JPS61211885A - 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】 荻権分災 本発明は、ディスク型の記録媒体を有するディスク装置
に関するものであって、更に詳細には、同心円状に配設
した複数個のトラックが画定されており且つその各トラ
ックに対してその位置を表す埋込サーボ情報が記録され
ているディスクを具備したディスク装置に関するもので
ある。

従米技生 最近のオフィスオートメーシ目ンの進展に伴いワードプ
ロセサやオフィスコンピュータ等の種々の情報処理装置
が普及し、高容量で小型の記録装置が必要とされている
。ハードディスク装置は従来高容量であるが、大型であ
った為に、オフィス−２＝ 用の情報処理装置への適用は限定的であったが、最近に
なって小型のハードディスク装置が発表され、種々の情
報処理装置への適用が期待されている。

この様なハードディスク装置としては、ヘッドとディス
クの組合せを固定とした所謂「ウィンチェスタ」型のも
のが支配的であるが、一般的に、回転自在に設けられて
おり磁気的にデータを記録することの可能なディスクと
、該ディスクにデータを書き込んだり又は該ディスクに
記録されているデータを読み取ったりする為の磁気ヘッ
ドを有する書込読取系とを具備している。

磁気ディスクには、同心円状に複数個のトラックが画定
されており、前記ヘッドを所望のトラックへアクセスさ
せて、データを書き込んだり又はデータを読み取ったり
する。この場合に、磁気ヘッドが所望の１へラックに正
確に位置決めされることが必要であるが、このヘッドと
トラックとの位置決めを行なう為に、従来、トラック位
置決め用の専用ディスク面と専用ヘッドとを使用するサ
ーボ面サーボ（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ　５ｅｒｖｏ）方式
と、円周状１−ラックの所定箇所に部分的にサーボ情報
を設ける埋込サーボ（ｅｍｂｅｄｄｅｄ　５ｅｒｖｏ）
方式とが広く使用されている。後者の場合、サーボ情報
をトラックのセクタとセクタとの間に設ける方法と、１
トラツクに１回インデックス部にサーボ情報を入れてお
く方法とがあり、後者のものは特にインデックスバース
トサーボ方式と呼ばれている。尚、ヘッドをディスクと
相対的に移動させてアクセスを行なう方法には、スイン
グアーム方式とリニア方式とがある。

更に、サーボの構成としては、ボイスコイルモータを使
用したものと、ステッピングモータを使用したものとが
あり、ボイスコイルモータを使用したものは制御が繁雑
であり且つ高価であり、一方スチッピングモータを使用
したものは一般的に廉価であるが位置決め精度を上げよ
うとするとその制御が複雑化するという欠点がある。

この様なハードディスク装置においては、ディスクは、
通常、所定の速度で駆動回転され、八ツドをディスクと
相対的に移動させて所望の１〜ラツクへのアクセスを行
なう。前述した如く、トラックは同心円状に形成されて
いるので、内側のトラック程その１〜ラック長さは短く
なっており、従って一定の記録周期で記録を行なうと内
側のトララックになる程記録密度は高くなり隣接する記
録データ間の干渉が大きくなる。又、ディスクは一定速
度で駆動回転されるので、ヘッドは内側のトラックへ行
く程ディスクとのギャップは狭くなり、ヘッドによるデ
ィスクへの印加磁界は高くなり、それによっても隣接デ
ータ間の干渉が大きくなる。

この様に、隣接データ間の干渉があると、記録信号レベ
ルがそれだけ低下し、従って、一般的には、ディスクの
内側へ行くほど記録信号レベルは低下する。ところで、
ヘッド位置決め用のサーボ情報も各トラックに対応して
ディスク」二に記録されるものであるから、同一の記録
電流でディスク上に記録した場合には、その再生出力は
内周側のトラックへ行く程低下することとなり、サーボ
情報を処理する回路においてその低下分の余裕を見−５
＝ 込でおかねばならないという欠点がある。

且−血 本発明は以上の点に鑑みなされたものであって、上述し
た如き従来技術の欠点を解消し、ヘッド位置決め精度を
著しく向上させることを可能としたディスク装置を提供
することを目的とする。

構成 本発明は、所定速度で駆動回転され情報を記録可能なデ
ィスクと、前記ディスクへ情報を書き込むと共に前記デ
ィスクに記録された情報を読み取る書込読取手段とを備
えたディスク装置において、前記ディスクには同心円状
に複数個のトラックが形成されると共に各トラックに対
応してその位置を表す埋込サーボ情報が記録されており
、前記埋込サーボ情報は内周側のトラックから外周側の
トラックへかけて少なくとも一度レベルを変化させた書
込電流で記録されていることを特徴とする以下、添付の
図面を参考に、本発明の具体的な実施の態様に付いて詳
細に説明する。

第１図は、本発明を適用したハードディスク装置の１例
を示しており、ハードディスク装置１はケーシング乃至
はシャシ−として所定の形状に形成されたベース２を有
しており、記録媒体としてのディスク３が回転自在にベ
ース２内に収納されている。後述する如く、本例におい
ては、一対のディスク３を所定間隔離隔してハブ１５ｂ
上に固着して設けてあり、各ディスク３はその両面が記
録面として構成されている。ディスク３は後述する直流
モータによって所定速度で矢印Ａ方向に駆動回転される
。尚、第１図には示してないが、ディスク３の各記録面
上には、同心円状に複数個のトラックが画定されており
、最外周のトラックの番号はＯＯで最内周の１〜ラツク
へ向かって順次番号が連続的に増加する如く設定されて
いる。

第１図中、ディスク３の右側にはキャリッジ４が配設さ
れている。図示例の場合、キャリッジ４は６個のローラ
５ａ乃至５ｄ（第１図中にはローラ５ａと５ｂのみ示さ
れている）を介してディスク３の半径方向に往復移動自
在に設けられている。

即ち、ベース２上にはガイド部材６ａ乃至６ｃが固着し
て取り付けられており、キャリッジ４はこれらのガイド
部材６ａ乃至６ｃによって案内されてディスク３と相対
的にその半径方向に往復移動自在である。キャリッジ４
上には、更に、アーム支持体４ａが設けられており、該
アーム支持体４ａはディスク３の半径方向へ延在させて
４本のアーム１０（フレクシャー）を互いに垂直方向へ
並列させて支持している。各アーム１０の先端には磁気
ヘッド１１が固着されている。

キャリッジ４にその両端７ａ、７ｂを固着して駆動ベル
ト７が設けられている。ベルト７は、その左半分に長尺
スロットが穿設されており、その右半分には、該スロッ
トの幅よりも若干幅狭のストリップ部分が形成されてお
り、該ベルト７はそのストリップ部分を該スロットに挿
通させてプーリ８に１周巻回させている。ブー＋、Ｊ　
８は、ベース２に固定されているステッピングモータ９
の回転軸９ａ上に固着されている。従って、ステッピン
グモータ９が可逆回転されることによって、プーリ８と
ベルト７とを介して、キャリッジ４は第１図中、水平方
向に往復移動される。尚、第１図中、実線で示したキャ
リッジ４の位置は、キャリッジ４を最もディスク３に近
接させた位置であり、一方、キャリッジ４をディスク３
から最も離隔させた位置を２点鎖線で示しである。

ディスク３及びキャリッジ４等が配設されているベース
２内の空間は密封構造とされており、外部からの塵等の
進入を防止する構成としである。

尚、ディスク３の回転によって、矢印で示した如く、本
装置１の密封空間内で気流の運動が起生され、その気流
はフィルタ１２を通過させて常に浄化させている。尚、
ベース２の両端には、ブラケット１３及び１４が固着さ
れている。

第２図は、大略、第１図中のｘ−Ｘ線に沿っての断面を
示している。図示される如く、ベース２に固定してスピ
ンドルモータ１５が設けられており、その駆動回転軸１
５ａにはハブ１５ｂを介して一対のディスク３．３が上
下に離隔して固着されている。前述した如く、ディスク
３はその両面が記録面であり、従って、各ディスク３の
両面に９一 対向して夫々磁気ヘッド１１が全部で４個設けられてい
る。各磁気ヘッド１１はアーム１０の先端に固着されて
おり、ヘッド１１は、ディスク３が静止時には、ディス
ク３の面上に接触しているが、ディスク３が駆動回転さ
れると、それによって起生される気流によってディスク
３の面の上方へ浮上される。

第３図は、本ハードディスク装置１の側面図であって、
ベース２の底部にはボスト１８ａ及び１８ｂを介してプ
リント回路基板１９が固定されており、該プリント回路
基板１９の下面は部品実装面を構成しており、その詳細
は図示してないが、本装置１の駆動制御回路が構成され
ている。尚、第３図には、プリント回路基板１９に装着
されたサーミスタ２０が示されており、このサーミスタ
２０の取り付は位置は、第１図にも示しである。

ブラケット１３は防振ゴム１６ａ、１６ｂを介してベー
ス２に装着されている。

第４図は、第１図乃至第３図に示したハードディスク装
置のシステム制御回路を示したブロック図であり、この
制御回路は基本的にはプリント回路基板１９」二に形成
されている。尚、第４図のブロック図には、各ブロック
間でやりとりされる代表的な信号を示しであるが、実際
には、これらの他にも種々の信号が使用されている。図
示した如く、磁気ヘッド１１に接続して、読取書込制御
回路２２が設けられており、読取書込制御回路２２はイ
ンターフェース回路２８を介して外部のホス１〜装置へ
リードデータを供給する一方、外部ホス１へ装置からイ
ンターフェース回路２８を介してライドデータを受は取
る。

前述した如く、ディスク３上には、ユーザが自由にデー
タを書き込んだり又はデータを読み取ったりする為に使
用されるデータ領域の他に、トラックの位置を表すイン
デックスサーボ情報がバースト信号の形態で記録されて
いる。従って、ディスク３が駆動回転されると、ヘッド
］−１は読取モードにある場合には、リードデータのみ
ならず周期的にサーボ情報も読み取る。従って、読取モ
ードにある場合には、読取書込制御回路２２はり一ドデ
ータと、サーボ情報であるリードバーストとを弁別し、
リードデータはインターフェース回路２８へ、一方リー
ドバーストはパース１〜平均化回路２４へ夫々分離して
供給する。一方、第１図乃至第３図に示したハードディ
スク装Ｗ］−内には近接磁気スイッチ（不図示）が設け
られており、このスイッチは、スピンドルモータ１５の
ロータに穿設された孔と協同して、ロータの１回転毎に
１度インデックス検知信号を発生する。このインデック
ス検知信号は、インデックス信号検出回路２１によって
検知され、一方、インデックス信号検出回路２］−はそ
れに基づいてサーボインデックス信号とインデックス信
号を発生する。インデックス信号はインチ−フェース回
路２８を介してホスト側とのインターフニス操作に使用
される。

サーボインデックス信号は、読取書込制御回路２２に供
給されて、ヘッド１１からの読取信号をリードデータと
リードバーストとに振分るのに使用される。一方、サー
ボインデックス信号は中央処理装置（ＣＰＵ）から構成
されるシステムコン１−ローラ２３へも供給される。Ｃ
ＰＵ２３は、水晶発信器等の外部クロック源からクロッ
クを受け、又バース１〜平均化回路２４からリードバー
ス１−を平均化して得られるサーボ信号を受は取る。Ｃ
ＰＵ２３は、スピンドルモータ１５を駆動する駆動回路
２５へ駆動信号を供給し、更に、ステッピングモータ９
の駆動制御を行なうステッピングモータ駆動回路２７へ
は、チョッピング回路を介してコイルの励磁時間を規定
するデユーティ信号を供給すると共に相励磁を制御する
ステップ信号を供給する。

第５図は、ディスク３の記録面の構成の１例を示してい
る。本例においては、記録面は、内周側のショピングラ
ンテイング領域３ａと外周側のアウターガートバンド領
域３ｃとの間にデータトラック領域３ｂが形成されてい
る。データトラック領域３ｂ内には５同心円状に複数個
のトラックが画定されており、外周から内周へ向かって
順番に１へラック番号が付されている。ディスク３」二
にはセクタ状のサーボ情報領域３ｄが画定されており、
この領域には、各トラックの半径方向の位置を表す埋込
サーボ情報が記録されている。従って、ディスク３が回
転して、サーボ情報領域３ｄがヘッド１１の下側を通過
すると、ＣＰＵ２３はサーボ信号に基づいてディスク３
の１回転に一度だけトラッキング制御を行なう。

第６図は、この様なインデックスサーボの原理を示して
いる。即ち、第６図（ａ）はディスク３の１回転毎に発
生されるサーボインデックス信号ＩＢＳであり、第６図
（ｂ）は、隣接するインデックス信号の間、即ちディス
ク３の１回転の間にデータ１〜ラツク領域３ｂ内の所望
のトラックからデータが読み取られるデータエリアとサ
ーボ情報領域３ｂからのサーボ情報が読み取られるサー
ボエリアとが設けられており、それらの間にはスピード
トレランスギャップが設けられていることを示している
。このサーボ情報エリアは、ユーザがアクセスすること
は出来ない領域である。

第７図は、埋込サーボ情報によるヘッド位置決めの原理
を示している。第７図には、ディスク３の記録面一にの
３つの１−ラック３］−ａ、３１．ｂ、３１ｃが示され
ており、各１−ラックは円周状であり、１−ランクの両
端間にはサーボ情報４１ａ乃至４１ｄが設けられている
。即ち、本例の場合、１つのトラック、例えばトラック
３３．　ｂに対して、一対のサーボ情報４　ｌ　ｂ及び
４１ｃが配設されており、サーボ情報４１１）は隣接す
るトラック３１ａにも共用されている。即ち、本例の場
合、各サーボ情報４１は隣接するトラックの中心線の間
に位置して設けられている。ディスク３」二のヘッド］
−１の位置は、オン１へラックの場合を実線丸印３ｏで
示してあり、−右外側へオフトラックした状態を破線丸
印３０ａで、又内側へオフトラックした状態を破線丸印
３０ｂで示しである。尚、ヘッド１１がオントラック状
態（実線丸印３０）にある場合に、ヘッド１１はサーボ
情報４．１　ｂと４１ｃとからサーボ情報を読み取るが
、その読み取られる部分を夫々ハツチングして示しであ
る。尚、サーボ情報はバースト信号の形態で書き込まれ
ていると仮定する。

第８図（ａ）乃至（ｃ）は、ヘッド１１が、オントラッ
ク３０、外側オフ１へラック３０ａ、内側オフ１〜ラツ
ク３０ｂにある場合の、夫々の、ヘッドから読み取られ
たサーボバース１−信号出力を示している。即ち、オン
トラック３０の場合は、第８図（、）で示される如く、
１〜ラツク３　ｌ　ｂに対する一対のサーボ情報４　ｌ
　ｂ及び４１ｃからの夫々の読取バースト信号４．２　
ａ及び４．２　ｂの振幅値は等しい。

一方、外側又は内側へオフトラックした場合には、夫々
、第８図（ｂ）及び（ｃ）に示した如く、夫々のサーボ
情報から読み取られるバース１へ信号の振幅はオフトラ
ック量に応じて異なる。この様な振幅値の差に基づいて
ＣＰＵ２３は補正値を算出し、ステッピングモータ９の
駆動条件を変えることによってヘッド１１の所望の１−
ラック上へ位置決めを行なうことが可能である。

第９図は、磁気ディスク３」二に成る一定の記録電流で
書込を行ない、それをヘラ１−１１で読み取った場合の
再生出力をディスク３の半径の関数としてプロン１〜し
た結果を示している。従って、サーボ情報を一定のバー
スト信号で書き込んだ場合の再生出力も、第９図のグラ
フに示した如く、ディスク３の内周側へ行く程そのレベ
ルが低下することとなる。この再生出力のレベル低下の
主な原因としては、内周側へ行く捏練記録密度が上昇す
る為に隣接記録データ間の波形干渉が起こることや、内
周側ではヘッドとディスクとの間の間隙が減少しヘッド
のディスクへ印加する磁界強度が上昇することにより波
形干渉が助長されること等である。この様に、サーボ情
報の再生出力がディスク３の半径に依存して変化すると
、サーボ情報を処理する回路においてその様な変化分を
マージンとして取っておかねばならず、それだけオフト
ラック量検出精度が低下することとなる。

従って、ディスク３へ記録するサーボ情報は、その再生
出力がディスク３の半径によらず一定であることが望ま
しい。本発明においては、再生出力が一定である様にサ
ーボ情報を記録したディスク３を使用するディスク装置
を提供するものであり、その様にサーボ情報を記録する
ことの可能な＝１７− 記録再生システムを大略第１０図に示しである。

図示した記録再生シ不テムにおいては、コイルからなる
読取書込ヘッド４５と、アンプ４６、フィルタ４７．ア
ンプ４８、ＭＦＭ検波４９、波形整形回路５０．１〜ラ
ンスミツタ５１とを接続して読取系を構成すると共に、
ヘッド４５と、ライ１−アンプ５２、フリップフロップ
５３、レシーバ５４とを接続して書込系を構成している
。又、書込系においては、ライトアンプ５２に接続して
書込制御回路５５が設けられており、ヘラ１く４５によ
る書込条件を可変的に設定することを可能としている。

第１０図に示したシステムは、例えば、本ディスク装置
に紹み込むことも可能であるが、サーボ情報は、通常、
ユーザがアクセスすることはないものであるから、第１
０図に示した記録再生システムをディスク３にサーボ情
報を書き込む為に別箇独立して設け、サーボ情報を書き
込まれたディスク３を本ディスク装置内に組み込む構成
とすることも可能である。尚、以下に詳述する如く、書
込制御回路５５は、その書込電流のレベルを変化させる
ものと、書込電流の周波数を変化させるものとがある。

第１−１図は、ディスク３の半径ｒをパラメータとした
、記録電流■と再生出力との間の関係をプロン１へした
ものである。グラフに示される如く、成る半径において
、記録電流■を増加させて行くと、再生出力は次第に増
加するが、成る電流工で飽和レベルに到達し、その後記
録電流工を増加すると、再生出力は次第に減少する傾向
がある。飽和前における特性曲線の勾配は、飽和後にお
ける特性曲線の勾配よりも傾斜が一層急であり且つその
傾斜方向が異なる。この様に飽和前と飽和後とで特性曲
線の勾配の方向が異なるので、再生出力レベルを一定と
する場合に使用する記録電流■の範囲が飽和前の範囲で
あるか、又飽和後の範囲であるかによって記録再生シス
テム内の書込制御回路５５による記録電流■の制御の方
法が異なる。

第１２図は、飽和後の範囲において記録電流■を制御す
る場合であり、この場合にはディスク３の外周に行く程
記録電流■のレベルを増加させている。図示例は、記録
電流■を４段階に漸増する場合を示しているが、これに
限らず、適当数の階段状に漸増させるか、又は直線的又
は曲線的に連続的に増加させる構成とすることも可能で
ある。

一方、第１３図は、飽和前の範囲において記録電流■を
制御する場合であり、この場合には、ディ　　“スフ３
の外周へ行くに従い記録電流Ｉのレベルを次第に低下さ
せている。この場合においても、記録電流工は、階段状
又は連続的に変化させることが可能であることは勿論で
ある。尚、飽和前においては、第１１図に示される如く
、特性曲線の勾配は飽和後におけるよりも勾配が一層急
であるから、バラツキが大きくなる傾向にあるが、飽和
後よりも電流レベルは全体的に低いので効率は良い。

第１４図乃至第１５図は、第１０図に示した記録再生シ
ステムの書込制御回路５５によってバースト信号によっ
てサーボ情報を書き込む場合に、記録電流の周波数をデ
ィスク３の半径に応じて適宜変化させることによって再
生出力レベルを一定とする構成を示している。第１４図
は、ディスク３の半径ｒをパラメータとしたバースト信
号の記録周波数ｆと再生出力との間の関係をプロツトシ
たものである。各半径における特性曲線は、記録周波数
を増加するに従い再生出力が次第に減少する傾向を示し
ている。従って、バースト信号によってサーボ情報をデ
ィスク３に書き込む場合に、第１５図に示した如く、デ
ィスク３の外周から内周へかけて記録周波数ｆを低下さ
せながら記録することによって、その再生出力を一定と
させることが可能である。尚、この様に記録周波数はデ
ィスク３の半径ｒの関数として変化させる場合に、適当
数の階段状に変化させても良いし、又直線乃至は曲線に
従い連続的に変化させても良い。

効果 以上、詳説した如く、本発明によれば、サーボ情報の再
生出力が一定となるので、ディスク装置のヘッド位置決
め精度を向上させることが可能である。特に、サーボ情
報をアナログ・デジタル変換処理してヘッドの位置決め
を行なう場合に、その処理分解能を向上させることが可
能となり、従＝２１− ってヘッドの位置決め精度は向」ニされる。更に、バー
スト信号でサーボ情報を記録した場合に、その再生出力
をディスクの半径位置に拘らず一定とすることによって
、サーボ情報処理上のダイナミックレンジが拡がり、そ
の為にヘッドの位置決め精度を向上することが可能とな
る。

以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ディスク装置の１例を示した概略平面図
、第２図は第１図中のＸ−Ｘｌに沿った概略断面図、第
３図は第１図の装置の側面図、第４図は本装置の全体的
な駆動制御回路の概略を示したブロック図、第５図はデ
ィスク３の記録面の構成を示した概略図、第６図（ａ）
及び（ｂ）はインデックスバーストサーボ方式の原理を
示した説明図、第７図は埋込サーボ方式の１例を示した
説明図。 第８図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は第７図の方式におい
て夫々オン１−ラックと外側オフトラックと内側オフ１
〜ラツクの各場合の再生サーボ情報を示した説明図、第
９図は一定の記録電流で書込を行なった場合のディスク
半径と再生出力との間の関係を示したグラフ図、第１０
図はディスク３にサーボ情報を記録するのに使用可能な
記録再生システムを示したブロック図、第１１図はディ
スク３の半径ｒをパラメータとする記録電流■と再生出
力との間の関係をプロットしたグラフ図、第１２図及び
第１３図は再生出力を一定とする為に夫々飽和後及び飽
和前の範囲において記録電流を変化させる態様を示した
グラフ図、第１４図はバースト信号で記録した場合のデ
ィスク３の半径ｒをパラメータとする記録電流周波数ｆ
と再生出力との間の関係をプロットシたグラフ図、第１
５図は再生出力を一定とする為にディスク３の半径ｒに
応じて記録周波数ｆを変化せる態様を示したグラフ図、
である。 （符号の説明） ３：磁気ディスク ４：キャリッジ １１：磁気ヘッド ３１ニドラツク ４１：サーボ情報 特許出願人　　株式会社　リ　コ　− 第５図 Ｉ 第６図 トレランス 第７図 第８図 第１１図 Ｉイ　Ｔｊ　　　ｒｊ　　　　１＋’、　　　　　　　
　　ＥＩ　　　　　　　Ｉ２　　　　　Ｉ３　　　　１
４記録電流 第１２図　　　　　　　　第１３図 第１４図 第１５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定速度で駆動回転され情報を記録可能なディスク
   と、前記ディスクへ情報を書き込むと共に前記ディスク
   に記録された情報を読み取る書込読取手段とを備えたデ
   ィスク装置において、前記ディスクには同心円状に複数
   個のトラックが形成されると共に各トラックに対応して
   その位置を表す埋込サーボ情報が記録されており、前記
   埋込サーボ情報はバースト信号で記録されておりそのバ
   ースト信号は内周側のトラックから外周側のトラックへ
   かけて少なくとも一度周波数を変化させた書込電流で記
   録されていることを特徴とするディスク装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記バースト信号
   は内周側のトラックから外周側のトラックへかけて漸増
   する周波数の書込電流で記録されていることを特徴とす
   るディスク装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記周波数は階段
   状に変化されていることを特徴とするディスク装置。 ４、特許請求の範囲第２項において、前記周波数は連続
   的に変化されていることを特徴とするディスク装置。