JPH0564475A - 磁気デイスク装置とボイスコイルモ−タ制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヘッド位置決め回路において、電流検出器の
ゲインと周波数特性を可変にすることにより、ボイスコ
イルモ−タに流す電流が少ないときでも、ノイズの影響
を受け難くして、精密な電流制御を行うことができるよ
うにする。 【構成】 電流検出ゲインを外部からの信号で変化させ
るようにする。また、電流検出器の周波数特性を外部か
らの信号で変化させるようにする。さらに、ヘッドのシ
−ク時と、セトリング、トラックフォロ−時とで、電流
検出器のゲインまたは周波数特性を変化させるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヘッドの精密な位置決
めが可能な磁気ディスク装置およびボイスコイルモ−タ
の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気ディスク装置におけるヘッド
位置決め方法は、制御モ−ドを速度制御と位置制御の２
つに分離して行っていた。すなわち、ヘッドの現在位置
から目標位置の数１０μｍ手前までを速度特性の曲線に
応じて速度制御を行い、そこから目標までの区間はファ
イン制御と呼ばれる位置制御に切り換えて、帰還閉ル−
プにより目標トラック位置に位置決めしていた。しか
し、このような方法では、２種類の制御で複雑となり、
２つの制御を切り換える際の制御系の状態のばらつきに
より、オ−バ−シュ−トやアンダ−シュ−トが生じ、目
標トラック位置に到達する時間が大きくなっていた。そ
こで、これらの問題を回避するために、位置制御の開ル
−プから閉ル−プに連続的に移行することにより、２つ
の制御を切り換えないですむ制御方法が提案された（例
えば、特公平１−４６９３９号公報参照）。しかし、閉
ル−プ制御系においては、ボイスコイルモ−タに流れる
電流値を検出する検出用抵抗の選択に問題があった。

【０００３】図３は、従来の磁気ディスク装置のヘッド
位置決め回路における閉ル−プ制御系の回路図である。
図３において、２１は演算増幅器、Ｔｒ１は電力増幅
器、Ｔｒ２，Ｔｒ３はボイスコイルモ−タ（ＶＣＭ）の
駆動回路、ＲＬはボイスコイルモ−タの巻線、Ｒｓは巻
線の抵抗、ＲＢは帰還抵抗、ＲＡは演算増幅器２１の入
力抵抗である。現在位置と目標位置との差分に応じて予
め加速すべき区間と減速すべき区間を設定し、加速区間
における所要時間を制御系のパラメ−タ変動の総合され
た値で検知し、この値を用いて減速時に流すべき電流を
計算し、この計算された電流値によりボイスコイルモ−
タを定電流駆動する。この定電流駆動時の誤差を補償す
るために、予め計算された減速時の所要時間に対する移
動差分を出力する図３に示す回路を設け、この値に追従
するように位置制御をかけることにより、磁気ヘッドを
目標位置に移動させる。定電流駆動時の誤差は、制御系
におけるボイスコイルモ−タのコイル抵抗、電源電圧変
動等のパラメ−タ変動の影響により、加速距離に要する
時間が変化するために生じる誤差である。図３では、指
示器により、指示電圧として減速時の理想的なトラック
移動と実際値の差を演算増幅器２１から出力し、これを
戻してアナログ偏移量を加えるという閉ル−プ制御系を
構成している。演算増幅器２１の（＋）端子には、目標
位置の指示電圧を入力し、（一）端子には基準電圧とパ
ラメ−タ値の変動による電圧との差の電圧を入力する。
この場合、定電流駆動時の電流検出用の抵抗Ｒｓをボイ
スコイルモ−タのコイル巻線ＲＬに直列に挿入してお
り、検出感度をよくするために抵抗値の大きいものを用
いていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の磁
気ディスク装置の閉ル−プ制御系では、図３に示すよう
に、巻線ＲＬに直列に電流検出用の抵抗Ｒｓを挿入し、
電流を電圧に変えることにより巻線電流Ｉｓを検出して
いた。しかしながら、この方法では、検出感度は抵抗値
が大きいほど良くなるが、抵抗Ｒｓには直接負荷電流が
流れるため、抵抗値を大きくすると、抵抗による損失が
増加するという問題があった。その結果、抵抗をあまり
大きくすることはできない。一方、抵抗値が小さいと、
負荷電流Ｉｓが少ない時には電流検出用抵抗Ｒｓの両端
に発生する電圧も小さいので、ノイズの影響を受け易く
なるという問題がある。本発明の目的は、このような従
来の課題を解決し、ボイスコイルモ−タ（ＶＣＭ）に流
す電流が少ないときでも、ノイズの影響を受け難くし
て、精密な電流制御を行うことができる磁気ディスク装
置およびボイスコイルモ−タ制御方法を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の磁気ディスク装置は、（イ）ボイスコイル
モ−タ駆動回路に流す電流値の指示を与える指示回路
と、指示回路からの指示に応じてボイスコイルモ−タに
電流を流すボイスコイルモ−タ駆動回路と、ボイスコイ
ルモ−タに流れる電流を検出するための電流検出手段と
を具備する磁気ディスク装置において、電流検出手段の
ゲインを外部から信号を入力することにより変化させる
ためのゲイン可変増幅器を、ボイスコイルモ−タ駆動回
路からの帰還ル−トの途中に設けることに特徴がある。
また、（ロ）電流検出手段のゲインの周波数特性を外部
から信号を入力することにより変化させるための周波数
特性可変増幅器を、ボイスコイルモ−タ駆動回路からの
帰還ル−トの途中に設けることにも特徴がある。さら
に、本発明のボイスコイルモ−タ制御方法は、（ハ）ボ
イスコイルモ−タ駆動回路に流す電流値を指示すること
により、ボイスコイルモ−タ駆動回路が該ボイスコイル
モ−タに電流を流すと、ボイスコイルモ−タに流れる電
流を電流検出手段で検出して、指示された電流値からの
偏差を帰還させることにより、位置制御を行うボイスコ
イルモ−タ制御方法において、電流検出手段のゲインお
よび該ゲインの周波数特性を外部から信号を入力するこ
とにより変化させるためのゲイン・周波数特性可変増幅
器を用いて、磁気ヘッドのシ−ク時と、セトリング、ト
ラックフォロ−時とで、該電流検出手段のゲインおよび
周波数特性を変えることに特徴がある。

【０００６】

【作用】本発明においては、電流検出器のゲインとその
ゲインの周波数特性を可変にすることにより、ボイスコ
イルモ−タに流す電流が少ないときでも、検出信号のレ
ベルを高くすることができるようにして、ノイズによる
検出誤差を減少させる。ゲインを大きくすることによ
り、ボイスコイルモ−タに流す電流値を同じ指示値にす
ると、電流検出器に流れる電流はゲインに反比例するの
で、電流値は小さくなる。また、ゲインを大きくするこ
とにより、Ｄ／Ａコンバ−タの分解能を上げることにな
る。その結果、負荷に流す電流が少なくてよく、効率を
上げることができるとともに、分解能を上げることもで
きるので、電流が少なくてもノイズの影響を受けること
なく、電流制御を精密に行うことができる。また、ゲイ
ンの周波数特性を変化させて、検出された信号の周波数
帯域のみのゲインを大きくし、その他の帯域を小さくす
ることにより、不要な帯域をカットすることができるの
で、ノイズによる検出誤差を減少させることができる。
さらに、ボイスコイルモ−タの移動量が大きく、大電流
を要するシ−ク時には、電流検出にそれ程の精密さは要
しないので、ゲインを上げることなく、一方、セトリン
グ、トラックフォロ−時には、移動量は少ないが、精密
な位置決めが必要となるので、ゲインを上げることによ
り、Ｄ／Ａコンバ−タの分解能を上げて、ノイズの影響
を減らすようにする。このように、柔軟性のある位置制
御を行うことができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。図１は、本発明の一実施例を示す磁気ディス
ク装置のヘッド位置決め制御回路のブロック図であり、
図２は、図１の閉ル−プ制御系の回路図である。図１に
おいて、１１はボイスコイルモ−タ駆動回路、１２はゲ
イン・周波数特性可変アンプ、１３はＤ／Ａコンバ−
タ、１４は指示器である。ＣＰＵ等の指示器１４から出
力された信号をＤ／Ａコンバ−タ１３でアナログ信号に
変換した後、ボイスコイルモ−タ駆動回路１１に送出す
る。ボイスコイルモ−タ駆動回路１１では、電流検出器
（この場合には、図２に示すように、抵抗Ｒｓが電流を
検出する）により検出された信号が、ゲイン・周波数特
性可変アンプ１２を通って指示器１４に負帰還される。
図２に示すように、ゲイン・周波数特性可変アンプ１２
には、外部からゲイン・周波数特性コントロ−ル信号が
入力され、これによりゲイン・周波数特性は変化する。
図２において、いま演算増幅器２１の（＋）入力端子の
電圧をＶ＋、（−）入力端子の電圧をＶ−、抵抗Ｒｓの
（＋）側端子の電圧をＶｓ′、ゲイン・周波数特性可変
アンプ１２の出力側端子電圧をＡＶｓ′、指示電圧をＶ
ｉｎ、基準電圧をＶｒｅｆ、電流検出用抵抗をＲｓとし
たとき、この閉ル−プ制御系のゲイン、つまり（指示電
圧Ｖｉｎ−基準電圧Ｖｒｅｆ）の値は次のようになる。

【０００８】先ず、図３に示す従来の回路のゲインを計
算する。なお、図３における電流検出用抵抗Ｒｓの電圧
をＶｓとする。演算増幅器２１の（＋）入力端子電圧Ｖ
＋と（−）入力端子電圧Ｖ−の値は、それぞれ次のよう
になる。 Ｖ−＝〔（Ｖｒｅｆ−Ｖｓ）ＲＢ／（ＲＡ＋ＲＢ）〕＋Ｖｓ Ｖ＋＝Ｖｉｎ・ＲＢ／（ＲＡ＋ＲＢ） ・・・・・・・・・・・・・・（１） ここで、Ｖ−＝Ｖ＋、Ｖｓ＝ＩｓＲｓであるから、上式
（１）は次のように変形される。 〔（Ｖｒｅｆ−ＩｓＲｓ）ＲＢ／（ＲＡ＋ＲＢ）〕＋ＩｓＲｓ ＝Ｖｉｎ・ＲＢ／（ＲＡ＋ＲＢ） ・・・・・・・・・（２） 上式（２）を整理すると、次のように変形される。 Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ＝ＩｓＲｓ〔｛（ＲＡ＋ＲＢ）／ＲＢ｝−１〕 ＝ＩｓＲｓ（ＲＡ／ＲＢ） ・・・・・・・・・・・（３） 上式（３）は、図３における閉ル−プ制御系のゲインを
示している。

【０００９】次に、本発明における図２の回路のゲイン
を計算する。図２において、電流検出用抵抗Ｒｓを流れ
る電流値をＩｓ′、ゲイン・周波数特性可変アンプ１２
の増幅度をＡとする。演算増幅器２１の（＋）入力端子
電圧と（−）入力端子電圧とは、それぞれ次のようにな
る。 Ｖ−＝〔（Ｖｒｅｆ−ＡＶｓ′）ＲＢ／（ＲＡ＋ＲＢ）〕＋ＡＶｓ′ Ｖ＋＝Ｖｉｎ・ＲＢ／（ＲＡ＋ＲＢ） ・・・・・・・・・・・・・（４） ここで、Ｖ−＝Ｖ＋、Ｖｓ′＝Ｉｓ′Ｒｓであるから、
上式（４）は次のように変形される。 （Ｖｒｅｆ−ＡＩｓ′Ｒｓ）ＲＢ／（ＲＡ＋ＲＢ）〕＋ＡＩｓ′Ｒｓ ＝Ｖｉｎ・ＲＢ／（ＲＡ＋ＲＢ） ・・・・・・・・・（５） 上式（５）を整理すると、次のように変形される。 Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ＝ＡＩｓ′Ｒｓ〔｛（ＲＡ＋ＲＢ）／ＲＢ｝−１〕 ＝ＡＩｓ′Ｒｓ（ＲＡ／ＲＢ） ・・・・・・・・（６） 上式（６）は、図２における閉ル−プ制御系のゲインを
示している。

【００１０】いま、従来の回路と本発明の回路とで、
（Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ）の値が同じであるとき、つはりＤ
／Ａコンバ−タからの指示が同じであれば、上式（３）
と（６）とが同じであるから、次式が成立する。 ＩｓＲｓ・ＲＡ／ＲＢ＝ＡＩｓ′Ｒｓ ・・・・・・・・・・・・・（７） これを整理すると、次式になる。 Ｉｓ＝ＡＩｓ′ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８） 上式（８）を変形すると、次式が成立する。 Ｉｓ′＝Ｉｓ／Ａ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（９） 上式（９）の意味は、同じ指示に対して検出用抵抗Ｒｓ
に流れる電流は、ゲインＡに反比例することである。す
なわち、電流検出器のゲインＡを２倍にすれば、検出用
抵抗Ｒｓに流れる電流は１／２でよいことになる。従っ
て、図３の回路において、例えば、Ｄ／Ａコンバ−タの
出力が最大５Ｖのときに、負荷に２Ａの電流が流れる回
路があったとすると、Ｄ／Ａコンバ−タが８ビットであ
れば、分解能は次の値となる。 ２〔Ａ〕／２５５＝７．８４３〔ｍＡ〕 ・・・・・・・・・・・・（１０）

【００１１】図２に示す回路において、上述と同じＤ／
Ａコンバ−タを用い、かつ負荷に２Ａの電流が流れるも
のとし、ゲイン・周波数特性可変アンプ１２のゲインＡ
を４とすると、上式（９）により検出用抵抗Ｒｓを流れ
る電流Ｉｓ′は、次の値となる。 Ｉｓ′＝２／４ ＝０．５〔Ａ〕 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１１） すなわち、本発明の回路では、Ｄ／Ａコンバ−タの出力
が最大５Ｖのときに負荷に流れる電流は、従来の１／４
となる。この場合の分解能は、次のようになる。 ０．５〔Ａ〕／２５５＝１．９６〔ｍＡ〕 ・・・・・・・・・・（１２） これは、従来に比べて４倍も高い値である。このよう
に、図２の回路において、負荷に流す電流が少ない場合
には、分解能を上げることができる。従って、本実施例
では、より精密な電流制御が可能である。

【００１２】図２におけるゲイン・周波数特性可変アン
プ１２のゲインＡを変化させる場合を説明したが、周波
数特性についても全く同じように変化させることができ
る。これにより、検出された信号の不要な周波数帯域を
カットすることができ、必要な周波数のみ検出信号のレ
ベルを高くすることができるので、精密な電流制御を行
うことができる。さらに、ヘッドのシ−ク時、セトリン
グ時、またはトラックフォロ−時で、電流検出器のゲイ
ンまたは周波数特性を変えることも可能である。すなわ
ち、シ−ク時は直流モ−タの移動量が大きいが、それほ
ど精密な電流制御は必要ないので、ゲインを変えず、ま
たセトリング時やトラックフォロ−時は直流モ−タの移
動量は小さいが精密な制御が必要となるので、ゲインを
変えてノイズによる検出誤差を減少させるようにする。
このように、本発明においては、（イ）負荷に流れる電
流が少ない場合でも、電流検出器のゲインを変えること
により、検出信号のレベルを高くすることができるの
で、ノイズによる検出誤差を減少させることができる。
また、（ロ）周波数特性を外部からの信号で変化させる
ことにより、検出された信号の不要な帯域をカットする
ことができ、その結果、ノイズによる検出誤差を減少さ
せることができる。さらに、（ハ）ＶＣＭの移動量が大
きく大電流を必要とするヘッドシ−ク時と、移動量は少
ないが精密な位置決め、すなわち精密な電流制御を必要
とするセトリング、トラックフォロ−時とで、Ｄ／Ａコ
ンバ−タの分解能を変えることができるので、後者の時
には、さらにノイズの影響を減らすことが可能であり、
精密な位置決めが可能となる。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電流検出器のゲインと周波数特性を変化させることによ
り、ボイスコイルモ−タに流す電流が少ない時でも、ノ
イズの影響を受け難くすることができ、その結果、精密
な電流制御を行うことが可能となる。

【００１４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す磁気ディスク装置のヘ
ッド位置決め制御回路のブロック図である。

【図２】図１における詳細な閉ル−プ制御系の回路図で
ある。

【図３】従来における磁気ディスク装置のヘッド位置決
め制御回路の詳細図である。

【符号の説明】

１１ ＶＣＭ駆動回路、 １２ ゲイン・周波数特性可変アンプ １３ Ｄ／Ａコンバ−タ １４ 指示器 ２１ 演算増幅器 ２２ ゲイン・周波数特性可変アンプ ＲＬ ボイスコイルモ−タのコイル巻線 Ｒｓ 電流検出用抵抗 ＲＢ 帰還抵抗 ＲＡ 入力抵抗 Ｔｒ トランジスタ ＶＣＭ ボイスコイルモ−タ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイスコイルモ−タ駆動回路に流す電流
   値の指示を与える指示回路と、該指示回路からの指示に
   応じてボイスコイルモ−タに電流を流すボイスコイルモ
   −タ駆動回路と、該ボイスコイルモ−タに流れる電流を
   検出するための電流検出手段とを具備する磁気ディスク
   装置において、上記電流検出手段のゲインを外部から信
   号を入力することにより変化させるためのゲイン可変増
   幅器を、上記ボイスコイルモ−タ駆動回路からの帰還ル
   −トの途中に設けることを特徴とする磁気ディスク装
   置。
2. 【請求項２】 ボイスコイルモ−タ駆動回路に流す電流
   値の指示を与える指示回路と、該指示回路からの指示に
   応じてボイスコイルモ−タに電流を流すボイスコイルモ
   −タ駆動回路と、該ボイスコイルモ−タに流れる電流を
   検出するための電流検出手段とを具備する磁気ディスク
   装置において、上記電流検出手段のゲインの周波数特性
   を外部から信号を入力することにより変化させるための
   周波数特性可変増幅器を、上記ボイスコイルモ−タ駆動
   回路からの帰還ル−トの途中に設けることを特徴とする
   磁気ディスク装置。
3. 【請求項３】 ボイスコイルモ−タ駆動回路に流す電流
   値を指示することにより、ボイスコイルモ−タ駆動回路
   が該ボイスコイルモ−タに電流を流すと、該ボイスコイ
   ルモ−タに流れる電流を電流検出手段で検出して、指示
   された電流値からの偏差を帰還させることにより、位置
   制御を行うボイスコイルモ−タ制御方法において、上記
   電流検出手段のゲインおよび該ゲインの周波数特性を外
   部から信号を入力することにより変化させるためのゲイ
   ン・周波数特性可変増幅器を用いて、磁気ヘッドのシ−
   ク時と、セトリング、トラックフォロ−時とで、該電流
   検出手段のゲインおよび周波数特性を変えることを特徴
   とするボイスコイルモ−タ制御方法。