JP2005174510A - ディスク記憶装置及びディスクシフト量算出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】過大な衝撃を受けたことの推定に利用可能なディスクシフト量を算出できるようにする。
【解決手段】CPUは、フラッシュROMの初期値領域に保存されている、ディスク記憶装置の製造時に取得された、ディスクの回転に伴う偏心成分の学習値を初期値として、偏心成分検出器221により偏心成分を再学習させる(S2)。CPUは、再学習により得られた偏心成分、つまり再学習値と、初期値として用いられたディスク記憶装置の製造時に取得された学習値とから、ディスクシフト量を算出する(S3)。
【選択図】 図5
【解決手段】CPUは、フラッシュROMの初期値領域に保存されている、ディスク記憶装置の製造時に取得された、ディスクの回転に伴う偏心成分の学習値を初期値として、偏心成分検出器221により偏心成分を再学習させる(S2)。CPUは、再学習により得られた偏心成分、つまり再学習値と、初期値として用いられたディスク記憶装置の製造時に取得された学習値とから、ディスクシフト量を算出する(S3)。
【選択図】 図5
Description
本発明は、スピンドルモータによって回転されるディスク上の目標位置にヘッドを移動させるシーク制御と、当該ヘッドを上記目標位置の目標範囲内に整定させるトラック追従制御とが実行されるディスク記憶装置に係り、特に装置の非動作時に外部から受ける衝撃に起因して発生するディスクシフトの量を算出するのに好適なディスク記憶装置及びディスクシフト量算出方法に関する。
磁気ディスク装置は、記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置として良く知られている。磁気ディスク装置は、一般に、ディスク上の目標位置にヘッドを位置付けるための制御を行うヘッド位置決め制御システム(サーボシステム)を備えている。この制御システムでは、アクチュエータが制御対象(つまりプラント)として扱われる。アクチュエータは、ヘッドをディスクの半径方向に移動可能に支持する。制御システムは、ディスクに書き込まれた(埋め込まれた)サーボデータに基づいてアクチュエータの駆動を制御する。制御システムは、ヘッドを目標トラックまで移動させるためのシーク制御と、目標トラックに移動されたヘッドを当該目標トラックの目標範囲内に整定するためのトラック追従制御とを実行する。
さて、磁気ディスク装置におけるトラック追従性能を低下させる要因として、ディスクの回転に伴う当該ディスクの偏心(ディスクの回転偏心)が知られている。ディスクの回転偏心(disk runout)は、磁気ディスク装置の製造行程でディスクをスピンドルモータのハブにねじ止めする際の組立誤差などに起因して発生する。ディスクの回転偏心は、トラック追従制御ではトラックの偏心として現れることから、そのトラックの偏心にヘッドを追従させる必要がある。そこで、ヘッドを目標トラックに追従させる際の位置誤差に含まれる、ディスクの回転に伴う偏心成分を検出し、その偏心成分を位置誤差から除去する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術によれば、ディスクの回転に伴うトラックの偏心成分を抑制して、ヘッドのトラックに対する追従誤差を低減できる。
上記偏心成分は、適応学習により検出される。この適応学習を短時間で行うためには、初期値を持つことが好ましい。そこで磁気ディスク装置の製造時にディスク上の予め定められた異なる半径位置毎の偏心成分を学習して、その学習した偏心成分(学習値)を不揮発性メモリに記憶することにより、この不揮発性メモリに記憶されている偏心成分を適応学習の初期値とすることが知られている(例えば、特許文献2参照)。この特許文献2では、ディスクの半径位置毎の偏心成分の経時変化が考慮されている。そのため特許文献2では、磁気ディスク装置の起動時に、適応学習の初期値として用いられるディスクの半径位置毎の偏心成分の学習値を補正することが提案されている。ここでは、ディスクの特定の半径位置での偏心成分が再学習される。そして、再学習された値の元の学習値に対する変化率(または差分)を利用して、ディスクの半径位置毎の偏心成分の学習値(初期値)が補正される。
特開平11−39814号公報(段落0029)
特開2002−230928号公報(段落0079乃至0086、図9)
上記した先行技術によれば、ディスクの回転に伴うトラックの偏心に影響されずに、更には偏心成分の経時変化に影響されずに、ヘッドを目標トラックに高精度で追従できる。
ところで、磁気ディスク装置に外部から過大な衝撃が加わると、当該装置内のディスクの中心がスピンドルモータの回転軸からずれる、いわゆるディスクシフトが発生することがある。この場合、磁気ディスク装置の起動時に行われる偏心成分の学習が収束するのに多大な時間がかかる。つまり装置の起動時間が増加する。ところが、上記した先行技術においては、この起動時間の増加が、ディスクシフトに起因するものか、その他の要因によるものか判定できない。例えば、磁気ディスク装置の非動作時に、製品仕様を超える衝撃(例えば装置の落下による衝撃)を受けたことが原因でディスクシフトが生じた結果、起動時間が増加したのか判定できない。なお、上記その他の要因としては、外部から装置に加えられる振動、ヘッドを移動させるためのアクチュエータ等の不具合がある。
本発明は上記事情を考慮してなされたものでその目的は、過大な衝撃を受けたことの推定に利用可能なディスクシフト量を算出できるディスク記憶装置及びディスクシフト量算出方法を提供することにある。
本発明の1つの観点によれば、スピンドルモータによって回転されるディスク上の目標位置にヘッドを移動させるシーク制御と、当該ヘッドを上記目標位置の目標範囲内に整定させるトラック追従制御とが実行されるディスク記憶装置が提供される。このディスク記憶装置は、上記ヘッドの位置と上記目標位置との位置誤差を検出する位置誤差検出手段と、上記位置誤差に含まれている、上記ディスクの回転に伴う偏心成分を適応学習により取得する適応学習手段と、上記ディスク装置の製造時に上記適応学習手段での適応学習で取得された上記偏心成分の学習値を予め保存する不揮発性記憶装置と、上記ディスク記憶装置の起動時に、上記不揮発性記憶装置に保存されている上記偏心成分の学習値を上記適応学習の初期値として、上記適応学習手段により上記偏心成分を再学習させることにより、上記偏心成分の再学習値を取得させる制御手段と、上記再学習値と当該再学習値に対応する元の学習値とから、上記スピンドルモータの回転中心を基準とする上記ディスクの中心の上記ディスク装置の製造時からのずれを表すディスクシフト量を算出するディスクシフト量算出手段とを備えていることを特徴とする。
このような構成のディスク記憶装置においては、たとえ当該装置の非動作時に当該装置に外部から過大な衝撃が加えられてディスクの取り付け位置がずれたとしても、そのずれ量(ディスクシフト量)を、特別の検出器を用いることなく当該ディスク記憶装置の起動時に簡単に取得できる。
ここで、上記ディスクシフト量算出手段によって算出されたディスクシフト量から上記ディスク記憶装置が耐衝撃性の製品仕様で定められた仕様値を超える衝撃を受けたかを推定する衝撃推定手段を追加すると良い。このようにすると、ディスク記憶装置の非動作時を含めて、当該装置が製品仕様を超える強度の衝撃を受けたことを、ディスクシフト量から推定できる。この推定のためには、上記不揮発性記憶装置に、ディスク記憶装置が受ける衝撃量とディスクシフト量との関係を表す特性情報を予め保存しておく一方、上記衝撃推定手段に、上記ディスクシフト量算出手段によって算出されたディスクシフト量と上記特性情報とから、当該算出されたディスクシフト量のディスクシフトを招いた被衝撃量を推定する被衝撃量推定手段と、推定された被衝撃量が上記仕様値を超えているかを判定する判定手段とを持たせれば良い。また、上記不揮発性記憶装置に、上記ディスク記憶装置が上記仕様値に等しい大きさの衝撃を受けた場合の予測されるディスクシフト量を示す情報を保存しておくならば、上記ディスクシフト量算出手段によって算出されたディスクシフト量と上記不揮発性記憶装置に保存されているディスクシフト量を示す情報とから、当該算出されたディスクシフト量のディスクシフトを招いた被衝撃量が上記仕様値を超えているかを推定することも可能である。
また、上記ディスク記憶装置が上記仕様値を超える衝撃を受けたと推定された場合、その旨を当該ディスク記憶装置を利用するホストに通知する通知手段を追加すると良い。このようにすると、上記仕様値を超える衝撃を受けた結果、ディスクが大幅にずれてディスク記憶装置の信頼性が下がっている恐れがある場合に、ディスクに記録されているデータのバックアップを利用者に対して促すことができる。また、ディスクからデータを正常に読み出すことができない状態に至った場合でも、その原因を、保守者または修理者が速やかに把握することができる。
また、上記ディスク記憶装置が、上記位置誤差を圧縮するための第1の制御量を算出するフィードバック制御手段と、上記適応学習手段により取得される偏心成分を圧縮するための第2の制御量を算出するフィードフォワード制御手段と、上記第1及び第2の制御量から、上記ヘッドを上記目標位置の目標範囲に整定させるための第3の制御量を生成する手段とを更に備えた構成とするならば、ヘッドの位置決め制御に適応学習を適用するのに必要な従来から知られている構成のディスク記憶装置に、上記制御手段とディスクシフト量算出手段とを新たに用意するだけで、ディスク装置の起動時にディスクシフト量を取得することができる。
本発明によれば、たとえディスク記憶装置の非動作時に当該ディスク記憶装置に過大な衝撃が加わったとしても、ディスク記憶装置の製造時に取得された、ディスクの回転に伴う偏心成分の学習値と、当該学習値を適応学習の初期値としてディスク記憶装置の起動時の再学習で取得された偏心成分(つまり偏心成分の再学習値)とから、スピンドルモータの回転中心を基準とするディスクの中心のディスク記憶装置の製造時からのずれを表すディスクシフト量を簡単に取得できる。したがって、このディスクシフト量から、耐衝撃性の仕様値を超えた衝撃を受けたかを推定できる。
以下、本発明を磁気ディスク装置に適用した一実施形態につき図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示すブロック図である。図1の磁気ディスク装置(HDD)は、データが磁気記録される例えば2枚のディスク(磁気ディスク)1-0,1-1を備えている。ディスク1-i(i=0,1)は上側と下側の2つのディスク面を有している。各ディスク1-iの2つのディスク面の少なくとも一方、例えば両方はデータを記録するための記録面をなしている。ディスク1-0の各記録面に対応して、それぞれヘッド(磁気ヘッド)2-00,2-01が配置され、ディスク1-1の各記録面に対応して、それぞれヘッド2-10,2-11が配置されている。各ヘッド2-ij(i=0,1,j=0,1)は、ディスク1-iからのデータ読み出し及びディスク1-iへのデータ書き込みに用いられる。図1では、2枚のディスク1-0,1-1がスタックされたHDDを想定している。しかし、ディスクが3枚以上スタックされたHDD、或いは単一枚のディスクを備えたHDDであっても構わない。
各ディスク1-iの記録面には、同心円状の多数のトラック(図示せず)が配置されている。各トラックには、サーボ情報が記録されたサーボエリア(図示せず)が等間隔で且つ離散的に配置されている。つまり本実施形態では、ディスク1-iに、セクタサーボタイプのフォーマットを適用している。サーボ情報は、ヘッド2-ijを目標トラックに位置付ける制御に必要な位置情報を含む。この位置情報は、シリンダコードとバーストデータとを含む。シリンダコードは、対応するサーボ情報が書き込まれているディスク1-i上のシリンダ(トラック)位置を示す。バーストデータは、対応するサーボ情報が書き込まれているシリンダにおけるヘッドの相対的な位置情報(位置誤差)を示す。
ディスク1-iはスピンドルモータ(以下、SPMと称する)3により高速に回転される。ヘッド2-ijはアクチュエータ4によりディスク1-iの半径方向に移動可能に支持されている。アクチュエータ4は、当該アクチュエータ4の駆動源としてのボイスコイルモータ(VCM)5を含む。
SPM3は、SPMドライバ6Aから供給される駆動電流(SPM電流)により駆動される。VCM5は、VCMドライバ6Bから供給される駆動電流(VCM電流)により駆動される。本実施形態において、SPMドライバ6A及びVCMドライバ6Bは、1チップに集積回路化されたドライバIC6によって実現されている。
ヘッド2はヘッドIC(ヘッドアンプ回路)7と接続されている。ヘッドIC7は、ヘッド2-ijにより読み出されたリード信号を増幅するリードアンプ、及びライトデータをライト電流に変換するライトアンプ(いずれも図示せず)を有する。ヘッドIC7は、リード/ライトIC(リード/ライトチャネル)8と接続されている。リード/ライトIC8は信号処理デバイスである。リード/ライトIC8は、ヘッドIC7により増幅されたリード信号をA/D(アナログ/デジタル)変換する処理、及びA/D変換後のデータからサーボ情報を抽出する処理を行う。リード/ライトIC8はまた、サーボ情報からシリンダコード及びバーストデータを抽出してCPU10に送出する。リード/ライトIC8はまた、ライトデータを符号化する処理、及びリードデータを復号化する処理も行う。
リード/ライトIC8はディスクコントローラ(以下、HDCと称する)9及びCPU10と接続されている。HDC9は、ホスト(ホストシステム)及びCPU10と接続されている。ホストは図1のHDDを利用するデジタル機器であり、例えばパーソナルコンピュータである。HDC9は、ホストから転送されるコマンド(リード/ライトコマンド等)の受信を制御すると共にホストと当該HDC9との間のデータ転送を制御するインタフェース制御機能を有する。HDC9はまた、ディスク1-iと当該HDC9との間のデータ転送を制御するディスク制御機能を有する。
CPU10は図1に示すHDDの主コントローラである。CPU10は、フラッシュROM(Flash Read Only Memory)111及びRAM(Random Access Memory)12と接続されている。フラッシュROM11は、CPU10により実行される制御プログラム111が予め格納された書き換え可能な不揮発性メモリである。制御プログラム111は、サーボシステムの制御プロセスを含む。CPU10が制御プロセスを実行することにより実現される制御には、リード/ライトチャネル8から送られるシリンダコードに基づいてヘッド2を目標トラックに移動させるシーク制御と、当該リード/ライトチャネル8から送られるバーストデータに基づいてヘッド2-ijを目標トラックの目標範囲内に位置付けるためのトラック追従制御とが含まれている。フラッシュROM11の記憶領域の一部は初期値領域112として用いられる。この初期値領域112には、偏心成分の学習値が適応学習の初期値として予め保存されている。この偏心成分の学習値は、図1のHDDの製造時に、各ディスク1-iの各記録面上の予め定められたゾーン毎に取得される。RAM12の記憶領域の一部は、図1のHDDの起動時に、フラッシュROM11の初期値領域112の内容がコピーされる初期値領域121として用いられる。この初期値領域121の内容はHDDの起動時に変更(補正)される。これらの初期値領域112,121に格納される偏心成分の学習値については後述する。
図2は図1中のCPU10が制御プロセスを実行することにより実現されるサーボシステムの機能構成を示すブロック図である。図2のサーボシステムは、ヘッド2-ijをディスク1-i上の目標位置に位置付けるためのヘッド位置決め制御システムである。このサーボシステムは、フィードバック制御系21と、学習型のフィードフォワード制御系22とから構成される。フィードバック制御系21はプラント23(ここではアクチュエータ4またはVCM5)を駆動制御する。フィードバック制御系21は、フィードバックコントローラ(Fb)211と、位置誤差検出器212と、加算器213とから構成される。フィードフォワード制御系22は、ディスク1-iの回転に同期して発生するトラックの偏心成分を圧縮(抑制)する。フィードフォワード制御系22は、偏心成分検出器(Ft)221と、フィードフォワードコントローラ(Fw)222とから構成される。
フィードバック制御系21において、位置誤差検出器212は、ディスク1-i上の目標位置rとヘッド2の位置(ヘッド位置)yとの位置誤差eを検出する。目標位置rは、シーク制御では目標トラックであり、トラック追従制御では目標トラックの例えば中心線である。トラック追従制御の場合、目標位置rとヘッド位置yとの位置誤差eは、リード/ライトチャネル8によって抽出されるバーストデータの振幅のA/D変換値で示される。フィードバックコントローラ211は、位置誤差検出器212によって検出された位置誤差eをもとに、当該位置誤差eを圧縮(抑制)するための第1の制御量(フィードバック値)Ubを算出する。
一方、フィードフォワード制御系22において、偏心成分検出器221は、位置誤差eに含まれる偏心成分(ディスク1-jの回転に同期した偏心成分)をデジタルフーリエ変換(DFT)演算により検出(算出)する。但し、本実施形態のHDDでは、ディスク1-iにセクタサーボタイプのフォーマットを適用しているので、サーボ情報は離散的にしか得られない。このため、位置誤差eは、サーボ情報が検出されるサンプル時点毎に検出される。そこで偏心検出器221は、位置誤差検出器212によって位置誤差eが検出される毎に、当該位置誤差eと1サンプル時点前における当該偏心検出器221の検出結果(学習値)とをもとに、当該位置誤差eに含まれる偏心成分を検出(算出)する。つまり偏心検出器221は、位置誤差eに含まれる偏心成分を適応学習により求める適応学習器である。ここでは、偏心成分は、SIN(サイン),COS(コサイン)の各成分に分離して求められる。偏心成分の学習値の初期値には、RAM12の初期値領域121に格納されている学習値のうち、目標位置rが属する記録面及びゾーンに対応した学習値が用いられる。
偏心成分検出器221での適応学習により検出(算出)された偏心成分はフィードフォワードコントローラ222に出力される。また偏心成分検出器221はシーク制御時には、適応学習機能をオフし、偏心成分(適応学習値)の初期値をそのままフィードフォワードコントローラ222に出力する。
フィードフォワードコントローラ222は、偏心成分検出器221によって検出された偏心成分をもとに、当該偏心成分を圧縮する(即ち位置誤差eに含まれている偏心成分を除去する)ための第2の制御量(フィードフォワード値)Ufを算出する。フィードバック制御系21は、フィードフォワードコントローラ222によって算出された制御量Ufとフィードバックコントローラ211によって算出された制御量Ubとを加算器(adder)213によって加算した結果を、プラント23を制御するための第3の制御量として用いる。
前記したように、フラッシュROM11の初期値領域112には、図1のHDDの製造時に取得された、各ディスク1-iの各記録面上のゾーン毎の偏心成分の学習値が予め保存されている。一方、RAM12の初期値領域121には、HDDの起動時に、フラッシュROM11の初期値領域112の内容がコピーされる。図3は、各ディスク1-iの各記録面上のゾーンの例を示す。ここでは、各ディスク1-iの各記録面は、同心円状の4つのゾーンZ0〜Z3に区分して管理される。図4は初期値領域112(121)のデータ構造例を示す。図4の例では、偏心成分の学習値がテーブル形式で初期値領域112(121)に格納される。図4において、ヘッド番号はディスク1-iの記録面を特定する識別番号であり、ヘッド番号0,1,2,3は、それぞれヘッド2-00,2-01,2-10,2-11に対応する記録面を特定する。ゾーン番号0,1,2,3はゾーンZ0,Z1,Z2,Z3を特定する。
ここで、図1のHDDの製造時に行われる偏心成分の学習について簡単に説明する。まず、HDDの製造時に、ホストからの指示により当該HDDを偏心成分の学習モードに設定する。するとCPU10は、制御プログラム111の制御プロセスを実行することにより実現される図2のシステムを利用して、偏心成分の学習を開始する。ここでは、各ディスク1-iの各記録面のゾーン毎に偏心成分が学習される。この学習では、CPU10は、各記録面のゾーン毎に、例えば当該ゾーンのほぼ中央のトラックを目標トラックとして指定する。そしてCPU10は、図2のシステムを利用して、目標トラックにヘッド2-ijを移動させるシーク制御と、目標トラックに移動されたヘッド2-ijを目標トラックの目標範囲内に整定させるトラック追従制御とを実行する。トラック追従制御では、位置誤差検出器212によって各サンプル時点で位置誤差eが検出される都度、当該位置誤差eに含まれている偏心成分が偏心成分検出器221により求められる。ここでは、位置誤差eと1サンプル時点前における偏心成分検出器221の検出結果(適応学習値)とをもとに、デジタルフーリエ変換演算を用いて、適応学習により偏心成分が検出(算出)される。更に具体的に述べるならば、1次からn次(nは1より大きい整数)までの各次数毎の偏心成分が、SIN(サイン),COS(コサイン)の各成分に分離して求められる。偏心成分検出器221での上記適応学習の初期値には、ヘッド2-ijを目標トラックの目標範囲内に整定させるまでに時間がかかるものの、0が用いられる。そして、ヘッド2-ijが目標トラックの目標範囲内に整定されている状態で検出された偏心成分が、対応する記録面の対応するゾーンの偏心成分の学習値として決定される。フラッシュROM11の初期値領域112には、このようにして決定された各記録面のゾーン毎の学習値が、適応学習の初期値として図4のように保存される。
次に、図1のHDDの起動時に実行される適応学習の初期値を補正する処理について、図5のフローチャートを参照して説明する。この処理の特徴は、適応学習の初期値のずれから、ディスクシフト量を算出するための手順を含むことにある。
まずCPU10は、図1のHDDの起動時に、フラッシュROM11の初期値領域112に保存されている学習値(初期値)をRAM12の初期値領域121にコピーする(ステップS1)。
次にCPU10は、図2のシステムを利用して、特定ヘッド番号(予め定められたヘッド番号、例えばヘッド番号0)の記録面上の特定ゾーンZk(例えばゾーンZ2)の偏心成分を偏心成分検出器221により再学習させるための制御を実行する(ステップS2)。この制御の詳細は次の通りである。
まずCPU10は、特定ヘッド番号の記録面上のゾーンZkに属する特定トラックTRsを目標トラックとするシーク制御を行う(ステップS2a)。即ちCPU10は、トラックTRsでの偏心成分の再学習のために、当該トラックTRsにヘッド2-ij(ここではヘッド2-00)を移動させるためのシーク制御を行う。ここでトラックTRsは、HDDの製造時に、特定ヘッド番号の記録面上のゾーンZkの偏心成分を学習するために用いられたトラックであることが好ましい。
CPU10は、ヘッド2-ijがトラックTRsに移動されると、図2のシステムを利用して、ヘッド2-ijをトラックTRsの所定範囲に整定するためのトラック追従制御を開始する(ステップS2b)。このトラック追従制御において、偏心成分検出器221は、位置誤差検出器212によって各サンプル時点で位置誤差eが検出される毎に、当該位置誤差eに含まれる偏心成分を適応学習により検出する。即ち偏心成分検出器221は、位置誤差eと1サンプル時点前における当該偏心検出器221の検出結果(学習値)とをもとに、当該位置誤差eに含まれる偏心成分を検出する。ここでの適応学習の初期値には、RAM12の初期値領域121に格納(コピー)されている学習値のうち、特定ヘッド番号の記録面上のゾーンZkに対応する学習値が用いられる。
フィードフォワードコントローラ222は、偏心成分検出器221によって検出された偏心成分をもとに、当該偏心成分を圧縮するための制御量Ufを算出する。一方、フィードバックコントローラ211は、位置誤差検出器212によって検出された位置誤差eをもとに、当該位置誤差eを圧縮するための制御量Ubを算出する。制御量Uf及びUbは加算器213によって加算され、その加算結果がプラント23の制御量として用いられる。ここでは、加算器213の加算結果である制御量が、CPU10によってドライバIC6のVCMドライバ6Bに与えられる。VCMドライバ6Bは、CPU10から与えられた制御量に対応するVCM電流をVCM5に供給することにより、当該VCM5を駆動する。このようにして、ヘッド2-ijをトラックTRsの目標範囲内に整定するためのとトラック追従制御が行われる。
CPU10は、ヘッド2-ijがトラックTRsの目標範囲内に整定されると、即ち位置誤差eが一定の範囲内に収束されると(ステップS2c)、偏心成分の再学習の終了を判定する。この場合、CPU10は、その時点において偏心成分検出器221によって検出されている偏心成分を、偏心成分の再学習値と決定する(ステップS2d)。
本実施形態では、偏心成分検出器221でのデジタルフーリエ変換演算により、1次乃至n次までの各次数毎の偏心成分(学習値)が、SIN(サイン),COS(コサイン)の各成分に分離して求められる。一般に、ディスクシフトは、偏心成分の1次成分に現れる。一方、偏心成分検出器221により検出される偏心成分(つまり適応学習の学習値)は、目標位置rとヘッド位置yとの位置誤差eを圧縮するためのフィードバック制御をフィードバックコントローラ211が行った際に残される位置誤差に相当する。このため、上記ステップS2dで偏心成分の再学習値が決定された際に、当該再学習値(残されている位置誤差)を用いて実際の目標位置の軌道を推定することができる。具体的には、フィードバックコントローラ211のフィードバック制御によって位置誤差が圧縮される際の圧縮率の逆数を、再学習値に乗ずることで、実際の目標位置の軌道を推定することができる。この軌道はディスク1-iの偏心それ自体を表す。したがって、この軌道の変化を検出することによって、ディスクシフト量が変わったことを知ることができる。
SPM3の回転中心(回転軸)Oからの現時点におけるディスク1-iの中心O1のずれを、ディスクシフト量ds1と呼ぶ。SPM3の回転中心Oは、ディスク1-iの中心O1のずれを考える場合の絶対中心である。ディスクシフト量ds1は、ステップS2dで決定された偏心成分の再学習値の1次成分(1次のSIN成分及びCOS成分)をもとに算出可能である。具体的には、ディスクシフト量ds1は、再学習値の1次のSIN成分及びCOS成分が、それぞれksin1及びkcos1で表されるとするならば、次式
ds1=α{(ksin1)2+(kcos1)2}1/2 (1)
に従って算出可能である。但しαは、フィードバックコントローラ211による位置誤差の圧縮率を反映した比例係数である。
ds1=α{(ksin1)2+(kcos1)2}1/2 (1)
に従って算出可能である。但しαは、フィードバックコントローラ211による位置誤差の圧縮率を反映した比例係数である。
次に、SPM3の回転中心OからのHDDの製造時点におけるディスク1-iの中心O0のずれを、ディスクシフト量ds0と呼ぶ。ディスクシフト量ds0は、上記再学習値に対応するHDD製造時の学習値(元の学習値)の1次成分(1次のSIN成分及びCOS成分)をもとに算出可能である。HDD製造時の学習値は、フラッシュROM11の初期値領域112に保存されている。具体的には、ディスクシフト量ds0は、HDD製造時の学習値の1次のSIN成分及びCOS成分を、それぞれksin0及びkcos0で表されるとするならば、次式
ds0=α{(ksin0)2+(kcos0)2}1/2 (2)
に従って算出される。
ds0=α{(ksin0)2+(kcos0)2}1/2 (2)
に従って算出される。
さて、HDDの製品仕様の1つに耐衝撃性がある。HDDの耐衝撃性の仕様値は、数百Gal(ガル)程度に設定されるのが一般的である。もし、HDDを落下させたなどの要因で、この仕様値を大幅に超える衝撃が外部から加えられた場合、各ディスク1-iをSPM3のハブにねじ止めしている部分が緩み、ディスクの中心がSPM3の回転中心からずれる恐れがある。この場合、再学習値をもとに算出された現時点におけるディスクシフト量ds1と、HDD製造時の学習値をもとに算出されたHDD製造時におけるディスクシフト量ds0とを比較することで、HDD製造後に外部から加えられた過大な衝撃によってディスクの偏心が変わったことを知ることができる。
そこでCPU10は、HDD製造時におけるディスク1-iの中心O0に対する現時点におけるディスク1-iの中心O1のずれ、つまりHDD製造時から現時点までのディスクシフト量dを算出する(ステップS3)。このディスクシフト量dは、再学習値ksin1及びkcos1と、HDD製造時の学習値ksin0及びkcos0とをもとに算出可能である。ここでは、ディスクシフト量dは、次式
d=α{(ksin1−ksin0)2+(kcos1−kcos0)2}1/2 (3)
に従って算出される。上記式(3)において、αを適当な値に選ぶことにより、dを、物理距離(μm)に換算することもできる。
d=α{(ksin1−ksin0)2+(kcos1−kcos0)2}1/2 (3)
に従って算出される。上記式(3)において、αを適当な値に選ぶことにより、dを、物理距離(μm)に換算することもできる。
図6は、上述のディスクシフトの概念を、ディスクシフト量ds0,ds1,dと対応付けて示す。
外部からHDDが受ける衝撃量(被衝撃量)とディスクシフト量との間には相関がある。このような相関を、予め多くのHDDで測定しておくことで、図7に示すような被衝撃量−ディスクシフト量特性を取得することができる。この特性を利用することで、ディスクシフト量から、HDDが受けた衝撃の大きさを推定できる。そこで本実施形態では、フラッシュROM11に、被衝撃量とディスクシフト量との関係を表すディスクシフト特性情報が予め保存されるディスクシフト特性領域113が確保される。ここでディスクシフト量の上限は、ディスク1-iの内径とハブの外径との差分である。
CPU10は、ステップS3でディスクシフト量dを算出すると、フラッシュROM11のディスクシフト特性領域113に保存されているディスクシフト特性情報を参照することにより、HDDの非動作時を含めて当該ディスクシフト量dのディスクシフトを招いた被衝撃量Gを推定する(ステップS4)。CPU10は、推定された衝撃量Gを耐衝撃性の仕様値Gsと比較することにより、HDDの非動作状態においてHDDがGsを上回る大きさの衝撃を受けたか否かを判定する(ステップS5)。なお、大きさがGsの衝撃がHDDに加わった場合のディスクシフト量をddsとすると、このディスクシフト量ddsは、図7に示す特性から予め予測することができる。そこで、ディスクシフト量ddsを示す情報を例えばフラッシュROM11に記憶しておき、上記ステップS3で算出されたディスクシフト量dが当該情報の示すディスクシフト量ddsより大きいかを調べることも可能である。このようにすると、d>ddsの場合に、HDDが仕様値Gsを上回る大きさの衝撃を受けたと判定(推定)できる。
HDDが耐衝撃性の仕様値Gsを上回る過大な衝撃を受けたと推定された場合、当該HDDの信頼性は保証されない。このような場合、CPU10はホストを介して当該ホストの利用者(または保守者)に対し、HDDが過大な衝撃を受けたことを通知する(ステップS6)。これにより、利用者(または保守者)は、HDDに保存されているデータのバックアップを行うなどの対応をとることができる。また、ddsを大幅に超えるディスクシフトのため、HDDの起動時間が著しく増加しても、利用者(または保守者)は、その異常状態の原因を即座に把握できる。同様に、ddsを大幅に超えるディスクシフトのため、HDDからのデータの読み出しが正常に行えず、データのバックアップができない異常状態に陥っているとしても、利用者(または保守者、または修理者)は、その異常状態の原因を即座に把握できる。なお、HDDの動作中に当該HDDが外部から衝撃を受けた場合には、例えば衝撃センサにより簡単に検出可能である。
さて、CPU10は、ステップS2dで決定された偏心成分の再学習値と再学習前の元の学習値(つまりHDD製造時の学習値)とをもとに、RAM12の初期値領域121に格納(コピー)されているHDD製造時の全ての学習値を補正する(ステップS7)。この補正は、例えば、再学習値と元の学習値との差分を、HDD製造時の各学習値に加算することにより実現可能である。また、元の学習値に対する再学習値の変化率を求め、その変化率をHDD製造時の各学習値に乗ずることにより、当該HDD製造時の各学習値を補正することも可能である。
上記実施形態では、偏心成分の再学習が、特定のディスクの特定の記録面でのみ行われる構成を適用している。しかし、偏心成分の再学習を、ディスク1-i毎(または各ディスク1-iの記録面毎)に行うようにしても構わない。この場合、HDD製造時の各学習値の補正も、ディスク1-i毎(または各ディスク1-iの記録面毎)に、それぞれ対応する再学習値を用いて行えば良い。このようにすると、ディスク1-i毎(または各ディスク1-iの記録面毎)に偏心成分の経時変化が異なる場合でも、適応学習の初期値として用いられる偏心成分の学習値を常に最適な値に補正できる。ここでは、ディスク1-i毎(または各ディスク1-iの記録面毎)にディスクシフト量dを算出できる。このため、HDDがGsを上回る大きさの衝撃を受けたか否かを、算出されたディスクシフト量のうち、最も大きい値のディスクシフト量を用いて判定できる。これにより、ディスクシフト量がディスク1-i間(または各ディスク1-iの記録面間)でばらつく場合でも、そのうちの1つでもddsを超えるならば、利用者に対して警告を発することができる。また、算出された各ディスクシフト量d毎に、HDDがGsを上回る大きさの衝撃を受けたかを判定し、YESと判定された数が予め定められた数を超えた場合に、利用者に対して警告を発するようにしても構わない。
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
1-0,1-1,1-i…ディスク、2-00,2-01,2-10,2-11…ヘッド、3…スピンドルモータ(SPM)、4…アクチュエータ、5…ボイスコイルモータ(VCM)、6…ドライバIC、6B…VCMドライバ、10…CPU、11…フラッシュROM(不揮発性記憶装置)、12…RAM、21…フィードバック制御系、22…フィードフォワード制御系、112,121…初期値領域、113…ディスクシフト特性領域、211…フィードバックコントローラ、212…位置誤差検出器、221…偏心成分検出器(適応学習手段)、222…フィードフォワードコントローラ。
Claims (9)
- スピンドルモータによって回転されるディスク上の目標位置にヘッドを移動させるシーク制御と、前記ヘッドを前記目標位置の目標範囲内に整定させるトラック追従制御とが実行されるディスク記憶装置において、
前記ヘッドの位置と前記目標位置との位置誤差を検出する位置誤差検出手段と、
前記位置誤差に含まれている、前記ディスクの回転に伴う偏心成分を適応学習により取得する適応学習手段と、
前記ディスク記憶装置の製造時に前記適応学習手段での適応学習で取得された前記偏心成分の学習値を予め保存する不揮発性記憶装置と、
前記ディスク記憶装置の起動時に、前記不揮発性記憶装置に保存されている前記偏心成分の学習値を前記適応学習の初期値として、前記適応学習手段により前記偏心成分を再学習させることにより、前記偏心成分の再学習値を取得させる制御手段と、
前記再学習値と当該再学習値に対応する元の学習値とから、前記スピンドルモータの回転中心を基準とする前記ディスクの中心の前記ディスク記憶装置の製造時からのずれを表すディスクシフト量を算出するディスクシフト量算出手段と
を具備することを特徴とするディスク記憶装置。 - 前記ディスクシフト量算出手段によって算出されたディスクシフト量から前記ディスク記憶装置が耐衝撃性の製品仕様で定められた仕様値を超える衝撃を受けたかを推定する衝撃推定手段を更に具備することを特徴とする請求項1記載のディスク記憶装置。
- 前記不揮発性記憶装置には、前記ディスク記憶装置が受ける衝撃量と前記ディスクシフト量との関係を表す特性情報が予め保存されており、
前記衝撃推定手段は、前記ディスクシフト量算出手段によって算出されたディスクシフト量と前記特性情報とから、当該算出されたディスクシフト量のディスクシフトを招いた被衝撃量を推定する被衝撃量推定手段と、推定された被衝撃量が前記仕様値を超えているかを判定する判定手段とを含む
ことを特徴とする請求項2記載のディスク記憶装置。 - 前記不揮発性記憶装置には、前記ディスク記憶装置が前記仕様値に等しい大きさの衝撃を受けた場合の予測されるディスクシフト量を示す情報が予め保存されており、
前記衝撃推定手段は、前記ディスクシフト量算出手段によって算出されたディスクシフト量と前記不揮発性記憶装置に保存されている前記ディスクシフト量を示す情報とから、当該算出されたディスクシフト量のディスクシフトを招いた被衝撃量が前記仕様値を超えているかを推定する
ことを特徴とする請求項2記載のディスク記憶装置。 - 前記ディスク記憶装置が前記仕様値を超える衝撃を受けたと前記衝撃推定手段によって推定された場合、その旨を前記ディスク記憶装置を利用するホストに通知する通知手段を更に具備することを特徴とする請求項2記載のディスク記憶装置。
- 前記学習値は、前記偏心成分の1次成分であって、サイン成分及びコサイン成分に分離された前記偏心成分の1次成分を含み、
前記ディスクシフト量算出手段は、前記再学習値の1次のサイン成分及びコサイン成分が、それぞれksin1及びkcos1で表され、前記元の学習値の1次のサイン成分及びコサイン成分が、それぞれksin0及びkcos0で表され、αを比例係数とするならば、前記ディスクシフト量を、次式
α{(ksin1−ksin0)2+(kcos1−kcos0)2}1/2
に従って算出する
ことを特徴とする請求項1記載のディスク記憶装置。 - 前記位置誤差を圧縮するための第1の制御量を算出するフィードバック制御手段と、
前記適応学習手段により取得される偏心成分を圧縮するための第2の制御量を算出するフィードフォワード制御手段と、
前記第1及び第2の制御量から、前記ヘッドを前記目標位置の目標範囲に整定させるための第3の制御量を生成する手段と
を更に具備することを特徴とする請求項1記載のディスク記憶装置。 - スピンドルモータによって回転されるディスク上の目標位置にヘッドを移動させるシーク制御と、前記ヘッドを前記目標位置の目標範囲内に整定させるトラック追従制御とが実行されるディスク記憶装置において、ディスクシフト量を算出するディスクシフト量算出方法であって、
前記ディスク記憶装置の起動時に、前記ヘッドを前記ディスク上の予め定められた目標位置に移動させるステップと、
前記目標位置に移動された前記ヘッドを前記目標位置の目標範囲に整定させる前記トラック追従制御を開始するステップと、
前記ディスク記憶装置の起動時における前記トラック追従制御の期間、サンプル時点毎に検出される前記ヘッドの位置と前記目標位置との位置誤差に含まれている、前記ディスクの回転に伴う偏心成分を適応学習により取得するステップであって、前記適応学習の初期値に、不揮発性記憶装置に予め保存されている、前記ディスク記憶装置の製造時に適応学習により取得された、前記ディスクの回転に伴う偏心成分の学習値が用いられるステップと、
前記ディスク記憶装置の起動時における前記トラック追従制御で、前記位置誤差が予め定められた範囲に収束した際に取得されている前記偏心成分を再学習値として決定するステップと、
前記再学習値と当該再学習値に対応する元の学習値とから、前記スピンドルモータの回転中心を基準とする前記ディスクの中心の前記ディスク記憶装置の製造時からのずれの量を前記ディスクシフト量として算出するステップと
を具備することを特徴とするディスクシフト量算出方法。 - 算出された前記ディスクシフト量から前記ディスク記憶装置が耐衝撃性の製品仕様で定められた仕様値を超える衝撃を受けたかを推定するステップを更に具備することを特徴とする請求項8記載のディスクシフト量算出方法。
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