JPS58112B2 - デ−タ記憶装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデータ記憶装置に関するものであり、更に具体
的に言えば、本出願人による特願昭５１−８３５８２号
（特開昭５２−１５３０９号）に開示されている発明の
改良を意図したものである。

特願昭５１−８３５８２号に開示されているデータ記憶
装置は駆動スピンドルに取付けられて回転させられる様
になっている複数の記憶ディスクのスタックと、これら
の記録ディスクの複数の表面にそれぞれ関連していて、
その表面におけるデータ・トラックに関する変換動作を
行なうための複数の記録兼再生データ・ヘッドを有する
。

各データ・トラックには、データ・ヘッドによりデータ
を記録したり再生したりするためのデータ・セクタと、
当該トラックに関するデータ・トラック位置情報が予め
記録されたいてデータ・ヘッドによって読取られるサー
ボ・セクタとが交互に配置されている。

更に、データ記憶装置は、１枚のディスクのサーボ面に
予め記録されたサーボ・トラツクと関連しており且つデ
ータ・ヘッドと連動スるサーボ・ヘッドを有する。

サーボ・トラックはデータ・トラックにおけるサーボ・
セクタとは異なっており、サーボ・ヘッドによって読取
るための連続的なデータ位置情報を含む。

又、データ記憶装置はサーボ制御回路を有し、この回路
は、トラック・アクセス動作中にはトラックを横切るデ
ータ・ヘッドの移動を制御するようにサーボ表面のサー
ボ・トラックから得られる位置情報信号（位置誤差信号
）のみに応じて動作し、トラック追従動作中には追従中
のトラックを含むデータ表面におけるサーボ・セクタか
ら得られる信号とサーボ面から得られる位置性雑信号の
高周波成分とを合成した結果の信号に応じて動作する。

今述べた様な特願昭５１−８３５８２号に開示されてい
るデータ記憶装置は、確かに従来の装置よりも優れてい
るけれど、サーボの制御のために用いられる位置情報信
号の周期的特性、ひいては非直線性に起因する欠点をす
る。

即ち、外乱によって機械の安定度が乱されると、データ
・ヘッドが追従すべきデータ・トラックの上に正確に位
置づけられているにもかかわらず、サーボ・ヘッドが所
望のサーボ・トラックの上の真のトラック上位置から相
当ずれてしまうことがある。

この様な状況においては、サーボ・ヘッドより生ずる位
置情報信号が信号の非直線部分にはいってしまうほど、
サーボ・ヘッドが所望のトラックより離れてしまうこと
がある。

即ち、位置情報信号がサーボ・トラック上位置からの変
位と直線的な関係にないような状態になる。

この信号の高周波成分はトラック追従動作中に使用され
る合成サーボ信号を生ずるために用いられるので、高周
波領域におけるサーボ回路の利得はサード・トラック上
位置からの変位に応じて変化する。

サーボ・ヘッドの変位は、温度変化や衝撃、振動などの
外乱、及びディスク・スピンドルに関するディスクの偏
心や傾きなどの内面的要因によって引き起こされるもの
であるから、制御することは非常に困難である。

サーボ回路の利得が継続的に予測可能でない様な変化を
すると、ループが不安定になると共にヘッド整定時間が
長くなる。

本発明は前述の様な欠点を排除することを意図している
。

本発明に従ったデータ記憶装置にも駆動スピンドルに取
付けられて回転させられる様になっている複数の記録デ
ィスクのスタックと、これらの記録ディスクの複数の表
面にそれぞれ関連していて、その表面におけるデータ・
トラックに関する変換動作を行なうための複数の記録兼
再生データ・ヘッドが設けられている。

各データ・トラックには、データ・ヘッドによりデータ
の記録や再生を行なうためのデータ・セクタと当該トラ
ックに関するデータ・トラック位置情報が予め記録され
ていてデータ・ヘッドによって読取られる様になってい
るサーボ・セクタとが交互に配置されている。

データ・ヘッドと連動し且つサーボ手段に関連している
サーボ・ヘッド（変換器）が設けられている。

サーボ手段は、個々のデータ・トラックに対応する位置
を基準とするサーボ・ヘッドの変位の程度及び方向を大
きさ及び極性によってそれぞれ示す直線部分を有する周
期的且つ連続的なデータ・トラック位置情報信号（位置
誤差信号）をサーボ・ヘッドより生じさせる機能を有す
る。

更に、本発明によるデータ記憶装置には、サーボ・ヘッ
ドから連続的なデータ・トラック位置情報を受取って、
１つのサーボ・トラックから次のサーボ・トラックへの
サーボ・ヘッドの移動範囲のほぼ全体にわたってほぼ直
線的である修正した位置情報信号を出力端に生ずる修正
手段が設けられている。

そして、サーボ制御回路は、トラック・アクセス動作中
は、トラックを横切るデータ・ヘッドの移動を制御する
ために修正前の位置情報信号のみに応じて動作し、トラ
ック追従動作中には、追従中のトラックを含むデータ表
面におけるサーボ・セクタから得られる信号と修正手段
の出力端に生ずる修正された位置情報信号の高周波成分
とよりなる混成信号に応じて動作する。

これから図面を参照しながら本発明の好適な実施例を詳
しく説明する。

第１図は前記特願昭５１−８３５８２号に開示されてい
る型のデータ記憶装置のブロック図である。

磁気記録ディスク１のスタックは駆動スピンドル２を中
心として回転するように装着されている。

１番下のディスクの下側表面には予め記録されたサーボ
・トラック３があり、該トラック３に関連してサーボ・
ヘッド４が設けられている。

なお、サーボ・トラック３を含むこの表面のことをサー
ボ専用面と呼ぶことにする。

サーボ専用面は、他のディスク表面の１つ１つに関連し
て設けられた複数の記録兼再生データ・ヘッド５によっ
てアクセスされるデータ・トラックの位置に関する情報
を含んでいる。

データ・ヘッド５及びサーボ・ヘッド４は作動機構６に
よりディスク表面に沿って一緒に動かされるようになっ
ている。

トラック・アクセス動作中、サーボ・ヘッド４によって
得られる連続的な位置情報信号、即ち位置誤差信号は前
記増幅器９及びＡＧＣ増幅器１０を介してサーボ制御回
路１１へ送られる。

サーボ制御回路１１はトラック・アクセス動作毎に外部
の制御装置１２から目標トラックのアドレス及び極性に
関する情報を受取る。

サーボ制御回路１１は、これらの情報及び信号に基づい
て、データ・ヘッド５をほぼ目標トラックのところに位
置づけるのに必要な駆動電流を生ずる。

トラック追従動作中、データ・ヘッド５を正確にトラッ
ク上位置に維持するのに必要な精密な位置誤差信号は、
データ・トラック自体のサーボ・セクタに予め記録され
ているサーボ情報に基づいて得られる。

選択されたデータ・ヘッド５によって読取られたデータ
及びサーボ情報信号は前置増幅器７及びＡＧＣ増幅器８
を介してサーボ制御回路１１へ送られる。

サーボ・セクタに基づいてデータ・ヘッド５より得られ
るサーボ情報信号の直流及び低周波成分は、サーボ制御
回路１１において、サーボ専用面からの高周波成分と組
合わされる。

こうして得られる合成信号は、データ・ヘッドを所望の
データ・トラック上に維持するように閉ループ・モード
で作動機構６を制御する適切な駆動電流を生ずるために
利用される。

第２図はサーボ専用面のサーボ・トラック３に予め記録
されているサーボ情報を読取るサーボ・ヘッド４かも生
ずる位置誤差信号を示している。

サーボ専用面に記録されている２種類のサーボ・トラッ
クに応じて、波形ＮとＱで示される２種類の位置誤差信
号が生ずる。

波形Ｎの信号は正規位置誤差信号と呼ばれ（単に正規信
号と略称することもある）波形Ｑの信号は移相位置誤差
信号と呼ばれる（単に移相信号と略称することもある）
。

この様な信号の発生についての詳細は本出願人による特
願昭５１−５４５１５号に示されている。

サーボ・ヘッドによるディスクのアクセス中、正規信号
及び移相信号は、サーボ・ヘッドが正規サーボ・トラッ
ク及び移相サーボ・トラックを横切るとき波形の中心レ
ベル、即ちＯボルトを示し、サード・ヘッドが隣接する
トラック間に位置するとき最高電圧を示す如く周期的態
様で変化する。

正規信号（波形Ｎ）のＯ交差点、即ちサーボ・ヘッドの
トラック上位置０，１．２・・・・・・はデータ・ヘッ
ドのトラック上位置に対応するように予め定められてい
る。

ところで、前に述べた様に、装置の外乱によりしばしば
機械的な安定性がくずれて、サーボ・ヘッドのトラック
上位置がデータ・ヘッドのトラック上位置と一致しなく
なることがある。

サーボ専用面に記録されているサーボ・パターンは、１
つのトラックに基づく位置誤差信号カドラック上位置を
中心としてトラック間隔の士只の範囲においてほぼ直線
性を有する様な特性を有する。

従って、データ・トラック追従動作中のサーボ・ヘッド
の変位がトラック幅の±１／４の範囲内にある限り、単
位変位当りの電圧変化は一定であり、又、サーボ制御回
路の利得も所定の値に維持される。

しかしながら、トラック追従動作中にサーボ。ヘッドが
トラック上位置２、即ちＰｌからトラック幅の±１／４
の範囲（図において一１／４Ｔから＋１／４Ｔまでの範
囲）を越えてＰ２付近に達すると、位置誤差信号はもは
や位置Ｐ２付近におけるサーボ・ヘッドの変位と直線的
な関係を持たなくなり、又、サーボ位置ループ・パホー
マンスも極端に低下する。

この問題はこれから説明するように、通常トラック追従
動作中には用いられない移相位置誤差信号を用いて正規
位置誤差信号の直線部分を実質的にトラック幅の±１／
４の範囲以上に拡張する技法によって解決される。

これによって、トラック追従動作中の全変位範囲にわた
ってサーボ回路の利得は一定に維持される。

使用する特定のサーボ・パターンは、正規位置誤差信号
Ｎの直線部分が終るとき移相位置誤差信号Ｑの直線部分
が始まり、且つその逆の関係もあるような特性を有する
。

従って、後でわかるように必要に応じて信号の反転を行
なうと共に移相位置誤差信号に直流オフセットを付与す
ることによって、正規位置誤差信号の直線部分は、例え
ば第２図の破線の波形Ｑ′で示されるように延長される
。

この場合、サーボ・ヘッドが位置Ｐ２の付近で変位する
際の位置誤差電圧は変位置と直線的な関係にあり、回路
の交流利得は一定である。

正規位置誤差信号Ｎの直線部分の終点は、正規位置誤差
信号Ｎの大きさが移相位置誤差信号Ｑの大きさを越える
時点を検出することによって容易に判断することができ
る。

その時点以降は、直交位置誤差信号に直流オフセットを
加えたものが、実質的に正規位置誤差信号Ｎの直線部分
を延長させるように利用される。

必要な移相位置誤差信号の電圧及びオフセット電圧の極
性は、延長すべき正規位置誤差信号の極性と、トラック
上位置な基準とする左又は右の変位方向とに基づいて定
められる。

次の表は４つの異なった状況において正規信号の直線部
分を延長するのに必要な条件を示すものである。

即ち、必要な移相信号及び直流オフセットの極性が、正
規直線部分より延長直線部分への切り替えを制御するの
に必要な論理レベルと共に示されている。

例えば、サーボ・ヘッドが追従中の奇数番トラックのト
ラック上位置からトラック幅の１／４以上左へ変位する
場合には、この表の第１行に示されているように、移相
信号Ｑに適切な大きさの直流オフセットを加えた信号が
正規直線部分の延長のために必要である。

第２図かられかるように、正規信号と移相信号の振幅が
等しい場合、適切な直流オフセットの電圧値はこれらの
信号の交差点における電圧値の２倍である。

又、サーボ・ヘッドが奇数番トラックからトラック間隔
の１／４以上右へ変位する場合に、正規直線部分の延長
のために必要な信号は反転された移相信号−Ｑに負の直
流オフセットを加えたものである。

同様に、偶数番トラックから左への変位については、移
相信号Ｑと負のオフセットが必要であり、偶数番トラッ
クから右への変位については、反転された直交信号−Ｑ
と正のオフセットが必要である。

論理レベルは、今述べたように、サーボ・ヘッドの変位
がトラック上位置からトラック間隔の±１／４１／４な
る４つの場合を区別するための条件を示している。

第２図には、これらの論理レベルを表わす波形も示され
ている。

これらの論理レベルを表わす波形は信号Ｑ及びＮを通常
の比較回路で処理することによって生成できることが明
らかであるので、それについての詳しい説明は省く。

信号Ｑ−ＮとＱ＋Ｎとの排他的論理和をとることによっ
て、正規信号の非直線部分に対応する高レベル部分を有
する信号Ａが得られる。

又、必要な移相信号の極性は信号Ｎ＞Ｏ制御装置１２（
第１図）からの極性信号Ｅとの排他的論理和によって求
められる。

制御システムからの極性信号は、偶数番トラックへのア
クセスの場合高レベルであり、奇数番トラックへのアク
セスの場合低レベルである。

前に述べた様に、この様な信号は、アクセス動作の開始
時に制御システム１２が供給する普通の信号である。

第３図は正規直線部分を越えるヘッドの変位が起こると
き正規直線部分より延長直線領域への切換えを行なう回
路を示すものである。

この回路は標準的３チヤネル演算増幅器１３を有する。

チャネルの選択は、対応する３本のチャネル選択線１４
．１５，１６のいずれかを正レベルにすることによって
行なわれる。

正規信号Ｎは入力端子１７ひいては演算増幅器１３のチ
ャネル１の正入力端子に与えられる。

移相信号Ｑは入力端子１８、ひいては抵抗Ｒを介してチ
ャネル２の正入力端子に与えられると共に同様な抵抗Ｒ
を介してチャネル３の負入力端子に与えられる。

正規信号及び移相信号の振幅の２倍に等しいオフセット
電圧Ｖは、奇数番トラックについては正電圧、偶数番ト
ラックについては負電圧として入力端子１９に与えられ
る。

オフセット電圧の極性は制御装置１２からの信号Ｅの制
御の下に切換えられる。

この技法は通常知られているので詳しい説明は省く。

オフセット電圧は、チャネル２の正入力端子及びチャネ
ル３の負入力端子における信号に加えられる。

入力端子１７に与えられる正規信号Ｎは、その直線部分
に対応する時間中、ひいては信号Ａ（第２図）が低レベ
ルである時間中、チャネル１の論理的選択により出力端
子２０へ送られる。

それ以外の時間においては、入力端子１８に与えられる
移相信号Ｑが、チャネル２の論理的選択により正又は負
の直流オフセット電圧と組合わさって出力端子２０へ送
られるか、又はチャネル３の論理的選択によって、反転
され且つ正又は負の直流オフセット電圧と組合わさって
出力端子２０へ送られる。

排他的オア・ゲート２１，２２、アンドゲート２３．２
４、反転器２５．２６から成り適当な論理信号を受取る
論理回路はチャネルの選択を行なう。

信号（Ｑ−Ｎ）＞Ｏを入力端子２７に受取り且つ信号（
Ｑ＋Ｎ）＞０を入力端子２８に受取る排他的オア・ゲー
ト２１は、正規信号Ｎの非直線部分においてのみ高レベ
ルを示す出力信号を生ずる。

従ってこの出力信号は正規信号の非直線部分においてア
ンド・ゲート２３及び２４を付勢するように用いられる
と共に、反転器２５によって反転された後、正規信号の
直線部分においてチャネル１を選択するために用いられ
る。

更に、アンド・ゲート２３，２４によるチャネル２，３
の選択のために、排他的オア・ゲート２２０入力端子２
９には制御装置からトラック極性信号Ｅが与えられ、入
力端子３０にはＮ＞０倍号が与えられる３従って、例え
ば偶数番トラックに関してサーボ・ヘッドが左へ変位す
る場合には、信号Ｅは正でＮ＞０倍号は負であるから、
排他的オア・ゲート２２の出力信号は高レベルであり、
その結果、チャネル２を選択するための信号がアンド・
ゲート２３より生ずる。

チャネル２が選択されると、出力端子２０の信号は移相
信号の直線部分に負のオフセットを加えたものになる。

前記の表及び第２図の波形を参照することにより、他の
事例も容易にわかる筈である。

延長直線部分において移相信号とオフセットとの合成信
号が切り替わる点で不連続となるのを防ぐためには、オ
フセット電圧は前述の如く正規信号と移相信号との交差
点電圧の２倍に正確に等しいことが必要である。

オフセット電圧を所望の精度をもって生ずることは容易
である。

しかしながら、正規信号と移相信号との交差点電圧は一
定ではなく、中間回路の裕度に応じて変動しがちである
。

従って、第２図に示す回路は、正規信号の直線部分から
移相信号の直線部分への切り替わり点において不連続と
なりうるという短所を有する。

交差点電圧を直流オフセットの半分に正規化するために
は、サーボ回路の利得を制御するフィードバック・ルー
プを組込むことが必要である。

次に説明する実施例は、この問題を解決するために前記
特願昭５１−８３５８２号に開示されている装置の合成
回路に固有の誤差信号に関する交流結合を利用するもの
である。

第４図はトラック追従のために用いられる直線部分延長
特性を有する合成サーボ信号発生回路を示している。

端子３１に与えられる移相信号Ｑの極性の選択は、２チ
ヤンネル演算増幅器３２によって行なわれる。

即ち、この演算増幅器は切換え可能な反転器として働く
。

端子３３に与えられる信号Ｎ＞０が低レベルのときには
反転器３４の働きによってチャネル１が選択されるので
、移相信号Ｑはそのまま演算増幅器３２の出力として送
り出される。

一方、信号Ｎ＞０が高レベルのときにはチャネル２が選
択されるので、移相信号Ｑは反転された後、演算増幅器
３２の出力として送り出される。

入力端子３５には正規信号Ｎが与えられる。

入力端子３６には追従中のトラックにおけるセクタ・サ
ーボ情報に基づくデータ・ヘッド位置誤差信号が与えら
れる。

図示の如く接続されたコンデンサＣ１及び抵抗器Ｒ１は
サーボ専用面からの正規信号及び移送信号に関する高域
通過フィルタとして働くと共に、データ面からのセクタ
・サーボ情報に基づく信号に関する低域通過フィルタと
して働く。

こうして、合成移相信号がノードｑに生じ、合成正規信
号がノードｎに生ずる。

直線部分延長機能をもたせるに際しては、これら２つめ
信号間の切り替えをなめらかに行なうことが必要である
。

これはスイッチＳ１及びＳ２によって行なわれる。

図示の如くスイッチＳ１が閉じられていてスイッチＳ２
が開かれている状態にあるとき、回路は正規直線モード
で動作する。

この状態において、ノードｎの合成正規信号は演算増幅
器３９の正入力端子に与えられ、それに応じた緩衝合成
正規信号Ｎ′が出力線４３に現われる。

この信号Ｎ′がフィードバック接続により演算増幅器３
９の負入力端子に与えられるようになっているので、閉
じたスイッチＳ１を介してこの負入力端子に接続されて
いるノードｑの電圧はノードｎの電圧と等しくなるよう
に強制される。

正規信号が直線部分の限界に達するときには入力端子４
２に供給される論理信号及び反転器３８の制御によりス
イッチＳ１が開かれ、スイッチＳ２が閉じられる。

この状態において、演算増幅器４１の正入力端子に与え
られる合成移相信号、緩衝合成移相信号Ｑ′として出力
線４４に現われる。

この信号Ｑ′がフィードバック接続により演算増幅器４
１の負入力端子に与えられるようになっているので、閉
じたスイッチＳ２を介してこの負入力端子に接続されて
いるノードｎの電圧はノードｑの電圧と等しくなるよう
に強制される。

ところで、ノードｑの電圧はそれまでノードｎの電圧に
等しくなるように強制されていたので、切り替え点にお
いて全熱不連続となることなく、必要な大きさの直流オ
フセットが自動的に付与される。

こうして延長直線部分における合成位置誤差信号がノー
ドｎ及びｑの両方に現われる。

入力端子４２に与えられる論理信号は第３図において破
線で示しであるように反転器２５の出力信号である。

今述べた様に２チヤンネル演算増幅器３１のほかに２つ
の追加の演算増幅器３９及び４１を用いる第４図の回路
は前記の表に示されている様な条件に従って動作すると
共に、合成位置誤差信号についての必要な周波数組合わ
せを行なうように動作する。

第４図に示されている回路の様な多重スイッチング回路
については、多重スイッチング操作及び増幅器やスイッ
チにおけるわずかなオフセット誤差電圧の累積の結果と
して、望ましくない電荷がコンデンサに蓄積されるとい
う問題がある。

しかしながら、この問題は、この種技術分野の専門家に
は明らかであるように、スイッチＳ１及びＳ２に関する
スイッチング信号を線４２に生ずるための論理比較回路
に通常の技法に従ってヒステリシス特性を持たせること
によって容易に解決可能である。

この様な技法は周知の事項であり且つ本発明に直接関係
ないので、それについての詳しい説明は省くすることに
する。

以上説明した本発明の実施例において、連続的な位置情
報信号（位置誤差信号）はディスク・スタックにおける
１つのサーボ専用面に予め記録されているサーボ・トラ
ックから得られているけれど、これらに限らず、例えば
データ・トラック位置情報を有する独立した装置と協同
する光学的又は誘導型の変換器から位置情報信号を生ず
るようにした装置にも本発明は適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される型のデータ記憶装置を概略
的に示す図、第２図は正規位置誤差信号移相位置誤差信
号、及びこれらに基づいて得られる論理信号の波形を示
す図、第３図は第２図に示されているような正規位置誤
差信号の直線部分を実質的に延長することを意図した本
発明の第１の・実施例を示す図、第４図は正規位置誤差
信号の直線部分を実質的に延長すると共にトラック追従
動作中に必要な合成位置誤差信号を生ずるための本発明
の第２の実施例を示す図である。 第１図において、１……磁気記録デイスク、４……サー
ボ・ヘッド、５……データ・ヘッド、６……作動機構、
７及び９……前置前置器、８及び１０……ＡＧＣ増幅器
、１１……サ一ボ制御回路、１２……制御装置である。 第３図において、１３……演算増幅器、２１及び２２…
…排他的オア・ゲート、２３及び２４……アンド・ゲー
ト、２５及び２６……反転器である。 第４図において３２゜３９及び４１……演算増幅器、Ｓ
ｌ及びＳ２……スイツチ、３４及び３８は反転器である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転させられるように駆動スピンドルに取付られ且
   つ複数のデータ・トラックを含む複数のデータ面を有す
   る複数の記録ディスクのスタックであって、各データ・
   トラックがデータの記憶のためのデータ・セクタと各デ
   ータ・トラックの位置を示す情報を予め記憶したサーボ
   ・セクタとを交互に含んでいるものと、 上記複数のデータ面にそれぞれ関連していて、任意のデ
   ータ・トラックにおけるデータ・セクタ及びサーボ・セ
   クタに関する変換動作を行なう複数のデータ・ヘッドと
   、 上記複数のデータ・ヘッドと連動するサーボ・ヘッドと
   、 個々のデータ・トラックに対応する位置を基準とする上
   記サーボ・ヘッドの変位の程度及び方向を大きさ及び極
   性によって示す直線部分を有する周期的且つ連続的な位
   置情報信号を上記サーボ・ヘッドより生じさせるサーボ
   手段と、 上記位置情報信号を受取って、その直線部分に対応する
   範囲を越える上記サーボ・ヘッドの移動範囲まで延長し
   た直線部分を有する修正位置情報信号を生ずる修正手段
   と、 トラック・アクセス動作中は、修正前の上記位置情報信
   号のみに応じて上記データ・ヘッドの位置を制御し、ト
   ラック追従動作中は、追従しているデータ・トラックの
   サーボ・セクタに予め記録されている情報に基づいて上
   記データ・ヘッドから得られる信号と上記修正位置情報
   信号の高周波成分との合成信号に応じて上記データ・ヘ
   ッドの位置を制御するサーボ制御回路と を有するデータ記憶装置。