JPH04255973A - ヘツドのアクセス速度制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気デイスク装置や光
デイスク装置などの電子計算機用外部記録装置に係り、
特に、記録再生ヘツドを磁気デイスクや光デイスク等の
記録媒体の目標トラツク上に移動して位置決めするヘツ
ドアクセス（シーク）速度制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気デイスク装置における磁気ヘ
ツドのアクセス速度制御方式としては、例えば特開昭５
８−１８２１６９号公報に記載されているように、磁気
ヘツドの移動（アクセス）速度制御での移動速度値及び
移動加速度量（減速カーブ）をヘツドキヤリツジ機構部
の機械特性（加速度に対する強度や振動減衰特性）に従
つて決めて（設定し）、これを予め速度制御系のメモリ
またはハードウエア回路中に記憶しておき（組込んでお
き）、この記憶しておいた設定速度値を速度制御系の速
度命令信号として用いると共に、記憶しておいた設定加
速度量を速度制御系のフイードフオワード入力として用
いることにより、キヤリツジ機構部の特性に合わせた減
速度を得る方式が知られている。

【０００３】また、特開平１−２８７８８０号公報記載
のように、検出したアクセス速度とアクセス用の駆動電
流を用いてヘツドのアクセス制御を行うものや、特開平
１−２７９４７３号公報記載のように、速度生成信号を
調整することにより、磁気デイスク装置毎にシーク時間
を自動調整するものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記各公報の従来技術
では、ヘツドアクセス制御を行うのに、予め記憶した設
定速度及び設定加速度を用い、また検出したアクセス速
度とアクセス用の駆動電流を用い、あるいは速度生成信
号を調整して装置毎のシーク（アクセス）時間を自動調
整することは示されているが、いずれの公報の従来技術
においても、位置決め制御系の要素であるボイスコイル
モータやサーボヘツドなどの製造時のばらつきや、その
後の環境条件の変化（例えば、使用時の温度環境や電源
電圧の変化）まで十分考慮されていない。このように、
製造時における制御系の要素の電気特性、機械特性のば
らつきやその後の環境条件の変化があると、予めメモリ
に記録しておいた設定速度と設定加速度との相互関係（
ヘツドの移動速度と加速度とは各々独立に存在するので
はなく、お互いにある関係をもつて設定する必要がある
。）に狂いが生じてしまい、実際のヘツドアクセス時（
シーク時、ヘツド移動・位置決め時）に、最適なヘツド
移動速度制御を行うことができなかつた。

【０００５】また、この位置決め制御系要素の製造時の
ばらつきや、周囲温度電源電圧変化等の装置環境条件の
変化等を考慮して、その最悪の条件下でも位置決め制御
が可能なように予め設定速度及び設定加速度を決めて置
こうとすると、最悪条件の下でヘツド移動速度制御を実
現するために、ヘツドが目標シリンダに近づいて減速さ
せる減速量を少なくする必要がある。例えば、電源電圧
の最悪条件下（最も電源電圧が低下したとき）ではモー
タドライバー回路の加速または減速能力が低下するので
、減速時についていえば、この最悪条件下での能力を考
慮して（能力に合わせて）、予め設定する設定速度の減
速量は小さめにしておく必要がある。その結果、減速時
間が長くなりアクセスタイムが最適制御時に比べて増加
する。また、通常の電源電圧の変動のないときに、駆動
電流のすべてが減速電流として利用されず、モータドラ
イバー回路では、余つた駆動電流がロス分（電力損失）
として消費されるという問題があつた。

【０００６】従つて、本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を解決し、制御系要素の製造上のばらつきや環境
変化に伴うヘツドアクセスの設定速度及び設定加速度の
相互関係の狂いを最小とし、個々の装置の製造上のばら
つきや使用時の環境条件に対応した最適の設定速度と設
定加速度をもつてアクセス制御を行うヘツドのアクセス
速度制御方式を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、ヘツド駆動モータの
ドライバ回路でのロスを最小にすると共に、実際のシー
ク動作（アクセス動作）時におけるシーク時間を短縮す
ることのできるヘツドのアクセス速度制御方式を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、記録媒体（磁気デイスク、光デイスク等）
の目標位置にヘツドを移動して位置決めする記録装置の
ヘツドアクセス速度制御方式において、記録装置の起動
時（電源投入時）または一定時間毎に試行アクセスを行
い、その結果得られたヘツドの実速度及びヘツド駆動電
流（ボイスコイルモータ電流）からこの記録装置に最適
な設定速度及び設定加速度を算出し、この最適な設定速
度及び設定加速度に従つて、実際のヘツドアクセス動作
を制御するように構成する。

【０００９】具体的な構成において、試行アクセス時に
、実速度を検出するための速度検出手段と、ヘツドキヤ
リツジのボイスコイルモータに流れる電流（ヘツド駆動
電流）を測定する手段とを設け、検出及び測定結果（実
速度と駆動電流）はマイクロコンピユータに送られる。 マイクロコンピユータは、この検出及び測定結果から、
演算手段によつて、各記録装置に固有の、また使用環境
にマツチした最適な設定速度及び設定加速度を算出し、
算出結果をメモリに記憶しておく。この設定速度と設定
加速度を用いて実際のヘツドアクセス速度制御が行われ
る。

【００１０】

【作用】上記構成に基づく動作を説明する。

【００１１】本発明によれば、試行アクセス（試行シー
ク）が、電源投入による記録装置の起動時や、再調整時
（一定時間毎）に、アクセス制御手段によつて実行され
る。この試行時の環境は、その後に続く実際の使用時の
環境と同じである。この試行アクセスで得られる、速度
検出手段で検出した検出速度（実速度）と、ヘツドキヤ
リツジのボイスコイルモータに流れる電流（ヘツド駆動
電流）測定値とから、演算手段によつて、各記録装置に
固有の、またそのときの使用環境にマツチした設定速度
及び設定加速度が算出される。算出された設定速度と設
定加速度は、それぞれヘツド位置決め制御系（アクセス
制御系）の速度命令信号とフイードフオワード信号とし
て用いられる。それによつて、記録装置毎に最適なアク
セス制御が可能になる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１３】図１は本発明の一実施例のアクセス制御系
の全体のブロツク図である。

【００１４】図１において、１はマイクロプロセツサ、
２は残りシリンダカウンタ、３は速度命令変換器、４は
加速度命令変換器、５は速度命令アンプ、６はフイード
フオワード回路、７はエラーアンプ、８と９はＡ／Ｄ変
換器、１０はパワーアンプ、１１は速度フイードバツク
回路、１２はボイスコイルモータ、１３は速度検出器、
２７は試行シーク回路、２８はループオンオフスイツチ
、３１はＡ／Ｄ変換器である。

【００１５】磁気デイスク装置のリードライトヘツド及
びサーボヘツド（以降アクセス可動部と呼ぶ）を現在位
置決めしているシリンダから次の目標シリンダに移動（
以降シークと呼ぶ）させる時の速度制御について動作説
明する。

【００１６】残りシリンダカウンタ２は、マイクロプロ
セツサ１で算出した目標シリンダと現在シリンダの差に
相当する移動シリンダ量１４を記録し、アクセス可動部
の移動中に発生するシリンダパルス２２によつてその内
容を１つずつ減じ、残りシリンダ量１５として出力する
。速度命令変換器３は、残りシリンダ量１５を受けて、
速度信号１７を位置の関数として発生させる。一方、加
速度命令変換器４は、残りシリンダ量１５を受けて、速
度制御を行つている時の加速度信号１８を位置の関数と
して発生する。速度信号１７は、速度命令アンプ５によ
つて増幅された後、アクセス可動部を制御する速度命令
信号２３となる。この速度命令信号２３は、エラーアン
プ７、パワーアンプ１０、アクセス可動部の駆動要素で
あるボイスコイルモータ１２、速度検出器１３、及び速
度フイードバツク回路１１からなる速度制御ループに供
給され可動部速度２１を決める。またフイードフオワー
ド回路６は、加速度信号１８を受けて出力フイードフオ
ワード信号２４を出力する。出力フイードフオワード信
号２４は、エラーアンプ７の出力の速度エラー信号２５
と合成されて、パワーアンプ入力２６が作られる。

【００１７】本実施例の特徴である試行シーク回路２７
は、マイクロプロセツサ１の命令２９のもとに、試行シ
ーク時に、エラーアンプ７に試行シーク電流３０を供給
し、それにより、ボイスコイルモータ１２に駆動電流１
９を流す。速度ループオンオフスイツチ２８は、試行シ
ーク時にオフにして速度フイードバツクをカツトするた
めのものである。

【００１８】図２は試行シーク時の駆動電流１９と検出
速度２０の時間変化を示す図である。図１及び図２によ
り本実施例の試行シークについて説明する。

【００１９】試行シーク直前に、速度命令変換器３及び
加速度命令変換器４に内蔵されたメモリの内容はすべて
クリアされ、速度命令１７及び加速度命令１８は０とさ
れる。

【００２０】キヤリツジ可動部が静止状態にある図２の
Ａ点から試行シークは開始される。マイクロプロセツサ
の命令２９のもとに、速度ループオンオフスイツチ２８
をオフにして速度フイードバツクループをオフにした後
、試行シーク回路２７は試行シーク電流信号３０をエラ
ーアンプ７に供給する。この試行シーク電流３０は、前
半が正の一定値後半が負の一定値のバング・バング・シ
ークと呼ばれる理想制御電流波形である。これにより、
ボイスコイルモータ１２には図２の駆動電流（ＩＡ）１
９がＴＢ時間供給される。この電流によりキヤリツジ速
度は上昇し、速度検出器１３は図２の下段に示す検出速
度２０を出力する。ＴＡ時間加速した後、図２のＢ点か
らＴＢ時間、試行シーク回路２７はマイクロプロセツサ
の命令により先程とは逆極性の負のシーク電流信号３０
をエラーアンプ７に供給しボイスコイルモータ１２には
減速電流ＩＢを流し始めさせる。キヤリツジは減速を始
め図２のＣ点で速度０となる。マイクロプロセツサ１は
変換器９を通して検出速度２０が０になつたことを検知
し、マイクロプロセツサの命令２９を通して試行シーク
回路２７の出力である試行シーク電流信号３０ひいては
駆動電流１９を０とする。マイクロプロセツサ１は、こ
の減速過程における移動距離に対する駆動電流１９およ
び検出速度２０をＡ／Ｄ変換器８および９の出力として
記憶しておく。

【００２１】例えば、駆動電流及び検出速度を、目標シ
リンダであるＮシリンダ（中心）の時ＩＮ　及びＶＮ　
、Ｎ−１シリンダ（中心）の時ＩＮ−１　およびＶＮ−
１　，……という形で記憶する。試行で測定した検出速
度及び駆動電流から、以下のようにして設定速度及び設
定加速度を求める。速度命令変換器３に記録する設定速
度と加速命令変換器４に記録する設定加速度は、目標シ
リンダまでの残シリンダ量に対応する目標速度として設
定する必要がある。また、試行時のキヤリツジ速度零の
点Ｃは、必ずしもシリンダＮ（目標シリンダ）の中心（
シーク終了時のキヤリツジ静止点）に一致せず、シリン
ダＮにおけるキヤリツジの実速度ＶＮ　は零でないため
、この試行時測定結果をそのまま設定速度及び設定加速
度に用いたのでは、制御が不安定になつてしまう。従つ
て、設定速度は、検出速度が０になる点Ｃからシリンダ
Ｎまでの距離（ずれ）を測定結果に加味して算出しなけ
ればならない。ＮシリンダとＣ点の距離は、例えばＮ−
１シリンダからＮシリンダまでの検出速度を積分したも
のが１シリンダである関係を利用して、Ｎシリンダから
Ｃ点までの検出速度２０を積分したものを距離偏差とし
て算出しなければならない。この距離偏差を加味した上
で先程のＩＮ　およびＶＮ　，ＩＮ−１　およびＶＮ−
１　，……等から目標シリンダまでの残りシリンダ１に
対する設定電流および設定速度Ｉ１　およびＶ１　、残
りシリンダ２に対するＩ２　およびＶ２　，……という
具合にマイクロプロセツサ１に演算・記憶させる。

【００２２】図３は、図２の減速過程時間経過に対する
検出速度を残りシリンダ（距離目盛で示す）に対する設
定速度に変換して表示したものである。横軸は検出速度
が０になつた点Ｃを基準とし、Ｎ，Ｎ−１，Ｎ−２，…
は図２のＮ，Ｎ−１，Ｎ−２，…の時点に対応する位置
（距離）である。残シリンダ量０の設定速度を図３の０
点（原点）にする。残シリンダ量１の設定速度には、原
点から１シリンダ間隔（トラツクピツチ）Ｔｐ離れた点
の検出速度（図３のＶ１）を使用する。残シリンダ量２
の設定速度には、さらに１シリンダ間隔Ｔｐ分離れた位
置での検出速度（図３のＶ２　）を使用する。以下同様
に、残シリンダ量ｎまで算出し、設定速度を得ることが
できる。

【００２３】設定加速度についても、駆動電流から同様
に算出することができる。

【００２４】設定速度及び設定加速度は、マイクロプロ
セツサ１中のメモリに一時的に保管され、試行シーク終
了時に、これら保管されている設定速度及び設定加速度
は、後述のように、速度命令変換器３及び速度命令変換
器４中のメモリに転送される。ここでＩＡ，ＩＢ，ＴＡ
，ＴＢはキヤリツジの移動出来る範囲で自由に設定出来
るので、種々の移動距離に応じた値を適切に選び、何種
類かの設定速度（図３で、何種類かの設定速度カーブ）
を移動距離等に応じて記憶しておくことが可能である。 また減速時ＴＢの駆動電流１９についてはボイスコイル
モータ１２のばらつきおよび電源電圧変動があつたとし
てもその時の最大電流（最大効率、最小ロスを与える電
流）を流すことが出来る。つまりこの状態での最短のア
クセスタイムが得られる設定速度を設けることが可能と
なる。

【００２５】図３には設定速度のみを表示したが、設定
加速度についても同様に残りシリンダに対する値として
表示し得る。

【００２６】マイクロプロセツサ１は、通常の（実際の
）アクセス速度制御に移行する前に、試行シークによつ
て得られた上述の設定速度および設定加速度を速度命令
変換器３および加速度命令変換器４に伝達する。アクセ
ス速度制御時に、これらの値は速度命令あるいは加速度
命令として用いられる。

【００２７】以上の説明はアクセスタイム短縮を主にし
た実施例であるが、試行シーク時に図１の位置信号等の
信号（選択を行わせるのに必要な情報）３２（ボイスコ
イルモータ１２の位置検出器から得られる）をＡ／Ｄ変
換器３１を通してマイクロプロセツサ１に取込み、マイ
クロプロセツサ１の判断により、シーク後の位置信号の
振れを最小にするように、設定速度および設定電流（そ
れらの大きさと時間）を選ぶことも可能である。

【００２８】図５は、ヘツドが目標シリンダに到達する
過程を示したもので、同図により、シーク後の振れを最
小にする動作を説明する。機構系や制御回路にばらつき
があると、ヘツドは、図５のＡに示すようにオーバシユ
ートしながらシリンダの中心に位置決めされる。この振
動成分は、この振動成分をキヤンセルするような方向の
駆動電流をボイスコイルに流すことによつて、取り除く
ことができる（図５のＢ）。本実施例においては、試行
シーク時に、このシーク直後の振れを検出し、設定速度
及び設定加速度に対し、シーク直後の振れをキヤンセル
する成分を付加するようにする。

【００２９】速度命令変換器３及び加速度命令変換器４
の一実施例を図４により説明する。

【００３０】セレクタ４０は、残りシリンダ量１５およ
びマイクロプロセツサ１からのアドレスバス５１を入力
し、セレクタ切替信号５２によつて２つの信号のいずれ
かを選択する。シーク時においては、セレクタ４０は残
りシリンダ量１５をセレクタ出力信号５５として出力す
る。一方、設定速度及び設定加速度の値を変更する時は
アドレスバス５１をセレクタ出力信号５５として出力す
る。設定速度ＲＡＭ４１は、速度命令（速度信号）１７
のデジタル量を記憶するリードライト可能なメモリであ
り、シーク時はセレクタ出力信号５５によつて目標シリ
ンダまでの残りシリンダ量を受け、速度命令デジタル量
５６を出力し、設定速度変更時（試行時）は、データバ
ス５８及びバツフア４３を経由してきた設定データをマ
イクロプロセツサ１からの書き込み許可信号であるライ
トイネーブル信号５３の指示で書き込む。設定加速度用
ＲＡＭ４２は、加速度命令（加速度信号）１８のデジタ
ル量を記憶するリードライト可能なメモリであり、シー
ク時はセレクタ出力信号５５によつて目標シリンダまで
の残りシリンダ量を受けて加速度命令デジタル量５７を
出力し、設定加速度変更時（試行時）はデータバス５８
及びバツフア４４を経由してきた設定データを書き込む
。Ｄ／Ａコンバータ４５および４６は、速度命令デジタ
ル量５６及び加速度命令デジタル量５７をアナログ量に
変換し速度信号１７及び加速度信号１８を作成する。

【００３１】本実施例によれば、実際の（本番の）シー
クを行う直前に、試行シークを行うことによつて、ボイ
スコイルモータ１２に流れる駆動電流１９及びアクセス
可動部の実速度２０がマイクロプロセツサ１で測定され
、ヘツド装置の製造上のばらつきや環境条件の変化によ
る制御系の変動量が調べられ、これらの測定結果に基づ
いてその条件下での最適の設定速度（速度カーブ）及び
設定加速度量が算出され、これらの設定値（修正値）に
従つて、個々の装置の使用時に最適なアクセス速度制御
が行われる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、装置起動時または一定時間毎に試行アクセスを行
つて得られたヘツドの実速度とヘツド駆動電流に基づい
て、当該装置に固有の最適な設定速度及び設定加速度を
算出し、この設定速度と設定加速度を実際のヘツドアク
セスの際の速度制御系に用いるようにしたので、装置の
製造時のばらつきや使用時の電源電圧変動や温度変化等
の環境条件の影響を受けた機構部（ボイスコイルモータ
等）の動作の実測結果から得られた設定速度または設定
電流（制御加速度に相当）でもつてアクセス速度制御を
行うことになり、それによつて、最短のアクセスタイム
が得られると共に、最小の電力損で、目標位置とのずれ
もなく、正確なアクセスが可能になるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の速度制御系の全体ブロツク
図である。

【図２】試行アクセス時の駆動電流とヘツドキヤリツジ
の検出速度の時間変化を示す図である。

【図３】試行アクセスを行つた結果得られた残りシリン
ダに対する設定速度を示した図である。

【図４】速度命令変換器及び加速度命令変換器のブロツ
ク図である。

【図５】本発明の一実施例の動作説明図である。

【符号の説明】

１　　マイクロプロセツサ ２　　残りシリンダカウンタ ３　　速度命令変換器 ４　　加速度命令変換器 ５　　速度命令アンプ ６　　フイードフオワード回路 ７　　エラーアンプ ８，９，３１　　Ａ／Ｄ変換器 １０　　パワーアンプ １１　　速度フイードバツク回路 １２　　ボイスコイルモータ １３　　速度検出器 １４　　移動シリンダ量 １５　　残りシリンダ量 １７　　速度命令 １８　　加速度信号 １９　　駆動電流 ２０　　検出速度（実速度） ２１　　可動部速度 ２２　　シリンダパルス ２３　　速度命令信号 ２４　　出力フイードフオワード信号 ２５　　速度エラー信号 ２６　　パワーアンプ入力 ２７　　試行シーク回路 ２８　　速度ループオンオフスイツチ ２９　　マイクロプロセツサの命令 ３０　　試行シーク電流信号 ３２　　位置信号等の信号 ４０　　セレクタ ４１　　設定速度用ＲＡＭ ４２　　設定加速度用ＲＡＭ ４３，４４　　バツフア ４５，４６　　Ｄ／Ａコンバータ ５１　　アドレスバス ５２　　セレクタ切替信号 ５３　　ライトイネーブル信号 ５４　　バツフアイネーブル信号 ５５　　セレクタ信号 ５６　　速度命令デジタル量 ５７　　加速度命令デジタル量 ５８　　データバス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　記録媒体の目標位置にヘツドを移動し
   て位置決めする記録装置のヘツドアクセス速度制御方式
   において、記録装置の起動時または一定時間毎に試行ア
   クセスを行い、その結果得られたヘツドの実速度及びヘ
   ツド駆動電流からこの記録装置に最適な設定速度及び設
   定加速度を算出し、この最適な設定速度及び設定加速度
   に従つて実際のヘツドアクセス動作を制御するように構
   成したことを特徴とするヘツドアクセス速度制御方式。