JPH04274064A - グレイコードを用いたディスクドライブサーボシステム - Google Patents

グレイコードを用いたディスクドライブサーボシステム

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Publication number
JPH04274064A
JPH04274064A JP3323747A JP32374791A JPH04274064A JP H04274064 A JPH04274064 A JP H04274064A JP 3323747 A JP3323747 A JP 3323747A JP 32374791 A JP32374791 A JP 32374791A JP H04274064 A JPH04274064 A JP H04274064A
Authority
JP
Japan
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track
head
gray code
servo system
data
Prior art date
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Pending
Application number
JP3323747A
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English (en)
Inventor
Tab C Nielsen
タブ　シー．　ニールセン
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AREAL TECHNOL Inc
Original Assignee
AREAL TECHNOL Inc
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
    • 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

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】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ディスクドライブに
おけるヘッドアクチュエータを制御するためのサーボシ
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】データを記録するディスクドライブは、
アクセスすなわちシーク（探索）モードの間、例えばボ
イスコイルモータのようなヘッドアクチュエータの手段
により選択されたデータトラックに移動される一つ若し
くは複数の磁気ヘッドすなわち変換器を有している。こ
のシークモードの間、ヘッドアクチュエータは、一例と
して、マイクロプロセッサに記憶されている速度見通し
（速度プロファイル）に従う。この速度見通しは、マイ
クロプロセッサによって与えられる所望のトラック位置
をアクセスしている間、ヘッドの実際の位置と比較する
ために利用される。
【０００３】ディスクドライブ技術の進歩に伴い、ディ
スクドライブはよりコンパクトに作られ、同心円のトラ
ック間の空間は減少されて高トラック密度およびデータ
記録容量の増大を許容している。サーボシステムは、ヘ
ッドが選択されたデータトラックを最小時間でアクセス
し、かつヘッドが選択されたトラックの中心に極めて近
いところをたどってデータが正確に記録されるとともに
読み出されることを保証するために利用される。ディス
クドライブの実際の読み出し／書き込み（Ｒ／Ｗ）動作
に先だって、あるパターンのサーボ情報信号が磁気ディ
スクの表面上に予め記録すなわち埋め込まれる。典型的
には、サーボ信号は、同心円のトラックの長さ方向に沿
ってデータトラック間に挟まれた一定間隔を有する複数
のセクタに記録される。ディスクドライブで使われるサ
ーボシステムのよく知られた実施においては、サーボ場
は、放射状かつ交互のトラック毎に反対極性に配列され
たチェッカー盤のようなパターン変化で形成されている
。サーボ場は、データトラックに整列された直角位相パ
ターンを構成している。サーボ場のとじ込まれトラック
は、隣合うサーボトラックの間の境界がサーボトラック
の間のデータトラックの中心線上に配置されている。 読み出し／書き込み（Ｒ／Ｗ）ヘッドでサーボ情報を検
出することにより、最も近くのトラック中心に関係した
読み出し／書き込み（Ｒ／Ｗ）ヘッドの位置の指示が得
られ、オントラックまたはオフトラック状態が検出され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ディスクの表面上の各
データトラックは個々のアドレスマークを備えていて、
シークモード中にトラックを認識する。アドレスマーク
は各トラックのために異なる組合せを有する３またはそ
れ以上のバイトで構成できる。高トラック密度ドライブ
においてシークモード中に遭遇する問題は、ヘッドがト
ラックを横切って放射状に動くとき、アドレスマークの
複数のビットの素早い変化がもたらすノイズおよび干渉
の発生である。その結果、読み出された情報は誤ったも
のとなる。アドレス情報およびサーボ情報を処理する回
路は、一般的に、比較的複雑であって設計、組立および
保守のために高価になる。
【０００５】従来のサーボシステムは、トラックの適切
なアクセスおよびトラック追従を可能とするために、デ
ータトラックの数に関して、一般的に位置見通し（位置
プロファイル）から±３０％の選択されたトラックから
の変位に制限されている。それゆえ、もしヘッドすなわ
ち変換器がそのような制限を越えた位置に外れると、有
益な読み出しまたは書き込み機能が履行されない。
【０００６】この発明の目的は、従来のサーボシステム
より複雑でなくかつ安価であるディスクドライブのヘッ
ドアクチュエータのための簡単なサーボ位置システムを
提供することにある。他の目的は、処理されたデータ中
のエラーが効果的に減少されるディスクドライブのヘッ
ドアクチュエータのための高性能なサーボシステムを提
供することにある。さらに、他の目的は、トラック追従
の間に、非動作状態になることなくヘッドの比較的大き
な変位を許容するディスクドライブのサーボシステムを
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記のように構成した請
求項１に係る発明の構成上の特徴は、ディスクドライブ
において、磁気ディスク上のデータトラックに関係して
アクチュエータにより駆動される磁気ヘッドの位置を制
御するためのサーボシステムを、前記磁気ディスクと変
換関係にあって同磁気ディスク上に記録された信号を検
出するための前記磁気ヘッドを含む第１フィードバック
ループと、前記磁気ヘッドに接続されて前記磁気ディス
クのデータトラックに沿って記録されたグレイコード位
置信号を入力する第１位置回路と、前記第１位置回路に
接続されて選択されたトラックデータを与えるマイクロ
プロセッサと、前記マイクロプロセッサに接続されて同
プセッサからヘッド位置情報が供給されるディジタルア
ナログ変換器と、前記磁気ヘッドに接続されて前記磁気
ディスクのデータトラックに挟まれたサーボトラックに
沿って記録された直角位相サーボ信号を入力する第２位
置回路を含む第２フィードバックループと、前記ディジ
タルアナログ変換器と前記第２位置回路とに接続されて
前記第１および第２フィードバックループにて計算され
たヘッド位置誤差信号を合算する合算器と、前記合算器
に接続されてヘッド位置誤差を補償する補償手段とで構
成したことにある。
【０００８】また、上記のように構成した請求項２に係
る発明の構成上の特徴は、前記請求項１に係る発明の構
成に加えて、前記補償手段に接続されて前記磁気ヘッド
にドライブ電流を供給する相互コンダクタンス増幅器を
設けたことにある。
【０００９】また、上記のように構成した請求項３に係
る発明の構成上の特徴は、前記請求項２に係る発明の構
成に加えて、前記マイクロプロセッサに接続されて前記
相互コンダクタンス増幅器にドライブ電流を与えるフィ
ードフォワード電流回路を設けたことにある。
【００１０】また、上記のように構成した請求項４に係
る発明の構成上の特徴は、前記請求項１に係る発明の構
成において、前記直角位相サーボ信号は、互い違いにな
っている一連のＡ、Ｂ、ＣおよびＤの記録信号からなり
、ＡおよびＢ信号は前記データトラックの中心に沿って
整列されているとともに、ＣおよびＤ信号は同データト
ラックの境界に沿って整列されていることにある。
【００１１】また、上記のように構成した請求項５に係
る発明の構成上の特徴は、前記請求項１に係る発明の構
成において、前記第一位置回路はトラック追従モードの
間には非作動であることにある。
【００１２】また、上記のように構成した請求項６に係
る発明の構成上の特徴は、前記請求項１に係る発明の構
成において、前記グレイコード位置信号は１１ビットの
２進表現として記録され、各２進表現は各データトラッ
ク毎に異なっていることにある。
【００１３】さらに、上記のように構成した請求項７に
係る発明の構成上の特徴は、前記請求項１に係る発明の
構成において、前記合算器は位置誤差電圧を表す線形出
力信号を与えることにある。
【００１４】
【発明の作用・効果】この発明によれば、ディスクドラ
イブシステムのヘッドアクチュエータを制御するための
サーボシステムは、シークモード中に処理されるグレイ
コード信号を利用した第１フィードバックループを備え
ていて、磁気ヘッドを選択されたトラックに移動する。 グレイコードは、トラックが変わる毎に連続的に以前の
表現とはある位置だけにおいて異なる２進信号のコード
化表現を与える。コード化表現は、トラック番号と同ト
ラックが奇数番目か偶数番目かを認識する役割を果たす
。このようにして、グレイコードは選択された目標トラ
ックに関係したヘッドの実際の位置の指示を与える。
【００１５】第２フィードバックループは、シークモー
ドとトラック追従モードの間に、ヘッドを選択されたデ
ータトラックの中心に向かって移動させるために、よく
知られた方法で処理される直角位相サーボ信号を与える
。グレイコード信号と直角位相信号の組合せによって、
サーボシステムは、ディスクドライブの操作性と信頼性
を損なうことなく位置見通し（位置プロファイル）から
±５００％を越える変位を許容する。
【００１６】
【実施例】図１に示すように、ディスクドライブのため
のサーボシステムはヘッドアクチュエータ１８を有し、
同アクチュエータ１８は、データ信号の記録および読み
出しのために、磁気ヘッドおよび変換器を磁気ディスク
の表面上の選択されたトラックに移動させる。この発明
によれば、変換ヘッドは、浮いている状態で、グレイコ
ード信号を検出すると同時に直角位相サーボ信号（ｑｕ
ａｄｒａｔｕｒｅ　ｓｅｒｖｏ　ｓｉｇｎａｌｓ）を検
出する。シークすなわちトラックアクセスモード中、マ
イクロプロセッサ２６によって誘導されて、ヘッドアク
チュエータ１８がヘッドを目標データトラックに向かっ
て移動させるとき、ヘッドは、トラックおよびセクタ情
報であってグレイコード２進コード化表現を検出する。 読み出されたグレイコード表現は、与えられたときには
いつでも、ヘッドが上空を移動中であるデータトラック
を示しており、この表現は、ヘッドがあるトラックから
次のトラックに移動するとき、１ビットだけ変化する。
【００１７】ヘッドが各トラックを横切って移動される
とき、各トラックにて検出される検出グレイコード２進
信号は位置回路２２に供給され、同回路２２は実際のト
ラックアドレスとマイクロプロセッサ２６によって選択
された目標トラックのアドレスとを比較する。グレイコ
ード位置回路２２は、ヘッドが移動されて目標トラック
に到達するのに必要な方向を極性によって表したステッ
プ状の電圧誤差信号（図３（Ａ））を供給する。電圧誤
差信号は横切られた各半トラック毎にステップ状に変化
し、そして時間軸上でコード化されたグレイコード表現
の双ビット（正負ビット部分を有する２ビット）に関連
した検出磁束反転の極性を含んでいる。
【００１８】誤差信号はマイクロプロセッサ２６に供給
され、マイクロプロセッサ２６は同誤差信号をプロセッ
サ２６内に記憶されている位置見通し（位置プロファィ
ル）と比較する。結果として生じるヘッド位置情報を含
む差信号はディジタル／アナログ変換器１０（以下ＤＡ
Ｃ１０という）に供給される。ＤＡＣ１０は、合算器１
２、補償器１２、相互コンダクタンス増幅器１６、ヘッ
ドアクチュエータ１８、グレイコード位置回路２２およ
びマイクロプロセッサ２６を含む第１フィードバックル
ープ内に接続されていて、前記ヘッド位置情報を含むデ
ィジタル信号を記憶するとともにディジタルアナログ変
換して出力する。
【００１９】動作において、マイクロプロセッサ２６は
アクセスされるべき選択されたトラックを表す２進信号
をＤＡＣ１０に供給する。２進信号は、グレイコードに
よる位置回路２２を含む第１フィードバックループを通
して得られ、ＤＡＣ１０にて希望されるトラック位置と
ヘッドの実際の位置との間の電圧差を表すアナログ出力
信号に変換される。ディジタルアナログ変換出力信号は
、第２フィードバックループ内に置かれた直角位相位置
回路２０からの出力をも受ける合算器１２に供給される
。合算器１２はＤＡＣ１０からの出力に直角位相位置回
路２０からの出力を加算して、補償器１４に渡される位
置誤差電圧信号を発生する。補償器１４は進み−遅れ（
ｌｅａｄ−ｌａｇ）回路を含み、相互コンダクタンス増
幅器１６に向けられる位置誤差信号を積分する。マイク
ロプロセッサ２６から信号を受けるフィードフォワード
電流回路２４はドライブ電流（図３（Ｅ）参照）を出力
し、その電流は補償器１４からの電流の入力と同時に増
幅器１６に与えられる。位置誤差信号電圧は、増幅器１
６によって前記誤差電圧に比例したドライブ電流に変換
される。 増幅器１６からのドライブ電流は、ヘッドアクチュエー
タ１８を選択されたデータトラックに駆動する役割を果
たす。
【００２０】ディスクドライブのシーク動作中、ヘッド
はマイクロプロセッサ２６内に記憶されている速度見通
し（プロファイル）に従って、トラックシークが開始し
た初期トラックから選択された目標トラックまでの中間
地点にあるトラックに到達するまで増速され、その地点
で目標トラックに近づきながら減速する。図４に示すよ
うに、各トラックセクタのグレイコード部分はデータト
ラックに沿った双ビット磁速変化を含む。この実施例に
おいては、約１０４３のトラックが２．５インチディス
ク上にて用いられ、各データトラックは６０セクタを有
するとともに、各データトラックの各セクタは同じグレ
イコード２進表現を有している。１１ビットの異なる順
列組合せは、各トラックにとって、データトラックを認
識するために用いられる。各隣合うトラックは、各トラ
ックに割り当てられている一連のグレイコード２進表現
の中で１ビットだけの変化を有する。各グレイコード２
進表現の最終ビットは、トラックが奇数番目か偶数番目
かを示している。
【００２１】ヘッドが目標トラックに向かって移動され
るとき、もし公知の手段により２値「１」が検出されれ
ば、そしてこれはヘッドが２つのトラックの中間にある
とき生じるものであるが、その地点ではトラック位置は
不明である。ヘッドが目標トラックの方向に移動し続け
るとき、位置信号はマイクロプロセッサ２６に送られる
。ＤＡＣ１０は位置信号を受け、そして計算がなされて
ヘッドが希望されたトラックに近づくときを判定する。 ヘッドが目標トラックに到達したとき、ヘッドはそのト
ラックに置かれ、トラック追従モードが履行されている
間、グレイコードフィードバックループは非動作になる
。
【００２２】グレイコードを用いたフィードバックルー
プが機能すると同時に、シークおよびトラック追従モー
ドの間、第２フィードバックループは直角位相サーボ信
号を処理する。図２に示されるように、直角位相サーボ
信号は、記録ディスクの表面上に予め記録されるととも
に埋め込まれたＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの記録信号を構成する。 図示されているように、ＡおよびＢ信号はトラックの中
心に沿って整列され、一方、ＣおよびＤ信号はトラック
の境界に沿って整列されている。ＡおよびＢ信号はトラ
ック追従のために用いられて、ヘッド変換器をデータト
ラックの中心上に保つ。もしヘッドによって検出される
信号がＡ記録信号のみまたはＢ記録信号のみを表せば、
直角位相位置回路２０の出力は中心ずれ誤差信号となる
。そのとき、ＣおよびＤ信号が検出され、発生される誤
差信号の極性が利用されてヘッドを選択されたトラック
の中心に向かって適切な方向に動かす。
【００２３】ヘッドアクチュエータ１８はシークモード
の間だけＣおよびＤ直角位相信号の極性を検出し、ヘッ
ドがオフトラック位置にあるとき、位置誤差信号の形式
で指示が提供される。オフトラック状態では、図３（Ｂ
）に示されるような直角位相パターンが発生される。し
かしながら、もしヘッド変換器がオントラック状態であ
ってＡおよび隣のＢ記録位置の間に位置していれば、図
３（Ｃ）のような直角位相信号パターンが直角位相位置
回路２０の出力にて見られ、ゼロ誤差電圧出力が得られ
る。
【００２４】トラック追従モードの間に読み出し／書き
込み（Ｒ／Ｗ）ヘッドによって得られる直角位相信号を
処理するために、直角位相位置回路２０は検知ヘッドか
ら直角位相信号を受けて、位置誤差信号出力を合算器１
２に与える。直角位相位置回路２０に加えて、直角位相
誤差信号フィードバックループは、グレイコード誤差信
号フィードバックループにも使われる合算器１２、補償
器１４、増幅器１６およびヘッドアクチュエータ１８を
含んでいる。この直角位相信号閉フィードバックループ
内の各構成要素は、グレイコード位置回路２２が動作す
るシークモードにおいて動作するときと実質的に同じよ
うに動作する。
【００２５】図３（Ｂ）および（Ｃ）に示されているよ
うに、直角位相位置信号は直角位相位置回路２０の出力
に発生される。図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すようなグ
レイコードおよび直角位相位置誤差信号はそれぞれ合算
器１２にて混合されて、線形電圧信号（図３（Ｄ））を
提供する。 この電圧は、増幅器１６に供給するための積分された出
力信号を発生する補償器１４に供給される。フィードフ
ォワード電流回路２４からの電流（図３（Ｅ））は、補
償器１４からの誤差電圧に応答して増幅器１６によって
発生される電流に加えられる。フィードフォワード電流
回路２４は一定の加速電圧信号を増幅器１６に与える。 ２重積分機能が増幅器１６によって遂げられて、加速電
圧の公称値を位置信号（図３（Ｆ））に変換する。シー
クモードの間にも、直角位相位置回路ループのゲインは
ゲイン制御回路（図示しない）によって増加されて、記
録された直角位相のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ信号の適切な検出を
許容する。
【００２６】以上の説明のように、グレイコード情報に
直角位相サーボ情報を混合することにより、簡単な回路
で線形位置信号が得られ、そしてそこでは同一の構成要
素が２つのフィードバックループの中で効果的に利用さ
れる。シークモードの間に、簡単な一定加速が採用され
るとき、以前に得られたより大きな位置誤差が許容され
てシーク機能が好結果で完了する。それゆえ、高トラッ
ク密度が実現されるとともに平均的なアクセス時間が改
善され、さらにドライブの機械要素内の有害な変化もよ
りより良く許容される。
【００２７】なお、上記実施例においては、マイクロプ
ロセッサ２６は、ソフトウェアプログラムの実行により
、上述したようなトラックシークおよびトラック位置の
ための計算および命令を履行する。また、上記実施例の
各回路は上述したもののみに限定されるものではなく、
クレームによって定義された発明の概念の中で種々変形
してもよいことは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】　　本発明の一実施例に係るサーボシステムを
示すブロックダイヤグラムである。
【図２】　　（Ａ）は２つのデータトラックの部分と同
トラックに記録されている信号の配置を示す図、（Ｂ）
はデータトラック間に挿入されたサーボトラックに沿っ
て与えられる直角位相サーボ信号の部分を示す図である
。
【図３】　　（Ａ）〜（Ｆ）は前記実施例の説明に利用
される波形図である。
【図４】　　グレイコード変化とデータトラックに記録
されている双ビットを含む４データトラックの部分を示
す図である。
【符号の説明】
１０…ディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）、１２…
合算器、１４…補償器、１６…相互コンダクタンス増幅
器、１８…ヘッドアクチュエータ、２０，２２…位置回
路、２４…フィードフォワード回路、２６…マイクロプ
ロセッサ。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　　　ディスクドライブにおいて、磁気
    ディスク上のデータトラックに関係してアクチュエータ
    により駆動される磁気ヘッドの位置を制御するためのサ
    ーボシステムを、前記磁気ディスクと変換関係にあって
    同磁気ディスク上に記録された信号を検出するための前
    記磁気ヘッドを含む第１フィードバックループと、前記
    磁気ヘッドに接続されて前記磁気ディスクのデータトラ
    ックに沿って記録されたグレイコード位置信号を入力す
    る第１位置回路と、前記第１位置回路に接続されて選択
    されたトラックデータを与えるマイクロプロセッサと、
    前記マイクロプロセッサに接続されて同プロセッサから
    ヘッド位置情報が供給されるディジタルアナログ変換器
    と、前記磁気ヘッドに接続されて前記磁気ディスクのデ
    ータトラックに挟まれたサーボトラックに沿って記録さ
    れた直角位相サーボ信号を入力する第２位置回路を含む
    第２フィードバックループと、前記ディジタルアナログ
    変換器と前記第２位置回路とに接続されて前記第１およ
    び第２フィードバックループにて計算されたヘッド位置
    誤差信号を合算する合算器と、前記合算器に接続されて
    ヘッド位置誤差を補償する補償手段とで構成したことを
    特徴とするグレイコードを用いたディスクドライブサー
    ボシステム。
  2. 【請求項２】　　　　前記請求項１に記載のサーボシス
    テムにおいて、前記補償手段に接続されて前記磁気ヘッ
    ドにドライブ電流を供給する相互コンダクタンス増幅器
    を設けたグレイコードを用いたディスクドライブサーボ
    システム。
  3. 【請求項３】　　　　前記請求項２に記載のサーボシス
    テムにおいて、前記マイクロプロセッサに接続されて前
    記相互コンダクタンス増幅器にドライブ電流を与えるフ
    ィードフォワード電流回路を設けたグレイコードを用い
    たディスクドライブサーボシステム。
  4. 【請求項４】　　　　前記請求項１に記載のサーボシス
    テムにおいて、前記直角位相サーボ信号は、互い違いに
    なっている一連のＡ、Ｂ、ＣおよびＤの記録信号からな
    り、ＡおよびＢ信号は前記データトラックの中心に沿っ
    て整列されているとともに、ＣおよびＤ信号は同データ
    トラックの境界に沿って整列されているグレイコードを
    用いたディスクドライブサーボシステム。
  5. 【請求項５】　　　　前記請求項１に記載のサーボシス
    テムにおいて、前記第一位置回路はトラック追従モード
    の間には非作動であるグレイコードを用いたディスクド
    ライブサーボシステム。
  6. 【請求項６】　　　　前記請求項１に記載のサーボシス
    テムにおいて、前記グレイコード位置信号は１１ビット
    の２進表現として記録され、各２進表現は各データトラ
    ック毎に異なっているグレイコードを用いたディスクド
    ライブサーボシステム。
  7. 【請求項７】　　　　前記請求項１に記載のサーボシス
    テムにおいて、前記合算器は位置誤差電圧を表す線形出
    力信号を与えるグレイコードを用いたディスクドライブ
    サーボシステム。
JP3323747A 1990-11-13 1991-11-12 グレイコードを用いたディスクドライブサーボシステム Pending JPH04274064A (ja)

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US07/611,500 1990-11-13
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EP (1) EP0485704A3 (ja)
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