JP2752191B2 - 磁気ディスクのヘッド位置決め装置 - Google Patents

磁気ディスクのヘッド位置決め装置

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JP2752191B2
JP2752191B2 JP1255457A JP25545789A JP2752191B2 JP 2752191 B2 JP2752191 B2 JP 2752191B2 JP 1255457 A JP1255457 A JP 1255457A JP 25545789 A JP25545789 A JP 25545789A JP 2752191 B2 JP2752191 B2 JP 2752191B2
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【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、セクタサーボ方式の磁気ディスクのヘッド
位置決め装置に関する。
(従来の技術) 一般に、セクタサーボ方式の磁気ディスクでは磁気デ
ィスク媒体を等間隔で放射状に分割して得られるセクタ
のそれぞれにサーボセクタを設け、このサーボセクタに
ヘッド位置決めのためのサーボ情報を記憶させ、この情
報を磁気ヘッドで読み取らせつつ所定のトラックに追従
させる。
ところが、磁気ディスク媒体は、その材質により程度
の差はあるものの温湿度の影響による異方的な伸縮作用
を受け、大なり小なり各トラックの真円をいびつな円に
変形してしまう。また、特に、フロッピディスクなどス
ピンドルに対し媒体交換を行う磁気ディスク媒体では、
チャッキング誤差により、トラック円の中心がスピンド
ル中心からずれる。
そこで、従来は、これらトラック振れの影響を極力避
け良好なサーボ追従性を得るため、サーボセクタの数を
可能な限り増加させ、各サーボセクタの数で定まるサー
ボ情報のサンプリング周期を短かくしていた。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、一般にサーボセクタの数は記録、再生
するデータ量との兼ね合いで定められ、特にフロッピデ
ィスク装置では、フォーマット効率を上げるためにサー
ボセクタの数を38程度に抑える必要があり、セクタ数を
無闇に増加できないという問題点がある。
また、サーボセクタからの情報のみを用いた場合、1
つのセクタから次のセクタの期間に亙って位置誤差信号
が得られないため、外乱などによってヘッドがオフトラ
ックした時の応答が悪くなるという問題点がある。
さらに、一般にサンプル値制御系では、サンプルホー
ルドによる位相遅れがあり、この位相遅れが制御系に影
響を与えないようにするためには、サーボ帯域をサンプ
リング周波数の1/7以下程度に制限する必要があり、こ
のためトラック振れの周波数帯域で利得が低下すること
になり、十分なトラック追従性が実現できないという問
題点があった。
そこで、本発明は、このような事情を考慮してなされ
たもので、ディスク媒体上のサーボ情報を無闇に増やす
事なく、トラック振れが生じても高精度のヘッド位置決
めができる磁気ディスクのヘッド位置決め装置を提供す
ることを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 上記課題を解決する本発明は、その概要を第1図に示
すように、回転駆動される磁気ディスク媒体の円周上に
多数設けられたトラックに対し、各セクタに設けられた
サーボ情報を磁気ヘッドで読み取りつつ所定トラックに
沿って前記磁気ヘッドを案内する磁気ディスクのヘッド
位置決め装置において、前記トラックの回転軸中心に対
するずれをトラック振れ情報として予め記憶するトラッ
ク振れ情報記憶手段C1と、各セクタで読み取ったサーボ
情報に基いて前記磁気ヘッドの位置誤差信号を形成し前
記磁気ヘッドを所定のトラック上に位置決めする位置決
め手段C2と、前記磁気ヘッドの現在位置を検出する現在
位置検出手段C3と、前記記憶手段C1のトラック振れ情報
から前記磁気ヘッドが次のセクタのサーボ情報を読み取
る途中における当該トラックの実際位置を推定するトラ
ック位置推定手段C4と、該手段C4により推定されたトラ
ック位置と前記現在位置検出手段C3で検出された現在位
置の差から推定誤差信号を形成する推定誤差信号形成手
段C5と、該手段C5で形成された推定誤差信号を各セクタ
の途中で前記位置決め手段の位置誤差信号として与える
中間信号付与手段C6とを備えたことを特徴とする。
(作用) 本発明の磁気ディスクの位置決め装置では、各サーボ
セクタのサーボ情報のサンプリング途中にて、トラック
位置推定手段C4、推定誤差信号形成手段C5により、実際
位置とトラック推定位置との間のずれを検出し、これを
位置決め手段C2の位置誤差信号として与える。
したがって、本発明のヘッド位置決め装置では、サー
ボセクタ間に適宜数の推定誤差信号を挿入することによ
り、等価的に位置誤差信号を増加させることになり、ト
ラック追従性能、外乱特性を向上させることができる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第2図は、本発明の一実施例に係わる磁気ディスクの
位置決め装置の説明図である。
図示のように、本例の位置決め装置は、スピンドル1
の回転により回転駆動される磁気ディスク媒体2に対
し、情報を記録再生する磁気ヘッド3を備え、この磁気
ヘッド3を移動機構4で前記ディスク媒体2の半径方向
に移動自在に構成してある。
移動機構4は、例えばリニアボイスコイルモータ(LV
CM)で構成され、前記磁気ヘッド3を制御信号に応じて
磁気ディスク媒体2に対し所定の半径位置へ位置決めす
る。
前記移動機構4には、前記スピンドル1を固定するベ
ースに対しての変位を検出するための光学センサ5が設
けられている。このセンサ5は、移動機構4の側面に設
けたスケールLSを読み取るようになっており、移動機構
4、すなわち磁気ヘッドの現在位置を検出することがで
きる。
第3図に示すように、前記磁気ディスク媒体2の一面
または両面には、周知のものと同様に外周部にガードゾ
ーン6が、内周部にデータゾーン7が設けられ、両ゾー
ン6,7には、それぞれサーボセクタ8G,8Dが備えられてい
る。本例でのデータゾーン7のセクタ8Dの数は従来のも
のと同様に38程度であるとする。また、ガードゾーン6
のサーボセクタ8Gの数はデータゾーン7のセクタ数の2
倍(76個)であるとする。9はデータセクタを示す。10
はデータゾーンのセクタ間隔を示す。
また、第4図に示す様に、前記サーボセクタ8G,8Dに
は、このサーボセクタ8D,8Gを検出するためのイレーズ
部(ERASE)11と、AGC部12とガードゾーン6、データゾ
ーン7を判別するためのゾーン検出部(ZONE)13と、サ
ーボパターンが書き込まれたポジション部(POSISION)
14が設けられている。
したがって、本例の磁気ヘッド3によるサーボセクタ
8D,8Gの検出では、第4図の図中央部分に示したギャッ
プ15をサーボトラックの中央に位置させたとき、基本的
にはスピンドル1の回転に応じてギャップ15の中心を次
のデータトラックに一致させることができる。
具体的には、磁気ヘッド3は第5図に示すように信号
を左方側から右方側へ再生してゆき、ポジション部14で
再生された4個の信号A,B,C,Dをピークホールドし、A
−B,C−Dよりヘッド位置決め系の位置誤差信号を生成
し、ギャップ15がトラック中心を通るようにする。
再度第2図において、本例の位置決め装置は、磁気ヘ
ッド3より再生された信号をプリアンプ16を介して入力
し、これをAGCアンプ17、ピークホールド回路18、A/D変
換器19を介してマイクロコンピュータ(μCPU)20に入
力するようになっている。磁気ヘッド3より再生された
ヘッド位置決め用の信号はサーボセクタ8D,8G毎にサン
プリングされることになる。
一方、光学センサ5からの位置信号は連続信号であ
り、アンプ21、ピークホールド回路22を介して前記A/D
変換器19に入力され、任意の周期でA/D変換されμCPU20
に取り込まれる。ここでは、このデータ取込み時期をサ
ーボセクタ8Dで決まるサンプリング時期T1,T3の丁度中
間時期T2であるとする。
前記μCPU20から出力される位置決め用の信号は、D/A
変換器23、ノッチフィルタ26、補償器24を介してドライ
バ25へ出力され、ドライバ25が移動機構4を駆動する。
ノッチフィルタ26の作用については後述する。
第6図は、第2図のヘッド位置決め装置の制御モデル
を示すブロック線図である。
図において、Y(S)は出力、R1(S)は各サーボセ
クタ8D,8Gにより得られるサーボ情報系の目標値、R2
(S)は中間点にて入力されるセンサ系の目標値、27,2
8は比較器、E1(S),E2(S)はサーボ情報系の位置誤
差信号及び現在位置系の位置誤差信号を示す。μCPU20
は、その内部に有するRAM20Mに、トラック振れ情報を記
憶する。
RAM20Mへトラック振れ情報を記憶する手法としては、
次の2方式、を取ることができる。
サーボ情報系の位置誤差信号E1(S)を用いて磁気
ヘッド3をガードゾーン6の特定トラックに追従させ、
このとき光学センサ5から得た移動機構4の現在位置系
の位置誤差信号E2(S)をμCPU20に取り込み、第7図
に示すトラック形状29をトラック振れ情報とする。
本例では、第3図に示すようにサーボセクタ数8Gを通
常の倍(76個)としているので、追従性が良好でトラッ
ク形状29を性格に捉えることができる。
磁気ヘッド3をガードゾーン6上で固定し、このヘ
ッド3下にある特定トラックについてのサーボ情報系の
位置誤差信号E1(S)をμCPU20に読取らせ、トラック
形状29を捉える。この場合にも、サーボセクタ数を大と
しているので、正確にトラック形状を捉えることができ
る。
以上、の如くして得られたトラック形状29は全ト
ラックのいびつ度を示すトラック振れ情報とされ、この
形状29を用いて、各トラックについて、各サーボ情報の
サンプリングに基づき、次に制御対象とするトラック上
の位置を任意に推定することができる。推定方式は、各
トラック各位置につき都度補間演算により求めることも
可能であるが、高速処理を行うため各トラック各位置毎
のテーブルデータを準備しておいてもよい。
トラック振れ情報の採取は、例えばフロッピディスク
のチャッキングに次いで行う。また、温湿度の変化に応
じたり、あるいは定期的に行うようにすればよい。さら
に、データ記録再生終了時など、いわゆる空き時間内に
行っておくようにすればよい。
さて、以上の準備続きを経て、本例の制御装置では、
磁気ヘッド3がデータゾーン7にあるとき、磁気ヘッド
3はサーボセクタ8D毎にサーボ情報を再生し、μCPU20
は位置誤差信号E1(S)を求め、D/A変換器23を介し補
償器24に出力する。この補償器24の出力が制御信号とな
る。
この際、サーボセクタ8Dと次のサーボセクタ8Dの間、
すなわちサンプリング時期T1,T3の間の中間時期T2で、
μCPU20は、光学センサ5より得られる移動機構4の現
在位置を取り込み、推定トラック位置との差から現在位
置系の位置誤差信号すなわち推定誤差信号E2(S)を求
める。
第8図において、P1は時期T1での現在位置、30はヘッ
ド進行方向、31はヘッドの移動軌跡、32は実際トラック
位置、33は推定トラック位置、P2は時期T1での実際トラ
ック位置、P3は中間時期T2での現在位置を示す。なお、
図中に示す推定誤差信号E2(S)は、現在位置P3とトラ
ック推定位置33との間で定められるものであるが、図示
の如く次の制御時期T3の推定値との差として定められる
とは限らず制御周期との関連で、任意の量に定められる
ものである。
第8図を詳細に説明すると、時期T1における現在位置
P1に対しサーボ情報により位置誤差信号E1(S)が生成
され、磁気ヘッド3はこの時点での実際トラック位置P2
方向へ移動軌跡31で示す如く移動すべく制御される。
ところが、本例では、次のサーボ情報を得る時点T3
中間点T2にて、推定トラック位置33に対して更なる誤差
信号E2(S)を得、移動軌跡31を実際トラック位置32へ
近づけるよう制御される。補償器24には磁気ヘッド3か
ら得られる位置誤差信号E1(S)と光学センサ5から求
めた推定誤差信号E2(S)が交互に入力されることにな
る。
ここで、磁気ヘッド3と光学センサ5の位置−電圧変
換係数等に差があると推定誤差信号E2(S)に誤差が生
じ、位置決め制度に悪影響を与える。例えば、誤差を持
った推定誤差信号E2(S)をサンプリング周期間にその
中間点で1つ入れた場合、位置決め誤差はサンプリング
周期で振動現象を生じる。そこで、本例ではサンプリン
グ周波数と同じ周波数にノッチフィルタ26を入れる。一
般には、ノッチフィルタ26により、推定誤差信号E2
(S)の挿入数をNとすると、(N+1)/2倍の周波数
成分を抑圧すればよい。これにより、推定誤差信号E2
(S)に誤差が含まれた場合でも精度良いトラック位置
決めが可能となる。また、推定値には、比較的大きな誤
差が含まれる可能性があるので、この悪影響を除くため
には、演算により求められた推定誤差信号E2(S)に1
以下の係数(例えば0.5)を乗じたような信号を出力す
るようにしてもよい。
第9図(a)(6)は、トラック振れYが±10μmあ
る時の磁気ヘッドの動きを示したもので、第9図(a)
は制御回路にノッチフィルタを入れない場合に磁気ヘッ
ド3と光学センサ5の位置−電圧変換係数の間に10%の
差を持たせた時のトラック追従特性を示している。第9
図(b)は同一条件下でノッチフィルタ26を入れた例で
ある。
図より理解されるように、ノッチフィルタ26を入れる
ことにより特定の周波数成分を抑圧することができ推定
誤差の副作用的影響を抑制できることが分かる。また、
サンプリング周期間の磁気ヘッド3の動きを利用するた
め、外乱特性が向上する。
上述の実施例では、ヘッド移動機構4の変位を光学セ
ンサ5により検出する例を説明したが、この変位は、磁
気的センサ、静電容量式等の電気的センサ等、他のセン
サで検出することもできる。
また、上記実施例では、セクタ間に1つの推定誤差信
号E2(S)を入れる例について説明したが、2つ以上の
推定値を入れる事もできる。
さらに、上記実施例では、推定誤差信号E2(S)の推
定誤差による影響を小さくするためにアナログのノッチ
フィルタを入れる例につき説明したが、これはローパス
フィルタやディジタル的なフィルタでもその効果を得る
ことが出来る。
要するに本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種種
変形して実施することができる。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によれば、サーボ
セクタを大幅に増加させることなしに、すなわち記録再
生データの記憶容量の低下を招くことなしに、例えトラ
ック振れが生じても磁気ヘッドをトラックに対し効率よ
く、高精度に追従させることができる。また、サンプリ
ング周期間の磁気ヘッドの動きを利用するため外乱特性
が向上し、その実用的効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のヘッド位置決め装置の概要を示すブロ
ック図、第2図は本発明の一実施例に係わる磁気ディス
クのヘッド位置決め装置の構成例を示すブロック図、第
3図はその磁気ディスク媒体上のサーボセクタの構成を
示す説明図、第4図はそのサーボセクタとサーボパター
ンの構成を示す説明図、第5図はその再生信号を示す説
明図、第6図は上記実施例における制御系のモデルを示
すブロック線図、第7図はトラック振れ情報としてのト
ラック形状の説明図、第8図はヘッド動作の説明図、第
9図(a)及び第9図(b)はトラック追従特性を示す
説明図である。 2……磁気ディスク媒体 3……磁気ヘッド 4……移動機構 8D,8G……サーボセクタ 20M……RAM(トラック振れ情報記憶部) 26……ノッチフィルタ E1(S)……位置誤差信号 E2(S)……推定誤差信号

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転駆動される磁気ディスク媒体の円周上
    に多数設けられたトラックに対し、各セクタに設けられ
    たサーボ情報を磁気ヘッドで読み取りつつ所定トラック
    に沿って前記磁気ヘッドを案内する磁気ディスクのヘッ
    ド位置決め装置において、 前記トラックの回転軸中心に対するずれをトラック振れ
    情報として予め記憶するトラック振れ情報記憶手段と、 前記各セクタで読み取ったサーボ情報に基づいて前記磁
    気ヘッドの位置誤差信号を形成し前記磁気ヘッドを所定
    のトラック上に位置決めする位置決め手段と、 前記磁気ヘッドの現在位置を検出する現在位置検出手段
    と、 前記記憶手段のトラック振れ情報から前記磁気ヘッドが
    次のセクタのサーボ情報を読み取る途中における当該ト
    ラックの実際位置を推定するトラック位置推定手段と、 該手段により推定されたトラック位置と前記現在位置検
    出手段で検定された現在位置との差から推定誤差信号を
    形成する推定誤差信号形成手段と、 該手段で形成された推定誤差信号を各セクタの途中で前
    記位置決め手段の位置誤差信号として与える中間信号付
    与手段とを備えたことを特徴とする磁気ディスクのヘッ
    ド位置決め装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の磁気ディスクのヘッド位
    置決め装置において、 前記位置決め手段は、各セクタの途中にて前記中間信号
    付与手段から与えられる推定誤差信号の数をN個とし
    て、(N+1)/2倍の周波数成分を抑制する手段を有す
    ることを特徴とする磁気ディスクのヘッド位置決め装
    置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の磁気ディスクのヘッド位
    置決め装置において、 前記トラック振れ情報は、前記磁気ディスク媒体を1回
    転したとき検出される特定トラックについてのトラック
    形状情報であることを特徴とする磁気ディスクのヘッド
    位置決め装置。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の磁気ディスクのヘッド位
    置決め装置において、 前記トラック形状情報の検出は、媒体装着時や定期的に
    行われ、またデータ記録再生の空きの時間を利用して自
    動的に行われることを特徴とする磁気ディスクのヘッド
    位置決め装置。
  5. 【請求項5】請求項3に記載の磁気ディスクのヘッド位
    置決め装置において、 前記トラック形状の検出は、前記磁気ヘッドを固定させ
    前記ディスクを1回転させたときの特定トラックについ
    ての各サーボセクタのサーボ情報から得ることを特徴と
    する磁気ディスクのヘッド位置決め装置。
  6. 【請求項6】請求項3に記載の磁気ディスクのヘッド位
    置決め装置において、 前記トラック形状の検出は、前記磁気ヘッドを特定トラ
    ックに追従させ前記ディスクを1回転させたときの前記
    現在位置検出手段の検出値から得ることを特徴とする磁
    気ディスクのヘッド位置決め装置。
  7. 【請求項7】請求項3に記載の磁気ディスクのヘッド位
    置決め装置において、 前記特定トラックは、ガードゾーンに設けられ、該ガー
    ドゾーンには、データゾーンに比べてより多くのサーボ
    セクタが設けられることを特徴とする磁気ディスクのヘ
    ッド位置決め装置。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS607664A (ja) * 1983-06-24 1985-01-16 Toshiba Corp ヘツドの位置決め方式

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS607664A (ja) * 1983-06-24 1985-01-16 Toshiba Corp ヘツドの位置決め方式

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