JPH0628790A - ヘッド位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オントラック制御のサーボ特性を劣化させる
ことなく、アコースティックノイズの少ないシーク制御
動作を行うことができるようにしたヘッド位置制御装置
を提供する。 【構成】 磁気ヘッド３を磁気ディスク２の目標トラッ
ク上に移動させるシークモード時に、切換制御部１２に
よりスイッチ１０を開成させて、第２のパルス幅変調回
路９から加算器１１へのパルス幅変調信号の供給を停止
させ、第１のパルス幅変調回路８からの可聴周波数より
も高いサンプリング周波数のパルス幅変調信号だけでボ
イスコイルモータ駆動回路１３を駆動して、ヘッドアー
ム１５を目標トラック位置に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばコンピュータの
外部装置であるハードディスク装置などの磁気ディスク
装置に適用されるヘッド位置制御装置に関し、特に、パ
ルス幅変調（ＰＷＭ）駆動方式のヘッド位置制御装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ハードディスク装置では、ボイ
スコイルモータなどの応答性の良いアクチュエータによ
りヘッドアームを磁気ディスク上の目的のトラック位置
に移動（シーク）して、上記ヘッドアームの先端部分に
設けた磁気ヘッドにより磁気ディスク上の目的のトラッ
クを走査して、データの記録／再生を行うようになって
いる。そして、上記アクチュエータを駆動して磁気ヘッ
ドの位置を制御するのにパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動方
式が広く採用されている。

【０００３】上記ＰＷＭ駆動方式とは制御量に応じてパ
ルス幅のデューティを変化させるもので、通常、このパ
ルス幅変調信号のパルス周期Ｔ_P は常に一定である（図
２を参照）。

【０００４】従来、ＰＷＭ駆動方式には、図２Ａに示す
ように制御データの更新周期であるサンプリング周期Ｔ
_S の方をパルス幅変調信号のパルス周期Ｔ_P より長くし
て制御する方式がある。一般に、この方式によれば、被
制御装置である例えばボイスコイルモータ等のアクチュ
エータの時定数Ｔ_N より上記パルス周期Ｔ_P が短い場
合、上記被制御装置であるボイスコイルモータ等に流れ
る電流は、サンプリング周期の区間毎にそれぞれの制御
量に応じて平均的に流れる。

【０００５】また、図２Ｂに示すように上記サンプリン
グ周期Ｔ_S と上記パルス周期Ｔ_P が一致している場合、
すなわちアクチュエータの時定数Ｔ_N より上記パルス周
期Ｔ _P が長い場合、ボイスコイルモータ等に流れる電流
は、制御量に応じて脈波的な波形になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、サンプリン
グ期間中に一定の電流でアクチュエータを駆動制御する
ＰＷＭ駆動方式を採用したヘッド位置制御装置では、サ
ンプリング周波数Ｔ_S を可聴周波数（２０ＫＨｚ程度）
よりも高くすることにより、アコースティックノイズの
発生と伴うことなく、ヘッド位置を制御することができ
る。しかし、例えば、サンプルサーボ方式の磁気ディス
ク装置では、サンプリング周期毎に出力を変えるので、
サンプリング期間中は一定の電流が流れることになり、
いわゆる０次ホールドの影響で制御するサーボ特性に位
相回りが生じてしまう（図３参照）。すなわち、アクチ
ュエータに流れる電流がローパスフィルタを介した際と
同様の効果によって平均化され、元の波形に対して位相
の遅れを生じるために、サーボ特性に位相回が生じる。
実際、図３に示すように０次ホールド特性は、サンプリ
ング周波数ｆ_S ＝１／（２πＴ_S ）の整数倍毎に位相の
遅れが生じている。また、このようにサンプリング周期
Ｔ_S に対して上記パルス周期Ｔ_P が短い場合、制御にお
ける分解能（ビット数）を多くとることができない。

【０００７】一方、サンプリング周期Ｔ_S とパルス周期
Ｔ_P が一致させた状態でアクチュエータを駆動制御する
ＰＷＭ駆動方式を採用したヘッド位置制御装置では、一
般にサンプリング周波数は４ＫＨｚ程度であるために、
制御量に応じてアクチュエータにパルス状に制御電流が
流れ、上述のような位相回りを生じることはない。しか
し、上記制御量が大きいときに上記制御電流は飽和レベ
ルに達してしまうことがあり、しかも 上記サンプリン
グ周波数が可聴帯域内にあるので、アコースティックノ
イズや電気的なノイズを発生したり、機械的な共振の発
生源になってしまうという問題点があった。

【０００８】そこで、本発明は上述の如き実情に鑑み、
オントラック制御中のサーボ特性を劣化させることな
く、シーク制御中のアコースティックノイズを減少させ
るようにしたヘッド位置制御装置の提供を目的とするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るヘッド位置
制御装置は、上述した課題を解決するために、磁気ヘッ
ド上の磁気ヘッドの走査位置を検出するヘッド位置検出
手段と、このヘッド位置検出手段により得られたヘッド
位置情報に基づいて、移動速度制御情報を生成する速度
制御情報生成手段と、この速度制御情報生成手段により
生成された移動速度制御情報に応じたパルス幅を有する
可聴周波数よりも高い第１のサンプリング周波数のパル
ス幅変調信号を生成する第１のパルス幅変調手段と、上
記ヘッド位置検出手段により得られたヘッド位置情報に
基づいて、位置制御情報を生成する位置制御情報生成手
段と、この位置制御情報生成手段により生成された位置
制御情報に応じたパルス幅を有する上記第１のサンプリ
ング周波数よりも低い第２のサンプリング周波数のパル
ス幅変調信号を生成する第２のパルス幅変調手段と、上
記第１のパルス幅変調手段から供給されるパルス幅変調
信号と上記第２のパルス幅変調手段から供給されるパル
ス幅変調信号とを加算合成する加算手段と、上記加算手
段による加算合成出力に応じてヘッドを移動させるヘッ
ド移動手段と、シーク制御時に上記第２のパルス幅変調
手段から上記加算手段へのパルス幅変調信号の供給を停
止させる停止制御手段とを備えてなるものである。

【００１０】

【作用】本発明に係るヘッド位置制御装置では、ヘッド
位置検出手段により磁気ヘッド上の磁気ヘッドの走査位
置を検出して得られたヘッド位置情報に基づいて、速度
制御情報生成手段により位置制御情報を生成し、この移
動速度制御情報に応じたパルス幅を有する可聴周波数よ
りも高い第１のサンプリング周波数のパルス幅変調信号
を第１のパルス幅変調手段により生成する。また、上記
ヘッド位置情報に基づいて位置制御情報生成手段により
位置制御情報を生成し、この位置制御情報に応じたパル
ス幅を有する上記第１のサンプリング周波数よりも低い
第２のサンプリング周波数のパルス幅変調信号を第２の
パルス幅変調手段により生成する。そして、上記第１の
パルス幅変調手段により得られるパルス幅変調信号と上
記第２のパルス幅変調手段により得られるパルス幅変調
信号とを加算手段により加算合成し、その加算合成出力
に応じてヘッド移動手段によりヘッドを移動させる。停
止制御手段は、シーク制御時に上記第２のパルス幅変調
手段から上記加算手段へのパルス幅変調信号の供給を停
止させる。

【００１１】

【実施例】本発明に係るヘッド位置制御装置の一実施例
について図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１２】本発明に係るヘッド位置制御装置は、例え
ば図１に示すように構成される。この図１に示すヘッド
位置制御装置は、セクタサーボ方式のハードディスク装
置に本発明を適用したもので、スピンドルモータ１によ
り回転駆動される磁気ディスク２、上記磁気ディスク２
のトラックを走査する磁気ヘッド３、上記磁気ヘッド３
により再生信号がヘッドアンプ４を介して供給される位
置検出部５、上記位置検出部５から位置検出信号が供給
される速度制御部６及び位置制御部７、上記速度制御部
６から速度制御情報が供給される第１のパルス幅変調回
路８、上記位置制御部７から位置制御情報が供給される
第２のパルス幅変調回路９、上記第１のパルス幅変調回
路８からパルス幅変調信号が供給されるとともに上記第
２のパルス幅変調回路９からパルス幅変調信号がスイッ
チ１０を介して供給される加算器１１、上記スイッチ１
０を制御する切換制御部１２、上記加算器１１による加
算出力信号が供給されるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
駆動回路１３、上記ＶＣＭ駆動回路１３により駆動され
るボイスコイルモータ１４、上記ボイスコイルモータ１
４により移動されるヘッドアーム１５などから成る。

【００１３】上記磁気ディスク２は、円周方向のトラッ
クが等間隔に数十セクタに分割され、各セクタの先頭部
分に設けたサーボ領域にアドレス情報やファインパター
ン情報が予め記録されている。

【００１４】また、上記磁気ヘッド３は、上記ヘッドア
ーム１５の先端部分に設けられおり、上記スピンドルモ
ータ１により回転駆動される上記磁気ディスク２のトラ
ックを走査することにより、上記サーボ領域からサーボ
信号を再生する。この磁気ヘッド３による再生信号とし
て得られるサーボ信号が、上記ヘッドアンプ４を介して
位置検出部５に供給される。

【００１５】そして、上記位置検出部５は、本発明に係
るヘッド位置制御装置におけるヘッド位置検出手段とし
て機能するもので、上記サーボ信号として得られるトラ
ックアドレス情報やトラバース情報などから上記磁気ヘ
ッド２の現在の走査位置を示すヘッド位置情報を生成す
る。この位置検出部５により得られたヘッド位置情報が
上記速度制御部６及び位置制御部７に供給される。

【００１６】さらに、上記速度制御部６は、本発明に係
るヘッド位置制御装置における速度制御情報生成手段と
して機能するもので、上記位置検出部５からヘッド位置
情報が供給される微分器６１及び速度リファレンス出力
器６２、上記微分器６１及び速度リファレンス出力器６
２の各出力が供給される誤差検出器６３、上記誤差検出
器６３の出力が供給される速度制御情報発生器６４から
なる。

【００１７】この速度制御部６において、上記微分器６
１は、上記ヘッド位置情報を微分することにより、上記
磁気ヘッド３の現在の移動速度を示す速度情報を生成す
る。この微分器６１により得られる速度情報が上記誤差
検出器６３に供給される。また、上記速度リファレンス
出力器６２は、図示しないシステムコントローラから目
標トラック位置情報が供給されており、この目標トラッ
ク位置情報により示される目標トラック位置と上記位置
検出情報により示される上記磁気ヘッド２の現在の走査
位置とから、上記磁気ヘッド２の目標移動速度を示す目
標速度情報を生成する。この速度リファレンス出力器６
２により得られる目標速度情報が上記誤差検出器６３に
供給される。さらに、上記誤差検出器６３は、上記微分
器６１により得られた現在の速度情報と上記速度リファ
レンス出力器６２により与えられる目標速度情報との差
分を速度誤差として検出する。この誤差検出器６３によ
り得られる速度誤差情報が上記速度制御情報発生器６４
に供給される。そして、上記速度制御情報発生器６４
は、上記速度誤差情報に応じた速度制御情報を上記第１
のパルス幅変調回路８に供給する。

【００１８】また、上記位置制御部７は、本発明に係る
ヘッド位置制御装置における位置制御情報生成手段とし
て機能するもので、上記位置検出部５からヘッド位置情
報が供給される誤差検出器７１、上記誤差検出器７１の
出力が供給される位置制御情報発生器７２からなる。

【００１９】この位置制御部７において、上記誤差検出
器７１は、図示しないシステムコントローラから目標ト
ラック位置情報が供給されており、この目標トラック位
置情報により示される目標トラック位置と上記位置検出
情報により示される上記磁気ヘッド２の現在の走査位置
との差分を位置誤差情報として検出する。この誤差検出
器７１により得られる位置誤差情報が上記位置制御情報
発生器７２に供給される。そして、上記位置制御情報発
生器７２は、上記位置誤差情報に応じた位置制御情報を
上記第２のパルス幅変調回路８に供給する。

【００２０】さらに、上記第１のパルス幅変調回路８
は、本発明に係るヘッド位置制御装置における第１のパ
ルス幅変調手段として機能するもので、上記速度制御部
６の速度制御情報発生器６４から供給される速度制御情
報をに応じたパルス幅を有する可聴周波数よりも高い第
１のサンプリング周波数のパルス幅変調信号を生成す
る。この上記第１のパルス幅変調回路８により得られる
第１のサンプリング周波数のパルス幅変調信号が上記加
算器１１に供給される。

【００２１】また、上記第２のパルス幅変調回路９は、
本発明に係るヘッド位置制御装置における第２のパルス
幅変調手段として機能するもので、上記位置制御部７の
位置制御情報発生器７２から供給される位置制御情報を
に応じたパルス幅を有する上記第１のサンプリング周波
数よりも低い第２のサンプリング周波数のパルス幅変調
信号を生成する。この第１のパルス幅変調回路８により
得られる第２のサンプリング周波数のパルス幅変調信号
が上記スイッチ１０を介して上記加算器１１に供給され
る。

【００２２】ここで、上記スイッチ１０及び切換制御部
１２は、本発明に係るヘッド位置制御装置における停止
制御手段として機能するもので、シーク制御時に、図示
しないシステムコントローラからシークモードを示す制
御信号が供給されることにより、上記切換制御部１２が
上記スイッチ１１を開成させて、上記第２のパルス幅変
調回路９から上記加算器１１へのパルス幅変調信号の供
給を停止させる。そして、上記切換制御部１２は、上記
磁気ヘッド３が目標トラック位置に近づいて上記誤差検
出器７１により得られる位置誤差情報が所定値以下にな
ると、上記スイッチ１１を閉成させる。これにより、上
記第２のパルス幅変調回路９から上記加算器１１へパル
ス幅変調信号が供給される。

【００２３】さらに、上記加算器１１は、本発明に係る
ヘッド位置制御装置における加算手段として機能するも
ので、上記第１のパルス幅変調回路８から供給されるパ
ルス幅変調信号と上記第２のパルス幅変調回路９から供
給されるパルス幅変調信号とを加算合成する。そして、
この加算器１１による加算出力が上記ＶＣＭ駆動回路１
３に供給される。

【００２４】そして、上記ＶＣＭ駆動回路１３、ボイス
コイルモータ１４、及びヘッドアーム１５は、本発明に
係るヘッド位置制御装置における加算手段として機能す
るもので、ヘッド移動手段として機能するもので、上記
加算器１１による加算出力に応じて上記ＶＣＭ駆動回路
１３が上記ボイスコイルモータ１４を駆動することによ
り、上記ヘッドアーム１５を目的トラック位置に移動さ
せる。

【００２５】このような構成のヘッド位置制御装置で
は、上記磁気ヘッド３を磁気ディスク２の目標トラック
上に移動させるシークモード時に、上記切換制御部１２
が上記スイッチ１１を開成させる。これにより、シーク
モード時には、上記第２のパルス幅変調回路９から上記
加算器１１へのパルス幅変調信号の供給が停止され、上
記第１のパルス幅変調回路８からのパルス幅変調信号の
みが上記加算器１１に供給される。そして、上記加算器
１１による出力に応じて上記ＶＣＭ駆動回路１３が上記
ボイスコイルモータ１４を駆動することにより、上記ヘ
ッドアーム１５を目的トラック位置に移動させる。すな
わち、上記第１のパルス幅変調回路８からのパルス幅変
調信号だけでシーク制御が行われる。上記第１のパルス
幅変調回路８により得られるパルス幅変調信号は、上述
のように可聴周波数よりも高い第１のサンプリング周波
数のパルス幅変調信号であって、アコースティックノイ
ズを発生する虞れが極めて小さい。

【００２６】そして、上記磁気ヘッド３が目標トラック
位置に近づいて上記誤差検出器７１により得られる位置
誤差情報が所定値以下になると、上記切換制御部１２が
上記スイッチ１１を閉成させる。これにより、上記第２
のパルス幅変調回路９から上記加算器１１へパルス幅変
調信号が供給される。そして、上記加算器１１による出
力に応じて上記ＶＣＭ駆動回路１３が上記ボイスコイル
モータ１４を駆動することにより、上記ヘッドアーム１
５を目的トラック上で停止させて、上記ヘッドアーム１
５の先端部分の磁気ヘッド３で上記目的トラックを走査
するようにオントラック制御を行う。

【００２７】このように、上記可聴周波数よりも高い第
１のサンプリング周波数のパルス幅変調信号と該第１の
サンプリング周波数よりも低い第２のサンプリング周波
数のパルス幅変調信号との加算合成出力によりオントラ
ック制御が行われる。そして、上記第２のサンプリング
周波数のパルス幅変調信号はサンプリング周期が長いの
で制御分解能を高くすることができ、高い精度でヘッド
位置制御を行うことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、ヘッ
ド位置検出手段により磁気ヘッド上の磁気ヘッドの走査
位置を検出して得られたヘッド位置情報に基づいて、速
度制御情報生成手段により位置制御情報を生成し、この
移動速度制御情報に応じたパルス幅を有する可聴周波数
よりも高い第１のサンプリング周波数のパルス幅変調信
号を第１のパルス幅変調手段により生成する。また、上
記ヘッド位置情報に基づいて位置制御情報生成手段によ
り位置制御情報を生成し、この位置制御情報に応じたパ
ルス幅を有する上記第１のサンプリング周波数よりも低
い第２のサンプリング周波数のパルス幅変調信号を第２
のパルス幅変調手段により生成する。そして、上記第１
のパルス幅変調手段により得られるパルス幅変調信号と
上記第２のパルス幅変調手段により得られるパルス幅変
調信号とを加算手段により加算合成し、その加算合成出
力に応じてヘッド移動手段によりヘッドを移動させるこ
とにより、高い精度で、ヘッド位置制御を行うことがで
きる。また、シーク制御時には、停止制御手段により、
上記第２のパルス幅変調手段から上記加算手段へのパル
ス幅変調信号の供給を停止させるので、可聴周波数より
も高い第１のサンプリング周波数のパルス幅変調信号だ
けでヘッド移動のための駆動制御が行われることにな
り、アコースティックノイズを減少させることができ
る。

【００２９】従って、本発明によれば、オントラック制
御中のサーボ特性を劣化させることなく、シーク制御中
のアコースティックノイズを減少させるようにしたヘッ
ド位置制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヘッド位置制御装置の構成を示す
ブロック回路図である。

【図２】従来のＰＷＭ変調駆動方式の説明に供する図で
あって、（Ａ）はサンプリング周期をパルス幅変調信号
のパルス周期より長くした方式を示し、（Ｂ）はサンプ
リング周期とパルス幅変調信号のパルス周期とを一致さ
せた方式を示す。

【図３】従来のＰＷＭ変調駆動方式における０次ホール
ドの影響の説明に供する図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・スピンドルモータ ２・・・・・・・磁気ディスク ３・・・・・・・磁気ヘッド ５・・・・・・・位置検出部 ６・・・・・・・速度制御部 ７・・・・・・・位置制御部 ８，９・・・・・パルス幅変調回路 １０・・・・・・・スイッチ １１・・・・・・・加算器 １２・・・・・・・切換制御部 １３・・・・・・・ボイスコイルモータ駆動回路 １４・・・・・・・ボイスコイルモータ １５・・・・・・・ヘッドアーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ヘッド上の磁気ヘッドの走査位置
   を検出するヘッド位置検出手段と、 このヘッド位置検出手段により得られたヘッド位置情報
   に基づいて、移動速度制御情報を生成する速度制御情報
   生成手段と、 この速度制御情報生成手段により生成された移動速度制
   御情報に応じたパルス幅を有する可聴周波数よりも高い
   第１のサンプリング周波数のパルス幅変調信号を生成す
   る第１のパルス幅変調手段と、 上記ヘッド位置検出手段により得られたヘッド位置情報
   に基づいて、位置制御情報を生成する位置制御情報生成
   手段と、 この位置制御情報生成手段により生成された位置制御情
   報に応じたパルス幅を有する上記第１のサンプリング周
   波数よりも低い第２のサンプリング周波数のパルス幅変
   調信号を生成する第２のパルス幅変調手段と、 上記第１のパルス幅変調手段から供給されるパルス幅変
   調信号と上記第２のパルス幅変調手段から供給されるパ
   ルス幅変調信号とを加算合成する加算手段と、 上記加算手段による加算合成出力に応じてヘッドを移動
   させるヘッド移動手段と、 シーク制御時に上記第２のパルス幅変調手段から上記加
   算手段へのパルス幅変調信号の供給を停止させる停止制
   御手段とを備えてなるヘッド位置制御装置。