JPS61131274A - 磁気信号検出兼サ−ボ信号検出制御システム - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、一般に磁気記録トラック追跡技術またはサー
ボ制御技術に関するものであり、具体的にはデータまた
は信号トラックおよびサーボ複合信号検出に関するもの
である。

Ｂ、開示の概要 同じ読取りヘッドと同じデータ・トラックを使い、差分
検出磁気センサを利用して、サーボ駆動が実現される。

このセンサは、データ読取りヘッド検出素子として使用
し、差分センサからの個別出力がデータ信号増幅器から
絶縁された個別のトランク追跡増幅器に供給される。サ
ーボ情報用の個別増幅器はセンサの固有差分感度を利用
する。

差分検出センサの左右どちらかの半分が記録済みデータ
・トランクのエツジにかぶさると、その信号出力レベル
が揺動する。出力端子で信号レベルの変化として現われ
るこのセンサの左半分と右半分の間の差分を増幅し、雑
音を共通モードで高度に排除するため共通アースに対し
てまたセンサの左半分と右半分の間の差から導かれた差
分信号に対して基準化することができる。センサの少く
とも一部分がトラックの」二に残っている場合、この差
分はトラックからの距離に比例する。左半分と右半分の
間の差分出力を利用し、左半分と右半分の信号成分の差
の大きさによって駆動されるサーボ駆動システムを使っ
て、ヘッド位置決めシステムを適切な方向に押し戻し、
ヘッドをデータ・チャネル上で中心合わせする。

Ｃ０従来技術 データまたはアナログ信号トラック・システム用の磁気
記録の分野では、先行技術によるデータ・トラック・サ
ーボ駆動システムが数多く存在する。

典型的なものでは、サーボ・トラックが移動するディス
ク、ドラムまたはテープに記録されて、信号読取りヘッ
ドによるトラック検出および追跡に使われる。直接アク
セス記憶装置、特に磁気チー・　プ装置のデータ密度を
高める必要がますます大きくなるにつれて、最終的には
、データ・トラックを僅か数ミクロンの幅にし、１イン
チ当り２０，０００ビット以上記録することが必要にな
る。かかる情報の正確な読取りを実施するには、極めて
精密なサーボ駆動システムが必要である。その」二、ト
ランク・サイズとビット密度のために、適当な信号／雑
音比を保持するため誘導性読取りヘッドの代りに能動性
ソリッド・ステート磁界センサを使わなければならない
と指示されることがある。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 これらの要件は、前述の現状技術の誘導性読取りヘッド
装置では充たされていない。その上、個別サーボ読取り
ヘッド付きの個別サーボ追跡トラックを設けると、トラ
ック・アク七ス追跡システム全体に、故障の原因となる
要素が追加され、またそのコストが増加する。さらに、
個別の記録済みサーボ・トランクを使用すると、しばし
ば記録媒体の製造場所でサーボ・トラック書込み装置と
して別個の機械が必要となる。トラック書込み位置の許
容差を定める際には、エンドユーザのもつ読取りヘッド
がサーボ・トランクに書込みを行った製造地点の読取り
ヘッドと異なることがあることを考慮に入れなければな
らない。したがって、データ・トラックまたはサーボ・
トラックの間隔に余分の許容差が必要となり、そのため
実現可能な記録媒体のトラック密度がさらに減少するこ
とがある。

Ｅ１問題点を解決するｋめの手段 上述した先行技術の既知の欠陥に鑑みて、改良されたデ
ータ読取りおよび自己中心合せ式サーボ制御信号センサ
・システムおよび装置を提供することが、本発明の一目
的である。

本発明の第２の目的は、データないし信号チャネル自体
を検出して、サーボ制御情報を直接引き出すことが出き
る、改良されたサーボ制御技術を提供することである。

本発明の上記の目的および具体的には列挙しなかっｋそ
の他の目的は、本システムで新しい磁気センサ技術を使
って達成される。新しい磁気センサとは、例えば私自身
の米国特許第４４．５１４９５号に記載されているもの
とすることができる。

これらの磁気センサ特許出願には、単一データ・トラッ
ク追跡の問題に応用できる、差分出力式ソリッド・ステ
ート磁気センサが示されている。固有の差分信号出力を
もつかかる磁気センサを使うと、実際にデータを読み取
りながら、同時にデータ・トラックから直接にサーボ・
トラック追跡信号を作成することができる。前掲の私の
特許出願に記載されているように、感応性エミッタ領域
の半分に磁界をかけ、他の半分には磁界をかけないと、
付勢された側がその側にかかる磁界の方向に応じて、少
数キャリア注入の増減を示して反応する。

このセンサの特性は、七ンター・トラック・データおよ
び本発明の複合サーボ・システムに不可欠である。差分
磁気センサの出力端子は広帯域差動増幅器に直接結合さ
れている。この増幅器を使って、記録データが検出され
て例えば適当な形の方形波が論理復調装置に出力され、
それが同期クロック・パルスで適時にストローブされて
、例えばデータ・チャネル上の記録データから２進数１
およびＯが抜き出される。

差分センサの左側と右側も、別々の左右広帯域差動増幅
器に直接結合されている。これらの増幅器は、それぞれ
左右のサーボ追跡信号システムの一部となる。これらの
各差動増幅器への入力は、等価な静止ベース電位に基準
付けられている。各差動サーボ増幅器からの個別出力端
子は、余波ブリッジ整流器に結合され、その出力端子は
独立に差分入力フィルタと接地クランプ回路に直接結合
されている。左右のサーボ・クランプ回路の出力端子は
、個別サーボ信号チャネルが並列設計のため、雑音を共
通モードで高度に排除する最終差動サーボ・ドライブ増
幅器に結合されている。

センサ自体が物理的に記録済みトラックの中心にある場
合、差動サーボ・ドライブ増幅器に送られる左右のサー
ボ信号チャネルからの整流・濾波出力は等しく、サーボ
増幅器の出力は基本的に平衡モードである。センサが物
理的にチャネルの中心の左右にスライドする傾向があり
、センサの左半分または右半分の磁界が減少する場合、
センサのその制用の差動サーボ増幅器への入力は、非平
衡になり、その結果サーボ・ドライブ増幅器に非平衡が
生じる。それをサーボ駆動モータに結合して、センサ・
ヘッド・アセンブリを適切な方向に駆動し、再びセンタ
ー・トラックまたはゼロ信号を実現することができる。

Ｆ、実施例 上記で示唆したように、記録データ密度を高める必要が
あるため、長さ当りのビット密度およびデータ記録シス
テムの長さ当りのトラック密度を高めるための努力が要
求され、システム設計者の負担になっている。このよう
な環境でデータ読取りヘッドに対する正確なサーボ制御
を行うことは、当業者なら理解できるように、急激に困
難になる。

その上、トラック密度とビット密度が高まると、前述の
ように誘導性検出ヘッドの使用範囲が制限される。私の
前掲の特許に記載するような現在開発中の新しい磁気セ
ンサ技術を使うと、磁気記録・読取りシステム用の高密
度データ検出システムおよびサーボ制御システムを同時
に解決することができる。

私の前掲の特許出願に記載されているセンサは、数平方
ミクロンの検出領域をもち、線形信号出力をもたらし、
それが検出する磁界の極性の点で差がある。またこのセ
ンサは、その対称性の点でも差があり、センサの左半分
が右半分と異なる信号を生成する。このような磁気セン
サまたはその他の差分磁気センサを、同時にチャネル・
データ情報センサおよびセンター・トラック・サーボ制
御検出手段として使うことが、本発明の新しい属性であ
る。このコンセプトと方法を用いると、上記の形のセン
サによって検出されるデータ・チャネル信号出力を使っ
てサーボ制御が実現されるため、特別のサーボ・データ
・レコードまたはトラックが不要である。単一の磁気セ
ンサを使って、デー１０＞ 夕読取りとサーボ制御信号検出の両方の機能が実現され
るため、記録媒体からの浮上距離の変動に伴う問題が大
幅に軽減され、装置のコストと複雑さが減少し、サーボ
・トラックの書込みと読取りを別にする必要がなくなり
、高トラツク密度のトラック追跡が可能になる。

このシステムで機能するために必要な特性をもつ様々な
磁気センサが開発中である。開発中のセンサとしては、
磁気トランジスタとマグネト・ダイオードの２種がある
。どちらの技術にも、私の前掲の特許出願に代表される
ように、多数の例がある。本発明には、差分出力をもた
らすどの装置も使用できる。

本発明の最も簡単な実施例は、第１図に示すような差分
マグネト・ダイオードを使ったものと思われる。私の前
掲の特許出願に記載されているこのダイオードを一例と
して使う。このダイオードは、第１図に示すようにエミ
ッタ１からなり、このエミッタはＰ型シリコン基板２中
に方形のＮ＋拡散領域または亜鉛蒸着領域であり、アル
ミニラム接点３で覆われている。接地結線４で示される
ような電気接続をこのアルミニウム接点に行うことがで
きる。２つのベース接点５Ｌと５Ｒも示されているが、
それぞれ左右のベース接点を表す。

これらは、Ｐ型シリコン基板２の表面にオーム性接点と
して付着したアルミニウムとすることができる。出カリ
ードロと出力負担抵抗７には、図のようにベース電圧ｖ
ｂｂ　　が供給される。

第１図のダイオード・エミッタ１の下面に平行な磁界Ｂ
を印加すると、エミッタの底面に沿ってすなわち第１図
に示すように基板中に不均一な少数キャリアの注入が起
こる。これらのキャリアは、左右のベース接点のうち、
そのエミッタ注入点に近い方に優先的に導かれる。エミ
ッタ１の表面の左半分と右半分に不均一に少数キャリア
が注入されると、私の前掲の特許出願に記載されている
ように、エミッタと左側ベース５Ｌの間またはエミッタ
と右側ベース５Ｒの間の有効ベース拳エミッタ抵抗が変
調される。こうして、ベース・エミッタ抵抗がエミッタ
の片側で増加し、反対側で減少する。どちらの側で抵抗
が増減するのかは、磁界の方向によって決まる。エミッ
タの片側だけに磁界をかけると、磁界がかかる側が磁界
の方向に応じて注入の増減を示して反応する。このセン
サないしこの型式のセンサの特性は、本発明で記載する
七ンター・トラック・サーボ追跡機能に有用である。

第１図に示したマグネト・ダイオード・センサの記録デ
ータ・チャネルおよび記録トラック９を含む磁性基板８
に対する向きを、第２図に示す。

当業者なら理解できるように、データ・トラックには、
磁性基板８の表面で図のように記録トラック９として垂
直にまたは横方向に記録することができる。もちろん、
信号からのデータ復調は、どの記録シェーマを使用する
かに応じて変ってくる。

計算機によるチャネル・モデル化を使って、１ｃｍ当り
７８７４（１インチ当り２０，０００）ビット前後の密
度で記録された幅４ミクロンのトラックの近傍で得られ
る磁界の性質を同定した。サーボ制御機能では、オフ・
トラック信号すなわち、記録済みトラックのエツジに近
づく際の磁界の減衰の性質を決定することが必要である
。第３図および第４図は、それぞれ縦方向記録および垂
直記録について計算したこの効果を図示したものである
。、これらの図では、センサが感じる信号ないし磁界の
レベルを浮上距離ならびに所与の浮上距離で移動する点
状センサの中心外れ距離の関数として示しである。図か
ら明らかなように、オフ・トランク信号は記録済みトラ
ックのエツジを越えると急速に減衰する。このオフ・ト
ランク信号の特性をセンサー・トラック・サーボ制御シ
ステムを開発するのに使用する。センサがトランクのエ
ツジからはみ出しても、センサの半分はなお記録済みト
ラックの中央領域にあるので、他の半分から出る実際の
信号に影響を与えない。このことは、上記のようなセン
サの差分的性質とあいまって、自己中心合せトラック・
サーボ制御システムの基礎となる。

第５図には本発明の良好な実施例として、自己中心合せ
トラック・サーボ制御システム兼データ検出システムが
示されている。第５図では、センサ１は単にブロックと
して示してあり、センサ１の左右の半分からの出力リー
ド４および６も、第１図および第２図に使った番号と同
じ番号をつけて示しである。負荷抵抗ＲＬは、第１図お
よび第２図のように、別々にベース電圧Ｖｂｂに接続さ
れている。センサの左右のベース接点からの独立の差分
出力が、別々のり一ド６に現われる。これらの出力は広
帯域差動データ増幅器１０に直接送られ、そこで出力信
号を接地電位と比較して方形信号出力を生成し、図示し
てないがクロッキングを引き出す。差動増幅器１０の出
力は、図示してないフェーズロック発振器によってデー
タ信号から引き出されたシステム・クロックと一緒に、
論理・復調回路１１に送られる。この論理・復調回路は
、方向波情報から、当業者には周知のやり方でディジタ
ル記録゛トラックに対するデータの論理重み１またはＯ
を抜き出す。

サーボ信号出力をもたらす複合機能は、図のように各出
カリードロネットワークを個別の広帯域差動増幅器１２
の片側に別々に接続することによって実現される。これ
らの増幅器は、図のように抵抗１３と１７によってアー
スに対して直列基準化されている。各出カリードロから
の個々の逸脱は、その個別の広帯域差動増幅器１２中で
接地電圧と比較される。共通接地のため、この設計では
雑音入力の共通モードによる排除も高度である。

個別の広帯域差動増幅器１２の出力は、図のような余波
整流ブリッジ回路１４に印加されて、センサ１から出カ
リードロ上に現われる信号のレベルに応じたレベルの単
方向出力波形を生成する。フィルタ回路を使って、結果
出力を平滑化する。クランプ回路を使って、受は取った
現レベルをアースに対して基準化する。すなわち、この
フィルタ回路とクランプ回路１５は、サーボ差動ドライ
バ増幅器１６の入力端子に、ゆっくりと揺動する直列レ
ベル出力をもたらす。センサ１がデータ・ｌ・ラックの
ほぼ中心にあるとき、左右のベース接点の出力６はほぼ
同じ信号レベルとなり、フィルタ回路上・よびクランプ
回路１５のそれぞれの出力はほぼ同じ直流レベルとなる
。等しい直流レベルの入力がサーボ差動ドライバ増幅器
１６に送られると、サーボ制御モータに対する出力はゼ
ロとなり、センサ１が載っているスライダないしトラッ
ク検出ヘッドは現在位置のままとなる。記録済みトラッ
クが漂動するか、または読取りヘッドの位置が機械的に
揺動すると、第２図に示したセンサ１の左半分または右
半分が記録済みデータ・トランク９のエツジ」二に乗り
、エミッタのその半分から出る信号の大きさが減少する
。その結果、フィルタ回路およびクランプ回路１５の出
力が非平衡となり、したがってサーボ・ドライバ増幅器
１６への入力が非平衡となる。これを使ってサーボ・モ
ータに対する直接矯正ドライブを生成して、センサを適
切な方向に移動させることができる。

第５図に示すような増幅器１０は、復調・論理回路１１
にその出力を送り、それがデータ出力パルスによって励
振されるフェーズロック同期クロック・パルスによって
適時にストローブされて、例えばディジタル記録済みチ
ャネル中に記録された２進１および０のデータを抜き出
すのに使われる。フェーズロック発振器は、その実施の
詳細が当業者には自明なので、ここには示さない。

各出力チャネル６毎に、負担抵抗７．１７および出力バ
イアス抵抗１３によって等価な静止ダイオード・ベース
電位が生成される。すなわち、広帯域差動増幅器１２へ
の各入力は、共通モードの雑音を含んでいるが、容易に
理解できるように、差動増幅器中で除去される。差動サ
ーボ増幅器１２の出力端子は、前述の全波ブリッジ整流
器１４に直接結合され、後者の出力端子は、前述の差分
人力フィルタ回路およびアース基準化クランプ回路１５
に直接結合されている。センサがデータ・トラックの左
または右にスライドする際の出力の差にもとづくこの直
接フィードバックは、サーボ・モータでヘッド・ア七ン
ブリを適切な方向に駆動して、サーボ・ゼロ位置を再び
実現するのに、極めて有効である。センサ１の一方の半
分がトラックのエツジを越えると、サーボ・ドライブ電
位が完全になる状況が生じる。それが起こるとき、全デ
ータ・ヂャネル出力信号はその公称値の半分であるが、
それは、センサの片側のみで起こり、もう一方の側は信
号出力レベルがほぼゼロとなる。

この差が最大になるのは、第５図の増幅器］６のサーボ
・ドライバに差分入力がかかるとぎであり、ゼロ信号を
実現する最大ドライブが得られる。

Ｇ１発明の効果 当業者には自明のように、以上説明したサーボ制御技術
およびその装置は、狭チャネル・アナログ記録にもうま
く使用できる。その種のシステムでは、論理ふ・よび復
調装置なしに出力信号が直接使用できるためである。す
なわち、アナログ・タイプの音声記録用の改良された追
跡も本発明によって可能となる。

当業者には自明のように、本発明は高密度記録・再生シ
ステムを企図し、読取りヘッドまたはセンサ位置の極め
て精密なサーボ制御が望ましい、デジタル磁気記録また
はアナログ磁気記録の分野で極めて有用である。容易に
理解できるように、この種の用途は様々な技術分野で数
多くみられる。

本発明をその良好な実施例に則して説明してきたが、当
業者には自明のように、ここに提案したサーボ検出とト
ラック・データ検出を組み合せた基本コンセプトから外
れることなく、信号検出用回路の細部にこの特定のセン
サ以外の数多くのものが使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明でデータ信号・サーボ信号兼用センサ
として使用できる差動式マグネト・ダイオードの平面図
である。 第２図は、記録済みデータ・ｌ・ラックを備え、そこか
ら出る磁界を検出するために第１図に示したようなセン
サがそのデータ・トラックの上方に配置されている、磁
気記録媒体の平面図である。 第３図は、幅４ミクロンの仮想データ・トラックのエツ
ジに近づくと、記録済みトラックから出る磁界の強さが
どのように減少するかを示す、トランク幅を横軸に記録
済みトラックからの距離を縦軸に示した特性図である。 第４図は、垂直記録の場合の、第３図と同様の特性図で
ある。 第５図は、本発明で使用する、データ・センサ兼サーボ
制御回路の計画図である。 １・・・・センサ、２・・・・シリコン基板、３・・・
・アルミニウム接点、４・・・・接地結線、５Ｌ、５Ｒ
・・・・ベース接点、６・・・・出力リード、７・・・
・出力負荷抵抗、訃・・・磁性基板、９・・・・記録済
みトラック、１０・・・・広帯域差動データ増幅器、１
１・・・・論理・復調回路、１２・・・・広帯域差動増
幅器、１３・・・・出力バイアス抵抗、１４・・・・余
波整流ブリッジＦｉ［Ｌ１５・・・・フィルタークラン
プ回路、１６・・・・サーボ差動ドライバ増幅器、１７
・・・・負荷抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力磁界の差分を感知する差分出力型磁気センサと、 上記センサの上記差分出力端子の一つに接続され、基準
   レベルに対する第１の出力信号を生成する第１の手段と
   、 上記差分出力端子の他方に接続され、基準レベルに対す
   る第２の出力信号を生成する第２の手段と、 上記第１出力端子と第２出力端子に接続され、上記の両
   信号を比較して、それに応じてサーボ矯正ドライブ制御
   信号を生成する手段、 とを含む磁気信号検出兼サーボ信号検出制御システム。