JP2003091948A - データ記憶装置、ヘッドの位置決め装置およびヘッドの位置決め方法 - Google Patents

データ記憶装置、ヘッドの位置決め装置およびヘッドの位置決め方法

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JP2003091948A
JP2003091948A JP2001286861A JP2001286861A JP2003091948A JP 2003091948 A JP2003091948 A JP 2003091948A JP 2001286861 A JP2001286861 A JP 2001286861A JP 2001286861 A JP2001286861 A JP 2001286861A JP 2003091948 A JP2003091948 A JP 2003091948A
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Masahide Yamazaki
将英 山碕
Yutaka Ozawa
豊 小澤
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    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
    • G11B5/55—Track change, selection or acquisition by displacement of the head
    • G11B5/5521—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
    • G11B5/5552—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks using fine positioning means for track acquisition separate from the coarse (e.g. track changing) positioning means
    • G11B5/5556—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks using fine positioning means for track acquisition separate from the coarse (e.g. track changing) positioning means with track following after a "seek"

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  • Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッドの位置決め制御におけるモード切り替
え時の“つなぎ問題”およびショート・シークとロング
・シークの矛盾を解決する。 【解決手段】 ヘッドをフィード・バック制御によって
アクセス位置まで移動し位置決めさせる際に、所定の制
御モード切り替え時に、フィード・バック制御における
ゲインを変動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハード・ディスク
・ドライブに代表されるデータ記憶装置に関し、特にデ
ータ記憶装置においてデータの読み出しまたは書き込み
を行なうヘッドの位置制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ハード・ディスク・ドライブは最も普及
しているコンピュータの外部記憶装置の一つである。ハ
ード・ディスク・ドライブの記憶媒体である磁気ディス
クは、周知のようにディスク表面を木の年輪状に分割し
たトラックをさらに放射状に区切ったセクタをデータの
記録最小単位としている。磁気ディスク外周になるほど
線記録密度を高くすることができる。そこで、現在磁気
ディスクのデータ記録方式として主流をなすゾーン・ビ
ット・レコーディング（Zoned Bit Recording）方式で
は、全てのトラックをいくつかのゾーンにグループ分け
し、各ゾーン内では線記録密度を一定とする。すると、
セクタの長さは通常５１２バイトであるから、磁気ディ
スクの外周に近いトラックほどセクタ数は多くなる。ハ
ード・ディスク・ドライブは、磁気ディスクに記憶され
ているデータを読み出し、または磁気ディスクにデータ
を書き込むための磁気ヘッドを備えている。この磁気ヘ
ッドは、ＶＣＭ（Voice Coil Motor）によって揺動する
アクチュエータ機構に装着されている。磁気ヘッドがデ
ータの読み出しまたはデータの書き込みを行なう場合、
アクチュエータ機構を駆動することにより、磁気ヘッド
を所定のトラックに移動かつ位置決めさせる。磁気ヘッ
ドは、磁気ディスク上に記憶されたサーボ情報を手がか
りに所定の位置への移動制御がなされる。
【０００３】このヘッドの位置決め制御は、ヘッドを移
動すべき目標位置（ターゲット位置）と現在のヘッドの
位置との距離に応じて、シーク・モード（Seek mod
e）、セトリング・モード（Settling mode）およびトラ
ック追従モード（Following mode）の３つのモードを切
り替えて行なっている。例えば、図２に示すように、Ｘ
にヘッドが位置しているときにターゲット位置までの移
動要求（Seek Request）がある場合には、ヘッドは、は
じめにシーク・モード（Seek mode）、次にセトリング
・モード（Settling mode）、そして最後にトラック追
従モード（Following mode）の順に制御されて位置決め
が実行される。なお、図２の縦軸方向は距離を、また横
軸方向は時間を示している。このようにシーク・モード
から始まるヘッドの移動をロング・シーク（Long See
k）という。一方、Ｘよりもターゲット位置に近いＹに
ヘッドが位置しているときにヘッドの移動要求（Seek R
equest）がなされた場合には、はじめにセトリング・モ
ード（Settling mode）、次にトラック追従モード（Fol
lowing mode）で位置決め制御がなされる。このように
セトリング・モードから始まるヘッドの移動を、ショー
ト・シーク（Short Seek）という。なお、図２におい
て、ヘッドの現在位置がターゲット位置から距離Ｂを越
えている場合にシーク・モード（Seek mode）、同様に
距離Ａを越えかつＢ未満の場合にセトリング・モード
（Settling mode）および距離Ａ以下の場合にトラック
追従モード（Following mode）が選択されることを示し
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】シーク・モードは、タ
ーゲット位置までの距離に応じてヘッドの移動速度を求
めそれに追従する制御である。また、セトリング・モー
ドは、ターゲット位置までの距離および速度によるフィ
ード・バックを行なう制御である。さらに、トラック追
従モードはセトリング・モードにさらに積分器を付け加
えた制御である。このように、各モードで制御の方法が
異なっているために、フィード・バックのパラメータが
異なることになる。制御モードの切り替えの際に、フィ
ード・バックのパラメータが突然切り替わるために、こ
の切り替え時の位置制御電流の挙動が不自然になる問題
が指摘されていた。この問題は、“つなぎ問題”と呼ば
れる。図１２は、この“つなぎ問題”を示すグラフであ
る。このグラフは、ハード・ディスク・ドライブのヘッド
シーク時におけるヘッドの速度（velocity）、位置（po
sition）およびヘッド移動のためにアクチュエータに供
給する電流（DAC out）を示している。図１２では、シ
ーク・モード（Seek mode）からセトリング・モード（S
ettling mode）への切り替えのタイミングで、大きくDA
C outが変化している。このDAC outの大きな変化は、ア
コースティック・ノイズ原因のとなり、またシーク時間
（seek time）の増加をも引き起こす。
【０００５】また、シーク・モード、セトリング・モー
ドおよびトラック追従モードと経るロング・シークとセ
トリング・モードから始まるショート・シークで、フィ
ード・バックのパラメータとして同じセトリング・モー
ドのものを用いると矛盾を生じることがわかっていた。
それは、ロング・シークとショート・シークとでは、セ
トリング・モード突入時の初速度に違いがあるからであ
る。つまり、ロング・シークではヘッドがある初速度を
もってセトリング・モードに飛び込んでくるのに対し、
ショート・シークでは初速はゼロである。当然、初速を
もって飛び込んできた場合は、コントローラのフィード
・バック・ゲイン（feed back gain）は初速０の時より
も小さくてよいことになる。したがって、セトリング・
モードのフィード・バック・パラメータをショート・シ
ーク（初速０時）に最適な値にあわせたとすると、ロン
グ・シーク時（ある初速度をもちセトリング・モードに
突入）はヘッドがオーバー・シュートしてしまう。逆
に、ロング・シークに合わせたセトリング・モードのパ
ラメータでは、ショート・シーク時にはゲインが足らず
にアンダー・シュートになってしまう。これが、矛盾で
ある。この矛盾を克服するために、ロング・シーク時と
ショート・シーク時の２つのセトリング・パラメータを
用いる方法が試みられたが成功には至っていない。
【０００６】そこで本発明は、モード切り替え時の“つ
なぎ問題”およびショート・シークとロング・シークの
矛盾を解決することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ロング・シー
ク時にはセトリング・モードのフィード・バック・パラ
メータにゲイン（gain）補正係数を乗じて補正する方法
について検討した。そして、ゲイン補正係数を、ターゲ
ット位置までの距離に応じて変化する係数を採用したと
ころ、ロング・シーク特性、ショート・シーク特性の両
方を同時に向上し上記矛盾を解決し、かつ“つなぎ問
題”を低減することにも成功した。
【０００８】本発明は、データを記憶する記憶媒体と、
記憶媒体の所定のアクセス位置においてデータの書き込
みおよび読み出しを行なうヘッドと、ヘッドをフィード
・バック制御によってアクセス位置まで移動し位置決め
させるコントローラとを備えている。そしてこのコント
ローラは、ヘッドの位置からアクセス位置までの距離に
応じてフィード・バック制御におけるゲインを変動させ
る。このゲインの変動を適切に行なうことにより、“つ
なぎ問題”を生じさせず、かつオーバー・シュート、ア
ンダー・シュートといった矛盾を解消できる。
【０００９】前述のように、ロング・シークの際の、シ
ーク・モードからセトリング・モードへの移行の際に生
ずる不都合を解消するのが本発明の課題である。そし
て、セトリング・モードは、後述するように、位置−速
度フィード・バック制御によって実行される。したがっ
て本発明の位置決めコントローラは、ヘッドの位置から
アクセス位置までの距離およびそのときの速度に基づく
位置―速度フィード・バック制御を実行している際に、
ゲインを変動させることが望ましい。また、本発明の位
置決めコントローラは、ヘッドからアクセス位置までの
距離に応じて定めた目標速度に基づく速度フィード・バ
ック制御を実行した後に行われる位置―速度フィード・
バック制御の実行時に、ゲインを補正させる。
【００１０】本発明において、ゲインの変動はセトリン
グ・モードを適用すべき期間の全てに適用する必要はな
く、位置−速度フィード・バック制御の実行時の所定期
間内に行なえば足りる。また、ロング・シークであって
も、ヘッドの移動距離には差異がある。この差異は、距
離Ｂに達したときのヘッドの速度に現れる。そもそも、
本発明において、ゲインを変動させるのは、ロング・シ
ークとショート・シークとで距離Ｂの位置におけるヘッ
ドの速度に差異があることに原因がある。したがって、
ロング・シークであっても、ゲインを変動させる必要が
ない場合がある。そこで本発明の位置決めコントローラ
は、ヘッドの位置がアクセス位置から所定の距離以上離
れている場合に、ゲインを変動させることができる。
【００１１】本発明はまた、以下のデータ記憶装置によ
って前記課題を解決した。すなわちこのデータ記憶装置
は、データを記憶する記憶媒体と、記憶媒体上をシーク
して所定のトラックにアクセスするヘッドと、位置決め
コントローラとを備えている。そして、このコントロー
ラは、ヘッドのアクセス位置からの距離が距離Ｂを越え
るときに適用される第１のモードと、ヘッドのアクセス
位置からの距離が距離Ａ（Ａ＜Ｂ）を越え距離Ｂ以下の
ときに適用される第２のモードと、ヘッドのアクセス位
置からの距離が前記距離Ａ以下のときに適用される第３
のモードに基づいてヘッドの位置決め制御電流を出力す
る。そして、位置決めコントローラから出力される制御
電流に基づいてヘッドを位置決めするモータをさらに備
えている。本発明のコントローラは、ヘッドの当初の位
置がアクセス位置から距離Ｂを越えかつ距離Ｃ以下（た
だし、Ｂ＜Ｃ）の場合に、第１のモード、第２のモード
および第３のモードの順にヘッドの位置決め制御を行な
う。また、ヘッドの当初の位置がアクセス位置から距離
Ｃを越える場合に、第１のモード、補正された第２のモ
ード、第２のモードおよび第３のモードの順にヘッドの
位置決め制御を行なう。
【００１２】本発明のデータ記憶装置において、第１の
モードにおいて出力される第１の制御電流に対する第２
のモードにおいて出力される第２の制御電流との変動を
低減するように補正することによって、補正された第２
のモードを得る。また、この補正された第２のモード
は、ヘッドの位置に応じて補正の内容が変動することが
できる。ヘッドの位置に応じて適切な位置決め制御を実
行するためである。さらに本発明は、補正された第２の
モードを、ヘッドのアクセス位置からの距離が、距離Ｂ
以下かつ距離Ｂの１／２を越える範囲で適用することが
できる。
【００１３】本発明の補正は、第２のモードについて実
行される。この第２のモードは、アクセスの指令を受け
た時点でヘッドが距離Ａを越え距離Ｂ以下の範囲に位置
するものとして設定されたものとする。この場合、補正
された第２のモードは、ヘッドのオーバー・シュートを
低減するように第２のモードを補正したものであること
が望ましい。
【００１４】本発明は、以上のデータ記憶装置に適用す
ることのできるヘッドの位置決め制御装置を提供する。
この装置は、データを記憶する記憶媒体上の所定のトラ
ックにアクセスする読み書きヘッドを位置決め制御する
装置である。そして、読み書きヘッドに対して所定のト
ラックにアクセスするように要求がなされたときの読み
書きヘッドの位置と所定のトラックとのヘッド−アクセ
ス・トラック間距離が、予め定められた閾値を越えてい
るか否か判断する判断部を備えている。また、読み書き
ヘッドを位置決めする制御電流を出力する制御電流出力
部を備えている。そして、この制御電流出力部は、判断
部の判断結果に基づいて、所定のパラメータに基づくフ
ィード・バック制御によって前記読み書きヘッドを位置
決めする制御電流を出力するか、または前記所定のパラ
メータにゲイン補正係数を乗じたフィード・バック制御
によって前記読み書きヘッドを位置決めする制御電流を
出力する。
【００１５】本発明のヘッドの位置決め装置において、
制御電流出力部は、ヘッド−アクセス・トラック間距離
が閾値以下の場合には、所定のパラメータに基づくフィ
ード・バック制御によって読み書きヘッドを位置決めす
る制御電流を出力するか、またはヘッド−アクセス・ト
ラック間距離が閾値を越える場合には、所定のパラメー
タにゲイン補正係数を乗じたフィード・バック制御によ
って前記読み書きヘッドを位置決めする制御電流を出力
することができる。ここで、フィード・バック制御は、
例えば、図３〜図５に記載された回路および式によって
実行される。したがって、所定のパラメータに基づくフ
ィード・バック制御、あるいは所定のパラメータにゲイ
ン補正係数を乗じたフィード・バック制御とは、このよ
うな回路および式に基づいて実行されることを包含して
いる。また、本発明のヘッドの位置決め制御装置におい
て、制御電流出力部は、読み書きヘッドの現在位置と所
定のトラックとの距離に応じてゲイン補正係数を変動さ
せることができる。さらに本発明のヘッドの位置決め制
御装置は、前述したように、セトリング・モードの一部
をゲイン補正係数によって補正するものであるから、制
御電流出力部が、ゲイン補正係数を乗じたフィード・バ
ック制御による制御電流を出力した後、所定のパラメー
タに基づくフィード・バック制御による制御電流を出力
することができる。
【００１６】本発明はまた、データを記憶する記憶媒体
上の所定のトラックにアクセスする読み書きヘッドを位
置決め制御する方法を提供する。この方法は、読み書き
ヘッドに対して所定のトラックにアクセスするように要
求がなされたときの読み書きヘッドの位置と所定のトラ
ックとのヘッド−アクセス・トラック間距離が、予め定
められた閾値を越えているか否か判断する。次に、この
判断結果に基づいて、所定のパラメータに基づくフィー
ド・バック制御によって読み書きヘッドを位置決めする
制御電流を出力するか、または所定のパラメータに基づ
くフィード・バック制御を補正したフィード・バック制
御によって読み書きヘッドを位置決めする制御電流を出
力するかの選択を行なう。
【００１７】以上の補正したフィード・バック制御は、
所定のパラメータにゲイン補正係数を乗じたフィード・
バック制御として実行する。また、ヘッド−アクセス・
トラック間距離が閾値以下の場合には、所定のパラメー
タに基づくフィード・バック制御によって前記読み書き
ヘッドを位置決めする制御電流を出力する。一方、ヘッ
ド−アクセス・トラック間距離が閾値を越える場合に
は、所定のパラメータにゲイン補正係数を乗じたフィー
ド・バック制御によって前記読み書きヘッドを位置決め
する制御電流を出力する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、ハー
ド・ディスク・ドライブを例にして詳細に説明する。図
１は、ハード・ディスク・ドライブ１の主要部を示すブ
ロック図である。ハード・ディスク・ドライブ１は、ス
ピンドル・モータ３によって回転駆動される磁気ディス
ク２上を磁気ヘッド４がシークしかつ所定のトラック
（位置）に留まって磁気ディスク２に対してデータを書
き込み、または磁気ディスク２に書き込まれたデータを
読み出すデータ記憶再生装置である。磁気ディスク２
は、必要に応じて単数または複数搭載されるが、本実施
の形態においては、単数の例を示している。
【００１９】磁気ディスク２は、ハード・ディスク・ド
ライブ１が動作しているとき、スピンドル・モータ３の
スピンドル軸を中心にして回転駆動され、ハード・ディ
スク・ドライブ１が非動作のとき、回転停止（静止）す
る。磁気ディスク２の表面には、磁気ディスク２の半径
方向に沿って複数の位置情報（サーボ情報）記憶領域が
放射状に形成されており、他の領域にはデータ記憶領域
が形成されている。このサーボ情報を磁気ヘッド４が読
み取ることにより磁気ヘッド４の位置を知ることができ
る。サーボ情報は、トラック識別データおよびバースト
・パターンとから構成される。トラック識別情報は各デ
ータ・トラックのトラック・アドレスを表す情報であ
る。磁気ヘッド４がこのトラック識別情報を読み取るこ
とにより、磁気ヘッド４の現在位置するトラック位置が
判断可能となる。バースト・パターンは各々信号が記憶
された領域が磁気ディスク２の半径方向に沿って一定間
隔で配列されたもので、互いに信号記憶領域の位相が異
なる複数の信号記憶領域列で構成されている。このバー
スト・パターンから出力される信号に基づいて、データ
・トラックに対する磁気ヘッド４のずれ量が判定可能と
なる。
【００２０】磁気ヘッド４は、アクチュエータ５の先端
部に磁気ディスク２の表裏面に対応して２つ保持されて
いる。磁気ヘッド４は、磁気ディスク２に対してデータ
の書き込みおよび読み出しを実行する。また、磁気ディ
スク２に記憶されているサーボ情報を読み取る。磁気ヘ
ッド４は、アクチュエータ５と一体となって磁気ディス
ク２の半径方向に移動する。磁気ヘッド４が駆動しない
場合に退避するためのランプ（図示せず）が、磁気ディ
スク２よりも外方に配置されている。リード／ライト回
路１１は、データの読み／書き処理を実行する。つま
り、ＨＤＣ１３を介してホスト・コンピュータから転送
された書き込みデータを書き込み信号（電流）に変換し
て磁気ヘッド４に供給する。磁気ヘッド４は、この書き
込み電流に基づいて磁気ディスク２に対してデータの書
き込みを実行する。一方、磁気ディスク２から読み出し
た読み出し信号（電流）をデジタル・データに変換して
ＨＤＣ１３を介してホスト・コンピュータに出力する。
このデジタル・データには、サーボ情報も含まれてい
る。サーボ・コントローラ１４は、リード／ライト回路
１１から出力される読み出しデータの中からサーボ情報
を抽出する。前述のように、サーボ情報は、トラック識
別データおよびバースト・パターンを含んでいる。サー
ボ情報は、抽出したサーボ情報をＭＰＵ１２（Micro Pr
ocessing Unit）に転送する。
【００２１】アクチュエータ５は、ボイス・コイル・モ
ータ（ＶＣＭ）６によって駆動される。したがって、Ｖ
ＣＭ６が磁気ヘッド４を駆動するということもできる。
ＶＣＭ６は、コイルを要素とする可動子と永久磁石を要
素とする固定子とから構成されており、このコイルに所
定の電流をＶＣＭドライバ８から供給することにより、
可動子を駆動させ、磁気ヘッド４を磁気ディスク２上の
所定位置に移動あるいは停止させる。
【００２２】ＨＤＣ１３（ハード・ディスク・コントロ
ーラ）は、ハード・ディスク・ドライブ１のインターフ
ェースとしての機能を有している。その機能の１つは、
ホスト・コンピュータから転送された書き込みデータを
受けるとともにリード／ライト回路１１に転送する。ま
た、リード／ライト回路１１から転送される読み出しデ
ータをホスト・コンピュータに転送する。さらに、ホス
ト・コンピュータからの指示コマンド等を受けるととも
に、ＭＰＵ１２に転送する。この指示コマンドには、磁
気ヘッド４へのシーク要求、さらには磁気ヘッド４が移
動すべきトラック、つまりターゲット位置に関する情報
が含まれている。
【００２３】ＭＰＵ１２は、ハード・ディスク・ドライ
ブ１の制御を担う。したがって、磁気ヘッド４の位置決
め制御も実行する。ＭＰＵ１２は、ＲＯＭ（Read Only
Memory）１５に格納されたプログラムを解釈、実行す
る。ＭＰＵ１２は、サーボ・コントローラ１４から転送
されたサーボ情報に基づいて磁気ヘッド４の位置を判断
し、判断した磁気ヘッド４の位置とターゲット位置との
距離に基づいて磁気ヘッド４への位置決め制御電流をデ
ジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）７に出力する。ＤＡ
Ｃ７は、 ＭＰＵ１２から出力された位置決め制御電流
をアナログ信号（電圧信号）に変換するとともに、ＶＣ
Ｍドライバ８に出力する。ＶＣＭドライバ８は、ＤＡＣ
７から受けた電圧信号を駆動電流に変換してＶＣＭ６に
供給する。
【００２４】ところで、本実施の形態によるハード・デ
ィスク・ドライブ１の磁気ヘッド４の位置決め制御は、
シーク・モード（Seek mode）、セトリング・モード（S
ettling mode）およびトラック追従モード（Following
mode）の３つのモードを備えている。さらに、本実施の
形態は、ロング・シークの際に、セトリング・モードに
移行した直後から所定の期間だけゲインの補正を行な
う。図２に示すように、ロング・シークの際に、磁気ヘ
ッド４の現在位置からターゲット位置までの距離がＢ
（セトリング・モードの境界）に達すると、シーク・モ
ードからセトリング・モードに制御が移行する。ここ
で、磁気ヘッド４の現在位置からターゲット位置までの
距離がＣを越えている場合には、磁気ヘッド４がセトリ
ング・モードの境界に達しても、通常のセトリング・モ
ードによる制御によらずに、ゲインが補正されたセトリ
ング・モードによる制御を行なう。この距離Ｃが、補正
されたセトリング・モードの適用有無の閾値となる。補
正されたセトリング・モードの制御は、図２のServo Ad
just Seamで示された期間行なわれ、その後は通常のセ
トリング・モードに移行し、さらに磁気ヘッド４の現在
位置からターゲット位置までの距離がＡに達すると、セ
トリング・モードからトラック追従モードに制御が移行
する。なお、ロング・シークであっても、磁気ヘッド４
の現在位置からターゲット位置までの距離がＣ以下の場
合、およびショート・シークの場合は、ゲインが補正さ
れたセトリング・モードによる制御は行なわず、シーク
・モードから通常のセトリング・モードに直接移行する
か、直接セトリング・モードによる制御を実行する。
【００２５】以上の制御モードによるフィード・バック
制御は、ＭＰＵ１２がサーボ・コントローラ１４からの
磁気ヘッド４の現在位置情報、ＨＤＣ１３からのターゲ
ット位置に関する情報およびＲＡＭ１６からの情報に基
づいて実現する。シーク・モード時におけるサーボ・コ
ントローラ１４の構成を図３に示す。図３に示すよう
に、シーク・モードは、目標速度（Target velocity）
に対して磁気ヘッド４の現在速度（Current velocity）
を追従するようにフィード・バックをかける速度制御で
ある。図３に示すｕ（ｎ）が、シーク・モードにおいて
ＤＡＣ７に向けて出力される位置決め制御電流（DAC ou
t）である。
【００２６】セトリング・モードにおけるフィード・バ
ック制御の構成を図４に示す。図４に示すように、セト
リング・モードは、磁気ヘッド４の現在位置（Current
Position）からターゲット位置（Target Position）ま
での距離およびそのときの速度をフィード・バックする
位置−速度制御である。図４に示すｕ（ｎ）が、セトリ
ング・モードにおいてＤＡＣ７に向けて出力されるDAC
outである。図５は、ゲインが補正されたセトリング・
モードにおけるフィード・バック制御の構成を示してい
る。前述のように、セトリング・モードは、磁気ヘッド
４のターゲット位置までの距離およびそのときの速度を
フィード・バックする位置−速度制御である。これを単
純化すると、DAC outは、以下のように示すことができ
る。 DAC out＝Ｋ１×distance（距離）＋Ｋ２×velocity
（速度）… ここで、Ｋ１，Ｋ２をショート・シークで最大パフォー
マンスが得られるように補正し、ロング・シーク時は以
下のように、ゲイン補正係数ｋａ, ｋｂ,…を乗じて補
正するというのが本実施の形態における趣旨である。 DAC out＝ｋａ×Ｋ１×distance＋ｋｂ×Ｋ２×velocit
y… さらに、サーボのサンプリング周波数やTPIなどの変更
に対応しにくい速度係数ｋｂは固定のままにし、変位に
かかる係数ｋａだけでも十分効果的であると考え、ｋａ
をdistance（磁気ヘッド４からターゲット位置までの距
離）の一次関数としてｋａのみでゲイン補正する下記の
方法を試みた。その結果、後述するように、モード切り
替え時の“つなぎ問題”およびショート・シークとロン
グ・シークの矛盾を解決することができた。 ｋａ＝ａ×distance＋ｂ（a,b は任意） …(Ｂ／２＜ distance＜Ｂの場合) ｋａ＝１ …(distance ＜Ｂ／２の場合)
【００２７】次に、トラック追従モードにおけるフィー
ド・バック制御の構成を図６に示す。図６に示すよう
に、トラック追従モードは、セトリング・モードに積分
器を加えた制御である。図６に示すｕ（ｎ）が、トラッ
ク追従モードにおいてＤＡＣ７に向けて出力されるDAC
outである。
【００２８】シーク・モード時のフィード・バック制御
に用いるパラメータ（Ｋ１，Ｋ２）、セトリング・モー
ド時のフィード・バック制御に用いるパラメータ（Ｋ
１，Ｋ２）、セトリング・モード時のゲイン補正のため
の係数ｋａ，ｋｂは、ＲＡＭ１６に格納されている。ま
た、シーク・モード、セトリング・モードおよびトラッ
ク追従モードを確定する、ターゲット位置からの距離
Ａ，Ｂ，ＣもＲＡＭ１６に格納されている。ＭＰＵ１２
は、ＲＡＭ１６から適時にパラメータ等を読み出して、
DAC outを算出する。
【００２９】次に、以上の構成にかかるハード・ディス
ク・ドライブ１において、磁気ヘッド４にシークの要求
（Seek Request）がなされたときの動作手順を図７に示
すフローチャートを参照しつつ説明する。ホスト・コン
ピュータから磁気ヘッド４に対して移動の要求（Seek R
equest）があると、移動すべきターゲット位置（Target
Position）がセットされる。ターゲット位置は、ホス
ト・コンピュータから、ＨＤＣ１３を介してＭＰＵ１２
に対して与えられる。ＭＰＵ１２は、“deltat"が“Ｂ"
より大きいか否かの判断を行なう（図７ ステップＳ１
０１）。“deltat"は、ターゲット位置（Target Positi
on）から現在位置（Current Position）までの距離とし
て定義される。ＭＰＵ１２は、ホストから与えられたタ
ーゲット位置と入手したサーボ情報による現在位置とか
ら“deltat"を算出し、かつＲＡＭ１６から“Ｂ"を読み
出して、両者の比較を行なう。なお、“Ｂ"は、図２に
示したように、シーク・モードとセトリング・モードと
の境界を示す値である。
【００３０】“deltat"が“Ｂ"より大きい場合には、シ
ーク・モード（Seek Mode）で磁気ヘッド４の移動制御
を行なう（図７ ステップＳ１０３）。シーク・モード
による制御は、図３に示した通りである。“deltat"が
“Ｂ"以下の場合には、サーボ・コントローラ１４は、
“deltat"が“Ａ"より大きいか否かの判断を行なう（図
７ ステップＳ１０５）。 “deltat"が“Ａ"より大きい
場合にはステップＳ１０７に進み、一方“deltat"が
“Ａ"以下の場合にはトラック追従モード（Following M
ode）で磁気ヘッド４の移動制御を行なう（図７ ステッ
プＳ１１３）。
【００３１】ステップＳ１０７では、ＭＰＵ１２が、
“trk_len"がＣより大きいか否かの判断を行なう。“tr
k_len"は、シーク要求が生じた時点の磁気ヘッド４の位
置とターゲット位置との距離である。図２を用いて説明
すると、シーク要求が生じた時に磁気ヘッド４がＸ１の
位置にいたとすると、“trk_len”＞Ｃとの判断とな
り、ステップＳ１０９による補正されたセトリング・モ
ードによる磁気ヘッド４の位置制御が行なわれる。一
方、シーク要求が生じた時に磁気ヘッド４がＸ２の位置
にいたとすると、“trk_len”＜Ｃとの判断になり、ス
テップＳ１１１において通常のセトリング・モードによ
る磁気ヘッド４の位置制御が行なわれる。すなわち、
“trk_len”がＣより大きいか否かの判断は、補正され
たセトリング・モードによる磁気ヘッド４の位置制御を
行なうか、通常のセトリング・モードによる磁気ヘッド
４の位置制御を行なうかの選択を行なう。
【００３２】補正されたセトリング・モードによる磁気
ヘッド４の位置制御は、図５に記載されているように、
通常のセトリング・モードに対して、補正係数ｋａを用
いてゲインを補正して行なわれる。図８は、横軸に時
間、縦軸に位置を示すグラフ上に、ロング・シーク時お
よびショート・シーク時の磁気ヘッド４の理想的な移動
軌跡を示したものである。なお、縦軸の“０”の位置が
ターゲット位置を、“５１２”の位置がセトリング・モ
ードの境界を示している。したがって、“０”から“５
１２”までの距離は、“Ｂ”である。そして、曲線ａ
は、セトリング・モードの境界に位置した磁気ヘッド４
がショート・シーク動作を行なったときの磁気ヘッド４
の移動軌跡を示している。また、曲線ｂは、ターゲット
位置より２×Ｂだけ離れた位置から磁気ヘッド４がロン
グ・シーク動作を行なったときの磁気ヘッド４の移動軌
跡を示している。なお、このロング・シークの移動軌跡
は、補正されたセトリング・モードを示している。
【００３３】ロング・シークは、シーク開始から“５１
２”の位置（縦軸参照）までは、シーク・モードによっ
て磁気ヘッド４の移動制御が行なわれる。ついで、補正
されたセトリング・モードによって磁気ヘッド４の移動
制御が行なわれる。この補正されたセトリング・モード
による磁気ヘッド４の移動制御は、“２５６”の位置
（縦軸参照）、つまりターゲット位置からＢ／２の距離
まで行なわれる。ここで、ゲインの補正は、ロング・シ
ークを示す曲線とショート・シークを示す曲線の差分を
補正し、Ｂ／２以降の位置でロング・シークを示す曲線
とショート・シークを示す曲線とを一致させる。この補
正は、図５のｋａ（ｙ（ｎ））＝ａ＊ｙ（ｎ）＋ｂのａ
値を実験的に求める作業によって最適化される。
【００３４】次に、セトリング・モードを種々替えて行
なった磁気ヘッド４の移動制御実験の結果について図９
〜図１４を参照しつつ説明する。なお、図９〜図１４に
おいて、上段のグラフは磁気ヘッド４の速度（velocit
y）および位置（position）を示し、下段のグラフはDAC
outを示している。なお、上段のグラフにおいて、Ｔ．
Ｐ．がターゲット位置を示している。
【００３５】まず、図９および図１０は、セトリング・
モードにおけるフィード・バック制御のパラメータを、
ロング・シークを基準として設定した場合の実験結果を
示している。そして、図９はショート・シークを実行し
た場合、図１０はロング・シークを実行した場合を示し
ている。図９に示すように、ロング・シークを基準とし
てフィード・バック制御のパラメータを設定した状態で
ショート・シークを実行すると、上段のグラフにおい
て、“position”（位置）の曲線が示すように、磁気ヘ
ッド４がターゲット位置（Ｔ．Ｐ．）に到達するまでの
時間がかかってしまう。これは、ゲインが不足している
ためである。当然のことではあるが、図１０に示すよう
に、ロング・シークを基準としてフィード・バック制御
のパラメータを設定した状態でロング・シークを実行す
ると、磁気ヘッド４がターゲット位置に到達するまでの
時間が短く（上段のグラフ参照）、かつDAC outのつな
ぎ部分も良好である。以上のように、図９および図１０
より、セトリング・モードにおけるフィード・バック制
御のパラメータを、ロング・シークを基準として設定し
た場合、ショート・シークにおいてシーク時間がかかる
という問題が生じることがわかる。
【００３６】次に、図１１および図１２は、セトリング
・モードにおけるフィード・バック制御のパラメータ
を、ショート・シークを基準として設定した場合の実験
結果を示している。そして、図１１はショート・シーク
を実行した場合、図１２はロング・シークを実行した場
合を示している。図１１に示すように、ショート・シー
クを基準としてフィード・バック制御のパラメータを設
定した状態でショート・シークを実行すると、磁気ヘッ
ド４がターゲット位置に到達するまでの時間が短い（上
段のグラフ参照）。一方、図１２に示すように、ショー
ト・シークを基準としてフィード・バック制御のパラメ
ータを設定した状態でロング・シークを実行すると、磁
気ヘッド４がターゲット位置に到達するまでの時間は短
いものの（上段のグラフ参照）、シーク・モードからセ
トリング・モードに移行する際に、明確な“つなぎ問
題”が観察されている（下段のグラフ参照）。以上のよ
うに、図１１および図１２より、セトリング・モードに
おけるフィード・バック制御のパラメータを、ショート
・シークを基準として設定した場合、ロング・シークに
おいて“つなぎ問題”が発生することがわかる。
【００３７】次に、図１３〜図１４に、本実施の形態に
よる実験結果を示す。なお、本実施の形態とは、セトリ
ング・モードにおけるフィード・バック制御のパラメー
タを、ショート・シークを基準として設定し、かつセト
リング・モードにおいて前述したゲインの補正を行なう
ものである。図１３はショート・シークを実行した結果
を、また図１４にロング・シークを実行した結果を示
す。図１３より、ショート・シークにおいて磁気ヘッド
４は速くターゲット位置に到達していることがわかる。
また、図１４より、シーク・モードからセトリング・モ
ードに移行する際に、補正係数ｋａを用いたゲイン補正
を行なうことにより、“つなぎ問題”が発生しないこと
がわかる。図１４の下段のグラフ中に、補正係数ｋａを
示しているが、磁気ヘッド４の位置、換言すればターゲ
ット位置までの距離に応じて補正係数ｋａを適宜変動さ
せることにより、“つなぎ問題”を解消することができ
る。以上のように、本実施の形態によれば、ショート・
シークおよびロング・シークの両者において、最適化さ
れた磁気ヘッド４の位置決め制御が実行される。なお、
以上の実施の形態では、シーク・モード（Seek mod
e）、セトリング・モード（Settling mode）およびトラ
ック追従モード（Following mode）の３つのモードを備
えている例について説明したが、２つの制御モードを備
えるハード・ディスク・ドライブ１について適用するこ
ともできる。また、シーク・モードからセトリング・モ
ードに移行する際にゲインの補正を行ったが、セトリン
グ・モードからトラック追従モードへ移行する際に適用
することもできる。要するに本発明は、フィード・バッ
クによる位置決め制御のモードの切り替えが発生する場
合に、適用することができるのであって、モードの数、
適用するタイミングは任意である。また、ハード・ディ
スク・ドライブ１以外のデータ記憶装置に適用すること
もできる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、データ記憶装置に
おいて、モード切り替え時の“つなぎ問題”およびショ
ート・シークとロング・シークの矛盾を解決することが
できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態によるハード・ディスク・ドラ
イブの主要構成を示すブロック図である。
【図２】 磁気ヘッドの位置決め制御のモードを説明す
る図である。
【図３】 シーク・モードにおけるフィード・バック制
御の構成を示す図である。
【図４】 セトリング・モードにおけるフィード・バッ
ク制御の構成を示す図である。
【図５】 セトリング・モードにおけるフィード・バッ
ク制御にゲイン補正を行なう際の構成を示す図である。
【図６】 トラック追従モードにおけるフィード・バッ
ク制御の構成を示す図である。
【図７】 本実施の形態によるハード・ディスク・ドラ
イブにおける、磁気ヘッドの位置決め制御の手順を示す
フローチャートである。
【図８】 本実施の形態において、ロング・シーク時お
よびショート・シーク時の磁気ヘッドの移動軌跡を模式
的に示した図である。
【図９】 ロング・シークを基準としてセトリング・モ
ードのフィード・バック制御のパラメータを設定した状
態でショート・シークを実行したときの、磁気ヘッドの
移動軌跡、速度およびDAC outを示すグラフである。
【図１０】 ロング・シークを基準としてセトリング・
モードのフィード・バック制御のパラメータを設定した
状態でロング・シークを実行したときの、磁気ヘッドの
移動軌跡、速度およびDAC outを示すグラフである。
【図１１】 ショート・シークを基準としてセトリング
・モードのフィード・バック制御のパラメータを設定し
た状態でショート・シークを実行したときの、磁気ヘッ
ドの移動軌跡、速度およびDAC outを示すグラフであ
る。
【図１２】 ショート・シークを基準としてセトリング
・モードのフィード・バック制御のパラメータを設定し
た状態でロング・シークを実行したときの、磁気ヘッド
の移動軌跡、速度およびDAC outを示すグラフである。
【図１３】 本実施の形態においてショート・シークを
実行したときの、磁気ヘッドの移動軌跡、速度およびDA
C outを示すグラフである。
【図１４】 本実施の形態においてロング・シークを実
行したときの、磁気ヘッドの移動軌跡、速度およびDAC
outを示すグラフである。
【符号の説明】
１…ハード・ディスク・ドライブ、２…磁気ディスク、
３…スピンドル・モータ、４…磁気ヘッド、５…アクチ
ュエータ、６…ＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）、７
…ＤＡＣ、１１…リード／ライト回路、１２…ＭＰＵ、
１３…ＨＤＣ（ハード・ディスク・コントローラ）、１
４…サーボ・コントローラ、１５…ＲＯＭ、１６…ＲＡ
Ｍ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山碕 将英 神奈川県藤沢市桐原町１番地 日本アイ・ ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 (72)発明者 小澤 豊 神奈川県藤沢市桐原町１番地 日本アイ・ ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 Ｆターム(参考） 5D088 PP01 RR08 SS14 TT03 UU07 5D096 RR01 RR11 TT06

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 データを記憶する記憶媒体と、 前記記憶媒体の所定のアクセス位置においてデータの書
    き込みおよび読み出しを行なうヘッドと、 前記ヘッドをフィード・バック制御によって前記アクセ
    ス位置まで移動し位置決めさせるとともに、前記ヘッド
    の位置から前記アクセス位置までの距離に応じて前記フ
    ィード・バック制御におけるゲインを変動させる位置決
    めコントローラと、を備えたことを特徴とするデータ記
    憶装置。
  2. 【請求項２】 前記位置決めコントローラは、 前記ヘッドの位置から前記アクセス位置までの距離およ
    びそのときの速度に基づく位置−速度フィード・バック
    制御を実行し、当該位置−速度フィード・バック制御の
    実行時に前記ゲインを変動させることを特徴とする請求
    項１に記載のデータ記憶装置。
  3. 【請求項３】 前記位置決めコントローラは、 前記ヘッドの位置から前記アクセス位置までの距離に応
    じて定めた目標速度に基づく速度フィード・バック制御
    を実行した後に行われる前記位置−速度フィード・バッ
    ク制御の実行時に、前記ゲインを変動させることを特徴
    とする請求項２に記載のデータ記憶装置。
  4. 【請求項４】 前記位置決めコントローラは、 前記位置−速度フィード・バック制御の実行時の所定期
    間内に前記ゲインを変動させることを特徴とする請求項
    ３に記載のデータ記憶装置。
  5. 【請求項５】 前記位置決めコントローラは、 前記ヘッドの位置が前記アクセス位置から所定の距離以
    上離れている場合に、前記ゲインを変動させることを特
    徴とする請求項１に記載のデータ記憶装置。
  6. 【請求項６】 データを記憶する記憶媒体と、 前記記憶媒体上をシークして所定のトラックにアクセス
    するヘッドと、 前記ヘッドのアクセス位置からの距離が距離Ｂを越える
    ときに適用される第１のモード、前記ヘッドのアクセス
    位置からの距離が距離Ａ（Ａ＜Ｂ）を越え前記距離Ｂ以
    下のときに採用される第２のモードおよび前記ヘッドの
    アクセス位置からの距離が前記距離Ａ以下のときに採用
    される第３のモードに基づいて前記ヘッドの位置決め制
    御電流を出力する位置決めコントローラと、 前記位置決めコントローラから出力される前記制御電流
    に基づいて前記ヘッドを位置決めするモータと、を備
    え、前記コントローラは、 前記ヘッドの当初の位置がアクセス位置から前記距離Ｂ
    を越えかつ距離Ｃ以下（ただし、Ｂ＜Ｃ）の場合に、前
    記第１のモード、前記第２のモードおよび前記第３のモ
    ードの順に前記ヘッドの位置決め制御を行い、 前記ヘッドの当初の位置がアクセス位置から前記距離Ｃ
    を越える場合に、前記第１のモード、補正された前記第
    ２のモード、前記第２のモードおよび前記第３のモード
    の順に前記ヘッドの位置決め制御を行なうことを特徴と
    するデータ記憶装置。
  7. 【請求項７】 補正された前記第２のモードは、 前記第１のモードにおいて出力される第１の制御電流に
    対する、前記第２のモードにおいて出力される第２の制
    御電流の変動を低減するように前記第２のモードを補正
    するものであることを特徴とする請求項６に記載のデー
    タ記憶装置。
  8. 【請求項８】 補正された前記第２のモードは、 前記ヘッドの位置に応じて補正の内容が変動することを
    特徴とする請求項６に記載のデータ記憶装置。
  9. 【請求項９】 前記コントローラは、 前記補正された第２のモードを、前記ヘッドのアクセス
    位置からの距離が、前記第２のモードにおける所定の範
    囲で適用することを特徴とする請求項６に記載のデータ
    記憶装置。
  10. 【請求項１０】 前記第２のモードは、アクセスの指令
    を受けた時点で前記ヘッドが前記第２のモードの範囲に
    位置するものとして設定され、かつ、 前記補正された第２のモードは、前記ヘッドのオーバー
    ・シュートを低減するように前記第２のモードを補正す
    るものであることを特徴とする請求項６に記載のデータ
    記憶装置。
  11. 【請求項１１】 データを記憶する記憶媒体上の所定の
    トラックにアクセスする読み書きヘッドを位置決めする
    ヘッド位置決め装置であって、 前記読み書きヘッドに対して前記所定のトラックにアク
    セスするように要求がなされたときの前記読み書きヘッ
    ドの位置と前記所定のトラックとのヘッド−アクセス・
    トラック間距離が、予め定められた閾値を越えているか
    否か判断する判断部と、 この判断結果に基づいて、所定のパラメータに基づくフ
    ィード・バック制御によって前記読み書きヘッドを位置
    決めする制御電流を出力するか、または前記所定のパラ
    メータにゲイン補正係数を乗じたフィード・バック制御
    によって前記読み書きヘッドを位置決めする制御電流を
    出力する制御電流出力部と、を備えたことを特徴とする
    ヘッドの位置決め装置。
  12. 【請求項１２】 前記制御電流出力部は、 前記ヘッド−アクセス・トラック間距離が前記閾値以下
    の場合には、前記所定のパラメータに基づくフィード・
    バック制御によって前記読み書きヘッドを位置決めする
    制御電流を出力するか、または前記ヘッド−アクセス・
    トラック間距離が前記閾値を越える場合には、前記所定
    のパラメータにゲイン補正係数を乗じたフィード・バッ
    ク制御によって前記読み書きヘッドを位置決めする制御
    電流を出力することを特徴とする請求項１１に記載のヘ
    ッドの位置決め装置。
  13. 【請求項１３】 前記制御電流出力部は、 前記読み書きヘッドの現在位置と前記所定のトラックと
    の距離に応じて前記ゲイン補正係数を変動させることを
    特徴とする請求項１１に記載のヘッドの位置決め装置。
  14. 【請求項１４】 前記制御電流出力部は、 前記ヘッド−アクセス・トラック間距離が前記閾値を越
    える場合には、 前記ゲイン補正係数を乗じたフィード・バック制御によ
    る制御電流を出力した後、前記所定のパラメータに基づ
    くフィード・バック制御による制御電流を出力すること
    を特徴とする請求項１１に記載のヘッドの位置決め装
    置。
  15. 【請求項１５】 データを記憶する記憶媒体上の所定の
    トラックにアクセスする読み書きヘッドを位置決め制御
    する方法であって、 前記読み書きヘッドに対して前記所定のトラックにアク
    セスするように要求がなされたときの前記読み書きヘッ
    ドの位置と前記所定のトラックとのヘッド−アクセス・
    トラック間距離が、予め定められた閾値を越えているか
    否か判断し、 この判断結果に基づいて、所定のパラメータに基づくフ
    ィード・バック制御によって前記読み書きヘッドを位置
    決めする制御電流を出力するか、または前記所定のパラ
    メータに基づくフィード・バック制御を補正したフィー
    ド・バック制御によって前記読み書きヘッドを位置決め
    する制御電流を出力するかの選択を行なうことを特徴と
    するヘッドの位置決め方法。
  16. 【請求項１６】 前記補正したフィード・バック制御
    は、 前記所定のパラメータにゲイン補正係数を乗じたフィー
    ド・バック制御であることを特徴とする請求項１５に記
    載のヘッドの位置決め方法。
  17. 【請求項１７】 前記ヘッド−アクセス・トラック間距
    離が前記閾値以下の場合には、所定のパラメータに基づ
    くフィード・バック制御によって前記読み書きヘッドを
    位置決めする制御電流を出力することを特徴とする請求
    項１５に記載のヘッドの位置決め方法。
  18. 【請求項１８】 前記ヘッド−アクセス・トラック間距
    離が前記閾値を越える場合には、前記所定のパラメータ
    にゲイン補正係数を乗じたフィード・バック制御によっ
    て前記読み書きヘッドを位置決めする制御電流を出力す
    ることを特徴とする請求項１５に記載のヘッドの位置決
    め方法。
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