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JP2008192184A - Head control device and disk device using the same - Google Patents

Head control device and disk device using the same Download PDF

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JP2008192184A
JP2008192184A JP2005146231A JP2005146231A JP2008192184A JP 2008192184 A JP2008192184 A JP 2008192184A JP 2005146231 A JP2005146231 A JP 2005146231A JP 2005146231 A JP2005146231 A JP 2005146231A JP 2008192184 A JP2008192184 A JP 2008192184A
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JP
Japan
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head
control
speed
vibration
actuator
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Pending
Application number
JP2005146231A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Takaso
洋 高祖
Toshio Inaji
利夫 稲治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to PCT/JP2006/309274 priority patent/WO2006123548A1/en
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/4806Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed specially adapted for disk drive assemblies, e.g. assembly prior to operation, hard or flexible disk drives
    • G11B5/4813Mounting or aligning of arm assemblies, e.g. actuator arm supported by bearings, multiple arm assemblies, arm stacks or multiple heads on single arm

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  • Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable head controller for performing a stable loading/unloading operation or seeking operation even at a low temperature by reducing the viscous resistance of the pivot bearing of an actuator in a low temperature environment, and a disk drive including the same. <P>SOLUTION: The head controller is configured so that a control driving current I output based on a speed difference which is a difference between the target speed of a head 2 and a current head speed is supplied to an actuator 5 to move the actuator 5 to a target position, and a vibration application unit 11 to vibrate the actuator 5 is set, so that high-frequency vibration is applied to the vibration application unit 11 based on an output from a viscosity control unit 10 according an operational environment temperature estimated by an environment detection unit 9. The disk drive including the head controller is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気ディスク装置等のディスク装置に関し、特に環境温度に応じて位置決め制御系の調節機能を有するヘッド制御装置およびそれを備えたディスク装置に関する。   The present invention relates to a disk device such as a magnetic disk device, and more particularly to a head control device having a function of adjusting a positioning control system in accordance with an environmental temperature and a disk device including the head control device.

従来の磁気ディスク装置における制御方法として、ヘッドを目標トラックへ高速に移動(シーク動作)して、目標トラックに追従(フォローイング動作)するために、位置決め制御と速度制御を切り換え方法がある(例えば、特許文献1参照)。この制御方法においては、シーク動作における全移動距離に対し、残余距離が定式化あるいはテーブル化されたある値に到達した時点で、加速モードから減速モードへの切り換えを行っている。ボイスコイルモータ(以下、VCMとよぶ)に対する加速度の指令値は、加速モードにおいては最大発生できる加速度よりも大きい加速度の指令値を出力し、減速モードにおいてはサンプリング周期ごとに得られる目標トラックまでの残余距離xと実速度vを用いて、減速指令値i=Cv/x(C:0.5〜1.0)を出力してシーク制御を行っている。すなわち、このような制御方法を備えた磁気ディスク装置においては、シーク時にVCMへの電流が飽和することを許容して、シーク能力の限界まで活用してシーク速度の高速化を図っている。 As a control method in a conventional magnetic disk apparatus, there is a method of switching between positioning control and speed control in order to move the head to a target track at high speed (seek operation) and follow the target track (following operation) (for example, , See Patent Document 1). In this control method, the acceleration mode is switched to the deceleration mode when the remaining distance reaches a certain value formulated or tabulated with respect to the total movement distance in the seek operation. The acceleration command value for the voice coil motor (hereinafter referred to as VCM) outputs an acceleration command value that is larger than the maximum acceleration that can be generated in the acceleration mode. In the deceleration mode, the acceleration command value is obtained up to the target track obtained at each sampling period. Using the remaining distance x and the actual speed v, a deceleration command value i = Cv 2 / x (C: 0.5 to 1.0) is output to perform seek control. In other words, in a magnetic disk device equipped with such a control method, the current to the VCM is allowed to saturate during seeking, and the seek speed is increased by utilizing the limit of the seek capability.

また、他の従来の磁気ディスク装置として、低温環境でも高速シーク、高精度トラックフォローイングを行うため、アクチュエータ軸のベアリンググリースの偏りを除去してオフトラックの発生を抑制している例がある(例えば、特許文献2参照)。このような構成を有する磁気ディスク装置では、電源投入後、モータの起動指令が発せられ、スピンドルモータが起動し、スピンドルモータの定常回転が実現する。次に、ヘッドをゼロシリンダに位置決めして、最長距離シークを行う。さらに、1/3ストロークシークを行い、ヘッドを元のゼロシリンダに位置決めする。このようにシーク動作させることによってグリースの偏りをなじませている。そして、リードライト動作の開始が可能であることを示すレディー信号を供給する以前に、所定時間または所定回数の擬似シーク動作を行っている。   As another conventional magnetic disk device, there is an example in which the occurrence of off-track is suppressed by removing the bias of the bearing grease on the actuator shaft in order to perform high-speed seek and high-precision track following even in a low temperature environment ( For example, see Patent Document 2). In the magnetic disk device having such a configuration, after the power is turned on, a motor start command is issued, the spindle motor is started, and steady rotation of the spindle motor is realized. Next, the head is positioned on the zero cylinder and the longest distance seek is performed. Further, a 1/3 stroke seek is performed to position the head on the original zero cylinder. In this way, the bias of the grease is adjusted by performing the seek operation. Then, a pseudo seek operation is performed for a predetermined time or a predetermined number of times before supplying a ready signal indicating that the read / write operation can be started.

さらに他の従来の磁気ディスク装置として、装置内部のスピンドルモータやボイスコイルモータ等の構成要素の特性の温度依存性を検出して、温度管理を行うことで高精度位置決め等のドライブ性能低下を抑制している例がある(例えば、特許文献3参照)。このような磁気ディスク装置においては、磁気ディスク装置本体を加熱または冷却して磁気ディスク装置本体の温度を調節するための温度調節部を設け、ヘッドから再生されるサーボ情報に含まれる位置情報、またはスピンドルモータの電流値にもとづいて、少なくともスピンドルモータおよびVCMを含む回転機構部の温度依存特性を検出し、検出された特性とあらかじめ設定された規定値とを比較して、上記特性が低下していると判断された場合に、上記特性の低下を抑制するように温度調節部内のヒータや電動ファン等を作動させるように構成されている。
特開平9−219074号公報 特開平5−274772号公報 特開2003−323790号公報
As another conventional magnetic disk device, the temperature dependence of the characteristics of the components such as the spindle motor and voice coil motor inside the device is detected, and temperature control is performed to suppress drive performance degradation such as high-precision positioning. (For example, refer to Patent Document 3). In such a magnetic disk device, a temperature adjustment unit for adjusting the temperature of the magnetic disk device main body by adjusting the temperature of the magnetic disk device main body by heating or cooling is provided, and position information included in servo information reproduced from the head, or Based on the current value of the spindle motor, the temperature-dependent characteristics of at least the rotating mechanism including the spindle motor and the VCM are detected, and the detected characteristics are compared with a preset specified value. When it is determined that the heater is in the temperature control section, the heater, the electric fan, or the like is operated so as to suppress the deterioration of the characteristics.
JP-A-9-219074 Japanese Patent Laid-Open No. 5-274772 JP 2003-323790 A

しかしながら、上記従来の磁気ディスク装置におけるヘッド制御方法では、低温環境、特に氷点下の環境ではVCMのピボット軸受グリースの粘性特性が変化して、グリースの粘性抵抗が大きくなる。その結果、シーク動作やロード・アンロード動作等、VCMを含むヘッドアクチュエータを高速制御動作させる場合、駆動電流が非常に大きくなり、設計どおりの加減速や等速制御のための電流を印加できなくなる。この結果、高速、高精度にヘッドの位置決め制御ができないという課題があった。   However, in the conventional head control method in the magnetic disk apparatus, the viscosity characteristic of the VCM pivot bearing grease changes in a low temperature environment, particularly in an environment below freezing point, and the viscosity resistance of the grease increases. As a result, when the head actuator including VCM is operated at high speed, such as seek operation and load / unload operation, the drive current becomes very large, and current for acceleration / deceleration and constant speed control as designed cannot be applied. . As a result, there is a problem that head positioning control cannot be performed at high speed and with high accuracy.

また、低温環境時にフルストロークあるいは1/3ストロークシーク等のロングシーク動作を行うことにより、アクチュエータ軸のベアリンググリースの偏りを除去して抵抗を小さくする場合にも、以下のような課題を有する。すなわち、位置決め制御系における摩擦項で、摩擦による影響は除去できるが、速度に比例する粘性項に関する改善は行われない。また、ロングシーク動作による改善であるため、ヘッドをディスク上に移動させるロード制御には使用できない。そのため、ヘッド位置決めフォローイングには効果があるが、シーク動作やロード・アンロード動作等、高速制御駆動させる場合、駆動電流が大きくなって設計どおりの加減速や等速制御のための電流を印加できない。これにより高速、高精度にヘッドの位置決め制御ができないという課題があった。   In addition, there is the following problem even when a long seek operation such as a full stroke or a 1/3 stroke seek is performed in a low temperature environment to remove the bias of the bearing grease on the actuator shaft and reduce the resistance. That is, the friction term in the positioning control system can eliminate the influence of friction, but no improvement is made regarding the viscosity term proportional to the speed. Further, since the improvement is due to the long seek operation, it cannot be used for load control for moving the head onto the disk. Therefore, although head positioning following is effective, when driving at high speed control such as seek operation and load / unload operation, the drive current increases and current for acceleration / deceleration and constant speed control as designed is applied. Can not. As a result, there is a problem that head positioning control cannot be performed at high speed and with high accuracy.

また、温度調節部によって磁気ディスク装置を温度管理する方法では、低温環境時に熱を与えることによって、アクチュエータ軸のベアリンググリース粘性抵抗の改善等を行うことはできるが、伝熱の時間が必要なため、動作待ちの時間が発生してしまう。あるいは、低温の場合常に熱を加えることになり、消費電力が大きくなる。また、熱源の追加が必要となるという課題もあった。   In addition, in the method of controlling the temperature of the magnetic disk device by the temperature control unit, it is possible to improve the bearing grease viscosity resistance of the actuator shaft by applying heat in a low temperature environment, but it requires heat transfer time. , Waiting time will occur. Alternatively, heat is always applied when the temperature is low, and power consumption increases. There is also a problem that an additional heat source is required.

本発明は、上記課題を解決するもので、シーク動作やロード・アンロードの速度制御において、低温によるアクチュエータピボット軸受グリースの粘性抵抗変化に対し、アクチュエータに微小振幅振動を加えて粘性抵抗を一時的に小さくして、信頼性を高めて高速シークと安定したロード・アンロードを行うことができるヘッド制御装置とそれを用いたディスク装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned problems, and in the speed control of seek operation and load / unload, the viscous resistance is temporarily reduced by applying minute amplitude vibration to the actuator against the change of the viscous resistance of the actuator pivot bearing grease due to low temperature. It is an object of the present invention to provide a head control device and a disk device using the head control device, which can be made smaller, increase reliability, and perform high-speed seek and stable load / unload.

この目的を達成するために本発明のヘッド制御装置は、ディスクを回転させるスピンドルモータと、ヘッドをディスク上の目標位置へ移動させるアクチュエータ手段と、アクチュエータ手段を振動させる振動印加手段と、アクチュエータ手段を駆動するための制御駆動電流を出力する駆動手段と、ヘッドの目標移動速度を決定する速度決定手段と、動作環境温度を検出もしくは推定する環境検出手段とを具備し、環境検出手段の出力に応じてアクチュエータ手段に振動を与える振動印加手段を制御駆動する粘性制御手段からなるようにした構成を有している。   In order to achieve this object, a head controller of the present invention comprises a spindle motor that rotates a disk, actuator means that moves the head to a target position on the disk, vibration applying means that vibrates the actuator means, and actuator means. A drive unit that outputs a control drive current for driving; a speed determination unit that determines a target moving speed of the head; and an environment detection unit that detects or estimates an operating environment temperature, and according to the output of the environment detection unit And a viscosity control means for controlling and driving a vibration applying means for applying vibration to the actuator means.

また、上記構成において、環境検出手段が速度制御手段の出力である制御量あるいはスピンドルモータを等速回転制御するスピンドル制御量にもとづき動作環境温度を推定するようにした構成としてもよい。   In the above configuration, the environment detection unit may be configured to estimate the operating environment temperature based on the control amount output from the speed control unit or the spindle control amount for controlling the spindle motor to rotate at a constant speed.

また、上記構成において、振動印加手段が圧電素子あるいは電磁駆動素子であってもよい。さらに、その振動印加手段により発生する振動の周波数がサーボ周波数と異なる周波数であり、特に、超音波振動であるようにした構成としてもよい。   In the above configuration, the vibration applying means may be a piezoelectric element or an electromagnetic drive element. Furthermore, the frequency of the vibration generated by the vibration applying means is a frequency different from the servo frequency, and in particular, it may be configured to be ultrasonic vibration.

また、上記構成において、環境検出手段が速度制御手段の出力である制御量にもとづき動作環境温度を推定するようにした構成としてもよい。さらに、環境検出手段において推定された動作環境温度が−5℃以下、あるいは制御駆動電流が動作環境温度20℃での電流値の3倍以上の場合、粘性制御手段がアクチュエータ手段への振動印加を振動印加手段に指令する機能を有するようにしてもよい。   In the above configuration, the environment detection unit may be configured to estimate the operating environment temperature based on the control amount that is the output of the speed control unit. Further, when the operating environment temperature estimated by the environment detecting means is −5 ° C. or lower, or the control drive current is more than three times the current value at the operating environment temperature 20 ° C., the viscosity control means applies vibration to the actuator means. You may make it have the function to command to a vibration application means.

この構成によって、特に低温におけるヘッドアクチュエータのピボット軸受の粘性増大による高速シーク時の制御駆動電流の飽和、およびそれによる低速化と、ロード・アンロード時の制御駆動電流の飽和による不安定動作を防止することができる。これにより、安定したヘッドの速度制御を行い、ヘッドの高速シークと安定なロード・アンロードが可能となり、ロード・アンロードの信頼性を向上させるとともに、高速シークによるアクセス時間を短縮できるヘッド制御装置を実現することができる。   This configuration prevents saturation of the control drive current during high-speed seek due to increased viscosity of the pivot bearing of the head actuator, especially at low temperatures, and lower speed, and unstable operation due to saturation of the control drive current during load / unload. can do. As a result, stable head speed control enables high-speed seek and stable load / unload of the head, improving the load / unload reliability and reducing the access time by high-speed seek. Can be realized.

また、上記構成において、粘性制御手段はヘッドをディスク上に移動させるロード制御あるいはヘッドをディスク上から退避位置へ移動させるアンロード制御を行うときに動作の正常完了を判断する制御動作監視手段を有し、正常完了できない場合にはアクチュエータ手段に振動を与える指令を振動印加手段に出力するようにした構成を有するようにしてもよい。   In the above configuration, the viscosity control means has a control operation monitoring means for judging normal completion of the operation when performing load control for moving the head onto the disk or unload control for moving the head from the disk to the retracted position. However, when normal completion is not possible, a configuration may be adopted in which a command for applying vibration to the actuator means is output to the vibration applying means.

また、上記構成において、環境検出手段が動作環境温度を検出するために設けられた温度センサからの出力に対応した信号を粘性制御手段に出力するようにした構成を有してもよい。   In the above configuration, the environment detection unit may output a signal corresponding to the output from the temperature sensor provided for detecting the operating environment temperature to the viscosity control unit.

この構成によって、目標位置へヘッドを移動させる高速シーク制御とヘッドをディスク上へ移動させるロード・アンロード制御を行うときに、それぞれの動作を失敗することなく、確実に動作させることができる。特に、低温環境においても、ヘッドアクチュエータのピボット軸受の粘性増大によって生じるロード動作、アンロード動作あるいはシーク動作の失敗と、ヘッドやその他の装置の不良による失敗とを区別することができる。この結果、確実に動作を完了させることができる。したがって、ロード、アンロードあるいはシーク時における不安定動作を防止することができ、ロード・アンロードの信頼性を向上させるとともに、高速シーク動作が可能なヘッド制御装置およびディスク装置を実現することができる。   With this configuration, when performing high-speed seek control for moving the head to the target position and load / unload control for moving the head onto the disk, each operation can be performed reliably without failure. In particular, even in a low temperature environment, it is possible to distinguish between a failure of a load operation, an unload operation or a seek operation caused by an increase in the viscosity of the pivot bearing of the head actuator and a failure due to a defect of the head or other device. As a result, the operation can be surely completed. Therefore, unstable operation during loading, unloading or seeking can be prevented, and the reliability of loading / unloading can be improved, and a head control device and a disk device capable of high-speed seek operation can be realized. .

本発明のヘッド制御装置およびディスク装置によれば、低温におけるアクチュエータピボット軸受の粘性増大による高速シーク時のVCM制御駆動電流の飽和、およびそれによる低速化と、ロード・アンロード時のVCM制御駆動電流の飽和による不安定動作を防止することができ、ロード・アンロードの信頼性を向上させるとともに、高速シークによる高速データ転送が可能となるという大きな効果を奏する。   According to the head control device and the disk device of the present invention, the saturation of the VCM control drive current at the time of high-speed seek due to the increase in the viscosity of the actuator pivot bearing at a low temperature, the reduction in speed, and the VCM control drive current at the time of load / unload Unstable operation due to the saturation of the data can be prevented, the reliability of loading / unloading can be improved, and high-speed data transfer by high-speed seek can be achieved.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素については、同じ符号を付しており説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the same element, the same code | symbol is attached | subjected and description may be abbreviate | omitted.

(第1の実施の形態)
図1〜図10は、本発明の第1の実施の形態におけるヘッド制御装置およびそれを備えたディスク装置を説明するための図である。
(First embodiment)
1 to 10 are diagrams for explaining a head control device and a disk device including the head control device according to the first embodiment of the present invention.

図1はヘッド制御装置の構成を示すブロック図である。図2はアクチュエータピボット軸受を加振するための振動印加部を有するアクチュエータの平面図である。図3は振動印加部の構成を説明するための概略断面図である。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the head control device. FIG. 2 is a plan view of an actuator having a vibration applying unit for exciting the actuator pivot bearing. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the vibration applying unit.

また、図4はヘッド制御装置における速度制御部を示すブロック図である。さらに、図5は速度制御部における状態推定器を示すブロック図である。さらに、図6はヘッド制御装置における速度決定部を示すブロック図である。また、図7は速度制御(シーク制御)時のVCMの制御駆動電流に対する温度特性を示す図である。   FIG. 4 is a block diagram showing a speed control unit in the head control device. FIG. 5 is a block diagram showing a state estimator in the speed control unit. FIG. 6 is a block diagram showing a speed determining unit in the head control device. FIG. 7 is a diagram showing temperature characteristics with respect to the control drive current of the VCM during speed control (seek control).

また、図8は超音波振動を加えられたときのピボット軸受内のグリースの状態を説明する図で、(a)は超音波振動によるグリースの粘性変化を説明するための概念図、(b)は超音波振動によるグリース内の高分子成分の分解を示す模式図である。   FIG. 8 is a diagram for explaining the state of grease in the pivot bearing when ultrasonic vibration is applied. FIG. 8A is a conceptual diagram for explaining a change in the viscosity of grease due to ultrasonic vibration. FIG. 4 is a schematic diagram showing decomposition of a polymer component in grease by ultrasonic vibration.

さらに、図9はシーク動作時のヘッド速度、VCMの制御駆動電流およびバイアス力の時間応答を示す図で、(a)は環境温度が−10℃の場合、(b)は環境温度が0℃の場合、(c)は環境温度が+10℃の場合の図である。   Further, FIG. 9 is a graph showing the time response of the head speed, the control drive current of the VCM, and the bias force at the time of seek operation. FIG. 9A shows the case where the environmental temperature is −10 ° C. (C) is a figure in case environmental temperature is +10 degreeC.

また、図10は、粘性抵抗が小さくなった場合で、環境温度−10℃におけるシーク時のヘッド速度、VCMの制御駆動電流およびバイアス力(推定値)のそれぞれの時間応答を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing time responses of the head speed, the VCM control drive current, and the bias force (estimated value) when seeking at an ambient temperature of −10 ° C. when the viscous resistance is small.

図1において、ヘッドスライダ1にはヘッド2が搭載されており、アクチュエータ5は先端に上記ヘッドスライダ1を有する。アクチュエータ5は、ヘッドスライダ1に搭載されたヘッド2を目標位置へ位置決めする、あるいはディスク(図示せず)上へヘッド2を移動させる、あるいはディスク上のヘッド2を退避させる機能を有する。   In FIG. 1, a head 2 is mounted on a head slider 1, and an actuator 5 has the head slider 1 at the tip. The actuator 5 has a function of positioning the head 2 mounted on the head slider 1 to a target position, moving the head 2 onto a disk (not shown), or retracting the head 2 on the disk.

アクチュエータ5は、図2に示すようにアクチュエータ5の側面に振動印加部11を有している。この振動印加部11は、振動印加手段として、例えば薄膜の圧電素子を貼付して、ピボット軸受53を加振することができるようにした構成からなる。そして、環境温度が低温のときに、アクチュエータ5のピボット軸受53に振動を加えてピボット軸受53のグリースの粘性抵抗を小さくすることができる。   As shown in FIG. 2, the actuator 5 has a vibration applying unit 11 on the side surface of the actuator 5. The vibration applying unit 11 has a configuration in which, for example, a thin film piezoelectric element is attached as a vibration applying means so that the pivot bearing 53 can be vibrated. When the environmental temperature is low, vibration can be applied to the pivot bearing 53 of the actuator 5 to reduce the viscous resistance of the grease of the pivot bearing 53.

そして、図1に示すように、振動印加部11が配設されたアクチュエータ5と破線で囲まれた速度制御系100によってヘッド制御装置が構成されている。速度制御系100における位置検出部3は、ヘッド2から出力されるヘッド信号におけるサーボ信号Pより現在のヘッド位置Xを検出する。位置誤差検出部41はヘッドの目標位置Rと現在のヘッド位置Xを入力して、その差であるヘッド位置誤差PEを出力する。速度誤差検出部42は目標速度Vrefと現在のヘッド速度Vを入力として、その差である速度誤差VEを出力する。速度決定部8はヘッド位置Xとヘッド位置誤差PEと目標位置Rの3つの信号より目標移動(シーク)速度を決定する速度決定手段である。制御部6に含まれる速度制御部62は、速度誤差VEをもとに制御量Uを導出する速度制御手段である。   As shown in FIG. 1, the head control device is constituted by the actuator 5 provided with the vibration applying unit 11 and the speed control system 100 surrounded by a broken line. The position detector 3 in the speed control system 100 detects the current head position X from the servo signal P in the head signal output from the head 2. The position error detector 41 inputs the target position R of the head and the current head position X, and outputs a head position error PE that is the difference between them. The speed error detector 42 receives the target speed Vref and the current head speed V as inputs, and outputs a speed error VE that is the difference between them. The speed determination unit 8 is a speed determination unit that determines a target movement (seek) speed from three signals of the head position X, the head position error PE, and the target position R. The speed control unit 62 included in the control unit 6 is speed control means for deriving the control amount U based on the speed error VE.

駆動部7は、制御量Uを入力とし、アクチュエータ5を駆動させるために制御駆動電流IをVCM52に出力する駆動手段である。   The drive unit 7 is a drive unit that receives the control amount U and outputs a control drive current I to the VCM 52 in order to drive the actuator 5.

環境検出部9は、制御量Uを入力として環境温度を出力する環境検出手段である。振動印加部11は、アクチュエータ5のピボット軸受53に振動を加える振動印加手段である。また、粘性制御部10は環境検出部9からの出力信号をもとに振動印加部11を制御するための粘性制御手段である。   The environment detection unit 9 is an environment detection unit that outputs an environmental temperature with the control amount U as an input. The vibration applying unit 11 is a vibration applying unit that applies vibration to the pivot bearing 53 of the actuator 5. The viscosity control unit 10 is a viscosity control means for controlling the vibration application unit 11 based on an output signal from the environment detection unit 9.

ここで、振動印加手段である振動印加部11および速度制御手段である速度制御部62について、それぞれ図3および図4を用いて説明する。   Here, the vibration application unit 11 as the vibration application unit and the speed control unit 62 as the speed control unit will be described with reference to FIGS. 3 and 4, respectively.

図3において、振動印加部11である圧電素子は、圧電薄膜112の両側を電極111、113によって挟まれた構造であり、ピボット軸受53(図示せず)の側面に貼付されて構成されている。ここで、使用している圧電薄膜112は、例えばPZT薄膜で、その厚みは約5μmである。また、圧電薄膜112の両側を挟む電極111、113に粘性制御部10からの矩形波信号が印加されることにより、圧電薄膜112が振動する。電極111、113の材質は、例えばPtを用いる。この電極111、113および圧電薄膜112からなる圧電素子は、さらに樹脂でコーティングされている。また、ピボット軸受53への貼付は接着剤を使用している。   In FIG. 3, the piezoelectric element that is the vibration applying unit 11 has a structure in which both sides of the piezoelectric thin film 112 are sandwiched between electrodes 111 and 113, and is configured to be affixed to a side surface of a pivot bearing 53 (not shown). . Here, the piezoelectric thin film 112 used is, for example, a PZT thin film, and the thickness thereof is about 5 μm. In addition, when the rectangular wave signal from the viscosity control unit 10 is applied to the electrodes 111 and 113 sandwiching both sides of the piezoelectric thin film 112, the piezoelectric thin film 112 vibrates. For example, Pt is used as the material of the electrodes 111 and 113. The piezoelectric element composed of the electrodes 111 and 113 and the piezoelectric thin film 112 is further coated with a resin. Further, an adhesive is used for sticking to the pivot bearing 53.

図4において、速度制御部62は、速度誤差信号VEを入力として、速度誤差信号VEに速度制御ゲインKvを乗算した信号と、積分器624の出力である速度誤差VEの積分値に積分制御ゲインKiを乗算した信号と、状態推定器63の出力である推定バイアス力Fe値にバイアス力制御ゲインKdを乗算した信号とを、加算器62Aで加算して制御量Uを出力する。   In FIG. 4, the speed control unit 62 receives the speed error signal VE and inputs an integral control gain to a signal obtained by multiplying the speed error signal VE by the speed control gain Kv and an integral value of the speed error VE output from the integrator 624. The signal obtained by multiplying Ki and the signal obtained by multiplying the estimated bias force Fe value, which is the output of the state estimator 63, by the bias force control gain Kd are added by the adder 62A to output the control amount U.

状態推定器63は制御量Uと、ヘッドの現在位置Xと推定位置Xeとの差Peeとを入力信号として、ヘッドの推定位置Xe、ヘッドの推定速度Ve、およびアクチュエータ5に加わる推定バイアス力Feの3つの信号を推定して出力する。   The state estimator 63 uses the control amount U and the difference Pee between the current position X and the estimated position Xe of the head as input signals, and the estimated position Xe of the head, the estimated speed Ve of the head, and the estimated bias force Fe applied to the actuator 5. Are estimated and output.

なお、積分器624は、加算器622Aと遅延器625より構成され、制御サンプリング時間ごとに入力信号である速度誤差信号VEを逐次積分して積分値を出力する。   The integrator 624 includes an adder 622A and a delay unit 625, and sequentially integrates the speed error signal VE that is an input signal for each control sampling time, and outputs an integrated value.

また、図4において、位置信号選択手段43は高速にヘッドをシークする場合、あるいは現在のヘッド位置Xを検出できなかった場合に、ヘッド2の推定位置Xeを位置誤差検出部41に出力する。   In FIG. 4, the position signal selection unit 43 outputs the estimated position Xe of the head 2 to the position error detection unit 41 when seeking the head at high speed or when the current head position X cannot be detected.

速度制御部62に含まれる状態推定器63について図5を用いて説明する。   The state estimator 63 included in the speed control unit 62 will be described with reference to FIG.

図5において、ブロックA、ブロックBおよびブロックCは、アクチュエータ5と駆動部7をモデル化したときのそれぞれ状態変数行列63A、入力変数行列63Bおよび出力変数行列63Cを表す。また、ゲインkeはVCM状態推定ゲイン63gのゲインである。入力変数行列63BであるブロックBは、制御量Uの変数である。状態変数行列63AであるブロックAは、ヘッド位置Xe、推定速度Veおよびバイアス力Feの3変数である。また、ヘッド2の現在位置Xと推定位置Xeの差Peeの信号がVCM状態推定ゲイン63gへの入力信号となる。   In FIG. 5, a block A, a block B, and a block C represent a state variable matrix 63A, an input variable matrix 63B, and an output variable matrix 63C, respectively, when the actuator 5 and the drive unit 7 are modeled. The gain ke is the gain of the VCM state estimation gain 63g. The block B which is the input variable matrix 63B is a variable of the control amount U. The block A which is the state variable matrix 63A has three variables of the head position Xe, the estimated speed Ve, and the bias force Fe. Further, a signal of a difference Pee between the current position X of the head 2 and the estimated position Xe is an input signal to the VCM state estimation gain 63g.

次に、速度制御系100における速度決定部8について、図6を用いて説明する。図6において、速度決定部8は。目標位置R、ヘッド2の現在位置Xおよびヘッド位置誤差PEを入力信号として、目標速度Vrefを出力する。また、目標速度計算部81は、ヘッド位置誤差PEを入力信号として、(式1)により、仮の目標速度Vref0を計算する。   Next, the speed determination unit 8 in the speed control system 100 will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the speed determination unit 8. The target speed Vref is output using the target position R, the current position X of the head 2 and the head position error PE as input signals. Further, the target speed calculation unit 81 calculates a temporary target speed Vref0 according to (Equation 1) using the head position error PE as an input signal.

(Vref0)=2・a・PE (式1)
ここで、aはシーク時の加速度、PEはヘッド位置誤差である。
(Vref0) 2 = 2 · a · PE (Formula 1)
Here, a is the acceleration during seek, and PE is the head position error.

移動方向検出部83は、目標位置R、現在のヘッド位置Xおよび移動方向を検出する。ここで、シーク制御時の垂直方向のトルク特性を考慮してブロック84で補正信号が出力され、この補正信号と目標速度計算部81の出力である仮の目標速度Vref0を入力として、ブロック85によって真の目標速度Vrefを決定する。   The movement direction detection unit 83 detects the target position R, the current head position X, and the movement direction. Here, in consideration of the vertical torque characteristics at the time of seek control, a correction signal is output at block 84, and this correction signal and the provisional target speed Vref0 that is the output of the target speed calculation unit 81 are input as input by block 85. The true target speed Vref is determined.

次に、アクチュエータ5のピボット軸受53におけるグリースの粘性抵抗の温度による変化、特に低温時における粘性抵抗の増加を抑止する方法について説明する。   Next, a method for suppressing the change in the viscosity resistance of the grease in the pivot bearing 53 of the actuator 5 with the temperature, particularly an increase in the viscosity resistance at a low temperature will be described.

先ず、環境温度を検出する必要がある。この温度検出については、図7に示されるようなシーク電流の温度特性テーブルをあらかじめメモリに持っておいて、シーク時の一定速度での電流あるいは加速減速時のピーク電流を検出し、その電流値より現在の環境温度を推定することができる。図7には、環境温度に対するVCMの制御駆動電流Iを目標速度100mm/secから400mm/secまでの4つの場合について示している。   First, it is necessary to detect the environmental temperature. For this temperature detection, a temperature characteristic table of seek current as shown in FIG. 7 is previously stored in the memory, current at a constant speed during seek or peak current during acceleration / deceleration is detected, and the current value More current environmental temperature can be estimated. FIG. 7 shows four cases of the VCM control drive current I with respect to the environmental temperature from the target speed of 100 mm / sec to 400 mm / sec.

なお、本実施の形態においては、図1に示すように、VCMの制御駆動電流Iを直接測定する代わりに、制御量Uより換算してVCMの制御駆動電流Iを推定し、環境検出部9によって環境温度を推定している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, instead of directly measuring the control drive current I of the VCM, the control drive current I of the VCM is estimated by conversion from the control amount U, and the environment detection unit 9 Is used to estimate the ambient temperature.

また、動作環境温度の検出方法についての他の一例を簡単に説明する。ディスクを回転させるスピンドルモータのスピンドル起動電流あるいは駆動電流の少なくともいずれか一方の温度特性テーブルをあらかじめメモリに持っておき、温度検出手段としての環境検出部9においてスピンドルモータの起動電流もしくは駆動電流を検出し、その電流値より現在の環境温度を推定することできる。なお、起動電流あるいは駆動電流を直接測定する代わりに、スピンドルモータを等速回転制御するためのスピンドル制御量より換算して起動電流あるいは駆動電流を推定してもよい。   Another example of the method for detecting the operating environment temperature will be briefly described. A temperature characteristic table of at least one of the spindle starting current and driving current of the spindle motor that rotates the disk is previously stored in the memory, and the environment detecting unit 9 as temperature detecting means detects the spindle motor starting current or driving current. The current ambient temperature can be estimated from the current value. Instead of directly measuring the starting current or the driving current, the starting current or the driving current may be estimated by converting from a spindle control amount for controlling the spindle motor to rotate at a constant speed.

制御量Uが入力された環境検出部9において、制御量Uより推定されたVCMの制御駆動電流Iにより環境温度を推定し、環境温度が−5℃以下の場合あるいはあらかじめメモリされているシーク電流の温度特性テーブルにおいて20℃に対応する制御駆動電流Iに対して3倍以上の制御駆動電流Iを示した場合、粘性制御手段である粘性制御部10によって振動印加手段である振動印加部11の圧電素子に高周波の交番信号を加え、ピボット軸受53に振動を加える。ここでは制御帯域が500Hzであるので、加振のための振動印加周波数は制御帯域における制御周波数よりも十分に高い周波数の振動、例えば超音波振動を加えることが必要である。   In the environment detection unit 9 to which the control amount U is input, the environment temperature is estimated based on the control drive current I of the VCM estimated from the control amount U, and the seek current stored in advance when the environment temperature is −5 ° C. or lower. When the control drive current I is 3 times or more than the control drive current I corresponding to 20 ° C. in the temperature characteristic table, the viscosity control unit 10 that is the viscosity control unit uses the vibration application unit 11 that is the vibration application unit. A high frequency alternating signal is applied to the piezoelectric element, and vibration is applied to the pivot bearing 53. Here, since the control band is 500 Hz, it is necessary to apply vibration having a frequency sufficiently higher than the control frequency in the control band, for example, ultrasonic vibration, as the vibration application frequency for excitation.

なお、本実施の形態の図7においては、−5℃に対応する制御駆動電流Iは20℃に対応する制御駆動電流Iに対して約3倍の値を示している。また、電圧は3V駆動で、圧電素子であるため電流はほとんど流れず、消費電力にはほとんど影響しない。   In FIG. 7 of the present embodiment, the control drive current I corresponding to −5 ° C. is about three times as large as the control drive current I corresponding to 20 ° C. Moreover, the voltage is 3V drive, and since it is a piezoelectric element, almost no current flows and power consumption is hardly affected.

図8は、振動印加部11の圧電素子に超音波振動を加えたときのピボット軸受53内のグリースの状態を模式的に示す図である。低温において、圧電素子による超音波振動によって、図8(a)に示すように、グリースには渦(キャビテーション)が一時的に発生する。この渦は有機材を希薄にする性質があり、そのためグリースの粘性が低下する。この粘性低下状態でシーク動作を行うことによって、低温においても低電流でのシーク動作が可能となる。   FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a state of grease in the pivot bearing 53 when ultrasonic vibration is applied to the piezoelectric element of the vibration applying unit 11. As shown in FIG. 8A, vortex (cavitation) is temporarily generated in the grease at a low temperature due to ultrasonic vibration by the piezoelectric element. This vortex has the property of diluting the organic material, which reduces the viscosity of the grease. By performing the seek operation in this reduced viscosity state, it is possible to perform a seek operation with a low current even at a low temperature.

また、図8(b)に示すように、グリース内の高分子成分が超音波振動によって分解し、この分解により分子構造が小さくなり粘性摩擦が小さくなる。また、振動によって熱が発生する。この熱によってグリース温度は上昇し、温度特性により粘性摩擦が小さくなるように改善される。ただし、振動印加はシークの前に実施する。さらに、振動印加を停止すると渦もなくなる。よって、高精度位置決めの必要なトラックフォローイング時には、低温であっても振動印加を停止する。   Further, as shown in FIG. 8B, the polymer component in the grease is decomposed by ultrasonic vibration, and this decomposition reduces the molecular structure and reduces the viscous friction. Also, heat is generated by vibration. This heat raises the grease temperature, and the temperature characteristics improve so that the viscous friction is reduced. However, vibration is applied before seeking. Furthermore, when the vibration application is stopped, the vortex disappears. Therefore, vibration application is stopped even at low temperatures during track following that requires high-accuracy positioning.

次に、ヘッド制御装置として、図1における環境検出部9、粘性制御部10および振動印加部11がない場合、すなわちアクチュエータ5のピボット軸受53がグリースによる粘性抵抗を有する軸受である場合のヘッド制御装置について、そのシーク動作時のヘッド速度V、VCMの制御駆動電流Iおよび推定バイアス力Fe値の時間応答を求め、これらのデータを環境検出部9、粘性制御部10および振動印加部11を設けた場合のそれぞれのデータと比較する。   Next, as a head control device, the head control in the case where the environment detection unit 9, the viscosity control unit 10 and the vibration application unit 11 in FIG. 1 are not provided, that is, the pivot bearing 53 of the actuator 5 is a bearing having a viscous resistance due to grease. For the apparatus, the head speed V during the seek operation, the VCM control drive current I, and the time response of the estimated bias force Fe value are obtained, and these data are provided in the environment detection unit 9, the viscosity control unit 10 and the vibration application unit 11. Compare with the data of each case.

環境検出部9、粘性制御部10および振動印加部11がない場合のヘッド制御装置のシーク動作時のヘッド速度V、VCMの制御駆動電流Iおよび推定バイアス力Fe値の時間応答について、図9を用いて説明する。   FIG. 9 shows the time response of the head speed V, the control drive current I of the VCM, and the estimated bias force Fe value during the seek operation of the head control device without the environment detection unit 9, the viscosity control unit 10, and the vibration application unit 11. It explains using.

なお、図9(a)、図9(b)および図9(c)において、上段はヘッド速度V、中段はVCMの制御駆動電流Iおよび下段は推定バイアス力Feをそれぞれ示す。また、横軸は時間である。この測定においては、ヘッド速度Vはすべて400mm/secが目標値である。また、加速が72G、減速が−18Gの速度プロファイルが設計値である。印加電流の限界は200mAとしている。   9A, 9B, and 9C, the upper stage shows the head speed V, the middle stage shows the control drive current I of the VCM, and the lower stage shows the estimated bias force Fe. The horizontal axis is time. In this measurement, the head speed V is a target value of 400 mm / sec. A speed profile with acceleration of 72G and deceleration of -18G is the design value. The limit of the applied current is 200 mA.

図9(a)、図9(b)および図9(c)を比較すると、加速、減速時の電流に加え、一定速度になるまでの電流値(推定バイアス力Fe値)が温度の低下に伴い増加している。また、低温になると、一定速度になるまでの時間が長くなり、−10℃の場合、ヘッド速度Vはその目標値である400mm/secの速度に達していない。これは、アクチュエータ5のピボット軸受53におけるグリースの粘性抵抗が温度により変化することによって起こる現象である。すなわち、グリースの粘性は温度低下とともに大きくなり、速度に比例して粘性抵抗に対するVCMの制御駆動電流Iが大きくなり、飽和状態となるからである。VCMの制御駆動電流Iが大きくなると、消費電力が大きくなり、モバイル用途では使用可能時間が短くなる。   9 (a), 9 (b) and 9 (c), in addition to the current during acceleration and deceleration, the current value (estimated bias force Fe value) until reaching a constant speed decreases in temperature. It has increased along with it. Further, when the temperature is low, the time until the constant speed is reached becomes long. When the temperature is −10 ° C., the head speed V does not reach the target value of 400 mm / sec. This is a phenomenon that occurs when the viscosity resistance of the grease in the pivot bearing 53 of the actuator 5 varies with temperature. That is, the viscosity of the grease increases as the temperature decreases, and the VCM control drive current I with respect to the viscous resistance increases in proportion to the speed, resulting in saturation. When the control drive current I of the VCM increases, the power consumption increases, and the usable time is shortened in mobile applications.

これに対して、環境検出部9、粘性制御部10および振動印加部11を設けた場合には、図10に示すように環境温度が−10℃においても、粘性抵抗が小さくなる。上述の環境検出部9、粘性制御部10および振動印加部11を設けていないヘッド制御装置に対する環境温度−10℃に対応したシーク時におけるヘッド速度VとVCMの制御駆動電流Iおよびバイアス力(推定値)Feに対し、バイアス力(推定値)FeおよびVCMの制御駆動電流Iが、それぞれ約半分に改善されている。また、ヘッド速度Vも目標速度400mm/secに達しており、シーク動作あるいはロード・アンロード動作を高速で行うことができることが明確になった。したがって、それらの動作時間を短縮し、シーク動作あるいはロード・アンロード動作の安定性、信頼性を向上できる。   On the other hand, when the environment detection unit 9, the viscosity control unit 10, and the vibration application unit 11 are provided, the viscous resistance is reduced even when the environmental temperature is −10 ° C. as shown in FIG. Head speed V and VCM control drive current I and bias force (estimated) at the time of seeking corresponding to an environmental temperature of −10 ° C. with respect to a head control device that does not include the environment detection unit 9, the viscosity control unit 10, and the vibration application unit 11. The control drive current I of the bias force (estimated value) Fe and VCM is improved by about half with respect to the value (Fe). The head speed V has also reached the target speed of 400 mm / sec, and it has become clear that the seek operation or the load / unload operation can be performed at high speed. Therefore, the operation time can be shortened, and the stability and reliability of the seek operation or load / unload operation can be improved.

したがって、制御量Uを入力として、環境検出部9および粘性制御部10を設け、アクチュエータ5のピボット軸受53に圧電素子による振動印加部11を設けることによって、特に低温時においてもバイアス力(推定値)FeおよびVCMの制御駆動電流Iが増加せず、高速でシーク動作あるいはロード・アンロード動作を行うことができる。   Accordingly, by providing the control amount U as an input, the environment detection unit 9 and the viscosity control unit 10 are provided, and the vibration applying unit 11 using a piezoelectric element is provided in the pivot bearing 53 of the actuator 5, thereby enabling a bias force (estimated value) even at a low temperature. ) The control drive current I of Fe and VCM does not increase, and a seek operation or load / unload operation can be performed at high speed.

以上のように、本実施の形態によれば、低温時におけるアクチュエータピボット軸受の粘性抵抗の増大による高速シーク時のVCMの制御駆動電流の飽和、およびそれによるシーク動作の低速化と、ロード・アンロード動作時のVCMの制御駆動電流の飽和による不安定動作を防止することができる。この結果、ロード・アンロード動作の信頼性を向上させるとともに、高速シークによる高速データ転送が可能なヘッド制御装置およびディスク装置を実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, saturation of the VCM control drive current during high-speed seek due to increase in the viscous resistance of the actuator pivot bearing at low temperatures, resulting in low-speed seek operation, load unloading Unstable operation due to saturation of the control drive current of the VCM during the load operation can be prevented. As a result, the reliability of the load / unload operation can be improved, and a head control device and a disk device capable of high-speed data transfer by high-speed seek can be realized.

(第2の実施の形態)
図11〜図15は、本発明の第2の実施の形態にかかるヘッド制御装置を説明するための図である。図11は、ヘッド制御装置の構成を示すブロック図である。図12は、逆起電圧検出部の構成を示す回路図である。また、図13は、速度制御部の構成を示すブロック図である。図14は、負荷推定器の構成を示すブロック図である。図15は、ロード動作時のヘッド速度(逆起電圧)とVCMの制御駆動電流の時間応答を求めた図で、(a)は環境温度が20℃の場合、(b)は環境温度が−10℃の場合の図である。
(Second Embodiment)
FIGS. 11-15 is a figure for demonstrating the head control apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of the head control device. FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of the counter electromotive voltage detection unit. FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the speed control unit. FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of the load estimator. FIGS. 15A and 15B show the time response of the head speed (back electromotive voltage) and the VCM control drive current during the load operation. FIG. 15A shows the case where the environmental temperature is 20 ° C., and FIG. It is a figure in the case of 10 degreeC.

図11において、図1に示す第1の実施の形態にかかるヘッド制御装置と異なる点は、ヘッド速度をアクチュエータ5のVCM52の逆起電圧から導出する逆起電圧検出部12を有していること、およびその出力信号を用いて制御量Uを演算する速度制御部66の構成が異なることである。その他のヘッド制御装置の基本的な構成は、第1の実施の形態にかかるヘッド制御装置と同様である。したがって、以下では基本的な説明を省略し、第1の実施の形態にかかるヘッド制御装置と異なる点について主として説明する。   11 is different from the head control device according to the first embodiment shown in FIG. 1 in that it has a back electromotive voltage detection unit 12 that derives the head speed from the back electromotive voltage of the VCM 52 of the actuator 5. And the configuration of the speed control unit 66 that calculates the control amount U using the output signal is different. The other basic configuration of the head control device is the same as that of the head control device according to the first embodiment. Therefore, the basic description will be omitted below, and differences from the head control device according to the first embodiment will be mainly described.

ヘッド2を退避位置よりディスク(図示せず)上へ移動させる場合、すなわちロード動作を例にとって、本実施の形態のヘッド制御装置の動作を説明する。この場合には、ヘッド2からの出力信号がなく、ヘッド2の出力信号によってヘッド位置検出ができない。したがって、位置検出部3の出力はない。また、速度決定部8はヘッド位置信号が検出されない場合、ヘッド2のロード・アンロード速度を目標速度Vrefとして出力する。なお、アンロード動作についても、ロード動作と同様であるため、ここでの説明は省略する。   When the head 2 is moved from the retracted position onto a disk (not shown), that is, a load operation is taken as an example, the operation of the head control device of the present embodiment will be described. In this case, there is no output signal from the head 2, and the head position cannot be detected by the output signal of the head 2. Therefore, there is no output from the position detector 3. Further, when the head position signal is not detected, the speed determination unit 8 outputs the load / unload speed of the head 2 as the target speed Vref. Note that the unload operation is the same as the load operation, and a description thereof is omitted here.

図11において、ヘッド信号からのヘッド速度信号検出ができないため、VCM52の逆起電圧よりヘッド速度Vvcmを検出する。ここで、ヘッド速度Vvcmを検出するための逆起電圧検出部12について、図12を用いて説明する。   In FIG. 11, since the head speed signal cannot be detected from the head signal, the head speed Vvcm is detected from the back electromotive voltage of the VCM 52. Here, the counter electromotive voltage detection unit 12 for detecting the head speed Vvcm will be described with reference to FIG.

図12において、VCM52のコイル521と直列に検出抵抗522を設け、その両端に制御信号に比例した制御駆動電流が流れるように、駆動部7のドライバLSIがその両端に電圧を加える。差動検出部524、527により、VCMによるヘッドの移動速度に比例した逆起電圧信号Vbemfを検出し、その信号にブロック528における速度変換ゲインKbを乗じて、VCMによるヘッドの移動速度Vvcmを出力するように構成されている。   In FIG. 12, a detection resistor 522 is provided in series with the coil 521 of the VCM 52, and the driver LSI of the drive unit 7 applies a voltage to both ends thereof so that a control drive current proportional to the control signal flows at both ends. The differential detection units 524 and 527 detect the back electromotive voltage signal Vbemf proportional to the head moving speed by the VCM, and multiply the signal by the speed conversion gain Kb in the block 528 to output the head moving speed Vvcm by the VCM. Is configured to do.

次に、図13に示すように、速度制御部66は、ヘッド速度Vvcmと目標速度Vrefを入力とする比較器66Sからの出力である速度誤差信号VEを入力信号として、制御量Uを計算し、出力する。すなわち、目標速度Vrefとヘッド速度Vvcmとを比較器66Sに入力し、その差を速度誤差VEとして出力する。この速度誤差VEにゲインKvを乗じた信号と負荷推定器65の出力である負荷推定信号FbにゲインKdを乗じた信号を加算器64Aによって加算した信号を制御量Uとして出力している。ここで、負荷推定器65は制御量Uとヘッド速度Vvcm信号を入力信号としている。   Next, as shown in FIG. 13, the speed control unit 66 calculates the control amount U using the speed error signal VE, which is an output from the comparator 66S that receives the head speed Vvcm and the target speed Vref, as input signals. ,Output. That is, the target speed Vref and the head speed Vvcm are input to the comparator 66S, and the difference is output as the speed error VE. A signal obtained by adding the signal obtained by multiplying the speed error VE by the gain Kv and the signal obtained by multiplying the load estimation signal Fb, which is the output of the load estimator 65, by the gain Kd, by the adder 64A is output as the control amount U. Here, the load estimator 65 uses the control amount U and the head speed Vvcm signal as input signals.

ここで、負荷推定器65について、図14を用いて説明する。負荷推定器65には、アクチュエータモデル651、ローパスフィルタ(LPF)652を有している。アクチュエータモデル651は、アクチュエータ5によるヘッドの移動に関する伝達関数を電気回路による同一の伝達関数でモデル化したものである。すなわち、アクチュエータモデル651は、駆動部7も含めた位置決め制御系を模擬動作して、アクチュエータ5によるヘッドの加速度を推定した加速度推定信号Acceを出力する。   Here, the load estimator 65 will be described with reference to FIG. The load estimator 65 includes an actuator model 651 and a low-pass filter (LPF) 652. The actuator model 651 is obtained by modeling a transfer function related to head movement by the actuator 5 with the same transfer function by an electric circuit. That is, the actuator model 651 performs a simulation operation of the positioning control system including the drive unit 7 and outputs an acceleration estimation signal Acce obtained by estimating the head acceleration by the actuator 5.

そして、負荷推定器65は、ヘッド速度信号Vvcmより加速度推定信号Acceを演算するとともに、制御信号Uから加速度信号Accを演算する。すなわち、ヘッド速度信号Vvcmにブロック655のゲインKt・kdaを乗じて得られる加速度信号Accとアクチュエータ5を制御する制御信号Uにアクチュエータモデル651のゲインJ/L・kadを乗じて得られる加速度推定信号Acceが比較器653で比較され、その差を外乱成分と推定する。推定した外乱成分は安定化補償器(ローパスフィルタLPF)652を通って負荷推定信号Fbとして外乱制御器654に出力される。外乱制御器654は、負荷推定信号Fbを制御信号のディメンジョンに変更して、外乱補償信号Ufを図13における加算器64Aへ出力する。 The load estimator 65 calculates the acceleration estimation signal Acce from the head speed signal Vvcm and calculates the acceleration signal Acc from the control signal U. That is, the acceleration obtained by multiplying the acceleration signal Acc obtained by multiplying the head speed signal Vvcm by the gain Kt · k da of the block 655 and the control signal U for controlling the actuator 5 by the gain J / L · k ad of the actuator model 651. The estimated signal Acce is compared by the comparator 653, and the difference is estimated as a disturbance component. The estimated disturbance component passes through the stabilization compensator (low-pass filter LPF) 652 and is output to the disturbance controller 654 as the load estimation signal Fb. The disturbance controller 654 changes the load estimation signal Fb to the dimension of the control signal, and outputs the disturbance compensation signal Uf to the adder 64A in FIG.

図13における加算器64Aは、負荷外乱を推定して生成された外乱補償信号Ufと制御信号Uvとを加算して、制御量信号Uを駆動部7に出力する。   The adder 64 </ b> A in FIG. 13 adds the disturbance compensation signal Uf generated by estimating the load disturbance and the control signal Uv, and outputs the control amount signal U to the drive unit 7.

したがって、ヘッド2からのヘッド出力信号がなく、ヘッド2の出力信号によってヘッド位置検出ができないロード動作あるいはアンロード動作時においても、VCM52の逆起電圧より逆起電圧検出部12によって検出されたヘッド速度と、ヘッド位置信号が検出されない場合の速度決定部8から出力されるヘッド2のロード・アンロード速度である目標速度Vrefとから算出された制御量信号Uが駆動部7に出力される。このため、高速でロード・アンロード動作を実行することができる。   Therefore, the head detected by the counter electromotive voltage detection unit 12 from the counter electromotive voltage of the VCM 52 even during a load operation or an unload operation in which there is no head output signal from the head 2 and the head position cannot be detected by the output signal of the head 2. A control amount signal U calculated from the speed and the target speed Vref that is the load / unload speed of the head 2 output from the speed determination unit 8 when the head position signal is not detected is output to the drive unit 7. For this reason, the load / unload operation can be executed at high speed.

上述のような速度制御系110(図11参照)を有するヘッド制御装置と比較するために、ピボット軸受53に振動印加部11を設けていないアクチュエータ5を用いたヘッド制御装置のヘッドのロード動作について説明する。そのようなヘッド制御装置に対して、環境温度20℃および−10℃におけるロード動作時のVCMの制御駆動電流およびヘッド速度に対するそれぞれの時間応答特性を、図15に示している。なお、横軸は時間である。また、図15には、VCMの制御駆動電流と、VCMの速度、すなわちヘッドのロード速度に相当するデータとを、それぞれCurrentとBEMF×15として示している。Currentは、VCMの制御駆動電流をカレントプローブで電圧信号として検出したデータを示しており、BEMF×15は図12に示す検出抵抗522の両端電圧を15倍のアンプで検出した信号を示している。   For comparison with the head control device having the speed control system 110 (see FIG. 11) as described above, the head loading operation of the head control device using the actuator 5 in which the vibration applying unit 11 is not provided in the pivot bearing 53 is described. explain. FIG. 15 shows respective time response characteristics with respect to such a head control device with respect to the control drive current and the head speed of the VCM during the load operation at the environmental temperatures of 20 ° C. and −10 ° C. The horizontal axis is time. Further, FIG. 15 shows the control drive current of the VCM and the data corresponding to the VCM speed, that is, the head load speed, as Current and BEMF × 15, respectively. Current indicates data obtained by detecting the control drive current of the VCM as a voltage signal by the current probe, and BEMF × 15 indicates a signal obtained by detecting the voltage across the detection resistor 522 illustrated in FIG. .

図15(a)と図15(b)とを比較すると、低温(−10℃)時の方が、VCMの制御駆動電流が大きくなるとともにロード速度が遅くなり、ロード動作のための時間が長くなっている。これは、アクチュエータ5のピボット軸受53におけるグリースの粘性抵抗が温度により変化することによって起こる現象である。すなわち、グリースの粘性は温度低下とともに大きくなり、速度に比例して粘性抵抗に対する駆動電流が大きくなっているからである。さらに、図15(c)は、低温(−10℃)時で、振動を印加したときのデータである。振動を印加することにより改善されることがわかる。   Comparing FIG. 15A and FIG. 15B, when the temperature is low (−10 ° C.), the control drive current of the VCM increases and the load speed becomes slower, and the time for the load operation becomes longer. It has become. This is a phenomenon that occurs when the viscosity resistance of the grease in the pivot bearing 53 of the actuator 5 varies with temperature. That is, the viscosity of the grease increases with a decrease in temperature, and the drive current for the viscous resistance increases in proportion to the speed. Further, FIG. 15C shows data when vibration is applied at a low temperature (−10 ° C.). It can be seen that it is improved by applying vibration.

VCMの制御駆動電流が大きくなると、消費電力が大きくなるのでモバイル用途では、使用可能時間が短くなる。   When the control drive current of the VCM increases, the power consumption increases, so that the usable time is shortened in mobile applications.

これに対して、第1の実施の形態の図2に示すように、アクチュエータ5の側面に薄膜の圧電素子を貼付した振動印加部11を設けて、アクチュエータのピボット軸受53に振動を加える構成と、速度制御系110に環境検出部9と粘性制御部10とを有する構成とすることによって、以下の効果を得ることができる。すなわち、環境温度が所定の温度以下、すなわち低温であることを環境検出部9により検出したとき、第1の実施の形態と同様に粘性制御手段である粘性制御部10によって振動印加手段である振動印加部11の圧電素子に高周波の交番信号を加えてピボット軸受53に振動を与える。これにより、ピボット軸受53のグリースの粘性を低下させることができる。この結果、低温時においても環境温度が常温状態(例えば、20℃)での粘性抵抗と同じような粘性抵抗とすることができる。したがって、速度制御(ロード制御)時のVCMの制御駆動電流およびヘッド速度に対するそれぞれの時間応答特性は、例えば図15(a)に示されるのと同じような挙動が得られる。   On the other hand, as shown in FIG. 2 of the first embodiment, the vibration applying section 11 having a thin film piezoelectric element attached to the side surface of the actuator 5 is provided to apply vibration to the pivot bearing 53 of the actuator. When the speed control system 110 includes the environment detection unit 9 and the viscosity control unit 10, the following effects can be obtained. That is, when the environmental detection unit 9 detects that the environmental temperature is equal to or lower than a predetermined temperature, that is, a low temperature, the vibration that is the vibration applying unit is performed by the viscosity control unit 10 that is the viscosity control unit as in the first embodiment. A high frequency alternating signal is applied to the piezoelectric element of the applying unit 11 to vibrate the pivot bearing 53. Thereby, the viscosity of the grease of the pivot bearing 53 can be reduced. As a result, even when the temperature is low, the environmental resistance can be a viscous resistance similar to the viscous resistance in a normal temperature state (for example, 20 ° C.). Therefore, the respective time response characteristics with respect to the control drive current and the head speed of the VCM at the time of speed control (load control) have the same behavior as shown in FIG. 15A, for example.

第1の実施の形態で説明したように、制御量Uから推定したVCMの制御駆動電流Iにより動作環境温度を推定するか、あるいはスピンドルモータを等速回転制御するためのスピンドル制御量より推定した電流より動作環境温度を推定する。推定した動作環境温度が、0℃以下の場合、粘性制御手段としての粘性制御部10は、振動印加手段である振動印加部11の圧電素子に高周波の交番信号を加えてピボット軸受53に振動を加える。ここで、加振のための振動印加周波数は、制御帯域における制御周波数よりも十分に高い周波数の振動、例えば超音波振動を加えることが必要である。なお、電圧は3V駆動で、圧電素子であるため電流はほとんど流れず、消費電力にはほとんど影響しない。なお、制御帯域は、例えば500Hzである。   As described in the first embodiment, the operating environment temperature is estimated from the control drive current I of the VCM estimated from the control amount U, or is estimated from the spindle control amount for controlling the spindle motor to rotate at a constant speed. The operating environment temperature is estimated from the current. When the estimated operating environment temperature is 0 ° C. or less, the viscosity control unit 10 as the viscosity control unit applies a high-frequency alternating signal to the piezoelectric element of the vibration application unit 11 that is the vibration application unit, and vibrates the pivot bearing 53. Add. Here, it is necessary to apply vibration having a frequency sufficiently higher than the control frequency in the control band, for example, ultrasonic vibration, as the vibration application frequency for excitation. The voltage is 3V drive, and since it is a piezoelectric element, current hardly flows and power consumption is hardly affected. The control band is, for example, 500 Hz.

したがって、第1の実施の形態と同様に、低温時においても、振動印加手段である振動印加部11の圧電素子に高周波の交番信号を加えてピボット軸受53に振動を加えることによって、アクチュエータ5のピボット軸受53のグリースに発生する渦による粘性の低下と、高分子成分の分解および熱の発生による粘性摩擦の低下が生じる。この結果、低温時においても、低電流でロード動作あるいはアンロード動作をさせることができ、消費電力を小さく抑えることができると同時に、高速でロード・アンロード動作を行うことができる。   Therefore, similarly to the first embodiment, even at a low temperature, by applying a high-frequency alternating signal to the piezoelectric element of the vibration applying unit 11 that is a vibration applying unit and applying vibration to the pivot bearing 53, the actuator 5 A decrease in viscosity due to vortices generated in the grease of the pivot bearing 53 and a decrease in viscous friction due to decomposition of polymer components and generation of heat occur. As a result, even at low temperatures, a load operation or an unload operation can be performed with a low current, power consumption can be kept small, and a load / unload operation can be performed at a high speed.

(第3の実施の形態)
図16および図17は、本発明の第3の実施の形態にかかるヘッド制御装置を説明するための図である。
(Third embodiment)
16 and 17 are diagrams for explaining a head control device according to a third embodiment of the present invention.

図16は、ヘッド制御装置の構成を示すブロック図である。また、図17は、環境温度が−10℃の場合で、ヘッドをランプ位置からディスク上へ移動させるロード制御でのヘッド速度とVCMの制御駆動電流の時間応答を示し、(a)は正常動作時の場合、(b)は動作不良時の場合の図である。   FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration of the head control device. FIG. 17 shows the time response of the head speed and the control drive current of the VCM in the load control in which the head is moved from the lamp position onto the disk when the environmental temperature is −10 ° C., (a) is a normal operation. In the case of time, (b) is a diagram in the case of malfunction.

図16において、第2の実施の形態にかかるヘッド制御装置を説明する図11と異なる点は、温度センサ21を有すること、および粘性制御部10がロード・アンロード動作や目標位置へのシーク動作が正常に完了したか否かを判断する制御動作監視手段である制御動作監視部20を含んで構成されている点である。   FIG. 16 is different from FIG. 11 for explaining the head control device according to the second embodiment in that it has a temperature sensor 21 and the viscosity control unit 10 performs load / unload operations and seek operations to a target position. The control operation monitoring unit 20 is a control operation monitoring unit that determines whether or not the operation is normally completed.

その他のヘッド制御装置の基本的な構成については、図11と同じであるので説明を省略する。以下では、第2の実施の形態のヘッド制御装置と異なる点について説明する。   The other basic configuration of the head control device is the same as that shown in FIG. Hereinafter, differences from the head control apparatus according to the second embodiment will be described.

ヘッド2を退避位置よりディスク上へ移動させる場合、すなわちロード動作を例にとって、本実施の形態のヘッド制御装置の動作を説明する。この場合には、第2の実施の形態と同様にヘッド2からの出力信号がなく、ヘッド2の出力信号によって位置検出はできないため、位置検出部3の出力はない。また、速度決定部8はヘッド位置信号が検出されない場合、ヘッド2のロード・アンロード速度を目標速度として出力する。なお、アンロード動作についても、ロード動作と同様であるので説明を省略する。   When the head 2 is moved from the retracted position onto the disk, that is, a load operation is taken as an example, the operation of the head control device of the present embodiment will be described. In this case, as in the second embodiment, there is no output signal from the head 2, and position detection cannot be performed by the output signal from the head 2, and therefore there is no output from the position detection unit 3. Further, when the head position signal is not detected, the speed determining unit 8 outputs the load / unload speed of the head 2 as the target speed. Since the unload operation is the same as the load operation, the description is omitted.

図16において、温度センサ21は環境温度を直接測定し、その出力を環境検出部9に入力する。さらに、環境温度に対応する信号を粘性制御部10に出力し、環境温度が低温であると判断したときは、第1の実施の形態および第2の実施の形態と同様に、粘性制御手段としての粘性制御部10は、振動印加手段である振動印加部11の圧電素子に高周波の交番信号を加えてピボット軸受53に振動を加える。   In FIG. 16, the temperature sensor 21 directly measures the environmental temperature and inputs the output to the environment detection unit 9. Further, when a signal corresponding to the environmental temperature is output to the viscosity control unit 10 and it is determined that the environmental temperature is low, as in the first embodiment and the second embodiment, the viscosity control means is used. The viscosity control unit 10 applies a high-frequency alternating signal to the piezoelectric element of the vibration applying unit 11 serving as a vibration applying unit to apply vibration to the pivot bearing 53.

また、制御動作監視部20は、ロード、アンロードおよびシーク時の速度プロファイルをあらかじめメモリに持っている。また、逆起電圧検出部12からの出力であるヘッド速度Vvcm、駆動部7の出力であるVCMの制御駆動電流Iおよびヘッド2からの出力信号が制御動作監視部20に入力され、ロード、アンロードあるいはシーク時のヘッド速度を監視している。   Further, the control operation monitoring unit 20 has a speed profile at the time of loading, unloading and seeking in a memory in advance. Further, the head speed Vvcm output from the back electromotive voltage detection unit 12, the control drive current I of VCM output from the drive unit 7 and the output signal from the head 2 are input to the control operation monitoring unit 20 to load, unload. The head speed during loading or seeking is monitored.

ロード動作あるいはアンロード動作時には、ヘッド2による出力信号からヘッド速度信号検出ができない。このため、第2の実施の形態の図12に示す逆起電圧検出部12によって、VCM52の逆起電圧よりヘッド速度Vを検出しているが、逆起電圧によるヘッド速度Vが出力されない、あるいはあらかじめメモリされた速度プロファイルと波形が異なる、さらにはヘッド位置信号が検出されない等の情報をもとにロード動作(あるいは、アンロード動作)の未完了を、制御動作監視部20を通じて粘性制御部10に通知する。   During the load operation or unload operation, the head speed signal cannot be detected from the output signal from the head 2. For this reason, the head speed V is detected from the counter electromotive voltage of the VCM 52 by the counter electromotive voltage detection unit 12 shown in FIG. 12 of the second embodiment, or the head speed V due to the counter electromotive voltage is not output, or The viscosity control unit 10 determines whether or not the load operation (or unload operation) is incomplete based on information such as a waveform that is different from the velocity profile stored in advance or the head position signal is not detected. Notify

このようなロード動作(あるいは、アンロード動作)の未完了の通知を受けた粘性制御部10は再度、ピボット軸受53に振動印加部11により振動を加えてグリースの粘性抵抗を下げた後、再度ロード制御動作を行う。なお、ヘッドがダメージを受けている場合もヘッド位置信号は検出されないが、速度プロファイルを検出してその差をみているので、低温によるロード動作の失敗とヘッド不良によるロード動作の失敗とは区別することが可能である。   The viscosity control unit 10 that has received such an incomplete notification of the loading operation (or unloading operation) again applies vibration to the pivot bearing 53 by the vibration applying unit 11 to lower the viscous resistance of the grease, and then again. Performs load control operation. Note that even if the head is damaged, the head position signal is not detected, but the speed profile is detected and the difference is seen, so that the load operation failure due to low temperature is distinguished from the load operation failure due to head failure. It is possible.

環境温度が−10℃において、ロード動作が正常動作である場合と動作不良である場合のそれぞれの場合に対して、ヘッド2をランプ位置(退避位置)からディスク上に移動させるロード制御でのヘッド速度VとVCMの制御駆動電流Iのそれぞれの時間応答特性を、図17に示している。なお、横軸は時間である。また、図17には、VCMの制御駆動電流と、VCMの速度、すなわちヘッドのロード速度に相当するデータとを、それぞれCurrentとBEMF×15として示している。Currentは、VCMの制御駆動電流をカレントプローブで電圧信号として検出したデータを示しており、BEMF×15は図12に示す検出抵抗522の両端電圧を15倍のアンプで検出した信号を示している。   A head in load control in which the head 2 is moved from the ramp position (retracted position) onto the disk for each of cases where the load operation is normal operation and operation failure at an environmental temperature of −10 ° C. The respective time response characteristics of the control drive current I at the speed V and the VCM are shown in FIG. The horizontal axis is time. In FIG. 17, the control drive current of the VCM and the data corresponding to the speed of the VCM, that is, the load speed of the head are shown as Current and BEMF × 15, respectively. Current indicates data obtained by detecting the control drive current of the VCM as a voltage signal by the current probe, and BEMF × 15 indicates a signal obtained by detecting the voltage across the detection resistor 522 illustrated in FIG. .

図17(b)に示すように、ロード動作において動作不良の場合、ヘッド2がディスク上まで移動していないため、大きなVCMの制御駆動電流Iが流れたままの状態が続いている。このようにヘッド速度VおよびVCMの制御駆動電流Iともに時間応答特性波形が異なるから、ロード動作の正常と不良とを区別することが可能である。   As shown in FIG. 17B, in the case of a malfunction in the load operation, since the head 2 has not moved up to the disk, a state in which the large VCM control drive current I still flows continues. Thus, since the time response characteristic waveforms are different for both the head drive speed V and the control drive current I for the VCM, it is possible to distinguish between normal and defective load operations.

したがって、制御動作監視部20によって、ヘッド速度VおよびVCMの制御電流Iのうち、少なくともいずれか一方の時間応答特性と速度プロファイルとの差を検出し、ヘッド出力信号の有無を判断しているので、ロード動作、アンロード動作およびシーク動作が確実に行われる。特に、低温時におけるロード動作あるいはアンロード動作を確実に完了させることができる。   Accordingly, the control operation monitoring unit 20 detects the difference between at least one of the time response characteristics and the speed profile of the head current V and the control current I of the VCM, and determines the presence or absence of the head output signal. The load operation, the unload operation and the seek operation are surely performed. In particular, the load operation or unload operation at a low temperature can be reliably completed.

なお、第1の実施の形態から第3の実施の形態までにおいて、振動印加手段である振動印加部11を圧電素子としたが、VCMに高周波の信号を加えてアクチュエータに微小振幅の揺動を生じさせる高周波振動(例えば、超音波振動)を加えてもよい。また、高周波振動は、例えば超音波振動としたが、制御帯域と同じでなければよく、制御帯域よりも高い周波数、例えば5kHzの振動等でもよい。   In the first to third embodiments, the vibration applying unit 11 as the vibration applying unit is a piezoelectric element. However, a high-frequency signal is applied to the VCM to cause the actuator to swing with a small amplitude. You may add the high frequency vibration (for example, ultrasonic vibration) to produce. The high-frequency vibration is, for example, ultrasonic vibration, but may not be the same as the control band, and may be a frequency higher than the control band, for example, vibration of 5 kHz.

また、本実施の形態では、アクチュエータのトルク特性に関して、ディスクに垂直な方向に力が発生する構成でも同様の効果が得られる。   In the present embodiment, the same effect can be obtained with respect to the torque characteristics of the actuator even when the force is generated in the direction perpendicular to the disk.

また、第1の実施の形態から第3の実施の形態までにおいて、振動印加部11として圧電素子をアクチュエータの揺動軸に貼付した構成としたが、これに限定されない。アクチュエータ5のピボット軸受53を加振することができれば、他の構成でもよい。また、圧電素子に限ることはなく、例えば電磁駆動素子を用いてもよい。   In the first embodiment to the third embodiment, the vibration applying unit 11 is configured to have a piezoelectric element attached to the swing shaft of the actuator. However, the present invention is not limited to this. Other configurations may be used as long as the pivot bearing 53 of the actuator 5 can be vibrated. Moreover, it is not restricted to a piezoelectric element, For example, you may use an electromagnetic drive element.

また、第1の実施の形態において、圧電薄膜は厚さ5μmの薄膜PZTとしたが、これに限定されることはなく、他の厚み、他の圧電材料でもよい。   In the first embodiment, the piezoelectric thin film is a thin film PZT having a thickness of 5 μm. However, the present invention is not limited to this, and other thicknesses and other piezoelectric materials may be used.

また、第1の実施の形態および第3の実施の形態においては、ヘッド2がディスク上にある場合のヘッド移動(シーク制御)とヘッド2をディスク上に移動させるロード制御について主に説明したが、ディスク上のヘッド2をランプ位置(退避位置)に移動させるアンロード制御の場合も同様の効果を得ることができる。   In the first and third embodiments, the head movement (seek control) when the head 2 is on the disk and the load control for moving the head 2 onto the disk have been mainly described. In the case of unload control in which the head 2 on the disk is moved to the ramp position (retracted position), the same effect can be obtained.

本発明のヘッド制御装置およびディスク装置は、低温におけるヘッドアクチュエータのピボット軸受の粘性増大による高速シーク時のVCMの制御駆動電流の飽和、およびそれによる低速化と、ロード・アンロード時のVCMの制御駆動電流の飽和による不安定動作を防止することができ、ロード・アンロードの信頼性を向上させるとともに高速なシークによる高速データ転送が可能で、磁気ディスク装置等として有用で他のディスク装置等の用途にも応用できる。   The head control device and the disk device according to the present invention saturate the control drive current of the VCM during high-speed seek by increasing the viscosity of the pivot bearing of the head actuator at a low temperature, thereby reducing the speed and controlling the VCM during load / unload. Unstable operation due to saturation of drive current can be prevented, load / unload reliability can be improved and high-speed data transfer by high-speed seek is possible, which is useful as a magnetic disk device etc. It can also be used for applications.

本発明の第1の実施の形態にかかるヘッド制御装置の構成を示すブロック図1 is a block diagram showing the configuration of a head control device according to a first embodiment of the invention. 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、アクチュエータピボット軸受を加振するための振動印加部を有するアクチュエータの平面図The top view of the actuator which has a vibration application part for vibrating an actuator pivot bearing in the head control apparatus concerning the embodiment 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、振動印加部の構成を説明するための概略断面図Schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a vibration applying unit in the head control device according to the same embodiment 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、速度制御部を示すブロック図The block diagram which shows the speed control part in the head control apparatus concerning the embodiment 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、速度制御部における状態推定器を示すブロック図The block diagram which shows the state estimator in a speed control part in the head control apparatus concerning the embodiment 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、速度決定部を示すブロック図The block diagram which shows the speed determination part in the head control apparatus concerning the embodiment 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、速度制御(シーク制御)時のVCMの制御駆動電流に対する温度特性を示す図The figure which shows the temperature characteristic with respect to the control drive current of VCM at the time of speed control (seek control) in the head control apparatus concerning the embodiment. 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、超音波振動を加えられたときのピボット軸受内のグリースの状態を説明する図The figure explaining the state of the grease in a pivot bearing when ultrasonic vibration is applied in the head control device according to the same embodiment 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、シーク動作時のヘッド速度、VCMの制御駆動電流およびバイアス力の時間応答を示す図The head control apparatus concerning the embodiment WHEREIN: The figure which shows the head speed at the time of a seek operation | movement, the control drive current of VCM, and the time response of bias force 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、粘性抵抗が小さくなった場合で、環境温度−10℃におけるシーク時のヘッド速度、VCMの制御駆動電流およびバイアス力(推定値)のそれぞれの時間応答を示す図In the head control device according to the embodiment, when the viscous resistance becomes small, the head speed at the time of seeking at the ambient temperature of −10 ° C., the control drive current of the VCM, and the time response of the bias force (estimated value) are shown. Illustration 本発明の第2の実施の形態にかかるヘッド制御装置の構成を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a head control device according to a second embodiment of the present invention. 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、逆起電圧検出部の構成を示す回路図The circuit diagram which shows the structure of the back electromotive force detection part in the head control apparatus concerning the embodiment 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、速度制御部の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of a speed control part in the head control apparatus concerning the embodiment 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、負荷推定器の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of a load estimator in the head control apparatus concerning the embodiment 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、ロード動作時のヘッド速度(逆起電圧)とVCMの制御駆動電流の時間応答を求めた図In the head control device according to the same embodiment, a diagram showing the time response of the head speed (back electromotive voltage) during load operation and the control drive current of the VCM. 本発明の第3の実施の形態にかかるヘッド制御装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the head control apparatus concerning the 3rd Embodiment of this invention. 同実施の形態にかかるヘッド制御装置において、環境温度が−10℃の場合で、ヘッドをランプ位置からディスク上へ移動させるロード制御でのヘッド速度とVCMの制御駆動電流の時間応答を示す図In the head control apparatus according to the embodiment, when the environmental temperature is −10 ° C., the head speed and the time response of the control drive current of the VCM in the load control for moving the head from the lamp position onto the disk are shown.

符号の説明Explanation of symbols

1 ヘッドスライダ
2 ヘッド
3 位置検出部
5 アクチュエータ
6 制御部
7 駆動部
8 速度決定部
9 環境検出部
10 粘性制御部
11 振動印加部
12 逆起電圧検出部
20 制御動作監視部
21 温度センサ
41 位置誤差検出部
42 速度誤差検出部
43 位置信号選択手段
52 ボイスコイルモータ(VCM)
53 ピボット軸受
62,66 速度制御部
62A,64A,622A 加算器
63 状態推定器
63A 状態変数行列
63B 入力変数行列
63C 出力変数行列
63g VCM状態推定ゲイン
65 負荷推定器
66S,653 比較器
81 目標速度計算部
83 移動方向検出部
84,85,528,655,A,B,C ブロック
100,110 速度制御系
111,113 電極
112 圧電薄膜
521 コイル
522 検出抵抗
524,527 差動検出部
624 積分器
625 遅延器
651 アクチュエータモデル
652 ローパスフィルタLPF(安定化補償器)
654 外乱制御器
Acc 加速度信号
Acce 加速度推定信号
a 加速度
Fb 負荷推定信号
Fe バイアス力(推定値)(推定バイアス力)
I 制御駆動電流
Kb,Kd,ke,Ki,Kv ゲイン
P サーボ信号
PE ヘッド位置誤差
Pee 差
R 目標位置
U 制御量(制御信号、制御量信号)
Uf 外乱補償信号
Uv 制御信号
V,Vvcm ヘッド速度(信号)
Vbemf 逆起電圧信号
VE 速度誤差(信号)
Ve 推定速度
Vref 目標速度
Vref0 仮の目標速度
X ヘッド位置(現在位置)
Xe 推定位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Head slider 2 Head 3 Position detection part 5 Actuator 6 Control part 7 Drive part 8 Speed determination part 9 Environment detection part 10 Viscosity control part 11 Vibration application part 12 Back electromotive voltage detection part 20 Control action monitoring part 21 Temperature sensor 41 Position error Detection unit 42 Speed error detection unit 43 Position signal selection means 52 Voice coil motor (VCM)
53 Pivot bearing 62, 66 Speed control unit 62A, 64A, 622A Adder 63 State estimator 63A State variable matrix 63B Input variable matrix 63C Output variable matrix 63g VCM state estimation gain 65 Load estimator 66S, 653 Comparator 81 Target speed calculation Unit 83 Movement direction detection unit 84, 85, 528, 655, A, B, C Block 100, 110 Speed control system 111, 113 Electrode 112 Piezoelectric thin film 521 Coil 522 Detection resistance 524, 527 Differential detection unit 624 Integrator 625 Delay 651 Actuator model 652 Low-pass filter LPF (stabilization compensator)
654 Disturbance controller Acc acceleration signal Acce acceleration estimation signal a acceleration Fb load estimation signal Fe bias force (estimated value) (estimated bias force)
I Control drive current Kb, Kd, ke, Ki, Kv Gain P Servo signal PE Head position error Pee difference R Target position U Control amount (control signal, control amount signal)
Uf Disturbance compensation signal Uv control signal V, Vvcm Head speed (signal)
Vbemf Back electromotive force signal VE Speed error (signal)
Ve Estimated speed Vref Target speed Vref0 Temporary target speed X Head position (current position)
Xe estimated position

Claims (12)

ディスクを回転させるスピンドルモータと、
ヘッドを前記ディスク上の目標位置へ移動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを振動させる振動印加手段と、
前記アクチュエータを駆動するためのボイスコイルモータの制御駆動電流を出力する駆動手段と、
前記ヘッドの目標移動速度を決定する速度決定手段と、
動作環境温度を検出もしくは推定する環境検出手段とを具備し、
前記環境検出手段の出力に応じて、前記アクチュエータ手段に振動を与える前記振動印加手段を制御駆動する粘性制御手段を有することを特徴とするヘッド制御装置。
A spindle motor that rotates the disk;
An actuator for moving the head to a target position on the disk;
Vibration applying means for vibrating the actuator;
Driving means for outputting a control driving current of a voice coil motor for driving the actuator;
Speed determining means for determining a target moving speed of the head;
Environmental detection means for detecting or estimating the operating environmental temperature,
A head control device comprising: a viscosity control means for controlling and driving the vibration applying means for applying vibration to the actuator means in accordance with an output of the environment detecting means.
前記環境検出手段において推定された前記動作環境温度が−5℃以下、あるいは制御駆動電流が動作環境温度20℃での電流値の3倍以上の場合、前記粘性制御手段が前記アクチュエータ手段への振動印加を前記振動印加手段に指令する機能を有することを特徴とする請求項1に記載のヘッド制御装置。 When the operating environment temperature estimated by the environment detection means is −5 ° C. or lower, or the control drive current is more than three times the current value at the operating environment temperature 20 ° C., the viscosity control means vibrates the actuator means. The head control device according to claim 1, wherein the head control device has a function of commanding application to the vibration applying unit. 前記環境検出手段は、速度制御手段の出力である制御量にもとづき前記動作環境温度を推定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のヘッド制御装置。 The head control apparatus according to claim 1, wherein the environment detection unit estimates the operating environment temperature based on a control amount that is an output of the speed control unit. 前記環境検出手段は、前記スピンドルモータを等速回転制御するスピンドル制御量にもとづき前記動作環境温度を推定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のヘッド制御装置。 The head control device according to claim 1, wherein the environment detection unit estimates the operating environment temperature based on a spindle control amount for controlling the spindle motor to rotate at a constant speed. 前記粘性制御手段は、前記ヘッドを前記ディスク上に移動させるロード制御または前記ヘッドを前記ディスク上から退避位置へ移動させるアンロード制御において、動作の正常完了を判断する制御動作監視手段を有し、正常完了できない場合に前記アクチュエータ手段に振動を与える指令を前記振動印加手段に出力することを特徴とする請求項1に記載のヘッド制御装置。 The viscosity control means has a control operation monitoring means for judging normal completion of operation in load control for moving the head onto the disk or unload control for moving the head from the disk to a retracted position, 2. The head control apparatus according to claim 1, wherein a command for applying vibration to the actuator means is output to the vibration applying means when normal completion is not possible. 前記環境検出手段は、動作環境温度を検出するために設けられた温度センサからの出力に対応した信号を前記粘性制御手段に出力することを特徴とする請求項5に記載のヘッド制御装置。 The head control apparatus according to claim 5, wherein the environment detection unit outputs a signal corresponding to an output from a temperature sensor provided to detect an operating environment temperature to the viscosity control unit. 前記制御動作監視手段は、ロード、アンロードおよびシーク時の速度プロファイルをメモリを有し、前記ボイスコイルモータの制御駆動電流の時間応答特性と前記メモリに記憶した前記ロード、前記アンロードおよび前記シーク時の速度プロファイルのデータとの比較およびヘッド信号検出の有無によって、正常動作あるいは異常動作であるかを判断することを特徴とする請求項5または請求項6に記載のヘッド制御装置。 The control operation monitoring means has a memory for speed profiles during loading, unloading and seeking, and the time response characteristics of the control drive current of the voice coil motor and the load, unload and seek stored in the memory. 7. The head control device according to claim 5, wherein whether the operation is normal or abnormal is determined based on a comparison with time speed profile data and presence / absence of head signal detection. 前記振動印加手段により発生する振動の周波数は、サーボ周波数とは異なる周波数であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載のヘッド制御装置。 The head control apparatus according to claim 1, wherein a frequency of vibration generated by the vibration applying unit is a frequency different from a servo frequency. 前記振動印加手段により発生する振動は、超音波振動であることを特徴とする請求項8に記載のヘッド制御装置。 The head control apparatus according to claim 8, wherein the vibration generated by the vibration applying unit is ultrasonic vibration. 前記振動印加手段は、圧電素子であることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載のヘッド制御装置。 The head control apparatus according to claim 1, wherein the vibration applying unit is a piezoelectric element. 前記振動印加手段は、電磁駆動素子であることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載のヘッド制御装置。 The head control device according to claim 1, wherein the vibration applying unit is an electromagnetic drive element. 請求項1から請求項12のいずれかに記載のヘッド制御装置を有することを特徴とするディスク装置。 A disk device comprising the head control device according to any one of claims 1 to 12.
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