JP3092593B2 - 磁気ヘッド位置決め制御装置 - Google Patents
磁気ヘッド位置決め制御装置Info
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Description
制御装置に係り、特に磁気ディスクの目標トラックに精
密に磁気ヘッドを位置決め制御する磁気ヘッド位置決め
制御装置に関する。
置の一例のブロック図を示す。同図に示すように、この
従来の磁気ヘッド位置決め制御装置は、位置決め制御用
中央処理装置(CPU)1と、D/A変換器7と、サー
ボアンプ9と、ボイスコイルコイルモータ11と、磁気
ヘッド12と、磁気ディスク媒体13と、位置誤差信号
生成回路15と、A/D変換器17とよりなる。
リエ変換器2、乗算器4、正弦波発生器5及び位置決め
制御器6より構成されている。正弦波発生器5は、磁気
ディスク媒体13の回転周波数に応じた周波数の正弦波
と余弦波をベクトル量として出力する。デジタルフーリ
エ変換器2は、A/D変換器17が出力した離散化され
た位置誤差信号と正弦波発生器5が出力した正弦波と余
弦波とを入力信号として受け、磁気ディスク媒体13の
1回転分のデータ毎に、次式によりデジタルフーリエ変
換結果a1、b1を出力する。
差信号、ωは磁気ディスク媒体13の回転角速度、Tは
位置決め制御器6のサンプル時間、Nは磁気ディスク媒
体13の回転時間をサンプル時間Tで除算した値、デジ
タルフーリエ変換結果a1、b1の添字1は、磁気ディ
スク媒体13の回転1次成分に起因する偏心に対するデ
ジタルフーリエ変換結果であることを意味する。
出力したデジタルフーリエ変換結果a1、b1と、正弦
波発生器5が出力した正弦波と余弦波とを入力信号とし
て受け、それらを乗算して次式 u(k)=a1cos(ω・kT)+b1sin(ω・kT) (2) により表される乗算結果u(k)を出力する。この乗算
結果u(k)は、磁気ディスク媒体13の回転に起因す
る固定偏心信号である。
出力した離散化された位置誤差信号と、乗算器4が出力
した固定偏心信号とを入力信号として受け、上位装置
(図示せず)が指示した目標のトラックに位置決めがで
きるよう、デジタル値の位置決め制御信号を計算し出力
する。この位置決め制御信号は、D/A変換器7により
アナログ信号に変換された後、サーボアンプ9を通して
ボイスコイルコイルモータ11に駆動信号として印加さ
れ、ボイスコイルコイルモータ11の回転を制御するこ
とにより、磁気ディスク媒体13の回転に起因する偏心
を補償して磁気ヘッド12を磁気ディスク媒体13の目
標トラックに位置決めする。
繰り返し積和していくことで、1回目の補償により偏心
量が小さくなった状態で位置決め制御器6が位置誤差を
圧縮し、2回目のデジタルフーリエ変換結果として積和
していく。2回目の補償により偏心量が更に小さくなっ
た状態で位置決め制御器6が位置誤差を更に圧縮する。
このように、デジタルフーリエ変換結果を求める演算を
積和していくことで、理論的には偏心による位置誤差を
限りなく圧縮することができる。
従来の磁気ヘッド位置決め制御装置では、磁気ディスク
装置に外部から力が加わった時のデジタルフーリエ変換
結果は、磁気ディスク媒体13の回転による偏心を正確
には補償できない。その理由は、(1)式から分かるよ
うに、デジタルフーリエ変換結果は磁気ディスク媒体1
3が1回転する間に、位置誤差信号と正弦波若しくは余
弦波をそれぞれ積和して算出するため、磁気ディスク装
置に外部から力が加わった場合に位置誤差信号が大きく
変動すると、その外乱の影響に応じてデジタルフーリエ
変換結果を算出してしまうからである。
御装置では、磁気ディスク装置に外部から力が加わった
後にはその影響が残り、以後の偏心補償もデジタルフー
リエ変換結果が正しい状態に戻るまで正確に行われなく
なるという問題がある。これは、デジタルフーリエ変換
の演算を積和していくため、一度デジタルフーリエ変換
結果が正しい値でなくなると、次回の偏心補償信号が正
しくなくなり、位置決め制御器6の位置誤差圧縮に悪影
響を与え、次回のデジタルフーリエ変換結果として位置
誤差が悪化した状態のデジタルフーリエ変換結果が算出
されるためである。このため、位置決め制御器6が外乱
によって発生した影響を圧縮するまで、偏心補償できな
いばかりか位置誤差を逆に大きくし、磁気ディスク装置
のリード/ライト特性を悪化させることになる。
には、デジタルフーリエ変換器2によるデジタルフーリ
エ変換結果の更新を有限回数で打ち切り、更新打ち切り
後に発生する外乱の影響をとるものもある。しかし、こ
の従来装置では、デジタルフーリエ変換結果が更新され
ないため、偏心の時間変化(または、経年変化)に対し
てデジタルフーリエ変換結果が対応しないため、間違っ
たデジタルフーリエ変換結果で偏心補償を行ってしまう
ため、偏心の時間変化(または、経年変化)が発生した
場合に、正しく偏心補償が行われず、逆に位相誤差が大
きくなってしまうという問題がある。
磁気ディスク装置に外部から力が加わった場合でも、磁
気ディスク媒体の回転による偏心を正確に補償して磁気
ヘッドを位置決めし得る磁気ヘッド位置決め制御装置を
提供することを目的とする。
化(または、経年変化)が発生した場合にも、磁気ディ
スク媒体の回転による偏心を正確に補償して磁気ヘッド
を位置決めし得る磁気ヘッド位置決め制御装置を提供す
ることにある。
め、本発明は、磁気ヘッドにより読み取られた、磁気デ
ィスク媒体に書き込まれているサーボ情報に基づき生成
された位置誤差信号を受け、上位装置が指示した目標ト
ラックに位置決めするための位置決め制御信号を生成し
て、サーボアンプを通して磁気ヘッドの位置制御用モー
タに供給して位置決めする磁気ヘッド位置決め制御装置
において、磁気ディスク媒体の回転周波数に応じた周波
数の正弦波と余弦波をベクトル量として出力する信号発
生器と、デジタル値に変換した位置誤差信号を信号発生
器からの正弦波及び余弦波に基づいてデジタルフーリエ
変換して、磁気ディスク媒体の1回転毎にデジタルフー
リエ変換結果を出力するデジタルフーリエ変換器と、デ
ジタルフーリエ変換器からのデジタルフーリエ変換結果
を、重み係数ρを用いた重み付け最小二乗法により演算
して、演算結果を偏心補償係数として出力する重み付け
最小二乗演算器と、最小二乗演算器の出力偏心補償係数
と信号発生器からの正弦波及び余弦波を乗算して、磁気
ディスク媒体の偏心補償信号を出力する乗算器と、乗算
器の出力偏心補償信号とディジタル値に変換した位置誤
差信号とを入力信号として受け、位置決め制御信号を生
成して出力する位置決め制御器とを有する構成としたも
のである。
演算器に代えて、デジタルフーリエ変換器からのデジタ
ルフーリエ変換結果を、重み係数ρを1とした最小二乗
法により演算して、演算結果を偏心補償係数として出力
する最小二乗演算器を用いてもよい。
二乗演算器に代えて、デジタルフーリエ変換器からのデ
ジタルフーリエ変換結果の所定周波数以上を除去して偏
心補償係数として出力するローパスフィルタを用いるこ
とを特徴とする。
最小二乗演算器を用いてデジタルフーリエ変換器からの
デジタルフーリエ変換結果から同定を行うことで、より
確からしい偏心補償係数を得るようにすることができ、
あるいはローパスフィルタを用いてデジタルフーリエ変
換器からのデジタルフーリエ変換結果の所定周波数以上
を除去することにより、デジタルフーリエ変換結果中の
短時間に変動する成分を除去できる。
て図面と共に説明する。図1は本発明になる磁気ヘッド
位置決め制御装置の第1の実施の形態のブロック図を示
す。同図中、図4と同一構成部分には同一符号を付して
ある。図1に示すように、この実施の形態は、位置決め
制御用中央処理装置(CPU)21と、D/A変換器7
と、サーボアンプ9と、ボイスコイルコイルモータ11
と、磁気ヘッド12と、磁気ディスク媒体13と、位置
誤差信号生成回路15と、A/D変換器17とよりな
り、位置決め制御用CPU21の構成に特徴がある。
ーリエ変換器2、乗算器4、正弦波発生器5及び位置決
め制御器6に加えて、重み付き最小二乗演算器3を有す
る構成とされている。正弦波発生器5は、磁気ディスク
媒体13の回転周波数に応じた周波数の正弦波と余弦波
をベクトル量として出力する。正弦波と余弦波のベクト
ルは、テーブルとしてあらかじめ記憶装置に格納してあ
ってもよいし、近似計算で逐次的に求めてもよい。
器17が出力した離散化された位置誤差信号と正弦波発
生器5が出力した正弦波と余弦波とを入力信号として受
け、磁気ディスク媒体13の1回転分のデータ毎にデジ
タルフーリエ変換結果を出力する。重み付き最小二乗演
算器3は、デジタルフーリエ変換器2が出力したデジタ
ルフーリエ変換結果が入力され、重み付き最小二乗法を
利用して外乱などに影響されにくい偏心補償係数を出力
する。乗算器4は、重み付き最小二乗演算器3が出力し
た偏心補償係数と、正弦波発生器5が出力した正弦波及
び余弦波とを乗算することにより、偏心補償信号を出力
する。位置決め制御器6は、A/D変換器17が出力し
た離散化された位置誤差信号と乗算器4が出力した偏心
補償信号を入力され、上位装置(図示せず)が指示した
目標のトラックに位置決めができるよう位置決め制御信
号を出力する。
力したデジタル量である位置決め制御信号を入力信号と
して受け、アナログ量である駆動信号8として出力す
る。サーボアンプ9は、駆動信号8を増幅して駆動電流
10を出力する。ボイスコイルモータ11は、駆動電流
10に応じて、磁気ヘッド12が先端に取りつけられて
いるキャリッジを移動する。磁気ヘッド12は、磁気デ
ィスク媒体13上に書き込まれているサーボ情報(図示
せず)を読み取り、サーボ信号14を出力する。位置誤
差信号生成回路15は、サーボ信号14に基づいて位置
誤差信号16を出力する。A/D変換器17は、位置誤
差信号生成回路15からの位置誤差信号16をA/D変
換してディジタル量である離散化した位置誤差信号を出
力する。
と異なる重み付き最小二乗演算器3の動作を中心に説明
する。重み付き最小二乗演算器3は、重み付き最小二乗
法を用いて偏心補償係数を算出する。重み付き最小二乗
法は、最小二乗法の一種で、最小二乗法によるシステム
同定において式誤差の二乗和の最小化問題を表す次式
価関数Jを次式
なわち、(4)式の評価関数Jを最小にするθの推定値
θ^を求める方法であり、(5)式となるθ^を求める
ことである。
て推定値θ^への寄与を小さくする役割を果たしてい
る。また、0<ρ≦1の範囲で設計者が任意に決めるこ
とができる。
の(3)式、(4)式及び(5)式中のyは前記デジタ
ルフーリエ変換結果に相当し、θ^は前記偏心補償係数
に相当する。また、zはI(単位行列)となるので、記
述を省略することができる。測定時刻Lのデジタルフー
リエ変換結果a1、b1を添字Lを付記してa1,L、
b1,Lと表す。ここで、
二乗法を用いて次式により偏心補償係数θ^を算出す
る。
1内でオンライン処理するために逐次計算方式に変換し
た式である。PLは逐次計算方式の変換のために必要な
係数である。従来の偏心補償を行う磁気ヘッド位置決め
制御装置と同様に、(6)式の第2式を用いて乗算器4
は
信号を算出する。位置決め制御器6は、乗算器4が出力
下同定偏心信号と離散化した位置誤差信号を用いて位置
決め制御信号を計算、出力し、磁気ディスク媒体13の
回転に起因する偏心を補償する。
換結果に対して(7)式を用いて現在及び過去のデジタ
ルフーリエ変換結果から重み付き最小二乗法による同定
を行うことで、より確からしい偏心補償係数を得ること
ができる。これにより、磁気ディスク装置に外部から力
が加わった場合に位置誤差信号が大きく変動し、デジタ
ルフーリエ変換結果が正しくなくなる場合でも、磁気デ
ィスク媒体13の回転による偏心を補償できる。
い偏心補償係数で偏心補償を行うことから、以後のデジ
タルフーリエ変換結果も正しく得ることができるので、
その後の位置決め制御に外乱の影響を与えにくくするこ
とができる。このため、外部から力が加わった後も正し
く偏心補償を行うことができ、磁気ディスク装置のリー
ド/ライト特性を一定に保つことができる。
スク装置に対する外乱の発生の頻度を考慮して重み係数
ρの大きさを定めることにより、偏心補償に与える外乱
の影響を小さくしながら、偏心の時間変化(または経年
変化)が発生した場合にも、正しくデジタルフーリエ変
換結果を算出することができる。
説明する。図2は本発明になる磁気ヘッド位置決め制御
装置の第2の実施の形態の構成図を示す。同図中、図1
と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。図2において、位置決め制御用CPU22は、デジ
タルフーリエ変換器2と最小二乗演算器18と乗算器4
と正弦波発生器5と位置決め制御器6とを備えている。
変換器2が出力したデジタルフーリエ変換結果が入力さ
れ、最小二乗法を利用して外乱などに影響されにくい偏
心補償係数を出力する。最小二乗演算器18では、最小
二乗法を用いて偏心補償係数を算出する。具体的には、
ρ=1として(7)式を用いて偏心補償係数を算出す
る。
最小二乗法による同定を行うことで、より確からしい偏
心補償係数を得ることができ、磁気ディスク装置に外部
から力が加わった場合に位置誤差信号が大きく変動し、
デジタルフーリエ変換結果が正しくなくなる場合でも、
磁気ディスク媒体13の回転による偏心を正確に補償で
きる。また、外部からの力が加わった後にも、正しい偏
心補償係数で偏心補償を行うことから、以後のデジタル
フーリエ変換の出力も正しく行えるので、その後の位置
決め制御に外乱の影響を与えにくくすることができる。
このため、外部から力が加わった後も正しく偏心補償を
行うことができ、磁気ディスク装置のリード/ライト特
性を一定に保つことができる。
説明する。図3は本発明になる磁気ヘッド位置決め制御
装置の第3の実施の形態の構成図を示す。同図中、図1
と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。図3において、位置決め制御用CPU23は、デジ
タルフーリエ変換器2とローパスフィルタ19と乗算器
4と正弦波発生器5と位置決め制御器6とを備えてい
る。
リエ変換器2が出力したデジタルフーリエ変換結果が入
力され、短時間に変動するデジタルフーリエ変換結果の
変動成分を取り除き、外乱などに影響されにくい偏心補
償係数を乗算器4へ出力する。なお、上記のローパスフ
ィルタ19の遮断周波数は、例えば磁気ディスク媒体1
3の回転周波数の1/10〜1/20程度の周波数であ
る。
力が加わった場合に、位置誤差信号が大きく変動しデジ
タルフーリエ変換結果が正しくなくなる場合でも、磁気
ディスク媒体13の回転による偏心を正確に補償でき
る。また、外部からの力が加わった後にも、正しい偏心
補償係数で偏心補償を行うことから、以後のデジタルフ
ーリエ変換の出力正しく行えるので、その後の位置決め
制御に外乱の影響を与えにくくすることができる。この
ため、外部から力が加わった後も正しく偏心補償を行う
ことができ、磁気ディスク装置のリード/ライト特性を
一定に保つことができる。
デジタルフーリエ変換結果に対して、現在及び過去のデ
ジタルフーリエ変換結果から重み付き最小二乗法あるい
は最小二乗法による同定を行うことで、あるいは、ロー
パスフィルタを用いてデジタルフーリエ変換器からのデ
ジタルフーリエ変換結果の所定周波数以上を除去するこ
とにより、デジタルフーリエ変換結果中の短時間に変動
する成分を除去することにより、より確からしい偏心補
償係数を得ることができるため、磁気ディスク装置に外
部から力が加わった場合に位置誤差信号が大きく変動
し、デジタルフーリエ変換結果が正しくなくなる場合で
も、磁気ディスク媒体の回転による偏心を補償できる。
った後でも、正しい偏心補償係数で偏心補償を行うこと
から、以後のデジタルフーリエ変換結果も正しく得るこ
とができるので、その後の位置決め制御に外乱の影響を
与えにくくすることができ、よって、外部から力が加わ
った後も正しく偏心補償を行うことができ、磁気ディス
ク装置のリード/ライト特性を一定に保つことができ
る。
に対する外乱の発生の頻度を考慮して重み係数ρの大き
さを定めることにより、偏心補償に与える外乱の影響を
小さくしながら、偏心の時間変化(または経年変化)が
発生した場合にも、正しくデジタルフーリエ変換結果を
算出することができる。
U)
Claims (6)
- 【請求項1】 磁気ヘッドにより読み取られた、磁気デ
ィスク媒体に書き込まれているサーボ情報に基づき生成
された位置誤差信号を受け、上位装置が指示した目標ト
ラックに位置決めするための位置決め制御信号を生成し
て、サーボアンプを通して前記磁気ヘッドの位置制御用
モータに供給して位置決めする磁気ヘッド位置決め制御
装置において、 前記磁気ディスク媒体の回転周波数に応じた周波数の正
弦波と余弦波をベクトル量として出力する信号発生器
と、 デジタル値に変換した前記位置誤差信号を前記信号発生
器からの正弦波及び余弦波に基づいてデジタルフーリエ
変換して、前記磁気ディスク媒体の1回転毎にデジタル
フーリエ変換結果を出力するデジタルフーリエ変換器
と、 前記デジタルフーリエ変換器からのデジタルフーリエ変
換結果を、重み係数ρを用いた重み付け最小二乗法によ
り演算して、演算結果を偏心補償係数として出力する重
み付け最小二乗演算器と、 前記最小二乗演算器の出力偏心補償係数と前記信号発生
器からの正弦波及び余弦波を乗算して、前記磁気ディス
ク媒体の偏心補償信号を出力する乗算器と、 前記乗算器の出力偏心補償信号と前記ディジタル値に変
換した前記位置誤差信号とを入力信号として受け、前記
位置決め制御信号を生成して出力する位置決め制御器と
を有することを特徴とする磁気ヘッド位置決め制御装
置。 - 【請求項2】 前記重み係数ρは、0<ρ<1の範囲で
設計者が任意に設定した値であることを特徴とする請求
項1記載の磁気ヘッド位置決め制御装置。 - 【請求項3】 前記重み係数ρは、磁気ディスク装置に
対する外乱の発生の頻度を考慮して定められることを特
徴とする請求項1記載の磁気ヘッド位置決め制御装置。 - 【請求項4】 前記重み付け最小二乗演算器に代えて、
前記デジタルフーリエ変換器からのデジタルフーリエ変
換結果を、前記重み係数ρを1とした最小二乗法により
演算して、演算結果を前記偏心補償係数として出力する
最小二乗演算器を用いることを特徴とする請求項1記載
の磁気ヘッド位置決め制御装置。 - 【請求項5】 磁気ヘッドにより読み取られた、磁気デ
ィスク媒体に書き込まれているサーボ情報に基づき生成
された位置誤差信号を受け、上位装置が指示した目標ト
ラックに位置決めするための位置決め制御信号を生成し
て、サーボアンプを通して前記磁気ヘッドの位置制御用
モータに供給して位置決めする磁気ヘッド位置決め制御
装置において、 前記磁気ディスク媒体の回転周波数に応じた周波数の正
弦波と余弦波をベクトル量として出力する信号発生器
と、 デジタル値に変換した前記位置誤差信号を前記信号発生
器からの正弦波及び余弦波に基づいてデジタルフーリエ
変換して、前記磁気ディスク媒体の1回転毎にデジタル
フーリエ変換結果を出力するデジタルフーリエ変換器
と、 前記デジタルフーリエ変換器からのデジタルフーリエ変
換結果の所定周波数以上を除去して低周波数のデジタル
フーリエ変換結果を偏心補償係数として出力するローパ
スフィルタと、 前記ローパスフィルタの出力偏心補償係数と前記信号発
生器からの正弦波及び余弦波を乗算して、前記磁気ディ
スク媒体の偏心補償信号を出力する乗算器と、前記乗算
器の出力偏心補償信号と前記ディジタル値に変換した前
記位置誤差信号とを入力信号として受け、前記位置決め
制御信号を生成して出力する位置決め制御器と を有する
ことを特徴とする磁気 ヘッド位置決め制御装置。 - 【請求項6】 前記ローパスフィルタの遮断周波数は、
前記磁気ディスク媒体の回転周波数の1/10〜1/2
0程度の周波数であることを特徴とする請求項5記載の
磁気ヘッド位置決め制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10172924A JP3092593B2 (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 磁気ヘッド位置決め制御装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10172924A JP3092593B2 (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | 磁気ヘッド位置決め制御装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2000011566A JP2000011566A (ja) | 2000-01-14 |
JP3092593B2 true JP3092593B2 (ja) | 2000-09-25 |
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JP4473832B2 (ja) | 2006-03-31 | 2010-06-02 | 東芝ストレージデバイス株式会社 | ディスク装置、位置決め制御回路及びそれを用いた情報処理装置 |
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1998
- 1998-06-19 JP JP10172924A patent/JP3092593B2/ja not_active Expired - Fee Related
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