JP3355918B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

磁気ディスク装置

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JP3355918B2
JP3355918B2 JP08793496A JP8793496A JP3355918B2 JP 3355918 B2 JP3355918 B2 JP 3355918B2 JP 08793496 A JP08793496 A JP 08793496A JP 8793496 A JP8793496 A JP 8793496A JP 3355918 B2 JP3355918 B2 JP 3355918B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
の磁気ヘッド位置決め制御に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気ディスク装置において、磁気ディス
クの偏心により磁気ヘッドと磁気ディスクの相対的な位
置偏差が発生する。この位置偏差は、ディスク面上の目
標トラックにヘッドを追従動作させることにより低減で
き、追従しきれない位置偏差が回転同期振動として検出
される。この回転同期振動はデータ書き込み時およびデ
ータ読み出し時に常に同じ振動であれば、ディスク面上
に書かれているデータを正確に読み出すことができる。
しかし、磁気ディスク装置の動作環境の変化により、磁
気ディスク面の偏心量が変化すると磁気ディスク面上の
データの読み出しが正確に行われなくなる。また、ヘッ
ドの位置決め制御における位置偏差信号には、ディスク
の回転に同期しない振動(非同期振動)も発生してお
り、回転同期振動と非同期振動の切り分けが厳密にでき
ない場合もある。
【0003】従来、この回転同期振動は、位置決め制御
回路の位置外乱圧縮特性により補償されている。しか
し、高精度な位置決め制御が要求される場合、制御系の
特性により十分な圧縮能力が得られない場合もあり、位
置決め誤差内の回転同期振動成分を積極的に低減する必
要がある。回転同期振動の低減方法としては、磁気ディ
スク面の回転偏心を低減することがもっとも有効である
が、装置のばらつき等により完全に低減することは不可
能である。そのため、回転偏心量を検出し、位置決め制
御回路において回転同期振動成分を補償するためのいく
つかの方法が提案されている。例えば、特開昭61−1
53886では、フォロイング中の位置偏差信号を検出
し、それに基づいて目標位置信号を修正することにより
回転同期振動を補償する方法が開示されている。また、
特開昭62−114172では、ボイスコイルモータを
任意の位置で止めた場合に検出されるヘッド位置信号よ
り磁気ディスクの偏心量を求める方法が開示されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記課題に対する従来
技術は、次の2つの問題がある。
【0005】1. 位置決め制御系により圧縮された後
の微小な位置偏差振動を用いて補償することは難しい。
また、回転同期振動と非同期振動の切り分けも厳密には
できない。そこで、位置決め制御系で圧縮される前のデ
ィスクの回転振動自体を積極的に補償する必要がある。
【0006】2. ディスク面の回転振動量を求める場
合に、ヘッドの位置決め制御動作を中断することは、磁
気ディスク装置の動作環境の変化に対して回転振動量の
再測定が困難であることからあまり望ましくない。
【0007】そこで、本発明では、フォロイング中(位
置決め制御動作中)のゲインを下げることにより回転同
期振動成分を増幅して検出し、位置決め制御回路の位置
偏差圧縮率より磁気ディスクの回転振動量を算出する。
この回転振動量に追従するための操作量をあらかじめ駆
動部に入力することにより回転同期振動を完全に補償で
き、磁気ヘッドの高精度位置決めを可能とすることを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】ディスク面上にデータを
記憶する領域と位置情報を記憶する領域とが交互に配置
される磁気ディスクと、該磁気ディスク面に対向し一対
として配置される磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを支持す
るヘッド支持機構と、該ヘッド支持機構を移動させる駆
動部と、該磁気ヘッドの位置を検出するヘッド位置検出
部と、該駆動部に駆動指令値を出力し該磁気ヘッドの位
置を制御するヘッド位置制御部を有する磁気ディスク装
置において、該磁気ヘッドを目的位置に位置決めする際
に、該ディスク面の回転振動量を検出する手段、およ
び、この情報に基づき位置決め制御の回転同期振動成分
を補償する手段を備えている。
【0009】上記の手段を用いることにより、ヘッド位
置決め制御の回転同期振動成分を低減でき、高精度な位
置決め制御が実現できる。
【0010】
【発明の実施の形態】まず、本発明の実施例を図1に従
い説明する。
【0011】情報を記録するための少なくとも1枚の磁
気ディスク1は、スピンドルモータ4により駆動する軸
に取り付けられている。磁気ディスク1に相対して配置
される磁気ヘッド2は、ヘッド支持機構3により一体と
して支持される。ヘッド支持機構3は、駆動部5により
駆動される。これにより、磁気ヘッド2は磁気ディスク
1の外周から内周方向、あるいは、その逆方向に移動
し、目標とする同心円状の記憶領域である目標トラック
(図示せず)に位置決めされ、情報の記録再生を行う。
このとき、磁気ヘッド2の位置信号16は、磁気ディス
ク1から一定のサンプル間隔で読み出されるサーボ信号
15からヘッド位置検出部8で検出され(ディジタル変
換される)、減算器11で目標位置信号17との位置偏
差信号18が算出されてヘッド位置制御部7に取り込ま
れる。ヘッド位置制御部7では、取り込まれた位置偏差
信号18に基づいて制御演算を行い、D/A変換器6を
介して駆動部5に駆動指令値を出力する。
【0012】また、ディスク面の回転振動量を検出する
ためには、磁気ヘッド2をトラック中心に追従動作さ
せ、スイッチ13を閉じて、位置偏差信号18を回転振
動検出部9に入力する。このとき、スイッチ14は開け
ておき、回転同期振動を補償する操作量の入力は行わな
い。回転振動検出部9では、位置偏差信号18から位置
決め制御系の圧縮率を考慮してディスク面の回転振動量
を求め、その回転振動量が得られるような操作量を算出
する。回転振動検出部9で算出された操作量は、補正操
作量記憶回路10に送られ記憶される。情報の記録再生
時には、INDEXパルス信号19からのサンプル数に
応じた操作量を補正操作量記憶回路10から駆動部5に
入力し、位置偏差信号18中の回転同期振動量を補償す
る。
【0013】そこで、始めに、ディスク面の回転振動量
の検出方法を示す。図2に回転振動検出部9の構成を示
す。回転振動検出部9は、同期振動抽出フィルタ20、
回転振動算出回路21、操作量算出回路22で構成され
ている。同期振動抽出フィルタ20は、検出した位置偏
差信号18から磁気ディスク1の回転周期に同期した振
動のみを取り出すためのもので、例えば、バンドパスフ
ィルタが用いられる。
【0014】回転振動算出回路21では、位置決め制御
系の圧縮特性を考慮してディスク面の回転振動量を求め
る。ここで、位置決め制御系の圧縮特性について説明す
る。図3に、ヘッド位置制御部7の伝達関数をCとし、
D/A変換器6、駆動部5、ヘッド支持機構3、ヘッド
位置検出部8をまとめて制御対象として伝達関数Pでモ
デル化した制御回路を示す。このときの位置決め制御系
のオープンループ周波数特性、及び感度関数は、それぞ
れ図4、図5である。スピンドルモータ4の回転同期周
波数をf0とすると、回転同期周波数におけるオープン
ループ周波数のゲインL0は数1で表される。
【0015】
【数1】 L0=C(f0)P(f0) (数1) また、感度関数のゲインS0は数2で表され、このとき
の位置偏差の圧縮率は1/S0で表される。
【0016】
【数2】 S0=1/(1+C(f0)P(f0)) (数2) つまり、数2より回転同期周波数f0の実際の振動z
(f0)は、z(f0)/(1+C(f0)P(f
0))としてヘッド位置信号16に残る。
【0017】このことより、位置偏差信号18(=目標
位置信号17−ヘッド位置信号16)と、回転振動量の
関係は数3となる。
【0018】
【数3】 X(f0)*1/(1+C(f0)P(f0))=−e(f0)(数3)
【0019】
【数4】 X(f0)=−e(f0)*(1+C(f0)P(f0)) (数4) ここで、X(f0):回転振動量 e(f0):位置偏差信号 数4より、回転振動量は位置偏差信号より求めることが
できる。
【0020】また、位置偏差の圧縮率はフォロイング中
のゲインと関係があり、数2においてC(f0)P(f
0)≫1の場合、数5のように近似される。
【0021】
【数5】 S=1/(C(f0)P(f0))=1/L(f0) (数5) したがって、圧縮率はフォロイング中のゲインL(f
0)と等しくなる。
【0022】つまり、フォロイング中のゲインを小さく
すると、オープンループ周波数のゲインLは小さくな
り、圧縮率も小さくなる。そして位置信号に残る低周波
域の振動成分が大きくなる。しかも、回転同期振動成分
は他の低周波域の非同期信号と比較して大きいために、
フォロイング中のゲインを小さくすることにより回転同
期と非同期信号の切り分けが容易となる。
【0023】以上のことから、回転振動算出回路21で
は、数4を用いて位置偏差信号からディスク面の回転振
動量を算出する。さらに、回転振動量検出時にはフォロ
イング中にゲイン(例えば、ループゲイン)を小さくす
れば、回転振動量を検出しやすくなる。
【0024】操作量算出回路22では、算出されたディ
スク面の回転振動量に磁気ヘッド2が追従するような操
作量を求める。
【0025】次に、回転振動検出部9を用いたディスク
面の回転振動測定は、図6に示す流れに沿って実行され
る。すなわち、ヘッドの位置決め制御を開始し、目標位
置で追従動作を行う(F6a)。ここで、フォロイング
のループゲインを(1/K)倍することにより、位置偏
差信号中の回転同期振動の影響を大きくし、ディスク面
の回転振動成分を検出しやすくする。(F6b)。
【0026】フォロイングループゲイン
【0027】
【数6】 Follow_gain = Follow_gain*(1/K) (数6) INDEXパルス信号より1周期分の位置偏差信号18
を検出する(F6c)。同期振動抽出フィルタ20を通
し、回転同期振動のみを検出する(F6d)。検出した
回転同期振動Xが振幅A、位相TiとしてSIN波近似
できるとすると数7のようになる。
【0028】
【数7】
【0029】ここで、T:磁気ディスクの回転周期
[s] 次に、数4を用いて、検出した回転同期振動から磁気デ
ィスク面の回転振動量を算出する(F6e)。図7に、
位置決め制御系の圧縮率の関係を示す。あらかじめ通常
のフォロイング中の回転同期周波数の圧縮率1/M(−
20logM[dB])を求めておく。そのとき、ループゲ
インを小さくしたことにより、制御系の圧縮率1/N
(−20logN[dB])は次のようにして求められる。
【0030】
【数8】 −20logN = −20logM+20logK (数8) = −20log(M/K)
【0031】
【数9】 1/N = K/M (数9) したがって、磁気ディスク面の回転振動量Dは、数10
となり、同期振動抽出フィルタを通過した後の回転同期
振動XのK/M倍の振幅となる。
【0032】
【数10】
【0033】数10より求めた回転振動量Dを駆動部5
への操作量に換算し、補正操作量記憶回路22に記憶す
る(F6f)。補正操作量は、操作量(D/A変換器の
入力値)からヘッド位置信号までの制御対象の伝達関数
Pを用いて算出される。伝達関数Pの回転同期周波数f
0におけるゲインをGp、位相をTpとすると、補正操
作量Zは数11のようになる。
【0034】
【数11】
【0035】このとき、補正操作量記憶回路22には数
11で得られるような信号をINDEXパルスからのサ
ンプル毎の値として記憶される。
【0036】次に、補正操作量記憶回路22に記憶され
た情報を用いて回転同期振動を補償する方法について説
明する。通常の位置決め制御時には、スイッチ14を閉
じて、検出されたINDEXパルス信号19からのサン
プル数に応じた操作量Z(sample)(sample = 0,
1,2,....n;n:セクタ数)をD/A変換器6
へ入力する。
【0037】この結果、磁気ヘッド2がディスク面の回
転振動に追従できる操作量をフィードフォワード量とし
て操作量に加えることにより、位置偏差信号内の回転同
期振動を補償できる。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、磁気ディスク装置のヘ
ッド位置決め動作において、位置決め制御回路の位置偏
差圧縮特性を用いてディスク面の回転振動量を検出し、
これに従って駆動部への入力電圧を調整することによ
り、回転同期振動成分を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による磁気ディスク装置のヘッド位置決
め制御系の一実施例である。
【図2】回転振動検出部の構成図である。
【図3】ヘッド位置決め制御系の摸式図である。
【図4】位置決め制御系のオープンループ周波数特性で
ある。
【図5】位置決め制御系の感度関数である。
【図6】ディスク面の回転振動量検出アルゴリズム(一
例)のフローチャートである。
【図7】フォロイングループゲインを(1/K)倍した
場合の位置決め制御系の圧縮率である。
【符号の説明】
1…磁気ディスク、 2…磁気ヘッド、
3…ヘッド支持機構、4…スピンドルモータ、 5
…駆動部、 6…D/A変換器、7…ヘッド位
置制御部、 8…ヘッド位置検出部、9…回転振動
検出部、10…補正操作量記憶回路、 11…減算器、
12…加算器、13…スイッチ、
14…スイッチ、 15…サーボ信号、16…ヘッ
ド位置信号、 17…目標位置信号、 18…位置
偏差信号、19…INDEXパルス信号、20…同期振
動検出フィルタ、21…回転振動算出回路、 22…
操作量算出回路、23…回転振動補正操作量、 24…
回転同期周波数、25…圧縮率。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−50076(JP,A) 特開 平6−176514(JP,A) 特開 昭63−98844(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 21/08 - 21/10 G11B 7/08 - 7/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディスク面上にデータを記憶する領域と位
    置情報を記憶する領域とが交互に配置される磁気ディス
    クと、該磁気ディスク面に対向し一対として配置される
    磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを支持するヘッド支持機構
    と、該ヘッド支持機構を移動させる駆動部と、該磁気ヘ
    ッドの位置を検出するヘッド位置検出部と、該駆動部に
    駆動指令値を出力し該磁気ヘッドの位置を制御するヘッ
    ド位置制御部を有する磁気ディスク装置において、前記 磁気ヘッドを目的位置に位置決めする際の該磁気
    ッド位置制御部の位置外乱を圧縮する特性を用いて、該
    磁気ヘッドの位置決め制御動作中における、該圧縮特性
    の利得を下げて、該磁気ディスク面の回転振動量を増幅
    して検出する回路と、検出した前記 回転振動量を記憶する回転振動記憶回路
    と、前記 回転振動記憶回路に記憶した回転振動量に基づいて
    前記ヘッド位置制御部を機能させ、回転同期振動を補償
    ることを特徴とする磁気ディスク装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の磁気ディスク装置におい
    て、 前記回転振動記憶回路に記憶した回転振動量に基づく回
    転同期振動の補償は、該回転振動量に追従するための操
    作量を、あらかじめ前記駆動部に入力することにより行
    磁気ディスク装置。
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