JPH0770178B2 - ヘッドの位置決め方式 - Google Patents

Description

【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
タに間欠的にサーボ情報を書込むエンベデットサーボ方
式がある。またその他には、データトラックの深層部に
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、カート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プン・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の信号群のうち
の１つの信号の正・負・零の関係と上記第１の信号群の
うちの他の信号の正・負・零の関係とからヘッドの存在
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層変形ダ
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、１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
ッ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5
a,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、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
は負であるかによって、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、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伝える。

然し乍ら、一般的にディスクのサーボセクタから得られ
るサーボ信号から作成されるトラック信号の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、上記トラッ
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）＝Ｖな
る第２の信号群とを用い、信号X,Yの正・負・零の関係
からヘッドが４トラック内のどの区間に位置しているか
を検出するとともに信号U,Vを使ってヘッド位置を高精
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X,Yに対する和差演算の作用によりトラック信号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T1,T2,T3,T4と区分し、各クロス
ポイントをt1,t2,t3.t4.として定める。但し、区間T1,T
2,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
の正・負・零との関係または信号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T1,T2,或いは区間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。

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T1,T2に跨がる区間，区間T2,T3に跨がる区間，
区間T3,T4に跨がる区間，区間T4,T1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＞Ｖ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,Vに代え
て Ｙ＞0,Y＝0,Y＜０ なる３つの状態を判定するようにしても良い。しかる
後、これらの判定結果な各々について、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
1,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。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。この判定結果に従って、上
記TBなる位置のトラック番号に、トラック移動数「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→T1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 t1＝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＋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T1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〜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＜０なる区間を選び、ヘッ
ドの位置t1を として求めることもできる。その他の区間T2〜T4,t2〜t
4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トラック／セクタに近付いたときには、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
ができる等の実用上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、Ｖ……差信号。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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の信号群
   のうち１つの信号の正・負・零の関係と上記第１の信号
   群のうち他の信号の正・負・零の関係とから前記記録媒
   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. 【請求項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ことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のヘッドの位置決め方式。