JPH02289979A - ヘッドの位置決め方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は磁気ディスク装置等の回転記録装置における記
録再生ヘッドの高安定な位置決め方式に関する。

（従来の技術） 磁気ディスク装置において、記録媒体である磁気ディス
ク上に記録再生ヘッドを位置決めする場合、通常ディス
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、
デディケーティッ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、磁気ディス
ク装置内の温度勾配によって、サーボトラックとデータ
トラックとの間で熱的なオフトラックを生じ易いと云う
不具合を有している。この不具合は、ディスク板の熱に
よる伸縮や、スピンドル，キャリッジ等の傾き等によっ
て生じる。また、このデディケーティッド・サーボ方式
では、ディスクの一面に亘ってサーボ情報が書込まれる
為、ディスク板が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、ディスク板
の交換可能な所謂カートリッジ形の場合には、ディスク
板の偏心等を考慮する為に、トラッ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、上記デディケーティッド・サーボ方式
の欠点に鑑みて、データが書込まれるディスク板のデー
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、ディスク板のデータ・セクタ間にサーボセ
クタを設け、このサーボセクタに間欠的にザーボ情報を
書込むエンベデッドサーボ方式がある。またその他には
、データトラックの深層部にザ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
しを行う方式や、ディ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、特に上記エンベデッドサーボ（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、力一ｌ・リッドタイプの磁
気ディスク装置の一部において実用化されている。

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
気ヘッ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ック
への位置決めができなくなることがある。

さて、従来より磁気ヘッドを高速移動させる方式として
、 ■　サーボパターンの複数相化し、これによって定まる
最高速度（トラック／セクタ）以下で上記磁気ヘッドを
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、 ■　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、磁気ヘッドの高速移動時にのみ
上記■の方式を採用するものや、■　サーボセクタにシ
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ッドを移動させ
るときや、目標トラックへの移動途中においてはオーブ
ン・ループで速度制御を行い、目標トラックに近付いた
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■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を大きく必要とする割にはヘッド
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トラッ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ックに磁気ヘッドが到達する
迄のセットリング時間が長くなると云う欠点があった。

また上記■の方式は、サーボ・セクタの領域が■の方式
に比して少なくて良いと云う利点を有する反面、■の方
式と同様に正確な速度制御ができず、また位置制御等の
セットリング時間が長いと云う問題を有している。更に
■の方式では、トラックアドレスを読み乍ら速度制御す
ると、ヘッドの高速移動ができず、またヘッドをオープ
ンループで移動させると適切な速度制御ができず、結局
オントラック迄のセッ１・リングに長い時間を要すると
云う不具合を有している。

（発明が解決しようとする課題） このように従来にあっては記録媒体に対する記録再生ヘ
ッドの存在位置を正確に検出し、高速度にヘッドの位置
決め制御を行う上で種々の問題があった。

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ッ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、上記ヘッドを高速
移動させ得る実用性の高い効果的なヘッドの位置決め方
式を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係るヘッドの位置決め方式は、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
からヘッ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
を用いてヘッ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ッド位置とサーボセクタで決定され
たヘッド位置との差からヘッドの移動速度を検出して速
度制御を行うものである。

（作　用） 従って本発明によれば、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、第１または第２の信
号群の正・負・零の関係からヘッドの存在区間検出を行
い、その上で略々直線的に変化する第２の信号群の中の
１つまたは２つの信号を用いてヘッドの位置検出を行う
ので、トラック内のどの位置にヘッドが存在しても、そ
のヘッド位置を正確に検出することができる。またこれ
によってヘッ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ックす
るまでのセッ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。

（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図は例えば磁気ディ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
イビッ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、■はデータセクタ、２はサーボセクタ
で、このサーボセクタ２中に書込まれた位置制御め為の
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）ヘッドを示しており、このＲ／Ｗヘッド５が
図中５ａ，　５ｂ，５ｃ，　’５ｄに位置するとき、こ
のヘッド５によっ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）をトラック信号として求
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、ヘッド５がオント
ラッ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トラック毎にトラッ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トラック毎に発
生する。但し、この第３図に示されるトラック信号は、
そのトラックピッチに比して、サンプル間隔（セクタ期
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トラックピッチ以上になると、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、上記トラッ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、磁気ヘッド５の移動速度が４トラック／セクタ未
満に制限されており、前のサンプル点で上記磁気ヘッド
５が図中Ｋ点なる位置にあり、次のサンプル点、つまり
現サンプル点にあって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
信号にあっては、Ｌ点と同一レベルの信号位置はＬ′点
にある。

故に、」二記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っており、またＬ
′点に該当する信号レベルは負のピークとなっている。

従って、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ック信号の傾斜特
性が正であるか、あるいは負であるかによって、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った場合、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
は負であるがによって、サンプル点位置を検出すること
ができる。従って、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、磁気ヘッド５が４つのトラッ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、トラック信号が第３図（ａ）　（ｂ）
に示すように台形状を為し、目つ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、一般的にディスクのザーボセクタから得られ
るサーボ信号から作成される１・ラック信号の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、トラッ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１
・ラッ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
ック信号の振幅レベルからヘッド位置を判断すると、オ
ントラック位置以外では、その位置検出精度が非常に不
正確になる。このことは、トラック信号である（Ａ−Ｂ
）または（Ｃ−Ｄ）から直接磁気ヘッドの位置を検出し
、これを決定すると、その誤差が大きくなり、正確なヘ
ッ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っては、サーボ信号
を読出して得られる（Ａ−Ｂ）＝Ｘ，（Ｃ−Ｄ）−Ｙな
るトラック信号からなる第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）
　一ｖなる第２の信号群とを用い、これらのＸ，Ｙ，Ｕ
，Ｖなる４つの信号の正・負・零の関係を以って、４ト
ラック内でのヘッド位置を高精度・高安定に決定するよ
うにしている。

第４図はディ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
ラック信号 Ｘ−Ａ−Ｂ Ｙ＝Ｃ−Ｄ と、これらの第１の信号群間の和と差をとって求められ
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
ラック信号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、信号ＸＹに対す
る和差演算の作用により１・ラック信号Ｘ，Ｙの非直線
性が相殺されて、ほぼ直線状となる。

本発明方式にあっては、このような直線状を為す信号Ｕ
，Ｖの上記直線部分を利用してヘッド位置の決定を正確
に行うようにしている。

今、このようにして信号Ｘ，Ｙ，Ｕ，Ｖが検出されると
きの４トラックの周期を図中Ｔ　Ｉ，Ｔ　２，Ｔ３，Ｔ
４と区分し、各クロスポイントをｔｌ．，ｔ２ｔ　３．
　ｔ　４，として定める。但し、区間Ｔ　Ｉ，Ｔ　２，
Ｔ　３，Ｔ４は対応するクロスポイントｔｌ，ｔ２，ｔ
３，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ＴＩ．Ｔ２，
Ｔ３，Ｔ４のいずれに含まれるがは、信号Ｕ，■または
信号Ｘ，Ｙの正・負・零の関係を判定することによって
決定することができる。

即ち、信号Ｕ，Ｖの大小関係または信号Ｙの極性に着目
すれば、サンプル点Ｋが区間Ｔｌ，Ｔ２，或イハ区間Ｔ
３，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。

つまり信号Ｘ，Ｙが正負零のいずれの値をとるかをそれ
ぞれ判定すれば、その組み合わせからサンプル点Ｋの存
在区間を検出することができる。

尚、信号Ｕ，Ｖの正負零の関係に着目すれば、サンプル
点Ｋが区間Ｔ　Ｉ．Ｔ　２に跨がる区間，区間Ｔ２，Ｔ
３に跨がる区間，区間Ｔ３，Ｔ４に跨がる区間，区間Ｔ
　４．Ｔ　１に跨がる区間であるかがそれぞれ検出され
る。

その後、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
よりヘッド位置を正確に検出することが可能となる。

即ち、フォ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
れるトラック信号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〉■なる判定を行い、次にＵ＝Ｖな
る判定を行う。

これによって、 Ｕ＞Ｖ，Ｕ−Ｖ，Ｕ＜Ｖ なる３つの状態が判定検出される。尚、信号Ｕ，■に代
えて ｙ＞ｏ，ｙ−ｏ，ｙ＜ｏ なる３つの状態を判定するようにしても良い。しかる後
、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Ｔ　
ｌ．Ｔ　２，Ｔ　３．Ｔ　４のいずれに存在するかの正
確な位置検出が行われる。その後、この判定された区間
において、ヘッ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がヘッ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
れたヘッドのトラック位置ＴＢが、上記区間Ｔ　ｌ，Ｔ
　２，Ｔ　３，Ｔ　４のいずれであるかを判定する。こ
の判定結果に従って、上記ＴＢなる位置のトラック番号
に、トラック移動数ｒＯＪ　　ｒｌＪｒ２Ｊ　　ｒ３Ｊ
なる値を選択的に加算する。例えば先に検出されたトラ
ック位置が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→Ｔｌへとヘッドが
移動したことになるので、先のトラック番号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とに従って、トラ
ックＴ１上のヘッド位置ｔ１を ｔｌ＝Ｕ／（ａ−ｂ） として求め、これを前記加算処理された現トラック番号
（Ｎ十α）に加算する。これによって求められた値ＬＬ
がディスクに対するヘッドの位置情報となる。しかる後
、前記判定された区間ＴＩの情報を次のサンプリング点
の判定に利用するＴＢとして登録し、先に位置検出され
たトラック位置ＬＬの整数部Ｎをトラック番号として登
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、トラック信号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〜Ｔ
４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ッドが存在するか
を、直線的に変化する信号Ｕを用いて、トラック信号の
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。従って、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、正確にヘッド位置
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なる判定を行ってもよく、これらの両方を用い
ることも可能である。

更に区間Ｔ１〜Ｔ４の判定に当っては、例えば第４図で
区間Ｔ１をＵ≦０でかつＶく０なる区間を選び、ヘッド
の位置ｔ１を Ｕ ■ ａ−ｂ＋０．５　　（Ｘ≧０の場合） として求めることもできる。その他の区間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、ディスクに対するヘッドの現
在位置を正確に検出できるから、例えば前のセクタのヘ
ッド位置と現セクタのヘッド位置との差から磁気ヘッド
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ッ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、磁気ヘッドを
速やかに移動させることができる。そして現在のヘッド
位置と目標トラックまでの差が、例えば０．５トラック
以内等のように或る一定の値以下になったとき、ヘッド
の制御形態を速度制御から位置制御に切換えれば、ヘッ
ドを最適制御によって短時間にオントラックさせること
が可能となる。

但し、この場合にはヘッドの移動速度は１トラック／セ
クタ未満でなければならない。故に、現在のヘッド移動
速度が４　１−ラック／セクタに近｛＝１いたときには
、ヘッド駆動源の電流を零とする等して、上記ヘッドを
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トラック／セクタまでの速度で上記ヘ
ッドを高速移動させることが可能であり、しかもトラッ
ク内のどの位置にヘッドがあっても、その位置を正確に
検出することができる。故に、磁気ヘッドを目標速度に
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ってヘッドがオントラッ
クするに要するセットリング時間の短縮化を図り得る。

故に、磁気ディスク装置や光学ディ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。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、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、第１ま
たは第２の信号群の正・負・零の関係からヘッドの存在
区間検出を行った後、略々直線的に変化する第２の信号
群の中の１つまたは２つの信号を用いてヘッドの位置検
出を行うので、トラック内のどの位置にヘッドが存在し
ても、そのヘッド位置を正確に検出し、その検出位置情
報に従ってヘッ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ック
するまでのセットリング時間をそれぞれ最小化すること
ができる等の実用−１−多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係るヘッドの位置決め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）は異なるヘッド位置にお
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ック信号を
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ッド位置の検出制
御フローを示す図である。 Ｘ，Ｙ・・・トラック信号、Ｕ・・・和信号、■・・・
差信号。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録媒体上の複数相からなるサーボパターンの記
   録再生ヘッ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・零の関係から前記記録媒体に対する前
   記記録再生ヘッドの存在区間を検出し、この存在区間に
   おいて略々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
   記録再生ヘッドの現在位置を検出して該ヘッドの位置決
   めを行うことを特徴とするヘッドの位置決め方式。
2. （２）記録媒体に対する記録再生ヘッドの速度制御は、
   検出されたヘッドの現在位置と、サーボセクタで決定さ
   れたヘッド位置との差を求めて前記ヘッドの記録媒体に
   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
   載のヘッドの位置決め方式。