JPH09180387A - ヘッド位置復調方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 媒体面上の欠陥やヘッドキャリッジの発振な
どによって予測異常となることを防止する。 【解決手段】 予測位置演算部３６は現サンプリング点
において次のサンプリング点のヘッド位置を予測し、電
流指令発生部３７は該予測位置に基づいてモータ２３に
電流指示してヘッド２２を移動させる。位置復調部２４
は次サンプリング点において該予測位置からの偏差をデ
ィスク媒体上に記録されている位置検出信号に基づいて
出力し、ヘッド位置発生部３１は該位置偏差信号と予測
位置とを用いて次サンプリング点におけるヘッド位置を
復調し、予測位置演算部３６は、予測位置の差分である
移動速度を１次のローパスフィルタ３５を介して出力し
た値と、予測位置と、予測位置とヘッド位置の差分（予
測誤差）と、モータへの指示電流値を用いて、更に次の
サンプリング点の位置を予測し、電流指令発生部は該予
測位置に基づいてモータに電流指示する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気ディスク装置等
のヘッド位置復調方法に係わり、特にディスク媒体上に
位置検出用の信号を記録しておき、該位置検出用信号を
用いてヘッド位置を復調すると共に次のサンプリング点
におけるヘッド位置を予測し、該予測位置に基づいてモ
ータに電流を指示し、ヘッドを目標シリンダに向けて移
動するヘッド位置復調方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置の記憶容量の増加と小
型化を進める上で、記録密度の向上は不可欠である。ま
た高速化の上でヘッドのシーク時間は１０ミリ秒前後の
性能が要求される。位置決め回路のデジタル化ととも
に、サーボヘッドの位置検出回路もデジタルサーボ回路
のサンプリングタイミングのときだけ位置を検出できれ
ばよく、回路はアナログサーボ位置検出回路とは異なっ
たものとなる。図１６はすでに提案されているデジタル
サーボ回路の概略構成図であり、１はスピンドルモー
タ、２，３はスピンドルモータにより回転される磁気デ
ィスクである。磁気ディスク２にはユーザ情報が記録さ
れ、磁気ディスク３には位置検出用の信号のみがディス
ク面に記録されている。磁気ディスク２は１枚のみ示し
ているが通常は多数の情報記録用ディスクが設けられて
いる。尚、片面にユーザ情報が記録された磁気ディスク
の他の面に位置検出用信号を記録して位置検出用の磁気
ディスク３を省略することもできる。

【０００３】４は磁気ヘッドを半径方向に移動させボイ
スコイルモータ（ＶＣＭ）、５は情報記録用ディスク２
にデータを読み／書きする磁気ヘッド、６は磁気ディス
ク（サーボディスク）３から位置検出用信号を読み取る
磁気ヘッド（サーボヘッド）、７はサーボヘッドが読み
取った信号レベルを一定にするＡＧＣ回路、８はサーボ
ヘッド６が読み取った位置検出用信号に基づいて位置偏
差信号を復調する位置復調回路、９は位置偏差信号Pos
をデジタルに変換するＡＤコンバータ、１０は位置偏差
信号に基づいてサーボ制御の演算処理を行ってＶＣＭを
駆動するための電流指令値を出力するＤＳＰ（デジタル
・シグナル・プロセッサ）、１１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、１２はＶＣＭ
駆動回路である。

【０００４】ディスク上の各シリンダには、図１７に示
すようにｎシリンダ毎に、例えば４シリンダ毎に４種類
のシリンダタイプ（ＣＹＬ０，ＣＬＹ１，ＣＬＹ２，Ｃ
ＬＹ３）が付されている。かかるデジタルサーボ回路に
おいて、ＤＳＰ１０は位置復調回路８よりＡＤコンバー
タ９を介して入力された位置偏差信号を用いてヘッド位
置を復調すると共に、次のサンプリング点におけるヘッ
ド位置を予測し、該予測位置に基づいてモータに電流指
示し、ヘッドを目標シリンダに位置決めする。

【０００５】すなわち、ＤＳＰ１０は、現サンプリング
点t(n)のヘッド予測位置estpos(n-1)が属するシリンダ
のシリンダタイプclt(n)を求めて位置復調回路に入力す
る。位置復調回路８は該シリンダタイプのシリンダ中心
からヘッドまでの位置偏差をサーボディスクに記録され
ている位置検出信号を読み取って求め、ＡＤ変換してＤ
ＳＰ１０に入力する。ＤＳＰ１０は位置偏差信号p(n)と
予測位置estpos(n-1)の整数部とを加算してヘッド位置p
os(n)を復調する。又、ＤＳＰ１０は現サンプリング点t
(n)及び１つ前のサンプリング点t(n-1)におけるヘッド
位置pos(n),pos(n-1)の差分を移動速度v(n)として求
め、現サンプリング点t(n)におけるヘッド位置pos(n)と
速度v(n)を加算して次サンプリング点t(n+1)のヘッド位
置を予測する。ついで、該予測位置estpos(n)が属する
シリンダのシリンダタイプclt(n+1)を求めて位置復調回
路８に入力すると共に、予測位置estpos(n)に基づいて
ボイスコイルモータＶＣＭに電流Ｉ(n)を指示し、ヘッ
ドを目標シリンダに向けて移動させる。尚、目標シリン
ダに到達するまでは、移動速度v(n)と予測位置データes
tpos(n)に基づいてモータに指示する電流値I(n)を決定
し、目標シリンダに到達後は予測位置データestpos(n)
に基づいてモータに指示する電流値I(n)を決定する。

【０００６】以下は上記ＤＳＰ処理を数式によって表現
したもので、サーボ面上の位置情報を離散的にサンプル
し、サンプル毎に位置と速度を計算する。 p(n)＝A・posadc(n) (1) pos(n)=INT(estpos(n-1)+0.5)+p(n) (2) v(n)=pos(n)-pos(n-1) (3) estpos(n)=pos(n)+v(n) (4) clt(n+1)=INT(estpos(n)+0.5)AND 3(cyl) (5) posadc(n)：目標シリンダのシリンダタイプをＣＬＹｉ
とするとき、該シリンダタイプＣＬＹｉのシリンダ中心
から現在ヘッドがどの程度ずれているかを符号付きで表
すものであり、ＡＤコンバータ９の出力信号である。Ａ
Ｄ変換値がどのような単位を持つかは位置復調回路８に
よる。

【０００７】p(n)：現サンプリング点t(n)での目標シリ
ンダタイプのシリンダ中心からのずれ量をシリンダ換算
した値である。ＡはＡＤ変換値をシリンダ単位に変換す
る為の定数である。 pos(n)：前サンプリング点t(n-1)
で予測した現サンプリング点t(n)のヘッド位置(予測位
置estpos(n-1)）の整数部分にｐ（ｎ）を加算すること
により、ヘッドの実位置をもとめている。INTは整数を
意味し、又、0.5を加算しているのは、シリンダタイプ
のセンタを決定する時に、小数点以下が±0.5シリンダ
内の範囲で判定している為である。 v(n)：現サンプリング点におけるヘッドの移動速度であ
る。現サンプリング点ｔ(n)でのヘッド実位置pos(n)
と、前サンプリング点t(n-1)のヘッド位置pos(n-1)の差
分（位置の微分）を求めて現サンプリング点での速度と
している。 estpos(n)：現サンプリング点t(n)でのヘッド位置pos
(n)と速度v(n)から、次のサンプリング点t(n+1)でのヘ
ッド位置を予測した値である。 clt(n)：サンプリング点t(n+1)でのヘッド予測位置estp
os(n)が属するシリンダのシリンダタイプである。0.5の
加算はシリンダの±0.5シリンダ範囲を判定するためで
ある。このシリンダタイプclt(n)に基づいて予測位置es
tpos(n)が属するシリンダ中心からヘッドまでの位置偏
差信号が復調回路８により復調される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のようなデジタル
方式でヘッド位置の計算を行うと図１８(a)で示すよう
に（黒丸は実位置、白丸は予測位置）、各サンプリング
点でヘッドの実位置と予測位置とが一致し、正しくヘッ
ドの位置決めを行うことができる。尚、図中ＨＴＲはヘ
ッド移動軌跡である。しかし、サーボ面媒体上に欠陥や
傷があるとＡＤコンバータ９から得られる位置偏差信号
posadc(n)が異常となる。かかる異常が発生すると、図
１８(b)に示すように、現サンプリング点t(n)で計算さ
れるヘッド位置pos(n)と速度v(n)が（2），（3）式より
実際にヘッドが位置している場所、速度から異なった値
になる。そして、（4）式においては、(2),（3)式の異
常値を用いて、次のサンプリング点t(n+1)の位置estpos
(n)の予測を行ってしまう。このため、次のサンプリン
グ点t(n+1)において正しい位置偏差信号が得られると、
予測位置estpos(n)とヘッド位置pos(n+1)が大幅にずれ
る。すなわち、実際にヘッドが位置している場所がサン
プリング点t(n)において予測した予測位置estpos(n)か
らかけ離れた場所に位置した状態となる。

【０００９】通常、シリンダタイプは数シリンダで繰り
返されるような構成をもっている。たとえば４シリンダ
で繰り返されるシリンダタイプ構成の場合、設定された
シリンダタイプclt(n+1)より±２シリンダ内（シーク中
等はこれよりも狭くなる）の予測誤差がゆるされる。し
かし、欠陥、傷等により上記した異常状態となった時、
予測誤差が±２シリンダ以上になる場合が発生し、４シ
リンダ単位でシリンダ位置を誤ってしまう問題がある。
上記のような現象は欠陥、傷等だけでなくヘッドキャリ
ッジ等の発振などによっても発生する。以上から、本発
明の目的は媒体面上の欠陥や傷、ヘッドキャリッジの発
振などによって予測異常となることを防止でき、正しく
ヘッドの位置決めができるヘッド位置復調方法を提供す
ることである。

【００１０】

【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。２１は位置検出用マークが記録されたディス
ク媒体（サーボディスク）、２２はサーボヘッド、２３
はサーボヘッドを半径方向に移動させボイスコイルモー
タ（ＶＣＭ）、２４はサーボヘッドが読み取った位置検
出マークに基づいて位置偏差信号を復調する位置復調
部、２５は位置偏差信号をデジタル値posadc(n)に変換
するＡＤコンバータ、２６は位置偏差信号に基づいてヘ
ッド位置を復調すると共に、サーボ制御の演算処理を行
ってＶＣＭを駆動するための電流指令値Ｉ(n)を出力す
る演算制御部、２７はデジタルの電流指令値I(n)をアナ
ログに変換するＤＡコンバータである。磁気ディスク装
置のシリンダにはｎ種類（例えば４種類）の異なるシリ
ンダタイプＣＹＬ０〜ＣＹＬ３(図１７参照）がそれぞ
れ順次付されると共に、ｎシリンダ毎に同様にｎ種類の
シリンダタイプが付されている。位置復調部２４は、デ
ィスクより読み取った位置検出マーク信号及びヘッド予
測位置が属するシリンダのシリンダタイプclt(n)が入力
されると、これら信号を用いて該シリンダタイプのシリ
ンダ中心からヘッドまでの偏差に応じた位置偏差信号を
出力し、ＡＤコンバータ２５は該位置偏差信号をＡＤ変
換する。

【００１１】演算制御部２６において、３１はサンプリ
ング時刻t(n-1)において予測した次サンプリング時刻t
(n)におけるヘッド位置(予測位置)estpos(n-1)とＡＤコ
ンバータ２５の出力posadc(n)を用いてサンプリング時
刻t(n)におけるヘッド位置pos(n)を復調するヘッド位置
発生部、３２はヘッド位置pos(n)と予測位置estpos(n-
1)の差分を演算して予測誤差difpos(n)を出力する予測
誤差演算部、３３は時刻t(n-1),t(n)に予測した予測位
置estpos(n-1),estpos(n)を記憶する予測位置記憶部、
３４は時刻t(n-1),t(n)に予測した予測位置estpos(n-
1),estpos(n)の差をヘッド移動速度v(n)として演算して
記憶すると共に、前サンプリング時刻におけるv(n-1)を
出力する速度演算部、３５は速度の急激な変化を低下さ
せる１次のローパスフィルタ、３６はサンプリング時刻
t(n-1)における予測位置estpos(n-1)と、ヘッド移動速
度v(n-1)を１次のローパスフィルタを介して出力した値
と、予測位置estpos(n-1)とヘッド位置pos(n)の差分
（予測誤差）difpos(n)と、モータへの指示電流値I(n-
1)を用いて、次サンプリング時刻t(n+1)におけるヘッド
位置estpos(n)を予測して出力する予測位置演算部、３
７は予測位置に基づいてモータに印加する指令電流値I
(n)を発生する電流指令発生部である。

【００１２】速度演算部３４はサンプリング時刻t(n),t
(n-1)における予測位置の差分を現サンプリング時刻の
移動速度v(n)として求めて記憶すると共に、前サンプリ
ング時刻t(n-1)で求めた移動速度v(n-1)をローパスフィ
ルタ３５に入力する。予測位置演算部３６は、サンプリ
ング時刻t(n-1)点における予測位置estpos(n-1)と、前
記速度v(n-1)を１次のローパスフィルタ３５を介して出
力した値と、予測誤差difpos(n)と、モータの指示電流
値I(n-1)を用いて、次サンプリング時刻t(n+1)のヘッド
位置estpos(n)を予測し、電流指令発生部３７は該予測
位置estpos(n)に基づいてモータに電流を指示し、ヘッ
ドを目標シリンダに向けて移動させる。

【００１３】以上のように、サンプリング時刻t(n-1)に
おいて予測した現サンプリング時刻t(n)の予測位置estp
os(n-1)にヘッド移動速度v(n-1）の１次ローパスフィル
タ出力を加算して次サンプリング時刻におけるヘッド位
置を予測し、該予測位置estpos(n)を予測誤差Ｄ・difpo
s(n)に基づいて補正しているため、媒体面上の欠陥があ
っても予測位置がヘッド位置から大幅にずれることがな
く、正しくヘッドを目標シリンダに位置決めすることが
できる。又、速度v(n-1)のローパスフィルタ出力を用い
て予測位置を演算するため、速度の急激な周波数変化を
低下させることができ、安定したヘッドの位置決め制御
ができる。更に、モータ指示電流I(n-1)をにより予測位
置estpos(n)を補正するようにしているため、演算され
たv(n)が本来のヘッド速度から位相遅れを生じている場
合であっても該位相遅れを補正することができる。

【００１４】上記制御は現在位置から目標シリンダにヘ
ッドを移動させるシーク制御、及びヘッドが目標シリン
ダに到達（オントラック）した後の位置決め制御のいず
れにも適用でき、電流指令発生部３７は目標シリンダに
到達するまでは（シーク制御時）、移動速度v(n)と予測
位置estpos(n)に基づいてモータに指示する電流値を決
定し、目標シリンダに到達後は(オントラック後の位置
制御)、予測位置データestpos(n)に基づいてモータに指
示する電流値を決定する。この場合、オントラック後の
位置制御に際しては電流値I(n-1)を零とみなして予測位
置estpos(n)を演算することにより演算速度を早めるこ
とができる。上記制御は、ヘッドの位置検出用情報のみ
が記録される専用のサーボディスクを使用するサーボ面
サーボ方式、及び、ディスク上のトラックを複数のセク
タに分割し、各セクタの所定位置にヘッドの位置検出用
情報を書き込み、残りの部分にデータを書き込むセクタ
サーボ（データ面サーボ方式）の両方に適用することが
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（Ａ）全体の構成 図２は本発明を具現化した磁気ディスク装置のヘッド位
置制御装置の構成図である。尚、磁気ディスク装置のシ
リンダにはｎ種類（例えば４種類）の異なるシリンダタ
イプＣＹＬ０〜ＣＹＬ３(図１７参照）がそれぞれ順次
付されると共に、ｎシリンダ毎に同様に４種類のシリン
ダタイプが付されている。４０は位置検出マークが記録
された磁気ディスク（サーボディスク）である。サーボ
ディスクはユーザ情報が記録される磁気ディスクと別個
に設けることもできるし、片面にユーザ情報が記録され
た磁気ディスクの裏面に位置検出マークを記録して構成
することもできる。４１はサーボヘッド、４２はヘッド
を半径方向に移動させるボイスコイルモータ（ＶＣ
Ｍ）、４３はヘッド読み取り信号を増幅するプリアン
プ、４４はＡＧＣ機能を備えたサーボ信号増幅器、４５
はサーボヘッドが読み取った位置検出マーク信号を用い
て予測位置が属するシリンダの中心からヘッドまでの位
置偏差信号を復調する位置復調部、４６は位置偏差信号
をデジタル値posadc(n)に変換するＡＤコンバータ、４
７はＡＤ変換値posadc(n)をＡ倍してシリンダ単位p(n)
(=A・posacd(n))に変換する乗算器である。

【００１６】位置復調部４５は、ディスクより読み取っ
た位置検出マーク信号及びヘッド予測位置が属するシリ
ンダのシリンダタイプclt(n)が入力されると、これら信
号を用いて該シリンダタイプのシリンダ中心からヘッド
までの偏差に応じた位置偏差信号を発生してＡＤコンバ
ータ４６に入力する。位置偏差信号発生原理は後述す
る。

【００１７】４８は整数演算部であり、次式 INT(estpos(n-1)+0.5) により、サンプリング時刻t(n-1)において予測した現サ
ンプリング時刻t(n)におけるヘッドの予測位置estpos(n
-1)に0.5を加算した値の整数部を出力する。４９は乗算
器４７の出力と整数演算部４８の出力を用いて次式 pos(n)=INT(estpos(n-1)+0.5)+p(n) (6) により、現サンプリング時刻t(n)のヘッド位置pos(n)を
演算するヘッド位置演算部、５０はヘッド位置pos(n)を
記憶する記憶部である。５１はヘッドの現在位置pos(n)
と予測位置estpos(n-1)の差分である予測誤差difpos(n)
を次式 difpos(n)=pos(n)-estpos(n-1) (7) により演算して出力する予測誤差演算部、５２は予測誤
差difpos(n)を記憶する記憶部である。

【００１８】５３は予測誤差difpos(n)に係数Ｄを乗算
する乗算器、５４は予測誤差difpos(n)に係数Ｅを乗算
する乗算器、５５は乗算器５４の出力Ｅ・difpos(n)を
積分する積分回路であり、乗算器５４からサンプリング
時刻毎に出力されるＥ・difpos(n)を加算することによ
り積分値Intgr(E・difpos(n))の演算を実行する。５
６，５７はそれぞれ前サンプリング時刻t(n-1)及び現サ
ンプリング時刻t(n)において予測した予測位置estpos(n
-1),estpos(n)を記憶する記憶部である。５８は速度演
算部であり、サンプリング時刻t(n-1),t(n)において予
測した予測位置estpos(n-1),estpos(n)及びサンプリン
グ時刻t(n-1)における電流指令値I(n-1)を用いてヘッド
の移動速度v(n)を次式 v(n)=estpos(n)-estpos(n-1)+B×I(n-1) (Bは係数) (8) により演算するもの、５９は演算されたヘッド移動速度
v(n)を記憶する記憶部、６０はサンプリング時刻t(n-1)
において演算されたヘッド移動速度v(n-1)を記憶する記
憶部、６１は１次のローパスフィルタであり、速度の急
激な変化を低減するものである。

【００１９】６２は次サンプリング時刻t(n+1)における
ヘッド位置を予測する予測位置演算部であり、次式 estpos(n)=estpos(n-1)+C・I(n-1) +f(v(n-1))-D・difpos(n)-Intgr(E・difpos(n)) (9) により、予測位置estpos(n)を演算し、記憶部５７に格
納する。尚、右辺第３項におけるf( )は1次ローパスフ
ィルタ出力を意味する。上式は、サンプリング時刻t(n-
1)において予測した現サンプリング時刻の予測位置estp
os(n-1)(右辺第１項）に、ヘッド移動速度の１次ローパ
スフィルタ出力f(v(n-1))（右辺第３項）を加算して次
サンプリング時刻におけるヘッド位置を予測すると共
に、該予測位置を予測誤差D・difpos(n)及び予測誤差の
積分値Intgr(E・difpos(n))、電流指令値C・I(n-1)によ
り補正したものである。

【００２０】このように、予測位置estpos(n-1)にヘッ
ド移動速度の１次ローパスフィルタ出力を加算して次サ
ンプリング時刻における予測位置estpos(n)を求め、該
予測値を予測誤差Ｄ・difpos(n)（Ｄは補正を行う率を
決定する定数）に基づいて補正しているため、媒体面上
に欠陥があっても予測位置がヘッド位置から大幅にずれ
ることがなく、正しくヘッドを目標シリンダに位置決め
することができる。又、速度v(n-1)のローパスフィルタ
出力を用いて予測位置を演算するため、速度の急激な周
波数変化を低下させることができ、安定したヘッドの位
置決め制御ができるようになる。更に、モータ指示電流
値I(n-1)、換言すればモータの加速度により予測位置es
tpos(n)を補正するようにしているため、演算されたv
(n)が本来のヘッド速度から位相遅れを生じている場合
であっても該位相遅れを補正することができる。又、シ
ーク動作中に定常的に発生する予測位置誤差difpos(n)
をＥ倍（変化の応答率）したものを積分し(Intgr(E×di
fpos(n))、該積分値により予測位置を補正するようにし
ているため慢性的に発生する予測誤差を除去することが
できる。

【００２１】６３は予測位置が位置するシリンダのシリ
ンダタイプを算出するシリンダタイプ算出部であり、次
式 clt(n+1)=INT(estpos(n)+0.5)AND 3（ANDは論理積、3は２進数） (10) によりシリンダタイプclt(n+1)を演算するもの、６４は
シリンダタイプclt(n+1)を記憶する記憶部である。シリ
ンダタイプにはＣＹＬ０、ＣＹＬ１、ＣＹＬ２、ＣＹＬ
３の４種類あり（図１７参照）、ディスク内周のシリン
ダより外周方向に循環的にシリンダタイプ０，１，２，
３が付される。従って、各シリンダタイプのシリンダ位
置は4n+0,4n+1、4n+2、4n+3により表現される。換言す
れば、シリンダ位置を２進数で表現すると下２ビットで
該シリンダのシリンダタイプが判明する。そこで、(10)
式は予測位置を整数化したものと０００００・・・０１
１（２進数の３）との論理積を演算して予測位置が属す
るシリンダのシリンダタイプを演算するものである。こ
のシリンダタイプclt(n+1)は、次のサンプリング時刻t
(n+1)において予測位置estpos(n)が属するシリンダの中
心からヘッド位置までの位置偏差信号を復調する際に位
置復調部４５において使用される。

【００２２】６６はヘッドを目標シリンダまで所定速度
で移動制御（シーク制御）する際、ボイスコイルモータ
４２に印加する指令電流値I(n)を計算して出力する速度
制御指示電流計算部であり、現サンプリング時刻t(n)に
おいて予測した予測位置estpos(n)とヘッド移動速度v
(n)を用いて速度制御のための指令電流値I(n)を出力す
る。６７はヘッドが目標シリンダに到達後（オントラッ
ク）、ボイスコイルモータ４２に印加する指令電流値I
(n)を計算して出力する位置制御指示電流計算部であ
り、現サンプリング時刻t(n)において予測した予測位置
estpos(n)を用いて目標シリンダ中心にヘッドを位置決
めするための指令電流値I(n)を出力する。６７はマルチ
プレクサであり、シーク制御時には速度制御指示電流計
算部６５から入力される指令電流値I(n)選択して出力
し、位置制御時には位置制御指示電流計算部６６から入
力される指令電流値I(n)選択して出力するもの、６８は
指令電流値I(n)を記憶する記憶部、６９は前サンプリン
グ時刻t(n-1)における指令電流値I(n-1)を記憶する記憶
部、７０は指令電流値I(n-1)に係数Ｃを乗算する乗算
器、７１は指令電流値I(n-1)に係数Ｂを乗算する乗算器
である。ヘッドが目標シリンダに到達したか否か（オン
トラックしたか否か）は、ヘッド位置pos(n)と目標シリ
ンダ位置を比較することにより判断でき、判断結果がマ
ルチプレクサに入力され、所定の電流指令値I(n)が出力
される。

【００２３】（Ｂ）位置検出マーク サーボディスク上には目標シリンダの中心からヘッドま
での位置偏差信号を出力するための位置検出用情報が記
録されている。図３はディスクのトラックに記録される
サーボパターン説明図である。サーボパターンの１周期
は、トレーニングパターン（トレーニング部）、マーカ
ー部（マーク部）、ガードバンドインデックス部（ＧＢ
・ＩＤＸ部）、位置検出部で構成されている。トレーニ
ングパターンはＰＬＬの位相を同期させるためのもの、
マーカー部はサーボパターン中での位置を確定するため
のもの、位置検出部はヘッド位置を検出するためのもの
である。位置検出部は、サンプリング周期を４Ｔとする
と4T×12のEVEN1領域と、4T×20のODD領域と、4T×12の
EVEN2領域をそなえている。

【００２４】図４、図５は位置検出部に記録されている
位置検出用マークの説明図であり、各シリンダ（トラッ
ク）には４Ｔの周期で第１の位置検出マークが記録され
ると共に、Ｔ／２遅れて４Ｔの周期で第２の位置検出マ
ークが記録されている。各シリンダに記録される第１、
第２の位置検出マークは順次Ｔ／２づつ遅延する関係に
なっており、４シリンダ毎に同一パターンが記録されて
いる。又、EVEN1,EVEN2とODD領域とではマークの傾斜が
逆になっている。

【００２５】（Ｃ）位相方式サーボ復調の原理 図６〜図１２は位相方式サーボ復調原理説明図であり、
PLL-CLKの太線部は周期４Ｔの基本位相であることを示
し、図中、ＨＴＲはサーボヘッドの移動軌跡を示し、実
線の斜線は位置検出用マーク（図４、図５参照）を示
す。ヘッドがシリンダタイプ２上を移動している場合に
おいて、PLL-CLKの基本位相でセットされ、サーボ媒体
面の位置検出用マークのリード信号でリセットされる信
号Ｓ１があるものとすれば、該信号Ｓ１の波形はEVEN1,
EVEN2領域において図６に示すように、デューティ５０
％になる。又、ヘッドがシリンダタイプ１上を移動して
いる場合には、信号Ｓ１は図７に示すようにデューティ
２５％になり、ヘッドがシリンダタイプ３上を移動して
いる場合には、信号Ｓ１は図８に示すようにデューティ
７５％になる。すなわち、ヘッドがシリンダ２にオント
ラックしていれば、信号Ｓ１のデューティーは５０％と
なり、シリンダ番号が若い方に移動すれば、デューティ
ーは細くなり、逆にシリンダ番号が大きい方に移動すれ
ば、デューティーは太くなる。

【００２６】以上はEVEN1，2領域に書かれている位置検
出用マークを読み取って信号Ｓ１をリセットした場合で
あるが、ODD領域に書かれている位置検出用マークを読
み取って信号Ｓ１をリセットする場合には、信号Ｓ１は
図９に示すようになる。EVEN1,2 領域では、ヘッドがシ
リンダ番号が若い方に移動すれば、デューティーは細く
なり、逆にシリンダ番号が大きい方に移動すれば、デュ
ーティーは太くなったが、ODD領域では、ヘッドがシリ
ンダ番号が若い方に移動すればデューティーは太くな
り、逆にシリンダ番号が大きい方に移動すればデューテ
ィーは細くなる。

【００２７】図１０は上記デューティーパルスを電圧に
変換する回路の原理図であり、ＡＨ，ＡＬ，ＢＨ，ＢＬ
はスイッチ、ＣＮＤはコンデンサである。EVEN1、EVEN2
領域では、スイッチＡＨは常にオンし、スイッチＢＬが
デューティーパルスに従って、オン・オフする。スイッ
チＢＬのオン時、コンデンサＣＮＤのＡ端からＢ端に電
流が流れ、Ｂ端から見たＡ端の電圧が高くなる（ＢＨ，
ＡＬはオフで動作しない。） ODD 領域では、スイッチＢＨは常にオンし、スイッチＡ
Ｌがデューティーパルスに従って、オン・オフする。ス
イッチＡＬのオン時、コンデンサのＢ端からＡ端に電流
が流れ、Ｂ端から見たＡ端の電圧が低くなる（ＡＨ，Ｂ
Ｌはオフで動作しない。）

【００２８】従って、サーボヘッドが図６の位置（Ａ）
上（シリンダタイプ２のシリンダ上）を移動していると
きの電圧変化を見ると、まずEVEN1 の領域で、Ａ端から
Ｂ端に向かってデューティー５０％で電流が流れ、次に
ODD 領域で、Ｂ端からＡ端に向かって、デューティー５
０％で電流が流れ、最後にEVEN2 の領域で、Ａ端からＢ
端に向かってデューティー５０％で電流が流れる。ODD
領域の積分時間長は、EVEN1 とEVEN2 の積分時間長の和
の長さと等しくしているため、最終的にはＡ端とＢ端の
電圧は等しくなる。これがオントラック状態である。

【００２９】次に、サーボヘッドが図７の位置（Ｂ）上
（シリンダタイプ１のシリンダ上）を移動しているとき
の電圧変化を見ると、まずEVEN1 の領域でＡ端からＢ端
に向かって、デューティー２５％で電流が流れ、次にOD
D 領域で、Ｂ端からＡ端に向かってデューティー７５％
で電流が流れ、最後にEVEN2 の領域で、Ａ端からＢ端に
向かって、デューティー２５％で電流が流れる。このた
め、Ａ端からＢ端に流れた電流よりＢ端からＡ端に流れ
た電流が多いため、Ｂ端から見たＡ端の電圧が低くな
る。同様に、サーボヘッドが図８の位置（Ｃ）上（シリ
ンダタイプ３のシリンダ上）を移動しているときの電圧
変化を考察すれば、Ｂ端から見たＡ端の電圧が高くな
る。

【００３０】以上より、ヘッドがEVEN1 、ODD 、EVEN2 の
領域を通過した後のコンデンサ電圧は、シリンダタイプ
２からヘッドまでの位置偏差に比例した電圧になってい
る。従って、該位置偏差信号を用いてヘッドをシリンダ
タイプ２のシリンダ位置に位置決めすることができる。
しかし、これでは他のシリンダタイプのシリンダに位置
決めすることができない。ヘッドをシリンダタイプ０，
１，２，３の任意のシリンダ位置にオントラックするた
めには、各シリンダ位置で信号Ｓ１のデューティーが５
０％になるようにPLL-CLKの位相を選べばよい。

【００３１】図７の位置（Ｂ）（シリンダ１、EVEN1，2
領域）では、デューティー比２５％になっているが、
もし、PLL-CLK の基本位相より１つ早いクロックＤ３で
信号Ｓ１をセットし、サーボ媒体面のリード信号でリセ
ットすれば、該信号Ｓ１のデューティは５０％となり、
オントラック相当になる。同様に、図１１の位置（Ｂ）
（シリンダ１，ODD領域）ではデューティー比７５％に
なっているが、もしPLL-CLK の基本位相より１つ遅いク
ロックＤ１で信号Ｓ１をセットし、サーボ媒体面のリー
ド信号でリセットすれば、該信号Ｓ１のデューティは５
０％となり、オントラック相当になる。以上から、目
標シリンダのシリンダタイプと位置検出マークの読み
取り領域がEVEN領域であるかODD領域であるかに応じ
て、デューティーパルスＳ１をオンにする信号を、PLL-
CLK の４つの位相から選択すれば、同じ積分回路を使用
してオントラックすることが可能となる。

【００３２】図１２は、シリンダタイプ０，１，２，３
についてオントラックするために必要なシリンダ切り換
えのタイミングを示したものである。PLL-CK4-D0は各図
において太線部で示した４Ｔの基本位相である。これに
対し、位相が１，２，３遅れたものを、PLL-CD4-D1，PL
L-CD4-D2，PLL-CD4-D3としている。PLL-CK4-D0より位相
が３つ遅れたものと１つ早いものは同等であり共にPLL-
CK-D3となる。図１２に従って選択されたクロックはマ
スタークロックと呼ばれる。すなわちデューティーパル
スＳ１はマスタークロックによりセットされ、サーボ媒
体面のリードパルスによりリセットされる信号である。
図１２のシリンダとマスタークロックの対応関係から明
らかなように、図６（EVEN 領域）でシリンダタイプ２
にオントラックしているときのクロックはPLL-CK4-D0で
あり、図９（ODD 領域）でシリンダタイプ２にオントラ
ックしている時のクロックはPLL-CK4-D0である。又、シ
リンダタイプ１にオントラックするのであればEVEN 領
域では、PLL-CK4-D0（PLL-CLKの基本位相）より１つ早
いクロックであるPLL-CK4-D3を使用する。ODD 領域で
は、PLL-CK4-D0より１つ遅いクロックであるPLL-CK4-D1
を使用する。これにより、シリンダタイプ２と同じ積分
方式でオントラック可能である。

【００３３】（Ｄ）全体の制御動作 図１３及び図１４は本発明のヘッド位置制御の処理フロ
ーである。ディスク上のサーボマークの読み取りにより
サーボ割込みが発生すると、位置復調部４５は現サンプ
リング時刻t(n)におけるヘッド予測位置estpos(n-1)が
属するシリンダ中心からヘッド位置までの位置偏差信号
を出力し、ＡＤコンバータ４６は該位置偏差信号をデジ
タル値posadc(n)に変換する(ステップ１０１）。乗算部
４７はＡＤ変換値posadc(n)をＡ倍して位置偏差信号を
シリンダ単位p(n)(=A・posacd(n))に変換し、整数演算部
４８は次式 INT(estpos(n-1)+0.5) により、現サンプリング時刻t(n)におけるヘッドの予測
位置estpos(n-1)に0.5を加算した値の整数部を出力する
（ステップ１０２）。

【００３４】ヘッド位置演算部４９は乗算器４７の出力
と整数演算部４８の出力を用いて次式 pos(n)=INT(estpos(n-1)+0.5)+p(n) により、現サンプリング時刻t(n)のヘッド位置pos(n)を
演算して記憶部５０に格納する（ステップ１０３）。つ
いで、予測誤差演算部５１はヘッドの現在位置pos(n)と
予測位置estpos(n-1)の差分である予測誤差difpos(n)を
次式 difpos(n)=pos(n)-estpos(n-1) により演算して記憶部５２に格納する（ステップ１０
４）。ローパスフィルタ６１はヘッド移動速度v(n-1)に
1次のローパスフィルタ処理を施し、処理結果f(v(n-1)
を出力し(ステップ１０５）、積分部５５は乗算器５４
からサンプリング時刻毎に出力されるＥ・difpos(n)を
加算することにより積分値Intgr(E・difpos(n))の演算
して出力する(ステップ１０６）。

【００３５】しかる後、予測位置演算部６２は、次式 estpos(n)=estpos(n-1)+C・I(n-1)+f(v(n-1))-D・difpos
(n)-Intgr(E・difpos(n)) により、次サンプリング点t(n+1)におけるヘッド予測位
置estpos(n)を演算し、記憶部５７に格納する(ステップ
１０７）。尚、上式は、サンプリング時刻t(n-1)におい
て予測した現サンプリング時刻t(n)の予測位置estpos(n
-1)(右辺第１項）に、ヘッド移動速度v(n-1)の１次ロー
パスフィルタ出力（右辺第３項）を加算して次サンプリ
ング時刻におけるヘッド位置を予測すると共に、該予測
位置を予測誤差D・difpos(n)及び予測誤差の積分値Intg
r(E・difpos(n))、電流指令値C・I(n-1)により補正した
ものである。

【００３６】次サンプリング時刻t(n+1)におけるヘッド
予測位置estpos(n)が求まれば、速度演算部５８は前サ
ンプリング時刻t(n-1)及び現サンプリング時刻t(n)にお
いて予測した予測位置estpos(n-1),estpos(n)及びサン
プリング時刻t(n-1)における電流指令値I(n-1)を用いて
ヘッドの移動速度v(n)を次式 v(n)=estpos(n)-estpos(n-1)+B×I(n-1) (Bは係数) により演算して記憶部５９に格納する（ステップ１０
８）。しかる後、予測位置estpos(n)をヘッド位置pos
(n)とみなす（ステップ１０９）。又、シリンダタイプ
算出部６３は予測位置estpos(n)が位置するシリンダの
シリンダタイプを次式 clt(n+1)=INT(estpos(n)+0.5)AND 3（ANDは論理積、3は
２進数） により演算し、該シリンダタイプを次サンプリング時刻
に備えて位置復調部４５に入力する（ステップ１１
０）。

【００３７】しかる後、予測位置estpos(n)をestpos(n-
1)とする(ステップ１１１）。ついで、ヘッド位置がオ
ントラックしているか判断し（ステップ１１２）、オン
トラックしてなければ速度制御指示電流計算部６５は、
現サンプリング時刻t(n)におけるヘッド位置pos(n)(=予
測位置estpos(n))とヘッド移動速度v(n)を用いて速度制
御のための指令電流値I(n)を出力してボイスコイルモー
タ４２を駆動し、ヘッドを目標シリンダに向けて速度制
御する（ステップ１１３）。一方、オントラックしてい
れば、位置制御指示電流計算部６７はヘッド位置pos(n)
(=予測位置estpos(n))を用いて目標シリンダ中心にヘッ
ドを位置決めするための指令電流値I(n)を出力してボイ
スコイルモータ４２を駆動し、ヘッドを目標シリンダの
中心に向けて位置制御する。

【００３８】以後、上記制御をヘッドが目標位置に到達
するまで繰り返す。以上のように、サンプリング時刻t
(n-1)において予測した現サンプリング時刻t(n)の予測
位置estpos(n-1)に、ヘッド移動速度v(n-1)の１次ロー
パスフィルタ出力を加算して次サンプリング時刻におけ
るヘッド位置を予測し、しかも、該予測位置を予測誤差
D・difpos(n)及び予測誤差の積分値Intgr(E・difpos
(n))、電流指令値C・I(n-1)により補正しているため、媒
体面上の欠陥があっても予測位置がヘッド位置から大幅
にずれることがなく、正しくヘッドを目標シリンダに位
置決めすることができる。図１５はかかる点を説明する
説明図であり、Ｄ＝１／４とした場合である。サンプリ
ング時刻t(n)において媒体欠陥等により異常な位置情報
(位置偏差信号)が発生してpos(n)が予測位置estpos(n-
1)からはずれても、次のサンプリング時刻t(n+1)におい
て正しい位置情報が得られるとすると、図示するように
予測位置estpos(n)とヘッド位置pos(n+1)の誤差は予測
誤差difpos(n)の1/4程度に抑えることができ、以後、正
しくヘッドを目標シリンダに位置付けすることができ
る。

【００３９】又、速度v(n-1)のローパスフィルタ出力を
用いて予測位置を演算するため、速度の急激な周波数変
化を低下させることができ、安定したヘッドの位置決め
制御ができる。更に、モータ指示電流I(n-1)により予測
位置estpos(n)を補正するようにしているため、演算さ
れたv(n)が本来のヘッド速度から位相遅れを生じている
場合であっても該位相遅れを補正することができる。
又、予測誤差の積分値Intgr(E・difpos(n))により予測
位置estpos(n)を補正するようにしているため、慢性的
に発生する予測誤差を除去することができる。

【００４０】上記制御は現在位置から目標シリンダにヘ
ッドを移動させるシーク制御、及びヘッドが目標シリン
ダに到達（オントラック）した後の位置決め制御のいず
れにも適用できる。すなわち、速度制御指示電流計算部
６５はヘッドが目標シリンダに到達するまでは（シーク
制御時）、移動速度v(n)と予測位置estpos(n)に基づい
てモータに指示する電流値を決定してモータに入力す
る。又、位置制御指示電流計算部６６は、目標シリンダ
に到達後は(オントラック後の位置制御)、予測位置デー
タestpos(n)に基づいてモータに指示する電流値を決定
してモータに入力する。この場合、オントラック後の位
置制御に際して、電流値I(n-1)を零とみなして予測位置
estpos(n)を演算することにより演算速度を早めること
ができる。以上本発明を、サーボ面サーボ方式に適用し
た場合について説明したが、ディスク上のトラックを複
数のセクタに分割し、各セクタの所定位置にヘッドの位
置検出用情報を書き込み、残りの部分にデータを書き込
むセクタサーボ（データ面サーボ方式）にも適用でき
る。

【００４１】又、図２ではヘッド位置制御装置を制御機
能に応じてブロック化して説明したが、ＤＳＰ（デジタ
ル・シグナル・プロセッサ）あるいはマイクロプロセッ
サユニットＭＰＵにより構成することもできる。また、
以上では本発明を磁気ディスク装置に適用した場合につ
いて説明したが、本発明は他のディスク装置にも適用で
きるものである。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。

【００４２】

【発明の効果】以上本発明によれば、サンプリング時刻
t(n-1)において予測した現サンプリング時刻t(n)の予測
位置estpos(n-1)に、ヘッド移動速度v(n-1）の１次ロー
パスフィルタ出力を加算して次サンプリング時刻におけ
るヘッド位置を予測し、しかも、該予測位置を予測誤差
D・difpos(n)及び予測誤差の積分値Intgr(E・difpos
(n))、電流指令値C・I(n-1)により補正しているため、媒
体面上の欠陥やキャリッジ等の振動等があっても予測位
置がヘッド位置から大幅にずれることがなく、正しくヘ
ッドを目標シリンダに位置決めすることができる。

【００４３】又、本発明によれば、速度v(n-1)のローパ
スフィルタ出力を用いて予測位置を演算するため、速度
の急激な周波数変化を低下させることができ、安定した
ヘッドの位置決め制御ができる。更に、本発明によれ
ば、モータ指示電流I(n-1)により予測位置estpos(n)を
補正するようにしているため、演算されたv(n)が本来の
ヘッド速度から位相遅れを生じている場合であっても該
位相遅れを補正することができる。又、本発明によれ
ば、予測誤差の積分値Intgr(E・difpos(n))により予測
位置estpos(n)を補正するようにしているため、慢性的
に発生する予測誤差を除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】ヘッド位置制御装置の構成図である。

【図３】サーボパターン説明図である。

【図４】位置検出用マーク説明図（その１）である。

【図５】位置検出用マーク説明図（その２）である。

【図６】位相方式サーボ復調原理説明図（その１）であ
る。

【図７】位相方式サーボ復調原理説明図（その２）であ
る。

【図８】位相方式サーボ復調原理説明図（その３）であ
る。

【図９】位相方式サーボ復調原理説明図（その４）であ
る。

【図１０】デューティパルスを電圧に変換するための回
路原理図である。

【図１１】位相方式サーボ復調原理説明図（その５）で
ある。

【図１２】シリンダとマスタークロックの関係説明図で
ある。

【図１３】本発明のヘッド位置制御の処理フロー（その
１）である。

【図１４】本発明のヘッド位置制御の処理フロー（その
２）である。

【図１５】本発明の効果説明図である。

【図１６】従来のサーボ回路の構成図である。

【図１７】シリンダタイプ説明図である。

【図１８】従来の問題点説明図である。

【符号の説明】

２１・・ディスク媒体 ２２・・サーボヘッド ２３・・ボイスコイルモータ（ＶＣＭ） ２４・・位置復調部 ２５・・ＡＤコンバータ ２６・・演算制御部 ２７・・ＤＡコンバータ ３１・・ヘッド位置発生部 ３２・・予測誤差演算部 ３３・・予測位置記憶部 ３４・・速度演算部 ３５・・フィルタ ３６・・予測位置演算部 ３７・・電流指令発生部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスク媒体上に位置検出用信号を記録
   しておき、該位置検出用信号を用いてヘッドを目標シリ
   ンダに向けて移動させるディスク装置におけるヘッド位
   置復調方法において、 現サンプリング点において次のサンプリング点のヘッド
   位置を予測し、 該予測位置に基づいてモータに電流指示してヘッドを移
   動させ、 次サンプリング点において該予測位置からの位置偏差を
   ディスク媒体上に記録されている位置検出信号を読み取
   って求め、 該位置偏差信号と前記予測位置とを用いて次サンプリン
   グ点におけるヘッド位置を復調し、 隣接サンプリング点における予測位置の差分を移動速度
   として該移動速度を１次のローパスフィルタを介して出
   力した値と、前記予測位置と、該予測位置と前記ヘッド
   位置の差分（予測誤差）と、モータへの指示電流値を用
   いて、更に次のサンプリング点の位置を予測し、 該予測位置に基づいてモータに電流指示することを特徴
   とするヘッド位置復調方法。
2. 【請求項２】 前記移動速度を電流指令値に基づいて補
   正することを特徴とする請求項１記載のヘッド位置復調
   方法。
3. 【請求項３】 目標シリンダに到達するまでは、前記移
   動速度と予測位置に基づいてモータに指示する電流値を
   決定し、目標シリンダに到達後は予測位置に基づいてモ
   ータに指示する電流値を決定することを特徴とする請求
   項１または２記載のヘッド位置復調方法。
4. 【請求項４】 目標シリンダに到達後のヘッド位置の予
   測に際しては、電流値を零とみなすことを特徴とする請
   求項１記載のヘッド位置復調方法。
5. 【請求項５】 前記位置検出用の信号を、ユーザ情報が
   記録されるディスク面と異なる別のディスク面に記録す
   ることを特徴とする請求項１記載のヘッド位置復調方
   法。
6. 【請求項６】 セクタ毎にサーボ領域とデータ領域を備
   えたディスクのサーボ領域に前記位置検出用の信号を記
   録することを特徴とする請求項１記載のヘッド位置復調
   方法。
7. 【請求項７】 ディスク媒体上に位置検出用信号を記録
   しておき、該位置検出用信号を用いてヘッドを目標シリ
   ンダに向けて移動させるディスク装置におけるヘッド位
   置復調方法において、 各シリンダに異なるシリンダタイプを順次付すと共に、
   ｎシリンダ毎に同様にｎ種類のシリンダタイプを付し、 現サンプリング点t(n)において次のサンプリング点t(n+
   1)のヘッド位置estpos(n)を予測し、 該予測位置estpos(n)が所在するシリンダのシリンダタ
   イプclt(n+1)を求めると共に、該予測位置に基づいてモ
   ータに電流指示してヘッドを移動させ、 次サンプリング点t(n+1)において前記シリンダタイプの
   シリンダ中心からヘッドまでの位置偏差をディスク媒体
   上に記録されている位置検出信号を読み取って求め、 該位置偏差信号と前記予測位置estpos(n)とを用いて次
   サンプリング点t(n+1)におけるヘッド位置pos(n+1)を復
   調し、 隣接サンプリング点における予測位置の差分を移動速度
   とし、該移動速度を１次のローパスフィルタを介して出
   力した値と、前記予測位置estpos(n)と、該予測位置est
   pos(n)と前記ヘッド位置pos(n+1)の差分（予測誤差）
   と、モータへの指示電流値を用いて、更に次のサンプリ
   ング点の位置を予測し、 該予測位置が所在するシリンダのシリンダタイプを求め
   ると共に、該予測位置に基づいてモータに電流指示する
   ことを特徴とするヘッド位置復調方法。
8. 【請求項８】 前記移動速度をモータに指示した電流値
   に基づいて補正することを特徴とする請求項７記載のヘ
   ッド位置復調方法。
9. 【請求項９】 目標シリンダに到達するまでは、前記移
   動速度と予測位置に基づいてモータに指示する電流値を
   決定し、目標シリンダに到達後は予測位置に基づいてモ
   ータに指示する電流値を決定することを特徴とする請求
   項７記載のヘッド位置復調方法。