JP2633761B2 - 磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクセス命令を受けた
際に目標トラック位置に向けてヘッドを速度制御して移
動し、目標トラック位置の直前で追従制御（位置制御）
に切替えて目的トラックセンタにヘッドを引き込む磁気
ディスク装置のヘッド位置決め制御装置に関する。

【０００２】磁気ディスク装置は、ますます大容量化、
高速化する方向にあり、位置決め制御も高度で正確な技
術が必要になってきている。特に、データをリード／ラ
イトしたい目的のトラックにヘッドを移動させるシーク
制御（速度制御）から目的のトラックのセンタにヘッド
を引き込んで追従させるトラック追従制御（位置制御）
に移行する際の制御は非常に難しく、スムーズな制御の
移行がアクセスタイムの短縮やリードエラー又はライト
エラーの低減に直接結び付く。

【０００３】このような制御の過渡状態においては、ヘ
ッドは追従すべきトラックのセンタに位置し、速度はゼ
ロであることが理想である。ところが実際には速度ゼロ
ではなく、ある基準より速度が小さくなったかどうかを
検出し、トラック追従制御を移している。その理由は、
ヘッドが完全に止まってしまうのは非常に限られたタイ
ミングであり、ヘッドの移動方向が変わる瞬間くらいな
ものであるし、仮に速度ゼロになったとしても、回路の
オフセット電圧の影響で必ずしも速度ゼロの時、速度信
号出力がゼロとならないからである。

【０００４】したがって、予想していた速度よりもゆっ
くりした速度で目標トラックにヘッドが移動してきた場
合には、トラックセンタに行き着く手前で速度がゼロに
なったと判断し、トラック追従制御に切替えている。１
トラック幅がますます狭くなり、且つ高速アクセスが要
求されてくると、目標トラックに対する現在トラックの
差として与えられるヘッドの移動距離によって目標トラ
ック手前での速度がばらつきが大きくなり、制御の過渡
状態における前提条件が成り立たなくなるため、オーバ
ーシュートやアンダーシュートが発生し、安定なヘッド
位置決め制御ができず、この点の改善が望まれる。

【０００５】

【従来の技術】図５は従来の磁気ディスク装置に用いる
ヘッド位置制御装置の一例を示す。図５において、３０
はディスクエンクロージャであり、複数の磁気ディスク
３２をスピンドルモータ３５で回転しており、磁気ディ
スク３６に対してはサーボヘッド３４と複数のデータヘ
ッド３６が設けられ、ヘッドアクチュエータとしてのＶ
ＣＭ３８により一体に磁気ディスク３２の径方向に移動
可能としている。

【０００６】サーボヘッド３４が配置された磁気ディス
ク３２の記録面には全シリンダ（全トラック）位置につ
いてサーボ情報が記録されたサーボ面が形成されてお
り、このサーボ情報に基づいてヘッドの位置決め制御が
行われる。サーボヘッド３４からの読取信号はサーボ制
御部４０に入力されてヘッド位置を示すポジション信号
を復調する。サーボ制御部４０の制御出力はパワーアン
プ１０で電力増幅された後にＶＣＭ３８に供給され、ヘ
ッド位置決め制御を行う。またＶＣＭ３８の駆動電流は
ポジョン電流検出回路１１で検出されてサーボ制御部４
０に帰還され、この電流検出信号とサーボヘッド３４の
読取信号から得たポジション信号とによりヘッド位置決
め制御を行っている。

【０００７】１９はドライブ用ＭＰＵであり、上位装置
からのアクセスコマンドを受けてサーボ制御部４０に対
するヘッド位置決め制御や各種のタイミング制御を指令
する。図６は図５のサーボ制御部４０の詳細を示したも
ので、シーク制御回路１、トラック追従制御回路２、シ
ーク制御とトラック追従制御を切替えるアナログスイッ
チ３，４、帰還回路に抵抗７とコンデンサ７を備えた積
分回路を構成するアンプ９を備える。

【０００８】シーク制御回路１は、図７に示すように、
上位装置からシーク命令を受けた時刻ｔ１で制御信号＊
ＤＲＬＭによるアナログスイッチ３のオンで、加速電流
をＶＣＭ３８に流し、目標トラックに向けてヘッドを速
度制御により移動するシーク制御を行う。シーク制御中
にあっては、ポジション信号に基づいて得られるトラッ
ククロッシングパルスにより目標トラックまでの残りト
ラック数を計数する。トラック残数が所定値に減少する
と時刻ｔ２で減速電流を流し、ヘッド速度が基準速度以
下になる時刻ｔ３でシーク制御からトラック追従制御に
切替えている。

【０００９】トラック追従制御への切替は、＊ＤＲＬＭ
信号によりアナログスイッチ３をオフすると同時に、＊
ＬＮＭＤ信号によりアナログスイッチ４をオンすること
で行う。図８はトラック追従制御とシーク制御における
ポジョン信号、＊ＤＲＬＭ信号、＊ＬＮＭＤ信号を示
す。

【００１０】このようにトラック追従制御への切替えタ
イミングとしては、ヘッド速度がある基準より小さくな
ったときに行っているが、設計段階においては、目標ト
ラックのトラックセンタにヘッドが位置した時に速度が
ゼロになるようにしているため、意図通りにヘッドが動
けば制御の過渡条件が満たされる。一方、トラック追従
制御においては、比例要素、微分要素および積分要素の
３つの制御量によってヘッドの位置決め制御を行う。即
ち、トラック追従制御回路２は、図９に示すうに、ロー
パスフィルタとノッチフィルタを組合せたフィルタ回路
１２に続いて微分回路１３、比例回路１４及び積分回路
１５を設けて各信号を加算点で加算４６で加えて出力し
ており、所謂ＰＩＤ制御によってヘッド位置がトラック
センタになるように制御する。

【００１１】尚、フィルタ回路１２のノッチフィルタは
ヘッド駆動機構の機械的な共振点の周波数成分をカット
するために受けている。積分回路１５は図１０に示すよ
うに、アンプ１６の帰還回路に抵抗１９とコンデンサ１
７を並列接続しており、更に抵抗１９と直列に＊ＬＮＭ
Ｄ信号により制御されるアナログスイッチ１８を設けて
いる。ここで、＊ＬＮＭＤ信号は図８に示したように、
シーク制御への切替時にＨレベルとなることから、この
ときアナログスイッチ１８がオンしてコンデンサ１７に
抵抗１９を接続して放電ループを形成してリセットし、
積分回路１５の初期値としてはゼロが与えられ、トラッ
ク追従制御への突入と同時に＊ＬＮＭＤ信号がＬレベル
となりアナログスイッチ１８がオンして積分が開始され
る。

【００１２】このように積分初期値をゼロとする理由
は、トラック追従制御がヘッド位置ゼロ、即ちトラック
センタに来た時に開始するという本来の条件を反映した
ものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のヘッド位置決め制御装置にあっては、トラッ
ク追従制御をヘッドがトラックセンタに達した時に開始
するという本来の条件から外れた場合、トラック追従制
御の制御系が予期したように動作せず、オーバーシュー
トやアンダーシュートを生じるようになる。

【００１４】例えばシーク速度のばらつきに起因してゆ
っくりした速度で目標トラックセンタにヘッドが移動し
てきた場合、図１１に示すように、基準速度以下になれ
ばトラックセンタでなくとも時刻ｔ１のタイミングでト
ラック追従制御に移行する。この時、ヘッド位置がゼロ
でないにも関わらずポジション信号の積分初期値として
＊ＬＮＭＤ信号により積分リセットでゼロが与えられ
る。しかし、制御系としてはポジション信号をゼロとす
るように動作するため、ヘッドはトラックセンタに近づ
く。

【００１５】ところがヘッドがトラックセンタに来た
時、時刻ｔ１から開始したポジション信号の積分値はゼ
ロではないから、トラックセンタを過ぎても積分値を打
ち消そうとして更にヘッドを同方向に動かし続け、オー
バーシュートとなってしまう。このような問題を防ぐた
めには、トラック追従制御への切替条件として、速度信
号だけでなくポジション信号もゼロであることを検出す
ることが考えられる。

【００１６】しかし、ポジション信号のゼロを切替条件
に加えると、へッドがトラックセンタに至る前に停止し
てしまったような場合には、速度はゼロであるがポジシ
ョン信号がゼロでないためにトラック追従制御に移行す
ることができなくなってシークエラーとなってしまう。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、トラックセンタの手前でトラック追従制御に切替
えても積分要素に阻害されることなくトラックセンタへ
のヘッド引き込みをスムースに行って安定したヘッドの
位置決め制御が可能な軸機ディスク装置のヘッド位置決
め制御装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。まず本発明は、磁気ディスク３２上に情報を
読み書きするためのデータヘッド３６と、磁気ディスク
３２上に記録されたサーボ情報を読み出すサーボヘッド
３４と、データヘッド３６及びサーボヘッド３４を一体
に位置決め駆動するアクチュエータ３８と、アクチュエ
ータ３８を駆動する比例要素、微分要素および積分要素
を備えたサーボ制御部４０とを有し、上位装置からアク
セス命令を受けた際に、サーボ制御部４０でサーボヘッ
ド３４のサーボ情報から求めたポジション信号に基づい
てアクチュエータ３８を速度制御して目標トラック位置
にヘッドを移動させ、目標位置の直前でヘッド速度が所
定値以下となった時にトラック追従制御に切替えて目標
トラックのセンタ位置にヘッドを引き込んで追従させる
磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御装置を対象とす
る。

【００１８】このようなヘッド位置決め制御装置として
本発明にあっては、サーボ制御部３０に、トラック追従
制御に切替えた際に積分動作を開始する積分要素を実現
する積分回路１５と、ポジション信号がトラックセンタ
への到達でゼロとなったことを検出して積分回路１５の
積分値をリセットする積分リセット回路４２とを設けた
ことを特徴とする。

【００１９】ここで、積分リセット回路４２は、ポジシ
ョン信号のゼロクロスを検出してリセット信号を出力す
るコンパレータと、コンパレータに入力するポジション
信号の極性をヘッド移動方向に応じて切替える極性切替
回路とを備える。

【００２０】

【作用】このような構成を備えた本発明による磁気ディ
スク装置のヘッド位置決め制御装置によれば、目標トラ
ックセンタの手前でヘッド速度が基準速度以下となって
トラック追従制御に切替えた場合、トラック追従制御に
入ると同時に積分を開始するが、ポジション信号がゼロ
となってトラックセンタへの到達を検出すると、強制的
に積分値をゼロにリセットする。

【００２１】このため、シーク制御からトラック追従制
御へ移行する際、トラックセンタで積分値をゼロに修正
して積分値が残っていることによるオーバーシュートを
抑え、安定したヘッド位置決め制御ができる。

【００２２】

【実施例】図２は本発明の一実施例を示した実施例構成
図である。図２において、１はシーク制御回路であり、
ドライブ用ＭＰＵ１９に対する上位装置からのシークコ
マンドに基づき、ヘッドを目標トラック位置に向けて速
度制御する。シーク制御回路１の出力はアナログスイッ
チ３，抵抗５を介して積分回路として動作するアンプ９
に入力され、パワーアンプ１０で電力増幅された後、Ｖ
ＣＭ３８を駆動する。アナログスイッチ３はドライブ用
ＭＰＵ１９からの＊ＤＲＬＭ信号を受けてシーク制御の
あいだオン状態に置かれる。

【００２３】２はトラック追従制御回路であり、フィル
タ回路１２に続いて微分回路１３，比例回路１４，積分
回路１５を並列的に設けており、各回路の出力を加算点
４６で加算して出力している。トラック追従制御回路２
からの出力信号はアナログスイッチ４，抵抗６を介して
アンプ９に入力し、パワーアンプ１０で電力増幅した
後、ＶＣＭ３８を駆動する。

【００２４】アナログスイッチ４はドライブ用ＭＰＵ１
９からの＊ＬＮＭＤ信号によりトラック追従制御期間の
あいだオンする。即ち、シーク制御中はアナログスイッ
チ３がオンでアナログスイッチ４がオフとなっており、
一方、トラック追従制御に切り替えるとアナログスイッ
チ４がオンでアナログスイッチ３がオフとなる。パワー
アンプ１０の出力段にはＶＣＭ３８に供給する駆動電流
を検出するポジション電流検出回路１１が設けられてお
り、ポジション電流検出回路１１で検出した検出電流は
加算点４４に入力されている。加算点４４にはサーボヘ
ッド３４からの読出信号に基づいて復調されたポジショ
ン信号が入力しており、シーク制御回路１及びトラック
追従制御回路２に対するフィードバック信号としてはポ
ジション信号に駆動電流検出信号を加えた信号が入力さ
れる。

【００２５】尚、ＶＣＭ３８及びサーボヘッド３４を備
えたディスクエンクロージャの構成は省略しているが、
図５のディスクエンクロージャ３０と同じになる。この
ようなヘッド位置決め制御系統に加え、本発明にあって
は、トラック追従制御回路２に設けた積分回路１５を外
部信号、この実施例にあってはドライブ用ＭＰＵ１９か
らのＳＴＡＲＴ信号により強制的にリセットできるよう
にしている。

【００２６】ドライブ用ＭＰＵ１９からの強制リセット
用のＳＴＡＲＴ信号は積分リセット回路４２の検出出力
に基づいて行われる。積分リセット回路４２に対しては
サーボヘッド３４の読取信号から復調されたポジション
信号が入力しており、トラック追従制御に切り替えた後
に積分リセット回路４２でポジション信号ゼロ、即ちヘ
ッドのトラックセンタへの到達が検出されると、ドライ
ブ用ＭＰＵ１９に対し積分リセットの制御指令を行い、
これを受けてドライブ用ＭＰＵ１９は積分回路１５に対
しＳＴＡＲＴ信号を出力して強制的に積分要素のリセッ
ト動作を行わせる。

【００２７】図３は図２の積分回路１５及び積分リセッ
ト回路４２の詳細を示した回路ブロック図である。図３
において、積分回路１５はアンプ２２の帰還回路に積分
用のコンデンサ２１と放電用の抵抗３０を並列接続して
いる。また、抵抗３０には放電リセット用のオンオフ制
御を行うアナログスイッチ２４が直列接続されている。
このアナログスイッチ２４がドライブ用ＭＰＵ１９から
のＳＴＡＲＴ信号によりオンされてコンデンサ２１の放
電リセットを行わせる。

【００２８】一方、ＭＰＵ１９に対し積分回路１５の積
分リセットのタイミングを知らせる積分リセット回路４
２はポジション信号がゼロになったことを検出するコン
パレータ２０を備える。コンパレータ２０はマイナス入
力端子をアースラインのゼロボルトに設定して基準値を
設定しており、プラス入力に対しアナログスイッチ２５
または２６を介してポジション信号を入力している。

【００２９】ここで、サーボヘッドの読取信号から復調
されるポジション信号はＶＣＭ３８によるヘッドの移動
方向により極性が異なることから、ヘッド移動方向に応
じてポジション信号の極性を切り替えるようにしてい
る。この実施例にあっては、ヘッドのフォワード方向の
移動でポジション信号の極性はプラス方向に変化し、リ
バース方向の移動で極性がマイナス方向に変化する場合
を例にとっている。アナログスイッチ２５に対してはド
ライブ用ＭＰＵ１９よりヘッド移動方向がフォワード方
向で異なることを示す＊ＦＷＤ信号が入力され、アナロ
グスイッチ２６に対しては＊ＦＷＤ信号をインバータ２
７で反転した信号を入力している。

【００３０】従って、ヘッドをフォワード方向に移動す
るとき、＊ＦＷＤ信号がＬとなってアナログスイッチ２
５がオンし、Ｌとなった＊ＦＷＤ信号はインバータ２７
で反転されてＨとなることから、アナログスイッチ２６
はオフとなる。このため、フォワード方向へのヘッド移
動時にはポジション信号がそのままアナログスイッチ２
５を介してコンパレータ２０に与えられる。

【００３１】一方、ヘッド移動方向がリバース方向に反
転した場合には、ポジション信号の極性はマイナス極性
となる。この場合、ドライブ用ＭＰＵ１９からの＊ＦＷ
Ｄ信号はＨであることからアナログスイッチ２５がオフ
となり、Ｈとなる＊ＦＷＤ信号はインバータ２７で反転
されてＬになることからアナログスイッチ２６がオンす
る。

【００３２】このため、ポジション信号はアンプ２３で
極性が反転され、アナログスイッチ２６を介してコンパ
レータ２０に入力される。アンプ２３の入力抵抗２８と
帰還抵抗２９は同じ抵抗値であり、増幅率１の反転バッ
ファアンプとして動作する。このように、ヘッドのフォ
ワード方向またはリバース方向に応じてポジション信号
の極性を切り替えることで、ヘッド移動方向の如何に関
わらずコンパレータ２０に対するポジション信号の極性
は同一極性となり、１台のコンパレータ２０でポジショ
ン信号がトラックセンタでゼロになったことを検出でき
る。

【００３３】勿論、ポジション信号の極性反転回路を設
けずにコンパレータを２台設け、フォワード時とリバー
ス時に切り替えてトラックセンタ到達時のポジション信
号のゼロ検出を行うようにしてもよい。図４は本発明の
ヘッド位置決め制御において、シーク制御からリバース
制御に切り替えてヘッドセンタにヘッドを引き込んだと
きの各部の信号波形を示す。

【００３４】図４において、まずシーク制御によるヘッ
ド移動でトラックセンタに近付いてくると、ヘッド速度
が基準速度以下となった時刻ｔ１のタイミングでトラッ
ク追従制御への切替えが行われる。具体的には、図２に
示すアナログスイッチ３をオフとすると同時にアナログ
スイッチ４をオンし、同時にドライブ用ＭＰＵ１９は図
３の積分回路１５に設けたアナログスイッチ２４に対す
るＳＴＡＲＴ信号をそれまでのＬからＨに切り替える。

【００３５】オン状態にあったアナログスイッチ２４を
オフすることでコンデンサ２１を充電可能状態とし、時
刻ｔ１のトラック追従制御の開始と同時に積分動作を開
始する。このようにポジション信号がゼロとなるトラッ
クセンタの手前でトラック追従制御に切り替えているた
め、ヘッドがトラックセンタに近付くにつれてポジショ
ン信号は減少するが、同時にポジション積分値が増加す
る。

【００３６】ポジション信号が時刻ｔ２でゼロボルトに
達してトラックセンタにヘッドが到達すると、このポジ
ション信号のゼロボルトは図３に示したコンパレータ２
０で検出され、コンパレータ２０の出力がＬからＨに立
ち上がる。このコンパレータ２０の出力を受けてドライ
ブ用ＭＰＵ１９は積分回路１５のアナログスイッチ２４
に対し所定時間に亘りＳＴＡＲＴ信号をＬとする積分リ
セットパルスを出力する。

【００３７】このため、アナログスイッチ２４がオンし
て、それまでコンデンサ２１に充電した電荷を抵抗Ｒ４
を経由して放電し、ポジション積分値をゼロとする。時
刻ｔ２で行われるＳＴＡＲＴ信号による積分リセット
は、２０〜３０μｓ程度の極く僅かな時間幅で積分出力
をゼロにリセットすることができる。このため、トラッ
クセンタに達した時刻ｔ２で強制的に積分値がゼロに下
がるため、積分値をゼロとするようにヘッド駆動を行う
動作がサーボ系で起きず、ヘッド慣性等に起因した極く
僅かなオーバーシュートを出しても速やかにヘッドをト
ラックセンタ、即ちポジション信号のゼロボルト状態に
引き込んでトラック追従制御を反転して行うことができ
る。

【００３８】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、トラックセンタの手前でトラック追従制御に切り替
えて積分動作を開始しても、ヘッドのトラックセンタの
到達で積分リセットを行うことでオーバーシュートを防
ぐことができ、アクセスタイムの短縮とリードエラーや
ライトエラーの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図

【図２】本発明の実施例構成図

【図３】図２の積分回路及び積分リセット回路の詳細を
示した実施例回路図

【図４】本発明によるヘッド位置決め制御のポジション
信号、積分値を示した信号波形図

【図５】従来装置の説明図

【図６】図５のサーボ制御部の詳細を示した回路ブロッ
ク図

【図７】シーク制御時の駆動電流とヘッド位置の説明図

【図８】シーク制御とトラック追従制御におけるポジシ
ョン信号、アナログスイッチ制御信号を示した信号波形
図

【図９】従来のトラック追従制御回路の回路ブロック図

【図１０】図９の積分回路の回路図

【図１１】従来の位置決め制御のポジション信号、積分
値を示した信号波形図

【符号の説明】

１：シーク制御回路 ２：トラック追従制御回路 ３，４，２４，２５，２６：アナログスイッチ（ＡＳ） ５，６，７，２８，２９，３０：抵抗 ７８，２１：コンデンサ ９，２２，２３：アンプ １０：パワーアンプ １１：ポジション電流検出回路 １２：フィルタ回路 １３：微分回路 １４：比例回路 １５：積分回路 １９：ドイラブ用ＭＰＵ ２０：コンパレータ ２７：インバータ ３０：ディスクエンクロージャ ３２：磁気ディスク ３４：サーボヘッド ３５：スピンドルモータ ３６：データヘッド ３８：アクチュエータ（ＶＣＭ） ４０：サーボ制御部 ４２：積分リセット回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気ディスク（３２）上に情報を読み書き
   するためのデータヘッド（３６）と、磁気ディスク（３
   ２）上に記録されたサーボ情報を読み出すサーボヘッド
   （３４）と、前記データヘッド（３６）及びサーボヘッ
   ド（３４）を一体に位置決め駆動するアクチュエータ
   （３８）と、該アクチュエータ（３８）を駆動する比例
   要素、微分要素および積分要素を備えたサーボ制御部
   （４０）とを有し、上位装置からアクセス命令を受けた
   際に、前記サーボ制御部（４０）で前記サーボヘッド
   （３４）のサーボ情報から求めたポジション信号に基づ
   いてアクチュエータ（３８）を速度制御して目標トラッ
   ク位置にヘッドを移動させ、目標位置の直前でヘッド速
   度が所定値以下となった時にトラック追従制御に切替え
   て目標トラックのセンタ位置にヘッドを引き込んで追従
   させる磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御装置に於
   いて、 前記サーボ制御部（４０）に、トラック追従制御に切替
   えた際に積分動作を開始する前記積分要素を実現する積
   分回路（１５）と、前記ポジション信号がトラックセン
   タへの到達でゼロとなったことを検出して前記積分回路
   （１５）の積分値をリセットする積分リセット回路（４
   ２）とを設けたことを特徴とする磁気ディスク装置のヘ
   ッド位置決め制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の磁気ディスク装置のヘッド
   位置決め制御装置に於いて、前記積分リセット回路（４
   ２）は、ポジション信号のゼロクロスを検出してリセッ
   ト信号を出力するコンパレータと、該コンパレータに入
   力するポジション信号の極性をヘッド移動方向に応じて
   切替える極性切替回路とを備えたことを特徴とする磁気
   ディスク装置のヘッド位置決め制御装置。