JP2002269939A

JP2002269939A - ディスク装置

Info

Publication number: JP2002269939A
Application number: JP2001074658A
Authority: JP
Inventors: Toshio Inaji; 稲治　　利夫; Hiroshi Takaso; 高祖　　洋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】データ記録再生時に大きな振動や衝撃が加わ
っても、磁気ヘッドの安定な位置決め制御が可能な信頼
性の高いディスク装置を提供する。【解決手段】ディスク１に対する磁気ヘッド２の位置
決めを行うアクチュエータ７と、アクチュエータの駆動
手段１０と、アクチュエータ駆動で発生する電圧信号Ｖ
ａを出力する電圧検出手段１１と、駆動信号ｕと電圧信
号Ｖａからヘッド２の移動速度とヘッド２に加わる外乱
負荷の大きさを推定し速度推定信号ｖ_es _tと負荷推定信
号τｄ_estを出力する速度負荷推定手段１２と、ヘッド
２の現在位置に対応した位置誤差信号ｅを生成する位置
検出手段１３と、位置誤差信号ｅと速度推定信号ｖ_est
より位置制御信号ｃを生成する位置制御手段１４とを備
え、負荷推定信号τｄ_estと位置制御信号ｃより駆動信
号ｕを出力することにより、データ記録再生時に外部か
らの大きな振動や衝撃に対してヘッド２のトラックずれ
を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッドなどの
記録再生ヘッドをアクチュエータにより記録媒体である
ディスクの目標トラックの所望の位置へ高精度に位置決
めを行うディスク装置に関し、さらにディスク装置に外
部から加わる振動や衝撃によりアクチュエータの受ける
慣性力などの外乱によるヘッドのトラックずれを抑制す
ることができるディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置は、小型化、大
容量化が急速に進んでいる。特に磁気ディスク装置の大
容量化については、磁気ディスクのトラック密度の高密
度化が進み、トラックピッチはさらに狭くなる傾向にあ
る。そのため、磁気ディスクにデータを記録再生するた
め、狭いトラックピッチで形成された目標トラックに磁
気ヘッドを高い精度で位置決めすることが必要になって
きている。

【０００３】従来の磁気ディスク装置においては、磁気
ヘッドを位置決めするために磁気ディスクにサーボ情報
を予め形成しておき、このサーボ情報に従って磁気ヘッ
ドの位置決め制御が行われている。すなわち、サーボ情
報を磁気ヘッドで読み取ることにより、目標トラックに
対する磁気ヘッドの位置誤差を示す誤差信号を生成し、
この誤差信号の大きさが最小となるように磁気ヘッドは
位置決め制御されている。

【０００４】したがって、磁気ヘッドの位置決め精度を
高めるためには、磁気ヘッドの位置決め制御系の制御周
波数を高く設定して、磁気ヘッドを目標トラックに迅速
に位置決めし、必要な位置決め精度を確保していた。

【０００５】しかし、位置決め機構のアクチュエータ自
体には高次の固有機械共振が存在する場合があり、位置
決め精度を高めるため制御周波数を高くすると、その固
有機械共振により位置決め制御系が不安定になってしま
うという問題がある。したがって、実際にはアクチュエ
ータ自体の固有機械共振により、制御周波数の帯域は制
限されるため、位置決め制御系の制御周波数を高めるこ
とには限界があった。そこで、磁気ヘッドの位置決め精
度を高めるためには、位置決め精度を悪化させる要因で
あるアクチュエータに作用する外乱を低減することが行
われている。

【０００６】近年のトラック密度の高密度化とアクチュ
エータの小型軽量化により、アクチュエータに作用する
外力が位置決め制御系に与える影響は大きい。しかも、
磁気ディスク装置の小型化と高記録密度化に伴って、磁
気ヘッドの高精度位置決めの要求は厳しくなる一方で、
これら磁気ディスク装置では、フィードフォワード制御
により外力を補償することが行われている。

【０００７】例えば、磁気ディスクに記録されたサーボ
情報からヘッド位置信号を得て、このヘッド位置信号と
アクチュエータの駆動信号を入力とする外力推定手段に
より外力を補償する方法が提案されている（例えば、特
開平９−２３１７０１号公報参照）。

【０００８】また、近年、磁気ディスク装置は、携帯型
のコンピュータなどに搭載されることが多く、このよう
な携帯型のものは外部からの振動や衝撃を受けやすい。
このような振動や衝撃に対して、磁気ディスク装置は高
精度な位置決め状態を保持して目標トラックに追従させ
ることは極めて困難である。

【０００９】このような外部から加わる振動や衝撃に対
して位置決め精度を確保する方法としては、磁気ヘッド
の搭載された回転型アクチュエータ回転軸と磁気ヘッド
を結ぶ面上２つの加速度センサを設け、検出された信号
をフィードフォワードすることで、磁気ヘッドの位置決
め精度が振動や衝撃に対して低下するのを補償する方法
がある（例えば、特開平４−１２３３７４号公報参
照）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術においては、外力推定手段は、ヘッド位置信号
とアクチュエータの駆動信号とを入力とする。ディスク
に記録されたサーボ情報は、一定のサンプリング周期を
もつ離散的な状態でディスクに記録されているため、ヘ
ッド位置信号は連続信号ではない。したがって、外力推
定手段の外力を推定できる制御帯域は、ディスク装置の
セクタサーボのサンプリング周波数の影響を受け、セク
タサーボのサンプリング周波数によって上限が存在する
ことになる。その結果、アクチュエータ手段に加わる外
力を正確に推定することができず、アクチュエータ手段
に加わる軸受摩擦などの外乱を良好に打ち消すことがで
きないといった問題があった。その結果、ヘッドを目標
トラックに対して正確に追従させることができなかっ
た。

【００１１】さらには、振動や衝撃で磁気ヘッドがディ
スクより離脱したときには、もはやディスクに記録され
たサーボ情報を正確に検出できず、ヘッドをディスク外
周または内周へ移動させるような誤動作を発生させると
いった問題があった。

【００１２】また、上記の従来技術のように、磁気ディ
スク装置の外部から加わる振動や衝撃に対して位置決め
精度を確保するために、これらの振動や衝撃の大きさを
検出する加速度センサを筐体内に設けることは、装置の
小型化および低価格化を阻害する。

【００１３】本発明は、上記問題点に鑑み、アクチュエ
ータの軸受摩擦やアクチュエータと回路基板とを接続す
るフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）の弾性力やディ
スク装置に外部から振動や衝撃が加わりアクチュエータ
に作用する慣性力などの外乱を補償することにより、ヘ
ッドを狭いトラックピッチで形成された目標トラックに
高い精度で位置決め制御し、ディスクにデータを記録、
再生することが可能なディスク装置を提供することを第
１の目的とする。

【００１４】また、本発明は、ディスク装置の筐体内に
従来のような複数の加速度センサを特別に設けることな
く、小型化および低価格化を実現することが可能なディ
スク装置を提供することを第２の目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、アクチュエー
タに加わる軸受摩擦や弾性力、振動や衝撃により受ける
慣性力などによる外乱を打ち消すために、その外乱の大
きさを推定する。この外乱の大きさの推定に際して、２
つの要素を用いる。１つは、アクチュエータ手段の駆動
において発生する電圧を検出し、その検出結果としての
電圧信号を用いる。もう１つは、アクチュエータ手段の
駆動手段における駆動信号である。ここで、駆動手段に
おける駆動信号としては、駆動手段に入力するものであ
ってもよいし、あるいは、駆動手段から出力するもので
あってもよい。また、駆動手段における駆動信号に代え
て、その駆動信号を生成するもとになる位置制御信号を
用いてもよい。すなわち、ヘッド移動速度と外乱負荷の
大きさを推定するための速度負荷推定手段を設け、この
速度負荷推定手段をもって、電圧検出手段が検出した電
圧信号と駆動手段における駆動信号または位置制御信号
とを入力として、速度推定信号と負荷推定信号とを生成
させる。２つの要素に基づいて生成した負荷推定信号
は、ヘッドに実際に加わる外乱負荷の大きさを正確に推
定したものとなる。この結果、アクチュエータ手段の軸
受摩擦やアクチュエータ手段と電子回路基板とを接続す
るＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）の弾性力やディ
スク装置に外部から加わる振動や衝撃によりアクチュエ
ータ手段の受ける慣性力などの外乱負荷を正確に推定す
ることができる。その推定にかかわる外乱負荷が負荷推
定信号となる。なお、外乱負荷の大きさの推定の過程で
ヘッド移動速度の推定を並行して行うので、ヘッド移動
速度についても正確な推定となる。ヘッド移動速度の推
定に直接に関連付けて外乱負荷の大きさの推定を行う点
が重要である。

【００１６】以上のようにして正確に推定した負荷推定
信号をもってアクチュエータ手段に加わる外乱負荷を打
ち消すように、その負荷推定信号を位置制御手段が出力
する位置制御信号に合成して駆動信号を生成する。その
駆動信号を用いてヘッドのアクチュエータ手段を駆動す
ることにより、アクチュエータ手段に加わる軸受摩擦や
弾性力や慣性力などの外乱を良好に打ち消すことができ
る。すなわち、アクチュエータ手段に作用する軸受摩擦
や弾性力や慣性力などの外乱負荷に対する補償を行うこ
とができるので、目標トラックへのフォローイング動作
時にアクチュエータ手段に作用する外乱負荷の変動が大
きくても、ヘッドの目標トラックへの位置決め制御を安
定に行うことができる。

【００１７】さらには、ディスクのデータの記録再生時
において、位置制御手段は、位置検出手段の生成する誤
差信号と速度負荷推定手段の生成する速度推定信号より
位置制御信号を生成することにより、ディスク装置に加
わる振動や衝撃が大きくてもヘッドが目標トラックから
大きくずれることを避けることができる。

【００１８】また、位置制御信号を生成するのに、ヘッ
ドで検出した誤差信号だけを用いるのではなく、アクチ
ュエータ手段の駆動において発生する電圧信号と駆動手
段における駆動信号または位置制御手段における位置制
御信号とを入力として、速度負荷推定手段で得られた速
度推定信号を併用する。したがって、振動や衝撃でヘッ
ドがディスクより離脱し、瞬間的にサーボ情報を正確に
検出できなくても、ヘッドをディスク外周または内周へ
移動させるような誤動作を防ぐことができる。

【００１９】以上のように、本発明によれば、位置決め
精度を向上させることができる。また、その副次的効果
として、実質的に、トラック密度の向上を可能となし、
大容量のディスク装置の実現化を促すことができる。

【００２０】また、本発明によれば、外部から振動や衝
撃を受けやすい携帯型のコンピュータなどに搭載されて
も、振動や衝撃に対して信頼性の高いディスク装置を実
現することができ、なおかつ、加速度センサを特別に設
ける必要がないので、小型化および低価格化を実現する
ことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を総括
的に説明する。

【００２２】本願第１の発明のディスク装置は、ディス
クに対してヘッドの位置決めを行うアクチュエータ手段
と、駆動信号が入力されて前記アクチュエータ手段に駆
動電流を供給する駆動手段と、前記アクチュエータ手段
の駆動において発生する電圧を検出し電圧信号を出力す
る電圧検出手段と、前記駆動信号と前記電圧信号からヘ
ッド移動速度と前記ヘッドに加わる外乱負荷の大きさを
推定し速度推定信号と負荷推定信号とを出力する速度負
荷推定手段と、前記ディスクに予め記録され前記ヘッド
により検出されるサーボ情報から前記ヘッドの現在位置
に対応した誤差信号を生成し出力する位置検出手段と、
前記誤差信号と前記速度推定信号とが入力され位置制御
信号を生成する位置制御手段とを具備し、前記駆動信号
は前記位置制御信号と前記負荷推定信号を合成して得ら
れ、前記ディスク上へのデータの記録再生時には前記誤
差信号と前記速度推定信号より位置制御信号を生成する
ように構成されている。なお、この構成において、駆動
手段における駆動信号としては、駆動手段に入力するも
のであってもよいし、あるいは、駆動手段から出力する
ものであってもよく、この点は以下でも同様である。

【００２３】この第１の発明による作用は次のとおりで
ある。速度負荷推定手段は、アクチュエータ手段を駆動
するための駆動手段に与える駆動信号とアクチュエータ
手段から検出した電圧信号とに基づいて、アクチュエー
タ手段の軸受摩擦やアクチュエータ手段と電子回路基板
とを接続するＦＰＣの弾性力やディスク装置に外部から
加わる振動や衝撃によりアクチュエータ手段の受ける慣
性力などの外乱の大きさを正確に推定することができ
る。その推定にかかわる外乱負荷が負荷推定信号であ
る。ここで、特に、目標トラックにヘッドを追従させる
フォローイング動作時において駆動信号と電圧信号とか
らアクチュエータ手段に加わる軸受摩擦や弾性力や慣性
力などの外乱負荷の大きさを正確に推定できることが重
要である。

【００２４】以上のようにして正確に推定した負荷推定
信号をもってアクチュエータ手段に加わる外乱負荷を打
ち消すように、その負荷推定信号を位置制御手段が生成
する位置制御信号に合成して駆動信号を生成する。その
駆動信号をもってヘッドのアクチュエータ手段を駆動す
れば、アクチュエータ手段に加わる外乱負荷を良好に打
ち消すことができる。すなわち、アクチュエータ手段に
作用する軸受摩擦や弾性力や慣性力などの外力に対する
補償を行うことができるので、目標トラックへのフォロ
ーイング動作時に外乱負荷の変動が大きくても、ヘッド
の目標トラックへの位置決め制御を安定に行うことがで
き、位置決め精度を向上させることができる。

【００２５】さらに、本発明のディスク装置では、ディ
スク上へのデータ記録再生時において、位置制御手段
は、位置検出手段の生成する誤差信号と速度負荷推定手
段の生成する速度推定信号より位置制御信号を生成する
ことにより、ディスク装置に加わる振動や衝撃が大きく
てもヘッドが目標トラックから大きくずれることを避け
ることができる。特にヘッドによるディスクへの記録時
には、ヘッドが目標トラックから大きくずれ、隣接する
トラックのデータを壊してしまうことを避けることがで
きる。

【００２６】また、位置制御信号を生成するのに、ヘッ
ドで検出した誤差信号だけを用いるのではなく、アクチ
ュエータ手段の駆動において発生する電圧信号と駆動手
段における駆動信号とを入力として、速度負荷推定手段
で得られた速度推定信号を併用する。したがって、振動
や衝撃でヘッドがディスクより離脱し、瞬間的にサーボ
情報を正確に検出できなくても、ヘッドをディスク外周
または内周へ移動させるような誤動作を防ぐことができ
る。

【００２７】本願第２の発明のディスク装置は、ディス
クに対してヘッドの位置決めを行うアクチュエータ手段
と、位置制御信号が入力されて前記アクチュエータ手段
に駆動電流を供給する駆動手段と、前記アクチュエータ
手段の駆動において発生する電圧を検出し電圧信号を出
力する電圧検出手段と、前記駆動信号と前記電圧信号か
らヘッド移動速度と前記ヘッドに加わる外乱負荷の大き
さを推定し速度推定信号と負荷推定信号とを出力する速
度負荷推定手段と、前記ディスクに予め記録され前記ヘ
ッドにより検出されるサーボ情報から前記ヘッドの現在
位置に対応した誤差信号を生成し出力する位置検出手段
と、前記誤差信号と前記速度推定信号とが入力され前記
位置制御信号を生成する位置制御手段とを具備し、前記
駆動信号は前記位置制御信号に基づいて得られるように
構成されている。

【００２８】この第２の発明による作用は次のとおりで
ある。上記の第１の発明と同様に、速度負荷推定手段
は、アクチュエータ手段を駆動するための駆動手段に与
える駆動信号とアクチュエータ手段から検出した電圧信
号とに基づいて、ヘッド移動速度とアクチュエータ手段
の受ける外乱負荷とを正確に推定することができる。ま
た、ディスク上へのデータ記録再生時において、位置制
御手段は、位置検出手段の生成する誤差信号と速度負荷
推定手段の生成する速度推定信号より位置制御信号を生
成することにより、ディスク装置に加わる振動や衝撃が
大きくてもヘッドが目標トラックから大きくずれること
を避けることができる。特にヘッドによるディスクへの
記録時には、ヘッドが目標トラックから大きくずれ、隣
接するトラックのデータを壊してしまうことを避けるこ
とができる。

【００２９】また、位置制御信号を生成するのに、ヘッ
ドで検出した誤差信号だけを用いるのではなく、アクチ
ュエータ手段の駆動において発生する電圧信号と駆動手
段における駆動信号とを入力として、速度負荷推定手段
で得られた速度推定信号を併用する。したがって、振動
や衝撃でヘッドがディスクより離脱し、瞬間的にサーボ
情報を正確に検出できなくても、ヘッドをディスク外周
または内周へ移動させるような誤動作を防ぐことができ
る。

【００３０】さらに、本願第２の発明のディスク装置
は、前記駆動信号として前記位置制御信号のみを使用し
前記負荷推定信号を合成しないように構成され、上記第
１の発明とは構成が異なる。前記駆動信号として前記位
置制御信号のみを使用するので、前記位置制御信号と前
記負荷推定信号とを合成する補正手段を省略することが
できる。その結果として、構成の簡素化をもたらすこと
ができる。

【００３１】本願第３の発明のディスク装置は、上記の
第１または第２の発明において、前記速度負荷推定手段
は、前記電圧検出手段の検出した電圧信号が入力される
比較手段と、前記駆動信号に第１の係数を乗算する第１
の乗算手段と、前記比較手段の出力に第２の係数を乗算
する第２の乗算手段と、前記比較手段の出力を積分する
第１の積分手段と、前記第１の乗算手段の出力から前記
第２の乗算手段の出力と前記第１の積分手段の出力との
加算値を減算した値を積分する第２の積分手段とを具備
し、前記比較手段が前記電圧信号と前記第２の積分手段
の出力とを比較し、その結果を前記第２の乗算手段と前
記第１の積分手段へ出力するように構成されている。

【００３２】この第３の発明による作用は次のとおりで
ある。駆動信号を入力する第１の乗算手段の出力は、ア
クチュエータ手段に作用する駆動トルクに対応した駆動
トルク推定信号となる。第２の積分手段の出力は、電圧
検出手段から入力される電圧信号に対するフィードバッ
ク要素となる。電圧信号と第２の積分手段からのフィー
ドバック要素との差分をとる比較手段の出力は、第１の
積分手段と第２の乗算手段に与えられる。前記の差分を
積分する第１の積分手段の出力は、アクチュエータ手段
が軸受から受ける摩擦やフレキシブルプリント基板から
受ける弾性力や振動や衝撃によりアクチュエータ手段の
受ける慣性力などの外乱負荷に対応した負荷推定信号と
なる。その負荷推定信号に対して前記の差分に所定の係
数を乗算した第２の乗算手段の出力を加算する。そし
て、前記駆動トルク推定信号から前記の加算値との差分
をとって第２の積分手段に与える。第２の積分手段の演
算途中の値を速度推定信号とすることができる。

【００３３】以上の結果として、第１の積分手段が出力
する負荷推定信号は、アクチュエータ手段が軸受やＦＰ
Ｃから受ける弾性力や振動や衝撃によりアクチュエータ
手段の受ける慣性力などの外乱を正確に推定したものに
相当している。そして、このように正確に推定した負荷
推定信号をもってアクチュエータ手段に加わる外乱負荷
を打ち消すようフィードフォワード補償を行うので、フ
ォローイング動作においてアクチュエータ手段に作用す
る外乱負荷に対する補償を行うことができ、フォローイ
ング動作時にアクチュエータ手段での外乱負荷の変動が
大きくても、目標トラックに対するヘッドの位置決め制
御を安定に行い、位置決め精度を向上させることができ
る。

【００３４】本願第４の発明のディスク装置は、ディス
クに対してヘッドの位置決めを行うアクチュエータ手段
と、駆動信号が入力されて前記アクチュエータ手段に駆
動電流を供給する駆動手段と、前記アクチュエータ手段
の駆動において発生する電圧を検出し電圧信号を出力す
る電圧検出手段と、前記ディスクに予め記録され前記ヘ
ッドにより検出されるサーボ情報から前記ヘッドの現在
位置に対応した誤差信号を生成し出力する位置検出手段
と、前記誤差信号と前記速度推定信号とが入力され位置
制御信号を生成する位置制御手段と、前記電圧信号と前
記位置制御信号からヘッド移動速度と前記ヘッドに加わ
る外乱負荷の大きさを推定し速度推定信号と負荷推定信
号とを出力する速度負荷推定手段とを具備し、前記駆動
信号は前記位置制御信号と前記負荷推定信号を合成して
得られるように構成されている。

【００３５】この第４の発明による作用は次のとおりで
ある。速度負荷推定手段は、アクチュエータ手段を駆動
するため駆動手段に与えるように位置制御手段から出力
された位置制御信号とアクチュエータ手段から検出した
電圧信号とに基づいて、アクチュエータ手段の軸受摩擦
やアクチュエータ手段と電子回路基板とを接続するＦＰ
Ｃの弾性力や外部からの振動や衝撃によりアクチュエー
タ手段の受ける慣性力などの外乱の大きさを正確に推定
することができる。その推定にかかわる外乱負荷が負荷
推定信号である。ここで、特に、目標トラックにヘッド
を追従させるフォローイング動作時において位置制御信
号と電圧信号とからアクチュエータ手段に加わる軸受摩
擦や弾性力や慣性力などの外乱負荷の大きさを正確に推
定できることが重要である。

【００３６】以上のようにして正確に推定した負荷推定
信号をもってアクチュエータ手段に加わる外乱を打ち消
すように、その負荷推定信号を位置制御手段が出力する
位置制御信号に合成して駆動信号を生成する。その駆動
信号をもってヘッドのアクチュエータ手段を駆動すれ
ば、アクチュエータ手段に加わる軸受摩擦や弾性力や慣
性力などの外乱を良好に打ち消すことができるので、目
標トラックへのフォローイング動作時に外乱の変動が大
きくても、ヘッドの目標トラックへの位置決め制御を安
定に行うことができ、位置決め精度を向上させることが
できる。また、ディスク上へのデータ記録再生時におい
て、位置制御手段は位置検出手段の生成する誤差信号と
速度負荷推定手段の生成する速度推定信号より位置制御
信号を生成することにより、ディスク装置に加わる振動
や衝撃が大きくてもヘッドが目標トラックから大きくず
れることを避けることができる。特にヘッドによるディ
スクへの記録時には、ヘッドが目標トラックから大きく
ずれ、隣接するトラックのデータを壊してしまうことを
避けることができる。

【００３７】また、位置制御信号を生成するのに、ヘッ
ドで検出した誤差信号だけを用いるのではなく、アクチ
ュエータ手段の駆動において発生する電圧信号と位置制
御手段における位置制御信号とを入力として、速度負荷
推定手段で得られた速度推定信号を併用する。したがっ
て、振動や衝撃でヘッドがディスクより離脱し、瞬間的
にサーボ情報を正確に検出できなくても、ヘッドをディ
スク外周または内周へ移動させるような誤動作を防ぐこ
とができる。

【００３８】本願第５の発明のディスク装置は、上記の
第４の発明において、前記速度負荷推定手段は、前記電
圧検出手段の検出した電圧信号が入力される比較手段
と、前記位置制御信号に第１の係数を乗算する第１の乗
算手段と、前記比較手段の出力に第２の係数を乗算する
第２の乗算手段と、前記比較手段の出力を積分する第１
の積分手段と、前記第１の乗算手段の出力から前記第２
の乗算手段の出力を減算した値を積分する第２の積分手
段とを具備し、前記比較手段が前記電圧信号と前記第２
の積分手段の出力とを比較し、その結果を前記第２の乗
算手段と前記第１の積分手段へ出力するように構成され
ている。

【００３９】この第５の発明による作用は次のとおりで
ある。位置制御手段からの位置制御信号を入力する第１
の乗算手段の出力は、アクチュエータ手段に作用する駆
動トルクに対応した駆動トルク推定信号となる。第２の
積分手段の出力は、電圧検出手段から入力される電圧信
号に対するフィードバック要素となる。電圧信号と第２
の積分手段からのフィードバック要素との差分をとる比
較手段の出力は、第１の積分手段と第２の乗算手段に与
えられる。前記の差分を積分する第１の積分手段の出力
は、アクチュエータ手段が軸受から受ける摩擦やＦＰＣ
から受ける弾性力や振動や衝撃によりアクチュエータ手
段の受ける慣性力などの外乱に対応した負荷推定信号と
なる。前記駆動トルク推定信号から前記の差分に所定の
係数を乗算した第２の乗算手段の出力との差分をとって
第２の積分手段に与える。第２の積分手段の演算途中の
値を速度推定信号とすることができる。

【００４０】以上の結果として、第１の積分手段が出力
する負荷推定信号は、アクチュエータ手段が軸受やＦＰ
Ｃから受ける外乱と振動や衝撃によりアクチュエータ手
段の受ける慣性力を正確に推定したものに相当してい
る。そして、このように正確に推定した負荷推定信号を
もってアクチュエータ手段に加わる外乱を打ち消すよう
にフィードフォワード補償を行うので、フォローイング
動作においてアクチュエータ手段に作用する外乱に対す
る補償を行うことができ、フォローイング動作時にアク
チュエータ手段での外乱の変動が大きくても、目標トラ
ックに対するヘッドの位置決め制御を安定に行い、位置
決め精度を向上させることができる。さらに、上記の第
３の発明で必要とした第１の積分手段と第２の乗算手段
との加算を行う必要がなく、その加算のための手段を省
略することが可能で、構成の簡素化をもたらすことがで
きる。

【００４１】本願第６の発明のディスク装置は、上記の
第１〜第５の発明において、前記速度負荷推定手段の制
御帯域が、前記位置制御手段の制御帯域よりも大きく設
定されている。

【００４２】この第６の発明による作用は次のとおりで
ある。位置決め制御系の制御帯域を広げることは比例の
ゲインを大きくすることであるが、ディスク装置のセク
タサーボのサンプリング周波数やアクチュエータ手段が
もつ固有機械共振周波数によって上限が存在することに
なる。これに対して、速度負荷推定手段ではディスク装
置のセクタサーボのサンプリング周波数の影響を受けな
い。したがって、速度負荷推定手段においては、その制
御帯域を位置決め制御系の制御帯域よりも高く設定する
ことができる。その結果として、より高い制御帯域にわ
たって、ヘッドを目標トラックに対して正確に追従させ
ることができる。

【００４３】なお、本発明は、磁気ディスク装置に適用
する場合に最も有利に作用するが、必ずしも磁気ディス
ク装置にのみ限定されるものではない。

【００４４】（具体的な実施の形態）以下、本発明にか
かわるディスク装置の具体的な実施の形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。なお、同様の機能を有するものに
は同一の符号を付けて説明する。

【００４５】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１にかかわるディスク装置の構成を示すブロック図で
ある。図１において、符号の１は磁気ディスクで、スピ
ンドルモータ（図示せず）により回転される。２は磁気
ディスク１に対してデータを記録再生する磁気ヘッド、
３はアームで、一端に搭載された磁気ヘッド２を軸受４
の周りに回動させることにより、磁気ヘッド２を磁気デ
ィスク１における目標トラックへ移動させる。５はアー
ム３の後端に設けられた駆動コイル、６は固定子で、駆
動コイル５に対向する面にはマグネット（図示せず）が
配置されている。固定子６に配置されたマグネットが発
生する磁束と駆動コイル５に通電される電流が作る磁界
との相互作用によりアーム３は回転力を受ける。磁気ヘ
ッド２、アーム３、軸受４、駆動コイル５、固定子６に
よりアクチュエータ７を構成している。１０は駆動器、
１１は駆動器１０に含まれる電圧検出器で、駆動コイル
５の両端に発生する電圧を検出し、電圧信号Ｖａを出力
する。１２は速度負荷推定器で、電圧検出器１１の出力
する電圧信号Ｖａと駆動器１０の入力である駆動信号ｕ
とからアーム３に作用する外乱トルクを推定し、負荷推
定信号τｄ_estを出力する。磁気ヘッド２で読み出され
た信号は、位置検出器１３に入力される。磁気ディスク
１の各セクタには予めサーボ情報としてトラックの位置
信号が記録されており、この位置信号は磁気ヘッド２に
より読み込まれる。位置検出器１３は、磁気ヘッド２に
より読み込まれた位置信号により磁気ヘッド２の現在位
置を検出し、目標トラックの目標位置ｒとの差を示す位
置誤差信号ｅを生成する。位置制御器１４は、位置検出
器１３で生成された位置誤差信号ｅと速度負荷推定器１
２で生成された速度推定信号ｖ_estとが入力されて、増
幅および位相補償が行われ、位置制御信号ｃを生成す
る。１５は補正器で、位置制御器１４の位置制御信号ｃ
と速度負荷推定器１２の負荷推定信号τｄ_estとが入力
され、補正器１５で補正演算を施した後、駆動信号ｕを
駆動器１０へ入力する。駆動器１０は、入力された駆動
信号ｕに応じて駆動コイル５に駆動電流Ｉａを通電し、
アーム３を軸受４を中心に回動させ、アーム３の先端に
取り付けられた磁気ヘッド２を回転移動させ、磁気ディ
スク１にデータを記録再生するために磁気ヘッド２を狭
いトラックピッチで形成された目標トラックに高い精度
で位置決めさせるように構成されている。

【００４６】ここで、特許請求の範囲の記載との対照を
行うと、駆動器１０が駆動手段に相当し、電圧検出器１
１が電圧検出手段に相当し、速度負荷推定器１２が速度
負荷推定手段に相当し、位置検出器１３が位置検出手段
に相当し、位置制御器１４が位置制御手段に相当してい
る。

【００４７】次に、実施の形態１のディスク装置の位置
決め制御系の動作について図２を用いて説明する。図２
は、実施の形態１のディスク装置における位置決め制御
系の全体構成を示すブロック線図である。

【００４８】図中の一点鎖線で囲んだ部分３０が速度負
荷推定器１２のブロックで、図中の一点鎖線で囲んだ部
分２１が位置制御器１４のブロックである。同じく一点
鎖線で囲んだ部分４７が補正器１５のブロックである。
なお、図２において、ｓはラプラス演算子を表すもので
ある。また、図２において、セクタサーボのサンプリン
グによるホールド要素については、説明を簡単にするた
め、これを省略してある。

【００４９】図２において、磁気ヘッド２の検出した現
在トラック位置をｘとすれば、目標トラック位置ｒに対
する位置誤差ｅは、（数１）で表され、この位置誤差信
号ｅは比較器２０で得られる。

【００５０】

【数１】図２において、一点鎖線で囲んで示したブロック２１
は、位置制御器１４のブロック線図で、位置誤差信号ｅ
と速度負荷推定器１２の速度推定信号ｖ_estとが入力さ
れている。この位置制御器１４を示すブロック２１に含
まれるブロック５４は、比較器２０から出力される位置
誤差信号ｅに伝達関数Ｇx（ｚ）のディジタルフィルタ
処理を施し、結果を減算器５６へ出力する。ブロック５
５は、ブロック３０から出力される速度推定信号ｖ_est
をＫｄ倍し、結果を減算器５６へ出力する。減算器５６
は、ブロック５４の出力からブロック５５の出力を減算
して位置制御信号ｃを生成する。ブロック５４では、通
常のＰＩＤ位置決め制御が施され、伝達関数Ｇx（ｚ）
は、例えば（数２）で表現できる。

【００５１】

【数２】ここで、ｚ^-1は１サンプル遅延を示し、Ｋxは位置決め
制御系の比例ゲインを示す。係数ａ_d、ａ_iは周波数特性
を表す定数を示し、係数ａ_dは微分係数、係数ａ_iは積分
係数である。

【００５２】すなわち、位置制御器１４の生成する位置
制御信号ｃは、（数３）で表現できる。

【００５３】

【数３】ここで、便宜上、離散値と連続値の混在した関係式で示
した。

【００５４】ブロック２１で生成された位置制御信号ｃ
は加算器４６を経由して駆動信号ｕとなる。駆動信号ｕ
は、ブロック２２（伝達関数はｇm）の駆動器１０にお
いて、電圧信号からｇm倍の電流信号に変換され、駆動
電流Ｉａを出力する。ブロック２３で表されるアクチュ
エータ７において、駆動コイル５に通電される駆動電流
Ｉａは、それが作る磁界と前述した固定子６のマグネッ
トの磁束との相互作用により伝達関数Ｋｔで駆動トルク
τに変換される。ここで、伝達関数Ｋｔはアクチュエー
タ７のトルク定数である。ブロック２４の伝達関数（Ｌ
ｂ／Ｊ・ｓ）は、アーム３に作用する駆動トルクτから
磁気ヘッド２の移動速度ｖへの伝達特性を表わす。ここ
で、Ｊはアーム３の慣性モーメントを示し、Ｌｂはアー
ム３の軸受４から磁気ヘッド２までの距離を示してい
る。ブロック２９は積分器で、伝達関数は１／ｓで表さ
れ、磁気ヘッド２の移動速度ｖが現在トラック位置ｘに
変換される。

【００５５】ブロック２６とブロック２７で表される電
圧検出器１１において、ブロック２６はアクチュエータ
７が回動することにより駆動コイル５の両端に発生する
誘起電圧Ｅａを出力し、ブロック２７は駆動コイル５に
駆動電流Ｉａが通電されることにより発生する電圧降下
分（Ｒａ＋Ｌａ・ｓ）・Ｉａを出力し、加算器２８でそ
れぞれを加算することによりアクチュエータ７の端子電
圧を電圧信号Ｖａとして出力する。すなわち、

【００５６】

【数４】の関係がある。ここで、Ｒａは、駆動コイル５のコイル
抵抗、Ｌａは駆動コイル５のインダクタンスを示す。

【００５７】アクチュエータ７の軸受摩擦やアクチュエ
ータ７と電子回路基板とを接続するＦＰＣの弾性力や磁
気ディスク装置に外部から加わる振動や衝撃によりアク
チュエータ７の受ける慣性力などのアーム３に作用する
外乱負荷τｄは、比較器２５でブロック２４の前段に入
力される形に表現できる。

【００５８】図２の一点鎖線で囲んだ部分のブロック３
０は、速度負荷推定器１２のブロック線図を示すもの
で、このブロック３０は、駆動器１０であるブロック２
２の伝達関数と同じ伝達関数をもつブロック３２と、ア
クチュエータ７であるブロック２３の伝達関数と同じ伝
達関数をもつブロック３３と、ブロック２４の伝達関数
と同じ伝達関数をもつブロック３４と、電圧検出器１１
であるブロック２６の伝達関数と同じ伝達関数をもつブ
ロック３５と、ブロック２７の伝達関数と同じ伝達関数
をもつブロック３９を含んでいる。ブロック３２とブロ
ック３３を合わせたものが第１の乗算器４１、ブロック
４４が第２の乗算器、ブロック４３が第１の積分器、ブ
ロック３４とブロック３５を合わせたものが第２の積分
器４２をそれぞれ構成している。ここで、ブロック３０
の各定数のサフィックス“n”は公称値を示し、“ｅｓ
ｔ”を付した変数は推定値を示す。ここで、特許請求の
範囲の記載との対照を行うと、第１の乗算器４１が第１
の乗算手段に相当し、第２の乗算器４４が第２の乗算手
段に相当し、第１の積分器４３が第１の積分手段に相当
し、第２の積分器４２が第２の積分手段に相当し、比較
器３７が比較手段に相当している。

【００５９】ブロック２２に入力される駆動信号ｕは、
速度負荷推定器１２を構成するブロック３２にも入力さ
れ、ブロック３２とブロック３３とで（ｇmn・Ｋｔn）
倍することによりアーム３に作用する駆動トルクτと同
一の駆動トルク推定信号τ_es _tが得られる。

【００６０】図２において、ブロック３４からは速度推
定信号ｖ_estが出力される。ブロック３５で、速度推定
信号ｖ_estをＫｖn倍することにより得られた誘起電圧推
定信号Ｅａ_estと、アクチュエータ７に推定電流Ｉａ_est
が通電されることにより発生する電圧降下分（Ｒａn＋
Ｌａn・ｓ）・Ｉａ_estとが加算器３６で加算され、加算
器３６からは、電圧推定信号Ｖａ_estが出力される。電
圧推定信号Ｖａ_estは、比較器３７に入力され、実際に
検出された電圧信号Ｖａと比較され、その結果の誤差信
号α（＝Ｖａ−Ｖａ_est）がブロック４３で表される第
１の積分器とブロック４４で表される第２の乗算器とに
入力される。第１の積分器４３は、誤差信号αを積分
し、外乱についての負荷推定信号τｄ_estを出力する。
ブロック４４で表される第２の乗算器には誤差信号αが
入力され、ｇ1倍されて加算器３８に加えられる。加算
器３８の出力は減算器３１に入力され、ブロック３３の
出力する駆動トルク推定信号τ_estから加算器３８の出
力を減算した結果γをブロック３４に出力する。

【００６１】なお、ブロック４４の係数ｇ1とブロック
４３の係数ｇ2は、速度負荷推定器１２の動作を安定化
するための定数であり、その詳細については後述する。

【００６２】図２において、一点鎖線で囲んで示したブ
ロック４７は、補正器１５のブロック線図である。この
補正器１５に含まれるブロック４５は、負荷推定信号τ
ｄ_es _tを１／（ｇmn・Ｋｔn）倍することにより、アーム
３に負荷推定信号τｄ_estに相当する大きさの駆動力を
発生させるのに必要な駆動器１０への補正信号βを生成
する。補正信号βは加算器４６において位置制御信号ｃ
に加算される。

【００６３】次に、ブロック３０の速度負荷推定器１２
の動作について図３を参照して詳細に説明する。

【００６４】図３（ａ）は、図２のブロック３０を書き
直したブロック線図で、駆動信号ｕの入力から負荷推定
信号τｄ_estの出力までの伝達を示す。図３（ｂ）は、
図３（ａ）のブロック線図において、（数３）をもとに
電圧信号Ｖａの入力位置（比較器３７）を等価的に変換
移動することにより、図３（ａ）のブロック線図を変形
したブロック線図である。ここで、説明を簡単にするた
め、図２のブロック２２のｇmとブロック３２のｇmnの
値とが等しく、

【００６５】

【数５】と仮定し、駆動電流Ｉａ（＝ｇm・ｕ）と推定電流Ｉａ
_est（＝ｇmn・ｕ）とが等しいものとした。

【００６６】（数４）の第１項と第２項に着目して、第
１項のＥａは、大きさを（Ｊn・ｓ）／（Ｌｂn・Ｋｖ
n）倍すれば、図３（ａ）の比較器３７の入力位置を図
３（ｂ）に示す減算器４８の入力位置に等価的に移動す
ることができる。また、（数２）の第２項の（Ｒａ＋Ｌ
ａ・ｓ）・Ｉａは、図３（ａ）のブロック３９に含め
て、図３（ｂ）のブロック４９のように表現することが
できる。

【００６７】図３（ｂ）の減算器４８に着目すると、減
算器４８の出力であるδは（数６）のように表される。

【００６８】

【数６】次に、図２の比較器２５、ブロック２４，２６に着目す
ると、（数７）の関係がある。

【００６９】

【数７】ここで、簡単のために、

【００７０】

【数８】

【００７１】

【数９】と仮定し、（数７）を（数６）に代入すると、（数６）
は、（数１０）のように変形される。

【００７２】

【数１０】すなわち、減算器４８の出力であるδは、アーム３に加
わる外乱τｄに等しい。

【００７３】したがって、図３（ｂ）のブロック線図よ
り、アーム３に加わる外乱τｄから負荷推定信号τｄ
_estまでの伝達関数を求めると、（数１１）に示すよう
になる。

【００７４】

【数１１】（数１１）から、速度負荷推定器１２は、図２の一点鎖
線で囲んだブロック３０内のループによって、駆動信号
ｕと電圧信号Ｖａとから実際の外乱τｄを２次遅れ系で
推定できることが分かる。

【００７５】ここで、２次遅れ系の自然角周波数（推定
角周波数）をωo、ダンピングファクタをζoとすれば、
速度負荷推定器１２の動作を安定化する定数ｇ1および
ｇ2はそれぞれ下記の（数１２）および（数１３）で表
される。

【００７６】

【数１２】

【００７７】

【数１３】ここで、推定角周波数ωoを速度制御帯域ｆcより十分高
く設定し、ダンピングファクタζoを０．７〜１に選べ
ば、速度負荷推定器１２により軸受摩擦や弾性力や慣性
力などの外乱τｄを正確に推定することができる。

【００７８】（数１１）を（数１２），（数１３）を用
いて変形すると、

【００７９】

【数１４】となる。すなわち、図３（ａ）の速度負荷推定器１２の
ブロック線図は、図３（ｃ）のブロック５２に示すよう
に簡略化することができる。

【００８０】次に、ブロック４７で示す補正器１５の動
作について図４を参照して詳細に説明する。

【００８１】図２の一点鎖線で囲んだ部分のブロック４
７は、補正器１５のブロック線図を示す。ブロック４５
は、負荷推定信号τｄ_estを１／（ｇmn・Ｋｔn）倍した
補正信号βを加算器４６へ出力する。すなわち、負荷推
定信号τｄ_estを１／（ｇmn・Ｋｔn）倍することによ
り、アクチュエータ７に負荷推定信号τｄ_estに相当す
る大きさの駆動力を発生させるに必要な補正信号βを加
算器４６へ出力させる。さらに補正信号βは、ブロック
２２とブロック２３とによりｇmn・Ｋｔn倍されること
から、大きさを合わせるために前もって、負荷推定信号
τｄ_estを１／（ｇmn・Ｋｔn）倍している。

【００８２】以上をまとめると、実施の形態１のディス
ク装置は、アクチュエータ７の軸受摩擦やアクチュエー
タ７と電子回路基板とを接続するＦＰＣの弾性力やディ
スク装置に外部から加わる振動や衝撃によりアクチュエ
ータ７の受ける慣性力などによる外乱負荷τｄを打ち消
すように、負荷推定信号τｄ_estをアクチュエータ７に
作用させるように構成されているということができる。

【００８３】図４（ａ）は、図２のブロック線図におい
て、補正器１５の動作に関連する加算器４６から比較器
２５、ブロック２４までの部分を抜き出したブロック線
図である。図４（ｂ）は、比較器２５に加わる外乱τｄ
とブロック５２に加わる外乱τｄとを、１つのτｄにま
とめたブロック線図である。なお、図２のブロック線図
と同一の機能を有するものについては同一の符号を付し
て重複した説明は省略する。

【００８４】図４（ａ）のブロック線図において、ブロ
ック５２は図３（ｃ）のブロック５２に相当し、（数１
４）で表わされる伝達関数を有する。

【００８５】したがって、図４（ｂ）よりアーム３に外
部から加わる外乱τｄは、（数１５）の伝達関数Ｇｄ
(s)で表されるフィルタを通してヘッド位置決め制御系
に加わるものと考えることができる。

【００８６】

【数１５】図５は、（数１５）で表される伝達関数Ｇｄ(s)の周波
数特性を折れ線近似で示したものである。図５に示す伝
達関数Ｇｄ(s)の周波数特性から角周波数ωoより低い角
周波数では、ゲインは０ｄＢ以下であり、角周波数ωの
下降に伴って、−２０ｄＢ／ｄｅｃ（ディケード）の減
衰比で減衰している。ｄｅｃは１０倍を意味する。すな
わち、伝達関数Ｇｄ(s)は、図５より、角周波数ωoより
低い周波数を抑制することができる低域遮断フィルタ特
性を有している。

【００８７】すなわち、本発明の実施の形態１のディス
ク装置は、アーム３に軸受摩擦や弾性力や慣性力などに
よる外乱τｄが作用しても、この外乱τｄを速度負荷推
定器１２により推定し、負荷推定信号τｄ_estでもって
外部から加わった外乱τｄを打ち消すように制御するよ
うに構成されている。したがって、外部から加わった外
乱τｄが、あたかも（数１５）および図５の遮断周波数
特性を有するフィルタを通してヘッド位置決め制御系に
加わったように作用する。したがって、本発明の実施の
形態１のディスク装置では角周波数ωo以下の周波数に
おいては、１次の低域遮断特性でアクチュエータ７の軸
受摩擦やアクチュエータ７と電子回路基板とを接続する
ＦＰＣの弾性力や磁気ディスク装置に外部から加わる振
動や衝撃によりアクチュエータ７の受ける慣性力などに
よる外乱負荷を抑制することができる。すなわち、本発
明の実施の形態１のディスク装置は、外部から振動や衝
撃が加わりアクチュエータ７に外乱τｄが作用しても、
この外乱τｄを速度負荷推定器１２により推定し、外部
から加わった外乱τｄを打ち消すように制御するように
構成されているので、あたかも磁気ディスク装置に機械
的な防振機構を施したような効果がある。

【００８８】図６は、本発明の実施の形態１の磁気ディ
スク装置の速度負荷推定器１２の外乱抑制効果につい
て、さらに詳しく説明するための時間応答波形図であ
る。

【００８９】図６は、速度負荷推定器１２の生成する速
度推定信号ｖ_estと負荷推定信号τｄ_estとをそれぞれ位
置制御器１４と補正器１５に入力した本発明のディスク
装置の時間応答波形図と、比較のために速度負荷推定器
１２を適用しない従来のディスク装置の時間応答波形図
を示す。

【００９０】図６（ａ）は、外部から最大角加速度（ｄ
ωo／ｄｔ）が１０００ｒａｄ／ｓ²（ラジアン／秒²）
の半正弦波状の回転衝撃が磁気ディスク装置に加わった
ときに、アクチュエータ７が受ける慣性力の外乱τｄの
波形６１（破線で示す）と、速度負荷推定器１２が出力
する負荷推定信号τｄ_estの波形６２を示す。アクチュ
エータ７の軸受４の回りの慣性モーメントＪを１ｇ・ｃ
ｍ²とすれば、外乱τｄの最大値は、

【００９１】

【数１６】となる。

【００９２】ここで、（数１２）および（数１３）の制
御パラメータを決定する推定周波数ｆo（ωo＝２πｆ
o）とダンピングファクタζoの値をそれぞれ３ｋＨｚお
よび１に選び、位置決め制御系の制御帯域を４００Ｈｚ
に設定してシミュレーションを行った。

【００９３】速度負荷推定器１２は、駆動器１０の入力
である駆動信号ｕと電圧検出器１１の出力する電圧信号
Ｖａからアクチュエータ７に作用する外乱トルクτｄを
推定し、わずかの時間遅れは存在するが、実際の外乱τ
ｄとほぼ相似の負荷推定信号τｄ_estを出力する。

【００９４】図６（ｂ）は、速度負荷推定器１２の出力
する負荷推定信号τｄ_estを補正器１５に入力して外乱
τｄによる変動を打ち消すように負荷推定信号τｄ_est
をアクチュエータ７に作用させた場合の駆動電流Ｉａの
波形６４と、負荷推定信号τｄ_estを補正器１５に入力
しない場合の駆動電流Ｉａの波形６３のシミュレーショ
ン結果を示す。なお、アクチュエータ７のトルク定数Ｋ
ｔは、２３dyn・cm／mAである。磁気ディスクに記録され
たサーボ情報は、一定のサンプリング周期をもつ離散的
な状態でディスクに記録されているため、ヘッド位置信
号は連続信号ではない。したがって、ディジタル処理の
行われる位置制御器１４の位置制御信号ｃは、階段状に
変化する。その結果、負荷推定信号τｄ_estを補正器１
５に入力しない場合のアクチュエータ７の駆動電流Ｉａ
の波形は、位置制御信号ｃの波形と同じになり、図６
（ｂ）の波形６３に示すように階段状に変化する（Ｉａ
＝ｇｍ・ｃ＝ｇｍ・ｕ）。負荷推定信号τｄ_estを補正
器１５に入力した場合のアクチュエータ７の駆動電流Ｉ
ａの波形６４は、位置制御器１４の位置制御信号ｃに速
度負荷推定器１２の負荷推定信号τｄ_estを補正器１５
により加算されて生成されるため、磁気ディスク装置に
回転衝撃が加わった時点（ｔ＝０）からの時間遅れが、
図６（ｂ）の波形６３に比べて少ない。

【００９５】図６（ｃ）は、速度負荷推定器１２の出力
する負荷推定信号τｄ_estを補正器１５に入力して外乱
負荷の変動を打ち消すように負荷推定信号τｄ_estをア
クチュエータ７に作用させた場合の位置誤差信号ｅの波
形６６と、速度負荷推定器１２を適用しない場合の位置
誤差信号ｅの波形６５のシミュレーション結果を示す。
外部から半正弦波状の回転衝撃がディスク装置に加わっ
ても、速度負荷推定器１２を適用すれば、波形６６のよ
うに位置誤差信号ｅは大きく変動せず、速度負荷推定器
１２を適用しない場合の波形６５と比較して外乱抑制効
果が改善されている。

【００９６】本発明の実施の形態１のディスク装置は、
速度負荷推定器１２により外部から加わる振動や衝撃に
よりアクチュエータ７の受ける慣性力などによる外乱を
正確に推定することができる。得られた負荷推定信号τ
ｄ_estを補正器１５に加えてアクチュエータ７に作用す
る外乱τｄを打ち消すように制御できるのでトラックず
れを抑制することができ、磁気ヘッド２は目標トラック
に高精度に位置決め制御される。さらに、本発明の実施
の形態１のディスク装置は、速度負荷推定器１２の生成
する速度推定信号ｖ_estが位置制御器１４に入力されて
いるので、外部からの振動や衝撃によりアクチュエータ
７が慣性力を受けヘッドを移動させようとしても、位置
制御器１４のブロック２１を構成するブロック５５と減
算器５６の作用により負帰還が施されているので、ヘッ
ドのトラックずれが抑制される。

【００９７】したがって、本発明の実施の形態１のディ
スク装置は、振動や衝撃に対して安定なトラッキング制
御が可能で、ディスク装置の信頼性を向上させることが
できる。

【００９８】なお、上述した本発明の実施の形態１のデ
ィスク装置では、速度負荷推定器１２に対する一方の入
力信号としてブロック４７から出力される駆動信号ｕを
入力するように構成したが、駆動信号ｕの代わりにブロ
ック２２から出力される駆動器１０の出力する駆動電流
Ｉａを用いても同様の効果を得ることができることは言
うまでもない。

【００９９】なお、上述してきた実施の形態では、速度
負荷推定器１２の生成する負荷推定信号τｄ_estを補正
器１５へ出力し、速度推定信号ｖ_estを位置制御器１４
へ出力しているが、アクチュエータ７に加わる軸受摩擦
やＦＰＣの弾性力や外部から加わる振動や衝撃が比較的
小さい場合には、負荷推定信号τｄ_estを補正器１５へ
出力する必要はなく、速度推定信号ｖ_estを位置制御器
１４へ負帰還するだけでもヘッドのトラックずれを十分
抑制することができ、補正器１５を省略することができ
る。

【０１００】（実施の形態２）図７は本発明の実施の形
態２にかかわるディスク装置の構成を示すブロック図で
ある。図８は、実施の形態２のディスク装置におけるヘ
ッド位置決め制御系の全体構成を示すブロック線図であ
る。なお、前述の実施の形態１と同一の機能を有するも
のについては同一の参照符号を付して重複した説明は省
略する。

【０１０１】図７に示す実施の形態２のディスク装置に
おいて、図１の実施の形態１と異なるところは、速度負
荷推定器に入力される信号である。すなわち、図１の実
施の形態１では、電圧検出器１１の生成する電圧信号Ｖ
ａと駆動信号ｕとが速度負荷推定器１２へ入力される構
成であったが、図７の実施の形態２では、電圧検出器１
１の生成する電圧信号Ｖａと位置制御器１４の生成する
位置制御信号ｃとが速度負荷推定器１６に入力されるよ
うに構成されている。

【０１０２】図７の速度負荷推定器１６で生成された負
荷推定信号τｄ_estは、補正器１５に入力されている。
補正器１５は、位置制御器１４の出力する位置制御信号
ｃと速度負荷推定器１６の負荷推定信号τｄ_estとが入
力され、補正器１５で補正演算を施した後、駆動信号ｕ
を駆動器１０へ出力する。

【０１０３】図８の一点鎖線で囲んだ部分のブロック６
０が速度負荷推定器１６のブロック線図である。速度負
荷推定器１６には、加算器２８の出力である電圧検出器
１１の生成する電圧信号Ｖａとブロック２１で表される
位置制御器１４の生成する位置制御信号ｃとが入力され
る。

【０１０４】前述の実施の形態１の速度負荷推定器１２
では、次のようにしていた。第１の積分器のブロック４
３の係数（ｇ2／ｓ）を乗算して得られた信号と第２の
乗算器のブロック４４の係数（ｇ1）を乗算して得られ
た信号とを加算器３８で加算する。その加算結果で得ら
れた信号と、第１の乗算器のブロック４１の係数（ｇmn
・Ｋｔn）を乗算して得られた駆動トルク推定信号τ_est
とが減算器３１に入力される。減算器３１で減算して得
られた信号γを第２の積分器のブロック４２に入力して
いた。すなわち、補正信号βが加算された駆動信号ｕを
速度負荷推定器１２に入力しているために、図２の加算
器３８を必要としていた。

【０１０５】しかし、実施の形態２の速度負荷推定器１
６では、補正信号βが加算される前の位置制御信号ｃを
入力する構成であるため、図２に示すような加算器３８
は不要である。

【０１０６】なお、図８において、ブロック３２とブロ
ック３３を合わせたブロック４１が第１の乗算器、ブロ
ック４４が第２の乗算器を構成し、ブロック４３が第１
の積分器、ブロック３４とブロック３５を合わせたブロ
ック４２が第２の積分器を構成している。

【０１０７】このように構成された実施の形態２のディ
スク装置における速度負荷推定器１６の動作について、
前述の実施の形態１の速度負荷推定器１２の動作と比較
して図２および図８を参照しつつ説明する。

【０１０８】まず、図２において、実施の形態１の速度
負荷推定器１２を構成する第２の積分器４２の入力をγ
とすれば、信号γは、減算器３１に着目して、

【０１０９】

【数１７】ところが、駆動信号ｕは、図２の加算器４６に着目して
（数１８）で表わされる。

【０１１０】

【数１８】したがって、（数１７）および（数１８）より、信号γ
は、（数１９）で表わすことができる。

【０１１１】

【数１９】（数１９）をもとにして、図２に示す実施の形態１の速
度負荷推定器１２のブロック線図３０を書き換えると、
図８に示す速度負荷推定器１６のブロック線図６０のよ
うになる。図８に示すように、位置制御器１４（ブロッ
ク２１）の生成する位置制御信号ｃがブロック３２の乗
算器に入力され、ブロック３２の出力はブロック３３の
乗算器に入力されている。このため、位置制御信号ｃに
係数（ｇmn・Ｋｔn）を乗算することにより駆動トルク
推定信号τ_estを求めることができる。

【０１１２】一方、負荷推定信号τｄ_estは、ブロック
４７で表される補正器１５に入力される。したがって、
前述の実施の形態１と同様に実施の形態２のディスク装
置は、速度負荷推定器１６の働きにより、電圧検出器１
１の生成する電圧信号Ｖａと位置制御器１４の生成する
位置制御信号ｃとからヘッド移動速度ｖとアーム３に作
用する外乱トルクτｄを推定し、速度推定信号ｖ_estと
負荷推定信号τｄ_estとを出力する。速度推定信号ｖ_est
は、外部からの振動や衝撃によりアクチュエータ７が慣
性力を受けてもヘッド２を移動させないように負帰還を
施すために位置制御器１４に入力される。負荷推定信号
τｄ_estは、軸受摩擦や弾性力や慣性力などのアーム３
に作用する外乱τｄを打ち消すように補正器１５に入力
される。

【０１１３】その結果、本発明の実施の形態２のディス
ク装置は、速度負荷推定器１６により、外部から加わる
振動や衝撃によりアクチュエータ７の受ける慣性力など
による外乱を正確に推定することができる。アクチュエ
ータ７に加わる軸受摩擦やＦＰＣの弾性力や外部から加
わる振動や衝撃によりアクチュエータ７の受ける慣性力
などによる外乱τｄが作用しても、この外乱τｄを速度
負荷推定器１６により推定し、推定された負荷推定信号
τｄ_estをもって外部から加わった外乱τｄを打ち消す
ように制御するように構成されている。したがって、実
施の形態１と同様、外部から加わった外乱τｄが、あた
かも（数１５）および図５の遮断周波数特性を有するフ
ィルタを通して位置決め制御系に加わったように作用す
る。

【０１１４】したがって、本発明の実施の形態２のディ
スク装置では角周波数ωo以下の周波数においては、１
次の低域遮断特性で外乱を抑制することができる。外乱
によるトラックずれを抑制することができるので、磁気
ヘッド２は目標トラックに高精度に位置決め制御され
る。さらに、本発明の実施の形態２のディスク装置は、
速度負荷推定器１６の生成する速度推定信号ｖ_estが位
置制御器１４に入力されているので、外部からの振動や
衝撃によりアクチュエータ７が慣性力を受けヘッドを移
動させようとしても、位置制御器１４のブロック２１を
構成するブロック５５と減算器５６の作用により負帰還
が施されているので、ヘッドのトラックずれを抑制され
る。

【０１１５】また、位置制御信号ｃを生成するのに、ヘ
ッドで検出した位置誤差信号ｅだけを用いるのではな
く、アクチュエータ７の駆動において発生する電圧信号
Ｖａと駆動器１０における駆動信号ｕまたは位置制御器
１４における位置制御信号ｃとを入力として、速度負荷
推定器１６で得られた速度推定信号ｖ_estを併用する。
したがって、振動や衝撃で磁気ヘッド２がディスク１よ
り離脱し、瞬間的にサーボ情報を正確に検出できなくて
も、ヘッドをディスク外周または内周へ移動させるよう
な誤動作を防ぐことができる。

【０１１６】したがって、振動や衝撃に対して安定なト
ラッキング制御が可能で、ディスク装置の信頼性を向上
させることができる。

【０１１７】実施の形態２のディスク装置によれば、速
度負荷推定器１６と補正器１５の構成に必要な加算器の
数を実施の形態１のディスク装置に比べて削減すること
ができる。したがって、実施の形態２のディスク装置
は、実施の形態１と比べて、より簡単な構成で、ヘッド
移動速度ｖと軸受摩擦や弾性力や慣性力などのアーム３
に作用する外乱τｄとを推定することが可能となり、ヘ
ッドの位置決め制御を安定に行うことができ、磁気ヘッ
ド２を狭いトラックピッチで形成された目標トラックに
高い精度で位置決めさせることができる。

【０１１８】さらに、実施の形態２のディスク装置にお
いては、加算器の数を削減したことにより、位置決め制
御系をアナログ回路などのハードウェアで実現する場合
には、回路の調整を簡単化できる。また、位置決め制御
系をソフトウェアで実現する場合には、演算処理による
演算時間遅れを短縮することが可能となり、より制御帯
域を高めることが可能となる。図２のブロック３０と同
じように構成された速度負荷推定器１６においては、磁
気ディスク装置のセクタサーボのサンプリング周波数の
影響を受けない。したがって、速度負荷推定器１６の制
御帯域は、位置決め制御系の制御帯域よりも高く設定す
ることができる。

【０１１９】なお、上述してきた各実施の形態では、図
２および図８の位置制御器１４に含まれるブロック５４
では、（数２）で表現される伝達関数Ｇx（ｚ）のディ
ジタルフィルタ処理を施している。ここで、（数２）の
括弧中の第２項ａ_d（１−ｚ^- ¹）は、位置情報である位
置誤差信号ｅ（＝ｒ−ｘ）を微分処理したことに相当す
る。しかし、位置制御器１４に含まれる減算器５６に
は、ブロック５５を介して速度推定信号ｖ_estの速度項
が負帰還され、位置情報を微分したことと等価な処理を
施している。したがって、上述してきた各実施の形態で
は、（数２）の括弧中の第２項は省略してもよく、伝達
関数Ｇx（ｚ）のディジタルフィルタ処理を簡単化する
ことができる。

【０１２０】なお、上述してきた各実施の形態では、乗
算器や積分器はアナログ・フィルタで構成するもので説
明したが、ディジタル・フィルタで構成することも可能
である。さらに、各実施の形態の位置決め制御系を構成
する各部についてはマイクロコンピュータによるソフト
ウェアにより実現するようにしてもよい。

【０１２１】なお、以上説明した各実施の形態では磁気
ディスク装置で説明したが、本発明は、これに限定され
るものではない。

【０１２２】

【発明の効果】以上のように本発明のディスク装置によ
れば、速度負荷推定手段によりアクチュエータ手段の軸
受摩擦やアクチュエータ手段と回路基板とを接続するＦ
ＰＣ（フレキシブルプリント回路）の弾性力やディスク
装置に外部から加わる振動や衝撃によりアクチュエータ
手段に作用する慣性力などの外乱を正確に推定すること
ができ、それらの外乱の変動が大きくても、外乱の変動
を補償できるので、目標トラックに対するヘッドの位置
決め精度を向上させることできる。併せて、ディスク装
置に外部から加わる振動や衝撃によりアクチュエータ手
段の受ける慣性力を打ち消すことで、ディスク装置の耐
衝撃特性を向上させることができ、ヘッドの位置決め制
御を安定に行うことができる。

【０１２３】また、位置制御信号を生成するのに、ヘッ
ドで検出した誤差信号だけを用いるのではなく、速度負
荷推定手段で得られた速度推定信号を併用するので、振
動や衝撃でヘッドがディスクより離脱し、瞬間的にサー
ボ情報を正確に検出できなくても、ヘッドをディスク外
周または内周へ移動させるような誤動作を防ぐことがで
きる。

【０１２４】したがって、本発明のディスク装置は、携
帯型のコンピュータなどに搭載されて使用される際に、
データの記録時に外部から大きな振動や衝撃を受けて
も、大きなトラックずれを発生することがないので、振
動や衝撃に対しても信頼性の高いディスク装置を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかわるディスク装
置の構成を示すブロック図

【図２】本発明の実施の形態１の位置決め制御系の全
体構成を示すブロック線図

【図３】本発明の実施の形態１の速度負荷推定器の外
乱推定動作を説明するためのブロック線図（ａ）と、
（ａ）のブロック線図を等価変換したブロック線図
（ｂ）と、（ａ）のブロック線図をまとめて表現したブ
ロック線図（ｃ）

【図４】本発明の実施の形態１のディスク装置に加わ
る外乱を抑制する動作を説明するためのブロック線図
（ａ）と、（ａ）のブロック線図を等価変換したブロッ
ク線図（ｂ）

【図５】本発明の実施の形態１のディスク装置に加わ
る外乱に対する遮断周波数特性図

【図６】本発明の実施の形態１のディスク装置に加わ
る外乱の変動と速度負荷推定器が出力する負荷推定信号
の時間波形図（ａ）と、速度負荷推定器を適用した場合
と速度負荷推定器を適用しない従来の場合の違いを示す
駆動電流時間波形図（ｂ）と、速度負荷推定器を適用し
た場合と速度負荷推定器を適用しない従来の場合の違い
を示すトラック誤差の時間波形図（ｃ）

【図７】本発明の実施の形態２にかかわるディスク装
置の構成を示すブロック図

【図８】本発明の実施の形態２の位置決め制御系の全
体構成を示すブロック線図

【符号の説明】

１磁気ディスク２磁気ヘッド３アーム４軸受５駆動コイル６固定子７アクチュエータ（アクチュエータ手段）１０駆動器（駆動手段）１１電圧検出器（電圧検出手段）１２，１６速度負荷推定器（速度負荷推定手段）１３位置検出器（位置検出手段）１４位置制御器（位置制御手段）１５補正器（補正手段）３２，３３第１の乗算器（第１の乗算手段）４３第１の積分器（第１の積分手段）４４第２の乗算器（第２の乗算手段）３４，３５第２の積分器（第２の積分手段）３７比較器（比較手段）ｕ駆動信号ｅ位置誤差信号ｃ位置制御信号ｖヘッド移動速度ｖ_est 速度推定信号 τ 駆動トルク τｄ外乱負荷 τｄ_est 負荷推定信号Ｉａ駆動電流Ｉａ_est 推定電流Ｅａ誘起電圧Ｅａ_est 誘起電圧推定信号Ｖａ_est 電圧推定信号 β 補正信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスクに対してヘッドの位置決めを行
うアクチュエータ手段と、駆動信号が入力されて前記ア
クチュエータ手段に駆動電流を供給する駆動手段と、前
記アクチュエータ手段の駆動において発生する電圧を検
出し電圧信号を出力する電圧検出手段と、前記駆動信号
と前記電圧信号からヘッド移動速度と前記ヘッドに加わ
る外乱負荷の大きさを推定し速度推定信号と負荷推定信
号とを出力する速度負荷推定手段と、前記ディスクに予
め記録され前記ヘッドにより検出されるサーボ情報から
前記ヘッドの現在位置に対応した誤差信号を生成し出力
する位置検出手段と、前記誤差信号と前記速度推定信号
とが入力され位置制御信号を生成する位置制御手段とを
具備し、前記駆動信号は前記位置制御信号と前記負荷推
定信号を合成して得られるように構成されていることを
特徴とするディスク装置。
【請求項２】ディスクに対してヘッドの位置決めを行
うアクチュエータ手段と、位置制御信号が入力されて前
記アクチュエータ手段に駆動電流を供給する駆動手段
と、前記アクチュエータ手段の駆動において発生する電
圧を検出し電圧信号を出力する電圧検出手段と、前記駆
動信号と前記電圧信号からヘッド移動速度と前記ヘッド
に加わる外乱負荷の大きさを推定し速度推定信号と負荷
推定信号とを出力する速度負荷推定手段と、前記ディス
クに予め記録され前記ヘッドにより検出されるサーボ情
報から前記ヘッドの現在位置に対応した誤差信号を生成
し出力する位置検出手段と、前記誤差信号と前記速度推
定信号とが入力され前記位置制御信号を生成する位置制
御手段とを具備し、前記駆動信号は前記位置制御信号に
基づいて得られるように構成されていることを特徴とす
るディスク装置。
【請求項３】前記速度負荷推定手段は、前記電圧検出
手段の検出した電圧信号が入力される比較手段と、前記
駆動信号に第１の係数を乗算する第１の乗算手段と、前
記比較手段の出力に第２の係数を乗算する第２の乗算手
段と、前記比較手段の出力を積分する第１の積分手段
と、前記第１の乗算手段の出力から前記第２の乗算手段
の出力と前記第１の積分手段の出力との加算値を減算し
た値を積分する第２の積分手段とを具備し、前記比較手
段が前記電圧信号と前記第２の積分手段の出力とを比較
し、その結果を前記第２の乗算手段と前記第１の積分手
段へ出力するように構成されていることを特徴とする請
求項１または請求項２に記載のディスク装置。
【請求項４】ディスクに対してヘッドの位置決めを行
うアクチュエータ手段と、駆動信号が入力されて前記ア
クチュエータ手段に駆動電流を供給する駆動手段と、前
記アクチュエータ手段の駆動において発生する電圧を検
出し電圧信号を出力する電圧検出手段と、前記ディスク
に予め記録され前記ヘッドにより検出されるサーボ情報
から前記ヘッドの現在位置に対応した誤差信号を生成し
出力する位置検出手段と、前記誤差信号と前記速度推定
信号とが入力され位置制御信号を生成する位置制御手段
と、前記電圧信号と前記位置制御信号からヘッド移動速
度と前記ヘッドに加わる外乱負荷の大きさを推定し速度
推定信号と負荷推定信号とを出力する速度負荷推定手段
とを具備し、前記駆動信号は前記位置制御信号と前記負
荷推定信号を合成して得られるように構成されているこ
とを特徴とするディスク装置。
【請求項５】前記速度負荷推定手段は、前記電圧検出
手段の検出した電圧信号が入力される比較手段と、前記
位置制御信号に第１の係数を乗算する第１の乗算手段
と、前記比較手段の出力に第２の係数を乗算する第２の
乗算手段と、前記比較手段の出力を積分する第１の積分
手段と、前記第１の乗算手段の出力から前記第２の乗算
手段の出力を減算した値を積分する第２の積分手段とを
具備し、前記比較手段が前記電圧信号と前記第２の積分
手段の出力とを比較し、その結果を前記第２の乗算手段
と前記第１の積分手段へ出力するように構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載のディスク装置。
【請求項６】前記速度負荷推定手段の制御帯域が、前
記位置制御手段の制御帯域よりも大きく設定されている
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか
に記載のディスク装置。