(57)【要約】      （修正有）【課題】ディスク状記録媒体のヘッド位置の外乱を補償するのに際し、複数のセンサを必要とせず、算出精度を比較的容易とし、かつディスクの偏心に起因する精度低下を防止する。【解決手段】ディスク状記録媒体上をヘッド１１によって走査し、ディスク状記録媒体に記録された情報を読み出す。ディスク状記録媒体に対して略垂直な軸を検出軸とする平板状の振動子を有する角速度センサ４によって、回転軸の周りの回転角速度を検出する。回転角速度を時間に対して微分することでディスク状記録媒体に加わった角加速度を算出する。この角加速度に基づいて、ヘッド位置の外乱補償量を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク状記録媒体上をヘッドによって走査し、前記ディスク状記録媒体に記録された情報を読み出すディスク装置において、前記ヘッド位置の外乱補償を行なうための外乱補償方法であって、
前記ディスク状記録媒体に対して略垂直な軸を検出軸とする平板状の振動子を有する角速度センサによって、前記回転軸の周りの回転角速度を検出し、この回転角速度を時間に対して微分することで前記ディスク状記録媒体に加わった角加速度を算出し、この角加速度に基づいて前記ヘッド位置の外乱補償量を算出することを特徴とする、ディスク状記録媒体のヘッド位置の外乱補償方法。
【請求項２】
前記ディスク状記録媒体および前記ヘッドが搭載されている回路基板上に前記角速度センサを搭載することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ディスク状記録媒体上をヘッドによって走査し、前記ディスク状記録媒体に記録された情報を読み出すディスク装置において、前記ヘッド位置の外乱補償を行なうための外乱補償装置であって、
前記ディスク状記録媒体に対して略垂直な軸を検出軸とする平板状の振動子を有する角速度センサを備えており、この角速度センサによって前記検出軸の周りの回転角速度を検出し、この回転角速度を時間に対して微分することで前記ディスク状記録媒体に加わった角加速度を算出し、この角加速度に基づいて前記ヘッド位置の外乱補償量を算出することを特徴とする、ディスク状記録媒体のヘッド位置の外乱補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスク装置の外乱補償方法に係り、特に、ロータリ型アクチュエータによりヘッドの位置決めを行なうディスク装置の外乱補償方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置では、ヘッドの移動、位置決めを行なうための機構としてロータリ型アクチュエータが用いられている。ロータリ型アクチュエータは、その構造上、回転外乱に大きく影響される。そこで、特許文献１には、外乱の影響を補償する方法として、以下の方法が記載されている。
（１）  磁気ディスク装置の筐体もしくは回路基板上に２個の加速度センサを搭載し、外部からの振動及び自己のシーク反力などで発生する振動を検出し、振動がヘッドの位置決めに影響しないように、検出した情報を用いて外乱補償制御を行なう。これにより、外乱がヘッドの位置決めに与える影響を補償する。
（２）  ディスク上にサーボ信号をあらかじめ記録しておく。そしてヘッドによってディスクを走査したときに、サーボ信号の出現間隔から角速度を算出する。この角速度を時間によって微分し、角加速度を算出する。磁気ディスク装置では、スピンドルモータの定常回転時の回転速度は一定であるため、理想的な環境では回転変動量は０であり、サーボ情報の時間間隔も一定となるはずである。しかし、装置筐体に対して、外部からの振動やＶＣＭのシーク時の反力などにより外乱振動が加わると、ヘッドとディスクとの相対位置に影響を与え、見かけ上のサーボ情報間隔にばらつきが生じる。
【特許文献１】特開２００２−２４５７３８号公報
【発明の開示】
【０００３】
（１）の方法では、外乱振動を検出するために、二つの加速度センサを設ける必要がある。このためコストが高くなる。また、加速度センサは直線方向の加速度を検出するためのものである。従って、ディスクの回転方向の加速度を検出するためには二つの加速度センサを設ける必要があり、かつ加速度センサ間の距離をあらかじめ決めておく必要がある。従って、二つの加速度センサを実装する際に各センサの位置制度を高く維持する必要があるが、このような制御は難しく、外乱の検出精度を高くすることが難しい。
【０００４】
（２）の方法では、ディスク上にあらかじめ記録されたサーボ信号の出現間隔を、時間微分することによって回転速度を算出し、回転速度を時間微分することによって、回転角速度を算出する。そして回転角速度から外乱の補正信号を決定する。しかし、サーボ信号の発生間隔を時間によって２回微分するという手法なので、外乱について一定の検出精度を確保することが難しい。特に、サーボ信号の検出間隔の乱れは、回転角速度の印加によって生ずるが、しかし、ディスクやヘッドが偏心した場合にもサーボ信号の出現間隔は乱れる。従って、回転角速度の変化が検出された場合に、それが外乱によるものか、ヘッドとディスクとの偏心によるものかを容易に決定できず、従って一定の検出精度を確保することが難しい。
【０００５】
本発明の課題は、ディスク状記録媒体のヘッド位置の外乱を補償するのに際して、複数のセンサを必要とせず、また算出精度の確保を比較的容易とし、かつディスクやヘッドの偏心に起因する精度低下を防止できるようにすることである。
【０００６】
本発明は、ディスク状記録媒体上をヘッドによって走査し、ディスク状記録媒体に記録された情報を読み出すディスク装置において、ヘッド位置の外乱補償を行なうための外乱補償方法および装置であって、
ディスク状記録媒体に対して略垂直な軸を検出軸とする平板状の振動子を有する角速度センサによって、検出軸の周りの回転角速度を検出し、回転角速度を時間に対して微分することでディスク状記録媒体に加わった角加速度を算出し、角加速度に基づいてヘッド位置の外乱補償量を算出することを特徴とする、ディスク状記録媒体のヘッド位置の外乱補償方法および装置に係るものである。
【０００７】
本発明によれば、ディスク状記録媒体に対して略垂直な軸を検出軸とする平板状の振動子を有する角速度センサによって、検出軸の周りの回転角速度を検出し、回転角速度を時間に対して微分することでディスク状記録媒体に加わった角加速度を算出し、角加速度に基づいてヘッド位置の外乱補償量を算出する。従って、複数のセンサを必要とせず、また一回時間微分によって外乱補償量を算出するので、算出精度の確保が比較的容易である。更に、本方法では、ヘッドやディスクに加わる回転角速度を測定する。これに対して、ディスクやヘッドの偏心は並進運動であるので、回転角速度には影響しない。従って、ディスクやヘッドの偏心に起因する検出誤差を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態に係る外乱制御システムを示すブロック図であり、図２は、外乱制御プロセスを示すブロック図であり、図３は、スピンドルモータ１２および角速度センサ４の位置関係を示す模式図であり、図４は角速度センサ４およびマイコン５の内容を示すブロック図であり、図５は角加速度の算出プロセスを示すフローチャートであり、図６は角速度センサの一例を示す概略図である。
【０００９】
図３に示すように、回路基板３０上にディスク用スピンドルモータ１２、半導体素子１４および角速度センサ４を搭載する。ディスク、スピンドルモータ、アーム、ヘッド、ボイスコイルモータを含むディスク記録再生装置の詳細は特許文献１に記載されており、周知である。
【００１０】
本発明においては、図２に示すように、角速度センサ４によって角速度を測定し（Ｓ２）、角速度を時間微分することによって角加速度を算出する（Ｓ４）。この角加速度の値から外乱補正量を算出する（Ｓ６）。一方、目標ヘッド位置を決定し（Ｓ８）、実測ヘッド位置（Ｓ１４）と目標ヘッド位置（Ｓ８）との差（相対位置誤差）を補正するためのヘッドの駆動量を算出する（最適制御工程：Ｓ１０）。この最適制御は、例えばＰＩＤ制御、Ｈ∞制御などがある。
【００１１】
次いで、算出された外乱補正量（Ｓ６）と、最適制御による位置誤差補正量（Ｓ１０）とを加え、最終的なヘッド移動量を決定し、ヘッドを移動させる（Ｓ１２）。次いで、再びヘッド位置を実測する（Ｓ１４）。
【００１２】
上記のプロセスについて更に詳細に例示する。図１のマイコン５は、例えば図４に示すように、Ａ／Ｄ変換器５ａ、メモリ５ｂ、演算装置５ｃを備えている。図５のフローチャートに示すように、外乱制御を開始する（スタート：Ｓ１６）と、マイコン５の割り込みタイマーが起動される（Ｓ１８）。サンプリング間隔は例えばＴｓとする。サンプリング間隔である時間Ｔｓ経過すると（Ｓ２０）、割り込みタイマーがリセットされ（Ｓ２２）、次のサンプリング時間の測定が開始される。そして、角速度センサにおいて回転角速度ω１を測定し、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル情報に変換し、次回サンプリング時のＳ２４にてω１とするためω２としてメモリ５ｂに記録する（Ｓ２６）。一回目の測定時には、角加速度を計算できないので、Ｓ２８から次のサンプリングに戻る。
【００１３】
次いで時間Ｔｓ経過すると（Ｓ２０）、再びタイマーをリセットして次のサンプリング時間の測定を開始する。前回ω２として記録した角速度をω１としてメモリ５ｂに記録し（Ｓ２４）、角速度センサ４によって回転角速度ω２を測定し、ω２をデジタル情報とし、メモリ５ｂに記録する（Ｓ２６）。次いでサンプリングは２回目以降となるので（Ｓ２８）、角加速度を算出する（Ｓ３０）。この算出工程においては、角加速度＝（ω２−ω１）／Ｔｓに従って算出できる。角加速度およびヘッドの機械的構造から、外乱（角加速度）に基づくヘッド移動量を既定の関係式に基づいて算出し、これを外乱補正量とする。
【００１４】
次いで、算出された外乱補正量（Ｓ６）と、最適制御による位置誤差補正量（Ｓ１０）とを加え、最終的なヘッド移動量を決定する。このヘッド移動量のデータを、サーボコントローラ６に伝送し、サーボコントローラ６によってボイスコントローラ９およびスピンドルモータ１２を駆動し、アーム１０およびディスク１３を駆動する（Ｓ１２）。
【００１５】
なお、ヘッド１１によってディスク１３上の情報を読み取り（７）、ヘッドＩＣ８で増幅し、マイコン５、バスを通してハードディスクコントローラ１へと伝送する。この信号はハードディスクコントローラ１において復号化され、上位システムへと伝送される。２はフラッシュＲＯＭであり、３はＲＡＭである。
【００１６】
なお、角速度センサ４は、図３に示すように回路基板３０上に搭載することもできるが、これには限定されず、検出軸Ｚの周りの回転角速度を測定できるような搭載方法であれば限定されない。振動子の形態は、検出軸Ｚの回りの回転角速度を測定できる限り、特に限定されるものではない。
【００１７】
好適な実施形態においては、角速度センサがセラミックパッケージに収納されている。図６は、こうしたパッケージ２１および振動子の平面的形態を例示するものである。振動子２２はＸＹ平面に沿って延びており、少なくともＺ軸を中心とする回転角速度を測定できるものである。振動子２２の基部２６は、振動子２２の重心ＧＯを中心として、４回対称の正方形をしている。基部２６の周縁部から，それぞれ細長い支持部２５Ａ、２５Ｂが反対方向へと突出している。各支持部２５Ａ、２５Ｂの各先端側から支持部に直交する方向に向かって各屈曲振動片２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄが延びている。各屈曲振動片には、それぞれ図示しない駆動手段、例えば駆動電極が設けられている。また、細長い検出振動片２３Ａ、２３Ｂが基部２６から突出しており、各検出振動片には、図示しない検出手段が設けられている。
【００１８】
駆動モードにおいては、各屈曲振動片２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄが、支持部２６の先端部分を中心として、矢印ＡＹのように屈曲振動する。検出モードにおいては、各支持部２５Ａ、２５Ｂが、その基部への付け根を中心として矢印ＣＸのように周方向に屈曲振動し、これに対応して、各検出振動系の各屈曲振動片２３Ａ、２３Ｂが、矢印ＢＹのように屈曲振動する。各検出振動片２３Ａ、２３Ｂに励起される各検出振動を測定することによって、検出軸Ｚの周りの回転角速度を測定する。
【００１９】
各振動子の材質は特に限定しないが、水晶、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体（Ｌｉ（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ3）単結晶、ホウ酸リチウム単結晶、ランガサイト単結晶等からなる圧電単結晶を使用することが好ましい。圧電性材料としては、圧電単結晶の他に、ＰＺＴ等の圧電セラミックスがある。振動子を圧電性材料によって形成した場合には、この振動子に駆動電極および検出電極を設ける。振動子を、エリンバー等の恒弾性金属によって形成することもできる。この場合には、振動子の所定箇所に圧電体を取り付ける必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る外乱制御システムを示すブロック図である。
【図２】外乱制御プロセスを示すブロック図である。
【図３】スピンドルモータ１２および角速度センサ４の位置関係を示す模式図である。
【図４】角速度センサ４およびマイコン５の内容を示すブロック図である。
【図５】回転角速度の算出プロセスを示すフローチャートである。
【図６】角速度センサパッケージの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２１】
４  角速度センサパッケージ        ５  マイコン        ５ａ  Ａ／Ｄ変換器        ５ｂ  メモリ        ５ｃ  演算装置        １２  ディスク用スピンドルモータ        １４  半導体素子        ２１  パッケージ        ２２  振動子        ３０  回路基板        Ｚ  検出軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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