JP2001250345A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】速度フィードバック制御を適用したシーク動作
中に予め設計された速度軌道に追従できなくなり、キャ
リッジが暴走しストッパーに衝突する前にストッパー衝
突の抑止する。 【解決手段】シーク動作を行う記録再生用ヘッドを組み
込んだディスク装置において、速度フィードバック制御
を適用したシーク動作中に予め設計された速度軌道とサ
ーボ情報をもとに検出あるいは推定した速度との差を求
める機能と、速度差が予め設定した速度より大きいか否
かを判定する機能と、前記の判定した回数数を記憶する
機能と、を有し、予め設定した連続回数だけ速度誤差が
判定速度より大きいと判定した場合、直ちにシーク動作
を止め、移動速度が零となる操作を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にハードディス
ク装置などの磁気ディスク装置に適用し、ディスク上に
予め記録されたサーボ情報に基づいて記録再生用ヘッド
の位置決めに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置の記録再生用ヘッドを
高速に目標トラックに移動し、高精度位置決めを両立さ
せる方式として、種々の制御方式が提案されており、磁
気ディスク装置に幅広く適用されている方式としてモー
ド切り替え型制御方式がある。

【０００３】この方式は、高速移動用のコントローラ
と、高精度位置決め用のコントローラとをそれぞれ別々
に設計し、ある条件で切りかえるものである。高速移動
用のコントローラの目的はできるだけ短時間に記録再生
用ヘッドを目標トラックに移動させることであり、その
ためには記録再生用ヘッドを移動させるためのボイスコ
イルモータを駆動させるためのパワーアンプの出力を最
大限に活用することが必要である。理想的には最大加
速、最大減速が望ましいが、機構系の多くの振動モード
を制御ループ内に含んでいるため、これらを励振しない
ように減速時には速度、加速度の連続的な零への減少が
必要である。

【０００４】そこで減速時に速度、加速度の連続的な零
への減少となるように目標軌道を作っておき、これに追
従させるように移動、位置決めを行なう高速移動用のコ
ントローラを設計すればよい。また、記録再生用ヘッド
のシーク時の移動距離は１トラック分距離からフルトラ
ック分の距離まで非常に幅広く、位置で目標軌道を作ろ
うとすると幾通りもの軌道を考えなければなえないが、
速度で目標軌道を作る場合はシーク目標にたどり着く時
の終端条件が全て零であるために基本的には１つの軌道
を設計すればよい。

【０００５】そのために高速移動用のコントローラは、
速度軌道を目標とする速度フィードバック制御として設
計することが望ましい。前述の速度フィードバック制御
で用いる速度軌道は速度軌道設計時の減速加速度が記録
再生用ヘッドを移動させるためのボイスコイルモータお
よびボイスコイルモータを駆動させるためのパワーアン
プの特性、パワーアンプ回りの回路定数から決まり装置
動作環境条件で変化するシーク時の記録再生用ヘッドの
最大加速度を下回るように設計すれば、速度軌道に追従
し目標位置にたどり着いても大きく行き過ぎる事（シー
クエラー）が発生しないが、装置に用いられる機構部
品、回路部品、集積回路、記録再生ヘッドの特性ばらつ
きによりシーク時の記録再生用ヘッドの最大加速度が速
度軌道設計時の減速加速度を下回る場合があり、目標位
置にたどり着いても大きく行き過ぎキャリッジが暴走し
てストッパに衝突した場合にヘッド及び記録円板が損傷
する。またシーク動作時にヘッドの断線、回路の不具
合、サーボ情報の欠落等によりサーボ情報が検出されな
かった場合にも目標位置にたどり着いても大きく行き過
ぎキャリッジが暴走してストッパに衝突した場合にヘッ
ド及び記録円板が損傷する。

【０００６】このようにシークエラーが発生した場合、
直ちにシーク動作を止めキャリッジが暴走してストッパ
ーに衝突しヘッド及び記録円板が損傷する事を防止する
必要がある。

【０００７】上記した従来技術は、例えば特開平１０―
０９２１２９号公報等に開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、シー
ク動作時にキャリッジが何らかの要因で暴走して衝突し
た場合に、その衝突を検出し、シークエラーが発生して
も不必要なリトライを起こさせないための技術であり、
ヘッド及び情報記録円板の損傷を防止するための技術で
ある。シークエラーが発生しキャリッジが暴走してスト
ッパーに衝突し記録再生ヘッド及び記録再生円板の表面
を損傷させた場合、予め記録されていた情報を損なう可
能性あり、シークエラーの発生、特に暴走してキャリッ
ジがストッパーに衝突するようなシークエラーは発生し
ないようにしなければならない。

【０００９】装置に用いられる機構部品、回路部品、集
積回路の特性ばらつきにより装置動作環境条件が変われ
ばシーク時の記録再生用ヘッドの最大加速度が変わり速
度フィードバック制御を適用したシーク動作中に予め設
計された速度軌道に追従できなくなりシークエラーが発
生する場合がある。特に、高温環境下では記録再生用ヘ
ッドを移動させるためのボイスコイルモータの抵抗が増
し、ボイルコイルモータに流れる電流が減少する傾向に
あるため、シーク時の記録再生用ヘッドの最大加速度が
室温環境下よりも低下し、速度フィードバック制御を適
用したシーク動作中に予め設計された速度軌道への追従
誤差が大きくなり、シークエラー、特に暴走してキャリ
ッジがストッパーに衝突するようなシークエラーが生じ
る要因となる。

【００１０】本発明の目的は、速度フィードバック制御
を適用したシーク動作中に予め設計された速度軌道と記
録再生ヘッドが検出した速度との差から速度軌道に追従
不能になった状態を判定し、キャリッジが暴走しストッ
パーに衝突する前にストッパー衝突の抑止手段を提供す
ることにある。また、継続して行われるシーク動作にて
速度フィードバック制御中の目標速度に対する追従特性
を向上させ、シークエラー発生を低減させる手段を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は主として次のような構成を採用する。

【００１２】シーク動作を行う記録再生用ヘッドを組み
込んだディスク装置において、速度フィードバック制御
を適用したシーク動作中に予め設計された速度軌道と記
録円板上のサーボ情報をもとに検出あるいは推定した速
度との差を求める機能と、前記の速度差が予め設定した
速度より大きいか否かを判定する機能と、前記の判定に
おいて記録円板上のサーボ情報をもとに検出あるいは推
定した速度が速度フィードバック制御を適用したシーク
動作中に予め設計された速度軌道より予め設定した判定
速度より大きいと判定した回数数を記憶する機能と、を
有し、予め設定した連続回数だけ記録円板上のサーボ情
報をもとに検出あるいは推定した速度が速度フィードバ
ック制御を適用したシーク動作中に予め設計された速度
軌道より予め設定した判定速度より大きいと判定した場
合、直ちにシーク動作を止め、移動速度が零となる操作
を行うディスク装置。

【００１３】前記機能によりシーク動作中にシーク動作
を止め、移動速度が零となる操作を行った以後のシーク
動作で速度フィードバック制御を適用したシーク動作中
に予め設計された速度軌道から求まる目標速度に１を超
えない定数を乗算した値を新たに目標速度としてシーク
動作を行うディスク装置。

【００１４】ディスク装置に接続された上位ホストシス
テムからのコマンドを受け付けていない状態で、ディス
ク装置における記録再生用ヘッドを移動させるためのボ
イスコイルモータを駆動させるためのパワーアンプに一
定入力制御電圧を加え、前記一定入力制御電圧を加えた
ことによりディスク装置における記録再生用ヘッドの移
動量より、パワーアンプに入力する制御電圧とキャリッ
ジに加わる力の関係を校正する機能を有し、校正結果に
より以後のシーク動作で速度フィードバック制御を適用
したシーク動作中に予め設計された速度軌道から求まる
目標速度に１を超えない定数を乗算した値を新たに目標
速度としてシーク動作を行うディスク装置。

【００１５】このように、本発明によれば、速度フィー
ドバック制御を適用したシーク動作中に予め設計された
速度軌道と記録再生ヘッドが検出した速度との差から速
度軌道に追従不能になった状態を判定し、キャリッジが
暴走しストッパーに衝突する前にストッパー衝突の抑止
することができる。また、継続して行われるシーク動作
にて速度フィードバック制御中の目標速度に対する追従
特性を向上させ、シークエラー発生を低減させることが
出来る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。なお、以下では本発明に支障
のない数値を用いて説明するが、本発明は以下に記載し
た数値に限定されるものではない。

【００１７】図３及び図４を用いて、磁気ディスク装置
を説明する。

【００１８】磁気ディスク装置は、密閉容器４０（図
３）と、磁気媒体であるディスク４１と、ディスク４１
を支持し、且つ回転させるスピンドルモータ４２と、デ
ィスク４１からの情報を読み出す磁気ヘッド及びサスペ
ンションアーム５０を持つヘッドアッセンブリ４３、及
びヘッドアッセンブリを支持し且つディスク上を揺動さ
せるピボットシャフト４４を含むスイングアームと、ス
イングアームを駆動するボイスコイルモータ４５と、デ
ィスク４１への書き込み及びディスク４１からの読み出
しを磁気ヘッドにさせる回路やスピンドルモータ４２及
びボイスコイルモータ４５の作動を制御する回路に電気
的接続を行う印刷配線板４６と、を具備している。

【００１９】ディスク４１、スピンドルモータ４２、ヘ
ッドアッセンブリ４３、印刷配線板４６の一部及びボイ
スコイルモータ４５は容器４０の内部にあり、容器４０
によって密閉されている。スピンドルモータ４２は、外
周にディスク４１を固定するハブと、ハブの内部に回転
子及び固定子を配置したインハブタイプのモーターであ
って、容器４０を構成するベース部材に設置されてい
る。

【００２０】ディスク４１は、磁気ディスク装置のデー
タ格納容量を決める重要部品である。通常は、容量に応
じて、例えば、１枚から数枚で構成される。本実施形態
では、ディスク４１は、ディスクスペーサ４８ａ（図
４）と、交互にスピンドルモータ４２のハブに挿入され
ている。ディスククランプ４８ｂは、ディスクの積層体
をスピンドルモータ４２の軸方向に押さえることによっ
て、ディスク４１をスピンドルモータ４２に固定してい
る。

【００２１】スイングアームは、ディスク４２の枚数に
応じて数本有り、各々が磁気ヘッドを搭載しているスラ
イダ４９、サスペンションアーム５０から構成される。
スイングアームは、ピボットシャフト４４により回転自
在にベース部材に固定されている。磁気ヘッドは、書き
込みのための薄膜ヘッドと読み取りのための磁気抵抗型
ヘッドとを一体化したデュアルヘッドが搭載されてお
り、スライダ４９の各々に取付けられている。この他に
も磁気ヘッドには、インダクティブヘッド、薄膜ヘッ
ド、ＭＩＧヘッド、ＭＲヘッド、ＧＭＲヘッドなどが適
用可能である。本実施形態の磁気ディスク装置は、ロー
タリーアクチュエータを採用している。

【００２２】図１は本発明の実施形態に関係するシーク
中の速度フィードバック制御システムの概念を説明する
ためのブロック図である。位置誤差検出部２で検出され
た位置誤差量と速度軌道テーブル９をもとに目標速度が
定められ、目標速度を指令値として制御する。また、ヘ
ッド位置から速度検出器５が速度を算出し、目標速度と
速度検出器５が求めた速度を入力値として速度誤差検出
部８が速度誤差を算出する。この値をもとに速度フィー
ドバック制御要素４がフィードバック操作量を算出し制
御対象３に指令値を与える。速度フィードバック制御系
の閉ループ特性は、制御対象３を慣性体と仮定し、理想
的に速度を検出し、フィードバックできると仮定すると
１次遅れの特性となり、ランプ入力に対して定常偏差が
生じる。そこで目標速度軌道テーブル９の微分に相当す
る加速度フィードフォワードテーブル１２を用意し、加
速度フィードフォワード制御要素１１にてフィードフォ
ワード補償を行う。

【００２３】本発明では、シーク中に速度誤差検出部８
で生成される速度誤差を速度軌道追従誤差判定器６に入
力し、速度誤差が予め設定した規定速度より大きいと連
続して判定した回数を記憶する機能により、目標速度テ
ーブル９に追従不能になる前にシークを中止し移動速度
を零にする異常判定処理を実効することにより暴走して
キャリッジがストッパーに衝突することを抑止する。

【００２４】図２は、実施形態に関係するシーク中の目
標速度追従特性を判定する流れ図である。シーク開始時
に判定に用いるカウンタを零に初期化し、シーク中は、
サーボ情報検出後、検出したサーボ情報をもとに位置、
速度を復調し、目標位置までの位置誤差量と速度軌道テ
ーブル９によって目標速度を算出する。算出した目標速
度と復調した速度との誤差量が規定されたそ速度を下回
った場合は、カウンタ値を零にクリアし、算出した目標
速度と復調した速度との誤差量が規定されたそ速度を上
回った場合、目標速速度追従特性を判定するためのカウ
ンタ値をインクリメントする。カウンタをインクリメン
トした結果カウンタ値が速度追従異常と判定する値、す
なわち目標速度に対する追従速度誤差が連続して規定回
数、規定速度以上であった場合、目標速度に対する追従
性が損なわれシーク動作を継続した場合シークエラー、
暴走してキャリッジがストッパーに衝突するようなシー
クエラーが発生する可能性が高いものと判断し、直にシ
ークを中止し、移動速度を零にさせるための異常判定処
理を実行し、暴走抑止の動作を行う。

【００２５】また、以後のリトライ動作や、新たなシー
ク動作でも引き続き速度追従特性が損なわれている可能
性があるので、新たな目標速度テーブルを用いて速度制
御を行う必要性があるが、目標速度テーブルに１より小
さい速度軌道テーブル補正定数を掛け合わした値を目標
速度に適用することにより、予め用意した目標速度テー
ブル設計時の減速最大加速度より小さな加速度で目標速
度テーブルを作り直した場合と同じ効果を得ることが出
来、結果として速度追従特性を改善できる。

【００２６】実験結果による一例を挙げると、サーボ情
報のサンプリング間隔が２１０μｓ、減速最大加速度２
００ｍ毎秒毎秒で設計された速度テーブルを用いたディ
スク装置を摂氏６０度の環境下でヘッドの位置きめ半径
位置換算で２．５ｍｍの距離のシーク時に、速度追従特
性が損なわれ（図５参照）、暴走してキャリッジがスト
ッパーに衝突していたものが、速度誤差判定に使用する
規定速度を０．０５ｍ／ｓ、速度追従異常判定カウント
値を３サンプリング、追従異常判定時に設定する速度軌
道テーブル補正定数を追従異常判定毎に０．００５減ら
し、テーブル補正定数の最小値を０．９５として本発明
の実施形態を適用した場合、速度追従特性が損なわれず
（図６参照）シークエラー発生頻度が適用前の１万分の
１以下となった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の実施形態によれば、速度フィー
ドバック制御を適用したシーク動作中に予め設計された
速度軌道と記録再生ヘッドが検出した速度との差から速
度軌道に追従不能になった状態を判定し、キャリッジが
暴走しストッパーに衝突する前にストッパー衝突の抑止
する手段を提供し、継続して行われるシーク動作にて速
度フィードバック制御中の目標速度に対する追従特性を
向上させる手段を提供し、シークエラー発生、暴走して
キャリッジがストッパーに衝突するようなシークエラー
発生を低減させることが可能になる、優れた効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に関係するシーク中の速度フ
ィードバック制御システムの概念を説明するためのブロ
ック図。

【図２】本発明の実施形態に関係するシーク中の目標速
度追従性を判定する流れ図。

【図３】本発明を適用した磁気ディスク装置の一実施形
態を示す平面図。

【図４】図３の磁気ディスク装置の側面図。

【図５】従来のシーク制御システムのシーク中の操作量
の測定結果を示す図。

【図６】本発明の実施形態に関係するシステムのシーク
中の操作量の測定結果を示す図。

【符号の説明】

１…シーク中の速度フィードバック制御システムのサー
ボ系のメイン要素、２…位置誤差検出部、３…制御対
象、４…速度フィードバック制御要素、５…速度検出
器、６…速度軌道追従誤差判定器、７…速度軌道テーブ
ル補正乗算器、８…速度誤差検出部、９…速度軌道テー
ブル、１０…操作量加算部、１１…加速度フィードフォ
ワード制御要素、１２…加速度フィードフォワードテー
ブル、４０…密閉容器、４１…ディスク、４２…スピン
ドルモータ、４３…ヘッドアッセンブリ、４４…ピボッ
トシャフト、４５…ボイスコイルモータ、４６…印刷配
線板、４８ａ…ディスクスペーサ、４８ｂ…ディスクク
ランプ、４９…スライダ、５０…サスペンションアー
ム、６１…ヘッドを移動させるためのボイスコイルモー
タを駆動させるためのパワーアンプに入力する制御電
圧、６２…シーク中であることを示すゲート信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 義勝 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者 菊田 俊之 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 Ｆターム(参考） 5D088 MM05 NN02 NN16 NN25 5H303 AA22 BB01 BB11 CC02 CC05 CC06 CC10 DD04 DD30 FF03 JJ02 KK11 KK17 KK28 KK31 KK35

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ディスク装置における記録再生用ヘ
   ッドのシーク動作時あるいはシーク動作中の一部に速度
   フィードバック制御を行い、シーク動作時あるいはシー
   ク動作中の一部で行われる速度フィードバック制御中に
   検出あるいは推定する速度と速度フィードバック制御で
   目標となる速度との差分からシークエラーになることを
   推定し、キャリッジが暴走してストッパー衝突の抑止動
   作を行うことを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】 ディスク装置における記録再生用ヘッド
   の位置決め方法において、シーク動作時あるいはシーク
   動作中の一部に速度フィードバック制御を行い、シーク
   動作時あるいはシーク動作中の一部で行われる速度フィ
   ードバック制御中に検出あるいは推定する速度と速度フ
   ィードバック制御で目標となる速度との差分からシーク
   エラーになることを推定し、キャリッジが暴走してスト
   ッパー衝突の抑止動作を行うことを特徴とするディスク
   装置における記録再生用ヘッドの位置決め方法。
3. 【請求項３】 磁気ディスク装置における記録再生用ヘ
   ッドのシーク動作時あるいはシーク動作中の一部に速度
   フィードバック制御を行い、シーク動作時あるいはシー
   ク動作中の一部で行われる速度フィードバック制御中に
   検出あるいは推定する速度と速度フィードバック制御で
   目標となる速度との差分から目標速度テーブルを変化さ
   せ、速度フィードバック制御中の目標速度に対する追従
   特性を向上させる事によりシークエラー頻度を低減させ
   る機能を有する事を特徴とする磁気ディスク装置。
4. 【請求項４】 ディスク装置における記録再生用ヘッド
   の位置決め方法において、シーク動作時あるいはシーク
   動作中の一部に速度フィードバック制御を行い、シーク
   動作時あるいはシーク動作中の一部で行われる速度フィ
   ードバック制御中に検出あるいは推定する速度と速度フ
   ィードバック制御で目標となる速度との差分から目標速
   度テーブルを変化させ、速度フィードバック制御中の目
   標速度に対する追従特性を向上させる事によりシークエ
   ラー頻度を低減させる機能を有する事を特徴とするディ
   スク装置における記録再生用ヘッドの位置決め方法。
5. 【請求項５】 ディスク装置に接続された上位ホストシ
   ステムからのコマンドを受け付けていない状態で、ディ
   スク装置における記録再生用ヘッドを移動させるための
   ボイスコイルモータを駆動させるためのパワーアンプに
   入力する制御電圧と前記制御電圧によってディスク装置
   における記録再生用ヘッドの移動量より、パワーアンプ
   に入力する制御電圧とキャリッジに加わる力の関係を校
   正する事により、シーク時の安定性を確保する機能を有
   する事を特徴とする磁気ディスク装置。
6. 【請求項６】 ディスク装置における記録再生用ヘッド
   の位置決め方法において、ディスク装置に接続された上
   位ホストシステムからのコマンドを受け付けていない状
   態で、ディスク装置における記録再生用ヘッドを移動さ
   せるためのボイスコイルモータを駆動させるためのパワ
   ーアンプに入力する制御電圧と前記制御電圧によってデ
   ィスク装置における記録再生用ヘッドの移動量より、パ
   ワーアンプに入力する制御電圧とキャリッジに加わる力
   の関係を校正する事により、シーク時の安定性を確保す
   る機能を有する事を特徴とするディスク装置における記
   録再生用ヘッドの位置決め方法。