JPH11203808A - 情報記録再生装置 - Google Patents
情報記録再生装置Info
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- JPH11203808A JPH11203808A JP10007271A JP727198A JPH11203808A JP H11203808 A JPH11203808 A JP H11203808A JP 10007271 A JP10007271 A JP 10007271A JP 727198 A JP727198 A JP 727198A JP H11203808 A JPH11203808 A JP H11203808A
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B21/00—Head arrangements not specific to the method of recording or reproducing
- G11B21/02—Driving or moving of heads
- G11B21/10—Track finding or aligning by moving the head ; Provisions for maintaining alignment of the head relative to the track during transducing operation, i.e. track following
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
- G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
- G11B5/55—Track change, selection or acquisition by displacement of the head
- G11B5/5521—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
- G11B5/5526—Control therefor; circuits, track configurations or relative disposition of servo-information transducers and servo-information tracks for control thereof
- G11B5/553—Details
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
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- G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
- G11B5/55—Track change, selection or acquisition by displacement of the head
- G11B5/5521—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
- G11B5/5582—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks system adaptation for working during or after external perturbation, e.g. in the presence of a mechanical oscillation caused by a shock
Landscapes
- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヘッドの位置決めを行うアクチュエータの振
動モードの存在によって限界が生じていた位置決め精度
を向上させることことを目的とする。 【解決手段】 本発明は、情報記録再生媒体と、それに
対し相対的に移動しながら情報の記録再生を行うヘッド
と、ヘッドを支持し、指令に応じて移動可能なアクチュ
エータと、ヘッドにより再生された信号に基づきアクチ
ュエータに指令を与えて移動を制御する制御部とを備
え、アクチュエータは剛体としての運動モードに加えて
少なくとも一つ以上の振動モードを有し、制御部は少な
くとも一つ以上のアクチュエータの振動モードを含んだ
内部モデルにより構成され、ヘッドの再生信号と、アク
チュエータへの移動指令に対応する制御量とからアクチ
ュエータの振動モードおよび剛体モードの状態量を推定
する状態推定部と、状態推定部によって推定された各推
定状態量から制御量を生成する制御量生成部とを含む。
動モードの存在によって限界が生じていた位置決め精度
を向上させることことを目的とする。 【解決手段】 本発明は、情報記録再生媒体と、それに
対し相対的に移動しながら情報の記録再生を行うヘッド
と、ヘッドを支持し、指令に応じて移動可能なアクチュ
エータと、ヘッドにより再生された信号に基づきアクチ
ュエータに指令を与えて移動を制御する制御部とを備
え、アクチュエータは剛体としての運動モードに加えて
少なくとも一つ以上の振動モードを有し、制御部は少な
くとも一つ以上のアクチュエータの振動モードを含んだ
内部モデルにより構成され、ヘッドの再生信号と、アク
チュエータへの移動指令に対応する制御量とからアクチ
ュエータの振動モードおよび剛体モードの状態量を推定
する状態推定部と、状態推定部によって推定された各推
定状態量から制御量を生成する制御量生成部とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報を記録再生可
能な媒体にヘッドにより記録再生を行う記録再生装置に
関し、特にアルミやガラス、プラスチックなどで形成さ
れた円盤状の基板表面に磁気記録再生層あるいは光記録
再生層を形成し、磁気ヘッドあるいは光ピックアップな
どの記録再生ヘッドによって情報を記録再生するディス
ク装置に関する。
能な媒体にヘッドにより記録再生を行う記録再生装置に
関し、特にアルミやガラス、プラスチックなどで形成さ
れた円盤状の基板表面に磁気記録再生層あるいは光記録
再生層を形成し、磁気ヘッドあるいは光ピックアップな
どの記録再生ヘッドによって情報を記録再生するディス
ク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年パーソナルコンピュータの普及と進
歩に伴い、外部記憶装置として光ディスクドライブ、磁
気ディスクドライブなどのディスク装置が数多く用いら
れるようになってきている。コンピュータのソフトウェ
アの肥大化や扱うデータの大容量化に伴い、これら外部
記憶装置としてのディスク装置も大容量化が求められて
いる。またコンピュータのみならず、デジタル技術を応
用して映像、音声を記録再生するデジタルＡＶ機器など
にもその高速性、大容量性を生かしたディスク装置が用
いられつつあるが、膨大なデータ量となるデジタルＡＶ
情報を記録再生するために大容量なディスク装置が望ま
れている。その中でも特に高速な磁気ディスク装置は適
用範囲も広くその中核的位置づけであり大容量化に対す
る要求はますます強くなってきている。
歩に伴い、外部記憶装置として光ディスクドライブ、磁
気ディスクドライブなどのディスク装置が数多く用いら
れるようになってきている。コンピュータのソフトウェ
アの肥大化や扱うデータの大容量化に伴い、これら外部
記憶装置としてのディスク装置も大容量化が求められて
いる。またコンピュータのみならず、デジタル技術を応
用して映像、音声を記録再生するデジタルＡＶ機器など
にもその高速性、大容量性を生かしたディスク装置が用
いられつつあるが、膨大なデータ量となるデジタルＡＶ
情報を記録再生するために大容量なディスク装置が望ま
れている。その中でも特に高速な磁気ディスク装置は適
用範囲も広くその中核的位置づけであり大容量化に対す
る要求はますます強くなってきている。
【０００３】以下、従来の磁気ディスク装置について説
明する。図１１は従来の磁気ディスク装置の一例を示し
た概略説明図である。図において１は磁気ディスク、２
は磁気ディスク１に情報の記録再生を行う磁気ヘッド、
３は磁気ヘッド２を先端に搭載し磁気ディスク１の任意
の半径位置に位置決め動作を行うアクチュエータ、５は
磁気ヘッド２の再生信号を検出、増幅するヘッドアン
プ、４はヘッドアンプの出力から磁気ディスク１に対す
る磁気ヘッド２の相対位置を検出しアクチュエータ３を
磁気ディスク１上の所定の位置に位置決めするための制
御信号を出力するコントローラ、６は制御信号に対応す
る電流をアクチュエータ３へ供給するドライバである。
また図示していないが、磁気ディスクを１を回転駆動す
るスピンドルモータや、ホストとディジタル情報のやり
とりを行うインターフェース部、それらの情報を蓄えて
効率よく磁気ディスク１に記録再生を行うバッファおよ
びその制御部、また情報の記録再生回路等が備えられて
いる。
明する。図１１は従来の磁気ディスク装置の一例を示し
た概略説明図である。図において１は磁気ディスク、２
は磁気ディスク１に情報の記録再生を行う磁気ヘッド、
３は磁気ヘッド２を先端に搭載し磁気ディスク１の任意
の半径位置に位置決め動作を行うアクチュエータ、５は
磁気ヘッド２の再生信号を検出、増幅するヘッドアン
プ、４はヘッドアンプの出力から磁気ディスク１に対す
る磁気ヘッド２の相対位置を検出しアクチュエータ３を
磁気ディスク１上の所定の位置に位置決めするための制
御信号を出力するコントローラ、６は制御信号に対応す
る電流をアクチュエータ３へ供給するドライバである。
また図示していないが、磁気ディスクを１を回転駆動す
るスピンドルモータや、ホストとディジタル情報のやり
とりを行うインターフェース部、それらの情報を蓄えて
効率よく磁気ディスク１に記録再生を行うバッファおよ
びその制御部、また情報の記録再生回路等が備えられて
いる。
【０００４】以下、その動作について説明する。磁気デ
ィスク１は情報の記録再生を行う場合、図示しないスピ
ンドルモータによって一定回転数で回転駆動されてい
る。この時磁気ヘッド２はアクチュエータ３によって磁
気ディスク１上に位置決めされるが、アクチュエータ３
の先端に設けられたサスペンション３ｂの押圧力と、図
示しない磁気ヘッド２と一体的に形成されたスライダ及
び磁気ディスク１間の空気流の作用力とがバランスする
位置で浮上した状態で保持される。磁気ディスク１には
あらかじめ同心円状の各トラック上（図中ａにひとつの
トラックを破線で示す）に位置情報（図中ｂ）が記録さ
れている。位置情報ｂは各トラック上に一定間隔で記録
され、磁気ヘッド２は磁気ディスク１の回転に伴って一
定時間ごとに位置情報を再生することとなる。この位置
情報が記録された領域をサーボ領域という。そしてこの
サーボ領域以外の領域に情報を記録あるいは再生するの
であるが、この領域をデータ領域という。磁気ヘッド２
の再生信号はヘッドアンプ５によって検出、増幅するこ
とで制御部４に入力される。コントローラ４では入力さ
れた信号をもとに位置情報であることを判別し、その時
の磁気ヘッド２の目標トラックａに対する位置誤差を演
算しその位置誤差を低減するようにアクチュエータ３を
駆動するのに必要な制御量を演算して制御信号を出力す
る。この場合位相補償などの制御方式が用いられる。ド
ライバ６は入力された制御信号をもとに必要な電流をア
クチュエータ３の駆動コイル３ｃに供給する。これによ
って駆動コイル３ｃとこれと対向して設けられた永久磁
石３ｄによって駆動力を発生しアクチュエータは点ｃを
中心として回動し目標トラックａ上に常に磁気ヘッド２
を位置決めする。この状態のままデータ領域に磁気ヘッ
ド２によって情報の記録再生が行われる。このように情
報の記録再生を行うときには磁気ヘッドを目標トラック
上に位置決めするクローズドループの位置決め制御系が
採用されている。
ィスク１は情報の記録再生を行う場合、図示しないスピ
ンドルモータによって一定回転数で回転駆動されてい
る。この時磁気ヘッド２はアクチュエータ３によって磁
気ディスク１上に位置決めされるが、アクチュエータ３
の先端に設けられたサスペンション３ｂの押圧力と、図
示しない磁気ヘッド２と一体的に形成されたスライダ及
び磁気ディスク１間の空気流の作用力とがバランスする
位置で浮上した状態で保持される。磁気ディスク１には
あらかじめ同心円状の各トラック上（図中ａにひとつの
トラックを破線で示す）に位置情報（図中ｂ）が記録さ
れている。位置情報ｂは各トラック上に一定間隔で記録
され、磁気ヘッド２は磁気ディスク１の回転に伴って一
定時間ごとに位置情報を再生することとなる。この位置
情報が記録された領域をサーボ領域という。そしてこの
サーボ領域以外の領域に情報を記録あるいは再生するの
であるが、この領域をデータ領域という。磁気ヘッド２
の再生信号はヘッドアンプ５によって検出、増幅するこ
とで制御部４に入力される。コントローラ４では入力さ
れた信号をもとに位置情報であることを判別し、その時
の磁気ヘッド２の目標トラックａに対する位置誤差を演
算しその位置誤差を低減するようにアクチュエータ３を
駆動するのに必要な制御量を演算して制御信号を出力す
る。この場合位相補償などの制御方式が用いられる。ド
ライバ６は入力された制御信号をもとに必要な電流をア
クチュエータ３の駆動コイル３ｃに供給する。これによ
って駆動コイル３ｃとこれと対向して設けられた永久磁
石３ｄによって駆動力を発生しアクチュエータは点ｃを
中心として回動し目標トラックａ上に常に磁気ヘッド２
を位置決めする。この状態のままデータ領域に磁気ヘッ
ド２によって情報の記録再生が行われる。このように情
報の記録再生を行うときには磁気ヘッドを目標トラック
上に位置決めするクローズドループの位置決め制御系が
採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では次のような問題点が発生する。
ような構成では次のような問題点が発生する。
【０００６】すなわち磁気ディスク装置において大容量
化を実現するためには、ひとつのトラック内に記録でき
る情報量を増やす、すなわち線記録密度を向上させる
か、できるだけ多くのトラックを磁気ディスク１枚の中
に形成する、すなわちトラック密度を向上させることが
必要である。この中でトラック密度を向上させる、言い
換えると隣接するトラック間の距離（トラックピッチ）
を狭くすると、情報を記録あるいは再生するときに隣接
するトラックの情報と相互に干渉しないようにしないと
正しく情報を記録再生できない。そのためには磁気ヘッ
ドの目標トラックに対する位置決め精度を向上しなくて
はならず、位置決め制御系の制御帯域を拡大する必要が
ある。
化を実現するためには、ひとつのトラック内に記録でき
る情報量を増やす、すなわち線記録密度を向上させる
か、できるだけ多くのトラックを磁気ディスク１枚の中
に形成する、すなわちトラック密度を向上させることが
必要である。この中でトラック密度を向上させる、言い
換えると隣接するトラック間の距離（トラックピッチ）
を狭くすると、情報を記録あるいは再生するときに隣接
するトラックの情報と相互に干渉しないようにしないと
正しく情報を記録再生できない。そのためには磁気ヘッ
ドの目標トラックに対する位置決め精度を向上しなくて
はならず、位置決め制御系の制御帯域を拡大する必要が
ある。
【０００７】従来の方式では、制御帯域すなわち一巡伝
達関数のカットオフ周波数は、アクチュエータのアーム
部３ａやサスペンション３ｂ、駆動コイル３ｃなどの曲
げやねじりなどの振動モードの共振周波数によってその
拡大が制限される。図１２（ａ）にアクチュエータの周
波数応答特性、図１２（ｂ）にコントローラ４に位相補
償を用いた場合の一巡伝達関数を示す。図１２（ｂ）に
示すようにアクチュエータの２ｋＨｚ付近の共振により
位相遅れが発生し制御帯域は４００Ｈｚが限界である。
実際にはばらつきや変動などを考慮してこれより制御帯
域を低く設定しなくてはならずアクチュエータの振動モ
ードの共振周波数に対して１／５〜１／１５までしか制
御帯域を上げることができなかった。従って磁気ヘッド
の位置決め精度の向上に限界があり、結果としてディス
ク装置の大容量化が困難となっていた。
達関数のカットオフ周波数は、アクチュエータのアーム
部３ａやサスペンション３ｂ、駆動コイル３ｃなどの曲
げやねじりなどの振動モードの共振周波数によってその
拡大が制限される。図１２（ａ）にアクチュエータの周
波数応答特性、図１２（ｂ）にコントローラ４に位相補
償を用いた場合の一巡伝達関数を示す。図１２（ｂ）に
示すようにアクチュエータの２ｋＨｚ付近の共振により
位相遅れが発生し制御帯域は４００Ｈｚが限界である。
実際にはばらつきや変動などを考慮してこれより制御帯
域を低く設定しなくてはならずアクチュエータの振動モ
ードの共振周波数に対して１／５〜１／１５までしか制
御帯域を上げることができなかった。従って磁気ヘッド
の位置決め精度の向上に限界があり、結果としてディス
ク装置の大容量化が困難となっていた。
【０００８】本発明は上記問題点に鑑み、磁気ヘッドの
位置決め精度を向上させ大容量化を可能とする磁気ディ
スク装置を含む情報記録再生装置を提供することを目的
とするものである。
位置決め精度を向上させ大容量化を可能とする磁気ディ
スク装置を含む情報記録再生装置を提供することを目的
とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の装置は、情報記
録再生媒体と、情報記録再生媒体に対し相対的に移動し
ながら情報の記録再生を行うヘッドと、ヘッドを支持
し、指令に応じて移動可能なアクチュエータと、ヘッド
により再生された信号に基づきアクチュエータに指令を
与えて移動を制御する制御部とを備え、アクチュエータ
は剛体としての運動モードに加えて少なくとも一つ以上
の振動モードを有するものであり、制御部は少なくとも
一つ以上のアクチュエータの振動モードを含んだ内部モ
デルにより構成され、ヘッドの再生信号と、アクチュエ
ータへの移動指令に対応する制御量とからアクチュエー
タの振動モードおよび剛体モードの状態量を推定する状
態推定部と、状態推定部によって推定された各推定状態
量から制御量を生成する制御量生成部とを含むように構
成したものである。
録再生媒体と、情報記録再生媒体に対し相対的に移動し
ながら情報の記録再生を行うヘッドと、ヘッドを支持
し、指令に応じて移動可能なアクチュエータと、ヘッド
により再生された信号に基づきアクチュエータに指令を
与えて移動を制御する制御部とを備え、アクチュエータ
は剛体としての運動モードに加えて少なくとも一つ以上
の振動モードを有するものであり、制御部は少なくとも
一つ以上のアクチュエータの振動モードを含んだ内部モ
デルにより構成され、ヘッドの再生信号と、アクチュエ
ータへの移動指令に対応する制御量とからアクチュエー
タの振動モードおよび剛体モードの状態量を推定する状
態推定部と、状態推定部によって推定された各推定状態
量から制御量を生成する制御量生成部とを含むように構
成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を用いて説明する。
て、図を用いて説明する。
【００１１】（実施の形態１）図１は本発明の一実施形
態を示す磁気ディスク装置の概略構成図を示し、図１に
おいて１は磁気ディスク、２は磁気ディスク１に情報の
記録再生を行う磁気ヘッド、３は磁気ヘッド２を先端に
搭載し磁気ディスク１の任意の半径位置に位置決め動作
を行うアクチュエータ、５は磁気ヘッド２の再生信号を
検出、増幅するヘッドアンプ、４はヘッドアンプの出力
から磁気ディスク１に対する磁気ヘッド２の相対位置を
検出しアクチュエータ３を磁気ディスク１上の所定の位
置に位置決めするための制御信号を出力するコントロー
ラ、６は制御信号に対応する電流をアクチュエータ３へ
供給するドライバである。また図示していないが、磁気
ディスクを１を回転駆動するスピンドルモータや、ホス
トとディジタル情報のやりとりを行うインターフェース
部、それらの情報を蓄えて効率よく磁気ディスク１に記
録再生を行うバッファおよびその制御部、また情報の記
録再生回路等が備えられている。
態を示す磁気ディスク装置の概略構成図を示し、図１に
おいて１は磁気ディスク、２は磁気ディスク１に情報の
記録再生を行う磁気ヘッド、３は磁気ヘッド２を先端に
搭載し磁気ディスク１の任意の半径位置に位置決め動作
を行うアクチュエータ、５は磁気ヘッド２の再生信号を
検出、増幅するヘッドアンプ、４はヘッドアンプの出力
から磁気ディスク１に対する磁気ヘッド２の相対位置を
検出しアクチュエータ３を磁気ディスク１上の所定の位
置に位置決めするための制御信号を出力するコントロー
ラ、６は制御信号に対応する電流をアクチュエータ３へ
供給するドライバである。また図示していないが、磁気
ディスクを１を回転駆動するスピンドルモータや、ホス
トとディジタル情報のやりとりを行うインターフェース
部、それらの情報を蓄えて効率よく磁気ディスク１に記
録再生を行うバッファおよびその制御部、また情報の記
録再生回路等が備えられている。
【００１２】以下、その動作について説明する。磁気デ
ィスク１は情報の記録再生を行う場合、図示しないスピ
ンドルモータによって一定回転数で回転駆動されてい
る。この時磁気ヘッド２はアクチュエータ３によって磁
気ディスク１上に位置決めされるが、アクチュエータ３
の先端に設けられたサスペンション３ｂの押圧力と、図
示しない磁気ヘッド２と一体的に形成したスライダ及び
磁気ディスク１間の空気流の作用力とがバランスする位
置で浮上した状態で保持される。磁気ディスク１にはあ
らかじめ同心円状の各トラック上（図中ａにひとつのト
ラックを破線で示す）に位置情報（図中ｂ）が記録され
ている。位置情報ｂはサーボ信号と言われ各トラック上
に一定間隔で記録され、磁気ヘッド２は磁気ディスク１
の回転に伴って一定時間ごとに位置情報を再生すること
となる。このサーボ信号が記録された領域をサーボ領域
という。そしてこのサーボ領域以外の領域に情報を記録
あるいは再生するのであるが、この領域をデータ領域と
いう。
ィスク１は情報の記録再生を行う場合、図示しないスピ
ンドルモータによって一定回転数で回転駆動されてい
る。この時磁気ヘッド２はアクチュエータ３によって磁
気ディスク１上に位置決めされるが、アクチュエータ３
の先端に設けられたサスペンション３ｂの押圧力と、図
示しない磁気ヘッド２と一体的に形成したスライダ及び
磁気ディスク１間の空気流の作用力とがバランスする位
置で浮上した状態で保持される。磁気ディスク１にはあ
らかじめ同心円状の各トラック上（図中ａにひとつのト
ラックを破線で示す）に位置情報（図中ｂ）が記録され
ている。位置情報ｂはサーボ信号と言われ各トラック上
に一定間隔で記録され、磁気ヘッド２は磁気ディスク１
の回転に伴って一定時間ごとに位置情報を再生すること
となる。このサーボ信号が記録された領域をサーボ領域
という。そしてこのサーボ領域以外の領域に情報を記録
あるいは再生するのであるが、この領域をデータ領域と
いう。
【００１３】磁気ヘッド２の再生信号はヘッドアンプ５
によって検出、増幅することで制御部４に入力される。
コントローラ４では入力された信号をもとにサーボ信号
であることを判別し、その時の磁気ヘッド２の目標トラ
ックａに対する位置誤差を演算しその位置誤差を低減す
るようにアクチュエータ３を駆動するのに必要な制御量
を演算して制御信号を出力する。
によって検出、増幅することで制御部４に入力される。
コントローラ４では入力された信号をもとにサーボ信号
であることを判別し、その時の磁気ヘッド２の目標トラ
ックａに対する位置誤差を演算しその位置誤差を低減す
るようにアクチュエータ３を駆動するのに必要な制御量
を演算して制御信号を出力する。
【００１４】ドライバ６は入力された制御信号をもとに
必要な電流をアクチュエータ３の駆動コイル３ｃに供給
する。これによって駆動コイル３ｃとこれと対向して設
けられた永久磁石３ｄによって駆動力を発生しアクチュ
エータは点ｃを中心として回動して目標トラックａ上に
常に磁気ヘッド２を位置決めする。この状態のままデー
タ領域に磁気ヘッド２によって情報の記録再生が行われ
る。このように情報の記録再生を行うときには磁気ヘッ
ドを目標トラック上に位置決めするクローズドループの
位置決め制御系が採用されている。
必要な電流をアクチュエータ３の駆動コイル３ｃに供給
する。これによって駆動コイル３ｃとこれと対向して設
けられた永久磁石３ｄによって駆動力を発生しアクチュ
エータは点ｃを中心として回動して目標トラックａ上に
常に磁気ヘッド２を位置決めする。この状態のままデー
タ領域に磁気ヘッド２によって情報の記録再生が行われ
る。このように情報の記録再生を行うときには磁気ヘッ
ドを目標トラック上に位置決めするクローズドループの
位置決め制御系が採用されている。
【００１５】次にコントローラ４の内部構成について詳
しく説明する。図２にコントローラ４の構成を示す。４
ａは磁気ディスク１上のサーボ信号を検出しディジタル
信号に変換するサーボ信号検出部である。また４ｂは検
出された位置情報から磁気ヘッド２をトラック上に位置
決めするための制御量を演算する制御量演算部でマイク
ロコンピュータと演算アルゴリズムを記述したソフトウ
ェアで実現されている。４ｃはディジタル演算された制
御量をアナログの制御信号に変換するディジタルアナロ
グ変換部である。
しく説明する。図２にコントローラ４の構成を示す。４
ａは磁気ディスク１上のサーボ信号を検出しディジタル
信号に変換するサーボ信号検出部である。また４ｂは検
出された位置情報から磁気ヘッド２をトラック上に位置
決めするための制御量を演算する制御量演算部でマイク
ロコンピュータと演算アルゴリズムを記述したソフトウ
ェアで実現されている。４ｃはディジタル演算された制
御量をアナログの制御信号に変換するディジタルアナロ
グ変換部である。
【００１６】サーボ領域は図１に示すように放射状に形
成されているので磁気ヘッド２によって一定周波数fsで
位置情報が検出され、制御量演算部４ｂはサーボ信号が
検出される毎、すなわち周波数fsの周期Ts毎に制御量を
演算する。本実施の形態では周波数fsは７５２０Ｈｚ、
周期Tsは0.13msである。ディジタルアナログ変換部４ｃ
はディジタル演算された制御量を保持し、制御量が更新
される毎にすなわちTs時間毎にアナログ出力を更新す
る。
成されているので磁気ヘッド２によって一定周波数fsで
位置情報が検出され、制御量演算部４ｂはサーボ信号が
検出される毎、すなわち周波数fsの周期Ts毎に制御量を
演算する。本実施の形態では周波数fsは７５２０Ｈｚ、
周期Tsは0.13msである。ディジタルアナログ変換部４ｃ
はディジタル演算された制御量を保持し、制御量が更新
される毎にすなわちTs時間毎にアナログ出力を更新す
る。
【００１７】この制御量演算部４ｂにおける演算アルゴ
リズムについて以下に説明する。図３にアクチュエータ
３の周波数応答特性を示す。図３にあるように、アクチ
ュエータ３は剛体としてのモードのほかに２．２ｋＨｚ
付近に共振をもつ第一の振動モードと３．９ｋＨｚの共
振周波数をもつ第２の振動モードをもつ。このアクチュ
エータ３に対し、従来の演算アルゴリズムである位相補
償フィルタを用いて制御量を演算した場合、第一の振動
モードの存在によって制御帯域を４００Ｈｚまでしか拡
大することができないのは前述したとおりである。
リズムについて以下に説明する。図３にアクチュエータ
３の周波数応答特性を示す。図３にあるように、アクチ
ュエータ３は剛体としてのモードのほかに２．２ｋＨｚ
付近に共振をもつ第一の振動モードと３．９ｋＨｚの共
振周波数をもつ第２の振動モードをもつ。このアクチュ
エータ３に対し、従来の演算アルゴリズムである位相補
償フィルタを用いて制御量を演算した場合、第一の振動
モードの存在によって制御帯域を４００Ｈｚまでしか拡
大することができないのは前述したとおりである。
【００１８】そこで本実施形態では制御帯域の拡大を阻
害する最も大きな要因になっているアクチュエータ３の
第一の振動モードまでを考慮する。この時のアクチュエ
ータ３の状態方程式は、状態変数ベクトルをｘn、入力
電流をｕとすると（数１）で表される。
害する最も大きな要因になっているアクチュエータ３の
第一の振動モードまでを考慮する。この時のアクチュエ
ータ３の状態方程式は、状態変数ベクトルをｘn、入力
電流をｕとすると（数１）で表される。
【００１９】
【数１】
【００２０】ここで、ｙは磁気ヘッドの磁気ディスク１
に対する半径方向の位置、θはアクチュエータの回転角
度でｙ＝ｋｙ×θの関係で表される。またルビの・（ド
ット）は時間微分、ｑ１は振動モードの状態変数であ
る。また、ｋｖ＝ｋｔ／Ｊはｋｔが駆動コイル３ｃと永
久磁石３ｄから構成させるモータのトルク定数、Ｊはア
クチュエータの回動中心回りの慣性モーメントである。
ζ1、ω1は第一の振動モードのダンピング係数、共振角
周波数、ｂ11、ｂ12は伝達係数である。
に対する半径方向の位置、θはアクチュエータの回転角
度でｙ＝ｋｙ×θの関係で表される。またルビの・（ド
ット）は時間微分、ｑ１は振動モードの状態変数であ
る。また、ｋｖ＝ｋｔ／Ｊはｋｔが駆動コイル３ｃと永
久磁石３ｄから構成させるモータのトルク定数、Ｊはア
クチュエータの回動中心回りの慣性モーメントである。
ζ1、ω1は第一の振動モードのダンピング係数、共振角
周波数、ｂ11、ｂ12は伝達係数である。
【００２１】この状態方程式をサーボ信号が得られるサ
ンプリング周期Tsで離散化したシステムは（数２）で表
される。
ンプリング周期Tsで離散化したシステムは（数２）で表
される。
【００２２】
【数２】
【００２３】ここで各変数の添え字［ｉ］はサンプリン
グ時刻（＝i×Ts）を表す。この状態方程式（数２）か
ら、コントローラ内部に（数３）で示す状態推定器（オ
ブザーバ）を構成する。ここで＾は各状態変数、あるい
は状態変数ベクトルの推定値を表す。またｋはオブザー
バゲインである。
グ時刻（＝i×Ts）を表す。この状態方程式（数２）か
ら、コントローラ内部に（数３）で示す状態推定器（オ
ブザーバ）を構成する。ここで＾は各状態変数、あるい
は状態変数ベクトルの推定値を表す。またｋはオブザー
バゲインである。
【００２４】
【数３】
【００２５】次にオブザーバによって推定した第一の振
動モードおよび剛体モードの状態変数を用いて、状態フ
ィードバック制御量を（数４）を用いて演算する。ここ
でｆは状態フィードバックゲインである。
動モードおよび剛体モードの状態変数を用いて、状態フ
ィードバック制御量を（数４）を用いて演算する。ここ
でｆは状態フィードバックゲインである。
【００２６】
【数４】
【００２７】このように、コントローラを構成した場合
の閉ループ伝達関数の周波数応答特性を図４（ａ）に示
す。参考までに図４（ｂ）に従来の位相補償フィルタを
用いた場合の特性を示す。従来の方式の場合（図４
（ｂ））の制御帯域が４００Ｈｚであるのに対し本実施
形態の場合（図４（ａ））では８００Ｈｚまで制御帯域
が拡大されている。これは、コントローラ内に制御対象
であるアクチュエータの振動モードを内部モデルとして
含んだオブザーバを構成しそれによって推定された状態
変数を用いて状態フィードバック制御系を構成すること
で、アクチュエータの振動状態に応じた制御入力を時々
刻々生成することができ、そのために従来以上の制御帯
域の拡大が可能となるものである。従って磁気ヘッド２
のトラック追従精度が高まり、磁気ディスク装置の大容
量化が可能となるものである。
の閉ループ伝達関数の周波数応答特性を図４（ａ）に示
す。参考までに図４（ｂ）に従来の位相補償フィルタを
用いた場合の特性を示す。従来の方式の場合（図４
（ｂ））の制御帯域が４００Ｈｚであるのに対し本実施
形態の場合（図４（ａ））では８００Ｈｚまで制御帯域
が拡大されている。これは、コントローラ内に制御対象
であるアクチュエータの振動モードを内部モデルとして
含んだオブザーバを構成しそれによって推定された状態
変数を用いて状態フィードバック制御系を構成すること
で、アクチュエータの振動状態に応じた制御入力を時々
刻々生成することができ、そのために従来以上の制御帯
域の拡大が可能となるものである。従って磁気ヘッド２
のトラック追従精度が高まり、磁気ディスク装置の大容
量化が可能となるものである。
【００２８】なお、本実施の形態については振動モード
を一つだけ含む内部モデルをオブザーバとして構成した
が、振動モードは複数含んでもよい。
を一つだけ含む内部モデルをオブザーバとして構成した
が、振動モードは複数含んでもよい。
【００２９】（実施の形態２）次に本発明の第２の実施
形態について説明する。第２の実施形態では第１の実施
形態における制御量演算部４ｂの内部構成および動作の
みが異なる。
形態について説明する。第２の実施形態では第１の実施
形態における制御量演算部４ｂの内部構成および動作の
みが異なる。
【００３０】すなわち、第１の実施形態においては状態
推定器（オブザーバ）および状態フィードバック制御量
演算部はサーボ信号が検出される毎、すなわち周波数fs
の周期Tsで上述した演算を行う。これによってオブザー
バはサンプリング定理によりfs／２以下の共振周波数を
有する振動モードについては内部モデルに含むことで状
態変数を推定することができ、その推定値に基づいた状
態フィードバック制御を行うことができる。しかし、よ
り制御帯域を拡大するためにアクチュエータの振動モー
ドのうちさらにその共振周波数が高いモードに対して内
部モデルとしてオブザーバを構成しようとした場合に
は、サンプリング定理によりfs／２以上の周波数をもつ
振動モードについてはその状態変数を推定することはで
きない。またfs／２の周波数以下の振動モードであって
もその共振周波数がfs／２に近いと推定精度が低下しそ
の結果として制御性能が劣化する、たとえば位置決め精
度が低下したり過渡応答特性が劣化するという問題もあ
る。この問題はサーボ信号の検出周波数fsを高くするこ
とで回避できるが、fsを高くすることは１周あたりのサ
ーボ信号の数を増やすことに他ならず、結果としてサー
ボ領域のディスク全体に占める割合が増加し情報を記録
再生可能なデータ領域が少なくなって大容量化の要求と
は相反してしまう。
推定器（オブザーバ）および状態フィードバック制御量
演算部はサーボ信号が検出される毎、すなわち周波数fs
の周期Tsで上述した演算を行う。これによってオブザー
バはサンプリング定理によりfs／２以下の共振周波数を
有する振動モードについては内部モデルに含むことで状
態変数を推定することができ、その推定値に基づいた状
態フィードバック制御を行うことができる。しかし、よ
り制御帯域を拡大するためにアクチュエータの振動モー
ドのうちさらにその共振周波数が高いモードに対して内
部モデルとしてオブザーバを構成しようとした場合に
は、サンプリング定理によりfs／２以上の周波数をもつ
振動モードについてはその状態変数を推定することはで
きない。またfs／２の周波数以下の振動モードであって
もその共振周波数がfs／２に近いと推定精度が低下しそ
の結果として制御性能が劣化する、たとえば位置決め精
度が低下したり過渡応答特性が劣化するという問題もあ
る。この問題はサーボ信号の検出周波数fsを高くするこ
とで回避できるが、fsを高くすることは１周あたりのサ
ーボ信号の数を増やすことに他ならず、結果としてサー
ボ領域のディスク全体に占める割合が増加し情報を記録
再生可能なデータ領域が少なくなって大容量化の要求と
は相反してしまう。
【００３１】そこで、本実施形態では、サーボ信号を増
やすことなく、信号が検出される間もオブザーバの推
定、制御量の演算を行うマルチレートサンプリングシス
テムを構成することで精度よく振動モードの推定を行
う。
やすことなく、信号が検出される間もオブザーバの推
定、制御量の演算を行うマルチレートサンプリングシス
テムを構成することで精度よく振動モードの推定を行
う。
【００３２】図５に本実施形態におけるコントローラの
内部構成説明図を示す。第１の実施形態と同じく、４ａ
は磁気ディスク１上のサーボ信号を検出しディジタル信
号に変換するサーボ信号検出部であり、４ｂは検出され
た位置情報から磁気ヘッド２をトラック上に位置決めす
るための制御量を演算する制御量演算部、４ｃはディジ
タル演算された制御量をアナログの制御信号に変換する
ディジタルアナログ変換部である。
内部構成説明図を示す。第１の実施形態と同じく、４ａ
は磁気ディスク１上のサーボ信号を検出しディジタル信
号に変換するサーボ信号検出部であり、４ｂは検出され
た位置情報から磁気ヘッド２をトラック上に位置決めす
るための制御量を演算する制御量演算部、４ｃはディジ
タル演算された制御量をアナログの制御信号に変換する
ディジタルアナログ変換部である。
【００３３】本実施形態では第１の実施形態とは異なり
サーボ信号検出部の検出タイミングからサーボ信号検出
周期Tsの５分の１の周期でタイミングクロックを出力す
る分周部を設けた点が異なる。制御量演算部４ｂはサー
ボ信号検出部４ａの出力とこの分周部４ｄの出力に基づ
いて動作する。
サーボ信号検出部の検出タイミングからサーボ信号検出
周期Tsの５分の１の周期でタイミングクロックを出力す
る分周部を設けた点が異なる。制御量演算部４ｂはサー
ボ信号検出部４ａの出力とこの分周部４ｄの出力に基づ
いて動作する。
【００３４】制御量演算部４ｂにおける演算アルゴリズ
ムについて以下に説明する。本実施形態でも第１の実施
形態と同じく図３に示す周波数応答特性を示すアクチュ
エータ３を用い、その第一の振動モードまでを考慮す
る。そしてこの振動モードを含むアクチュエータの状態
変数を精度よく推定するために分周部４ｄのクロックタ
イミングで推定するオブザーバを構成する。すなわち周
期Ts／５で（数１）のアクチュエータの状態方程式を離
散化したシステムは（数５）で表される。
ムについて以下に説明する。本実施形態でも第１の実施
形態と同じく図３に示す周波数応答特性を示すアクチュ
エータ３を用い、その第一の振動モードまでを考慮す
る。そしてこの振動モードを含むアクチュエータの状態
変数を精度よく推定するために分周部４ｄのクロックタ
イミングで推定するオブザーバを構成する。すなわち周
期Ts／５で（数１）のアクチュエータの状態方程式を離
散化したシステムは（数５）で表される。
【００３５】
【数５】
【００３６】ここで各変数の添え字ｊはサーボ信号の分
周周期を基準としたサンプリング時刻（＝j×Ts/5）を
表す。
周周期を基準としたサンプリング時刻（＝j×Ts/5）を
表す。
【００３７】この状態方程式（数５）から、コントロー
ラ内部に（数６）で示す状態推定器（オブザーバ）を構
成する。ｋはオブザーバゲインである。
ラ内部に（数６）で示す状態推定器（オブザーバ）を構
成する。ｋはオブザーバゲインである。
【００３８】
【数６】
【００３９】（数６）に示すようにサーボ信号を検出し
たときのみ（ｊ＝５×ｍ、ｍ：整数）、オブザーバの推
定誤差と制御量ｕ［ｊ］の両方を用いて推定を行い、そ
れ以外の時（ｊ≠５×ｍ）の時は制御量ｕ［ｊ］のみに
よって推定する構成としている。このような構成によっ
て、サーボ信号の検出される間も精度よく安定に状態変
数を推定することができる。
たときのみ（ｊ＝５×ｍ、ｍ：整数）、オブザーバの推
定誤差と制御量ｕ［ｊ］の両方を用いて推定を行い、そ
れ以外の時（ｊ≠５×ｍ）の時は制御量ｕ［ｊ］のみに
よって推定する構成としている。このような構成によっ
て、サーボ信号の検出される間も精度よく安定に状態変
数を推定することができる。
【００４０】次にオブザーバによって推定した第一の振
動モードおよび剛体モードの状態変数を用いて、状態フ
ィードバック制御量を（数７）を用いて演算する。ここ
でｆは状態フィードバックゲインである。
動モードおよび剛体モードの状態変数を用いて、状態フ
ィードバック制御量を（数７）を用いて演算する。ここ
でｆは状態フィードバックゲインである。
【００４１】
【数７】
【００４２】このように、コントローラを構成した場合
のステップ応答波形を図６（ａ）に示す。参考までに図
６（ｂ）に本発明の第１の実施形態の場合の応答特性を
示す。著しく過渡応答特性が良好であることが分かる。
のステップ応答波形を図６（ａ）に示す。参考までに図
６（ｂ）に本発明の第１の実施形態の場合の応答特性を
示す。著しく過渡応答特性が良好であることが分かる。
【００４３】なお、本実施形態の場合オブザーバの演算
周期をサーボ信号の周期の１／５にとったが、必ずしも
これに限るものではない。演算周期はできるだけ短い周
期にとるほど高い共振周波数の振動モードについて状態
変数を推定することができるが、使用しているマイクロ
コンピュータの能力と必要とされる制御帯域、制御性能
によって選択すればよい。
周期をサーボ信号の周期の１／５にとったが、必ずしも
これに限るものではない。演算周期はできるだけ短い周
期にとるほど高い共振周波数の振動モードについて状態
変数を推定することができるが、使用しているマイクロ
コンピュータの能力と必要とされる制御帯域、制御性能
によって選択すればよい。
【００４４】（実施の形態３）次に本発明の第３の実施
形態について説明する。
形態について説明する。
【００４５】図７は本発明の一実施形態を示す磁気ディ
スク装置の概略構成図を示すが、第１、第２の実施形態
とはアクチュエータの回動方向の加速度を検出する加速
度センサー７を設けた点と、コントローラ４の内部構成
が異なるだけであるので共通部分に対する説明は省略す
る。
スク装置の概略構成図を示すが、第１、第２の実施形態
とはアクチュエータの回動方向の加速度を検出する加速
度センサー７を設けた点と、コントローラ４の内部構成
が異なるだけであるので共通部分に対する説明は省略す
る。
【００４６】図８にコントローラ４の概略構成図を示
す。図８において４ａ、４ｃ、４ｄは実施の形態２にお
けるものと同等である。４ｅは加速度センサー７の信号
をアクチュエータの回動運動の角加速度にアナログディ
ジタル変換する加速度信号変換部で、分周部４ｄのクロ
ック信号のタイミングで変換を行う。そして変換された
値は制御量演算部４ｂに出力される。
す。図８において４ａ、４ｃ、４ｄは実施の形態２にお
けるものと同等である。４ｅは加速度センサー７の信号
をアクチュエータの回動運動の角加速度にアナログディ
ジタル変換する加速度信号変換部で、分周部４ｄのクロ
ック信号のタイミングで変換を行う。そして変換された
値は制御量演算部４ｂに出力される。
【００４７】制御量演算部４ｂにおける演算アルゴリズ
ムについて以下に説明する。本実施形態でも第１、第２
の実施形態と同じく図３に示す周波数応答特性を示すア
クチュエータ３を用い、その第一の振動モードまでを考
慮する。そしてこの振動モードを含むアクチュエータの
状態変数を精度よく推定するために分周部４ｄのクロッ
クタイミングで振動モードのみを推定する振動モードオ
ブザーバと、サーボ信号の検出タイミングで剛体モード
を推定する剛体モードオブザーバを構成する。
ムについて以下に説明する。本実施形態でも第１、第２
の実施形態と同じく図３に示す周波数応答特性を示すア
クチュエータ３を用い、その第一の振動モードまでを考
慮する。そしてこの振動モードを含むアクチュエータの
状態変数を精度よく推定するために分周部４ｄのクロッ
クタイミングで振動モードのみを推定する振動モードオ
ブザーバと、サーボ信号の検出タイミングで剛体モード
を推定する剛体モードオブザーバを構成する。
【００４８】まず、アクチュエータの振動モードモデル
を（数８）に剛体モードモデルを（数９）に示す。
を（数８）に剛体モードモデルを（数９）に示す。
【００４９】
【数８】
【００５０】
【数９】
【００５１】ｘdn、ｘrはそれぞれ振動モードの状態変
数、剛体モードの状態変数である。また、ｙdは加速度
センサーの出力信号に対応する角加速度である。そのほ
かの記号については実施の形態１の場合と同じである。
数、剛体モードの状態変数である。また、ｙdは加速度
センサーの出力信号に対応する角加速度である。そのほ
かの記号については実施の形態１の場合と同じである。
【００５２】振動モードオブザーバに対しては周期Ts／
５で離散化したアクチュエータの第１の振動モードにつ
いての状態方程式、
５で離散化したアクチュエータの第１の振動モードにつ
いての状態方程式、
【００５３】
【数１０】
【００５４】を用いて（数１１）のように構成する。
【００５５】
【数１１】
【００５６】また、剛体モードオブザーバに対しては周
期Tsで離散化したアクチュエータの剛体モードについて
の状態方程式、
期Tsで離散化したアクチュエータの剛体モードについて
の状態方程式、
【００５７】
【数１２】
【００５８】を用いて（数１３）のように構成する。
【００５９】
【数１３】
【００６０】この構成によってサーボ信号が検出されな
い時間においても加速度センサーの信号をもとに時々刻
々精度よく振動モードの推定を行うことができ、その結
果として制御帯域の拡大、良好な制御特性の実現が可能
となるものである。
い時間においても加速度センサーの信号をもとに時々刻
々精度よく振動モードの推定を行うことができ、その結
果として制御帯域の拡大、良好な制御特性の実現が可能
となるものである。
【００６１】これらの状態変数の推定値を用いて、状態
フィードバック制御量は（数１４）によって演算され、
出力される。
フィードバック制御量は（数１４）によって演算され、
出力される。
【００６２】
【数１４】
【００６３】ここでｉ、ｊは実施の形態１および２にお
いて説明したサンプリング時刻を表し、時刻ｉで示され
た変数は時間Ts毎にその値が更新され、時刻ｊで示され
た変数は時間Ts/5毎に値が更新されることを表す。また
ｆは状態フィードバックゲインである。
いて説明したサンプリング時刻を表し、時刻ｉで示され
た変数は時間Ts毎にその値が更新され、時刻ｊで示され
た変数は時間Ts/5毎に値が更新されることを表す。また
ｆは状態フィードバックゲインである。
【００６４】この場合の過渡応答特性を図９に示す。実
施の形態２の場合（図６（ａ））と同様、良好な過渡応
答特性が得られている。
施の形態２の場合（図６（ａ））と同様、良好な過渡応
答特性が得られている。
【００６５】なお、実施の形態２、３では過渡応答特性
が改善される結果を示したが、これと同時に位置決め精
度も向上させる効果も有する。また実施の形態２でも述
べたが分周比は５に限るものではなく、必要性能と使用
できるハードウェア資源の能力を勘案して決めればよ
い。
が改善される結果を示したが、これと同時に位置決め精
度も向上させる効果も有する。また実施の形態２でも述
べたが分周比は５に限るものではなく、必要性能と使用
できるハードウェア資源の能力を勘案して決めればよ
い。
【００６６】（実施の形態４）次に第４の実施の形態に
ついて図１０を用いて説明する。図１０において、１は
磁気ディスク、１０は磁気ディスク１を一定角速度で回
転させるためのスピンドルモータである。２は磁気ディ
スク１に情報の記録再生を行う磁気ヘッドである。
ついて図１０を用いて説明する。図１０において、１は
磁気ディスク、１０は磁気ディスク１を一定角速度で回
転させるためのスピンドルモータである。２は磁気ディ
スク１に情報の記録再生を行う磁気ヘッドである。
【００６７】２０は磁気ヘッド２を磁気ディスク１の任
意の記録トラックに位置決めするためのヘッド位置決め
機構である。ヘッド位置決め機構２０は、ヘッドキャリ
ッジ２１を備えており、ベース３０に固定されたシャフ
ト３１に軸着された玉軸受け２２によって回転自在に取
りつけられている。ヘッドキャリッジ２１はセンターハ
ブ２１ａを中心にヘッドアーム２１ｂ、コイルホルダ２
１ｃ、カウンタウエイト２１ｄがそれぞれ放射状に突出
した形状を有している。ヘッドアーム２１ｂの先端には
板ばね状のサスペンション２３によって、磁気ヘッド２
が磁気ディスク１の記録面に近接して支持されている。
またコイルホルダ２１ｃにはコイル２４が固着されてい
る。コイル２４には、わずかな空隙を介して磁石２５が
対向しており、磁石２５はヨーク２６を介してベース３
０に取り付けられている。コイル２４と磁石２５によっ
ていわゆる平面型のボイスコイルモータが構成されてい
る。
意の記録トラックに位置決めするためのヘッド位置決め
機構である。ヘッド位置決め機構２０は、ヘッドキャリ
ッジ２１を備えており、ベース３０に固定されたシャフ
ト３１に軸着された玉軸受け２２によって回転自在に取
りつけられている。ヘッドキャリッジ２１はセンターハ
ブ２１ａを中心にヘッドアーム２１ｂ、コイルホルダ２
１ｃ、カウンタウエイト２１ｄがそれぞれ放射状に突出
した形状を有している。ヘッドアーム２１ｂの先端には
板ばね状のサスペンション２３によって、磁気ヘッド２
が磁気ディスク１の記録面に近接して支持されている。
またコイルホルダ２１ｃにはコイル２４が固着されてい
る。コイル２４には、わずかな空隙を介して磁石２５が
対向しており、磁石２５はヨーク２６を介してベース３
０に取り付けられている。コイル２４と磁石２５によっ
ていわゆる平面型のボイスコイルモータが構成されてい
る。
【００６８】本実施形態において、ヘッドアーム２１ｂ
とコイルホルダ２１ｃの中心線のなす角αは８０度に、
またヘッドアーム２１ｂとカウンタウエイト２１ｄのな
す角βは１４７度に設定されている。カウンタウエイト
２１ｄは、ヘッドキャリッジ２１の質量中心を回動軸す
なわちシャフト３１の中心軸に一致させるとともに、ヘ
ッドキャリッジ２１を駆動したときの振動モードが安定
となるようその質量及び剛性が設定されている。すなわ
ちヘッドキャリッジ２１は上記した構成によって静力学
的にも動力学的にも安定化が図られている。
とコイルホルダ２１ｃの中心線のなす角αは８０度に、
またヘッドアーム２１ｂとカウンタウエイト２１ｄのな
す角βは１４７度に設定されている。カウンタウエイト
２１ｄは、ヘッドキャリッジ２１の質量中心を回動軸す
なわちシャフト３１の中心軸に一致させるとともに、ヘ
ッドキャリッジ２１を駆動したときの振動モードが安定
となるようその質量及び剛性が設定されている。すなわ
ちヘッドキャリッジ２１は上記した構成によって静力学
的にも動力学的にも安定化が図られている。
【００６９】このことを言い換えると、本実施の形態に
おけるヘッドキャリッジ２１では実施の形態１〜３で示
した制御帯域の拡大を阻害する第１の振動モードが安定
化されていることを意味する。振動モードが安定化され
るということは、その振動モードの共振周波数において
位相が進むことであるとも言え、この場合この振動モー
ドは安定であって、制御帯域の拡大の阻害要因にはなら
ない。この時には従来の位相補償フィルタを用いたコン
トローラでも制御帯域の拡大をはかることができるが、
安定化された振動モードよりさらに高い不安定な振動モ
ードを内部モデルとして含むようなコントローラを実施
の形態１〜３で示したように構成することでさらに制御
帯域を拡大することができる。
おけるヘッドキャリッジ２１では実施の形態１〜３で示
した制御帯域の拡大を阻害する第１の振動モードが安定
化されていることを意味する。振動モードが安定化され
るということは、その振動モードの共振周波数において
位相が進むことであるとも言え、この場合この振動モー
ドは安定であって、制御帯域の拡大の阻害要因にはなら
ない。この時には従来の位相補償フィルタを用いたコン
トローラでも制御帯域の拡大をはかることができるが、
安定化された振動モードよりさらに高い不安定な振動モ
ードを内部モデルとして含むようなコントローラを実施
の形態１〜３で示したように構成することでさらに制御
帯域を拡大することができる。
【００７０】以上の全ての実施形態においては、磁気デ
ィスク装置を例として説明したが、同じようにクローズ
ドループ制御を行う光ディスク装置やテープ装置におい
ても適用可能であることはいうまでもない。また、位置
情報が離散的に存在する構成の場合について述べたが、
連続的に位置情報が存在する場合にも適用可能でその場
合はサーボ信号を一定時間間隔でサンプリングすること
によって本発明と同様の構成を実現し同様の効果を得る
ことができる。
ィスク装置を例として説明したが、同じようにクローズ
ドループ制御を行う光ディスク装置やテープ装置におい
ても適用可能であることはいうまでもない。また、位置
情報が離散的に存在する構成の場合について述べたが、
連続的に位置情報が存在する場合にも適用可能でその場
合はサーボ信号を一定時間間隔でサンプリングすること
によって本発明と同様の構成を実現し同様の効果を得る
ことができる。
【００７１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、アクチュ
エータの振動モードの共振周波数に対して制御帯域を１
／５以上に拡大することが可能となり、その結果磁気ヘ
ッドの位置決め精度を向上させることができ、トラック
間隔を小さくすることができる。従って磁気ディスク装
置の大容量化が可能となるという効果が得られる。ま
た、本発明をヘッドの位置情報をフィードバックして位
置決めする事によって情報の記録再生を行う他の方式の
情報記録再生装置に適用することで、その情報記録再生
装置の大容量化を図ることができるという効果も得られ
る。
エータの振動モードの共振周波数に対して制御帯域を１
／５以上に拡大することが可能となり、その結果磁気ヘ
ッドの位置決め精度を向上させることができ、トラック
間隔を小さくすることができる。従って磁気ディスク装
置の大容量化が可能となるという効果が得られる。ま
た、本発明をヘッドの位置情報をフィードバックして位
置決めする事によって情報の記録再生を行う他の方式の
情報記録再生装置に適用することで、その情報記録再生
装置の大容量化を図ることができるという効果も得られ
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態における磁気ディス
ク装置の概略構成図
ク装置の概略構成図
【図２】第１の実施形態におけるコントローラの構成説
明図
明図
【図３】第１の実施形態におけるアクチュエータの周波
数応答特性図
数応答特性図
【図４】第１の実施の形態における磁気ディスク装置の
閉ループ特性の周波数応答特性図
閉ループ特性の周波数応答特性図
【図５】本発明の第２の実施形態におけるコントローラ
の構成説明図
の構成説明図
【図６】第２の実施形態における磁気ディスク装置のス
テップ応答特性図
テップ応答特性図
【図７】本発明の第３の実施の形態における磁気ディス
ク装置の概略構成図
ク装置の概略構成図
【図８】第３の実施形態におけるコントローラの構成説
明図
明図
【図９】第３の実施形態における磁気ディスク装置のス
テップ応答特性図
テップ応答特性図
【図１０】本発明の第４の実施の形態における磁気ディ
スク装置の概略構成図
スク装置の概略構成図
【図１１】従来の磁気ディスク装置の概略構成図
【図１２】従来の磁気ディスク装置の一巡伝達特性の周
波数応答特性図
波数応答特性図
１ 磁気ディスク ２ 磁気ヘッド ３ アクチュエータ ４ コントローラ ５ ヘッドアンプ ６ ドライバ ７ 加速度センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑本 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 和田 敏之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (15)
- 【請求項１】 情報記録再生媒体と、前記情報記録再生
媒体に対し相対的に移動しながら情報の記録再生を行う
ヘッドと、前記ヘッドを支持し、指令に応じて移動可能
なアクチュエータと、前記ヘッドにより再生された信号
に基づき前記アクチュエータに指令を与えて移動を制御
する制御部とを備え、前記アクチュエータは剛体として
の運動モードに加えて少なくとも一つ以上の振動モード
を有し、前記制御部は、前記ヘッドの再生信号と、前記
アクチュエータへの移動指令に対応する制御量とから少
なくとも一つ以上の前記アクチュエータの振動モードを
含んだ内部モデルにより前記アクチュエータの振動モー
ドおよび剛体モードの状態量を推定する状態推定部と、
前記状態推定部によって推定された各推定状態量から前
記制御量を生成する制御量生成部とを含むことを特徴と
する情報記録再生装置。 - 【請求項２】 状態推定部の内部モデルに含まれる振動
モードは、アクチュエータの動作制御帯域周波数の１５
倍以内の固有振動周波数であることを特徴とする請求項
１に記載の情報記録再生装置。 - 【請求項３】 状態推定部の内部モデルに含まれる振動
モードは、伝達関数の周波数特性が固有振動周波数付近
で位相遅れ特性を示すことを特徴とする請求項１に記載
の情報記録再生装置。 - 【請求項４】 制御部は周波数fsでヘッドからの再生信
号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変
換部と、制御量を前記周波数fsでアナログ信号に変換す
るディジタル・アナログ変換部とを備え、状態推定部お
よび制御量生成部は前記周波数fsの周期Ts（=1/fs）毎
にディジタル演算を行うものであり、前記状態推定部の
内部モデルに含まれる振動モードは前記周波数fsの1/2
以下であることを特徴とする請求項１、２または３に記
載の情報記録再生装置。 - 【請求項５】 情報記録再生媒体には所定の位置関係で
アクチュエータの移動制御用のサーボ信号が記録されて
おり、制御部はヘッドが再生した前記サーボ信号を検出
してディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変
換部と、制御量を前記アナログ・ディジタル変換部の変
換周波数fsでアナログ信号に変換するディジタル・アナ
ログ変換部とを備え、状態推定部および制御量生成部は
前記周波数fsの周期Ts（=1/fs）毎にディジタル演算を
行うものであり、前記状態推定部の内部モデルに含まれ
る振動モードは前記周波数fsの1/2以下であることを特
徴とする請求項１、２または３に記載の情報記録再生装
置。 - 【請求項６】 状態推定部は周波数fs1とは異なる周波
数fs2の周期Ts2（=1/fs2）毎にディジタル演算を行うこ
とを特徴とする請求項４または５に記載の情報記録再生
装置。 - 【請求項７】 周波数fs2が周波数fsより大きいことを
特徴とする請求項６に記載の情報記録再生装置。 - 【請求項８】 状態推定部は現在の時刻tとt-Ts2の間で
サーボ信号が検出されアナログ・ディジタル変換部によ
ってディジタル信号に変換された場合は、前記サーボ信
号のディジタル信号と、制御量生成部の出力である制御
量とを入力として状態量を推定し、現在の時刻tとt-Ts2
の間でサーボ信号が検出されなかった場合は、制御量生
成部の出力である制御量を入力として状態量を推定する
ことを特徴とする請求項７に記載の情報記録再生装置。 - 【請求項９】 状態推定部の内部モデルに含まれる振動
モードは周波数fs2の1/2以下であることを特徴とする請
求項６、７または８に記載の情報記録再生装置。 - 【請求項１０】 アクチュエータの振動を検出する振動
センサーを有し、状態推定部はヘッドの再生信号と、前
記アクチュエータへの移動指令に対応する制御量と、前
記振動センサーの出力信号から前記アクチュエータの振
動モードおよび剛体モードの状態量を推定することを特
徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の情報記録
再生装置。 - 【請求項１１】 アクチュエータの振動を検出する振動
センサーと、前記振動センサーの出力信号を周波数fs2
でディジタル信号に変換する第２のアナログ・ディジタ
ル変換部を有し、状態推定部は現在の時刻tとt-Ts2の間
でサーボ信号が検出されアナログ・ディジタル変換部に
よってディジタル信号に変換された場合は、前記サーボ
信号のディジタル信号と、制御量生成部の出力である制
御量と、前記振動センサーのディジタル信号とを入力と
して状態量を推定し、現在の時刻tとt-Ts2の間でサーボ
信号が検出されなかった場合は、制御量生成部の出力で
ある制御量と前記振動センサーのディジタル信号とを入
力として状態量を推定することを特徴とする請求項８に
記載の情報記録再生装置。 - 【請求項１２】 状態推定部は、アクチュエータの剛体
モードを含まず、振動モードを少なくともひとつ含んだ
内部モデルにより構成された振動モード推定部と、剛体
モードを含んだ内部モデルにより構成された剛体モード
推定部からなり、前記振動モード推定部は前記アクチュ
エータへの移動指令に対応する制御量と、前記振動セン
サーの出力信号から前記アクチュエータの振動モードの
状態量を推定し、前記剛体モード推定部はヘッドの再生
信号と、前記振動センサーの出力信号から前記アクチュ
エータの剛体モードの状態量を推定し、制御量生成部は
前記振動モード推定部と前記剛体モード推定部からの各
推定状態量から前記制御量を生成することを特徴とする
請求項１０に記載の情報記録再生装置。 - 【請求項１３】 状態推定部は、アクチュエータの剛体
モードを含まず、振動モードを少なくともひとつ含んだ
内部モデルにより構成された振動モード推定部と、剛体
モードを含んだ内部モデルにより構成された剛体モード
推定部からなり、前記振動モード推定部は周波数fs2の
周期Ts2（=1/fs2）毎に前記アクチュエータへの移動指
令に対応する制御量と、振動センサーのディジタル信号
から前記アクチュエータの振動モードの状態量を推定
し、前記剛体モード推定部は周波数fsの周期Ts（=1/f
s）毎にサーボ信号のディジタル信号と、前記振動セン
サーのディジタル信号から前記アクチュエータの剛体モ
ードの状態量を推定し、制御量生成部は前記振動モード
推定部と前記剛体モード推定部からの各推定状態量から
前記制御量を生成することを特徴とする請求項１１に記
載の情報記録再生装置。 - 【請求項１４】 振動センサーは加速度センサーである
ことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記
載の情報記録再生装置。 - 【請求項１５】 情報記録再生媒体は磁気ディスクであ
り、ヘッドは磁気ヘッドであることを特徴とする請求項
１〜１４のいずれか１項に記載の情報記録再生装置。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP10007271A JPH11203808A (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | 情報記録再生装置 |
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|---|---|---|---|
| JP10007271A JPH11203808A (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | 情報記録再生装置 |
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|---|---|---|---|
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