JP2875288B2 - ディスク駆動装置用自動サーボ利得校正システム - Google Patents

ディスク駆動装置用自動サーボ利得校正システム

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JP2875288B2
JP2875288B2 JP1192428A JP19242889A JP2875288B2 JP 2875288 B2 JP2875288 B2 JP 2875288B2 JP 1192428 A JP1192428 A JP 1192428A JP 19242889 A JP19242889 A JP 19242889A JP 2875288 B2 JP2875288 B2 JP 2875288B2
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track
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    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • 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
    • G11B5/5526—Control therefor; circuits, track configurations or relative disposition of servo-information transducers and servo-information tracks for control thereof
    • G11B5/553—Details
    • G11B5/5534—Initialisation, calibration, e.g. cylinder "set-up"

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンピュータ・システムのためのディスク駆
動装置に関し、更に詳細には、ディスクの所定のトラッ
クの中心線上に書込み／読出しヘッドを適正に位置決め
するためのサーボ制御装置の利得を自動的に校正するた
めの装置及び方法に関する。
〔従来の技術〕
現代の多くのコンピュータ・システムは、データに対
する補助記憶媒体として磁気ディスクを用いている。デ
ィスクは周縁面に延びる相隣るトラックに分割され、各
トラックはセクタに分割されている。各セクタは、所定
量のデータは、例えば512バイトを記憶するデータ・フ
ィールドを含んでいる。読出し／書込みヘッドが所定の
トラックの上に位置決めされ、ディスクは回転させられ
て一続きの磁気状態を前記ヘッドの直下のトラックの各
セクタ内にエンコード及び／又はデコードする。このよ
うにして、周知のように、データは、一続きの磁気状態
の関数として、ディスク上に書き込まれるか、またディ
スクから読み出される。ヘッドの幅はトラックの幅にほ
ぼ等しい。適正なデータ情報が磁気ディスク上に記憶さ
せられるか、またはこれから読み出されることを確実に
するためには、ヘッドを、書込みまたは読出しが行なわ
れているトラックの中心線と正確に整合させることが極
めて重要である。ヘッドがトラック中心線と適正に整合
していないと、ヘッドは相隣る２つのトラックにまたが
り、無効データ情報を、これら２つの重複したトラック
の上にまたはこれから、エンコードまたはデコードする
ことになる。
一般に、複数のディスクが、共通の回転軸上に、互い
に軸方向に間隔をあけた関係で積み重ねられ、そして、
外端部に少なくとも１つのヘッドを取り付けている回転
式アームが、回転ディスクの各々の上に配置される。直
流限定角モータ及び音声コイル型アクチュエータのよう
な電気機械式装置がアームに接続されている。直流限定
角モータはアームを動かしてヘッドをそれぞれのディス
クの上に所定の角度で位置決め及び保持し、ヘッドの各
々をそれぞれのディスクの特定のトラックの中心線と整
合させるようにする。一般に、一度に１つのヘッドを動
作させ、そのディスクをエンコードまたはデコードさせ
る。現代のコンピュータ・システムにおいては、ディス
ク上に記憶させられるデータの密度は極めて高く、その
結果、各ディスクの幅の寸法が極端に小さくなってい
る。従って、限定角モータに対する制御機構がヘッドの
角度的位置を的確に制御し、トラックの中心線と合致さ
せるということが極めて重要である。
限定角モータの動作の正確な制御はサーボ機構を使用
することによって得られる。サーボ機構は、一般に、装
置に対する制御機構を具備しており、基準入力と実際の
出力との和から引き出された誤り信号をこの制御機構に
帰還させ、被制御装置の性能を補正する。ディスク駆動
装置に関しては、ヘッドの実際の角度的位置を、このヘ
ッドを取り付けているアームに対する所望の角度的位置
と合算し、そして差を用いて限定角モータを制御し、ヘ
ッドを適正な角度的位置へ動かす。即ち、限定角モータ
が賦勢され、ヘッドの実際の角度的位置が所望の角度的
位置に等しくなるまで、即ち、誤り信号がゼロになるま
で、アームの角度的配向を変化させる。
コンピュータ・ディスク駆動装置のための従来のサー
ボ機構においては、ヘッドに関する位置情報が、各ディ
スクのトラック上に、相隣るセクタのデータ・フィール
ド相互間に、直接埋込み、即ち書込みされる。ディスク
がヘッドの下で回転するにつれて、該ヘッドはこの位置
情報を読み出し、この埋込み情報をトラック位置検出器
へ伝送して処理する。従って、ヘッドはサーボ機構に対
する位置変換器構成部材として働く。埋込み位置情報
は、各データ・フィールドの始まり部に隣接するトラッ
ク上にエンコードされたＡバースト及びＢバーストを含
んでいる。各データ・フィールドに対して、一つのバー
ストがトラック中心線においてその上方に配置され、そ
して、他のバーストはこの第１のバーストから周縁方向
に間隔をあけてトラック中心線においてその下方に配置
される。或いはまた、その逆となる。各バーストは一続
きのパルスを含んでおり、トラック位置検出器はＡ・Ｂ
バーストの信号を時間にわたって積分し、積分されたＡ
−Ｂ及びＡ＋Ｂのアナログ信号を提供する。トラック位
置検出器の出力はＡ−B/A＋Ｂと定められる。
ヘッドがトラックの中心線上に適正に位置している場
合には、Ａ・Ｂバーストに対する積分値は互いにほぼ等
しくなり、Ａ−B/A＋Ｂはゼロに等しくなる。比Ａ−B/A
＋Ｂは、中心線からのトラック位置の尺度単位を表す比
例数となる。
ディスク駆動サーボ制御装置に用いられる埋込み式サ
ーボ技術において、Ａ・Ｂバーストは位置基準となり、
これにより、ヘッドが、トラックの中心線からの位置誤
りを示すことができる。Ａ・Ｂバーストはサーボ・ライ
タによってディスク上にエンコードされる。このサーボ
・ライタは、レーザ干渉計のような外部トランスデュー
サを用い、該サーボ・ライタのヘッドをディスク中心線
に対して正確に位置決めするようになっている。しか
し、振動、スピンドル軸受の振れ、及び他の要因によ
り、このサーボ・ライタはＡ・Ｂバーストを中心線上に
正確には書き込まない。
従って、サーボ・ライタによるＡ・Ｂバーストのトラ
ック上のエンコードの後、該サーボ・ライタは、それ自
体を、干渉計によってトラックの中心線上に位置決め
し、そして、Ａ・Ｂバーストの書き込み中に外乱によっ
て前記中心線からの該Ａ・Ｂバーストの何等かの位置誤
りが生じたら、これを測定する。この測定情報は、実際
のＡ・Ｂバーストに隣接するトラックの各セクタ内に、
サーボ補正数（Servo Correction Number）として記録
される。このサーボ補正数は、ディスク駆動装置の正常
な動作中に、ヘッドによって読み出されてサーボ制御装
置に提供され、サーボ・ライタの動作中に生じた位置誤
りによって生じたＡ・Ｂバーストの全ての中心外れ読出
しを補償する。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述した埋込み式サーボ技術に付随する格別の問題と
して、サーボ制御装置は、満足な性能を得るため、トラ
ック位置決め検出器利得及びサーボ制御帰還ループ利得
に対する厳密な制御を必要とする。このことは、データ
がディスク上に高密度の構成で記憶されておってヘッド
位置についての極めて正確な高性能の制御が必要である
場合、及び、ディスク駆動装置構成部材が製造上の普通
の許容誤差で量産されている場合に、得に必要性が高
い。
本発明の主な目的は、最適化された高性能の動作を得
るため、サーボ装置利得パラメータを正確に校正するよ
うに改良した自動式のトラック位置検出器及びループ利
得構成装置を提供することにある。本発明の他の目的
は、トラック位置検出器利得及び全体的サーボ制御ルー
プ利得の両方を校正する手段を提供することにある。ヘ
ッド幅及び読出しチャネル電子工学装置に変動がある
と、種々の誤りのトラック位置検出器利得が生ずる。ま
た、サーボ・ループ制御電子工学装置及びディスク駆動
装置の機械的構成部材に変動があると、許容不可の全体
的サーボ・ループ利得の変動が生ずる可能性がある。こ
のループ利得の変動は、トラック位置検出器利得とは無
関係の製造上の許容誤差に起因する。ヘッド寸法の変
動、製造上の許容誤差等によって生じた利得誤りを除去
し、これにより、高性能のサーボ制御を確保してサーボ
安定性を保持するためには、トラック位置検出器利得及
び全体的サーボ制御ループ利得を校正することが必要で
ある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明においては、各ディスク面に書き込まれた特定
の校正トラック内に埋込まれたＡ・Ｂバースト及びサー
ボ補正数情報を用いることによって適正なトラック位置
検出器利得を校正する。詳述すると、ディスク駆動装置
の各ディスク面上の少なくとも１つのトラックを校正用
に留保する。サーボ・ライタによるＡ・Ｂバーストの書
き込み中、校正トラック上のＡ・Ｂバーストの配置を、
既知のパターン、例えば760Hzの非対称矩形波に従っ
て、中心線から意図的にずらす。このＡ・Ｂバースト配
置の760Hz矩形波ゆがみを補正するように、校正トラッ
クに対するサーボ補正数を決定し、校正トラックのデー
タ・フィールド相互間に埋め込む。
校正は、特定のサーボ書込み校正トラックの一つを追
跡するヘッドによって開始される。後で実施例について
詳述するように、ヘッドがＡ・Ｂバーストを読み出し、
そしてトラック位置検出器がこのＡ・Ｂバースト信号を
処理し、サーボ・ライタによってエンコードされる前記
の置き違いＡ・Ｂバーストに対応する「生の」トラック
位置信号を提供する。この「生の」位置信号を前記校正
トラックに対するサーボ補正数と加算し、Ａ・Ｂバース
トによって提供される中心外れ読出しを補正する。その
和がゼロに等しい場合、即ち、前記生の位置情報がサー
ボ補正数情報に等しい場合には、Ａ・Ｂバーストのヘッ
ド読出しによって示される全体的変位は、校正トラック
上のＡ・Ｂバースト位置についての前記企図されたサー
ボ・ライタ外乱である。
本発明のトラック位置検出器利得校正装置の格別の特
徴として、トラック位置検出器の利得が適正に校正され
るときには、サーボ補正数情報は校正トラックに対する
生の位置情報に等しく且つこれと反対になる。即ち、サ
ーボ補正数と生の位置情報との加算の後に残っている残
余760Hz矩形波信号は、全て、不適正のトラック位置検
出器利得に関係する要因に起因する。本発明において
は、離散的フーリエ変換のようなディジタル信号処理法
を、サーボ補正数と生の位置情報との加算から引き出さ
れた信号に適用し、760Hz外乱周波数における残余信号
を検出する。反復を通して、即ち、ヘッドによって追跡
されつつある校正トラックの全てのセクタに対する生の
位置情報とサーボ補正数との加算の後、コンバーゼンス
・アルゴリズムが働き、生の位置情報とサーボ補正数と
の和の760Hz成分を最小にする。詳述すると、本発明の
一実施例においては、サーボ制御装置内のマイクロプロ
セッサが、ディスクのいくつかの回転中のヘッドによる
校正トラックの全てのセクタの横断中に決定される和の
平均に対して離散的フーリエ変換を行ない、全ての残余
760Hz外乱信号を検出する。次いで、マイクロプロセッ
サは、トラック位置検出器の利得を調節して760Hz残余
信号を最小にするように働き、そして、前記和の平均の
760Hz成分が最小になるまで、ディスクの次々に続く回
転中、反復において、ディジタル信号処理及び利得調節
を繰り返す。760Hz成分が最小になると、トラック位置
検出器の利得はABバースト及びサーボ補正数位置基準処
理に対して最適となる。
本発明の他の特徴として、ディスク駆動装置のサーボ
帯域幅を表す周波数における装置利得誤りを測定及び補
償することにより、トラック位置検出器及び全体的サー
ボ制御帰還ループの他の構成部材から成る全体的サーボ
制御ループを、サーボ制御装置の性能を最適にするよう
に自動的に校正する。この外乱周波数は、ディスク駆動
装置に対して実験的に決定される。例えば、本発明を具
現するプロトタイプ・ディスク駆動装置においては、望
ましい帯域幅は330Hzであることが見いだされた。
本発明においては、マイクロプロセッサは決定された
サーボ帯域幅において単一周波数ボーデ曲線を実行し、
ボーデ曲線において決定されるサーボ帯域幅周波数にお
けるループの利得が１（ボーデ曲線においてOdB）にな
るまで、反復を通して全体的ループ利得を調節する。サ
ーボ帯域幅に等しい周波数、例えば330Hz、及びトラッ
クの±10％に等しい振幅を有するディジタル正弦波を、
サーボ制御装置によって発生された制御信号と、ループ
内の加算ジャンクションにおいて加算する。そして、マ
イクロプロセッサは、330Hzにおいて単一周波数離散的
フーリエ変換を行ない、330Hzにおける加算ジャンクシ
ョンへの入力及び加算ジャンクションの出力の各々の大
きさ及び位相を得る。次いで、330Hz正弦波信号はター
ンオフされ、そしてマイクロプロセッサは330Hzにおい
て単一周波数離散的フーリエ変換を繰り返す。330Hz信
号がターンオフされた状態での330Hzにおける離散的フ
ーリエ変換の結果は、330Hzにおける装置内の「ノイ
ズ」を表す。
ボーデ曲線及び利得調節は、330Hz信号なしでの離散
的フーリエ変換の結果が、加算ジャンクションへ適用さ
れる330Hz正弦信号ありでの離散的フーリエ変換の結果
から正弦及び余弦成分毎に減算された後、マイクロプロ
セッサによって行なわれ、この反復中に決定される。一
つの反復の調節値がその前の反復の調節値と等しくなる
まで、全体的ループ利得に対する調節の値を、各反復ご
とに１回、正弦及び余弦成分毎の減算後の330Hzにおけ
る加算ジャンクション入力に対する加算ジャンクション
出力の比の関数として調節する。加算ジャンクションに
おけるループ利得決定値は、２つの相隣る値が等しくな
ると、全体的装置に対する独特のループ利得となる。も
っと明確にいうと、ボーデ曲線は330HzにおいてOdBを有
す。
本発明の更に他の特徴として、自動式トラック位置検
出器利得校正及び自動式全体的制御ループ利得校正は、
前述したように、各ディスク面に対して異なるヘッドを
有する複数のディスクを含むディスク駆動装置に関して
は、互いに一緒に行なわれ、校正装置の動作速度を改善
する。このようなディスク駆動装置においては、いつも
動作する特定のヘッドのために、トラック位置検出器利
得が誤ったものとなる可能性がある。
トラック位置検出器利得校正の性能は動作が比較的遅
いので（即ち、最小限の760Hz残余信号に収束するのに
比較的長い時間がかかる）、全体的ループ利得を測定及
び校正することが一般に好ましい。異なるディスク面相
互間のサーボ・ループ利得の唯一の差異は、ヘッドが異
なるということであり、制御ループの他の全ての構成部
材は全てのディスクの制御に対して共通である。従っ
て、トラック位置検出器利得の自動的校正は唯１つのヘ
ッドに対して行なわれる。その後、全体的ループ校正装
置を用いて残りのディスク面及びそのヘッドに対するル
ープ利得を校正し、前記のトラック位置検出器の利得の
みを調節して330Hz周波数におけるOdB利得を得る。これ
により、トラック位置検出器利得及び全てのディスク面
に対する全体的ループ利得の両方が適正に校正される。
即ち、ディスク積重ね体内の異なるディスク面相互間の
サーボ装置における唯一の差異はヘッドであるからであ
り、１つのトラック位置検出器利得校正後の残りのディ
スク面に対する330HzにおけるOdBを得るための調節は、
サーボ制御ループ内の前記トラック位置検出器利得を調
節するだけで達成される。
本発明の前記及び他の特徴及び利点をよりよく理解で
きるように、以下、本発明をその実施例について図面を
参照して詳細に説明する。
〔実施例〕
以下、図面について説明すると、先ず第１図にディス
ク駆動装置の分解斜視図を示す。装置10はシャーシ19に
収容される。装置10の構成部材は下部ハウジング18内に
配置される。下部ハウジング18内の構成部材としては、
３つのディスク12、直流限定角モータ14、音声コイル型
アクチュエータ15、少なくとも３つのヘッド13、３つの
アーム20、屈曲ケーブル16、及びキャップ17がある。下
部ハウジング18はカバー・プレート11で覆われ、シャー
シ19内に配置される。
第１図には３つのディスクを有する駆動装置を示して
あるが、一般のディスク駆動装置は例えば８つのディス
クを有す。
ディスク12は、互いに軸方向に間隔をあけた関係で共
通回転軸上に積み重ねられる。直流限定角モータ14及び
音声コイル型アクチュエータ15はアーム20に接続され
る。ヘッド13もアーム20に接続される。モータ14及びア
クチュエータ15は、それぞれのディスク12上のヘッド13
の位置を制御して保持する。
限定角モータ14の精密制御は、後述するように、サー
ボ制御装置から屈曲ケーブル16へ与えられる信号によっ
て行なわれる。この屈曲ケーブル16は直流限定角モータ
14を前記サーボ制御装置に接続させる。
アーム20、直流限定角モータ14、ヘッド13、及び音声
コイル型アクチュエータ15の全体的組立体はキャップ17
によって下部ハウジング18内に保持される。
第２図について説明すると、図はディスク面を詳細に
示すものであり、ディスクの１つのセクションの拡大図
を含んでいる。各ディスクは相隣る円周トラックに分割
される。このトラックは更にセクタに分割される。
各セクタに含まれている情報は例えば３つのグループ
に分割される。第１のグループはヘッダ25であり、これ
は、上述のサーボ補正数（SCN）26のような情報を含ん
でいる。第２のグループはデータ・フィールド27であ
り、これは、例えば512バイトのデータを含んでいる。
最後のフィールド28は、誤り検出のために用いられる誤
り補正コードのような情報を含んでいる。Ａ及びＢのバ
ースト50も、図示のように、各セクタのヘッダ内に配置
されている。
第3a図ないし第3c図は、第２図に示す形式の埋込み式
サーボ制御装置におけるヘッド位置の決定を示す曲線図
である。各図におけるヘッド31はトラックの中心線に対
して相異なる位置にある。また、Ａバースト29及びＢバ
ースト30の信号の時間にわたる積分から得られる波形を
示してある。
ヘッドに関する埋込み位置情報は、トラック上のエン
コードされたＡバースト及びＢバーストを含む。図に示
す各データ・フィールドに対し、一つのバーストはトラ
ック中心線に、及びその上方にあり、他のバーストはト
ラック中心線の下方にある。
第3a図に示すように、ヘッド31はトラックの中心線上
に中心を置いている。ヘッドがトラックを横切って移動
するにつれて、この装置は時間にわたって積分し、その
結果、波形34が生ずる。即ち、Ａバースト29及びＢバー
スト30がこのサーボ制御装置によって時間にわたって積
分されると、その結果、波形32及び33がそれぞれ生じ、
ゼロの合計積分値を示す。これは、ヘッド31がトラック
の中心線の上方に正しく位置しているということを意味
する。
第3b図においては、ヘッド31はトラックの中心線の上
方で位置がずれている。ヘッドがトラックを横切って移
動するにつれて、積分されたＡ−Ｂ波形35は、Ａバース
トの積分曲線32がＢバーストの積分曲線33よりも正であ
るということを示す。その結果得られる合計積分値は正
の数であり、これは、ヘッドがトラックの中心線の上方
にあるということを示す。
第3c図においては、ヘッドはトラックの中心線の下方
へ移動している。ヘッド31がトラックを横切るにつれ
て、この装置は積分されたＡ−Ｂ値を計算し、その結
果、波形36が生ずる。この場合、Ｂバースト積分曲線33
はＡバースト積分曲線32よりも負の値となる。従って、
合計値は負となり、ヘッド31がトラックの中心線の下方
にあるということを示す。
第4a図及び第4b図は埋込みディスクにおけるサーボ書
込みABバーストを示すものである。第4a図は、ヘッド37
がトラックの中心線40上の所定位置にある場合を示すも
のである。ABバーストの配置は正常パターンになってい
る。即ち、Ａバーストは中心線40の直下にあり、Ｂバー
ストはＡバーストの直後にあって且つ中心線40の上方に
ある。その結果得られる生の位置信号38（Ａ−Ｂの積分
値）は直線波形であり、ヘッド37の配置が正しくなって
いるということを示す。
第4b図は、本発明にかかる各ディスク面の特別の更正
トラックに書き込まれているABバーストの配置を示すも
のである。ヘッド37はトラックの中心線上に位置してい
る。しかし、ABバーストは中心線40に対して非対称にな
っている。即ち、ABバーストは、例えば760Hzの非対称
矩形波に従って中心線40に対して非対称になっている。
その結果得られる生の位置信号は、ヘッド37によって
読み取られるが、非対称矩形波39となり、ヘッド37の生
の位置誤りを示す。
ヘッド37はこの信号を読み取っている間、該ヘッドは
また更正トラック・セクタに対するサーボ補正数を読み
取っている。その結果、更正トラックの対して得られる
サーボ補正数波形は生の位置信号39の逆となる。これら
２つの信号を加算し、適正な位置情報を得る。この加算
の結果は、第4a図に示す生の位置信号に類似する補正済
み位置信号となる。
次に第５図について説明すると、図は、コイル・アク
チュエータ及び直流限定角モータを制御してヘッドをデ
ィスクのトラック上に正確に位置決めするためのサーボ
制御装置をブロック線図的に示すものである。電気機械
的装置100（前述したように、音声コイル・アクチュエ
ータ、限定角直流モータ、及びヘッドを有す）のヘッド
は、全て、出力線101に接続され、動作ヘッドによって
デコードされたＡ及びＢのバーストをトラック位置検出
器102へ伝送するようになっている。トラック位置検出
器102はＡ及びＢのパルスの組の各々を積分してＡ及び
Ｂの位置値を得る。次いで、トラック位置検出器102は
Ａ−Ｂ及びＡ＋Ｂの値を計算する。
Ａ−Ｂを表す信号は回線103へ出力され、Ａ＋Ｂを表
す信号は回線104へ出力される。回線103はアナログ・デ
ィジタル・コンバータ105の入力端子に接続され、回線1
04はアナログ・ディジタル・コンバータ105の基準ポー
トに接続されている。このようにして、アナログ・ディ
ジタル・コンバータ105は、比Ａ−B/A＋Ｂを表すディジ
タル信号を回線106へ出力する。比Ａ−B/A＋Ｂはトラッ
ク位置検出器出力である。この比は、ディスクのトラッ
クの中心線に対する対応の動作ヘッドの生の位置誤り情
報を提供する。アナログ・ディジタル・コンバータ105
は、好ましくは、トラック幅に対するディジタル信号が
１トラック当たり512カウントとなるように、８ビット
・コンバータである。トラック位置検出器が適正に校正
されておれば、生の位置誤り情報は、中心線からの位置
を、１トラック当たり512カウントの割合で表示するデ
ィジタル信号となる。
回線106はマイクロプロセッサ200の加算ジャンクショ
ン107に接続されている。回線108も加算ジャンクション
107に接続され、動作ヘッドによってデコードされたサ
ーボ補正数を入力して生の位置情報を補正し、回線109
上の加算ジャンクション107の出力（ｅ（ｎ））がトラ
ック中心線に対する補正済みディジタル計数を表示する
ようにする。回線150も加算ジャンクション107に接続さ
れ、中心線からの偏り情報を入力するようになってい
る。ヘッドを中心線上に位置させることがこの装置の目
的であるから、通例、中心線からの偏りはゼロである。
回線109はマイクロプロセッサ200のディジタル・フィ
ルタ110の入力端子に接続されており、このディジタル
・フィルタは、コイル・アクチュエータの制御に適する
出力信号ｃ（ｎ）を回線111へ提供する。詳述すると、
ｅ（ｎ）は、動作ヘッドによってデコードされる埋め込
みサーボ情報から決定されるヘッドの実際の位置と、所
望の位置、即ち、トラック中心線を表すディジタル計数
（回線150上の偏り入力）との間の「誤り」を表し、ｃ
（ｎ）はｅ（ｎ）を基礎とする補正値である。回線111
は、これもマイクロプロセッサ200内にある加算ジャン
クション112に接続されている。加算ジャンクション112
の出力（DAo（ｎ））は回線114を介してディジタル・ア
ナログ・コンバータ115に入力される。
ディジタル・アナログ・コンバータ115は、トラック
中心線に対するヘッドの補正値を表すディジタル計数
（DA（ｎ））をアナログ信号に変換し、周知のように直
流限定角モータのコイルアクチュエータを制御する。デ
ィジタル・アナログ・コンバータ115のアナログ出力は
電力増幅器116に入力され、この電力増幅器はコイル・
アクチュエータを駆動し、動作ヘッドをトラック中心線
上に正しく位置させる。
本発明においては、ディジタル・アナログ・コンバー
タ117が回線118によってディジタル・アナログ・コンバ
ータ115の基準ポートに接続され、ディジタル・アナロ
グ・コンバータ117のアナログ出力が働いて、ディジタ
ル・アナログ・コンバータ115のアナログ出力をディジ
タル・アナログ・コンバータ117の出力の関数として調
節するようになっている。このようにして、第５図に示
す校正部材によって定義される制御ループの全体的利得
を調節し、そしてこれによって校正することができる。
サーボ制御ループの全体的利得を調節するためのLOOPCA
L信号が回線119上でディジタル・アナログ・コンバータ
115に入力され、後述するように、全体的ループ利得の
調節量を設定する。
また本発明においては、ディジタル・アナログ・コン
バータ120が、回線121により、回線104を介してアナロ
グ・ディジタル・コンバータ105の基準ポートに接続さ
れている。即ち、ディジタル・アナログ・コンバータ12
0のアナログ出力は、トラック位置検出器102によって計
算されたアナログＡ＋Ｂ値と加算され、これにより、ト
ラック位置検出器利得に影響を与える。従って、ディジ
タル・アナログ・コンバータ120は、トラック位置検出
器利得を調節するためのTPDCAL信号によってトラック位
置検出器102の利得を調節するように働く。TPDCAL信号
は、ディジタル・アナログ・コンバータ120の入力端子
に接続された回線122へ出力される。
LOOPCAL及びTPDCALの各信号はいずれも本発明におい
てはマイクロプロセッサ200によって発生され、全体的
ループ利得及びトラック位置検出器利得を自動的に校正
する。TPDCAL信号とともに、マイクロプロセッサ200は
反復を通じてコンバーゼンス・アルゴリズムを行なって
ｃ（ｎ）信号の760Hz成分を最小にする。前記反復は、
読み取られつつあるディスク面の平均25回転当たり１回
である。前述したように、トラック位置検出器利得は、
ｃ（ｎ）の760Hz成分が最小になるときに適正になる。
動作ヘッドが、校正トラックのセクタに埋め込まれて
いるABバースト及びサーボ補正数情報をデコードし、そ
してディジタル・フィルタ110がｃ（ｎ）を計算した
後、マイクロプロセッサ200は、760Hzにおける離散的フ
ーリエ変換のようなディジタル信号処理法を、平均25回
転のｃ（ｎ）信号に対して行なう。次いで、マイクロプ
ロセッサ200は、離散的フーリエ変換を通じて決定され
た残余760Hz成分の位相に基づいてディジタル信号（TPD
CAL）を発生する。
次に第6a図ないし第6c図について説明すると、図は、
トラック位置検出器102の利得が高レベル、低レベル、
及び適正レベルであるときの760Hzにおける典型的な残
余信号をそれぞれ示す曲線図である。760Hz信号は、ト
ラック位置検出器利得が低レベルであるときは、トラッ
ク位置検出器利得が高レベルであるときに生ずる760Hz
信号と位相が180°ずれている。理想的には、760Hz信号
は、トラック位置検出器102の利得が適正でああるとき
にゼロとなる。しかし、若干の760Hz信号が常に残り、
マイクロプロセッサ200は、第6c図に示すように、この7
60Hz信号を最小にするように探索する。
従って、前記760Hz信号の位相は、トラック位置検出
器102の利得が高過ぎるか、または低過ぎるかをマイク
ロプロセッサ200に示し、そしてマイクロプロセッサ200
は、トラック位置検出器の利得を、離散的フーリエ変換
を通じて決定される760Hz残余信号の位相の関数として
増大または低減させるように働くTPDCAL信号を発生す
る。ところが、トラック位置検出器の利得は甚だしく非
線的であり、Ａ−B/A＋Ｂ比の既知の変化は既知のTPDCA
L信号からは生じない。従って、マイクロプロセッサ200
は、単に、760Hz信号の位相に依存してディジタル・ア
ナログ・コンバータ120を介して利得を増大させるかま
たは低減させる傾向のある或るディジタル数のTPDCAL信
号を発生するだけである。
マイクロプロセッサ200は、ｃ（ｎ）の760Hz成分の位
相が符号を変え、利得が過高から過低に、またはその逆
になったということを示すまで、平均25回転の次々に続
くグループに対して、反復によって、離散的フーリエ変
換及びTPDCAL信号発生を繰り返す。760Hz信号に対する
位相変化の後、マイクロプロセッサ200は、760Hz信号の
振幅がゼロに近くなっているので、ディジタル・アナロ
グ・コンバータ120を介して第２の小さなディジタル数
だけ利得調節の方向を変え、そして、最小の760Hz信号
へ収束するように前記反復を継続する。760Hz信号が、
例えば第6c図に示すように、所定の最小量になれば、校
正は完了し、トラック位置検出器の利得は適正に校正さ
れたのである。一実施例においては、マイクロプロセッ
サ200は、760Hz成分の符号変化が検出されるまで、トラ
ック位置検出器の利得に対する調節を１反復当たり10デ
ィジタル計数だけインクリメントする。次いで、マイク
ロプロセッサ200は、他の符号変化が検出されるまで、
１ディジタル計数だけ反対方向にインクリメントする。
ディジタル・アナログ・コンバータ120を介するトラッ
ク位置検出器の利得に対する１ディジタル計数の増分的
調節による符号変化は、760Hz成分がゼロに近くなって
いるということを示すのであるから、第２の符号変化が
検出されれば校正は完了する。
全体的ループ利得の校正に対するLOOPCAL信号を発生
するため、マイクロプロセッサ200はループ利得のボー
デ曲線をdB対周波数に関して探索し、この装置の開ルー
プ利得、即ちｃ（ｗ）/DA（ｗ）が、330Hz（前述したよ
うに所望の周波数帯域幅）において１に等しくなるよう
にする。マイクロプロセッサ200は、ｃ（ｎ）及びDA
o（ｎ）の各々の平均25回転の330Hzにおける単一周波数
離散的フーリエ変換を行なう。マイクロプロセッサ200
は、本例においては加算ジャンクション112における回
線113を通じてこの装置に導入された既知の330Hz正弦波
信号をもってｃ（ｎ）及びDAo（ｎ）の各々の330Hzにお
ける離散的フーリエ変換を繰り返す。次いで、マイクロ
プロセッサ200は、第２の離散的フーリエ変換からの第
１の離散的フーリエ変換の正弦及び余弦成分毎との減算
を行なって、ｃ（ｗ）＝ｃ（ｗ）−noise（ｗ）及びDAo
（ｗ）＝DAo（ｗ）−noise（ｗ）を得、そしてLOOPCAL
信号を発生し、或る特定の反復に対するディジタル・ア
ナログ・コンバータ117の出力信号の値が、その前の出
力値に、この反復に対するDAo（ｗ）/c（ｗ）の比の絶
対値を乗じた積に等しくなるようにする。マイクロプロ
セッサ200は、DAo（ｗ）/c（ｗ）の比の絶対値が１に等
しくなるまで、ｃ（ｎ）及びDAo（ｎ）の平均25回転当
たり１回の割りで、反復を通じて計算を継続する。この
時点で、330Hzにおけるこの装置に対する開ループ利得
は１に等しくなり、全体的ループ利得は適正に校正され
る。
第１図に示すように、ディスク駆動装置が複数のディ
スクを有しており、各ディスクがそれ自体のヘッドの組
を有している場合には、ループ利得及びトラック位置検
出器利得の校正は互いに一緒に行なわれ、全てのディス
ク面に対するディスク駆動トラック位置検出器利得が迅
速に校正される。トラック位置検出器利得の校正は、本
発明においては、ディスク面の一つに対して、該ディス
クの校正トラックによって行なわれる。マイクロプロセ
ッサ200の開ループ利得のボーデ曲線法が校正済みディ
スクに対して行なわれ、330Hzにおけるループの利得が
測定される。
次に第7a図について説明すると、種々のディスク面に
対するボーデ曲線は、トラック位置検出器利得の校正前
には、互いにずれていることが解る。然し、第7b図から
解るように、種々のディスク面に対するボーデ曲線は、
それぞれのディスク面に相異なるヘッドの各々の関連す
る。ループに対するトラック位置検出器利得が校正され
た後は、一点に収束する。従って、ヘッドの一つが校正
され、そして330Hzにおけるその開ループ利得が測定さ
れた後は、他のディスク面の各々に対するループ利得を
測定し、そして、ループ利得が330Hzにおける校正済み
ディスク面のループ利得に等しくなるまでそのディスク
面に対するトラック位置検出器利得を調節することによ
り、ディジタル・アナログ・コンバータ120を介して、
残りのディスクに対するトラック位置検出器利得を調節
することができる。トラック位置検出器利得の非線性
は、前述したように、実験的に得られる式によって解決
することができる。この式は、ディジタル・アナログ・
コンバータ120の計数、Ｋ・（x/1−ｘ）に対する少数部
利得誤りに関するものであり、この式においてｘは少数
部利得誤りである。
トラック位置検出器の校正が完了すると、未校正のル
ープ利得を除き、全ての面は同じになる。任意のディス
ク面に対して単一のループ利得校正を行なうと、全ての
面に対するループ利得が330HzにおいてOdBに等しく校正
される。
【図面の簡単な説明】 第１図はディスク駆動装置の分解斜視図、第２図はディ
スクのトラックの一部の拡大図を含んでディスク面を詳
細に示す部分平面図、第3a図、第3b図及び第3c図は埋込
みサーボ制御装置におけるヘッド位置決定を説明するた
めの曲線図、第4a図及び第4b図は埋込みディスクにおけ
るＡバースト及びＢバーストの配置状態を示す説明図、
第５図は本発明にかかる自動式利得校正装置を含むサー
ボ制御ループのブロック線図、第6a図、第6b図及び第6c
図は高レベル、低レベル及び適正レベルのトラック位置
検出器利得に対する760Hz信号を示す曲線図、第7a図及
び第7b図は多重ディスク駆動装置に対するトラック位置
検出器利得と本発明のループ利得校正との組合せを示す
曲線図である。 22:トラック、23:セクタ、24:ディスク、37:ヘッド、4
0:トラック中心線、102:トラック位置検出器、105:アナ
ログ・ディジタル・コンバータ、107,112:加算ジャンク
ション、110:ディジタル・フィルタ、115,117,120:ディ
ジタル・アナログ・コンバータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フレデリック ケイ グロール アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01543 ラットランド オークリッジ ドライヴ １ (72)発明者 ジョン エイ スカラムッツォ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01760 ネイティック インディアン リッジ ロード ２

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】コンピュータ・ディスク駆動装置のための
    サーボ制御装置の利得パラメータを自動的に校正するた
    めの方法において、前記サーボ制御装置は埋込み情報及
    びトラック位置検出器を含んでおり、 所定の周波数を有する既知の中心外れパターン信号に従
    って前記ディスク駆動装置のディスク面上の校正トラッ
    ク上に一連のABバーストをエンコードする段階と、 前記ABバーストの中心外れパターンを補償するため、前
    記校正トラック上にサーボ補正数情報をエンコードする
    段階と、 前記ディスク面の回転中に前記校正トラックのABバース
    ト及びサーボ補正数情報をデコードする段階と、 補正信号を発生するため、前記ABバーストのデコードか
    ら引き出された信号情報を前記サーボ補正数情報から引
    き出された信号情報と加算する段階と、 前記中心外れパターン信号の周波数を有する残余信号を
    検出するため、前記補正信号に対してディジタル信号処
    理法を行なう段階と、 前記残余信号の大きさを最小にするため、前記トラック
    位置検出器の利得を調節する段階とを有するサーボ制御
    装置の利得パラメータの自動的校正方法。
  2. 【請求項２】残余信号に対する最小の大きさに収束する
    ため、請求項１記載の諸段階を反復して繰り返す請求項
    １記載の自動的校正方法。
  3. 【請求項３】ディジタル信号処理法を行なう段階は、中
    心外れパターン信号の周波数における補正信号に対して
    離散的フーリエ変換を行なうことによって実行される請
    求項１記載の自動的校正方法。
  4. 【請求項４】既知の中心外れパターン信号は非対称矩形
    波信号である請求項１記載の自動的校正方法。
  5. 【請求項５】前記非対称矩形波信号の周波数は760Hzで
    ある請求項４記載の自動的校正方法。
  6. 【請求項６】コンピュータ・ディスク駆動装置のための
    サーボ制御装置の利得パラメータを自動的に校正するた
    めの方法において、前記サーボ制御装置は埋込みサーボ
    情報を含んでおり、 前記ディスク駆動装置のサーボ帯域幅周波数を決定する
    段階と、 前記サーボ制御装置内に加算ジャンクションを設ける段
    階と、 前記加算ジャンクションの入力信号及び出力信号の各々
    に対する第１の結果を得るため、前記サーボ帯域幅周波
    数において前記加算ジャンクションの補正信号入力及び
    補正信号出力の各々に対してディジタル信号処理法を行
    なう段階と、 前記サーボ帯域幅周波数に等しい周波数及び所定の振幅
    を有する既知の基準信号を前記加算ジャンクション内に
    ロードする段階と、 前記加算ジャンクションの入力信号及び出力信号の各々
    に対する第２の結果を得るため、前記と同じ帯域幅周波
    数における前記加算ジャンクション内への前記既知の基
    準信号のロード中に前記加算ジャンクションの入力信号
    及び出力信号の各々に対してディジタル信号処理法を行
    なう段階と、 前記加算ジャンクションの入力信号及び出力信号の各々
    に対する第３の結果を得るため、前記第２の結果から前
    記第１の結果を減算する段階と、 前記サーボ制御装置の利得を、前記加算ジャンクション
    の入力信号に対する第３の結果に比べた前記加算ジャン
    クションの出力信号に対する第３の結果の比の関数とし
    て調節する段階と、 前記比が１に等しくなるまで反復して前記諸段階の各々
    を繰り返す段階とを有するサーボ制御装置の利得パラメ
    ータの自動的校正方法。
  7. 【請求項７】ディジタル信号処理法を行なう諸段階の各
    々は、サーボ帯域幅周波数において離散的フーリエ変換
    を行なうことによって実行される請求項６記載の自動的
    校正方法。
  8. 【請求項８】コンピュータ・ディスク駆動装置のための
    サーボ制御装置の利得パラメータを自動的に校正するた
    めの方法において、前記サーボ制御装置は埋込みサーボ
    情報を含んでおり、 前記ディスク駆動装置のサーボ帯域幅周波数を決定する
    段階と、 前記サーボ制御装置内のノイズ信号を測定する段階とを
    有し、前記ノイズ信号は前記サーボ帯域幅周波数に等し
    い周波数を有しており、更に、 前記サーボ帯域幅周波数における開ループ利得ジャンク
    ションにおいて得られる補正信号情報から前記ノイズ信
    号を減算するため、ディジタル信号処理法を行なう段階
    と、 前記減算の段階の後、前記サーボ制御装置の利得対周波
    数のボーデ曲線解析を行なう段階と、 前記サーボ帯域幅周波数における前記サーボ制御装置の
    利得がボーデ曲線においてゼロdBに等しくなるまで前記
    サーボ制御装置の利得を調節する段階とを有するサーボ
    制御装置の利得パラメータの自動的校正方法。
  9. 【請求項９】複数のディスク面を有するコンピュータ・
    ディスク駆動装置のための共通サーボ制御装置の利得パ
    ラメータを自動的に校正するための方法において、前記
    サーボ制御装置は埋込みサーボ情報及びトラック位置検
    出器を含んでおり、 前記ディスク駆動装置の少なくとも１つのディスク面の
    上の少なくとも１つの校正トラックの上の一連のABバー
    ストを、所定の周波数を有する既知の中心外れパターン
    信号に従ってエンコードする段階と、 前記ABバーストの中心外れパターンを補償するため、前
    記校正トラック上の補正数情報をエンコードする段階
    と、 前記１つのディスク面の回転中に、前記校正トラックの
    ABバースト及びサーボ補正数情報をデコードする段階
    と、 補正信号を発生するため、前記ABバーストのデコードか
    ら引き出された信号情報を、前記サーボ補正数情報のデ
    コードから引き出された信号情報と加算する段階と、 前記中心外れパターン信号の周波数を有する残余信号を
    検出するため、前記補正信号に対してディジタル信号処
    理法を行なう段階と、 前記残余信号の大きさを最小にするため、前記トラック
    位置検出器の利得を調節する段階と、 前記ディスク駆動装置のサーボ帯域幅周波数を決定する
    段階と、 前記トラック位置検出器の利得の調節の後、前記サーボ
    帯域幅の周波数において、前記１つのディスク面を含む
    前記サーボ制御装置の利得を測定する段階と、 その後、残りの前記ディスク面の各々について、一度に
    １ディスク面ずつ順々に、前記サーボ帯域幅の周波数に
    おいて、前記サーボ制御装置の利得を測定する段階と、 前記サーボ帯域幅の周波数において前記残りのディスク
    面の各々について測定された前記サーボ制御装置の利得
    が、前記サーボ帯域幅の周波数における前記１つのディ
    スク面を含む前記サーボ制御装置の利得に等しくなるよ
    うに、前記残りのディスク面の各々について、一度に１
    ディスク面ずつ順々に、前記トラック位置検出器の利得
    を調節する段階と、 その後、前記サーボ制御装置の利得が、前記ディスク面
    の各々について、前記サーボ帯域幅周波数におけるもの
    と等しくなるまで、前記ディスク面の各々について前記
    サーボ制御装置の利得を調節する段階とを有するサーボ
    制御装置の利得パラメータの自動的校正方法。
  10. 【請求項１０】コンピュータ・ディスク駆動装置のサー
    ボ制御ループにおいてトラック位置検出器の利得を調節
    及び校正するための装置において、前記サーボ制御ルー
    プは埋込みサーボ位置情報及びトラック位置検出器を含
    んでおり、前記トラック位置検出器は、前記サーボ位置
    情報を受信し、及び前記サーボ位置情報から引き出され
    る出力信号を発生するようになっており、 前記トラック位置検出器の出力信号の大きさを調節する
    ため、前記トラック位置検出器の出力端子に接続された
    TPDCAL信号発生器と、 前記コンピュータ・ディスク駆動装置のディスク面上の
    校正トラックとを備えて成り、前記校正トラックは、AB
    バースト偏りを補正するため、所定の周波数及びサーボ
    補正数情報の既知のパターン信号に従う前記校正トラッ
    クの中心線からのABバースト・エンコード偏りを含む埋
    込みサーボ位置情報を含んでおり、 前記TPDCAL信号発生器は、前記校正トラックからのデコ
    ード済みABバーストとサーボ補正数信号との加算から引
    き出される補正信号における前記既知のパターン信号の
    周波数における残余信号を決定するように、及び、前記
    残余信号の大きさを最小にするために前記トラック位置
    検出器の出力信号の大きさを調節するためのTPDCAL信号
    を発生するように動作することを特徴とするトラック位
    置検出器の利得の調整及び校正用装置。
  11. 【請求項１１】コンピュータ・ディスク駆動装置のサー
    ボ制御ループにおける前記サーボ制御ループの利得を調
    節及び校正するための装置において、前記サーボ制御ル
    ープは、サーボ帯域幅周波数を有し、及び、前記ディス
    ク駆動装置内のトラックの中心線上のヘッドの位置を制
    御するため、埋込みサーボ位置情報及び前記ディスク駆
    動装置に接続された補正信号出力装置を含んでおり、 前記補正信号出力装置の出力信号の大きさを調節するた
    め、前記補正信号出力装置に接続されたLOOPCAL信号発
    生器と、 前記サーボ帯域幅の周波数における前記出力信号のノイ
    ズ信号成分情報を検出するためのノイズ検出器と、 前記ノイズ信号成分情報のない前記サーボ帯域幅周波数
    における前記サーボ制御ループに対する開ループ利得パ
    ラメータを提供するために前記サーボ制御ループ内にあ
    る開ループ利得ジャンクションとを備えて成り、 前記LOOPCAL信号発生器は、前記開ループ利得パラメー
    タから前記サーボ帯域幅周波数における前記サーボ制御
    ループの利得を決定するように、及び、前記サーボ帯域
    幅周波数における前記サーボ制御ループの利得が１に等
    しくなる値に前記出力信号の大きさを調節するためにLO
    OPCAL信号を発生するように動作することを特徴とする
    サーボ制御ループの利得の調整及び校正装置。
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