JPH0426965A - デイスク記憶装置のヘッド位置補正制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固定ディスク装置等のディスク記憶装置にお
いて、各トラック上のヘッド位置の補正をヘッド掻作用
アクチュエータに与える位置指定信号をサーボ情報から
検出されるオフトラック量に応じて補正することによっ
て行なうヘッド位置補正制御方式に関する。

〔従来の技術〕

ディスク記憶装置には記憶容量の増加が常に求められて
おり、この要求に沿うにはディスク上に多数個のトラッ
クを設定しそれにデータを高密度記録する必要があるが
、その際に生じやすい読み書きエラーを防止するにはヘ
ッドをトラック上にできるだけ正確に置かねばならない
、このため、周知のようにサーボ情報をディスクに書き
込んで置き、その読取信号からヘッドのトラックの中心
からのずれないしはオフトラック量を検出して、これが
常に許容限度内になるようヘッドの位置をクローズトル
ープ制御で補正する。

従来からかかるヘッド位置の補正制御のため、ヘッドを
操作するステンピングモータやボイスコイルモータ等の
アクチュエータに与えるべき位置指定信号の値をどれだ
け補正すればオフトラック量をなくせるかをディスク記
憶装置の製品試験時に測定し、内蔵ＲＯＭに数値表や補
正係数の形で各トラックに対する位置指定信号値ととも
にあらかじめ記憶させて置くのが一般である。

データの読み書き動作時には、ヘッドを所望のトラック
までまず移動させた直後にサーボ情報を読み取ってオフ
トラック量を検出し、次にそれに対応する補正値をＲＯ
Ｍから読み出し、あるいはそれからあらかじめ読み取っ
て置いた補正係数とオフトラック量から補正値を計算し
た上で、これによりそのトラックに対する位置指定信号
を補正してアクチュエータに与える。

なお、かかるオフトラック量の検出と位置指定信号の補
正はオフトラック量が許容限度値以下になるまで繰り返
えされ、その後初めて実際の読み書き動作に入るのがふ
つうである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、ディスク記憶装置の大記憶容量化がますます
進んで、最近のように３．５インチの固定ディスク装置
に対し１００ＭＢ以上の記憶容量が要求されるようにな
ると、上述のようなヘッド位置の補正制御では精度が不
充分になって来た。

かかる大記憶容量の装置ではオフトラック量に対する許
容限度が厳しくなり、それだけ補正制御に高精度を要す
るのはもちろんであるが、問題はそれだけでなく運転中
の温度上昇や長期使用中の機械的な狂いの影響が大きく
なって来る。

もっとも、補正制御の精度が不充分でも読み書きエラー
は実際にはごく稀にしか発生しないが、オフトラック量
の許容限度を小さくするとヘッド位置の補正に時間が掛
かりアクセスタイムが長くなって来る。最も厄介なのは
、かかる傾向が運転時間や使用期間の経過とともに顕著
になることであって、温度上昇や機械的誤差のためにヘ
ッドの位置補正を何度も繰り返えさないと読み書き動作
を開始できなくなって来る。

かかる現状に鑑み、本発明の目的は運転時間や使用期間
の経過後にも制御精度が低下することがないディスク記
憶装置のヘッド位置補正制御方式％式％ 〔課題を解決するための手段〕 本発明では、前述のようにサーボ情報から検出されたオ
フトラック量に応じてヘッド掻作用アクチュエータに与
える位置指定信号を補正することによりヘッド位置を補
正制御する方式において、非読み書き時にディスク内の
複数個のトラックについて位置指定信号を各トラックに
対する予定値から順次ずらせながらオフトラック量を検
出し、この検出結果から位置指定信号に対する補正値と
オフトラック量との関数関係をあらかじめ計算かつ記憶
させて置き、読み書き動作時にはヘッドを所望のトラッ
クに移動させた後その時に検出されるオフトラック量と
前記関数関係の記憶内容とに基づいてそのトラックに対
応する位置指定信号を補正した上でアクチュエータに与
えるようにすることによって上述の目的を達成する。

なお、上記中のオフトラック量の検出値と位置指定信号
の補正値との関数関係を計算する手段はディスク記憶装
置の起動時に必ず動作させるのが望ましく、その後の非
読み書き時の運転時間内にも時々動作させる９例えば起
動後ないしは各読み書き動作終了後に所定時間が経過し
たつどに動作させるのがよい。この補正関数計算手段の
動作中にディスク記憶装置に対し計算機からアクセスが
あった場合、例えば１トラツクに対する補正関数の計算
を終えた時点でアクセスに基づく読み書き動作に移るよ
うにするのが合理的である。

また、この補正関数計算手段をディスク面内の４〜８個
のトラックに対し動作させるのがよく、この内の各トラ
ックにつき補正関数を求めるため位置指定信号を予定値
から順次ずらせながらオフトラック量を検出して行く回
数は最低２回が必要で４回程度とするのが最も望ましい
、この複数回の検出結果から計算する補正関数は最も簡
単には補正係数でよいが、オフトラック量と補正値の間
の数値表とするのがより望ましい。

なお、読み書き動作時に位置指定信号を補正すべき読み
書き対象トラックに対する補正関数は、その付近のトラ
ックに対して計算かつ記憶されている複数個の補正関数
から簡単な内挿法や外挿法によって求めることでよい。

〔作用］ 本発明は、従来のように運転時間や使用期間の経過後に
ヘッドの位置に対する補正制御の精度が低下して来るの
はこの間の温度上昇や機械的狂い等の運転条件の変化に
より実際に必要な補正量が絶えず変化し、当初から記憶
されている補正値とは異なって来るためである点に着目
したもので、ディスク記憶装置内で読み書き動作が行な
われていない時間を利用してオフトラック量：補正値の
関数関係を絶えず更新するようにし、しかもこの更新の
際には複数回のオフトラック量の検出結果に基づいて補
正関数を正確に、かつディスク内に分布した複数個のト
ラックごとに計算することにより、常に運転条件に則し
た位置補正をヘッドに与え得るようにしたものである。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の具体実施例を詳しく
説明する。第１図に本発明のヘッド位置補正制御方式を
適用するディスク記憶装置の概要構成を示す、なお、以
下に説明する実施例では、ディスク記憶装置は固定ディ
スク装置であって、ヘッド位置制御用の補正関数は第２
図と第３図に示す要領で簡単な補正係数にの形で計算さ
れた後第１図のプロセッサ１０のＲＡＭ１３内に記憶さ
れ、これを計算する補正関数計算手段２０とこれを利用
する位置補正手段３０とがプロセッサ１０内にソフトウ
ェアとして装荷され第４図の流れ図に示す動作を行なう
ものとする。

第１図の左上部にはディスク１とそれを定速で駆動する
スピンドルモータ２の一部が簡略に示されており、この
ディスクｌには多数のトラックＴが設定され、かつスピ
ンドルモータ２から１回転について一度発せられるイン
デックスパルスＩＸに同期してサーボ情報ＳＩがこの例
ではその周方向の１個所に書き込まれている。

データ読み書き用のヘッド３は図の例では揺動アームに
支承され、ステッピングモータやボイスコイルモータで
あるアクチュエータ４によってその位置が操作される。

このヘッド３の位置を指定するための位置指定信号Ｓは
ふつうディジタルなデータ信号であって、プロセッサ１
０からアクチュエータ４用の駆動回路４ａに与えられ、
駆動回路４ａはこれを例えばＰＷＭ方式の駆動電流に変
換してアクチュエータ４に与える。

ディスク記憶装置内のヘッド３はすべてリードライト回
路５に接続され、プロセッサ１０からこのリードライト
回路５に与えられる選択指令により指定されたヘッド３
が読み書き指令に応じて読み取りまたは書き込み状態に
置かれる。データ信号回路６はデータを書込信号−８に
変換してリードライト回路５に与え、あるいは逆にこれ
から読取信号Ｒ５を受けてデータに変換するもので、バ
ス７とインタフェース回路８を介して図示しない計算機
と接続され、プロセッサｌＯとも連絡用のバス７ａを介
して接続されている。

オフトラック検出回路９は読取信号Ｒ３を受けてそれに
含まれるサーボ情報５１の読み取り部分からインデック
スパルスＩＸに同期してオフトラック量δを検出するも
ので、上述のデータ信号回路６がこの役目を果たす場合
も多い。

プロセッサ１０は読み書き動作の制御用と内部の統括制
御用にディスク記憶装置内に組み込まれるもので、その
内部にＲＯＭＩＩとＲＡＭ１２を備え、バス７とインタ
フェース回路８を介して計算機と連系動作する。前述の
ように、本発明方式においては補正関数計算手段２０と
位置補正手段３０がこのプロセッサ１０内にソフトウェ
アとして装荷され、その動作に関連してオフトラック検
出回路９からはオフトラック量δを受け、アクチュエー
タ４の駆動回路４ａに対し位置指定信号Ｓを与える。

これら両手段２０と３０が本発明方式の主体をなすもの
で、第４図に示されたその具体的動作の説明に入る前に
、第２図と第３図とを参照してこの内の補正関数計算手
段２０による補正関数の計算要領の概要をまず説明する
。

本発明方式では補正関数をディスク１０面内に適宜に分
布させた複数個のトラックのそれぞれについて計算する
ので、ヘッド３を所定のトラックに移動させた上で、ま
ず計算の基礎となるオフトラック量δと位置指定信号Ｓ
の関係を知るため、第２図のように位置指定信号Ｓをそ
のトラックに対する予定値Ｓｔから図で縦線で示すよう
に順次にずらせながら、そのつとオフトラック量δを検
出する０図の例では位置指定信号ＳがｄＳずつ予定値Ｓ
ｔの前後に２回ずつ計４回ずらされており、オフトラッ
ク量δの検出結果が４個の小円で示されている。補正関
数計算手段２０は、この検出結果から補正関数として例
えば図の直線りを最小二乗法によって計算する。

第３図はこの直線りがもつ傾斜Ｋを用いて表されるオフ
トラック量δに対する位置指定信号Ｓの関数関係５−ｓ
ｔ十にδを示すもので、この実施例ではこの係数Ｋが位
置補正手段３０により位置指定信号Ｓに対する補正関数
としての補正係数の形で利用されるものとする。

ついで、第４図の流れ図を参照して本発明方式の全体動
作を説明する０図において補正関数計算手段２０と位置
補正手段３０としての動作がそれぞれ一点鎖線で囲んで
示されている。この実施例では図示の流れがディスク記
憶装置に電源を投入しその動作を立ち上げる際に起動さ
れる。

最初のステップｓ１では、装置が起動中である旨を示す
フラグＦに１を立て、補正関数計算手段２０を動作させ
るトランクの指定変数ｉに初期（Ｍｉｓを入れる０次の
ステップＳ２ではフラグＦの値により流れを変えるが、
起動時はこれに１が立っているので動作は補正関数計算
手段２０に移る。

この補正関数計算手段２０の最初のステップＳ２１では
、変数ｉで指定されたトラックＴｉにヘッド３を移動さ
せるいわゆるシーク動作をする。第１図のＲＯＭＩＩ内
には各トラックに対応する位置指定信号が記憶されてい
るので、補正関数計算手段２０は例えばこのＲＯＭＩＩ
から１番目の位置指定信号値Ｓｉを読み取って駆動回路
４ａに与えることによりこのシーク動作を行なうことが
できる。

二のステップＳ２１では、さらにオフトラック量の検出
回数の制御変数ｋに２を入れた上で動作をステップＳ２
２に移す、このステップＳ２２は第２図で説明した要領
で位置指定信号Ｓを上記のＳｉからずらせることにより
ヘッド３の位置をトラックＴｉの中心から順次ずらせる
ためのもので、この例では変数ｉを２で除した商の整数
部１ｎｔ（ｋ／２）とｄｓの積を変数１が偶数か奇数か
に応してＳｉに加減することにより位置指定信号Ｓの値
を計算して、これを駆動回路４ａに与える。

次のステップ３２３では、このようにヘッド３の位置を
ずらせた状態でオフトラック検出回路９により検出され
るオフトラック量δをインテ・ノクスバルスＩＸに同期
して読み取ってＲＡＭ１２に記憶する。さらに変数ｋに
１を加えた上でステップＳ２４で最大値に―と比べ、未
満である限り流れをステップ３２２に戻して同じ動作を
繰り返えす、第２図のように検出回数が４のとき最大値
ｋｍは６に設定され、変数ｉの値がこの最大値に達した
とき動作はステップＳ２４からステップ３２５に移る。

ステップＳ２５では前に第２図で説明した要領で補正関
数として例えば直線りを計算により求め、第３図の傾斜
Ｋを補正係数としてＲＡＭＩ２に記憶する。なお、第２
図かられかるようにこの直線りの横軸との交点は当初に
ＲＯＭＩＩから読み取った位置指定信号の予定＋［Ｓｉ
と必ずしも一致しないから、この実施例ではこの交点に
対応する位１指定信号の値を求め、これを更新された予
定値Ｓｉとして同様にＲＡＭ１２に記憶する。

ステップ５２６〜３２Ｂはかかる補正関数を計算すべき
トラックの切り換え用で、ステップＳ２６では変数ｉに
増分ｄｉを加えることにより次のトラックを指定する。

この増分ｄｉはディスク内に分布した例えば４〜８個の
トラックを順次指定するように選定される。つづくステ
ップＳ２７では計算機からアクセスが到来しているか否
かを調べるが、まだディスク記憶装置の起動中なので当
然否であり、次のステップ３２８で変数１がその最大値
ｉ−より小か否かを判定して、然りである限り流れを最
初のステップＳ２１に戻して同じ動作を繰り返犬す。

以上のように所定数のトラックにつき補正関数の計算と
記憶を終了し、変数ｌの値が最大値ｉ−を越えたときに
流れはステップ３２８から動作ループを抜けてステップ
Ｓ５に移り、これでディスク記憶装置の起動時の補正関
数計算手段２０の動作が完了する。ステップＳ５ではフ
ラグＦの値を調べ、まだこれに１が立っているからステ
ップＳ６でその値を０に戻し、これで本発明方式に関連
するディスク記憶装置の起動が完了する。

続くステップＳ７では、次に補正関数計算手段２０を動
作させる時期を決めるためにプロセッサ１０の付属タイ
マに所定の時限をセットし、かつ変数ｉを初期値ｉｓに
設定し直した上で流れをステップＳ２に戻す、今度はフ
ラグＦが０なので、動作はこのステップＳ２からステッ
プＳ３に移り、ステップＳ７でセットしたタイマがタイ
ムアツプしたか否かを調べる。最初は否であるから動作
はステップＳ４に入り、計算機からアクセスが到来して
いるか否かを調べて、否である限り流れをステップＳ３
に戻してタイマのタイムアツプを待つ。

タイマの時限の経過前に計算機からアクセスが到来しな
かった場合、ステップＳ３での判定が然りと出て流れは
補正関数計算手段２０に移り、上述と同し動作により補
正関数が更新される。しかし、タイムアツプ前にアクセ
スが到来した場合、または補正関数計算手段２０の各ト
ラックに対する動作終了後の判定ステップＳ２６でアク
セスありか判明した場合、動作はステップＳ４またはス
テップＳ２６からディスク記憶装置の本来の読み書き動
作であるステップＳ８以降の流れに移行する。

その最初のステップＳ８では、このアクセス時に読み書
きすべきデータのアドレス指定に対応するトラック番号
ｊをまず設定する０次にこの番号」で指定されるトラッ
クに対する補正係数にと位置指定信号の予定値ｓｊとを
求める。このトラックが補正係数等の記憶値があるトラ
ックと一敗しない場合、それに近い複数のトラックに対
する記憶値から内挿法や外挿法によってこれらを計算す
る。

さらに、このステップＳ８ではヘッド３を３番目のトラ
ックＴｊに移動させるシーク動作を行なう。

次のステップＳ９では位置指定信号Ｓに予定値Ｓｊを入
れてヘッド３をこれる対応する位置に置き、続くステッ
プＳＩＯにおいてこの実施例ではヘッド位置にさらに補
正を加えることなく読み書き動作に入る。ふつうこの実
際の読み書き動作はデータ信号回路９によってなされ、
さらにこの際の読み書きエラーの有無が検定される。ス
テップＳｌｌではこの検定結果を連絡バス７ａを介して
読み取り、エラーなしの場合はステップＳ１２でアクセ
ス時に指定されたデータの読み書きが完了したか否かを
判定し、必要な場合は流れをステップＳ８に戻して読み
書き完了まで同じ動作を繰り返えす。

この例での位置補正手段３０は読み書きエラーが発生し
た時その有無の判定ステップＳｌｌを介して起動される
。その最初のステップＳ３１では、このエラー発生状態
でのオフトラック量δの検出値をオフトラック検出回路
９から読み取り、引き続きステップＳ３２で位置指定信
号Ｓの値を補正係数にとオフトラック量δの積で補正す
ることにより、ヘッド３の位置に補正を加える。

次のステップＳ３３では前のステップＳ３１と同し要領
で、ただしヘッドの位置を補正した後のオフトラック量
δを検出し、続くステップＳ３４でこれを許容限度δｌ
との大小を比較する。ステップＳ３２でのヘッド位置の
補正の結果オフトラック量δはほぼ確実に許容限度δ−
以下になっており、流れはステップＳＩＯに戻されて読
み書き動作が再開される。まだオフトラック量δが許容
限度δ−以上である場合、流れはステップＳ３２に戻さ
れて再度補正が施される。

以上のようにして所定データの読み書きが完了した時、
流れはステップＳ１２からステップＳ１３に移って前述
の変数１の値がその最大値ｉ■と比較される。変数ｉが
最大値ｉｓより小、つまり補正関数計算手段２０の所定
数のトラックに対する動作完了前に読み書き動作に移行
していた場合は、流れはステップＳ２１に戻され補正関
数計算手段２０の動作が再開される。それ以外の場合、
流れはステップＳ７を介してステップＳ２に戻され、ス
テップＳ３と５４によるタイムアツプ待ち状態に入る。

なお、以上の実施例においてディスク記憶装置の起動後
に補正関数計算手段を起動させるためのタイマの時限は
、例えば３０秒、１分、２分のように順次長くなるよう
、ただし最長でも１０分以内に設定するのが合理的であ
る。

また、上述の実施例ではこの補正関数計算手段の各トラ
ックにおけるオフトラック量の検出回数を４回としたが
、補正関数を実施例のように直線とする場合は２回とし
てもよく、精度はやや落ちるがふつうはそれで充分であ
る。

補正関数の形についても実施例のような直線に限らず、
アクチュエータの特性等に応し二次関数等を利用する方
が補正精度を向上する上で望ましいことがあり、この場
合は補正関数を数値表の形でＲＡＭ内に記憶して置くの
が有利である。

第４図の動作の流れもあくまで例示であって、場合ない
し必要に応じて適宜な流れや動作内容を採用すべきもの
である。このように本発明は上述の実施例に限らずその
要旨の範囲内で種々のｍ欅で実施をすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明方式では、補正関数計算手段
によってディスク記憶装置の非読み書き動作中にディス
ク内の複数のトラックにつきアクチュエータに対する位
置指定信号をその予定値から順次ずらせながらオフトラ
ック量を検出し、その結果から位置指定信号用補正値と
オフトラック量の関係を計算した上で記憶して置き、読
み書き動作時に位置補正手段によりこの記憶内容とオフ
トラック量とに基づいて位置指定信号を補正することに
より次の効果を上げることができる。

（ａ）ディスク記憶装置の運転中の温度上昇や長期の使
用に生じ得る機械的な狂い等によって運転条件が変化し
ても、読み書き動作が行なわれていない時間を利用して
ヘッドの位置補正に用いる関数や係数が実際の運転条件
に応じて絶えず更新されるので、ヘッドに対する位置補
正制御を常に高精度に保つことができ、とくに大記憶容
量のディスク記憶装置における読み書きエラーの発生を
未然に防止することができる。

（ロ）ヘッド位置に対する補正制御を高精度に保つこと
により位置補正が何度も繰り返えされる確率が減少する
ので、ディスク記憶装置におけるデータアクセスタイム
を実質的に短縮できる。

（Ｃ）位置補正関数の更新がディスク面内に分布した複
数個のトラックごとになされ、しかも各トラックにおい
て複数回のオフトラック量の検出結果に基づいてこの補
正関数が正確に計算されるので、データ読み書き時にデ
ィスク面内のどのトラックにアクセスしても、むらのな
い高精度の位置補正制御をヘッドに施すことができる。

（ロ）本発明方式をディスク記憶装置内のプロセッサに
ソフトウェアを装荷するだけで実施でき、装置のハード
ウェア面に費用を掛けることなく性能を向上することが
できる。

なお、これら特長は小径化された大記憶容量のディスク
記憶装置に対しとくに有利に発揮され、本発明方式の実
施によりこの種の高性能ディスク記憶装置の運転信転性
の向上とアクセスタイムの短縮に貢献することができる
。

【図面の簡単な説明】

図面はすべて本発明に関し、第１図は本発明によるヘッ
ド位置補正制御方式の実施例を示すディスク記憶装置の
構成回路図、第２図は補正関数計算手段の動作の概要を
説明する位置指定信号値二オフトラック量の特性線図、
第３図は補正関数の形を示すオフトラック量：位置指定
信号値の特性線図、第４図は本発明方式の動作例を示す
流れ図である０図において、 １：ディスク、２ニスピンドルモータ、３；ヘッド、４
：アクチュエータ、４ａ：アクチュエータ駆動回路、５
：リードライト回路、６：データ信号回路、７：バス、
７ａ：連絡バス、８：インタフェース回路、９：オフト
ラック検出回路、１０：プロセッサ、１１：　ＲＯＭ、
、１２：　ＲＡＭ、２０：補正関数計算手段、３０：位
置補正手段、ｄｉ：変数ｉの増分、ｄＳ：位置指定信号
に対するずらせ量、δ；オフトラック量、δ−：オフト
ラック量の許容限度、Ｆ：フラグ、ｉ：補正関数計算手
段を動作させるトランクの指定変数、ｉ■：変数ｉの最
大値、ｉｓ：変数ｉの初期値、Ｉｘ：インデックスパル
ス、Ｊ：読み書き動作時の対象トランク番号、Ｋ：補正
係数、ｋコオフトラック量の検出回数の制御変数、ｋ−
二変数にの最大値、Ｌ：補正関数の一例としてノ直線、
Ｒｓ：ｍＩ［８号、Ｓ：位置指定信号、Ｓｌ：変数ｊで
指定されたトラックに対する位置指定信号の予定値、Ｓ
Ｉ；サーボ情報、Ｓｊ：ｊ番トラックに対する位置指定
信号値、５１〜Ｓ１３：プロセッサの動作ステップ、Ｓ
２１〜Ｓ２８：補正関数計算手段としての動作ステップ
、５３１−５３４：位置補正手段としての動作ステップ
、Ｔニドラック、Ｔｉ；変数１により指定されるトラッ
ク、ＷＳ：書込信号、第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディスク内の各トラック上のヘッド位置の補正をサーボ
   情報の読み取りによって検出されるオフトラック量に応
   じヘッド操作用アクチュエータに与える位置指定信号を
   補正することにより行なう方式であって、非読み書き動
   作時にディスク内の複数個のトラックについてアクチュ
   エータに対する位置指定信号を各トラックに対する予定
   値から順次ずらせながらオフトラック量を検出し、この
   検出結果から位置指定信号に対する補正値とオフトラッ
   ク量との関数関係をあらかじめ計算しかつ記憶して置き
   、読み書き動作時にヘッドを所定のトラック上に置いた
   状態でアクチュエータに与えるべき位置指定信号をその
   ときに検出されるオフトラック量と前記関数関係の記憶
   内容とに基づいて補正するようにしたことを特徴とする
   ディスク記憶装置のヘッド位置補正制御方式。