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技術 磁気ディスク装置におけるヘッド位置決め制御方式

出願人 茨城日本電気株式会社
発明者 成島徹
出願日 1998年7月17日 (21年11ヶ月経過) 出願番号 1998-203094
公開日 2000年2月2日 (20年4ヶ月経過) 公開番号 2000-036164
状態 特許登録済
技術分野 トラック探索、整列のためのヘッド移動
主要キーワード 任意設定値 基本角周波数 出力基準値 残留位置 実ヘッド テーブル引き 位置決め制御方式 フーリエ変換式
関連する未来課題
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課題

従来では、ランナウト非同期成分も含まれてしまうため、補正精度は低く、同期ランナウトの抑制効果が低い。

解決手段

ランナウト処理部2は、フーリエ変換式を用いた演算により、ディスクの回転に同期したランナウト成分を各サーボセクタ毎に算出する。また、ランナウト処理部2はランナウト基準補正係数を算出し、メモリ16に記憶する。この記憶基準補正係数を利用して、位置誤差信号U2を瞬時に生成できる。ランナウト検出部17は、ヘッド9によりデータのリードライト動作を行いながら、データ領域の信号を読み取り、ランナウトの時間的変化を常に検出する。更に、検出した値と基準値とをコンパレータにより比較し、それが予め設定されている基準値を越えた場合には、上位インターフェース回路14に対し、ヘッド9によるリード/ライト動作の中止命令を出力する。

概要

背景

磁気ディスク装置の中でもハードディスクは、データの読み書きが比較的速く、大容量であることなどから主としてコンピュータ内蔵の記憶装置として利用されているが、近年のパーソナルコンピュータ本体の小型化に伴い、磁気ディスク装置も小型化・高密度化が望まれている。また、ハードディスク以外でも、リムーバブルディスク、High−FDDといった磁気ディスク装置も脚光を浴びている。

高密度化実現の方法として、線記録密度(BPI)を上げる方法と、トラック密度TPI)を上げる方法の二つの方法がある。ハードディスクにおいて、磁気ヘッド(以下、単にヘッドともいう)を所望のトラック位置に位置決めするために必要な磁気ヘッド位置信号(以下、サーボ信号ともいう)は、偶数トラック奇数トラックバースト信号振幅差により生成されるのが一般的に知られている(特開昭58−222468号公報)。

このサーボ信号は、ヘッドを所望のトラックへ位置決めする際の基準となる情報であり、これが正確に磁気ディスク媒体に記録されていることが重要である。近年の磁気ディスク装置における高TPI化には、より高い隣接トラックピッチ精度、すなわちサーボ信号精度の向上が必要である。サーボ信号の記録パターンサーボパターンとも呼ばれ、製品出荷前サーボトラックライタ(STW)で記録される。

従来より、サーボ信号及びヘッド位置決めの精度を向上させる位置決め制御方式が種々提案されている(特開平1−279474号公報、特開平4−38778号公報、特開平6−176514号公報、特開平7−249276号公報など)。例えば、特開平1−279474号公報記載の従来方式(発明の名称「ヘッドの位置決め方式」)では、あるトラックのサーボデータからヘッドと位置ずれ検出回路により、オフトラック量を取り出し、そのトラックの1周のオフトラックからトラックの偏芯回転周期の1次の成分と2次の成分を求め、そのデータからトラックのオフトラック量を作成し、そのオフトラックに基づいてヘッドを移動させてヘッドの位置決めを行う。

さて、現在の磁気ディスク装置では、データフォーマット効率の向上を目的として、複数に分割されたデータ領域間に、離散的にサーボ信号が配置されたセクタサーボ方式が主流である。このセクタサーボ方式では、磁気ディスク上の各セクタにはサーボ領域とデータ領域とがあり、サーボ領域にはシリンダアドレス情報とオフトラック情報が記録され、データ領域にはセクタアドレス情報とデータとが記録される。シリンダアドレス情報は、シーク動作時に主として使用されてヘッド位置決め制御を行わせ、オフトラック情報は主としてオントラックのときに用いられて位置決め制御を行わせる。

このようなセクタサーボ方式に対しては、サーボ信号がある一定周期間隔でしか得られないことに加え、データフォーマット効率を上げるためにサーボセクタ数の減少、すなわち低サンプルレート化が望まれている。しかるに、セクタサーボ方式の磁気ディスク装置においては、低サンプルレート化につれてヘッド位置決め制御系における制御帯域を高く設定することが困難になり、低周波数領域における圧縮特性の悪化を招く。この圧縮率の低下により、ヘッド追従特性が悪化し、更にデータ再生信号のS/Nが低下し、高い位置決め精度が確保できなくなる。

更に、磁気ディスク装置では、磁気ディスク中心軸の偏芯等による半径方向の振動や、再生信号の場所による揺らぎなどに起因するランナウトと呼ばれる現象が発生し、サーボ信号に対して十分なフラット特性が得られるとは限らない。特に、成分の大きい磁気ディスクの回転に同期したランナウト(以後、同期ランナウトともいう)が低周波数領域で発生するため、圧縮率を確保し、同期ランナウトを低減させることが装置仕様を満たす上で非常に重要である。

また、従来はSTW上で磁気ディスクにサーボ信号を書き込んだ後、磁気ディスクをスピンドルモータに組み込むというプリライト方式では、磁気ディスク組み込み時に生じる数十μmの回避できない偏芯があり、ランナウト低減は重要である。

そこで、従来より、同期ランナウトを低減することでヘッド位置決めの精度を向上させる位置決め制御方式が種々提案されている(特開平4−324173号公報、特許第2526305号など)。特開平4−324173号公報記載の従来の磁気ディスク装置の位置決め制御方式では、セクタサーボ方式の磁気ディスク装置において、すべてのセクタの同期ランナウトによるオフトラック量を予め記憶しておき、現在のセクタのオフトラック量と次のセクタの同期ランナウトによるオフトラック量とを重ね合わせてオフトラック補正データを作成し、オフトラック補正データによってオフトラックのフィードフォワード制御を行う構成である。

また、特許第2526305号記載の従来の磁気ディスク装置の位置決め制御方式は、トラック追従制御を行う前に任意トラックのサーボ信号からトラック振れ情報をサンプル的に得て記憶手段に記憶しておき、そのトラック振れ情報をフーリエ変換した後、所定周波数成分のトラック振れ情報を逆フーリエ変換し、逆フーリエ変換されたトラック振れ情報をフィードフォワードでヘッドに位置決め情報として与える構成である。この従来方式によれば、トラック振れの1次成分と2次成分を位相を進めて逆フーリエ変換することにより、時間的に未来のトラック振れ情報を得るようにし、これによりトラック振れを予測して良好なトラック追従を行おうとするものである。

概要

従来では、ランナウトの非同期成分も含まれてしまうため、補正精度は低く、同期ランナウトの抑制効果が低い。

ランナウト処理部2は、フーリエ変換式を用いた演算により、ディスクの回転に同期したランナウト成分を各サーボセクタ毎に算出する。また、ランナウト処理部2はランナウト基準補正係数を算出し、メモリ16に記憶する。この記憶基準補正係数を利用して、位置誤差信号U2を瞬時に生成できる。ランナウト検出部17は、ヘッド9によりデータのリードライト動作を行いながら、データ領域の信号を読み取り、ランナウトの時間的変化を常に検出する。更に、検出した値と基準値とをコンパレータにより比較し、それが予め設定されている基準値を越えた場合には、上位インターフェース回路14に対し、ヘッド9によるリード/ライト動作の中止命令を出力する。

目的

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、ランナウトに起因するサーボ信号のうねり補正し得る磁気ディスク装置におけるヘッド位置決め制御方式を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、特別なハードウェアを必要とせずに、リード/ライト時もランナウトを自動補正し得る磁気ディスク装置におけるヘッド位置決め制御方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

磁気ディスクから磁気ヘッドにより再生したヘッド位置信号を受け、フーリエ変換式を用いた演算により、前記磁気ディスクの回転に同期したランナウト成分を測定し、ランナウト補正データを生成するランナウト補正データ生成手段と、前記ランナウト補正データを記憶する記憶手段と、上位装置からの目標値入力と前記磁気ディスクより再生したヘッド位置信号との第1の位置誤差信号に、前記記憶手段からの前記ランナウト補正データを加算する加算手段と、前記加算手段より得られた信号を第2の位置誤差信号として前記磁気ヘッドの位置を目標位置に制御するアクチュエータ機構とを有することを特徴とする磁気ディスク装置ヘッド位置決め制御方式

請求項2

前記磁気ディスクのデータの読み出し/書き込み時に前記ランナウト成分を常時検出し、その検出ランナウト成分が予め設定した基準値より大であると判定したときは、前記磁気ヘッドによるリードライト動作を停止するランナウト検出部を更に有することを特徴とする請求項1記載の磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御方式。

請求項3

前記ランナウト検出部によるリード/ライト動作停止後のリトライ動作を行った時に、検出ランナウト成分が予め設定した基準値より再度大であると判定したときは、前記ランナウト補正データ生成手段による前記ランナウト成分の測定と前記ランナウト補正データの生成とを再度行い、前記記憶手段の記憶ランナウト補正データを更新することを特徴とする請求項2記載の磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御方式。

請求項4

前記ランナウト補正データ生成手段は、前記磁気ディスクを複数のゾーンに分割し、各ゾーン内では同一の前記ランナウト補正データを生成することを特徴とする請求項1記載の磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御方式。

請求項5

前記ランナウト補正データ生成手段は、前記磁気ディスクの回転に同期したランナウト成分を定期的に測定し、ランナウト補正データを生成することを特徴とする請求項1又は4記載の磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御方式。

請求項6

前記ランナウト検出部は、前記磁気ヘッドのリード信号増幅するリードアンプと、前記リードアンプの出力リード信号のピーク値ホールドするピークホールド回路と、前記ピークホールド回路の出力信号高周波数成分を除去するローパスフィルタと、前記予め設定した基準値を記憶しているメモリと、前記ローパスフィルタの出力信号と前記メモリの出力基準値とを比較し、前記ローパスフィルタの出力信号の方が前記メモリの出力基準値より大であるときは、前記磁気ヘッドによるリード/ライト動作を停止する指示信号を出力する比較器とよりなることを特徴とする請求項2記載の磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御方式。

技術分野

0001

本発明は磁気ディスク装置におけるヘッド位置決め制御方式係り、特に磁気ディスク媒体の所望のトラック位置に磁気ヘッド位置決めする磁気ディスク装置におけるヘッド位置決め制御方式に関する。

背景技術

0002

磁気ディスク装置の中でもハードディスクは、データの読み書きが比較的速く、大容量であることなどから主としてコンピュータ内蔵の記憶装置として利用されているが、近年のパーソナルコンピュータ本体の小型化に伴い、磁気ディスク装置も小型化・高密度化が望まれている。また、ハードディスク以外でも、リムーバブルディスク、High−FDDといった磁気ディスク装置も脚光を浴びている。

0003

高密度化実現の方法として、線記録密度(BPI)を上げる方法と、トラック密度TPI)を上げる方法の二つの方法がある。ハードディスクにおいて、磁気ヘッド(以下、単にヘッドともいう)を所望のトラック位置に位置決めするために必要な磁気ヘッド位置信号(以下、サーボ信号ともいう)は、偶数トラック奇数トラックバースト信号振幅差により生成されるのが一般的に知られている(特開昭58−222468号公報)。

0004

このサーボ信号は、ヘッドを所望のトラックへ位置決めする際の基準となる情報であり、これが正確に磁気ディスク媒体に記録されていることが重要である。近年の磁気ディスク装置における高TPI化には、より高い隣接トラックピッチ精度、すなわちサーボ信号精度の向上が必要である。サーボ信号の記録パターンサーボパターンとも呼ばれ、製品出荷前サーボトラックライタ(STW)で記録される。

0005

従来より、サーボ信号及びヘッド位置決めの精度を向上させる位置決め制御方式が種々提案されている(特開平1−279474号公報、特開平4−38778号公報、特開平6−176514号公報、特開平7−249276号公報など)。例えば、特開平1−279474号公報記載の従来方式(発明の名称「ヘッドの位置決め方式」)では、あるトラックのサーボデータからヘッドと位置ずれ検出回路により、オフトラック量を取り出し、そのトラックの1周のオフトラックからトラックの偏芯回転周期の1次の成分と2次の成分を求め、そのデータからトラックのオフトラック量を作成し、そのオフトラックに基づいてヘッドを移動させてヘッドの位置決めを行う。

0006

さて、現在の磁気ディスク装置では、データフォーマット効率の向上を目的として、複数に分割されたデータ領域間に、離散的にサーボ信号が配置されたセクタサーボ方式が主流である。このセクタサーボ方式では、磁気ディスク上の各セクタにはサーボ領域とデータ領域とがあり、サーボ領域にはシリンダアドレス情報とオフトラック情報が記録され、データ領域にはセクタアドレス情報とデータとが記録される。シリンダアドレス情報は、シーク動作時に主として使用されてヘッド位置決め制御を行わせ、オフトラック情報は主としてオントラックのときに用いられて位置決め制御を行わせる。

0007

このようなセクタサーボ方式に対しては、サーボ信号がある一定周期間隔でしか得られないことに加え、データフォーマット効率を上げるためにサーボセクタ数の減少、すなわち低サンプルレート化が望まれている。しかるに、セクタサーボ方式の磁気ディスク装置においては、低サンプルレート化につれてヘッド位置決め制御系における制御帯域を高く設定することが困難になり、低周波数領域における圧縮特性の悪化を招く。この圧縮率の低下により、ヘッド追従特性が悪化し、更にデータ再生信号のS/Nが低下し、高い位置決め精度が確保できなくなる。

0008

更に、磁気ディスク装置では、磁気ディスク中心軸の偏芯等による半径方向の振動や、再生信号の場所による揺らぎなどに起因するランナウトと呼ばれる現象が発生し、サーボ信号に対して十分なフラット特性が得られるとは限らない。特に、成分の大きい磁気ディスクの回転に同期したランナウト(以後、同期ランナウトともいう)が低周波数領域で発生するため、圧縮率を確保し、同期ランナウトを低減させることが装置仕様を満たす上で非常に重要である。

0009

また、従来はSTW上で磁気ディスクにサーボ信号を書き込んだ後、磁気ディスクをスピンドルモータに組み込むというプリライト方式では、磁気ディスク組み込み時に生じる数十μmの回避できない偏芯があり、ランナウト低減は重要である。

0010

そこで、従来より、同期ランナウトを低減することでヘッド位置決めの精度を向上させる位置決め制御方式が種々提案されている(特開平4−324173号公報、特許第2526305号など)。特開平4−324173号公報記載の従来の磁気ディスク装置の位置決め制御方式では、セクタサーボ方式の磁気ディスク装置において、すべてのセクタの同期ランナウトによるオフトラック量を予め記憶しておき、現在のセクタのオフトラック量と次のセクタの同期ランナウトによるオフトラック量とを重ね合わせてオフトラック補正データを作成し、オフトラック補正データによってオフトラックのフィードフォワード制御を行う構成である。

0011

また、特許第2526305号記載の従来の磁気ディスク装置の位置決め制御方式は、トラック追従制御を行う前に任意トラックのサーボ信号からトラック振れ情報をサンプル的に得て記憶手段に記憶しておき、そのトラック振れ情報をフーリエ変換した後、所定周波数成分のトラック振れ情報を逆フーリエ変換し、逆フーリエ変換されたトラック振れ情報をフィードフォワードでヘッドに位置決め情報として与える構成である。この従来方式によれば、トラック振れの1次成分と2次成分を位相を進めて逆フーリエ変換することにより、時間的に未来のトラック振れ情報を得るようにし、これによりトラック振れを予測して良好なトラック追従を行おうとするものである。

発明が解決しようとする課題

0012

しかるに、上記の特開平4−324173号公報記載の従来の磁気ディスク装置の位置決め制御方式では、同期ランナウトのオフトラック量を補正できると記されているが、非同期成分も含まれてしまうため、補正精度は低く、同期ランナウトの抑制効果が低いという問題がある。また、特許第2526305号記載の従来の磁気ディスク装置の位置決め制御方式では、リードライト時に常時ランナウトを検出するようにしていないので、リード/ライト時のランナウトによる影響を排除できず、またリード/ライトの誤動作が防止できない。

0013

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、ランナウトに起因するサーボ信号のうねりを補正し得る磁気ディスク装置におけるヘッド位置決め制御方式を提供することを目的とする。

0014

また、本発明の他の目的は、特別なハードウェアを必要とせずに、リード/ライト時もランナウトを自動補正し得る磁気ディスク装置におけるヘッド位置決め制御方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0015

上記の目的を達成するため、第1の発明は磁気ディスクから磁気ヘッドにより再生したヘッド位置信号を受け、フーリエ変換式を用いた演算により、磁気ディスクの回転に同期したランナウト成分を測定し、ランナウト補正データを生成するランナウト補正データ生成手段と、ランナウト補正データを記憶する記憶手段と、上位装置からの目標値入力と磁気ディスクより再生したヘッド位置信号との第1の位置誤差信号に、記憶手段からのランナウト補正データを加算する加算手段と、加算手段より得られた信号を第2の位置誤差信号として磁気ヘッドの位置を目標位置に制御するアクチュエータ機構とを有する構成としたものである。

0016

本発明では、磁気ディスク中心軸の偏芯等により磁気ディスクが半径方向に振動し、これにより発生するランナウトと呼ばれる現象に起因するヘッド位置信号のうねり(ランナウト成分)をフーリエ変換式を用いた演算により自動測定し、ランナウト補正データを作成し、このランナウト補正データを記憶手段に記憶しておき、これを用いて第1の位置誤差信号に加算して第2の位置誤差信号として磁気ヘッドの位置決め制御をするようにしたため、瞬時に磁気ディスクの偏芯に対応した適切な第2のヘッド位置誤差信号を生成することができる。

0017

また、上記の目的を達成するため、第2の発明は、磁気ディスクのデータの読み出し/書き込み時にランナウト成分を常時検出し、その検出ランナウト成分が予め設定した基準値より大であると判定したときは、磁気ヘッドによるリード/ライト動作を停止するランナウト検出部を更に有することを特徴とする。

0018

この発明では、ランナウト検出部によりランナウト量の変化を常時検出しているため、予測外の外乱や急激なランナウト量の増大時も瞬時に検出することができる。

0019

また、上記の目的を達成するため、第3の発明は、ランナウト検出部によるリード/ライト動作停止後のリトライ動作を行った時に、検出ランナウト成分が予め設定した基準値より再度大であると判定したときは、ランナウト補正データ生成手段によるランナウト成分の測定とランナウト補正データの生成とを再度行い、記憶手段の記憶ランナウト補正データを更新することを特徴とする。

0020

この発明では、予測外の外乱混入や既に設定されているランナウト補正値の精度の低下を補償し、常に最新の適正なランナウト補正値を更新できる。

0021

また、上記の目的を達成するため、第4の発明は、ランナウト補正データ生成手段を、磁気ディスクを複数のゾーンに分割し、各ゾーン内では同一のランナウト補正データを生成することを特徴とする。この発明では、ランナウト補正データを記憶する記憶手段の効率化を実現できるので望ましい。

0022

更に、上記の目的を達成するため、第5の発明のように、ランナウト補正データ生成手段は、磁気ディスクの回転に同期したランナウト成分を定期的に測定し、ランナウト補正データを生成することが、経年変化環境変化等にも容易に対処できるので望ましい。

0023

また、上記の目的を達成するため、第6の発明は、ランナウト検出部を、磁気ヘッドのリード信号増幅するリードアンプと、リードアンプの出力リード信号のピーク値ホールドするピークホールド回路と、ピークホールド回路の出力信号高周波数成分を除去するローパスフィルタと、予め設定した基準値を記憶しているメモリと、ローパスフィルタの出力信号とメモリの出力基準値とを比較し、ローパスフィルタの出力信号の方がメモリの出力基準値より大であるときは、磁気ヘッドによるリード/ライト動作を停止する指示信号を出力する比較器とよりなる構成としたものである。

発明を実施するための最良の形態

0024

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図1は本発明になる磁気ディスク装置におけるヘッド位置決め制御方式の一実施の形態のブロック図を示す。この実施の形態は、ヘッド9の位置決めを行うアクチュエータ機構10を駆動するボイスコイルモータVCM)8に対し、VCM駆動電流S3を供給する位置決め制御部1と、上位インターフェース回路14と、ライアウト検出部17とから構成されている。

0025

位置決め制御部1は、マイクロコンピュータ(以下、マイコンと略す)15を備えており、図1ではこのマイコン15を機能ブロック図で示してある。マイコン15は、ランナウト処理部2と、加算部3及び4と、補償部5とよりなる。また、位置決め制御部1は、図1に示すように、ヘッド9の出力信号S1を増幅するリード/ライトアンプ11と、このリード/ライトアンプ11の出力信号のピーク値をホールドするピークホールド回路12と、ピークホールド回路12でピークホールドされた値を離散化し、マイコン15へ出力するA/D変換器13と、補償部5の出力ディジタル値アナログ信号に変換するD/A変換器6と、D/A変換器6の出力信号を増幅してVCA8へ出力する増幅器7とを備えている。

0026

A/D変換器13を通してセクタサーボ方式に固有の離散的なサーボ信号S2が得られ、ランナウト処理部2はこのサーボ信号S2を考慮した上で回転同期誤差補正値U3を算出し、上位インターフェース回路14へ出力する。上位インターフェース回路14は、回転同期誤差補正値U3をメモリ16内に記憶する。補償部5は、加算部4からの位置誤差信号U2を受け、VCM8の駆動に必要な適切な制御量をD/A変換器6を通して増幅器7へ出力する。増幅器7は入力信号を増幅して、ヘッド9を上位インターフェース回路14に入力された所望のトラック位置へ移動させるためのVCM駆動電流値S3をVCM8へ出力する。

0027

更に、図1のランナウト検出部17は、例えば図2のブロック図に示す如く、位置決め動作を行っているヘッド9の出力信号S1によりランナウト量の変化を検出するためのリードアンプ18と、ピークホールド回路19と、ノイズを除去するためのローパスフィルタ20と、予めランナウト量の基準値を記憶しておくためのメモリ21と、この基準値とランナウト検出信号とを比較するための比較器(コンパレータ)22とより構成されている。

0028

次に、この本発明の実施の形態の動作について説明する。この実施の形態では、ランナウト補正値を記憶するメモリ16の効率を考慮して、サーボ信号をある一定周期間隔で離散的(任意数N個)に得るものと仮定する。

0029

まず、ランナウト補正データの作成について説明する。図1における位置決め制御部1内のランナウト処理部2では、フーリエ変換式を用いた演算により、ディスクの回転に同期したランナウト成分(うねり成分)を各サーボセクタ毎に算出する。ここでは、図4のディスク23の回転周波数において発生する1次ランナウト成分の抽出方法について以下詳細に説明する。

0030

一般的なフーリエ級数を用いて、ランナウトの1次成分とDC(直流)成分を求めていくが、フーリエ級数の展開係数値誤差の2乗平均を最小とする近似であることが証明されている。信号はその周期性の観点から、周期信号と非周期信号とに分類でき、周期信号はある一定周期で同一の波形を繰り返すもので、信号X(t)の周期をPとすると
X(t)=X(t+nP) (1)
性質がある。従って、周期信号を記述するには任意の時刻t0から1周期間の信号値
X(t)、 t0≦t<t0+P (2)
を与えれば十分であり、そして周期信号はフーリエ級数に展開することができる。

0031

ここで、ランナウトも非同期成分を除けば、ある周期Pの周期信号であり、ランナウトの1次成分をx(t)で表せば、このx(t)はDC成分に相当する定数項と、周期Pの正弦波信号の和で次式のように近似できる。

0032

x(t)≒a0+a1 cosωt+b1 sinωt (3)
ただし、式(3)中の係数a0、a1及びb1はそれぞれ次式で表される。

0033

ID=000003HE=045 WI=110 LX=0500 LY=1000
ここで、ωは1次ランナウト成分の角周波数、すなわち、ディスク回転基本角周波数と呼ばれるもので、ω=2π/Pである。また、Nはトラック1周当たりに得るサーボ信号S1の検出個数であり、ωtk はインデックスを基準とし、1回転で2πになる。また、cosとsinの値は、テーブルで持っておき、これら三角関数の値はインデックスから数えて何番目になるのかを識別した上でテーブル引きを行う。

0034

更に、2次、3次、...、n次高調波成分まで含めることで近似精度を向上させることができ、理論的にはn→∞の時、信号x(t)に完全に一致させることができる。この場合、ランナウト成分は次式で表される。

0035

ID=000004HE=010 WI=110 LX=0500 LY=1850
次に、ランナウト処理部2における補正値の作成手順について、図3フローチャートを参照しながら説明する。ランナウト処理部2は、まず、最終検査工程等の工場出荷時に、実ヘッド位置誤差量U1をディスク23上のインデックスを基準にして1回転分測定し(ステップ101)、式(3)〜式(6)を用いて各補正係数a0、a1、b1の初期値を計算し、ランナウト処理部2内のメモリ(図示せず)に保存する(ステップ102)。

0036

次に、上記の測定終了後、直ちに通常のヘッド位置決め時に用いる実ヘッド位置誤差信号U1(加算器3で目標入力r(t)にヘッド位置情報信号S2を加算することにより得られる)に、加算器4を通して式(3)で求めた補正値x(t)を加算して、ヘッド位置誤差信号U2を生成し(ステップ103)、通常のヘッド位置決め制御を行う(ステップ104)。次に、前記補正値x(t)を加算したことによる過渡応答収束を考慮し、1/3回転分待つ(ステップ105)。ただし、この待ち時間任意設定とする。

0037

次に、実際のリード/ライト時に2回目の測定を開始する(ステップ106)。ただし、待ち時間を考慮したために1回目の測定とは開始位置が異なることもあり、テーブル引きに注意することが必要である。2回目の測定により、ランナウト処理部2内のメモリに保存済みの各補正係数を更新し、再度保存し直す(ステップ107)。

0038

同様に、3回目の測定及び各ランナウト補正係数の更新を行う(ステップ108)。この後、残留位置誤差量、すなわち実ヘッド位置誤差量U1がある任意設定値以下かどうか判定し(ステップ109)、任意設定値より大であれば、測定及び各ランナウト補正係数の更新を更に行った後(ステップ110)、再び残留位置誤差量が任意設定値以下かどうか判定し(ステップ109)、残留位置誤差量が任意設定値以下であれば、測定を終了する(ステップ111)。

0039

以下に、上記の計算手順アルゴリズム例を説明する。まず、1回目の測定について説明する。

0040

補正係数初期値:a0=a1=a2=0 (8)
tk におけるオフトラック量(残シーク長)をRtrk(tk)とすると、Rtrk(tk)=x(tk)であり、インデックスから何番目のセクタかを表す値をsect_nm、トラック1周あたりに得られるサーボ信号の個数N(例えば60)とすると、上記の補正係数a1とb1はそれぞれ次式で表される。

0041

a1=a1+Rtrk(tk)・cos(2π・sect_nm /N) (9)
b1=b1+Rtrk(tk)・sin(2π・sect_nm /N) (10)
これらの関係式をインデックスを基準にして1周期分、すなわちN下位繰り返す。1周期分繰り返した後、式(4)〜式(6)の値を求めていく。ここでは、求めたa1、b1をa1data 、b1data と書き直している点に注意する必要がある。

0042

a1data =b1data =0 (11)
a1data =a1data +(2a1/N) (12)
b1data =b1data +(2b1/N) (13)
以上の一連の計算により、各係数が求められる。

0043

続いて、式(3)を用いて、1回目の測定の補正を行う。実際の位置誤差信号U1に補正値x(t)を加算し、これを制御の際の位置誤差信号U2とみなす。これには以下の実残シーク長Pa(tk)の関係式を用いる。

0044

Pa(tk)=Pa(tk)+a1data・cos(2π・sect_nm/N)
+b1data・sin(2π・sect_nm/N) (14)
次に、同様の手順により2回目以降の測定及び補正が行われる。ただし、2回目の測定で得られた新しい係数値は、1回目の測定で得られた係数値に加えた後、更新することに注意する必要がある。以上のようにして、ランナウト処理部2はランナウト基準補正係数を算出し、図1の所定の場所であるメモリ16に記憶する。

0045

次に、メモリ16に記憶するデータについて説明する。前述のように、本実施の形態の磁気ディスク装置では、得られるサーボ信号が離散的であり、その数は1トラック当たりN個である。このため、ランナウト処理部2内において、ランナウト補正値を算出する時には、360/N度刻みのcosテーブル及びsinテーブルを生成しておけばよいことになる。実際の位置決め時には、式(14)からわかるように、ある一定の離散周期毎に補正値を足し込んでいく。

0046

上記のようにして、ある一定の離散周期毎に記録するランナウト補正データが生成されるが、これは同一トラック上ではN個の異なるデータとなる。更に、図4に示すように、メモリの効率化を図るために、ディスク23上を任意のM個のゾーン251〜25M に分割し、同じゾーン内では同一のランナウト補正値を用いることにする。また、これら一連の測定及び計算を最終検査工程等において実行し、得られた補正データをメモリ16内に記憶しておく。

0047

次に、実際の動作時について説明する。式(14)により、実際の位置誤差信号U1にランナウト補正値U3を加え、これを位置誤差信号U2とみなして、ヘッドの位置決め制御を行う。この際、従来のランナウト補正では、cos値等のテーブル引きを行いながら、ある一定の離散周期毎に式(14)の演算を実行することにより、位置誤差信号U2を生成している。

0048

しかし、この実施の形態の磁気ディスク装置では、メモリ16内に式(14)の右辺第2項以降の演算結果が記録されているため、演算処理時間が従来よりも短縮され、瞬時に位置情報と補正値を加算し、位置誤差信号U2を生成できる。なお、これらの補正値は定期的な再測定により書き換えることで、経年変化や環境変化等にも容易に対処可能である。

0049

次に、上記の説明では補正値を定期的に再測定すると記したが、適切な定期的再測定の実施、更にランナウトによるデータのリード/ライト誤動作防止を目的として設けたランナウト検出部17の動作について説明する。この実施の形態では、データのフォーマット効率向上、及びメモリ効率化を図ることを目的としているために、ヘッド9の位置決めに重要なサーボ信号は、ある一定周期間隔(サンプリング周期)を持った離散的な情報信号であるのが特徴である。このため、ヘッド位置決め中、または位置決め終了後のいわゆるオントラック状態の時、ヘッド9が次のサーボ情報を取得する途中であるデータ部を移動中に、何らかの原因によりランナウト量が急変した場合、オフトラックが発生したことを次のサーボ信号が得られるまで感知できない。

0050

このため、オフトラックが発生したことを知らずに、ヘッド9はデータのリード/ライト動作を継続してしまうことになり、リードまたはライトされたデータの信頼性を欠くことになる。そこで、ランナウト検出部17は、ヘッド9によりデータのリード/ライト動作を行いながら、データ領域の信号を読み取り、ランナウトの時間的変化を常に検出する。更に、検出した値とメモリ21内の基準値とをコンパレータ22により比較し、それが予め設定されている基準値を越えた場合には、上位インターフェース回路14に対し、ヘッド9によるリード/ライト動作の中止命令を出力する。この基準値は、前述のランナウト補正値を書き込む最終検査工程等で測定し、平均化することにより算出し、メモリ21に記録しておく。

0051

次に、具体的にランナウト検出部17の動作を説明する。図4のディスク23上の特定シリンダn(図示せず)上に、ヘッド位置決め動作が終了し、ヘッド9が止まっている、すなわちオントラック状態時におけるヘッド9に対する位置決め制御は、図1において、ヘッド9自身が読み取ったサーボ信号をリード/ライトアンプ11を介してピークホールド回路12に供給してそのピーク値をホールドさせ、そのピーク値をA/D変換器13により離散化(ディジタル化)させた後、マイコン15内のランナウト処理部2に供給する一方、加算器3に供給して目標値入力と加算させる。

0052

加算器3より取り出された実際の位置誤差信号U1は、ランナウト処理器2よりのランナウト補正値U3と加算されて位置誤差信号U2とされ、補償部5に送られ、補償部5により適切な制御量が算出され、D/A変換器6で連続化され、更に増幅器7を通してVCM8に駆動信号として供給され、適切に駆動することにより、ヘッド9の位置を制御する。ヘッド9は上位インターフェース回路14の指示によりデータのリード/ライト動作を行うが、この時点でランナウト検出部17は動作を開始する。ランナウト検出部17は、データのリード/ライト動作を行っているヘッド9のリード信号を、図2に示すリードアンプ18で増幅した後、ピークホールド回路19でそのピーク値をホールドし、更にこのピーク値をローパスフィルタ20を通すことにより高周波数成分を除去し、コンパレータ22でメモリ21に記憶されている基準信号と比較される。

0053

この比較の結果、検出されたピーク値が基準信号以下であれば、ランナウト量の変化量は無視でき、ランナウト補正値の更新は必要ないと判断し、ヘッド9はデータのリード/ライト動作を継続する。これに対し、検出されたピーク値が基準信号より大であれば、ランナウト補正値の更新が必要と判断し、もしくは1サーボセクタ間で予測外の外乱が混入したと判断し、ヘッド9でのリード/ライト動作を直ちに中止させる指令を上位インターフェース回路14へ出力する。

0054

この後、上位インターフェース回路14は、ヘッド9のリード/ライト動作に対してリトライ動作を指示する。仮に、リトライ動作時もランナウト検出部17から同様の中止指令が出力されてきた場合には、上位インターフェース回路14は、再度ランナウト補正値の確認動作をランナウト処理部2へ指示する。この指示を受けたランナウト処理部2は、再度ランナウト自動補正動作を実行し、保存済みのランナウト補正値の更新を行う。

0055

この実施の形態の以上の一連の動作により、位置決め精度の向上が図れると同時に、ランナウト悪化によるデータのリード/ライト誤動作を防ぐことができる。また、この実施の形態では、ランナウト測定、各補正データの算出、実際の補正に係る一連の演算等はすべてファームウェア内部処理で実現可能であるため、ランナウト自動補正に対しては特別なハードウェアが不要であり、コスト低減を実現できる。また、2.5インチ以下の小型磁気ディスク装置リムーバルディスク装置、High−FDD(FDD:フロッピーディスク装置)にも容易に適用できる。

発明の効果

0056

以上説明したように、本発明によれば、ヘッド位置決めに必要なサーボ信号に対応したランナウト補正データをメモリに記録しておき、このランナウト補正データを利用することにより、瞬時にディスクの偏芯に対応した適切なヘッド位置誤差信号を生成できるようにしたため、磁気ディスク装置のディスク回転軸の偏芯等により発生するランナウトに起因するサーボ信号のうねりの補正が容易に可能となり、隣接トラックピッチ精度の向上が図れる。

0057

また、本発明によれば、ランナウト量の変化を常時検出しているため、予測外の外乱や急激なランナウト量の増大時にも瞬時にこれを検出でき、これによりデータのリード/ライト動作時の誤動作防止が図れる。

0058

更に、本発明によれば、ランナウト測定、各補正データの算出、実際の補正に係る一連の演算等はすべてファームウェア内部処理で実現可能なため、特別なハードウェアを用意しなくてもランナウト自動補正ができ、よってコスト低減ができ、また各種磁気ディスク装置に適用可能である。

図面の簡単な説明

0059

図1本発明の一実施の形態のブロック図である。
図2図1中のランナウト検出器の一例のブロック図である。
図3図1中のランナウト処理部の動作説明用フローチャートである。
図4磁気ディスク上のゾーン分割の説明図である。

--

0060

1位置決め制御部
2ランナウト処理部
3、4加算器
5補償部
6 D/A変換器
8ボイスコイルモータ(VCM)
9ヘッド
10アクチュエータ機構
12、19ピークホールド回路
13 A/D変換器
14上位インターフェース回路
15マイクロコンピュータ(マイコン)
16、21メモリ
17 ランナウト検出器
22コンパレータ(比較器)

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