(57)【要約】    【課題】データ記憶装置の非再現回転振れ（ＮＲＲＯ）から生じる欠陥の検出及び／または修正方法を提供する。    【解決手段】データ記憶装置のコントローラ７０が生成するアクチュエータ制御信号の狭周波数帯域の機械的励振と関連する外乱周波数を感知及び／または排除することにより、スピンドル軸受１２の欠陥に関連する狭周波数帯域の機械的励振を、検出及び／または修正する。狭周波数帯域フィルタ８０は、コントローラ７０が生成するアクチュエータ制御信号から、スピンドル軸受１２の欠陥に関連し、コントローラに関連するゼロ・クロス周波数の近くに設定されている外乱周波数を排除するのに使用される。さらに、コントロール・ループ７２に設置されたピーク・フィルタ８８は、スピンドル軸受１２の欠陥に関連した外乱周波数の近くのコントロール・ループ制御信号の振幅を検出することによりスピンドル軸受１２の欠陥１８を検出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ記憶装置のアクチュエータを制御するように構成されたデータ記憶装置コントローラを有する装置において、
前記データ記憶装置コントローラは、当該データ記憶装置コントローラによって生成されるアクチュエータ制御信号から、前記データ記憶装置のスピンドル軸受欠陥に関連する外乱周波数を排除するように構成されているフィルタを含んでいることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記外乱周波数は、前記データ記憶装置コントローラに関連するゼロ・クロス周波数より上に設けられた排除泡の中にあることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フィルタは、デジタル・ノッチ・フィルタ、アナログ・フィルタ、ハイブリッド・フィルタからなるグループから選択された狭周波数帯域フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記データ記憶装置コントローラは、さらに前記データ記憶装置の軸受保持器と関連している第２の外乱周波数を排除するように構成され、コントロール・ループに設けられた第２の狭周波数帯域のフィルタを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記データ記憶装置コントローラは、さらに前記外乱周波数に近い前記アクチュエータ制御信号の振幅を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記データ記憶装置コントローラは、さらに前記アクチュエータ制御信号の検出された振幅に応じて前記フィルタを選択的に有効にできるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記データ記憶装置コントローラは、さらに前記アクチュエータ制御信号の検出された振幅に応じて、前記フィルタの減衰レベルを複数の減衰比の中から選択するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記データ記憶装置のコントローラは、さらに前記アクチュエータ制御信号の検出された振幅に応じて、障害の可能性を報告するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記データ記憶装置コントローラは、さらに前記外乱周波数を動的に決定できるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
データ記憶装置のアクチュエータを制御するアクチュエータ制御信号を生成するステップと、
前記アクチュエータ制御信号から前記データ記憶装置のスピンドル軸受欠陥に関連している外乱周波数を排除するステップと、
を有することを特徴とするデータ記憶装置の制御方法。
【請求項１１】
前記外乱周波数は、前記アクチュエータ制御信号を発生するデータ記憶装置コントローラと関連するゼロ・クロス周波数より上に設けられた排除泡の中にあることを特徴とする請求項１０に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項１２】
前記外乱周波数の排除は、デジタル・ノッチ・フィルタ、アナログ・フィルタ、ハイブリッド・フィルタからなるグループから選択された狭周波数帯域フィルタにより実施されることを特徴とする請求項１０に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項１３】
さらに、前記アクチュエータ制御信号から前記データ記憶装置の軸受保持器と関連している第２の外乱周波数を排除するステップを有することを特徴とする請求項１０に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項１４】
さらに、前記外乱周波数に近い前記アクチュエータ制御信号の振幅を検出するステップを有することを特徴とする請求項１０に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項１５】
さらに、前記アクチュエータ制御信号の検出された振幅に応じて、前記外乱周波数の排除を選択的に有効化するステップを有することを特徴とする請求項１４に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項１６】
前記外乱周波数の排除は、フィルタによって行われ、さらに前記アクチュエータ制御信号の検出された振幅に応じて、前記フィルタの減衰レベルを複数の減衰比の中から選択するステップを有することを特徴とする請求項１５に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項１７】
さらに、前記アクチュエータ制御信号の検出された振幅に応じて障害の可能性を報告するステップを有することを特徴とする請求項１４に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項１８】
さらに、前記外乱周波数を動的に決定するステップを有することを特徴とする請求項１０に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項１９】
データ記憶装置のアクチュエータを制御するように構成されたコントロール・ループを含むデータ記憶装置コントローラと、
前記のコントロール・ループに設置され、前記データ記憶装置コントローラに関連するゼロ・クロス周波数近傍の前記コントロール・ループの制御信号から外乱周波数を排除するように構成されている狭周波数帯域フィルタと
を有することを特徴とする装置。
【請求項２０】
前記外乱周波数は、前記データ記憶装置のスピンドル軸受の欠陥に関連するものであることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記外乱周波数は、前記データ記憶装置コントローラに関連するゼロ・クロス周波数より上にあることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記外乱周波数は、前記データ記憶装置コントローラに関連する排除泡の中にあることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記狭周波数帯域フィルタは、デジタル・ノッチ・フィルタを含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記狭周波数帯域フィルタは、アナログ・フィルタを含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２５】
前記狭周波数帯域フィルタは、ハイブリッド・フィルタを含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２６】
前記狭周波数帯域フィルタは、複数の減衰比の中で選択可能であることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２７】
さらに、前記コントロール・ループに設置され、前記ゼロ・クロス周波数に近い第２の外乱周波数を排除するように構成された第２の狭周波数帯域フィルタを有することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２８】
前記第２の外乱周波数は、前記データ記憶装置の軸受保持器と関連するものであることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
さらに、前記コントロール・ループに設置され、前記外乱周波数に近い制御信号の振幅を検出するように構成されたピーク・フィルタを有することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項３０】
さらに、前記制御信号の検出された振幅に応じて前記狭周波数帯域フィルタを選択的に有効化するように構成された監視回路を有することを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記監視回路は、さらに前記制御信号の検出された振幅に応じて、前記狭周波数帯域フィルタの減衰レベルを複数の減衰比の中から選択するように構成されていることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
さらに、前記制御信号の検出された振幅に応じて障害の可能性を報告するように構成された監視回路を有することを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
前記データ記憶装置コントローラは、さらに動的に外乱周波数を決定し、それに応じて前記狭周波数帯域フィルタを設定するように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項３４】
さらに、ハード・ディスク・ドライブ、フレキシブル・ディスク・ドライブ、光ディスク・ドライブからなるグループから選ばれたデータ記憶装置を有することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項３５】
さらに、前記データ記憶装置コントローラと前記狭周波数帯域フィルタが設けられている集積回路を有することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項３６】
請求項１９に記載の前記データ記憶装置コントローラと前記狭周波数帯域フィルタと信号を保持する媒体を有し、前記データ記憶装置コントローラと前記狭周波数帯域フィルタは前記信号を保持する媒体に保存されているハード・ウエア定義プログラムにより定義され、前記信号を保持する媒体は記録できる媒体及び通信媒体の少なくとも１つを含むことを特徴とするプログラム・プロダクト。
【請求項３７】
データ記憶装置コントローラのコントロール・ループにおいて、データ記憶装置のアクチュエータを制御する制御信号を生成するステップと、
前記コントロール・ループに設置された狭周波数帯域フィルタを用いて、前記制御信号から前記データ記憶装置コントローラと関連するゼロ・クロス周波数に近い外乱周波数を排除するステップと、
を有することを特徴とするデータ記憶装置の制御方法。
【請求項３８】
前記外乱周波数は、前記データ記憶装置のスピンドル軸受の欠陥に関連するものであることを特徴とする請求項３７に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項３９】
前記外乱周波数は、前記データ記憶装置コントローラと関連するゼロ・クロス周波数より上に設けられた排除泡の中にあることを特徴とする請求項３７に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項４０】
さらに、前記コントロール・ループに設けられた第２の狭周波数帯域フィルタを用いて、前記制御信号から前記データ記憶装置の軸受保持器と関連する第２の外乱周波数を排除するステップを有することを特徴とする請求項３７に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項４１】
さらに、前記コントロール・ループに設置されているピーク・フィルタを用いて、前記外乱周波数に近い前記制御信号の振幅を検出するステップを有することを特徴とする請求項３７に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項４２】
さらに、前記制御信号の検出された振幅に応じて、前記狭周波数帯域フィルタを選択的に有効化するステップを有することを特徴とする請求項４１に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項４３】
さらに、前記制御信号の検出された振幅に応じて、前記狭周波数帯域フィルタの減衰レベルを複数の減衰比の中から選択するステップを有することを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
さらに、前記制御信号の検出された振幅に応じて、障害の可能性を報告するステップを有することを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
さらに、前記外乱周波数を動的に決定するステップ及び決定された外乱周波数に応じて前記狭周波数帯域フィルタを設定するステップを有することを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４６】
データ記憶装置のアクチュエータを制御するために設定されているコントロール・ループを含むデータ記憶装置コントローラと、
前記コントロール・ループに設けられ、スピンドル軸受欠陥に関連する外乱周波数に近い前記コントロール・ループの制御信号の振幅を検出することにより、前記データ記憶装置の前記スピンドル軸受欠陥を検出するように構成されているピーク・フィルタと、
を有することを特徴とする装置。
【請求項４７】
前記外乱周波数はゼロ・クロス周波数より上で、前記データ記憶装置コントローラに関連する排除泡内に設けられていることを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
さらに、前記コントロール・ループの制御信号から前記外乱周波数を排除するように設定されており、前記コントロール・ループ内に設置された狭周波数帯域フィルタを有することを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項４９】
さらに、前記制御信号の検出された振幅に応じて、前記狭周波数帯域フィルタを選択的に有効化するように構成された監視回路を有することを特徴とする請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
前記監視回路は、さらに前記狭周波数帯域フィルタの減衰レベルを複数の減衰比から選択するように構成されていることを特徴とする請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
さらに、前記制御信号の検出された振幅に応じて、障害の可能性を報告するように構成されている監視回路を有することを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項５２】
前記データ記憶装置コントローラは、さらに動的に前記外乱周波数を決定し、決定した外乱周波数に応じて前記ピーク・フィルタを設定するように構成されていることを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項５３】
前記ピーク・フィルタは、前記コントローラのトラック追従モード中に選択的に起動され、シーク操作中は選択的に停止することを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項５４】
データ記憶装置コントローラのコントロール・ループにおいて、データ記憶装置のアクチュエータを制御する制御信号を生成するステップと、
前記コントロール・ループに設けられたピーク・フィルタを用いて、スピンドル軸受欠陥に関連する外乱周波数に近い前記コントロール・ループの制御信号の振幅を検出することにより、前記データ記憶装置の前記スピンドル軸受欠陥を検出するステップと、
を有することを特徴とするデータ記憶装置の制御方法。
【請求項５５】
さらに、前記コントロール・ループに設けられた狭周波数帯域フィルタにより、前記制御信号から前記外乱周波数を排除するステップを有することを特徴とする請求項５４に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項５６】
さらに、前記制御信号の検出された振幅に応じて、前記狭周波数帯域フィルタを選択的に有効化するステップを有することを特徴とする請求項５５に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項５７】
さらに、前記制御信号の検出された振幅に応じて、前記狭周波数帯域フィルタの減衰レベルを複数の減衰比から選択するステップを有することを特徴とする請求項５６に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【請求項５８】
さらに、前記制御信号の検出された振幅に応じて、障害の可能性を報告するステップを有することを特徴とする請求項５４に記載のデータ記憶装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハード・ディスク・ドライブ、光ドライブなどのデータ記憶装置に関する。より詳細には、データ記憶装置の欠陥を検出し、修正し、及び報告する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ハード・ディスク・ドライブ、光ドライブなどのデータ記憶装置は、回転可能で、データを読出し／書込みする記憶媒体を使用している。例えばハード・ディスク・ドライブは１つあるいはそれ以上の軸受に支持され、回転スピンドルに組つけられた１枚あるいはそれ以上の磁気記憶媒体を有している。モータの回転子はスピンドルに取付けられ、ディスクを回転し、１つあるいはそれ以上のアクチュエータの先端に読出し／書込みヘッドが配置され、ディスクの半径上を前後に掃くように移動しディスクにデータを書込み、また読出しする。同様に、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどの光ドライブは回転する光ディスクと半径方向に移動可能な読出し／書込みヘッドに依存している。
【０００３】
通常、使用される媒体にかかわらず、データは媒体上の同心円状のトラックに配置され、読出し／書込みヘッドが正しく記憶媒体上のトラックに位置づけられるのを保証するため、サーボ系によるアクチュエータの精密位置決め、したがってそれによる読出し／書込みヘッドの精密位置決めが必要である。
【０００４】
今日、データ記憶容量とアクセス速度に対する要求が益々高まっている。これらの要求は、益々高速で動作し、１秒に益々多数の命令を実行するプロセッサの開発により加速されている。これらの命令を含むプログラムは、このプログラムがアクセスするデータとともにますます巨大なものとなってきている。その結果、データ記憶装置は記憶容量の増大とともにアクセス速度を速める必要がある。
【０００５】
記憶容量とアクセス速度の両者を増大させるひとつの主要な方法は、一般にインチあたりのトラック数（ＴＰＩ）によって示されるトラック密度を増加させることにある。トラック密度を増大させると一定の大きさのディスクにより多くのデータが記憶できることになる。さらに、アクセス時間も、読出し／書込みヘッドがデータを読出し／書込みのためにトラック間を遠くまで移動する必要がないため、減少する。
【０００６】
しかしながら、トラック密度が増加するにつれて、アクチュエータのより高い位置決め精度が必要となる。その上、ディスクの隣接トラックとの間隔が減少すると、機械的振動などの振動が、読出し／書込みのアライメントにより大きな影響を及ぼす。このため、相当の開発努力が、読出し／書込みヘッドの位置決めを制御するデータ記憶装置のサーボ系の改善に向けられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特に問題となるのは、狭い帯域で機械的に励振されるハード・ディスク・ドライブのアクチュエータ機構で、しばしば非再現のトラック位置決めエラー（ＴＭＲ：track misregistration）を頻発し、結果としてディスク・ドライブの性能低下を起こしている。この種の狭帯域の機械的励振は、ドライブのスピンドルを回転可能に支えている軸受の欠陥から発生する非再現回転振れ（ＮＲＲＯ：nonrepeatable runout）に起因するものであり、この軸受の欠陥とは、例えば、軸受のレースのへこみにより軸受が圧痕をつけられた場合がある。そのような欠陥は、周波数は固定されているが、位相は再現性がないため、非再現のスピンドル振動を起こすことが多い。
【０００８】
ディスク・ドライブ内の機械的な結合により、ＮＲＲＯ励振はドライブのアクチュエータのサーボ・コントローラにより最終的に検出され、コントローラのコントロール・ループに有害な周波数成分を重畳し、アクチュエータを正確にトラック位置決めするコントローラの能力を阻害している。その結果、典型的には位置決め誤差信号（ＰＥＳ）としてのコントローラへのフィードバックが過大になり、読取りミスと書込み停止につながり、最終的にドライブの性能を低下させることになる。
【０００９】
さらに、ある種のドライブ設計ではＮＲＲＯの機械的励振の外乱周波数は、サーボ・コントローラのオープン・ループのゼロ・クロス周波数に近い。結果として、励振はサーボ・コントローラによって実際に増幅され、さらにそのＰＥＳを強調してドライブ性能を低下させる。
【００１０】
ＮＲＲＯ及び他の機械的励振による別の問題点は、従来のデータ記憶装置ではそれらがドライブ性能に悪影響を及ぼすまではそのような励振を検出することができない点にある。例えば、多くのハード・ディスク・ドライブは、事前障害分析（ＰＦＡ：predictive failure analysis）機能を有していて、ユーザが重大なデータを別のデータ記憶装置に移動させて障害ドライブを置き換えるのに間に合うように通知するため、発生しうる障害をドライブ障害の発生前に検出しようと試みている。事実、多くのハード・ディスク・ドライブの製造業者は自己管理解析報告機能（ＳＭＡＲＴ：Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology）として適用される共通の報告規格をサポートしている。そのような機能によりしばしば多くの障害の可能性を検出できるが、その機能はＮＲＲＯを生ずる欠陥及び関連する機械的励振は検出できない。その結果、増大するＮＲＲＯと他の関連した機械的励振は最終的に予期しないドライブの障害と、それによるドライブ・データの消失の原因になる場合がある。
【００１１】
それ故、ＮＲＲＯ及び他の機械的異常から生じるデータ記憶装置の欠陥の検出及び／または修正方法の技術への強い要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、データ記憶装置のコントローラが生成するアクチュエータ制御信号中の、狭周波数帯域の機械的励振に起因する外乱周波数を検出し及び／または排除することにより、スピンドル軸受欠陥によるＮＲＲＯ外乱などの狭周波数帯域の機械的励振を検出し及び／または修正する、データ記憶装置のアクチュエータを制御する装置と方法を提供して、従来技術におけるこれらのあるいは他の問題を解決しようとするものである。
【００１３】
本発明の１つの特徴に合致するものとして、例えば、フィルタを使用して、データ記憶装置コントローラが生成するアクチュエータの制御信号から、データ記憶装置のスピンドル軸受欠陥に関連する外乱周波数を排除することが行われる。
【００１４】
本発明の別の特徴に合致するものとして、データ記憶装置コントローラのコントロール・ループに置かれた狭周波数帯域のフィルタを、データ記憶装置コントローラのゼロ・クロス周波数に近接している外乱周波数をコントロール・ループの制御信号から排除するよう設定することが行われる。
【００１５】
この発明のさらに別の特徴に合致するものとして、データ記憶装置コントローラのコントロール・ループにピーク・フィルタを設置し、データ記憶装置のコントロール・ループの制御信号の内、スピンドル軸受欠陥に関連する外乱周波数に近接する周波数の振幅を検出することにより、データ記憶装置のスピンドル軸受欠陥を検出するようにフィルタが設定される。
【００１６】
これらおよびその他の利点と特徴は特許請求の範囲に述べられる。しかしながら、本発明、その利点、使用によって得ようとする目的をよりよく理解するためには、本発明の典型的な実施例を説明している図面と説明文を参照することが必要である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、データ記憶装置の非再現回転振れ（ＮＲＲＯ）に起因するトラック位置決めエラーを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に述べる実施例では、データ記憶装置の非再現回転振れ（ＮＲＲＯ）と他の狭周波数帯域の機械的励振に起因した欠陥の検出及び／または修正のために、狭周波数帯域フィルタをアクチュエータのサーボ・コントロールのコントロール・ループ内に設ける。検出と修正が以下に述べる実施例では行われているが、そのような欠陥の検出と排除はある実施例ではお互いに独立に実行され得る、たとえば検出しても欠陥の修正は試みずに欠陥をシステムやユーザに知らせるのみとすることも、または稼動時に監視無しに修正を実行することもあることは容易に理解されるところである。さらに、以下に述べる実施例はハード・ディスク・ドライブで実施されたものであるが、この発明の原理が回転可能な記憶媒体を使用する、たとえば光ドライブなどの他のデータ記憶装置に適用できることは容易に理解されるところである。従って、本発明はここに述べる特定の具体例に限定されるものではない。
【００１９】
本発明の特定の具体例を述べる前に、ＮＲＲＯ欠陥について簡単に考察しておく。図面において、いくつかの図では同じ番号は同じ部品を示し、図１は代表的なデータ記憶装置１０の機械的励振の伝達機構を示している。特に、図１はレース１６に複数のボール１４が存在する代表的なスピンドル軸受１２を示している。軸受１２のような機械式軸受は、たとえば、ボールの押込みにより、欠陥の形成あるいはレースの変形を受けやすい。そのような欠陥の１つが、図１の１８に図示的に示されている。
【００２０】
圧痕のできた軸受の励振は振幅や位相が変化し、時間が経つにつれ増大するが、比較的一定の外乱周波数の機械的励振、すなわち、比較的単純な正弦信号の励振を生ずることがわかった。例えば、図１の矢印Ａは、そのような励振による軸受とハブ間の力の発生を示し、図２Ａは、図１の点Ａでの軸受力を時間に対してグラフに示したもので、励振の周期的な特性を示している。
【００２１】
例えば、商品化されている１０，０００ＲＰＭの３．５インチ・フォーム・ファクタのサーバ用ディスク・ドライブでは、軸受に起因するＮＲＲＯエラーの外乱周波数は約２９８７Ｈｚであることがわかっている。他のドライブや軸受設計では一般に異なった外乱周波数を有しているが、軸受の欠陥の大きさ、位置及び／またはタイプとは無関係で、外乱周波数を決定するのは軸受設計（たとえばボールの半径と軸受の直径）とそのドライブのスピードすなわち角速度である。
【００２２】
図１に戻り、１個以上の軸受１２が複数の磁気ディスク２４の搭載されているシャフト２０とハブ２２の中間に装着されている。スピンドル・モータ（図示せず）はシャフト２０を中心にハブ２２を含むスピンドル機構を回転させ、シャフト２０はディスク・ドライブのフレームまたはハウジング２６に取付けられている。従って、欠陥のある軸受１２より生成された励振は、最終的にハブ２２とディスク２４に伝えられる。たとえば、図２Ｂは図１のＢ点に示されるスピンドル機構のトラックを動かす軸受力の周波数特性のグラフである。このグラフで、２．９ｋＨｚの外乱周波数がスピンドル機構の通常の周波数応答に重なっていることが示されている。
【００２３】
励振がスピンドル機構に伝達された結果、アクチュエータ・サーボ系に周期的な（すなわち固定周波数）外乱が発生し、位置決め誤差信号（ＰＥＳ）で検出される。図２Ｃに例として、図１のＣ点で測定される軸受力によるトラック運動の時間的変化を示す。この外乱は２８でサーボ・システムのコントロール・ループ中のＰＥＳフィードバック信号に重畳され、ドライブの読出し／書込みヘッドが設置されているアクチュエータ３２を動かす制御信号を生成するトラック追従コントローラ３０に入力される。
【００２４】
従って、ＮＲＲＯの機械的な励振による外乱はエラー成分の付加となり、コントローラ３０による修正が必要である。さもなければ、ドライブ性能を低下させる読取りエラーや書込み停止が結果として生じる。
【００２５】
しかしながら、圧痕のある軸受から生じるＮＲＲＯ機械的励振は、アクチュエータ・サーボ系のトラック追従コントローラのゼロ・クロス周波数に近い外乱周波数を有している。前述のディスク・ドライブでは、例えば、ゼロ・クロス周波数は一般的には２ｋＨｚ以下、例えば１．５ｋＨｚで、２．９ｋＨｚの外乱周波数はゼロ・クロス周波数よりわずかに上で、それゆえにコントローラの伝達関数（ＴＦ）の排除“泡”内にある。その結果、機械的励振によるＰＥＳに重畳された周波数成分は実際にはコントローラで増幅され、励振の影響が顕著になる。例えば、前述のディスク・ドライブはＮＲＲＯ誤差の影響を２．５倍以上に増幅する場合が見られた。その結果、ＰＥＳは増大され、読取りエラーや書込み停止を引き起こし、ドライブの性能を著しく低下させる場合がある。
【００２６】
図２Ｄは、例えば、前述のトラック追従コントローラを、図１のＤ点で観測した周波数応答のグラフで、コントローラの伝達関数の排除泡内の２．９ｋＨｚの外乱周波数の存在を示している。
【００２７】
本発明では、狭周波数帯域の排除フィルタを用いることにより、データ記憶装置のサーボ・コントローラから、圧痕のあるスピンドル軸受によるＮＲＲＯ機械的励振の影響を排除することができる。特に、ＮＲＲＯの機械的励振による外乱周波数を排除するよう設定されているノッチ・フィルタのような狭周波数帯域の排除フィルタをトラック追従コントローラと直列に挿入することにより、排除泡が除去され、ＮＲＲＯの機械的励振の影響が効果的に排除されることが分かった。さらに、狭周波数帯域のフィルタの使用により最小の位相損失（例えばゼロ・クロス周波数で約２度以下）が発生するのみであることが分かった。
【００２８】
図３は、例えば、前述のディスク・ドライブのデータ記憶装置のサーボ・コントローラに、本発明に合致する方法で機械的励振を排除する３ｄＢの狭周波数帯域のフィルタを適用し、適用前（ラインＢ）、適用後（ラインＡ）の典型的な伝達関数を示している。そのようなフィルタを追加することにより、ある実施例では書込み停止の発生数は４から５分の１に減少することが実験により明らかになった。
【００２９】
本発明の原理はデータ記憶装置の、他の機械的励振の影響を抑制することに応用可能で、特にアクチュエータ・コントローラのゼロ・クロス周波数近傍の外乱振動を発生する機械的励振で、従って従来のトラック追従方式では排除することが困難である種類の振動に適用可能であることは容易に理解されるところである。機械的励振の他の例としては支持機構及び／または１つ以上のディスクの空気力学的揺動、スピンドル駆動機構に起因する調和振動などがある。
【００３０】
同じく本発明による方法で、ピーク・フィルタなどの相補的バンドパス・フィルタによりＰＥＳ中のＮＲＲＯ機械励振による外乱周波数成分を分離して振幅を監視することにより、データ記憶装置におけるＮＲＲＯ機械励振による外乱周波数成分を検出することができる。従ってメカトロニクス手段によりＮＲＲＯ機械励振の悪影響を検出することができる。
【００３１】
圧痕のあるスピンドル軸受などによるＮＲＲＯ機械励振による外乱周波数成分を本発明により検出する方法が多数あることが以下の説明で明らかになる。例えば、そのような検出は、事前障害分析（ＰＦＡ：Predictive Failure Analysis）でドライブ障害の可能性を予測するために使用され、及び／またはシステム管理報告機能（ＳＭＡＲＴ：System Monitoring and Reporting Technology）に関連してなどで報告機能として使用される。これらの障害分析あるいは報告に加えて、あるいは代わって、これらの検出を用いて、データ記憶装置のサーボ・コントロール・ループに狭帯域のフィルタを選択的に挿入制御して、これら周波数成分を動的に排除することができる。
【００３２】
図４に本発明の実施例である自己監視及び自動回復方式のデータ記憶装置５０を示す。図示した装置５０はフレームすなわちハウジング５２を有し、この内部に、例えば回転ハブあるいはスピンドル５８に搭載された１つ以上の磁気ディスク５６、及びピボット点６４の周りを回転する１つ以上のアクチュエータ・アーム６２と１つ以上の読出し／書込みヘッド６６をアーム６２の先端に配置しているアクチュエータ組立体６０を有する回転ディスク・ドライブ機構などのデータ転送機構５４を有している。しかしながら、本発明の概念から離れることなく他の種類の例えば光、光磁気方式の回転式データ転送機構を使用することも可能である。
【００３３】
本技術分野では公知のように、アクチュエータ組立体６０は、アクチュエータ・アーム６２をピボット点６４を中心に回転し、各ディスク５６の表面を横切って各読出し／書込みヘッド６６をディスク上の所定のトラック６８に位置決めするように構成されている（図４では説明のため大きくサイズが誇張されている）。データ記憶コントローラすなわちドライブ・コントローラ７０はサーボ・コントロール・ループを有し（図４には示していない）、アクチュエータ組立体を制御して各読出し／書込みヘッドを各ディスク上の所定のトラックに精密に位置づけする。
【００３４】
図５にドライブ・コントローラ７０を詳細に示す。単純化するため、アクチュエータ制御とＮＲＲＯ欠陥の監視、報告に関する要素のみを図に示している。ディスク・ドライブの電子制御に関わるその他の機能もまた、通常、コントローラ７０及び／またはコントローラ７０と組合わされる１つあるいはそれ以上の増設電子コントローラに組込まれることはすぐに分かることである。
【００３５】
コントローラ７０は、ひとつにはアクチュエータ６０を駆動するトラック追従コントローラ７４を有するサーボ・コントロール・ループ７２を有している。アクチュエータ６０で生成されるＰＥＳ信号は、７６で示されるようにコントローラ７４にフィードバックされ、コントローラ７４はこれに応じてアクチュエータ制御信号７８を生成する。
【００３６】
排除フィルタ８０は一対のスイッチ８２、８４により選択的にコントロール・ループ７２に挿入可能で、コントローラ７４がアクチュエータ６０に出力するアクチュエータ制御信号に選択的にフィルタ効果を適用することができる。ある種の実施例では排除フィルタ８０としてアナログあるいはハイブリッドのフィルタが使用され、離散スイッチ素子をスイッチ８２、８４として使用されているが、図示した実施例ではフィルタ８０はディジタル・フィルタで実現され、スイッチ８２，８４は単にアクチュエータのディジタル制御信号にディジタル・スイッチを選択的に適用することを要素として図示している。
【００３７】
スイッチ８２，８４の制御およびこれによるフィルタ８０のコントロール・ループへの挿入は、９０で示すようにＰＥＳ信号を受信するピーク・フィルタ８８の出力を入力として受信する欠陥モニタ８６で行われる。排除フィルタ８０、ピーク・フィルタ８８はアナログあるいはハイブリッド・フィルタで実現可能であるが、図の実施例ではピーク・フィルタ８８としてディジタル・フィルタが使用されている。
【００３８】
排除フィルタ８０およびピーク・フィルタ８８は通常狭帯域のフィルタで実現され、特定のＮＲＲＯ機械励振による外乱周波数を排除（フィルタ８０）あるいは分離（フィルタ８８）するように構成されている。例えば、圧痕のあるスピンドル軸受によるＮＲＲＯ機械励振が約２，９７８Ｈｚの外乱周波数を持つ前述のディスク・ドライブで使われる場合には、両方のフィルタ８０，８８が中心周波数２，９７８Ｈｚで５０から１００Ｈｚの帯域幅を有することが望ましい。しかしながら、上述のように、他のＮＲＲＯ機械励振に対しては異なる中心周波数及び／または異なる帯域幅が望ましい。
【００３９】
ある実施例では、ピーク・フィルタ８８をコントローラ７０のトラック追従モード時のみ機能させることが望ましい。従って、シーク動作中は、ピーク・フィルタ８８は機能停止あるいは無効になっている。
【００４０】
欠陥モニタ８６は、ピーク・フィルタにかけられた信号をピーク・フィルタ８８から受信し、問題の外乱周波数の相対的大きさを判定するために分析する。この大きさに応じて、欠陥モニタ８６はいくつかの対応を実行することができる。
【００４１】
例えば、排除フィルタ８０をコントロール・ループ７２に選択的かつ動的に挿入して、外乱周波数成分を排除するあるいは減衰させることが望ましい。また、フィルタ８０の減衰のレベルを動的に制御することが望ましい。さらに、事前分析を行い、及び／または例えば９２で示すＳＭＡＲＴ警告を発生して障害可能性を警告することが望ましい。
【００４２】
例えば、欠陥モニタ８６が、ＰＥＳの外乱周波数成分の大きさを基に表１に示すような５段階の対応を決定することが望ましい。
【００４３】
【表１】
2004158175.tif 000003
【００４４】
適切にＳＭＡＲＴ警告をポーリングすることにより、システムはドライブ交換などの適切な対策を、ドライブの障害の前にとる機会を得ることが十分に可能である。
【００４５】
以上、本発明を実施例により図示説明し、実施例をかなり詳細に説明したが、特許請求の範囲を制限あるいは制約することが出願人の意図するところではない。本技術分野に通じた人には、利点の追加あるいは修正を容易に行うことができる。従って、本発明の幅広い側面は、具体的な詳細、典型的な装置と方法、および図示説明された例に限定されるものではない。故に、出願人の発明的概念から外れることなくこれらの詳細を発展させることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】代表的なデータ記憶装置においてサーボ・コントローラとスピンドルＮＲＲＯとの相互作用を説明しているブロック図である。
【図２Ａ】図１のＡ点における時間と軸受力の関係を示すグラフである。
【図２Ｂ】図１のＢ点におけるスピンドル機構の周波数とトラックを動かす軸受力との関係を示すグラフである。
【図２Ｃ】図１のＣ点における時間と動作入力の関係を示すグラフである。
【図２Ｄ】図１のＤ点における周波数応答を示すのグラフである。
【図３】本発明の方法により機械的励振を排除するための狭周波数帯域フィルタの追加前後のデータ記憶装置のサーボ・コントローラの伝達関数を示すグラフである。
【図４】本発明による自己監視と自動回復コントローラを組込んだデータ記憶装置の平面図である。
【図５】図４のコントローラのブロック図である。
【図６】図５のコントローラを用いた代表的な実施例における欠陥レベルに対する位置決め誤差を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１０，５０…データ記憶装置、１２…軸受、１４…ボール、１６…レース、
１８…欠陥、２０…シャフト、２２，５８…ハブ、２４，５６…磁気ディスク、
２６，５２…フレーム、５４…データ転送機構、
３０，７４…トラック追従コントローラ、３２，６０…アクチュエータ、
６２…アクチュエータ・アーム、６４…ピボット、６６…読出し／書込みヘッド、
６８…トラック、７０…ドライブ・コントローラ、
７２…サーボ・コントロール・ループ、７６，９０…ＰＥＳ信号、
８０…排除フィルタ、８２，８４…スイッチ、８６…欠陥モニタ、
８８…ピーク・フィルタ、９２…ＳＭＡＲＴ警告。
【図１】
2004158175.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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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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