JP2006309843A - ディスクドライブ及びサーボ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サーボバーストパターンを使用する位相差検出方式を適用し、真のオフトラック位置を高い精度で検出できるサーボ制御機能を備えたディスクドライブを提供することにある。
【解決手段】ディスク媒体１０上に記録されたサーボバーストパターンに基づいて、ヘッドの位置決め制御を行なうディスクドライブにおいて、サーボプロセッサ２０は、サーボバーストパターンから得られるバースト値を使用して正接相当値を生成する。さらに、サーボプロセッサ２０は、予めオフトラック位置と正接相当値との関係に基づいて構築された逆関数近似式による逆正接変換処理を実行して、オフトラック位置を検出するサーボ処理を実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的にはサーボ制御システムを含むディスクドライブに関し、特に、オフトラック位置検出方法を改善したサーボ制御システムに関する。

従来、ハードディスクドライブを代表とするディスクドライブでは、ディスク媒体上に記録されたサーボ情報を使用して、ヘッドを目標トラック（目標シリンダ）位置に位置決め制御するサーボ制御システムが組み込まれている。

サーボ制御システムは、リードヘッドにより読出されるサーボ情報を使用して、目標トラックを識別するためのトラックアドレス、及び当該目標トラックのトラック中心からの位置誤差であるオフトラック位置（ＰＥＳ）を算出する。サーボ制御システムは、サーボ情報に含まれるサーボバーストパターンを使用して、オフトラック位置を算出する。

ここで、リードヘッドのオフトラック位置を検出する方式として、サーボバーストパターンを使用するバースト検出方式以外に、位相差検出方式が公知である（例えば、特許文献１を参照）。

この位相差検出方式は、概略的には、リードヘッドにより読出されて、信号処理回路（リードチャネル）により再生されたサーボ再生信号に対してＤＦＴ（discrete Fourier transform : 離散フーリエ変換）処理を実行して、正弦成分値及び余弦成分値を生成する。さらに、この正弦／余弦の比（正接値）を逆正接変換して、トラック中心からの位相差に相当するオフトラック位置を検出する。
特開平６−２３１５５２号公報

従来の位相差検出方式は、一般的には、バースト検出方式のサーボバーストパターンとは異なるサーボパターンが使用される。一方、サーボバーストパターンから得られるバースト値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて、サーボ演算「Ａ−Ｂ」がほぼ正弦波成分値で、サーボ演算「Ｃ−Ｄ」がほぼ余弦波成分値とみなすことで、逆関数近似式による逆正接変換処理でほぼ正しいオフトラック位置を検出することが可能である。即ち、サーボバーストパターンを使用する位相差検出方式の適用が可能である。

しかしながら、実際上のディスクドライブでは、バーストパターンに基づいたオフトラック特性には高次歪み（又は非対称歪み）や遇関数成分が含まれるため、単なる逆関数近似式による逆正接変換処理で算出されるオフトラック位置と、真のオフトラック位置との間には許容範囲を超える誤差が発生する可能性が高い。このようなオフトラック位置（ヘッドの目標位置に対する位置誤差）の検出精度の低下は、ディスクドライブのサーボ性能の劣化原因となる。

そこで、本発明の目的は、サーボバーストパターンを使用する位相差検出方式を適用し、真のオフトラック位置を高い精度で検出できるサーボ制御機能を備えたディスクドライブを提供することにある。

本発明の観点は、サーボバーストパターンから得られるバースト値を使用して、正接相当値（擬似正接値）を生成し、予めオフトラック位置と正接相当値との関係に基づいて構築された逆関数近似式による逆正接変換処理を行なうサーボ処理により、ほぼ正しいオフトラック位置を検出するサーボ制御機能を含むディスクドライブである。

本発明の観点に従ったディスクドライブは、ディスク媒体上に記録されたデータを読出すヘッドと、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の半径方向に移動させるアクチュエータと、前記ディスク媒体上に記録されたサーボ情報を使用して、前記アクチュエータを駆動制御し、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の目標トラック位置に位置決め制御するサーボ処理手段とを有するディスクドライブにおいて、前記サーボ処理手段は、前記ヘッドから出力される再生信号に基づいて、前記サーボ情報に含まれるサーボバーストパターンからのバースト値を取得する手段と、前記バースト値から正接値を計算する正接計算手段と、前記ヘッドのオフトラック位置の特性に基づいて構築された逆関数近似式を使用して、前記正接計算手段により算出された正接相当値から位相相当値を計算する位相計算手段と、前記位相計算手段により算出された前記位相相当値を使用して、前記目標トラック位置に対する前記オフトラック位置を算出する位置算出手段とを備えた構成である。

本発明によれば、サーボバーストパターンを使用する位相差検出方式を適用し、真のオフトラック位置を高い精度で検出できるサーボ制御機能を備えたディスクドライブを提供することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本実施形態に関するハードディスクドライブ（以下単にディスクドライブと表記する）の要部を示すブロック図である。図２は、本実施形態に関するサーボプロセッサの構成を説明するためのブロック図である。図３は、本実施形態に関するサーボプロセッサに含まれるオフトラック位置算出ユニットの構成を説明するためのブロック図である。

（ディスクドライブの構成）
ディスクドライブは、図１に示すように、データを磁気的に記録するディスク媒体１０と、ディスク媒体１０を回転させるスピンドルモータ１１と、ヘッド１２を搭載しているアクチュエータ１３とを有する。

ディスク媒体１０上には、データ記録エリアである多数のトラック（シリンダ）１００が構成される。各トラック１００には、後述するように、サーボバーストパターンを含むサーボ情報が記録されているサーボセクタが含まれている。

ヘッド１２は、ディスク媒体１０からデータ（サーボ情報を含む）を読出すためのリードヘッド（１２０）と、ディスク媒体１０上にデータを書き込むためのライトヘッドを有する。アクチュエータ１３は、先端部に搭載しているヘッド１２を、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１４の駆動によりディスク媒体１０上の半径方向に移動させる。

さらに、ディスクドライブは、プリアンプ１５と、信号処理ユニット１６と、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）１７と、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１９と、サーボプロセッサ２０と、ＶＣＭドライバ２１とを有する。

プリアンプ１５は、リードヘッドにより読出されたリード信号を増幅して、信号処理ユニット１６に送出する。また、プリアンプ１５は、信号処理ユニット１６から出力されるライト信号を増幅して、ライトヘッドに送出する。信号処理ユニット１６は、リード／ライト信号を処理するリード／ライトチャネルであり、リード信号からサーボ情報を再生する機能を有する。また、信号処理ユニット１６は、リード信号からユーザデータを再生してディスクコントローラ１７に送出する。

ディスクコントローラ１７は、ドライブとホストシステム１８とのインターフェースを構成し、リード／ライトデータ（ユーザデータ）のデータ転送制御などを実行する。ＣＰＵ１９は、ドライブのメイン制御装置であり、リード／ライト動作の制御などを実行する。

本実施形態のディスクドライブは、ＣＰＵ１９とは別に、サーボ制御処理を実行するためのサーボプロセッサ２０を有する。サーボプロセッサ２０は、具体的にはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）及びロジック回路から構成されている。サーボプロセッサ２０は、信号処理ユニット１６により再生されたサーボ情報に基づいて、ＶＣＭドライバ２１を介してアクチュエータ１３を駆動制御し、ヘッド１２の位置決め制御を実行する。

なお、ＣＰＵ１９及びサーボプロセッサ２０は、個別のユニットではなく、それぞれの機能を実現するソフトウェアを実行するマイクロプロセッサ２２により構成されていてもよい。即ち、サーボプロセッサ２０は、サーボ制御処理を実現するソフトウェアであってもよい。

（サーボプロセッサ）
ディスク媒体１０上には、図４に示すように、４相（Ａ〜Ｄ）のサーボバーストパターン４１０，４２０，４３０，４４０及びトラックアドレス（シリンダアドレス）コード４５０を含むサーボ情報が、各トラックのサーボセクタに記録されている。トラックアドレスコード４５０は、トラックを識別するための情報である。サーボバーストパターンは、後述するように、リードヘッド１２０のオフトラック位置を検出するために使用される情報である。

ここで、オフトラック位置とは、ヘッド１２を目標トラック位置に位置決めするときに、トラックアドレスコード４５０により識別される目標トラックの中心に対する位置誤差である。なお、サーボバーストパターンを再生して得られるバースト信号をＢＳＴ（Ａ〜Ｄ）またはＢＳＴ−Ａ〜ＢＳＴ−Ｄと表記し、各バースト値（振幅値）をBstA〜BstDと表記する場合がある。

サーボプロセッサ２０は、図２に示すように、オフトラック位置算出ユニット２００及びサーボ演算ユニット２１０を含む。オフトラック位置算出ユニット２００は、後述するように、信号処理ユニット１６から出力されるバースト信号ＢＳＴを使用して、リードヘッド１２０のオフトラック位置を検出し、当該オフトラック位置データＰＥＳをサーボ演算ユニット２１０に出力する。

サーボ演算ユニット２１０は、信号処理ユニット１６から出力されるトラックアドレスCYLおよびオフトラック位置PESに基づいて、ヘッド１２（リードヘッド又はライトヘッド）を目標トラック位置に位置決めするための制御値を算出する。

ＶＣＭドライバ２１は、サーボ演算ユニット２１０から算出される制御値に従った駆動電流をアクチュエータ１３のＶＣＭ１４に供給し、アクチュエータ１３の駆動制御により例えばリードヘッド１２０を目標トラック位置に位置決めすることになる。

（オフトラック位置算出ユニット）
オフトラック位置算出ユニット２００は、図３に示すように、正接計算ユニット２２０と、逆関数演算ユニット２３０と、位相補正ユニット２４０とを含む。

正接計算ユニット２２０は、信号処理ユニット１６に含まれるＡ／Ｄコンバータ１６０から出力されるバースト信号ＢＳＴ（Ａ〜Ｄ）の振幅値に相当するバースト値BstＡ，BstＢ，BstＣ，BstＤを入力する。正接計算ユニット２２０は、後述するように、バースト値BstＡ，BstＢ，BstＣ，BstＤを使用して、正接相当値（擬似正接値）TANを算出する。

逆関数演算ユニット２３０は、予めオフトラック位置と正接相当値との関係に基づいて構築された逆関数近似式（係数を含む）を使用して、位相相当値（位相角）θを算出する。逆関数近似式の係数は、予め位相事象（ph）毎に測定された実際上のオフトラック位置特性に基づいて設定されている（図６を参照）。この位相事象（ph）とは、トラックアドレスの同一アドレス区間を４分割した事象値であり、各バースト正弦波周期のπ／４毎のどの区間かを示す情報である。

ここで、図１に示すように、逆関数近似式及び係数は、ドライブの内部メモリ（フラッシュＥＥＰＲＯＭ）２２０に記憶されている。サーボプロセッサ２０は、内部メモリ２２０から逆関数近似式及び係数を取り出して、逆関数演算ユニット２３０による逆関数演算を実行する。

位相補正ユニット２４０は、位相相当値θと位相事象値（ph）からオフトラック位置（PES）を算出し、サーボ演算ユニット２１０に出力する。なお、位相補正ユニット２４０は、従来の位相検出方式で使用される位相補正ユニットと同様の構成である。

（作用効果）
以下、図４から図１４を参照して、本実施形態に関する作用効果を説明する。

まず、ディスクドライブでは、ヘッド１２は、アクチュエータ１３によりディスク媒体１０上の半径方向に移動される。このとき、図４に示すように、リードヘッド１２０は、ディスク媒体１０の直下を通過するトラック（シリンダ）から、サーボバーストパターン４１０，４２０，４３０，４４０、及びトラックアドレスコード４５０を読出す。なお、図４において、符号４００は、ディスク媒体１０の回転方向を示す。

信号処理ユニット１６は、リードヘッド１２０がディスク媒体１０上のサーボセクタを通過するタイミングで、トラックアドレス情報とオフトラック量検出用のバースト信号を再生し、サーボプロセッサ２０に送出する。

サーボプロセッサ２０では、図２に示すように、オフトラック位置算出ユニット２００が、信号処理ユニット１６からのバースト信号ＢＳＴのバースト値を、オフトラック位置PESに換算する。オフトラック位置PESとは、前述したように、目標トラックの中心からの位置誤差である。

サーボ演算ユニット２１０は、オフトラック位置PESとトラックアドレス情報CYLとを合わせて、現在のリードヘッド１２０の位置情報として認識する。サーボ演算ユニット２１０は、リードヘッド１２０の現在位置が目標トラック位置に位置決めするような制御値（ＶＣＭ駆動指令）を生成する。

ＶＣＭドライバ２１は、サーボ演算ユニット２１０から算出される制御値に従った駆動電流をアクチュエータ１３のＶＣＭ１４に供給し、アクチュエータ１３の駆動制御により例えばリードヘッド１２０を目標トラック位置に位置決めすることになる。

以上のようなサーボ制御処理において、オフトラック位置算出ユニット２００の動作を詳細に説明する。

図５は、図４に示すように、リードヘッド１２０がバーストパターンＡ，Ｂの中心を走行している際に、リードヘッド１２０から出力されるリード信号波形５００を示す図である。

信号処理ユニット１６は、バーストゲート５１０の４つの区間（Ａ〜Ｄ）毎に、それぞれの再生信号振幅値に相当するバースト値BstＡ，BstＢ，BstＣ，BstＤを再生する。図７は、半径方向のオフトラック位置（図４の縦方向）に対して、再生される各バースト信号ＢＳＴ−Ａ〜ＢＳＴ−Ｄのバースト値BstＡ，BstＢ，BstＣ，BstＤの変化を示す図である。即ち、図７は、オフトラック位置と各バースト値との関係で、９０度位相差の４つのＤＣオフセットを持つ一般的なバーストオフトラック特性（正弦波形状特性）を示す図である。これに対して、図８は、オフトラック位置と各バースト値との関係で、非対称性の大きいバーストオフトラック特性を示す図である。

なお、図７及び図８において、横軸は実際のオフトラック位置を示し、縦軸はバースト信号ＢＳＴの振幅値を示す。

本実施形態のオフトラック位置算出ユニット２００では、正接計算ユニット２２０は、取得したバースト値を、疑似正弦成分値及び疑似余弦成分値に換算して、正接値に相当する値である正接相当値（擬似正接値）TANを算出する。

図７から解る様に、BstＡとBstＢの差信号はＤＣ成分を除去した正弦波形状に近い形状となる。また、BstＣとBstＤの差信号は、これに９０度位相ずれした余弦形状に近い形になる。従って、正接計算ユニット２２０は、当該疑似正弦成分値と疑似余弦成分値の比に基づいて、正接値に相当する正接相当値（擬似正接値）TANを算出する。

具体的には、正接計算ユニット２２０は、バースト値BstＡ〜BstＤの４値を使用して、次式（１），（２）から正接相当値TANを計算する。ここで、BstABは「BstＡ−BstＢ」を意味する。また、BstCDは、「BstＣ−BstＤ」を意味する。

TAN =-BstAB / BstCD…（１）
TAN = BstCD / BstAB…（２）
但し、前記式（１）は、位相事象値phが２または３の場合である。また、前記式（２）は、位相事象phが１または４の場合である。

ここで、位相事象値（ph＝１〜４）毎に、下記式（３）〜（６）が成立する。

Ph = 1 : |BstAB| >= |BstCD| , BstAB*BstCD >= 0 …（３）
Ph = 2 : |BstAB| < |BstCD| ，BstAB*BstCD >= 0 …（４）
Ph = 3 : |BstAB| < |BstCD| ，BstAB*BstCD < 0 …（５）
Ph = 4 : |BstAB| >= |BstCD| ，BstAB*BstCD < 0 …（６）
位相事象値phは、前述したように、同一のトラックアドレス区間を４分割した事象値で、各バースト正弦波周期のπ／４毎のどの区間かを示す値である。

また、正接相当値TANは、「-BstAB / BstCD」が、バーストパターンＣ，Ｄの中心近傍で巨大な値となるため、事象分けして位相補正を掛けた正接相当値を算出している。尚、オフトラック位置と正接相当値との関係は、図１０に示すような特性８００（前記式（１）を参照）及び特性８１０，８２０（前記式（２）を参照）となる。図１０において、横軸は実際のオフトラック位置を示す。

逆関数演算ユニット２３０は、予め内部メモリ２２０に記憶されている逆関数近似式及び係数に基づいて、正接相当値TANの逆関数演算を実行して位相相当値（位相角）θを算出する。具体的には、逆関数演算ユニット２３０は、下記式（７）に示す３次関数式を計算する。

θ＝ａ_３＊TAN^３＋ａ_２＊TAN^２＋ａ_１＊TAN＋ａ_０ …（７）
逆関数演算ユニット２３０は、図８に示すような非対称性の大きいバーストオフトラック特性にも対応可能な様に、正接相当値TANの正負（Ph=１または３とPh=２又は４）に応じて係数を切替える処理を実行する。なお、十分に対称性が高い場合には、逆関数演算ユニット２３０は、単一の逆関数近似式で位相相当値を算出する。

位相補正ユニット２４０は、逆関数演算ユニット２３０の逆関数演算により得られた位相相当値θを事象分けして、オフトラック位置PESを算出する。具体的には、位相補正ユニット２４０は、下記式（８）〜（１０）に示す演算を実行する。

PES＝Tp/π*(θ−π/2)，但し、Ph＝１…（８）
PES＝Tp/π*θ，但し、Ph＝２または３…（９）
PES＝Tp/π*(θ＋π/2)，但し、Ph＝４…（１０）
ここで、Tpは、トラックピッチ、即ちトラック幅に相当する値である。

この処理は、正接計算ユニット２２０で演算誤差拡大防止のため、正接相当値を２種に場合分けしたために生じたものである。図１０に示すように、同一位相相当値に対するオフトラック位置が２点存在する状態となるため、不可欠な処理要素なる。

以上のような本実施形態のオフトラック位置算出ユニット２００により、図９に示すように、理想位置（目標位置の真値）７００に対して、位置誤差を抑制したオフトラック位置７１０（Ｘで示す特性）を検出（推定）することができる。一方、特性７２０（Ｏで示す）は、従来の検出方式によるオフトラック位置特性である。

なお、図９は、横軸が実際のオフトラック位置を示し、縦軸が演算（推定）によるオフトラック位置を示す。また、図９は、図８に示すような非対称性の大きいバーストオフトラック特性での検出特性を示す。従来検出方式では、検出位置誤差に伴う検出勾配（ゲイン）変化が、シーク時間やオフトラック位置決め精度等のサーボ性能劣化を招く。これに対して、本実施形態の検出方式では、極めて良好なサーボ性能を示した。

図１１から図１４は、本実施形態のサーボ制御（オフトラック位置検出）性能の改善度を示す図である。図１１から図１４において、各分図（Ａ）はオフトラック位置決め時の３σ位置決め精度特性を示す図である。また、各分図（Ａ）はオフトラック位置決め時の一巡伝達ゲイン変動特性（検出勾配に相当）を示す図である。なお、図１１から図１４において、各横軸はオフトラック位置を示す。

図１１は、従来のバースト検出方式による特性を示す図である。これに対して、図１２は、本実施形態の位置検出方式の特性を示す図である。これらの比較から明白であるように、本実施形態の位置検出方式では、図１２（Ｂ）に示すように、一巡伝達ゲイン（検出勾配）が一定に保たれている。また、図１２（Ａ）に示すように、オフトラック位置決め時に、常に同一の位置決め精度を確保できる事が確認される。

図１３は、本実施形態の位置検出方式で係数設定前の特性（位相差検出特性）を示す図である。図１４は、ディスク媒体１０の最外周において、本実施形態の位置検出方式で係数設定後の特性を示す図である。

以上要するに本実施形態の位置検出方式は、バーストプロファイル特性の逆関数近似式を用いたオフトラック位置検出方式である。さらに、事前にオフトラック位置と正接相当値との関係に基づいて構築された逆関数近似式により位置検出を行なうため、バーストオフトラック特性が非対称歪みを持つ場合であっても、ほぼ真のオフトラック位置を推定できる。従って、高精度のヘッド位置決め制御を行なうことが可能となり、ディスクドライブでのサーボ制御性能の向上を図ることができる。

（逆関数近似式の係数導出方法）
本実施形態では、前述したように、逆関数演算ユニット２３０は、予め内部メモリ２２０に記憶されている逆関数近似式に基づいて、正接相当値TANの逆関数演算を実行する構成である。この逆関数近似式の係数は、オフトラック位置と正接相当値との関係に基づいて導出される。以下、主として図６及び図１０を参照して、当該導出方法を説明する。

まず、近似式係数導出では、オフトラック目標値に対する実際の位置決め位置の推定を行なう必要がある。これは、オフトラック目標値を設定して位置決めさせても、その位置は真のオフセット位置にはならない。即ち、位置決めした位置は、オフトラック位置検出算出ユニットで導出される位置であって、当該ユニットがキャリブレーション設定されるまでは、真値との誤差を有するためである。

ある目標位置の近傍領域内にヘッド１２を位置決めする場合、アクチュエータ１３やサーボ演算ユニット２１０の特性ゲインは同一で変動しない。しかし、実際には、オフトラック位置決め時のある特定周波数の一巡伝達ゲインをモニタすると、例えば図１１（Ｂ）に示すように、その一巡伝達ゲインが変化している事がわかる。この変化は、図２のサーボループ構成から、オフトラック位置算出ユニット２００のゲイン変化のみによると推定できる。即ち、オフトラック位置決め時の一巡伝達特性変化をモニタすれば、それが検出勾配の変化に相当することになる。一巡伝達ゲインの計測方法は、公知の手法により可能である。

オフトラック位置算出ユニット２００の検出勾配の変化は、実変動dPによる検出変動dRとすると、目標位置R0での「dR/dP」が計測されている事になる。即ち、検出勾配の逆数「dP/dR」をdRで積分することにより、目標位置に対する実際の位置決め位置を推定することが可能となる。但し、一巡伝達ゲインは、検出系以外の制御対象や制御器のゲインを含むので、これを除去して検出勾配の逆数「dP/dR」を求めることが必要である。

なお、前述の目標位置に対する実位置変換では、どのようなオフトラック位置検出手段を用いても原理的には良いが、実際にはオフトラック位置検出手段の位置検出勾配変化が小さいものほど、実位置推定時の誤差が小さい傾向がある。そこで、事前キャリブレーションまでは、オフトラック位置検出手段内部の逆関数演算部の係数を、逆正接関数の近似式となる様に選定したものを使う。図１３は本実施形態での逆正接関数の近似係数での一巡伝達ゲイン変化を示しているが、図１１に示す従来のバースト検出方式と比較して、検出勾配変動が小さい事が確認できる。尚、逆正接関数の近似係数を用いた処理は、位相差検出処理に近い処理を実現したもので、比較的検出特性が安定しており、この面からも望ましい。

以上、目標位置に対する位置決め実位置（真のオフトラック位置）の推定方法を説明したが、これが求まれば、目標位置に対する取得情報を、真のオフトラック位置に対する取得情報に変換するのは容易である。図７〜図１０の横軸は、この変換により目標位置を推定実位置に変換したものである。

ここで、図１０に示す特性８００，８１０，８２０は、図７，８に示すバースト値特性に基づいて、正接計算ユニット２２０の疑似正接計算によりプロットさせることができる。しかし、逆関数近似する上では、１対１の関係でないと都合が悪いため、そこで、特性８１０，８２０を位相シフトして、特性８００と同じ事象上に重ねる処理をして、１対１関係を創る。尚、図１０の曲線で示す正接関数は、実際の特性８００とは必ずしも一致していないことを示すものである。特に、図８に示すように、バースト特性に非対称歪みが強く存在するパターンでは、正値側／負値側とも正接関数よりも＋側に位置しており、正側と負側を別々の関数で近似すべきであるとわかる。

図６は、この写像を重ね書きしたプロットを横軸、縦軸を逆にして、逆関数関係にプロットしたものである。特性曲線６１０は、その３次の最小二乗近似関数で、正側と負側を別々の関数で近似している。尚、最小二乗近似でのフィッティングに関しては、高次式化するほど誤差が小さくなるが、誤差量はほぼ３次式近似で十分小さくなるので、演算量等を考慮して、３次近似式が望ましい。また、図６に示す３次近似式において、PESは位相相当値θを意味し、ｘは正接相当値TANを意味する。

以上のような方法により、逆関数近似式の係数を導出することができる。ここで、実際上では、ディスク媒体１０の半径位置により、オフトラック位置算出ユニット２００の検出特性は変化する。これは、サーボ情報を記録するときに発生するヘッドのスキュー角等による影響と考えられるが、この内外周位置の特性変化影響も考慮して、近似逆関数の係数を設定する必要がある。

また、本実施形態では、例えば、ディスク媒体１０上の内外周９点でそれぞれ逆関数近似式の係数が導出されて、この各係数の平均をオフトラック位置算出ユニット２００の逆関数近似式の係数として内部メモリ２２０に設定される。

尚、ディスク媒体１０上の内外周での平均化により決定された同一の係数であっても、中周／内周では、オフトラック位置決め時の検出勾配変化がほとんど見られない。但し、ディスク媒体１０上の外周部においては、図１４に示すように、一巡伝達ゲインの変化が現れる。

また、本実施形態では、ディスク媒体１０の全周に渡って、同一係数を採用することを想定しているが、これに限らず、ディスク媒体１０上の半径位置に応じて係数を切替えたり、各係数を半径位置の関数として表記して連続化する構成でもよい。

ここで、従来のオフトラック位置検出系は、バースト検出特性が対称形状である事が前提であったため、例えば図８に示すようなバースト検出特性を示すドライブでは、サーボ性能確保が困難となり、歩留まり劣化に繋がっていた。この場合、非対称系の要因としては、サーボトラックライト（サーボ情報の記録）時でのバーストパターンの偏り度合いや、ヘッド取付け角誤差等がある。本実施形態の位置検出方式を適用すれば、このような非対称系を含むディスクドライブに対しても、良好なサーボ性能を確保することが可能となる。

また、バースト検出特性の非対称性が少ない場合であっても、従来方式では、バースト差信号への係数ゲインしか較正されていないため、オフトラック位置決め時のサーボゲイン変動が発生している。この度合いが大きいと、オフトラック位置決め精度が劣化する状態となる。近年の狭トラックピッチ化により、このオフトラック位置決め精度劣化が問題となってきている。これに対して、本実施形態の方式は、オフトラック位置に応じたサーボ特性変化を抑制できるため、オフトラック位置決め時のサーボゲイン変動に対する対策として有効である。

また、ディスクドライブでは、ヘッド１２を目標トラック近傍まで移動させるシーク動作が行なわれるが、本実施形態の位置検出方式は、当該シーク動作性能の改善にも寄与する。一般的に、シーク動作の最終段では、ヘッド１２の移動速度変化が滑らかである必要があるが、検出系の検出勾配変動があると、実際の速度変動は小さくても、見かけ上の検出速度変動は大きく現れる。これが、目標トラック位置に位置決めするたときのトラック整定性能の悪化につながる。本実施形態の位置検出方式を適用すれば、サーボ特性を一定に保てるのみならず、見かけ上の検出速度変動を抑制できるため、トラック整定性の改善を図ることができる。これにより、結果として、シーク動作時の時間短縮化を図ることができる。

（第１の変形例）
本実施形態のオフトラック位置検出方法として、位置誤差（偏差）検出用のサーボバーストパターンから振幅値であるバースト値を使用する方法である。これに対して、本変形例は、サーボバーストパターンが位相差検出用の傾斜パターンであり、信号処理ユニット１６からは振幅情報ではなく、正弦成分値と余弦成分値の２種の位置情報を使用する方式である。

本変形例の方式であれば、オフトラック位置算出ユニット２００での正接計算ユニット２２０の構成を簡素化できる。この場合、バースト値BstＡ〜BstＤの４値を使用したサーボ演算結果BstAB,BstCDに相当する値が求まっている前提で処理される。これ以外の処理は本実施形態と同様である。

なお、本変形例の検出方法と、従来の位相差検出方法との相違を簡単に説明する。

従来の位相差検出方法では、±９０deg(図１０の横軸両端部)を逆正接変換（atan）処理で位相相当値に換算する処理がなされる。これに対して、本変形例の方法は、４５deg毎に位相事象を詳細に分けて、逆正接変換（atan）処理そのものを使用するのではなく、前述の逆関数近似式による処理を実行して、位置検出を行なう。本変形例の方法であれば、オフトラック位置に対する正弦成分値と余弦成分値からなる理想特性に歪みがある場合でも、正確な位置検出が可能になり、サーボ性能改善を図ることができる。

（第２の変形例）
本変形例は、本実施形態のオフトラック位置検出方式を、疑似正弦波出力方式のインクリメンタルエンコーダでの微小位置検出方式に適用した場合である。

例えば、光ディスクドライブのキャリジ動作では、ホール素子を配置したＤＣモータを使用する速度検出が適用されている。この場合、トレースと呼ばれる低速動作時には、速度フィードバック制御が効かず、レンズオフセット（レンズ微動系のＤＣオフセット）を発生させる要因になる。

これを改善する方式として、低速時にホール素子の分解能区間内の位置を検出して、目標軌道位置に位置制御する方式があるが、Ａ，Ｂ相信号を位相差検出して中間位置検出する必要があるため、この逆正接処理の実現と、Ａ，Ｂ相信号の正弦波からの歪みが問題となっている。そこで、本変形例の方式は、一旦キャリブレーション処理すれば、３次関数により逆正接相当値を算出することにより、Ａ，Ｂ相信号の正弦波からの歪みにも対処できる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。 本実施形態に関するサーボプロセッサの構成を説明するためのブロック図。 本実施形態に関するオフトラック位置算出ユニットの構成を説明するためのブロック図。 本実施形態に関するサーボバーストパターンの配置関係を示す図。 本実施形態に関するサーボバーストパターンのリード信号波形を示す図。 本実施形態に関する逆関数近似式の係数導出方法を説明するための図。 本実施形態に関する一般的なバーストオフトラック特性示す図。 本実施形態に関する非対称性の大きいバーストオフトラック特性を示す図。 本実施形態に関するオフトラック位置算出ユニットによる検出特性を示す図。 本実施形態に関するオフトラック位置と正接相当値との関係を示す図。 従来のバースト検出方式による位置決め精度特性及び一巡伝達ゲイン特性を示す図。 本実施形態に関する位置検出方式による位置決め精度特性及び一巡伝達ゲイン特性を示す図。 本実施形態に関する位置検出方式による係数設定前の位置決め精度特性及び一巡伝達ゲイン特性を示す図。 本実施形態に関する位置検出方式による係数設定後の位置決め精度特性及び一巡伝達ゲイン特性を示す図。

符号の説明

１０…ディスク媒体、１１…スピンドルモータ、１２…ヘッド、
１３…アクチュエータ、１４…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、
１５…プリアンプ、１６…信号処理ユニット（リード／ライトチャネル）、
１７…ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）、１９…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、
２０…サーボプロセッサ、２１…ＶＣＭドライバ、
１２０…リードヘッド、２００…オフトラック位置算出ユニット、
２１０…サーボ演算ユニット、２２０…正接計算ユニット、
２３０…逆関数演算ユニット、２４０…位相補正ユニット。

Claims (10)

1. ディスク媒体上に記録されたデータを読出すヘッドと、
   前記ヘッドを前記ディスク媒体上の半径方向に移動させるアクチュエータと、
   前記ディスク媒体上に記録されたサーボ情報を使用して、前記アクチュエータを駆動制御し、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の目標トラック位置に位置決め制御するサーボ処理手段とを有するディスクドライブにおいて、
   前記サーボ処理手段は、
   前記ヘッドから出力される再生信号に基づいて、前記サーボ情報に含まれるサーボバーストパターンからのバースト値を取得する手段と、
   前記バースト値から正接値を計算する正接計算手段と、
   前記ヘッドのオフトラック位置の特性に基づいて構築された逆関数近似式を使用して、前記正接計算手段により算出された正接相当値から位相相当値を計算する位相計算手段と、
   前記位相計算手段により算出された前記位相相当値を使用して、前記目標トラック位置に対する前記オフトラック位置を算出する位置算出手段と
   を具備したことを特徴とするディスクドライブ。
2. 前記バースト値に基づいて換算された正接相当値とオフトラック位置との特性に基づいて構築された前記逆関数近似式を示す情報を記憶するメモリ手段を有し、
   前記位相計算手段は、前記メモリ手段に記憶された前記逆関数近似式を使用して、前記位相相当値を算出するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。
3. 前記位相計算手段は、前記正接相当値に基づいて位相角を算出し、
   前記位置算出手段は、前記目標トラック位置を識別するためのトラックアドレスにおいて同一アドレス区間を分割した位相事象値に従って、前記位相角を補正する位相補正手段を含むことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のディスクドライブ。
4. 前記バースト値に基づいて換算された正接相当値とオフトラック位置との特性に基づいて構築された前記逆関数近似式、及び前記目標トラック位置を識別するためのトラックアドレスにおいて同一アドレス区間を分割した位相事象値毎に測定されたオフトラック位置特性に基づいて設定された係数を示す情報を記憶するメモリ手段を有し、
   前記位相計算手段は、前記メモリ手段に記憶された前記逆関数近似式及び前記係数を使用して、前記位相相当値を算出するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。
5. 前記正接相当値の前記逆関数近似式として、正負２種類の近似式を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のディスクドライブ。
6. 前記逆関数近似式として、３次関数式を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のディスクドライブ。
7. 前記逆関数近似式として、逆正接関数の近似係数を有する近似式を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のディスクドライブ。
8. 前記ヘッドから出力される再生信号を処理して、前記サーボ情報に含まれるサーボバーストパターンからのバースト値、及び前記目標トラック位置を識別するためのトラックアドレスを出力する信号処理手段を含み、
   前記サーボ処理手段は、
   前記正接計算手段、前記位相計算手段、及び前記位置算出手段を含み、前記オフトラック位置を算出するオフトラック位置算出ユニットと、
   前記トラックアドレス及び前記オフトラック位置に基づいて、前記ヘッドを前記目標トラック位置に位置決めするために前記アクチュエータを制御するサーボ演算ユニットと
   を有することを特徴とする請求項１に記載のディスクドライブ。
9. ディスク媒体上に記録されたデータを読出すヘッドと、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の半径方向に移動させるアクチュエータとを有するディスクドライブに適用し、
   前記ディスク媒体上に記録されたサーボ情報を使用して、前記アクチュエータを駆動制御し、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の目標トラック位置に位置決め制御するサーボ制御方法であって、
   前記ヘッドから出力される再生信号に基づいて、前記サーボ情報に含まれるサーボバーストパターンからのバースト値を取得し、
   前記バースト値から正接相当値を算出し、
   前記ヘッドのオフトラック位置の特性に基づいて構築された逆関数近似式を使用して、前記正接相当値から位相相当値を算出し、
   前記位相相当値を使用して、前記目標トラック位置に対する前記オフトラック位置を算出する手順を実行することを特徴とするサーボ制御方法。
10. 前記バースト値に基づいて換算された正接相当値とオフトラック位置との特性に基づいて構築された前記逆関数近似式、及び前記目標トラック位置を識別するためのトラックアドレスにおいて同一アドレス区間を分割した位相事象値毎に測定されたオフトラック位置特性に基づいて設定された係数を使用し、前記位相相当値を算出することを特徴とする請求項９に記載のサーボ制御方法。

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