JPH09185877A - ヘッドの位置決め制御をするディスクドライブサーボ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスクドライブサーボ装置の不完全な回転
・振動・不規則雑音・および熱の影響による回転ハード
ディスクの横方向の振れに起因する定常状態位置決め誤
差を大幅に低減することができる。 【解決手段】 サーボ制御ループがサーボヘッドと所望
のトラックの間の相対位置の差を特徴付ける入力信号を
受け取り、この相対位置の差は、サーボヘッドに対する
トラックの非円形の摂動に起因して生じるものであり、
この場合、ディスクがヘッドに対して回転する際にサー
ボヘッドがディスクに隣接する相対的固定位置に運ば
れ、このことにより対応した変動がサーボゲインに生じ
てサーボモータを起動し、支持アームを移動させて相対
位置の差を実質的に補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はデータ記憶装置のハード
ディスクの回転面上のデータを有する磁気媒体の所望の
トラックでのヘッドの位置決め制御をするためのディス
クドライブサーボ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータハードドライブにはディス
クあるいはプラッタに記憶される情報に対する幅広い記
憶容量を可能とするさまざまな構成を用いることができ
る。最小限のデータ記憶しか必要としないアプリケーシ
ョンについては、磁気ハードディスクは１つだけでよ
い。それよりかなり大きな記憶容量を必要とするアプリ
ケーションについては複数のハードディスク装置を設け
ることがより望ましい。ハードドライブの構成にかかわ
りなく、通常各ハードディスクの上面と下面はいずれも
情報のトラックをハードディスクの面に設けられた磁気
媒体の形態で記憶するように構成され、それによってそ
れぞれの面は独自のデータ記憶装置を提供する。回転支
持アームが読み出し／書き込みヘッドを各ハードディス
クのデータトラック上で移動させてヘッドとトラック間
でのデータの読み出しと書き込みを行なう。回転支持ア
ームは各読み出し／書き込みヘッドが各ディスク上のデ
ータトラックにほぼ位置合わせされ、１つのヘッドがサ
ーボ位置情報を読み出すように構成される。この１つの
ヘッドは対応するディスク面上のトラックの形態で記憶
されるサーボ位置情報を有するデータトラックを追跡す
るサーボヘッドとして構成される。記憶容量を最大限に
するために、各ディスク面上のデータトラックを可能な
かぎり密にすることができる。しかし、そのためには、
支持アームとヘッドが各ハードディスク面上の所望のト
ラックに位置合わせされるよう位置決めを行なうための
正確で高精度な大域制御装置を実施しなければならな
い。

【０００３】積み重ねられたディスクの読み出し／書き
込みに用いることのできる回転式の位置決め可能なセン
サーヘッドを製作するためには、支持アームにそれぞれ
が２つの部分からなる構造を有する複数のアクチュエー
タが形成される。通常、支持アームを積み重ねハードド
ライブアレーを形成する積み重ねられたディスクのアレ
ー全体と位置合わせするように位置決めするために、上
アクチュエータアームがあらかじめ記録されるサーボ情
報を追跡する。上アクチュエータアームはサーボヘッド
を担持し、ディスクアレーの最上部のハードディスクの
面上の基準データの所望のトラック上へのサーボヘッド
の位置決め制御をすることによって支持アーム全体の位
置決めを追跡する。したがって、支持アームはその下に
ある残りのアクチュエータアームのそれぞれに担持され
た各読み出し／書き込みヘッドを同時に位置合わせす
る。これは、これらのアクチュエータアームは互いにほ
ぼ平行に構成されているためである。このようにして、
サーボヘッドを用いて支持アーム全体と読み出し／書き
込みヘッドが関係する情報のトラックに対して位置的に
対応するように位置決めされる。サーボヘッドについて
は、この情報はサーボ位置情報である。読み出し／書き
込みヘッドについては、この情報は対応するそれぞれの
ハードドライブの面に設けられた磁気媒体の担持する読
み出し／書き込みデータである。支持アームは回転サー
ボモータによって正確に位置決めされる。モータはサー
ボ制御装置から受け取られる制御信号に応答する。サー
ボ制御装置はハードドライブ上のサーボヘッドによって
追跡されるサーボ位置情報の所望のトラックに対するサ
ーボヘッドのトラック外位置を示すサーボヘッドからの
入力信号を受け取る。サーボヘッドのトラック外位置は
各読み出し／書き込みヘッドと読み出し／書き込み記憶
データの対応するトラックの間の読み出し／書き込みト
ラック外位置に対応する。

【０００４】読み出し／書き込みヘッドをハードディス
ク上の所望のデータトラックに位置合わせすることので
きるコンピュータハードディスクドライブに使用できる
構成は、一般的には専用サーボディスクドライブと埋め
込み型サーボディスクドライブの２種類に分類される。
専用ハードディスクドライブは１つあるいはそれ以上の
磁気ハードディスクを有し、ディスクの１つの面全体が
あらかじめ記録されるサーボ位置情報の記憶にのみ用い
られ、このサーボ位置情報は読み出し専用サーボヘッド
によって読み出され、対応する読み出し／書き込みヘッ
ドのそれらに関係するハードドライブ面上での位置の調
整に用いられる。このサーボ位置情報を用いて磁気ディ
スクの動作の制御と同期および読み出し／書き込みヘッ
ドの位置決めが行なわれる。これにたいして、埋め込み
型サーボディスクドライブは１つあるいはそれ以上の磁
気ディスクを有し、かかる磁気ディスクはディスク面上
のデータトラックに一定の間隔をおいて埋め込まれたサ
ーボ位置情報のバーストを記憶する。各ディスクは、デ
ータ記憶のための大きな“パイ状の”領域の間に配置さ
れるサーボ位置情報用に確保された薄い“パイ状の”ス
ライスを有する。

【０００５】従来のディスクドライブにはサーボモータ
の起動を制御することによって各ディスクの面に記憶さ
れる読み出し／書き込み情報のトラック上での読み出し
／書き込みヘッドの位置決めを調整するための閉ループ
サーボ制御装置が採用される。このサーボ制御装置は、
ディスク面上のサーボヘッドのトラック外サーボ位置情
報を示す、サーボヘッドからの基準信号を受け取る。こ
の閉ループサーボ制御装置は、所望のトラックに対する
サーボヘッドによって生成されるトラック外位置情報に
応じてサーボモータに信号を入力することによってサー
ボヘッドの回転位置決めを行なう。この制御ループ装置
はヘッドとトラックの間のトラック外れすなわち径方向
の変位を最小限にしようとするものである、ディスク面
のデータトラックの上の読み出し／書き込みヘッドの位
置決めを正確に制御するためには、この閉ループサーボ
制御装置はサーボ情報の所望のトラックに対するサーボ
ヘッドの位置決めを表わす安定した制御された定常状態
誤差信号を生成して、ディスク面に対する読み出しと書
き込み中にサーボモータのスムーズで正確な回転制御を
動的に行なうことを可能にすることができなければなら
ない。さらに、サーボヘッドによって読み出されるサー
ボ情報によって刻時装置を設けることができる。これ
は、ハードディスクは通常既知の速度で回転し、これが
刻時を行ないまたサーボ装置と読み出し／書き込み装置
の両方の状態を表わす上で重要であるためである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ディスクドライブの問
題の１つに、不完全な回転、振動、不規則雑音、および
熱の影響による回転ハードディスクの横方向の動揺に関
するものがある。“振れ”と呼ばれるこの主たる問題点
は、円形の記憶ディスクが通常最適な回転軸からわずか
に偏心しており、横方向に動揺しうることに起因する。
振れに起因する２つの問題がある。すなわち、回転する
ディスクにサーボ情報を書き込むとき、かかる動揺によ
って読み出しの困難な非円形の情報トラックが発生し、
サーボヘッドと読み出し／書き込みヘッドを追跡すべき
所望のデータトラック上で正確に位置決めするためにサ
ーボモータの起動を行なうさいのサーボゲインの変動が
大きくなり過ぎると、サーボ制御ループが動的制御を行
なうことが困難になる。振れによるもう１つの問題はあ
らかじめ記録されるサーボ位置情報を有するディスクド
ライブが回転駆動されるときに生じるものであり、この
場合読み出し動作時にディスクに別の動揺が生じ、制御
装置が非円形のトラックとして記録された情報を追跡す
ることが困難になる。このように、それ以前にディスク
面上に記録されるサーボ位置情報の非円形のトラックと
して現われた振れに重なった読み出し部分に振れが生じ
る。

【０００７】本発明は上記の問題点を克服するディスク
に関する。本発明のディスクドライブは“振れ”のため
に変動するサーボゲイン特性を向上させ、閉ループサー
ボ制御装置の応答と制度を大幅に改善することによって
トラッキングを大幅に向上させる。本発明のディスクド
ライブサーボ制御装置は、サーボヘッドをサーボモータ
を用いてサーボ情報を担持するハードドライブ上の所望
の情報トラック上に回転位置決めするさいに発生する定
常状態位置決め誤差を大幅に低減する。この制御装置
は、所望のサーボ情報トラック上へのサーボヘッドの位
置決めの偏心によって発生するゲイン変動をほぼ補正す
ることができる。かかるゲイン変動があると、サーボ制
御装置が不安定になってサーボヘッドを非円形のトラッ
クを有するディスク上に位置決めしようとするとき発振
が生じたり、あるいはまたサーボ書き込みヘッドあるい
は読み出しヘッドによって得られるサーボ情報に振れ誤
差が生じたりする。このディスクドライブは、サーボヘ
ッドのトラック外への位置決めに起因する、特に磁気抵
抗（MR）ヘッドにおける大きなサーボゲイン変動を大幅
に改善することによって改良された安定した制御装置を
実現するものである。

【０００８】一実施例において、本発明はサーボヘッド
における所望の位置と検出位置の間のトラックを外れた
位置決めによって生じるサーボループ内のゲイン性能の
不足を改善することによってかかる目的を達成するもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の一側面におい
て、図１に示すコンピュータディスクドライブはサーボ
ヘッドからの位置決め基準信号を受け取り、サーボモー
タの起動制御を改善するためのゲイン補正係数を実現し
て、サーボヘッドおよびそれに付随する読み出し／書き
込みヘッドの安定性と、ディスク面上に設けられた所望
の情報トラック上での支持アームを用いた位置決めの正
確性を向上させる。このディスクドライブは支持体ある
いはフレームに回転可能に担持されて回転軸を中心に回
転する少なくとも１つの記憶ハードディスクを有する。
支持アームがこの支持体に回転可能に連結される。この
支持アームはディスクの回転軸からは偏心しており、記
憶ディスクに対して、サーボヘッドとそれに対応する読
み出し／書き込みヘッドをアレー状に取り付けられた記
憶ディスクの対応する面上で径方向に位置決めするよう
に移動する。ディスクドライブは、ループ内のゲイン補
正を実行するように構成されるサーボ制御ループを有す
る、サーボヘッドを含む閉ループサーボ制御装置を有す
る。ゲイン補正はサーボヘッドと所望のサーボ位置情報
トラックの間の相対的トラック位置の関数として発生す
るサーボヘッドのゲインの変動をほぼ補正するように実
行される。サーボ位置情報は対応するディスク面にあら
かじめ記録される。専用サーボディスクドライブの場
合、この情報はディスク面に形成された大きなデータ記
憶スライスの間に設けられたディスクスペースのスライ
ス上に記憶される。このサーボ制御装置は、サーボヘッ
ドを所望のサーボ位置情報トラック上に位置決めし、さ
らに関係する読み出し／書き込みヘッドをディスク面に
あらかじめ記録された磁気媒体からなる関係するデータ
トラック上に位置決めするサーボモータの起動を制御す
るように構成される。基本的には、この制御装置による
サーボヘッドの位置決めは、読み出し／書き込みヘッド
を関係するディスク上の関係する読み出し／書き込み情
報トラック上に位置決めするものである。このようにし
て、ディスクの径方向の振れおよびディスク面に対する
情報の読み出し／書き込み動作中に発生する動揺に起因
する追加誤差をサーボヘッドによって検出し、あるサー
ボゲイン補正係数を用いてほぼ補正することができ、こ
れによってサーボヘッドがサーボ位置情報トラックを追
跡するさいにサーボ制御装置すなわちサーボ機構を安定
させることができる。

【００１０】本発明の他の側面においては、ディスクド
ライブはサーボ制御ループの補償装置によって実行され
る正弦ゲイン補正を有するサーボゲイン補正係数を実現
する。補償装置は測定されるサーボヘッドトラッキング
誤差すなわちトラック外位置によって発生するゲイン変
動にほぼ一致するように重み付けされた正弦波関数を実
現する。サーボゲイン変動は最小二乗適合を用いて記述
され、その後実際のサーボゲインから重み付けされたゲ
イン補正係数が差し引かれる。これを行なうためには、
ゲイン補正係数は実際に測定される正弦状のサーボゲイ
ンと同位相にずらされる。本発明の他の側面において
は、このサーボ制御ループはサーボのゲインに位相進み
を与えてゲイン交点周波数において所望のゲイン特性を
実現することを可能にする位相進み補償ネットワークで
ある。本発明の他の側面においては、このサーボ制御ル
ープは25゜から35゜の範囲内の位相マージンを与える位
相進み補償ネットワークを用いて実現される。

【００１１】本発明の他の側面においては、このサーボ
制御ループは出力が入力の時間積分に比例する積分制御
装置からなり、この積分制御装置は所望の設定点を与え
るように構成することのできる積分動作を有する。本発
明の他の側面においては、このサーボ制御装置はサーボ
起動コマンドからなる出力が入力と入力の時間積分の一
次結合に比例する比例・積分制御装置からなる。本発明
の他の側面においては、このサーボ制御装置はサーボ起
動コマンドからなる出力が入力、入力の時間積分、およ
び入力の時間変化率の一次結合に比例する比例・積分・
微分制御装置からなり、このサーボ制御装置は定常状態
トラッキング誤差をゼロにするように構成される。ま
た、本発明の他の側面においては、ディスクドライブサ
ーボ装置は、このサーボ装置の共振周波数にほぼ対応す
るこのサーボ装置への入力エネルギーを除去してサーボ
装置のゲイン交点における位相への影響を最小限にする
ように構成された少なくとも１つの帯域消去フィルター
を有するサーボ制御ループを含む。

【００１２】本発明のまた別の側面において、データ記
憶装置のハードディスクの回転面上の磁気媒体のトラッ
クを追跡するヘッドのセンタリングされた位置決め制御
をする方法は、ハードディスクを中央支持体を中心に回
転運動させるステップと、サーボヘッドをディスク上の
追跡すべきサーボ位置情報を有するトラック上のトラッ
ク中心上に保持する支持アームを設けるステップと、支
持アームを回転可能に駆動するサーボモータの起動を制
御してサーボヘッドをトラック上で位置決めするように
構成されるサーボ制御ループであり、発生するトラック
を外れたサーボゲイン変動に対する正弦ゲイン補正を実
行するように構成されたトラック中心誤差補償装置を有
するサーボ制御ループを設けるステップと、トラック中
心に対するサーボヘッドの位置を表わすトラック中心誤
差を検出するステップと、サーボゲインに誤差重み付け
を行なった正弦波補正係数を適用してヘッドに対するト
ラックの非円形の摂動に起因するサーボゲインの変動を
ほぼ相殺して定常状態制御とトラック上でのヘッドの再
位置決めを容易にするステップとを含む。

【００１３】

【発明の実施例】本発明の開示は合衆国憲法第１条第８
項の“科学および有用な技術の発展の促進”という米国
特許法の立法目的にしたがって行なうものである。

【００１４】図１には、回転中心軸18上にほぼ整列した
複数の磁気ハードディスク14-17の積み重ねられたアレ
ー12を有するディスクドライブサーボ装置11を含む。磁
気ディスク14-17 はそれぞれ中央に配置されたハブ（参
照符号13で示す）を有し、介装されたスペーサによって
相互に離間されている。磁気ディスク14-17 は、モータ
あるいは他の駆動機構（図示せず）によって軸18を中心
にほぼ一定の動作速度で回転運動しうるように駆動され
るスピンドルアッセンブリー20を介して、固定された支
持体すなわちフレーム21によって回転可能に保持されて
いる。スピンドルアッセンブリーはディスク14-17 を間
隔をおいて隣り合うディスクと介装されたスペーサに対
して対応するディスクハブ13に沿って一定した関係で回
転するように保持する上クランプ19を有する。スピンド
ルアセンブリーと支持体のディスクアレーを支持する部
分は従来の設計であり、したがって本発明の説明に必要
な場合を除いては詳細には説明しない。積み重ねられた
ディスクアレー12に隣接して、ヘッド／アームアッセン
ブリー22が、このアッセンブリーを固定された支持部材
26に対して回転可能に位置決めするように構成されるサ
ーボモータ24を用いて回転可能に位置決めされる。ヘッ
ド／アームアッセンブリーは支持部材26によって支持さ
れた個々のキャリヤアーム30からなる櫛状のアレーによ
って形成され、サーボモータ24を起動することによって
支持部材26とアレー12に対して正確に位置決めされて回
転する支持アーム28を含む。支持アーム28は通常基端部
32を成すキャリヤアーム30と、アーム部分に熱成形、ス
ポット熔接、あるいは他の方法で固着されて末端部36を
成す懸垂部材34を含む２つの部分からなる構造を有する
ものである。

【００１５】懸垂部材34の末端部36にはサーボヘッド38
が取り付けられている。支持アームはディスクドライブ
データ記憶装置10に対してサーボヘッド38から離れた位
置で枢転可能に連結され、これによってサーボヘッドを
ハードディスクの対応する面上で回転位置決めすること
ができる。サーボヘッドはジンバル取り付け具を介して
キャリヤアーム30とその上に設置されるサーボヘッドに
物理的に連結された摺動子を含むジンバルアッセンブリ
ーによって形成される。同様に、図１に示すように同様
に配置されたキャリアアーム30の下に、複数の読み出し
／書き込みヘッド（図示せず）が、磁気ディスク14-17
のそれぞれに１つあるいは２つのアームが提供されるよ
うに整列した状態に取り付けられる。図１には１つのキ
ャリアアーム30のみその全体を示す。図１において、サ
ーボヘッド38が末端部に取り付けられてあらかじめ記録
された位置決め情報の所望のサーボとラックに対するサ
ーボヘッドの位置決め状態を検出し、他のキャリヤアー
ムはアーム30の真下に整列している。これによって、回
転キャリヤアームは記憶ディスク14-17 に対して、サー
ボヘッド38を位置決めすることによって、対応する読み
出し／書き込みヘッドとキャリヤアームがサーボモータ
24を通じて同様に回転可能に位置決めされるように移動
することができる。読み出し／書き込みヘッドは動作中
記憶磁気ディスク14-17 の対応する面上で情報の磁気的
な読み出し／書き込みを行なう。この構成では、キャリ
ヤアーム30は支持アーム28が軸27を中心に制御可能に回
転する間、読み出し／書き込みヘッドをディスク14-17
のそれぞれの面上で支持し、径方向に位置決めする。摺
動子は付随するジンバルアッセンブリーを介してサーボ
ヘッド38を回転させてサードヘッドおよび各読み出し／
書き込みヘッドを各データトラックに対してほぼ平行な
位置に保ち、それによってヘッドの曲がりの影響をほぼ
除去する。支持アームとヘッドが回転してヘッドがディ
スクのトラックの全てを通過するとき、ヘッドが各トラ
ックを通過するときの角度はヘッドがディスク面上を回
転するときの円弧状の通過動作のためにディスク上の径
方向の位置に応じて変動する。これまで、ヘッドがアー
ムに固定される従来の設計では、このヘッドの曲がりの
問題の影響を低減するためにデータトラックの間隔を大
きくしなければならなかった。しかし、特定のディスク
面上のできるだけ多くのトラックにできるだけ大量のデ
ータ記憶を行なうためにはヘッドをその回転時にトラッ
クに対して位置合わせしなければならなかった。各ディ
スク上の各トラックに対するヘッドの曲がりをほぼ除去
するために摺動子とジンバルによってヘッドの回転が適
正化される。

【００１６】サーボヘッド38は、導電ホール板を有する
磁気抵抗ヘッドであり、この導電ホール板の抵抗はディ
スク14上のトラック40を形成する領域によって与えられ
る磁場がはたらくことによって変化する。あるいは、こ
のサーボヘッドはディスク14上のトラック40から検出さ
れる時間で変化する磁場の結果として時間で変化する電
圧および／または電流を生成する誘導性ヘッドとするこ
ともできる。

【００１７】図１に示すサーボモータ24は、専用サーボ
ディスクドライブの場合には、サーボヘッド38によって
読み出される上面42にあらかじめ記録されるサーボ位置
情報の形態の位置マップにしたがって、サーボヘッド38
とその下の対応する読み出し／書き込みヘッド（図示せ
ず）をディスク14-17 の面上の所望の位置に移動させ
る。サーボ制御されるモータ24は支持アーム28と関係付
けて設けられ、ハードディスク14の面上の所望のトラッ
クへの支持アームとヘッドの位置決めを起動するように
構成、配置されている。サーボ制御装置60がこのサーボ
ヘッドによって測定される入力としてのサーボトラック
外位置を受け取り、モータに位置コマンド信号を出力す
る。サーボヘッド38は所望のトラックに対するサーボヘ
ッドの位置決めを表わす、サーボ制御装置60に供給され
る出力信号を生成する。サーボヘッド38は磁化領域44、
46およびスペーサ48によって形成される隣接するストリ
ップの部分を検出することによってトラック40上の中心
位置を判定する。サーボヘッドは一方の側に他方の側よ
り大きい信号があることを検出することによってトラッ
クの中心を検出する。サーボヘッド38の左側と右側はデ
ィスクの径方向に間隔をおいた並列部分として構成され
る。理想的には、サーボヘッドはトラックの中心にある
とき左側と右側でほぼ同じ量の信号を取り出す。

【００１８】磁気抵抗サーボヘッド38の場合、検出され
た磁束の変動に対応する左右の電圧信号が比較される。
サーボヘッド38は好適には左側と右側に誘起された電圧
を測定し、この左右の電圧を比較してトラックに対する
ヘッドの位置を検出する。サーボモータ24が基本的には
永久磁石、可動電磁コイル、およびこのコイルの位置を
検出するように構成されたセンサーからなるボイスコイ
ルモータによって形成され、このモータはサーボヘッド
38から装置60に供給される入力に応じてサーボ制御装置
60から受け取られる入力コマンドすなわちトラッキング
命令によって起動される。このモータは支持アーム28を
その櫛状アッセンブリーとともにディスクの中心に向か
う方向あるいはそこから離れる方向に回転移動させる。
その間、サーボヘッドと読み出し／書き込みヘッド上の
ジンバルがヘッドの曲がりの発生をほぼ防止する。

【００１９】図１に示すように、磁気ディスク14-17 は
専用サーボディスクドライブ10を形成する。各ディスク
は上下の側すなわち上下の面を有し、それぞれの面はデ
ータおよび／または情報を記憶するための多数の同心の
トラック40を有する。図１に示す実施態様では、ハード
ディスク14の上面42はこのハードディスクの回転面上の
磁気媒体層によって形成されるサーボ位置情報のトラッ
ク40を有し、それによってデータ記憶装置が形成されて
いる。あるいは、ディスク14の下面（図示せず）および
ディスク15-17 の上下の面は両側に支持アーム28上のキ
ャリヤアームの櫛状のアレーによって付随する懸垂部材
34を介して保持される読み出し／書き込みヘッド（図示
せず）によって読み出すべきデータを記憶するための多
数の同心のトラックを有する。上面42の場合、ディスク
14の上側はその全体が、あらかじめ記録されるサーボ位
置情報にのみ用いられ、このサーボ位置情報は、好適に
はディスク14-17 のアレー12が上クランプ19と固定的に
組み合わせられた後サーボ書き込み装置を用いてこの側
面に磁気的に符号化される。

【００２０】図１に拡大して示す円で囲った領域に示す
ように、ディスク14の上面42はサーボ書き込み装置によ
って与えられるサーボ位置情報をサーボヘッドおよび対
応する読み出し／書き込みヘッドの隣接するディスク上
へのトラッキングされた位置決めを容易にするような態
様で受け取る。このサーボ位置情報は径方向のサーボヘ
ッドの位置およびアレー12の回転の結果生じる角位置を
特徴付けるものである。このサーボ情報はディスク14の
上面に逆の磁化領域44および46として実現される。領域
44および46は非磁化スペース48 によって隔てられてい
る。領域44および46が非磁化スペース48によって間隔を
おいて交互に配置されることによって、サーボヘッド38
はその下のサーボモータ24によって回転位置決めされる
ときストライプ状の外観を呈する。次に、残ったディス
ク面に情報トラックが面42のストライプをトラッキング
するサーボヘッドに対応する読み出し／書き込みヘッド
に位置合わせされた状態で設けられる。サーボヘッド38
は中心位置に回転移動され、そこで、運転者から見て車
が道路の中央線をまたぐように隣接するストライプの相
当する部分を読み出す。サーボ位置情報トラック40の中
心部分はトラック線50に概略を示すように隣接するスト
ライプの境界線を成す。トラック線50はディスク14の上
面42上の、ディスク14の下面およびその下にほぼ同様に
構成されたディスク15-17 の上下の面のデータトラック
に対応する位置に構成される。

【００２１】図１にはディスク15の上面51を、トラック
線50に対応するデータトラック53を一例として示すため
に破断して示す。このように、サーボヘッド38はその下
に同様に構成された読み出し／書き込みヘッドの相対的
位置をトラッキングしてその下の付随するディスクの残
りの上下の面に形成された各データトラックに関する相
対的位置決め情報を得ることができる。

【００２２】サーボヘッド38は実際にはサーボヘッドの
ジンバルアッセンブリーの一部を成す空気力学的な摺動
子に取り付けられたシリコンを基材とする薄膜ヘッドで
ある。この摺動子はジンバル取り付け具を介してアクチ
ュエータアーム30とサーボヘッド38に物理的に連結され
ている。この摺動子はサーボヘッドを、高速回転するア
レー12によって生成される薄い空気のクッションによっ
て数百万分の１インチだけディスク面から浮かせること
によってヘッドとディスクの摩耗を排除する浮動ヘッド
を成す。あるいは、埋め込み型サーボディスクドライブ
装置を構成する場合には、サーボヘッドは読み出し／書
き込みヘッドの読み出し部分によって形成される。各デ
ィスクはデータ記憶のための大きな“パイ状の”領域の
間に分散されるサーボ情報のための薄い“パイ状の”ス
ライスを有する。さらに、ヘッドを支持する摺動子は２
つの異なる構成要素すなわち読み出しヘッドと書き込み
ヘッドを支持する基板から形成することができ、この場
合読み出しヘッドは交互にあるいは間欠的にサーボヘッ
ドとして用いられる。また別の構成では、読み出しヘッ
ドと書き込みヘッドを共通の摺動子すなわち基板上に設
けた単一のチップ上に配置することができ、この基板が
懸垂部材34と同様な金属の可撓性要素に接着される。い
ずれの場合にも、サーボヘッド38は径方向にあるオフセ
ット量だけわずかに移動させて読み出しモードと書き込
みモードの間で動作が行なわれるときの組み立てられた
読み出しヘッドと書き込みヘッドの間の横方向距離を調
整して、所望のトラックに対する書き込み／読み出し時
にそのトラック上への各ヘッドの位置決めを維持しなけ
ればならない。

【００２３】図１の磁気ディスク14-17 を埋め込み型サ
ーボディスクドライブ構成で実施する場合、専用サーボ
ディスクドライブ構成のディスク15上の専用トラックと
同様な多数の同心の埋め込みトラック52がデータおよび
サーボ情報の記憶のために各ディスクの両側に設けられ
る。この場合、この実施態様におけるトラック52は多数
の円周方向に間隔をおいた（図１に切り取って示す部分
の交互のパイ状の斜線部分で示すような）領域すなわち
セクターに分割される。線52は専用トラックのものと同
様のデータ記憶トラックを示すが、埋め込まれた情報も
含まれる。埋め込み型構成とされたディスク14の各領域
すなわちセクターはデータセグメント54と“セクター
間”サーボギャップ56におおまかに分類することができ
る。データセグメント54はトラック40内に報告されたデ
ータを記憶する比較的大きなパイ状のウェッジである。
サーボギャップ56は専用ハードドライブのディスク面に
サーボ情報を供給するときに形成される非磁化スペース
48に相当する。各サーボギャップ56は、トラック53内に
トラッキング情報を記憶するための、データセグメント
54の間に分散した比較的小さなパイ状の領域である。

【００２４】図２に示すように、サーボ制御装置60は、
ディスクドライブ10等のデータ記憶装置のハードディス
ク14の回転面42上の磁気媒体の所望のトラック40を追跡
するために、トラック線50（トラック40の中心）上のサ
ーボヘッド38の位置決めおよびデータトラック53上の対
応する読み出し／書き込みトラックヘッドの位置決め制
御をするディスクドライブサーボ装置からなる動的な装
置制御モデルを形成する。サーボ制御装置60は、その全
体をプラント62と称する物理的装置（この場合この物理
的装置要素はディスクドライブ10からなる）の動的応答
性能を制御および安定化させるように構成された動的装
置応答モデルを表わす。さらに、コントローラすなわち
補償装置64がサーボ制御装置60を構成するフィードバッ
クサーボ制御ループ66内の第２の構成要素をなす。所望
の位置すなわち目標位置68は加算器70への正の入力とな
る。検出位置すなわち現在位置72が次に加算器すなわち
加算点70に負のフィードバックとして入力される。その
結果、加算器70から補償装置64にオフセットすなわちト
ラッキング誤差（ε）74が入力される。サーボ制御装置
60はフィードバックループ66によってサーボ制御ループ
を提供し、このループがサーボヘッド38およびサーボ制
御されるモータ24と連動することによって、長期間にわ
たる定常状態応答によって所望のトラック40上でのサー
ボヘッド38の安定した正確な位置決めが実現される動的
装置応答が得られる。本明細書の目的から、トラック線
53は上述したような交互の正領域44、負領域46、非磁化
領域48によって画成される隣り合うストライプの間に形
成されるトラック40の中心位置とする。このように、所
望のトラック40上のサーボヘッド38の位置を動的に調整
するためのトラッキングコントローラ構成が提供され、
この構成は同時にデータの記憶に用いられる残りの回転
面すなわちディスク14-17 の両側に設けられた対応する
所望の磁気媒体トラック上に対応する読み出し／書き込
みヘッドをトラッキングする。このようにして、特にヘ
ッドに書き込まれるデータに振れおよび／または動揺が
見られるとき、またディスクからのデータの読み出しを
行なうときに、読み出し／書き込みヘッドの精度を維持
することができる。

【００２５】閉ループ制御装置60内に構成された補償装
置64はこの閉ループ装置を装置60が指定された特性を持
つように物理的に変更することによって補償を実行す
る。この物理的な変更は装置内のある種のパラメータを
変更することによって行なわれる。あるいは、この物理
的変更を実施するために物理的装置すなわちプラント62
に変更を加えることもできる。場合によっては、物理的
装置すなわちプラント62とコントローラ64の両方に変更
が加えられる。プラント62を規定する特性を記述するた
めにディスクドライブ10を製造後に試験することが好適
である。続いて、補償が所望のステップ応答を有する所
望のトラッキングコントローラ構成を得られるように実
行されるような、プラント62の伝達関数との関係におい
て望ましい伝達関数を有する装置を実現するように補償
装置64が調整あるいは構成される。このステップ応答は
サーボヘッド38と所望のトラック40の間のトラッキング
誤差74にしたがった高速でなおかつ許容可能な動的装置
応答を実現するための適当な減衰係数を提供する。動的
装置制御モデル60は装置の伝達関数モデルを用いた古典
的な設計手順に基づいて設計される。あるいは、プラン
ト62の状態変数モデルに基づく最近の設計手順を用い
て、１入力１出力のプラント62のための状態変数モデル
すなわち状態モデルを実現し、その後極配置設計を用い
て同等な補償装置64を実現することができる。プラント
62はサーボヘッド38さらに支持部材26およびサーボモー
タ24の物理的特性を規定するサーボモータ38のモデルを
含む。

【００２６】図３は補償装置64の実施に適した構成を示
す。参照符号64で示すこの補償装置C(s)はおおまかにい
ってノッチフィルター、比例・積分・微分（PID ）コン
トローラ、および他の最適化ブロックからなる。図３に
示すように、補償装置64は進みすなわち位相進み補償の
ための最適化ブロック76、PID コントローラ78、および
ノッチフィルター80を含む。図３には補償装置64の所望
の構成を実現するための可能な一実施態様を示す。この
補償装置は入力としてトラッキング誤差74を受け取り、
補償された信号81を出力する。図２の構成を前提とし
て、ヘッド特に磁気抵抗（MR）ヘッドのゲイン補正のた
めの可能な一実施態様の全体を図４に示す。好適には、
動的制御装置モデル60は、分析を装置設計者にとってよ
り管理しやすいものにするために、装置を二次装置のよ
うに挙動させるブロック構成要素すなわちコントローラ
を用いて構成される。

【００２７】図３の進み76は好適には二次装置として構
成される位相進みネットワークを介して位相進み補償を
提供する。この位相進みネットワークはトラッキング誤
差74を受け取り、その位相に関する所望の性能仕様を満
たすために交点周波数における位相進みを増大させる。
適当な位相進み補償ネットワークは一対の極と一対のゼ
ロを規定する伝達関数を有する。一般に、伝達関数の分
子に見られるその伝達関数のゼロの周波数は通常分母に
見られるその伝達関数の極より低い。進み76に対する適
当な伝達関数G(s)は次の式（１）に示す通りである。 G(s) = K[S2 + aS + b]／[S2 + cS + d] 式１ ここで、K は重み付け定数であり、分子のS の値はゼロ
を規定し、分母のS の値が極を規定する。基本的には、
極とゼロはa 、b 、c およびd の値を適当に選択するこ
とによって調整することができ、その結果得られる極と
ゼロによって、所望の結果を達成するために交点周波数
における位相進みを増大させるか位相遅れを低減する所
望の位相進みネットワークが得られる。交点周波数はこ
の開ループゲインの大きさが１すなわち単位ゲインとな
る周波数である。基本的には、進み76を調整することに
よって制御ループ66のダイナミックスを所望の応答が得
られるように設定することができる。基本的には、この
進みネットワークはゲイン交点周波数においてあるゲイ
ン特性が得るために望ましい位相進みを加えるものであ
る。つまり、実現される進みはこの装置の閉ループ内の
安定性を得るように構成される。

【００２８】高速な応答が望まれる場合には、位相はで
きるだけ小さくし、なければならない。たとえば30゜の
位相すなわち位相マージン（PM）はゲインが０db点を通
過するため好適である。しかし、この構成では装置が所
望の目標パラメータを行き過ぎて、長時間定在し、また
ほぼ指数関数的に減衰する安定要素を有するためにがほ
とんど減衰することなく発振する可能性がある。しか
し、速度が重要でなければ、交点周波数でより大きな位
相進みを与えることが望ましい。その結果、所望の目標
値を行き過ぎることのない臨界減衰された装置が得ら
れ、またこの減衰された装置を用いると目標値に接近す
るのにかなりの時間を要する。しかし、ディスクドライ
ブ装置10を用いる場合、速度が重要であることが多く、
その結果、30゜の位相マージンが好適となり、25゜から
35゜の範囲の位相マージンによってかかる適切な結果が
得られる。つまり、進み76によってサーボトラッキング
誤差すなわちオフセット74が処理され、所望の特性を有
する振幅と位相が出力され、伝達関数はかかる特性を実
現するように構成される。

【００２９】図３のPIDコントローラ78は、サーボ起動
コマンドからなる出力が入力、入力の時間積分および入
力の時間変化率の線形の一次結合に比例する比例・積分
・微分制御装置である。比例制御装置は所望の位相が得
られるように構成される。積分制御装置は所望の設定点
を得られるように構成された積分動作を有する。積分制
御装置は定常状態トラッキング誤差をゼロにするように
構成される。微分制御装置は適当な伝達関数の形態で実
現されるサーボ制御ループの所望の特性を得られるよう
に構成される。PID 78を積分制御装置部分に置き換えて
所望の設定点を得ることもできる。同様に、PID 78を所
望の位相ずれと所望の設定点を与える比例制御装置と積
分制御装置に置き換えることもできる。

【００３０】PID コントローラ78の好適な機能の１つと
して、所望の設定点を達成するための積分動作を行なう
積分制御装置を実施する能力がある。さらに、PID コン
トローラ78は追加的なフィルタリングを実行する。通
常、積分制御装置は所望の設定点を提供するものであ
る。しかし、それに付随して位相ずれも発生する。した
がって、比例制御装置を設けて積分制御装置によって発
生する位相ずれを相殺する。基本的には、PID コントロ
ーラの各構成要素のパラメータはPID コントローラの所
望の全体的伝達関数が得られるように調整すなわち“引
っ張られる”。しかし、PID コントローラの全体的機能
は誤差信号をゼロにするか、あるいは基本的には装置の
定常状態誤差を出力信号79を介してゼロ値にすることで
ある。

【００３１】好適には、PID コントローラ78は一般的に
次のように表わされる二次伝達関数を用いて実現され
る。 G(s) = K[S2 + aS + b]／S 式２ ここで、aとbの値は所望のゼロ対と所望の単一の極を実
現するように調整される。ゼロを適当な位置に配置する
（適当な値でゼロを構成する）ことによって、この伝達
関数はモデル60の特定の制御態様に対して上に概略を説
明した適当な特性が得られるように変更することができ
る。

【００３２】制御モデル60内、特にプラント62の機械的
構成要素内に電気的に共振を発生させる信号の周波数成
分を除去するために図３の補償装置64内にノッチフィル
ター80が設けられる。基本的には、ノッチフィルター80
はプラント62にしたがった構造の共振周波数に対応する
入力信号の周波数成分を除去する帯域除去フィルターを
形成する。好適には、各ノッチフィルターは上記の式１
に示すような一般的構成の二次伝達関数を有する。かか
る伝達関数は一対のゼロと一対の極を有し、a 、b 、c
およびd の値を調整することによって、極とゼロの位置
を反復的に移動する、すなわち“引っ張る”ことによっ
て帯域除去フィルターの各実施態様に対して周波数除去
の所望の深さと幅を達成することができる。基本的に
は、ノッチ80を用いて構成される各ノッチフィルターに
対して適当な伝達関数を得られる。したがって、ノッチ
80はプラント62によって表わされるサーボ装置への入力
エネルギーを除去するように構成された少なくとも１つ
の帯域除去フィルターを含み、この帯域除去フィルター
はそのサーボ装置のゲイン交点における位相への影響を
最小限にする動作をする。

【００３３】図４は図３に示す一般的構成にしたがった
サーボヘッドゲイン補正の可能な一実施態様を示す。図
４はトラックの変位の関数としてのほぼ正弦状のゲイン
変動を発生させる磁気抵抗（MR）サーボヘッド38を用い
て実施される。すなわち、サーボゲイン変動はディスク
14の面42上のトラック40のそれぞれに対するサーボヘッ
ド38の位置の関数である。サーボヘッドゲイン変動のほ
ぼ正弦状の特性を次に説明する図５に示す。サーボヘッ
ドに発生するゲイン変動は動的装置制御モデル60全体に
安定性の問題が生じるほど大きくなることがある。した
がって、サーボ制御装置60内でトラック位置の関数とな
るように正弦波ゲイン補正が実行され、それによって正
弦状のゲイン変動がほぼ打ち消される。

【００３４】通常、適当な正弦波すなわち正弦ゲイン補
正を得るのに必要な特定の正弦波ゲイン補正項は各サー
ボヘッドの組み立て後にその工場で調べられ、それによ
って装置設計者はプラント62の伝達関数を記述すること
ができる。実験から、この方法を用いて磁気抵抗サーボ
ヘッドのゲイン変動は２分の１程度に低減されることが
わかった。補正項を知るためには、次に説明するように
サーボヘッドゲイン変動の特性を適当に決定しなければ
ならない。動作時には、補償装置64はサーボゲイン変動
をほぼ補正するための最良なすなわち最も近い適合値と
して適用される正弦波として構成される正弦ゲイン補正
を実行する。

【００３５】図４に示す実施態様によれば、進み出力β
が進み段で生成され、その後トラック位置すなわちサー
ボヘッドとトラック40の相対位置の関数であるゲイン項
σが乗じられる。β＝進み出力、σ＝MRゲイン補正出
力、α＝β・σである場合、MRゲインアルゴリズムは次
の式で定義される。 現在位置＝KMR*(1 + MRmag*sine（現在位置 + MRphase） 式３

【００３６】図４に示すように、特定のサーボヘッド38
とそれに付随するプラント62を形成するハードドライブ
の物理的構造に対するMR位相とMR振幅の値は工場で調べ
られる。好適には、MRヘッドのゲイン変動（位相および
振幅）に対応する値が最小二乗適合フィルターを用いて
実行される最小二乗適合を用いて測定される。したがっ
て、特定の製造されたMRサーボヘッド38について、この
ヘッドは一連のトラックを横切って移動され、５％刻み
でゲインが測定され、それによって伝達関数の構成が可
能になる。こ特定のヘッドをたとえば10のトラックを横
切って移動させることによって、図５に簡単に示すよう
なほぼ正弦波の特性を記述することができる。あるサー
ボヘッドに対する特定の正弦波が決定されると、最小二
乗フィルターを用いてこのカーブ全体に対する最適値を
適用することができる。図４および図５に示す場合に
は、それぞれがトラック間にトラック幅の５％の増分値
を有する20のステップによって１つのトラック40の範囲
全体にわたるヘッドの通路が形成される。したがって、
現在位置72が加算器86によってMR位相値82と組み合わせ
られて出力が生成される。この出力は対応する正弦波値
に写像されて対応する正弦ゲイン補正項88を生成する。
ゲイン項88は正弦ゲイン補正項を乗算器90に出力し、そ
こでこのゲイン項に対応するMR振幅値84が乗じられる。
次に、加算器92が乗算器90から出力された値に単位レベ
ルシフト94を加える。加算器92のレベルシフトされた出
力にヘッド重み付け係数Kmr9５が乗じられ、MRゲイン補
正出力σの値に対する所望のゲイン関係が生成される。

【００３７】加算器86は入力を組み合わせて特定のサー
ボヘッドとトラックのオリエンテーションインターフェ
ースに対する適当な位相関係をマッチさせ、これによっ
て適当な正弦波特性の決定が行なわれる。基本的には、
正弦テーブル88は好適にはトラックから横方向にずれた
位置のパーセンテージで同定される位置を相関させるよ
うに構成された１サイクルの正弦波を有するルックアッ
プテーブルである。サーボヘッドの横方向のトラック外
位置はそれぞれゲインの正弦波値に対応する。したがっ
て、加算器86に入力される現在位置の値を正弦テーブル
88で検索されるゲイン値と相関させて正弦ゲイン値を生
成することができ、この値に正弦ゲイン補正をかけるこ
とによって適当なゲイン補正が行なわれる。続いて、こ
のゲイン補正値にMR振幅値84が掛けられ、その後レベル
が単位ゲイン値にシフトされ、それにヘッド重み付け係
数Kmr が適用される。その結果MRゲイン補正出力σが得
られ、乗算器97でこれに進み出力βが乗じられてゲイン
補正された進み出力値αが生成される。このゲイン補正
された進み出力値αは次にPID コントローラ78に入力さ
れる。PID コントローラは図３のノッチ80に出力信号79
を送る。ノッチ80は図３に示すように出力信号98を生成
する。出力信号98は図１に示すサーボモータ28の起動に
用いられる。あるいは、別途専用のPID コントローラを
用いて制御のこの部分を実行することもできる。

【００３８】図５には図４の実施態様にしたがった補正
の前後の磁気抵抗（MR）ヘッドゲイン変動の例を示す。
MRヘッドのゲイン96はある範囲のトラック位置上でのゲ
インを特徴付ける概して大きな振幅と正弦状の信号を示
す。図４では、ゲインの正弦波特性決定は10のトラック
すなわちトラック100 から110 上での５％刻みの測定値
について示されている。このゲインはトラック間の５％
刻みの位置のそれぞれに対する位置決めループの開ルー
プゲイン値を示す。このようにして、１つのトラックと
第２の隣接するトラックの間の20の点で12の異なるゲイ
ン値が測定される。続いて、最小二乗適合がこのデータ
に実行され、サーボヘッドゲイン96の変動が正弦波関数
として記述される。続いて、厳密にマッチングされたゲ
イン補正係数が図４の実施態様にしたがって設定され同
位相におかれ、ループ66に供給され、補正されたMRヘッ
ドゲイン98が生成される。補正前のゲイン96の値を正弦
テーブル88を用いて正弦ゲイン補正出力σを適用するこ
とによって補正された後のゲイン98の値を比較すれば、
ヘッドゲイン変動が大幅に低減されることは明らかであ
る。基本的には、補正されたゲイン98はサーボヘッド38
が図４にしたがって構成されたトラック100-110 の間の
トラック40と同様な複数のトラック上を通過するときに
測定される残留ゲインからなる。

【００３９】さらに、図５を見れば、トラック40上にセ
ンタリングされるサーボヘッド38について、左右方向の
オフセットへのインクリメンタルな横方向の移動によっ
てサーボヘッドゲインに同じ変化が生じるとは限らな
い。かかるゲインを修正するためのこれに代わる（ただ
しこれに比べ好適ではない）方法では、各正弦波パルス
への近似を行なうための２つの異なる線形適合を用いる
ゲイン補正を行なわなければならない。これは左右のオ
フセットはそれぞれが異なる線形適合を必要とする異な
る傾斜を有する異なるゲイン変化を発生させることがあ
るためである。しかし、本発明で実施される正弦ゲイン
補正は中心トラック位置からの左右のゲイン変動が異な
っていても図５に示すような非常に有効な補正された進
みゲイン98を生成する。基本的には、ヘッドゲイン98は
本発明にしたがって補正され、このゲイン補正の結果、
動的装置制御モデル60は特定のトラック40上でのサーボ
ヘッド38の位置決めをより良好に補正することができ
る。したがって、対応する読み出し／書き込みヘッドも
また読み出し／書き込み動作中のデータすなわち情報の
記憶／読み出し時に対応するデータトラック上により正
確に位置決めすることができる。

【００４０】つまり、データ記憶装置のハードディスク
の回転面上の磁気媒体のトラック40を追跡するサーボヘ
ッド38の位置決め制御をするための本発明の方法はいく
つかのステップからなる。まず、ハードディスク14-17
がデータ記憶装置10の支持体を中心に回転される。次
に、サーボヘッド38とアームおよびサーボヘッドを移動
させるためのサーボ制御されるモータ24とを有する支持
アーム28が設けられる。サーボヘッドは所望のトラック
上のあらかじめ記録された位置決め情報（44、46および
48）を読み出すように構成され、支持アームはデータ記
憶装置に対してヘッドから離れた位置に連結され、ヘッ
ドをハードディスクの面上の所望のトラック上で位置決
めすることを可能にする。サーボ制御されるモータはア
ームとヘッドをハードディスクの面上の所望のトラック
に正確に位置決めするように製作および配置される。さ
らに、サーボヘッドとサーボ制御されるモータに関係付
けてサーボ制御ループが設けられる。このサーボ制御ル
ープはサーボヘッドと所望のトラックの相対位置の差の
関数として生じるサーボゲインの変動を補正するための
正弦ゲイン補正を実行するように構成された補償装置を
有する。サーボ制御ループはサーボヘッドと所望のトラ
ックの間の相対位置の差を特徴付ける入力信号を受け取
り、サーボ制御されるモータを起動するための出力を供
給するように構成される。この相対位置の差はサーボヘ
ッドに対するトラックの非円形の摂動に起因する。サー
ボヘッドはディスクがヘッドに対して回転するときディ
スクに隣接した位置に保持され、これによってサーボゲ
インに対応する変動が生じる。さらに、所望のトラック
に対するヘッドの位置が検出され、ヘッドに対するトラ
ックの非円形の摂動に起因するサーボゲイン変動をほぼ
相殺してトラック上でのヘッドの再位置決めを容易にす
るための正弦波補正係数を適用することによってサーボ
ゲイン変動が補償される。

【００４１】

【本発明の効果】以上のように、本発明によれば、不完
全な回転・振動・不規則雑音・および熱の影響による回
転ハードディスクの横方向の動揺に関して、“振れ”と
呼ばれる問題点、すなわち、円形の記憶ディスクが通常
最適な回転軸からわずかに偏心し、横方向に動揺しうる
ことに起因する非円形の情報トラックが発生し、サーボ
ヘッドと読み出し／書き込みヘッドを追跡すべき所望の
データトラック上で正確に位置決めするためにサーボモ
ータの起動を行なうさいのサーボゲインの変動が大きく
なり過ぎると、サーボ制御ループが動的制御を行なうこ
とが困難になることと、振れによるもう１つの問題であ
る読み出し動作時にディスクに別の動揺が生じ、制御装
置が非円形のトラックとして記録された情報を追跡する
ことが困難になる。このような上記の問題点を“振れ”
のために変動するサーボゲイン特性を向上させ、閉ルー
プサーボ制御装置の応答と精度を大幅に改善することに
よってトラッキングを大幅に向上させ、よって定常状態
位置決め誤差を大幅に低減することができる。

【００４２】ここに、本発明の構成およびそのいろいろ
な実施の形態を列挙する。 （１）、データ記憶装置（10）のハードディスク（14）
の回転面（42）上の磁気媒体に担時された所望のデータ
トラック（40）を追跡するために、ヘッド（38）の位置
決め制御をするディスクドライブサーボ装置（11）であ
って、前記所望のトラック（40）上のあらかじめ記録さ
れた位置決め情報を読み出すように構成されるサーボヘ
ッド（38）と、前記サーボヘッド（38）を受ける支持ア
ーム（28）であって、前記データ記憶装置（10）に対し
て前記ヘッド（38）から離れた位置に連結することがで
き、前記ヘッド（38）を前記ハードディスク（14）の前
記面（42）上の前記所望のトラック（40）上で位置決め
する当該支持アーム（28）と、前記支持アーム（28）に
関係付けられるサーボ制御されるモータ（24）であっ
て、前記ハードディスク（14）の前記面（42）上の前記
所望のトラック（40）への前記アーム（28）と前記ヘッ
ド（38）との位置決めを起動するように製作および配置
される当該モータ（24）と、前記サーボヘッド（38）と
前記サーボ制御されるモータ（24）に関係付けられたサ
ーボ制御ループ（66）と、を含む上記ディスクドライブ
サーボ装置において、前記サーボ制御ループ（66）が、
前記サーボヘッド（38）と前記所望のトラック（40）の
相対位置の差の関数として生じるサーボゲインの変動
（96）を補正するための正弦ゲイン補正（88）を実行す
るように構成された補償装置（64）を有していること、
前記サーボ制御ループ（66）が、前記サーボヘッド（3
8）と前記所望のトラック（40）の間の相対位置の差を
特徴付ける入力信号を受け取ること、かつ、相対位置の
差を実質的に補正するために、前記サーボ制御されるモ
ータ（24）を起動して前記支持アーム（28）を移動させ
て前記ヘッド（38）を再位置決めする出力（81）を供給
すること、上記相対位置の差は、前記サーボヘッド（3
8）に対する前記トラック（40）の非円形の摂動に起因
して生じるものであること、この場合、前記ディスク
（14）が前記ヘッド（38）に対して回転する際に前記サ
ーボヘッド（38）が前記ディスク（14）に隣接する相対
的固定位置に運ばれ、このことにより対応した変動が前
記サーボゲイン（96）に生じること、、からなることを
特徴とするサーボ装置（11）。

【００４３】（２）、上記（１）に記載のディスクドラ
イブサーボ装置（11）であって、前記補償装置（64）は
前記サーボゲイン変動をほぼ相殺するための最良の適合
値として適用される正弦波ゲイン補正値によって特徴付
けられる正弦ゲイン補正（88）を実施するように構成さ
れることを特徴とするディスクドライブサーボ装置（1
1）。

【００４４】（３）、上記（１）に記載のディスクドラ
イブサーボ装置（11）であって、前記サーボ制御ループ
（66）は前記サーボヘッド（38）のゲインに位相進みを
与えてゲイン交点周波数において所望のゲイン特性を達
成するように構成された位相進み補償ネットワーク（7
6）からなることを特徴とするディスクドライブサーボ
装置（11）。

【００４５】（４）、上記（１）に記載のディスクドラ
イブサーボ装置（11）であって、前記サーボ制御ループ
（66）はサーボ起動コマンドからなる出力が入力と入力
の時間積分の一次結合に比例する比例・積分制御装置
（78）からなり、前記積分制御装置（78）は所望の設定
点を与えるように構成可能な積分動作を有し、前記比例
制御装置（78）は所望の位相ずれを与えるように構成可
能であることを特徴とするディスクドライブサーボ装置
（11）。

【００４６】（５）、上記（１）に記載のディスクドラ
イブサーボ装置（11）であって、前記サーボ制御ループ
（66）はサーボ起動コマンドからなる出力が入力、入力
の時間積分、および入力の時間変化率の一次結合に比例
する比例・積分・微分制御装置（78）からなり、前記比
例制御装置（78）は所望の位相ずれを与えるように構成
可能であり、前記積分制御装置（78）は所望の設定点を
与えるように構成可能な積分動作を有し、前記微分制御
装置（78）は定常状態トラッキング誤差をゼロにし、伝
達関数の形態で実現される前記サーボ制御ループ（66）
の所望の特性を得られるように構成されることを特徴と
するディスクドライブサーボ装置（11）。

【００４７】（６）、上記（１）に記載のディスクドラ
イブサーボ装置（11）であって、前記サーボ制御ループ
（66）は前記サーボ装置（11）の共振周波数にほぼ対応
する前記サーボ装置（11）への入力エネルギーを除去す
るように構成された少なくとも（１）つの帯域除去フィ
ルター（80）からなり、前記帯域除去フィルター（80）
は前記サーボ装置（11）に対するゲイン交点における位
相の影響を最小限にするように動作することを特徴とす
るディスクドライブサーボ装置（11）。

【００４８】（７）、上記（１）に記載のディスクドラ
イブサーボ装置（11）であって、前記サーボ制御ループ
（66）は前記支持アーム（28）と前記サーボヘッド（3
8）とを含むプラント（62）からなり、前記プラント（6
2）はそれに関係付けられた伝達関数を有することを特
徴とするディスクドライブサーボ装置（11）。

【００４９】（８）、上記（１）に記載のディスクドラ
イブサーボ装置（11）であって、前記サーボ制御ループ
（66）は前記ディスク（14）の前記面（42）上のヘッド
（38）とトラック（40）の境界面の所望の位置合わせを
実現することを可能にする伝達関数を実現するように構
成されることを特徴とするディスクドライブサーボ装置
（11）。

【００５０】（９）、上記（１）に記載のディスクドラ
イブサーボ装置（11）であって、前記サーボゲイン（9
6）は前記正弦ゲイン補正（88）の実施を可能とする最
小二乗適合で記述されることを特徴とするディスクドラ
イブサーボ装置（11）。

【００５１】（10）、データ記憶装置（10）のハードデ
ィスク（14）の回転面（42）上の磁気媒体に担時された
所望のデータトラック（40）を追跡するために、ヘッド
（38）の位置決め制御をする方法であって、前記ハード
ディスク（14）を前記データ記憶装置（10）の支持体を
中心に回転移動させるステップと、サーボヘッド（38）
を有する支持アーム（28）と前記アーム（28）と前記サ
ーボヘッド（38）を移動するためのサーボ制御されるモ
ータ（24）を設けるステップであって、前記サーボヘッ
ド（38）は前記所望のトラック（40）上のあらかじめ記
録された位置決め情報を読み出すように構成され、前記
支持アーム（28）は、前記ヘッド（38）を前記ハードデ
ィスク（14）の前記面（42）の所望のトラック（40）上
で位置決めするために、前記データ記憶装置（10）に対
して前記ヘッド（38）から離れた位置に連結され、前記
サーボ制御されるモータ（24）は前記ハードディスク
（14）の前記面（42）上の前記所望のトラック（40）へ
の前記アーム（28）と前記ヘッド（38）の位置決めを起
動するように製作および配置されるステップと、前記サ
ーボヘッド（38）と前記サーボ制御されるモータ（26）
に関係付けられたサーボ制御ループ（66）を設けるステ
ップであって、前記サーボ制御ループ（66）は、前記サ
ーボヘッド（38）と前記所望のトラック（40）の相対位
置の差の関数として生じるサーボゲインの変動（96）を
補正するための正弦ゲイン補正（88）を実行するように
構成された補償装置（64）からなり、前記サーボ制御ル
ープ（66）は前記サーボヘッド（38）と前記所望のトラ
ック（40）の間の相対位置の差を特徴付ける入力信号を
受け取り、前記サーボ制御されるモータ（24）を起動す
るための出力を供給するように構成され、前記相対位置
の差は前記ディスク（14）が前記ヘッド（38）に対して
回転するとき前記サーボヘッド（38）が前記ディスク
（14）に隣接する位置に保持されて前記サーボゲイン
（96）に対応する変動を生じさせるさいの、前記サーボ
ヘッド（38）に対する前記トラック（40）の非円形の摂
動に起因するステップと、所望のトラック（40）に対す
る前記ヘッド（38）の位置を検出するステップと、前記
ヘッド（38）に対する前記ヘッド（40）の非円形の摂動
に起因するサーボゲイン変動（96）をほぼ相殺して前記
トラック（40）上での前記ヘッド（38）の再位置決めを
容易にする正弦波補正係数（88）を適用することによっ
て前記サーボゲイン変動（96）を補償するステップから
なることを特徴とする方法。

【００５２】以上、本発明の構造上および方法上の特徴
を多少特殊な用語を用いて説明した。しかし、開示した
手段は本発明を実施するための好適な形態であり、本発
明はここに図示および説明した特定の特徴に限定される
ものではない。したがって、本発明は相当物の原理にし
たがって適切に解釈された特許請求の範囲に該当する任
意の形態および変更態様についても特許請求されるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスクドライブサーボ制御装置を含
むコンピュータディスクドライブの概略斜視図である。

【図２】サーボゲイン補正係数を用いる補償装置最適化
ブロックと図１に示すハードドライブ装置の物理的構成
要素を表わす装置最適化ブロックを有する典型的なディ
スクドライブサーボ制御装置の概略ブロック図である。

【図３】図２のサーボ制御装置の可能な一実施態様のブ
ロック図である。

【図４】図２の態様にしたがって構成された磁気抵抗ヘ
ッドゲイン補正の可能な一実施態様を示すブロック図で
ある。

【図５】図４の実施態様にしたがった補正の前後の磁気
抵抗（MR）ヘッドゲイン変動の例を示す図である。

【符号の説明】

10：ディスクドライブデータ記憶装置 11：ディスクドライブサーボ装置 12：磁気ハードディスクのアレー 13：ハブ 14-17：磁気ハードディスク 18：回転中心軸 19：上クランプ 20：スピンドルアッセンブリー 21：支持体 22：ヘッド／アームアッセンブリー 24：サーボモータ 26：支持部材 27：軸 28：支持アーム 30：キャリヤアーム 32：支持アーム28の基端部 34：懸垂部材 36：懸垂部材34の末端部 38：サーボヘッド 40：ディスク14上のトラック 42：ディスク14の上面 44、46：磁化領域 48：スペーサ 50：トラック線 51：ディスク15の上面 52：埋め込みトラック 53：データトラック 54：データセグメント 56：セクター間サーボギャップ 60：サーボ制御装置 62：プラント 64：補償装置 66：フィードバックサーボ制御ループ 68：目標位置 70：加算器 72：現在位置 74：トラッキング誤差（ε） 76：最適化ブロック 78：PIDコントローラ 79：PIDコントローラの出力信号 80：ノッチフィルター 81：補償された信号 82：MR位相値 84：MR振幅値 86：加算器 88：正弦ゲイン補正項 90：乗算器 92；加算器 94；単位レベルシフト 95：ヘッド重み付け係数Kmr 96：MRヘッドのゲイン 97：乗算器 98：ノッチ80の出力信号 100-110：トラック

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データ記憶装置（10）のハードディスク
   （14）の回転面（42）上の磁気媒体に担時された所望の
   データトラック（40）を追跡するために、ヘッド（38）
   の位置決め制御をするディスクドライブサーボ装置（1
   1）であって、 前記所望のトラック（40）上のあらかじめ記録された位
   置決め情報を読み出すように構成されるサーボヘッド
   （38）と、 前記サーボヘッド（38）を受ける支持アーム（28）であ
   って、前記データ記憶装置（10）に対して前記ヘッド
   （38）から離れた位置に連結することができ、前記ヘッ
   ド（38）を前記ハードディスク（14）の前記面（42）上
   の前記所望のトラック（40）上で位置決めする当該支持
   アーム（28）と、 前記支持アーム（28）に関係付けられるサーボ制御され
   るモータ（24）であって、前記ハードディスク（14）の
   前記面（42）上の前記所望のトラック（40）への前記ア
   ーム（28）と前記ヘッド（38）との位置決めを起動する
   ように製作および配置される当該モータ（24）と、 前記サーボヘッド（38）と前記サーボ制御されるモータ
   （24）に関係付けられたサーボ制御ループ（66）と、 を含む上記ディスクドライブサーボ装置において、 前記サーボ制御ループ（66）が、前記サーボヘッド（3
   8）と前記所望のトラック（40）の相対位置の差の関数
   として生じるサーボゲインの変動（96）を補正するため
   の正弦ゲイン補正（88）を実行するように構成された補
   償装置（64）を有していること、 前記サーボ制御ループ（66）が、 前記サーボヘッド（38）と前記所望のトラック（40）の
   間の相対位置の差を特徴付ける入力信号を受け取るこ
   と、かつ、 相対位置の差を実質的に補正するために、前記サーボ制
   御されるモータ（24）を起動して前記支持アーム（28）
   を移動させて前記ヘッド（38）を再位置決めする出力
   （81）を供給すること、 上記相対位置の差は、前記サーボヘッド（38）に対する
   前記トラック（40）の非円形の摂動に起因して生じるも
   のであること、この場合、前記ディスク（14）が前記ヘ
   ッド（38）に対して回転する際に前記サーボヘッド（3
   8）が前記ディスク（14）に隣接する相対的固定位置に
   運ばれ、このことにより対応した変動が前記サーボゲイ
   ン（96）に生じること、、からなることを特徴とするサ
   ーボ装置（11）。