JP2008269702A

JP2008269702A - 磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP2008269702A
Application number: JP2007110783A
Authority: JP
Inventors: Masashi Kisaka; 正志木坂
Original assignee: Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2008-11-06
Also published as: US7626780B2; US20080259491A1

Abstract

【課題】２段アクチュエータを利用して磁気ヘッドの位置決めを行う場合に、位置決めに要する時間を短縮化することが可能な磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】磁気ヘッド装置の主制御回路１０は、微調整用制御回路４２によるピエゾアクチュエータ３０の制御を行わずに、粗調整用制御系ＶＳを安定な系とするシークモードと、粗調整用制御系ＶＳを不安定な系とするとともに、微調整用制御回路４２によるピエゾアクチュエータ３０の制御を行わせて、粗調整用制御系ＶＳおよび微調整用制御系ＰＳを含む全体の制御系を安定な系とする位置決めモードと、のいずれかのモードを選択して動作させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、磁気ディスク装置に関する。

ハードディスクなどの磁気ディスク装置は、磁気ヘッドが支持されたアームを駆動するボイスコイルモータを有しており、このボイスコイルモータを制御することで、磁気ヘッドを磁気ディスク上の目標位置に位置決めし、情報の記録および再生を行う。

近年では、位置決め精度の更なる高精度化を図るべく、ボイスコイルモータ等の粗調整用アクチュエータの他に、ピエゾ素子等で構成される微調整用アクチュエータをアーム上に設けた、いわゆる２段アクチュエータを有する磁気ディスク装置が提案されている。
特開２００６−１４７１１６号公報

図８に、２段アクチュエータを有する磁気ディスク装置の従来のフィードバック制御系を示す。図８（Ａ）は、粗調整用アクチュエータＶ及びその制御回路Ｃｖによる粗調整用制御系ＶＳと、微調整用アクチュエータＰ及びその制御回路Ｃｐによる微調整用制御系ＰＳとを独立して設けた従来例である。

この場合、粗調整用制御回路Ｃｖは、磁気ヘッドを目標位置に向けて移動させるように粗調整用アクチュエータＶを制御する。換言すると、粗調整用制御系ＶＳは、磁気ヘッドの現在位置が安定点としての目標位置に収束するような安定な系として設計される。また、微調整用制御系ＰＳも同様に設計される。

しかしながら、このように設計された粗調整用制御系ＶＳは、微調整用制御系ＰＳと比して応答速度が遅いことから、粗調整用アクチュエータＶの動作が妨げとなって、磁気ヘッドの位置決めに要する時間が増大化してしまう虞がある。

なお、粗調整用アクチュエータＶを実質的に動作させずに、微調整用アクチュエータＰの動作によって位置決めを行う手法も考え得るが、微調整用アクチュエータＰの動作だけでは、磁気ヘッドの位置決めに要する時間を十分に短縮化することはできない。

また、図８（Ｂ）は、微調整用制御回路Ｃｐから出力される制御値を粗調整用制御回路Ｃｖが利用する従来例である。この場合、微調整用制御回路Ｃｐが制御値を計算した後に、粗調整用制御回路Ｃｖが制御値を計算することになるので、粗調整用制御回路Ｃｖが粗調整用アクチュエータＶに制御値を出力するまでに時間を要することになる。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、２段アクチュエータを利用して磁気ヘッドの位置決めを行う場合に、位置決めに要する時間を短縮化することが可能な磁気ディスク装置を提供することをその目的の一つとする。

上記課題を解決するため、本発明の磁気ディスク装置は、磁気ディスク媒体と、前記磁気ディスク媒体に記録されている情報を読み取る磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを支持するアームと、前記アームを駆動して、前記磁気ヘッドの前記磁気ディスク上での位置を制御する第１アクチュエータと、前記アーム上での前記磁気ヘッドの位置を調整する第２アクチュエータと、前記磁気ヘッドにて読み取られた情報を基に、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との誤差を表す誤差信号を生成する誤差信号生成回路と、前記誤差信号に基づいて、前記第１アクチュエータを制御する信号を生成して出力する第１制御回路と、前記誤差信号に基づいて、前記第２アクチュエータを制御する信号を生成して出力する第２制御回路と、前記誤差信号に基づいて、前記第２制御回路による前記第２アクチュエータの制御を行わずに、前記第１制御回路および前記第１アクチュエータによる制御系を安定な系とする第１モードと、前記第１制御回路および前記第１アクチュエータによる制御系を不安定な系とするとともに、前記第２制御回路による前記第２アクチュエータの制御を行わせて、前記第１制御回路、前記第１アクチュエータ、前記第２制御回路および前記第２アクチュエータによる制御系を安定な系とする第２モードと、のいずれかのモードを選択して動作させる主制御回路と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の磁気ディスク装置において、前記第１制御回路は、安定制御要素回路と、当該安定制御要素回路の出力に加算される出力信号を出力して、前記第１制御回路および前記第１アクチュエータによる制御系を不安定な系とする不安定制御要素回路と、を含み、前記主制御回路により前記第１モードにて動作するときには、前記不安定制御要素回路を動作させずに、前記安定制御要素回路を動作させて、前記第１制御回路および前記第１アクチュエータによる制御系を安定な系とし、前記主制御回路により前記第２モードにて動作するときには、前記不安定制御要素回路および前記安定制御要素回路をともに動作させて、前記第１制御回路および前記第１アクチュエータによる制御系を不安定な系とする、ことを特徴とする。

また、本発明の磁気ディスク装置において、前記第１制御回路は、前記第１モードおよび前記第２モードの何れにおいても、前記誤差信号に基づいて、前記第１アクチュエータに出力されるべき出力信号に所定の変更を与えるフィルタ回路を含む、ことを特徴とする。

本発明によれば、第１制御回路および第１アクチュエータによる制御系を不安定な系とすることで、この制御系の応答速度を高めることができるので、第１アクチュエータおよび第２アクチュエータを利用して磁気ヘッドの位置決めを行う場合に、第１アクチュエータの動作が妨げになることなく、位置決めに要する時間を短縮化することができる。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成例を示す。磁気ディスク装置１は、磁気ディスク２、スピンドルモータ３、磁気ヘッド４、サスペンションアーム５、キャリッジ６、ボイスコイルモータ７、ヘッドアンプ１４およびピエゾアクチュエータ３０を、筐体９内に収納している。

また、磁気ディスク装置１は、筐体９外の基板に、主制御回路１０、リードライトチャネル（Ｒ／Ｗチャネル）１３およびドライバ１７を有している。この主制御回路１０は、マイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）およびハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）を含んでいる。

磁気ディスク２は、スピンドルモータ３に取付けられ、同図の矢印ＤＲの方向に回転駆動される。磁気ディスク２には、同心円状に配列する複数のトラック２１が形成されている。また、それぞれのトラック２１には、周方向に沿って所定の周期でサーボデータ領域２３が設けられている。また、サーボデータ領域２３とサーボデータ領域２３の間は、ユーザデータ領域２５とされている。

磁気ヘッド４は、再生素子および記録素子を含み、サスペンションアーム５の先端部に取付けられて磁気ディスク２上に支持されている。サスペンションアーム５は、ボイスコイルモータ７の一部と一体とされたキャリッジ６に取付けられている。

ボイスコイルモータ７は、粗調整用アクチュエータ（第１アクチュエータ）の一例であり、図２に示すようにサスペンションアーム５を旋回駆動することで、磁気ヘッド４を磁気ディスク２上で略半径方向に移動させる。ここで、図２中の破線矢印Ｗｃは、ボイスコイルモータ７による磁気ヘッド４の可動幅を表す。

ピエゾアクチュエータ３０は、微調整用アクチュエータ（第２アクチュエータ）の一例であり、ピエゾ素子を含んで構成されている。このピエゾアクチュエータ３０は、サスペンションアーム５の先端部分に取付けられており、この先端部分を旋回駆動することで、磁気ヘッド４の位置を微小に変位させる。ここで、図２中の破線矢印Ｗｐは、ピエゾアクチュエータ３０による磁気ヘッド４の可動幅を表す。

図１の説明に戻り、主制御回路１０に含まれるＭＰＵは、装置全体の制御を司るものであり、不図示のメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することによって、磁気ヘッド４の位置決め制御やデータの記録再生制御など、種々の制御を実現する。本実施形態においては、このＭＰＵが、上述の誤差信号生成回路、第１制御回路および第２制御回路として機能する。これらについては、後に詳しく述べる。

磁気ヘッド４の位置決め制御において、ＭＰＵは、Ｒ／Ｗチャネル１３から入力されるサーボデータに基づいて磁気ヘッド４の現在位置を特定し、磁気ヘッド４の目標位置と現在位置との誤差を表す誤差信号（ＰＥＳ：Position Error Signal）を生成する。そして、ＭＰＵは、このＰＥＳに基づいて、ボイスコイルモータ７を駆動するための制御信号を生成し、ドライバ１７へ出力する。これにより、磁気ヘッド４は、目標位置のトラック上までシークされ、位置決めされる。また、ＭＰＵは、シーク後の位置決め時に、ＰＥＳに基づいて、ピエゾアクチュエータ３０を駆動するための制御信号を生成し、ドライバ１７へ出力する。これにより、磁気ヘッド４は、目標位置のトラック上に高精度に位置決めされる。

主制御回路１０に含まれるＨＤＣは、インターフェースコントローラ、エラー訂正回路、バッファコントローラなどを有している。このＨＤＣは、磁気ディスク２に記録すべきユーザデータを外部ホストから受信すると、このユーザデータをＲ／Ｗチャネル１３へ出力する。また、ＨＤＣは、磁気ディスク２から再生されたユーザデータがＲ／Ｗチャネル１３から入力されると、このユーザデータを外部ホストへ送信する。この際、ＨＤＣは、ＭＰＵからの制御を受けて、ユーザデータを不図示のバッファメモリに一時的に蓄積する。

Ｒ／Ｗチャネル１３は、主制御回路１０からユーザデータが入力されると、このユーザデータを変調してヘッドアンプ１４へ出力する。また、Ｒ／Ｗチャネル１３は、磁気ヘッド４が磁気ディスク２から読み出された再生信号がヘッドアンプ１４から入力されると、この再生信号をデジタルデータに変換し、復調して、主制御回路１０へ出力する。また、Ｒ／Ｗチャネル１３は、再生信号から所定のサンプル周期でサーボデータを抽出して、主制御回路１０へ出力する。

ヘッドアンプ１４は、磁気ディスク２に記録させるデータがＲ／Ｗチャネル１３から入力されると、これを記録信号にして、磁気ヘッド４へ出力する。また、ヘッドアンプ１４は、磁気ディスク２から再生された再生信号が磁気ヘッド４から入力されると、この再生信号を増幅して、Ｒ／Ｗチャネル１３へ出力する。

ドライバ１７は、主制御回路１０からボイスコイルモータ７の制御信号が入力されると、この制御信号をアナログ変換し、増幅して、ボイスコイルモータ７に出力する。また、ドライバ１７は、主制御回路１０からピエゾアクチュエータ３０の制御信号が入力されると、この制御信号をアナログ変換し、増幅して、ピエゾアクチュエータ３０に出力する。

図３に、主制御回路１０の機能構成例を示す。主制御回路１０は、ＭＰＵのソフトウェア的な動作によって、誤差信号生成回路４０、粗調整用制御回路（第１制御回路）４１および微調整用制御回路（第２制御回路）４２を、機能的に有する。また、粗調整用制御回路４１は、安定制御要素回路５１、不安定制御要素回路５２、フィルタ回路５３、第１加算器５４および第２加算器５５を含む。

なお、図３中に示すスイッチ６１，６２は、主制御回路１０において実現するシークモード（第１モード）および位置決めモード（第２モード）を説明するためのものである。これらスイッチ６１，６２の両方が開いている状態はシークモードを表し（図４（Ａ））、閉じている状態は位置決めモードを表す（図４（Ｂ））。

これらシークモードおよび位置決めモードは、磁気ヘッド４の目標位置と現在位置との間の距離に応じて切替えるようにすることができる。具体的には、磁気ヘッド４の目標位置と現在位置との間の距離が閾値以下となった場合に、シークモードから位置決めモードに切替える。この閾値は、例えば、ピエゾアクチュエータ３０による磁気ヘッド４の可動範囲Ｗｐ（図２参照）に基づいて定めることができる。

誤差信号生成回路４０は、外部ホストからの記録命令または再生命令に基づいて決定される磁気ヘッド４の目標位置と、Ｒ／Ｗチャネル１３から入力される現在位置との差分を求めて、誤差信号（ＰＥＳ）を生成し、このＰＥＳを粗調整用制御回路４１および微調整用制御回路４２へ出力する。

微調整用制御回路４２は、誤差信号生成回路４０から入力されるＰＥＳに基づいて、ピエゾアクチュエータ３０を駆動する制御信号を生成して出力する。シークモードにおいて、微調整用制御回路４２は、ピエゾアクチュエータ３０を制御しない。他方、位置決めモードにおいて、微調整用制御回路４２は、磁気ヘッド４が目標位置上に位置するようにピエゾアクチュエータ３０を制御する。

これら微調整用制御回路４２およびピエゾアクチュエータ３０による微調整用制御系ＰＳは、粗調整用制御回路４１およびボイスコイルモータ７による粗調整用制御系ＶＳよりも一般に応答速度が早い。

粗調整用制御回路４１は、誤差信号生成回路４０から入力されるＰＥＳに基づいて、ボイスコイルモータ７を駆動する制御信号を生成して出力する。粗調整用制御回路４１に含まれる安定制御要素回路５１および不安定制御要素回路５２は、シークモードでは安定制御要素回路５１が単独で動作し、位置決めモードでは安定制御要素回路５１および不安定制御要素回路５２の両方が動作する。

シークモードにおいて、粗調整用制御回路４１は、安定制御要素回路５１の動作によって、磁気ヘッド４が目標位置上に移動するようにボイスコイルモータ７を制御する。ここで、粗調整用制御系ＶＳは、磁気ヘッド４の現在位置が安定点としての目標位置に収束するような安定な系とされる。

他方、位置決めモードにおいて、粗調整用制御回路４１は、安定制御要素回路５１および不安定制御要素回路５２の動作によって、粗調整用制御系ＶＳを、磁気ヘッド４の目標位置が安定点とされていない不安定な系とする。ただし、微調整用制御系ＰＳおよび粗調整用制御系ＶＳを含む全体の制御系は、磁気ヘッド４の現在位置が安定点としての目標位置に収束するような安定な系とされる。

安定制御要素回路５１と不安定制御要素回路５２は、並列に設けられており、両者が出力する制御信号は、第１加算器５４により加算され、第２加算器５５を介してボイスコイルモータ７へ出力される。不安定制御要素回路５２は、安定制御要素回路５１が出力する制御信号に加算されることで粗調整用制御系ＶＳが不安定な系となるような制御信号を出力するように設計されている。

ここで、粗調整用制御系ＶＳが不安定な系であるとは、粗調整用制御系ＶＳだけでみた場合に、磁気ヘッド４の現在位置が目標位置に収束せずに発散してしまうような系であるということができる。粗調整用制御系ＶＳだけでみた場合とは、粗調整用制御回路４１に含まれる安定制御要素回路５１および不安定制御要素回路５２の両方を動作させ（図３中のスイッチ６２を閉じ）、微調整用制御回路４２を動作させない（図３中のスイッチ６１を開く）と仮定した場合である。更に詳しくは、粗調整用制御系ＶＳが不安定な系であるとは、粗調整用制御系ＶＳで構成される伝達関数が分母に絶対値１以上の根を有する場合ということができる。伝達関数については、後に詳しく述べる。また、粗調整用制御系ＶＳだけでみた場合のオープンループ関数において、利得が０ｄＢとなる周波数のうち最も低い周波数が、シークモードの場合よりも高くなるように設計されている。

このように、位置決めモードにおいて粗調整用制御系ＶＳを不安定な系とすることで、この粗調整用制御系ＶＳの応答速度を高めることができるので、磁気ヘッド４の位置決めに要する時間を短縮化することができる。なお、粗調整用制御系ＶＳを不安定な系としても、微調整用制御系ＰＳおよび粗調整用制御系ＶＳを含む全体の制御系が安定な系とされているので、磁気ヘッド４の現在位置を発散させることなく、安定点としての目標位置に収束させることができる。

また、安定制御要素回路５１をシークモードおよび位置決めモードの何れにおいても動作させることで、シークモードと位置決めモードを切替える毎に安定制御要素回路５１の応答を収束させる必要がなく、不安定制御要素回路５２の応答を収束させるだけでよいので、磁気ヘッド４の位置決めに要する時間を短縮化することができる。

次に、粗調整用制御回路４１に含まれるフィルタ回路５３は、積分器やピークフィルタ等を含む。フィルタ回路５３から出力された信号は、第２加算器５５により、第１加算器５４から出力された制御信号に加算される。積分器は、入力されるＰＥＳを所定時間で積分して出力することで、ボイスコイルモータ７へ出力される制御信号の直流成分を確保する。ピークフィルタは、ＰＥＳに含まれる周期的外乱成分と逆相の信号を出力することで、ボイスコイルモータ７へ出力される制御信号に周期的外乱成分が含まれないようにする。

このフィルタ回路５３は、安定制御要素回路５１および不安定制御要素回路５２に対して並列に設けられており、シークモードおよび位置決めモードの何れにおいても動作するようにされている。これにより、シークモードと位置決めモードとを切替える毎にフィルタ回路５３の応答を収束させる必要がないので、磁気ヘッド４の位置決めに要する時間を短縮化することができる。

なお、主制御回路１０の構成は、上述の形式に限定されず、例えば図５の変形例に示すような構成であってもよい。本変形例は、不安定制御要素回路５８を有する点と、モード切り替えの点で、上記実施形態と異なる。ここでは、スイッチ６４，６５が安定制御要素回路５１の側に接続されている状態がシークモードを表し、スイッチ６４，６５が不安定制御要素回路５８の側に接続されている状態が位置決めモードを表す。すなわち、安定制御要素回路５１および不安定制御要素回路５８のうち、シークモードでは安定制御要素回路５１が動作し、位置決めモードでは不安定制御要素回路５８が動作する。この不安定制御要素回路５８は、粗調整用制御系ＶＳが不安定な系となるような制御信号を出力するように設計される。このように構成しても、位置決めモードにおいて粗調整用制御系ＶＳを不安定な系にすることができるので、磁気ヘッド４の位置決めに要する時間を短縮化することができる。

以下、本実施形態の磁気ディスク装置１において実現する制御系の伝達関数について説明する。

上記図３および図４に示した微調整用制御系ＰＳおよび粗調整用制御系ＶＳを含む全体の制御系の伝達関数Ｓ(ｚ)は、次の数式１で表すことができる。

Ｖはボイスコイルモータ７、Ｃ_ｖは安定制御要素回路５１、Ｇは不安定制御要素回路５２、Ｆはフィルタ回路５３、Ｐはピエゾアクチュエータ３０、Ｃ_ｐは微調整用制御回路４２の伝達関数を表す。

Ｖ，Ｐ，Ｆ＋Ｃ_ｖは、次の数式２ないし４のように、分母および分子それぞれの多項式で表すことができる。

Ｅ_Ｎ,Ｅ_Ｄ,Ｖ_Ｎ,Ｖ_Ｄ,Ｐ_Ｎ,Ｐ_Ｄ,Ｄ_Ｎ,Ｄ_Ｄはｚの多項式で、Ｅ_Ｄ,Ｖ_Ｄ,Ｐ_Ｄ,Ｄ_Ｄの最も次数の大きい項の係数は１とする。Ｖ_ＮとＰ_Ｎは、共通の根を互いに有していないとする。また、Ｖ_ＤとＰ_Ｄも、共通の根を互いに有していないとする。更に、簡単のため、Ｄ_ＤおよびＥ_Ｎの絶対値１以上の根（不安定根）は、単根とする。

ここで、伝達関数Ｘを導入し、Ｓ(ｚ)を次の数式５のように表す。

Ｌは、Ｅ_ＤＰ_ＤＤ_ＤＶ_Ｄの次数である。

上記数式５のＸを得ることができれば、次の数式６により、ＧおよびＣ_ｐの満たすべき式が分かる。

Ｍは、Ｖ_ＮＰ_Ｄの次数と、Ｐ_ＮＶ_Ｄの次数とで大きい方の値である。

ここで、次の数式７は解くことができ、一般解は数式８となる。

但し、上記数式８は、次の数式９および数式１０を満たす。また、Ｑ(ｚ)は、安定なＩＩＲフィルタ（無限インパルス応答フィルタ）を表す。

これにより、上記数式５で表されるＸが存在すれば、上記図３および図４に示した制御系が実現可能と分かる。

Ｘは、上記数式５および数式６において、分母および分子それぞれの多項式とも根が単位円の中にないと、Ｓ(ｚ)およびＵ(ｚ)が安定とならない。これは、ｌｏｇ(Ｘ)がｚの単位円の外で有界ということができる。よって、適当な大きさの自然数Ｎを用い、ｌｏｇ(Ｘ)を次の数式１１のように表すことができる。

なお、この数式１１では、ｚが無限大のときにＸが１となるためにａ_０の項を省略している。

次に、上記数式５のｌｏｇをとると、次の数式１２となる。

「∠」は位相を表す記号であり、例えば∠Ａとした場合はＡの位相を表す。

ここで、上記数式１２の実部をとり、幾つかの周波数ω_ｋで次の数式１３のように利得を指定すれば、利得の上限を指定した設計が可能となる。

「real」は実部を表す記号であり、例えばrealＡとした場合はＡの実部を表す。また、ｚ_ｋはｅ^ｊωｋを表す。また、Ｙ_ｋはω_ｋでの利得の上限を表す。

さらに、上記数式６でのＵ(ｚ)の安定のため、Ｄ_ＤおよびＥ_Ｎの不安定根を消去する必要がある。よって、Ｄ_Ｄの不安定根αに対して次の数式１４を、Ｅ_Ｎの不安定根βに対して次の数式１５を満たさなければならない。

上記数式１３、数式１４および数式１５は、係数ａ_ｉに対して線形であるので線形行列不等式（ＬＭＩ）により解くことができる。よって、上記数式１３のように幾つかの周波数に所望の利得を与え、ＬＭＩにより係数ａ_ｉを得るとともに、この係数ａ_ｉを用いて、上記数式１１によりＸの周波数を得て、上記数式６によりＵ(ｚ)の周波数特性を得る。更に、上記数式８によりＧおよびＣ_Ｐの周波数特性を得る。なお、数式８では、Ｑ(ｚ)は任意なので例えば０としてもよい。ＧおよびＣ_Ｐの周波数特性を得ることができれば、伝達関数を得ることができ、その結果、上記図３および図４に示した制御系が実現可能となる。

以上により分かるように、上記数式５でＣ_Ｐ＝０とした場合、すなわち粗調整用制御系ＶＳのみを動作させた場合（微調整用制御回路４２を動作させずに、安定制御要素回路５１、不安定制御要素回路５２およびフィルタ回路５３を動作させた場合）の安定性は、考慮する必要がない。ここで、粗調整用制御系ＶＳを安定に設計し、これに微調整用制御系ＰＳを加える設計をすると、ボイスコイルモータ７の応答速度を高めることができないので、磁気ヘッド４の位置決めに要する時間は、ボイスコイルモータ７の動作に依存してしまい、応答速度の高いピエゾアクチュエータ３０を有効に利用することができない。そこで、粗調整用制御系ＶＳを不安定に設計することで、磁気ヘッド４の位置決めに要する時間を短縮化することができる。

次に、より具体的な実施例について説明する。

ボイスコイルモータ７の伝達関数Ｖ、ピエゾアクチュエータ３０の伝達関数Ｐ、安定制御要素回路５１とフィルタ回路５３の伝達関数Ｃ_ｖ＋Ｆ、微調整用制御回路４２の伝達関数Ｃ_ｐ、不安定制御要素回路５２の伝達関数Ｇの具体例を、例えば次の数式１６ないし数式２０のように設定する。

図６に、この場合の開ループ特性を示す。同図において、横軸は周波数、縦軸は利得を表す。なお、サンプル時間は、１／３２４００秒とした。

図６中の一点鎖線はシークモードでの粗調整用制御系ＶＳの開ループ特性を表し、図６中の実線は位置決めモードでの全体の制御系の開ループ特性を表す。上記図３および図４に示したように、シークモードでは、安定制御要素回路５１およびフィルタ回路５３が動作し、位置決めモードでは、安定制御要素回路５１およびフィルタ回路５３に加えて、微調整用制御回路４２および不安定制御要素回路５２が動作する。

また、図６中の二点鎖線は、位置決めモードでの粗調整用制御系ＶＳの開ループ特性を表す。すなわち、安定制御要素回路５１、フィルタ回路５３および不安定制御要素回路５２を動作させ（図３中のスイッチ６２を閉じ）、微調整用制御回路４２を動作させない（図３中のスイッチ６１を開く）場合の開ループ特性を表す。

図６によれば、数式５で伝達関数Ｃ_ｐをゼロとする位置決めモードでの粗調整用制御系ＶＳの開ループ特性（二点鎖線）は不安定系のものであるが、位置決めモードでの全体の制御系の開ループ特性（実線）は安定系のものであることが分かる。

図７に、位置決めモードにおける応答特性を示す。同図において、横軸は時間、縦軸は磁気ヘッド４等の位置を表す。同図では、磁気ヘッド４の目標位置をステップ関数にした場合の応答特性を示している。

図７中の実線は磁気ヘッド４の位置を表し、一点鎖線はボイスコイルモータ７の動作位置を表し、二点鎖線はピエゾアクチュエータ３０の動作位置を表す。

図７によると、ボイスコイルモータ７は十分に早くかつ安定に動作していることがわかる。以上のように、粗調整用制御系ＶＳを不安定に設計しつつ、粗調整用制御系ＶＳおよび微調整用制御系ＰＳを含む全体の制御系を安定に設計することで、ボイスコイルモータ７の応答速度を高めて、磁気ヘッド４の位置決めに要する時間を短縮化することができる。

本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成例を示すブロック図である。アクチュエータによる磁気ヘッドの可動幅を表す説明図である。主制御回路の機能構成例を示す機能ブロック図である。主制御回路の機能構成例の説明図である。主制御回路の機能構成の変形例を示すブロック図である。開ループ特性を示すグラフである。ステップ応答を表すグラフである。２段アクチュエータを有する磁気ディスク装置の従来のフィードバック制御系を示すブロック図である。

符号の説明

１磁気ディスク装置、２磁気ディスク、３スピンドルモータ、４磁気ヘッド、５アーム、６キャリッジ、７ボイスコイルモータ、９筐体、１０主制御回路、１３Ｒ／Ｗチャネル、１４ヘッドアンプ、１７ドライバ、２１トラック、２３サーボデータ領域、２５ユーザデータ領域、４０誤差信号生成回路、４１
粗調整用制御回路（第１制御回路）、４２微調整用制御回路（第２制御回路）、５１安定制御要素回路、５２不安定制御要素回路、５３フィルタ回路、５４第１加算器、５５第２加算器、５８不安定制御要素回路、６１，６２，６３，６４スイッチ、ＰＳ微調整用制御系、ＶＳ粗調整用制御系。

Claims

磁気ディスク媒体と、
前記磁気ディスク媒体に記録されている情報を読み取る磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを支持するアームと、
前記アームを駆動して、前記磁気ヘッドの前記磁気ディスク上での位置を制御する第１アクチュエータと、
前記アーム上での前記磁気ヘッドの位置を調整する第２アクチュエータと、
前記磁気ヘッドにて読み取られた情報を基に、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との誤差を表す誤差信号を生成する誤差信号生成回路と、
前記誤差信号に基づいて、前記第１アクチュエータを制御する信号を生成して出力する第１制御回路と、
前記誤差信号に基づいて、前記第２アクチュエータを制御する信号を生成して出力する第２制御回路と、
前記誤差信号に基づいて、
前記第２制御回路による前記第２アクチュエータの制御を行わずに、前記第１制御回路および前記第１アクチュエータによる制御系を安定な系とする第１モードと、
前記第１制御回路および前記第１アクチュエータによる制御系を不安定な系とするとともに、前記第２制御回路による前記第２アクチュエータの制御を行わせて、前記第１制御回路、前記第１アクチュエータ、前記第２制御回路および前記第２アクチュエータによる制御系を安定な系とする第２モードと、
のいずれかのモードを選択して動作させる主制御回路と、
を含むことを特徴とする磁気ディスク装置。
請求項１に記載の磁気ディスク装置であって、
前記第１制御回路は、安定制御要素回路と、当該安定制御要素回路の出力に加算される出力信号を出力して、前記第１制御回路および前記第１アクチュエータによる制御系を不安定な系とする不安定制御要素回路と、を含み、
前記主制御回路により前記第１モードにて動作するときには、前記不安定制御要素回路を動作させずに、前記安定制御要素回路を動作させて、前記第１制御回路および前記第１アクチュエータによる制御系を安定な系とし、
前記主制御回路により前記第２モードにて動作するときには、前記不安定制御要素回路および前記安定制御要素回路をともに動作させて、前記第１制御回路および前記第１アクチュエータによる制御系を不安定な系とする、
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
請求項１に記載の磁気ディスク装置であって、
前記第１制御回路は、前記第１モードおよび前記第２モードの何れにおいても、前記誤差信号に基づいて、前記第１アクチュエータに出力されるべき出力信号に所定の変更を与えるフィルタ回路を含む、
ことを特徴とする磁気ディスク装置。