JP2002509330A - サーボパフォーマンスを改善するための位置誤差の非線形性のモデル化 - Google Patents

サーボパフォーマンスを改善するための位置誤差の非線形性のモデル化

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JP2002509330A JP2000540537A JP2000540537A JP2002509330A JP 2002509330 A JP2002509330 A JP 2002509330A JP 2000540537 A JP2000540537 A JP 2000540537A JP 2000540537 A JP2000540537 A JP 2000540537A JP 2002509330 A JP2002509330 A JP 2002509330A
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  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 ディスクドライブ（１００）のサーボパフォーマンスを改善する装置および方法を開示する。このディスクドライブは、複数のトラック（１６４）上にデータが記憶された回転自在のディスク（１０６）に隣接するヘッド（１２６）を含む。サーボ回路（１４４）は、公称上、選択されたトラックの幅の部分上において非線形であることを特徴とし、選択されたトラックに対するヘッドの位置を示す、実（生）位置誤差信号（ＰＥＳ）（２１８、４５８）を発生することにより、ヘッドの位置を制御するために備えられている。このサーボ回路はさらに、実ＰＥＳの近似として予測ＰＥＳ（４５６）を発生し、次に実ＰＥＳと予測ＰＥＳとの加算（２３６）によりヘッド位置を制御する。このサーボ回路は、ヘッドがディスク上のサーボバーストパターン（１７６）を読取るのに伴い、ヘッドからの読取り信号から決定される実バースト信号（２０８、２１０）の近似として、予測バースト信号（３５０、３７０）を発生するバースト信号発生器（３００）を含む。誤差値テーブル（３０２、３０４）は、ヘッドの非対称応答を補償することにより、実バースト信号の改善された近似を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は、一般的にはディスクドライブデータ記憶装置の分野に関し、特に、
限定的にではないが、ドライブのヘッド／ディスクアセンブリの適応非線形モデ
ルの使用による、ディスクドライブのサーボパフォーマンスの改善に関する。
【０００２】 （発明の背景） ディスクドライブは、一般に、大量のコンピュータ化されたデータを、効率的
に且つ費用効果高く記憶し、また検索しうるために、最新のコンピュータシステ
ムおよびコンピュータネットワークにおいて主要なデータ記憶装置として用いら
れている。現世代のディスクドライブは、数ギガバイト（ＧＢ）を超える測定記
憶容量を有し、（典型的なパーソナルコンピュータ構成におけるように）単独で
、あるいは、インタネットネットワークサーバまたはメインフレームコンピュー
タにおけるように）マルチドライブデータ記憶アレイをなして用いることができ
る。
【０００３】 典型的なディスクドライブは、複数の剛性磁気記憶ディスクを含み、これらは
軸方向に整列せしめられ、かつスピンドルモータの回りに配置されて、（約１０
，０００回転毎分のような）一定の高速度で回転せしめられる。ディスクのトラ
ックと、ディスクドライブが取付けられているホストコンピュータとの間でデー
タを転送するために、読書きヘッドのアレイが備えられている。これらのヘッド
は、回転アクチュエータアセンブリに取付けられ、閉ループサーボシステムによ
り、トラックに隣接して制御可能に配置される。
【０００４】 サーボシステムは主として、探索およびトラックフォローイングの２つの選択
可能モードの１つにより動作する。探索動作は、選択されたヘッドを関連のディ
スク表面上において、最初のトラックから離れさせ行き先トラックに向け、最初
は加速し後に減速することにより、最初のトラックから行き先トラックへ移動さ
せることを必要とする。速度制御アプローチが用いられ、それにより、ヘッドの
速度が繰返し測定され、探索のための所望の速度軌跡を定める速度プロファイル
と比較される。ヘッドが行き先トラック上に整定されると、サーボシステムはト
ラックフォローイングモードの動作に入り、このモードにおいては、ヘッドは次
の探索動作が行われるまで、行き先トラックを追跡する。
【０００５】 トラック探索動作およびトラックフォローイング動作の双方は、一般に、ディ
スク上のトラックに対するヘッドの半径方向位置を示す位置誤差信号（ＰＥＳ）
の発生を必要とする。高性能のディスクドライブにおいては、ＰＥＳは、対応す
るサーボヘッドを有する事前記録サーボディスク（専用サーボシステム）から、
または、それぞれの記録表面上のユーザデータブロック間に所定の間隔で埋込ま
れたサーボ情報（埋込みサーボシステム）から得られる。
【０００６】 ヘッドはサーボシステムへサーボ情報を供給し、サーボシステムは、ヘッドが
トラックの中央上に位置する（「オントラック」である）時に一般にゼロに等し
く、ヘッドとトラックの中央との間の相対的な誤位位置ずれ（ｍｉｓｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ）距離（「オフトラック」）に公称上直線的に比例する大きさを有し、半
径方向のオフトラック方向を示す極性を有するＰＥＳを発生する。安定した動作
を得るためには、ＰＥＳを実際の半径方向の誤位に関連させる伝達関数は一定で
あり、ヘッド信号振幅、記録ビット線密度、ヘッド媒体間間隔、およびヘッド傾
斜角の変化が存在する場合に、オフトラック距離に依存しないものであるべきで
ある。
【０００７】 最近は、磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドが、従来の薄膜ヘッドに代わって用いられて
いるが、そのわけは、ＭＲヘッドの磁気記録特性が優れているからである。一般
に、ＭＲヘッドは、選択された向きの磁界を受けた時に変化する基線直流（ＤＣ
）電気抵抗を有することを特徴とする磁気抵抗読取り素子を含む。ＭＲヘッドは
、所定の大きさの読取りバイアス電流がＭＲ素子を通る時にＭＲヘッドにおいて
測定される電圧の変化に応答して、前に記録されたデータを検出しうる。ＭＲヘ
ッドは、現世代のディスクドライブが、１ｃｍにつき約４，０００トラック（１
インチにつき約１０，０００トラック）よりも大きいトラック密度を実現するこ
とを可能にした。
【０００８】 ＭＲヘッドは、より大きい磁気記録密度レベルの実現を容易ならしめたが、そ
れにもかかわらず、そのようなヘッドは、位置トランスジューサとして用いられ
る時は、位置に関する非線形読取り応答のために、関連する欠点を有する。この
非線形性は、ＭＲ素子バイアスと、ＭＲ素子の極面の幾何学的形状を横切っての
感度差と、典型的なＭＲ素子の読取りギャップの幅が一般に関連のディスク上の
トラックの幅よりもかなり小さいことによる端部フリンジング界（ｅｎｄ ｆｒ
ｉｎｇｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）固有の非線形性の悪化と、を含むさまざまな要因に
よる。
【０００９】 歴史的には、ＰＥＳの非線形性は、主としてトラック探索のパフォーマンスに
影響を与え、トラック到着オーバシュートまたはアンダシュートを発生させ、こ
れが到着整定時間を長くした。ＰＥＳは、トラックフォローイングパフォーマン
スにはそれほど悪影響を与えない（すなわち、顕著なトラックミスレジストレー
ションすなわちＴＭＲを誘発しない）。そのわけは、サーボ情報のサーボバース
ト（一般にＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤバーストと呼ばれる）により定められる読書き
のためのトラック中央が、位置決めバースト信号のゼロ応答Ａ−Ｂ＝０と公称上
一致するからである。
【００１０】 しかし、ＭＲヘッドにおいては、ＰＥＳの非線形性はまた、トラックフォロー
イング中においてＴＭＲ制御にも影響を与える。そのわけは、ＭＲ素子が、ヘッ
ドの設計により支配される距離だけ、ヘッドの書込み素子から物理的に隔離され
ており、従って、（ディスクに対する）ヘッド傾斜およびヘッドの製造公差の結
果として不正確さが生じうるからである。書込みギャップと読取りギャップとは
、わずかに異なる半径方向位置にあるので、書込みギャップを正しくトラックの
中央上に置くためには、ＰＥＳは位置Ａ≠Ｂにおいて動作しなければならない。
さらに、読取り磁界感度の不均一性は、一般にバーストのゼロ応答Ａ−Ｂ＝０に
おいて位置偏移を生じる。正しく特性を与えられ且つ補償されなければ、非線形
性は、所望の位置決めからの食い違いを生ぜしめ、不安定性をサーボシステム内
へ導入しうる。
【００１１】 ＭＲヘッドの使用によるＰＥＳの非線形性は、従って、探索パフォーマンスに
悪影響を及ぼすのみでなく、トラックフォローイングパフォーマンスにも悪影響
を及ぼす。そのような影響は、隣接トラックに対する（上書きのような）妨害を
最小化するために必要なＴＭＲの割当てにより、さらに実現可能なトラック密度
（従って、データ記憶容量）に対する制約ともなりうる。
【００１２】 従って、本技術分野においては、ディスクドライブパフォーマンスを、位置誤
差信号の非線形性を最小化することにより最適化しうる改善の必要が引き続き残
っている。
【００１３】 （発明の要約） 本発明は、ディスクドライブのサーボ制御パフォーマンスを改善するための装
置および方法を提供する。 実施例によれば、ディスクドライブは、複数のトラックが画定された回転自在
のディスクに隣接して制御可能に配置されうるヘッドを備えている。サーボ回路
が、選択されたトラックに対するヘッドの位置を一般に示す実（生）位置誤差信
号（ＰＥＳ）を発生することにより、トラックに隣接するヘッドの位置を制御す
る。磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドの非対称を含むさまざまな効果の結果として、ＰＥ
Ｓは公称上、選択されたトラックの幅の一部において非線形であることを特徴と
する。次に、予測ＰＥＳが実ＰＥＳの近似として発生せしめられ、それは実ＰＥ
Ｓの非線形特性を含む。サーボ回路は、実ＰＥＳと予測ＰＥＳとの間の差に関し
てヘッド位置を制御する。
【００１４】 好ましくは、サーボ回路は、ヘッドが選択されたトラックに関連するサーボバ
ーストパターンを読取るのに伴い、ヘッドからの読取り信号に応答してバースト
信号を発生する復調器を含む。実ＰＥＳ発生器が、バースト信号の選択された組
合せとして実ＰＥＳを出力し、加算ブロックが、この実ＰＥＳを予測ＰＥＳと加
算して、ＰＥＳ誤差を発生する。推定および予測回路が、加算ブロックからのＰ
ＥＳ誤差に応答して、ヘッドの推定位置を発生する。
【００１５】 重要なこととして、サーボ回路はさらに、復調器が発生したバースト信号の近
似として予測バースト信号を発生するバースト信号予測器と、予測バースト信号
に応答して予測位置誤差信号を発生する予測ＰＥＳ発生器とを備えており、予測
ＰＥＳ発生器は、公称上実ＰＥＳ発生器と同じである。特に、バースト信号予測
器は、復調器からの実バースト信号を、飽和スレショルドが適用される実質的に
三角形の波形としてモデル化し、この飽和スレショルドは概ねヘッド幅に相関せ
しめられ、適応方式で決定される。飽和スレショルドにより画定される飽和ゾー
ンは、復調器からのバースト信号の改善された予測を与えるように、曲線的に整
形されうる。
【００１６】 さらに、バースト信号予測器により説明されない非対称な高次の効果を説明す
ることにより、バースト信号の推定をさらに改善するためのテーブルが、好まし
くは備えられる。このテーブルは、復調器からのバースト信号と、バースト信号
発生器が発生した予測バースト信号との間の差に関する誤差値のセットを記憶す
る。これらのサーボ回路の動作の実質的な部分は、好ましくは、ディジタル信号
プロセッサのようなプログラム可能プロセッサ装置により行われる。
【００１７】 一般に、ＰＥＳの線形化動作を用いることにより、磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドの
非線形応答特性を補償することを試みた従来技術のディスクドライブとは異なり
、ここで開示される本発明の実施例は、実際のシステムの非線形性の極めて正確
な非線形モデルを策定するように有利に動作する。従って、ＰＥＳを線形化する
必要がなくなるので、ＰＥＳの線形化に関連する欠点が、実現可能なサーボパフ
ォーマンスおよびトラック密度レベルに対する上限を与えることもなくなる。
【００１８】 もう１つの重要な利点は、ここで実施される本発明を用いて、より広い範囲の
ヘッド幅の変化に適応しうる可能性があることである。ヘッド幅公差の緩和によ
る製造コストの削減と、製造歩留りの改善と、製造コストの削減とにより、かな
りの経済的利益が保証できる。
【００１９】 最後に、バースト信号予測器により用いられる飽和スレショルドは、ヘッド幅
と直接相関するので、本発明は、さらにヘッドの製造業者へのフィードバックを
行うためにも用いられ、その結果、ヘッドの製造プロセスの管理が改善されるこ
ととなる。一般に、ディスクドライブの製造業者が、時間およびリソースを集中
する努力なしに、多くのヘッドにおける実効読取素子ヘッド幅の変化を評価する
ことは困難であることは認識されよう。
【００２０】 本発明の特徴である、これらの特徴および他のさまざまな特徴は、以下の詳細
な説明を読み、また関連する図面を概観することにより明らかとなろう。
【００２１】 （詳細な説明） 本発明のさまざまな特徴を提示するためには、まず、本発明の実施例により構
成されたディスクドライブの構成および動作を略述することが有益であろう。 図１を参照すると、そこにはディスクドライブ１００の平面図が示されており
、ディスクドライブ１００は、ヘッド−ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１０１と
、ＨＤＡ１０１の下側に取付けられ、従って図１においては見えない、ディスク
ドライブプリント配線アセンブリ（ＰＷＡ）と、を含む。このＰＷＡは、ＨＤＡ
１０１の動作を制御し、かつ、ＨＤＡ１０１と、ディスクドライブ１００がユー
ザ環境内に取付けられうるホストコンピュータと、の間でデータを転送するため
に必要な回路を備えている。
【００２２】 ＨＤＡ１０１は、さまざまなディスクドライブ部品が取付けられたベースデッ
キ１０２を含む。関心の対象である内部部品を露出させるために図１からは省略
されている頂部カバーは、ベースデッキ１０２と協働して、ディスクドライブ１
００のために、制御された空気圧、湿度、および清潔度レベルを有する内部環境
を形成する。ディスク１０６のスタックを一定の高速度で回転させるためのスピ
ンドルモータ１０４が備えられ、ディスククランプ１０８は、ディスク１０６を
スピンドルモータ１０４に固定している。
【００２３】 ディスク１０６にアクセスするために、制御可能に位置決めされうるアクチュ
エータアセンブリ１１０が備えられ、これは、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１
１４のコイル（その一部が１１３に示されている）に供給される電流に応答して
、カートリッジ軸受アセンブリ１１２の回りに回転する。アクチュエータアセン
ブリ１１０は、複数のアーム１１６を含み、これらから対応するフレクシャアセ
ンブリ１１８が延長している。ヘッド１２０は、フレクシャアセンブリ１１８の
末端部に備えられ、ディスク１０６の回転によりセットアップされる空気流によ
り実現されるエアベアリングにより、ディスク１０６上に支持される。ヘッド１
２０は、好ましくは磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドであることを特徴とする。
【００２４】 ディスクドライブ１００が動作停止された時に、ヘッドを、ディスク１０６の
最内部直径の所にあるランディングゾーン（図示せず）上に固定する、ラッチア
センブリ１２２が備えられている。可撓性回路アセンブリ１２４は、アクチュエ
ータアセンブリ１１０と、（上述のようにディスクドライブ１００の下側に取付
けられた）ディスクドライブＰＷＡとの間の電気通信経路を与える。
【００２５】 図２は、動作上ホストコンピュータ１４０に接続された、図１のディスクドラ
イブ１００の機能ブロック図である。図２に示されているように、ＨＤＡ１０１
を制御するために用いられる回路は、スピンドル制御回路１４２と、サーボ制御
回路１４４と、読書きチャネル１４６とを含み、これらは全て動作上システムプ
ロセッサ１５０に接続されている。システムプロセッサ１５０は、以下に論じる
ような例外をもって、公知のようにこれらの回路と通信し、その動作を制御する
ことを認識すべきである。さらに、インタフェース回路１５２が、読書きチャネ
ル１４６およびシステムプロセッサ１５０に接続されているように示されており
、このインタフェース回路１５２は、ディスクドライブのためのデータインタフ
ェースおよびバッファとして働く。インタフェース回路１５２は、読書きチャネ
ル１４６の動作中に変化するタイミングシーケンスを実現するために用いられる
ハードウェアから構成される、（分離して図示されていない）シーケンサを含む
。
【００２６】 スピンドル制御回路１４２は、スピンドルモータ１０４（図１）の回転速度を
制御する。（ここでは「サーボ回路」とも呼ぶ）サーボ制御回路１４４は、ヘッ
ド１２０が読取ったサーボ情報に応答して、アクチュエータコイル１１３へ電流
を供給することにより、ディスク１０６に対するヘッド１２０の位置を制御する
。読書きチャネル１４６は、インタフェース回路１５２からこのチャネルへ供給
されたユーザデータに応答して、そのデータをコード化して直列化し、ヘッド１
２０が用いる書込み電流を発生し、ディスク１０６上の選択されたトラックの部
分を磁化することにより、ディスク１０６にデータを書込む動作をする。
【００２７】 これに対応して、前に記憶されたデータは、ヘッドがディスク１０６上の選択
されたトラック上を通過する時にヘッド１２０が発生する読取り信号から、その
データをデコードすることにより、読書きチャネル１４６により検索される。デ
ィスクドライブ１００のさまざまな動作は、好ましくは、ダイナミックランダム
アクセスメモリ（ＤＲＡＭ）のような揮発性メモリ装置と、フラッシュメモリの
ような不揮発性メモリ装置との双方を含む、メモリ（ＭＥＭ）１５４内に記憶さ
れているプログラムに従って、システムプロセッサ１５０により制御される。
【００２８】 ここで図３を参照すると、そこには図２のサーボ回路１４４の機能ブロック図
が示されている。図３に提示されているように、サーボ情報は、選択されたヘッ
ド１２０により読取られ、前置増幅器回路１５６（「プリアンプ」）により増幅
される。プリアンプ１５６は、図１に示されているように、好ましくはＨＤＡ１
０１内に配置され且つアクチュエータアセンブリ１１０に取付けられる。増幅さ
れた読取り信号は、復調器回路１５８（「復調器」または「ｄｅｍｏｄ」）へ供
給され、この回路は信号を（アナログディジタル変換を含めて）処理し、それを
ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１６０へ供給する。
【００２９】 本発明の実施例によるＤＳＰ１６０の動作を、以下詳細に説明する。しかし、
一般に、ＤＳＰ１６０は、復調器１５８からの信号から、ディスク１０６に対す
るヘッド１２０の位置を示す位置誤差信号（ＰＥＳ）を発生する。得られたＰＥ
Ｓと、システムプロセッサ１５０（図２）がＤＳＰ１６０へ供給する制御入力と
に応答してＤＳＰ１６０は、コイルドライバ１６２へ補正信号を出力し、コイル
ドライバ１６２はそこでコイル１１３へ電流を供給して、ヘッド１２０の位置を
調整する。
【００３０】 図４には、サーボ情報がディスク１０６上に配置される好ましい方法が示され
ており、この図は、選択されたトラック１６４の一部を示している。トラック１
６４は、データブロック（Ｄ）１６８の間に周期的に散在せしめられた複数のサ
ーボブロック（Ｓ）１６６を含み、これらのサーボブロックは、サーボ回路１４
４（図３）により用いられるサーボ情報を記憶し、（「セクタ」とも呼ばれる）
データブロックは、読書きチャネル１４６（図３）によりアクセスされるユーザ
データを記憶する。本技術分野において公知のように、サーボブロック１６６は
、ディスクドライブの製造中に書込まれ、車輪のスポークのように、ディスクの
記録表面のそれぞれの上に半径方向に延びる複数のくさびを形成するよう、角を
なして整列せしめられる。データブロック１６８は、後にディスクドライブのフ
ォーマッティング動作の際に画定される。
【００３１】 図５は、図４のサーボブロック１６６の選択された１つの一般化された表示を
詳細に示す。図４に示されているように、それぞれのサーボブロック１６６は、
サーボ回路１４４（図３）のパフォーマンスを最適化するために用いられる自動
利得制御（ＡＧＣ）および同期（ｓｙｎｃ）フィールド１７０と、角位置を示す
インデックスフィールド１７２と、半径方向位置（トラックアドレス）を示すグ
レイコード（ＧＣ）フィールド１７４と、サーボブロック１６６、従って選択さ
れたトラック１６４に対するヘッド１２０の位置を識別するサーボ回路１４４を
使用可能にする位置フィールド１７６を含む。
【００３２】 図６は、複数の隣接して配置された（１６４のような）トラックにおける、図
４および図５のサーボブロック１６６の位置フィールド１７６を示す。さらに詳
述すると、位置フィールド１７６は、複数のバーストパターン１７８、１８０、
１８２、および１８４を含み、それぞれＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤバーストパターン
として示される。参考のために述べると、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤバーストパター
ン１７８、１８０、１８２、および１８４は、空直角位相パターン（ｎｕｌｌ
ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐａｔｔｅｒｎ）と呼ばれる。しかし、この段階におい
て、図６に示されている配置は開示の目的のためのものであり、特許請求の範囲
に記載されている本発明は必ずしもこれへ制限されないことを認識すべきである
。
【００３３】 隣接するＣおよびＤバーストパターン１８２、１８４は、トラック境界１８６
、１８８、１９０、１９２、１９４（図６においては、さらに境界０ないし４と
して示されている）を画定するので、ＣおよびＤバーストパターン１８２および
１８４のそれぞれは、実質的に対応するトラックの幅である幅（ディスク半径に
沿って測定されたもの）を有する。参考のために述べると、Ｃバーストパターン
１８２を有するトラックは「偶数」トラックとして示され、Ｄバーストパターン
１８４を有するトラックは「奇数」トラックとして示される。
【００３４】 ＡおよびＢバーストパターン１７８、１８０は、隣接するトラック境界の中間
の点線により示されているそれぞれのトラックのトラック中央を画定するように
、ＣおよびＤバーストパターン１８２、１８４に対して１／２トラック幅だけオ
フセットされている。図６にはまた、選択されたヘッド１２０が示されており、
このヘッドは、ディスクがヘッド１２０に対しほぼ矢印１９６により示されてい
る方向へ回転するのに伴い、関連するＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤバーストパターン１
７８、１８０、１８２、１８４を読取る。
【００３５】 ここで図７を参照すると、そこには従来技術のサーボシステムの制御ダイアグ
ラム表示が示されている。図７のダイアグラムは、主として、ＤＳＰのようなプ
ログラム可能処理装置、または類似した制御装置により用いられるプログラミン
グを表し、以下に示す本発明の実施例の構成および動作のより良い理解を与える
ために示されている。従って、図７においてさまざまな部品を示すために用いら
れている参照番号は、図面の他の場所に示されている同じ、または類似の部品に
も対応している。
【００３６】 図７に示されているように、プラント２００が備えられ、これは一般に、ヘッ
ド、ディスク、アクチュエータアセンブリ、およびＶＣＭ（これらの部品は前に
図１に示された）を含む。プラント２００は、（図５および図６の１７６のよう
な）位置フィールドからのサーボ情報読取り信号を、（図３におけるように１５
８で示した）復調器への経路２０２上へ出力し、この復調器はこれに応答して、
バースト信号ＰＳ１およびＰＳ２をそれぞれ経路２０４、２０６上へ出力する。
図７のサーボシステムはディジタルシステムであるので、ＰＳ１およびＰＳ２信
号、およびこれらから導かれた信号はそれぞれ、サーボブロック１６６がサーボ
システムへ提示される速度に対応するサンプリング周波数を有するサンプルのシ
ーケンスを含む。
【００３７】 一般に、ＰＳ１およびＰＳ２バースト信号は、プラント２００のヘッドが、前
に図６に示したように隣接して配置された、ＡおよびＢバーストパターン１７８
、１８０と、ＣおよびＤバーストパターン１８２、１８４と、のそれぞれを通過
する時に得られる。詳述すると、ＡおよびＢバーストパターン１７８は、選択さ
れた周波数および振幅の正弦書込みパターンを用いて書込まれ、Ｂバーストパタ
ーン１８０は、Ａバーストパターン１７８に対し１８０°の位相外れで書込まれ
、ＣおよびＤバーストパターン１８２、１８４も同様にして書込まれる。従って
、隣接するＡおよびＢバーストパターン１７８、１８０の測定された振幅の和を
示すＰＳ１信号は、ヘッド１２０の読取り素子がトラックの中央上に配置された
時はゼロ値を有し、（図６のトラック境界１および３におけるように）Ａバース
トパターン１７８の中央上に配置された時は最大の正の値を有し、（図６のトラ
ック境界２および４におけるように）Ｂバーストパターン１８０の中央上に配置
された時は最大の負の値を有する。
【００３８】 隣接するＣおよびＤバーストパターン１８２、１８４の測定された振幅の和を
示すＰＳ２信号は、１／２トラックだけＰＳ１信号からオフセットされているこ
とを除外すれば、ＰＳ１信号と同様である。すなわち、トラック境界上において
はゼロが生じ、トラック中央上においては正負の最大値が生じる。参考のために
述べると、図８の２０８および２１０には典型的なＰＳ１およびＰＳ２信号が示
されており、これらの信号は、半径方向の位置（トラック）を示すｘ軸２１２と
、相対振幅を示すｙ軸２１４とに関してプロットされている。ＰＳ１およびＰＳ
２バースト信号はまた、以下において時々「位置信号」とも呼ばれる。
【００３９】 引き続き図７において、ＰＳ１およびＰＳ２信号は、位置誤差信号（ＰＥＳ）
発生器２１６へ供給され、この発生器は、次の関係により生（ｒａｗ）ＰＥＳ信
号を発生する。
【００４０】
【数１】
【００４１】 従って、この生ＰＥＳ信号は、ＰＳ１を、ＰＳ１の絶対値とＰＳ２の絶対値と
の和により除算した大きさに、ＰＳ２の極性（正負符号）を付けたものに等しい
。ＰＥＳ発生器２１６は、方程式（１）により生ＰＥＳを発生するが、他の方法
論も公知であることと、本発明がそのように制限されるものではないこととを認
識すべきである。
【００４２】 上述のように、ＰＥＳは、サーボシステムにより安定した応答および正確な制
御を得るためには、トラック幅に対して線形であるべきである。しかし、ＭＲヘ
ッドの構成および動作に関連するさまざまなファクタが、位置（トラック）を示
すｘ軸２２０と、大きさを示すｙ軸２２２とに関してプロットされた図９の生Ｐ
ＥＳ曲線２１８が示しているように、生ＰＥＳに非線形応答を与える。
【００４３】 従って、従来技術においては、２２４に示されているようなＰＥＳ線形化ブロ
ックが組み込まれ、これは、ＰＥＳ発生器２１６から経路２２６を経て生ＰＥＳ
を受け、これを修正して、図１０の曲線２２８により示されているような線形化
されたＰＥＳを発生する。図１０の線形化されたＰＥＳ曲線２２８は、位置（ト
ラック）を示すｘ軸２３０と、振幅を示すｙ軸２３２とに関してプロットされて
いる。図７の線形化ブロック２２４の動作は、多くの公知の方法論の任意のもの
により行われうる。
【００４４】 線形化されたＰＥＳは、経路２３４上へ出力され、加算ブロック２３６におい
て、後述されるようにして発生せしめられた経路２３８上の予測位置値ＸPREDと
比較される。ブロック２３６の出力はＰＥＳの予測誤差であり、これは、ＬX、 ＬV、およびＬWによりそれぞれが示されている、一連の利得ブロック２４０、２
４１、および２４２のそれぞれへ（経路２３９を経て）供給される。利得ブロッ
ク２４０、２４１、および２４２の出力は、経路２４３、２４４、および２４５
を経て加算ブロック２４６、２４７、および２４８へ供給され、これらのブロッ
クは図示されているように、ヘッド位置の推定（ＸEST）、速度の推定（ＶEST）
、およびバイアスの推定（ＢEST）を経路２４９、２５０、および２５１上へ供 給する。
【００４５】 推定位置ＸESTは、加算ブロック２５２において、指令入力ブロック２５６か ら経路２５４上へ供給されるヘッドの所望位置を示す所望位置ＸDESと加算され る。もちろん、トラックフォローイング中は、ヘッドは公称上トラックの中央上
に配置される。しかし、時には、ヘッドの傾斜を考慮して、または誤差回復動作
において、（通常は、トラック幅の百分率で測定して、±１０％のオフトラック
のような）選択された量だけ、ヘッドをトラック中央から離して配置すると有利
であることがわかっている。従って、所望位置ＸDESは、トラックフォローイン グ中には通常ゼロとなる。
【００４６】 同様にして、推定速度ＶESTは、加算ブロック２５８において、ヘッドの所望 速度を示す所望速度ＶDESと加算される。所望速度ＶDESも同様に指令入力ブロッ
ク２５６から経路２６０に沿って供給され、これは一般に、ヘッドが最初のトラ
ックから行き先トラックへ移動する時にヘッドの速度軌跡を制御するために速度
制御アプローチが用いられる探索動作中に利用される。従って、通常のトラック
フォローイング動作中には、所望速度ＶDESもまたゼロとなる。
【００４７】 加算ブロック２５２、２５８からの出力信号は、図示されているように経路２
６２、２６４に沿って、ＫXおよびＫVの利得を有する利得ブロック２６６および
２６８へ供給される。図７のサーボシステムによるバイアスの調整は考慮されて
いないので、推定バイアスＷESTは、利得ＫWを有する対応する利得ブロック２７
０へ直接印加される。利得ブロック２６６、２６８、２７０からの出力信号は、
経路２７２、２７４、２７６上へ供給され、加算ブロック２７８において加算さ
れ、誤差信号を経路２８０上へ発生する。この誤差信号は、オブザーバ／予測器
ブロック２８２（「オブザーバ」）へ供給され、このブロックはさらに、経路２
４９、２５０、および２５１から、推定位置、推定速度、および推定バイアスＸ EST 、ＶEST、およびＷESTを受ける。これらに応答して、オブザーバ２８２は、 前述の予測位置ＸPREDを経路２８４上へ出力し、これは遅延ブロック２８５によ
り１サンプルだけ遅延せしめられた後に、経路２３８を経て加算ブロック２３６
へ供給される。
【００４８】 予測位置ＸPREDはさらに第２遅延ブロック２８６へも供給されるので、遅延し
た予測位置ＸPRED（経路２８７）は加算ブロック２４６により加算され、推定位
置ＸESTを発生する。オブザーバ２８２はまた、予測速度および予測バイアスフ ォース（ＶPREDおよびＷPRED）の値を経路２８８および２８９上へ出力する。こ
れらのＶPREDおよびＷPREDの値は、遅延ブロック２９０および２９１により遅延
せしめられるので、遅延したＶPREDおよびＷPREDの値（経路２９２および２９３
）は、加算ブロック２４７および２４８により加算され、推定速度ＶESTおよび 推定バイアス推定ＷESTを発生する。
【００４９】 最後に、経路２８０からの誤差信号はさらに、利得ＫPを有する利得ブロック ２９４へ供給され、利得ブロック２９４は、オブザーバ２８２とプラント２００
との間の応答の差を補償する。すなわち、ＫPは必要に応じて動作中に頻繁に調 整され、オブザーバ２９２の応答特性を、プラント２００と公称上同じに維持す
る。
【００５０】 図７の従来技術のサーボシステムは、反復不可能なランナウト（ＮＲＲＯ）誤
差、反復可能なランナウト（ＲＲＯ）誤差、測定雑音、および線形化ブロック２
２４の動作により適切にモデル化されえず従って除去されえないＭＲヘッド効果
およびプロセス変動を含むさまざまな効果の影響を受けやすい。図７の従来技術
のサーボシステムを用いると、与えられたシステムの実現可能なパフォーマンス
レベルを制限し、さらに設計基準（最大サンプリング速度、トラック密度など）
に制限を課することになる。
【００５１】 従って、本発明の実施例による図３のサーボシステムの動作の制御ダイアグラ
ム表示を示す図１１を提示した。特に、図１１の制御ダイアグラムは、図３のデ
ィジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）のプログラムされた動作を示している。図１
１の動作ブロックおよび相互接続経路のいくつかは、図７に示されているものと
同様であるので、それらに対しては同じ参照番号が用いられている。しかし、図
１１を最初に見ると、図７の線形化ブロック２２４が図１１から除去されている
ことが注目される。さらに、図１１は、バースト信号予測器３００（位置信号予
測器、またはＰＳ予測器とも呼ばれる）、ＰＳ１Pテーブル３０２、ＰＳ２Pテー
ブル３０４、およびＰＥＳ発生器ブロック２１６と実質的に同じ第２ＰＥＳ発生
器ブロック３０５を含む、図７になかったいくつかの新しいブロックを備えてい
る。
【００５２】 詳細に後述されるように、図１１のダイアグラムは、システムからの生ＰＥＳ
の非線形性に適合するように適応調整された予測非線形ＰＥＳを発生することに
より、サーボ制御を行う動作をする。この予測非線形ＰＥＳは、ヘッド位置のよ
り正確な推定を与え、従来技術と比較して改善された制御特性を可能にする。
【００５３】 ここで特に図１１を参照すると、プラント２００によりサーボ信号が復調器１
５８へ供給され、この復調器は前と同様に、（図８の２０８、２１０のような）
ＰＳ１信号およびＰＳ２信号を発生かつ出力し、これらの信号はＰＥＳ発生器２
１６により組合わされて、図９の曲線２１８により表される生ＰＥＳを発生する
。もっとも、図７とは異なり、経路２２６上の生ＰＥＳは、加算ブロック２３６
において、以下のように発生せしめられた予測ＰＥＳと組合わされる。
【００５４】 オブザーバ２８２により経路２８４上へ出力された予測位置ＸPREDはＰＳ予測
器３００へ供給され、この予測器は経路３０６および３０８上へそれぞれＰＳ１ P 信号およびＰＳ２P信号を発生し、これらのＰＳ１P信号およびＰＳ２P信号は、
復調器１５８から出力されるＰＳ１信号およびＰＳ２信号と公称上同じになるよ
うに適応調整される。ＰＳ１P信号およびＰＳ２P信号のさらなる適応が、ＰＳ１ P テーブル３０２およびＰＳ２Pテーブル３０４により実現され、その後、経路３
１０、３１２上のテーブル適応せしめられたＰＳ１P信号およびＰＳ２P信号から
、ＰＥＳ発生器３０８により予測ＰＥＳが発生せしめられる。この予測ＰＥＳは
、遅延ブロック２８５への経路３１４上へ出力され、その後、遅延された予測Ｐ
ＥＳは、経路３１６を経て加算ブロック２３６へ供給される。
【００５５】 ＰＳ予測器３００がＰＳ１P信号およびＰＳ２P信号を発生する方法は、図１２
の制御ダイアグラム表示により示されている。図１２に示されているように、予
測位置ＸPREDは、２つの別個のチャネル経路へ入力として供給され、その１つは
ＰＳ１Pを発生するために用いられ、第２のものはＰＳ２Pを発生するために用い
られる。まず、ＰＳ１Pの発生を説明する。
【００５６】 ＸPREDは、最初にフラクション（ｆｒａｃｔｉｏｎ）ブロック３１８への入力
として示されており、このブロックはそれぞれのトラックのためのＸPREDのフラ
クション部分（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｐｏｒｔｉｏｎ）を除去する動作をする
。ブロック３１８の必要性は図１３から十分に認識することができ、図１３は、
位置（トラック）を示すｘ軸３２２と、大きさを示すｙ軸３２４とに関してプロ
ットされたＸPRED曲線３２０のグラフ表示を与える。ＸPREDは、最初のトラック
から測定された、グレイコード（すなわちトラックアドレス）成分と、位置（す
なわち、それぞれのトラック内の場所）成分との双方を含む多ビット値であるこ
とが理解されるので、図１３のグラフには位置と大きさとの間の線形関係が示さ
れている。すなわち、トラックアドレスに対応するＸPRED値の部分を除去し、位
置成分を残すことが必要である（例えば、最下位ビットのみ、または位置を示す
ビットを用いる）。
【００５７】 得られた位置成分（フラクションセグメント）は、ＦＲＡＣ（ＸPRED）で示さ
れ、図１４の３２６に、同様のｘ、ｙ軸３２８、３３０に関してプロットされて
示されており、ゼロ（０）から１に及んでいる。ＰＳ１およびＰＳ２信号（図８
の２０８、２１０）は、ゼロ値の周りに正規化されている（すなわち、ゼロＰＥ
Ｓはトラック中央を示す）ので、図１２のダイアグラムは次に１／２減算ブロッ
ク３３２へ送られ、このブロックは、図１４のフラクションセグメントを、図１
５に示されているように１／２トラックだけ下へ移動させる。詳述すると、図１
５は、対応するｘ、ｙ軸３３６、３３８に関してプロットされ、−１／２から＋
１／２までの範囲にある大きさの値を有する、偏移された一連のフラクションセ
グメント３３４を示す。
【００５８】 引き続き図１２において、それらのセグメントは、次に反転ブロック３４０に
より選択的に反転され、１つおきのセグメントが反転されて、図１６の３４２に
示されているような、対応するｘ、ｙ軸３４４、３４６に関してプロットされた
実質的に三角波形の曲線が得られる。選択的に反転されると、ＰMAX適用ブロッ ク３４８が、曲線３４２の正および負の突出した部分に対し選択された大きさの
飽和スレショルドＰMAXを適用し、図１７の３５０に示されているような、対応 するｘ、ｙ軸３５２、３５４に関してプロットされたＰＳ１P信号を発生する。 得られたＰＳ１P信号３５０は、図８のＰＳ１信号２０８の線セグメント近似で あることが認められる。
【００５９】 同様にして、ＰＳ２P信号は、図１２のＰＳ予測器３００のＰＳ２Pチャネル経
路により、第２のフラクション、１／２減算、反転、およびＰMAX適用ブロック ３１８、３３２、３４０、および３４８を用いて発生される。しかし、ＰＳ２信
号は、ＰＳ１信号に対して１／２トラックだけ偏移している（図８参照）ので、
１／２トラック偏移ブロック３５６がさらに備えられている。このようにして、
ＰＳ予測器３００は、（図１８に、ｘ、ｙ軸３６０、３６２に関してプロットさ
れている）調整されたフラクションセグメント３５８と、（図１９に、ｘ、ｙ軸
３６６、３６８に関してプロットされている）実質的に三角波形の曲線３６４と
、（図２０に、ｘ、ｙ軸３７２、３７４に関してプロットされている）ＰＳ２P 信号３７０とを連続して発生する。ＰＳ１P信号におけると同様に、ＰＳ２P信号
３７０は、図８のＰＳ２信号２１０の線セグメント近似を構成する。この場合、
ＰMAX適用ブロック３４８はさらに、ＰＳ１およびＰＳ２信号のより良い予測を 得るために、ＰＳ１PおよびＰＳ２P信号に対し曲線整形を適用する能力を備えて
いることに注意すべきである。しかし、この追加の能力は、以下において詳述さ
れる。
【００６０】 ＰMAXの値は、それぞれのヘッド１２０において独自のものであり、一般にそ れぞれのヘッドの幅に相関せしめられる。従って、得られるＰMAXの値は、ＰＳ １PおよびＰＳ２P信号の発生を容易にするのみでなく、（トラックに対する）ヘ
ッドの個々の幅に基づく他のタイプの補償努力においても用いられうる。ＰMAX の値をそれぞれのヘッドのために適応決定する方法を、図２１および図２２を参
照しつつ以下に説明する。
【００６１】 最初に、図２１は、本発明の実施例により、図１１のＰＳ予測器によって用い
られる飽和スレショルドＰMAXを適応設定するために用いられる追加のブロック を有する図１１の制御ダイアグラム表示を示す。前と同様に、前述の図面からの
同じブロックおよび経路は、図２１においても同じ参照番号で示してある。図２
１に対応する図２２は、それぞれのヘッド１２０のためのＰMAXの値の適応選択 において、図２１のダイアグラムにより行われる諸ステップを示す、ＰＳ予測器
適応ルーチン４００のためのフローチャートを示す。
【００６２】 図２２のステップ４０２に示されているように、このルーチンはまず、第１ヘ
ッドの評価のための選択へ進む。専用のサーボシステムにおいては、サーボヘッ
ドまたは諸サーボヘッドは、ルーチン４００の動作中に選択されるが、（図３の
サーボ回路１４４のような）埋込みサーボシステムにおいては、全てのサーボヘ
ッド１２０は順番に選択されることを認識すべきである。
【００６３】 引き続き図２２を参照すると、ステップ４０４においては、ＰMAXの初期値が 選択される。ＰMAXはディジタル値として表されるので、好ましくはシステムの 構成から得られる最小のゼロでない値が選択される。ステップ４０４はさらに、
いったんＰMAXの初期値が選択されると、値ＰMAX1がＰMAXに等しくセットされる
ことを示しており、ＰMAX1は、ＰＳ予測器３００のＰMAX適用ブロック３４８（ 図１２）により、経路３０６および３０８上へＰＳ１PおよびＰＳ２P信号を発生
するために用いられる値である。
【００６４】 次に、ステップ４０６により増分値ΔＰMAXが選択され、このΔＰMAXは、ΔＰ MAX とＰMAX1との和に関連してＰMAX2値を発生するために用いられる。このＰMAX 2 値は、図１１および図１２のＰＳ予測器３００と同じ公称構造を有する、図２ １のΔＰＳ予測器４０８により用いられる。
【００６５】 ＰMAX1およびＰMAX2の値が得られると、図２２のルーチンは、ステップ４１０
へ継続され、そこでは、サーボ回路１４４が、毎サーボブロック１６６（図４）
ごとに１／８トラック幅の好ましい速度で、ディスク１０６の制御された掃引を
開始するので、ディスク１０６からのサーボ位置フィールド情報が、１／８トラ
ック増分でサーボ回路１４４へ連続して供給される。ヘッド１２０が、ディスク
１０６を横切って掃引される時、ステップ４１０はさらに、経路２０４および２
０６（図２１）からのＰＳ１およびＰＳ２信号の値と、ＰＳ予測器３００から経
路３０６および３０８上へのＰＳ１PおよびＰＳ２P信号出力の値とを測定する。
【００６６】 図２２のフローは、ステップ４１０から判断ステップ４１１へ進み、そこでは
、ＤＳＰ１６０が、測定されたＰＳ１、ＰＳ２が公称上予測ＰＳ１P、ＰＳ２P値
に（選択された公差内で）等しいかどうかを決定する。もし等しくなければ、フ
ローはステップ４１３へ進み、ＰMAXの値が増加せしめられ、ＰＳ予測器３００ およびΔＰＳ予測器４０８により用いられるＰMAX1およびＰMAX2値が更新される
。
【００６７】 ＰMAX値が更新される方法は、図２１を参照することにより理解されうる。最 初に、経路３０６および３０８のＰＳ１PおよびＰＳ２P信号が、ＰＳ１Pおよび ＰＳ２Pテーブル３０２および３０４を通過することに注意すべきである。しか し、テーブル３０２および３０４は、以下において詳述される連続する動作中に
最適化されるので、テーブル３０２および３０４は、この時信号を修正する動作
をしない（すなわち、経路３０６、３０８の信号は、経路３１０、３１２の信号
と同じである）。
【００６８】 このようにして、経路３１０、３１２からのＰＳ１PおよびＰＳ２P信号は、（
公称上ＰＥＳ発生器２１６と同じ）ＰＥＳ発生器３０５へ供給され、ＰＥＳ発生
器３０５は経路３１４上へ予測非線形ＰＥＳを出力し、これは上述のように、遅
延ブロック２８６により遅延せしめられ、加算ブロック２３６において経路２２
６のＰＥＳ信号と加算される。
【００６９】 同時に、ΔＰＳ予測器４０８は、ＰMAX2値を用いてΔＰＳ１PおよびΔＰＳ２P 信号を経路４１２、４１４上へ発生し、これらは、公称上ＰＥＳ発生器２１６、
３０５と同じＰＥＳ発生器４１６へ供給される。ＰＥＳ発生器４１６は同様にし
て、（ΔＰＳ１PおよびΔＰＳ２P値に基づき）予測非線形ＰＥＳ値を発生し、こ
れを経路４１８を経て遅延ブロック２８５へ出力し、その後この値は経路４２０
に沿って加算ブロック４２２へ送られ、加算ブロック４２２はＰＥＳ発生器３０
５、４１６からの２つの出力を加算して、経路４２４上へ予測勾配を形成する。
【００７０】 この予測勾配は、乗算器４２６により、加算ブロック２３６からのＰＥＳ誤差
信号に乗算され、経路４２８上への積信号を形成し、この信号は利得Ｋμを有す
る利得ブロック４３０へ供給される。利得Ｋμは、ＰMAX適応プロセスの収束を 制御するために選択された収束率である。利得ブロック４３０からＰMAX更新値 が経路４３２により、ＰＳ予測器３００およびΔＰＳ予測器４０８へ送り返され
、ＰMAX更新値はＰMAX値に加算されるので、ＰMAX1およびＰMAX2値の双方がそれ
により更新される。
【００７１】 このようにして、図２２のステップ４１０、４１１、および４１３の動作は、
ＰＳ１P、ＰＳ２PがＰＳ１、ＰＳ２に十分に等しくなるまで続けられる。その後
、フローはステップ４３４へ進み、そこではＰMAXの得られた収束値が、選択さ れたヘッド１２０のために記憶される。
【００７２】 このルーチンは次に判断ステップ４３８において、（サーボ情報を送る）全て
のヘッドが評価され終わったかどうかを決定する。もし評価され終わっていなけ
れば、フローはステップ４４０へ進み、そこでは次のヘッドが選択されて、ルー
チンはステップ４０４へ復帰する。全てのヘッドが評価され終わった時は、ルー
チンは判断ステップ４３８からステップ４４２へ進んで終わる。
【００７３】 図２２のルーチンによる図２１の回路図の動作の以上の説明を終り、次にＰＳ
１PおよびＰＳ２P信号の飽和ゾーンを形づくるＰMAX適用ブロック３４８（図１ ２）の動作を説明する。図２３を参照すると、そこにはＰＳ１EおよびＰＳ２E信
号 の選択された一方の部分のグラフ表示が示されている（４４４で示されてい る）。本説明を容易にするために、部分４４４は、位置を示すｘ軸４４６と、振
幅を示すｙ軸４４８とに関して正規化されている。しかし、図２３により与えら
れているこの一般化された表示と、以下のそれについての議論とは、ＰＳ１Pお よびＰＳ２P信号双方の、正負双方へ広がる飽和ゾーンのそれぞれへ適用される よう容易に調整されうる。
【００７４】 一般に、上述のように、（図１７の３５０および図２０の３７０にもっと完全
に示されているように）ＰＳ１PおよびＰＳ２P信号により与えられる第１パス近
似は、実質的に直線セグメントから形成されている。しかし、ＭＲヘッドは、一
般に（図２３の４５０に示されているような）直線形飽和ゾーンを与えず、むし
ろ曲線形特性を示す。従って、ＰMAX適用ブロック３４８は、曲線部分４５２に より示されるような曲線形飽和ゾーン応答を選択するようにさらに動作する。Ｐ
Ｓ予測器３００が、この曲線形応答を含むように動作上ＰＳ１PおよびＰＳ２Pを
修正する方法を次に簡単に説明する。
【００７５】 まず、図２３の曲線部分４５２は、第２次の、２次応答としてモデル化されう
ることを認識すべきである。部分４５２は、サーボパフォーマンスを劣化させう
る不連続性を防止するために、点（ｘ′，ＰMAX）および点（ｘ″，ＰMAX）にお
いて同じ傾きを有することが望ましい。さらに、もし部分４５２の（４５４で示
された）頂点が座標（１／２，Ｃ0）を有するとすれば、部分４５２を記述する ために次の関数関係を用いうる。
【００７６】
【数２】 ただし、Ｃ0およびＣ2は、以下のようにして決定される定数である。ｘ＝ｘ′に
おいてＣ2を解くと、以下のようになる。
【００７７】
【数３】 ｘ＝ｘ′においてＣ0を解くと、以下のようになる。
【００７８】
【数４】
【００７９】 従って、図１１、図２１のＰＳ予測器３００は、以上の導出に基づきＰＳ１P およびＰＳ２P信号の飽和ゾーンに対し２次整形を適用し、（図１７の３５２、 図２０の３７２のような）位置軸付近の飽和ゾーンの相対位置に関する値を調整
する。このようにして、ＰＳ１PおよびＰＳ２P信号は、以下のように記述されう
る。
【００８０】
【数５】
【００８１】 ただし、「|ｉｎｐｕｔ|」は、図１２のＰMAX適用ブロック３４８へ供給され る信号の絶対値であり、「ｏｕｔｐｕｔ」は、ＰMAX適用ブロック３４８の出力 （経路３０６、３０８上のＰＳ１PまたはＰＳ２P）であり、「ｆ（ｘ−１／２）
」は上述の２次整形を記述する。従って、ＰMAX適用ブロック３４８は、一般に 方程式（１１）の条件により動作して、ＰＳ１PおよびＰＳ２P信号を出力する。
【００８２】 上述のＰＳ１およびＰＳ２信号の２次モデルは、安定したサーボ動作を容易な
らしめる十分に精密な近似モデルを与えるが、ＭＲヘッドの構成および動作に関
連するもっと高次の効果がなお存在し、これらが、実位置信号ＰＳ１、ＰＳ２と
、予測位置信号ＰＳ１P、ＰＳ２Pとの間の小さい食い違いを与えることを認識す
べきである。そのよう効果は、図２４に示されており、この図は、選択された予
測信号４５６の部分を、対応する位置信号４５８に関連させて示している。
【００８３】 図２４に示されているように、ＭＲヘッドの典型的な非対称応答（信号４５８
により示されている）は、必ずしも以上に詳述した予測モデルにより説明されな
い。その結果、前述のＰＳ１およびＰＳ２テーブル３０２、３０４（図１１、図
２１）が、これらの非対称効果を説明するために有利に用いられうる。
【００８４】 図２５は、図２４に提示されているＭＲヘッドの非対称性を処理するための、
図３のＰＳ１およびＰＳ２テーブル３０２、３０４に対する適切な値のセッティ
ングにおける、図３のＤＳＰのプログラミングを表す、テーブル適応ルーチン４
６０のフローチャートを示す。
【００８５】 図２５に示されているように、最初ステップ４６２において第１ヘッドが選択
され、その後、選択されたヘッドはブロック４６４において、１／８トラック増
分により対応するディスクを横切って掃引され、ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ１P、お よびＰＳ２Pについて連続して測定が行われる。ステップ４６４の動作は、図２ ２のステップ４１０の動作と実質的に同じであることが認められる。 次に、ステップ４６６においては、テーブルセットＴ1、Ｔ2が、次の関係によ
り計算される。
【００８６】
【数６】
【００８７】 これらは、ステップ４６８に示されているように、テーブル３０２、３０４（
図１１、図２１）へ供給される。一般に、Ｔ1およびＴ2のセットは、実際のＰＳ
１、ＰＳ２信号と、対応する予測されたＰＳ１P、ＰＳ２P信号との間の誤差の表
示を、１／８トラック増分毎に与える。図２５のルーチンは、これらのテーブル
セットを最終値へ収束させるよう動作するので、判断ステップ４７０は次に、Δ
Ｔ1およびΔＴ2をＴ1、Ｔ2のそれぞれの最も最近決定された２つの値の間の差と
する時（すなわち、ΔＴ1、ΔＴ2は最も最近のサンプリング間隔におけるテーブ
ル値の変化を示す）、収束範囲値ΔＴ1、ΔＴ2が十分に０に等しいかどうかを決
定する。
【００８８】 従って、図２５のルーチンは、選択されたヘッドのためのテーブルセットＴ1 、Ｔ2が、実質的に最終値に整定されるまで、ステップ４６４、４６６、４６８ 、および４７０を経て循環する。このルーチンは次に判断ステップ４７２へ進み
、このステップは、全ての適用可能なヘッドが評価され終わったかどうかを決定
する。もし評価され終わっていなければ、ステップ４７２は次のヘッドを選択し
、プロセスが繰返される。全てのヘッドが評価され終わって、ＰＳ１P、ＰＳ２P テーブル３０２、３０４が、それぞれのヘッドのための最終的に収束したテーブ
ルセットＴ1、Ｔ2を含んでいる時は、ルーチンは４７６において終了する。
【００８９】 後の動作中に、ＰＳ１P、ＰＳ２Pテーブル３０２、３０４へ供給された実際の
ＰＳ１P、ＰＳ２P信号出力は、その後、補間技術を用いてＴ1、Ｔ2セットにより
修正される。これらのセット値は、好ましくは、１トラックにつき８位置サンプ
ルの掃引速度で決定されるが、これらのセット値は、処理オーバヘッドおよびテ
ーブルサイズ（記憶）能力を含むさまざまな考慮に依存して、異なる速度で決定
されうる。
【００９０】 以上において実施された本発明は、従来技術よりも優れたいくつかの重要な利
点を提供していることを理解すべきである。ＭＲヘッドの非線形特性により導入
される問題の処理において、従来技術は一般に、ヘッドから得られる生ＰＥＳを
線形化することと、サーボ制御動作においてその線形化されたＰＥＳを用いるこ
ととを試みる。従って、実現可能なサーボパフォーマンスおよびトラック密度の
レベルは、ＭＲヘッドサイズの変化と、非対称出力特性と、システムの反復可能
なランナウト（ＲＲＯ）および反復不可能なランナウト（ＮＲＲＯ）効果とのよ
うなさまざまなファクタを考慮して実質的に線形のＰＥＳを与える、この従来技
術の線形化機能の能力に主として依存する。
【００９１】 これと対照すると、本発明はＰＥＳを線形化する試みをやめ、代わりに非線形
の生ＰＥＳの極めて正確なモデルを定式化し、次にこれをサーボ制御中に用いる
。従って、ＰＥＳを線形化する必要がないので、ＰＥＳの線形化に関連する欠点
が、実現可能なサーボパフォーマンスおよびトラック密度のレベルに対し上限を
与えることはない。さらに、本発明の非線形ＰＥＳ予測は、最新の適応制御方法
の適用を容易にする。
【００９２】 本発明のもう１つの重要な利点は、従来技術に比べ、より広い範囲のヘッド幅
の変動に適応しうる可能性があることである。ヘッドは通常、ディスクドライブ
において、媒体（ディスク）に次いで最も高価な部品に属するので、これはかな
りの経済的利益となる。すなわち、本発明の使用は、ヘッド幅公差の緩和と、製
造歩留りの改善とをもたらすことができ、それらは一般に製造コストを削減する
傾向がある。
【００９３】 本発明のさらにもう１つの重要な利点は、本発明が、一般に動作温度の変化に
より誘発されるような、動作中のヘッド特性の変化のリアルタイム（オンザフラ
イ）補償を行いうることである。
【００９４】 上述のように、ＰMAX飽和スレショルドは、一般に読取り素子のヘッド幅に対 し直接相関を有することが見出された。従って、本発明は、プロセス品質のイン
ディケータとして容易に用いることができ、ヘッドの製造業者への貴重なフィー
ドバックを容易ならしめて、ヘッドの製造プロセスの管理を改善する。ディスク
ドライブの製造業者が、比較的に重要なリソースを消費することなしに、多くの
ヘッドにおける実効読取素子ヘッド幅の変化を評価するのは困難でありうること
は認識されよう。
【００９５】 要約すると、本発明は、（１００のような）ディスクドライブのサーボパフォ
ーマンスを最適化する装置および方法に向けてのものであることは明らかである
。 ヘッド（１２０）は、サーボ情報（１６６）により複数のトラック（１６４）
が画定された回転自在のディスク（１０６）に隣接して配置される。サーボ回路
（１４４）は、サーボバーストパターン（１７８、１８０、１８２、１８４）か
ら、公称上、選択されたトラックの幅の部分上において非線形であることを特徴
とし、かつ選択されたトラックに対するヘッドの位置を示す実位置誤差信号（図
１１の経路２２６へ供給される図９の２１８）を発生することにより、ヘッドを
トラックに隣接して制御可能に配置する。このサーボ回路はさらに、ヘッドの推
定位置（経路２８４上のＸPRED）から、実位置誤差信号の近似として（経路３１
４、３１６上の）予測位置誤差信号を発生し、実位置誤差信号と予測位置誤差信
号とを比較する。
【００９６】 このサーボ回路はさらに、ヘッドが選択されたトラックのサーボバーストパタ
ーンを読取るのに伴い、ヘッドからの読取り信号に応答してバースト信号（図８
の２０８、２１０）を発生する復調器（１５８）と、バースト信号の選択された
組合せとして実位置誤差信号を発生する実位置誤差信号発生器（２１６）と、こ
の実位置誤差信号を予測位置誤差信号と比較して位置誤差信号の誤差を発生する
加算ブロック（２３６）と、位置誤差信号の誤差に応答して、ヘッドの予測位置
を発生する推定および予測回路（２４０、２４１、２４２、２４６、２４７、２
４８、２８２）と、復調器が発生したバースト信号の近似として予測バースト信
号（３５０、３７０、４４４、４５６）を発生するバースト信号予測器（３００
）と、予測バースト信号に応答して予測位置誤差信号を発生する予測位置誤差信
号発生器（３０５）とを含みうる。
【００９７】 実位置誤差信号を発生するために用いられるバースト信号と、バースト信号発
生器が発生した予測バースト信号との間の差に関する誤差値のセットを記憶する
テーブル（３０２、３０４）をさらに備えることができ、バースト信号発生器が
発生した予測バースト信号を修正する動作をするこのテーブルは、それらの誤差
値を用いて復調器からのバースト信号の改善された近似を発生し、予測位置誤差
信号発生器は、テーブルにより修正された予測バースト信号を用いて予測位置誤
差信号を発生する。
【００９８】 添付の特許請求の範囲の目的のために、以上の説明と矛盾することなく、「信
号」という用語は、アナログおよびディジタル双方の表現を含むものと理解すべ
きである。「回路」という用語は、ハードウェアおよびソフトウェア／ファーム
ウェア双方のタイプの具体化を含むものと理解すべきである。「位置誤差信号」
という用語は、選択されたトラックの選択された半径方向位置（トラックの中央
のような）に対する、ヘッドの相対位置を示す信号を表すものと理解すべきであ
り、選択された範囲を有し、第１の範囲値は一般に選択されたトラックの一方の
境界に対応し、第２の範囲値は一般に選択されたトラックの残りの境界に対応し
、中間範囲値は一般にトラックの中央に対応して第１および第２の範囲値の間に
ある。
【００９９】 「バースト信号」という用語は、（１７８、１８０、１８２、１８４のような
）１つまたはそれ以上のバーストパターンから得られるものであり、バーストパ
ターンの選択トラックとのアラインメントに関し、一般に循環的性質を有するこ
とを理解すべきである。例えば、限定的な意味でいうのではないが、ＰＳ１バー
スト信号は、ＡおよびＢバーストパターン１７８、１８０の間のトラック中央に
おけるゼロ値から循環して、ＡおよびＢバーストパターンの中央における反対方
向へ増大した最大値に達する。さらに、開示の目的上、空サーボパターンを示し
たが、他のタイプのサーボパターンも、特許請求の範囲に記載された本発明によ
り容易に用いられうることも理解すべきである。
【０１００】 「プログラム可能処理装置」という用語は、ＤＳＰ１６０のような、関連する
プログラミングの命令を行う任意数のタイプのプログラム可能プロセッサを示す
と理解すべきである。「加算する」、「加算」などの用語は、値の大きさを加え
、または減算する動作を含むと理解されるべきである。「波形」、「曲線」など
の用語は、ディジタル表現された値を含むと理解されるべきである。最後に、あ
る方法の請求項は、特定の順序の諸ステップを有するが、特許請求の範囲に記載
されている本発明は、特許請求の範囲の言葉により特に示されていない限り、提
示されている諸ステップの順序へ必ずしも限定されるものではないことは容易に
理解されよう。
【０１０１】 本発明が、上述の目的および利点ならびにその中の固有のものを実現するため
に適していることは明らかである。ここで選択された実施例は、本開示の目的の
ために説明されたが、当業者が容易に着想でき、かつ添付の特許請求の範囲に開
示され定められている本発明の精神に含まれる多くの変更が行われうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例により構成されたディスクドライブの平面図である。
【図２】 図１のディスクドライブの機能ブロック図である。
【図３】 図２のサーボ回路の機能ブロック図である。
【図４】 図１のディスク上の選択されたトラックの一部の表示であり、サーボブロック
およびデータブロックのレイアウトを示している。
【図５】 図４のサーボブロックの１つを詳細に示す。
【図６】 複数の隣接して配置されたトラックにおける、図４のサーボブロックの位置フ
ィールドを示す。
【図７】 対応ディスクに対するヘッド位置の制御における、従来技術のサーボシステム
の動作を示す制御ダイアグラム表示である。
【図８】 図６の位置フィールドに応答して発生した、位置信号ＰＳ１およひＰＳ２のグ
ラフ表示である。
【図９】 図８のＰＳ１およひＰＳ２信号に応答して発生した、生位置誤差信号（ＰＥＳ
）の表示であり、この生位置誤差信号は非線形性を含むことを特徴とする。
【図１０】 線形化されたＰＥＳの表示であり、理想的な所望の応答を示す。
【図１１】 本発明の実施例による図３のサーボシステムの動作を示す制御ダイアグラム表
示である。この制御ダイアグラム表示は、図３のディジタル信号プロセッサ（Ｄ
ＳＰ）のプログラムされた動作を表す。
【図１２】 図１１の位置信号（ＰＳ）予測器の動作の制御ダイアグラム表示であり、この
予測器は、図８のＰＳ１およひＰＳ２信号の予測として、それぞれＰＳ１P信号 およひＰＳ２P信号を発生する。
【図１３】 関連ディスクのトラックにおいて測定された位置に対する図１１の予測器オブ
ザーバブロックが発生する予測位置ＸPREDのグラフ表示である。
【図１４】 図１３の曲線から一連のフラクションセグメントを発生する、図１２のフラク
ションブロックの動作を示す。
【図１５】 図１４からフラクションセグメントの相対値を調整する、図１２の２分の１（
１／２）減算ブロックの動作を示す。
【図１６】 公称上三角波形の応答を発生するために、図１５の１つおきのセグメントを反
転する、図１２の反転ブロックの動作を示す。
【図１７】 ＰＳ１P信号を発生するために、図１６の波形に対し飽和スレショルドＰMAXを
適用する、図１２のＰMAX適用ブロックの動作を示す。
【図１８】 図１８のセグメントが１／２トラックだけ偏移せしめられていることを除外す
れば、図１４のセグメントと同様の一連のフラクションセグメントを発生する、
図１２の２分の１（１／２）トラック偏移ブロックおよびフラクションブロック
の動作を示す。
【図１９】 図１８のセグメントから公称上三角波形の応答を発生する、図１２の反転ブロ
ックの動作を示す。
【図２０】 ＰＳ２P信号を発生するために、図１９の波形に対し飽和スレショルドＰMAXを
適用する、図１２のＰMAX適用ブロックの動作を示す。
【図２１】 本発明の実施例により、図１１および図２１のＰＳ予測器が用いる飽和スレシ
ョルドＰMAXを適応設定するために用いられる、追加のブロックを有する図１１ の制御ダイアグラム表示を示す。
【図２２】 図３のＤＳＰのプログラミングを示し、かつ飽和スレショルドＰMAXの設定に おける図２１の制御ダイアグラムの動作を提示する、ＰＳ予測器適応ルーチンの
諸ステップを示すフローチャートである。
【図２３】 ＰＳ１およびＰＳ２信号のより良い予測を得るために、追加の第２次の２次整
形が、好ましくはＰＳ１PおよびＰＳ２Pの飽和ゾーンに対し用いられるさまを一
般的に示す、ＰＳ１PおよびＰＳ２P信号の正規化部分のグラフ表示である。
【図２４】 ＰＳ１およびＰＳ２信号のさらに良い推定を得るために、図１１のＰＳ１およ
びＰＳ２テーブルの使用により、さらに適応補償されうるＭＲヘッドの非対称を
示す。
【図２５】 図２４に提示されているＭＲヘッドの非対称を処理するための、図３のＰＳ１
およびＰＳ２テーブルのための適切な値の設定における図３のＤＳＰのプログラ
ミングを表す、テーブル適応ルーチンの諸ステップを示すフローチャートである
。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年８月１３日（１９９９．８．１３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６８】 このようにして、経路３１０、３１２からのＰＳ１PおよびＰＳ２P信号は、（
公称上ＰＥＳ発生器２１６と同じ）ＰＥＳ発生器３０５へ供給され、ＰＥＳ発生
器３０５は経路３１４上へ予測非線形ＰＥＳを出力し、これは上述のように、遅
延ブロック２８５により遅延せしめられ、加算ブロック２３６において経路２２
６のＰＥＳ信号と加算される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８４】 図２５は、図２４に提示されているＭＲヘッドの非対称性を処理するための、
図３のＰＳ１およびＰＳ２テーブル３０２、３０４に対する適切な値のセッティ
ングにおける、図１１、図２１のＤＳＰのプログラミングを表す、テーブル適応
ルーチン４６０のフローチャートを示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８６】
【数６】
【手続補正書】
【提出日】平成１３年２月９日（２００１．２．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 実バースト信号の改善された近似を発生する。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディスクドライブの回転自在ディスクに対するヘッドの位置
    を制御する方法において、 （ａ）前記ディスク上のトラックに対する前記ヘッドの相対位置を概略示す実
    位置誤差信号を、前記トラックに関連するサーボ情報から得るステップと、 （ｂ）前記実位置誤差信号の近似として予測位置誤差信号を、前記実位置誤差
    信号の非線形性が前記予測位置誤差信号に反映されるように非線形モデルを用い
    て発生するステップと、 （ｃ）前記実位置誤差信号と前記予測位置誤差信号との間の差に関連して前記
    ヘッドの位置を制御するステップと、 を含む方法。
  2. 【請求項２】 ステップ（ａ）の前記実位置誤差信号を、前記ヘッドが前記
    サーボ情報の近くを通過する時に発生するバースト信号の選択された組合せに関
    連して得る、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記発生ステップ（ｂ）が、 （ｂ１）前記ヘッドの推定位置から第１および第２の三角波形を発生するステ
    ップと、 （ｂ２）前記第１および第２の三角波形に対し、選択された大きさの飽和スレ
    ショルドを適用し、それぞれが公称上直線的な一連の直線部分として特徴付けら
    れる少なくとも第１および第２の予測バースト信号を形成するステップと、 （ｂ３）前記第１および第２の予測サーボバースト信号を組合わせて、前記予
    測位置誤差信号を発生するステップと、 を含む、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 ステップ（ｂ２）の前記飽和スレショルドの前記適用が、前
    記第１および第２の予測バースト信号内に一連の飽和ゾーンを定め、前記発生ス
    テップ（ｂ）が、 （ｂ４）前記予測バースト信号を前記一連の飽和ゾーンの曲線的整形により修
    正して修正予測バースト信号を発生し、それによりステップ（ｂ３）の前記第１
    および第２の予測バースト信号の前記組合わせが前記修正予測バースト信号を用
    いるようにするステップと、 をさらに含む、請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記発生予測ステップ（ｂ）が、 （ｂ４）ステップ（ａ）の前記バースト信号と、ステップ（ｂ２）の前記予測
    バースト信号との間の差に関する誤差値のテーブルを備えるステップと、 （ｂ５）前記予測バースト信号を前記誤差値のテーブルの適用により修正して
    テーブル修正予測バースト信号を発生し、それによりステップ（ｂ３）の前記第
    １および第２の予測バースト信号の前記組合わせが前記テーブル修正予測バース
    ト信号を用いるようにするステップと、 をさらに含む、請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 回転自在ディスク上に複数のトラックが画定されている該回
    転自在ディスクに隣接するヘッドと、 選択されたトラックのサーボバーストパターンから前記選択されたトラックに
    対する前記ヘッドの位置を示す実位置誤差信号を発生し、前記ヘッドの推定位置
    から前記実位置誤差信号の近似として予測位置誤差信号を発生し、それにより前
    記実位置誤差信号の非線形性が前記予測位置誤差信号内に存在するようにし、前
    記実位置誤差信号と前記予測位置誤差信号を比較することにより、前記ヘッドを
    前記トラックに隣接して制御可能に配置するサーボ回路と、 を含む、ディスクドライブ。
  7. 【請求項７】 前記サーボ回路が、 前記ヘッドが前記選択されたトラックの前記サーボバーストパターンを読取る
    のに伴い、前記ヘッドからの読取り信号に応答してバースト信号を発生する復調
    器と、 前記バースト信号の選択された組合せとして前記実位置誤差信号を発生する、
    動作上前記復調器に結合した実位置誤差信号発生器と、 前記実位置誤差信号を前記予測位置誤差信号と加算して位置誤差信号の誤差を
    発生する、動作上前記実位置誤差信号発生器に結合した加算ブロックと、 前記位置誤差信号の誤差に応答して、前記ヘッドの前記推定位置を発生する、
    動作上前記加算ブロックに結合した推定および予測回路と、 前記復調器により発生された前記バースト信号の近似として予測バースト信号
    を発生する、動作上前記推定および予測回路に結合したバースト信号予測器と、 前記予測バースト信号に応答して前記予測位置誤差信号を発生する、動作上前
    記バースト信号予測器および前記加算ブロックに結合した予測位置誤差信号発生
    器と、 を含む、請求項６に記載のディスクドライブ。
  8. 【請求項８】 前記バースト信号予測器が、実質的に三角形の一連の波形を
    形成しかつ該三角形の波形の正および負に突出している部分に飽和スレショルド
    を適用して飽和ゾーンを形成することにより、前記予測位置誤差信号を発生する
    、請求項７に記載のディスクドライブ。
  9. 【請求項９】 前記バースト信号予測器が、前記飽和ゾーンを曲線的に整形
    することにより前記予測バースト信号をさらに発生する、請求項８に記載のディ
    スクドライブ。
  10. 【請求項１０】 前記サーボ回路が、 動作上前記バースト信号予測器および前記予測位置誤差信号発生器に結合され
    かつ機能上前記バースト信号予測器と前記予測位置誤差信号発生器との間に配置
    されたテーブルであって、該テーブルは、前記実位置誤差信号を発生するために
    用いられる前記バースト信号と、前記バースト信号発生器により発生された前記
    予測バースト信号との間の差に関する誤差値のセットを発生し、前記バースト信
    号発生器により発生された前記予測バースト信号を修正する動作をする当該テー
    ブルは、前記誤差値を用いて前記復調器からの前記バースト信号の改善された近
    似を発生し、前記予測位置誤差信号発生器が、前記テーブルが修正した前記予測
    バースト信号を用いて前記予測位置誤差信号を発生する、前記テーブル、 をさらに含む、請求項７に記載のディスクドライブ。
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