JP4072138B2 - ディスク装置及びヘッド位置決め制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータを用いて磁気ヘッドや光ピックアップ等の記録／再生ヘッドの位置決め制御を行うディスク装置及びその制御方法に関する。

近年、磁気ディスク装置などのディスク装置は、小型化、大容量化が急速に進んでいる。例えば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・再生するために、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精度で位置決めすることが必要になってきている。

一般に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のサーボ情報が磁気ディスクに予め記録されており、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って磁気ヘッドの位置を検出し、目標トラックの位置と磁気ヘッドの現在位置との誤差を把握する。そして、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を位置決め制御している。

また、磁気ヘッドの位置決め精度を高めるために、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、磁気ヘッドを目標トラックに迅速に位置決めして、必要な位置決め精度を確保していた。

しかし、ディスク装置のアクチュエータ自体には、高次の固有機械共振モードが存在する場合がある。そのため、位置決め精度を高めるために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。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くすることには限界があった。

また、近年のトラック密度の高密度化およびアクチュエータの小型軽量化に伴い、アクチュエータに作用する外力が位置決め制御系に及ぼす影響は益々大きくなってきている。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な位置決めに対する要求は厳しくなる一方である。そこで、磁気ディスク装置では、外力の影響を考慮した制御方法が注目されており、フィードフォワード制御により外力を補償することも行われている。

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とを入力とする外乱推定手段により、外力を補償する制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２３１７０１号公報

アクチュエータが受ける外力としては、例えば、外部から加わる衝撃や振動の影響でアクチュエータが受ける慣性力や、アクチュエータの軸受摩擦やアクチュエータと電子回路基板とを接続するフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）の弾性力等による外乱などが考えられる。上記の従来のディスク装置においては、そのような外乱を推定するための外乱推定手段は、ヘッド位置信号とアクチュエータの駆動信号とが入力されて作用する。しかしながら、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、外乱推定手段が外乱を推定できる制御帯域は、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、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。この上限の存在が、アクチュエータに加わる外力を正確に推定することを困難にしていた。また、外部からアクチュエータに加わる外乱の影響を、実使用においてなんら支障を生じさせない程度にまで軽減することを極めて難しくしていた。その結果、ヘッドを目標トラックに対して常に正確に追従させることが困難であるという問題が生じていた。

一方、アクチュエータの駆動コイルの抵抗値には、駆動コイル毎にばらつきがある場合がある。また、駆動コイルに駆動電流を通電したときに駆動コイルが発熱し、その温度上昇のために抵抗値が変動する場合もある。そのような場合には、駆動コイルの抵抗値の誤差（公称値からのずれ）により、外乱推定手段を含めた位置決め制御系が不安定になるという課題が生じる。

なお、このような課題は磁気ディスク装置に限らず、ディスク装置の全般に共通する課題である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、アクチュエータのコイルの抵抗値が公称値からずれた場合であっても、外乱推定手段によりアクチュエータに作用する外乱を正確に推定し、目標トラックに対するヘッドの位置決めを高精度かつ安定的に行うことを目的とする。

本発明のディスク装置は、ボイスコイルモータと該ボイスコイルモータに設けられたアームと該アームに取り付けられて情報の記録を行う書き込み用及び／又は情報の再生を行う読み込み用ヘッドとを有するアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動するための駆動信号と前記アクチュエータに加わる外乱を模擬した疑似外乱信号とが入力され、前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、前記アクチュエータの駆動に伴って前記ボイスコイルモータに発生する電圧を検出し、該電圧に対応する第１の電圧信号を出力する電圧検出手段と、前記疑似外乱信号を出力する一方、前記駆動信号と外乱を推定した外乱推定信号と前記第１の電圧信号とが入力され、前記記録時及び再生時以外の時に前記ボイスコイルモータのコイル抵抗の公称値からのずれを補正するように前記第１の電圧信号を調整して第２の電圧信号を生成する電圧信号調整手段と、前記駆動信号と前記第２の電圧信号とから前記アクチュエータに加わる外乱の大きさを推定して前記外乱推定信号を生成する外乱推定手段と、を備えている。

この構成により、外乱推定手段は、アクチュエータを駆動するための駆動信号と電圧信号調整手段の生成する第２の電圧信号とに基づいて、アクチュエータに作用する外乱（例えば、アクチュエータの軸受摩擦、アクチュエータと電子回路基板とを接続するＦＰＣの弾性力、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等）の大きさを正確に推定することができる。

また、上記ディスク装置では、ボイスコイルモータの誘起電圧に対応する第１の電圧信号を外乱推定手段にそのまま入力するのではなく、当該第１の電圧信号をボイスコイルモータのコイル抵抗の公称値からのずれを補正するように調整することによって第２の電圧信号を生成し、外乱推定手段には当該第２の電圧信号を入力する。そのため、アクチュエータのボイスコイルモータの抵抗値にばらつきがあったり、あるいは通電による温度上昇のために抵抗値が変動したとしても、アクチュエータの駆動に伴って前記ボイスコイルモータに発生する電圧信号を正確に求めることができる。

前記電圧信号調整手段には、前記擬似外乱信号がさらに入力され、前記ヘッドを目標位置に位置づけるための位置制御信号と前記外乱推定信号とが入力され、前記駆動信号を出力する補正手段をさらに備えていることが好ましい。

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は、アクチュエータに加わる外乱負荷の大きさを正確に推定することが重要である。上記ディスク装置では、外乱推定手段が推定した外乱は外乱推定信号として補正手段に出力される。そして、補正手段は、この外乱推定信号に基づいて、アクチュエータに加わる外乱を打ち消すように位置制御信号を補正する。補正後の位置制御信号は、駆動信号として補正手段から出力される。

上記ディスク装置では、上記駆動信号に基づいてアクチュエータを駆動するので、アクチュエータに加わる外乱を良好に打ち消すことができる。すなわち、アクチュエータに作用する外乱に対する補償を行うので、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して行うことができる。

加えて、外乱推定手段には第１の電圧信号をボイスコイルモータのコイル抵抗の公称値からのずれを補正するように調整した第２の電圧信号を入力するため、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、より多様な条件変化に対しても、位置決め精度を向上させることができる。

前記電圧信号調整手段は、前記外乱推定信号の位相と前記疑似外乱信号の位相とが略等しくなるように前記第２の電圧信号を生成するように構成されている、としてもよい。

このことにより、第１の電圧信号を外乱推定信号の位相と前記疑似外乱信号の位相とが略等しくなるように調整し、調整後の信号を第２の電圧信号として外乱推定手段に入力する。そのため、第１の電圧信号は、ボイスコイルモータのコイル抵抗の公称値からのずれを補正するように調整された信号（＝第２の電圧信号）として、外乱推定手段に供給されることになる。したがって、外乱推定手段を含めた位置決め制御系を安定に動作させることができる。

前記電圧信号調整手段は、第１の基準信号と第２の基準信号とを発生する信号発生手段と、前記外乱推定信号と前記第１の基準信号とが入力され、前記外乱推定信号と前記第１の基準信号とを乗算して得られた乗算結果を一定時間積分することによって位相信号を逐次生成する位相比較手段と、前記位相信号を逐次積分することにより補正信号を生成し、前記位相信号の値が所定の範囲内になると前記補正信号を保持する積分手段と、前記駆動信号と前記疑似外乱信号とを合成した信号と前記補正信号とを乗算する乗算手段と、前記乗算手段から出力される信号と前記第１の電圧信号とから前記第２の電圧信号を生成する調整手段とを備え、前記疑似外乱信号は前記第２の基準信号からなり、前記駆動手段及び前記電圧調整手段に対する前記疑似外乱信号の入力は、前記位相信号の値が所定の範囲内になるまで行われることが好ましい。

この構成によれば、位相信号が所定の範囲内に収まることでボイスコイルモータの抵抗補正の動作完了が判断され、動作完了後は補正後の抵抗値に基づいて位置決め制御が行われる。上記構成によれば、ボイスコイルモータの抵抗値のばらつきや温度上昇による抵抗値の変動等があったとしても、アクチュエータの駆動において発生する誘起電圧を短時間で精度よく検出することができ、外乱推定手段を含めた位置決め制御系を安定に動作させることができる。

さらに、前記位相信号の値が所定の範囲内になるまで前記補正手段に対する前記外乱推定信号の入力を禁止する入力禁止手段を備えていることが好ましい。

この構成により、外乱推定信号の位相が疑似外乱信号の位相と等しくなるように第２の電圧信号を調整する間は、外乱推定手段は正確な外乱推定信号を生成しないので、その期間は位置決め制御系においてフィードフォワード制御を行わないことにより、位置決め制御系をより安定に動作させることができる。

あるいは、前記電圧信号調整手段は、第１の基準信号と第２の基準信号とを発生する信号発生手段と、前記外乱推定信号と前記第１の基準信号とが入力され、前記外乱推定信号と前記第１の基準信号とを乗算して得られた乗算結果を一定時間積分することによって位相信号を逐次生成する位相比較手段と、前記位相信号を積分することにより補正信号を生成し、所定の時間が経過すると前記補正信号を保持する積分手段と、前記駆動信号と前記疑似外乱信号とを合成した信号と前記補正信号とを乗算する乗算手段と、前記乗算手段から出力される信号と前記第１の電圧信号とから前記第２の電圧信号を生成する調整手段とを備え、前記疑似外乱信号は前記第２の基準信号からなり、前記駆動手段及び前記電圧調整手段に対する前記疑似外乱信号の入力は、所定の時間行われてもよい。

この構成によれば、疑似外乱信号の入力開始から所定時間が経過することによってボイスコイルモータの抵抗補正の動作完了が判断され、動作完了後は補正後の抵抗値に基づいて位置決め制御が行われる。上記構成によれば、ボイスコイルモータの抵抗値のばらつきや温度上昇による抵抗値の変動があったとしても、アクチュエータの駆動において発生する誘起電圧を短時間で精度よく検出することができ、外乱推定手段を含めた位置決め制御系を安定に動作させることができる。

さらに、前記疑似外乱信号の入力が開始されてから所定の時間が経過するまで前記補正手段に対する前記外乱推定信号の入力を禁止する入力禁止手段を備えていることが好ましい。

この構成により、外乱推定信号の位相が疑似外乱信号の位相とが等しくなるように第２の電圧信号を調整する間は、外乱推定手段は正確な外乱推定信号を生成しないので、その期間は位置決め制御系においてフィードフォワード制御を行わないことにより、位置決め制御系を安定に動作させることができる。

前記第１及び第２の基準信号は、それぞれディスクの回転周波数の整数倍の周波数を有する信号からなっていることが好ましい。

ディスク装置がディスクの面振れなどによりディスクの回転に同期した外乱を多く受けた場合には、外乱推定手段の生成する外乱推定信号には、ディスクの回転に同期した成分が多く含まれる。上記構成によれば、位相比較手段に入力される第２の基準信号の周波数はディスクの回転周波数の整数倍に等しいので、ディスクの回転に同期した外乱により生じる誤差を低減することができる。その結果アクチュエータの駆動において発生する誘起電圧を、より高精度に求めることができ、位置決め制御系を更に安定に動作させることができる。

前記第１の基準信号と前記第２の基準信号とは、周波数が等しくかつ互いに位相が異なり、前記第１の基準信号の位相は、前記第２の基準信号に対する前記外乱推定信号の位相遅れ分だけさらに遅れていることが好ましい。

このことにより、第１の基準信号の位相を外乱推定信号の位相遅れ分だけ遅らせて位相比較手段に入力するので、位相比較手段の生成する位相信号に誤差が生じにくい。電圧信号調整手段は、ボイスコイルモータの抵抗誤差により発生した電圧降下を補正信号を用いて補正するので、第２の電圧信号には当該電圧降下は含まれず、アクチュエータの駆動によって発生する誘起電圧のみを含むことになる。したがって、外乱推定手段を含めた位置決め制御系をさらに安定に動作させることができる。

前記位相信号は、前記外乱推定信号と前記第１の基準信号とを乗算して得られた乗算結果をディスクの回転周期の整数倍の時間だけ時間積分することにより生成されることが好ましい。

このことにより、ディスク装置がディスクの面振れなどによりディスクの回転に同期した外乱を多く受け、外乱推定手段の生成する外乱推定信号にディスクの回転に同期した成分が多く含まれたとしても、そのようなディスク回転に同期した外乱により生じる誤差を低減することができる。その結果、アクチュエータの駆動において発生する誘起電圧を、より高精度に求めることができ、位置決め制御系を安定に動作させることができる。

前記電圧信号調整手段は、前記外乱推定信号の大きさが最小となるように前記第２の電圧信号を生成する、としてもよい。

なお、上記及び下記において、外乱推定信号の大きさの「最小」とは、必ずしも厳密な意味での最小に限らず、実質的に最小とみなせるものをも含む意味である。外乱推定信号の大きさを検出する際には、所定のサンプリング周期で検出を行う場合が多く、この場合、外乱推定信号は離散的に検出されることになる。このような場合には、検出した複数の値のうちで最も小さい値を最小とみなすことができる。もっとも、外乱推定信号を連続的（アナログ的）に検出し、厳密な意味で最小となるように第１電圧信号の調整を行ってもよいことは勿論である。

上記構成により、第１の電圧信号を疑似外乱信号に対する外乱推定信号の大きさが最小となるように調整し、調整後の信号を第２の電圧信号として外乱推定手段に入力する。そのため、第１の電圧信号は、ボイスコイルモータのコイル抵抗の公称値からのずれを補正するように調整された信号（＝第２の電圧信号）として、外乱推定手段に供給されることになる。したがって、外乱推定手段を含めた位置決め制御系を安定に動作させることができる。

前記電圧信号調整手段は、基準信号を発生する信号発生手段と、前記外乱推定信号が入力され、所定の周期ごとに前記外乱推定信号の振幅の最大値を検出すると共に該最大値を保持し、各周期の終了時に該最大値を示す振幅信号を生成する振幅保持手段と、前記第２の電圧信号を生成するための補正信号を出力し、各周期ごとに、該周期の振幅信号と該周期よりも一つ前の周期の振幅信号との差を表す差分信号を生成し、該差分信号が所定範囲内になければ該所定範囲内になるように前記補正信号を調整する一方、前記差分信号が所定範囲内にあれば前記補正信号を維持する差分積分手段と、前記駆動信号と前記疑似外乱信号とを合成した信号と前記補正信号とを乗算する乗算手段と、前記乗算手段から出力される信号と前記第１の電圧信号とから前記第２の電圧信号を生成する調整手段とを備え、前記疑似外乱信号は前記基準信号からなり、前記駆動手段及び前記電圧調整手段に対する前記疑似外乱信号の入力は、前記差分信号が所定範囲内になるまで行われることが好ましい。

なお、上記及び下記において、外乱推定信号の振幅の「最大値」とは、必ずしも厳密な意味での最大値に限らず、実質的に最大値とみなせるものも含む意味である。振幅を離散的に検出した場合、複数の検出値のうちで最も大きな値を最大値と見なしてもよい。所定の周期は、一定時間の周期であってもよく、一定でない周期であってもよい。

上記構成によれば、差分信号が所定の範囲内に収まることでボイルコイルモータの抵抗補正の動作完了が判断され、動作完了後は補正後の抵抗値に基づいて位置決め制御が行われる。上記構成によれば、ボイルコイルモータの抵抗値のばらつきや温度上昇による抵抗値の変動等があったとしても、アクチュエータの駆動により発生する誘起電圧を短時間で精度よく検出することができ、外乱推定手段を含めた位置決め制御系を安定して動作させることができる。

前記ディスク装置は、更に、前記差分信号が所定範囲内になるまで前記補正手段に対する前記外乱推定信号の入力を禁止する入力禁止手段を備えていることが好ましい。

この構成により、差分信号が所定範囲内になるように補正信号を調整する間は、外乱推定手段は正確な外乱推定信号を生成しないので、その期間は位置決め制御系においてフィードフォワード制御を行わないことにより、位置決め制御系をより安定的に動作させることができる。

あるいは、前記電圧信号調整手段は、前記外乱推定信号が入力され、所定の周期ごとに前記外乱推定信号の振幅の最大値を検出すると共に該最大値を保持し、各周期の終了時に該最大値を示す振幅信号を生成する振幅保持手段と、前記第２の電圧信号を生成するための補正信号を出力し、各周期ごとに、該周期の振幅信号と該周期よりも一つ前の周期の振幅信号との差を表す差分信号を生成し、該差分信号が所定範囲内になければ該所定範囲内になるように前記補正信号を調整する一方、所定時間が経過した後は該所定時間経過時の補正信号を維持する差分積分手段と、前記駆動信号と前記疑似外乱信号とを合成した信号と前記補正信号とを乗算する乗算手段と、前記乗算手段から出力される信号と前記第１の電圧信号とから前記第２の電圧信号を生成する調整手段とを備え、前記疑似外乱信号は前記基準信号からなり、前記駆動手段及び前記電圧調整手段に対する前記疑似外乱信号の入力は、前記所定時間が経過するまで行われてもよい。

この構成によれば、疑似外乱信号の入力開始から所定時間が経過することによってボイスコイルモータの抵抗補正の動作完了が判断され、動作完了後は補正後の抵抗値に基づいて位置決め制御が行われる。上記構成によれば、ボイルコイルモータの抵抗値のばらつきや温度上昇による抵抗値の変動があったとしても、アクチュエータの駆動により発生する誘起電圧を短時間で精度よく検出することができ、外乱推定手段を含めた位置決め制御系を安定して動作させることができる。

前記ディスク装置は、更に、前記疑似外乱信号の入力が開始されてから前記所定時間が経過するまで前記補正手段に対する前記外乱推定信号の入力を禁止する入力禁止手段を備えていることが好ましい。

この構成により、差分信号が所定範囲内になるように補正信号を調整する所定時間の間は、外乱推定手段は正確な外乱推定信号を生成しないので、その期間は位置決め制御系においてフィードフォワード制御を行わないことにより、位置決め制御系をより安定的に動作させることができる。

前記ディスク装置は、サーボ情報が記録されたディスクと、前記サーボ情報を前記ヘッドで読み取ることによって前記ヘッドの位置を検出する位置検出手段と、前記ヘッドの位置と目標位置とからヘッド位置誤差を算出する位置誤差検出手段と、前記位置誤差をなくすように前記位置制御信号を生成する位置制御手段と、を備えていてもよい。

前記ディスク装置は、前記駆動手段及び前記電圧調整手段に対して前記疑似外乱信号が入力されているときには前記補正手段に対する前記外乱推定信号の入力を禁止する入力禁止手段を備えていることが好ましい。

前記駆動手段及び前記電圧調整手段に対して前記疑似外乱信号が入力されている期間は、疑似外乱信号の分だけ外乱推定信号は正確性を欠くので、その期間は補正手段に外乱推定信号を入力せず、位置決め制御系においてフィードフォワード制御を行わないことにより、位置決め制御系をより安定に動作させることができる。

前記外乱推定手段は、前記第２の電圧信号と該第２の電圧信号を推定した誘起電圧推定信号とが入力され、前記第２の電圧信号と前記誘起電圧推定信号との誤差を示す誤差信号を出力する比較手段と、前記駆動信号に第１の伝達関数からなる係数を乗算する第１の乗算手段と、前記誤差信号に第２の伝達関数からなる係数を乗算する第２の乗算手段と、前記誤差信号を積分することによって前記外乱推定信号を生成する第１の積分手段と、前記外乱推定信号と前記第２の乗算手段の出力信号との加算値を前記第１の乗算手段の出力信号から減算した減算値が入力され、前記減算値を積分することにより前記誘起電圧推定信号を生成する第２の積分手段と、を備えていることが好ましい。

この構成により、第１の乗算手段の出力は、アクチュエータ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（誘起電圧推定信号）は、電圧信号調整手段の生成する第２の電圧信号に対するフィードバック要素となる。第２の電圧信号と誘起電圧推定信号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の乗算手段とに与えられる。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、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。

第１の積分手段が出力する外乱推定信号は、アクチュエータの受ける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に基づいて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に作用する外乱に対する補償を正確に行うことができる。フォローイング動作時に外乱の変動が大きくても、さらには、アクチュエータのボイスコイルモータの抵抗値にばらつきや変動が生じたとしても、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、より多様な条件変化に対して、位置決め精度を向上させることができる。

本発明のヘッド位置決め制御方法は、ボイスコイルモータと該ボイスコイルモータに設けられたアームと該アームに取り付けられて情報の記録を行う書き込み用及び／又は情報の再生を行う読み込み用ヘッドとを有するアクチュエータを備えたディスク装置における前記ヘッドの位置決めを行う制御方法である。

前記制御方法は、前記ヘッドを目標位置に位置づけるための位置制御信号を生成する工程と、前記位置制御信号と外乱を推定した外乱推定信号とを合成して駆動信号を生成する工程と、前記アクチュエータに加わる外乱を模擬した疑似外乱信号を生成する工程と、前記駆動信号と前記疑似外乱信号とにより前記アクチュエータを駆動する工程と、前記アクチュエータの駆動に伴って前記ボイスコイルモータに発生する電圧を検出し、該電圧に対応する第１の電圧信号を生成する工程と、前記記録時及び再生時以外の時に、前記駆動信号と前記外乱推定信号と前記第１の電圧信号とから、前記ボイスコイルモータのコイル抵抗の公称値からのずれを補正するように前記第１の電圧信号を調整して第２の電圧信号を生成する工程と、前記駆動信号と前記第２の電圧信号とから前記アクチュエータに加わる外乱の大きさを推定して前記外乱推定信号を生成する工程と、を包含する。

前記第２の電圧信号を生成する工程は、前記駆動信号と前記擬似外乱信号と前記外乱推定信号と前記第１の電圧信号とから、第２の電圧信号を生成する工程とすることが好ましい。

前記第２の電圧信号を生成する工程は、前記外乱推定信号の位相が前記疑似外乱信号の位相と略等しくなるように第２の電圧信号を生成する工程としてもよい。

また、前記第２の電圧信号を生成する工程は、前記外乱推定信号の大きさが最小となるように第２の電圧信号を生成する工程としてもよい。

なお、前記位置制御信号を生成する工程は、ディスクに予め記録されているサーボ情報を前記ヘッドで読み取ることによって前記ヘッドの位置を検出する工程と、前記ヘッドの位置と目標位置とからヘッド位置誤差を算出する工程と、前記位置誤差をなくすように前記位置制御信号を生成する工程と、を包含していてもよい。

以上のように本発明によれば、アクチュエータの軸受摩擦、アクチュエータと回路基板とを接続するＦＰＣの弾性力、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る。したがって、例えば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に作用する外乱の変動が大きくても、外乱の変動を精度よく補償することができるので、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。あわせて、アクチュエータ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して行うことができる。

また、本発明では、ボイスコイルモータのコイル抵抗の公称値からのずれ（抵抗誤差）ΔＲを調整することにより、アクチュエータの駆動において発生する電圧信号を正確に求めることができる。そして、その結果得られた第２の電圧信号と駆動信号とに基づいて外乱推定信号を生成し、その外乱推定信号と位置制御信号とを合成して駆動信号を生成している。したがって、アクチュエータのボイスコイルモータの抵抗値にばらつきが生じていたり、温度上昇による抵抗値変動により抵抗値が公称値から異なっている場合であっても、位置決め制御系を安定化させることができる。

本発明によれば、アクチュエータの小型軽量化等により、アクチュエータ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（特にボイスコイルモータの抵抗値にばらつきや変動があるとき）であっても、より多様な条件変化に対して、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る。したがって、トラック密度を従来のもの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。

本発明のディスク装置およびその制御方法の実施の形態について、具体的な説明に入る前に、最初に全体内容を総括的に説明する。

本発明に係るディスク装置は、アクチュエータ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の影響を打ち消すために、その外乱の大きさを推定し、外乱の影響を考慮に入れた制御を行う。この外乱の大きさの推定に際しては、ボイスコイルモータに発生する誘起電圧に関連した電圧信号と、アクチュエータを駆動するための駆動信号とを用いる。

ボイスコイルモータの誘起電圧に関しては、誘起電圧の検出結果としての電圧信号を第１の電圧信号として用いることが考えられる。しかし、ボイスコイルモータ毎に抵抗値にばらつきがあったり、あるいはそれに駆動電流を通電したときに発熱し、温度上昇のため抵抗値が変動したりする場合がある。また、ディスク装置の周囲環境温度によって抵抗値が変化することもある。ボイスコイルモータの抵抗値が公称値からずれると、上記第１の電圧信号も変化する。

したがって、外乱推定手段において、誘起電圧を指標する電圧信号として第１の電圧信号をそのまま用いると、ボイスコイルモータの抵抗値のばらつきや抵抗値変動がある場合には、オープンループゲインが零になるゲイン交点周波数での位相に位相余裕がなくなり、制御系が不安定になる（詳細は後述する）。そこで、本発明では、電圧信号調整手段において、疑似外乱信号を駆動手段に与え、駆動信号と疑似外乱信号と外乱推定信号と第１の電圧信号とから、第１の電圧信号を調整した第２の電圧信号を生成する。そして、第１の電圧信号の代わりに第２の電圧信号を外乱推定手段に入力し、外乱の推定に際して第２の電圧信号を用いる。このことにより、ボイスコイルモータの抵抗値がばらついたり抵抗値変動があるときでも、アクチュエータの駆動において発生する電圧信号を正確に求めることができる。

外乱の推定に用いられるもう一つの要素である駆動信号は、アクチュエータの駆動手段に供給される駆動信号である。すなわち、外乱推定手段には、前記第２の電圧信号に加えて、上記駆動信号が入力される。ここで、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、駆動手段に供給され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、この外乱推定手段によって、電圧信号調整手段の生成する第２の電圧信号と駆動手段における駆動信号とを入力して、外乱推定信号を生成させる。駆動信号と第２の電圧信号という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、アクチュエータの軸受摩擦やアクチュエータ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を、正確に推定することができる。

以下、本発明に係るディスク装置およびその制御方法について、具体的な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施の形態に係るディスク装置の１例である磁気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、磁気ディスク１は、スピンドルモータ（図示せず）により回転駆動される。磁気ヘッド２は、磁気ディスク１に対してデータを記録／再生するためのものであり、アーム３の先端に搭載されている。アーム３が軸受４の周りを回動することにより、磁気ヘッド２は磁気ディスク１における目標トラックへ移動する。アーム３の他端には駆動コイル５が設けられている。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、その空隙部分に対応させて、少なくとも一方のヨークに図示しないマグネット（永久磁石）が固着されている。このマグネットは、ヨークの駆動コイル５に対向する面に配置されている。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。駆動コイル５及び固定子６は、ボイスコイルモータ（VCM：Voice Coil Motor）を構成している。磁気ヘッド２、アーム３、軸受４、駆動コイル５、及び固定子６は、アクチュエータ７を構成している。

駆動器１０に含まれる電圧検出器１１は、駆動コイル５の両端に発生する電圧を検出し、第１の電圧信号Ｅｄを出力する。電圧信号調整器１６は、スイッチ１８を介して加算器１７に対し疑似外乱信号ｕｒを出力する。また、電圧信号調整器１６は、加算器１７で得られた駆動信号ｕ⁺（＝ｕ＋ｕｒ）と第１の電圧信号Ｅｄと外乱推定信号τｄestとから第２の電圧信号Ｅｄ⁺を生成し、この第２電圧信号Ｅｄ⁺を外乱推定器１２へ出力する。外乱推定器１２は、電圧信号調整器１６の出力する第２の電圧信号Ｅｄ⁺と駆動信号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。

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、現在位置と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１３で生成された位置誤差信号ｅが入力されて、その増幅および位相補償を行い、位置制御信号ｃを生成する。補正器１５には、位置制御器１４の位置制御信号ｃが入力されるとともに外乱推定器１２の外乱推定信号τｄestがスイッチ１９を介して入力される。そして、補正器１５は補正演算を施した後、駆動信号ｕを出力する。

駆動器１０は、入力された駆動信号（スイッチ１８が開いているときは信号ｕ、スイッチ１８が閉じているときは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を回転移動させる。また、駆動器１０は、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。

次に、本発明の実施の形態における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、上記磁気ディスク装置の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、図１におけるスイッチ１８は開いた状態にあり、スイッチ１９は接点ｂ側に設定されているものとする。

図２において、サフィックス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。

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、（式１）で表される。この位置誤差信号ｅは比較器２０で得られる。

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、補正器１５へ出力する。位置決め制御系では、通常のＰＩＤ制御が施され、位置制御器１４の伝達関数は、（式２）で表現される。

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。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、伝達関数が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として出力される。駆動コイル５に通電される駆動電流Ｉａは、アクチュエータ７において、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は積分器であり、伝達関数は１／ｓで表される。この積分器では、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。

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を出力する。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を出力する。加算器２８は、それらを加算し、アクチュエータ７の端子電圧Ｖａとして出力する。すなわち、以下の（式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。

アクチュエータ７に対しては、種々の外乱τｄが作用する。例えば、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である。アーム３に作用する外乱τｄは、減算器２９において、ブロック２４の前段に入力される形に表現できる。

電圧検出器１１のブロックは、ブロック２７の伝達関数に対応した伝達関数をもつブロック３９と、減算器３６とを含んでいる。ブロック３９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（Ｒａｎ＋Ｌａｎ・ｓ）・Ｉａを出力し、減算器３６でアクチュエータ７の端子電圧Ｖａから上記電圧降下分を減算することにより、第１の電圧信号Ｅｄを出力する。

電圧信号調整器１６のブロックは、ブロック２７の伝達関数と電圧検出器１１に含まれるブロック３９の伝達関数との差ΔＲ⁺（以下、補正信号と呼ぶ）に駆動器１０のブロックの伝達関数の公称値ｇｍｎを乗算した電圧降下分ΔＲ⁺・ｇｍｎ・ｕを出力し、減算器６７で第１の電圧信号Ｅｄから当該電圧降下分を減算することにより、第２の電圧信号Ｅｄ⁺を出力する。

外乱推定器１２のブロックは、駆動器１０のブロック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のブロック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、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とを含んでいる。ブロック３２とブロック３３とを合わせたものが第１の乗算器４１、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とを合わせたものが第２の積分器４２をそれぞれ構成している。ここで、各定数のサフィックス“ｎ”は公称値を示し、サフィックス“est”を付した変数は推定値を示す。駆動器１０のブロック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τestが得られる。

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では、速度推定信号ｖestをＫｖｎ倍することにより、誘起電圧推定信号Ｅａestが得られる。誘起電圧推定信号Ｅａestは、比較器３７に入力され、第２の電圧信号Ｅｄ⁺と比較され、その結果の誤差信号α（＝Ｅａest−Ｅｄ⁺）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の乗算器に入力された誤差信号αは、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、減算器３１は、ブロック３３の出力する駆動トルク推定信号τestから加算器３８の出力を減算した信号γをブロック３４に出力する。

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。

補正器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。

次に、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。

図３（ａ）は、図２の外乱推定器１２のブロックを書き直したブロック線図であり、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、電圧信号Ｅｄ⁺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の駆動器１０のブロックのｇｍとブロック３２のｇｍｎの値とが等しく、以下の（式４）に示したような関係が成り立つと仮定し、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。

電圧信号Ｅｄ⁺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。

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（式５）のように表される。

駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａとその公称値Ｒａｎとの差をΔＲとすれば、（式６）が成り立つ。

コイルインダクタンスＬａｎは、コイル抵抗Ｒａｎに比べて十分に小さい。そのため、ここでは図２の位置決め制御系のブロック線図において、電圧検出器１１に含まれるブロック３９では、駆動電流Ｉａが駆動コイル５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する。つまり、以下の（式７）に示すように仮定し、理想的な条件として、（式８）、（式９）に示した関係が成立するものとする。

減算器３６および減算器６７に着目し、（式３）を代入すれば、第１の電圧信号Ｅｄおよび第２の電圧信号Ｅｄ⁺は、それぞれ（式１０）、（式１１）のように表される。

次に、図２の減算器２９、ブロック２４及び２６に着目すると、（式１２）の関係がある。

ここで、理想的な条件として、（式１３）、（式１４）に示す関係を仮定し、（式１１）、（式１２）を（式５）に代入すると、（式５）は、（式１５）のように変形される。

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。

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、（式１６）に示すようになる。

（式１６）から、外乱推定器１２は、図２の一点鎖線で囲んだブロック内のループによって、駆動信号ｕと第２の電圧信号Ｅｄ⁺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。

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（式１７）および（式１８）で表される。

ここで、推定角周波数ωoを位置制御帯域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。ただし、ωo及びζoは上記値に限定されるものではない。

（式１６）を（式１７）、（式１８）を用いて変形すると、（式１９）に示すようになる。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。

図２の補正器１５のブロックは、外乱推定信号τｄest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、加算器４６へ入力する。さらに補正信号βは、駆動器１０のブロックとアクチュエータ７のブロックとにより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。

以上をまとめると、本制御系においては、アクチュエータ７に作用する外乱τｄ、すなわち、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。

次に、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。

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から減算器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、減算器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、重複した説明は省略する。

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、（式１６）で表される伝達関数を有する。

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、（式２０）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。

図５は、（式２０）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。なお、ｄｅｃは１０倍を意味する。図５から分かるように、伝達関数Ｇｄ（ｓ）は、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。

すなわち、本発明の実施の形態におけるディスク装置は、アーム３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、外乱τｄを外乱推定信号τｄestで打ち消すように制御する。したがって、外部から加わった外乱τｄは、あたかも（式２０）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におけるディスク装置では、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。

すなわち、本発明の実施の形態におけるディスク装置は、外部から振動や衝撃など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を有する。

図６は、図２に示した位置決め制御系のブロック線図において、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６の実線で示した波形は、アクチュエータ７の駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値Ｒａｎに一致した場合の位置誤差信号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６（ａ）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８００Ｈｚである。また、図６（ｂ）の実線で示した位相特性図より、ゲイン交点周波数ｆｃにおいては、位相余裕θｍは５０度存在し、安定なヘッド位置決め制御系が構成されていることが分かる。これは、図２の一点鎖線で囲んだ電圧検出器１１のブロックにおいて、駆動電流Ｉａが駆動コイル５に流れることにより発生するコイル抵抗Ｒａｎの電圧降下分を求めるために、（Ｒａｎ＋Ｌａｎ・ｓ）のブロック３９を（式７）、（式８）に基づき実際のコイル抵抗Ｒａと全く等しいと仮定し、（式１０）より電圧検出器１１の第１の電圧信号Ｅｄが、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だけを純粋に出力するからである。

以上の説明では、電圧検出器１１に含まれるブロック３９のコイル抵抗Ｒａｎが駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａと等しいと仮定した場合、すなわち、（式８）の関係（Ｒａ＝Ｒａｎ）が成立した場合に、位置決め制御系が安定することを示した。

しかし、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａ自体には、抵抗値のばらつきが存在する。また、駆動コイル５に駆動電流Ｉａが通電されることにより駆動コイル５は発熱し、温度上昇のために抵抗値は変化する。したがって、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａは、最初は公称値Ｒａｎに一致していたとしても、動作中に駆動コイル５の温度上昇のため抵抗値が変化し、（式８）が成立しなくなる場合もある。

ここでまず、電圧信号調整器１６がない場合について説明する。

図６の破線で示した波形は、図２の位置決め制御系のブロック線図において、アクチュエータ７の駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値Ｒａｎに一致せず、さらに電圧信号調整器１６がない場合の位置誤差信号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。シミュレーションでは、電圧検出器１１に含まれるブロック３９においてコイルインダクタンスＬａｎの成分を省略し、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値Ｒａｎより５％だけ大きい場合について周波数特性を求めた。図６（ａ）の破線で示したゲイン特性図より、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３００Ｈｚであり、そのときの位相はほぼ−２１０度である（図６（ｂ）参照）。この場合、位相余裕がないので位置決め制御系は不安定である。

次に、アクチュエータ７の駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値Ｒａｎより５％だけ異なる場合（図６の破線）に、オープンループゲインが零になるゲイン交点が、Ｒａ＝Ｒａｎのとき（図６の実線）に比べて大幅に低下することについて説明する。

アクチュエータ７の駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値Ｒａｎと等しくないときには、第１の電圧信号Ｅｄは（式１０ａ）のようになる。

すなわち、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが、コイル自体の抵抗値のばらつきや温度上昇による抵抗値変化などにより公称値Ｒａｎから異なった場合には、電圧検出器１１は、第１の電圧信号Ｅｄとして、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と駆動コイル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ΔＲ・Ｉａとの加算結果を出力する。

図７は，電圧信号調整器１６がない場合に、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値Ｒａｎから異なったときにゲインが変化することを説明するためのブロック線図である。

図７（ａ）は、図３（ｂ）のブロック線図を（式１０ａ）の第２項に着目して書き直したブロック線図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のブロック線図を等価変換したブロック線図である。図７（ｃ）は、図７（ｂ）のブロック線図をもとに図２のブロック線図の一部分を書き直したものである。すなわち、ＲａとＲａｎとが等しくないときは、図２のブロック線図において、駆動器１０のブロック（伝達関数はｇｍ）にブロック５４、５２、４５の負帰還ループが追加されたことと等価になる。

図７（ｃ）のブロック線図より位置制御信号ｃから駆動電流Ｉａまでの合成伝達関数Ｇｍ（ｓ）を求めると、（式２１）で表される。

ここで、推定周波数ｆo（＝ωo／２π）は位置制御帯域ｆcより十分高く設定しているので、（式２１）は（式２２）のように簡略化できる。

（式２２）において、Ｒａ＝ＲａｎのときにはＧｍ（ｓ）＝ｇｍとなるが、Ｒａ≠ＲａｎのときにはＧｍ（ｓ）のゲインは低下する。

すなわち，図２の位置決め制御系のブロック線図において、アクチュエータ７の駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値Ｒａｎから異なった場合には、位置決め制御系は不安定になる。

本発明は、そのような制御系の不安定性を改善したものである。本発明では、電圧信号調整器１６を設け、アクチュエータ７の駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａがコイル自体の抵抗値のばらつきや温度上昇による抵抗値変化などにより公称値Ｒａｎからずれた場合でも、（式６）で表される抵抗誤差ΔＲに基づいて補正することにより、アクチュエータ７の駆動において発生する電圧信号を正確に求め、位置決め制御系を安定に動作させる。

図８は、図１に示す本発明の一実施例における電圧信号調整器１６の構成図である。

図８において、符号６１は信号発生器を示している。信号発生器６１は、周波数が同じで互いに位相の異なる第１の基準信号ｃｏｓと第２の基準信号ｓｉｎとを発生する。第２の基準信号ｓｉｎは、駆動器１０に向かって出力される疑似外乱信号ｕｒとして、図１の加算器１７に出力される。位相比較器６２は、外乱推定器１２により生成された外乱推定信号τｄestと第１の基準信号ｃｏｓとが入力され、それぞれの信号を乗算して得られた乗算結果を一定時間積分することにより位相信号Ｐを逐次生成する。位相信号Ｐはスイッチ６３を介して積分器６４に出力され、積分器６４はスイッチ６３が閉じている間は位相信号Ｐを逐次積分して補正信号ΔＲ⁺を生成し、スイッチ６３が開いている間は補正信号ΔＲ⁺を保持する。乗算器６５では、加算器１７で得られた駆動信号ｕ⁺（＝ｕ＋ｕｒ）をブロック６６でｇｍｎ倍された信号ｇｍｎ・ｕ⁺（＝Ｉａ）と、積分器６４からの補正信号ΔＲ⁺とが入力され、生成された乗算結果は減算器６７に出力される。減算器６７は、減算器６７に入力される第１の電圧信号Ｅｄから、駆動信号ｕ⁺がｇｍｎ倍された信号ｇｍｎ・ｕ⁺と補正信号ΔＲ⁺との乗算結果ΔＲ⁺・ｇｍｎ・ｕ⁺を減算することにより、第２の電圧信号Ｅｄ⁺を生成する。

したがって、第２の電圧信号Ｅｄ⁺は（式２３）で表される。

このような信号処理を行う本発明の一実施例の動作について、図面を用いてさらに詳細に説明する。

最初に、抵抗補正の動作を説明する。すなわち、（式６）で表される抵抗誤差ΔＲを考慮した補正を行うことにより、アクチュエータ７の駆動により発生する電圧信号を正確に求める補正動作を説明する。

図９は、電圧信号調整器１６が疑似外乱信号ｕｒを出力したときにおける、この等価外乱に対する外乱推定信号τｄestの周波数応答を示す外乱推定特性図である。

図９（ａ）は、外乱推定特性のゲイン特性を示している。波形７１は、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値Ｒａｎに等しく、抵抗誤差ΔＲ（＝Ｒａ−Ｒａｎ）が零のときの波形である。波形７２は、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値Ｒａｎから±５％だけ異なったときの波形である。

図９（ｂ）は、外乱推定特性の位相特性を示している。波形７３は、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値Ｒａｎに等しく、抵抗誤差ΔＲ（＝Ｒａ−Ｒａｎ）が零のときの波形である。波形７４および波形７５は、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値Ｒａｎからそれぞれ＋５％、−５％だけ異なったときの波形を示す。図９（ａ）の外乱推定信号τｄestのゲイン特性より、疑似外乱信号ｕｒに対するゲインは、抵抗誤差ΔＲの存在により０ｄＢよりも大きくなることが分かる。

図９（ｂ）の外乱推定信号τｄestの位相特性より、疑似外乱信号ｕｒに対する位相は、抵抗誤差ΔＲにより大きく変化することが分かる。したがって、逆に外乱推定器１２が生成する外乱推定信号τｄestの位相から、抵抗誤差ΔＲを求めることができる。（式６）で表される抵抗誤差ΔＲの補正のためには、一定周波数の疑似外乱信号ｕｒを駆動器１０に加え、そのときの外乱推定器１２の生成する外乱推定信号τｄestの位相を検出し、検出した位相が図９（ｂ）の波形７３に示す抵抗誤差ΔＲ＝０の場合と同位相になるように、図８の積分器６４の生成する補正信号ΔＲ⁺を調整すればよい。

次に、図８の位相比較器６２の動作について説明する。

位相比較器６２には、信号発生器６１の発生する第１の基準信号ｃｏｓと外乱推定器１２の生成する外乱推定信号τｄestとが入力され、位相比較器６２は（式２４）で表される演算を行う。

ここで、ｆｍは位相比較器６２に入力される第１の基準信号ｃｏｓの周波数を示し、ｆ、φは位相比較器６２に入力される外乱推定信号τｄestの周波数と位相をそれぞれ示す。

Ｔは積分時間である。位相比較器６２は、（式２４）で表される積分を行い、ｎＴ（ｎは整数）時間毎に積分結果Ｋｐを生成する。

周波数ｆが周波数ｆｍと一致し、かつ、積分時間Ｔが周波数ｆｍの周期（１／ｆｍ）の整数倍のときは、（式２４）の位相φに対する位相感度Ｋｐは、以下の（式２５）のように簡単に表現できる。

図１０は、（式２５）の位相φに対する位相感度Ｋｐをプロットした位相感度特性図である。位相比較器６２に入力される外乱推定信号τｄestの位相が第１の基準信号ｃｏｓの位相と一致したときは零となり、位相φに対して位相感度Ｋｐは正弦波状に変化する。なお、図１０の縦軸はＴ／２で規格化してある。

図８の電圧信号調整器１６において、位相比較器６２の生成する位相信号Ｐはスイッチ６３を介して積分器６４に出力されているので、位相比較器６２が図１０の位相感度特性を有する場合には、第２の基準信号ｓｉｎに対する外乱推定信号τｄestの位相φが零になるまで、積分器６４は位相信号Ｐを積分することになる。そして、積分器６４に入力される位相信号Ｐが零になったときが、積分器６４の生成する補正信号ΔＲ⁺と、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａと公称値Ｒａｎとの抵抗誤差ΔＲ（＝Ｒａ−Ｒａｎ）とが等しくなったときである。そのときは（式１１ａ）により、以下の（式２６）が成立し、第２の電圧信号Ｅｄ⁺は、アクチュエータ７の駆動において発生する誘起電圧Ｅａと等しくなる。

次に、周波数ｆが周波数ｆｍと一致せず、かつ、積分時間Ｔが周波数ｆｍの周期（１／ｆｍ）の整数倍のときは、（式２４）は以下の（式２７）のように表現できる。

図１１は、周波数ｆに対する（式２７）の絶対値｜Ｋｐ｜の大きさをプロットした最大感度特性図である。なお、積分時間Ｔは、ディスクの回転周期に等しくし、周波数ｆｍの周期（１／ｆｍ）がディスクの回転周期の１／２倍となるように周波数ｆｍを設定した。また、図１１の縦軸はＴ／２で規格化してある。絶対値｜Ｋｐ｜の大きさは、周波数ｆが第１の基準信号ｃｏｓの周波数ｆｍの近傍では大きく、それ以外では急激に小さくなり、周波数ｆが周波数ｆｍのｋ倍および（ｋ＋０.５）倍（ただしｋは整数）の場合には零となる。一般にディスク装置においては、アクチュエータ７は、外部からの衝撃又は振動の影響や、アクチュエータ７の軸受摩擦の影響や、アクチュエータ７と電子回路基板とを接続するＦＰＣの弾性力等の影響を受けるだけでなく、ディスク１の面振れなどによりディスク１の回転に同期した外乱を多く受ける。したがって、外乱推定器１２の生成する外乱推定信号τｄestには、ディスク１の回転に同期した成分が多く含まれている。そこで、位相比較器６２に入力される第１の基準信号ｃｏｓの周波数ｆｍをディスクの回転周波数の整数倍に等しくすれば、同期成分も比較的正確に考慮することができ、位相比較器６２においてディスク回転に同期した外乱により発生する誤差を低減することができる。したがって、第１の基準信号ｃｏｓの周波数ｆｍをディスク１の回転周波数の整数倍に等しくすれば、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値Ｒａｎと異なる場合であっても、（式６）で表される抵抗誤差ΔＲを補正信号ΔＲ⁺で補正することによって誘起電圧Ｅａをより高精度に求めることができるので、位置決め制御系を安定に動作させることができる。

図１２は、電圧信号調整器１６の動作を説明する時間波形図である。

条件としては、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値Ｒａｎと異なり、パーセント換算して抵抗誤差ΔＲが＋５％存在するものと仮定した。また、位相比較器６２の積分時間Ｔをディスクの１回転周期に等しくした。

図１２（ａ）は、図８の積分器６４の生成する補正信号ΔＲ⁺の時間波形である。補正信号ΔＲ⁺の値はディスクの１回転毎に更新され、パーセント換算して５％の値に収束している。図１２（ａ）から分かるように、補正信号ΔＲ⁺の値は、ディスクの５回転周期後に抵抗誤差ΔＲに応じた一定値ΔＲ⁺（＝ΔＲ）に収束しており、高速で、かつ高精度に電圧信号の調整が行われている。

図１２（ｂ）は、電圧検出器１１から電圧信号調整器１６へ入力される第１の電圧信号Ｅｄの波形８１と、図８の乗算器６５および減算器６７を経て生成される第２の電圧信号Ｅｄ⁺の波形８２とを示す。

駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａと公称値Ｒａｎとに抵抗誤差ΔＲが存在するときは、第１の電圧信号Ｅｄの波形８１には、アクチュエータ７の駆動により発生する誘起電圧Ｅａに加えて、抵抗誤差ΔＲと駆動電流Ｉａによる電圧降下ΔＲ・Ｉａが含まれることになる（（式１０ａ）参照）。それに対して、第２の電圧信号Ｅｄ⁺の波形８２は、抵抗誤差ΔＲにより発生した電圧降下ΔＲ・Ｉａを補正信号ΔＲ⁺を用いて補正するので、電圧降下ΔＲ・Ｉａは含まれず、誘起電圧Ｅａのみが含まれる。

電圧信号調整器１６において、抵抗補正を行う場合には、図１のスイッチ１８を閉じて疑似外乱信号ｕｒを加算器１７を介して駆動器１０に加え、スイッチ１９を接点ａ側に切り換える。次に図８のスイッチ６３を閉じ、抵抗補正を行う。位相信号Ｐが所定の範囲内に収まって、補正信号ΔＲ⁺の値が抵抗誤差ΔＲに対応した一定値に収束した後は、図８のスイッチ６３を開いて補正信号ΔＲ⁺の値を保持する。抵抗補正終了後は、図１のスイッチ１８を開いて、スイッチ１９を接点ｂ側に切り換える。以上により、アクチュエータ７に作用する慣性力などの外乱を外乱推定器１２で正確に検出し、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ができる。加えて、アクチュエータ７の駆動コイル５の抵抗値にばらつきがあったり、あるいは通電によって駆動コイル５の抵抗値が変化したりしても、外乱推定器１２を含めた位置決め制御系を安定に動作させることができる。

なお、上記の例では、電圧信号調整器１６において抵抗補正を行い、位相信号が所定の範囲内に収まっていることに基づいて抵抗補正の完了を判断していたが、時間に基づいて抵抗補正の完了を判断してもよい。つまり、所定の時間経過後に抵抗補正が完了しているものと判断してもよい。なお、通常、抵抗補正は短時間で終了する。

また、上記の説明では、一定周波数ｆｍの疑似外乱信号ｕｒを駆動器１０に加えたときの抵抗誤差ΔＲ＝０における外乱推定信号τｄestの位相遅れｐｓ（図９（ｂ）の波形７３参照）は、十分に小さいので、簡単のために零であると仮定した。しかし、厳密には位相遅れｐｓは零ではない。この位相遅れを無視したことに起因して位相比較器６２で生成される位相信号に誤差が発生する場合には、（式２４）において、第１の基準信号ｃｏｓの位相をｐｓだけ遅らせればよい。すなわち、（式２４）のｃｏｓ（２πｆｍ・ｔ）の項をｃｏｓ（２πｆｍ・ｔ−ｐｓ）に置き換えて積分を行えばよく、図８の信号発生器６１において、第１の基準信号ｃｏｓの位相をｐｓだけ遅らせて発生させ、位相比較器６２に入力すればよい。このように変更することにより、位相信号Ｐが零になったとき、外乱推定信号τｄestの位相遅れはｐｓと一致する。電圧信号調整器１６は、抵抗誤差ΔＲにより発生した電圧降下ΔＲ・Ｉａを補正信号ΔＲ⁺を用いて補正するので、第２の電圧信号Ｅｄ⁺は電圧降下ΔＲ・Ｉａを含まず、アクチュエータ７の駆動により発生する誘起電圧Ｅａのみを含むので、外乱推定を含めた位置決め制御系をさらに安定に動作させることができる。

（実施形態２）
図１３は、図１に示す本発明の一実施例における電圧信号調整器１６の構成図である。

信号発生器６１は基準信号を発生し、この基準信号は疑似外乱信号ｕｒとなって加算器１７（図１参照）に出力される。振幅保持器６８には、外乱推定器１２からの外乱推定信号τｄestが入力される。振幅保持器６８は、外乱推定信号τｄestの振幅の最大値を保持し、一定時間毎に振幅信号Ａを逐次生成する。振幅信号Ａは差分積分器６９に出力され、差分積分器６９は振幅信号Ａをもとに補正信号△Ｒ⁺を生成する。乗算器６５では、加算器１７で得られた駆動信号ｕ⁺（＝ｕ＋ｕｒ）がブロック６６でｇｍｎ倍された信号ｇｍｎ・ｕ⁺（＝Ｉａ）と、差分積分器６９からの補正信号△Ｒ⁺とが入力され、生成された乗算結果は減算器６７に出力される。減算器６７は、減算器６７に入力される第１の電圧信号Ｅｄから、駆動信号ｕ⁺がｇｍｎ倍された信号ｇｍｎ・ｕ⁺と補正信号△Ｒ⁺との乗算結果△Ｒ⁺・ｇｍｎ・ｕ⁺を減算することにより、第２の電圧信号Ｅｄ⁺を生成する。

したがって、第２の電圧信号Ｅｄ⁺は（式２３）で表される。

このような信号処理を行う本発明の一実施例の動作について、図面を用いてさらに詳細に説明する。

最初に、抵抗補正の動作を説明する。すなわち、（式６）で表される抵抗誤差△Ｒを考慮した補正を行うことにより、アクチュエータ７の駆動により発生する電圧信号を正確に求める補正動作を説明する。

図９（ａ）の外乱推定信号τｄestのゲイン特性より、疑似外乱信号ｕｒに対するゲインは、抵抗誤差△Ｒが零のときに最小となり、抵抗誤差△Ｒの絶対値が大きくなるほど増大することが分かる。したがって、逆に、外乱推定器１２が生成する疑似外乱信号ｕｒに応じた外乱推定信号τｄestの振幅の大きさから、抵抗誤差△Ｒを求めることができる。（式６）で表される抵抗誤差△Ｒの補正のためには、一定周波数の疑似外乱信号ｕｒを駆動器１０に加え、そのときの外乱推定器１２の生成する外乱推定信号τｄestの振幅の大きさを検出し、検出した振幅の大きさが最小になるように、図１３の差分積分器６９が生成する補正信号△Ｒ⁺を調整すればよい。すなわち、一定周波数の疑似外乱信号ｕｒに対する外乱推定信号τｄestの振幅の大きさが最小になったときに、抵抗誤差ΔＲは零となる（図９（ａ）の波形７１に示す抵抗誤差△Ｒ＝０の場合と一致する。）。

次に、図１３の振幅保持器６８と差分積分器６９の動作について説明する。図１４は、振幅保持器６８と差分積分器６９の動作を説明するフローチャートである。

ステップＳ１では、補正信号△Ｒ⁺に初期値としてステップ値ｒを格納する。ステップＳ２では、外乱推定信号τｄestの振幅の大きさに対応する変数Ａ（ｎ）を零に初期化する。続いて、ステップＳ３において、外乱推定信号τｄestの値を読み込む。ステップＳ４では、外乱推定信号τｄestの値と変数Ａ（ｎ）の値との比較を行う。そして、外乱推定信号τｄestの値が変数Ａ（ｎ）より大きければステップＳ５に移行し、逆に、大きくなければステップＳ６に移行する。

ステップＳ５では、ステップＳ３で読み込んだ外乱推定信号τｄestの値を、変数Ａ（ｎ）に格納する。ステップＳ６では、外乱推定信号τｄestの値の読み込みを開始してから所定の一定時間が経過したか否かを判定する。一定時間が経過していなければステップＳ３に戻り、一定時間が経過していればステップＳ７に移行する。

ステップＳ７では、外乱推定信号τｄestの振幅の大きさに対応する変数Ａ（ｎ）から前回の値を保持する変数Ａ（ｎ−１）を引算し、その結果を変数△Ａに格納する。すなわち、ΔＡ＝Ａ（ｎ）−Ａ（ｎ−１）であり、変数△Ａは一定時間毎の振幅信号Ａ（ｎ）と前回の振幅信号Ａ（ｎ−１）とを比較して得られた差分信号である。ステップＳ８では、変数Ａ（ｎ）の内容を変数Ａ（ｎ−１）に格納する。

ステップＳ９では、変数△Ａの絶対値が所定値ａよりも小さいか否かを判定する。変数△Ａの絶対値が所定値ａ以上であれば、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、変数△Ａの符号を判別し、符号が正の場合はステップＳ１１に移行し、逆に、符号が正でない場合はステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１１では、補正信号△Ｒ⁺の内容からステップ値ｒを引算した値を新たに補正信号△Ｒ⁺に格納し、ステップＳ２に移行する。一方、ステップＳ１２では、補正信号△Ｒ⁺の内容にステップ値ｒを加算した値を新たに補正信号△Ｒ⁺に格納し、ステップＳ２に移行する。

ステップＳ２〜Ｓ１２までの操作は、ステップＳ９において変数△Ａの絶対値が所定値ａ以上であれば繰り返し行われる。これに対し、変数△Ａの絶対値が所定値ａを越えていなければ、上述のフローを終了する。

以上説明したように、図１３の電圧信号調整器１６において、差分積分器６９の生成する補正信号△Ｒ⁺は、疑似外乱信号ｕｒに対して外乱推定器１２の生成する外乱推定信号τｄestの大きさが最小になるまで、ステップ値ｒずつ調整されることになる。そして、外乱推定信号τｄestの大きさが最小になったときに、差分積分器６９の生成する補正信号△Ｒ⁺は、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａと公称値Ｒａｎとの抵抗誤差△Ｒ（＝Ｒａ−Ｒａｎ）に等しくなる。そのときは（式１１ａ）より、（式２６）が成立し、第２の電圧信号Ｅｄ⁺は、アクチュエータ７の駆動により発生する誘起電圧Ｅａと等しくなる。

図１５は、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａの値が公称値からずれている場合の電圧信号調整器１６の動作を説明する時間波形図である。ここでは、条件として、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａが公称値から＋５％ずれているものと仮定した。すなわち、抵抗誤差ΔＲは＋５％であるとした。

図１５（ａ）は、図１３の電圧信号調整器１６の差分積分器６９が生成する補正信号△Ｒ⁺の時間波形を示している。横軸は時間を表し、縦軸はコイル抵抗の公称値からのずれを表している。図１５（ａ）より、補正信号△Ｒ⁺の値は一定時間毎に更新され、パーセント換算して５％の値に収束していることが分かる。このように、駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａにずれが生じていたとしても、補正信号△Ｒ⁺の値は抵抗誤差△Ｒに応じた一定値に収束し、短時間でかつ高精度に電圧信号の調整が行われる。

なお、図１４のフローチャートの説明では、ステップＳ１１及びＳ１２において、補正信号△Ｒ⁺を調整するステップ値ｒは一定値に固定していた。しかし、ステップ値ｒは適宜変更してもよい。図１５（ａ）に示す電圧信号調整器１６の動作を説明する時間波形図では、電圧信号調整を開始してから所定時間ｔ１だけ経過したときに、ステップ値ｒを初期の１／１０倍の大きさに切り換えることとした。その結果、ステップ値ｒを固定したときよりも、補正信号△Ｒ⁺をより高精度に収束させることが可能となった。電圧信号調整器１６は、抵抗誤差△Ｒにより発生した電圧降下分ΔＲ・Ｉａを、補正信号△Ｒ⁺を用いて補正する。そのため、第２の電圧信号Ｅｄ⁺は電圧降下分△Ｒ・Ｉａを含まず、アクチュエータ７の駆動により発生する誘起電圧Ｅａのみを含むので、外乱推定を含めた位置決め制御系をさらに安定に動作させることができる。

図１５（ｂ）は、電圧検出器１１から電圧信号調整器１６へ入力される第１の電圧信号Ｅｄの波形１０１と、図１３に示す乗算器６５及び減算器６７により生成される第２の電圧信号Ｅｄ⁺の波形１０２とを示す。

駆動コイル５のコイル抵抗Ｒａと公称値Ｒａｎとの間に抵抗誤差△Ｒが存在するときは、波形１０１で表される第１の電圧信号Ｅｄには、アクチュエータ７の駆動によって発生する誘起電圧Ｅａと、抵抗誤差△Ｒと駆動電流Ｉａとによる電圧降下分△Ｒ・Ｉａとが含まれることになる（（式１０ａ）参照）。それに対して、波形１０２で表される第２の電圧信号Ｅｄ⁺では、抵抗誤差△Ｒにより発生した電圧降下分△Ｒ・Ｉａが補正信号△Ｒ⁺を用いて補正されるので、時間の経過と共に電圧降下分△Ｒ・Ｉａは減少し、第２の電圧信号Ｅｄ⁺はアクチュエータ７の駆動により発生する誘起電圧Ｅａのみを表すことになる。

電圧信号調整器１６において、抵抗補正を行う場合には、図１のスイッチ１８を閉じて疑似外乱信号ｕｒを加算器１７を介して駆動器１０に加え、スイッチ１９を接点ａ側に切り換える。次に、前述の抵抗補正を行い、変数△Ａの差分信号が所定の範囲内に収まって、補正信号△Ｒ⁺の値が抵抗誤差△Ｒに対応した一定値に収束した後は、補正信号△Ｒ⁺の値を保持する。その結果、電圧信号調整器１６は抵抗誤差△Ｒにより発生した電圧降下分△Ｒ・Ｉａを補正信号△Ｒ⁺を用いて補正するので、第２の電圧信号Ｅｄ⁺は電圧降下分△Ｒ・Ｉａを含まず、アクチュエータ７の駆動により発生する誘起電圧Ｅａのみを出力する。抵抗補正終了後は、図１のスイッチ１８を開いて、スイッチ１９を接点ｂ側に切り換える。

以上により、アクチュエータ７に作用する慣性力などの外乱を外乱推定器１２で正確に検出し、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ができる。加えて、アクチュエータ７の駆動コイル５の抵抗値にばらつきがあったり、あるいは通電によって駆動コイル５の抵抗値が変化したりしても、外乱推定器１２を含めた位置決め制御系を安定に動作させることができる。

なお、上記の例では、電圧信号調整器１６において抵抗補正を行い、差分信号が所定の範囲内に収まっていることに基づいて抵抗補正の完了を判断していたが、経過時間に基づいて抵抗補正の完了を判断するようにしてもよい。つまり、所定時間が経過すると抵抗補正が完了したと判断するようにしてもよい。なお、通常、抵抗補正は短時間で終了する。

（他の実施形態）
なお、上記の各例では、電圧信号調整器１６において抵抗補正を行う場合に、スイッチ１９を接点ａ側に切り換えることにより、外乱推定器１２の生成する外乱推定信号τｄestを補正器１５に加えないようにしていた。しかし、電圧検出器１１の出力する第１の電圧信号Ｅｄに比べて、抵抗誤差ΔＲにより発生する電圧降下ΔＲ・Ｉａが比較的小さい場合には、外乱推定信号τｄestを補正器１５に加えた状態で抵抗補正を行ってもよい。そのときは、スイッチ１９が不要となり、図１のディスク装置の構成をより簡単にすることができる。

なお、上述した本発明の実施の形態におけるディスク装置では、外乱推定器１２に対する一方の入力信号として、補正器１５から出力される駆動信号ｕを入力するように構成した。ただし、駆動信号ｕの代わりに駆動器１０から出力される駆動電流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。

なお、上述してきた実施の形態におけるディスク装置では、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、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。

また、以上の実施の形態では磁気ディスク装置を例に挙げて説明してきたが、本発明は、本例に限定されるものではなく、光ディスク装置、光磁気ディスク装置など、他の態様の情報記録装置にも適用できることは言うまでもないことである。

以上説明したように、本発明は、駆動信号と電圧信号調整手段の生成する第２の電圧信号とに基づいて外乱を正確に推定するから、目標トラックに対するヘッドの位置決めを高精度かつ安定的に行うことができ、磁気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置などの情報記録装置について有用である。

ディスク装置の構成を示すブロック図である。 ディスク装置の位置決め制御系の全体構成を示すブロック線図である。 （ａ）は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、（ｂ）は（ａ）のブロック線図を等価変換したブロック線図、（ｃ）は（ａ）のブロック線図をまとめて表現したブロック線図である。 （ａ）は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、（ｂ）は（ａ）のブロック線図を等価変換したブロック線図である。 ディスク装置に加わる外乱に対する遮断周波数特性図である。 位置決め制御系のオープンループ周波数特性図であり、（ａ）はゲイン特性図、（ｂ）は位相特性図である。 （ａ）は駆動コイルの抵抗値が公称値と異なるとき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、（ｂ）は（ａ）のブロック線図を等価変換したブロック線図、（ｃ）は駆動コイルの抵抗値が公称値と異なるときの位置決め制御系の変更箇所のブロック線図である。 実施形態１に係る電圧信号調整器の構成を示すブロック図である。 疑似外乱信号に対して外乱推定器が生成する外乱推定信号の周波数応答を示す外乱推定特性図であり、（ａ）はゲイン特性図、（ｂ）は位相特性図である。 位相比較器の位相感度特性図である。 位相比較器の最大感度特性図である。 （ａ）は同電圧信号調整器の抵抗補正動作を示す抵抗誤差の時間応答波形図、（ｂ）は第１の電圧信号と第２の電圧信号を示す時間応答波形図である。 実施形態２に係る電圧信号調整器の構成を示すブロック図である。 同電圧信号調整器の振幅保持器及び差分積分器の動作を説明するフローチャートである。 （ａ）は同電圧信号調整器の抵抗補正動作を示す抵抗誤差の時間応答波形図、（ｂ）は第１の電圧信号及び第２の電圧信号を示す時間応答波形図である。

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
１０ 駆動器（駆動手段）
１１ 電圧検出器（電圧検出手段）
１２ 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）
１９ スイッチ（入力禁止手段）
４１ 第１の乗算器（第１の乗算手段）
４２ 第２の積分器（第２の積分手段）
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）
３７ 比較器（比較手段）
ｕ 駆動信号
ｕｒ 疑似外乱信号
ｅ 位置誤差信号
ｃ 位置制御信号
ｖ 磁気ヘッド移動速度
ｖest 速度推定信号
τ 駆動トルク
τｄ 外乱（外乱トルク）
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
ｃｏｓ 第１の基準信号
ｓｉｎ 第２の基準信号
Ｅｄ 第１の電圧信号
Ｅｄ⁺ 第２の電圧信号
β 補正信号

Claims (23)

1. ボイスコイルモータと該ボイスコイルモータに設けられたアームと該アームに取り付けられて情報の記録を行う書き込み用及び／又は情報の再生を行う読み込み用ヘッドとを有するアクチュエータと、
   前記アクチュエータを駆動するための駆動信号と前記アクチュエータに加わる外乱を模擬した疑似外乱信号とが入力され、前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、
   前記アクチュエータの駆動に伴って前記ボイスコイルモータに発生する電圧を検出し、該電圧に対応する第１の電圧信号を出力する電圧検出手段と、
   前記疑似外乱信号を出力する一方、前記駆動信号と外乱を推定した外乱推定信号と前記第１の電圧信号とが入力され、前記記録時及び再生時以外の時に前記ボイスコイルモータのコイル抵抗の公称値からのずれを補正するように前記第１の電圧信号を調整して第２の電圧信号を生成する電圧信号調整手段と、
   前記駆動信号と前記第２の電圧信号とから前記アクチュエータに加わる外乱の大きさを推定して前記外乱推定信号を生成する外乱推定手段と、を備えているディスク装置。
2. 請求項１に記載のディスク装置であって、
   前記電圧信号調整手段には、前記擬似外乱信号がさらに入力され、
   前記ヘッドを目標位置に位置づけるための位置制御信号と前記外乱推定信号とが入力され、前記駆動信号を出力する補正手段をさらに備えているディスク装置。
3. 請求項２に記載のディスク装置であって、
   前記電圧信号調整手段は、前記外乱推定信号の位相と前記疑似外乱信号の位相とが略等しくなるように前記第２の電圧信号を生成するディスク装置。
4. 請求項３に記載のディスク装置であって、
   前記電圧信号調整手段は、
   第１の基準信号と第２の基準信号とを発生する信号発生手段と、
   前記外乱推定信号と前記第１の基準信号とが入力され、前記外乱推定信号と前記第１の基準信号とを乗算して得られた乗算結果を一定時間積分することによって位相信号を逐次生成する位相比較手段と、
   前記位相信号を逐次積分することにより補正信号を生成し、前記位相信号の値が所定の範囲内になると前記補正信号を保持する積分手段と、
   前記駆動信号と前記疑似外乱信号とを合成した信号と前記補正信号とを乗算する乗算手段と、
   前記乗算手段から出力される信号と前記第１の電圧信号とから前記第２の電圧信号を生成する調整手段とを備え、
   前記疑似外乱信号は前記第２の基準信号からなり、
   前記駆動手段及び前記電圧信号調整手段に対する前記疑似外乱信号の入力は、前記位相信号の値が所定の範囲内になるまで行われるディスク装置。
5. 請求項４に記載のディスク装置であって、
   前記位相信号の値が所定の範囲内になるまで前記補正手段に対する前記外乱推定信号の入力を禁止する入力禁止手段を備えているディスク装置。
6. 請求項３に記載のディスク装置であって、
   前記電圧信号調整手段は、
   第１の基準信号と第２の基準信号とを発生する信号発生手段と、
   前記外乱推定信号と前記第１の基準信号とが入力され、前記外乱推定信号と前記第１の基準信号とを乗算して得られた乗算結果を一定時間積分することによって位相信号を逐次生成する位相比較手段と、
   前記位相信号を積分することにより補正信号を生成し、所定の時間が経過すると前記補正信号を保持する積分手段と、
   前記駆動信号と前記疑似外乱信号とを合成した信号と前記補正信号とを乗算する乗算手段と、
   前記乗算手段から出力される信号と前記第１の電圧信号とから前記第２の電圧信号を生成する調整手段とを備え、
   前記疑似外乱信号は前記第２の基準信号からなり、
   前記駆動手段及び前記電圧信号調整手段に対する前記疑似外乱信号の入力は、所定の時間行われるディスク装置。
7. 請求項６に記載のディスク装置であって、
   前記疑似外乱信号の入力が開始されてから所定の時間が経過するまで前記補正手段に対する前記外乱推定信号の入力を禁止する入力禁止手段を備えているディスク装置。
8. 請求項４〜７のいずれか一つに記載のディスク装置であって、
   前記第１及び第２の基準信号は、それぞれディスクの回転周波数の整数倍の周波数を有する信号からなるディスク装置。
9. 請求項４〜８のいずれか一つに記載のディスク装置であって、
   前記第１の基準信号と前記第２の基準信号とは、周波数が等しくかつ互いに位相が異なり、
   前記第１の基準信号の位相は、前記第２の基準信号に対する前記外乱推定信号の位相遅れ分だけさらに遅れているディスク装置。
10. 請求項４〜９のいずれか一つに記載のディスク装置であって、
    前記位相信号は、前記外乱推定信号と前記第１の基準信号とを乗算して得られた乗算結果をディスクの回転周期の整数倍の時間だけ時間積分することにより生成されるディスク装置。
11. 請求項２に記載のディスク装置であって、
    前記電圧信号調整手段は、前記外乱推定信号の大きさが最小となるように前記第２の電圧信号を生成するディスク装置。
12. 請求項１１に記載のディスク装置であって、
    前記電圧信号調整手段は、
    基準信号を発生する信号発生手段と、
    前記外乱推定信号が入力され、所定の周期ごとに前記外乱推定信号の振幅の最大値を検出すると共に該最大値を保持し、各周期の終了時に該最大値を示す振幅信号を生成する振幅保持手段と、
    前記第２の電圧信号を生成するための補正信号を出力し、各周期ごとに、該周期の振幅信号と該周期よりも一つ前の周期の振幅信号との差を表す差分信号を生成し、該差分信号が所定範囲内になければ該所定範囲内になるように前記補正信号を調整する一方、前記差分信号が所定範囲内にあれば前記補正信号を維持する差分積分手段と、
    前記駆動信号と前記疑似外乱信号とを合成した信号と前記補正信号とを乗算する乗算手段と、
    前記乗算手段から出力される信号と前記第１の電圧信号とから前記第２の電圧信号を生成する調整手段とを備え、
    前記疑似外乱信号は前記基準信号からなり、
    前記駆動手段及び前記電圧信号調整手段に対する前記疑似外乱信号の入力は、前記差分信号が所定範囲内になるまで行われるディスク装置。
13. 請求項１２に記載のディスク装置であって、
    前記差分信号が所定範囲内になるまで前記補正手段に対する前記外乱推定信号の入力を禁止する入力禁止手段を備えているディスク装置。
14. 請求項１１に記載のディスク装置であって、
    前記電圧信号調整手段は、
    基準信号を発生する信号発生手段と、
    前記外乱推定信号が入力され、所定の周期ごとに前記外乱推定信号の振幅の最大値を検出すると共に該最大値を保持し、各周期の終了時に該最大値を示す振幅信号を生成する振幅保持手段と、
    前記第２の電圧信号を生成するための補正信号を出力し、各周期ごとに、該周期の振幅信号と該周期よりも一つ前の周期の振幅信号との差を表す差分信号を生成し、該差分信号が所定範囲内になければ該所定範囲内になるように前記補正信号を調整する一方、所定時間が経過した後は該所定時間経過時の補正信号を維持する差分積分手段と、
    前記駆動信号と前記疑似外乱信号とを合成した信号と前記補正信号とを乗算する乗算手段と、
    前記乗算手段から出力される信号と前記第１の電圧信号とから前記第２の電圧信号を生成する調整手段とを備え、
    前記疑似外乱信号は前記基準信号からなり、
    前記駆動手段及び前記電圧信号調整手段に対する前記疑似外乱信号の入力は、前記所定時間が経過するまで行われるディスク装置。
15. 請求項１４に記載のディスク装置であって、
    前記疑似外乱信号の入力が開始されてから前記所定時間が経過するまで前記補正手段に対する前記外乱推定信号の入力を禁止する入力禁止手段を備えているディスク装置。
16. 請求項２に記載のディスク装置であって、
    サーボ情報が記録されたディスクと、
    前記サーボ情報を前記ヘッドで読み取ることによって前記ヘッドの位置を検出する位置検出手段と、
    前記ヘッドの位置と目標位置とからヘッド位置誤差を算出する位置誤差検出手段と、
    前記位置誤差をなくすように前記位置制御信号を生成する位置制御手段と、
    を備えているディスク装置。
17. 請求項２に記載のディスク装置であって、
    前記駆動手段及び前記電圧信号調整手段に対して前記疑似外乱信号が入力されているときには前記補正手段に対する前記外乱推定信号の入力を禁止する入力禁止手段を備えているディスク装置。
18. 請求項１〜１７のいずれか一つに記載のディスク装置であって、
    前記外乱推定手段は、
    前記第２の電圧信号と該第２の電圧信号を推定した誘起電圧推定信号とが入力され、前記第２の電圧信号と前記誘起電圧推定信号との誤差を示す誤差信号を出力する比較手段と、
    前記駆動信号に第１の伝達関数からなる係数を乗算する第１の乗算手段と、
    前記誤差信号に第２の伝達関数からなる係数を乗算する第２の乗算手段と、
    前記誤差信号を積分することによって前記外乱推定信号を生成する第１の積分手段と、
    前記外乱推定信号と前記第２の乗算手段の出力信号との加算値を前記第１の乗算手段の出力信号から減算した減算値が入力され、前記減算値を積分することにより前記誘起電圧推定信号を生成する第２の積分手段と、
    を備えているディスク装置。
19. ボイスコイルモータと該ボイスコイルモータに設けられたアームと該アームに取り付けられて情報の記録を行う書き込み用及び／又は情報の再生を行う読み込み用ヘッドとを有するアクチュエータを備えたディスク装置における前記ヘッドの位置決めを行う制御方法であって、
    前記ヘッドを目標位置に位置づけるための位置制御信号を生成する工程と、
    前記位置制御信号と外乱を推定した外乱推定信号とを合成して駆動信号を生成する工程と、
    前記アクチュエータに加わる外乱を模擬した疑似外乱信号を生成する工程と、
    前記駆動信号と前記疑似外乱信号とにより前記アクチュエータを駆動する工程と、
    前記アクチュエータの駆動に伴って前記ボイスコイルモータに発生する電圧を検出し、該電圧に対応する第１の電圧信号を生成する工程と、
    前記記録時及び再生時以外の時に、前記駆動信号と前記外乱推定信号と前記第１の電圧信号とから、前記ボイスコイルモータのコイル抵抗の公称値からのずれを補正するように前記第１の電圧信号を調整して第２の電圧信号を生成する工程と、
    前記駆動信号と前記第２の電圧信号とから前記アクチュエータに加わる外乱の大きさを推定して前記外乱推定信号を生成する工程と、を包含するヘッド位置決め制御方法。
20. 請求項１９に記載のヘッド位置決め制御方法であって、
    前記第２の電圧信号を生成する工程は、前記駆動信号と前記擬似外乱信号と前記外乱推定信号と前記第１の電圧信号とから、第２の電圧信号を生成する工程であるヘッド位置決め制御方法。
21. 請求項２０に記載のヘッド位置決め制御方法であって、
    前記第２の電圧信号を生成する工程は、前記外乱推定信号の位相が前記疑似外乱信号の位相と略等しくなるように第２の電圧信号を生成する工程であるヘッド位置決め制御方法。
22. 請求項２０に記載のヘッド位置決め制御方法であって、
    前記第２の電圧信号を生成する工程は、前記外乱推定信号の大きさが最小となるように第２の電圧信号を生成する工程であるヘッド位置決め制御方法。
23. 請求項１９に記載のヘッド位置決め制御方法であって、
    前記位置制御信号を生成する工程は、
    ディスクに予め記録されているサーボ情報を前記ヘッドで読み取ることによって前記ヘッドの位置を検出する工程と、
    前記ヘッドの位置と目標位置とからヘッド位置誤差を算出する工程と、
    前記位置誤差をなくすように前記位置制御信号を生成する工程と、
    を包含するヘッド位置決め制御方法。
    

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