JP2531627B2

JP2531627B2 - デイスク記憶装置のヘツド制御方法及び制御装置

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Publication number: JP2531627B2
Application number: JP61088407A
Authority: JP
Inventors: キヤロル・ジヨン・デイツク
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1985-05-24
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: EP0202480A2; CA1226938A; MY101621A; JPS6258469A; DE3687012T2; EP0202480A3; DE3687012D1; US4633345A; EP0202480B1

Description

【発明の詳細な説明】以下の順序で本発明を説明する。

A.産業上の利用分野 B.従来技術 C.発明が解決しようとする問題点 D.問題点を解決するための手段 E.実施例 e1.デイスク記憶装置（第１〜９図） e2.本発明の構成（第10〜17図） F.発明の効果 A.産業上の利用分野この発明は、デイスク記憶装置に関し、特にデイスク
の読み取り／書き込み用ヘツドの位置決めを行うための
制御方法及び装置に関するものである。

B.従来技術現在の磁気記憶システムの一般的な目的は、最小のコ
ストで高いトラツク密度と高速の平均アクセス時間を達
成することである。そのような要求は、トラツク間の
“位置決め”を制御するための外部表示と、外部表示及
び“トラツク追従”を制御するための埋め込みサーボ信
号の組合せに依存する準閉ループ・サーボ・システムに
より満たすことができる。このようなサーボ・システム
は、外部表示と、例えば埋め込みサーボ情報によつて定
義された記録データ・トラツクとの間にある程度の整合
を必要とする。この整合は、温度、配向、衝撃、振動な
どのあらゆる環境的阻害要因に抗して維持されなくては
ならない。このため、システムの機械的設計構造のみな
らず製造及び品質管理が複雑になり、期待した動作寿命
を有する満足な性能をもつシステムを高い歩どまりで得
ることが一層困難になる。

現在注目されている問題として、製造及び品質検査に
合格したそのようなシステムのうち何パーセントかが、
端末ユーザーの許に出荷された後に欠陥動作を呈すると
いうこのがある。現時点で注目されているように、その
ようなシステムの大部分においては、その問題は、外部
表示（例えば光グリツドの目盛り）と埋め込みサーボ信
号の間の“出荷後”の不整合にまでたどり得るものであ
り、その不整合はサーボ・システムの補正能力の範囲外
にある。埋め込みサーボ信号は、外部表示と正確に光学
的に整合するように製造処理の間に記録され、この整合
は通常の使用において予定の許容範囲内で整合するよう
に維持されなくてはならない（これにより、位置決め要
求動作の完了後は、トラツクの中心からヘツド構体まで
のずれは、正しい埋め込み信号の検出とそれに対応する
正しいトラツク追従動作を可能ならしめるものでなくて
はならない。しかし、ある種の異常な事態においては、
この通常の整合条件が維持できず、システムに、困難な
障害としてあらわれるようなエラー条件が検出されるこ
とがある。

C.発明が解決しようとする問題点この発明の目的は、上記した困難な障害を検出し、こ
れを回避するための方法及び手段を提供することにあ
る。

D.問題点を解決するための手段本発明は、次のような知見に関与する。

（ａ）トラツク内のシーク（seek）とトラツク追従を
制御するために、外部表示と埋め込みサーボ信号を使用
するサーボ制御デイスク駆動システムにおいて、見かけ
上の困難な障害のうち相当な数が、外部表示と埋め込み
サーボ信号の間の、サーボ・システムの補正範囲外にあ
る不整合に起因するということ。

（ｂ）そのような障害は、外部表示を感知する回路と
システム初期化処理にかなり簡単な変更を加えることに
より回避されること。

そのようなシステムにおいては、典型的には、外部表
示を感知する回路は“直角位相（quadrature）”及び
“基準”の一対の信号を発生し、それらの信号はヘツド
構体と外部表示の間の相対的な変位に比例して正弦波的
に変化するとともに、互いに直角位相関係にある。そし
て、これらの信号のゼロ・レベルの遷移が、それぞれ、
記録トラツクの理想的な境界及び中心線との交差である
と想定される。

本発明によれば、外部表示の感知を行う回路が、各対
が互いに直角位相関係にあるような複数対の交互的な
“位相直角”及び“基準”信号を発生するように変更さ
れ、これにより位置決めサーボ制御にそれらの対のうち
の１つを関係づけることが可能となる。さらに、システ
ム初期化手続は、最適に整合した信号対とサーボ制御の
間の関係を選択するように変更される。この変更された
手続においては、直角位相及び基準信号の各対が個別に
位置制御に加えられる一方、位置制御は、ヘツド構体を
予定のトラツクの範囲内の複数の代表的なサンプリング
位置に位置決めするように実行される。そして、その各
位置において、ヘツド（理想的なトラツクの中心線）と
埋め込みサーボ信号（実際のトラツクの中心線）の間の
変位が測定され、その測定値は、個別に印加された外部
基準信号対に関連して記録される。

それらの記録値は、信号対に関連する（最も小さい）
ずれの値をもつ最適の組を決定するために処理される。
次にその信号の組が連続的にサーボ制御に加えられ、シ
ステムは通常の読み取り／書き込み動作を行う。

E.実施例 e1. デイスク記憶装置第１〜７図には、本発明を適用することのできる典型
的な装置が図示されている。コンピユータ・メモリーズ
社（Computer Memories Inc）によつて製造されている
デイスク駆動装置のCMI−6000フアミリが、このタイプ
の装置の代表的なものである。第１図を参照すると、こ
のタイプの駆動装置（“環境的システム”と称する）
は、フオーマツトされない場合12〜40メガ・バイトの記
憶容量を与える３つまでのデイスクを有することができ
る。そして、モータと連結機構（どちらも図示しない）
がデイスク１を軸４のまわりに回転させる。図示されて
いるのは、４つの記録面をもつ２枚のデイスクD1及びD2
からなる構成である。この構成のため、ヘツド構体６
は、キヤリア６に取り付けられ各デイスク面に対応する
４つの変換ヘツドを含んでいる。キヤリア８は、サーボ
制御12の制御の下でヘツド・アクチユエータ10により移
動可能であり、これによりヘツドは、後述する稠密に構
成された記録及びガード・バンド・トラツクの範囲上で
双方向的に位置決めされる。サーボ制御12は、駆動制御
サブシステム14の一部であり、このサブシステム14には
デイジタル／アナログ変換器（DAC）13とマイクロプロ
セツサ（μＰ）16とメモリ（MEM）18がさらに含まれて
いる。

キヤリア８は、光エンコーダ20に接続されたフレーム
基準手段（図示しない）に連絡されており、光エンコー
ダ20は直交位相（Ｑ）及び基準（Ｒ）信号を出力する。
トラツク位置決め動作を制御するためにサーボ制御20に
加えられる信号Ｑ及びＲは、デイスク平面を横切るヘツ
ド構体の変位の関数として正弦波的に変化する。そし
て、任意のデータ・トラツクの中心線からその隣りのト
ラツクの中心線までの移動は、これらの信号における18
0度の角変位によつてあらわされる。これらの信号は互
いに直交位相関係にあり、それらのゼロ・レベル（極
性）遷移はそれぞれ、トラツクの境界及び中心線との交
差としてサーボ制御12により検出される。

第２図を参照すると、第１図を構成するために、下方
デイスクD2の記録可能な表面領域のわずかなセクタ部分
30が、埋め込みサーボ信号用に保持されていることが図
示されている。デイスクD2の記録可能平面領域の残りの
部分、及びデイスクD1の記録可能な全平面は、データ及
び関連制御情報のために利用可能である。デイスクD1及
びD2の各記録可能平面は、円筒状に整合した600本以上
のトラツクを含んでおり（第３図参照）、それらには外
側のガード・バンド（第３図トラツク０〜11）に隣接す
る基準トラツクからの距離に正比例する識別アドレス番
号が割りあてられている。尚、偶数番号と奇数番号のト
ラツクの埋め込みサーボ信号はそれぞれ、セクタ30の対
応するトラツク部分におけるデイスクD2の表と裏とに配
置されている。これは、隣接データ・トラツクに関連す
るサーボ信号の間のクロストークの影響を避けるためで
ある。このように、奇数トラツクのサーボ信号はヘツド
A2によつて読み取られ、偶数トラツクのサーボ信号はヘ
ツドB2によつて読み取られる（第２図）。

システム製造処理の一部として、サーボ信号は光エン
コーダ20の出力Ｒ中のゼロ・レベル遷移（これはトラツ
ク中心との交差をあらわす）により有効に指定されたト
ラツク位置に記録される。結局、その記録されたサーボ
信号は、この装置が出荷される時点で外部表示と正確に
整合していなくてはならず、通常の使用においては、シ
ステム・サーボ制御の正しい動作に対応する許容限界内
に維持されなくてはならない。そして、前にも述べたよ
うに、この許容限界からの逸脱が、システムの修理また
は部品交換を要する困難な障害条件と見なされるのであ
るが、それは本発明により回避することができる。

第３図に示すように、この装置においては、各デイス
クは627本のトラツクをもち、このトラツクはもし最も
外側の位置から始まるように番号を振るならば、トラツ
ク０からトラツク626と番号を付けられることになる。
しかし、データの記録に有用なトラツクは外側の限界停
止位置から内側に13番目のトラツク位置（第３図のトラ
ツク12）で始まるので、その位置がシステムによつてト
ラツク番号０としてアドレスされ、その位置から内側の
トラツクは順次トラツク１〜トラツク614としてアドレ
スされる。その基準位置から外側のトラツク（第３図で
０〜11と番号を付られたトラツク）は、“ガード・バン
ド”であり、初期化の間にこの上をヘツド構体が移動す
る。システムはこれらのトラツクを基準位置から離隔す
る順番にトラツク・アドレス−１〜−12としてアドレス
する。

第４図は、その環境的装置が、第３図の簡単なトラツ
ク番号を使用して、基準位置としてのガード・バンド領
域におけるトラツク12を最初に位置付ける様子を示す図
である。このガード・バンド領域におけるトラツクは特
殊なサーボ信号パターンを含み、これらは基準トラツク
位置を明確に表示するように意図されている。この図に
おいては、トラツクの中心から通常外側及び内側にオフ
セツトされた信号のバーストが、それぞれ（オシロスコ
ープ上で見たときの互いの関係に関して）左（Ｌ）バー
スト及び右（Ｒ）バーストと称される。記号Ｎは、左バ
ースト及び右バーストのいずれも存在しないことを示
す。時間内に最初に発生するものである左バーストのす
ぐ後に右バーストが発生する。このように、ヘツド構体
が許容可能な整合の通常の限界内にあると仮定すると、
ヘツド構体が限界停止の外側へ動き、次に内側へ動くと
き（逐次的な位置でヘツドA2及びB2の間で適宜切換が行
なわれるものと仮定する）、ガード・バンド・トラツク
０〜11を通る過程において検出されたサーボ信号は、シ
ステムには一連の左バーストのみが最初にあつてその後
単一の右バーストがあると観察されることになろう。そ
して、この単一右バーストの後のトラツクであるトラツ
ク12が整合用の基準トラツクである。尚、基準トラツク
の前の各単一バーストは、トラツクの中心線からのオフ
セツトではなく、これにより不整合状態での選択的な読
み取り可能性が保証されることに注意されたい。

従つて、外部光表示と記録されたサーボ信号が許容す
る整合範囲にあると仮定すると、このガード・バンド・
パターンは、装置がヘツド構体をトラツク12の基準位置
に初期化することを可能ならしめる。この位置からは、
後述する慣用的な“推測的（dead reckoning）”サーボ
制御手続によつて別のトラツクに位置決めされる。

第５〜９図は、システム制御サーボをあらわすもので
あるが、これの説明には、光学的に感知された外部表示
から得られる信号の波形と機能とを理解することが必要
である。第６図は、これらの信号の波形を示す図であ
る。この図において、信号（Ｑ）51及び信号（Ｒ）52
は、前述したように、互いに直交位相関係にある正弦波
形を有している（Ｒの位相がＱの位相よりも90度だけ進
んでいる）。パルス信号（QX）53及びパルス信号（RX）
54は、それぞれ、Ｑ及びＲのゼロ・レベル振幅遷移を検
出することにより得られる。QX及びRXにおけるゼロ交差
遷移はそれぞれ、第５図のシステム・サーボ制御に対し
て、トラツク境界及びトラツク中心線との交差を表示す
る。信号（RI/QX）55は、正弦波形を有し、QXの状態に
依存して一部はそのまま、一部は反転された信号Ｒの部
分に対応する。

第５図を参照すると、光エンコーダ12により与えられ
た信号Ｑ及びＲがそれぞれ極性検出回路100及び102に加
えられ、回路100及び102は上述した信号QX及びRXをそれ
ぞれ発生する。Ｒ及びＱはまた速度検出回路104に加え
られ、Ｒはまた、QXによつて制御されたゲート反転回路
（INV.）103にも加えられる。回路104はヘツド構体の実
際の速度を検出する動作を行う（これは以下で説明す
る、記憶された“理想”の速度との比較及び位置決めの
際減衰を行うためである）。回路103は、QXの低レベル
に同期するＲの部分をそのまま移行させ、QXの高レベル
に同期するＲの部分を反転させて移行させることにより
信号RI/QXを作成する動作を行う。

総和回路（SUM）106は、サーボ・アクチユエータ10を
制御する。シーク・モードにおいては、ヘツド構体が新
しいトラツクに位置決めされつつある間に、回路106
が、実際のヘツド速度と所望（基準）のヘツド速度の間
の符号付けされた差異をあらわす信号を発生する。回路
106は回路104から実際の速度の入力を受け取り、V_REFに
おいて基準速度の入力を受け取る。V_REFは、メモリ・テ
ーブル（図示しない）と、デイジタル−アナログ変換器
13（第１図）とスイツチ108を介してマイクロプロセツ
サ16により供給される。

シーク・モードにおいては、初期的にV_REFは高レベル
であり、実際の速度はゼロであう。こうして、回路106
の出力は初期的に高レベルであり、その極性はヘツドを
迅速に予定のトラツクの方へ移動させる傾向にある。ヘ
ツドが移動するにつれて、信号Ｑのゼロ交差によつてあ
らわされるトラツク境界交差が検出され、これは、マイ
クロプロセツサにより維持されている“トラツクへのカ
ウント値”をデクリメントするために使用される。この
カウント値が減少するにつれて、ヘツドを迅速に予定の
トラツクへ移動させ、それをなめらかに停止させるよう
に設定された予定の値の列に従つてV_REFが減少される。
この移動のある点で実際の速度と基準の速度とが交差
し、これにより回路106の差の出力の極性を反転させヘ
ツド構体を減速させる。このことは実際の速度を低下さ
せ、トラツク交差の間の時間を延長するので、その後実
際の速度と基準速度が理想のプロフイールに追従する。
“トラツクへのカウント値”がゼロになりヘツドが予定
のトラツクの境界に交差したことが示されると（このと
き、エンコーダ出力Ｑの位相遷移と実際のトラツク境界
の間の対応が適正であると仮定する）サーボ・システム
は“位置決め”モードに切り換えられる。この時点で、
実際のヘツドの速度はゼロに近づいているべきである。
このモードにおいては、スイツチ108が開でスイツチ110
及び112が閉であるので、総和回路106への（すなわちア
クチユエータ10への）制御入力はR^I/QX（第６図のライ
ン55）の波形を制御することになる。

スイツチ112は回路106（すなわちアクチユエータ10）
にオフセツト補正を適用するが、回路106は通常の動作
においてはヘツドと予定トラツクの中心との間の瞬間的
なオフセツトを減少する傾向になくてはならない。この
オフセツト補正はある初期値を含んでいる。この初期値
は以下で説明するテーブルから取り出され、予定のトラ
ツクの中心と整合する埋め込みサーボ信号を感知するこ
とにより決定された一単位のレベル・インクリメントと
ともにDAC13を介して加えられる。これについても以下
で説明する。

初期的に予測されたオフセツト補正値を有する上述の
テーブルは、駆動システムに電源が投入された時に確立
される。この間にヘツドは光学的に（すなわち、エンコ
ーダ出力Ｒ及びＱの位相遷移のみを基準として）５つの
トラツク・バンドのめいめい（第３図参照）に位置決め
され、理想的なトラツク中心から実際のトラツク中心の
オフセツトが、各バンド中のいくつかの位置でモニタさ
れる。このことは、その位置で埋め込みサーボ信号を感
知し補正の一単位のインクリメントをアクチユエータ10
に加えることにより行なわれる。その補正の一単位のイ
ンクリメントは、その信号の左及び右の部分の間の差異
の符号が反転するまで、その信号の差異の極性に対応す
る（第６図参照）。そして、補正のインクリメントの数
がオフセツトをあらわす。各バンド内のそのようなオフ
セツトの平均が計算され、初期的にこの平均オフセツト
を打ち消すための対応する補正係数がマイクロプロセツ
サ・メモリに記憶される。こうして、その後のあるバン
ドの任意のトラツクへのシークにおいては、ヘツドをト
ラツクの中心に近接して位置決めするために個々の補正
係数が初期的にサーボ・アクチユエータに加えられる。

速度検出回路104は、Ｑ及びＲをそれぞれ微分するた
めの回路（DIFF.）120及び122と、回路120及び122から
受け取つた信号を、それぞれRX及びQXの状態に応じて反
転または非反転波形で移送するための回路（INV.）124
及び126を有している。総和回路128は回路124及び126の
出力を総和して実際のヘツド速度をあらわす最終的な出
力を形成する。

上記した環境システムの“通常の”動作は第７図のフ
ローチヤートに要約することができる。すなわち、電源
投入時点で、ヘツドはデータ記録に使用される最も外側
のトラツク（トラツク12）に位置決めされ、バンド・カ
ウント・パラメータ“i"が１にセツトされる（ステツプ
160〜162）、次に、バンド１のオフセツト補正値が測定
され、マイクロプロセツサ・メモリに記憶される（ステ
ツプ163）。次に、ｉの値がインクリメントされ、上述
の処理がバンド２〜５について繰り返される（ステツプ
164、165）。最後に、記憶システムが“通常の”読み取
り／書き込み動作可能となり、そのことを示す信号がホ
スト・コンピユータ・システムに与えられる（ステツプ
166）。その後、記憶システムは、ホスト・システムか
らのI/Oコマンドに応答してトラツク・シーク位置決め
動作を行い（ステツプ167、168）、データの読み取りま
たは書き込みを行う。

第８図に示すように、環境システムの上述の動作は、
サーボ・システムがトラツク追従モードに切り換えられ
たときヘツド構体の位置がある捕捉限界内にある場合に
のみ有効である。もしこの時点でヘツド構体がヘツドA2
またはB2が対応するサーボ信号の一部を適正に感知でき
るようにトラツクと十分整合しているならば（第８図の
“整合可能”位置を参照）、サーボ補正によりヘツドが
正しい中心位置へ駆動されて、ヘツドはそこに保持され
ることになる。

しかし、もしそのような整合が達成されていないと、
サーボ・システムは、ヘツド位置をデータ・トラツク中
心線に補正することが出来ないことがある。このこと
は、外部表示を使用するサーボ・システムの限定された
範囲の性質により生じる。すなわち、もしサーボ・ヘツ
ドが実際に目標とするトラツクのサーボ・データを感知
していても、ヘツド位置と真のトラツク位置の間のオフ
セツトの大きさがサーボの補正範囲を越えているなら、
エラーが生じる。また、サーボ情報を読み取るべきであ
るヘツドが何のサーボ情報も読み取ることができないと
いう場合も生じ得る。このことは、不整合がトラツク幅
のほぼ奇数倍であるとき生じる。この場合、ヘツドが位
置決めされているトラツクのサーボ情報はデイスクの反
対面上にある。

第９図は、環境的システムがどのようにして埋め込み
サーボ信号を検出するかを示すブロツク図である。サン
プル・タイマ回路180は、デイスクを支持する回転軸上
のインデツクス・マークを感知して、ゲート181及び182
を順次有効化する交互のパルスを発生する。これらのパ
ルスはヘツドA2またはB2の下方をサーボ信号の左（Ｌ）
の部分及び右（Ｒ）の部分が通過するのとそれぞれ一致
するように調時される（ヘツドA2及びB2は、それぞれ、
追従しているトラツクが奇数であるか偶数であるかに応
じて、サーボ信号を感知するために使用される）。ヘツ
ドA2またはB2の出力はゲート181及び182に加えられ、こ
れにより、上述したパルスの制御の下で、サーボ・バー
ストの左及び右の部分がそれぞれゲート181及び182を通
過する。これらのゲートされた部分の振幅は、トラツク
の中心に対応するヘツドの位置、すなわちトラツク追従
に必要なサーボ補正量を表示するものとして識別され
る。

従つて、ゲート181及び182の出力がそれぞれサンプリ
ングされ、（デイスク回転サイクルの残りの部分のため
に）回路183及び184によつて保持されて、比較回路185
により比較される。“トラツク外れ感知”とラベルされ
た比較回路185の出力は、（第５図のスイツチ112を介し
て）サーボ・アクチユエータに加えるべく補正値を１だ
けインクリメントするために使用される。このインクリ
メントは、トラツク外れ感知信号とは逆の極性を有し、
これによりデイスクの回転の間にわずかな量（すなわ
ち、オフセツトを完全に打ち消さない程度のわずかな
量）だけヘツドがトラツクの中心に移動される。トラツ
ク外れ感知信号はまた、以下で説明する本発明の初期化
処理でも使用される。

e2. 本発明の構成第10図は、本発明に基づく環境システムのサーボ制御
の好適な実施例に係るブロツク図である。また、第11図
は、この環境システムの初期化処理（第７図のステツプ
160−165参照）が、上述した動作不能に陥らせる不整合
を回避するために第10図の回路を利用すべくどのように
して変更されているかを示すフローチヤートである。

第10図において、回路200は一対の外部基準信号Ｑ、
Ｒを４対の信号Qi、Pi（ｉ＝１〜４）に分割する。この
とき、この４対の信号は、互いに45度づつ位相をずらさ
れる。これら４対の信号は、回路201への出力として接
続され、回路201はライン202上の信号により制御され
て、出力203にその４対のうちの１対の信号が選択的に
出力される。

第12A及び第12B図に示されているように、信号Qi（ｉ
＝１〜４）は45度づつ位相をずらされており、信号Riも
同様に位相をずらされている。これらの図はまた、各対
Ri、Qi（ｉ＝１〜４）が、RiがQiよりも位相が90度先行
するように相対的に直角位相関係にあることを示す。こ
れらの図によれば、 Q1＝sin（Ｘ）＝Ｑ R1＝cos（Ｘ）＝Ｒ Q2＝sin（Ｘ）−cos（Ｘ）＝Ｑ−Ｒ R2＝sin（Ｘ）−cos（Ｘ）＝Ｑ＋Ｒ Q3＝−cos（Ｘ）＝−Ｒ R3＝sin（Ｘ）＝Ｑ Q4＝−〔sin（Ｘ）＋cos（Ｘ）〕＝−R2 R4＝〔sin（Ｘ）−cos（Ｘ）〕＝Q2 これらの式で、変数Ｘは、以下で説明する共通の基準
位置からヘツド構体までの角度的な変位である。

再度第10図を参照すると、回路201は、４対の入力信
号のうちの１対を選択してその対を出力203に加えるよ
うに、一対のライン上のエンコードされた信号（例えば
第１図におけるマイクロプロセツサ16からの信号）によ
り制御される。こうして、回路201は、簡単なアナログ
・データ・セレクタ（例えばシリコニクス（Siliconi
x）社のDG509A）と等価な回路を構成する。回路201のデ
コーデイング部分は、単純な２進デコーダ、すなわちS1
には（0,0）、S2には（0,1）、S3には（1,0）、S4には
（1,1）、またはグレイ・コード・デコーダ、すなわちS
1には（0,0）、S2には（0,1）、S3には（1,1）、S4には
（1,0）、のどちらかに従つて動作させることができ
る。このとき、カツコ内の項は入力値をあらわし、Si
（ｉ＝１〜４）は選択されたデータ入力値をあらわす。

回路200は、関数Q2、R2、Q3、Q4を発生するための能
動的な部分210〜212を有する。他の関数Q1、R1、R3、及
びR4は単にＱ、ＲおよびQ2をそのまま移行したものであ
る。

排他的OR（EXC−OR）回路214は、サーボ感知ヘツドA2
及びB2（第２図）を選択するため、その２状態制御入力
“切換ヘツド”の関数としてQXの値を制御する。この
“切換ヘツド”が低レベル（または０値）であると、QX
が高レベルになるときA2が選択されQXが低レベルになる
ときB2が選択され、一方“切換ヘツド”が高レベルであ
ると、QXが高レベルになるときB2が選択されQXが低レベ
ルになるときA2が選択される。このことは、トラツク全
体の幅の奇数倍の不整合を位置決め補正することを考慮
したものである。

回路201は入力波形Ｑ及びＲの和と差の両方を形成
し、回路211はＲを反転し、回路212はR2の反転波形を形
成する。適正な動作のためには、回路210は、係数をその和及び差に掛けるためのスケーリング・インピー
ダンスを有していなくてはならない。このことは、この
回路のピーク出力電圧を1.414から１に低下させるため
に（すなわち、サイン及びコサイン入力のピーク・レベ
ルを一致させるために）必要である。回路200の構成の
詳細は第13図に示されている。

第11図は、第10図の回路に関連して、本発明がどのよ
うにしてサーボ・サブシステムの位置決めを最適化する
かを示す図である。第11図を参照すると、システムの初
期化の時点で（すなわち、システムに電源が投入され、
もしくはエラーが検出されたことによりシステムがリセ
ツトされた時に）“校正”動作230〜237が実行され、そ
の後システムは通常のトラツク・シーク及び変換機能を
実行可能となる。この校正動作の実行中は、システムは
通常動作はできない。これらの動作は、システム・マイ
クロプロセツサ16（第１図）の制御の下で行なうことが
できる。環境システムにおいては、マイクロプロセツサ
16はヘツド構体及びサーボ・サブシステムに関連する基
本的な機能を実行するように適合されており、このヘツ
ド構体及びサーボ・サブシステムにより上述の動作を達
成することができる。

環境システムにおいては、エンコーダの感度特性の測
定が初期校正手続に含まれる。これらは、DAC13（第１
図）の出力を介して増分的な電圧変化を加えてヘツド構
体の増分的な移動を生じさせ、トラツクの境界及びトラ
ツクの中心線とそれぞれ交差する移動をあらわすパルス
信号QX及びRX（第６図）における極性の変化をつくり出
すための限界条件を観察することにより行なわれる。ス
テツプ230においてはこれらの感度測定は各信号Qi（ｉ
＝１〜４）の各々について実行され、すなわち回路201
は各信号Qiを選択するように条件設定され、QX及びRXに
関連する限界条件をあらわす情報が決定され記憶され
る。これらの測定値から、システムは、各信号対Qi、Ri
に対してDAC電圧の“サーボ限界”値を確立し、これに
よりサーボ動作が、不適正な動作につながりかねないRi
信号のピークに近づきすぎないようにすることが保証さ
れる。また、システムは、サーボ範囲の中心を定義する
Riのゼロ交差遷移にエンコーダを正確に位置決めするた
めに必要なDAC値に対応するバイアスを確立する。

この場合のガード・バンド及びトラツク・レイアウト
が第17図に示されている。本発明の校正動作231におい
て、ヘツド構体は最初のデータ記録トラツク（トラツク
・アドレス０）である基準トラツク40（第17図）に位置
付けられる。このため、システムは、先ずヘツド構体を
外側の限界停止に移動させるようにコマンドを出し、続
いて位相対Ri、Qiの一つを参照して20トラツクのインク
リメントを行うようにヘツド構体を内側に移動し、その
後、適正なヘツド選択位相と、後述するQi、Riの選択の
適正な順序を決定するための動作を行い、その後単一ト
ラツク分のインクリメントを内側方向に行い、後述する
さらなる位置決めを決定する動作を行う。この20トラツ
ク分の移動はヘツド構体を基準トラツクの40トラツク内
に位置付ける（このとき、ヘツド・キヤリアの不整合ま
たはひずみが20トラツクを超えていないと仮定する）。

この移動の完了後、ヘツドは“ガードバンド”領域内
のトラツク上に位置決めされなくてはならない。この位
置で、“切換ヘツド”（第10図）の適正な位相、基準ト
ラツク40を見出すために使用される対Ri、Qiのうち適正
な１つ、及び後のオフセツト測定のための対Ri、Qiの適
正な選択順序を決定するためのいくつかの測定が行なわ
れる。基準トラツク40を見出すための適正な信号対の選
択は、その使用される位相がヘツドをトラツク間の境界
に位置付けないということを保証する。もしそのような
トラツク間の境界への位置付けがなされると反復可能な
測定結果を生じず、よつて不適正な基準トラツク位置へ
の位置決めがなされてしまうことになろう。切換ヘツド
の適正な値（すなわちサーボ・ヘツドの選択）は、サー
ボ・システムによつて適正なサーボ情報が利用されてい
るということを保証するために必要とされる。また、位
相測定の順序は、すべての測定が同一のトラツク上で行
なわれなければならないという要請のため重要である。
もしR1及びR2のゼロ交差がトラツクＸ上に位置付けられ
ており、R3及びR4の対応する遷移がトラツクＸ＋１上に
位置付けられているなら、不整合状況が発生しやすい
（第14図参照）。この状況では、R1及びR2よりも先に生
じたR3及びR4のゼロ交差がR1及びR2と同一のトラツク上
にあり、注目される遷移となるからである。これらの先
行遷移は、R3−及びR4−と称される（第14図参照）。同
様に、R2、R3及びR4が、注目されているトラツク上にあ
り、R4の後に生じるR1のゼロ交差もそのトラツク上にあ
るという状況も発生し得る。このゼロ交差をR1＋と称す
る。

上述の適正位相対及びヘツド選択位置の決定は、ガー
ドバンド領域で簡単な測定を行うことにより行うことが
できる（例えば、外側の限界停止位置から内側に20トラ
ツク）。これらの測定は、R1、R2、R3、R4の順序の逐次
位相のゼロ交差と一致する“左”バーストを感知するた
めに必要な“切換ヘツド”の値を決定することからな
る。“切換ヘツド”値の極性の変化は、１つのトラツク
から別のトラツクへの遷移を示す。基準トラツク（トラ
ツク40）を適正に見出すために、反対の“選択ヘツド”
極性をもつ位相に近接しない位相が使用されるべきであ
る。この位相は、境界状況にないように保証されてい
る。第16図は、“切換ヘツド”値と、基準トラツクを見
出すために使用される位相対の間の“適正な”関係を詳
細に示す図である。

上述の説明は、基準トラツク固定のための“適正な
対”の決定またはその後のオフセツト測定の実行（第11
図のステツプ234）の間に“i"信号対の間で切換を行う
方法を詳しく示すものではない。このことを実行する最
も簡単な方法は、各切換動作の前にサーボ・パワー・ア
ンプの電源をオフにすることである。しかし、利用時間
の点からこのことは十分ではなかろう。発明者の見解に
よれば、システムが動作中であり平滑（smooth）遷移を
受けやすい期間（すなわち、現在及びその後の中心基準
電圧が共通電圧の点にあるとき）に、切換を行わせるの
が好適である。

例えば、中心基準としてR1からR2への切換の際、これ
らの関数が共通の振幅をもつ（すなわち、第14図におい
てこれらの波形が交差する）点で切換えを行うのが好ま
しい。さらに詳しくは、このことはR1の位相がそのゼロ
位相／電圧交差から90＋225度にあるとき生じる。位置
決めモードにある間は、システムが制御基準（R1）のピ
ークを経由して移動することが可能でない（第５図及び
第６図に関連する説明を参照）ので、システムは１トラ
ツク前方をシークするように命じられ、次に共通電圧位
相に到達するまで移動の反転インクリメントが命じられ
る。その時点で次の対への切換えが行なわれる。R2とR
3、及びR3とR4の間の切換えも同様に行なわれる。

R4からR1への切換えは幾分異なる方法で行なわれる。
R4とR1の共通電圧交差は、R4の０位相０電圧交差から22
度の点で生じる。こうして、R4上で中心設定した後、22
度の位相シフトに等しい位置決めモードにおける前方移
動のインクリメント（すなわち、それ以上のシークを伴
わない）を命じ、次にR1への切換えを行うことにより切
換を行うことができる。

基準トラツクは、前以つて決定した同定のための適正
な位相対を選択し、その選択した対の制御の下で単一ト
ラツク・インクリメントにより内側にステツプ移動する
ことにより同定され、これにより各単一トラツク・シー
クの終点でトラツク外れ感知信号の値が記録される。ト
ラツク外れ感知信号の値が左から右への表示に変わると
き、次のトラツクが（サーボ情報によつて）基準トラツ
ク40または論理トラツク０（第17図参照）であると定義
される。この遷移は、物理的停止位置から内側に初期位
置である20トラツクから40トラツクまで生じうる。

ステツプ232で示された次の動作段階では、バンド・
カウント・パラメータ“j"が１にセツトされる。このパ
ラメータを１にセツトしたことにより、前に決定した適
正な位相対及びヘツド選択位置を用いてヘツドをバンド
１の偶数番トラツクに位置決めし、次に同一のバンドの
奇数番トラツクに位置決めするために動作233及び234が
実行される。各トラツクにおいて、ヘツド・オフセツト
の測定が各位相対につき決められた順序で行なわれる
（第16図）。各オフセツトの測定は、“トラツク外れ感
知”の極性を感知し、そのオフセツトがゼロになるまで
補正インクリメント動作を加え、そのオフセツトの解消
に必要な補正インクリメントの数を決定することからな
る。バンドｊ内でこうして決定されたオフセツト値は、
その個別の位相対及び選択されたバンドに関連づけて記
憶される。

ステツプ235では“j"の値が検査される。もしこれが
５よりも小さければ、その値はインクリメントされ（ス
テツプ236）、動作233及び234が反復される。そしてす
べての５つのバンドのオフセツト値が確立されると、ス
テツプ235がステツプ237を指向し、次にステツプ237が
実行される。これらの動作においては、すべてのバンド
におけるすべての対Ri、Qiについて得られたオフセツト
測定が比較され、最適の対が最後の“シーク”における
位置決め基準として選択される。また、その対に対応づ
けられている“切換ヘツド”値も選択される。“最適な
対”とは、最小のオフセツトをもつ対である。さらに、
システム・マイクロプロセツサは、各バンドにおいて選
択された対について測定されたオフセツトを打ち消すた
めのオフセツト補正関数を記憶する。次にシステムは通
常のトラツク・シーク及び変換動作について作動可能と
なり、その後のシークでは、シーク動作が終わるとき
（第５図のスイツチ112を介して）個々のバンドの補正
関数が加えられる。

F.発明の効果以上のように、この発明によれば、ヘツドを位置決め
するための基準信号としての信号対を、互いに位相の異
なる複数対発生させ、システムの初期化ステツプの間に
最適の信号対を選択するようにしたので、トラツクに対
するヘツドの位置決め動作の性能を向上することができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、典型的なデイスク記憶装置の構成を示すブロ
ツク図、第２図は、埋め込みサーボ信号と記録データの間の関係
を示す図、第３図は、トラツクのレイアウトを示す図、第４図は、予め記録されたサーボ・パターンを示す図、第５図は、サーボ制御回路のブロツク図、第６図は、従来の装置で外部表示から得られる信号の波
形をあらわす図、第７図は、従来の装置のヘツド位置決め動作を示すフロ
ーチヤート、第８図は、本発明により解決されるべき不整合の問題を
示す図、第９図は、埋め込みサーボ信号の感知によりサーボ補正
信号を発生するための回路のブロツク図、第10図は、本発明に基づくサーボ制御回路の改良に係る
ブロツク図、第11図は、本発明の初期化手続を示すフローチヤート、第12A及び12B図は、直角位相基準信号の位相関係を示す
図、第13図は、第10図の回路の一部を詳細に示す図、第14図は、トラツクと基準信号の間の関係を示す図、第15図は、サーボ・パターンを示す図、第16図は、“サーボ・ヘツド選択”値と信号Riの位相の
関係を示す図、第17図は、本発明に係るトラツク・パターンを示す図で
ある。 D1、D2……デイスク、A2、B2……ヘツド、14……駆動制
御、Qi、Ri（ｉ＝１〜４）……信号対。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−175070（ＪＰ，Ａ) 特公昭57−60708（ＪＰ，Ｂ２) 特表昭57−501551（ＪＰ，Ａ) 米国特許4419701（ＵＳ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】サーボ制御システムが、データ読取・書込
ヘッドのトラック・シーキングとトラック追従動作を制
御し、該トラック・シーキング動作は、専らディスク記
憶装置に設けられた外部標識を基準に制御され、該トラ
ック追従動作は、該外部標識を基準に粗に制御されると
ともにディスク上に記録された埋込みサーボ信号を基準
に微細に制御されるディスク記憶装置において、上記外
部標識と上記埋込みサーボ信号の間の整合を最適にする
ように上記ディスク記憶装置を初期化するための方法で
あって、（ａ）複数のトラックの間の間隔に亙るヘッドの移動の
間に上記ヘッドが上記外部標識に対して相対的に移動す
るときに、対をなす各信号は互いに直角位相にあり、信
号対間では、隣り合う２つのトラックの間の1/n（ｎ
は、２以上の数）の間隔に対応する位相だけ互いに位相
がずれた複数の信号対を発生する段階と、（ｂ）電源投入時に、上記複数の信号対のうちの各々の
信号対を個別に選択して、上記サーボ・システムにトラ
ック・シーキングのための仮の基準信号として印加する
段階と、（ｃ）上記仮の信号の印加毎に、複数のトラックに関す
る一連の上記ヘッドの予定の移動動作を指令する段階
と、（ｄ）上記予定の移動動作の完了後、最も近いトラック
の中心からの上記ヘッドのオフセットを、そのトラック
に整合する埋込みサーボ信号を感知することによって測
定する段階と、（ｅ）上記信号対のうち、上記一連の上記ヘッド動作の
間に測定された最小のオフセットをもつものを選択する
段階と、（ｆ）上記選択した信号対を、その後のトラック・シー
キング動作のための基準信号として上記サーボ制御シス
テムに印加する段階を有する、ディスク制御装置のヘッド制御方法。
【請求項２】データ読取・書込ヘッドがサーボ制御シス
テムによって記録トラック位置に位置づけられ、該サー
ボ制御システムは、該ヘッドを１つのトラックから別の
トラックへ移動させるために専ら外部標識を基準にして
動作し、トラック追従動作において予定のトラック中心
に対して該ヘッドを維持するために上記外部標識及びデ
ィスクに予め記録されたサーボ信号を基準にして動作す
るものである、ディスク記憶装置において、（ａ）上記外部標識を感知するための感知手段と、（ｂ）上記感知手段に接続され、上記ヘッドの上記外部
標識とは相対的な変位に関連して周期的に変化する複数
の信号対であって、各対の各信号は互いに直角位相にあ
り、信号対間では、隣り合う２つのトラックの間の1/n
（ｎは、２以上の数）の間隔に対応する位相だけずれた
複数の信号対を発生するための信号発生手段と、（ｃ）上記信号発生手段に接続され、上記複数の信号対
のうちのどれか１つの信号対を選択的に上記サーボ制御
システムに印加するための印加手段と、（ｄ）上記サーボ制御システムを選択的に、初期化モー
ドと、通常のデータ読込・書込モードのどちらかで動作
させるための手段と、（ｅ）上記初期化モードにおいて印加手段と協働して、
複数のトラックに亙る一連のトラック・シーキング動作
を指令しつつ上記複数の信号対のうちの各々の信号対を
位置決め基準信号として上記サーボ制御システムに印加
するための第１の手段と、（ｆ）上記第１の手段と協働して、上記一連のトラック
・シーキング動作における個別の動作の完了時点の、上
記ヘッドのトラック中心からのオフセットを評価するた
めの第２の手段と、（ｇ）上記第２の手段と協働して、上記通常のデータ読
取・書込モードにおいて、上記複数の信号対のうちの最
も正確な位置決め効果を呈する信号対を選択するように
上記印加手段を条件付けるための第３の手段とを具備す
る、ディスク制御装置のヘッド制御装置。