(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の(a)から(g)を設けた記録及びまたは再生を行う装置：
(a) 記録トラックを含む表面を有し、前記装置に回転可能に取り付けられたディスク；
(b) 前記ディスクを回転させる手段；
(c) 前記ディスクの半径方向位置に位置決めされるトランスジューサ；
(d) 前記トランスジューサを前記ディスクの前記表面の近傍に支持するとともに、前記トランスジューサを、前記記録トラックに対して異なる半径方向位置に移動させる、前記装置上の移動アクチュエータ手段；
(e) 前記トランスジューサの出力を受け取る入力回路を有し、前記アクチュエータ手段を制御して、前記トランスジューサを実質的に前記記録トラックの中心にあるように維持する制御手段；
(f) 前記装置の加速度に応答して、前記アクチュエータ手段をさらに制御する加速度計手段；
(g) 前記トラックからずれた位置にある前記トランスジューサから出力される位置誤差信号に応答して、前記加速度計手段の利得を制御する手段。
【請求項２】
前記加速度計手段は加速度計と前記加速度計の出力に接続された増幅器を有し、
前記増幅器は前記トランスジューサの出力を受け取るように接続された可変利得増幅器を有する
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記アクチュエータ手段は回転アクチュエータを有し、
前記加速度計手段は回転加速度計を有する
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記アクチュエータ手段はリニアアクチュエータを有し、
前記加速度計手段は直線加速度計を有する
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
以下の(a)から(g)を設けたメモリ記憶及びアクセス装置：
(a) 前記装置に回転可能に取り付けられ、トラック中に記録を記憶する表面を有するディスク；
(b) モータによって付勢された前記装置上の可動アーム；
(c) 前記可動アーム上に取り付けられたトランスジューサ；
(d) 前記モータ及び前記アームを制御して、前記トランスジューサを前記表面上のトラックに中心が合うように保持する制御手段；
(e) 前記装置に取り付けられ、前記装置に結合された衝撃力による前記装置の加速度を検知し、前記制御手段に結合されるフィードフォワード制御信号を生成して、前記装置への前記トランスジューサ及び前記トラックの全ての位置での前記衝撃力の影響を先取りし、前記トラックの中心に対する前記トランスジューサの位置変化の量を低減する加速度計；
(f) 前記トラックの中心に対するトランスジューサの位置誤差信号を生成する手段；
(g) 前記位置誤差信号に応答して前記加速度計の利得を最適化する手段。
【請求項６】
前記位置誤差信号に応答する手段は、増幅器の利得が前記位置誤差信号によって制御される可変利得増幅器を有することを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記可動アームは回転アクチュエータであることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項８】
前記可動アームはリニアアクチュエータであることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項９】
前記装置はディスクドライブであることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項１０】
前記装置はディスクプレヤーであることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項１１】
以下の(a)から(e)を設けたメモリへの記憶及びアクセス装置：
(a) データを記憶する表面を持つ回転部材；
(b) 前記回転部材の表面上の異なる半径方向位置に位置決めされる可動アーム上のトランスジューサ；
(c) 前記トランスジューサに結合され、位置誤差信号を提供する手段；
(d) 前記位置誤差信号に応答して前記可動アームを動かし位置決めする制御手段；
(e) 前記装置の加速度を検知し、前記制御手段に結合されて、前記位置誤差信号の関数として校正された前記装置の加速度に応答して前記可動アームの位置をさらに制御する加速度計；
において、以下の(A)乃至(C)のステップを設けた前記加速度計を校正する方法：
(A) 前記位置誤差信号を使って、前記装置に加速度がかかっていないときに前記加速度計の利得を最適化する；
(B) 前記装置を外部衝撃または振動にさらす；
(C) 前記回転部材、前記トランスジューサ及び前記可動アームを含む前記装置に対して外部衝撃または振動を与えて、前記位置誤差信号を用いて衝撃が与えられている間の位置誤差信号が極小となるように前記加速度計の利得を最適化する。
【請求項１２】
最小平均自乗(LMS)手順によって前記加速度計の利得を最適化するステップを含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
ランダム探索アルゴリズムを使って前記加速度計の利得を最適化することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
最急降下アルゴリズムを使って前記加速度計の利得を最適化することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記可動アームを操作して前記装置に動きをもたらすことによって前記装置を衝撃にさらすことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般にディスク記録または再生装置の衝撃減衰制御装置に関し、更に詳しく述べればこのような衝撃減衰制御装置を校正する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスク記録再生装置ではディスク上のトランスジューサの半径方向の位置を制御するサーボ系の目的は、トランスジューサを所定のトラックの中心の上に保持することである。ディスクファイルシステムでは、これはトランスジューサがディスクが回転するときディスクの表面のトラックから位置情報を読取るにつれて行われる。その時この位置情報を使用して位置誤差信号を発生する。誤差信号は次に補償器を通してトランスジューサアクチェエータ用駆動モータに帰還され、トランスジューサを誤差を減らす方向に動かす。
【０００３】
サーボ系には帰還サーボループがある。位置誤差信号は帰還ループに結合される。外乱を補正するときの帰還サーボループの応答時間が有限であるため、これら外乱または変位を完全に除去することはできない。従来技術では、衝撃力のような物理的外乱または変位が存在するときトランスジューサをトラックの中心に保持するにあたりサーボ系を補助するのに加速度計が役立つことがわかっている。ディスクファイルまたはコンパクトディスクプレヤーの基底板に設置された加速度計は生ずる加速度を感知する。このような加速度はディスクをトランスジューサに対して動かし、トランスジューサをトラックの外へ逸脱させる。加速度計からの信号はアクチュエータ駆動モータに結合されてトランスジューサに力を加えさせ、理想的には、トランスジューサをディスクと共に変位の方向に動かし、トラックに対するトランスジューサの正味の変位が生じないようにする。このシステムは数年間使用されている。
【０００４】
従来技術の典型的なシステムは、米国特許第4,040,103 号；第4,138,121 号；第4,325,089 号；第4,532,802 号；第4,562,562 号；第4,573,087 号；第4,692,915 号；第4,862,298 号および第4,947,093 号に見出される。
これら特許を下に簡単に概観する。
米国特許第4,040,103号は衝撃力補償装置について述べており、そこでは加速 度計がヘッドとディスクとの間の隙間に垂直に作用する衝撃力を感知している。ヘッドとディスクとの間の外乱は衝撃から約１から10ミリ秒だけ遅れる。加速度感知は変位を最小限にするためのリードタイムを提供するのに利用される。
米国特許第4,138,121号はレコードプレヤーのトーンアームアセンブリに関す る制御器について述べている。水平方向および垂直方向の低周波および高周波を検出する検出器を採用し、このような検出を行って、振動を打消すよう帰還される信号を発生することにより高忠実度再生が得られると述べている。
【０００５】
米国特許第4,325,089号は磁気的に記録されたデータを保護しようとして振動 感知を採用している。この開示では、データへの無断アクセスは、ディスクデータを、データを消去する電磁界を通過させることによりディスクデータを破壊する検出器によりできる限り少なくされている。使用している複数の検出器の一つが、ディスクへ物理的にアクセスしようとすることから生ずる振動に対して応答する。
米国特許第4,532,802号は記録ディスクと読み書きヘッドとの間の境界面を分 析するシステムに加速度計を採用している。その特徴の一つにおいて、このシステムはトランスジューサの背中に乗せた二つの加速度計を利用している。一方の加速度計はトランスジューサ本体の前縁に設置され、他方の加速度計はトランスジューサ本体の後縁に設置されている。これら加速度計は圧電性形式のものである。そのそれぞれの位置で、これら加速度計はトランスジューサの垂直加速度を感知して信号を生ずるが、その信号は処理されるとヘッドの破壊を含む偏位運動の軌跡を生ずる。
【０００６】
米国特許第4,562,562号はディスクファイルまたはドライブのディスク上のト ランスジューサの半径方向の位置を制御するトラッキングシステムについて述べている。開示されている装置では、粗探索すなわちシステムの探索モードにおいて、トランスジューサの加速度を検出する回路が設けられている。この加速度検出回路により発生された信号はアクチュエータに加えられ、トランスジューサまたはトラッキング要素を位置決めし且つトランスジューサの誤差が実質的に０になるような方向にアクチュエータを付勢する。
米国特許第4,573,087号は記録ヘッドの振動を感知する電磁装置を備えた記録 装置について述べている。記録ヘッドが安定すると、記録を可能とする信号が発生される。
【０００７】
米国特許第4,692,915号は加速度に対する感度が極小であるシステムを採用し ている記録再生装置について述べている。これは、それぞれ記録トラックに垂直な加速度、ディスク表面に垂直な加速度、およびトラック方向に平行な加速度を感知する三つの異なる加速度計を設けることにより行われる。異常検出器により過剰な加速度が検出されると、トランスジューサが動作を停止する。
米国特許第4,862,298号はディスクドライブ用衝撃荷重検出装置について述べ ている。ここではｘ、ｙ、およびｚの各方向の加速度を感知する一群の圧電センサが記されており、これらセンサの軸は相互に垂直になっている。これらそれぞれのセンサにより発生された信号はそれぞれの軸に対するしきい信号と比較される。加速度信号がしきい信号より大きいときは、読取りまたは書込みが中止される。
【０００８】
米国特許第4,947,093号はウィンチェスタ式ディスクドライブに対する耐衝撃 制御システムについて述べている。ここでは、ディスクスタックの軸の周りに作用するトルク成分を有する角加速度がディスクドライブのトラックをトランスジューサに対して円周方向に移行させることが観察されている。このため周波数変調が生じ、感知される。この変調に応答する位相比較器がシステムの電圧制御発振器の周波数を制御し、生じている周波数変調に適応するように位相をずらす。記述されている形式の回転アクチュエータドライブでは、トランスジューサが角加速度のためトラック中心からずれることもある。この結果位置誤差信号が発生し、この信号はトランスジューサを制御するサーボループに結合される。
位相比較信号はまた、濾波後、サーボループに結合されてサーボによるトランスジューサの位置決めを増強するように働く。加速度感知はこの特定の開示の特徴ではないことが注目される。
【０００９】
上に引用した形式の加速度計を利用する従来技術のシステムの実施にあたって遭遇する一つの問題は、加速度信号についての必要な校正を行い且つ維持するのに経費がかかり過ぎるということである。典型的には、この用途に経済的に実現し得るもののような低価格の加速度計は、製造したままでは、同じ加速度応答および温度応答を示さない。したがって発生源での信号利得は加速度間で幅広く変化する。この望ましくない状態が増大するのはヘッドまでの加速度計の信号経路における信号利得の他の発生源も同様に利得変動を受けるという事実による。
【００１０】
上述の形式の従来技術のシステムの製造および使用にあたって現れる第２の問題は、サーボ系での加速度計を試験する際に生ずる。外部からの衝撃または振動の試験を行って加速度計の衝撃補正ループの機能（良否）を評価するのは大量生産においては高価且つ非実用的である。このような試験には各試験ステーションについてディスクプレヤー用ディスクドライブに外部加速度外乱を加えるのに大型の機械的シェーカまたは他の手段が必要である。
ディスク記録再生システムに異なる利得の加速度計を使用して、適合選択や組立てたシステムの拡張試験および校正の必要なしに使用環境で受入れ可能に働くことができるシステムの必要性がなお存在する。
【００１１】
【発明の目的】
本発明は、ディスク記録／再生装置における、衝撃等の外乱を減衰させるための装置および方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【発明の概要】
本発明によれば、システムを使用していながらシステムの加速度計の感度を校正または調整し、トランスジューサとディスクとの間の相対位置に関する物理的外乱の影響を最大限に補償することにより、精密加速度計、サーボ系内の精密信号経路、および高価な試験機器の必要性を緩和するシステムおよび方法が提供される。
【００１３】
本発明は、ディスクファイルまたはドライブおよびディスクプレヤーのようなどんなディスク記録再生装置にも適用可能である。本発明は携帯可能であることが機器に対して必須の要件である場合に特に有用である。携帯可能性はこのような装置にとって機械的に悪い影響をもたらすからである。
装置に作用する衝撃力から生ずる加速度による誤動作をできる限り少なくするのに、加速度計を使用して加速度を感知している。このような装置はすべてトランスジューサをディスクの表面の記録トラックに対して位置決めする制御装置を備えている。トランスジューサから発生するトラック位置誤差信号は制御装置によりトランスジューサをトラック中心の方向に動かすのに使用される。
【００１４】
加速度計は、トランスジューサをトラック中心から変位させる方向に働く成分を有する、装置の角（回転）加速度または直線加速度を感知するように装置に設置されている。加速度計の出力はトランスジューサに作用する加速の力に対抗するために制御装置に結合されている。このような制御装置内の加速度計および他の能動および受動の電気および電子装置は、妥当な許容差に製造されているが、本発明の適用される事例においては個々の装置間では受入れられない変化を示す。したがって、未校正の加速度計信号を制御装置に単に結合しても、加速により引き起こされる誤差を補償するという問題を解決するには満足な方法ではない。
【００１５】
本発明は、加速度計の応答を、記録再生装置を使用していながら、トランスジューサ／トラック位置誤差の関数として、校正するシステムを提供する。加速度計の出力は入力として可変利得増幅器に結合され、増幅器の利得は位置誤差信号により制御される。加速度は変位の２次導関数であり、速度すなわち変位が始まる前に存在する。トランスジューサの位置誤差信号の関数として校正される、制御装置における加速度誘導信号を使用すれば、トランスジューサに作用するトラック中心合わせ力を発生するためのリードタイムが提供され、受入れ不能のトラック逸脱動作を可能な限り小さくされる。加速度誘導信号は制御装置に結合されてトランスジューサを位置決めし、更に位置誤差信号の関数として校正されるので、利得制御機能は加速度計の利得を校正するばかりでなく、加速度計の利得をサーボ制御装置の利得に対しても同様に良く校正する。
【００１６】
【実施例】
図１および図２は本発明の原理を具現するディスクドライブの平面図である。図１は回転アクチュエータ式のディスクドライブであり図２はリニアアクチュエータ式のディスクドライブである。本発明のディスクプレヤーおよび他の形式のディスク記録再生装置への適用はこれらドライブから明らかである。
図１および図２において、ディスクドライブは各々、ディスクスタック３が軸3aの周りを回転するように取付けられている基底または支持体1aを有するハウジング１を備えている。
【００１７】
特に図１を参照すると、回転アクチュエータ５は軸5cの周りに回転するように支持体1aに軸受けされた軸受ハウジング5bに固定されているロードビーム（load beam）スタック5aを備えている。各ロードビームはその遠端でトランスジューサ5dを支持している。回転アクチュエータ５は更にボイスコイル駆動モータ5eを備えている。ボイスコイル駆動モータ5eは、軸受ハウジング5bに固定され、永久磁石構造体5gと磁束鎖交(flux linkage)をなして設置されているコイル5fを備えている。動作中には、周知のように、ボイスコイル5fを双方向に付勢する設備が設けられており、コイルの励起の極性に応じて、コイルは永久磁石構造体5gの磁石の間で、軸5cの周りを弧を描いて揺動する。トランスジューサ5dは、普通は磁気ヘッドであるが、ディスク上のトラックを探索し、追跡する際、アクチュエータ５の軸5cを中心とする浅い弧状経路をたどって、ディスクに対して所定の半径方向位置に位置決めされる。この回転アクチュエータは軸5cを中心として平衡しており、したがって、軸5cに垂直な力成分を有する直線力に対し、完全に不感とは言わないまでも、比較的不感であるが、軸5cを中心とするその角慣性モーメントのため、軸5cを中心に作用するトルク偶力に敏感である。
【００１８】
回転アクチュエータの角加速度を感知し、信号を、回転アクチュエータ５をその角変位を極小とするよう制御するのに役立つ、感知加速度の関数として発生する目的で、回転加速度計アセンブリ７が、軸受ハウジング5bの軸5cを中心に作用する成分を有する記録装置の角加速度を感知する位置に、ここではハウジングの基底または支持体1aに固定されているように図示してあるが、ハウジング１に固定されている。回転加速度計アセンブリ７はハウジング１のどこにでも設置することができる。このような設置はハウジング１の内部でその軸が軸受ハウジング5bの軸5cと平行になる位置であることが望ましい。記録装置の角加速度はハウジングに加えられてハウジングの角変位を生ずる力の結果であると理解されよう。図１でわかるように、回転加速度計アセンブリの両頭矢印7aは、支持体または基体1aの平面に垂直な軸を中心とする加速度に対する加速度計感度を示しており、この軸は回転アクチュエータの軸5cに平行である。これから、回転アクチュエータアセンブリはハウジング内で、その敏感な軸が回転アクチュエータ５の軸5cに平行となるどんな便宜の位置にでも設置し得ることが明らかである。回転加速度計アセンブリ７の敏感な軸が軸5cと一致する必要はない。
【００１９】
次に図２を参照すると、リニアアクチュエータ６はロードビームスタック6aを備えている。各ロードビーム6aの遠端は磁気ヘッド6dを支持している。ロードビーム6aの取付け端6bは駆動モータ6eの可動部材6cに固定されている。駆動モータ6eの可動部材は直線状永久磁石6gと磁束鎖交を成して連結するよう設置されているコイル6fを支持している。直線状永久磁石6gは基底または支持体1aに固定されている静止モータハウジング6hにより支持されている。このようなリニアモータは、二つの極端位置、一方は実線の輪郭線で示してあり、他方の一点鎖線の輪郭線で示してある、の間のどんな位置にでも変位することができる。この移動の軸はディスクスタック３の回転軸3aに垂直な半径に沿う方向を向いている。
【００２０】
この構成では、リニアアクチュエータの行程の軸に平行な方向に作用する直線加速度成分を有する双方向加速度を検知するのに直線加速度計８を使用している。加速度感度の直線方向は、この例では、直線加速度計８の上に双方向矢印8aで示してある。回転加速度計アセンブリの場合でのように、この直線加速度計アセンブリは記録再生装置のどこにでも設置することができるが、その敏感軸をリニアアクチュエータ６の行程の軸に平行にして、ハウジングの内部に設置するのが望ましい。直線加速度計アセンブリの敏感軸はリニアアクチュエータ６の軸と一致する必要はない。
【００２１】
本発明の目的には種々の形式の加速度計を使用することができる。本発明の背景で説明した特許からわかるように、このような用途には圧電形式の加速度計が採用されている。上記の米国特許第4,532,802号からわかるように、対向端、す なわちトランスジューサ本体の前端および後端、の移動を感知するのに二つの圧電性トランスジューサが採用されている。このようなトランスジューサ本体の角加速度は一方の圧電性装置に圧縮荷重を、他方の圧電性装置に引張荷重を加える。それ故、これらの間の信号の差は角加速度を示すものである。このような構造は、明らかになるであろうが、回転作動形式のディスク記録再生装置と関連して適用することができる。
【００２２】
図３は別の基本的な物理的原理を具現する更に他の形式の装置を図解している。図３の回転加速度計アセンブリは容量結合を利用している。回転電極９の電極フィンガ9aおよびそれぞれの固定電極10（組を成して回転電極９のフィンガ電極9aに対向して配置されている）は、容量的に結合されている。このような構成では、回転電極９をその中心ハブ部で支持し、電極フィンガ9aを回転電極の軸9bを中心とする角加速度に対するその反作用による応答時に偏向し得るようにしておくことができる。静止電極対の対応する電極は共に接続され、ここでは反対位相の方形波電圧として描いてあるが、反対位相の時間変動電圧が印加され、これにより、フィンガ電極9aの一方の角方向または他方の角方向の物理的変位が、軸9bを中心とする角加速度に対するそれらの反作用による応答にあたり、角応答の方向に応じて、一方の優勢な位相でまたは他方の位相で、フィンガ電極で電気出力を生じ、回転電極から方形波電圧と同期している信号処理装置に結合する電気出力を発生し、これから加速度信号を得ることができる。圧電性および容量性結合は角加速度信号を発生するすべての可能な方法を代表するものではない。加速度計の抵抗性、磁気抵抗性、および電磁的な実施法を採用することができる。
【００２３】
再び、米国特許第4,532,802号を参照すると、そこに記されているようなどん な単独圧電性加速度計を使用しても直線加速度を検出し得ることがわかる。同様に、直線加速度を検出する容量結合法は、直径両端に配置された１対の可動電極9aだけを使用して、図３の形式の構造を採用することにより容易に実現することができる。このような直線加速度計に関する更に詳しい事項は1991年８月８日号のELECTRONIC DESIGN、45、48、49、50、51、54、および56の各ページの「Airb  ags Boom When IC Accelerometer Sees 50G(IC加速度計が50Gを経験するときの 空気袋の急膨張)」と題する論文を参照することにより得ることができる。
【００２４】
本発明を実用化するための制御装置を図４に示す。この装置は本発明を実用化する現在のところわかっている最良の態様を図解しており、その局面ではディスクドライブ用制御装置を基準としている。このような制御装置の典型的な例として図１のディスクドライブを使用すれば、図４の装置は一定回転数で駆動されるようになっているモータ3bから動力を受ける回転可能に設置されたディスクスタック３を備えている。トランスジューサ5dはサーボ系13によりディスクスタック３のディスクの隣接面上の異なる半径方向位置に可動アクチュエータ５で位置決めされる。この説明の目的のためのこのようなサーボ系は電力増幅器17から電力を供給されるモータ15を備えている。被記録トラックの中心に対する磁気ヘッド5dの位置はトランスジューサ5dによりそのトラックに記録されているサーボコードから検出される。周知のとおり、このようなサーボコードは各トラックに埋込んですなわちサンプルサーボとすることができ、または専用のサーボディスク面上のサーボコードとすることができる。サーボモータ15は、磁気ヘッド5dおよび慣習的に読書き増幅器19、読取増幅器およびフィルタ21、補償器23、および電力増幅器17を備えているサーボループの一部である。
【００２５】
単独ヘッド5dが埋込みサーボコードおよび特定のトラックのデータの双方を変換する状況では、システムはサーボコード区画でトラック追跡モードで動作し、データ区画でデータ読出しモードで動作する。このようなシステムでは、ホストコンピュータ25による情報の要求はディスクコントローラ27によりトラック識別信号およびトラック区画信号に変換される。このような要求が存在するとき、システムはトラック探索動作モードで働き、磁気ヘッド5dを所定トラックの中心に半径方向に位置決めし、そのデータトラック内の所定の区画が磁気ヘッドの下を通過するときデータを読取る。この目的で、読取増幅器21からデータを受取るデータ処理装置29がディスクコントローラに双方向的に結合されて、データアドレス、コード化すべきデータ、読取り中のデータ、および読み書き制御をそれらの間でやり取りできるようになっている。読出されるデータはディスクコントローラ27によりホストコンピュータにより要求されているデータとしてホストコンピュータ25に結合される。データをディスクに書込もうとする場合には、ホストコンピュータからのこのようなデータは、ディスクコントローラ27によりディスク上のトラックおよび区画位置が指定され、磁気ヘッド5dが所定トラックの指定区画内にあるとき、磁気ヘッド5dに読み書き増幅器19を経由して結合するデータ処理装置29に伝達される。
【００２６】
どんなディスク記録再生装置においても、ディスク３の上のトランスジューサ5dの半径方向位置を制御するサーボ系の目的はトランスジューサ5dを所定のトラックの中心の上に保持することである。図４に示したもののようなディスクファイルシステムでは、これはディスクが回転するにつれてトランスジューサ5dがディスク３の表面にあるトラックから位置情報を読出すことで行われる。この位置情報は次に位置誤差信号を発生するのに使用される。誤差信号は次の補償器23を通してアクチュエータ駆動モータ15に帰還され、トランスジューサ5dを誤差を減らす方向に移動させる。
【００２７】
このようにこれまで説明したシステムは伝統的なものである。図１および図２に関連して説明したように、どんな発生源からのディスク記録再生装置の加速度も、アクチュエータ構造に作用してトランスジューサをトラック中心位置から変位させ、これにより現在行われている書込みまたは読取りの機能を妨害する反作用による力を生ずることがある。加速度敏感性および補償がサーボ帰還ループに接続されている加速度計７により与えられる。加算接合点33がサーボ系13の電力増幅器17と補償器23との間に接続されている。加速度計の出力は可変利得増幅器31に結合されており、回路31aに出るこの増幅器の出力はサーボ帰還ループのフィ ードフォワード信号として加算接合点33に結合されている。
【００２８】
磁気ヘッド5dからの位置誤差信号Ｙは可変利得増幅器の可変利得制御入力回路31bに結合されてその利得を制御し、したがってサーボ帰還ループの加速度フィ ードフォワード入力を位置誤差信号の大きさの直接関数として校正する。このようにしてアクチュエータおよび加速度計の反作用による応答の変動はオフトラック信号を使用して補償され、トランスジューサの瞬時変位に対するサーボ応答を所要の程度にするようにサーボループを校正する。加算接合点35は位置誤差信号Ｙを補償器23への位置で基準すなわちしきい誤差電圧ＹREFと比較するのに使用される。電圧ＹREFは受容可能な最大位置誤差を表す。
【００２９】
このようにしてトラック追跡動作モード中のサーボ系の帰還ループはトラック位置誤差信号に、および位置誤差の関数として校正された加速度信号に応答し、すべての補正は位置誤差を減らし、トランスジューサを本質的にトラック中心位置に保持するために行われる。このようにしてここでトランスジューサを適切に制御して受入れ得ない変位を未然に防ぐよう加速度信号を校正する準備が行われる。読取増幅器およびフィルタ21の出力で発生した位置誤差信号Ｙを利用して可変利得増幅器31の利得を制御し、これにより加算接合点33で位置誤差帰還信号と加算される校正ずみフィードフォワード加速度信号を発生することにより、サーボループ内のすべての要素に対する利得変動が補償され、トランスジューサ5dをトラック中心からディスクでの読取りおよび書込みを中断なしで進めることができる端部まで変位の受入れ可能な限界内に保持するのに必要な程度にサーボ系の制御が得られる。
【００３０】
本発明はシステムの概念をモデル化するブロック図である図５を参照することにより更に良く理解されよう。この図では加速度計は今回も図１および図２に示したように支持体または基底板1aに取付けられていると仮定している。このシステムモデルでは、ブロックＦはアクチュエータモータの回転子を含むアクチュエータ構造体の原動力を表している。アクチュエータ構造体への入力はコイル電流であり、アクチュエータ構造体の出力はトランスジューサの実際位置である。アクチュエータモータ15は、この説明の目的で参照文字Ｐを付けてある電力増幅器17により電力を供給される。一次サーボループは、Ｙと記したヘッド対ディスク位置を所要位置基準ＹREF と加算接合点35で応差的に組合わせ、得られる位置誤差信号をサーボ帰還ループ内の補償器23を通して電力増幅器17まで伝えることにより閉じられる。
【００３１】
位置誤差信号Ｙは、図１で基底板または支持体1aを有する剛体として取扱われるディスク位置X2をヘッド位置X1から差引くことにより形成されるように図示されている。ディスク位置は外部の加速度外乱Ｑにより、またはボイスコイルモータのコイル5fが付勢されるとき基底板または支持体1aにかかるアクチュエータ５の内部反作用力F1により影響される。内部反作用力F1は基底板1aにトランスジューサ5dが移動する方向とは反対の方向に生ずるわずかな移動を形成する。トランスジューサを動かす力は基底板を動かす力と等しく且つ反対であるが、基底板ははるかに重く、したがってそこに生ずる加速度ははるかに小さい。アクチュエータ５は基底板1aを、たとえごくわずかであっても、動かすことができるということについてはこの開示の後の方で初期校正について説明するとき取扱う。
【００３２】
加速度計７は、アクチュエータ構造体が応答する基底板の加速度を感知することができる場所に取付けられており、この加速度信号は可調節利得段31を通り、加算接合点33を経由して電力増幅器17に伝えられる。加速度計のブロック７の中の参照文字Ｖは外部の衝撃および振動の加速度計７への結合を表しており、これは装置１の基底板1aまたは更に一般的にはハウジングに対する衝撃力の位置および方向、および加速度計の位置および方向の関数である。
【００３３】
コンパクトディスクプレヤーを聴取者が歩行中またはジョギング中携帯または装着している場合、またはプレヤーまたはディスクドライブが内部で衝撃を受ける製造環境のように、外乱Ｑが通常０でない環境において加速度計の利得Ｗを校正するために、誤差信号Ｙを加速度に対する応答の解消の良否の尺度として使用し、可変利得増幅器Ｗの利得設定値Ｗを評価する反復手順に従うことができる。この手順では、アクチュエータが加速されるとき基底板にかかる、アクチュエータの力から生ずる基底板の加速度Ｇを無視し得ると仮定することができる。これにより加速度計の経路をフィードフォワード経路だけとして処理することができる。図５から、Ｈ＝ＶＷＰＦであるとき、信号Ｑはヘッド対ディスク位置Ｙに影響しないと判断することができる。何故ならＱは、Ｙ＝X1−X2として、加算接合点39で打消される（X1＝X2）利得の等しい二つの経路（VWPF又はH）を通過するからである。
【００３４】
可変利得増幅器31の利得Ｗは、外乱Ｑの影響下で試行錯誤（ランダム探索）により位置Ｙを極小に調節することができる。この調節は、位置誤差Ｙが改善される（小さくなる）間一つの方向に利得Ｗを調節して位置誤差Ｙが極小（最急降下）に達したとき停止することにより、または、下に概略説明する、周知のLMSアルゴリズムに基づく更に能率的な方法により、行われる。この方法は上述の方法より急速に最適利得設定値Ｗに到達する。この調節の手順は次のように進む。
１．時刻Ｋで位置誤差信号Ｙおよび加速度計出力信号Ｚを測定してＹkおよびＺkを得る。
２．ＺkをＹ／Ｚシステム応答の簡単なモデルであるΦで濾波してＵkを得る。Ｙ／Ｚは電力増幅器17の入力から位置誤差信号Ｙまでのサーボループの伝達関数である。位置利得の近似を表すＹ／Ｚの一次モデルは充分であり、濾波動作は単にＺkにこの利得を乗じてＵkを得ることから成る。
３．新しい加速度計利得Ｗを更新する。
Ｗnew ＝Ｗold ＋μＵkＹk
ここでμは最適化の速さを制御する定数である。
この新しい反復手順を連続的にまたは加速度計の利得が調節を必要とすると推測されるとき繰返す。後者の方法が好ましい場合には、位置誤差Ｙの減少が更に反復しても改善されないとき反復手順を終結することができる。この校正を工場で一回行い、Ｗの値を工場で保存するか永続的に設定することができ、またはその校正を動作中パワーアップごとにまたは連続的に行うことができる。
【００３５】
外乱Ｑが名目上存在していると保証できない状況のもとでは、基底板の運動をアクチュエータそれ自身により引き起こすことができる。次にこの運動を利用して前に説明したのと同様の仕方で加速度計を校正することができる。基底板に運動を誘起し、次いでその運動を利用して加速度計を調整する方法は次のとおりである。
１．ほぼ最大の加速電流をボイスコイルに印加し、次に等しい持続時間の、等しい大きさかつ逆極性の減速電流をアクチュエータに開ループモードで（すなわち、位置誤差信号をアクチュエータに帰還しないで）印加することによりアクチュエータを他のトラック中心まで移動させる。加速電流および減速電流の大きさを調節することにより、この開ループ移動をヘッドが帰還の助け無しで目標トラックのトラック中心に到達するように調節することができる。
２．移動が完了するとサーボループを再び閉じる。
３．加速力および減速力を印加するにつれて、反作用力が基底板に加えられる。これらの力に対する反作用は減速段階後短い期間継続する。この挙動は参照文字Ｇを付けたブロックでＧの応答が消滅するとして考慮してある。ブロックＧは、場合に応じて、基底板の動力学または支持体の動力学、またはハウジングの動力学を表している。したがって、非常に短い瞬間では、電力増幅器17から来る信号は存在せず、基底板1aにかかる反作用力は存在せず、ドライブまたはプレヤーは基底動力学応答Ｇが消滅するにつれてあたかも衝撃力Ｑとほとんど同じ外力に対して、反作用しているかのように挙動する。基底板の運動によりヘッド内に加速度計信号経路の利得が誤調節される程度に位置誤差が生ずる。図６は時間に対してプロットした、ディスクに対するトランスジューサの位置、すなわち、位置誤差信号Ｙを示している。ここで、曲線の加速部分および減速部分は、トランスジューサのかなりな半径方向変位を示すが、新しいトラック上に中心がある新しい半径方向位置にあるトランスジューサで終わっている。この点で、時間の関数としてのＹの小さなリップルはトランスジューサが新しいトラック位置に静定することを示しており、減速段階の終わりで基底の応答が減衰することを示している。
４．この点であたかもドライブに作用する持続時間の短い外乱が存在するかのように問題を処理することができ、駆動運動が終止するまで先に述べた反復法を適用することができる。
５．開始位置まで戻ってから、別の開ループ移動を実行し、位置誤差信号Ｙがもはや減少しなくなるまでプロセスを繰返す。
【００３６】
ここでは本発明の原理を図１に示した形式のディスクドライブ、すなわち、回転アクチュエータ形式のディスクドライブ、に適用することに中心を置いて説明してきたが、ここでの原理を、アクチュエータがヘッドの運動と一直線を成すキャリッジの上を移動する図２の形式のリニアアクチュエータシステムに適用し得ることは明らかである。その他、本発明の原理は、ディスクに関連するトランスジューサが、ディスクプレヤーの場合のように、同心状トラックではなく渦巻きトラックをたどるトランスジューサを動かすアクチュエータにより制御されるあらゆる形式のディスクプレヤーに適用可能である。ヘッドは磁気的、磁歪性、または光学的とすることができる。この方法を働かせるのに必要なのは、トランスジューサがトランスジューサのトラック中心に対する近接を示す信号を生ずると共に、トランスジューサの位置誤差信号および位置誤差信号の関数として校正された装置の加速度に応答して電気的命令によりトランスジューサの位置を制御する手段だけである。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を用いることにより、ディスク記録／再生装置において、衝撃等の外乱によるトラックずれなどの影響を最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転アクチュエータ型ディスクドライブの平面図である。
【図２】リニアアクチュエータ型ディスクドライブの平面図である。
【図３】回転加速度計を示す概略図である。
【図４】本発明の原理が使用されているディスクドライブ・サーボシステムを示す図である。
【図５】サーボシステムの概念をモデル化するブロック図である。
【図６】制御関数を示す図である。
【符号の説明】
３：ディスクスタック
３ｂ：モータ
５ｄ：トランスジューサ
３１：可変利得増幅器
３３、３５：加算接合点
【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５】
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【図６】
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