JP2001176218A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ディスク装置のシーク制御系において、ヘッド
を支持するアームの機械共振による振動を防止し、シー
ク時間の短縮およびシーク音の低減を行う。 【解決手段】次サンプルのヘッドの位置を推定し、次サ
ンプルの制御指令値を算出する。現サンプルの制御指令
値から次サンプルの制御指令値まで制御系のサンプリン
グタイムよりも短い時間で補間し、制御指令値として出
力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク装置のヘ
ッド位置決め制御装置に関し、特にヘッドを磁気ディス
クの目標トラックへ移動させるシーク制御を有する磁気
ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、磁気ディスク装置のヘッド位置
決め系では、ディスク上に離散的に配置されたサーボ信
号をもとに生成される位置誤差信号を用いて、ディジタ
ル制御系を構成している。ディジタルシグナルプロセッ
サにサーボ信号を取り込み、１サンプリングタイムに１
回の割合で、ヘッド駆動用アクチュエータの制御信号を
ディジタルシグナルプロセッサから出力する。

【０００３】特開平2−13477号公報に開示されるよう
に、目標位置への追従動作を行うトラッキング制御系に
おいて、制御指令値を制御系のサンプリングタイムより
も小さい時間間隔で補間する補間手段を含むディスク装
置の位置決め系も考えられている。

【０００４】従来のシーク制御では、目標となるトラッ
クまでの距離を用いて、速度フィードバック制御と加速
度フィードフォワード制御を行っている。目標となるト
ラックまでの距離を、位置誤差信号をもとに算出し、そ
の距離に対応する目標速度を算出する。また、現在およ
び過去の位置誤差信号や制御信号、駆動電流をもとに現
在のヘッドの速度を算出する。算出されたヘッドの速度
と目標速度の差を用いて閉ループ制御系を構成してい
る。また、目標となるトラックまでの距離に対応した目
標加速度を用いてフィードフォワード制御系を構成して
いる。

【０００５】一般にシーク制御系ではヘッドを高速に移
動するために、ヘッド駆動用アクチュエータに流す電流
値は激しく変化する。このため、ヘッドを支持するアー
ムの機械共振による振動が発生しやすく、目標トラック
に位置決めするまでの時間が長くなり、騒音も発生す
る。ヘッドを振動させる機械共振の周波数は、ヘッド位
置決め制御系におけるナイキスト周波数より高い領域に
存在することが多く、アナログ回路によりノッチフィル
タあるいはロウパスフィルタ(Low Pass Filter、「ＬＰ
Ｆ」)を構成して、ある特定の機構共振周波数を低減し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】シーク制御において、
機械共振による振動を防止を目的として、アナログ回路
により構成された周波数整形フィルタを使用すると、ヘ
ッドを目標位置に追従させるフォロイング制御におい
て、位置決め精度が悪化するという問題が生じる。これ
は、周波数整形フィルタによる位相の遅れが原因であ
る。逆に、位相遅れの少ないフィルタを使用すると、シ
ーク制御において機械共振による振動が発生し、目標位
置へのアクセス時間の増加や、騒音の増加となる。

【０００７】特開平2−13477号公報に開示される制御指
令値を制御系のサンプリングタイムよりも小さい時間間
隔で補間する方法を、シーク制御に適用した場合、前サ
ンプルから現サンプルの指令値までを比較的滑らかとな
るように補間するとシークに要する時間が増加する。シ
ーク制御では目標位置までの距離に応じて目標速度およ
び目標加速度を規定しているため、指令値を補間しただ
けでは、補間した制御指令値と次サンプルの制御指令値
の差が大きくなり、機械共振による振動が発生しやすく
なる。

【０００８】本発明の目的は、シーク制御において、ア
ナログ回路による周波数整形フィルタを使用することな
く、ヘッド駆動系アクチュエータに流れる電流の周波数
成分の修正を行い、機械共振による振動を防止および、
シーク中の騒音の静音化する磁気ディスク装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】ヘッド位置決め制御系に
おいて、現サンプルおよび過去の位置誤差信号，制御指
令値等を用いて、次サンプルのヘッドの位置および速度
を推定し、次のサンプルにおける制御指令値を算出し、
現サンプルにおける制御指令値から次サンプルにおける
制御指令値まで、制御系のサンプリングタイムよりも小
さい時間で補間して出力することにより、ヘッド駆動系
アクチュエータに流れる電流の周波数成分が変化し、機
械共振を防止することが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に従い
説明する。図１は、本発明の一実施例である磁気ディス
ク装置の概略構成を示している。図１において、筐体１
０１にはスピンドルモータ１０２が設けられており、ス
ピンドルモータ１０２で駆動する軸には磁気ディスク１
０３が設けられている。このディスク１０３上にヘッド
１０４が設けられている。ヘッド１０４はヘッド支持系
１０５により支持され、ヘッド支持系１０５はピボット
軸１０６に支持されている。ボイスコイルモータ１０７
の移動に伴いヘッド１０４はディスク１０３の外周から
内周方向あるいは逆方向へ移動し、ディスク１０３のト
ラック上に配備された情報を読み取ったり書き込んだり
する。

【００１１】ディスク１０３上に設けられたサーボ信号
は、ヘッド１０４で読み取られ、位置誤差信号検出手段
で位置誤差信号が算出される。ＤＳＰにより、ボイスコ
イルモータへの制御指令値の演算を行う。デジタルアナ
ログ変換器では、デジタル値からアナログ値への変換を
行う。

【００１２】図２は本発明の一実施例であるシーク制御
系の構成を示している。ヘッドを磁気ディスク上の目標
トラックへ移動させるシーク制御時には、位置誤差信号
301と目標位置３０２から残トラック数３０３を算出す
る。目標速度算出手段２０３では残トラック数３０３を
用いて、目標速度３０４を算出する。目標加速度算出手
段２０４では、残トラック数３０３を用いて、目標加速
度３０６を算出する。速度検出手段２０２では、過去の
残トラック数および、過去の制御指令値を用いて、ヘッ
ドの移動速度３０５の算出を行う。

【００１３】速度制御指令値算出器２０５では、ヘッド
の移動速度３０５と目標速度３０４から速度制御指令値
３０９を算出する。次サンプル残トラック数算出器２０
６ではヘッドの移動速度３０５から次サンプルにおける
残トラック数３０７を算出する。目標加速度検出器２０
４では、次サンプル残トラック数３０７を用いて、次サ
ンプル目標加速度３０８を算出する。補間手段２０７で
は、目標加速度３０６から次サンプル目標加速度３０８
まで補間指令に従い、ある特定のタイミングの補間値３
１０を出力する。補間された加速度指令値３１０と速度
指令値３０９の和が、制御指令値であり、デジタルアナ
ログ変換器で、ある特定のタイミングで、制御指令値を
出力する。

【００１４】図３（ａ）は従来の加速度指令値の出力波
形を示している。図３（ｂ）は図２中の補間手段２０７
の一実施例の出力波形を示している。従来の加速度指令
値は、１サンプリングタイムの間は常に目標加速度３０
６の値となっている。これに対し、図２中の補間手段２
０７では目標加速度３０６から次サンプル目標加速度３
０８まで、１次補間し、１サンプリングタイムより短い
時間３５１における補間値３６１を算出する。同様に、
１サンプリングタイムより短い時間３５２における補間
値３６２を算出する。その結果、加速度指令値３１０は
マルチレート化されて出力される。本実施例では、１次
補間を用いて補間値を算出しているが、他の補間方法に
より、補完することも考えられる。

【００１５】ここで、図４は本発明の一実施例であるシ
ーク制御を実行した時の制御指令値を示したものであ
る。図５は、図４の制御指令値を与えた時のボイスコイ
ルモータに流れる駆動電流値の波形を示している。図６
は図５に示した駆動電流波形の４ｋＨｚから５ｋＨｚの
周波数成分を示している。従来の制御指令値４０１が、
ディジタル制御系の１サンプリングに１回制御指令値を
出力するのに対して、本発明の一実施例では、１サンプ
ルに３回の制御指令値を出力し、その結果、制御指令値
波形４０２は従来の波形４０１に比較してより滑らかな
波形となる。これにより、ボイスコイルモータを流れる
駆動電流は図５に示すように、従来の波形４０３に比較
して本発明における電流波形４０４の方がより滑らかな
波形となる。その結果、本発明における電流波形４０４
に含まれる周波数成分は、従来の電流波形４０３に含ま
れる周波数成分よりも、４ｋＨｚから５ｋＨｚの範囲に
おいて少ない値となっている。

【００１６】図６において、４ｋＨｚから６ｋＨｚまで
の周波数成分は、従来の７７ｄＢに対し本発明では６３
ｄＢとなり、１３ｄＢ分減少している。補間する周期
を、ヘッド位置決め制御系のサンプリング周波数の整数
倍の他に、１サンプリングタイム内において、不等間隔
に出力することにより、従来の波形４０１の周波数成分
と異なる制御指令４０２を生成することも可能である。
また、ヘッド位置決め制御系の１サンプリングタイム内
において、不等間隔に制御指令値を出力する際、出力す
る間隔を変化させることで、図６の周波数成分とは異な
る制御指令値を生成することも可能である。

【００１７】

【発明の効果】磁気ディスク装置のシーク制御系におい
て、アナログ回路で構成された周波数整形用フィルタを
使用することなく、機械共振による振動を防止でき、よ
り高性能なシ−ク性能を実現できる。また、機械共振を
防止することにより、シーク中の騒音を抑えることも可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である磁気ディスク装置の概
略構成を示す斜視図。

【図２】本発明の一実施例の構成を説明するためのブロ
ック図。

【図３】本発明の一実施例の出力波形を説明するための
特性図。

【図４】本発明の一実施例の出力波形を説明するための
制御指令値波形の図。

【図５】本発明の一実施例の出力波形を説明するための
ボイスコイルモータの駆動電流波形の図。

【図６】本発明の一実施例の出力波形を説明するための
ボイスコイルモータの駆動電流に含まれる周波数成分の
特性図。

【符号の説明】

１０１…筐体、１０２…スピンドル、１０３…ディス
ク、１０４…ヘッド、１０５…ヘッド支持系、１０６…
ピボット軸、１０７…ボイスコイルモータ、２０１…加
減算器、２０２…速度検出手段、２０３…目標速度算出
手段、２０４…目標加速度算出手段、２０５…速度制御
指令算出器、２０６…次サンプル残トラック数算出器、
２０７…補間手段、３０１…位置誤差信号、３０２…目
標位置、３０３…残トラック数、３０４…目標速度、３
０５…ヘッド速度、３０６…目標加速度、３０７…次サ
ンプル残トラック数、３０８…次サンプル目標加速度、
３０９…速度制御指令値、３１０…加速度制御指令値、
３５１，３５２…１サンプリングより短い時間、３６１
…時間３５１における加速度指令値の補間値、３６２…
時間３５２における加速度指令値の補間値４０１，４０
２…制御指令値、４０３，４０４…ボイスコイルモータ
駆動電流値、４０５，４０６…周波数成分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報を記録するディスクと、前記ディスク
   に記録された情報を読み書きするヘッドと、前記ヘッド
   を支持するヘッド支持系と、前記ヘッド支持系を駆動す
   るヘッド駆動機構と、ヘッド駆動機構にあたえる制御指
   令値を生成する制御手段とを備えた磁気ディスク装置に
   おいて、前記ヘッドの未来の少なくとも位置あるいは速
   度のどちらか一方を推定する手段と、前記未来位置およ
   び前期未来速度の少なくともどちらか一方を用いて前記
   制御指令値の未来値を算出する手段と、前記制御指令値
   の現在値から未来値まで、前記制御手段のサンプリング
   時間よりも短い時間における前期制御指令値を補間する
   補間手段を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。