(57)【要約】【課題】  実行処理の高速化と記憶スペースの削減とを図りつつ、ＨＤＤにおけるＲＲＯの影響を最小限にする。【解決手段】  トランスデューサ１３からの位置信号７５は、基準位置信号７０と加算（引算）され、位置エラー信号（ＰＥＳ）８０が得られる。ＰＥＳ８０は、現サーボウェッジにおける現補正の実行のために制御部６０に入力されると共に、フィードフォワードアルゴリズム部５０にも入力される。フィードフォワードアルゴリズム部５０は、ＲＲＯのみに起因するトランスデューサ位置ずれ分を示すフィードフォワード値を反復合算により算出し、その結果を、その次のサーボウェッジ用のフィードフォワードＲＲＯ補正項として出力する。このフィードフォワードＲＲＯ補正項は、制御部６０から出力される補償出力と加算され、その加算結果１００が、制御信号としてプラント２００のボイスコイルモータに供給される。【選択図】  図３
2010218682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向に間隔をもって複数（第１の数）の円環状のデータトラックが形成されると共にこれらのデータトラックを半径方向に沿って複数（第２の数）のゾーンに分割することにより各データトラックが１つのゾーンに属するように構成され、かつ、半径方向位置およびトラック内角度位置を規定する埋め込み情報であるサーボデータを含む小さい角度幅の複数（第３の数）のサーボウェッジが、各データトラックの円周上に規則的な間隔をもって配置された磁気ハードディスクと、
前記磁気ハードディスクが搭載されるモータ駆動回転スピンドルと、
移動自在なアクチュエータアッセンブリと、
前記アクチュエータアッセンブリに搭載され、このアクチュエータアッセンブリの移動によって前記磁気ハードディスク上の選択されたターゲット位置に位置合わせされると共に、前記サーボウェッジに書き込まれている情報を読み出す記録再生用のトランスデューサと、
リピータブルランアウト（ＲＲＯ）とノンリピータブルランアウト（ＮＲＲＯ）の双方を示す情報を含む位置エラー信号（ＰＥＳ）に応答する電気機械的な閉ループのサーボ機構と、
前記トランスデューサを前記磁気ハードディスク上の前記ターゲット位置に位置合わせする制御を行うディジタルアナログ変換部（ＤＡＣ）と
を備えた磁気ハードディスクドライブを用意し、
前記磁気ハードディスクを所定の回転数で回転させ、
ａ）一のゾーンを選択し、
ｂ）前記選択したゾーン内の一のデータトラックを選択し、
ｃ）前記選択したデータトラック上のサーボウェッジ“ｎ”のターゲット位置に前記トランスデューサを位置合わせすると共に、前記ターゲット位置におけるＰＥＳ値を求め、
ｄ）前記サーボウェッジ“ｎ”のターゲット位置におけるＲＲＯ補正項を求めると共に、このＲＲＯ補正項を加算部において前記ＰＥＳ値に加算することにより、前記ターゲット位置における前記トランスデューサの動きのＲＲＯ成分の影響を補償し、
さらに、前記サーボウェッジ“ｎ”のターゲット位置において、
ｅ）ハードディスクドライブの振幅および位相の性能特性を示すボードプロットを用いて、直後のサーボウェッジのＲＲＯ補正項を特徴付ける、Ｎｈ個の高調波に対応するＮｇ個のフィードフォワードゲイン係数を算出し、
ｆ）前記フィードフォワードゲイン係数を用いて、前記直後のサーボウェッジのＲＲＯを特徴付けるフィードフォワード用のＲＲＯ補正項を算出し、
ｇ）得られた前記ＲＲＯ補正項を、前記直後のサーボウェッジにおける使用に備えて、先送りして（feeding forward ）保存する
磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項２】
さらに、
ｈ）前記ステップｇののち、前記直後のサーボウェッジのターゲット位置に前記トランスデューサを位置合わせし、前記ステップｄから前記ステップｇまでを繰り返し（但し、このときの「サーボウェッジ“ｎ”のターゲット位置」は、前記「直後のサーボウェッジのターゲット位置」と同じものを意味する）、
ｉ）前記データトラック上のすべてのサーボウェッジにおけるＲＲＯが補正されるまで、前記ステップｃから前記ステップｈまでを繰り返す
請求項１に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項３】
さらに、
ゾーン内の次のデータトラックを選択し、このゾーン内のすべてのデータトラックのすべてのサーボウェッジにおけるＲＲＯが補正されるまで、前記ステップｂから前記ステップｈまでを繰り返す
請求項２に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項４】
さらに、
次のゾーンを選択し、すべてのゾーン内のすべてのデータトラックのすべてのサーボウェッジにおけるＲＲＯが補正されるまで、前記ステップａから前記ステップｈまでを繰り返す
請求項３に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項５】
前記位置エラー信号を、
前記サーボウェッジに埋め込まれた、前記トランスデューサの実際の位置を与える前記サーボデータを読み出すステップと、
この読み出したサーボデータに、トラック中心線位置を示す値、または、予め計算されたＲＲＯ補正項をトラック中心線位置から差し引いた値、である基準位置データを代数的に加算するステップと
により求める  
請求項１に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項６】
選択された回数にわたるディスク回転中に前記サーボウェッジ“ｎ”において同じ測定を繰り返し行うことにより得られた平均位置を前記トランスデューサの位置として採用することにより、ノンリピータブルランアウトの影響を低減する
請求項５に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項７】
前記加算部によって、前記フィードフォワード補正項を前記ＤＡＣの入力または前記サーボ制御機構の入力に加算する
請求項１に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項８】
前記ＤＡＣに前記ＲＲＯ補正項を加えることにより、前記トランスデューサを前記トラックのＲＲＯ挙動に忠実に追従させる一方、前記サーボ制御機構に前記ＲＲＯ補正項を加えることにより、前記ＲＲＯ成分の除かれたトラック中心線位置を新たに設定する
請求項７に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項９】
前記フィードフォワード用のＲＲＯ補正項を、
システム動作に関するボードプロットから得た振幅および位相を用いて、所定個数のフィードフォワードゲイン係数のアレイを求めるステップと、
サーボ機構内に記憶されているフィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイを初期化するステップと、
算出された前記フィードフォワードゲイン係数を用い、各サーボウェッジ位置において所定個数の高調波にわたって反復合算（iterative sum ）を行うことにより、前記フィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイの値を反復的に求めるステップと
により算出する
請求項１に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項１０】
所定のゾーン内の所定のトラックにおけるすべてのサーボウェッジのために、単一のフィードフォワードゲイン係数のみを用いる
請求項９に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項１１】
５個のフィードフォワードゲイン係数を算出し、これらのゲイン係数を所定のゾーン内の所定のトラックにおけるすべてのサーボウェッジのために用いる
請求項９に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項１２】
前記反復合算の間に前記フィードフォワードゲイン係数を変化させることにより、前記フィードフォワードＲＲＯ補正項の収斂を早める
請求項９に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項１３】
前記可変のフィードフォワードゲイン係数を、
ゾーンごとに、一連の初期ゲイン係数を規定するステップと、
前記初期ゲイン係数を用いて、各ゾーン内の代表的なトラックセットにおけるすべてのサーボウェッジについてフィードフォワード補正項のセットを算出するステップと、
前記一連の初期ゲイン係数の個数を減らし、前記フィードフォワード補正項を再計算するステップと
を含む方法により求める
請求項１２に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項１４】
電源オン時において、前記フィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイを、予め計算された収斂データによって初期化する
請求項９に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項１５】
前記ボードプロットとして、実際のハードディスクドライブの動作評価により得られたものを用いる
請求項９に記載の磁気ハードディスクドライブの運転方法。
【請求項１６】
半径方向に間隔をもって複数（第１の数）の円環状のデータトラックが形成されると共にこれらのデータトラックを半径方向に沿って複数（第２の数）のゾーンに分割することにより各データトラックが１つのゾーンに属するように構成され、かつ、半径方向位置およびトラック内角度位置を規定する埋め込み情報であるサーボデータを含む小さい角度幅の複数（第３の数）のサーボウェッジが、各データトラックの円周上に規則的な間隔をもって配置された磁気ハードディスクと、
前記磁気ハードディスクが搭載されるモータ駆動回転スピンドルと、
移動自在なアクチュエータアッセンブリと、
前記アクチュエータアッセンブリに搭載され、このアクチュエータアッセンブリの移動によって前記磁気ハードディスク上の選択されたターゲット位置に位置合わせされると共に、前記サーボウェッジに書き込まれている情報を読み出す記録再生用のトランスデューサと、
リピータブルランアウト（ＲＲＯ）とノンリピータブルランアウト（ＮＲＲＯ）の双方を示す情報を含む位置エラー信号（ＰＥＳ）に応答する電気機械的な閉ループのサーボ機構と、
前記トランスデューサを前記磁気ハードディスク上の前記ターゲット位置に位置合わせする制御を行うディジタルアナログ変換部（ＤＡＣ）と
を備え、
前記サーボ機構が、
ハードディスクドライブの物理的動作を特徴付けるボードプロット（Bode plot ；ボードダイアグラム）から求められた一セットのゲイン係数を保有する手段と、
前記ゲイン係数を用いて、前記磁気ハードディスクのＲＲＯによって引き起こされるトランスデューサの位置ずれを補正するためのフィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイを生成する手段と、
前記生成されたフィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイを格納する手段と、
前記トランスデューサから前記ＰＥＳを受け取り、このＰＥＳ値に前記フィードフォワードＲＲＯ補正項を加算する手段と
を含む磁気ハードディスクドライブ。
【請求項１７】
前記ＰＥＳは、前記トランスデューサから出力された実位置信号から所定の基準位置信号を差し引くことによって生成される
請求項１６に記載の磁気ハードディスクドライブ。
【請求項１８】
前記ＰＥＳは、
前記サーボウェッジ“ｎ”に埋め込まれた、前記トランスデューサの実際の位置を与えるサーボデータを読み出すステップと、
この読み出したサーボデータに、トラック中心線位置を示す値、または、予め計算されたＲＲＯ補正項をトラック中心線位置から差し引いた値、である基準位置データを代数的に加算するステップと
により求められる
請求項１６に記載の磁気ハードディスクドライブ。
【請求項１９】
選択された回数にわたるディスク回転中に前記サーボウェッジ“ｎ”において同じ測定を繰り返し行うことにより得られた平均位置を前記トランスデューサの位置として採用することにより、ノンリピータブルランアウトの影響を低減する
請求項１８に記載の磁気ハードディスクドライブ。
【請求項２０】
前記加算部によって、前記フィードフォワード補正項が前記ＤＡＣの入力または前記サーボ制御機構の入力に加算される
請求項１６に記載の磁気ハードディスクドライブ。
【請求項２１】
前記ＤＡＣに前記ＲＲＯ補正項を加えることにより、前記トランスデューサを前記トラックのＲＲＯ挙動に忠実に追従させる一方、前記サーボ制御機構に前記ＲＲＯ補正項を加えることにより、前記ＲＲＯ成分の除かれたトラック中心線位置を新たに設定する
請求項２０に記載の磁気ハードディスクドライブ。
【請求項２２】
前記フィードフォワード用のＲＲＯ補正項を、
システム動作に関するボードプロットから得た振幅および位相を用いて、所定個数のゲイン係数のアレイを求めるステップと、
サーボ機構内に記憶されているフィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイを初期化するステップと、
算出された前記フィードフォワードゲイン係数を用い、各サーボウェッジ位置において所定個数の高調波にわたって反復合算を行うことにより、前記フィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイの値を反復的に求めるステップと
により算出する
請求項１６に記載の磁気ハードディスクドライブ。
【請求項２３】
所定のゾーン内の所定のトラックにおけるすべてのサーボウェッジのために、単一のフィードフォワードゲイン係数のみを用いる
請求項２２に記載の磁気ハードディスクドライブ。
【請求項２４】
５個のフィードフォワードゲイン係数を算出し、これらのゲイン係数を所定のゾーン内の所定のトラックにおけるすべてのサーボウェッジのために用いる
請求項２２に記載の磁気ハードディスクドライブ。
【請求項２５】
前記反復合算の間に前記フィードフォワードゲイン係数を変化させることにより、前記フィードフォワードＲＲＯ補正項の収斂を早める
請求項２２に記載の磁気ハードディスクドライブ。
【請求項２６】
前記可変のフィードフォワードゲイン係数を、
ゾーンごとに、一連の初期ゲイン係数を規定するステップと、
前記初期ゲイン係数を用いて、各ゾーン内の代表的なトラックセットにおけるすべてのサーボウェッジについてフィードフォワード補正項のセットを算出するステップと、
前記一連の初期ゲイン係数の個数を減らし、前記フィードフォワード補正項を再計算するステップと
を含む方法により求める
請求項２５に記載の磁気ハードディスクドライブ。
【請求項２７】
電源オン時において、前記フィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイを、予め計算された収斂データによって初期化する
請求項２２に記載の磁気ハードディスクドライブ。
【請求項２８】
前記ボードプロットが、実際のハードディスクドライブの動作評価により得られたものである
請求項２２に記載の磁気ハードディスクドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、記録再生トランスデューサ（磁気ヘッド）の位置を案内するためのサーボ情報が記録された回転磁気ディスクを内蔵する磁気記録装置に係わり、特に、リピータブルランアウト（ＲＲＯ；反復性心振れ）の影響をキャンセルするためにサーボ情報を最適化することが可能な磁気ハードディスクドライブおよびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示したように、ハードディスクドライブ１１の回転可能なスピンドルに装着された一般的な磁気ディスク１は、アクチュエータアッセンブリ１４に搭載された磁気記録再生ヘッドとしての記録再生トランスデューサ（以下、単にトランスデューサという。）１３によってデータの読み書きが可能な同心円環状の複数のトラック１７によって特徴付けられる。トランスデューサ１３がデータの読み書きを行いながら上記のような円形トラック１７に正確に追従するためには、すなわち、ディスクの回転中にディスク半径方向におけるトランスデューサ位置をトラック１７の中心線の上方に保つためには、トランスデューサを、ディスク上の様々な位置に位置合わせできるようにすることが必要である。そのような位置合わせは、通常、閉ループのサーボ制御機構（図示せず）によって行われる。
【０００３】
このサーボ制御機構は、トラック上の実際のトランスデューサ位置を示す信号を入力として、トランスデューサが実際に位置すべき位置（通常は、トラックの半径方向中心線）を求め、目標位置と実際位置との差に関連した補正量をフィードバックし、この補正量を用いてトランスデューサを再位置合わせするものである。目標位置と実際位置との差によって生成される信号は、位置エラー信号ＰＥＳと呼ばれる。この信号は、その性質上、通常はディジタル信号であることから、ＤＳＰ（ディジタル信号プロセッサ）によって処理されて補正信号が得られる。この補正信号はＤＡＣ（ディジタルアナログコンバータ）に供給されて対応するアナログ信号に変換され、さらにボイスコイルアクチュエータ（ＶＣＡ）に送られる。このＶＣＡにより、トランスデューサは最終的に必要な位置へ再位置合わせされる。
【０００４】
このような機構によって得られるＰＥＳは、ディスクに書き込まれた、サーボデータと呼ばれるデータを用いて求められる。このサーボデータは、円形の各トラック上に周期的に繰り返し配置された小さな角度幅をもつサーボウェッジ（角度楔）１６に記録されている。図１では、そのようなサーボウェッジを２つだけ図示している。ここでは、簡単のため、サーボウェッジを矩形形状に図示している。サーボデータは、半径方向および円周方向の両方において、各サーボウェッジ内で互いに分離された磁気的遷移（微小な磁化変化）のバーストの形をとる。
【０００５】
ディスクが回転してトランスデューサが各サーボウェッジ（サーボセクタとも呼ばれる）の上を通過すると、トランスデューサは、バーストに対する自分の相対位置を読み取り、それらから等距離でなかったときに、トラック中心線からのずれを示すようになっている。トランスデューサとトラック中心線との距離は位置エラー信号としてサーボ制御機構にフィードバックされ、トランスデューサの位置補正に用いられる。サーボ制御機構は、ＰＥＳを求めて補正値を算出し、これをＤＡＣに送るようになっているが、その位置エラー補正能力は、有限なものであり、かつ周波数依存性を有する。したがって、トランスデューサから得られた、トラック中心線からのずれを示す信号が、（ずれ量対サーボウェッジ位置の関数としての）複雑な振動波形であると、閉ループサーボ制御機構がトランスデューサの位置合わせミスを適切に補正することができない。
【０００６】
サーボ制御機構が、複雑な振動に対するトラッキングをしなくても済むようにする方法として、可能であれば、そのような振動から規則的成分を除去する方法がある。以下に説明するように、サーボ制御機構が追従しなければならない振動には、概して２つの成分がある。
【０００７】
１．ある振動周波数または周波数の組み合わせにおいて規則的に繰り返す成分であり、ディスクの回転周波数と関連するもの
２．ランダムで規則性のないもの
【０００８】
第１の成分は、リピータブルランアウト（ＲＲＯ；反復性の心振れ）と呼ばれ、第２の成分は、ノンリピータブルランアウト（ＮＲＲＯ；非反復性の心振れ）と呼ばれる。
【０００９】
理想的には、円形状の各トラックは、ディスクを回転させるドライブスピンドルと同心であって、かつ、ハードディスクドライブの動作中において同心状態に保たれるべきである。もしもこのような理想状態であったならば、ＰＥＳはゼロであり、閉ループサーボ制御機構は、トランスデューサ位置の補正を行わないであろう。しかしながら、実際には、トラックは同心ではなく、したがって、補正を行わなければならない。このような同心性の欠如には、多くの理由がある。その主要な理由としては、トラックとスピンドルとの同心性が欠けていることや、トラックが真円から外れていること等がある。この結果、ディスク回転中に、トラックがスピンドルの周りで偏心運動をすることになる。
【００１０】
図２は、名目上、磁気ディスク１の中心がスピンドル１２の中心と一致している状態を表すものである。いくつかの不特定の回転ずれによって、実際上、ディスクは、ずれた中心１４の周りを回転することになる。その結果、トランスデューサは、本来は同心のトラック１７上をトラッキングすべきところ、破線１５に沿ってトレースすることになる。トランスデューサの破線軌道が、交差点１６ａ，１６ｂ等においてサーボウェッジ１６を通過するとき、サーボ制御機構は、トランスデューサをトラック１７へと戻すために移動させようとする。１周期にわたってトランスデューサを固定点で観測すると、振動運動が観測される。そのようなトランスデューサの振動が起きる他の原因としては、ディスクの滑り、ディスクの反り、およびサーボデータの書き込みが不十分であること等があげられる。トラック偏心の影響は、問題なことではあるが、それは周期的なものである点で利点となる特徴であり、上記したように、決まったＲＲＯ成分として現れる。
【００１１】
円形のトラック内にある任意のディスク上の点は、空間に固定された別の点に対する相対的な動きとして規定することができる。ＲＲＯによって生ずる問題は、ハードディスクトランスデューサが上記の点の動きに追従しようとすることに起因する。ＲＲＯが周期的であることから、後述するいくつかの手法のいずれかを用いることによって、それを除去することも可能である。位置エラーの他の要因として、ノンリピータブルランアウトと呼ばれるものがある。これは、様々なランダムな周囲の影響がディスクの動きに加わることによって生ずるものであり、容易に除去できるものではない。しかしながら、もしもＲＲＯの影響を十分になくすことができるのであれば、サーボ制御機構によってＮＲＲＯに対する補正を行うことが容易となるのは明らかである。
【００１２】
もしもＲＲＯがわずかであれば、閉ループサーボ制御機構を用いることによって、それを補償することが可能である。しかしながら、もしも、ＲＲＯが、ディスクドライブの製造パラメータによって決まる所定の許容限度を超えるものであると、サーボ制御機構は、それを完全には補正することができず、ディスクドライブは正常に動作しない。
【００１３】
ＲＲＯを補償するための方法のひとつとして、各サーボセクタにあるＲＲＯ量を予め決めておき、ディスクドライブの使用に先立って、それらの全サーボセクタに関する情報（ＲＲＯ量）を一括してサーボ機構に供給するというやり方がある。これは、サーボウェッジ“ｎ”の位置で行われた計算に基づいて得られた、トランスデューサがサーボウェッジ“ｎ＋１”の位置に達したときのトランスデューサ予想位置に関するデータを記憶するためのアレイにデータを入力することにより、実現することができる。こうして、トランスデューサがサーボウェッジ“ｎ”にあるときに、トランスデューサが今まさに位置合わせされようとしているところの位置が補正される。これは、スタティックフィードフォワード補償と呼ばれる。これに代えて、フィードフォワード補償をドライブ使用中の様々な時点で行うようにしてもよく、これは、適応フィードフォワード補償と呼ばれる。
【００１４】
これらの補償されたＲＲＯ値をサーボ制御機構に供給（例えば、それらの値をアレイに格納）すると、サーボ制御機構は、それらの格納されたＲＲＯ値を、いわば正常なものとみなし、それらの補正を行おうとはしないであろう。もちろん、ディスクドライブの動作中に生ずる任意の量のＮＲＲＯは、この格納されたＲＲＯに関連して求められ、そのような別の位置ずれのＰＥＳは、サーボ制御機構による作用を受ける（処理される）であろう。
【００１５】
ＲＲＯの補償のためにシステムにフィードフォワードすべきＰＥＳの値を適切に決定するのは、簡単なことではない。システムがただ単に運転され各トラック上の選択されたポイントでＰＥＳ値の測定が行われた場合、そのシステムにより測定されたＰＥＳ値は、ＲＲＯだけではなく他のすべての位置ずれ成分をも含んでいるであろう。
【００１６】
摂動（perturbing）としての他の位置ずれ成分を無視してＲＲＯ成分のみを求める方法として、ＰＥＳの波形を、数回にわたるディスク回転の回転角度の関数として求め、それらの結果の平均をとる方法がある。ＮＲＲＯ成分は、その性質上ランダムなものなので、ＰＥＳの平均をとることにより、ＮＲＲＯ成分の影響を取り除くことができる。一旦、その平均振動波形が求まれば、その波形の高調波成分を分析することができる。そうした高調波分析によって、ディスク回転周波数の様々な倍数のＲＲＯ成分を明らかにすることができるであろう。
【００１７】
上記のような高調波分析に先立って回転平均化を行うようにすると、サーボ機構を低バンド幅状態に設定することによってＮＲＲＯ成分を可能な限りまで十分に取り除くことができ、アクチュエータ搭載トランスデューサの、ランダムな影響に対する感度を低くすることができる。本発明者Drouinは、特許文献１において、フーリエ変換および逆変換を用いてＲＲＯ波形の様々な周波数成分の影響を特定し補償するようにしたＲＲＯ補償方法を開示している。なお、この特許文献１の内容は、本出願にもそっくりそのまま組み入れられている。そのようなアルゴリズムおよび手法についての他の態様を開示した別の多数の先行技術（特許文献２〜９）が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許第５，５５０，６８５号
【特許文献２】米国特許第６，７００，７２８号
【特許文献３】米国特許第７，０４２，８２７号
【特許文献４】米国特許第５，８５４，７２２号
【特許文献５】米国特許第６，９９９，２６７号
【特許文献６】米国特許第６，８２６，００６号
【特許文献７】米国特許第６，９２４，９５９号
【特許文献８】米国特許第７，１９６，８６４号
【特許文献９】米国特許第７，２８６，３１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
特許文献１の方法は、補償すべき個々の周波数の特定と、特定された各周波数ごとの大規模な計算と、フーリエ変換アルゴリズムの適用とを必要とする。したがって、この方法は、多くの記憶容量を要し処理時間のかかる演算集約的な手法である。
【００２０】
Smith らによる特許文献２には、ＰＥＳ値の平均値を用いるフィードフォワードシステムが開示されている。このシステムは、特に、極端な値によってＲＲＯ補償試行に悪影響を与えるようなＰＥＳ異常値を補正する技術に関するものである。
【００２１】
Cho らによる特許文献３には、ディスクドライブを様々なスピードで回転させることにより、フィードフォワード値を計算する方法が開示されている。
【００２２】
Cunninghamらによる特許文献４は、サーボセクタ間のフィードフォワード補正信号について開示している。より詳細には、この技術は、アクチュエータがディスク表面に沿ってトラッキングをする際にアクチュエータアームが弧状のパスを描くことの影響を補償する方法に関するものである。
【００２３】
Melkote らによる特許文献５には、各セクタについて予め得た値と、各セクタおよび隣接セクタについて得たＰＥＳとを用いて、各サーボセクタについてＲＲＯ補償を繰り返し行うことが開示されている。
【００２４】
Melkote らによる特許文献６には、各サーボウェッジの値に基づいてＲＲＯキャンセル値を計算する方法が開示されている。
【００２５】
Melkote らによる特許文献７には、現在のＰＥＳ値と以前のＲＲＯ評価結果とに基づいてＲＲＯ値を評価する方法が開示されている。
【００２６】
Yiらによる特許文献８は、ＲＲＯ較正中においてＰＥＳ値を処理する第１のサーボループ補償器について開示している。
【００２７】
Liらによる特許文献９は、ディスク上での情報読出間隔のタイミングを測定することによりＲＲＯの補償を行うことを開示している。
【００２８】
しかしながら、上記の各技術のいずれにおいても、計算時間と記憶スペースが少なくて済み、正確かつ簡単にＲＲＯの影響を除去し得るものはなかった。
【００２９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、ＲＲＯの影響を最小限にすることができる磁気ハードディスクドライブおよびその運転方法を提供することにある。
【００３０】
また、本発明の第２の目的は、優れた性能をもたらすものでありながら、必要とするプロセッサリソースや演算回数が少なくて済む簡単なアルゴリズムを適用することによって上記第１の目的を達成することができる磁気ハードディスクドライブおよびその運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明の上記目的は、計算量を最小限化したアルゴリズムを適用して実行する手法によって達成される。すなわち、この手法の特徴は、高速な実行時間を確保し得ると共に、少ないプロセッサコードと最小限のデータメモリ空間しか必要としない点にある。
【００３２】
本発明の磁気ハードディスクドライブは、半径方向に間隔をもって複数（第１の数）の円環状のデータトラックが形成されると共にこれらのデータトラックを半径方向に沿って複数（第２の数）のゾーンに分割することにより各データトラックが１つのゾーンに属するように構成され、かつ、半径方向位置およびトラック内角度位置を規定する埋め込み情報であるサーボデータを含む小さい角度幅の複数（第３の数）のサーボウェッジが、各データトラックの円周上に規則的な間隔をもって配置された磁気ハードディスクと、磁気ハードディスクが搭載されるモータ駆動回転スピンドルと、移動自在なアクチュエータアッセンブリと、アクチュエータアッセンブリに搭載され、このアクチュエータアッセンブリの移動によって磁気ハードディスク上の選択されたターゲット位置に位置合わせされると共に、サーボウェッジに書き込まれている情報を読み出す記録再生用のトランスデューサと、リピータブルランアウト（ＲＲＯ）とノンリピータブルランアウト（ＮＲＲＯ）の双方を示す情報を含む位置エラー信号（ＰＥＳ）に応答する電気機械的な閉ループのサーボ機構と、トランスデューサを磁気ハードディスク上のターゲット位置に位置合わせする制御を行うディジタルアナログ変換部（ＤＡＣ）とを備えたものである。
上記のサーボ機構は、ハードディスクドライブの物理的動作を特徴付けるボードプロット（Bode plot ；ボードダイアグラム）から求められた一セットのゲイン係数を保有する手段と、ゲイン係数を用いて、磁気ハードディスクのＲＲＯによって引き起こされるトランスデューサの位置ずれを補正するためのフィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイを生成する手段と、生成されたフィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイを格納する手段と、トランスデューサからＰＥＳを受け取り、このＰＥＳ値にフィードフォワードＲＲＯ補正項を加算する手段とを含んでいる。
【００３３】
本発明の磁気ハードディスクドライブの運転方法は、磁気ハードディスクと、磁気ハードディスクが搭載されるモータ駆動回転スピンドルと、移動自在なアクチュエータアッセンブリと、記録再生用のトランスデューサと、サーボ機構と、トランスデューサを磁気ハードディスク上のターゲット位置に位置合わせする制御を行うディジタルアナログ変換部とを備えた磁気ハードディスクドライブを用意することから始まる。
ここで、磁気ハードディスクは、半径方向に間隔をもって複数（第１の数）の円環状のデータトラックが形成されると共にこれらのデータトラックを半径方向に沿って複数（第２の数）のゾーンに分割することにより各データトラックが１つのゾーンに属するように構成され、かつ、半径方向位置およびトラック内角度位置を規定する埋め込み情報であるサーボデータを含む小さい角度幅の複数（第３の数）のサーボウェッジが、各データトラックの円周上に規則的な間隔をもって配置されたものである。トランスデューサは、アクチュエータアッセンブリに搭載され、このアクチュエータアッセンブリの移動によって磁気ハードディスク上の選択されたターゲット位置に位置合わせされると共に、サーボウェッジに書き込まれている情報を読み出すものである。サーボ機構は、リピータブルランアウト（ＲＲＯ）とノンリピータブルランアウト（ＮＲＲＯ）の双方を示す情報を含む位置エラー信号（ＰＥＳ）に応答する電気機械的な閉ループのサーボ機構である。
さらに、この運転方法は、磁気ハードディスクを所定の回転数で回転させると共に、ａ）一のゾーンを選択し、ｂ）選択したゾーン内の一のデータトラックを選択し、ｃ）選択したデータトラック上のサーボウェッジ“ｎ”のターゲット位置にトランスデューサを位置合わせすると共に、ターゲット位置におけるＰＥＳ値を求め、ｄ）サーボウェッジ“ｎ”のターゲット位置におけるＲＲＯ補正項を求めると共に、このＲＲＯ補正項を加算部においてＰＥＳ値に加算することにより、ターゲット位置におけるトランスデューサの動きのＲＲＯ成分の影響を補償し、さらに、サーボウェッジ“ｎ”のターゲット位置において、ｅ）ハードディスクドライブの振幅および位相の性能特性を示すボードプロットを用いて、直後のサーボウェッジのＲＲＯ補正項を特徴付ける、Ｎｈ個の高調波に対応するＮｇ個のフィードフォワードゲイン係数を算出し、ｆ）フィードフォワードゲイン係数を用いて、直後のサーボウェッジのＲＲＯを特徴付けるフィードフォワード用のＲＲＯ補正項を算出し、ｇ）得られたＲＲＯ補正項を、直後のサーボウェッジにおける使用に備えて、先送りして（feeding forward ）保存する、という一連のステップを含んでいる。
【００３４】
本発明の磁気ハードディスクドライブの運転方法では、さらに、ｈ）ステップｇののち、直後のサーボウェッジのターゲット位置にトランスデューサを位置合わせし、ステップｄからステップｇまでを繰り返し、ｉ）データトラック上のすべてのサーボウェッジにおけるＲＲＯが補正されるまで、ステップｃからステップｈまでを繰り返すようにすることが可能である。
【００３５】
本発明の磁気ハードディスクドライブの運転方法では、さらに、ゾーン内の次のデータトラックを選択し、このゾーン内のすべてのデータトラックのすべてのサーボウェッジにおけるＲＲＯが補正されるまで、ステップｂからステップｈまでを繰り返すようにすることが可能である。
【００３６】
本発明の磁気ハードディスクドライブの運転方法では、さらに、次のゾーンを選択し、すべてのゾーン内のすべてのデータトラックのすべてのサーボウェッジにおけるＲＲＯが補正されるまで、ステップａからステップｈまでを繰り返すようにすることが可能である。
【００３７】
本発明の磁気ハードディスクドライブおよびその運転方法では、ＰＥＳは、トランスデューサから出力された実位置信号から所定の基準位置信号を差し引くことによって生成可能である。具体的には、ＰＥＳは、サーボウェッジ“ｎ”に埋め込まれた、トランスデューサの実際の位置を与えるサーボデータを読み出し、この読み出したサーボデータに、トラック中心線位置を示す値、または、予め計算されたＲＲＯ補正項をトラック中心線位置から差し引いた値、である基準位置データを代数的に加算することにより、得ることができる。このとき、選択された回数にわたるディスク回転中にサーボウェッジ“ｎ”において同じ測定を繰り返し行うことにより得られた平均位置をトランスデューサの位置として採用することにより、ノンリピータブルランアウトの影響を低減するようにすることが好ましい。
【００３８】
本発明の磁気ハードディスクドライブおよびその運転方法では、加算部によって、フィードフォワード補正項を、ＤＡＣの入力またはサーボ制御機構の入力に加算するように構成可能である。この場合、ＤＡＣにＲＲＯ補正項を加えるようにすれば、トランスデューサをトラックのＲＲＯ挙動に忠実に追従させることができる。一方、サーボ制御機構にＲＲＯ補正項を加えるようにした場合には、ＲＲＯ成分の除かれたトラック中心線位置が新たに設定されることになる。
【００３９】
フィードフォワード用のＲＲＯ補正項は、システム動作に関するボードプロットから得た振幅および位相を用いて、所定個数のフィードフォワードゲイン係数のアレイを求めるステップと、サーボ機構内に記憶されているフィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイを初期化するステップと、算出されたフィードフォワードゲイン係数を用い、各サーボウェッジ位置において所定個数の高調波にわたって反復合算（iterative sum ）を行うことにより、フィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイの値を反復的に求めるステップとにより算出することができる。上記の初期化にあたっては、電源オン時において、フィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイを、予め計算された収斂データによって初期化するようにしてもよい。上記のボードプロットとしては、実際のハードディスクドライブの動作評価により得られたものを用いることが好ましい。また、上記の反復合算の間に前記フィードフォワードゲイン係数を変化させるようにすれば、フィードフォワードＲＲＯ補正項の収斂を早めることが可能になる。
【００４０】
本発明の磁気ハードディスクドライブおよびその運転方法では、所定のゾーン内の所定のトラックにおけるすべてのサーボウェッジのために、単一のフィードフォワードゲイン係数のみを用いるようにしてもよい。あるいは、５個のフィードフォワードゲイン係数を算出し、これらのゲイン係数を所定のゾーン内の所定のトラックにおけるすべてのサーボウェッジのために用いるようにしてもよい。
【００４１】
本発明の磁気ハードディスクドライブおよびその運転方法では、反復合算の間にフィードフォワードゲイン係数を変化させるようにすれば、フィードフォワードＲＲＯ補正項の収斂を早めることが可能である。このフィードフォワードゲイン係数を可変とすることは、ゾーンごとに一連の初期ゲイン係数を規定するステップと、初期ゲイン係数を用いて、各ゾーン内の代表的なトラックセットにおけるすべてのサーボウェッジについてフィードフォワード補正項のセットを算出するステップと、一連の初期ゲイン係数の個数を減らし、フィードフォワード補正項を再計算するステップとを含む方法により実現可能である。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、高速な実行時間を確保しつつ、少ないプロセッサコードと最小限のデータメモリ空間しか必要としない磁気ハードディスクドライブおよびその運転方法を提供することができる。
【００４３】
特に、フィードフォワードＲＲＯ補正項の入力先をＤＡＣ加算点とＰＥＳ加算点との間で切り換えるようにした場合には、前者の状態ではトランスデューサをＲＲＯに追従させる一方、後者の状態では、ＲＲＯ成分が取り除かれて新たに設定されたトラック中心ターゲット位置をトランスデューサが追従するようにすることができる。
【００４４】
また、本発明では、ディスク表面を複数のゾーンに分割し、ゾーンごとに自身の個別のフィードフォワード補正値（ＲＲＯ補正項）のアレイを持つようにした場合には、演算収斂時間を著しく短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】トラックとトラックに埋め込まれたサーボウェッジとを有する磁気ハードディスクを備えた磁気ハードディスクドライブを表す概略構成図である。
【図２】ハードディスクが偏心して回転している状態において、サーボウェッジがトランスデューサを再位置合わせしなければならない様子を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る磁気ハードディスクドライブにおいて、トランスデューサのＰＥＳ信号からＲＲＯ成分をキャンセルするプロセスを示すブロック図である。
【図４】ディスクの回転中にＲＲＯを示す代表的な磁気ハードディスクドライブのボードプロットにおける位相およびゲイン成分を示す図である。
【図５ａ】フィードフォワードゲイン係数の計算値およびその計算に用いられる各種パラメータの具体例を含むテーブルを表すものである。
【図５ｂ】図４に示したようなボードプロットから決定されるフィードフォワード係数アレイの一例を示す図である。
【図６】図７，図８ｂに示す結果をもたらすフィードフォワード計算のＣコードインプリメンテーションを示す図である。
【図７】あるハードディスクドライブにフィードフォワードアルゴリズムを適用したときの結果を示すテーブルである。
【図８ａ】本発明のフィードフォワードアルゴリズムによる補正処理を行わなかった場合におけるＰＥＳの値とＰＥＳの中のＲＲＯ部分の値の一例を示す図である。
【図８ｂ】本発明のフィードフォワードアルゴリズムによる補正処理を行った場合におけるＰＥＳの値とＰＥＳの中のＲＲＯ部分の値の一例を示し、ハードディスクドライブからＲＲＯの影響がある程度まで取り除かれた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１、図２および図３は、本発明の一実施の形態に係る磁気ハードディスクドライブの要部を表すものである。なお、本発明の磁気ハードディスクドライブの運転方法は、この磁気ハードディスクドライブによって具現化されるので、以下、併せて説明する。
【００４７】
図１は、ハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤという。）１１の主要要素の配置構成を表すものである。このＨＤＤ１１は、回転可能なスピンドル１２に装着された磁気ディスク１と、磁気記録再生ヘッドとしてのトランスデューサ１３と、トランスデューサ１３を搭載すると共に、自ら移動することによってトランスデューサ１３を磁気ディスク１の半径方向に移動させるアクチュエータアッセンブリ１４とを備えている。磁気ディスク１には、トランスデューサ１３によるデータ読み書き対象となる同心円環状の複数のトラック１７が形成されている。アクチュエータアッセンブリ１４は、トランスデューサ１３がデータの読み書きを行いながらトラック１７に正確に追従するように、閉ループサーボ制御機構（図３における制御部６０）によって制御されるようになっている。
【００４８】
図２に示したように、円形の各トラック１７には、小さな角度幅をもつサーボウェッジ１６が周期的に繰り返し配置され、これらのそれぞれにサーボデータが記録されている。磁気ディスク１が回転してトランスデューサ１３が各サーボウェッジ（サーボセクタとも呼ばれる）の上を通過すると、トランスデューサ１３は、サーボデータに基づき自分とトラック中心線との相対距離を取得し、これを位置エラー信号（ＰＥＳ）としてサーボ制御機構（後述する図３）にフィードバックする。サーボ制御機構は、ＰＥＳに基づいて補正値を算出し、これをＤＡＣ（図示せず）に送ることにより、トランスデューサ１３の位置補正を行うようになっている。
【００４９】
図２において、磁気ディスク１の中心がスピンドル１２の中心と一致しているのが理想であるが、実際上、磁気ディスク１は、ずれた中心１４の周りを回転することが多い。その場合には、トランスデューサ１３が、同心のトラック１７から外れた破線軌道１５をトレースすることになる。トランスデューサ１３の破線軌道１５が、交差点１６ａ〜１６ｈにおいてサーボウェッジ１６を通過するとき、サーボ制御機構は、トランスデューサ１３をトラック１７へと戻すために移動させようとすることから、トランスデューサ１３は、磁気ディスク１の１回転を１周期として半径方向に振動し、これがＲＲＯ成分として現れることとなる。
【００５０】
ＲＲＯ成分は、周期的であることから、それを除去することは比較的容易である。これに対し、様々なランダムな周囲の影響がディスクの動きに加わることによって生ずる位置エラーであるＮＲＲＯは、容易に除去できるものではない。但し、ＲＲＯ成分を十分に小さくすることができれば、サーボ制御機構によってＮＲＲＯに対する補正を行うことがより容易となる。
【００５１】
ＲＲＯ成分の補正は、現在のサーボウェッジの位置において次のサーボウェッジでのトランスデューサ予想位置に関するデータを計算して記憶しておき、これを用いて次のサーボウェッジの位置におけるトランスデューサ１３の位置合わせ補正を行うフィードフォワード補償によって実現される。
【００５２】
図３は、本発明の磁気ハードディスクドライブにおけるＲＲＯ補正機構の概略構成を表すものである。この図で、各矩形ボックスは、動作中のＨＤＤ１１における各電気機械的動作部分を示している。これらの動作は、閉ループサーボ制御機構としての制御部６０により、記憶されたフィードフォワードアルゴリズム部５０を用いて実行され、これにより、プラント２００の動作が有効に制御されるようになっている。ここで、プラント２００は、ＨＤＤ１１のアクチュエータアッセンブリ１４、トランスデューサ１３およびスピンドル駆動部等を総称したものである。なお、フィードフォワードアルゴリズム部５０については、後述する。
【００５３】
トランスデューサ１３の実際の現在位置を示す位置信号７５は、現在のサーボウェッジ“ｎ”に埋め込まれているサーボデータから求められる。ここで、“ｎ”は、１とサーボウェッジの総数との間の整数である。サーボウェッジの総数は、各ディスクに特有の値である。この位置を特定するディジタル出力（位置信号７５）は、加算部（summing junction）９０において、（通常は）トラック中心線のターゲット位置を示す基準位置信号７０と代数的に加算される。このトラック中心線は、トランスデューサ１３が現在位置すべき位置であり、かつ、それ以後もトランスデューサ１３が追従すべきものである。
【００５４】
ここで注意すべきことは、加算部９０に入力される基準位置信号７０を選ぶことにより、トランスデューサ１３が追従しようとする特定のトラッキング線を変更することができ、その結果、基準位置信号７０が、固定位置ではなく予め計算されたトラッキング位置を参照するという適応的態様で働くようになるということである。
【００５５】
加算部９０において基準位置信号７０から位置信号７５を差し引くことにより、（目標位置と現在位置との差を示す）位置エラー信号（ＰＥＳ）８０が得られる。このＰＥＳ８０は、現サーボウェッジにおける現補正の実行のために制御部６０に入力される。ＰＥＳ８０はまた、フィードフォワードアルゴリズム部５０にも入力され、ここで、その次のサーボウェッジに適用されるべき補正項（correction term ）、すなわち、フィードフォワードＲＲＯ補正項が算出される。
【００５６】
上記の生成されたＰＥＳ８０は、トラックに対するすべての摂動と、ＲＲＯ成分およびＮＲＲＯ成分とに起因する、トランスデューサ１３の位置ずれの総和を表している。従来のＨＤＤは、本実施の形態のフィードフォワード機構を有しておらず、制御部はサーボ補償信号を生成するが、位置ずれの総和からＲＲＯ成分の影響を取り除くことはしない。
【００５７】
そこで本発明者は、ＲＲＯ成分を無視できる（すなわち、補償する）ようにするために、フィードフォワードアルゴリズム部５０を設けた。ここで特筆すべきことは、そのアルゴリズムのうち、ＰＥＳからＲＲＯ成分を取り除くための演算部分において使用するために、ＰＥＳ８０を、特定の位置における所定回数のディスク回転にわたる位置測定の平均値として算出するようにした点である。このような平均値を採用することにより、ＮＲＲＯ成分によるランダムな影響をほぼ取り除くことができ、結果として、補正の目的で用いられるＰＥＳ値によって、ＮＲＲＯ摂動の影響を受けずにＲＲＯの影響を補正できることになる。
【００５８】
ここで設けたフィードフォワードアルゴリズム部５０は、ＲＲＯのみに起因するトランスデューサ位置ずれ分を示すフィードフォワード値（ディジタルデータ）を、反復合算（逐次累算；iterative sum ）により算出し、その結果をフィードフォワードＲＲＯ補正項として出力する。このフィードフォワードＲＲＯ補正項（後述する“FFout[ ]”）は、加算部９５の図示しないＤＡＣ（Digital to Analog Converter ）において、制御部６０からディジタルデータとして出力される補償出力（後述する“ControlOutput[ ]”）と加算され、その加算結果１００（後述する“DAC[ ]”）が、アナログの制御信号としてプラント２００（より具体的には、図示しないボイスコイルモータ（ＶＣＭ））に供給される。
【００５９】
ＲＲＯの影響を正しく補償するためには、フィードフォワードＲＲＯ補正項の値が、サーボ機構の振る舞いをＲＲＯの様々な高調波成分（個別にキャンセルされるものであるが）にマッチングさせるためのゲインファクター（フィードフォワードゲイン係数、または単にゲイン係数という。）を含む必要がある。このゲイン係数は、システムの実際の動作から実験的に求められるものである。本実施の形態では、プラント２００に関するボードプロット（Bode plot ；ボードダイアグラム；後出の図４を参照）を用いてゲイン係数を得る。
【００６０】
加算部９５からの加算結果１００は、アクチュエータに搭載されたトランスデューサ１３をトラック中心線（または他の適切なターゲット位置）へと戻して合わせるのに必要な制御をもたらすが、この場合には、ＰＥＳの中のより小さな部分をなすＮＲＲＯ成分を補正するだけでよい。フィードフォワードアルゴリズム部５０の出力は、加算部９５または加算部９０のいずれかに供給されるように選択可能である。ここで、加算部９５を選択した場合には、プラント２００が現在のＲＲＯ成分に追従することになり、結果として、ＰＥＳ８０の中のＲＲＯ成分が減少する。一方、加算部９０を選択した場合には、システムは、事実上、ＲＲＯ成分が除去された新たなターゲットトラック中心線を設定することになる。このような動作全体が、ディスクの各回転期間にわたって、データトラック上の各サーボウェッジにおいて繰り返される。ここでさらに注意すべきことは、複数のデータトラックが複数のゾーンに分割され、ゾーンごとに個別の補正データセット（フィードフォワードＲＲＯ補正項）が算出される点である。
【００６１】
フィードフォワードアルゴリズム部５０において実行されるアルゴリズムは、次のような擬似コードにより表される。
【００６２】
１．DAC[n] = ControlOutput[n] + FFout[n]
…  Other controller calculations and output sent to DAC
２．FFout[n+1] = (FF[n + delay] * FFGain[0] ) + (FF[n + delay +1] * FFGain[1])                  + (FF[n + delay +2] * FFGain[2]) +  …
３．FF[n]  = FF[n] + PES[n] 
【００６３】
ここで、
“FFout[ ]”は、サーボ制御出力（制御部６０の出力“ControlOutput[ ]”）に加算されるフィードフォワードＲＲＯ補正項の値である。
“FF[ ] ”は、フィードフォワード値のアレイであり、各サーボウェッジにつき１つのアレイが用意される。
“FFGain[ ] ”は、フィードフォワードゲイン係数のアレイであり、フィードフォワード値のアレイの各項（FF[ ] ）につき１つの係数要素が用意される。
“delay ”は、サーボウェッジ遅延定数であり、プラント２００の動作における応答時間遅延を考慮したものである。
“n ”は現在のサーボウェッジの番号である。
【００６４】
上記した擬似コードの３行目は、アルゴリズムが収斂していくときに各サーボセクタのＰＥＳを累算するための計算を示している。ある特定のサーボウェッジ“ｎ”におけるＰＥＳが０になったとすると、FF[n] の値は、もはや変化しない。アルゴリズムが収斂してＲＲＯが十分に補償された定常状態においては、すべてのサーボセクタにおける“FF[n] ”の値は、それぞれ、各々の収斂値に近い値に保たれる。擬似コードの２行目に先立って行われる１行目の計算の目的は、サーボウェッジ“ｎ”での制御出力が、“FF[n] ”の値の計算を待たずに、できるだけ早くＤＡＣに送られるようにすることである。ＤＡＣ出力が送られたあと、次のサーボウェッジ“ｎ＋１”での使用に備えて、２行目および３行目の予備計算が行われる。
【００６５】
このようにして、この繰り返しアルゴリズムは、ディスクが回転している間中、それぞれの現サーボウェッジ位置“ｎ”について実行されると共に、その位置において算出されたフィードフォワードＲＲＯ補正項の値が、その次のサーボウェッジ“ｎ＋１”に対応した適切な位置のアレイに入力される。ここで、特筆すべきことは、ゲイン係数を可変にすることにより、アルゴリズムの収斂を早めることができるということである。これは、ゲイン係数の初期セットをまず選ぶと共に、これに続いて、入力エラーが徐々に小さくなるにしたがってゲイン係数の数を次々と減らしていくことによって実現される。
【００６６】
この演算をよりよく理解するために、上記した擬似コードの第１行目を参照する。ここで、“DAC[n]”は、ｎ番目のサーボウェッジにあるトランスデューサ１３を正しく位置合わせするためにアクチュエータを最終的に移動させるのに用いられる全アナログ信号を示す。この信号は、２つの部分の和：“ControlOutput[n] + FFout[n] ”により与えられる。これらの２つの部分の役割は、図３を参照することにより理解される。この図からわかるように、“ControlOutput[n]”は、制御部６０から加算部９５に供給される量であり、一方、“FFout[n]”は、フィードフォワードアルゴリズム部５０におけるフィードフォワード演算の結果であるフィードフォワードＲＲＯ補正項である。
【００６７】
次に、“FFout[n+1] = (FF[n + delay] * FFGain[0] ) + (FF[n + delay +1] * FFGain[1]) + (FF[n + delay +2] * FFGain[2]) + …”という第２行目の擬似コードについて考察する。この擬似コードは、後続のサーボウェッジ“ｎ＋１”においてトランスデューサ１３によって利用されるように先行して与えられる（フィードフォワードされる）計算値“FFout ”を示している。この“FFout[n+1]”は、その次のサーボウェッジ“ｎ＋１”において、第１行目の場合と同様に“ControlOutput[n+1]”と加算され、“DAC[n+1]”が生成される。
【００６８】
このように、現サーボウェッジ“ｎ”では、２つのことが起こる。すなわち、トランスデューサ１３が“DAC[n]”によって正しく位置合わせされると共に、その次のサーボウェッジ“ｎ＋１”において用いられるべきフィードフォワードＲＲＯ補正値“FFout[n+1]”の計算が行われるのである。
さらに、サーボウェッジ“ｎ＋１”では“FFout[n+2]”の値が算出され、この値が、その次のサーボウェッジ“ｎ＋２”において用いられることになる。
【００６９】
“FFout[ ]”の値は、このシステムのボードプロットから得られるゲインおよび位相を用いて計算される。すなわち、システム動作に関するボードプロットから得た振幅（ゲイン）および位相を用いて、所定個数のフィードフォワードゲイン係数のアレイを求めるステップと、算出されたフィードフォワードゲイン係数を用い、各サーボウェッジ位置において所定個数の高調波にわたって反復合算（逐次累算）を行うことにより、フィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイの値を反復的に合算するステップとにより計算される。なお、フィードフォワードＲＲＯ補正項アレイの反復合算を実行するにあたっては、サーボ機構内に記憶されているフィードフォワードＲＲＯ補正項のアレイを初期化するのが好ましい。この初期化は、予め計算された収斂データを用いて、電源オン時に行うようにすることが可能である。なお、“FFout[ ]”の求め方の詳細は後述する。事実上、このデータは、サーボ機構の制御効果を特定の高調波にマッチングさせるやり方を（フィードフォワード）アルゴリズムに指示するものといえる。なお、ディスク表面を半径方向において複数のゾーンに分割し、ゾーンごとに自身の個別の“FFout[ ]”アレイを持つようにすることも可能であり、また、こうすることは、演算収斂時間を短縮し得る点で有利である。
【００７０】
次に、フィードフォワードＲＲＯ補正項“FFout[ ]”の値の求め方についてより詳細に説明する。
【００７１】
上記したように、各トラック上には、それぞれが微小角度幅をもつ複数ののサーボウェッジが規則的な間隔をもって配置されており、各サーボウェッジにはサーボトラック情報（サーボデータ）が埋め込まれている。以下の説明では、一回転（一周）あたりのサーボウェッジの数を“ｗｐｒ”と記すものとする。
【００７２】
サーボウェッジに格納されたサーボデータは、トランスデューサ１３をトラック上の所望の半径方向位置（ターゲット位置）に位置合わせするために用いられる。本実施の形態では、上記したように、選択されたトラックの各サーボウェッジ（例えば、サーボウェッジ“ｎ”）の位置においてＲＲＯ補正を行うと共に、そのサーボウェッジにいる間に、次のサーボウェッジ用のＲＲＯ補正値（フィードフォワードＲＲＯ補正項）の計算をし、そのＲＲＯ補正値が次のサーボウェッジ（例えば、サーボウェッジ“ｎ＋１”）でアクセスされ利用されるようにフィードフォワード（先送りして記憶）する、という高速かつ簡単な機構を提供している。こうして、トラック上の各サーボウェッジ位置において、トランスデューサ１３の（ＲＲＯおよびＮＲＲＯの双方を含む）ＰＥＳ値を、結局ＲＲＯ補正量の分だけ減少させることができる。結果として、トランスデューサ１３の位置合わせは、装置上の固定点を基準として行うのではなく、トラックのＲＲＯを基準として行えばよいことになる。
【００７３】
擬似コードの第２行目にあるように、フィードフォワードアルゴリズム部５０の出力“FFout[ ]”は、ゲイン係数“FFGain[ ] ”を要する反復合算（“FF[ ] ”に“FFGain[ ] ”を乗じたものを高調波の数だけ反復的に合算する演算）によって計算される。これらのゲイン係数“FFGain[ ] ”は、ＨＤＤのボードプロットに含まれている振幅および位相の情報を用いて算出される。
【００７４】
図４は、そのようなボードプロットの具体例を表すものである。この図で、上側の曲線ＰＨＡＳＥは位相を示し、下側の曲線ＧＡＩＮはゲインを示す。このようなボードプロットは、特定のディスクのＲＲＯまたはＮＲＲＯに対する感度が高くないやり方でのシステム性能から得られる。実際上、ボードプロットは、特定の機械的なシステムについて評価可能である。そして、もしもそのような評価が、実際のシステムの振る舞いに対する妥当性のある近似であるのならば、フィードフォワードアルゴリズムはかなり良好に機能することになる。ゲイン係数“FFGain[ ] ”のアルゴリズム的計算は、次のような擬似コードに従って進行する。
【００７５】
４．FFGain[i] = D[i] - Average(D[1], D[2], D[3],……,D[Ng]) 
５．D[i] = C[i] / C[1]
６．C[i] = X[1,i] + X[2,i] + X[3,i] + …… +X[k,i]
７．X[k,i] = (1/G[i]) * ｛cos(-P[i] + 2*pi*k*(i-1)/wpr) + 
cos(P[i]  + 2*pi*k*(wpr-i+1)/wpr)｝
【００７６】
ここで、
“ｋ”は、高調波のインデックス番号( 次数) を示し、１からＮｈ（Ｎｈは高調波の最大個数）の値をとる。
“ｉ”は、フィードフォワードゲイン係数のインデックス番号であり、１からＮｇ（Ｎｇはフィードフォワードゲイン係数の最大個数）をとる。
“wpr ”は、一回転あたりのサーボウェッジの個数である。
“G[ ]”は、プラントにおけるゲインのアレイである。
“P[ ]”は、プラントにおける位相のアレイである。
“Average(D[1], D[2], D[3], …) ”は、“D[1]”〜“D[Ng] ”のすべての値の平均値である。Ngは、このアルゴリズムで用いられるゲイン係数の数である。
【００７７】
図５ａは、“C[i]”, “D[i]”および“FFGain[i] ”の計算値の具体例を含むテーブルを表すものである。これらの計算値は、２．５インチ型でトラック密度が１４５ｋＴＰＩ（キロトラックスパーインチ）のＨＤＤにおけるデータである。回転数および第１高調波は７０Ｈｚである。このテーブルは、３０行で構成され、各行が高調波のインデックス番号“ｋ”に対応する。したがって、“ｋ”は１〜３０である。このアレイは、全部で１５列からなり、最後の１１列はインデックス番号“ｉ”（選ばれたゲイン係数番号）に対応する。
【００７８】
第１列：  ｋの値
第２列：  該当する高調波の周波数
第３列：  ボードプロットのゲインの大きさG[ ]（ｄＢ）
第４列：  ボードプロットの位相P[ ]（ラジアン）
第５列：  X[1,1], X[2,1], X[3,1], … , X[k,1] 
第６列：  X[1,2], X[2,2], X[3,2], … , X[k,2] 
第７列：  X[1,3], X[2,3], X[3,3], … , X[k,3] 
・
・
・
第１５列：X[1,11], X[2,11], X[3,11],… , X[k,11]
【００７９】
ゲイン係数の計算時に考慮すべき高調波の数は、変化させるようにしてもよい。ある環境では、特定の高調波周波数から独立した（それを含んでいない）ゲイン係数を計算することが望ましい。そうした環境とは、その特定の高調波周波数において共振が起きたような場合である。これは、その特定周波数に先立って計算を終了するか、あるいは、その高調波の数を非常に大きな数に設定することにより、行うことが可能である。ゲイン係数の計算において用いられるべき高調波の数は、含まれている様々な数の高調波を用いてフィードフォワードアルゴリズムの性能を観測することにより、実験的に決定可能である。
【００８０】
図５ｂは、行のゲイン係数“FFGain[i] ”（ｉ＝１，２，３，…）の値とゲイン係数のインデックス番号“ｉ”との対応関係を示すグラフを表すものである。これらの行ゲインは、計算において用いる“FFGain[i] ”の値を得るために適切な値へとスケーリングされる。ここで示した例では、５個の“FFGain[i] ”（ｉ＝１〜５）の値のみを用いる。但し、それ以上あるいはそれ以下でもよい。例えば、１つだけ用いるようにしてもよい。用いるべきゲイン係数の数は、様々な数のゲイン係数を用いてフィードフォワードアルゴリズムの性能を観測することにより、決定可能である。５個のゲイン係数を用いることが妥当であることが実験的に認められた。
【００８１】
図６は、フィードフォワードアルゴリズム部５０において実行されるアルゴリズムを具体的にＣコードで記述したときのソースコードの一例を表すものである。このインプリメンテーションは、ＤＡＣへの制御出力（ControlOutput[n]）の実行が完了したのち、各サーボ割り込みにおいて実行される。このＣコードにおいて、“FFout ”の値が、次のサーボ割り込みで使用するために、予備計算されている。このＣコードにおいて計算された“FFout ”の値は、制御出力に加算され、その加算結果がＤＡＣに供給される。すなわち、擬似コードの第１行目の“DAC[n] = ControlOutput[n] + FFout[n]”という処理が実行される。
【００８２】
擬似コードの第４行目〜第７行目において説明したように、フィードフォワードゲイン係数は、プラントボードプロットにおける振幅の大きさと位相とから計算される。このＣコードにおける“FFShift ”および“FFShiftX”の値は、特定の機械的プラント用に選ばれたものであり、十分な計算値ダイナミックレンジおよびループスタビリティが得られるように可変スケーリングになっている。そのような実験的な手法は、サーボ制御システムの技術分野における当業者であれば容易に実施可能である。
【００８３】
上記のＣコードには、“ApplyOn"および“AcquireOn"という論理量が含まれている。これらは、それぞれ、アルゴリズムが適用される条件と、計算を停止する条件とを制御するものである。より詳細には、トラック追従がなされていない場合やＰＥＳが外乱によって大きくなっている場合には、“AquireOn”が“FALSE ”にセットされると共に、“ApplyOn ”が“TRUE”にセットされる。また、ＲＲＯがしきい値以下に低下したときには、“AcquireOn ”が“FALSE ”にセットされる。
【００８４】
図７は、上記したＨＤＤ（２．５インチ型でトラック密度が１４５ｋＴＰＩ）におけるフィードフォワードアルゴリズムの効果を図示したものである。すべての値はピークトゥーピークの測定値である。ＰＥＳの測定値は、制御部６０に入力されたＰＥＳ値から得られたものである。すなわち、それらは、ＲＲＯの影響のみならず制御不能なランダム摂動をも含む“PES(RRO+NRRO) ”である。ＲＲＯの測定値は、ＰＥＳを２５回転の連続したディスク回転にわたって平均することにより得られる。そのような平均化処理を行うことにより、ランダムなＮＲＲＯ摂動がキャンセルされ、ＲＲＯの周期的挙動が正確に表されると考えられる。
【００８５】
図７から明らかなように、フィードフォワードアルゴリズムをイネーブル（実行状態）にすることにより、ディスエーブル（実行停止状態）の場合と比べて、ＰＥＳの値がかなり小さくなり、その中のＲＲＯ部分はさらに小さくなる。
【００８６】
図８ａは、フィードフォワードアルゴリズムによる補正処理をディエーブルにした場合におけるＰＥＳの値とＰＥＳの中のＲＲＯ部分の値とを表すものである。図８ｂは、フィードフォワードアルゴリズムによる補正処理をイネーブルにした場合における行ＰＥＳの値とＰＥＳの中のＲＲＯ部分の値とを表すものである。これらの図において、破線ＰＥＳはＰＥＳの値を示す。太線ＰＥＳ＿ＲＲＯは、多数回のディスク回転中におけるＰＥＳの平均値であり、ＰＥＳの中のＲＲＯ部分に相当する。細線ＦＦＴ＿ｏｆ＿ＰＥＳはＰＥＳのフーリエ変換を示す。なお、横軸はこのＦＦＴ＿ｏｆ＿ＰＥＳの周波数に基づいて描いてある。縦軸は各値の任意スケールの大きさを示す。
【００８７】
これらの図８ａおよび図８ｂからも明らかなように、補正処理をディエーブルにした場合（図８ａ）に比べて、補正処理をイネーブルにした場合（図８ｂ）に、ＰＥＳおよびＰＥＳ＿ＲＲＯが改善されていることがわかる。
【００８８】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、この実施の形態は、本発明を限定するためのものではなく、本発明を説明するための一事例にすぎない。また、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、添付した特許請求の範囲に従ったＨＤＤ動作を可能にしつつ動作中のＨＤＤにおける閉ループサーボ機構のＰＥＳ応答からＲＲＯ成分を効果的に取り除くことができる限りにおいて、本実施の形態で説明した方法、構成、材料、構造および寸法等に種々の変形や修正を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１…磁気ディスク、１１…ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、１２…スピンドル、１３…トランスデューサ、１４…アクチュエータアッセンブリ、１６…サーボウェッジ、１７…トラック、５０…フィードフォワードアルゴリズム部、６０…制御部、７０…基準位置信号、７５…位置信号、８０…位置エラー信号（ＰＥＳ）、９０，９５…加算部、２００…プラント。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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