JPH0792986B2 - 磁気ヘッドのトラック追従制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はセクタサーボ方式を用いた磁気ディスク装置
における磁気ヘッドのトラック追従制御装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 磁気ディスク装置においては、セクタサーボ方式と呼ば
れる磁気ヘッドの制御方式が実用化されている。セクタ
サーボ方式とは、磁気ディスク面上のデータトラックの
複数個のセクタに分割してその各々のセクタごとに磁気
ヘッドを制御するための情報（サーボ情報）を配置し
て、このサーボ情報を読取って磁気ヘッドの制御を行う
方式である。第４図は、例えばIEEE TRANSACTION ON MA
GNETICS,VoL.MAG-17,NO.4,JULY 1981,p.1396-1402に掲
載された論文「HIGH TRACK DENSITY FOR MAGNETIC DISK
DRIVES WITH AN “EMBEDDED SERVO"POSITIONING SYSTE
M」にて開示された、従来のセクタサーボ方式における
サーボ情報を示す説明図、第５図は同論文に記載された
従来の磁気ヘッドのトラック追従制御装置を示すブロッ
ク線図である。

第４図において、（１）は磁気ディスク面上のデータト
ラック領域であり、扇形状にS₀、S₁、…S_n-1のｎセクタ
に分割されている。S_iはセクタ番号ｉのセクタであるこ
とを示す。（２）は各セクタの記憶されるべきデータが
収納される領域（以下データエリアという）、（３）は
磁気ヘッドの位置決め制御のための情報が記録されてい
る領域（以下サーボエリアという）、矢印Ｒは磁気ディ
スクの回転方向を示している。（４）は磁気ディスクの
半径方向に移動可能な磁気ヘッドの書込み読取りギャッ
プ（以下ヘッドギャップという）で、それの直下を順次
S_iにて示される各セクタが通過し、その瞬間に各々の情
報の書込み又は読取りが行われる。（５）はデータトラ
ック、（６）はそれの中心線で、データトラック（５）
はほぼ均一の幅で同心円状に形成されており、データの
書込み読取り時にはこのデータトラック（５）の中心線
（６）上をヘッドギャップ（４）の中心点が少い誤差で
追従することが望ましい。サーボエリア（３）は、サー
ボエリア検出マーカ（ZB）、同期及びゲイン調整部（ZP
A）、トラックアドレス部（ZAD）及び位置誤差検出部
（ZPOS）で構成され、トラック追従制御時には、この位
置誤差検出部（ZPOS）から読取られた信号をもとにして
磁気ヘッドとトラックとの位置誤差X_Eが検出される。第
５図において、X_Tはトラック変位、X_Hは磁気ヘッドの磁
気ディスクの半径方向の位置変位、（７）は位置誤差X_E
を電気信号e_pに変換する信号処理回路、（８）は系の安
定化のために位置誤差信号e_pに位相補償を行ない駆動信
号e_Dに変換する補償回路、（９）は磁気ヘッドの位置決
めのための駆動機構で、磁気ヘッドを駆動信号e_Dに応じ
て磁気ディスク半径方向の内周側又は外周側へ向って移
動させる。

上記サーボエリア（３）は各セクタごとに設けられてい
るため、トラックの長さ方向（磁気ディスク円周方向）
に対しては不連続に形成されている。従って位置誤差信
号e_pはｉ番目のセクタ情報を検出した後次の（ｉ＋１）
番目のセクタ情報が入力されるまでの期間はこれを保持
する必要があり、第５図で示した信号処理回路（７）を
含む位置誤差検出器（10）はサンプルホールドの機能を
含むものであり、第５図の制御系はサンプル値制御系と
なる。サンプル値制御では、所定のサーボ帯域f_Cに対し
てサンプリング周波数f_Sは10倍程度かそれ以上とするの
が望ましいといわれている。従ってトラック追従性能向
上のためにサーボ帯域を拡大しようとすると、サンプリ
ング周波数を上げねばならないが、データ記録フォトー
マット上の制限からこれをあまり大きくすることができ
ない。

サンプリング周波数を上げずにサーボ帯域を拡大するた
めに、上述の各セクタごとのサーボ情報に加えて補助的
な制御用情報を用いるトラック追従制御装置が、例えば
特開昭59-175070号公報、あるいは特開昭52-15309号公
報に開示されている。

磁気ヘッドの位置情報を得るための補助手段として前者
は光学エンコーダを用いており、後者は複数の磁気ディ
スク面のうちの一面をサーボ情報専用面として用いてい
る。第６図はこれら従来のトラック追従制御装置を示す
ブロック線図で、図において、（11）は磁気ヘッド位置
センサで、これと図示されていない光学エンコーダ又は
サーボ情報専用面との組合せにより磁気ヘッド変位X_Hを
電気的に変位信号e_Hとして検出する。この変位信号e_Hは
上記位置誤差信号e_pと異なり連続的な信号である。従っ
て、この変位信号e_Hの高周波成分を用いることによって
トラック追従制御ループの広帯域化をはかることがで
き、位置誤差信号e_pを低域フィルタ（13）を通過させた
後の信号と、変位信号e_Hを高域フィルタ（12）を通過さ
せた後の信号とを加算点（14）で合成して補償回路
（８）へと送っている。

第６図に示すトラック追従制御装置では磁気ヘッド変位
X_Hから磁気ヘッド位置センサ（11）、高域フィルタ（1
2）を経由するパスはマイナーループとして構成されて
いるが、近年の磁気ディスク装置の小形化、軽量化指向
によりトラック追従制御系に対する外部入力の考慮が必
要となってきている。すなわち、磁気ヘッド位置の参照
基準とすべき光学エンコーダそのものが外部振動等によ
って変位してトラック追従性能に対して影響を及ぼす事
態が発生する。第７図はこのような光学エンコーダ変位
X_Oを考慮した従来のトラック追従制御装置を示すブロッ
ク線図で、図では入力がトラック変位X_Tと光学エンコー
ダ変位X_Oの２系統となっており、それぞれの入力に応じ
たトラック追従性能の確保が必要である。第８図及び第
９図はこのトラック追従制御系の間ループ伝達特性を示
す。光学エンコーダ変位X_Oが比較的大きな場合（例えば
装置に振動が加わったような場合）には、トラック変位
X_Tはほぼ光学エンコーダ変位X_Oに等しいと見ることがで
きるので、位置誤差検出器（10）および低域フィルタ
（13）を含む経路と磁気ヘッド位置センサ（11）および
高域フィルタ（12）を含む経路とは合成され、その時の
開ループ伝達特性が第８図である。一方、光学エンコー
ダ変位X_Oが小さい場合にはこれを無視して考えることが
でき、第６図に示したようなマイナーループを含むトラ
ック追従制御系となって第９図に示す開ループ伝達特性
を得る。制御装置の設計上は、両特性は一致することが
望ましいが、要求性能を満たすべく各部の調整を行った
結果、両特性は一致しなくなる場合が起こる。この場合
にはどちらか一方を主、他方を従として設計を進め、補
償回路（８）の特性をその主たるものに合わせて設定さ
れる。第８図及び第９図に示した開ループ伝達特性では
第８図の特性すなわち光学エンコーダ変位X_Oが大きい時
のトラック追従制御特性に合わせたものに設定される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の磁気ヘッドのトラック追従制御装置は以上のよう
に構成されているので、光学エンコーダ等の磁気ヘッド
変位検出手段自体の変位X_Oを考慮した場合の２通りのト
ラック追従制御系の双方同時に十分な伝達特性を実現す
るのが難しいという問題点があった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、想定される２通りのトラック追従制御系の双方に対
して十分な伝達特性を有する磁気ヘッドのトラック追従
制御装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る磁気ヘッドのトラック追従制御装置は、
トラック変位X_Tと磁気ヘッド位置X_Hとの位置誤差信号e_p
を検出する位置誤差検出手段と、位置誤差信号e_pの低周
波成分と磁気ヘッド変位信号e_Hの高周波成分とを合成す
る加算手段間の経路に、この加算手段以降に設けられた
第１の補償回路とは別に、位置誤差信号の位相補償を行
なう第２の補償回路を挿入したものである。

［作用］ この発明のおける磁気ヘッドのトラック追従制御装置
は、上記のように第２の補償回路を設けることにより、
上述のような２通りのトラック追従制御系に対してそれ
ぞれ独立に位相進み補償を与えるように設定され、十分
な伝達特性が実現される。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示すブロック線図で、図にお
いて、（７）は信号処理回路、（８）は従来例の補償回
路に相当する第１の補償回路、（９）は磁気ヘッド駆動
機構、（10）は位置誤差検出手段を構成する位置誤差検
出器、（11）は図示されていない光学エンコーダとの組
合せにより磁気ヘッド変位検出手段を構成する磁気ヘッ
ド位置センサ、（12）は高域フィルタ、（13）は低域フ
ィルタ、（14）は加算手段を構成する加算点で、以上は
第７図に示す従来例と同様のものである。（15）は、位
置誤差検出器（10）と低域フィルタ（13）間に挿入さ
れ、位置誤差信号e_pの位相補償を行なう第２の補償回路
である。

即ち、この発明では第１の補償回路（８）と第２の補償
回路（15）の２つの補償回路を用い、それらがそれぞれ
加算点（14）から後に１個と、位置誤差X_Eの発生部であ
る位置誤差検出器（10）から加算点（14）までの間に１
個を配置したことを特徴としている。

第２図及び第３図はこの実施例による磁気ヘッドのトラ
ック追従制御装置における開ループ伝達特性図で、第２
図は光学エンコーダ変位X_Oが比較的大きい場合のもの、
第３図は光学エンコーダ変位X_Oが無視しうる程度に小さ
い場合を示している。両図で示した２つの角周波数（ω
_O、ω_E）に対して、上記の第１の補償回路（８）と第２
の補償回路（15）のそれぞれにより位相補償が与えられ
ている。

第２図に示した開ループ伝達特性では、角周波数ω_Oの
ときにループゲインが０デシベルとなるので、この角周
波数のときに十分な位相余裕が得られるように第１の補
償回路（８）により位相補償が与えられている。しか
し、第３図に示した開ループ伝達特性ではゲイン特性が
異るためループゲインは角周波数がω_Eのときに０デシ
ベルとなる。従って第１の補償回路（８）による補償の
みでは十分な位相余裕が確保できなくなるため第２の補
償回路（15）にて位相進み補償を与えて十分な位相余裕
を確保する。

なお、上記実施例では、補助的な磁気ヘッド変位検出手
段が光学エンコーダであるものとして説明したが、他の
補助手段、例えば専用サーボ面や磁気スケールのような
ものであってもよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、２入力系の磁気ヘッド
のトラック追従制御装置に対して２個の補償回路を用
い、１個を位置誤差X_Eの発生点である位置誤差検出手段
と、磁気ヘッド変位信号との加算手段間の経路に設置
し、他の１個を加算手段以降に設置したので、２通りの
トラック追従制御系に対してそれぞれ十分な伝達特性に
調整可能な磁気ヘッドのトラック追従制御装置が得られ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック線図、第２
図及び第３図はこの発明の一実施例における開ループ伝
達特性図、第４図は従来のセクタサーボ方式におけるサ
ーボ情報を示す説明図、第５図、第６図及び第７図は従
来の磁気ヘッドのトラック追従制御装置を示すブロック
線図、第８図及び第９図は従来例における開ループ伝達
特性図である。 図において、（１）はデータトラック領域、（２）はデ
ータエリア、（３）はサーボエリア、（８）は補償回路
（第１の補償回路）、（９）は駆動機構、（10）は位置
誤差検出器（位置誤差検出手段）、（11）は磁気ヘッド
位置センサ（磁気ヘッド変位検出手段）、（12）は高域
フィルタ、（13）は低域フィルタ、（14）は加算点（加
算手段）、（15）は第２の補償回路である。 図中同一符号は同一あるいは相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気ディスクデータ面の各セクタ毎のサー
   ボ領域から得られるサーボ情報により、磁気ヘッド変位
   とトラック変位との誤差を検出する位置誤差検出手段、
   上記磁気ディスクデータ面以外の任意の場所に設置され
   た、磁気ヘッドの変位を検出する補助的な磁気ヘッド変
   位検出手段、上記位置誤差検出手段からの位置誤差信号
   の低周波成分を取出す低域フィルタ、上記磁気ヘッド変
   位検出手段からの磁気ヘッド変位信号の高周波成分を取
   出す広域フィルタ、これら両フィルタからの信号を入力
   してこれらの合成信号を出力する加算手段、この加算手
   段からの合成信号を入力し系の位相補償を行うための補
   償回路、及びこの補償回路からの信号に応じて上記磁気
   ヘッドを移動させる磁気ヘッド駆動手段を備えた磁気ヘ
   ッドのトラック追従制御装置において、上記位置誤差検
   出手段と上記加算手段間の経路に、位置誤差信号の位相
   補償を行なう第２の補償回路を挿入したことを特徴とす
   る磁気ヘッドのトラック追従制御装置。