JPS61122977A - オフトラツク修正の可能な磁気デイスク装置 - 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】

技術分野 本発明は、情報が磁気的に記録される磁気ディスクとそ
の磁気ディスクの情報を読み取る磁気ヘッドとを備えた
磁気ディスク装置に関するものであり、特に磁気ヘッド
の磁気ディスクに対する位置決め誤差の低減に関するも
のである。 従来の技術 磁気ディスクの情報記録量を増大させるためには情報記
録トラックの幅及び間隔を小さくすることが有効である
。しかし、その場合には、磁気ヘッドの各トラックに対
する位置の僅かなずれによっても磁気ヘッドの出力信号
レベルが大きな比率で低下し、ＳＮ比が悪化するため、
磁気へ・ノドの各トラックに対する位置のずれ、すなわ
ちオフトラックを極力小さくすることが必要となる。 そのため、従来から「サーボ面サーボ」あるいは「埋込
みサーボ」と呼ばれるオフトラック修正技術が開発され
実用化されている。サーボ面サーボは同心的に配設され
た複数枚のディスクの１枚の、片面の全トラックをサー
ボトラックとして使用し、サーボ面に対応する磁気ヘッ
ドが常にサーボトラックの幅方向の中央位置に位置決め
されるように磁気ヘッド移動装置をサーボ制御するもの
である。また、埋込みサーボは、情報記録用トラック内
のセクタ同士の境界部に極く短いサーボセクタを飛び飛
びに設け、磁気ヘッドがこのサーボセクタの幅方向の中
央に位置決めされるようにヘッド移動装置をサーボ制御
するものである。 発明が解決しようとする問題点 このようなトラッキングサーボ方式を採用すれば、磁気
ヘッドを各トラ゛フクに対して常に正確に位置決めし得
るのであるが、サーボ面サーボは前述のように磁気ディ
スクの一面全体をサーボ面として使用してしまうため、
磁気ディスクの枚数が相当多い場合でなければ十分な記
録容量増大効果が得られないという問題がある。 また、埋込みサーボは記録用セクタの長さがサーボ用セ
クタの存在によって固定されてしまい、磁気ディスクを
使用する上での制約が大きくなるという問題がある。 しかも、両サーボ方式ともヘッド移動装置の駆動源とし
て高価なボイスコイルモータを使用するものであり、ま
たそのサーボ制御回路が必要であるため、コスト高とな
ることを避は得ないという問題もある。 問題点を解決するための手段 本発明は、上記の問題を解決するために為されたもので
あり、磁気ディスク装置におけるオフトラック発生の最
大の原因が構成要素相互間の熱膨張量差にあり、しかも
各トラックにおけるオフトラック量は特定のトラックの
オフトラック量と一定の関係を保って変化するのが普通
であることに着目して為されたものであって、回転駆動
装置によって回転させられ、その回転中心を中心とする
多数のトラックに情報が磁気的に記録される磁気ディス
クと、ステッピングモータを駆動源とするヘッド移動装
置によって前記磁気ディスク上の任意のトラック上へ移
動させられてそのトラックに記録された情報を読み取る
磁気ヘッドとを備えた磁気ディスク装置に適用される。 そして、第一発明の要旨は、ステッピングモータの制御
回路をそのステッピングモータの停止位置を微調整する
マイクロステップ制御の可能なものとし、かつ、第１図
に示すように前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクの予め
定められたマスタトラック上に位置させた状態で前記モ
ータ制御回路に前記微調整量を種々に変えさせて前記磁
気ヘッドの再生信号レベルが最高となる位置を捜す最高
レベル位置捜索手段と、その捜された位置に対応する微
調整量である基準調整量を記憶する基準調整量記憶手段
と、前記マスタトラック以外のトラックを捜索する必要
が生じた際に、前記基準調整量記憶手段に記憶されてい
る基準調整量に基づいてその目標トラックに適した微調
整量を求め、その微調整量に対応する信号を前記モータ
制御回路に供給することにより前記磁気ヘッドをその目
標トラック上の正確な位置へ移動させるオフトラック修
正手段とを設けたことにある。なお、基準調整量と目標
トラックに適した微調整量との関係は構成要素の熱膨張
を考慮して理論的に定められたものでも、オフトラック
修正機能を有しない試作機の環境温度を変化させて実測
によって求められたものでもよく、またその表現形態も
式、表等任意の形態で差支えない。 そして、第二発明の要旨は、第２図に示すように、上記
第一発明の構成要素に加えて前記磁気ヘッドの出力信号
の最高レベルを記憶する最高レベル記憶手段と、その最
高レベル記憶手段に記憶されている最高レベルと前記オ
フトラック修正手段　・によって位置を修正された磁気
ヘッドの出力信号レベルとを比較し、後者が前者の予め
定められている一定比率以下である場合には前記最高レ
ベル位置捜索手段を作動させて少なくとも前記基準調整
量記憶手段に記憶されている基準調整量を更新させる更
新手段とを設けたことにある。 作用および効果 上記第一発明に係る磁気ディスク装置においては、電源
投入に伴う初期化時期等適宜の時期に最高レベル位置捜
索手段が作動して磁気ヘッドの出力信号レベルが最高と
なる位置を捜し、その位置に対応するステッピングモー
タ停止位置の微調整量である基準調整量を基準調整量記
憶手段に記憶させる。そしてホスト側からあるトラック
を捜索するべき旨の指令が出された場合には、オフトラ
ック修正手段が前記基準調整量記憶手段に記憶されてい
る基準調整量に基づいて捜索すべきトラックに適した微
調整量を求め、その微調整量に基づいてモータ制御回路
を制御することにより磁気ヘッドを目的とするトラック
上の正確な位置へ移動させる。 従って磁気ディスク装置の構成要素に熱膨張量の差が生
じた場合でもその差がステッピングモータの停止位置の
微調整によって解消あるいは低減され、環境温度が広い
範囲で変動する場合でも磁気ヘッドからは常に十分なレ
ベルの出力信号が得られることとなる。しかも、ヘッド
移動装置の駆動源として従来のボイスコイルモータに比
較して安価なステッピングモータを使用することができ
、またステッピングモータのマイクロステップ制御回路
も従来のサーボ制御回路に比較して安価であるため、磁
気ディスク装置のコスト低減が可能となる。 また、磁気ヘッドの位置決め誤差を検出するためのマス
タトラックは１本設ければよく、しかも必ずしも専用の
マスタトラックを設ける必要はなく、通常の情報記録用
トラックの１本をマスタトラックとして利用することも
可能であるため、従来のサーボ面サーボに比較して磁気
ディスクの記録面の無駄になる部分が極く僅かとなり、
または無駄になる部分が全く無くなることとなって、磁
気ディスクの充分な記録容量増大効果が得られることと
なる。その上、従来の埋込みサーボのようにセクタの長
さが固定されてしまうという不都合が生じることもない
。 また、第二発明に係る磁気ディスク装置においては、第
一発明に係る磁気ディスク装置と同様なことが行われる
上、マスタトラックの情報を読み取った場合の磁気ヘッ
ドの出力信号レベルが最高となる位置が最高レベル位置
捜索手段によって捜された際、その出力信号の最高レベ
ルが最高レベル記憶手段に記憶される。そして、オフト
ラック修正手段によって位置を修正された磁気ヘッドに
よる情報の読取りが行われた際、更新手段によってその
出力信号レベルが最高レベル記憶手段に記憶されている
最高レベルと比較され、出力信号レベル、が最高レベル
の一定比率以下である場合には情報の読取りが中止され
て、再び最高レベル位置捜索手段が作動させられ、基準
調整量記憶手段の記憶が更新される。 したがって、一旦スチッピングモータの停止位置微調整
量たる基準調整量が設定された後でも、磁気ディスク装
置の構成要素に温度変化が生じて、先に設定された基準
調整量が不適当なものとなれば磁気ディスク装置自体が
その事実を検知し、自動的に基準調整量を設定し直すこ
ととなり、オフトラックの発生がより一層確実に回避さ
れ得ることとなる。 実施例 第３図および第４図に本発明の一実施例である磁気ディ
スク装置の機構部を示す。図において１０はケーシング
であり、ケーシング１０内には複数枚の磁気ディスク１
２が一定の間隔を隔てて同心的に配設されており、スピ
ンドルモータ１４によって一斉に回転させられるように
なっている。 各磁気ディスク１２の表裏両面に対向して磁気ヘッド１
６が配設されており、これら磁気ヘッド１６はそれぞれ
支持片１８によって支持されるとともに、軸２０のまわ
りに旋回するスイングアーム２２に取り付けられている
。スイングアーム２２には板ばね２４が取り付けられ、
この板ばね２４とスイングアーム２２との間に張り渡さ
れたスチールバンド２６がステッピングモータ２８の出
力軸に取り付けられたプーリ３０に巻き付けられている
。この状態においては、板ばね２４が弾性変形させられ
ており、その弾性力に基づいてスチールバンド２６に発
生する張力によってスチールハンド２６がプーリ３０を
締め付けており、ステッピングモータ２８が回転すると
きスイングアーム２２が旋回し、磁気ヘッド１６が磁気
ディスク１２のほぼ半径方向に移動させられる。すなわ
ち、軸２０．スイングアーム２２．板ばね２４．スチー
ルバンド２６．ステッピングモータ２８およびブーＩノ
３０等によってヘッド移動装置が構成されているのであ
る。 磁気ヘッド１６は磁気ディスク１２に磁気的に記録され
ている情報を読み取るものであるが、その結果得られた
再生信号は第５図に示すように増幅器４０において増幅
され、フィルタ４２を経て微分回路４４へ供給される。 そして、微分回路４４の出力信号のゼロクロス点がゼロ
クロスティテクタ４６において検出され、その検出され
たゼロクロス点に対応してパルス生成器４８においてパ
ルス信号が生成され、読取データとしてホスト側へ送出
される。 以上は通常の磁気ディスク再生回路であるが、上記フィ
ルタ４２には積分回路５０が接続されており、フィルタ
４２の出力信号を積分してサンプルアンドホールド回路
５２に供給するようにされ、　ている。サンプルアンド
ホールド回路５２は、マイクロプロセッサ５４からリセ
ット信号が供給されるごとに積分回路５０の出力信号を
サンプリングし、その値をホールドする。このサンプル
アンドホールド回路５２には、Ａ／Ｄコンバータ５６が
接続されており、マイクロプロセッサ５４から供給され
るスタート信号に基づいてサンプルアンドホールド回路
５２にホールドされているアナログ信号をデジタル信号
に変換してマイクロプロセッサ５４に供給する。このＡ
／Ｄコンバータ５６から供給されるデジタル信号は、磁
気ヘッド１６の再生信号のレベルを表す信号であり、こ
れを再生信号レベルと称することとする。 上記マイクロプロセッサ５４には、モータ制御回路５８
が接続されており、このモータ制御回路ｂ８はステッピ
ングモータ２８の二つの極に対する供給電流に僅かな比
率のアンバランス（これをマイクロステップ比率と称す
ることとする）を生しさせることにより、ステッピング
モータ２８の停止位置を微調整するマイクロステップ制
御の可能なものである。マイクロプロセッサ５４はそれ
のメモリに記憶させられているプログラムに従い、この
モータ制御回路５８を介してステッピングモータ２８を
制御するのであるが、この制御については以下に磁気デ
ィスク装置全体の作動とともに説明する。 磁気ディスク装置の電源投入と同時に第６図に示す初期
設定のサブルーチンが実行される。先ず最初にステップ
Ｓ１において、トラック〔−２〕の捜索が行われる。な
お、〔−２〕は２進化１０進法で表された−２を意味す
るものであり、通常磁気ディスクにおいてはトラック〔
０〕にその磁気ディスクに特有の情報が記録されている
が、本実施例においてはそれより外周側にオフトラック
修正の基準となるマスタトラックとしてトラック〔−２
〕が設けられているのである。このトラック〔−２〕に
はそれの再生信号のレベルが、通常の情報が記録されて
いるトラックの再生信号の平均的なレベルとなるような
信号が記録されている。 続いてステップＳ２において、予め定められた比率でマ
イクロステップ制御が行われ、磁気ヘッド１６の位置が
微調整される。そして、その微調整が安定した時期にス
テップＳ３が実行され、Ａ／Ｄコンバータ５６の出力値
、すなわち再生信号レベル（Ａ）が読み込まれ、ステッ
プＳ４においてその読み込まれた再生信号レベルが最高
のものであるか否かが判定される。当初はこの判定の結
果は当然ＮＯとなるため、プログラムの実行はステップ
＄２に戻り、マイクロステップの比率が予め定められた
規則に基づいて変えられ、再びステップＳ３およびＳ４
が実行される。以後、ステップＳ４の判定結果がＹＥＳ
になるまで同様のことが繰り返され、再生信号のレベル
が最高となる磁気ヘッド１６の位置が捜されるのである
が、このような最大値捜索手順はよく知られたものであ
るため詳細な説明は省略する。 以上のようにして最高レベル位置が得られた場合には、
゛ステップＳ５においてその最高レベル位置におけるス
テッピングモータ２８の停止位置微調整量を表す量とし
てマイクロステップ比率がマイクロプロセッサ５４のメ
モリに記憶され、さらに、ステップＳ６においてその最
高レベル（Ｂ）が記憶されて、初期設定が終了する。 初期設定の終了後ホスト側からトラックの番号を指定し
て捜索命令が出されると、第７図の捜索用サブルーチン
が実行される。すなわち、ステップＳ７が実行されて磁
気ヘッド１６がその指定された目標トラックに向って移
動させられる。続いて、ステップＳ８においてその目標
トラックに適したマイクロステップ比率が計算される。 本実施例においては、磁気ディスク１２の熱膨張量を考
慮してその計算が行われるようになっている。磁気ディ
スク１２は一般にアルミニウム製であって磁気ディスク
装置の構成要素中量も熱膨張量の大きいものであるから
であり、磁気ディスク１２の各部の熱膨張量は第８図に
示すように、それの中心からの距離に比例すると考えて
差支えないため、先に求められて記憶されているマスタ
トラックたるトラック〔−２〕のマイクロステップ比率
に基づいて比例計算によって目標トラックのマイクロス
テップ比率が求められる。 続いてステップＳ９においてその求められた比率でマイ
クロステップ制御が行われ、ステップＳ１０のセットリ
ングタイム経過後、磁気ヘッド１６からの再生信号に基
づくデータの読取りが行われるのであるが、それととも
にステップＳｌｌが実行され、Ａ／Ｄコンバータ５６の
出力値、即ち再生信号レベル（Ｃ）がマイクロプロセッ
サ５４のメモリに記憶される。 次にステップＳ１２が実行され、その記憶された再生信
号レベル（Ｃ）の最、高レベル（Ｂ）に対する比率が予
め定められた比率より大きいか否かの判定が行われる。 すなわち、現に得られた目標トラックの再生信号レベル
（Ｃ）が初期設定時に得られた最高レベル（Ｂ）からあ
まり隔たったものでなければ磁気ヘッド１６が十分な精
度で目標トラック上に位置決めされたと判定されて読取
り動作が続行されるのであるが、再生信号レベル（Ｃ）
が最高レベル（Ｂ）に比較して一定比率以下になった場
合には、初期設定以後に磁気ディスク１２の熱膨張量が
変化したものと判定されて第６図に示す初期設定ルーチ
ンが再び実行され、マイクロステップ制御の基準比率の
更新が行われるのである。 この再設定が行われた後のステップＳＬ２の判定結果は
ＹＥＳとなるのが普通であるが、更新を行ってもステッ
プ５１２の判定結果がＹＥＳとならないことも有り得、
その場合には再びステップＳ１３において第６図に示す
初期設定ルーチンが実行される。そして、そのような更
新の繰返し数が予め定められた回数ｎに達した場合には
ステップ５１４において磁気ディスク装置に何等かの異
常が発生したものと判定され、ステップ５１５において
ホスト側へエラーメツセージが出され、磁気ディスク装
置はオペレータによる何等かの処置を待つ状態となる。 以上の説明から明らかなように、本実施例においては磁
気ディスク装置の電源投入時、即ち使用開始時にオフト
ラックの修正が行われるのみならず、情報読取りの途中
においてもオフトラック状態が発生したか否かが自動的
にチェックされ、もし発生していれば修正される。その
ため使用開始後に環境温度に大きな変化が生じた場合に
もオフトラックの発生が良好に回避され、磁気ディスク
装置の信頼性が向上する。 つまり、本実施例は第二発明の実施例なのであって、第
６図の初期設定ルーチンを実行する状態のマイクロプロ
セッサ５４が積分回路５０．サンプルアンドホールド回
路５２およびＡ／Ｄコンバータ５６と共に最高レベル位
置捜索手段を構成し、マイクロプロセッサ５４のメモリ
が最高レベル記憶手段および基準調整量記憶手段を構成
している。 また、第７図のステップ５７〜Ｓ９を実行する状態のマ
イクロプロセッサ５４がオフトラック修正手段を構成し
、第７図のステップＳＩＯ〜５１４を実行する状態のマ
イクロプロセッサ５４が更新手段を構成していることと
なる。そして、第７図のステップ３１０〜ＳＬ４を実行
しない形態が第一発明の実施例であることとなるのであ
る。 なお、上記実施例においては、オフトラックを修正する
ためのマスクトラックとして磁気ディスク１６の最外周
に設けられた専用のトラックが用いられていたが、これ
は必ずしも不可欠なことではなく、各磁気ディスクに特
有の情報が記録されているトラック

〔０〕あるいは一般
的な情報が記録されているトラックをマスタトラックと
して使用することも可能である。何等かの情報が記録さ
れていれば、マイクロステップの基準比率のようなオフ
トラック修正のためのステッピングモータ停止位置の基
準調整量を求めることは可能なのである。ただし、前記
実施例においては、マスタトラックの再生信号の最高レ
ベル位置を求めるために積分回路５０が用いられている
ため、得られる最高レベルはそのマスクトラックに記録
されている情報の種類や量によって変化することとなり
、情報読取りの途中におけるオフトラック発見の基準と
するには不適当であるため、専用のトラックをマスタト
ラックとすることが望ましい。 そして、専用のトラックをマスタトラックとしない場合
には第５図に二点鎖線で示すように積分回路５０に代え
てピークホールド回路６０を用いることが望ましい。フ
ィルタ４２の出力信号のピーク値は、各トラックに記録
されている情報の種類や量とは無関係にほぼ一定である
からである。 また、前記実施例においては一つのトラックが捜索され
る毎にオフトラックが発生しているか否かのチェックが
行われるようになっていたが、適宜の時期に、例えば一
定時間毎にオフトラックのチェックが行われるようにす
ることも可能である。 また、前記実施例においてはマスタトラックに対するマ
イクロステップ比率から比例計算によって目標トラック
のマイクロステップ比率が求められるようになっていた
が、磁気ディスクの記録面を複数の同心的な帯状領域に
区切って、各領域毎に段階的にマイクロステップ比率を
変えるようにすることも可能であり、さらに、磁気ディ
スク１２のみならず他の構成要素の熱膨張量の変化を考
慮してステンピングモータの停止位置微調整量を決定す
ることも可能である。要するにオフトラックの許容量を
考慮してそれに適した方法で各トラックに対する磁気ヘ
ッドの位置微調整量を決定すればよいのである。 その他、−々例示はしないが、本発明は当業者の知識に
基づいて種々の変形、改良を施した態様で実施し得るも
のであることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一発明の構成を示すブロック図であり、第２
図は第二発明の構成を示すブロック図である。第３図は
第二発明の一実施例である磁気ディスク装置の機構部の
正面断面図であり、第４図は同じく平面断面図である。 第５図は上記磁気ディスク装置の電気回路を示すブロッ
ク図であり、同時に第二発明の別の実施例をも二点鎖線
で示している。第６図および第７図は第５図に示されて
いるマイクロプロセッサのメモリに記憶されているプロ
グラムを示すフローチャートである。第８図は上記磁気
ディスク装置におけるマイクロステ１　　ツブ比率の求
め方を示す説明図である。 １２：磁気ディスク　１４ニスピンドルモータ１６：磁
気ヘッド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転駆動装置によって回転させられ、その回転中
   心を中心とする多数のトラックに情報が磁気的に記録さ
   れる磁気ディスクと、ステッピングモータを駆動源とす
   るヘッド移動装置によって前記磁気ディスク上の任意の
   トラック上の位置へ移動させられてそのトラックに記録
   された情報を読み取る磁気ヘッドとを備えた磁気ディス
   ク装置において、 前記ステッピングモータの制御回路をそのステッピング
   モータの停止位置を微調整するマイクロステップ制御の
   可能なものとし、かつ、前記磁気ヘッドを前記磁気ディ
   スクの予め定められたマスタトラック上に位置させた状
   態で前記モータ制御回路に前記微調整量を種々に変えさ
   せて前記磁気ヘッドの再生信号レベルが最高となる位置
   を捜す最高レベル位置捜索手段と、その捜された位置に
   対応する微調整量である基準調整量を記憶する基準調整
   量記憶手段と、前記マスタトラック以外のトラックを捜
   索する必要が生じた際に、前記基準調整量記憶手段に記
   憶されている基準調整量に基づいてその目標トラックに
   適した微調整量を求め、その微調整量に対応する信号を
   前記モータ制御回路に供給することにより前記磁気ヘッ
   ドをその目標トラック上の正確な位置へ移動させるオフ
   トラック修正手段とを設けたことを特徴とするオフトラ
   ック修正の可能な磁気ディスク装置。
2. （２）回転駆動装置によって回転させられ、その回転中
   心を中心とする多数のトラックに情報が磁気的に記録さ
   れる磁気ディスクと、ステッピングモータを駆動源とす
   るヘッド移動装置によって前記磁気ディスク上の任意の
   トラック上へ移動させられてそのトラックに記録された
   情報を読み取る磁気ヘッドとを備えた磁気ディスク装置
   において、前記ステッピングモータの制御回路をそのス
   テッピングモータの停止位置を微調整するマイクロステ
   ップ制御の可能なものとし、かつ、前記磁気ヘッドを前
   記磁気ディスクの予め定められたマスタトラック上に位
   置させた状態で前記モータ制御回路に前記微調整量を種
   々に変えさせて前記磁気ヘッドの再生信号レベルが最高
   となる位置を捜す最高レベル位置捜索手段と、その捜さ
   れた位置に対応する微調整量である基準調整量と再生信
   号の最高レベルとをそれぞれ記憶する基準調整量記憶手
   段および最高レベル記憶手段と、前記マスタトラック以
   外のトラックを捜索する必要が生じた際に、前記基準調
   整量記憶手段に記憶されている基準調整量に基づいてそ
   の目標トラックに適した微調整量を求め、その微調整量
   に対応する信号を前記モータ制御回路に供給することに
   より前記磁気ヘッドをその目標トラック上の正確な位置
   へ移動させるオフトラック修正手段と、その目標トラッ
   ク上へ移動させられた磁気ヘッドの再生信号レベルと前
   記最高レベル記憶手段に記憶されている最高レベルとを
   比較し、前者が後者の予め定められている一定比率以下
   である場合には前記最高レベル位置捜索手段を作動させ
   て少なくとも前記基準調整量記憶手段に記憶されている
   基準調整量を更新させる更新手段とを設けたことを特徴
   とするオフトラック修正の可能な磁気ディスク装置。