JPS628322A - サ−ボ制御装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は磁気記憶装置における読取／書込ヘッド位置決
めのためのサーボ制御装置に関する。詳細には、本発明
はディスク上のサーボ・パターンの飛翔時間が所望のデ
ータ・トラックに対するヘッドの位置全示すとともにヘ
ッドを所望のデータ・トラックの中心線の上方に位置付
けかつ維持するため、使用される磁気記録ディスク装置
におけるヘッドのトラック追従のためのサーボ制御装置
に関する。

Ｂ、従来技術 磁気ディスク装置におけるトラック密度を実質的に増大
させるためには、読出しまたは書込み動作の間ヘッドを
トラック上方で中心に位置付けかつ維持するためのサー
ボ制御装置を組込む必要がある。所望のトラックへのヘ
ッドの移動をトラック・アクセスまたはシークと呼び、
一方、読出しまたは書込み動作の間ヘッドを所望のトラ
ックの中心線上方に維持することをトラック追従と呼ぶ
。

トラック追従のためのサーボ制御装置は比較的高いトラ
ック密度を有する種々の磁気ディスク装置において必要
とされるが、このことは温度および湿度変化、スピンド
ル・モータの逸脱およびその他の影響による非均−ひず
みを生じ易いフレキシブル・ディスクの場合に特に重大
である。

所望のトラックの中心線に対するヘッドの位置を示すた
め読取シ書込ヘッドを通過する種々のサーボ・パターン
の「飛翔時間」を用いる公知のサーボ制御技術がある。

米国特許第３８１２５３３号に開示されているそのよう
な技術の１つでは、一群のデータ・トラックに対する複
数のサーボ信号が角度的にずれているので、基準パルス
と所望のトラックにおけるサーボ信号との間の時間がグ
ループ内の特定のトラックを識別する。この技術は、固
定ディスクを用いる磁気ディスク装置に使用されるもの
であり、この固定ディスクはディスクの中心から半径方
向に伸びる、等しい角度で離隔したセクタ上に、あらか
じめ記録したサーボ情報を有するものである。ディスク
が回転すると、サーボ・セクタがヘッドの下を通過する
際に、ヘッドはサンプリングされたトラック位置信号を
受取る。あらかじめ記録されたセクタ・サーボ信号全信
用すること、およびそれらのセクタ・サーボ信号を用い
る米国特許第３８１２５５３号の技術は固定ディスク装
置には適用できるが、フレキシブル・ディスク装置に用
いるには一般に適していない。一般に入手できるフレキ
シブル・ディスクは、未記録の形のものだけだからであ
る。

どのようなものであれ、角度的に離隔したセクタにサー
ボ情報を記録することはフレキシブル・ディスクの価格
を大きく増大させるであろう。これをさらに、各データ
・トラック上の複数セクタにサーボ情報を記録するのに
要する時間は、これをユーザのディスク駆動装置により
記録するのであれば、非常に大きなものになるであろう
。

米国特許第４１４９１９８号は２つの専用サーボ・トラ
ックと読取／書込ヘッドの両側に半径方向に離隔した関
連の専用位置付はサーボ・ヘッドを用いる磁気ディスク
装置用ヘッド位置付はシステムを開示している。サーボ
・ヘッドとサーボ・トラックに記録された情報を読取る
２つのサーボ・ヘッドにより発生したパルス列の到着時
間は組合されてデータ・トラックに対する読取／書込ヘ
ッドの位置を示す信号を発生する。

ＩＢＭテクニカル・ディスクロジャ・ブレティン、第２
３巻、第２号（１９８０年７月）、第７８７乃至７８９
ページのＥ、Ｇ、グルメ（Ｇｒｕｓｓ）等による「時間
比較に基く磁気記録のためのサーボ・システム」と題す
る論文はデータ・トラックに対して傾斜した交叉サーボ
・マーキングの使用を開示している。ヘッドの交叉の時
間とサーボ・マーキングとの比較はトラック中心線に対
するヘッドの位置を示す。

米国特許第４５４６４１３号、第４４５４５４９号およ
び第４４８８１８７号は全てトラック建対して傾斜した
サーボ・パターンと、飛翔時間測定によらずにトラック
中心線に対するヘッドの位置を決定するための種々の手
段を開示している。

米国特許出願第７１３１５９号はデータ・トラックに対
して傾斜した一群のサーボ・セグメントから成るサーボ
・パターンの使用を開示しており、各セグメントは半径
方向における周波数を増大させる磁気遷移から成る。但
し、所望のデータ・トラックの中心線に対するヘッドの
位置はサーボ・セグメントの飛翔時間によってではなく
、ヘッドにより実際に読取られる磁気遷移の数によシ決
定される。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 従来のサーボ制御技術は相当複雑で高価な構成を必要と
してお泥安価な磁気記憶装置において用いるのに十分適
しているとはいえない。

Ｄ１問題点を解決するための手段 本発明は磁気記憶装置におけるトラック追従サーボ制御
に関して、所望のトラックの中心線に対する読取／書込
ヘッドの位置を決定するために、傾斜したサーボ・パタ
ーンの飛翔時間を測定することを特徴としている。

サーボ・パターンはトラックに直角な方向に離隔されか
つトラックに対して傾斜した複数のサーボ・セグメント
から成る。記録媒体がヘッドのそばを通過するとき、基
準パルスの発生時点から、所望のトラックにおけるサー
ボ・セグメントに基くヘッドの読取信号のピーク発生時
点までの時間はトラックにほぼ直角な方向におけるヘッ
ドの位置を示す。サーボ制御装置は、この時間を測定し
、それに基いてヘッドをトラックの中心線に向って位置
付けるようにヘッド作動手段を制御する。各サーボ・セ
グメントは２つ以上のデータ・トラックを横切って傾斜
してもよいが、各サーボ・セグメントが１つのトラック
上だけに延在する実施例では、基準パルスは所定のしき
い値を越えるサーボ信号である。この実施例では、測定
時間は実質的にサーボ信号の先頭からサーボ信号のピー
クまでの時間である。

フレキシブル・ディスク装置に特に適用可能な実施例で
は、傾斜したサーボ・セグメントはそれぞれ単一周波数
の磁気遷移から成り、データの記録に先立ってユーザの
ディスク装置によりフレキシブル・ディスクに書込まれ
る。

Ｅ、実施例 最初に第２図を参照すると、説明の便宜のため同心円状
のデータ・トラックを直線として表わしたディスクの一
部分に、本発明で用いられるサーボ情報のパターンが示
されている。第３図に示されるディスクの部分は外周２
０と、番号０乃至１２で識別される複数のデータ・トラ
ックを有する。

番号０乃至１２の付いた線はトラックの中心線を表わし
ている。最終データ・トラック（図示せず）はディスク
の中心寄りに位置する。第２図には、トラック６の中心
に置かれた読出／書込ヘッド６０も示されている。

第２図におけるディスク上に記録されたサーボ情報を、
バンド５０内に置かれた代表的サーボ・セグメント５１
．５２およびＳ６と、角度的に離隔された隣接バンド６
０内に置かれた代懺的サーボ・セグメント６１．６２お
よび６６として表わす。バンド５０および６０はディス
クの回転中に特定の時間ゲート内に現われる。フレキシ
ブル・ディスク装置の場合、ディスクの使用前のフォー
マツティングによシ、ディスク全体にわたって同等の角
度で区分された８乃至９個のデータ・セクタが存在する
。したがって、本発明のサーボ・パターンをフレキシブ
ル・ディスク装置に用いるとキハ、サーボ・セグメント
（および時間ゲート６６）は唯一のデータ・セクタに存
在することが望ましい。サーボ・セグメントの各々はト
ラックに対して傾斜しており、この例では４つの隣接す
るトラックの中心線にまたがっている。但し、各セグメ
ントは、中間の２つのトラックの中心線に対する位置決
めのために利用される。例えば、バンド５０内のセグメ
ント５１はヘッドヲトラツク２または３のいずれかの中
心線に位置付けるだめのサーボ情報を与え、隣接のバン
ド６０内のセグメント６２はヘッドをトラック４または
５のいずれかの中心線に位置付けるだめの情報を与える
。第３図の例では、精密に調整したステップ・モータに
よって具体化しうるヘッド位置付は手段の開ループ許容
差は少くとも＋または−１，５トラツクである。したが
って、ヘッド６０がトラック２へ動くように命令された
場合、ステップ・モータはヘッドをトラック２の中心線
の１．５トラツク以内に位置付けるだめの十分な精度を
有することとなる。

サーボ・セグメントの各々に含まれる情報は各トラック
に対して同じである単一周波数の磁気遷移から成る。

セグメント５２のような典型的なサーボ・セグメントの
書込みの方法について次に説明する。ディスクがその動
作速度で回転しているとき・一定周波数の電流パルスが
ヘッド６０に印加される。

同時に、サーボ情報を含むセクタがヘッドの下方に、す
なわち時間ゲート６６の頭にあるとき、ステップ・モー
タ（図示せず）はヘッド３０を一定速度で半径方向内方
へ動かす。ヘッド６０はこのようにしてサーボ・セグメ
ント５２をディスク上に書く。時間ゲート６６の発生毎
に、すなわちディスクの各回転毎に新しいサーボ・セグ
メントをこの方法でバンド５０に書く。バンド５０の全
てのサーボ・セグメントをディスクに書いたとき、バン
ド６０のサーボ・セグメントを同様な方法で書き込むが
、相異する点はバンド６０のセグメントの１込みが時間
ゲート６６内の短い時間遅れの後行われ、バンド６０を
バンド５０から角度的に離隔させることである。信号の
周波数はディスク装置の１Ｆおよび２Ｆ動作周波数の間
に選定でき、これは従来のフレキシブル・ディスク装置
のあるものでは、１２５Ｋｈｚの「オール・ゼロ」に対
する１Ｆ周波数と２５０Ｋｈｚの「オール・フン」に対
する２Ｆ周波数に対応する。このサーボ・セグメント書
込み方法ではディスクの回転毎に唯一つのサーボ・セグ
メントを書く一方、バンド５０と６０が短い時間遅れに
よシ分離されれば、２つのサーボ・セグメント、例えば
セグメント５１および６２の書込みをヘッド３０を通過
するサーボ・セクタの１つのバスで書くことができる。

さらに、サーボ・セグメントはサーボ・セクタ内で６つ
以上のバンドに分割できる。

また、第２図は時間ゲート６６と同じ時間スケールで基
準パルス４０を示す。基準パルス４０は基準パルスの発
生時点からヘッド６０によシ読取られるサーボ信号のピ
ーク発生時点までの時間を測定するカウンタを始動する
ために用いる。フレキシブル・ディスク装置の場合は、
基準パルスはスピンドル・モータの回転によシ発生され
るインデクス・パルスでよい。その代シとして、ディス
ク上のデータ・トラックの先頭部が基準パルスを発生す
るためヘッドによシ読取られる信号を含んでもよい。

本発明の飛翔時間サーボ技術における基準パルス４０の
機能は第３図によシ一層よく分るであろう。第３図に示
すように、典型的なサーボ・セグメント５２はトラック
５．６．７および８の中心線を横切って傾斜して示され
る。この説明のためヘッド位置付は手段、例えばステッ
プ・モータの開ループ許容差は１．５トラツクであると
想定しているので、サーボ・セグメント５２はヘッドを
トラック６または７のいずれかの上方にセンタリングす
るときにのみ用いられる。したがって、セグメント５２
内の半径方向におけるヘッド３０の最大の逸脱はそれぞ
れ！　、およびρ　　によりｍｌｎ　　　　　　　　　
　　ｍａＸ 示すようにトラック５および乙の中間とトラック７およ
び８の中間になるであろう。第２図の時間スケールは、
ｔｒｅｆにおける基準パルスの発生を示し、かつセグメ
ント５２内の最小および最大の半径方向位置におけるヘ
ッド３Ｄの位置に対するサーボ信号のピークの発生時点
？それぞれｔ　１　ｎ および七　　として示す。時点ｔ　　およびｔｍａｘｍ
ａＸ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ｍｉｎは以下に説明する読取信号用の増幅器の出力、即
ち、サーボ信号を示す信号包絡１Ｒ５５と５７のピーク
において示される。

次に第１図を参照すると、これは基準パルスの発生時点
からサーボ信号のピークの発生時点までの時間の測定に
基いてヘッド３０’！ｉ−所望のトラックの中心線に正
しく位置付ける本発明の実施例を示している。図示のと
おシ、磁気ディスク装置におけるサーボ制御装置は、マ
イクロプロセッサ７０、電気的消去可能プログラマブル
読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）のような適当なメモ
リ装置７２、カウンタ（又はタイマ）７４、ステップ・
モータ７６、読取／書込ヘッド６０、読取信号用の増幅
器７８、整流器８０、フィルタ８２および微分器８４を
含む。また第１図には、増幅器７８、整流器８０、フィ
ルタ８２および微分器８４の上部にこれら個々の回路素
子の出力を表わす信号波形を示す。マイクロプロセッサ
７０は適当なアドレスおよびバス・ラインによりＥＥＰ
ＲＯＭに接続され、カウンタ７４から入力を受取る。マ
イクロプロセッサ７０へのその他の入力は基準ノ＜ルス
４０（フレキシブル・ディスク駆動装置の例ではスピン
ドル・モータからのインデックスーツ（ルス）と所望の
データ・トラックを示すデータ・コントローラ（図示せ
ず）からのトラック指令である。

サーボ制御装置の動作は第２図および第３図を参照しな
がら動作中における上述の構成要素の機能を考察するこ
とによシ理解できる。この説明のため、ヘッド６０をト
ラック６の中心線の上方に維持することが要求されるも
のと想定する。データ・コントローラは最初に所望のト
ラック、すなわちトラック６を識別する信号をマイクロ
プロセッサ７０に送る。トラック６の中心線に到達する
ため、マイクロプロセッサ７０はヘッド６０の既知のト
ラック現在位置及びステップ・モータ７６の特性に基い
て、所定の数のマイクロステップだけステップするよう
ステップ・モータ７乙に命令する。典型的な場合、この
トラック・シークは開ループで、すなわちいかなるサー
ボ・フィールドバックもなしに行なわれる。ステップ動
作が完了してヘッド６０が半トラツクの許容差でトラッ
ク乙に位置すると、ディスクが回転するときインデック
ス・パルスがマイクロプロセッサ７０Ｋｌ：Ｄ受取られ
る。インデックス・パルスを受取ると、マイクロプロセ
ッサ７０はカウンタ７４を始動させて時間測定を開始す
る。サーボ・セグメント５２がヘッド５０を通過すると
き、ヘッド５０により読取られた信号は増幅器７８によ
り増幅され、増幅器７８は第３図の上部に示すものと同
様な出力波形を発生する。増幅された信号は次に整流器
８０によシ整流され、フィルタ８２により濾波される。

信号は次に微分器８４により微分され、微分器８４は第
１図の上部に示すディジタル・パルス形状を発生する。

微分されたパルスの正から負への変化が通過するサーボ
・セグメント５２からヘッド３０により読取られたサー
ボ信号のピークに対応して生じ、カウンタ７４へ出力さ
れて時間測定を停止させる。この例を説明するため、ヘ
ッド３０はステップ・モータ７乙によシ第６図に示すよ
うに実際の半径方向位置ｌ　に位置付けられたものと想
定する。その場合、ピーク信号は第６図に示すように時
刻ｔ　で発生する。ヘッド３０が正確にトラック６の中
心線の上方にあれば、所望の時刻ｔ、はピーク信号の発
生時点に対応する。

マイクロプロセッサ７０は次にカウンタ７４に記憶され
た時刻ｔ　に対応する値を読出し、ヘッド位置エラーの
値に対応する差ｔａ−ｔｄ’ｃ計算する。

マイクロプロセッサ７０は次にＥＥＦＲＯＭ７２におけ
るルックアップ・テーブルをアドレスし、ヘッド６０を
トラック乙の中心線の上方に位置付けるようにステップ
・モータ７６に与えられる制御信号を発生するために必
要とするマイクロステップ数を決定する。ＥＥＰＲＯＭ
７２に記憶されたルックアップ・テーブルはマイクロス
テップ値全編集したものにすぎず、各マイクロステップ
値は時間差１ａ−１，の特定の値に対応する。好ましい
実施例では、サーボ情報を有するセクタは１個だけであ
るから、上述の飛翔時間トラック・センタリング手順は
ディスクの１回転に１度用いられる。この手順はヘッド
がトラック６の上方にセンタリングされるまで繰返され
、典型的にはディスクの１回転以内に生じる。

次に第４Ａ図および第４Ｂ図を参照すると、傾斜した各
サーボ・セグメントが唯一つのトラックのみにかかる本
発明の一実施示例が示される。そのようなサーボ・セグ
メントはＡないしＥで表わしたヘッド６０の５つの半径
方向位置と共に示される。第４Ａ図の単一トラック・サ
ーボ・セグメントと第２図におけるセグメント５２のよ
うな２つ以上のトラックにかかるサーボ・セグメントと
の相違は、単一トラック・セグメントの場合は、増幅器
７８から完全に対称的な読取信号を発生させることので
きるヘッド６０の半径方向位置が唯一つだけしかないと
いうことである。ＡからＥの５つの半径方向位置の各々
には第４Ｂ図に示すようにフィルタ８２（第１図）から
対応する信号を出力させる。単一トラック・サーボ・パ
ターンは１．５トラツクより小さいヘッド・アクチュエ
ータ開ループ許容差を有するディスク装置のみに使用可
能である。したがって、ヘッド６ｏは、トラックの中心
線に対して位置決めされるときは、実際には半径方向位
置ＡとＥとの間のどこかに置かれる。ピーク信号振幅の
所望の発生時刻は第４Ｂ図に示すようにｔ　であり、こ
れはトラック中心線に対応する。

単一トラック傾斜サーボ・セグメントの利点の１つは外
部基準パルスを必要としないことである。

これは、微分器８４からのパルスの立上りがカウンタ７
４の始動をトリガするのに使うことができるからである
。微分器８４のパルスの正から負へ変化はカウンタ７４
を停止する。微分器８４のパルスの立上シ、すなわち所
定のしきい値より上にある読取信号は、サーボ・セグメ
ントが実質的に最初にヘッド３０に整合する時点を示す
。この時点を基準パルス発生時点として使用することは
２トラック以上にかかるサーボ・セグメントでは不可能
である。何故ならば、第４Ｂ図の位置Ｃにおいて示す信
号はそのようなセグメントの２つ以上の半径方向位置に
おいて発生できるからである。

単一トラック・サーボ・セグメント全周いると、各サー
ボ・セグメント内に記録された磁気遷移はカウンタとし
て機能することができ、しだがってカウンタ７４のよう
な外部タイマの必要性がなくなる。例えば、ヘッドが第
４Ａ図の半径方向位置Ｃに置かれたとすると、ヘッド６
０は所定の振幅しきい値より上のサーボ・セグメントに
おける全ての遷移を読取ることになる。増幅器７８はそ
こで独立したディジタル出力をレジスタ（図示せず）に
与える。このことはピーク信号が読取られて微分器８４
がレジスタへの入力を終了するまで継続する。レジスタ
内の値はマイクロプロセッサ７０によシアクセスされ、
前述の方法でヘッド・アクチュエータへの制御信号を決
定するために使用される。

本発明を磁気ディスク装置、特にフレキシブル・ディス
ク装置への特定の用途に関して記載したが、本発明の基
本概念は磁気テープ装置のよう次他の形式の記憶装置に
も十分適用できるものである。

Ｆ１発明の効果 本発明によれば、比較的単純で安価な構成を用いて正確
なサーボ制御を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は基準パルスの発生時点からサーボ信号のピーク
の発生時点までの時間を測定するための手段を含む本発
明によるサーボ制御装置のブロック図、第２図は磁気デ
ィスクの１部における複数のトラックの中心線と複数の
傾斜したサーボ・セグメントとの関係を示す図、第３図
は１つのサーボ・セグメントと、特定の半径方向位置に
ヘッドが存在するときのサーボ信号の波形と、ピーク発
生時点との関係を示す図、第４Ａ図は唯一つのデータ・
トラックにかかる傾斜したサーボ・セグメントとこのデ
ータ・トラック内におけるヘッドの５つの半径方向位置
を示す図、第４Ｂ図は第４Ａ図に示す５つの半径方向位
置におけるヘッドによシ読取られたサーボ信号の波形図
である。 ３０・・・・読取／舊込ヘッド、５１．５２．５３．６
１．６２．６３・・・・サーボ・セグメント、７０・・
・・マイクロプロセッサ、７２・・・・ＥＥＰＲＯＭ。 ７４・・・・カウンタ、７６・・・・ステップ・モータ
、７８・・・・増幅器、８０・・・・整流器、８２・・
・・フィルタ、８４・・・・微分器。 出願人　　インターナシシカヤ・ビジ木ス・マシーンズ
・コーポレーションサー創制＠装置カフ゛四ツタ図 第１図 ５１−−−サーボ゛・セク゛メレト 複数のトラ・ンクリ゛＋Ａｘｉ＊ヒ雀紋のサー絵セプ〆
シドヒの甫係（示１図 ３０〜・−読取／書送ｈヘッー ５２・−サーボ゛・セグメント １）のサーボ・セグメント及び− サーｙｇ−＃１％疫示１図 第３図 雷ｌ との間係＜云丁図 第４Ａ図 サーｒ嬉−％波形図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のトラックを有する記録媒体と、ヘッドと、該ヘッ
   ドを選択されたトラックに対して動かす作動手段とを有
   する磁気記憶装置におけるサーボ制御装置であつて、 前記記録媒体上に記録されかつ前記トラックにほぼ直角
   な方向において互いに離隔しており、各々が少なくとも
   １つのトラックの上に延在しかつ該トラックに対して傾
   斜している複数のサーボ・セグメントと、 前記トラックに沿つた方向における前記複数のサーボ・
   セグメントに対する基準位置が前記ヘッドと一致すると
   き基準パルスを生じる基準パルス発生手段と、 前記基準パルス発生手段と前記ヘッドに接続されていて
   、前記基準パルスの発生時点から１つのサーボ・セグメ
   ントに基く上記ヘッドの読取信号のピーク発生時点まで
   の時間を測定し、その測定した時間を表わす出力信号を
   生じる測定手段と、前記測定手段と前記作動手段に接続
   されていて、前記測定手段の出力信号に応じて、前記ヘ
   ッドを選択されたトラックの中心線に対して位置決めす
   るように前記作動手段を制御する手段と を有することを特徴とするサーボ制御装置。