JP2994745B2 - 利得制限式高周波トラック追従補償器を使用するディスク駆動サーボ・システム - Google Patents

利得制限式高周波トラック追従補償器を使用するディスク駆動サーボ・システム

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JP2994745B2 JP2512284A JP51228490A JP2994745B2 JP 2994745 B2 JP2994745 B2 JP 2994745B2 JP 2512284 A JP2512284 A JP 2512284A JP 51228490 A JP51228490 A JP 51228490A JP 2994745 B2 JP2994745 B2 JP 2994745B2
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  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 関連出願に対するクロス・リファレンス 本出願は、本出願の譲受人にすべて譲渡された下記の
出願に関連する。
1. 1988年11月10日付で出願されたカート・ミカエル・
アンダーソンの出願番号第269,573号によって発明され
た「磁気バイアスによるボイス・コイル活性化式ディス
ク駆動パーキング・ディバイス」。
2. 1989年６月27日付で出願されたルイスJ.シュリンク
ル及びジョンP.スクワイヤーズにより発明された「多重
埋め込み式象限サーボ・フィールドを用いるディスク駆
動システム」。
3. 本出願と共に出願されたジョンP.スクワイヤーズお
よびルイスJ.シュリンクルによって発明された「適応性
読出し／書込みチャネル制御を使用するディスク駆動シ
ステムおよびその使用方法」。
発明の背景 発明の分野 本発明は、トラック追従ディスク駆動装置のヘッドを
制御する改良式制御システムに関し、特に、そのような
システムの製造コストを減少させながらトラック追従の
精度を改良する高サンプル周波数トラック追従補償器制
御システムに関する。
関連技術の説明 情報を蓄積して検索するディスク駆動装置の信頼度
は、データ・ヘッドがデータを読み出したり書き込んだ
りする際にデータ・トラックと整合される精度に大きく
左右される。ヘッドとトラックとの間の整合を維持する
１つの方法は、データ・トラック内にサーボ情報フィー
ルドを埋め込むことである。サーボ情報フィールドは、
データ・トラックの中央ラインにヘッドの位置が置かれ
るようなサーボ・バーストを備えている。ディスクが回
転しているときにサーボ情報フィールドを読み出すこと
ができ、それによって、サーボ情報の周期的サンプリン
グが得られる。次に、ヘッドの位置に対する調節値が定
められて与えられる。修正は、典型的には、アクチュエ
ータ・モータへの電流として加えられる。潜在的に多く
のヘッドの各ヘッドは、湾曲部によってそれぞれのロー
ド・ビームに結合される。その湾曲部は、さらに、アク
チュエータ・ボデーおよびモータに結合される。つま
り、ヘッドの位置の全体にわたって制御が可能となる。
各位置調節の所期の結果は、所定のデータ・トラックの
中央ラインと整合するようにヘッドを移動させるころで
ある。しかし、これらの調節は、サンプル周波数に対応
する周期の間に一定の力をヘッドに加えることにより効
果的になされる。
つまり、ヘッドの位置は、位置修正の間に中央ライン
を通ってドリフトする結果として、トラックの中央ライ
ンに対して振動することがある。そのようなヘッド振動
の有効な周波数は、トラック中央ラインに対するヘッド
の位置と位置修正の速度とに依存し、サーボ情報フィー
ルドのサンプル・レートに依存する。
したがって、サーボ情報フィールドのサンプル周波数
内の共振周波数またはサーボ情報フィールドのサンプル
周波数内の周波数の倍数である共振周波数をヘッド組立
体が有するときに、問題があることが発見された。問題
の共振は、ヘッド，ロード・ビームおよび湾曲部がディ
スクの表面に平行な面においてある程度の可撓性を有す
るという事実から生じる。当然、共振周波数は、主とし
て、ロード・ビームのスチフネスおよびその面のたわみ
と、ロード・ビームおよびヘッドの質量と、ロード・ビ
ームの長さとに依存する。
高速の位置修正とその位置修正がサーボ情報フィール
ドのサンプル・レートで周期的になされることとの目的
が与えられると、トラック中央ラインのオーバーシュー
トが必然的に生じる。すなわち、ヘッドが単一トラック
に沿って追従するように安定するにつれて、それはトラ
ック中央ラインを反復的にかつしばしばオーバーシュー
トし始める。この振動がロード・ビームおよびヘッドの
共振周波数に近づくにつれて、ヘッドは、実際に、完全
にトラックからはずれたり、位置が修正されるまでディ
スクに対するデータの読出し／書込みの信頼性を失わせ
るのに少なくとも十分なほどトラックからはずれる。
ヘッド組立体の共振周波数を大きくする普通の方法
は、ロード・ビームの機械的スチフネスを大きくするこ
とである。その主目的が回転中のディスク表面上に形成
される空気ベアリング層上にヘッドを容易に浮かせると
いうものであれば、たわみを容易に堅くすることはでき
ない。ヘッド自体は、通常のセラミック組成であれば、
かなり堅い。
ロード・ビームを堅くする従来の方法は、ロード・ビ
ームの長さに沿う金属片を接着するステップを含む。残
念ながら、この解決には、ヘッド組立体の製造において
追加の精密構造ステップを必要とする。典型的には、こ
れはヘッド組立体当たり約１ドルの追加コストを応じ
る。したがって、ヘッド組立体の精密な製造のコスト，
完全さおよび困難さは著しく増加される。さらに、時間
の経過に伴って故障の可能性が増加する。さらに、ロー
ド・ビームの累積増加質量により、アクチュエータの最
大の位置修正加速度はある程度まで小さくなる。
発明の概要 したがって、本発明の目的は、アームおよびヘッド組
立体における共振に対する減少された感度を示す高性能
の埋込み式サーボ・ディスク駆動制御システムを提供す
ることにある。
これは、ディスクの表面上に置かれたデータ・トラッ
ク、およびデータ・ヘッドならびにアクチュエータに結
合された制御器に関してデータ・ヘッドの位置を調節す
るために調節値に応動するアクチュエータを含むディス
ク駆動システムを提供することによって本発明で達成さ
れる。制御器は、データ・ヘッドによってディスクの表
面から読み出されるサーボ情報を受ける。続いて、制御
器は、アクチュエータに加えられるべき調節値を決定す
る。調節値は、所定の可変利得係数に依存して計算され
る。ヘッドの位置が所定の周波数より高い周波数で所定
のデータ・トラックの中央ラインに対して振動している
と制御器が決定すると、制御器は調節値を決定する際に
適用される利得係数を減少させる。
つまり、本発明の利点は、共振により引き起こされる
オフ・トラックの条件を最小にすることである。
本発明の他の利点は、トラック追従応答を最大にする
サーボ制御ループの選択的適応を可能にする一方、オン
・トラック条件に近づかせかつオン・トラックのトラッ
ク追従の信頼性を最大にすることである。
本発明のさらに他の利点は、高サンプル・レート埋込
み式サーボ・ディスク駆動装置の製造コストを大幅に減
少させる一方、少なくとも製品の信頼性を維持すること
である。
本発明のさらに他の利点は、本質的なハートウェアの
変更を一切必要としないで上記利点のすべてを得ること
である。
図面の簡単な説明 本発明のこれらおよび他の利点ならびに特色は本発明
の下記詳細な説明と図面と共に考慮したとき明白になる
と思うが、同様な参照符号はその図面を通して同様な部
分を表わす。
第１図は、本発明によるディスク駆動制御システムの
簡略ブロック図である。
第２図は、複数のセクタを備えたデータ・トラックの
一部の簡略表示図である。
第3a図および第3b図は、サーボ制御情報およびデータ
の分布を、本発明により具備された簡単で模範的なセク
タの形で具体的に示す図である。
第４図は、第3a図および第3b図に示されたセクタのサ
ーボ制御情報を処理する際に本発明のマイクロコントロ
ーラのタスク・マネージメント制御システムを具体的に
示す図である。
第５図は、本発明により具備された通り、第３図およ
び第3b図に示された模範的なセクタのサーボ制御情報の
詳細な表示を具体的に示す図である。
第６図は、グレイ・コードの分布および本発明により
具備された多数の典型的なデータ・トラックにわたるサ
ーボ・バースト・フィールドの詳細な表示図である。
第7a図〜第7c図は、本発明の好適な実施例で実施され
たアクチュエータ・トラック追従補償器アルゴリズムを
示す組合せデータおよび構造のフローを示す図である。
第8a図〜第8c図は、本発明の好適実施例の実行に際し
て利用される計算された値のグラフである。
第9a図〜第9c図は、本発明の好適実施例に従ってアー
ムおよびヘッド組立体のオン・トラック追従振動を制御
する本発明の作動を示す図である。
発明の詳細な説明 参照符号10によって一般に示される本発明の原理によ
るディスク駆動装置が、第１図に示されている。本発明
の好適実施例は、ディスク駆動装置の機械的態様の主要
な全機能を管理し監督する埋込み式マイクロコントロー
ラ制御装置を用いている。駆動装置には、スピンドル・
モータ14によって平行な面で回転される１個以上のディ
スク12が含まれる。データは、外部（OD）および内部
（ID）トラック直径によって定められるディスク12の各
表面上のデータ・トラック帯に蓄積される。データ表面
当たりに１つのロード・ビーム18および読出し／書込み
ヘッド20を含むアクチュエータ組立体16は、トラック帯
内の同心データ・トラック22にデータを転送するのに用
いられる。つまり、システム10の第１の制御態様には、
スピンドル・モータ14の回転率の制御と、選択されたデ
ータ・トラックへのデータ転送用の読出し／書込みヘッ
ド20の位置決めに際するアクチュエータ組立体16の制御
とが含まれる。
最小数の専用の制御サポート回路を用いることによっ
て、マイクロコントローラ24は駆動装置10の一次機能の
すべてを直接実施する。本発明の電子アーキテクチャ
は、本明細書で援用される上述した同時係属関連出願に
詳しく説明されている。しかし、完全を期すため、開示
の関連部分は以下で説明される。
本発明の好適実施例では、マイクロコントローラ24
は、85036アリゾナ州フェニックス市郵便番号20912、モ
トローラ社のモトローラ文書配布部から入手できる「MC
68HC11A9 HCMOS単チップ・マイクロコンピュータ技術
データ書（ADI 1207）」に説明されているような、３
メカヘルツのクロック・レートのモトローラMC68HC11
HCMOS単チップ・マイクロコントローラである。
読出し専用メモリ（ROM）26は、汎用データ，アドレ
スおよび制御バス40によってマイクロコントローラ24に
結合されている。ROM26は、ディスク駆動装置10の全機
能性を実行するために必要な５つの主なタスクをサポー
トするマイクロコントローラ制御プログラムを記憶する
のに用いられる。これらのタスクには、インターフェー
ス，アクチュエータ，スピン・モータ，読出し／書込み
およびモニタが含まれる。
インターフェース制御回路28は、インターフェース・
タスクの実行に際してマイクロコントローラ24をサポー
トするために設けられている。本発明の好適な非同期SC
SI実施例では、シラス・ロジック社が製造・販売し、か
つ、CA95035ミルプタスの1463センタ・ポイント・ドラ
イブにあるシスラス・ロジック社から入手し得る同社の
「CL−SH250テクニカル・データ・シート」により説明
されるシラス・ロジックCL−SH250集積SCSIディスク・
コントローラとして実施されている。対応の同期SCSIイ
ンターフェース・コントローラ（AIC−6110）は、カリ
フォルニア95035のミルビタス、691南ミルビタス・ブー
レバードにあるアダプテク社から入手できる。IBMパー
ソナル・コンピュータ・モデル「AT」周辺のバスのイン
ターフェースに適した機能的に等価のインターフェース
・コントローラも、シラス・ロジック社から入手でき
る。
一般に、インターフェース・コントローラ28は、通信
バス42を介したディスク駆動装置10とホスト・コンピュ
ータ・システム（典型的には、データ処理システム）と
の間にハードウェア・インターフェースを提供する。イ
ンターフェース・コントローラ28は、局部データおよび
制御バス44によってアクセス可能なランダム・アクセス
・メモリ（RAM）バッファ30を用いて、ホスト・コンピ
ュータ・システムから受信されたデータおよび指令とホ
スト・コンピュータ・システムへの送信待機中のデータ
および指令とをバッファする。この方法で、インターフ
ェース・コントローラ28は、バス40によって通信バス42
とシステム10との間の二方向データ流の一次管理を受け
持つ。
モータおよびアクチュエータ・コントローラ32は、マ
イクロコントローラ24,スピン・モータ14およびアクチ
ュエータ組立体16の間の内部インターフェースとして設
けられている。コントローラ32は、ライン46を介してモ
ータ14に整流電流を選択的に供給することによってスピ
ン・モータ14の整流を直接支援する。通信状態の選択
は、マイクロコントローラ24からコントローラ32の内部
にある通信コントロール・ラッチにディジタル語を提供
することによって行われる。この語は、通信が使用可能
にされるとき、整流電流を受けるスピン・モータ14の界
磁巻線相の対を選択するのに用いられる。通信電流は、
コントローラ32によって、ライン46の整流電流ラインの
対応する対にスイッチされる。コントローラ32によって
もラッチされる第２の制御語は、整流電流の供給を可能
にするために使用される。
スピン・モータ14の選択された界磁巻線相の対を通っ
て導かれた電流に比例する電圧は、ライン48により、電
流帰還電圧レベルとしてマイクロコントローラ24のアナ
ログ／ディジタル変換器の入力に供給される。
アクチュエータ組立体16を制御するために、コントロ
ーラ32は、ディジタル・アクチュエータ位置制御語をラ
ッチされたアナログ電圧に変換する。コントローラは、
その結果得られたアナログ電圧を電流に変換する。次
に、この出力電流は、アクチュエータ組立体16のボイス
・コイル・モータにライン50により供給される。バス40
を介してマイクロコントローラ24から供給されるディジ
タル位置制御語は、所望のアクチュエータ位置を表わ
す。第２のディジタル語は、コントローラ32の内部の制
御レジスタに書き込まれて、新しく提供されたディジタ
ル位置制御語のディジタル／アナログ変換器による変換
を可能にする。
インターフェース・コントローラ28,読出し／書込み
サポート回路（読出し／書込み支持回路）36およびエン
コーダ／デコーダ（ENDEC）38と組み合わされた読出し
／書込みチャネル・コントローラ34は、マイクロコント
ローラ24とアクチュエータ組立体16の読出し／書込みヘ
ッド20との間の内部制御インターフェースとして同様に
働く。チャネル・コントローラ36は、生データライン54
を介してヘッド20との間で転送される生データをバッフ
ァし、また、ライン54,ENDEC38およびライン56を介して
インターフェース・コントローラ28との間で転送される
生データをバッファする。生データは、ライン54を介し
て、読出し／書込みサポート回路36にも供給される。
読出し／書込みチャネル・コントローラ34の動作は、
制御ライン58を介して読出し／書込みサポート回路36に
よって制御される。これらの制御信号には、生ピーク検
出器信号ライン60上に各４個のサーボ・バーストに対応
する受信された生データを導くためのサーボ・バースト
・ゲーティング信号が含まれる。これらの生ピーク信号
は、サンプル／ホールド・バッファ用にモータおよびア
クチュエータ・コントローラ32とライン64とを介してマ
イクロコントローラ24の各アナログ／ディジタル変換器
の入力に供給される。制御ライン62によって、読出し／
書込みサポート回路36はサンプル／ホールド回路をリセ
ットすることができる。
ENDEC38と組み合わされて、インターフェース・コン
トローラ28は、データのバッファされた並列／直列変換
および直列／並列変換とデータのデータ・クロック・エ
ンコード／デコードとを提供する。しかし、読出し／書
込みサポート回路36は、ライン54を介して受信された生
データから、セクタ・マークを検出するのに用いられる
とともに、データ・トラックに埋め込まれた各サーボ・
セクタ・フィールドからグレイ・コード・データを得る
のに用いられる。セクタ・マーク検出信号は、ライン68
を介してインターフェース・コントローラ28に供給され
て、一切の係属中のセクタ・データ処理を開始させる。
インターフェース・コントローラ28および読出し／書
込みサポート回路36によるディスク読出し／書込み機能
の構成および開始は、マイクロコントローラ24の直接制
御により行われる。すなわち、これらのコントローラ2
8,36は、マイクロコントローラ24によってプログラムさ
れる。
本発明の好適な実施例を使用するディスク駆動装置の
機械的構成は、上述した「磁気バイアスを有するボイス
・コイル活性式ディスク駆動パーキング・ディバイス」
に説明され、この文献は本明細書で援用される。本発明
に関する機械的構成の態様は、以下の第１表および第２
表に示されている。
第２図に一般的に表わされるように、ディスク12の表
面上に設けられた同心データ・トラック22の各トラック
は、セクタN0からNNにさらに細分される。本発明によれ
ば、第3a図に一般的に示されるように、各セクタは、サ
ーボ１フィールド，データ１フィールド，第１の誤差修
正コード（ECC）フィールド，中央セクタ・ギャップ・
フィールド，サーボ２フィールド，データ２フィール
ド，第２のECCフィールドおよび最終ギャップ・フィー
ルドから成っている。第3b図に示されるように、サーボ
１フィールドはさらに、サーボ・マーク（標示）・フィ
ールド，グレイ・コード・フィールド，サーボ・バース
ト・フィールド,ID同期フィールド,IDフィールドおよび
データ同期フィールドから成っている。同様に、サーボ
２フィールドは、第２のセクタ・マーク（標示）・フィ
ールド，第２のグレイ・コード・フィールド，第２のサ
ーボ・バースト・フィールドおよび最後の第２のデータ
同期フィールドから成っている。これらのフィールドの
順序およびサイズは、第３表に示されている。
セクタ・マーク・フィールドは、マイクロコントロー
ラを、データ1,2フィールドと共にサーボ1,2フィールド
の残りの部分にある制御情報と同期させるために設けら
れている。グレイ・コード・フィールドは、明確にエン
コードされたトラック数を与える。グレイ・コード値の
明確なコーディングは、隣接トラック上の同様なセクタ
のグレイ・コード値が単ビットだけ違う点と、多くて２
個の連続ゼロ・ビットが有効グレイ・コード値で許容さ
れる点とでさらに制限される。
本発明の好適な実施例によれば、サーボ・バースト・
フィールドは、データ・セクタの中央ラインからの所定
パターンにおいて物理的にオフセットされた一定振幅お
よび一定周波数の順に配列されたバースト・フィールド
である。
サーボ１フィールドのID同期フィールドも、一定の周
波数および電圧で書き込まれるが、トラック中央ライン
上に物理的に中央に置かれている。ID同期フィールドに
より、読出し／書込みコントローラは、IDフィールドの
第１のビットを区別することができる。IDフィールド
は、シリンダ，セクタおよびヘッドの数を記憶するのに
用いられる。
最後に、データ同期フィールドは、データ１・フィー
ルドおよびデータ２・フィールドのそれぞれの第１のビ
ットを定めるために設けられた一定の周波数および振幅
のフィールドである。読出し／書込みコントローラは、
データ同期フィールドの周波数に対して同期する。した
がって、同期周波数の最初の不連続性は、第１の代表的
データ遷移とみなされる。
第４図を参照すると、マイクロコントローラ24によっ
て行われるタスク実行は、読出し／書込みヘッド20に関
してサーボ１フィールドおよびサーボ２フィールドの実
時間発生に対してマップされるのが図示されている。本
発明に関連する基本的な実時間関係が、第４表に示され
ている。
特に、セクタ・タスクは、サーボ１フィールドが生じ
る直前のカウントダウン・タイマー割込みに応答して開
始される。この割込みから、マイクロコントローラ24
は、読出し／書込みサポート回路36がセクタ・マーク・
フィールドを検出して処理することを可能にする。次
に、制御値は、スピン・モータおよびアクチュエータ・
コントローラ32に供給されて、スピン・モータ14を整流
する。
第５図に示されるように、セクタ・マーク・フィール
ドは、サーボ同期充填ギャップ・フィールドおよびセク
タ・マーク（標示）の後端によって定められる。ギャッ
プ・フィールドは、もう１つの一定な振幅定数および周
波数フィールドである。セクタ・マークは、サーボ同期
クロック・サイクルの３バイトについて任意のサーボ同
期遷移の欠如に続く第１の読出しデータ遷移として定め
られる。セクタ・マークの発生の時間は、サーボ２フィ
ールドを処理するのに必要なカウントダウン・タイマ割
込みをスケジュールするとともに以後のタスクで用いら
れるマイクロコントローラ24の内部にあるハードウェア
・タイマによって記録される。
セクタ・タスクの間、グレイ・コードおよびセクタ・
バーストは、読出し／書込みチャネル・コントローラ34
にライン54を介して結合された読出し／書込みサポート
回路36によって捕捉される。生データ信号の振幅を調節
するために、自動利得制御回路（AGC）がコントローラ3
4に設けられている。グレイ・コードおよびサーボ・バ
ースト・フィールドを見越して、読出し／書込みチャネ
ル・コントローラ34は、減少された信号振幅を補償する
ようにAGCの利得を大きくするために、読出し／書込み
サポート回路36を介してマイクロコントローラ24によっ
て使用可能にされる。AGCはその利得を自動調節する
が、AGCの応答時間は、グレイ・コード・フィールドの
始まりの直前またはその始まりのときにその利得を直接
調節することによって高められる。
読出し／書込みサポート回路36によるグレイ・コード
の捕捉は、セクタ・タスクのサーボ同期に対応する部分
の間にマイクロコントローラ24によってさらに容易に使
用可能にされるが、セクタ・マークの検出時に内部に作
られるセクタ・マーク信号により内部でトリガされる。
同様に、４つのサーボ・バースト・フィールドの捕捉
は、サーボ・マークの検出に続いて、グレイ・コードの
長さに等しい所定の遅延に続いてトリガされる。各サー
ボ・バースト・フィールドに対応するアナログ読出し振
幅の実際の捕捉は、実時間での各サーボ・バースト・フ
ィールドの発生に一致するように個別にゲートされる４
つのサンプル／ホールド回路によって行われる。
その間に、マイクロコントローラ24は、セクタ・タス
クおよび回転モータ制御タスクへの移行を完了する。回
転制御タスクの主機能は、セクタ・マークの発生の以前
の実際のかつ予想される時間に基づく回転モータ14の回
転速度誤差を求めることである。次に、回転率の調節値
は、次のサーボ１フィールド・セクタ・タスクに用いる
ために求められる。
次に、アクチュエータ・タスクが、マイクロコントロ
ーラ24によって実行される。このタスクは、一般に、サ
ーボ・バースト・フィールドのA/D変換に続いて開始さ
れる。アクチュエータ・タスクの実行時にマイクロコン
トローラ24によってなされる第１の動作は、アクチュエ
ータ追求動作が未定のままかオフ・トラック誤差が以前
に求められたかどうかを決定することである。いずれの
場合でも、実行は、以後の実行に関する対応する追求動
作のセットアップによって継続する。しかし、トラック
追従が実行されるべきならば、４つのサーボ・バースト
対応のディジタル値はマイクロコントローラ24によって
処理されて象限サーボ・バースト・トラック追従誤差値
（P0）を導く。第５図に示されるように、（現トラック
数が奇数か偶数かによって分かる）ＢおよびＣサーボ・
バースト・フィールドが現データ・セクタの中央ライン
に重なるものと想定すれば、サーボ・バースト・フィー
ルド値の象限処理は第１式に従って行われる。
P0＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ） 第１式 ４つのバーストはすべて存在して使用できるが、第１
式の代わりに第２式に従って、追求の間に４つのバース
トをすべて使用しながら正常なトラック追従の間にトラ
ック中央ラインと重なる２つのバーストのみを使用する
こともできる。
P0＝（Ｂ−Ｃ） 第２式 ＡおよびＤセクタ・バーストが現データ・セクタ（す
なわち、すべての他のトラック）の中央ラインに重なる
場合、象限処理は第３式または第４式に従って行われ
る。
P0＝（Ｃ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｂ） 第３式 P0＝（Ｄ−Ａ） 第４式 正のトラック追従誤差結果は、読出し／書込みヘッド
がディスク12の内径に向かって移動する必要があること
を示すものと解釈される。その結果の大きさは、トラッ
ク中央ラインに距離の指示を与える。つまり、マイクロ
コントローラ24は、象限処理で生じたトラック追従誤差
の極性および大きさに基づいて誤差調節値を容易に算出
することができる。誤差調節値は、現アクチュエータ位
置制御値と組み合わされて、モータおよびアクチュエー
タ・コントローラ32のディジタル／アナログ変換器に書
き込まれる。それによって作られた調節されたアナログ
・アクチュエータ位置制御信号は、現データ・トラック
に対するアクチュエータ組立体16およびヘッド20の位置
を修正させる。
その後、マイクロコントローラ24は読出し／書込みタ
スクに移行することができる。読出し／書込みタスクの
実行は、現データ・セクタに関するデータの転送のセッ
トアップ，継続または完了を与える。
最後に、未定なままの追求動作が、読出し／書込みタ
スクの終了直前にマイクロコントローラ24によって実行
される。一般に、アクチュエータ・タスクの間に選択さ
れた追求動作は、アクチュエータ位置の値を決定して、
アクチェエータの組立体16の追求動作を開始し、継続し
または完了する。その後、読出し／書込みタスクは割込
み命令からの復帰の実行で完了する。
サーボ２フィールドのセクタ・タスクは、サーボ１セ
クタ・タスクでスケジュールされたカウントダウン・タ
イマ割込みに応じて開始される。その後、マイクロコン
トローラ24は、次のセクタのサーボ１タスク開始用のカ
ウントダウン・タイマ割込みスケジュールを含む、サー
ボ１フィールドに関して実行される対応のタスクと事実
上同一であるセクタ・タスク，アクチュエータ・タス
ク，読出し／書込みタスクおよび追求タスクを実行す
る。
他の方法ではサーボ１フィールドおよびサーボ２フィ
ールドの処理に費やされないセクタ同期は、インターフ
ェース・タスクを、また、もし活性ならばモニタ・タス
クを実行するのに用いられる。つまり、マイクロコント
ローラ24は、ディスク駆動装置10の制御および管理にお
ける本質的な多重タスク・プロセッサとして作動する。
本発明のグレー・コードおよび象限サーボ・バースト
・パターンが第６図に示されている。隣接トラック上の
セクタのサーボ・フィールドの一部が図示されている。
グレイ・コードの近い連続帯は、フィールドGC-1〜GC2
として図示されている。個々のグレイ・コード・フィー
ルドは、重複消去として知られる現象によりギャップに
よって分離される。この現象は、ディスク表面へのフィ
ールドの重複書込みの結果である。データをディスク表
面に書き込むときに読出し／書込みヘッドの境界に作ら
れるフリンジ・フィールドは、そのフリンジ・フィール
ドの幅に関する既存のデータを消去する。書込み中にお
ける従来の読出し／書込みヘッド電圧では、重複消去帯
は100〜160マイクロインチの範囲である。したがって、
グレイ・コード情報を運ぶ記録された表面積に損失があ
る一方、本発明のグレイ・コード・フィールドは全トラ
ック幅を横切って書き込まれて有効で連続なグレイ・コ
ード・フィールド帯を形成する。さらに、前述の通り、
グレイ・コード自体は必要な情報をコード化するように
選ばれる一方、隣接トラック上の同じセクタ間で１ビッ
トのみ異なる。したがて、データ・トラックを横切って
高速度で追求する間でさえも、見掛けのグレイ・コード
・フィールド読出しは１つのトラックと組み合わされた
グレイ・コードの第１の部分を捕捉し、隣接トラックか
らのグレイ・コード・フィールドの残りの部分は正しい
トラック数の識別を一般的に生じさせる。
第８図には、本発明の好適な実施例の象限サーボ・バ
ースト・パターン特性が図示されている。各サーボ・バ
ーストは、前のバーストから1/2トラック幅の半径方向
のオフセットをもって独立に書かれる。本発明の好適な
実施例によれば、読出し／書込みヘッド幅は、トラック
幅の60％以上であるが100％未満である。したがって、
各サーボ・バーストは、ヘッド幅の1/2未満だけその２
つの半径方向に最も近いサーボ・バーストに重なる。バ
ーストの重なりは、トラック幅に関して、 バーストの重なり＝Ｈ−T/2 第５式 で与えられる。ただし、Ｈはヘッド幅であり、Ｔはトラ
ック幅である。
第６図に示されているように、本発明の好適な実施例
で実施されるサーボ・バーストの独特な特性は、サーボ
・バーストのどれもデータ・トラックのトラック中央ラ
インを対称的に横切って配置されない点である。サーボ
・バーストは、1/2トラックのオフセットをもってサー
ボ・トラックに書き込まれる。しかし、サーボ・トラッ
ク書込みトラックは、ユーザ・データを蓄積するのに次
に使用されるデータ・トラックと整合しない。むしろ、
第６図に示されるように、トラックT0（およびT2）に関
してバーストＡおよびバーストＢ、また、トラックT-1
（およびT1）に関してバーストＣおよびバーストＤのよ
うなサーボ・バーストの対がトラック中央ラインに重な
る。その重なりは、各サーボ・バーストに関して非対称
であるが、その対に関しては、データ・トラック中央ラ
インのいずれかの側に対して対称なオフセットを示す。
１組の象限サーボ・バースト・フィールドの他の２つの
サーボ・バーストは、同じデータ・トラック中央ライン
から鏡対称に同様にオフセットされる。サーボ・バース
トのパターンはすべての他のデータ・トラックを反復す
る。しかし、象限サーボ・バースト・フィールドおよび
グレイ・コード・フィールドの情報内容は、すべてのデ
ータ・トラックについて同じである。
本発明は、そのオン・トラック・トラック追従精度を
維持するトラック追従補償器アルゴリズムを与える一
方、ヘッド組立体共振の機会を選択的に減少させる。こ
のトラック追従アルゴリズムは、第６式の実施におい
て、ファームウェアで実施されかつアクチュエータ制御
タスクで実行される本質的なオン・トラック・トラック
追従制御機能として仮定される。
Ｏ＝（Ｇ×Pant×ｒ）＋ｋ 第６式 ただし、 Ｏは、アクチュエータ位置調節値であり、 Ｇは、利得定数であり、 Pantは、予想される次のヘッド位置修正項であり、 ｒは、１と0.01との間の利得減少係数であり、 ｋは、事実上一定のトラック基準値であり、 また、 Pant＝（P0−P-1）＋P0/n 第７式 ただし、 P0は、ヘッドの現在位置であり、 P-1は、ヘッドの現在位置の以前の値であり、 ｎは、１と100との間の定数である。
本発明のトラック追従補償器アルゴリズムとしての第
６式の実施は、組み合わされた制御構造および流れ図と
して第7a図〜第7c図に表わされている。補償器アルゴリ
ズムは、補償器アルゴリズム・プログラム変数の初期設
定により状態1.0で始まる。状態2.0において、より早い
セクタ・タスク中の捕捉を可能にするグレイ・コード値
は、予期されたグレイ・コード値に対してチェックされ
る。各値が一致するならば、アルゴリズム実行は状態3.
0に移る。しかし、グレイ・コードはトラック識別子値
をエンコードするので、値の一致が不良であると誤差処
理状態2.1へ移る。そこで、フラグは、ヘッドがオフ・
トラック位置にあることと、追求動作がヘッドを所望の
トラックに復帰するように要求されることとを示すよう
にセットされる。その後、状態2.1の実行は状態3.0に移
る。状態3.0では、現在のトラックのトラック・サブバ
ンド基準値が求められ、オフ・トラック・オフセットの
連続的に計算される平均に等しい値にトラック追従中に
更新される。
その後、状態4.0へ移る。ここで、アルゴリズムは、
読出しまたは書込み動作が継続中であるかどうかを決定
し、また、ヘッドが適切にオン・トラックされているか
どうかによって動作が遂行されるかどうかを決定する。
フラグは、以後の読出し／書込みタスクに用いるために
セットされる。
状態5.0で、補償器アルゴリズムは、現在のトラック
が偶数であるか奇数であるかを決定する。すなわち、カ
ッド・サーボ・バースト形式の本発明の好適な実施例の
利用により、ヘッドのオフ・トラック位置を決定するサ
ーボ・バーストの処理は、ヘッドが奇数トラックまたは
偶数トラックに続いているかどうかで異なる。ヘッドが
偶数トラックまたは奇数トラックに続いているかどうか
を反復して再テストする必要をなくすために、本発明の
補償器アルゴリズムは、状態6.1（偶数）と状態6.2（奇
数）とで始まる並行な実行パスを提供する。状態6.1で
は、ヘッドの現在位置は第１式を用いて求められ、また
は、本発明の好適な実施例では第２式を用いて求められ
る。同様に、状態6.2では、第３式または本発明の好適
な実施例では第４式が、トラック中央ラインに対するヘ
ッドの現在位置を算出するのに用いられる。
状態7.1および状態7.2では、ヘッド位置の以前に蓄積
された値は、ヘッドの速度を有効に算出するのに用いら
れる。すなわち、現在のオフ・トラック位置P0と前のオ
フ・トラック位置P-1の差は、位置が周期的に定められ
るとすると、速度値を有効に与える。
状態8.1および状態8.2では、第７式が、予想されるヘ
ッド位置修正項を算出するのに用いられる。第７式の理
解をさらに深めるには、第8a図から第8c図を参照すれば
よい。第8a図において、ヘッドの仮定的なトラック追従
パスが時間に関して位置P0としてグラフで表わされる。
速度（すなわち、P0−P-1）は第8b図に示されている。
容易に明らかなように、第8b図のグラフ上の各点は、第
8a図のグラフにある時間対応点を有効に導く。
第8c図は、第５式の結果のグラフを提供する。分数の
現在位置項P0/nは、ヘッドがトラック中央ラインに接近
するにつれてヘッドの見掛け速度を強調するように第8b
図のグラフを変形する。ｎの値を増加することによっ
て、修正項Pantはヘッド速度に一段と敏感になり、か
つ，ヘッドの実際の現在位置誤差に対して敏感でなくな
る。
第7b図に再度見ると、第５式によって与えられる予想
される位置修正値は、次の状態9.1および状態9.2への移
行を決定するのに用いられる。正の値は、状態8.1およ
び状態8.2から状態9.1への移行を生じさせる。逆に、負
の値は状態9.2への移行を生じさせる。状態9.1および状
態9.2において、予想される位置修正値は、トラック中
央ラインに対するヘッドの走行の方向が変化することが
予想されるかどうかを決定するのに用いられる。以前の
予想された走行の方向を表わす蓄積されたフラグは、方
向の変化があるかどうかを決定するのに用いられる。現
在予想される方向は、その後，フラグによって蓄積され
る。予想される方向に変化があるならば、移行は状態9.
1および状態9.2から状態10.1および状態10.2にそれぞれ
変わる。状態10.1および状態10.2は、予想位置修正値P
antに利得係数調節値ｒを有効に適用する。
その後、状態9.1,9.2,10.1または10.2から共通の状態
11.0への移行が行われる。第7c図に示されるように、共
通状態11.0は、第６式の出力に基づいて、ディジタル語
として表わされるアクチュエータ制御値の最終計算を与
える。状態12.0では、第６式の出力値の極性が、アクチ
ュエータ修正方向を選択するのに用いられる。状態13.0
では、アクチュエータ制御語値およびアクチュエータ方
向値は、アクチュエータ・コントローラに有効に供給さ
れる。
最後に、状態14.0で、オフ・トラック・フラグが、追
求動作が次のアクチュエータ・タスク実行で開始される
べきかどうかを決定するためにテストされる。そうでな
いならば、読出し／書込み修飾フラグが、読出し／書込
み動作が継続中でありかつ適当に実行されるように修正
されるかどうかを決定するためにテストされる。一方、
そうであるなら、読出し／書込みタスクが実行される。
本発明の実施例をより良く理解するためにも、状態５
から状態13が第５表に疑似コード表示で表わされてい
る。
第9a図から第9c図は、アクチュエータ・アーム共振の
発生を減少させる際の本発明の動作を具体的に示す。第
9a図はトラックの１つのセクションをグラフで示す。セ
クタの始めおよび中間点に置かれるものをいずれも含む
セクタ・バーストが、時間で示されている。第9a図に時
間的に直接対応する第9b図は、ヘッドがトラックの中央
ラインに向かって近づくにつれたヘッドの位置P0を具体
的に示す。最後に、第9a図および第9b図に対して時間的
に直接対応する第9c図は、本発明のトラック追従補償器
アルゴリズムの実行による正味利得係数Ｇ×ｒのサンプ
ル間変化を具体的に示す。
ヘッド位置P0が時間t1〜t3の間でトラック中央ライン
に向かって移動するにつれて、利得係数はその標準値に
とどまる。しかし、時間t4では、第７式からの予想され
る位置修正値は負であり、トラック中央ラインの予想さ
れる交差を示す。その結果、時間t4で、補償器アルゴリ
ズムの利得が減少される。
時間t5で、トラック中央ラインのオーバーシュートが
生じる。しかし、第７式からの予想される位置修正値は
時間t5で負のままであるので、利得係数はその標準値ま
で増加される。
時間t6で、予想されるヘッド位置修正値は極性が変更
される。つまり、利得係数は、補償器アルゴリズムの出
力値を算出する際に減少される。同様に、時間t7で、も
う１つのトラック中央ライン交差が予想され、減少され
た利得係数が使用される。
時間t6および時間t7での減少された利得係数の使用
は、２つの直接的な結果を生じる。トラック中央ライン
・オーバーシュートの程度およびヘッドの速度は、それ
がトラック中央ラインを交差するにつれて、アクチュエ
ータによって作られる減少された修正力の関数としてい
ずれも減少される。つまり、オフ・トラック位置誤差が
減少されている間、本発明はさらに、トラック中央ライ
ン交差の頻度の減少を与える。
本発明の好適な3.5インチ形係数ディスク駆動装置の
実施例に用いるのに具合よく利用できるヘッド組立体の
共振周波数は約2kHzであることが決定された。トラック
中央ラインに対するヘッドのトラック中央ライン交差が
２回／サイクルあることも明白である。したがって、最
大ヘッド周波数は、好適な実施例の4.6kHzサーボ・サン
プル周波数に基づいて、2.3kHzと高いものになることが
ある。
しかし、トラック交差が予想される場合に補償器利得
を減少する結果、一般に、ヘッド周波数が2kHzに達する
のが妨害される。すなわち、補償器利得の減少がトラッ
ク中央ラインに対するヘッドのサイクル当たり2.3サー
ボ・サンプル以上となる限り、ヘッド周波数はヘッド組
立体の共振周波数に達しない。本発明の好適な実施例で
は、４つの利得減少係数がトラック中央ラインに対する
ヘッドのサイクル当たり平均3.4サーボ・サンプルを実
現させる。そのようなことは、時間t7と時間t11との間
で第9b図にグラフで示されている。
より小さい利得減少係数（すなわち、３の係数）が使
用されると、オフ・トラック誤差を修正する補償器の速
度は増加されるが、ヘッド組立体の近共振振動によるオ
フ・トラック位置に対する影響は増加する。同様に、よ
り大きな利得減少係数は、近共振振動によるオフ・トラ
ック誤差に対する影響を減少するが、修正する普通のオ
フ・トラック誤差におけるトラック追従アルゴリズムの
応答度を減少させる傾向がある。したがって、本発明
は、トラック中央ライン交差の発生の頻度を下げつつ中
央ライン付近にトラックを追従させるのに有効である一
方、オン・トラックやトラック追従の精度に影響を及ぼ
さないように的確に合わせることができる。
つまり、高サンプル周波数の埋込み式サーボ・トラッ
ク追従用の、オン・トラック・トラック追従中のヘッド
組立体共振を事実上防止するトラック追従アルゴリズム
を与えるシステムおよび方法が開示された。
上記の開示から容易に明白となったはずであるが、本
発明の上記開示、多くの変形および変化は、好適な実施
例の上記説明に照らして可能である。したがって言うま
でもなく、後記の請求の範囲内で、本発明は特に本明細
書に説明されるもの以外にも実行することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−116972（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−100676（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−156801（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−158503（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−316380（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−7081（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11B 21/10

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ディスクの表面上に置かれたデータ・トラ
    ックに対するヘッドの位置を調節値に応じて調節する調
    節手段と、 前記ヘッドに結合された、前記ディスクの表面からサー
    ボ情報を読み出す読出し手段と、 前記調節手段に結合された、前記調節値を決定する決定
    手段と、 を具備し、 前記調節値が、利得係数に依存して定められ、 前記決定手段が、前記読出し手段に結合されて、所定の
    データ・トラックの中央ラインに対する前記ヘッドの位
    置を示すサーボ情報を受け取り、 前記決定手段が、前記所定のデータ・トラックの中央ラ
    インに対する前記ヘッドの現在位置と前記所定のデータ
    ・トラックの中央ラインに対する前記ヘッド用の予想さ
    れる位置修正項とを決定することによって、前記ヘッド
    の位置が所定の周波数より高い周波数で前記所定のデー
    タ・トラックの中央ラインに対して振動しているか否か
    を決定するとともに、前記現在位置および前記予想され
    る位置修正項がそれぞれ前記所定のデータ・トラックの
    中央ラインの反対側にあるか否かを決定し、 前記決定手段が、前記ヘッドの位置が所定の周波数より
    高い周波数で前記所定のデータ・トラックの中央ライン
    に対して振動していると決定した場合に、前記調節値を
    決定する際に加えられる利得係数を減少させる、 ディスク駆動装置。
  2. 【請求項２】サーボ情報が、前記所定のデータ・トラッ
    ク上の複数の位置に蓄積され、 前記決定手段が、前記所定のデータ・トラック上の前記
    サーボ情報の各発生について前記調節値を決定し、 前記決定手段が、前記予想される位置修正項を Pant＝（P0−P-1）＋P0/n ただし、P0は、前記ヘッドの前記現在位置、 P-1は、前記ヘッドの前記現在位置の以前の値、 ｎは、１と100との間の定数、 として決定する、請求項１記載のディスク駆動装置。
  3. 【請求項３】前記決定手段が、 Ｏ＝（Ｇ×Pant×ｒ）＋ｋ ただし、Ｏは、前記調節値、 Ｇは、利得定数、 ｒは、１と0.01との間の利得減少係数、 ｋは、事実上一定のトラック基準値、 として前記調節値を決定し、 前記決定手段が、前記利得減少係数の値が１となるよう
    に選択するが、その場合には、Pantの現在および以前の
    値の極性は同じであるが１未満であり、Pantの現在およ
    び以前の値の極性が異なる、 請求項２記載のディスク駆動装置。
  4. 【請求項４】前記サーボ情報を含むフィールドが、前記
    所定のデータ・トラックに沿って等間隔に置かれ、 サーボ情報フィールドが、約400マイクロ秒未満の周期
    で前記読出し手段によって引き続き読み出される、 請求項３記載のディスク駆動装置。
  5. 【請求項５】表面上に設けられた複数のデータ・トラッ
    クを持つ回転媒体であって、各データ・トラックが、他
    のデータとともに点在するサーボ・データを蓄積する、
    回転媒体と、 アームおよび該アームに取り付けられたヘッドを含み、
    位置決め信号に応じて前記複数のデータ・トラックのう
    ちの所定のデータ・トラックに関して前記ヘッドを位置
    決めするアクチュエータと、 前記ヘッドに結合された、振幅および極性によって前記
    複数のデータ・トラックのうちの前記所定のデータ・ト
    ラックの中央ラインに対する前記ヘッドの現在位置を示
    すサーボ・データを前記所定のデータ・トラックから読
    み出す読出し手段と、 該読出し手段に応答して、トラック追従制御ループの結
    果として前記アクチュエータに前記位置決め信号を供給
    する制御手段と、 を具備し、 前記制御手段が、前記ヘッドの位置が前記アクチュエー
    タのアームの共振周波数に近い周波数で前記所定のデー
    タ・トラックの中央ラインに対して振動していると前記
    トラック追従制御ループの利得を減少する補償器を含
    み、 前記制御手段が、利得係数と前記ヘッドの前記現在位置
    と前記複数のデータ・トラックのうちの前記所定のデー
    タ・トラックの中央ラインに対する前記ヘッドの予想さ
    れる修正位置とに基づいて前記位置決め信号を決定し、 前記決定手段が、前記ヘッドの前記現在位置と前記複数
    のデータ・トラックのうちの前記所定のデータ・トラッ
    クの中央ラインに対する前記ヘッドの前記予想される修
    正位置との相対的な極性に基づいて前記利得係数の振幅
    を決定する、 ディスク駆動装置。
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