JPH08235799A - ディスク記録再生装置のヘッド位置決め制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ヘッド位置決め制御システムにおいて、補償処
理用として使用するディジタルフィルタの特性を、過渡
制御と位置制御のいずれにも適応できるようにして、高
精度の位置制御と適正なセトリング時間の過渡制御を実
現することにある。 【構成】ＣＰＵ１１は、過渡制御と位置制御時に補償処
理用のディジタルフィルタの演算処理を実行する。ディ
ジタルフィルタは過渡制御の補償処理に適応する特性を
有する。過渡制御から位置制御に移行したときに、ＣＰ
Ｕ１１はディジタルフィルタの特性に適応するように、
所定の増幅率Ａを位置制御における位置誤差量に掛けて
入力する。そして、ディジタルフィルタの演算結果から
増幅率を解消した値を出力制御量として出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば磁気ディスク装
置に使用し、ヘッドを目標位置に位置決め制御するため
のディスク記録再生装置のヘッド位置決め制御システム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハードディスク装置（ＨＤＤ）等
の磁気ディスク装置には、ヘッドをディスク上の目標位
置（目標トラック）に位置決めするためのヘッド位置決
め制御システムが設けられている。

【０００３】ＨＤＤのヘッド位置決め制御システムは、
速度制御（シーク制御）、過渡制御、位置制御（トラッ
ク追従制御）の各制御を順次切換えて実行する。速度制
御は、目標トラックの近傍までのヘッドの移動制御であ
り、移動距離に応じた目標速度と実速度との速度誤差が
制御量となる。

【０００４】過渡制御は、目標トラックの近傍から目標
トラックへのセトリング（修正または整定）制御であ
り、目標位置と実位置との位置誤差が制御量となる。さ
らに、位置制御は、目標トラックの中心位置に対する位
置決め制御であり、目標位置（中心位置）と実位置との
位置誤差が制御量となる。

【０００５】即ち、ヘッド位置決め制御システムは、大
別すると速度制御および過渡制御を含む位置制御とな
る。過渡制御と位置制御は、制御系の安定化を図るため
に、位相補償等の補償処理を実行した後に、制御量をヘ
ッド機構系に出力する。

【０００６】補償処理にはディジタルフィルタが使用さ
れている。具体的には、ＨＤＤのマイクロプロセッサ
（ＣＰＵ）がディジタルフィルタの演算を実行してい
る。ディジタルフィルタは、過渡制御または位置制御に
おける位置誤差量をＡ／Ｄ変換して得られたディジタル
データを入力とし、演算結果をディジタルデータとして
出力する。

【０００７】ディジタルフィルタは通常では、入出力デ
ータが１６ビットであり、フィルタ内部の演算処理には
乗算結果が３２ビット、乗算結果を加算した結果が３６
ビットで扱う仕様が多い。ディジタルフィルタの特性を
十分に発揮させるには、入出力および内部の演算過程に
おいて、オーバーフローが発生しない範囲内で、可能な
限り大きな値で扱うのが望ましい。

【０００８】ところで、過渡制御と位置制御では、伝達
関数で表現される特性が同一のディジタルフィルタが使
用されている。過渡制御と位置制御とでは、ディジタル
フィルタの入力量である位置誤差量は、過渡制御のそれ
が位置制御より２倍以上も大きいのが普通である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ＨＤＤのヘッド位置決
め制御システムでは、過渡制御と位置制御には補償処理
用として、特性が同一のディジタルフィルタが使用され
ている。通常では、位置誤差量が２倍以上も大きい過渡
制御に適応するように、ディジタルフィルタの出力と演
算過程でオーバーフローが発生しないことを条件に設計
されている。このため、過渡制御から位置制御に移行し
たときに、位置制御では扱うことができる有効桁数の半
分以下でディジタルフィルタを使用することになる。こ
のようなディジタルフィルタの設計仕様に適応しない使
い方をすると、量子化誤差によりディジタルフィルタの
特性が劣化することが知られている。

【００１０】また逆に、位置制御に適応するようにディ
ジタルフィルタの設計仕様を設定すると、過渡制御時に
使用した場合にオーバーフローが発生する可能性が高く
なり、ディジタルフィルタの特性の劣化を招くことにな
る。

【００１１】ディジタルフィルタの特性が劣化すると、
位置制御ではヘッドの位置決め精度が悪化し、また過渡
制御ではセトリング時間が増大する問題がある。本発明
の目的は、ヘッド位置決め制御システムにおいて、補償
処理用として使用するディジタルフィルタの特性を、過
渡制御と位置制御のいずれにも適応できるようにして、
高精度の位置制御と適正なセトリング時間の過渡制御を
実現することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、特にディジタ
ルフィルタによる補償処理を必要とする過渡制御（セト
リング制御）と位置制御を含むヘッド位置決め制御シス
テムにおいて、過渡制御と位置制御の補償処理用のディ
ジタルフィルタ手段を有する。このディジタルフィルタ
手段は、過渡制御の補償処理に適応する特性を有し、過
渡制御から位置制御に移行したときに位置制御に適応す
るように動作する。

【００１３】

【作用】本発明は、過渡制御と位置制御の補償処理用の
ディジタルフィルタ手段が設けられたヘッド位置決め制
御システムである。ディジタルフィルタ手段は過渡制御
の補償処理に適応する特性を有し、過渡制御における位
置誤差量を入力して演算処理を実行する。過渡制御から
位置制御に移行したときに、ディジタルフィルタ手段は
その特性に適応するように、所定の増幅率により位置制
御における位置誤差量を調整して入力する。これによ
り、過渡制御に適応するディジタルフィルタを、結果と
して位置制御に適応する特性のディジタルフィルタとし
て使用することが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図１は本実施例のヘッド位置決め制御システムの要
部を示すブロック図、図２は本実施例に係わるＨＤＤの
サーボ処理を説明するためのフローチャート、図３は本
実施例に係わるＨＤＤの位置制御を説明するためのフロ
ーチャート、図４は本実施例に係わるディジタルフィル
タの増幅率の設定処理を説明するためのフローチャート
である。 （システムの構成）本実施例は、ＨＤＤのヘッド位置決
め制御系に適用し、ヘッドをディスク上の目標トラック
に位置決めするための制御を実行するシステムを想定し
ている。

【００１５】ＨＤＤは、図１に示すように、大別してデ
ィスク機構系、ヘッド駆動系、信号処理系、およびヘッ
ド位置決め制御系からなる。ディスク機構系は、記録媒
体であるディスク１を高速回転させるスピンドルモータ
２を有する。ヘッド駆動系は、データのリード／ライト
を行なうヘッド３、ヘッドアクチュエータ４、ボイスコ
イルモータ（ＶＣＭ）５、およびＶＣＭドライバ１４を
有する。

【００１６】ＶＣＭ５は、ＶＣＭドライバ１４から駆動
電流を供給されて、ヘッドアクチュエータ４をディスク
１の半径方向に移動させる。ヘッド３はヘッドアクチュ
エータ４の先端部に保持されており、ＶＣＭ５の駆動力
によりディスク１の目標位置（目標トラック）まで移動
されることになる。

【００１７】信号処理系は、ヘッドアンプ６、データ再
生回路７およびデータ記録回路（図示せず）を有する。
ヘッドアンプ６はヘッド３から読出したリード信号を増
幅し、データ再生回路７に出力する。また、ヘッドアン
プ６は、サーボデータに含まれるバーストデータ（位置
情報）を検出するために、リード信号をサンプルホール
ド回路９（後述する）に出力する。実際上では、ヘッド
アンプ６からの出力信号は、ローパスフィルタによりノ
イズ除去された後にサンプルホールド回路９に与えられ
る。

【００１８】データ再生回路７は、リード信号から記録
データ（ユーザデータ）を再生するために必要な各種処
理回路からなり、最終的には復号化したデータ（ＮＲＺ
データ）をディスクコントローラ（ＨＤＣ）１５に出力
する。

【００１９】データ再生回路７は、リード信号をパルス
化したリードデータパルスをサーボ検出回路８に出力す
る。サーボ検出回路８は、リードデータパルスからサー
ボデータに含まれるシリンダコード（トラックアドレ
ス）を抽出して、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１１に
出力する。

【００２０】サーボ検出回路８はサーボコントローラと
も称し、サンプルホールド回路９のサンプルタイミング
信号も生成する。サンプルホールド回路９は、ヘッド３
からのリード信号に含まれるバーストデータ（ピーク
値）をサンプルホールドする。Ａ／Ｄ変換回路１０は、
サンプルホールド回路９によりサンプルホールドされた
バーストデータをディジタルデータに変換して、ＣＰＵ
１１に出力する。

【００２１】ヘッド位置決め制御系は、位置決め制御処
理を実行するＣＰＵ１１、メモリ１２および位置決め制
御量をアナログ信号（電圧信号）に変換するためのＤ／
Ａ変換回路１３を有する。

【００２２】ＣＰＵ１１は、シリンダコードとバースト
データを入力し、後述するサーボ処理（図２を参照）を
実行する。このサーボ処理において、ＣＰＵ１１は、本
発明に関係する補償処理用のディジタルフィルタの演算
処理を実行する。メモリ１２はＣＰＵ１１によりアクセ
スされて、サーボ処理に必要な各種データを格納する。
本実施例では、メモリ１２はディジタルフィルタの演算
処理に使用する増幅率Ａ（後述する）を格納する。

【００２３】ディスクコントローラ（ＨＤＣ）１５は、
ＨＤＤとホストコンピュータとのインターフェースとデ
ータの記録再生制御を実行するコントローラからなる。
ＨＤＣ１５は、ホストコンピュータからのアクセス要求
（コマンド）に応じて、ＨＤＤの物理アドレスをＣＰＵ
１１に出力する。ＣＰＵ１１は物理アドレスからヘッド
３を位置決めすべき目標トラックを認識する。

【００２４】次に、本実施例の動作を説明する。 （サーボ処理）ＣＰＵ１１は、ＨＤＣ１５から与えられ
た目標トラックをシークするために、ヘッド（物理アド
レスにより指定されたヘッド番号）３を目標トラックに
向けて移動させる速度制御を実行する（ステップＳ
１）。ＣＰＵ１１は、サーボデータ検出回路８により抽
出されたシリンダコード（目標トラックのアドレス）に
基づいて速度制御を実行する。

【００２５】速度制御では、ＣＰＵ１１は、ヘッド３の
現在位置と目標位置との誤差から移動距離を算出し、こ
の移動距離に応じた目標速度を決定する。この目標速度
と実速度との速度誤差に応じた制御量により、ＶＣＭド
ライバ１４を介してＶＣＭ５を駆動制御する。

【００２６】ＣＰＵ１１は速度制御により、ヘッド３が
目標トラック近傍まで接近すると、過渡制御に移行して
セトリング制御を実行する（ステップＳ３）。過渡制御
では、ＣＰＵ１１は目標トラックである目標位置とヘッ
ド３の実位置との位置誤差を求めて、この位置誤差に応
じた制御量に基づいて、ＶＣＭ５を駆動制御する。

【００２７】この過渡制御時に、ＣＰＵ１１は位置誤差
量を入力とするディジタルフィルタの演算処理を実行す
る。ディジタルフィルタは、予め過渡制御に適応する演
算特性が設定されている。即ち、入出力および内部の演
算過程において、オーバーフローが発生しない範囲内の
最大有効値（最大有効桁）が設定されている。

【００２８】この過渡制御により、ヘッド３は目標トラ
ックの範囲内にセトリング（修正または整定）制御され
る。ＣＰＵ１１は、過渡制御から位置制御に移行して、
ヘッド３を目標トラックの中心に位置決めするための位
置制御を実行する（ステップＳ６，Ｓ７）。

【００２９】この過渡制御から位置制御に移行するとき
に、本実施例では、ＣＰＵ１１はメモリ１２に格納され
ていた増幅率Ａを読出し、位置制御により算出される位
置誤差量を調整する処理を実行する（ステップＳ４のＹ
ＥＳ，Ｓ５）。この調整処理は、ディジタルフィルタの
入力量である位置誤差量を調整し、結果的にディジタル
フィルタの特性を位置制御に適応させることにある。 （位置制御）以下図３のフローチャートを参照して、本
実施例の位置制御の動作について説明する。

【００３０】ＣＰＵ１１は、目標トラックの中心位置
（位置制御時の目標位置）とヘッド３の実位置との位置
誤差量を算出する（ステップＳ１０）。ＣＰＵ１１は、
Ａ／Ｄ変換回路１０から出力されたバーストデータに基
づいて位置誤差量を算出する。

【００３１】ＣＰＵ１１は、算出した位置誤差量を入力
量とするディジタルフィルタの演算処理を実行して、位
相補償等の補償処理を行なう（ステップＳ１１，Ｓ１
３）。このとき、ＣＰＵ１１は、算出した位置誤差量で
ある入力誤差量（Ｅ）に、メモリ１２から読出した増幅
率Ａを掛けて、入力誤差量（Ｅ）を調整する（ステップ
Ｓ１２）。この調整された入力誤差量（Ｅ・Ａ）は、予
め過渡制御に適応するディジタルフィルタの特性に合致
する入力量である。

【００３２】ＣＰＵ１１は、調整された入力誤差量（Ｅ
・Ａ）に基づいてディジタルフィルタの演算処理を実行
し、演算結果である出力制御量（Ｙ）に対して調整用の
増幅率Ａを解消するための調整処理を実行する（ステッ
プＳ１４）。即ち、ディジタルフィルタからの出力制御
量（Ｙ）を、位置制御の本来の位置誤差量に基づいた出
力制御量（Ｙ／Ａ）に調整する。

【００３３】ＣＰＵ１１は、ディジタルフィルタの演算
により得られた出力制御量（Ｙ／Ａ）をＤ／Ａ変換回路
１３により、アナログ信号（電圧信号）に変換してＶＣ
Ｍドライバ１４に出力する（ステップＳ１５）。ＶＣＭ
ドライバ１４は出力制御量に応じた駆動電流をＶＣＭ５
に供給して駆動制御する。

【００３４】ＣＰＵ１１は、前記の位置誤差量がなくな
るまで、即ちヘッド３が目標トラックの中心に位置決め
されるまで、ステップＳ１０からの処理を繰り返す（ス
テップＳ１６）。

【００３５】以上のように本実施例では位置制御時に、
ディジタルフィルタにより補償処理を行なうときに、予
め過渡制御に適応するように設定されたディジタルフィ
ルタの特性に合わせるために、ディジタルフィルタの入
力量となる位置誤差量に所定の増幅率を掛けて調整する
調整処理を実行する。

【００３６】したがって、ディジタルフィルタは、過渡
制御に適応した演算特性である最大有効値（オーバーフ
ローが発生しない範囲内）による入出力と演算処理を実
行し、特性劣化を招くことなく、有効な出力制御量を算
出することができる。この場合、出力制御量を位置制御
に適応する値に調整（増幅率の解消）することにより、
適正な出力制御量に基づいた位置制御を実現できる。 （増幅率の設定処理）本実施例の位置制御において、Ｃ
ＰＵ１１はメモリ１２に予め格納された増幅率Ａを使用
して、ディジタルフィルタの入力量を調整している。こ
の増幅率Ａの設定処理について、図４のフローチャート
を参照して説明する。

【００３７】例えばＨＤＤの製造工程の検査工程におい
て、ＣＰＵ１１は予め設定した目標位置に対する位置制
御を実行し、そのときに算出した位置誤差量（Ｅ）に基
づいてディジタルフィルタの増幅率Ａを設定する。

【００３８】まず、ＣＰＵ１１は、算出した位置誤差量
（Ｅ）に、予め設定された増幅率Ａの初期値を掛けて、
ディジタルフィルタの演算を実行する（ステップＳ２０
〜Ｓ２２）。

【００３９】このディジタルフィルタの演算過程におい
て、オーバーフローが発生した場合には、増幅率の初期
値Ａを所定値（ΔＡ）分だけ減算する（ステップＳ２３
のＹＥＳ，Ｓ２４）。そして、この新たな増幅率（Ａ−
ΔＡ）を使用して、ディジタルフィルタの演算を実行す
る。

【００４０】また、オーバーフローが発生しない場合で
も、演算結果が最大有効値の９０％以内の範囲内にある
か否かを判定する（ステップＳ２５）。この判定結果に
より、演算結果が最大有効値の９０％を下回る場合に
は、所定値（ΔＡ）分だけ加算する（ステップＳ２
６）。そして、この新たな増幅率（Ａ＋ΔＡ）を使用し
て、ディジタルフィルタの演算を実行する。

【００４１】このようにして、設定処理により適正な増
幅率を決定し、メモリ１２に記憶する（ステップＳ２
７）。そして、ＨＤＤの製品出荷後に、ＣＰＵ１１は前
述した位置制御を実行するときに、メモリ１２から増幅
率を読出し、ディジタルフィルタの演算処理の実行前に
入力量の調整処理に使用する。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、Ｈ
ＤＤ等のヘッド位置決め制御システムにおいて、ディジ
タルフィルタを使用した補償処理の必要な過渡制御や位
置制御を実行する場合に、ディジタルフィルタの特性に
適応するように入力量を調整することにより、ディジタ
ルフィルタの特性劣化を招くことなく、ディジタルフィ
ルタの演算処理を実行できる。したがって、結果的に例
えば過渡制御に適応している特性のディジタルフィルタ
を、一方の位置制御にも適用できる。これにより、同一
特性のディジタルフィルタを異なる種類の過渡制御や位
置制御に使用することが可能となり、高精度の位置制御
と適正なセトリング時間の過渡制御を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わるヘッド位置決め制御シ
ステムの要部を示すブロック図。

【図２】本実施例に係わるＨＤＤのサーボ処理を説明す
るためのフローチャート。

【図３】本実施例に係わるＨＤＤの位置制御を説明する
ためのフローチャート。

【図４】本実施例に係わるディジタルフィルタの増幅率
の設定処理を説明するためのフローチャート。

【符号の説明】

１…ディスク、３…ヘッド、４…ヘッドアクチュエー
タ、５…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、６…ヘッドア
ンプ、７…データ再生回路、８…サーボデータ検出回
路、９…サンプルホールド回路、１０…Ａ／Ｄ変換回
路、１１…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、１２…メモ
リ、１３…Ｄ／Ａ変換回路、１４…ＶＣＭドライバ、１
５…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データの記録と再生を行なうヘッドをデ
   ィスク上の目標位置に位置決め制御するディスク記録再
   生装置のヘッド位置決め制御システムであって、 前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差量を
   算出する位置誤差算出手段と、 前記位置誤差量を入力として所定の補償処理を行なうた
   めのディジタルフィルタの演算処理を実行する手段であ
   って、前記ディジタルフィルタの特性に適応するように
   予め設定された増幅率により前記位置誤差量を調整して
   前記ディジタルフィルタの入力とするディジタルフィル
   タ手段と、 このディジタルフィルタ手段から出力された制御量に基
   づいて前記ヘッドの移動調整を実行するヘッド移動制御
   手段とを具備したことを特徴とするディスク記録再生装
   置のヘッド位置決め制御システム。
2. 【請求項２】 データの記録と再生を行なうヘッドをデ
   ィスク上の目標位置に位置決め制御する制御処理であっ
   て、前記目標位置のセトリング制御から位置制御に移行
   する制御処理を実行するディスク記録再生装置のヘッド
   位置決め制御システムであって、 前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差量を
   算出する位置誤差算出手段と、 前記位置誤差量を入力として所定の補償処理を行なうた
   めのディジタルフィルタの演算処理を実行する手段であ
   って、前記セトリング制御と前記位置制御とに応じて前
   記ディジタルフィルタの特性に適応する所定の増幅率を
   切換えて、前記セトリング制御または前記位置制御に適
   応するように前記増幅率より調整した位置誤差量を入力
   とするディジタルフィルタ手段と、 このディジタルフィルタ手段から出力された制御量に基
   づいて前記ヘッドの移動調整を実行するヘッド移動制御
   手段とを具備したことを特徴とするディスク記録再生装
   置のヘッド位置決め制御システム。
3. 【請求項３】 データの記録と再生を行なうヘッドをデ
   ィスク上の目標位置に位置決め制御する制御処理であっ
   て、前記目標位置のセトリング制御から位置制御に移行
   する制御処理を実行するディスク記録再生装置のヘッド
   位置決め制御システムであって、 前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差量を
   算出する位置誤差算出手段と、 前記セトリング制御の補償処理に適応する特性を有し、
   前記位置誤差量を入力とするディジタルフィルタの演算
   処理を実行する手段であって、前記セトリング制御から
   前記位置制御に移行したときに、前記ディジタルフィル
   タの特性に適応するように所定の増幅率により調整した
   位置誤差量を入力とするディジタルフィルタ手段と、 このディジタルフィルタ手段から出力された制御量に前
   記増幅率の逆数を掛けた制御量を出力する出力手段と、 この出力手段から出力された制御量に基づいて前記ヘッ
   ドの移動調整を実行するヘッド移動制御手段とを具備し
   たことを特徴とするディスク記録再生装置のヘッド位置
   決め制御システム。
4. 【請求項４】 ヘッドの現在位置と目標位置との位置誤
   差量に基づいてヘッドをディスク上の目標位置に位置決
   め制御し、前記位置誤差量を入力として所定の補償処理
   に対応するディジタルフィルタの演算処理を実行するデ
   ィジタルフィルタ手段を有するディスク記録再生装置の
   ヘッド位置決め制御システムであって、 前記ディジタルフィルタの特性と前記位置誤差量のデー
   タ量に基づいて設定された所定の増幅率を前記位置誤差
   量に掛けて前記ディジタルフィルタの入力とする位置誤
   差量入力手段と、 前記ディジタルフィルタの演算結果が前記ディジタルフ
   ィルタの最大有効値の範囲内になるように前記増幅率を
   調整する調整手段と、 この調整手段により調整された前記増幅率を記憶するメ
   モリ手段とを具備したことを特徴とするディスク記録再
   生装置のヘッド位置決め制御システム。
5. 【請求項５】 データの記録と再生を行なうヘッドをデ
   ィスク上の目標位置に位置決め制御するディスク記録再
   生装置のヘッド位置決め制御システムにおいて、 前記ヘッドを前記目標位置の近傍まで移動した後に、デ
   ィジタルフィルタの補償処理を含むセトリング制御を実
   行するステップと、 前記セトリング制御から前記ヘッドを前記目標位置に位
   置決めする位置制御に移行したときに、前記ヘッドの現
   在位置と前記目標位置との位置誤差量を算出するステッ
   プと、 前記位置制御に移行したときに、前記ディジタルフィル
   タの特性に適応するように予め設定された所定の増幅率
   により前記位置誤差量を調整するステップと、 この調整された位置誤差量を前記ディジタルフィルタの
   入力として前記ディジタルフィルタの演算処理を実行す
   るステップと、 前記ディジタルフィルタの演算結果である制御量に基づ
   いた前記位置制御により、前記ヘッドの移動調整を実行
   するステップとからなることを特徴とするヘッド位置決
   め制御方法。