(57)【要約】【課題】目標位置の経時変化などにも対応でき、ロバストな高精度位置決めが可能となるヘッド非追従制御方法を行う磁気ディスク装置を提供する。【解決手段】磁気ディスク装置であって、データをリード／ライトするために目標トラックへ追従するフォロイング動作時のフォロイング制御ループ内に、そのサーボ帯域より大きいディスク回転同期周波数の高次成分のみを遮断するバンドイルミネーション特性を持つ位置誤差修正器２０９を設け、ヘッドと目標位置との位置誤差２０１を入力とし、その出力を修正位置誤差２０３とし、この修正位置誤差を新たな位置誤差としてコントローラへの入力とし、コントローラ出力の操作量により駆動部を制御する。コントローラへの入力の修正位置誤差は高次回転同期成分を持たないため、この出力の操作量も高次回転同期成分を持たない。よって、ヘッドは目標位置の高次回転同期成分に対しては非追従になる。【選択図】　　　　図４
2004103063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の同心円状のトラックに前記トラックの中心からの距離を規定する位置情報が間欠的に書き込まれたディスクと、
データの読み書きを行うヘッドと、
前記ディスクを回転させるスピンドルモータと、
前記ヘッドから検出した前記位置情報から前記トラックの中心位置と前記ヘッドの半径方向位置との位置誤差である位置誤差信号を復調する復調部と、
前記ヘッドを前記ディスクの半径方向位置に移動させるための駆動機構と駆動回路からなる駆動部と、
前記位置誤差を入力とし、前記位置誤差を零とするように前記駆動部に対し操作量を出力して制御するコントローラとを有する磁気ディスク装置であって、
前記ディスクの回転に同期した周波数の高次成分を遮断するバンドイルミネーション特性を備え、前記位置誤差を入力とし、前記位置誤差から前記バンドイルミネーション特性により修正位置誤差を生成し、前記修正位置誤差を新たな位置誤差として前記コントローラの入力とする位置誤差修正手段を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁気ディスク装置において、
前記位置誤差修正手段は、前記位置誤差を入力とし、メモリ上に逐次記憶した過去のセクタに対応した位置誤差を用いて現在のセクタに対応した位置誤差を補正する繰返し制御部と、前記繰返し制御部の出力を入力とするハイパスフィルタとを有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項３】
多数の同心円状のトラックに前記トラックの中心からの距離を規定する位置情報が間欠的に書き込まれたディスクと、
データの読み書きを行うヘッドと、
前記ディスクを回転させるスピンドルモータと、
前記ヘッドから検出した前記位置情報から前記トラックの中心位置と前記ヘッドの半径方向位置との位置誤差である位置誤差信号を復調する復調部と、
前記ヘッドを前記ディスクの半径方向位置に移動させるための駆動機構と駆動回路からなる駆動部と、
前記位置誤差を入力とし、前記位置誤差を零とするように前記駆動部に対し操作量を出力して制御するコントローラとを有する磁気ディスク装置であって、
目標トラックのうねった軌跡である目標位置を推定し、その推定値を位置誤差補正値とする推定手段と、
前記位置誤差補正値を記録する記録手段と、
前記位置誤差から前記位置誤差補正値を差し引き第１の修正位置誤差とする補正手段と、
前記ディスクの回転に同期した周波数成分の高次成分を遮断するバンドイルミネーション特性を備え、前記第１の修正位置誤差を入力とし、前記第１の修正位置誤差から前記バンドイルミネーション特性により第２の修正位置誤差を生成し、前記第２の修正位置誤差を新たな位置誤差として前記コントローラの入力とする位置誤差修正手段とを有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項４】
請求項３記載の磁気ディスク装置において、
前記位置誤差修正手段は、前記位置誤差を入力とし、メモリ上に逐次記憶した過去のセクタに対応した位置誤差を用いて現在のセクタに対応した位置誤差を補正する繰返し制御部と、前記繰返し制御部の出力を入力とするハイパスフィルタとを有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項５】
請求項４記載の磁気ディスク装置において、
前記推定手段は、前記位置誤差修正手段を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項６】
多数の同心円状のトラックに前記トラックの中心からの距離を規定する位置情報が間欠的に書き込まれたディスクと、
データの読み書きを行うヘッドと、
前記ディスクを回転させるスピンドルモータと、
前記ヘッドから検出した前記位置情報から前記トラックの中心位置と前記ヘッドの半径方向位置との位置誤差である位置誤差信号を復調する復調部と、
前記ヘッドを前記ディスクの半径方向位置に移動させるための駆動機構と駆動回路からなる駆動部と、
前記位置誤差を入力とし、前記位置誤差を零とするように前記駆動部に対し操作量を出力して制御するコントローラとを有する磁気ディスク装置であって、
目標トラックのうねった軌跡である目標位置を推定し、その推定値を位置誤差補正値とする推定手段と、
前記位置誤差補正値を記録する記録手段と、
前記位置誤差から前記位置誤差補正値を差し引き第１の修正位置誤差とする補正手段と、
前記ディスクの回転に同期した周波数成分の高次成分を遮断するバンドイルミネーション特性を備え、前記第１の修正位置誤差を入力とし、前記第１の修正位置誤差から前記バンドイルミネーション特性により第２の修正位置誤差を生成し、前記第２の修正位置誤差を新たな位置誤差として前記コントローラの入力とする位置誤差修正手段と、
前記位置誤差補正値の再生に成功したときは、前記第１の修正位置誤差を新たな位置誤差として前記コントローラの入力とし、前記位置誤差補正値の再生に失敗したときは、前記第１の修正位置誤差を前記位置誤差修正手段への入力とする切換え手段とを有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項７】
請求項６記載の磁気ディスク装置において、
前記位置誤差修正手段は、前記位置誤差を入力とし、メモリ上に逐次記憶した過去のセクタに対応した位置誤差を用いて現在のセクタに対応した位置誤差を補正する繰返し制御部と、前記繰返し制御部の出力を入力とするハイパスフィルタとを有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項８】
請求項７記載の磁気ディスク装置において、
前記推定手段は、前記位置誤差修正手段を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の磁気ディスク装置において、
前記位置誤差修正手段は、マイクロプロセッサにより実行される制御プログラムにおいて実現されることを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標トラックへ高精度にヘッドを位置決め制御する磁気ディスク装置に関し、特にディスクの回転に同期した位置決め誤差を低減する制御を実施する磁気ディスク装置に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置は大容量化の要求により、記録密度の高密度化が図られてトラック密度が向上し、高精度な位置決めが要求されている。位置決め誤差は、ディスクの回転に同期した位置決め誤差（Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｅｒｒｏｒ：ＲＰＥ）と、ディスクの回転に同期しない位置決め誤差（Ｎｏｎ−Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｅｒｒｏｒ：ＮＲＰＥ）とに分けられる。
【０００３】
目標トラックへのガイドとなる目標位置信号は、サーボトラックライト（Ｓｅｒｖｏ　Ｔｒａｃｋ　Ｗｒｉｔｅ：ＳＴＷ）時に発生するディスクの偏芯、メカニカル振動、風乱などによりディスクに振動的に書き込まれるためにうねった状態となる。位置決め誤差のうち、ＲＰＥは、うねった目標位置に対してヘッドが追従しようとすることに起因する。
【０００４】
たとえば、ＲＰＥに関しては、このＲＰＥの低減を目的に、米国特許ＵＳＰ６０９７５６５、ＵＳＰ５９７８１６９、ＵＳＰ５８２５５７８、ＵＳＰ６０６１２００には、ヘッドを目標位置に対して非追従にするフィードフォワード（Ｆｅｅｄ　Ｆｏｒｗａｒｄ：ＦＦ）制御方式の位置決め制御方法について記載している。このＦＦ制御方式によるヘッド非追従制御系の構成の一例を図１５に示す。
このヘッド非追従制御系は、コントローラ（Ｃ）２１０、制御対象（Ｐ）２１１、減算器１０３０などから構成されている。
【０００５】
磁気ディスク装置では、位置情報として観測できるのは目標位置（ｒＲＲＯ）２００とヘッド位置（ｙＰＯＳ）２０５との差である位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１のみであり、目標位置（ｒＲＲＯ）２００を観測できない。そこで、位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２は、うねっている目標位置（ｒＲＲＯ）２００を推定したものを用いる。減算器１０３０で、位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１から位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２を差し引いたものを修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ）２０３とし、修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ）２０３をコントローラ（Ｃ）２１０への入力としてヘッド位置決め制御を行う。
【０００６】
位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２は生産工程などで予め学習され、ディスクなどに記録しておく必要があり、実動作時にセクタ毎に対応した値が再生される。
理想的に推定された位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２を用いた場合、修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ）２０３は零となり、コントローラ（Ｃ）２１０の入力へのディスク回転に同期した周波数成分は零となる。よって、ヘッドは本来の目標位置（ｒＲＲＯ）２００に対して追従しないので、ＲＰＥが低減される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のようなＦＦ制御方式によるヘッド非追従制御系は、予め学習した位置誤差修正値を用いる必要があるので、以下の問題点が考えられる。
【０００８】
第１の問題点として、位置誤差補正値の再生に失敗した際、本来の修正位置誤差を用いてライト／リード動作の禁止が行えないため、データ不正に至る可能性がある。
【０００９】
第２の問題点として、一旦学習した位置誤差補正値がディスクなどに記録される場合にはその修正が困難なため、学習精度が不十分な場合や目標位置が経時的に変化する場合などは、却って位置決め精度を悪化する恐れがある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記問題点を解決して、目標位置の経時変化などにも対応でき、ロバストな高精度位置決めが可能となるヘッド非追従制御方法を行う磁気ディスク装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気ディスク装置は、データをリード／ライトするために目標トラックへ追従するフォロイング動作時のフォロイング制御ループ内に、そのサーボ帯域（オープループ特性のゲイン特性のゼロクロス周波数）より大きいディスク回転同期周波数の高次成分のみを遮断するバンドイルミネーション特性を持つ位置誤差修正手段を設けることを特徴とする。
【００１２】
この位置誤差修正手段は、ヘッドと目標位置との位置誤差を入力とし、その出力を修正位置誤差とする。修正位置誤差を新たな位置誤差としてコントローラへの入力とし、コントローラからの出力の操作量により駆動部を制御する。コントローラへの入力の修正位置誤差は高次回転同期成分を持たないため、コントローラからの出力の操作量も高次回転同期成分を持たない。
【００１３】
よって、ヘッドは目標位置の高次回転同期成分に対しては不動、すなわち、非追従になる。目標位置の低次回転同期成分については、サーボ帯域以下ではサーボ系圧縮特性により追従するが、サーボ系圧縮特性が優れない周波数帯域の目標位置の高次回転同期成分については非追従制御により追従させない。したがって、位置決め誤差のうち、ＲＰＥが低減でき、高精度位置決めが可能となる。
【００１４】
この結果、従来のＦＦ制御方式でのヘッド非追従制御では、推定目標位置の再生ミス時の信頼性、また、目標位置推定精度や目標位置の経時変化に対する問題があったが、本発明ではヘッド非追従制御をＦＢ制御方式で実現するため、目標位置の経時変化などにも対応でき、ロバストな高精度位置決めを実現することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１６】
本発明の磁気ディスク装置によるヘッド位置決め制御系は、たとえば図１に一例を示すように、ヘッドが、高周波成分を含む目標位置に対して、太線で示す低周波成分のみの追従軌跡となる。前述において記載の方法（図１５）はヘッド非追従制御系をＦＦ制御方式で実現しているが、本発明ではヘッド非追従制御をＦＢ制御方式で実現する。以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１を示す磁気ディスク装置の構成図である。本実施の形態の磁気ディスク装置は、磁気ディスク１００、スピンドルモータ１０１、磁気ヘッド１１０、アーム１１１、ピボット軸１１２、コイル１１３、ボイスコイルモータ１１４、リード／ライドチャンネル（Ｒ／Ｗ　Ｃｈａｎｎｅｌ）１２０、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１２１、ＲＯＭ１２２、駆動回路１２３、ＲＡＭ１２４、ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）１２５、ホストインターフェース（Ｈｏｓｔ　Ｉ／Ｆ）１２６などから構成されている。磁気ディスク１００には、サーボセクタ領域（Ｓｅｒｖｏ　Ｓｅｃｔｏｒ）１０２、ユーザデータ領域（Ｕｓｅｒ　Ｄａｔａ）１０３、トラック１０４が設けられている。
【００１８】
スピンドルモータ１０１は、１枚または複数枚の磁気ディスク１００を保持しており、一定の速度で回転する。磁気ヘッド１１０は、磁気ディスク１００に対してデータの書き込みと読み出しを行い、アーム１１１の先端に取り付けられている。アーム１１１は、ピボット軸１１２を中心に揺動運動を行い、その動力はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１１４のコイル１１３に電流を流すことで得られる。磁気ディスク１００上にある多数の同心円状のトラック１０４には、位置情報を含むサーボセクタ領域１０２が間欠的に書き込まれており、サーボセクタ領域間はユーザデータ領域１０３となっている。アーム１１１の揺動運動により磁気ヘッド１１０を目標トラックに位置付ける。
【００１９】
リード／ライトチャンネル１２０は、磁気ディスク１００へのデータの書き込み／読み出しを行うための回路である。駆動回路１２３は、ＶＣＭ１１４とスピンドルモータ１０１のドライバおよびその周辺回路である。マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１２１は、コントローラを実現する手段の一つである。目標トラックとヘッド位置との差である位置誤差は、復調部であるリード／ライトチャンネル１２０により復調され、ＭＰＵ１２１に入力される。ＭＰＵ１２１は、位置誤差を零とするようなコントローラ出力（操作量）を演算して出力する。操作量に基いた電流が、駆動回路１２３を経由してコイル１１３に与えられる。また、ＭＰＵ１２１は、磁気ディスク装置全体の制御を行い、その動作に必要なプログラム、各種パラメータをＲＯＭ１２２、ＲＡＭ１２４に格納している。ハードディスクコントローラ１２５は、ホストインターフェース１２６を介してホストシステムとのデータ転送制御を行うものである。
【００２０】
以上のように構成される本発明の磁気ディスク装置は、ヘッド位置決め精度の改善のため、ＲＰＥの低減を目的とし、ＦＢ制御方式で目標位置への非追従制御を実施する磁気ディスク装置に関するものである。以下において、ＦＢ制御方式によるヘッド非追従制御系を具体的に説明する。
【００２１】
図３は、本発明の実施の形態１のヘッド非追従制御系を示すブロック線図である。本実施の形態のヘッド非追従制御系は、位置誤差修正手段である位置誤差修正器（Ｆ）２０９、コントローラ（Ｃ）２１０、制御対象（Ｐ）２１１などから構成されている。
【００２２】
目標位置（ｒＲＲＯ）２００は、サーボトラックライト時に振動的に書き込まれた目標トラックのうねった軌跡であり、サーボセクタ毎にこの目標位置（ｒＲＲＯ）２００と磁気ヘッド１１０の位置（ｙＰＯＳ）２０５との差である位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１が検出される。位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１は、位置誤差修正器（Ｆ）２０９の入力として与えられ、その出力は修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ）２０３となる。
【００２３】
位置誤差修正器（Ｆ）２０９は、ディスク回転同期周波数の高次成分のみに対するノッチ特性（バンドイルミネーション特性）を有し、修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ）２０３は位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１からこの高次回転同期周波数のみが除かれたものとなる。ここでいう高次とは、フォロイング系サーボ帯域より大きい特定周波数以上を指すものとする。周波数は、フォロイング制御系の安定性より決まるものであり、その設計指針については後述する。
【００２４】
修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ）２０３をコントローラ（Ｃ）２１０の入力とし、その出力である操作量（ｕ）２０４を用いて制御対象（Ｐ）２１１を制御し、ヘッド１１０の位置決めを行う。制御対象（Ｐ）２１１は、ヘッド１１０、アーム１１１、コイル１１３などから成る機構系要素および周辺回路を表し、コントローラ（Ｃ）２１０はその入力を零とするように操作量（ｕ）２０４を出力する位相進み／遅れ補償器などのフィルタ特性を表している。位置誤差修正器（Ｆ）２０９、コントローラ（Ｃ）２１０の演算は、ＭＰＵ１２１により行われる。すなわち、位置誤差修正器（Ｆ）２０９、コントローラ（Ｃ）２１０の機能は、ＭＰＵ１２１により実行される制御プログラムにおいて実現される。
【００２５】
図４は、本実施の形態の位置誤差修正器を示す構成図である。本実施の形態の位置誤差修正器（Ｆ）２０９は、繰返し制御部（Ｖ）３８０とハイパスフィルタ（Ｈ）３３０からなる補助補償器（Ｒ）３１０、減算器３５０などから構成されている。
【００２６】
位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１は、位置誤差修正器（Ｆ）２０９へ入力され、位置誤差修正器（Ｆ）２０９の構成要素である補助補償器（Ｒ）３１０へ入力される。減算器３５０で、位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１から補助補償器（Ｒ）３１０の出力（ｗ’ＲＲＯ）３４０を差し引いたものが修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ）２０３となる。
【００２７】
次に、補助補償器（Ｒ）３１０内について説明する。補助補償器（Ｒ）３１０は、繰返し制御部（Ｖ）３８０、ハイパスフィルタ（Ｈ）３３０から構成されている。繰返し制御部（Ｖ）３８０は、乗算器３００、加算器３０１、乗算器３０２、遅延記憶素子３０３、メモリ３７０から構成されている。ハイパスフィルタ（Ｈ）３３０は、位相進み素子３２０、ＦＩＲハイパスフィルタ３２１から構成されている。
【００２８】
補助補償器（Ｒ）３１０に入力された位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１は、乗算器３００により定数１−α（０＜α＜１）が乗じられ出力（ｘ０）３６０となる。出力（ｘ０）３６０は加算器３０１で乗算器３０２の出力（ｘ３）３６３と加算されて出力（ｘ１）３６１になる。遅延記憶素子３０３は、出力（ｘ１）３６１をＮＳＥＣサンプル遅延させる。ＮＳＥＣはセクタ数である。メモリ３７０上に出力（ｘ１）３６１はセクタ番号に対応してサンプル毎に逐次記憶され、現セクタに対応した値を参照することでＮＳＥＣサンプル遅延が可能となる。遅延記憶素子３０３の出力（ｘ２）３６２は、乗算器３０２により定数αが乗じられて出力（ｘ３）３６３となる。
【００２９】
位相進み素子３２０は、擬似的にｍ／２（ｍ⊂ｅｖｅｎ）サンプル進ませるものであり、現セクタからｍ／２セクタ先の値を参照したものを出力（ｘ４）３６４として出力する。出力（ｘ４）３６４は、ＦＩＲハイパスフィルタ（ＨＦＩＲ）３２１に入力されて出力（ｗ’ＲＲＯ）３４０となる。
【００３０】
位置誤差修正器（Ｆ）２０９の回転同期成分に対するノッチ特性が示される周波数帯域ｆ（ｆ＞ｆＣ）は、ＦＩＲハイパスフィルタ（ＨＦＩＲ）３２１のカットオフ周波数ｆＣで決まる。ＦＩＲハイパスフィルタ（ＨＦＩＲ）３２１は、次式のような有限インパルス応答型であり、そのインパルス応答ｈ（ｎ・ＴＳ）は偶対称でＨＦＩＲ（ｚ）は直線位相性を持つものである。ここで、ｚは１サンプル進ませるオペレータ、ＴＳはサンプリング時間、ｍはフィルタタップ数である。
【００３１】
【数１】
2004103063.tif 000003
【００３２】
ＨＦＩＲ（ｚ）は、直線位相特性により遅延時間は全周波数でｍ・ＴＳ／２で一定であるので、ｍ／２サンプル進ませる位相進み素子３２０とＦＩＲハイパスフィルタ（ＨＦＩＲ）３２１の直列接続である次式のハイパスフィルタ（Ｈ）３３０は、位相誤差が零の零位相ハイパスフィルタとなる。
【００３３】
【数２】
2004103063.tif 000004
【００３４】
図５に、本実施の形態の零位相ハイパスフィルタ特性を示す。（ａ）はＦｒｅｑｕｅｎｃｙ［Ｈｚ］に対するＧａｉｎ［ｄＢ］を示し、約５ｋＨｚ程度の高い周波数からゲインが０ｄＢとなることが分かる。また、（ｂ）はＦｒｅｑｕｅｎｃｙ［Ｈｚ］に対するＰｈａｓｅ［ｄｅｇ］を示し、位相が０ｄｅｇとなることが分かる。
【００３５】
次に、本実施の形態の位置誤差修正器が備える高次回転同期周波数でノッチ特性について説明する。前述した図４より、補助補償器（Ｒ）３１０のパルス伝達特性（ｗ’ＲＲＯ／ｅＰＥＳ）は次式となる。
【００３６】
【数３】
2004103063.tif 000005
【００３７】
ただし、
【００３８】
【数４】
2004103063.tif 000006
【００３９】
である。式（４）はｚ＝ｅＴｓＳ（Ｓ：ラプラス演算子）の関係を用いると次式のようになる。
【００４０】
【数５】
2004103063.tif 000007
【００４１】
式（５）は回転同期周波数ｓ＝ｊ・２πｋ／（ＮＳＥＣＴＳ）（ｊ：虚数、ｋ：１，２，３，…）で次式となる。
【００４２】
【数６】
2004103063.tif 000008
【００４３】
式（６）は、繰返し制御部Ｖ（ｚ）が回転同期成分でゲイン１、位相０となることを示している。
【００４４】
したがって、式（３）より補助補償器Ｒ（ｚ）は、回転同期周波数で零位相ハイパスフィルタＨ（ｚ）の特性に一致し、周波数ｆＣ以上の回転同期周波数でゲイン１、位相０の特性を持つ。すなわち、補助補償器（Ｒ）３１０の出力（ｗ’ＲＲＯ）３４０は、入力である位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１から周波数ｆＣ以上の回転同期周波数を抽出したものとなる。よって、位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１から出力（ｗ’ＲＲＯ）３４０を差し引いた修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ）２０３は、周波数ｆＣ以上の回転同期周波数が除去されたものとなる。これは、位置誤差修正器（Ｆ）２０９が周波数ｆＣ以上の回転同期周波数でノッチ特性を持つことを意味する。
【００４５】
図６に、本実施の形態の位置誤差修正器（α＝０．９）の伝達特性を示す。（ａ）はＦｒｅｑｕｅｎｃｙ［Ｈｚ］に対するＧａｉｎ［ｄＢ］を示し、高い周波数が遮断されてゲインが０ｄＢとなることが分かる。また、（ｂ）はＦｒｅｑｕｅｎｃｙ［Ｈｚ］に対するＰｈａｓｅ［ｄｅｇ］を示し、位相が０ｄｅｇとなることが分かる。
【００４６】
次に、ノッチ特性の周波数帯域ｆ（ｆ＞ｆＣ）を決める周波数ｆＣの設計指針について説明する。前述した図３の閉ループ系を位置誤差修正器（Ｆ）２０９により不安定化させないように周波数ｆＣを決める必要がある。ノッチ特性により周波数ｆＣをサーボ帯域ｆＸ（位置誤差修正器がない場合におけるオープンループ特性のゲインのゼロクロス周波数）より低くとると安定余裕が減少し、または不安定化する。
【００４７】
図７に、ｆＣ＜ｆＸ（ｆＣ＝０．２ｆＸ）の場合で、不安定時のナイキスト線図を示す。ベクトル軌跡が（−１，０）を右に見て回っており、不安定な系となっている。
【００４８】
図８に、ｆＣ＞ｆＸ（ｆＣ＝３ｆＸ）の場合で、安定時のナイキスト線図を示す。前記図７に対して、ベクトル軌跡が（−１，０）を左に見て回っており、安定な系となっている。周波数ｆＣはｆＣ＞ｆＸの条件の元、フォロイング系の安定余裕が位置誤差修正器（Ｆ）２０９が無いときと同程度の安定余裕が確保できるように決める。
【００４９】
図９に、本実施の形態のヘッド非追従制御系のオープンループ特性を示す（ｆＣ＝３ｆＸ）。前記図８の特性をゲインと位相の特性に分けて、（ａ）はＦｒｅｑｕｅｎｃｙ［Ｈｚ］に対するＧａｉｎ［ｄＢ］を示し、（ｂ）はＦｒｅｑｕｅｎｃｙ［Ｈｚ］に対するＰｈａｓｅ［ｄｅｇ］を示している。
【００５０】
図１０に、ヘッド非追従制御を用いない場合の位置誤差の回転同期成分の時間波形とスペクトルを、図１１に本実施の形態の非追従制御を用いた場合の修正位置誤差の回転同期成分の時間波形とスペクトルを示す。それぞれ、（ａ）はｔｉｍｅ［ｍｓ］に対する位置誤差［ｕｍ］を示し、（ｂ）はｆｒｅｑｕｅｎｃｙ［Ｈｚ］に対するａｍｐ（ｕｍ）［ｄＢ］を示す。本実施の形態の非追従制御系では、約５ｋＨｚ以上の回転同期成分は観測されず、非追従制御を用いない場合より大幅に位置決め誤差が改善されている。
【００５１】
ところで、本実施の形態の補助補償器（Ｒ）３１０は周波数帯域ｆ（ｆ＞ｆＣ）で目標位置（ｒＲＲＯ）２００の高次推定器となっている。前記記載のように位置誤差修正器（Ｆ）２０９が周波数ｆＣ以上の回転同期周波数でノッチ特性を持つので、周波数ｆＣ以上の回転同期周波数において操作量（ｕ）２０４は零となる。よって、周波数ｆＣ以上の回転同期周波数において、観測される位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１は目標位置（ｒＲＲＯ）２００そのものとなる。補助補償器（Ｒ）３１０の出力（ｗ’ＲＲＯ）３４０は、位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１から周波数ｆＣ以上の回転同期周波数を抽出したものなので、高次の位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１、すなわち高次の目標位置（ｒＲＲＯ）２００そのものとなる。
【００５２】
図１２に、本実施の形態での目標位置（ｒＲＲＯ）２００に対する出力（ｗ’ＲＲＯ）３４０の特性を示す。（ａ）はＦｒｅｑｕｅｎｃｙ［Ｈｚ］に対するＧａｉｎ［ｄＢ］を示し、（ｂ）はＦｒｅｑｕｅｎｃｙ［Ｈｚ］に対するＰｈａｓｅ［ｄｅｇ］を示している。周波数帯域ｆ（ｆ＞ｆＣ）において、ゲイン１、位相０の特性を持ち、目標位置（ｒＲＲＯ）２００の高次推定器となっていることが分かる。
【００５３】
したがって、本実施の形態によれば、高次の回転同期振動成分のみに対するノッチ特性を設けたＦＢ制御系を構成することで、ヘッドは目標位置の高次回転同期成分に対しては非追従になる。また、目標位置の低次回転同期成分については、サーボ帯域以下ではサーボ系圧縮特性により追従するが、サーボ系圧縮特性が優れない周波数帯域の目標位置の高次回転同期成分については非追従制御により追従させない。よって、位置決め誤差のうち、ＲＰＥが低減でき、高精度位置決めが可能となる。この結果、目標位置の経時変化などにも対応でき、ロバストな高精度位置決めが可能となる。
【００５４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の磁気ディスク装置は、前記実施の形態１（図２）と同様であるが、ヘッド非追従制御系は図１３に示すような構成となっている。すなわち、本発明の実施の形態２のヘッド非追従制御系は、位置誤差修正手段である位置誤差修正器（Ｆ）２０９、コントローラ（Ｃ）２１０、制御対象（Ｐ）２１１、推定手段である推定部１０１０、記録手段である記録部１０２０、補正手段である補正部４００などから構成されている。
【００５５】
目標位置（ｒＲＲＯ）２００は、サーボトラックライト時に振動的に書き込まれた目標トラックのうねった軌跡であり、これは直接観測されない。サーボセクタ毎の位置情報に基づき、目標位置（ｒＲＲＯ）２００と磁気ヘッド１１０の位置（ｙＰＯＳ）２０５との差である位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１が検出される。位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２は、目標位置（ｒＲＲＯ）２００の推定値である。位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２は、予め推定部１０１０で推定され、磁気ディスク１００、メモリなどの記録部１０２０に記録されており、実動作時にサーボセクタに対応した値が再生されて用いられる。
【００５６】
目標位置（ｒＲＲＯ）２００は、基本的には位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１に閉ループ制御系の逆感度特性を乗じれば求めることができるが、前述のように補助補償器（Ｒ）３１０を用いて周波数帯域ｆ（ｆ＞ｆＣ）における目標位置（ｒＲＲＯ）２００が推定可能なので、推定部１０１０として本発明の実施の形態１（図３）が利用できる。推定目標トラックへ本発明の実施の形態１の制御系にてフォロイングを行い、位置誤差修正器（Ｆ）２０９の構成要素である補助補償器（Ｒ）３１０の出力（ｗ’ＲＲＯ）３４０を位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２とすれば良い（図４）。
【００５７】
推定時には、実動作時よりサーボ帯域ｆＸを低くして推定周波数範囲を広げることも可能である。この場合、ＦＢ制御方式非追従制御の帯域外のところをＦＦ制御方式非追従制御が補う形となるので、ＦＢ制御方式非追従制御のみよりも高精度の位置決めが期待できる。このように、予め推定・記録された位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２を再生し、補正部４００で位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１から差し引き、それを第１の修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ＿１）２２０とする。第１の修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ＿１）２２０は、位置誤差修正器（Ｆ）２０９の入力として与えられ、その出力は第２の修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ＿２）２２１となる。
【００５８】
位置誤差修正器（Ｆ）２０９は、高次回転同期周波数に対するノッチ特性を有するので、第２の修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ＿２）２２１は第１の修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ＿１）２２０から高次回転同期周波数成分が除かれたものとなる。第２の修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ＿２）２２１をコントローラ（Ｃ）２１０の入力とし、その出力である操作量（ｕ）２０４を用いて制御対象（Ｐ）２１１を制御してヘッド１１０の位置決めを行う。
【００５９】
以上のように、本実施の形態２は、ヘッド非追従特性をＦＦ制御とＦＢ制御を組み合わせた２自由度制御で実現するものであり、前記実施の形態１と同様に位置決め精度の改善が可能であり、ロバスト性のみならず即応性も期待できる。
【００６０】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の磁気ディスク装置は、前記実施の形態１（図２）と同様であるが、ヘッド非追従制御系は図１４に示すような構成となっている。すなわち、本発明の実施の形態３のヘッド非追従制御系は、位置誤差修正手段である位置誤差修正器（Ｆ）２０９、コントローラ（Ｃ）２１０、制御対象（Ｐ）２１１、推定手段である推定部１０１０、記録手段である記録部１０２０、補正手段である補正部４００、切換え手段である切換えスイッチ２３０などから構成されている。
【００６１】
目標位置（ｒＲＲＯ）２００は、目標トラックのうねった軌跡である。サーボセクタ毎の位置情報に基づき、目標位置（ｒＲＲＯ）２００と磁気ヘッド１１０の位置（ｙＰＯＳ）２０５との差である位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１が検出される。位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２は、目標位置（ｒＲＲＯ）２００の推定値である。位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２は、予め推定部１０１０で推定され、磁気ディスク１００、メモリなどの記録部１０２０に記録されており、実動作時にサーボセクタに対応した値が記録部１０２０より再生されて用いられる。予め推定・記録された位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２を再生し、補正部４００で位置誤差（ｅＰＥＳ）２０１から差し引き、それを第１の修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ＿１）２２０とする。
【００６２】
切換えスイッチ２３０は、位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２の再生の可否によりコントローラ（Ｃ）２１０への入力を切換えるスイッチである。例えば、磁気ディスク１００に位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２が記録されている場合、サーボセクタ不良などにより位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２の再生に失敗する。このような場合には、データ保護の観点から欠落したセクタの位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２を復元した状態でヘッド非追従制御を行うことが望ましい。
【００６３】
そこで、位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２の再生が正常にできている場合は、切換えスイッチ２３０により、第１の修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ＿１）２２０をコントローラ（Ｃ）２１０への入力とし、ＦＦ型非追従制御のみを機能させる。一方、位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２の再生に失敗した場合は、切換えスイッチ２３０により、第１の修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ＿１）２２０を位置誤差修正器（Ｆ）２０９の入力とする。このとき、その出力である第２の修正位置誤差（ｅ＊ＰＥＳ＿２）２２１はコントローラ（Ｃ）２１０への入力となり、ＦＢ型非追従制御が機能する。すなわち、位置誤差補正値（ｗＲＲＯ）２０２が再生できず、ＦＦ型非追従制御が機能しない箇所はＦＢ型非追従制御に切換える。
【００６４】
以上のように、本実施の形態３によれば、主にＦＦ型非追従制御を用いる場合におけるＦＢ型非追従制御を用いた位置誤差補正値の再生不能時の異常処理に対応できる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の磁気ディスク装置によれば、高次の回転同期振動成分のみに対するノッチ特性を設けたＦＢ制御系を構成することで、ヘッド非追従制御を行い、回転同期振動を低減させることができる。この結果、ヘッド非追従制御をＦＢ制御方式で実現するため、目標位置の経時変化などにも対応でき、ロバストな高精度位置決めが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気ディスク装置によるヘッド位置決め制御系でのヘッドの軌跡を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１における磁気ディスク装置を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置において、ヘッド非追従制御系を示すブロック線図である。
【図４】本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置において、位置誤差修正器を示す構成図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置において、零位相ハイパスフィルタ特性を示すゲイン特性図と位相特性図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置において、位置誤差修正器の伝達特性を示すゲイン特性図と位相特性図である。
【図７】本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置に対して、不安定な場合を示すナイキスト線図である。
【図８】本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置において、安定な場合を示すナイキスト線図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置において、ヘッド非追従制御系のオープンループ特性を示すゲイン特性図と位相特性図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置に対して、ヘッド非追従制御を用いない場合を示す位置誤差の回転同期成分の時間波形図とスペクトル図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置において、ヘッド非追従制御を用いた場合を示す修正位置誤差の回転同期成分の時間波形図とスペクトル図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１の磁気ディスク装置において、目標位置に対する出力の特性を示すゲイン特性図と位相特性図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の磁気ディスク装置において、ヘッド非追従制御系を示すブロック線図である。
【図１４】本発明の実施の形態３の磁気ディスク装置において、ヘッド非追従制御系を示すブロック線図である。
【図１５】本発明の磁気ディスク装置に対して、ＦＦ制御方式によるヘッド非追従制御系を示すブロック線図である。
【符号の説明】
１００…磁気ディスク、１０１…スピンドルモータ、１０２…サーボセクタ領域、１０３…ユーザデータ領域、１０４…トラック、１１０…磁気ヘッド、１１１…アーム、１１２…ピボット軸、１１３…コイル、１１４…ボイスコイルモータ、１２０…リード／ライドチャンネル、１２１…マイクロプロセッサ、１２２…ＲＯＭ、１２３…駆動回路、１２４…ＲＡＭ、１２５…ハードディスクコントローラ、１２６…ホストインターフェース、２０９…位置誤差修正器、２１０…コントローラ、２１１…制御対象、２３０…切換えスイッチ、３００…乗算器、３０１…加算器、３０２…乗算器、３０３…遅延記憶素子、３１０…補助補償器、３２０…位相進み素子、３２１…ＦＩＲハイパスフィルタ、３３０…ハイパスフィルタ、３５０…減算器、３７０…メモリ、３８０…繰返し制御部、４００…補正部、１０１０…推定部、１０２０…記録部。
【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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