JPS63225979A - デュアル・トラック・サーボ・システム - 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） 本発明はディスクに対して相対的に変換配器を移動する
ための制御システムと方法に関し、より詳細には、積重
なった複数のディスク上のトラックと複数のヘッドとが
整合状態におかれるような構造体において、変換器を回
転ディスクに対して移動せしめて、変換器とディスクと
の整合状態を一層高めるための方法および装置に関する
。

（発明の背景） 最近の電子処理装置は大量の情報処理を行う能力を備え
ておりそれゆえに、データと命令に対して大容量記憶装
置が与えられる必要がある。換言すれば、任意に能力を
増加させることができ、且つ探索と読取りを高速で行う
事が出来るような外部記憶装置に対する需要は明らかに
確立されている。これら必要条件は磁気ディスク記憶装
置により満たされ、大容量記憶の場合においてはそれは
垂直方向に積重なったディスクの円筒状パッケージを典
型的に含んでいる。

磁気ディスクでは、情報はディスクの外部端と中央部内
部分の環状の帯域に書かれた複数の同心円状循環トラッ
クに沿ってディスクの各々の面のシリアルデジタル書式
に記録される。このトラックはセクタに細別されてよい
、ゆえに記録あるいは読取り用記憶領域としてトラック
の単一セグメントを選別するのが可能である。この読取
りと記録を行うために、変換器要素は積重なった複数の
ディスクの、垂直方向に整合したトラックの上方に位置
せしめられる。

探索される情報を急いで読み取ることが出来るか否かは
、情報を含む積重なったディスクに垂直方向へ配列した
トラックに対して磁気変換器を速く正確な位置決めを成
すための手段が利用可能か否かにかかっている。

通常、読取り／書込み変換器はディスクに関して半径方
向に動かせる一組の腕部上に互いに面して取付けられデ
ィスクの両面で作動するようにボークの形に配置される
。高容量ディスク駆動装置では、そのような記録ヘッド
の複数の組合せが与えられ、積重なったディスクの向い
合せの面で作動し向い合せの面を向く。各４の変換器は
ディスクの表面に関して垂直な方向とディスクの軸に関
して半径方向の両方で正確に位置決めされねばならない
。

変換器の位置決めは一般に電気機械システムにより実行
される。トラックが互いに近ければ近いほどくディスク
表面に記録可能な情報量が結果的により多いことにより
）二つのトラック間の半径方向の距離における許容差は
小さくなり、位置決め機構により生ずる問題は大きくな
るのは明白である。この機構は探索される情報へのアク
セス時間を少なくせねばならぬのみならず、所望のトラ
ック上へ変換器の正確な位置決めを行わねばならない。

第１図は高容量ディスク駆動装置に典型的に使われてい
るディスクグループやそれに対応するデータ・ヘッドグ
ループを略図に示している。

もし記録ヘッド間の隙間がＨＢ−ＨＴ表される線上に設
定されるなら、それらは別の線ＤＢ−ＤＴを理想的に形
づくる情報即ちデータをディスクに記録することとなる
。この二つの線は互いに合致する筈である。

変換器を所望のトラック上に位置させるためにディスク
駆動装置はコンビエータから探索される情報が位置する
トラックの指示を受ける。ディスク駆動装置はアドレス
を付されたトラック上に変換器を位置決めすることによ
りコンビ二一夕の命令を実行できなければならない、そ
してその後に処理装置がコンピュータへ転送する読取り
または書込み（あるいはできれば消去）の機能を実行で
きねばならない。

しかし、ディスク駆動装置に起こる動的および熱的外乱
のため、記録されたデータはデータヘッドから変移する
ことがある。第２図にいくつかの典型的な例が線図でし
めされている。エラーはディスクの積重ねがより高くな
るほど、又トラックが半径方向に密に配置されるほど強
調されている。

記録されたデータとこのデータを読取ろうとするヘッド
との間の変位はエラーを表す。最大のエラーはその対象
の図中のＥとして判る。

ディスク駆動装置は、通常、第２図に例示された型のエ
ラーを測定するためにサーボヘッドを使い、そしてその
ヘッドを相当の量はど動かすことによりそれに対して訂
正を行う。既知のシステムでは、単一サーボヘッドが積
重なったディスクの中間部またはいずれか一方の端に位
置され使われる。この解決方法は第２Ａ図に示す如くデ
ィスクの積重ねの一方の端から他方の端までエラーが均
一なら良く機能する。第２Ｂ図と２Ｃ図に示す如く、傾
斜即ち非平行状態が存在するならサーボヘッドが訂正を
行った後でさえエラーはなお起こる。

例えば、サーボヘッドが積重なったディスクの底部にあ
り第２Ｂ図に示す状態が起こったと仮定してみる。その
場合サーボヘッドによりエラーは検知されぬだろうし訂
正も行われぬだろう。しかし、重大なエラーが積重なっ
たディスクの頂部に存在し実際にアドレス指定をされた
ものとは非常に異なるデータをトラックから読取りある
いは書込みするという結果を生ずることになる。

（発明の要約） 本発明の一つの目的は回転データ言己憶媒体に対してデ
ータ変換器を位置決めするための新規の装置を与えるこ
とである。

もう一つの目的は、積重なった変換器のヘッドを、複数
のディスク積重ね体の垂直方向に整合されたトラックに
対して正確に整合させうる、改良されたサーボ制御装置
を提供することにある。

もう一つの目的は、高いデータ記録トラック密度を有す
る複数のディスクに対して複数の変換器を整合せしめる
のに好適な、正確なサーボ制御装置を提供することにあ
る。

もう一つの目的は、トラック探索動作中に積重なった変
換器のヘッドをデータトラックを半径方向に横ぎって急
速に動かすように変換器の搬送台を駆動し、読取りと書
込みの動作用トラックと積重なったヘッドとを整合させ
るための新規な方法と装置とを与えることである。

もう一つの目的は、変換器の読取り／書込みヘッド積層
体と、読取り／書込みのためにこれらのヘッドと整合さ
れるべき垂直方向に整合したトラックとの間に存在する
相対的傾斜を調整し、それによって任意のひとつのヘッ
ドとこれと協働するトラックとの間のエラーが効果的に
除去出来るような、新規なサーボ制御機構を提供するこ
とにある。

さらに本発明のもう一つの目的は、エラーが積重ねの上
から下まで相対的に比例するようにデータトラックの垂
直方向の組合せに比例する積重なった読取り／書込みヘ
ッドの位置決めを調整することであり、これによりエラ
ーは積重ねの中央部で最小であり、すべての場合に積重
なった変換器の最端部のエラーが最小となるように積重
ねの上と下で最大へ変化する。

本発明のこれらならびに他の目的は、ディスクの積重ね
の各端に一つ位置する二つのサーボヘッドを含む垂直方
向ヘッド配列を用いて積重ね内の複数のディスクへのア
クセスがなされるシステムで達成される。ディスクに対
するヘッド積重ねの相対的傾斜によるエラーを排除する
ために、ディスク積重ねの各端に各一つ位置する二つの
サーボヘッドが与えられる。ディスクの積重ね内の所望
のトラック位置上で任意の与えられたヘッドを正確に中
心点へ位置させるために、頂部と下部のサーボヘッドか
らの二つのサーボヘッド信号の割合を組合せることによ
りトラックに相対する与えられたヘッドのエラー距離が
決定でき、その信号の割合はトラック上に正確に中心点
を位置決めされるべきこの与えられたヘッドからの各サ
ーボヘッドの垂直方向距離に基づく。もしサーボ距離が
８１と８２で表されヘッドからサーボヘッドの中心点ま
での垂直方向の距離がＹｌとＹ２で表されるなら、典型
的データヘッドを中心点へ位置させるためのエラー訂正
の計算用一般的公式はＥｃ＝１／Ｙ１＋Ｙ２ｘ　（３２
Ｙ１＋５ＩＹ２）である。

（好適な実施例の詳細な説明） 第３図は複数の磁気ヘッドで多数のディスクをアクセス
する典型的磁気ディスク記憶装置の機構部を概略的に例
示する斜視図である。第３図では参照番号１１が複数の
磁気ディスクを示している。

この図において、頂部と下部のディスクはサーボディス
クでよい。積重なったディスクは矢印Ａの方向に回転さ
れる回転軸１２に固定される。この軸は、図示されてな
いが、電動モータにより一定の高速で回転される。番号
１３と１３′は変換器を示し、特に１３′はサーボディ
スクと電磁的に共働するサーボ変換器を示している。変
換器１３と１３′はこれに対応する腕部１５を通じて搬
送台１４に支持され、この搬送台１４により矢印Ｂ−Ｂ
’の方向で前後に動かされる。従って、変換器１３と１
３′はこれに対応する磁気ディスク１１と１１′に対し
てその僅かに上あるいは下で半径方向に動くことができ
る。

ディスク１１の各々に記憶された膨大な量のデータはデ
ィスクへ同心円状に設定された複数の循環トラック（図
示されておらず）の中にある。制御装置が特定のディス
ク１１の特定のトラックからデータの読出しまたは特定
のディスク１１の特定のトラックになんらかのデータの
書込みを指令すると、それに対応する変換器１３は所望
のトラックまで移動される。しかる後、変換器１３は所
望のトラックからデータを読出したり所望のトラックへ
データを書込んだりできる。変換器の上記の動きはリニ
アモータ１６により搬送台１４と腕部１５を介して行わ
れる。

所望のディスク上の所望のトラックに対応する変換器を
正確に位置決めすることは、サーボ情報がサーボ変換器
１３′により読出されるところであるサーボディスク１
１′のトラックに記憶させたサーボ情報の制御の下で成
される。別々のディスクにサーボデータを記憶させるこ
と、またはデータディスクのセクタにサーボデータを記
憶させることはよく知られており、ここでは詳細に説明
せぬこととする。変換器１３の垂直方向の配列の頂部と
下部の中間に位置するデータ変換器１１の潜在的傾斜に
対して補正をするのが望ましいという本出願の目的のた
めには頂部と下部両方のディスクはサーボ情報を含み、
サーボ変換器はディスクの積重ねのこれら頂部と下部両
表面に隣接して与えられることを留意すれば十分である
。こうして読出されたサーボ情報は制御回路へ与えられ
ることが可能で、制御回路はそれに対応する変換器を所
望のトラックへ位置づけ保持するようにリニアモータ１
６を制御する。番号１７は変換器の移動速度を検知する
回転速度計を示しており、検知された移動速度は予め設
定した制御速度で変換器を動かすために制御回路へ与え
られる。

第４図は本技術分野ではまたよく知られている技術に基
づく、所望のディスクトラックへ変換器を移動させるの
に使用可能な制御回路の必須構成要素を示している。基
本的には、所望のトラックアドレス３０が新しいトラッ
クアドレスレジスタ３２へ与えられる。この新しいトラ
ックアドレスはレジスタ３６に記憶されている現在のト
ラックアドレスと比較器３４で比較される。現在のトラ
ックアドレスレジスタ３６はトラックを横切る検知器３
８を介してトラック横断信号を与えるためにアクチュエ
ータモータ１６へ結合された検知器から取戻した信号を
有する位置信号３７により断続的に更新される。比較に
よって得られたレジスタ３６からの現在のトラックアド
レスとレジスタ３２からの新しいトラックアドレスとの
間の差位がアクチュエータモータを駆動するための信号
４２へ変換できる信号４１を差位レジス多４０に与える
。

本発明の目的は任意のディスク表面のトラックに関連す
るデータヘッドの垂直方向配列において任意のデータの
正確な位置決めを行うことである。

こうして第１図では、理想的状況においては記録用ヘッ
ドのギャップを通り抜ける線ＨＢ−ＨＴが全てのディス
クの垂直方向に一線のデータトラックを通り抜ける線Ｄ
Ｂ−ＤＴで中に入って行くことになるのが判る。

第２図では、多くのデータエラー状態の起りうろことが
判かり、このことはいずれのへラド１３が読取り用に選
ばれたかによりエラー距離を異ならせてしまうという結
果を生ずる。こうして、もし積重ねのほぼ中央部付近の
ヘッド１３Ｒが選ばれ、そして第２Ａ図に示されたよう
なエラーがディスクの積重ねの頂部から下部まで均一で
ある工ラー状態が起こったなら、読取りへγド１３Ｒの
位置には関係なくサーボヘッド１３′に関連してこのエ
ラーは訂正されることとなる。しかし、第２Ｂ図に例示
されたようにヘッド１３Ｒ上のエラーが積重ねから部分
的に上または積重ねの最端部にあるようなヘッド１３Ｒ
′で検知されるエラーより少なければ、訂正の行い過ぎ
あるいは無訂正のいずれかが起こることとなる。第２Ｃ
図の例では、ヘッド１３Ｒは事実全く正確に位置づけら
れている。しかし、この場合なんらかのエラーが存在す
るものとして感知され、訂正の動きが起り、ヘッド１３
Ｒを一線上の配列に成さぬという結果を生じてサーボヘ
ッドはディスクの積重ねの一方あるいは他方の端により
近く位置されることとなる。

この問題を排除しあらゆる場合において訂正を行うため
の手段を与えるため、第３図に示す計算を行うべく回路
５０が第２図の位置制御電子機構へ加えられている。特
に、任意のヘッドに対するデータエラーは、二つのサー
ボヘッドＳｌとＳ２を、技術的理由のためこれらは僅か
に積重ねの中心部へむけ動かされるだろうが、好ましく
は積重ねた変換器のヘッドの頂部と下部に与えることに
より計算される。もし正確にトラック上で中心点へ位置
決めされることとなる選択されたデータへラド１３Ｒが
エラーＥｃを被るなら、このエラーは二つの成分に分解
できる。第１の成分ＥｌはＹｌとＹ２が選ばれたヘッド
１３ＲからサーボヘッドＳ１と３２への垂直方向距離で
ある公式Ｅ１＝ＳＩＹ２／　（Ｙ１＋Ｙ２）に基づき下
部サーボエラーＳ１から計算できる。他方の成分は公式
Ｅ２＝Ｓ２Ｙ１／Ｙ１＋Ｙ２を用いてサーボ距離エラー
から計算できる。それゆえ、計算され訂正をされねばな
らない蓄積されたエラーはＥ１＋Ｅ２即ち５２Ｙ１／　
（Ｙ１＋Ｙ２）＋５ＩＹ２ノ（’Ｙｌ＋Ｙ２）の合計で
ある。

計算を成さねば起こりうる訂正過剰を起こすことなくヘ
ッド１３Ｒを正確に所望のトラック上に位置させるため
の計算の結果が例１と２に示されている。例えば、ヘッ
ドの配列の先端部が中央ヘッド１３Ｒが実際に読取られ
るトラック上で中心点へ位置決めされるがしかしサーボ
エラー＄１と８２は検知されるような状態であれば、単
一のヘッドを使う場合には補完が起こることになるにも
拘わらず、蓄積されたエラーはゼロとなり補完は成され
ぬこととなる。

同様に、傾斜が例２に示し前に第２Ｂ図で例示した形の
ものである場合、ヘッド１３Ｒへ加えられる訂正はサー
ボエラー８２の１／２である。

こうして、与えられたヘッド１３が読取りトラック上で
正確に中心点へ位置決めされるように、第３Ａ図の方程
式ｌとして知られる一般公式がこの与えられた読取りヘ
ッド１３のエラー計算ために供される。

この特許請求の記載ならびに明細書の開示から、当業者
には種々の変形や改良が可能であろう。従って、この発
明の範囲は添付の特許請求の範囲にのみ限定されるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本システムが制御することを目的とするディス
ク駆動装置の物性成分を表すものであり、第２図はトラ
ック探索電子回路の簡単な形態のブロック図であり、 第３図はヘッドからデータトラリフまでの関係を表す拡
大略図であり、 第４図はヘッドからデータトラックまでのいくつかの典
型的エラー状況を例示するものであり、第５図は本発胡
の二つのサーボヘッド機構を用いたデータへラドエラー
訂正定量化の一般的事例と二つの特定的実例を例示する
ものである。 １１・・・・・・磁気ディスク、　１２・・・・・・回
転軸、１３・・・・・・サーボ変換器、　　１４・・・
・・・搬送台、１６・・・リニアモータ。 手続補正書（方式） １．事件の表示　　　昭和６２年特許順第２８４０８６
号３、補正をする者 事件との関係　　出願人 ４、代理人 ５Ｊ正命令の日付　　昭和６３年２月２３日〒喜１（畦
鈴と芒−畦ｕｉｉ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）フレームと、前記フレームに軸支され一定の速度で
   モータ手段により回転駆動され各々の少なくとも一つの
   主表面の多数の同心円状データトラックにより特徴づけ
   られた複数のデータ記憶ディスクと、前記主表面に近接
   してデータ変換器ヘッドの実質的配列を支持するデータ
   変換器ヘッド構造体とを有するディスク駆動装置におい
   て、 前記ディスクに隣接の前記フレームに取付けられた両方
   向機械式ロータと、 前記ヘッドを前記複数の同心円状データトラックを横切
   って移動させるために一端に前記ヘッドを固着し他の一
   端で前記ロータへ固着されているヘッド取付け構造体と
   、 トラック探索動作中に前記ヘッド取付け構造体および第
   １起点トラックから第２宛先トラックへ前記ヘッドの各
   々を移動させるために前記ロータへ接続されたロータ駆
   動手段と、 トラック位置信号を与えるために前記複数のデータ変換
   器ヘッドに取付けられる第１および第２ヘッド位置変換
   器と、 既知のヘッド位置とトラック選択情報に応答してトラッ
   ク探索指令を計算するためと、トラック探索動作中に既
   知の起点トラックから要求宛先トラックへ前記ヘッドが
   移動するように指令するためと、前記位置変換器の組合
   せのヘッドから送り戻されたヘッド位置データに基づき
   前記宛先トラックに関連する前記ヘッドの位置を訂正す
   るために前記ヘッド位置変換器と、前記ロータ駆動装置
   と、トラック選択の外部情報源とへ接続されたヘッド制
   御手段とを有することを特徴とするディスク駆動装置。 ２）前記ヘッド位置変換器が前記支持された複数の変換
   器ヘッドの頂部ヘッドと底部ヘッドとを有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のディスク駆動装
   置。 ３）前記ヘッド制御手段が前記宛先トラックからの前記
   ヘッドのエラー距離を最小とするために二つの前記ヘッ
   ドからの前記信号部分を組み合せるための訂正距離計算
   手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のディスク駆動装置。 ４）前記訂正距離計算手段が、比例式Ｅｃ＝（Ｓ＿２Ｙ
   ＿１＋Ｓ＿１Ｙ＿２）に従い位置決めにおいて前記宛先
   トラックに関連する前記ヘッドの与えられた一つとなる
   ようにエラー訂正Ｅｃを計算することを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載のディスク駆動装置。 ここで、 Ｙ＿１は前記積重なったデータヘッドの典型的データヘ
   ッドから前記ヘッド位置変換器の初めのものまでの垂直
   方向距離であり、 Ｙ＿２は前記典型的データヘッドから前記ヘッド位置変
   換器の第２番めのものまでの垂直方向距離であり、 Ｓ＿１は前記変換器の第１番めのものにより測定された
   トラックエラーであり、 そしてＳ＿１は前記変換器の第２番めのものにより測定
   されたトラックエラーである。 ５）前記典型的データが前記第１ヘッド位置変換器と第
   ２ヘッド変換器との中間にあることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項に記載のディスク駆動装置。 ６）前記ヘッド位置変換器が前記支持された複数の変換
   器ヘッドに頂部ヘッドと下部のヘッドとを有することを
   特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のディスク駆動
   装置。 ７）可動電機子をもつアクチュエータモータと、前記ア
   クチュエータモータ電機子により搬送される搬送台と、 前記回転ディスクの表面に隣接した動きのために前記搬
   送台により支持された変換器のこの変換器のヘッドの二
   つがサーボデータを検知するための第１位置変換器ヘッ
   ドと第２位置変換器ヘッドとを有するヘッド／腕部アセ
   ンブリの垂直方向配列と、 前記トラックからの前記ヘッド配列の距離を最小にする
   ために前記トラック選択情報と前記位置変換器の組合せ
   のヘッドから送り戻された前記サーボデータに基づき前
   記垂直方向に一線に配列されたトラックの一つに関連す
   る前記ヘッドへ対し計算することと位置決めのための前
   記アクチュエータモードとトラック選択の外部情報源へ
   結合された訂正手段とを有することを特徴とする。 複数の垂直方向の一線上に配列された記録用トラックの
   任意の一つに隣接した磁気変換器ヘッドを一組の回転磁
   気ディスクに位置決めするための磁気ディスク記録装置
   におけるサーボ制御システム。 ８）前記訂正距離計算手段が、位置決めにおいて比例式
   Ｅｃ＝（Ｓ＿２Ｙ＿１＋Ｓ＿１Ｙ＿２）に従い前記宛先
   トラックに関連する前記ヘッドの与えられた一つになる
   ようにエラー訂正Ｅｃを計算することを特徴とする特許
   請求の範囲第７項に記載のサーボ制御システム。 ここで、 Ｙ＿１は前記積重ねたデータヘッドから前記ヘッド位置
   変換器の初めのものまでの垂直方向の距離であり、 Ｙ＿２は前記典型的データヘッドから前記ヘッド位置変
   換器の第２番めのものまでの垂直方向の距離であり、 Ｓ＿１は前記変換器の第１番めのものにより測定された
   トラックエラーであり、 Ｓ＿２は前記変換器の第２番めのものにより測定された
   トラックエラーである。 ９）前記ヘッド位置変換器が前記支持された複数の変換
   器ヘッドに頂部ヘッドと下部ヘッドとを有することを特
   徴とする特許請求の範囲第７項に記載のサーボ制御シス
   テム。 １０）前記典型的データが前記第１ヘッド位置変換器と
   第２ヘッド位置変換器との中間にあることを特徴とする
   特許請求の範囲第９項に記載のサーボ制御システム。