JP2000187955A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度な位置決めが可能となり、高い記録密
度を達成できかつ信頼性の高い磁気ディスク装置を提供
する。 【解決手段】 磁気ディスク及び磁気ヘッドと、磁気ヘ
ッドを移動させるアクチュエータ４と、磁気ヘッドを目
標のトラックへ位置決めさせる位置決め制御機構を有し
た磁気ディスク装置において、アクチュエータ４へ電流
を供給するためのパワーアンプと、アクチュエータ４を
加振させる正弦波信号７５をパワーアンプへ出力する加
振信号発生手段６１と、加振させた時のアクチュエータ
４の速度を検出する逆起電圧検出回路と、正弦波信号７
５と逆起電圧検出回路の速度信号からアクチュエータ４
の力定数を推定する力定数推定手段５８と、推定した力
定数から位置決め制御のループゲインを補正する力定数
補正手段６２を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、位置決め制御の
ループゲインを補正することができる磁気ディスク装置
に係り、特に、磁気ヘッドを駆動するアクチュエータの
力定数を推定して、位置決め制御のループゲインを補正
することができるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、磁気ディスク装置におけるア
クチュエータ力定数補償方法は、例えば特開平６−２５
９９００号公報に示されるように、磁気ヘッドの高精度
な位置決め制御を目的として用いられている。図４は従
来技術の一例を示す位置決め制御の回路ブロック図で、
図５はその制御ブロック図である。各構成要素について
図４に基づいて説明する。スピンドルモータ駆動回路１
４は、スピンドルモータ３の起動と定常回転での制御を
行う。ＣＰＵ１３は、スピンドルモータ３の回転数の監
視と磁気ディスク１の磁気ヘッド２の位置決め制御の演
算を行う。ヘッドアンプ１１は、磁気ヘッド２から出力
されるサーボ再生信号２１を増幅してサーボ信号２２を
出力する。

【０００３】位置検出回路１２は、サーボ信号２２から
トラック情報信号２３と、トラックセンターからの位置
偏差を示す位置誤差信号２４を出力する。パワーアンプ
１５は、アナログ制御信号２８に比例した電流をアクチ
ュエータ４に供給する。ＤＡ変換器１６は、ＣＰＵ１３
からのディジタル制御信号２９をアナログ制御信号２８
に変換する。

【０００４】アクチュエータ４は、図５の制御ブロック
図で表すと、力定数を示すゲインＫｆ５２と、アクチュ
エータの質量を示すゲイン１／Ｍ５３と、２つの積分器
１／Ｓ５４、１／Ｓ５５で表される。ＣＰＵ１３の内部
は、力定数推定手段５８と制御器６０と加振信号発生手
段６１と力定数補正手段６２と速度を推定するオブザー
バ５９で構成されている。尚、図４中２５は駆動信号、
２６はスタートアップ信号、２７は回転数信号、２９は
ディジタル制御信号、３０は駆動信号、７３は推定速度
信号、７７は推定結果を各々示す。

【０００５】次に動作について説明する。電源投入後、
スピンドルモータ３が定常回転になると、目標のトラッ
クに位置決めする。この状態で加振信号発生手段６１
は、決まった間隔毎（サンプリング周期毎）にメモリ上
にある正弦波データを出力して、予め決まっている周波
数の正弦波信号を数周期分にわたって出力する。加振信
号発生手段６１から出力された正弦波信号７５は加算点
６３で制御出力７４と加えられ、力定数補正手段６２と
駆動回路ゲイン５１を経てアクチュエータ４に送られ
る。

【０００６】これによりアクチュエータ４は正弦波で数
周期分加振される。この時に力定数推定手段５８は、正
弦波信号７５が加わった制御出力７６を入力とし、位置
信号７２を出力として、駆動回路ゲイン５１から位置感
度ゲイン５７までの伝達ゲインをフーリエ変換によって
求める。その後、既知である駆動回路ゲイン５１と位置
感度ゲイン５７とゲイン１／Ｍ５３の逆数をそれぞれ乗
じて、力定数であるゲインＫｆ５２が求められる。求め
たゲインＫｆ５２と設計値との差を力定数補正手段６２
で計算し、補正ゲインを設定する。

【０００７】以上説明した力定数の推定及び補正動作
を、電源投入後何カ所かのトラックで行うことで、磁気
ヘッド２の位置によって変動する力定数を推定し、磁気
ヘッド２の位置によらず常に一定の制御帯域を確保でき
る。またこの方法は、経年変化による力定数の変動も吸
収できる。電源投入後で一度補正動作を終了した後も、
適宜補正動作を繰り返し行うことで、温度変化による力
定数の変動も吸収できる。

【０００８】しかし、サーボ再生信号２１にはスピンド
ルモータ３のＮＲＲＯ（ノンリピータブルランナウト）
成分やＲＲＯ（リピータブルランナウト）成分や、磁気
ディスク１の振動によるＮＲＲＯ成分の外乱７１が加算
点６４で加わる。これらの外乱７１は、推定に使用する
周波数に近い周波数成分を多く含んでいるので、フーリ
エ変換の際出力となる位置信号７２に影響を与え、力定
数の推定精度が悪化してしまうという問題がある。これ
を避けるために、何種類かの周波数で推定を行い、各周
波数で求めたゲインＫｆ５２を平均して推定を行う方法
をとっていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、図５
に示すようにディジタル制御信号２９から位置信号７２
までの測定経路の中に、スピンドルモータ３のＮＲＲＯ
成分やＲＲＯ成分、磁気ディスク１の振動成分といった
外乱成分が入ってしまうことである。この結果、フーリ
エ変換の際に出力になる位置信号へ影響が生じて、高精
度なループゲイン補正ができない。

【００１０】第２の問題点は、この従来の方法で精度を
得るためには色々な周波数で測定を行わなければならな
いため、メモリーを多く必要とし、また補正終了までの
時間が長くなることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、磁気ディスク（例え
ば、実施形態における磁気ディスク１）及び磁気ヘッド
（例えば、実施形態における磁気ヘッド２）と、磁気ヘ
ッドを移動させるアクチュエータ（例えば、実施形態に
おけるアクチュエータ４）と、磁気ヘッドを目標のトラ
ックへ位置決めさせる位置決め制御機構を有した磁気デ
ィスク装置において、アクチュエータへ電流を供給する
ための駆動回路（例えば、実施形態におけるパワーアン
プ１５）と、アクチュエータを加振させる加振信号を駆
動回路へ出力する加振信号発生手段（例えば、実施形態
における加振信号発生手段６１）と、加振させた時のア
クチュエータの速度を検出する逆起電圧検出回路（例え
ば、実施形態における逆起電圧検出回路１７）と、加振
信号と逆起電圧検出回路の速度信号からアクチュエータ
の力定数を推定する力定数推定手段（例えば、実施形態
における力定数推定手段５８）と、推定した力定数から
位置決め制御のループゲインを補正する力定数補正手段
（例えば、実施形態における力定数補正手段６２）を有
することを特徴とする。

【００１２】したがって、アクチュエータの力定数補正
を行うには、加振信号発生器等の加振信号発生手段から
加振信号を駆動回路へ送り、駆動回路は加振信号に比例
した電流をアクチュエータへ流す。この時、アクチュエ
ータに発生する逆起電圧を逆電圧検出回路で検出し、ア
クチュエータの速度を検出する。この速度信号と加振信
号からフーリエ変換によってアクチュエータの力定数を
力定数推定手段により推定する。そして、推定した力定
数から磁気ヘッドの位置決め制御帯域が所望の値となる
ように力定数補正手段でゲインの補正を行う。請求項２
に記載した発明は、アクチュエータを加振させる加振信
号が正弦波信号（例えば、実施形態における正弦波信号
７５）であることを特徴とする。このように構成するこ
とで、フーリエ変換時の演算処理をスムーズに行うこと
が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、この発明の一実施形態を前
記従来技術と同一部分に同一符号を付して説明する。図
１はこの発明の一実施形態の回路ブロック図である。同
図において、磁気ディスク装置１は、スピンドルモータ
３の起動と定常回転での制御を行うスピンドルモータ駆
動回路１４と、スピンドルモータ３の回転数の監視と磁
気ヘッド２の位置決め制御の演算を行うＣＰＵ１３と、
磁気ヘッド２から出力されるサーボ再生信号２１を増幅
してサーボ信号２２を出力するヘッドアンプ１１と、サ
ーボ信号２２からトラック情報信号２３とトラックセン
ターからの位置偏差を示す位置誤差信号２４を出力する
位置検出回路１２と、ＣＰＵ１３からのディジタル制御
信号２９をアナログ制御信号２８に変換するＤＡ変換器
１６と、アナログ制御信号２８に比例した電流をアクチ
ュエータ４に供給するパワーアンプ１５と、アクチュエ
ータ４の駆動信号３０から逆起電圧を検出し速度信号３
１を出力する逆起電圧検出回路１７と、アナログ信号で
ある速度信号３１をディジタル速度信号３２に変換する
ＡＤ変換器１８とを有している。

【００１４】次に、図２の制御ブロックについて図１の
回路ブロック図と対応させて説明する。アクチュエータ
４は、力定数ゲインＫｆ５２と、質量ゲイン１／Ｍ５３
と、２つの積分器１／Ｓ５４、１／Ｓ５５で表される。
位置感度ゲイン５７は、ヘッドアンプ１１と位置検出回
路１２の伝達ゲインを掛け合わせたものである。駆動回
路ゲイン５１は、ＤＡ変換器１６とパワーアンプ１５の
伝達ゲインを掛け合わせたものである。速度変換ゲイン
５６は逆起電圧検出回路１７とＡＤ変換器１８の伝達ゲ
インを掛け合わせたものである。ＣＰＵ１３は、力定数
推定手段５８と制御器６０と加振信号発生手段６１と力
定数補正手段６２と速度を推定するオブザーバ５９を有
している。

【００１５】さらに、図３を参照して逆起電圧検出回路
１７について説明する。逆起電圧検出回路１７は、抵抗
４７（Ｒ１）、抵抗４８（Ｒ２）、オペアンプ４５から
なる反転増幅器と、抵抗４９（Ｒ３）、抵抗５０（Ｒ
４）、オペアンプ４６からなる反転増幅器と、電流検出
抵抗４１と、アクチュエータのコイル抵抗４３（Ｒ
ｍ）、アクチュエータのコイルインダクタンス４４（Ｌ
ｍ）、逆起電圧４２（Ｖｂ）からなる。駆動信号３０の
入力側の電流をＩとすると、速度信号３１の出力側の電
圧Ｖoutは以下のようになる。（直流成分として、Ｌｍ
＝０） Ｖout＝−（Ｖｂ＋（Ｒｍ−Ｒｓ＊Ｒ２／Ｒ１）＊Ｉ）
＊Ｒ４／Ｒ３ 従って、抵抗４７（Ｒ１）とＲ４８（Ｒ２）の比をＲ２
／Ｒ１＝Ｒｍ／ＲＳとすれば、ＶoutにＲ４／Ｒ３倍さ
れた逆起電圧が取り出せるためアクチュエータ４の速度
が得られる。

【００１６】図１、図２、図３を参照して動作の説明を
する。磁気ディスク装置１に電源が入ると、ＣＰＵ１３
はスピンドルモータ駆動回路１４にスタートアップ信号
２６を送る。スピンドルモータ駆動回路１４はスタート
アップ信号２６を受け取ると、スピンドルモータ３を駆
動信号２５により起動し、定常回転数で制御動作を行
う。ＣＰＵ１３はスピンドルモータ駆動回路１４から出
力される回転数信号２７により、定常回転になったこと
を確認すると、次に磁気ヘッドの位置決め動作を行う。
位置決め補償にはＰＩＤ補償が使われる。

【００１７】オブザーバ５９から出力される推定速度信
号７３と位置信号７２から制御器６０でＰＩＤ補償の演
算を行う。目標トラックへの位置決めが完了すると、ア
クチュエータ４の力定数の推定を行う。加振信号発生手
段６１は、加振信号発生手段６１中のメモリに格納して
ある正弦波データを、サーボサンプリング周期毎に出力
して、予め設定された周波数の正弦波信号を数周期ぶん
にわたって生成する。尚、サーボサンプリング周期は、
磁気ディスク１のトラック上に離散的に書き込まれたサ
ーボ情報を読み出す周期である。

【００１８】加振信号発生手段６１から出力された正弦
波信号７５は加算点６３で制御出力７４と加えられ制御
出力７６となり、力定数補正手段６２と駆動回路ゲイン
５１が掛かってアクチュエータ４に送られる。これによ
りアクチュエータ４は正弦波で数周期分加振される。こ
の時に力定数推定手段５８は、正弦波信号７５が加わっ
た制御出力７６を入力、ディジタル速度信号３２を出力
として、駆動回路ゲイン５１から速度変換ゲイン５６ま
での伝達ゲインをフーリエ変換によって求める。求めた
計算結果から既知である駆動回路ゲイン５１と速度変換
ゲインと５６とゲイン１／Ｍ５３の逆数をそれぞれ掛け
ればゲインＫｆ５２が求まる。

【００１９】この推定方法であれば、図２から明らかな
ように、推定時の測定経路にスピンドルモータ３のＮＲ
ＲＯ成分やＲＲＯ成分、磁気ディスク１の振動によるＮ
ＲＲＯ成分といった外乱７１が入ってこないので、フー
リエ変換時の出力であるディジタル速度信号３２は加振
された周波数成分だけとなり、高精度な推定が可能にな
る。ゲインＫｆ５２の伝達ゲインが求まったので、力定
数推定手段５８はこの推定結果７７を力定数補正手段６
２に送る。力定数補正手段６２は推定結果７７と設計値
との差を計算し、補正ゲインとして設定する。この結
果、位置決め制御のループゲインを一定に保つことがで
きる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１に記
載した発明によれば、力定数推定時の測定経路にスピン
ドルモータのＮＲＲＯ（ノンリピータブルランナウト）
成分やＲＲＯ（リピータブルランナウト）成分、磁気デ
ィスクの振動によるＮＲＲＯ成分の外乱が入らないた
め、高精度に力定数を推定でき、信頼性を高めることが
できる効果がある。そして、いろいろな周波数で測定す
る必要が無くなるため、加振信号発生手段で持つメモリ
ーを少なくできる効果があり、また、力定数の補正を完
了するまでの時間を短縮できる効果がある。請求項２に
記載した発明によれば、フーリエ変換時の演算処理をス
ムーズに行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の回路ブロック図であ
る。

【図２】この発明の一実施形態の制御ブロック図であ
る。

【図３】この発明の一実施形態の逆起電圧検出回路図で
ある。

【図４】従来技術の回路ブロック図である。

【図５】従来技術の制御ブロック図である。

【符号の説明】

１ 磁気ディスク ２ 磁気ヘッド ４ アクチュエータ １５ パワーアンプ（駆動回路） １７ 逆起電圧検出回路 ５１ 駆動回路ゲイン ５２ ゲインＫｆ ５３ １／Ｍゲイン ５４ 積分器１／Ｓゲイン ５６ 速度変換ゲイン ５８ 力定数推定手段 ６１ 加振信号発生手段 ６２ 力定数補正手段 ７５ 正弦波信号（加振信号）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ディスク及び磁気ヘッドと、磁気ヘ
   ッドを移動させるアクチュエータと、磁気ヘッドを目標
   のトラックへ位置決めさせる位置決め制御機構を有した
   磁気ディスク装置において、アクチュエータへ電流を供
   給するための駆動回路と、アクチュエータを加振させる
   加振信号を駆動回路へ出力する加振信号発生手段と、加
   振させた時のアクチュエータの速度を検出する逆起電圧
   検出回路と、加振信号と逆起電圧検出回路の速度信号か
   らアクチュエータの力定数を推定する力定数推定手段
   と、推定した力定数から位置決め制御のループゲインを
   補正する力定数補正手段を有することを特徴とする磁気
   ディスク装置。
2. 【請求項２】 アクチュエータを加振させる加振信号が
   正弦波信号であることを特徴とする請求項１記載の磁気
   ディスク装置。