JP2000182343A - 磁気ディスク装置及び同装置に適用するヘッド位置決め制御システム - Google Patents
磁気ディスク装置及び同装置に適用するヘッド位置決め制御システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ヘッド位置決め制御システムにおいて、衝撃外
乱に伴って励起される回転軸方向のディスク変位による
ヘッド位置決め誤差を抑制できる補償機能を実現するこ
とにある。 【解決手段】ヘッド位置決め制御システムを備えた磁気
ディスク装置において、ディスク上の目標位置ＴＰとヘ
ッドの絶対位置ＨＰとの位置誤差に基づいてアクチュエ
ータ４を駆動制御するフィードバック制御系１と補償機
能を有するフィードフォワード制御系２とを組み合わせ
たシステムである。フィードフォワード制御系２は、加
速度センサ１４により検出された衝撃外乱に伴う回転軸
方向の加速度に基づいて、ディスクの傾きに伴うヘッド
との相対位置に関する変位（トラック変位）を補償処理
するための補償値を算出するコントローラ５を有する。
乱に伴って励起される回転軸方向のディスク変位による
ヘッド位置決め誤差を抑制できる補償機能を実現するこ
とにある。 【解決手段】ヘッド位置決め制御システムを備えた磁気
ディスク装置において、ディスク上の目標位置ＴＰとヘ
ッドの絶対位置ＨＰとの位置誤差に基づいてアクチュエ
ータ４を駆動制御するフィードバック制御系１と補償機
能を有するフィードフォワード制御系２とを組み合わせ
たシステムである。フィードフォワード制御系２は、加
速度センサ１４により検出された衝撃外乱に伴う回転軸
方向の加速度に基づいて、ディスクの傾きに伴うヘッド
との相対位置に関する変位（トラック変位）を補償処理
するための補償値を算出するコントローラ５を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばハードディ
スクドライブなどの磁気ディスク装置に関し、特に衝撃
外乱に対する補償機能を有するヘッド位置決め制御シス
テムに関する。
スクドライブなどの磁気ディスク装置に関し、特に衝撃
外乱に対する補償機能を有するヘッド位置決め制御シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ハードディスクドライブ（ＨＤ
Ｄ）には、ヘッドをディスク記憶媒体（以下単にディス
クと呼ぶ）上の目標位置（アクセス対象のトラック）に
位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムが
組み込まれている。ディスクはスピンドルモータに固定
されて、高速回転している。ヘッドは、通常ではロータ
リ型アクチュエータ（キャリッジ）に支持されて、ボイ
スコイルモータ（ＶＣＭ）の駆動力によりディスクの半
径方向に移動するように構成されている。
Ｄ）には、ヘッドをディスク記憶媒体（以下単にディス
クと呼ぶ）上の目標位置（アクセス対象のトラック）に
位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムが
組み込まれている。ディスクはスピンドルモータに固定
されて、高速回転している。ヘッドは、通常ではロータ
リ型アクチュエータ（キャリッジ）に支持されて、ボイ
スコイルモータ（ＶＣＭ）の駆動力によりディスクの半
径方向に移動するように構成されている。
【０００３】ヘッド位置決め制御システムは、マイクロ
プロセッサからなるＨＤＤのメイン制御装置（以下ＣＰ
Ｕと呼ぶ）を主構成要素とし、前記のアクチュエータを
駆動制御してヘッドを目標位置に位置決め制御する。同
システムは、ヘッドの絶対位置（現在位置）をフィード
バックして、当該絶対位置と目標位置との位置誤差を算
出して、この位置誤差を解消するようにＶＣＭに供給す
る電流を制御するフィードバック制御系から構成されて
いる。
プロセッサからなるＨＤＤのメイン制御装置（以下ＣＰ
Ｕと呼ぶ）を主構成要素とし、前記のアクチュエータを
駆動制御してヘッドを目標位置に位置決め制御する。同
システムは、ヘッドの絶対位置（現在位置）をフィード
バックして、当該絶対位置と目標位置との位置誤差を算
出して、この位置誤差を解消するようにＶＣＭに供給す
る電流を制御するフィードバック制御系から構成されて
いる。
【０００４】ところで、特に小型のＨＤＤは、携帯型の
ノート型パーソナルコンピュータなどに搭載されるため
に、外部から振動や衝撃（以下衝撃外乱と総称する）を
受けやすい環境にある。衝撃外乱を受けた場合には、ヘ
ッド・ディスク・アセンブリ（ＨＤＡ：ヘッドとディス
クとを組み込んだ機構）において、特にディスク及びア
クチュエータに対して衝撃による加速度が発生して、ヘ
ッドの位置決め制御の精度に影響する。即ち、ＨＤＡに
おいて、ディスク面内の加速度や角加速度が発生した場
合、アクチュエータには加速度や角加速度に比例した慣
性力が作用し、ヘッドの位置決め誤差を引き起こす原因
となる。
ノート型パーソナルコンピュータなどに搭載されるため
に、外部から振動や衝撃（以下衝撃外乱と総称する）を
受けやすい環境にある。衝撃外乱を受けた場合には、ヘ
ッド・ディスク・アセンブリ（ＨＤＡ：ヘッドとディス
クとを組み込んだ機構）において、特にディスク及びア
クチュエータに対して衝撃による加速度が発生して、ヘ
ッドの位置決め制御の精度に影響する。即ち、ＨＤＡに
おいて、ディスク面内の加速度や角加速度が発生した場
合、アクチュエータには加速度や角加速度に比例した慣
性力が作用し、ヘッドの位置決め誤差を引き起こす原因
となる。
【０００５】従来のシステムには、衝撃外乱に伴ってア
クチュエータに作用する慣性力を打ち消すような力（加
速度）を発生させて、ヘッドの位置決め誤差を抑制する
補償機能が設けられている。この補償機能は、ＨＤＡに
おけるディスク面内の角加速度またはヘッドのシーク方
向（移動方向）の加速度を検出する加速度センサを利用
している。
クチュエータに作用する慣性力を打ち消すような力（加
速度）を発生させて、ヘッドの位置決め誤差を抑制する
補償機能が設けられている。この補償機能は、ＨＤＡに
おけるディスク面内の角加速度またはヘッドのシーク方
向（移動方向）の加速度を検出する加速度センサを利用
している。
【０００６】一般的に、ＨＤＡのアクチュエータでは、
シーク方向以外の自由度は軸受手段により拘束されてい
るため、ディスク面外の加速度運動により作用する慣性
力は前記のヘッド位置決め誤差を引き起こす原因にはな
らない。また、ディスクもボールベアリングを介して基
台（ＨＤＤの筐体）に支持されて、回転方向以外の自由
度は拘束されている。しかし、軸受部の剛性と回転部分
の質量とにより決定される周波数特性において、ディス
クの回転軸が傾斜するように変形するモード（ロッキン
グモード）の機械的共振が存在する。このような変形が
大きい場合には、ヘッドの位置決め誤差を引き起こす原
因となる。
シーク方向以外の自由度は軸受手段により拘束されてい
るため、ディスク面外の加速度運動により作用する慣性
力は前記のヘッド位置決め誤差を引き起こす原因にはな
らない。また、ディスクもボールベアリングを介して基
台（ＨＤＤの筐体）に支持されて、回転方向以外の自由
度は拘束されている。しかし、軸受部の剛性と回転部分
の質量とにより決定される周波数特性において、ディス
クの回転軸が傾斜するように変形するモード（ロッキン
グモード）の機械的共振が存在する。このような変形が
大きい場合には、ヘッドの位置決め誤差を引き起こす原
因となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、特に
小型のＨＤＤは、衝撃外乱を受け易い環境で駆動する可
能性が高い。このため、従来では、ディスク面内の加速
度運動に伴うアクチュエータの慣性力を解消するような
補償機能がヘッド位置決め制御システムに設けられてい
る。しかしながら、衝撃外乱によりディスクの回転軸方
向に振動（加速度）が発生した場合に、ディスクの回転
軸が傾斜するように変形するロッキングモード（即ち、
回転軸方向へのディスク変位）が励起されて、ヘッドの
位置決め誤差を引き起こす原因となる。特に、小型のＨ
ＤＤでは基台の肉厚が薄く、スピンドルモータの回転軸
の倒れ剛性が低下しているため、衝撃外乱に伴うディス
ク変位が励起されて、ヘッド位置決め制御の精度が低下
する現象が発生しやすい。
小型のＨＤＤは、衝撃外乱を受け易い環境で駆動する可
能性が高い。このため、従来では、ディスク面内の加速
度運動に伴うアクチュエータの慣性力を解消するような
補償機能がヘッド位置決め制御システムに設けられてい
る。しかしながら、衝撃外乱によりディスクの回転軸方
向に振動（加速度）が発生した場合に、ディスクの回転
軸が傾斜するように変形するロッキングモード（即ち、
回転軸方向へのディスク変位）が励起されて、ヘッドの
位置決め誤差を引き起こす原因となる。特に、小型のＨ
ＤＤでは基台の肉厚が薄く、スピンドルモータの回転軸
の倒れ剛性が低下しているため、衝撃外乱に伴うディス
ク変位が励起されて、ヘッド位置決め制御の精度が低下
する現象が発生しやすい。
【０００８】そこで、本発明の目的は、ヘッド位置決め
制御システムにおいて、衝撃外乱に伴って励起される回
転軸方向のディスク変位によるヘッド位置決め誤差を抑
制できる補償機能を実現することにある。
制御システムにおいて、衝撃外乱に伴って励起される回
転軸方向のディスク変位によるヘッド位置決め誤差を抑
制できる補償機能を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、ヘッド位置決
め制御システムを備えた磁気ディスク装置において、衝
撃外乱により励起されるディスク回転軸方向のディスク
変位（ディスクの傾き）に伴うヘッド位置決め誤差を抑
制できる補償機能を備えたヘッド位置決め制御システム
に関する。具体的には、本システムは、例えば装置の基
台に配置されて、衝撃外乱により前記ディスク回転手段
に励起される回転軸方向の加速度を検出するためのセン
サ手段を有する。本システムは、当該センサ手段により
検出された回転軸方向の加速度に基づいて、ディスクの
傾きに伴うヘッドとの相対位置に関する変位（トラック
変位）を補償処理するための補償値を算出する第２の制
御手段を有する。本システムの第１の制御手段は、ディ
スク記憶媒体上の目標位置と前記ヘッドの絶対位置との
位置誤差に基づいてアクチュエータ手段を駆動制御する
ための制御値を算出し、第２の制御手段により算出され
た補償値を制御値に加算して出力する。
め制御システムを備えた磁気ディスク装置において、衝
撃外乱により励起されるディスク回転軸方向のディスク
変位（ディスクの傾き）に伴うヘッド位置決め誤差を抑
制できる補償機能を備えたヘッド位置決め制御システム
に関する。具体的には、本システムは、例えば装置の基
台に配置されて、衝撃外乱により前記ディスク回転手段
に励起される回転軸方向の加速度を検出するためのセン
サ手段を有する。本システムは、当該センサ手段により
検出された回転軸方向の加速度に基づいて、ディスクの
傾きに伴うヘッドとの相対位置に関する変位（トラック
変位）を補償処理するための補償値を算出する第２の制
御手段を有する。本システムの第１の制御手段は、ディ
スク記憶媒体上の目標位置と前記ヘッドの絶対位置との
位置誤差に基づいてアクチュエータ手段を駆動制御する
ための制御値を算出し、第２の制御手段により算出され
た補償値を制御値に加算して出力する。
【００１０】このような構成により、磁気ディスク装置
のＨＤＡが衝撃外乱の影響を受けた場合に、ディスク回
転軸方向に発生する加速度に伴うディスク変位（ディス
クの傾き）を検出して、このディスク変位によるヘッド
位置決め誤差を解消するような補償値を算出する。従っ
て、ヘッド位置決め制御システムは、第１の制御手段に
よりヘッドをディスク記憶媒体上の目標位置に位置決め
制御しているときに、衝撃外乱により回転軸方向のディ
スク変位が発生しても、当該ディスク変位に伴う位置決
め誤差を抑制するような補償処理を第２の制御手段によ
り実行できる。
のＨＤＡが衝撃外乱の影響を受けた場合に、ディスク回
転軸方向に発生する加速度に伴うディスク変位（ディス
クの傾き）を検出して、このディスク変位によるヘッド
位置決め誤差を解消するような補償値を算出する。従っ
て、ヘッド位置決め制御システムは、第１の制御手段に
よりヘッドをディスク記憶媒体上の目標位置に位置決め
制御しているときに、衝撃外乱により回転軸方向のディ
スク変位が発生しても、当該ディスク変位に伴う位置決
め誤差を抑制するような補償処理を第２の制御手段によ
り実行できる。
【００１１】第２の制御手段は具体例としては、センサ
手段により検出された回転軸方向の加速度値に比例する
ディスク記憶媒体の変位を２回微分演算し、当該演算結
果に応じた補償値を算出する手段を有する。また、第１
の制御手段は、位置誤差に応じた制御値と補償値とを加
算した加算結果を電流値に変換して、アクチュエータを
駆動するためのモータを駆動する。
手段により検出された回転軸方向の加速度値に比例する
ディスク記憶媒体の変位を２回微分演算し、当該演算結
果に応じた補償値を算出する手段を有する。また、第１
の制御手段は、位置誤差に応じた制御値と補償値とを加
算した加算結果を電流値に変換して、アクチュエータを
駆動するためのモータを駆動する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。
施の形態を説明する。
【００１３】図１は本実施形態に関係するヘッド位置決
め制御システムの概念を示すブロック図であり、図２及
び図３は同実施形態に適用するＨＤＤの要部を示すブロ
ック図である。 （ＨＤＤの構成）本実施形態のヘッド位置決め制御シス
テムは、図１に示すように、フィードバック制御系１と
フィードフォワード制御系２とを組み合わせた構成であ
る（詳細は後述する）。本実施形態は特にＨＤＤに適用
した場合を想定する。
め制御システムの概念を示すブロック図であり、図２及
び図３は同実施形態に適用するＨＤＤの要部を示すブロ
ック図である。 （ＨＤＤの構成）本実施形態のヘッド位置決め制御シス
テムは、図１に示すように、フィードバック制御系１と
フィードフォワード制御系２とを組み合わせた構成であ
る（詳細は後述する）。本実施形態は特にＨＤＤに適用
した場合を想定する。
【００１４】ＨＤＤは、図２に示すように、大別してデ
ィスク１０及びヘッド２０を含むＨＤＡと、ＣＰＵ１２
を主要素とする制御回路系とからなる。ＨＤＡでは、デ
ィスク１０はスピンドルモータ（ＳＰＭ）３０に固定さ
れて、高速回転するように構成されている。また、ヘッ
ド２０はアクチュエータ２１に支持されて、ディスク１
０上を微小間隔で浮上した状態で半径方向に移動（シー
ク）するように構成されている。アクチュエータ２１
は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２２によりディスク
１０の半径方向に駆動されるロータリ型である。
ィスク１０及びヘッド２０を含むＨＤＡと、ＣＰＵ１２
を主要素とする制御回路系とからなる。ＨＤＡでは、デ
ィスク１０はスピンドルモータ（ＳＰＭ）３０に固定さ
れて、高速回転するように構成されている。また、ヘッ
ド２０はアクチュエータ２１に支持されて、ディスク１
０上を微小間隔で浮上した状態で半径方向に移動（シー
ク）するように構成されている。アクチュエータ２１
は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２２によりディスク
１０の半径方向に駆動されるロータリ型である。
【００１５】ディスク１０上は、同心円状の多数のトラ
ック（シリンダ）が構成されている。各トラックには、
円周方向に所定の間隔でサーボエリア１０Ｂが配置され
ている。サーボエリア１０Ｂには、ヘッド位置決め制御
に必要なサーボデータが記録されている。また、各トラ
ックのサーボエリア１０Ｂ間には、データエリア１０Ａ
が配置されている。各データエリア１０Ａは、ヘッド２
０によりリード／ライトされるユーザデータの記録エリ
アである。
ック（シリンダ）が構成されている。各トラックには、
円周方向に所定の間隔でサーボエリア１０Ｂが配置され
ている。サーボエリア１０Ｂには、ヘッド位置決め制御
に必要なサーボデータが記録されている。また、各トラ
ックのサーボエリア１０Ｂ間には、データエリア１０Ａ
が配置されている。各データエリア１０Ａは、ヘッド２
０によりリード／ライトされるユーザデータの記録エリ
アである。
【００１６】制御回路系は、図示しない回路基板（ＰＣ
Ｂ）上に実装されており、リードチャネル１１と、ＣＰ
Ｕ１２と、ＶＣＭドライバ１３とを有する。リードチャ
ネル１１は、ヘッド２０によりリード／ライトされるデ
ータ信号を処理するＬＳＩである。リードチャネル１１
は、同実施形態に関係するサーボデータをディジタル信
号に再生処理してＣＰＵ１２に出力する。ＣＰＵ１２
は、マイクロプロセッサ、メモリ及びメモリに格納され
たプログラムからなるシステム（マイクロコントロー
ラ）を総称している。ＣＰＵ１２は、後述するように、
同実施形態のヘッド位置決め制御システムのコントロー
ラ（図１に示す３，５）の構成要素である。ＶＣＭドラ
イバ１３は、ＣＰＵ１２の制御（ディジタルの制御値）
に応じてＶＣＭ２２を駆動するための電流を出力する。
このＶＣＭドライバ１３を含むアクチュエータ２１は、
同実施形態に関係するヘッド位置決め制御システムのプ
ラント（制御対象）に相当する（図１を参照）。
Ｂ）上に実装されており、リードチャネル１１と、ＣＰ
Ｕ１２と、ＶＣＭドライバ１３とを有する。リードチャ
ネル１１は、ヘッド２０によりリード／ライトされるデ
ータ信号を処理するＬＳＩである。リードチャネル１１
は、同実施形態に関係するサーボデータをディジタル信
号に再生処理してＣＰＵ１２に出力する。ＣＰＵ１２
は、マイクロプロセッサ、メモリ及びメモリに格納され
たプログラムからなるシステム（マイクロコントロー
ラ）を総称している。ＣＰＵ１２は、後述するように、
同実施形態のヘッド位置決め制御システムのコントロー
ラ（図１に示す３，５）の構成要素である。ＶＣＭドラ
イバ１３は、ＣＰＵ１２の制御（ディジタルの制御値）
に応じてＶＣＭ２２を駆動するための電流を出力する。
このＶＣＭドライバ１３を含むアクチュエータ２１は、
同実施形態に関係するヘッド位置決め制御システムのプ
ラント（制御対象）に相当する（図１を参照）。
【００１７】さらに、同実施形態では、回路基板上に実
装された制御回路系として、加速度センサ１４及びＡ／
Ｄコンバータ１５が含まれている。加速度センサ１４
は、衝撃外乱により励起されるスピンドルモータ３０の
回転軸方向の加速度（振動）を検出する。Ａ／Ｄコンバ
ータ１５は、加速度センサ１４からの検出信号をディジ
タル信号に変換してＣＰＵ１２に出力する。ＣＰＵ１２
は、後述するように、加速度センサ１４からの検出結果
に基づいて、ヘッド位置決め制御処理時に衝撃外乱に伴
う位置決め誤差を解消するような補償処理を実行する。
装された制御回路系として、加速度センサ１４及びＡ／
Ｄコンバータ１５が含まれている。加速度センサ１４
は、衝撃外乱により励起されるスピンドルモータ３０の
回転軸方向の加速度（振動）を検出する。Ａ／Ｄコンバ
ータ１５は、加速度センサ１４からの検出信号をディジ
タル信号に変換してＣＰＵ１２に出力する。ＣＰＵ１２
は、後述するように、加速度センサ１４からの検出結果
に基づいて、ヘッド位置決め制御処理時に衝撃外乱に伴
う位置決め誤差を解消するような補償処理を実行する。
【００１８】更に、ＨＤＤは、図３に示すように、アク
チュエータ２１には、ディスク１０の両面に対してそれ
ぞれヘッド２０が搭載されている。また、ヘッド２０
は、ディスク１０からデータを再生するためのリードヘ
ッド２０Ａと、ディスク１０にデータを記録するための
ライトヘッド２０Ｂとからなる。ディスク１０上のサー
ボエリア１０Ｂからは、リードヘッド２０Ａによりサー
ボデータが読出される。
チュエータ２１には、ディスク１０の両面に対してそれ
ぞれヘッド２０が搭載されている。また、ヘッド２０
は、ディスク１０からデータを再生するためのリードヘ
ッド２０Ａと、ディスク１０にデータを記録するための
ライトヘッド２０Ｂとからなる。ディスク１０上のサー
ボエリア１０Ｂからは、リードヘッド２０Ａによりサー
ボデータが読出される。
【００１９】制御回路系には、図２に示す各要素以外
に、プリアンプ機能のヘッドアンプ回路４０が存在す
る。ヘッドアンプ回路４０は、リード／ライト信号の増
幅機能と共に、ヘッド２０のセレクト機能を有する。更
に近年では、ＶＣＭドライバ１３は、スピンドルモータ
３０に電流を供給するためのＳＰＭドライバと共に、集
積化されたドライバ１３０に含まれている。 （ヘッド位置決め制御システム）以上のＨＤＤに適用す
る同実施形態のヘッド位置決め制御システムは、図１に
示すように、通常のフィードバック制御系１に、いわば
フィードフォワード制御系２を付加した構成である。
に、プリアンプ機能のヘッドアンプ回路４０が存在す
る。ヘッドアンプ回路４０は、リード／ライト信号の増
幅機能と共に、ヘッド２０のセレクト機能を有する。更
に近年では、ＶＣＭドライバ１３は、スピンドルモータ
３０に電流を供給するためのＳＰＭドライバと共に、集
積化されたドライバ１３０に含まれている。 （ヘッド位置決め制御システム）以上のＨＤＤに適用す
る同実施形態のヘッド位置決め制御システムは、図１に
示すように、通常のフィードバック制御系１に、いわば
フィードフォワード制御系２を付加した構成である。
【００２０】フィードバック制御系１では、コントロー
ラ３は、ディスク１０の目標位置（アクセス対象のトラ
ック）ＴＰとヘッド２０の絶対位置ＨＰとの位置誤差Ｐ
Ｅを入力して、当該位置誤差ＰＥを解消するような制御
値（実際には電流に変換した制御量となる）ＣＣ１を算
出する。この制御値ＣＣ１に応じて、プラント４（具体
的にはアクチュエータ２１）が駆動制御されることによ
り、ヘッド２０の位置調整がなされて、コントローラ３
には更新された位置誤差ＰＥが入力される。このような
フィードバック制御により、ヘッド２０は目標位置ＴＰ
まで到達することができる。
ラ３は、ディスク１０の目標位置（アクセス対象のトラ
ック）ＴＰとヘッド２０の絶対位置ＨＰとの位置誤差Ｐ
Ｅを入力して、当該位置誤差ＰＥを解消するような制御
値（実際には電流に変換した制御量となる）ＣＣ１を算
出する。この制御値ＣＣ１に応じて、プラント４（具体
的にはアクチュエータ２１）が駆動制御されることによ
り、ヘッド２０の位置調整がなされて、コントローラ３
には更新された位置誤差ＰＥが入力される。このような
フィードバック制御により、ヘッド２０は目標位置ＴＰ
まで到達することができる。
【００２１】ここで、ＨＤＤに対して衝撃外乱が影響し
た場合に、特にディスク１０の回転軸方向に加速度が発
生すると、ディスク変位（ディスクの傾き）が励起され
て、ディスク面上のヘッド２０の相対位置に変位（トラ
ック変位）が発生する。このような場合、前述のフィー
ドバック制御系１では、コントローラ３に入力されるヘ
ッド２０の絶対位置ＨＰが変動するため、位置誤差ＰＥ
が大きく変動し、結果的に位置決め制御の精度が低下す
る。そこで、同実施形態は、フィードフォワード制御系
２により位置決め誤差を抑制するような補償値を算出す
る補償機能を実現する。具体的には、フィードフォワー
ド制御系２は、加速度センサ１４及びコントローラ５か
らなる。コントローラ５は、実際には前述のＣＰＵ１２
の制御動作に含まれており、前記の補償値を算出してコ
ントローラ３からの制御値に加算する。なお、電気的ノ
イズや高次の機械共振による影響を除去するために、加
速度センサ１４とコントローラ５との間には、ローパス
フィルタ（ＬＰＦ）７をも受けることが望ましい。 （システムの動作）以下図１と共に図４を参照して、同
実施形態のヘッド位置決め制御動作を説明する。
た場合に、特にディスク１０の回転軸方向に加速度が発
生すると、ディスク変位（ディスクの傾き）が励起され
て、ディスク面上のヘッド２０の相対位置に変位（トラ
ック変位）が発生する。このような場合、前述のフィー
ドバック制御系１では、コントローラ３に入力されるヘ
ッド２０の絶対位置ＨＰが変動するため、位置誤差ＰＥ
が大きく変動し、結果的に位置決め制御の精度が低下す
る。そこで、同実施形態は、フィードフォワード制御系
２により位置決め誤差を抑制するような補償値を算出す
る補償機能を実現する。具体的には、フィードフォワー
ド制御系２は、加速度センサ１４及びコントローラ５か
らなる。コントローラ５は、実際には前述のＣＰＵ１２
の制御動作に含まれており、前記の補償値を算出してコ
ントローラ３からの制御値に加算する。なお、電気的ノ
イズや高次の機械共振による影響を除去するために、加
速度センサ１４とコントローラ５との間には、ローパス
フィルタ（ＬＰＦ）７をも受けることが望ましい。 （システムの動作）以下図１と共に図４を参照して、同
実施形態のヘッド位置決め制御動作を説明する。
【００２２】まず、ＨＤＤの駆動時に衝撃外乱が加わる
と、図４に示すように、スピンドルモータの回転軸３０
０の方向（ディスク回転軸方向Ｚ）に加速度（振動）が
励起されて、ディスク１０が傾くような変形モード１０
０が発生することが推定される。一般的に、ＨＤＤの基
台４００の剛性、ディスク回転部分の質量や軸受の剛
性、または回転軸３００の剛性などにより決定される周
波数において、ディスク回転軸が傾くようなモードの機
械共振が存在している。このような要因から、衝撃外乱
による回転軸方向Ｚの振動の発生に伴って、ディスク１
０の回転中心が半径方向に偏心するディスク変位のため
に、ディスクとヘッドとの相対位置に変位（トラック変
位）が発生する。この場合、通常のフィードバック制御
系１のコントローラ３だけでは、ディスクのトラックに
対してヘッド２０は追従できずに、大きな位置決め誤差
が発生する。
と、図４に示すように、スピンドルモータの回転軸３０
０の方向（ディスク回転軸方向Ｚ）に加速度（振動）が
励起されて、ディスク１０が傾くような変形モード１０
０が発生することが推定される。一般的に、ＨＤＤの基
台４００の剛性、ディスク回転部分の質量や軸受の剛
性、または回転軸３００の剛性などにより決定される周
波数において、ディスク回転軸が傾くようなモードの機
械共振が存在している。このような要因から、衝撃外乱
による回転軸方向Ｚの振動の発生に伴って、ディスク１
０の回転中心が半径方向に偏心するディスク変位のため
に、ディスクとヘッドとの相対位置に変位（トラック変
位）が発生する。この場合、通常のフィードバック制御
系１のコントローラ３だけでは、ディスクのトラックに
対してヘッド２０は追従できずに、大きな位置決め誤差
が発生する。
【００２３】そこで、同実施形態のフィードフォワード
制御系２により、衝撃外乱に伴うディスク回転軸方向の
加速度を検出し、この加速度に比例する前記トラック変
位を解消するような逆の変位を発生させるようにアクチ
ュエータを制御する。これにより、トラック変位に応じ
た位置決め誤差を抑制する。具体的には、フィードフォ
ワード制御系２のコントローラ５は、加速度センサ１４
により検出された加速度値に比例するトラック変位を推
定し、このトラック変位を時間的に２回微分して得られ
る加速度値に相当する補償値を算出する。要するに、コ
ントローラ５の伝達特性は、「Ｋｓ2（Ｋは定数ゲイ
ン）」として記述できる。
制御系２により、衝撃外乱に伴うディスク回転軸方向の
加速度を検出し、この加速度に比例する前記トラック変
位を解消するような逆の変位を発生させるようにアクチ
ュエータを制御する。これにより、トラック変位に応じ
た位置決め誤差を抑制する。具体的には、フィードフォ
ワード制御系２のコントローラ５は、加速度センサ１４
により検出された加速度値に比例するトラック変位を推
定し、このトラック変位を時間的に２回微分して得られ
る加速度値に相当する補償値を算出する。要するに、コ
ントローラ５の伝達特性は、「Ｋｓ2（Ｋは定数ゲイ
ン）」として記述できる。
【００２４】フィードバック制御系１では、コントロー
ラ３は、前述したように、ディスク１０の目標位置（ア
クセス対象のトラック）ＴＰとヘッド２０の絶対位置Ｈ
Ｐとの位置誤差ＰＥに応じた制御値ＣＣ１を算出する。
このとき、前記の衝撃外乱の影響がある場合、フィード
フォワード制御系２のコントローラ５により算出された
補償値と当該制御値ＣＣ１とが加算された制御値ＣＣ２
が、アクチュエータ２１を駆動制御するための電流値に
変換される。従って、通常の制御値ＣＣ１に補償値を含
む制御値ＣＣ２に基づいた加速度により、アクチュエー
タ２１は駆動制御されるため、衝撃外乱によるヘッド２
０の位置決め誤差を抑制することが可能となる。
ラ３は、前述したように、ディスク１０の目標位置（ア
クセス対象のトラック）ＴＰとヘッド２０の絶対位置Ｈ
Ｐとの位置誤差ＰＥに応じた制御値ＣＣ１を算出する。
このとき、前記の衝撃外乱の影響がある場合、フィード
フォワード制御系２のコントローラ５により算出された
補償値と当該制御値ＣＣ１とが加算された制御値ＣＣ２
が、アクチュエータ２１を駆動制御するための電流値に
変換される。従って、通常の制御値ＣＣ１に補償値を含
む制御値ＣＣ２に基づいた加速度により、アクチュエー
タ２１は駆動制御されるため、衝撃外乱によるヘッド２
０の位置決め誤差を抑制することが可能となる。
【００２５】なお、ディスク回転軸が傾くモードの機械
共振周波数より低い帯域では加速度とディスク変位とは
ほぼ比例しているが、帯域が共振周波数の近傍になる
と、当該比例関係は必ずしも成立しない。そこで、コン
トローラ５の伝達特性を、ＨＤＡにおけるディスク回転
軸方向の加速度と変位との間の機械的な伝達特性に一致
させることで、前述と同様の作用効果を得ることができ
る。また、ヘッド位置決め制御システムの特性におい
て、ディスク回転軸方向の振動に特に弱い帯域を限定
し、加速度センサ１４の出力を限定された帯域を通過さ
せるバンドパスフィルタを使用することも効果的であ
る。この場合、コントローラ５には、伝達特性「Ｋｓ2
（Ｋは定数ゲイン）」と位相を調整する特性が必要とな
る。
共振周波数より低い帯域では加速度とディスク変位とは
ほぼ比例しているが、帯域が共振周波数の近傍になる
と、当該比例関係は必ずしも成立しない。そこで、コン
トローラ５の伝達特性を、ＨＤＡにおけるディスク回転
軸方向の加速度と変位との間の機械的な伝達特性に一致
させることで、前述と同様の作用効果を得ることができ
る。また、ヘッド位置決め制御システムの特性におい
て、ディスク回転軸方向の振動に特に弱い帯域を限定
し、加速度センサ１４の出力を限定された帯域を通過さ
せるバンドパスフィルタを使用することも効果的であ
る。この場合、コントローラ５には、伝達特性「Ｋｓ2
（Ｋは定数ゲイン）」と位相を調整する特性が必要とな
る。
【００２６】また、図４から明白であるように、ディス
ク回転軸３００が傾くモードの変形によるトラック偏心
量は、ディスク面により異なる。従って、ヘッド毎に、
コントローラ５の特性を変更させることが望ましい。但
し、その場合の変更は、ゲインの調整により実現できる
ため、ヘッド毎に最適のゲインを設定すればよい。更
に、トラック位置に応じてコントローラ５の最適ゲイン
が変動することもある。このため、例えば全トラックを
数エリアに分割し、各エリアで最適のゲインを使用した
り、ゲインをトラック位置の関数として変化させる方法
でもよい。 （変形例）図５は同実施形態の変形例を示す概念図であ
る。
ク回転軸３００が傾くモードの変形によるトラック偏心
量は、ディスク面により異なる。従って、ヘッド毎に、
コントローラ５の特性を変更させることが望ましい。但
し、その場合の変更は、ゲインの調整により実現できる
ため、ヘッド毎に最適のゲインを設定すればよい。更
に、トラック位置に応じてコントローラ５の最適ゲイン
が変動することもある。このため、例えば全トラックを
数エリアに分割し、各エリアで最適のゲインを使用した
り、ゲインをトラック位置の関数として変化させる方法
でもよい。 （変形例）図５は同実施形態の変形例を示す概念図であ
る。
【００２７】同実施形態は、前述したように、衝撃外乱
によるディスク１０の傾きを検出するための手段とし
て、回路基板上に実装した加速度センサ１４を想定して
いる。本変形例は、図５に示すように、基台４００上に
配置した非接触型の変位センサ（具体的には光センサ）
５０を使用する方式である。
によるディスク１０の傾きを検出するための手段とし
て、回路基板上に実装した加速度センサ１４を想定して
いる。本変形例は、図５に示すように、基台４００上に
配置した非接触型の変位センサ（具体的には光センサ）
５０を使用する方式である。
【００２８】変位センサ５０は、ＨＤＤに加えられた衝
撃外乱により発生するディスク１０の回転軸方向Ｚの傾
き（変形モード）を検出する。ここでは、３枚のディス
ク１０がスピンドルモータ３０に固定されている場合を
想定している。このような変位センサ５０を使用した場
合でも、システムのコントローラ５は、検出された変位
とヘッドのトラック偏心量との比例関係を利用して、同
実施形態と同様の補償値を算出する。従って、コントロ
ーラ５の伝達特性は、同実施形態と同様に、「Ｋｓ
2（Ｋは定数ゲイン）」である。
撃外乱により発生するディスク１０の回転軸方向Ｚの傾
き（変形モード）を検出する。ここでは、３枚のディス
ク１０がスピンドルモータ３０に固定されている場合を
想定している。このような変位センサ５０を使用した場
合でも、システムのコントローラ５は、検出された変位
とヘッドのトラック偏心量との比例関係を利用して、同
実施形態と同様の補償値を算出する。従って、コントロ
ーラ５の伝達特性は、同実施形態と同様に、「Ｋｓ
2（Ｋは定数ゲイン）」である。
【００２９】また、本変形例において、変位センサ５０
の代わりとして、レーザドップラ振動計のような非接触
型速度センサを使用してもよい。但し、当該センサを使
用した場合には、ディスク１０の変位ではなく、基台４
００に対する速度を検出することになるため、コントロ
ーラ５の伝達特性は、「Ｋｓ（Ｋは定数ゲイン）」とな
る。
の代わりとして、レーザドップラ振動計のような非接触
型速度センサを使用してもよい。但し、当該センサを使
用した場合には、ディスク１０の変位ではなく、基台４
００に対する速度を検出することになるため、コントロ
ーラ５の伝達特性は、「Ｋｓ（Ｋは定数ゲイン）」とな
る。
【００３０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、衝
撃外乱によりディスクの回転軸方向に発生する振動（加
速度）を要因とするヘッド位置決め誤差を抑制できるこ
とにより、ヘッド位置決め制御の精度を向上させること
が可能となる。本発明により耐環境性の優れたヘッド位
置決め制御システムを実現できるため、特に衝撃外乱を
受け易い環境で駆動する可能性が高い小型の磁気ディス
ク装置に適用すれば有用である。
撃外乱によりディスクの回転軸方向に発生する振動（加
速度）を要因とするヘッド位置決め誤差を抑制できるこ
とにより、ヘッド位置決め制御の精度を向上させること
が可能となる。本発明により耐環境性の優れたヘッド位
置決め制御システムを実現できるため、特に衝撃外乱を
受け易い環境で駆動する可能性が高い小型の磁気ディス
ク装置に適用すれば有用である。
【図１】本発明の実施形態に関係するヘッド位置決め制
御システムの概念を示すブロック図。
御システムの概念を示すブロック図。
【図２】同実施形態に適用するＨＤＤの要部を示すブロ
ック図。
ック図。
【図３】同実施形態に適用するＨＤＤの要部を示すブロ
ック図。
ック図。
【図４】同実施形態の衝撃外乱によるディスク回転軸の
偏心を示す模式図。
偏心を示す模式図。
【図５】同実施形態の変形例に関する概念図。
１…フィードバック制御系 ２…フィードフォワード制御系 ３…コントローラ（ＣＰＵ） ４…プラント（アクチュエータ） ５…コントローラ（ＣＰＵ） ７…ローパスフィルタ（ＬＰＦ） １０…ディスク １１…リードチャネル １２…ＣＰＵ １３…ＶＣＭドライバ １４…加速度センサ １５…Ａ／Ｄコンバータ ２０…ヘッド ２１…アクチュエータ ２２…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ） ３０…スピンドルモータ（ＳＰＭ） ４０…ヘッドアンプ回路 １３０…ＶＣＭ／ＳＰＭドライバ ４００…基台
Claims (5)
- 【請求項１】 ディスク記憶媒体を回転させるディスク
回転手段と、 前記ディスク記憶媒体上にデータのリード／ライトを行
うためのヘッドを、前記ディスク記憶媒体の半径方向に
移動させるアクチュエータ手段と、 衝撃外乱により前記ディスク回転手段に励起される回転
軸方向の加速度を検出するためのセンサ手段と、 前記ディスク記憶媒体上の目標位置と前記ヘッドの絶対
位置との位置誤差に基づいて前記アクチュエータ手段を
駆動制御し、前記センサ手段により検出された回転軸方
向の加速度に伴う前記ヘッドの位置決め誤差を抑制する
ための補償処理を実行する制御手段とを具備したことを
特徴とする磁気ディスク装置。 - 【請求項２】 前記制御手段は、前記位置誤差に基づい
て前記アクチュエータ手段を駆動制御するための制御値
を算出するフィードバック制御手段と、 前記センサ手段により検出された回転軸方向の加速度に
応じて前記ディスク記憶媒体に励起された傾きに伴う前
記ヘッドの位置決め誤差を補償するための補償値を算出
し、当該補償値を前記制御値に加算するフィードフォワ
ード制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１
記載の磁気ディスク装置。 - 【請求項３】 回転しているディスク記憶媒体上に対し
て、ヘッドによりデータのリード／ライトを行う磁気デ
ィスク装置に適用するヘッド位置決め制御装置であっ
て、 前記ヘッドを前記ディスク記憶媒体の半径方向に移動さ
せるアクチュエータ手段と、 衝撃外乱により励起される回転軸方向の振動に伴う加速
度を検出するためのセンサ手段と、 前記ディスク記憶媒体上の目標位置と前記ヘッドの絶対
位置との位置誤差に基づいて、前記アクチュエータ手段
を駆動制御するための制御値を算出する第１の制御手段
と、 前記センサ手段により検出された回転軸方向の加速度に
応じた前記ディスク記憶媒体と前記ヘッドとの相対位置
に関する変位に伴う位置決め誤差を抑制するための補償
値を算出し、当該補償値を前記制御値に加算する第２の
制御手段とを具備したことを特徴とするヘッド位置決め
制御システム。 - 【請求項４】 前記第２の制御手段は、前記センサ手段
により検出された回転軸方向の加速度値に比例する前記
ディスク記憶媒体の変位を２回微分演算し、当該演算結
果に応じた前記補償値を算出する手段を有する特徴とす
る請求項３記載のヘッド位置決め制御システム。 - 【請求項５】 ディスク記憶媒体を回転させるディスク
回転手段と、 前記ディスク記憶媒体上にデータのリード／ライトを行
うためのヘッドを、前記ディスク記憶媒体の半径方向に
移動させるアクチュエータ手段と、 衝撃外乱により励起される前記ディスク記憶媒体の回転
軸方向での変位を検出するためのセンサ手段と、 前記ディスク記憶媒体上の目標位置と前記ヘッドの絶対
位置との位置誤差に基づいて、前記アクチュエータ手段
を駆動制御するための制御値を算出する第１の制御手段
と、 前記センサ手段により検出された前記ディスク記憶媒体
の回転軸方向の変位を２回微分演算し、当該演算結果に
応じた前記補償値を算出して前記制御値に加算する第２
の制御手段とを具備したことを特徴とする磁気ディスク
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10359097A JP2000182343A (ja) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | 磁気ディスク装置及び同装置に適用するヘッド位置決め制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10359097A JP2000182343A (ja) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | 磁気ディスク装置及び同装置に適用するヘッド位置決め制御システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000182343A true JP2000182343A (ja) | 2000-06-30 |
Family
ID=18462736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10359097A Pending JP2000182343A (ja) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | 磁気ディスク装置及び同装置に適用するヘッド位置決め制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000182343A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100736649B1 (ko) | 2006-03-31 | 2007-07-09 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | 디스크 장치, 위치 결정 제어 회로 및 그것을 이용한 정보처리 장치 |
| US7277249B2 (en) | 2002-09-20 | 2007-10-02 | Fujitsu Limited | Method of and apparatus for head position control |
| KR101077048B1 (ko) | 2008-04-25 | 2011-10-26 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 위치 제어 시스템, 리소그래피 장치 및 이동가능한 대상물의 위치를 제어하는 방법 |
| US8908316B2 (en) | 2011-12-05 | 2014-12-09 | HGST Netherlands B.V. | Disk drive with write clock frequency compensation for external vibration disturbance |
-
1998
- 1998-12-17 JP JP10359097A patent/JP2000182343A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7277249B2 (en) | 2002-09-20 | 2007-10-02 | Fujitsu Limited | Method of and apparatus for head position control |
| KR100736649B1 (ko) | 2006-03-31 | 2007-07-09 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | 디스크 장치, 위치 결정 제어 회로 및 그것을 이용한 정보처리 장치 |
| KR101077048B1 (ko) | 2008-04-25 | 2011-10-26 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 위치 제어 시스템, 리소그래피 장치 및 이동가능한 대상물의 위치를 제어하는 방법 |
| US8908316B2 (en) | 2011-12-05 | 2014-12-09 | HGST Netherlands B.V. | Disk drive with write clock frequency compensation for external vibration disturbance |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050401 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050419 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20050620 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050802 |