(57)【要約】  磁気ディスク装置等のヘッドの位置決め制御系において、ヘッド位置に応じて振幅が変化する特定振動成分の外乱振動が存在する周波数を目標周波数として選定する。次に、目標周波数に共振特性を有しヘッド位置に応じてゲインが変化する可変ゲイン器Ａを入力端に、可変ゲイン器Ａの逆特性を有する可変ゲイン器Ｂを出力端に有する共振フィルタを設計する。そして、シーク動作中は共振フィルタへの入力を０とし、シーク動作終了後に誤差信号を可変ゲイン器Ａを介した共振フィルタへの入力とする。可変ゲイン器Ａ、Ｂのゲインの積は、１となるように制御される。
2009057457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ、該アクチュエータに駆動されてシーク動作を行うヘッド、該ヘッドが情報記録媒体から読み出した情報からヘッド位置信号を取り出す回路により構成される制御対象と、ヘッドの目標位置と前記回路からのヘッド位置信号が示すヘッド位置との差分である誤差信号が０となるように前記アクチュエータへの操作信号を生成する制御部とを備え、
前記制御部は、前記誤差信号を入力とし前記制御対象の伝達特性を安定化するサーボ補償器と、ヘッド位置に応じてゲインが変化する可変ゲイン器Ａと、該可変ゲイン器Ａの出力を入力とする共振フィルタと、該共振フィルタの出力を入力とする可変ゲイン器Ｂとを有して構成され、前記可変ゲイン器Ａのゲインは、前記可変ゲイン器Ｂのゲインと逆数となる特性を有し、前記可変ゲイン器Ａへの入力信号が前記ヘッドのシーク動作中に０とされ、シーク動作終了時付近で前記誤差信号とされ、前記共振フィルタの出力信号を入力信号とする前記可変ゲイン器Ｂの出力信号と前記サーボ補償器の出力信号とを加算した信号を、前記アクチュエータに与える入力信号とすることを特徴とするディスク装置。
【請求項２】
前記共振フィルタの共振周波数に存在する外乱振動が前記ディスク上のヘッド位置に応じて振幅が変化する特性を有し、前記可変ゲイン器Ｂの特性が前記外乱振動のヘッド位置に応じて振幅が変化する特性と同一とされることを特徴とする請求項１記載のディスク装置。
【請求項３】
前記アクチュエータに与える入力信号は、前記共振フィルタの共振周波数での可変ゲイン器Ｂからの出力信号振幅が、シーク動作中に増加または減少することにより制御されることを特徴とする請求項１記載のディスク装置。
【請求項４】
アクチュエータ、該アクチュエータに駆動されてシーク動作を行うヘッド、該ヘッドが情報記録媒体から読み出した情報からヘッド位置信号を取り出す回路により構成される制御対象と、ヘッドの目標位置と前記回路からのヘッド位置信号が示すヘッド位置との差分である誤差信号が０となるように前記アクチュエータへの操作信号を生成する制御部とを備え、
前記制御部は、前記誤差信号を入力とし前記制御対象の伝達特性を安定化するサーボ補償器と、シーク動作時の目標ヘッド位置に応じてゲインが変化する可変ゲイン器Ａと、該可変ゲイン器Ａの出力を入力とする共振フィルタと、該共振フィルタの出力を入力とする可変ゲイン器Ｂとを有して構成され、前記可変ゲイン器Ａのゲインは、前記可変ゲイン器Ｂのゲインと逆数となる特性を有し、前記可変ゲイン器Ａへの入力信号が前記ヘッドのシーク動作中に０とされ、シーク動作終了時付近で前記誤差信号とされ、前記共振フィルタの出力信号を入力信号とする前記可変ゲイン器Ｂの出力信号と前記サーボ補償器の出力信号とを加算した信号を、前記アクチュエータに与える入力信号とすることを特徴とするディスク装置。
【請求項５】
前記共振フィルタの共振周波数に存在する外乱振動が前記ディスク上のヘッド位置に応じて振幅が変化する特性を有し、前記可変ゲイン器Ｂの特性が前記外乱振動のヘッド位置に応じて振幅が変化する特性と同一とされることを特徴とする請求項４記載のディスク装置。
【請求項６】
前記アクチュエータに与える入力信号は、前記共振フィルタの共振周波数での可変ゲイン器Ｂからの出力信号振幅が、シーク動作中に増加または減少することにより制御されることを特徴とする請求項４記載のディスク装置。
【請求項７】
アクチュエータ、該アクチュエータに駆動されてシーク動作を行うヘッド、該ヘッドが情報記録媒体から読み出した情報からヘッド位置信号を取り出す回路により構成される制御対象と、ヘッドの目標位置と前記回路からのヘッド位置信号が示すヘッド位置との差分である誤差信号が０となるように前記アクチュエータへの操作信号を生成する制御部とを備え、
前記制御部は、前記誤差信号を入力とし前記制御対象の伝達特性を安定化するサーボ補償器と、ヘッド位置に応じてゲインが変化する可変ゲイン器Ａと、該可変ゲイン器Ａの出力を入力とする共振フィルタと、該共振フィルタの出力を入力とする可変ゲイン器Ｂとを有して構成され、前記可変ゲイン器Ａのゲインは、前記可変ゲイン器Ｂのゲインと逆数となる特性を有し、前記可変ゲイン器Ａへの入力信号が前記ヘッドのシーク動作中は０とされ、シーク動作終了時付近で前記サーボ補償器の出力信号とされ、前記共振フィルタの出力信号を入力信号とする前記可変ゲイン器Ｂの出力信号と前記サーボ補償器の出力信号とを加算した信号を、前記アクチュエータに与える入力信号とすることを特徴とするディスク装置。
【請求項８】
前記共振フィルタの共振周波数に存在する外乱振動が前記ディスク上のヘッド位置に応じて振幅が変化する特性を有し、前記可変ゲイン器Ｂの特性が前記外乱振動のヘッド位置に応じて振幅が変化する特性と同一とされることを特徴とする請求項７記載のディスク装置。
【請求項９】
前記アクチュエータに与える入力信号は、前記共振フィルタの共振周波数での可変ゲイン器Ｂからの出力信号振幅が、シーク動作中に増加または減少することにより制御されることを特徴とする請求項７記載のディスク装置。
【請求項１０】
アクチュエータ、該アクチュエータに駆動されてシーク動作を行うヘッド、該ヘッドが情報記録媒体から読み出した情報からヘッド位置信号を取り出す回路により構成される制御対象と、ヘッドの目標位置と前記回路からのヘッド位置信号が示すヘッド位置との差分である誤差信号が０となるように前記アクチュエータへの操作信号を生成する制御部とを備え、
前記制御部は、前記誤差信号を入力とし前記制御対象の伝達特性を安定化するサーボ補償器と、シーク動作時の目標ヘッド位置に応じてゲインが変化する可変ゲイン器Ａと、該可変ゲイン器Ａの出力を入力とする共振フィルタと、該共振フィルタの出力を入力とする可変ゲイン器Ｂとを有して構成され、前記可変ゲイン器Ａのゲインは、前記可変ゲイン器Ｂのゲインと逆数となる特性を有し、前記可変ゲイン器Ａへの入力信号が前記ヘッドのシーク動作中に０とされ、シーク動作終了時付近で前記サーボ補償器の出力信号であり、前記共振フィルタの出力信号を入力信号とする前記可変ゲイン器Ｂの出力信号と前記サーボ補償器の出力信号とを加算した信号を、前記アクチュエータに与える入力信号とすることを特徴とするディスク装置。
【請求項１１】
前記共振フィルタの共振周波数に存在する外乱振動が前記ディスク上のヘッド位置に応じて振幅が変化する特性を有し、前記可変ゲイン器Ｂの特性が前記外乱振動のヘッド位置に応じて振幅が変化する特性と同一とされることを特徴とする請求項１０記載のディスク装置。
【請求項１２】
前記アクチュエータに与える入力信号は、前記共振フィルタの共振周波数での可変ゲイン器Ｂからの出力信号振幅が、シーク動作中に増加または減少することにより制御されることを特徴とする請求項１０記載のディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【参照による取り込み】
【０００１】
本出願は、２００７年１０月３０日に出願された日本特許出願第２００７−２８１７６８号の優先権を主張し、その内容を参照することにより本出願に取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、ディスク装置に係り、特に、磁気ディスク装置、光ディスク装置等のヘッドの位置決めを高速に行うことを可能にしたディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
コンピュータの外部記憶装置として代表的なディスク装置であるハードディスクドライブは、磁気ヘッドが、回転している磁気ディスク面上の目標とするトラックに追従し、そのトラック上にデータの記録再生を行っている。このため、ハードディスクドライブは、磁気ヘッドを目標とするトラック上へ正確に位置するようにするための制御機構を備えることが必要である。また、最近、ハードディスクドライブは、その記憶容量を増加させるため、磁気ディスク上のトラック幅が小さくなる傾向にあり、ヘッドに対する更なる位置決め精度の向上と高速化とが必要となっている。【０００４】
本発明の対象の一例であるハードディスクドライブの磁気ヘッドの位置決め制御系には、目標トラックまで磁気ヘッドを移動させるシーク制御と同一トラック上に磁気ヘッドを精度良く追従させるフォロイング制御との２種類の制御がある。【０００５】
ヘッドの位置決め精度を悪化させる要因としては、ディスクフラッタと呼ばれる流体加振力起因のディスク振動や、ディスクの回転に同期した位置信号の振動や、機構系の振動（回転同期振動）が挙げられる。これらの振動は、ディスクの回転周波数の整数倍の周波数や、機構系の固有振動数等の特定周波数として現れる。そして、このような振動がある場合にも、ヘッドの位置決め精度を向上させるには、その周波数において共振点を有するディジタルフィルタ（共振フィルタ）を用いてヘッドの位置決め制御系を設計することが有効である。このような共振フィルタは、過渡応答の発生を防ぐために、ヘッドのシーク動作中に計算を停止させ、ヘッドが目標トラック近傍に到達後に計算動作を開始させている。そのため、前述の技術は、ヘッドが目標近傍に到達してから外乱を抑圧するまでに多くの時間を要することとなってしまう。【０００６】
このような課題を解決する従来技術として、例えば、米国特許第５６０８５８６号公報（特許文献１）等に記載された技術が知られている。この従来技術は、特定周波数での振動に対して共振フィルタを過渡応答無しに高速に追従させる手法に関するもので、ヘッドのシーク動作中には、共振フィルタへの入力を０として共振フィルタの計算を続けさせ、共振フィルタにより実現した共振特性を自由振動させるというものである。
【発明の開示】
【０００７】
特許文献１に記載された従来技術のような、シーク動作中に共振フィルタへの入力を０とする手法では、共振フィルタの内部変数がシーク前の振動特性に対して追従する条件となっている。そのため、この従来技術は、対象とする周波数での振動特性が、シーク前後において振動振幅差を有する場合、位置決め精度が悪化することがあるという問題点を生じてしまう。特に、ディスクフラッタや一部の回転同期振動は、ディスク中心からの距離に応じてその振動振幅が変化するため、特許文献１に記載された従来技術による手法をヘッドの位置決め制御系に適用することは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、前述したような点に鑑み、ヘッドのシーク前とシーク後との特定周波数成分の振動振幅がディスク中心からの距離に応じて変化するような場合にも、その周波数での振動に対してヘッド位置を高速に追従させることを可能としたディスク装置を提供することにある。
【０００９】
本発明によれば、前記目的は、アクチュエータ、該アクチュエータに駆動されてシーク動作を行うヘッド、該ヘッドが情報記録媒体から読み出した情報からヘッド位置信号を取り出す回路により構成される制御対象と、ヘッドの目標位置と前記回路からのヘッド位置信号が示すヘッド位置との差分である誤差信号が０となるように前記アクチュエータへの操作信号を生成する制御部とを備え、前記制御部は、前記誤差信号を入力とし前記制御対象の伝達特性を安定化するサーボ補償器と、ヘッド位置に応じてゲインが変化する可変ゲイン器Ａと、該可変ゲイン器Ａの出力を入力とする共振フィルタと、該共振フィルタの出力を入力とする可変ゲイン器Ｂとを有して構成され、前記可変ゲイン器Ａのゲインは、前記可変ゲイン器Ｂのゲインと逆数となる特性を有し、前記可変ゲイン器Ａへの入力信号が前記ヘッドのシーク動作中に０とされ、シーク動作終了時付近で前記誤差信号とされ、前記共振フィルタの出力信号を入力信号とする前記可変ゲイン器Ｂの出力信号と前記サーボ補償器の出力信号とを加算した信号を、前記アクチュエータに与える入力信号とすることにより達成される。
【００１０】
前述において、ヘッド位置に応じてゲインが変化する可変ゲイン器Ａのゲインを、シーク動作時の目標ヘッド位置に応じて変化させるようにしてもよく、また、可変ゲイン器Ａ、共振フィルタ３０、可変ゲイン器Ｂが直列接続された可変ゲイン付き共振フィルタをサーボ補償器に対して直列に結合することもできる。
【００１１】
本発明によれば、外乱振動が現れる場合にも、ヘッドを記録トラックの上に正確に追従させるようにすることができる。
本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明によるディスク装置の実施形態を図面により詳細に説明する。なお、以下では、磁気ディスク装置であるハードディスクドライブを例として、本発明の実施形態を説明するが、本発明は、記録媒体として回転するディスクを用いる形式のディスク装置であれば、例えば、光ディスク装置等のどのような形式のディスク装置に対しても適用可能である。【００１３】
図１は本発明の第１の実施形態によるハードディスクドライブの基本構成を示すブロック図である。図１に示すハードディスクドライブにおいて、スピンドルモータ６には、記録媒体である磁気ディスク５が固定されており、定められた回転数で回転させられている。また、スピンドルモータ６に保持された磁気ディスク５の側方向には、ピボット軸受３が、スピンドルモータ軸に平行になるように設けられている。キャリッジ４は、ピボット軸受３に揺動可能に固定されており、磁気ヘッド１は、キャリッジ４の先端に固定されている。磁気ヘッド１を移動（シーク、フォロイング）させるため、キャリッジ４の他端にボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２が設けられており、磁気ヘッド１を移動させるための動力は、ボイスコイルモータ２により発生させられる。キャリッジ４とＶＣＭ２とにより磁気ヘッド１のアクチュエータが構成されている。【００１４】
磁気ヘッド１は、磁気ディスク上のサーボセクタ７に記録されている位置信号を検出することにより、磁気ヘッドの現在位置を知ることができる。磁気ヘッド１により検出された位置信号は、ヘッド信号増幅器８により増幅され、サーボ信号復調器９により復調される。復調されたサーボ信号１９は、ＡＤ変換器１０を介して位置信号２０となり、バス１３を介してＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）１６に取り込まれる。このようにして得た位置信号２０は、ＭＰＵ１６により処理され、以後に説明する方法によりＶＣＭ制御信号２１に生成される。【００１５】
ＭＰＵ１６は、バス１３を介してＲＯＭ１５、ＲＡＭ１４と接続されている。ＲＯＭ１５には、ＭＰＵ１６で実行する各種の制御プログラムが格納され、また、各種の制御に必要なパラメータも格納されている。ＲＡＭ１４には、磁気ディスク５に書き込まれるデータ、及び、磁気ディスク５から読み出されたデータが一時的に格納される。また、ＭＰＵ１６には、バス１３を介してインターフェースコントローラ１７が接続され、インターフェースコントローラ１７は、ホスト側コントローラ１８からのコマンドを受けて、ＭＰＵ１６に対してリード／ライトのアクセス要求を出す。データのリード／ライトを要求するコマンドが発行されると、ＭＰＵ１６は、ＲＯＭ１５に記録されているヘッド位置決めのための制御プログラムを実行して、位置信号２０から目標位置までの距離に応じて最適なＶＣＭ制御信号２１を生成する。生成されたＶＣＭ制御信号２１は、図１に示すように、ＤＡ変換器１１を介してパワーアンプ制御信号２２とされ、パワーアンプ１２を介して電流２３に変換されてＶＣＭ２へ印加される。ＶＣＭ２は、ヘッドアクチュエータの駆動力を発生し、磁気ヘッド１を目標とする位置（記録トラック）に位置決めする。【００１６】
図２はＭＰＵ１６で実現されるフォロイング制御系の構成を示すブロック図であり、次に、図２を参照して、フォロイング制御系について説明する。なお、説明の都合上、制御対象２７の数式モデルをＰ（ｚ）と表しておく。ここで制御対象２７とは、図１におけるＤＡ変換器１１への入力２１からＡＤ変換機１０の出力２０までを表し、その入出力特性を表したものが伝達関数Ｐ（ｚ）である。【００１７】
フォロイング制御系２８は、主として、望ましい制御性能を実現するためのサーボ補償器２９（伝達関数をＣｆ（ｚ）とする）と、ヘッド位置に応じてゲインが変化する可変ゲイン器Ａ３１（可変ゲインをＫＡとする）及び可変ゲイン器Ｂ３２（可変ゲインをＫＢとする）と、安定な位相条件を有する共振フィルタ３０（伝達関数をＣｒ（ｚ）とする）とを備えて構成される。そして、可変ゲイン器Ａ３１、可変ゲイン器Ｂ３２は、それぞれ、共振フィルタ３０の入力側、出力側に接続され、直列接続された全体がサーボ補償器２９に並列に接続されている。なお、可変ゲインＫＡは可変ゲインＫＢの逆数であり、
ＫＡ×ＫＢ＝１                            ……（１）
となるように制御される。【００１８】
次に、図２に示す制御系での信号の流れについて説明する。データのリード／ライトを要求するコマンドに含まれる目標位置信号２４と磁気ヘッド１からの位置信号２０との差分である誤差信号（ＰＥＳ）２５が、サーボ補償器Ｃｆ（ｚ）と可変ゲイン器Ａ３１に入力される。可変ゲイン器Ａ３１の出力は、共振フィルタ３０に入力され、共振フィルタ３０の出力は、可変ゲイン器Ｂ３２に入力される。可変ゲイン器Ｂ３２の出力３３は、サーボ補償器２９としてのフォロイング補償器Ｃｆ（ｚ）の出力に加算され、その加算後の信号がＶＣＭ制御信号となり、制御対象Ｐ（ｚ）に入力される。【００１９】
図３はＭＰＵ１６で実現されるシーク制御系の構成を示すブロック図であり、次に、図３を参照して、シーク制御系について説明する。ここで、制御対象２７からは、ヘッド位置信号２０、ヘッド加速度信号３４、ヘッド速度信号３５が得られる。これらの信号は、シーク制御器３６に入力される。シーク制御器３６からは、磁気ヘッドを目標トラックまで移動させるシーク制御信号３７が出力される。シーク動作中において、可変ゲイン器Ａ３１への入力及び共振フィルタ３０への入力を０とする。その結果、共振フィルタ３０は、シーク動作開始時の共振フィルタ３０の内部変数を初期値とした自由応答を出力することとなる。共振フィルタ３０の出力は、可変ゲイン器Ｂ３２に入力され、可変ゲイン器Ｂ３２の出力は、シーク制御信号３７に加算され、その加算後の信号がＶＣＭ制御信号となり、制御対象Ｐ（ｚ）に入力される。【００２０】
図４Ａ、４Ｂは本発明の第１の実施形態での制御対象Ｐ（ｚ）２７のゲイン、位相の周波数特性を示す図であり、次に、図２に示したフォロイング制御系２８の数式モデルについて説明する。本発明における制御対象Ｐ（ｚ）２７は、図４Ａに示すようなゲインに対する周波数応答及び図４Ｂに示すような位相に対する周波数応答を有する伝達特性を持つものとする。このような特性は、標準的なハードディスクドライが持つ特性である。【００２１】
図４Ａ、４Ｂに示す特性から、制御対象Ｐ（ｚ）は、２ｋＨｚ以下の周波数では、剛体モードが支配的となる特性を有し、３ｋＨｚ以上の周波数では、機構共振特性が支配的となる特性を有していることが判る。なお、ヘッド位置信号を検出するサンプリング時間を３８μｓとする。【００２２】
前述したような特性を持つ制御対象Ｐ（ｚ）２７に対して、本発明の第１の実施形態では、フォロイング制御系２８のサーボ補償器Ｃｆ（ｚ）２９を、例えば、次のような特性を持つように設計する。すなわち、外力が制御系に作用する場合にも定常偏差を生じないように、低周波数域において１次の積分特性を与える。また、剛体モードを安定化するために２００Ｈｚ〜３ｋＨｚでの位相進みが大きくなるような位相進み特性を与える。さらに、４ｋＨｚ付近に存在する機構共振特性は位相遅れ要素により安定化可能となるため、４ｋＨｚ付近で位相を遅らせるノッチフィルタを４．５ｋＨｚの周波数に与える。サーボ補償器２９のゲインは、Ｐ（ｚ）・Ｃｆ（ｚ）におけるゲイン０ｄＢでのクロスオーバ周波数（入出力の振幅比が１となる周波数）が１０００Ｈｚとなるようにゲイン特性を与える。【００２３】
図５Ａ、５Ｂは本発明の第１の実施形態でのサーボ補償器Ｃｆ（ｚ）２９のゲイン、位相の周波数特性を示す図である。なお、図５Ａがゲインの周波数特性、図５Ｂが位相の周波数特性を示している。図５Ａ、５Ｂに示すサーボ補償器Ｃｆ（ｚ）の周波数特性は、前述で説明したようにサーボ補償器２９を設計した場合のサーボ補償器Ｃｆ（ｚ）２９のゲイン、位相の周波数特性である。【００２４】
図６Ａ、６Ｂは本発明の第１の実施形態での共振フィルタＣｒ（ｚ）３０のゲイン、位相の周波数特性を示す図である。なお、図６Ａがゲインの周波数特性、図６Ｂが位相の周波数特性を示しており、次に、共振フィルタＣｒ（ｚ）３０について説明する。【００２５】
いま、共振フィルタＣｒ（ｚ）３０の目標となる外乱をディスクフラッタとする。ディスクフラッタは、ディスクが流体関連振動により励起される振動であり、その振動モードは、節円の数ｍと節直径の数ｎとの組（ｍ、ｎ）により表される。さらに、ディスクが回転しているため、ディスクフラッタによる振動は、誤差信号ＰＥＳ２５上では前回りと後ろ回りとの周波数成分に分かれて観測されることとなる。節円の数が１以上のものは、固有振動数が比較的高いため、実際にディスクフラッタとして見られる振動モードは、節円の数が０のものである。その結果、ディスクフラッタに起因する振動は、同一ディスク面上ではほぼ同じ位相を有する応答となり、ディスク中心からの距離に応じてその振幅が変化することとなる。その振幅は、一般的に、ディスクの内周で小さく外周で大きなものとなる。【００２６】
ここで、ディスク回転数を毎分１００００回転とし、ディスクフラッタの振動モードが１２５０Ｈｚ（後ろ回り）と１５８３Ｈｚ（前回り）とに存在するものとする。これらのディスクフラッタによる振動を補償する共振フィルタＣｒ（ｚ）３０として、本発明の第１の実施形態では、図６に示す周波数応答を有する伝達特性を与える。このような共振フィルタＣｒ（ｚ）３０を適用した場合、フォロイング制御系の伝達特性は、ＫＡ×ＫＢ＝１であることから、
Ｃｆ（ｚ）＋Ｃｒ（ｚ）                    ……（２）
となる。【００２７】
図７Ａ、７Ｂは本発明の第１の実施形態でのフォロイング制御系の開ループ伝達特性の周波数特性を示す図であり、図７Ａがゲインの周波数特性、図７Ｂが位相の周波数特性を示す図である。また、図８は本発明の第１の実施形態でのフォロイング制御系の開ループ伝達特性のベクトル軌跡（ナイキスト線図）を示す図、図９は本発明の第１の実施形態でのフォロイング制御系の感度関数のゲイン特性を示す図である。すなわち、図７Ａ、７Ｂ、図８、図９は図２に示すフォロイング制御系のサーボ補償器２９に図５Ａ、５Ｂに示して説明したような伝達特性を与え、共振フィルタ３０に図６Ａ、６Ｂに示して説明したような伝達特性を与えたときのフォロイング制御系の開ループ伝達特性の周波数特性、開ループ伝達特性のベクトル軌跡、感度関数のゲイン特性を示している。【００２８】
図７Ａ、７Ｂ、図８から、共振フィルタの効果によりフォロイング制御系の開ループ伝達特性がディスクフラッタの存在する１２５０Ｈｚと１５８３Ｈｚとの周波数に共振特性を有し、その共振特性が描くベクトル軌跡が不安定点である座標（−１、０）から遠ざかる方向へ右回りに円軌跡を描いていることが判る。また、図９に示す感度関数のゲイン特性から、共振フィルタにより制御系がディスクフラッタの存在する１２５０Ｈｚと１５８３Ｈｚとにおいて感度関数ゲインが改善されていることが判る。【００２９】
次に、前述したような本発明の第１の実施形態での効果について説明する。【００３０】
図１０は第１の実施形態の効果を説明するための例としてハードディスクドライブのヘッド位置に応じたディスクフラッタ振動の振幅の変化の例を示す図、図１１は第１の実施形態のハードディスクドライブにおいて、最外周のトラックから最内周のトラックへヘッドを移動するシーク制御を行った場合のシミュレーションを行った結果のヘッドの移動特性を示す図、図１２は第１の実施形態でのヘッド位置でのディスクフラッタ振動のシミュレーション結果を示す図である。【００３１】
図１０に示すように、最外周のトラックに相当するヘッド位置を０ｍｍとし、最内周のトラックに相当するヘッド位置を２０ｍｍとする。そして、対象とするディスクフラッタが、最外周のトラックでの振幅を１とした場合に、その振幅がヘッド位置に応じて図１０に示すように変化するものとする。これに伴い、ＫＢ（可変ゲイン器Ｂ）は、図１０に示す特性と同一の特性を持つように設定される。また、ＫＡ（可変ゲイン器Ａ）は、前述で説明した式（１）を満たすような特性を持つように設定される。なお、図１０は本発明の実施形態での効果を確認するためのもので、実際には製造したハードディスクドライブを計測して得られたものが使用される。【００３２】
本発明の第１の実施形態での効果を確認するために、最外周のトラックから最内周のトラックへヘッドを移動するシーク制御を行った場合についてのシミュレーションを行った。その際、シーク制御を、時刻０から７．５ｍｓの間に行うようにした。このとき、ヘッド位置は、シーク制御系により図１１示すように移動した。また、ヘッドの移動に伴い、ヘッド位置でのディスクフラッタ振動は、図１２に示しているように変化した。この場合、シーク動作中である時刻０から７．５ｍｓの間は共振フィルタＣｒ（ｚ）への入力は０である。【００３３】
図１３Ａ、１３Ｂは本発明を適用した第１の実施形態での可変ゲイン器Ｂからの出力のシミュレーション結果（図１３Ａ）と本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の可変ゲイン器Ｂからの出力の結果（図１３Ｂ）とを示す図である。【００３４】
図１３Ａ、１３Ｂから、本発明を適用した場合の可変ゲインＢからの出力は、ヘッド位置に応じてその振幅が急速に小さくなることが判る。また、本発明を適用しない場合の可変ゲインＢからの出力は、共振フィルタＣｒ（ｚ）からの出力と同一となり、共振フィルタへの入力が０としていることにより、わずかに減衰しているが、その変化は、本発明を適用した場合と比べて小さいことが判る。【００３５】
図１４Ａ、１４Ｂは本発明を適用した第１の実施形態での目標トラック近傍での誤差信号の結果（図１４Ａ）と本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の誤差信号ＰＥＳの結果（図１４Ｂ）とを示す図である。【００３６】
図１４Ａ、１４Ｂから、本発明を適用しない場合、目標値近傍でディスクフラッタの周波数に相当する振動が大きいことが判る。これは、シーク開始位置とシーク終了位置とでのディスクフラッタ振動の振幅が異なるために生じる現象である。一方、本発明を適用した場合、可変ゲイン器Ｂの効果により、ディスクフラッタの振動を補償する制御入力がヘッド位置に応じて変化するため、目標トラック近傍での振動特性が改善されることが判る。【００３７】
前述した本発明の第１の実施形態は、ディスクの最外周のトラックから最内周のトラックへヘッドを移動させるシーク制御に関するものであったが、次に、ディスクの最内周のトラックから最外周のトラックへヘッドを移動させるシーク制御に関するものを本発明の第２の実施形態として説明する。なお、ハードディスクドライブの基本構成は、前述した本発明の第１の実施形態と同一である。【００３８】
図１５は第２の実施形態のハードディスクドライブにおいて、最内周のトラックから最外周のトラックへヘッドを移動するシーク制御を行った場合のシミュレーションを行った結果のヘッドの移動特性を示す図、図１６は第２の実施形態でのヘッド位置でのディスクフラッタ振動のシミュレーション結果を示す図である。【００３９】
本発明の第２の実施形態での効果を確認するために、最内周のトラックから最外周のトラックへヘッドを移動するシーク制御を行った場合についてのシミュレーションを行った。その際、シーク制御を、図１１での場合と同様に、時刻０から７．５ｍｓの間に行うようにした。このとき、ヘッド位置は、シーク制御系により図１５示すように移動した。また、ヘッドの移動に伴い、ヘッド位置でのディスクフラッタ振動は、図１６に示しているように変化した。この場合も、シーク動作中である時刻０から７．５ｍｓの間は共振フィルタＣｒ（ｚ）への入力は０である。【００４０】
図１７Ａ、１７Ｂは本発明を適用した第２の実施形態での可変ゲイン器Ｂからの出力のシミュレーション結果（図１７Ａ）と本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の可変ゲイン器Ｂからの出力の結果（図１７Ｂ）とを示す図である。【００４１】
図１７Ａ、１７Ｂから、本発明を適用した場合の可変ゲインＢからの出力は、ヘッド位置に応じてその振幅が急速に大きくなることが判る。また、本発明を適用しない場合の可変ゲインＢからの出力は、共振フィルタＣｒ（ｚ）からの出力と同一となり、共振フィルタへの入力が０としていることにより、わずかに減衰していることが判る。【００４２】
図１８Ａ、１８Ｂは本発明を適用した第２の実施形態での目標トラック近傍での誤差信号の結果（図１８Ａ）と本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の誤差信号ＰＥＳの結果（図１８Ｂ）とを示す図である。【００４３】
図１８Ａ、１８Ｂから、本発明を適用することにより、ディスクフラッタの振動を補償する制御入力がヘッド位置に応じて変化するため、目標トラック近傍での振動特性が改善されていることが判る。【００４４】
前述した本発明の第１の実施形態は、対象とする振動がディスクフラッタに起因するものであるとして説明したが、次に、対象とする振動がディスク回転数に同期した回転同期振動である場合の例を挙げ、本発明の第３の実施形態として説明する。なお、ハードディスクドライブの基本構成は、前述した本発明の第１の実施形態と同一である。【００４５】
回転同期振動は、ディスク回転数の整数倍の振動の線スペクトル状の振動成分として検出される。その発生原因は様々であるが、一部の回転同期振動は、同一ディスク面上ではほぼ同一の位相を有し、ディスク中心からの距離に応じてその振幅が変化する応答となる。その場合の振幅は、内周で大きく外周で小さなものとなることが一般的である。本発明の第３の実施形態は、回転同期振動が１６６７Ｈｚに存在するものとして説明する。【００４６】
図１９Ａ、１９Ｂは本発明の第３の実施形態での共振フィルタＣｒ（ｚ）３０のゲイン、位相の周波数特性を示す図である。なお、図１９Ａがゲインの周波数特性、図１９Ｂが位相の周波数特性を示している。【００４７】
本発明の第３の実施形態では、１６６７Ｈｚに存在する回転同期振動を補償する共振フィルタＣｒ（ｚ）として、図１９Ａ、１９Ｂに示すような周波数応答を有する伝達特性を与える。【００４８】
図２０Ａ、２０Ｂは本発明の第３の実施形態でのフォロイング制御系の開ループ伝達特性の周波数特性を示す図であり、図２０Ａがゲインの周波数特性、図２０Ｂが位相の周波数特性を示す図である。また、図２１は本発明の第３の実施形態でのフォロイング制御系の開ループ伝達特性のベクトル軌跡（ナイキスト線図）を示す図、図２２は本発明の第３に実施形態でのフォロイング制御系の感度関数のゲイン特性を示す図である。【００４９】
図１９Ａ、１９Ｂに示すような周波数応答を有する伝達特性を共振フィルタＣｒ（ｚ）に与えることにより、フォロイング制御系により実現される開ループ伝達特性の周波数応答は、図２０Ａ、２０Ｂに示すようなものとなり、ナイキスト線図は、図２１に示すようなものとなる。図２０Ａ、２０Ｂ、図２１から、共振フィルタの効果によりフォロイング制御系の開ループ伝達特性が回転同期振動の存在する１６６７Ｈｚに共振特性を有し、その共振特性が描くベクトル軌跡が不安定点である座標（−１、０）から遠ざかる方向へ右回りに円軌跡を描いていることが判る。また、このフォロイング制御系の感度関数のゲイン特性は、図２２に示すようなものとなる。この図２２から、共振フィルタにより制御系が回転同期振動の存在する１６６７Ｈｚにおける感度関数ゲインを改善する働きを有していることが判る。【００５０】
図２３は第３の実施形態におけるハードディスクドライブのヘッド位置に応じた対象とする回転同期振動の振幅の変化の例を示す図である。【００５１】
対象とする回転同期振動が、最内周のトラックでの振幅を１とした場合に、その振幅がヘッド位置に応じて図２３に示すように変化するものとする。これに伴い、ＫＢ（可変ゲイン器Ｂ）は、図２３に示す特性と同一の特性を持つように設定される。また、ＫＡ（可変ゲイン器Ａ）は、前述で説明した式（１）を満たすような特性を持つように設定される。【００５２】
図２４は第３の実施形態でのヘッド位置での回転同期振動のシミュレーション結果を示す図である。【００５３】
本発明の第３の実施形態での効果を確認するために、最外周のトラックから最内周のトラックへヘッドを移動するシーク制御を行った場合についてのシミュレーションを行った。その結果、ヘッドの移動に伴い、ヘッド位置での回転同期振動は、図２４に示すように変化した。【００５４】
図２５Ａ、２５Ｂは本発明を適用した第３の実施形態での可変ゲイン器Ｂからの出力のシミュレーション結果（図２５Ａ）と本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の可変ゲイン器Ｂからの出力の結果（図２５Ｂ）とを示す図である。【００５５】
図２５Ａ、２５Ｂから、本発明を適用した場合の可変ゲインＢからの出力は、ヘッド位置に応じてその振幅が急速に大きくなることが判る。また、本発明を適用しない場合の可変ゲインＢからの出力は、ほとんど変化していないことが判る。【００５６】
図２６Ａ、２６Ｂは本発明を適用した第３の実施形態での目標トラック近傍での誤差信号の結果（図２６Ａ）と本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の誤差信号ＰＥＳの結果（図２６Ｂ）とを示す図である。【００５７】
図２６Ａ、２６Ｂから、本発明を適用しない場合、目標値近傍で回転同期振動の周波数に相当する振動が大きいことが判る。これは、シーク開始位置とシーク終了位置とにおける回転同期振動の振幅が異なるために生じる現象である。一方、本発明を適用した場合、可変ゲインＢの効果により、回転同期振動を補償する制御入力がヘッド位置に応じて変化するため、目標トラック近傍での振動特性が改善されていることが判る。【００５８】
前述した本発明の第１の実施形態は、可変ゲインがヘッドのシーク動作中のヘッド位置に応じて変化するとして説明したが、次に、ヘッドのシーク動作における目標ヘッド位置に応じて可変ゲインを変化させることとした例を本発明の第４の実施形態として説明する。なお、ハードディスクドライブの基本構成は、前述した本発明の第１の実施形態と同一である。【００５９】
本発明の第４の実施形態は、ヘッドのシーク動作前の可変ゲインの値はシーク開始時のヘッド位置のゲインを有し、シーク動作開始時またはシーク動作中に、可変ゲインの値をシーク動作の目標ヘッド位置でのゲインに変更する。これにより、可変ゲインの導出及び可変ゲインの変更を１回のシーク動作につき１回のみとすることができ、演算の簡略化が可能となる。【００６０】
図２７Ａ、２７Ｂは本発明を適用した第４の実施形態での可変ゲイン器Ｂからの出力のシミュレーション結果（図２７Ａ）と本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の可変ゲイン器Ｂからの出力の結果（図２７Ｂ）とを示す図である。この図２７Ａ、２７Ｂから、本発明を適用した場合の可変ゲインＢからの出力は、シーク動作開始時からその振幅が急速に大きくなることが判る。【００６１】
図２８はＭＰＵ１６で実現されるフォロイング制御系の他の構成例を示すブロック図である。【００６２】
前述した本発明の第１の実施形態は、図２に示して説明したように、フォロイング制御系が、共振フィルタ３０の入力側に可変ゲイン器Ａ３１を接続し、共振フィルタ３０の出力側に可変ゲイン器Ｂ３２を接続し、直列接続された全体（可変ゲイン付き共振フィルタ）をサーボ補償器２９に並列に接続して構成したとして説明したが、本発明は、フォロイング制御系を、図２８に示すように、可変ゲイン付き共振フィルタをサーボ補償器に対して直列に結合して構成することもでき、この場合にも、前述した本発明の各実施形態と同様な効果を得ることができる。【００６３】
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、ディスク中心からの距離に応じてその振動振幅が変化する外乱振動がヘッド位置決め制御系に発生する場合においても、ヘッドのシーク制御後にその外乱振動に対してヘッド位置を高速に追従させることができる。【００６４】
これにより、本発明の各実施形態によれば、ハードディスクドライブのヘッドの位置決め制御系において、特定周波数に発生する外乱振動を高速に抑圧することが可能となり、ヘッドを記録トラックの上に正確に追従させるようにすることができる。
上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施形態によるハードディスクドライブの基本構成を示すブロック図である。
【図２】ＭＰＵで実現されるフォロイング制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】ＭＰＵで実現されるシーク制御系の構成を示すブロック図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態での制御対象Ｐ（ｚ）のゲインの周波数特性を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態での制御対象Ｐ（ｚ）の位相の周波数特性を示す図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施形態でのサーボ補償器Ｃｆ（ｚ）のゲインの周波数特性を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施形態でのサーボ補償器Ｃｆ（ｚ）の位相の周波数特性を示す図である。
【図６Ａ】本発明の第１の実施形態での共振フィルタＣｒ（ｚ）のゲインの周波数特性を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施形態での共振フィルタＣｒ（ｚ）の位相の周波数特性を示す図である。
【図７Ａ】本発明の第１の実施形態でのフォロイング制御系の開ループ伝達特性のゲインの周波数特性を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の第１の実施形態でのフォロイング制御系の開ループ伝達特性の位相の周波数特性を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態でのフォロイング制御系の開ループ伝達特性のベクトル軌跡（ナイキスト線図）を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態でのフォロイング制御系の感度関数のゲイン特性を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の効果を説明するための例としてハードディスクドライブのヘッド位置に応じたディスクフラッタ振動の振幅の変化の例を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態のハードディスクドライブにおいて、最外周のトラックから最内周のトラックへヘッドを移動するシーク制御を行った場合のシミュレーションを行った結果のヘッドの移動特性を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態でのヘッド位置でのディスクフラッタ振動のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３Ａ】本発明の第１の実施形態での可変ゲイン器Ｂからの出力のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３Ｂ】第１の実施形態での本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の可変ゲイン器Ｂからの出力の結果を示す図である。
【図１４Ａ】本発明の第１の実施形態での目標トラック近傍での誤差信号の結果を示す図である。
【図１４Ｂ】第１の実施形態での本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の誤差信号ＰＥＳの結果を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態のハードディスクドライブにおいて、最内周のトラックから最外周のトラックへヘッドを移動するシーク制御を行った場合のシミュレーションを行った結果のヘッドの移動特性を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態でのヘッド位置でのディスクフラッタ振動のシミュレーション結果を示す図である。
【図１７Ａ】本発明の第２の実施形態での可変ゲイン器Ｂからの出力のシミュレーション結果を示す図である。
【図１７Ｂ】第２の実施形態での本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の可変ゲイン器Ｂからの出力の結果を示す図である。
【図１８Ａ】本発明の第２の実施形態での目標トラック近傍での誤差信号の結果を示す図である。
【図１８Ｂ】第２の実施形態での本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の誤差信号ＰＥＳの結果を示す図である。
【図１９Ａ】本発明の第３の実施形態での共振フィルタＣｒ（ｚ）のゲインの周波数特性を示す図である。
【図１９Ｂ】本発明の第３の実施形態での共振フィルタＣｒ（ｚ）の位相の周波数特性を示す図である。
【図２０Ａ】本発明の第３の実施形態でのフォロイング制御系の開ループ伝達特性のゲインの周波数特性を示す図である。
【図２０Ｂ】本発明の第３の実施形態でのフォロイング制御系の開ループ伝達特性の位相の周波数特性を示す図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態でのフォロイング制御系の開ループ伝達特性のベクトル軌跡（ナイキスト線図）を示す図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態でのフォロイング制御系の感度関数のゲイン特性を示す図である。
【図２３】本発明の第３の実施形態におけるハードディスクドライブのヘッド位置に応じた対象とする回転同期振動の振幅の変化の例を示す図である。
【図２４】本発明の第３の実施形態でのヘッド位置での回転同期振動のシミュレーション結果を示す図である。
【図２５Ａ】本発明の第３の実施形態での可変ゲイン器Ｂからの出力のシミュレーション結果を示す図である。
【図２５Ｂ】第３の実施形態での本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の可変ゲイン器Ｂからの出力の結果を示す図である。
【図２６Ａ】本発明の第３の実施形態での目標トラック近傍での誤差信号の結果を示す図である。
【図２６Ｂ】第３の実施形態での本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の誤差信号ＰＥＳの結果を示す図である。
【図２７Ａ】本発明の第４の実施形態での可変ゲイン器Ｂからの出力のシミュレーション結果を示す図である。
【図２７Ｂ】第４の実施形態での本発明を用いずに可変ゲイン器Ｂのゲインを１に固定した場合の可変ゲイン器Ｂからの出力の結果を示す図である。
【図２８】ＭＰＵで実現されるフォロイング制御系の他の構成例を示すブロック図である。
【図１】
2009057457.tif 000003
【図２】
2009057457.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
2009057457.tif 000010
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
2009057457.tif 000014
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2009057457.tif 000017
【図１２】
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【図１３Ａ】
2009057457.tif 000019
【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
2009057457.tif 000028
【図１９Ａ】
2009057457.tif 000029
【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
2009057457.tif 000034
【図２３】
2009057457.tif 000035
【図２４】
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【図２５Ａ】
2009057457.tif 000037
【図２５Ｂ】
2009057457.tif 000038
【図２６Ａ】
2009057457.tif 000039
【図２６Ｂ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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