(57)【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に駆動電流を供給する駆動手段と、
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、
前記駆動手段の駆動信号と前記電圧信号からヘッド移動速度と前記ヘッドに加わる外乱の大きさを推定し速度推定信号と外乱推定信号とを出力する速度・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位置誤差信号を生成し出力する位置検出手段と、
前記外乱推定信号の大きさに応じて前記位置誤差信号もしくは前記位置誤差信号と前記速度推定信号とが入力され位置制御信号を生成する位置制御手段と、
前記外乱推定信号を監視し前記外乱推定信号が所定値を超えたときに前記位置制御手段へ前記速度推定信号を出力するようにした外乱監視手段と、
前記位置制御信号と前記外乱推定信号を合成して前記駆動信号を生成する補正手段とを具備し、
前記外乱推定信号が所定値を超えた場合には前記位置誤差信号と前記速度推定信号より前記位置制御信号を生成し、一方、前記外乱推定信号が所定値を超えない場合には前記位置誤差信号より前記位置制御信号を生成す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】
前記速度・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に駆動電流を供給する駆動手段と、
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位置誤差信号を生成し出力する位置検出手段と、
前記外乱推定信号の大きさに応じて前記位置誤差信号もしくは前記位置誤差信号と前記速度推定信号とが入力され位置制御信号を生成する位置制御手段と、
前記電圧信号と前記位置制御手段の位置制御信号からヘッド移動速度と前記ヘッドに加わる外乱の大きさを推定し速度推定信号と外乱推定信号とを出力する速度・外乱推定手段と、
前記外乱推定信号を監視し前記外乱推定信号が所定値を超えたときに前記位置制御手段へ前記速度推定信号を出力するようにした外乱監視手段と、
前記位置制御信号と前記外乱推定信号を合成して駆動信号を生成する補正手段とを具備し、
前記外乱推定信号が所定値を超えた場合には前記位置誤差信号と前記速度推定信号より前記位置制御信号を生成し、一方、前記外乱推定信号が所定値を超えない場合には前記位置誤差信号より前記位置制御信号を生成す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】
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に駆動電流を供給する駆動手段と、
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位置誤差信号を生成し出力する位置検出手段と、
前記位置誤差信号が入力され位置制御信号を生成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ヘッド移動速度と前記ヘッドに加わる外乱の大きさを推定し速度推定信号と外乱推定信号とを出力する速度・外乱推定手段と、
前記位置制御信号と前記外乱推定信号、もしくは前記位置制御信号と前記外乱推定信号と前記速度推定信号を合成して前記駆動信号を生成する補正手段と、
前記外乱推定信号を監視し前記外乱推定信号が所定値を超えたときに前記補正手段へ前記速度推定信号を出力するようにした外乱監視手段とを具備し、
前記外乱推定信号が所定値を超えた場合には前記位置制御信号と前記外乱推定信号と前記速度推定信号より前記駆動信号を生成し、一方、前記外乱推定信号が所定値を超えない場合には前記位置制御信号と前記外乱推定信号より前記駆動信号を生成す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５】
前記速度・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または請求項４に記載のディスク装置。
【請求項６】
前記速度・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５までのいずれかに記載のディスク装置。
【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（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する。詳しくは、ディスク装置に外部から加わる振動や衝撃によりアクチュエータが受ける慣性力などの外乱で生じるヘッドのトラックずれを抑制する技術に関する。
【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。特に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位置誤差信号を生成し、この位置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。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。
【０００６】
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。
【０００７】
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）。
【０００８】
また、近年、磁気ディスク装置は、携帯型のコンピュータなどに搭載されることが多く、このような携帯型のものは外部からの振動や衝撃を受けやすい。このような振動や衝撃に対して、高精度な位置決め状態を保持して磁気ヘッドを目標トラックに追従させることは極めて困難である。
【０００９】
このような外部から加わる振動や衝撃に対して位置決め精度を確保する方法としては、磁気ヘッドの搭載された回転型アクチュエータ回転軸と磁気ヘッドを結ぶ面上に２つの加速度センサを設け、検出された信号をフィードフォワードすることで、磁気ヘッドの位置決め精度が振動や衝撃に対して低下するのを補償する方法がある（例えば、特開平４−１２３３７４号公報参照）。
【００１０】
【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。
【００１１】
さらには、振動や衝撃で磁気ヘッドがディスク面より離脱したときには、もはやディスクに記録されたサーボ情報を正確に検出できず、ヘッドをディスク外周または内周へ移動させるような誤動作を発生させるといった問題があった。
【００１２】
また、上記の従来技術のように、磁気ディスク装置の外部から加わる振動や衝撃に対して位置決め精度を確保するために、これらの振動や衝撃の大きさを検出する加速度センサを筐体内に設けることは、装置の小型化および低価格化を阻害する。
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑み、アクチュエータの軸受摩擦やアクチュエータ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振動や衝撃が加わりアクチュエータに作用する慣性力などの外乱を補償することにより、ヘッド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制御し、ディスクにデータを記録再生することが可能なディスク装置を提供することを第１の目的とする。
【００１４】
また、本発明は、ディスク装置の筐体内に従来のような複数の加速度センサを特別に設けることなく、小型化および低価格化を実現することが可能なディスク装置を提供することを第２の目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アクチュエータに加わる軸受摩擦や弾性力、振動や衝撃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、ヘッド移動速度と外乱の大きさを推定するための速度・外乱推定手段を設け、この速度・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、速度推定信号と外乱推定信号とを生成させる。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ＦＰＣの弾性力やディスク装置に外部から加わる振動や衝撃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。なお、外乱の大きさの推定の過程でヘッド移動速度の推定を並行して行うので、ヘッド移動速度についても正確な推定となる。ヘッド移動速度の推定に直接に関連付けて外乱の大きさの推定を行う点が重要である。
【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乱に対する補償を行うことができるので、目標トラックへの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。
【００１７】
さらには、ディスクのデータの記録再生時において、速度・外乱推定手段で生成される外乱推定信号の大きさを外乱監視手段で常に監視し、外乱推定信号の大きさが所定値を超えた場合には外乱監視手段は切換信号を位置制御手段に出力する。切換信号に応じて位置制御手段は、位置検出手段の生成する位置誤差信号と速度・外乱推定手段の生成する速度推定信号より位置制御信号を生成するので、ディスク装置に加わる振動や衝撃が大きくてもヘッドが目標トラックから大きくずれることを避けることができる。位置制御信号を生成するのに、ヘッドで検出した位置誤差信号だけを用いるのではなく、アクチュエータ手段の駆動において発生する電圧信号と駆動手段における駆動信号または位置制御手段における位置制御信号とを入力として、速度・外乱推定手段で得られた速度推定信号を併用する。したがって、振動や衝撃でヘッドがディスク面より離脱し、瞬間的にサーボ情報を正確に検出できなくても、ヘッドをディスク外周または内周へ移動させるような誤動作を防ぐことができる。
【００１８】
以上のように、本発明によれば、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。
【００１９】
また、本発明によれば、外部から振動や衝撃を受けやすい携帯型のコンピュータなどに搭載されても、振動や衝撃に対して信頼性の高いディスク装置を実現することができ、なおかつ、加速度センサを特別に設ける必要がないので、小型化および低価格化を実現することができる。
【００２０】
【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。
【００２１】
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に駆動電流を供給する駆動手段と、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、前記駆動手段の駆動信号と前記電圧信号からヘッド移動速度と前記ヘッドに加わる外乱の大きさを推定し速度推定信号と外乱推定信号とを出力する速度・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位置誤差信号を生成し出力する位置検出手段と、前記外乱推定信号の大きさに応じて前記位置誤差信号もしくは前記位置誤差信号と前記速度推定信号とが入力され位置制御信号を生成する位置制御手段と、前記外乱推定信号を監視し前記外乱推定信号が所定値を超えたときに前記位置制御手段へ前記速度推定信号を出力するようにした外乱監視手段と、前記位置制御信号と前記外乱推定信号を合成して前記駆動信号を生成する補正手段とを具備し、前記外乱推定信号が所定値を超えた場合には前記位置誤差信号と前記速度推定信号より前記位置制御信号を生成し、一方、前記外乱推定信号が所定値を超えない場合には前記位置誤差信号より前記位置制御信号を生成す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。
【００２２】
この第１の発明による作用は次のとおりである。速度・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の弾性力やディスク装置に外部から加わる振動や衝撃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の大きさを正確に推定できることが重要である。
【００２３】
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生成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、目標トラックへの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、位置決め精度を向上させることができる。
【００２４】
さらに、本発明のディスク装置では、ディスク上へのデータ記録再生時において、速度・外乱推定手段で生成される外乱推定信号の大きさを外乱監視手段で常に監視し、外乱推定信号の大きさが所定値を超えた場合には外乱監視手段は速度推定信号を位置制御手段に出力する。位置制御手段は、外乱推定信号の大きさに応じて位置検出手段の生成する位置誤差信号もしくは位置誤差信号と速度・外乱推定手段の生成する速度推定信号より位置制御信号を生成するので、ディスク装置に加わる振動や衝撃が大きくてもヘッドが目標トラックから大きくずれることを避けることができる。位置制御信号を生成するのに、ヘッドで検出した位置誤差信号だけを用いるのではなく、速度・外乱推定手段で得られた速度推定信号を併用する。したがって、振動や衝撃でヘッドがディスク面より離脱し、瞬間的にサーボ情報を正確に検出できなくても、ヘッドをディスク外周または内周へ移動させるような誤動作を防ぐことができる。特にヘッドによるディスクへの記録時には、ヘッドが目標トラックから大きくずれ、隣接するトラックのデータを壊してしまうことを避けることができる。
【００３２】
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、前記速度・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。
【００３３】
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振動や衝撃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。
【００３４】
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ＦＰＣから受ける弾性力や振動や衝撃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フィードフォワード補償を行うので、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。
【００３５】
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に駆動電流を供給する駆動手段と、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位置誤差信号を生成し出力する位置検出手段と、前記外乱推定信号の大きさに応じて前記位置誤差信号もしくは前記位置誤差信号と前記速度推定信号とが入力され位置制御信号を生成する位置制御手段と、前記電圧信号と前記位置制御手段の位置制御信号からヘッド移動速度と前記ヘッドに加わる外乱の大きさを推定し速度推定信号と外乱推定信号とを出力する速度・外乱推定手段と、前記外乱推定信号を監視し前記外乱推定信号が所定値を超えたときに前記位置制御手段へ前記速度推定信号を出力するようにした外乱監視手段と、前記位置制御信号と前記外乱推定信号を合成して駆動信号を生成する補正手段とを具備し、前記外乱推定信号が所定値を超えた場合には前記位置誤差信号と前記速度推定信号より前記位置制御信号を生成し、一方、前記外乱推定信号が所定値を超えない場合には前記位置誤差信号より前記位置制御信号を生成するように構成されている。
【００３６】
第１の発明では速度・外乱推定手段が駆動信号と電圧信号とに基づいて推定するのに対して、第３の発明では駆動信号に代えて位置制御信号を利用し、速度・外乱推定手段は位置制御信号と電圧信号とに基づいて推定する。
【００３７】
この第３の発明による作用は次のとおりである。速度・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振動や衝撃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。
【００３８】
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ので、目標トラックへの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、位置決め精度を向上させることができる。
【００３９】
さらに、本発明のディスク装置では、ディスク上へのデータ記録再生時において、速度・外乱推定手段で生成される外乱推定信号の大きさを外乱監視手段で常に監視し、外乱推定信号の大きさが所定値を超えた場合には外乱監視手段は速度推定信号を位置制御手段に出力する。位置制御手段は、外乱推定信号の大きさに応じて位置検出手段の生成する位置誤差信号もしくは位置誤差信号と速度・外乱推定手段の生成する速度推定信号より位置制御信号を生成するので、ディスク装置に加わる振動や衝撃が大きくてもヘッドが目標トラックから大きくずれることを避けることができる。
【００４０】
また、位置制御信号を生成するのに、ヘッドで検出した位置誤差信号だけを用いるのではなく、速度・外乱推定手段で得られた速度推定信号を併用する。したがって、振動や衝撃でヘッドがディスク面より離脱し、瞬間的にサーボ情報を正確に検出できなくても、ヘッドをディスク外周または内周へ移動させるような誤動作を防ぐことができる。特にヘッドによるディスクへの記録時には、ヘッドが目標トラックから大きくずれ、隣接するトラックのデータを壊してしまうことを避けることができる。
【００４１】
本願第４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に駆動電流を供給する駆動手段と、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位置誤差信号を生成し出力する位置検出手段と、前記位置誤差信号が入力され位置制御信号を生成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ヘッド移動速度と前記ヘッドに加わる外乱の大きさを推定し速度推定信号と外乱推定信号とを出力する速度・外乱推定手段と、前記位置制御信号と前記外乱推定信号、もしくは前記位置制御信号と前記外乱推定信号と前記速度推定信号を合成して前記駆動信号を生成する補正手段と、前記外乱推定信号を監視し前記外乱推定信号が所定値を超えたときに前記補正手段へ前記速度推定信号を出力するようにした外乱監視手段とを具備し、前記外乱推定信号が所定値を超えた場合には前記位置制御信号と前記外乱推定信号と前記速度推定信号より前記駆動信号を生成し、一方、前記外乱推定信号が所定値を超えない場合には前記位置制御信号と前記外乱推定信号より前記駆動信号を生成するように構成されている。
【００４２】
第１の発明では速度・外乱推定手段が駆動信号と電圧信号とに基づいて推定するのに対して、第４の発明では駆動信号に代えて位置制御信号を利用し、速度・外乱推定手段は位置制御信号と電圧信号とに基づいて推定する。第４の発明においても、第１の発明と同様の作用が発揮される。
【００４３】
本願第５の発明のディスク装置は、上記の第３または第４の発明において、前記速度・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。
【００４４】
この第５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振動や衝撃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。第２の積分手段の演算途中の値を速度推定信号とすることができる。
【００４５】
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ＦＰＣから受ける外乱と振動や衝撃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補償を行うので、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４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。
【００４６】
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、前記速度・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。
【００４７】
この第６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、速度・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、速度・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。
【００４８】
なお、上記の説明から明かなように、構成要素の位置制御手段、速度・外乱推定手段、補正手段、外乱監視手段については、これらをハードウエアで構成してもよいし、あるいはソフトウエアで構成してもよい。
【００４９】
また、構成要素の比較手段、各乗算手段および各積分手段については、上記の説明から明かなように、これらをハードウエアで構成してもよいし、あるいはソフトウエアで構成してもよい。
【００５０】
なお、本発明は、磁気ディスク装置のほか、光ディスク装置、光磁気ディスク装置などに適用することも可能である。
【００５１】
（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。
【００５２】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１にかかわるディスク装置の構成を示すブロック図である。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は固定子で、駆動コイル５に対向する面にはマグネット（図示せず）が配置されている。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。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。１０は駆動部、１１は駆動部１０に含まれる電圧検出部で、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は速度・外乱推定部で、電圧検出部１１の出力する電圧信号Ｖａと駆動部１０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τｄを推定し、外乱推定信号τｄestを出力するとともに、アーム３の回動速度を推定し、速度推定信号ｖestを出力する。磁気ヘッド２で読み出された信号は、位置検出部１３に入力される。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。位置検出部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。位置制御部１４は、位置検出部１３で生成された位置誤差信号ｅと速度・外乱推定部１２で生成された速度推定信号ｖestとが入力されて、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は補正部で、位置制御部１４の位置制御信号ｃと速度・外乱推定部１２の外乱推定信号τｄestとが入力され、補正部１５で補正演算を施した後、駆動信号ｕを駆動部１０へ入力する。駆動部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。１６は外乱監視部で、速度・外乱推定部１２で生成される外乱推定信号τｄestが入力されている。外乱監視部１６は、外乱推定信号τｄestの大きさに応じて切換信号ｔを位置制御部１４へ出力する。
【００５３】
ここで、特許請求の範囲の記載との対照を行うと、駆動部１０が駆動手段に相当し、電圧検出部１１が電圧検出手段に相当し、速度・外乱推定部１２が速度・外乱推定手段に相当し、位置検出部１３が位置検出手段に相当し、位置制御部１４が位置制御手段に相当し、補正部１５が補正手段に相当し、外乱監視部１６が外乱監視手段に相当している。
【００５４】
次に、実施の形態１の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のディスク装置における位置決め制御系の全体構成を示すブロック線図である。
【００５５】
図中の一点鎖線で囲んだ部分３０が速度・外乱推定部１２のブロックで、図中の一点鎖線で囲んだ部分２１が位置制御部１４のブロックである。同じく一点鎖線で囲んだ部分４７が補正部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。
【００５６】
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は比較部２０で得られる。
【００５７】
【数１】
0004097062.tif 000002
図２において、一点鎖線で囲んで示したブロック２１は、位置制御部１４のブロック線図で、位置誤差信号ｅと速度・外乱推定部１２の速度推定信号ｖestとが入力されている。この位置制御部１４を示すブロック２１に含まれるブロック５４は、比較部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、結果を減算部５６へ出力する。ブロック３０から出力される速度推定信号ｖestは、切換部５７を介してブロック５５に入力される。ブロック５５は、ブロック３０から出力される速度推定信号ｖestをＫｄ倍し、結果を減算部５６へ出力する。減算部５６は、ブロック５４の出力からブロック５５の出力を減算して位置制御信号ｃを生成する。ブロック５４では、通常のＰＩＤ位置決め制御が施され、伝達関数Ｇx（ｚ）は、例えば（数２）で表現できる。
【００５８】
【数２】
0004097062.tif 000003
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ａd，ａiは周波数特性を表す定数を示し、係数ａdは微分係数、係数ａiは積分係数である。
【００５９】
速度・外乱推定部１２で生成される外乱推定信号τｄestを外乱監視部１６で常に監視しておき、所定のレベルを超えない、大きな振動や衝撃が加わらない通常状態では、切換部５７は開放されている。すなわち、ブロック３０の出力する外乱推定信号τｄestが、所定レベル内にあれば、外乱監視部１６の切換信号ｔにより切換部５７は開放されているので、位置制御部１４の生成する位置制御信号ｃは、（数３）で表現できる。
【００６０】
【数３】
0004097062.tif 000004
一方、ブロック３０の外乱推定信号τｄestの大きさが所定レベルを超えたときには、外乱監視部１６より“Ｈ”レベルの切換信号ｔが出力される。ここで、しきい値レベルは、磁気ヘッド２が目標トラックから大きくずれる程度の振動や衝撃に対応する値である。外乱監視部１６の出力する切換信号ｔは、切換部５７に入力され、“Ｈ”レベルのときに切換部５７を閉じる。切換信号ｔが切換部５７に入力された場合には、切換部５７は閉じられるので、位置制御部１４の生成する位置制御信号ｃは、（数４）で表現できる。
【００６１】
【数４】
0004097062.tif 000005
ここで、便宜上、離散値と連続値の混在した関係式で示した。
【００６２】
ブロック２１で生成された位置制御信号ｃは加算部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）の駆動部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２９は積分部で、伝達関数は１／ｓで表され、磁気ヘッド２の移動速度ｖが現在トラック位置ｘに変換される。
【００６３】
ブロック２６とブロック２７で表される電圧検出部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、加算部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、
【００６４】
【数５】
0004097062.tif 000006
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。
【００６５】
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振動や衝撃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、比較部２９でブロック２４の前段に入力される形に表現できる。
【００６６】
図２の一点鎖線で囲んだ部分のブロック３０は、速度・外乱推定部１２のブロック線図を示すもので、このブロック３０は、駆動部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、電圧検出部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３３を合わせたものが第１の乗算部４１、ブロック４４が第２の乗算部、ブロック４３が第１の積分部、ブロック３４とブロック３５を合わせたものが第２の積分部４２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の乗算部が第１の乗算手段に相当し、第２の乗算部が第２の乗算手段に相当し、第１の積分部が第１の積分手段に相当し、第２の積分部が第２の積分手段に相当し、比較部３７が比較手段に相当している。
【００６７】
ブロック２２に入力される駆動信号ｕは、速度・外乱推定部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τestが得られる。
【００６８】
図２において、ブロック３４からは速度推定信号ｖestが出力される。ブロック３５で、速度推定信号ｖestをＫｖn倍することにより得られた誘起電圧推定信号Ｅａestと、アクチュエータ７に推定電流Ｉａestが通電されることにより発生する電圧降下分（Ｒａn＋Ｌａn・ｓ）・Ｉａestとが加算部３６で加算され、加算部３６からは、電圧推定信号Ｖａestが出力される。電圧推定信号Ｖａestは、比較部３７に入力され、実際に検出された電圧信号Ｖａと比較され、その結果の位置誤差信号α（＝Ｖａest−Ｖａ）がブロック４３で表される第１の積分部とブロック４４で表される第２の乗算部とに入力される。第１の積分部４３は、位置誤差信号αを積分し、外乱についての外乱推定信号τｄestを出力する。ブロック４４で表される第２の乗算部には位置誤差信号αが入力され、ｇ1倍されて加算部３８に加えられる。加算部３８の出力は減算部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τestから加算部３８の出力を減算した結果γをブロック３４に出力する。
【００６９】
なお、ブロック４４の係数ｇ1とブロック４３の係数ｇ2は、速度・外乱推定部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。
【００７０】
図２において、一点鎖線で囲んで示したブロック４７は、補正部１５のブロック線図である。この補正部１５に含まれるブロック４５は、外乱推定信号τｄestを１／（ｇmn・Ｋｔn）倍することにより、アーム３に外乱推定信号τｄest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部１０への補正信号βを生成する。補正信号βは加算部４６において位置制御信号ｃに加算される。
【００７１】
次に、ブロック３０の速度・外乱推定部１２の動作について図３を参照して詳細に説明する。
【００７２】
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τｄest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５）をもとに電圧信号Ｖａの入力位置（比較部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、
【００７３】
【数６】
0004097062.tif 000007
と仮定し、駆動電流Ｉａ（＝ｇm・ｕ）と推定電流Ｉａest（＝ｇmn・ｕ）とが等しいものとした。
【００７４】
（数５）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）の比較部３７の入力位置を図３（ｂ）に示す減算部４８の入力位置に等価的に移動することができる。また、（数５）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。
【００７５】
図３（ｂ）の減算部４８に着目すると、減算部４８の出力であるδは（数７）のように表される。
【００７６】
【数７】
0004097062.tif 000008
次に、図２の比較部２９、ブロック２４，２６に着目すると、（数８）の関係がある。
【００７７】
【数８】
0004097062.tif 000009
ここで、簡単のために、
【００７８】
【数９】
0004097062.tif 000010
【００７９】
【数１０】
0004097062.tif 000011
と仮定し、（数８）を（数７）に代入すると、（数７）は、（数１１）のように変形される。
【００８０】
【数１１】
0004097062.tif 000012
すなわち、減算部４８の出力であるδは、アーム３に加わる外乱τｄに等しい。
【００８１】
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τｄestまでの伝達関数を求めると、（数１２）に示すようになる。
【００８２】
【数１２】
0004097062.tif 000013
（数１２）から、速度・外乱推定部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。
【００８３】
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、速度・外乱推定部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１３）および（数１４）で表される。
【００８４】
【数１３】
0004097062.tif 000014
【００８５】
【数１４】
0004097062.tif 000015
ここで、推定角周波数ωoを速度制御帯域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、速度・外乱推定部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。
【００８６】
（数１２）を（数１３），（数１４）を用いて変形すると、
【００８７】
【数１５】
0004097062.tif 000016
となる。すなわち、図３（ａ）の速度・外乱推定部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。
【００８８】
次に、ブロック４７で示す補正部１５の動作について図４を参照して詳細に説明する。
【００８９】
図２の一点鎖線で囲んだ部分のブロック４７は、補正部１５のブロック線図を示す。ブロック４５は、外乱推定信号τｄestを１／（ｇmn・Ｋｔn）倍した補正信号βを加算部４６へ出力する。すなわち、外乱推定信号τｄest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τｄest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を加算部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τｄestを１／（ｇmn・Ｋｔn）倍している。
【００９０】
以上をまとめると、実施の形態１のディスク装置は、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ＦＰＣの弾性力やディスク装置に外部から加わる振動や衝撃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τｄest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。
【００９１】
図４（ａ）は、図２のブロック線図において、補正部１５の動作に関連する加算部４６から比較部２９、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、比較部２９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。
【００９２】
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１６）で表わされる伝達関数を有する。
【００９３】
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１６）の伝達関数で表されるフィルタを通してヘッド位置決め制御系に加わるものと考えることができる。
【００９４】
【数１６】
0004097062.tif 000017
図５は、（数１６）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。
【００９５】
すなわち、本発明の実施の形態１のディスク装置は、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を速度・外乱推定部１２により推定し、外乱推定信号τｄest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τｄが、あたかも（数１６）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。したがって、本発明の実施の形態１の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振動や衝撃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。すなわち、本発明の実施の形態１のディスク装置は、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を速度・外乱推定部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。
【００９６】
図６は、本発明の実施の形態１のディスク装置の速度・外乱推定部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。
【００９７】
図６は、本発明のディスク装置で、切換信号ｔにより切換部５７が閉じられた状態、すなわち速度・外乱推定部１２の生成する速度推定信号ｖestが切換部５７を介して位置制御部１４に入力され、速度・外乱推定部１２の生成する外乱推定信号τｄestが補正部１５に入力された本発明のディスク装置の衝撃に対する時間応答波形図と、比較のために速度・外乱推定部１２を適用しない従来のディスク装置の衝撃に対する時間応答波形図を示す。
【００９８】
図６（ａ）は、外部から最大角加速度（ｄωo／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、速度・外乱推定部１２が出力する外乱推定信号τｄest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、
【００９９】
【数１７】
0004097062.tif 000018
となる。
【０１００】
ここで、（数１３）および（数１４）の制御パラメータを決定する推定周波数ｆo（ωo＝２πｆo）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、位置決め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。
【０１０１】
速度・外乱推定部１２は、駆動部１０の入力である駆動信号ｕと電圧検出部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τｄestを出力する。
【０１０２】
図６（ｂ）は、速度・外乱推定部１２の出力する外乱推定信号τｄestを補正部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τｄest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τｄestを補正部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、２３dyn・cm／mAである。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、ディジタル処理の行われる位置制御部１４の位置制御信号ｃは、階段状に変化する。その結果、外乱推定信号τｄestを補正部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、位置制御信号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τｄestを補正部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、位置制御部１４の位置制御信号ｃに速度・外乱推定部１２の外乱推定信号τｄestを補正部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。
【０１０３】
図６（ｃ）は、速度・外乱推定部１２の出力する外乱推定信号τｄestを補正部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τｄest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、速度・外乱推定部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ディスク装置に加わっても、速度・外乱推定部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、速度・外乱推定部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。
【０１０４】
本発明の実施の形態１のディスク装置は、速度・外乱推定部１２により外部から加わる振動や衝撃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推定することができる。得られた外乱推定信号τｄestを補正部１５に加えてアクチュエータ７に作用する外乱τｄを打ち消すように制御できるので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。
【０１０５】
さらに、本発明の実施の形態１のディスク装置は、速度・外乱推定部１２の生成する速度推定信号ｖestが切換部５７を介して位置制御部１４に入力されているので、外部からの振動や衝撃によりアクチュエータ７が慣性力を受けヘッドを移動させようとしても、位置制御部１４のブロック２１を構成するブロック５５と減算部５６の作用により負帰還が施されているので、ヘッドのトラックずれが抑制される。また、位置制御信号ｃを生成するのに、ヘッドで検出した位置誤差信号ｅだけを用いるのではなく、速度・外乱推定部１２で得られた速度推定信号ｖestを併用するので、振動や衝撃で磁気ヘッドがディスク面より離脱し、瞬間的にサーボ情報を正確に検出できなくても、ヘッドをディスク外周または内周へ移動させるような誤動作を防ぐことができる。
【０１０６】
したがって、本発明の実施の形態１のディスク装置は、振動や衝撃に対して安定なフォローイング制御が可能で、ディスク装置の信頼性を向上させることができる。
【０１０７】
一般に磁気ディスク装置では、フォローイングのためのサーボ情報は、装置組立後にサーボトラックライタ（ＳＴＷ）と呼ばれる特別な設備によりディスク面に記録される。したがって、サーボ情報の記録されたトラックは、基本的には回転中心に対して偏心は発生しない。しかし、最近の傾向としては、装置組立後にサーボ情報を記録するのではなく、あらかじめサーボ情報が記録されたディスクを装置に組み込むことがしばしば実施され、装置の低コスト化が図られている。このようにトラックが偏心したディスク装置において、切換部５７を開閉して磁気ヘッドのフォローイング動作を行った場合について、図７を用いて説明する。
【０１０８】
図７は、本発明の実施の形態１のディスク装置の切換部５７の切換による効果について、さらに詳しく説明するための時間応答波形図である。
【０１０９】
図７において、図７（ａ）は、ディスク装置の目標トラックの偏心量を示し、例として最大偏心量が１０μｍのディスクの回転周期に同期した正弦波波形としてシミュレーションを行った。図７（ｂ）は、本発明のディスク装置で、切換信号ｔにより切換部５７が閉じられた状態、すなわち速度・外乱推定部１２の生成する速度推定信号ｖestが切換部５７を介して位置制御部１４に入力されたときのフォローイング誤差ｅのシミュレーション結果を示す。図７（ｂ）より、切換部５７を閉じた状態では、偏心量１０μｍに対して、フォローイング誤差は、約１０μｍ存在したままで、磁気ヘッドは目標トラックに追従していない。図７（ｃ）は、本発明のディスク装置で、切換部５７が開放された状態で、速度推定信号ｖestが位置制御部１４に入力されていないときのフォローイング誤差ｅのシミュレーション結果を示す。図７（ｃ）より、切換部５７を開放した状態では、目標トラックの偏心量１０μｍに対して、フォローイング誤差は、約２μｍで、磁気ヘッドは目標トラックに追従している。
【０１１０】
以上より、本発明の実施の形態１のディスク装置では、速度・外乱推定部１２で生成される外乱推定信号τｄestの大きさを外乱監視部１６で常に監視しておき、速度・外乱推定部１２で生成される外乱推定信号τｄestの大きさが所定レベルを超えたときには、外乱監視部１６より“Ｈ”レベルの切換信号ｔが出力される。切換信号ｔは、瞬時に切換部５７を閉じて速度・外乱推定部１２で生成される速度推定信号ｖestを位置制御部１４（ブロック２１）へ帰還するように構成している。したがって、位置制御部１４には、速度・外乱推定部１２の生成する速度推定信号ｖestが切換部５７を介して入力されているので、磁気ディスク装置で、データを記録再生しているときに大きな振動や衝撃が加わっても磁気ヘッドが目標トラックから大きくずれることはない。一方、速度・外乱推定部１２で生成される外乱推定信号τｄestの大きさが所定レベル内にあるときは、外乱監視部１６より“Ｌ”レベルの切換信号ｔが出力される。切換信号ｔは、切換部５７を開放して速度・外乱推定部１２で生成される速度推定信号ｖestを位置制御部１４へ入力しないように構成している。したがって、位置制御部１４には、速度・外乱推定部１２の生成する速度推定信号ｖestが入力されていないので、磁気ディスク装置は、磁気ヘッドを目標トラックに正確に追従させることができる。
【０１１１】
なお、上述した本発明の実施の形態１のディスク装置では、速度・外乱推定部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部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。
【０１１２】
なお、上述してきた実施の形態１では、速度・外乱推定部１２の生成する外乱推定信号τｄestを補正部１５へ出力し、速度推定信号ｖestを切換部５７を介して位置制御部１４へ出力しているが、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振動や衝撃が比較的小さい場合には、外乱推定信号τｄestを補正部１５へ出力する必要はなく、速度推定信号ｖestを位置制御部１４へ負帰還するだけでもヘッドのトラックずれを十分抑制することができ、補正部１５を省略することができる。
【０１１３】
（実施の形態２）
図８は本発明の実施の形態２にかかわるディスク装置の構成を示すブロック図である。図９は、実施の形態２の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。
【０１１４】
図８に示す実施の形態２の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、速度・外乱推定部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、電圧検出部１１の生成する電圧信号Ｖａと駆動部１０に入力される駆動信号ｕとが速度・外乱推定部１２へ入力される構成であったが、図８の実施の形態２では、電圧検出部１１の生成する電圧信号Ｖａと位置制御部１４の生成する位置制御信号ｃとが速度・外乱推定部１８に入力されるように構成されている。
【０１１５】
図８の速度・外乱推定部１８で生成された外乱推定信号τｄestは、補正部１５に入力されている。補正部１５は、位置制御部１４の出力する位置制御信号ｃと速度・外乱推定部１８の外乱推定信号τｄestとが入力され、補正部１５で補正演算を施した後、駆動信号ｕを駆動部１０へ出力する。
【０１１６】
図９の一点鎖線で囲んだ部分のブロック６０が速度・外乱推定部１８のブロック線図である。速度・外乱推定部１８には、加算部２８の出力である電圧検出部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部１４の生成する位置制御信号ｃとが入力される。
【０１１７】
前述の実施の形態１の速度・外乱推定部１２では、次のようにしていた。補正信号αに第１の積分部のブロック４３の係数（ｇ2／ｓ）を乗算して得られた信号と補正信号αに第２の乗算部のブロック４４の係数（ｇ1）を乗算して得られた信号とを加算部３８で加算する。その加算結果で得られた信号と、第１の乗算部のブロック４１の係数（ｇmn・Ｋｔn）を乗算して得られた駆動トルク推定信号τestとが減算部３１に入力される。減算部３１で減算して得られた信号γを第２の積分部のブロック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を速度・外乱推定部１２に入力しているために、図２の加算部３８を必要としていた。
【０１１８】
しかし、実施の形態２の速度・外乱推定部１８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に示すような加算部３８は不要である。
【０１１９】
なお、図８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の乗算部、ブロック４４が第２の乗算部を構成し、ブロック４３が第１の積分部、ブロック３４とブロック３５を合わせたブロック４２が第２の積分部を構成している。
【０１２０】
このように構成された実施の形態２のディスク装置における速度・外乱推定部１８の動作について、前述の実施の形態１の速度・外乱推定部１２の動作と比較して図２および図９を参照しつつ説明する。
【０１２１】
まず、図２において、実施の形態１の速度・外乱推定部１２を構成する第２の積分部４２の入力をγとすれば、信号γは、減算部３１に着目して、
【０１２２】
【数１８】
0004097062.tif 000019
ところが、駆動信号ｕは、図２の加算部４６に着目して（数１９）で表わされる。
【０１２３】
【数１９】
0004097062.tif 000020
したがって、（数１８）および（数１９）より、信号γは、（数２０）で表わすことができる。
【０１２４】
【数２０】
0004097062.tif 000021
（数２０）をもとにして、図２に示す実施の形態１の速度・外乱推定部１２のブロック線図３０を書き換えると、図９に示す速度・外乱推定部１８のブロック線図６０のようになる。図９に示すように、位置制御部１４（ブロック２１）の生成する位置制御信号ｃがブロック３２の乗算部に入力され、ブロック３２の出力はブロック３３の乗算部に入力されている。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τestを求めることができる。
【０１２５】
一方、外乱推定信号τｄestは、ブロック４７で表される補正部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のディスク装置は、速度・外乱推定部１８の働きにより、電圧検出部１１の生成する電圧信号Ｖａと位置制御部１４の生成する位置制御信号ｃとからヘッド移動速度ｖとアーム３に作用する外乱トルクτｄを推定し、速度推定信号ｖestと外乱推定信号τｄestとを出力する。速度推定信号ｖestは、外部からの振動や衝撃によりアクチュエータ７が慣性力を受けてもヘッド２を移動させないように負帰還を施すために位置制御部１４に入力される。外乱推定信号τｄest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部１５に入力される。
【０１２６】
その結果、本発明の実施の形態２のディスク装置は、速度・外乱推定部１８により、外部から加わる振動や衝撃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推定することができる。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振動や衝撃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を速度・外乱推定部１８により推定し、推定された外乱推定信号τｄest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１６）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。
【０１２７】
したがって、本発明の実施の形態２の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るので、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。さらに、本発明の実施の形態２のディスク装置は、速度・外乱推定部１８の生成する速度推定信号ｖestが位置制御部１４に入力されているので、外部からの振動や衝撃によりアクチュエータ７が慣性力を受けヘッドを移動させようとしても、位置制御部１４のブロック２１を構成するブロック５５と減算部５６の作用により負帰還が施されているので、ヘッドのトラックずれを抑制される。
【０１２８】
また、位置制御信号ｃを生成するのに、ヘッドで検出した位置誤差信号ｅだけを用いるのではなく、アクチュエータ７の駆動において発生する電圧信号Ｖａと駆動部１０における駆動信号ｕまたは位置制御部１４における位置制御信号ｃとを入力として、速度・外乱推定部１８で得られた速度推定信号ｖestを併用する。したがって、振動や衝撃で磁気ヘッド２がディスク１より離脱し、瞬間的にサーボ情報を正確に検出できなくても、ヘッド２をディスク外周または内周へ移動させるような誤動作を防ぐことができる。
【０１２９】
したがって、振動や衝撃に対して安定なフォローイング制御が可能で、ディスク装置の信頼性を向上させることができる。
【０１３０】
以上より、本発明の実施の形態２のディスク装置では、速度・外乱推定部１８で生成される外乱推定信号τｄestの大きさを外乱監視部１６で常に監視しておき、速度・外乱推定部１８で生成される外乱推定信号τｄestの大きさが所定値レベルを超えたときには、外乱監視部１６より“Ｈ”レベルの切換信号ｔが出力される。切換信号ｔは、瞬時に切換部５７を閉じて速度・外乱推定部１８で生成される速度推定信号ｖestを位置制御部１４へ帰還するように構成している。したがって、位置制御部１４には、速度・外乱推定部１８の生成する速度推定信号ｖestが切換部５７を介して入力されているので、磁気ディスク装置で、データを記録再生しているときに大きな振動や衝撃が加わっても磁気ヘッド２が目標トラックから大きくずれることはない。一方、速度・外乱推定部１８で生成される外乱推定信号τｄestの大きさが所定レベル内にあるときは、外乱監視部１６より“Ｌ”レベルの切換信号ｔが出力される。切換信号ｔは、切換部５７を開放して速度・外乱推定部１８で生成される速度推定信号ｖestを位置制御部１４へ入力しないように構成している。したがって、位置制御部１４には、速度・外乱推定部１８の生成する速度推定信号ｖestが入力されていないので、磁気ディスク装置は、磁気ヘッドを目標トラックに正確に追従させることができる。
【０１３１】
実施の形態２のディスク装置によれば、速度・外乱推定部１８と補正部１５の構成に必要な加算部の数を実施の形態１の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、ヘッド移動速度ｖと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。
【０１３２】
さらに、実施の形態２のディスク装置においては、加算部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となり、より制御帯域を高めることが可能となる。図２のブロック３０と同じように構成された速度・外乱推定部１８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、速度・外乱推定部１８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。
【０１３３】
なお、上述してきた各実施の形態では、図２および図９の位置制御部１４に含まれるブロック５４では、（数２）で表現される伝達関数Ｇx（ｚ）のディジタルフィルタ処理を施している。ここで、（数２）の括弧中の第２項ａd（１−ｚ-1）は、位置情報である位置誤差信号ｅ（＝ｒ−ｘ）を微分処理したことに相当する。しかし、位置制御部１４に含まれる減算部５６には、ブロック５５を介して速度推定信号ｖestの速度項が負帰還され、位置情報を微分したことと等価な処理を施している。したがって、上述してきた各実施の形態では、（数２）の括弧中の第２項は省略してもよく、伝達関数Ｇx（ｚ）のディジタルフィルタ処理を簡単化することができる。
【０１３４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３にかかわるディスク装置を図１０および図１１を用いて説明する。これは、実施の形態１の変形に相当している。なお、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。図１０において、図１の構成と異なるところは、速度・外乱推定部１２からの速度推定信号ｖestがスイッチ５７を介して入力される先が補正部１５ａとなっている点である。また、図１１において、図２と異なるところは、位置制御部１４に対応するブロック２１ではなく、補正部１５ａに対応するブロック４７ａに対してスイッチ５７を介して速度推定信号ｖestをフィードバックさせている点である。ブロック４７ａには、加算部４６とブロック４５のほかに、減算部５８と伝達関数Ｋｄのブロック５５ａがあり、速度推定信号ｖestはスイッチ５７を介してブロック５５ａに入力され、減算部５８でブロック４５の出力からブロック５５ａの出力を減算する。図１１は図２と等価である。
【０１３５】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４にかかわるディスク装置を図１２および図１３を用いて説明する。これは、実施の形態２の変形に相当している。なお、実施の形態２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。図１２において、図８の構成と異なるところは、速度・外乱推定部１８からの速度推定信号ｖestがスイッチ５７を介して入力される先が補正部１５ａとなっている点である。また、図１３において、図９と異なるところは、位置制御部１４に対応するブロック２１ではなく、補正部１５ａに対応するブロック４７ａに対してスイッチ５７を介して速度推定信号ｖestをフィードバックさせている点である。ブロック４７ａには、加算部４６とブロック４５のほかに、減算部５８と伝達関数Ｋｄのブロック５５ａがあり、速度推定信号ｖestはスイッチ５７を介してブロック５５ａに入力され、減算部５８でブロック４５の出力からブロック５５ａの出力を減算する。図１３は図９と等価である。
【０１３６】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５にかかわるディスク装置を図１４および図１５を用いて説明する。これは、実施の形態１の変形に相当している。図１４に示すように、位置検出部１３と駆動部１０との間に、図１の場合の位置制御部１４、速度・外乱推定部１２、補正部１５および外乱監視部１６の代わりとして、マイクロプロセッサ１００を備えている。マイクロプロセッサ１００は、図１５に示すフローチャートに従って、制御を行う。
【０１３７】
ステップＳ１において、位置検出部１３が位置信号を検出したか否かを判断する。検出したときはステップＳ２に進み、位置誤差信号ｅを読み込み、ステップＳ３において、次の演算によって位置制御信号ｃ*を求める。
【０１３８】
【数２１】
0004097062.tif 000022
次いで、ステップＳ４でタイマーをスタートして一定時間の経過を待ってステップＳ５に進む。ステップＳ５において、駆動部１０の電圧検出部１１から電圧信号Ｖaを読み込み、ステップＳ６において、駆動信号ｕと電圧信号Ｖaに基づく演算によって、外乱推定信号τdestと速度推定信号ｖestを求める。これらは、すでに説明した論理に従ったもので求めるものとする。なお、一連のサイクルにおいて、ステップＳ６の最初の処理では、駆動信号ｕとして適当な初期値が与えられるものとする。
【０１３９】
次いで、ステップＳ７において、前記の外乱推定信号τdestが所定値τ0を超えているか否かを判断する。その判断の結果、超えていないときはステップＳ８に進んで、位置制御信号ｃの変数に前記ステップＳ３による位置制御信号ｃ*を代入する。これは図１のスイッチ５７のＯＦＦに相当する。また、外乱推定信号τdestが所定値τ0を超えているときはステップＳ９に進んで、所要の演算を行って位置制御信号ｃに代入する。これはスイッチ５７のＯＮに相当し、速度推定信号ｖestを加味した制御となる。
【０１４０】
そして、ステップＳ１０において、駆動信号ｕを演算によって求める。このときの演算は（数１９）に相当している。次いで、ステップＳ１１において、駆動信号ｕを駆動部１０に出力し、ステップＳ１に戻る。
【０１４１】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６にかかわるディスク装置を図１６を用いて説明する。これは、実施の形態２の変形に相当している。本実施の形態では、図１４の構成が適用される。マイクロプロセッサ１００は、図１６に示すフローチャートに従って、制御を行う。図１５の場合とは、ステップＳ２６が異なる。すなわち、ステップＳ２６において、ステップＳ２３で求めた位置制御信号ｃ*とステップＳ２５で読み込んだ電圧信号Ｖaに基づく演算によって、外乱推定信号τdestと速度推定信号ｖestを求める。その他のステップは図１５と同様である。ステップＳ２８は図１のスイッチ５７のＯＦＦに相当し、ステップＳ２９はスイッチ５７のＯＮに相当する。
【０１４２】
なお、上述してきた各実施の形態では、乗算部や積分部はアナログ・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決め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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
【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、速度・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（フレキシブルプリント回路）の弾性力やディスク装置に外部から加わる振動や衝撃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推定することができ、それらの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振動や衝撃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。
【０１４５】
また、位置制御手段で位置制御信号を生成するのに、ヘッドで検出した位置誤差信号だけを用いるのではなく、速度・外乱推定手段で得られた速度推定信号を併用するので、振動や衝撃でヘッドがディスクより離脱し、瞬間的にサーボ情報を正確に検出できなくても、ヘッドをディスク外周または内周へ移動させるような誤動作を防ぐことができる。
【０１４６】
また、ディスク装置が外部から受ける振動や衝撃に対して、速度・外乱推定手段で生成される外乱推定信号を外乱監視手段で常に監視しておき、所定のレベルを超えた場合には、速度・外乱推定手段で生成される速度推定信号を位置制御手段へ帰還するように構成しているので、ディスク装置で、データを記録再生しているときに大きな振動や衝撃が加わってもヘッドが目標トラックから大きくずれることはない。一方、速度・外乱推定手段で生成される外乱推定信号の大きさが所定レベル内にあるときは、速度・外乱推定手段で生成される速度推定信号を位置制御手段へ入力しないように構成しているので、ヘッドを目標トラックに正確に追従させることができる。
【０１４７】
したがって、本発明のディスク装置は、携帯型のコンピュータなどに搭載され、データの記録時に外部から大きな振動や衝撃を受けても、大きなトラックずれを発生することがないので、振動や衝撃に対しても信頼性の高い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の速度・外乱推定部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（ｃ）
【図４】  本発明の実施の形態１の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のディスク装置に加わる外乱の変動と速度・外乱推定部が出力する外乱推定信号の時間波形図（ａ）と、速度・外乱推定部を適用した場合と速度・外乱推定部を適用しない従来の場合の違いを示す駆動電流時間波形図（ｂ）と、速度・外乱推定部を適用した場合と速度・外乱推定部を適用しない従来の場合の違いを示す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のディスク装置のトラック偏心の時間波形図（ａ）と、切換部を閉じた状態での位置誤差信号の時間波形図（ｂ）と、切換部を開放した状態での位置誤差信号の時間波形図（ｃ）
【図８】  本発明の実施の形態２にかかわるディスク装置の構成を示すブロック図
【図９】  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
【図１０】  本発明の実施の形態３にかかわるディスク装置の構成を示すブロック図
【図１１】  本発明の実施の形態３の位置決め制御系の全体構成を示すブロック線図
【図１２】  本発明の実施の形態４にかかわるディスク装置の構成を示すブロック図
【図１３】  本発明の実施の形態４の位置決め制御系の全体構成を示すブロック線図
【図１４】  本発明の実施の形態５にかかわるディスク装置の構成を示すブロック図
【図１５】  本発明の実施の形態５のディスク装置の動作を示すフローチャート
【図１６】  本発明の実施の形態６にかかわるディスク装置の動作を示すフローチャート
【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
７          アクチュエータ（アクチュエータ手段）
１０          駆動部（駆動手段）
１１          電圧検出部（電圧検出手段）
１２，１８    速度・外乱推定部（速度・外乱推定手段）
１３          位置検出部（位置検出手段）
１４          位置制御部（位置制御手段）
１５，１５ａ  補正部（補正手段）
１６          外乱監視部（外乱監視手段）
３２，３３    第１の乗算部（第１の乗算手段）
４３          第１の積分部（第１の積分手段）
４４          第２の乗算部（第２の乗算手段）
３４，３５    第２の積分部（第２の積分手段）
３７          比較部（比較手段）
５７          切換部（切換手段）
１００          マイクロプロセッサ
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
ｖest    速度推定信号
τ    駆動トルク
ｔ    切換信号
τｄ    外乱負荷
τｄest    外乱推定信号
Ｉａ    駆動電流
Ｉａest    推定電流
Ｅａ    誘起電圧
Ｅａest    誘起電圧推定信号
Ｖａest    電圧推定信号
β    補正信号
【図１】
0004097062.tif 000023
【図２】
0004097062.tif 000024
【図３】
0004097062.tif 000025
【図４】
0004097062.tif 000026
【図５】
0004097062.tif 000027
【図６】
0004097062.tif 000028
【図７】
0004097062.tif 000029
【図８】
0004097062.tif 000030
【図９】
0004097062.tif 000031
【図１０】
0004097062.tif 000032
【図１１】
0004097062.tif 000033
【図１２】
0004097062.tif 000034
【図１３】
0004097062.tif 000035
【図１４】
0004097062.tif 000036
【図１５】
0004097062.tif 000037
【図１６】
0004097062.tif 000038