JP2701723B2 - 磁気ディスク装置の位置誤差信号補正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置の位
置誤差信号補正方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、一般的に用いられている磁気ディ
スク装置においては、磁気ヘッド（以下、ヘッドとい
う）の移動および位置決めを行うためのヘッド位置は、
ディスク面から得られるサーボ情報を基に生成される位
置誤差信号のみにより取得される。そのため、位置誤差
信号の誤差はヘッドの位置誤差に対して直接的な影響を
与え、制御特性を悪化させる要因となる。位置誤差信号
として多く用いられているものとしては、図２に示すよ
うに、４トラックを１周期とした位相が９０度ずれた２
相の三角波であって、信号振幅がトラックピッチと対応
しており、それぞれＮポジション信号１５，Ｑポジショ
ン信号１６と呼ばれている。そして、Ｎポジション信号
１５，Ｑポジション信号１６と、それらの反転信号であ
るＮバーポジション信号１７，Ｑバーポジション信号１
８を選択してヘッド位置を求めている。

【０００３】従来、サーボ信号の選定作業においては、
位置誤差信号の振幅や傾きの変動のより少ない信号を選
定して用い、さらに、自動利得制御（ＡＧＣ：Ａｕｔｏ
ｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）により振幅変
動を抑制してきた。また、２信号の振幅の違いは信号選
択の過渡特性に悪影響を及ぼすため、位置誤差信号を発
生するための回路として、特性の同じ素子を用い、かつ
対称な回路構成を用いることにより振幅ずれを軽減して
きた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】磁気ディスク装置で
は、トラックピッチと位置誤差信号の振幅との間に相関
関係があり、その相関関係で位置誤差信号よりヘッド位
置を求めている。しかしながら、位置誤差信号の振幅が
位置誤差信号発生器の回路誤差等の個体差によりばらつ
いたり、ヘッド速度の高速化により、ＡＧＣによる位置
誤差信号の振幅の変動抑制が困難な場合には、位置誤差
信号とヘッド位置との換算誤差が生じるため、取得され
たヘッド位置に誤差を生じる。このため、位置誤差信号
振幅値を求めて補正する必要がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ヘッドにより
ディスク面から得られるトラック中心とのサーボ信号か
ら、２トラックもしくは４トラックで１周期となる三角
波信号としての位置誤差信号が生成する位置誤差信号発
生器と、前記位置誤差信号をディジタル信号に変換して
ディジタル・シグナル・プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ
ＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ：以下、ＤＳＰとい
う）に入力し、前記ヘッドを移動させるアクチュエータ
の制御信号を生成する磁気ディスク装置において、位置
誤差信号のなまりの影響が少ない範囲で、かつ前記位置
誤差信号が連続して２サンプル以上取得できる速度で前
記ヘッドを移動し、前記位置誤差信号を取得する。

【０００６】そして、前記ディジタル信号に変換された
位置誤差信号により、前記範囲外の信号が表れたことを
判断し、前記範囲外の信号が表れた時点を位置誤差信号
の傾きの変更点と判断し、前記位置誤差信号の大きさが
前記範囲外になる前後での前記範囲内での位置誤差信号
の大きさをｙa , ｙb とし、位置誤差信号値ｙa および
位置誤差信号ｙa と同一の位置誤差信号の傾きで前記範
囲内において取得される数サンプルの位置誤差信号値に
より求められる位置誤差信号の傾きの平均の１サンプル
中での位置誤差信号の変動値をＭa とし、位置誤差信号
ｙa と位置誤差信号ｙb の間で取得される位置誤差信号
のサンプル数をＳとすることにより、 （ｙa ＋ｙb ＋Ｓ・Ｍa ）／２ で、位置誤差信号の振幅はＤＳＰで計算される。前式に
より求められた位置誤差信号振幅値に、設計時の位置誤
差信号振幅値の逆数を掛けることによりヘッド位置情報
の換算値が求まり、前記換算値を制御動作時に取得され
た位置誤差信号により生成したヘッド位置情報値に掛け
ることにより位置誤差信号の振幅の変動を補正する。

【０００７】

【作用】本発明により補正された位置誤差信号を用いる
ことにより、より正確なヘッド位置を取得することが可
能となり、位置誤差信号振幅の変動によるシーク動作時
のヘッド位置およびヘッド位置の偏差により求められる
ヘッド速度に対する影響による制御特性の悪化を軽減す
ることができる。また、オフセットシーク動作において
は、望ましいオフセット量をヘッドに与えることが可能
になる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。本発明について図面を用いて説明を行う。図１は、
本発明の一実施例を実現する構成を示すブロック図であ
る。磁気ディスク装置には、記録媒体として１つのサー
ボ面と１つないし複数のデータ面とからなる磁気ディス
ク媒体（以下、磁気ディスクという）１を搭載してお
り、サーボ面には、あらかじめ、サーボトラック・ライ
タ（Ｓｅｒｖｏ Ｔｒａｃｋ Ｗｒｉｔｅｒ：ＳＴＷ）
を用いてサーボ信号が書き込まれている。このサーボ信
号は薄膜インダクディブヘッド、もしくはＭＲヘッドか
らなるサーボヘッド２によりサーボ情報９として読み取
られる。

【０００９】位置誤差信号発生器３は、図２に示すよう
に、４トラックを１周期とした位相が９０度ずれた２相
の三角波としての位置誤差信号を発生する。ここで、２
相の信号をＮポジション信号１５と呼び、このＮポジシ
ョン信号１５に対してサーボヘッド２を内周方向に移動
した場合に、９０度遅れた信号となる信号をＱポジショ
ン信号１６と呼ぶ。サーボヘッド２およびデータヘッド
（図示せず）は、ボイスコイル・モータ（Ｖｏｉｃｅ
Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ：ＶＣＭ）を備えるアクチュエー
タ７により駆動されて移動する。

【００１０】一方、Ａ−Ｄ変換器（図示せず）によりＡ
−Ｄ変換されてＤＳＰ５に取り込まれる信号としては、
サーボヘッド２により磁気ディスク１から読み出したサ
ーボ情報９を位置誤差信号発生器３に入力して生成した
位置誤差信号１０と、サーボヘッド２を位置決めするア
クチュエータ７を駆動するためのパワーアンプ６が出力
するアクチュエータ駆動電流１４を入力した電流検出器
８が出力するアクチュエータ駆動電流信号１２とがあ
り、さらに、外部からの命令コマンドと、位置誤差信号
発生器３が生成した位置誤差信号１０を入力した通過ト
ラックカウンタ４が出力する通過トラック数１１および
図２に示す２つのの比較信号、すなわち、磁気ディスク
１のサーボ面から得たＮポジション信号１５とＱポジシ
ョン信号１６の比較信号と、これらの信号を反転したＮ
バーポジション信号１７とＱバーポジション信号１８と
の比較信号がある。

【００１１】この２つの比較信号は、速度モードにおけ
るＮポジション信号１５およびＱポジション信号１６
と、Ｎバーポジション信号１７およびＱバーポジション
信号１８との選択信号に用いる。また、ＤＳＰ５から出
力される信号としては、外部への状態信号（エラー信号
等）、Ｄ−Ａ変換器（図示せず）によりＤ−Ａ変換して
アクチュエータ７に出力される制御出力信号１３があ
る。

【００１２】次に、本実施例におけるサーボのアルゴリ
ズムについて説明する。図３は、図１に示す磁気ディス
ク装置の位置誤差信号補正装置のサーボのアルゴリズム
を説明する図である。まず、サーボのアルゴリズムとし
て、速度モードと位置追従モードとを切り替えて行う。
各モードの制御系においてヘッド速度を検出することが
必要であるが、磁気ディスク装置ではヘッド速度が検出
できないため、オブザーバ２０により図１に示すアクチ
ュエータ駆動電流信号１２と通過トラック数１１と位置
誤差信号１０とにより算出されるヘッド位置情報２５と
を入力してヘッド速度を推定する。また、アクチュエー
タ７に付随するフレキシブル・プリント回路（Ｆｌｅｘ
ｉｂｌｅ ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ：ＦＰＣ）の
ばね要素、ヘッドを最内周に押しつけるための永久磁石
やばね等の影響を軽減するための外乱抑制として、オブ
ザーバ２０による外乱推定を行う。この方法としては、
アクチュエータ７を駆動するアクチュエータ駆動電流１
４に対してステップ入力として外乱が入ると仮定したア
クチュエータモデルによる外乱推定を行い、位置検出器
１９がサーボ情報９を入力して生成するヘッド位置情報
２５と、アクチュエータ駆動電流１４を入力した電流検
出器８の出力とをもとに、外乱に抗する力として推定し
た外乱推定値２７を外乱抑制機構２４に入力し、その値
を減算した制御信号出力１３をパワーアンプ６に入力す
ることにより外乱抑制を行う。

【００１３】次に、速度モードは、ヘッドを目標トラッ
クに移動するための制御モードであり、速度制御機構２
３によってヘッド位置情報２５を入力して目標速度プロ
ファイル発生器２２が出力する目標速度プロファイル２
８と、オブザーバ２０により推定したヘッド速度推定値
２６とから速度誤差に比例した値を出力する速度フィー
ドバックによりヘッドを目標トラックに移動する。

【００１４】また、位置追従モードでは、ヘッドを目標
トラック中心に追従させ、データの読み書きをする制御
であり、ＰＩＤ補償器２１によって位置検出器１９がサ
ーボ情報９を入力して生成するヘッド位置情報２５と、
目標トラック中心との位置誤差に比例した値を出力する
比例項と、オブザーバ２０によるヘッド速度推定値２６
に比例した値を出力する微分項とによるＰＤ制御、もし
くはヘッド位置情報２５と、目標トラック中心との位置
誤差を積算した値を出力する積分項とを加えたＰＩＤ制
御を行う。

【００１５】この制御に用いる位置情報は、位置誤差信
号の振幅を１トラックとした換算を用いて求められ、そ
の換算は設計時の位置誤差信号振幅値を基にして行われ
る。また、位置誤差信号は、ＡＧＣにより振幅の揃った
三角波として生成されるが、実際には回路特性の変動，
ばらつき等による信号振幅の変動や高速シーク時に位置
誤差信号発生器３の帯域不足による位置誤差信号１０の
圧縮があり、Ｎポジション信号１５とＱポジション信号
１６とで振幅が異る場合がある。特に、ＭＲヘッドを用
いた場合には、位置誤差信号の傾きの違いにより非対称
性になるため、振幅を揃えるのが困難になり、位置誤差
信号振幅の補正は重要な問題となる。

【００１６】図４は、本発明の概略を説明する図であ
り、図５は、図４の詳細を説明する図である。図中、３
１は理想的な三角波の信号である理想位置誤差信号，３
２は取得信号および２９は位置誤差信号振幅である。本
発明による磁気ディスク装置の位置誤差信号補正装置で
は、図４に示すように、位置誤差信号のなまりの影響が
少ないと考えられる範囲、すなわち、位置誤差信号振幅
の設計値の１／２程度となる位置誤差信号取得範囲（以
下、信号取得範囲という）３０において、位置誤差信号
１０が連続して２サンプル以上取得できる速度でヘッド
を移動し位置誤差信号１０を取得する。そして、Ａ−Ｄ
変換された位置誤差信号によって信号取得範囲３０外の
信号が表れたことを判断し、信号取得範囲３０外の信号
が表れた時点を位置誤差信号の傾きの変更点とする。

【００１７】ここで、位置誤差信号１０の大きさが信号
取得範囲３０外になる前後において、信号取得範囲３０
内での位置誤差信号の大きさをｙa , ｙb とし、位置誤
差信号ｙa と位置誤差信号ｙb の間で取得される位置誤
差信号のサンプル数をＳととする。そして、位置誤差信
号値ｙa および位置誤差信号ｙa と同一の位置誤差信号
の傾きで信号取得範囲３０内において取得される数サン
プルの位置誤差信号値により求められる位置誤差信号の
傾きの平均の１サンプル中での位置誤差信号の変動値を
Ｍa とし、同様に、位置誤差信号値ｙb および位置誤差
信号ｙb と同一の位置誤差信号の傾きで信号取得範囲３
０内において取得される数サンプルの位置誤差信号値に
より求められる位置誤差信号の傾きの平均の１サンプル
中での位置誤差信号の変動値をＭb とする。ただし、Ｍ
a ，Ｍb は傾きの正負の符号についても考慮するものと
する。これにより、位置誤差信号の振幅ｙは、以下に示
す式で求めることができる。

【００１８】 ｙ＝｛Ｍa ｙb −Ｍb ｙa −（Ｓ＋１）Ｍa Ｍb ｝ ／（Ｍa −Ｍb ） ………（１） これは、図５に示したように、三角波である理想位置誤
差信号３１を延長した頂点後の信号をｙan（ｙa からｎ
サンプル先の信号）とし、これに対応する次の理想位置
誤差信号３１上の点をｙbnとした場合、 ｙan＝ｙa ＋ｎＭa ｙbn＝ｙb −（Ｓ−ｎ＋１）Ｍb となる。

【００１９】ここで、位置誤差信号の頂点は、ｙan，ｙ
bnに対してＭa ：（−Ｍb ）の位置にあるため、 （Ｍa −Ｍb ）ｙ＝Ｍa ｙbn−Ｍb ｙan ＝Ｍa ｛ｙb −（Ｓ−ｎ＋１）Ｍb ｝−Ｍb （ｙa ＋ｎＭa ） ＝Ｍa ｙb −（Ｓ−ｎ＋１）Ｍa Ｍb −Ｍb ｙa −ｎＭa Ｍb ＝Ｍa ｙb −Ｍb ｙa −（Ｓ＋１）Ｍa Ｍb ∴ ｙ＝｛Ｍa ｙb −Ｍb ｙa −（Ｓ＋１）Ｍa Ｍb ｝／（Ｍa −Ｍb ） （１）式により求められた位置誤差信号振幅値に、設計
時の位置誤差信号振幅値の逆数を掛けることによりヘッ
ド位置情報の換算値を求める。そして、この換算値を制
御動作時に取得された位置誤差信号から生成されるヘッ
ド位置情報値に掛ければ位置誤差信号の振幅の変動を補
正することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、補
正された位置誤差信号を用いて、より正確なヘッド位置
を取得することが可能となり、位置誤差信号振幅の変動
によるシーク動作時のヘッド位置およびヘッド位置の偏
差から求められるヘッド速度に対する影響による制御特
性の悪化を軽減することができる。また、オフセットシ
ーク動作においては、望ましいオフセット量をヘッドに
与えることが可能になる。また、本発明は、特にＭＲヘ
ッドを用いた場合の位置誤差信号のなまりや非対称性の
問題に対して有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を実現する構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】本実施例のサーボ面位置誤差信号を説明する図
である。

【図３】本実施例のサーボのアルゴリズムを説明する図
である。

【図４】本発明の概略を説明する図である。

【図５】図４の詳細を説明する図である。

【符号の説明】

１ ディスク ２ サーボヘッド ３ 位置誤差信号発生器 ４ 通過トラック数カウンタ ５ ＤＳＰ ６ パワーアンプ ７ アクチュエータ ８ アクチュエータ駆動電流検出器 ９ サーボ情報 １０ 位置誤差信号 １１ 通過トラック数 １２ アクチュエータ駆動電流信号 １３ 制御出力信号 １４ アクチュエータ駆動電流 １５ Ｎポジション信号 １６ Ｑポジション信号 １７ Ｎバーポジション信号 １８ Ｑバーポジション信号 １９ 位置検出器 ２０ オブザーバ ２１ ＰＩＤ制御器 ２２ 速度プロファイル発生器 ２３ 速度制御器 ２４ 外乱抑制機構 ２５ ヘッド位置情報 ２６ ヘッド速度推定値 ２７ 外乱推定値 ２８ 速度プロファイル ２９ 位置誤差信号振幅 ３０ 位置誤差信号取得範囲 ３１ 理想位置誤差信号 ３２ 取得信号

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つもしくは複数の薄膜磁気ディスクと
   薄膜インダクティブヘッドまたは磁気抵抗効果（ＭＲ）
   ヘッドとを有し、前記ヘッドにより前記ディスク面から
   得られるトラック中心とのサーボ信号から２トラックも
   しくは４トラックで１周期となる三角波信号としての位
   置誤差信号が生成する位置誤差信号発生器と、前記位置
   誤差信号をディジタル信号に変換してＤＳＰに入力し、
   前記ヘッドを移動させるアクチュエータの制御信号を生
   成する磁気ディスク装置において、 位置誤差信号のなまりの影響のない範囲で、かつ前記位
   置誤差信号が連続して２サンプル以上取得できる速度で
   前記ヘッドを移動し、前記位置誤差信号を取得し、前記
   ディジタル信号に変換された位置誤差信号により、前記
   範囲外の信号が表れたことを判断するとともに、前記範
   囲外の信号が表れた時点を位置誤差信号の傾きの変更点
   と判断し、前記位置誤差信号の大きさが前記範囲外にな
   る前後での前記範囲内での位置誤差信号の大きさをｙa
   ，ｙb とし、位置誤差信号ｙa および位置誤差信号ｙb
   の間で取得される位置誤差信号のサンプル数をＳと
   し、前記位置誤差信号値ｙa およびこの位置誤差信号値
   ｙa と同一の位置誤差信号の傾きで前記範囲内で取得さ
   れる数サンプルの位置誤差信号値により求められる位置
   誤差信号の傾きの平均の１サンプル中での位置誤差信号
   の変動値をＭa とし、 （ｙa ＋ｙb ＋Ｓ・Ｍa ）／２ により位置誤差信号の振幅値を前記信号処理部で求め、
   求めた位置誤差信号振幅値に、設計時の位置誤差信号振
   幅値の逆数を掛けることによりヘッド位置情報の換算値
   を求め、前記換算値を制御動作時に取得された位置誤差
   信号により生成されるヘッド位置情報値に掛けることに
   より位置誤差信号の振幅の変動を補正することを特徴と
   する磁気ディスク装置の位置誤差信号補正方法。
2. 【請求項２】前記請求項１の位置誤差信号の変動値を位
   置誤差信号値ｙｂおよび位置誤差信号ｙｂと同一の位置
   誤差信号の傾きで前記範囲内において取得される数サン
   プルの位置誤差信号値により求められる位置誤差信号の
   傾きの平均の１サンプル中での位置誤差信号の変動値を
   Ｍｂとし、 （ｙａ＋ｙｂ−Ｓ・Ｍｂ）／２ により位置誤差信号の振幅を求めることを特徴とする磁
   気ディスク装置の位置誤差信号補正方法。
3. 【請求項３】 前記請求項１において、位置誤差信号値
   ｙa および位置誤差信号ｙa と同一の位置誤差信号の傾
   きで前記範囲内において取得される数サンプルの位置誤
   差信号値により求められる位置誤差信号の傾きの平均の
   １サンプル中での位置誤差信号の変動値をＭa とし、位
   置誤差信号値ｙb および位置誤差信号ｙb と同一の位置
   誤差信号の傾きで前記範囲内において取得される数サン
   プルの位置誤差信号値により求められる位置誤差信号の
   傾きの平均の１サンプル中での位置誤差信号の変動値を
   Ｍb とし、 ｛Ｍa ｙb −Ｍb ｙa −（Ｓ＋１）Ｍa Ｍb ｝／（Ｍa
   −Ｍb ） により位置誤差信号の振幅を求めることを特徴とする磁
   気ディスク装置の位置誤差信号補正方法。