JP2002251850A

JP2002251850A - ディスク装置

Info

Publication number: JP2002251850A
Application number: JP2001050895A
Authority: JP
Inventors: Toshio Inaji; 稲治　　利夫; Hiroshi Takaso; 高祖　　洋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ヘッドのトラック追従時に衝撃や振動などの
外乱の変動が大きくても安定な位置決め制御が可能なデ
ィスク装置を提供する。【解決手段】ディスク１に対する磁気ヘッド２の位置
決めを行うアクチュエータ７と、アクチュエータ７の駆
動手段１０と、アクチュエータ７の駆動において発生す
る電圧信号Ｖaを出力する電圧検出手段１１と、駆動信
号ｕと電圧信号Ｖaから磁気ヘッド２に加わる外乱負荷
τdの大きさを推定し外乱推定信号τd_estを出力する外
乱推定手段１２と、磁気ヘッド２の現在位置に対応した
位置誤差信号ｅを生成する位置検出手段１３と位置誤差
信号ｅより制御信号ｃを生成する位置制御手段１４と、
外乱推定信号τd_estと制御信号ｃより駆動信号ｕを出力
する補正器１５とを備え、外部からの衝撃や振動に対し
ても目標トラックへのヘッド位置決めを安定に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッドなどの
記録／再生ヘッドをアクチュエータにより記録媒体であ
るディスクの目標トラックの所望の位置へ高精度に位置
決めするディスク装置に関し，さらにディスク装置に外
部から加わる衝撃や振動によりアクチュエータの受ける
慣性力などの外乱によるヘッドのトラックずれを抑制す
るように構成されているディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置は、小型化、大
容量化が急速に進んでいる。磁気ディスク装置の大容量
化については、磁気ディスクのトラック密度の高密度化
が進み、トラックピッチはさらに狭くなる傾向にある。
そのため、磁気ディスクにデータを記録再生するため、
狭いトラックピッチで形成された目標トラックに磁気ヘ
ッドを高い精度で位置決めすることが必要になってきて
いる。

【０００３】従来の磁気ディスク装置においては、磁気
ヘッドを位置決めするために磁気ディスクにサーボ情報
を予め形成しておき、このサーボ情報に従って磁気ヘッ
ドの位置決め制御が行われている。すなわち、サーボ情
報を磁気ヘッドで読み取ることにより、目標トラックに
対する磁気ヘッドの位置誤差を示す誤差信号を生成し、
この誤差信号の大きさが最小となるように磁気ヘッドは
位置決め制御されている。

【０００４】したがって、磁気ヘッドの位置決め精度を
高めるためには、磁気ヘッドの位置決め制御系の制御周
波数を高く設定して、磁気ヘッドを目標トラックに迅速
に位置決めし、必要な位置決め精度を確保していた。

【０００５】しかし、位置決め機構のアクチュエータ自
体には高次の固有機械共振が存在する場合があり、位置
決め精度を高めるため制御周波数を高くすると、その固
有機械共振により位置決め制御系が不安定になってしま
うという問題がある。したがって、実際にはアクチュエ
ータ自体の固有機械共振により、制御周波数の帯域は制
限されるため、位置決め制御系の制御周波数を高めるこ
とには限界があった。

【０００６】そこで、磁気ヘッドの位置決め精度を高め
るためには、位置決め精度を悪化させる要因であるアク
チュエータに作用する外乱を低減することが行われてい
る。

【０００７】近年のトラック密度の高密度化とアクチュ
エータの小型軽量化により、アクチュエータに作用する
外力が位置決め制御系に与える影響は大きい。しかも、
磁気ディスク装置の小型化と高記録密度化に伴って、磁
気ヘッドの高精度位置決めの要求は厳しくなる一方で、
これら磁気ディスク装置では、フィードフォワード制御
により外力を補償することが行われている。

【０００８】例えば、磁気ディスクに記録されたサーボ
情報からヘッド位置信号を得て、このヘッド位置信号と
アクチュエータの駆動信号を入力とする外力推定手段に
より外力を補償する方法が提案されている（例えば、特
開平９−２３１７０１号公報参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術においては、外力推定手段は、ヘッド位置信号
とアクチュエータの駆動信号とを入力とする。磁気ディ
スクに記録されたサーボ情報は、一定のサンプリング周
期をもつ離散的な状態でディスクに記録されているた
め、ヘッド位置信号は連続信号ではない。したがって、
外力推定手段の外力を推定できる制御帯域は、ディスク
装置のセクタサーボのサンプリング周波数の影響を受
け、セクタサーボのサンプリング周波数によって上限が
存在することになる。その結果、アクチュエータ手段に
加わる外力を正確に推定することができず、アクチュエ
ータ手段に加わる軸受摩擦などの外乱を良好に打ち消す
ことができないといった問題があった。その結果、ヘッ
ドを目標トラックに対して正確に追従させることができ
なかった。

【００１０】本発明は、上記問題点に鑑み、アクチュエ
ータ手段の軸受摩擦やアクチュエータ手段と回路基板と
を接続するフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）の弾性
力やディスク装置に外部から加わる衝撃や振動によりア
クチュエータ手段に作用する慣性力などの外乱を補償す
ることにより、狭いトラックピッチで形成された目標ト
ラックに対してヘッドを高い精度で位置決め制御するこ
とが可能なディスク装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】アクチュエータ手段に加
わる軸受摩擦や弾性力、衝撃や振動により受ける慣性力
などによる外乱を打ち消すために、その外乱の大きさを
推定する。この外乱の大きさの推定に際して、２つの要
素を用いる。１つは、アクチュエータ手段の駆動におい
て発生する電圧を検出し、その検出結果としての電圧信
号を用いる。もう１つは、アクチュエータ手段の駆動手
段における駆動信号である。ここで、駆動手段における
駆動信号としては、駆動手段に入力するものであっても
よいし、あるいは、駆動手段から出力するものであって
もよい。また、駆動手段における駆動信号に代えて、そ
の駆動信号を生成するもとになる位置制御信号を用いて
もよい。すなわち、外乱の大きさを推定するための外乱
推定手段を設け、この外乱推定手段をもって、電圧検出
手段が検出した電圧信号と駆動手段における駆動信号ま
たは位置制御信号とを入力として、外乱推定信号を生成
させる。２つの要素に基づいて生成した外乱推定信号
は、ヘッドに実際に加わる外乱の大きさを正確に推定し
たものとなる。この結果、アクチュエータ手段の軸受摩
擦やアクチュエータ手段と電子回路基板とを接続するＦ
ＰＣの弾性力やディスク装置に外部から加わる衝撃や振
動によりアクチュエータ手段の受ける慣性力などの外乱
の大きさを正確に推定することができる。その推定にか
かわる外乱が外乱推定信号となる。

【００１２】以上のようにして正確に推定した外乱推定
信号をもってアクチュエータ手段に加わる外乱を打ち消
すように、その外乱推定信号を位置制御手段が出力する
位置制御信号に合成して駆動信号を生成する。その駆動
信号を用いてヘッドのアクチュエータ手段を駆動するこ
とにより、アクチュエータ手段に加わる軸受摩擦や弾性
力や慣性力などの外乱を良好に打ち消すことができる。
すなわち、アクチュエータ手段に作用する軸受摩擦や弾
性力や慣性力などの外力に対する補償を行うことができ
るので、目標トラックに向かうフォローイング動作時に
アクチュエータ手段に作用する外乱の変動が大きくて
も、ヘッドの目標トラックへの位置決め制御を安定に行
うことができる。すなわち、位置決め精度を向上させる
ことができる。また、その副次的効果として、実質的
に、トラック密度の向上を可能となし、大容量のディス
ク装置の実現化を促すことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を総括
的に説明する。

【００１４】本願第１の発明のディスク装置は、ディス
クに対してヘッドの位置決めを行うアクチュエータ手段
と、前記アクチュエータ手段の駆動手段と、前記アクチ
ュエータ手段の駆動において発生する電圧を検出し電圧
信号を出力する電圧検出手段と、前記駆動信号と前記電
圧信号から前記ヘッドに加わる外乱の大きさを推定し外
乱推定信号を出力する外乱推定手段と、前記ディスクに
予め記録され前記ヘッドにより検出されるサーボ情報か
ら前記ヘッドの現在位置に対応した誤差信号を生成し出
力する位置検出手段と、前記誤差信号に対応した位置制
御信号を生成し出力する位置制御手段とを具備し、前記
駆動信号は前記位置制御信号と前記外乱推定信号を合成
して得られるように構成されている。なお、この構成に
おいて、駆動手段における駆動信号としては、駆動手段
に入力するものであってもよいし、あるいは、駆動手段
から出力するものであってもよく、この点は以下でも同
様である。

【００１５】この第１の発明による作用は次のとおりで
ある。外乱推定手段は、アクチュエータ手段を駆動する
ための駆動手段に与える駆動信号とアクチュエータ手段
から検出した電圧信号とに基づいて、アクチュエータ手
段の軸受摩擦やアクチュエータ手段と電子回路基板とを
接続するＦＰＣの弾性力等の外乱の大きさやディスク装
置に外部から加わる衝撃や振動によりアクチュエータ手
段の受ける慣性力を正確に推定することができる。その
推定にかかわる外乱が外乱推定信号である。ここで、特
に、目標トラックにヘッドを追従させるフォローイング
動作時において駆動信号と電圧信号とからアクチュエー
タ手段に加わる軸受摩擦や弾性力や慣性力などの外乱負
荷の大きさを正確に推定できることが重要である。

【００１６】以上のようにして正確に推定した外乱推定
信号をもってアクチュエータ手段に加わる外乱を打ち消
すように、その外乱推定信号を位置制御手段が出力する
位置制御信号に合成して駆動信号を生成する。その駆動
信号をもってヘッドのアクチュエータ手段を駆動すれ
ば、アクチュエータ手段に加わる外乱を良好に打ち消す
ことができる。すなわち、アクチュエータ手段に作用す
る軸受摩擦や弾性力や慣性力などの外力に対する補償を
行うことができるので、目標トラックに向かうフォロー
イング動作時に外乱の変動が大きくても、ヘッドの目標
トラックへの位置決め制御を安定に行うことができる。
すなわち、位置決め精度を向上させることができる。

【００１７】本願第２の発明のディスク装置は、上記の
第１の発明において、前記外乱推定手段は、前記電圧検
出手段の検出した電圧信号が入力される比較手段と、前
記駆動信号に第１の係数を乗算する第１の乗算手段と、
前記比較手段の出力に第２の係数を乗算する第２の乗算
手段と、前記比較手段の出力を積分する第１の積分手段
と、前記第１の乗算手段の出力から前記第２の乗算手段
の出力と前記第１の積分手段の出力との加算値を減算し
た値を積分する第２の積分手段とを具備し、前記比較手
段が前記電圧信号と前記第２の積分手段の出力とを比較
し、その結果を前記第２の乗算手段と前記第１の積分手
段へ出力するように構成されている。

【００１８】この第２の発明による作用は次のとおりで
ある。駆動信号を入力する第１の乗算手段の出力は、ア
クチュエータ手段に作用する駆動トルクに対応した駆動
トルク推定信号となる。第２の積分手段の出力は、電圧
検出手段から入力される電圧信号に対するフィードバッ
ク要素となる。電圧信号と第２の積分手段からのフィー
ドバック要素との差分をとる比較手段の出力は、第１の
積分手段と第２の乗算手段に与えられる。前記の差分を
積分する第１の積分手段の出力は、アクチュエータ手段
が軸受から受ける摩擦やＦＰＣから受ける弾性力や衝撃
や振動によりアクチュエータ手段の受ける慣性力などの
外乱に対応した外乱推定信号となる。その外乱推定信号
に対して前記の差分に所定の係数を乗算した第２の乗算
手段の出力を加算する。そして、前記駆動トルク推定信
号から前記の加算値との差分をとって第２の積分手段に
与える。

【００１９】以上の結果として、第１の積分手段が出力
する外乱推定信号は、アクチュエータ手段が軸受やＦＰ
Ｃから受ける弾性力や衝撃や振動によりアクチュエータ
手段の受ける慣性力などの外乱を正確に推定したものに
相当している。そして、このように正確に割り出した外
乱推定信号をもってアクチュエータ手段に加わる外乱を
打ち消すようフィードフォワード制御を行うので、フォ
ローイング動作においてアクチュエータ手段に作用する
外乱に対する補償を行うことができ、フォローイング動
作時にアクチュエータ手段での外乱の変動が大きくて
も、目標トラックに対するヘッドの位置決め制御を安定
に行い、位置決め精度を向上させることができる。

【００２０】本願第３の発明のディスク装置は、ディス
クに対してヘッドの位置決めを行うアクチュエータ手段
と、前記アクチュエータ手段の駆動手段と、前記アクチ
ュエータ手段の駆動において発生する電圧を検出し電圧
信号を出力する電圧検出手段と、前記ディスクに予め記
録され前記ヘッドにより検出されるサーボ情報から前記
ヘッドの現在位置に対応した誤差信号を生成し出力する
位置検出手段と、前記誤差信号に対応した位置制御信号
を生成し出力する位置制御手段と、前記電圧信号と前記
位置制御信号から前記ヘッドに加わる外乱の大きさを推
定し外乱推定信号を出力する外乱推定手段とを具備し、
前記駆動信号は前記位置制御信号と前記外乱推定信号を
合成して得られるように構成されている。

【００２１】この第３の発明による作用は次のとおりで
ある。外乱推定手段は、アクチュエータ手段を駆動する
ため駆動手段に与えるように位置制御手段から出力され
た位置制御信号とアクチュエータ手段から検出した電圧
信号とに基づいて、アクチュエータ手段の軸受摩擦やア
クチュエータ手段と電子回路基板とを接続するＦＰＣの
弾性力や外部からの衝撃や振動によりアクチュエータ手
段の受ける慣性力などの外乱の大きさを正確に推定する
ことができる。ここで、特に、目標トラックにヘッドを
追従させるフォローイング動作時において位置制御信号
と電圧信号とからアクチュエータ手段に加わる軸受摩擦
や弾性力や慣性力などの外乱の大きさを正確に推定でき
ることが重要である。

【００２２】以上のようにして正確に推定した外乱推定
信号をもってアクチュエータ手段に加わる外乱を打ち消
すように、その外乱推定信号を位置制御手段が出力する
位置制御信号に合成して駆動信号を生成する。その駆動
信号をもってヘッドのアクチュエータ手段を駆動すれ
ば、アクチュエータ手段に加わる軸受摩擦や弾性力や慣
性力などの外乱を良好に打ち消すことができる。すなわ
ち、アクチュエータ手段に作用する軸受摩擦や弾性力や
慣性力などの外乱に対する補償を行うことができるの
で、目標トラックに向かうフォローイング動作時に外乱
の変動が大きくても、ヘッドの目標トラックへの位置決
め制御を安定に行うことができる。すなわち、位置決め
精度を向上させることができる。

【００２３】本願第４の発明のディスク装置は、上記の
第３の発明において、前記外乱推定手段は、前記電圧検
出手段の検出した電圧信号が入力される比較手段と、前
記位置制御信号に第１の係数を乗算する第１の乗算手段
と、前記比較手段の出力に第２の係数を乗算する第２の
乗算手段と、前記比較手段の出力を積分する第１の積分
手段と、前記第１の乗算手段の出力から前記第２の乗算
手段の出力を減算した値を積分する第２の積分手段とを
具備し、前記比較手段が前記電圧信号と前記第２の積分
手段の出力とを比較し、その結果を前記第２の乗算手段
と前記第１の積分手段へ出力するように構成されてい
る。

【００２４】この第４の発明による作用は次のとおりで
ある。位置制御手段からの位置制御信号を入力する第１
の乗算手段の出力は、アクチュエータ手段に作用する駆
動トルクに対応した駆動トルク推定信号となる。第２の
積分手段の出力は、電圧検出手段から入力される電圧信
号に対するフィードバック要素となる。電圧信号と第２
の積分手段からのフィードバック要素との差分をとる比
較手段の出力は、第１の積分手段と第２の乗算手段に与
えられる。前記の差分を積分する第１の積分手段の出力
は、アクチュエータ手段が軸受から受ける摩擦やＦＰＣ
から受ける弾性力や衝撃や振動によりアクチュエータ手
段の受ける慣性力などの外乱に対応した外乱推定信号と
なる。前記駆動トルク推定信号から前記の差分に所定の
係数を乗算した第２の乗算手段の出力との差分をとって
第２の積分手段に与える。

【００２５】以上の結果として、第１の積分手段が出力
する外乱推定信号は、アクチュエータ手段が軸受やＦＰ
Ｃから受ける外乱と衝撃や振動によりアクチュエータ手
段の受ける慣性力を正確に推定したものに相当してい
る。そして、このように正確に推定した外乱推定信号を
もってアクチュエータ手段に加わる外乱を打ち消すよう
にフィードフォワード制御を行うので、フォローイング
動作においてアクチュエータ手段に作用する外乱に対す
る補償を行うことができ、フォローイング動作時にアク
チュエータ手段での外乱の変動が大きくても、目標トラ
ックに対するヘッドの位置決め制御を安定に行い、位置
決め精度を向上させることができる。さらに、上記の第
２の発明で必要とした第１の積分手段と第２の乗算手段
との加算を行う必要がなく、その加算のための手段を省
略することが可能で、構成の簡素化をもたらすことがで
きる。

【００２６】本願第５の発明のディスク装置は、上記の
第１〜第４の発明において、前記外乱推定手段の制御帯
域が、前記位置制御手段の制御帯域よりも大きく設定さ
れている。

【００２７】この第５の発明による作用は次のとおりで
ある。位置決め制御系の制御帯域を広げることは比例の
ゲインを大きくすることであるが、ディスク装置のセク
タサーボのサンプリング周波数やアクチュエータ手段が
もつ固有機械共振周波数によって上限が存在することに
なる。これに対して、外乱推定手段ではディスク装置の
セクタサーボのサンプリング周波数の影響を受けない。
したがって、外乱推定手段においては、その制御帯域を
位置決め制御系の制御帯域よりも高く設定することがで
きる。その結果として、より高い制御帯域にわたって、
ヘッドを目標トラックに対して正確に追従させることが
できる。

【００２８】本願第６の発明のディスク装置は、上記の
第１〜第５の発明において、前記アクチュエータ手段
は，空隙を介して対向する一対のヨークの前記空隙内で
その少なくとも一方のヨーク側に固着された永久磁石
と、前記永久磁石と前記ヨークから形成される磁気空隙
内に配設される駆動コイルより構成され、前記駆動コイ
ルと並列にコンデンサと抵抗を直列接続してなる回路が
接続されている。

【００２９】この第６の発明による作用は次のとおりで
ある。一般にアクチュエータ手段を構成する駆動コイル
は抵抗成分だけでなくインダクタンス成分も有する。そ
の結果、外乱推定手段の制御帯域を高くすると、このイ
ンダクタンスの影響により制御系が不安定になり、外乱
推定手段の制御帯域を高くすることには限界がある。そ
こで、駆動コイルと並列にコンデンサと抵抗を直列接続
してなる回路を接続することにより駆動コイルのインダ
クタンスの影響を除去し、その制御帯域を位置決め制御
系の制御帯域よりも高く設定することができる。その結
果として、より高い制御帯域にわたって、ヘッドを目標
トラックに対して正確に追従させることができる。

【００３０】なお、本発明は、磁気ディスク装置に適用
する場合に最も有利に作用するが、必ずしも磁気ディス
ク装置にのみ限定されるものではない。

【００３１】（具体的な実施の形態）以下、本発明にか
かわるディスク装置の具体的な実施の形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。なお、同様の機能を有するものに
は同一の符号を付けて説明する。

【００３２】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１にかかわる磁気ディスク装置の構成を示すブロック
図である。

【００３３】図１において、符号の１は磁気ディスク
で、スピンドルモータ（図示せず）により回転される。
２は磁気ディスク１に対してデータを記録再生する磁気
ヘッド、３はアームで、一端に搭載された磁気ヘッド２
を軸受４の周りに回動させることにより、磁気ヘッド２
を磁気ディスク１における目標トラックへ移動させる。
５はアーム３の後端に設けられた駆動コイル、６は固定
子（ヨーク）で、駆動コイル５に対向する面にはマグネ
ット（永久磁石；図示せず）が配置されている。固定子
６は、空隙を介して対向する一対のヨークからなり、そ
の空隙内でその少なくとも一方のヨーク側に前記マグネ
ットが固着されている。固定子６に配置されたマグネッ
トが発生する磁束と駆動コイル５に通電される電流が作
る磁界との相互作用によりアーム３は回転力を受ける。
磁気ヘッド２、アーム３、軸受４、駆動コイル５、固定
子６によりアクチュエータ７を構成している。

【００３４】１０は駆動器、１１は駆動器１０に含まれ
る電圧検出器で、駆動コイル５の両端に発生する電圧を
検出し、電圧信号Ｖaを出力する。１２は外乱推定器
で、電圧検出器１１の出力する電圧信号Ｖaと駆動器１
０の入力である駆動信号ｕとからアーム３に作用する外
乱トルクを推定し、外乱推定信号τd_estを出力する。

【００３５】磁気ディスク１の各セクタには予めサーボ
情報としてトラックの位置信号が記録されており、この
位置信号は磁気ヘッド２により読み込まれる。位置検出
器１３は、磁気ヘッド２により読み込まれた位置信号に
より磁気ヘッド２の現在位置を検出し、目標トラックの
目標位置ｒとの差を示す位置誤差信号ｅを生成する。位
置制御器１４は、位置検出器１４で生成された位置誤差
信号ｅが入力されて、増幅および位相補償が行われ、位
置制御信号ｃを生成する。１５は補正器で、位置制御器
１４の位置制御信号ｃと外乱推定器１２の外乱推定信号
τd_estとが入力され、補正器１５で補正演算を施した
後、駆動信号ｕを駆動器１０へ入力する。駆動器１０
は、入力された駆動信号ｕに応じて駆動コイル５に駆動
電流Ｉaを通電し、アーム３を軸受４を中心に回動さ
せ、アーム３の先端に取り付けられた磁気ヘッド２を回
転移動させ、磁気ディスク１にデータを記録再生するた
めに、磁気ヘッド２を狭いトラックピッチで形成された
目標トラックに高い精度で位置決めさせるように構成さ
れている。

【００３６】ここで、特許請求の範囲の記載との対照を
行うと、駆動器１０が駆動手段に相当し、電圧検出器１
１が電圧検出手段に相当し、外乱推定器１２が外乱推定
手段に相当し、位置検出器１３が位置検出手段に相当
し、位置制御器１４が位置制御手段に相当している。

【００３７】次に、実施の形態１の磁気ディスク装置の
位置決め制御系の動作について図２を用いて説明する。
図２は、実施の形態１の磁気ディスク装置における位置
制御系の全体構成を示すブロック線図である。

【００３８】図中の一点鎖線で囲んだ部分３０が外乱推
定器１２のブロックである。同じく一点鎖線で囲んだ部
分４７が補正器１５のブロックである。なお、図２にお
いて、ｓはラプラス演算子を表すものである。また、図
２において、セクタサーボのサンプリングによるホール
ド要素については、説明を簡単にするため、これを省略
してある。

【００３９】図２において、磁気ヘッド２の検出した現
在トラック位置をｘとすれば、目標トラック位置ｒに対
する位置誤差信号ｅは、（数１）で表され、この位置誤
差信号ｅは比較器２０で得られる。

【００４０】

【数１】図２のブロック２１で表される位置制御器１４は、比較
器２０から出力される位置誤差信号ｅに伝達関数Ｇx
（ｚ）のディジタルフィルタ処理を施し、位置制御信号
ｃを生成して、ブロック４７で表される補正器１５へ出
力される。位置決め制御系は、通常のＰＩＤ制御が施さ
れ、位置制御器１４の伝達関数は、（数２）で表現でき
る。

【００４１】

【数２】ここで、ｚ^-1は１サンプル遅延を示し、Ｋxは位置決め
制御系の比例ゲインを示す。係数ａ_d,ａ_iは周波数特性
を表す定数を示し、係数ａ_dは微分係数、係数ａ _iは積分
係数である。位置制御信号ｃは加算器４６を経由して駆
動信号ｕとなる。駆動信号ｕは、ブロック２２（伝達関
数はｇm）の駆動器１０において、電圧信号からｇm倍の
電流信号に変換され、駆動電流Ｉaを出力する。ブロッ
ク２３で表されるアクチュエータ７において、駆動コイ
ル５に通電される駆動電流Ｉaは、それが作る磁界と前
述した固定子６のマグネットの磁束との相互作用により
伝達関数Ｋtで駆動トルクτに変換される。ここで、伝
達関数Ｋtはアクチュエータ７のトルク定数である。ブ
ロック２４の伝達関数（Ｌb／Ｊ・ｓ）は、アーム３に
作用する駆動トルクτから磁気ヘッド２の移動速度ｖへ
の伝達特性を表わす。ここで、Ｊはアーム３の慣性モー
メントを示し、Ｌbはアーム３の軸受４から磁気ヘッド
２までの距離を示している。ブロック２５は積分器で、
伝達関数は１／ｓで表され、磁気ヘッド２の移動速度ｖ
は現在トラック位置ｘに変換される。

【００４２】ブロック２６とブロック２７で表される電
圧検出器１１において、ブロック２６はアクチュエータ
７が回動することにより駆動コイル５の両端に発生する
誘起電圧Ｅaを出力し、ブロック２７は駆動コイル５に
駆動電流Ｉaが通電されることにより発生する電圧降下
分（Ｒa＋Ｌa・ｓ）・Ｉaを出力し、加算器２８でそれ
ぞれを加算することによりアクチュエータ７の端子電圧
を電圧信号Ｖaとして出力する。すなわち、

【００４３】

【数３】の関係がある。ここで、Ｒaは、駆動コイル５のコイル
抵抗、Ｌaは駆動コイル５のインダクタンスを示す。

【００４４】アクチュエータ７の軸受摩擦やアクチュエ
ータ７と電子回路基板とを接続するＦＰＣの弾性力や磁
気ディスク装置に外部から加わる衝撃や振動によりアク
チュエータ７の受ける慣性力などのアーム３に作用する
外乱τdは、加算器２９でブロック２４の前段に入力さ
れる形に表現できる。

【００４５】図２の一点鎖線で囲んだ部分のブロック３
０は、外乱推定器１２のブロック線図を示すもので、こ
のブロック３０は、駆動器１０であるブロック２２の伝
達関数と同じ伝達関数をもつブロック３２と、アクチュ
エータ７であるブロック２３の伝達関数と同じ伝達関数
をもつブロック３３と、ブロック２４の伝達関数と同じ
伝達関数をもつブロック３４と、電圧検出器１１である
ブロック２６の伝達関数と同じ伝達関数をもつブロック
３５と、ブロック２７の伝達関数と同じ伝達関数をもつ
ブロック３９を含んでいる。ブロック３２とブロック３
３を合わせたものが第１の乗算器、ブロック４４が第２
の乗算器、ブロック４３が第１の積分器、ブロック３４
とブロック３５を合わせたものが第２の積分器をそれぞ
れ構成している。ここで、ブロック３０の各定数のサフ
ィックス“n”は公称値を示し、“ｅｓｔ”を付した変
数は推定値を示す。ここで、特許請求の範囲の記載との
対照を行うと、第１の乗算器が第１の乗算手段に相当
し、第２の乗算器が第２の乗算手段に相当し、第１の積
分器が第１の積分手段に相当し、第２の積分器が第２の
積分手段に相当し、比較器３７が比較手段に相当してい
る。

【００４６】ブロック２２に入力される駆動信号ｕは、
外乱推定器１２を構成するブロック３２にも入力され、
ブロック３２とブロック３３とで（ｇmn・Ｋtn）倍する
ことによりアーム３に作用する駆動トルクτと同一の駆
動トルク推定信号τ_estが得られる。

【００４７】図２において、ブロック３４からは速度推
定信号ｖ_estが出力される。ブロック３５で、速度推定
信号ｖ_estをＫvn倍することにより得られた誘起電圧推
定信号Ｅa_estと、アクチュエータ７に推定電流Ｉa_estが
通電されることにより発生する電圧降下分（Ｒan＋Ｌan
・ｓ）・Ｉa_estとが加算器３６で加算され、加算器３６
からは、電圧推定信号Ｖa_estが出力される。電圧推定信
号Ｖa_estは、比較器３７に入力され、実際に検出された
電圧信号Ｖaと比較され、その結果の誤差信号α（＝Ｖa
−Ｖa_est）がブロック４３で表される第１の積分器とブ
ロック４４で表される第２の乗算器とに入力される。第
１の積分器４３は、誤差信号αを積分し、外乱について
の外乱推定信号τd_estを出力する。ブロック４４で表さ
れる第２の乗算器には誤差信号αが入力され、ｇ1倍さ
れて加算器３８に加えられる。加算器３８の出力は減算
器３１に入力され、ブロック３３の出力する駆動トルク
推定信号τ_estから加算器３８の出力を減算した結果γ
をブロック３４に出力する。

【００４８】なお、ブロック４４の係数ｇ1とブロック
４３の係数ｇ2は、外乱推定器１２の動作を安定化する
ための定数であり、その詳細については後述する。

【００４９】図２において、一点鎖線で囲んで示したブ
ロック４７は、補正器１５のブロック線図である。この
補正器１５に含まれるブロック４５は、外乱推定信号τ
d_estを１／（ｇmn・Ｋtn）倍することにより、アーム３
に外乱推定信号τd_estに相当する大きさの駆動力を発生
させるのに必要な駆動器１０への補正信号βを生成す
る。補正信号βは加算器４６において位置制御信号ｃに
加算される。

【００５０】次に、ブロック３０の外乱推定器１２の動
作について図３を参照して詳細に説明する。

【００５１】図３（ａ）は、図２のブロック３０を書き
直したブロック線図で、駆動信号ｕの入力から外乱推定
信号τd_estの出力までの伝達を示す。図３（ｂ）は、図
３（ａ）のブロック線図において、（数３）をもとに電
圧信号Ｖaの入力位置（比較器３７）を等価的に変換移
動することにより、図３（ａ）のブロック線図を変形し
たブロック線図である。ここで、説明を簡単にするた
め、図２のブロック２２のｇmとブロック３２のｇmnの
値とが等しく、

【００５２】

【数４】と仮定し、駆動電流Ｉa（＝ｇm・ｕ）と推定電流Ｉa_est
（＝ｇmn・ｕ）とが等しいものとした。

【００５３】（数３）の第１項と第２項に着目して、第
１項のＥaは、大きさを（Ｊn・ｓ）／（Ｌbn・Ｋvn）倍
すれば、図３（ａ）の比較器３７の入力位置を図３
（ｂ）に示す減算器４８の入力位置に等価的に移動する
ことができる。また、（数２）の第２項の（Ｒa＋Ｌa・
ｓ）・Ｉaは、図３（ａ）のブロック３９に含めて、図
３（ｂ）のブロック４９のように表現することができ
る。

【００５４】図３（ｂ）の減算器４８に着目すると、減
算器４８の出力であるδは（数５）のように表される。

【００５５】

【数５】次に、図２の比較器２５、ブロック２４，２６に着目す
ると、（数６）の関係がある。

【００５６】

【数６】ここで、簡単のために、

【００５７】

【数７】

【００５８】

【数８】と仮定し、（数６）を（数５）に代入すると、（数５）
は、（数９）のように変形される。

【００５９】

【数９】すなわち、減算器４８の出力であるδは、アーム３に加
わる外乱τdに等しい。

【００６０】したがって、図３（ｂ）のブロック線図よ
り、アーム３に加わる外乱τdから外乱推定信号τd_est
までの伝達関数を求めると、（数１０）に示すようにな
る。

【００６１】

【数１０】（数１０）から、外乱推定器１２は、図２の一点鎖線で
囲んだブロック３０内のループによって、駆動信号ｕと
電圧信号Ｖaとから実際の外乱τdを２次遅れ系で推定で
きることが分かる。

【００６２】ここで、２次遅れ系の自然角周波数（推定
角周波数）をωo、ダンピングファクタをζoとすれば、
外乱推定器１２の動作を安定化する定数ｇ1およびｇ2は
それぞれ下記の（数１１）および（数１２）で表され
る。

【００６３】

【数１１】

【００６４】

【数１２】ここで、推定角周波数ωoを位置制御帯域ｆcより十分高
く設定し、ダンピングファクタζoを０．７〜１に選べ
ば、外乱推定器１２により軸受摩擦や弾性力や慣性力な
どの外乱τdを正確に推定することができる。

【００６５】（数１０）を（数１１），（数１２）を用
いて変形すると、

【００６６】

【数１３】となる。すなわち、図３（ａ）の外乱推定器１２のブロ
ック線図は、図３（ｃ）のブロック５２に示すように簡
略化することができる。

【００６７】次に、ブロック４７で示す補正器１５の動
作について図４を参照して詳細に説明する。

【００６８】図２の一点鎖線で囲んだ部分のブロック４
７は、補正器１５のブロック線図を示す。ブロック４５
は、外乱推定信号τd_estを１／（ｇmn・Ｋtn）倍した補
正信号βを加算器４６へ出力する。すなわち、外乱推定
信号τd_estを１／（ｇmn・Ｋtn）倍することにより、ア
クチュエータ７に外乱推定信号τd_estに相当する大きさ
の駆動力を発生させるに必要な補正信号βを加算器４６
へ出力させる。さらに補正信号βは、ブロック２２とブ
ロック２３とによりｇmn・Ｋtn倍されることから、大き
さを合わせるために前もって、外乱推定信号τd_estを１
／（ｇmn・Ｋtn）倍している。

【００６９】以上をまとめると、実施の形態１の磁気デ
ィスク装置は、アクチュエータ７の軸受摩擦やアクチュ
エータ７と電子回路基板とを接続するフレキシブルプリ
ント基板の弾性力や磁気ディスク装置に外部から加わる
衝撃や振動によりアクチュエータ７の受ける慣性力など
による外乱τdを打ち消すように、外乱推定信号τd_es _t
をアクチュエータ７に作用させるように構成されている
ということができる。

【００７０】図４（ａ）は、図２のブロック線図におい
て、補正器１５の動作に関連する加算器４６から比較器
２５、ブロック２４までの部分を抜き出したブロック線
図である。図４（ｂ）は、比較器２５に加わる外乱τd
とブロック５２に加わる外乱τdとを、１つのτdにまと
めたブロック線図である。なお、図２のブロック線図と
同一の機能を有するものについては同一の符号を付して
重複した説明は省略する。

【００７１】図４（ａ）のブロック線図において、ブロ
ック５２は図３（ｃ）のブロック５２に相当し、（数１
０）で表わされる伝達関数を有する。

【００７２】したがって、図４（ｂ）よりアーム３に外
部から加わる外乱τdは、（数１４）の伝達関数で表さ
れるフィルタを通してヘッド位置制御系に加わるものと
考えることができる。

【００７３】

【数１４】図５は、（数１４）で表される伝達関数Ｇd(s)の周波数
特性を折れ線近似で示したものである。図５に示す伝達
関数Ｇd(s)の周波数特性から角周波数ωoより低い角周
波数では、ゲインは０ｄＢ以下であり、角周波数ωの下
降に伴って、−２０ｄＢ／ｄｅｃ（ディケード）の減衰
比で減衰している。ｄｅｃは１０倍を意味する。すなわ
ち、伝達関数Ｇd(s)は、図５より、角周波数ωoより低
い周波数を抑制することができる低域遮断フィルタ特性
を有している。

【００７４】すなわち、本発明の実施の形態１の磁気デ
ィスク装置は、アーム３に軸受摩擦や弾性力や慣性力な
どによる外乱τdが作用しても、この外乱τdを外乱推定
器１２により推定し、外乱推定信号τd_estでもって外部
から加わった外乱τdを打ち消すように制御するように
構成されている。したがって、外部から加わった外乱τ
dが、あたかも（数１４）および図５の遮断周波数特性
を有するフィルタを通してヘッド位置決め制御系に加わ
ったように作用する。

【００７５】したがって、本発明の実施の形態１の磁気
ディスク装置では角周波数ωo以下の周波数において
は、１次の低域遮断特性でアクチュエータ７の軸受摩擦
やアクチュエータ７と電子回路基板とを接続するＦＰＣ
の弾性力や磁気ディスク装置に外部から加わる衝撃や振
動によりアクチュエータ７の受ける慣性力などによる外
乱を抑制することができる。

【００７６】すなわち、本発明の実施の形態１の磁気デ
ィスク装置は、外部から振動や衝撃が加わりアクチュエ
ータ７に外乱τdが作用しても、この外乱τdを外乱推定
器１２により推定し、外部から加わった外乱τdを打ち
消すように制御するように構成されているので、あたか
も磁気ディスク装置に機械的な防振機構を施したような
効果がある。

【００７７】図６は、本発明の実施の形態１の磁気ディ
スク装置の外乱推定器１２の外乱抑制効果について、さ
らに詳しく説明するための時間応答波形図である。

【００７８】図６（ａ）は、外部から最大角加速度（ｄ
ωo／ｄｔ）が１０００ｒａｄ／ｓ²（ラジアン／秒²）
の半正弦波状の回転衝撃が磁気ディスク装置に加わった
ときに、アクチュエータ７が受ける慣性力の外乱τdの
波形６１（破線で示す）と、外乱推定器１２が出力する
外乱推定信号τd_estの波形６２を示す。アクチュエータ
７の軸受４の回りの慣性モーメントＪを１ｇ・ｃｍ²と
すれば、外乱τdの最大値は、

【００７９】

【数１５】となる。

【００８０】ここで、（数１１）および（数１２）の制
御パラメータを決定する推定周波数ｆo（ωo＝２πｆ
o）とダンピングファクタζoの値をそれぞれ、３ｋＨｚ
および１に選び、位置制御系の制御帯域を４００Ｈｚに
設定してシミュレーションを行った。

【００８１】外乱推定器１２は、駆動器１０の入力であ
る駆動信号ｕと電圧検出器１１の出力する電圧信号Ｖa
からアクチュエータ７に作用する外乱トルクτdを推定
し、わずかの時間遅れは存在するが、実際の外乱τdと
ほぼ相似の外乱推定信号τd_estを出力する。

【００８２】図６（ｂ）は、外乱推定器１２の出力する
外乱推定信号τd_estを補正器１５に入力して外乱τdに
よる変動を打ち消すように外乱推定信号τd_estをアクチ
ュエータ７に作用させた場合の駆動電流Ｉaの波形６４
と、外乱推定信号τd_estを補正器１５に入力しない場合
の駆動電流Ｉaの波形６３のシミュレーション結果を示
す。なお、アクチュエータ７のトルク定数Ｋtは、２３d
yn・cm／mAである。

【００８３】磁気ディスクに記録されたサーボ情報は、
一定のサンプリング周期をもつ離散的な状態でディスク
に記録されているため、ヘッド位置信号は連続信号では
ない。したがって、ディジタル処理の行われる位置制御
器１４の制御信号ｃは、階段状に変化する。その結果、
外乱推定信号τd_estを補正器１５に入力しない場合のア
クチュエータ７の駆動電流Ｉaの波形は、制御信号ｃの
波形と同じになり、図６（ｂ）の波形６３に示すように
階段状に変化する（Ｉa＝ｇm・ｃ＝ｇm・ｕ）。外乱推
定信号τd_estを補正器１５に入力した場合のアクチュエ
ータ７の駆動電流Ｉaの波形６４は、位置制御器１４の
制御信号ｃに外乱推定器１２の外乱推定信号τd_estを補
正器１５により加算されて生成されるため、磁気ディス
ク装置に回転衝撃が加わった時点（ｔ＝０）からの時間
遅れが、図６（ｂ）の波形６３に比べて少ない。

【００８４】図６（ｃ）は、外乱推定器１２の出力する
外乱推定信号τd_estを補正器１５に入力して外乱の変動
を打ち消すように外乱推定信号τd_estをアクチュエータ
７に作用させた場合の位置誤差信号ｅの波形６６と、外
乱推定器１２を適用しない場合の位置誤差信号ｅの波形
６５のシミュレーション結果を示す。外部から半正弦波
状の回転衝撃が磁気ディスク装置に加わっても、外乱推
定器１２を適用すれば、波形６６のように位置誤差信号
ｅは大きく変動せず、外乱推定器１２を適用しない場合
の波形６５と比較して外乱抑制効果が改善されている。

【００８５】その結果、本発明の実施の形態１の磁気デ
ィスク装置は、外乱推定器１２により、外部から加わる
衝撃や振動によりアクチュエータ７の受ける慣性力など
による外乱を正確に検出することができ、外乱によるト
ラックずれを抑制することができ、磁気ヘッド２は目標
トラックに高精度に位置決め制御される。したがって、
本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置は、衝撃や振
動に対して安定なトラッキング制御が可能で、磁気ディ
スク装置の信頼性を向上させることができる。

【００８６】図７は、図２の実施の形態１の磁気ディス
ク装置における位置決め制御系のブロック線図におい
て、トラック誤差（位置誤差信号）ｅからヘッド位置ｘ
までの伝達を示すオープンループ周波数特性図である。
図７のゲイン特性図よりオープンループゲインが零にな
るゲイン交点周波数ｆcは４００Ｈｚである。また、図
７の位相特性図よりゲイン交点周波数ｆcにおいて、そ
のときの位相余裕θmは６０度あり、安定なヘッド位置
決め制御系が構成されている。これは、図２の一点鎖線
で囲んだ外乱推定器１２のブロック３０において、駆動
電流Ｉa_estが駆動コイルに流れることにより発生するコ
イル抵抗ＲanとコイルインダクタンスＬanの電圧降下分
を求めるために（Ｒan＋Ｌan・ｓ）のブロック３９を忠
実に表現したからである。実際には、コイルインダクタ
ンスＬanは、コイル抵抗Ｒanに比べて小さいため、精度
良く回路で構成するのが難しい。また、Ｌan・ｓは微分
要素であるため、特にノイズの影響を受けやすく、回路
を構成するときには特に注意が必要である。

【００８７】図８は、図２の位置決め制御系のブロック
線図において、外乱推定器１２に含まれるブロック３０
で、駆動電流Ｉa_estが駆動コイルに流れることにより発
生する電圧降下分のうち、コイル抵抗Ｒanの電圧降下分
だけを考慮しコイルインダクタンスＬanの電圧降下分を
無視したときのトラック誤差（位置誤差信号）ｅからヘ
ッド位置ｘまでの伝達を示すオープンループ周波数特性
図である。図８のゲイン特性図および位相特性図より明
らかなように、外乱推定器１２に含まれるブロック３０
で駆動コイルのコイルインダクタンスＬanを簡単化のた
めに省略すると、外乱推定器１２を含めたヘッドの位置
決め制御系は不安定となる。すなわち、図８のゲイン特
性図よりオープンループゲインが零になるゲイン交点周
波数ｆcは２００Ｈｚで、そのときの位相は−１８０度
よりさらに遅れ位相となっているので制御系は不安定で
ある。駆動コイルに含まれるコイルインダクタンスＬan
による電圧降下分は、コイル抵抗Ｒanによる電圧降下分
に比べると小さいが、ブロック３０に含まれる（Ｌan・
ｓ）の項は、図２に示す位置決め制御系の安定化のため
には重要な要素である。

【００８８】ブロック３０に含まれる（Ｌan・ｓ）の項
を省略すると、図２に示す位置決め制御系が不安定にな
るのは、実際の駆動コイル５がコイル抵抗Ｒaとコイル
インダクタンスＬaの成分を有するにもかかわらず、外
乱推定器１２にコイルインダクタンスＬanの成分を含め
なかったためである。したがって、位置決め制御系を安
定化するために、駆動コイル５の有するコイルインダク
タンス分を等価的に零にすることを考える。

【００８９】図９は、位置決め制御系を安定化するため
の回路構成図で、コンデンサＣと抵抗ｒを直列接続した
回路を駆動コイル５に並列接続してある。図９におい
て、駆動コイル５に、コンデンサＣおよび抵抗ｒを直列
接続した回路を並列接続したときの合成インピーダンス
Ｚaは、（数１６）で表される。

【００９０】

【数１６】（数１６）において、抵抗ｒとコンデンサＣの値をそれ
ぞれ、

【００９１】

【数１７】

【００９２】

【数１８】に選ぶと、（数１６）のＺaは、（数１９）のように表
現できる。

【００９３】

【数１９】すなわち、図９に示す回路を構成する抵抗ｒとコンデン
サＣの値をそれぞれ（数１７）、（数１８）のように設
定すると、駆動コイル５の両端の合成インピーダンスＺ
aは、（数１９）より抵抗Ｒaと等しくなり、駆動コイル
５は等価的にコイルインダクタンスＬaを含まなくな
る。したがって、図９に示すように、抵抗ｒとコンデン
サＣを直列接続してなる回路を駆動コイル５に並列接続
すれば、図２の位置決め制御系のブロック線図におい
て、外乱推定器１２に含まれるブロック３０で、駆動電
流Ｉa_estが駆動コイルに流れることにより発生するコイ
ル抵抗Ｒanの電圧降下分だけを考慮すればよく、図２の
外乱推定器１２に含まれるブロック３９の代わりに図１
０のブロック４９を使用すればよい。その結果、外乱推
定器１２をより簡単に構成することができる。

【００９４】図８の点線で示した波形は、図２の実施の
形態１の磁気ディスク装置における位置決め制御系のブ
ロック線図において、ブロック３９を図１０のブロック
４９に置き換えアクチュエータ７の駆動コイル５の両端
に（数１７）と（数１８）で表される抵抗ｒとコンデン
サＣを直列接続してなる回路を並列接続したときのトラ
ック誤差（位置誤差信号）ｅからヘッド位置ｘまでの伝
達を示すオープンループ周波数特性である。図７のオー
プンループ周波数特性とほぼ同じの特性が得られること
が分かる。

【００９５】なお、上述した本発明の実施の形態１の磁
気ディスク装置では、外乱推定器１２に対する一方の入
力信号としてブロック４７から出力される駆動信号ｕを
入力するように構成したが、駆動信号ｕの代わりにブロ
ック２２から出力される駆動器１０の出力する駆動電流
Ｉaを用いても同様の効果を得ることができることは言
うまでもない。

【００９６】（実施の形態２）図１１は本発明の実施の
形態２にかかわる磁気ディスク装置の構成を示すブロッ
ク図である。図１２は、実施の形態２の磁気ディスク装
置におけるヘッド位置決め制御系の全体構成を示すブロ
ック線図である。なお、前述の実施の形態１と同一の機
能を有するものについては同一の参照符号を付して重複
した説明は省略する。

【００９７】図１１に示す実施の形態２の磁気ディスク
装置において、図１の実施の形態１と異なるところは、
外乱推定器に入力される信号である。すなわち、図１の
実施の形態１では、電圧検出器１１の生成する電圧信号
Ｖaと駆動信号ｕとが外乱推定器１２へ入力される構成
であったが、図１１の実施の形態２では、電圧検出器１
１の生成する電圧信号Ｖaと位置制御器１４の生成する
位置制御信号ｃとが外乱推定器１６に入力されるように
構成されている。

【００９８】図１１の外乱推定器１６で生成された外乱
推定信号τd_estは、補正器１５に入力されている。補正
器１５は、位置制御器１４の出力する位置制御信号ｃと
外乱推定器１６の外乱推定信号τd_estとが入力され、補
正器１５で補正演算を施した後、駆動信号ｕを駆動器１
０へ出力する。

【００９９】図１２の一点鎖線で囲んだ部分のブロック
６０が外乱推定器１６のブロック線図である。外乱推定
器１６には、加算器２８の出力である電圧検出器１１の
生成する電圧信号Ｖaとブロック２１で表される位置制
御器１４の生成する位置制御信号ｃとが入力される。

【０１００】前述の実施の形態１の外乱推定器１２で
は、次のようにしていた。第１の積分器のブロック４３
の係数（ｇ2／ｓ）を乗算して得られた信号と第２の乗
算器のブロック４４の係数（ｇ1）を乗算して得られた
信号とを加算器３８で加算する。その加算結果で得られ
た信号と、第１の乗算器のブロック４１の係数（ｇmn・
Ｋtn）を乗算して得られた駆動トルク推定信号τ_estと
が減算器３１に入力される。減算器３１で減算して得ら
れた信号γを第２の積分器のブロック４２に入力してい
た。すなわち、補正信号βが加算された駆動信号ｕを外
乱推定器１２に入力しているために、図２の加算器３８
を必要としていた。

【０１０１】しかし、実施の形態２の外乱推定器１６で
は、補正信号βが加算される前の位置制御信号ｃを入力
する構成であるため、図２に示すような加算器３８は不
要である。

【０１０２】なお、図１２において、ブロック３２とブ
ロック３３を合わせたブロック４１が第１の乗算器、ブ
ロック４４が第２の乗算器を構成し、ブロック４３が第
１の積分器、ブロック３４とブロック３５を合わせたブ
ロック４２が第２の積分器を構成している。

【０１０３】このように構成された実施の形態２の磁気
ディスク装置における外乱推定器１６の動作について、
前述の実施の形態１の外乱推定器１２の動作と比較して
図２および図１２を参照しつつ説明する。

【０１０４】まず、図２において、実施の形態１の外乱
推定器１２を構成する第２の積分器４２の入力をγとす
れば、信号γは、減算器３１に着目して、

【０１０５】

【数２０】ところが、駆動信号ｕは、図２の加算器４６に着目して
（数２１）で表わされる。

【０１０６】

【数２１】したがって、（数２０）および（数２１）より、信号γ
は、（数２２）で表わすことができる。

【０１０７】

【数２２】（数２２）をもとにして、図２に示す実施の形態１の外
乱推定器１２のブロック線図３０を書き換えると、図１
２に示す外乱推定器１６のブロック線図６０のようにな
る。図１２に示すように、位置制御器１４（ブロック２
１）の生成する位置制御信号ｃがブロック３２の乗算器
に入力され、ブロック３２の出力はブロック３３の乗算
器に入力されている。このため、位置制御信号ｃに係数
（ｇmn・Ｋtn）を乗算することにより駆動トルク推定信
号τ_estを求めることができる。

【０１０８】一方、外乱推定信号τd_estは、ブロック４
７で表される補正器１５に入力される。したがって、前
述の実施の形態１と同様に実施の形態２の磁気ディスク
装置は、外乱推定器１６の働きにより、電圧検出器１１
の生成する電圧信号Ｖaと位置制御器１４の生成する位
置制御信号ｃとからアーム３に作用する外乱トルクを推
定し、外乱推定信号τd_estを出力する。外乱推定信号τ
d_estは、軸受摩擦や弾性力や慣性力などのアーム３に作
用する外乱τdを打ち消すように補正器１５に入力され
る。

【０１０９】その結果、本発明の実施の形態２の磁気デ
ィスク装置は、外乱推定器１６により、外部から加わる
衝撃や振動によりアクチュエータ７の受ける慣性力など
による外乱を正確に検出することができる。アクチュエ
ータ７に加わる軸受摩擦やＦＰＣの弾性力や外部から加
わる衝撃や振動によりアクチュエータ７の受ける慣性力
などによる外乱τdが作用しても、この外乱τdを外乱推
定器１６により推定し、推定された外乱推定信号τd_est
をもって外部から加わった外乱τdを打ち消すように制
御するように構成されている。したがって、実施の形態
１と同様、外部から加わった外乱τdが、あたかも（数
１４）および図５の遮断周波数特性を有するフィルタを
通して位置決め制御系に加わったように作用する。した
がって、本発明の実施の形態２の磁気ディスク装置では
角周波数ωo以下の周波数においては、１次の低域遮断
特性で外乱を抑制することができる。外乱によるトラッ
クずれを抑制することができ、磁気ヘッド２は目標トラ
ックに高精度に位置決め制御される。したがって、衝撃
や振動に対して安定なトラッキング制御が可能で、磁気
ディスク装置の信頼性を向上させることができる。

【０１１０】このように、実施の形態２の磁気ディスク
装置によれば、外乱推定器１６と補正器１５の構成に必
要な加算器の数を実施の形態１の磁気ディスク装置に比
べて削減することができる。したがって、実施の形態２
の磁気ディスク装置は、実施の形態１と比べて、より簡
単な構成でヘッド位置決め制御系に外乱として作用する
軸受摩擦や弾性力や慣性力などのアーム３に作用する外
乱τdとを推定することが可能となり、ヘッドの位置決
め制御を安定に行うことができ、磁気ヘッド２を狭いト
ラックピッチで形成された目標トラックに高い精度で位
置決めさせることができる。

【０１１１】さらに、実施の形態２の磁気ディスク装置
においては、加算器の数を削減したことにより、位置制
御系をアナログ回路などのハードウェアで実現する場合
には、回路の調整を簡単化できる。また、位置制御系を
ソフトウェアで実現する場合には、演算処理による演算
時間遅れを短縮することが可能である。

【０１１２】図２のブロック３０と同じように構成され
た外乱推定器１２においては磁気ディスク装置のセクタ
サーボのサンプリング周波数の影響を受けない。したが
って、外乱推定器１２の制御帯域は、位置決め制御系の
制御帯域よりも高く設定することができる。

【０１１３】さらに、実施の形態２の磁気ディスク装置
においては、外乱推定器１６と補正器１５を構成する加
算器の数を削減できるので、制御系をアナログ回路など
のハードウェアで実現する場合には、回路の調整を簡単
化できる。また、制御系をソフトウェアで実現する場合
には、演算処理による演算時間遅れを短縮することが可
能となり、より制御帯域を高めることが可能となる。

【０１１４】なお、上述してきた各実施の形態では、乗
算器や積分器はアナログ・フィルタで構成するもので説
明したが、ディジタル・フィルタで構成することも可能
である。さらに、各実施の形態の位置制御系を構成する
各部についてはマイクロコンピュータによるソフトウェ
アにより実現するようにしてもよい。

【０１１５】なお、以上説明した各実施の形態では磁気
ディスク装置で説明したが、本発明は、これに限定され
るものではない。

【０１１６】

【発明の効果】以上のように本発明のディスク装置によ
れば、外乱推定手段によりアクチュエータ手段の軸受摩
擦やアクチュエータ手段と回路基板とを接続するＦＰＣ
の弾性力やディスク装置に外部から加わる衝撃や振動に
よりアクチュエータ手段に作用する慣性力などの外乱を
正確に検出することができ、目標トラックに向かうフォ
ローイング動作時にアクチュエータ手段に作用する外乱
の変動が大きくても、外乱の変動を補償できるので、目
標トラックに対するヘッドの位置決め精度を向上させる
ことできる。併せて、ディスク装置に外部から加わる衝
撃や振動によりアクチュエータ手段の受ける慣性力を打
ち消すことで、ディスク装置の耐衝撃特性を向上させる
ことができ、ヘッドの位置決め制御を安定に行うことが
できる。

【０１１７】したがって、アクチュエータ手段の小型軽
量化によりアクチュエータ手段に作用する外乱が位置決
め制御系に与える影響が大きくなったときに、本発明の
ディスク装置によればヘッドの位置決め精度を向上させ
て対応することが可能であり、トラック密度を従来より
高めることができるので大容量のディスク装置を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかわる磁気ディス
ク装置の構成を示すブロック図

【図２】本発明の実施の形態１の位置決め制御系の全
体構成を示すブロック線図

【図３】本発明の実施の形態１の外乱推定器の外乱推
定動作を説明するためのブロック線図（ａ）と、（ａ）
のブロック線図を等価変換したブロック線図（ｂ）と、
（ａ）のブロック線図をまとめて表現したブロック線図

【図４】本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置に
加わる外乱を抑制する動作を説明するためのブロック線
図（ａ）と、（ａ）のブロック線図を等価変換したブロ
ック線図（ｂ）

【図５】本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置に
加わる外乱に対する遮断周波数特性図

【図６】本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置に
加わる外乱の変動と外乱推定器が出力する外乱推定信号
の時間波形図（ａ）と、外乱推定器の出力する外乱推定
信号を補正器に入力しない場合の駆動電流時間波形図
（ｂ）と、外乱推定器の出力する外乱推定信号を補正器
に入力して外乱の変動を打ち消した場合のトラック誤差
の時間波形図（ｃ）

【図７】本発明の実施の形態１の外乱推定器で駆動コ
イルのインダクタンスを考慮したときの位置決め制御系
のオープンループ周波数特性図

【図８】本発明の実施の形態１の外乱推定器で駆動コ
イルのインダクタンスを考慮しなかったときの位置決め
制御系のオープンループ周波数特性図

【図９】本発明の実施の形態１の駆動コイルに並列接
続するコンデンサと抵抗の回路構成図

【図１０】本発明の実施の形態１の外乱推定器の変更
箇所のブロック線図

【図１１】本発明の実施の形態２にかかわる磁気ディ
スク装置の構成を示すブロック図

【図１２】本発明の実施の形態２の位置決め制御系の
全体構成を示すブロック線図

【符号の説明】

１磁気ディスク２磁気ヘッド３アーム４軸受５駆動コイル６固定子（ヨーク）７アクチュエータ（アクチュエータ手段）１０駆動器（駆動手段）１１電圧検出器（電圧検出手段）１２，１６外乱推定器（外乱推定手段）１３位置検出器（位置検出手段）１４位置制御器（位置制御手段）１５補正器（補正手段）３２，３３第１の乗算器（第１の乗算手段）４３第１の積分器（第１の積分手段）４４第２の乗算器（第２の乗算手段）３４，３５第２の積分器（第２の積分手段）３７比較器（比較手段）ｕ駆動信号ｅ位置誤差信号ｃ位置制御信号ｖヘッド移動速度ｖ_est 速度推定信号 τ 駆動トルク τd 外乱 τd_est 外乱推定信号Ｉa 駆動電流Ｉa_est 推定電流Ｅa 誘起電圧Ｅa_est 誘起電圧推定信号Ｖa_est 電圧推定信号 β 補正信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスクに対してヘッドの位置決めを行
うアクチュエータ手段と、前記アクチュエータ手段の駆
動手段と、前記アクチュエータ手段の駆動において発生
する電圧を検出し電圧信号を出力する電圧検出手段と、
前記駆動信号と前記電圧信号から前記ヘッドに加わる外
乱の大きさを推定し外乱推定信号を出力する外乱推定手
段と、前記ディスクに予め記録され前記ヘッドにより検
出されるサーボ情報から前記ヘッドの現在位置に対応し
た誤差信号を生成し出力する位置検出手段と、前記誤差
信号に対応した位置制御信号を生成し出力する位置制御
手段とを具備し、前記駆動信号は前記位置制御信号と前
記外乱推定信号を合成して得られるように構成されてい
ることを特徴とするディスク装置。
【請求項２】前記外乱推定手段は、前記電圧検出手段
の検出した電圧信号が入力される比較手段と、前記駆動
信号に第１の係数を乗算する第１の乗算手段と、前記比
較手段の出力に第２の係数を乗算する第２の乗算手段
と、前記比較手段の出力を積分する第１の積分手段と、
前記第１の乗算手段の出力から前記第２の乗算手段の出
力と前記第１の積分手段の出力との加算値を減算した値
を積分する第２の積分手段とを具備し、前記比較手段が
前記電圧信号と前記第２の積分手段の出力とを比較し、
その結果を前記第２の乗算手段と前記第１の積分手段へ
出力するように構成されていることを特徴とする請求項
１に記載のディスク装置。
【請求項３】ディスクに対してヘッドの位置決めを行
うアクチュエータ手段と、前記アクチュエータ手段の駆
動手段と、前記アクチュエータ手段の駆動において発生
する電圧を検出し電圧信号を出力する電圧検出手段と、
前記ディスクに予め記録され前記ヘッドにより検出され
るサーボ情報から前記ヘッドの現在位置に対応した誤差
信号を生成し出力する位置検出手段と、前記誤差信号に
対応した位置制御信号を生成し出力する位置制御手段
と、前記電圧信号と前記位置制御信号から前記ヘッドに
加わる外乱の大きさを推定し外乱推定信号を出力する外
乱推定手段とを具備し、前記駆動信号は前記位置制御信
号と前記外乱推定信号を合成して得られるように構成さ
れていることを特徴とするディスク装置。
【請求項４】前記外乱推定手段は、前記電圧検出手段
の検出した電圧信号が入力される比較手段と、前記位置
制御信号に第１の係数を乗算する第１の乗算手段と、前
記比較手段の出力に第２の係数を乗算する第２の乗算手
段と、前記比較手段の出力を積分する第１の積分手段
と、前記第１の乗算手段の出力から前記第２の乗算手段
の出力を減算した値を積分する第２の積分手段とを具備
し、前記比較手段が前記電圧信号と前記第２の積分手段
の出力とを比較し、その結果を前記第２の乗算手段と前
記第１の積分手段へ出力するように構成されていること
を特徴とする請求項３に記載のディスク装置。
【請求項５】前記外乱推定手段の制御帯域が、前記位
置制御手段の制御帯域よりも大きく設定されていること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記
載のディスク装置。
【請求項６】前記アクチュエータ手段は，空隙を介し
て対向する一対のヨークの前記空隙内でその少なくとも
一方のヨーク側に固着された永久磁石と、前記永久磁石
と前記ヨークから形成される磁気空隙内に配設される駆
動コイルより構成され、前記駆動コイルと並列にコンデ
ンサと抵抗を直列接続してなる回路が接続されているこ
とを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに
記載のディスク装置。