JPH10162526A - ヘッド位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッド位置誤差として使用する推定結果の計
測間隔を短くした際に、ユーザデータに利用できる領域
の減少を防止する。 【解決手段】 変位センサ手段の出力をもとにして回転
軸の位置を出力する回転軸位置計測手段と、磁気ヘッド
の位置誤差と回転軸の位置とから磁気ヘッドの位置誤差
の推定値を計算する連続的ヘッド位置誤差推定計算手段
と、磁気ヘッドの位置誤差の推定値を離散的ヘッド位置
誤差検出手段が磁気ヘッドの位置誤差を検出する時間間
隔よりも短い時間間隔でサンプリングして磁気ヘッドの
位置誤差の推定値が小さくなるように磁気ヘッドの駆動
を制御する高サンプリングレートサーボ補償手段とを備
えている。

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
に用いられるヘッド位置決め装置に関し、特にサーボ信
号の計測間隔が長い場合においても、高い位置決め精度
を確保することができるヘッド位置決め装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型磁気ディスク装置のヘッド位
置決め装置には、セクタサーボ方式によるヘッド位置決
め装置が使用されている。さて、セクタサーボ方式とは
ヘッドの位置決めに必要なサーボ信号を各データセクタ
間に形成し、このサーボ信号を読みとることによってヘ
ッド位置誤差の計測を行う方式のことである。

【０００３】一般に、セクタサーボ方式を採用するヘッ
ド位置決め装置は、ユーザデータのフォーマット容量を
大きくするため、サーボ信号の個数はなるべく少なくす
るように試みられている。しかし、サーボ信号を少なく
すると計測間隔が長くなり位置決め精度が低下するた
め、セクタサーボ方式においては長い計測間隔でも精度
の高い位置決めを実施できることが要求されている。ま
た、従来から磁気ディスクの高密度化を図るため、トラ
ックピッチはますます狭くなる傾向にあり、この点から
もヘッド位置決めの精度の向上が望まれている。

【０００４】図４は、従来の一般的なセクタサーボ方式
を採用したヘッド位置決め装置を示す構成図である。同
図において、記録媒体１は回転軸４を中心にして回転す
る磁気ディスクであり、この記録媒体１上には複数のト
ラック（図４にはトラック２のみを記載している）が形
成されている。そして、磁気ヘッド５はＶＣＭ（Voice
Coil Motor）６の駆動によって所望のトラック上に移動
され、記録媒体１の回転にともなってトラック２に沿っ
て軌道３を描きながらデータの読み書きを実施する。

【０００５】このとき、磁気ヘッド５を介して離散的ヘ
ッド位置誤差検出手段７は、離散的に記録されているサ
ーボ信号２１を順次読み出す。読み出されたサーボ信号
２１は、離散的ヘッド位置誤差検出手段７によって離散
的なへッド位置誤差２３に変換される。低サンプリング
レートサーボ補償器１４は、このヘッド位置誤差２３を
検出して制御信号２６ａを出力し、ＶＣＭ６を駆動させ
て磁気ヘッド５を所望のトラック上に移動させる。すな
わち、低サンプリングレートサーボ補償器１４は、入力
された離散的へッド位置誤差２３が零となるように、モ
ータドライバ１０およびＶＣＭ６の駆動を制御して磁気
ヘッド５をトラック２に追従させる。

【０００６】ところで、以上のようにして磁気ヘッド５
をトラック２に追従させる際にサーボ信号の個数が十分
にないと軌道３はトラック２から外れてしまい、位置決
め精度が低下するという問題点がある。このような間題
点に対して、例えば文献（H.Yada et al.,'A coherent
maximum likelihood head position estimator for PER
M disk drives',IEEE Transactions on Magnetics,Vol.
32,No.3,pp.1867-1872）には、サーボ信号の検出計測精
度を上げることで一つのサーボ信号を記録するのに必要
な記録媒体上の占有面積を低減させる技術が記載されて
いる。この技術を用いれば、ユーザデータのフォーマッ
ト容量を減らすことなく、単位面積あたりの記録媒体上
により多くのサーボ信号を記録することを可能とし、高
精度なヘッド位置決めを実現することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
献の技術においては、ＰＥＲＭ（Pre-Embossed Rigidma
gnetic）ディスクと呼ばれる特殊なプラスチック製の記
録媒体を使用する必要があり、記録媒体の材質やそのフ
ォーマット等に関して既存の磁気ディスク装置の標準的
仕様を大きく変更する必要があるため、実用化には大き
なコストがかかるという問題点がある。本発明はこのよ
うな課題を解決するためのものであり、ヘッド位置誤差
として使用する推定結果の計測間隔を短くしても、ユー
ザデータに利用できる領域を減少させることのないヘッ
ド位置決め装置を安価に提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係るヘッド位置決め装置は、トラッ
クに対する磁気ヘッドの位置誤差を離散時間毎に検出し
て出力する離散的ヘッド位置誤差検出手段と、回転軸の
位置の変位を検出して出力する変位センサ手段と、この
変位を離散的ヘッド位置誤差検出手段が磁気ヘッドの位
置誤差を検出する時間間隔よりも短い時間間隔で計測
し、回転軸の位置を出力する回転軸位置計測手段と、上
記磁気ヘッドの位置誤差と上記回転軸の位置とから磁気
ヘッドの位置誤差の推定値を、離散的ヘッド位置誤差検
出手段が磁気ヘッドの位置誤差を検出する時間間隔より
も短い時間間隔で計算して出力する連続的ヘッド位置誤
差推定計算手段と、上記磁気ヘッドの位置誤差の推定値
を離散的ヘッド位置誤差検出手段が磁気ヘッドの位置誤
差を検出する時間間隔よりも短い時間間隔でサンプリン
グし、上記磁気ヘッドの位置誤差の推定値が小さくなる
ように磁気ヘッドの駆動を制御する高サンプリングレー
トサーボ補償手段とを備えている。

【０００９】このように、本発明は離散的に計測される
ヘッド位置誤差の計測点間における拳動が、主に磁気デ
ィスク装置のベースに対するへッド移動方向（ヘッドの
位置決め方向）における回転軸の変位（軸振れ）に支配
されていることに着目し、サーボ信号が取得される間に
おいては回転軸位置を用いて磁気ヘッドの駆動を制御し
ている。

【００１０】また、このように構成することによって、
本発明はサーボ信号が取得されてから次のサーボ信号が
取得されるまでの間においては、回転軸の位置の変位を
利用して磁気ヘッドの位置を制御するため、記録媒体上
のサーボ信号の個数を増やすことなく位置決め精度を向
上させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る第１の実施の
形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の
第１の実施の形態を示した構成図である。同図におい
て、基本的な構成は図４に係る従来例と同様である。

【００１２】ただし、図１においては磁気ディスク装置
のベースに対する回転軸４の位置の変位２２を検出して
出力する変位センサ１２と、この変位２２を受信して回
転軸４の位置を計測する回転軸位置計測手段１１とが設
けられている。そして、この回転軸の位置２２とヘッド
位置誤差２３とに基づいて連続的ヘッド位置誤差推定計
算手段８はヘッド位置誤差の推定値２５を計算する。な
お、変位センサ１２は回転軸４の付近に非接触で配置さ
れた容量センサであり、回転軸の軸ぶれによって生じた
容量の変化から回転軸の位置の変位を検出することがで
きる。

【００１３】このような図１に係るヘッド位置決め装置
の動作について説明する。磁気ヘッド５から離散的に検
出されるサーボ信号２１は、離散的ヘッド位置誤差検出
手段７によってへッド位置誤差２３に変換されて出力さ
れる。このヘッド位置誤差２３は磁気ヘッド５が追従す
べきトラック２に対する磁気ヘッド５の位置誤差を示す
信号である。

【００１４】一方、変位センサ１２は、磁気ディスク装
置のベースに対する回転軸４のヘッド移動方向（すなわ
ち、ヘッドの位置決め方向）の位置を、連続または磁気
ヘッド５によるサーボ信号２１の計測間隔より短い時間
間隔で検出する。そして、検出された変位２２は、回転
軸位置計測手段１１によって回転軸位置２４に変換され
て出力される。

【００１５】出力された回転軸位置２４は連続的ヘッド
位置誤差推定計算手段８にヘッド位置誤差２３とともに
供給される。連続的ヘッド位置誤差推定計算手段８は、
計測されたヘッド位置誤差２３に回転軸位置２４を加え
ることで連続的にヘッド位置誤差の推定値２５を生成す
る。

【００１６】ただし、検出された直後のヘッド位置誤差
２３自体は最も正確な位置誤差を示すため、回転軸位置
２４によって補正する必要はない。そこで、ヘッド位置
誤差２３が計測された時点で、回転軸位置２４を零にク
リアすることによってヘッド位置誤差２３の不要な補正
を防止する。以降においては、次のヘッド位置誤差を検
出するまでは、このヘッド位置誤差２３に計測された回
転軸の位置をその都度加算してヘッド位置誤差の推定値
を求める。

【００１７】また、上記以外にも連続的ヘッド位置誤差
推定計算手段８は、最尤推定法などを用いてヘッド位置
誤差２３およびヘッド移動方向の回転軸位置２４によっ
てヘッド位置誤差の推定値２５を連続的に生成すること
もできる。高サンプリングレートサーボ補償器９は、磁
気ヘッド５がサーボ信号２１を検出する時間間隔よりも
短い時間間隔でヘッド位置誤差の推定値２５をサンプリ
ングし、このヘッド位置誤差の推定値２５が零となるよ
うに、すなわち磁気ヘッドが目標とするトラックに追従
するように制御信号２６をモータドライバ１０に伝達
し、モータドライバ１０の駆動を制御させる。

【００１８】モータドライバ１０は、この制御信号２６
に従ってＶＣＭ６を駆動させて磁気ヘッド５の位置を制
御する。このように、図１に係る本発明は、高サンプリ
ングレートサーボ補償器９のサンプリング時間を短くす
ることにより、ほとんど連続的にヘッド位置誤差の推定
値２５が得られため、精密な位置決めを実施することが
できる。

【００１９】次に、本発明に係る第２の実施の形態につ
いて説明する。図２は本発明に係る第２の実施の形態を
示す構成図である。同図において、図１のものと同一符
号は同一または同様の部品を示す。また、低サンプリン
グレートサーボ補償器１４とヘッド１６を駆動させるマ
イクロアクチュエータ１５とマイクロアクチュエータ１
５を制御する広帯域アナログサーボ補償器１３を備えて
いる点が図１とは異なる。このように、図２においては
磁気ヘッド５の先端部分であるヘッド１６をマイクロア
クチュエータ１５によって駆動できるように構成されて
いる。

【００２０】図２の装置の動作は、ほぼ図１と同様であ
る。詳細を以下に述べる。磁気ヘッド５から離散的に検
出されるサーボ信号２１は、離散的ヘッド位置誤差検出
手段７によって追従すべきトラック２に対する離散的な
へッドの位置誤差２３に変換される。

【００２１】この位置誤差２３は低サンプリングレート
サーボ補償器１４と連続的ヘッド位置誤差推定計算手段
８とに供給される。低サンプリングレートサーボ補償器
１４は、へッド位置誤差２３をサンプリングし、この値
が零となるように、すなわちヘッドが目標とするトラッ
クに追従するような制御信号２６ａをモータドライバ１
０に対して出力する。モータドライバ１０は、制御信号
２６ａに従ってＶＣＭ６を駆動させて磁気ヘッド５をト
ラック２に追従させる。

【００２２】一方、変位センサ１２は、磁気ディスク装
置のベースに対するヘッド移動方向（すなわち、ヘッド
の位置決め方向）の記録媒体１の回転軸４の変位２２
を、連続的もしくは磁気へッド５からの位置誤差２１の
計測間隔より短い時間間隔で検出する。

【００２３】検出された変位２２は、回転軸位置計測手
段１１により回転軸位置２４として計測される。連続的
へッド位置誤差推定検出手段８は、図１の場合と同様に
ヘッド位置誤差の推定値を計算する。例えば、へッド移
動方向の回転軸位置２４を、磁気ヘッド５からへッド位
置誤差２３が計測された時点で零にクリアし、実際に計
測されたヘッド位置誤差２３に回転軸位置２４を加える
ことで、連続的にへッド位置誤差の推定値２５を生成す
る。

【００２４】また、連続的へッド位置誤差推定検出手段
８は、最尤推定法などを用いて、へッド位置誤差２３お
よぴヘッド移動方向の回転軸位置２４から連続的にヘッ
ド位置誤差の推定値２５を生成することもできる。広帯
域アナログサ一ボ補償器１３は、へッド位置誤差の推定
値２５が零となるように、すなわちへッド１６が目標と
するトラック２に追従するようにマイクロアクチュエー
タ１５を１トラック程度の範囲内でヘッド位置決め方向
に駆動させる。

【００２５】なお、このマイクロアクチュエータ１５に
はピエゾアクチュエータ等を用い、その移動量は１トラ
ック幅以上である。このように、図２に係る本発明は、
ヘッド位置誤差２３に基づいてＶＣＭ６の駆動を制御す
るだけでなく、ヘッド位置誤差の推定値２５に基づいて
マイクロアクチュエータ１５を連続的に微少量駆動させ
ることによって精密な位置決めを実施することができ
る。

【００２６】次に本発明に係る第３の実施の形態につい
て説明する。図３は本発明に係る第３の実施の形態を示
す構成図である。同図において、図１と同一符号は同一
または同等の部品を示す。さて、図３に示すように回転
軸４の位置を計測するのに変位センサ１２ａを記録媒体
１の回転軸４に直接設ける必要はなく、記録媒体１の外
周に設けて外周のの位置の変位から間接的に検出しても
よい。また、記録媒体上に所定のマーク等を磁気的にま
たは光学的に記載し、このマークの位置をセンサによっ
て検出して回転軸の位置を知ることもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明は、サーボ信号が取
得されてから次のサーボ信号が取得されるまでの間にお
いては回転軸の位置を利用して磁気ヘッドの位置を制御
するため、連続的に磁気ヘッドの位置決めを実施するこ
とができ、記録媒体上のサーボ信号の個数を増やすこと
なく位置決め精度を向上させることができる。また、サ
ーボ信号を増やす必要がないためユーザデータ領域を減
少させずに済む。さらに、回転軸の変位を検出する変位
センサ手段を設けるだけで位置決め精度を向上させるこ
とができるため、従来の磁気ディスク装置の簡単な改造
で安価に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る第１の実施の形態を示す構成図
である。

【図２】 本発明に係る第２の実施の形態を示す構成図
である。

【図３】 本発明に係る第３の実施の形態を示す構成図
である。

【図４】 従来例を示す構成図である。

【符号の説明】

１…記録媒体、２…トラック、３…ヘッドの軌道、４…
回転軸、５…磁気ヘッド、６…ＶＣＭ（Voice Coil Mot
or）、７…離散的ヘッド位置誤差検出手段、８…連続的
ヘッド位置誤差推定計算手段、９…高サンプリングレー
トサーボ補償器、１０…モータドライバ、１１…回転軸
位置計測手段、１２…変位センサ、２１…サーボ信号、
２２…変位、２３…ヘッド位置誤差、２４…回転軸位
置、２５…ヘッド位置誤差の推定値、２６…制御信号。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の回転軸を中心にして回転可能な記
   録媒体のトラックに磁気ヘッドを移動させてデータを読
   み書きする磁気ディスク装置に用いられるヘッド位置決
   め装置において、 トラックに対する磁気ヘッドの位置誤差を離散時間毎に
   検出して出力する離散的ヘッド位置誤差検出手段と、 回転軸の位置の変位を検出して出力する変位センサ手段
   と、 この変位を離散的ヘッド位置誤差検出手段が磁気ヘッド
   の位置誤差を検出する時間間隔よりも短い時間間隔で計
   測し、回転軸の位置を出力する回転軸位置計測手段と、 前記磁気ヘッドの位置誤差と前記回転軸の位置とから磁
   気ヘッドの位置誤差の推定値を、離散的ヘッド位置誤差
   検出手段が磁気ヘッドの位置誤差を検出する時間間隔よ
   りも短い時間間隔で計算して出力する連続的ヘッド位置
   誤差推定計算手段と、 前記磁気ヘッドの位置誤差の推定値を離散的ヘッド位置
   誤差検出手段が磁気ヘッドの位置誤差を検出する時間間
   隔よりも短い時間間隔でサンプリングし、前記磁気ヘッ
   ドの位置誤差の推定値が小さくなるように磁気ヘッドの
   駆動を制御する高サンプリングレートサーボ補償手段と
   を備えたことを特徴とするヘッド位置決め装置。
2. 【請求項２】 所定の回転軸を中心にして回転可能な記
   録媒体のトラックに磁気ヘッドを移動させてデータを読
   み書きする磁気ディスク装置に用いられるヘッド位置決
   め装置において、 トラックに対する磁気ヘッドの位置誤差を離散時間毎に
   検出して出力する離散的ヘッド位置誤差検出手段と、 回転軸の位置の変位を検出して出力する変位センサ手段
   と、 この変位を離散的ヘッド位置誤差検出手段が磁気ヘッド
   の位置誤差を検出する時間間隔よりも短い時間間隔で計
   測し、回転軸の位置を出力する回転軸位置計測手段と、 前記磁気ヘッドの位置誤差と前記回転軸の位置とから磁
   気ヘッドの位置誤差の推定値を、離散的ヘッド位置誤差
   検出手段が磁気ヘッドの位置誤差を検出する時間間隔よ
   りも短い時間間隔で計算して出力する連続的ヘッド位置
   誤差推定計算手段と、 磁気ヘッドに設けられて磁気ヘッドの位置を可変させる
   マイクロアクチュエータ手段と、 連続的ヘッド位置誤差計算手段から入力される前記磁気
   ヘッドの位置誤差の推定値が小さくなるようにマイクロ
   アクチュエータ手段の駆動を制御する広帯域アナログサ
   ーボ補償手段と、 前記磁気ヘッドの位置誤差をサンプリングし、前記磁気
   ヘッドの位置誤差が小さくなるように磁気ヘッドの駆動
   を制御する低サンプリングレートサーボ補償手段とを備
   えたことを特徴とするヘッド位置決め装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のヘッド位置決め
   装置において、 前記変位センサ手段は、記録媒体の外周の位置の変位を
   検出することを特徴とするヘッド位置決め装置。