JPH0411365A - 情報記憶装置のヘッド速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は例えば光デイスク装置のように記録媒体上の目
標トラックへヘッドを移動して記録媒体のデ・−夕の記
録、再生を行う情報記憶装置において、ヘッドを記録媒
体上の目標トラックに高速にアクセスするためのヘッド
速度制御方法に関する。 なお以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部
分を示す。

【従来の技術】

第３図はこの種の情報記憶装置の一例としての光デイス
ク装置の機構部の構成例を示す。同図において情報が記
録されている光ディスク１０はスピンドルモータ１１に
よって高速に回転され、光デイスク１０上の情報の記録
・再生は光ヘッド１２を介して行われる。ここで光ヘッ
ド１２はヘッド駆動機構４を介して光ディスク１０の半
径方向に移動され、目標トラックに位置決めされた後、
光ヘッド１２から照射される光ビーム１３で情報の記録
・再生が行われる。 第２図は光デイスク１０上の目標トラックに光へラド１
２を高速に移動させるための速度制御のブロック図であ
る。一般に速度制御はデジタル制御が利用される。目標
トラックとシーク開始時点の現在トラックとの差、つま
り目標トラック移動量０１を目標値として、トラックの
横断回数を計数し７てヘッドの現実の移動量を検出する
移動量検出器６の出力であるヘッド移動量６ａと目標ト
ラック移動量０１との偏差Ｘ（即ちその時点において目
標トラックに到達するに要するヘッドの残された移動量
）を入力とし、基準速度発生器１から基準速度Ｖｓが出
力される。この基準速度Ｖｓとヘッド速度■との偏差は
サンプラ２２によって特定のサンプリング間隔ごとにゲ
イン発生部２に入力され、電流増幅器３を経てヘッド駆
動機構４により光ヘッド１２は基準速度Ｖｓに従うよう
に速度制御される。 ここで移動量検出器６および速度検出器５は一般に光ビ
ーム１３がトラックを横切る際に検出されるトラックエ
ラー信号や光ヘッド１２に設けた外部エンコーダの出力
信号等を直接カウントしてヘッドの移動量を検出し、ま
た、これらの信号周期から速度を算出する等の方法がと
られる。 第４図は速度制御時の各部の動作波形を示す図である。 即ち同図（Ａ）は速度制御時における光ヘッド１２の実
際の速度Ｖの推移（実線カーブ）と基準速度Ｖｓ（破線
カーブ）との関係の例を示し、同図（Ｂ）は同図（Ａ）
に対応してヘッド送り機構４に流れる駆動電流ｉの推移
を示す。一般に基準速度Ｖｓは最高速度’ＪａａｘＯ部
と定減連部とを持つ。よってヘッド駆動機構４に流れる
電流ｉは光ヘッド１２の速度■が基準速度Ｖｓに到達す
るまでは最大電流となり、その後は基準速度Ｖｓと光ヘ
ッド１２の速度■との偏差に応じてサンプリング時間ｔ
ｓで変動する。この結果、光ヘッド１２の速度■は基準
速度Ｖｓに到達するまで、すなわち最高速度Ｖ　ｗａｘ
になるまで定加速となり、その後、基準速度Ｖｓのパタ
ーンに沿うように速度制御され、等連部を経て目標トラ
ックまで減速される。

【発明が解決しようとする課題】

第３図のように一般的にヘッド駆動機構４は可動部の支
持方法として軸受２１を使用しているので、駆動時に軸
受から摩擦が発生する。摩擦力は軸受固有の固体摩擦と
軸受に使用している潤滑油の粘性による流体摩擦からな
る。流体摩擦は潤滑油の粘性値と駆動時の速度に比例す
るが、粘性値は第５図に示すような温度特性を持ってい
るので、低温になる程その値は急増する。よってヘッド
駆動機構４で光ヘッド１２を駆動する際、発生する摩擦
力とヘッド速度■との関係は第６図のようになる。 すなわち光ヘッド１２の速度１５が十分小さい時は摩擦
力はほぼ個体摩！ＩＦｓとなるが、光ヘッド１２の速度
が増加すると、それに応じて流体摩擦が発生して摩擦力
も増加する。さらに周囲温度によって低温時摩擦特性１
日は高温時摩擦特性１９を大きく上まわる。なおこれら
の現象は、ヘッド駆動機構４の構成の簡素化、低コスト
化に有効なすべり軸受を軸受２１に使用したときに顕著
に出現する。 ところで光ヘツド駆動時に発生する摩擦力は結果的にヘ
ッド駆動機構４の駆動力を低下させることに等しい。よ
って速度制御時のループゲインは周囲温度の低下や光ヘ
ッド１２の■の増加によって低下、変動してしまうため
、目標トラックに到達する時間が増大してしまうという
問題があった。 一方、この問題を解決する方法として速度制御のゲイン
２を大きくする方法があるが、デジタル制御ではサンプ
リング時間の遅れの影響のため速度誤差が増加し、その
結果、目標トラックに到達した時、ヘッドの速度が所定
の速度範囲内に収まらず、安定した位置決めができない
という新たな問題が発生してしまう。そこで本発明はこ
の問題を解消できるヘッド速度制御方法を提供すること
を課題とする。

【課題を解決するための手段】

前記の課題を解決するために本発明の方法は、「記録媒
体（光ディスク１０など）上の目標トラックへヘッド（
光ヘッド１２など）を移動して、このヘッドを介し前記
目標トラック上のデータの記録再生を行う情報記憶装置
であって、 前記ヘッドの移動を行わせるヘッド駆動機構（４など）
と、 前記ヘッドの移動量を検出する移動量検出器（６など）
と、 前記ヘッドの速度を検出する速度検出器（５など）と、 前記の検出速度が前記ヘッドの目標トラックまでの移動
量に応じた所定の速度パターンに従うように前記ヘッド
駆動機構への駆動電流を可変制御する制御手段（基準速
度発生器１．サンプラ２２゜ゲイン２など）とを備えた
情報記憶装置において、前記ヘッドの移動時に前記ヘッ
ド駆動機構に発生する摩擦力を補償するための前記検出
速度に（摩擦補償定数Ｋｃの割合で）比例した電流を前
記ヘッド駆動機構の駆動電流に加えるように１するもの
とする。 なお前記の摩擦補償定数Ｋｃは例えば、予め所定の駆動
電流ｉをヘッド駆動装置４に流し、この装置４（従って
ヘッド１２）を所定の速度まで加速したときの加速時間
から求めることができる。

【作　用】

速度制御時にヘッド駆動機構４に発生する摩擦力による
駆動力の低下を補償するために、光ヘッド１２の速度に
応じた補償電流をヘッド駆動機構４に流すような制御ル
ープを速度制御ループ内に設ける。またさらに補償電流
を決定するのに必要な摩擦特性に依存する定数をヘッド
のテスト駆動時の加速時間から算出して設定することで
、周囲温度や摩擦特性の個体差に対応できるようにする
。 ｒ実施例】 次に第３図ないし第６図を参照しつつ第１図を用いて本
発明の詳細な説明する。第１図は本発明の一実施例とし
ての速度制御のブロック図で第２図に対応するものであ
る。第１図において第２図と異なる点は、速度検出器５
で検出されるヘッド速度■に摩擦補償定数設定部９に設
定された摩擦補償定数Ｋｃを掛は合わせてその出力を電
流増幅器３の入力として正帰還させた点と、摩擦補償定
数Ｋｃをテスト駆動時の加速時間から算出するため、加
速時間計測部７と演算部８から構成される演算回路２０
を付加した点である。 最初に速度制御時の運動方程式から摩擦力と加速時間の
関係を説明する。まず第４図に示した速度制御時の加速
時間ｔａにおいて、ヘッド駆動機構４には定電流ｉａが
流れるので、その時の駆動力Ｆｈ、ヘッド駆動機構４の
軸受２１に発生する摩擦力をＦｆ、光ヘッド１２の重量
をｍとおけば、ヘッド位置をＸとして、 Ｆ　ｈ　＝　ｍ　Ｍ　＋Ｆ　ｆ　−（１）となる。ここ
で摩擦力Ｆｆは軸受２１に固有な固定摩擦Ｆｓと使用し
ている潤滑油に依存する流体摩擦Ｆｄからなるので Ｆｆ　＝Ｆｓ　＋Ｆｄ　＝Ｆｓ　＋Ｋｄ　　−ｉ・−（
２）となる。ここでＫｄは潤滑油の粘性で決定される流
体摩擦定数であり、第６図における摩擦特性１８゜１９
の傾きである。よって（２）式を（１）式に代入すれば
Ｆｈ　＝ｍ５２　＋Ｋｉ十Ｆｓ−（３）となる。（３）
式をヘッド速度Ｖ＝Ｘとして解き加速時間ｔａ後のヘッ
ド速度をＶｉｓａχとおくととなる。ここで固体摩擦Ｆ
ｓは軸受に固有な値であり、周囲温度、速度によってほ
とんど変化しない。よって事前に固体摩擦Ｆｓを測定し
ておけば、（４）式から流体摩擦定数Ｋｄをパラメータ
にして加速時間ｔａが決定される。言い換えれば両者の
関係を事前に計算して求めておけば、逆に加速時間ｔａ
から流体摩擦定数Ｋｄをすぐに求めることができる。 次にテスト動作を行い摩擦補償定数Ｋｃを設定する手順
を説明する。テスト動作開始時に摩擦補償定数設定部９
の内容はリセットされ、ゼロが設定される。すなわち摩
擦補償のループは動作せず、従来の速度制御と全く同じ
である。次に適当な距離（最高速度Ｖｍａｘが存在しう
る距＃）を移動量とした速度制御を開始する。同時に加
速時間計測部７は時間を測定し始めて、最高速度Ｖ　Ｉ
Ｉａｘに到達するまでの加速時間ｔａ（第４図参照）を
求める。 加速時間ｔａは演算部８に入力され、例えばあらかじめ
このようにして求めた加速時間ｔａと流体摩擦定数Ｋｄ
との相関を示すＲＯＭ等を利用したテーブルから加速時
間ｔａに対応する流体摩擦定数Ｋｄを決定する。さらに
演算部８はこのように決定した流体摩擦定数Ｋｄをもと
に摩擦補償定数Ｋｃを次式（５）のように算出する。 Ｋｃ　　−Ｋｐ ここでＫｖは速度検出器感度（Ｖ　ｏｌ　ｔ／　ｍ　／
　ｓ）、Ｋｆはヘッド駆動機構４の力定数（Ｎ／Ａ■ｐ
ｅｒｅ）、Ｋｐは電流増幅器感度（Ａ　ｍｐｅｒｅ　／
　Ｖ　ｏ　１２　ｔ）、Ｋｄは流体摩擦定数（Ｎ／ｍ／
ｓ）である。以上の手順でテスト動作時の加速時間ｔａ
から摩擦補償定数Ｋｃが設定部９に設定される。その後
は通常の速度制御が行われる。 次に実際の速度制御について説明する。目標トラック移
動量０１とヘッド移動量６ａとの偏差Ｘを入力として基
準速度発生器１から基準速度Ｖｓが出力される。次に基
準速度Ｖｓとヘッド速度■との偏差はサンプラ２２によ
って特定のサンプリング間隔ごとにゲイン発生部２の入
力となり、電流指令値ｉｓを出力するが、ヘッド速度■
に摩擦補償定数Ｋｃを掛は合わせた値が電流指令値ｉｓ
に加えられ電流増幅器３０入力となるので、ヘッド駆動
機構４に流れる電流は、流体摩擦Ｆｄで損失となる駆動
力を補償した電流値となる。よってヘッド駆動機構４は
たとえ摩擦力が発生してあ駆動力が低下することは無く
、光ヘッド１２の速度制御を安定に行うことができる。 なお、周囲温度が時間の経過とともに変化することも考
えられ、流体摩擦力の大きさも変動する可能性もあるの
で、テスト動作および摩擦補償定数Ｋｃの算出・設定は
、特定の時間間隔で繰り返し行うことが好ましい。

【発明の効果】

本発明によればヘッドを目標トラックへ高速に移動する
ための速度制御時にヘッド駆動機構の軸受に発生する周
囲温度、潤滑油粘性に依存した流体摩擦力による駆動力
の低下を防ぐため、流体摩擦力に相当する駆動力を得ら
れるように補償電流をヘッド駆動機構の駆動電流に加え
るための、ヘッド速度から電流増幅器への正帰還ループ
を設け、さらに流体摩擦定数をテスト動作時のヘッド加
速時間から算出し、その値をもとに前記の正帰還ループ
内のゲインである摩擦補償定数Ｋｃを裁定するようにし
たので、 速度制御時に摩擦力が発生してもヘッド駆動機構の駆動
力が低下することは無く、速度制御を安定して行うこと
ができ、目標トランクの到達時開が増大してしまうこと
はない。またテスト動作を行って摩擦補償用のループゲ
インを設定しているので、個体差１周囲部度の変化等に
よって摩擦特性が変動しても安定した制御を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての速度制御のブロック
図、 第２図は第１図に対応する従来のブロック図、第３図は
情報記憶装置の一例としての光デイスク装置の構成を示
す図、 第４図はヘッドの速度制御時の速度および駆動電流の波
形の例を示す図、 第５図は軸受の潤滑油の温度と粘性の関係例を示す図、 第６図はヘッド駆動機構に発生する摩擦力の例を示す図
である。 に基準速度発生器、２ニゲイン発生部、３：電流増幅器
、４：ヘッド駆動機構、５：速度検出器、６：移動量検
出器、７：加速時間計測部、８：演算部、９：摩擦補償
定数設定部、２ｏ：演算回路、２２：サンプラ、Ｋｃ　
：摩擦補償定数、■：へ牙４図 第 図 第３図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録媒体上の目標トラックへヘッドを移動してこの
   ヘッドを介し前記目標トラック上のデータの記録、再生
   を行う情報記憶装置であって 前記ヘッドの移動を行わせるヘッド駆動機構と、前記ヘ
   ッドの移動量を検出する移動量検出器と、前記ヘッドの
   速度を検出する速度検出器と、前記の検出速度が前記ヘ
   ッドの目標トラックまでの移動量に応じた所定の速度パ
   ターンに従うように前記ヘッド駆動機構への駆動電流を
   可変制御する制御手段とを備えた情報記憶装置において
   、前記ヘッドの移動時に前記ヘッド駆動機構に発生する
   摩擦力を補償するための前記検出速度に比例した電流を
   前記ヘッド駆動機構の駆動電流に加えるようにしたこと
   を特徴とする情報記憶装置のヘッド速度制御方法。