(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクにアクセスするヘッドと、
前記ヘッドを前記ディスクの半径方向に移動する移動機構と、
前記ヘッドが前記ディスクから読み出したサーボ・データにより前記移動機構のサーボ制御を行うサーボ・システムと、
加速度センサと、を有し、
前記サーボ・システムは、
前記ヘッドのターゲット位置と現在位置との間の位置誤差信号により前記移動機構のフィードバック制御信号を生成するフィードバック・コントローラと、
前記加速度センサの出力を複数の周波数帯域に分割する複数のフィルタと、
分割された前記加速度センサの出力の第１帯域信号に応じて前記移動機構のフィードフォワード制御信号を生成する第１センサ・フィードフォワード・フィルタと、
前記第１帯域信号と異なる第２帯域信号に応じて前記移動機構のフィードフォワード制御信号を生成する、前記第１センサ・フィードフォワード・フィルタと並列の第２センサ・フィードフォワード・フィルタと、
前記第１帯域信号と前記位置誤差信号とを使用して前記第１センサ・フィードフォワード・フィルタを、前記第２帯域信号と前記位置誤差信号とを使用して前記第２センサ・フィードフォワード・フィルタを、同一のアルゴリズムに従って適応化する適応化処理部と、
を有する、ディスク・ドライブ。
【請求項２】
前記適応化処理部は、順次一つのセンサ・フィードフォワード・フィルタを選択してその適応化を行なう、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項３】
前記適応化処理部は、選択したセンサ・フィードフォワード・フィルタの係数が収束しているか否かを判定し、収束していると判定した場合にはその適応化をスキップする、
請求項２に記載のディスク・ドライブ。
【請求項４】
前記第１帯域信号の共振モードは第１共振モードのみであり、
前記第２帯域信号の共振モードは前記第１共振モードと異なる第２共振モードのみである、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項５】
前記サーボ・システムは、前記第１帯域信号を通過させる第１バンドパス・フィルタと、前記第２帯域信号を通過させる第２バンドパス・フィルタと、を有し、
前記第１バンドパス・フィルタと前記第２バンドパス・フィルタの計算の一部が共通化されている、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項６】
前記第１帯域信号は、中心周波数可変バンドパス・フィルタを通過した信号であり、
前記サーボ・システムは、前記中心周波数可変バンドパス・フィルタの適応化処理を行うバンドパス・フィルタ適応化処理部をさらに有する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項７】
前記バンドパス・フィルタ適応化処理部は、前記位置誤差信号に応じて前記中心周波数可変バンドパス・フィルタの適応化処理を行う、
請求項６に記載のディスク・ドライブ。
【請求項８】
前記適応化処理部は、前記中心周波数可変バンドパス・フィルタの中心周波数が更新された後に、前記第１センサ・フィードフォワード・フィルタの係数を更新し、
前記中心周波数の更新とその後の前記第１センサ・フィードフォワード・フィルタの係数更新が繰り返し実行される、
請求項６に記載のディスク・ドライブ。
【請求項９】
前記中心周波数更新のための学習と、前記第１センサ・フィードフォワード・フィルタの学習・更新はフォロイングにおいて実行され、
前記中心周波数更新はシークにおいて実行される、
請求項８に記載のディスク・ドライブ。
【請求項１０】
前記サーボ・システムは、
並列の複数センサ・フォワード・フィルタと、前記複数センサ・フォワード・フィルタのそれぞれの入力帯域を定義する複数の中心周波数可変バンドパス・フィルタと、を有し、
前記複数の中心周波数可変バンドパス・フィルタと対応するセンサ・フィードフォワード・フィルタとを順次選択し、選択した中心周波数可変バンドパス・フィルタの中心周波数の更新後に対応するセンサ・フィードフォワード・フィルタの学習・更新を行い
前記複数の中心周波数可変バンドパス・フィルタのそれぞれの更新のための学習を、一つ前のセンサ・フィードフォワード・フィルタの学習・更新と共に実行する、
請求項１に記載のディスク・ドライブ。
【請求項１１】
前記複数の中心周波数可変バンドパス・フィルタのそれぞれの中心周波数更新のための学習と、前記複数のセンサ・フィードフォワード・フィルタのそれぞれの学習・更新はフォロイングにおいて実行され、
前記複数の中心周波数可変バンドパス・フィルタのそれぞれの中心周波数更新は、シークにおいて実行される、
請求項１０に記載のディスク・ドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスク・ドライブ及に関し、特に、ヘッドの位置決め制御における加速度センサの出力を使用したフィードフォワード制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク・ドライブとして、光ディスク、光磁気ディスク、あるいはフレキシブル磁気ディスクなどの様々な態様のディスクを使用する装置が知られているが、その中で、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータ・システムの他、動画像記録再生装置やカーナビゲーション・システムなど、多くの電子機器において使用されている。
【０００３】
ＨＤＤで使用される磁気ディスクは、同心円状に形成された複数のデータ・トラックと複数のサーボ・トラックとを有している。各サーボ・トラックはアドレス情報を有する複数のサーボ・セクタから構成される。また、各データ・トラックには、ユーザ・データを含む複数のデータ・セクタから構成されている。円周方向に離間するサーボ・セクタの間に、データ・セクタが記録されている。
【０００４】
ＨＤＤは揺動するアクチュエータを有し、そのアクチュエータにヘッド・スライダが支持されている。ＨＤＤは、ヘッド・スライダによってサーボ・セクタのアドレス情報を読み出し、そのアドレス情報に従ってアクチュエータを制御する（サーボ制御）。これにより、ＨＤＤは、ヘッド・スライダを所望の半径位置（ターゲット・データ・トラック）に移動し（シーク）、さらに、その位置に位置決めする（フォロイング）することができる。ターゲット・データ・トラックに位置決めされたヘッド・スライダは、そのトラック内のターゲット・データ・セクタへのデータ書き込みあるいはデータ読み出しを行う。
【０００５】
ＨＤＤにおけるＴＰＩの増加に伴い、外部振動によるヘッド・スライダのオフトラックの可能性が高くなっている。そのため、外部振動を検知するショック・センサの出力を使用したフィードフォワード制御が提案されている。このセンサ・フィードフォワード制御（ＳＳＦＦ制御)は、外部振動による位置決め精度の低下を、ショック・センサ出力（加速度信号）を利用して位置誤差信号（ＰＥＳ）の劣化を抑制する補償値を生成し出力するフィードフォワード制御技術である。
【０００６】
ＳＳＦＦの性能は、この補償値を生成するＳＳＦＦフィルタで決まる。適切なＳＳＦＦフィルタは、加速度センサの出力から位置誤差信号までの伝達特性（外部振動伝達特性Ｍとセンサ特性Ｋの逆特性の積）、サーボ系の特性等が分かれば、計算することができる。しかし、外部振動伝達特性は、ＨＤＤの設置の仕方や外部振動の方向などで異なるため、最適なフィードフォワード・フィルタが使用環境に応じて変わってしまう。
【０００７】
そのため、適応制御技術を用いて、使用環境下で適切なＳＳＦＦフィルタを生成する方法が提案されている。（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。図１２は、ＳＳＦＦシステムの構成を模式的に示すブロック図である。図１２において、ＦはＳＳＦＦフィルタの伝達関数、ＮＦはノッチ・フィルタの伝達関数、ＤはＶＣＭドライバの伝達関数、Ｋはショック・センサの伝達関数、Ｍは外部振動の伝達関数、Ｐはアクチュエータの伝達関数、Ｃはフィードバック・コントローラの伝達関数である。図１２のブロック図は、図１３のブロック図に書き換えることができる。
【０００８】
図１３のブロック図から理解されるように、外部振動の影響を打ち消す条件は
（Ｋ-1×Ｍ＋Ｆ×ＮＦ×Ｄ）×ＳＳｏｕｔ＝０    （数式１）
である。ここで、ＳＳｏｕｔはショック・センサの出力である。上記数式１を満足する理想のＳＳＦＦフィルタＦｉｄｅａｌは、以下の数式２で表わされる。
Ｆｉｄｅａｌ＝−Ｋ-1×Ｍ／ＮＦ×Ｄ    （数式２）
【０００９】
このように、理想的なＳＳＦＦフィルタＦｉｄｅａｌは、外部振動伝達特性Ｍと等価な外部振動の内部モデルを持つ必要がある。上記特許文献１は、外部振動の高調波成分の振動がＰＥＳに見られる場合、非線形フィルタを用いる方法を提案している。これは、外部振動の高調波成分が発生することを、外部振動の内部モデルに非線形要素を加えることで、取り入れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３２８９１５号公報
【特許文献２】特開２００３−１０９３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＨＤＤでは、ｘｙ平面内での加振に対しては、加振されている周波数帯で外部振動伝達特性Ｍが平易なことが多く、低次のＦＩＲ型フィルタでも有効である。 また、外部振動が単一周波数に近い場合も、その周波数近傍のみ外部振動伝達特性Ｍと等価であれば良いので、低次のＦＩＲ型フィルタでも有効である。 しかし、ｚ方向の加振に対しては、ショック・センサの位置などにもよるが、外部振動伝達関数Ｍは複雑で、加振周波数が広い場合に低次のＦＩＲ型フィルタではＳＳＦＦの有効性が示せない。
【００１２】
これは、以下のようなことが起こるためと、考えられる。例えば周波数がＡとＢとにピークがあり、それぞれのピークに対する最適なＳＳＦＦフィルタが＋１と−１だとする。これは、外部振動の内部モデルの位相特性が１８０度異なることに相当する。この場合、周波数Ａで＋１、周波数Ｂで−１になるＳＳＦＦフィルタでは、二つのピークが同時に、または交互に加わっても、二つのピークを抑圧できる。
【００１３】
しかし、ＳＳＦＦフィルタが低次のフィルタであり、周波数によって特性が変わらないとすると、二つのピークが同時に加わると、＋１と−１の平均値０のＳＳＦＦフィルタが生成されて、ＳＳＦＦの効果を得ることができない。また、交互に加わる場合は、それぞれに最適なＳＳＦＦフィルタに収束する時間が十分に短ければ問題がないが、多くの場合そうでない。そのため、ＳＳＦＦフィルタがどちらの周波数にも収束できず、やはりＳＳＦＦの効果を得ることができない。
【００１４】
例えば、Ｓｐｅａｋｅｒ  ｖｉｂａｒａｔｉｏｎ  ｔｅｓｔにおいて、外部振動はｚ方向の振動成分を含む。また、広い周波数帯において外部振動成分が存在し、時間的に外部振動の周波数特性が大きく変わる。そして、ＰＥＳには複数の周波数帯にピークがあり、ショック・センサ出力のスペクトルとは異なる。そのため、外部振動伝達特性Ｍはショック・センサ出力に表れず、複雑な外部振動の内部モデルが必要になる。
【００１５】
複雑な外部振動の内部モデルは、低次のＦＩＲ型／ＩＩＲ型フィルタでは表現できないため、高次のＩＩＲ型フィルタが必要になる。しかし、ＳＳＦＦフィルタが高次のＩＩＲ型フィルタの場合、ＳＳＦＦフィルタの安定条件が非常に複雑になるため、その実現は困難である。
【００１６】
ここで、これとは異なる課題を解決する構成であるが、特許文献２は、ショック・センサの出力信号をバンドパス・フィルタによって帯域制限し、帯域制限された信号を使用してＳＳＦＦフィルタの適応化を行うＨＤＤを開示している。これにより、ＳＳＦＦ制御の安定動作を実現する。
【００１７】
具体的には、帯域制限された信号は、位相シフト・フィルタを介して、ＳＳＦＦフィルタのパラメータ適応アルゴリズム部に入力される。パラメータ適応アルゴリズム部は、この入力信号に応じて、ＳＳＦＦフィルタのパラメータを適応化する。このように、位相補償を行う位相シフト・フィルタへの入力の帯域が制限されているため、その周波数帯で安定動作に必要な特性を有する低次の位相シフト・フィルタを容易に設計することができる。
【００１８】
しかし、上述のように、広い周波数帯において外部振動成分が存在する、あるいは、外部振動成分が時間変化する場合、上記構成のＳＳＦＦ制御は、ヘッド振動の十分な抑制効果を発揮することができない。これに対して、特許文献２は、バンドパス・フィルタ、適応フィルタ、低次の位相シフト・フィルタ、そしてパラメータ適応アルゴリズム部の複数セットを設け、これらを並列に接続することを開示している。各セットは、個別の低次の位相シフト・フィルタとパラメータ適応アルゴリズム部とを有している。この構成は、より広い帯域を複数のフィルタでカバーすることができる。
【００１９】
しかし、上記構成は、上述のように、適応フィルタ毎に、位相シフト・フィルタと適応アルゴリズム部とを必要としている。そのため、ＳＳＦＦの制御構成が複雑となる。また、位相シフト・フィルタとパラメータ適応アルゴリズム部とを帯域毎に設計することが必要となる。従って、実用的には、よりシンプルな構成により様々な態様の外部振動を抑制することができるフィードフォワード制御構成が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一態様のディスク・ドライブは、ディスクにアクセスするヘッドと、前記ヘッドを前記ディスクの半径方向に移動する移動機構と、前記ヘッドが前記ディスクから読み出したサーボ・データにより前記移動機構のサーボ制御を行うサーボ・システムと、加速度センサとを有する。前記サーボ・システムは、前記ヘッドのターゲット位置と現在位置との間の位置誤差信号により前記移動機構のフィードバック制御信号を生成するフィードバック・コントローラと、前記加速度センサの出力を複数の周波数帯域に分割する複数のフィルタと、分割された前記加速度センサの出力の第１帯域信号に応じて前記移動機構のフィードフォワード制御信号を生成する第１センサ・フィードフォワード・フィルタと、前記第１帯域と異なる第２帯域信号に応じて前記移動機構のフィードフォワード制御信号を生成する、前記第１センサ・フィードフォワード・フィルタと並列の第２センサ・フィードフォワード・フィルタと、前記第１帯域信号と前記位置誤差信号とを使用して前記第１センサ・フィードフォワード・フィルタを、前記第２帯域信号と前記位置誤差信号とを使用して前記第２センサ・フィードフォワード・フィルタを、同一のアルゴリズムに従って適応化する適応化処理部とを有する。この構成により、センサ出力を使用したヘッド移動機構のフィードフォワード制御において、シンプルな構成により、外部振動によるヘッド移動機構の振動を効果的に抑えることができる。
【００２１】
好ましい構成において、前記適応化処理部は、順次一つのセンサ・フィードフォワード・フィルタを選択してその適応化を行なう。これにより、シンプルな構成により各フィルタの適応かを適切に行なうことができる。さらに、前記適応化処理部は、選択したセンサ・フィードフォワード・フィルタの係数が収束しているか否かを判定し、収束していると判定した場合にはその適応化をスキップすることが好ましい。これにより、演算処理量を低減することができる。
【００２２】
好ましい構成において、前記第１帯域が含む共振モードは第１共振モードのみであり、前記第２帯域が含む共振モードは前記第１共振モードと異なる第２共振モードのみである。これにより、シンプルな構成でより適切に振動を抑えることができる。
【００２３】
好ましい構成において、前記サーボ・システムは、前記第１帯域信号を通過させる第１バンドパス・フィルタと、前記第２帯域信号を通過させる第２バンドパス・フィルタと、を有し、前記第１バンドパス・フィルタと前記第２バンドパス・フィルタの計算の一部が共通化されている。これにより、演算処理量を低減することができる。
【００２４】
好ましい構成において、前記第１帯域信号は、中心周波数可変バンドパス・フィルタを通過した信号であり、前記サーボ・システムは、前記中心周波数可変バンドパス・フィルタの適応化処理を行うバンドパス・フィルタ適応化処理部をさらに有する。これにより、様々な外部振動に対応することができる。さらに、前記バンドパス・フィルタ適応化処理部は、前記位置誤差信号に応じて前記中心周波数可変バンドパス・フィルタの適応化処理を行うことが好ましい。これにより、より適切に中心周波数可変バンドパス・フィルタの適応化を行なうことができる。
【００２５】
好ましい構成において、前記適応化処理部は、前記中心周波数可変バンドパス・フィルタの中心周波数が更新された後に、前記第１センサ・フォワード・フィルタの係数を更新し、前記中心周波数の更新とその後の前記第１センサ・フィードフォワード・フィルタの係数更新が繰り返し実行される。これにより、より適切に第１センサ・フィードフォワード・フィルタの更新を行なうことができる。さらに、前記中心周波数更新のための学習と、前記第１センサ・フィードフォワード・フィルタの学習・更新はフォロイングにおいて実行され、前記中心周波数更新はシークにおいて実行されることが好ましい。これにより、効率的な処理により、バンドパス・フィルタと第１センサ・フィードフォワード・フィルタの適切な適応化を行なうことができる。
【００２６】
好ましい構成において、前記サーボ・システムは、並列の複数センサ・フォワード・フィルタと、前記複数センサ・フォワード・フィルタのそれぞれの入力帯域を定義する複数の中心周波数可変バンドパス・フィルタとを有し、前記複数の中心周波数可変バンドパス・フィルタと対応するセンサ・フィードフォワード・フィルタとを順次選択し、選択した中心周波数可変バンドパス・フィルタの中心周波数の更新後に対応するセンサ・フィードフォワード・フィルタの学習・更新を行い、前記複数の中心周波数可変バンドパス・フィルタのそれぞれの更新のための学習を、一つ前のセンサ・フィードフォワード・フィルタの学習・更新と共に実行する。これにより、効率的な処理を行うことができる。
【００２７】
さらに好ましくは、前記複数の中心周波数可変バンドパス・フィルタのそれぞれの中心周波数更新のための学習と、前記複数のセンサ・フィードフォワード・フィルタのそれぞれの学習・更新はフォロイングにおいて実行され、前記複数の中心周波数可変バンドパス・フィルタのそれぞれの中心周波数更新は、シークにおいて実行される。これにより、効率的な処理により、中心周波数可変バンドパス・フィルタとセンサ・フィードフォワード・フィルタの適切な適応化を行なうことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、センサ出力を使用したヘッド移動機構のフィードフォワード制御において、シンプルな構成により、外部振動によるヘッド移動機構の振動を効果的に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態におけるＨＤＤの全体構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本実施形態のＨＤＤにおけるサーボ制御システムをモデル化したブロック図である。
【図３】図２に示したブロック図を書き換えた図である。
【図４】本実施形態において、ＳＳＦＦフィルタの更新処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本実施形態において、３つのバンドパス・フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦ３の計算の一部を共通化する構成を模式的に示す図である。
【図６】本実施形態において、直列の２つのノッチ・フィルタにより３つのＳＳＦＦフィルタへの入力帯域制限を行なう構成を模式的に示すブロック図である。
【図７】本実施形態において、バンドパス・フィルタを適応化する構成を模式的に示すブロック図である。
【図８】本実施形態において、ＰＥＳのピークにバンドパス・フィルタＢＰＦの中心周波数が追随する例を説明する図である。
【図９】本実施形態において、センサ出力のピークにバンドパス・フィルタＢＰＦの中心周波数が追随する例を説明する図である。
【図１０】本実施形態において、バンドパス・フィルタの中心周波数更新とＳＳＦＦフィルタの更新の好ましいタイミングを説明する図である。
【図１１】本実施形態において、３つのバンドパス・フィルタの中心周波数更新と３つのＳＳＦＦフィルタの更新の好ましいタイミングを説明する図である。
【図１２】従来の技術において、ＳＳＦＦ制御システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図１３】図１２のブロック図を書き換えた図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明を適用した実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。以下においては、ディスク・ドライブの一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）において、本発明の実施形態を説明する。
【００３１】
本形態のＨＤＤは、そのヘッドの位置決め制御において、外部振動を検知するセンサの出力を使用したフィードフォワード制御を使用する。このようなセンサとしては、一般に加速度センサが使用され、ショック・センサやＲＶ（Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）センサが知られている。以下に説明する好ましい構成においては、ショック・センサの出力が使用される。
【００３２】
本形態のＨＤＤは、外部振動に応じて、ショックセンサ・フィードフォワード（ＳＳＦＦ）制御におけるフィルタの適応化を行う。さらに、ＨＤＤは、並列に並べられた複数のＳＳＦＦフィルタを有している。複数のＳＳＦＦフィルタのそれぞれには、ショック・センサの出力の内、フィルタにより帯域制限された周波数帯の信号が入力される。ＨＤＤは、ショック・センサ出力と位置誤差信号（ＰＥＳ）とを参照して、ＳＳＦＦのそれぞれの適応化を行う。本形態のＳＳＦＦシステムは、センサ出力を複数の周波数帯に分割し、それぞれに適応フィルタ（ＳＳＦＦフィルタ）を適用する。
【００３３】
各ＳＳＦＦフィルタは、フィルタにより制限された周波数範囲内の外部振動に応じて生成される。各ＳＳＦＦフィルタは、各周波数帯においてのみ、理想のフィルタを近似することができればよい。このようにバンドパス・フィルタは（好ましくは一つの）特定のピーク周波数以外の成分を抑えているため、他のピーク周波数成分により、特定のピーク周波数に適したＳＳＦＦフィルタの生成が妨げられない。そのため、低次のＦＩＲ型／ＩＩＲ型フィルタによって、特定のピーク周波数及びその近傍の成分を抑制することができる。
【００３４】
本形態のＳＳＦＦ制御は、加速度センサであるショック・センサの出力を異なる帯域の周波数に分割する複数のフィルタと、分割された帯域に対応する複数のＳＳＦＦフィルタを有している。これにより、複数のピーク周波数及びその近傍の成分を抑制することができる。本形態のＨＤＤにおいて、適応化処理部は、同一のパラメータ適応アルゴリズム（演算方法）に従って、複数のＳＳＦＦフィルタのそれぞれの係数を決定する。これにより、シンプルな構成で様々な態様の成分を有する外部振動に対応したＳＳＦＦ制御を実現することができる。
【００３５】
本形態におけるＳＳＦＦ制御について詳細に説明を行う前に、その制御を行うＨＤＤの全体構成を説明する。図１のブロック図において、ＨＤＤ１は、エンクロージャ１０内に、データを記憶するディスクである磁気ディスク１１を有している。スピンドル・モータ（ＳＰＭ）１４は、磁気ディスク１１を所定の角速度で回転する。磁気ディスク１１の各記録面に対応して、磁気ディスク１１にアクセスするヘッド・スライダ１２が設けられている。ヘッド・スライダ１２はヘッドの一例であり、アクセスは、リード及びライトの上位の概念である。
【００３６】
各ヘッド・スライダ１２は、磁気ディスク上を飛行するスライダと、スライダに固定され磁気信号と電気信号との間の変換を行うヘッド素子部とを備えている。各ヘッド・スライダ１２は、移動機構であるアクチュエータ１６の先端部に固定されている。アクチュエータ１６はボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１５に連結され、揺動軸を中心に揺動することによって、ヘッド・スライダ１２を回転する磁気ディスク１１上においてその半径方向に移動する。
【００３７】
アクチュエータ１６は、揺動軸を挟んでヘッド・スライダ１２の反対側にボイス・コイルを有しており、そのボイス・コイルはＶＣＭ１５の一部を構成する。磁石による磁界内においてボイス・コイルに駆動電流を流すことで、ボイス・コイルに駆動力を与える。磁気ディスク１１の外周端近くに、ランプ１７がエンクロ−ジャ１０内に固定されている。ＨＤＤ１の電源がＯＦＦのときやアイドル時に、アクチュエータ１６は磁気ディスク１１の外側においてランプ１７上で停止している。典型的に、アクチュエータ１６の先端突起がランプ１７上を摺動する。なお、本発明は、アクチュエータ１６が磁気ディスク１１上の所定領域で着地、停止するＣＳＳ（コンタクト・スタート・アンド・ストップ）方式のＨＤＤにも適用することができる。
【００３８】
エンクロージャ１０の外側に固定された回路基板２０上には、回路素子が実装されている。モータ・ドライバ・ユニット２２は、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３からの制御データに従って、ＳＰＭ１４及びＶＣＭ１５を駆動する。ＲＡＭ２４は、リード・データ及びライト・データを一時的に格納するバッファとして機能する。エンクロージャ１０内のアーム電子回路（ＡＥ）１３は、複数のヘッド・スライダ１２の中から磁気ディスク１１へのアクセスを行うヘッド・スライダ１２を選択し、その再生信号を増幅してリード・ライト・チャネル（ＲＷチャネル）２１に送る。また、ＲＷチャネル２１からの記録信号を選択したヘッド・スライダ１２に送る。なお、本発明は一つのヘッド・スライダ１２のみを有するＨＤＤに適用することができる。
【００３９】
ＲＷチャネル２１は、リード処理において、ＡＥ１３から供給されたリード信号を一定の振幅となるように増幅し、取得したリード信号からデータを抽出し、デコード処理を行う。読み出されるデータは、ユーザ・データとサーボ・データとを含む。デコード処理されたリード・ユーザ・データ及びサーボ・データは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３に転送される。また、ＲＷチャネル２１は、ライト処理において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３から転送されたライト・データをコード変調し、更にコード変調されたライト・データをライト信号に変換してＡＥ１３に供給する。
【００４０】
コントローラであるＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、リード／ライト処理制御、コマンド実行順序の管理、サーボ・データを使用したヘッド・スライダ１２（アクチュエータ１６）のポジショニング制御（サーボ制御）、ホスト５１との間のインターフェース制御、ディフェクト管理、エラーが発生した場合のエラー対応処理など、データ処理に関する必要な処理及びＨＤＤ１の全体制御を実行する。回路基板２０上にはショック・センサ２５が実装されている。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、アクチュエータ１６のサーボ制御において、ショック・センサ２５からの出力を参照してフィードフォワード制御を行う。
【００４１】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ホスト５１からリード／ライトのコマンドを取得すると、シークを開始する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、現在の半径位置からそのコマンドが示すアドレスのデータ・トラック（ターゲット・データ・トラック）にヘッド・スライダ１２を移動する（シーク）。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、コマンドの指定アドレスをサーボ・アドレスに変換して、ターゲットの半径位置を特定する。シークが終了すると、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヘッド・スライダ１２をターゲット・データ・トラック上に維持する（フォロイング）。
【００４２】
シーク及びフォロイングにおいて、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は記録面から読み出したサーボ・データを使用して、アクチュエータ１６（ＶＣＭ１５）を制御する。シーク制御は、一般に、サーボ・データを使用した速度制御と位置制御とによりアクチュエータ１６（ＶＣＭ１５）を制御する。フォロイング制御において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ヘッド・スライダ１２の現在半径位置（サーボ・アドレス）とターゲットの半径位置（サーボ・アドレス）と所定範囲内にあるように位置決め制御を行う。
【００４３】
サーボ・セクタは、記録面上において、円周方向に略等間隔で離間して形成されている。従って、ヘッド・スライダ１２は一定の周期（サーボ・サンプリング周期）でサーボ・データを読み出し、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、そのサーボ・データが示す現在のサーボ・アドレスとターゲットのサーボ・アドレスとの位置誤差を示す位置誤差信号（ＰＥＳ）に応じてＶＣＭ１５の駆動電流を制御する。
【００４４】
図２は、本形態のＨＤＤ１におけるサーボ制御システムをモデル化したブロック図である。それぞれのブロックは、伝達関数を示している。図２において、Ｋはショック・センサ２５の伝達関数である。Ｎは、ショック・センサ２５に見える外部振動の伝達関数であり、Ｍはショック・センサ２５には見えない外部振動の伝達関数である。外部振動Ｎ、Ｍは、複数の共振モードを有している。
【００４５】
ＢＰＦ１、ＢＰＦ２及びＢＰＦ３は、それぞれ、第１バンドパス・フィルタの伝達関数、第２バンドパス・フィルタの伝達関数、第３バンドパス・フィルタの伝達関数である。Ｆ１、Ｆ２及びＦ３は、それぞれ、第１ＳＳＦＦフィルタの伝達関数、第２ＳＳＦＦフィルタの伝達関数、第３の伝達関数である。ＡＰは、第１〜第３ＳＳＦＦフィルタＦ１〜Ｆ３の係数を変化させる適応化処理部である。図２は、三つのＳＳＦＦを有する構成を例示しているが、ＳＳＦＦフィルタ及びそれに対応するバンドパス・フィルタの数は、ＨＤＤ１の設計により適切な値が選択される。
【００４６】
第１〜第３ＳＳＦＦフィルタＦ１〜Ｆ３のそれぞれには第１から第３のバンドパス・フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦ３により帯域制限された信号が入力される。これにより、ＳＳＦＦを低次のフィルタにより構成することができる。ＳＳＦＦフィルタは、好ましくは、４次以下のＩＩＲフィルタで構成され、さらに好ましくは、２次以下のＦＩＲフィルタあるいはＩＩＲフィルタにより構成さている。
【００４７】
Ｃは、フィードバック・コントローラの伝達関数である。ＰＦはピーク・フィルタの伝達関数、ＮＦはノッチ・フィルタの伝達関数である。ピーク・フィルタ及びノッチ・フィルタの数は、ＨＤＤの設計により変化する。ＢＰＦ１〜ＢＰＦ３、Ｆ１〜Ｆ３、Ｃ、ＰＦ及びＮＦは、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３内の構成の伝達関数である。Ｄはモータ・ドライバ２３内のＶＣＭドライバの伝達関数であり、Ｐはアクチュエータ１６の伝達関数である。
【００４８】
フィードバック・コントローラＣは、ＰＥＳに応じてＶＣＭ電流値（を示す制御データ）を算出する。フィードバック・コントローラＣによる制御は基本的にＰＩＤ制御であるため、制御の安定性を保ちつつヘッド・スライダ１２（アクチュエータ１６）の大きな振動に対応することが難しい。そのため、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、フィードバック・コントローラＣの出力に直列に配置されたノッチ・フィルタＮＦと、フィードバック・コントローラＣに並列に接続されたピーク・フィルタＰＦとを有している。
【００４９】
ノッチ・フィルタＮＦは、アクチュエータ１６の発振を抑制する働きをする。フィードバック・コントローラＣからの信号においてアクチュエータ１６の発振周波数に対応する成分を小さくすることで、アクチュエータ１６の発振周波数における大きな振動を抑えることができる。ピーク・フィルタＰＦは、外乱によるヘッド・スライダ１２（アクチュエータ１６）振動を抑圧する働きをする。ここでの外乱は、ディスク偏心によるＲＲＯ（リピータブル・ラン・アウト）を含む。
【００５０】
ヘッド・スライダ１２が読み出したサーボ・データから、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３はヘッド・スライダ１２の現在半径位置を示すデータ（信号）を生成する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ホスト５１からのコマンドが指定するターゲット半径位置を示すデータを持っている。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ターゲット半径位置と現在半径位置との差異である位置誤差信号ＰＥＳを算出する。
【００５１】
フィードバック・コントローラＣは、ＰＥＳに対して所定の演算処理を行い、ヘッド・スライダ１２をターゲット半径位置に近づける（位置誤差を抑制する）ためのＶＣＭ電流値を算出する。ＰＥＳは、フィードバック・コントローラＣと並列に接続されているピーク・フィルタＰＦにも入力される。ピーク・フィルタＰＦは、そのピーク周波数において最大ゲインを有し、そのゲインがピーク周波数から離れるに従って大きく減少するフィルタ波形を有している。このため、ＰＥＳにおける特定周波数成分がフィルタ出力となる。
【００５２】
フィードバック・コントローラＣからの出力には、ピーク・フィルタＰＦからの出力とＳＳＦＦフィルタＦ1〜Ｆ３からの出力が加えられる。さらに、その加え合わされた値（信号）がノッチ・フィルタＮＦに与えられる。ノッチ・フィルタＮＦは、その中心周波数において最小ゲインを有し、そのゲインと位相特性は系が安定になるように設計されている。そのため、サーボ・ゲインはノッチ・フィルタの中心周波数及びその近傍において小さく、かつ安定となり、アクチュエータ１６の発振を防止する。
【００５３】
本形態のサーボ・システムは、ＳＳＦＦ制御に特徴を有している。以下において、本形態のＨＤＤにおけるＳＳＦＦ制御について詳細に説明を行う。適応化処理部ＡＰは、３つのＳＳＦＦフィルタＦ１〜Ｆ３のそれぞれの適応化（パラメータの適応化）を行う。３つのＳＳＦＦフィルタＦ１〜Ｆ３の適応化は同一の演算方法に従う。変分法や勾配法など、いくつかの適応化の方法が知られている。ＦＩＲフィルタあるいはＩＩＲフィルタのこれらの適応化の手法は既に知られた技術であり、ここの手法の詳細な説明を省略する。
【００５４】
ＦＩＲフィルタの適応化方法を、簡単に説明する。図２に示したブロック図を書き換えると、図３に示すブロック図を得ることができる。Ｓはフィードバック・ループの感度関数である。ショック・センサ２５の出力からＰＥＳまでの伝達関数について、評価値ＰＥＳ２を最小にする勾配法でＦＩＲフィルタＦｌの係数を求める（適応化を行う）ことができる。
Ｆｌ＝Σnk=0  ａl,kｚ-k                              （数式３）
ＰＥＳ（ｉ）
＝Ｓ×Ｐ×（Ｋ-1×Ｍ＋Ｄ×ＮＦ×Σml=0Σnk=0  ａl,kｚ-k
×ＢＰＦl）×ＳＳｏｕｔ（ｉ）                            （数式４）
【００５５】
ａl,k（ｉ＋１）
＝ａl,k（ｉ）−μΔＰＥＳ（ｉ）2／Δａl,k（ｉ）
＝ａl,k（ｉ）−２μＰＥＳ（ｉ）×ΔＰＥＳ（ｉ）／Δａl,k（ｉ）
＝ａl,k（ｉ）−２μＰＥＳ（ｉ）
×Ｓ×Ｐ×Ｄ×ＮＦ×ＢＰＦl×ＳＳｏｕｔ（ｉ）
＝ａl,k（ｉ）−２μＰＥＳ（ｉ）
×（Ｓ×Ｐ×Ｄ×ＮＦ）×ＢＰＦlｏｕｔ（ｉ−ｋ）        （数式５）
【００５６】
μはステップサイズ・パラメータ、Ｓ×Ｐ×Ｄ×ＮＦは高次の関数で近似され、ＨＤＤ１の設計において決定される。これを整定関数と呼ぶ。特許文献２の位相シフト・フィルタは、製定関数のゲイン・位相特性をバンドパス・フィルタの通過域毎で近似した低次のフィルタに相当する。整定関数は、バンドパス・フィルタには依存しておらず、適応化処理部は同一アルゴリズムにより、各ＳＳＦＦフィルタの適応化を行う。ＢＰＦｌｏｕｔはバンドパス・フィルタの出力である。
【００５７】
二次のＩＩＲフィルタの一般式は、次のように表わすことできる。
１／ｆ（ｚ）
＝（ｂ2ｚ2＋ｂ1ｚ＋ｂ0）／（ｌ＋１）ｚ2−２ｋ0ｚ＋（１−ｌ）
（数式６）
０＜ｌ、−１＜ｋ0＜１が満足するとき、ＩＩＲフィルタは安定である。また、適応化処理部ＡＰは、パラメータｌ、ｋ0を、勾配法により適応的に変化させる。ｂ0、ｂ1、ｂ2は定数である。安定性を満足する３次以上のＩＩＲフィルタについても同様に生成することができる。次数が大きくなると演算が複雑になることから、４次以下のＩＩＲフィルタを使用することが好ましく、さらに好ましくは２次のＩＩＲフィルタを使用する。適応化処理部ＡＰは、例示した演算方法に限らず、他の演算方法を使用してもよい。
【００５８】
本構成例において、バンドパス・フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦ３は、ハードウェアにより構成する、あるいは、ＭＰＵがファームウェアに従ってフィルタ処理を行ってもよい。ＳＳＦＦフィルタＦ１〜Ｆ３についても同様である。適応化処理部ＡＰは、ファームウェアに従って動作するＭＰＵにより実装される。本構成例において、ＭＰＵは、少なくとも、３つのＳＳＦＦフィルタＦ１〜Ｆ３の更新処理のための演算を行うことが必要である。サーボ・サンプリング周期でこれら全ての演算を行うことは、ＭＰＵに対して大きな負荷となりうる。そのため、適応化処理部ＡＰは、３つのＳＳＦＦフィルタを順次選択し、その係数更新を行うことが好ましい。
【００５９】
例えば、適応化処理部ＡＰはＳＳＦＦフィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ３を順次選択し、選択したＳＳＦＦフィルタの係数を更新する。数式５に示す計算を行なうため、適応化処理部ＡＰは、複数サーボ・サンプリングにわたり、一つのＳＳＦＦフィルタの係数更新のための演算を続ける。例えば、適応化処理部ＡＰは、磁気ディスク１１の２回転毎に、選択するＳＳＦＦフィルタを順番に変える。
【００６０】
適応化処理部ＡＰは第１ＳＳＦＦフィルタＦ１を選択し、磁気ディスク１１が２回転する間、そのＳＳＦＦフィルタＦ１の係数を更新し続ける。次に、適応化処理部ＡＰは第２ＳＳＦＦフィルタＦ２を選択し、磁気ディスク１１が２回転する間、そのＳＳＦＦフィルタＦ２の係数を更新し続ける。次に、適応化処理部ＡＰは第３ＳＳＦＦフィルタＦ３を選択し、磁気ディスク１１が２回転する間、そのＳＳＦＦフィルタＦ３の係数を更新し続ける。最後のＳＳＦＦフィルタＦ３の更新が終了すると、適応化処理部ＡＰは、最初のＳＳＦＦフィルタＦ１の更新処理から上記工程繰り返す。
【００６１】
好ましい構成において、適応化処理部ＡＰは、係数が収束したＳＳＦＦフィルタの更新をスキップし、他のＳＳＦＦフィルタの更新を優先する。適応化処理部ＡＰは、ＳＳＦＦフィルタが収束しているとの前回判定から所定の時間以上経過すると、適応化処理に復帰して係数の修正が必要かどうか調べる。この処理例の流れを、図４のフローチャートを参照しつつ説明する。本処理例において、適応化処理部ＡＰは第１ＳＳＦＦフィルタＦ１が収束しているとの前回判定から、既定の時間が経過しているかを判定する（Ｓ１１）。既定の時間が経過している場合に（Ｓ１１におけるＹ）、適応化処理部ＡＰは、第１ＳＳＦＦフィルタＦ１の適応化処理に復帰する。既定の時間が経過していない場合（Ｓ１１におけるＮ）には、復帰しない。
【００６２】
既定の時間が経過している場合（Ｓ１１におけるＹ）、適応化処理部ＡＰは、第１ＳＳＦＦフィルタＦ１の係数が収束しているか否かを判定する（Ｓ１２）。収束していないと判定すると（Ｓ１２におけるＮ）、適応化処理部ＡＰは、第１ＳＳＦＦフィルタＦ１の係数を更新する（Ｓ１３）。更新は、既定のサーボ・サンプリング数にわたり続ける（上記例においてディスク２回転）。第１ＳＳＦＦフィルタＦ１の係数が収束していると判定すると（Ｓ１２におけるＹ）、適応化処理部ＡＰは第１ＳＳＦＦフィルタＦ１の係数更新工程をスキップする。
【００６３】
次に、適応化処理部ＡＰは第２ＳＳＦＦフィルタＦ２が収束しているとの前回判定から、既定の時間が経過しているかを判定する（Ｓ１４）。既定の時間が経過している場合に（Ｓ１４におけるＹ）、適応化処理部ＡＰは、第２ＳＳＦＦフィルタＦ２の適応化処理に復帰する。既定の時間が経過していない場合（Ｓ１４におけるＮ）には、復帰しない。
【００６４】
既定の時間が経過している場合（Ｓ１４におけるＹ）、適応化処理部ＡＰは、第２ＳＳＦＦフィルタＦ２の係数が収束しているか否かを判定する（Ｓ１５）。収束していないと判定すると（Ｓ１５におけるＮ）、適応化処理部ＡＰは、第２ＳＳＦＦフィルタＦ２の係数を更新する（Ｓ１６）。更新は、既定のサーボ・サンプリング数にわたり続ける（上記例においてディスク２回転）。第２ＳＳＦＦフィルタＦ２の係数が収束していると判定すると（Ｓ１５におけるＹ）、適応化処理部ＡＰは第２ＳＳＦＦフィルタＦ２の係数更新工程をスキップする。
【００６５】
適応化処理部ＡＰは第３ＳＳＦＦフィルタＦ３が収束しているとの前回判定から、既定の時間が経過しているかを判定する（Ｓ１７）。既定の時間が経過している場合に（Ｓ１７におけるＹ）、適応化処理部ＡＰは、第３ＳＳＦＦフィルタＦ３の適応化処理に復帰する。既定の時間が経過していない場合（Ｓ１７におけるＮ）には、復帰しない。
【００６６】
既定の時間が経過している場合（Ｓ１７におけるＹ）、適応化処理部ＡＰは、第３ＳＳＦＦフィルタＦ３の係数が収束しているか否かを判定する（Ｓ１８）。収束していないと判定すると（Ｓ１８におけるＮ）、適応化処理部ＡＰは、第３ＳＳＦＦフィルタＦ３の係数を更新する（Ｓ１９）。更新は、既定のサーボ・サンプリング数にわたり続ける（上記例においてディスク２回転）。
【００６７】
第３ＳＳＦＦフィルタＦ３の係数が収束していると判定すると（Ｓ１８におけるＹ）、適応化処理部ＡＰは第３ＳＳＦＦフィルタＦ３の係数更新工程をスキップして、工程Ｓ１１に戻る。適応化処理部ＡＰは、工程Ｓ１１〜工程Ｓ１９までを繰り返し行う。このように、係数が収束しているＳＳＦＦフィルタの更新をスキップすることで、収束していないＳＳＦＦフィルタの係数をより早く適切な値に近づけることができる。なお、全てのＳＳＦＦフィルタＦ１〜Ｆ３は、係数更新処理とは係りなく、バンドパス・フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦ２の出力のフィルタ計算は継続している。
【００６８】
適応化処理部ＡＰは、ＳＳＦＦフィルタの係数の変化量及び／もしくはバンドパス・フィルタの出力値から、ＳＳＦＦフィルタの係数の収束性を判定することができる。例えば、適応化処理部ＡＰは、ＳＳＦＦフィルタの全ての係数の変化量が、それぞれに対応する規定値よりも小さい場合、係数が収束していると判定する。あるいは、適応化処理部ＡＰは、バンドパス・フィルタの出力が規定値よりも小さい場合、係数が収束している（収束させる必要がない）と判定する。係数の変化量とバンドパス・フィルタ出力の双方の条件が満足する場合に、係数が収束している（収束させる必要がない）と判定してもよい。
【００６９】
本形態のＳＳＦＦ制御システムは、並列の複数のバンドパス・フィルタを有している。ＳＳＦＦ制御を効率的に行うため、重複計算を省くことが好ましい。好ましい構成において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、バンドパス・フィルタＦ１〜Ｆ３における重複計算を省略する。これは、ＭＰＵがファームウェアに従ってバンドパス・フィルタＦ１〜Ｆ３の処理を行う構成において特に有用である。
【００７０】
例えば、好ましい例として、０Ｈｚとナイキスト周波数に零点を有するバンドパス・フィルタは、次の数式で表わすことができる。このようなバンドパス・フィルタは、ショック・センサ出力のＤＣ成分とノイズであるナイキスト周波数近傍成分とを除去する好ましい特性を有している。
ＢＰＦ＝１−ＮＦ
＝１−（ｚ2−２ｋｚ＋１）／｛（１＋ｌ）ｚ2−２ｋｚ＋（１−ｌ）｝
＝（ｌ／（ｌ＋１））
×（ｚ2−ｌ）／｛ｚ2−２ｋｚ／（１＋ｌ）＋（１−ｌ）／（１＋ｌ）｝
＝（Ｋ／２14）｛ｚ2＋（Ｂ／２14）ｚ＋（Ｃ／２14）｝
／｛ｚ2−（Ｅ／２14）ｚ−（Ｆ／２14）｝
（数式７）
【００７１】
ここで、ＮＦはノッチ・フィルタである。中心周波数がｆBPF、サンプリング時間がＴｓとすると、ｋ＝ｃｏｓ（２πｆBPFＴｓ）である。ｌは、バンドパス・フィルタの幅を表わしている。係数Ｂは０、係数Ｃは２14である。係数Ｋ、Ｅ及びＦは、幅ｌにより表わされる。具体的には、下の関係が満足する。
Ｋ＝２14×ｌ／（１＋ｌ）                                    （数式８）
Ｅ＝２14×２ｋ／（１＋ｌ）                                  （数式９）
Ｆ＝−２14×（１−ｌ）／（１＋ｌ）                          （数式１０）
【００７２】
ｌが決まれば、他の係数が決まる。係数Ｅは、中心周波数を決定する。係数Ｋ、Ｂ、Ｃは、中心周波数に拠らずに決まる。従って、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、数式７における分子の計算を先に行なうことで、その計算を３つのバンドパス・フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦ３に共通化することができる。図５は、この演算を行なうバンドパス・フィルタの構成を模式的に示している。ＢＰＦｎｕｍは分子の演算に相当し、ＢＰＦｄｅｎ１〜ＢＰＦｄｅｎ３は、バンドパス・フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦ３の分母の演算に相当する。フィルタ毎に幅ｌを変えることも可能である。この場合、ゲインがフィルタ間で異なる値となるため、その相違は、ＳＳＦＦフィルタの係数側が吸収する。
【００７３】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ショック・センサ２５の出力ＳＳｏｕｔについて、数式７の分子ＢＰＦｎｕｍの計算を行なう。その計算値は、全てのバンドパス・フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦ３に共通である。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、算出した分子の値を使用して、各バンドパス・フィルタの分母ＢＰＦｄｅｎ１〜ＢＰＦｄｅｎ３の計算を行なう。
【００７４】
数式７に従えば、分子ＢＰＦｎｕｍの計算は、下記数式で表わされる。
ＢＰＦｎｕｍ＝（ｌ／（１＋ｌ））（1−(1/ｚ)2）ＳＳｏｕｔ（ｋ）
（数式１１）
また、分母ＢＰＦｄｅｎｉの計算は、以下の数式で表わされる。ｉは、バンドパス・フィルタの番号を示すサフィックスである。
ＢＰＦｄｅｎｉ（ｋ）＝ＢＰＦｎｕｍ（ｋ）
＋（Ｅｉ／２14）ＢＰＦｄｅｎｉ（ｋ−１）
＋（Ｆｉ／２14）ＢＰＦｄｅｎｉ（ｋ−２）
（数式１２）
【００７５】
アクチュエータ１６の振動を効果的に抑えるためには、バンドパス・フィルタの通過帯域を適切な範囲に設定することが重要である。ＨＤＤ１の設計においては、アクチュエータ１６の共振モードの周波数は、およそ分かっている。図２に示すブロック図において、伝達関数Ｍにある共振モードと、伝達関数Ｎにある共振モードとはおよそ判明している。伝達関数Ｍにおける共振モードの振動はショック・センサ２５に見えず、伝達関数Ｎにおける共振モードの振動はショック・センサ２５に見える。
【００７６】
ＨＤＤ１の設計において、これら共振モードに適合するようにバンドパス・フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦ３の特性、特に中心周波数を設定する。例えば、伝達関数Ｍにおける二つの共振モードが存在し、伝達関すＮにおける一つの共振モードが存在する場合、第１及び第２のバンドパス・フィルタＢＰＦ１、ＢＰＦ２を伝達関数Ｍにおける共振にそれぞれ合わせ、第３のバンドパス・フィルタＢＰＦ３を伝達関数Ｍにおける共振に合わせる。
【００７７】
好ましい構成において、一つのバンドパス・フィルタ通過帯域に含まれる共振モードは一つである。通過帯域は、−３ｄＢ以上の周波数帯域である。これにより、ＳＳＦＦフィルタを低次の関数で構成することができる。具体的には、２次のＩＩＲフィルタあるいはＦＩＲフィルタで、適切なＳＳＦＦフィルタを構成することができる。
【００７８】
複数のＳＳＦＦフィルタにおいて、その一部は、他の部分と異なるフィルタ構成を有していていもよい。例えば、上記３つのバンドパス・フィルタの２つを２次のＩＩＲフィルタで構成し、他の一つをＦＩＲフィルタで構成する。しかし、設計及び構成のシンプリシティの点から、全てのＳＳＦＦフィルタが同一構成、つまり、同一次数、同一種類であって、可変係数が同一（係数自体は異なる）のフィルタ構成を有することが好ましい。ＳＳＦＦフィルタが異なれば、それらの適応化を行なう適応化処理部も異なるアルゴリズムに従う。少なくとも二つのＳＳＦＦフィルタが同一構成であれば、それらの適応処理部を共通化することができる。
【００７９】
ＳＳＦＦフィルタＦ１〜Ｆ３への入力は、複数のフィルタにより帯域制限された信号であることが必要である。図２に示す好ましい構成例は、並列な３つのバンドパス・フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦ３により各ＳＳＦＦフィルタへの入力信号の帯域を制限している。他のフィルタ構成により各ＳＳＦＦフィルタへの入力信号の帯域を制限することができる。図５に示す構成は、直列の２つのノッチ・フィルタＮＦ１、ＮＦ２を使用してＳＳＦＦフィルタＦ１〜Ｆ３への入力帯域を制限している。
【００８０】
例えば、伝達関数Ｍに２つの共振モードが存在するとする。第１ＳＳＦＦフィルタＦ１と第２ＳＳＦＦフィルタＦ２とは、Ｍにある共振モードによる振動用の適応フィルタである。第３ＳＳＦＦフィルタＦ３は、伝達関数Ｎにある共振モードあるは外部振動源による振動用の適応フィルタである。
【００８１】
図６の構成において、ショック・センサＫの出力は、第１のノッチ・フィルタＮＦ１に入力される。第１ＳＳＦＦフィルタＦ１には、（１−ＮＦ１）（バンドパス・フィルタに相当）により選択された（帯域制限された）ＳＳｏｕｔの信号が入力される。このように、通過帯域はノッチ・フィルタＮＦ１で定義される。これにより、この帯域に伝達関数Ｍにおける一つの共振モードが含まれており、適応化されたＳＳＦＦフィルタＦ１により抑えられる。
【００８２】
同様に、第２ＳＳＦＦフィルタＦ２に対しては、第２のノッチ・フィルタＮＦ２により選択された帯域の信号が入力される。具体的には、ＮＦ１×（１−ＮＦ２）ＳＳｏｕｔの信号が入力される。これは、センサ出力をバンドパス・フィルタ（１−ＮＦ２）で帯域制限することと同等である。適応化された第２ＳＳＦＦフィルタＦ２は、伝達関数Ｍにおけるもう一つの共振モードにおける振動を抑制する。
【００８３】
第１のノッチ・フィルタＮＦ１と第２のノッチ・フィルタＮＦ２とは、第３ＳＳＦＦフィルタＦ３への入力から伝達関数Ｍにおける２つのモードを除く。このため、第３ＳＳＦＦフィルタＦ３は、伝達関数Ｎにある共振モードあるは外部振動源による振動に対して適応化される。このように、直列に並べられたノッチ・フィルタにより共振モードを選択して、対応するＳＳＦＦフィルタを適応化することで、そのモードにおける振動を抑制することができる。ＳＳＦＦフィルタの構成及び適応化の手法については、上述と同様である。
【００８４】
バンドパス・フィルタの通過帯域は、ＨＤＤ１に固有の機構共振モードにより決定される部分と、そのＨＤＤ１が実装されるシステムの構造やそのシステムへのＨＤＤ１の固定方法により決定される部分とがある。そのため、ＨＤＤ１の設計においては、適切なバンドパス・フィルタの通過帯域を決定することができないケースがある。また、ＨＤＤ１やシステムの個体差、それらの機構の温度変化や経年変化が存在する。従って、ＳＳＦＦフィルタが処理する周波数帯域を現状に個別に合わせることができことが好ましい。
【００８５】
好ましい構成において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、全てのＳＳＦＦフィルタあるいは一部のＳＳＦＦフィルタに対応する周波数帯を変化させる。図２の構成例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、バンドパス・フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦ３の１つ、２つもしくは３つのフィルタの通過帯域を変化させる。より具体的には、その中心周波数を変化させる。まず、バンドパス・フィルタの適応化について説明する。図７は、図２に示すブロック図において２つのバンドパス・フィルタとＳＳＦＦコントローラとを省略したブロック図である。
【００８６】
バンドパス・フィルタＢＰＦは、その中心周波数が可変である。また、バンドパス・フィルタ適応化処理部ＢＡＰは、ＰＥＳあるいはショック・センサ出力のピークを推定し、そのピークにバンドパス・フィルタＢＰＦの中心周波数を追随させる。まず、図８を参照して、ＰＥＳのピークにバンドパス・フィルタＢＰＦの中心周波数が追随する例を説明する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＰＥＳのピーク周波数近傍において適切なＳＳＦＦフィルタを生成し、フィードフォワード制御を行う。
【００８７】
数式７に示したように、バンドパス・フィルタを次の数式で表わすことができる。
ＢＰＦ＝｛（Ｋ／２14）（ｚ2−１）｝
／｛ｚ2−（Ｅ／２14）ｚ−（Ｆ／２14）｝          （数式１３）
【００８８】
係数Ｅは、バンドパス・フィルタＢＰＦの中心周波数を決定する。バンドパス・フィルタ適応化処理部ＢＡＰは、この係数Ｅを変化させることで、バンドパス・フィルタＢＰＦの中心周波数をＰＥＳのピーク周波数に合わせることができる。
【００８９】
ここで、ピーク・フィルタＰＦは次の数式１４で表わすことができる。
ＰＦ＝Ａ（ｚ）／Ｂ（ｚ）
＝｛（Ｐ／２14）ｚ2＋（Ｑ／２14）ｚ＋（Ｒ／２14）｝
／｛ｚ2−（Ｅ／２14）ｚ−（Ｆ／２14）｝          （数式１４）
数式１３と数式１４を比較して理解されるように、バンドパス・フィルタとピーク・フィルタとは、それらの分母を同一の形式で記載することができる。
【００９０】
ここで、ピーク・フィルタについては、その中心周波数の適応化技術が知られている。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＰＥＳのピーク周波数を推定し、そのピーク周波数にピーク・フィルタ中心周波数を近づける。この方法は公知の技術であり、例えば、「特開２００９−０７０５０６号公報」や、「"周波数追従ピーク・フィルタ"（木坂、電気学会／産業計測制御研究会研究資料ＩＩＣ−０４−０７０、ｐｐ．１９−２３、Ｓｅｐｔ．１０、２００６）」に開示されている。
【００９１】
簡単に説明すれば、ＨＤＣ／ＭＰＵは、ピーク・フィルタＰＦの内部関数である分母１／Ｂ（ｚ）への入力ｘ（ｎ）とその出力ｕ（ｎ）との関係から、ピーク周波数を推定する。ｘ（ｎ）とｕ（ｎ）との積は、振動している周波数ｆとピーク・フィルタの周波数ｆ０の大小関係で符号が変化する特性を有する。ＨＤＣ／ＭＰＵは、この特性を利用して、ｆ＝ｆ０となるようにｆ０を調整して周波数ｆを同定する。また、この式を適切な時間、積分（平均）することで、その推定の精度を増すことができる。
【００９２】
バンドパス・フィルタ適応化処理部ＢＡＰは、ＰＥＳと、ＰＥＳを入力とするバンドパス・フィルタＢＰＦの分母１／｛ｚ2−（Ｅ／２14）ｚ−（Ｆ／２14）｝の出力Ｕと、の積を使用して、周波数の推定及びバンドパス・フィルタＢＰＦの中心周波数の更新量ｄＥ＝ｆ（ＰＥＳ、Ｕ）を決定する。バンドパス・フィルタ適応化処理部ＢＡＰは、周波数推定式のＥを算出したｄＥにより更新する。
【００９３】
さらに、バンドパス・フィルタ適応化処理部ＢＡＰは、算出したｄＥにより、バンドパス・フィルタＢＰＦの係数Ｅを変更することで、バンドパス・フィルタＢＰＦの中心周波数を更新する。バンドパス・フィルタ適応化処理部ＢＡＰは、この処理を繰り返すことで、バンドパス・フィルタＢＰＦの中心周波数をＰＥＳのピーク周波数に収束させることができる。バンドパス・フィルタ適応化処理部ＢＡＰは、推定演算毎にバンドパス・フィルタＢＰＦの中心周波数を更新しなくともよい。例えば、複数回の推定演算毎に中心周波数を更新してもよい。
【００９４】
図９は、ショック・センサ出力のピーク周波数を推定して、その周波数に通過帯域の中心周波数が追随する構成を示している。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ショック・センサ出力のピーク周波数近傍において適切なＳＳＦＦフィルタを生成し、フィードフォワード制御を行う。ピーク周波数の推定方法は、図８を参照して説明した方法と同様である。
【００９５】
バンドパス・フィルタ適応化処理部ＢＡＰは、バンドパス・フィルタＢＰＦにおける分母１／｛ｚ2−（Ｅ／２14）ｚ−（Ｆ／２14）｝への入力ｘと出力Ｕとの積により、センサ出力におけるピーク周波数の推定及びバンドパス・フィルタＢＰＦの中心周波数の変更量ｄＥ＝ｆ（ｘ、Ｕ）の算出を行なう。バンドパス・フィルタ適応化処理部ＢＡＰは、周波数の推定ごとに、算出した変更量ｄＥによりバンドパス・フィルタＢＰＦの係数Ｅを更新する。この処理を繰り返すことで、バンドパス・フィルタＢＰＦの中心周波数をセンサ出力のピーク周波数に収束させることができる。
【００９６】
ＰＥＳのピーク周波数とショック・センサ出力のピーク周波数とは、一般に一致しない。サーボ制御はＰＥＳを小さくするための制御であることから、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＰＥＳを参照してバンドパス・フィルタの中心周波数を適応化することが好ましい。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３が複数のバンドパス・フィルタの適応化を行なうことができる場合には、その一部はＰＥＳを使用して適応化し、他の一部をショック・センサ出力を使用して適応化してもよい。なお、上述の周波数推定及び中心周波数変更量の算出と異なる方法により、これらを算出してもよい。
【００９７】
ＳＳＦＦフィルタの適応化は、基本的にＰＥＳを最適に、具体的には、ＰＥＳ２を最小化する。これに対して、バンドパス・フィルタの中心周波数の適応化は、ＰＥＳあるいはセンサ出力のピーク周波数とフィルタ中心周波数の誤差を最小化する。このため、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、バンドパス・フィルタの中心周波数の更新後に、ＳＳＦＦフィルタの適応化のための学習及び更新を行なう。このように、更新したバンドパス・フィルタの周波数帯において、ＳＳＦＦフィルタの適応化処理（更新）を行なうことが重要である。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、バンドパス・フィルタの中心周波数の更新とその後のＳＳＦＦフィルタの更新を繰り返し行なう。
【００９８】
好ましい構成において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、ＳＳＦＦフィルタの学習及び更新を行なっている間に、バンドパス・フィルタの更新のための周波数推定演算（学習）を行なう。周波数推定演算のみを行なうことは、バンドパス・フィルタの特性変化を起こさないため、ＳＳＦＦフィルタの学習・更新に影響を及ぼすことはない。これにより、ＳＳＦＦ制御における適応化のための演算を効率的に行なうことができる。
【００９９】
図１０は、バンドパス・フィルタの中心周波数更新とＳＳＦＦフィルタの更新の好ましいタイミングを説明する図である。ＳＳＦＦフィルタはフォロイング処理において動作する。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、シーク処理においてバンドパス・フィルタの中心周波数の更新を行なう。シーク完了後、所定のサーボ・サンプリング後からＳＳＦＦフィルタのための学習とその更新を行なう。この学習と更新はサーボ・サンプリングで繰り返し行なわれる。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、バンドパス・フィルタが対応しているＳＳＦＦフィルタと異なるＳＳＦＦフィルタの学習・更新処理と共に、バンドパス・フィルタのための学習処理を行ってもよい。
【０１００】
ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、フォロイング時に、バンドパス・フィルタのための周波数推定（学習）を行なう。これにより、その後のシーク処理において、バンドパス・フィルタの中心周波数を学習結果に応じて更新することができる。好ましくは、シーク開始において、アクチュエータ１６の移動開始前にバンドパス・フィルタの中心周波数を更新する。設計によっては、フォロイング開始後にバンドパス・フィルタの中心周波数を更新してもよい。
【０１０１】
複数のバンドパス・フィルタがアダプティブである場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、複数のバンドパス・フィルタとＳＳＦＦフィルタとのセットの更新を、順番に行なう。例えば、図２の構成において、第１〜第３のバンドパス・フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦ３がアダプティブである場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、例えば、第１のセット、第２のセット、そして第３のセットの順に、学習・更新を繰り返し行なう。
【０１０２】
複数のバンドパス・フィルタがアダプティブである場合、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、バンドパス・フィルタの更新前のフォロイングにおいて、その更新のための学習を行なうことが重要である。図１１は、３つのバンドパス・フィルタの適応化を行なう構成における、バンドパス・フィルタの中心周波数更新とＳＳＦＦフィルタの更新の好ましいタイミング例を説明する図である。図１１の例において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、バンドパス・フィルタの更新の直前のフォロイングにおいて、そのバンドパス・フィルタのための学習を行なう。
【０１０３】
具体的には、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、第１ＳＳＦＦフィルタＦ１の学習・更新を行なうフォロイングにおいて、第２のバンドパス・フィルタＢＰＦ２の学習を行なう。次のシークの開始において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は第２のバンドパス・フィルタＢＰＦ２の更新を行う。そのシーク直後のフォロイングにおいて、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、第２ＳＳＦＦフィルタＦ２の学習・更新と第３のバンドパス・フィルタＢＰＦ３の学習を行なう。次のシークの開始において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は第３のバンドパス・フィルタＢＰＦ３の更新を行う。
【０１０４】
そのシーク直後のフォロイングにおいて、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、第３ＳＳＦＦフィルタＦ３の学習・更新と第１のバンドパス・フィルタＢＰＦ１の学習を行なう。次のシークの開始において、ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は第１のバンドパス・フィルタＢＰＦ１の更新を行う。ＨＤＣ／ＭＰＵ２３は、これらの工程を繰り返し行い、３つのバンドパス・フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦ３と３つのＳＳＦＦフィルタＦ１〜Ｆ３の適応化を行なう。この方法により、バンドパス・フィルタの更新直後のフォロイングで、対応するＳＳＦＦフィルタの学習・更新を行なうことができる。また、フォロイングにおいてＳＳＦＦフィルタの学習・更新とバンドパス・フィルタの学習を行なうことで、処理を効率化することができる。
【０１０５】
以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。本発明は、ＨＤＤ以外のディスク・ドライブに適用することができ、ディスクが筐体内に固定されているか否かを問わない。ヘッド・スライダの移動機構は、回動するアクチュエータの他、スライドする機構を使用してもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１  ハードディスク・ドライブ、１０  エンクロージャ、１１  磁気ディスク
１２  ヘッド・スライダ、１６  アクチュエータ、２０  回路基板
２１  リード・ライト・チャネル、２３  モータ・ドライバ・ユニット、
２４  ランダム・アクセス・メモリ、５１  ホスト、
Ｋ  ショック・センサの伝達関数、Ｎ  ショック・センサに見える外部振動の伝達関数
Ｍ  ショック・センサには見えない外部振動の伝達関数
ＢＰＦ１〜ＢＰＦ３  第１〜第３バンドパス・フィルタの伝達関数
Ｆ１〜Ｆ３  第１〜第３ＳＳＦＦフィルタの伝達関数
ＡＰ  ＳＳＦＦフィルタの適応化処理部の伝達関数
ＢＰＡ  バンドパス・フィルタの適応化処理部の伝達関数
Ｐ  アクチュエータの伝達関数、ＮＦ  ノッチ・フィルタの伝達関数
Ｃ  フィードバック・コントローラの伝達関数、ＰＦ  ピーク・フィルタの伝達関数
ＮＦ１、ＮＦ２  第１、第２ノッチ・フィルタの伝達関数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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