JP2686330B2 - ディスク位置信号のオフセット除去方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ サーボパターンの読取信号から作成した位置信号のオ
フセットを自動的に除去するディスク位置信号のオフセ
ット除去方式に関し、 位置信号のオフセットを除去して制御精度と記録密度
を向上させることを目的とし、 キャリブレーションモードの設定時に、サーボヘッド
を径方向に定速移動した際に得られる位置信号の基準レ
ベルを横切る上側及び下側でのクロク時間間隔を検出し
てオフセット時間間隔及び傾きを求め、このオフセット
時間間隔に傾きを掛け合せてオフセット量を算出して記
録保持し、その後に得られる位置信号から記憶保持して
いるオフセット量を除去して出力するように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、サーボパターンの読取信号から作成した位
置信号のオフセットを自動的に除去するディスク位置信
号のオフセット除去方式に関する。

磁気ディスク装置では、アクセス命令を受けた際にヘ
ッドをアクセストラックに移動させるシーク動作（コア
ス制御）を行い、シーク動作が完了するとヘッドをトラ
ックに追従させるオントラック動作（ファイン制御）が
行われる。

このような磁気ディスク装置におけるヘッドのシーク
動作及びオントラック動作は、、サーボパターンを記録
したディスク媒体の読取信号から作成された位置信号に
基づいて行われる。即ち、複数のディスク媒体の中の１
枚にヘッドの径方向の位置を示す位置信号を作成するた
めのサーボパターンを記録し、このサーボパターンを専
用のサーボヘッドにより読取り、読取られたサーボ信号
のピーク値に基づいて位置信号、例えば２相位置信号PO
SN,POSQを作成している。

しかし、オフセット信号を作成するサーボ復調回路に
設けた、ピークディテクタや差動アンプのオフセットに
より位置信号にもオフセットを生じ、トラックピッチ誤
差となって現われるため、位置信号に含まれるオフセッ
トを自動的に除去する方式が望まれる。

［従来の技術］ 従来、サーボパターンを記録したサーボディスク及び
サーボヘッドを備えた磁気ディスク装置にあっては、サ
ーボヘッドで読取られたサーボ信号をサーボ復調回路に
入力して例えば２相位置信号POSN,POSQを作成してい
る。

即ち、サーボ信号をの同期パターンの間に生ずる４つ
の振幅変化のピーク値をピークディテクタで検出してピ
ーク出力A,B,C,Dを作り出し、ピーク出力A,B及び基準レ
ベルＲを差動アンプに入力して位置信号POSNを、 POSN＝Ａ−Ｂ＋Ｒ として求め、同様にピーク出力D,C及び基準レベルＲを
他の差動アンプに入力して位置信号POSQを、 POSQ＝Ｃ−Ｄ＋Ｒ として求めている。

この場合、サーボ復調回路のピークディテクタや差動
アンプにオフセットがなければ、第10図（ａ）に示すよ
うに、基準レベルＲを中心に上下に対象に変化する２相
位置信号POSN,POSQが得られ、この場合、位置信号POSN
とPOSQの基準レベルＲのクロス間隔Ｔで決まるトラック
ピッチTpは常に一定となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、サーボ復調回路に設けたピークディテ
クタや差動アンプのオフセットにより位置信号にオフセ
ットを生ずる。

例えば第10図（ｂ）に示すように位置信号POSNとPOSQ
とが基準レベルＲに対し上下に非対象となる各々の異な
ったオフセットを生じ、このオフセットがトラックピッ
チ誤差となって現われる。このため位置信号にオフセッ
トを生ずるとトラックサーボ制御の精度を下げ、またト
ラックを高密度化する際の妨げとなり、ひいてはディス
ク記憶容量の拡大を制約する問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、位置信号のオフセットを除去して制御精度と記
録密度を向上できるディスク位置信号のオフセット除去
方式を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理説明図である。

まず本発明は、円周方向に同じ振幅パターンが反復
し、且つ径方向には種類の異なる振幅パターンが複数ト
ラック単位に反復するサーボパターンを記録したディス
ク媒体10と、ディスク媒体10に記録されたサーボパター
ンを読取ってサーボ信号を出力するサーボヘッド12と、
サーボヘッド12からのサーボ信号の振幅ピーク値に基づ
いてディスク媒体10に対する径方向のヘッド位置を示す
位置信号を作成するサーボ復調手段と14と、サーボ復調
手段14からの位置信号に基づいてヘッドを径方向に移動
するシーク動作を行うと共にヘッドをトラックに追従さ
せるオントラック動作を行うヘッド制御手段16とを備え
たディスク装置のサーボ制御回路を対象とする。

このようなディスク装置のサーボ制御回路につき本発
明のディスク位置信号のオフセット除去方式にあって
は、サーボヘッド12をディク径方向に定速駆動した際に
サーボ復調手段14から得られる位置信号が基準レベルＲ
を上昇方向に横切ってからに次に下降方向に横切るまで
の第１の時間間隔T1及び位置信号が基準レベルＲを下降
方向に横切ってから次の上昇方向に横切るまでの第２の
時間間隔T2を検出するクロス時間間隔検出手段18と、前
記第１及び第２の時間間隔T1,T2に基づいて位置信号の
時間軸方向のずれを示すオフセット時間間隔T ofを検出
するオフセット時間間隔検出手段20と、前記オフセット
時間間隔T ofと位置信号の規定の振幅値Ｖとに基づいて
位置信号の傾きＫを算出する傾き算出手段22と、前記オ
フセット時間間隔T ofに位置信号の傾きＫを掛け合わせ
てオフセット量V ofを算出して記憶保持するオフセット
算出手段24とを設け、サーボ復調手段14からの位置信号
からオフセット量V ofを除去してヘッド制御手段16に出
力するように構成する。

ここで、クロス時間間隔検出手段16は、ヘッドスター
トからストップまでの間に得られた位置信号から複数の
第１の時間間隔T11,T12,・・・T1n及び第２の時間間隔T
21,T22,・・・T2nを検出した後にそれぞれの平均値を算
出する。

またオフセット時間間隔検出手段20は、第１と第２の
時間間隔の差（T1−T2）を４で割ってオフセット時間間
隔T ofを算出する。

T of＝（T1＋T2）/4 更に傾き検出手段24は、振幅電圧Ｖを２倍した値2Vを
第１及び第２の時間間隔の和（T1＋T2）で割って傾きＫ
を算出する。

Ｋ＝2V/（T1＋T2） ［作用］ このような構成を備えた本発明によるディスク位置信
号のオフセット除去方式によれば、キャリブレーション
モードの設定により自動的に位置信号のオフセット量を
測定演算する動作が行われ、その後のアクセス時にあっ
ては、サーボ復調回路からの位置信号に記憶保持されて
いるオフセット量を加算又は減算する補正を施すことで
オフセットが除去され、トラックピッチ誤差を最小限に
抑えることができるため、制御精度の向上、高トラック
密度化を可能とし、記憶容量の増大に大きく寄与でき
る。

［実施例］ 第２図は本発明の一実施例を示した実施例構成図であ
る。

第２図において、12はサーボヘッドであり、図示しな
いサーボディスクに記憶されたサーボパターンを読み取
ってサーボ復調回路14に読取信号を出力する。この実施
例にあっては、サーボディスク上に第４図に示す２相サ
ーボパターンが記憶されている。即ち、第４図の左側に
５本のサーボトラックを取り出して磁気記録状態を示し
ており、各トラックのNS磁気記録が３つ続いた同期パタ
ーンの間に上側からサーボパターンP1、P2、P3、P4とな
る４種類のサーボパターンを記録しており、５番目につ
いては最初と同じサーボパターンP1が現われ、以下これ
を径方向に繰り返している。当然に各トラックのパター
ンは周方向に反復して記録されている。

第４図は同時に右側にサーボヘッド12が図示のシリン
ダCY0,CY1,CY2に位置した時に読取信号と得られるサー
ボ信号の信号波形を示している。例えば、シリンダCY0
にサーボヘッド12が位置した時のサーボ信号波形は、２
サイクルの同期パターンの間に示すA,B,C,Dの４つのタ
イミングで、P1パターンについてはＡとＢに小さな振幅
パターン、Ｃで振幅パターン無し、最後のＤで大きな振
幅パターンが得られる。

再び第２図を参照するに、サーボヘッド12からのサー
ボ信号はサーボ復調回路14に与えられる。即ち、サーボ
信号はまずAGCアンプ44で増幅された後、４つのピーク
ディテクタ46−1,46−2,46−3,46−４によりピーク検出
が行なわれる。ピークディテクタ46−１〜46−４は第５
図のタイミングチャートに示すように、例えば第５図
（ａ）のサーボ信号（第４図のシリンダCY0でのサーボ
信号）における同期パターンの間のA,B,C,Dの各タイミ
ングで発生するウィンドパルスWA,WB,WC,WDを受けて順
次動作状態となり、コンデンサに保持している前回のピ
ーク値を今回のサーボ信号の振幅ピーク値が上回ると、
図示のように内蔵コンデンサをサーボ信号のピークレベ
ルに充電する処理を同期サイクル毎に順次繰り返してい
る。尚、ウィンドパルスによる充電後、コンデンサ充電
電荷は充電電流に対し10分の１以下となる放電電流で緩
やかに放電されているため、次のピーク検出サイクルま
で図示のように緩やかな直線勾配でピークレベルが減少
する。

再び第２図を参照するに、ピークディテクタ46−1,46
−２のピーク検出出力A,Bは差動アンプ48−１に入力さ
れる。差動アンプ48−１にはレファレンス電圧発生器50
より基準電圧Ｒが与えられており、差動アンプ48−１は
位置信号POSNを、 POSN＝Ａ−Ｂ＋Ｒ として作り出す。また、ピークディテクタ46−3,46−４
のピーク検出出力C,Dは差動アンプ48−２に与えられて
おり、差動アンプ48−２はレファレンス電圧発生器50か
らの基準電圧Ｒを使用して位置信号POSQを、 POSQ＝Ｃ−Ｄ＋Ｒ として作り出す。

第６図は第２図の差動アンプ48−1,48−２より出力さ
れる位置信号POSN,POSQ（ヘッドをディスク径方向に一
定速度で移動したとき）の信号波形図を示しており、実
線で示す位置信号POSNに対し破線で示す位置信号POSQは
４分の１サイクルの位相遅れ、即ち１トラックピッチ分
の位相差をもつ。

再び第２図を参照するに、サーボ復調回路14で作り出
された位置信号POSN,POSQのそれぞれはADコンバータ34
でデジタル信号に変換され、MPU36に取り込まれる。MPU
36は第１図の原理説明図に示したヘッド制御手段16とし
ての機能を有し、また後の説明で明らかにする本発明の
オフセット除去のための制御処理を行なう。

MPU36は上位コントローラからリードまたはライトア
クセスを受けると、目標トラック位置に対する現在トラ
ック位置の差としてのトラックディファレンスを算出
し、トラックデイファレンスに応じた目標速度を発生
し、位置信号から算出されるヘッド実速度と目標速度の
偏差を求め、この偏差データをDAコンバータ38でアナロ
グ偏差電圧に変換してパワーアンプ40に供給し、ヘッド
モータ42の駆動によりサーボヘッド12をディスク径方
向、即ち目標トラック方向に移動させるシーク動作を行
なう。MPU36によるシーク動作が完了してヘッドが目標
トラック位置に到達すると、オントラック動作に切り替
えられる。このオントラック動作はトラックセンタに対
する位置信号の偏差をMPU36で演算し、位置偏差データ
をDAコンバータ38でアナログ偏差電圧に変換してパワー
アンプ40によりヘッドモータ42を駆動し、サーボヘッド
12を含む一連のヘッドを目標トラック（目標シリンダ位
置）に追従させる。

第３図は第２図のMPU36により実現される本発明のオ
フセット除去方式の機能ブロック図である。

第３図において、サーボ復調回路14からの２相位置信
号POSN,POSQのそれぞれは加算器30,32、切替スイッチSW
1,SW2を介してシーク動作及びオントラック動作を行な
うためのサーボ制御部16側に与えられている。切替スイ
ッチSW1,SW2はディスク装置にキャリブレーションモー
ドが設定されるとｂ側に切り替わり、加算器30,32を介
して得られた２相位置信号POSN,POSQをクロス時間間隔
検出部18に与える。

キャリブレーションモードの設定時にあっては、位置
信号のオフセット量を実測するためにMPU36はサーボヘ
ッド12を予め定めたスタート位置からある一定の速度で
且つ低速でディスク径方向に移動させ、このキャリブレ
ーションのためのヘッド移動で得られる２相位置信号PO
SN,POSQに基づいてオフセット量の検出が行なわれる。

即ち、第３図のクロス時間間隔検出部18はキャリブレ
ーションモードの設定によりサーボヘッド12をディスク
径方向に移動した際に得られる位置信号POSN,POSQのそ
れぞれにつき、第９図に示すように位置信号が基準レベ
ルＲを上昇方向に横切ってから次に下降方向に横切るま
での時間間隔T1（第１の時間間隔）及び位置信号が基準
レベルＲを下降方向に横切ってから次に上昇方向に横切
るまでの時間間隔T2（第２の時間間隔）を検出する。実
際には第８図に示すように複数サイクルの位置信号の時
間間隔の平均値を算出する。クロス時間間隔検出部18で
検出された基準レベルの上側の時間間隔T1及び下側の時
間間隔T2はオフセット時間間隔検出部20に与えられ、時
間軸方向のオフセット無しの位置信号に対する実際に得
られた位置信号の時間ずれ量としてのオフセット時間間
隔T ofを検出する。続いて傾き検出部22が設けられ、傾
き検出部22はクロス時間間隔検出部18で得られた第１及
び第２の時間間隔T1,T2と予め定められた位置信号の規
定の振幅値Ｖとに基づいて位置信号の傾きＫを算出す
る。そして最終的に設けられたオフセット算出部24にお
いて、オフセット時間間隔検出部20で求められたオフセ
ット時間間隔T ofと傾き検出部22で求められた位置信号
の傾きＫを掛け合わせて位置信号のオフセット量V ofを
算出し、位置信号POSNについてはV of（Ｎ）としてレジ
スタ26にセットし、位置信号POSQについてはV of（Ｑ）
としてレジスタ28にセットする。

このようにレジスタ26,28にオフセット量の設定が済
むとキャリブレーションモードが解除されて切替スイッ
チSW1,SW2は再びａ側に戻り、この状態でサーボ復調回
路14より得られる２相位置信号POSN,POSQのそれぞれに
加算器30,32でレジスタ26,28に格納したオフセット量に
よる補正、具体的にはオフセット量の加算または減算を
行なって位置信号のオフセットを除去し、サーボ制御部
16に出力する。

次に第７図の動作フロー図を参照して第３図に示した
本発明による位置信号のオフセット除去動作を説明す
る。

まずキャリブレーションモードを設定すると、ステッ
プS1（以下、「ステップ」は省略する）でサーボヘッド
を低速、且つ定速でディスク径方向となる一定方向に駆
動する。続いてS2でヘッド移動に伴って得られるPOSN,P
OSQをADコンバータ34を介してサンプリングする。このS
2のサンプリングにより、例えば第８図に示す位置信号P
OSN及びPOSQが得られる。

次にS3に進み、まず位置信号POSNを対象に上昇位置に
レファレンス電圧（基準レベル）Ｒを横切ってから次に
下降方向にレファレンス電圧Ｒを横切るまでの時間TN
（１）を計測する。次に位置信号が上昇方向に横切るま
での時間TN（２）を計測する。以下同様にしてTN
（３）,TN（４），・・・,TN（100）まで計測する。

同様に他方の位置信号POSQについてもレファレンス電
圧を横切る時間間隔として時間TQ（１）,TQ（２），・
・・,TQ（100）を計測する。

続いてS4に進み、位置信号POSNについてレファレンス
電圧Ｒの上側の時間間隔の平均値Ｔ（Ｎ＋）とレファレ
ンス電圧Ｒの下側の時間間隔の平均値Ｔ（Ｎ−）を計算
する。具体的には図示のように平均値Ｔ（Ｎ＋）につい
ては、S3で検出された時間間隔TN（ｉ）のうちｉが奇数
となる50個の計測時間の総和を求めて50で割り、一方、
平均値Ｔ（Ｎ−）についてはTN（ｉ）のｉが偶数となる
50個の計測時間の総和を求めて50で割る。この結果、第
９図の破線で示すように、計測位置信号の１サイクル分
における基準レベルＲの上側の時間間隔T1＝Ｔ（Ｎ＋）
と、下側の時間間隔T2＝Ｔ（Ｎ−）が求められたことに
なる。

次にレファレンス電圧Ｒの上側と下側の平均時間間隔
に基づいてオフセット無しの場合に対し実際にオフセッ
トを持つ位置信号の時間軸方向でのずれ量としてのオフ
セット時間間隔T ofを算出する。このオフセット時間間
隔T ofは図示のようにレファレンス電圧の上下の時間間
隔の平均値の差｛Ｔ（Ｎ＋）−Ｔ（Ｎ−）＝T1−T2｝を
４で割ることにより求められる。具体的には第９図に示
すように、例えばT1＝10,T2＝６とすると、この場合の
オフセット時間間隔T ofは、 T of＝（T1−T2）/4＝（10−６）/4＝１として求められ
る。

次に位置信号POSNの傾きＫを算出する。この傾きＫは
既に求められたレファレンス電圧Ｒの上下の時間間隔の
平均値Ｔ（Ｎ＋）,T（Ｎ−）と、第９図に示す予め定め
た規定の位置信号の振幅設定値Ｖを使用して算出され
る。即ち、振幅設定値Ｖを２倍した値にＶをレファレン
ス電圧Ｒの上下の検出時間の平均値の和｛Ｔ（Ｎ＋）＋
Ｔ（Ｎ−）｝＝（T1＋T2）で割ることで求められる。

その結果、最終的に求める位置信号POSNのオフセット
V of（Ｎ）は、位置信号の傾きＫにオフセット時間間隔
T of（Ｎ）を掛け合わせた値となる。

S4で位置信号POSNについてオフセット量V of（Ｎ）が
算出できたならばS5に進み、位置信号POSQについても同
様にして図示の計算を行なってオフセット量V of（Ｑ）
を求める。

このようにして位置信号POSN及びPOSQについてオフセ
ット量V of（Ｎ）及びV of（Ｑ）が求められたならばS6
に進み、それ以降は位置信号POSN及びPOSQのサンプル時
に各々サンプルデータより既に算出されているオフセッ
ト量V of（Ｎ）,V of（Ｑ）だけ差し引いてオフセット
を除去する補正を行なうようになる。

尚、上記の実施例は２相位置信号について説明したが
１相位置信号についても全く同様に適用することができ
る。

また位置信号のオフセット量を測定するためのキャリ
ブレーションモードの設定は、ディスク装置の起動時は
勿論のこと、運転中における空き時間タイミングを利用
して定期的に行ない、経年的なオフセット量の変化を確
実に除去できるようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、実際にヘッ
ドを移動して得られた位置信号からオフセット量を検出
し、検出後は自動的に補正するため、位置信号のオフセ
ットを確実に除去してトラックピッチ誤差を最小限に抑
えることができ、トラックサーボの制御精度を向上でき
ると同時に、高トラック密度化を可能にし、延いては記
憶容量の増大に大きく寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図； 第２図は本発明の実施例構成図； 第３図は本発明のオフセット除去を行うMPU機能ブロッ
ク図； 第４図は本発明のディスクサーボパターン及び読出信号
波形の説明図； 第５図は本発明のサーボ復調動作タイミングチャート； 第６図は本発明の２相位置信号説明図である。 第７図は本発明の動作フロー図； 第８図は本発明のオフセット検出時の２相位置信号説明
図； 第９図は本発明のオフセット算出説明図； 第10図は従来方式の位置信号のオフセット説明図であ
る。 図中、 10:ディスク媒体（サーボディスク） 12:サーボヘッド 14:サーボ復調手段（回路） 16:ヘッド制御手段 18:クロス時間間隔検出手段 20:オフセット時間間隔検出手段 22:傾き検出手段 24:オフセット算出手段 26,28:レジスタ 30,32:加算器 34:ADコンバータ 36:MPU 38:DAコンバータ 40:パワーアンプ 42:ヘッドモータ 44:AGCアンプ 46−１〜46−4:ピークディテクタ 48−1,48−2:差動アンプ 50:レファレンス電圧発生器

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円周方向に同じ振幅パターンが反復し且つ
   径方向には種類の異なる振幅パターンが複数トラック単
   位に反復するサーボパターンを記録したディスク媒体
   （10）と； 該ディスク媒体（10）に記録されたサーボパターンを読
   取ってサーボ信号を出力するサーボヘッド（12）と； 該サーボヘッド（12）からのサーボ信号の振幅ピーク値
   に基づいてディスク媒体（10）に対する径方向のヘッド
   位置を示す位置信号を作成するサーボ復調手段（14）
   と； 該サーボ復調手段（14）からの位置信号に基づいてヘッ
   ドを径方向に移動するシーク動作を行うと共にヘッドを
   トラックに追従させるオントラック動作を行うヘッド制
   御手段（16）と； を備えたディスク装置のサーボ制御回路に於いて、 前記サーボヘッド（12）をディスク径方向に定速駆動し
   た際に前記復調手段（14）から得られる位置信号が基準
   レベル（Ｒ）を上昇方向に横切ってからに次に下降方向
   に横切るまでの第１の時間間隔（T1）及び位置信号が基
   準レベル（Ｒ）を下降方向に横切ってから次に上昇方向
   に横切るまでの第２の時間間隔（T2）を検出するクロス
   時間間隔検出手段（18）と； 前記第１及び第２の時間間隔（T1,T2）に基づいて前記
   位置信号のオフセット時間間隔（T of）を検出するオフ
   セット時間間隔検出手段（20）と； 前記第１及び第２の時間間隔（T1,T2）と位置信号の規
   定の振幅値（Ｖ）とに基づいて位置信号の傾き（Ｋ）を
   算出する傾き検出手段（22）と； 前記オフセット時間間隔（T of）と位置信号の傾き
   （Ｋ）を掛け合わせて位置信号のオフセット量（V of）
   を算出して記憶保持するオフセット算出手段（24）と； を備え、前記サーボ復調手段（14）からの位置信号に前
   記オフセット量（V of）による補正を施して前記ヘッド
   制御手段（16）に出力することを特徴とするディスク位
   置信号のオフセット除去方式。
2. 【請求項２】前記クロス時間間隔検出手段（24）は、複
   数の第１及び第２の時間間隔（T11〜T1n、T21〜T2n）を
   検出した後に各平均値を算出して出力することを特徴と
   する請求項１記載のディスク位置信号のオフセット除去
   方式。
3. 【請求項３】前記オフセット時間間隔検出手段（20）
   は、第１と第２の時間間隔の差（T1−T2）を４で割って
   オフセット時間間隔（T of）を算出することを特徴とす
   る請求項１記載のディスク位置信号のオフセット除去方
   式。
4. 【請求項４】前記傾き手段（22）は、前記振幅電圧
   （Ｖ）を２倍した値を前記第１及び第２の時間間隔（T
   1,T2）の和で割って傾き（Ｋ）を算出することを特徴と
   する請求項１記載のディスク位置信号のオフセット除去
   方式。