JPH01320686A - フロツピーデイスク装置のヘツド位置制御方法 - 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〕 本発明はフロッピーディスク装置におけるヘッド位置制
御方法に係り、特に、トラック密度を上げて高密度化を
計る場合の位置決め用アクチュエータの不安定動作を防
止し安価なアクチュエータで正確な位置決めを行わしめ
るに好適なヘッド位置制御方法に関する。

〔従来の技術〕

フロッピーディスクに情報を記録したり、記録されてい
る情報を読み、出したりするのに使用するフロッピーデ
ィスク装置の高容量化にあたって、ディスクの径方向の
記録密度（以下、トラック密度と称する）を上げる方法
を採用する場合には、ヘッド機構をオープンループ制御
で送ることが困難になるため、特開昭５９−１６５２７
９号公報に記載されているように、ハードディスク装置
で一般的に行われている、位°置決め信号によって正確
にヘッド位置を制御する方法、を採用する必要がある。

ハードディスク装置においては、トラック密度がかなり
高いこと、及びディスクの交換がなくディスクとヘッド
チップが非接触であること、等のためアクチュエータの
最小動作分解能は０．５μｍ〜１μｍとなっている。し
かし、この分解能を実現するためにアクチュエータとし
て高価なボイスコイルモータを使用し、アクチュエータ
とヘッド機構との連結部、ヘッド機構の往復動作を案内
するガイドシャ７１〜部等におけるフリクションを最小
限とするためにボールベアリング等を多用している。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のハードディスク装置においては、当然ながらフロ
ッピーディスク装置に特有の媒体の交換、ヘッドチップ
と媒体がほぼ接触状態で記録・再生を行う等のことが全
く考慮されていない。またハードディスク装置はフロッ
ピーディスク装置に比べ高価であるから送り機構部のフ
リクション対策も充分に行えるが、同様な構造をフロッ
ピーディスク装置に採用することはコスト的に困難であ
る。

以上のように構造の違いから前述のハードディスク装置
の送り機構をそのままフロッピーディスク装置に採用し
ても、前述した最小動作分解能は得られず、逆に、交換
される媒体の表面の摩擦係数の差から、微小動作例では
ヘッドチップ先端の動きが非常に不安定となる問題があ
る。また、送り機構部においてもより安価な構造とする
ことが要望されている。

本発明の目的は、アクチュエータ及び送り機構部により
安価な構造を採用した場合でも、アクチュエータ及び送
り機構部の不安定な動作を防止し、充分に再生可能な位
置までヘッドチップを位置決めすることのできるフロッ
ピーディスク装置のヘッド位置制御方法を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、フロッピーディスク装置の駆動にボイスコ
イルモータより安価なステップモータを用い、そして、
位置決め信号を再生した信号レベルを処理することでヘ
ッドの現在位置と１〜ラック中心位置との間のずれ量を
求め、このずれ量の値が予め決められた規定値以下のと
きはステップモータによるずれ量の補正は行わずに現在
のヘッド位置において記録・再生動作を行わせる制御方
法とすることにより、達成される。

さらに具体的に説明する。一般に、記録されたデータ上
にヘッドチップの再生ギャップが完全に位置決めされた
状１ｍ（オントラックの状態）からヘッドチップがある
程度ずれた状態（オフトラックの状態）でも再生は可能
である。現在の２メガバイト程度の容量の３．５　イン
チフロッピーディスク装置においては、再生データ幅が
記録データ幅の１／２程度でも充分に再生可能な性能を
有している。トラック密度が高くなり記録データ幅の絶
対幅が減少した場合では上記はそのまま適用されないが
、少なくともハードディスク装置においては記録データ
幅が１０μｍ程度の再生を充分に行っていることを考え
れば、再生回路の見直しによってヘッドチップのオフト
ラックは相当量まで許容可能となる。したがって、サー
ボ精度は回路系の特性向上と送り機構の精度向上による
コストアップを勘案して決定すれば良い。以上からヘッ
ド機構の送り機構部は、現在２メガバイト程度の容量の
３．５　インチフロッピーディスク装置において使用さ
れているＰＭ（永久磁石）形ステップモータとリート・
スクリュ形の送り機構を採用し、ＰＭ形スステップモー
タマイクロステップ動作させることによりヘッド機構の
微小位置決めを行う構成とする。ＰＭ形スステップモー
タびリード・スクリュとヘッド機構の連結部のフリクシ
ョンは低減した構成とするが、この構成では、数μｍの
微小動作に対しては動作が不安定になり、全く動作しな
かったり、指示した値以上に動いてしまうといった不具
合が生じる。そこで、本発明においては、再生された位
置決め信号を演算処理して得たヘッドチップの位置ずれ
量が規定値以下の場合には、ＰＭ形スステップモータマ
イクロステップ動作は行わせず、つまり上記ずれ量の補
正を行わせずに、現在のヘッド位置で記録・再生を行わ
せる制御方法とする。この場合の規定値とは、前述の構
成で充分に安定した動作が行えると同時にデータの再生
が正確に行える値であることは当然である。

〔作用〕

一般に、媒体ディスク上にデータの記録を行うには、媒
体の一周をセクタと呼ぶブロックに分割する。個々のセ
クタ内はさらに細分され、各セクタの先頭部に位置決め
信号領域が配置される。さらに各位置決め信号領域の最
初の部分にその領域を検出するためのサーボ同期信号が
記録されている。この媒体上をヘッド機構にて再生を行
う。位置決め信号領域から再生される信号レベルによっ
て、現在のへラドチップ位置と本来のトラック中心との
ずれ量を算出した上で、ＰＭ形スステップモータマイク
ロステップ動作させてヘッドチップをトランク中心へ移
動させるが、ずれ量が５μｍ以下の場合、それに応じた
動作制御を行っても、ＰＭ形スステップモータヒステリ
シス及び送り機構部のフリクション、ヘッドチップと媒
体間の摩擦抵抗等のため、全く動作しないか動作指示以
上に移動してしまう等、動作が不安定となる。

そこで、本発明では、位置決め信号領域からの信号レベ
ルによるずれ量の計算値が本来のトラック中心から、記
録データ幅３０μｍの２０％に相当する±６μｍ未満の
場合は制御マイコンからＰＭ形スステップモータの動作
指示を行わず、ヘッドチップはその位置のまま再生動作
を行う制御方法とする。当然、記録時も同様であるから
最悪の場合は１２μｍのオフトラックが生じるが、記録
データ幅３ｏμｍに対してデータ幅が６０％となった場
合でも充分再生が可能であるようデータ再生回路系は構
成されており問題は生じない。

また、６μｍ以上オフトラックしていた場合、例えば内
周側に８μｍ以上オフトラックしていた場合には、ずれ
量そのままの動作指示をＰＭ形スステップモータ与える
。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例を説明する。

第１図は３．５　インチフロッピーディスク装置の実施
例構成図である。シャーシ（図示せず）上にダイレクト
ドライブモータ（以下、ＤＤモータと呼ぶ。図示せず）
の回転軸と一体となった媒体チャッキング用ハブ１ｏに
媒体２がチャッキングされている。図示では媒体全体が
露出しているが、実際には樹脂製のカセットケース（図
示せず）に収納されており、ヘッドチップ３が接触する
部分のみ露出するようになっている。ＤＤモータの回転
により媒体２は矢印１１の方向に回転する。またシャ一
シにはガイドシャフト９が固定され、このガイドシャフ
ト９はヘッド機［１の一部を貫通していて、ヘッド機構
１の移動を案内する。一方、ヘッド機構１のガイドシャ
フト９と反対側はＰＭ形スステップモータ以下、単にス
テップモータと呼ぶ）６の回転軸と一体のリード・スク
リュ７に嵌合部５によって接続されている。ステップモ
ータ６の本体はシャーシに固定されている。

媒体２の両面の記録面は周方向に３１個のセクタ１５と
呼ばれる領域に細分されている。セクタ１５の始めには
斜線で示した位置決め信号領域１２が配置されている。

第２図に１セクタ当りの内部の区分を示す。媒体２の１
回転当り１回発生するインデックス信号２２を始点とし
て、１周・　３１個のセクタが形成されており、セクタ
１５内は位置決め信号領域１２　、　Ｉ　Ｄ　（Ｉｄｅ
ｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ。

識別ラベル）部１６．データ部１７で構成されている。

ここで、ＩＤ郡１６は、そのセクタの番号。

トラックの番号、媒体の記録面の区別等が記録されてお
り、当該セクタをサーチする場合必要な部分である。デ
ータ部１７には実際にデータが記録されるデータ記＃Ｃ
Ｍ域１８が配置されている。本実施例においては、１セ
クタ当り５１２バイトのデータが記録される。

以上のような構成の３．５　インチフロッピーディスク
装置の制御回路ブロック図を第３図に示す。

本実施例では高記録密度用媒体として鉄粉を主体にした
メタル媒体を使用し、トラック密度は５４０トラック／
インチとなっている。したがって、媒体２の片面には３
２０トラツクが形成され、各トラックピッチは４６．８
７５μｍとなっている。なお、フォーマット後のデータ
容量は１０メガバイトとなっている。

第３図において、システム側のフロッピーディスク制御
回路１９より目的トラックヘシークするために必要なス
テップパルス列がインターフェース回路２ｏを介してマ
イコン２１に入力されると、マイコン２１から、Ｄ／Ａ
変換器２３．バッファ２４を介して、ステップモータ６
の巻線２５゜２６に交互に励磁電流が供給され、ステッ
プモータ６のロータと一体のリード・スクリュ７が回転
し、ヘッド機構１は媒体２の半径方向（第１図の矢印８
）へ駆動される。目的のトラック近傍に停止した後は、
各セクタの始めに記録されている位置決め信号領域１２
の信号をヘッドチップ３にて電磁変換し、変換された信
号が、再生アンプ３゜を介してピークホールド回路２７
へ入力される、ピークホールド回路２７にてホールディ
ングされた位置決め信号は、サンプルホールド回路２８
゜Ａ／Ｄ変換器２９を介してマイコン２１に入力される
。マイコン２１では、信号のピーク電圧からヘッドチッ
プ３の位置ずれを計算し、ずれ量に従ってＤ／Ａ変換器
２３．バッファ２４を介してステップモータ６の巻線２
５．２６の各々の励磁電流を変化させることによって、
ステップモータ６をマイクロステップ動作させ、ヘッド
機構１を微小動作させ、ヘラ１−チップ３をトラック中
心まで移動させる。以上の動作を位置決め信号領域ごと
に行い、常にヘッドチップ３がトラックの中心に位置す
るように制御する。ヘッドチップ３が各セクタ１５のＩ
Ｄ部１６を再生しつつ、前記動作を行い目的のセクタに
到達したらデータ部１７のデータ記録領域１８に記録さ
れたデータをフロッピーディスク制御回路１９はシステ
ムバスへ転送する。以上はデータの再生時の動作である
が、データの記録時も、前述の位置決め動作を行った後
、目的セクタのデータ記録領域１８へ記録する。

第４図に位置決め信号領域１２の構成を示す。

位置決め信号領域１２内のデータは各トラック中心３４
から１／２ピツチずらした位置を中心として記録されて
いる。最初にサーボ同期信号３５として１２５ＫＨｚの
周波数で連続信号が記録され、続いて位置決め信号３６
として２５０　Ｋ　Ｈｚの連続信号がサーボ同期信号３
５から一定時間間隔で各トラックごとに３個所記録され
ている。いま、各々をＡ信号３７．Ｂ信号３８．Ｃ信号
３９とする。これ以外の部分はイレーズ状態となってい
る。

いま、ヘッドチップ３がトラックＮ４１の中心からＸμ
ｍオフトラックした位置に停止していた場合、まずサー
ボ同期信号３５が再生され、この再生データ信号から位
置決め信号領域１２であることを認識し、ピークホール
ド回路２７はＡ信号３７を取込むためにピークホールド
ウィンドウ信号（以下、Ｐ　Ｈウィンドウ信号と呼ぶ）
４４を発生し、その信号を閉じる直前にＡ信号３７の再
生電圧レベルを取込み、Ａ／Ｄ変換器２９を介してマイ
コン２１に送る。次にＢ信号３８を取込めるタイミング
でＰＨウィンドウ信号４５を発生し、前述の動作を繰り
返す。さらにＣ信号３９を取込むためにＰＨウィンドウ
信号４６を発生させるが、トラックＮ４１上にはＣ信号
は存在しないため信号は再生されない。以上の動作後、
マイコン２１は取込んだＡ信号、Ｂ信号のレベルからヘ
ッドチップ３のトラック中心３４からのずれ量Ｘを演算
する。そして、ｘ−６≧０の比較を行い、式が成立すれ
ばずれ量Ｘμｍ分だけのマイクロステップ動作の指示を
行う。式が不成立ならばマイクロステップ動作の指示は
行わない。以上述べた動作は記録時も再生時も同一であ
る。

ここで、記録時と再生時とでヘッドチップ３のオフトラ
ック方向がトラック中心に対して逆方向であった場合に
は最悪オフトラック量が１２μｍとなるが、記録データ
幅３０μｍに対してデータ幅が６０％となった場合でも
データ再生回路系３１．３２．３３は充分再生可能な特
性を有しており問題は生じない。当然ながら、現在の２
メガバイト程度のフロッピーディスク装置に採用されて
いる再生回路に比べて高価とはなるが、しかし、送り機
構部を１〜２μｍまで安定した動作が可能となる構成と
するよりは、充分に安価である。

本実施例によれば、送り機構部を現在の３．５インチフ
ロッピーディスク装置から大幅に変更することなく、ト
ラック密度で４倍の高密度を実現することが可能となる
。さらに、再生系のコストアンプに対し、送り機構部の
コストアップを最小限に抑えることができることから、
トータルコストとして充分に安価なフロッピーディスク
装置を実現できる。

本実施例で述べたフロッピーディスク装置の全体構成及
び回路構成は、実施例記載のものに限定されるものでは
なく、また１位置決め信号領域内の信号周波数について
も一例であることは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、微小動作域で不安定な動作が発生する
ような安価な送り機構によっても、高トラツク密度の媒
体上で再生可能な領域にヘッド機構を位置決め可能とな
り、より安価な大容量フロッピーディスク装置を実現で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるフロッピーディスク装置の
一例の全体構成斜視図、第２図は第１図中のセクタの内
部区分図、第３図は第１図装置の制御回路ブロック図、
第４図は位置決め信号領域の詳細図である。 １・・・ヘッド機構、２・・・媒体、３・・・ヘッドチ
ップ、６・・・ステップモータ、１２・・・位置決め信
号領域、１５・・・セクタ、３１，３２．３３・・・再
生回路系、３５・・・サーボ同期信号、３６・・・位置
決め信号、３７・・・Ａ信号、３８・・・Ｂ信号、３９
・・・Ｃ信号、も１図 嵩２．図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ヘッド位置決め用の位置決め信号が記録・再生用デ
   ータ信号と同一媒体に記録され、ヘッドが媒体の所定ト
   ラックの中心位置に近接または接触することで信号の記
   録・再生を行うフロッピーディスク装置において、位置
   決め信号を再生した信号レベルからヘッドの現在位置と
   トラック中心位置とのずれ量を求め、このずれ量の値が
   規定値以下のときはステップモータによるずれ量の補正
   を行わずに現在のヘッド位置のまま記録・再生動作を行
   わせることを特徴とするフロッピーディスク装置のヘッ
   ド位置制御方法。 ２、請求項１記載の規定値を記録データ幅の２０％未満
   としたことを特徴とするフロッピーディスク装置のヘッ
   ド位置制御方法。