互いに回転位相角φがずれた関係で検出される。

即ち実動作の状態において、当初サーボヘッドが、ある
外周トラック１５ａに位置し同期回転している時、外周
インデックス・パルスｉｓａ’ｖ検出した直後。

サーボヘッドがシークを開始し、円板が一回転する前に
、ある内周トラック１５ｂまで移動すると、サーボヘッ
ドが次に検出するインデックス・パルスは同図内周イン
デックス・パルス１８ｂ′となる。

この事はこの装置が当初同期回転の基準としていた基準
装ｆｌＫ対し回転位相角がずれた事を意味し、位相の修
正が必要な状態となる。

従って１本発明の目的は、上記従来技術の問題点を克服
し、磁気ディスクの１回転以内の時々刻々での位相変動
に対して、速やかな修正が完了するように応答性が改良
された磁気ディスク装置の同期回転制御方式を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の磁気ディスク装置の
同期回転制御方式は、その回転速度制御系については従
来と同様であるが、その回転位相側−系については著し
く異なった構成ケ採用している。即ち、本発明は、回転
同期信号発生手段として、磁気ディスクの回転に同期し
て、１回転に１回の率でインデックス・パルスを発生す
ると共に１回転する毎に予め定めた複数個のパルス数の
クロック・パルスを発生する構成とし、基準同期信号発
生手段として、磁気ディスクの１回転に相当する周期の
第１基準同期信号を発生すると共に１回転する毎に予め
定めた複数個のパルス数の第２基準同期信号を発生する
構成とする。又、前記インデックス・パルスと第１基準
同期信号との相対位相差を検出すると共に、前記クロッ
ク・パルス及び第２基準同期信号を計数して両者の計数
値の差を検出する検出手段〉設け、該検出手段から、磁
気ディスクの１回転の途中でも逐時基準装置に対する磁
気ディスク装置の回転位相の進み／遅れの状態に対応す
る誤差信号が出力される構成とする。そして、この誤差
信号が、通常の磁気ディスク回転速度制御系の速度誤差
信号と共に回転制御手段に加えられて、所要の速度制御
及び位相制御機能をもつ同期回転側−を行なうように構
成される。

〔作　用〕

上記構成に基づく作用を説明する。

回転速度制御系は、従来技術と同様で、クロック・パル
スと第２基準信号との周波数が速度比較手段で比較され
てその比較出力の速度誤差信号が回転制御手段に加えら
れ、速度差が零となるような制−が行なわれる。

一方、回転位相制御系においては、１つには。

磁気ディスクの１回転毎に１パルスの割り合いで得られ
るインデックス・パルス及び第１基準同期信号の位相差
が比較されることによって、１回転毎に磁気ディスクの
基準装置に対する回転位相がチエツクされ、この回転位
相忙応じた誤差信号ン作成するだけでなく、これに重ね
て、磁気ディスクの１回転中に複数（多数）得られるク
ロック・パルス及び第２基準同期信号がそれぞれ計数さ
れその計数値が常時比較されて、その計数差に応じて逐
時前記回転位相に応じた誤差信号を修正して。

瞬間的な磁気ディスクの回転位相に対応する誤差信１号
が得られる。そしてこの修正された誤差信号が磁気ディ
スクの回転制御手段圧加えられることにより１回転位相
角の相対変動を速やかに修正することかできる。

〔実施例〕

以下に１本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は、本発明の一実施例の概’ＩＹ説明するだめの
磁気ディスク装置のディスク回転制御系のブロック図で
、このような磁気ディスク装置は、やはり、第３図に示
すように複数台（１４Ａ、・・・・・・・・・）並列運
転され、基準装置ｔ１４Ｂに対して回転速度及び回転位
相角が等しくなるように位相同期回転制御が行なわれる
構成となっている。

第１図と第２図を比較するとわかるように１本実施例で
は、従来技術の位相比較器１０に代わり、位相比較器１
３が設けである点で異なっている。

その他の機構は、第２図における同符号の機構と同等の
ものである。この位相比較１ｓ１３に、インデックス・
パルス５と第１基準信号７が印加されるだけでなく、ク
ロック・パルス６と第２基準信号８（即ち、基準装置１
４Ｂが発生するクロック・パルス６）が更に印加されろ
。前者のインデックス・パルス５と第１基準パルス７と
の比較により。

基準装［１４Ｂに対し回転角位相が「進み」か「遅れ」
かを判定すると共に、後者のクロック・パルス６と第２
基準信号８０１回転期間中のパルス数Ｚ常時計数し、両
者のそれぞれの計数値の差が瞬時的な位相差の量として
常時比較される。具体的には、前者のインデックス・パ
ルス５及び第１基準ハルスフは、後者のクロック・パル
ス６及び第２基準信号８のパルス数を計数するための計
数手段に対する初期設定を行なうタイミングを定めるの
に用いられる。

このようにして、１回転の途中においても常に相対位相
差１９ン「進み」／「遅れ」の量として検知し、その値
１９を加減算器１１に印加する事により、応答遅れの少
ない同期回転側ＮＹ達成することができる。

ここで、内周、外周のいずれのトラックでも、インデッ
クス・マークと、これを起点とするクロックパルスの位
相角は一定である。又、いずれのトラックのクロック・
パルス数も同じである。つまり、第４図のように、ある
２つのトラック間で、インデックス・マークの位相（回
転角）がφだけずれていれば、これを起点とするクロッ
ク・パルスもφだけずれて配列されるが、１クロック間
隔（回転角度）は、いずれのトラックでも同一である。

従って、例えば第４図に示す如きディスク２を有する磁
気ディスク装置において、サーボヘッドがシーク時移動
軌跡１７に沿って外周トラックから内周トラック側に各
トラックン順次よぎって移動する際、インデックス・マ
ークン起点として記録された各トラックのクロック信号
は、内周側に行くに従って、徐々に遅れた信号として検
出される。従って、１回転後に到来するインデックス・
マークχ待だなくても、１回転の途中においてもクロッ
クの計数差が発生し相対位相差１９により、位相遅れ量
が検出され、この誤差ｔｙ！ｌ−回転制御の修正量とし
て印加することにより、リアルタイムで正しい位相にな
るよう補正できる。

次に、第１図に示す本発明の装置における位相比較器１
３の内部構成の一実施例を第５図に示し。

その各部信号の波形を第６図に示す。第５図において、
フリップ・フロップ２０及び２５は一般にトリガラブル
・フリップ・プロップと呼ばれているもので、Ｄ入力が
Ｈ’ＩＧＨの状態においてＴ入力に立ち上がりのトリガ
ーが印加されると１出力かＨＩＧＨとして保持され、Ｄ
入力がＬＯＷにおいて立ち上がりのトリガーが印加され
ると１出力がＬＯＷ（Ｏ出力がＨＩＧＨ）として保持さ
れる。

単安定マルチ・バイブレータ２１はＴ入力に立ち下がり
のトリガーが印加されると、あらかじめ定められた時間
の間、１出力ｖＨＩ　ＧＨ（０出力をＬＯＷ）Ｉｃ保持
する。カウンタ３０お工び３１はＣＬ大入力パルス列が
印加されると、入力の立ち上がり’Ｙ　トＩＪガとして
、入カバルスの数を計数する。Ｒ入力がＬＯＷになれば
カウントは零にリセットされ、Ｒ入力がＬＯＷに保持さ
れている間は計数を抑止する。

引き算器３４はカウンタ３１の計数値からカウンタ３０
の計数値を引き算し、刻々の引き算結果を相対位相差信
号１９として出力する。ＯＲゲート２６および２７は２
つの入力端のいずれか一方でもＨＩＧＨであれば出力を
ＬＯＷとする。インバータ２３および２４は入力と出力
の極性を反転させる。

第６図１ａ）においては、基準装置１４Ｂから得られる
第１基準信号７に対しインデックス・パルス５が常に約
１８０°以下の一定遅れを生じている場合を示し、同図
（ｂ）においては約１８０６以下の一定進みを生じてい
る場合を示す。第５図、第６図において、第１基準信号
７がパルスを発生すると、そめパルスの後縁で単安定マ
ルチ・バイブレータの０側出力に位相の弁別信号２２が
約１／２回転の間ＬＯＷとなる出力を生じる。第６図ｆ
ａｔの場合はこれに先だって７リツプ泰フロツプ２ｏの
几入力に第１基準信号が反転したリセット入力を受けて
いるため１０＠の状態となっており、遅れて到来したイ
ンデックス・パルス５は、Ｄ入力がＬＯＷのタイミング
であるためＩｇｌン保持し続ける。即ちカウンタ３ｏの
リセット信号２８は第１基準信号７を反転したｙけのも
のとなるため、カウンタ３０は第１基準信号７のパルス
を起点と、し１回転の間、第２基準信号８のパルスＹｔ
ｔａＬ続け、その計数値χカウンタ出力３２として刻々
発生する。一方フリップ・フロップ２５は第１基準信号
７のパルスの前縁にてＤ入力のＨＩＧＨ（即ちフリップ
・フロップ２００１Ｏ１の状態）ン欧り込んで慣１雪に
保持され、遅れて到来したインデックス・パルス５によ
ってｌ０ＩＶＣ戻される。

め、カウンタ３１は第１基準信号７の前縁から、インデ
ックス・パルス５の後縁までの間、計数を停止し、零を
保ち、その後クロック・パルス６の計数を行ないカウン
タ出力３：ｌ’比出力る。即ち第６図（ａｔ　ＩＩＣお
いてはカウンタ出力３２に比べ、カウンタ出力３３が小
さいため相対位相差信号１９は負の値として出力される
。本図の例においては、基準装置と回転速度が正しく一
致し、一定の位相差が存在している状態で表わしている
ため相対位相差信号１９は平坦な波形となっているが、
前述のように、サーボヘッドの外周から内周に向か５７
一ク動作によって、クロック・パルスの位相が徐々に遅
れを生じろような場合においては、両者の計数速度が異
なるため、速度差が時々刻々積分された値か重畳した波
形となる。（これは、基準装置として磁気ディスク装置
ｔ’Ｙ用いた場合でも。

各々の磁気ディスク装置間で寸法、位置等圧偏差、ばら
つきがあるため発生するもので、例えば基準装置では外
周→内周シーク中クロック・パルスの遅れが生じないの
に、比較される８気ディスク装置では遅れが生じる場合
に発生する。）第６図１ｂ）に示す「進入」の場合は、
フリップ・フロップ２０は、インデックス・パルス５の
前縁で１１１にセットされ、第１基準信号７の前縁まで
保持されているため、カウンタ３０は第１基準信号７の
後縁からインデックス・パルス５の前縁までの量計数し
カウンタ出力３２を発生する。−方カウンタ３１はイン
デックス・パルス５でリセット信号、次のインデックス
・パルスまでの１回転の量計数を続はカウンタ出力３３
Ｙ発生する。

従って、同図１ｂ）の場合は相対位相差信号１９は正の
値として出力される。この相対位相差信号１９は、加減
算器１１で、速度比較器からの相対速度青信号に加算さ
れ、加算された信号は、通常のように駆動アンプ１２に
供給されて、スピンドルモータ１の回転速度及び位相が
制御される。

このようにして位相の「進入」／「遅れ」Ｋ対応した正
／負の相対位相差信号１９が位相差量として１回転の途
中でも各インデックス・パルス５０間にも時々刻々に得
られる。従って、本実６例によれば、ディスクの回転位
相ｔ１時々刻々きめ細かく高精度高速に制御することが
できる。

上記実施例では、第１．第２基準同期信号を発生する基
準装置１４Ｂとして、“制御される側の磁気ディスク装
置１４Ａと同様な磁気ディスク装置を用いた場合で、い
わｋｆ、基準装置１４Ｂは相対的な基準として働く場合
であるが、これに代えて、基準装置１４Ｂとして、絶対
基準装置、即ち、可及的に安定した（時間変動のない）
第１．第２基準同期信号χ発生する同期信号源を用いて
もよい。

〔発明の効果〕

以上詳しく述べたように、本発明の磁気ディスク装置の
同期回転制御方式によれば、その回転位相制御系におい
て、磁気ディスクの１回転につき１パルスのインデック
ス・パルス及び第１基準同期信号の相対位相差を検出す
るのに加え、１回転につキ複数のパルス数ｔもつクロッ
ク・パルス及び第２基準同期信号ンそれぞれ計数して両
者の計数値差を検出し、それＫよって磁気ディスクの１
回転の途中でも逐時磁気ディスクの回転位相に対応する
修正された位相誤差信号χ得、この位相誤差信号に基い
て磁気ディスクの回転位相誤差が零になるよ５に１１Ｊ
ｌｌ１１する構成としたので、従来技術でも用いている
第１．第２基準同期信号を用いるだけで、磁気ディスク
の１回転に１回だけでなく１回転中にも逐時回転位相誤
差を検出することができ、その結果、従来技術に比べて
応答速度の速い、かつ、相対位相誤差（同期ずれ）の少
ない同期回転制御が達成できる等、優れた効果ン奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気ディスク装置の同期回転制御方式
の概要を説明するためのブロック図、第２図は従来の磁
気ディスク装置の同期回転制御方式の概要！説明するた
めのブロック図、第３図は複数の磁気ディスク装置を並
列に同期運転する磁気ディスクシステムのブロック図、
！４図（（転）及びｌｂ）は回転角位相変動の一要因を
説明するための磁気ディスクトラック状態図及びインデ
ックスパルス波形図、第５図は第１図の位相比較器の詳
細を説明するだめの回路図、第６図は第５図の各部の波
形図である。 １・・・・・・スピンドル・モータ、２・・・・・・磁
気ディスク、３・・・・・・サーボヘッド、４・・・・
・・クロック弁別回路、５・・・・・・インデックス・
パルス、６・・・・・・クロック・パルス、７・・・・
・・第１基準信号、８・・・・・・第２基準信号、９・
・・・・・速度比較器、１０．１３・・・・・・位相比
較器、１２・・・・・・駆動アンプ、１４Ｂ・・・・・
・基準装置。 第１図 第３図 第４図 （ａ） （ｂ） −１（＜）） 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、磁気ディスクの回転に同期して、１回転に１回の率
   のインデックス・パルス及び１回転毎に予め定めた複数
   個のパルス数のクロック・パルスをそれぞれ発生する回
   転同期信号発生手段と、磁気ディスクの１回転に相当す
   る周期の第１基準同期信号及び１回転毎に予め定めた複
   数個のパルス数の第２基準同期信号をそれぞれ発生する
   基準同期信号発生手段と、前記インデックス・パルスと
   前記第１基準同期信号の相対位相差を磁気ディスクの１
   回転毎に検出すると共に、前記クロック・パルスと前記
   第２基準同期信号をそれぞれ計数して両者の計数値の差
   を検出することにより、磁気ディスクの１回転の途中で
   も逐時前記基準同期信号発生手段に対する磁気ディスク
   の回転位相に対応する修正された位相誤差信号を出力す
   る位相誤差検出手段と、磁気ディスクの回転速度誤差を
   検出する速度誤差検出手段と、前記位相誤差検出手段の
   出力が前記速度誤差検出手段の出力と共に印加され、磁
   気ディスクの回転速度及び回転位相を同期するように制
   御する回転制御手段とを備えたことを特徴とする磁気デ
   ィスク装置の同期回転制御方式。