(57)【要約】【課題】ディスクドライブのトラックシークサーボを制御する方法、装置および記録媒体を提供する。【解決手段】ディスクドライブを制御する方法において、トラックシークモードで加速区間と減速区間とが対称性を有する変形されたＰＴＯＳ（Proximate-Time Optimal Servo）速度軌跡を生成するステップと、変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を適用してヘッドの動作を制御するステップと、を含む。かかる方法によれば、ＰＴＯＳ速度軌跡が加速区間と減速区間とで対称性を有するように変形され、当該軌跡を用いてヘッドの動作が制御されるので、急激な電流変化が抑制され、速度軌跡の生成に要する計算時間が短縮される。【選択図】図３
2007213792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクドライブを制御する方法において、
トラックシークモードで加速区間と減速区間とが対称性を有する変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を生成するステップと、
前記変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を適用してヘッドの動作を制御するステップと、
を含むことを特徴とする、ディスクドライブのトラックシークサーボを制御する方法。
【請求項２】
前記変形されたＰＴＯＳ速度軌跡は、前記加速区間と前記減速区間とが交差する地点を含む一定区間で、所定のアルゴリズムによって変形された緩やかな曲線を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記一定区間では緩やかな曲線の速度軌跡を正弦関数を用いて生成することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記変形されたＰＴＯＳ速度軌跡Ｖ_profileは、
１）Ｖcurr＜Ｖth、かつ、ｓｋ_curr＜ｓｋ_len／２の区間では、Ｖ_profile＝（ＰＴＯＳとの対称性を有する速度軌跡）
２）Ｖcurr≧Ｖthの区間では、Ｖ_profile＝Ｖth＋Ｖsin
３）Ｖcurr＜Ｖth、かつ、ｓｋ_curr＞ｓｋ_len／２の区間では、Ｖ_profile＝（ＰＴＯＳの速度軌跡）
ここで、Ｖcurrが現在のシーク速度、Ｖthが緩やかな曲線に変形される区間を決定する臨界速度値、ｓｋ_lenが総シーク距離、ｓｋ_currが現在のシーク位置、Ｖsinが正弦関数による速度を各々に表す、によって生成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＰＴＯＳの速度軌跡Ｖ_ptosは、
Ｖ_ptos＝α×｛β×log（１−ｔtg／β）＋ｔtg｝
ここで、α＝Ｒ×Ｊa／Ｋt２、β＝−Ｉmax×Ｒ／Ｋtであり、Ｒがボイスコイルの抵抗値、Ｊaがアクチュエータの慣性値、Ｋtがトルク定数、Ｉmaxがボイスコイルモータに印加される最大電流値、ｔtgがシーク距離（すなわち、移動する距離）を各々に表す、によって生成されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ＰＴＯＳとの対称性を有する速度軌跡Ｖ_ptos(mir)は、
Ｖ_ptos(mir)＝α×｛β×log（１−ｔta／β）＋ｔta｝
ここで、α＝Ｒ×Ｊa／Ｋt２、β＝−Ｉmax×Ｒ／Ｋtであり、Ｒがボイスコイルの抵抗値、Ｊaがアクチュエータの慣性値、Ｋtがトルク定数、Ｉmaxがボイスコイルモータに印加される最大電流値、ｔtaがシークの実行により移動した距離を各々に表す、によって生成されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記関数Ｖsinは、
Ｖsin＝Ｖmax×sin（ｎ×１８０／Ｎsample）
ここで、Ｎsampleが０°〜１８０°の間の正弦関数の計算間隔、ＶmaxがＡ×（Ｖpeak−Ｖth）、Ａが定数（０＜Ａ＜１）を各々に表す、によって決定されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記Ｎsampleがシーク距離に比例して決定されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ディスクドライブを制御する装置において、
トラックシークモードで加速区間と減速区間とが対称性を有する変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を生成し、前記変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を適用して設計位置値および設計速度値を算出するシーク軌跡生成器と、
ディスク上で移動するヘッドのために実際の位置値および実際の速度値を決定する状態推定器と、
前記設計位置値から前記実際の位置値を減算した値を出力する第１減算器と、
前記第１減算器の出力値に位置補正のための所定の位置ゲインを乗算して位置補正値を生成する位置制御ゲイン補償器と、
前記位置補正値を前記設計速度値に加算した値から前記実際の速度値を減算した値を出力する第２減算器と、
前記第２減算器の出力値に速度補正のための所定の速度ゲインを乗算して速度補正値を生成する速度制御ゲイン補償器と、
前記速度補正値に応じてボイスコイルに供給される電流を変化させるアクチュエータと、
を含むことを特徴とする、ディスクドライブのトラックシークサーボを制御する装置。
【請求項１０】
前記加速区間と前記減速区間とが交差する地点を含む一定区間で、前記速度軌跡が所定のアルゴリズムによって緩やかな曲線に変形されることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記一定区間では緩やかな曲線の速度軌跡が正弦関数を用いて生成されることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記変形されたＰＴＯＳ速度軌跡Ｖ_profileは、
１）Ｖcurr＜Ｖth、かつ、ｓｋ_curr＜ｓｋ_len／２の区間では、Ｖ_profile＝（ＰＴＯＳとの対称性を有する速度軌跡）
２）Ｖcurr≧Ｖthの区間では、Ｖ_profile＝Ｖth＋Ｖsin
３）Ｖcurr＜Ｖth、かつ、ｓｋ_curr＞ｓｋ_len／２の区間では、Ｖ_profile＝（ＰＴＯＳの速度軌跡）
ここで、Ｖcurrが現在のシーク速度、Ｖthが緩やかな曲線に変形される区間を決定する臨界速度値、ｓｋ_lenが総シーク距離、ｓｋ_currが現在のシーク位置、Ｖsinが正弦関数による速度を各々に表す、によって生成されることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記ＰＴＯＳの速度軌跡Ｖ_ptosは、
Ｖ_ptos＝α×｛β×log（１−ｔtg／β）＋ｔtg｝
ここで、α＝Ｒ×Ｊa／Ｋt２、β＝−Ｉmax×Ｒ／Ｋtであり、Ｒがボイスコイルの抵抗値、Ｊaがアクチュエータの慣性値、Ｋtがトルク定数、Ｉmaxがボイスコイルモータに印加される最大電流値、ｔtgがシーク距離（すなわち、移動する距離）を各々に表す、によって生成されることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ＰＴＯＳとの対称性を有する速度軌跡Ｖ_ptos(mir)は、
Ｖ_ptos(mir)＝α×｛β×log（１−ｔta／β）＋ｔta｝
ここで、α＝Ｒ×Ｊa／Ｋt２、β＝−Ｉmax×Ｒ／Ｋtであり、Ｒがボイスコイルの抵抗値、Ｊaがアクチュエータの慣性値、Ｋtがトルク定数、Ｉmaxがボイスコイルモータに印加される最大電流値、ｔtaがシークの実行により移動した距離を各々に表す、によって生成されることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記関数Ｖsinは、
Ｖsin＝Ｖmax×sin（ｎ×１８０／Ｎsample）
ここで、Ｎsampleが０°〜１８０°の間の正弦関数の計算間隔、ＶmaxがＡ×（Ｖpeak−Ｖth）、Ａが定数（０＜Ａ＜１）を各々に表す、によって決定されることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記Ｎsampleがシーク距離に比例して決定されることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
所定の情報を保存するディスクと、
前記ディスクを回転させるスピンドルモータと、
前記ディスクに情報を書込み、かつ、前記ディスクから情報を読取るヘッドと、
前記ヘッドを前記ディスクの表面を横切って移動させるアクチュエータと、
トラックシークモードで加速区間と減速区間とが対称性を有する変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を用いて、前記ヘッドを目標トラックに移動させるように前記アクチュエータを制御するコントローラと、
を備えることを特徴とする、ディスクドライブ。
【請求項１８】
前記加速区間と前記減速区間とが交差する地点を含む一定区間で、前記速度軌跡が所定のアルゴリズムによって緩やかな曲線に変形されることを特徴とする、請求項１７に記載のディスクドライブ。
【請求項１９】
前記一定区間では緩やかな曲線の速度軌跡が正弦関数を用いて生成されることを特徴とする、請求項１８に記載のディスクドライブ。
【請求項２０】
前記変形されたＰＴＯＳ速度軌跡Ｖ_profileは、
１）Ｖcurr＜Ｖth、かつ、ｓｋ_curr＜ｓｋ_len／２の区間では、Ｖ_profile＝（ＰＴＯＳとの対称性を有する速度軌跡）
２）Ｖcurr≧Ｖthの区間では、Ｖ_profile＝Ｖth＋Ｖsin
３）Ｖcurr＜Ｖth、かつ、ｓｋ_curr＞ｓｋ_len／２の区間では、Ｖ_profile＝（ＰＴＯＳの速度軌跡）
ここで、Ｖcurrが現在のシーク速度、Ｖthが緩やかな曲線に変形される区間を決定する臨界速度値、ｓｋ_lenが総シーク距離、ｓｋ_currが現在のシーク位置、Ｖsinが正弦関数による速度を各々に表す、によって生成されることを特徴とする、請求項１７に記載のディスクドライブ。
【請求項２１】
前記ＰＴＯＳの速度軌跡Ｖ_ptosは、
Ｖ_ptos＝α×｛β×log（１−ｔtg／β）＋ｔtg｝
ここで、α＝Ｒ×Ｊa／Ｋt２、β＝−Ｉmax×Ｒ／Ｋtであり、Ｒがボイスコイルの抵抗値、Ｊaがアクチュエータの慣性値、Ｋtがトルク定数、Ｉmaxがボイスコイルモータに印加される最大電流値、ｔtgがシーク距離（すなわち、移動する距離）を各々に表す、によって生成されることを特徴とする、請求項２０に記載のディスクドライブ。
【請求項２２】
前記ＰＴＯＳとの対称性を有する速度軌跡Ｖ_ptos(mir)は、
Ｖ_ptos(mir)＝α×｛β×log（１−ｔta／β）＋ｔta｝
ここで、α＝Ｒ×Ｊa／Ｋt２、β＝−Ｉmax×Ｒ／Ｋtであり、Ｒがボイスコイルの抵抗値、Ｊaがアクチュエータの慣性値、Ｋtがトルク定数、Ｉmaxがボイスコイルモータに印加される最大電流値、ｔtaがシークの実行により移動した距離を各々に表す、によって生成されることを特徴とする、請求項２０に記載のディスクドライブ。
【請求項２３】
前記関数Ｖsinは、
Ｖsin＝Ｖmax×sin（ｎ×１８０／Ｎsample）
ここで、Ｎsampleが０°〜１８０°の間の正弦関数の計算間隔、ＶmaxがＡ×（Ｖpeak−Ｖth）、Ａが定数（０＜Ａ＜１）を各々に表す、によって決定されることを特徴とする、請求項２０に記載のディスクドライブ。
【請求項２４】
トラックシークモードで加速区間と減速区間とが対称性を有する変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を生成させるステップと、
前記変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を適用してヘッドの動作を制御するステップと、
を含むことを特徴とする、ディスクドライブのトラックシークサーボを制御する方法を実行させるためのコードセグメントを保存する記録媒体。
【請求項２５】
前記変形されたＰＴＯＳ速度軌跡は、前記加速区間と前記減速区間とが交差する地点を含む一定区間で所定のアルゴリズムによって変形された緩やかな曲線を含むことを特徴とする、請求項２４に記載の記録媒体。
【請求項２６】
前記一定区間では緩やかな曲線の速度軌跡を正弦関数を用いて生成させることを特徴とする、請求項２５に記載の記録媒体。
【請求項２７】
前記変形されたＰＴＯＳ速度軌跡Ｖ_profileを、
１）Ｖcurr＜Ｖth、かつ、ｓｋ_curr＜ｓｋ_len／２の区間では、Ｖ_profile＝（ＰＴＯＳとの対称性を有する速度軌跡）
２）Ｖcurr≧Ｖthの区間では、Ｖ_profile＝Ｖth＋Ｖsin
３）Ｖcurr＜Ｖth、かつ、ｓｋ_curr＞ｓｋ_len／２の区間では、Ｖ_profile＝（ＰＴＯＳの速度軌跡）
ここで、Ｖcurrが現在のシーク速度、Ｖthが緩やかな曲線に変形される区間を決定する臨界速度値、ｓｋ_lenが総シーク距離、ｓｋ_currが現在のシーク位置、Ｖsinが正弦関数による速度を各々に表す、によって生成させることを特徴とする、請求項２４に記載の記録媒体。
【請求項２８】
前記ＰＴＯＳの速度軌跡Ｖ_ptosを、
Ｖ_ptos＝α×｛β×log（１−ｔtg／β）＋ｔtg｝
ここで、α＝Ｒ×Ｊa／Ｋt２、β＝−Ｉmax×Ｒ／Ｋtであり、Ｒがボイスコイルの抵抗値、Ｊaがアクチュエータの慣性値、Ｋtがトルク定数、Ｉmaxがボイスコイルモータに印加される最大電流値、ｔtgがシーク距離（すなわち、移動する距離）を各々に表す、によって生成させることを特徴とする、請求項２７に記載の記録媒体。
【請求項２９】
前記ＰＴＯＳとの対称性を有する速度軌跡Ｖ_ptos(mir)を、
Ｖ_ptos(mir)＝α×｛β×log（１−ｔta／β）＋ｔta｝
ここで、α＝Ｒ×Ｊa／Ｋt２、β＝−Ｉmax×Ｒ／Ｋtであり、Ｒがボイスコイルの抵抗値、Ｊaがアクチュエータの慣性値、Ｋtがトルク定数、Ｉmaxがボイスコイルモータに印加される最大電流値、ｔtaがシークの実行により移動した距離を各々に表す、によって生成させることを特徴とする、請求項２７に記載の記録媒体。
【請求項３０】
前記関数Ｖsinを、
Ｖsin＝Ｖmax×sin（ｎ×１８０／Ｎsample）
ここで、Ｎsampleが０°〜１８０°の間の正弦関数の計算間隔、ＶmaxがＡ×（Ｖpeak−Ｖth）、Ａが定数（０＜Ａ＜１）を各々に表す、によって決定させることを特徴とする、請求項２７に記載の記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスクドライブを制御する方法、装置および記録媒体に係り、特にディスクドライブのトラックシークサーボを制御する方法、装置および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、回転する単一または複数のディスクの各々の表面の磁界を感知しまたは表面を磁化させることで、データを読取り／書込みできる複数の磁気ヘッド（magnetic transducer）を備える。このデータは、環状トラックに配置された複数のセクタに保存される。各トラックは固有のトラック番号により特定される。同一の番号のトラックはディスクの周囲にシリンダーを形成する。よって、各トラックは、シリンダー番号を用いて定義されることもある。
【０００３】
各ヘッド（transducer）は、一般的にヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ：Head Gimbal Assembly）に結合されているスライダー上に搭載される。各ＨＧＡは、アクチュエータアームに装着される。ＨＧＡは、ボイスコイルを有するアクチュエータアームに装着される。ボイスコイルは、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Voice Coil Motor）を特定する磁気アセンブリに隣接して配置される。ＨＤＤは、一般的にボイスコイルモータを励起させる電流を供給する駆動回路およびコントローラを備える。励起されたボイスコイルモータは、アクチュエータアームを回転させてヘッドをディスクの表面を横切って移動させる。
【０００４】
ＨＤＤは、データの読取り／書込みに際して、あるシリンダーから他のシリンダーにヘッドを移動させるためのシークルーチンを実行する場合がある。シークルーチンでは、ディスクの表面から新たなシリンダー位置にヘッドを移動させるための電流によってボイスコイルモータが励起される。また、コントローラは、正確なシリンダー位置およびトラックの中央位置にヘッドを配置させることを保証するためのサーボルーチンを実行する。
【０００５】
ディスクに対するデータの読取り／書込みに要する時間を最小化させることが望ましい。したがって、ドライブによって実行されるシークルーチンは、最短時間で新たなシリンダー位置にヘッドを移動させる必要がある。さらに、ＨＧＡの安定化に要する時間は、新たなシリンダーの位置にヘッドを迅速に配置させ、データを読取り／書込みできるように最小化される必要がある。
【０００６】
一般的に、ヘッドを目標トラックに迅速に移動させるために、矩形波形態の加速度軌跡を用いたシークサーボ制御が実行される。しかし、矩形波は、高周波数成分を含むので、ＨＧＡで機械的な共振を発生させる。この種の機械的な振動は、対応する高い自然周波数で機械的な構成要素および／またはアセンブリを励起させる。この結果、残余振動による聴覚的なノイズや好ましくない振動が発生し、ＨＧＡの安定化に要する時間が長期化する。従来の矩形波の制御信号により潜在的に発生する機械的な共振は、ディスクに対するデータの読取り／書込みに要する時間（安定化のための時間を含む）を増加させるという問題点があった。
【０００７】
この種の問題点を解決するために、正弦波形態の加速度軌跡を用いたシーク制御技術が開発されている。しかし、正弦波形態の加速度軌跡を用いたシーク制御技術は、ノイズおよび振動を大きく改善するが、加速度軌跡を計算するためのアルゴリズムが複雑であるため、加速度軌跡の生成に要する計算時間が長期化するという問題点がある。
【０００８】
本発明の関連技術として、以下の特許文献等が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】大韓民国特許公開２００２−２１３６０号
【特許文献２】大韓民国特許公開２００５−３４２０４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、急激な電流変化を抑制し、速度軌跡の生成に要する計算時間を短縮することができる、新規かつ改良された、ディスクドライブのトラックシークサーボを制御する方法、装置および記録媒体とこれを用いたディスクドライブとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、ディスクドライブを制御する方法において、トラックシークモードで加速区間と減速区間とが対称性を有する変形されたＰＴＯＳ（Proximate-Time Optimal Servo）速度軌跡を生成するステップと、変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を適用してヘッドの動作を制御するステップと、を含むことを特徴とする、ディスクドライブのトラックシークサーボを制御する方法が提供される。
【００１２】
かかる方法によれば、ＰＴＯＳ速度軌跡が加速区間と減速区間とで対称性を有するように変形され、当該軌跡を用いてヘッドの動作が制御されるので、急激な電流変化が抑制され、速度軌跡の生成に要する計算時間が短縮される。
【００１３】
変形されたＰＴＯＳ速度軌跡は、加速区間と減速区間とが交差する地点を含む一定区間で、所定のアルゴリズムによって変形された緩やかな曲線を含むようにしてもよい。
【００１４】
一定区間では緩やかな曲線の速度軌跡を正弦関数を用いて生成するようにしてもよい。
【００１５】
変形されたＰＴＯＳ速度軌跡Ｖ_profileは、
１）Ｖcurr＜Ｖth、かつ、ｓｋ_curr＜ｓｋ_len／２の区間では、Ｖ_profile＝（ＰＴＯＳとの対称性を有する速度軌跡）
２）Ｖcurr≧Ｖthの区間では、Ｖ_profile＝Ｖth＋Ｖsin
３）Ｖcurr＜Ｖth、かつ、ｓｋ_curr＞ｓｋ_len／２の区間では、Ｖ_profile＝（ＰＴＯＳの速度軌跡）
ここで、Ｖcurrが現在のシーク速度、Ｖthが緩やかな曲線に変形される区間を決定する臨界速度値、ｓｋ_lenが総シーク距離、ｓｋ_currが現在のシーク位置、Ｖsinが正弦関数による速度を各々に表す、によって生成されるようにしてもよい。
【００１６】
ＰＴＯＳの速度軌跡Ｖ_ptosは、
Ｖ_ptos＝α×｛β×log（１−ｔtg／β）＋ｔtg｝
ここで、α＝Ｒ×Ｊa／Ｋt２、β＝−Ｉmax×Ｒ／Ｋtであり、Ｒがボイスコイルの抵抗値、Ｊaがアクチュエータの慣性値、Ｋtがトルク定数、Ｉmaxがボイスコイルモータに印加される最大電流値、ｔtgがシーク距離（すなわち、移動する距離）を各々に表す、によって生成されるようにしてもよい。
【００１７】
ＰＴＯＳとの対称性を有する速度軌跡Ｖ_ptos(mir)は、
Ｖ_ptos(mir)＝α×｛β×log（１−ｔta／β）＋ｔta｝
ここで、α＝Ｒ×Ｊa／Ｋt２、β＝−Ｉmax×Ｒ／Ｋtであり、Ｒがボイスコイルの抵抗値、Ｊaがアクチュエータの慣性値、Ｋtがトルク定数、Ｉmaxがボイスコイルモータに印加される最大電流値、ｔtaがシークの実行により移動した距離を各々に表す、によって生成されるようにしてもよい。
【００１８】
関数Ｖsinは、
Ｖsin＝Ｖmax×sin（ｎ×１８０／Ｎsample）
ここで、Ｎsampleが０°〜１８０°の間の正弦関数の計算間隔、ＶmaxがＡ×（Ｖpeak−Ｖth）、Ａが定数（０＜Ａ＜１）を各々に表す、によって決定されるようにしてもよい。
【００１９】
Ｎsampleがシーク距離に比例して決定されるようにしてもよい。
【００２０】
また、本発明の第２の観点によれば、ディスクドライブを制御する装置において、トラックシークモードで加速区間と減速区間とが対称性を有する変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を生成し、変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を適用して設計位置値および設計速度値を算出するシーク軌跡生成器と、ディスク上で移動するヘッドのために実際の位置値および実際の速度値を決定する状態推定器と、設計位置値から実際の位置値を減算した値を出力する第１減算器と、第１減算器の出力値に位置補正のための所定の位置ゲインを乗算して位置補正値を生成する位置制御ゲイン補償器と、位置補正値を設計速度値に加算した値から実際の速度値を減算した値を出力する第２減算器と、第２減算器の出力値に速度補正のための所定の速度ゲインを乗算して速度補正値を生成する速度制御ゲイン補償器と、速度補正値に応じてボイスコイルに供給される電流を変化させるアクチュエータと、を含むことを特徴とする、ディスクドライブのトラックシークサーボを制御する装置が提供される。
【００２１】
かかる装置によれば、シーク軌跡生成器によりＰＴＯＳ速度軌跡が加速区間と減速区間とで対称性を有するように変形され、当該軌跡の処理結果を用いて、アクチュエータを介してボイスコイルに供給される電流によりヘッドの動作が制御されるので、急激な電流変化が抑制され、速度軌跡の生成に要する計算時間が短縮される。
【００２２】
また、本発明の第３の観点によれば、所定の情報を保存するディスクと、ディスクを回転させるスピンドルモータと、ディスクに情報を書込み、かつ、ディスクから情報を読取るヘッドと、ヘッドをディスクの表面を横切って移動させるアクチュエータと、トラックシークモードで加速区間と減速区間とが対称性を有する変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を用いて、ヘッドを目標トラックに移動させるようにアクチュエータを制御するコントローラと、を備えるディスクドライブが提供される。
【００２３】
かかる構成によれば、ＰＴＯＳ速度軌跡が加速区間と減速区間とで対称性を有するように変形され、当該軌跡の処理結果を用いて、アクチュエータを制御するコントローラによりヘッドの動作が制御されるので、急激な電流変化が抑制され、速度軌跡の生成に要する計算時間が短縮される。
【００２４】
また、本発明の第４の観点によれば、トラックシークモードで加速区間と減速区間とが対称性を有する変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を生成させるステップと、変形されたＰＴＯＳ速度軌跡を適用してヘッドの動作を制御するステップと、を含むことを特徴とする、ディスクドライブのトラックシークサーボを制御する方法を実行させるためのコードセグメントを保存する記録媒体が提供される。
【００２５】
かかる構成によれば、ＰＴＯＳ速度軌跡が加速区間と減速区間とで対称性を有するように変形され、当該軌跡を用いてヘッドの動作が制御されるので、急激な電流変化が抑制され、速度軌跡の生成に要する計算時間が短縮される。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、急激な電流変化を抑制し、速度軌跡の生成に要する計算時間を短縮することができる、ディスクドライブのトラックシークサーボを制御する方法、装置および記録媒体とこれを用いたディスクドライブとを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
一般的に、ディスクドライブのトラックシークサーボの目的は、ノイズおよび振動を最小限に抑制しながら、目標の位置にヘッドを迅速に移動させることにある。矩形波の加速度軌跡を有するバンバンシーク制御器（Bang-Bang Seek Controller）は、シーク時間の側面で有利であるが、ノイズおよび振動の側面で非常に脆弱である一方、正弦波の加速度軌跡を有するシーク制御器（Sinusoidal
Seek Controller）は、振動およびノイズの側面で有利であるが、矩形波に比べて使用電流の側面で非効率である。したがって、正弦波の加速度軌跡を有するシーク制御器は、シーク時間が１０％程度長期化し、速度軌跡を計算するためのアルゴリズムが複雑であり、計算時間が長期化するという欠点を有する。
【００２９】
本発明は、急激な電流変化を抑制することができる新たな速度軌跡を提示し、それをシーク制御器に用いてノイズおよび振動を最小限に抑制しながら、簡単なアルゴリズムを用いてシーク軌跡の生成に要する計算時間を短縮することができる新たなシーク制御方式を提案する。
【００３０】
このために本発明では、ＰＴＯＳ（Proximate-Time Optimal Servo）速度軌跡と正弦波の速度軌跡とを組合せて新たなシーク軌跡が生成される。
【００３１】
ＰＴＯＳ速度軌跡（Ｖ_ptos）は、数式１により表現される。
Ｖ_ptos＝α×｛β×log（１−ｔtg／β）＋ｔtg｝．．．．．．．．．．（数式１）
【００３２】
ここで、α＝Ｒ×Ｊa／Ｋt２、β＝−Ｉmax×Ｒ／Ｋtであり、Ｒがボイスコイルの抵抗値、Ｊaがアクチュエータの慣性値、Ｋtがトルク定数、Ｉmaxがボイスコイルモータに印加される最大電流値、ｔtgがシーク距離（すなわち、移動する距離）を各々に意味する。
【００３３】
数式１によるＰＴＯＳ速度軌跡が図４に示される。図４には、ノイズおよび振動を誘発しうる急激な速度変化が示される。よって、本発明では、急激な速度変化を抑制するために、ＰＴＯＳ速度軌跡を以下のように変形して新たな速度軌跡Ｖ_ptosが生成される。
【００３４】
まず、シーク距離の中間地点（ｓｋ_len／２）を基準に加速区間と減速区間とが対称性を有するようにＰＴＯＳ速度軌跡を変形することで、図５のような速度軌跡が得られる。シーク距離の中間地点（ｓｋ_len／２）での速度値Ｖpeakは、数式１のＰＴＯＳ速度軌跡から求められ、図５では８インチ／秒（ｉｐｓ）である。
【００３５】
図５の速度軌跡は、図４の速度軌跡に比べて急激な速度変化を抑制するが、加速区間と減速区間との間の遷移区間では相変らず急激な速度変化を示している。
【００３６】
よって、本発明では、この遷移区間を基準とする一定区間で速度変化がさらに緩慢となるように、曲線を用いて以下のように変形させる。
【００３７】
遷移区間を基準とする一定区間で曲線を用いて変形させる区間（曲線区間）を決定するために、臨界値Ｖthが決定される。本発明の一実施形態によれば、臨界値Ｖthは、シーク距離の中間地点（ｓｋ_len／２）での速度値Ｖpeakの８０％に相当する速度に決定される。すなわち、Ｖth＝０．８×Ｖpeakが決定される。
【００３８】
次に、曲線区間での最大速度Ｖmaxが決定される。一例として、Ｖmax＝０．５×（Ｖpeak−Ｖth）が決定される。
【００３９】
そして、本発明では、曲線区間の軌跡を生成する関数として正弦関数が用いられる。すなわち、曲線区間での速度軌跡がＶsin＝Ｖmax×sin（ｎ×１８０／Ｎsample）で得られる。
【００４０】
ここで、正弦関数が０°〜１８０°まで使用され、Ｎsampleが０°〜１８０°の間の正弦関数の計算間隔である。これにより、Ｎsampleが大きいほど、関数の計算間隔が密となり、逆の場合には、計算間隔が粗となる。これは、シーク距離に応じて曲線に変形させる間隔を調節するためであり、シーク距離が長ければＮsampleを大きくし、シーク距離が短ければ小さく決定することが望ましい。
【００４１】
以上の説明に基づいて、本実施形態に係る新たな速度軌跡（Ｖ_profile）は、現在のシーク速度をＶcurr、現在のシーク位置をｓｋ_currと仮定した場合には以下のように得られる。
【００４２】
１）Ｖcurr＜Ｖth、かつ、ｓｋ_curr＜ｓｋ_len／２の区間
Ｖ_profile＝（ＰＴＯＳとの対称性を有する速度軌跡）
＝α×｛β×log（１−ｔta／β）＋ｔta｝
ここで、ｔtaがシーク処理の実行により移動した距離を表す。
【００４３】
２）Ｖcurr≧Ｖthの区間
Ｖ_profile＝Ｖth＋Ｖsin
【００４４】
３）Ｖcurr＜Ｖth、かつ、ｓｋ_curr＞ｓｋ_len／２の区間
Ｖ_profile＝（ＰＴＯＳの速度軌跡）
＝α×｛β×log（１−ｔtg／β）＋ｔtg｝
ここで、ｔtgがシーク距離（すなわち、移動する距離）を表す。
【００４５】
図６では、ｓｋ_len／２の地点を基準としてＰＴＯＳ軌跡の減速区間の対称軌跡ａを加速区間に適用することで、速度軌跡ｂが得られ、シーク速度がＶth（図６では６ｉｐｓ）より大きい区間で正弦波の速度軌跡を適用することで、本発明で最終的に得ようとする速度軌跡ｃが得られる。
【００４６】
図７は、本実施形態に係る新たな速度軌跡Ｖ_profileのみを示す図面である。図７に示される速度軌跡は、図４に示されるＰＴＯＳ速度軌跡に比べて急激な速度変化を顕著に抑制しており、正弦波の速度軌跡に比べて計算時間を短縮させうる。
【００４７】
以下では、以上のような原理によって生成された速度軌跡を用いてシーク制御を実行するディスクドライブのトラックシークサーボを制御するための装置について説明する。
【００４８】
まず、本発明が適用されるＨＤＤについて説明する。図１は、本発明が適用されるＨＤＤ１０の構成を示す。
【００４９】
ＨＤＤ１０は、スピンドルモータ１４によって回転する少なくとも一つの磁気ディスク１２を有する。ＨＤＤ１０は、ディスク１２の表面に隣接して配置されたヘッド１６を有する。
【００５０】
ヘッド１６は、各ディスク１２の表面の磁界を感知しまたは表面を磁化させることによって、回転するディスク１２から／に情報を読取り／書込みできる。一般的にヘッド１６は、各ディスク１２の表面に装着される。ここでは、単一のヘッド１６として示されるが、ヘッド１６は、ディスク１２を磁化させるための書込用ヘッドとディスク１２の磁界を感知するための分離された読取用ヘッドとからなると理解されなければならない。読取用ヘッドは、磁気抵抗（ＭＲ：Magneto-Resistive）素子で構成される。
【００５１】
ヘッド１６は、スライダー２０に統合されうる。スライダー２０は、ヘッド１６とディスク１２の表面との間に空気軸受を生成させるように構成される。スライダー２０は、ＨＧＡ２２に結合される。ＨＧＡ２２は、ボイスコイル２６を有するアクチュエータアーム２４に装着される。ボイスコイル２６は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Voice Coil Motor）３０を特定する磁気アセンブリ２８に隣接して配置される。ボイスコイル２６に供給される電流は、軸受アセンブリ３２に対してアクチュエータアーム２４を回転させるトルクを発生させる。アクチュエータアーム２４の回転は、ディスク１２の表面を横切ってヘッド１６を移動させる。
【００５２】
データは、一般的にディスク１２の同心円状のトラック３４内に保存される。各トラック３４は、一般的に複数のセクタを含む。各セクタは、データフィールドと識別フィールドとを含む。識別フィールドは、セクタおよびトラック（シリンダー）を識別するグレイコードで構成される。ヘッド１６は、他のトラック３４にあるデータを読取り／書込みするためにディスク１２の表面上を移動する。
【００５３】
次に、ＨＤＤの電気的なシステムの動作方法について説明する。図２は、ＨＤＤ１０を制御するための電気システム４０を示す。
【００５４】
電気システム４０は、読取／書込（Ｒ／Ｗ）チャネル回路４４およびプリアンプ回路４６を介してヘッド１６に接続されたコントローラ４２を含む。コントローラ４２は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ等でありうる。コントローラ４２は、読取り／書込み動作に際して、制御信号をＲ／Ｗチャネル回路４４に供給する。データは、一般的にＲ／Ｗチャネル４４からホストインターフェース回路５４に伝送される。ホストインターフェース回路５４は、パーソナルコンピュータ等のホストシステムとインターフェース接続するためにディスクドライブで利用可能なバッファメモリおよび制御回路を含む。
【００５５】
コントローラ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にさらに接続される。コントローラ４２は、ＶＣＭの励起およびヘッド１６の動作を制御するために駆動部４８に制御信号を供給する。
【００５６】
コントローラ４２は、読取専用メモリ（ＲＯＭ：Read Only Memory）またはフラッシュメモリ素子５０のような不揮発性メモリおよびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：Random Access Memory）素子５２に接続される。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４２によって使用されるコマンドおよびデータを含む。ソフトウェアルーチンの１つとして、あるトラックから他のトラックにヘッド１６を移動させるシークルーチンが含まれる。シークルーチンは、適切なトラックにヘッド１６を配置させることを保証するためのサーボ制御ルーチンを含む。
【００５７】
図３は、ハードウェアおよびソフトウェアを用いて実装され、コントローラ４２によって実行されるトラックシークサーボ制御システムを示す。トラックシークサーボ制御システムは、ディスク１２の目標トラックにヘッド１６を正確に配置させる。コントローラ４２は、現在のトラックから距離ＸＳＫに位置する新たなトラックにヘッド１６を移動させるためのシークルーチンを実行する。
【００５８】
新たなトラックと現在のトラックとの間に位置する１つ以上のトラック３４のグレイコードは、ディスク１２上を横切って移動するヘッド１６により読取られる。読取られたグレイコードは、ヘッド１６がトラック３４を横切って目標速度で移動しているか否かをコントローラ４２が周期的に決定するために用いられる。
【００５９】
トラックシークサーボ制御システムは、ソフトウェアおよびハードウェアで構成された状態推定器６２を備える。状態推定器６２は、ヘッド１６が現在のトラックから移動する実際の距離または位置値（position value）ｘr（ｎ）を決定しうる。この実際の位置は、ヘッド１６の直下のトラック３４のグレイコードを読取ることで決定されうる。また、状態推定器６２は、位置エラー信号（PES(n)）を利用してヘッド１６の実際の速度値ｖr（ｎ）を決定しうる。コントローラ４２がヘッド１６の動作を正確に制御するために、ヘッド１６が新たなトラック位置に移動する間にグレイコードが周期的にサンプリングされうる。
【００６０】
シーク軌跡生成器６０は、ヘッド１６がトラック３４のグレイコードを読取る毎に、ヘッド１６の設計位置値ｘd（ｎ）および設計速度値ｖd（ｎ）を算出する。
【００６１】
第１減算器６４は、設計位置値ｘd（ｎ）と実際の位置値ｘr（ｎ）との差分を算出する。そして、位置制御ゲイン補償器６６は、第１減算器６４で算出された設計位置値ｘd（ｎ）と実際の位置値ｘr（ｎ）との差分に、位置補正のための位置ゲインｋpを乗算して位置補正値を生成する。
【００６２】
次に、第２減算器６８は、位置制御ゲイン補償器６６で生成された位置補正値に設計速度値ｖd（ｎ）を加算し、実際の速度値ｖn（ｎ）との差分を計算する。
【００６３】
これにより、速度制御ゲイン補償器７０は、第２減算器６８で算出された設計速度値ｖd（ｎ）と実際の速度値ｖr（ｎ）との差分に、速度補正のための速度ゲインｋvを乗算した速度補正値を生成する。
【００６４】
速度補正値は、パワーアンプ７４で増幅された後にＶＣＭアクチュエータ７６に印加される。これにより、ＶＣＭアクチュエータ７６は、増幅されて入力された速度補正値によってボイスコイルに供給される電流を変化させ、結果的にヘッド１６の動作のための加速度を変化させる。
【００６５】
本発明は、方法、装置およびシステム等として実施されうる。ソフトウェアとしての実施に際しては、本発明は、必要とされる処理を実行するコードセグメントで構成される。プログラムまたはコードセグメントは、プロセッサ読取可能な媒体に保存され、または伝送媒体もしくは通信網上で搬送波として供給されるコンピュータデータ信号によって伝送されうる。プロセッサ読取可能な媒体は、データを保存または伝送可能ないかなる媒体をも含む。プロセッサ読取可能な媒体の例としては、電子回路、半導体メモリ素子、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、消去可能ＲＯＭ（ＥＲＯＭ：Erasable ROM）、フレキシブルディスク、光ディスク、ハードディスク、光ケーブル媒体、無線周波数（ＲＦ）網等が挙げられる。コンピュータデータ信号としては、電子網チャネル、光ケーブル、空気、電磁界、ＲＦ網のような伝送媒体上に伝播されるいかなる信号も含まれる。
【００６６】
ディスクドライブのトラックシーク制御に際して、急激な電流変化を抑制する新たな速度軌跡を生成することで、シーク時のノイズおよび振動を抑制することができ、簡単なアルゴリズムによって、シーク軌跡の生成に要する計算時間を短縮することができる。また、計算時間の短縮化によって消費電力を減少させることもできる。
【００６７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の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。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、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。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、ディスクを記録媒体とするデータ記録装置に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明が適用されるＨＤＤを示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＨＤＤを制御するための電気システムを示す回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＨＤＤのトラックシークサーボ制御システムを示す回路図である。
【図４】本発明に関連するＰＴＯＳ速度軌跡を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る新たな速度軌跡を生成するためのＰＴＯＳとの対称性を有する速度軌跡を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係る新たな速度軌跡を生成する方法を説明するために、ＰＴＯＳ速度軌跡、ＰＴＯＳとの対称性を有する速度軌跡、および本発明により生成される速度軌跡を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係る新たな速度軌跡を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
６０    シーク軌跡生成器
６２    状態推定器
６４    第１減算器
６６    位置制御ゲイン補償器
６８    第２減算器
７０    速度制御ゲイン補償器
７４    パワーアンプ
７６    ＶＣＭアクチュエータ
【図１】
2007213792.tif 000003
【図２】
2007213792.tif 000004
【図３】
2007213792.tif 000005
【図４】
2007213792.tif 000006
【図５】
2007213792.tif 000007
【図６】
2007213792.tif 000008
【図７】
2007213792.tif 000009