JPH02263369A - 磁気ディスク装置のデータヘッドアームおよびヘッド位置決め装置 - 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、磁気ディスク装置のデータヘッドアームおよ
びヘッド位置決め装置に係り、特に、１５００ＴＰＩ以
上の高トラック密島の磁気ディスク装置のオフトラック
を低減し、また高速アクセスを可能とし、スループット
を向上させるのに好適な磁気ディスク装置のデータヘッ
ドアームおよびヘッド位置決め装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来の磁気ディスク装首のヘッド位置決め装置は、Ｕ　
Ｓ　Ｐ　、４０７２９９０号に記載されているように。

シーク制御はサーボ面サーボ方式を用い、トラッキング
はサーボ面サーボ方式とデータ面サーボ方式とを併用し
ていた。

その構成は、駆動スピンドル上に回転するために装着さ
れた複数個の磁気ディスクと、複数個のデータ面に対応
する複数個の記録再生データヘッドと、各データトラッ
クがデータセクタと位置情報を含むサーボセクタとが交
互に配置されていることと、データヘッドの移動と連動
し、かつ上記−つのディスク上のサーボ面と関連してい
るサーボヘッドと、連続データトラック位置情報が上記
サーボ面上に予め記録されているサーボトラックにより
与えられること、から成り立っている。

その動作は、上記サーボ面から発生した信号がトラック
アクセス動作中にデータヘッドの移！Ｆｌｊを制御し、
かつ上記データ面上のサーボセクタから発生した信号が
トラック追従動作中にデータヘッドの位置決めを制御し
、さらに、サーボ面から導出される信号の高周波成分が
サーボセクタから導出される信号にトラック追従中付加
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、複数個のデータヘッドのうち、任意の
データヘッドが情報の記録再生を行うとき、オフトラッ
クが発生していれば、そのデータヘッドは対応する磁気
ディスク媒体面にあらかじめセクタごとに書き込まれた
位置情報を含むサーボ情報に従ってオフトラックを減じ
るように移動する。

ゆえに、サーボヘッドが所定のトラックに到達後、サー
ボヘッドと一体に可動しているデータヘッドによって、
記録再生可能になるまでに、少なくとも１セクタ以上の
通過時間が必要となる０例えば、３６００ｒｐｍで磁気
ディスク媒体が回転し、磁気ディスク媒体１面当り３２
セクタに分割されていたとすると、１セクタ通過時間は
０．５２ｍ−５である、サーボ面サーボ方式のみを用い
た現状で最高速の磁気ディスク装置において、回転待ち
時間を含まぬ平均アクセス時間を約１２ｍ５とすると。

０．５２ｍ　ｓ　　という大きさは、４．３％の大きさ
に達する。

したがって、上記従来技術は、す、−ボヘッドが所定の
トラックに到達後、サーボヘッドと一体に可動している
データヘッドによって、記録再生可能になるまでの待ち
時間の長さについて考慮されておらず、スループットが
ますます低下するという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされ
たもので、データヘッドがオフトラックを発生していた
ときに、データヘッドアームを機械的にそれぞれ独立に
変形させて、熱を含む低周波の振動成分のオフトラック
を修正するように動作させ、その後のアクセスに関して
は、サーボヘッドが所定のトラックに到達後、サーボ面
の位置情報を用いて、高周波の振動成分のオフトラック
のみを修正するように動作させ、アクセス時間を低減し
、ひいてはスループットを向上させうる磁気ディスク装
置のデータヘッドアームおよびヘッド位置決め装置を提
供することを、その目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る磁気ディスク
装置のデータヘッドアームの構成は、１個のシークおよ
びトラッキング専用のサーボヘッドと複数個のデータヘ
ッドとを備えて一体に可動するアクチュエータと、１面
がサーボヘッドに対応するサーボ面であり、他の面は各
トラックがデータセレクタと位置情報を含むサーボセク
タとを交互に配置したデータ面である複数枚の磁気ディ
スク媒体と、磁気ディスク媒体回転用スピンドルモータ
と、記録６成回路２位置決め制御回路、およびスピンド
ルモータ駆動回路と、からなる磁気ディスク装置におい
て、データヘッドを支持する個々のデータヘッドアーム
に、当該データヘッドアームを機械的に独立に変形させ
うる微小変位発生素子を組み込んだものである。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る磁気デ
ィスク装置のヘッド位置決め装置の構成は、一定時間ご
とに、またはデータヘッドがオフトラックを発生してい
たときに、上記の微小変位発生素子を組み込んだデータ
ヘッドアームを機械的にそれぞれ独立に変形させて、熱
を含む低周波の振動成分のオフトラックを修正するよう
に動作させ、その後のアクセスに関しては、サーボヘッ
ドが所定のトラックに到達後、サーボ面の位置情報を用
いて、高周波の振動成分のオフトラックのみを修正する
ように動作させる制御回路を備えたものである。

〔作用〕

このような磁気ディスク装置のヘッド化！ｉ’を決め装
置において、一定時間ごとに、またはデータヘッドがオ
フトラックを発生していたときに、複数のデータヘッド
アームを機械的にそれぞれ独立に変形させて、熱を含む
低周波数の振動成分のオフトラックを修正するように動
作させることによって、その後のアクセスに関しては、
サーボヘッドが所定のトラックに到達後、サーボ面の位
置情報を用いて、高周波の振動成分のオフトラックのみ
を修正するように動作させ、アクセス時間を低減し、ひ
いてはスループットを向上させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第８図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る磁気ディスク装置の
ヘッド位置決め装置の制御ブロック図、第２図は、第１
図の装置の微小変位発生素子を備えたデータヘッドアー
ムとそのデータヘッドアームを用いたヘッド位置決め機
構の斜視図、第３図は、揺動形データヘッドアームに取
付は可能な圧電素子の、駆動電圧印加時の変位と発生力
との関係を示す線図、第４図は、第３図に示す特性を有
する圧ｉ？を素子を備えたデータヘッドアームの変形説
明図、第５図は、第４図の側面図である６第１図に示す
ように、ヘッドアクチュエータは、１個のシークおよび
トラックキング専用のサーボヘッド１を備えたサーボア
ーム２と、複数個のデータヘッド３ａ、３ｂ、および微
小変位発生素子に係る圧電素子２４　ａ　、　２４　ｂ
を備えたデータアーム４ａ、４ｂとが一体に可動するア
クチュエータに係るキャリッジ５と、それらを可動する
ＶＣＭ６とから成り立っている。

磁気ディスク媒体７は、１面がシークおよびトラックキ
ング用の専用サーボ面８であり、他の面はすべて位置情
報を備えたデータ面９ａ、９ｂである複数枚の磁気ディ
スク媒体から成り、磁気ディスク媒体回転用スピンドル
モータ１０に取付けられて、スピンドルモータ駆動回路
１１によって単位時間あたり一定回転数で回転させられ
る。

上位装置１２からサーボヘッド１に対して目標位置指令
ｘｏが発せられたとき、まず速度制御でシークを行い、
目標位［ｘｏに十分接近してから位置制御でトラックキ
ングを行う、この部分は従来と同様の手法である。すな
わち、速度制御でシークをする手順は、まず任意のトラ
ックに位置するサーボヘッド１からの位置信号をサーボ
アンプ１３と位置検出回路１４を通してサーボヘッド１
の現在位置Ｘｓを得る。比較回路１５でＸｓとｘ。

の差ΔＸｓ　を計算して、速度関数発生器１６へ伝える
と速度関数発生器１６は速度パターンテーブル１７を用
いて目標速度指令Ｖｏを発する。一方、Ｘは速度演算回
路１８を通ってサーボヘッド１の現在速度Ｖｓに変換さ
れる。比較回路１９でＶｓとＶｏの差ΔＶｓを計算して
、ΔＶｓに必要な電流をアンプ２１を用いてＶＣＭ６に
流す。

次に１位置制御でトラッキングをする手順は。

サーボヘッド１が目標位置ｘｏに十分接近してからスイ
ッチ制御回路２２を用いてスイッチ２０を切り換えてサ
ーボ面サーボ方式の位置制御回路２３に移行して位置制
御を行う。

本実施例のヘッド位置決め装置は、サーボヘッド１が目
標位Ｍｘｏにあるにもかかわらず、データヘッドのオフ
トラックが発生したとき、圧電素子２４ａ、２４ｂを備
えた個々のデータヘッドアーム４ａ、４ｂをデータトラ
ックに追従するように、機械的にそれぞれ独立に変形さ
せるようになつている。

まず、サーボヘッド１が目標位ｔｍ　ｘ　ｏに達すると
、スイッチ制御欧回路２５を用いてスイッチ２７をオン
にする。データヘッド３ａまたは３ｂからの位置信号を
アンプ２９と位置検出回路３０を通してデータヘッド１
の現在位ｆ１４ｘ−を得る。

比較回路３１でＸ−とｘｏの差ΔＸ−を計算して、Δχ
−に必要な電圧をアンプ３４または３５を用いて微小変
位発生素子に係る圧電素子２４ａ。

２４ｂに加える。スイッチ制御回路３２は比較回路３１
の出力を＆ｉｌ？ｌＩｌてすべてのデータヘッドのオフ
トラックを解消するようにスイッチングを制御する。ま
たタイマー２６は、一定時間ごとに前記動作を行う役割
を果たす。

第２図は、圧電素子のような微小変位発生素子を備えた
揺動形データヘッドアームの一実施例を示す斜視図であ
る。

データヘッド３ａは、回転中の磁気ディスク媒体７のト
ラック情報を備えたデータ面９ａに対して浮上している
。圧電索子２４ａの端子３６ａ。

３６ｂに電圧を印加するとＺ方向に伸縮し、データヘッ
ド３ａをトラックキングのＹ方向に制御できる。

第３図は、揺動形データヘッドアームに取付可能な圧電
素子の、駆動電圧Ｅ＝１２Ｖを印加したときの変位ΔＺ
とＺ方向発生力Ｆとの関係を表わしたものである。

第４図に示す本実施例のデータヘッドアーム４ａは、第
３図に示すような特性を有する圧電素子２４ａのＹ方向
の幅ｇの中心を通り、かつ変位方向とｚｓＩを一致させ
て、データヘッドアーム４ａの切欠き部に取付けている
。

磁気ディスク媒体７の半径方向のトラック密度が１５０
０ＴＰＩ以上の高密度となると、１トラック幅は、１６
．９μｍ以下になり、記録再生を除いた機構系の位置決
め精度は、振動、衝撃、温度、湿度、気圧変化などの外
乱が加わっても、Ｙ方向で約２μｍ以下にする必要があ
る６圧電素子２４ａのＺ方向変化ΔＺによるデータヘッ
ド３ａのトラック幅方向変化ΔＹは、Δｙ＝ａｘΔ　θ で表わされる。ここでΔθは、圧電素子２４ａのＺ方向
の両端のうち、データヘッド３ａ側の端部付近を中心と
して回転する角度である。また、Ωは前記圧電素子２４
ａの端部からデータヘッド３ａまでの距離である。いま
仮にΩ＝　４０　ｍ　。

ΔＹ＝２μｍとするとΔθは、 Δθ＝２Ｘ１０″″’ａｍ／４０ｍ ＝　５　Ｘ　１０−’ｒａｄ となる。

圧電素子２４ａのＺ方向に関して必要な変化量ΔＺは、
Ｚ軸から切欠き端部付近までの距離をｍ＝１０ｍとする
と、 ΔＺ＝ｍＸΔθ ＝　１０ｍＸ　５　Ｘ　１０−’ｒａｄ＝５Ｘ１０−４
閣 ＝０．５μｍ である。

第３図より、ΔＺ＝０．５μｍのときは、圧電素子のＺ
方向の発生力Ｆ　＝　Ｏ，、３５ｋｇ　ｆ　　になる。

この発生力Ｆを用いて、傾き角Δθを発生させるように
、データヘッドアーム４ａの切付き部の寸法ｄ、ｅ、厚
さｔ、材質などを決定すれば良い。

第５図は第４図の側面図であり、厚さｔのデータヘッド
アーム４ａであることを示している。

アクセス時間Ｔａは、サーボ面サーボ制御方式によるシ
ーク時間Ｔ１と、サーボ面サーボ制御方式とデータ面サ
ーボ制御方式の併用方式による記録再生が可能になるま
での時間Ｔ２の和になるので。

Ｔａ＝Ｔ１＋Ｔ２ と表わすことができる。

本実施例を、前述した先行技術のＵＳＰ、４０７２９９
０号と比較すると、Ｔ１はどちらも等しい大きさである
。しかし、記録再生が可能になるまでの時間Ｔ２に関し
ては、　Ｕ　Ｓ　Ｐ　、４０７２９９０号は、アクセス
するたび毎に、オフトラックを解消しようとするので、
１トラツク３２セクタの場合 Ｔ２＝０．５２ｍ５Ｘ　（１セクタ以上）の時間を必要
とする。

一方、本実施例は、熱を含む低周波の振動成分のオフト
ラックを修正すれば、データヘッドアーム４ａは機械的
に変形量を維持するので、その後のアクセスに関しては
、サーボヘッドが所定のトラックに到達後、サーボ面の
位置情報を用いて。

高周波の振動成分のオフトラックのみを修正するように
動作させ、Ｔ２の大きさを低減する。

本実施例によれば、磁気ディスク装置のヘッド位置決め
装置において、一定時間ごとに、またはデータヘッドが
オフトラックを発生していたときに、複数のデータヘッ
ドアームを機械的にそれぞれ独立に変形させて、熱を含
む低周波の振動成分のオフトラックを修正するように動
作させることによって、その後のアクセスに関しては、
サーボヘッドが所定のトラックに到達後、サーボ面の位
置情報を用いて、高周波の振動成分のオフトラックのみ
を修正するように動作させ、アクセス時間を低減し、ひ
いてはスループットを向上させる効果がある。

次に、第６図は、本発明の他の実施例に係る磁気ディス
ク装置のデータヘッドアームの正面図、第７図は、第６
図のＡ−Ａ矢視断面図、第８図は、第６図のデータヘッ
ドアームの変形を示す正面図である０図中、先の第２，
４図と同一符号のものは先の実施例と同等部分であるか
ら、その説明を省略する。

第６，７図に示すデータヘッドアームは、分離形状のも
のである。１０４ａ、２０４ａは、その分離されたデー
タヘッドアーム、１２４　ａ　、１２４ｂは、微小変位
発生素子に係る圧電素子、１３６ａ。

１３６ｂは、圧電素子１２４ａの端子、１３６ｃ。

１３６ｄは、圧電素子１２４ｂの端子である。

この実施例では、圧電素子１２４ａ、１２４ｂにそれぞ
れ逆向きに電圧を印加することによって、第８図に示す
ように、データヘッド３８部のＹ方向変位ΔＹを得る。

この実施例によれば、先の実施例で説明したと同様の効
果を期待することができる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、データヘ
ッドがオフトラックを発生していたときに、データヘッ
ドアームを機械的にそれぞれ独立に変形させて、熱を含
む低周波の振動成分のオフトラックを修正するように動
作させ、その後のアクセスに関しては、サーボヘッドが
所定のトラックに到達後、サーボ面の位置情報を用いて
、高周波の振動成分のオフトラックのみを修正するよう
に動作させ、アクセス時間を低減し、ひいてはスループ
ットを向上させうる磁気ディスク装置のデータヘッドア
ームおよびヘッド位置決め装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の一実施例に係る磁気ディスク装置の
ヘッド位置決め装置の制御ブロック図。 第２図は、第１図の装置の微小変位発生素子を備えたデ
ータヘッドアームとそのデータヘッドアームを用いたヘ
ッド位置決め機棉の斜視図、第３図は、揺動形データヘ
ッドアームに取付は可能な圧電素子の、駆動電圧印加時
の変位と発生力との関係を示す線図、第４図は、第３図
に示す特性を有する圧電素子を備えたデータヘッドアー
ムの変形説明図、第５図は、第４図の側面図、第６図番
よ。 本発明の他の実施例に係る磁気ディスク装置のデータヘ
ッドアームの正面図、第７図は、第６図のＡ−Ａ矢視断
面図、第８図は、第６図のデータヘッドアームの変形を
示す正面図である。 １・・・サーボヘッド、２・・・サーボアーム、３ａ。 ３　ｂ−・・データヘッド、４ａ、４ｂ、１０４ａ。 １０４ｂ・・・データヘッドアーム、訃・・キャリッジ
、７・・・磁気ディスク媒体、８・・・サーボ面、９ａ
。 ９ｂ・・・データ面、１０・・・スピンドルモータ、１
１・・・スピンドルモータ駆動回路、１４．３０・・・
位置検出回路、２３・・・位置制御回路、２４ａ、２４
ｂ。 １２４　ａ　、　１２４　ｂ　−圧電素子。 革 図 葛 図 拓 第 凶

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１個のシークおよびトラッキング専用のサーボヘッ
   ドと複数個のデータヘッドとを備えて一体に可動するア
   クチュエータと、 １面がサーボヘッドに対応するサーボ面であり、他の面
   は各トラックがデータセクタと位置情報を含むサーボセ
   クタとを交互に配置したデータ面である複数枚の磁気デ
   ィスク媒体と、磁気ディスク媒体回転用スピンドルモー
   タと、記録再成回路、位置決め制御回路、およびスピン
   ドルモータ駆動回路と、 からなる磁気ディスク装置において、 データヘッドを支持する個々のデータヘッドアームに、 当該データヘッドアームを機械的に独立に変形させうる
   微小変位発生素子を組み込んだ ことを特徴とする磁気ディスク装置のデータヘッドアー
   ム。 ２、一定時間ごとに、またはデータヘッドがオフトラッ
   クを発生していたときに、 請求項１記載のデータヘッドアームを機械的にそれぞれ
   独立に変形させて、熱を含む低周波の振動成分のオフト
   ラックを修正するように動作させ、その後のアクセスに
   関しては、サーボヘッドが所定のトラックに到達後、サ
   ーボ面の位置情報を用いて、高周波の振動成分のオフト
   ラックのみを修正するように動作させる制御回路を備え
   た、 ことを特徴とする磁気ディスク装置のヘッド位置決め装
   置。