JP3781380B2 - 位置信号復調方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はファイル装置における位置信号復調方法に係わり、特に媒体上にヘッド位置決め用の信号パターンを記録しておき、ヘッドにより該信号パターンを読み取って得られる三角波状の互いに４分の１だけ位相がずれた２つの信号 PosN，PosQを用いてヘッド位置信号を発生する位置信号復調方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置、磁気ディスク装置等のファイル装置においては、ヘッドをディスク上の所定位置に位置決めしてデータのリード／ライトを行なうようになっている。図２１は磁気ディスク装置の構成図であり、１１はカバー、１２はベースである。スピンドル機構１３には所定枚数の記録媒体である磁気ディスク１４が所定間隔で並設されて取り付けられ、磁気ディスク１４の近傍には、回転軸（シャフト）１５により回動自在に構成されたアクチュエータアッセンブリ１６が設けられている。アクチュエータアッセンブリ１６は、回転軸１５に関して一方が駆動部（アクチュエータ）１７、他方がキャリッジアーム１８となっており、駆動部１７にはボイスコイルモータを構成するボイスコイル１９が設けられている。キャリッジアーム１８は磁気ディスク１４の枚数に応じた数が設けられ、その先端取付け部２０の両面又は片面に磁気ヘッドアッセンブリ２１が装着され、磁気ヘッド２２を磁気ディスク１４の半径方向所定位置に位置決めするようになっている。
【０００３】
磁気ディスク１４のディスク面には多数のトラックが形成され、各トラックは複数のセクタに分割されている。それぞれのセクタは図２２に示すようにサーボ領域ＳＶＡとデータ領域ＤＴＡを備え、サーボ領域ＳＶＡにはセクタマーク（サーボマーク）ＳＭ、トラック番号ＴＮＯ．、位置情報パターンＰＰＴが記録されている。ヘッドが半径方向に移動しながら読み取った位置情報パターン信号（ヘッド出力）を復調部に通すことにことにより、図２３の実線で示すようにトラックを横切る方向に交番するπ／２（トラック幅の１／２であり、１周期２トラックとすると１／４トラック）位相のずれた２つの三角波状の信号PosNとPosQが得られる。又、PosN、PosQ及びこれらの反転信号＊PosN、＊PosQを順に選択することにより鋸波状の位置偏差信号（トラック中心からのオフセット信号）Ｐａを発生することができる。
【０００４】
図２４はヘッドを目標位置に位置決めするためのサーボ回路の構成図である。１３はスピンドルモータ、１４はスピンドルモータにより回転される磁気ディスク、１９は磁気ヘッドを半径方向に移動させる回転型のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、２２は磁気ディスク１４のデータをリード／ライトする磁気ヘッド、２３は磁気ヘッド２２が読み取った信号レベルを一定にするＡＧＣ回路である。２４は位置信号復調部であり、磁気ヘッド２２が読み取った位置情報パターン信号より２つの互いにπ／２位相が異なる信号PosN，PosQを復調して出力する。２５は復調部から出力される信号PosN，PosQをデジタル値に変換するＡＤコンバータ、２６は後述するサーボ制御を行なって、ＶＣＭを駆動するための電流指令値を出力するマイクロ・コントローラ・ユニット（ＭＣＵ）、２７はデジタルの電流指令値をアナログに変換するＤＡコンバータ、２８はＶＣＭ駆動回路である。尚、ＡＧＣ回路２３、位置復調部２４、ＡＤ変換器２５はリード／ライト回路を構成する。
【０００５】
ＭＰＵ２６は内蔵のファームウェアによりサーボ制御を行なって、ＶＣＭを駆動するための電流指令値を出力する。ファームウェアの処理を機能的に分割してブロック化した構成が図２４には示されている。２６ａは信号PosN，PosQ及びトラック番号を用いてヘッドの現トラック位置を検出する位置検出部、２６ｂは信号PosN，PosQを微分して実速度Ｖaを検出する速度検出部、２６ｃはヘッドの現トラック位置と目標トラック位置までのトラック数に基づいて所定の指令速度Ｖcを出力する指令速度発生部、２６ｄは指令速度Ｖcと実速度Ｖaの差信号Ｖｄを出力する速度差演算部、２６ｅは信号PosN、PosQ及びこれらの反転信号＊PosN、＊PosQを順に選択して図２３（Ｂ）に示すオフセット信号（位置偏差信号）Ｐａを出力する信号選択部、２６ｆはヘッドが目標トラック上に到達するまで速度差演算部２６ｄから出力される速度偏差信号Ｖdに応じた電流指令値を出力し、ヘッドが目標トラック上にきたとき、位置偏差信号Ｐａに応じた電流指令値を出力する切り替え部である。２６ｇはポジション感度決定モードにおいて信号 PosN、PosQを用いてポジション感度Ｓｐを決定するポジション感度決定部である。ポジション感度決定部２６ｇで得られたポジション感度Ｓｐを通常の位置決め制御時に信号 PosN、PosQに乗算して該信号PosN、PosQの信号振幅を補正する。尚、ポジション感度ＳｐをＡＧＣ回路２３ａに入力して信号PosN、PosQの振幅を補正することもできる。
【０００６】
目標トラックが入力されると、指令速度発生部２６ｃは現トラック位置から目標トラック位置までのトラック数に基づいて指令速度Ｖcを発生する。切り替え部２６ｆは速度偏差信号Ｖｄを選択し、ボイスコイルモータ１９の電流指令値として出力する。該電流指令値はＤＡ変換された後、ボイスコイルモータ１９に入力する。これにより、ボイスコイルモータ１９は回転を開始し、ヘッド２２を目標トラックに向けて指令速度で移動させる。ヘッド２２は移動しながらサーボ領域に記録されている位置情報パターン信号ＰＰＴを読み取って出力する。位置情報パターンＰＰＴの読み取り信号（ヘッド出力）は位置信号復調部２４に入力され、信号PosN，PosQが復調されてＭＣＵ２６に入力する。この信号PosN，PosQ、トラック番号を用いて、位置検出部２６ａはヘッドの現トラック位置を更新し、速度検出部２６ｂはヘッドの実速度を検出し、又、信号選択部２６ｅは位置偏差信号Ｐａを出力する。
【０００７】
指令速度発生部２６ｃは再び現トラック位置から目標トラック位置までのトラック数に基づいて指令速度Ｖcを発生し、速度差演算部２６ｄは指令速度と実速度の差である速度偏差信号Ｖdを出力する。切り替え部２６ｆは速度偏差信号Ｖｄを選択して出力し、以後、前述と同様の動作が繰り返されてヘッドは目標トラックに接近する。
ヘッドが目標トラック上に到来すると、切り替え部２６ｆは速度制御から位置制御に切り替え、信号選択部２６ｅから出力される位置偏差信号Ｐａを選択し，電流指令値として出力する。該電流指令値はＤＡ変換された後、ボイスコイルモータ１９に入力する。これにより、ボイスコイルモータ１９はヘッドをトラック中心に位置させるように回転する。以後、位置偏差信号Ｐａによる位置決め制御が行なわれ、最終的にヘッドは目標トラックの中心に位置決めされる。そして、以後、トラック中心にヘッドが位置するようにトラッキングサーボ制御が行なわれる。
【０００８】
以上では、あたかも連続的にサーボ制御が行なわれるように説明したが、実際は、ＭＣＵ２６は所定のサンプリング時間毎に離散的に上記サーボ制御を行なう。すなわち、各セクタのサーボ領域ＳＶＡにサーボマークＳＭが記録されており、該サーボマークが読み取られる毎にＭＣＵ２６にサーボ割込みが発生する。これにより、ＭＣＵ２６は信号PosN，PosQを取り込み、該信号に基づいて上記処理を行なう。すなわち、サーボ割込みの周期がサンプリング周期となり、該サンプリング毎に離散的なサーボ制御が行なわれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
(a) 第１の課題
図２５は位置信号の復調論理を説明するための信号説明図、図２６は位置信号の復調のデコード表である。図２５において、３１は信号PosN、３２は信号PosQ、３３は位置偏差信号（オフセット信号）Ｐaであり、横方向にトラック番号をとり、縦方向に各信号出力をトラック中心(0.0)からの位置に換算した値(-0.5〜0.5)をとっている。例えば、信号 PosN、PosQのピーク値を±2.0ボルトすれば、PosN、PosQに1/4を乗算して得られた値が縦軸に取ってある。この1/4は後述するポジション感度である。
【００１０】
従来は予め図２６に示す復調のデコード表を作成し、ＭＣＵのプログラムによりPosN、PosQ及びトラック番号を用いて位置信号を生成している。すなわち、
▲１▼図２５に示すように、連続する２つのトラックを１／４トラック幅づつ(1)〜(8)の８区画に分割し、▲２▼それぞれの区画において信号PosN、PosQの絶対値の小さい方を選択すると共に、▲３▼極性を適宜変えてつなげることにより、トラック幅の周期で交番する右上がり鋸歯状のオフセット信号Ｐａを作り、▲４▼このオフセット信号にトラック番号を加算して位置信号（基準位置からの絶対位置信号）を発生する。尚、信号PosN、PosQの絶対値の小さい方を用いてオフセット信号を生成する理由は、信号PosN、PosQは絶対値が大きくなると飽和やその他の理由で非線形になり、位置と信号PosN、PosQの関係が直線的にならなくなるからである。
【００１１】
以上のように、従来は図２６のデコード表を用いて位置信号を発生するが、トラック番号を正しく読み取れたことを前提にしている。換言すれば、従来の位置信号復調方法はトラック番号の誤読み取りを何も考慮していない。ヘッドは移動しながらセクタのサーボ領域より位置信号パターン及びトラック番号を読み取る。このため、隣のトラックのトラック番号を現トラックのトラック番号と認識してしまう場合がある。かかる場合には位置信号が間違って復調されるため、正確な位置制御、速度制御ができなくなる。
【００１２】
(b) 第２の課題
リード・ライト回路では、ＡＤコンバータ２５を通して信号 PosN、PosQを取り込んでいるが、取り込んだ値をＭＣＵ２６の中で使用するトラックの単位に変換する必要がある。そこで、このための変換係数（ポジション感度）を求め、該変換係数を信号 PosN、PosQに掛けなければならない。このポジション感度の値はヘッドのコア幅に依存するから、同一のファイル装置内でもヘッド毎に異なる値を持つ。又、ポジション感度はリード・ライト回路におけるＡＧＣ回路２３のゲイン変動、ＡＤコンバータ２５のリファレンス電圧の変動、リードヘッドのコア幅、トラック幅に主に依存する。例えば、ヘッドのコア幅が小さくなれば、ポジション感度は小さくなり、又、トラック幅が小さくなればポジション感度は大きくなる。
このポジション感度が過多だったり、過小だったりすると、位置信号の作成に際して信号 PosN、PosQの繋がりが悪くなり、図２７に示すように復調した位置信号に段差が生じることになる。尚、点線は理想的なカーブである。位置信号が不連続になると、位置制御ががたつき、振動や異常音が発生し、しかも、位置決めを速やかに行なうことができない。以上から、従来よりポジション感度決定のために幾つかの方法が提案されている。
【００１３】
▲１▼第１の方法
第１の方法は、基本的な方法であり、以下のようにしてポジション感度を求める。すなわち、
(1) 偶数・奇数トラックの±０．２５トラックの計４箇所(図２５のポジションａ，ｂ，ｃ，ｄの位置であり、信号 PosN、PosQの絶対値が等しくなる点）の付近に、信号 PosNで位置決めする。
(2) ついで、PosN、PosQの絶対値を取り、両者の差が前もって定めた範囲内にあるもののみを測定値として採用し、|PosN|の値を格納する。
(3) 全箇所での測定が終了すれば、測定結果の平均値をとり、０．２５トラックでの|PosN|の値として、ポジション感度Ｓｐを例えば、次式
Ｓｐ＝0.25／|PosN|
により求める。
【００１４】
しかし、この第１の方法には以下の問題点がある。すなわち、
(1) ポジション感度が補正されていない段階で±０．２５トラックへと位置決めを行うので、正確に±０．２５トラック中心で位置決めを行っている保証がない。
(2) ±０．２５トラック付近では、信号 PosNは傾きをもっているので、常に変動する。
(3) 信号PosN、PosQの絶対値がある範囲内であるという条件を必ず満足しなければ測定ができない。
【００１５】
▲２▼第２の方法
図２８は第２のポジション感度決定方法の説明図であり、以下のようにしてポジション感度を求める。すなわち、
(1) ボイスコイルモータＶＣＭをほぼ等速度で走らせる。
(2) 過去２サンプリング分の信号 PosQ(あるいはPosN)の値(Y[k-2],Y[k-1]）をメモリに確保しておく。
(3) 位置信号生成のための基準が信号 PosNからPosQに、あるいはその逆に移行した時点での信号PosNの値(Y[k])をメモリに確保する。
(4) 過去２サンプリング分の値Y[k-2],Y[k-1]より信号PosQの直線を計算し、又、現在の値Y[k]を通り前記信号 PosQの傾きと逆の傾きを有する信号 PosNの直線を計算し、両直線の交点を求める。すなわち、ヘッドが偶数・奇数トラックの±０．２５トラックに位置した時の信号PosN又は信号PosQの値を求める。
(5) しかる後、交点電圧Ｖcとすれば、ポジション感度を例えば、次式
Ｓｐ＝0.25／|Ｖc|
により求める。
【００１６】
しかし、この第2の方法には以下の問題点がある。すなわち、
(1) まだ感度補正がされていないので、速度制御の基準となる位置が不正確。したがって速度も等速度であることが保証されない。
(2) ある速度をもって移動しているので、速度が大きければPosN、PosQの飽和領域に入る可能性があり、値が不正確になる。
【００１７】
▲３▼第３の方法
図２９は第３のポジション感度決定方法の説明図であり、以下のようにしてポジション感度を決定する。すなわち、
(1)ＶＣＭをほぼ等速度で走らせる。
(2)位置信号発生の基準が、信号 PosNとPosQとの間で切り替わった時に、信号PosNと信号PosQとの絶対値の和|PosN|＋|PosQ|を測定する。すなわち、ヘッドが偶数・奇数トラックの±０．２５トラックに位置した時の信号PosNと信号PosQとの絶対値の和|PosN|＋|PosQ|を測定する。この絶対値の和は理想的には一定値（＝0.5)になるはずである。
(3) しかる後、ポジション感度を例えば、次式
Ｓｐ＝0.5／(|PosN|＋|PosQ|)
により求める。しかし、この方法においても、方法２と同様の欠点がある。
以上のように従来の方法では正確なポジション感度補正が実現できない。このため新たな感度決定のアルゴリズムが必要になる。
【００１８】
以上から、本発明の第１目的は、トラック番号を読み誤っても正しく位置信号を発生することができるようにすることである。
本発明の第２の目的は位置信号発生用の論理を簡単にしてメモリの節約ができるようにすることである。
本発明の第３の目的は、正確にポジション感度を決定でき、従って、位置決め精度の向上を図ることができるようにすることである。
本発明の第４の目的は、信号 PosN、PosQが飽和しても飽和する付近の値を除外することにより正確にポジション感度を決定できるようにすることである。
【００１９】
本発明の第５の目的は、ポジション感度決定制御に際してヘッドが飽和領域へ移動しても、あるいは対象トラックから外れても、ヘッドを所期位置に戻してポジション感度決定のための測定ができるようにすることである。
本発明の第６の目的は、ポジション感度決定に際して大きなゲイン変動が生じてもサーボが不安定にならず、ポジション感度の決定ができるようにすることである。
本発明の第７の目的は、一度ポジション感度を決定すれば以後電源投入毎にポジション感度を決定する必要がないようにすることである。
本発明の第８の目的は、トラックの属する区画に応じてポジション感度を調整することができ、しかも、各区画のポジション感度を簡単に決定できるようにすることである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理説明図である。
４１はヘッド、４２はボイスコイルモータＶＣＭ、５１はマイクロ・コントローラ・ユニットＭＣＵ、５５はリード・ライト回路である。ＭＣＵ５１において、５１ａは位置信号発生部、５１ｂはポジション感度決定部、５１ｃは信号 PosN、PosQにポジション感度Ｓｐを乗算する信号補正部である。
【００２１】
【作用】
(a) 位置信号の復調
媒体上にヘッド位置決め用の信号パターンとトラック番号を記録しておき、ヘッド４１により該信号パターンを読み取って得られる三角波状の互いに４分の１だけ位相がずれた２つの信号 PosN，PosQ及びトラック番号を用いてヘッド位置信号を発生する。この位置信号発生に際して、位置信号発生部５１ａは信号 PosN，PosQの絶対値の大小、信号 PosN，PosQの符号、トラック番号及び該トラック番号の誤読み取りを考慮してヘッドの位置信号を復調する。すなわち、信号 PosNの絶対値が信号 PosQの絶対値より小さい場合には、▲１▼信号PosNの極性を信号 PosQの極性がプラスの時に反転させてトラック番号に加算して位置信号を発生する。▲２▼信号 PosQの極性がマイナスの時には反転せずに、トラック番号に加算して位置信号を発生する。▲３▼又、トラック番号の誤読み取りを検出した時は、前記位置信号を信号 PosN，PosQの符号に応じて１増減し、あるいは１減少して位置信号を発生する。一方、信号 PosQの絶対値が信号 PosNの絶対値より小さい場合には、信号 PosQにトラック番号の偶数、奇数に応じて０．５又は−０．５を加算し、加算により得られた信号の極性を、信号 PosNがプラスの時には反転せず、マイナスとの時に反転してトラック番号に加算し、位置信号を発生する。
【００２２】
以上のようにすれば、トラック番号を読み誤っても正しく位置信号を発生することができ、又、位置信号発生用の論理を簡単にしてメモリの節約ができる。更に、信号 PosN及び信号 PosQにポジション感度を乗算して補正した値を用いて位置信号を発生すれば、位置決め精度を向上することができる。
【００２３】
(b) ポジション感度の決定
ポジション感度決定部５１ｂは、信号 PosN，PosQの和信号（PosN＋PosQ）及び又は差信号（PosN−PosQ）を発生し、和信号及び差信号の少なくとも一方の信号を用いて信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなるトラック上の地点にヘッドを位置決めし、その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号
｜PosN｜＋｜PosQ｜
を測定し、該測定値が設定値となるようにポジション感度を決定する。この場合、信号 PosN及び信号 PosQの一方が飽和する地点にヘッドを位置決めした時の飽和電圧を測定しておく。そして、信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなるトラック上の地点にヘッドを位置決めしたときの信号 PosNまたは信号PosQの絶対値が前記飽和電圧に略等しいか調べ、略等しい場合には、その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号
｜PosN｜＋｜PosQ｜
をポジション感度の決定に使用しないようにする。
【００２４】
以上のようにすれば、正確にポジション感度を決定でき、従って、位置決め精度の向上を図ることができる。又、信号 PosN、PosQが飽和しても飽和する付近の値を除外することにより正確にポジション感度を決定することができる。更に、信号 PosN及び信号 PosQにポジション感度を乗算して補正した値を用いてヘッドの位置信号を発生することにより位置決め精度を向上することができる。
又、ポジション感度の決定処理と並行して、信号 PosN、 PosQ及びトラック番号を用いて位置信号を発生する処理を行なう。このようにすれば、ヘッド位置が飽和領域へ移動しても、あるいは対象トラックをはずれた場合であっても、該位置信号によりヘッドを所期位置に戻すことが可能となり、引き続きポジション感度の決定処理を行なうことができる。
【００２５】
更に、ゲイン変動に対して安定に動作するようにファイル装置のヘッド位置制御系を構成してポジション感度の決定を行ない、ポジション感度決定後に通常のヘッド位置制御系に戻すようにする。このようにすれば、ポジション感度決定制御中にゲインが大幅に変動する事態が生じてもポジション感度決定の制御を継続することができる。
又、決定したポジション感度を電源を切断しても記憶状態を保持する固定記憶部に記憶し、ファイル装置の起動時に該ポジション感度を読み出して信号 PosN及び信号 PosQを補正する。このようにすれば、一度ポジション感度を決定しまえば、以後、ポジション感度を決定する制御を省略することができる。
【００２６】
更に、トラックを複数の区画に分割し、各区画毎にポジション感度を測定して記憶し、トラック位置に応じたポジション感度を用いて信号 PosN及び信号 PosQを補正する。このようにすれば、ヘッド位置に応じたポジション感度を用いて信号 PosN、PosQの補正ができ、正確な位置制御を行なうことができる。この場合、所定の媒体について測定した各区画毎のポジション感度を記憶しておき、対象ファイル装置の所定区画におけるポジション感度を測定し、測定したポジション感度と記憶してある前記区画のポジション感度の差を演算し、記憶してある他の区画のポジション感度を該差分平行移動して対象ファイル装置の各区画におけるポジション感度を求める。このようにすれば、ポジション感度の決定制御を短時間で簡単に行なうことができる。
【００２７】
【実施例】
(Ａ) 本発明の磁気ファイル装置の構成
図２は磁気ファイル装置の構成図であり、５１はマイクロ・コントローラ・ユニット（ＭＣＵ）であり、図２４のＭＣＵ２６と同様のサーボ制御、その他の制御を行なう。ＭＣＵ５１にはＲＯＭ、ＲＡＭが内蔵され、ＲＯＭには図３に示すように、▲１▼サーボ制御用のサーボプログラムＳＶＰＲ、▲２▼ポジション感度決定用のプログラムＰＳＤＰ、▲３▼インタフェースプログラムＩＦＰＲを始めとする各種プログラムが記憶されている。又、各種パラメータも記憶されており、該ＲＯＭがフラッシュメモリ等の書替え可能なＲＯＭの場合には、決定されたポジション感度ＳＰも記憶される。ＭＣＵ５１は、サーボプログラムＳＶＰＲに従ってサーボ制御処理を実行してボイスコイルモータＶＣＭやスピンドルモータＳＰＭ等の機械部品を制御する。サーボ制御処理とは、▲１▼信号 PosN、PosQをポジション感度に基づいて補正する処理、▲２▼位置信号の発生処理、▲３▼指令速度の発生処理、▲４▼ボイスコイルモータＶＣＭの電流計算処理、▲５▼スピンドルモータの回転速度制御処理等である。又、ＭＣＵ５１は、ポジション感度決定プログラムＰＳＤＰに従って後述するポジション感度の決定を行なう。インタフェースプログラムＩＦＰＲは、リード・ライト回路５５の設定制御やハードディスクコントローラ５３を操作して外部装置との間でデータ、コマンドの送受を行なう。
【００２８】
５２は外部ＲＡＭ、５３はホスト装置等とインタフェースを介して接続されたハードディスクコントローラＨＤＣ、５４はがＨＤＣ用のバッファＲＡＭ、５５はヘッドと接続されてデータの読み／書き、信号 PosN、PosQ及びトラック番号の読み取り等を行なうリード・ライト回路、５６はボイスコイルモータＶＣＭを駆動するＶＣＭ駆動回路、５７はスピンドルモータＳＰＭを駆動するＳＰＭ駆動回路、５８は衝撃検出回路であり、ショックセンサを内蔵し、ファイル装置に加わる衝撃を検出する。衝撃発生時にはデータのリード／ライトの誤りが発生するから、誤動作を防止するためにショック検出時にＭＣＵはリード／ライトを停止するように制御する。５９は外部装置とのインタフェース部である。各部はそれぞれバス線６０を介してデータ授受可能になっている。
【００２９】
（Ｂ）位置信号発生
(a) 第１の位置信号発生方法
図４は信号 PosN、PosQ及びトラック中心からのオフセット信号（位置偏差信号）Ｐａの説明図であり、横方向にトラック番号をとり、縦方向に各信号出力をトラック中心(0.0)からの位置に換算した値(-0.5〜0.5)をとっている。説明上、信号 PosQが零クロスする点をトラック番号の境界に定め、トラック中心は信号 PosNが零クロスする地点とする。尚、トラック境界、トラック中心の関係が変化しても以下の説明には本質的な変りはない。又、信号 PosN、PosQを生成するために、ディスク媒体上に位置信号パターンが記録されている。記録方法は、１つのパルスを書くもの、パルス列を書くもの、パルス間隔を変化させるものなど幾つかの種類が提案されている。本発明では、これらの記録方式には依存せず、検出された信号PosN、PosQが２位相でかつ４分の１周期ずれているものを対象にする。
【００３０】
本発明ではトラック番号の読み誤りを考慮し、以下のように位置信号復調用のデコード表を作成する。すなわち、まず、正常な場合（トラック番号の読み誤りがない場合）と、トラック番号が異常な場合（トラック番号の読み誤りがある場合）とを考え、それぞれのデコード表を作成する。
図５（Ａ）は正常な場合のデコード表であり、図２６の従来例と同一のデコード表である。このデコード表は、▲１▼図４に示すように、連続する２つのトラックを１／４トラック幅づつ(1)〜(8)の８区画に分割し、▲２▼それぞれの区画において信号PosN、PosQの絶対値の小さい方を選択すると共に、▲３▼極性を適宜変えて繋げることにより、トラック幅の周期で交番する右上がり鋸歯状のオフセット信号Ｐａを作り、▲４▼このオフセット信号にトラック番号を加算して位置信号（基準位置からの絶対位置信号）を発生するようになっている。
【００３１】
図５（Ｂ）はトラック番号を誤って読み込んだ場合において、正しい位置信号を発生するためのデコード表である。トラック番号の読み誤りは、隣接するトラックから読み込んだトラック番号を現トラック番号とみなすことにより生じる。例えば、トラック番号が昇順になるようにヘッドが移動している場合において、現トラックＴｉの直前のトラックＴi-1で読み込んだトラック番号を現トラックＴｉのトラック番号とすることによりトラック番号の読み誤りが生じる。そして、この場合には、ヘッドはトラックの中心に関して直前のトラックＴi-1側に存在する。又、トラック番号が降順になるようにヘッドが移動している場合において、現トラックＴｉの直前のトラックＴi＋1で読み込んだトラック番号を現トラックＴｉのトラック番号とすることによりトラック番号の読み誤りが生じる。そして、この場合には、ヘッドはトラックの中心に関して直前のトラックＴi+1側に存在する。
【００３２】
以上から、トラック番号の読み誤り時における復調は、区画(1)〜(8)のどの区画の復調を行っているかを考えて、その区間が隣接する２つのトラックのうちのどちら側に近いかにより、正常な場合のデコード表における位置信号にそれぞれ±1.0を加算して図５（Ｂ）に示すデコード表を作成する。尚、図４において、ヘッドがトラック中心に関して左側に存在する場合には、すなわち、区画(1),(2),(5),(6)に存在する場合には、トラック番号は正常時に比べて１少ないから、＋１する。又、ヘッドがトラック中心に関して右側に存在する場合には、すなわち、区画(3),(4),(7),(8)に存在する場合には、トラック番号は正常時に比べて１多いから、−１する。
【００３３】
ところで、トラック番号の読み取り誤りが発生した場合には、図５（Ｂ）の(1)〜(8)に示すPosNの符号、PosQの符号、トラックの偶数/奇数の関係が検出される。例えば、正常にトラック番号が読み取られている場合には、PosNがプラス、PosQがプラス、トラック番号が偶数になることはなく、トラック番号の読み取り誤りである。
従って、図５（Ａ），（Ｂ）に示すデコード表を記憶しておき、トラック番号の誤り発生を監視する。そして、トラック番号の誤りが検出されなければ図５（Ａ）のデコード表を用いて位置信号を発生する。しかし、トラック番号の誤りが検出されれば図５（Ｂ）のデコード表を用いて位置信号を発生する。
【００３４】
(b) 第２の位置信号発生方法
第１の位置信号発生方法では１６通りの場合を記憶し、かつ、判断しなければならない。このため、位置信号発生用のプログラムが大きくなり、メモリを相当使う。そこで、第２の位置信号発生方法では、図５の１６通りの論理を圧縮して小さなプログラムで位置信号を発生できるようにする。
図５（Ａ），（Ｂ）における１６通りの位置信号発生の論理式を、信号PosNを使用する場合と、信号PosQを使用する場合に分けて論理圧縮すると図６（Ａ），（Ｂ）に示すように論理式の数は総計１０通りになる。尚、図６の表中、×は符号がプラスでもマイナスでも構わないことを意味する。
【００３５】
次に、以下の２つの関数を定義する。すなわち
sgn(x):x>=0.0ならsgn(x)=1.0, X<0ならsgn(x)=-1.0
even(x):xが偶数ならeven(x)=1.0, 奇数ならeven(x)=-1.0
のように、２つの関数sgn(x)、even(x)を定義する。この２つの関数を用いると、図６（Ａ）は図７（Ａ）に示すように論理式が４つに圧縮され、図６（Ｂ）は図７（Ｂ）に示すように論理式が２つに圧縮され、総計６通りになる。
【００３６】
図７（Ａ），（Ｂ）を更に圧縮すると、結局は次のようなプログラムを書くことができる（Ｃ言語の書式で記述する。）
(1)はPosNの絶対値がPosQの絶対値より小さいか判断する処理、(2)は|PosN|≦|PosQ|の場合における位置信号Positionを発生するための処理である。(3)はトラック番号の誤読み取りを検出する処理である。(4)は誤読み取りを検出した場合に、位置信号の増減量Position+を信号PosN，PosQの符号に応じて決定する処理(１増加、１減少)である。(5)はPosQの絶対値がPosNの絶対値より小さい場合における位置信号Positionを発生するための処理である。
【００３７】
すなわち、信号 PosNの絶対値が信号 PosQの絶対値より小さい場合は、▲１▼信号PosNの極性を信号 PosQの極性がプラスの時に反転させてトラック番号に加算して位置信号を発生する。▲２▼信号PosNの極性を信号 PosQの極性がマイナスの時には反転せずに、トラック番号に加算して位置信号を発生する。▲３▼又、トラック番号の誤読み取りを検出した時は、前記位置信号を信号 PosN，PosQの符号に応じて１増減し、あるいは１減少して位置信号を発生する。
一方、信号 PosQの絶対値が信号 PosNの絶対値より小さい場合には、信号 PosQにトラック番号の偶数、奇数に応じて０．５又は−０．５を加算し、加算により得られた信号の極性を、信号 PosNがプラスの時には反転せず、マイナスとの時に反転してトラック番号に加算し、位置信号を発生する。
以上のように正常な場合と異常な場合とを考慮して両者を論理圧縮して最終的なプログラムを生成する。このようにすることで、トラック番号の異常検出に対処しながら、プログラムサイズを小さくすることができ、とくにＭＣＵ５１のＲＯＭ容量に制限がある、小型のファイル装置に有効である。
【００３８】
(c) ポジション感度補正
論理圧縮を考慮に入れた復調方式は以上の通りである。ところが実際には図８に示すようにリード・ヘッドのコア幅ＣWとトラック幅ＴWとの関係により、図９に示すようにPosN、PosQの波形が飽和する。この時、PosN、PosQの飽和の高さｒは次の式で表現される。
ｒ＝０．５×（ヘッドコア幅）／（トラック幅）
また、この影響以外にもＡＤコンバータＡＤＣの出力PosN、PosQの値は、ＡＧＣゲインが装置毎に完全に一定でないのでばらつきが生じる。したがって、いわゆるポジション感度ゲインをPosNもしくはPosQに掛けなければならない。ポジション感度ゲインが正確でなければ、PosNとPosQとの間の乗換え時に、計算された位置に段差が生じることになる（図２７参照）。ポジション感度をPosErrGainと表現すれば、先に示したアルゴリズムは次のように修正される。
【００３９】
このようにPosN、PosQにポジション感度を乗算することにより、精度の高い位置決めをおこなうことができる。
【００４０】
（Ｃ）ポジション感度の決定
(a) 概略
先に説明したように、ポジション感度を適正値にしないと位置信号に段差が生じる（図２７）。そこで、段差が生じないようにポジション感度を決定する必要がある。
ポジション感度決定するために、本発明では概略以下のようにしている。
信号PosN、PosQが飽和している場合において、これら信号PosN、PosQ及び差信号(PosN-PosQ)、和信号(PosN+PosQ)、絶対値の和信号|PosN|+|PosQ|は図１０に示すようになる。ここで注目すべきは、信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなる地点（トラック中心から±0.25トラック位置)の位置Ａ〜Ｄ、換言すれば、位置信号発生のPosNとPosQの切り替え位置において、和信号(PosN+PosQ)又は差信号（PosN−PosQ）が零クロスする点である。
【００４１】
そこで、本発明では、
▲１▼信号 PosN，PosQの和信号（PosN＋PosQ）及び又は差信号（PosN−PosQ）を発生し、和信号及び差信号の少なくとも一方の信号を用いて信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなるトラック上の地点Ａ〜Ｄにヘッドを位置決めする。すなわち、位置信号発生のPosNとPosQの切り替え点にヘッドを位置決めする。この場合、ヘッドを等速で移動する必要はない。
▲２▼その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号｜PosN｜＋｜PosQ｜を測定し、該測定値が設定値（＝０．５）となるようにポジション感度を決定する。
▲３▼この場合、信号 PosN及び信号 PosQの一方が飽和する地点（ＳＡＮはPosNの飽和領域、ＳＡＱはPosQの飽和領域である)にヘッドを位置決めした時の飽和電圧ｒを測定しておく。そして、トラック中心から±0.25トラック位置にヘッドを位置決めした時の信号 PosNまたは信号PosQの絶対値が前記飽和電圧ｒに略等しいか調べ、略等しい場合には、その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号｜PosN｜＋｜PosQ｜をポジション感度の決定に使用しない。これにより、飽和領域の影響を回避できる。
【００４２】
(b) ０．２５トラック中心での位置決め方法
正確に±０．２５トラックで位置決めを行うには、PosN、PosQの両方を利用して位置決めを行う。図１０のようにPosN−PosQ及びPosN＋PosQを作ると、ちょうど偶数・奇数トラックの中心から±０．２５トラックで、０クロスする波形が得られる。また、PosN、PosQの絶対値を加算すると、必ず０．５トラック相当の振幅になる。ただし、PosNまたはPosQの飽和領域では０．５トラックよりも値が小さくなる。（PosN-PosQ)、(PosN+PosQ)を用いて位置信号のデコード表を作成すると区間２，１１，８，５において、図１１に示すようになる。
尚、Ｔｒはトラック番号である。又、正常時のデコードにおいて和信号（PosN＋PosQ）及び差信号（PosN−PosQ）を１／２しているのは、これらの信号の傾斜がPosN、PosQの２倍になっているため、実際の位置信号と同一の傾きにするためである。又、±0.25しているのは、トラック中心から±0.25オフセットした位置で和信号（PosN＋PosQ）及び差信号（PosN−PosQ）が零になるからである。
【００４３】
又、トラック番号を読み誤った時（異常時）の位置信号は、正常時の位置信号に±１，０したものである。すなわち、区間２においてはトラック番号を＋１誤っているから、正常時の位置信号から1.0を減算し、区間１１においてはトラック番号を−１誤っているから、正常時の位置信号に1.0を加える。又、区間８においてはトラック番号を＋１誤っているから、正常時の位置信号から1.0を減算し、区間５においてはトラック番号を−１誤っているから、正常時の位置信号に1.0を加える。
以上から、図１１のデコード表より得られる各区間の位置信号から目標位置を差し引いてオフセット信号を求め、該オフセット信号が零となるように位置制御を行なってヘッドを各区間の目標位置に位置決めする。オフセット信号は区間２では(PosN+PosQ)/2となり、区間１１では(PosN-PosQ)/2となり、区間８では-(PosN+PosQ)/2となり、区間５では-(PosN-PosQ)/2となる。
そして、目標位置に位置決めされた時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号 ｜PosN｜＋｜PosQ｜をそれぞれ測定し平均値を求める。｜PosN｜＋｜PosQ｜の理想値は０．５であるから、次式によりポジション感度Ｓｐを決定する。
Ｓｐ＝０．５／（｜PosN｜＋｜PosQ｜）
【００４４】
(c) 飽和領域の除去方法
ところが、これだけではまだ不十分である。位置決め精度が悪い場合、もしくはヘッドのコア幅がトラック幅よりも大幅に小さい（ｒが小さい）時には、
｜PosN｜＋｜PosQ｜の値は飽和領域の値となり正確に０．５相当の振幅が得られていないかもしれない。このような不具合を回避するために、測定値の値を次のように取捨選択する。すなわち、
(1)信号PosNの中心ａ，ｃで位置決めを行ないその時のPosNの絶対値を測定し、又、信号PosQの中心ｂ，ｄで位置決めを行いその時のPosQの絶対値を測定し、測定値の最小値を飽和値ｒとする。
【００４５】
(2)±0,25トラック中心で位置決めを行い、｜PosN｜＋｜PosQ｜の値を計算する。その際に｜PosN｜または｜PosQ｜の値が飽和値ｒに近ければヘッドが飽和領域に存在しているものとみなして、｜PosN｜＋｜PosQ｜の値は感度決定に利用せずに捨てる。
飽和値ｒは0,25より小さくなることはない。なぜなら、0,25に近いとPosNおよびPosQを利用した、正常な位置誤差の計算ができなくなってしまうからである。また、いくらポジション感度が補正されていないとはいえ、位置決め精度は、 0.1トラック程度には確保されるので、各位置決め制御時には、衝撃や偏心の影響が極度に大きくならない限りは測定に十分な最低限の位置決め精度が確保される。
【００４６】
(d) ポジション感度決定のアルゴリズム
(d-1) 全体の処理
図１２は本発明のポジション感度決定の全体の処理フロー図である。
まず、飽和電圧ｒを測定し（ステップ１０１）、ついで、通常の位置制御によりヘッドを偶数トラックへ移動させる（ステップ１０２）。しかる後、ヘッドを偶数トラックの±0.25トラック位置へ位置決めし、その時の信号PosN、PosQの絶対値の和｜PosN｜＋｜PosQ｜を測定して保存する(ステップ１０３）。
偶数トラックでの測定が終了すれば、通常の位置制御によりヘッドを奇数トラックへ移動させる（ステップ１０４）。しかる後、ヘッドを奇数トラックの±0.25トラック位置へ位置決めし、その時の信号PosN、PosQの絶対値の和｜PosN｜＋｜PosQ｜を測定して保存する(ステップ１０５）。
【００４７】
奇数トラックでの測定が終了すれば、測定した｜PosN｜＋｜PosQ｜の平均値を演算し（ステップ１０６）、次式
Ｓｐ＝０．５／（｜PosN｜＋｜PosQ｜）
によりポジション感度を求める（ステップ１０７）。
【００４８】
(d-2) 飽和電圧測定処理
図１３は飽和電圧測定処理のフロー図である。
まず、PosNが零クロスする位置ｄ、すなわち、偶数トラック中心位置にヘッドを位置決めし(ステップ１０１ａ）、｜PosQ｜の最小値を計測する（ステップ１０１ｂ）。ついで、同様にヘッドを偶数＋0.5トラック中心位置ａに位置決めし（ステップ１０１ｃ）、｜PosN｜の最小値を計測する(ステップ１０１ｄ）。
しかる後、PosQが零クロスする位置ｂ、すなわち、奇数トラック中心位置にヘッドを位置決めし(ステップ１０１ｅ）、｜PosQ｜の最小値を計測する（ステップ１０１ｆ）。ついで、同様にヘッドを奇数＋0.5トラック中心位置ｃに位置決めし（ステップ１０１ｇ）、｜PosN｜の最小値を計測する(ステップ１０１ｈ）。以上の測定が終了すれば、測定値の最小値を飽和電圧ｒとする(ステップ１０１ｉ）。
【００４９】
(d-3) 偶数±0.25トラックでの｜PosN｜＋｜PosQ｜の測定処理
図１４は偶数±0.25トラックでの｜PosN｜＋｜PosQ｜の測定処理のフロー図である。
まず、ヘッドを偶数+0.25トラックへオフセット移動する（ステップ１０３ａ）。ついで、位置信号（PosN+PosQ/2+0.25を用いて位置決め制御を行う（ステップ１０３ｂ）。位置決め後、PosN、PosQを取り込み(ステップ１０３ｃ）、｜PosN｜および｜PosQ｜が両方とも飽和電圧ｒ以下であるかチェックし(ステップ１０３ｄ）、以下でなければ、ステップ１０３ａに戻り以降の処理を繰り返す。
｜PosN｜および｜PosQ｜が共に飽和電圧ｒ以下であれば、｜PosN｜+｜PosQ｜を測定し、複数回の値を積算する(ステップ１０３ｅ，１０３ｆ）。
【００５０】
ついで、PosN、PosQのみを利用した通常の位置決め制御へ戻し、ヘッドを偶数-0.25トラックへオフセット移動する（ステップ１０３ｇ）。ついで、位置信号（PosN-PosQ/2-0.25を用いて位置決め制御を行う（ステップ１０３ｈ）。位置決め後、PosN、PosQを取り込み(ステップ１０３ｉ）、｜PosN｜および｜PosQ｜が両方とも飽和電圧ｒ以下であるかチェックし(ステップ１０３ｊ）、以下でなければ、ステップ１０３ｇに戻り以降の処理を繰り返す。
｜PosN｜および｜PosQ｜が共に飽和電圧ｒ以下であれば、｜PosN｜+｜PosQ｜を測定し、複数回の値を積算する(ステップ１０３ｋ，１０３ｍ）。
【００５１】
(d-4) 奇数±0.25トラックでの｜PosN｜＋｜PosQ｜の測定処理
図１４は奇数±0.25トラックでの｜PosN｜＋｜PosQ｜の測定処理のフロー図である。
まず、ヘッドを奇数+0.25トラックへオフセット移動する（ステップ１０５ａ）。ついで、位置信号-（PosN+PosQ/2+0.25を用いて位置決め制御を行う（ステップ１０５ｂ）。位置決め後、PosN、PosQを取り込み(ステップ１０５ｃ）、
｜PosN｜および｜PosQ｜が両方とも飽和電圧ｒ以下であるかチェックし(ステップ１０５ｄ）、以下でなければステップ１０５ａに戻り以降の処理を繰り返す。
【００５２】
｜PosN｜および｜PosQ｜が共に飽和電圧ｒ以下であれば、｜PosN｜+｜PosQ｜を測定し、複数回の値を積算する(ステップ１０５ｅ，１０５ｆ）。
ついで、PosN、PosQのみを利用した通常の位置決め制御へ戻し、ヘッドを奇数-0.25トラックへオフセット移動する（ステップ１０５ｇ）。ついで、位置信号 -（PosN-PosQ/2-0.25を用いて位置決め制御を行う（ステップ１０５ｈ）。位置決め後、PosN、PosQを取り込み(ステップ１０５ｉ）、｜PosN｜および｜PosQ｜が両方とも飽和電圧ｒ以下であるかチェックし(ステップ１０５ｊ）、以下でなければ、ステップ１０５ｇに戻り以降の処理を繰り返す。
｜PosN｜および｜PosQ｜が共に飽和電圧ｒ以下であれば、｜PosN｜+｜PosQ｜を測定し、複数回の値を積算する(ステップ１０５ｋ，１０５ｍ）。
尚、上記のアルゴリズムを全部実現すると確実ではあるが、シーク回数が多く測定に長い時間が必要になる。したがって、そのような場合には、幾つかの測定を省くことができる。例えば、ｒの測定は１ケ所のみ、｜PosN｜+｜PosQ｜の測定は２ケ所のみというようにする。
【００５３】
(e) ポジション感度決定処理との並行処理
アルゴリズムは上記に記した通りであるが、±0.25トラック中心に位置決めを行っている時に外部から衝撃を受けた場合は、位置がPosNまたはPosQの飽和領域に入ってしまい、位置制御が不安定になる危険性がある。従ってPosN及びPosQを用いた通常のデコードを並行して行なって現在の位置を常に監視しておき、飽和領域に入ったとき、通常の位置制御により±0.25トラック中心に位置決めし、再度｜PosN｜+｜PosQ｜の測定を行なうようにする(ステップ１０３ａ，１０３ｇ；１０５ａ、１０５ｇ）。
また機械共振の影響等により位置制御が不安定になる現象が起きる可能性がある。したがって、±0.25トラック中心で静止させる位置信号計算アルゴリズムの他に通常の位置制御における位置信号を並行して計算しておき、大きく位置がずれた時には、ポジション感度決定の測定を一時中断する。そして、代わって通常の位置制御を行なって整定待ちを行ない、整定後、ポジション感度の決定処理を再開する。このようにすることで、｜PosN｜+｜PosQ｜の測定中に衝撃を受けた場合などには、測定を中断し、以後、すみやかに衝撃に対応して測定を再開することが可能になる。
【００５４】
(f) 位置制御系の設計
ゲインが過多・過少になれば、制御系、特に位置制御系の安定性を損なってしまう。例えば、ヘッドコア幅が±１０％、トラック幅も±１０％の誤差を持っていたとすると、（ヘッドコア幅）／（トラック幅）の値のばらつきは、−１８％〜＋２２％にもなってしまう。したがって、ＡＧＣのゲイン変動等の検出系の誤差を±５％、ボイスコイルモータＶＣＭ駆動アンプのゲイン等の出力系の誤差をやはり±５％、ＶＣＭの加速度定数（ＢL／ｍ）を±２０％、と仮定すると、先のヘッドコア幅・トラック幅のばらつきと合わせてゲイン変動は−４１％〜＋６２％にもなってしまう。これは、４ｄＢゲイン余有が確保されなけばならないことを意味する。したがって、位置制御系の設計は制限を受ける。
このような問題を解決するために、ポジション感度補正を行う前と後とで、制御系の構成を変更する。ポジション感度補正前には、応答特性は若干犠牲にしてもゲイン変動に対しては十分に強い制御系を設計する。一方、ポジション感度補正後には、応答特性を重視した制御系の設計に変更する。
【００５５】
図１６は位置制御系のブロック線図であり、６１は目標位置と観測位置との差に応じた電流指令を出力する演算部、６２は補償器、６３はボイスコイルモータである。
ボイスコイルモータＶＣＭは電流を与えられて磁気ヘッドを目標トラックへ移動させるものであり、磁気ヘッドの位置ｙは次式のように電流ｕの二重積分に比例した形で表現される。
ｙ＝（ＢＬ／ｍ）∬ｕｄｔ2
ただし、Ｂは磁束密度、Ｌはコイル長、ｍはコイルの重量である。
上式をラプラス変換して、初期値を０とおけば、
（ｙ／ｕ）＝（ＢＬ／ｍｓ2）
と表現される。このように、電流→位置の関係式はラプラス演算子ｓを利用して、上式のように表現される。制御対象であるＶＣＭの特性がラプラス演算子ｓで表現されるように、制御を行なう補償器の特性もラプラス演算子ｓで表現することができる。
【００５６】
図１６の位置制御系、すなわち目標トラックに追従している時の制御において、補償器３２の構造はリードラグ・フィルタ形式の場合、
Ｋ（ｓ＋ａ）／（ｓ＋ｂ）
となり、ＰＩレギュレータとリードラグを合わせた形式では、
Ｋ｛（ｓ＋ａ）／ｓ｝・｛（ｓ＋ｂ）／（ｓ＋ｃ）｝
となり、ＰＩＤレギュレータ形式の場合には
Ｋ（ｓ2＋ａｓ＋ｂ）／ｓ
となる。その他、オブザーバを利用した形式もある。尚、実際には連続系でなく離散系であるので、双一次変換やｚ変換等を利用して、離散化してＭＣＵのプログラムとして利用される。
このような式中の変数ａ〜ｃを設計する。その場合の設計の基準として応答が速いことを優先するのか、ゲイン変動に対して強いことを優先するのかにより、変数の値の設定方法が異なる。また、ある時にはリードラグ、ある時にはＰＩＤのように、補償器の構造そのものを変化させることもできる。
【００５７】
制御系の特性を評価する手段としては、図１７に示す閉ループ特性を考えるとよい。図１７のブロック線図では、目標値ｒと観測値ｙとの誤差に、コントローラー（補償器）のフィルタＣ（ｓ）をかけてプラント（制御対象）Ｐ（ｓ）に与え、観測値ｙをフィードバックする。このブロック線図から次式が導かれる。
y=[CP/(1+CP)]r+[P/(1+CP)]w1+[1/(1+CP)]w2
このことから、制御目標、外乱ｗ1，ｗ2が観測値ｙに与える影響は、以下の式で表現される。
y/r = CP/(1+CP) (閉ループ，Closed Loop，相補感度関数)
y/w1 = P/(1+CP) (外乱特性)
y/w2 = 1/(1+CP) (圧縮特性、感度関数)
目標値ｒの変動に対する応答を調べる時には閉ループ特性を使い、衝撃等の加速度外乱に対する応答を調べる時には外乱特性を使い、ディスク媒体の偏心のような位置に加わる外乱の影響を調べる時には感度関数を使えばよい。
【００５８】
ボイスコイルモータＶＣＭの制御の場合には
ｒ：目標位置・目標速度
ｗ1：衝撃・摩擦力・ＦＰＣ反力
ｗ2：トラックの偏心・検出回路ノイズ
となる。
ループ特性としては以上の閉ループ特性の他にOpen Loop特性（開ループ特性、一巡伝達特性）と呼ばれるものある。
制御系を設計する場合には、これらの特性を設計することに他ならない。単に追従が速いばかりではなく、上に挙げたような外乱についても詳細に検討して、影響を最小限に抑えるような設計が必要になる。
【００５９】
図１８は開ループ特性のＢＯＤＥ線図であり、θは位相余有であり、サーボ帯域の周波数ｆ0での位相、すなわち−１８０度よりも何度大きいかを示すものである。位相余有が０度の時には制御系は発振するので、十分大きくする。又、Ｇはゲイン余有であり、位相余有が０度の時のゲインを示す。ゲイン余有が０ｄＢならば制御系は発振する。
従って、ポジション感度補正時における位置制御系のゲイン余有を十分に大きな値とすることで、ポジション感度補正時における大きなゲイン変動に対しても位置制御系が安定に動作するようにする。そして、ポジション感度を補正した後で、既に設計してある位置制御系になるように位置制御系を変更し。あるいは、その他の特性も考慮にいれて、実際の位置制御系の設計を行う。
【００６０】
(f) ゲイン変動が大きい場合における配慮
極端にゲイン変動が大きくなりすぎて、予め仮定しているゲイン変動の範囲を越えてしまう場合がある。その時には、まず従来のようにして、速度制御をおこない、ポジション感度を求める。ポジション感度が異なる場合でも、トラック番号は一致しているので、全体でみれば位置制御の時よりもポジション感度の影響を受けずらく、速度制御が制御不能に陥る危険性が少ない。しかし、もちろん速度を作りだす基準は観測された位置であるから、その位置が不正確である以上、速度制御も安定しない。その場合には、PosNからPosQ（もしくはその逆の場合）へと位置信号の発生基準が移った時を捉えて｜PosN｜+｜PosQ｜の値を求め、
（ポジション感度）＝０．５／（｜PosN｜+｜PosQ｜）
として計算を行う。そののち、ポジション感度を大まかに合わせてから、再度本発明の方法によりポジション感度を補正する。
【００６１】
(g) ポジション感度の保存
ファイル装置の生産時には、媒体上に位置信号パターンを記録する。その際にポジション感度の値を測定し、ファイル装置の固定記憶部、例えば媒体(ディスク)あるいは書替え可能なＲＯＭ、バッテリーバックアップＲＡＭ等に書き込む。このように測定したポジション感度を固定記憶部に記憶しておけば、ファイル装置の起動時に毎回ポジション感度を測定する必要がなく、起動時間を短縮でき、電源を投入してからデータをリード・ライトするまでの時間が短縮できる。
ファイル装置自身が測定結果をファイル装置の固定記憶部に記憶することもできる。その場合には、固定記憶部に標準的なデータか、測定済のデータかの識別のための符号を設けて区別する。
このようにして測定された値は、いわばヘッドのコア幅のばらつきに比例する。したがって、各装置毎にその値を外部から読み出し、ヘッドのコア幅の管理に利用することができる。
【００６２】
(h) 複数の区間でのポジション感度
ポジション感度の測定を行う場所は、１箇所でなくても良い。それよりも複数の場所で測定を行なったほうがより正確に位置決め制御が行える。図１９に示すように、ヘッドＨＤは円弧状にディスクＤＫ上のトラックを横切る。このため、ディスクの内外周においてヘッドが横切るトラック幅が変化し、又、内外周でヘッドの浮上量等が変化し、ヘッド出力レベルが変動する。すなわち、ディスクの内外周でポジション感度が異なる。そこで、トラックを複数の区画に分割し、各区画毎にポジション感度を測定して記憶し、ヘッド位置に応じたポジション感度を用いて信号 PosN及び信号 PosQを補正する。例えば、０〜２０００までトラックが存在した場合に、全部の区間を４分割して、０〜４９９、５００〜９９９、１０００〜１４９９、１５００〜２０００と分ける。そして、各区間でのポジション感度を、代表点を選んで（例えば、２５０、７５０、１２５０、１７５０トラックで）測定し、その代表点でのポジション感度を区画に対応してメモリに格納し、各区間内でポジション感度を共通に利用する。
【００６３】
又、トラック位置とポジション感度の特性カーブはヘッドのコア幅のバラツキ等によりファイル装置によって若干異なるが、カーブの形状は図２０に示すように同じである。そこで、ある１つの媒体（ディスク）について測定した各区画毎のポジション感度を各ファイル装置に記憶しておく。そして、対象ファイル装置の所定区画におけるポジション感度を測定し、測定したポジション感度と記憶してある前記区画のポジション感度の差を演算する。しかる後、記憶してある他の区画のポジション感度を該差分平行移動して対象ファイル装置の各区画におけるポジション感度を求めるようにする。このようにすれば、１箇所のポジション感度の決定動作を行うだけで、、全区画のポジション感度が決定できる。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【００６４】
【発明の効果】
以上本発明によれば、信号 PosN，PosQの絶対値の大小、信号 PosN，PosQの符号、トラック番号及び該トラック番号の誤読み取りを考慮してヘッドの位置信号を復調するようにしたから、トラック番号を読み誤っても正しく位置信号を発生することができ、又、位置信号発生用の論理を簡単にしてメモリの節約ができる。更に、信号 PosN及び信号 PosQにポジション感度を乗算して補正した値を用いて位置信号を発生すれば、位置決め精度を向上することができる。
本発明によれば、信号 PosN，PosQの和信号（PosN＋PosQ）及び又は差信号（PosN−PosQ）を発生し、和信号及び差信号の少なくとも一方の信号を用いて信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなるトラック上の地点にヘッドを位置決めし、その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号
｜PosN｜＋｜PosQ｜
を測定し、該測定値が設定値となるようにポジション感度を決定するようにしたから、正確にポジション感度を決定でき、従って、位置決め精度の向上を図ることができる。
【００６５】
本発明によれば、信号 PosN及び信号 PosQの一方が飽和する地点にヘッドを位置決めした時の飽和電圧を測定しておき、信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなるトラック上の地点にヘッドを位置決めしたときの信号 PosNまたは信号PosQの絶対値が前記飽和電圧に略等しいか調べ、略等しい場合には、その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号
｜PosN｜＋｜PosQ｜
をポジション感度の決定に使用しないようにしたから、信号 PosN、PosQが飽和しても飽和する付近の値を除外することにより正確にポジション感度を決定することができる。
【００６６】
本発明によれば、ポジション感度の決定処理と並行して、信号 PosN、 PosQ及びトラック番号を用いて位置信号を発生する処理を行なうようにしたから、衝撃等によりヘッド位置が飽和領域に移動したり、対象トラックをはずれた場合であっても、該位置信号によりヘッドを所期の位置に位置決めして、引き続きポジション感度の決定処理を行なうことができる。
本発明によれば、ゲイン変動に対して安定に動作するようにファイル装置のヘッド位置制御系を構成してポジション感度の決定を行ない、ポジション感度決定後に実際のヘッド位置制御系に戻すようにしたから、ポジション感度決定制御中にゲインが大幅に変動する事態が生じてもポジション感度決定の制御を継続することができる。
【００６７】
本発明によれば、決定したポジション感度を電源を切断しても記憶状態を保持する固定記憶部に記憶し、ファイル装置の起動時に該ポジション感度を読み出して信号 PosN及び信号 PosQを補正するようにしたから、一度ポジション感度を決定しまえば、以後、ポジション感度を決定する制御を省略することができる。
本発明によれば、トラックを複数の区画に分割し、各区画毎にポジション感度を測定して記憶し、トラック位置に応じたポジション感度を用いて信号 PosN及び信号 PosQを補正するようにしたから、ヘッド位置に応じたポジション感度を用いて信号 PosN、PosQの補正ができ、正確な位置制御を行なうことができる。
【００６８】
本発明によれば、所定の媒体について測定した各区画毎のポジション感度を記憶しておき、対象ファイル装置の所定区画におけるポジション感度を測定し、測定したポジション感度と記憶して前記区画のポジション感度の差を演算し、記憶してある他の区画のポジション感度を該差分平行移動して対象ファイル装置の各区画におけるポジション感度を求めるようにしたから、ポジション感度の決定制御を短時間で簡単に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】磁気ファイル装置の構成図である。
【図３】ＭＣＵにおけるＲＯＭ記憶内容説明図である。
【図４】 PosN、PosQ及びオフセット信号の説明図である。
【図５】位置信号復調のためのデコード表である。
【図６】 PosNを使用する場合と、PosQを使用する場合のデコード表である。
【図７】図６のデコード表を更に論理圧縮したデコード表である。
【図８】ヘッド幅とコア幅の関係図である。
【図９】飽和する場合のPosN、PosQの信号説明図である。
【図１０】 PosN、PosQの合成波形図である。
【図１１】ポジション感度測定時における位置決めのためのデコード表である。
【図１２】ポジション感度決定の処理フローである。
【図１３】飽和電圧測定の処理フローである。
【図１４】偶数±0.25トラックでの|PosN|+|PosQ|の測定処理のフローである。
【図１５】奇数±0.25トラックでの|PosN|+|PosQ|の測定処理のフローである。
【図１６】位置制御系のブロック線図である。
【図１７】一般的な制御系のブロック線図である。
【図１８】オープンループの特性図である。
【図１９】ディスク内外周でのポジション感度の相違説明図である。
【図２０】ポジション感度とトラック位置の関係説明図である。
【図２１】磁気ディスク装置の構成図である。
【図２２】セクタの構成図である。
【図２３】信号ＰｏｓＮ、ＰｏｓＱ及び位置偏差信号の説明図である。
【図２４】サーボ回路の構成図である。
【図２５】ＰｏｓＮ、ＰｏｓＱの信号波形図である。
【図２６】位置信号のデコード表である。
【図２７】ポジション感度のずれによる問題点説明図である。
【図２８】従来のポジション感度決定の説明図である。
【図２９】従来のポジション感度決定の説明図である。
【符号の説明】
４１・・ヘッド
４２・・ボイスコイルモータＶＣＭ
５１・・マイクロ・コントローラ・ユニットＭＣＵ
５１ａ・・位置信号発生部
５１ｂ・・ポジション感度決定部
５１ｃ・・信号補正部
５５・・リード・ライト回路
【産業上の利用分野】
本発明はファイル装置における位置信号復調方法に係わり、特に媒体上にヘッド位置決め用の信号パターンを記録しておき、ヘッドにより該信号パターンを読み取って得られる三角波状の互いに４分の１だけ位相がずれた２つの信号 PosN，PosQを用いてヘッド位置信号を発生する位置信号復調方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置、磁気ディスク装置等のファイル装置においては、ヘッドをディスク上の所定位置に位置決めしてデータのリード／ライトを行なうようになっている。図２１は磁気ディスク装置の構成図であり、１１はカバー、１２はベースである。スピンドル機構１３には所定枚数の記録媒体である磁気ディスク１４が所定間隔で並設されて取り付けられ、磁気ディスク１４の近傍には、回転軸（シャフト）１５により回動自在に構成されたアクチュエータアッセンブリ１６が設けられている。アクチュエータアッセンブリ１６は、回転軸１５に関して一方が駆動部（アクチュエータ）１７、他方がキャリッジアーム１８となっており、駆動部１７にはボイスコイルモータを構成するボイスコイル１９が設けられている。キャリッジアーム１８は磁気ディスク１４の枚数に応じた数が設けられ、その先端取付け部２０の両面又は片面に磁気ヘッドアッセンブリ２１が装着され、磁気ヘッド２２を磁気ディスク１４の半径方向所定位置に位置決めするようになっている。
【０００３】
磁気ディスク１４のディスク面には多数のトラックが形成され、各トラックは複数のセクタに分割されている。それぞれのセクタは図２２に示すようにサーボ領域ＳＶＡとデータ領域ＤＴＡを備え、サーボ領域ＳＶＡにはセクタマーク（サーボマーク）ＳＭ、トラック番号ＴＮＯ．、位置情報パターンＰＰＴが記録されている。ヘッドが半径方向に移動しながら読み取った位置情報パターン信号（ヘッド出力）を復調部に通すことにことにより、図２３の実線で示すようにトラックを横切る方向に交番するπ／２（トラック幅の１／２であり、１周期２トラックとすると１／４トラック）位相のずれた２つの三角波状の信号PosNとPosQが得られる。又、PosN、PosQ及びこれらの反転信号＊PosN、＊PosQを順に選択することにより鋸波状の位置偏差信号（トラック中心からのオフセット信号）Ｐａを発生することができる。
【０００４】
図２４はヘッドを目標位置に位置決めするためのサーボ回路の構成図である。１３はスピンドルモータ、１４はスピンドルモータにより回転される磁気ディスク、１９は磁気ヘッドを半径方向に移動させる回転型のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、２２は磁気ディスク１４のデータをリード／ライトする磁気ヘッド、２３は磁気ヘッド２２が読み取った信号レベルを一定にするＡＧＣ回路である。２４は位置信号復調部であり、磁気ヘッド２２が読み取った位置情報パターン信号より２つの互いにπ／２位相が異なる信号PosN，PosQを復調して出力する。２５は復調部から出力される信号PosN，PosQをデジタル値に変換するＡＤコンバータ、２６は後述するサーボ制御を行なって、ＶＣＭを駆動するための電流指令値を出力するマイクロ・コントローラ・ユニット（ＭＣＵ）、２７はデジタルの電流指令値をアナログに変換するＤＡコンバータ、２８はＶＣＭ駆動回路である。尚、ＡＧＣ回路２３、位置復調部２４、ＡＤ変換器２５はリード／ライト回路を構成する。
【０００５】
ＭＰＵ２６は内蔵のファームウェアによりサーボ制御を行なって、ＶＣＭを駆動するための電流指令値を出力する。ファームウェアの処理を機能的に分割してブロック化した構成が図２４には示されている。２６ａは信号PosN，PosQ及びトラック番号を用いてヘッドの現トラック位置を検出する位置検出部、２６ｂは信号PosN，PosQを微分して実速度Ｖaを検出する速度検出部、２６ｃはヘッドの現トラック位置と目標トラック位置までのトラック数に基づいて所定の指令速度Ｖcを出力する指令速度発生部、２６ｄは指令速度Ｖcと実速度Ｖaの差信号Ｖｄを出力する速度差演算部、２６ｅは信号PosN、PosQ及びこれらの反転信号＊PosN、＊PosQを順に選択して図２３（Ｂ）に示すオフセット信号（位置偏差信号）Ｐａを出力する信号選択部、２６ｆはヘッドが目標トラック上に到達するまで速度差演算部２６ｄから出力される速度偏差信号Ｖdに応じた電流指令値を出力し、ヘッドが目標トラック上にきたとき、位置偏差信号Ｐａに応じた電流指令値を出力する切り替え部である。２６ｇはポジション感度決定モードにおいて信号 PosN、PosQを用いてポジション感度Ｓｐを決定するポジション感度決定部である。ポジション感度決定部２６ｇで得られたポジション感度Ｓｐを通常の位置決め制御時に信号 PosN、PosQに乗算して該信号PosN、PosQの信号振幅を補正する。尚、ポジション感度ＳｐをＡＧＣ回路２３ａに入力して信号PosN、PosQの振幅を補正することもできる。
【０００６】
目標トラックが入力されると、指令速度発生部２６ｃは現トラック位置から目標トラック位置までのトラック数に基づいて指令速度Ｖcを発生する。切り替え部２６ｆは速度偏差信号Ｖｄを選択し、ボイスコイルモータ１９の電流指令値として出力する。該電流指令値はＤＡ変換された後、ボイスコイルモータ１９に入力する。これにより、ボイスコイルモータ１９は回転を開始し、ヘッド２２を目標トラックに向けて指令速度で移動させる。ヘッド２２は移動しながらサーボ領域に記録されている位置情報パターン信号ＰＰＴを読み取って出力する。位置情報パターンＰＰＴの読み取り信号（ヘッド出力）は位置信号復調部２４に入力され、信号PosN，PosQが復調されてＭＣＵ２６に入力する。この信号PosN，PosQ、トラック番号を用いて、位置検出部２６ａはヘッドの現トラック位置を更新し、速度検出部２６ｂはヘッドの実速度を検出し、又、信号選択部２６ｅは位置偏差信号Ｐａを出力する。
【０００７】
指令速度発生部２６ｃは再び現トラック位置から目標トラック位置までのトラック数に基づいて指令速度Ｖcを発生し、速度差演算部２６ｄは指令速度と実速度の差である速度偏差信号Ｖdを出力する。切り替え部２６ｆは速度偏差信号Ｖｄを選択して出力し、以後、前述と同様の動作が繰り返されてヘッドは目標トラックに接近する。
ヘッドが目標トラック上に到来すると、切り替え部２６ｆは速度制御から位置制御に切り替え、信号選択部２６ｅから出力される位置偏差信号Ｐａを選択し，電流指令値として出力する。該電流指令値はＤＡ変換された後、ボイスコイルモータ１９に入力する。これにより、ボイスコイルモータ１９はヘッドをトラック中心に位置させるように回転する。以後、位置偏差信号Ｐａによる位置決め制御が行なわれ、最終的にヘッドは目標トラックの中心に位置決めされる。そして、以後、トラック中心にヘッドが位置するようにトラッキングサーボ制御が行なわれる。
【０００８】
以上では、あたかも連続的にサーボ制御が行なわれるように説明したが、実際は、ＭＣＵ２６は所定のサンプリング時間毎に離散的に上記サーボ制御を行なう。すなわち、各セクタのサーボ領域ＳＶＡにサーボマークＳＭが記録されており、該サーボマークが読み取られる毎にＭＣＵ２６にサーボ割込みが発生する。これにより、ＭＣＵ２６は信号PosN，PosQを取り込み、該信号に基づいて上記処理を行なう。すなわち、サーボ割込みの周期がサンプリング周期となり、該サンプリング毎に離散的なサーボ制御が行なわれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
(a) 第１の課題
図２５は位置信号の復調論理を説明するための信号説明図、図２６は位置信号の復調のデコード表である。図２５において、３１は信号PosN、３２は信号PosQ、３３は位置偏差信号（オフセット信号）Ｐaであり、横方向にトラック番号をとり、縦方向に各信号出力をトラック中心(0.0)からの位置に換算した値(-0.5〜0.5)をとっている。例えば、信号 PosN、PosQのピーク値を±2.0ボルトすれば、PosN、PosQに1/4を乗算して得られた値が縦軸に取ってある。この1/4は後述するポジション感度である。
【００１０】
従来は予め図２６に示す復調のデコード表を作成し、ＭＣＵのプログラムによりPosN、PosQ及びトラック番号を用いて位置信号を生成している。すなわち、
▲１▼図２５に示すように、連続する２つのトラックを１／４トラック幅づつ(1)〜(8)の８区画に分割し、▲２▼それぞれの区画において信号PosN、PosQの絶対値の小さい方を選択すると共に、▲３▼極性を適宜変えてつなげることにより、トラック幅の周期で交番する右上がり鋸歯状のオフセット信号Ｐａを作り、▲４▼このオフセット信号にトラック番号を加算して位置信号（基準位置からの絶対位置信号）を発生する。尚、信号PosN、PosQの絶対値の小さい方を用いてオフセット信号を生成する理由は、信号PosN、PosQは絶対値が大きくなると飽和やその他の理由で非線形になり、位置と信号PosN、PosQの関係が直線的にならなくなるからである。
【００１１】
以上のように、従来は図２６のデコード表を用いて位置信号を発生するが、トラック番号を正しく読み取れたことを前提にしている。換言すれば、従来の位置信号復調方法はトラック番号の誤読み取りを何も考慮していない。ヘッドは移動しながらセクタのサーボ領域より位置信号パターン及びトラック番号を読み取る。このため、隣のトラックのトラック番号を現トラックのトラック番号と認識してしまう場合がある。かかる場合には位置信号が間違って復調されるため、正確な位置制御、速度制御ができなくなる。
【００１２】
(b) 第２の課題
リード・ライト回路では、ＡＤコンバータ２５を通して信号 PosN、PosQを取り込んでいるが、取り込んだ値をＭＣＵ２６の中で使用するトラックの単位に変換する必要がある。そこで、このための変換係数（ポジション感度）を求め、該変換係数を信号 PosN、PosQに掛けなければならない。このポジション感度の値はヘッドのコア幅に依存するから、同一のファイル装置内でもヘッド毎に異なる値を持つ。又、ポジション感度はリード・ライト回路におけるＡＧＣ回路２３のゲイン変動、ＡＤコンバータ２５のリファレンス電圧の変動、リードヘッドのコア幅、トラック幅に主に依存する。例えば、ヘッドのコア幅が小さくなれば、ポジション感度は小さくなり、又、トラック幅が小さくなればポジション感度は大きくなる。
このポジション感度が過多だったり、過小だったりすると、位置信号の作成に際して信号 PosN、PosQの繋がりが悪くなり、図２７に示すように復調した位置信号に段差が生じることになる。尚、点線は理想的なカーブである。位置信号が不連続になると、位置制御ががたつき、振動や異常音が発生し、しかも、位置決めを速やかに行なうことができない。以上から、従来よりポジション感度決定のために幾つかの方法が提案されている。
【００１３】
▲１▼第１の方法
第１の方法は、基本的な方法であり、以下のようにしてポジション感度を求める。すなわち、
(1) 偶数・奇数トラックの±０．２５トラックの計４箇所(図２５のポジションａ，ｂ，ｃ，ｄの位置であり、信号 PosN、PosQの絶対値が等しくなる点）の付近に、信号 PosNで位置決めする。
(2) ついで、PosN、PosQの絶対値を取り、両者の差が前もって定めた範囲内にあるもののみを測定値として採用し、|PosN|の値を格納する。
(3) 全箇所での測定が終了すれば、測定結果の平均値をとり、０．２５トラックでの|PosN|の値として、ポジション感度Ｓｐを例えば、次式
Ｓｐ＝0.25／|PosN|
により求める。
【００１４】
しかし、この第１の方法には以下の問題点がある。すなわち、
(1) ポジション感度が補正されていない段階で±０．２５トラックへと位置決めを行うので、正確に±０．２５トラック中心で位置決めを行っている保証がない。
(2) ±０．２５トラック付近では、信号 PosNは傾きをもっているので、常に変動する。
(3) 信号PosN、PosQの絶対値がある範囲内であるという条件を必ず満足しなければ測定ができない。
【００１５】
▲２▼第２の方法
図２８は第２のポジション感度決定方法の説明図であり、以下のようにしてポジション感度を求める。すなわち、
(1) ボイスコイルモータＶＣＭをほぼ等速度で走らせる。
(2) 過去２サンプリング分の信号 PosQ(あるいはPosN)の値(Y[k-2],Y[k-1]）をメモリに確保しておく。
(3) 位置信号生成のための基準が信号 PosNからPosQに、あるいはその逆に移行した時点での信号PosNの値(Y[k])をメモリに確保する。
(4) 過去２サンプリング分の値Y[k-2],Y[k-1]より信号PosQの直線を計算し、又、現在の値Y[k]を通り前記信号 PosQの傾きと逆の傾きを有する信号 PosNの直線を計算し、両直線の交点を求める。すなわち、ヘッドが偶数・奇数トラックの±０．２５トラックに位置した時の信号PosN又は信号PosQの値を求める。
(5) しかる後、交点電圧Ｖcとすれば、ポジション感度を例えば、次式
Ｓｐ＝0.25／|Ｖc|
により求める。
【００１６】
しかし、この第2の方法には以下の問題点がある。すなわち、
(1) まだ感度補正がされていないので、速度制御の基準となる位置が不正確。したがって速度も等速度であることが保証されない。
(2) ある速度をもって移動しているので、速度が大きければPosN、PosQの飽和領域に入る可能性があり、値が不正確になる。
【００１７】
▲３▼第３の方法
図２９は第３のポジション感度決定方法の説明図であり、以下のようにしてポジション感度を決定する。すなわち、
(1)ＶＣＭをほぼ等速度で走らせる。
(2)位置信号発生の基準が、信号 PosNとPosQとの間で切り替わった時に、信号PosNと信号PosQとの絶対値の和|PosN|＋|PosQ|を測定する。すなわち、ヘッドが偶数・奇数トラックの±０．２５トラックに位置した時の信号PosNと信号PosQとの絶対値の和|PosN|＋|PosQ|を測定する。この絶対値の和は理想的には一定値（＝0.5)になるはずである。
(3) しかる後、ポジション感度を例えば、次式
Ｓｐ＝0.5／(|PosN|＋|PosQ|)
により求める。しかし、この方法においても、方法２と同様の欠点がある。
以上のように従来の方法では正確なポジション感度補正が実現できない。このため新たな感度決定のアルゴリズムが必要になる。
【００１８】
以上から、本発明の第１目的は、トラック番号を読み誤っても正しく位置信号を発生することができるようにすることである。
本発明の第２の目的は位置信号発生用の論理を簡単にしてメモリの節約ができるようにすることである。
本発明の第３の目的は、正確にポジション感度を決定でき、従って、位置決め精度の向上を図ることができるようにすることである。
本発明の第４の目的は、信号 PosN、PosQが飽和しても飽和する付近の値を除外することにより正確にポジション感度を決定できるようにすることである。
【００１９】
本発明の第５の目的は、ポジション感度決定制御に際してヘッドが飽和領域へ移動しても、あるいは対象トラックから外れても、ヘッドを所期位置に戻してポジション感度決定のための測定ができるようにすることである。
本発明の第６の目的は、ポジション感度決定に際して大きなゲイン変動が生じてもサーボが不安定にならず、ポジション感度の決定ができるようにすることである。
本発明の第７の目的は、一度ポジション感度を決定すれば以後電源投入毎にポジション感度を決定する必要がないようにすることである。
本発明の第８の目的は、トラックの属する区画に応じてポジション感度を調整することができ、しかも、各区画のポジション感度を簡単に決定できるようにすることである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理説明図である。
４１はヘッド、４２はボイスコイルモータＶＣＭ、５１はマイクロ・コントローラ・ユニットＭＣＵ、５５はリード・ライト回路である。ＭＣＵ５１において、５１ａは位置信号発生部、５１ｂはポジション感度決定部、５１ｃは信号 PosN、PosQにポジション感度Ｓｐを乗算する信号補正部である。
【００２１】
【作用】
(a) 位置信号の復調
媒体上にヘッド位置決め用の信号パターンとトラック番号を記録しておき、ヘッド４１により該信号パターンを読み取って得られる三角波状の互いに４分の１だけ位相がずれた２つの信号 PosN，PosQ及びトラック番号を用いてヘッド位置信号を発生する。この位置信号発生に際して、位置信号発生部５１ａは信号 PosN，PosQの絶対値の大小、信号 PosN，PosQの符号、トラック番号及び該トラック番号の誤読み取りを考慮してヘッドの位置信号を復調する。すなわち、信号 PosNの絶対値が信号 PosQの絶対値より小さい場合には、▲１▼信号PosNの極性を信号 PosQの極性がプラスの時に反転させてトラック番号に加算して位置信号を発生する。▲２▼信号 PosQの極性がマイナスの時には反転せずに、トラック番号に加算して位置信号を発生する。▲３▼又、トラック番号の誤読み取りを検出した時は、前記位置信号を信号 PosN，PosQの符号に応じて１増減し、あるいは１減少して位置信号を発生する。一方、信号 PosQの絶対値が信号 PosNの絶対値より小さい場合には、信号 PosQにトラック番号の偶数、奇数に応じて０．５又は−０．５を加算し、加算により得られた信号の極性を、信号 PosNがプラスの時には反転せず、マイナスとの時に反転してトラック番号に加算し、位置信号を発生する。
【００２２】
以上のようにすれば、トラック番号を読み誤っても正しく位置信号を発生することができ、又、位置信号発生用の論理を簡単にしてメモリの節約ができる。更に、信号 PosN及び信号 PosQにポジション感度を乗算して補正した値を用いて位置信号を発生すれば、位置決め精度を向上することができる。
【００２３】
(b) ポジション感度の決定
ポジション感度決定部５１ｂは、信号 PosN，PosQの和信号（PosN＋PosQ）及び又は差信号（PosN−PosQ）を発生し、和信号及び差信号の少なくとも一方の信号を用いて信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなるトラック上の地点にヘッドを位置決めし、その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号
｜PosN｜＋｜PosQ｜
を測定し、該測定値が設定値となるようにポジション感度を決定する。この場合、信号 PosN及び信号 PosQの一方が飽和する地点にヘッドを位置決めした時の飽和電圧を測定しておく。そして、信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなるトラック上の地点にヘッドを位置決めしたときの信号 PosNまたは信号PosQの絶対値が前記飽和電圧に略等しいか調べ、略等しい場合には、その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号
｜PosN｜＋｜PosQ｜
をポジション感度の決定に使用しないようにする。
【００２４】
以上のようにすれば、正確にポジション感度を決定でき、従って、位置決め精度の向上を図ることができる。又、信号 PosN、PosQが飽和しても飽和する付近の値を除外することにより正確にポジション感度を決定することができる。更に、信号 PosN及び信号 PosQにポジション感度を乗算して補正した値を用いてヘッドの位置信号を発生することにより位置決め精度を向上することができる。
又、ポジション感度の決定処理と並行して、信号 PosN、 PosQ及びトラック番号を用いて位置信号を発生する処理を行なう。このようにすれば、ヘッド位置が飽和領域へ移動しても、あるいは対象トラックをはずれた場合であっても、該位置信号によりヘッドを所期位置に戻すことが可能となり、引き続きポジション感度の決定処理を行なうことができる。
【００２５】
更に、ゲイン変動に対して安定に動作するようにファイル装置のヘッド位置制御系を構成してポジション感度の決定を行ない、ポジション感度決定後に通常のヘッド位置制御系に戻すようにする。このようにすれば、ポジション感度決定制御中にゲインが大幅に変動する事態が生じてもポジション感度決定の制御を継続することができる。
又、決定したポジション感度を電源を切断しても記憶状態を保持する固定記憶部に記憶し、ファイル装置の起動時に該ポジション感度を読み出して信号 PosN及び信号 PosQを補正する。このようにすれば、一度ポジション感度を決定しまえば、以後、ポジション感度を決定する制御を省略することができる。
【００２６】
更に、トラックを複数の区画に分割し、各区画毎にポジション感度を測定して記憶し、トラック位置に応じたポジション感度を用いて信号 PosN及び信号 PosQを補正する。このようにすれば、ヘッド位置に応じたポジション感度を用いて信号 PosN、PosQの補正ができ、正確な位置制御を行なうことができる。この場合、所定の媒体について測定した各区画毎のポジション感度を記憶しておき、対象ファイル装置の所定区画におけるポジション感度を測定し、測定したポジション感度と記憶してある前記区画のポジション感度の差を演算し、記憶してある他の区画のポジション感度を該差分平行移動して対象ファイル装置の各区画におけるポジション感度を求める。このようにすれば、ポジション感度の決定制御を短時間で簡単に行なうことができる。
【００２７】
【実施例】
(Ａ) 本発明の磁気ファイル装置の構成
図２は磁気ファイル装置の構成図であり、５１はマイクロ・コントローラ・ユニット（ＭＣＵ）であり、図２４のＭＣＵ２６と同様のサーボ制御、その他の制御を行なう。ＭＣＵ５１にはＲＯＭ、ＲＡＭが内蔵され、ＲＯＭには図３に示すように、▲１▼サーボ制御用のサーボプログラムＳＶＰＲ、▲２▼ポジション感度決定用のプログラムＰＳＤＰ、▲３▼インタフェースプログラムＩＦＰＲを始めとする各種プログラムが記憶されている。又、各種パラメータも記憶されており、該ＲＯＭがフラッシュメモリ等の書替え可能なＲＯＭの場合には、決定されたポジション感度ＳＰも記憶される。ＭＣＵ５１は、サーボプログラムＳＶＰＲに従ってサーボ制御処理を実行してボイスコイルモータＶＣＭやスピンドルモータＳＰＭ等の機械部品を制御する。サーボ制御処理とは、▲１▼信号 PosN、PosQをポジション感度に基づいて補正する処理、▲２▼位置信号の発生処理、▲３▼指令速度の発生処理、▲４▼ボイスコイルモータＶＣＭの電流計算処理、▲５▼スピンドルモータの回転速度制御処理等である。又、ＭＣＵ５１は、ポジション感度決定プログラムＰＳＤＰに従って後述するポジション感度の決定を行なう。インタフェースプログラムＩＦＰＲは、リード・ライト回路５５の設定制御やハードディスクコントローラ５３を操作して外部装置との間でデータ、コマンドの送受を行なう。
【００２８】
５２は外部ＲＡＭ、５３はホスト装置等とインタフェースを介して接続されたハードディスクコントローラＨＤＣ、５４はがＨＤＣ用のバッファＲＡＭ、５５はヘッドと接続されてデータの読み／書き、信号 PosN、PosQ及びトラック番号の読み取り等を行なうリード・ライト回路、５６はボイスコイルモータＶＣＭを駆動するＶＣＭ駆動回路、５７はスピンドルモータＳＰＭを駆動するＳＰＭ駆動回路、５８は衝撃検出回路であり、ショックセンサを内蔵し、ファイル装置に加わる衝撃を検出する。衝撃発生時にはデータのリード／ライトの誤りが発生するから、誤動作を防止するためにショック検出時にＭＣＵはリード／ライトを停止するように制御する。５９は外部装置とのインタフェース部である。各部はそれぞれバス線６０を介してデータ授受可能になっている。
【００２９】
（Ｂ）位置信号発生
(a) 第１の位置信号発生方法
図４は信号 PosN、PosQ及びトラック中心からのオフセット信号（位置偏差信号）Ｐａの説明図であり、横方向にトラック番号をとり、縦方向に各信号出力をトラック中心(0.0)からの位置に換算した値(-0.5〜0.5)をとっている。説明上、信号 PosQが零クロスする点をトラック番号の境界に定め、トラック中心は信号 PosNが零クロスする地点とする。尚、トラック境界、トラック中心の関係が変化しても以下の説明には本質的な変りはない。又、信号 PosN、PosQを生成するために、ディスク媒体上に位置信号パターンが記録されている。記録方法は、１つのパルスを書くもの、パルス列を書くもの、パルス間隔を変化させるものなど幾つかの種類が提案されている。本発明では、これらの記録方式には依存せず、検出された信号PosN、PosQが２位相でかつ４分の１周期ずれているものを対象にする。
【００３０】
本発明ではトラック番号の読み誤りを考慮し、以下のように位置信号復調用のデコード表を作成する。すなわち、まず、正常な場合（トラック番号の読み誤りがない場合）と、トラック番号が異常な場合（トラック番号の読み誤りがある場合）とを考え、それぞれのデコード表を作成する。
図５（Ａ）は正常な場合のデコード表であり、図２６の従来例と同一のデコード表である。このデコード表は、▲１▼図４に示すように、連続する２つのトラックを１／４トラック幅づつ(1)〜(8)の８区画に分割し、▲２▼それぞれの区画において信号PosN、PosQの絶対値の小さい方を選択すると共に、▲３▼極性を適宜変えて繋げることにより、トラック幅の周期で交番する右上がり鋸歯状のオフセット信号Ｐａを作り、▲４▼このオフセット信号にトラック番号を加算して位置信号（基準位置からの絶対位置信号）を発生するようになっている。
【００３１】
図５（Ｂ）はトラック番号を誤って読み込んだ場合において、正しい位置信号を発生するためのデコード表である。トラック番号の読み誤りは、隣接するトラックから読み込んだトラック番号を現トラック番号とみなすことにより生じる。例えば、トラック番号が昇順になるようにヘッドが移動している場合において、現トラックＴｉの直前のトラックＴi-1で読み込んだトラック番号を現トラックＴｉのトラック番号とすることによりトラック番号の読み誤りが生じる。そして、この場合には、ヘッドはトラックの中心に関して直前のトラックＴi-1側に存在する。又、トラック番号が降順になるようにヘッドが移動している場合において、現トラックＴｉの直前のトラックＴi＋1で読み込んだトラック番号を現トラックＴｉのトラック番号とすることによりトラック番号の読み誤りが生じる。そして、この場合には、ヘッドはトラックの中心に関して直前のトラックＴi+1側に存在する。
【００３２】
以上から、トラック番号の読み誤り時における復調は、区画(1)〜(8)のどの区画の復調を行っているかを考えて、その区間が隣接する２つのトラックのうちのどちら側に近いかにより、正常な場合のデコード表における位置信号にそれぞれ±1.0を加算して図５（Ｂ）に示すデコード表を作成する。尚、図４において、ヘッドがトラック中心に関して左側に存在する場合には、すなわち、区画(1),(2),(5),(6)に存在する場合には、トラック番号は正常時に比べて１少ないから、＋１する。又、ヘッドがトラック中心に関して右側に存在する場合には、すなわち、区画(3),(4),(7),(8)に存在する場合には、トラック番号は正常時に比べて１多いから、−１する。
【００３３】
ところで、トラック番号の読み取り誤りが発生した場合には、図５（Ｂ）の(1)〜(8)に示すPosNの符号、PosQの符号、トラックの偶数/奇数の関係が検出される。例えば、正常にトラック番号が読み取られている場合には、PosNがプラス、PosQがプラス、トラック番号が偶数になることはなく、トラック番号の読み取り誤りである。
従って、図５（Ａ），（Ｂ）に示すデコード表を記憶しておき、トラック番号の誤り発生を監視する。そして、トラック番号の誤りが検出されなければ図５（Ａ）のデコード表を用いて位置信号を発生する。しかし、トラック番号の誤りが検出されれば図５（Ｂ）のデコード表を用いて位置信号を発生する。
【００３４】
(b) 第２の位置信号発生方法
第１の位置信号発生方法では１６通りの場合を記憶し、かつ、判断しなければならない。このため、位置信号発生用のプログラムが大きくなり、メモリを相当使う。そこで、第２の位置信号発生方法では、図５の１６通りの論理を圧縮して小さなプログラムで位置信号を発生できるようにする。
図５（Ａ），（Ｂ）における１６通りの位置信号発生の論理式を、信号PosNを使用する場合と、信号PosQを使用する場合に分けて論理圧縮すると図６（Ａ），（Ｂ）に示すように論理式の数は総計１０通りになる。尚、図６の表中、×は符号がプラスでもマイナスでも構わないことを意味する。
【００３５】
次に、以下の２つの関数を定義する。すなわち
sgn(x):x>=0.0ならsgn(x)=1.0, X<0ならsgn(x)=-1.0
even(x):xが偶数ならeven(x)=1.0, 奇数ならeven(x)=-1.0
のように、２つの関数sgn(x)、even(x)を定義する。この２つの関数を用いると、図６（Ａ）は図７（Ａ）に示すように論理式が４つに圧縮され、図６（Ｂ）は図７（Ｂ）に示すように論理式が２つに圧縮され、総計６通りになる。
【００３６】
図７（Ａ），（Ｂ）を更に圧縮すると、結局は次のようなプログラムを書くことができる（Ｃ言語の書式で記述する。）
【００３７】
すなわち、信号 PosNの絶対値が信号 PosQの絶対値より小さい場合は、▲１▼信号PosNの極性を信号 PosQの極性がプラスの時に反転させてトラック番号に加算して位置信号を発生する。▲２▼信号PosNの極性を信号 PosQの極性がマイナスの時には反転せずに、トラック番号に加算して位置信号を発生する。▲３▼又、トラック番号の誤読み取りを検出した時は、前記位置信号を信号 PosN，PosQの符号に応じて１増減し、あるいは１減少して位置信号を発生する。
一方、信号 PosQの絶対値が信号 PosNの絶対値より小さい場合には、信号 PosQにトラック番号の偶数、奇数に応じて０．５又は−０．５を加算し、加算により得られた信号の極性を、信号 PosNがプラスの時には反転せず、マイナスとの時に反転してトラック番号に加算し、位置信号を発生する。
以上のように正常な場合と異常な場合とを考慮して両者を論理圧縮して最終的なプログラムを生成する。このようにすることで、トラック番号の異常検出に対処しながら、プログラムサイズを小さくすることができ、とくにＭＣＵ５１のＲＯＭ容量に制限がある、小型のファイル装置に有効である。
【００３８】
(c) ポジション感度補正
論理圧縮を考慮に入れた復調方式は以上の通りである。ところが実際には図８に示すようにリード・ヘッドのコア幅ＣWとトラック幅ＴWとの関係により、図９に示すようにPosN、PosQの波形が飽和する。この時、PosN、PosQの飽和の高さｒは次の式で表現される。
ｒ＝０．５×（ヘッドコア幅）／（トラック幅）
また、この影響以外にもＡＤコンバータＡＤＣの出力PosN、PosQの値は、ＡＧＣゲインが装置毎に完全に一定でないのでばらつきが生じる。したがって、いわゆるポジション感度ゲインをPosNもしくはPosQに掛けなければならない。ポジション感度ゲインが正確でなければ、PosNとPosQとの間の乗換え時に、計算された位置に段差が生じることになる（図２７参照）。ポジション感度をPosErrGainと表現すれば、先に示したアルゴリズムは次のように修正される。
【００３９】
【００４０】
（Ｃ）ポジション感度の決定
(a) 概略
先に説明したように、ポジション感度を適正値にしないと位置信号に段差が生じる（図２７）。そこで、段差が生じないようにポジション感度を決定する必要がある。
ポジション感度決定するために、本発明では概略以下のようにしている。
信号PosN、PosQが飽和している場合において、これら信号PosN、PosQ及び差信号(PosN-PosQ)、和信号(PosN+PosQ)、絶対値の和信号|PosN|+|PosQ|は図１０に示すようになる。ここで注目すべきは、信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなる地点（トラック中心から±0.25トラック位置)の位置Ａ〜Ｄ、換言すれば、位置信号発生のPosNとPosQの切り替え位置において、和信号(PosN+PosQ)又は差信号（PosN−PosQ）が零クロスする点である。
【００４１】
そこで、本発明では、
▲１▼信号 PosN，PosQの和信号（PosN＋PosQ）及び又は差信号（PosN−PosQ）を発生し、和信号及び差信号の少なくとも一方の信号を用いて信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなるトラック上の地点Ａ〜Ｄにヘッドを位置決めする。すなわち、位置信号発生のPosNとPosQの切り替え点にヘッドを位置決めする。この場合、ヘッドを等速で移動する必要はない。
▲２▼その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号｜PosN｜＋｜PosQ｜を測定し、該測定値が設定値（＝０．５）となるようにポジション感度を決定する。
▲３▼この場合、信号 PosN及び信号 PosQの一方が飽和する地点（ＳＡＮはPosNの飽和領域、ＳＡＱはPosQの飽和領域である)にヘッドを位置決めした時の飽和電圧ｒを測定しておく。そして、トラック中心から±0.25トラック位置にヘッドを位置決めした時の信号 PosNまたは信号PosQの絶対値が前記飽和電圧ｒに略等しいか調べ、略等しい場合には、その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号｜PosN｜＋｜PosQ｜をポジション感度の決定に使用しない。これにより、飽和領域の影響を回避できる。
【００４２】
(b) ０．２５トラック中心での位置決め方法
正確に±０．２５トラックで位置決めを行うには、PosN、PosQの両方を利用して位置決めを行う。図１０のようにPosN−PosQ及びPosN＋PosQを作ると、ちょうど偶数・奇数トラックの中心から±０．２５トラックで、０クロスする波形が得られる。また、PosN、PosQの絶対値を加算すると、必ず０．５トラック相当の振幅になる。ただし、PosNまたはPosQの飽和領域では０．５トラックよりも値が小さくなる。（PosN-PosQ)、(PosN+PosQ)を用いて位置信号のデコード表を作成すると区間２，１１，８，５において、図１１に示すようになる。
尚、Ｔｒはトラック番号である。又、正常時のデコードにおいて和信号（PosN＋PosQ）及び差信号（PosN−PosQ）を１／２しているのは、これらの信号の傾斜がPosN、PosQの２倍になっているため、実際の位置信号と同一の傾きにするためである。又、±0.25しているのは、トラック中心から±0.25オフセットした位置で和信号（PosN＋PosQ）及び差信号（PosN−PosQ）が零になるからである。
【００４３】
又、トラック番号を読み誤った時（異常時）の位置信号は、正常時の位置信号に±１，０したものである。すなわち、区間２においてはトラック番号を＋１誤っているから、正常時の位置信号から1.0を減算し、区間１１においてはトラック番号を−１誤っているから、正常時の位置信号に1.0を加える。又、区間８においてはトラック番号を＋１誤っているから、正常時の位置信号から1.0を減算し、区間５においてはトラック番号を−１誤っているから、正常時の位置信号に1.0を加える。
以上から、図１１のデコード表より得られる各区間の位置信号から目標位置を差し引いてオフセット信号を求め、該オフセット信号が零となるように位置制御を行なってヘッドを各区間の目標位置に位置決めする。オフセット信号は区間２では(PosN+PosQ)/2となり、区間１１では(PosN-PosQ)/2となり、区間８では-(PosN+PosQ)/2となり、区間５では-(PosN-PosQ)/2となる。
そして、目標位置に位置決めされた時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号 ｜PosN｜＋｜PosQ｜をそれぞれ測定し平均値を求める。｜PosN｜＋｜PosQ｜の理想値は０．５であるから、次式によりポジション感度Ｓｐを決定する。
Ｓｐ＝０．５／（｜PosN｜＋｜PosQ｜）
【００４４】
(c) 飽和領域の除去方法
ところが、これだけではまだ不十分である。位置決め精度が悪い場合、もしくはヘッドのコア幅がトラック幅よりも大幅に小さい（ｒが小さい）時には、
｜PosN｜＋｜PosQ｜の値は飽和領域の値となり正確に０．５相当の振幅が得られていないかもしれない。このような不具合を回避するために、測定値の値を次のように取捨選択する。すなわち、
(1)信号PosNの中心ａ，ｃで位置決めを行ないその時のPosNの絶対値を測定し、又、信号PosQの中心ｂ，ｄで位置決めを行いその時のPosQの絶対値を測定し、測定値の最小値を飽和値ｒとする。
【００４５】
(2)±0,25トラック中心で位置決めを行い、｜PosN｜＋｜PosQ｜の値を計算する。その際に｜PosN｜または｜PosQ｜の値が飽和値ｒに近ければヘッドが飽和領域に存在しているものとみなして、｜PosN｜＋｜PosQ｜の値は感度決定に利用せずに捨てる。
飽和値ｒは0,25より小さくなることはない。なぜなら、0,25に近いとPosNおよびPosQを利用した、正常な位置誤差の計算ができなくなってしまうからである。また、いくらポジション感度が補正されていないとはいえ、位置決め精度は、 0.1トラック程度には確保されるので、各位置決め制御時には、衝撃や偏心の影響が極度に大きくならない限りは測定に十分な最低限の位置決め精度が確保される。
【００４６】
(d) ポジション感度決定のアルゴリズム
(d-1) 全体の処理
図１２は本発明のポジション感度決定の全体の処理フロー図である。
まず、飽和電圧ｒを測定し（ステップ１０１）、ついで、通常の位置制御によりヘッドを偶数トラックへ移動させる（ステップ１０２）。しかる後、ヘッドを偶数トラックの±0.25トラック位置へ位置決めし、その時の信号PosN、PosQの絶対値の和｜PosN｜＋｜PosQ｜を測定して保存する(ステップ１０３）。
偶数トラックでの測定が終了すれば、通常の位置制御によりヘッドを奇数トラックへ移動させる（ステップ１０４）。しかる後、ヘッドを奇数トラックの±0.25トラック位置へ位置決めし、その時の信号PosN、PosQの絶対値の和｜PosN｜＋｜PosQ｜を測定して保存する(ステップ１０５）。
【００４７】
奇数トラックでの測定が終了すれば、測定した｜PosN｜＋｜PosQ｜の平均値を演算し（ステップ１０６）、次式
Ｓｐ＝０．５／（｜PosN｜＋｜PosQ｜）
によりポジション感度を求める（ステップ１０７）。
【００４８】
(d-2) 飽和電圧測定処理
図１３は飽和電圧測定処理のフロー図である。
まず、PosNが零クロスする位置ｄ、すなわち、偶数トラック中心位置にヘッドを位置決めし(ステップ１０１ａ）、｜PosQ｜の最小値を計測する（ステップ１０１ｂ）。ついで、同様にヘッドを偶数＋0.5トラック中心位置ａに位置決めし（ステップ１０１ｃ）、｜PosN｜の最小値を計測する(ステップ１０１ｄ）。
しかる後、PosQが零クロスする位置ｂ、すなわち、奇数トラック中心位置にヘッドを位置決めし(ステップ１０１ｅ）、｜PosQ｜の最小値を計測する（ステップ１０１ｆ）。ついで、同様にヘッドを奇数＋0.5トラック中心位置ｃに位置決めし（ステップ１０１ｇ）、｜PosN｜の最小値を計測する(ステップ１０１ｈ）。以上の測定が終了すれば、測定値の最小値を飽和電圧ｒとする(ステップ１０１ｉ）。
【００４９】
(d-3) 偶数±0.25トラックでの｜PosN｜＋｜PosQ｜の測定処理
図１４は偶数±0.25トラックでの｜PosN｜＋｜PosQ｜の測定処理のフロー図である。
まず、ヘッドを偶数+0.25トラックへオフセット移動する（ステップ１０３ａ）。ついで、位置信号（PosN+PosQ/2+0.25を用いて位置決め制御を行う（ステップ１０３ｂ）。位置決め後、PosN、PosQを取り込み(ステップ１０３ｃ）、｜PosN｜および｜PosQ｜が両方とも飽和電圧ｒ以下であるかチェックし(ステップ１０３ｄ）、以下でなければ、ステップ１０３ａに戻り以降の処理を繰り返す。
｜PosN｜および｜PosQ｜が共に飽和電圧ｒ以下であれば、｜PosN｜+｜PosQ｜を測定し、複数回の値を積算する(ステップ１０３ｅ，１０３ｆ）。
【００５０】
ついで、PosN、PosQのみを利用した通常の位置決め制御へ戻し、ヘッドを偶数-0.25トラックへオフセット移動する（ステップ１０３ｇ）。ついで、位置信号（PosN-PosQ/2-0.25を用いて位置決め制御を行う（ステップ１０３ｈ）。位置決め後、PosN、PosQを取り込み(ステップ１０３ｉ）、｜PosN｜および｜PosQ｜が両方とも飽和電圧ｒ以下であるかチェックし(ステップ１０３ｊ）、以下でなければ、ステップ１０３ｇに戻り以降の処理を繰り返す。
｜PosN｜および｜PosQ｜が共に飽和電圧ｒ以下であれば、｜PosN｜+｜PosQ｜を測定し、複数回の値を積算する(ステップ１０３ｋ，１０３ｍ）。
【００５１】
(d-4) 奇数±0.25トラックでの｜PosN｜＋｜PosQ｜の測定処理
図１４は奇数±0.25トラックでの｜PosN｜＋｜PosQ｜の測定処理のフロー図である。
まず、ヘッドを奇数+0.25トラックへオフセット移動する（ステップ１０５ａ）。ついで、位置信号-（PosN+PosQ/2+0.25を用いて位置決め制御を行う（ステップ１０５ｂ）。位置決め後、PosN、PosQを取り込み(ステップ１０５ｃ）、
｜PosN｜および｜PosQ｜が両方とも飽和電圧ｒ以下であるかチェックし(ステップ１０５ｄ）、以下でなければステップ１０５ａに戻り以降の処理を繰り返す。
【００５２】
｜PosN｜および｜PosQ｜が共に飽和電圧ｒ以下であれば、｜PosN｜+｜PosQ｜を測定し、複数回の値を積算する(ステップ１０５ｅ，１０５ｆ）。
ついで、PosN、PosQのみを利用した通常の位置決め制御へ戻し、ヘッドを奇数-0.25トラックへオフセット移動する（ステップ１０５ｇ）。ついで、位置信号 -（PosN-PosQ/2-0.25を用いて位置決め制御を行う（ステップ１０５ｈ）。位置決め後、PosN、PosQを取り込み(ステップ１０５ｉ）、｜PosN｜および｜PosQ｜が両方とも飽和電圧ｒ以下であるかチェックし(ステップ１０５ｊ）、以下でなければ、ステップ１０５ｇに戻り以降の処理を繰り返す。
｜PosN｜および｜PosQ｜が共に飽和電圧ｒ以下であれば、｜PosN｜+｜PosQ｜を測定し、複数回の値を積算する(ステップ１０５ｋ，１０５ｍ）。
尚、上記のアルゴリズムを全部実現すると確実ではあるが、シーク回数が多く測定に長い時間が必要になる。したがって、そのような場合には、幾つかの測定を省くことができる。例えば、ｒの測定は１ケ所のみ、｜PosN｜+｜PosQ｜の測定は２ケ所のみというようにする。
【００５３】
(e) ポジション感度決定処理との並行処理
アルゴリズムは上記に記した通りであるが、±0.25トラック中心に位置決めを行っている時に外部から衝撃を受けた場合は、位置がPosNまたはPosQの飽和領域に入ってしまい、位置制御が不安定になる危険性がある。従ってPosN及びPosQを用いた通常のデコードを並行して行なって現在の位置を常に監視しておき、飽和領域に入ったとき、通常の位置制御により±0.25トラック中心に位置決めし、再度｜PosN｜+｜PosQ｜の測定を行なうようにする(ステップ１０３ａ，１０３ｇ；１０５ａ、１０５ｇ）。
また機械共振の影響等により位置制御が不安定になる現象が起きる可能性がある。したがって、±0.25トラック中心で静止させる位置信号計算アルゴリズムの他に通常の位置制御における位置信号を並行して計算しておき、大きく位置がずれた時には、ポジション感度決定の測定を一時中断する。そして、代わって通常の位置制御を行なって整定待ちを行ない、整定後、ポジション感度の決定処理を再開する。このようにすることで、｜PosN｜+｜PosQ｜の測定中に衝撃を受けた場合などには、測定を中断し、以後、すみやかに衝撃に対応して測定を再開することが可能になる。
【００５４】
(f) 位置制御系の設計
ゲインが過多・過少になれば、制御系、特に位置制御系の安定性を損なってしまう。例えば、ヘッドコア幅が±１０％、トラック幅も±１０％の誤差を持っていたとすると、（ヘッドコア幅）／（トラック幅）の値のばらつきは、−１８％〜＋２２％にもなってしまう。したがって、ＡＧＣのゲイン変動等の検出系の誤差を±５％、ボイスコイルモータＶＣＭ駆動アンプのゲイン等の出力系の誤差をやはり±５％、ＶＣＭの加速度定数（ＢL／ｍ）を±２０％、と仮定すると、先のヘッドコア幅・トラック幅のばらつきと合わせてゲイン変動は−４１％〜＋６２％にもなってしまう。これは、４ｄＢゲイン余有が確保されなけばならないことを意味する。したがって、位置制御系の設計は制限を受ける。
このような問題を解決するために、ポジション感度補正を行う前と後とで、制御系の構成を変更する。ポジション感度補正前には、応答特性は若干犠牲にしてもゲイン変動に対しては十分に強い制御系を設計する。一方、ポジション感度補正後には、応答特性を重視した制御系の設計に変更する。
【００５５】
図１６は位置制御系のブロック線図であり、６１は目標位置と観測位置との差に応じた電流指令を出力する演算部、６２は補償器、６３はボイスコイルモータである。
ボイスコイルモータＶＣＭは電流を与えられて磁気ヘッドを目標トラックへ移動させるものであり、磁気ヘッドの位置ｙは次式のように電流ｕの二重積分に比例した形で表現される。
ｙ＝（ＢＬ／ｍ）∬ｕｄｔ2
ただし、Ｂは磁束密度、Ｌはコイル長、ｍはコイルの重量である。
上式をラプラス変換して、初期値を０とおけば、
（ｙ／ｕ）＝（ＢＬ／ｍｓ2）
と表現される。このように、電流→位置の関係式はラプラス演算子ｓを利用して、上式のように表現される。制御対象であるＶＣＭの特性がラプラス演算子ｓで表現されるように、制御を行なう補償器の特性もラプラス演算子ｓで表現することができる。
【００５６】
図１６の位置制御系、すなわち目標トラックに追従している時の制御において、補償器３２の構造はリードラグ・フィルタ形式の場合、
Ｋ（ｓ＋ａ）／（ｓ＋ｂ）
となり、ＰＩレギュレータとリードラグを合わせた形式では、
Ｋ｛（ｓ＋ａ）／ｓ｝・｛（ｓ＋ｂ）／（ｓ＋ｃ）｝
となり、ＰＩＤレギュレータ形式の場合には
Ｋ（ｓ2＋ａｓ＋ｂ）／ｓ
となる。その他、オブザーバを利用した形式もある。尚、実際には連続系でなく離散系であるので、双一次変換やｚ変換等を利用して、離散化してＭＣＵのプログラムとして利用される。
このような式中の変数ａ〜ｃを設計する。その場合の設計の基準として応答が速いことを優先するのか、ゲイン変動に対して強いことを優先するのかにより、変数の値の設定方法が異なる。また、ある時にはリードラグ、ある時にはＰＩＤのように、補償器の構造そのものを変化させることもできる。
【００５７】
制御系の特性を評価する手段としては、図１７に示す閉ループ特性を考えるとよい。図１７のブロック線図では、目標値ｒと観測値ｙとの誤差に、コントローラー（補償器）のフィルタＣ（ｓ）をかけてプラント（制御対象）Ｐ（ｓ）に与え、観測値ｙをフィードバックする。このブロック線図から次式が導かれる。
y=[CP/(1+CP)]r+[P/(1+CP)]w1+[1/(1+CP)]w2
このことから、制御目標、外乱ｗ1，ｗ2が観測値ｙに与える影響は、以下の式で表現される。
y/r = CP/(1+CP) (閉ループ，Closed Loop，相補感度関数)
y/w1 = P/(1+CP) (外乱特性)
y/w2 = 1/(1+CP) (圧縮特性、感度関数)
目標値ｒの変動に対する応答を調べる時には閉ループ特性を使い、衝撃等の加速度外乱に対する応答を調べる時には外乱特性を使い、ディスク媒体の偏心のような位置に加わる外乱の影響を調べる時には感度関数を使えばよい。
【００５８】
ボイスコイルモータＶＣＭの制御の場合には
ｒ：目標位置・目標速度
ｗ1：衝撃・摩擦力・ＦＰＣ反力
ｗ2：トラックの偏心・検出回路ノイズ
となる。
ループ特性としては以上の閉ループ特性の他にOpen Loop特性（開ループ特性、一巡伝達特性）と呼ばれるものある。
制御系を設計する場合には、これらの特性を設計することに他ならない。単に追従が速いばかりではなく、上に挙げたような外乱についても詳細に検討して、影響を最小限に抑えるような設計が必要になる。
【００５９】
図１８は開ループ特性のＢＯＤＥ線図であり、θは位相余有であり、サーボ帯域の周波数ｆ0での位相、すなわち−１８０度よりも何度大きいかを示すものである。位相余有が０度の時には制御系は発振するので、十分大きくする。又、Ｇはゲイン余有であり、位相余有が０度の時のゲインを示す。ゲイン余有が０ｄＢならば制御系は発振する。
従って、ポジション感度補正時における位置制御系のゲイン余有を十分に大きな値とすることで、ポジション感度補正時における大きなゲイン変動に対しても位置制御系が安定に動作するようにする。そして、ポジション感度を補正した後で、既に設計してある位置制御系になるように位置制御系を変更し。あるいは、その他の特性も考慮にいれて、実際の位置制御系の設計を行う。
【００６０】
(f) ゲイン変動が大きい場合における配慮
極端にゲイン変動が大きくなりすぎて、予め仮定しているゲイン変動の範囲を越えてしまう場合がある。その時には、まず従来のようにして、速度制御をおこない、ポジション感度を求める。ポジション感度が異なる場合でも、トラック番号は一致しているので、全体でみれば位置制御の時よりもポジション感度の影響を受けずらく、速度制御が制御不能に陥る危険性が少ない。しかし、もちろん速度を作りだす基準は観測された位置であるから、その位置が不正確である以上、速度制御も安定しない。その場合には、PosNからPosQ（もしくはその逆の場合）へと位置信号の発生基準が移った時を捉えて｜PosN｜+｜PosQ｜の値を求め、
（ポジション感度）＝０．５／（｜PosN｜+｜PosQ｜）
として計算を行う。そののち、ポジション感度を大まかに合わせてから、再度本発明の方法によりポジション感度を補正する。
【００６１】
(g) ポジション感度の保存
ファイル装置の生産時には、媒体上に位置信号パターンを記録する。その際にポジション感度の値を測定し、ファイル装置の固定記憶部、例えば媒体(ディスク)あるいは書替え可能なＲＯＭ、バッテリーバックアップＲＡＭ等に書き込む。このように測定したポジション感度を固定記憶部に記憶しておけば、ファイル装置の起動時に毎回ポジション感度を測定する必要がなく、起動時間を短縮でき、電源を投入してからデータをリード・ライトするまでの時間が短縮できる。
ファイル装置自身が測定結果をファイル装置の固定記憶部に記憶することもできる。その場合には、固定記憶部に標準的なデータか、測定済のデータかの識別のための符号を設けて区別する。
このようにして測定された値は、いわばヘッドのコア幅のばらつきに比例する。したがって、各装置毎にその値を外部から読み出し、ヘッドのコア幅の管理に利用することができる。
【００６２】
(h) 複数の区間でのポジション感度
ポジション感度の測定を行う場所は、１箇所でなくても良い。それよりも複数の場所で測定を行なったほうがより正確に位置決め制御が行える。図１９に示すように、ヘッドＨＤは円弧状にディスクＤＫ上のトラックを横切る。このため、ディスクの内外周においてヘッドが横切るトラック幅が変化し、又、内外周でヘッドの浮上量等が変化し、ヘッド出力レベルが変動する。すなわち、ディスクの内外周でポジション感度が異なる。そこで、トラックを複数の区画に分割し、各区画毎にポジション感度を測定して記憶し、ヘッド位置に応じたポジション感度を用いて信号 PosN及び信号 PosQを補正する。例えば、０〜２０００までトラックが存在した場合に、全部の区間を４分割して、０〜４９９、５００〜９９９、１０００〜１４９９、１５００〜２０００と分ける。そして、各区間でのポジション感度を、代表点を選んで（例えば、２５０、７５０、１２５０、１７５０トラックで）測定し、その代表点でのポジション感度を区画に対応してメモリに格納し、各区間内でポジション感度を共通に利用する。
【００６３】
又、トラック位置とポジション感度の特性カーブはヘッドのコア幅のバラツキ等によりファイル装置によって若干異なるが、カーブの形状は図２０に示すように同じである。そこで、ある１つの媒体（ディスク）について測定した各区画毎のポジション感度を各ファイル装置に記憶しておく。そして、対象ファイル装置の所定区画におけるポジション感度を測定し、測定したポジション感度と記憶してある前記区画のポジション感度の差を演算する。しかる後、記憶してある他の区画のポジション感度を該差分平行移動して対象ファイル装置の各区画におけるポジション感度を求めるようにする。このようにすれば、１箇所のポジション感度の決定動作を行うだけで、、全区画のポジション感度が決定できる。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【００６４】
【発明の効果】
以上本発明によれば、信号 PosN，PosQの絶対値の大小、信号 PosN，PosQの符号、トラック番号及び該トラック番号の誤読み取りを考慮してヘッドの位置信号を復調するようにしたから、トラック番号を読み誤っても正しく位置信号を発生することができ、又、位置信号発生用の論理を簡単にしてメモリの節約ができる。更に、信号 PosN及び信号 PosQにポジション感度を乗算して補正した値を用いて位置信号を発生すれば、位置決め精度を向上することができる。
本発明によれば、信号 PosN，PosQの和信号（PosN＋PosQ）及び又は差信号（PosN−PosQ）を発生し、和信号及び差信号の少なくとも一方の信号を用いて信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなるトラック上の地点にヘッドを位置決めし、その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号
｜PosN｜＋｜PosQ｜
を測定し、該測定値が設定値となるようにポジション感度を決定するようにしたから、正確にポジション感度を決定でき、従って、位置決め精度の向上を図ることができる。
【００６５】
本発明によれば、信号 PosN及び信号 PosQの一方が飽和する地点にヘッドを位置決めした時の飽和電圧を測定しておき、信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなるトラック上の地点にヘッドを位置決めしたときの信号 PosNまたは信号PosQの絶対値が前記飽和電圧に略等しいか調べ、略等しい場合には、その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号
｜PosN｜＋｜PosQ｜
をポジション感度の決定に使用しないようにしたから、信号 PosN、PosQが飽和しても飽和する付近の値を除外することにより正確にポジション感度を決定することができる。
【００６６】
本発明によれば、ポジション感度の決定処理と並行して、信号 PosN、 PosQ及びトラック番号を用いて位置信号を発生する処理を行なうようにしたから、衝撃等によりヘッド位置が飽和領域に移動したり、対象トラックをはずれた場合であっても、該位置信号によりヘッドを所期の位置に位置決めして、引き続きポジション感度の決定処理を行なうことができる。
本発明によれば、ゲイン変動に対して安定に動作するようにファイル装置のヘッド位置制御系を構成してポジション感度の決定を行ない、ポジション感度決定後に実際のヘッド位置制御系に戻すようにしたから、ポジション感度決定制御中にゲインが大幅に変動する事態が生じてもポジション感度決定の制御を継続することができる。
【００６７】
本発明によれば、決定したポジション感度を電源を切断しても記憶状態を保持する固定記憶部に記憶し、ファイル装置の起動時に該ポジション感度を読み出して信号 PosN及び信号 PosQを補正するようにしたから、一度ポジション感度を決定しまえば、以後、ポジション感度を決定する制御を省略することができる。
本発明によれば、トラックを複数の区画に分割し、各区画毎にポジション感度を測定して記憶し、トラック位置に応じたポジション感度を用いて信号 PosN及び信号 PosQを補正するようにしたから、ヘッド位置に応じたポジション感度を用いて信号 PosN、PosQの補正ができ、正確な位置制御を行なうことができる。
【００６８】
本発明によれば、所定の媒体について測定した各区画毎のポジション感度を記憶しておき、対象ファイル装置の所定区画におけるポジション感度を測定し、測定したポジション感度と記憶して前記区画のポジション感度の差を演算し、記憶してある他の区画のポジション感度を該差分平行移動して対象ファイル装置の各区画におけるポジション感度を求めるようにしたから、ポジション感度の決定制御を短時間で簡単に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】磁気ファイル装置の構成図である。
【図３】ＭＣＵにおけるＲＯＭ記憶内容説明図である。
【図４】 PosN、PosQ及びオフセット信号の説明図である。
【図５】位置信号復調のためのデコード表である。
【図６】 PosNを使用する場合と、PosQを使用する場合のデコード表である。
【図７】図６のデコード表を更に論理圧縮したデコード表である。
【図８】ヘッド幅とコア幅の関係図である。
【図９】飽和する場合のPosN、PosQの信号説明図である。
【図１０】 PosN、PosQの合成波形図である。
【図１１】ポジション感度測定時における位置決めのためのデコード表である。
【図１２】ポジション感度決定の処理フローである。
【図１３】飽和電圧測定の処理フローである。
【図１４】偶数±0.25トラックでの|PosN|+|PosQ|の測定処理のフローである。
【図１５】奇数±0.25トラックでの|PosN|+|PosQ|の測定処理のフローである。
【図１６】位置制御系のブロック線図である。
【図１７】一般的な制御系のブロック線図である。
【図１８】オープンループの特性図である。
【図１９】ディスク内外周でのポジション感度の相違説明図である。
【図２０】ポジション感度とトラック位置の関係説明図である。
【図２１】磁気ディスク装置の構成図である。
【図２２】セクタの構成図である。
【図２３】信号ＰｏｓＮ、ＰｏｓＱ及び位置偏差信号の説明図である。
【図２４】サーボ回路の構成図である。
【図２５】ＰｏｓＮ、ＰｏｓＱの信号波形図である。
【図２６】位置信号のデコード表である。
【図２７】ポジション感度のずれによる問題点説明図である。
【図２８】従来のポジション感度決定の説明図である。
【図２９】従来のポジション感度決定の説明図である。
【符号の説明】
４１・・ヘッド
４２・・ボイスコイルモータＶＣＭ
５１・・マイクロ・コントローラ・ユニットＭＣＵ
５１ａ・・位置信号発生部
５１ｂ・・ポジション感度決定部
５１ｃ・・信号補正部
５５・・リード・ライト回路
Claims (9)
- 媒体上にヘッド位置決め用の信号パターンとトラック番号を記録しておき、ヘッドにより該信号パターンを読み取って得られる三角波状の互いに４分の１だけ位相がずれた２つの信号PosN，PosQ及びトラック番号を用いてヘッド位置信号を発生するファイル装置の位置信号復調方法において、
信号 PosNの絶対値が信号 PosQの絶対値より小さい場合には、信号PosNの極性を信号 PosQの極性がプラスの時に反転させてトラック番号に加算して位置信号を発生し、信号 PosQの極性がマイナスの時には反転せずに、トラック番号に加算して位置信号を発生し、信号 PosQの絶対値が信号 PosNの絶対値より小さい場合には、信号 PosQにトラック番号の偶数、奇数に応じて０．５又は−０．５を加算し、加算により得られた信号の極性を信号 PosNがプラスの時には反転せず、マイナスの時に反転してトラック番号に加算して位置信号を発生するための正常な場合のデコード表と、
前記正常な場合のデコード表における位置信号にヘッドがトラック中心に関して左側に存在する場合には１を、またはヘッドがトラック中心に関して右側に存在する場合には−１を加算して作成されたトラック番号の読み取り誤りが発生した場合のデコード表とを作成し、
現トラックの直前のトラックで読み込んだトラック番号を現トラックのトラック番号とするトラック番号の読み誤りが検出されれば、前記トラック番号の読み取り誤りが発生した場合のデコード表を用いてヘッド位置信号を復調する位置信号復調方法。 - 前記信号 PosN及び信号 PosQにポジション感度を乗算して補正した値を用いて位置信号を発生する請求項１記載の位置信号復調方法。
- 信号 PosN，PosQの和信号（PosN＋PosQ）及び又は差信号（PosN−PosQ）を発生し、和信号及び差信号の少なくとも一方の信号を用いて信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなるトラック上の地点にヘッドを位置決めし、
その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号
｜PosN｜＋｜PosQ｜
を測定し、
該測定値が設定値となるように前記ポジション感度を決定することを特徴とする請求項２記載の位置信号復調方法。 - 前記信号 PosN及び信号 PosQの一方が飽和する地点にヘッドを位置決めした時の飽和電圧を測定し、
信号 PosN，PosQの絶対値が等しくなるトラック上の地点にヘッドを位置決めしたときの信号 PosNまたは信号PosQの絶対値が前記飽和電圧に略等しいか調べ、
略等しい場合には、その時の信号 PosN，PosQの絶対値の和信号
｜PosN｜＋｜PosQ｜
をポジション感度の決定に使用しないことを特徴とする請求項３記載の位置信号復調方法。 - 前記ポジション感度の決定処理と並行して、信号 PosN、 PosQ及びトラック番号を用いて位置信号を発生する処理を行ない、ヘッド位置がずれた場合、該位置信号によりヘッドを所期位置に戻すことを特徴とする請求項３記載の位置信号復調方法。
- ゲイン変動に対して安定に動作するようにファイル装置のヘッド位置制御系を構成してポジション感度の決定を行ない、
ポジション感度決定後に通常のヘッド位置制御系に戻すことを特徴とする請求項３記載の位置信号復調方法。 - 決定したポジション感度を電源が切断されても記憶状態を保持する固定記憶部に記憶し、
ファイル装置の起動時に該ポジション感度を読み出して信号 PosN及び信号 PosQを補正することを特徴とする請求項３記載の位置信号復調方法。 - トラックを複数の区画に分割し、各区画毎にポジション感度を測定して記憶し、トラック位置に応じたポジション感度を用いて信号 PosN及び信号 PosQを補正することを特徴とする請求項３記載の位置信号復調方法。
- 所定の媒体について測定した各区画毎のポジション感度を記憶しておき、
対象ファイル装置の所定区画におけるポジション感度を測定し、
測定したポジション感度と記憶してある前記区画のポジション感度の差を演算し、
記憶してある他の区画のポジション感度を該差分平行移動して対象ファイル装置の各区画におけるポジション感度を求める請求項８記載の位置信号復調方法。
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