(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を有するディスクと，
前記ディスクを回転させるスピンドルモーターと，
前記ディスクに情報を記録し，かつ前記ディスクから情報を読出しうる変換器と，
前記変換器を移動させるボイスコイルモーターと，
前記ボイスコイルモーターを制御し，サイン波形の加速度軌跡に従って前記ディスク上のあるトラックから他のトラックまで前記変換器を移動させるために，前記トラック間の移動距離に相当するシーク長を有するシークルーチンを実行し，前記ボイスコイルモーターに対する印加電圧を前記シーク長に係わらず一定にし，かつ前記ボイスコイルモーターに対する最大供給電流を前記シーク長に応じて可変にして前記シークルーチンを実行するコントローラーと
を含むことを特徴とするハードディスクドライブ。
【請求項２】
前記コントローラーは，デジタル信号プロセッサーであることを特徴とする，請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項３】
前記デジタル信号プロセッサーは，線形補間アルゴリズムにより前記ボイスコイルモーターを制御することを特徴とする，請求項２に記載のハードディスクドライブ。
【請求項４】
前記ボイスコイルモーターに対する一定の印加電圧は，供給電源からの最大電圧に基づくことを特徴とする，請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項５】
前記ボイスコイルモーターに対する一定の印加電圧は，１１Ｖ〜１３Ｖの範囲内の電圧であることを特徴とする，請求項４に記載のハードディスクドライブ。
【請求項６】
前記変換器を移動させる電流は，シーク長が増大するにつれて減少されることを特徴とする，請求項４に記載のハードディスクドライブ。
【請求項７】
前記コントローラーは，前記変換器の実際の位置を決定する段階と，前記変換器の設計位置を計算する段階と，
前記実際の位置及び前記設計位置の関数値であって前記変換器の動きを変えるために用いられる位置訂正値を生成する段階と
を含むサーボルーチンを実行することを特徴とする，請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項８】
前記サーボルーチンは，前記変換器の実際の速度を決定し，前記変換器の設計速度を計算し，前記位置訂正値，前記設計速度及び前記実際の速度の関数値であって前記変換器の動きを変えるために用いられる速度訂正値を生成する段階をさらに含むことを特徴とする，請求項７に記載のハードディスクドライブ。
【請求項９】
前記サーボルーチンは，前記変換器の実際の加速度を決定し，前記変換器の設計加速度を計算し，前記速度訂正値，前記設計加速度及び前記実際の加速度の関数値であって前記変換器の動きを変えるために用いられる加速度訂正値を生成する段階をさらに含むことを特徴とする，請求項８に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１０】
前記軌跡は，前記変換器が加速度０を有する区間を含むことを特徴とする，請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１１】
前記シーク長とシーク時間との関係は，
【数１】
0004814455.tif 000037
（ここで，ＸＳＫはシーク長であり，ＴＳＫはシーク時間であり，Ｌはボイスコイルモーターインダクタンスであり，Ｋｅはバック−ＥＭＦ定数であり，Ｒはボイスコイルモーター抵抗であり，ＫＡは加速度定数であり，Ｖｍａｘは供給電源により加わる電圧限定値である。）
で表わされることを特徴とする，請求項１に記載のハードディスクドライブ。
【請求項１２】
サイン波形の加速度軌跡に従ってディスク上のあるトラックから他のトラックまで変換器を移動させるための，前記トラック間の移動距離に相当するシーク長と前記トラック間の移動時間に相当するシーク時間とを有するシークルーチンを行うために，前記変換器に結合されたボイスコイルモーターを励起させ，前記シークルーチンは，前記ボイスコイルモーターに対する印加電圧を前記シーク長に係らず一定にし，かつ前記ボイスコイルモーターに対する最大供給電流を前記シーク長に応じて可変にして実行される
ことを特徴とする，ディスクの表面を横切って変換器を移動させる変換器のシーク制御方法。
【請求項１３】
前記ボイスコイルモーターに対する一定の印加電圧は，１０Ｖ〜１２Ｖの範囲内であることを特徴とする，請求項１２に記載のシーク制御方法。
【請求項１４】
前記変換器がシーク長に応じて変化する前記ボイスコイルモーターに印加される電流を用いて前記シークルーチンを行うために，前記変換器に結合されたボイスコイルモーターを励起させる段階をさらに含むことを特徴とする，請求項１２に記載のシーク制御方法。
【請求項１５】
前記変換器が前記シークルーチンを行うために，前記変換器に結合された前記ボイスコイルモーターを励起させる段階は，前記変換器が，
【数２】
0004814455.tif 000038
（ここで，ＸＳＫはシーク長であり，ＴＳＫはシーク時間であり，Ｌはボイスコイルモーターインダクタンスであり，Ｋｅはバック−ＥＭＦ定数であり，Ｒはボイスコイルモーター抵抗であり，ＫＡは加速度定数であり，Ｖｍａｘは供給電源により加わる電圧限定値である。）の関係にあるシーク長及びシーク時間を有するシークルーチンを行うために前記ボイスコイルモーターを励起させる段階を含むことを特徴とする，請求項１２に記載のシーク制御方法。
【請求項１６】
前記変換器の設計位置を計算する段階と，
前記変換器の実際の位置を決定する段階と，
前記設計位置及び前記実際の位置から位置訂正値を計算する段階と，
前記位置訂正値で前記変換器の動きを変える段階と，
前記変換器の実際の速度を決定する段階と，
前記変換器の設計速度を計算する段階と，
前記位置訂正値，前記設計速度及び前記実際の速度の関数であって前記変換器の動きを変えるために用いられる速度訂正値を生成する段階とをさらに含むことを特徴とする，請求項１２に記載のシーク制御方法。
【請求項１７】
前記変換器の実際の加速度を決定し，前記変換器の設計加速度を計算し，前記速度訂正値，前記設計加速度及び前記実際の加速度の関数であって前記変換器の動きを変えるために用いられる加速度訂正値を生成する段階をさらに含むことを特徴とする，請求項１６に記載のシーク制御方法。
【請求項１８】
前記設計位置及び前記実際の位置から前記位置訂正値を生成する段階は，比例的な量の積分制御アルゴリズムにより前記位置訂正値を計算する段階を含むことを特徴とする，請求項１６に記載のシーク制御方法。
【請求項１９】
前記変換器に結合された前記ボイスコイルモーターを励起させる段階は，前記変換器が加速区間及び減速区間の長さが同一ではない加速区間及び減速区間を有するサイン波形の加速度軌跡に従い前記ディスクの表面を横切って移動するために，前記変換器に結合された前記ボイスコイルモーターを励起させる段階を含むことを特徴とする，請求項１２に記載のシーク制御方法。
【請求項２０】
ディスク上のあるトラックから他のトラックまでの移動距離に係らず一定の電圧と前記移動距離の増加に応じて減少する可変の最大電流とを用いて，サイン波形の加速度軌跡に従って変換器を前記移動距離だけ移動させる段階を含むことを特徴とする，ディスクの表面を横切って変換器を移動させる変換器のシーク制御方法。
【請求項２１】
前記変換器を前記移動距離だけ移動させる段階は，１１Ｖ〜１３Ｖの範囲を有し，供給電源から利用可能な最大電圧に該当する一定の電圧を用いて，サイン波形の加速度軌跡に従い前記ディスクの表面を横切って前記変換器を前記移動距離だけ移動させる段階を含むことを特徴とする，請求項２０に記載のシーク制御方法。
【請求項２２】
ディスク上のあるトラックから他のトラックまでの移動距離に相当するシーク長に係らず一定の，ボイスコイルモーターに対する印加電圧と，前記シーク長に応じた可変の，前記ボイスコイルモーターに対する最大供給電流とを用いて，サイン波形の加速度軌跡に従って前記トラック間で変換器を移動させるために，前記ボイスコイルモーターを用いて前記変換器に結合されたアクチュエータアームを移動させるためのコンピュータプログラムを記載したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項２３】
前記コンピュータプログラムコードは，前記変換器の設計位置を計算し，前記変換器の実際の位置を決定し，前記設計位置及び前記実際の位置から位置訂正値を計算するコンピュータ判読可能なコードをさらに含むことを特徴とする，請求項２２に記載の記録媒体。
【請求項２４】
前記コンピュータプログラムは，前記変換器の設計速度を計算し，前記変換器の実際の速度を決定し，前記設計速度，前記実際の速度及び前記位置訂正値から速度訂正値を計算し，前記変換器の設計加速度を計算し，前記変換器の実際の加速度を決定し，前記設計加速度，前記実際の加速度及び前記速度訂正値から加速度訂正値を計算し，前記位置訂正値，前記速度訂正値及び前記加速度訂正値よりなるグループから選択された少なくとも一つの訂正値で前記変換器の動きを変えるコンピュータ判読可能なコードをさらに含むことを特徴とする，請求項２３に記載の記録媒体。
【請求項２５】
前記設計加速度，前記設計速度及び前記設計位置は反復的なサイン波形生成アルゴリズムにより計算されることを特徴とする，請求項２４に記載の記録媒体。
【請求項２６】
前記ボイスコイルモーターを励起させる前記コンピュータ判読可能なプログラムコードは，前記サイン波形の加速度軌跡に従って，
【数３】
0004814455.tif 000039
（ここで，ＸＳＫはシーク長であり，ＴＳＫはシーク時間であり，Ｌはボイスコイルモーターインダクタンスであり，Ｋｅはバック−ＥＭＦ定数であり，Ｒはボイスコイルモーター抵抗であり，ＫＡは加速度定数であり，Ｖｍａｘは供給電源により加わる電圧限定値である。）の関係にあるシーク長及びシーク時間を決定するコンピュータ判読可能なコードをさらに含むことを特徴とする，請求項２２に記載の記録媒体。
【請求項２７】
ディスク上のあるトラックから他のトラックまでの移動距離に相当するシーク長と前記トラック間の移動時間に相当するシーク時間とを有するシークルーチンを行う変換器に結合されたボイスコイルモーターを励起させるための手段と，
サイン波形の加速度軌跡に従って前記トラック間で前記変換器を移動させるための手段と，
前記ボイスコイルモーターに対する印加電圧を前記シーク長に係らず一定にし，かつ前記ボイスコイルモーターに対する最大供給電流を前記シーク長に応じて可変にして，前記シークルーチンを実行するための手段と
を含むことを特徴とする，ディスクの表面を横切って変換器を移動させるための変換器のシーク制御装置。
【請求項２８】
前記ボイスコイルモーターに対する一定の印加電圧は，１０Ｖ〜１２Ｖの範囲内にあることを特徴とする，請求項２７に記載のシーク制御装置。
【請求項２９】
シーク長に応じて変化する前記ボイスコイルモーターに印加される電流を用いて前記シークルーチンを行う前記変換器に結合された前記ボイスコイルモーターを励起させるための手段をさらに含むことを特徴とする，請求項２７に記載のシーク制御装置。
【請求項３０】
前記変換器が
【数４】
0004814455.tif 000040
（ここで，ＸＳＫはシーク長であり，ＴＳＫはシーク時間であり，Ｌはボイスコイルモーターインダクタンスであり，Ｋｅはバック−ＥＭＦ定数であり，Ｒはボイスコイルモーター抵抗であり，ＫＡは加速度定数であり，Ｖｍａｘは供給電源により加わる電圧限定値である。）の関係にあるシーク長及びシーク時間を有するシークルーチンを行うために前記ボイスコイルモーターを励起させるための手段をさらに含むことを特徴とする，請求項２７に記載のシーク制御装置。
【請求項３１】
前記変換器の設計位置を計算するための手段と，
前記変換器の実際の位置を決定するための手段と，
前記設計位置及び前記実際の位置から位置訂正値を計算するための手段と，
前記位置訂正値で前記変換器の動きを変えるための手段と，
前記変換器の実際の速度を決定するための手段と，
前記変換器の設計速度を計算するための手段と，
前記位置訂正値，前記設計速度及び前記実際の速度の関数であって前記変換器の動きを変えるために用いられる速度訂正値を生成するための手段とをさらに含むことを特徴とする，請求項２７に記載のシーク制御装置。
【請求項３２】
前記変換器の実際の加速度を決定するための手段と，
前記変換器の設計加速度を計算するための手段と，
前記速度訂正値，前記設計加速度及び前記実際の加速度の関数であって前記変換器の動きを変えるために用いられる加速度訂正値を生成するための手段とをさらに含むことを特徴とする，請求項３１に記載のシーク制御装置。
【請求項３３】
前記設計及び前記実際の位置から位置訂正値を計算するための手段は，比例的な量の積分制御アルゴリズムにより前記位置訂正値を計算するための手段を含むことを特徴とする，請求項３１に記載のシーク制御装置。
【請求項３４】
前記変換器に結合された前記ボイスコイルモーターを励起させるための手段は，加速区間及び減速区間の長さが同一ではない加速区間及び減速区間を有するサイン波形の加速度軌跡に従い前記ディスクの表面を横切って移動する前記変換器に結合されたボイスコイルモーターを励起させるための手段を含むことを特徴とする，請求項２７に記載のシーク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通常のディスクドライブシーク方法及び装置に係り，特に，サイン波形のシークサーボのシーク性能を改善させるためのハードディスクドライブにおける電圧限定されたサイン波形のシークサーボ方法，装置及びコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクドライブは，回転する単一または複数のディスクの各々の磁界を感知しかつ磁化させることにより情報の書込み及び読出しが行える複数の磁気変換器を含んでいる。この情報は，環状のトラック内に位置した複数のセクター内に典型的にフォーマットされている。ディスクの各表面を横切って位置したトラック番号がある。垂直的に類似したトラックの番号は，しばしばシリンダーと呼ばれる。このため，各トラックはシリンダー番号により定義される場合もある。
【０００３】
各変換器は，典型的に，ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ：Ｈｅａｄ Ｇｉｍｂａｌ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）に組み込まれているスライダー内に設けられている。各ヘッドジンバルアセンブリはアクチュエータアームに取り付けられている。アクチュエータアームはボイスコイルモーターを共に特定するマグネチックアセンブリに隣接して位置したボイスコイルを有している。ハードディスクドライブは，典型的に，ボイスコイルモーターを励起させる電流を供給する駆動回路及びコントローラーを含んでいる。励起されたボイスコイルモーターはアクチュエータアームを回転させて変換器をディスクの表面を横切って移動させる。
【０００４】
ハードディスクドライブは，情報を記録したりあるいは読み出す時，変換器をあるシリンダーから他のシリンダーに移動させるためのシークルーチンを必要に応じて実行する。このシークルーチン中に，ボイスコイルモーターは変換器をディスクの表面から新しいシリンダー位置に移動させる電流により励起される。また，コントローラーは，変換器が正確なシリンダー位置及びトラックの中央に移動することを保障するサーボルーチンを実行する。多くのディスクドライブは，変換器を正確な位置に移動させることを保障するサーボルーチンに対し，"バング-バング"制御アルゴリズムを用いる。このバング-バング制御理論を用いるシークルーチンに対する電流波形は典型的に矩形である。
【０００５】
しかしながら，矩形波はヘッドジンバルアセンブリで聴覚的なノイズを引き起こす機械的な共振をもたらす高い周波数の高調波を含んでいる。このような聴覚的なノイズは，安定時間が延びるという傾向がある。したがって，バング-バング制御方法は，理論的に最上のシーク性能を提供できるが，伴われる安定特性は最適の全般的なシーク時間よりも低い結果をもたらす。
【０００６】
このため，最近では，バング-バング制御方法により現れる聴覚的なノイズを低減することにより安定時間を改善させる目的で，シーク軌跡に対するサイン波形アルゴリズムが利用される。特に，サイン波形のアルゴリズムに基づくシーク軌跡は優れた聴覚的なノイズ特性を示し，これにより安定時間が短縮される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，シーク軌跡に対するサイン波形は，バング-バング制御方法に比べて短いシーク長に対しシーク性能が僅かに落ちる。一方，サイン波形シークアルゴリズムに対するシーク性能の全般的な低下はサイン波形シーク軌跡の聴覚的なノイズの減少によりある程度補償されるが，短いシーク長に対するサイン波形シーク軌跡とバング-バングシーク軌跡との間の性能ギャップは依然として残っている。
【０００８】
このため，サイン波形シークアルゴリズムの改善された安定特性を犠牲にすることなく，サイン波形シーク軌跡とバング-バングシーク軌跡との間の性能ギャップをさらに縮めるハードディスク，その制御方法，制御装置等の実現が望まれる。
【０００９】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，ディスクドライブの変換器を所望の経路に移動させるためにボイスコイルモーターに印加される電圧は一定にし，電流はシーク長に応じて変えることなどにより，サイン波形のシークサーボのシーク性能を改善させることができるハードディスクドライブ等を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，表面を有するディスクと，前記ディスクを回転させるスピンドルモーターと，前記ディスクに情報を記録し，かつ前記ディスクから情報を読出しうる変換器と，前記変換器を移動させるボイスコイルモーターと，前記ボイスコイルモーターを制御し，シーク長を有するシークルーチンを実行させ，サイン波形加速度の軌跡でディスクの表面を横切って移動させる前記変換器を制御し，一つ以上のシーク長に対して前記ボイスコイルモーターに印加される電圧を一定にして前記シークルーチンを実行するように制御するコントローラーとを含むことを特徴とするハードディスクドライブが提供される。
【００１１】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，本質的にサイン波形の加速度の軌跡でディスクの表面を横切って移動する変換器がシーク長及びシーク時間を有するシークルーチンを実行させるために変換器に結合されたボイスコイルモーターを励起させ，前記シークルーチンは一つ以上のシーク長に対する前記ボイスコイルモーターに印加される本質的に一定した電圧を用いることを特徴とするディスクの表面を横切って変換器を移動させる変換器のシーク制御方法が提供される。
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，ボイスコイルモーターに印加される本質的に一定した電圧を用いた本質的にサイン波形の加速度の軌跡に従い変換器をディスクの表面を横切って移動させるためにボイスコイルモーターを用いて変換器に結合されたアクチュエータアームを移動させるためのコンピュータプログラムを記載したコンピュータ読取り可能な記録媒体が提供される。
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，シーク長及びシーク時間を有するシークルーチンを実行させる変換器に結合されたボイスコイルモーターを励起させるための手段と，本質的にサイン波形の加速度の軌跡に基づきディスクの表面を横切って前記変換器を移動させるための手段と，一つ以上のシーク長に対して前記ボイスコイルモーターに印加される本質的に一定した電圧を用いて前記シークルーチンを実行させるための手段とを含むことを特徴とするディスクの表面を横切って変換器を移動させるための変換器のシーク制御装置。
【００１４】
このように，本発明によれば，ディスクドライブの変換器を所望の経路に移動させるためにボイスコイルモーターに印加される電圧は一定にし，電流はシーク長に応じて変えることにより，サイン波形のシークサーボのシーク性能を改善させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。先ず，本実施の形態における原理を説明する。
【００１６】
本実施の形態にかかるハードディスクドライブは，本質的に一定した電圧に限定されるサイン波形の加速度軌跡で変換器をディスクの表面を横切って移動させるものである。特に，ハードディスクドライブで与えられたシーク長に対するシーク時間は，限定された電流よりは，ボイスコイルモーターに供給される電源の電圧限定に基づく。一応このシーク時間が決定されれば，上記サイン波形軌跡は計算されうる。
【００１７】
上記変換器は，ヘッドジンバルアセンブリに組み込まれているスライダー内に設けられている。このヘッドジンバルアセンブリは，ディスクの表面を横切って変換器を移動させることのできるアクチュエータアームに取り付けられている。これらアクチュエータアーム及び変換器の移動はコントローラにより制御される。このコントローラはシークルーチン及びサーボ制御ルーチンに従い，現在のトラックから新しいトラックへと変換器を移動させる。
【００１８】
かかるシークルーチン中に，上記コントローラは，本質的なサイン波形加速度シーク軌跡に従い変換器を移動させる。なお，加速度軌跡は少なくとも加速モード及び減速モードを含み，加速度が本質的に０であるコーストモードをさらに含みうる。また，本実施形態において加速モード及び減速モードの存続期間は同一である。
【００１９】
上記サイン波形軌跡は，従来の技術の矩形波で見られる高い高調波を低減するのに役立ち，機械的な共振及びヘッドジンバルアセンブリの聴覚的なノイズを最小化させる。ヘッドジンバルアセンブリの聴覚的なノイズの減少は，シークルーチン存続期間を短縮させるために変換器の安定時間を短縮可能にする。
【００２０】
また，聴覚的なノイズの減少は，変換器をディスクの目標トラックに正確に位置づけ可能にする。なお，加速モード及び減速モードの存続期間は，機械部品の残余の振動を低減させ，かつシーク時間を短縮するように柔軟に相異ならしめるようにしてもよい。
【００２１】
典型的に，与えられた電流に対し，比較的に長いシーク長はバック-ＥＭＦの効果により大きい電圧を必要とする。特に，シーク長の増大に従い，変換器の電圧も高くなる。速度の増大に従い，バック-ＥＭＦに影響される電圧-減少も増大する。これにより，有効電圧はバック-ＥＭＦが増大するに従い減少する。
【００２２】
このような関係は，下記のように表わせる。
【００２３】
【数１】
0004814455.tif 000002
ここで，上記［数１］におけるＶａｐｐｌｉｅｄはアクチュエータアームに印加される有効電圧，Ｖｓｕｐｐｌｉｅｄは電源により供給される電圧，Ｃ＊は比例定数，Ｖは変換器の速度，Ｃ＊Ｖは負電圧で動作する電流の流れに反対する電圧である。
【００２４】
電流限定システムにおいて，バック-ＥＭＦの効果を計算する方法は，米国に出願中である出願番号０９／１６７，８８４"Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｎｏｉｓｅ ｉｎ ａ ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ"に開示されたバック-ＥＭＦが最大となる点で最大のシーク長に対する必要とする電圧での最大電流ＩＭに基づいている。ここで，電流ＩＭ値は，シーク長と関係せずに各々のシークルーチンで用いられる。しかし，後述するように，このようなＩＭの接近は最大のシーク長よりも短いほとんどのシーク長に対してあまりにも保守的な傾向があり，これにより，他の方法により得られるよりも劣悪なシーク性能の発生をもたらす。
【００２５】
そこで，本発明の技術的な概念は，電圧が実質的に一定に保たれる間に電流を変えて，同一の供給電源でほとんどのシーク長に対してシーク性能を向上させることである。従って，本実施形態では，シーク長により電流を変えつつ，利用できる供給電源の最大値を設定する。
【００２６】
次に，このような原理に基づいて構成されたハードディスクドライブ１０の具体例を図面を用いて説明する。図１はハードディスクドライブ１０の構成を示す。このハードディスクドライブ１０は，スピンドルモーター１４により回転される少なくとも一つの磁気ディスク１２を有する。さらにドライブ１０は，ディスクの表面１８に隣接して位置した変換器１６を有する。
【００２７】
上記変換器１６は，各々のディスク１２の磁界を感知しかつ磁化させることにより回転するディスク１２で情報の読出しまたは書込みが可能である。典型的に，変換器１６は各ディスクの表面１８に結合されている。ここでは，単一の変換器１６として示されかつ説明されているが，この変換器１６は例えばディスク１２を磁化させるための記録用変換器及びディスク１２の磁界を感知するための分離された読取り用変換器より構成される。読取り用変換器は磁気抵抗（ＭＲ：Ｍａｇｎｅｔｒｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子より構成される。
【００２８】
変換器１６はスライダー２０に設けられている。スライダー２０は，変換器１６とディスクの表面１８との間に空気ベアリングを生成させるような構造となっている。スライダー２０はヘッドジンバルアセンブリ２２に設けられている。ヘッドジンバルアセンブリ２２はボイスコイル２６を有するアクチュエータアーム２４に取り付けられている。
【００２９】
上記ボイスコイル２６は，ボイスコイルモーター（ＶＣＭ：Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）３０を特定するマグネチックアセンブリ２８に隣接して位置している。ボイスコイル２６に供給される電流はベアリングアセンブリ３２に対してアクチュエータアーム２４を回転させるトークを生じる。アクチュエータアーム２４の回転はディスクの表面１８を横切って変換器１６を移動させる。
【００３０】
情報は，通常，ディスク１２の環状のトラック３４内に貯蔵される。各トラック３４は，一般に，複数のセクターを含んでいる。各セクターはデータフィールド及び識別フィールドを含んでいる。識別フィールドはセクター及びトラックシリンダーを識別するグレーコードよりなる。変換器１６は，他のトラックにある情報を読出したり，あるいは書き込んだりするために，ディスクの表面１８を横切って移動する。他のトラックに横切って変換器を移動させることを，一般に，シークルーチンと呼ぶ。
【００３１】
図２は，ハードディスクドライブ１０を制御する制御システム４０の構成を示すブロック図である。システム４０はリ―ド／ライト（Ｒ／Ｗ）チャンネル回路４４及びプレ-アンプ回路４６により変換器１６に結合されたコントローラー４２を含んでいる。
【００３２】
上記コントローラー４２はデジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ），マイクロプロセッサー，マイクロコントローラーなどからなる。コントローラー４２は，ディスク１２から情報を読出したり，あるいはディスク１２に情報を書き込むために，読出し／書込みチャンネル（Ｒ／Ｗチャンネル）４４に制御信号を供給する。情報は，通常，Ｒ／Ｗチャンネル４４からホストインターフェース回路４６に伝送される。ホストインターフェース回路４６は，パソコンなどのシステムにインターフェースするために，ディスクドライブが許容するバッファメモリ及び制御回路を含んでいる。
【００３３】
また，コントローラー４２は，ボイスコイル２６に駆動電流を供給するＶＣＭ駆動回路４８に結合されている。コントローラー４２は，ＶＣＭの励起及び変換器１６の動きを制御するために，駆動回路４８に制御信号を供給する。
【００３４】
上記コントローラー４２は読取り専用メモリ（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）またはフラッシュメモリ素子などの不揮発性メモリのメモリ素子５０及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）素子などのメモリ素子５２に結合されている。これらメモリ素子５０，５２はソフトウェアルーチンを実行させるためにコントローラー４２により用いられる命令語及びデータを記憶している。
【００３５】
このようなソフトウェアルーチンの一つとして，あるトラックから他のトラックに変換器１６を移動させるシークルーチンがある。このシークルーチンは，変換器１６を正確なトラックに移動させることを保障するためのサーバー制御ルーチンを含んでいる。メモリ素子５０には，例えば本発明の加速度，速度及び位置軌跡方程式の情報が記憶されており，後述するように駆動開始時にメモリ素子５２にこのような方程式の情報が格納される。
【００３６】
図３は，コントローラー４２により実行されるハードウェア及びソフトウェアよりなるサーボ制御システム８０を示している。このサーボ制御システム８０により，変換器１６がディスク１２の目標トラックに正確に位置づけられるようになっている。
【００３７】
上記コントローラー４２は，変換器１６を第１トラックから，第１トラックから距離ＸＳＫに位置した新しいトラックに移動させるシークルーチンを実行する。新しいトラックと第１トラックとの間に位置した一つあるいはそれ以上のトラックのグレーコードはディスク１６を横切って移動する変換器１６で読み出す。このとき，変換器１６がトラックを横切って目標速度及び加速度で動いているかを周期的にコントローラー４２により決定させる。
【００３８】
上記制御システム８０は，ソフトウェア及びハードウェアよりなる推定器６２を含む。この推定器６２は変換器１６が第１トラックから移動する実際の距離または位置Ｘａを決定できる。このうち位置Ｘａは，変換器１６の真下のトラックのグレーコードを読み出すことにより決定できる。また，推定器６２は変換器１６の実際の速度Ｖａ及び実際の加速度Ａａを決定できる。グレーコードは，コントローラー４２が制御システム８０により変換器１６を正確に動かすことができるように，変換器１６を新しいトラック位置に移動させながら，周期的にサンプリングされ得る。
【００３９】
コントローラー４２は，変換器１６がトラック３４のグレーコードを読み出す度に変換器１６の設計位置Ｘｉ，設計速度Ｖｉ及び設計加速度Ａｉを計算する。
【００４０】
すなわち，図３に示す合算接合点６４でコントローラー４２は設計位置Ｘｉと実際の位置Ｘａとの差を演算し，ブロック６６で比例的なプラス積分制御アルゴリズム及び合算接合点６４の出力をもって位置訂正値Ｅｘを計算する。
【００４１】
合算接合点６８でコントローラー４２は設計速度Ｖｉと位置訂正値Ｅｘの合計から実際の速度Ｖａを減算し，ブロック７０で比例的なプラス積分制御アルゴリズム及び合算接合点６８の出力をもって速度訂正値ＥＶを計算する。
【００４２】
加速度訂正値Ｅａは，合算接合点７２で，設計加速度Ａｉと速度訂正値ＥＶとの合計から実際の加速度Ａａを減算することにより計算される。この加速度訂正値Ｅａはボイスコイル２６に供給される電流を増やしたり，あるいは減らすのに用いられ，さらに，変換器１６の動きの加速度を変更させるのに用いられる。
【００４３】
また，加速度訂正値Ｅａは，フィードフォワード加速度値Ａ'ａを生成させるために推定器６２に供給される。フィードフォワード加速度値Ａ'ａはフィードフォワード制御ループを提供するために合算接合点７２に供給され得る。
【００４４】
設計加速度Ａｉ，速度Ｖｉ及び位置Ｘｉ波形は各々合算接合点７２，６８及び６４に供給され，図４（ａ）〜（ｃ）のサイン波形に対応する。
【００４５】
サイン波形の加速度軌跡は，下記の［数２］に示すようなシークサイン波形アルゴリズムに基づいている。
【００４６】
【数２】
0004814455.tif 000003
ここで，ＫＡは加速度定数，ＩＭはボイスコイルに供給される最大電流，ＴＳＫは以前のトラックから新しいトラックに変換器を移動させるのに必要なシーク時間を意味する。
【００４７】
速度軌跡方程式，位置軌跡方程式はそれぞれ加速度軌跡方程式［数２］，速度軌跡方程式［数３］とを積分することにより求められる。速度軌跡方程式を次の［数３］に示し，位置軌跡方程式を［数４］に示す。
【００４８】
【数３】
0004814455.tif 000004
【００４９】
【数４】
0004814455.tif 000005
与えられたシーク長ＸＳＫに対し，時間ｔはシーク時間ＴＳＫと同一であり，次の［数５］に示すような関係を有する。
【００５０】
【数５】
0004814455.tif 000006
［数５］の式と以下の［数６］の式を用いて，与えられたシーク長ＸＳＫに対して必要とするシーク時間ＴＳＫを求めることができる。
【００５１】
【数６】
0004814455.tif 000007
［数６］の式において最も重要なことは，上述したように，ＶＣＭに印加される本質的に一定した電流ＩＭにより限定されるサイン波形の計算されたシーク軌跡を生成させる技術である。しかし，変換器に便乗される実際の物理的な制限が電源供給電圧であるということは無視される。このような事実の無視は，最大シーク長以下のほとんどのシーク長に対する最適化以下のシーク性能を引き起こす。
【００５２】
本発明の技術的な特徴は，変換器の動きに対する制限要素であって供給電源の電圧限定を用いることによりこのような欠陥を克服しようとすることにある。すなわち，本発明の電圧限定技術によれば，ＸＳＫとＴＳＫとの関係は，ＩＭがシーク長により変わるので，ＩＭの値に関係せずに決定される。したがって，本実施形態によれば，シーク時間ＴＳＫとシーク長ＸＳＫとの電圧限定の関係は，次のようになる。
【００５３】
先ずＶＣＭ電圧は下記の［数７］のように表わせる。
【００５４】
【数７】
0004814455.tif 000008
ここで，ＬはＶＣＭインダクタンス，Ｋｅはバック-ＥＭＦ定数，ＲはＶＣＭ抵抗，ｖはＶＣＭ速度をそれぞれ表わす。
【００５５】
次に，ＶＣＭ電流は下記の［数８］のように表わせる。
【００５６】
【数８】
0004814455.tif 000009
上記［数８］の式を微分すれば，下記の［数９］のようになる。
【００５７】
【数９】
0004814455.tif 000010
上記［数８］の式及び［数９］の式を［数７］の式に代入すれば，下記の［数１０］のようになる。
【００５８】
【数１０】
0004814455.tif 000011
このような本実施形態において，電圧はＴＳＫの区間長を有する時間の周期関数である。［数１０］の式は供給電源により加わる電圧限定値Ｖｍａｘを設定する。本実施形態において，この最大電圧は１２Ｖである。１区間中に"asin(x)+bcos(x)"の最大値は"√(a2+b2)"であるため，［数１０］の式は下記の［数１１］のように簡素化できる。
【００５９】
【数１１】
0004814455.tif 000012
最終的に，上記［数６］の式を［数１１］の式に代入すれば，下記の［数１２］のようになる。
【００６０】
【数１２】
0004814455.tif 000013
このような形態において，［数１２］の式は一定した全ての他の変数（例えば，Ｋｅ，Ｒ，ＫＡ，ＶＭＡＸと独立的なＩＭと合わせて，シーク時間ＴＳＫとシーク長ＸＳＫとの間の電圧限定関係を算出する。本発明の一実施形態によれば，ＴＳＫ対ＸＳＫの値は今後用いるためにルックアップテーブルに貯蔵されている。
【００６１】
自乗根演算が実行されるが，コントローラーはｔ=０とｔ=ＴＳＫとの間のサンプルポイントの数Ｎを生成させることにより，ＸＳＫからＴＳＫを計算でき，次の［数１３］に示す線形補間アルゴリズムを用いてサンプルポイント間のシーク時間を決定できる。
【００６２】
【数１３】
0004814455.tif 000014
ここで，Ｔ′ＳＫ及びＸ′ＳＫは各々ｉ番目のサンプリングされたシーク時間及びシーク長を表わす。
【００６３】
本実施形態によれば，［数１２］の式または［数１３］の式で与えられたＴＳＫの値は各々加速度，速度，位置軌跡を生成させる［数２］，［数３］，［数４］に示すそれぞれの式におけるの振幅項に代入される。
【００６４】
さらに，［数６］の式で与えられたＴＳＫは［数２］，［数３］，［数４］に示す各式に代入できる。これにより，［数２］，［数３］，［数４］に示す式は各々加速度，速度及び位置軌跡を生成させる。したがって，本発明の特徴は従来のサイン波形シーク軌跡と異なって，本質的に電圧が一定しつつも電流ＩＭが変わる。
【００６５】
発明者等は，電圧限定シーク軌跡と電流限定シーク軌跡とを比較検討した。比較検討では，シーク長とシーク時間との関係，シーク長と電流との関係，シーク長と電圧との関係が比較された。但し，目的を明確にするために，電流，電圧及びシーク長ＸＳＫに対する値及び範囲が明確にされた。
【００６６】
以下では，電流限定方程式［数６］に関するシーク時間ＴＳＫ対シーク長ＸＳＫの軌跡を曲線５１０と称し，本発明の一実施形態による電圧限定方程式［数１２］に関するシーク時間ＴＳＫ対シーク長ＸＳＫの軌跡を曲線５２０と称する。比較の結果は，基準点５３０以下のシーク時間に対し，シーク時間が与えられたシーク長よりも短い場合に［数１２］が［数６］よりも優れていることを裏付けた。本実施形態において，基準点は約２．７５×１０４トラックである。
【００６７】
オーム法則の理論によれば，純粋な抵抗よりなる回路に流れる電流の量は回路における起電力に直接的に比例する。これは，インダクタンス及びバック−ＥＭＦの影響により，ＶＣＭでの電流と電圧の関係を理論的に表現していない。そして，比較検討の結果より，比較的に高い電圧の利用は，短いシーク長に対して比較的に高い電流を生じうるということが分かった。さらに，バック−ＥＭＦと電圧−電流間の比例的な関係の効果は，電圧限定軌跡に対する電流曲線を減少させ，かつ電流限定軌跡に対する電圧曲線を増加させる結果をもたらす。
【００６８】
前述した電流−電圧の関係を考慮すると，最大シーク長よりも短いほとんどのシークに対してあまりにも保守的な最大電流ＩＭを用いて電流限定軌跡が導き出されていることが分かった。特に，電流限定システムにおいて，電流は最大に利用可能な電流ではなく，最大シーク長で利用できる最大電圧に基づいている。これは，最大値以下のシーク長に対して供給電源の全てが使用されないことを暗示している。
【００６９】
比較検討では，最大電流対シーク長の軌跡が与えられた。ここで，最大電流はシーク長の関数であって，シーク性能を達成するために必要となる電流に該当する。以下では，最大電流が全てのシーク長に対して一定に保たれる場合に，曲線５１０のシーク時間を達成するために必要となる最大電流の軌跡を曲線６１０と称する。本実施形態において，ＩＭは約０．７０Ａである。同様に，本実施形態によれば，電圧が一定に保たれる場合に，曲線５２０のシーク時間を達成するために必要となる最大電流の軌跡を曲線６２０と称する。
【００７０】
比較検討では，電圧対シーク長の軌跡が与えられた。ここで，電圧はシーク長の関数であって，シーク性能を達成するために必要となる最大電圧に該当する。以下では，最大電流が一定に保たれる場合に，曲線５１０のシーク時間を達成するために必要となる最大電圧の軌跡を曲線７１０と称する。同様に，全てのシーク長に対して最大電圧が一定に保たれる場合に，曲線５２０のシーク時間を達成するために必要となる最大電圧の軌跡を曲線７２０と称する。本実施形態において，最大電圧は約１２Ｖの値に保たれる。この場合，ボイスコイルモーターに印加される一定の電圧は，１１Ｖ〜１３Ｖ，１０Ｖ〜１２Ｖの範囲内にあることが好ましい。
【００７１】
一定−電流電圧曲線７１０において，シーク長がバック−ＥＭＦの影響の反作用で増加する分だけ供給電圧が増大することが要求される。電流曲線６１０は比較的に一定に保たれるので，有効電圧は比例性を保つために，やはり比較的に一定に保たれる必要がある。しかし，有効電圧はシーク長の増大に従いバック−ＥＭＦにより減少するため，供給電圧曲線７１０はこの効果を補償するために増加する必要があり，これにより有効電圧が電流に比例する関係が維持される。最大に利用可能な供給電圧がポイント７３０に達するまで供給電圧は増加し続ける。ポイント７３０が一度知られれば，ＩＭはシステムの実際の物理的な限定（例えば，電圧）が要求される最大シーク長を超えないように決定される。これは，最大値以下のシーク長に対する電流のあまりにも保守的な評価を算出する，という効果を有する。
【００７２】
一定−電圧電流曲線６２０において，電流は減少する有効電圧に比例するように，これに対応して減少しなければならない。この場合，供給電圧が一定に保たれる一方で，有効電圧がバック−ＥＭＦ効果により減少する。したがって，オーム法則の理論により，電流はまた減少しなければならない（曲線６２０）。しかし，電圧限定システムによれば，電流はバック−ＥＭＦの実際の効果に応じて減少するが，システムの実際の物理的な限定（例えば，電圧）は全てのシーク長に対して最大となる。
【００７３】
サーボルーチン中に，システムは変換器があるトラックから他のトラックに移動する時に，変換器の差位置，速度及び加速度を補正するサンプルの個数を選択できる。図３に示されたサーボセクターの合算接合点で設計速度から実際の速度が減算可能に，グレーコードのサンプリングに合う設計軌跡を判断することが望ましい。本実施形態において，軌跡を判断するために，［数２］，［数３］，［数４］の各式はサンプルドメインｎに変換され，［数５］の式は振幅項に取り替えられて下記のように表わされる。
【００７４】
【数１４】
0004814455.tif 000015
【００７５】
【数１５】
0004814455.tif 000016
【００７６】
【数１６】
0004814455.tif 000017
ここで，Ｔｓｍは［数１２］の式から計算されたサンプリング時間であり，ＮＳＫはサンプルの総数であり，ｎはサンプル番号である。
【００７７】
サイン及びコサイン値はメモリに貯蔵されたルックアップテーブルを用いて計算できる。選択的に，サイン及びコサイン値は状態方程式及び次の反復的なサイン波形生成アルゴリズムの初期値をもって計算できる。
【００７８】
【数１７】
0004814455.tif 000018
上の［数１７］の方程式に，次の周知の三角恒等式を用いることができる。
【００７９】
【数１８】
0004814455.tif 000019
【００８０】
【数１９】
0004814455.tif 000020
サーボルーチン中に，コントローラーは，第１番目のサンプル時間から設計位置，設計速度及び設計加速度を計算し，実際の位置，速度及び加速度値を決定し，前述したように，図３に示された制御ループに好適なデータを処理する。第２番目，第３番目などのサンプルが取られて変換器の動きを制御するサーボルーチンに供給されるように繰り返し処理される。
【００８１】
変換器の速度は，変換器がディスクから正確にグレーコードを読出し可能にするために，最大値を超えてはならない。［数３］の式から，最大速度は下記の［数２０］のように計算できる。
【００８２】
【数２０】
0004814455.tif 000021
ここで，ＶＭＶＥＬは，グレーコードが正確に読出される最大速度である。ＩＭに対して上記［数５］の式を解き，これを［数２０］に代入すれば，下記の［数２１］のようになる。
【００８３】
【数２１】
0004814455.tif 000022
ここで，ＴＣＳＴは，コースト区間を有しない最大シーク長であり，ＴＭＳＫは，コースト区間を有しない最大シーク時間である。
【００８４】
上記［数１２］において，ＸＳＫはＸＭＳＫと設定され，これにより，上記［数２１］の式を代入する。次に，ＴＳＫはＴＭＳＫと設定される。これは，前式１２から，下記の通りになる。
【００８５】
【数２２】
0004814455.tif 000023
［数２２］の式に知られた全ての定数を代入した後にＴＭＳＫに対して解けば，上記［数２１］の式はＸＭＳＫに対して解ける。シーク長ＸＳＫが最大シーク長ＸＭＳＫを超えるとき，コースト区間は変換器の速度が最大値を超えないようにするために，変換器の加速度が０になるように導き出す必要がある。コースト時間は，下記の［数２３］のように定義できる。
【００８６】
【数２３】
0004814455.tif 000024
ここで，ＴＣＳＴはコースト時間である。
【００８７】
シーク長をＸＭＳＫよりも大きくするために，設計位置，設計速度及び設計加速度軌跡は下記のように，（ｎ）ドメインで定義できる。
【００８８】
変換器が加速される時には下記の通りであり，
【００８９】
【数２４】
0004814455.tif 000025
【００９０】
【数２５】
0004814455.tif 000026
【００９１】
【数２６】
0004814455.tif 000027
変換器が一定の速度を保つときには，下記の通りであり，
【００９２】
【数２７】
0004814455.tif 000028
【００９３】
【数２８】
0004814455.tif 000029
【００９４】
【数２９】
0004814455.tif 000030
変換器が減速されるときには，下記の通りである。
【００９５】
【数３０】
0004814455.tif 000031
【００９６】
【数３１】
0004814455.tif 000032
【００９７】
【数３２】
0004814455.tif 000033
ここで，
【００９８】
【数３３】
0004814455.tif 000034
【００９９】
【数３４】
0004814455.tif 000035
【０１００】
【数３５】
0004814455.tif 000036
シーク長がＸＭＳＫを超えるとき，コントローラーは［数２３］〜［数３５］の式に従い設計位置，設計速度及び設計加速度を計算し，図３の制御ループに設計値を適用する。
【０１０１】
本発明は変換器を所望の経路に移動させるために入力電流を訂正する本質的なサイン波形加速度軌跡及びサーボ制御ループにより変換器を移動させるシークルーチンを提供する。
【０１０２】
以上，添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０３】
例えば，本発明は，方法，装置，システム等で具現できるが，ソフトウェアで具現される場合，本発明の要素は実質的に必要なことを行うためのプログラムやコードセグメントになる。プログラムやコードセグメントはコンピュータ読取り可能な媒体に貯蔵されたり，伝送媒体や通信リンクを通る搬送波に載せられたコンピュータデータ信号により伝送される。コンピュータ読取り可能な記録媒体は，情報を貯蔵したり伝送できる媒体を含みうる。コンピュータ読取り可能な記録媒体の例に，電子回路，半導体メモリデバイス，ＲＯＭ，フラッシュメモリ，ＥＲＯＭ，フロッピーディスケット，ＣＤ−ＲＯＭ，光ディスク，ハードディスク，光繊維媒体，ＲＦリンクなどが含まれる。コンピュータデータ信号は電子ネットワークチャンネル，光ファイバ，空中，電磁気，ＲＦリンクのような伝送媒体を通じて伝播できるいかなる信号も含みうる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば，ディスクドライブの変換器を所望の経路に移動させるためにボイスコイルモーターに印加される電圧は一定の電圧に限定し，電流はシーク長に応じて変えるように制御することなどにより，シーク時間を短縮化しつつ，さらにシーク性能を安定化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハードディスクドライブの構成の平面図である。
【図２】ハードディスクドライブを制御する電気システムの回路構成図である。
【図３】ディスクドライブのサーボ制御システムの回路構成図である。
【図４】本発明によるディスクドライブの変換器の加速度，速度及び位置軌跡のグラフを示した図である。
【符号の説明】
１０  ：ハードディスクドライブ
１２  ：磁気ディスク
１４  ：スピンドルモーター
１６  ：変換器
１８  ：ディスク表面
２０  ：スライダー
２２  ：ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）
２４  ：アクチュエータアーム
２６  ：ボイスコイル
２８  ：マグネットアセンブリ
３０  ：ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）
３２  ：ベアリングアセンブリ
３４  ：トラック
４０  ：制御システム
４２  ：コントローラー
４４  ：読出し／書込みチャンネル
４６  ：ホストインターフェース回路
４８  ：ＶＣＭ駆動回路
５０  ：メモリ素子
５２  ：メモリ素子
８０  ：サーボ制御システム
【図１】
0004814455.tif 000041
【図２】
0004814455.tif 000042
【図３】
0004814455.tif 000043
【図４】
0004814455.tif 000044