JP2006155883A - ヘッド位置決め制御方法及びヘッド位置決め制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ディスク媒体を読み取るヘッドを、所定位置に位置決めするためのヘッド位置決め方法及び装置に関し、ヘッドの感度分布の非線型特性を補正する。
【解決手段】 ディスク媒体（６）と、ヘッド（４）と、アクチュエータ（３）と、制御回路（１９）とを有するディスク装置において、ヘッドの出力からの復調位置を復調する復調部（２０）と、復調位置と目標位置との誤差を演算する演算器（２１）と、誤差をゲインで補正するゲイン補正部（２２）とを設ける。ゲイン補正部（２２）は、ヘッド（４）からのＰｏｓＮ，ＰｏｓＱのゼロ点を中心とし、ヘッド（４）をオフセットして、各オフセット位置で測定した位置ゲインから、目標位置の剰余に対応する位置ゲインで、誤差を補正する。相対位置の位置ゲインを用いるため、各オフセット位置でヘッドの感度分布の非線型特性を補正した正確な位置誤差を検出できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ディスク装置のヘッドを目標位置に位置決めする位置決め制御方法及び装置に関し、特に、ヘッドの非線型検出特性を補償するための位置決め制御方法及び装置に関する。

ヘッドにより、ディスク記憶媒体を読み取るディスク装置は、広く利用されている。例えば、コンピュータの記憶装置として、利用されている磁気ディスクドライブは、磁気ディスクと、磁気ディスクを回転するスピンドルモータと、磁気ディスクをリード／ライトする磁気ヘッドと、磁気ディスクのトラックに磁気ヘッドを位置つけるＶＣＭアクチュエータとを備えている。このディスクドライブの記録密度が飛躍的に増大しており、磁気ディスクのトラック密度が増加している。特に、磁気ヘッドに、ＭＲヘッドを用いたことにより、高密度化が可能となっている。このため、高精度の位置決めを高速に行うことが必要となる。

コンピュータから記録・再生コマンドを受けると、ディスクドライブは、磁気ヘッドを現在位置から目標位置に移動する。これをシーク動作という。このシーク動作は、コアース制御後、整定制御を経て、フォローイング制御に移行する動作である。

目標位置に移動する及び目標位置でフォローイングする制御のため、フィードバック制御が使用される。フィードバック制御は、ヘッドの現在位置を検出し、目標位置と現在位置との位置誤差を計算し、位置誤差がなくなるように、ヘッドのアクチュエータを制御するものである。

ヘッドの現在位置を検出するため、ディスクには、位置情報が記録されている。ヘッドは、ディスクの位置情報を読み出し、読みだした位置情報から現在位置を求める。そして、目標位置と現在位置との位置誤差を計算する。ディスク装置では、ヘッドが読みだした位置信号から現在位置を復調するため、ヘッドの検出特性が、かかる現在位置の検出精度に影響する。このため、この検出特性を補正することが必要となる。

図２２は、従来技術のフィードバック制御系の構成図である。磁気ディスクの位置情報（サーボ情報）は、トラック番号と、サーボ（バーストサーボ）信号で構成される。サーボ信号は、例えば、９０度ずれた４相のサーボ信号で構成される。磁気ヘッドが読み取った位置情報は、復調回路により復調され、トラック番号と、オフセット信号が得られる。オフセット信号は、前述のサーボ信号の振幅から得られるものであり、その大きさは、そのトラック番号のトラック中心からの位置ずれ量に比例している。

このオフセット信号の大きさは、磁気ヘッドの特性及びトラック位置に応じて、出力レベルがバラツク。このため、このバラツキを補正して、オフセット信号の値を、実際のトラック単位の値に変換する必要がある。この方法として、磁気ヘッド及びトラック位置毎のゲイン（ポジション感度と呼ばれている）を設定し、ヘッド及びトラック位置で対応するゲインを参照し、ゲインにより復調オフセット値を補正するものが知られている（例えば、特許文献１）。

この方法では、ヘッドの検出感度が、トラックの幅内で、一様であることを仮定している。しかし、トラック幅が狭くなると、ヘッドのコア幅により、ヘッドの検出感度が同一トラック内で一様とみなせない。特に、ＭＲヘッド、ＧＭＲヘッドには、その傾向が強い。このため、復調オフセット値を、トラック単位のオフセット位置に正確に変換できない。この誤差は、フィードバック制御系のループゲインの変動をもたらし、位置決め精度が低下する。

このヘッドの非線型特性を補正する第１の方法が、提案されている（例えば、特許文献２）。即ち、図２２に示すように、ヘッド、トラック位置、及びオフセット位置毎の変換ゲイン（ポジション感度と呼ばれている）を格納する補正テーブル９０を設ける。そして、復調されたオフセット値により、補正テーブル９０を参照し、対応する補正ゲインを得る。例えば、図２４に示すように、補正テーブル９０は、絶対位置で示されたオフセット位置（Real Position)毎（例えば、０．０５トラック毎）の補正ゲインGainを格納する。

乗算器９１により、復調オフセット値に、この補正ゲインを乗算して、デコードされたオフセット位置を得る。このゲインが適正であれば、図２５の点線に示すように、デコードオフセット位置は、真のオフセット位置を示す。更に、このオフセット位置と、トラック番号とを加算器９２で加算して、現在位置を得る。そして、演算器９３で、現在位置から目標位置を差し引き、位置誤差を計算する。位置誤差は、サーボ制御部９４に入力する。サーボ制御部９４は、前述のように、位置誤差の値に応じて、コアース制御、整定制御、フォローイング制御のいずれかの制御を行い、制御量を出力する。この制御量により、図示しないヘッドのアクチュエータが駆動され、ヘッドが目標位置（目標トラック）に位置決めされる。

一方、図２３に示す第２の非線型補正方法も知られている（例えば、特許文献３）。図２４では、コントローラ９４のループゲイン９７を変更できるようにしている。そして、測定回路９８で、トラック中心からの各オフセット位置における復調回路（位置検出回路）９６のゲインを測定し、記憶しておく。そして、復調した現在位置により測定回路９８のゲインを参照し、コントローラ９４のゲイン９７を制御する。

この方法では、位置誤差は、補正されないが、コントローラ９４のゲインを制御することにより、ヘッド出力の非線型特性による制御系のループゲインの変動を抑え、オフセット位置でも、安定な位置決めを行うものである。
特開平８ー１９５０４４号公報 特開平１０ー２２２９４２号公報 特開平８ー２４９８４４号公報

しかしながら、従来技術では、次の問題があった。

(1) 第１の非線型補正方法では、補正テーブル９０の正確な補正ゲイン（補正カーブ）を得ることが難しい。即ち、補正ゲインは、絶対的な位置を基準として求める必要がある。このため、ＳＴＷ（サーボトラックライタ）で、絶対的な位置に対する補正ゲインを測定している。しかし、ＳＴＷでの測定値は、各ドライブ（装置）における最適値とは限らない。即ち、復調回路の固体差や設定値により、検出感度が変化する。このため、ＳＴＷで測定した補正ゲインを用いても、図２６の実線のように、デコード位置と実際の位置との関係がずれ、個々のドライブにおいて、正確なオフセット位置に補正できないという問題があった。

(2) 又、ヘッドの検出感度が永久に変化しない保証はなく、ヘッドのコア先端の磨耗や、ＭＲ素子の特性変化により、検出感度が変化する。この理由でも、ＳＴＷで測定した補正ゲインを用いても、個々のドライブにおいて、正確なオフセット位置に補正できないという問題があった。これを解決するためには、ドライブ自身で、補正ゲインを測定する必要があるが、ドライブは、ヘッド感度分布の影響により、歪んだ位置を用いて、位置決め制御しているため、歪んだ位置を用いて、正確な絶対位置を求めるのは、困難であり、ドライブが、絶対位置に対する補正カーブを測定することができないという問題があった。

(3) 第２の非線型補正方法では、非線型補正をループゲインの制御により行うため、制御系は、非線型特性の影響を受けず、位置決め精度の低下を防止できる。しかし、正確な位置誤差を得ることができない。このため、位置誤差からリード／ライト許可を発生する場合に、正確な、リード／ライトタイミングが得られない。例えば、２０％程度の誤差がある。このため、リード／ライトの開始が遅れ、コマンドを受けてからリード／ライトを開始するまでの時間が長くなり、性能が低下する。

(4) 又、第２の非線型補正方法では、正確な位置誤差を求めないため、コントローラ９４に適用できる制御系は、リードラグフィルタ等やＰＩＤ制御系のフィルタに限られる。例えば、正確な位置誤差を必要とするオブザーバー制御系は、コントローラ９４に適用できないという問題があった。

本発明の目的は、ヘッドの非線型特性を補正して、正確な位置誤差を検出するためのヘッド位置決め制御方法及び装置を提供するにある。

本発明の他の目的は、装置自身で測定した補正ゲインを用いても、正確な位置誤差を検出するためのヘッド位置決め制御方法及び装置を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、リード又はリード／ライトの開始時点を正確に検出するためのヘッド位置決め制御方法及び装置を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、ヘッドの非線型特性を補正しても、コントローラの制御系が限られないヘッド位置決め制御方法及び装置を提供するにある。

この目的の達成のため、本発明のディスク装置のヘッド位置決め制御方法の一態様は、再生素子と記録素子とが分離された前記ヘッドからの前記ディスクの位置情報からＰｏｓＮ及びＰｏｓＱを得て、位置情報を復調するステップと、前記復調位置と目標位置との位置誤差を算出するステップと、前記位置誤差を、前記目標位置でのトラック中心からのオフセットに応じて、一意に定める位置ゲインを補正するステップと、前記補正された位置誤差に応じて、前記ヘッドを駆動するアクチュエータの制御量を算出するステップと、前記補正された位置誤差により、前記ヘッドのリード又はライトの少なくとも一方の許可を発生するステップと、前記ヘッドの位置信号から、前記ＰｏｓＱ又はＰｏｓＮがゼロとなる位置を前記トラック中心と検出し、前記検出したトラック中心を基準に、前記ヘッドの位置をオフセットして、各オフセット位置で測定した前記再生素子の感度分布に依存した各位置ゲインを測定するステップとを有し、前記補正ステップは、前記測定した位置ゲインから前記目標位置の剰余に対応する位置ゲインで、前記位置誤差を補正するステップからなる。

又、本発明のディスク装置のヘッド位置決め制御装置の一態様では、再生素子と記録素子とが分離された前記ヘッドからの前記ディスクの位置信号からＰｏｓＮ及びＰｏｓＱを得て、位置情報を復調する復調回路と、前記復調位置と目標位置との位置誤差を所定の位置ゲインで補正して、前記アクチュエータの制御量を計算する制御回路とを有し、前記制御回路は、前記ヘッドの位置信号から、前記ＰｏｓＱ又はＰｏｓＮがゼロとなる位置を前記トラック中心と検出し、前記検出したトラック中心を基準に、前記ヘッドの位置をオフセットして、各オフセット位置で測定した前記再生素子の感度分布に依存した各位置ゲインを測定し、前記測定した位置ゲインから前記目標位置の剰余に対応する位置ゲインで、前記位置誤差を補正して、前記補正された位置誤差に応じて、前記ヘッドを駆動するアクチュエータの制御量を算出するとともに、前記補正された位置誤差により、前記ヘッドのリード又はライトの少なくとも一方の許可を発生する。

この本発明の態様では、第１に、絶対位置を使わず、歪んだ位置を使って補正する。このためには、ヘッドのオフセット量と位置ゲインとを分離する必要がある。即ち、従来の第１の非線型補正方法では、ＳＴＷの絶対位置を基準にし、そこからのオフセット値（絶対位置）を求める必要がある系であり、オフセットとゲインは分離できなかった。これに対し、本発明では、復調オフセット値と目標位置との位置誤差に対するゲインを使用している。即ち、目標位置に対し、相対的なオフセット値に対しゲインを設定している。これにより、絶対位置を使用しなくてよく、相対位置によるため、歪んだ位置を使用しても、正確に位置誤差を得ることができる。

第２に、従来の第２の非線型補正方法でも、オフセットとゲインは分離されているが、ループゲインを補正するものであるため、正確な位置誤差が得られない。本発明では、正確な位置誤差を得ることができるため、正確に、リード／ライト開始を検出できる。又、コントローラの制御系に、オブザーバー制御等を用いることができる。

本発明の他の態様のヘッド位置決め制御方法は、前記補正ステップは、シーク制御中は、一意の位置ゲインで前記位置誤差を補正するステップと、フォローイング制御中は、前記目標位置の剰余に対応する位置ゲインで前記位置誤差を補正するステップとからなる。

この態様では、フォローイング中に位置ゲインでの補正を行い、シーク中は、ゲイン補正を行わないようにしている。位置ゲインをオフセット位置毎に設定した場合に、シーク制御中は、連続移動するため、目標位置により参照された位置ゲインは、移動中での適正ゲインを示さない。このため、位置ゲインにより、シーク制御が円滑に行われない。これを防止するため、シーク中は、位置ゲインでの補正を禁止する。

本発明の別の態様のヘッド位置決め制御方法は、前記復調ステップは、前記位置情報のオフセット信号を、前記位置情報のトラック番号で定める感度ゲインで補正するステップを有する。

この態様は、復調時の位相サーボ信号によるオフセット位置の連続性を得るため、感度ゲインで補正するものである。

本発明の更に別の態様のヘッド位置決め制御方法は、正弦波を加え、前記オフセット位置を変化させ、回転同期成分を除去した位置誤差を測定し、測定した位置誤差から各オフセット位置での位置ゲインの値を測定するステップを有する。

又、本発明の更に別の態様のヘッド位置決め制御装置は、前記制御回路は、正弦波を加え、前記オフセット位置を変化させ、回転同期成分を除去した位置誤差を測定し、測定した位置誤差から各オフセット位置での位置ゲインの値を測定する。

この態様では、第１に、装置自身が位置ゲインの測定を行う。このため、装置、ヘッド個々の特性に応じた、位置ゲインを得ることができる。第２に、正弦波外乱を加えて測定するため、位置ゲイン（傾き）を、装置自身が容易に測定することができる。

以上説明したように、本発明によれば、次の効果を奏する。

(1) 復調オフセット値と目標位置との位置誤差に対するゲインを使用するため、絶対位置を使用しなくてよく、相対位置によるため、歪んだ位置を使用しても、正確な位置誤差を得ることができる。

(2) 又、正確な位置誤差を得ることができるため、正確に、リード／ライト開始を検出できる。又、コントローラの制御系に、オブザーバー制御等を用いることができる。

以下、本発明を、ディスク装置、位置決め制御系、ゲイン測定処理、実施例、他の実施の形態に分けて、説明する。
・・ディスク装置・・
図１は、本発明の一実施の態様のディスク装置の上面図、図２は、そのディスク装置の断面図である。この例では、ディスク装置として、ハードディスク装置を例にしてある。

図１及び図２に示すように、磁気ディスク６は、基板（円板）に磁気記録層を設けて構成される。磁気ディスク６は、２．５インチの大きさであり、ドライブ内に、３枚設けられている。スピンドルモータ５は、磁気ディスク６を支持し、且つ回転する。磁気ヘッド４は、アクチュエータに設けられている。アクチュエータは、回転型ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）３と、アーム８と、フレクチャー（サスペンション）９を有する。フレクチャー９の先端に、磁気ヘッド４が取り付けられている。

磁気ヘッド４は、磁気ディスク６のデータを読み取り、データを書き込む。磁気ヘッド４は、ＭＲ素子（再生素子）と、ライト素子とを有する。アクチュエータ３は、磁気ヘッド４を磁気ディスク６の所望のトラックに位置付ける。アクチュエータ３及びスピンドルモータ５は、ドライブベース２に設けられる。カバー１は、ドライブベース２を覆い、ドライブ内部を外部から隔離する。プリント板７は、ドライブベース２の下に設けられ、ドライブの制御回路を搭載する。コネクタ１０は、ドライブベース２の下に設けられ、制御回路と外部とを接続する。このドライブは、小型であり、横、９０ｍｍ、縦、６３ｍｍ、幅、１０ｍｍ 程度である。従って、ノートパソコンの内蔵ディスクとして使用される。

図３は、プリント板７及びドライブ内に設けられた制御回路のブロック図である。ＨＤＣ（ハードディスクコントローラ）１８は、ホストＣＰＵの各種コマンドの授受、データの授受等のホストＣＰＵとのインターフェース制御及び磁気ディスク媒体上の記録再生フォーマットを制御するための磁気ディスク装置内部の制御信号の発生等を行う。バッファ１７は、ホストＣＰＵよりのライトデータの一時的な記憶及び磁気ディスク媒体よりのリードデータの一時的な記憶に使用される。

ＭＣＵ（マイクロコントローラ）１９は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、メモリ、ＤＡコンバータ、ＡＤコンバータ等で構成されている。ＭＣＵ（以下、ＭＰＵという）１９は、磁気ヘッドの位置決めのためのサーボ制御（位置決め制御）等を行う。ＭＰＵ１９は、メモリに記憶されたプログラムを実行して、サーボ復調回路１６よりの位置信号を認識し、位置決めのためのアクチュエータ３のＶＣＭ制御電流の制御値を計算する。更に、ＭＰＵ１９は、ＳＰＭ駆動回路１４の駆動電流の制御を行う。

ＶＣＭ駆動回路１３は、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）３に駆動電流を流すためのパワーアンプで構成される。ＳＰＭ駆動回路１４は、磁気ディスクを回転するスピンドルモータ（ＳＰＭ）５に駆動電流を流すためのパワーアンプで構成される。

リードチャネル１５は、記録再生を行うための回路である。リードチャネル１５は、ホストＣＰＵよりのライトデータを磁気ディスク媒体６に記録するための変調回路、パラレルシリアル変換回路、磁気ディスク媒体６よりデータを再生するための復調回路、シリアルパラレル変換回路等を有する。サーボ復調回路１６は、図６にて後述するように、磁気ディスク媒体６に記録されたサーボパターン（図５にて後述する）を復調する回路であり、ＭＰＵ１９に位置信号を出力する。

尚、図示されていないが、ドライブＨＤＡ内には、磁気ヘッド４に記録電流を供給するライトアンプと、磁気ヘッド４よりの再生電圧を増幅するプリアンプとを内蔵したヘッドＩＣが設けられている。

ここでは、ディスク装置として、磁気ディスク装置を例に説明しているが、ＤＶＤ、ＭＯ等の光ディスク装置等を用いても良く、リード／ライト可能な装置で示しているが、リードオンリーの装置（再生装置）を用いても良い。
・・位置決め制御系・・
次に、ＭＰＵ１９が実行する位置決め制御系について説明する。

図４は、位置決め制御系のブロック図、図５は、磁気ディスクのサーボパターンの説明図、図６は、図４のサーボ復調回路のブロック図、図７は、図４のＭＰＵ１９の機能ブロック図、図８は、図７のＰＯＳＮ、ＰＯＳＱの説明図、図９は、図７のＰＯＳＧＡＩＮテーブルの説明図、図１０及び図１１は、ＰＯＳＳｎＳテーブルの説明図、図１２は、図７のゲイン切り換えの説明図である。

図４に示すように、位置決め制御系は、ＭＰＵ１９と、ＶＣＭ３と、磁気ヘッド１５と、サーボ復調回路１６とで構成されている。磁気ヘッド１５のＭＲヘッドは、磁気ディスク６のサーボパターンを読みだす。磁気ディスク６は、セクターサーボ方式により、セクター毎に、サーボパターンが書き込まれている。

このサーボパターンは、図５に示すように、サーボマークと、トラック番号と、４つのバーストサーボ信号ＰｏｓＡ、ＰｏｓＢ、ＰｏｓＣ、ＰｏｓＤで構成されている。サーボマークは、サーボパターンの先頭を示す。トラック番号は、トラックのアドレスを示す。４つのバーストサーボ信号ＰｏｓＡ、ＰｏｓＢ、ＰｏｓＣ、ＰｏｓＤは、２分の１トラック単位に記録されたパターンであり、トラック中心からのオフセット位置を示すために、使用される。

図４のサーボ復調回路１６を、図６により説明する。プリアンプ３０は、ＭＲヘッド１５の読み取り信号を増幅する。ＡＧＣ（自動ゲイン制御）回路３１は、読み取り信号のゲインを調整して、読み取り信号の振幅を一定に制御する。サーボマーク検出回路３２は、読み取り信号から図５で示したサーボマークを検出する。

ゲート信号生成回路３３は、サーボマークの検出に応じて、クロックに同期した各検出器３４〜３８のゲート信号を生成する。トラック番号検出器３４は、ゲート信号に応じて、図５のトラック番号を検出し、トラック番号を出力する。ＰｏｓＡ検出器３５は、図５のバーストサーボ信号ＰｏｓＡを検出して、その振幅をＰｏｓＡとして出力する。

ＰｏｓＢ検出器３６は、図５のバーストサーボ信号ＰｏｓＢを検出して、その振幅をＰｏｓＢとして出力する。ＰｏｓＣ検出器３７は、図５のバーストサーボ信号ＰｏｓＣを検出して、その振幅をＰｏｓＣとして出力する。ＰｏｓＤ検出器３８は、図５のバーストサーボ信号ＰｏｓＤを検出して、その振幅をＰｏｓＤとして出力する。

図４に戻り、ＭＰＵ１９は、位置復調部２０と、誤差演算器２１と、ゲイン補正部２２と、コントローラ２３とを有する。この各部は、ＭＰＵ１９の機能をブロック化したものである。

コントローラ２３は、位置誤差に応じて制御量を算出する周知のサーボコントローラである。サーボコントローラ２３は、位置誤差に応じて、コアース制御、整定制御、フォロイング制御を実行する。コアース制御は、目標位置への速度制御である。コアース制御は、速度制御、ＰＤ制御、又は定常バイアス推定を含まないオブザーバ制御等により構成されている。図１２に示すように、コアース制御は、加速、定速、減速と、制御モードを切り替える。この加速モードは、電流を流し、速度を速くする制御である。定速モードは、電流を「０」にして、速度を一定速度に保つ制御である。減速モードは、電流を加速時とは反対方向に流し、速度を目標位置付近でゼロに近くする制御である。距離が小さい場合には、定速モードは含まれない。

フォロイング制御は、磁気ヘッドを目標位置に追従する制御である。フォロイング制御は、ＰＩＤ制御、ＰＩ×ＬｅａｄＬａｇ、定常バイアス推定を含むオブザーバ制御等で構成される。整定制御は、コアース制御とフォロイング制御とのつなぎを行うための制御モードである。整定制御では、制御系に積分要素を含む。

図４の位置復調部２０は、図７にて後述するように、サーボ復調回路１６からのトラック番号、ＰｏｓＡ、ＰｏｓＢ、ＰｏｓＣ、ＰｏｓＤから復調位置を算出する。誤差演算器２１は、目標位置ｒから復調位置ｙを差し引き、補正前の位置誤差を計算する。ゲイン補正部２２は、図７にて後述するように、補正前の位置誤差を、補正ゲインで補正して、補正された位置誤差を出力する。補正された位置誤差は、コントローラ２３に入力される。

図７は、ＭＰＵ１９の位置復調部２０、誤差演算器２１、ゲイン補正部２２の詳細ブロック図である。位置復調部２０は、ＰｏｓＮ演算器４０、ＰｏｓＱ演算器４１、Ｎ／Ｑ選択、補正部４２、ＰｏｓＳｎｓテーブル４３、乗算器４４、加算器４５から成る。

ＰｏｓＮ演算器４０は、ＰｏｓＡからＰｏｓＢを差し引き、ＰｏｓＮ信号を計算する。ＰｏｓＱ演算器４１は、ＰｏｓＣからＰｏｓＤを差し引き、ＰｏｓＱ信号を計算する。これにより、図８に示すように、周知の９０度位相のずれた２相のＰｏｓＮ、ＰｏｓＱのサーボ信号が得られる。

ＰｏｓＮ、ＰｏｓＱの直線部分を用いて、オフセット位置を得るために、Ｎ／Ｑ選択・補正部４２が設けられている。選択・補正部４２は、ＰｏｓＱ、ＰｏｓＮの絶対値ａｂｓ（ＰｏｓＱ）、ａｂｓ（ＰｏｓＮ）を比較する。ａｂｓ（ＰｏｓＱ）≧ａｂｓ（ＰｏｓＮ）なら、ＰｏｓＮを選択する。逆なら、ＰｏｓＱを選択する。即ち、選択・補正部４２は、ａｂｓ（ＰｏｓＱ）≧ａｂｓ（ＰｏｓＮ）なら、Ｎ＝ーｓｇｎ（ＰｏｓＱ）・ＰｏｓＮを出力し、逆なら、Ｑ＝ｓｇｎ（ＰｏｓＮ）・ＰｏｓＱを出力する。尚、ｓｇｎは、符号を意味する。

更に、選択・補正部４２は、トラック番号Ｔｒａｃｋが奇数トラックか偶数トラックかを判定し、奇数トラックなら、ｅｖｅｎ（Ｔｒａｃｋ）を「ー１」とし、偶数トラックなら、ｅｖｅｎ（Ｔｒａｃｋ）を「＋１」とする。そして、ＰｏｓＮを選択した場合に、〔ｓｇｎ（ＰｏｓＱ）・ｅｖｅｎ（Ｔｒａｃｋ）〕＞０．０の場合には、ｓｇｎ（ＰｏｓＱ）・ｓｇｎ（ＰｏｓＮ）・１．０を出力する。この値は、±１．０である。それ以外は、「０」を出力する。又、ＰｏｓＱを選択した場合には、ｅｖｅｎ（Ｔｒａｃｋ）・０．５を出力する。

ＰｏｓＳｎｓテーブル４３は、ＰｏｓＮとＰｏｓＱとを１／２トラック単位で交互に使用するため、その切り換え時の段差をなくすための感度ゲインを格納する。この感度ゲインは、各トラック、ヘッド毎に設けられている。この感度ゲインは、図１０に示すように、ＰｏｓＮとＰｏｓＱを交互に使用しても、実位置に対し、復調位置（検出位置）が連続するように、設定される。図１１に示すように、この感度ゲインを設定しない場合には、ＰｏｓＮとＰｏｓＱを交互に使用すると、実位置に対し、検出位置が、連続にならず、ＰｏｓＮとＰｏｓＱの切り換え位置で、段差が生じる。

乗算器４４は、選択・補正部４２の出力Ｎ又はＱに、感度ゲインPosSnsTable(Head,Track) を乗算する。加算器４５は、トラック番号と乗算器４４の出力と、選択・補正部４２の「０」、「±０．５」、「±１．０」の出力とを加算して、復調位置ｙを計算する。

従って、ＰｏｓＮ、ＰｏｓＱから得られる復調位置ｙは、Ｃ言語プログラムで記述すれば、次の式で表現される。

if(abs(Pos N) ≦abs(PosN), sgn(PosQ)・even(Track) ＞0.0)
｛ y＝-sgn(PosQ)・PosSnsTable(Head,Track) ・PosN＋Track
＋sgn(PosQ) ・sgn(PosN) ・1.0 ｝
if(abs(Pos N) ≦abs(PosN), sgn(PosQ)・even(Track) ≦0.0)
｛ y＝-sgn(PosQ)・PosSnsTable(Head,Track) ・PosN＋Track ｝
if(abs(Pos N) ＞abs(PosN))
｛ y＝sgn(PosN) ・PosSnsTable(Head,Track) ・PosQ＋Track
＋even(Track) ・0.5 ｝
誤差演算器２１は、復調位置ｙから目標位置ｒを差し引き、補正前の位置誤差を出力する。ゲイン補正部２２は、剰余計算部５０と、ＰｏｓＧａｉｎテーブル５２と、乗算器５３と、位置誤差判定器５４と、切り換え器５５とから構成されている。

ＰｏｓＧａｉｎテーブル５２は、目標位置からのオフセットに対する位置誤差に対する位置ゲインを格納している。即ち、２分の１トラック単位で、サーボパターンが記録されている上述の例では、目標位置が、ＰｏｓＮ及びＰｏｓＱの０中心からずれ量の各々に対し、位置ゲインが設定されている。図９に示すように、この位置ゲインは、復調位置（検出位置、検出電圧）と絶対位置との関係を、図の実線のような関係から、図の点線のような直線比例関係に補正するように、設定される。

剰余計算器５０は、前述の目標位置Target PosのＰｏｓＮ及びＰｏｓＱの０中心からずれ量を計算するものである。即ち、０．５トラック単位で、次の剰余Ｘｍｏｄを計算する。

Xmod＝mod((Target Pos ＋0.25),0.5)ー0.25
ＰｏｓＧａｉｎテーブル５２は、ヘッド番号とこのずれ量（剰余）によって、アクセスされ、対応する位置ゲインを出力する。乗算器５３は、誤差演算器２１の位置誤差に、位置ゲインを乗算する。これにより、補正された位置誤差が得られる。

切り換え器５５は、コントローラ２３へ出力する位置誤差を、補正前の位置誤差と、補正後の位置誤差とから選択する。位置誤差判定器５４は、切り換え器５５の位置誤差が、リード条件のトラック数以内か、ライト条件のトラック数以内かを判定し、リード許可、ライト許可を発行する。又、位置誤差判定器５４は、切り換え器５５を、位置誤差に応じて切り替える。

この切り換えの意味について、図１２により説明する。前述のように、コントローラ２３は、位置誤差に応じて、コアース制御、整定制御、フォロイング制御を切り換えて実行する。コアース制御は、速度制御であり、トラックを移動する。この時、位置ゲインが、前述のずれ量に応じて選択された場合には、トラック移動中のため、位置ゲインは、正しいゲインを示していない。これにより、位置誤差が過度に増幅され、コアース制御を円滑に行うことができない。これを防止するため、コアース制御中は、位置ゲインを「１」に固定する。このため、コアース制御中は、切り換え器５５が、補正前の位置誤差を選択する。

図１２の例では、位置誤差判定器５４が、位置誤差が、整定制御中のある位置誤差の範囲に入った時に、切り換え器５５を、補正前の位置誤差から補正後の位置誤差に切り換える。これにより、位置誤差を補正する段階を、必要なフォロイング制御に限ることができ、コアース制御への悪影響を防止できる。

このように、位置ゲインを、目標位置からの相対ずれ量に対して設定し、目標位置と復調位置との位置誤差を位置ゲインにより補正するため、歪んだ位置を使用しても、ヘッドの非線型特性を補正した正確な位置誤差を得ることができる。

このため、装置、ヘッド個々の特性に応じた、非線型補正が可能となる。又、相対位置のため、装置自体で補正ゲインの測定が可能となる。更に、位置誤差を補正しているため、正確な位置誤差に補正ができ、正確なリード／ライト開始時点を検出することができる。その上、正確な位置誤差が得られるため、コントローラの制御系が限定されない。特に、オブサーバー制御を用いたものに、好適である。
・・ゲイン測定処理・・
前述のように、相対位置を用いているため、装置自身で、位置ゲインを測定することができる。このための有効なゲイン測定方法を、図１３乃至図１５により、説明する。

図１３は、本発明の一実施の形態のゲイン測定ブロック図、図１４は、その繰り返しコントローラのブロック図、図１５は、本発明の一実施の形態のゲイン測定処理フロー図である。

図１３のシステムは、ＰｏｓＮ又はＰｏｓＱの「０」の地点を中心にして、位置オフセットを与える。そして、その場所のループゲインを測定することにより、ヘッドの感度分布に依存した位置ゲインの測定を行うものである。

そのために、波形発生器２４を設け、正弦波外乱を発生する。加算器２５により、誤差演算器２１の目標位置ｒと復調位置ｙとの位置誤差に、正弦波外乱を加える。これをコントローラ２３に入力し、アクチュエータ３の制御量を出力する。尚、この場合の位置ゲインは、「１」に固定しておく。

そして、外乱を加える前後の信号の正弦波外乱の周波数成分を取り出し、振幅を比較する信号分析器２７を設ける。信号分析器２７は、加算器２５の前後の信号の正弦波外乱の周波数成分を取り出し、振幅を比較する。この信号分析器２７は、デジタルフーリエ変換（ＤＦＴ）が適している。

ここで、微小領域のゲインを測定するためには、正弦波の外乱の振幅を小さくする必要がある。元々、位置決め精度は、±０．０７〜０．１トラック程度であるため、更に、正弦波の外乱を加えると、位置揺れの振幅が大きくなり、広い範囲のゲインを測定してしまうことになり、微小領域のゲインの測定が困難となる。

このため、ループゲインを直接測定するため、繰り返し制御を行う繰り返しコントローラ２６を設ける。繰り返し制御は、位置誤差の回転同期成分（ＲＲＯ）を除去するための制御手法である。繰り返しコントローラ２６は、図１４に示すように、遅延器（１／ｚ）５５〜５９を、磁気ディスクの１周分のセクタ数だけ設けている。この遅延器５５〜５９で、加算器６０で位置誤差の値を加算しながら、回転同期成分ＲＲＯを除去する最適な補正電流を作成する。そして、図のスイッチＳＷ３をオフすると、遅延器５５〜５９には、最適な補正電流が保持され、その値は更新されない。

最初に、遅延器５５〜５９を全て「０」に初期化する。次に、現在の位置誤差を、１周前の遅延器の値（遅延器５９の出力）に、加算器６０で加算する。この加算値は、演算器２５の位置誤差を遅延する複数の遅延器５０、５１の値に、ゲイン乗算器５２〜５４でゲインを掛け、加算器６１で加算して、作成する。

図の例では、過去３セクタ分の位置誤差の値に、ゲインを掛けて、加算して、加算値を作成している。ゲインは、ＦＩＲフィルタの設計手法に従う。即ち、低域通過フィルタを構成する。

即ち、１周前の位置誤差に、今回の位置誤差を加算することにより、回転同期成分を除去するための補正電流（ＦＦ電流）を生成できる。又、ここでは、位置誤差を使用しているが、繰り返し制御系としては、補正電流を加算して、遅延器に格納する方法も適用できる。

この後、オフセット位置を微小に変化させながら、オフセット毎のループゲインを測定する。図１７に従い、測定処理を説明する。

（Ｓ１）目標位置ｒを、測定位置に設定して、目標位置に移動する。

（Ｓ２）スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオン、スイッチＳＷ３をオンして、繰り返しコントローラ２６を動作して、最適なＦＦ電流を生成する。

（Ｓ３）指定時間停止後、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３をオンして、ＦＦ電流の更新を停止し、ＦＦ電流のみを供給する。

（Ｓ４）目標位置ｒを、オフセット値分ずらし、アクチュエータ３をオフセット分移動する。

（Ｓ５）スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３をオンして、波形発生器２４から正弦波外乱を、加算器２５に加える。

（Ｓ６）信号解析器２７に、加算器２５の入力と出力、即ち、正弦波加算前後の波形を入力する。信号解析器２７は、ＤＦＴを行い、正弦波の周波数成分を抽出し、両入力の振幅の比を計算する。

（Ｓ７）この比（測定結果）を、ヘッド番号、オフセット位置とともに、テーブル５２に保存する。

（Ｓ８）目標位置での各オフセット位置での測定が終了したかを判定する。終了していないと、オフセット値を変え、ステップＳ４に戻る。終了していれば、その目標位置のオフセット位置でのゲイン測定を終了する。

又、通常の位置制御では、ＰｏｓＮとＰｏｓＱとの境界では、ＰｏｓＮとＰｏｓＱとを切り換えて利用するが、この測定においては、切り替わらないように、一方のものに固定すると、精度を向上できる。

このようにして、正弦波外乱を加え、ゲインを測定できる。又、繰り返し制御を導入し、回転同期成分を位置誤差から除去するため、正確なゲインを測定できる。

又、位置決め精度に応じて、正弦波外乱の振幅を増減してもよい。即ち、位置決め精度を測定し、位置決め精度に比例した正弦波外乱振幅を与えてもよい。
・・実施例・・
次に、実験結果を示す。図１６は、本発明によるゲイン補正する前の位置決め精度（ＮＲＰＥ）を示し、図１７は、ゲイン補正前の位置誤差の周波数スペクトラムを示す図である。

図１６に示すように、各オフセット位置で、ゲインを一定にした場合に、位置決め精度は、バラツキ、低下する。尚、位置決め精度は、本発明の補正による位置決め精度で正規化してある。又、図１７に示すように、ゲインが高いため、６５０Ｈｚ付近で、パワーが持ち上がっている。これは、ヘッド感度分布の影響で、オフセット位置毎に、ループゲインが異なるため、位置決め精度が低下することを示す。

図１８は、本発明による測定及び補正方法による補正ゲインと、ゲイン補正後の位置決め精度（ＮＲＰＥ）を示し、図１９は、ゲイン補正後の位置誤差の周波数スペクトラムを示す図である。

図１８に示すように、各オフセット位置で、最適ゲインを設定したことにより、位置決め精度は、変化しない。つまり、ループゲインが正しく補正できていることを示す。又、図１９に示すように、ゲインが最適のため、６５０Ｈｚ付近で、パワーの持ち上がりが解消されている。

次に、測定時の繰り返し制御の効果を説明する。図２０は、本発明の繰り返し制御を行い、ＦＦ電流を生成した後の位置誤差を周波数スペクトラムであり、図２１は、繰り返し制御を行わず、ＦＦ電流を生成した後の位置誤差を周波数スペクトラムである。

図２０と図２１の比較から判るように、図２０の場合には、位置誤差から回転同期成分が除去されていることが判る。
・・他の実施の形態・・
上述の実施の態様の他に、本発明は、次のような変形が可能である。

(1) ゲインの測定時に、ディスク装置製造時に、測定した位置ゲインのテーブルを読み出し、製造時と測定時とのゲインの変化率が予め定めた範囲外であるかを判定し、変化率が大きい時は、ヘッドが不良であると判断し、ヘッド交換を指示する。

(2) 位置ゲインテーブルの保存時に、位置決め精度も保存しておく。通常の制御時に、位置決め精度を測定し、保存した位置決め精度と比較し、位置決め精度が悪い時は、前述のヘッド感度分布の測定を行う。

以上、本発明を実施の形態により説明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の一実施の形態のディスク装置の上面図である。 図１のディスク装置の断面図である。 図１のディスク装置のブロック図である。 本発明の一実施の形態の位置決め制御のブロック図である。 図４のサーボパターンの説明図である。 図４のサーボ復調回路のブロック図である。 図４のＭＰＵの機能ブロック図である。 図７のＰＯＳＮ、ＰＯＳＱの説明図である。 図７のＰＯＳＧＡＩＮテーブルの説明図である。 図７のＰＯＳＳｎＳテーブルの構成図である。 図７のＰＯＳＳｎＳテーブルの説明図である。 図７のゲイン切替えの説明図である。 本発明の一実施の形態のゲイン測定ブロック図である。 図１３の繰り返しコントローラのブロック図である。 図１３のゲイン測定処理フロー図である。 本発明の効果を説明するための従来の位置決め精度の説明図である。 本発明の効果を説明するための従来の位置誤差の周波数スペクトラム説明図である。 本発明による位置決め精度の説明図である。 本発明による位置誤差の周波数スペクトラム説明図である。 本発明による繰り返し制御による位置誤差の説明図である。 従来の繰り返し制御を用いない場合の位置誤差の説明図である。 従来技術（その１）の説明図である。 従来技術（その２）の説明図である。 従来技術を説明するためのヘッドの非線型特性図である。 従来技術を説明するための検出位置と実位置との関係図である。

符号の説明

３ アクチュエータ
４ 磁気ヘッド
５ スピンドルモータ
６ 磁気ディスク
１９ ＭＣＵ（ＭＰＵ）
２０ 復調部
２１ 誤差演算器
２２ ゲイン補正部
２３ コントローラ

Claims (2)

1. ヘッドをディスクの所定位置に位置決めするためのディスク装置のヘッド位置決め制御方法において、
   再生素子と記録素子とが分離された前記ヘッドからの前記ディスクの位置情報からＰｏｓＮ及びＰｏｓＱを得て、位置情報を復調するステップと、
   前記復調位置と目標位置との位置誤差を算出するステップと、
   前記位置誤差を、前記目標位置でのトラック中心からのオフセットに応じて、一意に定める位置ゲインを補正するステップと、
   前記補正された位置誤差に応じて、前記ヘッドを駆動するアクチュエータの制御量を算出するステップと、
   前記補正された位置誤差により、前記ヘッドのリード又はライトの少なくとも一方の許可を発生するステップと、
   前記ヘッドの位置信号から、前記ＰｏｓＱ又はＰｏｓＮがゼロとなる位置を前記トラック中心と検出し、前記検出したトラック中心を基準に、前記ヘッドの位置をオフセットして、各オフセット位置で測定した前記再生素子の感度分布に依存した各位置ゲインを測定するステップとを有し、
   前記補正ステップは、
   前記測定した位置ゲインから前記目標位置の剰余に対応する位置ゲインで、前記位置誤差を補正するステップからなることを
   特徴とするヘッド位置決め制御方法。
2. アクチュエータを駆動して、ヘッドをディスクの所定位置に位置決めするためのディスク装置のヘッド位置決め制御装置において、
   再生素子と記録素子とが分離された前記ヘッドからの前記ディスクの位置信号からＰｏｓＮ及びＰｏｓＱを得て、位置情報を復調する復調回路と、
   前記復調位置と目標位置との位置誤差を所定の位置ゲインで補正して、前記アクチュエータの制御量を計算する制御回路とを有し、
   前記制御回路は、
   前記ヘッドの位置信号から、前記ＰｏｓＱ又はＰｏｓＮがゼロとなる位置を前記トラック中心と検出し、前記検出したトラック中心を基準に、前記ヘッドの位置をオフセットして、各オフセット位置で測定した前記再生素子の感度分布に依存した各位置ゲインを測定し、前記測定した位置ゲインから前記目標位置の剰余に対応する位置ゲインで、前記位置誤差を補正して、前記補正された位置誤差に応じて、前記ヘッドを駆動するアクチュエータの制御量を算出するとともに、前記補正された位置誤差により、前記ヘッドのリード又はライトの少なくとも一方の許可を発生することを
   特徴とするヘッド位置決め制御装置。

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