JPH0770031B2 - 磁気ディスクヘッドのトラッキングサーボ方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は磁気ディスクヘッドのトラッキングサーボ方
式に関し、特にリード／ライトヘッドを挟むように配置
された２個のイレースヘッドを包む“トンネルイレース
タイプ”の磁気ディスクヘッドを用いた磁気ディスク装
置におけるトラッキングサーボ方式に関する。

〔従来技術〕

フロッピディスクやハードディスクに代表される磁気デ
ィスクヘッドの位置精度は、一義的に、磁気ディスクヘ
ッドの位置決めのためのステッピングモータ（またはボ
イスコイルモータもしくはリニアモータ）等の機械的精
度によって決定される。

〔発明が解決しようとする課題〕

したがって、温度や湿度のような環境変化によって磁気
ディスクヘッドの位置を変化させる可能性のある部品、
たとえば、磁気ディスク，ヘッドアーム，メインフレー
ム，モータプーリ，スチールベルト等については、厳格
な加工精度や組立精度が要求されていて、したがって装
置全体として高価なものになっている。

他方、そのような機械的精度はもはや限界に近づいてお
り、そのために、磁気ディスク上の記録トラック幅もこ
れ以上狭くできないため、記憶容量の増大も限界であ
る。

それゆえに、この発明の主たる目的は、磁気ディスクヘ
ッドの位置精度を向上できる、新規な磁気ディスクヘッ
ドのトラッキングサーボ方式を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、リード／ライトヘッドとそのリード／ライ
トヘッドを挟むように配置される２つのイレースヘッド
を有するトンネルイレースタイプの磁気ディスクヘッド
を、駆動電流によって駆動される３相ステッピングモー
タを制御することによって磁気ディスクの径方向に位置
決めする磁気ディスク装置におけるトラッキングサーボ
方式であって、２つのイレースヘッドにそれぞれ個別に
第１および第２のイレースコイルを設けるとともに、第
１および第２のイレースコイルから出力される第１およ
び第２の信号のレベルに応じた第１および第２の電流を
３相ステッピングモータの駆動電流が流れていないコイ
ルに流す電流制御回路を設け、ライト時は前記第１およ
び第２のイレースコイルにイレース用直流電流を流し、
リード時は第１および第２の信号を検出して電流制御回
路によって３相ステッピングモータを制御してそのオフ
トラックを最小にするようにした、磁気ディスクヘッド
のトラッキングサーボ方式である。

〔作用〕

ライト時には、２個のイレースヘッドに個別に巻装され
たコイルには、従来どおりのイレースヘッドとして作用
させるように、イレース用直流電流を流す。したがっ
て、記録トラックの両側にガードバンドが形成される。

リード時には、第１および第２のイレースコイルから出
力された第１および第２の信号を、たとえばプリアンプ
および整流回路によって検出する。その検出した第１お
よび第２の信号レベルに応じて、電流制御回路が３相ス
テッピングモータに含まれる３つのコイルのうち現在駆
動電流が流れていないコイルに第１および第２の電流を
流す。より具体的には、第１の電流を３相ステッピング
モータの回転トルクが増加する方のコイルに流し、第２
の電流を回転トルクが減殺される方のコイルに流す。こ
れによって３相ステッピングモータを微動する。第１お
よび第２の信号レベルが一致するとき、モータの回転方
向すなわち磁気ディスクヘッドの移動方向のトルクバラ
ンスがとれ、それによってオフトラックが最小になって
安定する。

〔発明の効果〕

この発明によれば、磁気ディスクヘッドがクローズドル
ープのサーボ系によって位置決めされるため、従来のオ
ープンループのものに比べて、その位置精度が向上す
る。したがって、記録トラック幅を狭くしてトラック数
を多くし、それによって記憶容量を増大させることがで
きる。また、記録トラック数を多くしないままでも、環
境温度や湿度の変化のよる磁気ディスクヘッドのオフト
ラックによるエラーレートを改善できる。

さらに、従来のトンネルイレースタイプの磁気ディスク
ヘッドに変更を加え、かつ簡単な付加回路を設けるだけ
で効果的なクローズドループサーボが実現できるので、
非常に経済的である。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

〔実施例〕

第２図を参照して、この発明が適用できる磁気ディスク
ドライブ装置10は、磁気ディスク12を支持するためのス
ピンドル14を含む。スピンドル14によって保持された磁
気ディスク12の両面に、同じような構成の第１および第
２の磁気ディスクヘッド16および16が配置される。これ
ら２つの磁気ディスクヘッド16はヘッドキャリッジ18に
よって支持される。ただし、上側の磁気ディスクヘッド
16は、ヘッドキャリッジ18から延びるヘッドアーム20に
固着される。

ヘッドキャリッジ18は３相ステッピングモータ22の回転
軸に連結されたリードスクリュ24に螺合され、したがっ
て３相ステッピングモータ22が回転されると、磁気ディ
スクヘッド16は第２図において矢印で示すように、磁気
ディスク12の径方向に移動する。たとえば、リードスク
リュ24側からみてステッピングモータ22が反時計方向に
回転すると、ヘッドキャリッジ18すなわち磁気ディスク
ヘッド16は、磁気ディスク12の外周側から内周側に移動
する。

上述の磁気ディスクヘッド16は、第１図に示すように構
成される。すなわち、磁気ディスクヘッド16はリード／
ライトギャップ26を有するリード／ライトヘッド28と、
その両側に配置され、かつそれぞれがイレースギャップ
30aおよび30bを有するイレースヘッド32aおよび32bが配
置される。

そして、リード／ライトヘッド28には、リード／ライト
ヘッドコイル34が巻装され、イレースヘッド32aおよび3
2bには、それぞれ、個別的に、イレースコイル36aおよ
び36bが巻装される。

第１図図示のような磁気ディスクヘッドの構造それ自体
は、従来の“トンネルイレースタイプヘッド”としてよ
く知られているところから、ラミネートタイプおよびバ
ルクタイプのどちらでもよい。しかしながら、ここで注
目すべきは、従来の磁気ディスクヘッドでは２つのイレ
ースヘッドに対して共通にイレースコイルが巻装されて
いたのに対し、第１図図示の磁気ディスクヘッド16で
は、イレースヘッド32aおよび32bに、それぞれ個別的
に、イレースコイル36aおよび36bを巻装したことであ
る。そして、ライト時には、２個のイレースコイル36a
および36bにそれぞれ直流電流が与えられ、したがって
従来と同様に、イレースヘッド32aおよび32bはガードバ
ンドを形成するためのヘッドとして作用する。しかし、
リード時は、２個のイレースコイル36aおよび36bがそれ
ぞれ別のプリアンプに接続され、したがって、リードヘ
ッドとして作用する。

第3A図を参照して、前述のリード／ライトコイル34の両
端は、リード／ライト切り換えスイッチ38aおよび38bの
共通端子に接続される。一方、NANDゲート40aおよび40b
が設けられ、これらNANDゲート40aおよび40bからは、そ
れぞれ、書き込みデータが相補的な電圧信号として出力
され、ヘッドドライブトランジスタ42aおよび42bがその
対応の出力によってオンまたはオフされる。ヘッドドラ
イブトランジスタ42aおよび42bの継続接続点はライト電
流制御トランジスタ44およびライト禁止トランジスタ46
の縦続接続点に接続される。ライト電流制御トランジス
タ44は、記録密度の違いによってリード／ライトコイル
34に流れる電流量を制御するものである。また、ライト
禁止トランジスタ46は、データのライト時にのみリード
／ライトコイル34の電流経路を有効化し、それ以外のと
きにはリード／ライトヘッド34に電流が流れないように
するためのものである。

なお、リード／ライト切り換えスイッチ38aおよび38bの
リード側端子はそれぞれプリアンプ48の２入力として与
えられ、プリアンプ48の出力は微分器50を通して公知の
データ再生回路（図示せず）に与えられる。

イレースヘッド32aならびに32bに個別的に巻装されたイ
レースコイル36aならびに36bの両端は、それぞれ、リー
ド／ライト切り換えスイッチ52aおよび54aならびに52b
および54bの共通端子に接続される。リード／ライト切
り換えスイッチ52aおよび52bのライト側端子は、リード
／ライトヘッド28のリード／ライトコイル34のセンタタ
ップすなわちアースに共通接続され、そのリード側端子
はそれぞれプリアンプ56aおよび56bの１つの入力として
与えられる。さらに、リード／ライト切り換えスイッチ
54aおよび54bのライト側端子は、共通的に、直流電圧回
路58に接続される。この直流電圧回路58は、NANDゲート
60によって規定されるタイミングで、イレースコイル36
aおよび36bにイレース用直流電流を流すためのものであ
る。そして、リード／ライト切り換えスイッチ54aおよ
び54bのそれぞれのリード側端子は、上述のプリアンプ5
6aおよび56bのもう１つの入力として与えられる。

なお、リード／ライト切り換えスイッチ38a,38b,52a,52
b,54aおよび54bは、それぞれ、ダイオードスイッチング
回路またはトランジスタスイッチング回路で構成され
る。

第3B図を参照して、プリアンプ56aおよび56bのそれぞれ
の出力は、整流回路62aおよび62bによって整流され、対
応のスイッチングトランジスタ64aおよび64bのベース電
圧として与えられる。

スイッチングトランジスタ64aおよび64bのそれぞれのベ
ースには、サーボ禁止回路66が接続される。サーボ禁止
回路66は、縦続接続された２つのトランジスタ68および
70を含み、その縦続接続点がアースに接続される。そし
て、トランジスタ68および70のベースには、ライト時に
ハイレベルとなるサーボ禁止信号が与えられる。したが
って、ライト時すなわちサーボ禁止期間では、サーボ禁
止回路66の２つのトランジスタ68および70がともにオン
となり、スイッチングトランジスタ64aおよび64bのベー
スバイアスはアース電位に強制され、スイッチングトラ
ンジスタ64aおよび64bがオフされる。

スイッチングトランジスタ64aならびに64bの入力は、ス
イッチングトランジスタ72a1,72a2および72a3ならびに
スイッチングトランジスタ72b1,72b2および72b3の出力
に、それぞれ、共通接続される。スイッチングトランジ
スタ72a1,72a2および72a3ならびに72b1,72b2および72b3
の入力は、３相ステッピングモータ22のコイル22φ1,22
φ２および22φ３の電流経路に共通接続される。コイル
22φ1,22φ２および22φ３の一端は駆動電源（＋24V）
に共通接続され、他端はドライブトランジスタ74φ1,74
φ２および72φ３に接続される。

ANDゲート76φ1,76φ２および76φ３からは、ドライブ
パルスが出力される。ANDゲート76φ１からのドライブ
パルスは、スイッチングトランジスタ72a1および72b1な
らびにドライブトランジスタ74φ１のベースに、ANDゲ
ート76φ２からのドライブパルスはスイッチングトラン
ジスタ72a2および72b2ならびにドライブトランジスタ74
φ２のベースに、そしてANDゲート76φ３からのドライ
ブパルスはスイッチングトランジスタ72a3および72b3な
らびにトライブトランジスタ74φ３のベースに、それぞ
れ、印加される。

動作において、ライト時には、リード／ライト切り換え
スイッチ38a,38b,52a,52b,54aおよび54bが、同時に連動
的に、ライト側に切り換えられる。したがって、リード
／ライトヘッド28のリード／ライトコイル34には、NAND
ゲート40aまたは40bからの書き込みデータの極性に応じ
て、電流制御トランジスタ44,ヘッドドライブトランジ
スタ42a,リード／ライト切り換えスイッチ38およびリー
ド／ライトコイル34からのそのセンタタップを通してア
ースに、または、電流制御トランジスタ44,ヘッドドラ
イブトランジスタ42b,リード／ライト切り換えスイッチ
38bおよびリード／ライトコイル34を経てそのセンタタ
ップからアースに、ライト電流が流れる。

ただし、ライト禁止トランジスタ46が所定の制御信号に
よってオンされているときには、書き込みデータがあっ
ても、電流はライト電流制御トランジスタ44からライト
禁止トランジスタ46を経てアースに直接流れ込む。した
がって、このときには、リード／ライトヘッド28による
データの書き込みは行われない。

また、ライト時には、NANDゲート60の出力がローレベル
となり、直流電圧回路58が能動化され、したがって、イ
レースヘッド32aおよび32bのそれぞれのイレースコイル
36aおよび36bには、直流電圧回路58からの電流が、リー
ド／ライト切り換えスイッチ54aおよび54b−イレースコ
イル36aおよび36b−リード／ライト切り換えスイッチ52
aおよび52bの経路で流れ、したがってイレースヘッド32
aおよび32bが従来と同じようにライト時のガードバンド
を形成する。

リード時においては、リード／ライト切り換えスイッチ
38aおよび38bがリード側に切り換えられるため、リード
／ライトヘッド28すなわちリード／ライトコイル30によ
って読み取られた信号がプリアンプ48によって増幅され
た後微分器50を経てデータ再生回路に与えられる。

同時に、リード／ライト切り換えスイッチ52a,52b,54a
および54bもまたリード側に切り換えられるため、イレ
ースヘッド32aおよび32bに個別的に巻装されたイレース
コイル36aおよび36bからの信号が、プリアンプ56aおよ
び56bにそれぞれ入力されることになる。

第４図（Ａ）に示すように、リード／ライトヘッド28を
挟むイレースヘッド32aおよび32bが記録トラックの両側
に正しく位置決めされている場合には、そのイレースヘ
ッド32aおよび32bはガードバンドを読み取るため、イレ
ースコイル36aおよび36bのいずれからも信号が出力され
ない。したがって、整流回路62aおよび62bからはスイッ
チングトランジスタ64aおよび64bをオンするだけの電圧
が得られず、したがって、スイッチングトランジスタ72
a1〜72a3および72b1〜72b3を通る電流経路は遮断され
る。そのため３相ステッピングモータ22のコイル22φ１
〜22φ３は、ドライブトランジスタ74φ１〜74φ３に与
えられるNANDゲート76φ１〜76φ３からのドライブパル
スによって制御される。

第４図（Ｂ）に示すようにオフトラックが生じて、一方
のイレースヘッド32aが記録トラック上に重畳し、他方
のイレースヘッド32bが記録トラックから離れた状態に
あった場合、イレースヘッド32aのイレースコイル36aか
らは、記録トラックに書き込まれたデータに応じた信号
が得られ、その信号がプリアンプ56aによって増幅され
た後整流回路62aによって整流されるので、整流回路62a
の出力電圧によってスイッチングトランジスタ64aがオ
ンされる。そのために、スイッチングトランジスタ72a1
〜72a3の電流経路が形成される。

そして、もし、ANDゲート76φ１からのドライブパルス
によってドライブトランジスタ74φ１がオンされて３相
ステッピングモータ22のコイル22φ１に通電されている
状態であるとすると、ドライブトランジスタ74φ２およ
び74φ３はオフしてコイル22φ２および22φ３には電流
は流れていない状態である。このとき、イレースヘッド
32aから信号が出力されるため、スイッチングトランジ
スタ64aがオンする。したがって、スイッチングトラン
ジスタ72a1がオンし、３相ステッピングモータ22のコイ
ル22φ２に電流が流れる。したがって、ステッピングモ
ータ22には反時計方向に回転トルクが加わるため、コイ
ル22φ１による時計方向の回転トルクが減殺され、した
がって３相ステッピングモータ22は、ANDゲート76φ１
からのドライブパルスによって回転されるよりやや少な
い量だけ時計方向に回転することになる。換言すれば、
コイル22φ２に流れる電流によって、３相ステッピング
モータ22が反時計方向に回転し、したがってヘッドキャ
リッジ18によって支持された磁気ディスクヘッド16が磁
気ディスク12の内周方向に微動する。

もし、第４図（Ｃ）に示すように、他方のイレースヘッ
ド32bが記録トラックとオーバラップし、一方のイレー
スヘッド32aが記録トラックから離れた場合には、全く
逆の動作を行う。

すなわち、ANDゲート76φ１からのドライブパルスによ
ってドライブトランジスタ74φ１がオンされて３相ステ
ッピングモータ22のコイル22φ１が通電された状態であ
るとすると、ドライブトランジスタ74φ２および74φ３
はオフしてコイル22φ２および22φ３には電流は流れて
いない状態である。このとき、他方のイレースヘッド32
bから信号が出力され、そのためにスイッチングトラン
ジスタ64bがオンする。したがって、スイッチングトラ
ンジスタ72b1がオンし、３相ステッピングモータ22のコ
イル22φ３に電流が流れる。したがって、ステッピング
モータ22には時計方向に回転トルクが加わるため、コイ
ル22φ１による時計方向の回転トルクが増加され、した
がって３相ステッピングモータ22は、ANDゲート76φ１
からのドライブパルスによって回転されるよりやや多い
量だけ時計方向に回転することになる。換言すれば、コ
イル22φ３に流れる電流によって、３相ステッピングモ
ータ22が時計方向にさらに回転し、したがってヘッドキ
ャリッジ18によって支持された磁気ディスクヘッド16が
磁気ディスク12の外周方向に微動する。

したがって、第４図（Ｂ）または第４図（Ｃ）のいずれ
の状態にあっても、最終的に、コイル22φ２および22φ
３によるトルクが等しくなる点すなわちイレースコイル
36aおよび36bからの信号レベルが同じになる点で、第４
図（Ａ）に示す状態に強制される。

なお、３相ステッピングモータ22の他のコイル22φ２が
通電されている場合には、ステッピングトランジスタ64
aがオンされたときにはスイッチングトランジスタ72a2
を通してコイル22φ３に磁気ディスクヘッドの微動のた
めの電流が流され、スイッチングトランジスタ64bがオ
ンされたときにはスイッチングトランジスタ72a2を通し
てコイル22φ１に微動電流が流される。

同様に、３相ステッピングモータ22のコイル22φ３が通
電されている場合には、スイッチングトランジスタ64a
がオンされたときにはスイッチングトランジスタ72a3を
通してコイル22φ１に微動電流が流され、スイッチング
トランジスタ64bがオンされたときにはスイッチングト
ランジスタ72a3を通してコイル22φ２に微動電流が流さ
れる。

なお、このようなトラッキングは、磁気ディスクヘッド
16の位置がずれた場合だけでなく、磁気ディスク12の位
置がずれて、結果的に記録トラックが動いた場合にも、
同じようなトラッキングサーボによって追尾できること
はいうまでもない。

なお、第3B図図示の回路においては、３相ステッピング
モータ22が磁気ディスクヘッド16を他の記録トラックに
移動するために回転しているときには、もしサーボ回路
が動作しているとそのようなトラック切り換え動作を抑
圧するので、サーボ禁止信号を出力してスイッチングト
ランジスタ64aおよび64bをオフし、サーボ回路を不能動
化する。

上述のサーボ禁止信号は、ANDゲート76φ１〜76φ３に
先駆けて出力されるダイレクション信号に基づいて形成
するようにすればよい。

さらに、第3A図および第3B図示の回路は１つの磁気ディ
スクヘッドのためのサーボ回路であり、したがって、磁
気ディスクヘッドの数が多くなれば、それに応じて同様
のサーボ回路を付加すればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従ったトンネルイレースタイプの磁
気ディスクヘッドの一例を示す図解図である。 第２図はこの発明が適用される磁気ディスクドライブ装
置の一例を示す図解図である。 第3A図および第3B図はこの発明の一実施例を示す回路図
である。 第４図は第3A図および第3B図回路の動作を説明するため
の記録トラックとイレースヘッドとの相対的な位置関係
を示す図解図である。 図において、12は磁気ディスクヘッド、16は磁気ディス
クヘッド、22は３相ステッピングモータ、28はリード／
ライトヘッド、32a,32bはイレースヘッド、34はリード
／ライトコイル、36a,36bはイレースコイル、38a,38b,5
2a,52b,54a,54bはリード／ライト切り換えスイッチ、64
a,64b,72a1〜72a3,72b1〜72b3はスイッチングトランジ
スタ、66はサーボ禁止回路を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リード／ライトヘッドとそのリード／ライ
   トヘッドを挟むように配置される２つのイレースヘッド
   を有するトンネルイレースタイプの磁気ディスクヘッド
   を、駆動電流によって駆動される３相ステッピングモー
   タを制御することによって磁気ディスクの径方向に位置
   決めする磁気ディスク装置におけるトラッキングサーボ
   方式であって、 前記２つのイレースヘッドにそれぞれ個別に第１および
   第２のイレースコイルを設けるとともに、前記第１およ
   び第２のイレースコイルから出力される第１および第２
   の信号のレベルに応じた第１および第２の電流を前記３
   相ステッピングモータの前記駆動電流が流れていないコ
   イルに流す電流制御回路を設け、 ライト時は前記第１および第２のイレースコイルにイレ
   ース用直流電流を流し、 リード時は前記第１および第２の信号を検出して前記電
   流制御回路によって前記３相ステッピングモータを制御
   してそのオフトラックを最小にするようにした、磁気デ
   ィスクヘッドのトラッキングサーボ方式。