JPS6028071B2 - デ−タ・トラック補捉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は回転している磁気ディスク上のデータ・トラッ
クの上方において記録ヘッドを位置決めするための装置
に関するものであり、より具体的には、磁気ディスク駆
動装置において、ヘッドを新しいデータ・トラック上方
へ移す際に、ヘッドの移動中に、連続的なヘッド位置検
知を必要としないヘッド位置決め装置に関するものであ
る。

（従来の技術）従来技術によるヘッド位置決め装置では
、記録ヘッドが一回の動作で所望のトラックを捕捉でき
るよう、正確なヘッド運動追跡を必要とした。

このような正確な追跡を行なうためには、ヘッドを所望
の地点で止め、所望のトラック上で正確に位置決めする
ために、ヘッド位置を連続的に追跡しなければならず、
そのためには、正確なサーボ機構や、例えば精密なりー
ド・スクリューや精密な光学センサなどの高価で精密な
トランスデューサまたはセンサを複雑な支援論理回路と
組合わせて使用しなければならない。（発明が解決しよ
うとする問題点） 本発明は、回転中のディスク面上で所望のトラックを探
索中の可動磁気記録ヘッドの位置の連続的な追跡操作を
行なわずに、そのヘッドが所望のデータ・トラックを探
索捕捉する装置、すなわちめくら探索（ブラインド・シ
ーク）によるヘッド位置決め装置を含む。

本発明の目的は、探索時間の短縮よりも製品コストの低
減を重要視する特殊用途、例えば、ディスク・メモリへ
のデータ・ブロックの複写やディスク・メモリからのデ
ータ・フロックの複写のための、低価格ディスク駆動装
置の実現を可能にすることである。本発明によるトラッ
ク探索はめくら探索、つまりブラインド・シークである
から、精密なヘッド位置トランスデューサを必要としな
い。（問題点を解決するための手段） 本発明に係るめくら探索すなわちブラインド・シークに
おいては、回転作動装置によってヘッドをディスク面の
半径方向へ運動させ、所望のデー夕・トラックまたはそ
の近接トラックを捕捉するよう、作動装置の駆動手段が
制御装置によって適切に加速あるいは減速される。

隣接する各データ・トラック間には位置決め用のトラッ
クまたはトラック・セグメントが設けられているから、
ヘッドは所望のデータ・トラックへ向って運動するとき
に、その途中のデータ・トラックを横切ると共に、交互
に並んだ偶数番および奇数番の位置決め用のトラックま
たはトラック・セグメントを横切る。これらの位置決め
トラックをヘッドが横切って行くと誤り検出器から正弦
波出力が得られる。本発明によれば、探索期間の終了間
際でヘッドの減速が行なわれているときにヘッド速度が
捕捉速度（ｖｃａｐ）以下になると、その次のデータ・
トラックをヘッドが横切ったことを検出した時に−ドリ
フト・タイマが作動する。

そしてこのタイマがタイム・アゥトしたとき、ヘッドは
目標のデー夕・トラックから所定距離の地点に位置する
。ヘッドが通過中の位置決めトラックの樋性はフリツプ
フロップによって検出、保持される。・探索期間中にお
けるヘッドの運動方向および位置決めトラックの極性が
判明すれば、ヘッドが接近しつつある次のデータ・トラ
ックを正確な時間で捕捉できるよう制御装置およびサー
ボ・ループを用いて作動装置のトルク制御を行なうこと
が可能である（この方法は従来の技術によるもので、本
発明とは直接の関連はない）。あるデータ・トラックを
ヘッドが捕捉すると、制御装置はそのデータ・トラック
の識別を行ない、そのデータ・トラックが所望のデータ
・トラックと異なる場合には、改めて適切な探索が制御
装置から命令される。実際には、ヘッドは、３回以内の
探索で所望のデータ・トラックを正常に捕捉することが
できる。（実施例） 第１図の回路図は本発明の好適実施例を示すものである
。

ほぼ同心円を形成する複数本のデータ・トラックおよび
ヘッド位置決めトラックあるいはトラックセグメントを
備えた磁気記録ディスク１４の中心から外周方向へ、あ
るいは外周方向から中心へ向って位置決め可能な磁気ヘ
ッド１２が第１図の位置決め装置に含まれている。上述
したように、ヘッド１２は、サーボ・ループ１３により
発生されるトルク信号によって動作する作動装置１６を
備えたサーボ機構によって移動させられる。作動装置１
６は、ヘッド速度を表わす速度信号を出力するタコメー
タ１９に接続されている。サーボ・ル−プ１８は制御装
置２０と、トラック誤り検出装置２２と、夕コメータ１
９から発生するヘッド速度信号とによって制御されるが
、これについては後述する。ディスク上のトラック構成
は、各データ・トラックに各１本のヘッド位置決めトラ
ック（連続したトラックであっても不連続のセグメント
からなるトラックであってもよい）が関連づけられてい
る。

位置決めトラックは奇数パリティと偶数パリティとの間
で交番する。本出願と同日付で本出願人と同一出願人に
より出願された「磁気媒体追従装置」と題する特鹿昭５
２−１２５６５７号特許出願（特開昭５３−５５００少
号公報参照）（本願と同一発明者によって米国特許庁に
１９７６年１０月２６日付で出願され、現在審査係属中
の「メソッド・アンド・ミーンズ・フオー・トラツキン
グ・マグネテツク・トラツクス（Ｍｅ比のＡｎｄＭｅａ
ｎｓＦｏｒＴｒａｃｋｉｎｇＮ鷺ｇ肥ｔｉｃＴｒａｃｋ
ｓ）」と題する米国特許出願第７３５８５２号）（米国
特許第４１３０８４４号明細書参照）において説明され
ているように、互に隣接する位置決めトラック間の境界
に対するヘッド位置は、位置決めトラックの境界からの
ヘッドの変位量を表わす振幅を持ち、偏差の方向とヘッ
ドの位置する境界の近傍トラックの極性との両方によっ
て決定ご（れる極性をもった信号を発生するのに利用さ
れる。前記本出願人と同日出願の特願昭５２一１２５６
５７号から明らかであるが、ヘッド１２が複数本のデー
タ・トラックを横切ると、トラック位置決め回路２２の
出力２３（すなわち、前記本出願と同日出願の特顔昭５
２−１２５６５７号特許出願の誤差信号）は正弦波信号
であってその振幅はヘッド１２が一本のデータ・トラッ
クの中央に位置するときには最大となり、ヘッド１２が
２本のデータ・トラックの境界に位置するときにはゼロ
となる。ヘッド１２の移動中の任意の点における上記正
弦波信号の極性は、その中央部がヘッド１２に最も近い
データ・トラックの極性（すなわち奇数番目かまたは偶
数番目か）によって決定される。本発明の好適実施例で
は各データ・トラックが４８個のデ−夕・セク夕に分割
されている。

セクタの輪郭形成手段として特別形式のパルスが用いら
れ、このパルスはデータ記録中に各データ・セクタの間
に付加される。ヘッド１２は、その下をディスクが高速
回転しているときにディスクの半径方向へトラックを横
切りながら輪郭形成信号を検出する。検出された信号は
制御装置２川こ供給され、供給装置２０からセクタ・ク
ロック２１が発生する。なお、このセクタ・クロツクの
用途については後述する。ヘッドを別のデータ・トラッ
クへ移したい場合は、適切なトラック・リクエスト信号
を与えることによって制御装置２０が探索を行なう。

しかしトラック・リクエスト信号の性質および信号源は
本発明とは直接の関係を持たない。制御装置２０が探索
を行なうときの動作については、本願の発明者によって
米国特許庁に出願され、現在審査係属中の「メソッド・
アンド・ミーンズ・フオー・シーキング・マグネテイツ
ク・トラツクス」（Ｍｅｔｈの Ａ旭 Ｍｅａｎｓ Ｆ
ｏｒ Ｓｅｅｋｉｎｇ Ｍａ靭ｅｔｉｃＴｒａｃｋｓ）
と題する米国特許出願に詳しく説明されており、ここで
は探索方向（すなわち、ヘッド１２を所望のデータ・ト
ラックへ移動させるための方向）とヘッド１２の移動距
離が制御装置２０によって従来の方法で決定されるとい
う説明に留めておく。上記情報に基づいて制御装置２０
はサーボ・ループ１８を介して作動装置１６を適切に加
速、減速しながら駆動する。しかしながら本発明の装置
では、一旦探索が開始された後は、トラックを横切って
移動するヘッド１２の瞬時位置は追跡されない。すなわ
ち、本発明による探索はめ〈ら探索（ブラインド・シー
ク）である。制御装置２川こよって選択される加速・減
速プロフィルに従って、ヘッド１２は、所望のトラック
近傍において捕捉速度Ｖｃａｐを通過して減速される。

（ヘッド１２が所望のトラックの２つ手前のトラックの
中央と所望のトラックの直前のトラックの中央との間を
進行するときにヘッドの速度がＶｃａｐになった場合、
後述のようなヘッドは所望のトラックを捕捉する。しか
し、上記トラック間進行中にヘッド速度がＶｃａｐにな
らない場合には、所望のトラックに近い別のトラックを
捕捉することになり、この誤りを補正するために新たに
第２の短い探索を行なう必要がある。）速度Ｖｃａｐで
進行するヘッドの正確な位置が不明で、しかも、ヘッド
の捕捉動作の基準となるトラック位置決め回路２２の出
力２３が捕捉されるトラックの極性に影響されるため、
捕捉動作の開始後に捕捉すべきトラックの極性を判定す
る必要がある。このようにしないと、ヘッド１２は望ま
しくない不確定な時期に目標トラックを捕捉したり、あ
るいは安定状態を得るためには不適当な極性を持つデー
タ・トラックのゼロ点で一時的に停止することさえあり
得る。本発明によれば、ヘッド１２の速度が第２図のよ
うに捕捉速度Ｖｃａｐ以下に減速された後は迅速かつ能
率的に目榛トラックを捕捉することが可能である。

これは、位置決めトラックをヘッドが横切るときに得ら
れる信号を用いて目標トラックの極性を検出し、トラッ
ク位置決め回路２２からサーボループ１８への帰還信号
を用いて、ヘッド１２が最短時間で目標トラックの中央
に達するようにヘッド１２を減速制御することによって
可能になる。本発明に従えば、正弦波位置信号が矩形波
発生回路２４を介して極性フリップフロップ回路２６に
結合され、そのフリツブフロツプ回路２６は通過中のヘ
ッド１２の下に位置する位置決めトラックの極性を保持
するよう機能する。システムが探索モード｝こある間は
、制御袋檀２０から発生するセクタ・クロツク２１によ
って極性フリツプフロップ・２６の状態は常に更新され
ている。この更新動作は、セクタ・クロック２１と、制
御装置２０から発生する「探索進行中」信号２９との論
理積を求めるＡＮＤゲート２８によって行なわれる。「
探索進行中」信号２９はシステムが探索モードにある期
間のみ有効である。ＡＮＤゲート２８の出力端はフリツ
プフロップ２６のク。ツク入力端Ｃに接続されている。
したがってフリップフロップ２６は探索期間においての
み状態変更を行なうことが可能であり、システムが追従
（トラツキング）モードに入るとフリツプフロツプ２６
はその上に追従モード転換が行なわれたトラックの極性
を保持する。また、探索期間におけるヘッドの移動方向
も、極性フリップフロツプ２６の状態によって表わされ
る。

探索期間中、探索がディスク１４の外周から中心へ向っ
て行なわれているか、または中心から外周へ向って行な
われているかを示す信号が、制御装置２０から探索方向
信号ライン３１上に出力される。この信号およびその反
転信号は、第１図に示すように、それぞれ、位置決めト
ラック極性信号およびその反転信号との間でＡＮＤゲー
ト３０および３２によって論理積がとられる。これら信
号の反転はインバータ３４，３６によって行なわれる。
ゲート３０，３２の出力はＡＮＤゲート３８の入力に供
給される。ＡＮＤゲート３８の出力はフリップフロップ
２６のＪ入力に接続されると共に、インバータ４０を介
してＫ入力にも接続されている。ゲート３０乃至４０を
含む回路網の機能を簡単に説明すると、所与の探索方向
に関して、探索中にヘッド１２がデータ・トラックの中
央を横切るときには常にフリップフロップ２６の状態が
変化することを利用して、現実にヘッド１２が通過して
いるトラックの実際の極性と、その時の探索方向との双
方の作用として交番する極性表示を、フリップフロップ
２６に追従保持させることである。以上の説明および第
３図に関する後述の説明から、探索期間中ヘッド１２が
任意の位置を移動している場合にその位置でフリップフ
ロップ２６が発生するトラック犠牲出力４１は、ヘッド
１２が次に到達するトラックの極性を指示するというこ
とがわかるであろう。

したがって、極性スイッチ４３（上記した、本出願と同
日付で出願した特腰昭５２−１２５６５７号特許出願明
細書に記載された極性スイッチに相当する）を用いてト
ラック位置決め回路２２に極性を与えることによって、
探索モードの終了時にサーボ・ループ１８が適時に捕捉
を遂行することが可能になる。矩形波発生回路２４から
の出力は、トラック交さ検出器４２にも供給される。

この検出器４２は矩形波発生回路２４の出力に応答し、
犠牲フリップフロップ２６の状態が変る度にパルスを出
力する。したがつて、ヘッド１２がデータ・トラックの
中央を横切る度に、その表示が検出器４２によって行な
われる。トラック交さ検出器４２の出力はＡＮＤゲート
４５の４個の入力の１つに供給される。ゲート４５の残
りの入力にはそれぞれ、『探索進行中』信号２９と、『
ＩＶＩ＜Ｖｃａｐ』信号４７と、『初期禁止』信号５０
とが供給される。『ＩＶＩ＜Ｖｃａｐ』信号４７は、タ
コメーター９で検出されたヘッド速度が所定の捕捉速度
Ｖｃａｐを越えた時に速度比較器４９から発生する信号
であり、『初期禁止』信号５０は、ヘッド１２が捕捉速
度Ｖｃａｐ以上に加速されてしまうまでドリフト・タイ
マ４４の動作を禁止するためのもので、各探索開始時に
、従来の方法で、制御装置２０‘こよって作られる信号
である。『探索進行中』信号２９は各探索の開始時に高
レベルになる。

そして、その直後に『初期禁止』信号５０も高レベルに
なる。探索終了時にヘッド１２が速度Ｖｃａｐに減速さ
れると、『 ＩＶＩくｃａｐ』信号が高レベルになって
最終的には、次のトラックをヘッドが横切った時に、ヘ
ッド交さ検出器４２の出力パルスによってドリフト・タ
イマ４４が作動する。ドリフト・タイマ４４がタイム・
アウトになると、探索が終了して、ヘッド１２が到達し
た新しいデータ・トラックの捕捉が開始される。

ドリフト・タイマ４４の作動からタイム・アウトまでの
期間は、作動時にヘッド１２が横切ったトラックの中央
から捕捉されるべきトラックの中央までの距離の所定パ
ーセントの長さをヘッド１２が移動した時に捕捉が開始
されるような長さに選択される。トラック交さ検出器４
２から相前後して発生する２個の出力パルス間のどの位
置においてもＩＶＩ＜Ｖｃａｐの条件が成立し得るので
、ドリフト期間におけるヘッド１２の正確な移動距離は
各探索によって異なる。しかし、各探索によって異なる
上記距離の差異は、実用上差しつかえない程度に小さい
ものである。ドリフト・タイマ４４は、タイム・アウト
になると、制御装置２０へ『捕捉許可』パルス５２を供
給する。

制御装置２０はパルス５２を受けてモード指令信号ライ
ン５４を探索モードから追跡モード‘こ切り換え、それ
によって、サーボ・ループ１８に次のデータ・トラック
の捕捉および追従を行なわせる。制御装置２川ま『捕捉
許可』パルス５２を受信した時に『探索進行中』信号２
９を無効にする。

『探索進行中』信号２９が無効になると、クロックはＡ
ＮＤゲート２８を介して極性フリップフロツプ２６のＣ
入力に到達することを阻止されるため、極性フリップフ
ロップ２６の状態は凍結される。タイマ４４がタイム・
アウトになる時にはフリップフロップ２６の状態は捕捉
極性状態になっており、この極性情報は、極性スイッチ
４３を介して、サーボ・ループ１８に捕捉されるべきデ
ータ・トラックの中央の内側、外側のいずれにヘッド１
２が位置しているかということを伝達するために利用さ
れる。探索期間中、『探索進行中』信号２９を極性スイ
ッチ４３に供給することによって、トラック位置決め回
路２２の極性はトラック極性信号４１とは無関係に一定
の所有極性に保たれる。

『探索進行中』信号２９が無効になると、磁性フリップ
フロップ２６から回略４３へ捕捉極性状態が伝達され、
この捕捉状態はさらにトラック位置決め回路２２へ伝達
される。第３図は本発明の装置の動作を示すタイミング
図である。

ここに示されているのは第１図の回路のタイミング図で
あって、探索期間の後半から捕捉シーケンスを経て、最
終的にヘッド１２がデー夕・トラック上に位置決めされ
るまでのタイミングが示されている。第３図の曲線１は
トラック位置決め回路２２の正弦波出力信号を示してい
る。３Ａから３Ｇまでの期間において、この正弦波出力
信号の周期は時間の経過と共にだんだん長くなる。

なぜならば、この正弦波信号は前述のように、ヘッド１
２が位置決めトラックを横切る時に得られる信号の検出
に基づく出力信号だからである。この正弦波信号の時刻
３Ａ，３Ｂ，・・・・・・におけるゼロ交さ点は、デー
タ・トラックの中央をヘッドが横切ったことを表わすも
のである。時刻３Ｆにおいて制御装置２０が探索モード
から追従モード‘こ転換したとすると、その時のトラッ
ク樋性信号の状態に応じて次の２つの場合のいずれかが
起り得る。すなわち、極性スイッチ４３が探索期間中に
『探索期間中』信号２９によって強制されていたままの
極性に保持される場合（曲線１の実線部分）、または『
探索進行中』信号２９が無効になった時に極性スイッチ
４３が逆極性に転換する場合（曲線１の点線部分）のい
ずれかである。次に矩形波発生回路２４の出力が曲線２
で表わされており、これはトラック位置決め回路２２の
正弦波出力からどのようにして矩形波が得られるかを示
している。曲線４，５は、探索期間中（曲線３）におい
て矩形波発生回路２４の出力の各レベル転換点で極性フ
リップフロップ２６の状態が変わることを示している。
これは概略を示すものであって、実際には前述のように
セクタ・クロック・パルス（各データ・トラックに４８
個）がフリツプフロツプ２６に矩形波発生回路２４の状
態をクロツクする。このセクタ・クロツクは、所与の探
索期間において多数発生し、明確に図示することが不可
能であるから、第３図のタイミング図からは除外されて
いる。実際には、本発明のディスクは、典型的には３０
０び．ｐ．ｍ．の速度で回転し、毎分１４４０００固の
セクタ・クロツクがヘッド１２によって検出される。こ
のようにして、探索期間中に矩形波発生回路２４の状態
が変わる度に、それに応答してほぼ同時に極性フリツプ
フロツプ２６の状態も変化する。ここで、磁性フリップ
フロツプ２６の出力はヘッド１２の速度がＶｃａｐ以下
になった後でのみ使われるということに注目すべきであ
る。Ｖｃａｐへのヘッド１２の速度がＶｃａｐを通りこ
して減速する時刻が３Ｄとして示されている。

続いて時刻３Ｅにおいてヘッドが次のデータ・トラック
を横切った時に極性フリツプフロツプ２６の状態が変わ
ると、トラック交さ検出器４２の出力パルス（曲線６）
によってドリフト・タイマ４４が作動する（曲線７）。
ドリフト・タイマ４４は時刻３Ｆにおいてタイム・アゥ
トし、そこで探索モードが終了すると共に捕捉動作が開
始される。時刻３Ｆを過ぎると、『探索進行中』信号ラ
イン２９によって樋性スイッチ４３の出力状態が、フリ
ッブフロップ２６のその時の状態すなわち捕捉極性状態
に保たれるため、極性フリツブフロップ２６の状態は変
化しない。時刻３Ｆム非蜂においてはトラック位置決め
回路の正弦波出力信号の符号は極性スイッチ４３の状態
の影響を受ける。これはこの正弦波信号が時刻３ＦＩＸ
蜂、次のデータ・トラックの捕捉および追従動作のため
の帰還信号としてサーボ・ループ１８において利用され
るからである。最終的に時刻３Ｇにおいてヘッド１２は
、時刻３Ｅで検出されたデータ・トラックの次の隣接す
るデータ・トラックの中央部で停止する。ヘッド１２が
新しいデータ・トラック上で適切に位置決めされた後、
そのトラックがトラック・リクエストラインで要求され
たトラックと一致するか否かを確認するため、制御装置
２０が周知の何らかの方法でトラックの識別を行なう。

その結果、一致しない場合には新しい探索が制御装置２
０１こよって開始される。しかし、新しく位置決めされ
たデータ・トラックと要求されたデータ・トラックが一
致する場合には、制御装置２０によってサーボ・ループ
１８が追従モード‘こ保持され、ヘッド１２は次のトラ
ック・リクエストが発生するまでこのデータ・トラック
の中央の上方に維持される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック回路図、第２図
は捕捉されるべきトラックにヘッドが近づくときのヘッ
ド速度を示すグラフ、第３図は第１図の回路の概略動作
を示すタイミング図である。 （参照符号の説明）、１２…・・・ヘッド、２２・・・
…トラック＆鷹決め手段、２０……制御装置、１８・・
・・・・サーボ機構、１９・・・・・・タコメータ、４
９・・・…速度比較器、４２・・・・・・トラック交さ
検出器、２４……矩形波発生器、２６……フリツプフロ
ップ、４３……極性スイッチ、４４……ドリフト・タイ
マ。 − 竺 山 ＦＩＧ−２ ｎ ■ ○ ］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交番する極性で、ほぼ平行に並べられた複数個のデ
   ータ・トラツクと、ヘツドと、探索モードおよび追従モ
   ードを選択的に設定すると共に探索方向を設定するため
   の制御手段と、前記探索モードにおいては複数個のデー
   タ・トラツクと交さしてヘツドを所定の加減速パターン
   で移動させる一方、前記追従モードにおいては適性極性
   を持つ最近接トラツクを捕捉、追従させるためのサーボ
   手段と、振幅によつて最近接トラツクの中央からヘツド
   までの距離を表わし、符号によつて前記トラツク中央か
   ら前記ヘツドがずれている方向と、前記ヘツドがその中
   央からずれているトラツクの極性と、選択された極性と
   を表わすようになつている極性選択可能な出力を発生す
   るためのトラツク位置決め手段とを備えたデイスク駆動
   装置においてめくら探索によつてデータ・トラツクを捕
   捉する装置であつて、 前記探索モードにおいて前記ト
   ラツク位置決め手段の出力のための所定の固定極性を選
   択するための手段と、 前記探索過程で前記ヘツドが所
   定の捕捉速度を通りこして減速されたことを検出するた
   めの速度検出比較手段と、 捕捉速度を通りこして減速
   された後前記ヘツドがデータ・トラツクと交さすること
   を検出するためのトラツク交さ検出手段と、 前記探索
   の方向を表わす信号を出力する探索方向信号発生手段と
   、 前記トラツク交さ検出手段および前記探索方向信号
   発生手段に接続され、前記交さが検出された時に、前記
   交さによつて前記トラツク位置決め手段から発生する出
   力と、前記探索方向の双方を表わす信号を出力する論理
   手段と、 前記トラツク交さと、捕捉速度をとおりこし
   た前記減速が行なわれたことに応答し前記極性信号の発
   生に続いて前記制御手段に前記追従モードを設定させる
   ための手段と、 前記極性信号に応答し前記トラツク位
   置決め手段の出力を選択し、それにより、前記トラツク
   位置決め手段の出力をヘツドが次に接近するデータ・ト
   ラツクの極性に一致させて、そのトラツクの最適捕捉が
   前記サーボ手段によつて実行されるようにするためのス
   イツチ手段とを含むことを特徴とするデータ・トラツク
   捕捉装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記交さの前記検
   出から所定遅延時間が経過した時に前記追従モードの設
   定が行なわれるようにするための遅延手段をさらに含む
   ことを特徴とするデータ・トラツク捕捉装置。