JPS63257970A - デ−タ記録装置の位置決め制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、データ記録装置の位置決め制御技術に関し、
特に、磁気ディスク装置などにおける位置決め動作時の
振動による磁気ヘッドの位置決め精度および浮上精度の
低下の回避に適用して好適な技術に関する。

〔従来の技術〕

磁気ディスク装置における磁気ヘッドの位置決め制御方
法として、磁気ディスク上のサーボトラツクに書き込ま
れた位置情報を読み出すサーボ磁気ヘッドとデータトラ
ックへの記録および再生を行うデータ磁気ヘッドとを同
一の駆動系に固定し、サーボ磁気ヘッドから読み出され
た位置情報に基づくフィードバック制御により駆動系を
駆動するボイスコイルモータなどを制御してデータ磁気
ヘッドの目的のトラックへの位置決めおよび追従を行わ
せる、いわゆるサーボトラック方式が知られている。

この場合、磁気ヘッドのトラック間の移動に際してボイ
スコイルモータに大きな駆動電流を入力して急激な加減
速を行うため、ボイスコイルモータと磁気ヘッドとの間
に介設されたヘッドアームやキャリッジなどの駆動系や
その支持部が振動する。

この振動は、ボイスコイルモータに人力される駆動電流
中に含まれる所定の周波数成分と駆動系の固有振動数と
が一致して共振した時に大きくなり、目的のトラックに
到達した後、制御モードがトラック追従制御系に切り替
わって高速移動のための大電流がボイスコイルモータに
人力されなくなった後も磁気ヘッドを加振するため、磁
気ヘッドの位置決め精度や浮上精度を低下させる原因と
なる。

さらに、前回の移動動作による残留振動が充分減衰しな
いうちに次の移動指令によって磁気ヘッドが移動動作を
開始し、その時ボイスコイルモータに人力された電流中
の主な周波数成分が残留振動と同位相になると、移動動
作後における残留振動は前回の移動動作の時よりも大き
くなり、このような現象が数回連続すると最初の位置決
め動作時における残留振動の数倍の振動が磁気ヘッドに
加わるため、位置決め誤差や浮上量変動が許容値を越え
てアクセスエラーを生じたり、甚だしい場合には磁気ヘ
ッドが磁気ディスク面上に衝突してデータ破壊の原因と
なる。

このような駆動系の共振を回避するため、たとえば、特
開昭５７−２０９６９号公報に開示される技術が既に提
案されている。

その概要は、磁気ヘッドの移動距離の長短に応じてボイ
スコイルモータに入力される電流値を増減させることに
よって移動速度のプロファイルを変化させ、移動時間と
停止時間との比（シークインターバル）が特定の値にな
った時の機構部の共振を防止しようとするものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記の従来技術では、ボイスコイルモータに
入力する電流値を増減させるために制御回路が複雑にな
ることは避けられず、さらに、２以上の固有振動数との
共振を回避する速度命令を作り出すことが困難であると
いう問題がある。

また、他の対策として、駆動系の固有振動数を可能な限
り高くすることが考えられるが、位置決め精度や浮上精
度に大きな影響を与える駆動系の固有振動数を駆動電流
中のすべての周波数成分より高く設定することは、装置
の小型化・軽量化および動作の高速化、さらには磁気デ
ィスクに記録されるデータの高密度化に伴い困難である
という問題がある。

本発明の目的は、位置決め動作を繰り返す間に発生する
記録再生手段を駆動する駆動系の振動の増大を回避して
、記録媒体に対する記録再生手段の位置決め右よび浮上
精度を安定に維持することが可能な位置決め制御技術を
提−供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、記録媒体から読み出された位置情報を、駆動
系を介して記録再生手段を駆動する駆動源に帰還するこ
とにより記録媒体の目的位置への記録再生手段の位置決
めおよび追従を制御するデータ記録装置の位置決め制御
方法において、記録再生手段の第１の位置から第２の位
置への移動に際して発生する共振による駆動系の振動と
、記録再生手段の第２の位置から第３の位置への移動に
際して駆動源から作用される駆動力中に含まれる駆動系
の固有振動数と同一の周波数成分とが逆位相となるよう
に、第１の位置における第２の位置への移動開始時刻か
ら第２の位置における第３の位置への移動開始時刻まで
の移動動作間隔を制御するものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、第１の位置から第２の位置への
移動時に発生して残留する駆動系の振動が、第２の位置
から第３の位置への移動に際して駆動源から作用される
駆動力中に含まれる駆動系の固有振動数と同一周波数で
逆位相の成分によって減衰されるので、記録再生手段の
ランダムな位置決め動作が連続的に繰り返される間に、
記録再生手段を駆動する駆動系の有害な振動が増大する
ことがな（、記録媒体に対する記録再生手段の位置決め
および浮上精度を安定に維持することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を引用しながら詳細
に説明する。

第３図は、本発明の一実施例である位置決め制御方法が
実施される磁気ディスク装置における制御系のブロック
図である。

本実施例の磁気ディスク装置は、スピンドルモータ１に
よって所定の方向に回転される複数の磁気ディスク２　
（記録媒体）と、ボイスコイルモータ３（駆動源）によ
り磁気ディスク２の径方向に直線的に往復変位されるキ
ャリッジ４　（駆動系）と、このキャリッジ４に一端が
固定された複数のへラドアーム５（駆動系）とを備えて
いる。

複数のヘッドアーム５の各々の先端部には、磁気ディス
ク２上に同心円状に形成された複数の図示しないデータ
トラック領域に対してデータの記録または再生を行うデ
ータ磁気へラド６　（記録再生手段）、および磁気ディ
スク２上に同心円状に設けられた図示しないサーボトラ
ック領域に予め書き込まれている位置情報の読み出しを
行うサーボ磁気へラド７　（記録再生手段）がそれぞれ
設けられている。

ボイスコイルモータ３には、パワーアンプ８およびエラ
ーアンプ９を介して速度制御部１０および位置制御部１
１が接続されているとともに、サーボ磁気へラド７によ
って検出された位置情報１２は、位置情報処理部１３を
介してエラーアンプ９に帰還されるように構成されてい
る。

るラーアンブ９は、サーボ磁気ヘッド７を複数のサーボ
トラック間を移動させることにより同時にデータ磁気ヘ
ッド６を複数のデータトラック間で高速に移動させる速
度制御モードにおいては、速度制御部１１からの指令値
と位置情報処理部１３からの検出値との差に応じてエラ
ー量１４をパワーアンプ８に入力し、また、サーボ磁気
ヘッド７を高精度で位置決めすることにより同時にデー
タ磁気へラド６を所定のデータトラック上に精密に位置
決めする位置決めモードにおいては、位置制御部１１か
らの指令値と位置情報処理部１３からの検出値との差に
応じてエラー量１４をパワーアンプ８に人力するように
構成されている。

そして、パワーアンプ８は、エラーアンプ９からのエラ
ー量１４に応じた駆動電流１５をボイスコイルモータ３
に人力することにより、ボイスコイルモータ３によるキ
ャリッジ４の移動速度および移動量を制御し、キャリッ
ジ４および該キャリッジ４に一体に固定された複数へラ
ドアーム５が磁気ディスク２の径方向に直線的に往復変
位することにより、複数のヘッドアーム５の先端部に設
けられたデータ磁気ヘッド６　（あるいはサーボ磁気ヘ
ッド７）が、磁気ディスク２に同心円状に設けられた図
示しない複数のデータトラック（あるいはサーボトラッ
ク）の目的の一つの上に位置決めされ、かつトラック追
随動作が行われるように構成されている。

また、速度制御モードと位置制御モードとの切り換えは
、モ°−ド制御部１６において行われるものである。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、磁気ディスク装置の一般的な動作について説明す
る。

磁気ディスク２に形成された複数のトラックの番号が最
外周から中心に向かって０番から増加するように決めら
れているものとし、磁気ディスク２上の０番トラック（
第１の位置）にて命令待ちの状態にあったサーボ磁気へ
ラド７が１０番トラック（第２の位置）に移動する命令
を受け、時刻１、　に０番トラックから移動を開始し、
時刻ｔ２に１０番トラックに到着したとする。

この時の位置信号波形２０および駆動電流波形２１は第
４図（ａ）に示すようになり、データ磁気ヘッド６およ
びサーボ磁気ヘッド７は第３図の矢印への方向に、すな
わち磁気ディスク２の中心に向かって移動したことにな
る。

さらに、この時の駆動電流波形２１を周波数分析した結
果が第４図Ｑ：１）のようになり、たとえば５００１（
ｚの周波数成分を一番多く含んでいることが判明したと
し、さらに、ヘッドアーム５が固有振動数「ｐとして周
波数５００Ｈｚの固有振動数を持っている場合を考える
と、ヘッドアーム５は駆動電流１５によるボイスコイル
モータ３の駆り力と共振して周波数５００Ｈｚで振動す
る。

この周波数５００Ｈｚの振動が、サーボ磁気ヘッド７が
時刻ｔ、に１０番トラックに到着して速度制御モードか
ら位置決め制御モードに時刻ｔ、で切り替わった後の整
定時間Δ１．の間に十分減衰しない場合は、第４図（ａ
）の位置信号波形２０に示すように周波数５００七の残
留振動によるオフトラック（位置ずれ）が発生する。位
置決め制御は位相補償を行った閉ループ系であるため、
位置信号波形２０に見える周波数５００Ｈｚの振動の位
相は、実際のサーボ磁気ヘッド７の振動とは厳密には異
なっているが、やはり駆動電流波形２１中の５００Ｈｚ
の周波数成分とは一定の相関関係にある。

したがって、データトラック上の指定位置までの回転待
ち時間が比較的短くて周波数５００Ｈｚの振動が十分に
減衰しないΔｔ２　間にデータの記録・再生をデータ磁
気へラド６が行う時は最大でオフトラック量ΔＸ、　が
生じることになる。

そして、第４図（ａ）に示す程度の振動によるオフトラ
ック量において正常に動作可能に設計されているとすれ
ば、Δｔ２　間に移動指令を受けてもデータ磁気へラド
６は正常にデータの記録・再生を行うことができる。

しかし、サーボ磁気ヘッド７が、周波数５００七の振動
が十分に減衰しないΔｔ２　間に次の移動指令を受けて
１０番トラックから２０番トラック（第３の位置）へ移
動を開始したとすると、この移動は前回００番トラック
から１０番トラックへ移動した時と同一方向、同一トラ
ック数の移動であるため速度命令も前回と同一であり、
ボイスコイルモータ３に人力される駆動電流１５も再び
５００七の周波数成分を多く含むので、ヘッドアーム５
に残留する振動は共振により増大する。

ここで、第５図に示すように周波数５００七の振動の半
周期Δｔ、の偶数倍となるような移動間隔Δｔ３　でサ
ーボ磁気へラド７が移動を開始すべく時刻ｔ４　で駆動
電流１５が人力されたとすると、０番トラックから１０
番トラックに移動した時の周波数５００七の残留振動と
同位相・同一周波数の振動が生じるようにヘッドアーム
５が加振される。

したがって、その時の２０番トラック上におけるオフト
ラック量の最大値Δｘ２　は位置波形２２に示されるよ
うに１０番トラック上のΔｘ１　　より大きくなる。

このような現象は、５００七の周波数成分を駆動電流１
５に多く含む速度指令を連続で受ける時に、移動方向が
同一の場合は、５００Ｈｚの半周期Δｔａ　＝１／２・
ｆｐ　（この場合１ｍ５）の偶数倍の移動動作間隔、ま
た移動方向が逆の場合はΔｔ、の奇数倍となる移動動作
間隔で起きる。

いま、本実施例の磁気ディスク装置において、５００七
の周波数成分をコイル電流波形に多く含む速度命令は、
移動トラック数Ｎの範囲がたとえば５個から１５個まで
であるとすると、そのトラック数間の移動が連続する命
令を受けた時は、第３図に示すような、周波数５００１
（ｚの振動が十分に減衰しないΔｔ２　間（この場合２
０ｍ５）は命令を受は入れなければよいが、平均回転待
ち時間が前記のΔｔ２　よりも小さい場合には、アクセ
スに要する時間が必要以上に長くなるという問題がある
。

そこで、本実施例においては、第１図のフローチャート
に示すような制御を行う。

まず、前のく第１の位置から第２の位置への移動におけ
る）移動トラック数△Ｌ１　　と次の（第２の位置から
第３の位置への）移動トラック数ΔＬ２、および双方に
おける移動開始時刻の差である移動動作間隔ΔＴを検知
し、移動トラック数ΔＬ１右よびΔＬ、が、ヘッドアー
ム５の固有振動数ｆｐ（この場合５００Ｈｚ）ど同一の
周波数成分による連続加振となる可能性があるトラック
数の範囲内か（この場合５〜１５の範囲）、さらに移動
動作間隔ΔＴが周波数５００）１ｚの振動が十分減衰す
る移動動作間隔（この場合２０ｍ５）よりも小であるか
どうかを判断する。

そして、前の移動トラック数ΔＬ、および次の移動トラ
ック数ΔＬ２　の少なくとも一方が５〜１５の範囲以外
の場合、および移動動作間隔ΔＴが周波数５００七の残
留振動が十分減衰する移動動作間隔２０ｍ５よりも大で
ある場合には、通常のように、遅延することなく移動指
令を実行する。

一方、前の移動トラック数ΔＬ１フよび次の移動トラッ
ク数ΔＬ２　が共に５〜１５の範囲内で、しかも移動動
作間隔ΔＴが周波数５００七の残留振動の十分な減衰に
要する移動動作間隔２０ｍ５よりも小である場合には、
前回の第１の位置から第２の位置への移動方向Ｘ１と、
これからの第２の位置から第３の位置への移動方向Ｘ２
とが同じかまたは逆かによって次のような処理を行う。

すなわち、移動方向の組み合わせが同じ場合（Ｘ１＝Ａ
、Ｘ２＝Ａまた＋；！Ｘ１＝Ｂ、Ｘ２＝Ｂ）には、移動
動作間隔ΔＴが１／２　・ｆ　ｐ　（＝１ｍｓ）の偶数
倍の時に移動指令の実行を遅延時間Δｔｓ　＝　１／　
２　・ｆ　ｐ（＝　１ｍ５）だけ遅らせ、すなわち、Δ
Ｔ＝Δｔ３　＋Δｔ、とし、また、移動方向の組み合わ
せが異なる場合（Ｘｌ＝Ａ、Ｘ２＝ＢまたはＸ１＝Ｂ、
Ｘ２＝Ａ）には、移動動作間隔ΔＴが１／　２　・ｆ　
ｐ　（＝　１ｍ５）の奇数倍の時に移動指令の実行を遅
延時間Δｔｓ　＝１／２・ｆｐ（＝１ｍｓ＞だけ遅らせ
てΔＴ＝Δｔ、＋Δｔ、とすることにより、ヘッドアー
ム５の固有振動数ｆｐと、駆動電流１５に含まれる該ヘ
ッドアーム５の固有振動数ｆｐと同一の周波数成分とが
逆位相となり、ヘッドアーム５における固有振動数ｆｐ
の残留振動が確実に減衰される。

この結果、第２の位置から第３０位首への位置決めに際
して発生される残留振動の振幅は減衰してΔｘ３　とな
り、前段の第１０位置から第２の位置への位置決めに際
して発生した残留振動の振幅ΔＸ、よりも小さくなる。

また、この時へラドアーム５の振動は磁気ヘッドの浮上
方向に主成分を持つので浮上特性も安定する。

これにより、第１の位置から第２の位置への移動に際し
て発生した残留振動が第２の位置から第３の位置への移
動に際して増大することに起因して、ヘッドアーム５に
固定されたデータ磁気ヘッド６におけるアクセスエラー
などが発生することが防止され、データ磁気ヘッド６０
ランダムな位置決め動作における位置決め精度および浮
上精度を安定に維持することが可能となる。

また、ボイスコイルモータ３に人力される駆動電流１５
の値そのものは変化させないので、複雑な電流制御回路
などを設ける必要がなく、磁気ディスク装置の構造を簡
単化することができる。

さらに、ヘッドアーム５などの駆動系の共振を防止する
目的で該駆動系の固有振動数を可能な限り高く設定する
ことによる設計上の制約が緩和され、磁気ディスク装置
の設計の自由度が向上する。

また、駆動系の残留振動を減衰させるための待ち時間を
必要以上に大きくする必要がなく、磁気ディスク装置に
おけるアクセス速度を高速化することができる。

なお、上記の実施例における説明では、主として磁気デ
ィスタ装置における磁気ヘッドの位置決め技術に適用し
た場合について説明したが、これに限定されるものでは
なく、光デイスク装置など、一般のデータ記録装置にお
ける記録再生手段の位置決め技術に広く適用できること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の説明のように、本発明によれば、記録媒体から読
み出された位置情報を、駆動系を介して記録再生手段を
駆動する駆動源に帰還することにより該記録媒体の目的
位置への前記記録再生手段の位置決めおよび追従を制御
するデータ記録装置の位置決め制御方法において、前記
記録再生手段の第１の位置から第２の位置への移動に際
して発生する共振による前記駆動系の振動と、該記録再
生手段の前記第２の位置から第３の位置への移動に際し
て前記駆動源から作用される駆動力中に含まれる前記駆
動系の固有振動数と同一の周波数成分とが逆位相となる
ように、前記第１の位置における前記第２の位置への移
動開始時刻から前記第２の位置における前記第３の位置
への移動開始時刻までの移動動作間隔が制御されるので
、第１の位置から第２の位置への移動時に発生して残留
する駆動系の振動が、第２の位置から第３の位置への移
動に際して駆動源から作用される駆動力中に含まれる駆
動系の固有振動数と同一周波数で逆位相の成分によって
減衰され、記録再生手段のランダムな位置決め動作が連
続的に繰り返される間に、記録再生手段を駆動する駆動
系の有害な振動が増大することがなく、記録媒体に対す
る記録再生手段の位置決めおよび浮上精度を安定に維持
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である磁気ディスク装置の位
置決め制御方法を説明するフローチャート、 第２図は本発明の一実施例である磁気ディスク装置の位
置決め制御方法におけるサーボ磁気ヘッドの位置波形と
ボイスコイルモータの駆動電流波形を示す線図、 第３図は磁気ディスク装置の構成の概略を示すブロック
図、 第４図（ａ）は−回の位置決め動作におけるサーボ磁気
ヘッドの位置波形とボイスコイルモータの駆動電流波形
を示す線図、 第４図ら）はボイスコイルモータの駆動電流波形の周波
数分析図、 第５図は位置決め動作を複数回連続して行った場合のサ
ーボ磁気ヘッドの位置波形とボイスコイルモータの駆動
電流波形を示す線図である。 １・・・スピンドルモータ、２・・・磁気ディスク（記
録媒体）、３・・・ボイスコイルモータ（駆動源）、４
・・・キャリッジ（駆動系）、５・・・ヘッドアーム（
駆動系）、６・・・データ磁気ヘッド（記録再生手段）
、７・・・サーボ磁気ヘッド（記録再生手段）、８・・
・パワーアンプ、９・・・エラーアンプ、１０・・・速
度制御部、１１・・・位置制御部、１２・・・位置情報
、１３・・・位置情報処理部、１４・・・エラー信号、
１５・・・駆動電流、１６・・・モード制御部、ｒｐ・
・・駆動系の固有振動数、１．　　・・・第１の位置か
ら第２の位置への移動開始時刻、ｔ２　・・・第２の位
置への到達時刻、ｔ、・・・速度制御モードから位置決
め制御モードへの切り替え時刻、ｔ４　　・・・第２の
位置から第３の位置への移動開始時刻、Δｔ１　　・・
・整定時間、Δｔ２・・・駆動系における残留振動の継
続時間、Δｔ、・・・従来の移動間隔、Δｔ４　　・・
・ｆｐの半周期、Δｔｉ　　・・・遅延時間、ΔＴ・・
・移動動作間隔、Δｘ０．Δｘ２．ΔＸ、・・・オフト
ラック量、ｘｌ・・・第１の位置から第２の位置への移
動方向、ｘ２・・・第２の位置から第３の位置への移動
方向、Ａ、Ｂ・・・移動方向。 第２図 Δ１．　　　　　　　　　　　　　　　Δｔ１ｔｌ　　
　　　ｊ　　　　　　　　ｔ、　　　　　１Δｔ５・・
・遅延時間 ΔＴ・・・移動動作問浦 △に１　・オフトランク量 △ｘ３　　・・オフトランク量 第４図 （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録媒体から読み出された位置情報を、駆動系を介
   して記録再生手段を駆動する駆動源に帰還することによ
   り該記録媒体の目的位置への前記記録再生手段の位置決
   めおよび追従を制御するデータ記録装置の位置決め制御
   方法であって、前記記録再生手段の第１の位置から第２
   の位置への移動に際して発生する共振による前記駆動系
   の振動と、該記録再生手段の前記第２の位置から第３の
   位置への移動に際して前記駆動源から作用される駆動力
   中に含まれる前記駆動系の固有振動数と同一の周波数成
   分とが逆位相となるように、前記第１の位置における前
   記第２の位置への移動開始時刻から前記第２の位置にお
   ける前記第３の位置への移動開始時刻までの移動動作間
   隔を制御することを特徴とするデータ記録装置の位置決
   め制御方法。 ２、前記記録媒体が磁気ディスクであり、前記記録再生
   手段が該磁気ディスクから位置情報を読み出すサーボ磁
   気ヘッドおよび該磁気ディスクに対する所定のデータの
   記録および再生を行うデータ磁気ヘッドであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のデータ記録装置の
   位置決め制御方法。 ３、前記駆動源がボイスコイルモータであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のデータ記録装置の位
   置決め制御方法。