JPH10149644A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ディスクのトラックの偏心及び高次の歪
を補正することができる磁気ヘッドのトラッキングにお
けるフィードフォワード制御機能を備えた磁気ディスク
装置を提供すること。 【解決手段】 フィードバック制御回路２０及びフィー
ドフォワード制御回路２１を有し、フィードフォワード
制御回路が、磁気ディスクの歪を含む偏心量を計測する
計測手段２２と、計測手段で計測された偏心量に基づい
て、目標トラックの歪から対応する偏心補正量を算出す
る計算手段２４と、磁気ディスクの記録再生時に計算手
段からの偏心補正量をフィードバック制御された駆動電
流に付加する付加手段２６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁気ディスクに
対して情報を記録再生するための磁気ヘッドを備えた磁
気ディスク装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータ等に内蔵され又は接
続される磁気ディスク装置の１つであるハードディスク
装置は、例えば図５に示すように構成されている。この
ハードディスク装置１は、アルミニウム合金等により形
成された筐体２の平面部にスピンドルモータ１ａが配設
されていると共に、このスピンドルモータ１ａによって
角速度一定で回転駆動される磁気ディスク３が備えられ
ている。さらに、この筐体２には、アーム４が垂直軸４
ａの周りに揺動可能に取り付けられている。このアーム
４の一端には、ボイスコイル５が取り付けられ、またこ
のアーム４の他端には、磁気ヘッドが搭載されたヘッド
スライダ６が取り付けられている。磁気ヘッドは、例え
ば薄膜技術等によりヘッドスライダ６の表面に形成さ
れ、例えば記録ヘッド及び再生ヘッドから構成されてい
る。筐体２上には、ボイスコイル５を挟持するように、
マグネット７ａ、７ｂが取り付けられている。ボイスコ
イル５及びマグネット７ａ，７ｂにより、ボイスコイル
モータ７が形成されている。

【０００３】このような構成において、ボイスコイル５
に外部から電流が供給されると、アーム４は、マグネッ
ト７ａ、７ｂの磁界と、このボイスコイル５に流れる電
流とによって生ずる力に基づいて、垂直軸４ａの周りを
回動する。これにより、アーム４の他端に取り付けられ
たヘッドスライダ６は、矢印Ｘで示すように、磁気ディ
スク３の実質的に半径方向に移動する。従って、ヘッド
スライダ６に備えられた磁気ヘッドは、磁気ディスク３
に対してシーク動作することになる。そして、記録ヘッ
ドに信号電流が流れることにより、磁気ディスク３上に
情報信号を磁気記録し、磁気ディスク３上に記録された
磁化からの磁束の漏れが再生ヘッドにより検出されるこ
とにより、情報信号を再生する。

【０００４】ここで、磁気ディスク３として、近年プラ
スチック製のいわゆるディスクリートディスクが使用さ
れるようになってきているが、成形後のセンターホール
の孔明けの際に偏心が発生する場合がある。このため、
ボイスコイルモータ７の駆動制御として、フィードバッ
ク制御と共に、フィードフォワード制御が採用されてい
る。このボイスコイルモータ７の制御は、例えば図６に
示すように行なわれる。即ち、ボイスコイルモータ７に
は、図示しない制御回路から駆動電流がフィードバック
コントローラ８を介して供給されると共に、フィードフ
ォワードコントローラ９が備えられている。

【０００５】フィードフォワードコントローラ９は、偏
心計測時にボイスコイルモータ７の駆動電流が切換えス
イッチ９ａを介して入力される計測回路９ｂと、計測回
路９ｂにより計測された偏心データを記憶するメモリ９
ｃと、メモリ９ｃに記憶された偏心データを読み出し
て、振幅補償及び位相補償を行なう補償回路９ｄとから
構成されている。計測回路９ｂは、真円トラックに対す
る偏心による位置誤差として、磁気ディスク３のトラッ
クの１／４周期分について、クロックマーク再生信号の
時間間隔を計測して偏心データを求め、この偏心データ
を偏心補正量に変換してメモリ９ｃに入力する。また、
補償回路９ｄは、インデックスを利用することにより、
磁気ディスク３の角度位置に対応した偏心補正量をメモ
リ９ｃから読み出して、振幅補償及び位相補償を行なっ
てフィードフォワード信号を生成する。

【０００６】このようにして得られたフィードフォワー
ド信号は、磁気ディスク３の記録又は再生時に、切換え
スイッチ９ｅを介してフィードバックコントローラ８の
出力信号に加えられ、このフィードフォワード信号によ
って偏心及び歪に対して補正された駆動電流が、ボイス
コイルモータ７に印加されるようになっている。従っ
て、フィードバック制御のみで、フィードフォワード制
御のない場合には、磁気ディスク３のトラックに対する
磁気ヘッドの位置ずれは、図７（Ａ）に示すように、偏
心による低次の正弦波形状を有しているが、上述したフ
ィードフォワード制御によって、磁気ヘッドの位置ずれ
は、図７（Ｂ）に示すように、低次の正弦波成分が除去
されることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したフ
ィードフォワードコントローラ９においては、磁気ディ
スク３のトラックが真円であると仮定して、真円トラッ
クに対する偏心データを測定することにより、偏心量に
対応するフィードフォワード制御を行なう、即ち真円に
対する偏心の１次正弦波近似による偏心補正を行なうよ
うになっている。しかしながら、磁気ディスク３のトラ
ックは、実際には真円ではなく、ある周波数成分の歪を
有している。例えば、プラスチック成形の際の金型の歪
やカッティングマシン固有の歪等によって、高次の歪が
発生することになる。

【０００８】このため、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すよう
に、磁気ヘッドのトラックからの位置ずれは、高次のト
ラック歪を含んでいることから、上述した１次正弦波近
似によっては、この高次のトラック歪に対するボイスコ
イルモータ７の補正が完全には行なわれず、磁気ディス
クのトラックに対する高精度の磁気ヘッドの位置調整が
困難である。よって、厳密なトラックセンターにおける
記録再生が不可能になってしまう。例えば、現在広く使
用されている磁気ディスク３のトラック幅５ミクロン程
度に対して、０．３ミクロン程度の磁気ヘッドのトラッ
クに対する位置ずれが生じてしまう。従って、ディスク
クリートディスクの高密度化に際して、トラック幅が狭
くなると、上述した０．３ミクロン程度の位置ずれであ
っても、トラック幅に占める割合が高くなり、磁気ディ
スク３の記録再生の信頼性が低下してしまうことになる
という問題がある。

【０００９】この発明は、以上の点に鑑み、磁気ディス
クのトラックの偏心及び高次の歪を補正することができ
る磁気ヘッドのトラッキングにおけるフィードフォワー
ド制御機能を備えた磁気ディスク装置を提供することを
目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、この発明に
よれば、記録媒体となる磁気ディスクと、磁気ディスク
を回転駆動する駆動手段と、駆動手段により回転駆動さ
れる磁気ディスクに対して先端が実質的に半径方向に移
動可能に支持されたアクチュエータと、アクチュエータ
の先端に搭載されたヘッドスライダと、ヘッドスライダ
に設けられ、磁気ディスクの記録を行なう記録ヘッド及
び再生を行なう再生ヘッドから成る磁気ヘッドと、アク
チュエータを磁気ディスクの半径方向に移動させる駆動
機構と、駆動機構を駆動制御するフィードバック制御回
路及びフィードフォワード制御回路から成る制御手段と
を備えており、上記フィードフォワード制御回路が、磁
気ディスクの歪を含む偏心量を計測する計測手段と、計
測手段で計測された偏心量に基づいて、目標トラックの
歪から対応する偏心補正量を算出する計算手段と、磁気
ディスクの記録再生時に計算手段からの偏心補正量をフ
ィードバック制御された駆動電流に付加する付加手段と
を備えることにより達成される。

【００１１】上記構成によれば、磁気ディスクのトラッ
クの偏心及び歪の計測の際には、計測手段が、例えば磁
気ディスクのトラックの全周に亘ってクロックマーク再
生信号の時間間隔を計測することにより、トラックの偏
心量を計測する。そして、磁気ディスクの記録又は再生
の際に、計算手段が、磁気ディスクの角度位置に対応す
るトラック偏心量に基づいて、このトラック位置に対す
る偏心補正量を計算し、この偏心補正量を制御手段のフ
ィードバック制御回路からの出力信号と共に駆動手段に
送出する。よって、駆動機構は、制御手段のフィードバ
ック制御回路及びフィードフォワード制御回路からの信
号に基づいて、アクチュエータの先端を磁気ディスクの
実質的に半径方向に移動調整し、磁気ヘッドを磁気ディ
スクのトラックに高精度で位置合わせすることになる。
これにより、磁気ディスクがプラスチック製のディスク
リートディスクであっても、その成形時の金型の歪やカ
ッティングマシン固有の歪等によるトラックに含まれる
高次の歪が、上述したフィードフォワード制御回路によ
って除去されることになる。従って、このような高次の
トラック歪を含む磁気ディスクの場合であっても、高精
度のトラッキングを行なうことができ、磁気ヘッドによ
る記録再生の信頼性が向上することになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を添付図を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に述
べる実施形態は、この発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発
明の範囲は、以下の説明において特にこの発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの形態に限られるもので
はない。

【００１３】図１は、この発明の磁気ディスク装置の実
施形態であるハードディスク装置の一例の構成を示して
いる。このハードディスク装置１０は、アルミニウム合
金等により形成された筐体１１の平面部にスピンドルモ
ータ１０ａが配設されていると共に、このスピンドルモ
ータ１０ａによって角速度一定で回転駆動される磁気デ
ィスク１２が備えられている。さらに、この筐体１１に
は、アーム１３が垂直軸１３ａの周りに揺動可能に取り
付けられている。このアーム１３の一端には、ボイスコ
イル１４が取り付けられ、またこのアーム１３の他端に
は、磁気ヘッドが搭載されたヘッドスライダ１５が取り
付けられている。磁気ヘッドは、薄膜技術等によりヘッ
ドスライダ１５の表面に形成され、例えば記録ヘッド及
び再生ヘッドから構成されている。筐体１１上には、ボ
イスコイル１４を挟持するように、マグネット１６ａ、
１６ｂが取り付けられている。ボイスコイル１４及びマ
グネット１６ａ、１６ｂにより、ボイスコイルモータ１
６が形成されている。

【００１４】このような構成において、ボイスコイル１
４に外部から電流が供給されると、アーム１３は、マグ
ネット１６ａ、１６ｂの磁界と、このボイスコイル１４
に流れる電流とによって生ずる力に基づいて、垂直軸１
３ａの周りを回動する。これにより、アーム１３の他端
に取り付けられたヘッドスライダ１５は、矢印Ｘで示す
ように、磁気ディスク１２の実質的に半径方向に移動す
る。従って、ヘッドスライダ１５に備えられた磁気ヘッ
ドは、磁気ディスク１２に対してシーク動作することに
なる。そして、記録ヘッドに信号電流が流れることによ
り、磁気ディスク１２上に情報信号を磁気記録し、磁気
ディスク１２上に記録された磁化からの磁束の漏れが再
生ヘッドにより検出されることにより、情報信号を再生
する。

【００１５】図２は、ボイスコイルモータ１６の駆動制
御を行なうためのフィードバックコントローラ及びフィ
ードフォワードコントローラの一構成例を示している。
フィードバックコントローラ２０は、図５に示した従来
のハードディスク装置１におけるフィードバックコント
ローラ８と同様の構成であって、ボイスコイルモータ１
６の出力信号が、入力信号に印加されてフィードバック
されるようになっている。これに対して、フィードフォ
ワードコントローラ２１は、計測時にボイスコイルモー
タ１６の駆動電流が切換えスイッチ２２ａを介して入力
される計測回路２２と、計測回路２２により計測された
計測データを記憶するメモリ２３と、磁気ディスク１２
のトラック位置に対応した計測データをメモリ２３から
読み出して、このトラック位置の偏心量を算出する計算
回路２４と、計算回路２４で得られた偏心補正量に対し
て振幅補償及び位相補償を行なう補償回路２５とから構
成されている。

【００１６】計測回路２２は、磁気ディスク１２のトラ
ックに対する歪を含む偏心量として、磁気ディスク１２
の半径方向に関して内周、外周及び中間位置の３箇所に
て、各トラックの全周に亘って等角度間隔の複数箇所
（例えば３２箇所）について、クロックマーク再生信号
の時間間隔を計測して、偏心及び歪による計測データ
（偏心データ）を求め、この偏心データを偏心補正デー
タに変換してメモリ２３に入力する。また、計算回路２
４は、磁気ディスク１２の所定トラック位置に関する偏
心補正データをメモリ２３から読み出して、このトラッ
ク位置の半径に応じた歪を含む偏心補正量を計算する。

【００１７】さらに、補償回路２５は、計算回路２４か
らの偏心補正量に対して、振幅補償及び位相補償を行な
って、最終的な偏心補正量、即ちフィードフォワード信
号を生成する。このようにして得られたフィードフォワ
ード信号は、磁気ディスク１２の記録又は再生時に、切
換えスイッチ２６を介してフィードバックコントローラ
２０の出力信号に加えられて、このフィードフォワード
信号によって偏心及び歪が補正された駆動電流が、ボイ
スコイルモータ１６に印加されるようになっている。

【００１８】このハードディスク装置１０は、以上のよ
うに構成されており、磁気ディスク１２のトラックの偏
心及び歪を計測する場合を図４のフローチャートで説明
する。先づ、ハードディスク装置１０が装着され、スピ
ンドルモータ１０ａにより磁気ディスク１２が回転駆動
される（ステップＳＴ１）。そして、ボイスコイルモー
タ１６が駆動され、アーム１３の先端に設けられた磁気
ヘッドが、磁気ディスク１２の表面にて浮上した状態で
ヘッドロードされる（ステップＳＴ２）。

【００１９】この状態にて、磁気ディスク１２の歪（Wa
viness）が以下のように測定される。ボイスコイルモー
タ１６が駆動制御されることにより、磁気ヘッドが磁気
ディスク１２の外周にあるトラックに対して位置合わせ
されると共に、２つの切換えスイッチ２２ａ及び２６が
共に計測側に切換えられる（ステップＳＴ３）。そし
て、このトラック上のクロックマーク再生信号の時間間
隔が、計測回路２２により測定される（ステップＳＴ
４）。続いて、測定されたクロックマーク再生信号の時
間間隔が、計測回路２２により偏心データとして偏心補
正量に変換され（ステップＳＴ５）、この偏心補正量が
外周歪データとしてメモリ２３に記憶される（ステップ
ＳＴ６）。

【００２０】次に、ボイスコイルモータ１６が駆動制御
されることにより、磁気ヘッドが磁気ディスク１２の半
径方向中間位置（以下、中周という）にあるトラックに
対して位置合わせされる（ステップＳＴ７）。そして、
このトラック上のクロックマーク再生信号の時間間隔
が、計測回路２２により測定される（ステップＳＴ
８）。続いて、測定されたクロックマーク再生信号の時
間間隔が、計測回路２２により偏心データとして偏心補
正量に変換され（ステップＳＴ９）、この偏心補正量が
中周歪データとしてメモリ２３に記憶される（ステップ
ＳＴ１０）。

【００２１】最後に、ボイスコイルモータ１６が駆動制
御されることにより、磁気ヘッドが磁気ディスク１２の
内周にあるトラックに対して位置合わせされる（ステッ
プＳＴ１１）。そして、このトラック上のクロックマー
ク再生信号の時間間隔が、計測回路２２により測定され
る（ステップＳＴ１２）。続いて、測定されたクロック
マーク再生信号の時間間隔が、計測回路２２により偏心
データとして偏心補正量に変換され（ステップＳＴ１
３）、この偏心補正量が内周歪データとしてメモリ２３
に記憶される（ステップＳＴ１４）。

【００２２】以上より、歪を含む偏心量の計測が完了す
る。ここで、例えば磁気ディスク１２が６４個のクロッ
クマークを有している場合には、原理的には３２次の歪
まで測定されることになる。従って、この偏心量に基づ
くフィードフォワード制御においては、磁気ディスク１
２のトラックの高次の歪のうち、３２次の歪までが理論
的に除去されることになる。実際には、高次の歪は、磁
気ディスク１２の回転数の影響を受けることになるた
め、磁気ディスク１２の回転数が例えば３６００ｒｐｍ
の場合には、３２次の歪まで制御可能であるが、磁気デ
ィスク１２の回転数が例えば４２００ｒｐｍの場合に
は、２８次程度の歪までが制御されることになる。

【００２３】このようにして計測回路２２により計測さ
れ、メモリ２３に記憶された偏心データに基づいて、磁
気ディスク１２の記録再生時には、図３に示すフローチ
ャートのようにして、フィードフォワード制御が行なわ
れる。即ち、フィードフォワード制御がサーボオンされ
ると、２つの切換えスイッチ２２ａ及び２６が共にフィ
ードフォワード側に切換えられる。そして、計算回路２
４により、磁気ディスク１２からの半径情報に基づい
て、メモリ２３から外周、中周及び内周の各歪データが
読出されて（ステップＳＴ２０）、そのトラックの半径
における歪データが補間計算される（ステップＳＴ２
１）。

【００２４】そして、補償回路２５により、計算回路２
４により計算された歪データと磁気ディスク１２からの
インデックスパルスとから、この歪データに対して振幅
補償及び位相補償が行なわれ（ステップＳＴ２２）、最
終的な歪データ（補正量）が求められる（ステップＳＴ
２３）。この歪データは、切換えスイッチ２６を介し
て、フィードバックコントローラ２０からのフィードバ
ック制御された駆動電流に付加されることにより、フィ
ードバック制御及びフィードフォワード制御された駆動
電流が、ボイスコイルモータ１６に印加されることにな
る。

【００２５】以上のように、磁気ディスク１２の歪を含
む偏心量を計測して、この偏心量に基づいてフィードフ
ォワード制御を行なうことにより、図７（Ｃ）に示すよ
うに、磁気ディスク１２のトラックの高次の歪を容易に
除去することができる。従って、プラスチック製のディ
スクリートディスク等のように磁気ディスク１２のトラ
ックに高次の歪がある場合であっても、磁気ヘッドをこ
の高次の歪に追従させて、常に正確にトラックセンター
上に位置合わせさせることができるので、正確な磁気記
録及び再生を行なうことができる。

【００２６】尚、上述した実施形態においては、各磁気
ヘッドは、いわゆる回動型アクチュエータによって、磁
気ディスクに対して実質的に半径方向に移動され、トラ
ッキングが行なわれるようになっているが、これに限ら
ず、リニアアクチュエータを利用したものにも適用可能
である。また、磁気ディスク装置としてハードディスク
装置について説明したが、これに限らず、例えば光磁気
ディスク等の他のディスクを記録媒体として使用する磁
気ディスク装置にも適用可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
高次のトラック歪を含む磁気ディスクの場合であって
も、高精度のトラッキングを行なうことができ、磁気ヘ
ッドによる記録再生の信頼性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の磁気ディスク装置の実施形態である
ハードディスク装置の一例の構成を示す概略斜視図。

【図２】図１の磁気ディスク装置におけるボイスコイル
モータの駆動制御回路の構成を示すブロック図。

【図３】図２の駆動制御回路におけるフィードフォワー
ド制御を示す制御フローチャート。

【図４】図２の駆動制御回路における計測回路の計測動
作を示すフローチャート。

【図５】従来の磁気ディスク装置の１つであるハードデ
ィスク装置の一例の構成を示す概略斜視図。

【図６】図５の磁気ディスク装置におけるボイスコイル
モータの駆動制御回路の構成を示すブロック図。

【図７】（Ａ）フィードフォワード制御のない場合、
（Ｂ）従来のフィードフォワード制御のある場合、
（Ｃ）この発明によるフィードフォワード制御のある場
合の磁気ヘッドのトラックからの位置ずれを示すグラ
フ。

【符号の説明】

１０・・・磁気ディスク装置、１０ａ・・・スピンドル
モータ、１１・・・筐体、１２・・・磁気ディスク、１
３・・・アーム、１４・・・ボイスコイル、１５・・・
浮上型ヘッドスライダ、１６・・・ボイスコイルモー
タ、２０・・・フィードバックコントローラ、２１・・
・フィードフォワードコントローラ、２２・・・計測回
路、２２ａ、２６・・・切換えスイッチ、２３・・・メ
モリ、２４・・・計算回路、２５・・・補償回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体となる磁気ディスクと、 前記磁気ディスクを回転駆動する駆動手段と、 前記駆動手段により回転駆動される前記磁気ディスクに
   対して先端が実質的に半径方向に移動可能に支持された
   アクチュエータと、 前記アクチュエータの先端に搭載されたヘッドスライダ
   と、 前記ヘッドスライダに設けられ、前記磁気ディスクの記
   録を行なう記録ヘッド及び再生を行なう再生ヘッドから
   成る磁気ヘッドと、 前記アクチュエータを前記磁気ディスクの半径方向に移
   動させる駆動機構と、 前記駆動機構を駆動制御するフィードバック制御回路及
   びフィードフォワード制御回路から成る制御手段とを備
   えた磁気ディスク装置であって、 前記フィードフォワード制御回路が、前記磁気ディスク
   の歪を含む偏心量を計測する計測手段と、前記計測手段
   で計測された偏心量に基づいて、目標トラックの歪から
   対応する偏心補正量を算出する計算手段と、前記磁気デ
   ィスクの記録再生時に前記計算手段からの偏心補正量を
   フィードバック制御された駆動電流に付加する付加手段
   とを備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】 前記計測手段が、前記磁気ディスクのト
   ラックに形成されたクロックマーク再生信号の時間間隔
   を計測して偏心量とする請求項１に記載の磁気ディスク
   装置。
3. 【請求項３】 前記計測手段が、前記磁気ヘッドをトラ
   ッキング方向に関して固定した状態で偏心量を計測する
   請求項１に記載の磁気ディスク装置。
4. 【請求項４】 前記計測手段が、前記磁気ディスクのト
   ラックの全周に亘って偏心量を計測する請求項１に記載
   の磁気ディスク装置。
5. 【請求項５】 前記計測手段が、前記磁気ディスクの半
   径方向に関して内側、外側及び中間位置にて偏心量を計
   測し、前記計算手段が、目標トラックに対する偏心量を
   補間計算する請求項１に記載の磁気ディスク装置。