JPH05109219A - トラツキングサ−ボ回路を有するデイスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固定磁気ディスク装置のトラッキング制御の
安定化を図る。 【構成】 トラックに予め書き込まれている第１及び第
２のサーボバーストＡ、Ｂを第１及び第２のサンプルホ
ールド回路３１、３２で抽出し、保持する。第１及び第
２のサンプルホールド回路３１、３２の出力Ｖ1 とＶ2
の差Ｖ1 −Ｖ2 を示す信号即ち位置信号を得る。この位
置信号をロ−パスフィルタ５０を介して微分回路５１に
入力させる。位置信号に微分出力を加算してトラッキン
グ制御信号とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固定磁気ディスク装置
即ちハードディスク装置（ＨＤＤ）等のトラッキングサ
ーボ回路を有するディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固定磁気ディスク装置は、記録媒体ディ
スクのトラックを信号変換ヘッドで走査することによっ
てデータを記録／再生するように構成されている。ヘッ
ドをトラックの中心に一致させるためのトラッキング制
御は、例えば特開平１−１４３０８５号公報に開示され
ているように、トラックの中心に対して一方の側に片寄
って予め記録された第１のトラッキング用サーボバース
トと、トラックの中心に対して他方の側に片寄って予め
記録された第２のトラッキング用サーボバーストとをヘ
ッドで読み取り、第１のトラッキング用サーボバースト
の前記ヘッドによる読み取り出力を第１のサンプルホー
ルド回路で抽出して保持し、第２のトラッキング用サー
ボバーストの読み取り出力を第２のサンプルホールド回
路で抽出して保持し、第１及び第２のサンプルホールド
回路の出力を差動増幅器に入力させて差の信号を求め、
これをトラッキング制御信号即ち位置信号として使用す
るように構成されている。位置信号はサンプリング毎に
更新されるために必然的に階段状に変化する。このため
実際のトラック上のヘッドの位置と位置信号が示すヘッ
ド位置との間に若干の差（遅れ）が生じる。この差を解
消するために特開平１−１４３０８５号公報に開示され
ている方式では、ヘッドの移動速度を検出するための速
度センサの出力と位置信号を合成してヘッド移動用のボ
イスコイルに供給している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、トラッキング
モ−ド時におけるヘッドのディスク半径方向の移動は微
小であり、速度センサの出力信号のレベルは極めて低
い。速度信号の増幅器の増幅度を上げて出力信号のレベ
ルを上げることも考えられるが、ノイズも同時に増幅さ
れるためにトラッキング制御が不安定になる。なお、速
度センサを構成する速度検出コイルや磁石を大きくすれ
ば速度センサから大きな出力信号が得られるが、小型化
を阻害する。

【０００４】そこで、本発明の目的は、速度センサの出
力を使用しないで良好にトラッキングサ−ボを行うこと
ができる信号変換ディスク装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、トラックの中心から一方の側に片寄って配
置された第１のトラッキングサーボ用信号と前記トラッ
クの中心から他方の側に片寄って配置され且つ前記トラ
ックの走査方向において前記第１のトラッキングサーボ
用信号と異なる位置に配置された第２のトラッキングサ
ーボ用信号とが所定間隔を有して繰返して記録されたデ
ィスク状記録媒体と、前記記録媒体の前記トラックから
前記第１及び第２のトラッキングサーボ用信号を読み取
るための信号変換ヘッドと、前記記録媒体と前記ヘッド
との間に相対的走査運動を生じさせるための走査手段
と、前記トラックを横切る方向に前記ヘッドを移動する
ためのヘッド移動手段と、前記ヘッドから得られた再生
信号の中に含まれている前記第１のトラッキングサーボ
用信号成分を抽出してホールドする第１のサンプルホー
ルド回路と、前記ヘッドから得られた再生信号の中に含
まれている前記第２のトラッキングサーボ用信号成分を
抽出してホールドする第２のサンプルホールド回路と、
前記第１のサンプルホールド回路の出力と前記第２のサ
ンプルホールド回路の出力との差の信号を形成して前記
ヘッドの前記トラック上における位置のずれを示す位置
信号として出力する差信号形成回路と、前記差信号形成
回路に接続された微分回路と、前記差信号形成回路から
得られた前記位置信号と前記微分回路から得られた微分
信号とを加算し、この出力を前記ヘッド移動手段に供給
する加算回路とを備えたディスク装置に係わるものであ
る。なお、差信号形成回路と微分回路との間にロ−パス
フィルタを設けることが望ましい。

【０００６】

【作用】本発明の微分回路は差信号が階段状に変化した
時にこの始まりの期間における変化を強調するための信
号を形成する。この微分信号を差信号に加算した信号
は、差信号の位相を進めた信号と同様な働きを有する。
微分信号は速度センサの出力と同様な働きを有する。ロ
−パスフィルタは高調波成分を除去して制御の安定化に
寄与する。

【０００７】

【実施例】次に、図１〜図７を参照して本発明の実施例
に係わる固定磁気ディスク装置を説明する。図１は固定
磁気ディスク装置の主要部を示す。記録媒体磁気ディス
ク１は、複数の同心円状トラック（シリンダ）を有し、
モータ３で定速回転される。図面には１枚のディスク１
が示されているが、通常は複数枚のディスクが同一の駆
動軸（図示せず）に結合される。ディスク１の記録面に
対向している信号変換（リード／ライト）用磁気ヘッド
４は、アーム５の先端に取り付けられている。シーク時
及びトラッキング制御時にアーム５はヘッド移動手段と
してのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）６によって回動さ
れ、ヘッド４はディスク１のトラック２に交差する方向
（ディスク半径方向）に変位する。ヘッド４のトラッキ
ング制御及びトラック切換（シーク）を行うために、ボ
イスコイルモータ６は駆動回路７を介してヘッド制御回
路８に接続されている。

【０００８】ヘッド４にはリード増幅器９とライト回路
１０とが接続されている。リード増幅器９は、リードデ
ータ形成回路１１と位置信号形成回路１２に接続されて
いる。位置信号形成回路１２はヘッド４の再生出力に基
づいてヘッド４のトラック２上のディスク半径方向位置
を示す信号を形成する。この詳細は追って説明する。

【０００９】マイコン（マイクロコンピュータ又はマイ
クロプロセッサ）１３は位置信号形成回路１２を制御す
るための信号をライン１４に送出する。また、マイクロ
コンピュータ１３はライン１５によって与えられるトラ
ック指令信号で指定された目的トラックにヘッド４を位
置決めするための制御を司るために、８ビットのシーク
データライン１５とＤ／Ａ変換器１６とライン１７とを
介して制御回路８に接続され、且つシーク方向信号ライ
ン１８及びモード指示信号ライン１９によっても制御回
路８に接続されている。ライン１５のシークデータはボ
イスコイルモータ６によってヘッド４を目的トラックに
移動させるために必要なヘッド移動量に対応した８ビッ
トデータであり、シーク速度情報を含むものである。な
お、Ｄ／Ａ変換器１６はシークデータをヘッド４の移動
速度に対応したアナログ信号に変換して制御回路８に送
るものである。なお、シークが完了した後の位置決めモ
ード時には、Ｄ／Ａ変換器１６から位置基準信号（例え
ば零ボルト）が発生する。

【００１０】ライン１８のシーク方向信号はヘッド４を
ディスク１の内側に移動させるか外側に移動させるかを
区別するためのものである。

【００１１】ライン１９のモード指示信号はシークモー
ドか位置決め（トラッキング）モードかを区別する信号
である。

【００１２】速度センサ２０はボイスコイルモータ６に
連結されており、ヘッド４の移動速度及び移動方向に対
応する電圧即ち速度信号を発生する。この速度信号はラ
イン２１を介して制御回路８に与えられる。

【００１３】ディスク１に同心円状に形成された多数の
トラック（シリンダ）２には夫々所定のトラックフォー
マットでデータが記録されている。トラックフォーマッ
トは多数（この例では４３個）のセクタＳ1 、Ｓ2 …を
有し、各セクタはサーボエリアＳＶとデータエリアから
成る。各セクタＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 …の長さは同一である
ので、サーボエリアＳＶは周期的に配置されている。各
サーボエリアＳＶには図２に示すように各トラック２
ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの破線で示す中心に対して一方の
方向に片寄って配置された第１のサーボバースト即ち第
１のトラッキングサーボ用信号Ａとトラック中心に対し
て他方の側に片寄って配置された第２のサーボバースト
即ち第２のトラッキングサーボ用信号Ｂとが予め記録さ
れている。第１のサーボバーストＡと第２のサーボバー
ストＢとはトラック２ａ〜２ｄの長手方向にずれて配置
されている。各サーボバーストＡ、Ｂは２つのトラック
で共用するために一方のトラックの中心から他方のトラ
ックの中心にまたがって形成されている。このサーボバ
ーストＡ、Ｂは図３に示すような所定振幅を有する交流
信号であり、互いに同一振幅値を有する。

【００１４】図１の位置信号形成回路１２は図４に示す
ように構成されている。即ち、この位置信号形成回路１
２は、全波整流器３０と、第１、第２及び第３のサンプ
ルホールド回路３１、３２、３３と、差動増幅器３４
と、位相補償回路３５と、タイミング信号発生回路３６
とから成る。全波整流器３０は図１の増幅器９に接続さ
れ、図３に対応するサーボバーストを含む再生信号を全
波整流する。第１及び第２のサンプルホールド回路３
１、３２は全波整流器３０に夫々接続され、第１及び第
２のサンプリング用スイッチ３７、３８と、第１及び第
２の放電用スイッチ３９、４０と、第１及び第２のホー
ルド用コンデンサ４１、４２と、第１及び第２のバッフ
ァ増幅器４３、４４とを夫々有する。第１及び第２のサ
ンプリング用スイッチ３７、３８は全波整流器３０と第
１及び第２のホールド用コンデンサ４１、４２の間に夫
々接続されている。第１及び第２の放電用スイッチ３
９、４０は第１及び第２のホールド用コンデンサ４１、
４２に並列接続されている。第１及び第２のホールド用
コンデンサ４１、４２の一端は第１及び第２のバッファ
用増幅器４３、４４に夫々接続され、他端はグランドに
接続されている。差動増幅器３４の一方の入力端子は第
１のバッファ用増幅器４３に接続され、その他方の入力
端子は第２のバッバァ用増幅器４４に接続されている。
従って、差動増幅器３４は第１及び第２のサンプルホー
ルド回路３１、３２の出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 の差信号形成
回路として機能する。

【００１５】第３のサンプルホールド回路３３はサンプ
リング用スイッチ４５と、抵抗４６と、ホールド用コン
デンサ４７と、バッファ用増幅器４８とから成る。ホー
ルド用コンデンサ４７の一端は抵抗４６とサンプリング
用スイッチ４５を介して差動増幅器３４に接続されてい
ると共に、バッファ用増幅器４８の入力端子に接続さ
れ、その他端はグランドに接続されている。

【００１６】第３のサンプルホールド回路３３に接続さ
れた位相補償回路３５は、ロ−パスフィルタ（ＬＰＦ）
５０と微分回路５１と加算回路５２とから成り、フィー
ドバック制御における位相遅れを補償するように構成さ
れている。この位相補償回路３５の出力はライン４９に
よって制御回路８に送られる。位相補償回路３５におけ
るロ−パスフィルタ５０は、３次のアクティブフィルタ
から成り、第３のサンプルホ−ルド回路３３の出力端子
に接続され、ここから得られる図７の（Ａ）に示すサン
プリング周期Ｔｓで階段状に変化する位置信号Ｖshの立
上り及び立下りを平滑して図７の（Ｂ）に示す信号Ｖsh
1 を作る。このロ−パスフィルタ５０のカットオフ周波
数はサンプリング周波数（約２．６ｋＨｚ）を考慮して
約１．３ｋＨｚに決定される。ロ−パスフィルタ５０に
接続された微分回路５１は図７の（Ｂ）に示すロ−パス
フィルタ出力信号Ｖsh1 を微分して図７の（Ｃ）示す微
分信号Ｖsh2 を出力する。この微分回路５１はコンデン
サと抵抗から成るＣＲ回路にバッフア増幅器を接続した
公知の１次の微分回路である。加算回路５２は微分回路
５１の出力微分信号Ｖsh2と第３のサンプルホ−ルド回
路３３から得られる位置信号Ｖshとの加算信号（Ｖsh＋
Ｖsh2 ）を出力する。この位相補償された信号（Ｖsh＋
Ｖsh2 ）は図７の（Ｄ）に示すようにサンプリング直後
（サンプリング周期Ｔｓの始めの部分）を強調したもの
となる。これにより、図７の（Ａ）の位置信号の位相を
進めたと等価な作用が得られ、良好なトラッキングサ−
ボが達成される。

【００１７】タイミング信号発生回路３６は第１及び第
２のサンプリング用スイッチ３７、３８と、第１及び第
２の放電用スイッチ３９、４０と、第３のサンプリング
用スイッチ４５を制御する信号を送出する。サンプルホ
ールドの動作の詳細は追って説明する。

【００１８】制御回路８は図５に原理的に示すように、
位置制御用誤差増幅器６０と速度制御用誤差増幅器６１
とを含む。位置制御用誤差増幅器６０の一方の入力端子
はスイッチ６２を介して位置信号ライン４９に接続さ
れ、他方の入力端子はスイッチ６３の接点ａを介して又
は反転回路６４とスイッチ６３の接点ｂを介して図１の
Ｄ／Ａ変換器１６の出力ライン１７に接続されている。
速度制御用誤差増幅器６１の一方の入力端子はスイッチ
６５を介して速度信号ライン２１に接続され、他方の入
力端子は前段の誤差増幅器６０の出力端子に接続され、
出力端子は図１の駆動回路７を介してボイスコイルモー
タ６に接続されている。

【００１９】スイッチ６２はライン１９のモード指示信
号で制御される。モード指示信号がシークモード即ち速
度制御モードを示す状態（例えば高レベル）の時にはス
イッチ６２がオフになり、モード指示信号が位置制御
（トラッキング制御）を示す状態（例えば低レベル）の
時にはスイッチ６２がオンになる。

【００２０】スイッチ６３はライン１８のシーク方向信
号によって制御されるものであり、シーク方向信号がデ
ィスク１の内周から外周にヘッド４を移動することを示
す状態（例えば高レベル）の時には接点ｂがオンにな
り、外周から内周にヘッド４を移動することを示す状態
（例えば低レベル）の時には接点ａがオンになる。

【００２１】スイッチ６５はモード指示ライン１９に接
続されたＮＯＴ回路６６によって制御されるものであ
り、シークモード時にオンになり、トラッキングモード
時にオフになる。

【００２２】

【動作】次に、図６を参照してこの磁気ディスク装置の
トラッキング制御を説明する。目的トラックにヘッド４
を位置決めするためのシーク動作が完了すると、マイコ
ン１１はライン１９にトラッキングモードを示す信号を
出力する。この結果、図５のスイッチ６２がオン、逆に
スイッチ６５がオフになる。また、Ｄ／Ａ変換器１６か
らは基準電圧（例えば零ボルト）が出力する。これによ
り、ヘッド４、増幅器９、位置信号形成回路１２、スイ
ッチ６２、２つの誤差増幅器６０、６１、駆動回路７及
びボイスコイルモータ６から成るフィードバック制御ル
ープが形成される。

【００２３】図６のVoutは理解を容易にするために１つ
のトラック２からヘッド４で再生した信号の内のサーボ
バーストＡ、Ｂのみを説明的に示す。このサーボバース
トＡ、Ｂはセクタ毎に得られる。奇数番目トラックと偶
数番目トラックではサーボバーストの配置が異なるの
で、マイコン１３はトラックの奇偶を区別する信号をラ
イン１４によって位置信号形成回路１２のタイミング信
号発生回路３６に与える。図６はヘッド４が奇数番目の
トラックを走査している状態を示す。奇数番目トラック
の走査時には第１のサンプルホールド回路３１がサーボ
バーストＡをサンプリングし、第２のサンプルホールド
回路３２がサーボバーストＢをサンプリングする。

【００２４】図６のVresはホールドコンデンサ４１、４
２を放電させるためのスイッチ４１、４２の制御信号で
ある。このVresはサーボバーストＡの検出開始時点ｔ2
の少し前の時点ｔ1 からｔ3 までの期間に高レベルパル
スを発生し、この期間に第１及び第２の放電用スイッチ
３９、４０がオンになり、第１及び第２のホールド用コ
ンデンサ４１、４２の電荷が放出され、第１及び第２の
サンプルホールド回路３１、３２の出力Ｖ1 、Ｖ2 は低
下してリセット状態になる。サーボバーストＡの発生期
間ｔ2 〜ｔ5 中のｔ3 〜ｔ4 で第１のサンプリング用ス
イッチ３７に図６の制御信号ＳＨ1 が与えられると、こ
れがオンになり、この期間におけるサーボバーストＡの
ピーク値が第１のホールド用コンデンサ４１に保持され
る。これにより、第１のサンプルホールド回路３１の出
力電圧Ｖ1 はコンデンサ４１のホールド電圧に対応して
上昇し、この値が次のセクタにおける放電期間の始まり
の時点ｔ10まで保持される。第２のサーボバーストＢの
発生期間ｔ5 〜ｔ8 中のｔ6 〜ｔ7 で第２のサンプリン
グ用スイッチ３８の制御信号ＳＨ2 が高レベルになる
と、スイッチ３８がオンになり、第２のサーボバースト
Ｂのｔ6 〜ｔ7 期間のピーク値が第２のホールド用コン
デンサ４２に保持され、これに対応する出力電圧Ｖ2 が
第２のサンプルホールド回路３２から得られる。２つの
出力電圧Ｖ1 、Ｖ2 は差動増幅器３４の入力となり、こ
こから図６に示す差信号Ｖ1 −Ｖ2 が出力される。差信
号Ｖ1 −Ｖ2 の値はヘッド４のトラック中心からのずれ
及びその方向を示す。もし、ヘッド３がトラックの中心
に一致していれば、理論的にはＶ1 ＝Ｖ2 であるので差
信号は零である。一方、ヘッド３が中心よりも図２で上
に位置すると、Ｖ1 −Ｖ2 は正の値になり、逆に下に位
置するとＶ1 −Ｖ2 は負になる。なお、差動増幅器３４
が正と負の２つの電源に接続されていない場合には、Ｖ
1 −Ｖ2 に基準電圧（バイアス電圧）を加算した値を差
信号として出力するように差動増幅器３４を構成するこ
とができる。

【００２５】差信号Ｖ1 −Ｖ2 にはホールド用コンデン
サ４１、４２の放電に基づく変動が例えばｔ3 〜ｔ6 に
示すように生じる。この変動分はフィードバック制御に
おけるノイズ成分であり、正確な制御を妨害する。そこ
で、図４の回路では第２のサーボバーストＢのサンプル
ホールド後の差信号Ｖ1 −Ｖ2 の安定期間中のｔ7 〜ｔ
10で第３のサンプリング用スイッチ４５の制御信号ＳＨ
3 を高レベルにしてこれをオンになし、この期間の差信
号Ｖ1 −Ｖ2 を第３のホールド用コンデンサ４７で保持
する。換言すれば、ｔ1 〜ｔ7 の差信号Ｖ1 −Ｖ2 の不
安定期間の差信号Ｖ1 −Ｖ2 の伝送を遮断する。この結
果、第３のサンプルホールド回路３３から図６でＶshで
示す安定した出力電圧が得られ、これが位相補正回路３
５を介して図５に示す制御回路８に送られる。

【００２６】サンプルホールド回路３１、３２、３３に
よる位置信号の形成はｔ9 から始まる次のセクタにおい
てもｔ10〜ｔ16に示すように同様に繰返され、第３のサ
ンプルホールド回路３３の出力Ｖshはｔ16時点で更新さ
れる。なお、サンプルの更新時に、第３のホールド用コ
ンデンサ４７の電圧が次のサンプル（Ｖ1 −Ｖ2 ）の値
よりも高い時には、コンデンサ４７と抵抗４６とスイッ
チ４５と差動増幅器３４の回路でコンデンサ４７の放電
が生じ、新しいサンプルに対応した電圧になる。

【００２７】なお、偶数番目のトラックでは第１及び第
２のサーボバーストＡ、Ｂが奇数番目のトラックと逆の
位置に配置される。このため、第１のサーボバーストＡ
を第２のサンプルホールド回路３２で抽出し、保持し、
第２のサーボバーストＢを第１のサンプルホールド回路
３１で抽出し、保持するようにタイミング信号発生回路
３６から制御信号ＳＨ1 、ＳＨ2 を送出する。

【００２８】図６の差信号Ｖ1 −Ｖ2 と第３のサンプル
ホールド回路３３の出力Ｖshとの比較から明らかなよう
にＶshは異常な突出部を含んでおらず、Ｖ1 −Ｖ2 より
も明らかにノイズが少ない。従って、ヘッド４のトラッ
キング制御を正確且つ安定的に行うことができる。

【００２９】

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 第３のサンプルホールド回路３３のスイッチ４
５のオン時間幅を図６のｔ7 〜ｔ8 ′区間のように短く
設定することができる。 （２） 実施例では第１及び第２のコンデンサ４１、４
２の放電をｔ1 〜ｔ3期間で行っているが、第２のコン
デンサ４２の放電をこれによるサンプルホールド期間ｔ
6 〜ｔ7 の直前に独立に設けてもよい。 （３） 光磁気ディスク装置にも本発明を適用すること
ができる。

【００３０】

【発明の効果】上述から明らかなように、本発明によれ
ば速度センサの出力を利用していないので、ノイズに無
関係に安定的なトラッキング制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる固定磁気ディスク装置
を示すブロック図である。

【図２】図１のディスクのトラックの一部を展開してサ
ーボバーストの配置を示す図である。

【図３】サーボバーストの波形図である。

【図４】図１の位置信号形成回路を詳しく示す回路図で
ある。

【図５】図１の制御回路を詳しく示すブロック図であ
る。

【図６】図４の各部の状態を示す波形図である。

【図７】位相補償回路の各部の状態を示す波形図であ
る。

【符号の説明】

１ ディスク １２ 位置信号形成回路 ３１、３２、３３ サンプルホールド回路 ３４ 差動増幅器 ５１ 微分回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トラックの中心から一方の側に片寄って
   配置された第１のトラッキングサーボ用信号と前記トラ
   ックの中心から他方の側に片寄って配置され且つ前記ト
   ラックの走査方向において前記第１のトラッキングサー
   ボ用信号と異なる位置に配置された第２のトラッキング
   サーボ用信号とが所定間隔を有して繰返して記録された
   ディスク状記録媒体と、 前記記録媒体の前記トラックから前記第１及び第２のト
   ラッキングサーボ用信号を読み取るための信号変換ヘッ
   ドと、 前記記録媒体と前記ヘッドとの間に相対的走査運動を生
   じさせるための走査手段と、 前記トラックを横切る方向に前記ヘッドを移動するため
   のヘッド移動手段と、 前記ヘッドから得られた再生信号の中に含まれている前
   記第１のトラッキングサーボ用信号成分を抽出してホー
   ルドする第１のサンプルホールド回路と、 前記ヘッドから得られた再生信号の中に含まれている前
   記第２のトラッキングサーボ用信号成分を抽出してホー
   ルドする第２のサンプルホールド回路と、 前記第１のサンプルホールド回路の出力と前記第２のサ
   ンプルホールド回路の出力との差の信号を形成して前記
   ヘッドの前記トラック上における位置のずれを示す位置
   信号として出力する差信号形成回路と、 前記差信号形成回路に接続された微分回路と、 前記差信号形成回路から得られた前記位置信号と前記微
   分回路から得られた微分信号とを加算し、この出力を前
   記ヘッド移動手段に供給する加算回路とを備えたディス
   ク装置。
2. 【請求項２】 更に、前記差信号形成回路と前記微分回
   路との間にロ−パスフィルタを有する請求項１記載のデ
   ィスク装置。