JPS61271675A - 磁気ヘツドの位置決めサ−ボ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気ディスク装置やフレキシブルディスフ装置
等の円盤型の記憶媒体を使用する磁気記憶装置の磁気ヘ
ッドの位置決めサーボ装置に関し、特に磁気ヘッドの駆
動にステッピングモータを用いる磁気ヘッドの位置決め
サーボ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の例えば直径が１３５１程度の磁気ディスクを使用
する小型磁気ディスク装置（以下単に装置と略称する）
は、磁気ヘッドの位置決めのためにステッピングモータ
によるオープンループ制御を用いているのが大部分であ
る。このような制御方式では、温度変化等によって磁気
ヘッドの位置ずｎがあった場合これを修正できないため
、トラック密度を３５０〜５００トラツク／　２５．４
５１（ＴＰ　Ｉ　）とするのが限界と考えられている。

したがって更に高密度の７００ＴＰＩ　程度を実現する
ためには、ステッピングモータのステップ角を細かくす
るだけでなく、位置決めの安定のためサーボ制御を行う
ことが必要である。通常３５０ＴＰＩ程度の装置には、
２相または４相の巻線を有し角（静止角度の分解能）が
０．９°のステッピングモータを使用しており、２相励
磁（２相の巻線にほぼ等しい電流を流して励磁すること
）によって位置決めを行っている。したがってこのステ
ッピングモータを１・２相励磁（１相励磁と２相励磁の
両者を用いる方式）で使用し、１相励磁の場合も位置決
め制御に用いｎば、ステッピングモータのステップ角が
０．４５°　になるので従来の２倍のトラック密度の装
置を実現できる。

このときサーボ制御を行う方法としては。磁気ディスク
のデータ記憶面の一部（−周のうち１′筒所〜数１０箇
所）に位置決め制御のためのサーボ情報を書き込んでお
き、このサーボ情報を読み出すことによりて磁気ヘッド
の位置ずれを検出して位置決めを修正する方式が用いら
ｎている。このためにはステッピングモータの位置決め
角度を微調整する必要があるが、その微ａｌｌ整は、２
相の巻線に流す電流値を加減することによって行う。サ
ーボ情報は各トラックの中央線に対して左および右にそ
ルぞれ１／２トラツクずｎた位置に書き込む。（この技
術は専用のサーボ面を有しボイスコイルモータによって
位置決めサーボ制御を行う方式の技術の応用である。）
このように従来技術の応用によって、従来の２倍のトラ
ック密度を実現することが可能であるが、この方式では
以下に述べる欠点がある。

すなわち、位置ずｎを電流の微ｖ４整によって修正する
際、１相励磁に対応する位置決め位置の修正では、修正
しない場合には本来電流を流していない相の巻線にわず
かに電流を流して電流値をゼロの近傍で微調整すること
になるので、関連する回路のオフセット（ゼロからの偏
差）に起因する不感帯や不連続点のため微調整がなめら
かにできないことが多い。またこの場合位置ずｎの方向
に応じて電流の極性または電流を流す相を切り換える必
要があるが、これは２相励磁の場合における位置修正に
比べて制御が複雑である。更に１相励磁の場合と２相励
磁の場合とで異なる位置修正手順が必要であり、これを
マイクログロセサで制御するときは制御プログラムが長
くなるという欠点もある。また、サーボ情報を書くため
にレーザ測長器等を含む高精度の位置決め機構を用いる
必要があり、この設備が高価となす、シたがって磁気ヘ
ッドの位置決めにサーボ制御を用いた装置は従来のオー
プンルーズの低トラツク密度の装置に比して量産・する
場合設備費用が膨大となるためｉ置の製造原価が高くな
るという欠点も有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が解決しようとする問題点、換言すれば本発明の
目的は、上述のような従来の方式が必要とするサーボ情
報書き込みのだめの高価な位置決め機構を有する設備が
不要で、しかも磁気ディスク装置を通常使用する際の位
置ずれ修正制御が簡単でかつ従来と同じステッピングモ
ータを使用して２倍のトラック密度が実現できる磁気ヘ
ッドの位置決めサーボ装置を提供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕 本発明の磁気ヘッドの位置決めサーボ装置は、データ記
憶面の一部に設けたサーボセクタの第一サーボ情報と第
二サーボ情報の読み取り振幅が等しくなる位置でデータ
トラックの中心線が定められる型の磁気記憶装置におい
て、少なくとも１つデータ記憶面に前記サーボセクタを
有する少なくとも１枚の磁気ディスクと、前記磁気ディ
スクのデータ記憶面に対応する磁気ヘッドと、前記磁気
ヘッドを前記データトラックを横切る方向に移動させる
可動機構部と、前記可動機構部を駆動するステッピング
モータと、前記サーボセクタの前記第一サーボ情報およ
び第二サーボ情報を前記磁気ヘッドを介して読み取る回
路手段と、前記回路手段に必要なタイミング信号を生じ
る手段と、外部からの命令信号および前記回路手段によ
って読み取ったサーボ情報から得られる位置修正情報に
応じて前記ステッピングモータの回転と静止角度を制御
するステッピングモータ制御回路と、を有する磁気ヘッ
ドの位置決めサーボ装置であって、前記サーボセクタに
含まｎる前記第一サーボ情報および第二サーボ情報は前
記ステッピングモータの複数の巻線のうちの１相だけに
電流を流した１相励磁状態および２相に等しい大きさの
電流を流した２相励磁状態に対応する位置にそれぞれ記
録されており、前記ステッピングモータ制御回路はデー
タトラックの真上に前記磁気ヘッドを位置決めさせるた
めに前記ステッピングモータの複数の巻線のうちの２相
に保給する電流値を互いに異なる大きさに設定しかつそ
の電流設定値を前記位置修正情報に応じて微ｙＡ整する
手段を備えて構成さｎる。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図に本発明におけるサーボ情報の配列の一例を示す
説明図、第２図は本発明の一実施例を示すブロック図で
ある。また＠３図は本発明の回路部分を除く構成要素の
配置の一例を示す構成図である。

まず第３図を参照するに、２枚のディスク２６がスピン
ドルモータ２０に直結されたスピンドル２７に取り付け
ら乳ており、ベースプレート２８の上で回転する。トラ
ック１周の基準位置を定めるため回転位置検出器７がス
ピンドルモータ２０の外周部に設置さｎている。データ
記憶面は４面有り各面に１個の磁気ヘッド１が対面して
いる。

磁気ヘッド１は可動機構部２９に取り付けらｎており、
ディスク面上を浮上して半径方向に移動できる。可動機
構部２９はステッピングモータ１８０回転をスチールベ
ルト３０で変換して直線運動ヲ行う。ステッピングモー
タ１８は２相の巻線を有し、各巻線に双方向に電流を流
すことにより駆動さｎる。ディスク２６の４つのデータ
記憶面のうちの１つのデータ記憶面上には、１周に１關
所サーボセクタ３１が設けら几ている。他のデータ記憶
面のサーボセクタに対応する位置には何本書かれていな
い。サーボセクタ３１のサーボ情報は第１図に示すよう
に記録さｎている。

第１図において参照符号ａは１相励磁状態のときの、ま
た参照符号すは２相励磁状態のときの磁気ヘッド１の位
１寛決めさｎる位置の中心線である。

第一および第二サーボ情報２４および２５は、各磁気デ
ィスク装置に対してその製造過程において第３図の磁気
ヘッド１と可動機構部２９とステッピングモータ１８と
をそのｔま用いて１相励磁状態で磁気へラド１を位置決
めして交互に一定長のバースト信号を書き込むことによ
って記録される。

サーボセクタ３１の円周上の位置は位置検出器７の検出
する基準位置の直後である。通常のデータの書き込みお
よび読み出しに用いるデータトラック（その中心線は第
１図の参照符号Ｃで示されている）は、１相励磁状態で
書いた第一サーボ情報２４と２相励磁状態で書いた第二
サーボ情報２５とを磁気ヘッド１によって読み出しそれ
らの読み出し信号の振幅が等しくなる位置に設定される
。

この位置は１相励磁による第一サーボ情報２４の中心線
ａと２相励磁による第二サーボ情報２５の中心線すとの
ちょうど中間の位置であめ、ステッピングモータ１８の
２相の巻線に大きさの異なる電流を流した状態に相当す
る。

第２図はデータトラックの中心線Ｃの真上に磁気ヘッド
１を位置決めさせるだめのサーボ制御回路２３とその他
の関連回路とを示したブロック図である。こｎらの回路
は次のような構成および動サーボ制御回路２３は上位装
置（第２図には記載していない）とインタフェースロジ
ック回路２２で接続され、上位装置からの命令に従って
磁気−１ツド１を目標シリンダ（シークせずにヘッドア
ドレスの切換えだけでアクセスできるトラックの集合を
シリンダと呼ぶ）に位置決めし、指定されたアドレスの
データを読み出したり、指定さｎた・＼ラドアドレスに
データを曹き込Ａｒ＃：すする。その間スピンドルモー
タドライブ回路１９はスピンドルモータ２０を一定速度
で回転させ続ける。サーボ制御回路２３は磁気ヘッド１
を別のシリンダに移動させるシーク動作中はサーボセク
タ３１を読みに行かず、オープンルーズでステッピング
モータ１８を回転させるが、位置決め状態では正確に位
置決めするために１回転ごとにサーボセクタ３１のサー
ボ情報を読み取りトラックの中心線からの位置ずれ量を
検出して自動的に修正する。タイミング回路６はサーボ
情報の読み取りに必要なタイミング信号を発生する。タ
イミング回路６は回転位置検出器７から基準位置を示す
基準位置信号Ｔ６を受は取ると、サーボセクタを示すサ
ーボセクタ信号Ｔ、を出力し、サーボセクタ３１の終端
でデータ部の始点を示すインデックス信号Ｔ、を上位装
置に出力する。切換回路４はサーボセクタ信号Ｔ！を入
力してサーボセクタの間だけリードライトＩＣ（集積回
路）２へ送る・＼ラドアドレス信号Ｒ０を上位装置から
・＼ラドアドレス信号Ｒ４によって指定した値の代りに
レジスタ８から送出されるヘッドアドレス信号Ｒ５の指
定する値に切換える。レジスタ８にはサーボ情報の書か
れているデータ記憶面のヘッドアドレスが設定されてい
る。

（ヘッドアドレスが固定さｎている場合は必ずしもこの
レジスタ８は必要としない）リードライトＩＣ２は４チ
ヤンネルの読み出し前置増幅器と書き込み増幅器とを含
みヘッドアドレス信号Ｒ６の指定によって１個のチャン
ネルが選択さ几るようになっている。リードライト切換
回路３はサーボセクタ信号Ｔ！を受は取るとたとえ書き
込み中であっても書き込みを禁止して読み出し状態に切
り換える。このようにしてサーボセクタ３１のサーボ情
報は必らず磁気ヘッドによって読み出されてリードライ
トＩＣ２を介して増幅器５に送出される。増幅器５は読
み出し信号Ｒ３を十分な大きさまで増幅する。増幅器５
の出力の増幅読み出し信号Ｒ０はビーク検出器２１でデ
ィジタル信号に変換されてリードデータ信号Ｒ８として
インタフェースロジック回路２２に送らｎ１更にリード
データとして上位装置に送らｎる。増幅読み出し信号Ｒ
９は、一方サーボ情報の読み取りのため振幅検出器９に
入力される。振幅検出器９は入力信号の振幅の包絡線を
とり出す。ＡＤコンバータ１ｏはタイミング回路４から
サンプリング信号Ｔ、を受は取り、第一サーボ情報２４
と第二サーボ情報２５が読み出されている時点で振幅検
出器９の出力レベルをアナログ−ディジタル変換する。

変換されたディジタル信号ＲＩ０は、ラッチ１１および
１２においてタイミング回路６から送られるラッチ信号
Ｔ４およびＴ５のタイミングで第一サーボ情報２４がラ
ッチ１１に第二サーボ情報がラッチ１２に一旦保持さｎ
ｌそのあと処理回路１３に読み取られる。処理回路１３
は通常マイクロプロセッサで構成さｎ、読み取った第一
サーボ情報２４と第二サーボ情報２５の振幅の差から位
置すｔ″Ｌｔを計算し、その計算結果に基づいて、ドラ
イブ回路１６および１７がステッピングモータ１８の巻
線に供給する電流値をＤＡコンバータ１４および１５を
介して基準値に対して増減させてステッピングモータ１
８の静止角度を微鯛整する。これによって磁気ヘッド１
の正しい位置決めが行われる。処理回路１３はドライブ
回路１６および１７に対し電流値のほかに電流の極性を
極性信号ＰＩおよびＰ２によりて指定しステッピングモ
ータ１８を所望の回転方向に駆動して磁気ヘッド１を目
的のシリンダまで移動させるシーク動作と目的のシリン
ダへ位置決めした後の位置ずｎの修正動作であるトラッ
ク追従動作の両方の動作を制御する。

なお上記の実施例では、ステッピングモータ１８は２相
バイポーラ駆動であったが４相ユニポーラ駆動でも同様
である。またステッピングモータ１８は回転型でなく直
線運動をするｌＪニアステッピングモータであってもよ
く、その場合は回転を運動、静止角度を静止位置と読み
替えｎばこｎまで述べた説明があてはまることは明らか
である。また対象機種として磁気ディスク装置でなく、
フレキシブルディスク装置でありて本よい。さらにディ
スクの枚数は２枚に限定さｎることなく１枚以上で任意
の数でよい。サーボセクタの読み取妙タイミング信号を
得る基準に用いた回転位置噴出器７は光センサや磁気セ
ンサを用いた簡単なものでも磁気ディスク面の信号を磁
気ヘッドで読み取って位置を検出する高精度のものでも
よい。サーボセクタの数は１周２箇所以上あってもよい
。そして第２図に示したブロック図の回路構成も一例に
すぎず同業者なら種々の変形が可能である。例えば処理
回路１３が高速動作する場合はラッチ１１および１２は
無くてもよいし、第一および第二サーボ信号の振幅差を
サンプルアンドホールド回路を含むアナログ回路を用い
て求めその後アナログ−デジタル変換する方式を採るこ
ともできる。あるいはステッピングモータ制御用の２個
ＯＤＡコンバータ１４および１５はパルス幅変調回路に
置き換えることができるし、すべてのデータ記憶面にサ
ーボセクタ３１を設けておけば切換回路４は不用になる
。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明の磁気ヘッドの位置
決めサーボ装置を用いることにより、磁気ディスク装置
自身のステッピングモータによって磁気ヘッドを位置決
めしてサーボ情報を書き込むので高価な位置決め機構を
有するサーボ情報書き込み専用装置が不要になるため、
生産コストを低減できるという効果がある。サーボ情報
を書き込む際のステッピングモータの駆動方法はオープ
ンループの１相励磁および２相励磁であり制御が非常に
簡単である。したがってその制御回路は専用のものを用
意してもよいが磁気ディスク装置に実装する回路にファ
ームウェアを追加することによってその機能を持たせる
ことも容易である。また通常のデータトラックへの位置
決めのためのサーボ制御はすべてのトラックに対して同
一の制御手段を用いることができるので、従来の手段で
は１相励磁の場合のサーボ制御手段と２相励磁の場合の
サーボ制御手段の２種類の制御手段を区別して別個に用
意する必要がありたのに対し、制御手段が簡単になると
いう効果がおる。更にまた、従来と同じステッピングモ
ータと同じ位置決めメカニズムを用いて２倍のトラック
密度の位置決めが実現でき、したがって記憶容量の大き
な装置が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーボ情報の配列の一例を示す説明図
、第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図
は本発明の回路部分を除く構成要素の配置の一例を示す
構成図である。 １・・・・・・磁気ヘッド、２・・・・・・リードライ
トＩＣ。 ３・・・・・・リードライト切換回路、４・・・・・・
切換回路、５・・・・・・増幅器、６・・・・・・タイ
ミング回路、７・・・・・・回転位置検出器、８・・・
・・・レジスタ、９・・・・・・振幅検出器、１０・・
・・・・ＡＤコンバータ、１１・・・・・・ラッチ、１
２・・・・・・ラッチ、１３・・・・・・処理回路、１
４・・・・・・ＤＡコンバータ、１５・・−・・・ＤＡ
コンバータ、１６・・・・・・ドライブ回路、１７・・
・・・・ドライブ回路、１８・・・…ステッピングモー
タ、１９・・・・・φスピンドルモータドライブ回路、
２０・・・・・・スピンドルモータ、２１・・・・・・
ピーク検出器、２２・・・・・・インタフェースロジッ
ク回路、２３・・・・・・サーボ制御回路、２４・・・
・・・第一サーボ情報、２５・・・・・・第二サーボ情
報、２６・・・・・・磁気ディスク、２７・・・・・・
スピンドル、２８・・・・・・ペニスプレート、２９・
・・・・・可動機構部、３０・・・・・・スチールベル
ト、３１・・・・・・サーボセクタ、Ｔ１・・・・・・
インデックス信号、Ｔ２・・・・・・サーボセクタ信号
、Ｔ、・・・・・・サンプリング信号、Ｔ４　・・・・
・・ラッチ信号、Ｔ、・・・・・・ラッチ信号、Ｔ、・
・・・・・基準位置信号、Ｐｌ・・・・・・極性信号、
ＰＲ・・・・・・極性信号、Ｐ、・・・・・・リードデ
ータ信号、Ｒ４，Ｒ，、Ｒ，・・・・−・ヘッドアドレ
ス信号、Ｒ８・・・・・・読み出し信号、Ｒ９・・・・
・・増幅読出し信号、Ｒ８゜・・・・・・ディジタル信
号。 わ、Ａ　弁え士　　□　。　　　−（、１，７）目　　
　　　　、７ 卑　ｌ　図 ＄　３　図 第　２１！Ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. データ記憶面の一部に設けたサーボセクタの第一サーボ
   情報と第二サーボ情報の読み取り振幅が等しくなる位置
   でデータトラックの中心線が定められる型の磁気記憶装
   置において、少なくとも１つのデータ記憶面に前記サー
   ボセクタを有する少なくとも１枚の磁気ディスクと、前
   記磁気ディスクのデータ記憶面に対応する磁気ヘッドと
   、前記磁気ヘッドを前記データトラックを横切る方向に
   移動させる可動機構部と、前記可動機構部を駆動するス
   テッピングモータと、前記サーボセクタの前記第一サー
   ボ情報および第二サーボ情報を前記磁気ヘッドを介して
   読み取る回路手段と、前記回路手段に必要なタイミング
   信号を生じる手段と、外部からの命令信号および前記回
   路手段によって読み取ったサーボ情報から得られる位置
   修正情報に応じて前記ステッピングモータの回転と静止
   角度を制御するステッピングモータ制御回路と、を有す
   る磁気ヘッドの位置決めサーボ装置であって、前記サー
   ボセクタに含まれる前記第一サーボ情報および第二サー
   ボ情報は前記ステッピングモータの複数の巻線のうちの
   １相だけに電流を流した１相励磁状態および２相に等し
   い大きさの電流を流した２相励磁状態に対応する位置に
   それぞれ記録されており、前記ステッピングモータ制御
   回路はデータトラックの真上に前記磁気ヘッドを位置決
   めさせるために前記ステッピングモータの複数の巻線の
   うちの２相に供給する電流値を互いに異なる大きさに設
   定しかつその電流設定値を前記位置修正情報に応じて微
   調整する手段を備えていることを特徴とする磁気ヘッド
   の位置決めサーボ装置