(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラック情報とサーボパターンを含むサーボフレームがトラック上に離散的に記録されたディスク媒体と、
前記ディスク媒体に対しヘッドを移動させるアクチュエータと、
電流により動作して前記アクチュエータを駆動するモータと、
前記ヘッドの読取信号からヘッド位置信号とトラック情報を所定のサンプル周期毎に検出するサーボ復調手段と、
上位装置からシーク命令を受けた際、指定された目標位置に向けて前記ヘッドを移動して位置決めさせるシーク制御手段と、
を備えたディスク装置に於いて、
前記シーク制御手段は、
上位装置からのシーク命令が所定シーク距離以下の場合、前記シーク命令に対応して前記ヘッド位置信号のサンプル周期の複数周期に亘る短距離コアス制御期間を設定し、該短距離コアス制御期間の制御開始時を含む各サンプルタイミング毎に制御動作を指示する設定制御手段と、
前記短距離コアス制御期間で前記ヘッドをシーク開始位置から目標位置に移動させるに必要なフィードフォワード電流の値を、前記短距離シーク期間の制御終了時を除くサンプルタイミング毎に予め保持し、前記設定制御手段の指示に従ってサンプルタイミング毎に対応する電流を前記モータに流す電流設定手段と、
前記電流設定手段のフィードフォワード電流によるヘッド移動軌道の各サンプルタイミング毎の位置を目標位置として予め保持し、前記設定制御手段の指示に従ってサンプルタイミング毎に該当する目標位置を出力する目標位置軌道設定手段と、
前記目標位置軌道設定手段の目標位置の修正値をサンプルタイミング毎に予め保持し、前記設定制御手段の指示に従ってサンプルタイミング毎に該当する修正値を出力する修正値設定手段と、
前記サンプリングタイミング毎に、前記目標位置を前記修正値で修正して現在位置との誤差を求め、該位置誤差に基づいて修正後の目標位置に追従するように前記モータに電流を流して位置のフィードバック制御を行う位置制御手段と、
を備えたことを特徴とするディスク装置。
【請求項２】
請求項１記載のディスク装置に於いて、前記電流設定手段は、加速電流と減速電流を出力し、該加速電流の流し始めから減速電流を流し終るまでの時間で決まる電流波形の周期を、前記位置制御手段の周波数帯域より高い共振周波数をもつ前記アクチュエータの共振周期より長く設定し、更に前記加速電流と減速電流の波形を相似形としたことを特徴とするディスク装置。
【請求項３】
請求項２記載のディスク装置に於いて、前記電流設定手段は、前記電流波形の周期を、前記位置制御手段の周波数帯域より高い共振周波数をもつ筐体の共振周期より長く設定したことを特徴とするディスク装置。
【請求項４】
請求項２記載のディスク装置に於いて、前記電流設定手段は、前記加速電流と減速電流の最大値の絶対値を同一としたことを特徴とするディスク装置。
【請求項５】
請求項２記載のディスク装置に於いて、前記電流設定手段は、前記加速電流と減速電流との間に電流零の区間を設けたことを特徴とするディスク装置。
【請求項６】
請求項２乃至５の何れかに記載のディスク装置に於いて、前記電流設定手段は、前記加速電流と減速電流として三角波状の電流波形を出力することを特徴とするディスク装置。
【請求項７】
請求項２乃至５の何れかに記載のディスク装置に於いて、前記電流設定手段は、前記加速電流と減速電流として矩形波状の電流波形を出力することを特徴とするディスク装置。
【請求項８】
請求項２乃至５の何れかに記載のディスク装置に於いて、前記電流設定手段は、前記加速電流と減速電流として台形波状の電流波形を出力することを特徴とするディスク装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載のディスク装置に於いて、前記設定制御手段で設定する短距離コアス制御期間を、シーク距離に応じたサンプルタイミングの数としたことを特徴とするディスク装置。
【請求項１０】
請求項９記載のディスク装置に於いて、指定されたシーク距離が１トラック長の時には、前記設定制御手段で設定する短距離コアス制御期間を２〜６サンプルタイミングとし、フィードフォワード電流を１サンプルの間に複数回変化させることを特徴とするディスク装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のディスク装置に於いて、指定されたシーク距離が１トラック長の時には、前記加速電流と減速電流として三角波状の電流波形を出力し、加速電流と減速電流との間に電流零の区間を設け、
前記設定制御手段で設定する短距離コアス制御期間を５サンプルタイミングとすることを特徴とするディスク装置。
【請求項１２】
請求項９記載のディスク装置に於いて、指定されたシーク距離が１トラック長の時には、前記設定制御手段で設定する短距離コアス制御期間を５〜１０サンプルタイミングとし、フィードフォワード電流を１サンプルの間に１回変化させることを特徴とするディスク装置。
【請求項１３】
請求項１２記載のディスク装置に於いて、１トラック長のシーク距離の時には、前記加速電流と減速電流として三角波状の電流波形を出力し、加速電流と減速電流との間に電流零の区間を設け、
前記設定制御手段で設定する短距離コアス制御期間を８サンプルタイミングとすることを特徴とするディスク装置。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３の何れかに記載のディスク装置に於いて、前記電流設定手段は、前記サンプルタイミングとその間に設定した１又は複数のタイミングの各々について、前記フィードフォワード電流の値を保持し、前記各タイミング毎に該当する電流を出力することを特徴とするディスク装置。
【請求項１５】
請求項２記載のディスク装置に於いて、前記電流設定手段は、シーク開始タイミングの電流出力が遅延した場合、該遅延時間分の電流を補うように電流値を高くして出力することを特徴とするディスク装置。
【請求項１６】
請求項２記載のディスク装置に於いて、前記目標位置軌道設定手段は、前記シーク命令に基づいたシーク距離を短かめに修正した修正シーク距離について、前記フィードフォワード電流による目標位置軌道を求めて各サンプルタイミングの目標位置としたことを特徴とするディスク装置。
【請求項１７】
請求項１６記載のディスク装置に於いて、前記目標位置軌道設定手段は、前記フィードフォワード電流から求められるヘッド移動軌道の各サンプルタイミング毎の目標位置として、シミュレーションにより修正した値を用いることを特徴とするディスク制御装置。
【請求項１８】
請求項１６記載のディスク装置に於いて、前記目標位置軌道設定手段は、前記フィードフォワード電流から求められる目標位置軌道の各サンプルタイミング毎の目標位置として、キャリブレーションにより修正した値を用いることを特徴とするディスク制御装置。
【請求項１９】
請求項２記載のディスク装置に於いて、前記目標位置軌道設定手段は、シーク方向に応じて前記目標位置軌道の各サンプルタイミング毎の目標位置を保持することを特徴とするディスク装置。
【請求項２０】
請求項２記載のディスク装置に於いて、前記目標位置軌道設定手段は、シーク距離に応じて前記目標位置軌道の各サンプルタイミング毎の目標位置を保持することを特徴とするディスク装置。
【請求項２１】
請求項２記載のディスク装置に於いて、前記目標位置軌道設定手段は、ディスク回転に同期したトラック位置変動によるオフセット測定値を全トラックに共通なセクタ位置毎に保持し、シーク開始セクタの前記オフセット測定値と目的セクタの前記オフセット測定値に基づいてシーク命令に基づくシーク距離を修正し、修正したシーク距離について前記フィードフォワード電流による目標位置軌道を求めて各サンプルタイミングの目標位置を保持したことを特徴とするディスク装置。
【請求項２２】
請求項２１記載のディスク装置に於いて、前記目標位置軌道設定手段は、シーク命令に基づくシーク距離の目標位置軌道における各サンプルタイミングの目標位置を、シーク開始セクタと目的セクタとのオフセット測定値の比率に応じて修正することを特徴とするディスク装置。
【請求項２３】
請求項２記載のディスク装置に於いて、更に、前記シーク制御手段の短距離コアス制御によるシーク時間の統計情報に基づいて自動的にキャリブレーションを行うキャリブレーション手段を設けたことを特徴とするディスク装置。
【請求項２４】
請求項２３記載のディスク装置に於いて、前記キャリブレーション手段は、前記短距離シーク制御毎に、シーク開始から整定待ち終了までのシーク時間をシーク距離毎に計測して保持する時間測定手段と、
同一シーク距離のシーク時間の確率分布を求め、所定の確率を与えるシーク時間が、予め定めた基準時間よりも長い場合にキャリブレーションを起動する起動手段と、
前記起動手段によるキャリブレーションの起動を受けて、所定のキャリブレーションを実行するキャリブレーション実行手段と、
を設けたことを特徴とするディスク装置。
【請求項２５】
請求項２３記載のディスク装置に於いて、前記キャリブレーション実行手段は、前記位置制御手段のループゲインを測定し、測定ループゲインが初期設定した最適値から外れていた場合、該最適値にループゲインを補正することを特徴とするディスク装置。
【請求項２６】
請求項２３記載のディスク装置に於いて、前記キャリブレーション実行手段は、
複数のフィードフォワード電流及び複数のフィードフォワード電流の各々に対応した目標位置軌道の設定値を選択して前記短距離シーク制御を行うことでシーク時間を計測し、前記複数のフィードフォワード電流の中で最もシーク時間が短いフィードフォワード電流を選択して前記電流設定手段に保持させることを特徴とするディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドを目標位置へ高速に移動させるシーク制御を行うディスク装置に関し、特に、ヘッド位置信号のサンプリング周期が比較的長いセクタサーボを対象に１〜１０トラック程度の短い距離のシーク制御を高速に行うディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気ディスク装置等のディスク装置においては、ヘッド切替え時間の方がヘッドを１トラック移動する時間、即ち１トラックシーク時間に比べて十分に短い。そこで、１トラックを超えて連続するようなデータをアクセスする場合、目的とするシリンダアドレスにシークした後に、ヘッド切替えによってデータのリード又はライトを行っている。
【０００３】
しかし、記憶容量の増加に伴ってトラック間隔が狭まることにより、ヘッド間のオフセットが相対的に大きくなり、ヘッド切替えの際に必ずオフセット補正を必要とし、このため、ヘッド切替え時間が１トラックシークのシーク時間と同等もしくはそれ以上になりつつある。更に、ヘッド同士の相対位置は時間とともに変わる可能性があり、シーク時間は一定にはならない。
【０００４】
このため、従来は連続してデータを読み書きする時には、ヘッドを切替えながら同一シリンダ上の異なるディスク面のデータを読み書きしていたが、今後は同じディスク面上のデータを１トラックシークにより順次読み書きした後に、次のディスク面にヘッド切替えにより移行した方が、高速になる可能性がある。
図５５は一般的なシーク制御について、時間経過に対するヘッド位置の変化を示している。以下の説明におけるシーク時間、コアス時間、整定条件及び整定時間は次のように定義される。まずシーク時間とは、シーク命令を受信してから、ヘッドを目標位置に到達させ、かつ整定条件を満足するまでの時間である。また整定条件とは、シーク後に目標位置からの位置誤差を測定して、以後に位置誤差の許容範囲を越えないことを保証するための条件のことである。
【０００５】
コアス時間とは、シーク時間に含まれ、ヘッドがシーク開始位置から目標位置へ到達するまでの時間で、整定時間を含まない時間のことである。整定時間とは、目標位置へ到達してから、整定条件を満足するまでの時間のことである。
次にシーク時間に影響を与える要因としては、次のものがある。
▲１▼ポジション感度
シークを行う際には、現在の位置を正確に取得する必要がある。磁気ディスク装置においては、ディスク媒体上に位置信号、例えば２相サーボ信号が記録されており、トラック間のオフセット量が求まるようになっている。
【０００６】
この位置誤差信号は一般的にアナログ信号であり、ＡＤコンバータを使いＭＰＵに取り込まれる。ＡＤコンバータの値を実際のトラック単位に直すには、事前にシリンダ位置毎に測定したゲインを掛け、ポジション感度を一定にしなければならない。
▲２▼ループゲイン
ヘッドアクチュエータを駆動するＶＣＭ（Voice Coil Motor）の力定数ＢＬの値は、通常はトラック位置により異なるので、制御系のサーボ帯域を全てのトラックで一定にするようにゲインを補正することが必要になる。このＶＣＭ力定数ＢＬの値もしくは回路系のゲイン等は温度により変化するので、ファームウェアが予め保持している補正ゲインが、実際の値と合わなくなる。
【０００７】
制御系は誤差なくゲインが補正されているときにオーバーシュート及びアンダーシュートが少なく、整定時間が最も短くなるように設計・調整されているので、ゲインの変動は整定時間増加につながる。このため制御系のサーボ帯域を全てのトラックで一定にするようにループゲインを補正することが必要になる。
▲３▼バイアス力
アクチュエータに外部から加わる力は、場所により一定ではない。このため外部のバイアス力を場所によらず常に一定とする補正が必要になる。
【０００８】
▲４▼ヘッド間オフセット
トラック番号（シリンダ番号）が同一でもヘッド番号が異なる時には、ヘッド切替えを行うことになるが、ヘッド間にオフセットが生じている。したがって、ヘッド切替えを伴う１トラックシークでは、ヘッド切替えに伴なうオフセットが加わり、実際には例えば１．２トラックシークを必要とする場合があり、シーク時間に影響する。
【０００９】
▲５▼機械共振
ＶＣＭの位置に対する電流特性は、簡易的には二重積分に比例した式として表現される。ところが、実際には、アクチュエータとヘッドの機械共振の影響があり、シーク電流によっては、共振を加振してしまい、シーク後に振動が残ることがある。このような、シーク後の振動を残留振動と呼ぶ。この残留振動が大きい場合には、振動が収まるまで長い整定時間が必要になる。
【００１０】
▲６▼ランウアト
ディスク上の目標トラックは実際には同心円にはならず、歪みがある。このような、理想的なトラック位置からのずれのうち、回転に同期した成分を回転同期ランアウトＲＲＯ（Repeatable Run Out）、非同期な成分を回転非同期ランアウトＮＲＲＯ（Non Repeatable Run Out）と呼ぶ。
【００１１】
回転同期ランアウトＲＲＯ及び回転非同期ランアウトＮＲＲＯの影響は、次の２つの理由で問題である。１つは、同一トラックでの問題である。シーク直後に整定判定を行うが、回転同期ランアウトＲＲＯ及び回転非同期ランアウトＮＲＲＯの影響でなかなか整定条件を満足せずに、整定時間が長くなる場合がある。
図５６（Ａ）（Ｂ）は、３．５インチの磁気ディスク装置において、位置制御系で目標位置に追従制御しているときの回転同期ランアウトＲＲＯ及び回転非同期ランアウトＮＲＲＯの各振幅の最大値を各トラック毎に測定したものである。このように、回転同期ランアウトＲＲＯ及び回転非同期ランアウトＮＲＲＯの値はトラック毎に大きく異なる。
【００１２】
２つ目は隣接トラックとの問題である。現在のトラックから隣のトラックへ移動する場合に、理想的にはちょうど１．０トラックの距離だけ移動すれば良い。ところが、実際には回転同期ランアウトＲＲＯ及び回転非同期ランアウトＮＲＲＯの影響で、シーク距離が時間と場所により変動する。図５７は、隣接トラックに１トラックだけシークした時のトラック間隔の変動の幅を、各トラック毎に測定した結果である。この測定例では、トラック間隔が±２０％程度の範囲で変動している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ディスク装置において、シーク制御を最適化してシーク時間を短縮するためには、このようなポジション感度、ループゲイン、バイアス力、ヘッド間オフセット、機械共振、ディスク回転に伴う同期および非同期のランアウト等の変動要因をできるだけ抑えるようにしなければならない。ポジション感度、ループゲイン、バイアス力、ヘッド間オフセットについては、事前に測定することが可能なので、現在の位置に応じた補正を行うことで影響を回避することができる。
【００１４】
共振については、専用のサーボ面にサーボ情報を記録しており、サーボヘッドから常時ヘッド位置信号が得られ、短いサンプリング周期でヘッド位置を検出できる装置であれば、出力電流に共振周波数付近の成分が混ざらないようにフィルタを挿入することで、影響を回避することができる。
しかし、データ面のトラック上に離散的にサーボ情報を記録したセクタサーボ又は埋込みサーボと呼ばれる装置では、ヘッド位置信号のサンプル周期が長くなる。このためフィルタを構成することは物理的に無理であり、共振の影響を回避できない恐れがある。
【００１５】
また回転同期ランアウトＲＲＯと回転非同期ランアウトＮＲＲＯは、その形状がトラック毎に異なり、完全に除去できない。１トラックシークなどの短距離のシーク制御においては、この共振、回転同期ランアウトＲＲＯ、及び回転非同期ランアウトＮＲＲＯの影響の回避が特に重要になる。
このように、サンプリンク周期の長いセクタサーボを採用した従来のディスク装置においては、回転同期ランアウトＲＲＯと回転非同期ランアウトＮＲＲＯの影響を受けて１〜４トラック程度の短い距離のシーク制御においてさえ、例えば１０サンプル以上の比較的長いコアス時間を必要としており、より高速なシーク制御が望まれている。
【００１６】
本発明の目的は、ヘッド位置のサンプル周期が比較的長いセクタサーボについて、１〜１０トラック程度の短距離シークを数サンプルという短いコアス時間で行い、整定時間を含めてシーク時間も１０サンプル以下の高速シークができるディスク装置を提供する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理説明図である。
まず本発明のディスク装置は、トラック情報とヘッド位置情報を含むサーボフレームが各トラック上に離散的に記録されたセクタサーボのディスク媒体を使用する。またディスク媒体に対しヘッドを移動させるアクチュエータ、電流により動作してアクチュエータを駆動するモータ、ヘッドの読取信号からヘッド位置信号とトラック情報を所定のサンプル周期毎に検出するサーボ復調手段、及び上位装置からシーク命令を受けた際、指定された目標位置に向けて前記ヘッドを移動して位置決めさせるシーク制御手段を備える。
【００１８】
ここで本発明のコアス時間およびシーク時間は、サンプル数で定義される。サンプル数とは、例えばコアス時間を例にとると、シーク制御を開始した時のサンプルタイミングからコアス制御を終了したときのサンプルタイミングまでのヘッド位置信号のサンプル回数を意味する。
このためサンプル数とサンプルタイミングの数は同じことを意味している。例えばコアス時間が４サンプルといった場合、第１サンプル目がシーク開始タイミングとなり、第４サンプル目がコアス終了タイミングとなる。サンプル数とサンプル周期の関係は、（サンプル数−１）が
サンプル周期となる。例えば４サンプルは、３サンプル周期となる。
【００１９】
このようなディスク装置のシーク制御手段として本発明にあっては、１〜１２トラック程度の短距離シークの制御のため、設定制御手段５４、ＦＦ電流設定手段５６、目標位置軌道設定手段５８、修正値設定手段６０、及び位置制御手段  （位置サーボ）６４を設けたことを特徴とする。
設定制御手段５４は、上位装置からシーク命令が所定シーク距離以下の場合、例えば１２トラック以下の場合、ヘッド位置信号のサンプル周期の複数周期に亘る短距離コアス制御期間を設定し、短距離コアス制御期間の制御開始時を含む各サンプルタイミング毎に制御動作を指示する。
【００２０】
ＦＦ電流設定手段５６は、短距離コアス制御期間でヘッドをシーク開始位置から目標位置に移動させるに必要なフィードフォワード電流（ＦＦ電流）の値を、短距離コアス制御期間の制御終了時を除くサンプルタイミング毎に予め保持し、設定制御手段５４の指示に従ってサンプルタイミング毎に対応する電流をモータに流す。
【００２１】
目標位置軌道設定手段５８は、電流設定手段５６のフィードフォワード電流によるヘッド移動軌道の各サンプルタイミング毎の位置を目標位置として予め保持し、設定制御手段５４の指示に従ってサンプルタイミング毎に該当する目標位置を出力する。また修正値設定手段６０は、目標位置軌道設定手段５８の目標位置の修正値をサンプルタイミング毎に予め保持し、設定制御手段５４の指示に従ってサンプルタイミング毎に該当する修正値を出力する。
【００２２】
位置制御手段６４は、サンプルタイミング毎に、目標位置を修正値で修正して現在位置との誤差を求め、ＦＦ電流に加えて更に、この位置誤差に基づいて修正後の目標位置に追従するようにモータに電流を流して位置のフィードバック制御を行う。
ＦＦ電流設定手段５６は、加速電流と減速電流を出力し、加速電流の流し始めから減速電流を流し終るまでの時間（コアス時間）で決まる電流波形の周期を、位置制御手段６４の周波数帯域より高い共振周波数をもつアクチュエータ１８の共振周期より長く設定し、更に加速電流と減速電流の波形を相似形とする。
【００２３】
またＦＦ電流設定手段５６は、電流波形の周期を、位置制御手段６４の周波数帯域より高い共振周波数をもつ筐体の共振周期より長く設定する。更に、ＦＦ電流設定手段５６は、加速電流と減速電流の最大値の絶対値を同一とする。
ＦＦ電流設定手段５６は、加速電流と減速電流との間に電流零の区間を設けるようにしてもよい。ＦＦ電流設定手段５６は、加速電流と減速電流として三角波状、矩形波状、または台形波状の電流波形を使用する。
【００２４】
設定制御手段５４で設定する短距離コアス制御期間の長さは、シーク距離に応じたサンプルタイミングの数とする。例えば、１乃至１２トラックの短距離シークについて３乃至６サンプルタイミングとする。これはサンプル周期でみると２乃至５周期である。例えば、
１乃至４トラックシークで３サンプルタイミング、
１乃至４トラックシークで４サンプルタイミング、
５乃至８トラックシークで５サンプルタイミング、
９乃至１２トラックシークで６サンプルタイミング
とする。
【００２５】
またシーク命令により指定されたシーク距離が１トラック長の時、設定制御手段５４で設定する短距離コアス制御期間を２〜６サンプルタイミング（１〜５サンプル周期）とし、フィードフォワード電流を１サンプルの間に複数回変化させる。例えば、加速電流と減速電流として三角波状の電流波形を出力し、加速電流と減速電流との間に電流零の区間を設け、設定制御手段５４で設定する短距離コアス制御期間を５サンプルタイミング（５サンプル周期）とする。
【００２６】
またシーク命令により指定されたシーク距離が１トラック長の時、設定制御手段５４で設定する短距離コアス制御期間を５〜１０サンプルタイミング（４〜９サンプル周期）とし、フィードフォワード電流を１サンプルの間に１回変化させる。例えば、加速電流と減速電流として三角波状の電流波形を出力し、加速電流と減速電流との間に電流零の区間を設け、設定制御手段５４で設定する短距離コアス制御期間を８サンプルタイミング（７サンプル周期）とする。
【００２７】
ＦＦ電流設定手段５６は、サンプルタイミングとその間に設定した１又は複数のタイミング、例えば１／２サンプル周期の各々について、フィードフォワード電流の値を保持し、各タイミング毎に該当する電流を出力する。
ＦＦ電流設定手段５６は、シーク開始タイミングの電流出力が遅延した場合、この遅延時間分の電流を補うように電流値を高くして出力する。
【００２８】
目標位置軌道設定手段５８は、シーク命令に基づいたシーク距離を短かめに修正した修正シーク距離について、フィードフォワード電流による目標移動軌道を求めて各サンプルタイミングの目標位置とする。例えば、シーク命令に基づいたシーク距離を１０％以下の範囲で短いシーク距離に修正する。
目標位置軌道設定手段５８は、フィードフォワード電流から求められるヘッド位置軌道の各サンプルタイミング毎の目標位置として、シミュレーションにより修正した値を用いる。また目標位置軌道設定手段５８は、フィードフォワード電流から求められる目標位置軌道の各サンプルタイミング毎の目標位置として、キャリブレーションにより修正した値を用いる。
【００２９】
目標位置軌道設定手段５８は、例えば目標位置軌道のうちで、最後のサンプルタイミングの値のみを修正する。
目標位置軌道設定手段５８は、シーク方向に応じて目標位置軌道の各サンプルタイミング毎の目標位置を保持する。またシーク距離に応じて前記目標位置軌道の各サンプルタイミング毎の目標位置を保持する。
【００３０】
目標位置軌道設定手段５８は、ディスク回転に同期したトラック位置変動ＲＲＯ: Rotatable Run Out ）によるオフセット測定値を全トラックに共通なセクタ位置毎に保持し、シーク開始セクタのオフセット測定値と目的セクタのオフセット測定値に基づいてシーク命令に基づくシーク距離を修正し、修正したシーク距離についてフィードフォワード電流による目標位置軌道を求めて各サンプルタイミングの目標位置を保持する。この場合、目標位置を、シーク開始セクタと目的セクタとのオフセット測定値に応じて修正する。
【００３１】
目標位置軌道設定手段５８は、ヘッド切替えに対応したオフセット測定値を保持し、ヘッド切替えを伴うシーク命令を受けた際に、ヘッド切替えのオフセット測定値で修正したシーク距離についてフィードフォワード電流による目標位置軌道を求めて各サンプルタイミングの目標位置を保持する。例えば、シーク命令のシーク距離に基づく位置軌道の各サンプルタイミングの目標位置を、ヘッド切替えに伴なう切替前と切替え後のオフセット測定値で修正する。
【００３２】
シーク制御手段は，更に、リード動作のシーク命令を受けた際に、短距離コアス制御の終了時点でヘッド位置が予め定めたリード許容誤差範囲か否か判定し、リード許容誤差範囲内のときは直ちにリード許可をデータ復調ユニットに与える。このためリード動作のためのシーク時間は、コアス時間と同等にでき、整定時間は不要となる。
【００３３】
シーク制御手段は、更に装置に加わる衝撃を検知するセンサを有し、短距離コアス制御期間中にセンサで衝撃を検知した場合には、短距離コアス制御の終了直後にリード許可を与えず、センサが衝撃を検知しなくなるまで待ってリード許可を与える。
またシーク制御手段は，更に、ライト動作のシーク命令を受けた際に、短距離コアス制御の終了後に所定の整定条件を満足するか否か判定し、整定条件を満足したときにライト許可をデータ変調ユニットに与える。
【００３４】
シーク制御手段は，シーク命令によるシーク距離が所定シーク距離を越えた長距離シーク距離の場合、目標位置までの残り距離（トラックデファレンス）に応じた目標速度に追従させる速度制御を用い、目標位置との残り距離が所定距離以下となった場合、ＦＦ電流設定手段５６、目標位置軌道設定手段５８、及び修正手段６０による短距離シーク制御を行う切替制御手段を備える。
【００３５】
この切替制御手段は、長距離シーク制御から短距離シーク制御への切替時のヘッド速度を検出する速度検出手段、切替時のヘッド速度を零とするフィードフォワード電流I1と該フィードフォワード電流I1を前記モータに流した時の移動距離L1と、各サンプルタイミング毎の位置を求める第１演算手段、目標位置までの距離L0から第１演算手段の移動距離L1を差し引いた残り距離L2を短距離シーク制御するための各サンプルタイミング毎のフィードフォワード電流I2、フィードフォワード電流I2をモータに流した時の目標位置軌道の各サンプルタイミング毎の位置を求める第２演算手段、および第１及び第２演算手段で求めた２種類のフィードフォワード電流および各サンプルタイミング毎の位置を加算する加算手段を有し、この加算手段で得られたフィードフォワード電流I0及び目標軌道位置に  さらに本発明のディスク装置は、シーク制御手段の短距離コアス制御によるシーク時間の統計情報に基づいて自動的にキャリブレーションを行うキャリブレーション手段を設ける。キャリブレーション手段は、例えば時間測定手段で短距離シーク制御毎に、シーク開始から整定待ち終了までのシーク時間をシーク距離毎に計測して保持し、起動手段で同一シーク距離のシーク時間の確率分布を求め、所定の確率を与えるシーク時間が、予め定めた基準時間よりも長い場合にキャリブレーションを起動する。そして起動手段によるキャリブレーションの起動を受けて、キャリブレーション実行手段が所定のキャリブレーションを実行する。
【００３６】
キャリブレーション実行手段は、例えば位置制御手段６４のループゲインを測定し、測定ループゲインが初期設定した最適値から外れていた場合、最適値にループゲインを補正する。またキャリブレーション実行手段は、複数のフィードフォワード電流及び複数のフィードフォワード電流の各々に対応した目標位置軌道の設定値を選択して短距離シーク制御を行うことでシーク時間を計測し、複数のフィードフォワード電流の中で最もシーク時間が短いフィードフォワード電流を選択してＦＦ電流設定手段５６に保持させる。
【００３７】
このように本発明は、１〜１２トラック程度の短いシーク距離について、ヘッド位置信号のサンプル数で３〜５サンプルという短時間の制御でコアス制御を終了し、整定時間を含めて１０サンプル程度でシークを完了する。この短距離シーク制御は、ＦＦ電流と位置フィードバック制御を合せた制御であり、更に位置制御にあっては、ＦＦ電流による目標位置軌道とその修正値により各サンプルタイミングでの目標位置を決めて実位置との位置誤差に応じてモータに電流を流す位置フィードバック制御する。
【００３８】
ＦＦ電流、目標位置軌道、目標位置軌道の修正値は、各々シーク開始時刻からの経過時間、即ち予め定めたサンプル数分の各サンプルタイミングで生成される。ここで、ＦＦ電流の加速電流波形と減速電流波形で決まるコアス時間は、共振の影響を受けず、また電流がモータ（ＶＣＭ）のアンプが飽和しない範囲で、できるだけ短く設定する。
【００３９】
例えば、１８５．６μｓのサンプリング周期をもつディスク装置の場合、１トラックのシーク距離について、コアス時間を３サンプルと設定する。このように極端に少ないサンプル数のコアス時間は、従来の制御では設定することができなかった。また、ＦＦ電流と目標位置軌道のみでは、シーク後にオーバーシュート・アンダーシュートが発生する。この大きさは、シーク方向、シーク距離に依存する。目標位置軌道を理想的な値から意図的にずらすことで、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
＜目次＞
１．装置構成とサーボパターン
２．短距離シーク制御
３．テーブル作成とキャリブレーション
（１）製造段階のキャリブレーション
（２）ＦＦ波形のキャリブレーション
（３）運用段階のキャリブレーション
４．長距離シーク制御の引込み制御
５．衝撃センサによる監視
６．その他
１．装置構成とサーボパターン
図２は本発明のディスク装置の構成を示したブロック図である。図２において、ディスク装置はコントロールユニット１０とディスクエンクロージャ１２で構成される。ディスクエンクロージャ１２には、スピンドルモータ１６により回転されるディスク１４が設けられている。ディスク１４の上下のデータ面に対しては、ヘッド２１，２２が設けられている。
【００４１】
ヘッド２１，２２としては、リードヘッドとライトヘッドを一体に備えた複合ヘッドが使用される。この内、ライトヘッドはインダクティブヘッドであり、リードヘッドは例えばＭＲヘッドを使用する。ヘッド２１，２２はアクチュエータ１８の先端に装着され、ボイスコイルモータ（以下「ＶＣＭ」という）２０により、ヘッド２１，２２をディスク１４上の任意のトラック位置に移動できるようにしている。アクチュエータ１８としては、通常、ＶＣＭ２０により回転軸を中心にヘッド２１，２２側を移動させるロータリ型のアクチュエータが使用される。
【００４２】
コントロールユニット１０側にはＭＰＵ２４が設けられ、ＭＰＵ２４に対してはバス４４を介してＲＯＭ２６，ＲＡＭ２８が設けられる。ＲＯＭ２６には、ＭＰＵ２４で実行する本発明のシーク制御を含む各種の制御プログラムが格納され、また各種の制御に必要なパラメータも格納されている。またＭＰＵ２４に対しては、バス４４を介してインタフェースコントローラ３２が接続され、上位のホスト側コントローラとの間でコマンド及びデータのやり取りを行う。
【００４３】
インタフェースコントローラ３２に対してはキャッシュＲＡＭ３０が設けられており、ホスト側コントローラ３２からのリードまたはライトのアクセス要求に対し、インタフェースコントローラ３２は、まずキャッシュＲＡＭ３０を参照して、もしミスヒットであればＭＰＵ２４に対しディスク１４に対するリードまたはライトのアクセスを要求する。
【００４４】
更にＭＰＵ２４に対しては、バス４４を介してスピンドルモータドライバ３４、ＶＣＭドライバ３６、リード／ライトユニット４２及びサーボデコーダ３８が設けられている。スピンドルモータドライバ３４はＭＰＵ２４による指示のもとに、ディスクエンクロージャ１２に設けたスピンドルモータ１６を一定速度で回転させる。
【００４５】
ＶＣＭドライバ３６は、ＭＰＵ２４に設けているシーク制御部及びシーク完了後の位置決め制御部による制御指示を受けてＶＣＭ２０に電流を流し、アクチュエータ１８の駆動によるヘッド２１，２２の目的トラック位置に対する位置決め制御を行う。リード／ライトユニット４２とサーボデコーダ３８に対しては、ヘッドＩＣ４０を介して、ディスクエンクロージャ１２に設けているヘッド２１，２が接続されている。
【００４６】
リード／ライトユニット４２は、リード動作の際にはリード側が有効となってデータ復調回路として動作する。そのときヘッドＩＣ４０で選択されているヘッド２１または２２のいずれかより読み出されるディスク１４からのデータ記録部分からの読出信号からリードデータを復調し、ＲＡＭ２８に格納した後、インタフェースコントローラ３２を経由してホスト側コントローラにリードデータを転送する。
【００４７】
またライト動作の際には、リード／ライトユニット４２はライト側が有効となり、データ変調回路として動作する。この場合には、ホスト側コントローラからインタフェースコントローラ３２を介してＲＡＭ２８に転送された書込データを、ヘッドＩＣ４０を介して、命令により指定されたヘッド２１または２２のいずれかによりディスク１４に書き込む。
【００４８】
サーボデコーダ３８は、ヘッドＩＣ４０で選択されているヘッド２１または２２から得られるサーボ読取信号からトラック番号及びヘッド位置信号を復調し、ＭＰＵ２４はサーボデコーダ３８で復調したトラック番号及びヘッド位置信号に基づいて、ディスク１４に対するヘッド２１，２２の位置決め制御をＶＣＭドライバ３６によるＶＣＭ２０に対する電流供給により行う。
【００４９】
図３は、図２のディスクエンクロージャ１２に設けたディスク媒体１４のトラック記録状態である。ディスク媒体１４は両面をデータ面４６としている。データ面４６上には、同心円状に複数のトラックが形成されている。図３にあっては、複数のトラックの内のトラック４８ｉ，４８ｉ＋１の２本を代表して示している。トラック４８ｉ，４８ｉ＋１は、円周方向に一定の間隔を置いてサーボフレーム５０ｉ，５０ｉ＋１を設けている。
【００５０】
サーボフレーム５０ｉ，５０ｉ＋１は、図４に取り出して示すように、サーボマーク５１、トラックアドレス５２、４種類Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのサーボパターン５３を円周方向に記録している。サーボマーク５１はサーボフレームの開始位置を示す。トラックアドレス５２は、例えばグレーコード等によりトラック番号を記録している。
【００５１】
サーボパターン５３は、ディスク半径方向についてパターンＡ，Ｂを１トラックずつ交互に記録し、またパターンＣ，Ｄも同様に１トラックずつ交互に記録し、パターンＡ，ＢとパターンＣ，Ｄでは０．５トラックずらしている。このようなサーボパターン５３から得られたパターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４つのパターン読取信号について、右側に示すように、パターンＡとＢの差からヘッド位置信号Ｎを復調し、同時にパターンＣとＤの差からヘッド位置信号Ｑを復調する。
【００５２】
ヘッド位置信号Ｎ，Ｑは０．５トラック位相のずれた信号であり、通常、２相サーボ信号と呼ばれる。即ち、ヘッド位置信号Ｎはトラック番号ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２で示すトラックセンタを中心に、ヘッド２１の半径方向の位置に対し異なった極性で直線的に変化し、トラック境界部分で飽和した特性となる。
これに対しヘッド位置信号Ｑは、トラック境界を０次として、ヘッド２１の移動方向に応じて正または負に直線的に変化する特性であり、トラックセンタで飽和した信号となる。このため、トラックセンタを中心とした所定範囲ではヘッド位置信号Ｎを使用し、ヘッド境界部分ではヘッド位置信号Ｑを使用することで、全トラック範囲に亘りヘッド位置を示すヘッド位置信号を得ることができる。
【００５３】
本発明のディスク装置にあっては、図４のサーボフレームが、図３のようにトラック上に離散的に記録されており、サーボフレームの間がデータ領域として使用される。このようなサーボフレームの記録をセクタサーボあるいは埋込みサーボと呼ぶ。
セクタサーボのディスク装置にあっては、図３のように、トラック上に離散的にサーボフレーム５０ｉ，５０ｉ＋１が記録されているため、サーボフレームの読取信号から得られるヘッド位置信号はディスク１４の回転数と１トラック当たりのサーボフレームの数に依存した周期で間欠的に得られる。
【００５４】
例えば、ディスク１４の回転数を５４００ｒｐｍ、１トラック当たりのサーボフレームの数を６０フレームとした場合、ヘッドから読み取られるヘッド位置信号の周期は１８５．６μｓ間隔となる。このため図２のＭＰＵ２４にあっては、サーボデコーダ３８より１８５．６μｓの周期間隔でヘッド位置信号が得られることから、この周期をサンプリング周期としてヘッド位置信号を取り込んで、シーク制御やオントラック制御などのヘッド位置決め制御を行う。
【００５５】
本発明のディスク装置にあっては、シーク命令による目標位置に対し現在位置からのシーク距離が例えば１３トラック以上の場合には通常のシーク制御を行う。これ対しシーク距離が１２トラック以下の短いシーク距離の場合には、本発明により提供されるフィードフォワード波形、目標位置軌道及び目標位置軌道修正を用いた位置フィードバック制御による３〜６サンプル程度の短いコアス期間で短距離シークを行うようにしている。
【００５６】
ここでシーク距離が１３トラック以上となる通常のシーク制御とは、目的位置に対する現在位置からの残りトラック数に応じて読み出した速度制御パターンに従って、加速、定速、減速の速度制御を行い、速度制御の最終段階による減速中に、目標位置に対し所定トラック範囲に入ったときに位置制御に切り替えるシーク制御をいう。
２．短距離シーク制御
図５は、本発明のディスク装置で例えば１２トラック以下の短距離シークを行うためのシーク制御部の機能構成のブロック図である。本発明の短距離シーク制御は、フィードフォワード電流（以下「ＦＦ電流」という）、位置制御、目標位置軌道及び目標位置軌道の修正という４つの制御要素を組み合わせた制御を行う。またシーク距離に応じてシーク開始位置から目標位置にヘッドが到達するまでの期間、即ちコアス期間が３〜５サンプルの範囲で予め決められた制御を行う。
【００５７】
図５において、短距離制御を行うためのシーク制御部は、設定制御部５４、ＦＦ電流設定部５６、目標位置軌道設定部５８、修正値設定部６０、加算点６２、位置制御部６４、加算点６６、及びＶＣＭ２０を用いたアクチュエータ１８で構成される。ＦＦ電流設定部５６には、製造段階での設計値及び後の説明で明らかにするシミュレータを用いたキャリブレーションにより決まるサンプルタイミングごとに最適なＦＦ電流の値が格納されている。そして、設定制御部５４に対するシークコマンド及びサンプルクロックに基づいて、対応するＦＦ電流値を選択して、各サンプルタイミングごとに加算点６６に出力してアクチュエータ１８に電流を流す。
【００５８】
目標位置軌道設定部５８には、ＦＦ電流設定部５６に設定したＦＦ電流をアクチュエータ１８のＶＣＭ２０に流したときのヘッドの目標位置軌道が各サンプルタイミングごとの位置として予め記憶されている。そして、設定制御部５４に対するシークコマンド及びサンプルクロックに基づき、各サンプルタイミングごとに目標位置として加算点６２に出力する。
【００５９】
修正値設定部６０には目標位置軌道設定部５８に記憶している目標位置軌道の各位置の値を修正する目標位置軌道修正値が予め記憶されている。この目標位置軌道の修正値は、ＦＦ電流と目標位置軌道のみによる制御ではシーク後にオーバーシュートやアンダーシュートが発生することから、オーバーシュートやアンダーシュートが発生しないように目標位置軌道を理想的な値から意図的にずらすことで、オーバーシュート及びアンダーシュートを抑制できるようにしている。
【００６０】
この軌道修正値そのものは、装置製造段階での後の説明で明らかにするシミュレータを用いたキャリブレーションにより最適値が決められて予め記憶される。位置制御部６４は通常の位置フィードバック制御を行うもので、加算点６２に対する目標位置軌道修正値により修正された目標位置とフィードバックされた実際のヘッド位置との偏差を、位置制御部６４に設定したループゲインに従って増幅した後に加算点６６に与える。更に、ＦＦ電流設定部５６から別個に供給されているＦＦ電流と合成してアクチュエータ１８に電流を流し、加算点６２の誤差が常に０となるようにフィードバック制御する。
【００６１】
図６は、図５のＦＦ電流設定部５６、目標位置軌道設定部５８及び修正値設定部６０の具体的な実施例である。図６において、シーク方向に応じてフォワードテーブル７４−１とリバーステーブル７４−２が設けられる。フォワードテーブル７４−１，リバーステーブル７４−２は、例えば図７にフォワードテーブル７４−１を代表して示すように、シーク距離とサンプルタイミングの順番を示すサンプル番号をパラメータとして、修正値Ｋij、第１ＦＦ電流ＦＩij及び第２ＦＦ電流ＳＩijの値を格納している。
【００６２】
ここで、ｉはシーク距離１〜１２であり、ｊはサンプル番号１〜５を表わしている。またサンプル番号は、サンプルタイミングの順番に対応している。更に、テーブル上には、最初のサンプルタイミングから最後から１つ前のサンプルタイミングまでのサンプル番号を登録しており、最後のサンプルタイミングではＦＦ電流は零となり、また目標位置はシーク距離そのものになることから、テーブル登録は行っていない。
【００６３】
これら修正値、第１ＦＦ電流及び第２ＦＦ電流は、後の説明で明らかにする装置製造段階におけるシーク制御のキャリブレーションによって最適値が決められ、図示のようにテーブルデータとして例えばＲＯＭ２６に予め保持されている。図７のフォワードテーブル７４−１のデータは、本発明が対象とする短距離シークの１〜１２トラックについて準備されている。ここでシーク距離とコアス期間を決めるサンプル数の関係は、図８のようになる。
【００６４】
図８において、シーク距離が０．１〜４トラックの場合には、特性１１８に示すようにサンプル数は３とする。シーク距離が５〜８トラックについては、特性１２０のようにサンプル数を４とする。シーク距離が９〜１２トラックについては、特性１２２のようにサンプル数を５としている。シーク距離が１３トラック以上についてはサンプル数６以上の特性１２４となり、この特性は目標位置に対するトラックディファレンスに応じて目標速度を読み出して速度制御する従来のシーク制御の領域となる。
【００６５】
再び図７を参照するに、フォワードテーブル７４−１における第１ＦＦ電流は、例えばシーク距離１、サンプル番号１〜３の場合を例にとると、サンプルタイミングごとに第１ＦＦ電流ＦＩ11〜ＦＩ13を出力する。これに対し第２ＦＦ電流ＳＩ11〜ＳＩ13は、ヘッド位置信号が得られていないサンプル周期の中間の１／２サンプル周期の間に発生するＦＦ電流を保持している。
【００６６】
このため、ＦＦ電流の出力については１／２サンプル周期ごとに行われることで、例えばサンプル数３の場合には倍の６回ＦＦ電流の出力が行われることになる。これに対し修正値Ｋ11〜Ｋ13を使用した目標位置軌道の発生は、サンプル番号１，２，３で決まるサンプルタイミングごとに行われ、合計３回の位置制御を行うことになる。
【００６７】
再び図６を参照するに、フォワードテーブル７４−１，リバーステーブル７４−２に対しては、レジスタ６８によりテーブルポインタとしてフォワード／リバース７０及びシーク距離７２の各情報がセットされる。フォワード／リバース７０のシーク方向を示す情報は、シーク命令の解読でセットされる。シーク距離７２は、シーク命令による目標位置とシーク開始時の現在位置との差で与えられる。
【００６８】
このレジスタ６８にセットした値によりフォワードテーブル７４−１またはリバーステーブル７４−２のいずれか一方を指定し、指定したテーブル内のシーク距離に応じた記憶内容をテーブル読出データ７８として読み出す。ここでテーブル読出データ７８の第１ＦＦ電流及び第２ＦＦ電流は、フォワードテーブル７４−１またはリバーステーブル７４−２のものをそのまま使用するが、目標位置軌道については、修正演算部７６でテーブルから読み出した修正値Ｋを使用した修正演算で求める。
【００６９】
修正演算部７６は、各サンプル番号ごとの目標位置軌道を
目標位置軌道＝目標位置＋（シーク距離×修正値Ｋij）
として算出している。この修正演算部７６で算出された各サンプル番号、即ちサンプルタイミング毎の目標位置軌道の値が、Ｐｉ1 ，Ｐｉ2 ，・・・としてテーブル読出データ７８にセットされる。なおテーブル読出データ７８は、ＲＡＭ２８上の適宜の領域にテーブル読出データ１０４にバッファされる。
【００７０】
修正演算部７６の演算に使用されるシーク距離は、シーク距離修正処理部９０及びヘッド切替修正処理部１００で修正された修正シーク距離を使用する。シーク距離修正処理部９０は、ディスクの回転同期ランアウトによる変動に対しシーク距離を補正する。
図９はシーク距離修正処理部９０の具体例であり、回転同期ランアウトテーブル１３２を備えている。回転同期ランアウトテーブル１３２は、全トラックについて共通のセクタ番号をポインタとして各セクタ番号におけるトラックセンタからの回転同期ランアウトによるオフセットを保持している。このオフセットは、ディスクの全トラックの同一セクタ番号について、測定した値の平均値を使用する。
【００７１】
図１０は、回転同期ランアウトテーブル１３２に使用するオフセット測定の様子を示している。いま、トラック４８ｉから隣接するトラック４８ｉ＋１に１トラックシークを行う場合、各トラックについて相似な回転同期ランアウトによるトラック位置の変動があったとする。この場合、シーク軌道１３４と１３６では、同じシーク時間Ｔであっても回転同期ランアウト即ち偏心によりシーク距離が異なっている。
【００７２】
このため、理想的なシーク距離である１トラックに対し、例えばシーク軌道１３４は１トラック以下の短いシーク距離となり、これに対しシーク軌道１３６の場合には１トラックを超えた長いシーク距離となる。この回転同期ランアウトによる実際の変動の様子は、例えば図５６（Ａ）に示したようになる。
そこで本発明にあっては、ディスク媒体の全トラックのセクタ番号０１〜６０について各々１トラックシーク制御を行ったときのオフセットを測定し、同一セクタ番号のオフセットを平均化して、図９の回転同期ランアウトテーブル１３２を作成している。
【００７３】
回転同期ランアウトテーブル１３２に対しては、開始セクタ８４をセットするレジスタ１２６、目的セクタ８６をセットするレジスタ１２８、セレクタ１３０によるテーブルポインタの設定機構が設けられている。即ち、レジスタ１２６に開始セクタ８４をセットし、これをセレクタ１３０で選択して回転同期ランアウトテーブル１３２の該当するセクタ番号からオフセットを読み出して、開始セクタオフセット１３４を求める。
【００７４】
続いてセレクタ１３０を切り替えて、レジスタ１２８の目的セクタ８６による回転同期ランアウトテーブル１３２のセクタ番号の指定で対応するオフセットを目的セクタオフセット１３６ａとして読み出す。演算部１３８は、回転同期ランアウトテーブル１３２から読み出した開始セクタオフセット１３４ａと目標セクタオフセット１３６ａを使用し、シーク命令に基づいたシーク距離８２を修正する。
【００７５】
具体的には、シーク命令で指定されたシーク距離８２から各オフセットを差し引くことで修正シーク距離９２を求め、これを図６のヘッド切替修正処理部１００に供給する。図６のヘッド切替修正処理部１００は、ヘッド切替えを伴う短距離シークの際にシーク距離の修正を行う。例えば図１１に示すように、ヘッド切替修正処理部１００にはヘッドオフセットテーブル１４０が設けられている。この実施例にあっては、図２のディスクエンクロージャ１２の２つのヘッド２１，２２を使用していることから、ヘッドオフセットテーブル１４０は、現在ヘッドをヘッド番号０１、目的ヘッドをヘッド番号０２としたときのオフセットと、逆に現在ヘッドをヘッド番号０２、目的ヘッドをヘッド番号０１としたときのオフセットが記憶されている。
【００７６】
このヘッドオフセットテーブル１４０の各オフセットは、任意の測定トラックに位置決めしている状態でヘッド切替えを行って生じたオフセットを使用する。実際の測定は、ディスクの全トラックについてヘッド切替えを行ってオフセットを求め、その平均値をヘッドオフセットテーブル１４０に格納する。ここで、ヘッド番号０１から０２に切り替えたときのオフセットとヘッド番号０２から０１に切り替えたときのオフセットは、オフセット量は同一で符号が逆になるだけである。
【００７７】
オフセットテーブル１４０に対しては、レジスタ１３８により現在ヘッド番号９６と目的ヘッド番号９８がセットされ、これら２つのヘッド番号を使用したヘッドオフセットテーブル１４０のアクセスで、対応するオフセットを読み出して演算部１４２に出力する。演算部１４２には、図６のシーク距離修正処理部９０で修正された修正シーク距離９２が入力され、これをオフセットテーブル１４０から読み出したオフセットを加えることで修正して、修正シーク距離１０２を求め、図６の修正演算部７６に与える。
【００７８】
もちろん、ヘッド切替えを行わない短距離シークについては、ヘッド切替修正処理部１００の修正は行われず、シーク距離修正処理部９０で修正された修正シーク距離９２がそのまま修正演算部７６に与えられる。
修正演算部７６の演算を経て最終的に得られたテーブル読出データ１０４は、サンプルクロック１０６に同期してサンプル数１，２，・・・ｎの順番に順次レジスタ１０８に読み出される。このうち目標軌道１１０及び第１ＦＦ電流１１２は各サンプルタイミングごとに図５の加算点６２及び加算点６６に供給される。
【００７９】
第２ＦＦ電流１１４についてはサンプル周期の間の１／２サンプル周期のタイミングで図５の加算点６６に出力される。この第１ＦＦ電流１１２と第２ＦＦ電流１１４はセレクタ１１６により選択され、セレクタ１１６はサンプルクロック１０６の１／２周期ごとに切り替えられてサンプリングタイミングで第１ＦＦ電流１１２を出力し、１／２サンプル周期経過したタイミングで第２ＦＦ電流１１４を出力する。
【００８０】
図１２は、図５においてシーク距離を１トラックとするシーク命令を受けたときのサンプルクロック、ＦＦ電流、目標位置軌道と目標位置軌道修正、更にそのときのヘッド軌道のタイムチャートである。
１トラックのシーク命令については、図１２（Ａ）のように３サンプル周期の短距離シーク期間が設定され、シーク開始時のサンプルクロックのクロック番号を１とすると、３サンプル周期でクロック番号１，２，３，４の４つのサンプルタイミングが作られる。更にＦＦ電流については、１／２サンプル周期で制御タイミングが作られる。したがって全体としての制御タイミングは、図１２（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ７の７回となる。
【００８１】
このような制御タイミングｔ１〜ｔ７に対し、図１２（Ｃ）のようにＦＦ電流１４６が出力される。ＦＦ電流１４６としては三角波状の電流波形を使用しており、前半の制御タイミングｔ１〜ｔ４の加速電流１４８−１と後半のタイミングｔ４〜ｔ７の減速１４８−２となっている。このようなＦＦ電流１４６の加速電流１４８−１と減速電流１４８−２で１つの波形周期を構成し、これは３サンプル周期数で決まるサンプル数４のコアス時間を意味している。
【００８２】
図１２（Ｄ）は、図１２（Ｃ）のＦＦ電流１４６をＶＣＭ２０に流したときの理想的な目標位置軌道１５０であるが、本発明にあっては、これを修正値により修正して破線の目標位置軌道修正１５２としている。このような目標位置軌道修正１５２により、図１２（Ｅ）のように、３サンプル周期の期間でヘッドを１トラック分移動して目標位置に生成させるヘッド軌道１５４となる短距離シーク制御を実現することができる。
【００８３】
即ち、図１２（Ｃ）のＦＦ電流１４６による制御タイミングｔ１〜ｔ７ごとの電流出力と、図１２（Ｄ）の目標位置軌道修正１５２の制御タイミングｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７における目標位置の設定による位置フィードバック制御の合成により、僅か３サンプル期間という短時間でヘッドを位置トラック制御して目標位置に整定させるシーク制御が実現されている。
【００８４】
図１３は、図２のＭＰＵ２４による本発明のディスク装置のシーク制御のフローチャートである。まずステップＳ１で、上位のホスト側コントローラよりシーク命令を受信する。このシーク命令には、コマンドパラメータとして目標位置、ヘッド番号、リード／ライト種別が指定されている。続いてステップＳ２で、目標位置と現在位置から理想的なシーク距離を計算する。
【００８５】
理想的なシーク距離とは、目標位置のトラックアドレスと現在位置のトラックアドレスとの差で与えられるトラック数を意味する。次にステップＳ３で長距離シークか否かチェックする。ここでシーク距離が１２トラック以下であった場合には短距離シークであることから、ステップＳ４に進み、図５に示したＦＦ電流、目標位置軌道、目標位置軌道修正及び位置制御による本発明の短距離シーク制御を行う。
【００８６】
ステップＳ５については、シーク距離に応じて設定したフィードフォワード時間の終了の有無、即ち所定のサンプル数分の終了を監視しており、処理終了を判別するとステップＳ６に進み、リードシークか否か判定する。もしリードシークであればステップＳ７に進み、予め定めたリード許可範囲にヘッド位置が入っていれば、直ちにステップＳ８でリード／ライトユニット４２に対しリード許可を与え、ステップＳ９で通常のトラックセンタに対するトラック追従制御に入る。
【００８７】
一方、ステップＳ６でリードシークでなかった場合、即ちライトシークであった場合には、ステップＳ１０に進み、予め定めた整定判定処理を行う。この整定判定処理は、コアス時間経過後に次の４つの条件を満足するか否かで判定される。
▲１▼現在の位置誤差の絶対値が０．１トラック以下
▲２▼現在位置と１サンプル前の位置の差の絶対値が０．０９トラック以下
▲３▼現在の位置誤差を２倍した値から１サンプル前の位置誤差を引いた値の絶対
値が０．１１トラック以下
▲４▼前記の３つの条件▲１▼〜▲３▼を全て満足する状態が４サンプル続くこと
ステップＳ１０でこのような整定判定条件が成立すると、ステップＳ１１に進み、ヘッドがライト許可範囲にあることを判定し、ステップＳ１２でリード／ライトユニット４２のライトユニット側にライト許可を与えた後、ステップＳ９で通常のトラック追従制御に入る。
【００８８】
ステップＳ９の通常のトラック追従制御でのリード動作またはライト動作が済むと、ステップＳ１３で次のシーク命令を監視しており、シーク命令を新たに受けると再びステップＳ１に戻り、同様な処理を繰り返す。
図１４（Ａ）は、図１３のステップＳ４における本発明による短距離シーク制御を実行するサーボ割込み処理のフローチャートである。サンプルタイミングでサーボ割込み信号が発生すると、まずステップＳ１で、第１サンプルのタイミングか否かチェックしており、第１サンプルのタイミングであるとステップＳ２に進み、１／２サンプル周期でＦＦ電流を出力するためのタイマ割込みをセットし、現在位置を取得する。
【００８９】
次にステップＳ３でシーク距離を求め、ステップＳ４で、シーク距離とシーク方向に応じた例えば図７のフォワードテーブル７４−１の先頭アドレスＴＰを求める。そしてステップＳ５で、例えば図７のフォワードテーブル７４−１を参照し、最初のサンプルタイミングのデータ先頭位置のアドレスＴＰを作成し、ステップＳ７で、テーブル検索により目標位置軌道、第１ＦＦ電流及び第２ＦＦ電流を取得する。
【００９０】
次にステップＳ８で、シーク距離修正に基づくテーブル読出時の修正を行う。例えば図６のシーク距離修正処理部９０により、回転同期ランアウトのオフセットに応じた修正を行う。またヘッド切替えを伴うシークの場合には、ヘッド切替修正処理部１００によるヘッド切替えのオフセットに応じた修正を行う。続いてステップＳ９で、実際にＶＣＭ２０に流す第１ＦＦ電流及び第２ＦＦ電流を計算する。
【００９１】
このＦＦ電流の計算は、ＦＦ電流にループゲインを掛け合わせ、それにバイアス分を加算することで求める。即ち、ＶＣＭ２０の力係数ＢＬの値はトラック位置により異なるので、全てのトラック位置で一定とするようにループゲインを補正する。またアクチュエータ１８に外部から加わる力は場所により一定ではないことから、同様にしてトラック位置に応じてバイアス力が一定となるようにバイアスを補正する。
【００９２】
次にステップＳ１０で、ＶＣＭ２０にステップＳ９で計算した第１ＦＦ電流を出力する。次にステップＳ１１で、次のサンプルタイミングでのテーブルアドレスの設定ＴＰ＝ＴＰ＋１を行い、更にシーク開始からのサンプル数ＣＮＴを１つ増加させ、ステップＳ１２で、指定サンプル数例えばサンプル数３に到達したか否かチェックする。
【００９３】
到達していなければステップＳ１３で次のサンプルからの通常のトラック追従制御へ移行するように、割込み処理のアドレスを設定し、サーボ割込み処理を抜けて、次のサンプルタイミングを待つ。この次のサンプルタイミングを待つ間に１／２サンプル周期を経過すると、図１４（Ｂ）のタイマ割込処理が起動し、ＶＣＭ２０に対し図１４（Ａ）のステップＳ９で計算した第２ＦＦ電流を出力して、図１４（Ａ）のメインルーチンにリターンする。
【００９４】
続いてステップＳ１で第２サンプルタイミングに達すると、ステップＳ１３に進み、ステップＳ２と同様にタイマ割込みのセットと現在位置の取得を行い、第２サンプルタイミングからは直ちにステップＳ７に進み、テーブル検索による目標位置軌道、第１ＦＦ電流及び第２ＦＦ電流の取得からの処理を第１サンプルタイミングと同様にして行う。以上の処理をステップＳ１２で指定サンプル数に到達するまで繰り返すことになる。
３．テーブル作成とキャリブレーション
図１５は、本発明のディスク装置における製造段階での作業と、装置を出荷した運用状態での処理のフローチャートである。まず製造段階にあっては、ステップＳ１〜Ｓ３のように、シミュレーションモデルによるＦＦ電流、目標位置軌道及び目標位置軌道修正の作成と、これに基づくステップＳ２のテーブル作成を行い、更にステップＳ３で、キャリブレーションによりＦＦ電流、目標位置軌道及び目標位置軌道の修正調整を行う。このような製造段階でのシミュレーションモデルを使用したＦＦ電流、目標位置軌道及び目標位置軌道修正の作成と調整によって、図１２に示したような例えば４サンプルで１トラックシークのコアス制御を終了するような最適化された短距離シークのためのテーブル情報が作成される。
【００９５】
そして運用段階にあっては、ステップＳ４でシーク制御を行うごとに、例えばシーク距離ごとにシーク時間を記録して統計情報を作成し、このシーク時間の統計情報からステップＳ５でキャリブレーション条件の成立を判定した場合、ステップＳ６で自動キャリブレーションを行い、その結果に基づきステップＳ７でテーブル内容の更新を行うようにしている。そこで、まずステップＳ１〜Ｓ３の製造段階におけるキャリブレーションを説明する。
（１）製造段階のキャリブレーション
まずサンプル数で決まるコアス時間に亘って出力するＦＦ電流の周期と共振の関係を説明する。本発明のディスク装置にあっては、ヘッドを装着したアクチュエータのアームの共振点のゲインが大きいときは、シーク動作によりヘッドアームが過振されてシーク後に振動が残り、整定時間が長くなる。機械的な共振の影響を避けるためには、機械的な共振点を加振しない周期のＦＦ電流を出力する必要がある。
【００９６】
ここでＦＦ電流の形状と周期に対する機械的な共振周期との関係を調べるため、簡単なシミュレーションを行う。いま加速度定数をＢＬ／ｍ、トラック幅をＬｐとし、図１６のような理想的な二重積分器１５８に比例したＶＣＭに共振点が１つ存在する場合を考える。例えば図１７（Ａ）のように、共振点１６０の共振周波数Ｆｒは３ｋＨｚ、ピークゲインはノミナルモデルに対し＋４０ｄＢであったとする。なお、図１７（Ｂ）は共振点１６２での位相特性である。
【００９７】
いま図１６の駆動電流発生器１５６により、例えば図１８のような周期Ｔ、最大電流Ｉｍａｘとする矩形波形状をもつＦＦ電流を出力したとする。このＦＦ電流によってヘッドを１．０トラック移動するに必要な電流の最大値Ｉｍａｘは次式となる。
【００９８】
【数１】
0003875294.tif 000002
【００９９】
ここで共振点の周波数を３ｋＨｚとして駆動電流の周期Ｔを変化させたときに、移動後の残留振動がどの程度発生するかを調べると、図１９（Ａ）（Ｂ）のようになる。図１９（Ａ）は電流波形の周期Ｔと共振周期Ｔｒを同じにした場合であり、シーク後に振動が残っている。これに対し図１９（Ｂ）は電流波形の周期Ｔを共振周期Ｔｒの２倍とした場合であり、シーク後に振動は全く見られない。このため、電流波形の周期Ｔを最適に選べば、ピークゲインが高い共振をもつＶＣＭであっても、シーク後に残留振動を発生させずにシーク制御することが可能である。
【０１００】
次に、駆動波形を図２０のような三角波とした場合を調べてみる。三角波の場合、１．０トラック移動するのに必要な駆動電流の最大値Ｉｍａｘは次式となる。
【０１０１】
【数２】
0003875294.tif 000003
【０１０２】
ここで共振周波数を３ｋＨｚとして図１８の方形波及び図２０の三角波を使用して周期Ｔを変化させたときの残留振動の最大の振幅を調べると、図２１（Ａ）（Ｂ）のようになる。図２１（Ａ）は方形波の場合、図２１（Ｂ）は三角波の場合である。また、それぞれ共振周期Ｔｒを１として正規化して表わしている。図２１（Ａ）（Ｂ）において、正規化された波形周期Ｔ＝２で残留振動が０となる現象は、サンプル周波数の半分となるナイキスト周波数の信号が観測できない現象と同じである。
【０１０３】
更に興味深いことは、方形波及び三角波が共に共振周期Ｔｒの２倍より長い周期Ｔであるならば、残留振動の振幅が十分に小さいということである。この場合、図２１（Ａ）の方形波駆動より図２１（Ｂ）の三角波駆動の方が残留振動が小さいことが分かる。更に図２１（Ａ）（Ｂ）のいずれについても、電流波形の周期Ｔが共振周期Ｔｒの１倍のときと１．５倍のときとを比較すると、１．５倍のときの方が残留振動が減少している。
【０１０４】
このような共振周期とＦＦ電流波形の周期との関係から、ＦＦ電流波形の周期Ｔを共振周期Ｔｒより長い周期に選べば、残留振動の影響を抑えることができる。また残留振動は電流波形により異なり、矩形波より三角波の方が残留振動を抑えることができる。
一方、ＦＦ電流によるシーク制御を短時間に終わらせるためには、電流波形の周期Ｔは短くする必要がある。この電流波形の周期Ｔはどの程度まで短くできるかは、次の点を考慮しなければならない。
【０１０５】
▲１▼共振点のピークゲイン
▲２▼ヘッド位置信号の最小分解能、即ちＡＤコンバータの最小ビット相当の位置
誤差
▲３▼回転同期ランアウトＲＲＯ及び回転非同期ランアウトＮＲＲＯの大きさ
▲４▼ＶＣＭドライバのカットオフ周波数及び電流波形の歪み
このような点を主に考慮して残留振動の許容レベルを決め、図１６のシミュレーションで求めた図２１のような残留振動と電流波形の周期との関係数から最適な電流波形の周期Ｔの限界が決められる。この場合、残留振動の大きさが位置検出用のＡＤコンバータの最小１ビットよりも小さいか、あるいはシーク終了後の位置制御における回転同期ランアウトや回転非同期ランアウトの振幅より十分に小さいときは、問題ないといえる。
【０１０６】
例えば、サンプル周期が１８５．２μｓの３．５インチの磁気ディスク装置の共振点が３．０ｋＨｚ（共振周期３３３μｓ）であったとする。このとき三角波上のＦＦ電流波形の周期Ｔが２サンプル周期で３７０．４μｓならば、共振周期に対し１．１倍となり、図２１（Ｂ）から残留振動の影響が心配である。そこで、もう１サンプル増やして３サンプル周期とすると、ＦＦ電流波形の周期は５６０．１μｓで共振周期の１．６８倍となる。この場合には、２サンプル周期に比べ残留振動は５分の１程度に減少できる。
【０１０７】
一方、サンプル周期単位でＦＦ電流を切り替えると、途中に電流０の区間を設けた場合の方形波の場合には４サンプル必要となり、また図２０の三角波の場合には６サンプル必要になる。しかし、このままではサンプル数の増加で時間がかかりすぎることから、例えば２分の１サンプル単位に電流切替えを行うものとすれば、方形波も三角波もどちらも３サンプルの波形周期Ｔ＝５５６μｓとなる共振周期Ｔｒの１．６７倍で駆動することができる。
【０１０８】
この場合、残留振動が十分に抑圧される共振周期Ｔｒの２倍よりも波形周期Ｔが短いので、実際の測定を通じて残留振動が十分に抑圧されることを確認する必要がある。更にもう１サンプル延ばして４サンプルにすると、共振の影響はほとんど無視することができる。
したがって、実際の装置に適用する場合には、サンプル数を低減することによるシーク時間の短縮と残留振動による整定時間の増加のバランスをとり、最適な電流波形の周期Ｔを決定する。以下の説明においては、電流波形Ｔの周期を３サンプルとし、更に１／２サンプル周期でＦＦ電流を切り替える場合を例にとる。
【０１０９】
ここでＦＦ電流は１／２サンプル周期ごとに切り替えて３サンプル周期の三角波即ち図２０の三角波形を使用する。ここでＶＣＭドライバ３６の能力により図２０のＦＦ電流が歪む場合には、周期を長くすればよい。
またＦＦ電流の切替えは必ずしもサンプル周期の２分の１に限らず、より高速なＭＰＵやＤＳＰを使用している場合には１サンプル単位の制御でも十分である。またヘッド位置信号が得られるサンプル周期が比較的長い装置では、シーク時間を短くするためにサンプル周期の２分の１や３分の１単位でＦＦ電流を切り替えることが望ましい。
【０１１０】
本発明は、短距離シーク制御に必要な各種のパラメータのキャリブレーションのために、次の構造をもつ位置制御のコントローラを使用して図５に示した構造のシーク制御を行う。ここで目標位置軌道は、１サンプル周期ごとに位置制御部を構成するコントローラの位置誤差に加算する。またＦＦ電流は１／２サンプル周期でコントローラに対する指示電流に加算し、サンプル周期以外の１／２サンプル周期のタイミングでの切替えはタイマ割込みを行う。更に４サンプル周期以降は、ＦＦ電流による制御をやめて通常の位置制御に移行する。
【０１１１】
コントローラは、オブザーバと状態フィードバックループで構成される。このコントローラの特徴は、２次のオブザーバであり、計算遅れを考慮したもので、カットオフ周波数は２ｋＨｚとなっている。また電流値はオブザーバからの状態フィードバックと位置誤差の加算の積分値、即ちＰＩＤ制御と等化の制御である。また次の目標性能はサーボ帯域が４５０Ｈｚ、位相余弦が３５°となっている。このコントローラのオブザーバは次式で定義される。
【０１１２】
【数３】
0003875294.tif 000004
【０１１３】
（１）式は、各サンプル周期において軌道修正のための前処理及び電流を計算するためのエラー修正式であり、ｙ［ｋ］を現在位置から目標位置を差し引いた偏差として目標位置をオブザーバに反映させる。（２）（３）（４）式は、オブザーバからの状態フィードバックに位置誤差の積分値を加算するためのＰＩＤと等化の処理である。更に（５）式は、ＶＣＭに電流を出力した後に次のサンプルタイミングでの位置を推定するオブザーバの後処理計算としての位置推定式である。
【０１１４】
最終的にＶＣＭ２０に出力する電流値は、キャリブレーションにより測定されたループゲイン及びバイアスの補正値で修正される。即ち、次式に従った補正を行う。
【０１１５】
【数４】
0003875294.tif 000005
【０１１６】
一方、シミュレータによってループゲインの値がずれたときの影響を調べる際には、ＦＦ電流出力時のゲインを強制的に変更することで可能であり、この場合には次式に従った処理を行う。
【０１１７】
【数５】
0003875294.tif 000006
【０１１８】
ここで右辺の「ＧａｉｎＯｆｓ」が変更分のゲインを表わしている。
図２２は、オブザーバによる図５の装置機能を実現するサーボ引込み処理のフローチャートである。このオブザーバ制御は、基本的に図１４（Ａ）（Ｂ）に示した本発明の短距離シーク制御と同じであるが、ＦＦ電流、目標位置軌道及びその修正について、ステップＳ７〜Ｓ１１で前記（１）〜（６）式に従ったオブザーバの構造で提供される計算処理を行っている点が相違するだけである。
【０１１９】
本発明のシーク制御において、ループゲインをキャリブレーションで測定して補正した後、前記（７）式に従って電流を出力するためのゲインを例えば−２０％〜＋２０％の範囲で５％間隔に変化させてループゲインがずれた時の影響を実験した場合、図２３（Ａ）〜（Ｃ）、図２４（Ｄ）〜（Ｆ）、図２５（Ｇ）〜（Ｉ）の結果が得られた。ここで４００Ａ〜４００ＩはＶＣＭの駆動電流、４０２Ａ〜４０２Ｉはヘッド位置、４０４Ａ〜４０４Ｉは±０．１トラック以内となる整定条件である。
【０１２０】
この実験結果から図２４（Ｄ）〜（Ｆ）のように、±５％程度の誤差であればオーバーシュート及びアンダーシュートはほぼ位置制御時の回転同期ランアウト及び回転非同期ランアウトと同等レベルで問題はなかった。しかし、図２３（Ａ）〜（Ｃ）及び図２５（Ｇ）〜（Ｉ）のように、それ以上の誤差になるとオーバシュートまたはアンダーシュートが大きくなり、シーク時間が誤差に応じて延びている。また、ゲインを大きくした時の方が、小さくした時よりもシーク時間の延びが大きかった。
【０１２１】
この結果から、ゲイン変動に対しシーク時間の変動を小さくするためには、最初から故意にゲインを数％小さめに設定すればよいことがわかる。このループゲインを数％小さく設定することは、つまりシーク距離を正確に１．０トラックではなく０．９８トラック等のように僅かに小さく設定することを意味する。
本発明のシーク制御の実験においては、図２６（Ａ）〜（Ｃ）および図２７  （Ａ）（Ｂ）のように、シーク方向及びシーク距離に応じて、シーク直後のオーバーシュートとアンダーシュートに差が見られた。ここで４０６Ａ〜４０６ＥはＶＣＭの駆動電流、４０８Ａ〜４０８Ｅはヘッド位置、４１０Ａ〜４１０Ｅは±０．１トラック以内となる整定条件である。
【０１２２】
この場合、アンダーシュートの大きさは、図２６（Ａ）〜（Ｃ）および図２７（Ｄ）のように、シーク途中での目標位置を理想的な値よりも＋０，２０トラック、＋０．３０トラック、＋０．４２トラック、＋０．５０トラックというように、故意にずらすことで低減できる。尚、図２７（Ｅ）の＋０．６０トラックのように、ずらし過ぎるとオーバーシュートがでてしまう。
【０１２３】
即ち、オーバーシュートとアンダーシュートの大きさは、シーク途中での目標位置を理想的な値よりも故意にずらすことで低減できることが確認された。
図２８は４サンプルによるコアス制御であり、コアス制御終了から１つ前の３サンプル目の目標位置軌道１５２の値を例えば大きくするとオーバーシュート１５６が出るようになり、目標位置軌道１５２の値を小さくするとアンダーシュート１５８を生ずるようになる。このようにシーク制御の途中における目標位置軌道の値を調整することを利用すれば、シーク後のオーバーシュートとアンダーシュートを自由に調整することが可能である。
【０１２４】
実験によれば、シーク方向がフォワードかリバースかによって、目標位置に到達した直後のオーバーシュートとアンダーシュートが異なることが確認されている。図２９（Ａ）（Ｂ）はその実験結果である。図２９（Ａ）は調整前であり、フォワード駆動電流４１２Ａによりヘッド位置４１４Ａの制御が行われ、リバース駆動電流４１６Ａによりヘッド位置４１８Ａの制御が行われ、若干のアンダーシュートが見られる。
【０１２５】
図２９（Ｂ）は目標位置軌道の調整後であり、フォワード駆動電流４１２Ｂによりヘッド位置４１４Ｂの制御が行われ、リバース駆動電流４１６Ｂによりヘッド位置４１８Ｂの制御が行われ、アンダーシュートが低減している。このようにシーク方向の相違によるオーバーシュートとアンダーシュートを回避するため、フォワードにおける目標位置とリバースにおける目標位置を異なった値にすることが必要になる。
【０１２６】
更に実験で、フォワード及びリバースの両方向でオーバーシュートとアンダーシュートが出ないように調整した後に、同じ定数を使用してシーク距離を１．５トラック、２．０トラック、３．０トラック、４．０トラックと変えてシーク制御を行ったところ、シーク距離が４．０トラックで再びオーバーシュートが発生する現象が見られた。
【０１２７】
この４．０トラックでのオーバーシュートの発生は、ＶＣＭドライバ３６の出力電圧が飽和するためＦＦ電流の加速電流波形と減速電流波形に歪みが生じて電流波形が相似形にならないことに起因していることが分かった。そこで本発明の短距離シーク制御を正しく動作させるためには、ＦＦ電流波形の加速電流波形と減速電流波形が相似形となる範囲でシーク距離を定める必要がある。このようにＦＦ電流波形が歪みを生じて相似形が崩れるような場合には、波形周期を長くする必要がある。
【０１２８】
このようなループゲイン誤差、オーバーシュートとアンダーシュートの調整、シーク方向による差、及びシーク距離による差を考慮して、最終的な目標位置の設定値を得ると、図３０の結果が得られている。
図３０は、シーク制御を３サンプル周期で行い、且つＦＦ電流に三角波を使用した場合であり、シーク距離は２．０トラック未満についてフォワード方向とリバース方向を分けており、２．０トラック以上についてはシーク方向の区別はない。また各サンプルタイミングで目標位置を求めるための修正係数は、例えば２．０トラック未満でシーク方向がフォワードの場合は、−１．０、−１．０、及び−０．５５０とする。
【０１２９】
この図３０の各サンプルタイミングでの修正係数を用いた目標位置の算出は、図１４のフローチャートにおけるステップＳ７の位置誤差を求めるための目標位置軌道の計算に使用される。即ち、目標位置軌道は、
目標位置軌道＝シーク距離×修正係数
で与えられる。例えば図３０において、シーク距離が１．０トラックでシーク方向がフォワードの場合、第１サンプル目は目標位置は０、第２サンプル目も目標位置は０、第３サンプル目は目標位置は０．４５となる。第４サンプル目は通常の位置制御に入るので、目標位置は１．０となる。
【０１３０】
このように本発明にあっては、目標位置軌道を用いた位置フィードバック制御にＦＦ電流を加えた閉ループ制御を行うにとどまらず、更にシーク距離及び方向を考慮した目標位置軌道の修正を行うことで，予め定めたサンプル数での短いシーク制御が実現できている。
次に本発明のシーク制御において、ＦＦ電流制御に合わせて行う位置フィードバック制御の有効性を検証する．図５７に示したように，トラック間隔は±２０％程度の変動を持っている。このようにトラック間隔が変動を持っていても、本発明にあっては位置制御部６４による位置フィードバック制御をＦＦ電流による開ループ制御に加えて行うことで、低周波帯域の変動となる回転同期ランアウトＰＲＯ及び回転非同期ランアウトＮＰＲＯの影響を抑制できることが確認できている。
【０１３１】
図３１は、本発明のシーク制御を用いて１トラックシークを作った時の、コアス制御終了時の到達位置の変動を測定した結果である。これを図５７の従来例と比較すると、３分の１程度にトラック間隔の変動幅が抑えられ、従来、±２０％程度であったものが±６〜７％程度の変動となっている。これは回転同期ランアウトＲＲＯ及び回転非同期ランアウトＮＲＲＯの低周波成分に対し、ＶＣＭが位置フィードバック制御により追従していることを意味する。
【０１３２】
したがって、４サンプルという短い時間であっても、本発明のように位置フィードバックの閉ループ制御を行うことで回転同期ランアウトＲＲＯ及び回転非同期ランアウトＮＲＲＯの影響を小さくすることができる。
本発明のシーク制御にあっては、４サンプルに亘るヘッドのシーク開始位置から目標位置までの制御において、シーク終了後にオーバーシュート及びアンダーシュートがほとんど見られないことから、４サンプルの制御が終了した時点、即ちコアス時間直後で整定状態となることが、かなりの割合を占める。通常、コアス時間により目的位置に到達した後の整定判定は、例えば次の４つの条件を満足するか否かで行っている。これを第１整定判定条件とする。
【０１３３】
第１整定判定条件
▲１▼現在の位置誤差の絶対値が０．１トラック以下。
▲２▼現在位置と１サンプル前の位置との差の絶対値が０．０９トラック以下。
▲３▼現在の位置誤差の２倍から１サンプル前の位置誤差を引いた値の絶対値が
０．１１トラック以下。
【０１３４】
▲４▼前記３つの条件▲１▼〜▲３▼を全て満足する状態が４サンプル連続。
図３２（Ａ）は、この整定判定条件を満足する１トラックシークのシーク時間の頻度分布を実験により求めた結果であり、シーク時間はサンプル数８の部分に約９０％が集中している。
ところが本発明のシーク制御にあっては、指定された４サンプルの制御が終了した後のオーバーシュートとアンダーシュートがほとんど見られないことから、第２整定判定条件として単純に位置誤差の大きさでシーク時間を判定する。即ち、第２整定判定条件をシーク終了時の位置誤差が±０．１トラック以内とし、この第２整定判定条件によるシーク時間を実験により求めてみると、図３２（Ｂ）のような結果となる。即ち、図３２（Ｂ）にあっては、サンプル数４付近に整定条件を満足してシーク終了となる確率が約９０％と非常に高いことが分かる。
【０１３５】
図３３（Ａ）は、第１整定判定条件についてのサンプル数で決まる時間に対するエラーレートの測定結果であり、また図３３（Ｂ）は、第２整定判定条件によるサンプル数で決まる時間に対するエラーレートの測定結果であり、位置誤差のみを条件とした第２整定判定条件による図３３（Ｂ）の整定判定で十分なエラーレートが確保されていることが分かる。
【０１３６】
このような指定サンプル数に従ったシーク制御の終了時点で、位置誤差のみの判定で十分な整定判定が得られることに基づき、本発明にあっては、図１３のフローチャートのステップＳ６〜Ｓ８に示したように、リードシークについてはステップＳ７で第２整定判定条件である位置誤差のみの整定判定を行い、リード許容範囲にヘッド位置が収まっていれば、直ちにステップＳ８でリード許可を与えるようにしている。
【０１３７】
これに対しライトシークについては、シーク終了後のオーバーシュートに起因した位置ずれによってデータを誤って消去する危険性があることから、図１３のステップＳ１０において、前述した第１整定判定条件による判定処理を行う。
図３４は、本発明によるシーク制御と従来のシーク制御について、ライトシークで使用される第１整定判定条件での距離が１トラックの時のシーク時間の測定結果の確率分布であり、図３５に同じくエラーレートを示している。図３４にあっては、従来のシーク時間が確率分布２４８に示すようにほぼガウス分布となって、しかもサンプル数１５という比較的長いシーク時間を必要としている。
【０１３８】
これに対し本発明にあっては、確率分布２４０に示すように、サンプル数８付近に約９５％が分布し、確率分布もサンプル数８に集中したピーク的な特異な分布を持っている。従って、第１整定判定条件によるライトシークにあっても、従来の１５〜１６サンプルに対し８サンプルと、ほぼ半分のシーク時間に短縮できることが確認されている。
（２）ＦＦ波形のキャリブレーション
本発明のシーク制御で使用するＦＦ電流は、シーク後の速度が０になるならば、計算式で求まる値にシーク距離及びループゲイン分の補正を施すだけでよい。しかしながら実際には、ＦＦ電流が加速電流と減速電流で波形面積が異なるような場合には、シーク後の速度は０にならない。
【０１３９】
図３６は、本発明で使用するＦＦ電流の補正の手順を示している。まず図３６（Ａ）のＦＦ電流１６２は、計算式から求められた波形であり、この波形によるシーク制御で図３６（Ｄ）のようなヘッド軌道１６４が得られる。このヘッド軌道１６４は、ゲイン不足で目標位置となる１．０トラックに移動できず、元に戻る部分１６４−１を生じている。
【０１４０】
そこで図３６（Ｂ）の電流波形１６６のように、電流の振幅を変化させ、図３６（Ｅ）のように、ヘッド軌道１６８をフラットな部分１６８−１となるように補正する。更に図３６（Ｂ）の波形では、目標位置となる１．０トラックに達していないことから、図３６（Ｃ）の波形１７０のように、更に振幅を増加させ、図３６（Ｆ）のヘッド軌道１７２のように、目標位置となる１．０トラックに到達して整定するように電流波形を調整する。
【０１４１】
図３７は、コントローラにおける演算処理のタスクによる時間遅れを考慮したＦＦ電流波形の補正である。シーク命令を受信した直後のサンプルタイミングでは、シーク制御に必要な初期計算を多数実行しなければならないため、それ以降のサンプルタイミングに比べ、ＶＣＭに対し電流を出力するタイミングが遅れる。
【０１４２】
事前に時間遅れが予測できれば、最初のサンプルタイミングの電流値を時間遅れ分だけ補正する。図３７（Ａ）は、最初のサンプルタイミングＴ１で図３７  （Ｂ）のように、初期計算のために比較的時間のかかるタスク１７４−１を行い、時刻ｔ２で処理を終了して、図３７（Ｃ）に示すように、最初のＶＣＭ電流を流す。
【０１４３】
この時の時刻ｔ１からの遅れ時間をＴｄ２とする。これに対し、本来はそれより短い遅延時間Ｔｄ１でＦＦ電流１７８を流すことを予定していたとする。そこで、遅延時間Ｔｄ１に対する遅延時間Ｔｄ２の差分即ち１７８の部分に相当する面積を時刻ｔ２からの電流値に上乗せすることで補正したＦＦ電流を使用する。これによって、最初のサンプルタイミングの初期計算に時間が掛かって最初のＦＦ電流の出力に遅れを生じても、この遅れによる影響を受けることなく、正しいＦＦ電流をＶＣＭに流すことができる。
【０１４４】
またＦＦ電流の調整としては、事前にシーク方向により異なる摩擦力が測定できれば、その摩擦力を考慮した補正をすることが望ましい。更に、ＦＦ電流における加速電流と減速電流の波形が異なる場合には、加速電流及び減速電流を使った開ループ制御によるシークを行った後の速度を測定し、加速側または減速側のどちらかを増減することでシーク終了時の速度を零に修正してもよい。
【０１４５】
図３８は、本発明のシーク制御についてマルチレート制御を行った場合のタイムチャートである。即ち、図５のシーク制御にあっては、ＦＦ電流のみを１／２サンプル周期ごとに変化させているが、図３８のマルチレート制御については、これに加えて目標位置軌道とその修正についても、１／２サンプル周期ごとに処理を行うようにしたことを特徴とする。
【０１４６】
即ち、時刻ｔ１，ｔ４，ｔ７のサンプルタイミングごとにヘッド位置を検出して目標位置との差をとり、１フィードバック制御による電流値を計算して、そのときのＦＦ電流と加算してＶＣＭに電流を出力する。更に、マルチレート制御によりサンプルタイミングの間のＶＣＭの動作を予測して目標位置との差をとって電流を計算し、これにＦＦ電流を加えて、図３８（Ｃ）のように、例えば時刻ｔ１のサンプルタイミングに同期した図３８（Ｂ）のタスク１８２−１による時刻ｔ２の電流出力に対し、サンプル周期Ｔ１の半分のＴ／２遅れた時刻ｔ３で、タスク１８４−１で求めた電流をずらしてＶＣＭに供給する。
【０１４７】
時刻ｔ４〜ｔ６のサンプルタイミングの間についても、時刻ｔ５のタイミングで同様にしてマルチレート制御によるＶＣＭ電流の出力を行う。更に、時刻ｔ７〜ｔ９の間の時刻ｔ８のタイミングについても同様である。
このマルチレート制御におけるサンプルタイミング間での目標位置の予測は、目標位置と実際の位置との位置誤差を０として計算する方法、次のサンプルタイミングの位置との間の補間により求める方法、予め設定した計算式に従って目標位置を生成する方法などが使用できる。
【０１４８】
このようなマルチレート制御との併用により、更に高精度のＦＦ電流の出力に合わせた位置フィードバック制御が実現でき、シーク終了後のオーバーシュート及びアンダーシュートの発生をより確実に抑えることができる。
図３９（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明で使用するＦＦ電流波形をサンプル数について表わしている。即ち図３９（Ａ）はサンプルクロックであり、これに対応して図３９（Ｂ）は２サンプル周期の三角波ＦＦ電流１８８、図３９（Ｃ）は３サンプル周期の三角波ＦＦ電流１９０、図３９（Ｄ）は４サンプル周期の三角波ＦＦ電流、更に図３９（Ｅ）は５サンプル周期の三角波ＦＦ電流１９４である。
【０１４９】
図４０（Ａ）〜（Ｅ）は、図４０（Ａ）のサンプルクロックと共に、図４０  （Ｂ）〜（Ｅ）と同様、矩形波ＦＦ電流について、２サンプル周期、３サンプル周期、４サンプル周期、及び５サンプル周期の各ＦＦ電流１９６，１９８，２００，２０２を示している。
図４１（Ａ）〜（Ｅ）は、図４１（Ａ）のサンプルクロックに対し、図４１  （Ｂ）〜（Ｅ）に台形状のＦＦ電流波形について、２サンプル周期、３サンプル周期、４サンプル周期、５サンプル周期のそれぞれのＦＦ電流２０４，２０６，２０８，２１０を示している。
【０１５０】
図４２は、図４２（Ａ）の２サンプル周期のサンプルクロックに対し、図４２（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）のそれぞれに、途中に０区間２１４をもった三角形ＦＦ電流２１２、矩形ＦＦ電流２１６及び台形ＦＦ電流２１８を示している。
図４３（Ａ）は、途中に０区間を設けない場合の矩形ＦＦ電流２２０であり、前半の加速電流と後半の加速電流の面積が同じにならない。これに対し図４３  （Ｂ）のように途中に０区間２２８を設けた場合には、破線の理想的な矩形電流波形に対し実線の実際の電流波形２２６の相違が前半の加速側と後半の減速側で同じになり、加速電流と減速電流の相似性を確保することができる。
【０１５１】
したがって、ＦＦ電流の波形歪みによって前半の加速電流と後半の減速電流が相似にならない場合には、図４２（Ｂ）〜（Ｄ）に示すような途中に０区間をもった三角形、矩形または台形のＦＦ電流を使用することが望ましい。
図４４は、本発明のシーク制御による１トラックシークにおいて、ＦＦ電流を１サンプル間に１回変化させる場合のＦＦ電流波形を示す。図４４（Ａ）のサンプル周期のサンプルクロックに対し、例えば５〜１０サンプルタイミング（４〜９サンプル周期）を使用する。図４４（Ａ）（Ｂ）は、５サンプルタイミング  （４サンプル周期）の場合であり、矩形ＦＦ電流４２０、零区間をもつ台形ＦＦ電流４２を使用する。三角形ＦＦ電流４２４の場合は、図４４（Ｄ）のように、７サンプルタイミング（６サンプル周期）となる。これに零区間を設けた三角形ＦＦ電流４２６は、図４４（Ｅ）にように、８サンプルタイミング（７サンプル周期）となる。
【０１５２】
以上のような製造段階でのキャリブレーションの最終目標は、シーク時間を最短とするように調整することである。シーク時間は図３３（Ａ）のライトシーク、図３３（Ｂ）のリードシークに示したように、エラーレートを測定することで正確に比較することができる。したがって、キャリブレーションの最終段階で行う目標位置軌道の修正について、行った修正が最適か否かを判断するためにエラーレートを測定し、エラーレートが一定の値でのシーク時間を求めて比較することで、最適な目標位置軌道の修正値を決めることができる。
（３）運用段階のキャリブレーション
図４５は、図１５のステップＳ４〜Ｓ７の運用段階の処理における自動キャリブレーションの詳細を示したフローチャートである。
【０１５３】
図４５において、自動キャリブレーションは、まずステップＳ１で、本発明のシーク制御の有無をチェックしており、シーク制御が行われるとステップＳ２に進んで、シーク時間の計測処理を行う。シーク結果の記録はシーク距離ごとに分けて行う。図４６は、例えば１．０トラックのシーク距離を例にとってシーク時間の計測結果の記録を行う計測用バッファの例を示している。
【０１５４】
この実施例にあっては、例えば経過時間５分ごとのシーク時間を記憶する４つのバッファ２８４−１〜２８４−４を設けており、各バッファはサンプル数４，５，６，７，８，・・・で決まる各シーク時間の回数を記録する領域を備えている。例えば、バッファ２８４−１は現時点におけるシーク時間を記録し、バッファ２８４−２は５分前のシーク時間を記録しており、バッファ２８４−３は１０分前のシーク時間を記録しており、更にバッファ２８４−４は１５分前のシーク時間を記録している。
【０１５５】
そして現在時刻でのバッファ２８４−１での記録時間が５分を経過すると、最も古い１５分前のバッファ２８４−４の内容を消去し、シーク時間の回数を記録する処理を繰り返す。これによって現在時刻から１５分間に亘るシーク時間の各回数の記録状態が常に保持できる。
再び図４５を参照するに、ステップＳ２でシーク時間の計測ができたならばステップＳ３に進み、シーク時間の計測結果から同一シーク距離におけるシーク時間の回数の確率分布を生成する。具体的には、図３２（Ａ）（Ｂ）に示したように、シーク時間はライトシークとリードシークに分けて計測結果を記憶しており、それぞれのシーク時間の回数の確率分布を図３２（Ａ）（Ｂ）のように生成する。
【０１５６】
次にステップＳ４に進み、指定した確率のシーク時間が予め定めた基準時間をオーバーしたか否かチェックする。例えば図３２（Ｂ）のリードシークを例にとると、指定確率として例えば８０％を指定し、この指定確率の基準時間を例えば４サンプルとする。このため、ステップＳ３で求めた実際のリードシークの確率分布について、指定確率８０％を超える確率分布の時間が基準時間である４サンプルを超えて増加するか否かをキャリブレーション判定基準とすることになる。
【０１５７】
ステップＳ４で指定確率のシーク時間が基準時間をオーバーした場合には、キャリブレーションの必要があるものと判断し、ステップＳ５で位置制御のループゲインを測定する。このループゲインの測定は、全トラックでキャリブレーション対象となったシーク距離のシーク制御を行って、そのときのループゲインを測定して平均値を求める。次にステップＳ６で、実測されたループゲインが製造段階で設定された正しいループゲインの値に一致しているか否か比較し、不一致の場合にはループゲインがずれていることから、正しい値にループゲインを補正する。
【０１５８】
ループゲインの補正処理が済んだならばステップＳ７に進み、ＦＦ電流の調整を行う。
図４７は、図４５のステップＳ７で行うＦＦ電流の調整処理のフローチャートである。このＦＦ電流の調整を可能とするため、本発明のディスク装置にあっては、ＲＯＭに予め図３９（Ｂ）〜（Ｅ）、図４０（Ｂ）〜（Ｅ）、及び図４１  （Ｂ）〜（Ｅ）のそれぞれに示した三角波、矩形波、及び台形波のＦＦ電流をサンプル数３，４，５，６ごとに予め記憶しているものとする。
【０１５９】
図４７のＦＦ電流の調整にあっては、まずステップＳ１で三角波、矩形波、台形波の３種類の内の特定の電流波形を選択し、ステップＳ２で、選択したＦＦ電流とこれに対応する目標位置軌道に基づいて、例えば１．０トラックのシーク制御を行い、ステップＳ３でシーク時間を計測する。この場合のシーク制御とシーク時間の計測処理は、図４８のフローチャートのように、全トラックの全セクタについてシーク時間を測定して、その平均値を算出する。
【０１６０】
即ち、図４８のシーク時間計測処理にあっては、まずステップＳ１で所定のシーク開始トラックにシークした後に、ステップＳ２で、そのトラックの開始セクタか否かチェックし、予め指定した開始セクタに達すると、ステップＳ３で、予め指定したトラック数分のシーク例えば１．０トラックシークを行い、ステップＳ４で、そのシーク時間を測定する。
【０１６１】
１セクタ分のシークが済むと、再びステップＳ５で元の開始トラックに戻し、ステップＳ６で全セクタのシーク時間の計測を終了するまで、ステップＳ７で開始セクタを１つアップしながら、ステップＳ２〜Ｓ５の処理を繰り返す。
ステップＳ６で全セクタのシーク時間の計測が終了すると、ステップＳ８に進み、全トラックの計測を終了したか否かチェックし、終了していない場合には、ステップＳ９でシーク開始トラックを１つアップし、ステップＳ２からの処理を繰り返す。
【０１６２】
全トラックの計測が終了するとステップＳ１０に進み、測定されたシーク時間から平均シーク時間を算出する。なお全てのトラックの全セクタについてシーク時間の計測を行うことは処理に時間がかかることから、例えば特定のトラックを指定して全セクタのシーク時間を計測して、その平均シーク時間を算出するようにしてもよい。
【０１６３】
再び図４７を参照するに、ステップＳ３でシーク時間の計測が終了したならば、ステップＳ４に進み、全ての波形についてのシーク時間計測処理が済んだか否かチェックし、済んでいなければステップＳ５で次のＦＦ波形を選択して、ステップＳ２からの処理を繰り返す。ステップＳ４で全波形のシーク時間の計測が終了したならば、ステップＳ６で、最小となるシーク時間のＦＦ波形を選択する。
【０１６４】
続いてステップＳ７で、選択したＦＦ波形の最小時間が所定の基準時間以下か否かチェックする。基準時間以下であればステップＳ８に進み、最小時間となる選択されたＦＦ電流の波形を最適波形として登録する。
一方、ステップＳ７で基準時間を超えていた場合には、ＦＦ波形の選択ではシーク時間に改善が見られないことから、ステップＳ９に進み、最小時間となったＦＦ波形の周期を変化させ、ステップＳ１０で、周期を変化させたＦＦ波形と目標位置軌道を使用したシーク制御を行って、ステップＳ１１でシーク時間を計測する。
【０１６５】
この場合のシーク制御によるシーク時間の計測も、図４８のフローチャートに従って全トラックの全セクタについて行ったシーク時間の計測結果の平均値を使用する。ステップＳ１１でシーク時間の計測が済んだならば、再びステップＳ７に戻り、波形周期を変えたことによるシーク時間が基準時間以下か否かチェックする。
【０１６６】
基準時間以下であればステップＳ８に進み、周期を変化させた波形を最適なＦＦ波形として登録する。なおステップＳ９における波形周期の変化は、装置の共振周期を考慮し、共振周期にあまり近付けない範囲で変化させる必要がある。
ここで図４５の自動キャリブレーションにあっては、シーク時間を計測し、各シーク距離におけるシーク時間の回数の確率分布からキャリブレーションの必要性を判断しているが、各シーク距離のシーク時間の計測結果から図３３（Ａ）  （Ｂ）に示したようなライトシーク及びリードシークのシーク時間に対するエラーレートのカーブを求め、エラーレートのカーブが予め定めた許容範囲を超えた場合にキャリブレーションを実行するようにしてもよい。
【０１６７】
また別のキャリブレーションの判断として、各シーク距離ごとの基準シーク時間を定めておき、この基準シーク時間をオーバーする割合を求め、オーバーする割合が所定値を超えたときにキャリブレーションを行うようにしてもよい。この場合、基準シーク時間をオーバーする割合を求める際に、全回数でオーバーした回数を単純に割算してもよい。更に、割算の代わりに
１≧（基準範囲内でのシーク時間の回数）／２n ＞０．５
１≧（基準範囲外でのシーク時間の回数）／２m ＞０．５
となるｎ，ｍを求め、ある定数Ｍ0 を定め、
ｎ≧ｍ＋Ｍ0
となる条件を比較判定してもよい。
【０１６８】
この条件を満足する場合には、エラーレートが１／２のＭ0 以下であることが保証できる。このように基準値よりも大きいか否かをキャリブレーションの判断基準とすれば、異なるシーク距離の場合であっても同一のカウンタでシーク時間の回数が計測でき、シーク距離ごとのシーク時間の回数の記録が不要であることから、シーク時間の回数の計測結果の記憶管理が簡単にできる。
４．長距離シーク制御の引込み制御
図４９は、本発明によるＦＦ電流の開ループ制御と目標位置軌道及びその修正値を用いた位置フィードバック制御を、従来の速度制御から位置制御に切り替えるときの引込み制御に用いた実施例である。
【０１６９】
図４９において、長距離シーク制御部２７２は、例えば１３トラック以上のシーク距離について、速度制御に従ってアクチュエータ１８のＶＣＭに電流を流すシーク制御を行う。即ち、シークコマンドを受領し、シーク距離が１３トラック以上であった場合には、ヘッド位置信号による現在位置から目標位置までの残りトラック数（トラックディファレンス）に応じ、予め定めた目標速度テーブルから対応する目標速度を読み出し、速度フィードバック制御を行うことによりヘッドを目標位置に移動する。
【０１７０】
長距離シーク制御部２７２による速度制御によるヘッド移動で、目標位置までの残りトラック数が予め定めた一定距離例えば１トラック手前となったとき、切替制御部２７５を起動し、ＦＦ電流、目標位置軌道、及び位置制御に従った引込み制御を行う。
この引込み制御の際に使用するＦＦ電流、目標位置軌道は、切替制御部２７５で生成される。切替制御部２７５は、長距離シークから引込み制御に切り替える際の速度を検出する速度検出部２７４、切替時の速度を０とするための電流−Ｉ１及びその電流−Ｉ１によるシーク距離Ｌ１を算出する第１演算部２７６、目標位置までの距離Ｌ０から第１演算部２７６で演算したシーク距離Ｌ１を差し引いたシーク距離Ｌ２についてのＦＦ電流と目標位置軌道を演算する第２演算部２７８、第１演算部２７６と第２演算部２７８の各電流及び目標位置軌道をそれぞれＦＦ電流設定部５６及び目標位置軌道設定部５８に出力する加算部２８０を備える。
【０１７１】
切替制御部２７５に続いて設けられた回路部は、図５の本発明の短距離シーク制御を行うための回路部と同じであり、設定制御部５４、ＦＦ電流設定部５６、目標位置軌道設定部５８、修正値設定部６０、加算点６２、位置制御部６４、加算点６６で構成される。加算点６６に続いては、長距離シーク制御部２７２の速度制御による電流を加算するための加算点２８２が設けられている。
【０１７２】
図５０は、図４９の実施例におけるシーク制御のフローチャートである。まずシーク距離が１２トラック以下となる短距離シークについては、図１３のステップＳ４と同じである。これに対し１３トラックを超える長距離シークについては、ステップＳ１４で通常の速度制御によるシーク制御を行った後、ステップＳ１５で残り距離が指定範囲内、例えば１．０トラック手前に達したことを判別すると、ステップＳ１６に進み、切替制御部２７５に従った引込みシーク制御を行う。引込みシーク制御後の整定判定を伴う一連の処理は図１３と同じである。
【０１７３】
図５１（Ａ）〜（Ｆ）は、図４９の切替制御部２７５によるＦＦ電流及び目標位置軌道の設定処理であり、目標位置までの制御期間を４サンプルに設定した場合を例にとっている。まず切替制御部２７５の第１演算部２７６は、引込みシーク制御に切り替えた際の速度検出部２７４で検出された切替時のヘッド移動速度Ｖを目標位置までに０とする電流−Ｉ１を算出し、且つ、この電流−Ｉ１をアクチュエータ１８に流したときの目標位置軌道を算出する。
【０１７４】
図５１（Ａ）は、第１演算部２７６で算出される制御切替時のヘッド速度Ｖを０とするための電流−Ｉ１の電流波形２５２を示している。この電流波形２５２をアクチュエータ１８のＶＣＭに流すことで、図５１（Ｄ）のヘッド移動軌道２５６を与える目標位置軌道２５４を求める。
この目標位置軌道２５４によるシーク距離Ｌ１は、目標位置までのシーク距離Ｌ0 より小さく、目標位置の途中でヘッド移動速度が零となっている。図４８の第２演算部２７８は、目標位置までのシーク距離Ｌ0 から第１演算分２７６で喪とめたシーク距離Ｌ1 を差し引いたシーク距離Ｌ２（＝Ｌ0 −Ｌ１）について、ヘッドを目標位置に移動させるためのＦＦ電流及び目標移動軌道を算出する。
【０１７５】
図５１（Ｂ）は、シーク距離Ｌ２、３サンプル周期でシーク制御する際のピーク電流Ｉ２をもつＦＦ波形２５８であり、図５１（Ｅ）は、このＦＦ電流波形２５８をアクチュエータ１８のＶＣＭに流したときの目標位置軌道２６０である。図４９の加算部２８０は、第１演算部２７６と第２演算部２７８で演算した図５１（Ａ）の電流２５２と図５１（Ｂ）のＦＦ電流２５８を加算した図５０（Ｃ）に示すＦＦ電流２６２を求め、設定制御部５４を介してＦＦ電流設定部５６に設定する。
【０１７６】
また加算部２８０は、第１演算部２７６で演算した図５１（Ｄ）の目標位置軌道２５４と第２演算部２７８で演算した図５１（Ｅ）の目標位置軌道２６０を加算した図５１（Ｆ）の目標位置軌道２６４を、設定制御部５４を介して目標位置軌道設定部５８に設定する。
このため切替後の引込み制御にあっては、図５１（Ｃ）のＦＦ電流が１／２サンプルタイミングごとに加算点６６に与えられてアクチュエータ１８のＶＣＭに電流を流し、同時に図５１（Ｆ）の目標位置軌道２６４が各サンプルタイミングごとに加算点６２に与えられてヘッド位置との誤差が求められ、この誤差に応じた位置制御部６４による位置フィードバック制御が行われ、４サンプルでヘッドを目標位置に制御して引き込むことができる。
【０１７７】
図５２は、図５０におけるステップＳ１６の引込みシーク制御のフローチャートである。まずステップＳ１で、速度検出部２７４が切替地点の速度Ｖ0 を測定する。次にステップＳ２で、第１演算部２７６が速度Ｖ0 を目標位置の手前のＴ１時間で０とする電流Ｉ１を算出する。次にステップＳ３で、電流Ｉ１をＴ１時間流したときの位置Ｌ１を算出する。即ち、Ｌ１＝０．５×Ｉ１×ＢＬ／ｍ×Ｔ１として求める。
【０１７８】
次にステップＳ４で、第２演算部２７８が目標位置までのシーク距離Ｌ0 からステップＳ３で算出した位置Ｌ１を差し引いたシーク距離Ｌ２について、指定されたサンプル数で変化するＦＦ電流Ｉ２及び目標位置軌道をＲＯＭのテーブルから読み出して決定する。続いてステップＳ５で、加算部２８０が各サンプルタイミングでの電流値をＩ0 ＝Ｉ１＋Ｉ２として求め、また各サンプル点での目標位置軌道をＬ0 ＝Ｌ１＋Ｌ２として求める。
【０１７９】
続いてステップＳ６でサンプルタイミングを判別し、各サンプルタイミングごとに、ステップＳ７でＶＣＭ電流を計算して出力する。即ち、加算電流Ｉ0 にループゲインとバイアスを補正したＶＣＭ電流を計算して出力する。続いてステップＳ８で、指定サンプル数に達したか否かチェックし、指定サンプル数に達していなければ、ステップＳ９でサンプル数のカウンタＣＮＴを１つアップし、ステップＳ６でサンプルタイミングに達するごとにステップＳ７のＶＣＭ電流の計算出力を繰り返し、ステップＳ８で、指定された４サンプル目で通常の位置制御に切り替えて引込みを終了する。
５．衝撃センサによる監視
図５３は、本発明によるシーク制御中に装置に加わる衝撃を検知してシークエラーを回避するようにした実施例である。図５３において、ディスクエンクロージャ１２とコントロールユニット１０で構成された本発明のディスク装置には、更に衝撃センサ２７０が設けられている。
【０１８０】
衝撃センサ２７０としては、例えば加速度センサを使用する。衝撃センサ２７０で検出された衝撃の強さ例えば加速度は、シーク制御中にＭＰＵ２４で監視され、許容値以上の衝撃が検知された場合には、衝撃による振動が収束した状態となるまでの整定判定を行うようにしている。
図５４のフローチャートは、図５３の衝撃センサ２７０を設けた場合の本発明によるシーク制御の処理である。シーク制御そのものは、図４９の通常のシーク制御による目標値の手前で本発明のシーク制御を用いた引込み制御を行う場合の処理を例にとっている。もちろん、図１３に示した短距離シーク制御について適用してもよいことは勿論である。
【０１８１】
図５４のフローチャートにあっては、リードシーク側について新たにステップＳ１００，Ｓ１０１の処理により衝撃センサによる衝撃検出の有無をチェックし、所定値を超える衝撃があった場合には、ステップＳ１０１で衝撃センサの検出値が規定値以下に低下するまでの整定判定処理を行い、その後にステップＳ８でリード許可を出すようにしている。
【０１８２】
一方、ライトシークについては、ステップＳ１０の整定判定条件によって、規定値を超える衝撃があっても十分な判定処理が可能である。
更に、衝撃が極端に大きくシーク制御が不要となるような大きな位置ずれが生ずるような場合には、シーク制御を途中で停止し、ヘッド移動速度を常に零とするような速度制御を行って、衝撃によるヘッドの移動を抑え、その後にリトライ動作によりシーク制御を行うようにしてもよい。
６．その他
本発明の実施形態にあっては、ＦＦ電流の波形周期を決める場合の共振として、ヘッドのアクチュエータの共振周期を考慮したが、ＶＣＭやスピンドルモータを取り付けているディスクエンクロージャ（筐体）の共振を測定できる場合には、ＦＦ電流を筐体の共振についても影響を与えないように波形と周期を設定することが望ましい。
【０１８３】
更に、ディスク装置に音量を測定するセンサもしくは筐体の振動を測定する振動センサを取り付け、音量もしくは振動を最小とするようにＦＦ電流の波形と周期を決めるようにしてもよい。更に、装置の運用段階で共振周波数を測定し、共振周波数に変化が生じている場合に、この変化に対応してＦＦ電流の周期及び波形を修正または変更し、更に装置ごとに微妙な異なった共振周波数のずれに対応したＦＦ電流の周期及び波形を決めることが望ましい。
【０１８４】
更に、共振周波数がサンプリング周波数の２分の１より大きい場合、即ちナイキスト周波数よりも大きい場合には、共振周波数がナイキスト周波数で折り返されて見える。このため、共振周波数が測定できていれば、このナイキスト周波数による折返しを考慮した最適なＦＦ電流の周期の設定が可能である。
一方、図４に示したサーボパターンから読み出されるヘッド位置信号Ｎ，Ｑは、例えば媒体欠陥やリードヘッドのコア幅に対しトラック幅が大きかった場合には、一時的にヘッド位置に対応した位置信号が得られなくなる場合がある。このように位置信号が正常に得られなくなるサンプルタイミングでサンプリングした位置信号を使用してシーク制御を行うと、エラーを起こすことになる。
【０１８５】
したがって、位置信号が正常に得られないタイミングが予め分かっていれば、その場所を通過する際にヘッドは目標位置軌道に正確に追従しているものと仮定したシーク制御を行えばよい。またヘッド位置信号が正確に得られないタイミングで生ずるシーク後のオーバーシュート及びアンダーシュートを予め測定し、このオーバーシュート及びアンダーシュートをなくすように目標位置軌道の修正値を設定させてもよい。
【０１８６】
更に上記の実施例は、ディスク媒体の回転速度が５４００ｒｐｍ、１トラック当たりのサーボフレームを６０フレームとしてサンプリング周期１８５．６μｓとした場合を例にとっているが、サンプリング周期はディスクの回転数と１トラック当たりのサーボフレームの数により適宜に決まる値であり、実施形態の数値による限定は受けない。
【０１８７】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、シーク命令による１２トラック以下の短距離シーク、望ましくは１〜４トラック程度の短距離シークについて、機械共振、シーク距離の差、シーク方向の差、回転同期ランアウト及び回転非同期ランアウト等の影響を受けることなく、高速なシーク制御が実現できる。特に１トラックや２トラックなどの短い距離のシーク制御にあっては、コアス時間を４サンプル（３サンプル周期）、整定を含めたシーク時間を１０サンプル（９サンプル周期）程度に抑えることができ、セクタサーボによってヘッド位置信号が得られるサンプル周期が長くなったディスク装置であっても、高速なシーク制御を実現することができる。
【０１８８】
更に、本発明の１，２トラック等の短い距離のシーク制御を、長い距離のシーク制御を行う速度制御に従った通常速度制御の目標位置への引込み制御に組み合わせることで、速度制御によるシーク制御の整定を高速に実現することができる。
更に、装置の運用段階において、シーク時間が予定した性能を下回るような場合について、自動的にキャリブレーションを実行して最適シーク条件に回復させることができ、装置の安定的な性能保証が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図
【図２】本発明のディスク装置の構成図
【図３】ディスクのサーボフレームの説明図
【図４】サーボフレームと復調されるヘッド位置信号の説明図
【図５】本発明の短距離シーク制御の基本構成のブロック図
【図６】図５のＦＦ電流、目標移動軌道及び軌道修正の設定処理の実施形態のブロック図
【図７】図６のフォワードテーブルの説明図
【図８】本発明によるシーク距離とサンプル数の対応の説明図
【図９】図６のシーク距離修正処理部のブロック図
【図１０】回転同期ランアウトとシーク距離の関係の説明図
【図１１】図６のヘッド切替修正部のブロック図
【図１２】図５の短距離シーク制御のタイムチャート
【図１３】図２のシーク制御の全体処理のフローチャート
【図１４】図１３の短距離シーク制御のフローチャート
【図１５】本発明のキャリブレーションの手順のフローチャート
【図１６】共振を調べるためのシミュレーションモデルの説明図
【図１７】図１６のシミュレーションモデルの周波数特性図
【図１８】シミュレーションに使用する方形波ＦＦ電流の説明図
【図１９】ＦＦ電流波形の周期によるシーク後の振動状態の説明図
【図２０】本発明のシーク制御に使用する三角波ＦＦ電流波形の説明図
【図２１】ＦＦ電流として方形波と三角波を与えた場合のシーク後の振動振幅と周期の関係の説明図
【図２２】本発明の短距離シーク制御のフローチャート
【図２３】ループゲインを変化させたときの実験結果の説明図
【図２４】ループゲインを変化させたときの実験結果の説明図（続き）
【図２５】ループゲインを変化させたときの実験結果の説明図（続き）
【図２６】目標位置を故意にずらしたときの実験結果の説明図
【図２７】目標位置を故意にずらしたときの実験結果の説明図（続き）
【図２８】目標位置軌道を変化させたときのシーク後の位置誤差の応答関係の説明図
【図２９】フォワード方向とリバース方向でシーク制御の実験結果の説明図
【図３０】シミュレータで得られたシーク距離、シーク方向に応じた目標位置軌道の修正値の説明図
【図３１】本発明のシーク制御を用いて１トラックシークを作った時のコアス制御終了時の到達位置の変動の説明図
【図３２】本発明のシーク制御について２種の整定判定条件を用いたシーク時間の頻度分布の説明図
【図３３】本発明のシーク制御について２種の整定判定条件を用いたシーク時間のエラーレートについての頻度分布の説明図
【図３４】本発明と従来のシーク制御のシーク時間の頻度分布の説明図
【図３５】本発明と従来のシーク制御のシーク時間のエラーレートについての頻度分布の説明図
【図３６】本発明で使用するＦＦ電流波形のキャリブレーションの手順の説明図
【図３７】本発明の第１サンプル目で流す電流のタイミング遅れを補正するＦＦ電流波形の補正の説明図
【図３８】１／２サンプルタイミングでＦＦ電流に加え目標位置軌道を予測して位置制御するマルチレート制御のタイムチャート
【図３９】サンプル数に対する三角波ＦＦ電流波形の説明図
【図４０】サンプル数に対する方形波ＦＦ電流波形の説明図
【図４１】サンプル数に対する台形波ＦＦ電流波形の説明図
【図４２】途中に零区間を設けたＦＦ電流波形の説明図
【図４３】零区間の有無によるＦＦ矩形波電流と実電流の歪みとの関係の説明図
【図４４】１サンプル間に１回電流を変化させる場合のＦＦ電流波形の説明図
【図４５】装置の運用段階で行う自動キャリブレーションのフローチャート
【図４６】図４５のシーク時間の計測で使用する計測バッファの説明図
【図４７】図４５のＦＦ波形の調整処理のフローチャート
【図４８】図４７で行うシーク時間計測処理のフローチャート
【図４９】通常の長距離シークの引込み制御に本発明を適用した実施形態のブロック図
【図５０】図４９のシーク制御のフローチャート
【図５１】図４９の切替制御部によるＦＦ電流と目標位置軌道の算出処理の説明図
【図５２】図４９の切替制御部による引込み制御のフローチャート
【図５３】衝撃センサを用いた本発明の実施形態のブロック図
【図５４】衝撃センサを用いたシーク制御のフローチャート
【図５５】シーク時間、コアス時間、整定時間の定義の説明図
【図５６】従来装置の回転同期ランアウト及び回転非同期ランアウトを計測した結果の説明図
【図５７】従来装置のトラック間隔の変動幅を計測した結果の説明図
【符号の説明】
１０：コントロールユニット
１２：ディスクエンクロージャ
１４：ディスク
１６：スピンドルモータ
１８：アクチュエータ
２０：ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
２１，２２：ヘッド
２４：ＭＰＵ
２６：ＲＯＭ
２８：ＲＡＭ
３０：キャッシュＲＡＭ
３２：インタフェースコントローラ
３４：スピンドルモータドライバ
３６：ＶＣＭドライバ
３８：サーボデコーダ（サーボ復調回路）
４２：リード／ライトユニット（データ復調回路／データ変調回路）
４４：バス
４６：データ面
４８ｉ，４８ｉ＋１：トラック
５０ｉ，５０ｉ＋１：サーボフレーム
５１：サーボマーク
５２：トラックアドレス
５３：サーボパターン
５４：設定制御部
５６：ＦＦ電流設定部（フィードフォワード電流設定部）
５８：目標位置起動設定部
６０：修正値設定部
６２，６６，２８２：加算点
６４：位置制御部
７４−１：フォワードテーブル
７４−２：リバーステーブル
７６：修正演算部
８０：テーブル修正部
９０：シーク距離修正処理部
１００：ヘッド切替修正処理部
１３２：回転同期ランアウトテーブル
１３８，１４２：演算部
１４０：ヘッドオフセットテーブル
１４６：ＦＦ電流
１４８−１：加速電流
１４８−２：減速電流
１５０：目標位置軌道
１５２：目標位置軌道修正
１５４：ヘッド軌道
２７０：衝撃センサ
２７２：長距離シーク制御部
２７４：速度検出部
２７５：切替制御部
２７６：第１演算部
２７８：第２演算部
２８０：加算部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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