JP4237163B2

JP4237163B2 - アクチュエータの速度制御装置及び記憶装置

Info

Publication number: JP4237163B2
Application number: JP2005142177A
Authority: JP
Inventors: 雅一平野; 伸幸鈴木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2019-11-29
Also published as: JP2005293838A

Description

本発明は、アクチュエータの逆起電圧から、アクチュエータの速度を検出するためのアクチュエータの速度制御装置及び記憶装置に関し、特に、記憶媒体を読み取るヘッドを、不必要な時（アクセスコマンドが所定時間到来しないとき）に、記憶媒体外に退避するためのアンロード動作を行うためのアクチュエータの速度制御装置及び記憶装置に関する。

記憶媒体を読み取るヘッドを有する記憶装置は、広く利用されている。例えば、コンピュータの記憶装置として、利用されている磁気ディスクドライブは、磁気ディスクと、磁気ディスクをリード／ライトするヘッドと、磁気ディスクのトラックにヘッドを位置つけるＶＣＭ（ボイスコイルモータ）とを備えている。このディスクドライブの記録密度が飛躍的に増大している。このための小型のディスクドライブが開発されている。小型のディスクドライブは、単独で携帯可能であり、又、携帯可能なハンドヘルドコンピュータの外部記憶装置にも利用されている。

ハードディスク装置は、磁気ディスクと、磁気ヘッドと、ＶＣＭアクチュエータと、フレクチャー（サスペンション）とを備えている。このハードディスク装置では、近年の磁気ディスクの高密度化に伴い、磁気ディスクに対する磁気ヘッドの浮上量が小さくなっている。このため、若干の振動でも、磁気ヘッドと磁気ディスクが接触し、両者を損傷する。

これを防止するため、磁気ディスクの外側の位置に、ランプ部材を設け、非動作時に、ヘッドをこのランプ部材の位置に、退避する動作（これをアンロード動作という）を行うハードディスク装置が提案されている（例えば、特開平６ー６０５７８号公報等）。

近年のハードディスク装置や、これを内蔵する電子装置（コンピュータ等）は、携帯されるようになっている。このため、ハードディスク装置は、外部から振動を受けやすい環境で使用される。又、電子装置は、電池駆動されるため、電源容量が限られている。このため、消費電力を低減することが望まれている。

このため、従来のかかる記憶装置では、アクセス（入出力コマンド）が継続して到来しない継続時間を計数し、継続時間が所定時間に到達した時に、前述のアンロード動作を行い、ヘッドを磁気ディスクから退避することが行われていた。この方法は、アクセスが所定時間ない時に、ヘッドを磁気ディスクから退避するため、外部から振動が与えられても、損傷を防止できる。又、ランプ部材で機械的に支持されているため、ＶＣＭに駆動電流を流す必要がないので、消費電力を低減できる。更に、アクセスが到来した時は、ヘッドをランプ部材から磁気ディスクに復帰する（これをロードという）ことにより、使用時のみヘッドをロードできる。

しかしながら、従来技術では、次の問題があった。

（１）従来の技術では、ロード／アンロード時には、速度制御をしていなかった。これは、かかる記憶装置では、ディスクに記録されたサーボ情報（位置情報）をヘッドが読み取り、速度、位置を検出しているが、ロード／アンロード時には、ヘッドがディスクから離れるため、サーボ情報を読み取ることができず、速度を検出できない。このため、アンロード時は、ヘッド等がランプ部材に衝突し、又、ロード時には、ヘッドがディスクに衝突するという問題があった。この衝突を緩和するため、ロード／アンロード時の移動速度を低速にすると、高速のロード／アンロード動作ができないという問題があった。

（２）又、モータ（アクチュエータ）の逆起電圧から速度を検出することは、良く知られているが、モータのインダクタンスのため、過渡応答が生じる。このため、過渡応答が落ちつくまで、速度検出のための逆起電圧の検出を待つ必要があった。このため、検出間隔を短くすることができず、高精度の速度制御が困難であるという問題があった。

本発明の目的は、アクチュエータの逆起電圧の検出間隔を短くして、高精度の速度制御を行うためのアクチュエータの速度制御装置及び記憶装置を提供することにある。

この目的の達成のため、本発明は、アクチュエータの逆起電圧から、前記アクチュエータの速度を検出して、前記アクチュエータを速度制御するアクチュエータの速度制御装置において、前記アクチュエータの逆起電圧を検出する逆起電圧検出回路と、前記逆起電圧検出回路の出力から前記アクチュエータの移動速度を検出し、前記アクチュエータの駆動電流を更新して、速度制御する制御部と、予め単位ステップの指示電流値を前記アクチュエータに供給し、且つ前記アクチュエータの両端電圧値を測定して得た過渡応答モデルを格納するメモリとを有し、前記制御部は、サンプル毎に、前記検出した移動速度に従い、前記アクチュエータの駆動電流を更新するとともに、前記駆動電流を更新した後、前記逆起電圧検出回路の検出電圧値をサンプルして、読み取り、前記メモリの過渡応答モデルから、前記逆起電圧検出回路の検出電圧のサンプル時点の前記過渡応答電圧値を求め、前記検出電圧値から、前記アクチュエータの求めた過渡応答電圧値を差し引き、前記アクチュエータの逆起電圧を算出し、前記逆起電圧から前記アクチュエータの移動速度を算出する。

更に、本発明の記憶装置は、記憶媒体を少なくとも読み取るヘッドと、前記ヘッドを前記記憶媒体の所定位置に位置づけるアクチュエータと、前記記憶媒体外の位置に設けられ、前記ヘッドを支持するランプ部材と、前記アクチュエータの逆起電圧を検出する逆起電圧検出回路と、予め単位ステップの指示電流値を前記アクチュエータに供給し、且つ前記アクチュエータの両端電圧値を測定して得た前記アクチュエータの過渡応答モデルを格納する格納手段と、前記アクチュエータを駆動制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記ヘッドを、前記記憶媒体から前記ランプ部材の位置にアンロードし、且つ、前記ヘッドを、前記ランプ部材から前記記憶媒体にロードするとともに、該アンロード又はロード時に、サンプル毎に、検出した移動速度に従い、前記アクチュエータの駆動電流を更新するとともに、前記駆動電流を更新した後、前記逆起電圧検出回路の検出電圧値をサンプルして、読み取り、前記格納手段の過渡応答モデルから得た前記逆起電圧検出回路の検出電圧のサンプル時点の前記過渡応答電圧値を求め、前記検出電圧値から、前記アクチュエータの過渡応答電圧値を差し引き、前記アクチュエータの逆起電圧を算出し、前記逆起電圧から前記アクチュエータの移動速度を算出して、該アクチュエータを速度制御する。

本発明では、アクチュエータの過渡応答電圧値を算出し、逆起電圧検出回路の出力を補正し、移動速度を計算し、これを速度制御の制御量の算出に利用しているため、高精度の速度制御が可能となる。

以下、本発明を、記憶装置、ロード／アンロード処理、その速度制御方法、キャリブレーションを含むロード／アンロード処理に分けて、説明する。

・・記憶装置・・
図１は、本発明の一実施の態様の記憶装置の上面図、図２は、その記憶装置の断面図、図３及び図４は、そのランプ部材の構成図、図５は、記憶装置のブロック図である。この例では、記憶装置として、ハードディスク装置を例にしてある。

図１及び図２に示すように、磁気ディスク６は、２．５インチの基板（円板）に磁気記録層を設けて構成される。磁気ディスク６は、ドライブ内に、３枚設けられている。スピンドルモータ５は、磁気ディスク６を支持し、且つ回転する。磁気ヘッド４は、アクチュエータに設けられている。アクチュエータは、回転型ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）３と、アーム８と、フレクチャー（サスペンション）９を有する。フレクチャー９の先端に、磁気ヘッド４が取り付けられている。

磁気ヘッド４は、磁気ディスク６のデータを読み取り、データを書き込む。アクチュエータ３は、磁気ヘッド４を磁気ディスク６の所望のトラックに位置付ける。アクチュエータ３及びスピンドルモータ５は、ドライブベース２に設けられる。カバー１は、ドライブベース２を覆い、ドライブ内部を外部から隔離する。プリント板７は、ドライブベース２の下に設けられ、ドライブの制御回路を搭載する。コネクタ１０は、ドライブベース２の下に設けられ、制御回路と外部とを接続する。

このドライブは、小型であり、横、９０ｍｍ、縦、６３ｍｍ、幅、１０ｍｍ程度である。従って、ノートパソコンの内蔵ディスクとして使用される。

図１に示すように、ドライブベース２内の磁気ディスク６の外に、ランプ部材１１が設けられている。ランプ部材１１は、合成樹脂で形成され、ヘッドのアンロード時に、ヘッドを支持するものである。図４に示すように、磁気ヘッド４を支持するサスペンション９の先端に、リフトタブ１２が設けられている。リフトタブ１２が、ランプ部材１１に接触する。図３に示すように、ランプ部材１１は、斜面１１ー１と、凹み１１ー２とを有する。この斜面１１ー１は、磁気ディスク６からヘッド４を滑らかにランプ部材１１に移動するために設けられている。凹み１１ー２は、アンロード時に、リフトタブ１２を機械的に保持するために、設けられている。

図５は、プリント板７及びドライブ内に設けられた制御回路のブロック図である。ＨＤＣ（ハードディスクコントローラ）１８は、ホストＣＰＵの各種コマンドの授受、データの授受等のホストＣＰＵとのインターフェース制御及び磁気ディスク媒体上の記録再生フォーマットを制御するための磁気ディスク装置内部の制御信号の発生等を行う。バッファ１７は、ホストＣＰＵよりのライトデータの一時的な記憶及び磁気ディスク媒体よりのリードデータの一時的な記憶に使用される。

ＭＣＵ（マイクロコントローラ）１９は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）等で構成されている。ＭＣＵ（以下、ＭＰＵという）１９は、磁気ヘッドの位置決めのためのサーボ制御等を行う。ＭＰＵ１９は、メモリに記憶されたプログラムを実行して、サーボ復調回路１６よりの位置信号の認識、ＶＣＭ駆動回路１３のＶＣＭ制御電流の制御、ＳＰＭ駆動回路１４の駆動電流の制御を行う。

ＶＣＭ駆動回路１３は、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）３に駆動電流を流すためのパワーアンプ等で構成される。ＳＰＭ駆動回路１４は、磁気ディスクを回転するスピンドルモータ（ＳＰＭ）５に駆動電流を流すためのパワーアンプで構成される。

リードチャネル１５は、記録再生を行うための回路である。リードチャネル１５は、ホストＣＰＵよりのライトデータを磁気ディスク媒体６に記録するための変調回路、パラレルシリアル変換回路、磁気ディスク媒体６よりデータを再生するための復調回路、シリアルパラレル変換回路等を有する。サーボ復調回路１６は、磁気ディスク媒体６に記録されたサーボパターンを復調する回路であり、ピークホールド回路、積分回路等を有する。

尚、図示されていないが、ドライブＨＤＡ内には、磁気ヘッド４に記録電流を供給するライトアンプと、磁気ヘッド４よりの再生電圧を増幅するプリアンプとを内蔵したヘッドＩＣが設けられている。

ここでは、記憶装置として、磁気ディスク装置を例に説明しているが、ＤＶＤ、ＭＯ等の光ディスク装置や、磁気カード装置、光カード装置等を用いても良く、リード／ライト可能な装置で示しているが、リードオンリーの装置（再生装置）を用いても良い。
・・ロード／アンロード処理・・
図６は、図５のＶＣＭ駆動回路に設けられたＶＣＭ逆起電圧検出回路の回路図である。

図６に示すように、ＶＣＭ３のコイルは、抵抗ＲｖとインダクタンスＬとを有する。このインダクタンスＬに、電流センス抵抗Ｒｓが接続されている。これと並列に、抵抗Ｒｓに対応した逆起電圧検出のための抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒｖに対応した逆起電圧検出のための抵抗Ｒ２とが設けられる。アンプＡＭＰは、抵抗Ｒｓの電位から、抵抗Ｒ１、Ｒ２の中点電位を差し引く。差動増幅器ＤーＡＭＰは、ＶＣＭ抵抗Ｒｖの電位とアンプＡＭＰの出力電位との差をとる。ここで、差動増幅器ＤーＡＭＰのゲインを「Ｇ」、ＶＣＭ両端電圧を「Ａ」、ＶＣＭ電流をＩｖとすると、検出電圧Ｖａは、下記式で表される。

Ｖａ＝Ｇ（Ｉｖ・Ｒｓ・Ｒ２／Ｒ１ーＡ） (1)
ここで、ＶＣＭの逆起電圧をＶｂとすると、両端電圧Ａは、下記式で示される。

Ａ＝Ｉｖ・Ｒｖ＋Ｖｂ (2)
これを（１）式に代入すると、下記（３）式を得る。

Ｖａ＝Ｇ〔Ｉｖ・Ｒｓ・Ｒ２／Ｒ１ー（Ｉｖ・Ｒｖ＋Ｖｂ）〕
Ｖａ＝Ｇ〔（Ｒｓ・Ｒ２／Ｒ１ーＲｖ）ＩｖーＶｂ〕 (3)
（３）式から、ＶＣＭ電流Ｉｖは、駆動指示電流値であり、既知であるため、検出電圧Ｖａから、逆起電圧を検出できる。ＶＣＭ逆起電圧は、力定数と速度の積で求まるため、検出したＶＣＭ逆起電圧から速度を検出することができる。

即ち、モータの実速度ｖｒは、下記（４）式で得られる。

ｖｒ＝Ｋｅ・Ｖｂ＝Ｋｅ・（Ｋ・ＩｖーＶａ） (4)
ここで、Ｋｅは、力定数から得られる補正係数であり、Ｋは、（３）式の（Ｒｓ・Ｒ２／Ｒ１ーＲｖ）である。但し、ゲインＧは、「１」とする。

このＶＣＭの逆起電圧から速度を検出して、ロード／アンロードする処理を、図７及び図８より説明する。

図７は、アンロード処理フロー図である。

（Ｓ１）ＭＰＵ１９（図５参照）は、アンロードコマンドを受けると、ＶＣＭ３を、磁気ディスク６の特定のシリンダ（図３のランプ部材１１の近傍）にシークする。この時、ＭＰＵ１９は、ヘッド４が読み取る磁気ディスク６のサーボ情報に基づいて、現在位置及び現在速度を検出して、位置制御する。

（Ｓ２）次に、ＭＰＵ１９は、ＶＣＭ３を、アウターストッパー位置まで駆動する。この時、ＭＰＵ１９は、前述のＶＣＭ逆起電圧検出回路１３ー１の検出電圧値Ｖａを所定のサンプルタイムで検出して、前述の（４）式により、実速度を算出する。そして、目標速度と実速度の差により、ＶＣＭ駆動電流Ｉｖを演算し、ＶＣＭ駆動回路１３を介しＶＣＭ３を速度制御する。

これにより、図３の矢印Ｆに示すように、リフトタブ１２は、ランプ部材１１の斜面１１ー１にガイドされ、凹み１１ー２に向かい、慴動移動し、凹み１１ー２（ランプパーキングエリア）に収容される。このため、図１の位置Ｐ０に示すように、ヘッド４は、磁気ディスク６の外の位置で保持される。

この位置では、ヘッド４は、磁気ディスク６と対向しないため、衝撃が与えられても、磁気ヘッド４と、磁気ディスク６とが衝突することがない。又、磁気ヘッド４は、機械的に保持されているため、衝撃により、磁気ヘッド４が振動することもない。これにより、衝撃耐久性を向上できる。又、機械的に保持しているため、ＶＣＭ３に電流を流す必要がない。これにより、消費電力を低減できる。

更に、超小型の記憶装置では、各部品が高密度で配置されているため、放熱が難しい。この位置では、ＶＣＭ３に電流を流さないため、装置の温度上昇を防止できる。

ここで、速度制御している意味を説明する。ランプアンロード時は、磁気ヘッド４は、磁気ディスク６から離れるため、磁気ヘッド４は、磁気ディスク６のサーボ情報を読むことが出来ない。このため、磁気ヘッド４から速度を得ることはできない。

一方、磁気ヘッド４は、磁気ディスク６から浮上しているが、浮上量が小さいため、磁気ヘッド４は、磁気ディスク６との間に吸着力が生じる。このため、磁気ヘッド４を、磁気ディスク６から離し、且つランプ部材１１の斜面１１ー１を登るためには、所定の速度以上で、ＶＣＭ３を駆動する必要がある。又、速度を速くしすぎると、ＶＣＭ３がアウターストッパーに衝突する際の衝撃が大きくなり、機構部品の寿命が短くなる。このため、磁気ヘッド４は、磁気ディスク６のサーボ情報を読むことが出来ないランプアンロード時にも、ＶＣＭの逆起電圧を利用して、速度制御している。

次に、図８によりロード処理を説明する。

（Ｓ３）ＭＰＵ１９は、ランプロードコマンドを受けると、ＶＣＭ３により、ヘッド４を磁気ディスク６の方向に駆動する。先ず、ＭＰＵ１９は、ランプ部材１１の凹み１１ー２を乗り越えるため、一定の打ち出し電流をＶＣＭ３に流す。これにより、リフトタブ１２は、ランプ部材１１の凹み１１ー２を乗り越える。

（Ｓ４）次に、ＭＰＵ１９は、前述のＶＣＭ逆起電圧検出回路１３ー１の検出電圧値Ｖａを所定のサンプルタイムで検出して、前述の（４）式により、実速度を算出する。そして、目標速度と実速度の差により、ＶＣＭ駆動電流Ｉｖを演算し、ＶＣＭ駆動回路１３を介しＶＣＭ３を速度制御する。これにより、リフトタブ１２は、ランプ部材１１の凹み１１ー２から斜面１１ー１を摺動して、磁気ディスク６方向（図３のＲ方向）に移動する。

（Ｓ５）ＭＰＵ１９は、速度制御開始時点から所定時間経過すると、速度制御を停止し、前述の磁気ディスク６のサーボ情報による位置制御に移行して、終了する。即ち、ランプ部材１１から磁気ディスク６の復帰位置までに到る距離は、既知であり、目標速度も既知であるため、ヘッドが、ランプ部材１１から磁気ディスク６の復帰位置までに到ったことは、時間により検出できる。

これにより、磁気ヘッド４は、磁気ディスク６上に復帰する。このため、磁気ヘッド４による磁気ディスク６のリード／ライトが可能となる。尚、図１の位置Ｐ１は、ドライブの組立て時のアクチュエータの位置である。

ここで、ランプロード時に速度制御しているため、ヘッド４が、磁気ディスク６に衝突することを防止できる。又、磁気ヘッド４は、磁気ディスク６のサーボ情報を読むことが出来ないランプロード時にも、ＶＣＭの逆起電圧を利用して、速度制御することができる。

・・速度制御方法・・
次に、このようなＶＣＭの逆起電圧による速度の検出を短いサンプル期間で実行できる方法を説明する。図９は、ＶＣＭコイル両端電圧の説明図、図１０は、従来のＶＣＭ電流更新タイミングの説明図、図１１は、本発明による速度検出処理フロー図、図１２は、図１１のためのＶＣＭ過渡応答モデルの説明図、図１３は、図１１のサンプル間隔の説明図、図１４は、本発明によるＶＣＭ電流更新タイミングの説明図である。

ＶＣＭには、インダクタンスがあるため、ステップ入力（電流指示値の更新）を与えると、過渡応答する。従って、図９に示すように、前述のコイル両端電圧Ａは、ＶＣＭ指示電流Ｉｖによる電圧値Ｂ（＝Ｉｖ・Ｒｖ）と、ＶＣＭ逆起電圧Ｃ（Ｖｂ）と、ＶＣＭのインダクタンスの過渡応答成分Ｄとの和で表現される。即ち、図１０に示すように、コイル両端電圧Ａは、ＶＣＭの電流更新直後から過渡応答し、ある時間後に、過渡応答が落ちつく。図６のＶＣＭ逆起電圧検出回路１３ー１の検出電圧Ｖａも同様の過渡応答を示す。

即ち、インダクタンスによるＶＣＭの過渡応答中に、速度を検出（逆起電圧を検出）すると、誤差が大きい。この誤差を取り除くには、インダクタンスの過渡応答がある程度落ちつくまで待つ必要があった。このため、従来は、図１０に示すように、ＶＣＭ電流を更新した後、インダクタンスの過渡応答がある程度落ちつくまでの期間Ｔ０内では、誤差が大きいため、ＶＣＭの逆起電圧を検出することができない。従って、ＶＣＭの電流更新タイミングの間隔は、Ｔ０から短くできない。これにより、高速の速度検出、電流更新ができないため、速度制御しても、速度誤差が大きく、目標速度に制御することができない。

この実施例では、このＶＣＭ電流更新タイミングの間隔を短くするため、ＶＣＭの過渡応答中にも、正確なＶＣＭ逆起電圧を検出できるようにした。このため、ＶＣＭの過渡応答を予めモデル化しておき、ＶＣＭの過渡応答電圧値を計算し、これにより、検出電圧を補正するようにした。

図１２（Ａ）は、ＶＣＭ駆動回路のブロック図である。図１２（Ａ）に示すように、ＶＣＭ３は、抵抗Ｒ（Ｒｖ）とインダクタンスＬとで表現される。Ｒｓは、前述のセンス抵抗である。第１の差動アンプＤーＡは、抵抗Ｒｓの両端電圧からＶＣＭ電流Ｉｄを検出する。第２の差動アンプＤーＭは、指示電流値Ｉｖと、検出された電流値Ｉｄとの差により、パワーアンプＰーＡの出力電圧を制御する。

ＶＣＭ過渡応答のモデルを得るには、この駆動回路に、単位ステップ入力を与える。図１２（Ｂ）に示すように、単位ステップ（「１」）の指示電流値Ｉｖを駆動回路に与える。そして、時間ｔ毎に、ＶＣＭコイルの両端電圧値Ａをサンプルし、サンプル値Ｓｎ（ｎ＝１、２〜）をメモリに格納する。これにより、過渡応答モデルをメモリに展開できる。

次に、図１１により、この過渡応答モデルを用いた速度検出処理について、説明する。

（Ｓ１０）ＭＰＵ１９は、ＶＣＭ電流を更新すると、時間Ｔだけ待つ。

（Ｓ１１）時間Ｔ経過後、ＭＰＵ１９は、前述のＶＣＭ逆起電圧検出回路１３ー１の検出電圧Ｖａをサンプルする。

（Ｓ１２）ＭＰＵ１９は、メモリの過渡応答モデルから、時間Ｔ後の過渡応答電圧値Ｄを計算する。即ち、メモリのサンプル値から時間Ｔ後のサンプル値を引出し、指示電流値を乗算して、時間Ｔ後の過渡応答電圧値Ｄを計算する。

（Ｓ１３）ＭＰＵ１９は、検出電圧値Ｖａから過渡応答電圧値Ｄを差し引き、補正された検出電圧値Ｖａを計算する。

（Ｓ１４）ＭＰＵ１９は、前述の（４）式に、補正された検出電圧値Ｖａを代入して、実速度ｖｒを計算する。

尚、ＭＰＵ１９は、目標速度と実速度との速度誤差から、制御量（ＶＣＭ電流指示値）を計算し、ＶＣＭ電流を更新する。

このように、電流指示値に対する過渡応答電圧値Ｄを計算し、検出電圧から差し引くため、図１３に示すように、ＶＣＭ電流更新後、ＶＣＭの過渡応答中に、ＶＣＭ逆起電圧を検出しても、正確な速度が検出ができる。

このため、図１４に示すように、ＶＣＭ逆起電圧の検出間隔及びＶＣＭ電流更新タイミング間隔をＴ１のように短くできる。これにより、高速の速度検出、電流更新が可能となり、速度制御しても、速度誤差が小さく、目標速度に制御することができる。この例では、更新周期Ｔ１は、図１０の周期Ｔ０の１／３となり、３倍の高速速度制御ができる。

又、前述の例は、逆起電圧検出回路の出力電圧Ｖａに含まれるＶＣＭ過渡応答電圧を補正しているが、図９に示したように、ＶＣＭ両端電圧値の補正にも使用できる。即ち、逆起電圧検出回路を設けず、ＶＣＭ両端電圧値をＶＣＭ駆動回路から検出して、実速度を計算する回路構成のものでは、ＶＣＭ両端電圧値からＶＣＭ過渡応答電圧を差し引き、ＶＣＭ両端電圧値を補正した後、ＶＣＭ指示電流値分の電圧値Ｂを差し引くことにより、正確なＶＣＭ逆起電圧を検出できる。

更に、この速度検出方法は、ロード／アンロード時でなくても、又ロード／アンロード機構がないものでも、実行できる。更に、ハードディスクのＶＣＭ以外の他の速度制御するモータの速度検出にも適用できる。
・・キャリブレーションを含むロード／アンロード処理・・
次に、前述の（４）式において、速度オフセット係数Ｋは、抵抗値、即ち、（Ｒｓ・Ｒ２／Ｒ１ーＲｖ）で規定される。理想的には、速度オフセット係数Ｋを「０」が望ましいが、速度オフセット係数Ｋは、各ＶＣＭ逆起電圧検出回路１３ー１の抵抗値及び温度変化によるＶＣＭ逆起電圧検出回路１３ー１及びＶＣＭの抵抗値により変化する。このため、速度オフセット係数Ｋをキャリブレーションする必要がある。

図１５は、本発明のかかるキャリブレーションを含むロード処理フロー図であり、図１６は、キャリブレーション動作の説明図である。

（Ｓ２０）ＭＰＵ１９は、ランプロードコマンドを受けると、ＶＣＭ３に、アウター方向への第１の押しつけ電流Ｉ１を流す。前述のように、アンロード（パーキングエリア）位置では、ＶＣＭ３が、そのアウターストッパーに位置しているため、押しつけ電流を流しても、ＶＣＭ３は、アウター方向に移動しない。そして、ＭＰＵ１９は、この時のＶＣＭ逆起電圧検出回路１３ー１の検出電圧Ｖ１を読み取る。

（Ｓ２１）次に、ＭＰＵ１９は、ＶＣＭ３に、アウター方向への第２の押しつけ電流Ｉ２を流す。第２の押しつけ電流値Ｉ２は、第１の押しつけ電流値Ｉ１と異なる。前述のように、アンロード（パーキングエリア）位置では、ＶＣＭ３が、そのアウターストッパーに位置しているため、押しつけ電流を流しても、ＶＣＭ３は、アウター方向に移動しない。そして、ＭＰＵ１９は、この時のＶＣＭ逆起電圧検出回路１３ー１の検出電圧Ｖ２を読み取る。

（Ｓ２２）このように、図１６に示すように、ＶＣＭ３を固定した状態で、ＶＣＭ３に駆動電流Ｉｖを流すと、速度がゼロにも係わらず、速度オフセット係数Ｋがゼロでないため、検出電圧はゼロにならない。従って、前述の検出電圧Ｖ１、Ｖ２と電流値Ｉ１、Ｉ２とから速度オフセット係数を求める。

前述の（３）式から、Ｖ１＝Ｋ・Ｉ１ーＶｂ、Ｖ２＝Ｋ・Ｉ２ーＶｂである。従って、速度オフセット係数Ｋは、下記（６）式を算出することにより得られる。

Ｋ＝（Ｖ２ーＶ１）／（Ｉ２ーＩ１）（6)
（Ｓ２３）このように、速度オフセット係数Ｋは、キャリブレーションした後、ＭＰＵ１９は、ＶＣＭ３により、ヘッド４を磁気ディスク６の方向に駆動する。先ず、ＭＰＵ１９は、ランプ部材１１の凹み１１ー２を乗り越えるため、インナー方向の一定の打ち出し電流をＶＣＭ３に流す。これにより、リフトタブ１２は、ランプ部材１１の凹み１１ー２を乗り越える。

（Ｓ２４）次に、ＭＰＵ１９は、前述のＶＣＭ逆起電圧検出回路１３ー１の検出電圧値Ｖａを所定のサンプルタイムで検出して、キャリブレーションした速度オフセット係数Ｋと前述の（４）式により、実速度を算出する。そして、目標速度と実速度の差により、ＶＣＭ駆動電流Ｉｖを演算し、ＶＣＭ駆動回路１３を介しＶＣＭ３を速度制御する。これにより、リフトタブ１２は、ランプ部材１１の凹み１１ー２から斜面１１ー１を摺動して、磁気ディスク６方向（図３のＲ方向）に移動する。

（Ｓ２５）ＭＰＵ１９は、速度制御開始時点から所定時間経過すると、速度制御を停止し、前述の磁気ディスク６のサーボ情報による位置制御に移行して、終了する。即ち、ランプ部材１１から磁気ディスク６の復帰位置までに到る距離は、既知であり、目標速度も既知であるため、ヘッドが、ランプ部材１１から磁気ディスク６の復帰位置までに到ったことは、時間により検出できる。

これにより、磁気ヘッド４は、磁気ディスク６上に復帰する。このため、磁気ヘッド４による磁気ディスク６のリード／ライトが可能となる。

このように、ＶＣＭ３を固定した状態において、ＶＣＭ３に電流を流し、検出電圧を得ることにより、速度オフセット係数Ｋを校正することができる。又、この実施例では、ロード開始時に行うため、ロード時の速度制御のための速度検出が正確となる。即ち、温度等により、抵抗値が変化して、速度オフセット係数が変化しても、ロード動作前に校正できる。更に、アンロードエリアでＶＣＭがアウターストッパーに固定されている状態で実行するため、特別の固定動作を必要としない。このため、短時間で校正処理できる。

この校正方法は、ロード時でなくても、又ロード／アンロード機構がないものでも、実行できる。例えば、ロード処理と別にキャリブレーション処理を設け、ＶＣＭ３をアウターストッパー又はインナーストッパに固定して、前述の校正処理を実行できる。

同様に、ハードディスクのＶＣＭ以外の他の速度制御するモータの速度検出にも適用できる。又、前述の速度オフセット係数を求める方法として、次の変形が可能である。第１に、電流値Ｉ１を「０」としても良い。第２に、ＶＣＭ固定時の逆起電圧Ｖｂが一定（０）である場合には、一回の電圧検出により、速度オフセット値Ｋを算出できる。第３に、前述の校正処理を複数回行い、その平均値を速度オフセット値Ｋとして採用することもできる。

次に、前述の（４）式において、速度補正係数Ｋｅは、ＶＣＭ３の力定数Ｂｌで決定される。しかし、ＶＣＭ３の力定数Ｂｌは、温度変化により、変化する。このため、速度補正係数Ｋｅをキャリブレーションする必要がある。

図１７は、本発明のかかるキャリブレーションを含むアンロード処理フロー図であり、図１８は、キャリブレーション動作の説明図である、
（Ｓ３０）ＭＰＵ１９は、アンロードコマンドを受けると、先ず、キャリブレーションを実行する。即ち、ＶＣＭ３により、磁気ヘッド４を磁気ディスク６の第１のシリンダ位置に移動する。次に、ＶＣＭ３により、磁気ヘッド４を磁気ディスク６の第２のシリンダ位置に移動を開始する。

（Ｓ３１）ＭＰＵ１９は、各サンプル毎に、磁気ヘッド４が読み取るサーボ情報からＶＣＭ３の位置を検出して、１サンプリング間隔における移動量Ｌを計算する。即ち、移動量Ｌは、現サンプル時の検出位置から前のサンプル時の検出位置を引くことにより得られる。そして、サーボ情報から得た移動速度ｖｓを「Ｌ／Ｓ」より算出する。尚、Ｓは、サンプリング間隔である。

（Ｓ３２）ＭＰＵ１９は、ＶＣＭ逆起電圧検出回路１３ー１の検出電圧Ｖａを検出し、前述の（４）式により、ＶＣＭ逆起電圧から得た移動速度ｖｒを計算する。

（Ｓ３３）次に、ＭＰＵ１９は、ゲイン誤差Ｅｒを、速度比（ｖｓ／ｖｒ）により計算する。図１８に示すように、位置情報から算出した速度ｖｓは、サーボ情報からのため、温度により変化しない。これを基準にして、速度補正係数Ｋｅを補正する。即ち、速度補正係数Ｋｅを、「Ｋｅ＋Ｅｒ」により得る。この速度補正係数を記憶する。

（Ｓ３４）次に、ＭＰＵ１９は、前述の第２のシリンダ位置に到達したかを判定する。到達していないと、ステップＳ３１に戻る。

（Ｓ３５）ＭＰＵ１９は、前述の第２のシリンダ位置に到達したと判断すると、先ず、各サンプルで得られた速度補正係数Ｋｅを加算し、サンプル数ｎで割り、平均値を求める。図１８に示すように、検出速度ｖｓ、ｖｒは変化するため、平均値を採用する。この平均値を、速度補正係数Ｋｅとして記憶する。

（Ｓ３６）次に、ＭＰＵ１９は、ＶＣＭ３を、アウターストッパー位置まで駆動する。ＭＰＵ１９は、前述のＶＣＭ逆起電圧検出回路１３ー１の検出電圧値Ｖａを所定のサンプルタイムで検出して、記憶した速度補正係数Ｋｅと前述の（４）式により、実速度を算出する。そして、目標速度と実速度の差により、ＶＣＭ駆動電流Ｉｖを演算し、ＶＣＭ駆動回路１３を介しＶＣＭ３を速度制御する。

これにより、図３の矢印Ｆに示すように、リフトタブ１２は、ランプ部材１１の斜面１１ー１にガイドされ、凹み１１ー２に向かい、摺動移動する。

（Ｓ３７）ＭＰＵ１９は、速度制御開始時点から到達時間経過すると、速度制御を停止する。即ち、磁気ディスク６の第２のシリンダ位置から凹み１１ー２までに到る距離は、既知であり、目標速度も既知であるため、ヘッドが、ランプ部材１１の凹み１１ー２に到ったことは、時間により検出できる。これにより、リフトタブ１２は、凹み１１ー２（ランプパーキングエリア）に収容される。このため、図１の位置Ｐ０に示すように、ヘッド４は、磁気ディスク６の外の位置で保持される。

このように、磁気ディスク６の位置情報から得た移動速度と、ＶＣＭ３の逆起電圧から得た移動速度とを測定するため、速度補正係数Ｋｅを校正することができる。又、この実施例では、アンロード開始時に行うため、アンロード時の速度制御のための速度検出が正確となる。即ち、温度等により、ＶＣＭの力定数が変化して、速度補正係数が変化しても、アンロード動作前に校正できる。更に、オントラック中に行うため、特別の動作を必要としない。このため、短時間で校正処理できる。

この校正方法は、アンロード時でなくても、又、ロード／アンロード機構がないものでも、実行できる。例えば、アンロード処理と別にキャリブレーション処理を設け、ＶＣＭ３をシリンダ移動して、前述の校正処理を実行できる。同様に、ハードディスクのＶＣＭ以外の他の速度制御するモータの速度検出にも適用できる。

上述の実施の態様の他に、本発明は、次のような変形が可能である。

(1) 前述の実施の態様では、磁気ディスクドライブのヘッドのアンロード制御について説明したが、光ディスクドライブのヘッドのアンロード制御等他の記憶装置に適用できる。

(2) 同様に、ランプ部材も他の形状のものを使用できる。

以上、本発明を実施の形態により説明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

以上説明したように、ヘッドが、記憶媒体の位置情報を読めないロード／アンロード時に、アクチュエータの逆起電圧から速度検出するため、ロード／アンロード時も速度制御が可能となる。このため、ロード／アンロード動作を円滑に高速に実行できる。アクチュエータの過渡応答電圧値を計算し、検出電圧から差し引くため、アクチュエータの過渡応答中に、逆起電圧を検出しても、正確な速度が得られる。これにより、電流更新間隔が短くなり、高精度の速度制御が可能となる。

本発明の一実施の形態の記憶装置の上面図である。図１の記憶装置の断面図である。図１のランプ部材の断面図である。図１のランプ部材の正面図である。図１の記憶装置のブロック図である。図５の逆起電圧検出回路のブロック図である。本発明の一実施の形態のアンロード処理フロー図である。本発明の一実施の形態のロード処理フロー図である。本発明の速度検出のためのコイル両端電圧の説明図である。比較例のＶＣＭ電流更新タイミングの説明図である。本発明の一実施の形態の速度検出処理フロー図である。図１１の処理の過渡応答モデルの説明図である。本発明の一実施の形態の速度検出サンプル間隔の説明図である。本発明の一実施の形態のＶＣＭ電流更新タイミングの説明図である。本発明の他のロード処理フロー図である。本発明の他のロード処理の動作説明図である。本発明の他のアンロード処理フロー図である。本発明の他のアンロード処理の動作説明図である。

符号の説明

３アクチュエータ
４磁気ヘッド
５スピンドルモータ
６磁気ディスク
１１ランプ部材
１３ＶＣＭ駆動回路
１３−１逆起電圧検出回路
１９ＭＰＵ

Claims

アクチュエータの逆起電圧から、前記アクチュエータの速度を検出して、前記アクチュエータを速度制御するアクチュエータの速度制御装置において、
前記アクチュエータの逆起電圧を検出する逆起電圧検出回路と、
前記逆起電圧検出回路の出力から前記アクチュエータの移動速度を検出し、前記アクチュエータの駆動電流を更新して、速度制御する制御部と、
予め単位ステップの指示電流値を前記アクチュエータに供給し、且つ前記アクチュエータの両端電圧値を測定して得た過渡応答モデルを格納するメモリとを有し、
前記制御部は、サンプル毎に、前記検出した移動速度に従い、前記アクチュエータの駆動電流を更新するとともに、前記駆動電流を更新した後、前記逆起電圧検出回路の検出電圧値をサンプルして、読み取り、前記メモリの過渡応答モデルから、前記逆起電圧検出回路の検出電圧のサンプル時点の前記過渡応答電圧値を求め、前記検出電圧値から、前記アクチュエータの求めた過渡応答電圧値を差し引き、前記アクチュエータの逆起電圧を算出し、前記逆起電圧から前記アクチュエータの移動速度を算出することを
特徴とするアクチュエータの速度制御装置。
前記逆起電圧検出回路は、
抵抗とインダクタンスを有する前記アクチュエータのコイルのセンス抵抗と、
前記センス抵抗と並列に設けられ、前記センス抵抗に対応した逆起電圧を検出するための第１の抵抗と、
前記第１の抵抗と直列接続され、前記アクチュエータの抵抗に対応した逆起電圧を検出するための第２の抵抗と、
前記センス抵抗の電位から前記第１及び第２の抵抗の中点の電位を差し引くアンプと、
前記アクチュエータの抵抗の電位と、前記アンプの出力電位との差をとる差動アンプとを有することを
特徴とする請求項１のアクチュエータの速度制御装置。
記憶媒体を少なくとも読み取るヘッドと、
前記ヘッドを前記記憶媒体の所定位置に位置づけるアクチュエータと、
前記記憶媒体外の位置に設けられ、前記ヘッドを支持するランプ部材と、
前記アクチュエータの逆起電圧を検出する逆起電圧検出回路と、
予め単位ステップの指示電流値を前記アクチュエータに供給し、且つ前記アクチュエータの両端電圧値を測定して得た前記アクチュエータの過渡応答モデルを格納する格納手段と、
前記アクチュエータを駆動制御する制御部とを有し、
前記制御部は、
前記ヘッドを、前記記憶媒体から前記ランプ部材の位置にアンロードし、且つ、前記ヘッドを、前記ランプ部材から前記記憶媒体にロードするとともに、
該アンロード又はロード時に、サンプル毎に、検出した移動速度に従い、前記アクチュエータの駆動電流を更新するとともに、前記駆動電流を更新した後、前記逆起電圧検出回路の検出電圧値をサンプルして、読み取り、前記格納手段の過渡応答モデルから得た前記逆起電圧検出回路の検出電圧のサンプル時点の前記過渡応答電圧値を求め、前記検出電圧値から、前記アクチュエータの過渡応答電圧値を差し引き、前記アクチュエータの逆起電圧を算出し、前記逆起電圧から前記アクチュエータの移動速度を算出して、該アクチュエータを速度制御することを
特徴とする記憶装置。
前記逆起電圧検出回路は、
抵抗とインダクタンスを有する前記アクチュエータのコイルのセンス抵抗と、
前記センス抵抗と並列に設けられ、前記センス抵抗に対応した逆起電圧を検出するための第１の抵抗と、
前記第１の抵抗と直列接続され、前記アクチュエータの抵抗に対応した逆起電圧を検出するための第２の抵抗と、
前記センス抵抗の電位から前記第１及び第２の抵抗の中点の電位を差し引くアンプと、
前記アクチュエータの抵抗の電位と、前記アンプの出力電位との差をとる差動アンプとを有することを
特徴とする請求項３の記憶装置。
前記格納手段は、
予め前記単位ステップの指示電流値を前記アクチュエータに供給し、且つ前記測定時間間隔で、前記アクチュエータの両端電圧値を測定して得た各時間の過渡応答値を、前記過渡応答モデルとして、格納することを
特徴とする請求項３の記憶装置。