JP2639392B2 - ディスク駆動装置 - Google Patents

ディスク駆動装置

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JP2639392B2
JP2639392B2 JP62258735A JP25873587A JP2639392B2 JP 2639392 B2 JP2639392 B2 JP 2639392B2 JP 62258735 A JP62258735 A JP 62258735A JP 25873587 A JP25873587 A JP 25873587A JP 2639392 B2 JP2639392 B2 JP 2639392B2
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    • G—PHYSICS
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    • G11B5/55—Track change, selection or acquisition by displacement of the head
    • G11B5/5521—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
    • G11B5/5526—Control therefor; circuits, track configurations or relative disposition of servo-information transducers and servo-information tracks for control thereof
    • G11B5/553—Details
    • G11B5/5547—"Seek" control and circuits therefor

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  • Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は一般に磁気ディスク・メモリ駆動装置に係
り、更に詳細には、このようなディスク・メモリ駆動装
置の改善されたサンプル式サーボ磁気ヘッド位置決めシ
ステムに関する。
〔発明の技術的背景及びその問題点〕
磁気ディスク・メモリ駆動装置は、共通軸上に軸方向
に一定間隔で配置された、一定の回転数で駆動される複
数の磁気メモリ・ディスクから成る。ディスク・メモリ
駆動装置の一つの形式では、一つのディスクの片面にサ
ーボ・コードの同心トラックが設けられている。残りの
ディスクの表面には記録されたデータの同心トラックが
ある。ディスク間の対応するトラックがトラック円筒を
画定している。アームスタックが、ディスクの表面に隣
接してその対応する位置に磁気ヘッドを支持する。サー
ボ・コードに隣接するヘッドはサーボ・ヘッドと呼ぶこ
とができ、他のヘッドはデータ・ヘッドと呼ぶことがで
きる。アームスタックに結合しているモータ駆動キャリ
ッジが磁気ヘッドをトラックを横切って動かし、あるい
はヘッドを所定のトラック円筒に支持する。
このようなディスク・メモリ駆動装置の制御システム
は、専用のサーボ・ヘッドだけを使用するトラック円筒
探索およびトラック追従のための専用サーボ機構を備え
ている。これは専用サーボ・ヘッドのトラック中心合せ
によりデータ・ヘッドのトラック中心合せが行われるも
のとしており、このようなことはトラック幅が非常に小
さいときには非現実的である。
専用サーボの手法では、トラック記録における、アー
ムスタックに磁気ヘッドを取付けるときの、および部品
が異なる場合の物理的関係の変化、たとえば、アームス
タックの傾き、またはディスク軸の傾き、あるいは両者
の機械的公差のため、トラック記録密度が制限される。
サンプル式サーボ・ディスク駆動装置では、サーボ・
コード専用のディスク面および磁気ヘッドを使用する代
りに、サーボ・コードを各ディスク上の各トラックの、
普通は等角度に配置されたセクターに、データ・コード
とともに散在させている。各ディスク上のヘッドはこう
してこれに隣接するディスク面にわたってのトラック探
索とトラック追従とのためばかりでなく読み書きのため
に制御システム・ループ内に使用される。
これらの或るシステムでは、1978年11月27日出願の
「ディスク駆動装置におけるトラック・アクセスとトラ
ック追従のためのサーボ・システム（Servo System for
Track Accessing and Track Following In a Disc Dri
ve）」と題する特許第4217612号に引用されているよう
に、トラック・アクセス、すなわちトラック探索と、ト
ラック追従モードとの両方に同じ駆動システムを使用
し、アドレスしたトラックに到達したら、トラック探索
モードからトラック追従モードへの切替えを行う。切替
えは、磁気ヘッドの振動を生ずる切替え過渡現象または
駆動力の不連続を生じ、磁気ヘッドの位置決めの速さと
正確さとを阻害することがしばしばあるから望ましくな
い。
特許第4217612号の教示によれば、入力の加算接合部
への位置誤差信号と位置信号とをサーボの制御ループの
補償回路へ結合するサーボ・システムを設けることによ
り改良が行われた。この機構ではトラック探索とトラッ
ク追従との動作モード間の切替えが無く、このため磁気
ヘッドの有害な振動を起す切替え過渡現象は除かれる
が、制御ループの飽和が問題である。
1974年１月21日出願の「複数の速度を有するトラック
選択アクチュエータを備えた回転可能データ記憶装置
（Rotatable Data Storage Apparatus with Track Sele
ction Actuator Having Multiple Velocities）」と題
する特許第3936876号、1981年４月24日出願の「磁気デ
ィスク駆動装置における探索動作のサーボ制御（Servo
Control of Seek Operations In Magnetic Disc Driv
e）」と題する特許第4439800号、および1976年10月26日
出願の「磁気トラックを捕捉する方法と装置（Method a
nd Means for Capturing Magnetic Tracks）」と題する
特許第4134053号に述べられているように、上記その他
を参考としている形式のシステムは、トラック・アクセ
スあるいはトラック探索の期間中、ときどき信号をキャ
リッジ・モータまたはアクチュエータ制御システムに送
って速度プロフィールを規定し、磁気ヘッドを第１の所
定の距離にわたり所定の速度にまで加速して、第２の所
定の距離にわたり所定の速度で動かし、ヘッドの速度
が、ヘッドがアドレスされたトラックあるいは所定のト
ラックに近づくにつれて、トラック中心合せ用トラック
追従制御器により捕えられ制御される捕捉速度と呼ばれ
る値にまで下がるように残りの距離にわたって速度を下
げるようにしている。トラック・フォロワは探索動作を
通じ接続されたままになっているが、探索動作でのその
効果はヘッド速度がトラック・フォロワの捕捉速度にま
で下るまで探索力により圧倒されるので、トラック・フ
ォロワは働かない。
マイクロプロセッサすなわちコンピュータが、制御シ
ステムに速度プロフィールを送るのに使用される。ある
システムの速さ調整は閉制御ループでのタコメータ・フ
ィードバックを使用して行われている。1980年６月30日
出願の「ディジタル速度検知によるディスク・ヘッド・
アーム位置制御装置（Disc Head Arm Position Control
ler Using Digital Velocity Sensing）」と題する特許
第4333117号に述べられているような他のシステムで
は、ヘッド速度は隣接するサーボ・コードのトラック間
の移動時間を利用して測定される。以下に引用する特許
第3936876号に記されているような更に他のシステムで
は、コイル電流の積分と位置誤差信号の導関数とを使用
してヘッド速度の測定を行っている。このようなループ
安定化フィードバックの手法では、システムが複雑にな
るとともに費用が多くかかる。
〔発明の目的〕
本発明は上述の欠点を解消するためになされたもので
ある。
〔発明の概要〕
このような従来技術のディスク駆動装置は個別に性能
が改善されてきているが、本発明の一つの特徴によれ
ば、加速度プロフィールと時間変動トラック位置軌道信
号とが、両者とも探索長さに関係し対応する持続時間を
備えているが、それぞれ、ディスク駆動装置の単一トラ
ック・フォロワ・ループの、出力部に、フィード・フォ
ワード信号として、また入力部に所望の位置信号とし
て、同時に結合する構成により、ディスク・メモリ駆動
装置を簡単にしつつ性能が更に改善される。加速度駆
動、トラック位置駆動、およびトラック追従制御は探索
動作モード中、同時に働いてトラッキング誤差をできる
かぎり小さくしている。探索運動の終りにトラック追従
制御機能が継続している。
探索運動の終りにおける加速度プロフィール信号の適
応ゲイン調整はオフ・トラック検出器によって行われ、
この検出器の出力が後続探索運動における所定トラック
のオーバーシュートまたはアンダーシュートを補償する
ために加速度プロフィール信号を調節する。この手段に
よって目標トラックのオーバーシュートまたはアンダー
シュートが実質上無くなる。この探索適応プロセスはア
クチュエータ・モータに存在する製造時のばらつきを補
正する。したがってすべての駆動装置が同じ探索特性を
備えるようになる。
アクチュエータの時定数に対する加速度プロフィール
の変化の時間割合を所定の、あるいは目標のトラックで
磁気ヘッドのオーバーシュートが最小になるように設定
する設備も施されている。
本発明の他の特徴によれば、設けられているトラック
・フォロワ・ループは常に閉じている。時間変動トラッ
ク位置基準軌道は探索動作中、与えられている。軌道の
終端は所望のトラックおよびサブトラックの位置を表わ
す。探索運動が進むにつれて磁気ヘッドの実際のトラッ
ク位置が、軌道の終端における所望のトラックまでの軌
道に沿うサンプル点でのトラック位置の値から差し引か
れ、部分位置誤差を発生する。所望のトラック位置は所
望のトラックとサブトラックとを規定することができ
る。したがって部分位置誤差は実際のトラックと、所望
トラックに所望サブトラックを加えた位置との差であ
る。実際のサブトラックの位置はしたがって部分位置誤
差と組合わされて、トラックの位置誤差をサブトラック
の分解能で表わす最終的のすなわち正味の位置誤差を与
える。トラック・フォロワ・ループを常時閉じたままに
しておくことにより、ループはトラック位置軌道基準の
軌道に追従するように動作する。トラック・フォロワ・
ループ、すなわちループの出力部にフィード・フォワー
ド入力として加速度駆動を加えることより、ループは実
際の位置と所望の位置との差を補正するだけでよい。ル
ープの飽和の問題も回避される。ループを安定化するの
にトラック・フォロワ・ループの入力部にトラック追従
補償器が使用される。この手段により、ループの速度状
態を測定したり発生したりしなくてよくなる。
本発明の更に他の特徴によれば、奇・偶のトラック信
号がサーボ・コード信号と組合わされて、メモリ・ディ
スク面にわたりどこでも有効な値を持つ単一の誤差信号
を発生する。この誤差信号の性格はトラック・フォロワ
制御ループが常に、たとえば、前出の特許第3936876号
の形式の、奇数および偶数のトラックに関して交互に負
または正のフィードバック（または逆）を行う、従来技
術の駆動装置と区別される負のフィードバックを備えて
いるということである。更に、一つの所定ヘッドから他
へ切替えるときのヘッドとヘッドとの不整合も今度は寛
大に取扱うことができる。
〔発明の実施例〕
高性能ディスク・メモリ駆動装置のためのサンプル式
サーボ探索およびトラック追従制御ループから成るディ
スク駆動装置をここに開示する。この制御ループはトラ
ック追従とトラック探索との両動作モードに同じ方法で
使用される単一のサーボ・ループである。
このディスク駆動装置に利用されるトラック記録の形
態あるいはフォーマットを、磁気記録ディスク１のセク
ターに関して第１図に示す。磁気記録の一般的パターン
を実証するため、２つのデータ・トラック３および５の
一部だけを示してある。メモリ・ディスクの各トラック
は、等角度間隔に配置され記録データの間に散りばめら
れた複数のセクター７から構成されている。各セクター
はサーボ・コード記録９の部分とトラック番号記録11の
部分とを備えている。サーボ・コードはトラックの中心
線をはさんだ両側の、それぞれの円周方向に一定間隔離
れた位置にある磁気帯すなわち遷移ＡおよびＢから構成
される。磁気帯Ｂは磁気帯Ａの中間にあって、円周方向
の位置内にある。トラック番号11はグレイ・コードで記
録される。システムはトラックが偶数であるか奇数であ
るかを知らなければならない。グレイ・コードのトラッ
ク番号はこの情報を与える。トラック番号コードともに
１ビットを記録して所望に応じてトラックが偶数である
か奇数であるかを示すことができる。セクター間の、各
トラックの残りの部分にはデータの記録13が入ってい
る。
トラック追従は磁気ヘッドが各セクターのサーボ・コ
ードを横断するとき、磁気帯ＡおよびＢに関する磁気ヘ
ッドの半径方向位置を求めることによって行われる。第
２図は第１図のセクター７の一つのサーボ・コード９の
断片の拡大図である。磁気ヘッド15は左側に、トラック
の中心位置に示してある。図の平面内に表わされている
ディスク面は一つの磁気極性を備えている。磁気帯はこ
れと反対の磁気極性になっている。見てわかるように、
磁気ヘッド15の下側での、右から左へのディスク運動に
より、磁気ヘッドにサーボ・コード電圧が発生し、この
電圧は増幅および処理の後、下に示した、磁気帯９と整
合した時間変動サーボ・コード波形ＡおよびＢの特徴を
示す。Ａ電圧とＢ電圧との差（Ａ−Ｂ）はトラック中心
に関する磁気ヘッドの半径方向位置を示し、磁気ヘッド
15をトラックの中心に維持するためのトラック追従動作
モードで利用される。
探索動作モード中、磁気ヘッド15は現在のトラック位
置から所定のあるいは目標のトラックまでトラックを横
切って動く。サーボ・コード信号の関係（Ａ−Ｂ）は今
度は、トラックの中心98と102との間隔を任意に取って
ある、第３図の形式のトラック交差信号17を発生するよ
うに処理される。トラックの中心でサーボ・コード信号
（Ａ−Ｂ）は０であり、トラックの中間位置で、磁気ヘ
ッドが、それぞれ、ＡまたはＢの磁気帯と整合するとき
最大（正または負）になる。このトラック交差信号をト
ラック中心に関する磁気ヘッド位置のフィードバックと
して使用すると、フィードバック電圧は偶数および奇数
のトラックの中心と交差するとき、交互に正および負に
なる。
トラック・アドレス（奇数・偶数）またはトラック・
アドレスに記録された奇数・偶数ビットをトラック交差
信号（第３図）（精サーボ位置信号とも言われる）と組
合わせることにより、第４図に示すように、トラック交
差信号19が生じ、負に向う電圧回遊が反転する。得られ
る復調位置誤差電圧P6を第５図に示す。この位置誤差信
号はディスク上のすべてのトラックに関して有効であ
る。その結果、制御ループは常に負のフィードバックを
行っている。
探索運動は加速度信号と所要位置信号とをトラック追
従ループに結合することにより始まり、実行される。こ
れらをそれぞれ第６図の上部および下部に示す。加速度
信号はプロフィール、すなわちアクチュエータを動かし
て、所定のあるいは目標のヘッドを指定トラックにオー
バーシュートまたはアンダーシュートを生ぜずに位置ぎ
めするための、電流の変化の時間割合すなわち加速度を
持つ加速度電流と定義される。所要の位置信号は、トラ
ック位置の変化の時間割合である、位置軌道信号と定義
される。これらの信号は同時に始まり、同時に終る。こ
れらはシステムの既知の特性に基づいている。異なる長
さの探索に対する加速度値を表に作り、記憶しておいて
探索長さの関数としてアクセスする。最高能力加速度に
対応する単一の位置変位表が存在する。加速度信号プロ
フィールと位置軌道信号とは信号図の共通時間軸上の等
しい時間目盛である指定されたサンプル点を備えてい
る。実用上は、各信号の信号値は対応する逐時時間間隔
でサンプルされる。その中間のおよび終点のサンプル点
は、それぞれ、探索運動の中点および終点を表わしてい
る。加速度信号は探索運動の中点で０であり、この点で
運動が反転してアクチュエータは減速を始め、理想的に
は、探索運動の終結時に加速度信号は０になる。位置軌
道信号は、第６図に、単位時間あたりあるいは時間間隔
あたりのトラック位置として描かれている放物線関数
（電圧対電流）である。加速度プロフィールはアクチュ
エータの回転運動の立上り（スルーレート）の能力に合
わせるように台形である。上述の原理を実現するシステ
ムを第７図に示すが、これは入力部23と出力部25とを有
するトラック追従ループ21から構成されている。入力部
は従来どうり補償回路27と、出力部の電力増幅器31の入
力に加算ジャンクション32により結合しているノッチ・
フィルタ回路29とを備えている。電力増幅器31は磁気ヘ
ッドH1、H2、およびH3が従来どうりに弾性的に取つけら
れているアームスタック35を支持し動かすアクチュエー
タ33を駆動する。アームスタック35のための直線アクチ
ュエータまたは回転アクチュエータが磁気ヘッドをユニ
ットして関連ディスクを横切って動かす目的で考えられ
ている。
これはサンプル式サーボ・システムであり、磁気ヘッ
ドは個別に、トラック探索運動およびトラック追従動作
の双方に使用される。この目的でホスト・コンピュータ
37または他の中央制御装置が個々の磁気ヘッド、および
読み書きの目的でそのヘッドを位置ぎめすべきトラック
を選択することを含む要求を行う。これらの要求は、マ
イクロコンピュータまたはマイクロプロセッサ41の１部
分を形成する信号処理装置39に伝えられる。信号処理装
置は目標ヘッド選択回路43にアドレスして磁気ヘッドH
1、H2、またはH3の所定の一つをトラック・フォロワ・
ループのフィードバック経路47内の位置復調器45と、ト
ラック・フォロワ・フィードバック経路47の周りで包ま
れているトラック位置フィードバック経路51内のグレイ
・コード検出回路49とに結合させる。
位置信号復調器45に入る入力信号は、サーボ・コード
９を変換して得られる所定磁気ヘッドからのサーボ・コ
ード信号である（第２図）。これらサーボ・コード信号
は増幅され、フィルターされ、位置信号復調器により差
し引かれてトラック探索およびトラック追従の目的に使
用されるトラック交差信号およびサブトラックあるいは
オフトラック・サーボ・コード信号（Ａ−Ｂ）を発生す
る。これらサーボ・コード信号（Ａ−Ｂ）は、オフ・ト
ラックまたはサブトラック加算回路53を経由して、トラ
ック・フォロワ・ループの入力部23と、補償回路27にお
いて、結合される。
所定の磁気ヘッドからグレイ・コード検出器49に入る
入力信号は、所定の磁気トラックのトラック番号のグレ
イ・コード記録11から変換されたものである。これらは
グレイ・コード・バイナリ変換器55において、２進コー
ドに変換される。実際のトラック番号はトラックが奇数
であるか偶数であるかを示すものであるが、第１図と関
連して述べたように、奇数／偶数ビットは、トラックが
奇数であるか偶数であるかを示す別の表示としてグレイ
・コードとともに記録することができる。グレイ・コー
ド・バイナリ変換器55の出力は、探索モードまたはトラ
ック追従の動作モードでの、所定の磁気ヘッドの、ディ
ジタル表示された実際のトラック位置である。この実際
のディジタル・トラック位置信号はフィードバック信号
として、所要の位置加算回路57の一つの入力に結合され
る。位置加算回路の出力は位置のディジタル・アナログ
変換器59に入力として結合される。この変換器の出力は
オフ・トラック加算回路53の第２の入力に結合される。
所望のディジタル・トラック位置信号は、マイクロコ
ンピュータ41で時間変動位置軌道信号P1（第６図）とし
て発生されるが、位置加算回路57の第２の入力に結合さ
れる。位置基準信号であるこの信号は、所望のトラック
番号と、所定の磁気ヘッドを位置ぎめすべきサブトラッ
ク位置とを含んでいる。このようにして所定の磁気ヘッ
ドを位置ぎめしたい基準位置が規定され、基準位置の両
成分が、それぞれ、実際のトラック位置フィードバック
経路51とサブトラックあるいはオフ・トラック位置フィ
ードバック経路47で、実際のトラック位置信号およびサ
ーボ・コード・フィードバック信号により表わされ、精
密な位置決めが達成される。
マイクロコンピュータ41で発生した加速度信号は加速
度ディジタル・アナログ変換器61とスルーレート回路63
とを経由して加算回路すなわちジャンクション32の第２
の入力に結合される。これは探索運動中、アクチュエー
タへの主要パワーとなるフィード・フォワード信号であ
る。
閉じたトラック・フォロワ・ループは、今度は位置基
準信号に応答して、基準信号の軌道との整合を維持する
のに必要な小さな補正信号を発生する。
注記したように、ホストコンピュータ37からの要求
は、やはりフィードバック経路51と結合して所定の磁気
ヘッドが現在、位置ぎめされている実際のトラック番号
信号を受取る、信号処理装置39へ結合される。これらの
２進信号は減算される。差信号Ｌは探索運動の方向と探
索長さとを表わし、後者は現在のトラックと所定のある
いは所望のトラックとの間のトラック数で表わされる。
この数、およびこれから発生する他の数は、探索基準信
号を格納するメモリにアクセスするアドレスとして使用
される。
信号処理装置がその一部を成しているマイクロコンピ
ュータ41は加速度および位置の基準信号を含む探索基準
信号を格納するメモリを備えている。アクチュエータの
特性は良く知られているから、フィード・フォワード加
速度命令の表、各探索長さに対する一つの加速度値、お
よびフルパワー位置命令の単一表を作ることが可能であ
る。加速度値は、探索長さの関数として個々にアドレス
されるが、フルパワー位置の値を尺度調節して個々の探
索長さに対する位置の値を発生するのに使用される。所
定の加速度の値と尺度調節したフルパワー位置の値とは
次に、加速度プロフィール信号と、それと同じ接続時間
の位置軌道信号とを同時に発生するのに使用される。こ
れらの信号は単一制御ループに同時に加えられ、精密に
探索運動を行う。
この目的でマイクロコンピュータ41は加速度信号メモ
リ67と位置信号メモリ65とを備えている。位置信号メモ
リ65はフルパワー加速度から生ずるトラック位置のディ
ジタル値の表を備えている。クロック・パルスＣおよび
要求Ｒの制御下にあるトラック位置軌道のディジタル値
は乗算演算66を経て、クロック・パルスＣおよび要求Ｒ
により制御されている位置軌道発生器68に結合され、位
置軌道発生器はディジタル的に表わされたトラック位置
の値を、一度に一つづつ、次々に、クロック・パルスＣ
で決まる前記等しいサンプル時間間隔で、探索運動のい
ずれの方向に対しても、現在のトラックから始まり探索
運動の目標トラックまで続けて、加算ジャンクション57
に結合する。各サンプル間隔に対するトラック位置のデ
ィジタル値はトラック位置軌道に沿って存在し、事実そ
れを画定しており、第６図の軌道図のＹ軸に沿うトラッ
ク位置に対応している。軌道は、放物線であるが、磁気
ヘッドの位置の変化の時間割合を表わし、その探索長さ
に対する加速度プロフィール信号へのアクチュエータ応
答を規定する。軌道の特定の形状は探索長さＬの関数で
ある。サンプル時間間隔はすべての探索長さに対して同
じであるから、探索運動でのサンプル時間間隔の数はし
たがって探索長さの関数である。
加速度メモリ67は、後程説明するが、その個々の大き
さが探索長さに関連する、加速度値の表を備えている。
個々の加速度値は探索長さにより信号処理装置39の各出
力アドレス信号Ｌによりアクセスされる。加速度値は乗
算演算69を経て、クロック・パルスＣと要求Ｒとにより
制御されている、加速度プロフィールをディジタル的に
規定する加速度プロフィール発生器71に入力として結合
される。ディジタル・アナログ変換器61からのディジタ
ル加速度プロフィールのアナログ等価量は、第６図に示
すように、加速度電流の遷移の傾斜を確立するスルーレ
ート回路63に結合されてアクチュエータの動的応答特性
と釣り合う。
スルーレート補正の利点は、方形の加速度信号のプロ
フィールを好ましい台形の加速度信号プロフィールと比
較している第８図から明らかである。方形プロフィール
の陰線を施した区域の境界を画定する点線はアクチュエ
ータの応答を近似し、加速度電流が加えられたときに失
われる加速度と、正から負への中点電流スウィング時に
失われる減速度と、負電流が０に向うときのプロフィー
ル・サイクルの終りに失われる減速度とを描いている。
点線とプロフィールの内部境界との間で規定される加速
度電流プロフィール内の区域は等しくない。加速度電流
の正と負との大きさは等しく、またアクチュエータの減
速と加速との特性が等しいから、加速および減速中にア
クチュエータにエネルギを加えるときのこの対象性の乏
しさによって、探索運動の終りに、実質上図示したよう
に、磁気ヘッドの正味速度（net magnetic head veloci
ty）が生ずることがあきらかである。
フィード・フォワード加速度電流は、常に閉じている
トラック・フォロワ制御ループが実際位置と所望位置と
の間の誤差だけを補正するように加えられる。すなわ
ち、探索運動中、基準位置軌道をたどる（第６図）。補
償器27が制御ループを安定にするので速度フィードバッ
クを導入する必要がない。
加速度プロフィール信号CC2の個々の時間的サンプル
点における加速度信号値はディスク面上の個々のトラッ
クに関する磁気ヘッドの位置に変換し、各々はトラック
位置軌道P1の時間的に同じ点のトラック位置信号値に密
接に対応する。理想的には信号P2の値で表わされた磁気
ヘッドの実際のトラック位置は、もしあれば、サブトラ
ック位置を無視して、各時間的対応点におけるトラック
位置軌道信号の値に等しい。トラック位置軌道信号と実
際のトラック位置信号との差から所望のディジタル位置
誤差信号P3が生じ、これは実際には誤差を表わす部分位
置誤差信号である。この誤差信号の極性はオーバーシュ
ートあるいはアンダーシュートが存在するかどうかを示
す。位置ディジタル・アナログ変換器59の出力でこの誤
差信号P3のアナログ等価量P4は加算ジャンクションまた
は加算回路53に結合され、ここで実際のアナログ・サブ
トラック位置信号P5と代表的に加算される。結果は最終
のすなわち正味のアナログ位置誤差信号P6であり、トラ
ック・フォロワ21の入力部23において、補償回路27へ結
合される。この誤差信号は補償器回路の出力で電流命令
信号CC1を発生し、位置誤差P6に対して補正する。この
信号は加算回路32で加速度プロフィール電流命令CC2と
代数的に加算されたアクチュエータを駆動する。
加速度プロフィール信号CC2と、クロック・パルスＣ
により制御される所望のトラック位置軌道信号P1とのサ
ンプル間隔を第６図に示す。時間間隔は同数で、かつ時
間的に一致している。サンプル点には番号が付けられ、
対応するサンプル点は、それぞれの信号を発生する際、
同時にサンプルされる。基準信号を規定するには二つの
表があれば充分である。一つはフルパワー位置軌道の値
の表であり、他は加速度値Ａの表であり、各探索長さに
一つづつ、あるいは探索長さの個々のグループごとに一
つづつであり、したがって、探索運動の中点と目標トラ
ック端、それぞれ、ｍと2mとは第６図の加速度プロフィ
ールCC2の正確なサンプル点上で到達する。
本発明の一つの実施例ではサンプル時間間隔の長さは
約280マイクロ秒である。トラック位置軌道に沿う各サ
ンプル点のトラック位置の計算では普通、整数ではなく
少数、たとえば、トラックおよびサブトラックの位置番
号492.2が得られ、ここで整数492は所望トラックを表わ
し、0.2はサブトラックの位置、すなわち、トラック中
心をはずれた、すなわちトラック番号492の中心を超え
た端数トラック位置を示す。
第７図を参照すると、トラック参照番号492は、第６
図からわかるように、サンプル点2m（整数）を含まない
任意のサンプル点、１、２、ｍ−１などでよいが、加算
ジャンクション57に結合している信号P1のトラック位置
基準信号サンプルの現在の値である。ここで、所定の磁
気ヘッドは実際のトラックおよびサブトラック位置491.
4にあると仮定する。フィードバック経路51の実際のト
ラック番号フィードバック信号P2は491であり、フィー
ドバック経路47のサブトラック位置P5は0.4である。デ
ィジタル信号P3は、492.2−491＝1.2を差引いて、加算
ジャンクション53におけるアナログ信号P4となる。正味
位置誤差信号P6＝1.2−0.4＝0.8である。（接続回路53
の出力において） トラック追従とトラック探索とに単一制御ループ21を
使えばハードウェアの部品点数が減る。またこれにより
探索制御システムから別のトラック・フォロワへの切替
えの問題、すなわち探索運動の終点で残留探索速度と探
索位置誤差とを静定しなければならないという問題が回
避される。更に重要なことは信号トラッキング誤差と探
索時間とが減少する。
オフ・トラック位置の関数として加速度プロフィール
（オーバーシュートまたはアンダーシュート）を補正す
る探索適応プロセスは正常駆動動作を妨げず、後続の探
索運動に所望の基準、加速度、および位置を一層正確に
たどらせるようにする。この適応プロセスによりアクチ
ュエータ・モータに存在する製造時の変動が補正され
る。したがって、探索適応プロセスによって、すべての
駆動装置の探索運動特性が同じになり探索時間が同じに
なる。
探索適応プロセスは、サーボ・コード信号により証明
された、探索運動の終りに存在することができるオフ・
トラック位置の関数（トラックのオーバーシュートまた
はアンダーシュート）として適応ゲイン調節信号を発生
することにより実現される。適応ゲイン調節信号は加速
度メモリ67から選択された加速度信号値を補正するのに
使用される。適応ゲイン調節信号は連続オーバーシュー
トまたはアンダーシュートに関して加速度信号を補正す
るのに使われる固定増分（fixed increment）とするこ
とができ、あるいは、オーバーシュートまたはアンダー
シュートに比例させて補正全体を一度に行うことができ
る。オフ・トラックの検出はフィードバック経路47内の
オフ・トラック検出回路73で行われ、サーボ・コード信
号P5に応答して、トラックのオーバーシュートまたはア
ンダーシュートを表わす出力信号を、それぞれ、回路75
および77に発生する。POTは正のオフ・トラックであ
り、ヘッドがトラック中心から正方向に変位しているこ
とを示す。NOTは負のオフ・トラックであり、負の方向
の変位を表わす。回路75と77とは適応ゲイン調節値回路
79に接続されており、この回路は線路81により乗算器69
に結合されている。オーバーシュートに対して１未満で
あり、アンダーシュートに対して１より大きい適応ゲイ
ン調節値は加速度メモリ65から選択された加速度値を補
正する。これら補正された加速度値はディジタル加速度
プロフィール発生器71に結合される。この回路は今度は
補正された加速度プロフィールのディジタル表現を行
う。
フルパワー、一定加速度で、等しい時間間隔につい
て、トラック位置の値Xnをサンプル数ｎに対してプロッ
トしたものを第11図に示す。曲線は非線形であり、離散
的な位置の点は放物線を作っている。各サンプル数に対
する値Xnは量子化され、メモリ65に格納されている。フ
ルパワー位置軌道の表として格納される。サンプル間隔
Ｔによるこれらの値から、第６図に特徴づけられている
ような位置軌道P1が発生する。
長い探索でヘッド速度を探索中点までのフルパワー加
速度から得られる値より低い或る値に制限したい場合に
は、加速度電流を探索中点より前に０まで減らして中心
を越えた対応点まで０に保持し、この点で加速度電流を
反転してヘッドを減速するための反転加速度電流プロフ
ィールを規定する。反転加速度電流プロフィールの下の
面積は、ヘッドの加速度段階のヘッド加速度電流プロフ
ィールの下の面積に等しい。加速度電流が０のときはヘ
ッドは一定の速度で動く。位置の変化の時間的割合は直
接的で、第12図の位置軌道上に位置変化の直線を描く。
一定速度の場合の位置の値も第11図に、その曲線の直線
部分にわたって描いてある。
フル加速度パワー以外の場合の位置の値の尺度調節
は、位置軌道メモリ65の出力に、上に注記したように、
値A/A FULL POWERを乗算接合66において乗ずることによ
り得られる。
第11図のフルパワー位置軌道の表の増分値と、加速度
命令とを決める方法を以下に説明する。下記の式で、位
置の値が決まる。
加速度レベル＝Ac＝（トラック／秒２） 中点＝サンプルｍ番、ｍ＝〔サンプル〕 Ｔ＝サンプル間隔＝〔秒〕 任意のサンプル点ｎにおいて、トラック位置はXnで与
えられる。
上式から探索中の位置Xnに対する各点はA/2に比例す
ることがわかる。したがってたとえば、フルパワー加速
時の標準位置軌道あるいはプロフィールに基づくトラッ
ク位置の値のルックアップ表はテーブルの値をA/A FULL
POWERだけ尺度調節することによって他のすべての位置
プロフィールを得るのに使用することができる。また加
速度値は表を通して後向きに索引することによって得ら
れるから表には位置の値の加速度段階だけがあればよ
い。
二つの表が必要である。
１） フルパワー探索が与えるトラック位置Xnの値の表
（第11図）。
２） 目標トラックおよび探索中点が正確にサンプル境
界上に来るように各探索長さに使用する加速度「Ａ」の
値の表。
下の式で、加速度値が求められる。
ｎ＝ｍの場合の式から Ｌ＝探索の全長、として すなわち中点。
この式は第６図の形式のプロフィールを使用して正確
に2mサンプル回で長さＬの探索運動を行うのに必要な加
速度値Ａを与える。
最大加速度Ａで所与の探索長におけるサンプルの数を
計算する一例を以下に示す。
例： Ｌ＝1600トラック;T＝280μｓ Ａ＝6G′ｓ＝3.7×106トラック/s2 ＠1600トラック／インチ Ｍ＝74.1;この探索長さはｍ＝75を使用することにな
り、Ａはフルパワーよりわずかに少ない。
減速度に対して後向きに読むことができる位置軌道表
（第11図を参照）には1600トラックに対して75エントリ
だけの長さがあればよい。減速の場合、所定の加速度値
の負の値を使用する。
高性能探索運動は少数のトラックか、多数のトラック
かが交差するかによって達成される。
加速度プロフィール信号CC2およびトラック位置軌道
信号P1を発生するマイクロコンピュータは精密基準信号
発生器である。これらの信号は、改良されたトラック・
フォロワ・ループに利用されているように、磁気ヘッド
を可能最短時間に目標トラックまで動かす。動作にあた
り、 ａ） 探索運動は位置サンプル１、２、ｍ−１、ｍなど
と同期している。
ｂ） 正確な中点はサンプル点ｍの上にある。これによ
り加速度から減速度への転回が正しい瞬間に、探索運動
の中点で行われることが保証される。
ｃ） 探索運動の終点すなわち目標トラック点は加速度
プロフィール信号CC2の終点2mと一致して到達する。
ｄ） 加速度電流の変化の時間的割合（スレーレート）
の制御によりコイル電流の立上り時間への依存性が取除
かれる。
ｅ） 基準発生器は廉価で、しかも精密な８ビットのマ
イクロコンピュータである。一例はカリフォルニヤのイ
ンテル社製の8052マイクロコンピュータあるいはプロセ
ッサである。
最終のすなわち正味の位置誤差信号P6は奇数／偶数ト
ラック・アドレスと、補正されたトラック交差信号19と
から簡単に作られ、トラック・フォロワに負帰還され
る。このことはヘッド選択プロセスで一つのヘッドから
他のヘッドに切替えるとき、任意量のヘッドの不整合を
寛容できることを意味している。
本発明の適用は磁気ディスク駆動装置に限定されな
い。一般的原理は記録再生サーボ・コードおよびデータ
に関する他の物理現象を利用して実用化することができ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明を用いることにより、高
性能ディスク・メモリ駆動装置むけのサンプル式サーボ
探索およびトラック追従機能を、より簡単に、より高性
能に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は断片的に示されたメモリディスク上のセクター
の平面図である。 第２図は上部にサンプル式サーボ・コードの磁気帯を断
片的に示した拡大平面図を、下部にトラック追従信号波
形を示した図である。 第３図は代表的なサーボ・コードより得られるトラック
交差信号波形を示す図である。 第４図は本発明の補正トラック交差信号を示す図であ
る。 第５図は第４図の補正トラック交差信号に基づいたトラ
ック位置誤差信号のプロット図である。 第６図は本発明に使われるような、加速度プロフィール
信号と基準あるいは所要位置軌道信号とのタイミング関
係をプロットした図である。 第７図は本発明の一実施例のブロック図である。 第８図は加える加速度の形が方形波の場合と、台形の場
合とを比較した図である。 第９図は制御ループ内にフィード・フォワード信号とし
て加えられた加速度電流のプロフィールに探索が密接に
接近する、システムの機能を示す図である。 第10図は実際の位置軌道信号を基準あるいは所要の位置
軌道信号に追従させる、システムの機能を示す図であ
る。 第11図はフルパワー位置軌道に対する位置の値の表のプ
ロット図である。 第12図は加速度プロフィール信号と所要位置軌道信号と
のタイミング関係をプロットした図である。 H1、H2、H3:磁気ヘッド 21:トラック追従ループ、23:入力部 25:出力部、27:補償回路 29:ノッチ・フィルタ回路 31:電力増幅器、33:アクチュエータ 37:ホスト・コンピュータ 39:信号処理装置 43:目標ヘッド選択回路、45:位置信号復調器 49:グレイ・コード検出器 55:グレイ・コード・バイナリ変換器 59、61:ディジタル・アナログ変換器 63:スルーレート回路、65:位置信号メモリ 67:加速度信号メモリ、68:位置軌道発生器 71:加速度プロフィール発生器 79:適応ゲイン調節値回路

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】変換ヘッドをトラック中心に保持するのに
    使用されるサーボ・コードおよびトラック番号を面上の
    各トラックに備えたディスクを駆動するディスク駆動装
    置において、 変換ヘッドを支持する変換ヘッド支持部材と、 前記変換ヘッド支持部材を駆動して、該変換ヘッドをデ
    ィスクの表面に隣接して移動させるためのアクチュエー
    タ手段を出力部に備えたトラック追従制御ループと、 ある時間における所望のトラック位置の軌道を示す信号
    を発生するトラック位置軌道信号発生手段と、 前記変換ヘッドが現在位置するトラック位置を示すトラ
    ック位置信号を発生する手段と、 前記サーボ・コードによるサーボ・コード信号を発生す
    る手段と、 前記トラック位置軌道信号と前記トラック位置信号とか
    ら第１の位置誤差信号を発生する手段と、 前記第１の位置誤差信号と前記サーボ・コード信号とか
    ら正味の位置誤差信号を発生し、該信号を前記トラック
    追従制御ループの入力部に印加する手段と、 時間の関数である加速度プロフィール信号を前記トラッ
    ク位置軌道信号とほぼ同一の期間発生し、該信号を前記
    トラック追従制御ループの前記出力部に印加して前記ア
    クチュエータを駆動するのに必要な主電力を供給する手
    段と、 を備えて成るディスク駆動装置。
  2. 【請求項２】前記トラック位置軌道信号が、前記変換ヘ
    ッドの現在のトラック位置から所定のトラック位置まで
    の探索長を示す探索信号に対応して発生され、前記第１
    の位置誤差信号が、前記トラック位置軌道信号の逐次サ
    ンプル値と前記現在のトラック位置信号の逐次サンプル
    値とを比較することにより発生されることを特徴とする
    特許請求の範囲第（１）項記載のディスク駆動装置。
  3. 【請求項３】前記加速度プロフィール信号が前記探索信
    号に対応して発生されることを特徴とする特許請求の範
    囲第（２）項記載のディスク駆動装置。
  4. 【請求項４】前記サーボコード信号に応答して、トラッ
    ク中心からのオーバーシュートまたはアンダーシュート
    の大きさを示す補正信号を発生するオフ・トラック検出
    手段と、 前記補正信号に応答して前記加速度プロフィール信号の
    ゲインを調節する適応ゲイン調節回路と、 を備えて成り、前記変換ヘッドの探索運動の終りにおけ
    るアンダーシュートおよびオーバーシュートが低減され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のデ
    ィスク駆動装置。
  5. 【請求項５】前記現在のトラック位置信号に応答して奇
    数および偶数番号のトラックを示す信号を発生し、探索
    運動中にトラック交差から生ずる前記サーボ・コード信
    号を変形し、該サーボ・コード信号が奇数および偶数番
    号のトラック交差に関して同様の特性を有するようにす
    る手段をさらに備えて成ることを特徴とする特許請求の
    範囲第（１）項記載のディスク駆動装置。
  6. 【請求項６】前記トラック位置軌道信号発生手段が、 フルパワー位置変位値のテーブルを記憶する手段と、 アドレス指定された前記フルパワー位置変位値を尺度調
    節して前記トラック位置軌道信号を発生する手段と、 を備えて成ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
    項記載のディスク駆動装置。
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