JPS61210514A - 磁気デイスク装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は磁気ディスク装置、特に磁気ディスク上の磁
気トラックよりサーボ情報を得てヘッド位置決め制御を
行う場合等に用いて好適な磁気ディスク装置に関する。

〔発明の概要〕

この発明は磁気ディスク上の磁気トラックよりサーボ情
報を得てヘッド位置決め制御を行う磁気ディスク装置に
おいて、磁気ディスクからのデータ情報をサーボ情報に
変換することによりディスク面の利用率の向上を図ると
共にサーボヘッドを録再ヘッドと同一のヘッドスライダ
上に形成することにより磁気ディスクの温度膨張に対し
て強くしようとするものである。

〔従来の技術〕

一般に、磁気ディスク装置におけるヘッド位置決め制御
は、主として次の２点を目的として行われる。すなわち
その第１は、成るトラックから別のトラックヘッドが移
動するいわゆるシーク動作を出来るだけ迅速に行うこと
であり、その第２は移動した後は外乱に拘らず出来るだ
け正確にトラックに追従させる、つまりトラッキング動
作を正確に行うことである。

これ等の制御を行うためには、ヘッドの位置や速度等の
サーボ情報を知るための検出手段が必要であり、この検
出手段の違いにより従来次のような３種類のサーボ方式
がある。

その第１は、シャーシに固定され、複数トラックに対応
したスリットを有する第１光学スケールと、複数のトラ
ックに対応したスリットを有し、ヘッドと連動して第１
の光学スケール上を移動可能な第２の光学スケールと、
第１及び第２の光学スケールの上下に配された発光部・
受光部から成る光結合手段とを備え、光結合手段の光路
に第２の光学スケールが入るとその偏位量に応じて受光
部の光量が変化して、その変化量が電気信号に変換され
て取り出されるようになされた光学スケールサーボ方式
である。その第２は、複数個のディおいて、複数個のデ
ィスクのうちの特定のディスク全体をサーボ用として用
いるサーボ面サーボ方式、その第３はディスク上に記録
された各トランクのセクタの間にサーボ情報が配される
埋込み式サーボ方式である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上述の如き従来方式の場合夫々法のような欠
点がある。すなわち、光学スケールサーボ方式の場合、
制御対象であるヘッドの位置と検出手段である光学スケ
ールの位置が離れているので温度膨張に弱いと云うこと
である。つまり、例えば光学スケールの方に温度膨張が
あってもこれは常時検出されているので問題ないが、ヘ
ッドが対向するディスク側に温度膨張があった場合は検
出手段は離れていて何も検出されていないのでその温度
膨張を補正できないと云う不都合が生じる。

また、サーボ面サーボ方式の場合、サーボのために専用
のディスク面が必要であり、特に磁気ディスクの枚数が
少ない磁気ディスク装置ではそのサーボ用のディスクの
分だけデータ用のディスクが少なくなり無駄となる。更
に埋込み式サーボ方式の場合、ディスクの１回転毎に一
度しかサーボ情報が得られないので、精度上問題がある
。

この発明は斯る点に鑑みてなされたもので、サーボ用と
して専用のディスク面が不要となり、温度膨張に対して
強（、連続的にサーボ情報が得ることができる磁気ディ
スク装置を提供するものである。

ｃ問題点を解決するための手段〕 この発明による磁気ディスク装置は、同一のトラック幅
を有する磁気トラックが等ピッチに形成された磁気ディ
スク（１）と上記磁気トラックの寸法に対して所定の寸
法関係をなすように配された一対のヘッド（３ａ）　　
（３ｂ）から成るサーボヘッドペア（３）と、このサー
ボヘッドペアにより上記磁気トラックから得られたデー
タ信号をサーボ情報に変換する信号処理手段（８）〜（
１８）を具備し、サーボヘッドペアは録再ヘッド（２）
と同一のヘッドスライダ上に形成するように構成してい
る。

〔作用〕

同一のトラック幅を有する磁気トラックが等しいピッチ
に形成された磁気ディスク（１）内の磁気トランクから
録再ヘッド（２）と同一のスライダ上に形成されたサー
ボヘッドペア（３）を用いてデータ信号を検出する。そ
して、この検出したデータ信号より信号処理手段（８）
〜（１８）においてエンベロープを検出して差分を取り
出し、位置信号更には速度信号、トラック通過信号等の
サーボ情報を得る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図〜第５図に基づいて
詳しく説明する。

第１図は本実施例の回路構成を示すもので、同図におい
て、（１）は磁気ディスクであって、この磁気ディスク
（１）のディスク面上には同一のトラック幅を有するデ
ータトラックＤＴが等ピッチに形成されている、（２）
はデニタ用録再ヘッドであって、出力端子（２ａ）　、
　　（２ｂ）を有し、これ等出力端子（２ａ）　、　　
（２ｂ）は図示せずもスイッチ回路を介して記録増幅器
及び再生増幅器に接続される。

（３）は一対のヘッド（３ａ）　、　　（３ｂ）から成
るサーボヘッドペアであって、録再ヘッド（２）と共に
同一のへ７ドスライダ（図示せず）上に例えば１００μ
ｍ程度の阜常に近接した状態で取付けられる。このサー
ボヘッドペア（３）は、出力端子（４ａ）〜（４ｄ）を
有し、出力端子（４ａ）　、　　（４ｄ）とアース間に
は夫々ＤＣセンス電流源（５）、　（６１が接続され、
出力端子（４ｂ）　、　　（４ｃ）は共通接続されて接
地される。

サーボヘッドペア（３）としてはいわゆる磁気抵抗効果
型ヘッド（ＭＲヘッド）が使用される。このサーボヘッ
ドベア（３）は、実質的にパーマロイ金属薄膜で等間隔
にタップを付けてリード線を引出したものである。そし
て、ＭＲヘッドであるサーボヘッドペア（３）は、磁界
の変化を感じて抵抗値が変化することを原理としている
ので、動作させるためにはＤＣセンス電流源が必要であ
り、そのため上述の如く電流＃（５１，（６１が２個用
意されている。

出力端子（４ａ）はコンデンサ（７）、増幅器（８）、
フィルタ（９）及びエンベロープ検出回路αφを介して
差動増幅器（１５）の非反転入力端子に接続され、出力
端子（４ｄ）はコンデンサ（１１）　、増幅器（１２）
、フィルタ（１３）およびエンベロープ検出回路（１４
）を介して差動増幅器（１５）の反転入力端子に接続さ
れる。差動増幅器（１５）の出力側より出力端子（１６
）が取り出され、こ＼に位置（変位）信号が得られる。

また差動増幅器（１５）の出力側は微分処理回路（１７
）及び零交差比較器（１８）に接続され、微分処理回路
（１７）より出力端子（１９）が取り出されて、こ＼に
速度信号が得られ、一方零交差比較器（１８）より出力
端子（２０）が取り出されて、こ＼に通過信号が得られ
る。

いま、サーボヘッドペア（３）はデータトラックＤＴよ
りデータ信号を読み取り、その読み取られたデータ信号
は増幅器（８）、（１２）で増幅された後エンベロープ
検出回路α１．　　（１４）でそのエンベロープを取り
出される。サーボヘッドペア（３）はデータを読み取る
ため、その出力信号はデータの内容によりランダムに変
動する。しかし、データは記録される時に所定の変調方
式に基づいて変調されているので、その出力信号は統計
的に成る一定の規則に従っている。よって、エンベロー
プ検出回路Ｏ１，（１４）の出力側に得られるエンベロ
ープの最大値は、データがランダムならば成るトランク
の上では略々一定値をとる。つまり、通常変調方式で決
る最低繰り返し周波数時のエンベロープとなる。第２図
はエンベロープ取り出し時の波形の様子を示すもので、
これよりエンベロープの最大値は最低繰り返し周波数時
に得られることがわかる。

このようにして得られたエンベロープ検出回路Ｑｌ、　
　（１４）からのエンベロープは差動増幅器（１５）に
おいてその差分をとられて、第３図Ａに示すような位置
（変位）信号Ｓ（×）となる、この位置信号はサーボヘ
ッドペア（３）がデータトラックＤＴを低速で横切って
いるときは緩い傾斜をもった三角波であり、高速で横切
っているときは鋭い傾斜をもった三角波である。つまり
、位置信号の三角波の傾斜は、サーボヘッドペア（３）
の移動速度に比例する。

従って、このような位置信号を微分処理回路エンベロー
プをとると、その振幅は速度に比例するようになり、第
３図Ｂはこの時の微分処理回路（１７）の出力を示して
いる。

また、位置信号を零交差比較器（１８）に供給して、第
３図Ｃに示すように矩形波に変換してやれば、その立ち
上がりまたは立ち下がりがトラックの通過を示している
ことになる。後述されるように、位置信号の零交差点は
２種類存在する。従って、トラック通過を知るには、矩
形波の立ち上がり又は立ち下がりのどちらか一方を用い
ればよい。

なお、出力端子（１６）に得られた位置信号はその後図
示せずもサーボ制御回路に供給され、ヘッド移動後のト
ラック上において録再ヘッド（２）を正しく追従させる
トラッキング動作に使用され、−方、出力端子（１９）
及び（２０）に得られる速度信号及びトラック通過信号
はその後位置信号同様サーボ制御回路に供給され、成る
トラックから目標とするトラックへヘッドを移動させる
シーク動作に使用される。

つぎにサーボヘッドペア（３）の寸法と位置信号出力波
形Ｓ　（Ｘｌとの関係を第４図に基づいて説明する。

同図において、Ｗはデータトラック幅、Ｔはトラックピ
ッチ幅、ｇはガートバンド幅、ｈはサーボヘッドペアを
構成するヘッド幅、Ｓはそのヘッドの間隔、Ｈはサーボ
ヘッドペアの幅とすると、この第４図は正確に次式の関
係が成立するときの寸法関係及び波形を示している。

ｇ＝ｈ＝ｓ、Ｗ＝Ｈ＝３　ｇ　　　　・・・・（１１上
記式（１１において、−例としてｇ＝ｂ＝Ｓ＝４．５．
１７　ｍ　、　Ｗ　−Ｈ＝　１３．５μｒｓが考えられ
る。第４図において、サーボヘッドペア（３）をＸ軸方
向に移動させると、両ヘッド（３ａ）　、　　（３ｂ）
からのエンベロープの差分すなわち差動増幅器（１５）
の出力側に得られる位置信号Ｓ　（Ｘｌは同図に示すよ
うな三角波形となる。５（Ｘｌ＝Ｏとなる点がサーボの
平衡点であるが、これには２種類あり、夫々Ｏ位相、π
位相と称する。０位相ではサーボヘッドペア（３）のヘ
ッド（３ａ）と（３ｂ）が夫々隣り合う別のデータトラ
ックにか−り、また、π位相ではヘッド（３ａ）　、　
　（３ｂ）が共に同一のデータトラックにか−る。

上述の式（１）の条件をサーボヘッドペアの寸法が満た
している場合には、位置信号Ｓ（×）は完全な三角波形
となる。ところが、上述の条件式が成立しない場合には
位置信号Ｓ　（Ｘ）は完全な三角波形でなくなる。そこ
で、次にサーボヘッドペアの各寸法がどういう関係式を
満たせば位置信号Ｓ（×）として満足できる波形になる
かを説明する。

位置信号Ｓ（×）の三角波の１周期を取り出すと、第５
図Ａに示すようになる。サーボへラドベアに関連するす
る寸法が不通であると、第５図Ｂ及びＣに示すような不
感帯や飽和を生じサーボ情報検出手段としての変換特性
が劣化する。こ＼で、第５図Ｂに示す不感帯はトラッキ
ングサーボの位置決め精度を劣化させるもので、０位相
、π位相で夫々生じる。この不感帯は決して存在しては
ならないものである。また、第５図Ｃに示す飽和はトラ
ッキングサーボのダイナミックレンジを狭めるもので、
多少なら存在してもかなわない。

更に変換特性に関するものではないが、サーボ情報検出
手段としての動作を妨げる可能性があるものとしていわ
ゆるクロストークの問題がある。

これはガートバンド幅ｇに対してヘッド幅りが大きい場
合、ヘッドを介して隣接するトラック間で磁束がクロス
トークしてしまうもので、これは決して起きてはならな
い。

これ等の特性劣化を防ぐにはサーボヘッドペア（３）と
データトラックの寸法関係が次の諸式を満たすようにす
ればよい。

クロストーク禁止条件：ｈ≦ｇ　　・・・・（２）飽和
禁止条件　　　　：ｈ？：ｇ　　・・・・（３）Ｏ位相
不感帯禁止条件：３５ｇ　　・・・・（４）π位相不感
帯禁止条件：Ｈ？：Ｗ　　　・・・・（５）このうち、
式（２）と（３）の条件を同時に満たすことは、現実に
ヘッドを製造する場合には不可能である。

よって、より重要な条件である式（２）を満たすように
する。また、式（４）と（５）を同時に満たしてどちら
の位相にも不感帯が生じないようにすることができるが
、サーボ情報検出手段としては、Ｏ位相、π位相のどち
らかり不感帯にならなければよい。

このとき、式（４）又は（５）の条件を守り不感帯が生
じないようにすると、三角波の零交差部には第５図りに
示すように傾斜の異なる部分が生じ、そこでは変換利得
が大きくなるが、サーボ回路系をうまく設計することに
より対応できる。

（発明の効果〕 上述の如くこの発明によれば、データトラックそのもの
を利用してサーボ情報を得るようにしたので、サーボ兼
用のディスク面やトラックが不要となり、ディスク面の
利用率が向上できる。また、サーボヘッドペアと録再ヘ
ッドを同一のヘッドスライダに形成し、サーボヘッドペ
アと録再ヘッドの位置を例えば１００μ−程度に非常に
近くしたため、両者の間に起こる温度膨張による位置ず
れが非常に小さくなり、結果として温度膨張に対してそ
の影響を余り受けない位置決めサーボ機構を構成できる
。また、サーボヘッドペアを含むヘッドスライダから全
てのサーボ情報を得られるため、別途サーボ用センサ部
品が不要であり、機構的に簡単である。また、サーボヘ
ッドペアの寸法、配置を工夫し、１対のヘッドから位置
、速度、トラック通過数の如き必要な３種類のサーボ情
報が得られるので、ヘッドスライダからの端子数が少な
くて済む。更に埋込み式サーボ方式のような時分割方式
でないため、連続的にサーボ情報を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
及び第３図は第１図の動作説明に供するための信号波形
図、第４図はサーボヘッドペアの寸法・位置と位置信号
との関係を示す図、第５図は特性劣化を防止する諸条件
の説明に供するための図である。 （１）は磁気ディスク、（２）は録再ヘッド、（３）は
サーボヘッドペア、（５１，（６）はＤＣセンス電流源
、（８）。 （１２）は増幅器、ａω、　　（１４）はエンベロープ
検出回路、（１５）は差動増幅器、（１７）は微分処理
回路、（１８）は零交差比較器である。 テ゛−タイ官号か６つエシベ゛Ｏ−７°枚±１ｚ第２図 １言号、ヌ１．ｆ霊、テＭつ、各、ＩＰ、’ｉ並圓サす
水′へ、ドＲ了の寸法・１寛置こ位Ｉｆ（１号を４間づ
筆肥第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、同一のトラック幅を有する磁気トラックが等ピッチ
   に形成された磁気ディスクと、 上記磁気トラックの寸法に対して所定の寸法関係をなす
   ように配された一対のヘッドから成るサーボヘッドペア
   と、 該サーボヘッドペアにより上記磁気トラックから得られ
   たデータ信号をサーボ情報に変換する信号処理手段と を具備して成る磁気ディスク装置。 ２、サーボヘッドペアは録再ヘッドと同一のヘッドスラ
   イダ上に形成されて成る特許請求の範囲第１項記載の磁
   気ディスク装置。 ３、信号処理手段は少なくとも一対の増幅器、一対のエ
   ンベロープ検出器、差動増幅器、微分処理回路及び零交
   差比較器から成る特許請求の範囲第１項記載の磁気ディ
   スク装置。