JPH07176157A

JPH07176157A - 磁気記録再生装置

Info

Publication number: JPH07176157A
Application number: JP31872693A
Authority: JP
Inventors: Akira Takeda; 章武田; Minoru Minase; 実水無瀬
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は記録媒体の目標トラック上に磁気ヘ
ッドをシーク動作させる磁気記録再生装置に関し、アク
チュエータの高速かつ高精度な位置決めを行うことを目
的とする。【構成】ＣＰＵ３２のトラック移動指令でＶＣＭ制御
手段３３により、加速・減速手段３４が磁気ヘッドを目
標トラック近傍まで位置させ、セトリング手段３５がメ
モリ領域３７_bに記憶されている過去の追従制御データ
により磁気ヘッドを目標トラックに位置決めする。そし
て、ポジショニング手段により追従制御データを生成し
て磁気ヘッドを目標トラックに追従させ、該追従制御デ
ータを記録部３７のメモリ領域３７_bに記憶させる構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体の目標トラッ
ク上に磁気ヘッドをシーク動作させる磁気記録再生装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータの高速化が進むに伴
い、外部記憶装置として使用されるＨＤＤ（ハードディ
スクドライブ）等の磁気記録再生装置の高速化が要求さ
れてきている。

【０００３】従来、磁気記録再生装置では、記録媒体と
しての磁気ディスク上に形成されている所定の記録トラ
ックに磁気ヘッドを走査して記録再生を行うもので、磁
気ヘッドの位置決めはＶＣＭ（ボイスコイルモータ）を
サーボ回路により制御して行う。

【０００４】そこで、図５に、従来における磁気ディス
クに対するアクチュエータの位置関係の説明図を示す。
図５において、アクチュエータ１１は回転軸１２に取り
付けられており、該回転軸１２の一方にムービングコイ
ル１３が配置され、他方にヘッドアーム１４が配置され
る。ヘッドアーム１４の先端には支持バネ１５が取り付
けられ、支持バネ１５の先端に磁気ヘッド１６が取り付
けられる。

【０００５】また、磁気ヘッド１６はＦＰＣ（フレキシ
ブルプリント基板）１７により外部（信号処理部）と電
気的接続が行われる。なお、ムービングコイル１３の下
方には図示しないがＮ，Ｓ極の２つのマグネットが並設
されている。

【０００６】このようなアクチュエータ１１は、制御回
路（図示せず）より制御電流がムービングコイル１３に
供給されて回転軸１２を軸に回動するもので、磁気ディ
スク１８の半径方向（矢印ＡＢ方向）に外周と内周との
間で磁気ヘッド１６が移動される。制御は設定された一
連の動作で行われるものである。

【０００７】ここで、図６に、磁気ヘッドのシーク動作
の制御線図及び速度線図を示す。図６（Ａ）は制御線図
を示しており、磁気ヘッド１６が現在位置から目標位置
に移動される際、加速、定速、減速、セトリング、ポジ
ショニングの一連の動作で行われる。この場合、加速、
定速、減速区間が磁気ヘッド１６の移動制御区間とな
る。

【０００８】この加速、定速、減速区間において、図６
（Ｂ）に示すように、磁気ヘッド１６を遠距離移動させ
る場合、距離Ｌ₁までに最大速度まで加速し、その後距
離Ｌ ₁，Ｌ₂間で最大速度を維持し、距離Ｌ₂からは減
速するように設定された手順で制御される。なお、近距
離移動の場合は、破線で示すように加速状態から距離Ｌ
₃より直ちに減速状態とされるものである。

【０００９】また、図７に、従来の磁気ヘッドのセトリ
ング、ポジショニングの移動制御のブロック線図を示
す。図７は、図６（Ａ）のセトリング、ポジショニング
区間の磁気ヘッドの位置決め制御の制御回路図である。

【００１０】図７において、セトリング制御時にはスイ
ッチ２１がＡ２側に切り換えられ、指令された目標値が
比較器２２に入力されてスイッチ２１、補償器（Ｈ
（Ｚ））２３、アクチュエータ（ＡＣＴ）１１、比較器
２２のフィードバックループが形成される。そして、目
標位置に対してオーバシュートさせないように到達さ
せ、制御が安定したときにスイッチ２１がＡ１側に切り
換えられてポジショニング制御のループを形成させる。

【００１１】ポジショニング制御は、比較器２２とスイ
ッチ２１の間で、積分器（Ｚ^-1）２５及び増幅器（Ｋ）
２６を介在させるものである。積分器（Ｚ^-1）２５は入
力される値を積分していくものである。

【００１２】セトリング制御及びポジショニング制御に
おいては補償器（Ｈ（Ｚ））２３を介してアクチュエー
タ（ＡＣＴ）１１が制御されるもので、ＰＩＤ（比例積
分微分動作）補償を行う。これは、ゲイン位相特性にお
けるゲインカーブのＯdBとクロスするときの周波数（ク
ロスオーバー周波数）を最適値にするように補償するた
めのものである。

【００１３】そして、アクチュエータ（ＡＣＴ）１１か
らは、現在位置を示す情報が加減算器２２にフィードバ
ックされることにより、目標値と比較されて誤差が算出
され、この誤差信号によって閉ループ制御が行われるも
のである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示す
ように磁気ヘッド１６によって記録再生される情報信号
はＦＰＣ１７を介して信号処理部と送受信されており、
ＦＰＣ１７は曲線状（図５ではＳ字状）に撓んでいる。
そのため、アクチュエータ１１にはこのＦＰＣ１７の撓
みによる付勢力がＡ方向に作用することになり、図７に
おける外乱（Ｔ_L：トルクバイアス）２７となって制御
系に加わることになる。

【００１５】すなわち、図７の制御回路では、図６
（Ａ）の制御線図による制御における図６（Ｂ）の速度
線図の移動後、セトリング動作においてアクチュエータ
（ＡＣＴ）１１に加わる外乱（Ｔ_L）２７をも含めた状
態で目標位置に到達されることにより、到達位置は外乱
（Ｔ_L）２７だけ偏差を有することとなる。

【００１６】この状態でポジショニング制御に切り換え
ると、外乱（Ｔ_L）２７による偏差分が誤差として制御
系に加わってくる。この状態が図８に示される。

【００１７】図８に、磁気ヘッドにおけるシーク動作の
外乱による変化の制御線図を示す。図８に示すように、
外乱（Ｔ_L）により、アクチュエータ（ＡＣＴ）１１は
目標位置に対してオーバーシュートを起こして収束し、
目標位置にポジショニングを行うという制御となる。

【００１８】従って、外乱（Ｔ_L）の影響により最終的
に磁気ヘッド１６が目標位置に位置決めされるまでの時
間を要してアクセス時間が長くなるという問題がある。
また、ＦＰＣ１７による外乱（Ｔ_L）２７は当該ＦＰＣ
１７の取り付け状態、温度等によってばらつきを生じる
ことにより、目標位置に対して偏差が残るという問題が
ある。

【００１９】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、アクチュエータの高速かつ高精度な位置決めを
行う磁気記録再生装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、信号処理手
段からのトラック移動指令に基づいて、記録媒体の目標
トラックの目標値が設定され、該目標値に従って磁気ヘ
ッドを移動させる磁気記録再生装置において、前記目標
値に従って前記磁気ヘッドを前記記録媒体の目標トラッ
ク近傍まで直接移動させる第１の制御手段と、該磁気ヘ
ッドの該目標トラックに対する過去の追従制御データに
基づいて該磁気ヘッドを該目標トラックに位置決めさせ
る第２の制御手段と、該第２の制御手段により該目標ト
ラックに位置決めされた該磁気ヘッドを、追従制御デー
タを生成して該目標トラックに追従させる第３の制御手
段と、該第３の制御手段で生成した該追従制御データを
記憶し、該第２の制御手段に供給する記憶保持手段と、
を有する構成とすることにより解決される。

【００２１】

【作用】上述のように、第３の制御手段による磁気ヘッ
ドの目標トラックの追従を行うポジショニング動作時
に、該第３の制御手段で生成される追従制御データを該
記憶保持手段に記憶させる。そして、第２の制御手段に
よる磁気ヘッドの目標トラックへの位置決めを行うセト
リング動作時に該追従制御データを用いて位置決めさせ
る。

【００２２】これにより、外乱による偏差の影響を受け
ることなく磁気ヘッドを目標トラックに位置決めするこ
とが可能となり、高速かつ高精度な位置決めを行うこと
が可能となるものである。

【００２３】

【実施例】図１に、本発明の一実施例のブロック図を示
す。図１は、磁気記録再生装置３１の磁気ヘッドを記録
媒体である磁気ディスクの目標トラックに移動させる制
御系の要部を示したブロック図である。そして、磁気ヘ
ッドはアクチュエータに取り付けられて移動されるもの
で、図５の構成である。すなわち、アクチュエータのム
ービングコイルに供給する電流を制御して磁気ヘッドを
所定位置に移動（シーク）させるものである。

【００２４】図１の磁気記録再生装置３１において、信
号処理手段であるＣＰＵ３２よりトラック移動指令が出
力され、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）制御手段３３で
磁気ヘットの磁気ディスクにおける目標トラックへの目
標値が設定される。

【００２５】この目標値に従って、第１の制御手段であ
る加速・減速手段３４により磁気ヘッドを目標トラック
近傍まで直接に、すなわち高速に移動させる。この目標
トラック近傍に移動された磁気ヘッドを第２の制御手段
であるセトリング手段３５により当該目標トラックに位
置決めする。

【００２６】そして、第３の制御手段であるポジショニ
ング手段３６において追従制御データを生成して磁気ヘ
ッドを目標トラックに追従させる。このときの追従制御
データは記憶保持手段である記憶部３７のメモリ領域３
７_bに順次更新しながら記憶させる。このメモリ領域３
７_bに記憶された追従制御データがセトリング手段３５
に読み出され、直前の追従制御データとして磁気ヘッド
の目標トラックへの位置決めの際に使用される。

【００２７】また、記憶部３７はメモリ領域３７_bの他
に基準値領域３７_aを有しており、磁気ディスクの記録
領域のうち分割された領域ごとの基準値が格納される。
この基準値に従って、加速・減速手段３４が磁気ヘッド
を目標トラック近傍に移動させるものである。なお、メ
モリ領域３７_bに記憶される追従制御データにおいても
該磁気ディスクの分割された領域ごとに記憶されるもの
である。

【００２８】そこで、図２に、図１のヘッド移動のブロ
ック線図を示す。なお、図２は加速・減速手段３４によ
り記憶部３７の基準値３７_aに従って磁気ヘッドが目標
トラック近傍に移動された後の制御系を示したブロック
図である。図２において、上述のＶＣＭ制御手段３３で
設定された目標値が比較器４１に入力され、その出力が
積分器（Ｚ^-1）４６及びデータ読出し部（Ｚ₀）４３に
入力される。データ読出し部４３で上述の記憶部３７よ
り読み出した直前の追従制御データが増幅器（Ｋ）４４
を介してスイッチ４５のＡ２側に送られる。

【００２９】また、積分器（Ｚ^-1）４６の出力は増幅器
（Ｋ）４７に入力される。そして、増幅器（Ｋ）４７の
出力は補償器（Ｈ（Ｚ））４８に入力され、その出力が
アクチュエータ４９（図５のアクチュエータ１１の要
素）を駆動する。アクチュエータ駆動部（ＡＣＴ）４９
からは現在位置を示す情報が比較器４１にフィードバッ
クされる。また、アクチュエータ４９には前述のように
ＦＰＣより外乱（Ｔ_L）５０が加わる。

【００３０】そこで、図３に、図１のポジショニング制
御のブロック線図を示す。磁気ヘッドのポジショニング
制御では、図２におけるスイッチ４５はＡ１側に接続さ
れ、図３（Ａ）に示す閉ループが形成される。

【００３１】ここで、アクチュエータ４９は、そのヒー
タ制御部において、トルク定数Ｋ_Tの増幅器５１、ＶＣ
Ｍ（要素１／Ｊ）５２、２つの積分器（１／Ｓ）５３，
５４で構成される。この場合、２つの微分器５３，５４
においてアクチュエータ４９の位置情報ｘを生成する。
また、このアクチュエータ４９には上述のように外乱
（Ｔ_L）５０が作用することから、この状態として加算
器５０_aによって外乱（Ｔ_L）５０が加えられる。

【００３２】いま、アクチュエータ４９の現在位置が位
置情報ｘとして比較器４１にフィードバックされてお
り、目標値と比較される。ここで算出される誤差は積分
器（Ｚ ^-1）４６を介して増幅器（Ｋ）４７により増幅さ
れ、さらに前述と同様にＰＩＤ制御を行う補償器（Ｈ
（Ｚ））４８を通して制御電流ｉとしてアクチュエータ
４９に供給される。アクチュエータ４９では制御電流ｉ
を増幅器（Ｋ_T）５１で増幅され、外乱（Ｔ_L）５０の
影響を抑えるようにしてＶＣＭ（１／Ｊ）５２に供給さ
れてアクチュエータ４９が駆動される。そして、移動に
よる位置情報ｘが積分器５３，５４で生成されて比較器
４１に出力されることにより、フィードバック制御が行
われるものである。

【００３３】ここで、制御電流ｉは、加わる外乱
（Ｔ_L）５０による偏差と絶対値が同じで符号が逆の偏
差分が含まれていれば該外乱（Ｔ_L）５０による偏差を
見掛け上除去することができる。すなわち、ポジショニ
ング制御時のサーボ系が安定した状態では、アクチュエ
ータ４９にはディスクの内周方向（図５におけるＡ方
向）にトルク（外乱）が常時付勢されていることから、
図３（Ｂ）に示すように、増幅器（Ｋ_T）５１の入力段
に加算器５０_aにより外乱（Ｔ_L／Ｋ_T）５０₁が作用
することと同様になる。

【００３４】従って、制御電圧補償器（Ｈ（Ｚ））４８
の出力にはこの外乱（Ｔ_L／Ｋ_T）５０₁を打ち消す
（−Ｔ_l／Ｋ_T）の偏差分を含ませる。図３（Ｂ）にお
ける加算器５０_aより出力される制御電流ｉは積分器
（Ｚ^-1）４６の出力に応じた電圧と外乱（Ｔ_L／Ｋ_T）
５０₁の和となるが、サーボ系が十分に安定している場
合には最終的な制御電流ｉは零となる。図３（Ａ）では
ｉ＝Ｔ_L／Ｋ_Tとなり、加算器５０ａの出力が零とな
る。最終的な制御電流ｉはｉ＝−Ｔ_L／Ｋ_Tとなる。ま
た、積分器（Ｚ^-1）４６の出力端における外乱値とする
と、図３（Ｃ）に示すように、積分器（Ｚ^-1）４６の出
力段に加算器５０_aにより外乱（Ｔ_L／（ＫＫ_TＨ
（Ｚ））５０₂が加わる状態となる。すなわち、図３
（Ｃ）に示す外乱値ｍは、図３（Ｂ）の外乱値増幅器
（Ｋ）４７及び補償器（Ｈ（Ｚ））４８の要素を含めた
ものとなる（ｍ＝Ｔ_L／（ＫＫ_TＨ（Ｚ））。

【００３５】一方、積分器（Ｚ^-1）４６の出力値ｎは、
比較器４１からの誤差信号に応ずることから、サーボ系
の安定時には誤差信号が略零となる。従って、増幅器
（Ｋ）４７に入力される最終的な積分器（Ｚ^-1）４６の
出力ｎは、ｎ＝−ｍ＝−Ｔ_L／（ＫＫ_TＨ（Ｚ））とな
る。

【００３６】ところで、トルク外乱Ｔ_Lとアクチュエー
タ４９内の増幅器５１のトルク定数Ｋ_Tはリアルタイム
には測定されないことから、積分器（Ｚ^-1）４６の出力
ｎの値を求めることはできないが、外乱値ｍはアクチュ
エータ４９の駆動時の偏差分（誤差）と考えることがで
き、この誤差を積分器（Ｚ^-1）４６で求めることができ
る。従って、外乱値ｍをサーボ系の安定時に積分器（Ｚ
^-1）４６の出力値として、図１における記憶部３７のメ
モリ領域３７_bに追従制御データとして記憶させ、必要
な時（セトリング制御時）に読み出すことによりアクチ
ュエータ４９を安定して位置決めすることができるもの
である。

【００３７】そこで、図４に、図１のセトリング制御の
ブロック線図を示す。図４に示すブロック線図は、図２
におけるスイッチ４５をＡ２側に切り換え、閉ループを
形成してセトリング制御を行う場合を示している。セト
リング制御は、磁気ヘッド（アクチュエータ４９）を磁
気ディスクの目標トラックに高速に位置決めするために
行われるもので積分器は用いられず、ポジショニング制
御でメモリ領域３７_bに記憶した過去の追従制御データ
（Ｚ₀＝ｎ）をデータ読出し部４３が読み出す。この読
み出した値を積分器の代わりとして用いて加算器５０_a
において外乱値ｍ（Ｔ_L／ＫＫ_TＨ（Ｚ））と加算する
ことにより、加算器５０ａの出力が零となり、トルクＴ
_Lによる偏差がなくなる。そのためアクチュエータ４９
の目標トラックに対する位置決めの収束が速く、安定度
が向上するものである。

【００３８】すなわち、メモリ領域３７_bより読み出さ
れた値（Ｚ₀）にサーボ系安定時の値ｎ＝ｍ＝−Ｔ_L／
（ＫＫ_TＨ（Ｚ））を代入すると制御電流ｉがｉ＝−Ｔ
_L／Ｋ_Tとなって積分器を用いた場合と一致し、外乱に
よる位置偏差を含ませないで制御することができるもの
である。

【００３９】そこで、図２に戻って説明するに、セトリ
ング制御時にスイッチ４５をＡ２側に切り換えられてお
り、記憶部３７のメモリ領域３７_aに記憶されている過
去（直前）の追従制御データを読み出し、これに基づい
て、目標トラックにアクチュエータ４９を位置決めし、
安定したところでスイッチ４５をＡ１側に切り換えてポ
ジショニング制御を行う。

【００４０】なお、セトリング制御からポジショニング
制御に切り換えるときには、積分器（Ｚ^-1）４６の初期
値をＺ（０）＝ｎとすることにより安定した移行を行う
ことができるものである。

【００４１】ところで、アクチュエータ４９のポジショ
ニング位置によっては外乱Ｔ_Lが変化し、積分器
（Ｚ^-1）４６の出力ｎも変化することになる。従って、
各トラックごとにｎの値をメモリ領域３７_bに記憶して
おくことは、メモリ容量が大きくなり、データ量が膨大
となる。そのため、磁気ディスクの記録領域を複数の領
域に分割し、各領域ごとにｎの値を記憶させることによ
り、データ量を削減することができる。

【００４２】例えば、磁気記録再生装置３１の電源をオ
ン状態にしたときの初期動作時に、各領域にアクチュエ
ータをポジショニングして配置し、又はシーク命令後に
所定の領域にポジショニングした後にその都度新しくｎ
の値を配置するもので、その後に図２による制御が行わ
れるものである。

【００４３】このように、ＦＰＣによる外乱Ｔ_Lを制御
電流によって吸収させることにより、温度の変化等によ
る外乱のバラツキの影響を防止して高速かつ安定したシ
ーク動作が行われ、正確にポジショニング（追従動作）
を行うことができる。

【００４４】また、ポジショニング制御時に生成した追
従制御データに基づいて制御を行うことにより、外乱の
影響を吸収することができると共に、セトリング制御か
らポジショニング制御にスムーズに移行させることがで
きるものである。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁気ヘッ
ドの目標トラックの追従を行うポジショニング動作時
に、該第３の制御手段で生成される追従制御データを該
記憶保持手段に記憶させ、第２の制御手段による磁気ヘ
ッドの目標トラックへの位置決めを行うセトリング動作
時に該追従制御データを用いて位置決めさせることによ
り、外乱による偏差の影響を受けることなく磁気ヘッド
を目標トラックに位置決めすることができ、高速かつ高
精度な位置決めを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図２】図１のヘッド移動のブロック線図である。

【図３】図１のポジショニング制御のブロック線図であ
る。

【図４】図１のセトリング制御のブロック線図である。

【図５】従来における磁気ディスクに対するアクチュエ
ータの位置関係の説明図である。

【図６】磁気ヘッドのシーク動作の制御線図及び速度線
図である。

【図７】従来のヘッド移動のブロック線図である。

【図８】磁気ヘッドにおけるシーク動作の外乱による偏
差の制御線図である。

【符号の説明】

３１磁気記録再生装置３２ＣＰＵ３３ＶＣＭ制御手段３４加速・減速手段３５セトリング手段３６ポジショニング手段３７記憶部３７_a 基準値領域３７_b メモリ領域４３データ読出し部４４，４７，５１増幅器４５スイッチ４６積分器４８補償器４９アクチュエータ５０，５０₁，５０₂ 外乱５２ＶＣＭ（イナーシャ）５３，５４積分器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号処理手段からのトラック移動指令に
基づいて、記録媒体の目標トラックの目標値が設定さ
れ、該目標値に従って磁気ヘッドを移動させる磁気記録
再生装置において、前記目標値に従って前記磁気ヘッドを前記記録媒体の目
標トラック近傍まで直接移動させる第１の制御手段と、該磁気ヘッドの該目標トラックに対する過去の追従制御
データに基づいて該磁気ヘッドを該目標トラックに位置
決めさせる第２の制御手段と、該第２の制御手段により該目標トラックに位置決めされ
た該磁気ヘッドを、追従制御データを生成して該目標ト
ラックに追従させる第３の制御手段と、該第３の制御手段で生成した該追従制御データを記憶
し、該第２の制御手段に供給する記憶保持手段と、を有することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２】前記第３の制御手段で生成される追従制
御データは、前記記録媒体の記録領域のうち分割された
複数の領域ごとに前記記憶保持手段に記憶されることを
特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。