JPS6177171A - 磁気ヘツドの位置決め制御方式 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、高トラツク密度の磁気ディスク装置に用いら
れる磁気ヘッドの位置決め制御方式〔発明の背景〕 磁気ディスク装置においては、記録トラックの高密度化
に伴い、磁気ヘッドの位置決め精度が磁気ディスク装置
としての性能の良否を決定する重要な要因となってきて
おり、この几め従来から種々の磁気ヘッドの位置決め制
御方式が用いられている。かかる従来の位置決め制御方
式は、次の二つに大別される。その一つは、磁気ディス
ク上に予め記録されたサーボ信号を用いて記録トラック
に対する磁気ヘッドの位置ずれを常時検出してフィード
バック制御を行う、いわゆるトラック追従形の閉ループ
制御方式であり、他はステップモータ等の躯動源自体の
歩進特性を利用して磁気ヘッドの位置決めを行う開ルー
プ制御方式である。

開ループ制御方式は、位置決め制御の几めのサーボ信号
を必要とせず、＃１底が簡単であるという利点を有する
が１反面、温度変化に伴う装置各部分の膨張、収縮によ
るトラッキングずれを吸収することができず、その位置
決め精度が不十分であるという欠点を有している。

一方、閉ループ制御方式は、位置決め精度においては、
その高精度化の要請に十分応えられるものではあるが、
前記のごとく、予め磁気ディスク上にトラック追従形の
サーボを行うｔめのサーボ信号を記録しておくことが必
要となる。

従来、このようなサーボ信号の記録方式の一例として、
記録データ信号とサーボ信号とを磁気ディスクの同一記
録トラックに時分割的に記録しておくことが行われてい
るが、このような方式でｆ−１，記録データ信号とサー
ボ信号との時分割記録および分離再生のために複雑な信
号処理手段を必要とし、まｔサーボ信号を時分割記録す
る分だけ記録データ信号の記録可能容量が減少してしま
うという欠点がある。このような欠点を除去するｔめに
、例えば米国特許第３２４６５０７号明細書に示される
ように、記録データ信号自体から磁気ヘッドのトラッキ
ングずれを検出するようにしたものがあるが、このよう
な検出を行うために、特殊な２分割型ヘッドを必要とし
ており好壕しくない。ま几、特開昭５０−２５６１０号
公報に示されているように、磁気ディスク上に記録され
几サーボ信号を用いるのではなく、磁気ヘッドの移動と
機械的に連動し次ポテンシ、メータ出力をサーボ信号と
して用いるようにし次ものも提案されているが、この方
式は、記録トラックに対する磁気へ、ｙドの実際の位置
ずれを検出しているものではなく、完全な閉ループ制御
を行うものではないから、前記温度変化等に伴う位置決
め誤差を吸収することができず、その位置決め精度はな
お不十分である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、磁気ディ
スク上に記録され几サーボ信号により磁気ヘッドの位置
決め制御を行う閉ループ制御方式でありながら、その構
成が比較的簡単で、かつサーボ信号の記録によるデータ
信号の記録可能容量の減少もない磁気ヘッドの位置決め
制御方式を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成する几めに、本発明は、最近の磁気ディ
スク装置、特に固定ディスク装置では、磁気ディスクの
偏心によるトラッキング誤差はほとんど無視できる量で
あり、したがって前記従来例のごとく、磁気ヘッドの位
置ずれを常時検出してフィードバック制御する、いわゆ
るトラック追従形のサーボを行う必要性が少ないことに
着目し、磁気ディスクの１回転につき１回だけ磁気ディ
スクの周方向所定部分に記録されているサーボ信号を磁
気ヘッドにより読出して該磁気ヘッドの位置ずれをサン
プリング的に検出するようにし几ことを主要な特徴とす
る。

かかるサンプリング的検出は、磁気ディスク装置に備え
られｔインデックスパルス発生手段から出力されるイン
デックスパルス（磁気ディスクの１回転につき１個発生
する）を利用し、これと同期的に行うことにより、比較
的簡単な構成で容易に行うことができる。ｔ′ｆｃ、上
記サーボ信号は、磁気ディスクの周方向所定部分に各記
録トラック毎に１箇所だけ記録しておけばよいものであ
るがら、これによる記録データ信号の記録容量の減少は
ほとんど無視できる程度であり、必要ならばサーボ信号
の記録会だけ磁気ディスクの回転速度をわずかに低速に
することにより、記録データ信号の記録容量の減少をな
くすることもできる。

更に、本発明は、上記サンプリング的に検出された磁気
ヘッドの位置ずれ量を磁気ディスクの１回転用期にわた
り順次サンプルホールドしてヘッドアクセス用の直流電
圧信号に加算し、この加算電圧を基準電圧としてヘッド
アクセス手段のサーボモータを制御するようになすこと
により、磁気ヘッドの閉ループ制御を面精的には連続的
な制御となし、これにより制御引込み時間を可及的に短
くするようにした点を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第２図は、本発明の前提となる磁気ディスク装置の主要
構成図で、１は磁気ディスク、２は磁気ディスク駆動モ
ータ、６はインデックスパルス発生器で、例えば磁気デ
ィスク駆動モータ２のロータに設けた反射片（図示せず
）よりの反射光全検出する反射形光電変換素子ｔ−有し
、これにより磁気ディスク１０１回転につき１個のイン
デックスパルスを発生する。４は磁気へメト組立体、５
はへッドキャリリジ、６は図示しない装置基台上に固定
され、ヘッドキャリッジ５の移ｗＪを案内する固定ガイ
ド、７はへラドキャリッジを移動せしめるステップモー
タ、８はステップモータ７の回転と連動するボテフシｌ
メータ、９はステップモータ７の回転運動をヘッドキャ
リッジ５の直線運動に変換するベルトで、これらにより
磁気ヘッド組立体４の磁気ディスク半径方向へのアクセ
スが行われる。本発明にシーでは、磁気ディスク１上に
予め記録データトラックと共て磁気ヘッドの位置決め制
御用のサーボ信号が記録される。第３図は該サーボ信号
の一記録態様及びその作用を説明するだめの図で、　（
ａｌは前記インデックスパルス発生器３より出力される
インデックスパルス２１を示し、（ｈ）はその一部を拡
大して示したもので、該インデックスパルス２１は、前
述のように磁気ディスク１の１回転につき１個発生され
、またそのパルス幅は前記反射片の幅に比例している。

（Ｃ１はサーボ信号の記録態様の一例を示したもので、
バースト信号Ａ、Ｂからなるサーボ信号は。

インデックスパルス２１のハイレベル期間において、デ
ータ記録トラックル、九＋１　、ル＋２．ル＋３・・・
とそれぞれ１／２トラツクピツチずれて交互に記録され
ている。

図から明らかなように、サーボ信号の記録期間には、各
データ記録トラックへのデータの書込みは中断され、誤
りてサーボ信号を消去することがないようになっている
。このようなデータ書込みの中断によるデータ信号の記
録可能容量の減少は、サーボ信号の記録期間を磁気ディ
スクの回転用期の高々１％程度とすれば、はとんど無視
できる程度のものであるが、必要ならば、その中断に見
合う分だけ磁気ディスクの回転速度を低下させてその減
少分を補うようにしてもよい。

また、上記サーボ信号の記録は、ステップモータ７によ
る記録時における磁気ヘッド組立体４の位置決め制御と
、インデックスパルス２１による記録信号の切換え制御
により適宜行うことができ、特別のサーボ信号書込み装
置を必要としないものであるが、その詳細は本発明の要
旨とは直接関係がないので省略する。

さて、再生時にお−で、ヘッドアクセス手段により磁気
ヘッドがデータ記録トラック上に正しく位置決めされて
いるとすれば、該磁気ヘッドによるバースト信号Ａ、Ｅ
の再生振幅は、これら信号Ａ、Ｅがそれぞれデータ記録
トラックとは１／２トラツクピツチずれて記録されてい
ることから、互いに等しいものとなる。しかし、磁気ヘ
ッドの位置決めに誤差が生じた場合には、これに対応し
てバースト信号Ａ、Ｈの再生振幅にも差が生じる。例え
ば、＠３図（Ｃ１に示すように、データトラックル＋１
を再生すべき磁気ヘッド１１が上方にずれた場合には、
第３図（ｄ）に示すように、そのずれの量に比例してノ
く−スト信号Ａの再生振幅が減少し、バースト信号Ｂの
再生振幅が増大する。反対に、磁気ヘッド１１が下方に
ずれた場合には、バースト信号Ａの再生振幅が増大し、
バースト信号Ｂの再生振幅が減少する。したがって、こ
のようなバースト信号Ａ。

Ｂの再生振幅の変化に基すいて磁気ヘッド１１の位置ず
れの量と方向を検出することができる。

ここで留意すべきは、各データトラックＡ　、Ｂ＋１　
。

１＄＋２　、　ｎ４−５・・・の再生時に、磁気ヘッド
１１がそれぞれ同一方向（例えば上方）にずれていたと
しても、バースト信号Ａ、Ｈの再生振幅の増減極性は、
隣接トラック毎に反転することであり、そのために磁気
ヘッド１１の位置ずれの検出に際しては、その検出極性
を隣接トラック毎に反転させることが必要となる。

第１図は、上記バースト信号Ａ　、Ｂ（サーボ信号）の
再生振幅の増減に基ずいて磁気へ、ソドの正しいアクセ
ス位置からの位置ずれを検出して、その位置決め制御を
行う本発明の一実施例を示すブロック図で、同図におい
て、１１は前述の磁気ヘッド、１２はＡＧＣ回路であり
、該ＡＧＣ回路１２は、磁気ヘッド１１と磁気ディスク
１との対接間隔の変動もしくは磁気ディスク１の磁性体
むら等に起因する磁気ヘッド１１の再生出力レベルの変
動成分を除去するためのものである。１３は磁気ヘッド
１１の位置ずれ検出回路、１４は選択すべき所望記録ト
ラツク（データトラック）の番号をディジタルコードで
指示する計数器、１５はＤＡ変換器、１６は加算器、１
７は比較器である。

７．８はそれぞれ第２図に示した磁気ヘッド駆動用のス
テ、プモータおよびこれと連動するポテンショメータで
ある。１８は増幅器、１９はステ、プモータ７を駆動す
る駆動回路である。

次に第１図の実施例の作用について説明すると、まず計
数器ｉｄに選択すべき記録トラックの番号が置数される
と、これに対応するディジタルコードが計数器１４から
出力され、該出力はＤＡ変換器１５によって選択すべき
記録トラ・ツク位置に対応した直流電圧信号に変換され
て加算器１６の一方の入力端子に供給される。

一方、磁気ヘッド１１からの再生出力は、ＡＧＣ回路１
２を経て、位置ずれ検出回路１３１Ｃ入力される。位置
ずれ検出回路１３は、第５図で説明したインデックスパ
ルス２１に同期して磁気ヘッド１１からの再生出力中の
バースト信号Ａ、Ｅ（サーボ信号）部分の振幅をそれぞ
れサンプリングし、それらの差をとって磁気へ、ソド１
１の位置ずれの方向と量を検出し、これを次のサンプリ
ング時点までサンプルホールドする。このサンプルホー
ルド出力は、加算器１６の他方の入力に供給され、ＤＡ
変換器１５からの上記直流電圧信号に加算される。なお
、位置ずれ検出回路１３によりて磁気ヘッド１１の位置
ずれを検出するに際しては、第３図で説明したように、
その検出極性を選択記録トラックに適合した正しい極性
に設定することが必要となる。このため、第１図の実施
例では計数器１４から選択記録トラックの指示信号が位
置ずれ検出回路１３に与えられ、これによって上記検出
極性の設定が行われるようになっている。

さて、加算器１６の出力は、基準電圧として比較器１７
１Ｃ供給され、ポテンショメータ８の出力電圧との比較
が行われる。ポテンショメータ８は、磁気ヘッド１１を
駆動するステップモータ７と連動しており、その出力電
圧は、磁気ヘッド１１の現在位置を表わしている。した
がって、比較器１７の出力を誤差信号として増幅器１８
．駆動回路１９を介してステップモータ７にフィードバ
ックすれば、磁気ヘッド１１は、閉ループ制御方式で所
望の選択記録トラック位置へ位置決め制御されることに
なる。この位置決め制御は、上記のごとく、位置ずれ検
出回路１３によって、サンプリング的にではあるが記録
トラックに対する磁気ヘッド１１の実際の位置ずれを検
出し、これを基準電圧（制御系の目標値）に加算して行
われるものであるから、温度変化による装置構成部材の
熱変形等による磁気ヘッド１１の位置決め誤差を十分に
吸収することができる。また、上記位置ずれ検出回路１
３の検出動作は、磁気ディスクの１回転につき１回の低
速サンプリング動作と彦るが、各検出動作毎にその検出
値をサンプルホールドして前記ヘッドアクセス用の直流
電圧信号に加算して連続的に磁気ヘッド１１の位置決め
制御を行うものであるがら、この制御動作自体は、直流
的な連続制御動作となり、したがって制御動作の引込み
時間が比較的短かくてすみ、２〜３回のサンプリングで
位置決め制御動作を完了することが可能となる。

次に、上記位置ずれ検出回路１３の具体的構成例を第４
図について説明する。

第６図において、３５はエンベロープ検波器で、第１図
のＡＧＣ回路１２の出力（磁気ヘッド１１からの再生出
力）をエンベロープ検波する。３６．５７はサンプルホ
ールド回路で、エンベロープ検波器３５の出力中、バー
スト信号Ａ、Ｂ（第３図参照）部分の振幅をそれぞれサ
ンプルホールドする。３８は各サンプルホールド回路５
６　、５７の出力間の差をとる差動増幅器で、その差出
力の極性と大きさは、第１図、第３図で既に説明したと
ころから明らかなように、磁気ヘッド１１の位置ずれの
方向と量を示している。この差出力は、サンプルホール
ド回路３９に入力され、磁気ディスクの１回転用期の間
（サンプルホールド回路３６、３７による次のサンプル
ホールド動作が行われるまで）その値がサンプルホール
ドされ、第１図の加算器１６１Ｃ加えられる。ここで、
各サンプルホールド回路５６．３７．５９のサンプルホ
ールド動作のタイミングを決めるサンプリングパルスは
、それぞれインデックスパルス２１（第３図参照）に基
ずいて作成される。すなわち、３１゜６２は、インデッ
クスパルス２１の前縁をそれぞれ所定量遅延させ、バー
スト信号Ａの発生時点およびバースト信号Ｂの発生時点
でそれぞれサンプリングパルスを発生する回路、３５は
インデックスパルス２１の後縁でサンプリングパルスを
発生する回路であり、回路５１．３２からのサンプリン
グパルスは、切換回路３４によって反転的に切換えられ
、それぞれサンプルホールド回路３６゜３７のいずれか
に供給され、また回路３３からのサンプリングパルスは
サンプルホールド回路３９ニ供給される。

サンプルホールド回路３６．５７がバースト信号Ａ、Ｈ
の振幅のいずれをサンプルホールドするかは、切換回路
３４の切換え状態に依存し、したがって、これらのサン
プルホールド値の差をとる差動増幅器３８の出力極性、
すなわち磁気ヘッドの位置ずれ検出極性は、切換回路３
４の切換え状態により決定されることになるが、この切
換え状態は、計数器１４（第１図参照）からの選択記録
トラック指示信号に応じて設定されるようになっている
ので、結局上記差動増幅器３８による位置ずれ検出極性
は、上記選択記録トラ、ツク指示信号に対応して設定さ
れることになる。これにより、第１図、第３図で説明し
たように、磁気ヘッドの位置ずれ検出極性を選択記録ト
ラックに適合した正しい極性とすることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明においては、磁
気ディスク上に記録されているサーボ信号（バースト信
号Ａ　、Ｂ）をインデックスパルスと同期するサンプル
ホールド手段によって容易に分離抽出して、磁気ヘッド
の位置ずれ゛検出を行い得るものであり、その検出回路
の構成は、完全なトラック追従形サーボを行う前記従来
例のものに比し、非常に簡単になる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
、上記実施例のみに限定されるものではなく、種々の変
形が可能である。例えば、上記実施例では磁気ヘッド駆
動用モータをステップモータとして説明したが、必ずし
もステリプモータである必要はなく、ボイスコイルモー
タや直流モータでもよいことは明らがであり、また記録
サーボ信号の形態も、上記実施例のものに限定される必
要はなく、要は磁気ディスクの周方向所定部分に記録さ
れ、磁気ディスクの１回転につき１回インデックスパル
スに同期して読出し得るものであればどのようなもので
もよい。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、磁気ディスクの
１回転につき１回、磁気ディスク上に記録されているサ
ーボ信号に基づいてサンプリング的に磁気ヘッドの位置
決め誤差を検出して閉ループサーボを行うことＫより、
簡単な構成で温度変化等に伴う磁気ヘッドの位置決め誤
差を十分に吸収し得、データ信号の記録可能容量の減少
もなく、シかもサンプリング的な位置決め誤差の検出に
もかかわらず、短かい引込み時間で位置決め制御を行わ
せることを可能とし、前記従来技術の欠点を除いて優れ
た機能の磁気ヘッド位置決め制御方式を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の前提となる磁気ディスク装置の主要構成図、第
３図は本発明におけるサーボ信号の一記録態様及びその
作用を説明するための図、第６図は第１図中の位置ずれ
検出回路１５の具体的構成例を示すブロック図である。 １・・・磁気ディスク ３・・・インデメクスパルス発生器 ４・・・磁気ヘッド組立体　７・・・ステップモータ８
・・・ボテフシ３メータ　１１・・・磁気ヘッド１２・
・・ＡＧＣ回路　　　　　１３・・・位置ずれ検出回路
１４・・・計数器　　　　　　１５．−、ＤＡ変換器１
６・・・加算器　　　　　　１７・・・比較器１８・・
・増幅器　　　　　　１９・・・駆動回路第１１ 箔ｚ図 吻３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 選択すべき所望の記録トラック位置に対応する直流電圧
   信号にしたがってサーボモータを制御して磁気ヘッドの
   所望記録トラック位置への位置決めを行うヘッドアクセ
   ス手段と、磁気ディスクの１回転につき１個のインデッ
   クスパルスを発生するインデックスパルス発生手段とを
   備えた磁気ディスク装置において、前記インデックスパ
   ルスに用期して予め磁気ディスク上の周方向所定部分に
   記録されているサーボ信号を前記磁気ヘッドにより読出
   して該磁気ヘッドの位置決め誤差を検出しその値をサン
   プルホールドする手段と、該手段のサンプルホールド出
   力を前記直流電圧信号に加算する加算手段とを設け、該
   加算手段の出力を基準電圧として前記ヘッドアクセス手
   段のサーボモータを閉ループ制御して磁気ヘッドを所望
   記録トラック位置に位置決めするようにしたことを特徴
   とする磁気ヘッドの位置決め制御方式。