(57)【要約】【課題】シーク制御を安定化することが可能な磁気ディスク装置を提供する。【解決手段】ＶＣＭ抵抗推定部９Ａは、ＶＣＭ電圧が飽和状態にある時の磁気ヘッドの加速度および速度に基づいて、ボイスコイルモータ４のＶＣＭ抵抗を推定し、等価電流力定数推定部９Ｂは、ＶＣＭ電圧が飽和状態にある時の磁気ヘッドの加速度および速度に基づいて、ボイスコイルモータ４の等価電流力定数を推定し、シーク制御部９Ｃは、ボイスコイルモータ４のＶＣＭ抵抗および等価電流力定数に基づいてシーク制御を行う。【選択図】図１
2018156706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクと、
前記磁気ディスクにアクセスする磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気ディスク上で駆動するボイスコイルモータと、
前記ボイスコイルモータにＶＣＭ電流を印加する駆動回路と、
ＶＣＭ電圧が飽和状態にある時の前記磁気ヘッドの加速度および速度に基づいて、前記ボイスコイルモータのＶＣＭ抵抗を推定するＶＣＭ抵抗推定部と、
前記ＶＣＭ電圧が飽和状態にある時の前記磁気ヘッドの加速度および速度に基づいて、前記ボイスコイルモータの等価電流力定数を推定する等価電流力定数推定部とを備える磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記ＶＣＭ抵抗をＲＶＣＭ、前記等価電流力定数をＫｆ、前記磁気ヘッドが搭載されたアームの等価質量をｍ、前記ＶＣＭ電圧が飽和状態にある時の印加可能最大ＶＣＭ電圧をＶＶＣＭ_ｌｉｍ、各サンプル時刻ｔ１、ｔ２の前記磁気ヘッドの加速度をａ１、ａ２、各サンプル時刻ｔ１、ｔ２の前記磁気ヘッドの速度をｖ１、ｖ２とすると、前記ＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭおよび前記等価電流力定数Ｋｆは、
ＲＶＣＭ＝（ａ１−ａ２）（ｖ１−ｖ２）／（ａ１ｖ２−ａ２ｖ１）２・Ｖ２ＶＣＭ_ｌｉｍ／ｍ
Ｋｆ＝（ａ１−ａ２）／（ａ１ｖ２−ａ２ｖ１）・ＶＶＣＭ_ｌｉｍ
で与えられる請求項１に記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】
電源電圧が前記印加可能最大ＶＣＭ電圧を超えるように前記駆動回路が動作する電流指示値を与える請求項２に記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】
前記ボイスコイルモータのＶＣＭ抵抗および等価電流力定数に基づいてシーク制御を行うシーク制御部をさらに備える請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】
前記シーク制御部は、飽和加速シークにおいて、前記ボイスコイルモータのＶＣＭ抵抗および等価電流力定数に基づいてシーク先の目標位置に到達できるように加速終了タイミングの決定処理、定速制御プロファイルの作成処理および減速制御プロファイルの作成処理の少なくともいずれか１つの処理を行う請求項４に記載の磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般的に、磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置では、シーク中の発熱によりＶＣＭ抵抗が変化したり、部品の特性ばらつきや環境変化により等価電流定数が変化したりすると、シーク制御が不安定になることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８９６１３号公報
【特許文献２】特開２０１２−７４０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一つの実施形態は、シーク制御を安定化することが可能な磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの実施形態によれば、磁気ディスクと、磁気ヘッドと、ボイスコイルモータと、駆動回路と、ＶＣＭ抵抗推定部と、等価電流力定数推定部とを備える。磁気ヘッドは、前記磁気ディスクにアクセスする。ボイスコイルモータは、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスク上で駆動する。駆動回路は、前記ボイスコイルモータにＶＣＭ電流を印加する。ＶＣＭ抵抗推定部は、ＶＣＭ電圧が飽和状態にある時の前記磁気ヘッドの加速度および速度に基づいて、前記ボイスコイルモータのＶＣＭ抵抗を推定する。等価電流力定数推定部は、前記ＶＣＭ電圧が飽和状態にある時の前記磁気ヘッドの加速度および速度に基づいて、前記ボイスコイルモータの等価電流力定数を推定する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）は、実施形態に係る磁気ディスク上の磁気ヘッドのシーク動作を示す平面図、図１（ｂ）は、実施形態に係る磁気ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、図１のボイスコイルモータの電流変化が大きい時の等価回路を模式的に示す図、図２（ｂ）は、図１のボイスコイルモータの電流変化が小さい時の等価回路を模式的に示す図である。
【図３】図３（ａ）は、飽和加速シーク中のＶＣＭ電流の波形を示す図、図３（ｂ）は、飽和加速シーク中のＶＣＭ電圧の波形を示す図、図３（ｃ）は、飽和加速シーク中の磁気ヘッドの加速度の時間変化を示す図、図３（ｄ）は、飽和加速シーク中の磁気ヘッドの速度の時間変化を示す図、図３（ｅ）は、飽和加速シーク中の磁気ヘッドの位置の時間変化を示す図である。
【図４】図４は、飽和加速シーク中の磁気ヘッドの実位置と推定位置との差を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係る磁気ディスク装置の飽和加速シーク処理を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施形態に係る磁気ディスク装置の飽和加速シーク中の毎サンプル処理を示すフローチャートである。
【図７】図７（ａ）は、実施形態に係る磁気ディスク装置のシーク処理系のフォアグラウンド側の概略構成を示すブロック図、図７（ｂ）は、実施形態に係る磁気ディスク装置のシーク処理系のバックグラウンド側の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る磁気ディスク装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
図１（ａ）は、実施形態に係る磁気ディスク上の磁気ヘッドのシーク動作を示す平面図、図１（ｂ）は、実施形態に係る磁気ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。
図１（ａ）および図１（ｂ）において、磁気ディスク装置には、磁気ディスク２が設けられ、磁気ディスク２はスピンドル１０を介して筐体１に支持されている。
【０００９】
また、磁気ディスク装置には、ヘッドスライダＨＭが設けられ、ヘッドスライダＨＭには、磁気ヘッドとしてライトヘッドＨＷおよびリードヘッドＨＲが設けられている。ライトヘッドＨＷおよびリードヘッドＨＲは、磁気ディスク２に対向するように配置されている。ヘッドスライダＨＭは、サスペンションＳＵおよびキャリッジアームＫＡを介して磁気ディスク２上に保持されている。キャリッジアームＫＡは、シーク時などにおいてヘッドスライダＨＭを水平面内でスライドさせることができる。サスペンションＳＵは、磁気ディスク２が回転している時の空気流による磁気ヘッドの浮上力に対抗する押下力を磁気ヘッドに与えることで、磁気ディスク２上の磁気ヘッドの浮上量を一定に保つことができる。サスペンションＳＵは、板ばねにて構成することができる。
【００１０】
また、磁気ディスク装置には、キャリッジアームＫＡを駆動するボイスコイルモータ４が設けられるとともに、スピンドル１０を中心として磁気ディスク２を回転させるスピンドルモータ３が設けられている。ボイスコイルモータ４およびスピンドルモータ３は、筐体１に固定されている。
【００１１】
また、磁気ディスク装置には、磁気ディスク装置の動作を制御する制御部５が設けられている。制御部５は、リードヘッドＨＲにて読み取られたサーボデータに基づいて、磁気ディスク２に対するライトヘッドＨＷおよびリードヘッドＨＲの位置を制御することができる。制御部５には、ヘッド制御部６、パワー制御部７、リードライトチャネル８およびハードディスク制御部９が設けられている。
【００１２】
ヘッド制御部６には、ライト電流制御部６Ａおよび再生信号検出部６Ｂが設けられている。パワー制御部７には、スピンドルモータ制御部７Ａおよびボイスコイルモータ制御部７Ｂが設けられている。
ヘッド制御部６は、記録再生時における信号を増幅したり検出したりする。ライト電流制御部６Ａは、ライトヘッドＨＷに流れるライト電流を制御する。再生信号検出部６Ｂは、リードヘッドＨＲにて読み出された信号を検出する。
【００１３】
パワー制御部７は、ボイスコイルモータ４およびスピンドルモータ３を駆動する。スピンドルモータ制御部７Ａは、スピンドルモータ３の回転を制御する。ボイスコイルモータ制御部７Ｂは、ボイスコイルモータ４の駆動を制御する。この時、ボイスコイルモータ制御部７Ｂは、ボイスコイルモータ４のコイルに流すＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ  Ｃｏｉｌ  Ｍｏｔｏｒ）電流を制御することができる。
【００１４】
リードライトチャネル８は、ヘッド制御部６とハードディスク制御部９との間でデータの受け渡しを行う。なお、データは、リードデータ、ライトデータおよびサーボデータを含む。例えば、リードライトチャネル８は、リードヘッドＨＲにて再生される信号をホストＨＳで扱われるデータ形式に変換したり、ホストＨＳから出力されるデータをライトヘッドＨＷにて記録される信号形式に変換したりする。このような形式変換としては、ＤＡ変換、符号化、ＡＤ変換、および復号化が含まれる。また、リードライトチャネル８は、リードヘッドＨＲにて再生された信号のデコード処理を行ったり、ホストＨＳから出力されるデータをコード変調したりする。
【００１５】
ハードディスク制御部９は、磁気ディスク装置の外部（例えば、ホストＨＳ）からの指令に基づいて記録再生制御を行ったり、外部とリードライトチャネル８との間でデータの受け渡しを行ったりする。ハードディスク制御部９には、ＶＣＭ抵抗推定部９Ａ、等価電流力定数推定部９Ｂおよびシーク制御部９Ｃが設けられている。なお、ＶＣＭ抵抗推定部９Ａ、等価電流力定数推定部９Ｂおよびシーク制御部９Ｃはファームウェアにより実現することができる。
【００１６】
ＶＣＭ抵抗推定部９Ａは、ＶＣＭ電圧が飽和状態にある時の磁気ヘッドの加速度および速度に基づいて、ボイスコイルモータ４のＶＣＭ抵抗を推定することができる。ＶＣＭ抵抗は、ボイスコイルモータ４のコイル抵抗である。等価電流力定数推定部９Ｂは、ＶＣＭ電圧が飽和状態にある時の磁気ヘッドの加速度および速度に基づいて、ボイスコイルモータ４の等価電流力定数を推定することができる。等価電流力定数は、回転運動系から等価変換された並進運動系において、回転運動系の電流トルク定数と等価的に用いられる値である。シーク制御部９Ｃは、ボイスコイルモータ４のＶＣＭ抵抗および等価電流力定数に基づいてシーク制御を行うことができる。
【００１７】
ハードディスク制御部９には、記録再生制御を行うプロセッサと、ホストＨＳとリードライトチャネル８との間でデータの受け渡しの制御を行うプロセッサとを、別個に設けるようにしてもよい。記録再生制御およびデータの受け渡しの制御に同一のプロセッサを用いるようにしてもよい。プロセッサとしてはＣＰＵを用いることができる。
【００１８】
制御部５はホストＨＳに接続されている。ホストＨＳとしては、ライトコマンドやリードコマンドなどを磁気ディスク装置に発行するパーソナルコンピュータであってもよいし、サーバなどに接続可能なネットワークであってもよい。すなわち、磁気ディスク装置は、ホストＨＳの外部記憶装置として用いることができる。磁気ディスク装置は、ホストＨＳに外付けされていてもよいし、ホストＨＳに内蔵されていてもよい。
【００１９】
そして、スピンドルモータ３により磁気ディスク２が回転されながら、磁気ヘッドを介して磁気ディスク２から信号が読み出され、再生信号検出部６Ｂにて検出される。再生信号検出部６Ｂにて検出された信号は、リードライトチャネル８にてデータ変換された後、ハードディスク制御部９に送られる。そして、ハードディスク制御部９において、再生信号検出部６Ｂにて検出された信号に含まれるバーストパターンに基づいて磁気ヘッドのトラッキング制御が行われる。
【００２０】
また、再生信号検出部６Ｂにて検出された信号に含まれるセクタ／シリンダ情報に基づいて磁気ヘッドの復調位置が算出されることで、磁気ヘッドの現在位置が予測され、磁気ヘッドが目標位置に近づくようにシーク制御が行われる。
【００２１】
シーク制御では、磁気ヘッドが現在位置からシーク先の目標位置に到達できるように、シーク時のＶＣＭ電流のプロファイルを設定することができる。シーク先の目標位置では、シーク時の磁気ヘッドの加速度および速度を０とすることができる。ＶＣＭ電流のプロファイルの設定には、ＶＣＭ抵抗推定部９Ａで推定されたＶＣＭ抵抗および等価電流力定数推定部９Ｂで推定された等価電流力定数を用いることができる。
【００２２】
ここで、ＶＣＭ電圧が飽和状態にある時の磁気ヘッドの加速度および速度に基づいて、ボイスコイルモータ４のＶＣＭ抵抗および等価電流力定数を推定することにより、ボイスコイルモータ４に印加可能な印加可能最大ＶＣＭ電圧に基づいて、ボイスコイルモータ４のＶＣＭ抵抗を推定することができる。このため、ボイスコイルモータ４の端子間電圧を測定することなく、ボイスコイルモータ４のＶＣＭ抵抗を推定することができ、ボイスコイルモータ４への電圧センサの取り付けを不要とすることができる。
【００２３】
また、ＶＣＭ電圧が飽和状態にある時の磁気ヘッドの加速度および速度に基づいて、ボイスコイルモータ４のＶＣＭ抵抗を推定することにより、磁気ディスク装置のＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  Ｃｈｉｐ）やＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）の温度センサにて測定された温度に基づいてＶＣＭ抵抗の温度依存性を補正する方法に比べて、ＶＣＭ抵抗の算出精度を向上させることができる。
【００２４】
また、ボイスコイルモータ４のＶＣＭ抵抗および等価電流力定数に基づいて、シーク時のＶＣＭ電流のプロファイルを設定することにより、現在位置からシーク先に到達する間の磁気ヘッドの加速度および速度を高精度化することができる。このため、現在位置からシーク先までの磁気ヘッドの到達時間のマージンを減らすことができ、シーク時間を短くすることができる。
【００２５】
以下、実施形態に係る磁気ディスクのＶＣＭ抵抗および等価電流力定数の推定方法について、数式を用いて詳細に説明する。
以下の説明では、図１（ａ）の回転運動系を並進運動系に等価変換したモデルを用いる。ここで、アームＡｒｍの回転角をθとすると、ボイスコイルモータ４に流れるＶＣＭ電流ＩＶＣＭからアームＡｒｍの角加速度θ´´までの関係は、以下の（１）式で与えることができる。
θ´´＝Ｋｔ／Ｊ・ＩＶＣＭ                  ・・・（１）
ただし、Ｋｔ［Ｎ・ｍ／Ａ］は電流トルク定数、Ｊ［ｋｇ・ｍ２］はアームＡｒｍの慣性モーメントである。アームＡｒｍは、図１（ａ）のヘッドスライダＨＭ、サスペンションＳＵおよびキャリッジアームＫＡを含むことができる。
【００２６】
磁気ヘッドが磁気ディスク２の半径方向に並進運動すると近似し、電流トルク定数ＫｔとアームＡｒｍの慣性モーメントＪに等価的な等価電流力定数Ｋｆ［Ｎ／Ａ］と質量ｍ［ｋｇ］を考える。この時、等価電流力定数Ｋｆと質量ｍは、以下の（２）式および（３）式で与えることができる。
Ｋｆ≡Ｋｔ／ｒａｒｍ                         ・・・（２）
ｍ≡Ｊ／ｒ２ａｒｍ                          ・・・（３）
ただし、ｒａｒｍは、アーム長で、磁気ヘッドとピボットＰＶ間の距離とした。
【００２７】
ボイスコイルモータ４に流れるＶＣＭ電流ＩＶＣＭからアームＡｒｍの加速度ａまでの関係は、以下の（４）式で与えることができる。
ａ＝Ｋｆ／ｍ・ＩＶＣＭ                     ・・・（４）
【００２８】
図２（ａ）は、図１のボイスコイルモータの電流変化が大きい時の等価回路を模式的に示す図、図２（ｂ）は、図１のボイスコイルモータの電流変化が小さい時の等価回路を模式的に示す図である。
図２（ａ）において、ボイスコイルモータ４の等価回路は、ＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭとインダクタンスＬＶＣＭの直列回路で表すことができる。この時、ボイスコイルモータ４に電源電圧Ｖｓｕｐが印加され、ＶＣＭ電流ＩＶＣＭが流れると、逆起電力ＢＥＭＦ（Ｂａｃｋ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｏｔｉｖｅ  Ｆｏｒｃｅ）が発生し、アームＡｒｍの速度ｖにより逆起電圧Ｖｂｅｍｆが生じる。
【００２９】
逆起電圧Ｖｂｅｍｆは、以下の（６）式で与えることができる。
Ｖｂｅｍｆ＝Ｋｆ・ｖ                          ・・・（６）
【００３０】
この時、ＶＣＭ回路方程式は、以下の（７）式で与えることができる。
Ｖｓｕｐ＝Ｖｄｒｏｐ＋ＩＶＣＭ・ＲＶＣＭ＋ＬＶＣＭ・ｄＩＶＣＭ／ｄｔ＋Ｖｂｅｍｆ   ・・・（７）
ただし、Ｖｄｒｏｐは、アンプオン抵抗などの回路抵抗による既知の電圧降下である。
【００３１】
一方、ボイスコイルモータ４の電流変化が小さい時は、図２（ｂ）に示すように、インダクタンスＬＶＣＭを省略することができる。この等価回路では、飽和加速を想定することができる。
【００３２】
ここで、逆起電圧ＶｂｅｍｆとインダクタンスＬＶＣＭを考慮しない場合、ボイスコイルモータ４の印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ_ｌｉｍは、以下の（８）式で与えることができる。
ＶＶＣＭ_ｌｉｍ＝Ｖｓｕｐ−Ｖｄｒｏｐ                 ・・・（８）
（８）式から明らかなように、印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ_ｌｉｍは、回路抵抗による電圧降下Ｖｄｒｏｐが固定値であるとすると、ボイスコイルモータ４の電流変化の大小に依存することなく、電源電圧Ｖｓｕｐのみに依存して変化する。
【００３３】
ここで、アームＡｒｍの速度ｖによりボイスコイルモータ４に逆起電圧Ｖｂｅｍｆが生じた場合でも、印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍの範囲内であれば、指示した電流値がボイスコイルモータ４に流れるように定電流駆動回路が動作する。
【００３４】
シーク加速区間においてＶＣＭ電圧が飽和状態にあるシークを飽和加速シークと呼ぶ。飽和加速シーク中に流れる電流を飽和電流、飽和加速シーク中の加速度を飽和加速度と呼ぶ。また、ＶＣＭ電圧が飽和状態にある時は、単位時間当たりの電流変化率が小さく、（７）式のインダクタンス項を無視できるとする。
【００３５】
この時、飽和電流Ｉは、（７）式から以下の（９）式で与えることができる。
Ｉ＝（ＶＶＣＭ＿ｌｉｍ−Ｖｂｅｍｆ）／ＲＶＣＭ               ・・・（９）
飽和加速度ａは、（４）式および（９）式から以下の（１０）式で与えることができる。
ａ＝Ｋｆ／ｍ・（ＶＶＣＭ＿ｌｉｍ−Ｖｂｅｍｆ）／ＲＶＣＭ      ・・・（１０）
【００３６】
（９）式および（１０）式から判るように、飽和電流Ｉおよび飽和加速度ａは、印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍで制限され、磁気ヘッドの速度に依存する逆起電圧Ｖｂｅｍｆで決まる。飽和加速シークが選択された場合には、加速区間において電源電圧Ｖｓｕｐが印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍを超えるように定電流駆動回路が動作する電流指示値を与える区間を設ける。
【００３７】
以下、飽和加速シークについて具体的に説明する。
図３（ａ）は、飽和加速シーク中のＶＣＭ電流の波形を示す図、図３（ｂ）は、飽和加速シーク中のＶＣＭ電圧の波形を示す図、図３（ｃ）は、飽和加速シーク中の磁気ヘッドの加速度の時間変化を示す図、図３（ｄ）は、飽和加速シーク中の磁気ヘッドの速度の時間変化を示す図、図３（ｅ）は、飽和加速シーク中の磁気ヘッドの位置の時間変化を示す図である。
【００３８】
図３（ａ）および図３（ｂ）において、ＶＣＭ電流Ｉ１およびＶＣＭ電圧Ｖ１は、ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭの飽和および逆起電圧Ｖｂｅｍｆが未考慮の場合である。ＶＣＭ電流Ｉ２およびＶＣＭ電圧Ｖ２は、ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭの飽和が考慮され、逆起電圧Ｖｂｅｍｆが未考慮の場合である。ＶＣＭ電流Ｉ３およびＶＣＭ電圧Ｖ３は、ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭの飽和が未考慮、逆起電圧Ｖｂｅｍｆが考慮された場合である。ＶＣＭ電流Ｉ４およびＶＣＭ電圧Ｖ４は、ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭの飽和および逆起電圧Ｖｂｅｍｆが考慮された場合である。
【００３９】
飽和加速区間において、ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭの飽和が未考慮の場合は、ＶＣＭ電圧Ｖ１、Ｖ３は、印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍを超えることができる。ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭの飽和が考慮された場合は、印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍを超えるように電源電圧Ｖｓｕｐが与えられても、ＶＣＭ電圧Ｖ２、Ｖ４は、印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍに制限される。印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍによるＶＣＭ電圧Ｖ２、Ｖ４の制限に伴って、ＶＣＭ電流Ｉ２、Ｉ４も制限される。
【００４０】
飽和加速区間において、逆起電圧Ｖｂｅｍｆが未考慮の場合は、ＶＣＭ電圧Ｖ１、Ｖ２は、逆起電圧Ｖｂｅｍｆによる電圧降下が発生しない。逆起電圧Ｖｂｅｍｆが考慮された場合は、ＶＣＭ電圧Ｖ３、Ｖ４は、逆起電圧Ｖｂｅｍｆによる電圧降下が発生する。逆起電圧ＶｂｅｍｆによるＶＣＭ電圧Ｖ３、Ｖ４の電圧降下に伴って、ＶＣＭ電流Ｉ３、Ｉ４も減少する。
【００４１】
ここで、飽和加速シークにおいて、飽和加速区間は、ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭが印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍを超える時刻ｔｓａｔ１から印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍを下回る時刻ｔｓａｔ２の間に設定することができる。ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭが印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍを超えると、ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭが飽和状態になり、ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭが印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍを下回ると、ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭが非飽和状態になる。
【００４２】
飽和加速シークでは、電源電圧Ｖｓｕｐが印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍを超えるように、ボイスコイルモータ４の定電流駆動回路が動作する電流指示値を与えることができる。この時、ＶＣＭ電流Ｉ１を電流指示値として与えることができる。
【００４３】
また、図３（ｃ）において、飽和加速区間では、磁気ヘッドの実加速度ａｒｅａｌと次サンプルの推定加速度ａｅｓｔｉとが乖離している。この時、飽和加速シークでは、次サンプル状態推定器は、磁気ヘッドの現在位置ｐｄｍと次サンプルの推定位置ｐｅｓｔｉとの間の推定位置誤差ｐｅｒｒがある値に収束するようにフィードバックをかけることができる。
【００４４】
例えば、飽和加速制御および次サンプル状態推定器のフィードバックをしない場合、推定加速度ａｅｓｔｉ、推定速度ｖｅｓｔｉおよび推定位置ｐｅｓｔｉは、実加速度ａｒｅａｌ、実速度ｖｒｅａｌおよび現在位置ｐｄｍに対して、各々経時的に乖離が増大する。
【００４５】
一方、飽和加速制御および次サンプル状態推定器のフィードバックをする場合、図３（ｅ）および図４に示すように、飽和加速シーク中の磁気ヘッドの実位置と推定位置との乖離の増大を防ぎ、図３（ｄ）に示すように、飽和加速シーク中の磁気ヘッドの実速度ｖｒｅａｌと推定速度ｖｅｓｔｉとの乖離の増大を防ぐことができる。
【００４６】
この時、図３（ｃ）から図３（ｅ）に示すように、飽和加速区間において異なる時刻ｔ１、ｔ２の磁気ヘッドの位置ｘ１、ｘ２における加速度ａ１、ａ２および速度ｖ１、ｖ２に基づいて、ＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭおよび等価電流力定数Ｋｆを求めることができる。
【００４７】
このＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭおよび等価電流力定数Ｋｆは、以下の（１１）式および（１２）式で与えることができる。
ＲＶＣＭ＝（ａ１−ａ２）（ｖ１−ｖ２）／（ａ１ｖ２−ａ２ｖ１）２・Ｖ２ＶＣＭ_ｌｉｍ／ｍ・・・（１１）
Ｋｆ＝（ａ１−ａ２）／（ａ１ｖ２−ａ２ｖ１）・ＶＶＣＭ_ｌｉｍ                      ・・・（１２）
【００４８】
図４は、飽和加速シーク中の磁気ヘッドの実位置と推定位置との差を示す図である。
図４において、飽和加速シークでは、磁気ヘッドの現在位置ｐｄｍと次サンプルの推定位置ｐｅｓｔｉとの間の推定位置誤差ｐｅｒｒがある値に収束するようにフィードバックがかかる。このフィードバックがかかっている時でも、推定位置誤差ｐｅｒｒは０にはならない。このため、加速シーク中に推定位置誤差ｐｅｒｒが閾値±ｔｈの範囲内にあるかどうかを監視し、推定位置誤差ｐｅｒｒが閾値−ｔｈに一致する時刻ｔｓａｔ１、ｔｓａｔ２を検出することで、飽和加速区間を求めることができる。
【００４９】
ここで、飽和加速シーク中にフィードバックをかけることにより、磁気ヘッドの現在位置ｐｄｍと次サンプルの推定位置ｐｅｓｔｉとの乖離を小さくすることができる。このため、推定位置誤差ｐｅｒｒの精度を向上させることができ、推定位置誤差ｐｅｒｒから飽和加速区間を求めることができる。
【００５０】
なお、飽和加速区間を求めるための実状態と推定状態の乖離の検出では、加速度、速度および位置のいずれの次元を用いても良いし、乖離の検出では各々の次元の差分、差分の２乗値、差分の累積値、差分の２乗値の累積値などを用いてもよい。
【００５１】
また、飽和加速区間は、事前に定めた飽和加速区間を用いても良いし、設計標準値もしくは前回推定されたＶＣＭ抵抗と等価電流力定数を用いることで次サンプル状態推定器で算出された磁気ヘッドの推定加速度、推定速度または推定位置と、実加速度、実速度または実位置との乖離で決めても良い。
【００５２】
図５は、実施形態に係る磁気ディスク装置の飽和加速シーク処理を示すフローチャートである。
図５において、飽和加速シークでは、加速区間、定速区間および減速区間が設けられている。加速区間には、飽和加速区間が設けられている。
【００５３】
飽和加速区間において、推定ヘッド速度・加速度取得処理を実行する（Ｓ１）。推定ヘッド速度・加速度取得処理では、オブザーバを用いることにより、磁気ヘッドの飽和加速時の推定速度ｖｅｓｔｉおよび推定加速度ａｅｓｔｉを取得する。これらの推定速度ｖｅｓｔｉおよび推定加速度ａｅｓｔｉは、毎サンプル算出することができる。
【００５４】
次に、等価電流力定数・ＶＣＭ抵抗推定処理を実行する（Ｓ２）。等価電流力定数・ＶＣＭ抵抗推定処理では、飽和加速区間の異なる２つ以上のサンプル時刻において、推定速度ｖｅｓｔｉおよび推定加速度ａｅｓｔｉをメモリ上に保持する。
【００５５】
そして、飽和加速中もしくはそれ以降において、磁気ヘッドの位置から推定された２つ以上のサンプル時刻における推定速度ｖｅｓｔｉおよび推定加速度ａｅｓｔｉに基づいて、ＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭおよび等価電流力定数Ｋｆを推定する。
【００５６】
次に、推定されたＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭおよび等価電流力定数Ｋｆに基づいてシーク制御を行う。なお、このシーク制御は、飽和加速区間から推定したＶＣＭ抵抗と等価電流力定数を用いてもよいし、減速区間から推定したＶＣＭ抵抗と等価電流力定数を用いてもよい。また、異なるシークにおいて推定されたＶＣＭ抵抗と等価電流力定数を用いてもよい。
例えば、飽和加速シーク中において、推定されたＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭおよび等価電流力定数Ｋｆに基づいて、シーク先の目標位置に到達できるように加速区間終了タイミング決定処理（Ｓ３）、定速制御プロファイル作成処理（Ｓ４）、減速制御プロファイル作成処理（Ｓ５）のいずれかを実行することができる。
【００５７】
加速区間終了タイミング決定処理では、加速区間後の定速区間と減速区間を経て指定された目標状態（目標位置ｐｔｇｔ、目標速度ｖｔｇｔおよび目標加速度ａｔｇｔ）となるために必要な加速区間終了タイミングを決定する。
【００５８】
定速制御プロファイル作成処理では、加速区間後の定速区間と減速区間を経て指定された目標状態（目標位置ｐｔｇｔ、目標速度ｖｔｇｔおよび目標加速度ａｔｇｔ）となるために必要な定速制御プロファイルを作成する。
【００５９】
減速制御プロファイル作成処理では、加速区間後の定速区間と減速区間を経て指定された目標状態（目標位置ｐｔｇｔ、目標速度ｖｔｇｔおよび目標加速度ａｔｇｔ）となるために必要な減速制御プロファイルを作成する。
【００６０】
なお、加速終了タイミングの決定、定速制御プロファイルの作成および減速制御プロファイルの作成は、例えば、特開平５−８９６１３号公報に開示されている方法を用いることができる。
【００６１】
次に、定速区間において、定速制御処理を実行する（Ｓ６）。定速制御処理では、ＶＣＭ電流ＩＶＣＭを０とすることにより、磁気ヘッドの加減速を行うことなく、磁気ヘッドをシーク先に向って定速で移動させることができる。この時、Ｓ４で作成された定速制御プロファイルに従ってＶＣＭ電流ＩＶＣＭを０とするタイミングを制御することができる。
【００６２】
次に、減速区間において、減速制御処理を実行する（Ｓ７）。減速制御処理では、ＶＣＭ電流ＩＶＣＭを負方向に流すことにより、磁気ヘッドをシーク先に向って減速することができる。なお、ここで言うＶＣＭ電流ＩＶＣＭの正負は、ボイスコイルモータ４のコイルにＶＣＭ電流ＩＶＣＭが流れる向きを表す。この時、Ｓ５で作成された減速制御プロファイルに従ってＶＣＭ電流ＩＶＣＭの値およびＶＣＭ電流ＩＶＣＭを流すタイミングを制御することができる。
【００６３】
なお、シーク距離によっては、定速制御処理は省略してもよい。例えば、ロングシークでは、加速制御処理、定速制御処理および減速制御処理を行い、ショートシークでは、加速制御処理および減速制御処理を行うことができる。
【００６４】
また、ロングシークでは飽和加速シーク制御とし、ショートシークではフィードバックとフィードフォーワードを用いた２自由度を持たせてもよい。この時、ショートシークでは、定電流駆動回路において電源電圧Ｖｓｕｐを超える電圧となるＶＣＭ電流ＩＶＣＭを印加しないシーク制御とすることができる。そして、ロングシークの飽和加速で推定したＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭに基づいて、ショートシークのシーク時間を変えるシーク制御を実行するようにしてもよい。
【００６５】
図６は、実施形態に係る磁気ディスク装置の飽和加速シーク中の毎サンプル処理を示すフローチャートである。なお、図６では、飽和加速区間をシーク毎に求める方法を示した。
図６において、ヘッド位置算出処理を実行する（Ｓ１１）。ヘッド位置算出処理では、磁気ディスク２に記録されたサーボパターンをリードヘッドＨＲで読み出す。そして、そのサーボパターンから磁気ヘッドの位置を復調することで、磁気ディスク２上の磁気ヘッドの現在位置を求める。
【００６６】
次に、ヘッド速度・加速度推定処理を実行する（Ｓ１２）。ヘッド速度・加速度推定処理では、前回のサンプルと今回のサンプルにおける磁気ヘッドの現在位置の差分から速度を求める。また、前回のサンプルと今回のサンプルにおける磁気ヘッドの速度の差分から加速度を求める。速度の推定には、シーク制御に用いられる線形状態オブザーバを利用してもよい。
【００６７】
次に、飽和加速区間検出処理を実行する（Ｓ１３）。飽和加速区間検出処理では、前回のサンプルで推定された今回のサンプルのヘッド状態（磁気ヘッドの位置、速度および加速度）と、前回のサンプルと今回のサンプルにおける磁気ヘッドの現在位置から求めたヘッド状態（磁気ヘッドの位置、速度および加速度）を比較する。そして、これらのヘッド状態の乖離の有無に基づいて、飽和加速かどうかを検出する。この時、シーク毎に飽和加速区間を検出することができる。
【００６８】
次に、電流指示値決定処理を実行する（Ｓ１４）。電流指示値決定処理では、次回のサンプルでの目標状態（磁気ヘッドの目標位置、目標速度および目標加速度）、今回のサンプルでのヘッド状態（磁気ヘッドの位置、速度および加速度）などの情報に基づいて、今回のサンプルでボイスコイルモータ４に印加する電流指示値を決定する。
【００６９】
次に、電流指示値印加処理を実行する（Ｓ１５）。電流指示値印加処理では、Ｓ１４で求めた電流指示値をモータードライバに設定する。モータードライバは電流指示値に基づいて、ボイスコイルモータ４のコイルにＶＣＭ電流ＩＶＣＭを印加する。
【００７０】
次に、次サンプル状態推定処理を実行する（Ｓ１６）。次サンプル状態推定処理では、今回のサンプルにおける磁気ヘッドの位置、速度および加速度と、電流指示値から、次回のサンプルにおけるヘッド状態（磁気ヘッドの位置、速度および加速度）を推定する。この推定されたヘッド状態（磁気ヘッドの位置、速度および加速度）は、Ｓ１３の飽和加速区間検出処理で用いることができる。
【００７１】
図７（ａ）は、実施形態に係る磁気ディスク装置のシーク処理系のフォアグラウンド側の概略構成を示すブロック図、図７（ｂ）は、実施形態に係る磁気ディスク装置のシーク処理系のバックグラウンド側の概略構成を示すブロック図である。
なお、フォアグラウンド側では、加速シーク中に毎サンプルで実行することができる。バックグラウンド側では、加速シーク中に複数サンプルに渡って実行することができる。
【００７２】
図７（ａ）において、シーク処理系のフォアグラウンド側には、状態推定部１２、推定速度・加速度取得部１３、飽和加速区間検出部１４、電流指示値決定部１５、電流印加部１６および減算器Ｅ１〜Ｅ３が設けられている。電流印加部１６には、定電流駆動回路１６Ａが設けられている。電流印加部１６は、図１（ｂ）のボイスコイルモータ制御部７Ｂに設けることができる。
【００７３】
図７（ｂ）において、シーク処理系のバックグラウンド側には、電源電圧測定部１７、最大電圧算出部１８、等価電流力定数・ＶＣＭ抵抗推定部１９、加速区間終了タイミング決定部２０、定速制御プロファイル作成部２１および減速制御プロファイル作成部２２が設けられている。
【００７４】
状態推定部１２、推定速度・加速度取得部１３、飽和加速区間検出部１４、電流指示値決定部１５、最大電圧算出部１８、等価電流力定数・ＶＣＭ抵抗推定部１９、加速区間終了タイミング決定部２０、定速制御プロファイル作成部２１、減速制御プロファイル作成部２２および減算器Ｅ１〜Ｅ３は、図１（ｂ）のハードディスク制御部９に設けることができる。
【００７５】
プラント１１は、図１（ｂ）のスピンドルモータ３、磁気ディスク２、磁気ヘッド、ヘッド制御部６およびリードライトチャネル８に対応させることができる。プラント１１には、ヘッド位置復調部１１Ａが設けられている。
【００７６】
そして、図１（ｂ）のハードディスク制御部９において、リード先またはライト先のセクタがホストＨＳから指定されると、シーク先に到達するための目標位置ｐｔｇｔ、目標速度ｖｔｇｔおよび目標加速度ａｔｇｔが設定される。図７（ａ）において、目標加速度ａｔｇｔは、電流指示値決定部１５に入力される。目標速度ｖｔｇｔは、減算器Ｅ１に入力される。また、減算器Ｅ１には、推定速度ｖｅｓｔｉが状態推定部１２から入力される。そして、減算器Ｅ１において、目標速度ｖｔｇｔから推定速度ｖｅｓｔｉが減算され、目標速度ｖｔｇｔと推定速度ｖｅｓｔｉとの差分が電流指示値決定部１５に入力される。
【００７７】
目標位置ｐｔｇｔは、減算器Ｅ２に入力される。また、減算器Ｅ２には、推定位置ｐｅｓｔｉが状態推定部１２から入力される。そして、減算器Ｅ２において、目標位置ｐｔｇｔから推定位置ｐｅｓｔｉが減算され、目標位置ｐｔｇｔと推定位置ｐｅｓｔｉとの差分が電流指示値決定部１５に入力される。
【００７８】
電流指示値決定部１５において、目標加速度ａｔｇｔと、目標速度ｖｔｇｔと推定速度ｖｅｓｔｉとの差分と、目標位置ｐｔｇｔと推定位置ｐｅｓｔｉとの差分とから、電流指示値Ｉｔｇｔが決定される。電流指示値Ｉｔｇｔは、状態推定部１２および電流印加部１６に入力される。
【００７９】
電流指示値Ｉｔｇｔが電流印加部１６に入力されると、電流指示値Ｉｔｇｔに対応したＶＣＭ電流ＩＶＣＭが定電流駆動回路１６Ａからボイスコイルモータ４のコイルに印加される。この時、プラント１１において、磁気ヘッドが磁気ディスク２上をシークすることができる。そして、磁気ディスク２に記録されたサーボパターンがリードヘッドＨＲを介して読み出される。そして、ヘッド位置復調部１１Ａにおいて、そのサーボパターンから磁気ヘッドの位置が復調されることで、磁気ヘッドの現在位置ｐｄｍが算出される。
【００８０】
磁気ヘッドの現在位置ｐｄｍは、減算器Ｅ３に入力される。また、減算器Ｅ３には、推定位置ｐｅｓｔｉが状態推定部１２から入力される。そして、減算器Ｅ３において、現在位置ｐｄｍから推定位置ｐｅｓｔｉが減算されることで推定位置誤差ｐｅｒｒが算出され、状態推定部１２および飽和加速区間検出部１４に推定位置誤差ｐｅｒｒが入力される。
【００８１】
状態推定部１２において、電流指示値Ｉｔｇｔおよび推定位置誤差ｐｅｒｒに基づいて、磁気ヘッドの推定位置ｐｅｓｔｉ、推定速度ｖｅｓｔｉおよび推定加速度ａｅｓｔｉが算出される。推定位置ｐｅｓｔｉは、減算器Ｅ３に入力される。推定速度ｖｅｓｔｉは、減算器Ｅ１および推定速度・加速度取得部１３に入力される。推定加速度ａｅｓｔｉは、推定速度・加速度取得部１３に入力される。
【００８２】
飽和加速区間検出部１４において、推定位置誤差ｐｅｒｒが閾値と比較される。そして、推定位置誤差ｐｅｒｒが閾値に一致する時刻から飽和加速区間が検出される。そして、飽和加速区間であることを知らせるフラグｆ_ＳａｔｕＡｃｃが推定速度・加速度取得部１３に送られる。
【００８３】
推定速度・加速度取得部１３において、飽和加速区間検出部１４からフラグｆ_ＳａｔｕＡｃｃを受けとると、飽和加速区間内の時刻ｔ１、ｔ２の磁気ヘッドの位置ｘ１、ｘ２における加速度ａ１、ａ２および速度ｖ１、ｖ２が取得される。加速度ａ１、ａ２および速度ｖ１、ｖ２は、図７（ｂ）に示すように、等価電流力定数・ＶＣＭ抵抗推定部１９に入力される。
【００８４】
一方、図７（ｂ）において、電源電圧測定部１７では、電源電圧Ｖｓｕｐが測定され、最大電圧算出部１８に入力される。最大電圧算出部１８では、電源電圧Ｖｓｕｐに基づいて印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍが算出され、等価電流力定数・ＶＣＭ抵抗推定部１９に入力される。
【００８５】
そして、等価電流力定数・ＶＣＭ抵抗推定部１９において、加速度ａ１、ａ２、速度ｖ１、ｖ２および印加可能最大ＶＣＭ電圧ＶＶＣＭ＿ｌｉｍに基づいて、ＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭおよび等価電流力定数Ｋｆが算出される。ＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭおよび等価電流力定数Ｋｆの算出には、（１１）式および（１２）式を用いることができる。
【００８６】
ＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭおよび等価電流力定数Ｋｆは、加速区間終了タイミング決定部２０、定速制御プロファイル作成部２１および減速制御プロファイル作成部２２に入力される。
加速区間終了タイミング決定部２０では、ＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭおよび等価電流力定数Ｋｆに基づいて、加速区間後の定速区間と減速区間を経て指定された目標位置ｐｔｇｔ、目標速度ｖｔｇｔおよび目標加速度ａｔｇｔとなるために必要な加速区間終了タイミングが決定される。
【００８７】
定速制御プロファイル作成部２１では、ＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭおよび等価電流力定数Ｋｆに基づいて、加速区間後の定速区間と減速区間を経て指定された目標位置ｐｔｇｔ、目標速度ｖｔｇｔおよび目標加速度ａｔｇｔとなるために必要な定速制御プロファイルが作成される。
【００８８】
減速制御プロファイル作成部２２では、ＶＣＭ抵抗ＲＶＣＭおよび等価電流力定数Ｋｆに基づいて、加速区間後の定速区間と減速区間を経て指定された目標位置ｐｔｇｔ、目標速度ｖｔｇｔおよび目標加速度ａｔｇｔとなるために必要な減速制御プロファイルが作成される。
【００８９】
ここで、ボイスコイルモータ４のＶＣＭ抵抗および等価電流力定数に基づいて、シーク時のＶＣＭ電流のプロファイルを設定することにより、シーク時の自己発熱によるＶＣＭ抵抗の変化や、部品ばらつきや環境変化による等価電流力定数の変化に起因するシーク制御の不安定性を低減することが可能となるとともに、ボイスコイルモータ４の印加電流設計を効率的化することができ、シーク時間を短縮することができる。
【００９０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
ＨＷ  ライトヘッド、ＨＲ  リードヘッド、ＨＭ  ヘッドスライダ、ＳＵ  サスペンション、ＫＡ  キャリッジアーム、１  筐体、２  磁気ディスク、３  スピンドルモータ、４  ボイスコイルモータ、５  制御部、６  ヘッド制御部、６Ａ  ライト電流制御部、６Ｂ  再生信号検出部、７  パワー制御部、７Ａ  スピンドルモータ制御部、７Ｂ  ボイスコイルモータ制御部、８  リードライトチャネル、９  ハードディスク制御部、９Ａ  ＶＣＭ抵抗推定部、９Ｂ  等価電流力定数推定部、９Ｃ  シーク制御部、１０  スピンドル、ＨＳ  ホスト
【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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