JPS63266676A

JPS63266676A - 磁気ヘツド位置決め方式

Info

Publication number: JPS63266676A
Application number: JP9936487A
Authority: JP
Inventors: Kiyoyasu Okuda; 奥田　清泰
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1987-04-22
Filing date: 1987-04-22
Publication date: 1988-11-02

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」本発明は磁気ディスク記録装置に関し、特に、磁気ヘッ
ドを正確にトラック上に位置決めする制御方式に関する
。

「従来の技術」フロッピィディスク等の磁気ディスク記録装置では、磁
気ヘッドの位置決めにステップモータを用いオープンル
ーズにより制御する方式が一般的である。しかし、記憶
容量を増加させるためトラック密度の高度化が図られる
と、トラックサーボによるクローズトループ制御が必要
になる。

従来、この種のトラックサーボによるクローズトループ
制御では比例積分制御が用いられていた。

ところで、磁気ディスクに書き込まれたトラックの中心
位置と磁気ヘッドの中心位置とのずれ量（オフトラック
量）は、第２図に示す様に、磁気ヘッドを固定した場合
に磁気ディスクの回転位置によらず一定となる、いわゆ
るオフセット誤差ばかりではなく、磁気ディスクの回転
に従って周期的に変化する誤差を示す場合がある。この
周期的誤差は、磁気ディスク装着の際の偏心誤差などに
起因するものである。

「発明が解決しようとする問題点」オフトラック量の性質がオフセット誤差のみの場合は、
従来の比例積分ＩＩＪ御で良好な追従が可能であり高精
度のトラックサーボ位置決めが可能である。しかし、オ
フトラック量の性質が周期的誤差を含む場合には、目標
位置が時間と共に周期的に変化するため、比例積分制御
のみでは追従誤差を十分小さくすることができず、高精
度の位置決めが困難であるという問題点があった。この
ような目標位置が周期的に変化するものに対しては、目
標値関数と同じ固有値を持つ内部モデルによる制御を行
なえば追従誤差を小さくすることができるが、逆にオフ
セット誤差に対しては追従速度が遅くなり、磁気ヘッド
のアクセスタイムが増加するという問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、オフトラック量の性質がオフセット誤差であっても
、周期的誤差であっても高速高精度の位置決めが可能な
磁気ヘッドの位置決め方式を提供することを目的とする
。

「問題点を解決するための手段」このため本発明では、予かじめ磁気ディスクにオフトラ
ック量を検出するための位置情報を記録しておき、その
位置＋ｒ４１１１１！を読出して、トラックサーボ制御
を行う磁気ヘッド位置決め方式において、サーボ制御ア
ルゴリズムに、比８Ｍ分制御を行う第１のコントローラ
と、磁気ディスクの一回転に対応した周期の関数を目標
関数とする内部モデル原理制御を行う第２のコントロー
ラとの二つのものを備え、まず、トラックサーボ制御を
行うことなく磁気ヘッドを位置決めしてオフトラック１
を検出し、そのオフトラック量の磁気ディスク一回転中
の変動量が所定値以上か否かを判別し、次に、その判別
結果に従って、変動量が所定値以下であれば第１のコン
トローラを、所定値以上であれば第２のコントローラを
それぞれ選択して、磁気ヘッドのトラックサーボ制御を
行うことを特徴とする磁気ヘッド位置決め方式が提供さ
れる。

「作用」上記の構成によれば、トラックサーボ制御を行う前に、
磁気ディスク一回転中の誤差の性質が調べられる。そし
て、一回転中のオフトラック量の変動量に従って周期的
な誤差又はオフセット誤差のいずれが支配的かが判断さ
れ、誤差の性質に合致したコントローラが選択されてト
ラックサーボ制御が行なわれるから、誤差の性質によら
ず高速高精度の位置決めが可能になる。

「実施例」本発明の実施例につい”（図面に従って具体的に説明す
る。

磁気ディスク１の表面には、第３図に示す様に、その外
周部と内周部との間に多数本のトラック２が記録される
。各トラック２は多数のセクタ３から構成され、一つの
セクタ３は一つのデータエリアを構成する。各トラック
１の各セクタ３とセクタ３との間のギャップ部４には、
第４図に拡大して示す様に、磁気ヘッドのオフトラック
量を検出するためのサーボシグナル５．６が記録されて
いる。サーボシグナル５．６は、各トラック２の中心位
ｆ７の閏の中間位置に対し゛ζ夫々−一定位置に配置さ
れ、それぞれ一定周波数に対応するデータが記録されて
いる。各サーボシグナル５．６は磁気ディスクのフォー
マットを初期化する際に所定の位置に正確に記録される
。

以上の様に記録された磁気ディスク１を用いて、オフト
ラック量を検出する方法について第５図を参照して説明
する。データの読出１７及び書込みをする際は、磁気ヘ
ッドのギャップ８はトラック２の中心位置７付近に位置
決めされ走査される。磁気ヘッド８がサーボシグナル部
５．６を通過する際には磁気ヘッドのギャップ８の半分
が左右のサーボシグナル５．６と重なり合うことになる
。磁気ヘッド８がサーボシグナル部５．６を通過する際
に検出される信号のレベルは、磁気ヘッドのギャップ８
とサーボシグナル５，６との重なり量に比例するから、
磁気ヘッド８が正確にトラック２の中心線７上を走査す
るときは、左右のサーボシグナル５，６からの信号レベ
ルＡ、Ｂが等しくなる。

一方、磁気ヘッド８がトラック２の中心位、ｔ７からず
れ、オフトラックな生じたときは、サーボシグナル５．
６からの信号レベルＡ、Ｂの均衡が破れオフトラック量
Ｘを検出することができる。一方のサーボシグナル５か
ら得られる信号レベルをＡ、他方６から得られる信号レ
ベルをＢ、ギャップ８の幅をＴＨとすると、オフトラッ
ク量Ｘは、ｘ＝ＴＨ（Ａ−Ｂ）／２（Ａ＋Ｂ）で与えら
れる。このようにして、磁気ディスク一回転中の各セク
タ３の位置毎に、オフトラック量Ｘを検出することがで
きる。

第１図は磁気ヘッドのサーボ位置決めを行う制御装置の
概念を示すブロック図である。

磁気ヘッド８は、ステップモータ１０により位置決めさ
れる。

制御装置は比例積分制御を行う第１のコントローラ１１
と内部モデル原理制御を行う第２のコントローラ１２と
の二つのコントローラを備えている。いずれのコントロ
ーラ１１．１２を用いるかは切換手段１３により選択さ
れる１選択されたコントローラ１１．１２によりモータ
１０への移動指令■が生成され、その移動指令■に従っ
て駆動手段１４がステップモータ１０を回転駆動する。

ステップモータにより移動する磁気ヘッド８の現在位置
情報ｙは目標位置ｒと比較されてエラー情報ｅが検出さ
れ、選択されたコントローラ１１゜１２に入力されてサ
ーボ制御が行なわれる。実際には、前述したように各セ
クタ３の位置毎のオフトラック量ｘ１が離散的なエラー
情報ｅとして直接検出されることになり、現在位ｍｙの
情報は検出されない、また、目標位置ｒはＯである。各
コントローラ１１．１２及び切換手段１３はコンピュー
タの内部処理として実現される。

第６図は、第１のコントローラ１１の内部構造を示すブ
ロック図である。第１のコントローラ１１は一つ前にサ
ンプリングしたデータを出力する遅延要素１５と比例要
素１６とからなり、遅延要素１５の出力をフィードバッ
クすることにより、積分作動を行なわせている。比例要
素１６により適当なゲインが定められ、モータ１０への
移動指令Ｖが生成される。

第７図は第２のコントローラ１２の内部構造を示すブロ
ック図である。第２のコントローラ１２は多数の遅延要
素（Ｚ−’）と比例要素（Ｐ）とからなり、比例積分ブ
ロック２１と内部モデル原理ブロック２２とに分けられ
る。比例積分ブロック２１は第１のコントローラ１１と
同じ構造を有し、遅延要素２３と比例要素２４により比
例積分作動を行う、内部モデル原理ブロック２２は２つ
の遅延要素２５．２６を有し、それぞれ比例要素２７゜
２８．２９を経由してフィードバックがかけられている
。各比例要素２７，２８，２９．３０の比例定数により
目標関数の固有値が決定される。ここでは、セクタ数に
対応して磁気ディスク１の一回転に対応した周期の関数
となるように設定される。一般には、磁気ディスク装着
の際の偏心等に対応して磁気ディスク１の一回転を周期
とする誤差が表われることが多いから、この固有値は一
回転を周期とした基本波に対応したものに設定すること
が好適である。しかし、誤差の性質によっては、さらに
高調波成分の誤差に対応させる固有値に設定することも
可能である。

また、各ブロック２１．２２の外部に配置された比５４
要素３１．３２．３３は、比例、積分及び内部モデル原
理の移動指令Ｖへの寄与の程度を設定するものである。

第８図は駆動手段１４の内部構造を示すブロック図であ
る。移動指令■は読出専用メモリ（ＲＯＭ＞４１．４２
内のテーブルを検索することによりそれぞれの励磁相の
励磁データに変換される。

そして、Ｄ／Ａ変換器４３．４４によりアナログ信号に
変換されて、アンプ４５．４６を駆動し、ステップモー
タ１０の各相のコイル５１．５２を励磁する。

第９図は、切換手段１３を実現する処理を示すフローチ
ャートである。

切換制御処理１００は、磁気ディスク記録装置に磁気デ
ィスク１が装着される毎に実行される。

ステップ１０１では、磁気ディスク１が確実に装着され
磁気ディスク１の回転が開始されたか否かを確認し、ス
テップ１０２に進む、ステップ１０２では、磁気ヘッド
８を最外周のトラック（トラック０）に位置決めする。

このときは、ステップモータ１０をオープンループで制
御し、第１図に示すサーボシグナル５．６によるトラッ
クサーボ制御は行なわない０次にステップ１０３では、
各セクタ３間のサーボシグナル５．６からの信号レベル
Ａ、Ｂを検出し、各セクタ３位置毎のオフトラック量ｘ
１を演算し記憶する。磁気ディスク−回転のオフトラッ
ク量ｘ１の情報が得られたならばステップ１０４に進む
。

ステップ１０４では、各セクタ３位置毎のオフトラック
量ｘｉの最大値ｘ　ｗａｘ及び最小値ｘｓ＋ｉｎから、
オフトラック髪の変動量Ｓ＝ｌｘｍａｘ−ｘｍｉｎｌを
算出する。そして、ステップ１０５では、変動量Ｓを予
かじめ記憶された所定値Ａと比較し、変動量Ｓが所定値
Ａより小さければステップ１０６に、大きければステッ
プ１０７にそれぞれ進む、変動量Ｓの大きさによって第
２図に示すオフセット誤差が支配的か周期的誤差が支配
的かを判断したのである。ステップ１０６では第１のコ
ントローラ１１を選択し、ステップ１０７では第２のコ
ントローラ１２を選択し、処理１００を終了する。

以後は、次に磁気ディスク１が交換されるまでステップ
１０６、又はステップ１０７で選択されたコントローラ
（こ従って第１図に示すトラックサーボ制御が実行され
る。

「発明の効果」以上説明したように本発明は上記の構成を有し、比例積
分制御を行う第１のコントローラと、内部モデル原理制
御を行う第２のコントローラとを備えるものであるから
、磁気ディスクの装着状態等により変化するオフトラッ
ク量の誤差の性質に対応して、適切なトラックサーボ制
御を行うことができ、磁気ヘッドを高速高精度に位置決
めできるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は制御装置の制０
１概念を示すブロック図、第２図は誤差の性質を示す波
形図、第３図及び第４図は磁気ディスク上に形成される
トラックの構成を示す平面図、第５図はオフトラック亙
の検出方法を示す説明図、第６図は第１のコントローラ
を示すブロック図、第７図は第２のコントローラを示す
ブロック図、第８図は駆動手段を示すブロック図、第９
図は切換手段を実現する処理を示すフローチャートであ
る。１１６．磁気ディスク、　３６０．セクタ、　５，６１
１．サーボシグナル、　　１０　、、、ステップモータ
、１１　、、、第１のコントローラ、　　１２．、、第
２のコントローラ、　１３　、、、切損手段、　　１４
．、、駆動手段、　２２　、、、内部モデル原理ブロッ
ク。第１　図第２図 −十回転第３Ω 第４１２第５図 ′ｊＩ、６図第９図

Claims

【特許請求の範囲】予かじめ磁気ディスクにオフトラック量を検出するため
の位置情報を記録しておき、その位置情報を読出して、
トラックサーボ制御を行う磁気ヘッド位置決め方式にお
いて、サーボ制御アルゴリズムに、比例積分制御を行う第１の
コントローラと、磁気ディスクの一回転に対応した周期
の関数を目標関数とする内部モデル原理制御を行う第２
のコントローラとの二つのものを備え、まず、トラックサーボ制御を行うことなく磁気ヘッドを
位置決めしてオフトラック量を検出し、そのオフトラッ
ク量の磁気ディスク一回転中の変動量が所定値以上か否
かを判別し、次に、その判別結果に従って、変動量が所定値以下であ
れば第１のコントローラを、所定値以上であれば第２の
コントローラをそれぞれ選択して、磁気ヘッドのトラッ
クサーボ制御を行うことを特徴とする磁気ヘッド位置決
め方式。