(57)【要約】【課題】収束の速度を高めつつも所望の性能を発揮することが可能なデータ記録装置を提供する。【解決手段】データ記録装置において、設定更新器３０に含まれる更新幅決定器３１が、ディジタルフィルタ２３における設定周波数ｆの更新幅を位置誤差信号ＰＥＳの大きさに応じて決定し、設定更新器３０に含まれる更新幅調整器３３が、更新幅決定器３１により決定された設定周波数ｆの更新幅を設定周波数ｆの大きさに応じて変更する。これにより、収束の速度を適正に保って、設定周波数ｆを外乱成分の周波数に的確に収束させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボデータが記録された記録媒体と、
前記記録媒体から前記サーボデータを再生するヘッドと、
前記ヘッドを前記記録媒体に対して相対移動させるアクチュエータと、
前記ヘッドが再生したサーボデータに基づいて目標位置に対する前記ヘッドの位置誤差を表す位置誤差信号を生成し、前記目標位置に前記ヘッドを位置させるように前記アクチュエータを駆動する位置制御回路と、を備え、
前記位置制御回路は、
前記位置誤差信号に含まれる設定周波数の信号成分を減損させる減損器と、
前記位置誤差信号に含まれる外乱成分の周波数に前記設定周波数を追従させるための、前記設定周波数の更新幅を、前記位置誤差信号の大きさに応じて決定する更新幅決定器と、
決定された前記設定周波数の更新幅を、前記設定周波数の大きさに応じて変更する更新幅調整器と、
変更された前記設定周波数の更新幅に基づいて、前記減損器の前記設定周波数を更新する設定更新器と、を含む
ことを特徴とするデータ記録装置。
【請求項２】
請求項１に記載のデータ記録装置であって、
前記更新幅調整器は、前記設定周波数が大きくなるのに伴って前記設定周波数の更新幅を小さくする
ことを特徴とするデータ記録装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のデータ記録装置であって、
前記設定周波数の大きさと、前記設定周波数の更新幅を変更するための重み付けと、の関係を記述したテーブルが記憶された記憶部を備え、
前記更新幅調整器は、前記テーブルの内容を参照して、前記設定周波数の更新幅を変更する
ことを特徴とするデータ記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクなどのデータ記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクなどのデータ記録装置では、磁気記録媒体である円盤（ディスク）上に形成された円周状の軌道（トラック）に、データが記録される。そこで、このデータを書き込みまたは読み出すため、磁気ヘッドをトラックの位置に移動させる位置決め制御が必要となる。こうしたヘッドの位置決め機構においては、様々な要因によって生じる周期的な外乱への対策が種々施されている。
【０００３】
ところが、これらの外乱には、例えば、磁気ディスク装置が外部から受ける振動など、予めその周波数を特定しにくいものや、周波数が時間的に変動していくものがある。一方で、目標となるトラックに対して磁気ヘッドの位置を維持するための追従制御は、幅広い帯域にわたる外乱抑圧を行う目的で設計されている。このため、特定の周波数成分の外乱に対し、その抑圧能力が十分でない場合がある。
【０００４】
近年では、ハードディスクなどのデータ記録装置は、携帯型のコンピュータや、携帯電話装置、カーナビゲーションシステムなど幅広い分野に利用されるようになっており、外部的な振動による影響を十分に抑圧する技術が求められている。
【０００５】
そこで、特定の周波数成分の信号を除去する共振フィルタを用い、この共振フィルタの共振周波数を反復的に更新し、外乱の周波数に漸近させて、外乱を除去する方法が、特許文献１に開示されている。また、非特許文献１には、この反復的な更新を行うときに、位置誤差の二乗を最小とするような更新幅を決定する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１０９３３５号公報
【非特許文献１】M.Kisaka, "FrequencyChasing Peak Filter", IEE of Japan Technical Meeting Record, No.IIC-04-70, pp.19-23 (2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この非特許文献１に開示の方法によれば、収束の速度を高めつつ、更新幅を一定とした場合に比し、共振フィルタの共振周波数をより目的の周波数に近接させることができ、外乱抑圧性能を向上できる。しかしながら、非特許文献１に開示の方法では、共振周波数が位置する周波数帯域に依っては、収束の速度が過剰となって、共振周波数が目的の周波数から外れた周波数に収束してしまうなど、所望の性能を発揮できない場合がある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、収束の速度を高めつつも所望の性能を発揮することが可能なデータ記録装置を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のデータ記録装置は、サーボデータが記録された記録媒体と、前記記録媒体から前記サーボデータを再生するヘッドと、前記ヘッドを前記記録媒体に対して相対移動させるアクチュエータと、前記ヘッドが再生したサーボデータに基づいて目標位置に対する前記ヘッドの位置誤差を表す位置誤差信号を生成し、前記目標位置に前記ヘッドを位置させるように前記アクチュエータを駆動する位置制御回路と、を備え、前記位置制御回路は、前記位置誤差信号に含まれる設定周波数の信号成分を減損させる減損器と、前記位置誤差信号に含まれる外乱成分の周波数に前記設定周波数を追従させるための、前記設定周波数の更新幅を、前記位置誤差信号の大きさに応じて決定する更新幅決定器と、決定された前記設定周波数の更新幅を、前記設定周波数の大きさに応じて変更する更新幅調整器と、変更された前記設定周波数の更新幅に基づいて、前記減損器の前記設定周波数を更新する設定更新器と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のデータ記録装置において、前記更新幅調整器は、前記設定周波数が大きくなるのに伴って前記設定周波数の更新幅を小さくすることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のデータ記録装置は、前記設定周波数の大きさと、前記設定周波数の更新幅を変更するための重み付けと、の関係を記述したテーブルが記憶された記憶部を備え、前記更新幅調整器は、前記テーブルの内容を参照して、前記設定周波数の更新幅を変更することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
以下に説明する実施形態では、ハードディスクなどの磁気ディスク装置を、データ記録装置の一例としているが、これに限られるものではなく、他のディスク装置であっても良い。
【００１３】
図１は、磁気ディスク装置の構成例を表す概要図である。磁気ディスク装置は、記録媒体としての磁気ディスク媒体１と、スピンドルモータ（ＳＰＭ）２と、磁気ヘッド５と、キャリッジ６と、サスペンション７と、フレキシブルサーキット８と、ヘッド信号増幅器９と、変復調器１０と、アクチュエータとしてのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１１と、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１４と、記憶部１６と、ディジタル・アナログ変換回路（Ｄ／Ａ変換回路）１８と、駆動用アンプ１９と、インタフェースコントローラ２０と、ホスト側コントローラ２１とを含んで構成される。なお、Ｄ／Ａ変換回路１８、変復調器１０、ＭＰＵ１４、記憶部１６、インタフェースコントローラ２０は、相互にバスライン１５を介して接続されている。
【００１４】
磁気ディスク媒体１はＳＰＭ２によって回転駆動される。この磁気ディスク媒体１の主面には、回転中心を中心とした同心円状のトラック３が複数形成されている。この同心円状のトラック３によって規定される軌道上には、ユーザデータが記録される。また、各トラック３上には、磁気ヘッド５の位置を検出するためのサーボデータが記録されている。
【００１５】
サーボデータは、トラック情報やセクタ情報、バースト信号などを含んで構成される。磁気ヘッド５がこのサーボデータを読み取ることで、ＳＰＭ２の回転数と１トラックあたりのセクタ数とで定められるサンプリング周期ごとに、磁気ディスク媒体１上での磁気ヘッド５の位置が検出できる。
【００１６】
磁気ヘッド５は、キャリッジ６の先端部に配されたサスペンション７により支持される。磁気ヘッド５が磁気ディスク媒体１から読み出した信号は、フレキシブルサーキット８を介してヘッド信号増幅器９に出力される。また、この磁気ヘッド５は、ヘッド信号増幅器９からフレキシブルサーキット８を介して入力される信号に基づき、磁気ディスク媒体に情報を書き込む。
【００１７】
また、キャリッジ６は、ＶＣＭ１１により、ピボットを軸として回転駆動される。これにより、キャリッジ６の先端部に設けられた磁気ヘッド５が、磁気ディスク媒体１に対して相対移動し、前記データの書き込み及び読み出しを行うこととなる。
【００１８】
ヘッド信号増幅器９は、磁気ヘッド５が読み出した信号を増幅して、変復調器１０に出力する。またこのヘッド信号増幅器９は、変復調器１０が出力する信号を増幅して、磁気ヘッド５に出力する。
【００１９】
変復調器１０は、アナログ・ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）を備えており、ヘッド信号増幅器９が出力する信号をディジタル信号に変換して復調し、復調の結果をＭＰＵ１４に出力する。また、この変復調器１０は、ディジタル・アナログ変換回路（Ｄ／Ａ変換回路）を備えており、ＭＰＵ１４が出力する、書き込みの対象となるデータを変調し、さらにアナログ信号に変換して、ヘッド信号増幅器９に出力する。
【００２０】
ＶＣＭ１１は、ＭＰＵ１４から入力されるＶＣＭ駆動信号により制御される。ＭＰＵ１４は、このＶＣＭ１１の制御により、磁気ヘッド５を、読み出しや書き込みの対象となるトラックの位置に移動し、また、当該トラックに磁気ヘッド５を追従させる制御を行う。このＭＰＵ１４が出力するＶＣＭ駆動信号は、Ｄ／Ａ変換回路１８でアナログ信号に変換され、駆動用アンプ１９によって増幅されてＶＣＭ１１に出力されることとなる。
【００２１】
ＭＰＵ１４は、記憶部１６に格納されたプログラムに従って動作する。記憶部１６は、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）とを含んで構成される。ここでＲＡＭは、ＭＰＵ１４のワークメモリとして動作する。また、ＲＯＭは、ＭＰＵ１４が実行するプログラムなどを格納する。また、記憶部１６には、後述する設定周波数の更新幅を変更するためのテーブルが格納されている。
【００２２】
具体的な例として、このＭＰＵ１４は、ホスト側から入力される読み出しや書き込みの指示に従って、ＶＣＭ１１を制御し、磁気ヘッド５を所望のトラックへ移動させた上で、データの読み出しや書き込みの制御を行う。このＶＣＭ１１の制御の処理については、後に詳しく述べる。
【００２３】
インタフェースコントローラ２０は、磁気ディスク媒体１から読み出されたデータの入力を、ＭＰＵ１４から受けて、ホスト側コントローラ２１に出力する。また、このインタフェースコントローラ２０は、ホスト側コントローラ２１が出力するデータや、読み出しや書き込みの指示などを、ＭＰＵ１４へ出力する。
【００２４】
ホスト側コントローラ２１は、パーソナルコンピュータ等のホスト側装置に接続される。このホスト側コントローラ２１は、インタフェースコントローラ２０が出力するデータを、ホスト側装置へ出力する。また、ホスト側装置から入力されるデータや、指示をインタフェースコントローラ２０へ出力する。
【００２５】
ここで、位置制御回路としてのＭＰＵ１４によるＶＣＭ１１の制御の処理について述べる。本実施形態のＭＰＵ１４が実行するＶＣＭ１１の制御の処理は、図２に示すように、機能的に、追従制御補償器２２と、ディジタルフィルタ（減損器）２３と、第１加算器２４と、第２加算器２５と、設定更新器３０とを含んで構成される。また、設定更新器３０は、更新幅決定器３１と、反転器３２と、更新幅調整器３３とを含んで構成される。
【００２６】
追従制御補償器２２は、磁気ヘッド５の目標位置と現在位置との差である位置誤差信号ＰＥＳの入力を受けて、比較的広い帯域に亘る位置誤差成分を抑制し、制御系全体を安定化する制御信号を生成する。この追従制御補償器２２は、位置誤差の非周期的成分を抑制する回路として広く知られている回路を用いることができるので、その詳しい説明を省略する。
【００２７】
第１加算器２４は、指定された磁気ヘッド５の目標位置を表わす目標位置信号Ｒから、検出した磁気ヘッド５の現在位置を表す現在位置信号Ｙを差し引いて、位置誤差信号ＰＥＳを出力する。
【００２８】
第２加算器２５は、追従制御補償器２２の出力信号と、ディジタルフィルタ２３が出力した信号とを加算して、磁気ヘッド５の位置を制御するためのＶＣＭ駆動信号として出力する。ここで追従制御補償器２２の出力信号が、磁気ヘッド５を所望の位置へ移動させるための信号であり、ディジタルフィルタ２３が出力する信号が、磁気ヘッド５の先端位置に対する外乱の影響をキャンセルするための信号となる。
【００２９】
ディジタルフィルタ２３は、設定周波数を中心とする一定の周波数域の信号成分を減損させる共振フィルタ（ピークフィルタ）として構成されている。このディジタルフィルタ２３は、入力された位置誤差信号ＰＥＳのうち、設定周波数の信号成分を増幅するとともに逆相とした信号を生成して出力する。この信号は、磁気ヘッド５の先端部にて外乱（磁気ヘッド５の先端の位置に影響を与える物理的外力）とキャンセルしあう力を生じさせる信号となる。ここで、ディジタルフィルタ２３の伝達関数は、以下の式によって表すことができる。
【００３０】
【数１】
2008171531.tif 000003
【００３１】
ここで、Ｃpkは、ディジタルフィルタ２３から出力される信号を表す。Ｚは、ディジタルフィルタ２３から直前に出力された信号を表し、状態変数と呼ばれる。分子のＰＺ２＋ＱＺ＋Ｒは、設定周波数の設定には関係のない成分であり、主として制御系の安定性を確保するための成分である。分母に含まれるＥは、設定周波数を設定するためのパラメータを表すものであり、以下の式によって表すことができる。
【００３２】
【数２】
2008171531.tif 000004
【００３３】
ここで、ｆは、設定周波数（ピーク周波数）を表す。また、Ｔは、サンプリング周期を表す。この式からわかるように、ディジタルフィルタ２３における設定周波数ｆを高域側にシフトさせる場合にはパラメータＥを小さく、設定周波数ｆを低域側にシフトさせる場合にはパラメータＥを大きくすればよい。
【００３４】
設定更新器３０は、ディジタルフィルタ２３におけるパラメータＥを変更することによって設定周波数ｆを更新する。
【００３５】
具体的には、設定更新器３０に含まれる更新幅決定器３１は、位置誤差信号ＰＥＳの位相と、反転器３２から出力された信号の位相と、を比較することによって、両信号の周波数の大小を判断し、位置誤差信号ＰＥＳに含まれる外乱成分の周波数に対して設定周波数ｆを追従させる方向が低域側であるか高域側であるかを判断するとともに、この追従させる方向への設定周波数ｆの更新幅を決定する。
【００３６】
ここで、反転器３２は、ディジタルフィルタ２３と同様の計算を行うとともに、ピークの前後で出力を反転させた信号を出力する回路である。これにより、更新幅決定器３１において、位置誤差信号ＰＥＳとの比較が容易となる。なお、更新幅決定器３１には、反転器３２から出力された信号の代わりに、ディジタルフィルタ２３から直前に出力された信号を入力するようにしても良い。
【００３７】
更新幅決定器３１は、上述の特許文献１にあるように、位置誤差信号ＰＥＳの位相と、反転器３２から出力された信号の位相とを比較し、位相が一致する場合には、位置誤差信号ＰＥＳが出力信号よりも周波数が低いので、設定周波数ｆを高域側にシフトすべきであると判断する。他方、位相が１８０度ずれる場合には位置誤差信号ＰＥＳが出力信号よりも周波数が高いので、設定周波数ｆを低域側にシフトすべきであると判断する。このように設定周波数ｆをシフトさせる方向を判断することによって、位置誤差信号ＰＥＳに含まれる外乱成分の周波数に対して設定周波数ｆを追従させることができる。
【００３８】
また、更新幅決定器３１は、上述の非特許文献１にあるように、位置誤差信号ＰＥＳに含まれる外乱成分の周波数に設定周波数ｆを追従させるための、設定周波数ｆの更新幅を、位置誤差信号ＰＥＳの大きさに応じて決定する。すなわち、位置決め誤差を最小とするように更新幅を決定する。ここでは、位置誤差信号ＰＥＳが大きくなるのに伴って、設定周波数ｆの更新幅を大きくする。
【００３９】
更新幅調整器３３は、更新幅決定器３１において決定された設定周波数ｆの更新幅を、設定周波数ｆの大きさに応じて変更する。この更新幅調整器３３は、記憶部１６に格納されたテーブルを参照することにより、設定周波数ｆの更新幅を変更する。
【００４０】
図３に、記憶部１６に格納されたテーブルの内容例を示す。このテーブルには、設定周波数ｆの大きさと、設定周波数ｆの更新幅を変更するための重み付けを表す重み係数と、の関係が記述されている。これによると、設定周波数ｆが高域側になるのに伴って、設定周波数ｆの更新幅を小さくするように重み係数が設定されている。また、設定周波数ｆの所定帯域毎（例えば１００Ｈｚ毎）に重み係数が設定されており、設定周波数ｆが高域側になるに従って重み係数は段々と減少していく。
【００４１】
すなわち、更新幅調整器３３は、記憶部１６に格納されたテーブルから設定周波数ｆに対応する重み係数を取得し、更新幅決定器３１において決定された設定周波数ｆの更新幅に対してこの重み係数を掛け合わせることで、設定周波数ｆの更新幅を変更する。
【００４２】
このようにして更新幅調整器３３により変更された設定周波数ｆの更新幅に基づいて、設定更新器３０は、更新幅調整器３３により変更された更新幅の分だけ設定周波数ｆがシフトするように、ディジタルフィルタ２３におけるパラメータＥを変更する。
【００４３】
以上に説明した本実施形態によると、更新幅決定器３１が、設定周波数ｆの更新幅を位置誤差信号ＰＥＳの大きさに応じて決定するので、外乱成分の周波数に設定周波数ｆが収束する速度を高めることができる。これに加えて、更新幅調整器３３が、更新幅決定器３１により決定された設定周波数ｆの更新幅を設定周波数ｆの大きさに応じて変更するので、収束の速度を適正に保って、設定周波数ｆを外乱成分の周波数に的確に収束させることができる。
【００４４】
ここで、ディジタルフィルタ２３では、通常、伝達関数の形状から、周波数の高域側で設定周波数ｆの収束の速度が過剰となる傾向にあるが、本実施形態では、更新幅調整器３３が、設定周波数ｆが高域側になるのに伴って設定周波数ｆの更新幅を小さくするので、周波数の全域に亘って設定周波数ｆの収束の速度を適正に保って、設定周波数ｆを外乱成分の周波数に的確に収束させることができる。
【００４５】
このように、本実施形態では、収束する速度を高めつつも、位置誤差信号ＰＥＳに含まれる外乱成分を適切に除去することができるので、所望の性能を発揮することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、更新幅調整器３３が、記憶部１６に格納されたテーブルを参照することで設定周波数ｆの更新幅を変更していることから、ＭＰＵ１４の処理負荷を軽減することができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、更新幅調整器３３が、記憶部１６に格納されたテーブルを参照することで設定周波数ｆの更新幅を変更する例について述べたが、これに限らず、ＭＰＵ１４の演算によって設定周波数ｆの更新幅を変更させるようにしても良い。
【実施例】
【００４８】
以上のように構成した本実施形態の磁気ディスク装置（実施例）において、９０２Ｈｚの周波数の外乱を加えた場合の実験について述べる。図４に、本実施形態の磁気ディスク装置での実験結果を示す。図５は、その際の位置誤差信号の時間的変化を表す図である。
【００４９】
また、図６に、比較のため、本実施の形態の構成を用いずに、上述の非特許文献１にあるように、位置誤差信号の大きさに応じて設定周波数の更新幅を決定する方式を採用した例（比較例１）を示す。また、図７には、比較例１における設定周波数の更新幅を一律に１／４倍にした場合の例（比較例２）を示す。
【００５０】
実施例を表す図４によれば、ディジタルフィルタの設定周波数が、約０．６秒と比較的早い段階で外乱周波数（９０２Ｈｚ）に収束している。また、図５によれば、位置誤差信号に含まれる外乱成分は、約０．６秒までの間に除去されている。
【００５１】
これに対し、比較例１を表す図６によれば、ディジタルフィルタの設定周波数が、外乱周波数（９０２Ｈｚ）に収束せずに、設定周波数の設定可能範囲の上限付近まで発散してしまっていることがわかる。この場合、位置誤差信号に含まれる外乱成分を除去することができない。
【００５２】
また、比較例２を表す図７によれば、ディジタルフィルタの設定周波数が、外乱周波数（９０２Ｈｚ）に収束するものの、収束するまでの時間が約１．８秒と、実施例と比して遅いことがわかる。
【００５３】
以上により、実施例は、比較例１および２と比べて、ディジタルフィルタの設定周波数が外乱周波数に素早く収束するとともに、位置誤差信号に含まれる外乱成分を適切に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に係るデータ記録装置の構成例を表す概要図である。
【図２】本発明の実施形態に係るデータ記録装置のヘッドの位置決めを行う構成例を表す機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るデータ記録装置の設定周波数の更新幅を変更するためのテーブルを表す説明図である。
【図４】本発明の実施例に係るデータ記録装置の動作例を表す説明図である。
【図５】本発明の実施例に係るデータ記録装置の動作例を表す説明図である。
【図６】本発明の実施形態の構成を有しない比較例に係るデータ記録装置の動作例を表す説明図である。
【図７】本発明の実施形態の構成を有しない比較例に係るデータ記録装置の動作例を表す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  磁気ディスク媒体、２  スピンドルモータ、３  トラック、５  磁気ヘッド、６  キャリッジ、７  サスペンション、８  フレキシブルサーキット、９  ヘッド信号増幅器、１０  変復調器、１１  ボイスコイルモータ、１４  マイクロプロセッサ（位置制御回路）、１６  記憶部、１８  ディジタル・アナログ変換回路、１９  駆動用アンプ、２０  インタフェースコントローラ、２１  ホスト側コントローラ、２２  追従制御補償器、２３  ディジタルフィルタ（減損器）、２４  第１加算器、２５  第２加算器、３０  設定更新器、３１  更新幅決定器、３２  反転器、３３  更新幅調整器。
【図１】
2008171531.tif 000005
【図２】
2008171531.tif 000006
【図３】
2008171531.tif 000007
【図４】
2008171531.tif 000008
【図５】
2008171531.tif 000009
【図６】
2008171531.tif 000010
【図７】
2008171531.tif 000011