(57)【要約】    【課題】ピーク・フィルタの設定周波数が大きく変動しても、フィード・バック制御系全体の安定性に優れた磁気ディスク装置を提供する    【解決手段】ＰはＶＣＭモデルで、出力はヘッドの現在位置信号である。Ｃは制御器であり、Ｐからのヘッド現在位置信号から得られる位置誤差信号PESを入力とし、磁気ヘッドを移動させる駆動装置の制御信号を加え合わせ点１３に出力する。外乱ノイズが加わった信号ｘはピーク・フィルタ１６に入力され、その出力ｙはピーク・フィルタ１６の位相を決めるフィルタ１８を介して加え合わせ点１３に出力され、Ｃからの制御信号に加算される。位相比較周波数更新器１９は、位置誤差信号の位相とピーク・フィルタの出力信号の位相とを比較し、比較結果に基づいてピーク・フィルタの設定周波数を変動させ、設定周波数の変動に応じてピーク・フィルタの位相を決める伝達関数を変える【選択図】図１
2006139855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ・データおよびサーボ・データを記録する磁気ディスクと、該磁気ディスクの所定のアクセス位置においてユーザ・データの書き込みおよび読み出しを行うとともにサーボ・データを読み出す磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが読み出したサーボ・データ信号に基づいて位置誤差信号を生成し当該磁気ヘッドを移動させる駆動装置の制御信号を出力する制御器と、前記位置誤差信号が入力されるとともに設定された所定周波数に対して利得が有効となるピーク・フィルタと、該ピーク・フィルタの位相を決める位相フィルタと、前記制御器が出力する制御信号と前記位相フィルタの出力信号に基づいて前記磁気ヘッドを前記アクセス位置に位置決めする機構と、前記位置誤差信号の位相と前記ピーク・フィルタの出力信号の位相とを比較し、比較結果に基づいて前記ピーク・フィルタの設定周波数を変動させ、前記設定周波数の変動に応じて当該ピーク・フィルタの出力信号の位相を決める伝達関数を変える位相比較周波数更新器とを有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記位相比較周波数更新器は前記ピーク・フィルタの入力信号の位相と出力信号の位相とを比較し、比較結果に基づいて前記ピーク・フィルタの設定周波数を変動させることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】
前記伝達関数は、前記位相フィルタの係数であることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】
前記ピーク・フィルタはデジタル・ピーク・フィルタであることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】
ユーザ・データおよびサーボ・データを記録する磁気ディスクと、該磁気ディスクの所定のアクセス位置においてユーザ・データの書き込みおよび読み出しを行うとともにサーボ・データを読み出す磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが読み出したサーボ・データ信号に基づいて位置誤差信号を生成し当該磁気ヘッドを移動させる駆動装置の制御信号を出力する制御器と、前記位置誤差信号が入力されるとともに設定された所定周波数に対して利得が有効となる複数個のピーク・フィルタと、該ピーク・フィルタの位相を決める複数個の位相フィルタと、前記制御器が出力する制御信号と前記複数個の位相フィルタの出力信号に基づいて前記磁気ヘッドを前記アクセス位置に位置決めする機構と、前記位置誤差信号の位相と前記複数個のピーク・フィルタの出力信号の位相とを比較し、比較結果に基づいて前記複数個のピーク・フィルタの設定周波数を変動させる位相比較周波数更新器とを有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項６】
前記位相比較周波数更新器は前記複数個の一部またはすべてのピーク・フィルタの入力信号の位相と出力信号の位相とを各ピーク・フィルタ毎に比較し、比較結果に基づいて前記複数個の対応するピーク・フィルタの設定周波数をそれぞれ変動させることを特徴とする請求項５記載の磁気ディスク装置。
【請求項７】
前記位相比較周波数更新器は、設定周波数に応じて、前記複数個のピーク・フィルタに対応する位相を決める位相フィルタの係数を変動させることを特徴とする請求項５記載の磁気ディスク装置。
【請求項８】
前記複数個のピーク・フィルタの初期設定周波数を同じ周波数に設定し、動作開始時間を異ならせることを特徴とする請求項５記載の磁気ディスク装置。
【請求項９】
前記複数個のピーク・フィルタのひとつを動作させ、中心周波数に収束した時点で位置誤差信号を調べ、所定の値以上であれば前記ピーク・フィルタで動作させていないものを動作させ、設定したピーク・フィルタの個数回分おこなうことを特徴とする請求項５記載の磁気ディスク装置。
【請求項１０】
前記複数個のピーク・フィルタの初期設定周波数を同じ周波数に設定し、前記複数個のピーク・フィルタのひとつを動作させ、中心周波数に収束した時点で位置誤差信号を調べ、所定の値以上であれば前記ピーク・フィルタで動作させていないものを動作させることを特徴とする請求項５記載の磁気ディスク装置。
【請求項１１】
前記複数個のピーク・フィルタはデジタル・ピーク・フィルタであることを特徴とする請求項５記載の磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気ディスク装置に係り、特に磁気ヘッドを磁気ディスクの目標トラックに位置決めするサーボ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置は、磁気ディスクに記憶されているデータを読み出し、または磁気ディスクにデータを書き込むための磁気ヘッドを備えている。この磁気ヘッドは、ＶＣＭ（Voice Coil Motor）によって揺動するアクチュエータ機構に装着されている。磁気ヘッドがデータの読み出しまたはデータの書き込みを行なう場合、アクチュエータ機構を駆動することにより、磁気ヘッドを所定のトラックに移動かつ位置決めさせる。磁気ヘッドは、磁気ディスク上に記録されたサーボ・データを手がかりに所定の位置への移動制御がなされる。
【０００３】
磁気ディスクには、同心円状に複数のデータ・トラックが形成されていると共に、ディスクの直径方向に沿って識別情報及びバースト・パターンが予め記憶されている。識別情報は各データ・トラックのトラック・アドレスを表す情報であり、磁気ヘッドによって読み取られた識別情報に基づいて、磁気ヘッドのおおよその位置、すなわち磁気ヘッドがどのデータ・トラックに対応する位置に位置しているかを判断できる。またバースト・パターンは、各々信号が記憶された領域がディスクの直径方向に沿って一定間隔で配列され互いに信号記憶領域の位相が異なる複数のバースト・パターン列で構成されている。磁気ヘッドからバースト・パターンに応じて出力される信号に基づいて、磁気ヘッドの細かな位置、すなわち磁気ヘッドが対応しているデータ・トラックに対し、磁気ヘッドの位置がどの程度ずれているかの偏差（位置誤差）を検出できる。
【０００４】
磁気ディスクに対するデータの読み取り又は書き込みは、磁気ディスクが回転している状態で、磁気ヘッドで読み取られた識別情報に基づいて磁気ヘッドのおおよその位置を判断しながら磁気ヘッドを移動させて磁気ヘッドを特定のデータ・トラックに対応させ、次に磁気ヘッドからバースト・パターンに応じて出力される信号に基づいて磁気ヘッドを特定のデータ・トラックに正確に位置決めした後に行われる。この一連の動作をシーク動作という。また、データの読み取り又は書き込みを行っている間も、磁気ヘッドからバースト・パターンに応じて出力される信号に基づいて、特定のデータ・トラックに対し、磁気ヘッドが一定の位置に位置するようにフィード・バック制御される。この動作をトラック追従動作という。
【０００５】
磁気ディスクは、モータによって回転駆動されるスピンドルの外周に取付けられているが、製造誤差等の原因により、磁気ディスクの中心はスピンドルの回転中心に対して若干偏心していることが殆どである。この偏心は、磁気ヘッドが特定のデータ・トラックに対して一定の位置に位置するようにフィード・バック制御する制御系に対し低い特定の周波数の外乱として作用する。
【０００６】
また、磁気ディスク装置では、スピンドルの回転中心に対する磁気ディスクの中心の偏心以外にも、スピンドルを回転させるモータのベアリングが真円でない等の理由により、高い周波数の外乱も発生する。この高い周波数の外乱は、特に磁気ディスクへの情報の記録密度を高くするために、磁気ディスク上に形成されるデータ・トラックのピッチを小さく（データ・トラックの幅を狭く）した場合に特に問題となる。
【０００７】
特許文献１には、周波数があらかじめ分かる外乱に対しては、デジタル・フィルタの位相を適切に選ぶことで制御系を安定にできることが記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、周波数があらかじめ分からない外乱に対しては、対応することができない。特許文献２には、位置誤差信号(PES)の位相とデジタル・ピーク・フィルタの出力信号の位相とを比較することにより、２つの信号の位相の関係に基づいてデジタル・ピーク・フィルタの設定周波数をPESに追従させることができることが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３２８６６４号公報
【特許文献２】特開２００３−１０９３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献２に記載の方法は、デジタル・ピーク・フィルタの利得が有効となる設定周波数を変える方法であるが、設定周波数が大きく動く場合に、フィード・バック制御系全体の安定性については考慮されていない。
【００１０】
本発明の目的は、ピーク・フィルタの設定周波数が大きく変動しても、フィード・バック制御系全体の安定性に優れた磁気ディスク装置を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、複数のピーク・フィルタを用いて複数の外乱による磁気ヘッドの位置ずれを抑制する磁気ディスク装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の磁気ディスク装置においては、ユーザ・データおよびサーボ・データを記録する磁気ディスクと、該磁気ディスクの所定のアクセス位置においてユーザ・データの書き込みおよび読み出しを行うとともにサーボ・データを読み出す磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが読み出したサーボ・データ信号に基づいて位置誤差信号を生成し当該磁気ヘッドを移動させる駆動装置の制御信号を出力する制御器と、前記位置誤差信号が入力されるとともに設定された所定周波数に対して利得が有効となるピーク・フィルタと、該ピーク・フィルタの位相を決める位相フィルタと、前記制御器が出力する制御信号と前記位相フィルタの出力信号に基づいて前記磁気ヘッドを前記アクセス位置に位置決めする機構と、前記位置誤差信号の位相と前記ピーク・フィルタの出力信号の位相とを比較し、比較結果に基づいて前記ピーク・フィルタの設定周波数を変動させ、前記設定周波数の変動に応じて当該ピーク・フィルタの出力信号の位相を決める伝達関数を変える位相比較周波数更新器とを有することを特徴とする。
【００１３】
前記位相比較周波数更新器は前記ピーク・フィルタの入力信号の位相と出力信号の位相とを比較し、比較結果に基づいて前記ピーク・フィルタの設定周波数を変動させるようにしても良い。
【００１４】
前記伝達関数は、前記位相フィルタの係数である。
【００１５】
前記ピーク・フィルタはデジタル・ピーク・フィルタである。
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の磁気ディスク装置においては、ユーザ・データおよびサーボ・データを記録する磁気ディスクと、該磁気ディスクの所定のアクセス位置においてユーザ・データの書き込みおよび読み出しを行うとともにサーボ・データを読み出す磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが読み出したサーボ・データ信号に基づいて位置誤差信号を生成し当該磁気ヘッドを移動させる駆動装置の制御信号を出力する制御器と、前記位置誤差信号が入力されるとともに設定された所定周波数に対して利得が有効となる複数個のピーク・フィルタと、該ピーク・フィルタの位相を決める複数個の位相フィルタと、前記制御器が出力する制御信号と前記複数個の位相フィルタの出力信号に基づいて前記磁気ヘッドを前記アクセス位置に位置決めする機構と、前記位置誤差信号の位相と前記複数個のピーク・フィルタの出力信号の位相とを比較し、比較結果に基づいて前記複数個のピーク・フィルタの設定周波数を変動させる位相比較周波数更新器とを有することを特徴とする。
【００１７】
前記位相比較周波数更新器は前記複数個の一部またはすべてのピーク・フィルタの入力信号の位相と出力信号の位相とを各ピーク・フィルタ毎に比較し、比較結果に基づいて前記複数個の対応するピーク・フィルタの設定周波数をそれぞれ変動させるようにしても良い。
【００１８】
前記位相比較周波数更新器は、設定周波数に応じて、前記複数個のピーク・フィルタに対応する位相を決める位相フィルタの係数を変動させる。
【００１９】
前記複数個のピーク・フィルタの初期設定周波数を同じ周波数に設定し、動作開始時間を異ならせるようにしても良い。
【００２０】
前記複数個のピーク・フィルタのひとつを動作させ、中心周波数に収束した時点で位置誤差信号を調べ、所定の値以上であれば前記ピーク・フィルタで動作させていないものを動作させ、設定したピーク・フィルタの個数回分おこなうようにしても良い。
【００２１】
前記複数個のピーク・フィルタの初期設定周波数を同じ周波数に設定し、前記複数個のピーク・フィルタのひとつを動作させ、中心周波数に収束した時点で位置誤差信号を調べ、所定の値以上であれば前記ピーク・フィルタで動作させていないものを動作させるようにしても良い。
【００２２】
前記複数個のピーク・フィルタはデジタル・ピーク・フィルタである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ピーク・フィルタの設定周波数が大きく変動しても、フィード・バック制御系全体の安定性に優れた磁気ディスク装置を提供することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、複数のピーク・フィルタを用いて複数の外乱による磁気ヘッドの位置ずれを抑制する磁気ディスク装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
まず本発明の前提となる磁気ディスク装置の構成と、磁気ヘッドの位置決め方法について説明する。図８は、磁気ディスク装置１の主要部を示すブロック図である。磁気ディスク装置１は、スピンドル・モータ３によって回転駆動される磁気ディスク２の所定の位置（トラック）に、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）６からなる位置決め機構により磁気ヘッド４が位置決めされ、磁気ディスク２に対してデータを書き込み、または磁気ディスク２に書き込まれたデータを読み出すデータ記録再生装置である。磁気ディスク２は、必要に応じて単数または複数搭載される。
【００２６】
磁気ディスク２は、磁気ディスク装置１が動作しているとき、スピンドル・モータ３のスピンドル軸を中心にして回転駆動され、磁気ディスク装置１が非動作のとき、回転停止する。磁気ディスク２の各記録面には、図９に示すように磁気ディスク２の直径方向に沿って複数のサーボ・データ記録領域３０が放射状に形成されており、残りの領域がユーザ・データ記録領域３２とされている。図１０にはサーボ・データ記録領域３０及びユーザ・データ記録領域３２の一部を示す。ユーザ・データ記録領域３２には複数のデータ・トラックが同心円状に所定のピッチで形成されており、図１０にはその一部であるデータ・トラック３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃおよび３４Ｄを示す。各データ・トラック３４に対しては、後述する磁気ヘッド４によって磁気ディスク２の円周方向（図１０矢印Ａ方向）に沿ってユーザ・データの読み取り、書き込みが行われる。
【００２７】
一方、サーボ・データ記録領域３０にはトラック識別情報記録領域３０Ａ及びバースト・パターン記録領域３０Ｂが設けられている。トラック識別情報記録領域３０Ａには、各データ・トラック３４に対応して、各データ・トラック３４のトラック・アドレスをグレイコード（巡回２進符号）で表したトラック識別情報が記録されている。また、バースト・パターン記録領域３０Ｂにはバースト・パターンが形成されている。図１０に示すように、バースト・パターンは各々信号が記録された領域（図１０にハッチングで示す部分）が各データ・トラック３４の配列方向、すなわち磁気ディスク２の直径方向に沿って配列された４本のバースト・パターン列（バースト・パターン列Ａ乃至Ｄ）からなる。
【００２８】
各バースト・パターン列を構成する各信号記録領域は、磁気ディスク２の直径方向に沿った寸法及び隣り合う領域との間隔が各々データ・トラック３４のピッチに等しい長さとされている。バースト・パターン列Ａの信号記録領域３０ａ及びバースト・パターン列Ｂの信号記録領域３０ｂは、磁気ディスク２の直径方向に沿って千鳥状に配置され、かつ各領域のディスクの直径方向に沿った両端部の辺が各データ・トラック３４の幅方向中心部に対応しており、各領域に信号が記録されることによってバースト・パターン列Ａ及びＢが形成されている。また、バースト・パターン列Ｃの信号記録領域３０ｃ及びバースト・パターン列Ｄの信号記録領域３０ｄは、磁気ディスク２の直径方向に沿って千鳥状に配置され、かつ各領域のディスクの直径方向に沿った両端部の辺が隣接する各データ・トラック３４間の境界に対応しており、各領域に信号が記録されることによってバースト・パターン列Ｃ及びＤが形成されている。
【００２９】
磁気ヘッド４は、アクチュエータ５の先端部に磁気ディスク２の表裏面に対応して２つ保持されている。磁気ヘッド４は、磁気ディスク２に対してデータの書き込みおよび読み出しを実行する。また、磁気ディスク２に記録されているサーボ・データを読み取る。磁気ヘッド４は、アクチュエータ５と一体となって磁気ディスク２の半径方向に移動する。リード／ライト回路１１は、データの読み／書き処理を実行する。つまり、ＭＰＵ／ＨＤＣ１２を介して上位装置から転送された書き込みデータ（ユーザ・データ）を書き込み信号（電流）に変換して磁気ヘッド４に供給する。磁気ヘッド４は、この書き込み電流に基づいて磁気ディスク２に対してユーザ・データの書き込みを実行する。一方、磁気ディスク２から読み出した読み出し信号（電流）をデジタル・データに変換してＭＰＵ／ＨＤＣ１２を介して上位装置に出力する。このデジタル・データには、サーボ・データも含まれている。
【００３０】
アクチュエータ５は、ＶＣＭ６によって駆動される。したがって、ＶＣＭ６が磁気ヘッド４を駆動するということもできる。ＶＣＭ６は、コイルを要素とする可動子と永久磁石を要素とする固定子とから構成されており、このコイルに所定の電流をＶＣＭドライバ８から供給することにより、可動子を駆動させ、磁気ヘッド４を磁気ディスク２上の所定位置に移動させ、位置決めする。
【００３１】
ＭＰＵ／ＨＤＣ１２は、リード／ライト回路１１から入力された信号に基づいて磁気ヘッド４の位置を判断し、判断した磁気ヘッド４の位置と磁気ヘッド４の目標位置との偏差に応じて、後述するようにして磁気ヘッド４の位置を制御するための制御信号を生成し、ＭＰＵ／ＨＤＣ１２に接続されたＤＡＣ７へ出力する。具体的には、ＶＣＭ６のボイス・コイルを流れる電流を制御するためのモータ電流制御信号である。ＭＰＵ／ＨＤＣ１２のより詳しい内容は後述する。ＤＡＣ７は、ＭＰＵ／ＨＤＣ１２から出力された位置決め制御電流をアナログ信号（電圧信号）に変換するとともに、ＶＣＭドライバ８に出力する。ＶＣＭドライバ８は、ＤＡＣ７から受けた電圧信号を駆動電流に変換してＶＣＭ６に供給する。
【００３２】
図１１は、ＭＰＵ／ＨＤＣ１２が備えている各種機能のうち、磁気ヘッド４により情報の読み取り又は書き込みを行っている最中に、磁気ヘッド４の位置が所定の各データ・トラック３４に対応する位置を追従（トラック追従動作）するように磁気ヘッド４の位置を制御する機能を実現するための制御系を、機能毎にブロックに別けて示したものである。リード／ライト回路１１から出力された信号はヘッド現在位置演算部１２２及びバースト・パターン検出部１２３に入力される。バースト・パターン検出部１２３では入力された信号に基づいて、磁気ヘッド４がバースト・パターン記録領域３０に対応しているか否かを判定し、判定結果をヘッド現在位置演算部１２２に出力する。ヘッド現在位置演算部１２２では、バースト・パターン検出部１２３により磁気ヘッド４がバースト・パターン記録領域３０に対応していると判定されているときに、リード／ライト回路１１から出力された信号を取り込み、該信号に基づいて磁気ヘッド４が現在対応している磁気ディスク２の直径方向に沿った位置（磁気ヘッド４の現在位置）を演算し、出力する。従って、ヘッド現在位置演算部１２２からはヘッド現在位置が所定周期に出力される。
【００３３】
また、ヘッド目標位置設定部１２５は、磁気ディスク２の直径方向に沿った位置で表した磁気ヘッド４の目標位置を設定、出力する。なお、磁気ヘッド４のリードエレメントに対応するギャップと、ライトエレメントに対応するギャップの各々の長手方向に沿った中心位置（センタ）にずれ（オフセット）がある場合には、ヘッド目標位置設定部１２５は、磁気ヘッド４の目標位置として各データ・トラック３４からの情報の読み取り時と書き込み時とで異なる値（例えば読み取り時はリードエレメントのギャップのセンタが各データ・トラック３４のセンタに一致する値、書き込み時はライトエレメントのギャップのセンタが各データ・トラック３４のセンタに一致する値）を設定、出力する。ヘッド現在位置演算部１２２から出力されたヘッド現在位置、及びヘッド目標位置設定部１２５から出力されたヘッド目標位置はヘッド位置信号生成部１２４に各々入力される。ヘッド位置信号生成部１２４は入力されたヘッド現在位置とヘッド目標位置とを比較し、ヘッド目標位置に対するヘッド現在位置の偏差の大きさ及び偏差の方向（ヘッド目標位置に対しヘッド現在位置が磁気ディスク２の内周側にずれているか外周側にずれているか）を表すヘッド位置誤差信号(PES)を出力する。
【００３４】
次に図８の磁気ディスク装置をモデル化した図１２のブロック図を参照して、ピーク・フィルタ（デジタル・ピーク・フィルタ）を用いた外乱ノイズによるヘッドの位置ずれを抑制する方法を説明する。図１２において、ＰはＶＣＭ６および磁気ヘッド４のモデルで、出力はヘッドの現在位置信号である。ＣはＭＰＵ／ＨＤＣ１２からなる制御器であり、位置誤差信号PESを入力し、制御系が安定になるような値を計算し加え合わせ点１３に出力する。ヘッドの現在位置信号に外乱ノイズが加わると（加え合わせ点１４として表示）、外乱ノイズを含んだ信号ｘはデジタル・ピーク・フィルタ１６に入力され、その出力ｙは位相フィルタ１８に入力され、その出力ｐが加え合わせ点１３に出力され、制御器Cの出力に加算される。
【００３５】
位相比較周波数更新器１９では、信号xと、ピーク・フィルタ１６の内部変数ｑの信号の位相が比較される。その結果をもとにピーク・フィルタ１６の設定周波数が更新される。詳しい更新法や安定性の確認方法は「木坂正志、“周波数追従型ピーク・フィルタ”、電気学会研究会産業計測制御研究会資料、2004-9-10」に記載されているので省略する。しかし、ピーク・フィルタ１６の設定周波数を変えるだけでは、設定周波数が大きく動く場合には、フィード・バック系全体の安定性が損なわれる可能性がある。
【００３６】
次に本発明の一実施例による磁気ディスク装置をモデル化した図１のブロック図を用いて、外乱ノイズによるヘッドの位置ずれを抑制する方法を説明する。磁気ヘッドの現在位置信号に外乱が加わった場合、これの影響をなくすためにピーク・フィルタ（デジタル・ピーク・フィルタ）１６のＦの周波数特性を、デジタル・ピーク・フィルタ１６の入出力の位相差によって変える。デジタル・ピーク・フィルタ１６の入出力の位相差は、上記の方法以外に、入力信号ｘと出力信号ｙ、あるいは入力信号ｘと位相フィルタ１８の出力信号ｐを使うことができる。この場合、ｘとｑを使う場合に比べ位相がずれるので更新アルゴリズムの安定条件が変わる。この実施例ではフィード・バック系の安定性を損なわないように、デジタル・ピーク・フィルタ１６の位相を決める伝達関数を、設定周波数に応じて変えるものである。デジタル・ピーク・フィルタ１６の伝達関数の周波数特性１／Ｆは次の式で表すことができる。
【００３７】
１／Ｆ＝１／（ｚ２−２ｒｃｏｓωｐｚ＋ｒ２）
ここで、ｚは、Z変換のｚ、ｒは定数、ωｐは設定周波数である。ｒ＝１のとき、周波数ωｐの外乱ノイズを完全に抑制する。位相フィルタ１８はデジタル・ピーク・フィルタ１６の位相を決めるフィルタであり、Ａをデジタル・ピーク・フィルタ１６の位相を決める伝達関数とする。この位相フィルタ１８の伝達関数Ａは、デジタル・ピーク・フィルタ１６の設定周波数ωｐによって変えることができる。
【００３８】
デジタル・ピーク・フィルタ１６の利得が設定周波数ωｐ以外で十分小さい場合は、オープンループ関数のナイキスト線図は図２のようになる。ナイキスト線図はωｐのところで、ピーク・フィルタのために無限円にいく（デジタル・ピーク・フィルタの軌跡）。安定性の判別は、ｒを１より小さい値から１に漸近させた場合は、安定なフィルタを入れることになるので、周回数を増やさないと安定となる（ｒ＝１−αのときの軌跡）。ｒを１より大きい値から１に漸近させた場合は不安定なフィルタを入れることになるので、周回数を増やす方向で安定となるが、結論は同じなので、以下ではｒを１より小さい値から１に漸近させた場合で説明する。
【００３９】
サンプリング周波数Ｆｓ＝１１５２０Ｈｚの系で例を示す。ωｐが２００Ｈｚで、系が安定なデジタル・ピーク・フィルタを設計すると、例えば、図１のＡは
Ａ２００＝−０．０１０６＋０．０１０１ｚ
となる。このとき、１５０ＨｚからＦｓ／２までのナイキスト線図を示すと図３のようになる。図３は、ｒ＝０．９９９９９９の場合を計算している。図３は、（−１，０）の周りを示しており、２００Ｈｚのところで無限円にいく。これを広い範囲で見たのが図４である。同じＡでピーク・フィルタの設定周波数を７６０Ｈｚにしたのが図５である。軌跡は１、２、３で示す線を通る。この場合、（−１，０）の周回数が増えるので不安定である。図６に、Ａを変え、デジタル・ピーク・フィルタ１６の設定周波数ωｐが７６０Ｈｚで安定している場合のナイキスト線図を示す。ピークでの軌跡は、ピークの７６０Ｈｚ近傍で、図６の１、２、３を通る。これは、（−１，０）を囲まないので、安定である。したがって、安定化は可能であるが、伝達関数Ａを変えなければならないことがわかる。細かく計算すると、ピークの周波数に対応して系を安定化する伝達関数Ａ（ａ０＋ａ１ｚ）として、図７に示すような値を得ることができる。
【００４０】
以上の説明のとおり、上記実施例によれば、デジタル・ピーク・フィルタの設定周波数に応じて、デジタル・ピーク・フィルタの位相を決める伝達関数を変えるので、設定周波数が大きく動いても、フィード・バック系全体の安定性が損なわれることはない。
【００４１】
次に複数の外乱ノイズによる影響を抑制するために、デジタル・ピーク・フィルタを複数用いる場合を第２の実施例として説明する。この場合のブロック図を図１３に示す。外乱ノイズの周波数として２４０Ｈｚと３６０Ｈｚを仮定し、デジタル・ピーク・フィルタ１（１６）と２（１７）をフィード・バック系に入れ、初期設定周波数を同じにして動作させた場合のデジタル・ピーク・フィルタ１および２の中心周波数の収束を図１４、図１５に示す。デジタル・ピーク・フィルタ１および２を同じ初期設定周波数で動作させたため、同じ外乱ノイズの周波数３６０Ｈｚに収束している。このときの位置誤差信号を図１６に示すが、外乱ノイズの影響が残っている。したがって、デジタル・ピーク・フィルタを複数個使用した効果が得られていない。
【００４２】
そこで、２個のデジタル・ピーク・フィルタ１および２の初期設定周波数を変えてみた。図１７に示すように、デジタル・ピーク・フィルタ１は２４０Ｈｚの外乱ノイズに収束し、デジタル・ピーク・フィルタ２は３６０Ｈｚの外乱ノイズに収束している。このときの位置誤差信号を図１８に示すが、外乱ノイズの影響がなくなっていることがわかる。すなわち複数のデジタル・ピーク・フィルタを使用することにより、複数の外乱ノイズによる磁気ヘッドの位置ずれを抑制することができる。
【００４３】
上記実施例では、２個のデジタル・ピーク・フィルタの初期設定周波数を変えたが、２個のデジタル・ピーク・フィルタの動作開始時間をずらすことも考えられる。図１９にデジタル・ピーク・フィルタ２の動作をデジタル・ピーク・フィルタ１の動作開始から０．２secずらした場合の中心周波数の収束を示すが、デジタル・ピーク・フィルタ１は３６０Ｈｚの外乱ノイズに収束し、デジタル・ピーク・フィルタ２は２４０Ｈｚの外乱ノイズに収束している。このときの位置誤差信号を図２０に示すが、外乱ノイズの影響がなくなっていることがわかる。また、デジタル・ピーク・フィルタ１を動作させ、中心周波数に収束した時点で位置誤差信号を調べ、所定の値以上ならデジタル・ピーク・フィルタ２を動作させるようにしても上記と同じ効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例による磁気ディスク装置をモデル化したブロック図である。
【図２】オープンループ関数のナイキスト線図である。
【図３】サンプリング周波数が１５０ＨｚからＦｓ／２までのナイキスト線図である。
【図４】図３のナイキスト線図を拡大した図である。
【図５】サンプリング周波数が７６０Ｈｚのナイキスト線図である。
【図６】設定周波数が７６０Ｈｚで安定している場合のナイキスト線図である。
【図７】ピークの周波数に対応して系を安定化するフィルタの係数Ａを示す図である。
【図８】磁気ディスク装置の主要構成を示すブロック図である。
【図９】磁気ディスクの記録内容を概念的に示す図である。
【図１０】磁気ディスクの記録内容の一部を概念的に示す図である。
【図１１】磁気ディスク装置の制御器の構成を示す図である。
【図１２】図８に示す磁気ディスク装置をモデル化したブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施例による磁気ディスク装置をモデル化したブロック図である。
【図１４】デジタル・ピーク・フィルタ１の中心周波数の収束を示す図である。
【図１５】デジタル・ピーク・フィルタ２の中心周波数の収束を示す図である。
【図１６】デジタル・ピーク・フィルタ１および２を同じ初期設定周波数で動作させた場合の位置誤差信号を示す図である。
【図１７】デジタル・ピーク・フィルタ１および２を異なる初期設定周波数で動作させた場合の中心周波数の収束を示す図である。
【図１８】デジタル・ピーク・フィルタ１および２を異なる初期設定周波数で動作させた場合の位置誤差信号を示す図である。
【図１９】デジタル・ピーク・フィルタ１および２の動作開始時間をずらした場合の中心周波数の収束を示す図である。
【図２０】デジタル・ピーク・フィルタ１および２の動作開始時間をずらした場合の位置誤差信号を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…磁気ディスク装置、
２…磁気ディスク、
３…スピンドル・モータ、
４…磁気ヘッド、
５…アクチュエータ、
６…ＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）、
７…ＤＡＣ、
１１…リード／ライト回路、
１２…ＭＰＵ／ＨＤＣ、
１３，１４，１５…加え合わせ点、
１６，１７…デジタル・ピーク・フィルタ、
１８…位相フィルタ、
１９…位相比較周波数更新器、
Ｐ…ＶＣＭおよび磁気ヘッドのモデル、
Ｃ…制御器。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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