JPH0123874B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は磁気デイスク装置等の回転記録装置に
おける記録再生ヘツドの高安定な位置決め方式に
関する。

〔発明の技術的背景〕

磁気デイスク装置において、記録媒体である磁
気デイスク上に記録再生ヘツドを位置決めする場
合、通常デイスクの１枚に予め位置決めサーボ情
報を書込んでおき、これをサーボ面として用いて
行われている。この方式は、デデイケーテイツド
サーボ方式と称され、従来より広く採用されてい
る。ところが、この方式では、磁気デイスク装置
内の温度勾配によつて、サーボトラツクとデータ
トラツクとの間で熱的なオフトラツクを生じ易い
と云う不具合を有している。この不具合は、デイ
スク板の熱による伸縮や、スピンドル、キヤリツ
ジ等の傾き等によつて生じる。また、このデデイ
ケーテイツド・サーボ方式では、デイスクの一面
に亘つてサーボ情報が書込まれる為、デイスク板
が１枚のときには情報記録にその容量の半分しか
利用することができない。更には、デイスク板の
交換可能な所謂カートリツジ形の場合には、デイ
スク板の偏心等を考慮する為に、トラツク密度を
高くとれないと云う欠点を潜在的に有している。

そこで最近では、上記デデイケーテイツド・サ
ーボ方式の欠点に鑑みて、データが書込まれるデ
イスク板のデータ面に位置決めサーボ情報をも書
込むデータ面サーボ方式が種々研究されている。
その一つに、デイスク板のデータ・セクター間に
サーボセクタを設け、このサーボセクターに間欠
的にサーボ情報を書込むエンベデツドサーボ方式
がある。またその他には、データトラツクの深層
部にサーボ情報を予め書込み、これを読出して位
置制御しながらデータの書込み・読出しを行う方
式が、デイスク板の深層部に光学パターンを形成
しておき、これを用いて位置決めするもの等が提
唱されている。

この中で、特に上記エンベデツドサーボ（埋込
み形サーボ）方式は、他の２つに比して記録媒体
や処理回路等が簡単であるとの理由により、カー
トリツジタイプの磁気デイスク装置の一部におい
て実用化されている。

〔背景技術の問題点〕

ところが埋込み形サーボ方式は、その位置決め
サーボ情報がサーボセクターでしか得られない
為、連続的な位置決め制御ができないと云う問題
を有している。この為、磁気ヘツドを高速移動さ
せた場合等では、サーボ情報が得られなくなる状
態が生じ、その速度制御や目標トラツクへの位置
決めができなくなることがある。

さて、従来より磁気ヘツドを高速移動させる方
式として、 (1) サーボパターンの複数相化し、これによつて
定まる最高速度（トラツク／セクター）以下で
上記磁気ヘツドを移動させることにより、この
とき検出されるシリンダーパルスを利用して速
度制御したり、 (2) 速度制御に用いるサーボ群と位置制御に用い
るサーボ群とを別々に設けて、磁気ヘツドの高
速移動時にのみ上記(1)の方式を採用するもの
や、 (3) サーボセクターにシリンダー・アドレスを書
込んでおき、このシリンダー・アドレスが検出
できない高速度で磁気ヘツドを移動させるとき
や、目標トラツクへの移動途中においてはオー
プン・ループで速度制御を行い、目標トラツク
に近づいたときに上記シリンダー・アドレスを
検出して位置制御を行うもの 等が提唱されている。

ところが上記(1)の方式では、サーボパターンを
複数相化する為にサーボセクターを大きく必要と
する割にはヘツドの移動速度を高くすることがで
きない。しかもＮ相化すると、Ｎトラツク毎にし
かシリンダーパルスが得られないので、正確な速
度制御ができない。これ故、位置制御を開始して
から目標のトラツクに磁気ヘツドが到達する迄の
セツトリング時間が長くなると云う欠点があつ
た。また上記(2)の方式は、サーボ・セクターの領
域が(1)の方式に比して少なくて良いと云う利点を
有する反面、(1)の方式と同様に正確な速度制御が
できず、また位置制御時のセツトリング時間が長
いと云う問題を有している。更に(3)の方式では、
トラツクアドレスを読み乍ら速度制御すると、ヘ
ツドの高速移動ができず、またヘツドをオープン
ループで移動させると適切な速度制御ができず、
結局オントラツク迄のセツトリングに長い時間を
要すると云う不具合を有している。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、記録媒体に書込
まれた複数相のサーボ信号を検出してヘツドの各
サンプル点での位置を正確に検出してその速度制
御を行い、上記ヘツドを高速移動させ得る実用性
の高い効果的なヘツドの位置決め方式を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明は、複数相のサーボ信号を読出して得ら
れる第１の信号群と、この第１の信号群間の和信
号と差信号とからなる第２の信号群とを用い、上
記第１あるいは第２の信号群の正・負・零の関係
および第２の信号群間の大・小関係からヘツドの
存在区間を検出し、この存在区間における第２の
信号群中の１つ又は２つの直線的に変化する信号
を用いてヘツドの現在位置を検出して、その移動
を制御するものである。

更には検出されたヘツド位置とサーボセクター
で決定されたヘツド位置との差からヘツドの移動
速度を検出して速度制御を行うものである。

〔発明の効果〕

従つて本発明によれば、サーボ信号を読出して
得られた第１の信号群と、この第１の信号群間の
和信号と差信号とからなる第２の信号群とを用い
て、その正・負・零の関係およびその大・小の関
係からヘツドの位置検出を行うので、トラツク内
のどの位置にヘツドが存在しても、そのヘツド位
置を正確に検出することができる。またこれによ
つてヘツドをその目標速度に合せて高速移動させ
ることができ、また位置制御までの時間とオント
ラツクするまでのセツトリング時間をそれぞれ最
小化することができ、その実用的利点は非常に大
きい。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。

第１図は例えば磁気デイスクに予め記録された
複数相のサーボ信号の例を示すもので、ここでは
特に２相変形ダイビツトパターンと称される２相
のサーボ信号が示される。第１図において、１は
データセクター、２はサーボセクターで、このサ
ーボセクター２中に書込まれた位置制御の為のサ
ーボ信号３は斜線部領域にて示される。また図中
４は同期信号であり、サーボ信号３の取込みタイ
ミングクロツクの作成に使用される。また図中５
は記録・再生（Ｒ／Ｗ）ヘツドを示しており、こ
のＲ／Ｗヘツド５が図中５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ
に位置するとき、このヘツド５によつて読出され
るサーボ信号は第２図ａ〜ｄにそれぞれ示すよう
になる。尚、第２図ａ〜ｄにおいて、信号Ｓは同
期信号を示しており、信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれ
ぞれ位置検出の為の信号位置を示している。

しかして今、上記信号位置AB間およびCD間
の差信号（Ａ−Ｂ）および（Ｃ−Ｄ）をトラツク
信号として求めると、両信号は第３図ａ，ｂにそ
れぞれ示すように台形状に変化する信号となり、
ヘツド５がオントラツクした状態の信号位置は図
中、点線で示すようになる。この第３図ａ，ｂに
示される信号から明らかなように、２相パターン
からなるサーボ信号を読出した場合、４トラツク
毎にトラツク信号が繰返して発生する。またこの
とき、信号の零クロス点は、２トラツク毎に発生
する。但し、この第３図に示されるトラツク信号
は、そのトラツクピツチに比して、サンプル間隔
（セクター期間）が十分に短い場合であり、仮り
に上記サンプル間隔が２トラツクピツチ以上にな
ると、もはや１周期内で零クロス点を２個検出す
ることができなくなる。このことが、従来の位置
決めを困難にしていた要因である。

そこで今、上記トラツク信号から上述したよう
にその零クロス点がどの位置にあるかを求めるの
ではなく、サンプル点がどの位置にあるかを求め
るようにすれば、次のことが示される。即ち、磁
気ヘツド５の移動速度が４トラツク／セクター未
満に制限されており、前のサンプル点で上記磁気
ヘツド５が図中Ｋ点なる位置にあり、次のサンプ
ル点、つまり現サンプル点にあつてK′点を除く
１周期内のＬ点なる位置に移動したものとする。
この場合、（Ａ−Ｂ）なる信号にあつては、Ｌ点
と同一レベルの信号位置はL′点にある。故に、上
記Ｌ点とL′点とを区別することができれば、既知
なるＫ点の位置情報を用いて上記Ｌ点の位置を正
確に検出することができる。またこのとき、（Ｃ
−Ｄ）なる信号に着目すると、Ｌ点に該当する信
号レベルは正のピークとなつており、またL′点に
該当する信号レベルは負のピークとなつている。
従つて、このときの（Ｃ−Ｄ）信号の極性を検出
すれば、上記Ｌ点とL′点との位置を明確に区別す
ることができる。即ち、サンプル点におけるトラ
ツク信号の傾斜特性が正であるか、あるいは負で
あるかによつて、上記Ｌ点とL′点とを区別するこ
とが可能となる。

一方、サンプル点における（Ａ−Ｂ）信号が正
のピーク或いは負のピークになつた場合、このと
きの位置信号は（Ｃ−Ｄ）信号を用いて（Ａ−
Ｂ）信号を参照すれば、同様にして、上記サンプ
ル点の傾斜が正であるか、或いは負であるかによ
つて、サンプル点位置を検出することができる。
従つて、上記したように、（Ａ−Ｂ）および（Ｃ
−Ｄ）なる両信号の傾斜部分を位置検出の為に使
用し、正のピークと負のピークとを傾斜の極性選
択に用いれば、磁気ヘツドが４つのトラツク中の
どの位置にあるかを検出することが可能となる。
そして、このような位置検出方式は、トラツク信
号が第３図ａ，ｂに示すように台形状を為し、且
つＳ／Ｎが高くてレベル変動等のない理想的な場
合、極めて有用なものと云える。然し乍ら、一般
的にデイスクのサーボセクターから得られるサー
ボ信号から作成されるトラツク信号のＳ／Ｎはあ
まり高いとは云えず、またレベル変動も存在し、
台形波信号と云うよりはむしろ正弦波に近い信号
波形となることが多い。この為、トラツク信号が
正のピークであるか、或いは負のピークにあるか
の判定は、専ら、上記トラツク信号のレベルが或
るスライスレベル内に存在するか否かの判定に委
ねることが多い。この為、位置信号を見出す場
合、（Ａ−Ｂ）なる信号を用いるか、あるいは
（Ｃ−Ｄ）なる信号を用いるかの判定が非常に困
難となる。しかも、信号の傾斜部分が直線でない
為に、トラツク信号の振幅レベルからヘツド位置
を判断すると、オントラツク位置以外では、その
位置検出精度が非常に不正確になる。このこと
は、トラツク信号である（Ａ−Ｂ）または（Ｃ−
Ｄ）から直接磁気ヘツドの位置を検出し、これを
決定すると、その誤差が大きくなり、正確なヘツ
ドの移動速度制御ができなくなることを意味す
る。

そこで本発明に係る実施例方式にあつては、サ
ーボ信号を読出して得られる（Ａ−Ｂ）＝Ｘ、（Ｃ
−Ｄ）＝Ｙなるトラツク信号からなる第１の信号
群と、この第１の信号群間の和信号（Ｘ＋Ｙ）＝
Ｕと差信号（Ｘ−Ｙ）＝Ｖなる第２の信号群とを
用い、これらの信号Ｘ，Ｙ，Ｕ，Ｖなる４信号の
正・負・零および大・小関係を以つて、４トラツ
ク内でのヘツド位置を高精度・高安定に決定する
ようにしている。

第４図はデイスクのサーボセクタから読出され
たサーボ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄより得られた第１の
信号群であるトラツク信号 Ｘ＝Ａ−Ｂ Ｙ＝Ｃ−Ｄ と、これらの第１の信号群間の和と差をとつて求
められた第２の信号群 Ｕ＝Ｘ＋Ｙ Ｖ＝Ｘ−Ｙ とをそれぞれ示したものである。この第４図に示
される信号波形から明らかなように、トラツク信
号Ｘ，Ｙは理想的な台形状とはならず、その角の
部分において丸みを持つ。また第２の信号Ｕ，Ｖ
は上記信号Ｘ，Ｙの丸みに影響して、正弦波に近
い丸みを帯びた信号波形となる。但し、Ｕ，Ｖ信
号の零クロス点付近は、和差演算の作用により、
トラツク信号Ｘ，Ｙの非直線性が相殺されて、ほ
ぼ直線状となる。本発明方式にあつては、この直
線状を為すＵ，Ｖ信号の上記直線部分を利用して
ヘツド位置の決定を正確に行うようにしたもので
ある。

今、このようにして信号Ｘ，Ｙ，Ｃ，Ｖが検出
されるときの４トラツクの周期を図中T₁，T₂，
T₃，T₄と区分し、各クロスポイントt₁，t₂，t₃，
t₄として定める。但し、区間T₁，T₂，T₃，T₄は
対応するクロスポイントt₁，t₂，t₃，t₄をそれぞ
れ含み、次のクロスポイントを含まないものとす
る。このとき、任意のサンプル点Ｋが、上記区間
T₁，T₂，T₃，T₄のいずれに含まれるかは、信号
Ｕ，Ｖの大・小関係と、信号Ｘ，Ｙの正・負・零
の関係を判定することによつて決定することがで
きる。但し、場合によつては、上記信号Ｘ，Ｙに
代えて、信号Ｕ，Ｖの正・負・零の関係を利用し
て判定することもできる。即ち、信号Ｕ，Ｖの大
小関係を判定すれば、サンプル点Ｋが区間T₁，
T₂あるいは区間T₃，T₄のいずれに位置するかが
明確に判定できる。その上で、例えば信号Ｘを用
いて、同信号が正であるか、負であるか、更には
零であるかを判定すれば、サンプル点Ｋが位置す
る区間が正確に検出されることになる。その上
で、上記検出区間において直線的に変化する信号
ＵまたはＶを用いてその振幅レベルを検出すれ
ば、これによりヘツド位置を正確に検出すること
が可能となる。即ち、フオワードシークの場合に
は、その判定の制御フローを第５図に示すよう
に、サーボ信号を取出して得られるトラツク信号
Ｘ，Ｙを入力して、これらの和信号Ｕと差信号Ｖ
とを生成し、その大・小関係の判定を行う。この
判定は、先ずＵ＞Ｖなる判定を行い、次にＵ＝Ｖ
なる判定を行う。これによつて、 Ｕ＞Ｖ、Ｕ＝Ｖ、Ｕ＜Ｖ なる３つの状態が判定検出される。又は、信号
Ｕ，Ｖに代つてＹ＞０、Ｙ＝０、Ｙ＜０なる３つ
の状態を用いても良い。しかるのち、これらの判
定結果の各々について、信号Ｘの正・負・零なる
状態を判定すれば、サンプリング位置が区間T₁，
T₂，T₃，T₄のいずれに存在するかの正確な位置
検出が行われる。しかるのちこの判定された区間
において、ヘツドがどの位置に存在するかの判定
が行われることになる。

例えば第６図に区間T₁がヘツドの存在区間と
して判定されたとき、まず先のサンプリング時点
において検出されたヘツドのトラツク位置T_Bが、
上記区間T₁，T₂，T₃，T₄のいずれであるかを判
定する。この判定結果に従つて、上記T_Bなる位
置のトラツク番号に、トラツク移動数「０」「１」
「２」「３」なる値を選択的に加算する。例えば先
に検出されたトラツク位置がT₃であるとき、現
サンプリング時点の判定区間がT₁であるから、
T₃→T₄→T₁へとヘツドが移動したことになるの
で、先のトラツク番号Ｎに２を加算する。しかる
のち、信号Ｕのレベルと、前記信号Ｘ，Ｙの正の
ピーク値ａと負のピーク値ｂとに従つて、トラツ
クT₁のヘツド位置t₁を t₁＝Ｕ／（ａ−ｂ） として求め、これを前記加算処理された現トラツ
ク番号（Ｎ＋α）に加算する。これによつて求め
られた値LLがデイスクに対するヘツドの位置情
報となる。しかるのち、前記判定された区間T₁
の情報を次のサンプリング点の判定に利用する
T_Bとして登録し、先に位置検出されたトラツク
位置LLの整数部Ｎをトラツク番号として登録し
て、次の位置検出に備えられる。

このように本方式によれば、トラツク信号Ｘ，
Ｙのピーク値に依存することなく、サンプル点Ｋ
が区間T₁〜T₄のいずれに属するかを判定するこ
とができる。しかも、この判定された区間のどの
位置にヘツドが存在するかを、直線的に変化する
信号Ｕを用いて、トラツク信号の非線形性に左右
されることなく正確に位置検出することができ
る。このことは、従来のようにサンプル点がピー
クと傾斜のどちらに属するかと云う判定が全く不
要であることを示している。従つて、サーボ信号
のＳ／Ｎ、レベル変動、非直線性等の影響を受け
ることなしに、上記サンプル点Ｋが属する区間を
判定し、正確にヘツド位置の検出を行うことが可
能となる。

尚、第５図に示す判定制御フローでは、信号
Ｕ，Ｖ，Ｘ，Ｙを用いたが、−Ｕ，−Ｖ，−Ｘ，−Ｙ
なる信号を用いることも可能である。また、Ｘ〓
０なる判定に代えて、Ｙ〓０なる判定を行つても
よく、これらの両方を用いることも可能である。
更に、区間T₁〜T₄の判定に当つては、例えば第
４図で区間T₁をＵ０かつＶ＜０なる区間に選
び、ヘツドの位置t₁は t₁＝Ｕ／ａ−ｂ（Ｘ＜０の場合） ＝Ｖ／ａ−ｂ＋0.5（Ｘ０の場合） として求めることもできる。以下T₂〜T₄，t₂〜t₄
についても同様である。

かくして本方式によれば、デイスクに対するヘ
ツドの現在位置を正確に検出できるから、例えば
前のセクタのヘツド位置と現セクターのヘツド位
置との差から磁気ヘツドの移動速度を正確に求め
ることができる。これ故、例えば目標速度と現在
のヘツド移動速度とを比較してその差が０（零）
となるように速度制御すれば、磁気ヘツドを速や
かに移動させることができる。そして、現在のヘ
ツド位置と、目標トラツクまでの差が、例えば
0.5トラツク以内等のように或る一定の値以下に
なつたとき、ヘツドの制御形態を速度制御から位
置制御に切換えれば、ヘツドを最適制御によつて
短時間にオントラツクさせることが可能となる。
但しこの場合、ヘツドの移動速度は４トラツク／
セクタ未満でなければならない。故に、現在のヘ
ツド移動速度が４トラツク／セクタに近付いたと
きには、ヘツド駆動源の電流を零とする等して、
上記ヘツドを定速移動させるようにすれば好都合
である。

このように本方式を用いることにより、２相の
サーボ信号の場合には、４トラツク／セクタまで
の速度で上記ヘツドを高速移動させることが可能
であり、しかもトラツク内のどの位置にヘツドが
あつても、その位置を正確に検出することができ
る。故に、磁気ヘツドを目標速度に合せて移動さ
せて位置制御に移行する迄の時間の短縮化を図
り、またこの位置制御によつてヘツドがオントラ
ツクするに要するセツトリング時間の短縮化を図
り得る。故に、磁気デイスク装置や光学デイスク
装置等に適用して絶大なる効果を奏する。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、一般に複数相のサーボ信号パターンを用い
るもの全てに適用することができる。要するに本
発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明方式の一実施例を示すもので、第１
図は２相サーボ信号パターンの例を示す模式図、
第２図ａ〜ｄは異なるヘツド位置において読出さ
れるサーボ信号をそれぞれ示す図、第３図ａ，ｂ
はサーボ信号から得られるトラツク信号を示す
図、第４図はサーボ信号Ｘ，Ｙとその和差信号
Ｕ，Ｖとを示す図、第５図は区間判定の制御フロ
ーを示す図、第６図は判定された区間におけるヘ
ツド位置の検出制御フローを示す図である。 Ｘ，Ｙ……トラツク信号、Ｕ……和信号、Ｖ…
…差信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録媒体上の複数相からなるサーボパターン
   の記録再生ヘツドによる読出し信号から得られる
   第１の信号群と、この第１の信号群間の和信号と
   差信号を求めて得られる第２の信号群とを用い、
   上記第１あるいは第２の信号群の正・負・零の関
   係と前記第２の信号群間の大・小関係とから前記
   記録媒体に対する前記記録再生ヘツドの存在区間
   を検出し、この存在区間において直線的に変化す
   る前記第２の信号群のうちの１つ又は２つの信号
   を用いて前記記録媒体に対する前記記録再生ヘツ
   ドの現在位置を検出して該ヘツドの位置決めを行
   うことを特徴とするヘツドの位置決め方式。 ２ 記録媒体に対する記録再生ヘツドの速度制御
   は、検出されたヘツドの現在位置と、サーボセク
   タで決定されたヘツド位置との差を求めて前記ヘ
   ツドの記録媒体に対する移動速度を検出し、この
   検出された移動速度の情報を用いて行われるもの
   である特許請求の範囲第１項記載のヘツドの位置
   決め方式。