JP2002025208A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＷＲＯ成分によるトラック形状の歪に起因する
隣接トラック間の不均一性を解消できるようにヘッド位
置決め誤差を補正し、結果として確実なデータ記録再生
動作を実現できる高い信頼性を有する磁気ディスク装置
を提供することにある。 【解決手段】ヘッド位置決め制御システムは、目標位置
（ｒ）との位置誤差（ｅ）に基づいて、プラント３を駆
動制御するフィードバック制御系に付加して、トラック
形状歪に基づいて位置誤差（ｅ）を補償するための補正
値を算出する補正系２０を有する構成である。フィード
バック制御系は、データ記録又は再生に伴うヘッド位置
決め制御時に、記憶部２７からの補正値を使用して位置
誤差（ｅ）を補償し、トラック形状歪をほぼ解消したト
ラック形状を想定したヘッド位置決め制御を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばハードディ
スクドライブなどの磁気ディスク装置に適用し、特にサ
ーボライト時に発生するディスクの偏心成分に関係する
トラック間で相関のないディスク回転の同期成分による
ヘッドの位置誤差を抑制するヘッド位置決め制御機能を
備えた磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハードディスクドライブ（ＨＤ
Ｄ）は、磁気ヘッド（以下単にヘッドと称する）により
記憶媒体であるディスク上にデータを書込み、またディ
スクからデータを読出すように構成されている。ディス
クは、各データ面に同心円状の多数のトラック（シリン
ダ）が構成されて、各トラックがそれぞれ複数のデータ
セクタに分割されている。ＨＤＤでは、ディスク上には
サーボデータが記録されたサーボエリアが所定の間隔で
設けられている。サーボデータは大別して、トラックを
識別するためのトラックアドレス（シリンダコード）及
びサーボバーストデータ（位置信号）からなる。ここ
で、サーボエリアから次のサーボエリアの前までの領域
をサーボセクタと呼ぶ。即ち、ディスク上の各トラック
は、複数のサーボセクタ（サーボエリアの数に相当）に
分割されている。各サーボセクタは、サーボエリアを先
頭として、１個又は複数個のデータセクタから構成され
ている。

【０００３】ＨＤＤには、アクセス対象のトラック（目
標位置）が決定されると、ヘッドを当該目標位置まで移
動制御して、かつ当該トラックの範囲内に位置決めする
ように追従制御させるためのヘッド位置決め制御システ
ムが設けられている。

【０００４】ヘッド位置決め制御システムは、概念的に
は図７に示すように、フィードバック制御系１によりト
ラック追従制御を実行している。フィードバック制御系
１は大別して、ディスク上の目標位置（ｒ）と実際のヘ
ッド位置（ｙ）との位置誤差（ｅ）を算出する位置誤差
検出要素（減算要素）２と、制御要素（コントローラ）
４と、プラント（制御対象）３とから構成されている。
コントローラ４は、具体的にはＨＤＤのメイン制御装置
であるＣＰＵ（マイクロコントローラ）である。また、
プラント３は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を含むア
クチュエータである。アクチュエータはヘッドを搭載し
ており、ディスク上の半径方向にヘッドを移動し、目標
位置に位置決めする。ここで、コントローラ４及びプラ
ント３の各伝達関数をそれぞれ「Ｆｂ」と「Ｐｓ」とす
る。

【０００５】コントローラ４は、ヘッドと目標位置との
相対的位置である位置誤差ｅを入力して、この位置誤差
ｅを解消するような制御値（制御操作量）Ｕｆを算出す
る。このとき、コントローラ４は、閉ループ系を安定化
補償し、かつサーボデータの偏差補償を行なうように制
御値（Ｕｆ）を算出する。ここで、安定化補償とは、シ
ステムの位相遅れを補償してループの安定化を行なうも
のであり、位相進み補償とも呼ばれる。具体的には、ゲ
インクロス周波数で、位相の遅れが「−１８０度」以下
になると、制御ループが不安定になる。このため、制御
ループ内にディジタルフィルタを設けて、ゲインクロス
周波数で位相が進むような補償がなされる。

【０００６】一方、偏差補償とは、ディスク上のトラッ
クに記録されたサーボデータとヘッドとの相対誤差を小
さくして、ヘッドの位置決め精度を向上させるものであ
る。具体的には、ヘッドを搭載しているアクチュエータ
は、ヘッドとヘッドアンプ間の信号伝送やＶＣＭに対す
る通電のためのＦＰＣ（flexible printed circuit boa
rd）の歪みによる外力を常に受けている。また、ディス
ク上に記録されたサーボデータは、ディスクの偏心によ
るトラック振れや、スピンドルモータ（ディスクの回転
機構）の振れ、スピンドルモータの回転振動などによっ
て生ずる同期及び非同期な振れにより、常に位置変動を
起こしている。このようなアクチュエータに加わる外力
やトラック位置変動に対して、サーボデータとヘッドと
の相対誤差を低減させるために、制御ループ内に積分型
のディジタルフィルタを設けて、ヘッドのトラック追従
精度を向上させるための偏差補償がなされる。

【０００７】ところで、ヘッドを追従させるべきディス
ク上のトラックには、特にディスクの回転に伴う要因に
より偏心（ヘッドに対するトラック偏心）が発生する。
この偏心の要因としては、ディスクを回転させるための
スピンドルモータの軸振れ、サーボデータを書き込むと
きのディスクの振動、また周囲温度の変化によるディス
ク形状の伸縮などがある。

【０００８】従来のヘッド位置決め制御システムでは、
前記のようなディスクの回転に伴うトラックの偏心に対
して、ヘッドの位置決め精度を向上させるために、フィ
ードバック制御系のゲインを上げて、その偏心の抑制率
を向上させる方法がある。しかしながら、実際のＨＤＤ
では、ヘッドを搭載しているアクチュエータには機械的
な共振要素が含まれており、単純にフィードバック制御
系のゲインを上げることはできない。

【０００９】図８（Ａ），（Ｂ）は、従来のヘッド位置
決め制御システムにおいて、ヘッドを特定のトラックに
位置決め制御したときの位置決め精度とそのスペクトル
を示す測定例である。同図（Ａ）では、横軸はディスク
上の特定のトラック（ディスクの１回転における）サー
ボセクタの位置（ここではサーボセクタ数として５０を
想定している）を示す。また、同図（Ａ）において、測
定結果である曲線１４０ｃは平均値を示す。また、曲線
１４０ａと１４０ｂとの誤差は、ディスクを回転させる
スピンドルモータに発生する非同期の偏心成分によるも
のである。さらに、同図（Ｂ）では、横軸は偏心成分の
次数（偏心次数）を示す。ここでは、１，２，４次の偏
心成分が十分に抑制されずに、繰り返し周期成分として
残留していることを示している。要するに、従来のフィ
ードバック制御系のシステムでは、ディスクの回転に伴
うトラックの偏心成分を十分に抑制できないことがあ
る。

【００１０】ところで、前述のように、ディスクを回転
させるためのスピンドルモータの軸振れ、サーボデータ
を書き込むときのディスクの振動、また周囲温度の変化
によるディスク形状の伸縮などにより、スピンドルモー
タ（ディスク）の回転周期に同期した同期成分で、隣接
トラック間で相関のある同期成分（以下ＲＲＯ成分また
は第１の同期成分と表記する場合がある）がある。一
方、当該同期成分で、隣接トラック間で相関のない同期
成分（以下ＷＲＯ成分または第３の同期成分と表記する
場合がある）がある（後述する）。

【００１１】前記のＲＲＯ成分を抑圧する技術として、
図９に示すように、フィードバック制御系１と共に、学
習型フィードフォワード制御系１０を併用したヘッド位
置決め制御システムが提案されている。学習型フィード
フォワード制御系１０は、フィードバック制御系１によ
る位置決め制御の実行時における位置誤差（ｅ）を観測
し、この位置誤差（ｅ）からディスクの回転周期に同期
した特定偏心成分を抽出する同期成分（偏心成分）検出
部（伝達関数Ｆｔ）１１を有する。フィードフォワード
制御部（伝達関数Ｆｗとし、以下ＦＷコントローラと呼
ぶ）１２は、同期成分検出部１１の検出結果（学習結
果）に基づいて、同期成分（偏心成分）を抑制するよう
な制御値（制御操作量）Ｕｆを算出して、フィードバッ
ク制御系１の加算部１３に出力する。加算部１３は、コ
ントローラ４からの制御値ＵｂとＦＷコントローラ１２
からの制御値Ｕｆとを加算した制御値（制御操作量）を
プラント３に出力する。

【００１２】このような同期成分抑制方式のシステムに
より、フィードバック制御系１のみではヘッドの追従制
御が困難となるトラックの偏心成分（即ち、前記ＲＲＯ
成分）を抑制できるため、結果的に位置誤差を十分に抑
制し、ヘッドの位置決め精度を向上させて、データの記
録または再生を確実に行うことができる。

【００１３】図１０（Ａ），（Ｂ）は、当該同期成分抑
制方式のヘッド位置決め制御システムにおいて、ヘッド
を特定のトラックに位置決め制御したときの位置決め精
度とそのスペクトルを示す測定例である。この測定例か
ら明らかなように、学習型フィードフォワード制御系１
０を付加した方式により、フィードバック制御系１のみ
のシステムと比較して、同期成分を十分に抑制できる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前述の同期成分抑制方
式のヘッド位置決め制御システムでは、ディスク回転
（スピンドルモータの回転）に同期した偏心成分におい
て、ＨＤＤの衝撃、振動、発熱などの環境により発生す
る複数のトラック間で相関のある同期成分（ＲＲＯ成
分）を抑制することは可能である。しかしながら、従来
の同期成分抑制方式では、トラック間で相関のない同期
成分（ＷＲＯ成分）を十分に抑制することはできない。

【００１５】前述したように、ディスク回転（スピンド
ルモータの回転）に同期した同期成分には、ＲＲＯ成分
（または第１の同期成分）以外に、ＷＲＯ成分（第３の
同期成分）がある。ＲＲＯ成分は、トラック間で相関の
ある成分であるため、原理的にはヘッドをトラック位置
に正確に追従させることによって、データの記録又は再
生時の信頼性を向上させることが可能である。

【００１６】しかし、ＷＲＯ成分はトラック間で相関の
ない同期成分であるため、ヘッドをトラック位置に正確
に追従させると、セクタ位置によっては隣接トラック間
隔を狭めることになり、データの記録又は再生時の干渉
を生じやすくする（図２を参照）。

【００１７】ここで、ＨＤＤの製造工程には、ディスク
１００上にサーボデータ（サーボパターン）を記録する
ためのサーボライト工程がある。サーボライト工程は、
サーボトラックライタ（ＳＴＷ）と呼ぶ専用装置によ
り、スピンドルモータにより回転しているディスク上に
サーボデータを記録する。このサーボライト時に発生す
るスピンドルモータの非同期成分がＷＲＯ成分に相当
し、ディスク上には固定化されたトラック形状の歪とし
て現れる。換言すれば、ＷＲＯ成分とは、サーボライト
時のスピンドルモータの非同期成分により、サーボデー
タとしてディスク上に固定化されたトラック形状の歪に
相当し、スピンドルモータの回転周期に同期した成分で
ある。具体的には、図２（Ａ）に示すように、ディスク
上に記録されるサーボデータにより構成される理想形状
のトラック（点線で示すＮ−１，Ｎ，Ｎ＋１）に対し
て、実線で示すようなトラック形状の歪が固定化され
る。このトラック形状の歪は各トラック間で異なるた
め、前記のような隣接トラック間隔が狭まる部分２０１
が発生する。なお、図２（Ａ）は、同図（Ｂ）で示す部
分２００の拡大図である。このようなディスク上のトラ
ック形状の歪は、データの記録又は再生時の信頼性を低
下させる要因となる。

【００１８】そこで、本発明の目的は、ＷＲＯ成分によ
るトラック形状の歪に起因する隣接トラック間の不均一
性を解消できるようにヘッド位置決め誤差を補正し、結
果として確実なデータ記録再生動作を実現できる高い信
頼性を有する磁気ディスク装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点は、
ヘッドの位置決め制御に得られる位置誤差から各トラッ
ク間で相関のないＷＲＯ成分（同期成分）を検出して、
当該同期成分からサーボライト時に発生するディスク上
のトラック形状の歪を検出する機能を有するディスクド
ライブに関するものである。

【００２０】具体的には、本ドライブは、ヘッドにより
読出されたサーボデータを使用して、前記ヘッドの現在
位置と指定の目標位置との位置誤差を検出するための位
置誤差検出手段と、ディスクの回転に同期する周波数成
分とは異なる所定の周波数成分を有する振動を生成し、
目標位置に追従しているヘッドをディスク上の複数のト
ラック間で振動させるためのサーボ系加振手段と、サー
ボ系加振手段によるヘッドの振動状態において、位置誤
差検出手段により検出される位置誤差の観測結果に基づ
いて、各トラック間で相関のあるディスク回転に同期す
る第１の同期成分及び各トラック毎の第２の同期成分を
検出するための同期成分検出手段と、第１の同期成分及
び第２の同期成分を使用して、各トラック間で相関のな
い第３の同期成分（ＷＲＯ成分）を算出する手段と、第
３の同期成分を使用してディスク上に記録されたサーボ
データに基づいて構成されるトラック形状の歪を示すト
ラック形状歪を検出する手段とを有するヘッド位置決め
制御システムを備えたものである。

【００２１】このような構成であれば、サーボライト工
程によりディスク上に固定化されたトラック形状の歪
（理想トラック形状からの誤差）を検出できるため、当
該トラック形状の歪によるヘッド位置決め誤差を解消で
きる制御が可能となる。即ち、ヘッド位置決め制御シス
テムは、理想トラック形状に基づいて構成されるデータ
トラックに対してヘッドを位置決め制御できる。従っ
て、トラック形状の歪により隣接トラック間隔が狭くな
り、データ記録再生時の干渉が発生する事態を未然に防
止し、結果として確実にデータ記録再生動作を実現でき
る。

【００２２】本発明の第２の観点は、前記各トラックの
形状歪の検出結果を利用してヘッドの位置決めを補正す
るための補正値を求めて、例えばフラッシュメモリ又は
ディスク上に記憶する機能を有するヘッド位置決め制御
システムを備えたドライブに関するものである。

【００２３】具体的には、本発明のヘッド位置決め制御
システムは、トラック形状歪の検出結果を使用して、ヘ
ッド位置決め制御において理想のトラック形状に基づい
た位置情報とトラック形状歪に基づいた位置情報との誤
差を補正するための補正情報を算出する補正値算出手段
と、補正値算出手段により算出された補正情報を記憶す
る記憶手段とを有する。

【００２４】このような構成であれば、特に製品出荷さ
れたディスクドライブは、ヘッド位置決め制御時に記憶
した補正情報を使用して、理想トラック形状に基づいて
構成されるデータトラックに対してヘッドを高精度に位
置決めできる。従って、換言すれば、ディスク上のデー
タトラック間隔を均一化できるため、データ記録再生時
の干渉を抑制し、データ記録再生動作の信頼性を向上さ
せることが可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。

【００２６】（ディスクドライブの構成）本実施形態
は、特にＨＤＤのサーボ系に適用した場合を想定する。
ＨＤＤのサーボ系は、図６に示すように、マイクロコン
トローラ１１０をメイン要素とし、後述するヘッド位置
決め制御システムを実現している（図１を参照）。

【００２７】まず、ＨＤＤでは、記録媒体であるディス
ク１００はスピンドルモータ１０３に固定されて、所定
の角速度で高速回転している。ディスク１００は、多数
の同心円状のトラック（シリンダ）が形成されている。
各トラックは複数のサーボセクタに分割されている。各
サーボセクタは、サーボエリア１０２を先頭として、１
個又は複数個のデータセクタ１０１から構成されてい
る。データセクタ１０１は、ユーザデータを記録するた
めのエリアである。サーボエリア１０２には、前述した
ように、トラックアドレス（シリンダコード）およびサ
ーボバーストデータ（位置信号）を含むサーボデータが
記録されている。

【００２８】ヘッド１０４はアクチュエータ１０５に搭
載されている。アクチュエータ１０５はＶＣＭ１０６に
より駆動されて、ヘッド１０４をディスク１００の半径
方向に移動（シーク動作）または位置調整（トラック追
従動作）する。ＶＣＭ１０６はＶＣＭドライバ１１３か
ら供給される駆動電流により駆動する。アクチュエータ
１０５、ＶＣＭ１０６およびＶＣＭドライバ１１３は、
後述するように、ヘッド位置決め制御システムのプラン
ト（制御対象）に含まれる。

【００２９】ヘッドアンプ回路１１４は、ヘッド１０４
により読出されたサーボデータを含む再生信号（リード
データ）を増幅して出力する。サンプルホールド回路１
１５は、サーボバーストデータの振幅値（通常では２相
のバーストパターンＡ，ＢとＣ，Ｄからなる）をサンプ
ルホールドし、マイクロコントローラ１１０に出力す
る。マイクロコントローラ１１０は、サンプルホールド
回路１１５から出力される振幅値に基づいてヘッド１０
４の絶対位置と目標位置（通常ではアクセス対象のトラ
ックの中心）との位置誤差を算出する。

【００３０】マイクロコントローラ１１０は、メモリに
予め格納された制御プログラムを実行するＣＰＵをメイ
ン要素とし、後述するヘッド位置決め制御システムの制
御プロセスを実行する。マイクロコントローラ１１０
は、Ａ／Ｄコンバータ１１１により位置誤差ｅをディジ
タル値に変換して入力する。また、マイクロコントロー
ラ１１０は、算出した制御操作量をＤ／Ａコンバータ１
１２によりアナログの電圧信号に変換してＶＣＭドライ
バ１１３に出力する。但し、Ｄ／Ａコンバータ１１２は
ＶＣＭドライバ１１３側に設けられて、マイクロコント
ローラ１１０はディジタル値である制御値をＶＣＭドラ
イバ１１３に設定するような構成でもよい。ＶＣＭドラ
イバ１１３は、制御値をＶＣＭ１０６を駆動するための
電流に変換する。

【００３１】なお、マイクロコントローラ１１０による
一連の制御動作は、ヘッド１０４がサーボデータを読み
込む毎に逐次実行される。セクタサーボ方式では、一定
の間隔でサーボデータが書き込まれているため、一定の
サンプル周期毎にヘッド位置決め制御が実行される。

【００３２】（ヘッド位置決め制御システムの構成）本
実施形態のヘッド位置決め制御システムは、ＷＲＯ成分
によりディスク上に固定化されたトラック形状の歪に起
因して、データトラック間隔が不均一になることを防ぐ
ために、トラック形状の歪を検出し、かつ当該検出結果
に基づいてヘッド位置決めの補正を実行する機能を有す
るシステムである。

【００３３】具体的には、本システムは、図１に示すよ
うに、ヘッド１０４の絶対位置（ｙ）とディスク１００
上の目標位置（ｒ）との位置誤差（ｅ）に基づいて、プ
ラント（アクチュエータ）３を駆動制御するフィードバ
ック制御系に付加して、位置誤差（ｅ）からトラック形
状の歪に基づいた誤差（ＷＲＯ成分）を解消するための
補正値を算出する補正系２０を有する構成である。

【００３４】補正系２０は、サーボ系加振部（伝達関数
Ｇｔ）２０と、ＲＲＯ成分検出部２２と、各トラックの
同期成分検出部（ＴＳ）２３と、ＷＲＯ成分検出部２４
と、トラック形状歪検出部２５と、補正部２６と、補正
値の記憶部２７とを有する。以下、補正系２０の各要素
の機能を詳細に説明する。

【００３５】サーボ系加振部（伝達関数Ｇｔ）２１は、
ディスク１００の回転に同期する同期成分とは異なる周
波数成分でフィードバック制御系を加振して、ヘッドを
複数のトラックのまたがって加振させる。具体的には、
サーボ系加振部２１は、例えば所定の周波数（例えば１
００Ｈｚ）のサイン（ｓｉｎ）波からなる外乱信号を発
生し、フィードバック制御系の加算部５により、観測値
に相当する位置誤差信号（位置誤差検出部２の出力）に
加算する。具体的には、サーボ系加振部２０は、アクチ
ュエータ１０５を複数のトラック間を振動させる。これ
により、図５に示すように、ヘッド１０４を搭載したア
クチュエータ１０５は、目標位置（例えばトラックＮと
する）を境界として、複数のトラック間を振動するよう
に移動する（ヘッド軌跡３０１）。なお、図５におい
て、実線３００は、トラック形状の歪（トラック偏心）
を示している。なお、サーボ系加振部２１はトラック間
で相関のある同期成分を求めるときのみ動作するもので
ある。

【００３６】ＲＲＯ成分検出部２２は、サーボ系加振部
２１により加振された外乱を含む位位置誤差（ｅ）を観
測し、当該位置誤差（ｅ）に含まれるディスクの回転周
期に同期し、トラック間で相関のある同期成分（ＲＲＯ
成分）を抽出する。

【００３７】ＲＲＯ成分検出部２２は、具体的には位置
誤差（ｅ）から特定の同期成分をサイン（ｓｉｎ）成分
とコサイン（ｃｏｓ）成分に分離し抽出する処理を実行
する。位置誤差（ｅ）の中で、ディスクの回転周期に同
期した同期成分は、周期関数として捉えることができる
ので、フーリエ級数により展開表示することができる。
即ち、ディスクの回転周期をＴ、位置誤差の観測情報を
ｅ（ｔ）とすれば以下式（１）を求めることができる。
観測情報ｅ（ｔ）には、加振された外乱の周波数成分が
含まれている。

【００３８】

【数１】

【００３９】ここで、ａ１，ａ２，ａ３，…，ｂ１，ｂ
２，ｂ３，…，ｃ０はフーリエ係数（１，２，３，…は
偏心次数を意味する）であり、各偏心成分の大きさと位
相を表す。各フーリエ係数は次式（２）により求めるこ
とができる。

【００４０】

【数２】

【００４１】本実施形態のＨＤＤでは、前述したよう
に、セクタサーボ方式であるためサーボデータは離散的
にしか得られないため、位置誤差（ｅ）を時間的に連続
な情報として得ることはできない。そこで、位置誤差
（ｅ）を離散的な情報として得る場合のフーリエ係数ａ
１，ａ２，ａ３，…，ｂ１，ｂ２，ｂ３，…を求める関
係式（３）を以下に示す。

【００４２】

【数３】

【００４３】さらに、前記式（３）を数式的に変形し
て、１サンプル前までに得られた偏心成分のフーリエ係
数に、現時点の観測情報により得られたフーリエ係数の
変化分を逐次加算していく演算式として下記の関係式
（４）を求めることができる。

【００４４】

【数４】

【００４５】この関係式（４）により、サーボ系加振部
２１からの外乱により、複数のトラック間にヘッド１０
４を振動させたときの位置誤差情報から、各トラック間
で相関のある偏心成分をサイン（ｓｉｎ）成分とコサイ
ン（ｃｏｓ）成分とに分離して抽出することができる。

【００４６】各トラックの同期成分検出部（ＴＳ）２３
は、各トラック毎の個々の同期成分を求める要素であ
る。同期成分検出部２３は、具体的には図３に示すよう
に、各セクタ（ｚ）に応じたメモリを用意して、位置誤
差（ｅ）の信号を随時メモリ内で加算した後に平均値
（１／Ｎ）を求めて、非同期成分の影響を低減すること
によって、各トラック毎の同期成分（ｅｓ）を求める。

【００４７】ＷＲＯ成分検出部２４は、ＲＲＯ成分検出
部２２の検出結果（トラック間で相関のある同期成分）
と、同期成分検出部２３の検出結果（各トラックごとの
同期成分）との差に基づいて、トラック間で相関のない
同期成分すなわちＷＲＯ成分を算出する。

【００４８】トラック形状歪検出部２５は、ＷＲＯ成分
検出部２４の検出結果に基づいて、位置誤差（ｅ）に含
まれるＷＲＯ成分からトラック形状の歪を求める（推定
する）。換言すれば、位置誤差（ｅ）に含まれるＷＲＯ
成分からトラック形状のＷＲＯ成分を求める。

【００４９】通常、ＨＤＤでは、ヘッドとディスク上の
トラックとの相対的な位置誤差を観測できる。直接、デ
ィスク上のトラック形状を観測するためには、専用の観
測装置が必要であり、作業量やコストの面から得策とは
いえない。そこで、本発明では、位置誤差のＷＲＯ成分
からトラック形状のＷＲＯ成分を求めるために、サーボ
系の閉ループ特性を利用する。具体的には、制御対象３
の伝達関数をＰｓ、フィードバック制御部４の伝達関数
をＦｂとすれば、目標トラック位置（ｒ）から位置誤差
（ｅ）までの伝達関数は次式（５）により表現できる。

【００５０】

【数５】

【００５１】したがって、位置誤差（ｅ）から目標トラ
ック位置（ｒ）までの伝達関数は次式（６）となる。

【００５２】

【数６】

【００５３】この伝達関数に位置誤差のＷＲＯ成分を代
入することによって、目標位置（ｒ）のＷＲＯ成分すな
わちトラック形状の歪を求めることができる。

【００５４】補正部２６は、トラック形状歪検出部２５
の検出結果に基づいて、各トラックの形状歪に伴う位置
誤差に含まれるＷＲＯ成分を解消するための補正値をも
めて、記憶部２７に記憶する。記憶部２７は、具体的に
は、ＨＤＤのフラッシュメモリまたはディスク上の所定
記憶エリアを意味し、ヘッド位置決め制御時にはＣＰＵ
１１０によりアクセス可能な補正値保持部である。記憶
部２７は、各トラック単位又はセクタ単位の補正値を保
持する。

【００５５】（システムの動作）前述の補正系２０の機
能を付加されるヘッド位置決め制御システムの動作を説
明する。

【００５６】まず、通常のＨＤＤでは、ホストシステム
からアクセスコマンドが発行されると、マイクロコント
ローラ１１０は、ディスク１００上のアクセス対象のト
ラックＮ（目標位置ｒ）までヘッド１０４を移動させる
シーク制御（速度制御）を実行する。マイクロコントロ
ーラ１１０は、ヘッド１０４により読出されたサーボデ
ータに含まれるトラックアドレス（トラック番号）に基
づいて、アクチュエータ１０５の移動制御を実行する。
ここで、本システムは、一定の間隔でサーボデータを得
ることになるため、所定のサンプル周期でヘッド位置決
め制御を実行する。

【００５７】次に、ヘッド１０４が目標トラックの近傍
に接近すると、マイクロコントローラ１１０はヘッド１
０４をトラックＮの範囲内に（通常ではトラック中心）
に位置決め整定させるためのトラック追従制御（位置制
御）を実行する。即ち、本実施形態のシステムは、ヘッ
ド１０４によりサーボデータが読出される毎に、トラッ
ク追従制御時の一連の動作（制御プロセス）を逐次実行
する。

【００５８】即ち、図１に示すように、ヘッド１０４に
よりサーボデータのサーボバーストデータが読出される
度に、位置誤差検出部２は目標位置（ｒ）と実際のヘッ
ド位置（ｙ）との位置誤差（ｅ）を検出する。コントロ
ーラ４は、入力する位置誤差（ｅ）を解消するための制
御値Ｕｂを算出する。

【００５９】ここで、補正系２０は、位置誤差（ｅ）を
観測し、図５に示すようなディスク上のトラック形状歪
に伴うＷＲＯ成分を位置誤差（ｅ）から解消するための
補正値（ｅａ）をフィードバック制御系に出力する。こ
の補正値（ｅａ）は、前述の手順により算出されて記憶
部２７に保持されており、ＨＤＤのデータ記録再生動作
に伴うヘッド位置決め制御時にアクセスされる。

【００６０】フィードバック制御系では、加算部６によ
り、位置誤差（ｅ）にマイナスの補正値（ｅａ）が加算
されることにより、位置誤差（ｅ）に含まれるＷＲＯ成
分がキャンセルされて、コントローラ４に入力される。
コントローラ４は、位置誤差信号（ｅ）と補正値（ｅ
ａ）とを加算した結果に基づいて、データの記録や再生
のできる目標位置の範囲内にヘッド位置があるかを判断
する。コントローラ４は、ヘッド位置を目標位置の範囲
内に調整するための操作制御値（Ｕｂ）を求めて、制御
対象３を制御する。

【００６１】以上のように同実施形態のヘッド位置決め
システムであれば、ディスク上のトラック形状が理想ト
ラック形状と比較して形状歪が固定化されている場合
に、ヘッドの位置決め制御時に当該形状歪に伴うＷＲＯ
成分を補償することが可能である。図４は、当該ヘッド
位置決め制御システムにおいて、ヘッドを特定のトラッ
クに位置決め制御したときの位置決め精度を示す測定例
である。この測定例から明らかなように、ＷＲＯ成分を
補償する補正系２０の機能により、ＷＲＯ成分を十分に
抑制できる。従って、結果としてヘッドをほぼ理想トラ
ック形状に追従制御できるため、ＷＲＯ成分によるトラ
ック形状の歪に起因する隣接トラック間の不均一性を解
消できる。これにより、隣接トラックからデータの記録
又は再生時に干渉を受けるような事態を防止し、確実な
データ記録再生動作を実現することができる。

【００６２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、サ
ーボライト工程でＷＲＯ成分によるトラック形状歪が固
定化されているディスク上に、ヘッドを目標位置に位置
決め制御するシステムにおいて、当該トラック形状歪に
起因する隣接トラック間の不均一性を解消できるように
ヘッド位置決め誤差を補正することができる。従って、
結果として隣接トラックからの干渉を受けるような事態
を抑制し、確実なデータ記録再生動作を実現できる高い
信頼性を有する磁気ディスク装置を提供することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に関係するヘッド位置決め制
御システムの概念を説明するためのブロック図。

【図２】同実施形態に関係するＷＲＯ成分を説明するた
めの図。

【図３】同実施形態に関係する各トラックの同期成分検
出部の構成を説明するためのブロック図。

【図４】同実施形態の位置決め精度の測定結果を示す
図。

【図５】同実施形態のシステムに使用されるサーボ系加
振部の動作を説明するための図。

【図６】同実施形態におけるＨＤＤの要部を示すブロッ
ク図。

【図７】従来のヘッド位置決め制御システムに適用する
フィードバック制御系を示すブロック図。

【図８】従来のシステムに関係する位置決め精度の測定
結果及び偏心成分の特性を示す図。

【図９】従来の同期成分抑制方式のヘッド位置決め制御
システムの概念を説明するためのブロック図。

【図１０】同システムに関係する位置決め精度の測定結
果及び偏心成分の特性を示す図。

【符号の説明】

１…フィードバック制御系 ２…位置誤差検出部 ３…プラント（制御対象） ４…コントローラ ５，６…加算部 １０…学習型フィードフォワード制御系 １１…同期成分検出部 １２…フィードフォワード制御部 １３…加算部 ２０…補正系 ２１…サーボ系加振部 ２２…ＲＲＯ成分検出部 ２３…各トラックの同期成分検出部 ２４…ＷＲＯ成分検出部 ２５…トラック形状歪検出部 ２６…補正部 ２７…記憶部 １００…ディスク １０４…ヘッド １０５…アクチュエータ １０６…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ） １１０…マイクロコントローラ １１１…Ａ／Ｄコンバータ １１２…Ｄ／Ａコンバータ １１３…ＶＣＭドライバ １１４…ヘッドアンプ回路 １１５…サンプルホールド回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転しているディスク上にデータのリー
   ド／ライトを行うためのヘッドを有し、前記ディスク上
   のサーボ領域に記録されたサーボデータを使用して前記
   ヘッドの位置決め制御を実行するヘッド位置決め制御手
   段を備えた磁気ディスク装置であって、 前記ヘッド位置決め制御手段は、 前記ヘッドにより読出された前記サーボデータを使用し
   て、前記ヘッドの現在位置と指定の目標位置との位置誤
   差を検出するための位置誤差検出手段と、 前記ディスクの回転に同期する周波数成分とは異なる所
   定の周波数成分を有する振動を生成し、前記目標位置に
   追従している前記ヘッドをディスク上の複数のトラック
   間で振動させるためのサーボ系加振手段と、 前記サーボ系加振手段による前記ヘッドの振動状態にお
   いて、前記位置誤差検出手段により検出される位置誤差
   の観測結果に基づいて、前記各トラック間で相関のある
   ディスク回転に同期する第１の同期成分及び各トラック
   毎の第２の同期成分を検出するための同期成分検出手段
   と、 前記第１の同期成分及び前記第２の同期成分を使用し
   て、前記各トラック間で相関のない第３の同期成分を算
   出する手段と、 前記第３の同期成分を使用して、前記ディスク上に記録
   されたサーボデータに基づいて構成されるトラック形状
   の歪を示すトラック形状歪を検出する手段とを具備した
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】 前記ヘッド位置決め制御手段は、 前記トラック形状歪の検出結果を使用して、ヘッド位置
   決め制御において理想のトラック形状に基づいた位置情
   報と前記トラック形状歪に基づいた位置情報との誤差を
   補正するための補正情報を算出する補正値算出手段と、 前記補正値算出手段により算出された前記補正情報を記
   憶する記憶手段とを有することを特徴とする請求項１記
   載の磁気ディスク装置。
3. 【請求項３】 前記ヘッド位置決め制御手段は、 前記位置誤差検出手段により検出された位置誤差と、前
   記補正情報による補正値とに基づいて、前記ヘッドを前
   記目標位置に位置決めするための制御値を算出する制御
   手段と、 前記制御値を使用して、前記ヘッドを前記目標位置に位
   置決め制御する手段とを有することを特徴とする請求項
   ２記載の磁気ディスク装置。
4. 【請求項４】 前記ヘッド位置決め制御手段は、 前記位置誤差検出手段により検出された位置誤差と前記
   補正情報による補正値とを加算した結果に基づいてヘッ
   ド位置決め制御を実行し、前記ヘッドがディスク上でデ
   ータの記録又は再生できる目標範囲内に位置しているか
   否かを判断する手段を有することを特徴とする請求項２
   記載の磁気ディスク装置。
5. 【請求項５】 前記補正値算出手段により算出された前
   記補正情報を前記記憶手段に記憶するまでのプロセスを
   装置の製造工程で実行し、 前記ディスク上へのユーザデータの記録又は再生時に、
   前記記憶手段に記憶された前記補正情報を使用してヘッ
   ド位置決め制御を実行することを特徴とする請求項２記
   載の磁気ディスク装置。